JP2010057331A

JP2010057331A - 電源装置及び照明装置

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Publication number: JP2010057331A
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Inventors: Noriaki Terasawa; 徳晃寺沢
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Filing date: 2008-08-29
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Abstract

【課題】商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる電源装置及び照明装置を提供する。
【解決手段】電圧検出部１５は、検出した電圧Ｖが第１閾値Ｖｔｈ１より低い場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオンし、制御端子Ｖｅがローレベルとなり、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作を停止させる。電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１より高くなった場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオフし、制御端子Ｖｅがハイレベルとなり、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作停止を解除して動作を再開させる。この場合、第１閾値Ｖｔｈ１を、平滑回路部１３が出力する電圧Ｖが低下した場合に、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加して、抵抗１８１で過負荷状態を検出するときの電圧であるオフラッチ発生閾値よりも大きい値にする。
【選択図】図３

Description

本発明は、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。

近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）を光源とする照明装置が様々な用途向けに開発されており、白熱電球や蛍光灯等の従来の光源を用いた照明装置に対する置換えが行われつつある。また、ヘッドランプ又はテールランプ等の車載用の照明装置においても、ＬＥＤを光源とする照明装置が既に商品化されている。

ＬＥＤを光源とする照明装置に用いられる電源回路（電源装置）においては、白熱電球等の従来の光源とＬＥＤとの特性の違いに起因して、従来の光源を用いた照明装置と異なった電源制御が求められる。例えば、ＬＥＤはデバイスの電気的特性から定電流で駆動する必要があるため、ＬＥＤを光源とする照明装置の電源回路は、一般的な定電圧出力仕様ではなく、電圧・電流の出力特性が電圧の変動に対して電流が一定となる定電流出力仕様である必要がある。

一方、ＬＥＤの故障モードには、オープンモード及びショートモードの２つのモードがあるため、電源回路としては、ＬＥＤの故障などによる過電流や過電圧などの過負荷状態に対する保護機能としての過負荷保護回路を設けておく必要がある。過負荷保護機能は、例えば、電源回路内のスイッチングトランスフォーマの１次側のスイッチング素子の過電流を検出することにより、スイッチングトランスフォーマの２次側の負荷の過電圧や過電流などの過負荷状態を検知し、過負荷状態に陥った場合、電源出力を停止することにより実現している。

また、光源以外を負荷とするインバータ制御方式の電源装置において、インバータの入力電流が所定値以上になった場合に、過電流検出回路で異常判定信号を出力し、この異常判定信号によりセットされ、リセット信号が入るまでこの状態を保持するラッチ回路を備え、インバータの出力を停止させ続けるようにした過電流保護装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開平４−２１７８７７号公報

このような過負荷保護機能には、上述のようなラッチ形だけでなく自動復帰形などもある。ラッチ形の過負荷保護機能は、過負荷保護機能が作動した場合において、過負荷保護機能を解除するときには、商用電源などの入力電源を一旦遮断（オフ）する必要ある。一方、自動復帰形の過負荷保護機能は、過負荷状態であるスイッチング素子の過電流状態が解除されれば、スイッチング動作を再開し、電源出力が復帰する。このため、自動復帰形では過電流が発生した要因によっては、過負荷の発生、電源出力の停止、過負荷要因の解除、電源出力の復帰、過負荷の発生、電源出力の停止といったループ動作に陥り、電源装置（電源回路）や照明装置の安全性を担保することが困難となるおそれがある。このため、自動復帰形よりもラッチ形の過負荷保護機能が利用される場合が多い。

しかし、スイッチングトランスフォーマの１次側をスイッチング素子でスイッチングする電源回路にあっては、商用電源（入力電源）の電圧が低下した場合、負荷に対して所定の電力を供給すべく入力電流、すなわち、スイッチング素子に流れる電流が増加する特性があり、過負荷状態と同様な状態になる。このため、何らかの理由で商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合、実際にはＬＥＤ等の故障による過負荷状態ではないにも拘わらず、スイッチング素子に流れる電流が増加して、過負荷保護機能が動作し、電源出力が停止する事態になる。ラッチ形の過負荷保護機能にあっては、商用電源が正常に復帰した後も電源出力が停止したままの状態を継続するという問題がある。

