JP6171754B2

JP6171754B2 - Ｌｅｄ点灯装置及びｌｅｄ照明装置

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Publication number: JP6171754B2
Application number: JP2013186398A
Authority: JP
Inventors: 祐哉山崎; 知広白木; 秀明岩館; 伸一野月
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-09-09
Also published as: JP2015053228A

Description

本発明はＬＥＤ点灯装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

ＬＥＤが点灯を開始する瞬間に、定常点灯時よりも高い電流が瞬時的にＬＥＤ点灯装置からＬＥＤに流れる場合がある。このようにＬＥＤ点灯開始時の電流のオーバーシュートによって、ＬＥＤの光出力が閃光となり、この閃光が使用者に視覚的な違和感を与えてしまうことがある。

特許文献１は、このような閃光を低減するＬＥＤ点灯装置を開示する。このＬＥＤ点灯装置は、スイッチング素子を有する絶縁型フライバックコンバータと、ＬＥＤ電流が目標値となるようにスイッチング素子のスイッチング動作を制御する制御回路部を備える。ＬＥＤ点灯開始電圧よりも低い設定電圧が設定され、制御回路部は、消灯状態のＬＥＤを点灯させる際に、フライバックコンバータからＬＥＤへの印加電圧が設定電圧に達する前まではスイッチング素子のオン時間を長くし、その後はオン時間を短くするように動作する。すなわち、ＬＥＤ点灯装置の始動後、ＬＥＤの順方向電圧未満の設定電圧に出力電圧が達する時点で、フライバックコンバータは高い出力能力状態から低い出力能力状態に切り替えられる。これにより、ＬＥＤの点灯開始時にフライバックコンバータの出力が制限され、閃光が抑制される。

特開２０１３−６９７６６号公報

しかし、特許文献１のＬＥＤ点灯装置には、以下の問題がある。
第１に、上記ＬＥＤ点灯装置においては、高い出力能力状態の期間から低い出力能力状態の期間への切替えを行う際に適用される設定電圧が、負荷の動作電圧、すなわち接続されるＬＥＤの順方向電圧に応じて設定される必要がある。そのため、負荷が経時的に変化する場合、負荷が交換可能である場合等には、設定電圧は負荷の動作電圧に応じて変更される必要がある。従って、設定電圧を変更するための構成が必要となり、回路構成が複雑かつ高コストとなってしまうという問題がある。

第２に、上記切替え動作を実現するためには、絶縁型フライバックコンバータの２次側で検出される出力電圧と設定電圧とを比較するための比較器、及びその比較結果を絶縁型フライバックコンバータの１次側の動作に反映させるためのフォトカプラが、定電流制御用の誤差増幅器及びフォトカプラ等とは別に必要となる。そのため、やはり回路構成が複雑かつ高コストとなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、負荷にかかわらず点灯開始時の閃光を防止することを可能とする簡素かつ安価な構成のＬＥＤ点灯装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置を提供することを課題とする。

本発明のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤに出力電圧を印加する直流電源回路と、直流電源回路を制御する制御回路と、出力電圧の上昇率が相対的に高い時に所定期間だけ制御回路に直流電源回路の出力能力を低減させる閃光抑制回路とを備える。

本発明のＬＥＤ点灯装置によると、出力電圧の上昇に応じて直流電源回路の出力能力が低減されるので、出力電圧が上昇してＬＥＤの点灯開始電圧を超える瞬間にも直流電源回路の出力能力が低減され、ＬＥＤの点灯開始時の閃光が抑制される。このように、直流電源回路の出力能力を低減するタイミングが負荷の動作電圧（ＬＥＤの順方向電圧）に依存しないので、負荷の変化又は交換にかかわらず確実に閃光が抑制される。

ここで、閃光抑制回路が、直流電源回路の出力電圧の上昇に応じて微分出力電圧を発生させる微分回路と、微分出力電圧が入力されることにより導通するスイッチ素子とを含み、スイッチ素子が導通することにより制御回路によって直流電源回路の出力能力を低減させるように構成される。このように、閃光抑制回路を、微分回路、及び微分出力電圧が入力されることにより導通するスイッチ素子で構成したので、簡素かつ安価な構成で閃光の抑制が可能となる。

