電源装置及び照明装置
【課題】交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも安定に動作する電源装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】電流生成回路３０は、電源が投入された場合、降圧コンバータ回路２０への入力電圧の印加時に、フォトダイオード３４、フォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間に流れる電流を過渡電流Ｉとして生成する。比較回路４３は、フォトトランジスタ３７のコレクタに流れ出る過渡電流Ｉ（過渡電圧Ｖ）と基準電流Ｉｔｈ（基準電圧Ｖｔｈ）とを比較し、比較結果を電流制限回路４５へ出力する。電流制限回路４５は、各周期のクロック信号の立ち上がり時点で、比較回路４３から出力される比較信号を取得し、比較結果に応じてＦＥＴ２１のゲートＧへ駆動信号を出力する。
【解決手段】電流生成回路３０は、電源が投入された場合、降圧コンバータ回路２０への入力電圧の印加時に、フォトダイオード３４、フォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間に流れる電流を過渡電流Ｉとして生成する。比較回路４３は、フォトトランジスタ３７のコレクタに流れ出る過渡電流Ｉ（過渡電圧Ｖ）と基準電流Ｉｔｈ（基準電圧Ｖｔｈ）とを比較し、比較結果を電流制限回路４５へ出力する。電流制限回路４５は、各周期のクロック信号の立ち上がり時点で、比較回路４３から出力される比較信号を取得し、比較結果に応じてＦＥＴ２１のゲートＧへ駆動信号を出力する。
【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、光源として用いられてきた蛍光灯やその他の放電灯に比べて、省電力又は長寿命であるという理由で、ＬＥＤ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、住宅用照明機器のみならず、工場や事業所用の照明機器、道路用照明機器、産業用照明機器などに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、ＬＥＤ点灯装置は、交流入力電源を整流する整流回路で交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧をＬＥＤに供給する構成をなしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６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６に示すように、このような電源装置は、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖ）から流入するノイズを除去するフィルタ回路１０、入力された交流電圧を全波整流する整流回路１１、整流回路１１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にする平滑用コンデンサ１２、所定の定電圧又は定電流を出力する降圧コンバータ回路１３などを備え、複数のＬＥＤ１、…に所要の直流電流を供給する。
【０００５】
降圧コンバータ回路１３には、入力電圧をスイッチングするためのＦＥＴを備え、ＦＥＴに過電流（例えば、定格電流以上の異常電流）が流れた場合に、ＦＥＴのスイッチング動作を停止させるための過電流保護回路が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
工場や事業所、公共の場所などに設置される照明装置は、通常は商用電源を用いて点灯する。一方で、停電などで商用電源が供給されない事態に対処するため、二次電池（例えば、ＤＣ１００Ｖ）を商用電源で充電しておき、停電時には商用電源から二次電池へ切り替えて電力の供給を停止することなく維持する電源設備が設置されている。そして、商用電源が停電した場合には、二次電池により照明装置も点灯させたいという要望があった。
【０００８】
しかし、図６に示すような従来の電源装置にあっては、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）から二次電池（例えば、ＤＣ１００Ｖ）に切り替えた場合、降圧コンバータ回路１３の入力側の電圧（平滑用コンデンサ１２の電圧）は、ＡＣ１００Ｖの場合の約ＤＣ１４０ＶからＤＣ１００Ｖになる。このＤＣ１００Ｖは、商用電源の場合には、ＡＣ７０Ｖ程度に相当する。すなわち、商用電源から二次電池に切り替わった場合には、商用電源の交流電圧がＡＣ１００ＶからＡＣ７０Ｖ程度に低下したことを意味する。このため、降圧コンバータ回路１３は負荷であるＬＥＤ１に所要の電力を供給すべく動作するため、降圧コンバータ回路１３の入力電圧が低い分だけ入力電流が増加し、過電流となってＦＥＴの動作が停止し、電源装置の動作が不安定になるという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも安定に動作す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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る電源装置は、入力電圧をＦＥＴでスイッチングして出力電圧を生成する降圧コンバータを備え、前記ＦＥＴに過電流が流れたときに該ＦＥＴのスイッチング動作を停止する電源装置において、入力電圧の印加時に過渡電流を前記降圧コンバータの出力側で生成する電流生成部と、該電流生成部で生成した過渡電流に基づいて前記ＦＥＴに流れる電流を制限する電流制限部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る電源装置は、第１発明において、所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、前記クロック信号の各周期で前記過渡電流と基準電流とを比較する比較部とを備え、前記電流制限部は、前記比較部による各周期での比較結果に基づいて当該周期で前記ＦＥＴに流れる電流を制限するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
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、前記電流生成部は、前記降圧コンバータの出力側に接続された抵抗及びフォトダイオードを含む直列回路と、前記抵抗に並列に接続されたコンデンサと、前記フォトダイオードとカップリングするフォトトランジスタとを備え、該フォトトランジスタに流れる電流を過渡電流として生成するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係る電源装置は、第３発明において、前記フォトダイオードに並列に接続されたダイオードを備えることを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係る照明装置は、前述の発明のいずれか１つに係る電源装置と、該電源装置により電流が供給されるＬＥＤとを備えることを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、電流生成部は、降圧コンバータに入力電圧が印加された場合、その入力電圧の印加時に過渡電流を降圧コンバータの出力側で生成する。例えば、降圧コンバータに入力電圧が印加されて、負荷（例えば、ＬＥＤ）に流れる電流が定常状態に安定するまでの間において変化する過渡電流を生成することができる。電流制限部は、電流生成部で生成した過渡電流に基づいてＦＥＴに流れる電流を制限する。例えば、生成された過渡電流が存在する間は、ＦＥＴに流れる電流が過電流とならないように制限する。これにより、電源が印加されて入力電圧が降圧コンバータに印加された場合、ＦＥＴに流れる電流を所要の時間の間制限することができ、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００１６】