また、定電流出力仕様を有する定電流回路は、一般に許容範囲内の出力電圧の変動に対しては、定電流動作モードで動作し、一定電流を出力することができるものの、出力電圧が許容範囲を超えて増加した場合には、定電流動作モードから、出力電流の変動に対して出力電圧を一定にする定電圧動作モードに移行する。そして、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、定電流回路に供給される電圧が低下した場合、定電流回路内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流回路は、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態となる。この状態で、商用電源が正常に復帰したとしても、定電流回路は、定電圧動作モードでの動作を継続するため、電源回路は、ＬＥＤに必要な電流を供給することができず、ＬＥＤは、正常の明るさよりも暗い状態で点灯を続けるという問題もある。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。

本発明に係る電源装置は、交流を直流に変換する変換部と、該変換部からトランスフォーマの１次側に供給される直流をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスフォーマの２次側に設けられる負荷の過負荷状態を検出する過負荷検出部と、該過負荷検出部で過負荷状態を検出した場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるとともに停止状態を保持する過負荷保護部とを備える電源装置において、前記変換部が出力する電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より低い場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるべく制御する制御部とを備え、前記第１閾値を、前記過負荷検出部で過負荷状態を検出するときの前記変換部の出力電圧値よりも大きい値にしてあることを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、前記制御部は、前記スイッチング素子の動作を停止させた場合に、前記電圧検出部で検出した電圧が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えた場合、前記スイッチング素子の動作を再開するように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、前記トランスフォーマの２次側から供給される電圧を用いて直流電圧を生成するレギュレータ部と、該レギュレータ部で生成した直流電圧により動作するとともに、該直流電圧により生成される基準電圧と負荷に流れる電流を変換した電圧とを比較して負荷に定電流を供給する定電流制御部と、前記レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より低い場合、前記定電流制御部の動作を停止させる出力停止部とを備えることを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、前記出力停止部は、前記レギュレータ部の動作を停止することにより、前記定電流制御部の動作を停止させるように構成してあることを特徴とする。

本発明に係る電源装置は、ＬＥＤを負荷とすることを特徴とする。

本発明に係る照明装置は、ＬＥＤと、前述の発明に係る電源装置とを備えることを特徴とする。

本発明にあっては、変換部（例えば、商用電源から入力される交流を整流及び平滑して直流に変換する）が出力する電圧を電圧検出部で検出する。すなわち、電圧検出部は、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下の発生を検知する。そして、電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より低い場合、制御部は、スイッチング素子の動作を停止させる。この場合、第１閾値を、過負荷検出部で過負荷状態を検出するときの変換部の出力電圧値よりも大きい値にする。過負荷検出部は、例えば、負荷にかかる過電圧又は負荷に流れる過電流を過負荷状態として検出する。また、過負荷検出部は、過負荷状態をスイッチング素子に流れる電流の大小に応じて検出することができる。これにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、スイッチング素子に流れる電流が増加して過負荷保護部でスイッチング素子の動作を停止させて停止状態が保持されてしまう前に、制御部がスイッチング素子の動作を停止させて過負荷保護部が動作しないようにする。そして、商用電源が正常に復帰した場合には、電圧検出部で検出する電圧は第１閾値より高いので、制御部はスイッチング素子の動作を再開する。これにより、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる。

本発明にあっては、制御部は、スイッチング素子の動作を停止させた場合に、電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より大きい第２閾値を超えた場合、スイッチング素子の動作を開始する。すなわち、スイッチング素子の動作を停止させる第１閾値（低電圧検出閾値）とスイッチング素子の動作を再開させる第２閾値（低電圧解除閾値）との間に所要の電圧幅を持たせることにより、商用電源の瞬時電圧変動が短時間の間に繰り返された場合に、スイッチング素子の動作の停止・再開が短時間の間に繰り返されることを防止するとともに、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を精度良く検出することができる。

