JP6685018B2 - 点灯装置、及び、照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、一般に点灯装置及び照明器具に関し、特に降圧チョッパ回路を備える点灯装置及び照明器具に関する。

従来から、ＬＥＤ電源装置等の種々の点灯装置が提案されている。例えば、特許文献１は、交流電源（電源）からの電力によりＬＥＤ（光源）を点灯させるＬＥＤ電源装置を開示する。特許文献１のＬＥＤ電源装置は、スイッチ素子を含み、ＬＥＤに対し所望の電力を取り出せるように動作する出力電源調整回路（降圧チョッパ回路）と、スイッチ素子をドライブするドライブ回路とを備える。

特開２０１２−２４４７３７号公報

特許文献１のＬＥＤ電源装置では、降圧チョッパ回路のスイッチ素子（降圧用スイッチング素子）の短絡が起きる場合がある。降圧用スイッチング素子が短絡すると、交流電源の電圧がＬＥＤに印加され、ＬＥＤに過電流が流れることがある。特許文献１のＬＥＤ電源装置は、降圧用スイッチング素子の短絡を検出することができない。

本発明の課題は、降圧チョッパ回路の降圧用スイッチング素子の短絡時に光源を保護できる点灯装置及び照明器具を提供することである。

本発明に係る一態様の点灯装置は、電力変換回路と、制御回路と、判定回路と、を備える。前記電力変換回路は、一対の入力端子と、一対の高電圧側及び低電圧側出力端子と、整流回路と、降圧チョッパ回路と、を有する。前記一対の入力端子は、第１周波数の交流電圧を出力する交流電源に接続される。前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子は、光源に接続される。前記整流回路は、一対の高電圧側及び低電圧側端子を有し、前記一対の入力端子間に印加される前記交流電圧を整流して前記一対の高電圧側及び低電圧側端子間に直流電圧を発生させるように構成される。前記降圧チョッパ回路は、前記高電圧側端子と前記高電圧側出力端子との間に電気的に接続されている降圧用スイッチング素子を有する。前記制御回路は、点灯動作を実行するように構成される。前記点灯動作は、前記電力変換回路を制御して前記交流電圧に基づいて前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子間に直流出力電圧を発生させる動作である。前記判定回路は、前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子から前記光源に供給される電力のうち第２周波数を有する特定成分が増加したかどうかを判定するように構成される。前記制御回路は、前記特定成分が増加したと前記判定回路が判断すると、前記光源に供給される電流を制限する保護動作を開始するように構成される。前記第２周波数は、前記第１周波数の２倍である。

本発明に係る一態様の照明器具は、上記態様の点灯装置と、前記光源と、を備える。

本発明に係る態様の点灯装置及び照明器具は、降圧チョッパ回路の降圧用スイッチング素子の短絡時に光源を保護できるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る一実施形態の点灯装置の回路図である。 図２Ａは、上記点灯装置のフィルタの一例である。図２Ｂは、上記点灯装置のフィルタの他例である。 図３は、上記点灯装置を備える照明器具の後方斜視図である。

１．実施形態
図１は、本発明に係る一実施形態の点灯装置１０を示す。点灯装置１０は、光源６０を、交流電源５０から供給される電力で点灯させるように構成される。

光源６０は、例えば、直流電力（直流電圧）で動作する直流光源である。光源６０は、複数の発光素子６１の直列回路である。発光素子６１は、例えば、固体発光素子（例えば、ＬＥＤ（発光ダイオード）、有機エレクトロルミネッセンス素子、レーザダイオード）である。

交流電源５０は、例えば、所定周波数（第１周波数）の交流電力（交流電圧）を出力する電源である。交流電源５０は、例えば、実効値２００Ｖの商用交流電源である。また、第１周波数は、例えば、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。

点灯装置１０は、電力変換回路２０と、制御回路３０と、判定回路４０と、を備える。

電力変換回路２０は、交流電源５０に接続される一対の入力端子２１１，２１２と、光源６０に接続される一対の出力端子（高電圧側及び低電圧側出力端子）２２１，２２２と、を備える。また、電力変換回路２０は、整流回路２３と、昇圧チョッパ回路２４と、降圧チョッパ回路２５と、フィルタ回路２６と、保護回路２７と、を備える。

