(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作の起動を開始して直流電圧を出力し、前記直流電圧を光源に印加することで前記光源に直流電流を供給する直流電源回路部と、
前記直流電源回路部の出力する出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
第１の閾値と、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値とを対象として、前記出力電圧検出部により検出された前記出力電圧が、前記第１の閾値を超える場合と前記第２の閾値未満である場合とのいずれかの場合に前記出力電圧を異常と判定すると共に、前記直流電源回路部が起動を開始してから所定期間は、前記出力電圧が前記第１の閾値を超える場合のみを異常と判定し、前記第２の閾値による判定を無効化する異常電圧判定部と
を備えたことを特徴とする光源点灯装置。
【請求項２】
前記光源点灯装置は、さらに、
前記直流電源回路部の出力電流に相当する信号を検出信号として検出する出力電流検出部と、
前記出力電流検出部により検出された前記検出信号と、前記直流電源回路部が出力すべき目標電流に対応する値として予め設定された設定値とを比較し、前記検出信号が前記設定値に近づくように前記直流電源回路部を制御すると共に、前記直流電源回路部が起動を開始してから前記検出信号が前記設定値に到達するまでの間、前記直流電源回路部を制御することにより、時間経過とともに前記直流電源回路部の前記出力電流を徐々に上昇させる制御を示すフェードイン制御を実行する光源電流制御部と
を備え、
前記異常電圧判定部は、
前記直流電源回路部が起動を開始してから前記光源電流制御部による前記フェードイン制御が実行される期間を示すフェードイン期間を少なくとも含む所定期間は、前記直流電源回路部の前記出力電圧が前記第１の閾値を超える場合のみを異常と判定し、フェードイン期間を少なくとも含む前記所定期間の経過後は前記第２の閾値による判定を有効とすることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
【請求項３】
前記光源点灯装置は、さらに、
前記直流電源回路部の出力電流に相当する信号を検出信号として検出する出力電流検出部と、
前記出力電流検出部により検出された前記検出信号と、前記直流電源回路部が出力すべき目標電流に対応する値として予め設定された設定値とを比較し、前記検出信号が前記設定値に近づくように前記直流電源回路部を制御すると共に、前記直流電源回路部が起動を開始してから前記検出信号が前記設定値に到達するまでの間、前記直流電源回路部を制御することにより、時間経過とともに前記直流電源回路部の前記出力電流を徐々に上昇させる制御を示すフェードイン制御を実行する光源電流制御部と
を備え、
前記異常電圧判定部は、
前記光源電流制御部による前記フェードイン制御の実行中に前記出力電流検出部による前記検出信号が所定値に達した時点で、前記第２の閾値による判定を有効とすることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
【請求項４】
前記光源点灯装置は、
前記光源が接続されると共に接続された前記光源に前記直流電流を供給する複数の前記直流電源回路部と、
前記直流電源回路部ごとに設けられ、対応する前記直流電源回路部の出力する出力電圧を検出する複数の前記出力電圧検出部と、
前記直流電源回路部ごとに設けられ、対応する前記直流電源回路部の出力電流に相当する信号を検出信号として検出する複数の出力電流検出部と、
それぞれの前記出力電流検出部により検出された前記検出信号と、それぞれの前記出力電流検出部に対応する前記直流電源回路部が出力すべき目標電流に対応する値として予め設定された設定値とを比較し、前記検出信号が前記設定値に近づくようにそれぞれの前記直流電源回路部を制御すると共に、それぞれの前記直流電源回路部が起動を開始してから前記検出信号が前記設定値に到達するまでの間、それぞれの前記直流電源回路部を制御することにより、時間経過とともにそれぞれの前記直流電源回路部の前記出力電流を徐々に上昇させる制御を示すフェードイン制御を実行する光源電流制御部と
を備え、
複数の前記直流電源回路部は、
ほぼ同時に起動を開始し、
前記異常電圧判定部は、
それぞれの前記直流電源回路部が起動を開始してから前記光源電流制御部による前記フェードイン制御が実行される期間を示すフェードイン期間を少なくとも含む所定期間は、前記直流電源回路部の前記出力電圧が前記第１の閾値を超える場合のみを異常と判定し、フェードイン期間を少なくとも含む前記所定期間の経過後は前記第２の閾値による判定を有効とすると共に、前記第２の閾値による判定を有効とする前記所定期間の終了時点を、前記直流電源回路部ごとに異なるタイミングとするか、ほぼ同じタイミングとするかのいずれかとすることを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
【請求項５】
前記光源点灯装置は、さらに、
前記直流電源回路部の出力電流に相当する信号を検出信号として検出する出力電流検出部と、
前記出力電流検出部により検出された前記検出信号と、前記直流電源回路部が出力すべき目標電流に対応する値として予め設定された設定値とを比較し、前記検出信号が前記設定値に近づくように前記直流電源回路部を制御すると共に、略設定値にある前記検出信号を消灯状態とするフェードアウト制御であって、前記直流電源回路部を制御することにより、時間経過とともに前記直流電源回路部の前記出力電流を徐々に減少させる制御を示すフェードアウト制御を実行する光源電流制御部と
を備え、
前記異常電圧判定部は、
消灯信号が入力されたときと、前記光源電流制御部による前記フェードアウト制御の実行中に前記出力電流検出部による前記検出信号が所定値に達したときとのいずれかのときに、前記第２の閾値による判定を無効化することを特徴とする請求項１記載の光源点灯装置。
【請求項６】
前記光源点灯装置は、
