ＬＥＤ点灯装置及びそれを用いた照明器具
【課題】複数通りの定格電圧のＬＥＤランプを点灯可能であり、且つランプソケットにＬＥＤランプが脱着されたときに流れる突入電流を抑制してＬＥＤランプの故障を防止する。
【解決手段】出力制御部５が定電流制御を行うことにより、定格電流が一定、且つ定格電圧が異なる複数のＬＥＤランプ、例えば、少なくとも35ボルトから7Oボルトまでの定格電圧を有するＬＥＤランプを同一のＬＥＤ点灯装置で点灯することが可能となる。また、出力電圧判別部４は、ランプソケット120に接続されたＬＥＤランプ110の定格電圧に応じて異常判定しきい値を変更する。故に、ＬＥＤランプ110が外されたときの過電圧を低く抑えることができ、その結果、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が装着されたときに流れる突入電流が抑制され、ＬＥＤランプ110の故障が防止できる。
【解決手段】出力制御部５が定電流制御を行うことにより、定格電流が一定、且つ定格電圧が異なる複数のＬＥＤランプ、例えば、少なくとも35ボルトから7Oボルトまでの定格電圧を有するＬＥＤランプを同一のＬＥＤ点灯装置で点灯することが可能となる。また、出力電圧判別部４は、ランプソケット120に接続されたＬＥＤランプ110の定格電圧に応じて異常判定しきい値を変更する。故に、ＬＥＤランプ110が外されたときの過電圧を低く抑えることができ、その結果、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が装着されたときに流れる突入電流が抑制され、ＬＥＤランプ110の故障が防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)を点灯するＬＥＤ点灯装置、及びそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明用の光源として蛍光ランプの代わりにＬＥＤが用いられるようになってきている。例えば、特許文献１には従来の直管形の蛍光ランプに近い形状を有するＬＥＤランプが開示されている。このＬＥＤランプは、帯板状の実装基板に多数のＬＥＤが実装されてなる光源ブロックと、光源ブロックを内部に収納する直管形のガラス管と、ガラス管の両端を閉塞する口金と、口金の側面より突出して光源ブロックに給電するための端子ピンとを備えている。このようなＬＥＤランプは、専用の照明器具に設けられているランプソケットに着脱自在に装着され、当該照明器具に搭載されているＬＥＤ点灯装置からランプソケットを介して電力(直流電力)が供給されることで点灯する。
【０００３】
また、ＬＥＤ点灯装置の従来例として、特許文献２に記載されているものがある。特許文献２記載の従来例では、ＬＥＤランプ(ランプソケット)に印加される電圧(出力電圧)と、ＬＥＤランプに流れる電流(出力電流)とを検出し、出力電流が目標値(例えば、ＬＥＤランプの定格電流)に一致するように出力電圧を調整する制御(定電流制御)が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４３４４７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＬＥＤランプが交換される場合等においては、ＬＥＤ点灯装置が動作している状態のままでランプソケットからＬＥＤランプが外された後、再度、ＬＥＤランプがランプソケットに装着されることがある。この場合、ランプソケットからＬＥＤランプが外された直後はＬＥＤランプでの消費電力が瞬時にゼロになることによってＬＥＤ点灯装置からＬＥＤランプに供給される電圧が定常電圧よりも高い電圧に昇圧してしまう。故に、ＬＥＤランプを再度装着した直後においては、ＬＥＤランプに定格値を越える過大な電流(突入電流)が流れてしまう虞がある。そして、このような過大な電流が流れてしまうと、ＬＥＤランプの発光ダイオードが故障する可能性があった。
【０００６】
特許文献２記載の従来例においては、ＬＥＤランプが外された場合にＬＥＤ点灯装置からの供給電圧が定常電圧よりも低電圧となる待機モード、若しくはＬＥＤ点灯装置が停止する停止モードを設けることで上述の突入電流を回避している。しかしながら、ＬＥＤランプが外された直後は供給電圧が十分に低下していないため、ＬＥＤランプが瞬間的に接続されると突入電流が流れてしまう虞がある。
【０００７】
さらに考慮すべき点として、ＬＥＤランプに実装される発光ダイオードの効率が年々改善されている点がある。ＬＥＤランプの定格電圧は、使用されている発光ダイオードの順方向電圧Vfに当該発光ダイオードの個数ｎを乗じた値(=Vf×n)となる。例えば、現状の効率においては順方向電圧Vfを3.5ボルトとし、必要な光束を得るための発光ダイオードの個数ｎを20個とすれば、3.5×20=70ボルトが定格電圧となる。ところが、将来的な効率改善によって必要な光束を得るための発光ダイオードの個数ｎを10個に減らすことができたとすれば、3.5×10=35ボルトが定格電圧となる。ＬＥＤ点灯装置が定電流制御を行えば、定格電圧が35ボルトから70ボルトとなる複数のＬＥＤランプを１台のＬＥＤ点灯装置で点灯可能である。しかしながら、上述した突入電流を低減するために、ＬＥＤランプが外された後に定格電圧(70ボルト)よりも若干高い80ボルトでＬＥＤ点灯装置を停止し、その後に十分低い電圧に供給電圧を低減する構成を採用したとしても、定格電圧が35ボルトのＬＥＤランプが外された直後は定格電圧の35ボルトよりも過大な供給電圧(80ボルト)が生じてしまい、このときにＬＥＤランプが瞬間的に接続されてしまうと上述した突入電流が流れてしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、複数通りの定格電圧のＬＥＤランプを点灯可能であり、且つランプソケットにＬＥＤランプが脱着されたときに流れる突入電流を抑制してＬＥＤランプの故障を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、出力電圧が可変である電力変換部と、当該電力変換部からランプソケットを介してＬＥＤランプに供給される出力電流を検出する電流検出部と、前記ランプソケットを介してＬＥＤランプに印加される前記出力電圧を検出し正常な点灯動作電圧であるか否かを判定する出力電圧判定部と、前記電流検出部で検出される出力電流を目標値に一致させるように前記電力変換部を制御して前記出力電圧を増減する出力制御部と、前記ランプソケットと前記ＬＥＤランプとの接続の有無を判定する接続判定部と、前記出力電圧判定部及び前記接続判定部の判定動作を禁止する期間を定めるシーケンス制御部とを備え、前記出力制御部は、前記接続判定部の判定結果が接続無しの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が異常電圧の場合は前記電力変換部を制御して前記出力電圧を所定の下限値以下に制限し、前記接続判定部の判定結果が接続有りの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が正常電圧の場合は前記出力電圧を前記下限値以下に制限せず、前記出力電圧判定部は、前記シーケンス制御部で定められるとともに前記電力変換部が動作を開始した直後に設定される所定期間中において、前記ランプソケットに接続された前記ＬＥＤランプの点灯電圧に応じて前記異常電圧の判定レべルを設定することを特徴とする。
【００１０】
このＬＥＤ点灯装置において、前記ランプソケットを介して一定電圧を印加する定電圧源と、前記ＬＥＤランプにおいて発光ダイオードと並列接続されている抵抗に対し、前記ランプソケットを介して並列接続される検出抵抗とを備え、前記接続判定部は、前記検出抵抗における電圧降下が所定のしきい値未満のときに接続有りと判定し、前記電圧降下が前記しきい値以上のときに接続無しと判定し、少なくとも前記電力変換部からＬＥＤランプに電流が供給されている間は判定動作を停止することが好ましい。
