JP7380160B2 - 点灯装置および照明装置 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置および照明装置に関する。

特許文献１には、直流電源からの電源供給によって固体発光素子を駆動する照明点灯装置が開示されている。この照明点灯装置は、電圧変換回路と、定電流点灯回路と、電圧検出手段と、制御手段とを備える。電圧変換回路は、直流電源から供給される直流電源電圧を電圧変換して出力電圧を可変する。定電流点灯回路は、固体発光素子に直列接続されて直列回路を形成するトランジスタを有する。定電流点灯回路は、電圧変換回路の出力電圧を直列回路に印加し、固体発光素子に流れる駆動電流を一定に保つ。

電圧検出手段は、トランジスタの両端電圧を検出する。制御手段は、定電流点灯回路によって駆動電流が一定に保たれた状態で、電圧検出手段の検出電圧が予め設定された設定電圧になるように電圧変換回路を制御して電圧変換回路の出力電圧を可変させる。

また、照明点灯装置は、二次電池と、二次電池を充電する充電回路と、非常時電源回路とを備える。非常時電源回路は、非常時に二次電池からの直流電圧を電圧変換して出力電圧を可変する。二次電池、充電回路及び非常時電源回路は、電圧変換回路の出力側と固体発光素子との間に設けられている。また、照明点灯装置は、電圧変換回路の出力電圧の下限値を設定する下限値設定手段を備える。

特許文献１の構成によれば、固体発光素子の特性にばらつきがあっても、固体発光素子の特性に応じて電圧変換回路の出力電圧を調整することができる。このため、定電流点灯回路のトランジスタの損失を抑えることができる。また、二次電池の充電電流を確保することができる。

特許第５２９７１１９号公報

しかしながら、特許文献１では、電圧変換回路の出力電圧を制御しつつ定電流を実現している。従って、制御が複雑となるおそれがある。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、容易な制御を実現できる点灯装置および照明装置を得ることを目的とする。

本発明に係る点灯装置は、電源回路と、光源を接続するための光源接続部と、該光源接続部と直列に接続されたスイッチング素子と、を有し、両端に該電源回路の出力電圧が供給される直列回路と、該スイッチング素子をオンオフさせて該光源を流れる光源電流を制御する制御部と、を備え、該制御部は、該スイッチング素子の両端電圧が予め定められた第１電圧と一致するように該出力電圧を固定値に設定した後、該スイッチング素子の該両端電圧に関わらず該出力電圧を該固定値に維持し、該光源に短絡が生じる前後で、該出力電圧を該固定値に維持する。

本発明に係る点灯装置は、電源回路と、複数の直列回路と、制御部と、を備え、該複数の直列回路の各々は、光源を接続するための光源接続部と、該光源接続部と直列に接続されたスイッチング素子と、を有し、両端に該電源回路の出力電圧が供給され、該制御部は、該複数の直列回路の各々について該スイッチング素子をオンオフさせて該光源を流れる光源電流を制御し、該複数の直列回路の複数のスイッチング素子の両端電圧の平均値が予め定められた第１電圧と一致するように該出力電圧を固定値に設定した後、該両端電圧に関わらず該出力電圧を該固定値に維持する。

本発明に係る点灯装置では、電源回路の出力電圧を固定値に設定した後、電源回路の出力電圧を固定値に維持する。このため、容易な制御を実現できる。

実施の形態１に係る非常用照明装置の回路ブロック図である。 実施の形態１に係る点灯回路の回路ブロック図である。 実施の形態２に係る短絡波形を説明する図である。 比較例に係る短絡波形を説明する図である。

本発明の実施の形態に係る点灯装置および照明装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る非常用照明装置１００の回路ブロック図である。非常用照明装置１００は例えば誘導灯である。非常用照明装置１００は、器具本体に保持されて設置される。非常用照明装置１００は、光源部４１、４６と点灯装置を備える。点灯装置は、ユニット１０と電池２５０を備える。

光源部４１、４６は、非常時および常用時に明るさを確保するための光源を有する。光源は例えばＬＥＤである。これにより、非常用照明装置１００の消費エネルギーを抑制できる。ユニット１０は外部電源ＡＣからの給電を受け、電池２５０を充電する。外部電源ＡＣは交流電源または商用電源である。電池２５０は非常時に光源部４１、４６に給電を行う。電池２５０は例えば二次電池である。

ユニット１０は、入力フィルタ回路１と、常用電源回路２と、充電回路３と、点灯回路４と、非常点灯回路５と、電源生成回路６と、制御回路７を備えている。制御回路７は制御部５０を備える。制御部５０は例えばマイクロコンピュータである。

