JP6365162B2 - 電源装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、電源装置および照明装置に関する。

ＬＥＤなどの光源を有する光源モジュールに直流電力を供給して光源を点灯させる電源装置がある。また、光源モジュールと電源装置とを含む照明装置がある。電源装置は、商用電源などから供給される交流電圧を、光源モジュールに対応した電圧に変換し、変換後の電圧を光源モジュールに供給し、光源モジュールを構成する光源に流す電流値を制御することにより、光源モジュールの光源を点灯させる。このような電源装置では、瞬停等の異常状態が発生しても、回復後には、正常に動作を復帰させることが求められる。

特開２０１２−１８２１５５号公報

本発明の実施形態は、瞬停等の異常状態が生じても、入力電源の回復後には、正常に動作を復帰させて安全に動作する電源装置および照明装置を提供する。

本発明の実施形態によれば、電源装置は、第１端子から入力電力を入力し、第２端子から直流電力を負荷に供給するスイッチング電源回路と、前記第２端子と基準電位との間に接続された第１コンデンサと、を備える。前記スイッチング電源回路は、前記入力電力をスイッチングするスイッチング素子と、電源端子を有し、前記電源端子で前記入力電力からその一部の供給を受けて、前記直流電力を出力するように前記スイッチング素子を制御する制御部と、前記第２端子から前記第１端子に向かって電流が流れる方向に接続された第１ダイオードと、前記第１コンデンサから前記第１ダイオードを介して前記電源端子へ電力を供給する経路を遮断するように接続された第２ダイオードと、を含む。前記制御部は、起動時に前記スイッチング素子のオンデューティを徐々に拡大するソフトスタート機能を有する。前記ソフトスタート機能は、前記電源端子に印加される電圧が上昇し第１しきい値電圧を超えた場合に動作を開始し、前記電源端子に印加される電圧が低下し前記第１しきい値電圧よりも低い第２しきい値電圧を下回った場合に動作を停止して初期状態となる。

瞬停等の異常状態が生じても、入力電源の回復後には、正常に動作を復帰させて安全に動作する電源装置および照明装置が提供される。

第１の実施形態に係る電源装置を模式的に表すブロック図である。 図１の電源装置の主要部の動作波形の一例を模式的に表した図である。

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。

図１は、実施形態に係る電源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、電源装置１０は、スイッチング電源回路１６と、コンデンサ１８と、を備える。電源装置１０は、交流電源４に電気的に接続される。交流電源４は、たとえば、商用電源である。交流電源４は、商用電源に限らず、自家発電機等で発電された交流電源であってもよい。電源装置１０は、交流電源４に限らず、直流電源に接続されてもよい。電源装置１０は、交流電源４に接続される場合には、交流電源４の交流電圧を整流して出力する整流部１２をさらに備える。整流部１２は、交流電圧を整流して出力する。整流部１２の交流入力１２ａ，１２ｂは、電源装置１０の入力端子１０ａ，１０ｂを介して交流電源４に接続されており、交流電力が入力される。整流部１２の高電位出力端子１２ｃは、低電位出力端子１２ｄの電位に対して整流された電位が脈流として出力される。整流部１２は、全波整流回路または半波整流回路等である。交流電源４が商用電源の場合には、交流電圧はたとえば１００Ｖ（実効値）または２００Ｖ（実効値）である。したがって、交流電圧の瞬時値のピーク値は、実効値１００の場合には、１４１Ｖ程度であり、実効値２００Ｖの場合には、２８２Ｖ程度である。電源装置１０は、直流電源に接続される場合には、整流部１２を省略して直流電源を直接入力してもよく、整流部１２を介して入力してもよい。

