JP2015219959A

JP2015219959A - 点灯装置

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Publication number: JP2015219959A
Application number: JP2014100299A
Authority: JP
Inventors: 陽山上; Akira Yamagami; 前田　貴史; Takashi Maeda; 貴史前田; 福田　秀樹; Hideki Fukuda; 秀樹福田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2015-12-07
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: JP6295817B2

Abstract

【課題】過剰な過電圧保護を抑制することのできる点灯装置を提供する。【解決手段】制御装置４０には、抵抗５１、５２からなる分圧回路で検出した電圧が入力され、この電圧に基づいてバックコンバータ回路３の出力電圧Ｖｏｕｔが検出される。制御装置４０は、検出した出力電圧Ｖｏｕｔに基づいて第１過電圧保護処理を実行し、保護が必要と判断される条件に該当したときには過電圧保護制御を実施する。第１過電圧保護処理は、過電圧回数が第１所定回数Ｎ１に達した場合に、過電圧保護制御を行うものである。第１所定回数Ｎ１は、１よりも大きな値に予め定められ、記憶部４３に記憶されている。過電圧保護制御は、制御装置４０がスイッチング素子Ｑ２を停止状態に維持し、バックコンバータ回路３を完全停止する。【選択図】図２

Description

本発明は、点灯装置に関する。

従来、例えば、特開２０１３−２４２９６９号公報に開示されているように、負荷の異常発生時に確実に保護動作を行うように改善された電源装置が知られている。この従来技術では、負荷の電圧を検出し、検出した負荷電圧を出力制御用ＩＣにより第１の閾値と比較するとともに、その一方で、検出した負荷電圧をマイコンにより第２の閾値と比較している。第１の閾値と第２の閾値とを異なる閾値レベルに設定することにより、出力制御用ＩＣおよびマイコンのいずれか一方に不具合があっても、正常な他方により確実に保護動作できるようにしている。

特開２０１３−２４２９６９号公報

従来の過電圧保護では、出力電圧が過電圧保護閾値に達したら直ちに過電圧保護を行うことが一般的である。これに起因して、高い電圧が瞬間的に発生したとき、それが回路に影響を与えないレベルだとしても直ちに過電圧保護がかかってしまう。その結果、過剰な過電圧保護動作が起きてしまうという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、過剰な過電圧保護を抑制することのできる点灯装置を提供することを目的とする。

第１の発明にかかる点灯装置は、スイッチング素子を含むコンバータ回路と、前記スイッチング素子をスイッチング制御するための制御装置と、前記コンバータ回路の出力電圧を検知する検知回路と、を備え、前記制御装置は、前記検知回路で検知した電圧が予め定めた第１閾値以上となった回数である過電圧回数が予め定めた１よりも大きな値である第１所定回数に達した場合と前記検知回路で検知した電圧が前記第１閾値以上となっている時間を合計した累積過電圧時間が予め定めた第１所定時間に達した場合のうち少なくとも一方の場合に過電圧保護を行う。

第２の発明にかかる点灯装置は、第１スイッチング素子を含む第１コンバータ回路と、第２スイッチング素子を含み、前記第１コンバータ回路の次段に接続される第２コンバータ回路と、前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子をそれぞれスイッチング制御するための制御装置と、前記第１コンバータ回路と前記第２コンバータ回路のいずれかの出力電圧を検知する検知回路と、を備え、前記制御装置は、前記検知回路で検知した電圧が予め定めた第１閾値以上となった回数である過電圧回数が予め定めた１よりも大きな値である第１所定回数に達した場合と前記検知回路で検知した電圧が前記第１閾値以上となっている時間を合計した累積過電圧時間が予め定めた第１所定時間に達した場合のうち少なくとも一方の場合に過電圧保護を行い、前記過電圧保護は、前記第１コンバータ回路と前記第２コンバータ回路のうち前記検知回路が出力電圧を検知していないほうのコンバータ回路が含むスイッチング素子を停止する制御である。

