(57)【要約】【課題】ＤＣ／ＤＣコンバータ及び出力過電圧保護の機能を有さない制御ＩＣを用いるＬＥＤ点灯装置において、簡素かつ低コストな付加構成で出力過電圧保護動作を実現する。【解決手段】ＬＥＤ点灯装置（１）は、ＬＥＤを接続可能な出力端子（Ｔ３、Ｔ４）と、出力端子に直流出力を印加するＤＣ／ＤＣコンバータ（３０）と、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作電流を検出する電流検出回路（３５）と、ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動し、電流検出回路によって検出される動作電流が過電流閾値に達する場合にＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止させる出力過電流保護機能を有する制御ＩＣ（４０）と、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定値を超えた場合にＤＣ／ＤＣコンバータの出力を短絡する出力短絡回路（５０）とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを接続可能な出力端子を有するＬＥＤ点灯装置であって、
前記出力端子に直流出力を印加するＤＣ／ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの動作電流を検出する電流検出回路と、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動し、前記電流検出回路によって検出される動作電流が過電流閾値に達する場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止させる出力過電流保護機能を有する制御ＩＣと、
前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定値を超えた場合に前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力を短絡する出力短絡回路と
を備えたＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記ＤＣ／ＤＣコンバータが、スイッチング素子、インダクタ、ダイオード及び前記出力端子に並列接続されたコンデンサを有し、前記スイッチング素子のオン期間に入力電圧が前記スイッチング素子、前記インダクタ及び前記出力端子の直列回路に印加され、前記スイッチング素子のオフ期間に前記インダクタ、前記ダイオード及び前記出力端子の直列回路が形成されるように構成され、
前記動作電流が、前記スイッチング素子に流れるスイッチング電流であり、前記電流検出回路が、前記スイッチング電流を検出する電流検出抵抗であり、
前記制御ＩＣが前記スイッチング素子をＰＷＭ駆動するように構成され、前記出力過電流保護機能が、前記スイッチング素子のオン時からブランキング期間経過後の時点において前記スイッチング電流が前記過電流閾値に達している場合に前記ＰＷＭ駆動を停止する機能である、請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記制御ＩＣが、前記動作電流が複数回にわたって前記過電流閾値に達した場合に前記ＰＷＭ駆動を停止するように構成された、請求項１又は２に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
前記出力短絡回路が、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路及び前記出力端子間に接続されたスイッチ素子を含み、前記電圧検出回路による検出電圧が前記スイッチ素子の制御端子に入力され、前記検出電圧が動作閾値を超えると前記スイッチ素子がオンするように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
前記出力短絡回路が、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路及び前記出力端子間に接続されたサイリスタを含み、前記電圧検出回路による検出電圧が前記サイリスタのゲートに入力され、前記検出電圧が動作閾値を超えると前記サイリスタがオンするように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