第２発明にあっては、所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、クロック信号の各周期で生成した過渡電流と基準電流とを比較する比較部とを備える。なお、比較部は、生成した過渡電流に相当する過渡電圧と基準電流に相当する基準電圧を比較する構成も含む。電流制限部は、比較部による各周期での比較結果に基づいて当該周期でＦＥＴに流れる電流を制限する。例えば、所定の周期で生成されるクロック信号に同期して、過渡電流と基準電流とを比較し、過渡電流が基準電流より大きい場合（あるいは、過渡電圧が基準電圧より小さい場合）、当該周期で（すなわち、当該周期の間）ＦＥＴに流れる電流を制限する。なお、電流を制限するのは、電流値を少なくする場合、電流を流さない場合も含む。このような比較をクロック信号に同期して毎サイクル行う。これにより、入力電圧が降圧コンバータに印加された場合、ＦＥＴに流れる電流を所要の時間の間制限することができ、過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００１７】
第３発明にあっては、電流生成部は、降圧コンバータの出力側に接続された抵抗及びフォトダイオードを含む直列回路と、抵抗に並列に接続されたコンデンサと、フォトダイオードとカップリングするフォトトランジスタとを備える。電流生成部は、フォトトランジスタに流れる電流を過渡電流として生成する。降圧コンバータに入力電圧が印加された場合、降圧コンバータが作動して出力側に出力電圧が生成される。生成された出力電圧により、コンデンサを介してフォトダイオードに充電電流が流れる。コンデンサが充電されて両端電圧が降圧コンバータの出力電圧にほぼ等しくなった場合（フォトダイオードの順方向電圧の差だけ異なる）、充電電流がゼロになる。フォトダイオードに流れる充電電流に対応してフォトトランジスタに過渡電流を流すことができる。これにより、所要の時間の間だけ過渡電流を生成することができ、ＦＥＴのスイッチング動作が停止して電源装置の動作が不安定になることを防止することができる。
【００１８】
第４発明にあっては、フォトダイオードに並列に接続されたダイオードを備える。コンデンサに充電された電圧は、商用電源や二次電池の電源がオフされた場合、ダイオードを介してＬＥＤなどの負荷へ印加されて放電されるので、再度電源が投入（オン）された場合でも、再び充電電流が流れ、所要の時間の間だけ過渡電流を生成することができ、ＦＥＴのスイッチング動作が停止して電源装置の動作が不安定になることを防止することができる。
【００１９】
第５発明にあっては、電源装置と、電源装置により電流が供給されるＬＥＤとを備える。これにより、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも安定に動作する照明装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電源が印加されて入力電圧が降圧コンバータに印加された場合、ＦＥＴに流れる電流を所要の時間の間制限することができ、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係る照明装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】電流生成回路で生成する過渡電流の一例を示すタイムチャートである。
【図３】過渡電流に対応する過渡電圧の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本実施の形態の電源装置の電流制限の一例を示すタイムチャートである。
【図５】本実施の形態の電源装置の電流制限の他の例を示すタイムチャートである。
【図６】従来のＬＥＤ用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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は本実施の形態に係る照明装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態の照明装置は、電源装置１００及び光源としての複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１を備えている。電源装置１００の入力側には商用電源などの交流電圧（例えば、ＡＣ１００〜ＡＣ２４０Ｖ）、あるいは二次電池などの直流電圧（例えば、ＤＣ１００Ｖ）が印加される。
【００２３】
電源装置１００は、フィルタ回路１０、整流回路１１、平滑用コンデンサ１２、降圧コンバータ回路２０、電流生成部としての電流生成回路３０、制御回路４０などを備えている。
【００２４】
フィルタ回路１０は、コンデンサ、コイル、バリスタなどを備え、商用電源から流入するノイズを遮断又は低減する。整流回路１１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平滑用コンデンサ１２へ出力する。平滑用コンデンサ１２は、整流回路１１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降圧コンバータ回路２０へ出力する。
【００２５】
なお、整流回路１１は、直流の電源電圧が印加された場合には、入力された直流電圧をそのまま出力する。すなわち、例えば、ＡＣ１００Ｖの電源電圧が印加された場合には、平滑用コンデンサ１２の電圧（降圧コンバータ回路２０の入力電圧）は約１４０Ｖとなり、ＤＣ１００Ｖの電源電圧が印加された場合には、平滑用コンデンサ１２の電圧（降圧コンバータ回路２０の入力電圧）は約１００Ｖとなる。降圧コンバータ回路２０の入力電圧が約１００Ｖというのは、約ＡＣ７０Ｖの電源電圧が印加された場合に相当する。
【００２６】
降圧コンバータ回路２０は、入力電圧をスイッチングするＦＥＴ２１、コイル（インダクタンス）２２、ダイオード２３、抵抗２４、コンデンサ２５などを備えている。ＦＥＴ２１が制御回路４０からの駆動信号によってオン／オフのスイッチング動作を行なうことにより、入力電圧を１５Ｖ〜６０Ｖ程度の出力電圧に降圧し、負荷であるＬＥＤ１、…に例えば、３００ｍＡ程度の電流を供給することができる。なお、ＬＥＤ１に流れる負荷電流は、ＬＥＤ１の特性や個数に応じて適宜設定することができる。
【００２７】
なお、降圧コンバータ回路２０は、ＦＥＴ２１に異常な過電流が流れた場合、ＦＥＴ２１のスイッチング動作を停止させる過電流保護回路（不図示）を備えている。なお、過電流保護回路は、ＦＥＴ２１に流れる電流を検出する回路（不図示）と制御回路４０を用いて構成することもできる。
【００２８】
電流生成回路３０は、抵抗３１、ツェナーダイオード３２、３３、フォトダイオード３４及びフォトトランジスタ３７で構成されるフォトカップラ、コンデンサ３５、ダイオード３６などを備える。降圧コンバータ回路２０の出力側の正電圧側には抵抗３１の一端を接続し、抵抗３１の他端には、ツェナーダイオード３２のカソードを接続し、ツェナーダイオード３２のアノードにはツェナーダイオード３３のカソードを接続し、ツェナーダイオード３３のアノードにはフォトダイオード３４のアノードを接続し、フォトダイオード３４のカソードは、降圧コンバータ回路２０の出力側の負電圧側（接地側）に接続してある。ツェナーダイオード３２、３３は、ＬＥＤ１が取り外された場合などの無負荷時に生じる過電圧を抑制するものである。なお、ツェナーダイオード３２、３３は１つのツェナーダイオードに置き換えてもよく、ツェナーダイオード３２、３３を省略することもできる。
