JP6106372B2

JP6106372B2 - 照明用電源装置および照明器具

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Publication number: JP6106372B2
Application number: JP2012136706A
Authority: JP
Inventors: 稔松本
Original assignee: Eye Lighting Systems Corp
Current assignee: Eye Lighting Systems Corp
Priority date: 2012-06-18
Filing date: 2012-06-18
Publication date: 2017-03-29
Anticipated expiration: 2032-06-18
Also published as: JP2014003784A

Description

本発明は照明用電源装置、特に、その制御回路に用いる補助電源回路の出力変動の抑制技術に関する。

近年ＬＥＤの性能が高くなってきており、ＬＥＤを用いた照明器具は寿命が長いなどの理由によって、従来の光源から置き換えられる状態にある。今後ＬＥＤの性能がますます向上してゆけば、さらに汎用の照明器具分野で採用されると考えられる。

ＬＥＤモジュールは、基板上に多数のＬＥＤ素子を配置したものであり、発熱箇所が集中するために、高い放熱特性も要求される。例えば、照明器具のケーシングなどにＬＥＤモジュールを接触させて、ケーシングを放熱板として用いて放熱性を確保する場合がある。このような構造では、ＬＥＤモジュールの電気的な絶縁性が犠牲になるため、従来のＬＥＤ照明器具では、モジュール側にではなくて、電源装置側において電気的な絶縁性を担保する構造が採用されてきた。

絶縁型のＬＥＤ電源装置の一例として、フライバック型の一石式スイッチング電源装置がある。この電源装置は、少ない部品点数で電気的絶縁性を発揮でき、かつ、良好な直流電力をＬＥＤモジュールに供給できる。また、この電源装置において、制御回路を動作させるための補助電源回路が備えられ、その補助電源回路にもフライバック方式が採用され、ＬＥＤモジュール側との絶縁性を確保しているものがある（特許文献１参照）。

特開２００７−２１５３３６号公報（図１）

しかし、ＬＥＤ電源回路にフライバック方式を採用した場合、ＬＥＤ負荷の負荷電流が断続したり、負荷電流の大きくが増減したりするのに伴って、補助電源回路が出力する補助電圧が変動してしまう、という課題があった。

特許文献１記載の電源装置では、制御回路を内蔵するコントローラＩＣのＶcc端子にトランスの補助巻線から取得した補助電圧が供給される。また、コントローラＩＣにはＶcc端子と制御回路とを結ぶ補助電源ラインに並列に、ダミー抵抗と半導体スイッチの直列回路が設けられ、また、Ｖcc端子に供給される補助電圧の検出手段も設けられている。そして、補助電圧の検出値が所定範囲（１１〜２３Ｖ）から外れそうになった場合に、半導体スイッチをオンまたはオフさせてダミー抵抗の接続・切り離しを実行して、補助電圧を増減する調整を行なっている。これにより、ＬＥＤ負荷の負荷電流の変化に伴う補助電圧の変動を抑えて、所定範囲の補助電圧をＶcc端子に供給できるようにしている。

しかしながら、特許文献１記載の電源装置は、ＬＥＤ負荷の負荷電流の変化に起因する補助電圧の変動に伴って、半導体スイッチを小まめに切り換えなければならず、適切な半導体スイッチの制御回路を要する。そのため、コントローラＩＣの構成が複雑になっていた。発明者は、コントローラＩＣの構成を複雑にすることなく、ＬＥＤ負荷の負荷電流の変化に伴う補助電圧の変動を抑えられる制御構成を検討する余地があると考えた。

本発明は上述の課題に鑑みなされたものであり、照明負荷の負荷電流が断続したり、負荷電流の大きくが増減したりする場合であっても、補助電源回路が出力する補助電力が変動してしまうことなく、安定した補助電力を制御回路に供給できる補助電源回路を備えた照明用電源装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の照明用電源装置では、制御回路を動作させるための補助電力を、トランスの補助巻線からフライバック方式で取り出すのではなく、トランスの補助巻線からフォワード方式に類似した方式で取り出すことにした。具体的には、トランスの補助巻線からの補助電圧を取り出す方向（この方向は補助巻線に接続するダイオードの極性を示す。）を、従来のフライバック方式で取り出す補助電圧の方向とは逆にした。