【００１１】
このＬＥＤ点灯装置において、前記出力電圧判定部は、前記電力変換部が動作を開始した直後の前記所定期間中に前記異常電圧の判定レべルを設定し、設定後は設定動作を禁止することが好ましい。
【００１２】
本発明の照明器具は、請求項１〜３の何れかのＬＥＤ点灯装置と、前記ランプソケットと、前記ＬＥＤ点灯装置並びに前記ランプソケットを保持する器具本体とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ点灯装置及び照明器具は、複数通りの定格電圧のＬＥＤランプを点灯可能であり、且つランプソケットにＬＥＤランプが脱着されたときに流れる突入電流を抑制してＬＥＤランプの故障を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上の動作説明用のタイミングチャート図である。
【図３】同上における出電圧判定部の動作説明図である。
【図４】本発明に係る照明器具の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施形態を示す回路ブロック図である。
【００１７】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置によって点灯されるＬＥＤランプ110は、特許文献１記載のＬＥＤランプと類似の構成を有している。すなわち、このＬＥＤランプ110は、多数の発光ダイオード111の直列回路と、当該直列回路に並列接続された抵抗R110と、直管形のガラス管(図４参照)と、ガラス管の両端を閉塞する口金(図示せず)とを備えている。なお、口金には、ランプソケット120を介してＬＥＤ点灯装置の出力端に接続される一対の端子ピン(図示せず)が突設されている。そして、ランプソケット120から端子ピンを介して発光ダイオード111に直流電流(出力電流Io)が供給される。なお、ランプソケット120と発光ダイオード111の直列回路との間には整流器DB1が接続されるため、ランプソケット120の受け金A1，A2と端子ピンとの組み合わせに制限がなく、どちらの組み合わせで接続されても発光ダイオード111の直列回路に順方向の出力電流Ioが供給される。
【００１８】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、昇圧チョッパ部１、電力変換部２、電流検出部３、出力電圧判定部４、出力制御部５、接続判定部６、定電圧源７、シーケンス制御部８などを備えている。
【００１９】
昇圧チョッパ部１は、商用交流電源100から供給される交流電圧を所望の直流電圧に変換して力率を改善するものである。ここで、昇圧チョッパ部１の出力電圧が400ボルト強に設定されれば、電源電圧値が100ボルトから242ボルトの広範囲の商用交流電源100に対応することができる。
【００２０】
電力変換部２は、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどの半導体スイッチング素子(以下、スイッチング素子と略す。)Q1、インダクタL1、ダイオードD1、コンデンサC1を具備した従来周知の降圧チョッパ回路からなる。
【００２１】
出力電圧判定部４は、電力変換部２の出力端間(コンデンサC1の両端間)に接続された分圧抵抗R1，R2の直列回路と、２つの比較器CP101，CP102と、異常判定部40とを具備する。分圧抵抗R1，R2で分圧された検出電圧(電力変換部２の出力電圧Voに比例した電圧)と比較器CP101，CP102の出力電圧が異常判定部40に入力され、異常判定部40での判定結果がシーケンス制御部８に出力される。分圧抵抗R1，R2で分圧された検出電圧は、異常判定部40において比較器CP101，CP102の出力電圧に応じて設定される異常判定しきい値と比較され、検出電圧が異常判定しきい値よりも大きくなると異常と判定される。異常判定部40とシーケンス制御部８は何れもマイクロコントローラからなり、予めプログラムによって設定された計時動作、判定動作、メモリに記憶されたデータの読み出し、設定した状態の記憶などを行う。
【００２２】
電流検出部３は、電力変換部２の負電位側の出力端とランプソケット120の負極側(A2)との間に挿入された検出抵抗R3からなる。そして、出力電流Ioによる検出抵抗R3の電圧降下が検出電圧として電流検出部３から出力制御部５に出力される。
【００２３】
出力制御部５は、電力変換部２のスイッチング素子Q1を駆動する駆動回路50、駆動回路50にフィードバック制御を行わせるためのフィードバック回路51、昇圧チョッパ回路１を制御するチョッパ制御回路52などを具備している。この出力制御部５では、電流検出部３で検出される出力電流Ioを目標値に一致させるように電力変換部２を制御して出力電圧Voを増減させる。フィードバック回路51がオペアンプOP100による積分回路で構成される場合、ＬＥＤランプ110の定格電流値のデータが予めシーケンス制御部８のメモリに記憶され、当該メモリから読み出されたデータと電流検出部３で検出される検出電圧とが比較演算され、検出電圧がメモリに記憶されている定格電流値(目標値)と一致するようにスイッチング素子Q1のオンデューティ比が調整されて出力電圧Voが増減される。つまり、出力制御部５はＬＥＤランプ110に一定の電流(定格電流)を流す定電流制御を行っている。
【００２４】
従来技術で説明したように、ＬＥＤランプ110の定格電圧は、使用されている発光ダイオード111の順方向電圧Vfに当該発光ダイオード111の個数ｎを乗じた値(=Vf×n)となる。例えば、順方向電圧Vfを3.5ボルトとし、発光ダイオード111の個数ｎを20個とすれば、3.5×20=70ボルトが定格電圧となり、発光ダイオード111の個数ｎを10個とすれば、3.5×10=35ボルトが定格電圧となる。出力制御部５が定電流制御を行うことにより、定格電流が一定、且つ定格電圧が異なる複数のＬＥＤランプ、例えば、少なくとも35ボルトから7Oボルトまでの定格電圧を有するＬＥＤランプを同一のＬＥＤ点灯装置で点灯することが可能となる。
【００２５】
出力制御部５は、制御電源部130から制御電源が供給される。電力変換部２のスイッチング素子Q1に供給される駆動信号を生成するため、制御電源部130からダイオードD101を介してコンデンサC101が充電されている。但し、制御電源部130は従来周知の回路で構成可能であるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。
【００２６】
定電圧源７は、昇圧チョッパ部１の高電位側の出力端に一端が接続された抵抗R4と、抵抗R4の他端にカソードが接続されるとともにアノードがランプソケット120の低電位側(A2)に接続されたツェナーダイオード70とで構成されている。そして、ツェナーダイオード70の両端(カソード−アノード間)に生じる一定電圧(ツェナー電圧Vz)が抵抗R5を介してランプソケット120と接続判定部６にそれぞれ印加される。なお、定電圧源７から印加される一定電圧(ツェナー電圧Vz)は、ＬＥＤランプ110の定格電圧よりも低い電圧とする必要がある。さらに定格電圧が異なる複数種類のＬＥＤランプが使用できるようにするためには、定格電圧が最も低いＬＥＤランプを基準として、この定格電圧を下回るよう一定電圧(ツェナー電圧Vz)を設定すればよい。
【００２７】
さらにＬＥＤランプ110の定格電圧が危険電圧を上回り、且つ抵抗R5，R6，R7で分圧された電圧が危険電圧を上回る場合においては、定電圧源７から印加される一定電圧(ツェナー電圧Vz)を危険電圧よりも低い電圧としなければならない。なお、危険電圧の電圧値は、公的規格によって若干異なるが、一般的に直流では50ボルトを超える電圧とされている。