本発明にあっては、レギュレータ部は、トランスフォーマの２次側から供給される電圧を用いて直流電圧を生成し、定電流制御部は、レギュレータ部で生成した直流電圧により動作するとともに、生成した直流電圧により生成される基準電圧と負荷（例えば、ＬＥＤ）に流れる電流を変換した電圧とを比較して負荷に定電流を供給する。出力停止部は、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より低い場合、定電流制御部の動作を停止させる。これにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値よりも低下した場合、定電流制御部内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流制御部が、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態を防止することができる。そして、商用電源が正常に復帰した場合、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より大きくなり、一旦動作を停止した定電流制御部の動作を再開する。この場合には、定電流制御部は正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。

本発明にあっては、出力停止部は、レギュレータ部の動作を停止することにより、定電流制御部の動作を停止させる。これにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値よりも低下した場合、定電流制御部内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流制御部が、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態を防止することができる。そして、商用電源が正常に復帰した場合、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より大きくなり、一旦動作を停止したレギュレータ部の動作を再開して定電流制御部の動作を再開する。この場合には、定電流制御部は正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。

本発明にあっては、ＬＥＤを負荷としているので、商用電源の電圧が変動した場合でもＬＥＤの消灯状態や正常よりも暗い状態での点灯が継続されることを防止することができ、正常なＬＥＤの点灯を継続することができる。

本発明にあっては、上述の電源装置を備えているので、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる照明装置を提供することができる。

本発明によれば、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合でも正常に動作を継続することができる。

実施の形態１
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る照明装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、照明装置１００は、本発明に係る電源装置としての電源部１０、発光回路部５０、放熱部６０などを備えている。電源部１０は、外部から商用電源を供給されることにより、例えば、回路基板上にＬＥＤ（発光ダイオード）が実装された発光回路部５０を駆動するための定電流を出力する。電源部１０及び発光回路部５０は発熱するため、電源部１０及び発光回路部５０は発生した熱を放熱する放熱部６０と熱結合されている。放熱部６０は照明装置１００の筐体（ケース）とも熱結合しており、照明装置１００内部で発生した熱を効果的に外部へ放出することができる。

なお、照明装置１００は、天井や壁に取り付ける構造のもの、天井から吊り下げる構造のもの、床や卓上に据え置く構造のものなど、用途に応じて様々な構成とすることができる。

図２は本発明に係る電源装置としての電源部１０の構成の一例を示すブロック図であり、図３は本発明に係る電源装置としての電源部１０の要部回路構成の一例を示す説明図である。図２に示すように、電源部１０は、商用電源と負荷としてのＬＥＤの間に配置され、商用電源からＬＥＤに供給される電流を一定に制御することができる制御回路としての機能を備えるものである。

電源部１０は、商用電源から供給される交流に含まれるノイズ（例えば、高周波成分のノイズ）を除去するＡＣフィルタ回路部１１、ノイズが除去された交流を全波整流する整流回路部１２、全波整流された直流電圧の脈流を平滑化する平滑回路部１３、平滑回路により低下した力率を改善するＰＦＣ（Power Factor Correction）回路部１４、ＰＦＣ回路部１４により昇圧された電圧を１次及び２次に分離してＬＥＤの駆動電圧の大きさに降圧するための絶縁変圧回路部１６、負荷としてのＬＥＤに供給される電流を一定にすべくＬＥＤに流れる電流を検出して後述するスイッチング回路部１７を制御する定電流制御部としての定電流定電圧回路部２０、定電流定電圧回路部２０を駆動する電源を生成するレギュレータ部１９、定電流定電圧回路部２０からのフィードバック制御に応じて絶縁変圧回路部１６を制御するスイッチング回路部１７、定電流定電圧回路部２０とスイッチング回路部１７とを電気的に絶縁し、定電流定電圧回路部２０で検出した電流値に基づくフィードバック制御信号（例えば、オン信号又はオフ信号で制御するとともに、オン信号の場合には、電流値の大小で制御する）をスイッチング回路部１７に伝達する絶縁インタフェース部２１、スイッチング回路部１７を過負荷による破壊から保護する過負荷保護部としての過負荷保護回路部１８、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を検出すべく平滑回路部１３の出力電圧である平滑後電圧を検出する電圧検出部１５などを備えている。

上述の整流回路部１２及び平滑回路部１３は、交流を直流に変換する変換部として機能し、商用電源が正常である場合には、約１００Ｖの電圧を出力する。また、上述の電圧検出部１５、過負荷保護回路部１８、スイッチング回路部１７の一部は、電圧検出部１５で検出した電圧が所定の第１閾値より低い場合にスイッチング回路部１７内のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴなど）の動作を停止させるべく制御する制御部として機能する。

