特許 6187024 ＬＥＤ電源装置及びＬＥＤ照明装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6187024

(24)【登録日】2017年8月10日

(45)【発行日】2017年8月30日

(54)【発明の名称】ＬＥＤ電源装置及びＬＥＤ照明装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 3/28 20060101AFI20170821BHJP

   H05B 37/02 20060101ALI20170821BHJP

【ＦＩ】

   H02M3/28 C

   H02M3/28 J

   H05B37/02 K

   H05B37/02 J

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-170355(P2013-170355)

(22)【出願日】2013年8月20日

(65)【公開番号】特開2015-42030(P2015-42030A)

(43)【公開日】2015年3月2日

【審査請求日】2016年5月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000192

【氏名又は名称】岩崎電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100160967

【弁理士】

【氏名又は名称】▲濱▼口 岳久

(72)【発明者】

【氏名】山口 良明

(72)【発明者】

【氏名】永瀬 徹

(72)【発明者】

【氏名】川股 直樹

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 信一

【審査官】 宮本 秀一

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／０４６５６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−０６０８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第４１６９００８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２０１２−００５３０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１４２０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１１３８３４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｋ９／００−９／９０

Ｆ２１Ｓ２／００−１９／００

Ｈ０２Ｍ３／００−３／４４

Ｈ０５Ｂ３７／００−３９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬＥＤ電源装置であって、
ＬＥＤに直流出力電流を供給するスイッチング電源回路と、
前記スイッチング電源回路の駆動に応じて制御電圧を生成する補助電源回路と、
前記制御電圧が供給される制御回路であって前記スイッチング電源回路の出力電圧を定電圧制御するための定電圧制御部を有する制御回路と、
前記スイッチング電源回路が無負荷状態であることが検出された場合に前記スイッチング電源回路の出力電圧を低出力電圧まで低下させるように前記定電圧制御部を動作させる電圧切換回路と
を備え、前記低出力電圧は、安全特別低電圧以下であり、かつ前記スイッチング電源回路が前記低出力電圧を出力するように駆動される場合に前記制御電圧が確保されるように設定され、
前記定電圧制御部が、前記出力電圧を検出して電圧検出値を生成する第１の抵抗回路と、前記出力電圧の目標値に対応する電圧基準値を生成する第２の抵抗回路と、前記電圧検出値が前記電圧基準値に一致するように前記スイッチング電源回路を動作させるための誤差増幅器とを備え、
前記電圧切換回路が、前記無負荷状態を検出して無負荷検出信号を生成する無負荷検出回路と、サイリスタと、前記無負荷検出信号が入力されると前記サイリスタを導通させる前段スイッチ回路とを備え、前記サイリスタが導通すると前記第１の抵抗回路又は前記第２の抵抗回路の合成抵抗値が切り換えられるように構成され、前記無負荷検出信号の解除後に前記サイリスタの導通状態が前記制御電圧からの通電によって保持されるように構成された、ＬＥＤ電源装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＬＥＤ電源装置において、前記安全特別低電圧は電気用品安全法に規定される４５Ｖである、ＬＥＤ電源装置。

【請求項3】

請求項１又は２に記載のＬＥＤ電源装置と、該ＬＥＤ電源装置から給電される前記ＬＥＤを有するＬＥＤモジュールとを備えたＬＥＤ照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はＬＥＤ電源装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１は、出力電流の検出結果からＬＥＤ光源の接続状態を判断してＬＥＤへの出力を調整するＬＥＤ駆動装置を開示する。このＬＥＤ駆動装置は、ＬＥＤ光源に直流電圧を出力するコンバータと、ＬＥＤ光源に流れる電流を検出する電流検出手段とを有する。検出電流が閾値を超えていればＬＥＤ光源が接続されているとものとしてＬＥＤ電流が設定値となるようにコンバータの出力電圧が調整され、検出電流が閾値以下であればＬＥＤ光源が接続されていないものとして出力電圧が徐々に低減される。これにより、ＬＥＤ駆動装置の出力は待機状態又は停止状態とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第４１６９００８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の構成によると、無負荷検出後に、徐々に出力電圧が低減されるため、所定の低電圧状態に到達するまでの時間が長い。従って、この出力電圧の低減期間においてはＬＥＤ駆動装置の出力端子には高電圧が発生しているため、所望の保護機能が発揮されていない。従って、無負荷検出後は出力電圧を直ちに低出力電圧まで低下させることが望ましい。

