JP5870314B2 - 点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、発光素子を点灯させる点灯装置、及び点灯装置を備える照明器具に関する。

近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた照明器具の普及に伴い、照明器具には、ワット数の大きい商品、及び付加価値の高い商品の登場が増えてきている。付加価値の高い商品とは、例えば、複数のＬＥＤを直列に接続したＬＥＤモジュールにより構成される負荷回路、複数のＬＥＤを有するＬＥＤモジュールを複数個並列に接続して構成される負荷回路等がある。更には、付加価値の高い商品には、ＬＥＤの種類（例えば色等）、Ｖｆ（順方向降下電圧）、ＬＥＤの素子数、及び調光カーブが異なる複数のＬＥＤを直列及び並列に接続して構成される負荷回路等がある。

しかし、上述した様に接続された複数のＬＥＤを用いた負荷回路では、負荷回路の一部又は全部が無負荷状態、又はハンダクラック若しくはＬＥＤの素子故障に起因した異常な電圧上昇が発生した状態になると、回路全体の破壊又は特性劣化を招く可能性がある。

この様な可能性が指摘されていることに対応して、従来から、無負荷状態又は異常な電圧上昇状態を検出し、回路全体を安全に停止する技術が検討されている（非特許文献１及び特許文献１参照）。

例えば、非特許文献１には、ＬＥＤドライバ用ＩＣのアプリケーションノートが開示されている。このアプリケーションノートでは、ＬＥＤ負荷が無負荷状態になった場合、又は異常な電圧上昇状態になった場合には、ツェナーダイオードＺＤ２の電圧をフォトカプラＰＣ２で検出する構成が示されている。

非特許文献１にて開示されているＬＥＤドライバ用ＩＣのフライバック回路は、降圧コンバータにおける無負荷状態の検出回路としてもよく用いられるものである。降圧コンバータでは、スイッチ素子がハイサイド側（高電圧側）に設けられた場合、抵抗等でＬＥＤの両端電圧を容易に検出することができる。一方、駆動系部品のコストの増大を避けるためにローサイド側（低電圧側）にスイッチ素子が設けられた場合、ＬＥＤの両端電圧を検出するためには、上述した様なフォトカプラを使う必要がある。

また、特許文献１には、ＬＥＤ負荷の異常を検出して安全に動作させる点灯回路が開示されている。この点灯回路では、複数のＬＥＤが直列接続された回路が複数個並列に接続されて構成されたＬＥＤ負荷回路のうち一部が断線又は故障した場合に、正常な回路に過電流が流れることを防ぐために、次の動作を行うものである。

即ち、点灯回路は、複数のＬＥＤが直列に接続されたＬＥＤ直列回路に直列に接続されている抵抗において、ＬＥＤ直列回路に供給される供給電流の値を検出する。更に、点灯回路は、異常（無負荷状態の場合はＩ＝０）と判断した場合には、スイッチングレギュレータへの駆動信号を調節することにより、出力電圧を下げる又は出力を停止する。これにより、特許文献１の点灯回路は、安全な回路動作を維持するものであり、従来のＬＥＤ電源ではよく用いられているものである。

特開２００４−１３４１４７号公報

「ＬＣ５５４０ＡＤシリーズ アプリケーションノート Ｒｅｖ．１．０」 サンケン電気株式会社、Ｐａｇｅ．１２−２４

しかしながら、上述した非特許文献１のＬＥＤドライバ用ＩＣでは、フォトカプラ及びツェナーダイオード等の半導体部品を多く必要とするため、ＬＥＤ負荷の異常を簡単に検出するためには、部品点数の削減が困難であった。フォトカプラを用いて検出する場合には、温度特性を考慮した回路設計作業が複雑となっていた。

また、特許文献１では、ＬＥＤのＶｆ（順方向降下電圧）を検出せずに、ＬＥＤ負荷回路に供給される供給電流しか検出しない。このため、特許文献１の点灯回路は、ＬＥＤ負荷の異常として、無負荷状態を簡単に検出できるが、異常な電圧上昇を簡単に検出することが困難であった。また、複数のＬＥＤ直列回路を並列接続させてＬＥＤ負荷回路を構成した場合には、ＬＥＤ直列回路毎に異常な電圧が異なると、異常と検出するための閾値電圧がＬＥＤ直列回路毎に異なることになり、回路設計及び回路構成が複雑となった。

本発明は、従来の事情に鑑みてなされたものであって、簡単な構成で負荷の異常を検出することができる点灯装置及び照明器具を提供することを目的とする。

本発明の点灯装置は、直流電源を入力とし、インダクタと、スイッチ部と、ダイオードとを少なくとも有し、前記スイッチ部のオフ時に、前記インダクタに蓄えられたエネルギーを、前記ダイオードを介して負荷に出力する降圧コンバータと、前記負荷に接続され、前記負荷の負荷電圧を検出する負荷電圧検出部と、前記負荷電圧が予め設定された閾値電圧以下である場合に、異常と判定する異常判定部と、前記異常と判定された場合に、前記スイッチ部の発振を停止させ又は前記降圧コンバーの出力を下げるように前記スイッチ部を駆動する出力制御部と、を備え、前記負荷の一方の端子と前記直流電源の高電位側とが接続され、前記負荷の他方の端子と前記直流電源の低電位側との間に前記インダクタと前記スイッチ部とが直列に接続され、前記ダイオードのアノード側が前記インダクタと前記スイッチ部との間に接続され、前記ダイオードのカソード側が前記直流電源の高電位側に接続され、前記降圧コンバータは、前記負荷と並列に接続される放電抵抗を更に有し、前記負荷は、直列接続された複数の発光素子であり、前記放電抵抗の抵抗値は、消灯時の前記放電抵抗の両端電圧が前記複数の発光素子の順電圧よりも小さくなるように設定される、ことを特徴とする。

