ＬＥＤランプ点灯装置
【課題】
ＬＥＤランプの点灯条件の変化に対応して都度閾値の設定を変更して電源回路を適切に制御するとともに所定範囲内の負荷電圧に適応し得るＬＥＤランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤランプ点灯装置は、出力端TS1、TS2に接続したＬＥＤランプLSを点灯するとともに所定範囲の負荷電圧に対応可能な電源回路DOCと、ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに所定時間電源回路の出力電圧をサンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして制御の閾値を都度決定するように構成されるとともに、出力電圧が閾値を逸脱したときに電源回路を制御して安全動作を行わせる制御手段CCと、を具備している。
ＬＥＤランプの点灯条件の変化に対応して都度閾値の設定を変更して電源回路を適切に制御するとともに所定範囲内の負荷電圧に適応し得るＬＥＤランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】
ＬＥＤランプ点灯装置は、出力端TS1、TS2に接続したＬＥＤランプLSを点灯するとともに所定範囲の負荷電圧に対応可能な電源回路DOCと、ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに所定時間電源回路の出力電圧をサンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして制御の閾値を都度決定するように構成されるとともに、出力電圧が閾値を逸脱したときに電源回路を制御して安全動作を行わせる制御手段CCと、を具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤランプを点灯するＬＥＤランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤランプ点灯装置において、ＬＥＤランプの電源回路に対する接続が外れるなどの理由でＬＥＤランプがオープンモードになったときには、アーク放電が発生しやすくなるので、保護動作をさせる必要性が高い。また、ＬＥＤランプが短絡して使用に耐えなくなった場合も負荷異常なので、保護動作をさせるのが好ましい。
【０００３】
そこで、負荷異常が発生したときに、これを検出してＬＥＤランプ点灯装置に保護動作をさせることができる。電源回路の出力電圧を監視して負荷異常を検出する場合、閾値を設定しておき、出力電圧がこの閾値を逸脱したときに異常であると判定するのが一般的である。
【０００４】
一方、例えば４５〜９５Vの範囲内で負荷電圧の異なるＬＥＤランプを同一の電源回路を用いて点灯可能にすることが要求されることがある。また、同一のＬＥＤランプであっても、調光することがある。この場合にも調光レベルに応じて負荷電圧が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１０１００号公報
【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、従来は、ＬＥＤランプの点灯条件が変化すると、閾値が固定されているために、適切な安全動作をさせることができなかった。すなわち、点灯条件の変化に対応して閾値を都度適切な値に追随させることができなかった。
【０００７】
本発明の実施形態は、ＬＥＤランプの点灯条件に対応して都度閾値の設定を変更して電源回路を適切に制御するとともに所定範囲内の負荷電圧に適応し得るＬＥＤランプ点灯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】
【０００８】
本発明の実施形態において、ＬＥＤランプ点灯装置は、電源回路および制御手段を具備している。電源回路は、その出力端に装着したＬＥＤランプを点灯する。制御手段は、ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに所定時間電源回路の出力電圧をサンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして制御の閾値を都度決定し、出力電圧が閾値を逸脱したときに電源回路を制御して安全動作を行わせる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに制御手段が電源回路の出力電圧を所定時間サンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして閾値を都度決定するように構成されているので、点灯条件の変動によって出力電圧が変化してもそれに追随して閾値が再度設定されるから、出力電圧が変化して閾値を逸脱したときに電源回路が安全動作を行うことにより、安全であるとともに所定範囲の負荷電圧に対応可能なＬＥＤランプ点灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のＬＥＤランプ点灯装置における第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】同じく安全動作制御の閾値の構成を説明する電圧レベルを示す線図である。
【図３】本発明のＬＥＤランプ点灯装置における第２の実施形態を示す回路図である。
【図４】同じく装着検出回路の動作時期および電圧関係を説明する電圧波形図である。
【図５】同じく装着検出回路の閾値と電源投入時の検出電圧の関係を説明する電圧波形
【図６】同じく装着脱時の各部波形図である。
【図７】同じく安全動作制御のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１の実施形態において、ＬＥＤランプ点灯装置は、図１に示すようにＬＥＤランプLSを点灯するために、電源回路DOC、負荷電圧検出回路VfD、調光信号発生回路DIMおよび制御手段CCを具備している。
【００１２】
最初に、負荷となるＬＥＤランプLSについて説明する。ＬＥＤランプLSは、本発明において照明目的に使用されるのが好適であるが、所望によりその他の用途に用いられることを許容する。使用するＬＥＤランプLSは、用いているＬＥＤledの数が特段限定されない。したがって、所要の光量を得るために複数のＬＥＤledを備えていることが許容される。この場合、複数のＬＥＤledは、直列接続回路または直並列回路を形成していることができる。しかし、単一のＬＥＤledからなるのであってもよい。
【００１３】
また、ＬＥＤランプLSは、後述する電源回路DOCの出力端に接続するために、受電端を備えていることが許容される。受電端は、口金の態様をなしていることが好ましいが、これに限定されない。なお、口金は、既知の各種構成を適宜採用することができる。要するに、上記出力端に接続するための手段であれば、その余の構成は特段限定されない。例えば、ＬＥＤランプLSの本体から導電線を経由して導出されたコネクタなどの態様をなしていてもよい。また、受電端が接続導体自体であってもよい。
【００１４】
さらに、ＬＥＤランプLSは、その形態が多様であることを許容する。例えば、両端に口金を備えた直管状や一端にねじ口金を備えた片口金白熱電球のような形状をなしているなどの形態とすることができる。
【００１５】
さらにまた、ＬＥＤランプLSは、後述する電源回路DOCに対してその所望の数を直列および／または並列接続することができる。なお、並列接続する際には、並列回路のそれぞれに流れる負荷電流が均等化するように定電流回路を介在させるのが好ましい。
【００１６】
図示の実施形態において、ＬＥＤランプLSは、直管状をなしていて、図示を省略している直管状の外管内に直列接続された複数のＬＥＤが分散配置され、両端に形成された受電端がピン形口金を構成している。
【００１７】
さらにまた、ＬＥＤランプLSは、その点灯時の負荷電圧が４５〜９５Vの範囲内にあることが許容される。
