(57)【要約】    【課題】  DC-DCコンバータのインダクタを電荷引抜回路のインピーダンス素子の一部として利用したＬＥＤ点灯装置およびこれを備えたＬＥＤ照明装置を提供する。    【解決手段】  ＬＥＤ点灯装置は、直流電源DCと、スイッチング素子Q1、このスイッチング素子のオン時に増加電流が直流電源から流入するとともにオフ時に減少電流が流出するインダクタL1および減少電流が流れる閉回路を形成するダイオードD1を含み、入力端t1、t2が直流電源に接続し、出力端t3、t4に出力コンデンサC2が並列接続するとともにＬＥＤLSが取り外し可能に接続するDC-DCコンバータを備えＬＥＤ点灯回路LOCと、インピーダンス素子Z1を含み、DC-DCコンバータのダイオードに並列接続していて、ＬＥＤがＬＥＤ点灯回路の出力端からＬＥＤが取り外された際にインダクタを経由して出力コンデンサの電荷を引き抜く電荷引抜回路PCと、を具備している。【選択図】図１
2012094357.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と；
スイッチング素子、このスイッチング素子のオン時に増加電流が直流電源から流入するとともにオフ時に減少電流が流出するインダクタおよび減少電流が流れる閉回路を形成するダイオードを含み、入力端が直流電源に接続し、出力端に出力コンデンサが並列接続するとともにＬＥＤが取り外し可能に接続するDC-DCコンバータを備えたＬＥＤ点灯回路と；
インピーダンス素子を含み、ＬＥＤ点灯回路のDC-DCコンバータのダイオードに並列接続していて、ＬＥＤ点灯回路の出力端からＬＥＤが取り外された際にインダクタを経由して出力コンデンサの電荷を引き抜く電荷引抜回路と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
ＬＥＤ照明装置本体と；
ＬＥＤ照明装置本体に配設された請求項１記載のＬＥＤ点灯装置と；
ＬＥＤ点灯装置の出力端に取り外し可能に接続するＬＥＤと；
を具備していることを特徴とするＬＥＤ照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤが取り外し可能に接続するＬＥＤ点灯装置およびこれを備えたＬＥＤ照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ点灯装置とその出力端に接続したＬＥＤとを具備する。ＬＥＤ点灯装置とＬＥＤとの関係においては、両者の接続が固定化していてＬＥＤをＬＥＤ点灯装置から容易に取り外せないように構成されているＬＥＤ照明装置があるが、両者の接続が容易に分離できるように構成したＬＥＤ照明装置もある。後者にあっては、ＬＥＤの取り外しがＬＥＤに悪影響を与えないように行えなければならない。
【０００３】
一方、ＬＥＤ照明装置においては、DC-DCコンバータを備えたＬＥＤ点灯回路の出力中の高調波成分をバイパスする目的でＬＥＤ点灯回路の出力端にコンデンサを並列接続するのが一般的である。
【０００４】
出力端にコンデンサを並列接続したＬＥＤ点灯装置においては、例えば清掃や交換のために点灯中にＬＥＤを取り外した後、再びＬＥＤを装着することがある。また、振動などが加わった際に一時的にＬＥＤの接続が短時間の間に断続することもある。これらの場合、ＬＥＤの取り外しおよび再装着の前後や断続の間を通じてＬＥＤ点灯装置が継続動作していると、ＬＥＤが装着された際に上記コンデンサに蓄積している電荷の放出に伴う電流の過渡振動が発生し、過大電流がＬＥＤに流れて閃光を発したり、ＬＥＤが破壊に至ったりしやすくなる。
【０００５】
そこで、ＬＥＤの取り外しおよび装着の状態を検出するＬＥＤ装着検出手段をＬＥＤ点灯装置に配設するとともに、取り外し状態を検出した際にはＬＥＤ点灯装置の出力を停止する制御手段をＬＥＤ点灯装置に配設することができる（第１の構成）。そして、再びＬＥＤの装着を検出した際に、ＬＥＤ点灯装置を再動作させる。第１の構成によれば、上述の過大電流がＬＥＤに流れて閃光を発したり、ＬＥＤが破壊したりすることが回避される。
【０００６】
