JP5328997B2

JP5328997B2 - 電源装置及び照明装置

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Publication number: JP5328997B2
Application number: JP2013003546A
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Inventors: 亮平多田
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Priority date: 2013-01-11
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Publication date: 2013-10-30
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Description

本発明は、負荷に対して所要の電圧を出力する電圧変換部を備える電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。

近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とする照明装置が様々な用途向けに開発されており、白熱電球や蛍光灯等の従来の光源を用いた照明装置に対する置換えが行われつつある。ＬＥＤは、一般的に所定の電流を流すことにより所要の明るさを得ることができることから、ＬＥＤを光源とする照明装置では、ＬＥＤを駆動するのに定電流回路を備えた電源装置が用いられている。

例えば、直流電源からの入力電圧を昇圧回路で昇圧し、平滑コンデンサで平滑することにより、入力電圧を所要の直流電圧に変換する電源装置を備え、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤユニット（光源）に当該電源装置からの電圧を供給する車両用リアコンビネーションランプ装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１８７６１４号公報

しかしながら、従来の照明装置では、ＬＥＤユニットにリップルの少ない電圧を出力するために、電源装置は、比較的大きな値のキャパシタンスを有する平滑コンデンサを具備している。何らかの理由でＬＥＤユニットを照明装置から取り外した場合、電源装置は、ＬＥＤユニットに流れていた出力電流がゼロになるため、出力電流を増加させようとして出力電圧を上昇させる。そして、出力電圧が所定の上限値に達した時点で電源装置は動作を停止する。平滑コンデンサに蓄えられた電荷は、自己放電のみで放電するので、平滑コンデンサの電圧は、長時間高い電圧（過電圧）を維持することになる。この状態で、ＬＥＤユニットを再び取り付けた場合には、平滑コンデンサに蓄えられた電荷がＬＥＤユニットを介して急激に流れ、ＬＥＤユニットに過電流が流れるという問題がある。また、同等の明るさを有し、ＬＥＤの直列数が少ないＬＥＤユニットに交換した場合には、ＬＥＤの個数が減った分だけＬＥＤユニットに過電圧が印加されるという問題がある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、負荷（光源）が外された場合でも出力電圧が過電圧となることを防止することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電源装置は、出力端子間に並列に接続された平滑コンデンサ及び第１の抵抗と、前記出力端子間に負荷が接続されているか否かを判定する判定部と、前記第１の抵抗に直列に接続された第２の抵抗と、前記判定部で前記負荷が接続されていないと判定した場合、前記第１の抵抗及び第２の抵抗で入力側電圧を分圧して前記出力端子間の電圧を所定値以下に制御する出力電圧制御部と、前記入力側電圧を所要の電圧に変換して前記負荷に出力する電圧変換部と、該電圧変換部を駆動する駆動部とを備え、該駆動部を動作させるための電圧を前記第２の抵抗を介して前記入力側電圧から供給するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る照明装置は、前述の発明に係る電源装置と、着脱可能な光源とを備え、該光源に対して前記電源装置から所要の電圧を出力するように構成してあることを特徴とする。

本発明にあっては、光源が外された場合でも出力電圧が過電圧となることを防止することができる照明装置を提供することができる。

本発明によれば、負荷が外された負荷接続端の電圧を第１の抵抗を介して所定値以下にすることにより、負荷が外された場合でも出力電圧が過電圧となることを防止することができる。

実施の形態１の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態１の電源装置の光源の取り外し時の動作の一例を示すタイムチャートである。実施の形態１の電源装置の光源の取り付け時の動作の一例を示すタイムチャートである。実施の形態２の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態３の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。

（実施の形態１）
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は実施の形態１の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、照明装置は、電源装置１００、光源２などを備える。

光源２は、例えば、直列接続された複数のＬＥＤを備え、直列接続された複数のＬＥＤに対して並列に接続された抵抗（不図示）を有する。光源２は着脱が可能であり、電源装置１００から取り外すことができる。なお、光源２は、複数のＬＥＤが直列接続された一群のＬＥＤを１つ備えるものでもよく、あるいは一群のＬＥＤを複数並列に接続した構成でよい。光源２は、例えば、４０Ｗ型の蛍光灯の代替となる直管形のＬＥＤ光源である。なお、光源２の形状は、直管形に限定されるものではない。

