(57)【要約】【課題】  回路部品に過剰な電気的ストレスがかかりにくい電源装置及び該電源装置を用いた照明器具を提供する。【解決手段】  電源装置１は、出力端間に第１コンデンサＣ１を有するブーストコンバータ２と、ブーストコンバータ２の後段に接続され出力端間に第２コンデンサＣ２を有するバックコンバータ３とを備える。また、第１コンデンサＣ１の両端間には第１スイッチＱ６１と第１抵抗Ｒ６１との直列回路からなる第１放電回路６１が接続され、第２コンデンサＣ２の両端間には第２スイッチＱ６２と第２抵抗Ｒ６２との直列回路からなる第２放電回路６２が接続されている。ブーストコンバータ２への入力電圧が不足したときには、制御回路４により、第１スイッチＱ６１と第２スイッチＱ６２とがそれぞれオン制御される。このとき第１コンデンサＣ１が放電されるから、回路部品に過剰な電気的ストレスがかかりにくい。【選択図】図１
2015091213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端間に第１コンデンサを有するブーストコンバータと、前記ブーストコンバータの後段に接続され出力端間に第２コンデンサを有するバックコンバータとを備える電源装置であって、
第１スイッチと第１抵抗との直列回路からなり前記第１スイッチがオンされたときに前記第１コンデンサを放電させる第１放電回路と、
第２スイッチと第２抵抗との直列回路からなり前記第２スイッチがオンされたときに前記第２コンデンサを放電させる第２放電回路と、
前記ブーストコンバータへの入力電圧が不足する低電圧状態であると判定されたときに前記第１スイッチと前記第２スイッチとをそれぞれオン制御する制御回路とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記第１放電回路は、前記第１コンデンサに並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記第１放電回路は、前記ブーストコンバータの高電圧側の出力端と前記ブーストコンバータの一方の入力端との間に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項４】
出力端間に第１コンデンサを有するブーストコンバータと、前記ブーストコンバータの後段に接続され出力端間に第２コンデンサを有するバックコンバータとを備える電源装置であって、
スイッチと抵抗との直列回路からなり前記第２コンデンサに並列に接続された放電回路と、
前記ブーストコンバータへの入力電圧が不足する低電圧状態であると判定されたときに前記スイッチと前記バックコンバータのスイッチング素子とをそれぞれオン制御する制御回路とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電源装置を備えることを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源装置および該電源装置を用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ブーストコンバータやバックコンバータなどのＤＣ−ＤＣコンバータを備える電源装置が、発光ダイオードの点灯などに用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に、電源装置１の一例を示す。この電源装置１は、外部の交流電源ＡＣに接続される入力端子１１と、例えば発光ダイオードアレイのような負荷Ｚに接続される出力端子１２とを有する。
【０００４】
また、電源装置１は、入力端子１１間に接続されたアクロスザラインコンデンサＣ０と、交流電源ＡＣから入力端子１１に入力された交流電流を全波整流するダイオードブリッジＤＢとを備える。ダイオードブリッジＤＢの低電圧側の出力端はグランドに接続されている。
【０００５】
電源装置１は、突入電流制限回路５を介してダイオードブリッジＤＢの出力端に接続されたブーストコンバータ２と、ブーストコンバータ２の後段に接続され出力端を出力端子１２に接続されたバックコンバータ３と、これらを制御する制御回路４とを備える。
【０００６】
突入電流制限回路５は、ＰＴＣサーミスタ５１とサイリスタ５２との並列回路からなる。始動直後にはＰＴＣサーミスタ５１により突入電流が抑えられる。サイリスタ５２は始動後にオン制御される。具体的には例えば、後述するインダクタＬ１，Ｌ２のいずれかに二次巻線（図示せず）を設け、この二次巻線に誘導された電圧をサイリスタ５２のオン制御に用いることができる。その後、電流が停止してサイリスタ５２がオフされるまでは、比較的に抵抗値が低いサイリスタ５２に電流が流れることで電力ロスが抑えられる。
