特許 7593519 非常用点灯装置、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】2024-11-25

(45)【発行日】2024-12-03

(54)【発明の名称】非常用点灯装置、照明器具

(51)【国際特許分類】

   H05B 45/38 20200101AFI20241126BHJP

   H05B 45/36 20200101ALI20241126BHJP

   H05B 45/385 20200101ALI20241126BHJP

   H05B 45/382 20200101ALI20241126BHJP

【ＦＩ】

H05B45/38

H05B45/36

H05B45/385

H05B45/382

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2024014014

(22)【出願日】2024-02-01

(62)【分割の表示】P 2020103000の分割

【原出願日】2020-06-15

(65)【公開番号】P2024036458

(43)【公開日】2024-03-15

【審査請求日】2024-02-01

(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】110003199

【氏名又は名称】弁理士法人高田・高橋国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】飯田 岳秋

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】芝原 信一

【審査官】土谷 秀人

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１３４５２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２０１２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０６６７０９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ ４５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池と、
コイルとスイッチ素子を有し、前記蓄電池に接続され、直流電力変換回路を構成する点灯回路と、
前記スイッチ素子のオンオフを制御するための制御信号を出力する制御回路と、
前記制御信号に応じてオンオフするＭＯＳＦＥＴと、アノードが第１抵抗を介して前記ＭＯＳＦＥＴのソースと接続されたダイオードと、ベースが前記アノードに接続されエミッタが前記ダイオードのカソードに接続されコレクタが第２抵抗を介して前記ベースに接続されたバイポーラトランジスタと、を有し、前記エミッタが前記スイッチ素子のゲートに接続されたゲート駆動回路と、を備えたことを特徴とする非常用点灯装置。

【請求項2】

前記ＭＯＳＦＥＴのドレインは、前記点灯回路の高圧線に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の非常用点灯装置。

【請求項3】

蓄電池と、
コイルとスイッチ素子を有し、前記蓄電池に接続され、直流電力変換回路を構成する点灯回路と、
前記スイッチ素子のオンオフを制御するための制御信号を出力する制御回路と、
前記スイッチ素子をオンするときに前記スイッチ素子のゲートを充電する充電経路を導通させるＭＯＳＦＥＴと、前記スイッチ素子をオフするときに前記ゲートを放電する放電経路を導通させるバイポーラトランジスタと、を有し、前記充電経路が導通しているときには前記バイポーラトランジスタがオフ状態を維持し、前記充電経路の導通が終わると前記バイポーラトランジスタにより前記放電経路が導通されるゲート駆動回路と、を備えたことを特徴とする非常用点灯装置。

【請求項4】

前記コイルの巻線材料として、複数の銅線をより合わせたリッツ線を用いることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の非常用点灯装置。

【請求項5】

前記スイッチ素子はワイドバンドギャップ半導体によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の非常用点灯装置。

【請求項6】

前記ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドであることを特徴とする請求項５に記載の非常用点灯装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の非常用点灯装置と、
前記非常用点灯装置に接続された光源と、を備えた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】

本開示は非常用点灯装置と照明器具に関する。

【背景技術】

【0002】

ＬＥＤ（ＬＩＧＨＴ ＥＭＩＴＴＩＮＧ ＤＩＯＤＥ）を光源とした照明器具のうち、災害等により停電が発生し商用電源が得られない場合に、予め定められた時間点灯状態を維持する非常用の器具がある。そのような非常用点灯装置は、光源を点灯させるための電力源としての蓄電池と、蓄電池から入力されるエネルギーをＬＥＤの点灯に必要な直流の電圧及び電流に変換する点灯回路を備える。また、非常用点灯装置は、商用電源が得られている場合に蓄電池を充電するために、商用電源から入力される交流のエネルギーを直流に変換し、予め定められた電流で蓄電池を充電する充電回路を備える。

【0003】

非常用点灯装置が停電時に光源の点灯を維持する時間が定められており、日本国内においては、照明工業会規格（ＪＩＬ）がこれにあたる。そのため、非常用の点灯装置で用いられる蓄電池は、あらかじめ定められた点灯時間を満足するために必要な放電容量のものを使用する。蓄電池は、例えば円柱形状の蓄電池セルを複数接続した組電池の構成であり、セル１本あたりの放電容量とセル本数の組み合わせによって、容量が決まる。

【0004】

ＬＥＤを点灯させるために必要な電圧に対して蓄電池の電圧が低い場合、点灯回路として昇圧チョッパなどの昇圧動作が可能なスイッチング電源が用いられる。

【0005】

蓄電池は経時劣化により放電容量が減少するため、照明器具の寿命の期間、所定の点灯時間を維持するために必要な容量を維持することができない。そのため、蓄電池を照明器具本体から付け外し可能とし、定期的に蓄電池を交換する構成にしている。交換の作業性を高めるため、蓄電池と点灯回路はワイヤ配線又はコネクタを介して接続する。

【0006】

点灯時における蓄電池からの放電電流は数Ａの大きさになることがあり、ワイヤ配線、蓄電池セル同士を接続する配線において、電力損失が発生する。そのため、例えば特許文献１に記載されているように、光源で消費する電力に加え、配線の電力損失を加味して蓄電池の容量を決めており、放電容量が増加していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１３－１６５５９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

光源で消費する電力に加え配線の電力損失を加味して蓄電池の容量を大きくする場合、蓄電池セル単体の放電容量を大きくすること、又は蓄電池の本数を増加させることが必要であるため、蓄電池のコストが増加するとともに、蓄電池の体積が増加するという課題がある。

【0009】

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、コスト低減に好適な非常用点灯装置と照明器具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】

【0010】

本開示に係る非常用点灯装置は、蓄電池と、コイルとスイッチ素子を有し、前記蓄電池に接続され、直流電力変換回路を構成する点灯回路と、前記スイッチ素子のオンオフを制御するための制御信号を出力する制御回路と、前記制御信号に応じてオンオフするＭＯＳＦＥＴと、アノードが第１抵抗を介して前記ＭＯＳＦＥＴのソースと接続されたダイオードと、ベースが前記アノードに接続されエミッタが前記ダイオードのカソードに接続されコレクタが第２抵抗を介して前記ベースに接続されたバイポーラトランジスタと、を有し、前記エミッタが前記スイッチ素子のゲートに接続されたゲート駆動回路と、を備える。
本開示に係る非常用点灯装置は、蓄電池と、コイルとスイッチ素子を有し、前記蓄電池に接続され、直流電力変換回路を構成する点灯回路と、前記スイッチ素子のオンオフを制御するための制御信号を出力する制御回路と、前記スイッチ素子をオンするときに前記スイッチ素子のゲートを充電する充電経路を導通させるＭＯＳＦＥＴと、前記スイッチ素子をオフするときに前記ゲートを放電する放電経路を導通させるバイポーラトランジスタと、を有し、前記充電経路が導通しているときには前記バイポーラトランジスタがオフ状態を維持し、前記充電経路の導通が終わると前記バイポーラトランジスタにより前記放電経路が導通されるゲート駆動回路と、を備える。

