(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流で点灯する光源モジュールが着脱可能に装着され、装着された前記光源モジュールを点灯する光源点灯装置において、
直流電圧を生成する直流電圧生成回路であって生成された前記直流電圧を平滑すると共に平滑された平滑電圧を前記光源モジュールに供給する平滑コンデンサを有する直流電圧生成回路と、
前記平滑電圧が所定の閾値電圧を超えると、前記直流電圧生成回路による前記直流電圧の生成を停止させる生成停止回路と、
前記平滑電圧が所定の閾値電圧を超えると、制御信号の出力を開始し、所定の期間、前記制御信号の出力を継続する制御信号出力部と、
前記光源モジュールが前記光源点灯装置から外され、かつ、前記制御信号出力部の出力する前記制御信号を入力しているとき、前記光源モジュールを流れる直流電流を示す光源電流の流れる経路の導通を遮断し、前記制御信号の入力が停止するまでの間、前記導通を遮断し続ける電流制御回路と
を備えたことを特徴とする光源点灯装置。
【請求項２】
前記電流制御回路は、前記制御信号が入力されているとき、前記平滑コンデンサの電荷を放電することを特徴とする請求項１に記載の光源点灯装置。
【請求項３】
前記電流制御回路は、前記平滑コンデンサと前記光源モジュールとの間に接続されるサイリスタを有することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項４】
前記光源は、
ＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の光源点灯装置を備えた照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、直流で点灯する光源の光源点灯装置に関する。例えば、光源を取り外して再度装着するときに発生する過電流（ラッシュ電流）を防止する光源点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用電源から電源供給を受けて複数個のＬＥＤが直列接続されたＬＥＤユニットを駆動するＬＥＤ駆動装置において、ＬＥＤ電圧閾値によってＬＥＤの接続有無を判断し、放電させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−５５８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１等の従来のフライバックトランスを用いたＬＥＤ照明装置では、商用電源から電源供給を受けている状態で、ＤＣ−ＣＤコンバータを用いたＬＥＤ点灯装置とＬＥＤとを切り離し、再度、ＬＥＤ点灯装置とＬＥＤとを接続した場合には、ＬＥＤが故障する恐れがある。これは、フライバック電源の二次側平滑コンデンサの残留電荷が、ＬＥＤ接続時にＬＥＤに一瞬にして流れるためである。このことにより、ＬＥＤに定格電流以上の過電流が流れ、ＬＥＤが破損してしまう。
【０００５】
この発明は、商用電源から電源供給を受けている状態で、ＬＥＤ点灯装置とＬＥＤとを切り離し、再度、ＬＥＤ点灯装置とＬＥＤとを接続した場合でも、ＬＥＤに過電流の流れない点灯装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の光源点灯装置は、
直流で点灯する光源モジュールが着脱可能に装着され、装着された前記光源モジュールを点灯する光源点灯装置において、
直流電圧を生成する直流電圧生成回路であって生成された前記直流電圧を平滑すると共に平滑された平滑電圧を前記光源モジュールにする供給する平滑コンデンサを有する直流電圧生成回路と、
