(57)【要約】【課題】一時的な異常に対しては異常解消後にＬＥＤを点灯させ、永続的な異常に対してはＬＥＤの消灯又は減光を維持することを可能とするＬＥＤ点灯装置を提供する。【解決手段】本発明のＬＥＤ点灯装置（１）は、ＬＥＤ（２）に対して出力電流を生成する電源回路部（２０、３０、８０）と、作動された場合に電源回路部（２０、３０、８０）からＬＥＤ（２）への出力電流の供給を停止又は低減させる保護回路（６０）と、出力電流に基づく出力パラメータを検出する検出部（４０、４５）と、出力パラメータの異常が検出された場合に保護回路（６０）を所定期間作動させ、保護回路（６０）の作動回数が所定値に達した場合に作動状態を維持するように構成された制御部（７０）を備える。【選択図】  図１
2015159036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤ点灯装置であって、
ＬＥＤに対して出力電流を生成する電源回路部と、
作動された場合に前記ＬＥＤへの前記出力電流の供給を停止又は低減させる保護回路と、
前記出力電流に基づく出力パラメータを検出する検出部と、
前記出力パラメータの異常が検出された場合に前記保護回路を所定期間作動させ、前記保護回路の作動回数が所定値に達した場合に作動状態を維持するように構成された制御部と
を備えたＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記保護回路が、作動された場合に前記電源回路部から前記ＬＥＤへの出力電流経路をバイパスするように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記保護回路が、前記ＬＥＤに並列接続されたスイッチ素子を備え、該スイッチ素子が、前記保護回路が作動されない場合にオフされ、作動された場合にオンされるように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記保護回路が、作動された場合に前記電源回路部から前記ＬＥＤへの出力電流経路を開放するように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記保護回路が、前記ＬＥＤに直列接続されたスイッチ素子を備え、該スイッチ素子が、前記保護回路が作動されない場合にオンされ、作動された場合にオフされるように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記電源回路部が入力電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、該昇圧回路の出力電圧から前記出力電流を生成する電流制御回路を含み、前記保護回路が前記昇圧回路に接続され、前記制御部が前記保護回路を作動させて前記昇圧回路の出力電圧を低減させるように構成された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点灯装置において、前記出力パラメータが前記ＬＥＤ電流であり、前記出力パラメータが異常は、前記ＬＥＤ電流が所定期間にわたって閾値を超えたことである、ＬＥＤ点灯装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置において、前記保護回路の作動間隔が所定時間を超える場合に、前記制御部が前記作動回数の計数値をリセットするように構成されたＬＥＤ点灯装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載のＬＥＤ点灯装置、及び前記ＬＥＤ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、ＬＥＤ等の光源における過電流状態を検出して出力回路の動作を停止させる光源点灯装置を開示する。この光源点灯装置は、交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、直流電源回路からの直流電圧を直流電圧に降圧する降圧チョッパ回路と、検出ＬＥＤ電流に応じて降圧チョッパ回路のスイッチング素子のオン時間を調整するスイッチング素子制御回路を備える。さらに、スイッチング素子制御回路は、ＬＥＤ電流が所定値以上となると降圧チョッパ回路のスイッチング素子をオフして光源点灯装置の出力を停止させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
しかし、特許文献１の構成によると、保護動作に関して、ノイズ等に起因する一時的な過電流状態への保護動作と、回路の短絡故障等による永続的な過電流状態への保護動作とを適切に両立することができないという問題がある。
【０００５】
一時的な過電流状態について、例えば、点灯装置への入力電流が雷サージによって瞬間的に過入力状態となり、これに起因するノイズによって回路が誤動作して一時的に過電流状態が発生する場合がある。このような瞬時的な異常に対しては、保護動作としてＬＥＤを一時的に消灯させること自体に問題はないが、照明装置の本来的な投光機能を失わないようにするためにＬＥＤを自動で再点灯させることが望ましい。特に、落雷等の異常時こそ本来的な照明機能がユーザに対して確保されるべきである。
【０００６】
一方、永続的な過電流状態は、降圧チョッパ回路のスイッチング素子の短絡故障等によって引き起こされる。このような故障は、偶発的な製造不良、ノイズによる過負荷等が原因となり得る。このように、スイッチング素子の短絡故障が過電流の原因である場合には、スイッチング素子の制御は保護動作として有用ではなく、他の強制的な出力停止手段が必要となる。そして、永続的な異常に対しては、保護動作として、ＬＥＤへの出力を停止又は軽減した状態を維持することが望ましい。特に、ＬＥＤと点灯装置とが別置されるような（すなわち、点灯装置の交換が可能な）照明装置においては、ＬＥＤを継続的に使用するためにも過電流によるＬＥＤへのダメージを防止することが望ましい。
【０００７】
