(57)【要約】【課題】ＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤランプの脱却・装着において、電源電圧を受電した状態でも安全に作業が行うことを可能にする。【解決手段】ＬＥＤランプに直流電力を供給するための電力供給装置１と、ＬＥＤランプは、電力供給装置１と物理的に脱却・装着が可能であって、電力供給装置１は、ＬＥＤランプに流れる電流を検出する検出抵抗Ｒ３を有し、検出抵抗Ｒ３の電流検出値と所定の基準値とを比較して定電流制御する電流フィードバック制御部と、ＬＥＤランプが脱却時の電力供給装置の電圧を安全電圧に低下させる電圧フィードバック制御部とを有し、さらに、ＬＥＤランプと検出抵抗Ｒ３との間に直列に接続された半導体スイッチ素子Ｍ２とを有し、ＬＥＤランプの脱却状態を半導体スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧で検出することを特徴としたＬＥＤ照明装置システム。【選択図】図１
2014002946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に直流電力を供給するための電力供給装置と、
前記負荷は、前記電力供給装置と物理的に脱却・装着が可能であって、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤ列と前記ＬＥＤ列を少なくとも一つ又は複数列並列接続された構成からなるＬＥＤランプを有し、
前記負荷と前記電力供給装置から構成されるＬＥＤ照明システムであって、
前記電力供給装置は、前記負荷に流れる電流を検出する検出抵抗を有し、前記検出抵抗の電流検出値と所定の基準値とを比較して定電流制御する電流フィードバック制御部と、
負荷の脱却状態を前記電力供給装置の出力電圧値で判断する第一の電圧比較部と、
前記第一の電圧比較部により、負荷の脱却状態には前記電力供給装置の電圧を安全電圧に低下させ、前記負荷の脱却状態から負荷の装着時には前記電力供給装置を前記定電流制御できるように上昇させる電圧フィードバック制御部とを有し、
さらに、前記負荷と前記検出抵抗との間に直列に接続された半導体スイッチ素子とを有し、
負荷の装着・脱却状態を、前記半導体スイッチ素子の高電位側の主電極電圧で検出することを特徴としたＬＥＤ照明装置システム。
【請求項２】
前記電力供給装置は、前記電力供給装置の出力電圧を検出し、第一の基準電圧値と比較して信号を出力する第一の電圧比較部と、
前記半導体スイッチ素子の高電位側の主電極と第二の基準電圧値と比較して信号を出力する第二の電圧比較部と、
前記第二の電圧比較部の信号によりセットされ、前記第一の信号によりリセットされる論理回路とを有し、
前記論理回路はセット時に前記半導体スイッチ素子をオン駆動し、リセット時にオフ駆動し、かつ、前記電力供給装置の出力電圧を安全電圧に低下させる信号を前記電圧制御部へ出力することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置システム。
【請求項３】
負荷に直流電力を供給するための電力供給装置と、
前記負荷は、前記電力供給装置と物理的に脱却・装着が可能であって、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤ列と前記ＬＥＤ列を少なくとも一つ又は複数列並列接続された構成からなるＬＥＤランプを有し、
前記負荷と前記電力供給装置から構成されるＬＥＤ照明システムであって、
前記電力供給装置は、前記負荷に流れる電流を検出する検出抵抗を有し、
前記負荷と前記検出抵抗との間に直列に接続された半導体素子とを有し、
前記検出抵抗の電流検出値と所定の基準値とを比較し、比較して得た誤差信号に基づき前記半導体素子の制御端子を制御して前記負荷に流れる電流を定電流制御させる電流フィードバック制御部と、
前記半導体素子の高電位側の主電極電圧を検出して、前記主電極電圧の検出値と所定の基準電圧とを比較し、比較して得た誤差信号に基づき前記半導体素子の制御端子を制御して前記半導体素子の高電位側の主電極電圧を定電圧制御させる電力フィードバック制御部と、
さらに、負荷の脱却状態を、前記電力供給装置の出力電圧と第一の基準電圧値とを比較することで判断し、負荷の脱却時には脱却信号を送出する第一の電圧比較部と、
前記第一の電圧比較部からの脱却信号に基づき、前記電力供給装置の電圧を安全電圧に低下させる電圧フィードバック制御部と、を有することを特徴とするＬＥＤ照明装置システム。
【請求項４】
前記電力供給装置は、前記半導体素子の高電位側の主電極電圧を検出し、第二の基準電圧値と比較して信号を出力する第二の電圧比較部と、
前記第二の電圧比較部の信号によりセットされ、前記第一の電圧比較部からの脱却信号によりリセットされる論理回路と、
前記論理回路はセット時に前記半導体素子をオン駆動し、リセット時にオフ駆動し、かつ、前記電力供給装置の出力電圧を安全電圧に低下させる信号を前記電圧フィードバック制御部へ出力することを特徴とする請求項３記載のＬＥＤ照明装置システム。
【請求項５】
前記電圧フィードバック制御部は、前記負荷の脱却状態から負荷が装着されて、前記論理回路がリセット状態からセット状態に変移したときに、前記負荷に流れる電流を定電流制御できるように前記電力供給装置の出力電圧を上昇させることを特徴とする請求項４記載のＬＥＤ照明装置システム。
【請求項６】
前記負荷は、前記ＬＥＤ列と並列に抵抗が接続されたことを特徴とする請求項１乃至５記載のＬＥＤ照明装置システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明装置におけるＬＥＤランプの装着・脱却を検出する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明において従来の蛍光灯に置き換わるものとして、白色ＬＥＤを用いた照明装置が製品化されている。このＬＥＤ照明装置は、蛍光灯に比べて長寿命であるというメリットがある。また、蛍光灯には水銀が使用されるので環境負荷の観点からＬＥＤ照明装置が好まれてきている。