前記平滑電圧が所定の閾値電圧を超えると、前記直流電圧生成回路による前記直流電圧の生成を停止させる生成停止回路と、
前記平滑電圧が所定の閾値電圧を超えると、制御信号の出力を開始し、所定の期間、前記制御信号の出力を継続する制御信号出力部と、
前記制御信号出力部の出力する前記制御信号を入力し、前記制御信号の入力中は、前記平滑コンデンサに蓄えられた前記平滑電圧を放電すると共に前記光源モジュールを流れる直流電流を示す光源電流の流れる経路の導通を遮断する電流制御回路と
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、商用電源から電源供給を受けている状態で光源点灯装置と光源モジュールとを切り離し、再度、光源点灯装置と光源モジュールとを接続した場合でも、光源に過電流が流れないＬＥＤ点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１のＬＥＤ照明装置１１０の構成図である。
【図２】実施の形態１のＬＥＤ着脱時のタイムチャートである。
【図３】実施の形態２のＬＥＤ照明装置１２０の構成図である。
【図４】実施の形態２のＬＥＤ着脱時のタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１のＬＥＤ照明装置１１０の構成図である。ＬＥＤ照明装置１１０は、商用電源１から供給された交流電圧をＬＥＤモジュール４（光源モジュール）に供給する直流電圧に変換するＬＥＤ点灯装置２−１（光源点灯装置）と、ＬＥＤ点灯装置２−１とＬＥＤモジュール４を電気的に接続する接続コネクタ３と、接続コネクタ３によってＬＥＤ点灯装置２−１と接続され、かつＬＥＤ点灯装置２−１から電力供給されてＬＥＤを点灯させるＬＥＤモジュール４から構成される。ＬＥＤモジュール４は、接続コネクタ３を介してＬＥＤ点灯装置２−１に着脱可能である。
【００１０】
ＬＥＤ点灯装置２−１は、いわゆるフライバック方式の定電流回路である。ＬＥＤ点灯装置２−１は、商用電源１から入力された交流電圧を整流する整流回路５と、整流された電圧を変換させるＤＣ−ＤＣコンバータ回路６（直流電圧生成回路）と、過電圧を検出する過電圧検出回路７（生成停止回路）と、過電流防止回路８から構成される。
【００１１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６は、発振を制御する制御回路１１と、制御回路１１によってＯＮ、ＯＦＦが制御されるスイッチング素子１２と、トランス１３と、トランス１３によって変圧された電圧を整流する二次側整流回路１４と、二次側整流回路１４により整流された電圧を平滑する平滑コンデンサ１５と、平滑コンデンサ１５に蓄えられた電荷を放電させる放電抵抗１６と、過電圧信号を出力するフォトトランジスタ１８と、過電圧信号を検出して制御回路１１にラッチ出力させるラッチ出力回路１９から構成される。
【００１２】
過電圧検出回路７は、過電圧の閾値を設定するツェナーダイオード１７と、過電圧を検出したときにＯＮするフォトトランジスタ１８と、抵抗２０と、抵抗２１から構成される。過電圧検出回路７は、平滑コンデンサ１５の平滑電圧が過電圧閾値（所定の閾値電圧）を超えると、フォトトランジスタ１８、ラッチ出力回路１９、及び制御回路１１を介して、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６による直流電圧の生成を停止させる。
【００１３】
過電流防止回路８は、過電圧検出回路７の信号により動作するタイマー回路９（制御信号出力部、タイマー部）と、タイマー回路９の出力によりＬＥＤモジュール４の電流をＯＮ、ＯＦＦさせる、電流制御回路１０−１から構成される。