すなわち、本発明の照明用電源装置は、
一次巻線、二次巻線、三次巻線および共通コアを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、前記一次巻線および前記スイッチング素子の直列回路へ直流電力を加える直流出力回路と、前記二次巻線に直列に接続された二次側ダイオードと、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、前記制御回路用の補助電源回路と、を備える照明用電源装置であって、前記二次巻線と前記二次側ダイオードの直列回路の両端に生じる直流電力によって照明負荷を点灯する。
前記二次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記二次巻線の誘導電流の流れを阻止する向きで設けられている。
前記補助電源回路は、前記三次巻線に直列に接続された三次側ダイオードと、さらに直列に接続されたインダクターと、を有し、
前記三次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流の流れを許可する向きで設けられ、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流に基づく補助電力が前記制御回路に供給され、
前記インダクターは、前記補助電力に与える前記直流電力の変動の影響を軽減することを特徴とする。
なお、本発明の照明用電源装置において、上記のインダクターに代えて、抵抗を接続してもよい。

ここで、本発明では共通コアに複数の巻線が形成されたトランスを用いている。三次巻線や四次巻線は、これらから取り出される電力を制御回路の駆動のために用いるので、補助巻線とも呼ぶ。図５を用いて説明すると、トランスＴにおいて、スイッチング素子がオンのときに一次巻に生じる磁束Φの向きは、一次巻線Ｔａに印加される電圧の極性と、一次巻線Ｔａのコイルの極性（右巻きや左巻きといったもの）とによって決まる。同時に、二次巻線Ｔｂに生じる誘導起電力の向きは、二次巻線Ｔｂのコイルの極性によって決まる。電気回路では、コイルの極性が黒丸などで表わされているので、二次巻線Ｔｂに生じる誘導起電力の向きを、コイルの極性から容易に識別し得る。三次巻線や四次巻線に生じる誘導起電力の向きも同様である。なお、通常のトランスでは、一次巻線のコイルの極性（黒丸の位置）と逆起電力の向きとの関係が、二次巻線や三次巻線でのコイルの極性と誘導起電力の向きとの関係と同じになっている。

この構成によれば、二次側ダイオードの極性が、スイッチング素子がオンのときに二次巻線の誘導電流の流れを阻止する向きで設けられているので、オンのときにはトランスに磁気エネルギーが蓄積される。そしてオフになると、二次巻線での起電力の向きが変わるので、蓄積された磁気エネルギーが二次巻線と二次側ダイオードを流れる電流として取り出される。このようにして、照明負荷への直流電力が、トランスの二次巻線からフライバック方式で取り出される。これに対して、補助電源回路の三次側ダイオードの極性は、スイッチング素子がオンのときに三次巻線の誘導電流の流れを許可する向きで設けられているので、オンのときに誘導電流が三次巻線と三次側ダイオードを流れる。オフのときには三次巻線での起電力の向きが変わるので、三次巻線に電流は流れない。このようにして、制御回路への補助電力が、トランスの三次巻線からフォワード方式に類似した方式で取り出される。すなわち、照明負荷への直流電力は、スイッチング素子がオンのときに取り出され、補助電力はオフのときに取り出されるので、それぞれ取り出されるタイミングがずれる。そうすると、照明負荷への直流電流が増減したからといって、それに伴って三次巻線から取り出される補助電力が変動してしまうことは無くなる。従って、照明負荷に流れる直流電流には依存しない安定した補助電圧を制御回路に供給することができる。また、従来の補助電源回路に比べると、追加すべき半導体スイッチなどの部品が無いので、少ない部品点数で補助電源回路を構成することができる。

また、本発明の照明用電源装置において、前記補助電源回路は、さらに、前記三次巻線の誘導電流によって充電される三次側コンデンサを有し、前記三次側コンデンサの端子間電圧が前記制御回路に供給されることが好ましい。