また、スイッチ素子と抵抗素子の直列回路からなる電荷引抜回路を上記コンデンサに並列に接続して、上記装着検出手段がＬＥＤの取り外し状態を検出した際に、スイッチ素子をオンしてコンデンサの電荷の放出に伴う電流を抵抗素子に流してジュール熱に変換することにより電荷を引き抜くこともできる（第２の構成）。この構成によれば、ＬＥＤ点灯装置を停止しなくても上述の過大電流がＬＥＤに流れて閃光を発したり、ＬＥＤが破壊したりすることが回避される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２３４４１４号公報
【特許文献２】特開２０１０−０５５８２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述の第１の構成は、ＬＥＤ装着有無の検出およびこれに伴う制御のための回路構成が複雑になり、コストアップを招く。また、ＬＥＤを取り外すとＬＥＤ点灯装置が出力を停止し、装着で再動作するので、外部振動などで取り外しおよび装着が頻繁に繰り返えされた場合、制御のハンチングが発生したり、スイッチング素子などに電流ストレスが生じたりしやすくなるという問題がある。
【０００９】
また、第２の構成は、抵抗素子のみで電荷放出に伴う電流をジュール熱に変換してコンデンサの電荷を引き抜くので、これに見合う抵抗値および電流容量の抵抗素子を用いる必要がある。
【００１０】
本発明は、DC-DCコンバータのインダクタを電荷引抜回路のインピーダンス素子の一部として利用したＬＥＤ点灯装置およびこれを備えたＬＥＤ照明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】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、ＬＥＤ点灯装置は、直流電源、ＬＥＤ点灯回路および電荷引抜回路を具備している。ＬＥＤ点灯回路は、スイッチング素子、インダクタおよびダイオードを含むDC-DCコンバータを備え、出力端に出力コンデンサが並列接続しているとともにＬＥＤが取り外し可能に接続する。電荷引抜回路は、インピーダンス素子を含み、DC-DCコンバータのダイオードに並列接続していて、ＬＥＤ点灯回路の出力端からＬＥＤが取り外された際にインダクタを経由して出力コンデンサの電荷を引き抜く。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＬＥＤ点灯装置の動作中にＬＥＤが取り外された際に、出力コンデンサの電荷を引き抜く電荷引抜回路がDC-DCコンバータのダイオードに並列接続していることにより、出力コンデンサが引き抜かれる際に流れる過渡電流がインダクタを経由して流れる。そのため、インダクタのインピーダンスが電荷引抜回路のインピーダンス素子と協働して減流作用を奏するので、その分電荷引抜回路のインピーダンスおよび電流容量を低減してインピーダンス素子の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＬＥＤ点灯装置の一実施形態に係わる回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
〔第１の実施形態〕
図１を参照して本発明のＬＥＤ点灯装置の一実施形態を説明する。本実施形態において、ＬＥＤ照明装置は、直流電源DC、ＬＥＤ点灯回路LOC、ＬＥＤLSおよび電荷引抜回路PCを具備している。
【００１５】
直流電源DCは、直流電力を出力すればどのような構成であってもよい。例えば、整流化直流電源および電池電源など既知の各種態様をなす直流電源を採用することができる。図１に示す実施形態においては、ブリッジ形全波整流回路DBおよび平滑コンデンサC1を備えた整流化直流電源により構成された直流電源DCが用いられている。
【００１６】
ＬＥＤ点灯回路LOCは、負荷のＬＥＤLSを点灯する回路であって、一対の入力端t1、t2および一対の出力端t3、t4を備えている。上記入力端t1、t2は、上記直流電源DCの出力端に接続する。また、上記出力端t3、t4は、負荷のＬＥＤLSを取り外し可能に接続する。そのために、ソケットなどのコネクタ受けの機能を備えた態様をなしていることが許容される。
【００１７】