さらに、本発明の点灯装置は、前記放電抵抗の抵抗値は、消灯時の前記放電抵抗の両端電圧が前記発光素子の定格順電圧の５０％〜７０％の範囲の値に前記発光素子の素子数を乗じた値以下となるように設定される、ことを特徴とする。

さらに、本発明の点灯装置は、前記負荷電圧検出部は、前記負荷の他方の端子と所定の電位との間に直列に接続され、前記他方の端子との接続点の電圧を分圧する複数の抵抗を有することを特徴とする。

さらに、本発明の点灯装置は、前記直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、を更に備え、前記出力制御部は、前記直流電圧検出部によって検出される直流電圧が変動している間、前記異常判定部による異常の判定を無効とすることを特徴とする。

さらに、本発明の点灯装置は、前記負荷は、直列接続された複数の発光素子が更に複数個並列に接続されたモジュールを用いて構成され、前記直列接続された複数の発光素子毎に、それぞれ複数の前記降圧コンバータ及び複数の前記負荷電圧検出部と、を更に備え、 前記異常判定部は、前記複数の負荷電圧検出部によってそれぞれ検出される前記負荷電圧の少なくとも１つが予め設定された閾値電圧以下である場合に、異常と判定し、複数の前記降圧コンバータは、各々の前記負荷と並列に接続される前記放電抵抗をそれぞれ有し、各々の前記放電抵抗の抵抗値は、消灯時の前記放電抵抗の両端電圧が各々の前記複数の発光素子の順電圧よりも小さくなるように設定される、ことを特徴とする。

さらに、本発明の点灯装置は、前記出力制御部は、タイマを備え、前記出力制御部は、前記異常と判定されて前記スイッチ部の発振を停止させる又は前記降圧コンバータの出力を下げるように前記スイッチ部を駆動した後、所定時間の経過後、前記スイッチ部の発振を再開することを特徴とする。

さらに、本発明の点灯装置は、前記負荷電圧検出部は、第２スイッチ部を介して前記負荷と接続され、前記出力制御部は、前記スイッチ部の発振を停止させる又は前記降圧コンバータの出力を下げるように前記スイッチ部を駆動する場合、前記第２スイッチ部をオフにすることを特徴とする。

本発明の照明器具は、上述したいずれかの点灯装置と、前記負荷とを備えることを特徴とする。

本発明は、簡単な構成で負荷の異常を検出することができる。

第１の実施形態における照明器具の内部構成を示すブロック図 点灯装置の具体的な構成を示す回路図 他の点灯装置の構成を示す回路図 第２の実施形態における照明器具の内部構成を示すブロック図 点灯装置の構成を示す回路図 調光カーブを示すグラフ 第３の実施形態における点灯装置の構成を示す回路図 第４の実施形態における点灯装置の構成を示す回路図

本発明に係る点灯装置及び照明器具の実施形態を、図面を参照して説明する。本実施形態の点灯装置は、例えばＬＥＤを負荷とする照明器具に用いられるが、ＬＥＤを負荷とする照明器具に限定されず広く用いられるものである。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態における照明器具１の内部構成を示すブロック図である。照明器具１は、負荷としてのＬＥＤモジュール１２及び点灯装置５により構成される。点灯装置５は、商用電源Ｖａｃと接続された直流電源部１１、ＬＥＤ調光回路１０、制御部１３、及び異常検出部１４を含む構成である。

直流電源部１１は、商用電源Ｖａｃからの交流電圧を整流及び平滑化し、直流電圧Ｖ_{ＤＣ＿ｏｕｔ}を出力するものであり、具体的にはフィルタ回路２２、整流回路２３及びＰＦＣ回路２４を有する構成である。

フィルタ回路２２は、商用電源Ｖａｃからの交流電圧に含まれるノイズ又は照明器具１の電源オン時における商用電源Ｖａｃからの突入電流を抑制する。整流回路２３は、例えばダイオードブリッジを用いて構成され、交流電圧を脈流（電流）に変換する。ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路２４は、一度に流れる電流の量を抑制することにより、力率の低下を抑制する。なお、ＰＦＤ回路２４は、直流電源部１１に設けられなくてもよい。

ＬＥＤ調光回路１０は、直流コンバータとしての降圧コンバータをＬＥＤ調光回路１０の内部に有し、制御部１３からの駆動信号を基にＬＥＤモジュール１２に供給される負荷電圧を制御し、ＬＥＤモジュール１２の発光量を調節する。

発光部（負荷）としてのＬＥＤモジュール１２は、固体発光素子である複数のＬＥＤ１２１、１２２（図２参照）が直列に接続されたものである。

負荷電圧検出部としての異常検出部１４は、ＬＥＤモジュール１２の低電圧側の電圧Ｖａ（図２参照）に対応すると共に、点灯回路５内における異常の有無の指標となる検出電圧Ｖｃを検出する。

