JP6341034B2 - 電源回路及び照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電源回路及び照明装置に関する。

入力電圧を所定の出力電圧に変換して負荷に供給する電源回路がある。電源回路は、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）などの発光素子を含む照明装置に用いられている。照明装置に用いられた電源回路は、発光素子に電力を供給し、発光素子を点灯させる。

電源回路には、例えば、降圧チョッパ回路が用いられている。降圧チョッパ回路を用いた電源回路では、小形化と高出力化とを両立させることができる。こうした電源回路において、降圧チョッパ回路のスイッチング素子のスイッチングを制御する制御回路の基準電位は、スイッチング素子の低電位側の主電極の電位に設定される。このため、電源回路が調光制御などを行う他の制御回路を含む場合、スイッチング制御を行う制御回路の基準電位は、他の制御回路の基準電位と異なる。

この場合、基準電位の異なる２つの制御回路間の信号伝達には、フォトカプラなどの光信号を用いた信号伝達部が用いられる。こうした電源回路及びこれを用いた照明装置において、信頼性の向上が望まれる。

特開平５−２１９７３４号公報

高い信頼性の電源回路及び照明装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態によれば、電力変換部と、第１制御回路と、第２制御回路と、信号伝達部と、を備えた電源回路が提供される。前記電力変換部は、スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチングによって、直流電圧を出力電圧に変換し、前記出力電圧を直流負荷に供給する。前記第１制御回路は、前記スイッチング素子のスイッチングを制御する。前記第２制御回路は、前記第１制御回路と基準電位が異なる。前記信号伝達部は、発光部と受光部とを有し、前記第１制御回路と前記第２制御回路との間に設けられ、光信号を用いて前記第１制御回路と前記第２制御回路との間の信号伝達を行い、前記受光部に流れる電流が低下した時に、前記出力電圧を低下させる。前記第１制御回路は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子とを有するエラーアンプを含む。前記非反転入力端子には、基準電圧が入力される。前記反転入力端子には、前記直流負荷に流れる出力電流に応じた検出電圧が入力される。前記エラーアンプは、前記基準電圧と前記検出電圧との差分に応じた電圧を前記出力端子から出力する。前記第１制御回路は、前記エラーアンプの出力を基に、前記出力電流が一定になるように前記スイッチング素子のスイッチングを制御する。前記信号伝達部は、前記受光部に流れる電流が低下した時に、前記エラーアンプの前記反転入力端子の電圧を高くすることにより、前記出力電圧を低下させる。

本発明の実施形態によれば、高い信頼性の電源回路及び照明装置を提供することができる。

第１の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。 第２の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。 第２の実施形態に係る照明装置の変形例を模式的に表すブロック図である。 第２の実施形態に係る照明装置の変形例を模式的に表すブロック図である。 第３の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。

以下に、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
なお、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図１に表したように、照明装置１０は、照明負荷１２（直流負荷）と、電源回路１４と、を備える。照明負荷１２は、例えば、発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）などの照明光源１６を有する。照明光源１６は、例えば、有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）などでもよい。照明光源１６には、例えば、順方向降下電圧を有する発光素子が用いられる。照明負荷１２は、電源回路１４からの出力電圧の印加及び出力電流の供給により、照明光源１６を点灯させる。出力電圧及び出力電流の値は、照明光源１６に応じて規定される。

電源回路１４は、一対の電源入力端子１４ａ、１４ｂと、一対の電源出力端子１４ｃ、１４ｄと、を有する。各電源入力端子１４ａ、１４ｂには、交流電源２が接続される。照明負荷１２は、各電源出力端子１４ｃ、１４ｄに接続される。なお、本願明細書において、「接続」とは、電気的な接続を意味し、物理的に接続されていない場合や他の要素を介して接続されている場合も含むものとする。例えば、トランスなどを介して磁気的に結合している場合も、「接続」に含むものとする。

交流電源２は、例えば、商用電源である。電源回路１４は、交流電源２から供給される交流の入力電圧ＶＩＮを直流の出力電圧Ｖｏｕｔに変換して照明負荷１２に出力することにより、照明光源１６を点灯させる。

電源出力端子１４ｃの電位は、電源出力端子１４ｄの電位よりも高い。例えば、照明光源１６がＬＥＤである場合には、アノードが、電源出力端子１４ｃに接続され、カソードが、電源出力端子１４ｄに接続される。これにより、照明光源１６に順方向の電流が流れ、照明光源１６が点灯する。以下では、各電源出力端子１４ｃ、１４ｄを区別する場合に、電源出力端子１４ｃを高電位出力端子１４ｃと称し、電源出力端子１４ｄを低電位出力端子１４ｄと称す。