前記光源として、ＬＥＤを用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項７】
前記光源点灯装置は、
前記光源として、ＥＬを用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の光源点灯装置を備えた照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、光源点灯装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発光ダイオード（ＬＥＤ）点灯装置は高効率なＤＣ／ＤＣコンバータ回路方式が用いられてきた。ＤＣ／ＤＣコンバータとして例えばフライバックコンバータや、降圧チョッパ回路が用いられ、定電流制御により安定した電流をＬＥＤに供給することができる。
【０００３】
ところで、ＬＥＤを点灯させる点灯装置においては、ＬＥＤが断線故障または短絡故障が発生した際などの出力電圧の異常を検出して、安全に点灯装置の動作を停止させる必要がある。そこで、出力電圧検出部を設け、出力電圧が上昇した際に、出力電圧を低下させるものや（例えば特許文献１参照）、出力電圧検出によりＬＥＤの短絡故障の有無を検出する技術がある（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２２２３７６号公報
【特許文献２】特開２００９−１１１０３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、点灯装置にはＬＥＤ短絡故障や出力端子の短絡に伴う出力電圧低下時の保護と、ＬＥＤ断線故障やＬＥＤ素子と点灯装置とを接続するコネクタの外れなどに伴う出力電圧上昇時の保護との、双方の保護回路が必要となり、回路が複雑化する恐れがある。
【０００６】
また、ＬＥＤを点灯させる点灯装置にはＬＥＤに流れる電流を平滑化するため、出力に平滑コンデンサが接続さるが、近年はＬＥＤ照明器具の大型化・高出力化が進み、出力コンデンサも大容量化する傾向がある。そのため、電源投入などにより点灯装置が駆動を開始した直後はコンデンサに電荷が十分充電されていない状態にあるため、出力電圧が低い状態が所定期間発生する。このような場合、ＬＥＤが正常な場合であっても誤判定してしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、簡単な回路構成で、確実に出力電圧低下時及び出力電圧上昇時の保護動作を行うと共に、コンデンサの出力電圧が低い正常状態を異常と誤判定することを防止する光源点灯装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の光源点灯装置は、
動作の起動を開始して直流電圧を出力し、前記直流電圧を光源に印加することで前記光源に直流電流を供給する直流電源回路部と、
前記直流電源回路部の出力する出力電圧を検出する出力電圧検出部と、
第１の閾値と、前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値とを対象として、前記出力電圧検出部により検出された前記出力電圧が、前記第１閾値を超える場合と前記第２閾値未満である場合とのいずれかの場合に前記出力電圧を異常と判定すると共に、前記直流電源回路部が起動を開始してから所定期間は、前記出力電圧が前記第１閾値を超える場合のみを異常と判定する異常電圧判定部と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係わる光源点灯装置によれば、出力電圧検出部及び異常電圧判定部を設け、出力電圧検出部により検出される出力電圧信号レベルが、所定の第１閾値を超える場合、または所定の第２閾値未満となる場合は、異常電圧判定部が出力電圧異常として光源点灯装置の動作を停止する。また、光源点灯装置が動作を開始してから所定期間は出力電圧信号レベルが第２閾値未満となっても異常とは見なさず、光源点灯装置の動作を継続するので、誤判定を確実に防止できる光源点灯装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１の光源点灯装置１１０の回路ブロック図。
【図２】実施の形態１の光源点灯装置１２０の回路ブロック図。
【図３】実施の形態１の光源点灯装置１２０の動作タイミング図。
【図４】実施の形態２の光源点灯装置１３０の回路図。
【図５】実施の形態２の光源点灯装置１３０の動作タイミング図。
【図６】実施の形態２の光源点灯装置１３０の動作タイミング図。
【図７】実施の形態３の照明器具１４０の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１を参照して、実施の形態１の光源点灯装置１１０の基本構成を説明する。本実施の形態１においては、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いて説明する。光源点灯装置１１０は、商用交流電源１より電力の供給を受けてＬＥＤモジュール４を点灯させる装置である。ＡＣ／ＤＣ変換部２は、商用交流電源１から入力された商用交流電圧を整流して直流電圧に変換する回路であり、変換された直流電圧はＤＣ／ＤＣ変換部３に入力される。ＤＣ／ＤＣ変換部３（直流電源回路部）の出力には、１つ以上のＬＥＤ４１からなるＬＥＤモジュール４が接続され、ＤＣ／ＤＣ変換部３より直流電流が供給され、ＬＥＤモジュール４の各ＬＥＤ４１は発光する。以下の実施の形態１〜実施の形態３の説明では、ＬＥＤモジュール４は複数のＬＥＤ４１が直列接続されているので、ＬＥＤ４１に流れる電流と、ＬＥＤモジュール４に流れる電流とは同じである。ＬＥＤモジュール４に流れる電流はＬＥＤ電流検出抵抗５により電流値に比例する電圧信号（以下、ＬＥＤ電流検出信号）に変換され、制御回路６に入力される。制御回路６は、検出されたＬＥＤ電流検出信号と、ＬＥＤモジュール４の目標電流値を示す信号（目標電流信号）とを比較し、ＬＥＤモジュール４に流れる電流が目標値となるようにＤＣ／ＤＣ変換部３を制御する、いわゆるフィードバック制御を行う。これにより、ＬＥＤモジュール４には安定した所定の直流電流が供給される。
