(57)【要約】  スイッチング電源と、整流回路と、一対の容量素子と、負荷と、を備えた電気機器。前記スイッチング電源は、直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力する。前記一対の容量素子は、前記スイッチング電源と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源と前記整流回路とを絶縁する。前記負荷は、前記整流回路の出力に負荷回路として接続されるとともに、定電流で駆動される。
2013042266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力するスイッチング電源と、
整流回路と、
前記スイッチング電源と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源と前記整流回路とを絶縁する一対の容量素子と、
前記整流回路の出力に負荷回路として接続されるとともに、定電流で駆動される負荷と、
を備えたことを特徴とする電気機器。
【請求項２】
前記一対の容量素子のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性能が低下したことを検出して、前記スイッチング電源の動作を停止する保護回路をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項３】
前記保護回路は、前記スイッチング電源の出力電流及び出力電圧の少なくとも何れかを検出する検出回路を有することを特徴とする請求項２記載の電気機器。
【請求項４】
前記保護回路は、
前記スイッチング電源の出力と前記一対の容量素子のいずれかとの間に接続された第１の検出コイルと、
前記第１の検出コイルと磁気結合した第２の検出コイルと、
前記第２の検出コイルに誘起された電圧を整流して基準電圧と比較する比較回路と、
を有することを特徴とする請求項２記載の電気機器。
【請求項５】
前記スイッチング電源は、入力された直流の電源電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項６】
前記スイッチング電源は、入力された交流の電源電圧を電圧の異なる交流電圧に変換するＡＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項７】
前記第一対の容量素子のそれぞれは、直列接続された複数のコンデンサを有することを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【請求項８】
前記スイッチング電源は、
共振コイルと、
前記共振コイルと並列に接続され、共振回路を構成する共振コンデンサと、
前記共振コイルと前記共振コンデンサとに接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、
を有し、
前記保護回路は、前記定電流素子をオフさせて前記スイッチング電源の動作を停止することを特徴とする請求項１記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電気機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
スイッチング素子を利用したスイッチング電源は、直流あるいは交流の電源として各種の広範な用途に利用されている。その一例として、照明の電源としても用いられる。すなわち、近年、照明装置（電気機器）においては、照明光源は白熱電球や蛍光灯から省エネルギー・長寿命の光源、例えば発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）への置き換えが進んでいる。また、例えば、ＥＬ（Electro-Luminescence）や有機発光ダイオード（Organic light-emitting diode：ＯＬＥＤ）など新たな照明光源も開発されている。【０００３】
これらの照明光源の輝度は流れる電流値に依存するため、照明を点灯させる場合は、定電流を供給する電源回路が必要になる。また、入力される電源電圧をＬＥＤなどの照明光源の定格電圧に合わせるために、電圧を変換する必要もある。高効率で省電力化・小型化に適した電源として、ＤＣ−ＤＣコンバータなどのスイッチング電源が知られている。また、電源回路内で、商用電源側と負荷側との間を絶縁して感電などに対して安全性を確保することもあるが、経年劣化などにより絶縁性が低下する場合もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４９９０４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の実施形態は、電源側と負荷側との絶縁性の低下に対して安全性を確保した電気機器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】
【０００６】
本発明の一態様に係る照明装置は、スイッチング電源と、整流回路と、一対の容量素子と、負荷と、を備える。前記スイッチング電源は、直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力する。前記一対の容量素子は、前記スイッチング電源と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源と前記整流回路とを絶縁する。前記負荷は、前記整流回路の出力に負荷回路として接続されるとともに、定電流で駆動される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施例に係る照明装置を例示するブロック図である。