電源回路１４は、フィルタ回路２１と、整流回路２２と、フィルタ回路２３と、電力変換部２４と、第１制御回路２５と、第２制御回路２６と、制御用電源部２７と、第１フォトカプラＰＣ１（信号伝達部）と、第２フォトカプラＰＣ２（信号伝達部）と、を備える。

フィルタ回路２１は、各電源入力端子１４ａ、１４ｂに接続されている。フィルタ回路２１は、例えば、インダクタと、コンデンサと、を含む。フィルタ回路２１は、交流電源２から供給される入力電圧ＶＩＮに含まれるノイズを抑制する。

整流回路２２は、入力端子２２ａ、２２ｂ、高電位端子２２ｃ、及び、低電位端子２２ｄを有する。各入力端子２２ａ、２２ｂは、フィルタ回路２１に接続される。整流回路２２には、フィルタ回路２１によってノイズの抑制された入力電圧ＶＩＮが入力される。フィルタ回路２１は、必要に応じて設けられ、省略可能である。例えば、フィルタ回路２１を省略し、整流回路２２の入力端子２２ａ、２２ｂを各電源入力端子１４ａ、１４ｂに接続してもよい。

整流回路２２は、例えば、ダイオードブリッジである。整流回路２２は、例えば、交流の入力電圧ＶＩＮを全波整流し、全波整流後の整流電圧（例えば、脈流電圧）を高電位端子２２ｃと低電位端子２２ｄとの間に生じさせる。高電位端子２２ｃの電位は、低電位端子２２ｄの電位よりも高い。低電位端子２２ｄの電位は、例えば、接地電位または電源回路１４の基準電位である。低電位端子２２ｄの電位は、高電位端子２２ｃの電位よりも低い任意の電位でよい。整流回路２２による入力電圧ＶＩＮの整流は、半波整流でもよい。

フィルタ回路２３は、整流回路２２の高電位端子２２ｃ及び低電位端子２２ｄに接続されている。フィルタ回路２３は、インダクタやコンデンサ等の受動部品により構成される。

電力変換部２４は、フィルタ回路２３及び各電源出力端子１４ｃ、１４ｄに接続されている。電力変換部２４は、直流電圧Ｖｒｅｃを出力電圧Ｖｏｕｔに変換し、出力電圧Ｖｏｕｔを照明負荷１２に出力する。

電力変換部２４は、スイッチング素子３０と、ダイオード３１と、抵抗素子３２と、インダクタ３３と、出力コンデンサ３４と、を有する。電力変換部２４は、スイッチング素子３０のスイッチングにより、直流電圧Ｖｒｅｃを出力電圧Ｖｏｕｔに変換する。そして、電力変換部２４は、出力電圧Ｖｏｕｔを照明負荷１２に向けて出力する。

スイッチング素子３０は、一対の主電極３０ａ、３０ｂと、制御電極３０ｃと、を有する。一方の主電極３０ａは、フィルタ回路２３を介して整流回路２２の高電位端子２２ｃに接続されている。他方の主電極３０ｂは、ダイオード３１のカソードに接続されている。ダイオード３１のアノードは、低電位端子２２ｄに接続されている。インダクタ３３の一端は、抵抗素子３２を介して主電極３０ｂに接続されている。インダクタ３３の他端は、出力コンデンサ３４の一端に接続されている。出力コンデンサ３４の他端は、低電位端子２２ｄに接続されている。

また、出力コンデンサ３４の一端は、高電位出力端子１４ｃに接続されている。出力コンデンサ３４の他端は、低電位出力端子１４ｄに接続されている。すなわち、電力変換部２４は、降圧チョッパ回路である。電力変換部２４は、これに限ることなく、他の形式のチョッパ回路などでもよい。

スイッチング素子３０は、例えば、ｎチャネル形のＦＥＴである。例えば、主電極３０ａは、ドレインであり、主電極３０ｂは、ソースであり、制御電極３０ｃは、ゲートである。スイッチング素子３０は、例えば、ｐチャネル形のＦＥＴでもよいし、バイポーラトランジスタなどでもよい。

制御用電源部２７は、フィルタ回路２３及び各電源出力端子１４ｃ、１４ｄに接続されている。すなわち、制御用電源部２７は、電力変換部２４と並列に接続される。制御用電源部２７は、スイッチング素子４０と、第１インダクタ４１と、第２インダクタ４２と、ダイオード４３と、平滑コンデンサ４４と、を有する。制御用電源部２７は、スイッチング素子４０のスイッチングにより、直流電圧Ｖｒｅｃから第１制御回路２５に対応した第１駆動電圧Ｖｃｃ１及び第２制御回路２６に対応した第２駆動電圧Ｖｃｃ２を生成する。