各ＬＥＤは、所定の順方向電流Ｉｆが流れた場合、所定の順方向電圧Ｖｆを生ずる。光源２のＬＥＤの直列数をＮとすると、光源の各ＬＥＤの順方向電圧の合計値ＶＦは、ＶＦ＝Ｎ×Ｖｆとなる。例えば、Ｖｆ＝３．５Ｖ程度とし、Ｎ＝２０とすると、ＶＦは７０Ｖ程度となる。なお、ＬＥＤの数、順方向電圧Ｖｆは一例であって、これに限定されるものではない。

電源装置１００は、交流電源１からの交流電圧を整流する整流回路１０、整流後の電圧を昇圧して後述の電圧変換部３０の入力側電圧Ｖｉｎを生成する昇圧回路１１、入力側電圧Ｖｉｎを降圧して光源２に供給するための所要の電圧Ｖｏｕｔを出力する電圧変換部３０、光源２が接続されているか否かを判定する判定部としての電圧電流検出部１７、光源２に対して並列に接続される第１の抵抗５０、第２の抵抗４０、光源２が接続されていないと判定された場合に、第１の抵抗５０の電圧Ｖｏｕｔを所定値以下（例えば、４５Ｖ以下）に制御する出力電圧制御部２０などを備える。電源装置１００の出力端子（接続端子）間には、光源２を着脱可能に取り付けることができる。以下、電源装置１００の構成の詳細について説明する。

電圧変換部３０は、ＦＥＴ３１、インダクタ３２、平滑用コンデンサとしてのキャパシタ３３、ダイオード３４などを備える。

ＦＥＴ３１のドレインは、昇圧回路１１の出力端（入力電圧側）に接続され、昇圧回路１１で昇圧された電圧が入力側電圧Ｖｉｎとして電圧変換部３０（ＦＥＴ３１のドレイン）へ供給される。ＦＥＴ３１のゲートには、後述の制御ＩＣ２１の出力端を接続してある。ＦＥＴ３１のソースには、インダクタ３２の入力端（一端側）及びダイオード３４のカソードを接続してある。ダイオード３４のアノードは、基準レベルに接続してある。なお、ダイオード３４に代えてＦＥＴを設けることもできる。また、基準レベルは、整流回路１０の出力端のマイナス側の電位レベルである。

インダクタ３２の出力端（他端側）は、光源２の接続端子の一端（出力端子の一端）に接続してある。インダクタ３２の出力端と基準レベルとの間（出力端子間）には、光源２に対して並列に接続されるキャパシタ３３を設けてある。第１の抵抗５０も、インダクタ３２の出力端と基準レベルとの間に接続され、光源２に対して並列に接続される。

電圧変換部３０は、制御ＩＣ２１が出力するゲート信号に応じてＦＥＴ３１をオン／オフ動作させる。なお、オン／オフ動作の周波数は制御ＩＣにより所定の値に固定される。また、１周期に対するＦＥＴ３１のオン時間の割合であるデューティ比は、制御ＩＣ２１により制御される。

ＦＥＴ３１がオンの時、昇圧回路１１からの入力側電圧Ｖｉｎにより、インダクタ３２の入力側から出力側に電流が流れ、光源２に対して電圧Ｖｏｕｔを供給する。この時に、インダクタ３２には、エネルギーが蓄えられる。

ＦＥＴ３１がオフになると、インダクタ３２は流れていた電流を維持すべく起電力を発生させ、ダイオード３４を通じてインダクタ３２の入力側から出力側に電流を流し、光源２に対して電圧Ｖｏｕｔを供給する。これにより、光源２には所要の順方向電流が流れ光源２は点灯する。

ＦＥＴ３１がオン／オフ動作を行う場合、インダクタ３２には、入力側電圧Ｖｉｎを降圧する電圧（降圧電圧Ｖｄ）が生じ、電源装置１００は、所要の出力電圧Ｖｏｕｔを出力する。昇圧回路１１からの入力側電圧Ｖｉｎは、例えば、４００Ｖであり、光源２が点灯している状態で光源２の両端の電圧Ｖｏｕｔは、例えば、７０Ｖである。