【０００３】
白色ＬＥＤ照明装置においては、通常、降圧型チョッパー方式のＤＣ−ＤＣコンバータまたは、フライバック方式のＤＣ−ＤＣコンバータによりＬＥＤランプを駆動する。ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤ素子を直列に接続することにより、ＬＥＤ素子に流す電流を一定に保ち、個々のＬＥＤ素子の輝度ばらつきを少なくするとともに、照明に必要な光量を確保している。
また、高光量を必要とするＬＥＤランプによっては、前述の直列接続したＬＥＤ素子列を複数並列接続してＬＥＤ群としてより大きな光量を確保しているものもある。
【０００４】
しかし、上述したようにＬＥＤ照明装置は長寿命ではあるが、数万時間という有限の寿命を持つため、いずれＬＥＤランプの交換が必要となる。また、ＬＥＤランプは、複数のＬＥＤ素子を直列に接続して構成されているため、複数のＬＥＤ素子のうち一つでも断線・短絡すると照明機能を失う、或いはＬＥＤ素子に流れる電流が増加して、より寿命を短くすることになる。
このＬＥＤ素子の断線・短絡問題を解決するために、特許文献１では、複数のＬＥＤ素子を直列接続したＬＥＤ列が複数あって並列接続されているＬＥＤ装置において、各ＬＥＤ群に流れる電流を検出抵抗で検出し、検出抵抗の電圧が低下することで断線検出を行う装置が開示されている。
また、特許文献２では、複数のＬＥＤ列を複数並列接続したＬＥＤ群からなるＬＥＤ照明装置において、異常が発生しどこかのＬＥＤ列が断線した場合に、そのオープン状態を検出して、断線したＬＥＤ列以外のＬＥＤ列に異常が発生したＬＥＤ列分の電流を振り替える装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９１７３２号公報
【特許文献１】特開２００８−２５８４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術においては、ＬＥＤ列が断線した時の検出方法及び光量低下の防止処置に関して記述されているが、ＬＥＤランプの交換に関して開示されていない。
すなわち、ＬＥＤ列の異常に伴いＬＥＤランプへの送電を切らずに該ＬＥＤランプを正常なＬＥＤランプへ安全に交換作業を行えるように配慮されていない。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の状況に鑑み、ＬＥＤ照明装置において、ＬＥＤランプへの送電を切ることなく安全にＬＥＤランプを交換し、復旧を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係るLED照明装置システムは、
負荷に直流電力を供給するための電力供給装置と、前記負荷は、前記電力供給装置と物理的に脱却・装着が可能であって、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤ列と前記ＬＥＤ列を少なくとも一つ又は複数列並列接続された構成からなるＬＥＤランプを有し、前記負荷と前記電力供給装置から構成されるＬＥＤ照明システムであって、前記電力供給装置は、前記負荷に流れる電流を検出する検出抵抗を有し、前記検出抵抗の電流検出値と所定の基準値とを比較して定電流制御する電流フィードバック制御部と、負荷の脱却状態を前記電力供給装置の出力電圧値で判断する第一の電圧比較部と、前記第一の電圧比較部により、負荷の脱却状態には前記電力供給装置の電圧を安全電圧に低下させ、前記負荷の脱却状態から負荷の装着時には前記電力供給装置を前記定電流制御できるように上昇させる電圧フィードバック制御部とを有し、さらに、前記負荷と前記検出抵抗との間に直列に接続された半導体スイッチ素子とを有し、負荷の装着・脱却状態を、前記半導体スイッチ素子の高電位側の主電極電圧で検出することを特徴とする。
また、負荷に直流電力を供給するための電力供給装置と、前記負荷は、前記電力供給装置と物理的に脱却・装着が可能であって、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤ列と前記ＬＥＤ列を少なくとも一つ又は複数列並列接続された構成からなるＬＥＤランプを有し、前記負荷と前記電力供給装置から構成されるＬＥＤ照明システムであって、前記電力供給装置は、前記負荷に流れる電流を検出する検出抵抗を有し、前記負荷と前記検出抵抗との間に直列に接続された半導体素子とを有し、前記検出抵抗の電流検出値と所定の基準値とを比較し、比較して得た誤差信号に基づき前記半導体素子の制御端子を制御して前記負荷に流れる電流を定電流制御させる電流フィードバック制御部と、前記半導体素子の高電位側の主電極電圧を検出して、前記主電極電圧の検出値と所定の基準電圧とを比較し、比較して得た誤差信号に基づき前記半導体素子の制御端子を制御して前記半導体素子の高電位側の主電極電圧を定電圧制御させる電力フィードバック制御部と、さらに、負荷の脱却状態を、前記電力供給装置の出力電圧と第一の基準電圧値とを比較することで判断し、負荷の脱却時には脱却信号を送出する第一の電圧比較部と、前記第一の電圧比較部からの脱却信号に基づき、前記電力供給装置の電圧を安全電圧に低下させる電圧フィードバック制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るLED照明装置システムによれば、ＬＥＤ照明装置の送電を切ることなく安全にＬＥＤランプを交換して、復旧を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例１に係るＬＥＤ照明装置システムを示す構成図である。
【図２】図１に係るＬＥＤランプの装着・脱却時の各部動作を示すシーケンス図である。
【図３】図１に係るＬＥＤランプ脱却状態から装着までの各部動作を示すシーケンス図である。
【図４】実施例２に係るＬＥＤ照明装置システムを示す構成図である。
【図５】図４に係るＬＥＤランプの装着・脱却時の各部動作を示すシーケンス図である。