【0011】

本開示のその他の特徴は以下に明らかにする。

【発明の効果】

【0012】

本開示によれば、ゲート駆動回路における損失を抑制することで、蓄電池の容量増大を回避し得る非常用点灯装置と照明器具を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】実施の形態１に係る照明器具の回路図である。

【図2】蓄電池の構成例を示す斜視図である。

【図3】比較例に係る点灯回路の動作を示す波形図である。

【図4】実施の形態１に係る点灯回路の動作を示す波形図である。

【図5】点灯開始時の制御例を示す波形図である。

【図6】実施の形態２に係る照明器具の回路図である。

【図7】比較例に係るゲート駆動回路の動作を示す波形図である。

【図8】実施の形態２に係るゲート駆動回路の動作を示す波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

実施の形態に係る非常用点灯装置と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。

【0015】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る照明器具１００の回路図である。この照明器具１００は停電の発生により商用電源が得られない条件において光源を点灯するものである。照明器具１００は、充電点灯回路１３と、制御回路１０と、ゲート駆動回路１１と、定電圧回路１２を備えている。充電点灯回路１３には商用電源１、蓄電池６及びＬＥＤ９が接続されている。

【0016】

充電点灯回路１３は、整流回路２、充電回路３及び点灯回路７を備えている。整流回路２は、商用電源１に接続され商用電源１から入力される交流電圧を直流に変換する。充電回路３は、商用電源１と蓄電池６を電気的に絶縁し、整流回路２が変換した直流の電圧を降圧した一定電圧を出力する。充電回路３が出力する電圧は電解コンデンサ４によって平滑される。レギュレータ５は、電解コンデンサ４の電圧を用いて一定の電流で蓄電池６を充電する。点灯回路７は、商用電源１の電圧が得られない場合に蓄電池６の電圧をＬＥＤ９が点灯可能な電圧に変換する。点灯回路７が出力する電圧はフィルタコンデンサ８によって平滑される。

【0017】

ＬＥＤ９は、複数のＬＥＤチップを直列又は並列に接続したＬＥＤ群で構成され得る。ＬＥＤ群の一端は点灯回路７の正極側直流母線に接続され、ＬＥＤ群の他端は点灯回路７の負極側直流母線に接続される。

【0018】

充電回路３は、整流回路２に並列接続されるフィルタコンデンサ３ｄと、フィルタコンデンサ３ｄと並列に接続されるフライバックトランス３ａの１次側巻線とＭＯＳＦＥＴ３ｂからなる直列回路と、フライバックトランス３ａの２次巻線に接続されたダイオード３ｃを備える。また、図示しないが、商用電源１と整流回路２の間には、充電回路３のスイッチング動作に起因して発生する、商用電源１から入力される電流に重畳している高周波成分を低減するための入力フィルタが用いられることがある。入力フィルタは、例えば、商用電源１と並列に接続されるフィルタコンデンサと、商用電源１と直列に接続されるフィルタコイルの両方又は一方で構成される。

【0019】

充電回路３は、整流回路２が出力する電圧を降圧し、一定の電圧を出力するとともに、商用電源１と蓄電池６を電気的に絶縁する機能を備える。また、商用電源１から入力される電流の高調波を抑制して力率を改善する機能を備えることもある。

【0020】

整流回路２は、商用電源１と充電回路３との間に配置され、商用電源１から供給される交流電力を直流電力に変換する。整流回路２は例えば４つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで構成されており、全波整流した直流の電圧を出力する。なお、整流回路２の構成はこれに限定されるものではなく、単方向導通素子であるＭＯＳＦＥＴを組み合わせて構成したものでもよい。

【0021】

また、２つのダイオードを組み合わせたダイオードブリッジで整流回路２を構成することで、部品点数を削減できる。この場合、整流回路２が出力する電圧は半波整流した直流の電圧である。上記の４つのダイオードを使用し全波整流した場合に比べ、商用電源１から入力される電流のピーク値が増加するものの、蓄電池６を充電する電力は１～２Ｗと低いため、使用する部品の電流定格に対して十分にマージンがあることが多く、部品定格アップといった課題にならない。なお、この場合についても、２つのＭＯＳＦＥＴを組み合わせて半波整流するダイオードブリッジを構成してもよい。

【0022】

フィルタコンデンサ３ｄは整流回路２の出力に並列接続されており、整流回路２の出力電圧を平滑する。

【0023】

充電回路３は、整流回路２と蓄電池６との間に配置される。充電回路３は、スイッチング素子であるＭＯＳＦＥＴ３ｂと、フライバックトランス３ａと、ダイオード３ｃとを有する。充電回路３は、制御手段(図示せず)によってＭＯＳＦＥＴ３ｂがオンオフ制御されることにより、整流回路２の出力電圧を降圧し、降圧した電圧を電解コンデンサ４に出力するものである。また充電回路３は、商用電源１と蓄電池６を電気的に絶縁する機能を備える。これは、後述するが、蓄電池６を手動で交換する必要があるためである。また、充電回路３は入力電流の高調波を抑制し、力率改善する機能を備えることがある。ここでは、充電回路３をフライバックコンバータで構成した例を示すが、フライバックコンバータの他にも、フライフォワードコンバータ、ＬＬＣコンバータ、絶縁型のＳＥＰＩＣ（ＳＩＮＧＬＥ ＥＮＤＥＤ ＰＲＩＭＡＲＹ ＩＮＤＵＣＴＯＲ ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ）といった回路で構成してもよい。

【0024】

フライバックトランス３ａは、フィルタコンデンサ３ｄとＭＯＳＦＥＴ３ｂとの間に配置される。フライバックトランス３ａはコアに絶縁性ワイヤを巻くことにより形成され得る。フライバックトランス３ａの１次側巻線の一端はフィルタコンデンサ３ｄの一端に接続される。フライバックトランス３ａの１次側巻線の他端はＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインに接続される。また、フライバックトランス３ａの１次側巻線と並列に、ダイオード、コンデンサ及び抵抗からなるスナバ回路を備えることができる。スナバ回路を設けることで、ＭＯＳＦＥＴ３ｂのスイッチングに伴うサージ電圧が抑制され、ＭＯＳＦＥＴ３ｂの損失を低減し、温度上昇を抑制することができる

