(57)【要約】【課題】入力される電源の電圧範囲及び周波数範囲が広い場合でも、効率的に安定して負荷の駆動をさせることができる電源装置及びＬＥＤ照明装置を提供することを目的とする。【解決手段】実施形態にかかる電源装置は、並列に設けられた２つのコンデンサと、２つのコンデンサを介して電源から入力される電流を整流する第１ブリッジと、第１ブリッジが電流を整流した電圧を用いて定電圧を発生させる定電圧回路と、を有することを特徴とする。【選択図】図２
2018063837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に設けられた２つのコンデンサと、
前記２つのコンデンサを介して電源から入力される電流を整流する第１ブリッジと、
前記第１ブリッジが電流を整流した電圧を用いて定電圧を発生させる定電圧回路と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電源から入力される電流を整流する第２ブリッジが電圧を出力したパスに対し、直流成分を抑えて所定の電圧降下をさせるツェナーダイオードと、
前記ツェナーダイオードを介して前記パスから入力される電圧、又は前記第１ブリッジが出力する電圧のいずれか高い電圧を前記定電圧回路に対して出力する第１ダイオードオアと、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記第２ブリッジが出力した電圧に対し、トランスを用いて負荷を駆動する駆動電源と、
前記定電圧を用いて、前記駆動電源が負荷を定電流駆動するように制御する制御回路と、
前記定電圧、又は前記トランスが変圧した電圧のいずれか高い電圧を前記制御回路に対して出力する第２ダイオードオアと、
をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
ＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイと、
請求項３に記載の電源装置と、
を有し、
前記駆動電源は、
前記ＬＥＤアレイを駆動することを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置及びＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
工事を不要とするＬＥＤ照明装置は、入力される電源が商用電源系である場合（ラピッド安定器、グロー安定器、商用ＡＣ電源直結）と、入力される電源がインバータを介している場合がある。つまり、入力電圧範囲及び周波数範囲が広く（電圧３０Ｖ〜２８０Ｖ、周波数５０Ｈｚ〜１００ｋＨｚ）なってしまう。
【０００３】
ＬＥＤ照明装置は、電源がそのまま整流された後に定電圧化されただけでは大きな電力ロスを発生させる場合がある。また、ＬＥＤ照明装置は、インバータによっては起動時に直流電圧をかけられて、その直流電流が大きい場合、起動を停止して不点灯となる場合もある。
【０００４】
また、特許文献１には、電力原から入力する電圧の大きさに応じて、駆動状態と非駆動状態を取り、駆動状態のときに所定の電圧を出力する定電圧生成手段と、定電圧生成手段が駆動状態のとき、その出力電圧を選択して出力し、定電圧生成手段が非駆動状態のとき、電力源の電圧を選択して出力する選択出力手段とを有する定電圧生成回路が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、工事を不要とするＬＥＤ照明装置に入力される電源の電圧範囲及び周波数範囲が広い場合、効率的に安定してＬＥＤ照明装置を駆動させることは困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力される電源の電圧範囲及び周波数範囲が広い場合でも、効率的に安定して負荷の駆動をさせることができる電源装置及びＬＥＤ照明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】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、並列に設けられた２つのコンデンサと、前記２つのコンデンサを介して電源から入力される電流を整流する第１ブリッジと、前記第１ブリッジが電流を整流した電圧を用いて定電圧を発生させる定電圧回路と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、入力される電源の電圧範囲及び周波数範囲が広い場合でも、効率的に安定して負荷の駆動をさせることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、第１実施形態にかかるＬＥＤ照明装置に入力される電源の種類を示す図である。