制御部１３は、マイコンＩＣ１（図２参照）を用いて構成されており、具体的にはＶｄｃ検出部３１、出力制御部３２、異常判定部３３、ＡＤ変換部３４及びタイマ３５を有する構成である。

直流電圧検出部としてのＶｄｃ検出部３１は、直流電源部１１から出力される直流電圧Ｖ_{ＤＣ＿ｏｕｔ}を検出し、検出された直流電圧Ｖ_{ＤＣ＿ｏｕｔ}を出力制御部３２に出力する。

出力制御部３２は、ＬＥＤ調光回路１０に駆動信号を出力し、この駆動信号によりスイッチ素子Ｑ１を発振させる。出力制御部３２は、異常判定部３３によって異常が判定された場合には、ＬＥＤ調光回路１０への駆動信号を停止し、又はＬＥＤモジュール１２に供給される負荷電圧を低下するような駆動信号を出力する。

また、照明器具１の電源オン時など、Ｖｄｃ検出部３１によって検出される直流電圧Ｖ_{ＤＣ＿ｏｕｔ}が変動して正常な範囲の値を超えた又は正常な範囲の値未満になったとする。この場合には、出力制御部３２は、照明器具１における異常を検出しないように、つまり、異常判定部３３における異常判定の結果を無効と判定し、この異常判定に基づく駆動信号の停止又は負荷電圧を低下するような駆動信号の出力を行わないようにする。これにより、点灯装置５又は照明器具１は、誤った異常検出を防ぐことができる。

異常判定部３３は、異常検出部１４によって検出された検出電圧Ｖｃと基準電圧（閾値）とを比較し、検出電圧Ｖｃが閾値となる基準電圧以下になると、無負荷状態又はＬＥＤモジュール１２に供給される負荷電圧に異常が発生したと判定する。

図２は、点灯装置５の具体的な構成を示す回路図である。図２には、説明を簡単にするために、点灯装置５の直流電源部１１の図示を省略している。ＬＥＤ調光回路１０には、直流電源部１１からの直流電圧Ｖ_ＤＣが直流電源Ｖ１として印加される。また、ＬＥＤ調光回路１０に印加される直流電源Ｖ１は、ＰＦＣ回路２４に接続されるフライバック回路の二次側の回路に接続された直流電圧でもよいし、ＰＦＣ回路２４の出力としての直流電圧でもよい。

ＬＥＤ調光回路１０には、複数のＬＥＤ１２１、１２２が直列に接続されたＬＥＤモジュール１２が接続されている。直流電源部１１の高電位側にＬＥＤモジュール１２の一方の端子（ＬＥＤ１２２のアノード側）が接続され、他方の端子（ＬＥＤ１２１のカソード側）が異常検出部１４との接続点Ａに接続されている。

ＬＥＤ調光回路１０には、回生用ダイオードＤ１、インダクタとしてのチョッパ用のチョークコイルＬ１、スイッチ部としての降圧コンバータ制御用スイッチ素子Ｑ１、平滑用コンデンサＣ１及び放電抵抗Ｒ５が接続されている。なお、回生用ダイオードＤ１、チョークコイルＬ１、降圧コンバータ制御用スイッチ素子Ｑ１、平滑用コンデンサＣ１及び放電抵抗Ｒ５は、降圧コンバータを構成する。

直流電源部１１の低電位側と接続点Ａとの間には、スイッチ素子Ｑ１及びチョークコイルＬ１が直列に接続されている。また、回生用ダイオードＤ１は、アノードがスイッチ素子Ｑ１及びチョークコイルＬ１間に接続され、カソードが直流電源部１１の高電位側に接続されている。

降圧コンバータは、スイッチ素子Ｑ１をオン又はオフに発振させ、スイッチ素子Ｑ１のオフ時に、チョークコイルＬ１に蓄えられたエネルギーを、回生用ダイオードＤ１を介して負荷（ＬＥＤモジュール１２）に回生（供給、出力）させる。なお、平滑用コンデンサＣ１の代わりに、フィルムコンデンサを用いてもよい。また、本実施形態では、スイッチ素子Ｑ１には、例えばＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）が用いられる。

異常検出部１４は、抵抗Ｒ１，Ｒ２、ＰＮＰトランジスタＱ２及び抵抗Ｒ３を用いて構成されている。

抵抗Ｒ１，Ｒ２は、ＬＥＤモジュール１２と並列に接続された放電抵抗Ｒ５と直列に接続され、放電抵抗Ｒ５の低電圧（Ｌｏｗ）側の電圧Ｖａを電圧Ｖｂに分圧する。電圧Ｖａは数式（１）により表される。数式（１）において、Ｖ_ＬＥＤは負荷電圧である。

この電圧Ｖａが分圧された電圧Ｖｂは、数式（２）により表され、ＰＮＰトランジスタＱ２のベースに入力される。

ＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタには、抵抗Ｒ３を介してマイコンＩＣ１の電源検出電圧Ｖｃｃが印加され、ＰＮＰトランジスタＱ２のコレクタは接地されている。

ここで、無負荷状態又は異常な電圧上昇が生じて電圧Ｖ_ＬＥＤがある一定の値以上になったとすると、ＰＮＰトランジスタＱ２のエミッタフォロア動作によって検出される検出検出電圧Ｖｃの値が変動する。検出電圧Ｖｃは数式（３）により表され、検出電圧Ｖｃの値がマイコンＩＣ１の閾値以下となるように設計されることが好ましい。