このように、起こり得る種々の異常に対して、本来的な照明機能の確保と装置の信頼性の確保とを両立するが望ましい。そこで、本発明は、一時的な異常に対しては異常解消後にＬＥＤを点灯させ、永続的な異常に対してはＬＥＤの消灯を維持することを可能とするＬＥＤ点灯装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤに対して出力電流を生成する電源回路部と、作動された場合に電源回路部からＬＥＤへの出力電流の供給を停止又は低減させる保護回路と、出力電流に基づく出力パラメータを検出する検出部と、出力パラメータの異常が検出された場合に保護回路を所定期間作動させ、保護回路の作動回数が所定値に達した場合に作動状態を維持するように構成された制御部を備える。
【０００９】
すなわち、上記ＬＥＤ点灯装置は、異常が検出された場合に保護回路を所定期間だけ作動させてＬＥＤを一時的に消灯又は減光させ、保護回路の作動回数が所定値に達した場合にその作動状態によるＬＥＤの消灯又は減光を維持する。したがって、一時的な異常に対してはＬＥＤを消灯又は減光後に再点灯させ、永続的な異常に対してはＬＥＤの消灯又は減光による保護動作を維持することが可能となる。
【００１０】
ここで、保護回路は、作動された場合に電源回路部からＬＥＤへの出力電流経路をバイパスするように構成される。これにより、簡素な構成で強制的にＬＥＤ電流を停止できる。保護回路は、例えば、ＬＥＤに並列接続されたスイッチ素子を備え、スイッチ素子が、保護回路が作動されない場合にオフされ、作動された場合にオンされるように構成される。したがって、通常動作における出力電流経路にスイッチ素子が介在しないので、通常動作での保護回路による損失がない。
【００１１】
また、保護回路は、作動された場合に電源回路部からＬＥＤへの出力電流経路を開放するように構成されてもよい。このようにしても、簡素な構成で強制的にＬＥＤ電流を停止できる。保護回路は、例えば、ＬＥＤに直列接続されたスイッチ素子を備え、スイッチ素子が、保護回路が作動されない場合にオンされ、作動された場合にオフされるように構成される。したがって、低い消費電力で保護動作を実現できる。
【００１２】
また更に、電源回路部が入力電源電圧を昇圧して出力する昇圧回路と、昇圧回路の出力電圧から出力電流を生成する電流制御回路を含み、保護回路が昇圧回路に接続され、制御部が保護回路を作動させて昇圧回路の出力電圧を低減させるように構成してもよい。この構成によると、保護回路が出力電流経路上に形成されないため、通常動作及び保護動作の双方において回路損失が小さい。
【００１３】
なお、出力パラメータをＬＥＤ電流として、ＬＥＤ電流が所定期間にわたって閾値を超えたことによって出力パラメータを異常であると判定することが好ましい。これにより、上記の各効果を享受しつつも、簡素な構成で検出部を構成するとともに非常に短時間の異常による保護回路の作動を防止することができる。
【００１４】
また更に、保護回路の作動間隔が所定時間を超える場合に制御部が作動回数の計数値をリセットするようにしてもよい。これにより、ＬＥＤ点灯装置がノイズの多い環境（落雷が頻発する地域、時期等）にある場合においても、単発的な保護動作の繰返しによって保護回路が保護状態に維持されてしまうことを回避し、保護動作をより適正化できる。
【００１５】
本発明のＬＥＤ照明装置は上記のＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤを備える。本発明のＬＥＤ照明装置においては、一時的な異常に対しては異常解消後にＬＥＤが点灯され、永続的な異常に対してはＬＥＤの保護が継続されるので、起こり得る異常に対して、基本的な照明機能の確保と装置の信頼性の確保とを両立することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置を示す回路構成図である。
【図２】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置における一時的な（比較的短い）異常に対する保護回路の動作を説明する図である。
【図３】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置における一時的な（比較的長い）異常に対する保護回路の動作を説明する図である。
【図４】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置における永続的な異常に対する保護回路の動作を説明する図である。
【図５】第１の実施形態によるＬＥＤ点灯装置の制御を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置を示す回路構成図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置を示す回路構成図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の一例によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置を示す回路構成図である。
【図９】本発明の第４の実施形態の他の例によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置を示す回路構成図である。
【図１０】本発明の変形例によるＬＥＤ点灯装置及びＬＥＤ照明装置を示す回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
実施形態１．
図１に、本発明の実施形態に係るＬＥＤ点灯装置１を含むＬＥＤ照明装置３の回路構成図を示す。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には入力端子Ｔ１及びＴ２から交流電源ＡＣ（例えば、商用電源）が入力され、ＬＥＤ点灯装置１の出力端子Ｔ３及びＴ４から直流出力がＬＥＤ２に供給される。ＬＥＤ２は直列接続された複数のＬＥＤ素子２ａからなるＬＥＤモジュール等であればよい。図１においては、４個のＬＥＤ素子２ａを示しているが、ＬＥＤ素子２ａの接続数は任意である。