【００２９】
抵抗３１には並列にコンデンサ３５を接続してある。図１の例では、降圧コンバータ回路２０の出力側の正電圧側とツェナーダイオード３３のアノードとの間にコンデンサ３５を接続してある。また、フォトダイオード３４には並列にダイオード３６を接続してある。図１の例では、フォトダイオード３４のアノードにダイオード３６のカソードを接続し、フォトダイオード３４のカソードにダイオード３６のアノードを接続してある。なお、ダイオード３６は必須ではなく省略することもできる。
【００３０】
制御回路４０は、抵抗４１、基準電流回路４２、比較部としての比較回路４３、クロック信号生成部としてのクロック信号生成回路４４、電流制限部としての電流制限回路４５などを備えている。
【００３１】
ＦＥＴ２１のドレインＤとソースＳとの間には、抵抗４１と抵抗４１の一端にコレクタを接続したフォトトランジスタ３７との直列回路を接続してある。フォトトランジスタ３７のコレクタは、比較回路４３に接続されている。これにより、フォトダイオード３４に流れる電流（過渡電流Ｉ）に応じた電流（過渡電流Ｉ）がフォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間を流れ、当該電流に応じた電流を比較回路４３から流出させる。
【００３２】
基準電流回路４２は、所定の基準電流Ｉｔｈを生成し、生成した基準電流Ｉｔｈを比較回路４３から流出させる。なお、基準電流回路４２は、基準電流Ｉｔｈに相当する基準電圧Ｖｔｈを比較回路４３へ出力するものと見ることもできる。
【００３３】
クロック信号生成回路４４は、所定の周期（例えば、周波数相当で１３２ｋＨｚ程度）でクロック信号（パルス信号など）を生成し、生成したクロック信号を比較回路４３、電流制限回路４５へ出力する。これにより、比較回路４３、電流制限回路４５は、クロック信号に同期して所定の動作を行なうことができる。
【００３４】
比較回路４３は、フォトトランジスタ３７のコレクタに流出する過渡電流Ｉと基準電流回路４２へ流出する基準電流Ｉｔｈとを比較し、比較結果を電流制限回路４５へ出力する。なお、比較回路４３は、フォトトランジスタ３７のコレクタでの過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較するものと見ることもできる。この場合、フォトトランジスタ３７のコレクタに流出する過渡電流Ｉは、フォトトランジスタ３７のコレクタでの過渡電圧Ｖに相当する。以下、過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較することとして説明するが、過渡電流Ｉと基準電流Ｉｔｈとを比較する場合も同様である。
【００３５】
比較回路４３は、例えば、各周期のクロック信号の立ち上がり時点で、過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較する。そして、例えば、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより小さい場合には、ＦＥＴ２１に流れる電流を制限すべく比較信号を電流制限回路４５へ出力する。また、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより大きい場合には、ＦＥＴ２１に流れる電流を制限せずに通常の電流を流すべく比較信号を電流制限回路４５へ出力する。
【００３６】
電流制限回路４５は、例えば、各周期のクロック信号の立ち上がり時点で、比較回路４３から出力される比較信号を取得し、比較結果に応じてＦＥＴ２１のゲートＧへ駆動信号を出力する。電流制限回路４５は、例えば、比較回路４３からＦＥＴ２１に流れる電流を制限すべく比較信号を取得した場合には、当該周期においてＦＥＴ２１に流れる電流が少なくなるようにＦＥＴ２１を制御する。この場合、当該周期の間、ＦＥＴ２１をオフ状態にすることもできる。
【００３７】
次に、本実施の形態の電源装置１００の動作について説明する。図２は電流生成回路３０で生成する過渡電流の一例を示すタイムチャートである。電流生成回路３０は、電源が投入された場合、降圧コンバータ回路２０への入力電圧の印加時に、フォトダイオード３４、フォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間に流れる過渡電流Ｉを生成する。
【００３８】
すなわち、降圧コンバータ回路２０に入力電圧が印加された場合、降圧コンバータ回路２０が作動して出力側に出力電圧が生成される。生成された出力電圧により、コンデンサ３５を介してフォトダイオード３４に充電電流が流れる。コンデンサ３５が充電されて両端電圧が降圧コンバータの出力電圧にほぼ等しくなった場合（フォトダイオード３４の順方向電圧の差だけ異なる）、充電電流がゼロになる。フォトダイオード３４に流れる充電電流に対応してフォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間に過渡電流Ｉを流すことができる。これにより、所要の時間の間だけ過渡電流Ｉを生成することができる。
【００３９】
図３は過渡電流に対応する過渡電圧の一例を示すタイムチャートである。図３に示す過渡電圧Ｖは、フォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間を流れる過渡電流Ｉに対応してフォトトランジスタ３７のコレクタでの過渡電圧Ｖの変化の様子を示す。図３に示すように、過渡電流Ｉに対応させて所要の時間の間だけ過渡電圧Ｖを生成することができる。
【００４０】
図４は本実施の形態の電源装置１００の電流制限の一例を示すタイムチャートである。図４において、上段はクロック信号の波形の一例を示し、中段は過渡電圧Ｖの変化の様子を示し、下段はＦＥＴ２１に流れる電流（ドレイン電流）の波形の一例を示す。なお、図３の時間軸と図４の時間軸は異なるため、図４における過渡電圧Ｖの波形は図３の例とは異なって見えるが同じものである。図４に示すように、クロック信号は、所定の周期（例えば、周波数相当で１３２ｋＨｚなど）で繰り返し生成されるパルス信号である。なお、所定の周期は、上述の例に限定されるものではなく、他の値の周期でもよい。
【００４１】
比較回路４３は、各クロック信号の立ち上がり時点で過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較する。図４の例では、過渡電圧Ｖは時間とともに増加するものの、時刻ｔ１までは過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより小さい。このため、電流制限回路４５は、時刻ｔ１までの間はＦＥＴ２１に流れるドレイン電流を制限する。図４の例では、電流制限回路４５は、ＦＥＴ２１がオン状態になる周期を間引きしている。なお、オフ状態になる周期の間隔は、図４の例では２周期であるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