スイッチング素子４０は、一対の主電極４０ａ、４０ｂと、制御電極４０ｃと、を有する。一方の主電極４０ａは、フィルタ回路２３を介して整流回路２２の高電位端子２２ｃに接続されている。他方の主電極４０ｂは、ダイオード４３のカソードに接続されている。ダイオード４３のアノードは、低電位端子２２ｄに接続されている。第１インダクタ４１の一端は、主電極４０ｂに接続されている。第１インダクタ４１の他端は、平滑コンデンサ４４の一端に接続されている。平滑コンデンサ４４の他端は、低電位端子２２ｄに接続されている。第２インダクタ４２は、第１インダクタ４１と磁気結合している。第１インダクタ４１に電流が流れると、それに応じた電流が、第２インダクタ４２に流れる。

制御用電源部２７は、降圧チョッパ回路である。制御用電源部２７は、スイッチング素子４０のスイッチングにより、平滑コンデンサ４４の両端に第２駆動電圧Ｖｃｃ２を発生させる。そして、第２インダクタ４２に流れる電流により、第１駆動電圧Ｖｃｃ１を発生させる。制御用電源部２７は、他の形式のチョッパ回路などでもよい。

スイッチング素子４０のスイッチングは、例えば、図示を省略したドライバなどにより、入力電圧ＶＩＮ、第１駆動電圧Ｖｃｃ１及び第２駆動電圧Ｖｃｃ２に応じた所定の周波数で制御される。入力電圧ＶＩＮの電圧値が変化する場合には、入力電圧ＶＩＮの電圧値を検出し、入力電圧ＶＩＮに応じてスイッチング素子４０のスイッチング周波数を変化させてもよい。スイッチング素子４０には、スイッチング素子３０と同様の素子を用いることができる。

第１制御回路２５は、スイッチング素子３０の制御端子３０ｃに接続されている。第１制御回路２５は、スイッチング素子３０のスイッチングを制御する。第１制御回路２５は、照明負荷１２に流れる出力電流Ｉｏｕｔを検出し、出力電流Ｉｏｕｔが一定になるように、スイッチング素子３０のスイッチングを制御する。すなわち、第１制御回路２５は、スイッチング素子３０のスイッチングを出力電流Ｉｏｕｔに応じてフィードバック制御する。

第２制御回路２６は、第１制御回路２５への第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給の開始及び第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給の停止を制御する。各制御回路２５、２６には、例えば、マイクロプロセッサが用いられる。

第２制御回路２６は、調光器３と接続される。調光器３は、例えば、操作部を有し、操作部の操作に応じた調光信号（制御信号）を第２制御回路２６に入力する。調光器３は、例えば、室内の壁などに取り付けて用いられる。第２制御回路２６は、調光器３から入力された調光信号を、第１制御回路２５に対応した形式の調光信号に変換し、変換した調光信号を第１制御回路２５に入力する。

第１制御回路２５は、出力電流Ｉｏｕｔが一定になるようにスイッチング素子３０のスイッチングを制御するとともに、調光信号に応じた電流値の出力電流Ｉｏｕｔとなるようにスイッチング素子３０のスイッチングを制御する。換言すれば、第１制御回路２５は、調光信号に応じた電圧値の出力電圧Ｖｏｕｔとなるようにスイッチング素子３０のスイッチングを制御する。これにより、照明負荷１２が、調光信号に応じた明るさで点灯する。すなわち、照明負荷１２の調光が行われる。

第２制御回路２６のグランド端子は、低電位端子２２ｄに接続されている。第２制御回路２６では、低電位端子２２ｄの電位が、基準電位となる。一方、第１制御回路２５のグランド端子は、抵抗素子３２とインダクタ３３との間に接続されている。すなわち、第１制御回路２５では、スイッチング素子３０の低電位側の主端子３０ｂの電位が、基準電位となる。このように、第２制御回路２６の基準電位は、第１制御回路２５の基準電位と異なる。

第１フォトカプラＰＣ１及び第２フォトカプラＰＣ２は、第１制御回路２５と第２制御回路２６との間に設けられ、光信号を用いて第１制御回路２５と第２制御回路２６との間の信号伝達を行う。上記のように、各制御回路２５、２６では、基準電位が異なる。このため、各制御回路２５、２６間の信号伝達には、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２が用いられる。

第１フォトカプラＰＣ１は、発光部ＰＣ１ａと、受光部ＰＣ１ｂと、を有する。同様に、第２フォトカプラＰＣ２は、発光部ＰＣ２ａと、受光部ＰＣ２ｂと、を有する。図１では、便宜的に、各発光部ＰＣ１ａ、ＰＣ２ａを各受光部ＰＣ１ｂ、ＰＣ２ｂと離間させて図示している。実際には、近接して配置された発光部ＰＣ１ａと受光部ＰＣ１ｂとによって第１フォトカプラＰＣ１が構成され、近接して配置された発光部ＰＣ２ａと受光部ＰＣ２ｂとによって第２フォトカプラＰＣ２が構成される。