【図６】図４に係るＬＥＤランプ脱却状態からの各部動作を示すシーケンス図である。
【図７】受電無極性型のＬＥＤランプを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態のＬＥＤ照明装置システムを、図面を参照しながら詳細に説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係るＬＥＤ照明装置システムを示す構成図である。
【００１３】
図１を用いて、本実施例に係るＬＥＤ照明装置システム１の構成について説明する。ＬＥＤ照明装置システム１は、直流電源Ｅと、電力供給装置２と、ＬＥＤランプＬＥＤＳと、を備える。直流電源Ｅの電圧を電力供給装置２によりＬＥＤランプＬＥＤＳを駆動する電圧に変換後、電力供給装置２の端子ＴＡ１，ＴＡ２を介してＬＥＤランプＬＥＤＳへ接続されている。また、図１に示す電力供給装置２は、フライバック方式コンバータで構成されているが、昇圧型又は降圧型チョッパー方式コンバータ等でも構成することが可能で、コンバータは他の方式に置き換えることができる。
【００１４】
また、ＬＥＤランプＬＥＤＳには端子ＴＡ１，ＴＡ２を備え、電力供給装置２からＬＥＤランプＬＥＤＳ単体で装着及び脱却することが可能な形状を備えている。
図１で示すようにＬＥＤランプＬＥＤＳの受電は端子ＴＡ１がプラス極性、端子ＴＡ２がマイナス極性の有極性だが、図７に示す無極性型のＬＥＤランプＬＥＤＳａに置き換えることもできる。
【００１５】
図１で示す電力供給装置２は、フライバック方式ＤＣ／ＤＣコンバータから構成され、直流電源Ｅにトランス１の一次巻線とスイッチング素子Ｍ１の直列回路が接続されている。トランスＴ１の二次巻線にはダイオードＤ１と平滑コンデンサＣｏの直列回路が接続され、平滑コンデンサＣｏの両端子間電圧がＬＥＤランプＬＥＤＳへの出力電圧となっている。
ここで、平滑コンデンサＣｏの負極がＧＮＤに接続され、平滑コンデンサＣｏの正極が端子ＴＡ１と接続され、端子ＴＡ１はＬＥＤランプＬＥＤＳの正極に接続され、負極は端子ＴＡ２に接続され、端子ＴＡ２はスイッチ素子Ｍ２と電流検出抵抗Ｒ３の直列回路を介してＧＮＤに接続されている。
フライバック方式ＤＣ／ＤＣコンバータは上述の構成部品に加え、コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰ、三角波発振器ＯＳＣ、電流フィードバック制御部、電圧フィードバック制御部から構成され、さらに、第一の電圧比較部、第二の電圧比較部、フリップフロップ回路ＦＦ１、スイッチＳＷ１を有する。
【００１６】
フライバック方式ＤＣ／ＤＣコンバータのスイッチング素子Ｍ１のゲートには、ゲート駆動信号であるスイッチングパルスを発生させるコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの出力が接続され、コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの反転端子には三角波発振器ＯＳＣが接続されている。コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの非反転端子の一方には、電流フィードバック制御部となる誤差増幅器ＯＰｃｃの出力端子が接続され、非反転端子の他方には、電圧フィードバック制御部となる誤差増幅器ＯＰｃｖの出力端子が接続されている。ここで、コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰは、反転端子に接続されている三角波発振器ＯＳＣの三角波電圧と非反転端子に接続されている電流フィードバック制御部又は電圧フィードバック制御部いずれかの信号電圧と比較することでスイッチングパルスのパルス幅が決定される。
誤差増幅器ＯＰｃｃの非反転端子には、ＬＥＤランプに流れる電流の基準値となる基準電圧Ｖｒｃが接続され、反転端子は電流検出抵抗Ｒ３とスイッチ素子Ｍ２のソース端子との接続点に接続されている。
また誤差増幅器ＯＰｃｖの非反転端子には、基準電圧Ｖｒｖが接続され、反転端子は抵抗Ｒ２を介してＧＮＤに接続され、さらにスイッチＳＷ１の一方の端子に接続されている。スイッチＳＷ１の他方の端子は抵抗Ｒ１を介して平滑コンデンサＣｏの正極に接続され、第一の電圧比較部を構成する電圧比較器ＣＰｒｅの非反転端子に接続されている。電圧比較器ＣＰｒｅの反転端子は第一の基準電圧Ｖｒｒに接続されている。
第二の電圧比較部は、電圧比較器ＣＰａｔ、第二の基準電圧Ｖｒａ、抵抗Ｒ４からなり、電圧比較器ＣＰａｔの反転端子に第二の基準電圧Ｖｒａが接続され、非反転端子は抵抗Ｒ４の一方の端子とスイッチ素子Ｍ２のドレインに接続されている。また、抵抗Ｒ４はスイッチ素子Ｍ２と電流検出抵抗Ｒ３の直列回路と並列接続されており、抵抗Ｒ４の他方の端子はＧＮＤに接地されている。
フリップフロップＦＦ１のセット端子には、第二の電圧比較部の電圧比較器ＣＰａｔの出力が接続され、リセット端子には、第一の電圧比較部の電圧比較器ＣＰｒｅの出力が接続されている。フリップフロップＦＦ１のＱ出力は、スイッチ素子Ｍ２のゲートに接続され、Ｑｂ（Ｑバー）出力はスイッチＳＷ１の制御端子に接続されている。
【００１７】
図１に示すＬＥＤ照明装置システム１は、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳの有無を第１の電圧比較部と第２の電圧比較部により検出する。ＬＥＤランプＬＥＤＳが脱却された状態では、第１の電圧比較部が脱却を検出してフリップフロップＦＦ１をリセットし、かつスイッチＳＷ１をオンにして、電圧フィードバック制御部により、電力供給装置２の出力電圧を安全電圧に低下させる。ＬＥＤランプＬＥＤＳは前述したように、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤ列であるため、一般に５０Ｖ〜１００Ｖ程度の電圧が必要となる。このため、ＬＥＤランプＬＥＤＳを取り外した状態では感電を防止する必要があり、安全電圧（ＤＣ４２Ｖ以下）に低下させる。安全電圧は、抵抗R1、R2の抵抗比と基準電圧Ｖｒｖで設定することができる。
