(57)【要約】  交流電圧を整流する整流回路と、前記整流回路の出力側に接続され、コイル又はトランスと、スイッチング素子を備える力率改善回路と、前記力率改善回路の出力側に接続され、出力側に接続されるＬＥＤ負荷を駆動するためのドライバ回路と、を備え、前記力率改善回路は、出力電圧の検出信号と前記スイッチング素子に流れるスイッチング電流の検出信号に基づいて前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦ制御部と、前記スイッチング電流を検出するための電流検出端子に接続された第１の抵抗と、前記第１の抵抗に直列接続された第２の抵抗と、起動検出回路と、前記起動検出回路の検出信号に応じて前記第２の抵抗をショートさせるか否かを切替えるショート切替部と、を更に備える電源装置としている。
2016051917.tif 000002
【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、
前記整流回路の出力側に接続され、コイル又はトランスと、スイッチング素子を備える力率改善回路と、
前記力率改善回路の出力側に接続され、出力側に接続されるＬＥＤ負荷を駆動するためのドライバ回路と、を備え、
前記力率改善回路は、
出力電圧の検出信号と前記スイッチング素子に流れるスイッチング電流の検出信号に基づいて前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦ制御部と、
前記スイッチング電流を検出するための電流検出端子に接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗に直列接続された第２の抵抗と、
起動検出回路と、
前記起動検出回路の検出信号に応じて前記第２の抵抗をショートさせるか否かを切替えるショート切替部と、を更に備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記起動検出回路は、前記整流回路による整流後の電圧に基づく電圧が印加されるツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードの両端間電圧に基づく電圧が入力されるＲＣ直列回路と、前記ＲＣ直列回路の出力電圧と基準電圧とが入力されるコンパレータと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記ドライバ回路は、
第２のスイッチング素子と、
第２のコイルと、
出力コンデンサと、
外部から入力される外部調光信号に応じて出力電流を制限するように前記第２のスイッチング素子をスイッチングするドライバＩＣと、
前記ドライバＩＣの前記第２のスイッチング素子を駆動するための駆動端子と前記ドライバＩＣのグランド端子の間に接続されるショットキーダイオードと、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記ドライバ回路は、
第２のスイッチング素子と、
第２のコイルと、
出力コンデンサと、
前記第２のスイッチング素子をスイッチングするドライバ部と、
外部から入力される外部調光信号と出力電流の検出信号に基づいて出力電流を制限するよう制御する制御ＩＣと、を備え、
前記制御ＩＣの電流検出端子とグランド端子の間に接続される第１のショットキーダイオードと、前記制御ＩＣの前記外部調光信号に基づいた調光信号を入力させるための入力端子とグランド端子の間に接続される第２のショットキーダイオードの少なくともいずれかを更に備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電源装置と、前記電源装置の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備える照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ負荷を駆動する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（Light  Emitting  Diode）は低消費電流で長寿命などの特徴を有し、表示装置だけでなく照明器具等にもその用途が広がりつつある。【０００３】