電圧電流検出部１７は、光源２に対して直列に接続される電流検出用の抵抗１６の両端電圧を検出することにより、光源２に流れる電流を検出する。また、電圧電流検出部１７は、抵抗５０の両端電圧を検出する。

光源２が電源装置１００から取り外された場合、光源２に流れる電流がゼロになるため、電圧変換部３０は、電流を増加させようとして電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。電圧電流検出部１７は、電圧Ｖｏｕｔが所定の上限値Ｖｍ以上になった時点で光源２が接続されていないと判定する。なお、光源２に流れる電流が所定の下限値Ｉｍ以下になった時点で光源２が接続されていないと判定することもできる。

電圧電流検出部１７は、光源２が取り外されたと判定した場合、判定信号を後述のマイコン２２へ出力する。

出力電圧制御部２０は、駆動部としての制御ＩＣ２１、マイコン２２などを備える。

昇圧回路１１の出力側には、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を設けてあり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力端には、ダイオード１３のアノードを接続してある。ダイオード１３のカソードは、制御ＩＣ２１の電源用端子に接続してある。ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、所定電圧Ｖｓ（例えば、１５Ｖ）を出力する。

昇圧回路１１の出力端（電圧変換部３０の入力側、すなわち、ＦＥＴ３１のドレイン）には、第２の抵抗４０の一端を接続してあり、抵抗４０の他端は、制御ＩＣ２１の電源用端子に接続してある。また、制御ＩＣ２１の電源用端子と接地端子との間（動作電圧端子間）にはキャパシタ１５を接続してある。キャパシタ１５の両端には、すなわち、制御ＩＣ２１の動作電圧端子間には、抵抗６０とトランジスタ１４の直列回路を接続してある。すなわち、抵抗４０とインダクタ３２との間に抵抗６０とトランジスタ１４の直列回路を接続してある。なお、抵抗６０は省略することもできる。この場合には、抵抗４０とインダクタ３２との間にコレクタ及びエミッタを接続したトランジスタ１４を備えることになる。トランジスタ１４のベースは、マイコン２２の第１の出力端を接続してある。また、制御ＩＣ２１の入力端には、マイコン２２の第２の出力端を接続してある。制御ＩＣ２１の接地端子は、ＦＥＴ３１のソース、インダクタ３２の入力端などが接続されている。なお、トランジスタ１４は、フォトカプラの出力のフォトトランジスタでもよい。

マイコン２２は、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作を停止させるためのＦＥＴオフ信号を制御ＩＣ２１へ出力する。

また、マイコン２２は、キャパシタ１５の両端の電圧Ｖｃ（すなわち、制御ＩＣ２１の動作電圧Ｖｃ）をゼロにすべく、トランジスタ１４をオンにするためのＶｃショート信号をトランジスタ１４のベースへ出力する。

次に、本実施の形態の電源装置１００の動作について説明する。図２は実施の形態１の電源装置１００の光源２の取り外し時の動作の一例を示すタイムチャートである。図２のタイムチャートは、光源２を接続して点灯している状態から、時刻ｔ１において光源２を電源装置１００から取り外した状態へ遷移する場合を示す。なお、図２のタイムチャートは実際の電圧波形を忠実に描いたものではなく、簡略化して模式的に示したものである。

まず、光源２の点灯状態においては、マイコン２２は、ＦＥＴオフ信号及びＶｃショート信号を出力しない。このため、トランジスタ１４はオフとなり、制御ＩＣ２１には、動作電圧Ｖｃが印加され、制御ＩＣ２１は、ＦＥＴ３１をオン／オフ動作させることができる。

図２に示すように、ＦＥＴ３１がオンの期間では、ＦＥＴ３１のソース・ドレイン間の電圧をゼロとみなすと、ＦＥＴ３１のソース、インダクタ３２の入力端の電圧Ｖｇは入力側電圧Ｖｉｎと等しくなり、４００Ｖとなる。

このとき、光源２の両端の電圧Ｖｏｕｔは、各ＬＥＤの順方向電圧の合計値ＶＦである７０Ｖとなり、電圧変換部３０は、入力側電圧Ｖｉｎ（４００Ｖ）を光源２への出力電圧Ｖｏｕｔ（７０Ｖ）に降圧する。入力側電圧Ｖｉｎ（４００Ｖ）と出力電圧Ｖｏｕｔ（７０Ｖ）との差の電圧（電圧降下）は、インダクタ３２の両端の電圧である。すなわち、インダクタ３２の両端電圧Ｖｄは、３３０Ｖ（４００Ｖ−７０Ｖ）となる。