各発光部ＰＣ１ａ、ＰＣ２ａは、例えば、発光ダイオードを含む。発光部ＰＣ１ａの発光ダイオードのアノードは、抵抗素子５０を介して平滑コンデンサ４４の高電位側の端子に接続されている。発光部ＰＣ１ａの発光ダイオードのカソードは、ＦＥＴ５１のドレインに接続されている。ＦＥＴ５１のソースは、低電位端子２２ｄに接続されている。従って、ＦＥＴ５１をオン状態にすることより、発光部ＰＣ１ａから光が放出される。そして、発光部ＰＣ１ａから放出された光に応じた電流が、受光部ＰＣ１ｂに流れる。ＦＥＴ５１のゲートは、第２制御回路２６に接続されている。第２制御回路２６は、ＦＥＴ５１のオン・オフにより、発光部ＰＣ１ａの発光を制御する。なお、ＦＥＴ５１は、バイポーラトランジスタなどの他のスイッチング素子でもよい。

発光部ＰＣ２ａの発光ダイオードのアノードは、抵抗素子５２を介して第２制御回路２６に接続されている。発光部ＰＣ２ａの発光ダイオードのカソードは、低電位端子２２ｄに接続されている。従って、第２制御回路２６から発光部ＰＣ２ａに電圧を出力することにより、発光部ＰＣ２ａから光が放出される。発光部ＰＣ２ａから放出された光に応じた電流が、受光部ＰＣ２ｂに流れる。第２制御回路２６は、発光部ＰＣ２ａへの電圧の出力により、発光部ＰＣ２ａの発光を制御する。

このように、各発光部ＰＣ１ａ、ＰＣ２ａの発光は、第２制御回路２６によって制御される。第２制御回路２６は、各発光部ＰＣ１ａ、ＰＣ２ａの発光を制御することにより、第１制御回路２５に信号を伝達する。

各受光部ＰＣ１ｂ、ＰＣ２ｂは、例えば、フォトトランジスタを含む。受光部ＰＣ１ｂのコレクタは、抵抗素子６０を介してトランジスタ６１のベースに接続されている。受光部ＰＣ１ｂのエミッタは、第１制御回路２５の基準電位に接続されている。これにより、発光部ＰＣ１ａから光が放出され、受光部ＰＣ１ｂに電流が流れると、トランジスタ６１がオン状態になる。なお、トランジスタ６１は、ＦＥＴなどの他のスイッチング素子でもよい。

受光部ＰＣ２ｂのコレクタは、抵抗素子７１〜７３の一端に接続されている。受光部ＰＣ２ｂのエミッタは、第１制御回路２５の基準電位に接続されている。抵抗素子７１、７２の他端は、第１制御回路２５に接続されている。抵抗素子７３の他端は、スイッチング素子３０の主電極３０ｂと抵抗素子３２との間に接続されている。また、抵抗素子７２の他端と第１制御回路２５の基準電位との間には、コンデンサ７４が設けられている。これにより、発光部ＰＣ２ａから光が放出され、受光部ＰＣ２ｂに電流が流れると、その電流に応じた電圧が、抵抗素子７２を介して第１制御回路２５に入力される。

第２制御回路２６は、平滑コンデンサ４４の高電位側の端子に接続されている。これにより、制御用電源部２７から第２制御回路２６に第２駆動電圧Ｖｃｃ２が供給される。第２制御回路２６は、制御用電源部２７からの第２駆動電圧Ｖｃｃ２の供給に応じて動作を開始する。

第２インダクタ４２の一端は、ダイオード６２のアノードに接続されている。第２インダクタ４２の他端は、第１制御回路２５の基準電位に接続されている。ダイオード６２のカソードは、トランジスタ６１のエミッタに接続されている。トランジスタ６１のエミッタとベースとの間には、抵抗素子６３が設けられている。トランジスタ６１のコレクタは、第１制御回路２５に接続されている。

従って、トランジスタ６１をオン状態にすることにより、第２インダクタ４２で発生した第１駆動電圧Ｖｃｃ１が、第１制御回路２５に供給される。第１制御回路２５は、第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給に応じて動作を開始する。

トランジスタ６１のオン・オフは、第２制御回路２６によって制御される。第２制御回路２６は、制御用電源部２７からの第２駆動電圧Ｖｃｃ２の供給に応じて動作を開始した後、ＦＥＴ５１をオン状態にして発光部ＰＣ１ａを発光させる。これにより、トランジスタ６１がオン状態になり、第１駆動電圧Ｖｃｃ１が第１制御回路２５に供給される。