【００１４】
タイマー回路９は、過電圧検出信号で動作する抵抗２２と、トランジスタ２３と、タイマーＩＣ２４と、タイマーＩＣ２４の出力時間を設定する抵抗２５と、コンデンサ２６から構成される。タイマーＩＣ２４は、平滑コンデンサ１５の平滑電圧が過電圧閾値を超えると、出力端子２５ｂから電圧（制御信号）の出力を開始し、所定の期間、出力端子２４ｂからの電圧出力（出力端子電圧という場合がある）を継続する。
【００１５】
電流制御回路１０−１は、タイマー回路９の出力信号で動作するサイリスタ２９（導通遮断スイッチ）と、抵抗２７と、トランジスタ２８と、コンデンサ３０から構成される。抵抗２７とトランジスタ２８との直列接続部は、トランジスタ２８がタイマーＩＣ２４の出力端子２４ｂから端子電圧（制御信号）を入力することで放電する放電回路６０を構成する。放電回路６０のトランジスタ２８は、タイマーＩＣ２４の出力する出力端子電圧の入力中はオンとなり、平滑コンデンサ１５に蓄えられた前記平滑電圧を抵抗２７により放電する。サイリスタ２９は、ＬＥＤモジュール４を流れるＬＥＤ電流の経路５１〜５６の途中に配置され、放電回路６０が平滑コンデンサ１５の平滑電圧を放電しており、かつ、ＬＥＤ電流（光源電流）が流れていない場合にはオフとなり、配置された経路５１〜５６の導通を遮断する。
【００１６】
ＬＥＤモジュール４は、同じ種類のＬＥＤ４ａ〜４ｄから構成される。
【００１７】
次にＬＥＤ点灯装置２−１の各回路動作について説明する。実施の形態１では、ＬＥＤ点灯装置２−１を構成する整流回路５からＤＣ−ＤＣコンバータ回路６に整流電圧を出力するとともに、制御回路１１を駆動する直流電源を生成する。制御回路１１の出力端子１１ｂは、スイッチング素子１２をＯＮ、ＯＦＦさせる。そして、トランス１３によって変圧された電圧が二次側整流回路１４を介して整流電圧（直流電圧）として生成され、平滑コンデンサ１５によって平滑（平滑電圧）され、接続コネクタ３を介してＬＥＤ４ａ〜４ｄから構成されるＬＥＤモジュール４に印加されて、ＬＥＤモジュール４に電流（光源電流）が流れ点灯する。
【００１８】
このとき、過電圧検出回路７と過電流防止回路８−１は動作していないが、サイリスタ２９がＯＮしているためにＬＥＤモジュール４に電流が流れることによってＬＥＤモジュール４は点灯している。サイリスタ２９は、電源回路の突入電流を抑制するための回路に用いられる場合もあるが、本実施の形態１とは使用態様が異なる。
【００１９】
次に、ＬＥＤ点灯装置２−１から接続コネクタ３が着脱されるときの各回路動作について説明する。
図２は、ＬＥＤ点灯装置２−１の各回路の電圧波形、電流波形を示すタイムチャートである。
（ａ）は、ＬＥＤ４ａ〜４ｄに流れる電流（光源電流）を示している。
（ｂ）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６が出力する出力電圧波形（平滑コンデンサ１５の両端電圧波形）を示している。
（ｃ）は、タイマー回路９のトリガー端子２４ａの電圧を示している。
（ｄ）は、タイマー回路９の出力端子２４ｂの電圧を示している。
（ｅ）は、サイリスタ３６のゲート電圧を示している。
【００２０】
（時刻ｔ１：接続コネクタ３の取り外し）
商用電源１から電源供給された状態でＬＥＤ点灯装置２−１に接続されているＬＥＤモジュール４を外すと（時刻ｔ１）、トランス１３の二次側間、及び平滑コンデンサ１５間の電圧が上昇し、過電圧検出回路７が時刻ｔ２で動作開始する。つまり過電圧検出用のツェナーダイオード１７に電流が流れることによってフォトトランジスタ１８がＯＮし、ラッチ出力回路１９をラッチ出力させる。
【００２１】
（時刻ｔ２：過電圧検出によるＤＣ−ＤＣコンバータ回路６の停止）
