JP5478347B2 - 光源点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

この発明は光源を点灯させる光源点灯装置に関する。

ＬＥＤ照明装置（例えば特許文献１、２）は、ＬＥＤが点灯中にＬＥＤのオープン故障が発生した場合や、ＬＥＤが取り外された場合には、２次側整流回路、２次側平滑コンデンサの印加電圧が上昇する。２次側整流回路、２次側平滑コンデンサに過大な電圧が印加されると２次側整流回路、２次側平滑コンデンサが故障し、電源基板の交換が必要となる。

特開２００３−５９３３０号公報 特開２０００−２７８８５９号公報 特開２０１０−５５８２４号公報

この発明は、ＬＥＤのオープン故障や、ＬＥＤの取り外しに際して、２次側平滑コンデンサの電圧上昇を簡易な構成で防止可能な点灯装置の提供を目的とする。

この発明の光源点灯装置は、スイッチング素子と、所定の動作電圧で動作し、前記スイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング素子制御部と、前記スイッチング素子がスイッチングすることによって生成される直流電圧に基づく電荷を充電し、充電された電荷に基づく直流の充電電圧を光源に供給する供給コンデンサとを備えた光源用直流電圧生成部と、前記供給コンデンサの前記充電電圧を監視し、前記充電電圧が過電圧として設定された設定値以上になると過電圧検出信号を出力する過電圧検出部と、所定の電圧が印加されて動作すると共に前記スイッチング素子制御部の動作電圧でも動作し、前記スイッチング素子制御部の動作電圧よりも低く、かつ、前記スイッチング素子制御部の動作しない低電圧でも動作する過電圧発生記憶部であって、前記過電圧検出部から前記過電圧検出信号を入力し、前記過電圧検出信号の入力を契機として前記供給コンデンサの過電圧発生を記憶し、前記過電圧発生の記憶に伴い継続してラッチ信号を出力する過電圧発生記憶部と、前記スイッチング素子制御部と前記過電圧発生記憶部とを動作させる電圧を出力する制御電源部とを備え、前記スイッチング素子制御部と前記過電圧発生記憶部とは、前記制御電源部に対して並列接続し、前記制御電源部は、前記過電圧発生記憶部から前記ラッチ信号を入力し、前記ラッチ信号の入力が継続しているときは前記スイッチング素子制御部が動作せず、かつ、前記過電圧発生記憶部が動作する前記低電圧を出力することを特徴とする。

本発明の光源点灯装置によれば、ＬＥＤがオープン故障したり、ＬＥＤが外されたりした場合でも、２次側平滑コンデンサに過大な電圧が発生することを簡易な構成で防止するＬＥＤ点灯装置を提供できる。

実施の形態１におけるＬＥＤ点灯装置２の構成図。 実施の形態１におけるＬＥＤ点灯装置２の波形図。

実施の形態１．
図１、図２を参照して実施の形態１を説明する。
図１は、実施の形態１のＬＥＤ点灯装置２（光源点灯装置）の構成図である。ＬＥＤ点灯装置２は、整流回路４、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１（光源用直流電圧生成部）、過電圧検出回路１６（過電圧検出部）、ラッチ回路１７（過電圧発生記憶部）、制御電源部３０を備えている。

（ＤＣ−ＤＣコンバータ２１）
ＤＣ−ＤＣコンバータ２１は、トランス５（１次側）、第１のトランジスタ６（スイッチング素子）が直列接続されている。制御回路７（スイッチング素子制御部）は第１のトランジスタ６であるスイッチング素子を制御する。制御回路７は、平滑コンデンサ１５を介して動作電圧の供給を受ける。商用交流電源１の交流電圧は、整流回路４で直流に変換され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２１に入力され、入力時よりも低い直流電圧に変換される。ＤＣ−ＤＣコンバータ２１内では、整流回路４の出力電圧が、トランス５、第１のトランジスタ６からなる直列回路に印加される。第１のトランジスタ６は制御回路７からの出力で制御されることにより、その出力に応じて高周波数でスイッチングする。トランス５の２次側回路は、２次側整流ダイオード８と２次側平滑コンデンサ９（供給コンデンサ）が接続される。第１のトランジスタ６がＯＮしているとき、整流回路４の電圧がトランス５の１次巻き線５ａに印加され、２次巻き線５ｂには巻き数比に比例した電圧が誘起される。この電圧の極性は、２次側整流ダイオード８を正方向にバイアスし、２次側平滑コンデンサ９を充電するように流れる。２次側平滑コンデンサ９に充電された電荷に基づく充電電圧がＬＥＤ３に供給される。