ここで、微分回路がコンデンサ及び抵抗を含み、スイッチ素子が入力端子、出力端子及び制御端子を有するトランジスタからなり、コンデンサが直流電源回路の高電位出力端とスイッチ素子の制御端子の間に接続され、抵抗が直流電源回路の低電位出力端とスイッチ素子の制御端子の間に接続され、スイッチ素子の入力端子が制御回路に接続され、スイッチ素子の出力端子が低電位出力端に接続される構成とすることができる。このように、閃光抑制回路をコンデンサ、抵抗及びスイッチ素子で構成としたので、簡素かつ安価な構成で閃光抑制回路を構成することができる。

また、閃光抑制回路は、トランジスタの制御端子と低電位出力端の間においてカソードを低電位出力端に向けて抵抗に直列接続されたダイオードを含むことが好ましい。これにより、ＬＥＤの定常点灯時において、出力電圧のリップルによるコンデンサの充放電が防止され、スイッチ素子の意図しない動作が防止される。

また、閃光抑制回路は、トランジスタの制御端子と低電位出力端の間に、カソードを低電位出力端側に向けて接続された第１のツェナーダイオードを含むことが好ましい。これにより、ＬＥＤ消灯後に直流電源回路の容量素子の残電圧が放電される際に、トランジスタの制御端子に大きな負電圧が印加されることが防止され、ＬＥＤ点灯装置の信頼性が向上する。

また、閃光抑制回路は、トランジスタの制御端子と低電位出力端の間に、アノードを低電位出力端側に向けて接続された第２のツェナーダイオードを含むことが好ましい。これにより、直流電源回路の出力電圧が急峻に上昇して大きな微分出力電圧が発生する時であっても、トランジスタの制御端子に大きな正電圧が印加されることが防止され、ＬＥＤ点灯装置の信頼性が向上する。

またさらに、直流電源回路がフライバックコンバータからなり、制御回路が、フライバックコンバータのスイッチング素子をＰＷＭ制御し、ＰＷＭ制御におけるオンデューティを減少させてフライバックコンバータの出力能力を低減させるように構成されることが好ましい。これにより、一般的なフライバックコンバータの構成を用いて簡素な構成で閃光の抑制が可能となる。

本発明のＬＥＤ照明装置は、上記のＬＥＤ点灯装置と、ＬＥＤを含むＬＥＤモジュールとを備える。これにより、安価な構成で点灯開始時の閃光を抑制してユーザにおける視覚的違和感を解消することができるＬＥＤ照明装置を提供することが可能となる。

本発明の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明器具を示す回路構成図である。図１のＬＥＤ点灯装置の動作を説明する図である。図１のＬＥＤ点灯装置の閃光抑制回路の動作を説明する図である。図１のＬＥＤ点灯装置の閃光抑制回路の動作を説明する図である。本発明の一変形例によるＬＥＤ点灯装置の閃光抑制回路を示す回路構成図である。本発明の他の変形例によるＬＥＤ点灯装置の制御回路及び閃光抑制回路を示す回路構成図である。

図１に、本発明の実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１及びそれを用いたＬＥＤ照明装置３の回路構成図を示す。ＬＥＤ照明装置３はＬＥＤ点灯装置１及びＬＥＤモジュール２を含む。交流電源ＡＣからの入力電圧がＬＥＤ点灯装置１の入力端子Ｔ１及びＴ２に入力され、ＬＥＤ点灯装置１の高電位出力端子Ｔ３及び低電位出力端子Ｔ４からの直流出力がそれぞれ配線Ｗ１及びＷ２を介してＬＥＤモジュール２の端子Ｔ５及びＴ６に供給される。ＬＥＤモジュール２は、端子Ｔ５と端子Ｔ６間に直列接続された複数のＬＥＤ２０を含む。

ＬＥＤ点灯装置１は入力回路１００、直流電源回路２００、検出回路３００、制御回路４００及び閃光抑制回路５００を含む。なお、本明細書における説明において、各回路又は構成要素が上記のどのブロックに属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。

入力回路１００は電流ヒューズ１０１及び１０２、全波整流器１０３並びにコンデンサ１０４を含む。入力回路１００において、全波整流器１０３はダイオードブリッジからなり、交流電源ＡＣからの入力電圧が全波整流器１０３によって全波整流され、その全波整流出力が直流電源回路２００に入力される。なお、入力電源が直流電源である場合には入力回路１００は不要である。

直流電源回路２００はスイッチング素子２０１、トランス２０２、ダイオード２０３、平滑コンデンサ２０４及び電流検出抵抗２０５を含む。直流電源回路２００は絶縁型フライバックコンバータからなり、力率改善機能を持つ所謂ワンコンバータ方式のフライバック降圧回路を構成する。