このようなＬＥＤを駆動するための電源装置の従来例を図８に示す。図８に示す従来の電源装置１００は、ダイオードブリッジＤＢ１と、力率改善回路１０１と、ＬＥＤドライバ回路１０２を備えている。電源装置１００は、力率改善回路１０１とＬＥＤドライバ回路１０２を備えた２コンバータ方式が採用された高品質な電源装置となっている。この目的は、力率改善と電源電圧変動に対するＬＥＤのチラツキ抑制である（なお、力率改善回路の従来例は例えば特許文献１参照）。【０００４】
第１入力端子Ｔｉｎ１と第２入力端子Ｔｉｎ２に印加された交流電圧Ｖａｃは、ダイオードブリッジＤＢ１に入力されて、全波整流される。整流後の電圧は、ダイオードブリッジＤＢ１の出力側に接続された力率改善回路１０１に入力される。【０００５】
昇圧型の力率改善回路１０１は、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、コイルＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、出力コンデンサＣ１、及び制御回路１０１Ａを備えている。ダイオードブリッジＤＢ１の一方の出力端に一端を接続された電源入力ラインＬｎ１の他端にコイルＬ１の一端が接続され、コイルＬ１の他端にダイオードＤ１のアノードが接続される。【０００６】
電源入力ラインＬｎ１と基準ラインＬｎ２の間には、入力電圧検出用の抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２が直列に接続される。コイルＬ１とダイオードＤ１の接続点と、ラインＬｎ２の間には、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１と、スイッチング電流検出用の抵抗Ｒ３が直列に接続される。ダイオードＤ１のカソードとラインＬｎ２の間には、出力電圧検出用の抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５が直列に接続される。また、抵抗Ｒ４とＲ５の直列回路に並列に出力コンデンサＣ１が接続される。制御回路１０１Ａは、スイッチング素子Ｑ１のゲートに駆動信号を送ることでスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。【０００７】
スイッチング素子Ｑ１がオンにされると、電源入力ラインＬｎ１からコイルＬ１、スイッチング素子Ｑ１を介して電流が流れることでコイルＬ１に励磁エネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ１がオフにされると、コイルＬ１に蓄積された励磁エネルギーによってダイオードＤ１を介して電流が出力側に流れる。【０００８】
制御回路１０１Ａは、入力電圧を抵抗Ｒ１とＲ２により分圧した後の電圧（即ち入力電圧の検出信号）と、出力電圧を抵抗Ｒ４とＲ５により分圧した後の電圧（即ち出力電圧の検出信号）に基づいて目標電流値を決定する。そして、制御回路１０１Ａは、スイッチング素子Ｑ１がオン状態でコイルＬ１に流れる電流が増加し、抵抗Ｒ３によって電流から変換された電圧値が上記決定された目標電流値に対応する電圧値に達したタイミングにて、スイッチング素子Ｑ１をオフとする制御を行う。これにより、電源入力ラインＬｎ１に流れる入力電流を正弦波である入力電圧波形と近似した波形に制御しつつ、出力電圧（出力コンデンサＣ１の両端電圧）を一定とするよう制御する。【０００９】
また、力率改善回路１０１の出力側には、ＬＥＤドライバ回路１０２が接続される。ＬＥＤドライバ回路１０２は、第１出力端子Ｔｏｕｔ１と第２出力端子Ｔｏｕｔ２の間に接続される不図示のＬＥＤ負荷に流れる電流を一定にするよう制御を行う出力定電流制御回路である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５０２９１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ここで、コイルの巻線は流れる電流により磁界を発生させるので、スイッチング電源のように巻線に流れる電流が常時変化する場合は巻線電流が引き起こす磁界が振動することとなる。この振動する磁界によってコイルのコアが振動するため、コイルを固定する部材や実装基板などを揺らすことになり、音鳴りが発生する。【００１２】
上記従来の力率改善回路１０１においては、交流電圧Ｖａｃを印加開始する起動時には、出力電圧は目標値に達していないために、制御回路１０１Ａが先述した制御によって目標電流値を大きい値に設定することによりスイッチング素子Ｑ１のオン時間が長く設定される。すると、コイルＬ１の巻線に流れる電流に過電流が生じて、コイルＬ１のコアの振動が大きくなり、大きな音鳴りが発生する。【００１３】