【００１２】
また、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力側にはＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧を検出する出力電圧検出抵抗７（出力電圧検出部）が接続される。出力電圧検出抵抗７は分圧抵抗７ａ、７ｂからなり、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧を分圧し、適切な電圧に降圧し、降圧された信号（以下、出力電圧検出信号）は制御回路６に入力される。ここで、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧は、接続されるＬＥＤの順方向電圧と直列数で決まり、接続されるＬＥＤの直列数が大きくなるにつれて出力電圧は高くなる。制御回路６には予め所定の適正電圧範囲が定められており、適正電圧範囲の閾値をここでは、第１閾値、第２閾値と呼ぶ。第１閾値と第２閾値は「第１閾値＞第２閾値」の関係にあり、出力電圧検出信号のレベルが第１閾値を超えると、制御回路６は過電圧と判定してＤＣ／ＤＣ変換部３の動作を停止させる。また、出力電圧検出信号のレベルが第２閾値未満となると、制御回路６は低電圧と判定してＤＣ／ＤＣ変換部３の動作を停止させる。
【００１３】
（断線故障の場合）
ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧が適正電圧範囲外となる場合について考える。例えば、ある１つのＬＥＤが断線したとする。ＬＥＤが直列接続されている場合は例え１つの断線であっても全てのＬＥＤに電流が供給されなくなる。このため、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力端子は等価的に無負荷状態となる。ＤＣ／ＤＣ変換部３は常に一定の電流がＬＥＤモジュール４に供給されるように定電流制御を行っている。このため、ＤＣ／ＤＣ変換部３は無負荷の状態でも所定の目標電流値を供給しようと動作するので、出力電圧は上昇する方向に動作する。ここで、上昇した出力電圧が回路部品の最大定格をオーバーしてしまうと、回路部品が故障に至る可能性がある。そこで出力電圧上昇を抑制するため、制御回路６は出力電圧検出信号が第１閾値を超えると、直ちにＤＣ／ＤＣ変換部３の動作を停止させる。
【００１４】
（短絡故障の場合）
次に、ＬＥＤ４１の幾つかが短絡故障したとする。ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧は接続されるＬＥＤの順方向電圧と直列数によって決まる。このため、短絡故障したＬＥＤのアノード−カソード間電圧がゼロとすると出力電圧は短絡故障したＬＥＤの数に応じて減少していく。また、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力端子が短絡した場合は、出力電圧はほぼゼロとなる。通常、ＤＣ／ＤＣ変換部３は接続されるＬＥＤの数を予め考慮して回路設計される。よって、ＬＥＤの短絡故障や出力端子間の短絡などにより著しく出力電圧が低下するとＤＣ／ＤＣ変換部３は設計動作範囲外で動作することとなる。この結果、例えばＬＥＤ電流のフィードバック制御が不安定となりＬＥＤにちらつきが発生したり、光源点灯装置の早期寿命化や、故障を引き起こす原因となり、望ましくない。そこで、制御回路６は出力電圧検出信号が第２閾値未満となると、直ちにＤＣ／ＤＣ変換部３の動作を停止させる。
【００１５】
図２は、図１の光源点灯装置１１０を、光源点灯装置１２０として具体的な回路構成で示した図である。次に図２に示す光源点灯装置１２０を用いて更に具体的な動作を説明する。光源点灯装置１２０のＡＣ／ＤＣ変換部２は、整流回路１０と平滑コンデンサ１１からなるコンデンサインプット型整流回路を構成する。ＤＣ／ＤＣ変換部３は、スイッチング素子１２、還流ダイオード１３、インダクタ１４、平滑コンデンサ１５からなる降圧チョッパ回路を構成する。制御回路６は、スイッチング素子１２を駆動する駆動制御部１７と、ＬＥＤ電流検出抵抗５（出力電流検出部）により検出されたＬＥＤ電流検出信号と目標電流信号とを比較し、比較結果を駆動制御部１７に送る電流比較部１６（光源電流制御部）と、出力電圧検出抵抗７により検出された出力電圧検出信号の信号レベルが所定範囲内にあるか判定する異常電圧判定部１８を構成する。
【００１６】
整流回路１０は、商用交流電源１から供給される交流電圧を全波整流する。平滑コンデンサ１１は整流回路１０により直流化された電圧を平滑化し、電圧を一定に保つ。本実施の形態１では、ＡＣ／ＤＣ変換部２は、整流回路１０及び平滑コンデンサ１１によるコンデンサインプット形整流回路を構成しているが、力率改善が必要な場合は、例えば整流回路と昇圧チョッパ回路とで構成される力率改善回路を用いることにより力率改善が可能である。この場合、力率改善回路の後段にＤＣ／ＤＣ変換部３が接続される。
【００１７】
降圧チョッパ回路を構成するＤＣ／ＤＣ変換部３は、ＡＣ／ＤＣ変換部２から直流電圧を受けて、ＬＥＤモジュール４に電流を供給する。まず、スイッチング素子１２がオンすると、平滑コンデンサ１１→スイッチング素子１２→インダクタ１４→平滑コンデンサ１５→平滑コンデンサ１１の経路で電流が流れ、インダクタ１４にエネルギーを蓄えつつ、平滑コンデンサ１５を充電する。次にスイッチング素子１２がオフすると、インダクタ１４に蓄えられたエネルギーが放出され、インダクタ１４→平滑コンデンサ１５→還流ダイオード１３→インダクタ１４の経路で電流が流れ、インダクタ１４のエネルギーが平滑コンデンサ１５に充電される。スイッチング素子１２は高速にオン・オフを繰り返し、上述の動作を繰り返し行う。平滑コンデンサ１５からはＬＥＤモジュール４に電流が供給される。平滑コンデンサ１５はこのとき、ＬＥＤに供給される電流の脈動を抑制し、平滑化する役目を果たす。駆動制御部１７は、スイッチング素子１２のデューティ比を調節することで、ＬＥＤモジュール４に供給する電流値を調節することができる。
【００１８】
（定電流フィードバック制御）