入力フィルタ回路１は、過電流を保護するためのヒューズ１１と、交流用のコンデンサ１２と、交流を直流に変換するためのダイオードブリッジ１３を備えている。外部電源ＡＣの高電位側には、ヒューズ１１の一端が接続される。ヒューズ１１の他端はコンデンサ１２の正極とダイオードブリッジ１３の入力の高電位側に接続される。コンデンサ１２の負極は外部電源ＡＣの低電位側とダイオードブリッジ１３の入力の低電位側に接続される。ダイオードブリッジ１３の出力は常用電源回路２に接続される。ダイオードブリッジ１３の出力の低電位側は接地用端子に接続される。

入力フィルタ回路１は、消灯信号を検出する消灯信号検出回路１４と、消灯信号を制御部５０に伝達するフォトカプラ１５を備えている。また、スイッチＳＷは外部電源ＡＣから非常用照明装置１００への給電をオンオフする。消灯信号検出回路１４はスイッチＳＷのオンオフを検出しても良い。

常用電源回路２は絶縁形フライバック回路から構成される。常用電源回路２は、常用時に外部電源ＡＣから電力を供給され、電池２５０を充電する。また、常用電源回路２は、常用時に光源部４１、４６を点灯させる。制御部５０は常用電源回路２を制御する。ここで常用時とは、外部電源ＡＣが停電状態または疑似停電状態では無い通常の状態を示す。

常用電源回路２において、ダイオードブリッジ１３の出力と並列にコンデンサ２０１が接続される。コンデンサ２０１の正極には、コンデンサ２０２の正極、抵抗２０３の一端およびトランス２２０の一次側の一端が接続される。コンデンサ２０２の負極と抵抗２０３の他端には、ダイオード２０４のカソードが接続される。コンデンサ２０２、抵抗２０３およびダイオード２０４は、スイッチングに伴う過渡的な高電圧を吸収するスナバ回路を形成する。

ダイオード２０４のアノードには、スイッチング素子２０５の第１端子とトランス２２０の一次側の他端が接続される。スイッチング素子２０５は、トランス２２０の一次巻き線と直列に接続される。スイッチング素子２０５の第２端子はコンデンサ２０１の負極に接続される。スイッチング素子２０５の制御端子は、制御ＩＣ２００に接続されている。制御端子は、第１、第２端子間をスイッチングするための端子である。

スイッチング素子２０５は、例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。スイッチング素子２０５がＭＯＳＦＥＴの場合、第１端子はドレイン端子、第２端子はソース端子、制御端子はゲート端子である。スイッチング素子２０５において、第１端子がトランス２２０、第２端子が接地用端子、制御端子が制御ＩＣ２００に接続される。

制御ＩＣ２００は例えばＰＦＣ（Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ）ドライバである。制御ＩＣ２００はスイッチング素子２０５を駆動させる。トランス２２０の一次側の補助巻き線にはダイオード２０８のアノードが接続される。ダイオード２０８のカソードは、制御ＩＣ２００の電源端子に接続される。ダイオード２０８は、制御ＩＣ２００の電源をトランス２２０の補助巻き線から供給する。

制御ＩＣ２００にはフォトカプラ２０７が接続される。フォトカプラ２０７は、トランス２２０の二次側の情報を制御ＩＣ２００に入力するために設けられる。

常用電源回路２は入力電圧検出回路２１１を備える。入力電圧検出回路２１１は、常用電源回路２への入力電圧を検出する。検出した入力電圧は、フォトカプラ２１２を介して制御部５０に入力される。これにより、制御部５０は常用電源回路２の入力電圧を検出する。

トランス２２０の二次側のフライバック巻き線の一端には、ダイオード２０９のアノードが接続される。ダイオード２０９は、トランス２２０の二次側に直列に接続され、出力側に安定した電圧を伝達するために設けられる。ダイオード２０９のカソードには、電解コンデンサ２１４の正極が接続される。電解コンデンサ２１４の負極は接地用端子に接続される。

常用電源回路２の接地用の線路において、トランス２２０の一次側と二次側はコンデンサ２１３によって絶縁されている。

常用電源回路２は出力電圧検出回路を備える。出力電圧検出回路は、直列に接続された抵抗２１５と抵抗２１６から構成される。出力電圧検出回路は、電解コンデンサ２１４と並列に接続される。抵抗２１５と抵抗２１６の分圧値は、制御部５０に入力される。これにより、制御部５０は常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを検出する。

制御部５０は、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔに応じて目標値を算出する。その後、制御部５０は、出力端子から目標値に対応する電圧を出力する。この電圧は、フォトカプラ２０７を介して一次側に伝達される。フォトカプラ２０７の一次側は、制御ＩＣ２００に接続される。制御ＩＣ２００は、フォトカプラ２０７を介して制御部５０から目標値を受信する。制御ＩＣ２００は、この目標値と常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが一致するようにスイッチング素子２０５のオンオフを制御する。これにより、絶縁形フライバック回路である常用電源回路２の定電圧フィードバックが実現する。

