特許 7380174 点灯装置および照明器具

(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】

(24)【登録日】2023-11-07

(45)【発行日】2023-11-15

(54)【発明の名称】点灯装置および照明器具

(51)【国際特許分類】

   H05B 47/25 20200101AFI20231108BHJP

   H05B 47/23 20200101ALI20231108BHJP

   H05B 45/54 20200101ALI20231108BHJP

   H02M 3/155 20060101ALI20231108BHJP

【ＦＩ】

H05B47/25

H05B47/23

H05B45/54

H02M3/155 C

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019228373

(22)【出願日】2019-12-18

(65)【公開番号】P2021096980

(43)【公開日】2021-06-24

【審査請求日】2022-11-21

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】390014546

【氏名又は名称】三菱電機照明株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082175

【弁理士】

【氏名又は名称】高田 守

(74)【代理人】

【識別番号】100106150

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100148057

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 淑己

(72)【発明者】

【氏名】芝原 信一

(72)【発明者】

【氏名】船山 信介

【審査官】坂口 達紀

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－１５９２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０２１９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１４７７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１３５０９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１６２７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０４２０９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ３９／００－３９／１０

４５／００－４５／５８

４７／００－４７／２９

Ｈ０２Ｍ １／００－１／４４

３／００－３／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電源から電力の供給を受ける一対の電流供給線路と、
第１スイッチング素子と、前記一対の電流供給線路の高電位側と電気的に接続されたコイルと、を有し、前記一対の電流供給線路を介して前記直流電源から電力の供給を受け、前記第１スイッチング素子のオンオフにより光源を点灯させる昇圧チョッパ回路と、
前記一対の電流供給線路の前記高電位側に設けられた限流素子と、
前記限流素子の一端と電気的に接続された第１端子と、前記限流素子の他端と電気的に接続された第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間を導通状態または遮断状態に切り替えるための制御端子と、を有する第２スイッチング素子と、
前記制御端子に制御端子電圧を供給する電圧調整回路と、
を備え、
前記電圧調整回路は、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧が前記直流電源の電源電圧よりも高い場合、前記第１スイッチング素子がオフ状態のときに前記コイルから電流の供給を受けて前記第２スイッチング素子を前記導通状態とする前記制御端子電圧を生成し、前記昇圧チョッパ回路の前記出力電圧が前記電源電圧以下の場合、前記第２スイッチング素子を遮断状態とする前記制御端子電圧を生成し、
前記電圧調整回路は、
前記コイルから電流の供給を受けて前記制御端子に前記制御端子電圧を発生させる第１コンデンサと、
アノードが前記コイルと電気的に接続され、カソードが前記第１コンデンサの正極と電気的に接続されたダイオードと、
前記第１コンデンサの両端電圧を分圧して前記制御端子電圧を出力する分圧回路と、
を備えることを特徴とする点灯装置。

【請求項2】

前記昇圧チョッパ回路の前記出力電圧が前記電源電圧以下の場合、前記コイルから前記電圧調整回路への電流の供給は遮断されることを特徴とする請求項１に記載の点灯装置。

【請求項3】

前記ダイオードは、前記コイルから電流を供給されることを特徴とする請求項１または２に記載の点灯装置。

【請求項4】

直流電源から電力の供給を受ける一対の電流供給線路と、
第１スイッチング素子と、前記一対の電流供給線路の高電位側と電気的に接続されたコイルと、を有し、前記一対の電流供給線路を介して前記直流電源から電力の供給を受け、前記第１スイッチング素子のオンオフにより光源を点灯させる昇圧チョッパ回路と、
前記一対の電流供給線路の前記高電位側に設けられた限流素子と、
前記限流素子の一端と電気的に接続された第１端子と、前記限流素子の他端と電気的に接続された第２端子と、前記第１端子と前記第２端子との間を導通状態または遮断状態に切り替えるための制御端子と、を有する第２スイッチング素子と、
前記制御端子に制御端子電圧を供給する電圧調整回路と、
を備え、
前記電圧調整回路は、前記昇圧チョッパ回路の出力電圧が前記直流電源の電源電圧よりも高い場合、前記第１スイッチング素子がオフ状態のときに前記コイルから電流の供給を受けて前記第２スイッチング素子を前記導通状態とする前記制御端子電圧を生成し、前記昇圧チョッパ回路の前記出力電圧が前記電源電圧以下の場合、前記第２スイッチング素子を遮断状態とする前記制御端子電圧を生成し、
前記電圧調整回路は、前記第１端子と前記第２端子のうち前記コイル側の端子と、前記制御端子との間に電気的に接続された第２コンデンサを備えることを特徴とする点灯装置。