【図２】図２は、第１実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、第１実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の定電圧電源の構成を示す図である。
【図４】図４は、第２実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の構成を示す図である。
【図５】図５は、第２実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の定電圧電源の構成を示す図である。
【図６】図６は、第３実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の構成を示す図である。
【図７】図７は、第３実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の定電圧電源の構成を示す図である。
【図８】図８は、第３実施形態にかかるＬＥＤ照明装置の駆動電源の構成及びその周辺を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
まず、実施形態にかかるＬＥＤ照明装置に対する入力電源について説明する。図１は、第１実施形態にかかるＬＥＤ照明装置１０に入力される電源の種類を示す図である。例えば、図１（ａ）に示すように、ＬＥＤ照明装置１０は、電源１１が出力する電力に対してインバータ安定器（インバータ）１２が接続され、周波数が２０〜１００ｋＨｚに変換されて、３０〜１５０Ｖ程度にされた電圧が印加される。また、図１（ｂ）に示すように、ＬＥＤ照明装置１０は、ＡＣ商用電源系（ＡＣ直結、グロー／ラピッド安定器）１３などが接続された場合、周波数が５０又は６０ｋＨｚにされた１００〜２８０Ｖの電圧が印加される。
【００１１】
このように、工事レスのＬＥＤ照明装置１０は、例えば入力としてインバータ安定器１２と、ＡＣ商用電源系１３の接続が可能であり、幅広い周波数範囲と電圧範囲の電源が入力される。
【００１２】
図２は、第１実施形態にかかるＬＥＤ照明装置１０の構成を示す図である。図２に示すように、ＬＥＤ照明装置１０は、ＬＥＤアレイ２０と、電源部３０とを有する。ＬＥＤアレイ２０は、ＬＥＤが例えば直列に接続されて配列された照明用ＬＥＤアレイである。
【００１３】
電源部３０は、例えばブリッジ（第２ブリッジと記すことがある）４０、駆動電源４２、定電圧電源４４及び制御回路４６を有する電源装置である。ブリッジ４０は、ＬＥＤ照明装置１０に対してＡＣ商用電源系１３が接続された場合などに、ＬＥＤアレイ２０を駆動するために用いられる駆動用ブリッジであり、ＬＥＤ照明装置１０に対して入力される電流を整流する。
【００１４】
駆動電源４２は、ブリッジ４０が出力する電圧Ｖ１を受入れ、制御回路４６の制御に応じてＬＥＤアレイ２０を定電流駆動する。
【００１５】
定電圧電源４４は、ＬＥＤ照明装置１０に対してインバータ安定器１２が接続された場合などに、ＬＥＤ照明装置１０に対して入力される電流を整流し、制御回路４６に対して例えば＋１５Ｖの定電圧を出力する。より詳細には、定電圧電源４４は、図３に示したように、コンデンサ（Ｃ１）４４０、コンデンサ（Ｃ２）４４２、ブリッジ（第１ブリッジと記すことがある）４４４、及び定電圧回路４４６を有する。
【００１６】
コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２は、並列に設けられ、それぞれＬＥＤ照明装置１０に対して入力された電流の直流成分をカットする。ブリッジ４４４は、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２をそれぞれ介して入力された電流を整流し、定電圧回路４４６に対して出力する。定電圧回路４４６は、ブリッジ４４４が出力した電圧（Ｖ２）を受入れて、例えば＋１５Ｖ（制御回路用電源Ｖｃｏｎ）の定電圧を発生させて出力する。
【００１７】
制御回路４６（図２）は、例えばマイクロコントローラなどによって構成され、定電圧電源４４が出力する定電圧を用いて、駆動電源４２が負荷となるＬＥＤアレイ２０を定電流駆動するようにフィードバック制御を行う。
【００１８】
つまり、ＬＥＤ照明装置１０は、インバータ安定器１２が接続されて最初に直流電圧が印加される場合、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２が直流をカットするため、直流電流が流れないので安定した起動が可能となる。