【００１８】
電源回路DOCについて説明する。電源回路DOCは、その入力端が交流電源ACに接続するとともに、ＬＥＤランプLSを接続する出力端を備えている。そして、出力端を経由してＬＥＤランプLSに直流電力を供給してこれを点灯する。なお、電源回路DOCは、直流電源DCおよびDC−DCコンバータCONVを備えた形態であるのが好ましい。
【００１９】
上記出力端は、ＬＥＤランプLSの受電端に適合するように構成されていればよく、その余の構成については特段限定されない。例えば、ソケットの形態をなしているのが好ましいが、ＬＥＤランプLSの受電端がコネクタの形態をなしている場合には、コネクタ受けの形態をなしていることが許容される。また、受電端が接続導体の形態をなしている場合には、接続導体を受容する端子台などの形態をなしていてもよい。
【００２０】
また、電源回路DOCがDC−DCコンバータCONVおよびその直流電源DCを備えている場合、DC−DCコンバータCONVとしては例えば各種チョッパが、変換効率が高く、しかも制御が容易であるので、好適である。DC−DCコンバータCONVは、一般には入力直流電圧を異なる電圧の直流に変換する。そして、出力電圧がＬＥＤランプLSに印加される。DC−DCコンバータCONVの出力を制御して出力電圧を調節することにより、ＬＥＤランプLSを所望のレベルに調光点灯させることもできる。
【００２１】
電源回路DOCを上述のようにDC−DCコンバータCONVを主体として構成する場合、その直流電源DCおよびDC-DCコンバータCONVを１対１の関係にして配設することができる。また、直流電源DCを共通にしてDC−DCコンバータCONVを１対複数の関係になるよう複数配設して、直流入力を複数のDC−DCコンバータCONVに並列的に供給するように構成してもよい。なお、後者の場合、所望により各DC−DCコンバータCONVをＬＥＤランプLSに隣接する位置に配設し、共通の直流電源DCをＬＥＤランプLSから離間した位置に配設することができる。
【００２２】
さらに、電源回路DOCは、その出力を定電流制御するように構成することが許容される。この場合、一部の動作領域、例えばＬＥＤランプLSの点灯電力が低電力の動作領域、換言すれば深調光領域では定電圧制御を行い、その他の動作領域では定電流制御を行うように複合制御特性が付与されていることを許容する。
【００２３】
さらにまた、電源回路DOCは、ＬＥＤランプLSの動作状態を変化させるために、ＬＥＤランプLSに供給する直流電力を出力制御信号、例えば調光信号に応じて変化させるように電源回路DOCの出力を可変に構成することができる。すなわち、後述する調光信号発生回路DIMから送出される調光信号に応じてＬＥＤランプLSを調光点灯させることができる。なお、調光信号は、PWM変調方式を採用して変調されていることが許容される。
【００２４】
DC−DCコンバータCONVは、直流電源DCから供給される直流入力を変換して所望の電圧を出力し、ＬＥＤランプLSを付勢して点灯させるが、その余の構成については特段限定されない。なお、DC-DCコンバータCONVは、直流電力を異なる直流電力に変換する装置であって、順変換装置とも称される変換装置であり、各種チョッパの他にフライバックコンバータ、フォワードコンバータおよびスイッチングレギュレータなどが含まれる。
【００２５】
DC−DCコンバータCONVに対して所要の入力を供給する直流電源DCは、その構成が特段限定されない。例えば、整流回路および平滑化回路を備え、その入力端が交流電源ACに接続する構成を用いることができる。平滑化回路としては、電解コンデンサを用いたり、昇圧チョッパを用いたりすることができる。なお、昇圧チョッパを用いることにより、交流電源AC側に流出する高調波を効果的に低減することもできる。
【００２６】
さらにまた、電源回路DOCは、負荷電圧が４５〜９５VのＬＥＤランプLSが出力端に接続しても、これを正常に点灯できるように構成されている。そのために、出力電圧がＬＥＤランプLSの負荷電圧に対応して可変になっている。
【００２７】
負荷電圧検出回路VfDについて説明する。負荷電圧検出回路VfDは、電源回路DOCの出力端に接続するＬＥＤランプLSの負荷電圧を出力端における出力電圧により検出する手段であり、後述する制御手段CCにその検出出力を制御入力する。また、負荷電圧検出回路VfDは、電源回路DOCの安全動作のために、閾値の決定に用いる出力電圧を検出して、後述する制御手段CCにおいて出力電圧が閾値を逸脱しないように監視して制御する。
【００２８】
調光信号発生回路DIMについて説明する。調光信号発生回路DIMは、調光信号を発生してこれを制御手段CCへ送出し、その調光信号に応じてＬＥＤランプLSを調光点灯させる手段である。このために、調光信号発生回路DIMは、その調光信号を適当な変調方式、例えばPWM方式に則り発生させる。また、調光信号発生回路DIMは、ＬＥＤランプ点灯装置から独立していて、しかもＬＥＤランプ点灯装置から離間した位置に配設してもよいし、ＬＥＤランプ点灯装置に内蔵してもよい。
【００２９】
調光信号発生回路DIMから制御手段CCへ送出される調光信号は、制御手段CC内で復調される。そして、調光度に応じて駆動信号発生回路DSGから出力する駆動信号を断続させる。
【００３０】
調光は、ＬＥＤランプLSの光出力が連続的に変化するに連続調光でもよいし、段階的に変化する調光でもよい。調光点灯中は、ＬＥＤランプLSを全光点灯するときに比較すると、負荷電圧が低下するので、負荷電圧検出回路VfDによって負荷電圧を検出して、調光点灯の有無およびその程度すなわち調光度を監視することが可能である。
【００３１】
制御手段CCについて説明する。制御手段CCは、例えば調光信号をチェックして、ＬＥＤランプLSの点灯条件すなわち調光度が変化したときに、負荷電圧検出回路VfDから制御入力した出力電圧をサンプリング値の平均値を求めるのに適当な所定時間、例えば500msの間連続してサンプリングし、かつその間のサンプリング値を平均化する。そして、出力電圧のサンプリング値の平均値を基準出力電圧Vfsとし、これに対する制御の幅を考慮して閾値THを決定する。
【００３２】
本実施形態において、閾値は、以下のように決定する。
【００３３】
すなわち、ＬＥＤランプLSの装着脱およびオープンモード故障に対する安全動作を目的とする場合は、例えば図２に示すように、基準出力電圧Vfs＋２０Vを上限閾値THUとする。そうして、出力電圧がこの上限閾値THUを超えたときに、制御手段CCは、装着脱またはオープンモード故障が発生したと判定して、電源回路DOCを制御して安全動作をさせる。その結果、装着脱時およびオープンモード故障時にアーク放電が発生したり、接触抵抗による異常発熱したりするのを防止することができる。
【００３４】
なお、上記「装着脱」とは、電源回路DOCの出力端に装着したＬＥＤランプLSが何らかの理由で上記出力端から外れたり、接触が緩くなって接触抵抗が大きくなったりすることをいう。接続が外れると、その際にアーク放電が発生しやすくなる。例えば、電源回路DOCが定電流制御形の場合、上記接続が外れると、電源回路DOCの出力電圧Vfが増大するので、一層アーク放電が発生しやすくなる。
【００３５】
また、所望によりＬＥＤランプLSの短絡モード故障に対する安全動作を電源回路DOCにさせるために、下限閾値THDを、上述の閾値THUに追加して設定することができる。この下限閾値THDは、例えば図２に示すように、基準出力電圧Vfsの１／２としている。したがって、制御手段CCは、出力電圧Vfが上記下限閾値THDを下回ったときに、電源回路DOCを制御して安全動作、すなわち好ましくはＬＥＤランプLSを消灯させれば、短絡モード故障時にＬＥＤランプ点灯装置の安全を図ることができる。
【００３６】
