(57)【要約】【課題】商用電源等からの入力電圧が無くなった場合に出力電圧をすみやかに降下させることで、安全に取り扱うことができるＬＥＤ点灯回路を提供する。【解決手段】入力電圧を所望の直流電圧に変換してＬＥＤに供給するＬＥＤ点灯回路であって、少なくとも一次巻線および二次巻線を有するトランスと、スイッチング素子と、制御器と、出力コンデンサと、入力電圧検出器と、放電器と、を備え、前記入力電圧検出器は、前記入力電圧を検出し、検出された前記入力電圧の高さに応じた放電信号を前記放電器に出力し、前記放電器は、前記出力コンデンサの両端に接続され、前記入力電圧検出器から出力される前記放電信号に応じて前記出力コンデンサに蓄えられた電荷を放電することを特徴とする。【選択図】図１
2013069426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を所望の直流電圧に変換してＬＥＤに供給するＬＥＤ点灯回路であって、
少なくとも一次巻線および二次巻線を有するトランスと、スイッチング素子と、制御器と、出力コンデンサと、入力電圧検出器と、放電器と、を備え、
前記トランスは、前記一次巻線の一端に前記入力電圧を受け、前記二次巻線を介して前記ＬＥＤに前記直流電圧を供給し、
前記スイッチング素子は、前記一次巻線の他端に接続され、前記制御器から出力される制御信号に応じてスイッチング動作し、
前記出力コンデンサは、前記二次巻線の両端に接続され、
前記入力電圧検出器は、前記入力電圧を検出し、検出された前記入力電圧の高さに応じた放電信号を前記放電器に出力し、
前記放電器は、前記出力コンデンサの両端に接続され、前記入力電圧検出器から出力される前記放電信号に応じて前記出力コンデンサに蓄えられた電荷を放電することを特徴とするＬＥＤ点灯回路。
【請求項２】
前記トランスは少なくとも三次巻線を有し、前記三次巻線はフォワード出力巻線であり、前記入力電圧検出器は前記三次巻線を介して前記入力電圧を検出することを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ点灯回路。
【請求項３】
前記入力電圧検出器は、前記入力電圧が所定値以下になったことを検出し、前記放電器を動作させ、前記出力コンデンサに蓄えられた電荷を放電させることを特徴とする請求項１または２に記載のＬＥＤ点灯回路。
【請求項４】
前記二次巻線はフライバック出力巻線であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＬＥＤ点灯回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を点灯させる絶縁型のＬＥＤ点灯回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤは、家庭用等の一般的な照明装置の光源にも近年利用されるようになり、直管型、環状型等の蛍光灯に対応する形態ばかりでなく、白熱電球に対応する電球型の照明装置が製造されるようになった。また、一般的に人が比較的容易に手を触れることができる用途の照明装置においては、感電防止等の安全性を備えることが要求されるため、ＬＥＤ点灯回路は、商用電源と負荷（ＬＥＤ）との間を電気的に絶縁するトランスを含んで構成される。
【０００３】
特許文献１には、上記のようにトランスを含む絶縁型のＬＥＤ点灯回路が開示される。詳細には、図３に示すように、特許文献１に記載される従来のＬＥＤ照明装置３００は、ＬＥＤ駆動装置２０１とＬＥＤ２０２とを有する。ＬＥＤ駆動装置２０１は、入力コンデンサ２１１と、トランス２１２と、ＭＯＳＦＥＴ２１３と、制御器２１９と、出力コンデンサ２２０とを有する。また、ＬＥＤ駆動装置２０１は、誤差増幅器２１５と、ダイオード２１６と、フォトカプラ２１７とを有する。
【０００４】
従来のＬＥＤ照明装置３００の誤差増幅器２１５は、電流検出抵抗２１８に発生する電圧と基準電圧源の電圧値とに基づいて演算を行い、フォトカプラ２１７を介して制御器２１９に演算結果をフィードバックすることで、ＬＥＤ駆動装置２０１がＬＥＤ２０２に流れる電流を一定に制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０９２９９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、従来のＬＥＤ照明装置３００を取り外すとき等、ＬＥＤ照明装置３００が商用電源から切り離され入力電圧が無くなった場合、出力コンデンサ２２０に蓄えられた電荷が放電されにくく、出力電圧が０Ｖ付近まで降下せずＬＥＤ２０２に触れた人や物に放電する可能性があった。このような可能性は、入力電圧がバッテリ等の直流電源から供給される場合においても同様である。
【０００７】