【0005】

ところで、入力電源が交流電源である場合に、コンバータ回路の一次側には１４０Ｖ（ＡＣ１００Ｖ時）から２８０Ｖ（ＡＣ２００Ｖ時）程度の電圧が印加される。このような高い一次電圧から抵抗を介して５〜１５Ｖ程度の制御電圧を直接生成する構成は損失が大きく、また、電圧レギュレータによって上記制御電圧を直接生成する構成は高コストとなってしまう。従って、一般的には、入力電源が交流電源である場合には、コンバータ回路の二次側等に発生する電力が利用されて制御電源が生成される。ここで、特許文献１の構成によると、出力電圧は、所定の低出力電圧に到達した後も減少を続ける。従って、入力電源が交流電源でありかつコンバータ回路の二次側出力に応じて制御電源が生成される構成において出力電圧が低減されると、出力電圧が非常に低くなった時点で制御電源が確保されなくなり、保護状態が維持されなくなる可能性がある。また、出力電圧が停止される場合も同様に保護状態が維持されない。

【0006】

そこで、本発明は、スイッチング電源回路の駆動に応じて制御電圧を生成する構成のＬＥＤ電源装置において、無負荷時にＬＥＤ電源装置の出力電圧を直ちに低出力電圧まで低下させ、かつ低出力電圧を保持する構成を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のＬＥＤ電源装置は、ＬＥＤに直流出力電流を供給するスイッチング電源回路と、スイッチング電源回路の駆動に応じて制御電圧を生成する補助電源回路と、制御電圧が供給されてスイッチング電源回路の出力電圧を定電圧制御するための定電圧制御部を有する制御回路と、スイッチング電源回路が無負荷状態であることが検出された場合にスイッチング電源回路の出力電圧を低出力電圧まで低下させるように定電圧制御部を動作させる電圧切換回路を備え、低出力電圧は、安全特別低電圧以下であり、かつスイッチング電源回路が低出力電圧を出力するように駆動される場合に制御電圧が確保されるように設定される。一実施形態として、安全特別低電圧は電気用品安全法に規定される４５Ｖである。

【0008】

このように、電圧切換回路は、スイッチング電源回路が無負荷状態であることが検出された場合に電源出力電圧を低出力電圧まで低下させるように定電圧制御部を動作させ、安全特別低電圧以下でかつ制御電圧が確保される電圧以上となるように低出力電圧が設定される。従って、スイッチング電源回路の出力に応じた制御電圧を生成する構成のＬＥＤ電源装置において、無負荷時に出力電圧を直ちに安全な低出力電圧まで低下させ、かつ低出力電圧を保持することが可能となる。

【0009】

ここで、定電圧制御部は、出力電圧を検出して電圧検出値を生成する第１の抵抗回路と、出力電圧の目標値に対応する電圧基準値を生成する第２の抵抗回路と、電圧検出値が電圧基準値に一致するようにスイッチング電源回路を動作させるための誤差増幅器とを備え、電圧切換回路は、無負荷状態を検出して無負荷検出信号を生成する無負荷検出回路と、サイリスタと、無負荷検出信号が入力されるとサイリスタを導通させる前段スイッチ回路とを備え、サイリスタが導通すると第１の抵抗回路又は第２の抵抗回路の合成抵抗値が切り換えられるように構成され、無負荷信号の解除後にサイリスタの導通状態が制御電圧からの通電によって保持されるように構成される。これによると、無負荷状態においてもスイッチング電源回路の低出力状態が保持され、保護動作の継続が確実に実現される。

【0010】

本発明のＬＥＤ照明装置は、上記のＬＥＤ電源装置と、ＬＥＤ電源装置から給電されるＬＥＤを有するＬＥＤモジュールとを備える。これにより、ＬＥＤモジュールの取り外し、取り付け、交換等の安全性が向上したＬＥＤ照明装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るＬＥＤ電源装置及びそれを用いたＬＥＤ照明装置の回路構成図である。