また、ＬＥＤ点灯回路LOCは、その出力端t3、t4に出力コンデンサC2が並列接続している。なお、本実施形態は、ＬＥＤ点灯回路LOCが負荷のＬＥＤLSを取り外したときに出力コンデンサC2の端子電圧がＬＥＤLSの通常点灯時の負荷電圧より瞬間的に高くなり、緩やかに低下していくような構成である場合に特に効果的である。このような構成は、ＬＥＤ点灯回路LOCが例えばDC-DCコンバータなどのスイッチング電源を主体としているとともに、ＬＥＤLSを定電流制御することによって実現することができる。
【００１８】
出力コンデンサC2は、ＬＥＤ点灯回路LOCからＬＥＤLSに供給される負荷電流から高調波成分をバイパスする。したがって、負荷のＬＥＤLSは、上記バイパスによって高調波成分が一部ないし殆ど除去された直流電流により付勢される。
【００１９】
本実施形態において、ＬＥＤ点灯回路LOCの主体部分として構成されているDC-DCコンバータは、一般的に回路効率が高く制御が容易であるとして知られている。なお、DC-DCコンバータは、入力電力から所望の出力電力を得る電力変換装置において、電力を変換・調整するためにスイッチング素子を用いたスイッチング電源の一種であるが、降圧形、昇圧形および昇降圧形などの各種チョッパ、フライバックコンバータ、フォワードコンバータおよびスイッチングレギュレータなどを含む概念である。
【００２０】
図示の本実施形態において、DC-DCコンバータは降圧チョッパを構成している。すなわち、スイッチング素子Q1、インダクタL1および出力コンデンサC2の直列回路が直流電源DCの出力端t3、t4間に接続している。そして、スイッチング素子Q1がオンしたときに直線的に増加する増加電流が直流電源DCからインダクタL1に流れて、インダクタL1に電磁エネルギーが蓄積される。また、インダクタL1および出力コンデンサC2の直列部分に並列にダイオードD1が接続して後述の減少電流を流すための閉回路を形成している。そして、スイッチング素子Q1がオフしたときにインダクタL1に蓄積された電磁エネルギーが上記閉回路内に放出されてインダクタL1から直線的に減少する減少電流が増加電流と同一方向に流れる。
【００２１】
また、上記DC-DCコンバータは、図示を省略しているが、ＬＥＤLSに流れる負荷電流が定電流制御されるように構成されている。例えば、スイッチング素子Q1に流れる増加電流が検出され、その検出値に応じて制御手段が増加電流を一定に保持するようにスイッチング素子Q1のオン時間を帰還制御することによって定電流制御が行われる。
【００２２】
ＬＥＤLSは、ＬＥＤ点灯回路LOCの出力端t3、t4に取り外し可能に接続する。ここで、ＬＥＤLSが取り外し可能であるとは、ＬＥＤLSがＬＥＤ点灯回路LOCの出力端t3、t4に容易に着脱できる程度であればよく、具体的な構造は特段限定されない。例えば、ＬＥＤLSの両端に一対のコネクタCN1、CN2を備えていて、このコネクタCN1、CN2をＬＥＤ点灯回路LOCの出力端t3、ｔ4に配設したコネクタ受け構造体に接続するように構成することができる。また、コネクタを管形蛍光ランプや電球形蛍光ランプのような既知のランプの口金の態様をなすように構成するとともに、コネクタ受け構造体を口金に対応するソケットの態様をなすように構成することもできる。さらに、ＬＥＤLSから絶縁被覆導線が導出されるとともに、その先端に電気コネクタが接続している構成など多様な構成であることが許容される。上記のように構成すれば、ＬＥＤLSの上記口金や電気コネクタなどをＬＥＤ点灯回路LOCの出力端t3、t4に配設されたソケットなどのコネクタ受け構造体などに装着することにより、ＬＥＤLSをＬＥＤ点灯回路LOCの出力端に取り外し可能に接続することができる。
【００２３】
電荷引抜回路PCは、DC-DCコンバータのダイオードD1に並列接続されている。そして、ＬＥＤ点灯装置LOCの動作中にＬＥＤLSが取り外された場合に、出力コンデンサC2の電荷を引き抜くことでＬＥＤLSに過電流が流れないようにして、ＬＥＤLSが閃光を発したり、破壊に至ったりしやすくなることから保護する手段である。この電荷引抜回路PCは、その余の構成が特段限定されない。例えば、図示のようにインピーダンス素子Z1およびスイッチ素子Q2の直列回路により構成することができる。
【００２４】