特に、電源装置１００を薄型にできると、照明器具を下から見たときに発光部のみが見えるような形状を実現できて外観を綺麗にすることができるので、コイルＬ１を薄型化することが考えられる。コアの体積を一定のままコイルを薄型化すると、コイルは巻線の巻き方向と垂直な方向に長くなる。これにより、コアは巻線の起こす磁界の影響を大きく受けるため、振動が大きくなる。このため、コイルを薄型化すると、起動時に発生する音鳴りが大きくなる傾向となる。【００１４】
また、力率改善回路の制御回路にソフトスタート機能があれば、起動時にスイッチング素子のオン時間が長くなることはないが、使用できる制御回路の種類が制限されてしまう。【００１５】
上記状況に鑑み、本発明は、起動時に音鳴りの発生を抑制することのできる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】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明の電源装置は、
交流電圧を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力側に接続され、コイル又はトランスと、スイッチング素子を備える力率改善回路と、
前記力率改善回路の出力側に接続され、出力側に接続されるＬＥＤ負荷を駆動するためのドライバ回路と、を備え、
前記力率改善回路は、
出力電圧の検出信号と前記スイッチング素子に流れるスイッチング電流の検出信号に基づいて前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦ制御部と、
前記スイッチング電流を検出するための電流検出端子に接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗に直列接続された第２の抵抗と、
起動検出回路と、
前記起動検出回路の検出信号に応じて前記第２の抵抗をショートさせるか否かを切替えるショート切替部と、を更に備える構成としている。【００１７】
また、上記構成において、前記起動検出回路は、前記整流回路による整流後の電圧に基づく電圧が印加されるツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードの両端間電圧に基づく電圧が入力されるＲＣ直列回路と、前記ＲＣ直列回路の出力電圧と基準電圧とが入力されるコンパレータと、を備えることとしてもよい。【００１８】
また、上記いずれかの構成において、
前記ドライバ回路は、
第２のスイッチング素子と、
第２のコイルと、
出力コンデンサと、
外部から入力される外部調光信号に応じて出力電流を制限するように前記第２のスイッチング素子をスイッチングするドライバＩＣと、
前記ドライバＩＣの前記第２のスイッチング素子を駆動するための駆動端子と前記ドライバＩＣのグランド端子の間に接続されるショットキーダイオードと、を備えることとしてもよい。【００１９】
また、上記いずれかの構成において、
前記ドライバ回路は、
第２のスイッチング素子と、
第２のコイルと、
出力コンデンサと、
前記第２のスイッチング素子をスイッチングするドライバ部と、
外部から入力される外部調光信号と出力電流の検出信号に基づいて出力電流を制限するよう制御する制御ＩＣと、を備え、
前記制御ＩＣの電流検出端子とグランド端子の間に接続される第１のショットキーダイオードと、前記制御ＩＣの前記外部調光信号に基づいた調光信号を入力させるための入力端子とグランド端子の間に接続される第２のショットキーダイオードの少なくともいずれかを更に備えることとしてもよい。【００２０】
また、本発明の照明器具は、上記いずれかの構成である電源装置と、前記電源装置の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備えることとしている。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、起動時に音鳴りの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明器具の回路の全体構成を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る電源装置の回路構成を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る起動検出回路の動作を示すタイミングチャートである（交流電圧が１００Ｖの場合）。
