(57)【要約】【課題】ＬＥＤ照明を感電することなく交換することができるＬＥＤ照明用電源装置を提供する。【解決手段】ＬＥＤ照明用電源装置１は、交流電圧を整流する整流回路２と、整流回路２の脈流出力をスイッチングして平滑コンデンサＣ２で平滑化する力率改善回路３と、力率改善回路３の出力にＬＥＤ照明９を接続するための接続端子Ｔとを、備えるものであって、力率改善回路３の出力するＬＥＤ照明９の駆動電流の流れる経路を開／閉する開閉回路７と、整流回路２に交流電圧が印加されているときに開閉回路７を閉にして、整流回路２に交流電圧が印加されていないときに開閉回路７を開にする切換手段８とを備えるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の脈流出力をスイッチングして平滑コンデンサで平滑化する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力にＬＥＤ照明を接続するための接続端子とを、備えるＬＥＤ照明用電源装置であって、
前記力率改善回路の出力する前記ＬＥＤ照明の駆動電流の流れる経路を開／閉する開閉回路と、
前記整流回路に前記交流電圧が印加されているときに前記開閉回路を閉にして、前記整流回路に前記交流電圧が印加されていないときに前記開閉回路を開にする切換手段とを、備えることを特徴とするＬＥＤ照明用電源装置。
【請求項２】
前記切換手段は、前記接続端子に前記ＬＥＤ照明が接続されていないときに前記開閉回路を開にするＬＥＤ検出回路を備えることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ照明用電源装置。
【請求項３】
前記切換手段は、前記ＬＥＤ検出回路が前記開閉回路を開にした状態をラッチして保持し、前記整流回路への前記交流電圧の印加の停止によりリセットするラッチ回路を備えていることを特徴とする請求項２に記載のＬＥＤ照明用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、力率改善回路でＬＥＤ照明を駆動するＬＥＤ照明用電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
交流電圧を入力してＬＥＤ（発光ダイオード）照明を点灯するＬＥＤ照明用電源装置には、交流電圧を整流する整流回路の出力に力率改善回路を接続し、この力率改善回路でＬＥＤ照明の点灯に必要な直流電圧まで電圧変換を行い、ＬＥＤ照明を駆動するものがある。この力率改善回路は、出力電圧を直流に平滑化するための平滑コンデンサを備えている。
【０００３】
平滑コンデンサは、ＬＥＤ照明の駆動電圧に充電されている。そのため、ＬＥＤ照明用電源装置への交流電圧の印加を停止したとしても、ＬＥＤ照明を交換する際に、平滑コンデンサに繋がる端子に人が接触すると感電する恐れがある。
【０００４】
感電を防止するために、ＬＥＤ照明の消灯時に平滑コンデンサに充電された電荷を放電することが考えられる。例えば、特許文献１には、放電抵抗と放電スイッチとを直列接続したものを平滑コンデンサに並列接続し、電圧変換回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）が動作停止したときに放電スイッチを閉にして、平滑コンデンサに充電された電荷を放電させるＬＥＤ点灯装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−４３９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平滑コンデンサの放電スイッチが閉にされた直後にＬＥＤ照明を交換する場合のように、平滑コンデンサが完全に放電する前にＬＥＤ照明に繋がる端子に接触してしまうと感電する恐れがある。
【０００７】
本発明は、前記の課題を解決するためになされたもので、ＬＥＤ照明を感電することなく交換することができるＬＥＤ照明用電源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】