【請求項5】

前記昇圧チョッパ回路の前記出力電圧が前記電源電圧よりも高い場合、前記第１スイッチング素子がオン状態の間、前記コイルから前記電圧調整回路への電流の供給は遮断され、前記電圧調整回路は前記制御端子電圧を前記第２スイッチング素子の閾値以上に維持することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の点灯装置。

【請求項6】

前記第２スイッチング素子はＭＯＳＦＥＴであることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の点灯装置。

【請求項7】

請求項１から６の何れか１項に記載の点灯装置と、
前記光源と、
を備えることを特徴とする照明器具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、点灯装置および照明器具に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には交流電源をダイオードブリッジで整流した出力を昇圧チョッパ回路で昇圧して直流電圧を発生する電源装置が開示されている。この電源装置は、ダイオードブリッジの出力を昇圧チョッパ回路に供給する供給路に挿入された突入電流を防止する限流要素を備える。また、電源装置は、突入電流の抑制後に限流要素を短絡するスイッチング素子を備える。昇圧チョッパ回路のインダクタとして、１次巻線と同一極性に巻装された２次巻線を有するものを用いる。スイッチング素子を２次巻線で誘起される電圧を用いてオンとする。これにより、抵抗分による電力損失を無くして、電力損失を少なくする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平７－１４７７７０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の電源装置では、負荷が短絡故障したときに、スイッチング素子を通って負荷に電流が継続して流れるおそれがある。

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、短絡時の過電流を抑制できる点灯装置および照明器具を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る点灯装置は、直流電源から電力の供給を受ける一対の電流供給線路と、第１スイッチング素子と、該一対の電流供給線路の高電位側と電気的に接続されたコイルと、を有し、該一対の電流供給線路を介して該直流電源から電力の供給を受け、該第１スイッチング素子のオンオフにより光源を点灯させる昇圧チョッパ回路と、該一対の電流供給線路の該高電位側に設けられた限流素子と、該限流素子の一端と電気的に接続された第１端子と、該限流素子の他端と電気的に接続された第２端子と、該第１端子と該第２端子との間を導通状態または遮断状態に切り替えるための制御端子と、を有する第２スイッチング素子と、該制御端子に制御端子電圧を供給する電圧調整回路と、を備え、該電圧調整回路は、該昇圧チョッパ回路の出力電圧が該直流電源の電源電圧よりも高い場合、該第１スイッチング素子がオフ状態のときに該コイルから電流の供給を受けて該第２スイッチング素子を該導通状態とする該制御端子電圧を生成し、該昇圧チョッパ回路の該出力電圧が該電源電圧以下の場合、該第２スイッチング素子を遮断状態とする該制御端子電圧を生成し、該電圧調整回路は、該コイルから電流の供給を受けて該制御端子に該制御端子電圧を発生させる第１コンデンサと、アノードが該コイルと電気的に接続され、カソードが該第１コンデンサの正極と電気的に接続されたダイオードと、該第１コンデンサの両端電圧を分圧して該制御端子電圧を出力する分圧回路と、を備える。
本開示に係る点灯装置は、直流電源から電力の供給を受ける一対の電流供給線路と、第１スイッチング素子と、該一対の電流供給線路の高電位側と電気的に接続されたコイルと、を有し、該一対の電流供給線路を介して該直流電源から電力の供給を受け、該第１スイッチング素子のオンオフにより光源を点灯させる昇圧チョッパ回路と、該一対の電流供給線路の該高電位側に設けられた限流素子と、該限流素子の一端と電気的に接続された第１端子と、該限流素子の他端と電気的に接続された第２端子と、該第１端子と該第２端子との間を導通状態または遮断状態に切り替えるための制御端子と、を有する第２スイッチング素子と、該制御端子に制御端子電圧を供給する電圧調整回路と、を備え、該電圧調整回路は、該昇圧チョッパ回路の出力電圧が該直流電源の電源電圧よりも高い場合、該第１スイッチング素子がオフ状態のときに該コイルから電流の供給を受けて該第２スイッチング素子を該導通状態とする該制御端子電圧を生成し、該昇圧チョッパ回路の該出力電圧が該電源電圧以下の場合、該第２スイッチング素子を遮断状態とする該制御端子電圧を生成し、該電圧調整回路は、該第１端子と該第２端子のうち該コイル側の端子と、該制御端子との間に電気的に接続された第２コンデンサを備える。