【００２８】
接続判定部６は、ツェナーダイオード70のカソードとランプソケット120の低電位側(A2)との間に接続された３つの抵抗R5，R6，R7の直列回路と、抵抗(検出抵抗)R7における電圧降下をしきい値電圧Vref1と比較する比較器CP100とを具備している。なお、２つの抵抗R5，R6の接続点がランプソケット120の高電位側に接続されている。ランプソケット120にＬＥＤランプ110が接続されていない状態(無負荷状態)のとき、比較器CP100の正端子にはツェナー電圧Vzが３つの抵抗R5，R6，R7で分圧された電圧(抵抗R7における電圧降下)が入力される。一方、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が接続されている状態(有負荷状態)のとき、ＬＥＤランプ110の抵抗R110が２つの抵抗R6，R7と並列に接続されることになる。よって、有負荷状態のときの抵抗R7における電圧降下が無負荷状態のときよりも低くなる。ここで、比較器CP100の負端子に入力されるしきい値電圧Vref1が、有負荷状態のときの抵抗R7における電圧降下と無負荷状態のときの抵抗R7における電圧降下の間に設定されている。従って、比較器CP100の出力は、無負荷状態のときにＨレべルとなり、有負荷状態のときにＬレべルとなる。なお、比較器CP100の出力(接続判定部６の判定結果)はシーケンス制御部８に入力され、シーケンス制御部８の出力に応じて、出力制御部５が動作又は不動作とされ、電力変換部２及び昇圧チョッパ部１が動作又は不動作とされる。
【００２９】
次に、本実施形態のＬＥＤ点灯装置の動作を図２のタイミングチャート図を参照して詳細に説明する。まず、図示しない電源スイッチが時刻t0に投入されて商用交流電源100からの電源供給が開始される。昇圧チョッパ部１が動作を開始する前(時刻t0からt1)の昇圧チョッパ部１の出力電圧は、図２(h)に示すように商用交流電源100の電源電圧を全波整流し平滑した電圧となる。このとき定電圧源７の出力電圧は、図２(b)に示すようにツェナー電圧Vzで決まる一定電圧となり、接続判定部６を構成する比較器CP100の正側入力電圧は、ＬＥＤランプ110がランプソケット120に接続されている場合はしきい値Vref1より低い電圧となる。接続判定部６での接続有無の判定結果はシーケンス制御部８に入力される。
【００３０】
シーケンス制御部８はタイマ機能を有しており、時刻t1までは出力制御部５を不動作としている。またシーケンス制御部８は、時刻t1まで接続判定部６の判定結果が接続有りと判定された場合、動作信号を出力して出力制御部５の動作を開始させるとともに、時刻t1以降の接続判定を禁止とし、接続判定部６の判定結果が接続無しと判定された場合はタイマ機能を停止して常に時刻t0の状態を維持する。
【００３１】
時刻t1以降、シーケンス制御部８から動作信号が出力されると、出力制御部５のチョッパ制御回路52と駆動回路50は、それぞれ図２(f)，(g)に示すように駆動信号の出力を開始する。なお、チョッパ制御回路52は従来周知であって、昇圧チョッパ部１の出力電圧を検出してエラーアンプに入力し、エラーアンプの出力信号に応じてスイッチング素子の導通期間を決めるような制御(ＰＷＭ制御)を行う。また、駆動回路50は、例えば定電圧バッファ機能を有し、この定電圧バッファ機能の出力端子Plsとグランド間に接続された抵抗R109に流れる電流が増加するのに応じてスイッチング素子Q1の導通期間を短くするように構成されていればよい。
【００３２】
さらに、フィードバック回路51のオペアンプOP100の出力端が抵抗R100とダイオードD102の直列回路を介して駆動回路50の出力端Plsに接続されている。従って、電流検出部３から入力される検出電圧が低い場合にはオペアンプOP100の出力電圧が低下して出力端PlsからオペアンプOP100へシンクされる電流量が増加し、電流検出部３から入力される検出電圧が高い場合はオペアンプOP100の出力電圧が上昇して出力端PlsからオペアンプOP100へシンクされる電流量が低下する。これにより、検出電圧がシーケンス制御部８のメモリに記憶されている定格電流値(目標値)と一致するようにスイッチング素子Q1のオンデューティ比を調整することができる。シーケンス制御部８のメモリに記憶されている目標値は、図２(e)に示すように時刻t1においては定格電流値に相当する目標値より低い電圧値であり、シーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時刻t2以降に定格電流値に相当する電圧値に変更される。このような制御を行う理由として、昇圧チョッパ部１の出力電圧は出力電力が大きいほど緩やかな立ち上がりとなり、所定電圧に達するまでに比較的に長い時間を要するため、本実施形態のように昇圧チョッパ部１と電力変換部２の動作を同時に開始する場合においては動作開始直後の電力変換部２からＬＥＤランプ110へ供給される電力を極力小さくして昇圧チョッパ部１の出力電圧を急峻に立ち上げることで短時間で所望電圧に到達させることが望ましいためである。
【００３３】
時刻t1からt2において、昇圧チョッパ部１の出力電圧が図２(h)に示すように立ち上がる。このとき電力変換部２の出力端電圧(図２(i)参照)が上昇するのに応じて、接続判定部６を構成する比較器CP100の正側入力電圧(図２(b)参照)、及び出力電圧判定部４を構成する比較器CP101，CP101の正側入力電圧も上昇する(図２(c)参照)。ここで、上述のようにシーケンス制御部８は、時刻t1以降の接続判定を禁止しているため、比較器CP100の正側入力電圧がしきい値Vref1より大きくなっても誤判定することはない。
【００３４】
出力電圧判定部４は、図２(d)に示すようにシーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時刻t1からt3までの間、抵抗R1とR2との分圧比によって決まる検出電圧と異常判定しきい値Vth1とを比較して異常判定を行い、シーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時刻t3からt4の間は、出力電圧判定部４を構成する比較器CP101，CP101の出力電圧に応じて異常判定しきい値を再設定する。ここで、比較器CP101と比較器CP102に入力されるしきい値Vref3，Vref4は、Vref3>Vref4の関係であり、図２(c)に示すように抵抗R1とR2との分圧比によって決まる検出電圧が比較器CP102のしきい値Vref4を下回る場合、異常判定部40は定格電圧の低いＬＥＤランプが接続されていると判断し、時刻t4時点で異常判定しきい値をVth1からVth3(但し、Vth1>Vth3)へ再設定する。図示はしていないが、抵抗R1，R2の分圧比によって決まる検出電圧が、しきい値Vref3を下回り且つしきい値Vref4以上である場合は、異常判定しきい値をVth2とし、しきい値Vref3以上である場合は、異常判定しきい値をVth1とすればよい。
【００３５】
ここで、時刻t5でＬＥＤランプ110がランプソケット120から外されたとき、ＬＥＤランプ110に流れる電流Ioは図２(j)に示すようにゼロとなり、電力変換部２の出力端電圧(図２(i)参照)が上昇を開始する。抵抗R1，R2の分圧比によって決まる検出電圧が、時刻t5で異常判定しきい値Vth3を上回ると、異常判定部40は負荷異常(無負荷)が発生したと判定し、シーケンス制御部８へ停止信号を出力するとともに以降の負荷異常の判定を停止する。シーケンス制御部８は、停止信号に応じて出力制御部５の動作を停止するように動作信号の出力を変更し、昇圧チョッパ部１及び電力変換部２が動作を停止する。
【００３６】