ここで、補助電圧の取り出し方式について、従来のフライバック方式の利点は、三次巻線から取り出される補助電圧がトランスへの入力電圧の変動などの影響を受けにくいということである。本発明では、補助電圧をフォワード方式に類似した方式で三次巻線から取り出す構成にしたので、補助電圧がトランスへの入力電圧に依存することになる。例えば、トランスへの入力電圧に突入電流があると、三次巻線にも突入電流が生じ、スパイク状のパルス電圧として制御回路に印加されてしまうおそれがある。この突入電流は、直流出力回路に入力する交流電圧に起因するものが多い。
しかし、上記の構成によれば、三次巻線と三次側ダイオードの直列回路に対して、さらにインダクタンスの小さいインダクターまたは抵抗を直列に接続し、また、これらで構成された直列回路に対して並列に三次側コンデンサを接続したので、仮に一次巻線に突入電流があったとしても、挿入されたインダクターまたは抵抗によって、三次巻線での突入電流の発生が抑制される。

また、本発明の照明用電源装置において、
前記トランスは、さらに、前記三次巻線と異なる巻線数の四次巻線を有し、
前記補助電源回路は、前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次巻線と前記四次巻線のいずれを使うかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて、前記補助電源回路と前記三次巻線との接続、および、前記補助電源回路と前記四次巻線との接続を切り換える切り換え手段と、を有することが好ましい。

または、本発明の照明用電源装置において、
前記三次側ダイオードのアノード側端子は、前記スイッチング素子がオンのときに生じる誘導起電力による前記三次巻線の正極側端子に接続されている。
前記トランスは、さらに四次巻線を有し、
前記誘導起電力による前記四次巻線の負極側端子は、前記三次側ダイオードと前記三次巻線の接続点に接続されている。
前記補助電源回路は、さらに、
前記誘導起電力による前記四次巻線の正極側端子にアノード側端子が接続された四次側ダイオードと、
該四次側ダイオードのカソード側端子と前記三次側コンデンサの負極側端子との間に接続された四次側コンデンサと、
前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するか、前記四次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて前記２つの接続を切り換える切り換え手段と、を有することが好ましい。

以上の構成では、補助巻線としてトランスに三次巻線および四次巻線を設け、また、補助電源回路に判断手段および切り換え手段を設けた。判断手段および切り換え手段は、直流出力回路の入力電圧値に応じて、三次巻線から取り出した補助電力を用いるか、四次巻線から取り出した補助電力を用いるかを切り換えるためのものである。または、判断手段および切り換え手段は、直流出力回路の入力電圧値に応じて、三次巻線からの補助電力だけを用いるか、三次巻線と四次巻線の両方から取り出した補助電力を用いるかを切り換えるためのものでもよい。これらの構成によれば、例えば、直流出力回路に入力される交流電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系のように異なる電圧に切り換わるようになっている場合に、入力電圧に応じて適切な補助巻線に切り換えることができる。従って、補助電源回路での電力損失の増加を抑えることができる。

また、本発明の照明器具は、前記照明用電源装置と、この照明用電源装置により点灯制御される照明負荷と、前記照明負荷の調光を制御する調光装置と、を備えることを特徴とする。
この構成によれば、照明器具の調光制御により、照明負荷に流れる直流電流が大きく変化する場合であっても、これに伴って補助電源回路から出力される補助電力が変動するということが無く、安定した調光制御が可能になる。

本発明の第１実施形態に係る絶縁型ＬＥＤ電源装置の全体構成図である。本発明の第２実施形態に係る絶縁型ＬＥＤ電源装置の要部を示す回路図。本発明の第３実施形態に係る絶縁型ＬＥＤ電源装置の要部を示す回路図。本発明の変形例としての絶縁型ＬＥＤ電源装置の要部を示す回路図。一般的なトランス回路についての説明図。

第１実施形態
以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図１は第１実施形態に係る絶縁型のＬＥＤ電源装置４の全体構成図である。このＬＥＤ電源装置４は、ＬＥＤ照明モジュールなどのＬＥＤ素子列２と、このＬＥＤ素子列２の調光を制御する調光装置３とともに、ＬＥＤ照明器具を構成するものであるが、ＬＥＤ素子列２および調光装置３については公知の構成のものを利用できるため説明を省き、ＬＥＤ電源装置４の具体的な構成を以下で説明する。