電源装置１０は、高電位出力端子１０ｃと低電位出力端子１０ｄとを有している。高電位出力端子１０ｃおよび低電位出力端子１０ｄは、光源モジュール６の接続端子６ａ，６ｂに接続されて、光源モジュール６に直流電力を供給する。電源装置１０は、交流電源４から供給される交流電力を光源モジュール６に対応した直流電力に変換して光源モジュール６に供給し、光源モジュール６を点灯させる。

スイッチング電源回路１６は、スイッチング素子２０と、チョークコイル２４と、フライホイールダイオード２６と、制御部２８と、抵抗器３０と、制御部用電源部３２と、を含む。スイッチング電源回路１６は、高電位入力端子１６ａおよび低電位入力端子１６ｂを有している。高電位入力端子１６ａおよび低電位入力端子１６ｂは、整流部１２の高電位出力端子１２ｃおよび低電位出力端子１２ｄにそれぞれ接続される。スイッチング電源回路１６は、高電位入力端子１６ａと低電位入力端子１６ｂとの間にコンデンサ１４を接続してもよい。コンデンサ１４は、後述する制御部用電源部３２に供給される電源からスパイク状のノイズを除去する。また、コンデンサ１４は、後述するスイッチング素子２０がオンしたときにパルス状のリップル電流を供給する。コンデンサ１４は、整流部１２の出力１２ｃ，１２ｄに接続されるが、平滑コンデンサとして用いられるものではなく、小容量のコンデンサであり、たとえばフィルムコンデンサやセラミックコンデンサ等が用いられる。スイッチング電源回路１６は、高電位出力端子１６ｃおよび低電位出力端子１６ｄを有し、電源装置１０の高電位出力端子１０ｃおよび低電位出力端子１０ｄにそれぞれ接続されている。

スイッチング素子２０は、高電位入力端子１６ａと高電位出力端子１６ｃとの間に接続されている。チョークコイル２４は、スイッチング素子２０と高電位出力端子１６ｃとの間に接続されている。すなわち、スイッチング素子２０およびチョークコイル２４は、高電位入力端子１６ａと高電位出力端子１６ｃとの間で直列に接続されている。フライホイールダイオード２６は、スイッチング素子２０と低電位入力端子１６ｂとの間で、低電位入力端子１６ｂの側からスイッチング素子２０の側に向かって電流が流れる向きに接続されている。スイッチング電源回路１６は、上述のように、スイッチング素子２０と、チョークコイル２４と、フライホイールダイオード２６と、を含む降圧チョッパ回路である。

スイッチング素子２０は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。スイッチング素子２０に用いられるＭＯＳＦＥＴは、ＤＭＯＳ（Double-Diffused MOSFET）構造であり、ソースドレイン間に寄生ダイオード２２を有する。寄生ダイオード２２は、ＭＯＳＦＥＴのソースからドレインに向かって電流が流れる方向に形成されている。スイッチング素子２０に用いられるＭＯＳＦＥＴは、ソースドレイン間に寄生ダイオード２２を形成するＤＭＯＳ構造であればよく、縦型ＤＭＯＳまたは横型ＤＭＯＳいずれでもよい。また、ソースドレイン間に寄生ダイオード２２が形成されるＤＭＯＳ構造のＭＯＳＦＥＴは、個別半導体として提供されるものでも、集積回路に集積されたものであってもよい。

スイッチング素子２０の電極２０ａは、ＭＯＳＦＥＴのドレインであり、電極２０ｂはソースである。したがって、スイッチング素子２０に用いられるＭＯＳＦＥＴは、ドレインが高電位入力端子１６ａに接続され、ソースがチョークコイル２４の一端およびフライホイールダイオード２６のカソードに接続される。また、制御電極２０ｃは、ゲートである。

