電源装置
【課題】降圧チョッパ部のスイッチング素子が故障して短絡した場合に光源に過電流が流れるのを防止することのできる電源装置を提供する。
【解決手段】光源４と、チョークコイルＴ１及びスイッチング素子Ｑ１を有し、当該スイッチング素子Ｑ１のオン／オフを切り替えることにより直流電圧を降圧して光源４に点灯に必要な電圧を印加する降圧チョッパ部３と、調光信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１を駆動制御し、スイッチングオン期間とスイッチングオフ期間とを交互に繰り返して光源４を調光する調光制御部３０と、ポジティブ型のサーミスタＰＴＨ１及びチョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１の誘起電圧を駆動電圧とするサイリスタＴＨ１の並列回路を有する突入電流防止部５と、スイッチングオフ期間においてサイリスタＴＨ１に駆動電圧を印加する補填部６を備えた。
【解決手段】光源４と、チョークコイルＴ１及びスイッチング素子Ｑ１を有し、当該スイッチング素子Ｑ１のオン／オフを切り替えることにより直流電圧を降圧して光源４に点灯に必要な電圧を印加する降圧チョッパ部３と、調光信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１を駆動制御し、スイッチングオン期間とスイッチングオフ期間とを交互に繰り返して光源４を調光する調光制御部３０と、ポジティブ型のサーミスタＰＴＨ１及びチョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１の誘起電圧を駆動電圧とするサイリスタＴＨ１の並列回路を有する突入電流防止部５と、スイッチングオフ期間においてサイリスタＴＨ１に駆動電圧を印加する補填部６を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを有する負荷に点灯電力を供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種電子機器の直流電源を構成する直流電源装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の従来例は、図８に示すように、交流電源１００と、交流電源を整流する全波整流器１０１と、全波整流器１０１で整流された電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路１０２とを主要部として構成されている。なお、全波整流器１０１と昇圧チョッパ回路１０２との間に挿入されるコンデンサ１０３は、ノイズ除去用のコンデンサである。
【０００３】
昇圧チョッパ回路１０２は、チョークコイル１０２Ａと、ダイオード１０２Ｂと、スイッチング素子１０２Ｃと、スイッチング素子１０２ＣのＯＮ／ＯＦＦ間隔を制御する制御回路１０２Ｄと、出力平滑用の電解コンデンサ１０２Ｅとを主要部として構成される。そして、この従来例では、全波整流器１０１で整流された直流電圧が昇圧チョッパ回路１０２を介することにより所定電圧まで昇圧される。
【０００４】
この従来例では、交流電源１００が投入された際の突入電流を制限する突入電流防止回路１０４が設けられている。突入電流防止回路１０４としては、全波整流器１０１の出力側に、抵抗１０４Ａとサイリスタ１０４Ｂとを並列に接続した回路が用いられている。そして、昇圧チョッパ回路１０２を構成するチョークコイル１０２Ａのうちの１巻線を用いてサイリスタ１０４Ｂのゲート−カソード間に正の電圧が印加されるように構成されている。
【０００５】
突入電流防止回路１０４は以下のように動作する。まず、直流電源装置を動作させるために交流電源１００が投入される。この時点では、サイリスタ１０４Ｂのゲート−カソード間には駆動電圧は印加されていないため、突入電流防止回路１０４を流れる電流は全て抵抗１０４Ａを介して昇圧チョッパ回路１０２に供給される。そして、昇圧チョッパ回路１０２に電圧が印加されると、これに伴って制御回路１０２Ｄが動作してチョークコイル１０２Ａにエネルギが蓄積され始める。この時点でサイリスタ１０４Ｂが起動され、これによって突入電流防止回路１０４に流れる電流の経路は、抵抗１０４Ａの側からサイリスタ１０４Ｂの側に切り換えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７８１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来例のような直流電源装置を用いて発光ダイオードから成る光源に電圧を印加する場合には、降圧チョッパ回路を接続し、当該回路により直流電源装置の出力電圧を降圧してから供給する必要がある。降圧チョッパ回路には、通常スイッチング素子が設けられており、当該スイッチング素子のオン／オフを切り替えることで直流電源装置の出力電圧を降圧する。
【０００８】
しかしながら、このスイッチング素子が故障して短絡した場合には、光源に過電流が流れる。このとき、光源が過電流により破壊に至った場合には、光源の両端間に直流電源装置の出力電圧が印加され続けるだけで問題ないが、光源が破壊に至らない場合には、光源に過電流が流れ続けてしまう。これにより、光源が発熱し、光源の周辺に配置された部材等も温度が上昇することにより、例えば部材が溶融する等の悪影響を与える虞がある。
【０００９】
例えば、発光ダイオードから成る光源を用いたＬＥＤダウンライトでは、光源の周囲に反射板が配置される。この反射板の材料は様々であるが、仮にＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）とすれば、その溶融温度は約２３０℃である。上記のように光源が発熱して当該溶融温度に達すると、反射板が溶融して変形し、所望の配光特性を得られなくなる等の不具合が生じる虞がある。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、降圧チョッパ部のスイッチング素子が故障して短絡した場合に光源に過電流が流れるのを防止することのできる電源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】
【００１１】
本発明の電源装置は、発光ダイオードから成る光源と、チョークコイル及びスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより直流電源からの直流電圧を降圧して前記光源に点灯に必要な電圧を印加する降圧チョッパ部と、外部からの調光信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御し、前記調光信号の周波数よりも高い周波数の駆動信号を前記スイッチング素子に供給するスイッチングオン期間と、前記スイッチング素子への駆動信号の供給を停止するスイッチングオフ期間とを交互に繰り返して前記光源を調光する調光制御部と、正の温度係数を有するサーミスタ及び前記チョークコイルの２次巻線の誘起電圧を駆動電圧とするサイリスタの並列回路を有し、前記直流電源の投入時における突入電流を防止する突入電流防止部と、前記スイッチングオフ期間において前記サイリスタに駆動電圧を印加する補填部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この電源装置において、前記補填部は、前記スイッチングオン期間において充電されるバックアップ電源であることが好ましい。
【００１３】
この電源装置において、前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出部を備え、前記補填部は、前記短絡検出部において前記スイッチング素子の短絡を検出すると前記サイリスタへの駆動電圧の印加を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、降圧チョッパ部のスイッチング素子が故障して短絡した場合に光源に過電流が流れるのを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電源装置の実施形態１を示す回路概略図である。
【図２】同上の電源装置における動作波形図である。
【図３】同上の電源装置において補填部を除いた場合の動作波形図である。
【図４】本発明に係る電源装置の実施形態２を示す回路概略図である。
【図５】同上の電源装置における動作波形図である。