充電回路３は電池２５０を充電する。充電回路３は、トランス２２０の二次側のフォワード巻きに接続されている。トランス２２０の二次側のフォワード巻きの出力には、ダイオード３１のアノードが接続される。ダイオード３１のカソードと接地用端子との間には電解コンデンサ３２が接続される。ダイオード３１および電解コンデンサ３２は、充電回路３に安定した電圧を伝達するために設けられる。

ダイオード３１のカソードと電解コンデンサ３２の正極には、スイッチング素子３３の第１端子が接続される。スイッチング素子３３の第２端子には抵抗３４の一端が接続される。抵抗３４の他端には電池２５０の正極が接続される。抵抗３４は電池２５０と直列に接続される。電池２５０の負極は接地用端子に接続される。つまり、常用電源回路２の出力端には、スイッチング素子３３、抵抗３４、電池２５０が直列に接続される。

スイッチング素子３３は例えばトランジスタである。スイッチング素子３３がトランジスタの場合、第１端子はコレクタであり、第２端子はエミッタであり、制御端子はベースである。制御端子は第１、第２端子間をスイッチングするための端子である。

スイッチング素子３３の制御端子にはコンデンサ９８の正極と、抵抗９７の一端が接続される。コンデンサ９８の負極は接地用端子に接続される。抵抗９７の他端は抵抗９９の一端とトランジスタ７７ａの第１端子に接続される。抵抗９９の他端はダイオード３１のカソードと電解コンデンサ３２の正極に接続される。

トランジスタ７７ａの第２端子は、接地用端子に接続される。トランジスタ７７ａの制御端子は、制御部５０に接続される。トランジスタ７７ａの第２端子と制御端子は抵抗７７ｃによって接続される。このように、スイッチング素子３３の制御端子は、抵抗９７、トランジスタ７７ａ、抵抗７７ｂを介して制御部５０に接続される。制御部５０はスイッチング素子３３のオンオフを制御する。

スイッチング素子３３の第２端子と抵抗３４との接続点には、抵抗３５、３６の直列回路の一端が接続される。抵抗３５、３６の直列回路の他端は接地用端子に接続される。抵抗３５、３６の接続点は、制御部５０に接続される。抵抗３５、３６は、抵抗３４と電池２５０の直列回路の両端電圧を制御部５０で検出するために設けられる。

制御部５０は、抵抗３４の両端電圧を検出する。制御部５０は、抵抗３４の両端電圧が目標値と一致するように、スイッチング素子３３をオンオフする。これにより、スイッチング素子３３のインピーダンスが変更され、電池２５０が定電流で充電される。つまり、電池２５０の充電電流は、定電流でフィードバック制御される。電池２５０は、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔから充電電流を供給される。

点灯回路４では、光源部４１と直列にスイッチング素子４２と抵抗４３が接続される。同様に、光源部４６と直列にスイッチング素子４７と抵抗４８が接続される。スイッチング素子４２、４７は、例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子４２、４７の第１端子は、それぞれ光源部４１、４６に接続される。また、スイッチング素子４２、４７の第２端子はそれぞれ抵抗４３、４８の一端に接続される。スイッチング素子４２、４７の制御端子は、それぞれ制御部５０に接続される。抵抗４３、４８の他端は接地用端子に接続される。制御部５０からはスイッチング素子４２、４７が能動領域で動作するような信号が出力される。制御部５０は、スイッチング素子４２、４７をオンオフさせて光源部４１、４６を流れる光源電流を制御する。

スイッチング素子４２の第１端子と接地用端子との間には、抵抗４４ａ、４４ｂの直列回路が接続される。抵抗４４ａ、４４ｂの接続点は制御部５０に接続される。スイッチング素子４７の第１端子と接地用端子との間には、抵抗４９ａ、４９ｂの直列回路が接続される。抵抗４９ａ、４９ｂの接続点は制御部５０に接続される。抵抗４４ａ、４４ｂおよび抵抗４９ａ、４９ｂにより、スイッチング素子４２、４７の第１端子の電圧を制御部５０で検出できる。

抵抗４３、４８の一端は、それぞれ制御部５０に接続される。このため、抵抗４３、４８の両端電圧は、制御部５０でそれぞれ検出される。制御部５０は、抵抗４３、４８に印加される電圧が予め定められた値と一致するように、スイッチング素子４２、４７をオンオフさせる。制御部５０は、スイッチング素子４２、４７をフィードバック制御する。これにより、スイッチング素子４２、４７のインピーダンスが変更され、光源部４１、４６をそれぞれ定電流制御できる。つまり、制御部５０は、光源電流が予め定められた値と一致するようにスイッチング素子４２、４７をオンオフさせる。

非常点灯回路５は、昇圧型スイッチング回路で構成されている。非常点灯回路５は、外部電源ＡＣの停電時または疑似停電時等の非常時に、電池２５０から電力を供給されて、電池２５０の出力電圧を昇圧して光源部４１、４６を点灯させる。