【図４】本発明の第１実施形態に係る起動検出回路の動作を示すタイミングチャートである（交流電圧が２００Ｖの場合）。
【図５】本発明の第２実施形態に係る電源装置の回路構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る電源装置の回路構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る電源装置の回路構成を示す図である。
【図８】従来例に係る電源装置の回路構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下、先述した従来例に係る図８の構成と同様の構成については同一の符号を付し、詳述を省略する場合がある。
【００２４】
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態に係るＬＥＤ照明器具の回路の全体構成を図１に示す。図１に示すＬＥＤ照明器具の回路は、電源装置１とＬＥＤ負荷５０を備えている。電源装置１は、ダイオードブリッジＤＢ１と、力率改善回路１１と、ＬＥＤドライバ回路１２から構成される。ＬＥＤ負荷５０は、ＬＥＤドライバ回路１２の出力側に接続されており、複数のＬＥＤ素子が直列接続されて構成されている。なお、ＬＥＤ負荷はこれに限らず、例えば単数のＬＥＤ素子のみで構成されていたり、複数のＬＥＤ素子が直並列に接続されて構成されていてもよい。
【００２５】
第１入力端子Ｔｉｎ１と第２入力端子Ｔｉｎ２の間に印加される交流電圧Ｖａｃは、ダイオードブリッジＤＢ１によって全波整流され、整流後の電圧が力率改善回路１１に入力される。力率改善回路１１は、力率改善を行いつつ、所定の一定電圧をＬＥＤドライバ回路１２へ出力する。降圧型のＬＥＤドライバ回路１２は、ＬＥＤ負荷５０に一定の電流を流すようＬＥＤ負荷５０を駆動する。
【００２６】
力率改善回路１１とＬＥＤドライバ回路１２の詳細な回路構成（電源装置１の構成）を図２に示す。
【００２７】
図２に示すように、力率改善回路１１の基本的な構成は、図８に示した力率改善回路１０１と同様である。図８との構成の相違点は、起動検出回路１１Ａ、抵抗Ｒ６、及び抵抗Ｒ６をショートさせるためのスイッチング素子Ｑ２である。これらの相違点の詳細については、後述する。
【００２８】
力率改善回路１１の出力側に接続されたＬＥＤドライバ回路１２は、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１２、コイルＬ１２、ダイオードＤ１２、抵抗Ｒ１１〜Ｒ１３、出力コンデンサＣ１２、制御回路１２Ａ、及びＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂを備えている。
【００２９】
ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１２とダイオードＤ１２は直列に接続される。接続関係をより具体的に述べると、スイッチング素子Ｑ１２のドレインがダイオードＤ１のカソードに接続され、ソースがダイオードＤ１２のカソードに接続される。ダイオードＤ１２のアノードは、基準ラインＬｎ２に接続される。
【００３０】
スイッチング素子Ｑ１２のソースとダイオードＤ１２のカソードとの接続点には、コイルＬ１２の一端が接続される。コイルＬ１２の他端は、第１出力端子Ｔｏｕｔ１に接続される。基準ラインＬｎ２は抵抗Ｒ１１を介して第２出力端子Ｔｏｕｔ２に接続される。第１出力端子Ｔｏｕｔ１と第２出力端子Ｔｏｕｔ２の間には、抵抗Ｒ１２とＲ１３が直列に接続される。また、出力コンデンサＣ１２は、抵抗Ｒ１２とＲ１３の直列回路と並列に接続される。
【００３１】
そして、第１出力端子Ｔｏｕｔ１と第２出力端子Ｔｏｕｔ２の間には、ＬＥＤ負荷５０（図１）が接続される。
【００３２】
ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂは、制御回路１２Ａからの指令信号に基づき、スイッチング素子Ｑ１２のゲートに駆動信号を送り、スイッチング素子Ｑ１２をオンオフ制御する。スイッチング素子Ｑ１２がオンの場合、ダイオードＤ１２はオフとなり、スイッチング素子Ｑ１２を介してコイルＬ１２に流れる電流は増加する。スイッチング素子Ｑ１２がオフとなると、ダイオードＤ１２がオンとなり、ダイオードＤ１２を介して流れるコイルＬ１２の電流は減少する。
【００３３】