以上を要約すれば、第１の実施形態においては、上限閾値THUと下限閾値THDとの間の出力電圧が正常範囲である。したがって、制御手段CCは、上限閾値THUに対しては出力電圧がこの正常範囲を超えたときを、閾値を逸脱したときとして電源回路DOCを制御して安全動作をさせる。同様に下限閾値THDに対しては上記正常範囲を下回ったときを、閾値を逸脱したときとして安全動作をさせる。
【００３７】
次に、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化と閾値の設定との連係の仕方について説明する。本実施形態において、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化は、電源回路DOCの出力電圧を直接監視して点灯条件が変化したことを判定することができる。この場合、出力電圧が変化した際に、それが点灯条件の正常な変化なのか、異常状態が発生したのかを正確に見極める必要がある。これを見極めるには、例えば出力電圧の変化量や変化パターンを注意深く監視するのが好ましい。
【００３８】
しかし、上述の態様に代えて、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化を間接的にチェックすることが許容される。すなわち、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化をその制御信号、例えば調光信号をチェックすることで知ることができる。この態様は、比較的簡単に実施することができるので、推奨できる。また、今まで点灯していたＬＥＤランプLSを異なる定格負荷電圧のＬＥＤランプLSに交換したことによる点灯条件の変更の場合は、いったん電源をオフにしてから、ランプ交換を行うのがよい。そうすれば、ランプ交換後に再度電源を投入する際に、出力電圧を監視して閾値を上述の方法で新に設定し直すことができる。
【００３９】
ところで、制御手段CCは、電源回路DOCに対する上述の安全動作のための制御に加えて、出力制御特性を、例えば定電流制御、定電圧制御または定電力制御などにするための制御やＬＥＤランプLSを調光点灯するための出力調節制御などの機能を付加して構成することができる。
【００４０】
また、制御手段CCは、主としてデジタルデバイス、例えばマイコンを用いて構成するのが好ましいが、所望によりアナログ回路手段を用いてもよい。
【００４１】
次に、図３ないし図７を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。なお、図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４２】
第２の実施形態は、図３に示すように、電源回路DOCのDC−DCコンバータCONVが降圧チョッパを構成しているとともに、負荷電圧検出回路VfDが電圧分割回路により構成され、またこれに加えて装着検出回路LFDを具備している。
【００４３】
最初に、降圧チョッパについて説明する。降圧チョッパは、スイッチング素子Q1、インダクタLおよび出力コンデンサC1の直列回路が入力端T1、T2に接続している。なお、スイッチング素子Q1は、駆動信号発生回路DSGから駆動信号が供給されてスイッチング動作を行う。
【００４４】
また、インダクタLに対してダイオードD1および出力コンデンサC3の直列回路が図示極性で並列接続して、それらによる閉回路を形成している。そして、出力コンデンサC3の両端から電源回路DOCのDC−DCコンバータCONVの一対の出力端TS1、TS2が導出されている。なお、出力端TS1、TS2は、ソケットの形態をなしている。
【００４５】
負荷電圧検出回路VfDについて説明する。負荷電圧検出回路VfDは、出力端TS1、TS2間に抵抗器R3、R4の直列回路が接続する。そして、抵抗器R4の両端間に現れる出力電圧に比例する電圧を負荷電圧として制御手段CCに制御入力するように構成されている。負荷電圧検出回路VfDは、電源回路DOCのDC−DCコンバータCONVが動作中に負荷電圧を検出して、図１の実施形態において説明したように作用する。
【００４６】
装着検出回路LFDについて説明する。装着検出回路LFDは、電源投入時にＬＥＤランプLSの装着の有無をチェックする回路手段である。そして、抵抗器R1、R2、コンデンサC2およびダイオードD2を備えている。抵抗器R1およびR2は、直列回路を生成していて、その両端間に直流制御電圧Vccが印加される。なお、直流制御電圧Vccは、図示を省略している補助電源回路によって供給される。この補助電源回路は、交流電源ACに接続している。コンデンサC2は、抵抗器R2に並列接続して、抵抗器R2の端子電圧を平均化してから制御手段CCに制御入力するように作用する。ダイオードD2は、抵抗器R1およびR2の接続点と上記出力端TS1との間を図示の極性において接続して、電源回路DOCから電流が装着検出回路LFD内に回り込まないように阻止する。
【００４７】
制御手段CCについて説明する。制御手段CCは、負荷電圧検出回路VfDから制御入力した検出出力に基づいて前述のように可変の閾値を設定するとともに、主として装着脱を検出して電源回路DOCを制御し、安全動作を行わせる。
【００４８】
また、制御手段CCは、装着検出回路LFDから制御入力した検出出力を予め設定した閾値と比較して、電源投入時にＬＥＤランプLSの電源回路DOCの出力端への装着の有無を判定する。また、図３では省略しているが、制御手段CCは、交流電源ACに接続した補助電源回路から直流制御電源Vccの供給を受けて作動するマイコンによって構成されている。
【００４９】
ＬＥＤランプLSについて説明する。ＬＥＤランプLSは、その一対の受電端TB1、TB2が口金の形態をなしていて、電源回路DOCの出力端TS1、TS2のソケットに着脱自在に装着してＬＥＤランプLSを電源回路DOCに接続すると同時にＬＥＤランプLSを出力端TS1、TS2を構成するソケットに支持させるように構成されている。
【００５０】
また、複数のＬＥＤledの直列回路と一対の受電端TB1、TB2との間にダイオードブリッジDBおよびブリーダー抵抗器RLがそれぞれ並列接続している。なお、ブリーダー抵抗器RLは、これを配設することで装着検出回路LFDによる装着検出および負荷電圧検出回路VfDによる装着脱検出を安定、かつ確実に行うのに寄与する。また、ＬＥＤランプLSは、その全体の形態が細長い管状を呈している。ダイオードブリッジDBは、ＬＥＤランプLSを電源回路DOCに対して無極性化している。
【００５１】
次に、図４および図５を参照して装着検出回路LFDによるＬＥＤランプLSの装着検出の態様を説明する。装着検出回路LFDが作動するのは、図４から理解できるように、電源回路DOCが作動していないで、かつ装着検出回路LFDが直流制御電圧Vccによって付勢されているときである。
【００５２】
上記条件は、図１に示すＬＥＤ点灯装置に対する交流電源ACが図４の時間t0において投入されたときに直流制御電圧Vccが立ち上がりを開始するとともに、時間t1において電源回路DOCが動作を開始する以前の状態にあるときの時間帯おいてに、満足される。なお、図４において、カーブVccは直流制御電圧Vccの立ち上がりを示し、カーブVfは電源回路DOCの出力電圧の立ち上がりを示している。両カーブVccおよびカーブVfの波高値から理解できるように、電源回路DOCの出力電圧Vfは、直流制御電圧Vccより明らかに高い。
【００５３】
上述した装着検出回路LFDの動作時において、電源回路DOCの出力端TS1、TS2にＬＥＤランプLSの受電端TB1、TB2が適正に接続した、いわゆる装着状態にある場合について説明する。この場合、直流制御電圧Vccが印加される回路は、抵抗器R1と、抵抗器R2および主としてブリーダー抵抗器RLとなるＬＥＤランプLSの並列回路と、の直列回路である。そして、上記並列回路の合成抵抗は、上述の接続のためにその抵抗値がR2・RL／（R2＋RL）となるので、抵抗器R2単体のそれより小さくなる。その結果、抵抗器R2の両端の電圧は、抵抗器R1と上記合成抵抗との比で決まるから、ＬＥＤランプLSが接続していないときより低くなる。そのため、抵抗器R2の両端の上記電圧は、低くなり、コンデンサC2で平均化されたうえで制御手段CCにＬＥＤランプLSの装着時の出力電圧VccLとして制御入力する。