【0025】

ＭＯＳＦＥＴ３ｂのドレインは、フライバックトランス３ａの１次側巻線に接続され、ＭＯＳＦＥＴ３ｂのソースはフィルタコンデンサ３ｄの他端に接続される。ＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲートには制御手段に接続されており、その制御手段からＭＯＳＦＥＴ３ｂのオンオフ状態を制御するための制御信号がＭＯＳＦＥＴ３ｂのゲートに入力される。

【0026】

ダイオード３ｃは、フライバックトランス３ａと電解コンデンサ４との間に配置される。ダイオード３ｃのアノードはフライバックトランス３ａの２次側巻線に接続され、ダイオード３ｃのカソードは電解コンデンサ４およびレギュレータ５に接続される。

【0027】

電解コンデンサ４は、充電回路３と蓄電池６との間に配置される。電解コンデンサ４の一端はダイオード３ｃのカソードおよびレギュレータ５に接続され、電解コンデンサ４の他端はフライバックトランス３ａの２次側巻線と蓄電池６の負極側端子に接続される。

【0028】

次にレギュレータ５の動作を説明する。

【0029】

レギュレータ５は、電解コンデンサ４と蓄電池６の間に接続される。レギュレータ５は、電解コンデンサ４の電圧を入力とし、一定の電流を出力することで、蓄電池６を充電する。この際、電解コンデンサ４の電圧と蓄電池６の電圧の差分をレギュレータ５において熱損失として失う。そのため、充電回路３が出力する電圧を蓄電池６の充電状況に応じて変化させ、蓄電池６の電圧と略同一とすることで、レギュレータ５における損失を抑制するとともに、部品温度の上昇を抑制することができる。

【0030】

次に点灯回路７の構成と動作を説明する。

【0031】

点灯回路７は、コイル７ａ、スイッチ素子７ｂ、ダイオード７ｃ、フィルタコンデンサ７ｄ及び電流検出回路７ｅを備えている。スイッチ素子７ｂは例えばＭＯＳＦＥＴである。スイッチ素子７ｂは正極側直流母線と負極側直流母線の間に配置される。スイッチ素子７ｂのドレインは、コイル７ａの一端とダイオード７ｃのアノードとに接続される。スイッチ素子７ｂのソースは、フィルタコンデンサ７ｄの一端、蓄電池６の他端及びフィルタコンデンサ８の一端に接続される。スイッチ素子７ｂのゲートはゲート駆動回路１１に接続されている。ゲート駆動回路１１から、スイッチ素子７ｂのオンオフ動作を切り替えるための制御信号がスイッチ素子７ｂのゲートに入力される。

【0032】

コイル７ａの一端は、スイッチ素子７ｂのドレインとダイオード７ｃのアノードとに接続される。コイル７ａの他端は、フィルタコンデンサ７ｄの他端と蓄電池６の一端とに接続される。ダイオード７ｃのカソードは、フィルタコンデンサ８の他端とＬＥＤ９の一端とに接続される。

【0033】

点灯回路７は直流電力変換回路を構成するものである。図１の例では点灯回路７は昇圧チョッパ回路で構成されているが、昇圧チョッパ回路の他にも、昇降圧チョッパ回路、フライバック回路、フライフォワード回路、ＳＥＰＩＣ、Ｚｅｔａコンバータ又はＣｕｋコンバータといった回路で構成されたものでもよい。

【0034】

ＭＯＳＦＥＴ３ｂとスイッチ素子７ｂは、例えばシリコン系の半導体で構成されることができる。別の例によれば、ＭＯＳＦＥＴ３ｂとスイッチ素子７ｂを珪素に比べてバンドギャップが大きいワイドバンドギャップ半導体によって形成してもよい。ワイドバンドギャップ半導体は、炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドを含む。

【0035】

ＭＯＳＦＥＴ３ｂとスイッチ素子７ｂにワイドバンドギャップ半導体を用いることで、これらの通電損失を減らすことができる。さらに、スイッチング周波数すなわちオンオフ動作の繰り返し周波数を高周波にしても放熱が良好となる。このため、充電回路３又は点灯回路７の放熱部品を小型化又は削除することで、充電点灯回路１３の小型化および低コスト化を実現することができる。加えて、駆動周波数を高周波にすることで、フライバックトランス３ａとコイル７ａを小型化できるので、充電点灯回路１３の小型化および低コスト化を実現することができる。

【0036】

次に制御回路１０の構成と動作を説明する。

【0037】

制御回路１０は、停電検出部１０ａ、電流検出部１０ｂ、電圧検出部１０ｃ、演算部１０ｄ及びスイッチング制御部１０ｅを備える。

【0038】

停電検出部１０ａは、フライバックトランス３ａの２次巻線の一端と、ダイオード３ｃのアノードに接続されており、商用電源１の停電の状況、すなわち商用電源１の電圧が正常に得られているか否かを検出するための回路である。停電検出部１０ａの具体的な構成は、例えば、抵抗を直列に接続した抵抗分圧回路である。抵抗分圧回路は、フライバックトランス３ａの２次巻線の一端に発生している電圧を演算部１０ｄに入力可能な電圧に分圧する。

【0039】

電流検出部１０ｂは、電流検出回路７ｅに接続されており、ＬＥＤ９に流れている電流の大きさを検出する。電流検出回路７ｅとしてシャント抵抗を用いることができる。この場合、シャント抵抗に発生する電圧はスイッチ素子７ｂのスイッチングに起因したリプル電圧を含んでいる。そのため、電流検出部１０ｂの具体的な構成は、例えば、抵抗とコンデンサを並列に接続したローパスフィルタ回路である。そのようなローパスフィルタ回路は、シャント抵抗の電圧に発生しているリプル電圧を除去し、平均化した電圧を演算部１０ｄに入力する。

【0040】

電圧検出部１０ｃは、フィルタコンデンサ８の他端と、ＬＥＤ９の一端に接続されており、点灯回路７が出力する電圧を検出する。電圧検出部１０ｃの具体的な構成は、例えば、抵抗を直列に接続した抵抗分圧回路である。そのような抵抗分圧回路は、点灯回路７が出力している電圧を演算部１０ｄに入力可能な電圧に分圧する。

【0041】

演算部１０ｄは、停電検出部１０ａ、電流検出部１０ｂ、電圧検出部１０ｃから入力された信号を用いスイッチ素子７ｂのオンオフ状態を制御するための信号を演算し、その信号をスイッチング制御部１０ｅに出力する。