本発明によれば、過電圧回数あるいは累積過電圧時間に基づいて過電圧保護を行うようにしたので、過剰な過電圧保護を抑制することができる。

本発明の実施の形態にかかる点灯装置を示す回路図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を示す図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を示す図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を示す図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を示す図である。本発明の実施の形態にかかる点灯装置の動作を示す図である。過剰な過電圧保護の問題点を説明するための図である。

図１は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１を示す回路図である。図１には、点灯装置１を備える照明器具１００も図示している。照明器具１００は、複数のＬＥＤ２６を備えるＬＥＤモジュール２７と、点灯装置１と、調光器２８および調光信号インターフェイス（Ｉ／Ｆ）回路４とを備えている。点灯装置１は、昇圧チョッパ回路２、バックコンバータ回路３、および制御装置４０を備えている。

昇圧チョッパ回路２は、力率改善を行う昇圧コンバータ回路であり、整流回路８と、コンデンサ９と、抵抗３１、３２が直列接続した分圧回路と、インダクタ（コイル）１０と、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオード１４と、コンデンサ１７と、抵抗１５、１６が直列接続した分圧回路とを備えている。

整流回路８は、交流電源７と接続している。コンデンサ９は、整流回路８の出力端子に並列に接続する。抵抗３１、３２が直列接続した分圧回路は、このコンデンサ９に並列に接続される。コンデンサ９の両端電圧が抵抗３１、３２を用いて分圧され、制御装置４０に入力される。インダクタ（コイル）１０は、一端が整流回路８の高電位側に接続される。スイッチング素子Ｑ１は、第１端子（本実施の形態ではドレイン）、第２端子（本実施の形態ではソース）および第１、２端子間をスイッチングするための制御端子（本実施の形態ではゲート）を備え、インダクタ１０の他端に第１端子が接続されるＭＯＳＦＥＴである。ダイオード１４は、アノードがスイッチング素子Ｑ１の第１端子とインダクタ１０の他端の接続点に接続される。コンデンサ１７は、このダイオード１４のカソードに正極が接続され整流回路８の低電位側に負極が接続される電解コンデンサからなる。抵抗１５、１６が直列接続した分圧回路は、このコンデンサ１７に並列に接続される。コンデンサ１７の両端電圧が抵抗１５、１６を用いて分圧され制御装置４０に入力される。

バックコンバータ回路３は、スイッチング素子Ｑ２と、ダイオード２１と、インダクタ（チョークコイル）２２と、コンデンサ２３と、検出抵抗２４と、抵抗５１、５２からなる分圧回路を備えている。スイッチング素子Ｑ２とダイオード２１からなる直列回路が、昇圧チョッパ回路２のコンデンサ１７と並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ２は、本実施の形態ではＭＯＳＦＥＴであり、第１端子（本実施の形態ではドレイン）、第２端子（本実施の形態ではソース）および第１、２端子間をスイッチングするための制御端子（本実施の形態ではゲート）を備えている。スイッチング素子Ｑ２の第１端子がコンデンサ１７の一端（正極）と接続し、ダイオード２１のカソードに第２端子が接続される。インダクタ２２、コンデンサ２３、および検出抵抗２４がこの順に接続して直列回路を形成しており、この直列回路がダイオード２１に並列に接続している。抵抗５１、５２からなる分圧回路は、コンデンサ２３に対して並列に接続されている。

検出抵抗２４は、バックコンバータ回路３に設けられており、ＬＥＤモジュール２７に流れるＬＥＤ電流を検知する。ＬＥＤ電流を検出する検出抵抗２４からの検出電圧が制御装置４０に入力され、制御装置４０はこの検出電圧に基づいて、ＬＥＤモジュール２７に流れる電流が一定電流になるようにバックコンバータ回路３のスイッチング素子Ｑ２をオンオフする。