【００５４】
これに対して、電源回路DOCの出力端TS1、TS2にＬＥＤランプLSの受電端TB1、TB2が適正に接続していない非装着時にある場合について説明する。この場合、直流制御電圧Vccが印加される回路は、抵抗器R1および抵抗器R2の直列回路である。抵抗器R2単体の抵抗値は、前記合成抵抗のそれより大きい。その結果、抵抗器R2の両端の電圧は、抵抗器R1とR2の比で決まるから、ＬＥＤランプLSが接続しているときより高くなる。抵抗器R2の両端の上記電圧は、コンデンサC2で平均化されたうえで制御手段CCにＬＥＤランプLSの非装着時の出力電圧VccHとして制御入力する。
【００５５】
制御手段CCは、制御入力した上述の出力電圧VccLおよびVccHを図５に示す閾値THと比較する。そして、出力電圧VccLに対してはＬＥＤランプLSが出力端TS1、TS2に装着していると判定し、図２の駆動信号発生回路DSGを制御してスイッチング素子Q1をスイッチングさせるので、DC−DCコンバータCONVは通常の動作を開始する。その結果、ＬＥＤランプLSが点灯する。
【００５６】
これに対して、出力電圧VccHに対しては制御手段CCが、ＬＥＤランプLSが非装着であると判定し、図３の駆動信号発生回路DSGを制御してスイッチング素子Q1をオンさせないので、DC−DCコンバータCONVは停止状態を維持して安全動作を行う。
【００５７】
図６を参照してＬＥＤ照明ランプLSの点灯中における装着脱および再装着の際の各部の電圧関係を説明する。図において、（ａ）は負荷電圧検出回路VfDの出力電圧Vfの波形、（ｂ）は駆動信号電圧VGの波形、（ｃ）はＬＥＤランプLSの両端電圧VLの波形、をそれぞれ示している。
【００５８】
そうして、時間t3においてＬＥＤランプLSの装着脱が発生すると、（ｂ）の駆動信号は継続して発生しているので、電源回路DOCが継続動作をしているため、電源回路DOCは無負荷となり、（ａ）の出力電圧が上昇する。一方、ＬＥＤランプLSの両端電圧は、装着脱発生時点でパルス状に高くなり、その後両端電圧は急激に低下して０になる。時間t4においてＬＥＤランプLSが再装着されると、（ａ）の出力電圧および（ｃ）の両端電圧が元に戻る。
【００５９】
次に、図７を参照して安全動作制御の流れについて説明する。第２の実施形態において、安全動作制御は、３つのチェックすなわち装着チェック、調光信号チェックおよび負荷電圧チェックに基づいて実行される。これらの手順を説明する前に、上記各チェックの意味について理解を容易にするために、それぞれを説明する。
【００６０】
電源投入時の装着チェックは、電源投入時および点灯中に制御手段CCにより行われる。電源投入時に行われる装着チェックは、装着検出回路LFDによる検出結果に基づいて前述のように行われる。しかし、この検出は、ＬＥＤランプLSの点灯中に誤動作しやすいので、点灯中の装着脱検出は、装着検出回路LFDに代わって負荷電圧検出回路VfDが行い、その際の検出結果に基づいて後述する手順によって行う。
【００６１】
調光信号チェックは、調光信号発生回路DIMから送出される調光信号を制御手段CCにおいてチェックすることをいう。調光信号をチェックすることにより、ＬＥＤランプLSの消灯の有無および調光度を知ることができる。すなわち、調光信号には、調光度０〜１００%を含ませることができる。ここで、調光度０%は消灯である。調光度１００%は全光点灯である。したがって、調光信号が０%でなければ、ＬＥＤランプLSの点灯を意味することになるから、点灯の有無をチェックすることが可能になる。また、調光信号が０%以外であれば、調光の程度すなわち調光度を知ることが可能になる。
【００６２】
したがって、調光度に応じた閾値を設定し直すことが可能になる。この場合、閾値を調光度ごとに予め決定しておき、これをテーブルデータ化して制御手段CC内のメモリに記憶させておき、閾値設定時に調光度に応じた閾値を読み出して設定するように構成することができる。また、所望により後述する負荷電圧チェックにより実行されている調光度を判定し、その調光度に対応した閾値を設定してもよい。
【００６３】
負荷電圧チェックは、ＬＥＤランプLS点灯中に行われ、設定された閾値を逸脱していないかを監視する。また、所望により上述のように閾値を設定するために、実行されている調光度をチェックすることもできる。
【００６４】
次に、以上の説明による理解の下に、図７に示す安全動作制御のフローチャートの手順を説明する。
【００６５】
［装着検出］ 交流電源ACを投入すると、最初に装着検出が行われる。この装着検出は、前述のように装着検出回路LFDの検出出力に基づいて行われる。なお、上記電源投入の直後には、補助直流電源の立ち上がりが早いので、ここから供給されるVccにより制御手段CCおよび装着検出回路LFDが動作を開始する。これに対して、電源回路DOCは、制御手段CCからの指令に基づいて駆動信号発生回路DSGが動作を開始した後にDC−DCコンバータCONVが立ち上がるので、図４に示すように、電源回路DOCの出力端TS1、TS2間に現れる電圧は、最初Vccであり、若干の時間遅れの後に電源回路DOCの出力電圧Vfが現れる。
【００６６】
装着検出の結果、ＬＥＤランプLSが電源回路DOCの出力端TS1、TS2に装着されている「ランプあり」であれば、次の調光信号チェック１に移行する。装着検出の結果、非装着の「ランプなし」であれば、再度装着検出が繰り返される。
【００６７】
［調光信号チェック１］ 調光信号チェック１は、ＬＥＤランプLSの消灯の有無をチェックする。その結果、「消灯でない」であれば、点灯を許可する。この許可により、制御手段CCが電源回路DOCの動作を開始させる。調光信号チェック１の結果、「消灯」であれば、装着検出に戻ってこれを再度繰り返す。
【００６８】
［調光信号チェック２］ 点灯許可を得てＬＥＤランプLSが点灯した後に調光信号チェック２が行われる。この調光信号チェック２は、調光信号の変化の有無をチェックする。その結果、「変化なし」であれば、次の負荷電圧チェックに移行する。調光信号チェック２の結果、「変化あり」であれば、調光信号チェック３に移行する。
【００６９】
［調光信号チェック３］ 調光信号チェック３は、再びＬＥＤランプLSの消灯の有無をチェックする。その結果、「消灯でない」であれば、閾値を決める。調光信号チェック３の結果、「消灯」であれば、再び装着検出へ戻り、これを繰り返す。
【００７０】
［負荷電圧チェック］ 負荷電圧チェックは、検出した負荷電圧と閾値を比較してＬＥＤランプLS側を保護するために、電源回路DOCに安全動作をさせることの要否をチェックする。その結果、負荷電圧が「閾値内」で閾値を逸脱していないのであれば、再び調光信号チェック２に戻る。負荷電圧チェックの結果、「閾値逸脱」であれば、電源回路DOCに安全動作をさせて、安全動作制御が終了する。
【符号の説明】
【００７１】
AC…交流電源、CC…制御手段、CONV…DC-DCコンバータ、D1、D2…ダイオード、
DB…ダイオードブリッジ、DC…直流電源、DIM…調光信号発生回路、DOC…電源回路、
L…インダクタ、led…ＬＥＤ、LFD…装着検出回路、LS…ＬＥＤランプ、
Q1…スイッチング素子、R1、R2…抵抗器、RL…ブリーダー抵抗器、SDC…補助電源回、
TB1、TB2…受電端子、TS1、TS2…出力端、Vcc…直流制御電圧、VfD…出力電圧検出回路
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ＬＥＤランプを点灯するＬＥＤランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤランプ点灯装置において、ＬＥＤランプの電源回路に対する接続が外れるなどの理由でＬＥＤランプがオープンモードになったときには、アーク放電が発生しやすくなるので、保護動作をさせる必要性が高い。また、ＬＥＤランプが短絡して使用に耐えなくなった場合も負荷異常なので、保護動作をさせるのが好ましい。