制御回路１２Ａは、電流検出用の抵抗Ｒ１１によりＬＥＤ負荷５０に対する出力電流から変換された電圧信号を監視し、出力電流が所定の電流閾値を上回ったことを検出すると、ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂに対して出力電流の電流値を下げてスイッチング素子Ｑ１２を駆動するよう指令信号を送る。これにより、出力電流を一定に制御している。
【００３４】
また、負荷が無負荷となった場合、出力電圧が上昇するが、制御回路１２Ａは、抵抗Ｒ１２とＲ１３により出力電圧を分圧した電圧に基づきこれを検出し、スイッチング素子Ｑ１２をオフとして、出力電圧がそれ以上上昇しないようにする。即ち、出力過電圧保護を行うことができる。
【００３５】
次に、力率改善回路１１における特徴について説明する。起動検出回路１１Ａは、抵抗Ｒ７〜Ｒ１０、ツェナーダイオードＺ１、コンデンサＣ２、及びコンパレータＣＰ１を備えている。電源入力ラインＬｎ１と基準ラインＬｎ２との間に、抵抗Ｒ７、Ｒ８及びＲ９が直列に接続される。抵抗Ｒ８とＲ９の直列回路の両端にはツェナーダイオードＺ１が接続される。ツェナーダイオードＺ１のカソードが抵抗Ｒ８の一端に、アノードが抵抗Ｒ９の一端に接続される。
【００３６】
抵抗Ｒ８とＲ９との接続点には、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ２が直列接続されてなるＲＣ直列回路の入力端が接続され、当該ＲＣ直列回路の出力端にコンパレータＣＰ１の＋入力端子が接続される。コンパレータＣＰ１の−入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加される。
【００３７】
コンパレータＣＰ１の出力端は、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ２のゲートに接続される。一端が制御回路１０１Ａの電流検出端子Ｔｉに接続され、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出するための抵抗Ｒ３が、抵抗Ｒ６と直列に接続される。抵抗Ｒ６の一端は基準ラインＬｎ２に接続される。そして、スイッチング素子Ｑ２のドレイン、及びソースが抵抗Ｒ６の各端部に接続される。
【００３８】
ここで、１００Ｖの交流電圧（ＡＣ電圧）Ｖａｃ（ピーク電圧が±１４１Ｖ）が第１入力端子Ｔｉｎ１と第２入力端子Ｔｉｎ２の間に印加されて起動したときの各部信号の波形を図３に示す。
【００３９】
交流電圧ＶａｃがダイオードブリッジＤＢ１によって全波整流された後の電圧（図３のＡＣ整流後電圧）が、抵抗Ｒ７〜Ｒ９によって分圧され、ツェナーダイオードＺ１の両端間に印加される。ツェナーダイオードＺ１の両端間電圧は、印加電圧が降伏電圧以上では降伏電圧で一定となる（図３の例では降伏電圧を６．８Ｖとしている）。
【００４０】
そして、このようなツェナーダイオードＺ１の両端間電圧を抵抗Ｒ８とＲ９によって分圧した電圧が、抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ２からなるＲＣ直列回路に入力される。すると、ＲＣ回路の出力電圧、即ちコンパレータＣＰ１の＋入力端子電圧は、図３に示すようにカーブを描きながら徐々に増加する。そして、コンパレータＣＰ１の＋入力端子電圧が基準電圧Ｖｒｅｆを上回ったタイミング（図３のｔ１）にて、コンパレータＣＰ１の出力電圧はＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルへ立ち上がる。これにより、起動が検出される。
【００４１】
ここで、交流電圧Ｖａｃを２００Ｖ（ピーク電圧が±２８２Ｖ）とした場合の図３に対応した各部信号波形を図４に示す。図４に示すように、ツェナーダイオードＺ１の両端間電圧の一定となる箇所は図３と同様の降伏電圧となり、図３と異なるのは降伏電圧以下となる箇所の幅となる。従って、コンパレータＣＰ１の出力電圧がＨｉｇｈレベルに立ち上がるタイミング（図４のｔ２）は、図３の場合とほぼ変化しない。このように、起動検出回路１１Ａの構成であれば、起動の検出タイミングを交流電圧への依存が低いものとすることができる。
【００４２】
ここで、先述したように、制御回路１０１Ａは、入力電圧を抵抗Ｒ１とＲ２により分圧した後の電圧（即ち入力電圧の検出信号）と、出力電圧を抵抗Ｒ４とＲ５により分圧した後の電圧（即ち出力電圧の検出信号）に基づいて目標電流値を決定し、スイッチング素子Ｑ１のオンにより増加するスイッチング電流が上記目標電流値に達したタイミングでスイッチング素子Ｑ１をオフとする制御を行う。