【発明の効果】

【0007】

本開示に係る点灯装置では、光源の短絡により昇圧チョッパ回路の出力電圧が電源電圧以下となった場合に、第２スイッチング素子が遮断状態となる。従って、限流素子によって短絡時の過電流を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１に係る照明器具の回路ブロック図である。

【図2】実施の形態１に係る点灯装置の電圧波形を説明する図である。

【図3】短絡時の電圧波形を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

各実施の形態に係る点灯装置および照明器具について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。

【0010】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具１００の回路ブロック図である。照明器具１００は、点灯装置１０と光源部５０を備える。点灯装置１０には、外部から直流電源ＤＣが供給される。点灯装置１０は直流電源ＤＣを接続する接続部ＣＮ１を備える。また、点灯装置１０は、光源部５０に電力を供給して光源部５０を点灯させる。点灯装置１０は、光源部５０を接続する接続部ＣＮ２を備える。

【0011】

光源部５０は、直列に接続された複数の光源５１を有する。光源５１は例えばＬＥＤである。光源部５０が有する光源５１は１つ以上であれば良い。また、複数の光源５１は並列または直並列に接続されていても良い。

【0012】

点灯装置１０は、直流電源ＤＣから電力の供給を受ける一対の電流供給線路１１、１２を備える。電流供給線路１１、１２のうち電流供給線路１１が高電位側であり、電流供給線路１２が低電位側である。

【0013】

点灯装置１０は、昇圧チョッパ回路３０を備える。昇圧チョッパ回路３０は、直流電源ＤＣを電力変換するための点灯回路部である。昇圧チョッパ回路３０により、直流電源ＤＣの電源電圧は昇圧される。昇圧チョッパ回路３０の出力には、直流電源ＤＣの電源電圧よりも高い電圧で点灯する光源部５０が接続される。昇圧チョッパ回路３０は、コイルＬ１、第１スイッチング素子Ｑ１およびダイオードＤ１を有する。

【0014】

第１スイッチング素子Ｑ１は、第１端子と、第２端子と、第１端子と第２端子との間を導通状態または遮断状態に切り替えるための制御端子とを備える。第１スイッチング素子Ｑ１は例えばＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｆｉｅｌｄ－Ｅｆｆｅｃｔ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。第１スイッチング素子Ｑ１がＭＯＳＦＥＴの場合、第１端子はドレイン端子、第２端子はソース端子、制御端子はゲート端子である。

【0015】

コイルＬ１の一端は、電流供給線路１１と電気的に接続される。第１スイッチング素子Ｑ１の第１端子には、コイルＬ１の他端とダイオードＤ１のアノードが接続される。第１スイッチング素子Ｑ１の第２端子は、電流供給線路１２と接続される。第１スイッチング素子Ｑ１の制御端子は点灯制御ＩＣ４０と接続される。

【0016】

ダイオードＤ１のカソードはコンデンサＣ１の正極に接続される。コンデンサＣ１の負極は、抵抗Ｒ１の一端に接続される。抵抗Ｒ１の他端は、第１スイッチング素子Ｑ１の第２端子に接続される。また、コンデンサＣ１の正極には、光源部５０の高電位側が接続される。コンデンサＣ１の負極には、光源部５０の低電位側が接続される。コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１から出力される高周波電圧を整流し、光源部５０に供給する。コンデンサＣ１は平滑コンデンサである。

【0017】

点灯制御ＩＣ４０は例えばマイコンから構成される。点灯制御ＩＣ４０は、第１スイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御して、光源部５０の点灯状態を制御する。点灯制御ＩＣ４０のＰ１端子は第１スイッチング素子Ｑ１の制御端子に接続される。これにより、点灯制御ＩＣ４０は第１スイッチング素子Ｑ１を駆動する。また、点灯制御ＩＣ４０のＰ２端子は抵抗Ｒ１の一端に接続される。これにより、点灯制御ＩＣ４０は抵抗Ｒ１に印加される電圧を検出する。