【００１８】
ＬＥＤ点灯装置１は、入力回路１０、力率改善回路２０（以下、「ＰＦＣ２０」という）、電流制御回路３０、電流検出抵抗４０（検出部）、補助電源回路５０、保護回路６０及び制御部７０を含む。なお、本明細書における説明において、各回路又は構成要素が上記のどのブロックに属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。また、同様の構成要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
ＰＦＣ２０は、インダクタ２１、スイッチング素子２２、ダイオード２３、平滑コンデンサ２４、ＰＷＭ制御回路２５、コンデンサ電圧検出回路２６及び電流検出抵抗２７を含み、コンデンサ電圧検出回路２６は抵抗２６ａ、２６ｂ及び２６ｃからなる分圧回路を含む。以降の説明において、コンデンサ２４の負極側電極と同電位のノードをグランドというものとする。なお、ＰＷＭ制御回路２５は、不図示の配線によってグランド接続されている。スイッチング素子２２はＰＷＭ制御回路２５によって高周波スイッチングによりＰＷＭ制御され、これにより入力力率が改善される。スイッチング素子２２がオンの期間においては、入力回路１０からの脈流電圧がインダクタ２１及びスイッチング素子２２に流れることによりインダクタ２１にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子２２がオフの期間においては、インダクタ２１に蓄えられているエネルギーがダイオード２３を介してコンデンサ２４に充電される。これにより、コンデンサ２４には入力電源電圧から昇圧された電圧が充電される。このように、ＰＦＣ２０は昇圧回路としても機能する。ＰＷＭ制御回路２５は、コンデンサ電圧検出回路２６によって検出されたコンデンサ２４の電圧が所望の値となるようにＰＷＭ制御におけるオン幅を決定するとともに、電流検出抵抗２７によって検出される電流を参照してスイッチング素子２２の動作状態を制御する。
【００２０】
電流制御回路３０は、スイッチング素子３１、インダクタ３２、ダイオード３３、コンデンサ３４、ＰＷＭ制御回路３５及びフィルタコンデンサ３６を含み、降圧チョッパ回路を構成する。なお、ＰＷＭ制御回路３５は不図示の配線によってグランド接続されている。電流制御回路３０は、コンデンサ２４の電圧を電源として制限された出力電流をＬＥＤ２に供給する。スイッチング素子３１はＰＷＭ制御回路３５によってＰＷＭ制御される。スイッチング素子３１がオンの期間においては、ＰＦＣ２０（コンデンサ２４）→スイッチング素子３１→インダクタ３２→ＬＥＤ２→電流検出抵抗４０に出力電流が流れ、インダクタ３２にエネルギーが蓄えられる。スイッチング素子３１がオフの期間においては、インダクタ３２に蓄えられたエネルギーをもとに、インダクタ３２→ＬＥＤ２→電流検出抵抗４０→ダイオード３３に出力電流が流れる。コンデンサ３４は出力電圧及び電流を平滑化する。これにより、制限された直流電流が電流制御回路３０からＬＥＤ２に供給される。
【００２１】
本実施形態において、ＰＦＣ２０及び電流制御回路３０を合わせて電源回路部というものとする。また、本実施形態において、通常動作中の電源回路部の出力電流と、ＬＥＤ２に流れるＬＥＤ電流とは実質的に同じであるので、通常動作に関する限り、出力電流とＬＥＤ電流は、出力パラメータを表す同義の用語であるものとする。
【００２２】
電流検出抵抗４０は０．１〜１Ω程度の低抵抗素子からなる。電流検出抵抗４０に発生した電圧が電流検出値としてＰＷＭ制御回路３５及び制御部７０に供給される。ＰＷＭ制御回路３５において、電流検出値が目標値に一致するようにＰＷＭ制御におけるオン幅が決定され、出力電流（ＬＥＤ電流）が定電流制御される。
【００２３】
補助電源回路５０は、例えば、降圧チョッパ回路、リンギングチョークコンバータ回路、三端子レギュレータ等の定電圧出力回路を含み、コンデンサ２４の電圧からＰＷＭ制御回路２５、ＰＷＭ制御回路３５、保護回路６０及び制御部７０の制御電源を生成する。なお、補助電源回路５０は不図示の配線によってグランド接続されているものとする。制御電源は５〜１５Ｖ程度の一定の低電圧であればよく、ＰＷＭ制御回路２５、ＰＷＭ制御回路３５、保護回路６０及び制御部７０に供給される制御電源は同じ電圧値であっても異なる電圧値であってもよい。
【００２４】
保護回路６０はスイッチ素子６１ａ及びトランジスタ６２を含む。本実施形態では、スイッチ素子６１ａは、ＬＥＤ２に並列接続されるＭＯＳＦＥＴからなる。スイッチ素子６１ａのドレイン端子は電流制御回路３０の高電位側出力配線、すなわち出力端子Ｔ３に接続され、ソース端子は低電位側出力配線、すなわち出力端子Ｔ４に接続される。スイッチ素子６１ａのゲート端子は、補助電源回路５０から給電されるとともに、トランジスタ６２のコレクタ端子に接続される。トランジスタ６２のエミッタ端子は低電位側出力配線に接続され、ベース端子が制御部７０に接続される。これにより、トランジスタ６２がオン状態の場合にはスイッチ素子６１ａがオフされて電源回路部の出力電流がＬＥＤ２に供給され、トランジスタ６２がオフ状態の場合にはスイッチ素子６１ａがオンされて電源回路部からＬＥＤ２への出力電流がバイパスされる。なお、ドレイン端子と高電位側出力配線の間には、必要に応じて抵抗、ＬＥＤ等のインピーダンス素子６３が挿入されていてもよい。これにより、保護動作時のスイッチ素子６１ａのストレスが軽減される。
【００２５】
詳細を後述するように、通常の動作状態においては、トランジスタ６２は制御部７０から印加される正常動作信号（論理ハイ信号）によりオン状態とされ、これによりスイッチ素子６１ａがオフ状態となる。一方、保護動作状態においては、保護信号（論理ロー信号）の印加によりトランジスタ６２がオフ状態とされ、これによりスイッチ素子６１ａがオン状態となる。これにより、保護回路６０が作動されると、電源回路部からＬＥＤ２への出力電流がスイッチ素子６１ａによってバイパスされ、ＬＥＤ２が消灯される。なお、制御部７０からトランジスタ６２への保護信号の印加又は出力の代わりに、オープン出力（すなわち、制御部７０からトランジスタ６２に何も出力されない状態）が適用される構成としてもよい。ただし、本実施形態においては、制御部７０は保護信号の印加又は出力を行うものとする。