【００４３】
起動直後はコンパレータＣＰ１の出力電圧はＬｏｗレベルであるのでスイッチング素子Ｑ２はオフであり、抵抗Ｒ６がアクティブとなる。この場合、抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ６による合成抵抗を電流検出用抵抗としてスイッチング電流が電圧信号に変換される。従って、制御回路１０１Ａは、電流検出端子Ｔｉに印加される上記電圧信号を監視することで、上記のようにスイッチング電流が上記目標電流値に達したことを検出する。
【００４４】
通常の抵抗Ｒ３のみを電流検出用抵抗として用いる場合よりも抵抗Ｒ３とＲ６による合成抵抗のほうが抵抗値が大きいので、電圧信号の電圧値は通常より高めに生成される。従って、通常よりも早いタイミングで制御回路１０１Ａはスイッチング電流が上記目標電流値に達したと判定するので、スイッチング素子Ｑ１のオン時間が短くなる。これにより、起動直後において、コイルＬ１の巻線に流れる電流に過電流が生じることを抑止でき、コイルＬ１のコアの振動による音鳴りを抑制できる。
【００４５】
特に、先述したように、電源装置１の薄型化に伴ってコイルＬ１を薄型化し、音鳴りが大きくなる傾向にある場合でも、起動直後における音鳴りを抑制することができる。また、ソフトスタート機能を有さない制御回路を用いても音鳴りを抑制できるので、制御回路の選択肢を広げることができる。
【００４６】
また、コンパレータＣＰ１の出力電圧は、起動から所定時間の経過後にＨｉｇｈレベルに立ち上がるので、スイッチング素子Ｑ２がオンとなり、抵抗Ｒ６の両端間がショートされる。これにより、抵抗Ｒ６は機能しなくなり、電流検出用抵抗としては抵抗Ｒ３のみとなる。従って、制御回路１０１Ａは、抵抗Ｒ３によりスイッチング電流から変換された電圧信号に基づいて通常の制御を行うことができる。
【００４７】
なお、スイッチング素子Ｑ２によりショートさせる抵抗は、単体に限らず複数の抵抗素子から構成されていてもよい。
【００４８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について述べる。本実施形態に係る電源装置の回路構成を図５に示す。図５に示す本実施形態に係る電源装置２においては、力率改善回路１１は第１実施形態（図２）と同様の構成であり、ＬＥＤドライバ回路２１の構成が第１実施形態と異なる。
【００４９】
ＬＥＤドライバ回路２１においては、第１調光端子Ｄｉｍ１と第２調光端子Ｄｉｍ２間に印加される電圧信号である外部調光信号が調光インタフェース回路２２に入力され、前記外部調光信号に基づいた調光信号が制御回路１２Ａ’に入力される。調光インタフェース回路２２は、保護回路、整流回路、絶縁回路（フォトカプラ等）を含んでいる。
【００５０】
制御回路１２Ａ’は、第１実施形態でも述べた通り、電流検出用の抵抗Ｒ１１によりＬＥＤ負荷５０に対する出力電流から変換された電圧信号を監視し、出力電流が所定の電流閾値を上回ったことを検出すると、ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂに対して出力電流の電流値を下げてスイッチング素子Ｑ１２を駆動するよう指令信号を送る。ＬＥＤドライバＩＣが例えば固定周波数でのスイッチング制御を行う場合は、オンデューティを小さくするよう指令する。これにより、出力電流を一定に制御している。
【００５１】
本実施形態では、制御回路１２Ａ’に外部より入力される調光信号に応じて上記電流制限制御における上記電流閾値が可変設定される。これにより、調光信号に応じて出力電流の大きさを可変させることができるので、ＬＥＤ負荷５０の調光を行うことが可能となる。
【００５２】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態に係る電源装置の回路構成を図６に示す。図６に示す電源装置３が備えるＬＥＤドライバ回路３１の第２実施形態（図５）におけるＬＥＤドライバ回路２１との構成上の相違点は、ショットキーダイオードＳＤ１を備えることである。ショットキーダイオードＳＤ１は、アノードがＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂのグランド端子ＧＮＤに接続され、カソードがＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂのスイッチング素子Ｑ１２を駆動するためのゲート駆動端子Ｔｇに接続される。