上述のスイッチ素子Q2は、図示を省略しているＬＥＤ装着検出手段がＬＥＤLSの出力端t3、t4からの取り外しを検出したときにオンするように構成されている。しかし、その余の構成は特段限定されない。例えば、図示のようにトランジスタなどの半導体スイッチを適宜用いることができる。また、インピーダンス素子Z1は、抵抗器、インダクタおよびそれらの複合回路のいずれであってもよい。要するに、出力コンデンサC2の電荷を引き抜くことができればよい。
【００２５】
なお、上述のＬＥＤ装着検出手段は、ＬＥＤ点灯回路LOCの出力端t3、t4間にＬＥＤLSが接続しているか否かを検出する手段であり、例えば出力コンデンサC2の端子電圧に応動する。そして、ＬＥＤLSが取り外されて出力コンデンサC2の端子電圧が、前述のようにＬＥＤLSの通常点灯時における電圧より高い所定電圧を超えたときにＬＥＤLSが取り外されたことを検出する。なお、ＬＥＤ装着検出手段は、ＬＥＤ点灯回路の出力端にＬＥＤが接続しているか否かを検出することができれば、その余の構成は特段限定されない。例えば、機械的または光学的にＬＥＤLSの装着の有無を検出するように構成してもよい。
【００２６】
次に、一実施形態における回路動作について説明する。ＬＥＤ点灯回路LOCは、その出力端t3、t4間にＬＥＤLSが接続している状態において、スイッチング素子Q1の好ましくは高周波のオン、オフ動作により降圧チョッパ動作をして、その出力端t3、t4間に直流電源DCの出力電圧より低い電圧が出力され、ＬＥＤLSが点灯する。
【００２７】
負荷のＬＥＤLSが何らかの理由によりＬＥＤ点灯回路LOCの出力端t3、t4間から取り外されると、図示しないＬＥＤ装着検出手段がこれを検出する。そして、ＬＥＤLSが取り外されたときに出力コンデンサC2の端子電圧が通常時より高くなったとしても、以下の保護動作が行われる。なお、図示の降圧チョッパからなるDC-DCコンバータを定電流制御する場合、ＬＥＤLSがＬＥＤ点灯回路ＬＯＣの出力端t3、t4間から取り外されると、出力コンデンサC2の端子電圧は、瞬間的に直流電源DCの出力電圧まで上昇し、その後緩やかに低下していくが、ＬＥＤ装着検出手段が取り外しを検出すると、電荷引抜回路PCのスイッチ素子Q2がオンするので、出力コンデンサC2の電荷がインダクタL1を経由してインピーダンス素子Z1に放出されて引き抜かれる。なお、電荷のエネルギーはインピーダンス素子Z1で、また一部がインダクタL1でも熱に変換されて消費される。そうして、出力コンデンサC2の電荷が引き抜かれると、過電流が流れなくなるので、LEDＬＳが不所望な閃光を発したり破壊に至ったりするような不都合を回避することができる。
【００２８】
本実施形態によれば、配線基板のレイアウト設計において、電荷引抜回路PCをＬＥＤ点灯回路LOCの制御手段の近傍に配設することが容易になるので、配線を簡素化して配線基板の小型化に寄与する効果もある。
【００２９】
また、ＬＥＤLSを取り外したときの電荷引抜によって減少電流が０になる時間が通常点灯時におけるのより短縮されるので、出力コンデンサC2に蓄積されるエネルギーを少なくして出力コンデンサC2に作用するストレスを低減することができる。
【００３０】
次に、本発明のＬＥＤ照明装置の実施形態について説明する。ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤ照明装置本体と、ＬＥＤ照明装置本体に配設された上述の実施形態のＬＥＤ点灯装置とを具備している。上記において、ＬＥＤ照明装置は、ＬＥＤを光源とする照明装置を含む各種装置であることを許容する。ＬＥＤ照明装置本体は、ＬＥＤ照明装置からＬＥＤ点灯回路およびＬＥＤを除外した残余の部分をいう。また、ＬＥＤ点灯装置は、ＬＥＤ照明装置本体から離間した位置に配設されていてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
C1…平滑コンデンサ、C2…出力コンデンサ、CN1、CN2…コネクタ、D1…ダイオード、DB…ブリッジ形全波整流回路、L1…インダクタ、LOC…ＬＥＤ点灯回路、LS…ＬＥＤ、PC…電荷引抜回路、Q1…スイッチング素子、Q2…スイッチ素子、t1、t2…入力端、t3、t4…出力端、Z1…インピーダンス素子
【図１】
2012094357.tif 000003