【００２６】
制御部７０は補助電源回路５０から制御電源の供給を受けて動作する。制御部７０はマイクロプロセッサを有し、不図示の配線によってグランド接続されている。制御部７０には、電流検出抵抗４０に発生した電圧が電流検出値として入力される。制御部７０は、電流検出値の異常が検出された場合に保護回路６０を所定期間作動させ、その作動回数が所定値に達した場合に保護回路６０の作動状態を維持させるように構成される。
【００２７】
具体的には、本実施形態では、制御部７０は、通常動作中に電流検出値が過電流閾値を所定時間以上（例えば、１秒以上）継続して超えた場合に、異常が発生したものとして保護信号を所定期間（例えば、３秒間）にわたって出力する。すなわち、この場合、制御部７０はスイッチ素子６１ａを３秒間オン状態とした後にオフ状態に復帰させる。そして、スイッチ素子６１ａのオンとオフの繰返し後に、スイッチ素子６１ａのオン状態への移行が所定値（例えば、３回）に達した場合に、制御部７０は、３回目の保護信号の出力を継続してスイッチ素子６１ａのオン状態を維持する。これにより、保護回路６０による保護状態が維持される。
【００２８】
なお、以降の説明において、過電流状態を異常と判定するための上記所定時間（本例では１秒）を異常判定時間というものとし、保護回路６０の作動を試行するための上記所定期間（本例では３秒）を作動試行期間というものとする。また、保護状態を継続させるまでに許容される作動回数（本例では３回）を作動制限値というものとする。
【００２９】
したがって、雷サージ等に起因する電源回路部の誤動作による一時的な過電流が発生した場合、その過電流の継続時間が異常判定時間（１秒）未満であれば保護動作は行われず、ＬＥＤ２は過電流発生期間の前後を通じて点灯を継続する。これにより、比較的短時間の異常は異常として検出されず、保護回路６０の作動及びＬＥＤ２の消灯が回避される。また、上記過電流の継続時間が異常判定時間（１秒）以上であれば作動試行期間（３秒間）にわたって保護動作が適用され、これにより、ＬＥＤは３秒間だけ消灯された後に再点灯される。
【００３０】
一方、電源回路部のいずれかの部品の故障等に起因する永続的な過電流が発生している場合、保護動作が２回試行された後に作動制限値（３回）に達したことに応じて、３回目の保護動作がその後維持される。したがって、ＬＥＤ２は、消灯及び点灯を２回繰り返した後に消灯が維持される。これにより、ＬＥＤ２の過電流継続状態が防止され、ＬＥＤ２が異常から確実に保護される。
【００３１】
なお、上記の保護回路６０の作動回数の計数値は、保護動作間の間隔が所定時間を超える場合にはリセットされるようにしてもよい。これにより、ＬＥＤ点灯装置１乃至はＬＥＤ照明装置３がノイズの多い環境（落雷が頻発する地域、時期等）にある場合においても、単発的な保護動作の繰返しによって保護回路６０が保護状態に維持されてしまうことが回避される。
【００３２】
次に、図２〜図４を参照して、ＬＥＤ点灯装置１における動作を説明する。各図において、上段にＬＥＤ電流を、下段にスイッチ素子６１ａの動作状態を示す。本例では、通常動作時のＬＥＤ電流は５００ｍＡであり、過電流閾値は６００ｍＡであるものとする。ここでも、異常判定時間は１秒であり、作動試行期間は３秒であり、作動制限値は３回である。
【００３３】
図２に、一時的な過電流状態を発生させる誤動作期間が異常判定時間（１秒）未満、例えば５００ｍ秒程度である場合のシーケンスを示す。
時刻ｔ１においてＬＥＤ２への過電流が検出され始めるが、時刻ｔ２において過電流が検出されなくなる。時刻ｔ２は、時刻ｔ１から１秒後の時刻ｔ３よりも前の時刻である。すなわち、ＬＥＤ電流が過電流閾値を超える時間が１秒未満であるので、制御部７０は保護信号を出力せず、スイッチ素子６１ａのオフ状態が維持される。
【００３４】
図３は、一時的な過電流状態を発生させる誤動作継続期間が異常判定時間（１秒）以上、例えば２秒程度である場合のシーケンスを示す。
時刻ｔ１においてＬＥＤ２への過電流が検出され始める。
時刻ｔ３（時刻ｔ１から１秒後）において、制御部７０は、ＬＥＤ電流が過電流閾値を超える時間が異常判定時間（１秒）以上になったことに応じて保護信号を出力する。これにより、スイッチ素子６１ａがオンされ、ＬＥＤ電流が停止される。
時刻ｔ４（時刻ｔ１から２秒後）において、過電流及びそれに起因する誤動作の継続が停止する。ただし、時刻ｔ４において制御状態に変化はない。
時刻ｔ５（時刻ｔ３から３秒後）において、制御部７０は正常動作信号の出力を再開し、これによりスイッチ素子６１ａはオフ状態に戻され、ＬＥＤ電流が再び流れ始める。この時点で過電流状態が解消されているので、その後は通常の点灯動作が行われる。
【００３５】
図４は永続的な過電流状態が発生した場合のシーケンスを示す。時刻ｔ１、ｔ３、及びｔ５までのシーケンスは図３のものと同様である。すなわち、時刻ｔ１において過電流が検出され始め、時刻ｔ３において過電流が異常として検出され、スイッチ素子６１がオンされてＬＥＤ電流が停止される。作動試行期間終了時の時刻ｔ５においてスイッチ素子６１ａがオフされてＬＥＤ電流が復帰する。
【００３６】
時刻ｔ６（時刻ｔ５の直後）において、過電流の原因は解消されていないため、再びＬＥＤ電流が過電流閾値を超える。
時刻ｔ７（時刻ｔ６から１秒後）において、制御部７０は、ＬＥＤ電流が過電流閾値を超える時間が１秒以上になったことに応じて２回目の保護信号の出力を行う。これにより、スイッチ素子６１がオンされ、ＬＥＤ電流が停止される。
時刻ｔ８（時刻ｔ７から３秒後）において、時刻ｔ５と同様に、制御部７０は正常動作信号の出力を再開し、これによりスイッチ素子６１ａはオフ状態に戻され、ＬＥＤ電流が再び流れ始める。
【００３７】