前記の目的を達成するためになされた、特許請求の範囲の請求項１に記載されたＬＥＤ照明用電源装置は、交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の脈流出力をスイッチングして平滑コンデンサで平滑化する力率改善回路と、前記力率改善回路の出力にＬＥＤ照明を接続するための接続端子とを、備えるＬＥＤ照明用電源装置であって、前記力率改善回路の出力する前記ＬＥＤ照明の駆動電流の流れる経路を開／閉する開閉回路と、前記整流回路に前記交流電圧が印加されているときに前記開閉回路を閉にして、前記整流回路に前記交流電圧が印加されていないときに前記開閉回路を開にする切換手段とを、備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載されたＬＥＤ照明用電源装置は、請求項１に記載のものであり、前記切換手段は、前記接続端子に前記ＬＥＤ照明が接続されていないときに前記開閉回路を開にするＬＥＤ検出回路を備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載されたＬＥＤ照明用電源装置は、請求項２に記載のものであり、前記切換手段は、前記ＬＥＤ検出回路が前記開閉回路を開にした状態をラッチして保持し、前記整流回路への前記交流電圧の印加の停止によりリセットするラッチ回路を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のＬＥＤ照明用電源装置によれば、交流電圧の整流回路への印加の有無に連動させて、ＬＥＤ照明の駆動電流の流れる経路を開閉回路が開閉するため、例え交流電圧の印加を停止した直後に接続端子に接触したとしても、感電を防止することができる。
【００１２】
接続端子にＬＥＤ照明が接続されていないときに開閉回路を開にするＬＥＤ検出回路を備える場合、装置の動作中にＬＥＤ照明を交換するときにも、感電を防止することができる。
【００１３】
開閉回路を開にした状態をラッチして保持し、整流回路への交流電圧の印加の停止によりリセットするラッチ回路を備える場合、装置の動作中、ＬＥＤ照明を交換する際の一時的な接触でＬＥＤ照明の駆動電圧が出力されてしまうことがないため、装置の動作中にＬＥＤ照明を交換するときにも、感電を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用するＬＥＤ照明用電源装置を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態を詳細に説明するが、本発明の範囲はこれらの形態に限定されるものではない。
【００１６】
図１に、本発明を適用するＬＥＤ照明用電源装置１のブロック図を示す。同図は、ＬＥＤ照明用電源装置１にＬＥＤ照明９が接続された状態を示している。ＬＥＤ照明用電源装置１は、入力端子ＩＮ、整流回路２、力率改善回路３、定電流回路６、開閉回路７、切換手段８及び接続端子Ｔを備えている。
【００１７】
入力端子ＩＮは、交流電圧を入力する一対の端子である。入力端子ＩＮには、例えば周波集５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ、交流電圧１００Ｖ又は２００Ｖのような商用交流電源が接続される。
【００１８】
整流回路２は、入力端子ＩＮから入力された交流電圧を整流する回路である。整流回路２は、例えば交流電圧を全波整流電圧に変換するダイオードブリッジＤ１である。整流回路２は、交流電圧を整流した脈流（脈流電圧）を出力する。ＬＥＤ照明用電源装置１の各回路は、図示しないが、整流回路２の脈流出力又は更に後段の電圧を直流化して電源電圧として利用している。
【００１９】
同図では、整流回路２の一対の出力端子間に、フィルタコンデンサＣ１が接続されている例を示している。フィルタコンデンサＣ１は、スイッチングノイズ（高周波ノイズ）を通過させる程度の小さな容量のコンデンサであり、整流回路２の脈流出力を平滑化するものでは無く、力率に影響を与えない。
【００２０】
力率改善回路３は、整流回路２の脈流出力を、コイルＬ１を介してスイッチングして昇圧（電圧変換）し、平滑コンデンサＣ２で平滑化する回路である。具体的には、力率改善回路３は、昇圧型のスイッチング電圧変換回路４とスイッチング制御回路５とを備えている。
【００２１】