また、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが装着された場合は、スイッチ素子Ｍ２のドレインにＬＥＤランプＬＥＤＳの抵抗Ｒ５を介して電力供給装置２の出力電圧が印加される。これを第２の電圧比較部が検出してフリップフロップＦＦ１をセットすることでスイッチ素子Ｍ２をオン状態にし、かつスイッチＳＷ１をオフにし、電圧フィードバック制御部から電流フィードバック制御部による制御に切り替える。すなわち、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電力供給装置２の出力に接続されて、電流フィードバック制御部によりＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流が定電流となるように電力供給装置２は制御される。
【００１８】
図２は、図１に係るＬＥＤランプの装着・脱却時の各部動作を示すシーケンス図である。また、図３は図１に係るＬＥＤランプ脱却状態から装着までの各部動作を示すシーケンス図である。
次に、図２、図３を用いて、本実施例に係るＬＥＤ照明装置１の各部動作について説明する。
図２に示す時刻ｔ０〜ｔ３において、ＬＥＤランプＬＥＤＳは電力供給装置２に装着されている状態にある。時刻ｔ０において、直流電源Ｅが電力供給装置２に供給され、スイッチング素子Ｍ１のスイッチングが開始し、出力電圧Ｖｏが上昇し始める。
【００１９】
時刻ｔ１に達すると、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧を検出している第二の電圧検出部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子が第二の基準電圧Ｖｒａを上回り、Ｈレベルの出力信号がフリップフロップＦＦ１のセット端子に入力される。これにより、フリップフロップＦＦ１はセットされてＱ出力からＨ信号が出力されてスイッチ素子Ｍ２のゲートに印加され、スイッチ素子Ｍ２はオン状態になる。また、Ｑｂ（Ｑバー）出力はＬ信号に変わるので、スイッチＳＷ１はオンからオフ状態に切り替わり、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２による出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力されていたのが切断され、抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位になる。従い誤差増幅器ＯＰｃｖの出力電圧はＨ信号をコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの他方の非反転端子に出力するので、電圧フィードバック制御部の出力電圧Ｖｏ制御の機能は停止する。
ここで、電圧フィードバック制御部の停止に伴い、時刻ｔ１〜ｔ２にかけてさらに出力電圧Ｖｏは上昇し、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電流Ｉｏが流れ始める。時刻ｔ２において、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏが、電流フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｃの電流基準値Ｖｒｃに達すると、検出抵抗Ｒ３による電圧降下と電流基準値Ｖｒｃの基準電圧とが同じ値になるように誤差増幅器ＯＰｃｃの出力電圧はコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの一方の非反転端子に出力するので、電流Ｉｏは定電流制御される。
【００２０】
時刻ｔ３において負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが脱却されると、電力供給装置２は無負荷となるので出力電圧Ｖｏは急上昇する。ここで、出力電圧Ｖｏが第一の基準電圧Ｖｒｒに達すると、出力電圧Ｖｏを検出している第一の電圧比較部のコンパレータＣＰｒｅの出力からＨ信号がフリップフロップＦＦ１のリセット端子に入力され、フリップフロップＦＦ１をリセットする。従い、Ｑｂ出力は反転してＨ信号をスイッチＳＷ１の制御端子に出力しスイッチＳＷ１をオン状態にし、かつ、Ｑ出力はＬ信号を出力してスイッチ素子Ｍ２をオフ状態にする。このため、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２による出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力され、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗比に基準電圧Ｖｒｖを掛けた電圧値、すなわち安全電圧まで出力電圧Ｖｏを低下させるよう制御が開始され、時刻ｔ４において出力電圧Ｖｏは安定電圧に達し、維持する。
また、時刻ｔ３においてＬＥＤランプＬＥＤＳを脱却することで検出抵抗Ｒ３に流れる電流Ｉｏはゼロとなるので、電流フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｃの反転端子は検出抵抗Ｒ３を介してＧＮＤ電位になる。従い、誤差増幅器ＯＰｃｃの出力電圧はＨ信号をコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの一方の非反転端子に出力するので、電流フィードバック制御部からの出力電流Ｉｏ制御の機能は停止する。言い換えるならば、時刻ｔ３において電流フィードバック制御部からの出力電流Ｉｏ制御から電圧フィードバック制御部の電圧制御に切り替わることになる。
【００２１】