電力変換部２が動作を停止すると、図２(i)に示すように電力変換部２の出力電圧Voが低下するが、電力変換部２のコンデンサC1が放電するまでの時間は接続判定部６による接続判定禁止が維持され、シーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時間(時刻t6から時刻t7までの時間)が経過すると、接続判定部６による接続判定が再開される。この時点でシーケンス制御部８のタイマ機能がリセットされて初期状態に戻る。
【００３７】
ここで、無負荷状態のときに電力変換部２からＬＥＤランプ110の定格電圧以上の電圧が出力されていた場合、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が接続された直後に定格値を超える過大な電流が流れてしまう虞がある。しかしながら、本実施形態のＬＥＤ点灯装置では、接続判定部６がＬＥＤランプ110の接続の有無を判定するまで出力制御部５が電力変換部２の動作を停止し、接続判定部６が接続有り(有負荷状態)と判定した後に、出力制御部５が電力変換部２の動作を開始するので、ＬＥＤランプ110に定格電圧以上の電圧が印加されることがない。さらに出力電圧判別部４の異常判定部40では、ランプソケット120に接続されたＬＥＤランプ110の定格電圧に応じて異常判定しきい値を変更しているので、ＬＥＤランプ110が外されたときの過電圧を低く抑えることができる。その結果、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が装着されたときに流れる突入電流が抑制されるので、ＬＥＤランプ110の故障が防止できる。
【００３８】
さらに、ＬＥＤランプ110がランプソケット120から外されて電力変換部２を停止した直後は、ランプソケット120に高電圧が発生している。しかしながら、抵抗R5の抵抗値が比較的小さい値に設定されていれば、抵抗R5とツェナーダイオード70を介して電流が流れることにより、急峻に電圧を低下させることができるため、突入電流をさらに抑制することができる。
【００３９】
以上、ＬＥＤランプ110がランプソケット120から外された場合について説明したが、電力変換部２が動作している状況でＬＥＤランプ110に故障が生じた場合については、上述したようにランプソケット120からＬＥＤランプ110が外されたときと実質的に同じ状況である。よって、ＬＥＤランプ110に断線などの故障が生じた場合、出力制御部５が電力変換部２の動作を停止させるので、故障したＬＥＤランプ110が使用され続けることを防ぐことができる。ここでＬＥＤランプ110内の線路が短絡する故障の場合は、発光ダイオード111の実質的な個数が減少することになるから、出力制御部５が定電流制御を行うことで電力変換部２の出力電圧Voが低下するために不安全な故障とはならない。但し、出力電圧判定部４で検出される出力電圧が所定値(＜定格電圧)を下回ったときに出力制御部５が定電流制御を中止して電力変換部２を停止するような制御を付加してもかまわない。
【００４０】
なお、本実施形態では無負荷時や故障時に出力制御部５が電力変換部２を停止させているが、必ずしも停止させる必要は無い。例えば、無負荷時や故障時には、出力制御部５が電力変換部２を制御し、出力電圧VoをＬＥＤランプ110の定格電圧よりも充分に低い下限値以下に制限しても構わない。また、本実施形態のＬＥＤ点灯装置は１つのＬＥＤランプ110を点灯するものであるが、直列に接続された複数のＬＥＤランプ110を同時に点灯させることも勿論可能である。
【００４１】
さらに、出力電圧判定部４の異常判定部40において、図３に示すような電力変換部２の出力電圧と異常判定しきい値との関係式から異常判定しきい値を設定してもよい。また、異常判定部40と２つの比較器CP101，CP102、及びシーケンス制御部８をひとつのマイコンで構成してもよい。
【００４２】
ところで、本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、例えば、図４に示す照明器具に搭載される。この照明器具は、天井に直付けされる器具本体130と、器具本体130に設けられた一対のランプソケット120，120とを備えている。器具本体130は、長手方向から見た側面形状が台形である長尺の角筒状に形成され、その内部にＬＥＤ点灯装置が収納されている。そして、器具本体130の下面における長手方向両端部にそれぞれランプソケット120，120が配設されている。このランプソケット120，120は、従来周知である直管形の蛍光ランプ用のランプソケットと同一構造を有している。
【００４３】
ここで、２つのランプソケット120，120のいずれか一方からＬＥＤランプ110へ直流電流を供給する場合においては、蛍光ランプが誤装着されたときにフイラメント部に直流電流が供給されてしまう虞がある。しかしながら、上述のように出力電圧Voが所定値(＜定格電圧)を下回ったと出力電圧判定部４で判定されたときに電力変換部２が停止するので、蛍光ランプがランプソケット120に誤装着された場合でも不安全な現象やＬＥＤ点灯装置の故障などを発生する虞はない。
【００４４】
ここで、使用者はランプソケット120，120に蛍光ランプが誤装着されても安全か否かを見分けることができないため、ＬＥＤランプ110の口金部の電極形状を蛍光ランプと異なる形状として誤装着を防止し、ランプソケット120，120の構造を、ＬＥＤランプ110の口金部の電極形状に合致した構造としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
２ 電力変換部
３ 電流検出部
４ 出力電圧判定部
５ 出力制御部
６ 接続判定部
８ シーケンス制御部
110 ＬＥＤランプ
120 ランプソケット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ(発光ダイオード)を点灯するＬＥＤ点灯装置、及びそれを用いた照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、照明用の光源として蛍光ランプの代わりにＬＥＤが用いられるようになってきている。例えば、特許文献１には従来の直管形の蛍光ランプに近い形状を有するＬＥＤランプが開示されている。このＬＥＤランプは、帯板状の実装基板に多数のＬＥＤが実装されてなる光源ブロックと、光源ブロックを内部に収納する直管形のガラス管と、ガラス管の両端を閉塞する口金と、口金の側面より突出して光源ブロックに給電するための端子ピンとを備えている。このようなＬＥＤランプは、専用の照明器具に設けられているランプソケットに着脱自在に装着され、当該照明器具に搭載されているＬＥＤ点灯装置からランプソケットを介して電力(直流電力)が供給されることで点灯する。
【０００３】
また、ＬＥＤ点灯装置の従来例として、特許文献２に記載されているものがある。特許文献２記載の従来例では、ＬＥＤランプ(ランプソケット)に印加される電圧(出力電圧)と、ＬＥＤランプに流れる電流(出力電流)とを検出し、出力電流が目標値(例えば、ＬＥＤランプの定格電流)に一致するように出力電圧を調整する制御(定電流制御)が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−４３４４７号公報
【特許文献２】特開２００６−２１０２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ＬＥＤランプが交換される場合等においては、ＬＥＤ点灯装置が動作している状態のままでランプソケットからＬＥＤランプが外された後、再度、ＬＥＤランプがランプソケットに装着されることがある。この場合、ランプソケットからＬＥＤランプが外された直後はＬＥＤランプでの消費電力が瞬時にゼロになることによってＬＥＤ点灯装置からＬＥＤランプに供給される電圧が定常電圧よりも高い電圧に昇圧してしまう。故に、ＬＥＤランプを再度装着した直後においては、ＬＥＤランプに定格値を越える過大な電流(突入電流)が流れてしまう虞がある。そして、このような過大な電流が流れてしまうと、ＬＥＤランプの発光ダイオードが故障する可能性があった。