過渡電圧Ｖが増加し、時刻ｔ２以降では過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより大きくなる。このため、電流制限回路４５は、時刻ｔ２以降、各周期でＦＥＴ２１に所定（通常）のドレイン電流を流すことにより、電源装置１００は定常動作になる。なお、図４の例では、電源装置１００が時刻ｔ２以降、定常動作になった場合、各周期においてドレイン電流が流れない休止期間が設けられているが、休止期間を設けなくてもよい。
【００４３】
上述したように、電流生成回路３０は、降圧コンバータ回路２０に入力電圧が印加された場合、その入力電圧の印加時に過渡電流Ｉを降圧コンバータ回路２０の出力側で生成する。そして、電流制限回路４５は、電流生成回路３０で生成した過渡電流Ｉ（過渡電圧Ｖ）に基づいてＦＥＴ２１に流れる電流を制限する。これにより、電源が印加されて入力電圧が降圧コンバータ回路２０に印加された場合、ＦＥＴ２１に流れる電流を所要の時間の間制限することができ、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００４４】
また、所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成回路４４と、クロック信号の各周期で生成した過渡電流Ｉ（過渡電圧Ｖ）と基準電流Ｉｔｈ（基準電圧Ｖｔｈ）とを比較する比較回路４３とを備える。なお、比較回路４３は、生成した過渡電流Ｉに相当する過渡電圧Ｖと基準電流Ｉｔｈに相当する基準電圧Ｖｔｈを比較する構成も含む。電流制限回路４５は、比較回路４３による各周期での比較結果に基づいて当該周期でＦＥＴ２１に流れる電流を制限する。例えば、所定の周期で生成されるクロック信号に同期して、過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較し、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより小さい場合、当該周期で（すなわち、当該周期の間）ＦＥＴ２１に流れる電流を制限する。このような比較をクロック信号に同期して毎サイクル行う。これにより、入力電圧が降圧コンバータ回路２０に印加された場合、ＦＥＴ２１に流れる電流を所要の時間の間制限することができ、過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００４５】
また、電流生成回路３０は、降圧コンバータ回路２０の出力側に接続された抵抗３１及びフォトダイオード３４を含む直列回路と、抵抗３１に並列に接続されたコンデンサ３５と、フォトダイオード３４とカップリングするフォトトランジスタ３７とを備える。電流生成回路３０は、フォトトランジスタ３７に流れる電流を過渡電流Ｉとして生成する。降圧コンバータ回路２０に入力電圧が印加された場合、降圧コンバータ回路２０が作動して出力側に出力電圧が生成される。生成された出力電圧により、コンデンサ３５を介してフォトダイオード３４に充電電流が流れる。コンデンサ３５が充電されて両端電圧が降圧コンバータ回路２０の出力電圧にほぼ等しくなった場合（フォトダイオード３４の順方向電圧の差だけ異なる）、充電電流がゼロになる。フォトダイオード３４に流れる充電電流に対応してフォトトランジスタ３７に過渡電流Ｉを流すことができる。これにより、所要の時間の間だけ過渡電流Ｉを生成することができ、ＦＥＴ２１のスイッチング動作が停止して電源装置１００の動作が不安定になることを防止することができる。
【００４６】
また、電流生成回路３０において、フォトダイオード３４に並列に接続されたダイオード３６を備える。コンデンサ３５に充電された電圧は、商用電源や二次電池の電源がオフされた場合、ダイオード３６を介してＬＥＤ１などの負荷へ印加されて放電されるので、再度電源が投入（オン）された場合でも、再び充電電流が流れ、所要の時間の間だけ過渡電流Ｉを生成することができ、ＦＥＴ２１のスイッチング動作が停止して電源装置１００の動作が不安定になることを防止することができる。
【００４７】
図５は本実施の形態の電源装置１００の電流制限の他の例を示すタイムチャートである。図４と同様に、上段はクロック信号の波形の一例を示し、中段は過渡電圧Ｖの変化の様子を示し、下段はＦＥＴ２１に流れる電流（ドレイン電流）の波形の一例を示す。図５の例では、図４の例と同様に、電流制限回路４５は、時刻ｔ１までの間はＦＥＴ２１に流れるドレイン電流を制限するが、電流の制限方法が図４の例とは異なる。すなわち、電流制限回路４５は、各周期でＦＥＴ２１がオン状態になる時間を短くすることにより、ＦＥＴ２１に流れるドレイン電流のピーク値を小さくしている。電流制限回路４５は、時刻ｔ２以降、各周期でＦＥＴ２１に所定（通常）のドレイン電流を流すことにより、電源装置１００は定常動作になる。
【００４８】
なお、図５の例では、時刻ｔ１までの間、ドレイン電流のピーク値は一定であるが、過渡電圧Ｖの増加に応じて、ドレイン電流が増加するようにすることもできる。また、時刻ｔ１までの間、図４の例と図５の例とを組み合わせて、ドレイン電流のピーク値の制限する方法と、ＦＥＴ２１がオン状態になる周期を間引きする方法との両方を採用することもできる。
【００４９】
上述の実施の形態において、ＦＥＴ２１及び制御回路４０は、ＩＣモジュールとして１個の素子にまとめることもできる。
【００５０】
上述の実施の形態では、ＬＥＤ１を複数個直列に接続する構成であったが、これに限定されるものではなく、複数個直列に接続したＬＥＤ系統を複数個並列に接続する構成でもよい。
【００５１】
上述の実施の形態では、回路方式が１次側と２次側とが直結された非絶縁型であるが、これに限定されるものではなく、１次側と２次側とが絶縁された絶縁型の回路方式であってもよい。
【００５２】
上述の実施の形態では、フォトトランジスタ３７のコレクタを比較回路４３に接続する構成であったが、これに限定されるものではなく、フォトトランジスタ３７と比較回路４３との間にもう１段トランジスタを設けて電圧を反転させる構成でもよい。この場合は、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより大きい場合、当該周期で（すなわち、当該周期の間）ＦＥＴ２１に流れる電流を制限する構成にできる。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＬＥＤ
２０ 降圧コンバータ回路
２１ ＦＥＴ
３０ 電流生成回路（電流生成部）
３１ 抵抗
３２、３３ ツェナーダイオード
３４ フォトダイオード
３５ コンデンサ
３６ ダイオード
３７ フォトトランジスタ
４０ 制御回路
４１ 抵抗
４２ 基準電流回路
４３ 比較回路（比較部）
４４ クロック信号生成回路（クロック信号生成部）
４５ 電流制限回路（電流制限部）
【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、光源として用いられてきた蛍光灯やその他の放電灯に比べて、省電力又は長寿命であるという理由で、ＬＥＤ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、住宅用照明機器のみならず、工場や事業所用の照明機器、道路用照明機器、産業用照明機器などに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、ＬＥＤ点灯装置は、交流入力電源を整流する整流回路で交流電圧を直流電圧に変換し、変換後の直流電圧をＬＥＤに供給する構成をなしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図６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６に示すように、このような電源装置は、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ〜２４０Ｖ）から流入するノイズを除去するフィルタ回路１０、入力された交流電圧を全波整流する整流回路１１、整流回路１１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にする平滑用コンデンサ１２、所定の定電圧又は定電流を出力する降圧コンバータ回路１３などを備え、複数のＬＥＤ１、…に所要の直流電流を供給する。