【０００３】
そこで、負荷異常が発生したときに、これを検出してＬＥＤランプ点灯装置に保護動作をさせることができる。電源回路の出力電圧を監視して負荷異常を検出する場合、閾値を設定しておき、出力電圧がこの閾値を逸脱したときに異常であると判定するのが一般的である。
【０００４】
一方、例えば４５〜９５Vの範囲内で負荷電圧の異なるＬＥＤランプを同一の電源回路を用いて点灯可能にすることが要求されることがある。また、同一のＬＥＤランプであっても、調光することがある。この場合にも調光レベルに応じて負荷電圧が変化する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０１０１００号公報
【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、従来は、ＬＥＤランプの点灯条件が変化すると、閾値が固定されているために、適切な安全動作をさせることができなかった。すなわち、点灯条件の変化に対応して閾値を都度適切な値に追随させることができなかった。
【０００７】
本発明の実施形態は、ＬＥＤランプの点灯条件に対応して都度閾値の設定を変更して電源回路を適切に制御するとともに所定範囲内の負荷電圧に適応し得るＬＥＤランプ点灯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】
【０００８】
本発明の実施形態において、ＬＥＤランプ点灯装置は、電源回路および制御手段を具備している。電源回路は、その出力端に装着したＬＥＤランプを点灯する。制御手段は、ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに所定時間電源回路の出力電圧をサンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして制御の閾値を都度決定し、出力電圧が閾値を逸脱したときに電源回路を制御して安全動作を行わせる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の実施形態によれば、ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに制御手段が電源回路の出力電圧を所定時間サンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして閾値を都度決定するように構成されているので、点灯条件の変動によって出力電圧が変化してもそれに追随して閾値が再度設定されるから、出力電圧が変化して閾値を逸脱したときに電源回路が安全動作を行うことにより、安全であるとともに所定範囲の負荷電圧に対応可能なＬＥＤランプ点灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のＬＥＤランプ点灯装置における第１の実施形態を示す回路図である。
【図２】同じく安全動作制御の閾値の構成を説明する電圧レベルを示す線図である。
【図３】本発明のＬＥＤランプ点灯装置における第２の実施形態を示す回路図である。
【図４】同じく装着検出回路の動作時期および電圧関係を説明する電圧波形図である。
【図５】同じく装着検出回路の閾値と電源投入時の検出電圧の関係を説明する電圧波形
【図６】同じく装着脱時の各部波形図である。
【図７】同じく安全動作制御のフローチャートである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の第１の実施形態において、ＬＥＤランプ点灯装置は、図１に示すようにＬＥＤランプLSを点灯するために、電源回路DOC、負荷電圧検出回路VfD、調光信号発生回路DIMおよび制御手段CCを具備している。
【００１２】
最初に、負荷となるＬＥＤランプLSについて説明する。ＬＥＤランプLSは、本発明において照明目的に使用されるのが好適であるが、所望によりその他の用途に用いられることを許容する。使用するＬＥＤランプLSは、用いているＬＥＤledの数が特段限定されない。したがって、所要の光量を得るために複数のＬＥＤledを備えていることが許容される。この場合、複数のＬＥＤledは、直列接続回路または直並列回路を形成していることができる。しかし、単一のＬＥＤledからなるのであってもよい。
【００１３】
また、ＬＥＤランプLSは、後述する電源回路DOCの出力端に接続するために、受電端を備えていることが許容される。受電端は、口金の態様をなしていることが好ましいが、これに限定されない。なお、口金は、既知の各種構成を適宜採用することができる。要するに、上記出力端に接続するための手段であれば、その余の構成は特段限定されない。例えば、ＬＥＤランプLSの本体から導電線を経由して導出されたコネクタなどの態様をなしていてもよい。また、受電端が接続導体自体であってもよい。
【００１４】
さらに、ＬＥＤランプLSは、その形態が多様であることを許容する。例えば、両端に口金を備えた直管状や一端にねじ口金を備えた片口金白熱電球のような形状をなしているなどの形態とすることができる。
【００１５】
さらにまた、ＬＥＤランプLSは、後述する電源回路DOCに対してその所望の数を直列および／または並列接続することができる。なお、並列接続する際には、並列回路のそれぞれに流れる負荷電流が均等化するように定電流回路を介在させるのが好ましい。
【００１６】
図示の実施形態において、ＬＥＤランプLSは、直管状をなしていて、図示を省略している直管状の外管内に直列接続された複数のＬＥＤが分散配置され、両端に形成された受電端がピン形口金を構成している。
【００１７】
さらにまた、ＬＥＤランプLSは、その点灯時の負荷電圧が４５〜９５Vの範囲内にあることが許容される。
【００１８】
電源回路DOCについて説明する。電源回路DOCは、その入力端が交流電源ACに接続するとともに、ＬＥＤランプLSを接続する出力端を備えている。そして、出力端を経由してＬＥＤランプLSに直流電力を供給してこれを点灯する。なお、電源回路DOCは、直流電源DCおよびDC−DCコンバータCONVを備えた形態であるのが好ましい。
【００１９】
上記出力端は、ＬＥＤランプLSの受電端に適合するように構成されていればよく、その余の構成については特段限定されない。例えば、ソケットの形態をなしているのが好ましいが、ＬＥＤランプLSの受電端がコネクタの形態をなしている場合には、コネクタ受けの形態をなしていることが許容される。また、受電端が接続導体の形態をなしている場合には、接続導体を受容する端子台などの形態をなしていてもよい。
【００２０】
また、電源回路DOCがDC−DCコンバータCONVおよびその直流電源DCを備えている場合、DC−DCコンバータCONVとしては例えば各種チョッパが、変換効率が高く、しかも制御が容易であるので、好適である。DC−DCコンバータCONVは、一般には入力直流電圧を異なる電圧の直流に変換する。そして、出力電圧がＬＥＤランプLSに印加される。DC−DCコンバータCONVの出力を制御して出力電圧を調節することにより、ＬＥＤランプLSを所望のレベルに調光点灯させることもできる。
【００２１】
電源回路DOCを上述のようにDC−DCコンバータCONVを主体として構成する場合、その直流電源DCおよびDC-DCコンバータCONVを１対１の関係にして配設することができる。また、直流電源DCを共通にしてDC−DCコンバータCONVを１対複数の関係になるよう複数配設して、直流入力を複数のDC−DCコンバータCONVに並列的に供給するように構成してもよい。なお、後者の場合、所望により各DC−DCコンバータCONVをＬＥＤランプLSに隣接する位置に配設し、共通の直流電源DCをＬＥＤランプLSから離間した位置に配設することができる。