【０００６】
特許文献２記載の従来例においては、ＬＥＤランプが外された場合にＬＥＤ点灯装置からの供給電圧が定常電圧よりも低電圧となる待機モード、若しくはＬＥＤ点灯装置が停止する停止モードを設けることで上述の突入電流を回避している。しかしながら、ＬＥＤランプが外された直後は供給電圧が十分に低下していないため、ＬＥＤランプが瞬間的に接続されると突入電流が流れてしまう虞がある。
【０００７】
さらに考慮すべき点として、ＬＥＤランプに実装される発光ダイオードの効率が年々改善されている点がある。ＬＥＤランプの定格電圧は、使用されている発光ダイオードの順方向電圧Vfに当該発光ダイオードの個数ｎを乗じた値(=Vf×n)となる。例えば、現状の効率においては順方向電圧Vfを3.5ボルトとし、必要な光束を得るための発光ダイオードの個数ｎを20個とすれば、3.5×20=70ボルトが定格電圧となる。ところが、将来的な効率改善によって必要な光束を得るための発光ダイオードの個数ｎを10個に減らすことができたとすれば、3.5×10=35ボルトが定格電圧となる。ＬＥＤ点灯装置が定電流制御を行えば、定格電圧が35ボルトから70ボルトとなる複数のＬＥＤランプを１台のＬＥＤ点灯装置で点灯可能である。しかしながら、上述した突入電流を低減するために、ＬＥＤランプが外された後に定格電圧(70ボルト)よりも若干高い80ボルトでＬＥＤ点灯装置を停止し、その後に十分低い電圧に供給電圧を低減する構成を採用したとしても、定格電圧が35ボルトのＬＥＤランプが外された直後は定格電圧の35ボルトよりも過大な供給電圧(80ボルト)が生じてしまい、このときにＬＥＤランプが瞬間的に接続されてしまうと上述した突入電流が流れてしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、複数通りの定格電圧のＬＥＤランプを点灯可能であり、且つランプソケットにＬＥＤランプが脱着されたときに流れる突入電流を抑制してＬＥＤランプの故障を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のＬＥＤ点灯装置は、出力電圧が可変である電力変換部と、当該電力変換部からランプソケットを介してＬＥＤランプに供給される出力電流を検出する電流検出部と、前記ランプソケットを介してＬＥＤランプに印加される前記出力電圧を検出し正常な点灯動作電圧であるか否かを判定する出力電圧判定部と、前記電流検出部で検出される出力電流を目標値に一致させるように前記電力変換部を制御して前記出力電圧を増減する出力制御部と、前記ランプソケットと前記ＬＥＤランプとの接続の有無を判定する接続判定部と、前記出力電圧判定部及び前記接続判定部の判定動作を禁止する期間を定めるシーケンス制御部とを備え、前記出力制御部は、前記接続判定部の判定結果が接続無しの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が異常電圧の場合は前記電力変換部を制御して前記出力電圧を所定の下限値以下に制限し、前記接続判定部の判定結果が接続有りの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が正常電圧の場合は前記出力電圧を前記下限値以下に制限せず、前記出力電圧判定部は、前記シーケンス制御部で定められるとともに前記電力変換部が動作を開始した直後に設定される所定期間中において、前記ランプソケットに接続された前記ＬＥＤランプの点灯電圧に応じて前記異常電圧の判定レべルを設定することを特徴とする。
【００１０】
このＬＥＤ点灯装置において、前記ランプソケットを介して一定電圧を印加する定電圧源と、前記ＬＥＤランプにおいて発光ダイオードと並列接続されている抵抗に対し、前記ランプソケットを介して並列接続される検出抵抗とを備え、前記接続判定部は、前記検出抵抗における電圧降下が所定のしきい値未満のときに接続有りと判定し、前記電圧降下が前記しきい値以上のときに接続無しと判定し、少なくとも前記電力変換部からＬＥＤランプに電流が供給されている間は判定動作を停止することが好ましい。
【００１１】
このＬＥＤ点灯装置において、前記出力電圧判定部は、前記電力変換部が動作を開始した直後の前記所定期間中に前記異常電圧の判定レべルを設定し、設定後は設定動作を禁止することが好ましい。
【００１２】
本発明の照明器具は、請求項１〜３の何れかのＬＥＤ点灯装置と、前記ランプソケットと、前記ＬＥＤ点灯装置並びに前記ランプソケットを保持する器具本体とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のＬＥＤ点灯装置及び照明器具は、複数通りの定格電圧のＬＥＤランプを点灯可能であり、且つランプソケットにＬＥＤランプが脱着されたときに流れる突入電流を抑制してＬＥＤランプの故障を防止することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上の動作説明用のタイミングチャート図である。
【図３】同上における出電圧判定部の動作説明図である。
【図４】本発明に係る照明器具の実施形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明に係るＬＥＤ点灯装置の実施形態を示す回路ブロック図である。
【００１７】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置によって点灯されるＬＥＤランプ110は、特許文献１記載のＬＥＤランプと類似の構成を有している。すなわち、このＬＥＤランプ110は、多数の発光ダイオード111の直列回路と、当該直列回路に並列接続された抵抗R110と、直管形のガラス管(図４参照)と、ガラス管の両端を閉塞する口金(図示せず)とを備えている。なお、口金には、ランプソケット120を介してＬＥＤ点灯装置の出力端に接続される一対の端子ピン(図示せず)が突設されている。そして、ランプソケット120から端子ピンを介して発光ダイオード111に直流電流(出力電流Io)が供給される。なお、ランプソケット120と発光ダイオード111の直列回路との間には整流器DB1が接続されるため、ランプソケット120の受け金A1，A2と端子ピンとの組み合わせに制限がなく、どちらの組み合わせで接続されても発光ダイオード111の直列回路に順方向の出力電流Ioが供給される。
【００１８】
本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、昇圧チョッパ部１、電力変換部２、電流検出部３、出力電圧判定部４、出力制御部５、接続判定部６、定電圧源７、シーケンス制御部８などを備えている。
【００１９】
昇圧チョッパ部１は、商用交流電源100から供給される交流電圧を所望の直流電圧に変換して力率を改善するものである。ここで、昇圧チョッパ部１の出力電圧が400ボルト強に設定されれば、電源電圧値が100ボルトから242ボルトの広範囲の商用交流電源100に対応することができる。
【００２０】
電力変換部２は、バイポーラトランジスタや電界効果トランジスタなどの半導体スイッチング素子(以下、スイッチング素子と略す。)Q1、インダクタL1、ダイオードD1、コンデンサC1を具備した従来周知の降圧チョッパ回路からなる。
【００２１】