前記出力短絡回路が、前記出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路、前記出力端子間に接続されたスイッチ素子、及びシュミットトリガ回路を含み、前記電圧検出回路による検出電圧がシュミットトリガ回路に入力され、該シュミットトリガ回路の出力が前記スイッチ素子の制御端子に入力され、前記検出電圧がオン閾値を超えると前記スイッチ素子がオンし、前記検出電圧が前記オン閾値未満のオフ閾値を下回ると前記スイッチ素子がオフするように構成された、請求項１から３のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置と、前記ＬＥＤとを備えたＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ点灯装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、バック型のＤＣ／ＤＣコンバータを有するＬＥＤ照明装置を開示する。トランスの２次巻線に発生する電圧及び基準電圧生成回路によって生成された基準電圧が比較回路に入力され、比較回路において生成された比較結果信号が電流制御回路に入力される。電流制御回路は、スイッチング素子に直列接続された検出抵抗に発生する電圧に基づいてスイッチング素子をＰＷＭ駆動するとともに、比較結果信号に応じてＰＷＭ動作の状態を制御する。例えば、出力過電圧時にトランスの２次巻線に発生する電圧が増加すると、この増加を示す比較結果信号が生成され、電流制御回路がスイッチング素子のＰＷＭ駆動を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１２０４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記構成によると、当初から出力過電圧保護の機能を有さない電流制御回路に対して、スイッチング素子の通常の駆動のための構成に加えて、比較結果信号を受け付けてそれを処理する追加の構成が必要となる。すなわち、ＤＣ／ＤＣコンバータの２次側において出力過電圧を検出する構成だけでなく、ＤＣ／ＤＣコンバータの１次側の電流制御回路において２次側からの検出結果を処理する構成が必要となり、全体の回路構成が複雑化する。特に、電流制御回路に既存の制御ＩＣが用いられる場合に、その制御ＩＣが、上記検出結果を処理する構成、すなわち、出力過電圧保護のための端子及び機能を有さない場合には、上記回路構成がさらに複雑化するか、あるいは現実的な出力過電圧保護の構成が設計可能でない場合もある。
【０００５】
そこで、本発明は、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びその出力過電圧保護のための機能を有さない制御ＩＣを用いるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置において、簡素かつ低コストな付加構成で出力過電圧保護動作を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の、ＬＥＤを接続可能な出力端子を有するＬＥＤ点灯装置は、出力端子に直流出力を印加するＤＣ／ＤＣコンバータと、ＤＣ／ＤＣコンバータの動作電流を検出する電流検出回路と、ＤＣ／ＤＣコンバータを駆動し、電流検出回路によって検出される動作電流が過電流閾値に達する場合にＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を停止させる出力過電流保護機能を有する制御ＩＣと、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力電圧が所定値を超えた場合にＤＣ／ＤＣコンバータの出力を短絡する出力短絡回路とを備える。
【０００７】
上記ＬＥＤ点灯装置によると、出力端子が開放された無負荷時に、出力短絡回路によってＤＣ／ＤＣコンバータの出力が短絡され、制御ＩＣの出力過電流保護機能によってＤＣ／ＤＣコンバータの駆動が停止される。すなわち、出力端子間に出力短絡回路を付加するだけで、制御ＩＣに対して追加の構成を付加することなく既存の出力過電流保護機能を利用することによって出力過電圧保護の動作を実現することができる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ及びその出力過電圧保護のための機能を有さない制御ＩＣを用いるＬＥＤ点灯装置において、簡素かつ低コストな付加構成で出力過電圧保護動作が実現される。
【０００８】