【００５３】
ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂが、第１調光端子Ｄｉｍ１及び第２調光端子Ｄｉｍ２間に印加される外部調光信号に基づき、スイッチング素子Ｑ１２を固定周波数でスイッチング制御する場合、スイッチング素子Ｑ１２のオン時間が短くなり、オフ時間が長くなる。
【００５４】
スイッチング素子Ｑ１２がオフになるとコイルＬ１２に流れる電流が減少するが、オフ時間が長い場合、電流がゼロを超えて減少し続けマイナスとなる。即ち、出力容量Ｃ１２からコイルＬ１２を介してスイッチング素子Ｑ１２の寄生容量Ｃｐａｒａ１とダイオードＤ１２の寄生容量Ｃｐａｒａ２へ向けて電流が逆流する。すると、基板パターンの寄生抵抗成分によってＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂのゲート駆動端子Ｔｇの電圧が負となり、ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂが誤動作を起こし、ＬＥＤ負荷（ＬＥＤドライバ回路３１の出力側に接続）のチラツキの原因となる。ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂが誤動作するのは、端子に負電圧が印加されるとＩＣ内部の寄生ダイオード又は保護ダイオードがオンとなり、大きな電流が流れてＩＣ内部でのグランド電位が変化するからである。
【００５５】
特に、ＬＥＤドライバ回路３１の出力電圧が例えば１５０〜２６５Ｖ程度（又はこれ以上）の高い電圧である場合は、逆流する電流が大きくなるため、ＬＥＤ負荷５０のチラツキが発生しやすい。一般にＬＥＤドライバ回路では出力電圧が高く、出力電流が小さいほうが効率が良い。
【００５６】
そこで、本実施形態ではショットキーダイオードＳＤ１を設けている。ショットキーダイオードＳＤ１は、寄生ダイオード又は保護ダイオードよりも順方向電圧が小さいので、電流が逆流した場合にショットキーダイオードＳＤ１が先にオンとなり、ゲート駆動端子Ｔｇの電圧が大きく負になることを防止し、寄生ダイオード又は保護ダイオードの動作を妨げることができる。従って、ＬＥＤドライバＩＣ１２Ｂの誤動作を防止し、ＬＥＤ負荷のチラツキを抑制できる。
【００５７】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態に係る電源装置の回路構成を図７に示す。本実施形態は第３実施形態の変形例であり、図７に示した電源装置４が備えるＬＥＤドライバ回路４１においては、ショットキーダイオードＳＤ２が設けられる。
【００５８】
ショットキーダイオードＳＤ２は、アノードがＩＣである制御回路１２Ａ’のグランド端子ＧＮＤに接続され、カソードが制御回路１２Ａ’の電流検出端子Ｔｉ２に接続される。
【００５９】
第３実施形態で述べたように、出力コンデンサＣ１２からコイルＬ１２を介してスイッチング素子Ｑ１２の寄生容量Ｃｐａｒａ１とダイオードＤ１２の寄生容量Ｃｐａｒａ２へ向けて電流が逆流した場合、電流検出用の抵抗Ｒ１１での電圧降下又は／及び基板パターンの寄生抵抗成分によって電流検出端子Ｔｉ２の電圧が負となり、ＩＣである制御回路１２Ａ’が誤動作を起こす。しかしながら、本実施形態では、電流が逆流した場合に、順方向電圧の小さいショットキーダイオードＳＤ２がオンとなるので、電流検出端子Ｔｉ２の電圧が大きく負となることを防止し、制御回路１２Ａ’の誤動作を防止できる。
【００６０】
なお、同様の趣旨である本実施形態の変形例として、制御回路１２Ａ’の第１調光入力端子Ｔｄ１と制御回路１２Ａ’の第２調光入力端子Ｔｄ２の少なくともいずれかと、制御回路１２Ａ’のグランド端子ＧＮＤの間にショットキーダイオードを接続してもよい。制御回路１２Ａ’の調光入力端子の電圧は、出力コンデンサＣ１２からコイルＬ１２を介してスイッチング素子Ｑ１２の寄生容量Ｃｐａｒａ１とダイオードＤ１２の寄生容量Ｃｐａｒａ２へ向けて電流が逆流した場合に基板パターンの寄生抵抗成分によって負になるためである。
【００６１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、力率改善回路は昇圧方式に限るものではなく、また非絶縁方式に限るものではない。昇圧コイルを、トランスに置き換え絶縁フライバック方式の力率改善回路に変更することも可能である。このような構成でも本発明のように起動時にスイッチング素子の電流値を制限する構成にすれば、起動時においてトランスのコアの振動により生じる音鳴りを抑制することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１〜４  電源装置