出力電圧判定部４は、電力変換部２の出力端間(コンデンサC1の両端間)に接続された分圧抵抗R1，R2の直列回路と、２つの比較器CP101，CP102と、異常判定部40とを具備する。分圧抵抗R1，R2で分圧された検出電圧(電力変換部２の出力電圧Voに比例した電圧)と比較器CP101，CP102の出力電圧が異常判定部40に入力され、異常判定部40での判定結果がシーケンス制御部８に出力される。分圧抵抗R1，R2で分圧された検出電圧は、異常判定部40において比較器CP101，CP102の出力電圧に応じて設定される異常判定しきい値と比較され、検出電圧が異常判定しきい値よりも大きくなると異常と判定される。異常判定部40とシーケンス制御部８は何れもマイクロコントローラからなり、予めプログラムによって設定された計時動作、判定動作、メモリに記憶されたデータの読み出し、設定した状態の記憶などを行う。
【００２２】
電流検出部３は、電力変換部２の負電位側の出力端とランプソケット120の負極側(A2)との間に挿入された検出抵抗R3からなる。そして、出力電流Ioによる検出抵抗R3の電圧降下が検出電圧として電流検出部３から出力制御部５に出力される。
【００２３】
出力制御部５は、電力変換部２のスイッチング素子Q1を駆動する駆動回路50、駆動回路50にフィードバック制御を行わせるためのフィードバック回路51、昇圧チョッパ回路１を制御するチョッパ制御回路52などを具備している。この出力制御部５では、電流検出部３で検出される出力電流Ioを目標値に一致させるように電力変換部２を制御して出力電圧Voを増減させる。フィードバック回路51がオペアンプOP100による積分回路で構成される場合、ＬＥＤランプ110の定格電流値のデータが予めシーケンス制御部８のメモリに記憶され、当該メモリから読み出されたデータと電流検出部３で検出される検出電圧とが比較演算され、検出電圧がメモリに記憶されている定格電流値(目標値)と一致するようにスイッチング素子Q1のオンデューティ比が調整されて出力電圧Voが増減される。つまり、出力制御部５はＬＥＤランプ110に一定の電流(定格電流)を流す定電流制御を行っている。
【００２４】
従来技術で説明したように、ＬＥＤランプ110の定格電圧は、使用されている発光ダイオード111の順方向電圧Vfに当該発光ダイオード111の個数ｎを乗じた値(=Vf×n)となる。例えば、順方向電圧Vfを3.5ボルトとし、発光ダイオード111の個数ｎを20個とすれば、3.5×20=70ボルトが定格電圧となり、発光ダイオード111の個数ｎを10個とすれば、3.5×10=35ボルトが定格電圧となる。出力制御部５が定電流制御を行うことにより、定格電流が一定、且つ定格電圧が異なる複数のＬＥＤランプ、例えば、少なくとも35ボルトから7Oボルトまでの定格電圧を有するＬＥＤランプを同一のＬＥＤ点灯装置で点灯することが可能となる。
【００２５】
出力制御部５は、制御電源部130から制御電源が供給される。電力変換部２のスイッチング素子Q1に供給される駆動信号を生成するため、制御電源部130からダイオードD101を介してコンデンサC101が充電されている。但し、制御電源部130は従来周知の回路で構成可能であるから、詳細な構成の図示並びに説明は省略する。
【００２６】
定電圧源７は、昇圧チョッパ部１の高電位側の出力端に一端が接続された抵抗R4と、抵抗R4の他端にカソードが接続されるとともにアノードがランプソケット120の低電位側(A2)に接続されたツェナーダイオード70とで構成されている。そして、ツェナーダイオード70の両端(カソード−アノード間)に生じる一定電圧(ツェナー電圧Vz)が抵抗R5を介してランプソケット120と接続判定部６にそれぞれ印加される。なお、定電圧源７から印加される一定電圧(ツェナー電圧Vz)は、ＬＥＤランプ110の定格電圧よりも低い電圧とする必要がある。さらに定格電圧が異なる複数種類のＬＥＤランプが使用できるようにするためには、定格電圧が最も低いＬＥＤランプを基準として、この定格電圧を下回るよう一定電圧(ツェナー電圧Vz)を設定すればよい。
【００２７】
さらにＬＥＤランプ110の定格電圧が危険電圧を上回り、且つ抵抗R5，R6，R7で分圧された電圧が危険電圧を上回る場合においては、定電圧源７から印加される一定電圧(ツェナー電圧Vz)を危険電圧よりも低い電圧としなければならない。なお、危険電圧の電圧値は、公的規格によって若干異なるが、一般的に直流では50ボルトを超える電圧とされている。
【００２８】
接続判定部６は、ツェナーダイオード70のカソードとランプソケット120の低電位側(A2)との間に接続された３つの抵抗R5，R6，R7の直列回路と、抵抗(検出抵抗)R7における電圧降下をしきい値電圧Vref1と比較する比較器CP100とを具備している。なお、２つの抵抗R5，R6の接続点がランプソケット120の高電位側に接続されている。ランプソケット120にＬＥＤランプ110が接続されていない状態(無負荷状態)のとき、比較器CP100の正端子にはツェナー電圧Vzが３つの抵抗R5，R6，R7で分圧された電圧(抵抗R7における電圧降下)が入力される。一方、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が接続されている状態(有負荷状態)のとき、ＬＥＤランプ110の抵抗R110が２つの抵抗R6，R7と並列に接続されることになる。よって、有負荷状態のときの抵抗R7における電圧降下が無負荷状態のときよりも低くなる。ここで、比較器CP100の負端子に入力されるしきい値電圧Vref1が、有負荷状態のときの抵抗R7における電圧降下と無負荷状態のときの抵抗R7における電圧降下の間に設定されている。従って、比較器CP100の出力は、無負荷状態のときにＨレべルとなり、有負荷状態のときにＬレべルとなる。なお、比較器CP100の出力(接続判定部６の判定結果)はシーケンス制御部８に入力され、シーケンス制御部８の出力に応じて、出力制御部５が動作又は不動作とされ、電力変換部２及び昇圧チョッパ部１が動作又は不動作とされる。
【００２９】
次に、本実施形態のＬＥＤ点灯装置の動作を図２のタイミングチャート図を参照して詳細に説明する。まず、図示しない電源スイッチが時刻t0に投入されて商用交流電源100からの電源供給が開始される。昇圧チョッパ部１が動作を開始する前(時刻t0からt1)の昇圧チョッパ部１の出力電圧は、図２(h)に示すように商用交流電源100の電源電圧を全波整流し平滑した電圧となる。このとき定電圧源７の出力電圧は、図２(b)に示すようにツェナー電圧Vzで決まる一定電圧となり、接続判定部６を構成する比較器CP100の正側入力電圧は、ＬＥＤランプ110がランプソケット120に接続されている場合はしきい値Vref1より低い電圧となる。接続判定部６での接続有無の判定結果はシーケンス制御部８に入力される。
【００３０】
シーケンス制御部８はタイマ機能を有しており、時刻t1までは出力制御部５を不動作としている。またシーケンス制御部８は、時刻t1まで接続判定部６の判定結果が接続有りと判定された場合、動作信号を出力して出力制御部５の動作を開始させるとともに、時刻t1以降の接続判定を禁止とし、接続判定部６の判定結果が接続無しと判定された場合はタイマ機能を停止して常に時刻t0の状態を維持する。
【００３１】
時刻t1以降、シーケンス制御部８から動作信号が出力されると、出力制御部５のチョッパ制御回路52と駆動回路50は、それぞれ図２(f)，(g)に示すように駆動信号の出力を開始する。なお、チョッパ制御回路52は従来周知であって、昇圧チョッパ部１の出力電圧を検出してエラーアンプに入力し、エラーアンプの出力信号に応じてスイッチング素子の導通期間を決めるような制御(ＰＷＭ制御)を行う。また、駆動回路50は、例えば定電圧バッファ機能を有し、この定電圧バッファ機能の出力端子Plsとグランド間に接続された抵抗R109に流れる電流が増加するのに応じてスイッチング素子Q1の導通期間を短くするように構成されていればよい。
【００３２】