このように、第２制御回路２６は、発光部ＰＣ１ａの発光を制御することにより、第１制御回路２５への第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給を制御する。第１フォトカプラＰＣ１は、第１制御回路２５の駆動を制御するための駆動信号の伝達に用いられる。

また、第２制御回路２６は、調光器３から入力された調光信号に応じて発光部ＰＣ２ａを発光させる。第２制御回路２６は、調光器３で設定された調光度が高くなるほど、発光部ＰＣ２ａの輝度を高くする。具体的には、発光部ＰＣ２ａを矩形波等で駆動し、矩形波等のデューティ比を制御して実効的な輝度を高くしている。第２制御回路２６は、１００％の調光度が設定された場合に、発光部ＰＣ２ａの輝度を最も高くする。従って、受光部ＰＣ２ｂに流れる電流は、１００％の調光度を設定した場合に、最も大きくなる。このように、第２制御回路２６は、調光信号に応じて発光部ＰＣ２ａの発光を制御する。第１フォトカプラＰＣ２は、第１制御回路２５への調光信号の伝達に用いられる。

第１制御回路２５は、エラーアンプ８０を有する。エラーアンプ８０の非反転入力端子には、基準電圧が入力されている。エラーアンプ８０の反転入力端子は、抵抗素子７２の他端に接続されている。エラーアンプ８０の出力端子には、コンデンサ８２が接続されている。コンデンサ８２は、例えば、エラーアンプ８０の応答を決定する。すなわち、コンデンサ８２は、エラーアンプ８０の入力値と基準値との比較結果がスイッチング素子３０のオン・デューティへ反映される時間を決定する。

第１制御回路２５は、抵抗素子７１に所定の電圧を供給する。これにより、エラーアンプ８０の反転入力端子には、受光部ＰＣ２ｂの電圧、抵抗素子７１の電圧、及び、抵抗素子７３の電圧を合成した電圧が入力される。

受光部ＰＣ２ｂの電圧は、上述のように、調光信号に応じた電圧である。抵抗素子７３の電圧は、出力電流Ｉｏｕｔに応じた電圧である。抵抗素子７３の電圧は、換言すれば、出力電流Ｉｏｕｔの検出電圧である。従って、エラーアンプ８０の反転入力端子には、調光信号及び出力電流Ｉｏｕｔに応じた電圧が入力される。

エラーアンプ８０は、反転入力端子と非反転入力端子との差分に応じた電圧を出力する。反転入力端子の電圧が、基準電圧よりも低くなるほど、エラーアンプ８０の出力が大きくなる。第１制御回路２５は、エラーアンプ８０の出力の増加に応じて、出力電流Ｉｏｕｔが大きくなるようにスイッチング素子３０のスイッチングを制御する。第１制御回路２５は、例えば、エラーアンプ８０の出力の増加に応じて、スイッチング素子３０のデューティ比を大きくする。

出力電流Ｉｏｕｔが一定に制御された状態から出力電流Ｉｏｕｔが低下した場合、抵抗素子７３の電圧が低下する。これにともなって、エラーアンプ８０の反転入力端子の電圧が低下し、エラーアンプ８０の出力が大きくなる。これにより、スイッチング素子３０のデューティ比が大きくなり、低下した分だけ出力電流Ｉｏｕｔが増大する。すなわち、出力電流Ｉｏｕｔが、実質的に一定に制御される。

また、出力電流Ｉｏｕｔが一定に制御された状態から調光度を高くした場合、受光部ＰＣ２ｂに流れる電流が増大し、エラーアンプ８０の反転入力端子の電圧が低下する。これにより、調光度の設定に応じて、出力電流Ｉｏｕｔが増大する。このように、第１制御回路２５は、出力電流Ｉｏｕｔが実質的に一定になるようにスイッチング素子３０のスイッチングを制御するとともに、調光器３で設定された明るさで照明負荷１２が点灯するように、スイッチング素子３０のスイッチングを制御する。

フォトカプラなどの光信号を用いた信号伝達部では、経年劣化により、光信号の伝達強度が低下する。例えば、フォトカプラを用いて調光信号を伝達する電源回路において、受光部に流れる電流が低下した時に、負荷に供給される出力電流が大きくなる電源回路がある。このような電源回路では、経年劣化などで光信号の伝達強度が低下した時に、高い出力電流が出力され続けてしまう。