制御ＩＣ２１の接地端子の電圧Ｖｇが４００Ｖであり、動作電圧Ｖｃが１５Ｖであるので、第２の抵抗４０の両端の電圧Ｖａは、−１５Ｖ（４００Ｖ−４１５Ｖ）となる。

ＦＥＴ３１がオフの期間では、インダクタ３２には、電流を維持すべく逆起電力が発生し、ダイオード３４を通じて電流を流すので、ダイオード３４のアノード・カソード間の電圧をゼロとみなすと、ＦＥＴ３１のソース、インダクタ３２の入力端の電圧Ｖｇは基準レベルとなり、０Ｖとなる。

このとき、光源２の両端の電圧Ｖｏｕｔは、各ＬＥＤの順方向電圧の合計値ＶＦである７０Ｖであるので、インダクタ３２の両端電圧Ｖｄは、−７０Ｖとなる。

制御ＩＣ２１の接地端子の電圧Ｖｇが０Ｖであり、動作電圧Ｖｃが１５Ｖであるので、第２の抵抗４０の両端の電圧Ｖａは、３８５Ｖ（４００Ｖ−１５Ｖ）となる。

上述のように、光源２が接続された通常使用時では、電圧変換部３０は、入力側電圧Ｖｉｎを光源２の出力電圧Ｖｏｕｔ（＝ＶＦ）に降圧し、入力側電圧Ｖｉｎとの出力電圧Ｖｏｕｔとの差の電圧が所要の電圧降下としてインダクタ３２で生成される。すなわち、インダクタ３２の両端電圧Ｖｄが所要の電圧降下となる。

時刻ｔ１で光源２が取り外されたとすると、マイコン２２は、電圧電流検出部１７からの判定信号（光源２が接続されていないとの判定結果）に基づいて、ＦＥＴオフ信号を制御ＩＣ２１へ出力し、Ｖｃショート信号をトランジスタ１４へ出力する。これにより、制御ＩＣ２１の動作電圧Ｖｃはゼロとなり、ＦＥＴ３１のオンオフ動作は停止する。

抵抗６０を具備しない場合、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作が停止すると、インダクタ３２には定常的な電流しか流れなくなり（電圧変換部３０の駆動が停止し）、インダクタ３２の両端電圧Ｖｄはインダクタ３２の直流抵抗が非常に小さいため、ほぼゼロになる。また、キャパシタ１５の両端は、トランジスタ１４により短絡するので、動作電圧Ｖｃはゼロとなる。このため、第２の抵抗４０と第１の抵抗５０との直列回路が入力側電圧Ｖｉｎと基準レベルとの間に接続された状態となるとともに、抵抗４０及び抵抗５０で入力側電圧Ｖｉｎを分圧した電圧が抵抗５０の両端に生ずる。

一方、抵抗６０を具備する場合、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作が停止すると、インダクタ３２には定常的な電流しか流れなくなり（電圧変換部３０の駆動が停止し）、インダクタ３２の両端電圧Ｖｄはインダクタ３２の直流抵抗が非常に小さいため、ほぼゼロになる。また、キャパシタ１５の両端は、抵抗６０を介してトランジスタ１４により短絡するので、動作電圧Ｖｃは制御ＩＣ２１が動作する電圧よりも低くなる。例えば、抵抗４０が３．６ＭΩであり、抵抗５０が０．３ＭΩであり、抵抗６０が０．１ＭΩであり、制御ＩＣ２１の起動電圧が２０ＶでＶｉｎが４００Ｖとすると、ＦＥＴ３１がオフ時には、動作電圧Ｖｃは１０Ｖになる。

トランジスタ１４と直列に抵抗６０を接続することにより、光源２が再接続されたときの起動時間を短縮することができる。抵抗６０により動作電圧Ｖｃは、トランジスタ１４のコレクタ・エミッタ間が短絡状態でも０Ｖにならず、抵抗４０、抵抗５０と分圧された電圧が抵抗６０に印加される。この状態での動作電圧Ｖｃ（例えば、１０Ｖ）を制御ＩＣ２１の起動電圧以下になるように設定することで光源２の再接続時に動作電圧Ｖｃが、例えば、０Ｖからではなく１０Ｖから起動電圧まで充電されればよく、充電時間を短縮して制御ＩＣ２１の駆動に要する時間を短縮することができる。光源２が再接続された時に制御ＩＣ２１の動作電圧Ｖｃが起動電圧まで充電される時間は、抵抗６０がない場合と比較して約１/２に短縮することができる。