【0042】

具体的には、演算部１０ｄは、停電検出部１０ａから入力された信号を用いて、商用電源１の停電の発生の有無を判定する。商用電源１において停電が発生すると、充電回路３において、フライバックトランスの２次巻線に出力される電圧が低下する。そのため、例えば、停電検出部１０ａから入力された電圧が商用電源１の周波数の半周期の期間、所定の電圧を下回ったことを検出し、停電が発生したと判定することができる。非常用の照明器具は、停電が発生した際に点灯する必要があるため、上記の手段により点灯回路７によるＬＥＤ９の点灯動作を開始することができる。従って、図１の例では、停電検出部１０ａをフライバックトランス３ａの２次巻線の一端と、ダイオード３ｃのアノードに接続したが、停電検出部１０ａをフィルタコンデンサ３ｄの一端に接続してもよい。停電検出部１０ａをフィルタコンデンサ３ｄの一端に接続する場合、充電回路３は商用電源１と蓄電池６を電気的に絶縁した構成であるため、停電検出部１０ａはフォトカプラなどの絶縁素子をさらに備え、演算部１０ｄに信号を伝達する必要がある。しかし、停電検出部１０ａをフィルタコンデンサ３ｄの一端に接続する場合、商用電源１により近い箇所の電圧を検出することができるので、商用電源１に停電が発生したことをより早く判断することができ、停電時において速やかに点灯を開始することができる。

【0043】

演算部１０ｄは、電流検出部１０ｂと電圧検出部１０ｃによって検出した電圧を用いて、スイッチ素子７ｂをオンオフ制御するための信号を演算する。電流検出部１０ｂによって検出される電流は、ＬＥＤ９に出力している電流である。また、電圧検出部１０ｃによって検出された電圧はＬＥＤ９に出力している電圧である。従って、演算部１０ｄは、電流検出部１０ｂと、電圧検出部１０ｃによって検出した電圧を乗算することにより、ＬＥＤ９に出力している電力を判定することができる。演算部１０ｄは、判定した電力に従って、一定の電力になるようスイッチ素子７ｂをオンする期間、オフする期間を演算し、演算結果が反映された制御信号をスイッチング制御部１０ｅに出力する。ＬＥＤ９が出力する明るさは電流の大きさによって決まるため、演算部１０ｄは電流検出部１０ｂの検出結果のみを用い、一定の電流になるようスイッチ素子７ｂをオンオフ制御するための制御信号を演算することとしてもよい。ただしその場合、ＬＥＤ９を構成するＬＥＤチップの何点かが故障し、ショートモードとなった場合には、ＬＥＤ９から出力される光が減少する。これに対して、電流検出部１０ｂと、電圧検出部１０ｃによって検出した電圧を用いて、一定の電力になるようスイッチ素子７ｂのオンオフを制御することで、ＬＥＤ９を構成するＬＥＤチップの何点かが故障しショートモードとなった場合にも、ＬＥＤ９から出力される光が減少することを抑制できる。

【0044】

スイッチング制御部１０ｅは、演算部１０ｄが演算したスイッチ素子７ｂをオンする期間、オフする期間に従い、スイッチ素子７ｂのオンオフを制御するための制御信号をゲート駆動回路１１に出力する。したがって、制御回路１０はスイッチ素子７ｂの導通状態を制御するために設けられている。

【0045】

演算部１０ｄは、乗算器など、複数のアナログＩＣを組み合わせたハードウェアとして実現することができる。別の例によれば、演算部１０ｄを、マイクロコンピュータ又はＤＳＰ（ＤＩＧＩＴＡＬ ＳＩＧＮＡＬ ＰＲＯＣＥＳＳＯＲ）により、ソフトウェアとして実現することができる。後者の場合、アナログＩＣを組み合わせて構成した場合に比べ、部品点数を削減することがでるとともに、基板面積を小型化することができる。また、スイッチング制御部１０ｅの構成としては、アナログのタイマＩＣを組み合わせたハードウェアとして実現することができるが、上記と同様にマイクロコンピュータ又はＤＳＰにより実現することで、部品点数の削減と基板面積の小型化ができる。演算部１０ｄとスイッチング制御部１０ｅを両方ともソフトウェアとして実現する場合、これらを同一部品にすることもできる。

【0046】

ゲート駆動回路１１は、ＭＯＳＦＥＴ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、抵抗１１ｄ、１１ｆ及び第１抵抗１１ｅを備える。ゲート駆動回路１１は、スイッチング制御部１０ｅが出力した信号を、スイッチ素子７ｂのゲートを駆動することができる電圧に増幅する。

【0047】

ＭＯＳＦＥＴ１１ａのゲートはスイッチング制御部１０ｅに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ａのドレインは抵抗１１ｄの一端と、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂ、１１ｃのゲートに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ａのソースはＭＯＳＦＥＴ１１ｃのソースと、フィルタコンデンサ１２ｄの一端に接続される。抵抗１１ｄの他端はＭＯＳＦＥＴ１１ｂのドレインと、フィルタコンデンサ１２ｄの他端に接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのドレインは抵抗１１ｄの一端と、フィルタコンデンサ１２ｄの一端に接続され、ソースは第１抵抗１１ｅの一端に接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ｃのソースはＭＯＳＦＥＴ１１ａのソースとフィルタコンデンサ１２ｄの他端に接続され、ドレインは抵抗１１ｆの一端に接続される。第１抵抗１１ｅの他端と抵抗１１ｆの他端はスイッチ素子７ｂのゲートに接続される。

【0048】

ＭＯＳＦＥＴ１１ａと抵抗１１ｄにおいて、スイッチング制御部１０ｅの電圧を上昇さえ、高められた電圧がＭＯＳＦＥＴ１１ｂ、１１ｃのゲートを駆動する。例えば、スイッチング制御部１０ｅをマイクロコンピュータにより構成している場合、スイッチング制御部１０ｅから出力される電圧は０Ｖ～３．３Ｖの高さであり、これをゲート駆動回路の駆動電圧として、例えば０Ｖ～５Ｖの高さに上昇させている。ゲート駆動回路１１の駆動電圧は定電圧回路１２の設計によって、任意に選択することができる。ＭＯＳＦＥＴ１１ｂ、１１ｃは一般的にプッシュプル型と呼ばれる構成であり、スイッチ素子７ｂのゲートを高速に駆動する。第１抵抗１１ｅと抵抗１１ｆはスイッチ素子７ｂのゲート抵抗である。

【0049】

定電圧回路１２はゲート駆動回路１１が動作するための一定の電圧を生成するための回路である。定電圧回路１２は、トランジスタ１２ａ、抵抗１２ｂ、ツェナーダイオード１２ｃ、フィルタコンデンサ１２ｄを備える。一例によれば、定電圧回路１２が出力する電圧は、スイッチ素子７ｂのゲート閾値電圧よりも高い電圧であり、例えば５Ｖである。

