電源装置及び照明装置
【課題】 直列接続されるＬＥＤの数に拘わらず、ＬＥＤの明るさのばらつきを抑制し、発熱量の増加及び効率の低下を防止することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供する。
【解決手段】 ＬＥＤ９、９、…に流れる電流を抵抗６１で検出し、検出した電流を電圧に変換して演算増幅器７１へ出力し、入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを演算増幅器７１で出力し、電圧Ｖｏに応じて演算増幅器７１から出力される電流Ｉｏと、抵抗７４、７５を流れる設定電流Ｉｒとを比較する。電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超える場合には、余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）を抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、シャントレギュレータ７８の直列回路に流し、ＰＷＭ制御部５１がＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧を下げ、電流Ｉｆを小さくする。
【解決手段】 ＬＥＤ９、９、…に流れる電流を抵抗６１で検出し、検出した電流を電圧に変換して演算増幅器７１へ出力し、入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを演算増幅器７１で出力し、電圧Ｖｏに応じて演算増幅器７１から出力される電流Ｉｏと、抵抗７４、７５を流れる設定電流Ｉｒとを比較する。電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超える場合には、余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）を抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、シャントレギュレータ７８の直列回路に流し、ＰＷＭ制御部５１がＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧を下げ、電流Ｉｆを小さくする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤに電流を供給する電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から光源として用いられてきた蛍光灯に比べて、省電力又は長寿命であるという理由で、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が光源として注目を浴びており、数十ｍＡから数百ｍＡ程度の比較的大きな電流を流すことができるＬＥＤが、屋内用の照明機器のみならず、道路用照明機器、産業用照明機器などに幅広く使用されるようになった。
【０００３】
このようなＬＥＤを照明機器用の光源として用いる場合、照明機器からの発光量を確保するために、複数のＬＥＤを集合体として接続して機器内に配置し（例えば、複数のＬＥＤを直列に接続し）、集合体としてのＬＥＤに定電圧電源を接続して、一定の電圧をＬＥＤに印加するとともに、ＬＥＤに流れる電流を所定の値にするために、ＬＥＤに直列に制限抵抗を接続して電流を制限する電源装置が用いられている。
【０００４】
図４は従来のＬＥＤ用の電源装置の構成を示すブロック図である。図において、１は電源装置に交流電圧を入力するための商用電源である。フィルタ回路２は、商用電源１から流入するノイズを除去する。整流回路３は、入力された交流電圧を全波整流する。コンデンサ４は、整流回路３で全波整流された電圧波形を平滑し、ほぼ一定な直流電圧をコンバータ回路１０へ出力する。コンバータ回路１０は、定電圧制御部を内蔵し、所定の定電圧を出力する。コンバータ回路１０の出力側には、電流制限用の抵抗２０を介して、直列接続されたＬＥＤ９、９、…を接続してある。
【０００５】
これにより、各ＬＥＤには、コンバータ回路１０の出力電圧から、各ＬＥＤの順方向電圧降下分の電圧を差し引いた電圧を、制限抵抗値で割った値の電流が流れ、各ＬＥＤは所定の明るさで点灯する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電源装置にあっては、コンバータ回路１０の出力電圧は、常に一定となるように制御される。一方、ＬＥＤの順方向電圧は、ＬＥＤの点灯経過時間、周囲温度などにより変化する。このため、例えば、ＬＥＤの周囲温度が上昇した場合には、直列接続されたＬＥＤ夫々の順方向電圧の低下が重畳されるため、制限抵抗に印加される電圧が上昇し、ＬＥＤに流れる電流が増加する。このため、周囲温度が変化した場合に、ＬＥＤの明るさが変化するとともに、制限抵抗が消費する電力が増加して、電源装置の発熱が大きくなり、また、電源装置の効率が低下するという問題があった。また、かかる問題は、直列接続されるＬＥＤの数が増えるに応じて顕著になる。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤに供給される電流を検出し、検出した電流と閾値電流とを比較する比較部を備えることにより、比較した結果に基づいて、出力電圧を変化させて、ＬＥＤに供給される電流を略一定にすることにより、直列接続されるＬＥＤの数に拘わらず、点灯時間又は周囲温度などが変化した場合であっても、ＬＥＤの明るさのばらつきを抑制し、発熱量の増加及び効率の低下を防止することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、出力電圧を検出する電圧検出部を備えることにより、ＬＥＤが接続されていない無負荷の状態において、出力電圧が異常に上昇することを防止することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る電源装置は、ＬＥＤに電流を供給する電源装置において、出力電圧可変の電圧供給部と、前記ＬＥＤに供給する電流を検出する電流検出部と、閾値電流を設定する閾値設定部と、前記電流検出部が検出した電流と前記閾値電流とを比較する比較部とを備え、該比較部が比較した結果に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更して前記ＬＥＤに流れる電流を略一定にするようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る電源装置は、第１発明において、前記電流検出部は、前記ＬＥＤに直列に接続される第１の抵抗素子を有し、前記閾値設定部は、カソード端子、アノード端子、及び基準電圧端子を有する基準電圧設定素子の基準電圧端子に、第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の一端を接続してあり、前記比較部は、前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の他端間に接続され、前記基準電圧設定素子と、該基準電圧設定素子のカソード端子又はアノード端子に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を有しており、前記ＬＥＤに供給される電流を前記第１の抵抗素子で変換して得られる電圧を前記第２の抵抗素子の他端へ出力するようにしてあり、前記直列回路を流れる電流に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る電源装置は、第１発明又は第２発明において、前記出力電圧を検出する電圧検出部を備え、該電圧検出部が検出した電圧が、所定の閾値電圧を超えた場合に、前記電圧供給部の出力電圧を下げるようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る照明装置は、ＬＥＤと、該ＬＥＤに電流を供給する第１発明乃至第３発明のいずれかに記載の電源装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第１発明及び第４発明にあっては、電流検出部は、電圧供給部が供給した電圧によりＬＥＤに供給する電流を検出する。比較部は、前記電流検出部が検出した電流と、閾値設定部が設定した閾値電流とを比較する。前記比較部が比較した結果、検出した電流が前記閾値電流より大きい場合には、ＬＥＤに供給する電流を小さくするように前記電圧供給部の出力電圧を下げる。一方、検出した電流が前記閾値電流より小さい場合には、ＬＥＤに供給する電流を大きくするように前記電圧供給部の出力電圧を上げる。