抵抗４０の抵抗値を３．７ＭΩ、抵抗５０の抵抗値を０．３ＭΩとし、入力側電圧Ｖｉｎを４００Ｖとすると、抵抗５０の両端の電圧Ｖｏｕｔ（＝Ｖｇ）は、Ｖｏｕｔ＝４００Ｖ×０．３ＭΩ／（０．３ＭΩ＋３．７ＭΩ）の式から、３０Ｖとなり、抵抗４０の両端の電圧Ｖａは３７０Ｖとなる。すなわち、抵抗４０、５０の抵抗値を適宜設定することにより、抵抗５０の両端の電圧Ｖｏｕｔを所定値（例えば、４５Ｖ）以下にすることができる。なお、電圧Ｖｏｕｔを出力端子間に接続される光源２の順方向電圧ＶＦ以下になるように抵抗４０、５０の値を設定してもよい。

上述のように、電圧電流検出部１７で光源２が接続されているか否か（光源２が取り外されたか否か）を判定し、光源２が接続されていない（光源２が取り外された）と判定された場合、出力電圧制御部２０は、第１の抵抗５０の電圧Ｖｏｕｔを所定値以下に制御する。光源２が外された電源装置１００の出力端子間の出力電圧を、抵抗５０を介して所定値以下にすることにより、光源２が外された場合でも出力電圧が過電圧となることを防止することができる。

また、抵抗４０は、キャパシタ１５、電圧変換部３０のインダクタ３２を介して抵抗５０に直列に接続してある。別言すれば、電圧変換部３０を介して第１の抵抗５０と直列に第２の抵抗４０が接続されている。光源２が接続されていない場合には、キャパシタ１５の両端はトランジスタ１４により短絡されており、またインダクタ３２には電流が流れないのでインダクタ３２の両端電圧Ｖｄはゼロであるから、抵抗４０、５０が直列に接続された状態と同等の状態となる。すなわち、出力電圧制御部２０は、光源２が接続されていないと判定された場合、電圧変換部３０（インダクタ３２）による電圧降下の生成を停止させ、入力側電圧Ｖｉｎを抵抗４０、５０で分圧させて、抵抗５０の電圧を所定値以下に制御する。

これにより、抵抗５０に並列に接続されたキャパシタ３３に印加される電圧を所定値以下、具体的には４５Ｖ以下とすることができ、この状態でＶＦが７０Ｖの光源２を接続したとしても、接続時に光源２に流れる過電流の発生を防止できる。

比較例として、例えば、入力側電圧を２つの抵抗の直列回路で分圧して、光源が接続されていない場合の電源装置の出力端子間の電圧の過電圧を抑制する構成では、負荷が接続された通常使用時において、入力側電圧と分圧した電圧の電圧差が一方の抵抗に常時印加されるので当該一方の抵抗での電力消費が大きくなる。

本実施の形態では、入力側電圧Ｖｉｎを分圧するための抵抗４０を、電圧降下を生成する電圧変換部３０（インダクタ３２）を介して抵抗５０に接続してあるので、光源２が接続された状態で電圧変換部３０より光源２に対して所要の電圧Ｖｏｕｔ（＝ＶＦ）を出力する場合に、抵抗４０に印加される電圧を当該電圧降下に相当する分だけ減少させることができ、光源２が接続された通常使用時の電力消費を抑制することができる。具体的には、ＦＥＴ３１がオンの時、入力側電圧Ｖｉｎ（４００Ｖ）はインダクタ３２と光源２と並列に接続された抵抗５０で分圧され、図２に示すように、ＦＥＴ３１がオンの期間では、抵抗４０の両端電圧Ｖａは−１５Ｖとなる。すなわち、ＦＥＴ３１がオンの時にインダクタ３２が抵抗４０と抵抗５０の間に接続されているため、抵抗４０の電圧を減少させることができ、抵抗４０での電力消費を低減することができる。従って、ＦＥＴ３１のデューティ比（オン時間の割合）が大きいほど抵抗４０での消費電力を低減することができる。