【００１９】
なお、ＬＥＤ照明装置１０は、インバータ安定器１２及びＡＣ商用電源系１３のいずれが接続された場合にも、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２が直流をカットした電流をブリッジ４４４が整流し、定電圧回路４４６に整流後の電源が供給されて、定電圧回路４４６が定電圧を発生させる。
【００２０】
ここでは、ＬＥＤ照明装置１０にＡＣ商用電源系１３が接続された場合、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２は、直流成分をカットするが、５０／６０Ｈｚ成分を通さなければならないため、高耐圧で大きな容量である必要がある。
【００２１】
図４は、第２実施形態にかかるＬＥＤ照明装置１０ａの構成を示す図である。図４に示すように、ＬＥＤ照明装置１０ａは、ＬＥＤアレイ２０と、電源部３０ａとを有する。なお、実質的に同じ構成には、同一の符号が付してある。
【００２２】
電源部３０ａは、例えばブリッジ４０、駆動電源４２、定電圧電源４４ａ及び制御回路４６を有する電源装置である。定電圧電源４４ａは、ＬＥＤ照明装置１０ａに対してインバータ安定器１２が接続された場合などに、ＬＥＤ照明装置１０ａに対して入力される電流を整流し、制御回路４６に対して例えば＋１５Ｖの定電圧を出力する。より詳細には、定電圧電源４４ａは、図５に示したように、コンデンサ（Ｃ１）４４０、コンデンサ（Ｃ２）４４２、ブリッジ４４４、定電圧回路４４６、ダイオード（Ｄ２）４４８、ダイオード（Ｄ１）４５０、及びツェナーダイオード（ＺＤ１）４５２を有する。なお、定電圧電源４４ａにおいては、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２は、２０ｋＨｚ以上の電流を通過させるような小さな容量のコンデンサであるとする。
【００２３】
ダイオード４４８及びダイオード４５０は、ダイオードオア（第１ダイオードオア）を構成している。ツェナーダイオード４５２は、ＬＥＤ照明装置１０ａに接続された電源から入力される電流を整流するブリッジ４０が電圧を出力したパス（電圧Ｖ１）に対し、直流成分を抑えて所定の電圧降下（Ｖｚ）をさせる。ダイオード４４８及びダイオード４５０は、ツェナーダイオード４５２を介して入力される電圧（電圧Ｖ１）、又はブリッジ４４４が出力する電圧のいずれか高い電圧を定電圧回路４４６に対して出力する。
【００２４】
ＬＥＤ照明装置１０ａにＡＣ商用電源系１３が接続された場合、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２の容量が小さくされて５０／６０Ｈｚの電力がブリッジ４４４を通らないので、ブリッジ４０を通って整流された電力が定電圧回路４４６に供給される。
【００２５】
しかし、定電圧回路４４６に電力がそのまま供給されたのでは、ＬＥＤ照明装置１０ａにインバータ安定器１２が接続された場合の直流電圧印加時に直流電流が流れるため、インバータ安定器１２が起動しない場合がある。そこで、ＬＥＤ照明装置１０ａは、ブリッジ４０のパスに直流電流が流れないようにする。具体的には、ＬＥＤ照明装置１０ａは、ツェナーダイオード４５２の電圧降下Ｖｚで印加された直流電圧分を補償して定電圧回路４４６に電圧がかからないようにして直流電流が流れるのを防ぐ。
【００２６】
そして、ＬＥＤ照明装置１０ａは、インバータ安定器１２が接続された場合には、ツェナーダイオード４５２によるＶｚの電圧降下によってブリッジ４０からは給電されず、ブリッジ４４４から給電される。また、ＬＥＤ照明装置１０ａは、ＡＣ商用電源系１３が接続された場合には、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２によってブリッジ４４４から電力が供給されず、ブリッジ４０からの給電となる。定電圧回路４４６に対しては、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２によって給電が制御されている。
【００２７】
なお、ドロッパー方式の電源生成では、特に高い電圧では電力ロスが大きくなる。電力ロスは、入力電圧Ｖｉｎである場合、負荷電流をＩｌとすると、（Ｖｉｎ−１５Ｖ）ｘＩｌとなる。
【００２８】
図６は、第３実施形態にかかるＬＥＤ照明装置１０ｂの構成を示す図である。図６に示すように、ＬＥＤ照明装置１０ｂは、ＬＥＤアレイ２０と、電源部３０ｂとを有する。
【００２９】