＜ＬＥＤ電源装置の全体構成＞
ＬＥＤ電源装置４は、直流出力回路６、フライバック変換回路８、および、電流検出部（Ｒ５，１２）を備える。直流出力回路６は、ノイズ除去部（Ｃ１，Ｔ１，Ｃ２）と全波整流回路ＤＢとバイパスコンデンサＣ３とを有する。

直流出力回路６のノイズ除去部は、１組のノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２と、ライン・フィルターＴ１を有する。ライン・フィルターＴ１は１組のコイルからなり、交流電源ＡＣ側の入力端子１１ａ、１１ｂに接続される各ラインに１つずつ挿入されている。また、第１のノイズ防止用コンデンサＣ１はライン・フィルターＴ１の交流電源側の端子間に接続され、第２のノイズ防止用コンデンサＣ２はライン・フィルターＴ１のＬＥＤ素子列側の端子間に接続されている。これにより、交流電力に含まれるノーマルモードのノイズがノイズ防止用コンデンサＣ１，Ｃ２で除去され、コモンモードのノイズの進入がライン・フィルターＴ１により阻止される。

全波整流回路ＤＢは、ダイオードブリッジなどで構成され、第２のノイズ除去用コンデンサＣ２の両端子間電圧を入力電圧として印加される。バイパスコンデンサＣ３は、全波整流回路ＤＢの出力端同士を結ぶもので、全波整流回路ＤＢからの整流電流を部分平滑するため、および、後述のスイッチング素子Ｑ１のオンオフ駆動により断続された電流の影響が交流電源ＡＣ側に及ぶことを防止するバイパスとして設けられている。

フライバック変換回路８は、全波整流回路ＤＢの出力端子間に接続されたＤＣ−ＤＣコンバータである。このフライバック変換回路８の機能は、全波整流回路ＤＢからの整流電流を電気的に絶縁した状態で電力変換して、フライバック変換回路８の出力側に接続された二次側コンデンサＣ５（電解コンデンサ）を充電することである。また、フライバック変換回路８の出力端子１３ａ，１３ｂに接続されたＬＥＤ素子列２へ、出力コンデンサＣ５に蓄えたエネルギーを用いて、所定の大きさの連続する直流電流を供給することである。また、フライバック変換回路８を、力率改善回路として機能させてもよく、この場合、全波整流回路ＤＢに入力される交流電流を歪みのない正弦波に整形できる。

フライバック変換回路８の具体的な構成は以下の通りである。フライバック変換回路８は、フライバックトランスＴ２と、スイッチング素子Ｑ１と、二次側ダイオードＤ２と、二次側コンデンサＣ５と、スイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路１０と、制御回路１０用の補助電源回路２０とを有する。フライバックトランスＴ２は、全波整流後の整流電圧を一次電圧として用いて二次電圧を誘起し、これを二次側コンデンサＣ５に印加する。

スイッチング素子Ｑ１とトランスＴ２の一次巻線Ｔ２ａとの直列回路は、全波整流回路ＤＢの出力端子間に接続されている。スイッチング素子Ｑ１のドレイン側端子は、一次巻線Ｔ２ａの黒丸で示した側に接続され、Ｑ１のソース側端子は、全波整流回路ＤＢの負極端子側であるグラウンドラインに接続されている。トランスＴ２の各巻線に付された黒丸は、巻線を構成するコイルの極性を表わす。スイッチング素子Ｑ１にはＮチャネルのエンハンスメント形のＭＯＳＦＥＴを使用する。制御回路２０に設けられている駆動回路からスイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動電流が供給されてゲート電圧が生じると、ドレイン−ソース間に電流が流れる。この状態をスイッチング素子Ｑ１のオン状態という。一方、ゲートに駆動電流が供給されず、ドレイン電流が流れない状態をオフ状態という。そして、スイッチング素子Ｑ１のオンオフ駆動により、一次巻線の極性とは反対向きに設けられた二次巻線Ｔ２ｂに二次電圧が誘起される。