【0050】

図１の例では、定電圧回路１２をフィルタコンデンサ８の他端とＬＥＤ９の一端に接続し、点灯回路７の出力からゲート駆動回路１１の駆動電圧を得ている。定電圧回路１２を接続する箇所はこれに限るものではなく、蓄電池６の正極側に接続する構成としてもよい。特に、ゲート駆動回路１１を駆動する電圧との差分である電圧が低い箇所に接続する構成にすることで、定電圧回路１２において発生する損失を抑制することができる。

【0051】

図２は、蓄電池６、ＬＥＤ９、充電点灯回路１３の構成を示した外観斜視図である。ここで、実際には、蓄電池６、ＬＥＤ９及び充電点灯回路１３は、それぞれ樹脂又は板金のケースに収められた構成であるが、説明のためケースは省略した。

【0052】

蓄電池６は、複数の蓄電池セルを直列または並列に接続して提供される。図２の例では、蓄電池６は、複数の蓄電池セル６ａ、６ｂ、６ｃを直列に接続した組電池の形状である。ＬＥＤ９を点灯させる際の消費電力に応じて、組電池に含まれる蓄電池セルの本数を調整することができる。蓄電池セルは単電池である。蓄電池セル６ａ、６ｂ、６ｃの正極・負極端子は一般にスチールであるため、複数の蓄電池セルを接続する配線として、スチール製のバスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃを用いることができる。図２の例ではバスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃは板状の形状を有している。スチールは、一般的な配線材料である銅と比べて電気抵抗率が７～４３倍高く、配線における電力損失が大きい。そのため、上述のとおりスチールを用いた組電池を採用すると、セル単体に比べて取り出せる電力が減少する。そのため、ＬＥＤの点灯に必要な容量よりも大きい放電容量の蓄電池セルを使用したり、セル数を増やしたりする必要があり、コストが増加してしまう。

【0053】

図２には、１枚の基板上に充電点灯回路１３を実装した例が示されている。また、充電点灯回路１３を構成する部品のうち、比較的大型の部品のみを図示している。ＬＥＤ９は複数のＬＥＤチップから構成され、ＬＥＤ基板９ａに実装されている。

【0054】

蓄電池６は、経年劣化により放電容量が低下するため、交換なしには照明器具の寿命の全期間で十分な点灯時間を確保することができない。そのため、蓄電池６は交換部品として扱われる。蓄電池６を充電点灯回路１３から取り外したり取り付けたりすることが可能な構造が採用されている。

【0055】

蓄電池６とＬＥＤ９は、充電点灯回路１３とリード配線によって接続させている。特に、蓄電池６と充電点灯回路１３の接続について説明する。

【0056】

蓄電池６と充電点灯回路１３はリード配線１６ａ、１６ｂを介して接続される。特に、充電点灯回路１３は蓄電池用端子１５ｂを備えており、この蓄電池用端子１５ｂにリード配線１６ａ、１６ｂが接続される。蓄電池６において、リード配線１６ａ、１６ｂはバスバー配線１７ａ、１７ｃとそれぞれ接続されている。接続の方法としては、カシメ、はんだ付け又は溶接といった手段を用いることができる。リード配線１６ａ、１６ｂにおいても電力損失が発生するため、蓄電池セル６ａ、６ｂ、６ｃの放電容量を抑制するためには、リード配線１６ａ、１６ｂの長さを短く、太さを太くし、抵抗を下げることが望ましい。

【0057】

充電点灯回路１３は、商用電源１と接続するための商用電源用端子１５ａと、ＬＥＤ９と接続するためのＬＥＤ基板用端子１５ｃを備えている。さらに図２には、前述の入力フィルタとして提供される入力フィルタ１４が図示されている。

【0058】

図３は、比較例に係る点灯回路のスイッチング動作を示す波形図である。図３には、蓄電池６から点灯回路７に入力される放電電流と、コイル７ａの電流と、スイッチ素子７ｂのオンオフの状態を示すドレイン電圧の波形が示されている。

【0059】

横軸は時間を表しており、スイッチング周期Ｔｓｗは、スイッチ素子７ｂがオフからオンに変化した時点から、再びスイッチ素子７ｂがオフからオンに変化するまでの時間に等しい。スイッチング周期Ｔｓｗは予め演算部１０ｄに設定されている。オン時間Ｔｏｎは、スイッチ素子７ｂがオフからオンに変化した時点から、オンからオフに変化するまでの時間に等しい。

【0060】

スイッチ素子７ｂがオフからオンの状態に変化すると、蓄電池６、コイル７ａ、スイッチ素子７ｂを通る電流経路が形成され、図３に示すようにコイル７ａに流れる電流が増加する。

【0061】

スイッチ素子７ｂがオンからオフの状態に変化すると、スイッチ素子７ｂが遮断されるため、蓄電池６、コイル７ａ、ダイオード７ｃ、ＬＥＤ９を通る電流経路が形成される。蓄電池６の電圧がＬＥＤ９よりも低いことから、コイル７ａに流れる電流が減少し、０Ａまで到達する。スイッチング周期Ｔｓｗが経過した時点で、スイッチ素子７ｂを再びオフからオンに変化させる。

【0062】

このとき、コイル７ａに流れる電流波形は、不連続期間、すなわち、コイル７ａの電流が０Ａである期間を含む三角波状の波形になるが、蓄電池６から入力される電流はフィルタコンデンサ７ｄによりスイッチング周波数の脈動電流が低減される。そのため、蓄電池６が放電する平均電流Ｉａｖｅ１´は、コイル７ａに流れる平均電流Ｉａｖｅ１と略同一であるが、スイッチングに起因した電流の脈動は同一とならず、Ｉｐｐ１´の大きさの脈動電流をもつ。なお、コイル７ａの電流がゼロまで低下した後、スイッチ素子７ｂの寄生容量と、コイル７ａが形成する共振回路において共振電流が発生するが、記載を省略している。

【0063】

演算部１０ｄは、ＬＥＤ９の電力が目標の大きさになるようフィードバックによる演算を実施する。例えば、電流検出部１０ｂと電圧検出部１０ｃの検出した値に応じて、スイッチ素子７ｂをターンオンするスイッチング周期Ｔｓｗを一定とし、ＬＥＤ９の電力の大きさよってオン時間Ｔｏｎを変化させる。具体的には、検出した値が目標の大きさよりも低い場合にはオン時間Ｔｏｎを長くし、検出した値が目標の大きさよりも高い場合にはオン時間Ｔｏｎを短くする。このようにオン時間Ｔｏｎを調整することにより特定の出力を得る制御方法は、スイッチング周期Ｔｓｗに対するオン時間Ｔｏｎの割合をデューティと呼ぶことから、デューティ制御と呼ばれる。

【0064】

なお、図３ではデューティ制御を実施する場合を示したが、他の一般的な制御手段として、オン時間Ｔｏｎを固定とし、スイッチング周期Ｔｓｗを変更する方法も実施することができる。これは、スイッチング周期Ｔｓｗの逆数が周波数であることから、周波数制御と呼ばれる。