【図２】図２は、照明負荷に供給される出力電圧ＶＯＵＴと出力電流ＩＯＵＴとの関係を例示する特性図である。
【図３】図３は、第２の実施例に係る照明装置を例示する回路図である。
【図４】図４は、第３の実施例に係る照明装置を例示する回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（第１の実施形態）第１の実施形態の電気機器は、直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力するスイッチング電源と、整流回路と、前記スイッチング電源と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源と前記整流回路とを絶縁する一対の容量素子と、前記整流回路の出力に負荷回路として接続されるとともに定電流で駆動される負荷と、を持つ。
【０００９】
（第２の実施形態）第２の実施形態の電気機器は、第１の実施形態の電気機器において、前記一対の容量素子のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性能が低下したことを検出して、前記スイッチング電源の動作を停止する保護回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
（第３の実施形態）第３の実施形態の電気機器は、第２の実施形態の電気機器において、前記保護回路は、前記スイッチング電源の出力電流及び出力電圧の少なくともいずれかを検出する検出回路を有することを特徴とする。
【００１１】
（第４の実施形態）第４の実施形態の電気機器は、第２の実施形態の電気機器において、前記保護回路は、前記スイッチング電源の出力と前記一対の容量素子のいずれかとの間に接続された第１の検出コイルと、前記第１の検出コイルと磁気結合した第２の検出コイルと、前記第２の検出コイルに誘起された電圧を整流して基準電圧と比較する比較回路と、を有することを特徴とする。
【００１２】
（第５の実施形態）第５の実施形態の電気機器は、第１の実施形態の電気機器において、前記スイッチング電源は、入力された直流の電源電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする。
【００１３】
（第６の実施形態）第６の実施形態の電気機器は、第１の実施形態の電気機器において、前記スイッチング電源は、入力された交流の電源電圧を電圧の異なる交流電圧に変換するＡＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする。
【００１４】
（第７の実施形態）第７の実施形態の電気機器は、第１の実施形態の電気機器において、前記一対の容量素子のそれぞれは、直列接続された複数のコンデンサを有することを特徴とする。
【００１５】
（第８の実施形態）第８の実施形態の電気機器は、第１の実施形態の電気機器において、前記スイッチング電源は、共振コイルと、前記共振コイルと並列に接続され、共振回路を構成する共振コンデンサと、前記共振コイルと前記共振コンデンサとに接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、を有し、前記保護回路は、前記定電流素子をオフさせて前記スイッチング電源の動作を停止することを特徴とする。
【００１６】
以下、実施例について図面を参照して詳細に説明する。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。
【００１７】
まず、第１の実施例について説明する。
図１は、第１の実施例に係る照明装置を例示するブロック図である。
図１に表したように、照明装置１は、電源電圧ＶＩＮを入力して出力電圧ＶＯＵＴを出力する電源装置２と、電源装置２の負荷回路となる照明負荷（負荷）３を備えている。照明負荷３は、照明光源１７を有している。照明光源１７は、例えばＬＥＤで構成され、電源装置２から出力電圧ＶＯＵＴを供給されて点灯する。照明装置１は、例えば、商用電源などの交流電源９に接続されて使用される。
【００１８】
電源装置２は、交流電圧を出力するスイッチング電源４、交流電圧を直流電圧に変換する整流回路５と、スイッチング電源４と整流回路５との間を絶縁する一対の容量素子６、７と、保護回路８と、を備えている。電源装置２は、電源側と負荷側とが絶縁された絶縁形電源装置である。
【００１９】
スイッチング電源４は、一対の電源端子１０、１１を介して交流電源９に接続される。スイッチング電源４は、例えば、電源電圧ＶＩＮが供給されるスイッチング素子（図示せず）がオンとオフとを繰り返すスイッチング動作により交流電圧を生成して出力する。スイッチング電源４は、例えば、ＬＥＤに流れる平均電流がほぼ一定値となるように制御される。その結果、照明負荷３の照明光源１７を安定に点灯させることができる。なお、交流電源９は、例えば、電源電圧ＶＩＮが１００〜２４０Ｖの商用電源である。
【００２０】
整流回路５は、一対の容量素子６、７を介してスイッチング電源４から出力される交流電圧を直流電圧に変換して、一対の出力端子１２、１３の間に出力電圧ＶＯＵＴとして出力する。なお、整流回路５は、例えばダイオードで構成され、さらにローパスフィルタを有することができる。
【００２１】