デジタル電源用の制御装置４０として提供されるマイコンは既に各種のものが公知であるため、それら公知のマイコンを制御装置４０に適宜に使用することができる。本実施の形態において一例として図１に示す制御装置４０は、内部バスを介して互いに接続された制御回路４１、４２、記憶部４３、Ａ／Ｄ変換回路４４、および処理装置４５を備えている。制御装置４０は、さらに比較器４６を備えている。比較器４６は制御回路４１、４２と接続している。制御回路４１、４２は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２それぞれをスイッチングするＰＷＭ信号を出力する。不揮発性メモリなどからなる記憶部４３には、処理装置４５で実行すべき演算プログラムおよび演算に用いられる各種データが書込／読出可能に記憶されている。処理装置４５は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２のスイッチング制御におけるオン時間などを算出する。制御装置４０には、抵抗１５，１６で分圧された電圧、抵抗３１，３２で分圧された電圧、抵抗５１、５２で分圧された電圧、および検出抵抗２４で検知したＬＥＤ電流に応じた電圧がそれぞれ入力される。Ａ／Ｄ変換回路４４でこれらの電圧値がデジタル値に変換され、このデジタル値を用いて処理装置４５により演算処理が行われる。制御装置４０には、調光信号Ｉ／Ｆ回路４を介して調光器２８からの調光信号が入力されている。ＬＥＤ電流がこの調光信号に基づいて決定される目標電流に一致するように、制御装置４０は、検出抵抗２４で検知したＬＥＤ電流に基づいてスイッチング素子Ｑ２のオン幅を調整することで定電流制御を行っている。

制御装置４０には、抵抗５１、５２からなる分圧回路で検出した電圧が入力され、この電圧に基づいてバックコンバータ回路３の出力電圧Ｖ_ｏｕｔが検出される。制御装置４０は、検出した出力電圧Ｖ_ｏｕｔに基づいて後述する第１〜３過電圧保護処理をそれぞれ実行し、保護が必要と判断される条件に該当したときには過電圧保護制御を実施する。本実施の形態にかかる過電圧保護制御は、制御装置４０がスイッチング素子Ｑ２を停止状態に維持し、バックコンバータ回路３を完全停止するものである。本実施の形態では第１〜３過電圧保護処理に加えて更に好ましい幾つかの処理も実行される。以下、それぞれの処理内容を説明する。

（第１過電圧保護処理）
図２は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１の動作を示す図である。以下、抵抗５１、５２からなる分圧回路で検知した出力電圧Ｖ_ｏｕｔが予め定めた低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった回数を、「過電圧回数」とも呼称する。第１過電圧保護処理は、過電圧回数が第１所定回数Ｎ_１に達した場合に、過電圧保護制御を行うものである。第１所定回数Ｎ_１は、１よりも大きな値に予め定められ、記憶部４３に記憶されている。第１所定回数Ｎ_１は、例えば２、３、４・・・などの１よりも大きい整数に適宜に定めることができる。

第１過電圧保護処理を実現するための具体的処理の一例について図２を用いて時系列的に説明すると、下記のステップ（Ｓ１）〜（Ｓ６）の順となる。ここでは一例として第１所定回数Ｎ_１＝３と設定した場合を想定する。
（Ｓ１）まず、時刻ｔ_１において、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となり、過電圧が発生している。このとき、現在の過電圧回数に１の値が加算される。
（Ｓ２）過電圧が発生すると、バックコンバータ回路３の出力を一時停止するようにスイッチング素子Ｑ２を一時停止する。
（Ｓ３）その後、時刻ｔ_１１において、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを下回るので、バックコンバータ回路３の駆動を再開させる。
（Ｓ４）再度、時刻ｔ_２において、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となって過電圧状態となる。これにより現在の過電圧回数に１の値が加算される。
（Ｓ５）その後、同様に、上記の（Ｓ２）〜（Ｓ３）の処理が行われ、やがて、時刻ｔ_３の３回目の過電圧で、過電圧回数が第１所定回数Ｎ_１に到達する。
（Ｓ６）過電圧回数が第１所定回数Ｎ_１に到達したら、制御装置４０は過電圧保護制御を行い、バックコンバータ回路３を完全停止する。