【図2】図１に示す電圧切換回路の回路構成図である。

【図3】本発明の実施形態の動作を説明する図である。

【図4】図１の補助電源回路の一変形例を示す図である。

【図5】図２の電圧切換回路の一変形例を示す図である。

【図6】図２の電圧切換回路の他の変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

図１に、本発明の実施形態に係るＬＥＤ電源装置１及びそれを用いたＬＥＤ照明装置３の回路構成図を示す。ＬＥＤ照明装置３はＬＥＤ電源装置１及びＬＥＤモジュール２を含む。交流電源ＡＣからの入力電圧がＬＥＤ電源装置１の入力端子Ｔ１及びＴ２に入力され、ＬＥＤ電源装置１の出力端子Ｔ３及びＴ４からの直流出力がＬＥＤモジュール２の端子Ｔ５及びＴ６に供給される。ＬＥＤモジュール２は、端子Ｔ５と端子Ｔ６間に直列接続された複数のＬＥＤ２０を含む。

【0013】

ＬＥＤ電源装置１は入力回路１００、スイッチング電源回路２００、補助電源回路３００、制御回路４００及び電圧切換回路５００を含む。なお、本明細書における説明において、各回路又は構成要素が上記のどのブロックに属するかは便宜的なものであり、本発明を拘束するものではない。

【0014】

入力回路１００は全波整流器１０１及びコンデンサ１０２を含む。入力回路１００において、全波整流器１０１はダイオードブリッジからなり、交流電源ＡＣからの入力電圧が全波整流器１０１によって全波整流され、その全波整流出力がスイッチング電源回路２００に入力される。なお、入力電源が直流電源である場合には入力回路１００は不要である。

【0015】

スイッチング電源回路２００はスイッチング素子２０１、トランス２０２、ダイオード２０３及び平滑コンデンサ２０４を含む。スイッチング電源回路２００は絶縁型フライバックコンバータからなり、力率改善機能を持つ所謂ワンコンバータ方式のフライバック降圧回路を構成する。

【0016】

スイッチング電源回路２００において、スイッチング素子２０１のオン期間にトランス２０２の一次巻線Ｎ１によってエネルギーが蓄積され、スイッチング素子２０１のオフ期間にそのエネルギーがトランス２０２の二次巻線Ｎ２側からダイオード２０３を介して平滑コンデンサ２０４に充電される。降圧比は一次巻線Ｎ１に対する二次巻線Ｎ２の巻数比によって決まり、出力電流はスイッチング素子２０１のＰＷＭ制御におけるオンデューティ（オン期間幅）によって決まる。なお、以降の説明において、スイッチング電源回路２００の出力電流（ＬＥＤモジュール２が接続されている場合のＬＥＤ電流）を電源出力電流といい、スイッチング電源回路２００の出力電圧（ＬＥＤモジュール２が接続されている場合のＬＥＤ電圧（Ｖｆ））を電源出力電圧というものとする。

【0017】

補助電源回路３００は、スイッチング電源回路２００のトランス２０２の補助巻線Ｎ３及びＮ４に発生する電圧から制御回路４００及び電圧切換回路５００への制御電源（制御電圧ともいう）を生成する。補助電源回路３００は補助巻線Ｎ３側の第１の補助電源部３１０及び補助巻線Ｎ４側の第２の補助電源部３２０を有する。

【0018】

補助電源部３１０は、補助巻線Ｎ３に発生する電圧を整流及び平滑するダイオード３１１及びコンデンサ３１２と、コンデンサ３１２の電圧から定電圧を生成するための抵抗３１３及び定電圧ダイオード３１４とを含む。この定電圧ダイオード３１４によって決まる電圧は制御回路４００の定電流制御部４１０及び定電圧制御部４２０並びに電圧切換回路５００の制御電源Ｖｃｃとなる。なお、定電圧ダイオード３１４の代わりに電圧レギュレータを用いてもよい。

【0019】

補助電源部３２０は、補助巻線Ｎ４に発生する電圧を整流及び平滑するダイオード３２１及びコンデンサ３２２と、スイッチング電源回路２００の一次電圧を引き込む起動抵抗３２３とを含み、制御回路４００のＰＷＭ制御回路４３４の制御電源を生成する。ＰＷＭ制御回路４３４（ドライバＩＣ）は、起動時には起動抵抗３２３を介して給電され、起動後は補助巻線Ｎ４からの給電により動作する。