時刻ｔ５において、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが再装着されると、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の分圧した電圧になり、第二の基準電圧Ｖｒａの値を超える。スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧を検出している第二の電圧検出部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子が第二の基準電圧Ｖｒａを上回るので、Ｈレベルの出力信号がフリップフロップＦＦ１のセット端子に入力される。これにより、フリップフロップＦＦ１はセットされてＱ出力からＨ信号が出力されてスイッチ素子Ｍ２のゲートに印加され、スイッチ素子Ｍ２はオン状態になる。また、Ｑｂ（Ｑバー）出力はＬ信号に変わるので、スイッチＳＷ１はオンからオフ状態に切り替わり、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力されていたのが切断され、抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位になる。従い誤差増幅器ＯＰｃｖの出力電圧はＨ信号をコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの他方の非反転端子に出力するので、電圧フィードバック制御部の出力電圧Ｖｏ制御の機能は停止し、出力電圧Ｖｏが上昇し、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電流Ｉｏが流れ始める。
時刻ｔ６において、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏが、電流フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｃの電流基準値Ｖｒｃに達すると、検出抵抗Ｒ３による電圧降下と電流基準値Ｖｒｃの基準電圧とが同じ値になるように誤差増幅器ＯＰｃｃの出力電圧はコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの一方の非反転端子に出力するので、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏは定電流制御される。
【００２２】
次に、図３は、ＬＥＤランプ脱却状態において、直流電源Ｅが電力供給装置２に供給された場合の各部動作を示すシーケンス図であり、以下に説明をする。
時刻ｔ７において直流電源Ｅが電力供給装置２に供給されると、スイッチング素子Ｍ１のスイッチングが開始し、出力電圧Ｖｏが上昇し始める。
時刻ｔ８になると、ＬＥＤランプＬＥＤＳが端子ＴＡ１，ＴＡ２に接続されていないため、第二の電圧比較部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子には電圧が印加されず、抵抗Ｒ４を介してＧＮＤ電位になっている。このため、フリップフロップＦＦ１はリセット状態のままであり、スイッチＳＷ１をオン状態、スイッチ素子Ｍ２はオフ状態を保ち続け、かつ、電流フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｃの反転端子電圧は検出抵抗Ｒ３を介してＧＮＤ電位になって、機能を停止している。ここで、スイッチＳＷ１がオン状態のため、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖは出力電圧Ｖｏを安全電圧に抑制する。
次に、時刻ｔ９にて、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが装着されると、端子ＴＡ１，ＴＡ２を介して出力電圧Ｖｏが抵抗Ｒ５を介してスイッチ素子Ｍ２のドレインに印加され、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の分圧した電圧になり、第二の基準電圧Ｖｒａの値を超える。スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧を検出している第二の電圧検出部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子が第二の基準電圧Ｖｒａを上回るので、Ｈレベルの出力信号がフリップフロップＦＦ１のセット端子に入力される。これにより、フリップフロップＦＦ１はセットされてＱ出力からＨ信号が出力されてスイッチ素子Ｍ２のゲートに印加され、スイッチ素子Ｍ２はオン状態になる。また、Ｑｂ（Ｑバー）出力はＬ信号に変わるので、スイッチＳＷ１はオンからオフ状態に切り替わるので、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２による出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力されていたが切断され、抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位になる。従い誤差増幅器ＯＰｃｖの出力電圧はＨ信号をコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの他方の非反転端子に出力するので、電圧フィードバック制御部の出力電圧Ｖｏ制御の機能は停止し、出力電圧Ｖｏが上昇し、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電流Ｉｏが流れ始め、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏが、電流フィードバック制御部により定電流制御される。  
【００２３】
以上により、本実施例に係るＬＥＤ照明装置システム１は、ＬＥＤ照明装置の送電を停止せずに、故障したＬＥＤランプを脱却し、正常なＬＥＤランプを装着する交換作業を安全に行うことができる。
【実施例２】
【００２４】