また、図３に示すように、電圧検出部１５は、平滑回路部１３の出力端に接続したダイオード１５１とコンデンサ１５２との直列回路、ダイオード１５１とコンデンサ１５２との接続点の電圧を分圧する抵抗１５３及び抵抗１５４の直列回路、抵抗１５３と抵抗１５４との接続点にカソードを接続したツェナーダイオード１５５と抵抗１５６との直列回路、ツェナーダイオード１５５と抵抗１５６との接続点にカソードを接続したダイオード１５７、ダイオード１５７のアノードにベース端子を接続したＮＰＮトランジスタ１５８などを備えている。ＮＰＮトランジスタ１５８のエミッタ端子は、過負荷保護回路部１８に対する制御端子Ｖｅとして機能する。

過負荷保護回路部１８は、後述するスイッチング素子としてのＦＥＴ１７１に流れる電流を電圧に変換するための抵抗１８１、抵抗１８１で検出した電流の大小に応じて、スイッチング回路部１７の動作を制御する過負荷保護部１８２などを備えている。

スイッチング回路部１７は、スイッチング素子としてのＦＥＴ（例えば、ＮチャネルのＭＯＳ形ＦＥＴエンハンスメント形など）１７１、ＦＥＴ１７１のオン／オフを制御するスイッチング制御部１７２などを備えている。スイッチング制御部１７２は、例えば、定電流定電圧回路部２０から出力されるフィードバック制御信号に応じて、ＦＥＴ１７１のオン／オフのパルス幅を制御するＰＷＭ制御を行う。なお、ＦＥＴ１７１に代えて、バイポーラ形のトランジスタでもよい。

絶縁変圧回路部１６は、スイッチングトランスフォーマ１６１、スイッチングトランスフォーマ１６１の２次側に発生した電圧を整流・平滑するためのダイオード１６２、コンデンサ１６３などを備えている。また、スイッチングトランスフォーマ１６１の２次側巻線の一部から引き出された電圧をレギュレータ部１９内のレギュレータ１９１へ供給している。

定電流定電圧回路部２０は、ＬＥＤ５１の両端の電圧を分圧して検出するための抵抗２０２、２０３の直列回路、ＬＥＤ５１に流れる電流を検出して電圧に変換するための抵抗２０４、ＬＥＤ５１に流れる電流を変換した電圧と所定の基準電圧とを比較して、ＬＥＤ５１に流れる電流を一定に制御する定電流定電圧制御部２０１などを備えている。なお、基準電圧は、レギュレータ１９１から供給される電圧を用いて生成している。

絶縁インタフェース部２１は、定電流定電圧制御部２０１で検出したＬＥＤ５１に流れる電流やＬＥＤ５１の両端の電圧に応じて、フィードバック制御信号を所要の電圧又は電流値に制限するための抵抗２１２、発光ダイオードとフォトトランジスタとを有するフォトカプラ２１１などを備えている。フォトカプラ２１１は、スイッチングトランスフォーマ１６１の１次側と２次側とを電気的に絶縁するためのものである。

ＬＥＤ５１は、複数のＬＥＤチップで構成され、複数のＬＥＤチップが直列に接続されたＬＥＤチップ群が複数並列に接続してあり、例えば、青色ＬＥＤと黄色蛍光体からなる擬似白色の表面実装型ＬＥＤである。擬似白色のＬＥＤから照射される光は、青色ＬＥＤが発する青色の光と、黄色蛍光体が青色ＬＥＤからの青色の光に励起されて発する黄色の光とが混合されるので、白色の光が照射されているように視感される。なお、ＬＥＤ５１の構成は、表面実装型に限定されるものではなく、ランプ状の形状であって、リード線により基板に装着される構成のものでもよい。

次に、電源部１０の動作について説明する。商用電源からの入力電圧が投入される（電源オン）と、スイッチング回路部１７が動作し、定電流定電圧回路部２０からＬＥＤ５１に一定の電流が供給され、ＬＥＤ５１が所要の明るさで点灯する。また、周囲温度や点灯経過時間等によってＬＥＤ５１の順方向電圧が変動した場合でも、定電流定電圧回路部２０が定電流動作モードで動作しているので、ＬＥＤ５１に流れる電流は常時一定に維持され、安定した明るさの照明を得ることができる。