非常点灯回路５の入力端にはコンデンサ５１が並列に接続される。コンデンサ５１の正極には、電池２５０の正極とコイル５２の一端が接続される。コンデンサ５１の負極は接地用端子に接続される。コイル５２の他端は、ダイオード５４のアノードに接続される。ダイオード５４のカソードはコンデンサ５５の正極に接続される。コンデンサ５５の負極はコンデンサ５１の負極に接続される。つまり、コンデンサ５１と並列に、コイル５２、ダイオード５４、コンデンサ５５の順で接続された直列回路が接続されている。また、コンデンサ５５の正極には、光源部４１、４６のアノード側が接続される。

コイル５２とダイオード５４の接続点と接地用端子との間には、スイッチング素子５３が接続されている。スイッチング素子５３の第１端子は、ダイオード５４のアノードに接続される。スイッチング素子５３の第２端子はコンデンサ５１の負極に接続される。スイッチング素子５３の制御端子は制御部５０に接続される。スイッチング素子５３は例えばＭＯＳＦＥＴである。

上述した出力電圧検出回路はコンデンサ５５と並列に接続される。抵抗２１５と抵抗２１６の分圧値は制御部５０に入力される。これにより、制御部５０は非常点灯回路５の出力電圧を検出する。制御部５０は電圧検出回路の検出電圧が目標値と一致するようにスイッチング素子５３をオンオフする。つまり、制御部５０は非常点灯回路５をフィードバック制御する。これにより、非常点灯回路５の定電圧制御が実現される。

電源生成回路６は制御部５０の電源を生成する。電源生成回路６は、ダイオード６１、レギュレータ６２、６３およびリセット回路６４を備える。ダイオード６１のアノードは電解コンデンサ２１４の正極に接続される。電解コンデンサ２１４には常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが印加される。ダイオード６１のカソードと接地用端子との間にはレギュレータ６２が接続される。

また、コンデンサ５５の正極は、レギュレータ６２の入力に接続される。コンデンサ５５には非常点灯回路５の出力電圧が印加される。

レギュレータ６２は電圧を安定させるために設けられる。レギュレータ６２により電圧Ｖｃｃ２が生成される。この電圧は制御部５０に供給される。常用時は常用電源回路２が動作しているため、レギュレータ６２は、ダイオード６１を介して常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔから電源を生成する。つまり、制御部５０は、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔから電源を供給される。非常時は非常点灯回路５が動作しているため、レギュレータ６２は、非常点灯回路５の出力電圧から電源を生成する。

電源生成回路６は、さらに電圧Ｖｃｃ１を生成するレギュレータ６３を有しても良い。電圧Ｖｃｃ１は、例えば後述する赤外線センサ７４に電源として供給される。

制御回路７は、疑似停電用のスイッチ７１、７２と、寿命情報などのリセットを行うリセットスイッチ７３を備える。また、制御回路７は、リモコン受信用の赤外線センサ７４と、表示用ＬＥＤ７５を備える。スイッチ７１、７２、リセットスイッチ７３、赤外線センサ７４および表示用ＬＥＤ７５は制御部５０に接続される。スイッチ７１、７２、リセットスイッチ７３、赤外線センサ７４および表示用ＬＥＤ７５からの信号は、それぞれ制御部５０に入力される。これらの信号を制御部５０で処理することで、疑似停電状態を発生させることができる。従って、外部電源ＡＣの停電時に非常用照明装置１００が正常動作可能か否かを確認できる。

制御部５０は各種の演算を行うＣＰＵと、メモリと、タイマを備える。メモリには、予めＣＰＵの演算に用いられるテーブルが書き込まれている。メモリは、例えば不揮発性メモリから構成される。

図２は、実施の形態１に係る点灯回路４の回路ブロック図である。点灯回路４は複数の直列回路４０、４５を備える。直列回路４０は、光源部４１を接続するための光源接続部４０ａと、光源接続部４０ａと直列に接続されたスイッチング素子４２と、スイッチング素子４２と直列に接続された抵抗４３を有する。抵抗４３は電流検出部である。直列回路４０の両端には、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。

同様に、直列回路４５は、光源部４６を接続するための光源接続部４５ａと、光源接続部４５ａと直列に接続されたスイッチング素子４７と、スイッチング素子４７と直列に接続された抵抗４８を有する。抵抗４８は電流検出部である。直列回路４５の両端には、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが供給される。

本実施の形態では、２つの直列回路４０、４５が設けられる。点灯回路４が備える直列回路の数は、１つ以上であれば良い。

光源部４１は直列に接続されたＬＥＤ４１ａ、４１ｂを有する。光源部４６は直列に接続されたＬＥＤ４６ａ、４６ｂを有する。光源部４１、４６の各々が備えるＬＥＤの数は１つ以上であれば良い。