（過電圧検出回路１６）
過電圧検出回路１６は、２次側平滑コンデンサ９の充電電圧を監視し、充電電圧が過電圧として設定された設定値以上（図２（３）のＶｓ以上）になると過電圧検出信号を出力する。

（ラッチ回路１７）
ラッチ回路１７は、制御電源部３０から所定の電圧が印加されて動作する。図１に示すようにラッチ回路１７と制御回路７とは、制御電源部３０に対して、並列接続である。
ラッチ回路１７は、制御回路７の動作電圧でも動作し、また、制御回路７の動作電圧よりも低く、かつ、制御回路７の動作しない低電圧でも動作する。ラッチ回路１７は、後述のように過電圧検出回路１６から過電圧検出信号を入力し、過電圧検出信号の入力を契機として２次側平滑コンデンサ９の過電圧発生を記憶し、過電圧発生の記憶に伴い継続して信号を出力する。

（制御電源部３０）
制御電源部３０は制御回路７とラッチ回路１７とを動作させる電圧を平滑コンデンサ１５から出力する。後述の動作説明で述べるが、制御電源部３０は、ラッチ回路１７から信号を入力し、この信号の入力が継続しているときは、「制御回路７が動作せず、かつラッチ回路１７が動作する低電圧」を出力する。制御電源部３０は、第２のトランジスタ（第２のスイッチング素子）１０としてＭＯＳ−ＦＥＴ（ｎチャネル形）を用いている。「第２のスイッチング素子１０、抵抗１１（第１抵抗）」の直列回路と、「抵抗１２（第２抵抗）、第１のツェナーダイオード１３」の直列回路とが整流回路４に対して、並列に接続している。「抵抗１２、第１のツェナーダイオード１３」の直列回路の方が整流回路４側である。 第２のツェナーダイオード２０のカソード側が抵抗１２と第１のツェナーダイオード１３との中間点に接続し、アノード側がトランジスタ１９のコレクタ側に接続している。トランジスタ１９はエミッタ接地であり、ベース抵抗１８を介して、ラッチ回路１７の出力端子に接続している。また、第２のスイッチング素子１０のゲートが抵抗１２と第１のツェナーダイオード１３との中間点に接続している。第２のスイッチング素子１０のソースと抵抗１１との中間点にはダイオード１４のアノード側が接続され、カソード側には平滑コンデンサ１５が直列接続される。ダイオード１４と平滑コンデンサ１５との中間点はラッチ回路１７と制御回路７とのＶＣＣ（電源入力）に接続する。

（動作の説明）
次に図２の波形図を参照してＬＥＤ点灯装置２の動作を説明する。
図２の横軸は時間を示す。
図２（１）は、平滑コンデンサ１５の電圧を示す。
図２（２）は、制御回路７の出力電圧を示す。
図２（３）は、２次側平滑コンデンサ９の電圧波形を示す。
図２（４）は、過電圧検出回路１６の出力電圧を示す。
図２（５）は、ラッチ回路１７の過電圧発生の記憶状態を示す。

商用電源１からの電圧は整流回路４で整流され、「トランス５、第１のトランジスタ６」の直列回路に印加されると共に、「第２のトランジスタ１０、抵抗１１」の直列回路、「抵抗１２、第１のツェナーダイオード１３」の直列回路に印加される。抵抗１１には第１のツェナーダイオード１３のツェナー電圧でクリップされた電圧が発生し、この電圧はダイオード１４を介して平滑コンデンサ１５で平滑される。図１に示すように、平滑コンデンサ１５からの平滑電圧は、制御回路７のＶＣＣ（電源）及びラッチ回路１７のＶＣＣ（電源）に接続されている。