【０００５】
降圧コンバータ回路１３には、入力電圧をスイッチングするためのＦＥＴを備え、ＦＥＴに過電流（例えば、定格電流以上の異常電流）が流れた場合に、ＦＥＴのスイッチング動作を停止させるための過電流保護回路が備えられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−４０５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
工場や事業所、公共の場所などに設置される照明装置は、通常は商用電源を用いて点灯する。一方で、停電などで商用電源が供給されない事態に対処するため、二次電池（例えば、ＤＣ１００Ｖ）を商用電源で充電しておき、停電時には商用電源から二次電池へ切り替えて電力の供給を停止することなく維持する電源設備が設置されている。そして、商用電源が停電した場合には、二次電池により照明装置も点灯させたいという要望があった。
【０００８】
しかし、図６に示すような従来の電源装置にあっては、商用電源（例えば、ＡＣ１００Ｖ）から二次電池（例えば、ＤＣ１００Ｖ）に切り替えた場合、降圧コンバータ回路１３の入力側の電圧（平滑用コンデンサ１２の電圧）は、ＡＣ１００Ｖの場合の約ＤＣ１４０ＶからＤＣ１００Ｖになる。このＤＣ１００Ｖは、商用電源の場合には、ＡＣ７０Ｖ程度に相当する。すなわち、商用電源から二次電池に切り替わった場合には、商用電源の交流電圧がＡＣ１００ＶからＡＣ７０Ｖ程度に低下したことを意味する。このため、降圧コンバータ回路１３は負荷であるＬＥＤ１に所要の電力を供給すべく動作するため、降圧コンバータ回路１３の入力電圧が低い分だけ入力電流が増加し、過電流となってＦＥＴの動作が停止し、電源装置の動作が不安定になるという問題があった。
【０００９】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも安定に動作す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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１発明に係る電源装置は、入力電圧をＦＥＴでスイッチングして出力電圧を生成する降圧コンバータを備え、前記ＦＥＴに過電流が流れたときに該ＦＥＴのスイッチング動作を停止する電源装置において、入力電圧の印加時に過渡電流を前記降圧コンバータの出力側で生成する電流生成部と、該電流生成部で生成した過渡電流に基づいて前記ＦＥＴに流れる電流を制限する電流制限部とを備えることを特徴とする。
【００１１】
第２発明に係る電源装置は、第１発明において、所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、前記クロック信号の各周期で前記過渡電流と基準電流とを比較する比較部とを備え、前記電流制限部は、前記比較部による各周期での比較結果に基づいて当該周期で前記ＦＥＴに流れる電流を制限するように構成してあることを特徴とする。
【００１２】
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、前記電流生成部は、前記降圧コンバータの出力側に接続された抵抗及びフォトダイオードを含む直列回路と、前記抵抗に並列に接続されたコンデンサと、前記フォトダイオードとカップリングするフォトトランジスタとを備え、該フォトトランジスタに流れる電流を過渡電流として生成するように構成してあることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係る電源装置は、第３発明において、前記フォトダイオードに並列に接続されたダイオードを備えることを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係る照明装置は、前述の発明のいずれか１つに係る電源装置と、該電源装置により電流が供給されるＬＥＤとを備えることを特徴とする。
【００１５】
第１発明にあっては、電流生成部は、降圧コンバータに入力電圧が印加された場合、その入力電圧の印加時に過渡電流を降圧コンバータの出力側で生成する。例えば、降圧コンバータに入力電圧が印加されて、負荷（例えば、ＬＥＤ）に流れる電流が定常状態に安定するまでの間において変化する過渡電流を生成することができる。電流制限部は、電流生成部で生成した過渡電流に基づいてＦＥＴに流れる電流を制限する。例えば、生成された過渡電流が存在する間は、ＦＥＴに流れる電流が過電流とならないように制限する。これにより、電源が印加されて入力電圧が降圧コンバータに印加された場合、ＦＥＴに流れる電流を所要の時間の間制限することができ、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００１６】
第２発明にあっては、所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、クロック信号の各周期で生成した過渡電流と基準電流とを比較する比較部とを備える。なお、比較部は、生成した過渡電流に相当する過渡電圧と基準電流に相当する基準電圧を比較する構成も含む。電流制限部は、比較部による各周期での比較結果に基づいて当該周期でＦＥＴに流れる電流を制限する。例えば、所定の周期で生成されるクロック信号に同期して、過渡電流と基準電流とを比較し、過渡電流が基準電流より大きい場合（あるいは、過渡電圧が基準電圧より小さい場合）、当該周期で（すなわち、当該周期の間）ＦＥＴに流れる電流を制限する。なお、電流を制限するのは、電流値を少なくする場合、電流を流さない場合も含む。このような比較をクロック信号に同期して毎サイクル行う。これにより、入力電圧が降圧コンバータに印加された場合、ＦＥＴに流れる電流を所要の時間の間制限することができ、過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００１７】
第３発明にあっては、電流生成部は、降圧コンバータの出力側に接続された抵抗及びフォトダイオードを含む直列回路と、抵抗に並列に接続されたコンデンサと、フォトダイオードとカップリングするフォトトランジスタとを備える。電流生成部は、フォトトランジスタに流れる電流を過渡電流として生成する。降圧コンバータに入力電圧が印加された場合、降圧コンバータが作動して出力側に出力電圧が生成される。生成された出力電圧により、コンデンサを介してフォトダイオードに充電電流が流れる。コンデンサが充電されて両端電圧が降圧コンバータの出力電圧にほぼ等しくなった場合（フォトダイオードの順方向電圧の差だけ異なる）、充電電流がゼロになる。フォトダイオードに流れる充電電流に対応してフォトトランジスタに過渡電流を流すことができる。これにより、所要の時間の間だけ過渡電流を生成することができ、ＦＥＴのスイッチング動作が停止して電源装置の動作が不安定になることを防止することができる。
【００１８】
第４発明にあっては、フォトダイオードに並列に接続されたダイオードを備える。コンデンサに充電された電圧は、商用電源や二次電池の電源がオフされた場合、ダイオードを介してＬＥＤなどの負荷へ印加されて放電されるので、再度電源が投入（オン）された場合でも、再び充電電流が流れ、所要の時間の間だけ過渡電流を生成することができ、ＦＥＴのスイッチング動作が停止して電源装置の動作が不安定になることを防止することができる。