一対の容量素子６、７は、スイッチング電源４と整流回路５との間に接続され、スイッチング電源４と整流回路５との間、すなわち電源側と負荷側とを絶縁する。各容量素子６、７は、例えばコンデンサである。なお、各容量素子６、７の静電容量は、例えば等しくすることができる。
【００２２】
保護回路８は、スイッチング電源４から出力される電圧を検出する電圧検出回路（検出回路）１４と、スイッチング電源４から出力される電流を検出する電流検出回路（検出回路）１５と、制御回路１６とを有している。電圧検出回路１４は、スイッチング電源４の出力に並列に接続される。電流検出回路１５は、スイッチング電源４の出力に直列に接続される。制御回路１６は、電圧検出回路１４により検出された電圧を規定電圧と比較し、また、電流検出回路１５により検出された電流を規定電流と比較して、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性の低下を検出する。
【００２３】
例えば、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性が低下している場合のスイッチング電源４の負荷インピーダンス、すなわち容量素子６、整流回路５、照明負荷３、整流回路５、容量素子７の経路におけるインピーダンスは、各容量素子６、７の絶縁性が低下していない場合よりも低下する。その結果、照明負荷３を流れる出力電流ＩＯＵＴは、各容量素子６、７の絶縁性が低下していない場合よりも増加する。
【００２４】
また、照明光源１７が、例えばＬＥＤなどのように動作抵抗が低い照明光源の場合は、例えば図２に表したように、定格動作点Ｐの近傍で出力電流ＩＯＵＴが増加しても出力電圧ＶＯＵＴは、ほぼ一定である。その結果、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性が低下している場合にスイッチング電源４から出力される電圧は、各容量素子６、７の絶縁性が低下していない場合よりも低下する。
【００２５】
したがって、一対の容量素子６、７の絶縁性が低下していない場合、すなわち正常状態におけるスイッチング電源４から出力される電流よりも大きく、かつ許容される最大電流以下の値を規定電流とすることができる。また、正常状態におけるスイッチング電源４から出力される電圧よりも低く、整流回路５に供給される電圧以上の値を規定電圧とすることができる。制御回路１６は、電圧検出回路１４により検出された電圧、及び電流検出回路１５により検出された電流を、それぞれ規定電圧、規定電流と比較することにより、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性の低下を検出することができる。
【００２６】
例えば、検出された電流が規定電流以上のときは、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性が低下したことが検出される。また、例えば、検出された電圧が規定電圧以下のときは、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性が低下したことが検出される。
【００２７】
このように、本実施例においては、電圧検出回路１４により検出された電圧を規定電圧と比較し、また電流検出回路１５により検出された電流を規定電流と比較することにより一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性の低下を検出して、スイッチング電源４のスイッチング動作を停止する。その結果、照明負荷３が消灯して、電源側と負荷側との間の絶縁性の低下による感電などの危険性を回避することができる。
【００２８】
また、本実施例においては、照明負荷１７が例えばＬＥＤなどの場合は、電源側のスイッチング電源４を周波数制御することにより、照明光源１７を流れる電流を制御することができる。その結果、負荷側に例えば電流検出回路を設けなくても、照明光源１７の輝度を調整することができる。
【００２９】
なお、図１においては、保護回路８が、電圧検出回路１４と電流検出回路１５とを有する構成を例示している。しかし、保護回路８は、電圧検出回路１４及び電流検出回路１５のいずれかの検出回路を有する構成としてもよい。
【００３０】
次に、第２の実施例について説明する。
図３は、第２の実施例に係る照明装置を例示する回路図である。
図３に表したように、照明装置１ａは、上記の第１の実施例に係る照明装置１と比較して、電源装置２の構成が異なっている。すなわち、本実施例においては、上記の第１の実施例における電源装置２の替わりに、電源装置２ａが設けられている。本実施例に係る照明装置の電源装置以外の構成は、図１に表した構成と同様である。
【００３１】
電源装置２ａは、上記の第１の実施例における電源装置２と比較して、保護回路８の構成が異なり、またスイッチング電源４、整流回路５の構成が例示されている点が異なっている。すなわち、本実施例においては、電源装置２ａは、スイッチング電源４ａ、整流回路５ａ、一対の容量素子６、７、保護回路８ａを有している。
【００３２】
スイッチング電源４ａは、電源電圧ＶＩＮの交流を直流電圧に変換する整流部と、直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣ変換部とに分けられる。整流部は、ダイオードブリッジ１８、平滑コンデンサ１９を有する。また、ＤＣ−ＡＣ変換部は、並列共振形のＤＣ−ＡＣコンバータとローパスフィルタとを有している。ＤＣ−ＡＣ変換部は、共振コイル２０、共振コンデンサ２１、スイッチング素子２２、定電流素子２３、第１のコイル２４、コンデンサ２５、第２のコイル２６、結合コンデンサ２７、保護ダイオード２８、電圧源回路２９、停止スイッチ３０を有している。