【００１４】
第２発明にあっては、ＬＥＤに供給する電流を第１の抵抗素子で変換して得られた電圧（例えば、増幅された電圧）を第２の抵抗素子の他端へ出力する。前記第２の抵抗素子の一端は、第３の抵抗素子の一端に接続してあるとともに、基準電圧設定素子の基準電圧端子に接続してあるため、前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子に流れる電流は、前記基準電圧設定素子の基準電圧を第３の抵抗素子の抵抗値で割った値（ＬＥＤに流れる電流の目標値に対応する閾値電流）に設定される。また、前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の他端間には、前記基準電圧設定素子と、該基準電圧設定素子のアノード端子又はカソード端子に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を接続してある。
【００１５】
ＬＥＤに供給する電流が増加した場合、前記増幅された電圧は大きくなり、前記第２の抵抗素子の他端における電圧が上昇する。前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子には閾値電流以上の電流が流れないため、前記基準電圧設定素子と第４の抵抗素子との直列回路に、前記閾値電流を超えた電流が流れる。前記直列回路に流れる電流により、前記電圧供給部の出力電圧を下げ、ＬＥＤに供給する電流を小さくする。
【００１６】
一方、ＬＥＤに供給する電流が減少した場合、前記増幅された電圧は小さくなり、前記第２の抵抗素子の他端における電圧が低下する。前記電圧による電流が前記閾値電流を下回った場合、前記基準電圧設定素子と第４の抵抗素子との直列回路には電流が流れない。前記直列回路に電流が流れないことにより、前記電圧供給部の出力電圧を上げ、ＬＥＤに供給する電流を大きくする。これにより、ＬＥＤに供給する電流を、目標値にほぼ等しい値にする。
【００１７】
第３発明にあっては、電圧検出部が検出した出力電圧が、所定の閾値電圧を越えた場合、電圧供給部の出力電圧を所定の閾値電圧まで下げる。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明及び第４発明にあっては、ＬＥＤに供給する電流を検出し、検出した電流と、閾値設定部で設定された閾値電流とを比較する比較部を備え、比較した結果に基づいて、電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることにより、直列接続したＬＥＤの数に拘わらず、常に略一定の電流をＬＥＤに供給することができるため、時間変化、温度変化などに基づいて生じるＬＥＤの明るさ変動を抑制することができる。また、ＬＥＤに短絡破損が生じて負荷が大きく変動した場合であっても、常に略一定の電流をＬＥＤに供給することができ、ＬＥＤに過剰電流が流れることを防止でき、信頼性が向上する。また、制限抵抗を用いる必要がないため、制限抵抗で生じた発熱、電力消費を無くすことができ、無駄な消費電力を低減して効率を上げることができる。
【００１９】
第２発明にあっては、第２の抵抗素子の一端と他端を接地した第３の抵抗素子の一端とを接続し、前記一端に基準電圧設定素子の基準電圧端子を接続した閾値設定部と、前記基準電圧設定素子と該基準電圧設定素子のアノード端又はカソード端に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を有する比較部とを備え、前記直列回路に流れる電流の有無に応じて、電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることにより、比較的簡便な構成で電流制御をして、ＬＥＤに常に略一定の電流を供給することができ、直列接続したＬＥＤの数に拘わらず、時間変化、温度変化などに基づいて生じるＬＥＤの明るさ変動を抑制することができる。また、ＬＥＤに短絡破損が生じて負荷が大きく変動した場合であっても、常に略一定の電流をＬＥＤに供給することができ、ＬＥＤに過剰電流が流れることを防止でき、信頼性が向上する。また、制限抵抗を用いる必要がないため、制限抵抗で生じた発熱、電力消費を無くすことができ、無駄な消費電力を低減して効率を上げることができる。
【００２０】
第３発明にあっては、電圧検出部が検出した出力電圧が、所定の閾値電圧を越えた場合、電圧供給部の出力電圧を下げることにより、無負荷時などに出力電圧が異常に上昇することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る照明装置の構成を示すブロック図であり、図２は本発明に係る電源装置の構成を示す回路図である。照明装置は、電源装置及び該電源装置の出力側に複数直列に接続されたＬＥＤ９、９、…を有する。電源装置の入力側には、商用電源１を接続してある。
【００２２】
図において、２はフィルタ回路である。フィルタ回路２は、商用電源１から流入するノイズを遮断する。整流回路３は、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路であり、入力された交流電圧を全波整流し、全波整流した直流電圧をコンデンサ４へ出力する。コンデンサ４は、整流回路３から入力された直流電圧を平滑し、ほぼ一定の直流電圧をコンバータ回路５へ出力する。
【００２３】
コンバータ回路５は、一次巻線及び二次巻線を有し、入力された直流電圧を所定の直流電圧に降圧するためのトランス部５２と、トランス部５２の一次巻線の一端にドレインを接続してあり、所定の発振周波数（例えば、４０ｋＨｚ）でスイッチング動作をするＦＥＴ５３と、ＦＥＴ５３のスイッチング動作を制御するため、ＦＥＴ５３のゲートにドライブ信号を、出力端ＤＲを介して出力するＰＷＭ制御部５１と、ＦＥＴ５３のドレイン・ソース間を流れる電流を検出し、検出した電流を電圧に変換してＰＷＭ制御部５１のセンス端ＩＳへ出力し、ＰＷＭ制御部５１の各周期毎の電流制御をするために一端をＦＥＴ５３のソースに接続し、他端を接地してある抵抗５４と、ＦＥＴ５３の発振を停止させ間欠発振モードに移行するための制御信号を、フィードバック端ＦＢを介してＰＷＭ制御部５１へ出力するフォトトランジスタ５５ａ、５５ｂとを備える。すなわち、ＰＷＭ制御部５１は、フォトトランジスタ５５ａ、又はフォトトランジスタ５５ｂのいずれかがオンになっている間、ＦＥＴ５３のスイッチング動作をドライブするドライブ信号の出力を停止する。
【００２４】
電流検出回路６は、抵抗６１を備え、抵抗６１は、ＬＥＤ９、９、…に直列に接続するようにしてあり、抵抗６１の一端は定電流制御回路７へ接続してあり、他端はコンバータ回路５の二次巻線の一端に接続してある。また、二次巻線の前記一端は接地してある。これにより、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆに抵抗６１の抵抗値を積算して得られる電圧を定電流制御回路７へ出力する。
【００２５】