【図６】本発明に係る電源装置の実施形態３を示す回路概略図である。
【図７】同上の電源装置における動作波形図である。
【図８】従来の直流電源装置を示す回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、入力フィルタ部１と、整流部２と、降圧チョッパ部３と、発光ダイオード（図示せず）から成る光源４と、突入電流防止部５と、補填部６と、ＰＷＭ信号生成部７とを備える。
【００１７】
入力フィルタ部１は、交流電源ＡＣ１から出力される交流電圧からノイズを除去する。整流部２は、例えばダイオードブリッジから成り、入力フィルタ部１を介して交流電源ＡＣ１から供給される交流電圧を全波整流して脈流電圧を出力する。整流部２の出力端には平滑コンデンサＣ１が並列に接続されており、整流部２から出力される脈流電圧を平滑化して直流電圧ＶＤ１（例えば、約４００Ｖ）を出力する。したがって、本実施形態では、交流電源ＡＣ１、整流部２、平滑コンデンサＣ１から直流電源を構成している。
【００１８】
降圧チョッパ部３は、平滑コンデンサＣ１の両端間電圧の直流電圧ＶＤ１を降圧して出力するものである。降圧チョッパ部３は、ダイオードＤ１及びスイッチング素子Ｑ１の直列回路と、ダイオードＤ１に並列に接続される電解コンデンサＣ２及びチョークコイルＴ１の１次巻線Ｔ１０の直列回路とを備え、電解コンデンサＣ２の両端間に光源４が並列に接続される。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１としてＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００１９】
また、降圧チョッパ部３には、ＰＷＭ信号生成部７から供給される調光信号であるＰＷＭ信号（例えば、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ）を受けてスイッチング素子Ｑ１の駆動制御を行う調光制御部３０が設けられている。調光制御部３０は、図２に示すように、ＰＷＭ信号がローレベルの期間では、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に高周波数（例えば、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ）の駆動信号を供給することで、スイッチング素子Ｑ１を高周波数で発振させる。このＰＷＭ信号がローレベルの期間を「スイッチングオン期間」と呼ぶものとする。ＰＷＭ信号がハイレベルの期間に切り替わると、調光制御部３０は、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子への駆動信号の供給を停止する。これにより、スイッチング素子Ｑ１では、高周波での発振が停止する。このＰＷＭ信号がハイレベルの期間を「スイッチングオフ期間」と呼ぶものとする。
【００２０】
スイッチングオン期間では、平滑コンデンサＣ１から直流電圧ＶＤ１が光源４に印加されるので、光源４を流れる出力電流Ｉ１は時間の経過に伴って上昇する（図２参照）。一方、スイッチングオフ期間では、電解コンデンサＣ２の両端電圧のみが光源４に印加されるため、光源４を流れる出力電流Ｉ１は時間の経過に伴って低下する（図２参照）。なお、出力電流Ｉ１の上昇又は低下の度合いは、電解コンデンサＣ２の容量に依存する。このスイッチングオン期間とスイッチングオフ期間とを交互に繰り返すことにより、光源４は点灯状態を維持する。
【００２１】
ここで、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を大きくすると、スイッチングオン期間が短くなるために出力電流Ｉ１が低下し、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を小さくすると、スイッチングオン期間が長くなるために出力電流Ｉ１が上昇する。したがって、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を適宜変更することで、光源４に供給する出力電流Ｉ１を増減することができ、光源４を所望の光出力に調光することができる。
【００２２】
突入電流防止部５は、正の温度係数を有するポジティブ型のサーミスタＰＴＨ１とサイリスタＴＨ１との並列回路を備え、この並列回路は整流部２と平滑コンデンサＣ１との間に接続される。サイリスタＴＨ１のゲート端子には、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサＣ３から成る積分回路の出力電圧が入力されるようになっている。この積分回路の入力端には、ダイオードＤ２を介して降圧チョッパ部３のチョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１が接続されおり、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧が積分回路を介してサイリスタＴＨ１のゲート端子に入力されるようになっている。したがって、ダイオードＤ２を介して積分回路に入力される２次巻線Ｔ１１の誘起電圧がサイリスタＴＨ１の駆動電圧Ｖ２となる。
【００２３】
以下、本実施形態の動作について図面を用いて説明する。先ず、交流電源ＡＣ１を投入すると、この時点ではサイリスタＴＨ１が駆動していないことから、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れる。したがって、サーミスタＰＴＨ１を介することにより平滑コンデンサＣ１の充電電流を抑制し、電源投入時の突入電流を防止する。その後、調光制御部３０の制御電源（図示せず）が立ち上がると、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号に基づいて調光制御部３０がスイッチング素子Ｑ１の駆動制御を行い、降圧チョッパ部３の動作が開始する。これにより、光源４に点灯に必要な電圧が印加され、光源４が点灯する。
【００２４】
スイッチングオン期間では、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給され、降圧チョッパ部３がスイッチング動作をする。このため、チョークコイルＴ１の１次巻線Ｔ１０には、図２に示すようにパルス状の１次電圧Ｖ１が印加される。なお、スイッチング素子Ｑ１がオンの場合には、１次電圧Ｖ１は、直流電圧ＶＤ１と光源４に印加される負荷電圧ＶＬ１との差分であるＶＤ１−ＶＬ１となる。一方、スイッチング素子Ｑ１がオフの場合には、１次巻線Ｔ１０には逆起電力が生じ、１次電圧Ｖ１が負荷電圧−ＶＬ１とほぼ等しくなる。
【００２５】
ここで、チョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１には、１次巻線Ｔ１０と２次巻線Ｔ１１との巻数比に応じた誘起電圧が生じるが、この誘起電圧はダイオードＤ２を介して補填部６及び突入電流防止部５に入力される。したがって、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオフの場合にのみ、サイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加される。すなわち、光源４の通常点灯時におけるスイッチングオン期間では、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧を駆動電圧としてサイリスタＴＨ１が導通するため、サーミスタＰＴＨ１を介さずに電流が流れる。
【００２６】
次に、スイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合における動作について説明する。スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間が短絡して故障すると、調光制御部３０からの駆動信号に依らずスイッチング素子Ｑ１はオン状態を維持するため、降圧チョッパ部３はスイッチング動作を停止する。これにより、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから１次電圧Ｖ１はほぼ零となり、２次巻線Ｔ１１にも電圧が誘起されないことから駆動電圧Ｖ２もほぼ零となり、サイリスタＴＨ１は非導通状態となる。したがって、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れる。