制御部２８は、電源端子２８ａ、接地端子２８ｂ、駆動端子２８ｃ、および電流検出端子２８ｄを有している。電源端子２８ａと接地端子２８ｂとの間に、制御部用電源部３２から安定化された電圧である電源電圧Ｖｃｃが供給されることによって、制御部２８は動作する。電源端子２８ａと接地端子２８ｂとの間には、コンデンサ２９が接続される。コンデンサ２９は、スイッチング素子２０等のスイッチング動作によって発生するスパイク状のスイッチングノイズ等をバイパスする。また、コンデンサ２９は、後述するように、交流電源４の瞬停時に制御部２８へ動作電力を供給するための電荷を維持するために用いられる場合もある。駆動端子２８ｃは、スイッチング素子２０の制御電極２０ｃに接続され、スイッチング素子２０を駆動する。

抵抗器３０は、スイッチング素子２０とチョークコイル２４との間に直列に接続されて、チョークコイル２４に流れる電流に比例する検出電圧Ｖｄｅｔを両端に発生する。抵抗器３０のスイッチング素子２０側の一端には、制御部２８の接地端子２８ｂが接続される。抵抗器３０の他端には、制御部２８の電流検出端子２８ｄが接続される。制御部２８は、検出電圧Ｖｄｅｔがほぼ一定の値になるように、駆動端子２８ｃを介してスイッチング素子２０を制御する。

制御部用電源部３２は、電源入力端子３２ａ、接地端子３２ｂ、電源出力端子３２ｃ、および制御部接地端子３２ｄを有している。制御部用電源部３２の電源入力端子３２ａは、高電位入力端子１６ａを介して整流部１２の高電位出力端子１２ｃに接続されている。接地端子３２ｂは、低電位入力端子１６ｂを介して整流部１２の低電位出力端子１２ｄに接続されている。制御部用電源部３２は、整流部１２から出力される脈流電圧Ｖｒが供給されて動作する。制御部電源の電源出力端子３２ｃおよび制御部接地端子３２ｄは、それぞれ制御部２８の電源端子２８ａおよび接地端子２８ｂに接続されている。制御部用電源部３２は、整流部１２から出力される脈流電圧Ｖｒを含む交流電力を、異なる接地電位の直流電圧に変換して制御部２８に供給するようにしてもよい。図１に示した例では、制御部用電源部３２と制御部２８とでは、基準電位となる接地電位が相違する。したがって、この例では、たとえば、制御部用電源部３２は、トランスの１次側を駆動するスイッチング電源であり、１次側から絶縁された２次側に制御部２８を配置することによって、異なる接地電位の電源が供給される。

スイッチング電源回路１６は、高電位入力端子１６ａとスイッチング素子２０との間で直列に接続された逆流防止ダイオード３４を有する。逆流防止ダイオード３４は、高電位入力端子１６ａからスイッチング素子２０に向かって電流が流れる向きに接続されている。換言すれば、高電位入力端子１６ａにアノードが接続され、カソードは、スイッチング素子２０に用いられるＭＯＳＦＥＴのドレインに接続される。なお、逆流防止ダイオード３４が接続される位置については、上述に限らず、コンデンサ１８から寄生ダイオード２２を介して、制御部用電源部３２を動作させて制御部２８に電力が供給されるのを遮断する位置であればよい。たとえば、逆流防止ダイオードは、スイッチング素子２０のソース側に接続されるようにしてもよい。

コンデンサ１８は、スイッチング電源回路１６の高電位出力端子１６ｃと低電位出力端子１６ｄとの間に接続される。コンデンサ１８は、チョークコイル２４に流れる電流を平滑してリップルの少ない電流を光源モジュール６に供給する。本実施形態の電源装置１０は、入力電圧として、整流部１２によって整流された脈流電圧Ｖｒを用いる場合には、脈流電圧Ｖｒが出力電圧Ｖｏｕｔよりも低下したときに、電源装置１０の入力側から出力側に電力が伝送されない。そのため、電力が伝送されない期間に光源モジュール６に供給される電力が間欠すると、ちらつき等を生じる。このようなちらつきを防止するために、脈流電圧Ｖｒが出力電圧Ｖｏｕｔよりも低い期間では、脈流電圧Ｖｒが十分高い期間にコンデンサ１８に電荷を蓄積し、蓄積された電荷によって光源モジュール６に電力を供給する。したがって、コンデンサ１８は、十分大きな静電容量を有する。