定電流制御回路７は、演算増幅器７１を備え、電流検出回路６の抵抗６１の前記一端を、抵抗７９を介して演算増幅器７１の非反転入力端に接続してある。また、演算増幅器７１の反転入力端と出力端との間には抵抗７２を接続してあり、演算増幅器７１の反転入力端と接地との間には抵抗７３を接続してある。これにより、抵抗６１で検出された電流Ｉｆは、電圧に変換され、演算増幅器７１の非反転入力端に入力され、抵抗７２、７３の抵抗値で決定される増幅度に応じて、演算増幅器７１は正相増幅器として動作して出力端に電圧Ｖｏを出力する。
【００２６】
また、定電流制御回路７は、演算増幅器７１の出力端と接地との間に直列に接続した抵抗７４及び抵抗７５と、抵抗７４及び抵抗７５の接続点に基準電圧端子を接続し、アノード端子を接地したシャントレギュレータ７８（基準電圧設定素子）と、演算増幅器７１の出力端とシャントレギュレータ７８のカソード端子との間に直列に接続した抵抗７７及びフォトダイオード７６ｂとを備える。これにより、抵抗７４、７５には、シャントレギュレータ７８の基準電圧端子の電圧Ｖｒを抵抗７５の抵抗値で割った値の設定電流Ｉｒ（閾値電流）を常に流すように設定することができる。
【００２７】
演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏが上昇し、前記出力端から出力される電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超えた場合、設定電流Ｉｒを超えた分の余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）は、抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、及びシャントレギュレータ７８の直列回路に流れ、フォトダイオード７６ｂに電流が流れることにより、フォトトランジスタ５５ｂはオンとなる。一方、演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏが低下し、前記出力端から出力される電流Ｉｏが設定電流Ｉｒ以下になった場合、抵抗７７とシャントレギュレータ７８との直列回路には余剰電流Ｉｅが流れず、フォトダイオード７６ｂに電流が流れないことにより、フォトトランジスタ５５ｂはオフとなる。
【００２８】
コンバータ回路５の出力端間には、抵抗８１、フォトダイオード８２ａ、及びツェナーダイオード８３を直列に接続してある。コンバータ回路５の出力電圧が、ツェナーダイオード８３で設定される閾値電圧を超えた場合、フォトダイオード８２ａに電流が流れ、フォトトランジスタ５５ａをオンにする。また、コンバータ回路５の出力電圧が、前記閾値電圧以下になった場合、フォトダイオード８２ａには電流が流れず、フォトトランジスタ５５ａをオフにする。これにより、無負荷状態などにおいて、コンバータ回路５の出力電圧が異常に上昇した場合、ＦＥＴ５３の発振動作を停止して、コンバータ回路の出力電圧を低下させることができる。
【００２９】
次に本発明の電源装置の動作について説明する。電源装置の入力端に交流電圧を印加することにより、ＰＷＭ制御部５１は、所定の発振周波数（例えば、４０ｋＨｚ）、パルス幅（例えば、デューティ比５０％）を有するドライブ信号を出力端ＤＲからＦＥＴ５３のゲートへ出力し、ＦＥＴ５３はスイッチング動作を行う。これにより、コンバータ回路５は所定の出力電圧を出力し、直列接続したＬＥＤ９、９、…に直流電流を供給する。
【００３０】
ＰＷＭ制御部５１は、ＦＥＴ５３のドレイン・ソース間を流れる電流を抵抗５４で電圧に変換し、変換した電圧をセンス端ＩＳで取得し、取得した電圧に応じて電流制御を行う。これにより、各周期毎に過電流保護回路を設定することができる。
【００３１】
電流検出回路６の抵抗６１は、ＬＥＤ９、９、…を流れる電流Ｉｆを検出し、検出した電流Ｉｆを電圧に変換して、演算増幅器７１の非反転入力端へ出力する。演算増幅器７１は、入力された電圧を、所定の増幅率で増幅した電圧Ｖｏを出力端から出力する。
【００３２】
ＬＥＤ９、９、…の周囲温度が上昇することにより、ＬＥＤ９、９、…夫々の順方向電圧Ｖｆが、例えば、３．５Ｖから３．０Ｖに低下した場合、コンバータ回路５の出力電圧は一定のままであるから、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆは増加する。電流Ｉｆが増加した場合、演算増幅器７１の非反転入力端に入力される電圧も増加し、演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏは上昇する。
【００３３】
出力端の電圧Ｖｏが上昇すると、出力端から出力される電流Ｉｏも増加し、電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超えた場合、余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）が抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、シャントレギュレータ７８を流れ、フォトダイオード７６ｂを流れる電流Ｉｅにより、フォトトランジスタ５５ｂがオンとなる。これにより、ＰＷＭ制御部５１のフィードバック端ＦＢがＬＯＷレベルになり、ＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を停止して、ＦＥＴ５３の発振動作が一旦停止する間欠発振モードに移行する。
【００３４】
ＦＥＴ５３の発振動作が停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧は低下し、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆは減少する。これにより、周囲温度の変化などにより、ＬＥＤ９、９、…の順方向電圧Ｖｆが低下した場合であっても、電流Ｉｆの増加を抑制することができる。
【００３５】
一方、電流Ｉｆが減少した場合、演算増幅器７１の非反転入力端に入力される電圧も減少し、演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏは低下する。出力端の電圧Ｖｏが低下すると、出力端から出力される電流Ｉｏが減少し、電流Ｉｏが設定電流Ｉｒ以下になった場合、余剰電流Ｉｅはゼロとなり、フォトダイオード７６ｂには電流Ｉｅが流れない。このため、フォトトランジスタ５５ｂがオフとなる。これにより、ＰＷＭ制御部５１のフィードバック端ＦＢがＨＩＧＨレベルになり、停止していたドライブ信号をＦＥＴ５３のゲートへ出力し、コンバータ回路５は間欠発振モードから通常発振モードに移行する。
【００３６】
ＦＥＴ５３の発振動作が行われることにより、コンバータ回路５の出力電圧は上昇し、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆは上昇する。これにより、電流Ｉｆの減少を抑制し、周囲温度の変化、負荷変動などが生じた場合であっても、略一定の電流ＩｆをＬＥＤ９、９、…に供給することができる。
【００３７】
図３はＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆの変化を示すタイムチャートである。図に示すように、当初、目標値であった電流Ｉｆは、温度変化、負荷変動などにより時点ｔ１で上昇し始めたとする。時点ｔ１までは、ＦＥＴ５３は通常発振モードで動作している。
【００３８】
時点ｔ１で電流Ｉｆの上昇を検出した電流検出回路６は、検出した電流から変換した電圧を定電流制御回路７の演算増幅器７１へ出力する。演算増幅器７１は入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを出力する。電圧Ｖｏにより余剰電流Ｉｅがフォトダイオード７６ｂに流れることにより、ＦＥＴ５３は一旦発振動作を停止し、間欠発振モードに移行する。