また、出力電圧制御部２０は、電圧電流検出部１７で光源２が接続されていないと判定した場合、制御ＩＣ２１の動作を停止してＦＥＴ３１のオン／オフ動作を停止させる。ＦＥＴ３１のオン／オフ動作を停止させることにより、インダクタ３２での電圧降下の生成（入力側電圧の降圧）を停止する。これにより、光源２が接続されていないときの電源装置１００の出力端子間の電圧を、入力側電圧Ｖｉｎを抵抗４０、５０で分圧した所定値以下の電圧にすることができる。

図３は実施の形態１の電源装置の光源の取り付け時の動作の一例を示すタイムチャートである。図３のタイムチャートは、光源２が外されている状態から、時刻ｔ２において光源２を電源装置１００に取り付けた状態へ遷移する場合を示す。なお、図３のタイムチャートは実際の電圧波形を忠実に描いたものではなく、簡略化して模式的に示したものである。

光源２が取り外された状態においては、マイコン２２は、ＦＥＴオフ信号及びＶｃショート信号を出力する。このため、トランジスタ１４はオンとなり、制御ＩＣ２１には、動作電圧Ｖｃはゼロとなり、制御ＩＣ２１は、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作を停止させている。

時刻ｔ２において、光源２が電源装置１００に取り付けられた場合、電圧電流検出部１７は、光源２が接続されたと判定し、判定結果をマイコン２２へ出力する。

光源２が電源装置１００に接続されたことの判定は、例えば、次のようにすることができる。光源２が取り外された状態では、上述のように抵抗５０（抵抗値は、例えば、０．３ＭΩ）の両端の電圧Ｖｏｕｔは３０Ｖである。光源２には、複数のＬＥＤの直列回路の両端に抵抗（抵抗値は、例えば、０．３ＭΩ）を接続してある。光源２が接続された場合、抵抗５０と並列に光源２側の抵抗が接続され、抵抗値は小さくなるので（例えば、０．１５ＭΩ）、抵抗５０の両端電圧Ｖｏｕｔは、３０Ｖから１５Ｖに低下する。したがって、抵抗５０の両端電圧Ｖｏｕｔが、閾値（例えば、２０Ｖなど）以下になった場合、光源２が接続されたと判定することができる。

光源２が接続された場合、マイコン２２は、ＦＥＴオフ信号及びＶｃショート信号の出力を解除する。時刻ｔ２の時点では、制御ＩＣ２１の接地端子の電圧Ｖｇは３０Ｖであるので、ダイオード１３のアノードには電圧Ｖｓ（１５Ｖ）が印加され、カソードには電圧Ｖｇ（３０Ｖ）が印加された状態となり、ダイオード１３は逆バイアスとなり、ダイオード１３には電流が流れない。このため、時刻ｔ２では、制御ＩＣの電源用端子には、抵抗４０を介して入力側電圧Ｖｉｎが印加される。すなわち、制御ＩＣ２１の動作電圧Ｖｃは、抵抗４０を通じてキャパシタ１５に充電される充電電圧と等しくなり、電圧ゼロから所定の時定数で上昇する。

図３に示すように、時刻ｔ３で動作電圧Ｖｃが起動電圧（制御ＩＣ２１が動作開始することができる電圧）になった場合、制御ＩＣ２１は、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作を開始する。

ＦＥＴ３１がオン／オフ動作を開始すると、ダイオード１３の逆バイアスが解除され、ダイオード１３を通じてＤＣ／ＤＣコンバータ１２から電圧Ｖｓがキャパシタ１５に印加され、キャパシタ１５の両端電圧（動作電圧）Ｖｃは１５Ｖとなる。