時刻ｔ９（時刻ｔ８の直後）において、時刻ｔ６と同様に、過電流の原因は解消されていないため、再びＬＥＤ電流が過電流閾値を超える。
時刻ｔ１０（時刻ｔ９から１秒後）において、制御部７０は、ＬＥＤ電流が過電流閾値を超える時間が１秒以上になったことに応じて３回目の保護信号の出力を行う。これにより、スイッチ素子６１ａがオンされ、ＬＥＤ電流が停止される。ここで、保護動作の作動回数が３回に達したことに応じて、制御部７０は保護信号の出力、すなわちスイッチ素子６１ａのオン状態によるＬＥＤ２の消灯を維持する。
【００３８】
図５に制御部７０における動作（例えば、制御部７０に含まれるマイクロプロセッサによって実行される処理）を示すフローチャートを示す。なお、各数値の設定は上述の例に従うものとする。
【００３９】
ステップＳ５は、処理の初期状態を規定する。この時点で、制御部７０は正常動作信号をトランジスタ６２に出力し、スイッチ素子６１ａをオフ状態としている。また、作動回数Ｎが０にセットされる。
ステップＳ１０において、過電流状態の継続時間をカウントする過電流タイマＴが０にセットされる。
【００４０】
ステップＳ１５において、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが過電流閾値Ｉｔｈ（図２〜図４の例では６００ｍＡ）を超えるか否かが判定される。ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが過電流閾値Ｉｔｈ以下である場合（ステップＳ１５、ＮＯ）、処理はステップＳ１０に戻る。一方、ＬＥＤ電流ＩＬＥＤが過電流閾値Ｉｔｈを超える場合（ステップＳ１５、ＹＥＳ）、ステップＳ２０において、過電流タイマＴが増分され、処理はステップＳ２５に進む。
【００４１】
ステップＳ２５において、過電流タイマＴが異常判定時間（１秒）以上であるか否かが判定される。過電流タイマＴが１秒未満である場合（ステップＳ２５、ＮＯ）、処理はステップＳ１５に戻り、過電流状態が継続しているか否かの判定処理が続く。過電流タイマＴが１秒以上である場合（ステップＳ２５、ＹＥＳ）、処理はステップＳ３０に進む。
【００４２】
ステップＳ３０において、制御部７０が保護回路６０を作動させる。すなわち、制御部７０はトランジスタ６２に保護信号を出力してスイッチ素子６１ａをオン状態とする。
【００４３】
ステップＳ３５において、制御部７０が保護回路６０を作動試行期間（３秒間）にわたって作動させる。
ステップＳ４０において、作動回数Ｎが増分され、処理はステップＳ４５に進む。
【００４４】
ステップＳ４５において、作動回数Ｎが３に達したか否かが判別される。作動回数Ｎが３に達していない場合（ステップＳ４５、ＮＯ）、処理はステップＳ５０に進み、制御部７０が保護回路６０の作動を解除する。すなわち、制御部７０はトランジスタ６２への正常動作信号の出力を再開してスイッチ素子６１ａをオフ状態とする。その後、処理はステップＳ１０に戻る。一方、作動回数Ｎが３に達した場合（ステップＳ４５、ＹＥＳ）、処理はステップＳ５５に進み、制御部７０が保護回路６０の作動を維持する。すなわち、制御部７０はトランジスタ６２への保護信号の出力を維持してスイッチ素子６１ａのオフ状態を維持する。
【００４５】
なお、ステップＳ１５からステップＳ１０に戻るフロー中に、このループを連続して通る回数（又は時間）を示す値Ｘをカウントするステップ、及びこの値Ｘが所定値を超えた場合に作動回数Ｎをリセットするステップを設けてもよい。これにより、保護回路６０の作動間隔（前回の作動からの経過時間）が所定値を超えた場合、作動回数Ｎがリセットされる。
【００４６】
以上より、本実施形態によると、以下の有利な効果が得られる。
（１）照明機能の確保と装置の信頼性の確保とを両立
ＬＥＤ点灯装置１では、ＬＥＤ電流の異常が検出された場合に保護回路６０が作動試行期間だけ作動されてＬＥＤ電流が停止され、保護回路６０の作動回数が作動制限値に達した場合に、その作動状態、すなわちＬＥＤ２の消灯が維持される。したがって、一時的な（比較的長い）異常に対してはＬＥＤ２を消灯後に再点灯させ、永続的な異常に対してはＬＥＤ２の消灯を維持することが可能となる。これにより、ＬＥＤ照明装置３において、起こり得る異常に対して、基本的な照明機能の確保と装置の信頼性の確保とを両立することができる。
（２）簡素な保護構成及び通常動作における高い回路効率
保護回路６０は、作動された場合に電源回路部からＬＥＤ２への出力電流経路をバイパスするように構成される。これにより、簡素な構成で強制的にＬＥＤ電流を停止できる。更に、保護回路６０は、ＬＥＤ２に並列接続されたスイッチ素子６１ａを備え、通常動作時においては、スイッチ素子６１ａがオフ状態とされるので、通常動作における出力電流経路にスイッチ素子６１ａが介在しない。したがって、本実施形態は、通常動作における保護回路６０による損失がなく、回路効率が高い。
【００４７】
実施形態２．
上記第１の実施形態では、保護動作時に電源回路部からＬＥＤ２への出力電流経路がバイパスされる構成を示したが、本実施形態では、保護動作時に出力電流経路が開放される構成を示す。図６に、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１を含むＬＥＤ照明装置３の回路構成図を示す。図１に示す第１の実施形態の回路と同様の構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態においては、保護回路６０の構成、及びそれに起因して制御部７０から保護回路６０に出力される信号の論理が第１の実施形態のものと異なる。
【００４８】