【0065】

次に、実施の形態１に係る点灯回路７の動作を説明する。

【0066】

図４は、実施の形態１の点灯回路７のスイッチング動作を示す波形である。図４には、蓄電池６から点灯回路７に入力される放電電流と、コイル７ａの電流と、スイッチ素子７ｂのオンオフの状態を示すドレイン電圧の波形が図示されている。

【0067】

横軸は時間を表しており、スイッチング周期Ｔｓｗは、スイッチ素子７ｂがオフからオンに変化した時点から、再びスイッチ素子７ｂがオフからオンに変化するまでの時間に等しい。スイッチング周期Ｔｓｗは予め演算部１０ｄに設定されている。オン時間Ｔｏｎは、スイッチ素子７ｂがオフからオンに変化した時点から、オンからオフに変化するまでの時間に等しい。

【0068】

スイッチ素子７ｂがオフからオンの状態に変化すると、蓄電池６、コイル７ａ、スイッチ素子７ｂを通る電流経路が形成され、図４に示すようにコイル７ａに流れる電流が増加する。

【0069】

スイッチ素子７ｂがオンからオフの状態に変化すると、スイッチ素子７ｂが遮断されるため、蓄電池６、コイル７ａ、ダイオード７ｃ、ＬＥＤ９を通る電流経路が形成される。蓄電池６の電圧がＬＥＤ９よりも低いことから、コイル７ａに流れる電流が減少する。コイル７ａの電流が０Ａまで減少する前に、スイッチ素子７ｂを再びオフからオンに変化させる。このような動作はスイッチング周期Ｔｓｗの期間においてコイル７ａに連続的に電流が導通することから、電流連続モードと呼ばれる。制御回路１０は、上述のとおり、コイル７ａに連続的に電流が流れるようにスイッチ素子７ｂのオンオフを繰り返し、蓄電池６に蓄えられた電力を出力させる。これに対して、図３に示す比較例では、スイッチング周期Ｔｓｗの期間においてコイル７ａの電流が０Ａとなり不連続な期間を有する。このような制御は電流不連続モードと呼ばれる。

【0070】

図４に示されるとおり、コイル７ａに流れる電流は直流成分が重畳した三角波状の波形になる。蓄電池６から入力される電流はフィルタコンデンサ７ｄによりスイッチング周波数の脈動電流が低減されるため、蓄電池６が放電する平均電流Ｉａｖｅ２´は、コイル７ａに流れる平均電流Ｉａｖｅ２と略同一である。蓄電池６の放電電流はＩｐｐ２´の大きさの脈動電流をもつ。

【0071】

コイル７ａに流れる平均電流を比較すると、蓄電池６の電圧が同一、点灯回路７の消費電力が同一であれば、比較例の平均電流Ｉａｖｅ１と実施の形態１の平均電流Ｉａｖｅ２は略同一である。同じように、蓄電池６から放電される平均電流Ｉａｖｅ１´と平均電流Ｉａｖｅ２´も略同一である。しかしながら、実施の形態１においては、コイル７ａの電流が電流連続モードとなるように制御するため、スイッチ素子７ｂのスイッチングに起因したコイル７ａの電流の脈動が小さくなる。したがって、図４の脈動電流Ｉｐｐ２´を、図３の脈動電流Ｉｐｐ１´よりも小さくすることができる。

【0072】

蓄電池６からの放電電流の実効値Ｉｉｎは、電流の波形が三角波であるとした場合、平均電流Ｉａｖｅと脈動電流Ｉｐｐを用いてＩｉｎ＝Ｉａｖｅ＋１／２√３×Ｉｐｐで表すことができる。本実施の形態１の脈動電流Ｉｐｐ２´は比較例の脈動電流Ｉｐｐ１´より小さい。したがって、蓄電池６から比較例と同等の平均電流を出力しつつ、実効値電流を抑制することができる。

【0073】

前述の通り、蓄電池６は複数の蓄電池セル６ａ、６ｂ、６ｃを直列に接続した組電池の形状であり、セル同士を接続する配線としてスチール製のバスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃを用いている。一般的な配線材料である銅と比べ、スチールは電気抵抗率が７～４３倍高く、配線における損失が大きい。そのため、上述の組電池を採用することによって、セル単体に比べて取り出せる電力が減少していた。本実施の形態においては、上述のとおり蓄電池６から放電される実効値電流を抑制することができるため、バスバー配線における電力損失を低減し、組電池にすることによって取り出せる電力が減少することを抑制するという効果を奏する。従って、蓄電池６に用いる蓄電池セル６ａ、６ｂ、６ｃの放電容量を低減したり、蓄電池セルの本数を削減したりすることができるため、コスト低減ができる。

【0074】

また、バスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃの厚みを薄くしたり、幅を細くしたりしてバスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃの抵抗値を増加させても、上述した実効値電流の抑制によって、バスバー配線における電力損失を比較例と同等にすることができる。さらに、バスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃ又はリード配線１６ａ、１６ｂの長さを長くしても電力損失を比較例と同等にすることができる。バスバー配線１７ａ、１７ｂ、１７ｃ又はリード配線１６ａ、１６ｂの長さを長くすることで、蓄電池６と充電点灯回路１３の距離を大きくすれば、蓄電池６の交換作業性を高めることができる。

【0075】

点灯回路７を電流連続モードで動作させるための手段の一つとして、スイッチング周期Ｔｓｗを短くする方法がある。この場合、スイッチングの回数が増加するため、スイッチ素子７ｂとダイオード７ｃで発生するスイッチング損失が増加し、点灯回路７の消費電力が増加してしまう。これに対し、スイッチ素子７ｂとダイオード７ｃの材料として、従来のシリコン系からなる半導体ではなく、スイッチング損失がより小さい炭化珪素、窒化ガリウム系材料又はダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を用いることで、点灯回路７の消費電力の増加を抑制することができる。

【0076】

点灯回路７を電流連続モードで動作させるための別の手段として、コイル７ａのインダクタンスを大きくする方法がある。この場合、コイルの巻き数を増加させるため、巻線抵抗の上昇により、コイル７ａで発生する銅損が増加してしまう。したがって、点灯回路７の消費電力が増加してしまう。これに対し、コイル７ａの巻線材料として、銅単線ではなく、高周波での銅損が低いリッツ線を用いることで、点灯回路７の消費電力を抑制することができる。リッツ線とは複数の銅線をより合わせたものである。

【0077】

蓄電池６の放電電流の脈動電流を低減する別の手段として、フィルタコンデンサ７ｄの容量を増加させる方法がある。しかしながら、フィルタコンデンサ７ｄの容量を増加させるためには、部品サイズが大型化したり、多数並列化による部品点数が増加したりするデメリットがある。そのため、本実施の形態による対策が好適である。