ラッチ出力回路１９から出力された電圧は制御回路１１の過電圧検出端子１１ａに印加される。ラッチ出力回路１９より出力電圧が過電圧検出端子１１ａの閾値を越えると、制御回路１１は発振を停止し、スイッチング素子１２がＯＦＦとなる。よって、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６が停止する（時刻ｔ２）。
【００２２】
このように時刻ｔ２において、ＬＥＤモジュール４を接続コネクタ３から外すことを原因として、過電圧検出回路７が動作してＤＣ−ＤＣコンバータ回路６は駆動停止する。しかし、平滑コンデンサ１５に残留電荷が残っており、この残留電荷は放電抵抗１６によって徐々に放電される。このとき（接続コネクタ３の取外し時の時刻ｔ１）、サイリスタ２９は、平滑コンデンサ１５の残留電荷によってＯＮ状態（時刻ｔ１からｔ２まで）にある。
【００２３】
（時刻ｔ２：タイマーＩＣ２４の出力開始）
本実施の形態１では、接続コネクタ３を外すことにより過電圧検出回路７が動作してＤＣ−ＤＣコンバータ回路６が駆動停止すると同時に、
（１）トランジスタ２３がＯＮし、
（２）タイマーＩＣ２４のトリガー端子２４ａを一瞬ＯＦＦさせることにより、タイマーＩＣ２４の出力端子２４ｂがＯＮ状態（出力状態）になる（時刻ｔ２）。
（３）出力端子２４ｂがＯＮすると、トランジスタ２８がＯＮ状態になり、抵抗２７とコンデンサ３０によって電源供給されていたサイリスタ２９のゲート電圧がなくなることで、時刻ｔ２でサイリスタ２９がＯＦＦとなる。
【００２４】
（設定期間ΔＴ）
タイマーＩＣ２４の出力端子２４ｂの出力時間（時刻ｔ２〜ｔ４の期間）は、抵抗２５とコンデンサ２６との値によって設定される。抵抗２５とコンデンサ２６との値によって設定された出力端子２４ｂの出力時間（時刻ｔ２〜ｔ４の期間）を、以下、設定期間ΔＴと呼ぶ。出力端子２４ｂは、平滑コンデンサ１５の電圧が下がるまで、設定期間ΔＴの間、出力し続ける。設定期間ΔＴの間はトランジスタ２８はオンであるので、サイリスタ２９はＯＦＦしている（ｔ２〜ｔ４）。このため、設定期間ΔＴの間に接続コネクタ３を再度接続しても（ｔ３）、サイリスタ２９はＯＦＦであるからＬＥＤモジュール４に過電流は流れない。なおトランジスタ２８がオンのときは平滑コンデンサ１５の電圧は放電回路６０で放電されている。
【００２５】
設定期間ΔＴの経過により出力端子２４ｂの出力がＯＦＦ（時刻ｔ４）するとトランジスタ２８がオフになる。この場合、放電しきれなかった平滑コンデンサ１５の残留電荷によってサイリスタ２９のゲート電圧が発生し、サイリスタ２９が一瞬ＯＮすることがある（時刻ｔ４直後）。しかし、平滑電圧は十分放電されているのでＬＥＤに流れる電流は微少であるため、ＬＥＤモジュール４の破損を防ぐことができる（時刻ｔ４）。
【００２６】
商用電源１からＬＥＤ点灯装置２−１に電源供給してＬＥＤ点灯装置２−１を再起動させた場合は（時刻ｔ５）、タイマーＩＣ２４の出力端子２４ｂの出力はＯＦＦである。このため、サイリスタ２９はＯＮ状態になりＬＥＤモジュール４に電流が流れて点灯する（時刻ｔ６）。
【００２７】
実施の形態１のＬＥＤ点灯装置２−１は、ＬＥＤモジュール４を取り外すことにより平滑コンデンサ１５の電圧が閾値電圧を超えると、過電圧検出回路７が動作してＤＣ−ＤＣコンバータ回路６の駆動を停止する。また同時に、トランジスタ２３がＯＮし、タイマーＩＣ２４のトリガー端子２４ａを一瞬ＯＦＦさせ、タイマーＩＣ２４の出力端子２４ｂがＯＮ状態になる。このＯＮ状態でトランジスタ２８がＯＮ状態になり、放電回路６０がオンになる。また、これによって電源供給されていたサイリスタ２９のゲート電圧がなくなり、サイリスタ２９がＯＦＦとなる。このように放電回路６０の放電と、サイリスタ２９によるＬＥＤ電流の経路の遮断とを同時に行う。よって、商用電源から電源供給を受けている状態で光源点灯装置と光源モジュールとを切り離し、再度、光源点灯装置と光源モジュールとを接続した場合でも、光源に過電流が流れないＬＥＤ点灯装置を提供できる。