第１過電圧保護処理を実現するために制御装置４０で実行される処理の一例について説明すると、まず、Ａ／Ｄ変換回路４４により、抵抗５１、５２からなる分圧回路で検知した電圧から出力電圧Ｖ_ｏｕｔのデジタル値を算出する。制御装置４０は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔのデジタル値と低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬとを比較する比較処理と、比較処理に基づいて過電圧回数を計数する処理と、過電圧回数と第１所定回数Ｎ_１とを比較する処理と、をそれぞれ実行する。これらの処理を実行するためのプログラムは予め記憶部４３に記憶されている。

（第２過電圧保護処理）
図３は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１の動作を示す図である。第２過電圧保護処理は、累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが予め定めた第１所定時間Ｔ_１０に達した場合に、過電圧保護制御を行うものである。

１回の過電圧が比較的長期間に渡って生ずると、過電圧回数が所定回数以内であっても過電圧が長時間かかり続けてしまう。そこで、本実施の形態では、過電圧がかかった時間を合計した「累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭ」を計測し、この累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが予め定めた「第１所定時間Ｔ_１０」以上となったら、バックコンバータ回路３を完全停止する。

以下、便宜上、１回の過電圧が発生したときに、過電圧がかかった時間を「単位過電圧時間」とも称する。単位過電圧時間は、具体的には、低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを超える出力電圧Ｖ_ｏｕｔの一時的な増減があった場合において、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となっている時間の長さである。単位過電圧時間は、時間と電圧それぞれをＸＹ軸とするグラフにおいて、１回あたりの過電圧で出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを上回っている時間の長さである。累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭは、複数回の過電圧が発生したときの単位過電圧時間それぞれを合計した値である。

第２過電圧保護処理を実現するための具体的処理の一例について図３を用いて時系列的に説明すると、下記のステップ（Ｓ２１）〜（Ｓ２７）の順となる。
（Ｓ２１）まず、時刻ｔ_１において、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを上回っており、過電圧が発生している。制御装置４０は時刻ｔ_１から時間計測を開始し、累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが増加していく。
（Ｓ２２）過電圧が発生すると、バックコンバータ回路３の出力を一時停止するようにスイッチング素子Ｑ２を一時停止する。
（Ｓ２３）その後、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを時刻ｔ_１１で下回るので、制御装置４０はバックコンバータ回路３の駆動を再開する。出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを時刻ｔ_１１で下回ったときに上記（Ｓ２１）で開始された時間計測が停止され、累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭの増加が停止する。これにより、時刻ｔ_１から時刻ｔ_１１までの期間Ｔ_１１が、累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭに加算されたことになる。
（Ｓ２４）再度、時刻ｔ_２において、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを上回る。時刻ｔ_２から時間計測が開始され、再び累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが増加していく。
（Ｓ２５）その後、同様に（Ｓ２２）〜（Ｓ２３）の処理が行われ、時刻ｔ_２から時刻ｔ_２１までの期間Ｔ_１２の分だけ累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが加算される。この時点では累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭはＴ_１１＋Ｔ_１２であり、第１所定時間Ｔ_１０よりも小さいものとする。したがって、バックコンバータ回路３は停止されない。
（Ｓ２６）上記のように、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上である期間のみ、制御装置４０は累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭを加算していく。時刻ｔ_３で３回目の過電圧が起きるのに応じて時間計測が再開されると、その後、時刻ｔ_３１において累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが第１所定時間Ｔ_１０に到達する。
（Ｓ２７）累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが第１所定時間Ｔ_１０に到達したので、制御装置４０は時刻ｔ_３１で過電圧保護制御を行い、バックコンバータ回路３を完全停止する。