【００１９】
第５発明にあっては、電源装置と、電源装置により電流が供給されるＬＥＤとを備える。これにより、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも安定に動作する照明装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電源が印加されて入力電圧が降圧コンバータに印加された場合、ＦＥＴに流れる電流を所要の時間の間制限することができ、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施の形態に係る照明装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図２】電流生成回路で生成する過渡電流の一例を示すタイムチャートである。
【図３】過渡電流に対応する過渡電圧の一例を示すタイムチャートである。
【図４】本実施の形態の電源装置の電流制限の一例を示すタイムチャートである。
【図５】本実施の形態の電源装置の電流制限の他の例を示すタイムチャートである。
【図６】従来のＬＥＤ用の電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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は本実施の形態に係る照明装置の構成の一例を示すブロック図である。本実施の形態の照明装置は、電源装置１００及び光源としての複数のＬＥＤ（発光ダイオード）１を備えている。電源装置１００の入力側には商用電源などの交流電圧（例えば、ＡＣ１００〜ＡＣ２４０Ｖ）、あるいは二次電池などの直流電圧（例えば、ＤＣ１００Ｖ）が印加される。
【００２３】
電源装置１００は、フィルタ回路１０、整流回路１１、平滑用コンデンサ１２、降圧コンバータ回路２０、電流生成部としての電流生成回路３０、制御回路４０などを備えている。
【００２４】
フィルタ回路１０は、コンデンサ、コイル、バリスタなどを備え、商用電源から流入するノイズを遮断又は低減する。整流回路１１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平滑用コンデンサ１２へ出力する。平滑用コンデンサ１２は、整流回路１１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降圧コンバータ回路２０へ出力する。
【００２５】
なお、整流回路１１は、直流の電源電圧が印加された場合には、入力された直流電圧をそのまま出力する。すなわち、例えば、ＡＣ１００Ｖの電源電圧が印加された場合には、平滑用コンデンサ１２の電圧（降圧コンバータ回路２０の入力電圧）は約１４０Ｖとなり、ＤＣ１００Ｖの電源電圧が印加された場合には、平滑用コンデンサ１２の電圧（降圧コンバータ回路２０の入力電圧）は約１００Ｖとなる。降圧コンバータ回路２０の入力電圧が約１００Ｖというのは、約ＡＣ７０Ｖの電源電圧が印加された場合に相当する。
【００２６】
降圧コンバータ回路２０は、入力電圧をスイッチングするＦＥＴ２１、コイル（インダクタンス）２２、ダイオード２３、抵抗２４、コンデンサ２５などを備えている。ＦＥＴ２１が制御回路４０からの駆動信号によってオン／オフのスイッチング動作を行なうことにより、入力電圧を１５Ｖ〜６０Ｖ程度の出力電圧に降圧し、負荷であるＬＥＤ１、…に例えば、３００ｍＡ程度の電流を供給することができる。なお、ＬＥＤ１に流れる負荷電流は、ＬＥＤ１の特性や個数に応じて適宜設定することができる。
【００２７】
なお、降圧コンバータ回路２０は、ＦＥＴ２１に異常な過電流が流れた場合、ＦＥＴ２１のスイッチング動作を停止させる過電流保護回路（不図示）を備えている。なお、過電流保護回路は、ＦＥＴ２１に流れる電流を検出する回路（不図示）と制御回路４０を用いて構成することもできる。
【００２８】
電流生成回路３０は、抵抗３１、ツェナーダイオード３２、３３、フォトダイオード３４及びフォトトランジスタ３７で構成されるフォトカップラ、コンデンサ３５、ダイオード３６などを備える。降圧コンバータ回路２０の出力側の正電圧側には抵抗３１の一端を接続し、抵抗３１の他端には、ツェナーダイオード３２のカソードを接続し、ツェナーダイオード３２のアノードにはツェナーダイオード３３のカソードを接続し、ツェナーダイオード３３のアノードにはフォトダイオード３４のアノードを接続し、フォトダイオード３４のカソードは、降圧コンバータ回路２０の出力側の負電圧側（接地側）に接続してある。ツェナーダイオード３２、３３は、ＬＥＤ１が取り外された場合などの無負荷時に生じる過電圧を抑制するものである。なお、ツェナーダイオード３２、３３は１つのツェナーダイオードに置き換えてもよく、ツェナーダイオード３２、３３を省略することもできる。
【００２９】
抵抗３１には並列にコンデンサ３５を接続してある。図１の例では、降圧コンバータ回路２０の出力側の正電圧側とツェナーダイオード３３のアノードとの間にコンデンサ３５を接続してある。また、フォトダイオード３４には並列にダイオード３６を接続してある。図１の例では、フォトダイオード３４のアノードにダイオード３６のカソードを接続し、フォトダイオード３４のカソードにダイオード３６のアノードを接続してある。なお、ダイオード３６は必須ではなく省略することもできる。
【００３０】
制御回路４０は、抵抗４１、基準電流回路４２、比較部としての比較回路４３、クロック信号生成部としてのクロック信号生成回路４４、電流制限部としての電流制限回路４５などを備えている。
【００３１】
ＦＥＴ２１のドレインＤとソースＳとの間には、抵抗４１と抵抗４１の一端にコレクタを接続したフォトトランジスタ３７との直列回路を接続してある。フォトトランジスタ３７のコレクタは、比較回路４３に接続されている。これにより、フォトダイオード３４に流れる電流（過渡電流Ｉ）に応じた電流（過渡電流Ｉ）がフォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間を流れ、当該電流に応じた電流を比較回路４３から流出させる。
【００３２】
基準電流回路４２は、所定の基準電流Ｉｔｈを生成し、生成した基準電流Ｉｔｈを比較回路４３から流出させる。なお、基準電流回路４２は、基準電流Ｉｔｈに相当する基準電圧Ｖｔｈを比較回路４３へ出力するものと見ることもできる。
【００３３】
クロック信号生成回路４４は、所定の周期（例えば、周波数相当で１３２ｋＨｚ程度）でクロック信号（パルス信号など）を生成し、生成したクロック信号を比較回路４３、電流制限回路４５へ出力する。これにより、比較回路４３、電流制限回路４５は、クロック信号に同期して所定の動作を行なうことができる。
【００３４】
比較回路４３は、フォトトランジスタ３７のコレクタに流出する過渡電流Ｉと基準電流回路４２へ流出する基準電流Ｉｔｈとを比較し、比較結果を電流制限回路４５へ出力する。なお、比較回路４３は、フォトトランジスタ３７のコレクタでの過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較するものと見ることもできる。この場合、フォトトランジスタ３７のコレクタに流出する過渡電流Ｉは、フォトトランジスタ３７のコレクタでの過渡電圧Ｖに相当する。以下、過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較することとして説明するが、過渡電流Ｉと基準電流Ｉｔｈとを比較する場合も同様である。