ここで、ＤＣ／ＤＣコンバータは、スイッチング素子、インダクタ、ダイオード及び出力端子に並列接続されたコンデンサを有し、スイッチング素子のオン期間に入力電圧がスイッチング素子、インダクタ及び出力端子の直列回路に印加され、スイッチング素子のオフ期間にインダクタ、ダイオード及び出力端子の直列回路が形成されるように構成され、動作電流はスイッチング素子に流れるスイッチング電流であり、電流検出回路はスイッチング電流を検出する電流検出抵抗であり、制御ＩＣがスイッチング素子をＰＷＭ駆動するように構成され、出力過電流保護機能は、スイッチング素子のオン時からブランキング期間経過後の時点においてスイッチング電流が過電流閾値に達している場合にＰＷＭ駆動を停止する機能である。このように、本開示の構成は、バック型のＤＣ／ＤＣコンバータ及び上記仕様の制御ＩＣに対して回路構成を複雑化することなく適用可能である。
【０００９】
また、制御ＩＣは、スイッチング素子のオン動作に対して動作電流が連続して複数回にわたって過電流閾値に達した場合にＰＷＭ駆動を停止するように構成されることが好ましい。これにより、ノイズ等に起因して保護動作が誤作動することが防止される。
【００１０】
一形態では、出力短絡回路は、出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路及び出力端子間に接続されたスイッチ素子を含み、電圧検出回路による検出電圧がスイッチ素子の制御端子に入力され、検出電圧が動作閾値を超えるとスイッチ素子がオンするように構成される。これにより、簡素な出力短絡回路が実現される。
【００１１】
他の形態では、出力短絡回路は、出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路及び出力端子間に接続されたサイリスタを含み、電圧検出回路による検出電圧がサイリスタのゲートに入力され、検出電圧が動作閾値を超えるとサイリスタがオンするように構成される。これにより、無負荷時等の出力過電圧時に、サイリスタの保持電流が流れる比較的長い期間にわたってＤＣ／ＤＣコンバータの出力が短絡されるので、制御ＩＣの出力過電流保護機能がより確実に実行される。
【００１２】
他の形態では、出力短絡回路は、出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路、出力端子間に接続されたスイッチ素子、及びシュミットトリガ回路を含み、電圧検出回路による検出電圧がシュミットトリガ回路に入力され、シュミットトリガ回路の出力がスイッチ素子の制御端子に入力され、検出電圧がオン閾値を超えるとスイッチ素子がオンし、検出電圧がオン閾値未満のオフ閾値を下回るとスイッチ素子がオフするように構成される。これにより、無負荷時等の出力過電圧時に、スイッチ素子の動作にヒステリシスが与えられて比較的長い期間にわたってＤＣ／ＤＣコンバータの出力が短絡されるので、制御ＩＣの出力過電流保護機能がより確実に実行される。
【００１３】
本開示のＬＥＤ照明装置は、上記いずれかのＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤを備える。これにより、簡素かつ低コストな付加構成で出力過電圧保護動作が実現されたＬＥＤ照明装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置の回路図である。
【図２】本開示で使用する制御ＩＣを説明するブロック図である。
【図３】本開示で使用する制御ＩＣにおける正常点灯時の動作を説明する図である。
【図４】本開示で使用する制御ＩＣにおける無負荷時の動作を説明する図である。
【図５】第２の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置の回路図である。
【図６】第３の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１に、本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置１及びＬＥＤ照明装置３の回路図を示す。ＬＥＤ照明装置３はＬＥＤ点灯装置１及びＬＥＤ２を含む。ＬＥＤ点灯装置１は、交流電源ＡＣから入力端子Ｔ１及びＴ２を介して交流電圧の供給を受け、出力端子Ｔ３及びＴ４を介して直流出力をＬＥＤ２に供給する。ＬＥＤ２は、ＬＥＤアレイからなるＬＥＤモジュールである。なお、以降の説明において、正常点灯とは、正常なＬＥＤ２がＬＥＤ点灯装置１に正しく接続された状態での点灯をいい、無負荷とは、ＬＥＤ２がＬＥＤ点灯装置１に正しく接続されていない状態又はＬＥＤ２が断線している状態をいうものとする。
【００１６】