直流電源回路２００において、スイッチング素子２０１のオン期間にトランス２０２の一次巻線Ｎ１によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子２０１のオフ期間にそのエネルギーがトランス２０２の二次巻線Ｎ２側からダイオード２０３を介して平滑コンデンサ２０４に充電される。降圧比は一次巻線Ｎ１に対する二次巻線Ｎ２の巻数比によって決まり、出力電流はスイッチング素子２０１のＰＷＭ制御におけるオンデューティ（オン期間）によって決まる。電流検出抵抗２０５によって検出されるスイッチング素子２０１の電流が制御回路４００に入力される。なお、以降の説明において、直流電源回路２００の出力電圧を電源出力電圧といい、直流電源回路２００の出力電流を電源出力電流というものとする。

検出回路３００は、分圧抵抗３０１、３０２及び３０３からなる電圧検出回路と、電流検出抵抗３０４からなる電流検出回路を含む。分圧抵抗３０１、３０２及び３０３は直流電源回路２００の平滑コンデンサ２０４に並列接続された分圧抵抗回路からなり、電源出力電圧に比例した電圧が抵抗３０３に発生する。電流検出抵抗３０４は直流電源回路２００の平滑コンデンサ２０４の低電位側ノードと低電位出力端子Ｔ４の間に挿入された低抵抗素子からなり、電源出力電流に比例した電圧が電流検出抵抗３０４に発生する。

制御回路４００は、補助電源回路４０１、ＰＷＭ制御回路４１０、フォトカプラ４１５、抵抗４１６及び４１７、ダイオード４２１及び４２２、誤差増幅器４２３及び４２４、並びに基準電圧生成回路４２５及び４２６を含む。フォトカプラ４１５はその入力側にフォトダイオード４１５ａを、出力側にフォトトランジスタ４１５ｂを内蔵している。

補助電源回路４０１は、制御回路４００における制御電源を生成する。補助電源回路４０１は、例えば、トランス２０２の補助巻線（不図示）、当該補助巻線に発生する電圧を整流する整流器（不図示）、当該整流器の整流出力を平滑するコンデンサ（不図示）、当該コンデンサの平滑出力を定電圧化するツェナーダイオード（不図示）等からなるものであればよい。そして、このような制御電源がフォトカプラ４１５の入力側用と出力側用にそれぞれ設けられる。フォトカプラ４１５の入力側の制御電源Ｖｃｃは誤差増幅器４２３及び４２４等に給電し、フォトカプラ４１５の出力側の制御電源はＰＷＭ制御回路４１０に給電する。

ＰＷＭ制御回路４１０はドライバＩＣ及びその周辺回路を含む。ＰＷＭ制御回路４１０はフォトカプラ４１５のフォトトランジスタ４１５ｂの出力状態に応じたパルス幅（すなわち、オンデューティ）のＰＷＭ駆動信号を生成し、それをスイッチング素子２０１のゲート電圧として出力する。本実施形態では、ＰＷＭ制御回路４１０はフォトトランジスタ４１５ｂの出力電流の増加に対してＰＷＭ制御のパルス幅を減少させるように構成されているものとする。より具体的には、ＰＷＭ制御回路４１０は、電流検出抵抗２０５によって検出されるスイッチング素子２０１の電流値が、上記のフォトトランジスタ４１５ｂの出力電流によって決まる目標値に一致するようにＰＷＭ制御におけるオンデューティを調整する。

フォトカプラ４１５のフォトダイオード４１５ａのアノードは制御電源Ｖｃｃに抵抗４１６を介して接続され、抵抗４１７がフォトダイオード４１５ａに並列接続される。フォトトランジスタ４１５ｂには、フォトダイオード４１５ａに流れる電流（発光）に応じた出力電流が流れる。

ダイオード４２１及び４２２はダイオードＯＲ回路を構成し、直流電源回路２００を定電圧制御するための誤差増幅器４２３の出力端子電圧又は直流電源回路２００を定電流制御するための誤差増幅器４２４の出力端子電圧のいずれかを有効にする。