ＬＥＤ５１内のＬＥＤチップがオープン又はショート等の故障をした場合、ＬＥＤ５１の両端の電圧が変動し、あるいは、ＬＥＤ５１に流れる電流が増加する。そして、ＬＥＤチップの故障により、過電圧や過電流などの過負荷状態になった場合、スイッチングトランスフォーマ１６１の１次側に流れる電流、すなわち、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加する。増加した電流は、過負荷検出部としての抵抗１８１で検出されて電圧に変換され、過負荷保護部１８２は、ＦＥＴ１７１等の異常発熱や破損を防止するため、スイッチング制御部１７２に対して、ＦＥＴ１７１のスイッチング動作を停止させる。これにより、電源部１０は、スイッチング動作を停止させて電源出力を停止する。また、過負荷保護部１８２は、ラッチ形の過負荷保護機能を備えているので、スイッチング動作の停止状態が保持される。

次に商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合について説明する。まず、本発明との対比のため、従来の例について説明する。図４は従来の電源出力の遷移を示すタイムチャートである。スイッチングトランスフォーマの１次側をＦＥＴでスイッチングする電源回路にあっては、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合、負荷（ＬＥＤ）に対して所定の電力を供給すべく入力電流、すなわち、ＦＥＴに流れる電流が増加する特性があり、過負荷状態と同様な状態になる。このため、何らかの理由で商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合、実際にはＬＥＤ等の故障による過負荷状態ではないにも拘わらず、スイッチング素子に流れる電流が増加して、過負荷保護機能が動作し、電源出力が停止する事態になる。ラッチ形の過負荷保護機能にあっては、商用電源が正常に復帰した後も電源出力が停止したままの状態を継続することになる。

図４において、オフラッチ発生閾値は、平滑後の電圧Ｖが低下した場合に、ＦＥＴに流れる電流が増加して、見かけ上過負荷状態を検出するときの電圧値である。また、図４において、動作最低電圧は、電源回路として正常な動作を保証する電圧であり、例えば、８０Ｖである。また、オフラッチ解除電圧は、オフラッチを解除するための電圧であり、例えば、２０Ｖ〜３０Ｖであり、商用電源を一旦遮断する（電源をオフする）ことにより、ラッチ状態をリセットすることができる。

例えば、図４に示すように、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、平滑後の電圧Ｖが短い時間の間（例えば、数十ｍｓｅｃ〜数百ｍｓｅｃ）だけ低下する。平滑後の電圧Ｖがオフラッチ発生閾値より低くなった場合、過負荷保護機能が動作し、ＦＥＴのスイッチング動作を停止させ、電源出力はオンからオフとなる。その後、商用電源が正常に回復し、平滑後の電圧Ｖが正常値（例えば、１００Ｖ）に戻ったとしても、オフラッチがセットされたままの状態であるので、電源出力はオフのままであり、ＬＥＤは消灯した状態を継続することになる。

次に本発明の場合について説明する。図５は本実施の形態の電源部１０の電源出力の遷移の一例を示すタイムチャートである。図５において、低電圧検出閾値Ｖｔｈ１は、電圧検出部１５の抵抗１５３、１５４及びツェナーダイオード１５５により設定された第１閾値Ｖｔｈ１（例えば、６０Ｖ）であり、上述のオフラッチ発生閾値よりも大きい（高い）電圧に設定してある。

電圧検出部１５は、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下の発生を検知する。そして、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１（例えば、６０Ｖなど）より低い場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオンし、制御端子Ｖｅがローレベル（例えば、グランドレベル）となり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作を停止させる。

その後、商用電源が正常な状態に復帰することにより、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１より高くなった場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオフし、制御端子Ｖｅがハイレベルとなり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作停止を解除して動作を再開させる。これにより、電源出力も復帰する。