図２（１）は、平滑コンデンサ１５の電圧を示すが、時刻Ｔ１のタイミングで、平滑コンデンサ１５の電圧が第１のツェナーダイオード１３のツェナー電圧から第２のツェナーダイオード２０のツェナー電圧に切り替わったことを示している。時刻Ｔ１は、過電圧検出回路１６が２次側平滑コンデンサ９の過電圧を検出した時刻である。

図２（２）に示すように、時刻Ｔ１以前では、制御回路７はＯＵＴ端子から高周波電圧を出力し、第１のトランジスタ６を駆動する。第１のトランジスタ６の駆動によりトランス５の１次巻き線５ａに高周波電圧が発生し、２次巻き線５ｂには巻き数に対応した電圧が出力される。トランス５の２次巻き線５ｂからの出力は２次側整流ダイオード８で整流された後、２次側平滑コンデンサ９で平滑されてＬＥＤ３に直流電流を流し、ＬＥＤ３が点灯する。

図２（３）は２次側平滑コンデンサ９の電圧波形を示す。例えばＡ点でＬＥＤ３がＬＥＤ点灯装置２から外された場合、２次側平滑コンデンサ９の電圧が上昇する。２次側平滑コンデンサ９の電圧が所定電圧Ｖｓを超えると、図２（４）に示すように、過電圧検出回路１６がラッチ回路１７に過電圧を超えた信号（過電圧検出信号）を送出する。ラッチ回路１７は過電圧検出回路１６から過電圧検出信号を入力し、過電圧発生を記憶する（図２（５）の時刻Ｔ１以降）。

ラッチ回路１７が過電圧発生を記憶すると、ラッチ回路１７は、図２（５）に示すように、ラッチ回路１７の出力（ＯＵＴ端子）からベース抵抗１８を介して、トランジスタ１９にベース電流（信号）を流し、トランジスタ１９はＯＮとなる。

トランジスタ１９がＯＮになれば第２のツェナーダイオード２０に電流が流れるが、第１のツェナーダイオード１３のツェナー電圧Ｖ１（第１ツェナー）＞第２のツェナーダイオード２０のツェナー電圧Ｖ２（第２ツェナー）となる関係に設定している。
すなわち、
Ｖ１（第１ツェナー）＞Ｖ２（第２ツェナー）
である。
このため、図２（１）のＢ点よりも制御回路７のＶＣＣ（電源）が低くなる。すなわち制御回路７のＶＣＣは時刻Ｔ１を境界として第１のツェナーダイオード１３の電圧から第２のツェナーダイオード２０の電圧へと低下する。なお、ラッチ回路１７に印加される電圧は制御回路７に印加される電圧と同じである。第２のツェナーダイオード２０の電圧は制御回路７の動作電圧よりも低く、かつ、ラッチ回路１７の動作する電圧になるように設定してある。ラッチ回路１７のＶＣＣ（電源）は平滑コンデンサ１５に接続されているのでラッチ回路１７は低い電圧（Ｖ２（第２ツェナー））でも動作（記憶）する。一方、制御回路７は一般に低電圧検出回路が内蔵され、所定の電源電圧（Ｖ２（第２ツェナー））では動作が停止する。このように、第２のツェナーダイオード２０のツェナー電圧は、保護ラッチ回路１７を動作させ、かつ、制御回路７に対しては低電圧ロックがかかる電圧に選定される。

以上の実施の形態１ではＬＥＤ点灯装置２を説明したが、ＬＥＤ以外の光源を使用する点灯装置に適用しても構わない。また、実施の形態１のＬＥＤ（光源）点灯装置を備えた照明器具の実施形態とすることも、もちろん可能である。