誤差増幅器４２３に関して、分圧抵抗３０３に発生する電圧が負入力端子に入力され、基準電圧生成回路４２５による制御電源Ｖｃｃの分圧値が正入力端子に入力される。なお、誤差増幅器４２３の負入力端子と出力端子間には不図示の帰還素子（抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路）が接続されるものとする。誤差増幅器４２３は制御電源Ｖｃｃの給電を受けて動作し、負入力端子の入力値と正入力端子の入力値との誤差を増幅して出力する。これによりダイオード４２１がオンとなっている場合には、誤差増幅器４２３、フォトカプラ４１５及びＰＷＭ制御回路４１０の協働により直流電源回路２００が定電圧制御される。

誤差増幅器４２４に関して、電流検出抵抗３０４に発生する電圧が負入力端子に入力され、基準電圧生成回路４２６による制御電源Ｖｃｃの分圧値が正入力端子に入力される。なお、誤差増幅器４２４の負入力端子と出力端子間にも不図示の帰還素子（抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路）が接続されるものとする。誤差増幅器４２４は制御電源Ｖｃｃの給電を受けて動作し、負入力端子の入力値と正入力端子の入力値との誤差を増幅して出力する。これによりダイオード４２２がオンとなっている場合には、誤差増幅器４２４、フォトカプラ４１５及びＰＷＭ制御回路４１０の協働により直流電源回路２００が定電流制御される。

閃光抑制回路５００は、コンデンサ５０１、抵抗５０２、スイッチ素子５０３、ダイオード５０４、並びにツェナーダイオード５０５及び５０６を含む。概略として、微分回路がコンデンサ５０１及び抵抗５０２によって構成され、ダイオード５０４によってスイッチ素子５０３の誤動作防止機能が得られ、ツェナーダイオード５０５及び５０６によってスイッチ素子５０３の保護機能が得られる。なお、本実施形態においては、スイッチ素子５０３はＭＯＳＦＥＴ等のトランジスタからなる。

コンデンサ５０１は直流電源回路２００の高電位出力端とスイッチ素子５０３のゲート端子（制御端子）の間に接続され、抵抗５０２は直流電源回路２００の低電位出力端、すなわちグランドとスイッチ素子５０３のゲート端子の間に接続される。すなわち、電源出力電圧の上昇率が比較的高い時にコンデンサ５０１と抵抗５０２の微分回路に充電電流が流れて、抵抗５０２に発生する電圧が微分出力電圧としてスイッチ素子５０３のゲート端子に入力される。スイッチ素子５０３のドレイン端子（入力端子）がフォトダイオード４１５ａのカソードに接続され、ソース端子（出力端子）がグランドに接続され、上述のようにゲート端子がコンデンサ５０１と抵抗５０２の接続点に接続される。

ダイオード５０４は、カソードをグランドに向けて抵抗５０２とグランドの間に直列接続される。なお、抵抗５０２とダイオード５０４の配列は逆であってもよく、すなわち、スイッチ素子５０３のゲート端子にダイオード５０４のアノードが接続され、ダイオード５０４のカソードが抵抗５０２に接続され、抵抗５０２がグランドに接続されていてもよい。

ツェナーダイオード５０５は、スイッチ素子５０３のゲート端子とグランドの間に、カソードをグランド側に向けて接続され、ツェナーダイオード５０６は、スイッチ素子５０３のゲート端子とグランドの間に、アノードをグランド側に向けて接続される。すなわち、ツェナーダイオード５０５及び５０６はカソード同士が接続された状態で直列接続されてスイッチ素子５０３のゲート端子とグランド間に接続される。なお、ツェナーダイオード５０５及び５０６の配置を入れ替えて、アノード同士が接続された状態で直列接続されていてもよい。

なお、各回路の抵抗値、ツェナー電圧、トランジスタ特性は以降の説明の動作を実行できるように適宜設定されているものとする。また、スイッチ素子５０３がＭＯＳＦＥＴからなるトランジスタであるものとして説明するが、各回路部品等を適切に選定することによりスイッチ素子５０３をバイポーラトランジスタに置き換えることも可能である。この場合、上記の入力端子、出力端子及び制御端子はそれぞれコレクタ端子、エミッタ端子及びベース端子となる。