この場合、第１閾値Ｖｔｈ１を、平滑回路部１３が出力する電圧Ｖが低下した場合に、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加して、抵抗１８１で過負荷状態を検出するときの電圧であるオフラッチ発生閾値よりも大きい値にすることにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加して過負荷保護部１８２でＦＥＴ１７１の動作を停止させて停止状態が保持されてしまう前に、ＦＥＴ１７１の動作を停止させて過負荷保護部１８２が動作しないようにする。そして、商用電源が正常に復帰した場合には、電圧検出部１５で検出する電圧は第１閾値Ｖｔｈ１より高いので、ＦＥＴ１７１の動作を再開する。これにより、商用電源の電圧が変動した場合でもオフラッチ保護が機能せず、電源部１０の動作を正常に継続することができる。

なお、電圧検出部１５の構成は、一例であって、図３の例に限定されるものではない。ＮＰＮトランジスタ１５８に代えてＰＮＰトランジスタを設ける構成とすることもできる。また、制御端子Ｖｅがハイレベルの場合に、過負荷保護回路部１８がスイッチング回路部１７の動作を停止させ、制御端子Ｖｅがローレベルの場合に、過負荷保護回路部１８がスイッチング回路部１７の動作を再開させる構成でもよい。

また、電圧検出部１５の構成は、上述の例に限定されるものではない。図６は本実施の形態の電源部１０の電源出力の遷移の他の例を示すタイムチャートである。図６の例では、低電圧検出閾値Ｖｔｈ１に加えて、Ｖｔｈ１より大きい（高い）低電圧解除閾値Ｖｔｈ２（例えば、７０Ｖ）を設けている。なお、低電圧検出閾値Ｖｔｈ１に加えて、低電圧解除閾値Ｖｔｈ２を設定するには、電圧検出部１５に、抵抗１５３、１５４、ツェナーダイオード１５５、ＮＰＮトランジスタ１５８と同様の構成（たたし、抵抗値などは異なる）を追加するとともに、両者のＮＰＮトランジスタの出力に対して、否定（インバータ）、論理和や論理積などのロジックを組み合わせることにより、実現することができる。

電圧検出部１５は、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下の発生を検知する。そして、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１（例えば、６０Ｖなど）より低い場合、制御端子Ｖｅがローレベル（例えば、グランドレベル）となり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作を停止させる。

その後、商用電源が正常な状態に復帰することにより、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ２より高くなった場合、過負荷保護部１８２の制御入力端である制御端子Ｖｅがハイレベルとなり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作停止を解除して動作を再開させる。これにより、電源出力も復帰する。なお、この場合、制御端子Ｖｅを１つではなく、低電圧検出用の端子と低電圧解除用の端子の２つの制御端子を設けることもできる。

図７は商用電源の瞬時変動により平滑後電圧の変動の様子を示す模式図である。図７に示すように、商用電源の瞬時電圧変動が短時間の間に繰り返された場合に、平滑後電圧Ｖが短時間の間に小さな変動を繰り返したときでも、ＦＥＴ１７１の動作を停止させる第１閾値Ｖｔｈ１（低電圧検出閾値）とＦＥＴ１７１の動作を再開させる第２閾値Ｖｔｈ２（低電圧解除閾値）との間に所要の電圧幅を持たせることにより、ＦＥＴ１７１の動作の停止・再開が短時間の間に繰り返されることを防止するとともに、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を精度良く検出することができる。

実施の形態２
図８は実施の形態２の電源部１０の構成の一例を示すブロック図であり、図９は補助電源制御部２２の要部回路構成の一例を示す説明図である。実施の形態１との違いは、補助電源制御部２２を備える点である。補助電源制御部２２は、絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧を監視する。商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下などにより絶縁変圧回路部１６の１次側電圧が低下した場合には、絶縁変圧回路部１６から供給される電圧も低下する。これによって、レギュレータ部１９に供給される電圧が低下し、レギュレータ部１９の出力電圧も低下する。そして、出力停止部としての補助電源制御部２２は、レギュレータ部１９に供給される電圧が所定の第３閾値（例えば、定電流定電圧回路部２０が正常に機能しなくなるまでレギュレータ部１９の出力電圧が低下するような電圧）より低い場合、レギュレータ部１９の動作を停止する。

この状態で商用電源の電圧が正常値に復帰し、絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧が正常値に戻った場合、レギュレータ部１９の出力電圧も正常値となり、定電流定電圧回路部２０は、正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。