【００３９】
ＦＥＴ５３の発振動作を停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧は低下し、上昇していた電流Ｉｆも減少し始める。電流Ｉｆの減少を検出した電流検出回路６は、検出した電流から変換した電圧を定電流制御回路７の演算増幅器７１へ出力する。演算増幅器７１は入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを出力する。電圧Ｖｏが低下して余剰電流Ｉｅがフォトダイオード７６ｂに流れなくなった場合（時点ｔ２）、ＦＥＴ５３は発振動作を開始し、通常発振モードに移行する。コンバータ回路５の出力電圧は上昇し、電流Ｉｆは増加し始め、所定の目標値になる。
【００４０】
このように、周囲温度の変化によるＬＥＤ９、９、…の順方向電圧の変動、負荷変動などが生じた場合であっても、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆを略一定の目標値に保つことができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明にあっては、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流を抵抗６１で検出し、検出した電流を電圧に変換して演算増幅器７１へ出力し、入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを演算増幅器７１で出力し、電圧Ｖｏに応じて演算増幅器７１から出力される電流Ｉｏと、抵抗７４、７５を流れる設定電流Ｉｒとを比較する。電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超える場合には、余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）を抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、シャントレギュレータ７８の直列回路に流し、ＰＷＭ制御部５１がＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧を下げ、電流Ｉｆを小さくする。
【００４２】
一方、電流Ｉｏが設定電流Ｉｒ以下である場合には、余剰電流Ｉｅがフォトダイオード７６ｂを流れず、ＰＷＭ制御部５１がＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を出力することにより、コンバータ回路５の出力電圧を上げ、電流Ｉｆを大きくする。これにより、周囲温度の変化によるＬＥＤ９、９、…の順方向電圧の変動、負荷変動などが生じた場合であっても、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆを略一定の目標値に保つことができる。
【００４３】
これにより、比較的簡便な構成で、直列接続したＬＥＤの数に拘わらず、常に略一定の電流をＬＥＤに流すことができるため、時間変化、温度変化に基づいて生じるＬＥＤの明るさ、輝度の変動を抑制することができる。また、ＬＥＤに短絡破損が生じて負荷が大きく変動した場合であっても、常に略一定の電流をＬＥＤに流すことができ、ＬＥＤに過剰電流が流れることを防止でき、信頼性が向上する。また、従来のように制限抵抗を用いる必要がないため、制限抵抗で生じた発熱、電力消費を無くすことができ、無駄な消費電力を低減して効率を上げることができる。
【００４４】
また、本発明にあっては、コンバータ回路５の出力電圧が、ツェナーダイオード８３で設定される閾値電圧を超えた場合、フォトダイオード８２ａに電流が流れ、フォトトランジスタ５５ａをオンにする。これにより、無負荷状態などにおいて、コンバータ回路５の出力電圧が異常に上昇した場合、ＦＥＴ５３の発振動作を停止して、コンバータ回路５の出力電圧を低下させることができる。
【００４５】
上述の実施の形態においては、電源装置は、整流回路３を備える構成であったが、これに限定されるものではなく、入力電圧として交流電圧に代えて、電池により供給される直流電圧を入力する構成であってもよい。この場合は、整流回路３、コンデンサ４は不要になる。また、コンバータ回路５は、降圧型に限定されるものではなく、昇圧型、昇降圧型であってもよい。
【００４６】
上述の実施の形態においては、コンバータ回路５は、ＰＷＭ方式のパルス幅を変更して出力電圧を可変とする構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator、電圧制御発振器）など、出力電圧を可変できるものであれば、どのような構成であってもよい。
【００４７】
上述の実施の形態では、ＬＥＤを複数個直列に接続する構成であったが、ＬＥＤの数は特に限定されるものではなく、１個であってもよい。なお、ＬＥＤの数は多いほど、各ＬＥＤの順方向電圧の変動が加算されるため、本発明による効果は、より顕著に現れるといえる。また、ＬＥＤに代えて有機ＥＬ素子などの電流駆動素子を負荷として用いることも可能である。
【００４８】
上述の実施の形態においては、抵抗６１で電流Ｉｆから変換された電圧を正相増幅器として作動する演算増幅器７１へ出力する構成であったが、演算増幅器７１を逆相増幅器として作動させる構成であってもよい。この場合は、フォトトランジスタ５５ｂの出力を反転させた信号をＰＷＭ制御部５１へ出力することができる。
【００４９】
上述の実施の形態において、抵抗６１、７２、７３、７４、７５、７７は、１つの抵抗として構成してあるが、各抵抗は１つの抵抗に限定されるものではなく、複数の抵抗を直列又は並列に接続した抵抗群であってもよい。また、可変抵抗を用いる構成であってもよい。また、抵抗７７は、シャントレギュレータ７８のカソード側に代えてアノード側に接続する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る照明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】ＬＥＤに流れる電流の変化を示すタイムチャートである。
【図４】従来のＬＥＤ用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
５ コンバータ回路
６ 電流検出回路
７ 定電流制御回路
８ 電圧検出回路
９ ＬＥＤ
５１ ＰＷＭ制御部
５３ ＦＥＴ
５５ａ、５５ｂ フォトトランジスタ
６１ 抵抗
７１ 演算増幅器
７２、７３、７４、７５、７７ 抵抗
７６ｂ フォトダイオード
７８ シャントレギュレータ
８１ 抵抗
８２ａ フォトダイオード
８３ ツェナーダイオード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤに電流を供給する電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から光源として用いられてきた蛍光灯に比べて、省電力又は長寿命であるという理由で、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）が光源として注目を浴びており、数十ｍＡから数百ｍＡ程度の比較的大きな電流を流すことができるＬＥＤが、屋内用の照明機器のみならず、道路用照明機器、産業用照明機器などに幅広く使用されるようになった。
【０００３】
このようなＬＥＤを照明機器用の光源として用いる場合、照明機器からの発光量を確保するために、複数のＬＥＤを集合体として接続して機器内に配置し（例えば、複数のＬＥＤを直列に接続し）、集合体としてのＬＥＤに定電圧電源を接続して、一定の電圧をＬＥＤに印加するとともに、ＬＥＤに流れる電流を所定の値にするために、ＬＥＤに直列に制限抵抗を接続して電流を制限する電源装置が用いられている。
【０００４】