昇圧型のスイッチング電圧変換回路４は、昇圧チョッパとも呼ばれ、コイルＬ１、スイッチング素子ＴＲ１、ダイオードＤ２及び平滑コンデンサＣ２を備えている。コイルＬ１の一方の端子は、整流回路２の一方の出力端子に接続されている。コイルＬ１の他方の端子は、スイッチング素子ＴＲ１の一方の端子（ドレイン）及びダイオードＤ２のアノードに接続されている。スイッチング素子ＴＲ１の他方の端子（ソース）は、基準電位になる整流回路２の他方の出力端子に接続されている。スイッチング素子ＴＲ１は、一例としてＮチャネル・エンハンスメント型のＭＯＳ−ＦＥＴである。スイッチング素子ＴＲ１の制御端子（ゲート）は、スイッチング制御回路５に接続されている。ダイオードＤ２のカソードは、平滑コンデンサＣ２の一方の端子（プラス端子）に接続され、力率改善回路３のプラス側出力端子になっている。平滑コンデンサＣ２の他方の端子（マイナス端子）は、基準電位になる整流回路２の他方の出力端子に接続され、力率改善回路３のマイナス側出力端子になっている。
【００２２】
スイッチング制御回路５として、市販されているＩＣ等や公知の回路を使用することができる。
【００２３】
力率改善回路３では、スイッチング制御回路５がスイッチング素子ＴＲ１を高周波スイッチング（オン・オフ）して、整流回路２に入力される交流電流を歪みのない正弦波に成形して力率を改善する力率改善を行うと共に昇圧する。スイッチング素子ＴＲ１がオンの期間に、整流回路２の脈流出力がコイルＬ１及びスイッチング素子ＴＲ１に流れてコイルＬ１にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子ＴＲ１がオフの期間に、コイルＬ１に蓄えられていたエネルギーがダイオードＤ２を介して平滑コンデンサＣ２に充電される。これにより、平滑コンデンサＣ２には、昇圧された電圧が充電されて、平滑コンデンサＣ２によって平滑化された直流電圧が出力される。
【００２４】
接続端子Ｔは、力率改善回路３の出力にＬＥＤ照明９を接続するための一対の端子（Ｔ+、Ｔ-）である。一方の接続端子Ｔ+は、平滑コンデンサＣ２のプラス端子（力率改善回路３のプラス側出力端子）に接続されている。他方の接続端子Ｔ-は、力率改善回路３のマイナス側出力端子（基準電位）に、定電流回路６及び開閉回路７を介して接続されている。接続端子Ｔ（Ｔ+、Ｔ-）には、ＬＥＤ照明９の対応する接続端子Ｕ（Ｕ+、Ｕ-）が接続される。
【００２５】
定電流回路６は、力率改善回路３の出力するＬＥＤ照明９の駆動電流を定電流化する回路である。定電流回路６として公知の回路を使用できる。定電流回路６は、力率改善回路３に対してＬＥＤ照明９の駆動電流の電流値をフィードバックして、力率改善回路３の出力するＬＥＤ照明９の駆動電流を調整することで定電流化するものであることが好ましい。具体的には、定電流回路６は、駆動電流の経路に電流検出抵抗を設けて駆動電流の電流値を検出し、力率改善回路３のスイッチング制御回路５に駆動電流の電流値をフィードバックして、スイッチング制御回路５が駆動電流を定電流化するようにスイッチング素子ＴＲ１のスイッチング（オン・オフの期間や周期）を制御するものであることが好ましい。
【００２６】
開閉回路７は、ＬＥＤ照明９の駆動電流の流れる経路を開／閉するスイッチ回路である。開閉回路７が閉のときに駆動電流の経路が接続され、開のときに駆動電流の経路が切断される。開閉回路７は、切換手段８に開／閉動作を制御される。開閉回路７は、半導体スイッチ素子又はリレーを備えて構成されている。又、後述するように、開閉回路７は、制御信号や電源電圧が掛けられていない通常状態で開状態になるものが用いられている。
【００２７】
切換手段８は、整流回路２（入力端子ＩＮ）に交流電圧が印加されているときに開閉回路７を閉（接続）にして、整流回路２に交流電圧が印加されていないときに開閉回路７を開（切断）にするものである。つまり、切換手段８は、整流回路２（入力端子ＩＮ）への交流電圧の入力の有／無に連動させて、開閉回路７を閉／開する。
【００２８】
切換手段８は、整流回路２に交流電圧が印加されているときに、開閉回路７を閉にする入力検出回路１１を備えている。入力検出回路１１は、整流回路２に交流電圧が印加されていることを直接又は間接的に検出する。例えば、入力検出回路１１は、整流回路２の入力側の電圧（入力端子ＩＮ側の電圧）に基づいて整流回路２への交流電圧の印加を検出（監視）する回路であってもよいし、整流回路２の出力側の電圧に基づいて検出（監視）する回路であってもよいし、整流回路２よりも後段の例えば力率改善回路３の回路内の電圧や出力電圧に基づいて検出（監視）する回路であってもよい。同図には、切換手段８は、整流回路２の出力電圧（力率改善回路３の入力電圧）に基づいて、交流電圧の印加の有無を検出している例を示している。入力検出回路１１は、整流回路２に交流電圧が印加されていないときに開閉回路７を開にする。