抵抗４４ａ、４４ｂは電圧検出部４４を構成する。電圧検出部４４は、スイッチング素子４２と抵抗４３が形成する直列回路の両端に印加される電圧を検出する。これにより、制御部５０でスイッチング素子４２に印加される電圧を検出できる。同様に、抵抗４９ａ、４９ｂは電圧検出部４９を構成する。電圧検出部４９は、スイッチング素子４７と抵抗４８が形成する直列回路の両端に印加される電圧を検出する。これにより、制御部５０でスイッチング素子４７に印加される電圧を検出できる。

次に、出力電圧Ｖｏｕｔを調整する方法について説明する。ＬＥＤを点灯させるためには、各ＬＥＤに順電圧ＶＦ以上の電圧を印加する必要がある。図２において、光源部４１、４６の順電圧をＶＦ、各ＬＥＤの順電圧をＶＦ＿ｓとして示している。本実施の形態では、点灯回路４に常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが印加されると、光源部４１、４６に電流が流れ始める。これにより、光源部４１、４６が点灯する。

抵抗４３、４８の両端電圧はそれぞれ制御部５０に入力される。制御部５０は、抵抗４３、４８の両端電圧が予め設定された目標電圧Ｖｒｅｆ１になるように、スイッチング素子４２、４７の制御端子の電圧を操作する。これにより、スイッチング素子４２、４７のインピーダンスが変化し、光源部４１、４６に定電流が流れる。直列回路４０には、目標電圧Ｖｒｅｆ１÷抵抗４３の抵抗値で決定される電流が流れる。直列回路４５には、目標電圧Ｖｒｅｆ１÷抵抗４８の抵抗値で決定される電流が流れる。

スイッチング素子４２と抵抗４３の両端電圧Ｖｄは、抵抗４４ａ、４４ｂの分圧電圧として制御部５０に入力される。制御部５０は抵抗４４ａ、４４ｂの分圧電圧が目標電圧Ｖｒｅｆ２になるように常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを調整する。具体的には、制御部５０は、スイッチング素子２０５のオンオフを制御して、出力電圧Ｖｏｕｔを調整する。制御部５０は抵抗４４ａ、４４ｂの分圧電圧が目標電圧Ｖｒｅｆ２よりも大きい場合は、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。制御部５０は抵抗４９ａ、４９ｂの分圧電圧が目標電圧Ｖｒｅｆ２になるように常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを調整しても良い。

つまり、制御部５０は電圧検出部４４の検出電圧に応じて、スイッチング素子４２の両端電圧が予め定められた第１電圧と一致するように出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定する。固定値はスイッチング素子４２の両端電圧が第１電圧となるときの出力電圧Ｖｏｕｔの値である。同様に、制御部５０は電圧検出部４９の検出電圧に応じて、スイッチング素子４７の両端電圧が第１電圧と一致するように出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定しても良い。

制御部５０は、スイッチング素子４２またはスイッチング素子４７の両端電圧が第１電圧と一致するように出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定した後、スイッチング素子４２、４７の両端電圧に関わらず出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に維持する。制御部５０は固定値を記憶する。その後、制御部５０は常に出力電圧Ｖｏｕｔが記憶した固定値になるように、出力電圧Ｖｏｕｔを制御する。

誘導灯は、一般に不特定多数の人が集まる場所での火災、地震、その他の災害、事故の際に生じる停電時に、その場にいる人々が安全に避難できるように誘導をするために設けられる。非常用照明装置１００では、常用時は外部電源ＡＣからの電力で電池２５０を充電し、外部電源ＡＣが停電した場合などの非常時には電池２５０からの電力で光源を点灯させる。本実施の形態では、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは常に固定値に維持される。このため、出力電圧Ｖｏｕｔから十分な充電電流を得ることができる。また、制御部５０の電源を確実に確保できる。

また、ＬＥＤの順電圧ＶＦには、ばらつきが発生することがある。また、順電圧ＶＦは、ＬＥＤに流す電流値または温度によっても変化する。このため、一般に常用電源回路及び非常点灯回路の出力電圧は、各ＬＥＤの特性のばらつき、電流および温度を加味して順電圧ＶＦを想定し、設定する必要がある。

これに対し、本実施の形態ではスイッチング素子４２またはスイッチング素子４７の両端電圧が目標値である第１電圧になるように出力電圧Ｖｏｕｔの値が固定値に設定される。つまり、光源部４１、４６の順電圧ＶＦがばらついていても、スイッチング素子４２、４７に適した電圧が印加されるように常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを調整できる。このため、スイッチング素子４２、４７のドレイン－ソース間電圧の上昇を抑制できる。従って、スイッチング素子４２、４７の損失を抑えることができ、消費エネルギーを抑制できる。

また、本実施の形態では光源部４１、４６に流れる光源電流を一定に制御する。つまり、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔが低く設定されても、光源部４１、４６に流れる光源電流は一定に保たれる。このため、光源部４１、４６を安定に駆動させることができる。また、外部電源ＡＣからの入力電力を小さくすることができる。従って、消費エネルギーを抑制できる。