ただし、検出電圧Ｖｃは、０Ｖ＜Ｖｃ＜５Ｖとなる。また、数式（３）における電圧Ｖ_ＢＥは、ＰＮＰトランジスタＱ２のベース−エミッタ間の電圧である。

このように、異常検出部１４は、負荷としてのＬＥＤモジュール１２の電圧に異常が生じた場合に、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とＰＮＰトランジスタＱ２とを用いて検出電圧Ｖｃを測定することにより、ＬＥＤモジュール１２の異常を簡単に検出することができる。

また、放電抵抗Ｒ５の値は、次のように設定されている。本実施形態の点灯装置５では、点灯装置５のバースト動作の出力が低い時又はＬＥＤ調光回路１０のオフ時（点灯装置５のオフ時）においても、ＬＥＤモジュール１２に電流が流れる経路が存在する。即ち、図２では、直流電源Ｖ１→負荷（ＬＥＤモジュール１２）→抵抗Ｒ１→抵抗Ｒ２という経路が存在する。このため、異常検出部１４内の抵抗Ｒ１，Ｒ２により決まる電流の流れにより、ＬＥＤモジュール１２がわずかに発光する現象が確認された。

ここで、異常検出部１４内の抵抗Ｒ１，Ｒ２の値を充分に大きくすることで、この現象は起こらなくなるが、ノイズ等の影響を考慮すると、抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗値をあまり大きくすることは難しい。

本実施形態では、放電抵抗Ｒ５の両端電圧Ｖｒ５＜ＬＥＤモジュール１２の順電圧Ｖｆａｌｌという関係にすることにより、ＬＥＤモジュール１２を消灯させることができる。なお、順電圧Ｖｆａｌｌは、順方向降下電圧Ｖｆに、直接接続されたＬＥＤの素子数を乗算した値である。

ＬＥＤが完全に消灯する際の順方向降下電圧Ｖｆは、ＬＥＤの種類によって異なる。ここでは、実験結果から、ＬＥＤの印加電圧（ＬＥＤ電圧）が定格順電圧の７０％程度であると、ＬＥＤモジュール１２が完全に消灯することを確認したが、ＬＥＤモジュール１２をより完全に消灯させるために定格順電圧の５０％程度とすることが望ましい。これにより、点灯装置５の消灯時のＬＥＤモジュールの発光現象が無くなる。

例えば、順電圧の定格が３．０Ｖの場合、消灯時のＬＥＤモジュール１２の順電圧Ｖｆａｌｌは、３．０Ｖの５０％に相当する１．５ｖを用いて、１．５Ｖ×ｎ（ｎ：ＬＥＤ直列数）となり、放電抵抗Ｒ５の両端電圧Ｖｒ５の値は、数式（４）により求められる。数式（４）において、ｎ＝４の場合、順電圧Ｖｆａｌｌは６Ｖである。

制御部１３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びＲＯＭ（Read Only Memory）を含むマイコンＩＣ１を用いて構成されている。マイコンＩＣ１は、図示しないＣＰＵがＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、Ｖｄｃ検出部３１、出力制御部３２及び異常判定部３３の各機能を実現する。

制御部１３のＡＤ変換部３４は、入力されたアナログデータ検出電圧Ｖｃをデジタルデータの検出電圧Ｖｃに変換する。異常判定部３３は、ＡＤ変換部３４により変換されたデジタルデータの検出電圧Ｖｃの値が閾値（閾値電圧）以下となったことを検出すると、降圧コンバータの発振を停止させるために、スイッチ素子Ｑ１への駆動信号（オン信号，オフ信号）の出力を停止する。

出力制御部３２は、異常判定部３３により異常状態、例えばＡＤ変換部３４により変換されたデジタルデータの検出電圧Ｖｃの値が閾値（閾値電圧）以下となった状態が判定されると、スイッチ素子Ｑ１の駆動信号（ゲート信号）をオフ信号にする。これにより、出力制御部３２は、スイッチ素子Ｑ１の発振を停止し、降圧コンバータの動作を停止させる。なお、降圧コンバータの動作を停止させる代わりに、出力制御部３２は、降圧コンバータの出力を低下させるために、駆動信号のオン及びオフの各周期を可変してもよい。

ただし、出力制御部３２は、スイッチ素子Ｑ１の発振を停止させた後、マイコンＩＣ１内蔵のタイマ３５を用いて、ある一定期間（所定時間）経過後、スイッチ素子Ｑ１の発振を再開させてもよい。これにより、出力制御部３２は、一時的に異常な電圧上昇が負荷に生じた場合、早期に元の動作に戻すことができる。また、出力制御部３２は、スイッチ素子Ｑ１の発振の再開→点灯装置５における異常検出→スイッチ素子Ｑの発振の停止が複数回続いた場合に限り、降圧コンバータの動作を完全に停止させてもよい。

また、出力制御部３２は、フライバック回路の一次側の出力を低下させることにより、負荷電圧Ｖ_ＬＥＤの異常な電圧上昇を防いでもよい。なお、一時側の出力を低下させる場合も、ＰＦＣ回路２４は動作しているので、マイコンＩＣ１の電源は確保される。