【００２２】
さらに、電源回路DOCは、その出力を定電流制御するように構成することが許容される。この場合、一部の動作領域、例えばＬＥＤランプLSの点灯電力が低電力の動作領域、換言すれば深調光領域では定電圧制御を行い、その他の動作領域では定電流制御を行うように複合制御特性が付与されていることを許容する。
【００２３】
さらにまた、電源回路DOCは、ＬＥＤランプLSの動作状態を変化させるために、ＬＥＤランプLSに供給する直流電力を出力制御信号、例えば調光信号に応じて変化させるように電源回路DOCの出力を可変に構成することができる。すなわち、後述する調光信号発生回路DIMから送出される調光信号に応じてＬＥＤランプLSを調光点灯させることができる。なお、調光信号は、PWM変調方式を採用して変調されていることが許容される。
【００２４】
DC−DCコンバータCONVは、直流電源DCから供給される直流入力を変換して所望の電圧を出力し、ＬＥＤランプLSを付勢して点灯させるが、その余の構成については特段限定されない。なお、DC-DCコンバータCONVは、直流電力を異なる直流電力に変換する装置であって、順変換装置とも称される変換装置であり、各種チョッパの他にフライバックコンバータ、フォワードコンバータおよびスイッチングレギュレータなどが含まれる。
【００２５】
DC−DCコンバータCONVに対して所要の入力を供給する直流電源DCは、その構成が特段限定されない。例えば、整流回路および平滑化回路を備え、その入力端が交流電源ACに接続する構成を用いることができる。平滑化回路としては、電解コンデンサを用いたり、昇圧チョッパを用いたりすることができる。なお、昇圧チョッパを用いることにより、交流電源AC側に流出する高調波を効果的に低減することもできる。
【００２６】
さらにまた、電源回路DOCは、負荷電圧が４５〜９５VのＬＥＤランプLSが出力端に接続しても、これを正常に点灯できるように構成されている。そのために、出力電圧がＬＥＤランプLSの負荷電圧に対応して可変になっている。
【００２７】
負荷電圧検出回路VfDについて説明する。負荷電圧検出回路VfDは、電源回路DOCの出力端に接続するＬＥＤランプLSの負荷電圧を出力端における出力電圧により検出する手段であり、後述する制御手段CCにその検出出力を制御入力する。また、負荷電圧検出回路VfDは、電源回路DOCの安全動作のために、閾値の決定に用いる出力電圧を検出して、後述する制御手段CCにおいて出力電圧が閾値を逸脱しないように監視して制御する。
【００２８】
調光信号発生回路DIMについて説明する。調光信号発生回路DIMは、調光信号を発生してこれを制御手段CCへ送出し、その調光信号に応じてＬＥＤランプLSを調光点灯させる手段である。このために、調光信号発生回路DIMは、その調光信号を適当な変調方式、例えばPWM方式に則り発生させる。また、調光信号発生回路DIMは、ＬＥＤランプ点灯装置から独立していて、しかもＬＥＤランプ点灯装置から離間した位置に配設してもよいし、ＬＥＤランプ点灯装置に内蔵してもよい。
【００２９】
調光信号発生回路DIMから制御手段CCへ送出される調光信号は、制御手段CC内で復調される。そして、調光度に応じて駆動信号発生回路DSGから出力する駆動信号を断続させる。
【００３０】
調光は、ＬＥＤランプLSの光出力が連続的に変化するに連続調光でもよいし、段階的に変化する調光でもよい。調光点灯中は、ＬＥＤランプLSを全光点灯するときに比較すると、負荷電圧が低下するので、負荷電圧検出回路VfDによって負荷電圧を検出して、調光点灯の有無およびその程度すなわち調光度を監視することが可能である。
【００３１】
制御手段CCについて説明する。制御手段CCは、例えば調光信号をチェックして、ＬＥＤランプLSの点灯条件すなわち調光度が変化したときに、負荷電圧検出回路VfDから制御入力した出力電圧をサンプリング値の平均値を求めるのに適当な所定時間、例えば500msの間連続してサンプリングし、かつその間のサンプリング値を平均化する。そして、出力電圧のサンプリング値の平均値を基準出力電圧Vfsとし、これに対する制御の幅を考慮して閾値THを決定する。
【００３２】
本実施形態において、閾値は、以下のように決定する。
【００３３】
すなわち、ＬＥＤランプLSの装着脱およびオープンモード故障に対する安全動作を目的とする場合は、例えば図２に示すように、基準出力電圧Vfs＋２０Vを上限閾値THUとする。そうして、出力電圧がこの上限閾値THUを超えたときに、制御手段CCは、装着脱またはオープンモード故障が発生したと判定して、電源回路DOCを制御して安全動作をさせる。その結果、装着脱時およびオープンモード故障時にアーク放電が発生したり、接触抵抗による異常発熱したりするのを防止することができる。
【００３４】
なお、上記「装着脱」とは、電源回路DOCの出力端に装着したＬＥＤランプLSが何らかの理由で上記出力端から外れたり、接触が緩くなって接触抵抗が大きくなったりすることをいう。接続が外れると、その際にアーク放電が発生しやすくなる。例えば、電源回路DOCが定電流制御形の場合、上記接続が外れると、電源回路DOCの出力電圧Vfが増大するので、一層アーク放電が発生しやすくなる。
【００３５】
また、所望によりＬＥＤランプLSの短絡モード故障に対する安全動作を電源回路DOCにさせるために、下限閾値THDを、上述の閾値THUに追加して設定することができる。この下限閾値THDは、例えば図２に示すように、基準出力電圧Vfsの１／２としている。したがって、制御手段CCは、出力電圧Vfが上記下限閾値THDを下回ったときに、電源回路DOCを制御して安全動作、すなわち好ましくはＬＥＤランプLSを消灯させれば、短絡モード故障時にＬＥＤランプ点灯装置の安全を図ることができる。
【００３６】
以上を要約すれば、第１の実施形態においては、上限閾値THUと下限閾値THDとの間の出力電圧が正常範囲である。したがって、制御手段CCは、上限閾値THUに対しては出力電圧がこの正常範囲を超えたときを、閾値を逸脱したときとして電源回路DOCを制御して安全動作をさせる。同様に下限閾値THDに対しては上記正常範囲を下回ったときを、閾値を逸脱したときとして安全動作をさせる。
【００３７】
次に、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化と閾値の設定との連係の仕方について説明する。本実施形態において、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化は、電源回路DOCの出力電圧を直接監視して点灯条件が変化したことを判定することができる。この場合、出力電圧が変化した際に、それが点灯条件の正常な変化なのか、異常状態が発生したのかを正確に見極める必要がある。これを見極めるには、例えば出力電圧の変化量や変化パターンを注意深く監視するのが好ましい。
【００３８】
しかし、上述の態様に代えて、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化を間接的にチェックすることが許容される。すなわち、ＬＥＤランプLSの点灯条件の変化をその制御信号、例えば調光信号をチェックすることで知ることができる。この態様は、比較的簡単に実施することができるので、推奨できる。また、今まで点灯していたＬＥＤランプLSを異なる定格負荷電圧のＬＥＤランプLSに交換したことによる点灯条件の変更の場合は、いったん電源をオフにしてから、ランプ交換を行うのがよい。そうすれば、ランプ交換後に再度電源を投入する際に、出力電圧を監視して閾値を上述の方法で新に設定し直すことができる。
【００３９】
ところで、制御手段CCは、電源回路DOCに対する上述の安全動作のための制御に加えて、出力制御特性を、例えば定電流制御、定電圧制御または定電力制御などにするための制御やＬＥＤランプLSを調光点灯するための出力調節制御などの機能を付加して構成することができる。