【００３５】
比較回路４３は、例えば、各周期のクロック信号の立ち上がり時点で、過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較する。そして、例えば、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより小さい場合には、ＦＥＴ２１に流れる電流を制限すべく比較信号を電流制限回路４５へ出力する。また、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより大きい場合には、ＦＥＴ２１に流れる電流を制限せずに通常の電流を流すべく比較信号を電流制限回路４５へ出力する。
【００３６】
電流制限回路４５は、例えば、各周期のクロック信号の立ち上がり時点で、比較回路４３から出力される比較信号を取得し、比較結果に応じてＦＥＴ２１のゲートＧへ駆動信号を出力する。電流制限回路４５は、例えば、比較回路４３からＦＥＴ２１に流れる電流を制限すべく比較信号を取得した場合には、当該周期においてＦＥＴ２１に流れる電流が少なくなるようにＦＥＴ２１を制御する。この場合、当該周期の間、ＦＥＴ２１をオフ状態にすることもできる。
【００３７】
次に、本実施の形態の電源装置１００の動作について説明する。図２は電流生成回路３０で生成する過渡電流の一例を示すタイムチャートである。電流生成回路３０は、電源が投入された場合、降圧コンバータ回路２０への入力電圧の印加時に、フォトダイオード３４、フォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間に流れる過渡電流Ｉを生成する。
【００３８】
すなわち、降圧コンバータ回路２０に入力電圧が印加された場合、降圧コンバータ回路２０が作動して出力側に出力電圧が生成される。生成された出力電圧により、コンデンサ３５を介してフォトダイオード３４に充電電流が流れる。コンデンサ３５が充電されて両端電圧が降圧コンバータの出力電圧にほぼ等しくなった場合（フォトダイオード３４の順方向電圧の差だけ異なる）、充電電流がゼロになる。フォトダイオード３４に流れる充電電流に対応してフォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間に過渡電流Ｉを流すことができる。これにより、所要の時間の間だけ過渡電流Ｉを生成することができる。
【００３９】
図３は過渡電流に対応する過渡電圧の一例を示すタイムチャートである。図３に示す過渡電圧Ｖは、フォトトランジスタ３７のコレクタ・エミッタ間を流れる過渡電流Ｉに対応してフォトトランジスタ３７のコレクタでの過渡電圧Ｖの変化の様子を示す。図３に示すように、過渡電流Ｉに対応させて所要の時間の間だけ過渡電圧Ｖを生成することができる。
【００４０】
図４は本実施の形態の電源装置１００の電流制限の一例を示すタイムチャートである。図４において、上段はクロック信号の波形の一例を示し、中段は過渡電圧Ｖの変化の様子を示し、下段はＦＥＴ２１に流れる電流（ドレイン電流）の波形の一例を示す。なお、図３の時間軸と図４の時間軸は異なるため、図４における過渡電圧Ｖの波形は図３の例とは異なって見えるが同じものである。図４に示すように、クロック信号は、所定の周期（例えば、周波数相当で１３２ｋＨｚなど）で繰り返し生成されるパルス信号である。なお、所定の周期は、上述の例に限定されるものではなく、他の値の周期でもよい。
【００４１】
比較回路４３は、各クロック信号の立ち上がり時点で過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較する。図４の例では、過渡電圧Ｖは時間とともに増加するものの、時刻ｔ１までは過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより小さい。このため、電流制限回路４５は、時刻ｔ１までの間はＦＥＴ２１に流れるドレイン電流を制限する。図４の例では、電流制限回路４５は、ＦＥＴ２１がオン状態になる周期を間引きしている。なお、オフ状態になる周期の間隔は、図４の例では２周期であるが、これに限定されるものではない。
【００４２】
過渡電圧Ｖが増加し、時刻ｔ２以降では過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより大きくなる。このため、電流制限回路４５は、時刻ｔ２以降、各周期でＦＥＴ２１に所定（通常）のドレイン電流を流すことにより、電源装置１００は定常動作になる。なお、図４の例では、電源装置１００が時刻ｔ２以降、定常動作になった場合、各周期においてドレイン電流が流れない休止期間が設けられているが、休止期間を設けなくてもよい。
【００４３】
上述したように、電流生成回路３０は、降圧コンバータ回路２０に入力電圧が印加された場合、その入力電圧の印加時に過渡電流Ｉを降圧コンバータ回路２０の出力側で生成する。そして、電流制限回路４５は、電流生成回路３０で生成した過渡電流Ｉ（過渡電圧Ｖ）に基づいてＦＥＴ２１に流れる電流を制限する。これにより、電源が印加されて入力電圧が降圧コンバータ回路２０に印加された場合、ＦＥＴ２１に流れる電流を所要の時間の間制限することができ、交流電圧から直流電圧に切り替えられた場合でも過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００４４】
また、所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成回路４４と、クロック信号の各周期で生成した過渡電流Ｉ（過渡電圧Ｖ）と基準電流Ｉｔｈ（基準電圧Ｖｔｈ）とを比較する比較回路４３とを備える。なお、比較回路４３は、生成した過渡電流Ｉに相当する過渡電圧Ｖと基準電流Ｉｔｈに相当する基準電圧Ｖｔｈを比較する構成も含む。電流制限回路４５は、比較回路４３による各周期での比較結果に基づいて当該周期でＦＥＴ２１に流れる電流を制限する。例えば、所定の周期で生成されるクロック信号に同期して、過渡電圧Ｖと基準電圧Ｖｔｈとを比較し、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより小さい場合、当該周期で（すなわち、当該周期の間）ＦＥＴ２１に流れる電流を制限する。このような比較をクロック信号に同期して毎サイクル行う。これにより、入力電圧が降圧コンバータ回路２０に印加された場合、ＦＥＴ２１に流れる電流を所要の時間の間制限することができ、過電流により動作が不安定になることを防止することができる。
【００４５】
また、電流生成回路３０は、降圧コンバータ回路２０の出力側に接続された抵抗３１及びフォトダイオード３４を含む直列回路と、抵抗３１に並列に接続されたコンデンサ３５と、フォトダイオード３４とカップリングするフォトトランジスタ３７とを備える。電流生成回路３０は、フォトトランジスタ３７に流れる電流を過渡電流Ｉとして生成する。降圧コンバータ回路２０に入力電圧が印加された場合、降圧コンバータ回路２０が作動して出力側に出力電圧が生成される。生成された出力電圧により、コンデンサ３５を介してフォトダイオード３４に充電電流が流れる。コンデンサ３５が充電されて両端電圧が降圧コンバータ回路２０の出力電圧にほぼ等しくなった場合（フォトダイオード３４の順方向電圧の差だけ異なる）、充電電流がゼロになる。フォトダイオード３４に流れる充電電流に対応してフォトトランジスタ３７に過渡電流Ｉを流すことができる。これにより、所要の時間の間だけ過渡電流Ｉを生成することができ、ＦＥＴ２１のスイッチング動作が停止して電源装置１００の動作が不安定になることを防止することができる。
【００４６】