第２過電圧保護処理を実現するために制御装置４０で実行される処理の一例について説明すると、制御装置４０は、Ａ／Ｄ変換回路４４で出力電圧Ｖ_ｏｕｔのデジタル値を算出する処理と、出力電圧Ｖ_ｏｕｔのデジタル値と低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬとを比較する比較処理と、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となったら累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭの増加を開始する処理と、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以下となったら累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭの増加を停止する処理と、累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭを第１所定時間Ｔ_１０とを比較する処理を実行する。これらの処理を実行するためのプログラムは予め記憶部４３に記憶されている。

（第３過電圧保護処理）
図４は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１の動作を示す図である。本実施の形態では、好ましい形態として、上記の第１、２過電圧保護処理とは別に、連続した過電圧の発生を考慮して、第３過電圧保護処理も実行する。第３過電圧保護処理は、一定の短時間内に低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった回数が一定回数以上となったら、過電圧保護制御を行うものである。第３過電圧保護処理は、過電圧回数を利用する点では第１過電圧保護処理と共通しているが、複数の過電圧が短時間に発生することを検出するために時間判定の処理を追加している点で第１過電圧保護処理と異なっている。

具体的には、制御装置４０は、予め定めた第２所定時間Ｔ_２０以内に、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった回数を計数する。計数した回数が第２所定回数Ｎ_２に達した場合には、過電圧保護制御を行う。第２所定回数Ｎ_２は、１よりも大きな値に予め定められ、記憶部４３に記憶されている。第２所定回数Ｎ_２は、例えば２、３、４などの１よりも大きい整数に適宜に定めることができ、本実施の形態では回数Ｎ_２＝２と設定している。

第２所定回数Ｎ_２は第１所定回数Ｎ_１と異なる値であってもよい。第２所定回数Ｎ_２は、第１所定回数Ｎ_１よりも小さな値としてもよく、第１所定回数Ｎ_１よりも大きな値としてもよい。第２所定時間Ｔ_２０と第１所定時間Ｔ_１０との関係は特に限定しない。第２所定時間Ｔ_２０は、第１所定時間Ｔ_１０より長くてもよく、逆にこれよりも短くてもよい。

第３過電圧保護処理を実現するために制御装置４０で実行される処理の一例について説明すると、制御装置４０は、Ａ／Ｄ変換回路４４で出力電圧Ｖ_ｏｕｔのデジタル値を算出する処理と、出力電圧Ｖ_ｏｕｔのデジタル値と低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬとを比較する比較処理と、比較処理により出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった最新のタイミング（図４では時刻ｔ_１）から時間計測を開始する処理とを実行する。なお、ここで述べた時間計測の起算点は一例であり、本発明はこれに限られない。例えば時刻ｔ_１の過電圧に至る出力電圧Ｖ_ｏｕｔの上昇発生時である時刻ｔ_１０を起算点としてもよく、あるいは出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを下回る時刻ｔ_１１を起算点としてもよく、あるいは時刻ｔ_１と時刻ｔ_１１の間にある出力電圧Ｖ_ｏｕｔのピーク点を起算点としてもよい。

次に、制御装置４０は、比較処理により出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった２回目以降のタイミング（図４では時刻ｔ_ａ）が、上記最新のタイミングから起算して第２所定時間Ｔ_２０の範囲内であるか否かを判定する処理を実行する。制御装置４０は、第２所定時間Ｔ_２０の範囲内において出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった回数が第２所定回数Ｎ_２に達したか否かを判定する処理を実行する。これらの処理を実行するためのプログラムは予め記憶部４３に記憶されている。図４に示す例で説明すると、第２所定時間Ｔ_２０以内に、時刻ｔ_ａで２回目の過電圧が検出されている。したがって、第２所定時間Ｔ_２０以内に第２所定回数Ｎ_２（＝２）の過電圧が発生したと判定され、過電圧保護動作が行われる。