また、常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔは一度設定されると固定値に固定される。出力電圧Ｖｏｕｔは固定値に固定された後、スイッチング素子４２、４７の両端電圧または光源電流が変動しても変化しない。このため、出力電圧Ｖｏｕｔの固定後は、出力電圧Ｖｏｕｔを定電圧制御しながら光源電流を定電流制御する必要がない。従って、制御部５０での制御を単純化、容易化できる。従って、制御部５０を省電力で動作させることができる。

また、非常用照明装置１００では、一般に常用時において光源部４１、４６が一定の明るさで点灯する。この場合、点灯後、光源電流は一定に維持される。光源電流が変動しないため、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に維持してもスイッチング素子４２、４７の両端電圧は一定となる。従って、出力電圧Ｖｏｕｔを一定に維持しても、スイッチング素子４２、４７に過度に大きな電圧が印加されることを防止できる。

また、光源部４１、４６に短絡故障した場合、スイッチング素子４２、４７の両端電圧が上昇することが考えられる。本実施の形態では、制御部５０は光源部４１、４６に短絡が生じる前後で、出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に維持する。このため、スイッチング素子４２、４７の両端電圧の上昇に応じて、出力電圧Ｖｏｕｔが低下することを防止できる。従って、出力電圧Ｖｏｕｔから必要な充電電流を確保すること、および、Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２などの定電圧を得ることができる。

また、制御部５０は、光源部４１、４６が点灯すると、スイッチング素子４２またはスイッチング素子４７の両端電圧が第１電圧と一致するように出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定しても良い。制御部５０は、例えば光源部４１、４６が点灯を開始した後、規定時間後に出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定しても良い。規定時間は、例えば光源電流が安定するために必要な時間である。

また、制御部５０は、複数のスイッチング素子４２、４７のうち、両端電圧が最も小さいスイッチング素子の両端電圧が第１電圧と一致するように出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定しても良い。制御部５０は出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定した後、複数のスイッチング素子４２、４７の両端電圧に関わらず出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に維持する。これにより、各スイッチング素子に規定値以上の電圧を印加できる。

また、制御部５０は、複数のスイッチング素子４２、４７の両端電圧の平均値が第１電圧と一致するように出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定しても良い。制御部５０は、出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に設定した後、複数のスイッチング素子４２、４７の両端電圧に関わらず出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に維持する。

また、本実施の形態の点灯装置は、非常用照明装置１００に限らず、あらゆる照明装置に適用できる。

これらの変形は、以下の実施の形態に係る点灯装置および照明装置について適宜応用することができる。なお、以下の実施の形態に係る点灯装置および照明装置については実施の形態１との共通点が多いので、実施の形態１との相違点を中心に説明する。

実施の形態２．
図３は、実施の形態２に係る短絡波形を説明する図である。非常用照明装置１００において、点灯中にＬＥＤが短絡した場合の動作について説明する。以下では、直列回路４０を用いて動作を説明するが、直列回路４５の動作も同様である。外部から制御部５０に点灯信号が入力されると、出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。これに伴い、スイッチング素子４２の両端電圧および光源電流が上昇する。

点灯信号の入力後から規定時間の経過後に、光源電流は目標値に安定する。このとき、出力電圧Ｖｏｕｔは正常値となり、スイッチング素子４２の両端電圧は第１電圧となる。制御部５０は、点灯信号の入力から規定時間の後、または、光源電流が目標値に一致してから規定時間の後、出力電圧Ｖｏｕｔの固定値を確定される。その後、制御部５０は出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に維持する。

図３には、３種類の順電圧ＶＦについての出力電圧Ｖｏｕｔの振る舞いが実線８１～８３で示されている。実線８１は、実線８２よりも光源部４１の順電圧ＶＦが小さい場合の出力電圧Ｖｏｕｔを示す。実線８２は、実線８３よりも光源部４１の順電圧ＶＦが小さい場合の出力電圧Ｖｏｕｔを示す。順電圧ＶＦが大きいほど、出力電圧Ｖｏｕｔは大きくなる。

点灯中に光源部４１が短絡すると、光源部４１の順電圧ＶＦが低下する。このため、スイッチング素子４２の両端電圧が上昇する。次に、制御部５０はスイッチング素子４２の両端電圧が予め定められた第２電圧より大きいことを検出する。第２電圧は第１電圧よりも大きい。これにより、制御部５０は短絡故障を検出し、保護状態となる。この第２電圧よりも大きい電圧は、光源部４１の短絡により発生する電圧である。

制御部５０は、スイッチング素子４２に第２電圧よりも大きい電圧が印加されると、光源部４１に流れる光源電流を停止させる。

また、光源部４１に短絡が生じた後も、制御部５０は出力電圧Ｖｏｕｔを固定値に維持する。このため、保護状態において、スイッチング素子４２の両端電圧は第２電圧以上に維持される。