【００２７】
サーミスタＰＴＨ１に電流が流れ続けると、サーミスタＰＴＨ１の温度が上昇し、その抵抗値が著しく増大する。これにより、整流部２で全波整流された脈流電圧の殆どがサーミスタＰＴＨ１に印加されるので、降圧チョッパ部３の出力電圧が低下し、点灯に必要な電圧を光源４に印加できなくなる。したがって、光源４が不点灯状態に切り替わるため、光源４に過電流が流れて発熱するのを防止することができる。
【００２８】
ここで、補填部６を設けない場合、上記のようにスイッチング素子Ｑ１の短絡故障時において光源４に過電流が流れるのを防止する効果を奏することができるが、以下のような問題を生じる。すなわち、スイッチングオフ期間では、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給されないため、降圧チョッパ部３のスイッチング動作が停止する。このため、図３に示すように、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから、２次巻線Ｔ１１にも電圧が誘起されず、駆動電圧Ｖ２がほぼ零となってサイリスタＴＨ１が非導通状態となる。
【００２９】
すると、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れるようになるので、サーミスタＰＴＨ１の抵抗値が増大し、消費電力も増大することから回路効率が低下してしまう。また、サーミスタＰＴＨ１の抵抗値の増大に伴ってサーミスタＰＴＨ１に印加される電圧も上昇することから、降圧チョッパ部３の出力電圧が低下し、光源４が不点灯状態に切り替わる虞がある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、補填部６を設けることで上記の問題を解消している。補填部６は、図１に示すように抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ４から成る積分回路であって、２次巻線Ｔ１１と突入電流防止部５との間に設けられる。この積分回路の時定数は、スイッチングオフ期間において駆動電圧Ｖ２が一定以上に維持される程度に設定される。
【００３１】
以下、補填部６の動作について説明する。先ず、スイッチングオン期間において、補填部６では、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧によってコンデンサＣ４が充電される。このとき、コンデンサＣ４の充電電圧はサイリスタＴＨ１の駆動に必要な電圧以上となるため、サイリスタＴＨ１が導通し、サーミスタＰＴＨ１を介さずに電流が流れる。次に、スイッチングオフ期間では、２次巻線Ｔ１１に電圧が誘起されないが、図２に示すように、コンデンサＣ４の充電電圧が駆動電圧Ｖ２としてサイリスタＴＨ１印加されるので、サイリスタＴＨ１は導通状態を維持する。すなわち、補填部６は、スイッチングオン期間において充電され、スイッチングオフ期間においてサイリスタに駆動電圧Ｖ２を印加するバックアップ電源としての機能を果たす。
【００３２】
したがって、補填部６を設けることで、スイッチングオン期間及びスイッチングオフ期間の何れの期間においてもサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。このため、補填部６を設けない場合のようにスイッチングオフ期間においてサーミスタＰＴＨ１に電流が流れることがないので、消費電力の増大や、光源４が不点灯状態に切り替わる問題を解決することができる。
【００３３】
上述のように、本実施形態では、降圧チョッパ部３のチョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１に誘起される電圧を利用することで、降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合に光源４に過電流が流れるのを防止することができる。また、本実施形態では、補填部６を設けることで、スイッチングオフ期間においても突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。
【００３４】
なお、突入電流防止部５には、抵抗Ｒ１，Ｒ２、及びコンデンサＣ３から成る積分回路が接続されているが、サイリスタＴＨ１には抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された電圧が印加されるため、その電圧は１Ｖ程度と低く、バックアップ電源としての効果は殆どない。一方、補填部６は、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧される前における２次巻線Ｔ１１の誘起電圧によってコンデンサＣ４を充電し、この充電電圧をスイッチングオフ期間に亘って一定以上に維持するものであるため、バックアップ電源としての効果が極めて高い。
【００３５】
（実施形態２）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図４に示すように、突入電流防止部５と平滑コンデンサＣ１との間に力率改善用のＰＦＣ（Power Factor Correction）部８を接続し、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号により駆動する補填部９を補填部６の代わりに設けている。なお、ＰＦＣ部８は従来周知であるので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
補填部９は、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号が抵抗Ｒ４を介して１次側の発光ダイオードに入力されるフォトカプラＰＣ１と、フォトカプラＰＣ１の２次側のフォトトランジスタに接続されるダイオードＤ３及び抵抗Ｒ５の直列回路とを備える。２次側のフォトトランジスタでは、コレクタ端子が平滑コンデンサＣ１の高圧側の端子に接続され、エミッタ端子がダイオードＤ３のアノードに接続される。
【００３７】
以下、補填部９の動作について図面を用いて説明する。先ず、スイッチングオフ期間においては、図５に示すようにＰＷＭ信号がハイレベルであるため、フォトカプラＰＣ１の１次側の発光ダイオードが導通し、発光する。この光を受けて、２次側のフォトトランジスタのコレクタ−エミッタ間も導通することで、直流電圧ＶＤ１がダイオードＤ３、抵抗Ｒ５を介して突入電流防止部５の積分回路に印加される。したがって、スイッチングオフ期間においては、補填部９が駆動することによりサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加され、サイリスタＴＨ１は導通状態を維持する。
【００３８】
次に、スイッチングオン期間においては、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧がサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２として印加されるので、サイリスタＴＨ１は導通状態を維持する。このとき、図５に示すようにＰＷＭ信号がローレベルであるため、フォトカプラＰＣ１の１次側の発光ダイオードは導通せず、補填部９は駆動しない。
【００３９】
上述のように、本実施形態では、スイッチングオフ期間において補填部９を用いて突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２を印加することで、スイッチングオフ期間においてもサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合には、ＰＷＭ信号のハイレベル期間において補填部９からサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加されるが、ＰＷＭ信号のローレベル期間においては補填部９が駆動しない。したがって、ＰＷＭ信号のハイレベル期間においてはサーミスタＰＴＨ１を介さずに電流が流れるが、ＰＷＭ信号のローレベル期間においてはサーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れるので、光源４に過電流が流れるのを防止する効果を奏することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号を補填部９の駆動電圧として利用しているが、ＰＷＭ信号と同期した別の電源を用意し、この電源電圧を補填部９の駆動電圧として利用してもよい。