図４は従来のＬＥＤ用の電源装置の構成を示すブロック図である。図において、１は電源装置に交流電圧を入力するための商用電源である。フィルタ回路２は、商用電源１から流入するノイズを除去する。整流回路３は、入力された交流電圧を全波整流する。コンデンサ４は、整流回路３で全波整流された電圧波形を平滑し、ほぼ一定な直流電圧をコンバータ回路１０へ出力する。コンバータ回路１０は、定電圧制御部を内蔵し、所定の定電圧を出力する。コンバータ回路１０の出力側には、電流制限用の抵抗２０を介して、直列接続されたＬＥＤ９、９、…を接続してある。
【０００５】
これにより、各ＬＥＤには、コンバータ回路１０の出力電圧から、各ＬＥＤの順方向電圧降下分の電圧を差し引いた電圧を、制限抵抗値で割った値の電流が流れ、各ＬＥＤは所定の明るさで点灯する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の電源装置にあっては、コンバータ回路１０の出力電圧は、常に一定となるように制御される。一方、ＬＥＤの順方向電圧は、ＬＥＤの点灯経過時間、周囲温度などにより変化する。このため、例えば、ＬＥＤの周囲温度が上昇した場合には、直列接続されたＬＥＤ夫々の順方向電圧の低下が重畳されるため、制限抵抗に印加される電圧が上昇し、ＬＥＤに流れる電流が増加する。このため、周囲温度が変化した場合に、ＬＥＤの明るさが変化するとともに、制限抵抗が消費する電力が増加して、電源装置の発熱が大きくなり、また、電源装置の効率が低下するという問題があった。また、かかる問題は、直列接続されるＬＥＤの数が増えるに応じて顕著になる。
【０００７】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、ＬＥＤに供給される電流を検出し、検出した電流と閾値電流とを比較する比較部を備えることにより、比較した結果に基づいて、出力電圧を変化させて、ＬＥＤに供給される電流を略一定にすることにより、直列接続されるＬＥＤの数に拘わらず、点灯時間又は周囲温度などが変化した場合であっても、ＬＥＤの明るさのばらつきを抑制し、発熱量の増加及び効率の低下を防止することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の他の目的は、出力電圧を検出する電圧検出部を備えることにより、ＬＥＤが接続されていない無負荷の状態において、出力電圧が異常に上昇することを防止することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係る電源装置は、ＬＥＤに電流を供給する電源装置において、出力電圧可変の電圧供給部と、前記ＬＥＤに供給する電流を検出する電流検出部と、閾値電流を設定する閾値設定部と、前記電流検出部が検出した電流と前記閾値電流とを比較する比較部とを備え、該比較部が比較した結果に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更して前記ＬＥＤに流れる電流を略一定にするようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係る電源装置は、第１発明において、前記電流検出部は、前記ＬＥＤに直列に接続される第１の抵抗素子を有し、前記閾値設定部は、カソード端子、アノード端子、及び基準電圧端子を有する基準電圧設定素子の基準電圧端子に、第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の一端を接続してあり、前記比較部は、前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の他端間に接続され、前記基準電圧設定素子と、該基準電圧設定素子のカソード端子又はアノード端子に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を有しており、前記ＬＥＤに供給される電流を前記第１の抵抗素子で変換して得られる電圧を前記第２の抵抗素子の他端へ出力するようにしてあり、前記直列回路を流れる電流に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係る電源装置は、第１発明又は第２発明において、前記出力電圧を検出する電圧検出部を備え、該電圧検出部が検出した電圧が、所定の閾値電圧を超えた場合に、前記電圧供給部の出力電圧を下げるようにしてあることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係る照明装置は、ＬＥＤと、該ＬＥＤに電流を供給する第１発明乃至第３発明のいずれかに記載の電源装置とを備えることを特徴とする。
【００１３】
第１発明及び第４発明にあっては、電流検出部は、電圧供給部が供給した電圧によりＬＥＤに供給する電流を検出する。比較部は、前記電流検出部が検出した電流と、閾値設定部が設定した閾値電流とを比較する。前記比較部が比較した結果、検出した電流が前記閾値電流より大きい場合には、ＬＥＤに供給する電流を小さくするように前記電圧供給部の出力電圧を下げる。一方、検出した電流が前記閾値電流より小さい場合には、ＬＥＤに供給する電流を大きくするように前記電圧供給部の出力電圧を上げる。
【００１４】
第２発明にあっては、ＬＥＤに供給する電流を第１の抵抗素子で変換して得られた電圧（例えば、増幅された電圧）を第２の抵抗素子の他端へ出力する。前記第２の抵抗素子の一端は、第３の抵抗素子の一端に接続してあるとともに、基準電圧設定素子の基準電圧端子に接続してあるため、前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子に流れる電流は、前記基準電圧設定素子の基準電圧を第３の抵抗素子の抵抗値で割った値（ＬＥＤに流れる電流の目標値に対応する閾値電流）に設定される。また、前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の他端間には、前記基準電圧設定素子と、該基準電圧設定素子のアノード端子又はカソード端子に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を接続してある。
【００１５】
ＬＥＤに供給する電流が増加した場合、前記増幅された電圧は大きくなり、前記第２の抵抗素子の他端における電圧が上昇する。前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子には閾値電流以上の電流が流れないため、前記基準電圧設定素子と第４の抵抗素子との直列回路に、前記閾値電流を超えた電流が流れる。前記直列回路に流れる電流により、前記電圧供給部の出力電圧を下げ、ＬＥＤに供給する電流を小さくする。
【００１６】
一方、ＬＥＤに供給する電流が減少した場合、前記増幅された電圧は小さくなり、前記第２の抵抗素子の他端における電圧が低下する。前記電圧による電流が前記閾値電流を下回った場合、前記基準電圧設定素子と第４の抵抗素子との直列回路には電流が流れない。前記直列回路に電流が流れないことにより、前記電圧供給部の出力電圧を上げ、ＬＥＤに供給する電流を大きくする。これにより、ＬＥＤに供給する電流を、目標値にほぼ等しい値にする。
【００１７】
第３発明にあっては、電圧検出部が検出した出力電圧が、所定の閾値電圧を越えた場合、電圧供給部の出力電圧を所定の閾値電圧まで下げる。
【発明の効果】
【００１８】
第１発明及び第４発明にあっては、ＬＥＤに供給する電流を検出し、検出した電流と、閾値設定部で設定された閾値電流とを比較する比較部を備え、比較した結果に基づいて、電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることにより、直列接続したＬＥＤの数に拘わらず、常に略一定の電流をＬＥＤに供給することができるため、時間変化、温度変化などに基づいて生じるＬＥＤの明るさ変動を抑制することができる。また、ＬＥＤに短絡破損が生じて負荷が大きく変動した場合であっても、常に略一定の電流をＬＥＤに供給することができ、ＬＥＤに過剰電流が流れることを防止でき、信頼性が向上する。また、制限抵抗を用いる必要がないため、制限抵抗で生じた発熱、電力消費を無くすことができ、無駄な消費電力を低減して効率を上げることができる。