【0020】

このようにトランス２０２の補助巻線から制御電源を生成する構成は、例えばトランス一次側の高電位側の配線から抵抗による電圧降下を利用して制御電源を生成する構成よりも、少ない損失で充分なエネルギーを得ることができるので好適である。また一般に、誤差増幅器４１５及び４２５等のオペアンプＩＣ及びその周辺の動作に必要な制御電源とＰＷＭ制御回路４３４を構成するドライバＩＣの動作に必要な制御電源とは、その電圧及び電流容量等において異なる。本実施形態においては、基準電位の異なる回路に制御電源を供給するために第１及び第２の補助電源部が設けられるが、これに付随する利点として、それぞれの回路に対して異なる電圧又は電流の補助電源部を構成することができる。例えば、補助巻線Ｎ３及びＮ４の巻き数によって補助電源部３１０及び３２０への電力供給量をそれぞれ設定することができる。

【0021】

制御回路４００は定電流制御部４１０、定電圧制御部４２０及び駆動制御部４３０を含む。概略として、定電流制御部４１０がスイッチング電源回路２００の出力を定電流制御するために動作し、定電圧制御部４２０がスイッチング電源回路２００の出力を定電圧制御するために動作し、駆動信号生成部４３０がいずれか一方の動作を選択してスイッチング素子２０１をＰＷＭ制御する。すなわち、スイッチング素子２０１は、制御回路４００によって、定電流制御又は定電圧制御のいずれか一方を行うようにＰＷＭ制御される。

【0022】

定電流制御部４１０は、電流検出抵抗４１１、電源出力電流（すなわち、ＬＥＤ電流）の目標値に対応する電圧（以下、「電流基準値」という）を決定する抵抗４１２及び４１３並びに誤差増幅器４１５を含む。電流検出抵抗４１１はスイッチング電源回路２００の平滑コンデンサ２０４の基準電位側ノードと出力端子Ｔ４の間に挿入された低抵抗素子からなる。電源出力電流に比例した電圧（以下、「電流検出値」という）が電流検出抵抗４１１に発生し、誤差増幅器４１５の負入力端子に入力される。抵抗４１２及び４１３は制御電源Ｖｃｃとグランド間に接続され、その分圧値が電流基準値として誤差増幅器４１５の正入力端子に入力される。なお、誤差増幅器４１５の負入力端子と出力端子間には不図示の帰還素子（抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路）が接続されるものとする。誤差増幅器４１５は制御電源Ｖｃｃの給電を受けて動作し、負入力端子に入力される電流検出値と、正入力端子に入力される電流基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、駆動信号生成部４３０において定電流制御が選択されている場合には、定電流制御部４１０は電流検出値が電流基準値に一致するようにスイッチング電源回路２００を動作させることになる。

【0023】

定電圧制御部４２０は、電圧検出用の抵抗４２１及び４２２（第１の抵抗回路）、電源出力電圧の目標値に対応する電圧（以下、「電圧基準値」という）を決定する抵抗４２３及び４２４（第２の抵抗回路）並びに誤差増幅器４２５を含む。抵抗４２１及び４２２はスイッチング電源回路２００の平滑コンデンサ２０４に並列接続された分圧抵抗回路からなる。電源出力電圧に比例した電圧（以下、「電圧検出値」）が抵抗４２２に発生し、誤差増幅器４２５の負入力端子に入力される。抵抗４２３及び４２４は制御電源Ｖｃｃとグランド間に接続され、その分圧値が電圧基準値として誤差増幅器４２５の正入力端子に入力される。なお、誤差増幅器４１５と同様に、誤差増幅器４２５の負入力端子と出力端子間にも不図示の帰還素子（抵抗、コンデンサ、又はこれらの直列回路若しくは並列回路）が接続されるものとする。誤差増幅器４２５は制御電源Ｖｃｃの給電を受けて動作し、負入力端子に入力される電圧検出値（ＶＳＮＳ）と、正入力端子に入力される電圧基準値との誤差を増幅して出力する。言い換えると、駆動信号生成部４３０において定電圧制御が選択されている場合には、定電圧制御部４２０は電圧検出値が電圧基準値に一致するようにスイッチング電源回路２００を動作させることになる。なお、誤差増幅器４１５及び４２５は同一のＩＣに内蔵されたオペアンプで構成することができる。