【００４２】
（実施形態３）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態２と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図６に示すように、降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する短絡検出部１０を設けている。
【００４３】
短絡検出部１０は、降圧チョッパ部３のチョークコイルＴ１の３次巻線Ｔ１２に誘起される検出電圧Ｖ３を入力電圧とするもので、入力端には、ダイオードＤ４と、抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデンサＣ５から成る積分回路とが接続されている。コンデンサＣ５の両端電圧は、コンパレータＣＯＭ１の非反転入力端子に入力され、反転入力端子に入力される基準電圧ＶＲ１と比較される。
【００４４】
コンパレータＣＯＭ１の出力端子は、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ２のベース端子に抵抗Ｒ８を介して接続されている。スイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子には、抵抗Ｒ９を介して電圧源Ｖｃｃが接続され、また、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ３のベース端子が抵抗Ｒ１０を介して接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ３のコレクタ端子は、補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側の発光ダイオードと、抵抗Ｒ４との接続点に接続されている。
【００４５】
以下、短絡検出部１０の動作について図面を用いて説明する。先ず、スイッチングオン期間では、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給され、降圧チョッパ部３がスイッチング動作をする。このため、チョークコイルＴ１の３次巻線Ｔ１２には、図７に示すようにパルス状の検出電圧Ｖ３が誘起される。この検出電圧Ｖ３は、短絡検出部１０のダイオードＤ４を介して抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデンサＣ５から成る積分回路に入力されて平滑化され、コンパレータＣＯＭ１の非反転入力端子に入力される。
【００４６】
そして、コンデンサＣ５の充電電圧が基準電圧ＶＲ１を上回るので、コンパレータＣＯＭ１の出力信号はハイレベルとなる。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオン、スイッチング素子Ｑ３がオフに切り替わるので、補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側のダイオードにＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号が供給される。
【００４７】
次に、スイッチングオフ期間では、降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給されないため、降圧チョッパ部３のスイッチング動作が停止する。このため、図７に示すように、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから、３次巻線Ｔ１２にも電圧が誘起されず、検出電圧Ｖ３がほぼ零となる。
【００４８】
ここで、短絡検出部１０の抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデンサＣ５から成る積分回路の時定数は、スイッチングオン期間で充電されたコンデンサＣ５の充電電圧が、次のスイッチングオフ期間に亘って基準電圧ＶＲ１を上回る程度に設定される。このため、スイッチングオフ期間においてもコンデンサＣ５の充電電圧が基準電圧ＶＲ１を上回り、コンパレータＣＯＭ１の出力信号はハイレベルとなる。したがって、上記と同様に補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側のダイオードにＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号が供給される。
【００４９】
すなわち、光源４の通常点灯時においては、実施形態２と同様に補填部９が駆動するため、スイッチングオフ期間においても突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。
【００５０】
次に、スイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合、調光制御部３０からの駆動信号に依らずスイッチング素子Ｑ１はオン状態を維持するため、降圧チョッパ部３はスイッチング動作を停止する。これにより、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから１次電圧Ｖ１はほぼ零となり、３次巻線Ｔ１２にも電圧が誘起されないことから検出電圧Ｖ３もほぼ零となる。
【００５１】
スイッチング素子Ｑ１の短絡状態が一定時間以上続くと、コンデンサＣ５が放電することにより充電電圧が基準電圧ＶＲ１を下回るため、コンパレータＣＯＭ１の出力信号がローレベルとなる。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオフ、スイッチング素子Ｑ３がオンに切り替わるので、補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側のダイオードへのＰＷＭ信号の供給が遮断される。したがって、補填部９からサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加されなくなる。
【００５２】
このとき、２次巻線Ｔ１１にも駆動電圧Ｖ２が誘起されないことから、サイリスタＴＨ１は非導通状態となり、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れる。サーミスタＰＴＨ１に電流が流れ続けると、サーミスタＰＴＨ１の温度が上昇し、その抵抗値が著しく増大する。これにより、整流部２で全波整流された脈流電圧の殆どがサーミスタＰＴＨ１に印加されるので、降圧チョッパ部３の出力電圧が低下し、点灯に必要な電圧を光源４に印加できなくなる。したがって、光源４が不点灯状態に切り替わるため、光源４に過電流が流れて発熱するのを防止することができる。
【００５３】
上述のように、本実施形態では、スイッチングオフ期間において補填部９を用いて突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２を印加することで、スイッチングオフ期間においてもサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。また、本実施形態では、短絡検出部１０によって降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出し、補填部９の駆動を停止することができる。このため、ＰＷＭ信号のハイレベル期間において補填部９からサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加されるのを防ぐことができるので、実施形態２と比較して光源４に過電流が流れるのを防止する効果をより高めることができる。
【符号の説明】
【００５４】
３ 降圧チョッパ部
３０ 調光制御部
４ 光源
５ 突入電流防止部
６，９ 補填部
１０ 短絡検出部
ＰＴＨ１ サーミスタ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｔ１ チョークコイル