【００１９】
第２発明にあっては、第２の抵抗素子の一端と他端を接地した第３の抵抗素子の一端とを接続し、前記一端に基準電圧設定素子の基準電圧端子を接続した閾値設定部と、前記基準電圧設定素子と該基準電圧設定素子のアノード端又はカソード端に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を有する比較部とを備え、前記直列回路に流れる電流の有無に応じて、電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることにより、比較的簡便な構成で電流制御をして、ＬＥＤに常に略一定の電流を供給することができ、直列接続したＬＥＤの数に拘わらず、時間変化、温度変化などに基づいて生じるＬＥＤの明るさ変動を抑制することができる。また、ＬＥＤに短絡破損が生じて負荷が大きく変動した場合であっても、常に略一定の電流をＬＥＤに供給することができ、ＬＥＤに過剰電流が流れることを防止でき、信頼性が向上する。また、制限抵抗を用いる必要がないため、制限抵抗で生じた発熱、電力消費を無くすことができ、無駄な消費電力を低減して効率を上げることができる。
【００２０】
第３発明にあっては、電圧検出部が検出した出力電圧が、所定の閾値電圧を越えた場合、電圧供給部の出力電圧を下げることにより、無負荷時などに出力電圧が異常に上昇することを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る照明装置の構成を示すブロック図であり、図２は本発明に係る電源装置の構成を示す回路図である。照明装置は、電源装置及び該電源装置の出力側に複数直列に接続されたＬＥＤ９、９、…を有する。電源装置の入力側には、商用電源１を接続してある。
【００２２】
図において、２はフィルタ回路である。フィルタ回路２は、商用電源１から流入するノイズを遮断する。整流回路３は、ダイオードブリッジで構成される全波整流回路であり、入力された交流電圧を全波整流し、全波整流した直流電圧をコンデンサ４へ出力する。コンデンサ４は、整流回路３から入力された直流電圧を平滑し、ほぼ一定の直流電圧をコンバータ回路５へ出力する。
【００２３】
コンバータ回路５は、一次巻線及び二次巻線を有し、入力された直流電圧を所定の直流電圧に降圧するためのトランス部５２と、トランス部５２の一次巻線の一端にドレインを接続してあり、所定の発振周波数（例えば、４０ｋＨｚ）でスイッチング動作をするＦＥＴ５３と、ＦＥＴ５３のスイッチング動作を制御するため、ＦＥＴ５３のゲートにドライブ信号を、出力端ＤＲを介して出力するＰＷＭ制御部５１と、ＦＥＴ５３のドレイン・ソース間を流れる電流を検出し、検出した電流を電圧に変換してＰＷＭ制御部５１のセンス端ＩＳへ出力し、ＰＷＭ制御部５１の各周期毎の電流制御をするために一端をＦＥＴ５３のソースに接続し、他端を接地してある抵抗５４と、ＦＥＴ５３の発振を停止させ間欠発振モードに移行するための制御信号を、フィードバック端ＦＢを介してＰＷＭ制御部５１へ出力するフォトトランジスタ５５ａ、５５ｂとを備える。すなわち、ＰＷＭ制御部５１は、フォトトランジスタ５５ａ、又はフォトトランジスタ５５ｂのいずれかがオンになっている間、ＦＥＴ５３のスイッチング動作をドライブするドライブ信号の出力を停止する。
【００２４】
電流検出回路６は、抵抗６１を備え、抵抗６１は、ＬＥＤ９、９、…に直列に接続するようにしてあり、抵抗６１の一端は定電流制御回路７へ接続してあり、他端はコンバータ回路５の二次巻線の一端に接続してある。また、二次巻線の前記一端は接地してある。これにより、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆに抵抗６１の抵抗値を積算して得られる電圧を定電流制御回路７へ出力する。
【００２５】
定電流制御回路７は、演算増幅器７１を備え、電流検出回路６の抵抗６１の前記一端を、抵抗７９を介して演算増幅器７１の非反転入力端に接続してある。また、演算増幅器７１の反転入力端と出力端との間には抵抗７２を接続してあり、演算増幅器７１の反転入力端と接地との間には抵抗７３を接続してある。これにより、抵抗６１で検出された電流Ｉｆは、電圧に変換され、演算増幅器７１の非反転入力端に入力され、抵抗７２、７３の抵抗値で決定される増幅度に応じて、演算増幅器７１は正相増幅器として動作して出力端に電圧Ｖｏを出力する。
【００２６】
また、定電流制御回路７は、演算増幅器７１の出力端と接地との間に直列に接続した抵抗７４及び抵抗７５と、抵抗７４及び抵抗７５の接続点に基準電圧端子を接続し、アノード端子を接地したシャントレギュレータ７８（基準電圧設定素子）と、演算増幅器７１の出力端とシャントレギュレータ７８のカソード端子との間に直列に接続した抵抗７７及びフォトダイオード７６ｂとを備える。これにより、抵抗７４、７５には、シャントレギュレータ７８の基準電圧端子の電圧Ｖｒを抵抗７５の抵抗値で割った値の設定電流Ｉｒ（閾値電流）を常に流すように設定することができる。
【００２７】
演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏが上昇し、前記出力端から出力される電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超えた場合、設定電流Ｉｒを超えた分の余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）は、抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、及びシャントレギュレータ７８の直列回路に流れ、フォトダイオード７６ｂに電流が流れることにより、フォトトランジスタ５５ｂはオンとなる。一方、演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏが低下し、前記出力端から出力される電流Ｉｏが設定電流Ｉｒ以下になった場合、抵抗７７とシャントレギュレータ７８との直列回路には余剰電流Ｉｅが流れず、フォトダイオード７６ｂに電流が流れないことにより、フォトトランジスタ５５ｂはオフとなる。
【００２８】
コンバータ回路５の出力端間には、抵抗８１、フォトダイオード８２ａ、及びツェナーダイオード８３を直列に接続してある。コンバータ回路５の出力電圧が、ツェナーダイオード８３で設定される閾値電圧を超えた場合、フォトダイオード８２ａに電流が流れ、フォトトランジスタ５５ａをオンにする。また、コンバータ回路５の出力電圧が、前記閾値電圧以下になった場合、フォトダイオード８２ａには電流が流れず、フォトトランジスタ５５ａをオフにする。これにより、無負荷状態などにおいて、コンバータ回路５の出力電圧が異常に上昇した場合、ＦＥＴ５３の発振動作を停止して、コンバータ回路の出力電圧を低下させることができる。
【００２９】
次に本発明の電源装置の動作について説明する。電源装置の入力端に交流電圧を印加することにより、ＰＷＭ制御部５１は、所定の発振周波数（例えば、４０ｋＨｚ）、パルス幅（例えば、デューティ比５０％）を有するドライブ信号を出力端ＤＲからＦＥＴ５３のゲートへ出力し、ＦＥＴ５３はスイッチング動作を行う。これにより、コンバータ回路５は所定の出力電圧を出力し、直列接続したＬＥＤ９、９、…に直流電流を供給する。
【００３０】
ＰＷＭ制御部５１は、ＦＥＴ５３のドレイン・ソース間を流れる電流を抵抗５４で電圧に変換し、変換した電圧をセンス端ＩＳで取得し、取得した電圧に応じて電流制御を行う。これにより、各周期毎に過電流保護回路を設定することができる。
【００３１】