以上説明したように、本実施の形態にかかる第１〜３過電圧保護処理によれば、過電圧回数および累積過電圧時間に基づいて過電圧保護を行うようにしたので、過剰な過電圧保護を抑制することができる。なお、上述した実施の形態では、好ましい形態として上記の第１〜３過電圧保護処理の全てを実行するものとするが、本発明はこれに限られるものではない。制御装置４０が第１〜３過電圧保護処理のいずれか一つのみを実行してもよい。

（高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨによる保護）
図４において、破線で示した急峻過電圧１０１は、上記の第１〜３過電圧保護処理で保護しきれない急峻な過電圧を示している。本実施の形態では、好ましい形態として、この急峻過電圧１０１も考慮し、大きさが互いに異なる二つの過電圧保護閾値を設けている。

制御装置４０は、好ましい形態として、予め定めた高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨに出力電圧Ｖ_ｏｕｔが達した場合に過電圧保護制御を行う。高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨは、低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬよりも高い値として予め設定される。出力電圧Ｖ_ｏｕｔが高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨ以上となった場合は、過電圧が大きいので速やかな保護が必要である。そこで、この場合は一回の過電圧であっても直ちに保護をかける。これに対し、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬ以上となった時には一回で保護をかけるのではなく、前述した第１〜３過電圧保護処理により過電圧回数及び累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭを用いて保護をかける。これにより、二つの過電圧保護閾値で役割を分担することができる。

このような動作を実現するために、本実施の形態では、制御装置４０が比較器４６を内蔵している。比較器４６には、抵抗５１、５２からなる分圧回路で検知した電圧と高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨがそれぞれ入力される。この比較器４６の出力に基づいて過電圧保護制御を行う。比較器４６ではアナログ信号処理が行われることで、デジタル値を用いた演算処理を行う場合に比べて高速に保護動作を実施することができるという利点がある。

なお、本実施の形態では比較器４６を用いたが本発明はこのような実施形態に限られるものではなく、デジタル制御上で高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨを設定して過電圧保護制御を行ってもよい。また、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨに達したときの保護動作は、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬに達したときの過電圧保護制御と、同じ内容であってもよく、異なる内容であってもよい。また、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが高過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＨに達したときの保護動作と、出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬに達したときの過電圧保護制御とを、共通のソフトウェア処理あるいは共通のハードウェアで実現してもよく、あるいは、それらを異なるソフトウェア処理あるいは異なるハードウェアで実現してもよい。

（過電圧回数および累積過電圧時間のクリア）
図５は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１の動作を示す図である。本実施の形態では、より好ましい形態として、制御装置４０は、最新の過電圧が発生した後、過電圧保護制御を実施することなく予め定めた第３所定時間Ｔ_３０が経過したら、過電圧回数を計数した計数値および累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭを計測した計測値をクリアする。

図５で時系列的に説明すると、制御装置４０は、時刻ｔ_１において過電圧が発生した場合に、過電圧回数の計数値に１を加算する処理を実行するとともに、累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭの計測値に単位過電圧時間Ｔ_１１を加算する処理を実行する。まず、制御装置４０は、時刻ｔ_１から起算して時間計測を行う。その後、時刻ｔ_ｃ２において、その後１度も過電圧が発生していないか、あるいは過電圧が発生したとしても過電圧回数が第１所定回数Ｎ_１未満でありかつ累積過電圧時間Ｔ_ＳＵＭが第１所定時間Ｔ_１０未満のままであったものとする。このとき、時刻ｔ_ｃ２において、時刻ｔ_１からの経過時間が第３所定時間Ｔ_３０に達した場合には、制御装置４０は、計数値および計測時間をゼロに戻す。