【００３３】
ダイオードブリッジ１８は、一対の電源端子１０、１１を介して交流電源９の電源電圧ＶＩＮを入力する。平滑コンデンサ１９は、ダイオードブリッジ１８の出力に接続され、ダイオードブリッジ１８で整流された電圧を平滑化して直流電圧を出力する。
【００３４】
共振コイル２０の一端と共振コンデンサ２１の一端とは、平滑コンデンサ１９の一端に接続される。共振コイル２０の他端と共振コンデンサ２１の他端とは、互いに接続され、さらにスイッチング素子２２、定電流素子２３を介して、平滑コンデンサ１９の他端に接続される。共振コイル２０と共振コンデンサ２１とは、並列共振回路を構成する。
【００３５】
スイッチング素子２２と定電流素子２３とは、それぞれ第１の主端子、第２の主端子、制御端子を有する。スイッチング素子２２の第１の主端子は、共振コイル２０の他端と共振コンデンサ２１の他端とに接続される。スイッチング素子２２の第２の主端子は、定電流素子２３の第１の主端子に接続される。定電流素子２３の第２の主端子は、平滑コンデンサ１９の他端に接続される。すなわち、スイッチング素子２２と定電流素子２３とは、直列に接続されている。
【００３６】
なお、スイッチング素子２２は、ノーマリオン型の素子であり、定電流素子２３は、ノーマリオフ型の素子である。スイッチング素子２２及び定電流素子２３は、例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、例えば高電子移動度トランジスタ（High Electron Mobility Transistor：ＨＥＭＴ）である。また、第１の主端子、第２の主端子、制御端子は、例えば、それぞれドレイン、ソース、ゲートである。
【００３７】
第１のコイル２４の一端は、共振コイル２０の他端と共振コンデンサ２１の他端とスイッチング素子２２の第１の主端子とに接続され、第１のコイル２４の他端は、コンデンサ２５を介して、共振コイル２０の一端と共振コンデンサ２１の一端とに接続される。なお、第１のコイル２４のインダクタンスとコンデンサ２５の静電容量とで規定されるカットオフ周波数は、共振コイル２０と共振コンデンサ２１とで構成される共振回路の共振周波数よりも十分低く設定されている。その結果、第１のコイル２４とコンデンサ２５とは、共振コイル２０と共振コンデンサ２１とで構成される共振回路の共振周波数において十分な減衰量を有するローパスフィルタを構成している。
【００３８】
第２のコイル２６は、第１のコイル２４と磁気結合して設けられる。第２のコイル２６の一端は、結合コンデンサ２７を介してスイッチング素子２２の制御端子に接続され、第２のコイル２６の他端は、平滑コンデンサ１９の他端に接続される。なお、第２のコイル２６は、第１のコイル２４の一端から他端の方向に増加する電流が流れる位相のときに、スイッチング素子２２の制御端子の側に正極性の電圧が供給されるように接続されている。また、保護ダイオード２８は、スイッチング素子２２の制御端子と平滑コンデンサ１９の他端との間に接続される。
【００３９】
電圧源回路２９は、定電流素子２３の制御端子と平滑コンデンサ１９の他端との間に接続され、定電圧Ｖｃを出力する。また、電圧源回路２９と並列に停止スイッチ３０が、定電流素子２３の制御端子と平滑コンデンサ１９の他端との間に接続される。停止スイッチ３０は、保護回路８ａの出力でオンまたはオフに切り替えられる。
【００４０】
整流回路５ａは、一対の容量素子６、７を介してスイッチング電源４ａから交流電圧が入力されるダイオードブリッジ３１と、ダイオードブリッジ３１から出力される電圧を平滑化して出力電圧ＶＯＵＴとして出力するローパスフィルタ３２とを有する。ローパスフィルタ３２は、コイル３３とコンデンサ３４とで構成され、コイル３３のインダクタンスとコンデンサ３４の静電容量とで規定されるカットオフ周波数は、共振コイル２０と共振コンデンサ２１とで構成される共振回路の共振周波数よりも十分低く設定されている。
コンデンサ３４の両端は、一対の出力端子１２、１３に接続されている。整流回路５ａのローパスフィルタ３２から出力される電圧は、電源装置２ａの出力電圧ＶＯＵＴとして、照明負荷３に出力される。
【００４１】
保護回路８ａは、スイッチング電源４ａから出力される電流を検出する電流検出回路（検出回路）１５ａと、スイッチング電源４ａの動作を許可または停止する制御回路１６ａとを有する。
電流検出回路１５ａは、第１の検出コイル３５と、第２の検出コイル３６などを有している。第１の検出コイル３５は、スイッチング電源４ａの出力と容量素子７との間に接続されている。第２の検出コイル３６は、第１の検出コイル３５に磁気結合して設けられる。第２の検出コイル３６は、ダイオードなどを有する整流回路に接続されている。電流検出回路１５ａは、第１の検出コイル３５に流れる電流、すなわちスイッチング電源４ａから出力される電流に比例した検出電圧Ｃｄｅｔを出力する。
【００４２】
制御回路１６ａは、電流検出回路１５ａから出力される検出電圧Ｃｄｅｔを基準電圧Ｖｒｅｆと比較する比較回路３７と、ラッチ回路３８などで構成される。ここで、基準電圧Ｖｒｅｆは、例えば、スイッチング電源４ａから出力される電流が規定電流のときに電流検出回路１５ａから出力される検出電圧Ｃｄｅｔと等しく設定される。上記のとおり、規定電流は、例えば、一対の容量素子６、７の絶縁性が低下していない場合、すなわち正常状態におけるスイッチング電源４から出力される電流よりも大きく、かつ許容される最大電流以下の値である。