【0078】

図５は商用電源１に停電が発生し、点灯動作を開始した直後における点灯回路７の動作の例を示す波形図である。この波形図には、コイル７ａの電流波形と、スイッチ素子７ｂのオンオフの状態示すドレイン電圧波形が図示されている。

【0079】

ＬＥＤ９の点灯を開始した直後に、ＬＥＤ９に出力する電流に大きなオーバーシュートが発生すると、ＬＥＤ９の定格電流を超過し、ＬＥＤ９が劣化又は故障することがある。図５はＬＥＤ９の電流に大きなオーバーシュートが発生することを抑制するための動作を示している。

【0080】

図５の例では、点灯回路７の動作を開始した直後において、スイッチ素子７ｂのオン時間Ｔｏｎを定常状態よりも短い時間としている。そして時間の経過に伴ってオン時間Ｔｏｎを長くすることで、目標の出力を得るように出力の大きさを制御している。このように、スイッチ素子７ｂのオンオフを開始してから、単位時間にしめるスイッチ素子７ｂのオン時間を経時的に長くしていくことで、ＬＥＤ９に出力する電流のオーバーシュートを抑制する。これによって、ＬＥＤ９の劣化又は故障を抑制することができる。

【0081】

また、オン時間Ｔｏｎが短い条件で電流連続モードを実施する場合、スイッチ素子７ｂのスイッチング周期を短くし、高周波で駆動する必要がある。そのため、演算部１０ｄとしてマイコンを使用する場合には、高速な動作クロックで時間分解能を高める必要があり、演算部１０ｄにおける消費電力が増加することに加えて、高価なマイコンが必要になる。

【0082】

そこで、一例によれば、図５に示す動作を実現するために、点灯回路７の動作を開始した直後の予め定められた期間において、連続モードではなく不連続モードで動作させることができる。言いかえると、スイッチ素子７ｂのオンオフを開始後予め定められた期間は、コイル７ａに流れる電流が略ゼロになる不連続期間を設ける。これによって、スイッチング周波数を高周波にする必要がなくなるため、演算部１０ｄの動作クロックを比較的低速にすることができる。動作クロックの低減は、消費電力の抑制と、安価なマイコンの利用を可能とする。

【0083】

実施の形態１に記載した変形例、修正例又は代案については、以下の実施の形態に係る非常用点灯装置と照明器具に応用し得る。以下の実施の形態に係る非常用点灯装置と照明器具については、主として実施の形態１との相違点を説明する。

【0084】

実施の形態２．
図６は、実施の形態２に係る照明器具２００の回路図である。実施の形態１の照明器具１００と同一又は対応する構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0085】

実施の形態１に係る照明器具１００と比較すると、図６の照明器具２００は、定電圧回路１２がなく、ゲート駆動回路１１に代わりゲート駆動回路１１´を備えている点で相違している。ゲート駆動回路１１´は、ダイオード１１ｇ、バイポーラトランジスタ１１ｈ及び第２抵抗１１ｉを備えている。

【0086】

実施の形態２では、ゲート駆動回路１１よりも高い電圧でスイッチ素子７ｂのゲートを駆動するため、連続モードで動作させた場合に発生するスイッチ素子７ｂのターンオン損失を低減することができる。また、定電圧回路１２を用いない構成とすることで、定電圧回路１２で発生していた損失を低減することと、部品点数の削減が可能となり、コスト削減に好適である。

【0087】

図６に示すとおり、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのゲートは、スイッチング制御部１０ｅも接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ａのドレインは抵抗１１ｄの一端と、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲートに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ａのソースは第２抵抗１１ｉに接続される。抵抗１１ｄの他端はＭＯＳＦＥＴ１１ｂのドレインに接続される。ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのドレインは、点灯回路７の高圧線に接続されている。高圧線とは正極側直流母線のことである。ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのソースは第１抵抗１１ｅの一端に接続される。第１抵抗１１ｅの他端は、ダイオード１１ｇのアノードと、バイポーラトランジスタ１１ｈのベースと、第２抵抗１１ｉの一端に接続される。したがって、ダイオード１１ｇのアノードは第１抵抗１１ｅを介してＭＯＳＦＥＴ１１ｂのソースに接続されるとともにバイポーラトランジスタ１１ｈのベースに接続され、カソードはバイポーラトランジスタ１１ｈのエミッタとスイッチ素子７ｂのゲートとに接続されている。バイポーラトランジスタ１１ｈのコレクタはＭＯＳＦＥＴ１１ａのソースと第２抵抗１１ｉの他端に接続される。

【0088】

スイッチング制御部１０ｅの電圧は、スイッチ素子７ｂのオンオフを制御するための制御信号である。スイッチング制御部１０ｅの電圧は、ＭＯＳＦＥＴ１１ａ、抵抗１１ｄにおいて高められ、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲート駆動に用いられる。例えば、スイッチング制御部１０ｅをマイクロコンピュータにより構成している場合、スイッチング制御部１０ｅから出力される電圧は０Ｖ～３．３Ｖの大きさであり、これをゲート駆動回路の駆動電圧として、例えば０Ｖ～１０Ｖの電圧に上昇させている。ゲート駆動回路１１´をフィルタコンデンサ８の他端とＬＥＤ９の一端とに接続し、点灯回路７の出力からゲート駆動回路１１´の駆動電圧を得る。この場合、駆動電圧は、点灯回路７が出力する電圧と同一になる。ここでは、一例として、点灯回路７が出力する電圧が１０Ｖであるとして説明する。なお、ゲート駆動回路１１´を接続する箇所はこれに限るものではなく、蓄電池６の正極側に接続する構成としてもよい。特に、スイッチ素子７ｂにおけるターンオン損失を低減するためには、ゲート駆動回路１１´の駆動電圧が高いことが望ましい。

【0089】

図７は、実施の形態１の照明器具１００から定電圧回路１２を削除した場合のゲート駆動回路１１の動作を示す波形である。図７には、上からスイッチング制御部１０ｅの出力電圧、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのドレイン電圧、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲート電圧、ドレイン電圧、ＭＯＳＦＥＴ１１ｃのゲート電圧、ドレイン電圧が示されている。横軸は時間を表している。