本発明は、商用電源等からの入力電圧が無くなった場合に出力電圧をすみやかに降下させることで、安全に取り扱うことができるＬＥＤ点灯回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、入力電圧を所望の直流電圧に変換してＬＥＤに供給するＬＥＤ点灯回路であって、少なくとも一次巻線および二次巻線を有するトランスと、スイッチング素子と、制御器と、出力コンデンサと、入力電圧検出器と、放電器と、を備え、前記トランスは、前記一次巻線の一端に前記入力電圧を受け、前記二次巻線を介して前記ＬＥＤに前記直流電圧を供給し、前記スイッチング素子は、前記一次巻線の他端に接続され、前記制御器から出力される制御信号に応じてスイッチング動作し、前記出力コンデンサは、前記二次巻線の両端に接続され、前記入力電圧検出器は、前記入力電圧を検出し、検出された前記入力電圧の高さに応じた放電信号を前記放電器に出力し、前記放電器は、前記出力コンデンサの両端に接続され、前記入力電圧検出器から出力される前記放電信号に応じて前記出力コンデンサに蓄えられた電荷を放電することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、商用電源等からの入力電圧が無くなった場合に出力電圧をすみやかに降下させることで、安全に取り扱うことができるＬＥＤ点灯回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態に係るＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係るＬＥＤ点灯回路の詳細な構成を示す回路図である。
【図３】従来のＬＥＤ照明装置の構成を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は、構成部品の形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。この発明の実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。
【００１２】
図１は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ点灯回路の構成を示す回路図である。本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路１は、少なくとも一次巻線Ｗ１および二次巻線Ｗ２を有するトランス１１と、スイッチング素子１２と、制御器１３と、出力コンデンサ１４と、入力電圧検出器１５と、放電器１６と、を備える。
【００１３】
ＬＥＤ点灯回路１は、入力電圧を所望の直流電圧に変換して出力する絶縁型の電力変換回路を含んで構成される。ＬＥＤ２は、少なくとも１つのＬＥＤ素子を含んで構成され、複数のＬＥＤ素子を含む直列接続パッケージおよび並列接続パッケージあるいはこれらの組合せにより構成される。入力電源３は、直流入力電圧を出力する電源からなり、バッテリ等の直流電源より構成されても良く、商用電源等の交流電源と整流平滑回路との組合せより構成されても良い。ＬＥＤ点灯回路１とＬＥＤ２と入力電源３とは、それぞれ互いに接続され、ＬＥＤ点灯回路１とＬＥＤ２とは、本実施形態に係るＬＥＤ照明装置１００を構成する。
【００１４】
図１においてトランス１１の一次巻線Ｗ１および二次巻線Ｗ２に示す●は、トランスの極性を示す。二次巻線Ｗ２がフライバック出力の巻線となるように、一次巻線Ｗ１と二次巻線Ｗ２とは互いに逆極性に巻き回される。トランス１１の一次巻線Ｗ１は入力電源３に接続され、トランス１１の二次巻線Ｗ２はＬＥＤ２が接続される。トランス１１は、一次巻線Ｗ１の一端（正極側）に入力電源３から入力電圧を受け、二次巻線Ｗ２の両端に接続されるＬＥＤ２に直流電圧を供給する。
【００１５】
スイッチング素子１２は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor）からなる。スイッチング素子１２のドレインは、トランス１１の一次巻線Ｗ１の他端（負極側）に接続され、ソースは一次側接地に接続され、ゲートは制御器１３に接続される。スイッチング素子１２は、制御器１３から出力されるハイレベルまたはローレベルの制御信号に応じてスイッチング動作（オンオフ動作）し、入力電源３から一次巻線Ｗ１に流れる電流を導通または遮断させる。スイッチング素子１２のスイッチング動作により、交流電圧が二次巻線Ｗ２に発生する。
【００１６】
出力コンデンサ１４は、電解コンデンサまたはセラミックコンデンサからなり、二次巻線Ｗ２の両端に接続され、ＬＥＤ２と等価的に並列接続される。出力コンデンサ１４の一端はダイオード１７を介して二次巻線Ｗ２の一端（負極側）に接続され、出力コンデンサ１４の他端は二次巻線Ｗ２の他端（正極側）および二次側接地に接続される。出力コンデンサ１４とダイオード１７とは、整流平滑回路を構成し、ＬＥＤ２に供給するために二次巻線Ｗ２に発生する交流電圧を直流電圧に変換する。