【００４３】
次に、照明装置１ａの動作について説明する。
電源が投入されると、すなわち、一対の電源端子１０、１１に交流電源９が接続されると、スイッチング電源４ａにおける平滑コンデンサ１９がダイオードブリッジ１８を介して充電され、平滑コンデンサ１９の両端の電圧が上昇していく。
【００４４】
スイッチング素子２２はノーマリオン形の素子であり、電源が投入されるとき、スイッチング素子２２はオンしている。定電流素子２３は、ノーマリオフ形の素子であり、電源が投入され、電圧源回路２９から定電圧Ｖｃが供給されるとオンする。したがって、電源が投入され定電流素子２３がオンすると、スイッチング素子２２と定電流素子２３を介して、共振コイル２０に電流が流れる。なお、保護回路８ａのラッチ回路３８は、電源が投入され回路動作が開始したときセットされ、オン信号を出力する。その結果、停止スイッチ３０はオフしている。
【００４５】
共振コイル２０には、平滑コンデンサ１９の両端の電圧が供給されるため、共振コイル２０を流れる電流は増加していく。共振コイル２０を流れる電流が、定電流素子２３の定電流値（上限値）に達すると、定電流素子２３の両端の電圧が急上昇して、スイッチング素子２２の制御端子の電圧を、スイッチング素子２２の第２の主端子に対して負にする。その結果、スイッチング素子２２はオフする。
【００４６】
スイッチング素子２２がオフすると、共振コイル２０と共振コンデンサ２１とで構成された共振回路には、正弦波状の共振電流が流れるため、共振コイル２０を流れる電流は、減少していく。上記のとおり、第１のコイル２４の一端から他端の方向、すなわち共振コイル２０側からコンデンサ２５側の方向に増加する電流が流れているとき、第２のコイル２６は、スイッチング素子２２の制御端子側が正極性の電圧を供給するように接続されている。
【００４７】
また、第１のコイル２４とコンデンサ２５とで構成されるローパスフィルタのカットオフ周波数は、共振周波数よりも十分低く設定されている。その結果、コンデンサ２５のインピーダンスは、共振周波数に対して十分に小さく、第１のコイル２４には、共振コイル２０とほぼ同相の電流がコンデンサ２５を介して流れる。
【００４８】
したがって、共振コイル２０を流れる共振電流が減少していく位相のとき、第２のコイル２６に誘起される電圧の極性が反転して、スイッチング素子２２の制御端子側に負極性の電圧が供給される。その結果、スイッチング素子２２はオフの状態に保持される。
【００４９】
共振コイル２０を流れる電流が増加する位相になると、第２のコイル２６に誘起される電圧の極性が再度反転して、スイッチング素子２２の制御端子側に正極性の電圧が供給される。その結果、スイッチング素子２２は、オンする。これにより、共振コイル２０の両端に、平滑コンデンサ１９の両端の電圧が供給される状態に戻る。
【００５０】
以後、上記の動作を繰り返す。スイッチング素子２２のオン及びオフへの切替が、共振回路の共振周波数に同期して自動的に繰り返されて、ローパスフィルタの出力、すなわちコンデンサ２５の両端の電圧が交流電圧としてスイッチング電源４ａから出力される。また、平滑コンデンサ１９の両端の電圧が上昇して定常状態の電圧に達するまで、スイッチング電源４ａから出力される交流電圧は上昇する。
【００５１】
また、整流回路５ａにおいては、スイッチング電源４ａから出力された交流電圧は、一対の容量素子６、７と保護回路８ａの第１の検出コイル３５とを介してダイオードブリッジ３１に入力される。ダイオードブリッジ３１で整流された電圧は、コイル３３を介してコンデンサ３４を充電する。コンデンサ３４の両端の電圧、すなわち一対の出力端子１２、１３間の電圧は、整流回路５ａ及び電源装置２ａの出力電圧ＶＯＵＴとして、照明負荷３の照明光源１７に供給される。
【００５２】
出力電圧ＶＯＵＴが所定電圧に達すると、照明光源１７に電流が流れ、照明光源１７が点灯する。例えば、照明光源１７がＬＥＤの場合、この所定電圧は、ＬＥＤの順方向電圧であり、照明光源１７に応じて定まる。
【００５３】
保護回路８ａにおいては、スイッチング電源４ａから出力される電流が、規定電流以下のとき、電流検出回路１５ａから出力される検出電圧Ｃｄｅｔは、基準電圧Ｖｒｅｆ以下になる。その結果、比較回路３７は、ラッチ回路３８をリセットせず、ラッチ回路３８はセット状態を保持する。したがって、制御回路１６ａは、スイッチング電源４ａの停止スイッチ３０にオン信号を出力し続け、スイッチング電源４ａの動作を許可する。
【００５４】
また、スイッチング電源４ａから出力される電流が、規定電流よりも大きいとき、電流検出回路１５ａから出力される検出電圧Ｃｄｅｔは、基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなる。その結果、比較回路３７は、ラッチ回路３８をリセットする。したがって、制御回路１６ａは、スイッチング電源４ａの停止スイッチ３０にオフ信号を出力して、スイッチング電源４ａの動作を停止する。なお、ラッチ回路３８がリセットされた後は、スイッチング電源４ａから出力される電流が規定電流以下に減少しても、ラッチ回路３８は、リセット状態を保持する。その結果、例えば、電源が再投入されるまでラッチ回路３８は、停止スイッチ３０にオン信号を出力し、スイッチング電源４ａの動作は停止されている。
【００５５】