第３所定時間Ｔ_３０は、第２所定時間Ｔ_２０よりも長い値であることが好ましい。また、上記実施の形態では「クリア」すなわち計数値および計測時間をゼロに戻しているが、本発明はこれに限られず、計数値および計測時間をそれぞれ所定の値だけ減算したり、ゼロ以外の予め定めた値まで減らしてもよい。また、上記の時間計測の起算点は一例であり、起算点は必ずしも時刻ｔ_１に限られない。例えば時刻ｔ_１の過電圧に至る出力電圧の上昇発生時である時刻ｔ_１０を起算点としてもよく、あるいは出力電圧Ｖ_ｏｕｔが低過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈＬを下回る時刻ｔ_１１を起算点としてもよく、あるいは時刻ｔ_１と時刻ｔ_１１の間にある出力電圧Ｖ_ｏｕｔのピーク点を起算点としてもよい。

（自動復帰）
図６は、本発明の実施の形態にかかる点灯装置１の動作を示す図である。過電圧保護制御の後、予め定めた第４所定時間Ｔ_４０が経過したら、スイッチング素子Ｑ２の駆動を自動的に再開（つまり点灯状態に復帰）することが好ましい。このとき、過電圧回数および累積過電圧時間はそれぞれクリアあるいは減算されることが好ましい。第４所定時間Ｔ_４０は、一時的な停電から復帰するために定めた時間であり、過電圧保護をかけた後に点灯装置１を復帰させるために十分と判断される程度の長さに適宜に定めればよい。

図７は、過剰な過電圧保護の問題点を説明するための図である。仮に、出力電圧Ｖ_ｏｕｔがある過電圧保護閾値Ｖ_ｔｈ０に一度でも達したら直ちに過電圧保護制御を実施するようにしておくと、例えば瞬時のノイズ等で高い電圧が発生したときにそれが回路に影響を与えないレベルだとしても過電圧保護制御が実施されてしまう。この点、本実施の形態では上記の第１、２過電圧保護処理をそれぞれ行うことで、このような過剰な過電圧保護動作を抑制することができる。

なお、上記の説明では、バックコンバータ回路３のみに対して第１〜３過電圧保護処理などを適用している。しかしながら、本発明はこれに限られるものではなく、過電圧は力率改善回路である昇圧チョッパ回路２側の過電圧とバックコンバータ回路３側の過電圧の両方を考慮することが好ましい。つまり、上述した過電圧保護処理それぞれを、昇圧チョッパ回路２とバックコンバータ回路３の両方に別々に適用してもよく、あるいは昇圧チョッパ回路２のみに適用してもよい。昇圧チョッパ回路２の出力電圧は抵抗１５、１６の分圧回路により取得すればよく、この出力電圧に対して上述したように予め定めた２つの過電圧保護閾値をそれぞれ比較するとともに、過電圧回数および累積過電圧時間に応じてスイッチング素子Ｑ１に対して過電圧保護制御を行えばよい。過電圧保護閾値の値、過電圧回数と比較すべき所定回数の値、および累積過電圧時間と比較すべき所定時間の値は、必要に応じて上記実施の形態で例示した値と同じあるいは異なる値に適宜に設定すればよい。これらの昇圧チョッパ回路２およびバックコンバータ回路３が、上述した課題を解決するための手段における「コンバータ回路」にそれぞれ相当し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が、上述した課題を解決するための手段における「スイッチング素子」にそれぞれ相当している。

なお、過電圧保護制御で停止すべきスイッチング素子の選定パターンは、例えば下記に示すパターンの１つを選択できる。
（１）制御装置４０が、過電圧を検知したコンバータ回路が含むスイッチング素子を停止してもよく、上述した実施の形態の過電圧保護制御もこのパターンに該当する。
（２）制御装置４０が、過電圧を検知したコンバータ回路が含むスイッチング素子と、過電圧を検知していないほうのコンバータ回路が含むスイッチング素子の、両方を停止してもよい。例えば、バックコンバータ回路３の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを検出して第１〜３過電圧保護処理を行うとともに、過電圧保護制御ではスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の両方を停止してもよい。
（３）制御装置４０が、過電圧を検知していないほうのコンバータ回路が含むスイッチング素子を停止してもよい。例えば、バックコンバータ回路３の出力電圧Ｖ_ｏｕｔを検出して第１〜３過電圧保護処理を行うとともに、過電圧保護制御では昇圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１を停止してもよい。