二次巻線Ｔ２ｂの端子間には、二次側ダイオードＤ２と二次側コンデンサＣ５の直列回路が接続されている。二次側ダイオードＤ２は、二次巻線Ｔ２ｂで発生した二次電流を整流する。二次側ダイオードＤ２の極性、すなわち電流の向きは、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに二次巻線Ｔ２ｂの誘導電流の流れを阻止する向きで設けられている。図１に示すように、二次巻線Ｔ２ｂの黒丸で示した側に二次側ダイオードＤ２のアノード側端子が接続されている。二次側ダイオードＤ２による整流後の二次電流は、二次側コンデンサＣ５の正極に供給され、これを充電する。なお、ＬＥＤ素子列２と抵抗Ｒ５の直列回路が、二次側コンデンサＣ５の両端子間を結ぶように接続されている。

フライバック変換回路８の一次側にはノイズ除去部（Ｄ１，Ｃ４，Ｒ４）が設けられている。ノイズ除去部は、一次側ダイオードＤ１およびノイズ除去コンデンサＣ４の直列回路と、抵抗Ｒ４とを有している。Ｄ１とＣ４の直列回路は、トランスの一次巻線Ｔ２ａの両端子を結ぶように接続されている。つまり、一次側ダイオードＤ１のアノード側端子は、一次巻線Ｔ２ａとスイッチング素子Ｑ１の接続点につながれ、カソード側端子はノイズ除去コンデンサＣ４に接続される。ノイズ除去コンデンサＣ４および抵抗Ｒ４は並列回路を形成している。

電流検出部は、二次側コンデンサＣ５の負極側端子とＬＥＤ素子列２の負側端子とを結ぶ抵抗Ｒ５と、絶縁型オペアンプ１２からなる。そして、抵抗Ｒ５のＬＥＤ素子列２側の端子電圧が、絶縁型オペアンプ１２を介して検出されて、検出値が制御回路２０へ送られる。制御回路２０では、抵抗Ｒ５の抵抗値に基づいて、抵抗Ｒ５の電圧の検出値より負荷電流を知ることができる。

＜補助電源回路の構成＞
フライバックトランスＴ２は、共通コアを有し、さらに、共通コアに対して上記の一次巻線Ｔ２ａと二次巻線Ｔ２ｂ以外に補助巻線としての三次巻線Ｔ２ｃを有する。三次巻線Ｔ２ｃの極性は、一次巻線Ｔ２ａの極性に対しては同じ向きで、二次巻線Ｔ２ｂの極性に対しては反対向きで設けられている。
補助電源回路２０は、三次巻線Ｔ２ｃに直列に接続された三次側ダイオードＤ３を有する。三次側ダイオードＤ３の極性は、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに三次巻線Ｔ２ｃの誘導電流の流れを許可する向きで設けられている。図１に示すように、三次巻線Ｔ２ｃの黒丸で示した側とは反対側に三次側ダイオードＤ３のアノード側端子が接続されている。また、補助電源回路２０は、三次巻線Ｔ２ｃと三次側ダイオードＤ３の直列回路に対して並列に接続された三次側コンデンサＣ６を有する。そして、三次巻線Ｔ２ｃの誘導電流によって充電された三次側コンデンサＣ６の端子間電圧が補助電力として制御回路１０に供給される。

＜制御回路の構成＞
次に、制御回路１０の具体的な構成例を説明する。制御回路１０は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）と、電圧などの検出用のＡＤコンバータと、スイッチング素子Ｑ１に駆動電流を供給するＭＯＳＦＥＴ駆動回路と、ＲＯＭおよびＲＡＭとを有する。ＣＰＵは、電流検出部（Ｒ５，１２）からの検出値に基づいてＬＥＤ素子列２の負荷電流値を算出する。この負荷電流値が、調光度に応じた負荷電流値になるように、オン幅（オン状態の期間）が決定される。

ＣＰＵは、決定したスイッチングの駆動周期とオン幅の情報を有する指令信号をスイッチング素子用のＭＯＳＦＥＴ駆動回路に送る。この駆動回路は、指令信号に基づく駆動電流をスイッチング素子Ｑ１へ供給し、スイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動させる。スイッチング素子Ｑ１のオンオフ駆動によって、二次側コンデンサＣ５に整流電流に基づくエネルギーが蓄積される。そして二次側コンデンサＣ５に蓄積されたエネルギーによってＬＥＤ素子列２に所定の大きさの負荷電流が供給される。