【0024】

駆動信号生成部４３０は、選択回路４３１、フォトカプラ４３２、抵抗４３３及びＰＷＭ制御回路４３４を含む。選択回路４３１は、例えばダイオードＯＲ回路からなり、定電流制御部４１０の誤差増幅器４１５の出力端子電圧又は定電圧制御部４２０の誤差増幅器４２５の出力端子電圧のいずれかを有効にする。フォトカプラ４３２のフォトダイオードのアノードは制御電源Ｖｃｃに抵抗４３３を介して接続される。なお、抵抗４３３はフォトダイオードのカソード側に挿入されていてもよい。フォトカプラ４３２のフォトトランジスタには、フォトダイオードに流れる電流（発光）に応じた出力電流が流れる。ＰＷＭ制御回路４３４はフォトカプラ４３２のフォトトランジスタの出力状態に応じたパルス幅のＰＷＭ駆動信号を生成し、それをスイッチング素子２０１のゲート電圧として出力する。

【0025】

ＬＥＤ電源装置１及びＬＥＤモジュール２が正常な場合の動作（以下、「通常点灯動作」という）においては、基本的には、選択回路４３１によって誤差増幅器４１５の動作が選択されて、電源出力電流のフィードバックによる定電流制御が行われる。ここで、通常点灯動作時において、定電流制御が行われる場合であってもＬＥＤ２０の電圧降下Ｖｆが大きい場合には、電源出力電圧が設定値を超える可能性がある。このような場合には、選択回路４３１によって誤差増幅器４２５の動作が選択されて定電圧制御が行われる。従って、通常点灯動作時においては、電源出力電圧の目標値（すなわち、リミッタ電圧）はＬＥＤ２０が正常に点灯している場合の合計電圧降下Ｖｆよりも高く設定され、電圧基準値もこれに対応して設定されている。

【0026】

また、ＬＥＤモジュール２が取り外され、又はＬＥＤモジュール２のＬＥＤ２０のいずれかが断線してＬＥＤ電源装置１が無負荷状態となった場合の動作（以下、「無負荷用動作」という）では、選択回路４３１によって誤差増幅器４２５の動作が選択される。これにより、電源出力電圧がリミッタ電圧となるように定電圧制御が行われる。詳細を後述するように、本発明においては、無負荷動作時のリミッタ電圧は、通常点灯用動作時のリミッタ電圧よりも低く設定され、具体的には、電気用品安全法（Ｊ６０５９８−１（Ｈ１４））における安全特別低電圧（ＳＥＬＶ）である４５Ｖ以下に設定される。

【0027】

電圧切換回路５００は、無負荷検出回路５１０、前段スイッチ回路５２０、サイリスタ回路５３０及び後段スイッチ回路５４０を含む。なお、各回路の抵抗値、ツェナー電圧、トランジスタ特性は以降の説明の動作を実行できるように適宜設定されているものとする。また、各トランジスタをバイポーラトランジスタとして説明するが、各抵抗値等を適切に選定することにより各トランジスタをＭＯＳＦＥＴ等のＦＥＴに置き換えることも可能である。この場合、以降の説明におけるベース端子、コレクタ端子及びエミッタ端子はそれぞれゲート端子、ドレイン端子及びソース端子と読み替えられるものとする。

【0028】

無負荷検出回路５１０は抵抗５１１、抵抗５１２、定電圧ダイオード５１３及び抵抗５１４を含み、無負荷状態を検出して無負荷検出信号を生成する。具体的には、抵抗５１１及び５１２はスイッチング電源回路２００の二次側高電位ライン（Ｖｏｕｔ）とグランド間に接続され、電源出力電圧を分圧する。その分圧点が定電圧ダイオード５１３のカソードに接続される。これにより、分圧値が無負荷検出用の設定値を超えると定電圧ダイオード５１３がオン状態となり、定電圧ダイオード５１３のアノード側から無負荷検出信号が出力される。

【0029】

前段スイッチ回路５２０は抵抗５２１、コンデンサ５２２、トランジスタ５２３、トランジスタ５２４、抵抗５２５及び抵抗５２６を含み、無負荷検出信号が入力されるとサイリスタ５３１を導通させる。具体的には、制御電源Ｖｃｃから抵抗５２１を介してコンデンサ５２２が充電され、充電電圧がトランジスタ５２３のエミッタ端子に入力される。トランジスタ５２４のベース端子に入力される無負荷検出信号によってトランジスタ５２４がオンすると、トランジスタ５２３のベース端子がグランドに接続され、トランジスタ５２３がオンする。トランジスタ５２３がオンすると、コンデンサ５２２の充電電圧が抵抗５２５及び５２６に印加され、抵抗５２５と抵抗５２６の接続点の電位が上昇する。