光源モジュール６は、１つ以上の光源７を含む。複数の光源７を含む場合には、光源７は、直列に接続される。光源モジュール６は、１つの光源７または直列に接続された複数の光源７の両端の電極に接続された接続端子６ａ，６ｂを有する。光源７がＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子の場合には、電流が流入する接続端子６ａを電源装置１０の高電位出力端子１０ｃに接続し、電流が流出する接続端子６ｂを低電位出力端子１０ｄに接続する。

本実施形態の電源装置１０の動作について説明する。
図２は、本実施形態の電源装置の主要部の動作波形の一例を模式的に表した図である。図２の最上段の図は、整流部１２から出力される脈流電圧Ｖｒの動作波形の概要を示す。図２の２段目の図は、制御部２８の電源端子２８ａと接地端子２８ｂとの間の電圧であり、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃの動作波形の概要を示す。図２の３段目の図は、電源装置１０の高電位出力端子１０ｃと低電位出力端子１０ｄとの間の電圧であり、電源装置１０の出力電圧Ｖｏｕｔの動作波形の概要を示す。図２の最下段の図は、電源装置１０の高電位出力端子１０ｃから光源モジュール６の接続端子６ａに流れる出力電流Ｉｏｕｔの動作波形の概要を示す。

以下では、スイッチング電源回路１６の入力端子１６ａ，１６ｂには、小容量のコンデンサ１４が接続されているものとする。コンデンサ１４によって、制御部用電源部３２や制御部２８へのスパイクノイズの侵入が防止される。また、コンデンサ１４によって、制御部用電源部３２に印加される動作電圧は、制御部用電源部３２の動作電圧よりも低下せず、脈流電圧Ｖｒの印加時には、制御部用電源部３２は動作を継続するものとする。コンデンサ１８は、光源モジュール６を連続点灯させ、または、ちらつきを生じさせない程度の十分大きな静電容量値を有するコンデンサであるものとする。光源モジュール６は、ＬＥＤからなる発光素子で構成された光源７を有しているものとする。

まず、正常時の動作について説明する。
時刻ｔ０において、電源装置１０の入力端子１０ａ，１０ｂに交流電源４から交流電力が供給されると、整流部１２によって交流電圧を整流し、全波整流された脈流電圧Ｖｒが、制御部用電源部３２の電源入力端子３２ａと接地端子３２ｂ間に印加される。

脈流電圧Ｖｒが上昇し、時刻ｔ１において、制御部用電源部３２の動作開始電圧Ｖｓを超えると、制御部用電源部３２は、動作を開始し、電源出力端子３２ｃと制御部接地端子３２ｄ間に制御部２８の動作用の電源電圧Ｖｃｃを発生する。

時刻ｔ２において、動作用の電源電圧Ｖｃｃの供給を受けた制御部２８は、スイッチング素子２０に対して、駆動端子２８ｃを介して駆動パルスの出力を開始する。駆動パルスは、スイッチング素子２０のソースゲート間に印加されて、スイッチング素子２０はオンオフ制御される。スイッチング素子２０がオンのときには、電流は、高電位入力端子１６ａ、逆流防止ダイオード３４、抵抗器３０、チョークコイル２４を経由して光源モジュール６の電流流入のための接続端子６ａに流れる。スイッチング素子２０がオフのときには、電流は、フライホイールダイオード２６、抵抗器３０、チョークコイル２４を経由して光源モジュール６の接続端子６ａに流れる。