電流検出回路６の抵抗６１は、ＬＥＤ９、９、…を流れる電流Ｉｆを検出し、検出した電流Ｉｆを電圧に変換して、演算増幅器７１の非反転入力端へ出力する。演算増幅器７１は、入力された電圧を、所定の増幅率で増幅した電圧Ｖｏを出力端から出力する。
【００３２】
ＬＥＤ９、９、…の周囲温度が上昇することにより、ＬＥＤ９、９、…夫々の順方向電圧Ｖｆが、例えば、３．５Ｖから３．０Ｖに低下した場合、コンバータ回路５の出力電圧は一定のままであるから、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆは増加する。電流Ｉｆが増加した場合、演算増幅器７１の非反転入力端に入力される電圧も増加し、演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏは上昇する。
【００３３】
出力端の電圧Ｖｏが上昇すると、出力端から出力される電流Ｉｏも増加し、電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超えた場合、余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）が抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、シャントレギュレータ７８を流れ、フォトダイオード７６ｂを流れる電流Ｉｅにより、フォトトランジスタ５５ｂがオンとなる。これにより、ＰＷＭ制御部５１のフィードバック端ＦＢがＬＯＷレベルになり、ＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を停止して、ＦＥＴ５３の発振動作が一旦停止する間欠発振モードに移行する。
【００３４】
ＦＥＴ５３の発振動作が停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧は低下し、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆは減少する。これにより、周囲温度の変化などにより、ＬＥＤ９、９、…の順方向電圧Ｖｆが低下した場合であっても、電流Ｉｆの増加を抑制することができる。
【００３５】
一方、電流Ｉｆが減少した場合、演算増幅器７１の非反転入力端に入力される電圧も減少し、演算増幅器７１の出力端の電圧Ｖｏは低下する。出力端の電圧Ｖｏが低下すると、出力端から出力される電流Ｉｏが減少し、電流Ｉｏが設定電流Ｉｒ以下になった場合、余剰電流Ｉｅはゼロとなり、フォトダイオード７６ｂには電流Ｉｅが流れない。このため、フォトトランジスタ５５ｂがオフとなる。これにより、ＰＷＭ制御部５１のフィードバック端ＦＢがＨＩＧＨレベルになり、停止していたドライブ信号をＦＥＴ５３のゲートへ出力し、コンバータ回路５は間欠発振モードから通常発振モードに移行する。
【００３６】
ＦＥＴ５３の発振動作が行われることにより、コンバータ回路５の出力電圧は上昇し、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆは上昇する。これにより、電流Ｉｆの減少を抑制し、周囲温度の変化、負荷変動などが生じた場合であっても、略一定の電流ＩｆをＬＥＤ９、９、…に供給することができる。
【００３７】
図３はＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆの変化を示すタイムチャートである。図に示すように、当初、目標値であった電流Ｉｆは、温度変化、負荷変動などにより時点ｔ１で上昇し始めたとする。時点ｔ１までは、ＦＥＴ５３は通常発振モードで動作している。
【００３８】
時点ｔ１で電流Ｉｆの上昇を検出した電流検出回路６は、検出した電流から変換した電圧を定電流制御回路７の演算増幅器７１へ出力する。演算増幅器７１は入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを出力する。電圧Ｖｏにより余剰電流Ｉｅがフォトダイオード７６ｂに流れることにより、ＦＥＴ５３は一旦発振動作を停止し、間欠発振モードに移行する。
【００３９】
ＦＥＴ５３の発振動作を停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧は低下し、上昇していた電流Ｉｆも減少し始める。電流Ｉｆの減少を検出した電流検出回路６は、検出した電流から変換した電圧を定電流制御回路７の演算増幅器７１へ出力する。演算増幅器７１は入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを出力する。電圧Ｖｏが低下して余剰電流Ｉｅがフォトダイオード７６ｂに流れなくなった場合（時点ｔ２）、ＦＥＴ５３は発振動作を開始し、通常発振モードに移行する。コンバータ回路５の出力電圧は上昇し、電流Ｉｆは増加し始め、所定の目標値になる。
【００４０】
このように、周囲温度の変化によるＬＥＤ９、９、…の順方向電圧の変動、負荷変動などが生じた場合であっても、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆを略一定の目標値に保つことができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明にあっては、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流を抵抗６１で検出し、検出した電流を電圧に変換して演算増幅器７１へ出力し、入力された電圧に応じた電圧Ｖｏを演算増幅器７１で出力し、電圧Ｖｏに応じて演算増幅器７１から出力される電流Ｉｏと、抵抗７４、７５を流れる設定電流Ｉｒとを比較する。電流Ｉｏが設定電流Ｉｒを超える場合には、余剰電流Ｉｅ（Ｉｏ−Ｉｒ）を抵抗７７、フォトダイオード７６ｂ、シャントレギュレータ７８の直列回路に流し、ＰＷＭ制御部５１がＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を停止することにより、コンバータ回路５の出力電圧を下げ、電流Ｉｆを小さくする。
【００４２】
一方、電流Ｉｏが設定電流Ｉｒ以下である場合には、余剰電流Ｉｅがフォトダイオード７６ｂを流れず、ＰＷＭ制御部５１がＦＥＴ５３のゲートへ出力するドライブ信号を出力することにより、コンバータ回路５の出力電圧を上げ、電流Ｉｆを大きくする。これにより、周囲温度の変化によるＬＥＤ９、９、…の順方向電圧の変動、負荷変動などが生じた場合であっても、ＬＥＤ９、９、…に流れる電流Ｉｆを略一定の目標値に保つことができる。
【００４３】
これにより、比較的簡便な構成で、直列接続したＬＥＤの数に拘わらず、常に略一定の電流をＬＥＤに流すことができるため、時間変化、温度変化に基づいて生じるＬＥＤの明るさ、輝度の変動を抑制することができる。また、ＬＥＤに短絡破損が生じて負荷が大きく変動した場合であっても、常に略一定の電流をＬＥＤに流すことができ、ＬＥＤに過剰電流が流れることを防止でき、信頼性が向上する。また、従来のように制限抵抗を用いる必要がないため、制限抵抗で生じた発熱、電力消費を無くすことができ、無駄な消費電力を低減して効率を上げることができる。
【００４４】
また、本発明にあっては、コンバータ回路５の出力電圧が、ツェナーダイオード８３で設定される閾値電圧を超えた場合、フォトダイオード８２ａに電流が流れ、フォトトランジスタ５５ａをオンにする。これにより、無負荷状態などにおいて、コンバータ回路５の出力電圧が異常に上昇した場合、ＦＥＴ５３の発振動作を停止して、コンバータ回路５の出力電圧を低下させることができる。
【００４５】
上述の実施の形態においては、電源装置は、整流回路３を備える構成であったが、これに限定されるものではなく、入力電圧として交流電圧に代えて、電池により供給される直流電圧を入力する構成であってもよい。この場合は、整流回路３、コンデンサ４は不要になる。また、コンバータ回路５は、降圧型に限定されるものではなく、昇圧型、昇降圧型であってもよい。