次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例においては、電流検出回路１５ａによりスイッチング電源４ａから出力される電流を検出している。そして、検出された電流が規定電流よりも大きいとき、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性が低下したことを検出して、スイッチング電源４ａのスイッチング動作を停止する。その結果、照明負荷３が消灯して、電源側と負荷側との間の絶縁性の低下による感電などの危険性を回避することができる。
【００５６】
また、本実施例においては、スイッチング素子２２と直列に接続された定電流素子２３の制御端子の電位を制御して、定電流素子２３をオフさせることにより、スイッチング電源４ａの動作を停止させている。その結果、一対の容量素子６、７のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性が低下したことが検出されたとき、高速にスイッチング電源４ａの動作を停止することができる。
【００５７】
また、本実施例においては、一対の容量素子６、７により電源側と負荷側とが絶縁されている。その結果、変圧器を用いて絶縁した場合と比較して小型化、軽量化することができる。
さらにまた、スイッチング素子２２、定電流素子２３などの各素子としてＨＥＭＴを用いた場合、高周波動作が可能となる。例えば、メガヘルツオーダーの動作が可能となる。特に、ＧａＮ系ＨＥＭＴを用いた場合、より一層の高周波動作が可能である。その結果、さらに、第１〜第２の検出コイルの小型化、軽量化することができる。
【００５８】
図４は、第３の実施例における電源装置を例示する回路図である。
図４に表したように、照明装置１ｂは、上記の第２の実施例に係る照明装置１ａと比較して、電源装置２ａの構成が異なっている。すなわち、本実施例においては、上記の第２の実施例における電源装置２ａの替わりに、電源装置２ｂが設けられている。本実施例に係る照明装置の電源装置以外の構成は、図３に表した構成と同様である。
【００５９】
電源装置２ｂは、上記の第２の実施例における電源装置２ａと比較して、スイッチング電源４ａ及び一対の容量素子６、７の構成が異なっている。すなわち、本実施例においては、電源装置２ｂは、スイッチング電源４ｂ、整流回路５ａ、一対の容量素子６ａ、７ａ、保護回路８ａを有している。本実施例におけるスイッチング電源４ｂ及び一対の容量素子６ａ、７ａ以外の構成は、図３に表した構成と同様である。なお、図４においては、整流回路５ａの構成の図示を省略し、保護回路８ａの構成を簡略化して表している。
【００６０】
スイッチング電源４ｂは、上記の第２の実施例におけるスイッチング電源４ａと比較して、ダイオードブリッジ１８と平滑コンデンサ１９とで構成された整流部が無い点が、スイッチング電源４ａと異なる。すなわち、スイッチング電源４ｂは、一対の電源端子１０、１１に直流電源９ａが接続され、電源電圧ＶＩＮが入力される。
スイッチング電源４ｂは、直流の電源電圧ＶＩＮを入力して、交流電圧を出力する。
【００６１】
一対の容量素子６ａ、７ａは、上記の第２の実施例における容量素子６、７と比較して、直列接続された容量素子３９、４０と直列接続された容量素子４１、４２とでそれぞれ構成されている点が異なる。
容量素子３９〜４２は、例えばコンデンサである。また、各容量素子３９〜４２の静電容量は、等しくすることができる。
【００６２】
本実施例における電源装置２ｂの上記以外の構成については、図３に表した構成と同様である。
本実施例においては、一対の容量素子６ａ、７ａが、複数の容量素子で構成されているため、いずれかの容量素子３９〜４２の絶縁性が低下した場合でも、一対の容量素子６ａ、７ａの絶縁性を確保することができる。しかし、照明負荷３の点灯を続けると、一対の容量素子６ａ、７ａの絶縁性の低下による感電などの危険性がある。
【００６３】
そこで、本実施例においては、保護回路８ａにおける制御回路１６ａの基準電圧の設定により、容量素子３９〜４２のいずれかの素子の絶縁性の低下を検出して、スイッチング電源４ｂの動作を停止することができる。その結果、照明負荷３が消灯して、電源側と負荷側との間の絶縁性の低下による感電などの危険性を回避することができる。
第３の実施例の上記以外の効果は、上記の第２の実施例と同様である。
【００６４】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施例について説明した。しかし、本発明は、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。
【００６５】
例えば、前述の第２及び第３の実施例においては、スイッチング素子２２がノーマリオン型の素子である例を示したが、ノーマリオフ型の素子であってもよい。この場合は、電源電圧ＶＩＮの供給を開始したとき、スイッチング電源４ａ、４ｂを起動させるための起動回路が必要になる。
【００６６】
また、スイッチング電源の構成は、図３及び図４に表したものに限定されない。例えば、スイッチング素子で構成されたブリッジ回路としてもよい。この場合は、例えばスイッチング素子の制御端子に供給する電圧を制御してスイッチング電源の動作を停止することができる。
【００６７】