スイッチング電源回路１６は、上述したように降圧チョッパ回路である。降圧チョッパ回路の出力電圧と入力電圧の比は、スイッチング素子２０のオンデューティＤに等しくなることが知られている。電源装置１０の入力電圧をＶｉｎ、出力電圧をＶｏｕｔとし、スイッチング素子２０のオン時間をＴｏｎ、オフ時間をＴｏｆｆとすると、以下の関係が示される。

Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ＝Ｔｏｎ／（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）＝Ｄ （１）
ただし、ここでは、チョークコイル２４に流れる電流は連続電流であり、スイッチング素子２０、抵抗器３０、チョークコイル２４、およびフライホイールダイオード２６等の抵抗分の影響を除外している。

一方、電源装置１０に入力される電圧は、上述したように整流部１２から出力される脈流電圧Ｖｒである。そのため、式（１）においては、入力電圧Ｖｉｎが変化することになる。式（１）より、Ｖｉｎ＞Ｖｏｕｔの範囲では、入力電圧Ｖｉｎに応じて、スイッチング素子２０のオンデューティＤが変化する。入力電圧Ｖｉｎが低いときには、オンデューティＤが大きく、入力電圧Ｖｉｎが高いときには、オンデューティＤが小さい。本実施形態の電源装置１０は、入力端子１０ａ，１０ｂ間に平滑コンデンサを有していないので、コンデンサインプット形の電源回路とはならない。また、上述のように、入力電圧Ｖｉｎが低いときにはオンデューティＤを大きくして電源装置１０への入力電流を流すので、電源装置１０は、力率改善機能を有する。すなわち、本実施形態の電源装置１０は、力率改善機能を備えた降圧チョッパ回路である。

なお、式（１）より、入力電圧Ｖｉｎと出力電圧Ｖｏｕｔがほぼ等しい条件では、オンデューティは、１００％あるいは１００％に近い値となる。オンデューティＤが１００％であるということは、チョークコイル２４に直流電圧が印加されることになり、チョークコイル２４には直流電流が流れ続けることを意味する。チョークコイル２４に直流電流が流れ続ける場合には、チョークコイル２４は、磁気飽和を生じて電源装置１０が破損するおそれがある。そのため、制御部２８には、最大オンデューティＤｍａｘが設定されており、最大オンデューティＤｍａｘは、たとえば５０％等である。

スイッチング素子２０がスイッチング動作を開始する起動時では、電源装置１０の出力電圧Ｖｏｕｔは、定常状態の電圧よりも低い電圧を出力している。コンデンサ１８に蓄積された電荷がほぼ０の状態であり、電源装置１０は、光源モジュール６に流す電流のほかに、コンデンサ１８を充電する電流を供給する必要がある。式（１）で示したように、電源装置１０のような降圧チョッパ回路では、入出力の電圧の比率でスイッチング素子２０のオンデューティＤが決定される。起動時のように出力電圧Ｖｏｕｔが低く、出力のコンデンサ１８に電荷がほとんど充電されていない状態では、電源装置１０は、非常に大きいオンデューティＤでコンデンサ１８を充電する。そのときのオンデューティＤは、たとえば最大オンデューティＤｍａｘである。最大オンデューティＤｍａｘで電源装置１０が起動すると、コンデンサ１８に過大な充電電流、すなわち突入電流を流し、コンデンサ１８を損傷させたり、出力電圧Ｖｏｕｔにオーバシュートを生じさせて光源モジュール６の光源７を破損させたりするおそれがある。