ＬＥＤモジュール４に電流が流れ始めると、ＬＥＤ電流検出抵抗５によりＬＥＤモジュール４に流れる電流が電圧信号に変換されて検出され、制御回路６の電流比較部１６に入力される。電流比較部１６は入力されたＬＥＤ電流検出信号と目標電流信号（設定値）を比較し、例えばＬＥＤ電流検出信号よりも目標電流信号の方が大きい場合、スイッチング素子１２のオンデューティ比を増大させる指令を駆動制御部１７に送る。駆動制御部１７はこれを受けてスイッチング素子１２のオンデューティ比を増大させて、ＬＥＤモジュール４に流れる電流を増加させる。ＬＥＤ電流検出信号よりも目標電流信号の方が小さい場合、電流比較部１６はスイッチング素子４ａのオンデューティ比を減少させる指令を駆動制御部１７に送る。駆動制御部１７はこれを受けてスイッチング素子１２のオンデューティ比を減少させて、ＬＥＤモジュール４に流れる電流を減少させる。このように電流比較部１６及び駆動制御部１７との連携により、ＬＥＤ電流検出信号と目標電流信号を比較し、両者の差が小さくなる方向にスイッチング素子１２のデューティ比を制御して、定電流フィードバック制御を行う。
【００１９】
（異常電圧判定部１８）
次に、出力電圧検出抵抗７及び異常電圧判定部１８の動作について述べる。上述の通り、ＬＥＤ点灯中、ＬＥＤが断線または短絡故障した場合は、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧が変動するため、出力電圧検出抵抗７により検出した出力電圧検出信号を異常電圧判定部１８で監視する。そして、異常電圧判定部１８は、出力電圧検出信号のレベルが「予め定められた適正電圧範囲」外である場合、すなわち第１閾値を超える場合または第２閾値未満となる場合は、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧が異常状態であると判定し、停止指示信号を駆動制御部１７に出力する。駆動制御部１７は停止指示信号を入力すると、光源点灯装置１２０（ＤＣ／ＤＣ変換部３）の動作を停止する措置（スイッチング素子１２のスイッチング停止）をとる。ここで、第１閾値は第２閾値より高い値に設定される。
【００２０】
ところで、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力端子に接続された平滑コンデンサ１５は、ＬＥＤへの供給電流のリップル分を除去し、平滑化するため比較的容量の大きいコンデンサが用いられることがある。そのため、電源投入時など、ＤＣ／ＤＣ変換部３の起動開始直後は平滑コンデンサ１５への電荷の充電が不十分であるため、出力電圧は低い状態にある。従って、ＤＣ／ＤＣ変換部３の起動開始直後はＤＣ／ＤＣ変換部３の出力電圧が第２閾値未満となっている可能性がある。このため、商用交流電源１の電源投入直後（ＤＣ／ＤＣ変換部３の起動直後）に異常電圧判定部１８は、出力電圧検出信号が第２閾値未満であると判断して駆動制御部１７を介してＤＣ／ＤＣ変換部３の動作を停止させ、ＬＥＤモジュール４が正常な状態にもかかわらず、点灯しないという問題が発生する恐れがある。
【００２１】
（第２閾値の無効化）
そこで、このような誤判定を防止するため、異常電圧判定部１８は、商用交流電源投入時等のＤＣ／ＤＣ変換部３の起動直後から所定期間は、第２閾値を無効として第２閾値未満であってもＤＣ／ＤＣ変換部３の動作を停止させない。すなわち、このような場合でも、異常電圧判定部１８は駆動制御部１７に停止指示信号を出力しない。そして所定期間経過後、出力コンデンサ（平滑コンデンサ１５）に十分電荷が充電され、ＬＥＤモジュール４が点灯に至る電圧に達した後に、異常電圧判定部１８は第２閾値を有効とする。無効とする所定期間は、予め異常電圧判定部１８に設定する。これにより、ＤＣ／ＤＣ変換部３の起動直後、平滑コンデンサ１５に電荷が十分に充電されていない状態であっても、出力電圧検出信号が第２閾値未満であるかの判別を行わないので、起動直後の誤判定によるＬＥＤモジュール４の不点灯を防止することができる。
【００２２】
（動作の説明）
図３は、ＤＣ／ＤＣ変換部３の起動時からの光源点灯装置１２０の一連動作を示す図である。図３を参照して動作を説明する。例えば商用交流電源がｔ１のタイミングで投入されたとする。これに伴いｔ２のタイミングでＤＣ／ＤＣ変換部３が起動したとする。これにより平滑コンデンサ１５の電圧が徐々に上昇していく。図中の（１）（ｔ２〜ｔ３）の期間では、異常電圧判定部１８の設定は、第２閾値は無効として、第１閾値のみ有効としておく。平滑コンデンサ１５の電圧がＬＥＤが点灯に至る電圧に達すると（図３（ｃ）の点Ｗ）、ＬＥＤに電流が流れ始め、ＬＥＤは点灯を開始する。ＬＥＤが点灯を開始すると、第２閾値による出力電圧検出をｔ３のタイミングで有効として、出力電圧を監視する（図３（ａ）に示す（２）（ｔ３〜ｔ４）の期間）。
【００２３】
次に何らかの原因によりＬＥＤが断線故障したとする。すると出力コンデンサの電圧は上昇していき、ｔ４のタイミングで出力電圧検出信号が第１閾値を超えると、異常電圧判定部１８はＤＣ／ＤＣ変換部３を異常と判定して停止指示信号を駆動制御部１７に出力する。駆動制御部１７は停止指示信号を受信すると直ちにＤＣ／ＤＣ変換部３（スイッチング素子１２のスイッチング）を停止して出力電圧を低下させる（図３（ａ）の（３）の期間）。また、何らかの原因により出力電圧が低下し、第２閾値未満となった場合も同様に異常電圧判定部１８は駆動制御部１７に停止指示信号を出力してＤＣ／ＤＣ変換部３を停止させる。ここで、図３の波形においては、商用交流電源１はＬＯＷを停電状態、ＨＩＧＨを通電状態として表している。ＤＣ／ＤＣ変換部３はＬＯＷを停止状態（ＯＦＦ）、ＨＩＧＨを動作状態（ＯＮ）として表している。第１閾値有効期間及び第２閾値有効期間はＬＯＷを無効状態、ＨＩＧＨは有効状態であることを表している。
【００２４】