【0018】

抵抗Ｒ１にはコンデンサＣ１と光源部５０に流れる電流が流れる。このため、抵抗Ｒ１により、光源部５０に流れる電流の平均値を検出できる。抵抗Ｒ１に流れる電流は電圧に変換され、点灯制御ＩＣ４０のＰ２端子で検出される。点灯制御ＩＣ４０は抵抗Ｒ１に発生する電圧が予め定められた電圧となるように、第１スイッチング素子Ｑ１をスイッチングする。これにより、光源部５０に流れる平均電流が一定になるように定電流制御をすることができる。

【0019】

このように、昇圧チョッパ回路３０は、一対の電流供給線路１１、１２を介して直流電源ＤＣから電力の供給を受け、第１スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより光源５１を点灯させる。

【0020】

なお、抵抗Ｒ１に接続位置は光源部５０の低電位側とコンデンサＣ１の負電極の間でも構わない。この位置であれば、純粋に光源部５０を流れる電流を検出することができる。

【0021】

電流供給線路１１には保護回路２０が設けられる。保護回路２０は、限流素子Ｒ２、第２スイッチング素子Ｑ２および電圧調整回路２２を有する。限流素子Ｒ２は電流供給線路１１に設けられる。

【0022】

第２スイッチング素子Ｑ２は、第１端子と、第２端子と、第１端子と第２端子との間を導通状態または遮断状態に切り替えるための制御端子とを備える。第２スイッチング素子Ｑ２は例えばＭＯＳＦＥＴである。第２スイッチング素子Ｑ２はコイルＬ１と直流電源ＤＣの間に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２は第１端子が直流電源ＤＣ側に接続され、第２端子がコイルＬ１側に接続される。

【0023】

第２スイッチング素子Ｑ２と限流素子Ｒ２は、並列に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２の第１端子は、限流素子Ｒ２の一端と電気的に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２の第２端子は、限流素子Ｒ２の他端と電気的に接続される。第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子は電圧調整回路２２と電気的に接続される。電圧調整回路２２は、制御端子に後述する制御端子電圧を供給する。

【0024】

電圧調整回路２２は、アノードがコイルＬ１と電気的に接続されたダイオードＤ２を備える。ダイオードＤ２はコイルＬ１から電流を供給される。コイルＬ１は、巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２に分割されている。ダイオードＤ２のアノードは、巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２の接続点に接続される。

【0025】

また、電圧調整回路２２はコンデンサＣ２を備える。コンデンサＣ２は、正極がダイオードＤ２のカソードと電気的に接続され、負極が電流供給線路１１のうちコイルＬ１と第２スイッチング素子Ｑ２の間の部分と電気的に接続される。

【0026】

また、ダイオードＤ２のカソードには抵抗Ｒ３の一端が接続される。抵抗Ｒ３の他端には抵抗Ｒ４の一端、コンデンサＣ３の正極および第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子が接続される。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ４は並列に接続させる。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ４は、第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子と第２端子との間に電気的に接続される。

【0027】

なお、コンデンサＣ３は第２スイッチング素子Ｑ２の誤動作防止のために設けられる。コンデンサＣ３は電圧安定化のために接続され、静電容量は小さくても良い。

【0028】

図２は、実施の形態１に係る点灯装置１０の電圧波形を説明する図である。図示しないスイッチなどにより、直流電源ＤＣが点灯装置１０に投入されたとする。電源投入時には第２スイッチング素子Ｑ２はオフ状態である。このため、直流電源ＤＣから限流素子Ｒ２、コイルＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１のループで電流が流れる。これにより、コンデンサＣ１は充電される。

【0029】

この電流はいわゆる突入電流である。突入電流は限流素子Ｒ２のインピーダンスで抑制される。このように、限流素子Ｒ２によって電源投入時の電流値をコントロールできる。

【0030】

なお、昇圧チョッパ回路３０が動作しないと、直流電源ＤＣに比べて高い電圧が光源部５０に供給されない。このため、光源部５０に電流は流れず、光源部５０は点灯することができない。

【0031】

次に点灯制御ＩＣ４０が起動する。これにより、昇圧チョッパ回路３０が動作する。点灯制御ＩＣ４０は、例えばコンデンサＣ１に発生する電圧を電源として起動および動作しても良い。

【0032】

図２における時刻Ｔ１までは、昇圧チョッパ回路３０が動作開始前である。このため、第１スイッチング素子Ｑ１の制御端子に電圧は印加されない。従って、第１スイッチング素子Ｑ１はオフしている。図２において、第１スイッチング素子Ｑ１の制御端子の電圧がＶｇとして示されている。