【0030】

サイリスタ回路５３０はサイリスタ５３１及び抵抗５３２を含む。サイリスタ５３１は、上記の抵抗５２５と抵抗５２６の接続点の電位の上昇により導通し、制御電源Ｖｃｃから抵抗５３２を介して通電される。

【0031】

後段スイッチ回路５４０はダイオード５４１、抵抗５４２、抵抗５４３、トランジスタ５４４、抵抗５４５、抵抗５４６、トランジスタ５４７及び抵抗５４８を含む。スイッチ回路５４０は、サイリスタ５３１の導通に応じて抵抗５４８を抵抗４２４に並列接続させて誤差増幅器４２５の正入力端子とグランド間の合成抵抗値を低下させる。

【0032】

サイリスタ５３１がオフ状態の場合、ダイオード５４１はオン状態となっている。従って、トランジスタ５４４のベース端子には、抵抗５３２及び５４２の並列抵抗と抵抗５４３による制御電源Ｖｃｃの分圧電圧が印加され、トランジスタ５４４はオン状態となっている。すなわち、トランジスタ５４７のベース端子はグランド電位となっているため、トランジスタ５４７はオフ状態となる。すなわち、誤差増幅器４２５の正入力端子とグランド間には抵抗４２４のみが接続される。

【0033】

一方、サイリスタ５３１がオン状態の場合には、ダイオード５４１のアノードがグランド電位となり、ダイオード５４１はオフ状態となる。従って、トランジスタ５４４のベース端子には、抵抗５４２と抵抗５４３による制御電源Ｖｃｃの分圧電圧（抵抗５３２及び５４２の並列抵抗と抵抗５４３で分圧した電圧より低い電圧）が印加され、トランジスタ５４４はオフ状態となる。従って、トランジスタ５４７のベース端子には抵抗５４２と抵抗５４３による制御電源Ｖｃｃの分圧電圧が印加され、トランジスタ５４７はオン状態となる。すなわち、誤差増幅器４２５の正入力端子には抵抗４２４及び５４８の並列回路が接続される。このように、電圧切換回路５００によると、無負荷検出回路５１０が無負荷検出信号を出力すると抵抗４２４に対して抵抗５４８が並列接続され、電圧基準値が低下する。

【0034】

電圧切換回路５００が一旦作動した後の動作について説明する。電圧切換回路５００が作動した後も負荷電流（すなわち、ＬＥＤ電流）を継続して流すことが重要である。トランス２０２の１次巻線Ｎ１及び２次巻線Ｎ２によって低出力電圧及び電流が生成されると、補助巻線Ｎ３及びＮ４にも電圧及び電流が発生する。この補助巻線Ｎ３及びＮ４に発生するエネルギーにより制御電源Ｖｃｃが確保されるとともにＰＷＭ制御回路４３４の制御電源も確保され、スイッチング電源回路２００の発振動作、制御回路４００及び電圧切換回路５００の制御動作が維持される。このように、スイッチング電源回路２００がこの低出力電圧を出力するように駆動される場合に第１及び第２の制御電源が確保されるように低出力電圧が設定される。なお、低出力電圧は制御電源（５Ｖ〜１５Ｖ）よりも高い値に設定される。

【0035】

また、電源出力電圧が低下すると、無負荷検出回路５１０による無負荷検出信号が解除されるが、サイリスタ５３１には制御電源Ｖｃｃから抵抗５３２を介して電流が流れているため、これが保持電流となりサイリスタ５３１のオン状態が維持される。これにより、スイッチング電源回路２００は低出力電圧の出力を継続することができる。

【0036】

ここで、前述したように、低出力電圧は安全特別低電圧である４５Ｖ以下に設定される。従って、無負荷時には、ＬＥＤ電源装置１の出力端子Ｔ３−Ｔ４間は４５Ｖ以下に維持される。これにより、交流電源が投入されているがＬＥＤモジュール２が取り付けられていないＬＥＤ電源装置１の取り扱い（メンテナンス、清掃等）、そのようなＬＥＤ電源装置１へのＬＥＤモジュール２の取り付け、又はＬＥＤモジュール２の交換におけるユーザの安全性が向上する。