図４は、実施例２に係るＬＥＤ照明装置システムを示す構成図である。但し、図４において図１と実質的に同一の部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００２５】
本実施例２に係るＬＥＤ照明装置システム１ａは、実施例１のスイッチ素子Ｍ２のスイッチ動作に対して、ドロッパー方式の定電流制御部を盛り込んだ構成にある。すなわち、スイッチ素子Ｍ２の主電極間電圧を飽和領域として使用するのではなく、ドロッパー動作が可能な非飽和領域となるように設定して、かつ、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流を一定電流となるように検出抵抗Ｒ３の検出電圧を基に定電流制御させるものである。
なお、スイッチ素子Ｍ２の主電極間電圧を所定の非飽和電圧とするために、実施例１の電流フィードバック制御部の代わりに電力フィードバック制御部が追加されている。
また、電力供給装置２ａのコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの周辺部は、実質的に実施例１のコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの周辺部と同等のものであり、コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰの非反転端子の数を２から１に変更した一般的なコンパレータ（ＰＷＭ−ＣＯＭＰａ）を採用した場合の応用例に変更した構成を示している。
具体的には、図４に示すようにコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの非反転端子にダイオードＤ２，Ｄ３のアノードを接続し、ダイオードＤ３のカソードに電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの出力を接続している。また、ダイオードＤ２のカソードには電力フィードバック制御部のＯＰｐｗの出力を接続している。この接続方法は、各誤差増幅器からの引き込み電流でコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの非反転端子電圧を制御するものであり、バイアス電源として基準電圧Ｖｒｆが抵抗Ｒ６を介してコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの非反転端子に接続されている。
【００２６】
さらに、実施例１の構成を示す図１と異なる実施例２の構成部について詳細を述べる。
スイッチ素子Ｍ２を含むドロッパー方式の定電流制御部は、誤差増幅器ＯＰｃｃ、基準電圧Ｖｒｃ、スイッチＳＷ２、検出抵抗Ｒ３、抵抗Ｒ７、コンデンサＣ３からなる。誤差増幅器ＯＰｃｃの非反転端子に基準電圧Ｖｒｃが接続され、反転端子はスイッチ素子Ｍ２のソースと検出抵抗Ｒ３との接続点に接続され、かつコンデンサＣ３の一方の端子と抵抗Ｒ７の一方の端子にも接続されている。誤差増幅器ＯＰｃｃの出力端子はスイッチＳＷ２の一方の端子とコンデンサＣ３の他方の端子とが接続され、スイッチＳＷ２の他方の端子はスイッチ素子Ｍ２のゲートと抵抗Ｒ７の他方の端子に接続されている。
また、フリップフロップＦＦ１のＱ出力はスイッチＳＷ２の制御端子と接続され、図１に示したスイッチ素子Ｍ２のゲートに接続されていた点と異なる。
スイッチ素子Ｍ２を含むドロッパー方式の定電流制御部は、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳの電流Ｉｏを検出抵抗Ｒ３で検出し、検出した電圧を誤差増幅器ＯＰｃｃによって基準電圧Ｖｒｃと比較して同じ電圧値になるように、スイッチＳＷ２を介してスイッチＭ２のゲート電圧が制御される。ただし、フリップフロップＦＦ１のＱ出力がＨレベルで、スイッチＳＷ２がオン状態であることが定電流動作が行える条件となる。
【００２７】
また、電力フィードバック制御部は、誤差増幅器ＯＰｐｗと基準電圧Ｖｒｐ、コンデンサＣ１、ダイオードＤ２から構成される。誤差増幅器ＯＰｐｗの非反転端子には基準電圧Ｖｒｐが接続され、反転端子には、スイッチ素子Ｍ２のドレインと第二の電圧比較部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子及び抵抗Ｒ４の一方の端子と接続されている。誤差増幅器ＯＰｐｗの出力端子は、前述したようにダイオードＤ２を介してコンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの非反転端子に接続され、また、出力端子〜反転端子間にコンデンサＣ１が接続されている。
電力フィードバック制御部の動作は、図１で示した電流フィードバック制御部とほぼ同じ動作となるが、図１で示した検出抵抗Ｒ３の検出値と基準電圧Ｖｒｃとの誤差が無くなるように電流Ｉｏを制御することに対して、図４では、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧が基準電圧Ｖｒｐとの誤差が無くなるように電力供給装置２ａの出力電力を制御させる点が異なる。
【００２８】
図５は、図４に係るＬＥＤランプの装着・脱却時の各部動作を示すシーケンス図である。また、図６は図４に係るＬＥＤランプ脱却状態からの各部動作を示すシーケンス図である。
次に、図５、図６を用いて、本実施例２に係るＬＥＤ照明装置１の各部動作について説明する。
図５に示す時刻ｔ０〜ｔ３において、ＬＥＤランプＬＥＤＳは電力供給装置２ａに装着されている状態にある。時刻ｔ０において、直流電源Ｅが電力供給装置２に供給され、スイッチング素子Ｍ１のスイッチングが開始し、出力電圧Ｖｏが上昇し始める。