以上のように、実施の形態１の光源点灯装置１１０，１２０では、出力電圧を検出する手段及び異常電圧を判定する手段を設け、出力電圧検出信号が第１閾値を超える場合、または第２閾値未満となる場合は、出力電圧が異常と判別して光源点灯装置の動作を停止させる。また、光源点灯装置が動作を開始してから所定期間は第２閾値を無効として、第２閾値未満となっても光源点灯装置の動作を継続するので、簡単な回路構成で、出力電圧上昇や出力電圧低下による異常動作時に光源点灯装置が故障することを防止でき、且つ誤判定を確実に防止できる光源点灯装置を構成することができる。
【００２５】
なお、以上の実施の形態１では、ＬＥＤに電流を供給する回路として降圧チョッパ回路を用いているが、ＬＥＤに電流を供給できる回路方式であれば他の回路方式でもよく、例えばフライバックコンバータなどでもよい。異常電圧判定部１８は例えばマイクロコンピュータに搭載されるＡ／Ｄコンバータを用いて、出力電圧検出信号を取り込み、ソフトウェアにより第１閾値及び第２閾値を設定し、出力電圧検出信号と大小関係を比較すれば容易に実現することができる。比較した結果が、第１閾値を超える場合または、第２閾値未満である場合はマイクロコンピュータから駆動制御部１７にＤＣ／ＤＣ変換部３の駆動を停止する停止指示信号を与えればよい。
【００２６】
さらに、本実施の形態１では、光源としてＬＥＤを用いて説明したが、例えばＬＥＤに代えて有機ＥＬを用いても良い。この場合、ＤＣ／ＤＣ変換部３の出力端子に有機ＬＥを接続することができる。このような簡単な回路構成で、出力電圧上昇や出力電圧低下による異常動作時に光源点灯装置が故障することを防止でき、且つ誤判定を確実に防止できる光源点灯装置を構成することができる。
【００２７】
実施の形態２．
次に図４を参照して実施の形態２の光源点灯装置１３０を説明する。本実施の形態２においては、光源としてＬＥＤを用いて説明する。図４は光源点灯装置１３０の回路ブロック図である。実施の形態１の図２と異なる部分は、コンデンサインプット形整流回路からなるＡＣ／ＤＣ変換部２の後段に降圧チョッパ回路からなるＤＣ／ＤＣ変換部を２回路設け、色温度可変・調光機能として、調光インターフェース１９を付加したことである。本実施の形態２は、２つのＤＣ／ＤＣ変換部３ａ、３ｂの出力に、光源としてそれぞれ異なる色温度のＬＥＤモジュールを接続し、電流を独立して調整することにより、２つの色温度のＬＥＤモジュールから生成される混色光を任意の色温度及び光量に設定する光源点灯装置に関するものである。
【００２８】
図４において、商用交流電源１とＬＥＤモジュール４ａ、４ｂと調光コントローラ２０以外は光源点灯装置１３０の構成要素である。光源点灯装置１３０のＡＣ／ＤＣ変換部２は、整流回路１０と平滑コンデンサ１１からなるコンデンサインプット型整流回路を構成する。第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａは、スイッチング素子１２ａ、還流ダイオード１３ａ、インダクタ１４ａ、平滑コンデンサ１５ａからなる降圧チョッパ回路を構成する。第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂも第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと同様の構成からなる。制御回路６は、スイッチング素子１２ａを駆動する第１駆動制御部１７ａと、スイッチング素子１２ｂを駆動する第２駆動制御部１７ｂと、第１ＬＥＤ電流検出抵抗５ａにより検出されたＬＥＤ電流検出信号と目標電流信号とを比較し、比較結果を第１駆動制御部１７ａに送る第１電流比較部１６ａと、第２ＬＥＤ電流検出抵抗５ｂにより検出されたＬＥＤ電流検出信号と目標電流信号とを比較し、比較結果を第２駆動制御部１７ｂに送る第２電流比較部１６ｂと、第１及び第２出力電圧検出抵抗７Ａ、７Ｂにより検出された出力電圧検出信号の信号レベルが所定範囲内にあるか判定する異常電圧判定部１８を備える。
【００２９】
ＡＣ／ＤＣ変換部２は商用交流電源１から供給される交流電圧を整流し、平滑化された直流電圧を得る。本実施の形態２では、ＡＣ／ＤＣ変換部２は整流回路１０及び平滑コンデンサ１１によるコンデンサインプット形整流回路を構成しているが、力率改善が必要な場合は、例えば整流回路と昇圧チョッパ回路で構成される力率改善回路を用いることにより力率改善が可能である。この場合、力率改善回路の後段にＤＣ／ＤＣ変換部３ａ、３ｂが接続される。
【００３０】
第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとは、ＡＣ／ＤＣ変換部２を共有化して、平滑コンデンサ１１に対して並列に接続されている。各ＤＣ／ＤＣ変換部には互いに異なる色温度のＬＥＤモジュールが接続される。例えば本実施の形態２では、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａには色温度３０００ＫのＬＥＤモジュール４ａが接続され、第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂには色温度５０００ＫのＬＥＤモジュール４ｂが接続される。これにより色温度３０００ＫのＬＥＤモジュール４ａから出力される光と色温度５０００ＫのＬＥＤモジュール４ｂから出力される光とを混合することにより、その中間の色温度を有する混色光を得ることができる。そして、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂから出力される直流電流の比率を変えることで、混色光を任意の色温度・調光率に調整することができる。
【００３１】
第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａは第１駆動制御部１７ａによりスイッチング素子１２ａが駆動され、ＬＥＤモジュール４ａに電流を供給する。ＬＥＤモジュール４ａの電流は第１ＬＥＤ電流検出抵抗５ａにより検出されて、電圧信号に変換される。検出されたＬＥＤ電流検出信号は第１電流比較部１６ａに入力される。一方、調光インターフェース１９からは調光コントローラ２０より入力される調光信号によって決定する目標電流信号（設定値）が出力され、第１電流比較部１６ａに入力される。第１電流比較部１６ａはＬＥＤ電流検出信号と目標電流信号とを比較し、両者が一致する方向にスイッチング素子１２ａのデューティ比を調整するように第１駆動制御部１７ａに指示信号を出力する。