電源部３０ｂは、例えばブリッジ４０、駆動電源４２ｂ、定電圧電源４４ｂ及び制御回路４６を有する電源装置である。定電圧電源４４ｂは、ＬＥＤ照明装置１０ｂに対してインバータ安定器１２が接続された場合などに、ＬＥＤ照明装置１０ｂに対して入力される電流を整流し、制御回路４６に対して例えば＋１５Ｖの定電圧を出力する。より詳細には、定電圧電源４４ｂは、図７に示したように、コンデンサ４４０、コンデンサ４４２、ブリッジ４４４、定電圧回路４４６、ダイオード４４８、ダイオード４５０、及びツェナーダイオード４５２、ダイオード（Ｄ４）４５４、及びダイオード（Ｄ３）４５６を有する。なお、定電圧電源４４ｂにおいては、コンデンサ４４０及びコンデンサ４４２は、２０ｋＨｚ以上の電流を通過させるような小さな容量のコンデンサであるとする。
【００３０】
ダイオード４５４及びダイオード４５６は、ダイオードオア（第２ダイオードオア）を構成している。ダイオード４５４及びダイオード４５６は、定電圧回路４４６が出力した定電圧、又は図８を用いて後述する駆動電源４２ｂのトランス（ＴＲ１）４２０が変圧した電圧（Ｖ３）のいずれか高い電圧を制御回路４６に対して出力する。
【００３１】
図８は、駆動電源４２ｂの構成及びその周辺を示す図である。駆動電源４２ｂは、例えばトランス４２０、ダイオード（Ｄ５）４２２、コンデンサ（Ｃ３）４２４、抵抗４２６、及びスイッチングトランジスタ（Ｑ１）４２８を有する。
【００３２】
トランス４２０は、電力を供給するパスを切替えるスイッチング用インダクタとしての機能と、制御回路４６に対する電圧を発生させるトランスとしての機能を備える。ダイオード４２２は、ＬＥＤアレイ２０を駆動する場合に動作するスイッチングダイオードである。コンデンサ４２４は、電流を平滑化させるスイッチング用平滑コンデンサである。抵抗４２６は、ＬＥＤアレイ２０に流れる電流を検出するための定電流制御用電流検出抵抗である。スイッチングトランジスタ４２８は、制御回路４６の制御に応じて、抵抗（Ｒ１）４２６を流れる電流のフィードバックをオン／オフする。
【００３３】
駆動電源４２ｂを備えたＬＥＤ照明装置１０ｂは、起動時からトランス４２０の定電流スイッチング制御が行われるまでは、ブリッジ４０又はブリッジ４４４を通るパスで制御回路４６に対して電力が供給される。ＬＥＤ照明装置１０ｂは、トランス４２０の定電流スイッチング制御が行われると、そのスイッチングによりトランス４２０が制御回路４６に対する定電圧（制御回路用電源：＋１５Ｖ）を発生させる。
【００３４】
トランス４２０がスイッチングで発生させた定電圧（＋１５Ｖ）と、定電圧回路４４６が発生させた定電圧（＋１５Ｖ）は、ダイオード４５４及びダイオード４５６が構成するダイオードオア（第２ダイオードオア）により、電圧の高いほうが制御回路４６に対して制御用電源として供給される。制御回路４６は、通常動作ではスイッチングによる定電圧から電源を供給される必要がある。よって、トランス４２０のスイッチングによる定電圧は、定電圧回路４４６が発生させる定電圧よりも少し高く設定される。
【００３５】
このように、実施形態にかかるＬＥＤ照明装置は、入力される電源の電圧範囲及び周波数範囲が広い場合でも、効率的に安定して負荷の駆動をさせることができる。
【符号の説明】
【００３６】
１０、１０ａ、１０ｂ    ＬＥＤ照明装置
１２    インバータ安定器
１３    ＡＣ商用電源系
２０    ＬＥＤアレイ
３０、３０ａ、３０ｂ    電源部（電源装置）
４０      ブリッジ
４２、４２ｂ    駆動電源
４４、４４ａ、４４ｂ    定電圧電源
４６    制御回路
４２０  トランス
４２２  ダイオード
４２４  コンデンサ
４２６  抵抗
４２８  スイッチングトランジスタ
４４０  コンデンサ
４４２  コンデンサ
４４４  ブリッジ
４４６  定電圧回路
４４８  ダイオード
４５０  ダイオード
４５２  ツェナーダイオード
４５４  ダイオード
４５６  ダイオード
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３７】
【特許文献１】特開２０１２−１９５２２１号公報
【図１】
2018063837.tif 000003
【図２】
2018063837.tif 000004
【図３】
2018063837.tif 000005
【図４】
2018063837.tif 000006
【図５】
2018063837.tif 000007
【図６】
2018063837.tif 000008
【図７】
2018063837.tif 000009
【図８】
2018063837.tif 000010