【００２９】
整流回路２に交流電圧が印加されていないときは、各回路に電源電圧が掛からない状態になり、開閉回路７にも電源電圧が掛からなくなる。切換手段８として、整流回路２に交流電圧が印加されていないときに開閉回路７を開（切断）にするように、開閉回路７は、制御信号や電源が掛けられていない通常状態で開状態になるものが用いられている。
【００３０】
切換手段８は、更にＬＥＤ検出回路１２を備えていることが好ましく、更にラッチ回路１３を備えていることがより好ましい。ＬＥＤ検出回路１２は、ラッチ回路１３を介して開閉回路７に接続されている。
【００３１】
ＬＥＤ検出回路１２は、接続端子ＴにＬＥＤ照明９が接続されていないときに、開閉回路７を開に切り換えるものである。ラッチ回路１３は、ＬＥＤ検出回路１２が開閉回路７を開にした状態をラッチして保持し、このラッチを整流回路２への交流電圧の印加の停止（交流電圧の再投入）によりリセットするものである。ラッチ回路１３として公知の回路を使用できる。
【００３２】
具体的には、ＬＥＤ検出回路１２は、一例として、過電圧検出回路（電圧比較回路）で構成されてＬＥＤの有無を検出している。過電圧検出回路（電圧比較回路）は、例えば比較器又はオペアンプ等による公知の回路で構成することができる。ＬＥＤ検出回路１２は、力率改善回路３のプラス側出力端子とマイナス側出力端子との間の電圧を検出し、過電圧判別用の所定閾値と比較して、所定閾値以上の電圧のときに開閉回路７を開にする。これは、ＬＥＤ照明９が接続されている場合、力率改善回路３の出力電圧はＬＥＤ照明９の駆動電圧（ＬＥＤ順方向電圧ＶＦ×ＬＥＤの直列数）の取り得る範囲内になるが、ＬＥＤ照明９が接続されていない場合、定電流回路６が電流を流そうとして力率改善回路３が出力可能な最大電圧（過電圧）を出力することを利用している。そのため、過電圧判別用の所定閾値は、ＬＥＤ照明９の駆動電圧よりも高い電圧に設定されると共に、力率改善回路３の出力可能な最大電圧よりも低い電圧に設定される。
【００３３】
ＬＥＤ検出回路１２が過電圧検出回路であるときは、ＬＥＤ照明９の有無だけでなく、ＬＥＤ照明９の駆動電流の経路の断線、及びＬＥＤ照明９の内部の断線も検出することができる。
【００３４】
ＬＥＤ検出回路１２は、接続端子ＴにＬＥＤ照明９が接続されていないときに、力率改善回路３（スイッチング素子ＴＲ１）のスイッチング動作を停止させるものであることが好ましい。さらに、ラッチ回路１３は、ＬＥＤ検出回路１２が力率改善回路３の動作を停止させた状態をラッチして保持し、このラッチを整流回路２への交流電圧の印加の停止によりリセットするものであることが好ましい。
【００３５】
具体的には、ＬＥＤ検出回路１２は、ラッチ回路１３を介して力率改善回路３のスイッチング制御回路５に接続されている。ラッチ回路１３として公知の回路を使用できる。スイッチング制御回路５は、ＬＥＤ検出回路１２からＬＥＤ照明９が接続されていない検出信号が出力されたときに、スイッチング素子ＴＲ１のスイッチングを停止する。ラッチ回路１３は、交流電圧の再投入でリセット（電源リセット）される。
【００３６】
ＬＥＤ照明９は、１つ又は複数のＬＥＤ素子を備えるものである。ＬＥＤ照明９は、直列に接続された複数のＬＥＤ素子を備えるものであってもよいし、直列に接続された複数のＬＥＤ素子を更に並列に複数列備えるものであってもよい。ＬＥＤ素子の接続形態は任意である。
【００３７】
（ＬＥＤ照明用電源装置１の動作）
次に、ＬＥＤ照明用電源装置１の動作について説明する。
【００３８】
最初に、ＬＥＤ照明用電源装置１にＬＥＤ照明９が接続されている状態について説明する。この状態で入力端子ＩＮに交流電圧が印加されると、交流電圧は整流回路２によって脈流に整流される。切換手段８の入力検出回路１１は、整流回路２から脈流が出力されたときに開閉回路７を閉に切り換える。これにより、ＬＥＤ照明９の駆動電流の経路が接続される。
【００３９】
整流回路２の脈流出力は、力率改善回路３に入力される。力率改善回路３は、スイッチング制御回路５の制御によりスイッチング素子ＴＲ１がスイッチングすることで、力率改善動作を行いつつ昇圧し、ＬＥＤ照明９に駆動電流を出力する。これにより、ＬＥＤ照明９が点灯する。このとき、力率改善回路３の平滑コンデンサＣ２は、ＬＥＤ照明９の駆動電圧に充電される。