ＴＨ１ サイリスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光ダイオードを有する負荷に点灯電力を供給する電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種電子機器の直流電源を構成する直流電源装置が知られており、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の従来例は、図８に示すように、交流電源１００と、交流電源を整流する全波整流器１０１と、全波整流器１０１で整流された電圧を昇圧する昇圧チョッパ回路１０２とを主要部として構成されている。なお、全波整流器１０１と昇圧チョッパ回路１０２との間に挿入されるコンデンサ１０３は、ノイズ除去用のコンデンサである。
【０００３】
昇圧チョッパ回路１０２は、チョークコイル１０２Ａと、ダイオード１０２Ｂと、スイッチング素子１０２Ｃと、スイッチング素子１０２ＣのＯＮ／ＯＦＦ間隔を制御する制御回路１０２Ｄと、出力平滑用の電解コンデンサ１０２Ｅとを主要部として構成される。そして、この従来例では、全波整流器１０１で整流された直流電圧が昇圧チョッパ回路１０２を介することにより所定電圧まで昇圧される。
【０００４】
この従来例では、交流電源１００が投入された際の突入電流を制限する突入電流防止回路１０４が設けられている。突入電流防止回路１０４としては、全波整流器１０１の出力側に、抵抗１０４Ａとサイリスタ１０４Ｂとを並列に接続した回路が用いられている。そして、昇圧チョッパ回路１０２を構成するチョークコイル１０２Ａのうちの１巻線を用いてサイリスタ１０４Ｂのゲート−カソード間に正の電圧が印加されるように構成されている。
【０００５】
突入電流防止回路１０４は以下のように動作する。まず、直流電源装置を動作させるために交流電源１００が投入される。この時点では、サイリスタ１０４Ｂのゲート−カソード間には駆動電圧は印加されていないため、突入電流防止回路１０４を流れる電流は全て抵抗１０４Ａを介して昇圧チョッパ回路１０２に供給される。そして、昇圧チョッパ回路１０２に電圧が印加されると、これに伴って制御回路１０２Ｄが動作してチョークコイル１０２Ａにエネルギが蓄積され始める。この時点でサイリスタ１０４Ｂが起動され、これによって突入電流防止回路１０４に流れる電流の経路は、抵抗１０４Ａの側からサイリスタ１０４Ｂの側に切り換えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７８１３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来例のような直流電源装置を用いて発光ダイオードから成る光源に電圧を印加する場合には、降圧チョッパ回路を接続し、当該回路により直流電源装置の出力電圧を降圧してから供給する必要がある。降圧チョッパ回路には、通常スイッチング素子が設けられており、当該スイッチング素子のオン／オフを切り替えることで直流電源装置の出力電圧を降圧する。
【０００８】
しかしながら、このスイッチング素子が故障して短絡した場合には、光源に過電流が流れる。このとき、光源が過電流により破壊に至った場合には、光源の両端間に直流電源装置の出力電圧が印加され続けるだけで問題ないが、光源が破壊に至らない場合には、光源に過電流が流れ続けてしまう。これにより、光源が発熱し、光源の周辺に配置された部材等も温度が上昇することにより、例えば部材が溶融する等の悪影響を与える虞がある。
【０００９】
例えば、発光ダイオードから成る光源を用いたＬＥＤダウンライトでは、光源の周囲に反射板が配置される。この反射板の材料は様々であるが、仮にＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）とすれば、その溶融温度は約２３０℃である。上記のように光源が発熱して当該溶融温度に達すると、反射板が溶融して変形し、所望の配光特性を得られなくなる等の不具合が生じる虞がある。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、降圧チョッパ部のスイッチング素子が故障して短絡した場合に光源に過電流が流れるのを防止することのできる電源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】
【００１１】
本発明の電源装置は、発光ダイオードから成る光源と、チョークコイル及びスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより直流電源からの直流電圧を降圧して前記光源に点灯に必要な電圧を印加する降圧チョッパ部と、外部からの調光信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御し、前記調光信号の周波数よりも高い周波数の駆動信号を前記スイッチング素子に供給するスイッチングオン期間と、前記スイッチング素子への駆動信号の供給を停止するスイッチングオフ期間とを交互に繰り返して前記光源を調光する調光制御部と、正の温度係数を有するサーミスタ及び前記チョークコイルの２次巻線の誘起電圧を駆動電圧とするサイリスタの並列回路を有し、前記直流電源の投入時における突入電流を防止する突入電流防止部と、前記スイッチングオフ期間において前記サイリスタに駆動電圧を印加する補填部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
この電源装置において、前記補填部は、前記スイッチングオン期間において充電されるバックアップ電源であることが好ましい。
【００１３】
この電源装置において、前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出部を備え、前記補填部は、前記短絡検出部において前記スイッチング素子の短絡を検出すると前記サイリスタへの駆動電圧の印加を停止することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、降圧チョッパ部のスイッチング素子が故障して短絡した場合に光源に過電流が流れるのを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電源装置の実施形態１を示す回路概略図である。
【図２】同上の電源装置における動作波形図である。
【図３】同上の電源装置において補填部を除いた場合の動作波形図である。
【図４】本発明に係る電源装置の実施形態２を示す回路概略図である。
【図５】同上の電源装置における動作波形図である。
【図６】本発明に係る電源装置の実施形態３を示す回路概略図である。
【図７】同上の電源装置における動作波形図である。
【図８】従来の直流電源装置を示す回路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態１について図面を用いて説明する。本実施形態は、図１に示すように、入力フィルタ部１と、整流部２と、降圧チョッパ部３と、発光ダイオード（図示せず）から成る光源４と、突入電流防止部５と、補填部６と、ＰＷＭ信号生成部７とを備える。
【００１７】
入力フィルタ部１は、交流電源ＡＣ１から出力される交流電圧からノイズを除去する。整流部２は、例えばダイオードブリッジから成り、入力フィルタ部１を介して交流電源ＡＣ１から供給される交流電圧を全波整流して脈流電圧を出力する。整流部２の出力端には平滑コンデンサＣ１が並列に接続されており、整流部２から出力される脈流電圧を平滑化して直流電圧ＶＤ１（例えば、約４００Ｖ）を出力する。したがって、本実施形態では、交流電源ＡＣ１、整流部２、平滑コンデンサＣ１から直流電源を構成している。
【００１８】
降圧チョッパ部３は、平滑コンデンサＣ１の両端間電圧の直流電圧ＶＤ１を降圧して出力するものである。降圧チョッパ部３は、ダイオードＤ１及びスイッチング素子Ｑ１の直列回路と、ダイオードＤ１に並列に接続される電解コンデンサＣ２及びチョークコイルＴ１の１次巻線Ｔ１０の直列回路とを備え、電解コンデンサＣ２の両端間に光源４が並列に接続される。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１としてＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００１９】