ＬＥＤ点灯装置１は、フィルタ整流回路１０、力率改善回路２０（以下、「ＰＦＣ２０」という）、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０、電流検出回路３５、制御ＩＣ４０及び出力短絡回路５０を含む。電流検出回路３５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の一部を形成するものとして図示される。
【００１７】
フィルタ整流回路１０は、ノイズフィルタ、電流ヒューズ、ダイオードブリッジ等を含み、交流電源ＡＣから供給される交流電圧を全波整流する。なお、入力電源が直流電源の場合には、ダイオードブリッジは不要となる。
【００１８】
ＰＦＣ２０は昇圧チョッパ回路からなり、フィルタ整流回路１０からの全波整流出力を昇圧及び平滑する。なお、ＬＥＤ点灯装置１又はＬＥＤ照明装置３が低ワット出力の場合等、力率を改善する必要がない場合には、ＰＦＣ２０の代わりに平滑コンデンサのみが接続されて、いわゆるコンデンサインプット型の回路が構成されてもよい。いずれの場合であっても、フィルタ整流回路１０及びＰＦＣ２０の後段のＤＣ／ＤＣコンバータ３０には平滑電圧が入力される。
【００１９】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３０は、スイッチング素子３１、インダクタ３２（チョークコイル）、ダイオード３３及びコンデンサ３４を備え、バック型の降圧チョッパ回路を構成する。スイッチング素子３１はＭＯＳＦＥＴからなり（以下、「ＦＥＴ３１」という）。電流検出回路３５は、低抵抗素子からなる電流検出抵抗である（以下、「電流検出抵抗３５」という）。電流検出抵抗３５はＦＥＴ３１のソースとグランドＧの間に接続され、電流検出抵抗３５には、ＦＥＴ３１のスイッチング電流に比例した電圧ＶＬが発生する。この電圧ＶＬは制御ＩＣ４０に入力される。
【００２０】
ＦＥＴ３１は、制御ＩＣ４０によってＰＷＭ駆動される。ＦＥＴ３１のオン期間において、ＰＦＣ２０の平滑出力→ＬＥＤ２→インダクタ３２→ＦＥＴ３１→電流検出抵抗３５→グランドＧに電流が流れる。また、ＰＦＣ２０の平滑出力→コンデンサ３４→インダクタ３２→ＦＥＴ３１→電流検出抵抗３５→グランドＧにも若干の電流が流れる。ＦＥＴ３１のオフ期間において、インダクタ３２に蓄えられたエネルギーによって、インダクタ３２→ダイオード３３→ＬＥＤ２→インダクタ３２に電流が流れる。また、インダクタ３２→ダイオード３３→コンデンサ３４→インダクタ３２にも若干の電流が流れる。なお、以降の説明において、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧（すなわち、コンデンサ３４の電圧及び出力端子Ｔ３−Ｔ４間の電圧）を単に「出力電圧」という。
【００２１】
制御ＩＣ４０は、ＦＥＴ３１のＰＷＭ駆動におけるオンタイミング及びオフタイミングを決定する。制御ＩＣ４０は、少なくとも、端子Ｐ１、端子Ｐ２、端子Ｐ３及び端子Ｐ４を有する。制御ＩＣ４０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧又はインダクタ３２の補助巻線（不図示）の電圧をもとに制御電源が適宜供給されるものとする。また、制御ＩＣ４０は、不図示の他の端子及び各端子に接続される周辺回路を適宜有するものとする。
【００２２】
端子Ｐ１は所定の電圧源４１に接続される、電圧源４１は制御ＩＣ４０の内部レギュレータ出力の分圧回路である。端子Ｐ２は、ＦＥＴ３１のゲートにゲート抵抗（不図示）を介して接続される。端子Ｐ３−端子Ｐ４間には電流検出抵抗３５が並列接続され、端子Ｐ４はグランドＧに接続される。したがって、端子Ｐ３には、スイッチング電流に応じて電流検出抵抗３５に発生する電圧ＶＬが入力される。
【００２３】
図２、図３及び図４を用いて、制御ＩＣ４０のＰＷＭ動作及び出力過電流保護機能について説明する。図２は、制御ＩＣ４０の端子Ｐ１〜Ｐ４に関連する内部構成を示すブロック図である。制御ＩＣ４０は、その内部に、コンパレータ４２及び４３、基準電圧源４４、抵抗４５及び４６、ロジック部４７並びにゲートドライバ４８を含む。
【００２４】
コンパレータ４２及び４３の反転入力端子（−）は端子Ｐ３に接続され、コンパレータ４２及び４３の出力端子はロジック部４７に接続される。コンパレータ４２の非反転入力端子（＋）は基準電圧源４４を分圧する抵抗４５及び４６の分圧点に接続され、コンパレータ４３の非反転入力端子（＋）は基準電圧源４４に接続される。抵抗４５及び４６の分圧点の電圧をＶ１、基準電源４４の電圧をＶ２とする。電圧Ｖ１及びＶ２は端子Ｐ１の入力電圧（電圧源４１）によって変更可能であり、電圧Ｖ２は本開示における過電流閾値に対応する電圧である。ロジック部４７は、コンパレータ４２及び４３の出力に応じてゲートドライバ４８の出力状態（すなわち、ゲート信号）を決定する。ゲートドライバ４８は、端子Ｐ２に接続され、ＦＥＴ３１を駆動する。なお、コンパレータ４２及び４３並びにロジック部４７の動作論理は、上記と逆であってもよい。すなわち、コンパレータ４２及び４３の非反転入力端子（＋）が端子Ｐ３に接続され、コンパレータ４２及び４３の反転入力端子（−）にそれぞれ電圧Ｖ１及びＶ２が入力され、これに対応してロジック部４７の動作論理が適宜設定されてもよい。