上述した構成を有する点灯装置５では、ＬＥＤモジュール１２内のＬＥＤ１２１、ＬＥＤ１２２が劣化した場合、又は無負荷状態となった場合に、放電抵抗Ｒ５の両端電圧である負荷電圧Ｖ_ＬＥＤが上昇する。これにより、電圧Ｖａが下がり、電圧Ｖｂが所定の電圧にまで下がると、ＰＮＰトランジスタＱ２はオン状態となる。ＰＮＰトランジスタＱ２がオン状態になると、検出電圧Ｖｃはマイコンの電源電圧Ｖｃｃから一気に低下する。

上述したように、ＡＤ変換部３４は、異常検出部１４によって検出された検出電圧Ｖｃをデジタル値に変換し、異常判定部３３に出力する。異常判定部３３は、ＡＤ変換部３４によってデジタル値に変換された検出電圧Ｖｃが予め設定された基準電圧（閾値）以下になると、無負荷状態等の異常を判定する。

出力制御部３２は、異常判定部３３によって無負荷等の異常が判定された場合に、スイッチ素子Ｑ１に出力される駆動信号（ゲート信号）をオフ信号にすることにより、スイッチ素子Ｑ１の発振を止め、降圧コンバータの動作を停止させる。

第１の実施形態の点灯装置５によれば、抵抗とトランジスタとを加えることで、無負荷等の検出が可能である。このように、点灯装置５は、簡単な構成で負荷の異常を検出することができる。

なお、本実施形態では、出力制御部３２はマイコンＩＣ１により実現されたが、マイコンＩＣ１の代わりに、ＰＦＣコントローラ（製品名：Ｌ６５６２Ａ）が用いられてもよい。このことは、以後の実施形態においても同様である。

図３は、他の点灯装置５Ａの構成を示す回路図である。図２と同一の構成要素については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。点灯装置５Ａの動作は図２と同様である。

図１の制御部１３（図２のマイコンＩＣ１）は、図３では、マイコンＩＣ１とＰＦＣコントローラＩＣ２とにより構成される。図３において、マイコンＩＣ１は、前述したＶｄｃ検出部３１、異常判定部３３およびＡＤ変換部３４を有する。一方、図３において、ＰＦＣコントローラＩＣ２は、前述した出力制御部３２およびタイマ３５を有する。

出力制御部３２は、異常が検出された場合、マイコンＩＣ１から駆動信号が出力されないように、ＥＮＡＢＬＥ端子をＬｏｗレベルにする。これにより、出力制御部３２は、スイッチ素子Ｑ１への発振を停止することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、ＬＥＤモジュール１２には、複数のＬＥＤが直列に接続された単一のＬＥＤユニットが設けられ。第２の実施形態では、Ｒ（Red）、Ｇ（Green）、Ｂ（Blue）の色光源毎にＬＥＤユニットが設けられる場合を示す。

図４は、第２の実施形態における照明器具１Ａの内部構成を示すブロック図である。照明器具１Ａは、負荷としてのＬＥＤモジュール１２Ａ及び点灯装置５Ｂにより構成される。図５は、点灯装置５Ｂの構成を示す回路図である。

ＬＥＤモジュール１２Ａは、Ｒ、Ｇ、Ｂの色光源毎にそれぞれ複数のＬＥＤが直列に接続された３つのＬＥＤユニット１２ｂ，１２ｇ，１２ｒを有する構成である。

本実施形態では、ＬＥＤユニット１２ｂには、青（Ｂ）色のＬＥＤが例えば２個直列に接続されている。ＬＥＤユニット１２ｇには、緑（Ｇ）色のＬＥＤが例えば２個直列に接続されている。ＬＥＤユニット１２ｒには、赤（Ｒ）色のＬＥＤは例えば４個直列に接続されている。

３つのＬＥＤユニット１２ｂ，１２ｇ，１２ｒの共通するアノード側には、直流電圧Ｖ_ＤＣ（例えば２４Ｖ）が供給される。

また、点灯装置５Ｂでは、色光源毎に、３つのＬＥＤ調光回路１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃが設けられている。３つのＬＥＤ調光回路１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの構成は、第１の実施形態のＬＥＤ調光回路１０とほぼ同様である。

ＬＥＤ調光回路１０Ａでは、ＬＥＤユニット１２ｒと並列に放電抵抗Ｒ１１，Ｒ１２が直列に接続されている。同様に、ＬＥＤ調光回路１０Ｂでは、ＬＥＤユニット１２ｇと並列に放電抵抗Ｒ１５，Ｒ１６が直列に接続されている。また、ＬＥＤ調光回路１０Ｃでは、ＬＥＤユニット１２ｂと並列に放電抵抗Ｒ１９，Ｒ２０が直列に接続されている。

また、点灯装置５Ｂには、３つの異常検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃが設けられている。３つの異常検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃは、３つのＬＥＤユニット１２ｒ，１２ｇ，１２ｂの低電圧側の電圧Ｖａに対応する検出電圧Ｖｃをそれぞれ検出する。３つの異常検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの構成は、第１の実施形態の異常検出部１４とほぼ同様である。

３つの異常検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃでは、各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のエミッタがそれぞれ接続されている。従って、３つのＬＥＤ調光回路１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち、１つの回路でも、放電抵抗の両端電圧が異常に上昇し、電圧Ｖａが下がると、対応するいずれかのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３がオン状態となり、エミッタ接続点の検出電圧Ｖｃが下降する。