【0033】

このとき、昇圧チョッパ回路３０で昇圧がされていないため、コイルＬ１に電位差は発生しない。図２において、コイルＬ１の電圧がＶＬ１として示されている。また、時刻Ｔ１まではコンデンサＣ２、Ｃ３に電圧は発生しない。図２において、コンデンサＣ２、Ｃ３の両端電圧がそれぞれＣ２電圧、Ｃ３電圧として示されている。

【0034】

時刻Ｔ１において、第１スイッチング素子Ｑ１がスイッチングを開始する。時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までは、第１スイッチング素子Ｑ１はオン状態である。このとき、第１スイッチング素子Ｑ１の第１端子はグランド電位になる。これによりコイルＬ１には－ＶＤＣが印加される。ＶＤＣは直流電源ＤＣの電源電圧である。

【0035】

このとき、巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２の接続点の電位は、ダイオードＤ２のカソード側の電位に比べて低い。このため、ダイオードＤ２に電流は流れない。ダイオードＤ２のカソード側の電位は、電流供給線路１１のうち第２スイッチング素子Ｑ２とコイルＬ１の間の部分の電位に対応する。

【0036】

時刻Ｔ２から時刻Ｔ３までは、第１スイッチング素子Ｑ１はオフ状態である。第１スイッチング素子Ｑ１がオフ状態のとき、第１スイッチング素子Ｑ１の第１端子には、光源部５０に印加される電圧が発生する。光源部５０に印加される電圧は昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１である。出力電圧Ｖ１は直流電源ＤＣの電源電圧ＶＤＣよりも高い。

【0037】

このとき、コイルＬ１にはＶ１－ＶＤＣが印加される。ただし、出力電圧Ｖ１はダイオードＤ１の順電圧ＶＦよりも充分に高いため、ダイオードＤ１の順電圧ＶＦは無視している。従って、巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２の接続点の電位は、ダイオードＤ２のカソード側の電位に比べて高くなる。このため、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２が充電され、コンデンサＣ２に電圧が印加される。

【0038】

コンデンサＣ２に印加される電圧は、Ｖ１－ＶＤＣをコイルＬ１の巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２の巻き数比で分圧した電圧である。ここで、ダイオードＤ２の順電圧ＶＦは無視している。

【0039】

直列に接続された抵抗Ｒ３、Ｒ４は、分圧回路を形成する。コンデンサＣ３には、コンデンサＣ２の電圧を抵抗Ｒ３、Ｒ４で抵抗分圧した電圧が印加される。コンデンサＣ３の両端電圧は、第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子電圧となる。このように、分圧回路は、コンデンサＣ２の両端電圧を分圧して第２スイッチング素子Ｑ２に制御端子電圧を出力する。

【0040】

制御端子電圧は、第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子に印加される。制御端子電圧は、第２スイッチング素子Ｑ２のオン電圧Ｖｔｈよりも高い。オン電圧Ｖｔｈは閾値とも呼ばれる。従って、第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子の電圧がオン電圧Ｖｔｈを超え、第２スイッチング素子Ｑ２はオンする。

【0041】

このように、第２スイッチング素子Ｑ２は、第１スイッチング素子Ｑ１がオフしている期間に、昇圧チョッパ回路３０がスイッチング動作することで得られる駆動電圧によって導通する。また、コンデンサＣ２は、コイルＬ１から電流の供給を受けて第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子に制御端子電圧を発生させる。

【0042】

時刻Ｔ３において、第１スイッチング素子Ｑ１が再びオンする。時刻Ｔ３から時刻Ｔ４までは、第１スイッチング素子Ｑ１はオン状態である。このとき、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２の期間と同様に、巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２の接続点の電位は、電流供給線路１１のうち第２スイッチング素子Ｑ２とコイルＬ１の間の部分の電位よりも低い。しかし、ダイオードＤ２でブロックされて、コンデンサＣ２からダイオードＤ２側には電流が流れない。このため、コンデンサＣ２からは抵抗Ｒ３、Ｒ４のみに放電される。

【0043】

このとき、コンデンサＣ２の電圧は、第１スイッチング素子Ｑ１のオン期間にΔＶだけ低下する。これに伴い、コンデンサＣ３の電圧は低下する。ここで、コンデンサＣ２の電圧がΔＶ低下しても、第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子電圧はオン電圧Ｖｔｈ以上に維持される。このため、時刻Ｔ３から時刻Ｔ４において、第２スイッチング素子Ｑ２はオン状態を継続することができる。