閃光抑制回路５００においては、電源出力電圧の上昇率が相対的に高い時に、コンデンサ５０１及び抵抗５０２の微分回路に電流が流れ、抵抗５０２に発生する電圧によりスイッチ素子５０３がオンする。すなわち、電源出力電圧が急峻に上昇すると、コンデンサ５０１が充電され、瞬時的に抵抗５０２に発生する電圧がスイッチ素子５０３のゲート閾電圧（例えば、１．５Ｖ）を超える。これにより、抵抗５０２の電圧がゲート閾電圧を超える期間だけスイッチ素子５０３が導通し、閃光抑制回路５００がアクティブ状態となる。そして、スイッチ素子５０３が導通することにより、フォトダイオード４１５ａに流れる電流が増加し、これに伴い、フォトダイオード４１５ｂに流れる電流が増加してＰＷＭ制御回路４１０においてスイッチング素子２０１のオンデューティが狭められる。このとき、スイッチング素子２０１は、例えば、設計上の最小のオンデューティで駆動される。これにより、直流電源回路の出力能力が低減され、電源出力電圧の上昇率が低下する。

以下に、図２を参照して、閃光抑制回路５００の動作をさらに説明する。図２は、上段から、スイッチ素子５０３の動作状態、スイッチ素子５０３のゲート−ソース電圧、電源出力電圧、電源出力電流（すなわち、ＬＥＤ電流）を示す。なお、図２の横軸は直流電源回路２００が動作を開始してからの経過時間である。

時刻ｔ０において、直流電源回路２００が動作を開始する。この時点でＬＥＤモジュール２は消灯しており、等価的に無負荷状態となっている。直流電源回路２００が動作を開始すると、上記の定電圧制御又は定電流制御の作用によりスイッチング素子２０１のＰＷＭ制御におけるオンデューティは設計上の最大値となり、出力能力が最大化される。

電源出力電圧が上昇を開始するとコンデンサ５０１の充電が開始され、時刻ｔ１において、抵抗５０２に発生する電圧、すなわちスイッチ素子５０３のゲート−ソース電圧が閾電圧Ｖｔｈを超え、スイッチ素子５０３がオンする。その後、時刻ｔ２において、スイッチ素子５０３のゲート−ソース電圧がその閾電圧Ｖｔｈ以下となり、スイッチ素子５０３がオフする。このように、時刻ｔ１〜ｔ２のスイッチ素子５０３がオンしている期間では、スイッチング素子２０１のＰＷＭ制御におけるオンデューティが減少しているので、期間ｔ１〜ｔ２及びその後の応答遅延期間において直流電源回路２００の出力能力が低減される。

スイッチ素子５０３がオフすると、その後スイッチング素子２０１のＰＷＭ制御におけるオンデューティが最大に戻り、電源出力電圧の上昇が促進される。再び電源出力電圧の上昇率が高くなると、コンデンサ５０１が充電されて抵抗５０２に電圧が発生し、時刻ｔ１と同様に時刻ｔ３において、スイッチ素子５０３のゲート−ソース電圧が閾電圧Ｖｔｈを超え、スイッチ素子５０３がオンする。その後、時刻ｔ２と同様に時刻ｔ４において、スイッチ素子５０３のゲート−ソース電圧が閾電圧Ｖｔｈ以下となり、スイッチ素子５０３がオフする。時刻ｔ１〜ｔ２の期間と同様に、時刻ｔ３〜ｔ４のスイッチ素子５０３がオンしている期間では、スイッチング素子２０１のＰＷＭ制御におけるオンデューティが減少しているので、期間ｔ３〜ｔ４及びその後の応答遅延期間において直流電源回路２００の出力能力が低減される。

このように、直流電源回路２００の出力能力の増大（最大デューティ）と低減（最小デューティ）が繰り返されながら、電源出力電圧が上昇していき、時刻ｔ５において、電源出力電圧はＬＥＤモジュール２の点灯開始電圧（Ｖｆ）を超える。時刻ｔ５の前から電源出力電圧が上昇していることから、時刻ｔ５においても、上記の期間ｔ１〜ｔ２及び期間ｔ３〜ｔ４の場合と同様に、スイッチ素子５０３がオンして直流電源回路２００の出力能力が低減されている。これにより、ＬＥＤモジュール２の点灯開始時ｔ５での高いＬＥＤ電流及びこれに伴う閃光が抑制される。

ＬＥＤモジュール２が点灯開始した以降は、基本的には電源電圧出力が安定化するため、コンデンサ５０１及び抵抗５０２の微分回路に電流が流れることはなく、スイッチ素子５０３はオフ状態に維持される。