時刻ｔ１に達すると、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧を検出している第二の電圧検出部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子が第二の基準電圧Ｖｒａを上回り、Ｈレベルの出力信号がフリップフロップＦＦ１のセット端子に入力される。これにより、フリップフロップＦＦ１はセットされてＱ出力からＨ信号が出力されてスイッチＳＷ２の制御端子に印加され、スイッチＳＷ２はオン状態になる。これにより、定電流制御部は動作状態になるが、出力電圧ＶｏがＬＥＤランプＬＥＤＳに電流を流せる電圧まで到達していないため、時刻ｔ１では、まだ電流Ｉｏは流れない。
また、Ｑｂ（Ｑバー）出力はＬ信号に変わり、スイッチＳＷ１はオンからオフ状態に切り替わるので、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２による出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力されていたのが切断され、抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位になる。従い誤差増幅器ＯＰｃｖの出力電圧はＨ信号をダイオードＤ３のカソードに出力するので、電圧フィードバック制御部の出力電圧Ｖｏ制御の機能は停止する。
ここで、電圧フィードバック制御部の停止に伴い、時刻ｔ１〜ｔ２にかけてさらに出力電圧Ｖｏは上昇し、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電流Ｉｏが流れ始める。時刻ｔ２において、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏが、定電流制御部の誤差増幅器ＯＰｃｃの電流基準値Ｖｒｃに達すると、検出抵抗Ｒ３による電圧降下と電流基準値Ｖｒｃの基準電圧とが同じ値になるように誤差増幅器ＯＰｃｃはスイッチＳＷ２を介してスイッチ素子Ｍ２のゲート電圧を制御する。また、時刻ｔ２直後に電力フィードバック制御部は、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧が基準電圧Ｖｒｐと同じ値になるように、コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの非反転端子電圧を制御することで電力供給装置２ａの出力電圧Ｖｏを制御する。
【００２９】
時刻ｔ３において負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが脱却されると、電力供給装置２ａは無負荷となるので出力電圧Ｖｏは急上昇する。ここで、出力電圧Ｖｏが第一の基準電圧Ｖｒｒに達すると、出力電圧Ｖｏを検出している第一の電圧比較部のコンパレータＣＰｒｅの出力からＨ信号がフリップフロップＦＦ１のリセット端子に入力され、フリップフロップＦＦ１をリセットする。従い、Ｑｂ出力は反転してＨ信号をスイッチＳＷ１の制御端子に出力しスイッチＳＷ１をオン状態にし、かつ、Ｑ出力はＬ信号を出力してスイッチＳＷ２をオフ状態にする。このため、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２による出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力され、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ１，Ｒ２の抵抗比に基準電圧Ｖｒｖを掛けた電圧値、すなわち安全電圧まで出力電圧Ｖｏを低下させるよう制御が開始され、時刻ｔ４において出力電圧Ｖｏは安定電圧に達し、維持する。
また、時刻ｔ３においてスイッチＳＷ２がオフ状態となるためスイッチ素子Ｍ２もオフとなり、定電流制御部からの出力電流Ｉｏ制御の機能は停止する。また、スイッチ素子Ｍ２のオフに伴い、電力フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｐｗの反転端子電圧は、抵抗Ｒ４を介してＧＮＤ電位となるので、誤差増幅器ＯＰｐｗの出力電圧はＨ信号をダイオードＤ２のカソードに出力する。従って、電力供給装置２ａのＰＷＭ制御は、時刻ｔ３において電力フィードバック制御部から電圧フィードバック制御部の電圧制御に切り替わることになる。
【００３０】
次に、時刻ｔ５において、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが再装着されると、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の分圧した電圧になり、第二の基準電圧Ｖｒａの値を超える。スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧を検出している第二の電圧検出部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子が第二の基準電圧Ｖｒａを上回るので、Ｈレベルの出力信号がフリップフロップＦＦ１のセット端子に入力される。これにより、フリップフロップＦＦ１はセットされてＱ出力からＨ信号が出力されてスイッチＳＷ２の制御端子に印加され、定電流制御部及びスイッチ素子Ｍ２はオン状態になる。また、Ｑｂ（Ｑバー）出力はＬ信号に変わるので、スイッチＳＷ１はオンからオフ状態に切り替わるので、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２を介して出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力されていたのが切断され、抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位になる。従い誤差増幅器ＯＰｃｖの出力電圧はＨ信号をダイオードＤ３のカソードに出力するので、電圧フィードバック制御部からの出力電圧Ｖｏ制御の機能は停止し、出力電圧Ｖｏが上昇し、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電流Ｉｏが流れ始める。