本実施形態ではフライバック変換回路８に内蔵されたＩＣチップが制御回路１０に相当する。制御回路１０としては、ＩＣチップではなく、フライバック変換回路８から独立して設けられた回路などでも良い。

＜フライバックトランスから照明用電力および補助電力を取り出す方法について＞
以上の構成において、補助電源回路２０の二次側ダイオードＤ２の極性が、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに二次巻線Ｔ２ｂの誘導電流の流れを阻止する向きで設けられているので、オンのときにはフライバックトランスＴ２の共通コア（磁性体）に磁気エネルギーが蓄積される。そしてＱ１がオフになると、二次巻線Ｔ２ｂでの起電力の向きが変わるので、蓄積された磁気エネルギーが二次巻線Ｔ２ｂと二次側ダイオードＤ２を流れる電流として取り出される。取り出された電流は、二次側コンデンサＣ５に充電され、ＬＥＤ素子列２の負荷電力として用いられる。制御回路１０によるスイッチング素子Ｑ１のオン幅の調整により、ＬＥＤ素子列２の負荷電流は所定の大きさに制御される。このようにして、ＬＥＤ素子列２への直流電力が、フライバックトランスの二次巻線Ｔ２ｂからフライバック方式で取り出されるようになっている。

これに対して、補助電源回路２０の三次側ダイオードＤ３の極性は、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに三次巻線Ｔ２ｃの誘導電流の流れを許可する向きで設けられているので、Ｑ１がオンのときに誘導電流が三次巻線Ｔ２ｃと三次側ダイオードＤ３を流れる。Ｑ１がオフのときには三次巻線Ｔ２ｃでの起電力の向きが変わるので、三次巻線Ｔ２ｃに電流は流れない。このようにして、制御回路１０への補助電力が、フライバックトランスの三次巻線Ｔ２ｃからフォワード方式に類似した方式で取り出される。

本実施形態では、ＬＥＤ素子列２への照明用電力は、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに取り出され、制御回路１０への補助電力はＱ１がオフのときに取り出されるので、それぞれ取り出されるタイミングがずれる。そうすると、ＬＥＤ素子列２への直流電流が増減したからといって、それに伴って三次巻線Ｔ２ｃから取り出される補助電力が変動してしまうことは無くなる。従って、照明用電力の変動には依存しない安定した補助電圧を制御回路１０に供給することができる。また、従来の補助電源回路に比べると、追加すべき半導体スイッチなどの部品が無いので、少ない部品点数で補助電源回路２０を構成することができるという利点もある。

第２実施形態
図２（Ａ）は第２実施形態に係るＬＥＤ電源装置の特に補助電源回路２０ａを拡大した回路図である。ＬＥＤ電源装置のその他の回路構成は、前述の第１実施形態に共通する。

本実施形態の補助電源回路２０ａには、三次巻線Ｔ２ｃおよび三次側ダイオードＤ３の直列回路に対して、インダクタンスの小さいインダクターＬ１が直列に接続されている。そして、三次側コンデンサＣ６は、これらインダクターＬ１、三次巻線Ｔ２ｃおよび三次側ダイオードＤ３の直列回路に対して並列に接続されている。三次巻線Ｔ２ｃの誘導電流によって充電された三次側コンデンサＣ６の端子間電圧が、制御回路１０に供給されるようになっている。

なお、図２（Ｂ）の補助電源回路２０ｂのように、インダクターＬ１に代えて、三次巻線Ｔ２ｃおよび三次側ダイオードＤ３の直列回路に対して、抵抗Ｒ６を直列に接続してもよい。この場合、三次側コンデンサＣ６は、抵抗Ｒ６、三次巻線Ｔ２ｃおよび三次側ダイオードＤ３の直列回路に対して並列に接続される。

本実施形態では、図２（Ａ），（Ｂ）のように、三次巻線Ｔ２ｃと三次側ダイオードＤ３の直列回路に対して、さらにインダクタンスの小さいインダクターＬ１または抵抗Ｒ６が直列に接続され、また、これらで構成された直列回路に対して並列に三次側コンデンサＣ６が接続されている。仮に、一次巻線Ｔ２ａに突入電流があったとしても、三次側コンデンサＣ６が平滑コンデンサとして機能するので、突入電流が保持電力に乗って制御回路に印加されることをある程度防ぐことができる。さらに、本実施形態のように、インダクターＬ１または抵抗Ｒ６を補助電源回路に挿入することにより、補助電源回路での突入電流の発生がほとんどなくなるので、制御回路への突入電流の進入をほぼ完全に防ぐことができる。