【００４６】
上述の実施の形態においては、コンバータ回路５は、ＰＷＭ方式のパルス幅を変更して出力電圧を可変とする構成であったが、これに限定されるものではなく、例えば、ＶＣＯ（Voltage Controlled Oscillator、電圧制御発振器）など、出力電圧を可変できるものであれば、どのような構成であってもよい。
【００４７】
上述の実施の形態では、ＬＥＤを複数個直列に接続する構成であったが、ＬＥＤの数は特に限定されるものではなく、１個であってもよい。なお、ＬＥＤの数は多いほど、各ＬＥＤの順方向電圧の変動が加算されるため、本発明による効果は、より顕著に現れるといえる。また、ＬＥＤに代えて有機ＥＬ素子などの電流駆動素子を負荷として用いることも可能である。
【００４８】
上述の実施の形態においては、抵抗６１で電流Ｉｆから変換された電圧を正相増幅器として作動する演算増幅器７１へ出力する構成であったが、演算増幅器７１を逆相増幅器として作動させる構成であってもよい。この場合は、フォトトランジスタ５５ｂの出力を反転させた信号をＰＷＭ制御部５１へ出力することができる。
【００４９】
上述の実施の形態において、抵抗６１、７２、７３、７４、７５、７７は、１つの抵抗として構成してあるが、各抵抗は１つの抵抗に限定されるものではなく、複数の抵抗を直列又は並列に接続した抵抗群であってもよい。また、可変抵抗を用いる構成であってもよい。また、抵抗７７は、シャントレギュレータ７８のカソード側に代えてアノード側に接続する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る照明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る電源装置の構成を示す回路図である。
【図３】ＬＥＤに流れる電流の変化を示すタイムチャートである。
【図４】従来のＬＥＤ用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５１】
５ コンバータ回路
６ 電流検出回路
７ 定電流制御回路
８ 電圧検出回路
９ ＬＥＤ
５１ ＰＷＭ制御部
５３ ＦＥＴ
５５ａ、５５ｂ フォトトランジスタ
６１ 抵抗
７１ 演算増幅器
７２、７３、７４、７５、７７ 抵抗
７６ｂ フォトダイオード
７８ シャントレギュレータ
８１ 抵抗
８２ａ フォトダイオード
８３ ツェナーダイオード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤに電流を供給する電源装置において、
出力電圧可変の電圧供給部と、
前記ＬＥＤに供給する電流を検出する電流検出部と、
閾値電流を設定する閾値設定部と、
前記電流検出部が検出した電流と前記閾値電流とを比較する比較部と
を備え、
該比較部が比較した結果に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更して前記ＬＥＤに流れる電流を略一定にするようにしてあることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出部は、
前記ＬＥＤに直列に接続される第１の抵抗素子を有し、
前記閾値設定部は、
カソード端子、アノード端子、及び基準電圧端子を有する基準電圧設定素子の基準電圧端子に、第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の一端を接続してあり、
前記比較部は、
前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の他端間に接続され、前記基準電圧設定素子と、該基準電圧設定素子のカソード端子又はアノード端子に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を有しており、
前記ＬＥＤに供給される電流を前記第１の抵抗素子で変換して得られる電圧を前記第２の抵抗素子の他端へ出力するようにしてあり、前記直列回路を流れる電流に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記出力電圧を検出する電圧検出部を備え、
該電圧検出部が検出した電圧が、所定の閾値電圧を超えた場合に、前記電圧供給部の出力電圧を下げるようにしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
ＬＥＤと、該ＬＥＤに電流を供給する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
ＬＥＤに電流を供給する電源装置において、
出力電圧可変の電圧供給部と、
前記ＬＥＤに供給する電流を検出する電流検出部と、
閾値電流を設定する閾値設定部と、
前記電流検出部が検出した電流と前記閾値電流とを比較する比較部と
を備え、
該比較部が比較した結果に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更して前記ＬＥＤに流れる電流を略一定にするようにしてあることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記電流検出部は、
前記ＬＥＤに直列に接続される第１の抵抗素子を有し、
前記閾値設定部は、
カソード端子、アノード端子、及び基準電圧端子を有する基準電圧設定素子の基準電圧端子に、第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の一端を接続してあり、
前記比較部は、
前記第２の抵抗素子及び第３の抵抗素子夫々の他端間に接続され、前記基準電圧設定素子と、該基準電圧設定素子のカソード端子又はアノード端子に一端を接続した第４の抵抗素子との直列回路を有しており、
前記ＬＥＤに供給される電流を前記第１の抵抗素子で変換して得られる電圧を前記第２の抵抗素子の他端へ出力するようにしてあり、前記直列回路を流れる電流に基づいて、前記電圧供給部の出力電圧を変更するようにしてあることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
【請求項３】
前記出力電圧を検出する電圧検出部を備え、
該電圧検出部が検出した電圧が、所定の閾値電圧を超えた場合に、前記電圧供給部の出力電圧を下げるようにしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
【請求項４】
ＬＥＤと、該ＬＥＤに電流を供給する請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電源装置とを備えることを特徴とする照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２２２３７６（Ｐ２００６−２２２３７６Ａ）
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６２７１（Ｐ２００５−３６２７１）
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００１９５０２９）星和電機株式会社 (143)
【出願人】（５９０００４６４８）株式会社共進電機製作所 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月２４日（２００６．８．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１４日（２００５．２．１４）
【出願人】（０００１９５０２９）星和電機株式会社 (143)
【出願人】（５９０００４６４８）株式会社共進電機製作所 (7)
【Ｆターム（参考）】
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