【0037】

図３に上記の保護動作のタイミングチャートを示す。時刻ｔ１までは通常点灯動作が行われていたものとする。時刻ｔ１において、ＬＥＤモジュール２がＬＥＤ電源装置１から取り外され、又はＬＥＤ２０のいずれかが断線して、ＬＥＤ電源装置１が無負荷状態となったものとする。無負荷状態の発生により、電源出力電圧が上昇する。

【0038】

時刻ｔ２において、無負荷検出回路５１０における電源出力電圧の検出値が設定値Ｖｎを超え、無負荷検出信号が出力される。これにより、トランジスタ５２４がオンし、サイリスタ５３１がオンし、サイリスタ５３１の導通により電圧基準値が低下し、電源出力電圧は低下する。このとき、電源出力電圧の低下速度は定電圧制御の応答速度等に依存するが、実質的に瞬時の出力低下が行われる。従って、トランジスタ５２４のオン状態は一時的なものであるが、上述したようにサイリスタ５３１のオン状態はラッチされる。その後、定電圧制御部４２０における低下した電圧基準値による定電圧制御により、電源出力電圧は安全特別低電圧（４５Ｖ）以下の低出力電圧Ｖｓに維持される。なお、電源出力電圧のグラフにおける点線は、電圧切換回路５００がなかったとした場合の電源出力電圧を示すものである。

【0039】

以上のように、本実施形態の電圧切換回路５００によると、スイッチング電源回路２００が無負荷状態であることが検出された場合に電源出力電圧を低出力電圧まで低下させるように定電圧制御部４２０を動作させる。そして、低出力電圧は、安全特別低電圧（４５Ｖ）以下であり、かつスイッチング電源回路２００が低出力電圧を出力するように駆動される場合に制御電圧が確保されるように設定される。従って、スイッチング電源回路２００の出力に応じた制御電圧を生成する構成のＬＥＤ電源装置１において、無負荷時に電源出力電圧を直ちに安全な低出力電圧まで低下させ、かつその低出力電圧を保持することが可能となる。

【0040】

また、電圧切換回路５００は、無負荷検出回路５１０からの無負荷検出信号が出力されるとサイリスタ５３１を導通させ、抵抗４２４に抵抗５４８が並列接続されて電圧基準値が低下するように構成される。そして、無負荷検出信号の解除後にサイリスタ５３１の導通状態が制御電圧からの通電によって保持される。従って、無負荷状態においてもスイッチング電源回路２００の低出力状態が保持され、保護動作の継続が確実に実現される。

【0041】

そして、上記のようなＬＥＤ電源装置１を用いることにより、ＬＥＤ照明装置３において、ＬＥＤモジュール２の取り外し、取り付け、交換等における安全性を向上することができる。

【0042】

＜変形例＞
以上に本発明の好適な実施形態を示したが、本発明は、例えば以下に示すように種々の態様に変形可能である。

【0043】

・スイッチング電源回路２００の回路構成の変形
上記実施形態においては、スイッチング電源回路２００として、いわゆるワンコンバータ方式の絶縁型フライバックコンバータを示したが、スイッチング電源回路２００は他の方式の降圧コンバータであってもよい。例えば、スイッチング電源回路２００は力率改善回路及びフライバックコンバータ回路からなる回路であってもよい。この場合、補助電源回路３００の補助巻線Ｎ３及びＮ４は、フライバックコンバータ回路を構成するトランス又は力率改善回路を構成するコイルに設けられた補助巻線であればよい。また、スイッチング電源回路２００は力率改善回路及び非絶縁型の降圧チョッパ回路からなる回路であってもよい。この場合、補助電源回路３００の補助巻線Ｎ３及びＮ４は、降圧チョッパ回路を構成するチョークコイルに設けられた補助巻線であればよい。あるいは、このような非絶縁型のコンバータの場合、制御回路４００及び電圧切換回路５００の回路は全て同じ基準電位（グランド）となるので、チョークコイルに設けられた１つの補助巻線から全ての制御電源が生成される構成としてもよい。