さらに、フィードバック回路51のオペアンプOP100の出力端が抵抗R100とダイオードD102の直列回路を介して駆動回路50の出力端Plsに接続されている。従って、電流検出部３から入力される検出電圧が低い場合にはオペアンプOP100の出力電圧が低下して出力端PlsからオペアンプOP100へシンクされる電流量が増加し、電流検出部３から入力される検出電圧が高い場合はオペアンプOP100の出力電圧が上昇して出力端PlsからオペアンプOP100へシンクされる電流量が低下する。これにより、検出電圧がシーケンス制御部８のメモリに記憶されている定格電流値(目標値)と一致するようにスイッチング素子Q1のオンデューティ比を調整することができる。シーケンス制御部８のメモリに記憶されている目標値は、図２(e)に示すように時刻t1においては定格電流値に相当する目標値より低い電圧値であり、シーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時刻t2以降に定格電流値に相当する電圧値に変更される。このような制御を行う理由として、昇圧チョッパ部１の出力電圧は出力電力が大きいほど緩やかな立ち上がりとなり、所定電圧に達するまでに比較的に長い時間を要するため、本実施形態のように昇圧チョッパ部１と電力変換部２の動作を同時に開始する場合においては動作開始直後の電力変換部２からＬＥＤランプ110へ供給される電力を極力小さくして昇圧チョッパ部１の出力電圧を急峻に立ち上げることで短時間で所望電圧に到達させることが望ましいためである。
【００３３】
時刻t1からt2において、昇圧チョッパ部１の出力電圧が図２(h)に示すように立ち上がる。このとき電力変換部２の出力端電圧(図２(i)参照)が上昇するのに応じて、接続判定部６を構成する比較器CP100の正側入力電圧(図２(b)参照)、及び出力電圧判定部４を構成する比較器CP101，CP101の正側入力電圧も上昇する(図２(c)参照)。ここで、上述のようにシーケンス制御部８は、時刻t1以降の接続判定を禁止しているため、比較器CP100の正側入力電圧がしきい値Vref1より大きくなっても誤判定することはない。
【００３４】
出力電圧判定部４は、図２(d)に示すようにシーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時刻t1からt3までの間、抵抗R1とR2との分圧比によって決まる検出電圧と異常判定しきい値Vth1とを比較して異常判定を行い、シーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時刻t3からt4の間は、出力電圧判定部４を構成する比較器CP101，CP101の出力電圧に応じて異常判定しきい値を再設定する。ここで、比較器CP101と比較器CP102に入力されるしきい値Vref3，Vref4は、Vref3>Vref4の関係であり、図２(c)に示すように抵抗R1とR2との分圧比によって決まる検出電圧が比較器CP102のしきい値Vref4を下回る場合、異常判定部40は定格電圧の低いＬＥＤランプが接続されていると判断し、時刻t4時点で異常判定しきい値をVth1からVth3(但し、Vth1>Vth3)へ再設定する。図示はしていないが、抵抗R1，R2の分圧比によって決まる検出電圧が、しきい値Vref3を下回り且つしきい値Vref4以上である場合は、異常判定しきい値をVth2とし、しきい値Vref3以上である場合は、異常判定しきい値をVth1とすればよい。
【００３５】
ここで、時刻t5でＬＥＤランプ110がランプソケット120から外されたとき、ＬＥＤランプ110に流れる電流Ioは図２(j)に示すようにゼロとなり、電力変換部２の出力端電圧(図２(i)参照)が上昇を開始する。抵抗R1，R2の分圧比によって決まる検出電圧が、時刻t5で異常判定しきい値Vth3を上回ると、異常判定部40は負荷異常(無負荷)が発生したと判定し、シーケンス制御部８へ停止信号を出力するとともに以降の負荷異常の判定を停止する。シーケンス制御部８は、停止信号に応じて出力制御部５の動作を停止するように動作信号の出力を変更し、昇圧チョッパ部１及び電力変換部２が動作を停止する。
【００３６】
電力変換部２が動作を停止すると、図２(i)に示すように電力変換部２の出力電圧Voが低下するが、電力変換部２のコンデンサC1が放電するまでの時間は接続判定部６による接続判定禁止が維持され、シーケンス制御部８のタイマ機能によって決まる時間(時刻t6から時刻t7までの時間)が経過すると、接続判定部６による接続判定が再開される。この時点でシーケンス制御部８のタイマ機能がリセットされて初期状態に戻る。
【００３７】
ここで、無負荷状態のときに電力変換部２からＬＥＤランプ110の定格電圧以上の電圧が出力されていた場合、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が接続された直後に定格値を超える過大な電流が流れてしまう虞がある。しかしながら、本実施形態のＬＥＤ点灯装置では、接続判定部６がＬＥＤランプ110の接続の有無を判定するまで出力制御部５が電力変換部２の動作を停止し、接続判定部６が接続有り(有負荷状態)と判定した後に、出力制御部５が電力変換部２の動作を開始するので、ＬＥＤランプ110に定格電圧以上の電圧が印加されることがない。さらに出力電圧判別部４の異常判定部40では、ランプソケット120に接続されたＬＥＤランプ110の定格電圧に応じて異常判定しきい値を変更しているので、ＬＥＤランプ110が外されたときの過電圧を低く抑えることができる。その結果、ランプソケット120にＬＥＤランプ110が装着されたときに流れる突入電流が抑制されるので、ＬＥＤランプ110の故障が防止できる。
【００３８】
さらに、ＬＥＤランプ110がランプソケット120から外されて電力変換部２を停止した直後は、ランプソケット120に高電圧が発生している。しかしながら、抵抗R5の抵抗値が比較的小さい値に設定されていれば、抵抗R5とツェナーダイオード70を介して電流が流れることにより、急峻に電圧を低下させることができるため、突入電流をさらに抑制することができる。
【００３９】
以上、ＬＥＤランプ110がランプソケット120から外された場合について説明したが、電力変換部２が動作している状況でＬＥＤランプ110に故障が生じた場合については、上述したようにランプソケット120からＬＥＤランプ110が外されたときと実質的に同じ状況である。よって、ＬＥＤランプ110に断線などの故障が生じた場合、出力制御部５が電力変換部２の動作を停止させるので、故障したＬＥＤランプ110が使用され続けることを防ぐことができる。ここでＬＥＤランプ110内の線路が短絡する故障の場合は、発光ダイオード111の実質的な個数が減少することになるから、出力制御部５が定電流制御を行うことで電力変換部２の出力電圧Voが低下するために不安全な故障とはならない。但し、出力電圧判定部４で検出される出力電圧が所定値(＜定格電圧)を下回ったときに出力制御部５が定電流制御を中止して電力変換部２を停止するような制御を付加してもかまわない。
【００４０】
なお、本実施形態では無負荷時や故障時に出力制御部５が電力変換部２を停止させているが、必ずしも停止させる必要は無い。例えば、無負荷時や故障時には、出力制御部５が電力変換部２を制御し、出力電圧VoをＬＥＤランプ110の定格電圧よりも充分に低い下限値以下に制限しても構わない。また、本実施形態のＬＥＤ点灯装置は１つのＬＥＤランプ110を点灯するものであるが、直列に接続された複数のＬＥＤランプ110を同時に点灯させることも勿論可能である。
【００４１】
さらに、出力電圧判定部４の異常判定部40において、図３に示すような電力変換部２の出力電圧と異常判定しきい値との関係式から異常判定しきい値を設定してもよい。また、異常判定部40と２つの比較器CP101，CP102、及びシーケンス制御部８をひとつのマイコンで構成してもよい。
【００４２】