【0090】

図７の例においてスイッチ素子７ｂをオフする際の動作を説明する。時刻ｔ１において、スイッチング制御部１０ｅの出力が立ち下がると、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのゲートが放電し、ドレインが遮断されオフする。時刻ｔ２において、ＭＯＳＦＥＴ１１ｃのゲートの電圧がオン閾値Ｖｔｈ２を上回り、ドレインが導通しオンする。時刻ｔ３において、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲートの電圧がオン閾値Ｖｔｈ１を下回り、ドレインが遮断しオフする。ＭＯＳＦＥＴ１１ｃがオンし、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂがオフすることによって、スイッチ素子７ｂのゲートが放電され、ドレインがオフする。この際、定電圧回路１２を削除したことによって、ゲート駆動回路１１の駆動電圧が上昇することに加え、抵抗１１ｄにおける損失を抑制するために抵抗１１ｄの抵抗値を高くする必要があり、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのドレインがオフする際の傾きが比較的大きい。そのため、時刻ｔ２～ｔ３の期間において、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂ、１１ｃのゲート電圧が両方とも閾値を上回る。すなわち、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂ、１１ｃが両方ともオンするため、第１抵抗１１ｅと抵抗１１ｆで損失が発生してしまい、損失低減の効果が得られないことがある。

【0091】

実施の形態２に係るゲート駆動回路１１´は上記を鑑みた回路であり、定電圧回路１２を削除した構成であっても、直列に接続された２つのトランジスタが両方ともオンしてしまう動作モードをもたない。

【0092】

図８は実施の形態２におけるゲート駆動回路１１´の動作を示す波形図である。図８には、上からスイッチング制御部１０ｅの出力電圧、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのドレイン電圧、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲート電圧、ドレイン電圧、バイポーラトランジスタ１１ｈのベース電圧、エミッタコレクタ間電圧が示されている。横軸は時間を表している。

【0093】

スイッチ素子７ｂをオフする際の動作を説明する。時刻ｔ１において、スイッチング制御部１０ｅの出力が立ち下がると、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのゲートが放電し、ドレインが遮断されオフする。時刻ｔ３において、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲート電圧がオン閾値Ｖｔｈ１を下回り、ドレインが遮断しオフする。時刻ｔ１～ｔ３の期間においては、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂが導通していることに伴い、ダイオード１１ｇが導通し、ダイオード１１ｇの順方向電圧によりバイポーラトランジスタ１１ｈのベースが逆バイアスされるため、バイポーラトランジスタ１１ｈはオフ状態を維持する。

【0094】

時刻ｔ３において、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂがオフすると、ダイオード１１ｇもオフするため、バイポーラトランジスタ１１ｈのベースの逆バイアスが解除される。バイポーラトランジスタ１１ｈのベース－コレクタ間は第２抵抗１１ｉで接続されているため、ベースが逆バイアスされておらず、エミッタに電圧が印加されているとエミッタ－コレクタ間が導通しオンする。バイポーラトランジスタ１１ｈがオンし、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂがオフすることによって、スイッチ素子７ｂのゲートが放電され、ドレインがオフする。したがって、バイポーラトランジスタ１１ｈは、スイッチ素子７ｂをオフするときにスイッチ素子７ｂのゲートを放電する放電経路を導通させるものである。

【0095】

続いて、スイッチ素子７ｂをオンする際の動作を説明する。時刻ｔ４において、スイッチング制御部１０ｅの出力が立ち上がると、ＭＯＳＦＥＴ１１ａのゲートが充電され、ドレインが導通しオンする。すると、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂのゲートの電圧が充電され、オン閾値Ｖｔｈ１を上回り、ドレインが導通しオンする。これによりダイオード１１ｇが導通し、ダイオード１１ｇの順方向電圧によりバイポーラトランジスタ１１ｈのベースが逆バイアスされるため、コレクタが遮断されバイポーラトランジスタ１１ｈがオフする。バイポーラトランジスタ１１ｈがオフし、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂがオンすることによって、スイッチ素子７ｂのゲートが充電され、ドレインがオンする。したがって、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂは、制御信号に応じてオンオフするものであり、スイッチ素子７ｂをオンするときにスイッチ素子７ｂのゲートを充電する充電経路を導通させるものである。

【0096】

このように、スイッチ素子７ｂのゲートの充電経路が導通しているときにはバイポーラトランジスタ１１ｈがオフ状態を維持し、当該充電経路の導通が終わるとバイポーラトランジスタ１１ｈによりスイッチ素子７ｂのゲートの放電経路が導通される。

【0097】

ゲート駆動回路１１´は、定電圧回路１２を削除し、ゲート駆動回路１１´の駆動電圧が上昇するとともに、抵抗１１ｄにおける損失を抑制するために抵抗１１ｄの抵抗値を高くした場合においても、ＭＯＳＦＥＴ１１ｂとバイポーラトランジスタ１１ｈが両方ともオンして第１抵抗１１ｅで損失が発生する動作モードがない。そのため、定電圧回路１２で発生していた損失を低減するとともに、ゲート駆動回路１１よりも高い電圧でスイッチ素子７ｂのゲートを駆動することで、スイッチ素子７ｂにおけるターンオン損失を低減し充電点灯回路１３の損失を削減できる。また、定電圧回路１２を用いない構成とすることで、部品点数を削減し、コストを削減することができる。

【0098】

以上の実施の形態に示した構成は、本開示内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、上記技術的特徴の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

【0099】

また、ＬＥＤ９を光源として用いる場合について説明したが、光源はＬＥＤに限定されず、有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）でもよい。

【符号の説明】

【0100】

１ 商用電源、 ２ 整流回路、 ３ 充電回路、 ３ａ フライバックトランス、 ３ｂ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ ＭＯＳＦＥＴ、 ３ｃ，７ｃ，１１ｇ ダイオード、 ３ｄ，７ｄ，８，１２ｄ フィルタコンデンサ、 ４ 電解コンデンサ、 ５ レギュレータ、 ６ 蓄電池、 ６ａ，６ｂ，６ｃ 蓄電池セル、 ７ 点灯回路、 ７ａ コイル、 ７ｂ スイッチ素子、 ７ｅ 電流検出回路、 ９ ＬＥＤ、 ９ａ ＬＥＤ基板、 １０ 制御回路、 １０ａ 停電検出部、 １０ｂ 電流検出部、 １０ｃ 電圧検出部、 １０ｄ 演算部、 １０ｅ スイッチング制御部、 １１，１１´ ゲート駆動回路、 １１ｄ，１１ｆ，１２ｂ 抵抗、 １１ｅ 第１抵抗、 １１ｉ 第２抵抗、 １２ 定電圧回路、 １１ｈ，バイポーラトランジスタ、 １２ａ トランジスタ、 １２ｃ ツェナーダイオード、 １３ 充電点灯回路、 １４ 入力フィルタ、 １５ａ 商用電源用端子、 １５ｂ 蓄電池用端子、 １５ｃ ＬＥＤ基板用端子、 １６ａ，１６ｂ リード配線、 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ バスバー配線、 １００、２００ 照明器具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】