【０００７】
ブーストコンバータ２は、昇圧チョッパ回路とも呼ばれるものであり、一端が突入電流制限回路５を介してダイオードブリッジＤＢの高電圧側の出力端に接続されたインダクタＬ１と、このインダクタＬ１の他端にアノードを接続されたダイオードＤ１とを備える。また、ブーストコンバータ２は、ダイオードＤ１のカソードに一端を接続され他端をグランドに接続されたコンデンサ（以下、「第１コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ１を備え、この第１コンデンサＣ１の両端がブーストコンバータ２の出力端となっている。さらに、ブーストコンバータ２は、一端をダイオードＤ１のアノードに接続されて他端が抵抗Ｒ１を介してグランドに接続されたスイッチング素子Ｑ１を備える。
【０００８】
バックコンバータ３は、降圧チョッパ回路とも呼ばれるものであり、一端をブーストコンバータ２の高電圧側の出力端に接続されるとともに両端を出力端子１２に接続されたコンデンサ（以下、「第２コンデンサ」と呼ぶ。）Ｃ２を備える。また、バックコンバータ３は、第２コンデンサＣ２の他端に一端を接続されたインダクタＬ２と、このインダクタＬ２の他端に一端が接続され他端が抵抗Ｒ２を介してグランドに接続されたスイッチング素子Ｑ２とを備える。また、バックコンバータ３は、アノードをインダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ２との接続点に接続されカソードをブーストコンバータ２の高電圧側の出力端に接続されたダイオードＤ２を備える。すなわち、ダイオードＤ２は、インダクタＬ２と第２コンデンサＣ２とともにループを構成している。
【０００９】
制御回路４は、上記の各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ駆動する駆動部４１と、ブーストコンバータ２から電力を供給されて駆動部４１の電源を生成する制御電源回路４０とを備える。上記のような制御電源回路４０は例えば周知のレギュレータを用いて実現可能である。駆動部４１は、例えば、ブーストコンバータ２の出力電圧を一定に維持するようにスイッチング素子Ｑ１のオンデューティを制御し、バックコンバータ３の出力電流を一定に維持するようにスイッチング素子Ｑ２のオンデューティを制御する。上記のような駆動部４１は周知の電子回路で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
【００１０】
また、制御回路４は、ブーストコンバータ２への入力電圧（厳密には、入力電圧の実効値）が不足している低電圧状態であるか否かを判定する低電圧判定部４２を有する。具体的には例えば、低電圧判定部４２は、ブーストコンバータ２の入力電圧（すなわちダイオードブリッジＤＢの出力電圧）が平滑された電圧を検出電圧として検出するとともに所定の下限電圧と比較する。そして、低電圧判定部４２は、検出電圧が下限電圧以上であれば低電圧状態ではないと判定し、検出電圧が下限電圧を下回っていれば低電圧状態であると判定する。上記の下限電圧は、例えば、負荷Ｚの動作に必要な出力電圧をブーストコンバータ２が維持できるような入力電圧の最低値程度とされる。
【００１１】
駆動部４１は、低電圧判定部４２により低電圧状態であると判定されると、動作を停止（つまり、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオフ状態に維持）する。
【００１２】
さらに、バックコンバータ３の出力端間に（つまり第２コンデンサＣ２に並列に）接続されたスイッチＱ６２と抵抗Ｒ６２との直列回路からなる放電回路６２を備える電源装置も提供されている（例えば、特許文献２参照）。制御回路４の駆動部４１は、動作を停止する際、放電回路６２のスイッチＱ６２をオン制御することで、第２コンデンサＣ２を放電させる。これにより、停止後、出力端子１２に接続された電線（図示せず）や出力端子１２自体に人が接触したとしても、感電は防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１３−４４１３号公報
【特許文献２】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】
【００１４】
しかしながら、上記のような放電回路６２だけでは、第１コンデンサＣ１は放電されない。従って、図６に示すように、高電圧側の出力端子１２と入力端子１１との間に短絡が発生し、且つ、低電圧判定部４２が低電圧状態ではないと判定する程度に第１コンデンサＣ１の電圧が高い場合、ブーストコンバータ２のスイッチング素子Ｑ１が再度オンされてしまう。すると、図６に破線矢印で示すような経路で第１コンデンサＣ１の放電電流が流れてしまい、この放電電流により、回路部品に過剰な電気的ストレスがかかってしまう可能性があった。