図３には、３種類の順電圧ＶＦについてのスイッチング素子４２の両端電圧の振る舞いが実線８４～８６で示されている。実線８４～８６に示されるスイッチング素子４２の両端電圧は、それぞれ実線８１～８３に示される出力電圧Ｖｏｕｔに対応する。保護状態となった後、光源電流の低下によって光源部４１の順電圧ＶＦが低下する。このため、スイッチング素子４２の両端電圧は第２電圧よりも上昇する。

図４は比較例に係る短絡波形を説明する図である。まず、第１の比較例として、スイッチング素子４２の両端電圧が第１電圧に一致するように常に出力電圧Ｖｏｕｔを制御する一方で、短絡を検出しても光源電流を停止させない場合について説明する。図４において第１の比較例の短絡波形は実線で示されている。第１の比較例において、点灯中に光源部４１が短絡すると、光源部４１の順電圧ＶＦが低下する。このため、出力電圧Ｖｏｕｔのフィードバックが追い付かず、スイッチング素子４２の両端電圧が上昇する。

次に、制御部５０はスイッチング素子４２の両端電圧が第１電圧より上昇していることを検出する。制御部５０はスイッチング素子４２の両端電圧が第１電圧になるように常用電源回路２の出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。この結果、出力電圧Ｖｏｕｔが正常値よりも低下する。

このように、第１の比較例では、出力電圧Ｖｏｕｔが変動する。このため、出力電圧Ｖｏｕｔから必要な充電電流を確保すること、および、Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２などの定電圧を得ることが難しくなるおそれがある。図４において、充電電流の確保および制御部５０の電源の確保に必要な出力電圧Ｖｏｕｔである必要電圧が破線で示されている。

次に、第２の比較例として、出力電圧Ｖｏｕｔの下限値を設定した場合について説明する。図４において第２の比較例の短絡波形が点線で示されている。この場合、制御部５０は出力電圧Ｖｏｕｔを下限値以上に維持する。図４の例では、出力電圧Ｖｏｕｔの下限値は、正常状態での出力電圧Ｖｏｕｔの値である正常値に設定されている。この結果、出力電圧Ｖｏｕｔが正常値よりも低下することはない。このため、出力電圧Ｖｏｕｔから必要な充電電流を確保すること、および、Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２などの定電圧を得ることができる。

しかし、スイッチング素子４２には、余分な電圧Ｖａが印可され続けることになる。電圧Ｖａはスイッチング素子４２の両端電圧と第１電圧との差分である。このとき、スイッチング素子４２に無駄な損失が発生する。損失は、光源部４１の光源電流をＩＦとすると、電圧Ｖａ×光源電流ＩＦとなる。このように、第２の比較例では、光源部４１が短絡故障した場合、スイッチング素子４２の電圧受け持ち分が増える。このため、スイッチング素子４２の発熱が増大するおそれがある。

これに対し、本実施の形態では、保護状態においてスイッチング素子４２の両端に余分な電圧が印可される一方で、光源部４１の電流を停止させる。このため、スイッチング素子４２に余分な電圧が印可されていても、スイッチング素子４２に無駄な損失が発生しない。従って、スイッチング素子４２の発熱を抑制でき、非常用照明装置１００の消費エネルギーを低減できる。また、発熱の抑制により放熱板などを削減できるため、低コストで非常用照明装置１００を製造できる。

また、保護状態においても出力電圧Ｖｏｕｔは固定値に維持される。このため、出力電圧Ｖｏｕｔから必要な充電電流を確保すること、および、Ｖｃｃ１、Ｖｃｃ２などの定電圧を得ることができる。

また、表示用ＬＥＤ７５には、光源部４１、４６の異常を知らせるランプモニタが搭載されている。制御部５０は短絡故障を検出した場合、表示用ＬＥＤ７５のランプモニタを点灯させても良い。これにより、ユーザに光源部４１、４６の交換を促すことができる。

本実施の形態の変形例として、制御部５０はスイッチング素子４２に第２電圧よりも大きい電圧が印加されると、光源部４１の光源電流を低下させても良い。この場合も、スイッチング素子４２の無駄な損失および発熱を抑制できる。

また、制御部５０は、複数の直列回路４０、４５の何れか１つでスイッチング素子に第２電圧よりも大きい電圧が印加されると、複数の直列回路４０、４５の各々で光源電流を低下させても良い。つまり、制御部５０は、スイッチング素子４２、４７の両端電圧のうち最大値が第２電圧を超えると、光源部４１、４６の光源電流をそれぞれ低下させても良い。