【００３２】
なお、第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂは、色温度５０００ＫのＬＥＤモジュール４ｂに電流を供給する目的で設けられ、制御原理は上述の第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと同様であるため、説明を省略する。また、降圧チョッパ回路からなる第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａ及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂの動作原理は実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００３３】
調光コントローラ２０は光源点灯装置１３０の外部に設けられ、ユーザーが照明器具（光源点灯装置１３０）を任意の色温度、調光率に設定するための設定機器である。調光コントローラ２０は、例えば壁に設けられたボリュームやリモコンである。これらボリュームやリモコンなどの調光コントローラ２０を操作することにより、希望する色温度や調光率を設定する。調光コントローラ２０からは、設定された調光率・色温度で照明器具を点灯させるためＬＥＤモジュール４ａ、ＬＥＤモジュール４ｂの電流値を指示する調光信号が出力される。調光コントローラ２０より出力された調光信号は、光源点灯装置１３０に設けられた調光インターフェース１９に入力され、調光信号の解読が行われる。調光インターフェース１９は調光信号により指示されるＬＥＤモジュール４ａ及びＬＥＤモジュール４ｂに流すべき電流値を決定し、第１電流比較部１６ａ及び第２電流比較部１６ｂに目標電流信号（設定値）を入力する。
【００３４】
次に、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａ及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂの出力電圧検出動作について述べる。異常電圧判定部１８は、第１出力電圧検出抵抗７Ａと、第２出力電圧検出抵抗７Ｂとを介して第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａ及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂの出力電圧を監視する。そして、出力電圧検出信号の信号レベルが実施の形態１と同様、第１閾値を超える場合または第２閾値未満となると、停止指示信号を出力して該当するＤＣ／ＤＣ変換部の動作を停止させる。ここで、実施の形態１と同様、起動直後は平滑コンデンサ１５ａと平滑コンデンサ１５ｂへの電荷の充電が不十分であるため、出力電圧検出信号が第２閾値未満となり、異常電圧判定部１８が誤判定する可能性がある。そこで、異常電圧判定部１８を、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａ及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂが動作開始してから所定期間、第２閾値を無効として出力電圧検出信号が第２閾値未満であってもＤＣ／ＤＣ変換部の動作を停止させない設定とする。ちなみに第１閾値に関しては、異常電圧判定部１８を、ＤＣ／ＤＣ変換部が動作開始を開始すると同時に有効にとする設定にしておく。これにより、例えば無負荷状態でＤＣ／ＤＣ変換部が起動を開始した際、瞬時に動作を停止させることができる。
【００３５】
次に、異常電圧判定部１８は、所定期間経過後に出力電圧検出信号が第２閾値未満である場合は、ＬＥＤが短絡故障または出力端子の短絡と判断して、停止指示信号の出力によりＤＣ／ＤＣ変換部の動作を停止させる。ここで、第１及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部の何れか１つのみが第１閾値を超えるか、または第２閾値未満となった場合、すなわちもう片方の出力電圧検出信号は正常範囲内にある場合、異常電圧判定部１８は異常電圧と判定したＤＣ／ＤＣ変換部のみ動作を停止させ、出力電圧が正常範囲内にあるＤＣ／ＤＣ変換部はＬＥＤの点灯を継続させる。すなわち、異常電圧判定部１８は、異常と判定したＤＣ／ＤＣ変換部を駆動する駆動制御部にのみ停止指示信号を出力する。これにより、全てのＬＥＤが消灯してしまうことを防止できる。
【００３６】
例えば、色温度３０００ＫのＬＥＤモジュールと５０００ＫのＬＥＤモジュールの混色光で点灯させている最中に、３０００ＫのＬＥＤモジュールが短絡故障して第２閾値未満となった場合、３０００ＫのＬＥＤモジュールを点灯させている第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａは動作を停止させるが、５０００ＫのＬＥＤモジュールが接続された第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂは動作を継続する。このため、３０００Ｋの５０００Ｋの混色光での点灯は不可能となるが、５０００ＫのＬＥＤのみ点灯させれば最低限照度は確保することができる。これにより照明器具全体が不点灯となってしまうリスクを軽減することができる。
【００３７】
（フェードイン点灯機能）
ここで、光源点灯装置１３０（制御回路６）は、商用交流電源１投入時または調光コントローラ２０から点灯を指示する信号を入力して、ＬＥＤの点灯を開始させる際、急激な光の立ち上がりを抑制するため、徐々にＬＥＤ電流を上昇させる、フェードイン点灯機能を備える。これは、ＬＥＤは他の光源、例えば蛍光灯と比較すると発光面積が小さい点光源であることから、同じ光束でも眩しさが強く感じられる特徴があるからである。従って点灯開始時、光の立ち上がりが急であると特に眩しさを強く感じやすく不快であるので、フェードイン点灯機能により点灯する。
【００３８】