【0044】

・補助電源回路３００の変形
上記実施形態及び変形例においては、スイッチング電源回路２００の駆動に応じて制御電圧を生成する構成として、トランス２０２等のインダクタ素子の補助巻線から制御電源が生成される構成を示したが、補助電源回路３００の構成はこれに限られない。例えば、図４に示すように、駆動信号生成部４３０側の制御電源が、スイッチング素子２０１に並列接続されたスナバ回路２５０から生成される構成としてもよい。スナバ回路２５０は直列接続されたコンデンサ２５１及びダイオード２５２からなり、スイッチング素子２０１のドレイン端子にコンデンサ２５１が接続され、ソース端子（基準電位）にダイオード２５２のアノードが接続される。そして、コンデンサ２５１とダイオード２５２の接続点が補助電源部３２０のダイオード３２１のアノードに接続される。これにより、スイッチング電源回路２００の動作時にコンデンサ２５１に発生し得るパルス状の電圧を電源電圧の生成に利用することができる。

【0045】

・電圧切換回路５００の変形（１）
上記実施形態においては、サイリスタ５３１と誤差増幅器４２５の正入力端子との間に後段スイッチ回路５４０を設ける構成を示したが、サイリスタ回路５３１と誤差増幅器４２５の正入力端子とを直接接続する構成としてもよい。例えば、図５に示すように、サイリスタ回路５３０をサイリスタ５３１及び抵抗５３５で構成し、サイリスタ５３１を抵抗５３５とグランド間に接続してもよい。但し、この場合に上記実施形態と同様の効果を得るには、制御電源Ｖｃｃから抵抗４２３及び抵抗５３５を介してサイリスタ５３１に流れる電流によって、サイリスタ５３１の保持電流が確保される必要がある。

【0046】

・電圧切換回路５００の変形（２）
上記実施形態においては、無負荷時に誤差増幅器４２５の正入力端子とグランドの間の合成抵抗値を減少させて電圧基準値を低下させる構成を示したが、誤差増幅器４２５の負入力端子とグランド間の合成抵抗値を増加させて電圧検出値を増加させる構成としてもよい。例えば、図６に示すように、電圧切換回路５００の後段スイッチ回路５４０において、誤差増幅器４２５の負入力端子とグランド間に抵抗５４９とトランジスタ５４４の直列回路が接続される構成としてもよい。この場合、通常点灯時（サイリスタ５３１がオフ状態でトランジスタ５４４がオン状態の場合）には抵抗４２２に抵抗５４９が並列接続され、無負荷検出時（サイリスタ５３１がオン状態でトランジスタ５４４がオフ状態の場合）には抵抗５４９は非接続となる。

【0047】

・電圧切換回路５００の変形（３）
上記実施形態においては、電圧基準値を低下させる構成として、誤差増幅器４２５の正入力端子とグランドの間の合成抵抗値を減少させる構成を示したが、誤差増幅器４２５の正入力端子と制御電源Ｖｃｃの間の合成抵抗値を増加させる構成としてもよい。

【0048】

・無負荷検出回路５１０の変形
上記実施形態においては、無負荷検出回路として電源出力電圧の分圧値を検出する分圧回路を示したが、無負荷検出部はこれに限られない。例えば、ＬＥＤ２０又はＬＥＤモジュール２の近傍に照度センサを配置し、スイッチング電源回路２００が駆動されているにもかかわらず照度の上昇が検出されない場合に、無負荷状態であることが検出されるようにしてもよい。

【0049】

・安全特別低電圧の例示
上記実施形態においては、安全特別低電圧を電気用品安全法（Ｊ６０５９８−１（Ｈ１４））に規定される直流４５Ｖとしたが、他の法律に基づく電圧としてもよい。安全特別低電圧の定義を、ＩＥＣ６０９５０（Ｊ６０９５０）に規定される直流６０Ｖ、ＩＥＣ６０３３５−１（Ｊ６０３３５−１）に規定される４２Ｖ（無負荷電圧は５０Ｖ）等としてもよい。

【符号の説明】

【0050】

１ ＬＥＤ電源装置
２ ＬＥＤモジュール
３ ＬＥＤ照明装置
２０ ＬＥＤ
２００ スイッチング電源回路
３００ 補助電源回路
４００ 制御回路
４２０ 定電圧制御部
４２１、４２２ 抵抗（第１の抵抗回路）
４２３、４２４ 抵抗（第２の抵抗回路）
４２５ 誤差増幅器
５００ 電圧切換回路
５１０ 無負荷検出回路
５２０ 前段スイッチ回路
５３１ サイリスタ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】