【００２５】
図３は、正常点灯時における制御ＩＣ４０の動作を示す。上段は端子Ｐ２のゲート信号を示し、下段はスイッチング電流に対応する端子Ｐ３の電圧ＶＬを示す。なお、図は模式図であり、各波形の図示は誇張又は省略されている。
【００２６】
時刻ｔ０において、ロジック部４７がゲートドライバ４８を介してＦＥＴ３１をオンする。期間ｔ０〜ｔ１はブランキング期間であり、このブランキング期間においては、ロジック部４７はコンパレータ４２及び４３の出力に応答しない。これは、ＦＥＴ３１がオンした瞬間におけるスパイクノイズ等に起因して起こり得るコンパレータ４２及び４３の出力反転をＰＷＭ動作に反映させないためである。時刻ｔ０の後（又はスパイクノイズの期間の後）に、ＰＦＣ２０の平滑出力→ＬＥＤ２→インダクタ３２→ＦＥＴ３１→電流検出抵抗３５→グランドＧに電流が流れ、この時のスイッチング電流に応じて端子Ｐ３の電圧ＶＬが上昇していく。
【００２７】
時刻ｔ２において、端子Ｐ３の電圧ＶＬが電圧Ｖ１に達してコンパレータ４２の出力がハイレベルからローレベルに反転すると、ロジック部４７はゲートドライバ４８を介してＦＥＴ３１をオフする。
【００２８】
時刻ｔ２から所定のオフ期間（例えば、固定のオフ期間）の経過後の時刻ｔ３において、ロジック部４７は、ゲートドライバ４８を介してＦＥＴ３１を再びオンする。このようにして、正常点灯時においては、上記の期間ｔ０〜ｔ３の動作が反復され、コンパレータ４３の出力が反転することはない。
【００２９】
図４は、出力過電流時（例えば、ＬＥＤ２が短絡故障した場合）における制御ＩＣ４０の動作を示す。上段は端子Ｐ２のゲート信号を示し、下段はスイッチング電流に対応する端子Ｐ３の電圧ＶＬを示す。なお、図は模式図であり、各波形の図示は誇張又は省略されている。
【００３０】
時刻ｔ０において、ロジック部４７がゲートドライバ４８を介してＦＥＴ３１をオンする。期間ｔ０〜ｔ１のブランキング期間内において、ＰＦＣ２０の平滑出力→短絡状態のＬＥＤ２→インダクタ３２→ＦＥＴ３１→電流検出抵抗３５→グランドＧに短絡電流が流れ、この時のスイッチング電流に応じて端子Ｐ３の電圧ＶＬが急峻に上昇する。
【００３１】
ブランキング期間終了時の時刻ｔ１において、端子Ｐ３の電圧ＶＬがすでに電圧Ｖ２に達しているため、コンパレータ４３の出力がローレベルとなっており、ロジック部４７はゲートドライバ４８を介してＦＥＴ３１をオフする。その後、ロジック部４７は、所定のオフ期間（例えば、固定のオフ期間）の経過後の時刻ｔ３において、ゲートドライバ４８を介してＦＥＴ３１をオンする。そして、この期間ｔ０〜ｔ３の動作が反復される。なお、オフ期間が固定長の場合、図３のオフ期間ｔ２〜ｔ３と図４のオフ期間ｔ１〜ｔ３とは同じ長さである。
【００３２】
ここで、ＦＥＴ３１のオン動作に対して、コンパレータ４３が所定回数にわたって反転した時点ｔ４（スイッチング電流が連続して所定回数にわたって過電流閾値に達した時点）の後は、ロジック部４７はゲート信号をローレベルに維持する。すなわち、ロジック部４７は、時刻ｔ４においてＦＥＴ３１のＰＷＭ駆動を停止し、出力過電流保護を実行する。上記所定回数は、複数回であることが好ましく、例えば、図示するように４回であればよい。このように、連続する複数回の出力過電流状態の検出によって出力過電流保護の作動が決定されるので、ノイズ等に起因して保護動作が誤作動することが防止される。出力過電流保護の実行（ゲート信号のオフ状態）は、例えば、制御ＩＣ４０に制御電源が再投入されるまで維持される。
【００３３】
出力短絡回路５０は、分圧抵抗５１〜５３、コンデンサ５４及びスイッチ素子５５（以下、「ＦＥＴ５５」という）を含む。なお、分圧抵抗５１〜５３及びコンデンサ５４をまとめて電圧検出回路５０ｖという。電圧検出回路５０ｖは出力端子Ｔ３−Ｔ４に並列に接続される。ＦＥＴ５５のドレイン及びソースは、それぞれ出力端子Ｔ３側の配線及び出力端子Ｔ４側の配線に接続される。ＦＥＴ５５のゲートは分圧抵抗５１〜５３の分圧点に接続され、分圧点の検出電圧がＦＥＴ５５の動作閾値を超えるとＦＥＴ５５がオンする。すなわち、出力電圧が所定値を超えると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力がＦＥＴ５５によって短絡される。この所定値は、例えば、ＬＥＤ２の順方向電圧Ｖｆよりも若干高い電圧であればよい。