整流回路２３は、一対の入力端子２３１，２３２と、一対の出力端子（高電圧側及び低電圧側端子）２３３，２３４と、を有する。整流回路２３は、一対の入力端子２３１，２３２間に印加される電圧を全波整流して、一対の高電圧側及び低電圧側端子２３３，２３４に直流電圧を発生させるように構成される。一対の入力端子２３１，２３２は、それぞれ、一対の入力端子２１１，２１２に、電気的に接続される。したがって、整流回路２３は、一対の入力端子２１１，２１２間に印加される交流電圧を全波整流して、一対の高電圧側及び低電圧側端子２３３，２３４間に直流電圧（正弦波交流電圧の場合は脈流電圧）を発生させる。一対の高電圧側及び低電圧側端子２３３，２３４間に発生する直流電圧は、一対の入力端子２１１，２１２間に印加される交流電圧の２倍の周波数を有する。整流回路２３は、例えば、ダイオードブリッジである。

昇圧チョッパ回路２４は、整流回路２３の一対の高電圧側及び低電圧側端子２３３，２３４間の電圧を増加させて出力するように構成される。昇圧チョッパ回路２４は、力率改善回路としても使用される。昇圧チョッパ回路２４は、例えば、高電圧側端子２３３に電気的に接続されているインダクタＬ１とダイオードＤ１との直列回路を有する。昇圧チョッパ回路２４は、また、インダクタＬ１とダイオードＤ１との接続点と低電圧側端子２３４との間に接続されているスイッチング素子（昇圧用スイッチング素子）Ｑ１を有する。より詳細には、昇圧チョッパ回路２４は、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、スイッチング素子Ｑ１と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１と、を備える。インダクタＬ１は、第１端が整流回路２３の高電圧側端子２３３に電気的に接続され、第２端がダイオードＤ１のアノードに電気的に接続されている。また、インダクタＬ１は、第２端が、スイッチング素子Ｑ１及び抵抗Ｒ１の直列回路を介して、低電圧側端子２３４に電気的に接続されている。スイッチング素子Ｑ１は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の半導体スイッチング素子である。コンデンサＣ１は、ダイオードＤ１のカソードと出力端子２３４との間に電気的に接続されている。コンデンサＣ１の両端間電圧が、昇圧チョッパ回路２４の出力電圧となる。昇圧チョッパ回路２４は、スイッチング素子Ｑ１のスイッチング動作によって、入力された電圧（整流回路２３の一対の高電圧側及び低電圧側端子２３３，２３４間の電圧）より高い直流電圧をコンデンサＣ１の両端間に生じさせる。なお、昇圧チョッパ回路２４の構成は周知であるから詳細な説明は省略する。

降圧チョッパ回路２５は、昇圧チョッパ回路２４の出力電圧を低下させて出力するように構成される。降圧チョッパ回路２５は、例えば、高電圧側端子２３３と高電圧側出力端子２２１との間に電気的に接続されているスイッチング素子（降圧用スイッチング素子）Ｑ２を有する。より詳細には、降圧チョッパ回路２５は、スイッチング素子Ｑ２と、インダクタＬ２と、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ２と、を備える。スイッチング素子Ｑ２は、例えば、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等の半導体スイッチング素子である。ダイオードＤ２は、カソードがスイッチング素子Ｑ２を介してダイオードＤ１のカソードに電気的に接続され、アノードが出力端子２３４に電気的に接続されている。インダクタＬ２は、第１端がスイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２との接続点に電気的に接続され、第２端がコンデンサＣ２を介して出力端子２３４に電気的に接続されている。コンデンサＣ２は、両端がそれぞれ一対の出力端子２２１，２２２に電気的に接続されている。コンデンサＣ２の両端間電圧が降圧チョッパ回路２５の出力電圧となり、これが一対の出力端子２２１，２２２を介して光源６０に印加される。降圧チョッパ回路２５は、スイッチング素子Ｑ２のスイッチング動作によって、入力された電圧（昇圧チョッパ回路２４の出力電圧）より低い直流電圧をコンデンサＣ２の両端間に生じさせる。なお、降圧チョッパ回路２５の構成は周知であるから詳細な説明は省略する。

フィルタ回路２６は、例えば、交流電源５０からの交流電圧から高周波成分を除去するように構成される。フィルタ回路２６は、例えば、入力端子２１１と入力端子２３１との間、及び、入力端子２１２と入力端子２３２との間に、それぞれ挿入される一対のローパスフィルタを備える。なお、フィルタ回路２６は、必須ではない。