１点灯装置、２昇圧チョッパ回路、３バックコンバータ回路、４調光信号Ｉ／Ｆ回路、７交流電源、８整流回路、９、１７、２３コンデンサ、１０、２２インダクタ、１５、１６、３１、３２、５１、５２抵抗、１４、２１ダイオード、２４検出抵抗、２６ＬＥＤ、２７ＬＥＤモジュール、２８調光器、４０制御装置、４１、４２制御回路、４３記憶部、４４Ａ／Ｄ変換回路、４５処理装置、４６比較器、１００照明器具、Ｑ１、Ｑ２スイッチング素子

Claims

スイッチング素子を含むコンバータ回路と、
前記スイッチング素子をスイッチング制御するための制御装置と、
前記コンバータ回路の出力電圧を検知する検知回路と、
を備え、
前記制御装置は、前記検知回路で検知した電圧が予め定めた第１閾値以上となった回数である過電圧回数が予め定めた１よりも大きな値である第１所定回数に達した場合と前記検知回路で検知した電圧が前記第１閾値以上となっている時間を合計した累積過電圧時間が予め定めた第１所定時間に達した場合のうち少なくとも一方の場合に過電圧保護を行う点灯装置。
前記制御装置は、予め定めた第２所定時間以内に、前記検知回路で検知した電圧が前記第１閾値以上となった回数が１よりも大きな値に予め定めた第２所定回数に達した場合には、前記過電圧保護を行う請求項１に記載の点灯装置。
前記第２所定回数は前記第１所定回数と異なる値である請求項２に記載の点灯装置。
前記制御装置は、前記過電圧回数の計数および／または前記累積過電圧時間の計測を開始してから前記過電圧保護を行うことなく予め定めた第３所定時間が経過した場合に、前記過電圧回数および／または前記累積過電圧時間を減算する請求項１〜３のいずれか１項に記載の点灯装置。
前記過電圧保護は前記スイッチング素子を停止する制御であり、
前記過電圧保護の後、予め定めた第４所定時間が経過したら、前記スイッチング素子の駆動を自動的に再開する請求項１〜４のいずれか１項に記載の点灯装置。
前記制御装置は、前記第１閾値よりも高く予め定めた第２閾値に前記検知回路で検知した電圧が達した場合に、前記過電圧保護または前記過電圧保護と異なる他の保護を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載の点灯装置。
前記制御装置は、比較器を含み、
前記比較器に前記検知回路で検知した電圧と前記第２閾値がそれぞれ入力され、前記比較器の出力に基づいて前記過電圧保護または前記他の保護を行う請求項６に記載の点灯装置。
第１スイッチング素子を含む第１コンバータ回路と、
第２スイッチング素子を含み、前記第１コンバータ回路の次段に接続される第２コンバータ回路と、
前記第１スイッチング素子と前記第２スイッチング素子をそれぞれスイッチング制御するための制御装置と、
前記第１コンバータ回路と前記第２コンバータ回路のいずれかの出力電圧を検知する検知回路と、
を備え、
前記制御装置は、前記検知回路で検知した電圧が予め定めた第１閾値以上となった回数である過電圧回数が予め定めた１よりも大きな値である第１所定回数に達した場合と前記検知回路で検知した電圧が前記第１閾値以上となっている時間を合計した累積過電圧時間が予め定めた第１所定時間に達した場合のうち少なくとも一方の場合に過電圧保護を行い、
前記過電圧保護は、前記第１コンバータ回路と前記第２コンバータ回路のうち前記検知回路が出力電圧を検知していないほうのコンバータ回路が含むスイッチング素子を停止する制御である点灯装置。