図９に示すように、補助電源制御部２２は、入力電圧安定化部２２１、電圧比較部２２２、検出結果出力部２２３、抵抗２２４などを備えている。また、入力電圧安定化部２２１は、ツェナーダイオード２２１１とコンデンサ２２１２の直列回路を備え、電圧比較部２２２は、抵抗２２２１、２２２２、２２２３、２２２４、２２２６、コンパレータ２２２５、ＦＥＴ２２２７などを備え、検出結果出力部２２３は、ＦＥＴ２２３１、２２３３、２２３４、抵抗２２３２などを備えている。

絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧は、入力電圧安定化部２２１で安定化されて電圧比較部２２２へ出力される。電圧比較部２２２は、安定化された電圧を抵抗２２２１〜２２２３で分割し、コンパレータ２２２５により、分割された入力電圧を抵抗２２２４、２２２６で設定される基準電圧と比較し、入力電圧が基準電圧以下となった場合に、検出結果出力部２２３を駆動し、制御端子Ｖｃを通じてレギュレータ部１９の動作をオン／オフする。例えば、制御端子Ｖｃをローレベル（グランドレベル）にすることにより、レギュレータ部１９は動作を停止し、制御端子Ｖｃをハイレベルにすることにより、レギュレータ部１９は動作を開始する。絶縁変圧回路部１６から供給される電圧が正常値に復帰すれば、電圧比較部２２２は、検出結果出力部２２３のＦＥＴ２２３４がオフとなり、制御端子Ｖｃには、抵抗２２４を介して所定の電圧（ハイレベル）が印加され、レギュレータ部１９は動作を開始する。

図１０は定電流定電圧回路部２０の出力特性の一例を示す説明図である。図１０において、横軸は電流を示し、縦軸は電圧を示す。図１０に示すように、定電流出力仕様を有する定電流制御部としての定電流定電圧回路部２０は、一般に許容範囲内の出力電圧の変動に対しては、定電流動作モードで動作し、一定電流を出力することができるものの、出力電圧が許容範囲を超えて増加した場合には、定電流動作モードから、出力電流の変動に対して出力電圧を一定にする定電圧動作モードに移行する。

定電流定電圧回路部２０の動作を開始した場合には、定電流動作モードで動作し、例えば、電圧の変動に対して出力電流Ｉｏｕｔが一定になるように電流制御が行われる（図１０中、実線の矢印参照）。しかし、出力電圧が許容範囲を超えて増加した場合には、図１０中、破線の矢印で示すように、定電流動作モードから、出力電流の変動に対して出力電圧Ｖｏｕｔを一定にする定電圧動作モードに移行する。そして、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、定電流定電圧回路部２０に供給される電圧が低下した場合、定電流定電圧回路部２０内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流定電圧回路部２０は、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態となる。この状態で、商用電源が正常に復帰したとしても、定電流定電圧回路部２０は、定電圧動作モードでの動作（例えば、図１０中、点Ｐの状態）を継続するため、電源部１０は、ＬＥＤに必要な電流Ｉｏｕｔよりも少ない電流Ｉｐしか供給することができず、ＬＥＤは、正常の明るさよりも暗い状態で点灯を続けることになる。

そして、補助電源制御部２２を設けることにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生して、レギュレータ部１９に供給される電圧が第３閾値よりも低下した場合、レギュレータ部１９の動作を停止させる。これにより、定電流定電圧回路部２０が、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態を防止することができる。そして、商用電源が正常に復帰した場合に、レギュレータ部１９に供給される電圧が第３閾値より大きくなったときには、一旦動作を停止した定電流定電圧回路部２０の動作を再開することにより、定電流定電圧回路部２０は正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。

図１１は実施の形態２の電源部１０の構成の他の例を示すブロック図である。図１１の例では、補助電源制御部２２は、レギュレータ部１９ではなく、直接定電流定電圧回路部２０の動作の停止・開始を制御する。すなわち、補助電源制御部２２で絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧の低下を検出した場合、定電流定電圧回路部２０の動作を直接停止させ、絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧が規定電圧以上の時のみ定電流定電圧回路部２０を動作させるという方法でも安定してＬＥＤを点灯させることが可能である。