これに対して、本実施形態に係る照明装置１０及び電源回路１４では、第２フォトカプラＰＣ２の信号伝達強度が低下した場合、エラーアンプ８０の反転入力端子の電圧が高くなり、出力電流Ｉｏｕｔが小さくなる。また、第１フォトカプラＰＣ１の信号伝達強度が低下した場合、トランジスタ６１がオン状態にならなくなり、出力電流Ｉｏｕｔが出力されなくなる。

このように、本実施形態に係る照明装置１０及び電源回路１４では、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の信号伝達強度が低下した場合に、出力が低下する。従って、本実施形態に係る照明装置１０及び電源回路１４では、高い信頼性を得ることができる。

例えば、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の劣化特性を考慮し、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の寿命を、照明装置１０の定格寿命以上、かつ、各構成部品の最短寿命に設定する。これにより、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の寿命の末期時には、出力を低下又は停止させるフェールセーフ設計を持たせることができる。

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図２に表したように、照明装置１１０の電源回路１１４では、第１フォトカプラＰＣ１の発光部ＰＣ１ａと平滑コンデンサ４４の高電位側の端子との間に設けられた抵抗素子５０が、サーミスタ９０（感温素子）に置き換えられている。なお、上記実施形態と機能・構成上実質的に同じものについては、同符号を付し、詳細な説明は省略する。

サーミスタ９０は、温度の上昇に応じて抵抗値が高くなる温度特性を有している。すなわち、この例において、サーミスタ９０は、いわゆるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタである。

サーミスタ９０は、照明装置１１０の発熱部と熱的に結合する。換言すれば、サーミスタ９０は、発熱部に近接して配置される。発熱部は、例えば、照明負荷１２である。サーミスタ９０は、例えば、照明負荷１２に近接して配置される。発熱部は、スイッチング素子３０などでもよい。発熱部は、過出力状態などの異常が発生した場合に高温となる任意の箇所でよい。

本実施形態に係る照明装置１１０及び電源回路１１４では、過出力状態などの異常によって照明装置１１０内に異常な発熱が発生すると、サーミスタ９０の温度が上昇する。サーミスタ９０の温度が上昇すると、サーミスタ９０の抵抗値が高くなる。サーミスタ９０の抵抗値が高くなると、第１フォトカプラＰＣ１の発光部ＰＣ１ａに流れる電流が低下し、これにともなって、受光部ＰＣ１ｂに流れる電流が低下する。これにより、トランジスタ６１のベースの電圧が低下し、トランジスタ６１がオフ状態になる。従って、第１制御回路２５への第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給が停止され、照明負荷１２への出力電圧Ｖｏｕｔの供給も停止される。

このように、本実施形態に係る照明装置１１０及び電源回路１１４では、異常な温度上昇が発生した際に、出力電圧Ｖｏｕｔを低下させることができる。この例では、出力電圧Ｖｏｕｔの供給が停止される。これにより、本実施形態に係る照明装置１１０及び電源回路１１４では、異常な温度上昇を抑制することができる。温度が異常に上昇した状態で、照明装置１１０及び電源回路１１４が使用され続けてしまうことを抑制することができる。例えば、照明装置１１０や電源回路１１４の破損を抑制することができる。照明装置１１０及び電源回路１１４の信頼性をより高めることができる。

また、本実施形態に係る照明装置１１０及び電源回路１１４では、過剰な電力供給を検出する異常検出部などを設ける必要がない。従って、異常な温度上昇に対する保護を、簡易な構成で実現することができる。

さらに、本実施形態に係る照明装置１１０及び電源回路１１４では、サーミスタ９０の抵抗−温度特性やトランジスタ６１の電圧特性などを調整することにより、保護する温度を決めることができる。

図３は、第２の実施形態に係る照明装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
図３に表したように、照明装置１２０の電源回路１２４は、サーミスタ９２を有している。サーミスタ９２は、平滑コンデンサ４４の高電位側の端子とＦＥＴ５１のドレインとの間に設けられている。すなわち、サーミスタ９２は、抵抗素子５０及び第１フォトカプラＰＣ１の発光部ＰＣ１ａに対して並列に接続されている。サーミスタ９２の抵抗値は、温度の上昇に応じて低下する。すなわち、この例において、サーミスタ９２は、いわゆるＮＴＣ（Negative Temperature Coefficient）サーミスタである。サーミスタ９２は、上記サーミスタ９０と同様に、照明装置１２０の発熱部と熱的に結合する。

本実施形態に係る照明装置１２０及び電源回路１２４では、過出力状態などの異常によって照明装置１２０内に異常な発熱が発生し、サーミスタ９２の温度が上昇すると、サーミスタ９２の抵抗値が低くなる。例えば、サーミスタ９２が、抵抗素子５０の抵抗値よりも高い状態から、抵抗素子５０の抵抗値よりも低い状態に変化する。