また、降圧チョッパ部３には、ＰＷＭ信号生成部７から供給される調光信号であるＰＷＭ信号（例えば、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚ）を受けてスイッチング素子Ｑ１の駆動制御を行う調光制御部３０が設けられている。調光制御部３０は、図２に示すように、ＰＷＭ信号がローレベルの期間では、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に高周波数（例えば、数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ）の駆動信号を供給することで、スイッチング素子Ｑ１を高周波数で発振させる。このＰＷＭ信号がローレベルの期間を「スイッチングオン期間」と呼ぶものとする。ＰＷＭ信号がハイレベルの期間に切り替わると、調光制御部３０は、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子への駆動信号の供給を停止する。これにより、スイッチング素子Ｑ１では、高周波での発振が停止する。このＰＷＭ信号がハイレベルの期間を「スイッチングオフ期間」と呼ぶものとする。
【００２０】
スイッチングオン期間では、平滑コンデンサＣ１から直流電圧ＶＤ１が光源４に印加されるので、光源４を流れる出力電流Ｉ１は時間の経過に伴って上昇する（図２参照）。一方、スイッチングオフ期間では、電解コンデンサＣ２の両端電圧のみが光源４に印加されるため、光源４を流れる出力電流Ｉ１は時間の経過に伴って低下する（図２参照）。なお、出力電流Ｉ１の上昇又は低下の度合いは、電解コンデンサＣ２の容量に依存する。このスイッチングオン期間とスイッチングオフ期間とを交互に繰り返すことにより、光源４は点灯状態を維持する。
【００２１】
ここで、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を大きくすると、スイッチングオン期間が短くなるために出力電流Ｉ１が低下し、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を小さくすると、スイッチングオン期間が長くなるために出力電流Ｉ１が上昇する。したがって、ＰＷＭ信号のオンデューティ比を適宜変更することで、光源４に供給する出力電流Ｉ１を増減することができ、光源４を所望の光出力に調光することができる。
【００２２】
突入電流防止部５は、正の温度係数を有するポジティブ型のサーミスタＰＴＨ１とサイリスタＴＨ１との並列回路を備え、この並列回路は整流部２と平滑コンデンサＣ１との間に接続される。サイリスタＴＨ１のゲート端子には、抵抗Ｒ１，Ｒ２及びコンデンサＣ３から成る積分回路の出力電圧が入力されるようになっている。この積分回路の入力端には、ダイオードＤ２を介して降圧チョッパ部３のチョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１が接続されおり、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧が積分回路を介してサイリスタＴＨ１のゲート端子に入力されるようになっている。したがって、ダイオードＤ２を介して積分回路に入力される２次巻線Ｔ１１の誘起電圧がサイリスタＴＨ１の駆動電圧Ｖ２となる。
【００２３】
以下、本実施形態の動作について図面を用いて説明する。先ず、交流電源ＡＣ１を投入すると、この時点ではサイリスタＴＨ１が駆動していないことから、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れる。したがって、サーミスタＰＴＨ１を介することにより平滑コンデンサＣ１の充電電流を抑制し、電源投入時の突入電流を防止する。その後、調光制御部３０の制御電源（図示せず）が立ち上がると、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号に基づいて調光制御部３０がスイッチング素子Ｑ１の駆動制御を行い、降圧チョッパ部３の動作が開始する。これにより、光源４に点灯に必要な電圧が印加され、光源４が点灯する。
【００２４】
スイッチングオン期間では、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給され、降圧チョッパ部３がスイッチング動作をする。このため、チョークコイルＴ１の１次巻線Ｔ１０には、図２に示すようにパルス状の１次電圧Ｖ１が印加される。なお、スイッチング素子Ｑ１がオンの場合には、１次電圧Ｖ１は、直流電圧ＶＤ１と光源４に印加される負荷電圧ＶＬ１との差分であるＶＤ１−ＶＬ１となる。一方、スイッチング素子Ｑ１がオフの場合には、１次巻線Ｔ１０には逆起電力が生じ、１次電圧Ｖ１が負荷電圧−ＶＬ１とほぼ等しくなる。
【００２５】
ここで、チョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１には、１次巻線Ｔ１０と２次巻線Ｔ１１との巻数比に応じた誘起電圧が生じるが、この誘起電圧はダイオードＤ２を介して補填部６及び突入電流防止部５に入力される。したがって、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ１がオフの場合にのみ、サイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加される。すなわち、光源４の通常点灯時におけるスイッチングオン期間では、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧を駆動電圧としてサイリスタＴＨ１が導通するため、サーミスタＰＴＨ１を介さずに電流が流れる。
【００２６】
次に、スイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合における動作について説明する。スイッチング素子Ｑ１のドレイン−ソース間が短絡して故障すると、調光制御部３０からの駆動信号に依らずスイッチング素子Ｑ１はオン状態を維持するため、降圧チョッパ部３はスイッチング動作を停止する。これにより、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから１次電圧Ｖ１はほぼ零となり、２次巻線Ｔ１１にも電圧が誘起されないことから駆動電圧Ｖ２もほぼ零となり、サイリスタＴＨ１は非導通状態となる。したがって、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れる。
【００２７】
サーミスタＰＴＨ１に電流が流れ続けると、サーミスタＰＴＨ１の温度が上昇し、その抵抗値が著しく増大する。これにより、整流部２で全波整流された脈流電圧の殆どがサーミスタＰＴＨ１に印加されるので、降圧チョッパ部３の出力電圧が低下し、点灯に必要な電圧を光源４に印加できなくなる。したがって、光源４が不点灯状態に切り替わるため、光源４に過電流が流れて発熱するのを防止することができる。
【００２８】
ここで、補填部６を設けない場合、上記のようにスイッチング素子Ｑ１の短絡故障時において光源４に過電流が流れるのを防止する効果を奏することができるが、以下のような問題を生じる。すなわち、スイッチングオフ期間では、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給されないため、降圧チョッパ部３のスイッチング動作が停止する。このため、図３に示すように、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから、２次巻線Ｔ１１にも電圧が誘起されず、駆動電圧Ｖ２がほぼ零となってサイリスタＴＨ１が非導通状態となる。
【００２９】
すると、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れるようになるので、サーミスタＰＴＨ１の抵抗値が増大し、消費電力も増大することから回路効率が低下してしまう。また、サーミスタＰＴＨ１の抵抗値の増大に伴ってサーミスタＰＴＨ１に印加される電圧も上昇することから、降圧チョッパ部３の出力電圧が低下し、光源４が不点灯状態に切り替わる虞がある。
【００３０】
そこで、本実施形態では、補填部６を設けることで上記の問題を解消している。補填部６は、図１に示すように抵抗Ｒ３及びコンデンサＣ４から成る積分回路であって、２次巻線Ｔ１１と突入電流防止部５との間に設けられる。この積分回路の時定数は、スイッチングオフ期間において駆動電圧Ｖ２が一定以上に維持される程度に設定される。
【００３１】