以上説明したように、本発明によれば、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合でも、ラッチ形の過負荷保護回路部が動作して、電源出力がオフになったままになるという事態を防止して、正常に動作を継続することができる。また、商用電源の瞬時電圧変動が短時間の間に繰り返された場合に、スイッチング素子の動作の停止・再開が短時間の間に繰り返されることを防止するとともに、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を精度良く検出することができる。また、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合でも、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。また、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる照明装置を提供することができる。

上述の実施の形態では、ＬＥＤを光源として用いる例を説明したが、直流で駆動することができる光源であれば、ＬＥＤに限定されず他の光源であっても本発明を適用することができる。

上述の実施の形態では、商用電源からの交流を直流に変換し、平滑回路部が出力する電圧が正常時には１００Ｖであったが、電圧はこれに限定されるものではなく、２００Ｖや他の電圧でもよい。この場合、正常時の平滑後電圧に応じて、オフラッチ解除電圧、低電圧検出閾値、低電圧解除閾値などは適宜設定すればよい。

上述の実施の形態では、本発明に係る電源装置を照明装置に用いる例について説明したが、本発明に係る電源装置は、ラッチ形の過負荷保護機能を備える電気機器であれば照明装置に限定されずに適用することができる。この場合、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生しても、電気機器の動作を正常に継続させることができる。

本発明に係る照明装置の構成の一例を示すブロック図である。本発明に係る電源装置としての電源部の構成の一例を示すブロック図である。本発明に係る電源装置としての電源部の要部回路構成の一例を示す説明図である。従来の電源出力の遷移を示すタイムチャートである。本実施の形態の電源部の電源出力の遷移の一例を示すタイムチャートである。本実施の形態の電源部の電源出力の遷移の他の例を示すタイムチャートである。商用電源の瞬時変動により平滑後電圧の変動の様子を示す模式図である。実施の形態２の電源部の構成の一例を示すブロック図である。補助電源制御部の要部回路構成の一例を示す説明図である。定電流定電圧回路部の出力特性の一例を示す説明図である。実施の形態２の電源部の構成の他の例を示すブロック図である。

符号の説明

１０電源部
１１ＡＣフィルタ回路部
１２整流回路部
１３平滑回路部
１４ＰＦＣ回路部
１５電圧検出部
１６絶縁変圧回路部
１７スイッチング回路部
１８過負荷保護回路部
１９レギュレータ部
２０定電流定電圧回路部
２１絶縁インタフェース部
２２補助電源制御部
５１ＬＥＤ
１５３、１５４抵抗
１５５ツェナーダイオード
１５８ＮＰＮトランジスタ
１６１スイッチングトランスフォーマ
１７１ＦＥＴ
１８１抵抗
１８２過負荷保護部

Claims

交流を直流に変換する変換部と、該変換部からトランスフォーマの１次側に供給される直流をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスフォーマの２次側に設けられる負荷の過負荷状態を検出する過負荷検出部と、該過負荷検出部で過負荷状態を検出した場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるとともに停止状態を保持する過負荷保護部とを備える電源装置において、
前記変換部が出力する電圧を検出する電圧検出部と、
該電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より低い場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるべく制御する制御部と
を備え、
前記第１閾値を、前記過負荷検出部で過負荷状態を検出するときの前記変換部の出力電圧値よりも大きい値にしてあることを特徴とする電源装置。
前記制御部は、
前記スイッチング素子の動作を停止させた場合に、前記電圧検出部で検出した電圧が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えた場合、前記スイッチング素子の動作を再開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。
前記トランスフォーマの２次側から供給される電圧を用いて直流電圧を生成するレギュレータ部と、
該レギュレータ部で生成した直流電圧により動作するとともに、該直流電圧により生成される基準電圧と負荷に流れる電流を変換した電圧とを比較して負荷に定電流を供給する定電流制御部と、
前記レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より低い場合、前記定電流制御部の動作を停止させる出力停止部と
を備え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。
前記出力停止部は、
前記レギュレータ部の動作を停止することにより、前記定電流制御部の動作を停止させるように構成してあることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
ＬＥＤを負荷とすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電源装置。
ＬＥＤと、請求項５に記載の電源装置とを備えることを特徴とする照明装置。