これにより、第１フォトカプラＰＣ１の発光部ＰＣ１ａに流れる電流が低下し、上記と同様に、照明負荷１２への出力電圧Ｖｏｕｔの供給が停止される。このように、感温素子であるサーミスタの温度特性は、温度の上昇に応じて低下するものでもよい。

図４は、第２の実施形態に係る照明装置の変形例を模式的に表すブロック図である。
図４に表したように、照明装置１３０の電源回路１３４では、第２制御回路２６と第２フォトカプラＰＣ２の発光部ＰＣ２ａとの間に設けられた抵抗素子５２が、サーミスタ９４に置き換えられている。

サーミスタ９４は、温度の上昇に応じて抵抗値が高くなる温度特性を有している。サーミスタ９４は、上記サーミスタ９０、９２と同様に、照明装置１３０の発熱部と熱的に結合する。

本実施形態に係る照明装置１３０及び電源回路１３４では、過出力状態などの異常によって照明装置１３０内に異常な発熱が発生すると、サーミスタ９４の温度が上昇し、サーミスタ９４の抵抗値が高くなる。サーミスタ９４の抵抗値が高くなると、第２フォトカプラＰＣ２の発光部ＰＣ２ａに流れる電流が低下し、これにともなって、受光部ＰＣ２ｂに流れる電流が低下する。受光部ＰＣ２ｂに流れる電流が低下すると、エラーアンプ８０の反転入力端子の電圧が高くなる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。

このように、感温素子は、異常な温度上昇が発生した際に、第２フォトカプラＰＣ２の受光部ＰＣ２ｂに流れる電流を低下させるものでもよい。感温素子の構成は、上記に限ることなく、異常な温度上昇が発生した際に、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２の受光部ＰＣ１ｂ、ＰＣ２ｂに流れる電流を低下させることができる任意の構成でよい。例えば、トランジスタ６１のベースと第１フォトカプラＰＣ１の受光部ＰＣ１ｂとの間に設けられた抵抗素子６０をサーミスタなどの感温素子に置き換えてもよい。感温素子は、サーミスタに限ることなく、温度に応じて抵抗値を変化させる任意の素子でよい。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係る照明装置を模式的に表すブロック図である。
図５に表したように、照明装置１４０の電源回路１４４は、検出回路８５を有する。検出回路８５は、エラーアンプ８０の出力端子に接続されている。検出回路８５には、エラーアンプ８０の出力電圧が入力される。また、検出回路８５は、第２インダクタ４２に接続されている。これにより、検出回路８５には、第１駆動電圧Ｖｃｃ１が供給される。検出回路８５は、第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給に応じて動作を開始する。

検出回路８５は、エラーアンプ８０の出力電圧が閾値以上か否かを判定し、閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、出力電圧Ｖｏｕｔの供給を停止させる。また、検出回路８５は、異常を検出して出力電圧Ｖｏｕｔの供給を停止させた場合、入力電圧ＶＩＮの供給が停止され再投入されるまで、出力電圧Ｖｏｕｔの停止状態を維持する。すなわち、検出回路８５は、異常を検出した場合、出力電圧Ｖｏｕｔの出力をラッチ停止させる。これにより、例えば、出力電圧Ｖｏｕｔの停止によってエラーアンプ８０の出力電圧が閾値未満となり、出力電圧Ｖｏｕｔの供給が再開された後に、再び停止してしまうことを抑制することができる。出力電圧Ｖｏｕｔの供給と供給の停止とが繰り返されてしまうことを抑制することができる。

検出回路８５は、例えば、エラーアンプ８０の出力端子を基準電位に接続し、スイッチング素子３０のデューティ比を０％にすることによって、出力電圧Ｖｏｕｔの供給を停止させる。例えば、トランジスタ６１をオフ状態にし、第１制御回路２５への第１駆動電圧Ｖｃｃ１の供給を停止させることによって、出力電圧Ｖｏｕｔの供給を停止させてもよい。例えば、照明負荷１２への電力供給経路を開放することによって、出力電圧Ｖｏｕｔの供給を停止させてもよい。

例えば、故障などによってエラーアンプ８０の反転入力端子に電圧が入力されなくなった場合、基準電圧との差が大きくなり、エラーアンプ８０の出力電圧が高くなってしまう。このため、出力電圧Ｖｏｕｔが高い状態が継続されてしまう。

これに対して、本実施形態に係る照明装置１４０及び電源回路１４４では、エラーアンプ８０の出力電圧が閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、出力電圧Ｖｏｕｔの供給が停止される。これにより、エラーアンプ８０の反転入力端子に電圧が入力されなくなった場合などにおいて、回路を保護することができる。従って、本実施形態に係る照明装置１４０及び電源回路１４４では、信頼性をより向上させることができる。