異常判定部３３は、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のエミッタ接続点の検出電圧Ｖｃと基準電圧（閾値）とを比較し、検出電圧Ｖｃが閾値以下になると、無負荷状態又はＬＥＤモジュール１２Ａに異常な負荷電圧が発生したと判定する。

出力制御部３２Ａは、異常判定部３３によって負荷の異常が発生したと判定された場合、ＬＥＤ調光回路１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ内の各スイッチ素子Ｑ１１，Ｑ１２，Ｑ１３にそれぞれ出力される駆動信号Ｏｕｔ＿Ｒ，Ｏｕｔ＿Ｇ，Ｏｕｔ＿Ｂをオフ信号にする。これにより、各降圧コンバータの動作が停止する。なお、降圧コンバータの動作が停止しても、ＰＦＣ回路２４は動作しているので、マイコンの電源は確保される。

ここで、３つのＬＥＤ調光回路１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ内の電圧Ｖａは、各ＬＥＤの調光カーブ又は順方向降下電圧によって異なる。図６は、調光カーブを示すグラフである。図６の横軸は、調光器信号の調光度合いを表す。図６の縦軸は、各ＬＥＤに供給される電流値を表す。緑（Ｇ）色のＬＥＤユニット１２ｇでは、赤（Ｒ）色のＬＥＤユニット１２ｒと比べ、低い調光度合いでピーク値を示す。青（Ｂ）のＬＥＤユニット１２ｂでは、ピーク値を示さず、調光度合いが大きいほど、供給される電流値が増加する。

このように、各ＬＥＤユニットの負荷電圧が異なるので、どの調光度合いで無負荷状態となっても、それを検出できるようにするためには、分圧抵抗によって各電圧Ｖａを揃える必要がある。ＬＥＤユニット１２ｂ，１２ｇ，１２ｒの電圧Ｖａをそれぞれ電圧Ｖａｂ，Ｖａｇ，Ｖａｒとすると、ＬＥＤユニット１２ｂ，１２ｇ，１２ｒのカソード側の電圧Ｖａｂ，Ｖａｇ，Ｖａｒは、数式（５）により表される。なお、Ｖ_ＬＥＤｂ，Ｖ_ＬＥＤｇ，Ｖ_ＬＥＤｒは、それぞれＬＥＤユニット１２ｂ，１２ｇ，１２ｒの負荷電圧である。

各異常検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃの検出電圧、つまりエミッタ接続がされていないとした場合の各トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のエミッタ電圧（検出電圧）Ｖｃｂ，Ｖｃｇ，Ｖｃｒは、数式（６）により表される。なお、Ｖ_ＢＥは、ＰＮＰトランジスタＱ２のベース−エミッタ間の電圧である。

また、第１の実施形態と同様、消灯時にもＬＥＤが発光しないように、放電抵抗の両端電圧＜ＬＥＤモジュールの順電圧とする。ＬＥＤが完全に消える順方向降下電圧ＶｆはＬＥＤの種類によって異なる。定格（順）電圧を３．０Ｖとすると、ＬＥＤモジュール１２Ａをより完全に消灯させるために定格順電圧の５０％程度に相当する１．５Ｖとし、放電抵抗の両端電圧Ｖ_{（Ｒ１１＋Ｒ１２）}は数式（７）を満たすような値に設定される。ｎは数式（４）と同様、ＬＥＤの素子数である。ここでは、赤（Ｒ）の色光源の場合を示すが、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色光源も同様である。

第２の実施形態の点灯装置５Ｂによれば、各色光源となる複数のＬＥＤユニットが並列にされた場合でも、抵抗とトランジスタを用いて、分圧比を変え、各回路の検出電圧を揃えることができる。つまり、点灯装置５Ｂは、種類の異なるＬＥＤ回路が並列に接続された場合でも確実に異常を検出することができる。従って、順方向降下電圧Ｖｆが大きく異なる場合でも、マイコンの入力範囲（０〜５Ｖ）に合わせることができる。

なお、本実施形態では、異常検出部１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ内のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のエミッタが共通に接続されており、異常判定部３３は、エミッタ接続点の検出電圧Ｖｃと閾値とを比較していたが、次のようにしてもよい。即ち、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のエミッタ電圧をそのまま異常判定部３３に入力し、異常判定部３３は、ＬＥＤユニット毎に異常な負荷電圧が発生したか否かを判定するようにしてもよい。これにより、異常判定部３３は、異常が発生したＬＥＤユニットを特定することができる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態では、点灯装置は、バースト動作でＬＥＤモジュールを調光する際、バースト動作に同期して異常検出部の動作を停止させるものである。

図７は、第３の実施形態における点灯装置５Ｃの構成を示す回路図である。第３の実施形態の点灯装置５Ｃは第１の実施形態の点灯装置５とほぼ同様の構成を有するので、同一の構成要素については同一の符号を付すことによりその説明を省略する。

抵抗Ｒ２の一端と接地（ＧＮＤ）の間には、ＦＥＴを用いて構成される第２スイッチ部としてのスイッチ素子Ｑ３が接続されている。スイッチ素子Ｑ３のゲート端子には、マイコンＩＣ１内の出力制御部３２からの信号が入力される。

