(57)【要約】【課題】省電力化を実現すると共に過電流によるＬＥＤ素子の破損を防止する。【解決手段】ＬＥＤユニット３に直流電力を供給するＬＥＤ照明装置用の点灯装置１であって、この点灯装置１の点灯回路は、昇圧チョッパ回路１１と、この昇圧チョッパ回路１１に接続される過電圧保護回路１２とを備える。過電圧保護回路は、受動素子であるツェナーダイオードから成り、昇圧チョッパ回路１１の出力電圧が所定の電圧を超えた場合でも、過電圧保護回路１２の出力電圧が、昇圧チョッパ回路１１の所定の出力電圧となるように抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤユニットに直流電力を供給するＬＥＤ照明装置用の点灯装置であって、
前記点灯装置の点灯回路は、昇圧チョッパ回路と、
前記昇圧チョッパ回路に接続される過電圧保護回路と、
を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置の点灯装置。
【請求項２】
前記点灯装置の点灯回路に印加される入力電圧は１００Ｖ乃至２００Ｖであり、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧は略４００Ｖであることを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ照明装置用の点灯装置。
【請求項３】
前記過電圧保護回路は、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧が所定の電圧を超えた場合でも、前記過電圧保護回路の出力電圧が、前記昇圧チョッパ回路の前記所定の出力電圧となるように抑えることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置用の点灯装置。
【請求項４】
前記過電圧保護回路は、ツェナーダイオードを主として構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＬＥＤ照明装置用の点灯装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＬＥＤ照明装置用の点灯装置を備えるＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤに流れる電流を検出して出力を制御するＬＥＤ照明装置用の点灯装置、及び、そのような点灯装置を備えるＬＥＤ照明装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
照明分野においては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）素子が盛んに使用され、その用途も多様化している。ＬＥＤ素子は、白熱電球と比べ長寿命で応答性が速く、構造上コンパクトに実装できる。また、各種の色が簡単に実現でき、調光による点灯制御も容易である。そして、灯具などの照明器具は、薄型化が可能になり、立体的に実装できることにより、自由な形状の設計が可能になる等の利点がある。
【０００３】
上述した照明器具は、ＬＥＤ素子と、ＬＥＤ素子を点灯させる点灯装置とが、照明装置に保持されて構成されている。この点灯装置は、複数のＬＥＤ素子からなる光源に一定の電流を供給することによって、複数のＬＥＤ素子を均一な明るさで点灯させる。 
【０００４】
そして、ＬＥＤ駆動装置には、入力電圧が変動しても出力電圧が一定範囲に収まるように制御するために、様々な構成のＤＣ／ＤＣコンバータが用いられる。 例えば、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とのそれぞれを独立に備えて、昇圧チョッパ回路の後段に降圧チョッパ回路を配した構成も提案されている（特許文献１参照）。  
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１００６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで図４に示すように、ＬＥＤ素子は、順方向電圧Ｖｆが閾値電圧を超えて高くなると、順方向電流Ｉｆの変動に対して順方向電圧Ｖｆの変動が小さくなり、順方向電圧Ｖｆは略一定値になる。一例として、順方向電流Ｉｆの定常の使用範囲（数百ｍＡ程度）では、順方向電圧Ｖｆ＝３〜４Ｖ程度になって、ほぼ定電圧特性を示す（順方向電流Ｉｆが変化しても、順方向電圧Ｖｆはあまり変動しない）。 
【０００７】
そして、車載用途などのバッテリ電源を使用するＬＥＤ駆動装置では、入力電圧が使用環境や他の負荷のオン・オフなどによって変動する。ＬＥＤ駆動装置では、この入力電圧の変動に対して出力電圧を一定にするように、定電圧制御を行う。一方、ＬＥＤユニットにおいても、上述のようにＬＥＤ素子そのものが定電圧特性を有しているため、ＬＥＤ電流がある程度大きい領域では略一定の両端電圧を維持する。 
【０００８】
しかしながら、ＬＥＤ駆動装置を昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路とで構成した場合、入力電圧の投入時、遮断時に、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路との各動作開始タイミングによって、降圧チョッパ回路が停止した状態で昇圧チョッパ回路のみが動作することがある。このような場合、ＬＥＤ駆動装置では、昇圧チョッパ回路による高い昇圧チョッパ電圧が降圧されることなく出力電圧として出力され、出力電圧のエネルギー変化はＬＥＤ電流の変化としてあらわれる。すなわち、ＬＥＤ電流Ｉ１が瞬時的に増大して、ＬＥＤユニットに過電流が流れる。例えば、図４の順方向電圧Ｖｆがほぼ定電圧特性を示す領域において、順方向電圧Ｖｆの微小増大分ΔＶｆに対して、順方向電流Ｉｆの増大分ΔＩｆは比較的大きくなり、ＬＥＤユニットに過電流が流れる。 