通常点灯中は調光コントローラ２０にて設定された電流値でＬＥＤモジュール４ａ、４ｂは点灯するが、点灯開始時は、制御回路６（電流比較部及び駆動制御部）は、フェードイン点灯により目標電流値まで徐々に電流を上昇させていき、点灯開始時の眩しさを抑える。そしてＬＥＤ電流が目標電流に達すると、制御回路６は、それ以後は通常の点灯動作となり、調光コントローラ２０で設定された目標電流値でＬＥＤが点灯することとなる。
【００３９】
しかしながら、このようにフェードイン点灯制御を行う場合、電流比較部の比較結果によりＬＥＤ電流の立ち上がりが緩やかになるようにＤＣ／ＤＣ変換部が制御されるため、第１及び第２平滑コンデンサ１５ａ、１５ｂへの充電電流も小さくなる。したがってコンデンサ電圧の立ち上がりも更に緩やかとなるため、フェードイン点灯中に出力電圧検出信号が第２閾値未満となり、異常電圧判定部１８が誤判定する可能性がある。
【００４０】
そこで本実施の形態２では、確実に誤判定を防止するため、図５に示すように異常電圧判定部１８については、フェードイン点灯の期間は第２閾値を無効とし、フェード終了後から所定期間経過後、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとの第２閾値を有効とする。ここで、調光コントローラ２０の信号の設定値によっては３０００ＫのＬＥＤモジュールと５０００ＫのＬＥＤモジュールとでは目標電流値が異なるため、図５に示すように、フェードインが終了するタイミングは第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとで互いに異なる。図５においては、ｔ１のタイミングで調光コントローラ２０により調光信号が入力され、点灯を指示する。これにより第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとが動作を開始し、フェードイン点灯により徐々にＬＥＤ電流（図中のＤＣ／ＤＣ変換部出力電流）が上昇する。ここでは、第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂがｔ２のタイミングで先に目標電流に到達し、以後、通常点灯となる。続いてｔ３のタイミングで第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａが目標電流に到達する。そして両者がフェードイン終了後、所定期間を経てｔ４のタイミングで同時に、異常電圧判定部１８について第２閾値を有効としている。
【００４１】
第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとの第２閾値が有効となるタイミングは、図５ａのように同時タイミングにて有効となっても良いし、または図６に示すように第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとがそれぞれフェードイン点灯終了後からカウントして所定期間経過後、それぞれ別のタイミングで第２閾値を有効としても良い。すなわち図６に示すように、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａはｔ３のタイミングでフェードインが終了し、異常電圧判定部１８は、ここから所定時間カウントしてｔ５のタイミングで第２閾値を有効とする。第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂはｔ２のタイミングでフェードインが終了し、異常電圧判定部１８は、ここから所定時間カウントしてｔ４のタイミングで第２閾値を有効とする。また、図示しないが、フェードイン点灯中、ＬＥＤ電流が所定電流に達した時点で、異常電圧判定部１８は第２閾値を有効としても良い。
【００４２】
ちなみに、過電圧保護を目的とする第１閾値についてはフェードイン点灯制御の有無に係わらず、ＤＣ／ＤＣ変換部の起動直後から有効としておくことが望ましい。これによりフェードイン点灯中のＬＥＤ断線や無負荷状態で電源を投入した際、最短時間で過電圧を検出して動作を停止できるので、過電圧が発生してから動作を停止させるまでの時間的遅れを最小にすることができる。
【００４３】
（フェードアウト消灯）
次に、調光コントローラ２０により消灯を指示する消灯指示信号が出力されたとする。通常、制御回路６は、消灯指示信号を受けると直ちに第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａ及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂの動作を停止させ、ＬＥＤモジュール４ａ及びＬＥＤモジュール４ｂを消灯させればよい。しかし、例えば高級感の演出や瞬時に部屋が暗くなってしまうことを防止するため、徐々に明るさを絞り、消灯させるいわゆるフェードアウト消灯を行うことがある。この場合、徐々にＬＥＤ電流を小さく絞っていくため、平滑コンデンサ１５の電圧も徐々に低下していくが、途中で平滑コンデンサ１５の電圧が第２閾値未満となってしまうと、フェードアウトの途中で降圧コンバータの動作が停止し、ＬＥＤが途中で立ち消えてしてしまう恐れがある。
【００４４】
そこで本実施の形態２では図５に示すようにフェードアウト期間中は異常電圧判定部１８の設定において第２閾値を無効とする。図５においては調光コントローラ２０より消灯信号がｔ５のタイミングで出力されてからＤＣ／ＤＣ変換部の出力電流がゼロになるまで第２閾値を無効としている。すなわち、異常電圧判定部１８の判定に関して、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａについては、ｔ５のタイミングからｔ７のタイミングまで第２閾値を無効とし、第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂについては、ｔ５からｔ６のタイミングまで第２閾値が無効となっている。また、なるべく第２閾値の無効期間を短くするために、フェードアウト中、電流が所定電流値未満となると、第２閾値無効とするように異常電圧判定部１８を設定しても良い。例えば図６では、異常電圧判定部１８の設定に関しては、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａの出力電流がｔ７のタイミングまで減少してから第２閾値を無効とする設定である。