【００１７】
入力電圧検出器１５は、放電器１６に接続され、入力電源３から出力される入力電圧を検出し、入力電圧の高低に応じた放電信号を放電器１６に出力する。入力電圧検出器１５は、少なくともＬＥＤ点灯回路１が入力電源３から切り離され入力電圧が無くなったことを検出し、入力電圧が無くなったときに放電器１６に放電動作をさせられるように構成される。
【００１８】
放電器１６は、２つの端子間を導通および遮断させることができる周知の開閉器からなり、出力コンデンサ１４の両端に接続される。放電器１６は、入力電圧検出器１５から出力される放電信号に応じて動作し、ＬＥＤ点灯回路１が入力電源３から切り離され入力電圧が無くなった場合に出力コンデンサ１４に蓄えられた電荷を放電する。
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係るＬＥＤ点灯回路の詳細な構成を示す回路図である。本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路１は、さらにフィードバック回路１８と補助電源１９とを備える。ＬＥＤ２は、複数のＬＥＤ素子が直列接続されたＬＥＤストリングからなり、入力電源３は、ダイオードブリッジ３２およびコンデンサ３３を含む整流平滑回路と商用電源３１とからなる。
【００２０】
本実施形態において、トランス１１はさらに三次巻線Ｗ３と補助巻線Ｗａとを有し、一次巻線Ｗ１の一端（正極側）は、整流平滑回路の出力端であるコンデンサ３３の一端に接続される。三次巻線Ｗ３は上記の二次巻線Ｗ２と異なるフォワード出力の巻線であり、補助巻線はフライバック出力の巻線である。三次巻線Ｗ３の一端（負極側）は二次側接地に接続され、他端（正極側）は入力電圧検出器１５のダイオード１５１のアノードに接続される。補助巻線Ｗａの一端（負極側）は、ダイオードとコンデンサとからなる整流平滑回路を介して制御器１３に接続され、他端（正極側）は一次側接地に接続される。補助巻線Ｗａと整流平滑回路とは、制御器１３に駆動電力を供給する補助電源１９を構成する。
【００２１】
本実施形態において、制御器１３はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御方式の制御回路であり、ＰＷＭコンパレータ１３１と三角波発生器１３２と分圧抵抗１３３、１３４とドライバ１３５とスタート回路１３６とレギュレータ１３７とを備える。ＰＷＭコンパレータ１３１は、後述するフィードバック信号と三角波信号とを比較して、出力端子からドライバ１３５を介してスイッチング素子１２を制御するためのＰＷＭ信号を出力する。三角波発生器１３２は、ＰＷＭコンパレータの反転入力端子に接続され、三角波信号を出力する。分圧抵抗１３３の一端はレギュレータに接続され、分圧抵抗１３３の他端と分圧抵抗１３４の一端とは互いに接続され、分圧抵抗１３４の他端は一次側接地に接続される。分圧抵抗１３３、１３４の接続点は、ＰＷＭコンパレータ１３１の非反転入力端子と制御器１３の外部に接続されるフォトトランジスタ１８５とに接続され、ＬＥＤ２に流れる電流に応じたフィードバック信号を出力する。スタート回路１３６は、抵抗を介してコンデンサ３３の一端と補助電源１９とレギュレータ１３７とに接続され、レギュレータ１３７は制御器１３の各部に駆動電力を供給する。
【００２２】
本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路１における入力電圧検出器１５は、ダイオード１５１とコンデンサ１５２と分圧抵抗１５３、１５４とトランジスタ１５５とを備える。ダイオード１５１のアノードは三次巻線Ｗ３の他端に接続され、カソードはコンデンサ１５２の一端とトランジスタ１５５のベースとに接続される。コンデンサ１５２の他端は二次側接地に接続される。トランジスタ１５５はｎｐｎトランジスタからなり、コレクタは抵抗を介して出力コンデンサ１４の一端に接続され、エミッタは二次側接地に接続される。またトランジスタ１５５のベースには、コンデンサ１５２の充電電圧が分圧抵抗１５３、１５４で分圧されて印加される。なお、本実施形態において、トランス１１の三次巻線Ｗ３を入力電圧検出器１５の一部とみなしても良い。
【００２３】
本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路１における放電器１６は、ｎｐｎトランジスタからなり、コレクタは出力コンデンサ１４の一端に接続され、エミッタは二次側接地に接続され、ベースはトランジスタ１５５のコレクタに接続される。すなわち、入力電圧検出器１５の放電信号はトランジスタ１５５のコレクタから放電器１６に出力される。
【００２４】