実施の形態１のＬＥＤ点灯装置２によれば、ＬＥＤがオープン故障したり、ＬＥＤが外されたりした場合でも、２次側平滑コンデンサに過大な電圧が発生することを簡易な構成で防止するＬＥＤ点灯装置を提供できる。

１ 商用電源、２ ＬＥＤ点灯装置、２１ ＤＣ−ＤＣコンバータ、３ ＬＥＤ、４ 整流回路、５ トランス、６ 第１のトランジスタ、７ 制御回路、８ ２次側整流ダイオード、９ ２次側平滑コンデンサ、１０ 第２のトランジスタ、１１ 抵抗、１２ 抵抗、１３ 第１のツェナーダイオード、１４ ダイオード、１５ 平滑コンデンサ、１６ 過電圧検出回路、１７ ラッチ回路、１８ ベース抵抗、１９ トランジスタ、２０ 第２のツェナーダイオード、３０ 制御電源部。

Claims (3)

1. スイッチング素子と、所定の動作電圧で動作し、前記スイッチング素子のスイッチングを制御するスイッチング素子制御部と、前記スイッチング素子がスイッチングすることによって生成される直流電圧に基づく電荷を充電し、充電された電荷に基づく直流の充電電圧を光源に供給する供給コンデンサとを備えた光源用直流電圧生成部と、
   前記供給コンデンサの前記充電電圧を監視し、前記充電電圧が過電圧として設定された設定値以上になると過電圧検出信号を出力する過電圧検出部と、
   所定の電圧が印加されて動作すると共に前記スイッチング素子制御部の動作電圧でも動作し、前記スイッチング素子制御部の動作電圧よりも低く、かつ、前記スイッチング素子制御部の動作しない低電圧でも動作する過電圧発生記憶部であって、前記過電圧検出部から前記過電圧検出信号を入力し、前記過電圧検出信号の入力を契機として前記供給コンデンサの過電圧発生を記憶し、前記過電圧発生の記憶に伴い継続してラッチ信号を出力する過電圧発生記憶部と、
   前記スイッチング素子制御部と前記過電圧発生記憶部とを動作させる電圧を出力する制御電源部と
   を備え、
   前記スイッチング素子制御部と前記過電圧発生記憶部とは、
   前記制御電源部に対して並列接続し、
   前記制御電源部は、
   前記過電圧発生記憶部から前記ラッチ信号を入力し、前記ラッチ信号の入力が継続しているときは前記スイッチング素子制御部が動作せず、かつ、前記過電圧発生記憶部が動作する前記低電圧を出力することを特徴とする光源点灯装置。
2. 前記光源用直電圧生成部は、
   交流電圧を整流する整流回路によって整流された整流電圧を入力し、入力した整流電圧を前記スイッチング素子でスイッチングすることにより前記直流電圧を生成し、
   前記制御電源部は、
   ドレインが前記整流回路の正極側に接続する電界効果トランジスタと、
   前記電界効果トランジスタのソースに直列接続する第１抵抗と平滑コンデンサとの並列接続と、
   前記電界効果トランジスタのゲートとソース間に接続された第１ツェナーダイオードと、
   一端が前記整流回路の正極側に接続し他端が前記第１ツェナーダイオードのカソード側に接続して前記前記第１ツェナーダイオードに電流を流す第２抵抗と、
   前記第１ツェナーダイオードと並列に接続された第２ツェナーダイオードとトランジスタとの直列接続であって、前記第２ツェナーダイオードのカソード側が前記第１ツェナーダイオードのカソード側に接続し、前記トランジスタが前記過電圧発生記憶部と接続し前記過電圧発生記憶部からの前記信号の入力によりオンとなる前記第２ツェナーダイオードと前記トランジスタとの直列接続と
   を備え、
   前記コンデンサのコンデンサ電圧を前記スイッチング素子制御部と前記過電圧発生記憶部とを動作させる動作電圧として出力することを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
3. 請求項１または請求項２記載の光源点灯装置と、
   前記光源点灯装置から電力が供給される光源を着脱可能とするコネクタと
   を備えることを特徴とする照明器具。

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