第３実施形態
図３は第３実施形態に係るＬＥＤ電源装置の特に補助電源回路２０ｃを拡大した回路図である。ＬＥＤ電源装置のその他の回路構成は、前述の第１実施形態に共通する。
本実施形態の補助電源回路２０ｃでは、三次側ダイオードＤ３のアノード側端子は、スイッチング素子Ｑ１がオンのときに生じる誘導起電力による三次巻線Ｔ２ｃの正極側端子に接続されている。フライバックトランスＴ２は、さらに四次巻線Ｔ２ｄを有し、誘導起電力による四次巻線Ｔ２ｄの負極側端子は、三次側ダイオードＤ３と三次巻線Ｔ２ｃの接続点に接続されている。補助電源回路２０ｃは、さらに、誘導起電力による四次巻線の正極側端子にアノード側端子が接続された四次側ダイオードＤ４と、四次側ダイオードＤ４のカソード側端子と三次側コンデンサＣ６の負極側端子との間に接続された四次側コンデンサＣ７と、判断手段３０と、切り換え手段４０とを有している。

判断手段３０は、交流電圧検出手段３２が検出する交流電圧値に応じて、三次側コンデンサＣ６の端子間電圧に制御回路１０を接続するか、四次側コンデンサＣ７の端子間電圧に制御回路１０を接続するかを判断する。そして、切り換え手段４０は、判断手段３０からの指令に応じて２つの接続を切り換える。

本実施形態の構成では、フライバックトランスＴ２に補助巻線として三次巻線Ｔ２ｃおよび四次巻線Ｔ２ｄを設けて、直流出力回路６の入力交流電圧値に応じて、三次巻線Ｔ２ｃからの補助電力だけを用いるか、三次巻線Ｔ２ｃと四次巻線Ｔ２ｄの両方から取り出した補助電力を用いるかを切り換えるために、判断手段３０および切り換え手段４０を設けた。判断手段３０は、直流出力回路６への交流電圧を検出する交流電圧検出手段３２からの検出値に基づいて、補助電力の切り換えの必要性を判断する。

例えば、交流電圧が１００Ｖ系と２００Ｖ系のように異なる電圧に切り換わる場合に、検出される交流電圧値が２００Ｖ系の場合は、三次巻線Ｔ２ｃからの補助電力だけを用いる。すなわち、切り換え手段４０は、三次側コンデンサＣ６の端子間電圧が制御回路１０に供給されるように接続を切り換える。

一方、交流電圧値が１００Ｖ系の場合は、三次巻線Ｔ２ｃと四次巻線Ｔ２ｄの両方からの補助電力を用いる。すなわち、切り換え手段４０は、四次側コンデンサＣ７の端子間電圧が制御回路１０に供給されるように接続を切り換える。
このようにすれば、交流電圧が大きい場合には、補助巻線の巻き数の小さい方で取り出された補助電力を使用し、交流電圧が小さい場合には、補助巻線の巻き数の大きい方で取り出された補助電力を使用することになるので、補助電源回路における電力損失の増加を抑えることができる。

なお、フライバックトランスＴ２に補助巻線として独立する三次巻線Ｔ２ｃおよび四次巻線Ｔ２ｄを設けて、直流出力回路６の入力交流電圧値に応じて、三次巻線Ｔ２ｃから取り出した補助電力を用いるか、四次巻線Ｔ２ｄから取り出した補助電力を用いるかを切り換えるために、判断手段３０および切り換え手段４０を設けてもよい。

変形例
図４は、変形例としてのフライバック変換回路８ａの回路図である。第１実施形態のフライバック変換回路８と異なる点は、フライバックトランスＴ３の各巻線Ｔ３ａ〜Ｔ３ｃのコイルの極性がすべて反対になっているだけであり、実質的に変換回路８と同等の変換動作を行なう。
なお、各実施形態においては、交流電源ＡＣの代わりに直流電源ＤＣを用いてもよい。