そこで、起動時に過大な電流を流さないようにするために、制御部２８は、たとえば電源電圧Ｖｃｃが印加されたことを検出して、電源装置１０が起動状態であることを判定する。制御部２８は、起動状態であることを判定した後、オンデューティＤが小さい状態から徐々に大きくしていくように動作する。オンデューティＤを変化させる場合には、オン時間Ｔｏｎを一定にしてオフ時間Ｔｏｆｆを長い時間から徐々に短縮していくようにしてもよく、周期（Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）を一定にして、オン時間Ｔｏｎを小さい値から大きい値に変化させるようにしてもよい。このように、起動時に徐々にオンデューティＤを拡大していくことを一般にソフトスタート動作という。ソフトスタート動作によって、図２の時刻ｔ２からｔ４のように、出力電圧Ｖｏｕｔおよび出力電流Ｉｏｕｔは、滑らかに上昇するようになる。なお、光源７はＬＥＤからなる発光素子であるため、拡散電位以上の電圧が印加されて電流が流れる。時刻ｔ２において出力電圧Ｖｏｕｔが立ち上った後、出力電圧Ｖｏｕｔが光源７の拡散電位を超えるまでの時刻ｔ３までは、光源モジュール６に電流がほとんど流れていないことを示している。

時刻ｔ４以降では、光源モジュール６に流れる電流は、一定に制御される。光源モジュール６に流れる電流は、チョークコイル２４に流れる電流に等しく、したがって、抵抗器３０に流れる電流に等しい。抵抗器３０の両端には、光源モジュール６に流れる電流に比例した検出電圧Ｖｄｅｔが発生するので、制御部２８は、この電圧値をたとえば内部の基準電圧Ｖｒｅｆと比較して、検出電圧Ｖｄｅｔが基準電圧Ｖｒｅｆに等しくなるよう駆動端子２８ｃの駆動パルスを制御する。電源装置１０の出力電圧Ｖｏｕｔは、電源装置１０の高電位出力端子１０ｃと低電位出力端子１０ｄとの間に出力されて、光源モジュール６の接続端子６ａ，６ｂを介して光源７に印加される。光源７がＬＥＤの場合には、ＬＥＤに流れる電流に応じてＬＥＤの両端に電圧が発生する。したがって、光源モジュール６の両端には、光源７の両端に発生する電圧に、光源７の直列数を乗じた電圧が発生する。たとえば、１つの光源７が点灯するときに両端に発生する電圧４Ｖである場合に、このような光源７を５個直列に接続して点灯すると、点灯時に光源モジュール６の両端の接続端子６ａ，６ｂ間には約２０Ｖの電圧が発生する。

次に時刻ｔ５において、瞬停が発生した場合を考える。瞬停とは、交流電圧の１／２サイクル（５０Ｈｚの場合には１０ｍｓ）から数サイクル（１００ｍｓ以下）の期間だけ交流電力が失われる状態をいう。図２の例では、交流の１サイクル分だけ交流電力が失われる場合を示している。

交流電源４の交流出力が停止した場合には、制御部用電源部３２への電源供給が遮断されるので、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃも低下する。

そのため、時刻ｔ６において、制御部２８は、動作を停止し、スイッチング素子２０のスイッチング動作が停止する。本実施形態の電源装置１０では、スイッチング素子２０は、ＭＯＳＦＥＴであり、電源装置１０の出力側から入力側に向かって電流が流れる向きに接続された寄生ダイオード２２を有している。しかしながら、本実施形態の電源装置１０では、スイッチング素子２０と高電位入力端子１６ａとの間に、出力側から入力側に向かって寄生ダイオード２２を介して、コンデンサ１８に蓄積された電荷が放電しないように、逆流防止ダイオード３４が接続されているので、コンデンサ１８に蓄積された電荷は、光源モジュール６を介して徐々に放電される。

逆流防止ダイオード３４が接続されておらず、スイッチング素子２０が高電位入力端子１６ａに接続されている場合に、瞬停によって交流電源４からの電力供給がなくなると、コンデンサ１８に蓄積された電荷は、チョークコイル２４、抵抗器３０、および寄生ダイオード２２を介して、制御部用電源部３２へ放電する。たとえば、制御部用電源部３２の動作開始電圧が１５Ｖ程度で、電源装置の出力電圧Ｖｏｕｔが２０Ｖ程度の場合には、上述の経路を通って電流が流れ、制御部用電源部３２の動作が継続される。そのため、図２の破線のように、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃが供給される状態が継続される。