図１に戻り、ダイオード５０４は、定常点灯時におけるスイッチ素子５０３のオン動作を防止するために接続される。定常点灯時においても電源出力電圧には入力交流電圧の全波整流出力に同期するリップルが含まれるため、ダイオード５０４がない場合、脈流電圧がコンデンサ５０１の充放電をもたらし得る。ここで、ダイオード５０４がコンデンサ５０１に直列接続されていることにより、電源出力電圧に脈流があってもそのピーク値が一定であれば、コンデンサ５０１は充電された状態に維持され、充放電の繰返しが防止される。これにより、抵抗５０２に電圧が発生することがなく、スイッチ素子５０３のゲート電圧は低電位に維持され、スイッチ素子５０３のオフ状態が維持される。すなわち、ＬＥＤの定常点灯時において、電源出力電圧のリップルによるコンデンサ５０１の充放電が防止され、スイッチ素子５０３の意図しないオン動作が防止される。

ツェナーダイオード５０５は、スイッチ素子５０３のゲート端子に大きな負電圧が印加されるのを防止するために接続される。特に、ＬＥＤモジュール２の消灯後にＬＥＤ点灯装置１の出力端子Ｔ３及びＴ４間に放電抵抗を接続して電解コンデンサ２０４の残電圧を放電する場合に、ツェナーダイオード５０５の動作が重要となる。なお、放電抵抗は、ＬＥＤモジュール２の取外し又は交換時に露出され得る出力端子Ｔ３及びＴ４間に電解コンデンサ２０４の残電圧が印加された状態となるのを防止するために接続される。図３Ａ及び３Ｂを参照してこの場合の動作を説明する。

図３Ａに、ＬＥＤモジュール２の消灯時に出力端子Ｔ３−Ｔ４間に外付けの放電抵抗Ｒが接続された場合の、ツェナーダイオード５０５及び５０６を備えない閃光抑制回路５００及び電解コンデンサ２０４の回路構成を示す。図３Ｂに、ＬＥＤモジュール２の消灯時に出力端子Ｔ３−Ｔ４間に外付けの放電抵抗Ｒが接続された場合の、ツェナーダイオード５０５及び５０６を備える閃光抑制回路５００及び電解コンデンサ２０４の回路構成を示す。なお、本説明において、ＬＥＤ２０の合計順方向電圧Ｖｆ、すなわち消灯時の電解コンデンサ２０４の電圧は５０Ｖであるものとする。

図３Ａに示すように、放電抵抗Ｒが端子Ｔ３−Ｔ４間に接続されると、電解コンデンサ２０４の残電圧は放電抵抗Ｒを介して放電されて（破線矢印参照）５０Ｖから０Ｖまで低下する。コンデンサ５０１には、スイッチ素子５０３のゲート端子を基準として＋５０Ｖが保持される。ここで、ツェナーダイオード５０５及び５０６がない場合、グランドを基準としてスイッチ素子５０３のゲート端子には−５０Ｖが印加された状態になる。スイッチ素子５０３に使用されるＭＯＳＦＥＴのゲート電圧の絶対定格は一般的に±２０Ｖ程度であるため、上記の状態を回避する必要がある。

そこで、図３Ｂに示すように、ツェナー電圧１６Ｖのツェナーダイオード５０５が接続される。電解コンデンサ２０４の残電圧が放電抵抗Ｒを介して放電されて（破線矢印参照）５０Ｖから０Ｖまで低下すると、コンデンサ５０１には、スイッチ素子５０３のゲート端子を基準として＋５０Ｖが保持される一方で、グランドを基準としてスイッチ素子５０３のゲート端子にはツェナー電圧に相当する−１６Ｖが印加された状態になる。このように、ツェナーダイオード５０５によって、スイッチ素子５０３のゲート端子の負電圧は１６Ｖ以下となり、スイッチ素子５０３が保護される。

ツェナーダイオード５０６は、スイッチ素子５０３のゲート端子に大きな正電圧が印加されるのを防止するために接続される。特に、直流電源回路２００の始動時等において電源出力電圧が急峻に上昇した場合に、上述した閃光抑制動作が確保されつつも、ツェナーダイオード５０６によってスイッチ素子５０３のゲート電圧がツェナー電圧以下に維持される。ツェナーダイオード５０６のツェナー電圧も、スイッチ素子５０３のゲート電圧の最大定格を考慮して１６Ｖ程度であればよい。