【0044】

時刻Ｔ４において、第１スイッチング素子Ｑ１が再びオフする。時刻Ｔ４から時刻Ｔ５までは、第１スイッチング素子Ｑ１はオフ状態である。このとき、時刻Ｔ２から時刻Ｔ３と同様に、コイルＬ１にはＶ１－ＶＤＣが印加され、ダイオードＤ２のアノードの電位はカソードの電位に比べて高くなる。このため、ダイオードＤ２を介してコンデンサＣ２が充電され、コンデンサＣ２に電圧が印加される。以降、同様の動作を繰り返す。

【0045】

このように、限流素子Ｒ２で突入電流を抑制した後、昇圧チョッパ回路３０の点灯動作により第２スイッチング素子Ｑ２がオンする。従って、限流素子Ｒ２での損失を抑制して、安定した電圧を昇圧チョッパ回路３０に供給することができる。

【0046】

限流素子Ｒ２と並列に第２スイッチング素子Ｑ２がないと、定常動作中も限流素子Ｒ２に電流が流れる。このため、無駄な損失が発生し、消費エネルギーが大きくなるおそれがある。本実施の形態では、第２スイッチング素子Ｑ２により消費エネルギーを抑制できる。

【0047】

本実施の形態では定常動作の場合、電圧調整回路２２は第１スイッチング素子Ｑ１がオフ状態のときにコイルＬ１から電流の供給を受けて、第２スイッチング素子Ｑ２を導通状態とする制御端子電圧を生成する。ここで、定常動作は昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１が直流電源ＤＣの電源電圧ＶＤＣよりも高い状態を示す。

【0048】

また、定常動作において、第１スイッチング素子Ｑ１がオン状態の間、コイルＬ１から電圧調整回路２２への電流の供給は遮断される。しかし、第１スイッチング素子Ｑ１がオン状態の間、電圧調整回路２２は制御端子電圧を第２スイッチング素子Ｑ２の閾値以上に維持する。つまり、電圧調整回路２２は第２スイッチング素子Ｑ２を導通状態に維持する。このため、定常動作において、第２スイッチング素子Ｑ２は一度オンすれば、オン状態を継続できる。

【0049】

コイルＬ１の巻き数比、コンデンサＣ２、Ｃ３の静電容量、抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値等は、第２スイッチング素子Ｑ２にオン電圧Ｖｔｈ以上の制御端子電圧を提供するように設定される。また、コイルＬ１の巻き数比、コンデンサＣ２、Ｃ３の静電容量、抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値等は、第１スイッチング素子Ｑ１がオン状態の間、制御端子電圧をオン電圧Ｖｔｈ以上に維持するように設定される。

【0050】

次に、光源部５０がなんらかの事情により短絡故障した場合の動作について説明する。図３は、短絡時の電圧波形を説明する図である。時刻Ｔ５までの動作は図２で説明したものと同様である。時刻Ｔ６において、短絡が発生し光源部５０が低電圧状態となったとする。これにより、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１は低くなる。図３の例では、出力電圧Ｖ１はＶＤＣまで低下している。短絡時において、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１はＶＤＣ以下になるものとしても良い。

【0051】

時刻Ｔ７において、第１スイッチング素子Ｑ１はオフする。しかし、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１が低いため、第１スイッチング素子Ｑ１の第１端子に電源電圧ＶＤＣよりも高い電圧は発生しない。よって、定常動作とは異なり、巻き線Ｎ１と巻き線Ｎ２の接続点の電位はダイオードＤ２のカソード側の電位に比べて高くならない。従って、ダイオードＤ２に電流は流れない。

【0052】

短絡時において、第１スイッチング素子Ｑ１がオフ状態においてもダイオードＤ２に電流は流れないため、コンデンサＣ２は充電されない。このように、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１が電源電圧ＶＤＣ以下の場合、コイルＬ１から電圧調整回路２２への電流の供給は遮断される。従って、コンデンサＣ２から抵抗Ｒ３、Ｒ４に継続して放電され、コンデンサＣ２の電圧が低下し続ける。これに伴い、コンデンサＣ３の電圧も低下し続ける。