一般に、上述した制御部２８のソフトスタート機能は、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃとして印加される電圧値をしきい値としてセットされ、リセットされる。すなわち、制御部２８のソフトスタート機能は、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃが上昇し、第１のしきい値電圧Ｖｔ１を超えると、動作を開始する。電源電圧Ｖｃｃが低下して第２のしきい値電圧Ｖｔ２を下回ると、ソフトスタート機能はリセットされる。再度電源電圧Ｖｃｃが第１のしきい値電圧Ｖｔ１を超えることによって、ソフトスタート動作が開始される。逆流防止ダイオード３４がない場合には、コンデンサ１８に蓄積された電荷が寄生ダイオード２２を介して制御部用電源部３２を動作させ、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃが維持される。このため、電源電圧が第２のしきい値電圧Ｖｔ２を下回らないので、ソフトスタート機能がリセットされない。ソフトスタート機能がリセットされない状態のまま、再度脈流電圧Ｖｒが投入されると、制御部２８は最大オンデューティＤｍａｘでスイッチング素子２０を駆動するおそれがある。

時刻ｔ７において、交流電源４が回復し、脈流電圧Ｖｒが入力されると、逆流防止ダイオード３４がない場合には、破線で示すように、制御部２８の電源電圧Ｖｃｃが動作電圧範囲で維持され、ソフトスタートのリセットのための第２のしきい値電圧Ｖｔ２を下回ることがない。制御部２８は、出力電圧Ｖｏｕｔが低いと判断し、最大オンデューティＤｍａｘ、またはそれに近いオンデューティＤで動作を開始する。そのため、コンデンサ１８に過大な電流を流したり、出力電圧Ｖｏｕｔにオーバシュートを生じて光源モジュールを破損させたりするおそれがある。

本実施形態の電源装置１０では、スイッチング素子２０と高電位入力端子１６ａとの間に逆流防止ダイオード３４が接続されているので、瞬停発生（時刻ｔ５）後、すぐに制御部用電源部３２の動作が停止し、制御部２８への電源供給が停止する。制御部２８は、電源電圧Ｖｃｃの供給が遮断されるとともに、電源電圧Ｖｃｃが第２のしきい値電圧Ｖｔ２よりも低くなってソフトスタート機能がリセットされる。

時刻ｔ７において、交流電源４が瞬停から回復し、脈流電圧Ｖｒが印加されると、制御部２８は、起動時と同様にソフトスタートを開始し、図２の実線のように徐々に出力電圧Ｖｏｕｔを立ち上げることができる。

上述したように、制御部２８の電源電圧が、瞬停後すみやかに遮断されることによって、瞬停からの回復時に、制御部２８は、ソフトスタート動作から動作を開始するので、オンデューティＤが制限された状態でスイッチング素子２０を駆動し、コンデンサ１８への突入電流を抑制し、出力電圧Ｖｏｕｔのオーバシュート等を防止することができる。

なお、制御部２８が、瞬停からの回復時にソフトスタートから動作を開始するようにした場合で、ソフトスタートの期間が瞬停の期間に比べて長いときには、瞬停後に光源モジュール６への電力供給が途切れてしまい、その後再点灯するまでの期間は消灯状態となってしまうことがある。

本実施形態の電源装置１０では、コンデンサ１８に蓄積された電荷の瞬停時の放電経路がほとんど光源モジュール６の側であるため、放電の割合が小さく、出力電圧Ｖｏｕｔの低下が小さい。そのため、制御部２８の電源端子２８ａと接地端子２８ｂとの間に接続するコンデンサ２９の静電容量値を大きく設定して、瞬停時に電源電圧Ｖｃｃがソフトスタートをリセットする第２のしきい値を下回らないようにしてもよい。コンデンサ１８の放電の割合が小さく、正常な動作時の出力電圧Ｖｏｕｔとの差が小さい場合には、ソフトスタート動作を経なくても、瞬停からの回復時にコンデンサ１８への突入電流を小さくし、出力電圧Ｖｏｕｔのオーバシュート等を低減させることができる。