また、電流生成回路３０において、フォトダイオード３４に並列に接続されたダイオード３６を備える。コンデンサ３５に充電された電圧は、商用電源や二次電池の電源がオフされた場合、ダイオード３６を介してＬＥＤ１などの負荷へ印加されて放電されるので、再度電源が投入（オン）された場合でも、再び充電電流が流れ、所要の時間の間だけ過渡電流Ｉを生成することができ、ＦＥＴ２１のスイッチング動作が停止して電源装置１００の動作が不安定になることを防止することができる。
【００４７】
図５は本実施の形態の電源装置１００の電流制限の他の例を示すタイムチャートである。図４と同様に、上段はクロック信号の波形の一例を示し、中段は過渡電圧Ｖの変化の様子を示し、下段はＦＥＴ２１に流れる電流（ドレイン電流）の波形の一例を示す。図５の例では、図４の例と同様に、電流制限回路４５は、時刻ｔ１までの間はＦＥＴ２１に流れるドレイン電流を制限するが、電流の制限方法が図４の例とは異なる。すなわち、電流制限回路４５は、各周期でＦＥＴ２１がオン状態になる時間を短くすることにより、ＦＥＴ２１に流れるドレイン電流のピーク値を小さくしている。電流制限回路４５は、時刻ｔ２以降、各周期でＦＥＴ２１に所定（通常）のドレイン電流を流すことにより、電源装置１００は定常動作になる。
【００４８】
なお、図５の例では、時刻ｔ１までの間、ドレイン電流のピーク値は一定であるが、過渡電圧Ｖの増加に応じて、ドレイン電流が増加するようにすることもできる。また、時刻ｔ１までの間、図４の例と図５の例とを組み合わせて、ドレイン電流のピーク値の制限する方法と、ＦＥＴ２１がオン状態になる周期を間引きする方法との両方を採用することもできる。
【００４９】
上述の実施の形態において、ＦＥＴ２１及び制御回路４０は、ＩＣモジュールとして１個の素子にまとめることもできる。
【００５０】
上述の実施の形態では、ＬＥＤ１を複数個直列に接続する構成であったが、これに限定されるものではなく、複数個直列に接続したＬＥＤ系統を複数個並列に接続する構成でもよい。
【００５１】
上述の実施の形態では、回路方式が１次側と２次側とが直結された非絶縁型であるが、これに限定されるものではなく、１次側と２次側とが絶縁された絶縁型の回路方式であってもよい。
【００５２】
上述の実施の形態では、フォトトランジスタ３７のコレクタを比較回路４３に接続する構成であったが、これに限定されるものではなく、フォトトランジスタ３７と比較回路４３との間にもう１段トランジスタを設けて電圧を反転させる構成でもよい。この場合は、過渡電圧Ｖが基準電圧Ｖｔｈより大きい場合、当該周期で（すなわち、当該周期の間）ＦＥＴ２１に流れる電流を制限する構成にできる。
【符号の説明】
【００５３】
１ ＬＥＤ
２０ 降圧コンバータ回路
２１ ＦＥＴ
３０ 電流生成回路（電流生成部）
３１ 抵抗
３２、３３ ツェナーダイオード
３４ フォトダイオード
３５ コンデンサ
３６ ダイオード
３７ フォトトランジスタ
４０ 制御回路
４１ 抵抗
４２ 基準電流回路
４３ 比較回路（比較部）
４４ クロック信号生成回路（クロック信号生成部）
４５ 電流制限回路（電流制限部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧をＦＥＴでスイッチングして出力電圧を生成する降圧コンバータを備え、前記ＦＥＴに過電流が流れたときに該ＦＥＴのスイッチング動作を停止する電源装置において、
入力電圧の印加時に過渡電流を前記降圧コンバータの出力側で生成する電流生成部と、
該電流生成部で生成した過渡電流に基づいて前記ＦＥＴに流れる電流を制限する電流制限部と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
前記クロック信号の各周期で前記過渡電流と基準電流とを比較する比較部と
を備え、
前記電流制限部は、
前記比較部による各周期での比較結果に基づいて当該周期で前記ＦＥＴに流れる電流を制限するように構成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】
前記電流生成部は、
前記降圧コンバータの出力側に接続された抵抗及びフォトダイオードを含む直列回路と、
前記抵抗に並列に接続されたコンデンサと、
前記フォトダイオードとカップリングするフォトトランジスタと
を備え、
該フォトトランジスタに流れる電流を過渡電流として生成するように構成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】
前記フォトダイオードに並列に接続されたダイオードを備えることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電源装置と、該電源装置により電流が供給されるＬＥＤとを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項１】
入力電圧をＦＥＴでスイッチングして出力電圧を生成する降圧コンバータを備え、前記ＦＥＴに過電流が流れたときに該ＦＥＴのスイッチング動作を停止する電源装置において、
入力電圧の印加時に過渡電流を前記降圧コンバータの出力側で生成する電流生成部と、
該電流生成部で生成した過渡電流に基づいて前記ＦＥＴに流れる電流を制限する電流制限部と
を備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
所定の周期のクロック信号を生成するクロック信号生成部と、
前記クロック信号の各周期で前記過渡電流と基準電流とを比較する比較部と
を備え、
前記電流制限部は、
前記比較部による各周期での比較結果に基づいて当該周期で前記ＦＥＴに流れる電流を制限するように構成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】
前記電流生成部は、
前記降圧コンバータの出力側に接続された抵抗及びフォトダイオードを含む直列回路と、
前記抵抗に並列に接続されたコンデンサと、
前記フォトダイオードとカップリングするフォトトランジスタと
を備え、
該フォトトランジスタに流れる電流を過渡電流として生成するように構成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】
前記フォトダイオードに並列に接続されたダイオードを備えることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電源装置と、該電源装置により電流が供給されるＬＥＤ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５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１３４８７７（Ｐ２０１１−１３４８７７Ａ）
【公開日】平成２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９２７１８（Ｐ２００９−２９２７１８）
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【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２３年７月７日（２０１１．７．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２４日（２００９．１２．２４）
【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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