【0053】

時刻Ｔ８において、コンデンサＣ３の電圧である制御端子電圧は第２スイッチング素子Ｑ２のオン電圧Ｖｔｈを下回る。従って、第２スイッチング素子Ｑ２はオフする。

【0054】

本実施の形態の比較例として、限流素子による電力損失を抑制するために、限流素子と並列にサイリスタを接続することを考える。比較例において、サイリスタはオン電圧を自己の電流である保持電流から発生させる。このとき、故障により光源部の電圧が直流電源ＤＣよりも低くなっても、サイリスタはオフすることができず、直流電源ＤＣから過電流が流れ続けることとなる。従って、比較例では、短絡時の保護動作ができない。

【0055】

これに対し、本実施の形態では、限流素子Ｒ２と並列に第２スイッチング素子Ｑ２が接続される。第２スイッチング素子Ｑ２の制御端子には電圧調整回路２２から制御端子電圧が供給される。電圧調整回路２２は、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧Ｖ１が直流電源ＤＣの電源電圧ＶＤＣ以下の場合、第２スイッチング素子Ｑ２を遮断状態とする制御端子電圧を生成する。

【0056】

このように、短絡時に第２スイッチング素子Ｑ２がオフするため、短絡による過電流は、限流素子Ｒ２を流れる。従って、限流素子Ｒ２で過電流を抑制できる。このため、ＬＥＤの寿命など、なんらかの異常で短絡故障が発生した場合にも、照明器具１００の安全性を確保できる。

【0057】

つまり、第２スイッチング素子Ｑ２は、ゲートトリガ信号がなくなったときにノーマリーオフする。これにより、上述の機能を実現できる。

【0058】

また、本実施の形態の点灯装置１０では、少ない部品で効率よく突入電流の抑制と短絡故障時の保護動作とを行うことができる。これにより、保護回路２０の複雑化を抑制でき、点灯装置１０の小型化および省エネに貢献できる。また、保護回路２０を単純化したことで、保護回路２０の誤動作を抑制できる。

【0059】

限流素子Ｒ２として、電流が流れて発熱することでインピーダンスが増加する正特性サーミスタを用いることが好ましい。この場合、過電流によって限流素子Ｒ２が発熱することで、過渡的な電流を抑制することができる。また、限流素子Ｒ２は抵抗素子であっても良い。

【0060】

また、点灯制御ＩＣ４０は、光源部５０が短絡故障したことを検出して、昇圧チョッパ回路３０を停止させても良い。これにより、照明器具１００の安全性を向上できる。

【0061】

また、時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までの時間は、コイルＬ１の巻き数比、コンデンサＣ２、Ｃ３の静電容量、抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値等で設定できる。時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までの時間は、短絡が発生してから第２スイッチング素子Ｑ２がオフするまでの時間である。例えば、抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値が小さいほど、時刻Ｔ６から時刻Ｔ８までの時間を短縮できる。

【0062】

本実施の形態では、ダイオードＤ２のアノードは、例えばコイルＬ１の中点に接続される。これに限らず、ダイオードＤ２のアノードは、コイルＬ１とダイオードＤ１と繋ぐ配線に接続されても良い。また、コンデンサＣ３、抵抗Ｒ３、Ｒ４等の部品は、電圧調整回路２２の機能が確保できれば設けられなくても良い。

【0063】

本実施の形態の点灯装置１０は直流給電される。このため、消費電力を低減できる。これに限らず、点灯装置１０は商用電源から給電されても良い。この場合、例えば点灯装置１０は整流回路を備え、一対の電流供給線路１１、１２は整流回路の出力に接続される。また、１つの電源系統に対して複数台の照明器具１００が設定されても良い。また、直流電源ＤＣは、電池、整流回路の出力、直流電源回路の出力等であっても良い。

【0064】

なお、本実施の形態で説明した技術的特徴は適宜に組み合わせて用いてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１０ 点灯装置、１１、１２ 電流供給線路、２０ 保護回路、２２ 電圧調整回路、３０ 昇圧チョッパ回路、５０ 光源部、５１ 光源、１００ 照明器具、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ、ＣＮ１、ＣＮ２ 接続部、Ｄ１、Ｄ２ ダイオード、ＤＣ 直流電源、４０ 点灯制御ＩＣ、Ｌ１ コイル、Ｎ１、Ｎ２ 巻き線、Ｑ１ 第１スイッチング素子、Ｑ２ 第２スイッチング素子、Ｒ１ 抵抗、Ｒ２ 限流素子、Ｒ３、Ｒ４ 抵抗

【図1】

【図2】

【図3】