時刻ｔ６において、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏが、定電流制御部の誤差増幅器ＯＰｃｃの電流基準値Ｖｒｃに達すると、検出抵抗Ｒ３による電圧降下と電流基準値Ｖｒｃの基準電圧とが同じ値になるように、誤差増幅器ＯＰｃｃの出力はスイッチＳＷ２を介してスイッチ素子Ｍ２のゲート電圧を制御するので、ＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏは定電流制御される。また、時刻ｔ２直後同様に、電力フィードバック制御部は、スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧が基準電圧Ｖｒｐと同じ値になるように、コンパレータＰＷＭ−ＣＯＭＰａの非反転端子電圧を制御することで電力供給装置２ａの出力電圧Ｖｏを制御する。
【００３１】
次に、図６は、ＬＥＤランプ脱却状態において、直流電源Ｅが電力供給装置２ａに供給された場合の各部動作を示すシーケンス図であり、以下に説明をする。
時刻ｔ７において直流電源Ｅが電力供給装置２ａに供給されると、スイッチング素子Ｍ１のスイッチングが開始し、出力電圧Ｖｏが上昇し始める。
時刻ｔ８になると、ＬＥＤランプＬＥＤＳが端子ＴＡ１，ＴＡ２に接続されていないため、第二の電圧比較部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子には電圧が印加されず、抵抗Ｒ４を介してＧＮＤ電位になっている。このため、フリップフロップＦＦ１はリセット状態のままであり、スイッチＳＷ１をオン状態、スイッチＳＷ２及びスイッチ素子Ｍ２はオフ状態を保ち続け、かつ、電力フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｐｗの反転端子電圧は検出抵抗Ｒ４を介してＧＮＤ電位になって、機能を停止している。ここで、スイッチＳＷ１がオン状態のため、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖは出力電圧Ｖｏを安全電圧に抑制する。
次に、時刻ｔ９にて、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳが装着されると、端子ＴＡ１，ＴＡ２を介して、すなわち出力電圧Ｖｏが抵抗Ｒ５を介してスイッチ素子Ｍ２のドレインに印加される。スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧は、出力電圧Ｖｏを抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ４の分圧した電圧になり、第二の基準電圧Ｖｒａの値を超える。スイッチ素子Ｍ２のドレイン電圧を検出している第二の電圧検出部のコンパレータＣＰａｔの非反転端子が第二の基準電圧Ｖｒａを上回るので、Ｈレベルの出力信号がフリップフロップＦＦ１のセット端子に入力される。これにより、フリップフロップＦＦ１はセットされてＱ出力からＨ信号が出力されスイッチＳＷ２がオンになり、定電流制御部が動作開始し、スイッチ素子Ｍ２がオン状態になる。
また、Ｑｂ（Ｑバー）出力はＬ信号に変わるので、スイッチＳＷ１はオンからオフ状態に切り替わり、電圧フィードバック制御部の誤差増幅器ＯＰｃｖの反転端子は、抵抗Ｒ１、Ｒ２による出力電圧Ｖｏの分圧電圧が入力されていたのが切断されて、抵抗Ｒ２を介してＧＮＤ電位になる。従い誤差増幅器ＯＰｃｖの出力電圧はＨ信号をダイオードＤ３のカソードに出力し、電圧フィードバック制御部の出力電圧Ｖｏ制御の機能は停止するので、出力電圧Ｖｏはさらに上昇し、ＬＥＤランプＬＥＤＳはスイッチ素子Ｍ２と検出抵抗Ｒ３との直列接続回路を通して電流Ｉｏが流れ始め、時刻ｔ１０においてＬＥＤランプＬＥＤＳに流れる電流Ｉｏが、定電流制御部により定電流制御される。また、時刻ｔ１０直後に電力フィードバック制御部も動作を開始して、電力供給装置２ａは電力フィードバック制御部によって制御される。
【００３２】
以上のように、本実施例２に係るＬＥＤ照明装置システム１ａは、実施例１と同様に、ＬＥＤ照明装置の送電を停止せずに、故障したＬＥＤランプを脱却し、正常なＬＥＤランプを装着する交換作業を安全に行うことができる。
【００３３】
以上、本発明の実施例の一例について説明したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。例えば、電力供給装置はフライバック方式のＤＣ／ＤＣコンバータを用いて説明したが、フォワード方式でも、昇圧または降圧チョッパー方式でも変更が可能である。
また、負荷であるＬＥＤランプＬＥＤＳを図７に示す受電無極性型のＬＥＤランプＬＥＤＳａに適宜変更しても良い。
【符号の説明】
【００３４】
１、１ａ    ＬＥＤ照明装置システム
２、２ａ    電力供給装置
Ｅ          直流電源
Ｃｏ，Ｃ１〜Ｃ３      コンデンサ
ＣＰｒｅ、ＣＰａｔ、ＰＷＭ−ＣＯＭＰ、  ＰＷＭ−ＣＯＭＰａ      コンパレータ
Ｄ１〜Ｄ３      ダイオード
ＦＦ１      フリップフロップ
ＬＥＤＳ、ＬＥＤＳａ    ＬＥＤランプ
ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎ      ＬＥＤ素子
Ｍ１      スイッチング素子
Ｍ２      スイッチ素子
ＯＰｃｃ、ＯＰｃｖ、ＯＰｐｗ      誤差増幅器
ＯＳＣ      三角波発振器
Ｒ１〜Ｒ７      抵抗
ＳＷ１、ＳＷ２      スイッチ
Ｔ１        トランス
ＴＡ１、ＴＡ２    端子
Ｖｒｃ、Ｖｒｖ、Ｖｒａ、Ｖｒｒ、Ｖｒｐ      基準電圧
【図１】
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【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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