【００１５】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、回路部品に過剰な電気的ストレスがかかりにくい電源装置及び該電源装置を用いた照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の電源装置は、出力端間に第１コンデンサを有するブーストコンバータと、前記ブーストコンバータの後段に接続され出力端間に第２コンデンサを有するバックコンバータとを備える電源装置であって、第１スイッチと第１抵抗との直列回路からなり前記第１スイッチがオンされたときに前記第１コンデンサを放電させる第１放電回路と、第２スイッチと第２抵抗との直列回路からなり前記第２スイッチがオンされたときに前記第２コンデンサを放電させる第２放電回路と、前記ブーストコンバータへの入力電圧が不足する低電圧状態であると判定されたときに前記第１スイッチと前記第２スイッチとをそれぞれオン制御する制御回路とを備えることを特徴とする。
【００１７】
上記の電源装置において、前記第１放電回路は、前記第１コンデンサに並列に接続されていてもよい。
【００１８】
上記の電源装置において、前記第１放電回路は、前記ブーストコンバータの高電圧側の出力端と前記ブーストコンバータの一方の入力端との間に接続されていてもよい。
【００１９】
本発明の別の電源装置は、出力端間に第１コンデンサを有するブーストコンバータと、前記ブーストコンバータの後段に接続され出力端間に第２コンデンサを有するバックコンバータとを備える電源装置であって、スイッチと抵抗との直列回路からなり前記第２コンデンサに並列に接続された放電回路と、前記ブーストコンバータへの入力電圧が不足する低電圧状態であると判定されたときに前記スイッチと前記バックコンバータのスイッチング素子とをそれぞれオン制御する制御回路とを備えることを特徴とする。
【００２０】
本発明の照明器具は、上記いずれかの電源装置を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ブーストコンバータの第１コンデンサが放電されるから、ブーストコンバータの第１コンデンサが放電されない場合に比べ、回路部品に過剰な電気的ストレスがかかりにくい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る電源装置を示す回路ブロック図である。
【図２】本発明の変更例に係る回路ブロック図である。
【図３】本発明の別の変更例に係る回路ブロック図である。
【図４】上記の電源装置を用いた照明器具の一例を示す断面図である。
【図５】電源装置の例を示す回路ブロック図である。
【図６】図５の例において入力端子と高電圧側の出力端子との間に短絡が発生した状態を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の電源装置１は、出力端間に第１コンデンサＣ１を有するブーストコンバータ２と、ブーストコンバータ２の後段に接続され出力端間に第２コンデンサＣ２を有するバックコンバータ３とを備える。また、電源装置１は、第１スイッチＱ６１と第１抵抗Ｒ６１との直列回路からなり第１スイッチＱ６１がオンされたときに第１コンデンサＣ１を放電させる第１放電回路６１を備える。さらに、電源装置１は、第２スイッチＱ６２と第２抵抗Ｒ６２との直列回路からなり第２スイッチＱ６２がオンされたときに第２コンデンサＣ２を放電させる第２放電回路６２を備える。また、電源装置１は、ブーストコンバータ２への入力電圧が不足する低電圧状態であると判定されたときに第１スイッチＱ６１と第２スイッチＱ６２とをそれぞれオン制御する制御回路４を備える。
【００２４】
上記の電源装置１において、第１放電回路６１は、第１コンデンサＣ１に並列に接続されていてもよい。
【００２５】
上記の電源装置１において、第１放電回路６１は、ブーストコンバータ２の高電圧側の出力端とブーストコンバータ２の一方の入力端との間に接続されていてもよい。
【００２６】
本発明の別の電源装置１は、出力端間に第１コンデンサＣ１を有するブーストコンバータ２と、ブーストコンバータ２の後段に接続され出力端間に第２コンデンサＣ２を有するバックコンバータ３とを備える。また、電源装置１は、スイッチＱ６２と抵抗Ｒ６２との直列回路からなり第２コンデンサＣ２に並列に接続された放電回路６２を備える。さらに、電源装置１は、ブーストコンバータ２への入力電圧が不足する低電圧状態であると判定されたときにスイッチＱ６２とバックコンバータ３のスイッチング素子Ｑ２とをそれぞれオン制御する制御回路４を備える。