なお、上述では、電源装置１０は、ＬＥＤ等の光源７を用いた光源モジュール６を負荷として照明装置１を構成する場合について説明したが、光源モジュール以外の直流負荷を用いてももちろんよい。光源モジュール以外の直流負荷を接続する場合には、スイッチング電源回路をたとえば定電圧電源とすることもできる。また、スイッチング電源回路を負荷電流および出力電圧の両方を検出して制御する定電力出力電源とすることもできる。

上述の例では、スイッチング電源回路１６として降圧チョッパ回路を用いる場合について説明したが、出力側からスイッチング素子２０の寄生ダイオードを介して制御部の動作電源を供給する構成の電源装置にも適用することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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。

１ 照明装置、４ 交流電源、６ 光源モジュール、６ａ，６ｂ 接続端子、７ 光源、１０ 電源装置、１０ａ，１０ｂ 入力端子、１０ｃ 高電位出力端子、１０ｄ 低電位出力端子、１２ 整流部、１２ａ，１２ｂ 交流入力、１２ｃ 高電位出力端子、１２ｄ 低電位出力端子、１４ コンデンサ、１６ スイッチング電源回路、１６ａ 高電位入力端子、１６ｂ 低電位入力端子、１６ｃ 高電位出力端子、１６ｄ 低電位出力端子、１８ コンデンサ、２０ スイッチング素子、２２ 寄生ダイオード、２４ チョークコイル、２６ フライホイールダイオード、２８ 制御部、２８ａ 電源端子、２８ｂ 接地端子、２８ｃ 駆動端子、２９ コンデンサ、３０ 抵抗器、３２ 制御部用電源部、３２ａ 電源入力端子、３２ｂ 接地端子、３２ｃ 電源出力端子、３２ｄ 制御部接地端子、３４ 逆流防止ダイオード

Claims (5)

1. 第１端子から入力電力を入力し、第２端子から直流電力を負荷に供給するスイッチング電源回路と、
   前記第２端子と基準電位との間に接続された第１コンデンサと、
   を備え、
   前記スイッチング電源回路は、
   前記入力電力をスイッチングするスイッチング素子と、
   電源端子を有し、前記電源端子で前記入力電力からその一部の供給を受けて、前記直流電力を出力するように前記スイッチング素子を制御する制御部と、
   前記第２端子から前記第１端子に向かって電流が流れる方向に接続された第１ダイオードと、
   前記第１コンデンサから前記第１ダイオードを介して前記電源端子へ電力を供給する経路を遮断するように接続された第２ダイオードと、
   を含み、
   前記制御部は、起動時に前記スイッチング素子のオンデューティを徐々に拡大するソフトスタート機能を有し、
   前記ソフトスタート機能は、前記電源端子に印加される電圧が上昇し第１しきい値電圧を超えた場合に動作を開始し、前記電源端子に印加される電圧が低下し前記第１しきい値電圧よりも低い第２しきい値電圧を下回った場合に動作を停止して初期状態となる電源装置。
2. 前記スイッチング素子は、前記第１端子と前記第２端子との間に直列に接続され、
   前記第１ダイオードは、前記スイッチング素子に並列に接続された請求項１記載の電源装置。
3. 前記入力電力を整流する整流回路をさらに備え、
   前記スイッチング電源回路は、前記整流回路で整流された脈流電圧が入力される請求項１または２記載の電源装置。
4. 前記制御部は、前記電源端子に接続された第２のコンデンサを有する請求項１〜３のいずれか１つに記載の電源装置。
5. 光源と、
   前記光源に電力を供給する請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源装置と、
   を備えた照明装置。

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