【００４０】
また、制御手段CCは、主としてデジタルデバイス、例えばマイコンを用いて構成するのが好ましいが、所望によりアナログ回路手段を用いてもよい。
【００４１】
次に、図３ないし図７を参照して本発明の第２の実施形態について説明する。なお、図において、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００４２】
第２の実施形態は、図３に示すように、電源回路DOCのDC−DCコンバータCONVが降圧チョッパを構成しているとともに、負荷電圧検出回路VfDが電圧分割回路により構成され、またこれに加えて装着検出回路LFDを具備している。
【００４３】
最初に、降圧チョッパについて説明する。降圧チョッパは、スイッチング素子Q1、インダクタLおよび出力コンデンサC1の直列回路が入力端T1、T2に接続している。なお、スイッチング素子Q1は、駆動信号発生回路DSGから駆動信号が供給されてスイッチング動作を行う。
【００４４】
また、インダクタLに対してダイオードD1および出力コンデンサC3の直列回路が図示極性で並列接続して、それらによる閉回路を形成している。そして、出力コンデンサC3の両端から電源回路DOCのDC−DCコンバータCONVの一対の出力端TS1、TS2が導出されている。なお、出力端TS1、TS2は、ソケットの形態をなしている。
【００４５】
負荷電圧検出回路VfDについて説明する。負荷電圧検出回路VfDは、出力端TS1、TS2間に抵抗器R3、R4の直列回路が接続する。そして、抵抗器R4の両端間に現れる出力電圧に比例する電圧を負荷電圧として制御手段CCに制御入力するように構成されている。負荷電圧検出回路VfDは、電源回路DOCのDC−DCコンバータCONVが動作中に負荷電圧を検出して、図１の実施形態において説明したように作用する。
【００４６】
装着検出回路LFDについて説明する。装着検出回路LFDは、電源投入時にＬＥＤランプLSの装着の有無をチェックする回路手段である。そして、抵抗器R1、R2、コンデンサC2およびダイオードD2を備えている。抵抗器R1およびR2は、直列回路を生成していて、その両端間に直流制御電圧Vccが印加される。なお、直流制御電圧Vccは、図示を省略している補助電源回路によって供給される。この補助電源回路は、交流電源ACに接続している。コンデンサC2は、抵抗器R2に並列接続して、抵抗器R2の端子電圧を平均化してから制御手段CCに制御入力するように作用する。ダイオードD2は、抵抗器R1およびR2の接続点と上記出力端TS1との間を図示の極性において接続して、電源回路DOCから電流が装着検出回路LFD内に回り込まないように阻止する。
【００４７】
制御手段CCについて説明する。制御手段CCは、負荷電圧検出回路VfDから制御入力した検出出力に基づいて前述のように可変の閾値を設定するとともに、主として装着脱を検出して電源回路DOCを制御し、安全動作を行わせる。
【００４８】
また、制御手段CCは、装着検出回路LFDから制御入力した検出出力を予め設定した閾値と比較して、電源投入時にＬＥＤランプLSの電源回路DOCの出力端への装着の有無を判定する。また、図３では省略しているが、制御手段CCは、交流電源ACに接続した補助電源回路から直流制御電源Vccの供給を受けて作動するマイコンによって構成されている。
【００４９】
ＬＥＤランプLSについて説明する。ＬＥＤランプLSは、その一対の受電端TB1、TB2が口金の形態をなしていて、電源回路DOCの出力端TS1、TS2のソケットに着脱自在に装着してＬＥＤランプLSを電源回路DOCに接続すると同時にＬＥＤランプLSを出力端TS1、TS2を構成するソケットに支持させるように構成されている。
【００５０】
また、複数のＬＥＤledの直列回路と一対の受電端TB1、TB2との間にダイオードブリッジDBおよびブリーダー抵抗器RLがそれぞれ並列接続している。なお、ブリーダー抵抗器RLは、これを配設することで装着検出回路LFDによる装着検出および負荷電圧検出回路VfDによる装着脱検出を安定、かつ確実に行うのに寄与する。また、ＬＥＤランプLSは、その全体の形態が細長い管状を呈している。ダイオードブリッジDBは、ＬＥＤランプLSを電源回路DOCに対して無極性化している。
【００５１】
次に、図４および図５を参照して装着検出回路LFDによるＬＥＤランプLSの装着検出の態様を説明する。装着検出回路LFDが作動するのは、図４から理解できるように、電源回路DOCが作動していないで、かつ装着検出回路LFDが直流制御電圧Vccによって付勢されているときである。
【００５２】
上記条件は、図１に示すＬＥＤ点灯装置に対する交流電源ACが図４の時間t0において投入されたときに直流制御電圧Vccが立ち上がりを開始するとともに、時間t1において電源回路DOCが動作を開始する以前の状態にあるときの時間帯おいてに、満足される。なお、図４において、カーブVccは直流制御電圧Vccの立ち上がりを示し、カーブVfは電源回路DOCの出力電圧の立ち上がりを示している。両カーブVccおよびカーブVfの波高値から理解できるように、電源回路DOCの出力電圧Vfは、直流制御電圧Vccより明らかに高い。
【００５３】
上述した装着検出回路LFDの動作時において、電源回路DOCの出力端TS1、TS2にＬＥＤランプLSの受電端TB1、TB2が適正に接続した、いわゆる装着状態にある場合について説明する。この場合、直流制御電圧Vccが印加される回路は、抵抗器R1と、抵抗器R2および主としてブリーダー抵抗器RLとなるＬＥＤランプLSの並列回路と、の直列回路である。そして、上記並列回路の合成抵抗は、上述の接続のためにその抵抗値がR2・RL／（R2＋RL）となるので、抵抗器R2単体のそれより小さくなる。その結果、抵抗器R2の両端の電圧は、抵抗器R1と上記合成抵抗との比で決まるから、ＬＥＤランプLSが接続していないときより低くなる。そのため、抵抗器R2の両端の上記電圧は、低くなり、コンデンサC2で平均化されたうえで制御手段CCにＬＥＤランプLSの装着時の出力電圧VccLとして制御入力する。
【００５４】
これに対して、電源回路DOCの出力端TS1、TS2にＬＥＤランプLSの受電端TB1、TB2が適正に接続していない非装着時にある場合について説明する。この場合、直流制御電圧Vccが印加される回路は、抵抗器R1および抵抗器R2の直列回路である。抵抗器R2単体の抵抗値は、前記合成抵抗のそれより大きい。その結果、抵抗器R2の両端の電圧は、抵抗器R1とR2の比で決まるから、ＬＥＤランプLSが接続しているときより高くなる。抵抗器R2の両端の上記電圧は、コンデンサC2で平均化されたうえで制御手段CCにＬＥＤランプLSの非装着時の出力電圧VccHとして制御入力する。
【００５５】
制御手段CCは、制御入力した上述の出力電圧VccLおよびVccHを図５に示す閾値THと比較する。そして、出力電圧VccLに対してはＬＥＤランプLSが出力端TS1、TS2に装着していると判定し、図２の駆動信号発生回路DSGを制御してスイッチング素子Q1をスイッチングさせるので、DC−DCコンバータCONVは通常の動作を開始する。その結果、ＬＥＤランプLSが点灯する。
【００５６】
これに対して、出力電圧VccHに対しては制御手段CCが、ＬＥＤランプLSが非装着であると判定し、図３の駆動信号発生回路DSGを制御してスイッチング素子Q1をオンさせないので、DC−DCコンバータCONVは停止状態を維持して安全動作を行う。
【００５７】
図６を参照してＬＥＤ照明ランプLSの点灯中における装着脱および再装着の際の各部の電圧関係を説明する。図において、（ａ）は負荷電圧検出回路VfDの出力電圧Vfの波形、（ｂ）は駆動信号電圧VGの波形、（ｃ）はＬＥＤランプLSの両端電圧VLの波形、をそれぞれ示している。
【００５８】