また、制御部５０は、スイッチング素子４２、４７に印加される電圧の平均値が第２電圧よりも大きくなると、複数の直列回路４０、４５の各々で光源電流を低下させても良い。

なお、各実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

１ 入力フィルタ回路、２ 常用電源回路、３ 充電回路、４ 点灯回路、５ 非常点灯回路、６ 電源生成回路、７ 制御回路、１０ ユニット、１１ ヒューズ、１２ コンデンサ、１３ ダイオードブリッジ、１４ 消灯信号検出回路、１５ フォトカプラ、３１ ダイオード、３２ 電解コンデンサ、３３ スイッチング素子、３４ 抵抗、３５ 抵抗、４０ 直列回路、４０ａ 光源接続部、４１ 光源部、４２ スイッチング素子、４３ 抵抗、４４ 電圧検出部、４４ａ 抵抗、４５ 直列回路、４５ａ 光源接続部、４６ 光源部、４７ スイッチング素子、４８ 抵抗、４９ 電圧検出部、４９ａ 抵抗、５０ 制御部、５１ コンデンサ、５２ コイル、５３ スイッチング素子、５４ ダイオード、５５ コンデンサ、６１ ダイオード、６２ レギュレータ、６３ レギュレータ、６４ リセット回路、７１ スイッチ、７３ リセットスイッチ、７４ 赤外線センサ、７７ａ トランジスタ、７７ｂ 抵抗、７７ｃ 抵抗、９７ 抵抗、９８ コンデンサ、９９ 抵抗、１００ 非常用照明装置、２００ 制御ＩＣ、２０１ コンデンサ、２０２ コンデンサ、２０３ 抵抗、２０４ ダイオード、２０５ スイッチング素子、２０７ フォトカプラ、２０８ ダイオード、２０９ ダイオード、２１１ 入力電圧検出回路、２１２ フォトカプラ、２１３ コンデンサ、２１４ 電解コンデンサ、２１５ 抵抗、２１６ 抵抗、２２０ トランス、２５０ 電池、ＡＣ 外部電源、ＩＦ 光源電流、ＬＥＤ７５ 表示用、ＳＷ スイッチ

Claims (11)

1. 電源回路と、
   光源を接続するための光源接続部と、前記光源接続部と直列に接続されたスイッチング素子と、を有し、両端に前記電源回路の出力電圧が供給される直列回路と、
   前記スイッチング素子をオンオフさせて前記光源を流れる光源電流を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、前記スイッチング素子の両端電圧が予め定められた第１電圧と一致するように前記出力電圧を固定値に設定した後、前記スイッチング素子の前記両端電圧に関わらず前記出力電圧を前記固定値に維持し、
   前記光源に短絡が生じる前後で、前記出力電圧を前記固定値に維持することを特徴とする点灯装置。
2. 前記制御部は、前記光源が点灯すると前記スイッチング素子の前記両端電圧が前記第１電圧と一致するように前記出力電圧を前記固定値に設定することを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記制御部は、前記光源電流が予め定められた値と一致するように前記スイッチング素子をオンオフさせることを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。
4. 前記直列回路は、前記スイッチング素子と直列に接続された電流検出部を有し、
   前記制御部は、前記電流検出部に印加される電圧が予め定められた値と一致するように前記スイッチング素子をオンオフさせることを特徴とする請求項３に記載の点灯装置。
5. 前記直列回路は、前記スイッチング素子と直列に接続された電流検出部を有し、
   前記制御部は、前記スイッチング素子と前記電流検出部が形成する直列回路の両端に印加される電圧に応じて、前記スイッチング素子の前記両端電圧が前記第１電圧と一致するように前記出力電圧を前記固定値に設定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の点灯装置。
6. 前記制御部は、前記スイッチング素子に前記第１電圧よりも大きく予め定められた第２電圧よりも大きい電圧が印加されると前記光源電流を低下させることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の点灯装置。
7. 前記制御部は、前記スイッチング素子に前記第２電圧よりも大きい電圧が印加されると、前記光源電流を停止させることを特徴とする請求項６に記載の点灯装置。
8. 電源回路と、
   複数の直列回路と、
   制御部と、
   を備え、
   前記複数の直列回路の各々は、光源を接続するための光源接続部と、前記光源接続部と直列に接続されたスイッチング素子と、を有し、両端に前記電源回路の出力電圧が供給され、
   前記制御部は、前記複数の直列回路の各々について前記スイッチング素子をオンオフさせて前記光源を流れる光源電流を制御し、前記複数の直列回路の複数のスイッチング素子の両端電圧の平均値が予め定められた第１電圧と一致するように前記出力電圧を固定値に設定した後、前記両端電圧に関わらず前記出力電圧を前記固定値に維持することを特徴とする点灯装置。
9. 前記電源回路の前記出力電圧から充電電流を供給される電池と、
   非常時に前記電池から電力を供給されて前記光源を点灯させる非常用点灯回路と、
   を備えることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の点灯装置。
10. 前記制御部は、前記電源回路の前記出力電圧から電源を供給されることを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の点灯装置。
11. 請求項１から１０の何れか１項に記載の点灯装置と、
    前記光源と、
    を備えることを特徴とする照明装置。

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