ところで、本実施形態のＬＥＤ点灯装置は、例えば、図４に示す照明器具に搭載される。この照明器具は、天井に直付けされる器具本体130と、器具本体130に設けられた一対のランプソケット120，120とを備えている。器具本体130は、長手方向から見た側面形状が台形である長尺の角筒状に形成され、その内部にＬＥＤ点灯装置が収納されている。そして、器具本体130の下面における長手方向両端部にそれぞれランプソケット120，120が配設されている。このランプソケット120，120は、従来周知である直管形の蛍光ランプ用のランプソケットと同一構造を有している。
【００４３】
ここで、２つのランプソケット120，120のいずれか一方からＬＥＤランプ110へ直流電流を供給する場合においては、蛍光ランプが誤装着されたときにフイラメント部に直流電流が供給されてしまう虞がある。しかしながら、上述のように出力電圧Voが所定値(＜定格電圧)を下回ったと出力電圧判定部４で判定されたときに電力変換部２が停止するので、蛍光ランプがランプソケット120に誤装着された場合でも不安全な現象やＬＥＤ点灯装置の故障などを発生する虞はない。
【００４４】
ここで、使用者はランプソケット120，120に蛍光ランプが誤装着されても安全か否かを見分けることができないため、ＬＥＤランプ110の口金部の電極形状を蛍光ランプと異なる形状として誤装着を防止し、ランプソケット120，120の構造を、ＬＥＤランプ110の口金部の電極形状に合致した構造としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
２ 電力変換部
３ 電流検出部
４ 出力電圧判定部
５ 出力制御部
６ 接続判定部
８ シーケンス制御部
110 ＬＥＤランプ
120 ランプソケット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力電圧が可変である電力変換部と、当該電力変換部からランプソケットを介してＬＥＤランプに供給される出力電流を検出する電流検出部と、前記ランプソケットを介してＬＥＤランプに印加される前記出力電圧を検出し正常な点灯動作電圧であるか否かを判定する出力電圧判定部と、前記電流検出部で検出される出力電流を目標値に一致させるように前記電力変換部を制御して前記出力電圧を増減する出力制御部と、前記ランプソケットと前記ＬＥＤランプとの接続の有無を判定する接続判定部と、前記出力電圧判定部及び前記接続判定部の判定動作を禁止する期間を定めるシーケンス制御部とを備え、
前記出力制御部は、前記接続判定部の判定結果が接続無しの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が異常電圧の場合は前記電力変換部を制御して前記出力電圧を所定の下限値以下に制限し、前記接続判定部の判定結果が接続有りの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が正常電圧の場合は前記出力電圧を前記下限値以下に制限せず、
前記出力電圧判定部は、前記シーケンス制御部で定められるとともに前記電力変換部が動作を開始した直後に設定される所定期間中において、前記ランプソケットに接続された前記ＬＥＤランプの点灯電圧に応じて前記異常電圧の判定レべルを設定することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記ランプソケットを介して一定電圧を印加する定電圧源と、前記ＬＥＤランプにおいて発光ダイオードと並列接続されている抵抗に対し、前記ランプソケットを介して並列接続される検出抵抗とを備え、前記接続判定部は、前記検出抵抗における電圧降下が所定のしきい値未満のときに接続有りと判定し、前記電圧降下が前記しきい値以上のときに接続無しと判定し、少なくとも前記電力変換部からＬＥＤランプに電流が供給されている間は判定動作を停止することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記出力電圧判定部は、前記電力変換部が動作を開始した直後の前記所定期間中に前記異常電圧の判定レべルを設定し、設定後は設定動作を禁止することを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかのＬＥＤ点灯装置と、前記ランプソケットと、前記ＬＥＤ点灯装置並びに前記ランプソケットを保持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
出力電圧が可変である電力変換部と、当該電力変換部からランプソケットを介してＬＥＤランプに供給される出力電流を検出する電流検出部と、前記ランプソケットを介してＬＥＤランプに印加される前記出力電圧を検出し正常な点灯動作電圧であるか否かを判定する出力電圧判定部と、前記電流検出部で検出される出力電流を目標値に一致させるように前記電力変換部を制御して前記出力電圧を増減する出力制御部と、前記ランプソケットと前記ＬＥＤランプとの接続の有無を判定する接続判定部と、前記出力電圧判定部及び前記接続判定部の判定動作を禁止する期間を定めるシーケンス制御部とを備え、
前記出力制御部は、前記接続判定部の判定結果が接続無しの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が異常電圧の場合は前記電力変換部を制御して前記出力電圧を所定の下限値以下に制限し、前記接続判定部の判定結果が接続有りの場合、及び前記出力電圧判定部の判定結果が正常電圧の場合は前記出力電圧を前記下限値以下に制限せず、
前記出力電圧判定部は、前記シーケンス制御部で定められるとともに前記電力変換部が動作を開始した直後に設定される所定期間中において、前記ランプソケットに接続された前記ＬＥＤランプの点灯電圧に応じて前記異常電圧の判定レべルを設定することを特徴とするＬＥＤ点灯装置。
【請求項２】
前記ランプソケットを介して一定電圧を印加する定電圧源と、前記ＬＥＤランプにおいて発光ダイオードと並列接続されている抵抗に対し、前記ランプソケットを介して並列接続される検出抵抗とを備え、前記接続判定部は、前記検出抵抗における電圧降下が所定のしきい値未満のときに接続有りと判定し、前記電圧降下が前記しきい値以上のときに接続無しと判定し、少なくとも前記電力変換部からＬＥＤランプに電流が供給されている間は判定動作を停止することを特徴とする請求項１記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項３】
前記出力電圧判定部は、前記電力変換部が動作を開始した直後の前記所定期間中に前記異常電圧の判定レべルを設定し、設定後は設定動作を禁止することを特徴とする請求項１又は２記載のＬＥＤ点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかのＬＥＤ点灯装置と、前記ランプソケットと、前記ＬＥＤ点灯装置並びに前記ランプソケットを保持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５９４２２（Ｐ２０１２−５９４２２Ａ）
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９９３２６（Ｐ２０１０−１９９３２６）
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２２日（２０１２．３．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月６日（２０１０．９．６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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