保護回路２７は、光源６０に供給される電流を制限する機能を有する。保護回路２７は、例えば、スイッチＴＨ１と、正特性サーミスタ（ＰＴＣサーミスタ）ＰＨ１と、抵抗Ｒ２，Ｒ３と、補助インダクタＬ３と、を備える。スイッチＴＨ１は、高電圧側端子２３３とインダクタＬ１との間に電気的に接続されている。スイッチＴＨ１は、例えば、サイリスタ（三端子サイリスタ）であり、アノードが高電圧側端子２３３に、カソードがインダクタＬ１、及び、抵抗Ｒ２，Ｒ３の直列回路の第１端に、電気的に接続されている。ＰＴＣサーミスタＰＨ１は、スイッチＴＨ１に並列に接続されている。補助インダクタＬ３は、インダクタＬ１に磁気的に結合されている。補助インダクタＬ３は、第１端がインダクタＬ１の第１端に電気的に接続され、第２端が抵抗Ｒ２，Ｒ３の直列回路の第２端に電気的に接続されている。スイッチＴＨ１は、ゲートが、抵抗Ｒ２，Ｒ３の接続点に電気的に接続されている。そのため、スイッチＴＨ１のゲートには、補助インダクタＬ３の誘起電圧が与えられる。したがって、補助インダクタＬ３の誘起電圧が、所定電圧（スイッチＴＨ１のブレークオーバ電圧）以上になると、スイッチＴＨ１がオンとなる。

このように、保護回路２７は、高電圧側端子２３３と高電圧側出力端子２２１との間でスイッチング素子Ｑ２に直列に接続されるスイッチＴＨ１を有する。さらに、保護回路２７は、インダクタＬ１に磁気的に結合された補助インダクタＬ３と、スイッチＴＨ１に並列に接続された正特性サーミスタＰＨ１と、を有する。スイッチＴＨ１は、補助インダクタＬ３の誘起電圧が所定電圧以上になるとオンになるように構成される。

保護回路２７では、スイッチＴＨ１がオンである期間は、スイッチＴＨ１を通して整流回路２３から昇圧チョッパ回路２４に電流が流れる。一方、スイッチＴＨ１がオフになると、ＰＴＣサーミスタＰＨ１を通して整流回路２３から昇圧チョッパ回路２４に電流が流れ始める。ここで、ＰＴＣサーミスタＰＨ１に電流が流れ続けると、ＰＴＣサーミスタＰＨ１の温度が上昇する。そして、ＰＴＣサーミスタＰＨ１の温度がＣ点（キュリー点）を超えると、ＰＴＣサーミスタＰＨ１の抵抗が急激に大きくなる。その結果、ＰＴＣサーミスタＰＨ１は電流を通さなくなる。ＰＴＣサーミスタＰＨ１に電流が流れなくなると、ＰＴＣサーミスタＰＨ１の温度が低下してＰＴＣサーミスタＰＨ１の抵抗が低下し、再びＰＴＣサーミスタＰＨ１に電流が流れるようになる。しかし、再度、ＰＴＣサーミスタＰＨ１の温度がキュリー点に到達し、ＰＴＣサーミスタＰＨ１が電流を通さなくなる。このようにして、保護回路２７は、光源６０に間欠的に電流が供給されるようにする。これによって、保護回路２７は、光源６０に供給される電流を制限する。

このような保護回路２７によれば、比較的簡単な回路構成で光源６０に供給される電流を制限できる。また、制御回路３０は、昇圧用スイッチング素子Ｑ１を利用してスイッチＴＨ１をオフにできる。そのため、制御回路３０がスイッチＴＨ１を制御するための回路を新たに設ける場合と比べて部品数を削減できる。

制御回路３０は、昇圧チョッパ回路２４のスイッチング素子Ｑ１と、降圧チョッパ回路２５のスイッチング素子Ｑ２と、を制御するように構成される。制御回路３０は、例えば、マイクロコンピュータであり、メモリに格納されたプログラムを実行することにより後述する動作を実行する。

制御回路３０は、例えば、点灯動作と、保護動作と、を実行するように構成される。

点灯動作は、電力変換回路２０を制御して一対の高電圧側及び低電圧側端子２３３，２３４間の電圧（つまり、交流電源５０の交流電圧）に基づいて一対の高電圧側及び低電圧側出力端子２２１，２２２間に直流出力電圧を発生させる動作である。特に、点灯動作では、制御回路３０は、光源６０に定電流を流す定電流制御を実行する。例えば、制御回路３０は、光源６０に目標値の電流が流れるように直流出力電圧を調整する。例えば、制御回路３０は、光源６０に流れる電流を検出する機能を有しており、光源６０に流れる電流の値が目標値となるように、直流出力電圧を調整する。目標値は、例えば、制御回路３０に与えられる外部信号により決定される。外部信号は、例えば、光源６０の調光レベルを示す調光信号である。制御回路３０は、調光レベルに応じて定電流の目標値を決定する。調光レベルは、例えば、光源６０の予め設定された光出力の範囲（使用範囲という）の上限値に対する百分率で表される。なお、使用範囲の上限値に対応する電流及び電圧を定格電流及び定格電圧（あるいは定常電圧）という。制御回路３０は、点灯動作では、少なくとも降圧用スイッチング素子Ｑ２を所定のスイッチング周波数でスイッチング制御するように構成される。所定のスイッチング周波数は、例えば、調光レベルに応じて所定の周波数範囲から選択される。より詳細には、制御回路３０は、点灯動作では、昇圧用スイッチング素子Ｑ１及び降圧用スイッチング素子Ｑ２のスイッチング制御により電力変換回路２０を制御するように構成される。つまり、制御回路３０は、調光レベルに応じてスイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２をそれぞれＰＷＭ制御することで、調光レベルに応じた定電流を光源６０に供給する。