以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明したが、それらに限定されるものではなく、種々の変形が可能である。

なお、照明光源１６はＬＥＤに限らず、例えば、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）やＯＬＥＤ（Organic light-emitting diode）などでもよい。照明負荷１２には、複数の照明光源１６が直列又は並列に接続されていてもよい。

上記各実施形態では、信号伝達部として、各フォトカプラＰＣ１、ＰＣ２を示している。信号伝達部は、これに限ることなく、光信号を用いて信号伝達を行うことができる任意の素子でよい。信号伝達部は、複数の素子を組み合わせて構成してもよい。

上記各実施形態では、直流負荷として、照明負荷１２を示しているが、これに限ることなく、例えば、ヒータなどの他の直流負荷でもよい。上記実施形態では、電源回路として、照明装置１０に用いられる電源回路１４を示しているが、これに限ることなく、直流負荷に対応する任意の電源回路でよい。

上記各実施形態では、制御信号として調光信号を示している。制御信号は、これに限ることなく、出力電圧Ｖｏｕｔの大きさを表す任意の信号でよい。

本発明のいくつかの実施形態および実施例を説明したが、これらの実施形態または実施例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態または実施例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態または実施例やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２…交流電源、 ３…調光器、 １０、１１０、１２０、１３０、１４０…照明装置、 １２…照明負荷、 １４、１１４、１２４、１３４、１４４…電源回路、 １６…照明光源、 ２１…フィルタ回路、 ２２…整流回路、 ２３…フィルタ回路、 ２４…電力変換部、 ２５…第１制御回路、 ２６…第２制御回路、 ２７…制御用電源部、 ３０…スイッチング素子、 ３１…ダイオード、 ３２…抵抗素子、 ３３…インダクタ、 ３４…出力コンデンサ、 ４０…スイッチング素子、 ４１…第１インダクタ、 ４２…第２インダクタ、 ４３…ダイオード、 ４４…平滑コンデンサ、 ５０…抵抗素子、 ５１…ＦＥＴ、 ５２…抵抗素子、 ６０…抵抗素子、 ６１…トランジスタ、 ６２…ダイオード、 ６３…抵抗素子、 ７１〜７３…抵抗素子、 ７４…コンデンサ、 ８０…エラーアンプ、 ８２…コンデンサ、 ８５…検出回路、 ９０、９２、９４…サーミスタ、 ＰＣ１…第１フォトカプラ、 ＰＣ２…第２フォトカプラ

Claims (5)

1. スイッチング素子を有し、前記スイッチング素子のスイッチングによって、直流電圧を出力電圧に変換し、前記出力電圧を直流負荷に供給する電力変換部と、
   前記スイッチング素子のスイッチングを制御する第１制御回路と、
   前記第１制御回路と基準電位が異なる第２制御回路と、
   発光部と受光部とを有し、前記第１制御回路と前記第２制御回路との間に設けられ、光信号を用いて前記第１制御回路と前記第２制御回路との間の信号伝達を行い、前記受光部に流れる電流が低下した時に、前記出力電圧を低下させる信号伝達部と、
   を備え、
   前記第１制御回路は、非反転入力端子と反転入力端子と出力端子とを有するエラーアンプを含み、
   前記非反転入力端子には、基準電圧が入力され、
   前記反転入力端子には、前記直流負荷に流れる出力電流に応じた検出電圧が入力され、
   前記エラーアンプは、前記基準電圧と前記検出電圧との差分に応じた電圧を前記出力端子から出力し、
   前記第１制御回路は、前記エラーアンプの出力を基に、前記出力電流が一定になるように前記スイッチング素子のスイッチングを制御し、
   前記信号伝達部は、前記受光部に流れる電流が低下した時に、前記エラーアンプの前記反転入力端子の電圧を高くすることにより、前記出力電圧を低下させる電源回路。
2. 前記信号伝達部は、前記第２制御回路から前記第１制御回路に前記出力電圧の大きさを表す制御信号を伝達し、
   前記第１制御回路は、前記制御信号に応じた電圧値の前記出力電圧となるように前記スイッチング素子のスイッチングを制御する請求項１記載の電源回路。
3. 温度の上昇に応じて抵抗値を変化させることにより、前記受光部に流れる電流を低下させる感温素子をさらに備えた請求項１又は２に記載の電源回路。
4. 前記エラーアンプの前記出力端子に接続され、前記エラーアンプの出力電圧が閾値以上の状態が所定時間継続された場合に、前記出力電圧の供給を停止させる検出回路をさらに備えた請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源回路。
5. 照明負荷と、
   前記照明負荷に電力を供給する請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源回路と、
   を備えた照明装置。

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