また、スイッチング素子２２、定電流素子２３はＧａＮ系ＨＥＭＴには限定されない。例えば、半導体基板に炭化珪素（ＳｉＣ）や窒化ガリウム（ＧａＮ）やダイヤモンドのようなワイドバンドギャップを有する半導体（ワイドバンドギャップ半導体）を用いて形成した半導体素子でもよい。ここで、ワイドバンドギャップ半導体とは、バンドギャップが約１．４ｅＶのヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）よりもバンドギャップの広い半導体をいう。例えば、バンドギャップが１．５ｅＶ以上の半導体、リン化ガリウム（ＧａＰ、バンドギャップ約２．３ｅＶ）、窒化ガリウム（ＧａＮ、バンドギャップ約３．４ｅＶ）、ダイアモンド（Ｃ、バンドギャップ約５．２７ｅＶ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ、バンドギャップ約５．９ｅＶ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）などが含まれる。このようなワイドバンドギャップ半導体素子は、シリコン（Ｓｉ）系半導体素子と比べ、素子耐圧を等しくした場合、寄生容量が小さく高速動作が可能なため、さらにスイッチング電源の小型化、スイッチング損失の低減が可能である。
【００６８】
また、定電流素子２３は、例えば定電流ダイオードでもよい。この場合は、スイッチング素子２２の制御端子に供給する電圧を制御してスイッチング電源を停止することができる。
【００６９】
さらにまた、照明光源１７はＬＥＤに限らず、ＥＬやＯＬＥＤなどでもよく、照明負荷３には、複数個の照明光源１７が直列又は並列に接続されていてもよい。
また、前述の第１〜第３の実施例においては、スイッチング電源の負荷として照明光源を用いる場合を例示したが、例示したスイッチング電源は、照明光源だけでなく、直流で駆動される負荷であれば用いることができる。
【００７０】
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。
【図１】
2013042266.tif 000003
【図２】
2013042266.tif 000004
【図３】
2013042266.tif 000005
【図４】
2013042266.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年11月20日(2014.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の出力する前記交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記スイッチング電源回路と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源回路と前記整流回路とを高電位側及び低電位側でそれぞれ絶縁する一対の容量素子と、
前記整流回路の出力に接続されるとともに、負荷に接続される一対の出力端子と、
前記一対の容量素子のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性能が低下したことを検出して、前記スイッチング電源回路の動作を停止する保護回路と、
を備えたことを特徴とする電源装置。
【請求項２】
直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の出力する前記交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、
前記スイッチング電源回路と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源回路と前記整流回路とを高電位側及び低電位側でそれぞれ絶縁する一対の容量素子と、
前記整流回路の出力に接続されるとともに、負荷に接続される一対の出力端子と、
を備え、
前記第一対の容量素子のそれぞれは、直列接続された複数のコンデンサを有することを特徴とする電源装置。
【請求項３】
前記保護回路は、前記スイッチング電源回路の出力電流及び出力電圧の少なくとも何れかを検出する検出回路を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
前記保護回路は、
前記スイッチング電源回路の出力と前記一対の容量素子のいずれかとの間に接続された第１の検出コイルと、
前記第１の検出コイルと磁気結合した第２の検出コイルと、
前記第２の検出コイルに誘起された電圧を整流して基準電圧と比較する比較回路と、
を有することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項５】
前記スイッチング電源回路は、入力された直流の電源電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項６】
前記スイッチング電源回路は、入力された交流の電源電圧を電圧の異なる交流電圧に変換するＡＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の電源装置。
【請求項７】
前記スイッチング電源回路は、
共振コイルと、
前記共振コイルと並列に接続され、共振回路を構成する共振コンデンサと、
前記共振コイルと前記共振コンデンサとに接続されたスイッチング素子と、
前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、
を有し、
前記保護回路は、前記定電流素子をオフさせて前記スイッチング電源回路の動作を停止することを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１つに記載の電源装置と、
前記電源装置の前記一対の出力端子に接続された照明負荷と、