図６に示すように、保護回路６０はスイッチ素子６１ｂ及びトランジスタ６２を含む。本実施形態では、スイッチ素子６１ｂはＬＥＤ２に直列接続されたＭＯＳＦＥＴからなる。スイッチ素子６１ｂのドレイン端子はＬＥＤ２のカソード側、すなわち出力端子Ｔ４に接続され、ソース端子はグランドに電流検出抵抗４０を介して接続される。すなわち、スイッチ素子６１ｂは低電位側出力配線に挿入される。スイッチ素子６１ｂのゲート端子は、補助電源回路５０から給電されるとともに、トランジスタ６２のコレクタ端子に接続される。トランジスタ６２のエミッタ端子はグランドに電流検出抵抗４０を介して接続され、ベース端子が制御部７０に接続される。これにより、トランジスタ６２がオフ状態の場合にはスイッチ素子６１ｂがオンされて電源回路部の出力電流がＬＥＤ２に供給され、トランジスタ６２がオン状態の場合にはスイッチ素子６１ｂがオフされて電源回路部からＬＥＤ２への出力電流が停止される。
【００４９】
通常の動作状態においては、トランジスタ６２は制御部７０からの正常動作信号（論理ロー信号）の印加によりオフ状態とされ、これによりスイッチ素子６１ｂがオン状態となる。一方、保護動作状態においては、トランジスタ６２は制御部７０からの保護信号（論理ハイ信号）の印加によりオン状態とされ、これによりスイッチ素子６１ｂがオフ状態となる。これにより、保護回路６０が作動されると、ＬＥＤ２への出力電流の経路がスイッチ素子６１ｂによって開放され、ＬＥＤ２が消灯される。なお、制御部７０からトランジスタ６２への正常動作信号の印加の代わりに、オープン出力（すなわち、制御部７０からトランジスタ６２に何も出力されない状態）が適用されるようにしてもよい。ただし、本実施形態においては、制御部７０は正常動作信号の印加又は出力を行うものとする。
【００５０】
本実施形態でも、制御部７０は、電流検出値が過電流閾値を異常判定時間（例えば、１秒以上）にわたって継続して超えた場合に、異常が発生したものとして保護信号を出力する。そして、制御部７０は、保護信号を作動試行期間（例えば、３秒間）にわたって試行的に出力し、すなわち、スイッチ素子６１ｂを３秒間オフ状態とした後にオン状態に復帰させる。その後、スイッチ素子６１ｂのオフ状態への移行が３回に達した場合には、制御部７０は、３回目の保護信号を継続してスイッチ素子６１ｂのオフ状態を維持する。これにより、保護回路６０による保護状態が維持される。
【００５１】
したがって、過電流発生時のシーケンスにおいて、スイッチ素子６１ｂの論理は、図２〜図４に示したスイッチ素子６１ａの論理を反転したものとなる。また、図５に示すフローチャートの該当する処理において、「スイッチ素子６１ａ」を「スイッチ素子６１ｂ」に、「ＯＦＦ」を「ＯＮ」に、及び「ＯＮ」を「ＯＦＦ」にそれぞれ読み替えることにより、本実施形態のフローが実現される。
【００５２】
以上より、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１によると、第１の実施形態で示した有利な効果（１）に加えて更に以下の有利な効果が得られる。
（３）簡素な保護構成及び保護動作における低い消費電力
保護回路６０は、作動された場合に電源回路部からＬＥＤ２への出力電流経路を開放するように構成される。これにより、簡素な構成で強制的にＬＥＤ電流を停止できる。更に、  保護回路６０は、ＬＥＤ２に直列接続されたスイッチ素子６１ｂを備え、保護動作時においては、スイッチ素子６１ｂがオフ状態とされるので、出力電流が流れない。したがって、低い消費電力による保護動作を実現できる。
【００５３】
実施形態３．
上記第１及び第２の実施形態では、保護動作時に電流制御回路３０の出力電流を遮断する構成を示したが、本実施形態では保護動作時に電流制御回路３０の入力電圧（すなわち、ＰＦＣ２０の出力電圧）が低減される構成を示す。ただし、本実施形態は、電源回路部の異常が電流制御回路３０に発生すること（言い換えると、ＰＦＣ２０は正常に動作すること）を前提とする。
【００５４】
図７に、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１を含むＬＥＤ照明装置３の回路構成図を示す。図１に示す第１の実施形態の回路と実質的に同様の構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。本実施形態においては、保護回路６０の構成、及びＰＦＣ２０の電圧検出回路２６の構成が第１の実施形態のものと異なる。本実施形態では、概略として、保護動作時にＰＦＣ２０の出力電圧が保護回路６０の保護動作によって低減される。
【００５５】
図７に示すように、保護回路６０はトランジスタ６２、抵抗６４及び抵抗６５を含む。抵抗６４及び６５はＰＦＣ２０の電圧検出回路２６の一部を構成する。電圧検出回路２６において、抵抗６４及び６５の合成抵抗が図１の抵抗２６ｃに等しくなるように、抵抗６４及び６５の各抵抗値が選定される。トランジスタ６２がオン状態の場合には、抵抗６４及び６５の合成抵抗によって検出される検出電圧がＰＷＭ制御回路２５に入力され、トランジスタ６２がオフ状態の場合には、抵抗６４によって検出される検出電圧がＰＷＭ制御回路２５に入力される。
【００５６】
これにより、トランジスタ６２のオフ時（保護動作時）においては、トランジスタ６２のオン時（通常動作時）に比べて検出電圧が過大評価される。したがって、ＰＷＭ制御回路２５の定電圧制御機能により、トランジスタ６２のオフ時（保護動作時）のＰＦＣ２０の出力電圧は、トランジスタ６２のオン時（通常動作時）の出力電圧よりも低くなる。
【００５７】
保護動作状態においては、制御部７０からの保護信号の出力によりトランジスタ６２がオフ状態とされ、ＰＦＣ２０の出力電圧が低下し、ＬＥＤ２への出力電流が軽減される。なお、ここで、出力低減時のＰＦＣ２０の出力電圧が、ＬＥＤ２の順方向電圧降下Ｖｆ（例えば、２００Ｖ）と電流制御回路３０での電圧降下（例えば、１０Ｖ）の合計値（２１０Ｖ）を超える場合には、ＬＥＤ２は減光点灯される。一方、出力低減時のＰＦＣ２０の出力電圧が上記合計値（２１０Ｖ）以下である場合には、ＬＥＤ２は消灯され、結果として電源回路部の出力電流は停止されることになる。ただし、出力低減時のＰＦＣ２０の出力電圧は、補助電源回路５０が各回路の制御電圧を生成できる電圧以上となるように設定されるものとする。
【００５８】