【００４５】
このように異常電圧判定部１８によるＤＣ／ＤＣ変換部の異常判定に関して、フェードアウト点灯の途中でＤＣ／ＤＣ変換部の出力電圧が第２閾値未満となった場合も無効化して、ＤＣ／ＤＣ変換部が動作停止しないようにする。これによりフェードアウト中、誤判定による立ち消えを防止することができる。ちなみに、過電圧保護に対する第１閾値についてはフェードアウト中も有効としておくことが望ましい。これによりフェードアウト中に発生したＬＥＤ断線や、コネクタ外れによる無負荷状態を検出してＤＣ／ＤＣ変換部を停止できるので、過電圧発生に伴う電子部品の故障等を防ぐことができる。
【００４６】
以上のように、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとに互いに異なる色温度のＬＥＤが接続され色温度可変・調光可能な光源点灯装置において、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａ及び第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂが動作開始してから所定期間、異常電圧判定部１８による異常判定に関して第２閾値を用いた判定を無効としたので、誤判定によるＬＥＤ消灯を防止できる。さらに、異常電圧判定部１８によって異常電圧と判定されたＤＣ／ＤＣ変換部のみ動作を停止させ、出力電圧が正常範囲内にあるＤＣ／ＤＣ変換部はＬＥＤの点灯を継続させるので、全てのＬＥＤが消灯してしまうことを防止できる。
【００４７】
また、ＬＥＤ点灯時の眩しさを防止するため、フェードイン点灯制御を行う場合、異常電圧判定部１８への異常判定の設定に関してフェードイン点灯期間は第２閾値を無効とし、フェード終了後から所定期間経過後に第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂとの第２閾値を有効した。したがって、確実に誤判定を防止することができる。またフェードアウト期間中においては異常電圧判定部１８への異常判定の設定に関して第２閾値を無効としたので、フェードアウト点灯中にＤＣ／ＤＣ変換部が動作停止しないようにする。これによりフェードアウト中、誤判定による立ち消えを防止することができる。
【００４８】
なお、実施の形態２においては、第１ＤＣ／ＤＣ変換部３ａと第２ＤＣ／ＤＣ変換部３ｂにそれぞれ３０００Ｋと５０００ＫのＬＥＤモジュールを接続した例で説明したが、他の色温度のＬＥＤモジュールの組み合わせでも良い。また、実施の形態２では２系統の点灯回路（ＤＣ／ＤＣ変換部）を設けたが、任意の複数の系統で構わない。また、同じ色温度のＬＥＤモジュールを含んでも構わない。例えば３系統の場合、２系統が３０００Ｋであり、残りの１系統が５０００Ｋの色温度でもよい。
【００４９】
また、ＬＥＤモジュールに電流を供給する回路として降圧チョッパ回路を用いて説明したが、ＬＥＤモジュールに電流を供給できる回路方式であれば他の回路方式でもよく、例えばフライバックコンバータなどでもよい。さらに、本実施の形態２では、光源としてＬＥＤモジュールを用いて説明したが、例えば有機ＥＬを用いても良い。この場合、各降圧チョッパ回路に互いに異なる色温度の有機ＥＬを接続することにより、色温度可変制御が可能となり、出力電圧の監視により所定範囲外の電圧となると、直ちに回路の動作を停止するので、ＬＥＤモジュールを光源として用いる場合と同様の効果を得ることができる。
【００５０】
実施の形態３．
図７は、実施の形態３に係るＬＥＤ照明器具１４０の側断面図である。照明器具本体３０の内部には、実施の形態１〜２で説明した光源点灯装置１２０（あるいは光源点灯装置１３０）が収納され、電源線３２、コネクタ３３を介して商用交流電源に接続される。ＬＥＤパッケージ３４を実装したＬＥＤ実装基板３５は照明器具本体３０の発光面に装着され、配線３６により光源点灯装置１２０（あるいは光源点灯装置１３０）に接続され、ＬＥＤ照明器具１４０を形成する。なお、実施の形態２でした色温度可変の光源点灯装置１３０の場合は、色温度の異なるＬＥＤパッケージ３４ａ、３４ｂがＬＥＤ実装基板３５に実装される。また、図示しないが、光源点灯装置１２０（あるいは光源点灯装置１３０）には調光信号入力端子が設けられ、調光コントローラ２０からの調光信号線が接続される。
【００５１】
本実施の形態３に係るＬＥＤ照明器具１４０によれば、各実施の形態で述べた光源点灯装置を組み込むことができ、これらの光源点灯装置を組み込んだ照明器具は、簡単な回路構成で、確実に出力電圧低下時及び出力電圧上昇時の保護動作を行うことができる。なお、本実施の形態３では光源としてＬＥＤを用いているが、有機ＥＬなどを用いた有機ＥＬ照明器具としても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１  商用交流電源、２  ＡＣ／ＤＣ変換部、３ａ  第１ＤＣ／ＤＣ変換部、３ｂ  第２ＤＣ／ＤＣ変換部、４  ＬＥＤモジュール、４１  ＬＥＤ、５  電流検出抵抗、６  制御回路、７  出力電圧検出抵抗、８  ＬＥＤ、１０  整流回路、１１  平滑コンデンサ、１２  スイッチング素子、１３  還流ダイオード、１４  インダクタ、１５  平滑コンデンサ、１６  電流比較部、１７ａ  第１駆動制御部、１７ｂ  第２駆動制御部、１８  異常電圧判定部、１９  調光インターフェース、２０  調光コントローラ、３０  照明器具本体、３１  光源点灯装置、３２  電源線、３３  コネクタ、３４  ＬＥＤパッケージ、３５  ＬＥＤ実装基板、３６  配線、１１０，１２０，１３０  光源点灯装置、１４０  ＬＥＤ照明器具。
【図１】
0005452539.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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