上述のように、出力電圧制御部３０は、ＦＥＴ３１を駆動する駆動部としての制御ＩＣ２１を有する。制御ＩＣ２１を動作させるための電圧を、抵抗４０を介して入力側電圧Ｖｉｎから供給する。抵抗４０を、制御ＩＣ２１を動作させるための起動抵抗（制御ＩＣ２１を動作させるための起動電圧を供給するための抵抗）と電源装置１００の出力電圧を制限するための抵抗として兼用させることにより、起動抵抗とは別に電圧変換部３０の出力電圧を制限するための抵抗（抵抗５０と直列に接続して分圧回路を構成するための抵抗）を備える必要がなくなる。光源２が接続されていない状態での電源装置１００の出力電圧を制限するための抵抗は、高耐圧特性が要求されるため、抵抗のサイズが大きく、また比較的高コストである。入力側電圧Ｖｉｎから制御ＩＣ２１に電圧を供給する起動抵抗には高耐圧の抵抗を利用しており、起動抵抗と抵抗４０を兼用することにより、高耐圧特性の抵抗の数を減らすことができ、電源装置１０の各部品を実装する基板のサイズの低減、あるいはコスト低減を実現することができる。

（実施の形態２）
図４は実施の形態２の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態２では、電源装置１１０は、実施の形態１の電源装置１００の構成に、さらにインダクタ３４、キャパシタ３５を備える。なお、実施の形態１と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、電圧変換部３０は、ＦＥＴ３１と出力端子の一端との間に直列接続した複数のインダクタ３２、３４と、出力端子間に並列に接続されたキャパシタ３５、及びインダクタ３２、３４同士の接続端と出力端子の他端との間に並列に接続されたキャパシタ３３とを有する。

すなわち、ＦＥＴ３１のソースには、インダクタ３２の入力端を接続し、インダクタ３２の出力端には、インダクタ３４の入力端を接続し、インダクタ３４の出力端は、光源２の接続端子の一端に接続してある。インダクタ３２の出力端と基準レベルとの間には、キャパシタ３３を接続してあり、インダクタ３４の出力端と基準レベルとの間には、キャパシタ３５を接続してある。キャパシタ３３、３５は、光源２に対して並列に接続されている。

実施の形態１では、インダクタ３２のインダクタンスを、例えば、２ｍＨとし、キャパシタ３３のキャパシタンスを４７μＦとすることにより、電源装置１００の出力電流のリップル（例えば、電流の平均値に対する電流のピーク・ピーク値の割合）を１．３以下にすることができる。

実施の形態２では、インダクタ３２、３４のインダクタンスをそれぞれ、例えば、２ｍＨ、２２０μＨとし、キャパシタ３３、３５のキャパシタンスをそれぞれ１μＦ、１μＦとすることにより、キャパシタ３３、３５の放電時間を実施の形態１の場合の１０％程度にまで短縮し、リップルをさらに改善することができる。このように、インダクタと当該インダクタの出力側のキャパシタとの組み合わせを複数段設けることにより、所要の電圧降下を維持しつつキャパシタのキャパシタンスを小さくすることができ、キャパシタの放電時間を短くして光源へ供給する出力電流のリップルを改善することができる。

（実施の形態３）
図５は実施の形態３の照明装置の構成の一例を示すブロック図である。実施の形態３では、電源装置１２０は、制御ＩＣ２１を動作させるための電圧を生成する電圧生成部としてのＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２と制御ＩＣ２１との間の電路に介装されたスイッチ素子としてのスイッチ回路７０を備える。また、マイコン２２は、駆動ＩＣ２１へ出力するＦＥＴオフ信号に代えて、スイッチ回路７０へ電圧遮断信号を出力する。

図５に示すように、スイッチ回路７０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力端にドレインを接続し、ダイオード１３のアノードにソースを接続したスイッチ素子としてのＦＥＴ７１、ＦＥＴ７１のドレイン・ゲート間に接続された抵抗７２、ＦＥＴ７１のゲートと基準レベル間に接続したトランジスタ７３、トランジスタ７４のベースに接続した抵抗７４を備える。マイコン２２からの電圧遮断信号は、抵抗７４を介してトランジスタ７３のベースへ出力される。なお、ＦＥＴ７１に代えて、バイポーラトランジスタ等の他のスイッチ素子を用いることもできる。

マイコン２２は、光源２が取り外された状態においては、実施の形態１、２のＦＥＴオフ信号に代えて、電圧遮断信号をトランジスタ７３（スイッチ回路７０）へ出力する。これにより、トランジスタ７３はオンとなり、ＦＥＴ７１がオフとなるので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から制御ＩＣ２１へ供給される電圧が遮断される。制御ＩＣ２１は、動作電圧が低下した場合、ＦＥＴ３１への駆動を安全に停止させ、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作は停止する。なお、光源２が取り外された状態においては、トランジスタ１４のオンとなっている。