以上のように、本実施形態によると、閃光抑制回路５００が、電源出力電圧の上昇率が大きい時に瞬時的にアクティブ状態となり、制御回路４００が、閃光抑制回路４００がアクティブ状態にあるときに直流電源回路２００の出力能力を低下させるように構成される。従って、電源出力電圧の上昇時に直流電源回路２００の出力能力が低減されるので、電源出力電圧がＬＥＤ点灯開始時（すなわち、ＬＥＤ２０の合計順方向電圧Ｖｆを超える瞬間）にも直流電源回路２００の出力能力が低減され、これによりＬＥＤ点灯開始時の閃光が抑制される。このように、閃光抑制回路５００によって直流電源回路２００の出力能力が低減されるタイミングは負荷の動作電圧に依存しない。従って、ＬＥＤ２０の順方向電圧が経時変化する場合、ＬＥＤモジュール２が異なる順方向電圧のものに交換された場合等のように負荷の動作電圧が変わる場合であっても、回路変更を要することなく確実に閃光が抑制される。

そして、本実施形態によると、閃光抑制回路５００は、直流電源回路２００の出力電圧の上昇に応じて微分出力電圧を発生させるコンデンサ５０１及び抵抗５０２からなる微分回路と、微分出力電圧が入力されることにより導通するスイッチ素子５０３とを含む。そして、スイッチ素子５０３が導通することにより閃光抑制回路５００がアクティブ状態となる。直流電源回路２００はフライバックコンバータからなり、制御回路４００は、フライバックコンバータのスイッチング素子２０１を所定のパルス幅で駆動し、閃光抑制回路５００がアクティブ状態にある場合には上記パルス幅が減少するように構成される。これにより、簡素かつ安価な構成で閃光の抑制が可能となる。

また、本実施形態によると、閃光抑制回路５００において、ダイオード５０４によって、入力電源電圧の整流波形におけるリップルの影響によるスイッチ素子５０３の誤動作が防止される。また、ツェナーダイオード５０５によって、ＬＥＤ消灯後の電解コンデンサ２０４の残電圧放電に起因して過大な負電圧がゲート端子に印加されることが防止される。また、ツェナーダイオード５０６によって、電源出力電圧の急峻な上昇に起因して過大な正電圧がゲート端子に印加されることが防止される。これらにより、ＬＥＤ点灯装置１の信頼性が向上する。

＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。

（１）閃光抑制回路５００におけるダイオード接続位置の変形
上記実施形態においては、閃光抑制回路５００のダイオード５０４がスイッチ素子５０３のゲート端子とグランドの間に配置される構成としたが、図４に示すように、ダイオード５０７がスイッチ素子５０３のゲート端子と直流電源回路２００の高電位出力端の間に配置される構成としてもよい。本変形例の閃光抑制回路５００は、ダイオードの接続位置と、ツェナーダイオード５０５がないこと以外は上記実施形態のものと同様である。

本変形例では、コンデンサ５０１が直流電源回路２００の高電位出力端に接続され、ダイオード５０７のアノードがコンデンサ５０１に接続され、ダイオード５０７のカソードが抵抗５０２に接続され、抵抗５０２がグランドに接続される。そして、ダイオード５０７のカソードと抵抗５０２の接続点がスイッチ素子５０３のゲート端子に接続される。なお、コンデンサ５０１とダイオード５０７の配置を入れ替えてもよい。すなわち、ダイオード５０７のアノードが高電位出力端に接続され、ダイオード５０７のカソードがコンデンサ５０１に接続され、コンデンサ５０１と抵抗５０２の接続点がスイッチ素子５０３のゲート端子に接続されるようにしてもよい。ツェナーダイオード５０６のカソードは、スイッチ素子５０３のゲート端子に接続され、アノードがグランドに接続される。

本変形例における、閃光抑制動作は実施形態のものと同様である。但し、ＬＥＤモジュール２の消灯後に放電抵抗Ｒを出力端子Ｔ３−Ｔ４間に接続した場合の動作が実施形態と異なる。具体的には、電解コンデンサ２０４の残電圧が放電抵抗Ｒを介して放電されて、例えば、電解コンデンサ２０４の電圧が５０Ｖから０Ｖに低下したときに、ダイオード５０７はオフ状態となり、そのアノードにはグランドを基準として−５０が印加され、カソードは実質的にグランド電位となる。従って、スイッチ素子５０３のゲート端子には負電圧が印加されない。但し、ダイオード５０７には電源出力電圧より高い耐圧の素子を使用する必要があるため、ダイオード５０７は実施形態１のダイオード５０４よりも高耐圧品とする必要がある。