【００３４】
ここで、仮に出力短絡回路５０がなかったとした場合の無負荷時の動作について説明する。無負荷時においては、端子Ｐ３の電圧ＶＬが実質的に発生しないため、制御ＩＣ４０は、ＦＥＴ３１をオンした後（ｔ０）にＦＥＴ３１をオフする契機を得ることができない。これにより、ＰＦＣ２０の出力がコンデンサ３４に並列接続された状態となり、出力電圧がＰＦＣ２０の平滑出力電圧（例えば、４００Ｖ程度）まで上昇することになる。したがって、出力電圧が印加されるコンデンサ３４には、平滑出力電圧に応じた高耐圧部品を用いる必要が生じ、回路が大型化及び高コスト化してしまう。また、上記のように出力端子Ｔ３−Ｔ４間に高電圧が発生した状態が継続することは、安全上好ましくない。
【００３５】
一方、出力短絡回路５０が接続されている場合、出力電圧が上昇して所定値を超えると、無負荷時にはＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力がＦＥＴ５５によって短絡される。これにより、図４に示す出力過電流状態（ＬＥＤ２が短絡故障した場合）と同様の状態が得られる。すなわち、無負荷時においても、制御ＩＣ４０の出力過電流保護の機能が利用されてＰＷＭ駆動が停止され、出力電圧はその後ゼロとなる。
【００３６】
以上のように、本発明のＬＥＤ点灯装置１は、出力端子Ｔ３−Ｔ４に直流出力を印加するＤＣ／ＤＣコンバータ３０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の動作電流を検出する電流検出回路３５と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０を駆動し、電流検出回路３５によって検出される動作電流が過電流閾値に達する場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動を停止させる出力過電流保護機能を有する制御ＩＣ４０と、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力電圧が所定値を超えた場合にＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力を短絡する出力短絡回路５０を備える。これにより、出力端子Ｔ３−Ｔ４が開放された無負荷時に、出力短絡回路５０によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力が短絡され、制御ＩＣ４０の出力過電流保護の機能によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の駆動が停止される。
【００３７】
すなわち、出力端子Ｔ３−Ｔ４間に出力短絡回路５０を付加するだけで、制御ＩＣ４０に対して追加の構成を付加することなく、既存の出力過電流保護機能を利用することによって出力過電圧保護の動作を実現することができる。このように、ＤＣ／ＤＣコンバータ及び出力過電圧保護のための機能を有さない制御ＩＣ４０を用いるＬＥＤ点灯装置１及びＬＥＤ照明装置３において、簡素かつ低コストな付加構成で出力過電圧保護動作が実現される。
【００３８】
そして、本実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０はバック型の降圧チョッパ回路であり、上記の動作電流はＦＥＴ３１に流れるスイッチング電流であり、電流検出回路３５はスイッチング電流を検出する電流検出抵抗３５である。そして、制御ＩＣ４０において、出力過電流保護機能は、ＦＥＴ３１のオン時からブランキング期間経過後の時点においてスイッチング電流が過電流閾値に達している場合にＰＷＭ駆動を停止する機能である。このように、本開示の構成は、バック型のＤＣ／ＤＣコンバータ３０及び上記仕様の制御ＩＣ４０に対して回路構成を複雑化することなく適用可能である。
【００３９】
特に、本実施形態では、出力短絡回路５０は、出力端子Ｔ３−Ｔ４間の電圧を検出する電圧検出回路５０ｖ及びＦＥＴ５５を含み、電圧検出回路５０ｖによる検出電圧がＦＥＴ５５のゲートに入力され、検出電圧が動作閾値を超えるとＦＥＴ５５がオンするように構成されるので、簡素な出力短絡回路５０が実現される。
【００４０】
＜第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、出力短絡回路５０においてＦＥＴ５５がＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力を短絡する構成を示したが、本実施形態では、出力短絡回路５０においてサイリスタがＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力を短絡する構成を示す。