【００２７】
本発明の照明器具は、上記いずれかの電源装置１を備えることを特徴とする。
【００２８】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２９】
本実施形態の基本構成は図５で説明した電源装置１と共通であるので、共通する部分については説明を省略する。
【００３０】
本実施形態は、第２コンデンサＣ２を放電させる放電回路（以下、「第２放電回路」と呼ぶ。）６２に加えて、第１コンデンサＣ１を放電させる第１放電回路６１を備える。
【００３１】
第１放電回路６１は、スイッチＱ６１と抵抗Ｒ６１との直列回路からなり、第１コンデンサＣ１に並列に接続されている。この場合、第１放電回路６１は、ブーストコンバータ２の高電圧側の出力端と低電圧側の入力端との間に接続されているともいえる。また、第１放電回路６１のスイッチＱ６１が第１スイッチであり、第１放電回路６１の抵抗Ｒ６１が第１抵抗であり、第２放電回路６２のスイッチＱ６２が第２スイッチであり、第２放電回路６２の抵抗Ｒ６２が第２抵抗である。
【００３２】
制御回路４の駆動部４１は、低電圧判定部４２によって低電圧状態であると判定されると、各放電回路６１，６２のスイッチＱ６１，Ｑ６２をそれぞれオン制御することで、各コンデンサＣ１，Ｃ２をそれぞれ放電させる。上記のスイッチＱ６１，Ｑ６２としては、駆動部４１からの入力電圧が停止されたときにはオフされるものであることが望ましく、例えば半導体スイッチ（スイッチング素子）を用いることができる。
【００３３】
上記構成によれば、図５の例に比べ、図１に破線矢印で示すように第１コンデンサＣ１が放電されることで、停止後に入力端子１１と出力端子１２との間に短絡が発生したとしても回路部品に過剰な電気的ストレスがかかりにくい。また、人体が上記の短絡の経路になった場合であっても感電が避けられるから、安全性が向上する。
【００３４】
なお、第１放電回路６１の接続位置は上記に限られず、例えば、図２に示すように、ブーストコンバータ２の高電圧側の出力端と高電圧側の入力端（すなわちダイオードブリッジＤＢの高電圧側の出力端）との間に接続されていてもよい。この場合、図２に破線矢印で示すように放電の経路は図６の例と類似するものの、第１放電回路６１が有する抵抗（第１抵抗）Ｒ６１により電流が抑制されるから、図６の例に比べ回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。
【００３５】
または、第１放電回路６１を設ける代わりに、回路構成自体は図５の例と共通とし、バックコンバータ３のスイッチング素子Ｑ２により第１コンデンサＣ１の放電を実現してもよい。具体的には、低電圧判定部４２によって低電圧状態であると判定されたときに、駆動部４１が、放電回路６２のスイッチＱ６２をオン制御するとともにバックコンバータ３のスイッチング素子Ｑ２をオン制御する。すると、図３に破線矢印で示す経路により、第１コンデンサＣ１の放電が実現される。
【００３６】
上記各種の電源装置１は、図４に示すように照明器具７を構成することができる。図４の照明器具７は、負荷Ｚとしての発光ダイオードアレイを構成する複数個の発光ダイオード７０と、上記複数個の発光ダイオード７０が下面に実装されたプリント配線板７１とを備える。また、照明器具７は、下面が開口した有底筒状のハウジング７２を有し、上記のプリント配線板７１はハウジング７２の内底面に固定されている。ハウジング７２は、天井材８０に設けられた埋込穴８００に埋め込まれて固定され、電源装置１は、天井材８０の上側に配置されて電線８１を介してプリント配線板７１に電気的に接続される。さらに、照明器具７は、例えばアクリル樹脂のような透光性を有する材料からなりハウジング７２を閉塞する透光カバー７３を有する。発光ダイオード７０の光は、透光カバー７３を通じて下方へ出射する。
【符号の説明】
【００３７】
１  電源装置
２  ブーストコンバータ
３  バックコンバータ
４  制御回路
７  照明器具
６１  第１放電回路
６２  第２放電回路
Ｃ１  第１コンデンサ
Ｃ２  第２コンデンサ
Ｑ２  （バックコンバータの）スイッチング素子
Ｑ６１  第１スイッチ
Ｑ６２  第２スイッチ
Ｒ６１  第１抵抗
Ｒ６２  第２抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015091213.tif 000006
【図５】
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【図６】
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