出力制御部３２は、バースト動作でスイッチ素子Ｑ１にオフ信号を出力して降圧コンバータを停止させている期間、スイッチ素子Ｑ３にも同様のオフ信号を出力し、スイッチ素子Ｑ３をオフにする。これにより、ＰＮＰトランジスタＱ２がオフ状態となり、異常検出部１４の動作は停止する。

一方、出力制御部３２は、バースト動作でスイッチ素子Ｑ１にオン状態の駆動信号を出力して降圧コンバータを動作させている期間、スイッチ素子Ｑ３にオン信号を出力し、スイッチ素子Ｑ３をオン状態にする。これにより、異常検出部１４は動作する。

このように、出力制御部３２は、バースト動作において調光を行わない期間、異常検出部１４の動作を停止させることにより、異常検出部１４による電力損失を減らすことができる。

また、ＬＥＤモジュール１２を調光しない調光切状態においても、出力制御部３２は、スイッチ素子Ｑ３にもオフ信号を出力し、スイッチ素子Ｑ３をオフ状態にし、異常検出部１４の動作を停止させる。これにより、出力制御部３２は、異常検出部１４による電力損失を減らすことができる。

以上により、第３の実施形態の点灯装置５Ｃによれば、力率の効率を改善することができる。また、点灯装置５Ｃは、放電抵抗Ｒ５が無くても、消灯時にスイッチ素子Ｑ３をオフにすることにより、ＬＥＤモジュール１２の発光を防止することができる。

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、ＬＥＤ調光回路は昇降圧コンバータ（バックブースト回路）として動作する場合を示す。図８は、第４の実施形態における点灯装置５Ｄの構成を示す回路図である。第４の実施形態における点灯装置５Ｄは、第１の実施形態とほぼ同様の構成を有するので、同一の構成要素については同一の符号を用いる。

点灯装置５Ｄでは、点灯装置５と比べて、チョッパ用のチョークコイルＬ１と回生用ダイオードＤ１の接続位置が異なる。また、ＬＥＤモジュール１２Ｂのアノード側が接続点Ａと接続されている。従って、接続点Ａの電圧Ｖａは、直流電圧Ｖ_ＤＣより高電位となる。

第１の実施形態と同様、抵抗Ｒ１、Ｒ２によって電圧Ｖａが分圧された電圧ＶｂがＰＮＰトランジスタＱ２のベースに入力される。ＰＮＰトランジスタＱ２がエミッタフォロワ動作を行うことによって変動するエミッタ電圧（検出電圧）ＶｃがマイコンＩＣ１に入力される。

異常判定部３３は、ＬＥＤモジュール１２Ｂの負荷電圧Ｖ_ＬＥＤが無負荷状態又は異常な電圧上昇により一定の値以上になると、エミッタ電圧（検出電圧）ＶｃがマイコンＩＣ１に設定された閾値以下となる。電圧Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃは、上述した数式（１），（２），（３）によりそれぞれ表される。

制御部１３は、マイコンＩＣ１によって検出電圧Ｖｃの値が閾値以下となったことを検出すると、昇降圧コンバータの発振を停止させるために、スイッチ素子Ｑ１に出力される駆動信号を停止する。具体的に、出力制御部３２は、異常を検出すると、マイコンＩＣ１によってスイッチ素子（ＦＥＴ）Ｑ１の駆動信号（ゲート信号）をオフ信号にすることにより、昇降圧コンバータの動作を停止させる。ただし、停止した後、マイコンＩＣ１内蔵のタイマ３５を用いて、ある一定期間経過後、発振を再開させてもよい。また、再開→異常検出→停止が複数回続いた場合に限り、昇降圧コンバータの動作を完全に停止させてもよい。

ここで、バックブースト回路の場合、第１の実施形態で説明したような、消灯時にわずかにＬＥＤに電流が流れて発光現象が起きる電流経路は存在しない。しかし、放電抵抗Ｒ５が存在しないと、発振停止時に電圧Ｖ_ＤＣが負荷であるＬＥＤモジュール１２Ｂに逆電圧として印加されることになる。この逆電圧がＬＥＤモジュール１２Ｂの耐圧を超えることを防ぐために、放電抵抗Ｒ５と異常検出部１４内の抵抗Ｒ１，Ｒ２とで分圧し、ＬＥＤモジュール１２Ｂに加わる逆電圧を抑えている。

第４の実施形態の点灯装置５Ｄによれば、直流電圧Ｖ_ＤＣより高い電圧をＬＥＤモジュールに供給することができ、点灯装置５Ｄの適用範囲が広がる。

以上、図面を参照しながら実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種実施形態の変更例または修正例、更に各種実施形態の組み合わせ例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上述した各実施形態では、種類の異なるＬＥＤユニットが並列に接続された並列回路として、素子数の異なるＬＥＤユニットが接続された場合を示した。しかし、ＬＥＤの種類、Ｖｆ（順方向降下電圧）又は粒数、調光カーブが異なるＬＥＤ回路が並列に接続されてもよい。

また、上述した各実施形態では、発光部として、ＬＥＤが用いられたが、ＬＥＤ以外の発光部を用いてもよい。

なお、ＰＮＰトランジスタＱ２の代わりに、ダイオードを用いることが可能である。この場合、カソードは接続点Ｂに接続され、アノードは接続点Ｃに接続される。接続点Ｂの電圧Ｖｂが下がると、ダイオードが導通し、接続点Ｃの検出電圧Ｖｃが下がることで、負荷の異常が検出可能である。