一時的な過電流状態及び永続的な過電流状態に対する制御は、第１の実施形態における態様と類似する。制御部７０は、電流検出値の異常が検出された場合に保護回路６０を作動試行期間（例えば、３秒）にわたって試行的に作動させ、その作動回数が作動制限値（例えば、３回）に達した場合に保護回路６０の作動状態を継続させるように構成される。第１の実施形態において上述したように、一時的な過電流が発生した場合、その過電流の継続時間が異常判定時間（例えば、１秒）未満であれば保護動作は行われず、１秒以上であれば３秒間だけ保護動作が行われる。前者の場合には、ＬＥＤ２は過電流発生期間の前後を通じて点灯を継続し、後者の場合には、ＬＥＤは３秒間だけ減光又は消灯された後に再点灯される。一方、永続的な過電流が発生している場合、３秒間の保護動作が２回発動された後に、３回目の保護動作がその後継続される。この場合、ＬＥＤ２は、減光又は消灯と点灯とを２回繰り返した後に減光又は消灯が維持される。
【００５９】
なお、本実施形態では、保護動作時にＰＷＭ制御回路２５の定電圧制御における電圧検出レベルを切り換える構成を示したが、定電圧制御の目標値を外部回路により設定できる場合には目標値を切り換える構成としてもよい。
【００６０】
また、保護動作時にＰＦＣ２０の動作が停止される構成としてもよい。ただし、ＰＦＣ２０が動作を停止した場合にも補助電源回路５０が制御電圧を生成できること、及びＰＷＭ制御回路２５の動作を外部回路によって停止できることが条件となる。具体的には、入力電源ＡＣが１００Ｖの場合にＰＦＣ２０が動作を停止すると、ＰＦＣ２０の出力電圧（平滑コンデンサ２４の電圧）は約１４０Ｖに低減されるので、補助電源回路５０が１４０Ｖの入力電圧から各部への５〜１５Ｖの制御電源を生成できる必要がある。本例での保護動作においては、制御部７０はＰＷＭ制御回路２５に保護信号を出力し、ＰＷＭ制御回路２５がスイッチング素子２２の駆動を停止させる。
【００６１】
以上より、本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１によると、電源回路部の以上がＰＦＣ２０ではなく電流制御回路３０に発生することを前提として、第１の実施形態で示した有利な効果（１）に加えて更に以下の有利な効果が得られる。
（４）減光点灯による保護の表示
本実施形態では、保護回路６０はＬＥＤ電流を低減又は停止する。保護動作時にＬＥＤ電流が低減されてＬＥＤ２が減光点灯される場合、ユーザはＬＥＤ点灯装置１に故障が発生したこと、又は商用電源は正しく投入されていることを認識することができる。
（５）通常動作及び保護動作双方における高い回路効率
本実施形態は、保護回路６０が出力電流経路上に形成されないため、通常動作及び保護動作の双方において回路損失が小さいという利点を有する。
【００６２】
実施形態４．
上記各実施形態では、電源回路部が力率改善回路（ＰＦＣ２０）と降圧チョッパ回路（電流制御回路３０）の組合せからなる構成を示したが、本実施形態では、電源回路部が力率改善機能と降圧機能を併せ持つフライバックコンバータからなる構成を示す。図８に本実施形態によるＬＥＤ点灯装置１を含む照明装置３の回路構成図を示す。図１に示す第１の実施形態の回路と実質的に同様の構成要素には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６３】
図８に示すように、電源回路部はフライバックコンバータ８０からなり、第１の実施形態における（定電流制御のための）ＰＷＭ制御回路３５に相当する構成要素が、ＰＷＭ制御回路８５、誤差増幅回路９０及びフォトカプラ９１に分散される。
【００６４】
フライバックコンバータ８０は、トランス８１、スイッチング素子８２、ダイオード８３、平滑コンデンサ８４及びＰＷＭ制御回路８５を含む。フライバックコンバータ８０において、スイッチング素子８２のオン期間にトランス８１の一次巻線Ｎ１によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子８２のオフ期間にそのエネルギーがトランス８１の二次巻線Ｎ２側からダイオード８３を介して平滑コンデンサ８４に充電される。降圧比は一次巻線Ｎ１に対する二次巻線Ｎ２の巻数比によって決まり、出力電流はスイッチング素子８２のＰＷＭ制御におけるオン幅によって決まる。平滑コンデンサ８４はＬＥＤ２に並列接続され、ダイオード８３からの整流出力を平滑化する。ＰＷＭ制御回路８５は、後述するフォトカプラ９１からの入力信号に応じてＰＷＭ制御におけるオン幅を決定し、そのオン幅によりスイッチング素子８２を駆動する。
【００６５】
誤差増幅回路９０は、電流検出抵抗４０によって検出される電流検出値と予め設定された電流目標値との差分を増幅して誤差増幅信号をフォトカプラ９１に出力する。誤差増幅回路９０の基準電位は、トランス８１の二次側、すなわち、平滑コンデンサ８４の負電極側の電位であり、ＰＷＭ制御回路８５の基準電位は、トランス８１の一次側、すなわち、全波整流器１３のアノード側の電位である。したがって、誤差増幅信号は、フォトカプラ９１によって基準電位が変換された状態でＰＷＭ制御回路８５に供給される。ＰＷＭ制御回路８５においては、入力される誤差増幅信号が示す誤差が減少乃至はゼロとなるようにＰＷＭ制御におけるオン幅が決定される。
【００６６】
補助電源回路５０は、トランス８１の補助巻線Ｎ３に発生する電圧からＰＷＭ制御回路８５の制御電源を生成し、トランス８１の補助巻線Ｎ４に発生する電圧から保護回路６０、制御部７０及び誤差増幅回路９０の制御電源を生成する。すなわち、補助電源回路５０には、補助巻線Ｎ３と補助巻線Ｎ４にそれぞれ対応する異なる基準電位の制御電圧発生回路が含まれる。
【００６７】
フライバックコンバータ８０において、一時的な過電流状態の発生要因は実施形態１〜３と同様である。一方、永続的な過電流状態は、ＰＷＭ制御回路８５又は誤差増幅回路９０の故障又は誤動作等により、ＰＷＭ制御におけるオン幅の制御が行われなくなった場合、特に、オン幅が最大値に固定されたような場合に起こり得る。
【００６８】