【０００９】
このように、ＬＥＤユニットに過電流が流れると、ＬＥＤユニットが破壊される虞があり、該降圧チョッパ回路がＬＥＤユニットを保護するという働きを確実に果たしているとはいえない。
【００１０】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、ＬＥＤユニットに直流電力を供給する点灯装置の点灯回路が昇圧チョッパ回路と過電圧保護回路とで構成され、従来ＬＥＤユニット保護のため駆動する降圧チョッパ回路を不要とし、該降圧チョッパ回路で消費されていた電力を不要として省電力化を実現すると共に過電流によるＬＥＤ素子の破損を防止することができるＬＥＤ照明装置用の点灯装置、及び、そのような点灯装置を備えるＬＥＤ照明装置を提供することにある。 
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、ＬＥＤユニットに直流電力を供給するＬＥＤ照明装置用の点灯装置であって、この点灯装置の点灯回路は、昇圧チョッパ回路と、この昇圧チョッパ回路に接続される過電圧保護回路と、を備えることを特徴とするＬＥＤ照明装置の点灯装置を提供するものである。
【００１２】
本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、点灯装置の点灯回路に印加される入力電圧は１００Ｖ乃至２００Ｖであり、昇圧チョッパ回路の出力電圧は略４００Ｖであることを特徴とするＬＥＤ照明装置用の点灯装置を提供するものである。
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第１又は第２のいずれかの解決手段において、過電圧保護回路は、昇圧チョッパ回路の出力電圧が所定の電圧を超えた場合でも、過電圧保護回路の出力電圧が、昇圧チョッパ回路の所定の出力電圧となるように抑えることを特徴とするＬＥＤ照明装置用の点灯装置を提供するものである。
【００１４】
本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第１乃至第３のいずれかの解決手段において、過電圧保護回路は、ツェナーダイオードを主として構成されていることを特徴とするＬＥＤ照明装置用の点灯装置を提供するものである。
【００１５】
本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第１乃至第４のいずれかの解決手段であるＬＥＤ照明装置用の点灯装置を備えるＬＥＤ照明装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明では、ＬＥＤユニットに直流電力を供給する点灯装置の点灯回路が昇圧チョッパ回路と、この昇圧チョッパ回路に接続され出力電圧が該昇圧チョッパ回路の所定の出力電圧となるように抑える過電圧保護回路で構成されているため、何らかの不具合で昇圧チョッパ回路の出力がＬＥＤユニットを点灯させるための所定の電圧（点灯電圧）を超えた場合でも、過電圧保護回路の出力電圧を昇圧チョッパ回路から本来出力されるべきＬＥＤユニットを点灯させるために必要な所定の電圧に抑えることができ、これにより、ＬＥＤユニットが過電圧から保護される実益がある。
【００１７】
この場合、本発明によれば、上記のように、過電圧保護回路を、受動素子であるツェナーダイオードから構成しているため、従来用いられていた能動素子である高圧チョッパ回路と異なり、駆動電力が不要であり、降圧チョッパ回路を不要として該降圧チョッパ回路で消費されていた電力を不要とすることができるので、消費電力を少なく抑えることができる実益がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係わる実施例のＬＥＤ照明装置用の点灯装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】従来のＬＥＤ駆動装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係わる実施例の昇圧チョッパ回路のブロック図である。
【図４】ＬＥＤ素子の特性を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の詳細を図示の実施形態によって説明する。 
【００２０】
図１は、本発明に係わる実施例のＬＥＤ照明装置用の点灯装置１を示す。この点灯装置１は、図１に示すように、電源回路４から出力される直流電圧を入力電圧Ｖ１として入力し、複数のＬＥＤ素子Ｚ１を直列接続したＬＥＤユニット３（ＬＥＤ光源）を出力に接続している。点灯装置１の出力電圧Ｖ３は、ＬＥＤユニット３の両端に印加され、ＬＥＤユニット３はＬＥＤ電流Ｉ１が流れて点灯する。なお、点灯装置１と、電源回路４、及びＬＥＤユニット３で、本発明のＬＥＤ照明装置を構成する。 
【００２１】
点灯装置１は、図１に示すように、昇圧チョッパ回路１１と過電圧保護回路１２とで構成され、昇圧チョッパ回路１１の後段（下流の出力側）に過電圧保護回路１２が接続されている。 昇圧チョッパ回路１１は、入力電圧Ｖ１（第１の直流電圧）を昇圧電圧Ｖ２（第２の直流電圧）に昇圧する。過電圧保護回路１２は、何らかの不具合で昇圧チョッパ回路１１の出力がＬＥＤユニット３を点灯させるための所定の電圧（点灯電圧）を超えた場合でも、過電圧保護回路１２の出力電圧を昇圧チョッパ回路１１から本来出力されるべきＬＥＤユニット３を点灯させるために必要な所定の電圧に抑えるように設定されており、これにより、ＬＥＤユニット３が過電圧から保護される。