１ 照明器具
５、５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ 点灯装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ ＬＥＤ調光回路
１１ 直流電源部
１２、１２Ａ、１２Ｂ ＬＥＤモジュール
１２ｂ、１２ｇ、１２ｒ ＬＥＤユニット
１３、１３Ａ 制御部
１４、１４Ａ、１４Ｂ、１４Ｃ 異常検出部
２１ 商用電源
２２ フィルタ回路
２３ 整流回路
２４ ＰＦＣ回路
３１ Ｖｄｃ検出部
３２ 出力制御部
３３ 異常判定部
３４ ＡＤ変換部
３５ タイマ
１２１、１２２ ＬＥＤ
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３ スイッチ素子
Ｄ１ 回生用ダイオード
Ｌ１ チョークコイル
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗
Ｒ５ 放電抵抗
Ｖｃｃ 電源電圧
Ｖ_ＤＣ 直流電圧
ＩＣ１ マイコン
ＩＣ２ ＰＦＣコントローラ

Claims (9)

1. 直流電源を入力とし、インダクタと、スイッチ部と、ダイオードとを少なくとも有し、前記スイッチ部のオフ時に、前記インダクタに蓄えられたエネルギーを、前記ダイオードを介して負荷に出力する降圧コンバータと、
   前記負荷に接続され、前記負荷の負荷電圧を検出する負荷電圧検出部と、
   前記負荷電圧が予め設定された閾値電圧以下である場合に、異常と判定する異常判定部と、
   前記異常と判定された場合に、前記スイッチ部の発振を停止させ又は前記降圧コンバーの出力を下げるように前記スイッチ部を駆動する出力制御部と、を備え、
   前記負荷の一方の端子と前記直流電源の高電位側とが接続され、前記負荷の他方の端子と前記直流電源の低電位側との間に前記インダクタと前記スイッチ部とが直列に接続され、前記ダイオードのアノード側が前記インダクタと前記スイッチ部との間に接続され、前記ダイオードのカソード側が前記直流電源の高電位側に接続され、
   前記降圧コンバータは、前記負荷と並列に接続される放電抵抗を更に有し、
   前記負荷は、直列接続された複数の発光素子であり、
   前記放電抵抗の抵抗値は、消灯時の前記放電抵抗の両端電圧が前記複数の発光素子の順電圧よりも小さくなるように設定される、
   ことを特徴とする点灯装置。
2. 請求項１に記載の点灯装置であって、
   前記放電抵抗の抵抗値は、消灯時の前記放電抵抗の両端電圧が前記発光素子の定格順電圧の５０％〜７０％の範囲の値に前記発光素子の素子数を乗じた値以下となるように設定される、
   ことを特徴とする点灯装置。
3. 請求項１に記載の点灯装置であって、
   前記負荷電圧検出部は、
   前記負荷の他方の端子と所定の電位との間に直列に接続され、前記他方の端子との接続点の電圧を分圧する複数の抵抗を有することを特徴とする点灯装置。
4. 請求項１に記載の点灯装置であって、
   前記直流電源の直流電圧を検出する直流電圧検出部と、を更に備え、
   前記出力制御部は、前記直流電圧検出部によって検出される直流電圧が変動している間、前記異常判定部による異常の判定を無効とすることを特徴とする点灯装置。
5. 請求項１または２に記載の点灯装置であって、
   前記負荷は、直列接続された複数の発光素子が更に複数個並列に接続されたモジュールを用いて構成され、
   前記直列接続された複数の発光素子毎に、それぞれ複数の前記降圧コンバータ及び複数の前記負荷電圧検出部と、を更に備え、
   前記異常判定部は、前記複数の負荷電圧検出部によってそれぞれ検出される前記負荷電圧の少なくとも１つが予め設定された閾値電圧以下である場合に、異常と判定し、
   複数の前記降圧コンバータは、各々の前記負荷と並列に接続される前記放電抵抗をそれぞれ有し、各々の前記放電抵抗の抵抗値は、消灯時の前記放電抵抗の両端電圧が各々の前記複数の発光素子の順電圧よりも小さくなるように設定される、
   ことを特徴とする点灯装置。
6. 請求項１に記載の点灯装置であって、
   前記出力制御部は、タイマを備え、
   前記出力制御部は、前記異常と判定されて前記スイッチ部の発振を停止させる又は前記降圧コンバータの出力を下げるように前記スイッチ部を駆動した後、所定時間の経過後、前記スイッチ部の発振を再開することを特徴とする点灯装置。
7. 請求項６に記載の点灯装置であって、
   前記スイッチ部の発振の再開及び停止が複数回続いた場合、前記降圧コンバータの動作を完全に停止させることを特徴とする点灯装置。
8. 請求項１に記載の点灯装置であって、
   前記負荷電圧検出部は、第２スイッチ部を介して前記負荷と接続され、
   前記出力制御部は、前記スイッチ部の発振を停止させる又は前記降圧コンバータの出力を下げるように前記スイッチ部を駆動する場合、前記第２スイッチ部をオフにすることを特徴とする点灯装置。
9. 請求項１〜８のうちいずれか一項に記載の点灯装置と、
   前記負荷と、を備えることを特徴とする照明器具。

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