【００２８】
実施の形態２．
図３は、実施の形態２のＬＥＤ照明装置１２０の構成図である。以下、実施の形態１と異なる点のみ説明する。ＬＥＤ照明装置１２０は、実施の形態１のＬＥＤ照明装置１１０に対してＬＥＤ点灯装置２−２を備える。ＬＥＤ点灯装置２−２は、実施の形態１のＬＥＤ点灯装置２−１のタイマー回路９に代えて、電圧比較回路３８を用いた構成である。
【００２９】
過電流防止回路８−２は、比較基準電圧とＬＥＤ点灯装置２の出力電圧を比較する電圧比較回路３８と、この電圧比較回路３８の出力によってＬＥＤモジュール４の電流をＯＮ、ＯＦＦさせる、電流制御回路１０−２から構成される。
【００３０】
電圧比較回路３８は、比較基準電圧を生成する抵抗２１と、ツェナーダイオード３９と、ＬＥＤ点灯装置２の出力電圧を検出する抵抗４０と、抵抗４１と、比較基準電圧と出力電圧を比較して出力するコンパレータ４４と、このコンパレータ４４の出力によって動作するトランジスタ４２と、抵抗４３と、抵抗２７と、抵抗４５から構成される。
【００３１】
実施の形態１のＬＥＤ点灯装置２−１は、タイマーＩＣ２４から構成されるタイマー回路９によって時間でサイリスタ２９のオフ期間を制御している。これに対して、実施の形態２のＬＥＤ点灯装置２−２では、コンパレータ４４から構成される電圧比較回路３８によって、ＬＥＤの出力電圧（平滑コンデンサ１５の両端電圧）を検出し、この検出電圧によってサイリスタ２９のオフ期間を制御していること特徴としている。
【００３２】
電流制御回路１０−２は、電圧比較回路３８の出力信号を入力する抵抗４６と、トランジスタ３１と、抵抗３２と、抵抗３３と、トランジスタ３４と、抵抗３５と、サイリスタ３６と、コンデンサ３７から構成される。
【００３３】
次に、ＬＥＤ点灯装置２−２から接続コネクタ３が着脱されるときの各回路動作について説明する。
図４は図２に対応する図であり、ＬＥＤ点灯装置２−２の各回路の電圧波形、電流波形を示すタイムチャート図である。図４の（ａ），（ｂ），（ｅ）は図２の（ａ），（ｂ），（ｅ）に対応し、波形は同じである。また図４の（ｆ）は、コンパレータ４４の出力端子電圧を示し、図４に特有の波形である。
【００３４】
本実施の形態２では、実施の形態１と同様に、接続コネクタ３を外すことにより過電圧検出回路７が動作してＤＣ−ＤＣコンバータ回路６は駆動停止する（時刻ｔ１）。そして、これと同時に、コンパレータ４４の出力端子がＨｉからＬｏに切り替わり、出力電圧（平滑コンデンサの両端電圧）が十分に低下するまでＬｏの状態を維持する。この動作はコンパレータ４４のヒステリシス効果を利用したものである。
【００３５】
コンパレータ４４の比較基準電圧は、ツェナーダイオード３９によって決定されており、コンパレータ４４の＋端子に基準電圧として入力されている。「通常点灯時」は＋端子の電圧のほうが−端子の電圧よりも高いので、コンパレータ４４の出力端子はＨｉとなっていることで、トランジスタ３１とトランジスタ４２を介してサイリスタ３６のゲートをＯＮさせる。これによって、ＬＥＤを点灯状態にしている。
【００３６】