そうして、時間t3においてＬＥＤランプLSの装着脱が発生すると、（ｂ）の駆動信号は継続して発生しているので、電源回路DOCが継続動作をしているため、電源回路DOCは無負荷となり、（ａ）の出力電圧が上昇する。一方、ＬＥＤランプLSの両端電圧は、装着脱発生時点でパルス状に高くなり、その後両端電圧は急激に低下して０になる。時間t4においてＬＥＤランプLSが再装着されると、（ａ）の出力電圧および（ｃ）の両端電圧が元に戻る。
【００５９】
次に、図７を参照して安全動作制御の流れについて説明する。第２の実施形態において、安全動作制御は、３つのチェックすなわち装着チェック、調光信号チェックおよび負荷電圧チェックに基づいて実行される。これらの手順を説明する前に、上記各チェックの意味について理解を容易にするために、それぞれを説明する。
【００６０】
電源投入時の装着チェックは、電源投入時および点灯中に制御手段CCにより行われる。電源投入時に行われる装着チェックは、装着検出回路LFDによる検出結果に基づいて前述のように行われる。しかし、この検出は、ＬＥＤランプLSの点灯中に誤動作しやすいので、点灯中の装着脱検出は、装着検出回路LFDに代わって負荷電圧検出回路VfDが行い、その際の検出結果に基づいて後述する手順によって行う。
【００６１】
調光信号チェックは、調光信号発生回路DIMから送出される調光信号を制御手段CCにおいてチェックすることをいう。調光信号をチェックすることにより、ＬＥＤランプLSの消灯の有無および調光度を知ることができる。すなわち、調光信号には、調光度０〜１００%を含ませることができる。ここで、調光度０%は消灯である。調光度１００%は全光点灯である。したがって、調光信号が０%でなければ、ＬＥＤランプLSの点灯を意味することになるから、点灯の有無をチェックすることが可能になる。また、調光信号が０%以外であれば、調光の程度すなわち調光度を知ることが可能になる。
【００６２】
したがって、調光度に応じた閾値を設定し直すことが可能になる。この場合、閾値を調光度ごとに予め決定しておき、これをテーブルデータ化して制御手段CC内のメモリに記憶させておき、閾値設定時に調光度に応じた閾値を読み出して設定するように構成することができる。また、所望により後述する負荷電圧チェックにより実行されている調光度を判定し、その調光度に対応した閾値を設定してもよい。
【００６３】
負荷電圧チェックは、ＬＥＤランプLS点灯中に行われ、設定された閾値を逸脱していないかを監視する。また、所望により上述のように閾値を設定するために、実行されている調光度をチェックすることもできる。
【００６４】
次に、以上の説明による理解の下に、図７に示す安全動作制御のフローチャートの手順を説明する。
【００６５】
［装着検出］ 交流電源ACを投入すると、最初に装着検出が行われる。この装着検出は、前述のように装着検出回路LFDの検出出力に基づいて行われる。なお、上記電源投入の直後には、補助直流電源の立ち上がりが早いので、ここから供給されるVccにより制御手段CCおよび装着検出回路LFDが動作を開始する。これに対して、電源回路DOCは、制御手段CCからの指令に基づいて駆動信号発生回路DSGが動作を開始した後にDC−DCコンバータCONVが立ち上がるので、図４に示すように、電源回路DOCの出力端TS1、TS2間に現れる電圧は、最初Vccであり、若干の時間遅れの後に電源回路DOCの出力電圧Vfが現れる。
【００６６】
装着検出の結果、ＬＥＤランプLSが電源回路DOCの出力端TS1、TS2に装着されている「ランプあり」であれば、次の調光信号チェック１に移行する。装着検出の結果、非装着の「ランプなし」であれば、再度装着検出が繰り返される。
【００６７】
［調光信号チェック１］ 調光信号チェック１は、ＬＥＤランプLSの消灯の有無をチェックする。その結果、「消灯でない」であれば、点灯を許可する。この許可により、制御手段CCが電源回路DOCの動作を開始させる。調光信号チェック１の結果、「消灯」であれば、装着検出に戻ってこれを再度繰り返す。
【００６８】
［調光信号チェック２］ 点灯許可を得てＬＥＤランプLSが点灯した後に調光信号チェック２が行われる。この調光信号チェック２は、調光信号の変化の有無をチェックする。その結果、「変化なし」であれば、次の負荷電圧チェックに移行する。調光信号チェック２の結果、「変化あり」であれば、調光信号チェック３に移行する。
【００６９】
［調光信号チェック３］ 調光信号チェック３は、再びＬＥＤランプLSの消灯の有無をチェックする。その結果、「消灯でない」であれば、閾値を決める。調光信号チェック３の結果、「消灯」であれば、再び装着検出へ戻り、これを繰り返す。
【００７０】
［負荷電圧チェック］ 負荷電圧チェックは、検出した負荷電圧と閾値を比較してＬＥＤランプLS側を保護するために、電源回路DOCに安全動作をさせることの要否をチェックする。その結果、負荷電圧が「閾値内」で閾値を逸脱していないのであれば、再び調光信号チェック２に戻る。負荷電圧チェックの結果、「閾値逸脱」であれば、電源回路DOCに安全動作をさせて、安全動作制御が終了する。
【符号の説明】
【００７１】
AC…交流電源、CC…制御手段、CONV…DC-DCコンバータ、D1、D2…ダイオード、
DB…ダイオードブリッジ、DC…直流電源、DIM…調光信号発生回路、DOC…電源回路、
L…インダクタ、led…ＬＥＤ、LFD…装着検出回路、LS…ＬＥＤランプ、
Q1…スイッチング素子、R1、R2…抵抗器、RL…ブリーダー抵抗器、SDC…補助電源回、
TB1、TB2…受電端子、TS1、TS2…出力端、Vcc…直流制御電圧、VfD…出力電圧検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力端に接続したＬＥＤランプを点灯するとともに所定範囲の負荷電圧に対応可能な電源回路と；
ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに所定時間電源回路の出力電圧をサンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして制御の閾値を都度決定するように構成されるとともに、出力電圧が閾値を逸脱したときに電源回路を制御して安全動作を行わせる制御手段と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤランプ点灯装置。
【請求項２】
制御手段は、閾値が上限値および下限値を有し、上限値に基づいてアーク放電発生を防止し、下限値に基づいてＬＥＤランプの短絡発生時に安全動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ点灯装置。
【請求項１】
出力端に接続したＬＥＤランプを点灯するとともに所定範囲の負荷電圧に対応可能な電源回路と；
ＬＥＤランプの点灯条件が変化したときに所定時間電源回路の出力電圧をサンプリングし、かつ平均化して得たサンプリング値を基準にして制御の閾値を都度決定するように構成されるとともに、出力電圧が閾値を逸脱したときに電源回路を制御して安全動作を行わせる制御手段と；
を具備していることを特徴とするＬＥＤランプ点灯装置。
【請求項２】
制御手段は、閾値が上限値および下限値を有し、上限値に基づいてアーク放電発生を防止し、下限値に基づいてＬＥＤランプの短絡発生時に安全動作を行うことを特徴とする請求項１記載のＬＥＤランプ点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１６０３２２（Ｐ２０１２−１６０３２２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８７９１（Ｐ２０１１−１８７９１）
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月３１日（２０１１．１．３１）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
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