フィードバック回路１８は、誤差増幅器１８１と検出抵抗１８２とツェナーダイオード１８３とフォトダイオード１８４とフォトトランジスタ１８５とを備える。誤差増幅器１８１はＬＥＤ２に流れる電流と基準値との誤差を求め、フォトダイオード１８４に出力する。検出抵抗１８２の一端はＬＥＤ２と直列に接続され且つ誤差増幅器１８１の反転入力端子に接続され、他端は二次側接地に接続される。検出的高１８２は、ＬＥＤ２に流れる電流に基づく電圧信号（検出信号）を出力する。ツェナーダイオード１８３のアノードは二次側接地に接続され、カソードは抵抗を介して出力コンデンサ１４の一端と誤差増幅器１８１の非反転入力端子とに接続される。ツェナーダイオード１８３は、出力コンデンサ１４の電圧をクランプすることで基準値を出力する基準電圧源として機能する。フォトダイオード１８４のアノードは出力コンデンサ１４の一端に接続され、カソードは誤差増幅器１８１の出力端子に接続される。フォトトランジスタ１８５のコレクタは制御器１３に接続され、エミッタは一次側接地に接続される。フォトダイオード１８４とフォトトランジスタ１８５とはフォトカプラを構成する。フィードバック回路１８は、ＬＥＤ２に流れる電流と基準値との誤差に基づくフィードバック信号を、フォトカプラを介して制御器１３に出力する。
【００２５】
本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路１における入力電圧検出器１５および放電器１６の動作について説明する。まず、入力電源３からＬＥＤ点灯回路１に電力が供給される場合、フォワード出力巻線である三次巻線Ｗ３には入力電圧に基づくフォワード電圧が発生する。フォワード電圧は、ダイオード１５１およびコンデンサ１５２により整流平滑され、入力電圧の高低に応じた直流信号に変換される。入力電圧に基づく直流信号は、分圧抵抗１５３、１５４により分圧され、トランジスタ１５５のベースに供給される。そのため、トランジスタ１５５のコレクタ・エミッタ間には電流が流れ、放電器１６はオフする。
【００２６】
次に、入力電源３からの入力電圧が無く、ＬＥＤ点灯回路１に電力が供給されない場合、フォワード電圧に基づく直流信号のレベルが低くなり、トランジスタ１５５のコレクタ電位が上昇するため、放電器１６がオンする。出力コンデンサ１４に蓄えられた電荷は、放電器１６の導通により急速に放電されるため、ＬＥＤ点灯回路１の出力電圧はすみやかにベース・エミッタ電圧（約０．６Ｖ）付近まで降下する。
【００２７】
本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路１によれば、以下の条件で出力コンデンサ１４が放電され始める。ただし、以下の式において、ダイオードブリッジ３２による電圧降下をＶＦ１、ダイオード１５１による電圧降下をＶＦ２、トランジスタ１５５によるベース・エミッタ電圧降下をＶＢＥ、分圧抵抗１５３、１５４の抵抗値をそれぞれＲ１、Ｒ２、一次巻線Ｗ１の巻数をｎＷ１、三次巻線Ｗ３の巻数をｎＷ３とする。まず、入力コンデンサ１４として容量が比較的大きい電解コンデンサ等を用いる場合、交流入力電圧の実効値が（ＶＦ１＋（ＶＦ２＋ＶＢＥ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）×ｎＷ１／ｎＷ３以下であることが条件となる。次に、入力コンデンサとして容量が比較的小さいフィルムコンデンサ等を用いる場合、交流入力電圧の瞬時値がＶＦ１＋ＶＢＥ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２×ｎＷ１／ｎＷ３以下であることが条件となる。
【００２８】
本実施形態に係るＬＥＤ点灯回路によれば、入力電圧が所定値以下になったことを検出し、出力コンデンサに蓄えられた電荷を急速に放電することができる。これにより、ＬＥＤ照明装置の取り外し作業等において入力電源からＬＥＤ照明装置に供給されていた入力電圧が無くなった場合に、周囲の人や物に放電してしまう可能性を低減することができる。従って、作業者が安全に取り扱うことができるＬＥＤ点灯回路ならびにＬＥＤ照明装置を提供することができる。
【００２９】
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。即ち、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【００３０】
１    ＬＥＤ点灯回路
２    ＬＥＤ
３    入力電源
１１  トランス
１２  スイッチング素子
１３  制御器
１４  出力コンデンサ
１５  入力電圧検出器
１６  放電器
１７  ダイオード
１８  フィードバック回路
１９  補助電源
【図１】
2013069426.tif 000003
【図２】
2013069426.tif 000004
【図３】
2013069426.tif 000005