【００４１】
図５に、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１及びＬＥＤ照明装置３の回路図を示す。本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、出力短絡回路５０は、電圧検出回路５０ｖ及びサイリスタ５６を含む。
【００４２】
サイリスタ５６のアノード及びカソードがそれぞれ出力端子Ｔ３側の配線及び出力端子Ｔ４側の配線に接続され、サイリスタ５６のゲートは分圧抵抗５１〜５３の分圧点に接続さる。分圧点の検出電圧がサイリスタ５６の動作閾値を超えるとサイリスタ５６がオンし、その後、保持電流が継続する期間にわたってサイリスタ５６のオン状態が維持される。すなわち、出力電圧が動作閾値を超えると、サイリスタ５６のオン継続期間にわたってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力が短絡される。
【００４３】
以上のように、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１では、出力短絡回路５０は、出力端子Ｔ３−Ｔ４間の電圧を検出する電圧検出回路５０ｖ及びサイリスタ５６を含み、電圧検出回路５０ｖによる検出電圧がサイリスタ５６のゲート端子に入力され、検出電圧が動作閾値を超えるとサイリスタ５６がオンするように構成される。これにより、無負荷時等の出力過電圧時に、サイリスタ５６の保持電流が継続する比較的長い期間にわたってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力が短絡され、制御ＩＣ４０の出力過電流保護機能がより確実に実行される。
【００４４】
＜第３の実施形態＞
上記第１の実施形態では、出力短絡回路５０において出力電圧とＦＥＴ５５の動作とが直接連動する構成を示したが、本実施形態では、出力電圧とＦＥＴ５５の動作との間にヒステリシスがある構成を示す。
【００４５】
図６に、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１の回路図を示す。本実施形態において、第１の実施形態と同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態では、出力短絡回路５０は、電圧検出回路５０ｖ、ＦＥＴ５５、トランジスタ５７及び５８並びに抵抗５９〜６２を含む。
【００４６】
トランジスタ５７及び５８並びに抵抗５９及び６０は、シュミットトリガ回路５５ｓを構成する。トランジスタ５７のベースは、分圧抵抗５１〜５３の分圧点に接続される。トランジスタ５７のコレクタ及びトランジスタ５８のベースはともに抵抗５９を介して出力端子Ｔ３側の配線に接続され、トランジスタ５７のエミッタ及びトランジスタ５８のエミッタはともに抵抗６０を介して出力端子Ｔ４側の配線に接続される。トランジスタ５８のコレクタはＦＥＴ５５のゲートに接続され、抵抗６１を介して出力端子Ｔ３に接続され、抵抗６２を介して出力端子Ｔ４に接続される。
【００４７】
電圧検出回路５０ｖの検出電圧がシュミットトリガ回路５５ｓのオン閾値を超える前は、トランジスタ５７がオフ、トランジスタ５８がオン、ＦＥＴ５５がオフとなる。そして、電圧検出回路５０ｖの検出電圧がシュミットトリガ回路５５ｓのオン閾値を超えると、トランジスタ５７がオンし、トランジスタ５８がオフし、ＦＥＴ５５がオンする。その後、検出電圧がオン閾値から所定量低下してオフ閾値を下回ると、トランジスタ５７がオフし、トランジスタ５８がオンし、ＦＥＴ５５がオフする。
【００４８】
以上のように、本実施形態のＬＥＤ点灯装置１では、出力短絡回路５０は、出力端子間の電圧を検出する電圧検出回路５０ｖ、出力端子Ｔ３−Ｔ４間に接続されたＦＥＴ５５、及びシュミットトリガ回路５５ｓを含み、電圧検出回路５０ｖによる検出電圧がシュミットトリガ回路５５ｓに入力され、シュミットトリガ回路５５ｓの出力がＦＥＴ５５のゲートに入力される。そして、検出電圧がオン閾値を超えるとＦＥＴ５５がオンし、検出電圧がオン閾値未満のオフ閾値を下回るとＦＥＴ５５がオフするように構成される。これにより、無負荷時等の出力過電圧時に、ＦＥＴ５５の動作にヒステリシスが与えられて比較的長い期間にわたってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力が短絡され、制御ＩＣ４０の出力過電流保護機能がより確実に実行される。