コンパレータ４４の−端子の電圧は出力電圧によって変化し、「通常点灯状態」ではコンパレータ４４の出力端子はＨｉ出力しているのでトランジスタ４２はＯＮ状態である。−端子に入力される電圧は、出力電圧の抵抗４０と抵抗４１と抵抗４３の分圧で入力されている。接続コネクタ３を外して出力電圧が増加すると、抵抗４０と抵抗４１と抵抗４３の分圧で入力されている−端子電圧が、＋端子の基準電圧を越えるため、コンパレータ４４の出力端子はＬｏ出力となる（時刻ｔ２）。
【００３７】
コンパレータ４４の出力端子が一旦Ｌｏ出力になると、トランジスタ４２がＯＦＦ状態になる。その場合、−端子の電圧は抵抗４０と抵抗４１との分圧になり、−端子の電圧比が高くなるため、出力電圧が十分に低下するまでコンパレータ４４の出力端子がＬｏの状態を維持する。同時に、トランジスタ３１もＯＦＦするので、トランジスタ３４のベース端子には抵抗３２と抵抗３３の分圧が入力されてトランジスタ３４がＯＮ状態となり、サイリスタ３６のゲートに電流が流れなくなる。このため、サイリスタ３６はＯＦＦしたままとなる（時刻ｔ２〜ｔ４）。よって、その間に接続コネクタ３を再度接続しても（時刻ｔ３）、ＬＥＤモジュール４に過電流は流れない。出力電圧が十分に低下するとコンパレータ４４の出力が反転してＨｉ出力となり、放電しきれなかった平滑コンデンサ１５の残留電荷によってサイリスタ２９が一瞬ＯＮする。しかしＬＥＤに流れる電流は微少（出力電圧が十分低下のため）であるため、ＬＥＤモジュール４の破損を防ぐことができる（時刻ｔ４）。
【００３８】
商用電源１からＬＥＤ点灯装置２−２に電源供給してＬＥＤ点灯装置２−２を再起動させた場合は（時刻ｔ５）、コンパレータ４４はＨｉ出力となり、サイリスタ３６がＯＮ状態となってＬＥＤモジュール４に電流が流れて点灯する（時刻ｔ６）。
【００３９】
実施の形態１のＬＥＤ点灯装置２−１では、時間によって「サイリスタ３６のオフと放電回路６０のオン」を制御していた。これに対して実施の形態２のＬＥＤ点灯装置２−２では、平滑コンデンサ１５の平滑電圧自体によって「サイリスタ３６のオフと放電回路６０のオン」を制御するので、より確実にＬＥＤモジュール４のラッシュ電流を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００４０】
１  商用電源、２−１，２−２  ＬＥＤ点灯装置、３  接続コネクタ、４  ＬＥＤモジュール、４ａ〜４ｄ  ＬＥＤ、５  整流回路、６  ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、７  過電圧検出回路、８−１，８−２  過電流防止回路、９  タイマー回路、１０−１，１０−２  電流制御回路、１１  制御回路、１１ａ  過電圧検出端子、１１ｂ  出力端子、１２  スイッチング素子、１３  トランス、１４  二次側整流回路、１５  平滑コンデンサ、１６  放電抵抗、１７  ツェナーダイオード、１８  フォトトランジスタ、１９  ラッチ出力回路、２０  抵抗、２１  抵抗、２２  抵抗、２３  トランジスタ、２４  タイマーＩＣ、２４ａ  トリガー端子、２４ｂ  出力端子、２５  抵抗、２６  コンデンサ、２７  抵抗、２８  トランジスタ、２９  サイリスタ、３０  コンデンサ、３１  トランジスタ、３２  抵抗、３３  抵抗、３４  トランジスタ、３５  抵抗、３６  サイリスタ、３７  コンデンサ、３８  電圧比較回路、３９  ツェナーダイオード、４０  抵抗、４１  抵抗、４２  トランジスタ、４３  抵抗、４４  コンパレータ、４５  抵抗、４６  抵抗、５１〜５６  経路、６０  放電回路、１１０，１２０  ＬＥＤ照明装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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