以下、補填部６の動作について説明する。先ず、スイッチングオン期間において、補填部６では、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧によってコンデンサＣ４が充電される。このとき、コンデンサＣ４の充電電圧はサイリスタＴＨ１の駆動に必要な電圧以上となるため、サイリスタＴＨ１が導通し、サーミスタＰＴＨ１を介さずに電流が流れる。次に、スイッチングオフ期間では、２次巻線Ｔ１１に電圧が誘起されないが、図２に示すように、コンデンサＣ４の充電電圧が駆動電圧Ｖ２としてサイリスタＴＨ１印加されるので、サイリスタＴＨ１は導通状態を維持する。すなわち、補填部６は、スイッチングオン期間において充電され、スイッチングオフ期間においてサイリスタに駆動電圧Ｖ２を印加するバックアップ電源としての機能を果たす。
【００３２】
したがって、補填部６を設けることで、スイッチングオン期間及びスイッチングオフ期間の何れの期間においてもサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。このため、補填部６を設けない場合のようにスイッチングオフ期間においてサーミスタＰＴＨ１に電流が流れることがないので、消費電力の増大や、光源４が不点灯状態に切り替わる問題を解決することができる。
【００３３】
上述のように、本実施形態では、降圧チョッパ部３のチョークコイルＴ１の２次巻線Ｔ１１に誘起される電圧を利用することで、降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合に光源４に過電流が流れるのを防止することができる。また、本実施形態では、補填部６を設けることで、スイッチングオフ期間においても突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。
【００３４】
なお、突入電流防止部５には、抵抗Ｒ１，Ｒ２、及びコンデンサＣ３から成る積分回路が接続されているが、サイリスタＴＨ１には抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分圧された電圧が印加されるため、その電圧は１Ｖ程度と低く、バックアップ電源としての効果は殆どない。一方、補填部６は、抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧される前における２次巻線Ｔ１１の誘起電圧によってコンデンサＣ４を充電し、この充電電圧をスイッチングオフ期間に亘って一定以上に維持するものであるため、バックアップ電源としての効果が極めて高い。
【００３５】
（実施形態２）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態２について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態１と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図４に示すように、突入電流防止部５と平滑コンデンサＣ１との間に力率改善用のＰＦＣ（Power Factor Correction）部８を接続し、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号により駆動する補填部９を補填部６の代わりに設けている。なお、ＰＦＣ部８は従来周知であるので、ここでは説明を省略する。
【００３６】
補填部９は、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号が抵抗Ｒ４を介して１次側の発光ダイオードに入力されるフォトカプラＰＣ１と、フォトカプラＰＣ１の２次側のフォトトランジスタに接続されるダイオードＤ３及び抵抗Ｒ５の直列回路とを備える。２次側のフォトトランジスタでは、コレクタ端子が平滑コンデンサＣ１の高圧側の端子に接続され、エミッタ端子がダイオードＤ３のアノードに接続される。
【００３７】
以下、補填部９の動作について図面を用いて説明する。先ず、スイッチングオフ期間においては、図５に示すようにＰＷＭ信号がハイレベルであるため、フォトカプラＰＣ１の１次側の発光ダイオードが導通し、発光する。この光を受けて、２次側のフォトトランジスタのコレクタ−エミッタ間も導通することで、直流電圧ＶＤ１がダイオードＤ３、抵抗Ｒ５を介して突入電流防止部５の積分回路に印加される。したがって、スイッチングオフ期間においては、補填部９が駆動することによりサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加され、サイリスタＴＨ１は導通状態を維持する。
【００３８】
次に、スイッチングオン期間においては、２次巻線Ｔ１１の誘起電圧がサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２として印加されるので、サイリスタＴＨ１は導通状態を維持する。このとき、図５に示すようにＰＷＭ信号がローレベルであるため、フォトカプラＰＣ１の１次側の発光ダイオードは導通せず、補填部９は駆動しない。
【００３９】
上述のように、本実施形態では、スイッチングオフ期間において補填部９を用いて突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２を印加することで、スイッチングオフ期間においてもサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。
【００４０】
なお、本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合には、ＰＷＭ信号のハイレベル期間において補填部９からサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加されるが、ＰＷＭ信号のローレベル期間においては補填部９が駆動しない。したがって、ＰＷＭ信号のハイレベル期間においてはサーミスタＰＴＨ１を介さずに電流が流れるが、ＰＷＭ信号のローレベル期間においてはサーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れるので、光源４に過電流が流れるのを防止する効果を奏することができる。
【００４１】
また、本実施形態では、ＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号を補填部９の駆動電圧として利用しているが、ＰＷＭ信号と同期した別の電源を用意し、この電源電圧を補填部９の駆動電圧として利用してもよい。
【００４２】
（実施形態３）
以下、本発明に係る電源装置の実施形態３について図面を用いて説明する。但し、本実施形態の基本的な構成は実施形態２と共通であるので、共通する部位には同一の番号を付して説明を省略する。本実施形態は、図６に示すように、降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出する短絡検出部１０を設けている。
【００４３】
短絡検出部１０は、降圧チョッパ部３のチョークコイルＴ１の３次巻線Ｔ１２に誘起される検出電圧Ｖ３を入力電圧とするもので、入力端には、ダイオードＤ４と、抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデンサＣ５から成る積分回路とが接続されている。コンデンサＣ５の両端電圧は、コンパレータＣＯＭ１の非反転入力端子に入力され、反転入力端子に入力される基準電圧ＶＲ１と比較される。
【００４４】
コンパレータＣＯＭ１の出力端子は、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ２のベース端子に抵抗Ｒ８を介して接続されている。スイッチング素子Ｑ２のコレクタ端子には、抵抗Ｒ９を介して電圧源Ｖｃｃが接続され、また、ＮＰＮ型トランジスタであるスイッチング素子Ｑ３のベース端子が抵抗Ｒ１０を介して接続されている。そして、スイッチング素子Ｑ３のコレクタ端子は、補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側の発光ダイオードと、抵抗Ｒ４との接続点に接続されている。
【００４５】
以下、短絡検出部１０の動作について図面を用いて説明する。先ず、スイッチングオン期間では、スイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給され、降圧チョッパ部３がスイッチング動作をする。このため、チョークコイルＴ１の３次巻線Ｔ１２には、図７に示すようにパルス状の検出電圧Ｖ３が誘起される。この検出電圧Ｖ３は、短絡検出部１０のダイオードＤ４を介して抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデンサＣ５から成る積分回路に入力されて平滑化され、コンパレータＣＯＭ１の非反転入力端子に入力される。