制御ＩＣ２１にマイコンからの信号を取得する制御端子が備わっていない場合でも、マイコン２２から直接信号を受けることなく、制御ＩＣ２１の動作を停止させることができる。なお、実施の形態１と同様の箇所は同一符号を付して説明を省略する。

実施の形態１〜３では、上述のとおり、制御ＩＣ２１の起動抵抗と電源装置１００の光源２未装着時の出力電圧を制限するための抵抗とを兼用するので、電源装置１００内の部品を実装する基板面積を削減することができ、また部品コストを低減することができる。また、出力電圧制限用の２つの抵抗のうち、一方の抵抗を電圧変換部３０の前段（入力側）に設け、降圧回路を構成するインダクタを介して他方の抵抗に接続してあるので、抵抗での電力消費を抑制することができる。

また、上述の実施の形態１〜３では、ＦＥＴ３１を駆動するためのトランス（変圧器）を使用しないので、電源装置を安価な構成、かつ小型化することが可能となる。

上述の実施の形態１〜３は、光源２に対して正側の電路にＦＥＴ３１を介装する、いわゆるハイサイドドライブ方式の構成であるが、ドライブ方式はハイサイドドライブに限定されるものではなく、光源２に対して負側の電路にＦＥＴを介装するローサイドドライブ方式であってもよい。

上述の実施の形態１〜３において、光源２を調光させてもよい。光源２を調光させる場合には、制御ＩＣ２１からＦＥＴ３１のゲートへ出力する駆動信号を制御して、例えば、ＦＥＴ３１のオン時間のデューティ比を変更して光源２に流れる電流を調整すればよい。インダクタ３２の動作状態には、インダクタ３２に流れる電流に常に直流成分が含まれる連続モード、インダクタ３２に流れる電流に休止期間が存在する不連続モード、そして、連続モードと不連続モードとの境界にある臨界モードの３通り存在する。インダクタ３２を含むダイオード、ＦＥＴなどで電源装置全体の損失を少なくするには、インダクタ３２が臨界モードで動作するようにするのが好ましい。しかし、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作の動作周波数が可変タイプである場合に、臨界モードで調光した場合（例えば、光源２に流れる電流を少なくした場合）には、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作の動作周波数が高くなり、ＦＥＴ３１、ダイオード、ＦＥＴなどのスイッチング損失が大きくなる。このため、ＦＥＴ３１のオン／オフ動作の動作周波数は固定タイプが好ましい。

上述の実施の形態では、ＬＥＤを光源として用いる例を説明したが、ＬＥＤに限定されず、電流値によって光度が決定されるような電流駆動方式の光源であれば、ＥＬ（Electro-Luminescence）等の他の光源に対しても適用することができる。

２光源（負荷）
１２ＤＣ／ＤＣコンバータ（電圧生成部）
１７電圧電流検出部（判定部）
２０出力電圧制御部
２１制御ＩＣ（駆動部）
２２マイコン
３０電圧変換部
３１ＦＥＴ
３２、３４インダクタ
３３、３５キャパシタ
３４ダイオード
４０抵抗（第２の抵抗）
５０抵抗（第１の抵抗）
７１ＦＥＴ

Claims

出力端子間に並列に接続された平滑コンデンサ及び第１の抵抗と、
前記出力端子間に負荷が接続されているか否かを判定する判定部と、
前記第１の抵抗に直列に接続された第２の抵抗と、
前記判定部で前記負荷が接続されていないと判定した場合、前記第１の抵抗及び第２の抵抗で入力側電圧を分圧して前記出力端子間の電圧を所定値以下に制御する出力電圧制御部と、
前記入力側電圧を所要の電圧に変換して前記負荷に出力する電圧変換部と、
該電圧変換部を駆動する駆動部と
を備え、
該駆動部を動作させるための電圧を前記第２の抵抗を介して前記入力側電圧から供給するように構成してあることを特徴とする電源装置。
請求項１に記載の電源装置と、着脱可能な光源とを備え、該光源に対して前記電源装置から所要の電圧を出力するように構成してあることを特徴とする照明装置。