（２）スイッチ素子５０３導通時のオンデューティの変形
上記実施形態においては、スイッチ素子５０３のドレイン端子とフォトダイオード４１５ａのカソードとを直接接続し、スイッチ素子５０３のオン時（すなわち、閃光抑制動作時）のオンデューティが設計上の最小値となるようにした。ここで、図５に示すように、スイッチ素子５０３のドレイン端子とフォトダイオード４１５ａのカソードの間に低抵抗素子の抵抗５０８を挿入して、スイッチ素子５０３のオン時（すなわち、閃光抑制動作時）のオンデューティが設計上の最小値よりも大きくなるようにしてもよい。これにより、実施形態の場合と比べて、閃光抑制効果は若干低下するものの、直流電源回路２００の動作開始時からＬＥＤ点灯時までの時間を短縮することができる。言い換えると、抵抗５０８を適宜選択することにより、閃光抑制効果と点灯開始時間短縮効果とをトレードオフすることができる。

（３）直流電源回路２００の回路構成の変形
上記実施形態においては、直流電源回路２００として、いわゆるワンコンバータ方式の絶縁型フライバックコンバータを示したが、直流電源回路２００は他の方式の降圧コンバータであってもよい。例えば、直流電源回路２００は力率改善回路及びフライバックコンバータ回路からなる回路であってもよし、非絶縁型の降圧チョッパ回路であってもよい。直流電源回路２００が非絶縁型の回路である場合、フォトカプラ４１５は不要となるのでスイッチ素子５０３のドレイン端子はＰＷＭ制御回路４１０の所定箇所に接続されるようにすればよい。

１ＬＥＤ点灯装置
２ＬＥＤモジュール
３ＬＥＤ照明装置
２０ＬＥＤ
２００直流電源回路
２０１スイッチング素子
４００制御回路
５００閃光抑制回路
５０１コンデンサ
５０２、５０８抵抗
５０３スイッチ素子
５０４、５０７ダイオード
５０５、５０６ツェナーダイオード

Claims

ＬＥＤ点灯装置であって、
ＬＥＤに出力電圧を印加する直流電源回路と、
前記直流電源回路を制御する制御回路と、
前記出力電圧の上昇率が相対的に高い時に所定期間だけ前記制御回路に前記直流電源回路の出力能力を低減させる閃光抑制回路と、
を備え、
前記閃光抑制回路が、前記直流電源回路の出力電圧の上昇に応じて微分出力電圧を発生させる微分回路と、前記微分出力電圧が入力されることにより導通するスイッチ素子とを含み、該スイッチ素子が導通することにより前記制御回路が前記直流電源回路の出力能力を低減させるように構成され、
前記微分回路がコンデンサ及び抵抗の直列回路を含み、前記コンデンサが前記直流電源回路の高電位出力端側に接続され、前記抵抗が前記直流電源回路の低電位出力端側に接続され、前記抵抗に発生する電圧が前記微分出力電圧である、ＬＥＤ点灯装置。
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、
前記スイッチ素子が入力端子、出力端子及び制御端子を有するトランジスタからなり、
前記コンデンサが前記直流電源回路の高電位出力端と前記スイッチ素子の制御端子の間に接続され、前記抵抗が前記直流電源回路の低電位出力端と前記スイッチ素子の制御端子の間に接続され、前記スイッチ素子の入力端子が前記制御回路に接続され、前記スイッチ素子の出力端子が前記低電位出力端に接続された、ＬＥＤ点灯装置。
請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記閃光抑制回路が、前記トランジスタの制御端子と前記低電位出力端の間においてカソードを前記低電位出力端に向けて前記抵抗に直列接続されたダイオードを含む、ＬＥＤ点灯装置。
請求項２又は３に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記閃光抑制回路が、前記トランジスタの制御端子と前記低電位出力端の間に、カソードを前記低電位出力端側に向けて接続された第１のツェナーダイオードを含む、ＬＥＤ点灯装置。
請求項２から４のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記閃光抑制回路が、前記トランジスタの制御端子と前記低電位出力端の間に、アノードを前記低電位出力端側に向けて接続された第２のツェナーダイオードを含む、ＬＥＤ点灯装置。
請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記直流電源回路がフライバックコンバータからなり、前記制御回路が、前記フライバックコンバータのスイッチング素子をＰＷＭ制御し、該ＰＷＭ制御におけるオンデューティを減少させて前記フライバックコンバータの出力能力を低減させるように構成されたＬＥＤ点灯装置。
請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置と、前記ＬＥＤを含むＬＥＤモジュールとを備えたＬＥＤ照明装置。