上記の一時的な過電流状態及び永続的な過電流状態に対する制御は、第１の実施形態において説明したものと同様である。すなわち、制御部７０は、電流検出値の異常が検出された場合に保護回路６０を作動試行期間（例えば、３秒）にわたって試行的に作動させ、その作動回数が作動制限値（例えば、３回）に達した場合に保護回路６０の作動状態を継続させるように構成される。第１の実施形態において上述したように、一時的な過電流が発生した場合、その過電流の継続時間が異常判定時間（例えば、１秒）未満であれば保護動作は行われず、１秒以上であれば３秒間だけ保護動作が行われる。前者の場合には、ＬＥＤ２は過電流発生期間の前後を通じて点灯を継続し、後者の場合には、ＬＥＤは３秒間だけ消灯された後に再点灯される。一方、永続的な過電流が発生している場合、３秒間の保護動作が２回発動された後に、３回目の保護動作がその後継続される。この場合、ＬＥＤ２は、消灯及び点灯を２回繰り返した後に消灯が維持される。
【００６９】
以上のように、本実施形態によると、比較的簡素かつ低コストな所謂ワンコンバータ方式（フライバックコンバータ）からなる電源回路部が採用される場合にも、第１の実施形態と同様の効果（１）及び（２）を得ることができる。
【００７０】
また、図９に示すように、保護回路６０は第２の実施形態と同様の回路（図５参照）であってもよい。この場合の保護回路６０及び制御部７０の動作は、第２の実施形態で説明したものと同様となる。したがって、比較的簡素かつ低コストに構成できる所謂ワンコンバータ方式（フライバックコンバータ）からなる電源回路部が採用される場合にも、第２の実施形態と同様の効果（１）及び（３）を得ることができる。
【００７１】
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。
【００７２】
（１）過電流状態を検出する検出部の変形
上記各実施形態では、最も簡素に実現できる検出部として、ＬＥＤ電流を出力パラメータとして検出する電流検出抵抗４０を示した。代替例として、検出部は、図１０に示すように、ＬＥＤ電流に略比例する照度を出力パラメータとして検出する照度センサであってもよい。図１０のＬＥＤ点灯装置１は、検出部として照度センサ４５を備える点以外は図１のＬＥＤ点灯装置１と同様である。照度センサ４５はＬＥＤ２の近傍に設けられ、ＬＥＤ電流に略比例する照度を検出する（過電流発生時には照度も過渡的に上昇する）。照度センサ４５によって検出された照度の電圧変換値がＰＷＭ制御回路３５及び制御部７０に入力される。この電圧変換値を上記実施形態の電流検出値と同様に処理することにより、本発明が実施される。
【００７３】
（２）第３の実施形態の第１又は第２の実施形態への適用
第３の実施形態は第１又は第２の実施形態に追加的に適用可能である。すなわち、第３の実施形態が第１の実施形態に適用される場合には、保護動作時にスイッチ素子６１ａがオンされるとともにＰＦＣ２０の出力電圧が低減又は停止される。これにより、保護動作時におけるスイッチ素子６１ａの電流ストレスを軽減することができる。また、第３の実施形態が第２の実施形態に適用される場合には、保護動作時にスイッチ素子６１ｂがオフされるとともにＰＦＣ２０の出力電圧が低減又は停止される。これにより、保護動作時におけるスイッチ素子６１ｂの電圧ストレスを軽減することができる。
【００７４】
（３）各数値に関する変形
上記各実施形態において示したそれぞれの数値は例示である。例えば、上記各実施形態では、過電流閾値を６００ｍＡとし、異常判定時間を１秒としたが、過電流閾値の低下及び／又は異常判定時間の短縮によって検出感度を高めることができ、過電流閾値の上昇及び／又は異常判定時間の拡大によって検出感度を下げることができる。また、上記各実施形態では保護動作における作動試行期間を３秒としたが、作動試行期間はこれよりも短くても長くてもよい。また更に、上記各実施形態では、作動制限値を３回としたが、作動制限値は２回であっても４回以上であってもよい。
【００７５】
（４）保護回路６０に関する変形
上記各実施形態では、スイッチ素子６１ａ及び６１ｂとしてＭＯＳＦＥＴを示したが、これらは、ＩＧＢＴ、リレー等他のスイッチ素子であってもよい。また、上記各実施形態では、スイッチ素子６１ｂが低電位側出力配線（出力端子Ｔ４の前段）に挿入される構成を示したが、スイッチ素子６１ｂが高電位側出力配線（出力端子Ｔ３の前段）に挿入される構成としてもよい。また、上記各実施形態では、トランジスタ６２をバイポーラトランジスタとして示したが、トランジスタ６２はＦＥＴであってもよい。ここで、スイッチ素子６１ａ及びトランジスタ６２の動作電圧（制御電圧）が５Ｖ〜１５Ｖであるのに対して、電流検出抵抗４０における電圧降下は数百ｍＶ程度である。したがって、スイッチ素子６１ａ及びトランジスタ６２は、それぞれのソース端子及びエミッタ端子（ＦＥＴの場合にはソース端子）がグランドに接続された場合と実質的に同じ動作をする。したがって、上記各実施形態では、トランジスタ６２のエミッタ端子（ＦＥＴの場合にはソース端子）は電流検出抵抗４０の後段（出力端子Ｔ４側）に接続されているが、電流検出抵抗４０の前段（グランド側）に接続されていてもよい。
【符号の説明】
【００７６】
１  ＬＥＤ点灯装置
２  ＬＥＤ
３  ＬＥＤ照明装置
２０  力率改善回路／ＰＦＣ（昇圧回路）
３０  電流制御回路
４０  電流検出抵抗（検出部）
４５  照度センサ（検出部）
５０  補助電源回路
６０  保護回路
６１ａ、６１ｂ  スイッチ素子
７０  制御部
８０  フライバックコンバータ
【図１】
2015159036.tif 000003
【図２】
2015159036.tif 000004
【図３】
2015159036.tif 000005
【図４】
2015159036.tif 000006
【図５】
2015159036.tif 000007
【図６】
2015159036.tif 000008
【図７】
2015159036.tif 000009
【図８】
2015159036.tif 000010
【図９】
2015159036.tif 000011
【図１０】
2015159036.tif 000012