【００４６】
そして、コンデンサＣ５の充電電圧が基準電圧ＶＲ１を上回るので、コンパレータＣＯＭ１の出力信号はハイレベルとなる。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオン、スイッチング素子Ｑ３がオフに切り替わるので、補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側のダイオードにＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号が供給される。
【００４７】
次に、スイッチングオフ期間では、降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１に駆動信号が供給されないため、降圧チョッパ部３のスイッチング動作が停止する。このため、図７に示すように、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから、３次巻線Ｔ１２にも電圧が誘起されず、検出電圧Ｖ３がほぼ零となる。
【００４８】
ここで、短絡検出部１０の抵抗Ｒ６，Ｒ７及びコンデンサＣ５から成る積分回路の時定数は、スイッチングオン期間で充電されたコンデンサＣ５の充電電圧が、次のスイッチングオフ期間に亘って基準電圧ＶＲ１を上回る程度に設定される。このため、スイッチングオフ期間においてもコンデンサＣ５の充電電圧が基準電圧ＶＲ１を上回り、コンパレータＣＯＭ１の出力信号はハイレベルとなる。したがって、上記と同様に補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側のダイオードにＰＷＭ信号生成部７からのＰＷＭ信号が供給される。
【００４９】
すなわち、光源４の通常点灯時においては、実施形態２と同様に補填部９が駆動するため、スイッチングオフ期間においても突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。
【００５０】
次に、スイッチング素子Ｑ１が故障して短絡した場合、調光制御部３０からの駆動信号に依らずスイッチング素子Ｑ１はオン状態を維持するため、降圧チョッパ部３はスイッチング動作を停止する。これにより、１次巻線Ｔ１０に電圧が印加されないことから１次電圧Ｖ１はほぼ零となり、３次巻線Ｔ１２にも電圧が誘起されないことから検出電圧Ｖ３もほぼ零となる。
【００５１】
スイッチング素子Ｑ１の短絡状態が一定時間以上続くと、コンデンサＣ５が放電することにより充電電圧が基準電圧ＶＲ１を下回るため、コンパレータＣＯＭ１の出力信号がローレベルとなる。これにより、スイッチング素子Ｑ２がオフ、スイッチング素子Ｑ３がオンに切り替わるので、補填部９のフォトカプラＰＣ１の１次側のダイオードへのＰＷＭ信号の供給が遮断される。したがって、補填部９からサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加されなくなる。
【００５２】
このとき、２次巻線Ｔ１１にも駆動電圧Ｖ２が誘起されないことから、サイリスタＴＨ１は非導通状態となり、サーミスタＰＴＨ１を介して電流が流れる。サーミスタＰＴＨ１に電流が流れ続けると、サーミスタＰＴＨ１の温度が上昇し、その抵抗値が著しく増大する。これにより、整流部２で全波整流された脈流電圧の殆どがサーミスタＰＴＨ１に印加されるので、降圧チョッパ部３の出力電圧が低下し、点灯に必要な電圧を光源４に印加できなくなる。したがって、光源４が不点灯状態に切り替わるため、光源４に過電流が流れて発熱するのを防止することができる。
【００５３】
上述のように、本実施形態では、スイッチングオフ期間において補填部９を用いて突入電流防止部５のサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２を印加することで、スイッチングオフ期間においてもサイリスタＴＨ１の導通状態を維持することができる。また、本実施形態では、短絡検出部１０によって降圧チョッパ部３のスイッチング素子Ｑ１の短絡を検出し、補填部９の駆動を停止することができる。このため、ＰＷＭ信号のハイレベル期間において補填部９からサイリスタＴＨ１に駆動電圧Ｖ２が印加されるのを防ぐことができるので、実施形態２と比較して光源４に過電流が流れるのを防止する効果をより高めることができる。
【符号の説明】
【００５４】
３ 降圧チョッパ部
３０ 調光制御部
４ 光源
５ 突入電流防止部
６，９ 補填部
１０ 短絡検出部
ＰＴＨ１ サーミスタ
Ｑ１ スイッチング素子
Ｔ１ チョークコイル
ＴＨ１ サイリスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオードから成る光源と、チョークコイル及びスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより直流電源からの直流電圧を降圧して前記光源に点灯に必要な電圧を印加する降圧チョッパ部と、外部からの調光信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御し、前記調光信号の周波数よりも高い周波数の駆動信号を前記スイッチング素子に供給するスイッチングオン期間と、前記スイッチング素子への駆動信号の供給を停止するスイッチングオフ期間とを交互に繰り返して前記光源を調光する調光制御部と、正の温度係数を有するサーミスタ及び前記チョークコイルの２次巻線の誘起電圧を駆動電圧とするサイリスタの並列回路を有し、前記直流電源の投入時における突入電流を防止する突入電流防止部と、前記スイッチングオフ期間において前記サイリスタに駆動電圧を印加する補填部とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記補填部は、前記スイッチングオン期間において充電されるバックアップ電源であることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出部を備え、前記補填部は、前記短絡検出部において前記スイッチング素子の短絡を検出すると前記サイリスタへの駆動電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【請求項１】
発光ダイオードから成る光源と、チョークコイル及びスイッチング素子を有し、当該スイッチング素子のオン／オフを切り替えることにより直流電源からの直流電圧を降圧して前記光源に点灯に必要な電圧を印加する降圧チョッパ部と、外部からの調光信号に基づいて前記スイッチング素子を駆動制御し、前記調光信号の周波数よりも高い周波数の駆動信号を前記スイッチング素子に供給するスイッチングオン期間と、前記スイッチング素子への駆動信号の供給を停止するスイッチングオフ期間とを交互に繰り返して前記光源を調光する調光制御部と、正の温度係数を有するサーミスタ及び前記チョークコイルの２次巻線の誘起電圧を駆動電圧とするサイリスタの並列回路を有し、前記直流電源の投入時における突入電流を防止する突入電流防止部と、前記スイッチングオフ期間において前記サイリスタに駆動電圧を印加する補填部とを備えることを特徴とする電源装置。
【請求項２】
前記補填部は、前記スイッチングオン期間において充電されるバックアップ電源であることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
【請求項３】
前記スイッチング素子の短絡を検出する短絡検出部を備え、前記補填部は、前記短絡検出部において前記スイッチング素子の短絡を検出すると前記サイリスタへの駆動電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２８０６６（Ｐ２０１２−２２８０６６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９３３０５（Ｐ２０１１−９３３０５）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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