【００４９】
＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。
【００５０】
（１）回路素子に関する変形
上記第１から第３の実施形態では、スイッチング素子（ＦＥＴ３１）及びスイッチ素子（ＦＥＴ５５）をＦＥＴとして示したが、これらの素子はＩＧＢＴ、バイポーラトランジスタであってもよい。なお、本開示において「制御端子」とは、ＦＥＴのゲート、ＩＧＢＴのベース及びバイポーラトランジスタのベースの総称である。
【００５１】
（２）制御ＩＣ４０に関する変形
上記第１から第３の実施形態では、特定の仕様の制御ＩＣ４０を用いる構成を示したが、例示の制御ＩＣ４０と実質的に同様のＰＷＭ動作及び出力過電流保護機能を実現する制御ＩＣであれば、他の仕様の制御ＩＣが用いられてもよい。
【００５２】
（３）電流検出回路３５に関する変形
上記第１から第３の実施形態では、検出すべき動作電流はＦＥＴ３１に流れるスイッチング電流であり、電流検出回路が電流検出抵抗３５である構成を示した。一方、検出すべき動作電流がインダクタ３２に流れるインダクタ電流であり、電流検出回路がインダクタ３２の補助巻線及びその補助巻線に発生する電圧を分圧する分圧回路（必要に応じて整流素子）を含む構成であってもよい。この場合、補助巻線電圧の分圧値が制御ＩＣに入力され、制御ＩＣはインダクタ電流に基づいて保護機能（例えば、出力過電流保護機能）を実行する。この構成では、無負荷時に出力短絡回路５０によってＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力が短絡されると、インダクタ電流が急峻に増加する。そして、制御ＩＣは、インダクタ電流（補助巻線による検出電圧）が過電流閾値に達している場合にＰＷＭ駆動を停止する。これにより、出力過電圧保護が実行される。
【００５３】
（４）コンデンサ３４に関する変形
上記第１から第３の実施形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力側に大容量の平滑コンデンサ（ＰＦＣ２０の出力段の平滑コンデンサ又はコンデンサインプット型の場合の平滑コンデンサ）が接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力側に小容量のコンデンサ３４が接続される構成を前提とした。一方、ＰＦＣ２０が接続されずかつＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力側に小容量のコンデンサが接続され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の出力側に大容量のコンデンサが接続される構成（ＰＦＣを有さない力率改善型コンバータ）にも本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１  ＬＥＤ点灯装置
２  ＬＥＤ
３  ＬＥＤ照明装置
３０  ＤＣ／ＤＣコンバータ
３１  ＦＥＴ（スイッチング素子）
３２  インダクタ
３３  ダイオード
３４  コンデンサ
３５  電流検出抵抗（電流検出回路）
４０  制御ＩＣ
５０  出力短絡回路
５０ｖ  電圧検出回路
５５  ＦＥＴ（スイッチ素子）
５５ｓ  シュミットトリガ回路
５６  サイリスタ
【図１】
2018060731.tif 000003
【図２】
2018060731.tif 000004
【図３】
2018060731.tif 000005
【図４】
2018060731.tif 000006
【図５】
2018060731.tif 000007
【図６】
2018060731.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年10月11日(2016.10.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
制御ＩＣ４０は、ＦＥＴ３１のＰＷＭ駆動におけるオンタイミング及びオフタイミングを決定する。制御ＩＣ４０は、少なくとも、端子Ｐ１（基準電圧端子）、端子Ｐ２（ゲート端子）、端子Ｐ３（電流検出端子）及び端子Ｐ４（電流検出グラウンド端子）を有する。制御ＩＣ４０には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３０の入力電圧又はインダクタ３２の補助巻線（不図示）の電圧をもとに制御電源が適宜供給されるものとする。また、制御ＩＣ４０は、不図示の他の端子及び各端子に接続される周辺回路を適宜有するものとする。