２ＬＥＤ素子列（照明負荷）３調光装置
４ＬＥＤ電源装置（照明用電源装置）６直流出力回路
８フライバック変換回路１０制御回路
１２絶縁型オペアンプ２０補助電源回路
３０判断手段３２交流電圧検出手段
４０切り換え手段Ｃ５二次側コンデンサ
Ｃ６三次側コンデンサＣ７四次側コンデンサ
Ｄ２二次側ダイオードＤ３三次側ダイオード
Ｄ４四次側ダイオードＬ１補助電源回路のインダクター
Ｑ１フライバック変換回路のスイッチング素子
Ｒ６補助電源回路の抵抗Ｔ１ライン・フィルター
Ｔ２フライバックトランス（トランス）Ｔ２ａ一次巻線
Ｔ２ｂ二次巻線Ｔ２ｃ三次巻線（補助巻線）
Ｔ２ｄ四次巻線（補助巻線）

Claims

一次巻線、二次巻線、三次巻線および共通コアを有するトランスと、前記一次巻線に直列に接続されたスイッチング素子と、前記一次巻線および前記スイッチング素子の直列回路へ直流電力を加える直流出力回路と、前記二次巻線に直列に接続された二次側ダイオードと、前記スイッチング素子をオンオフ制御する制御回路と、前記制御回路用の補助電源回路と、を備え、前記二次巻線と前記二次側ダイオードの直列回路の両端に生じる直流電力によって照明負荷を点灯する照明用電源装置であって、
前記二次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記二次巻線の誘導電流の流れを阻止する向きで設けられ、
前記補助電源回路は、前記三次巻線に直列に接続された三次側ダイオードと、さらに直列に接続されたインダクターと、を有し、
前記インダクタ―は、前記三次巻線と三次側ダイオードの直列回路に対してインダクタンスの値が小さいインダクターであって、該インダクターは突入電流発生時には突入電流を抑制し、
前記三次側ダイオードの極性は、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流の流れを許可する向きで設けられ、前記スイッチング素子がオンのときに前記三次巻線の誘導電流に基づく補助電力が前記制御回路に供給され、
前記インダクターは、前記補助電力に与える前記直流電力の変動の影響を軽減することを特徴とする照明用電源装置。
請求項１に記載の照明用電源装置において、前記補助電源回路は、さらに、前記三次巻線の誘導電流によって充電される三次側コンデンサを有し、前記三次側コンデンサの端子間電圧が前記制御回路に供給されることを特徴とする照明用電源装置。
請求項１または請求項２のいずれかに記載の照明用電源装置において、
前記トランスは、さらに、前記三次巻線と異なる巻線数の四次巻線を有し、
前記補助電源回路は、前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次巻線と前記四次巻線のいずれを使うかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて、前記補助電源回路と前記三次巻線との接続、および、前記補助電源回路と前記四次巻線との接続を切り換える切り換え手段と、を有することを特徴とする照明用電源装置。
請求項２記載の照明用電源装置において、
前記三次側ダイオードのアノード側端子は、前記スイッチング素子がオンのときに生じる誘導起電力による前記三次巻線の正極側端子に接続され、
前記トランスは、さらに四次巻線を有し、
前記誘導起電力による前記四次巻線の負極側端子は、前記三次側ダイオードと前記三次巻線の接続点に接続され、
前記補助電源回路は、さらに、
前記誘導起電力による前記四次巻線の正極側端子にアノード側端子が接続された四次側ダイオードと、
該四次側ダイオードのカソード側端子と前記三次側コンデンサの負極側端子との間に接続された四次側コンデンサと、
前記直流出力回路の入力電圧値に応じて、前記三次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するか、前記四次側コンデンサの端子間電圧に前記制御回路を接続するかを判断する判断手段と、
前記判断手段の判断に応じて前記２つの接続を切り換える切り換え手段と、を有することを特徴とする照明用電源装置。
請求項１から４のいずれかに記載の照明用電源装置と、前記照明用電源装置により点灯制御される照明負荷と、前記照明負荷の調光を制御する調光装置とを備えることを特徴とする照明器具。