【００４０】
ＬＥＤ照明９の駆動電流は、定電流回路６による力率改善回路３への負帰還制御により、一定の電流値になる。そのため、ＬＥＤ照明９は、安定した一定の光強度で点灯する。
【００４１】
力率改善回路３の出力電圧は、ＬＥＤ照明９が接続されて駆動電流が流れているため、過電圧判別用の所定閾値よりも低い正常な駆動電圧になる。そのため、ＬＥＤ検出回路１２は、開閉回路７を開にする信号を出力しない。又、ＬＥＤ検出回路１２は、力率改善回路３の動作を停止させる信号を出力しない。
【００４２】
入力端子ＩＮへの交流電圧の印加を停止すると、入力検出回路１１が整流回路２の出力停止を検出し、開閉回路７を開にする。同時に（又は）、交流電圧の停止により、各回路が動作を停止する。開閉回路７は通常状態で開状態になるものであるので、開になる。つまり、交流電圧の印加の停止で、ＬＥＤ照明９の駆動電流の経路が開になる。
【００４３】
入力端子ＩＮに交流電圧が印加されていない状態で、ＬＥＤ照明９を交換する際に、接続端子Ｔ+、接続端子Ｔ-に人が接触したとしても、平滑コンデンサＣ２に繋がる電流経路が開状態であるので、平滑コンデンサＣ２は放電せず感電しない。
【００４４】
（交流電圧が印加されている状態におけるＬＥＤ照明９の交換）
入力端子ＩＮに交流電圧が印加されている状態でＬＥＤ照明９を取り外すと、これをＬＥＤ検出回路１２が検出し、開閉回路７を開にする。そのため、平滑コンデンサＣ２に繋がる電流経路が開状態になるので、接続端子Ｔ+、接続端子Ｔ-に人が接触したとしても感電しない。ラッチ回路１３を備えることで、ＬＥＤ照明９の交換作業が完了して交流電圧を再投入するまで、電流経路が開状態であり続けるため、感電を確実に防止でき、安全である。
【００４５】
又、入力端子ＩＮに交流電圧が印加されている状態でＬＥＤ照明９を取り外すと、これをＬＥＤ検出回路１２が検出し、力率改善回路３のスイッチング動作を停止させる。これにより、力率改善回路３の昇圧動作は停止して、不要な高電圧が発生されず、より安全であると共に、無駄なエネルギーの消費を無くすことができる。
【００４６】
力率改善回路３が昇圧型のスイッチング電圧変換回路４を備える場合、整流回路２の出力に、コイルＬ１、ダイオードＤ２、接続端子Ｔ+が直列接続されている。そのため、スイッチング素子ＴＲ１がスイッチング動作を止めたとしても、接続端子Ｔ+と基準電位間には、整流回路２の脈流出力を平滑した電圧が出力され続ける。この電圧が出力され続けたとしても、開閉回路７が開であるため、接続端子Ｔ+、接続端子Ｔ-に人が接触したとしても電流が流れず感電しない。ラッチ回路１３を備えることで、ＬＥＤ照明９の交換作業が完了して交流電圧を再投入するまで、力率改善回路３はスイッチング動作を停止しているので、より安全である。
【００４７】
なお、スイッチング電圧変換回路４が昇圧型の回路である例を説明したが、降圧型の回路であってもよい。開閉回路７が接続端子Ｔ-から力率改善回路３（スイッチング電圧変換回路４）のマイナス側出力端子（基準電位）までの経路の途中に設けられている例について説明したが、力率改善回路３（スイッチング電圧変換回路４）のプラス側出力端子から接続端子Ｔ+までの経路の途中に設けられていてもよい。必要性に応じて、ラッチ回路１３は備えていなくてもよい。
【００４８】
入力端子ＩＮと整流回路２との間に、ヒューズ、ノイズフィルタ等が設けられていてもよい。ＬＥＤ検出回路１２は、ＬＥＤ照明９が接続されていることを検出可能な回路であれば他の形式の電気回路であってもよく、又、機械的な接触でＬＥＤ照明９の有無を検出可能な検出スイッチであってもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１はＬＥＤ照明用電源装置、２は整流回路、３は力率改善回路、４はスイッチング電圧変換回路、５はスイッチング制御回路、６は定電流回路、７は開閉回路、８は切換手段、９はＬＥＤ照明、１１は入力検出回路、１２はＬＥＤ検出回路、１３はラッチ回路、Ｃ１はフィルタコンデンサ、Ｃ２は平滑コンデンサ、Ｄ１はダイオードブリッジ、Ｄ２はダイオード、ＩＮは入力端子、Ｌ１はコイル、Ｔ（Ｔ+、Ｔ-）は接続端子、ＴＲ１はスイッチング素子、Ｕ（Ｕ+、Ｕ-）は接続端子である。
【図１】
2019053867.tif 000003