【００２２】
図示しないが、一例として、昇圧チョッパ回路１１は、電源回路４の両端間に接続したインダクタとスイッチング素子との直列回路と、スイッチング素子に並列接続したダイオードとコンデンサとの直列回路とを備える。 
【００２３】
昇圧チョッパ回路１１は、スイッチング素子がオンになると、電源回路４−インダクタ−スイッチング素子−電源回路４の経路で電流が流れ、インダクタに磁気エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子がオフになると、インダクタに蓄積された磁気エネルギーが放出され、インダクタ−ダイオード−コンデンサ−電源回路４−インダクタの経路で電流が流れる。このスイッチング素子のオン・オフが繰り返されることによって、コンデンサの両端には、入力電圧Ｖ１より高い昇圧電圧が発生する。そして、コンデンサの両端の電圧が目標電圧Ｖ２となるようにスイッチング素子のオンデューティをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御する。 
【００２４】
図３は、本発明に係わる実施例の昇圧チョッパ回路１１の構成である。昇圧チョッパ回路１１は力率改善回路１１１を備えている。昇圧チョッパ回路１１のインダクタＬの電流が０になってからスイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴをＯＮにする。このＭＯＳＦＥＴの電流波形は三角波である。力率改善回路１１１はＭＯＳＦＥＴのＯＮ幅を一定で動作させ、そのときの瞬時の入力電圧をＶＡＣとすると、三角波のピーク電流はｉp＝ＶＡＣ／Ｌとなり、入力電圧ＶＡＣは正弦波なのでｉpも正弦波となる。ＭＯＳＦＥＴの電流波形は三角波で、出力ダイオードＤoutの電流波形も三角波になるので、それらの電流の平均値ｉaveはｉave＝ｉp／２となり、入力電流平均値も入力電圧の正弦波に比例して正弦波になる。ピーク電流が低く抑えられるので損失が少なく効率の良い力率改善回路を実現している。
【００２５】
本実施例の昇圧チョッパ回路１１は、１００Ｖ乃至２００Ｖの入力電圧が印加され、ＬＥＤユニット３の点灯電圧である４００Ｖの電圧を所定の電圧として出力する。過電圧保護回路１２が接続されていない場合、何らかの不具合で昇圧チョッパ回路１１の出力電圧が所定の電圧を超えた場合、ＬＥＤユニット３には点灯させるために必要な電圧（点灯電圧）を超える過電圧が印加され、ＬＥＤユニット３が破損してしまう虞がある。ＬＥＤユニット３を過電圧から保護するため、過電圧保護回路１２が昇圧チョッパ回路１１とＬＥＤユニット３との間に接続される。昇圧チョッパ回路１１は高電圧・低電流の電力を出力するため、過電圧保護回路１２は、一例としてツェナーダイオードを用いた構成となっている（不図示）。このツェナーダイオードは過電圧を所定の電圧に抑えることができるが、電流はあまり流せないという特性を有するため、昇圧チョッパ回路１１の出力に接続することで、突発的に昇圧チョッパ回路１１で発生した過電圧が過電圧保護回路１２のツェナーダイオードを通過すれば、ＬＥＤユニット３を点灯させるために必要な所定の電圧（点灯電圧）に抑えられるため、ＬＥＤユニット３を過電圧や過電流から保護することができる。
【００２６】
従来のＬＥＤ駆動装置（点灯装置）Ａ１は、図２に示す通り、昇圧チョッパ回路Ａ１１と降圧チョッパ回路Ａ１２から構成されており、昇圧チョッパ回路Ａ１１の昇圧動作、降圧チョッパ回路Ａ１２の降圧動作の順に電力が生成される。何らかの不具合で昇圧チョッパ回路Ａ１１の出力Ｖ２がＬＥＤユニットＡ３を点灯させるために必要な点灯電圧を超えた場合、昇圧チョッパ回路Ａ１１の後段に接続されたと降圧チョッパ回路Ａ１２によって、所定の電圧Ｖ３（点灯電圧）に降圧されるためＬＥＤユニットＡ３には、ＬＥＤ素子Ｚ１を破壊するような高電圧の発生を防ぐことができる。しかし、降圧チョッパ回路Ａ１２は回路の特性上、出力電圧は入力電圧より低くするが、出力される電流は増加するため、上記の異常時には電圧は抑えられても電流によってＬＥＤユニットＡ３が破壊される虞がある。
【００２７】
一方、本発明の過電圧保護回路１２は受動素子で構成されており駆動電力が不要である。しかし、従来例のＬＥＤ駆動装置Ａ１のＬＥＤユニット３を保護する働きのある降圧チョッパ回路Ａ１２は能動素子で構成されているため駆動電力が必要である。
【００２８】
以上述べた通り、本発明のＬＥＤ照明装置用の点灯装置１は昇圧チョッパ回路１１だけが駆動電力が必要で、過電圧保護回路１２は駆動電圧は不要なため、従来ＬＥＤユニット保護のため駆動する降圧チョッパ回路Ａ１２を不要とし、該降圧チョッパ回路Ａ１２で消費されていた電力を不要とするため、点灯装置１で消費される電力が少なくて済む。したがって、ＬＥＤ照明装置の消費電力を少なく抑えることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１    ・・・点灯装置
３    ・・・ＬＥＤユニット
４    ・・・電源回路
１１  ・・・昇圧チョッパ回路
１２  ・・・過電圧保護回路
１１１・・・力率改善回路
Ｚ１  ・・・ＬＥＤ素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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