１１  力率改善回路
１１Ａ  起動検出回路
１２、２１、３１、４１  ＬＥＤドライバ回路
２２、３２、４２  調光インタフェース回路
５０  ＬＥＤ負荷
ＤＢ１  ダイオードブリッジ
Ｔｉｎ１  第１入力端子
Ｔｉｎ２  第２入力端子
Ｔｏｕｔ１  第１出力端子
Ｔｏｕｔ２  第２出力端子
Ｖａｃ  交流電圧
Ｌｎ１  電源入力ライン
Ｌｎ２  基準ライン
Ｔｉ  電流検出端子
Ｄｉｍ１  第１調光端子
Ｄｉｍ２  第２調光端子
Ｔｇ  ゲート駆動端子
ＧＮＤ  グランド端子
Ｔｉ２  電流検出端子
Ｔｄ１  第１調光入力端子
Ｔｄ２  第２調光入力端子
ＳＤ１、ＳＤ２  ショットキーダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年1月15日(2016.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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、
前記整流回路の出力側に接続され、コイル又はトランスと、スイッチング素子を備える力率改善回路と、
前記力率改善回路の出力側に接続され、出力側に接続されるＬＥＤ負荷を駆動するためのドライバ回路と、を備え、
前記力率改善回路は、
出力電圧の検出信号と前記スイッチング素子に流れるスイッチング電流の検出信号に基づいて前記スイッチング素子のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うＯＮ／ＯＦＦ制御部と、
前記スイッチング電流を検出するための電流検出端子に接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗に直列接続された第２の抵抗と、
起動検出回路と、
前記起動検出回路の検出信号に応じて前記第２の抵抗をショートさせるか否かを切替えるスイッチであるショート切替部と、を更に備え、
前記ショート切替部は、前記第２の抵抗の両端間に接続され、
前記起動検出回路の検出信号が起動中を示す場合、前記ショート切替部はオフとなって前記第２の抵抗はアクティブとなり、前記起動検出回路の検出信号が起動完了を示す場合、前記ショート切替部はオンとなって前記第２の抵抗はショートされることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記起動検出回路は、前記整流回路による整流後の電圧に基づく電圧が印加されるツェナーダイオードと、前記ツェナーダイオードの両端間電圧に基づく電圧が入力されるＲＣ直列回路と、前記ＲＣ直列回路の出力電圧と基準電圧とが入力されるコンパレータと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記ドライバ回路は、
第２のスイッチング素子と、
第２のコイルと、
出力コンデンサと、
外部から入力される外部調光信号に応じて出力電流を制限するように前記第２のスイッチング素子をスイッチングするドライバＩＣと、
前記ドライバＩＣの前記第２のスイッチング素子を駆動するための駆動端子と前記ドライバＩＣのグランド端子の間に接続されるショットキーダイオードと、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
前記ドライバ回路は、
第２のスイッチング素子と、
第２のコイルと、
出力コンデンサと、
前記第２のスイッチング素子をスイッチングするドライバ部と、
外部から入力される外部調光信号と出力電流の検出信号に基づいて出力電流を制限するよう制御する制御ＩＣと、を備え、
前記制御ＩＣの電流検出端子とグランド端子の間に接続される第１のショットキーダイオードと、前記制御ＩＣの前記外部調光信号に基づいた調光信号を入力させるための入力端子とグランド端子の間に接続される第２のショットキーダイオードの少なくともいずれかを更に備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電源装置と、前記電源装置の出力側に接続されるＬＥＤ負荷と、を備える照明器具。
【国際調査報告】
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