を備えたことを特徴とする照明装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の一態様に係る照明装置は、スイッチング電源回路と、整流回路と、一対の容量素子と、一対の出力端子と、保護回路と、を備える。前記スイッチング電源回路は、直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力する。前記整流回路は、前記スイッチング電源回路の出力する前記交流電圧を直流電圧に変換する。前記一対の容量素子は、前記スイッチング電源回路と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源と前記整流回路とを高電位側及び低電位側でそれぞれ絶縁する。前記一対の出力端子は、前記整流回路の出力に接続されるとともに、負荷に接続される。前記保護回路は、前記一対の容量素子のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性能が低下したことを検出して、前記スイッチング電源回路の動作を停止する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
（第１の実施形態）第１の実施形態の電源装置は、直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の出力する前記交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記スイッチング電源回路と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源と前記整流回路とを高電位側及び低電位側でそれぞれ絶縁する一対の容量素子と、前記整流回路の出力に接続されるとともに負荷に接続される一対の出力端子と、前記一対の容量素子のうち少なくともいずれかの素子の絶縁性能が低下したことを検出して、前記スイッチング電源回路の動作を停止する保護回路と、を持つ。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
（第２の実施形態）第２の実施形態の電源装置は、直流または交流の電源電圧を入力して交流電圧を出力するスイッチング電源回路と、前記スイッチング電源回路の出力する前記交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記スイッチング電源回路と前記整流回路との間に接続され、前記スイッチング電源回路と前記整流回路とを高電位側及び低電位側でそれぞれ絶縁する一対の容量素子と、前記整流回路の出力に接続されるとともに、負荷に接続される一対の出力端子と、を備え、前記第一対の容量素子のそれぞれは、直列接続された複数のコンデンサを有することを特徴とする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
（第３の実施形態）第３の実施形態の電源装置は、第１の実施形態の電源装置において、前記保護回路は、前記スイッチング電源の出力電流及び出力電圧の少なくともいずれかを検出する検出回路を有することを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
（第４の実施形態）第４の実施形態の電源装置は、第１の実施形態の電源装置において、前記保護回路は、前記スイッチング電源回路の出力と前記一対の容量素子のいずれかとの間に接続された第１の検出コイルと、前記第１の検出コイルと磁気結合した第２の検出コイルと、前記第２の検出コイルに誘起された電圧を整流して基準電圧と比較する比較回路と、を有することを特徴とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
（第５の実施形態）第５の実施形態の電源装置は、第１〜第４のいずれかの実施形態の電源装置において、前記スイッチング電源回路は、入力された直流の電源電圧を交流電圧に変換するＤＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
（第６の実施形態）第６の実施形態の電源装置は、第１〜第４のいずれかの実施形態の電源装置において、前記スイッチング電源回路は、入力された交流の電源電圧を電圧の異なる交流電圧に変換するＡＣ−ＡＣコンバータであることを特徴とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
（第７の実施形態）第７の実施形態の電源装置は、第１の実施形態の電源装置において、前記スイッチング電源回路は、共振コイルと、前記共振コイルと並列に接続され、共振回路を構成する共振コンデンサと、前記共振コイルと前記共振コンデンサとに接続されたスイッチング素子と、前記スイッチング素子に直列に接続され、前記スイッチング素子の電流が所定の上限値を超えたとき前記スイッチング素子をオフさせる定電流素子と、を有し、前記保護回路は、前記定電流素子をオフさせて前記スイッチング電源回路の動作を停止することを特徴とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
（第８の実施形態）第８の実施形態の照明装置は、第１〜第７のいずれかの実施形態の電源装置と、前記電源装置の前記一対の出力端子に接続された照明負荷と、を備えたことを特徴とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2013042266.tif 000007
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2013042266.tif 000008
【国際調査報告】
2013042266.tif 000009
2013042266.tif 000010