保護動作は、光源６０に流れる電流を制限する動作である。保護動作では、制御回路３０は、スイッチＴＨ１をオフにするように構成される。具体的には、制御回路３０は、保護動作では、スイッチング素子Ｑ１をオフにすることで補助インダクタＬ３の誘起電圧を所定電圧未満にするように構成される。この状態でスイッチＴＨ１に電流が流れなくなると、スイッチＴＨ１がオフになる。制御回路３０は、保護動作を開始してから所定時間が経過すると保護動作を終了するように構成される。つまり、制御回路３０は、保護動作を開始してから所定時間が経過すると保護動作を終了して点灯動作を再開する。所定時間は、比較的短い時間であることが好ましい。ただし、所定時間は、ＰＴＣサーミスタＰＨ１の温度がキュリー点に到達するために必要な時間よりは長く設定される。つまり、所定時間は、少なくとも一回は、光源６０に電流が流れない期間が存在するように設定される。所定時間は、例えば、０．５〜１．０秒である。さらに、制御回路３０は、保護動作を規定時間内に所定回数実行した後は、保護動作を開始してから所定時間が経過しても保護動作を終了しないように構成される。所定回数は、２回以上であることが好ましく、例えば、３回である。規定時間は、所定回数及び所定時間を考慮して、適宜設定される。

判定回路４０は、降圧チョッパ回路２５の降圧用スイッチング素子Ｑ２の短絡が発生したかどうかを判定するための回路である。降圧チョッパ回路２５のスイッチング素子Ｑ２が短絡した場合、降圧チョッパ回路２５が機能しなくなる。その結果、一対の高電圧側及び低電圧側出力端子２２１，２２２から光源６０に供給される電力（電圧又は電流）に、特定成分が出現することが確認されている。特定成分は、交流電源５０の交流電圧の周波数（第１周波数）の２倍の周波数（第２周波数）を有する成分（リプル成分）である。このようなリプル成分は、整流回路２３が発生させる直流電圧に起因すると考えられる。そこで、判定回路４０は、一対の高電圧側及び低電圧側出力端子２２１，２２２から光源６０に供給される電力のうち第２周波数を有する特定成分が増加したかどうかを判定するように構成される。第２周波数は、第１周波数の２倍である。本実施形態では、第１周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚであるから、第２周波数は、例えば、１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの範囲に含まれると考えられる。特に、判定回路４０は、特定成分の最大値（ピーク値）が閾値以上である場合に、特定成分が増加したと判断するように構成される。閾値は、例えば、交流電源５０の交流電圧の最大値（ピーク値）及び昇圧チョッパ回路２４の直流電圧（コンデンサＣ１の両端間の電圧）に基づいて決定される。

判定回路４０は、図１に示すように、フィルタ４１と、比較回路４２と、を備える。

フィルタ４１は、光源６０に供給される電力のうち特定成分を通すように構成される。フィルタ４１は、厳密な意味で特定成分だけを通すように構成されていなくてもよい。フィルタ４１は、バンドパスフィルタであり、低域遮断周波数と高域遮断周波数とを有する。低域遮断周波数は、第１周波数より高く、かつ、第２周波数より低くなるように設定される。第２周波数は、１００Ｈｚ〜１２０Ｈｚの範囲に含まれると考えられるから、低域遮断周波数は、第２周波数の範囲の下限値より低いことが好ましい。例えば、低域遮断周波数は、８０Ｈｚ以下に設定される。高域遮断周波数は、第２周波数より高く、かつ、降圧用スイッチング素子Ｑ２の所定のスイッチング周波数より低くなるように設定される。また、高域遮断周波数は、第２周波数の範囲の上限値より高いことが好ましい。さらに、高域遮断周波数は、所定のスイッチング周波数の下限値（所定の周波数範囲の下限値）より低いことが好ましい。例えば、高域遮断周波数は、５００Ｈｚ〜２０ｋＨｚに設定される。高域遮断周波数は、降圧用スイッチング素子Ｑ２のスイッチング制御に起因するノイズを除去できる値であればよい。これにより、降圧用スイッチング素子Ｑ２が短絡していない場合に、降圧用スイッチング素子Ｑ２のスイッチング制御に起因するノイズによる誤判定を抑制できる。

図２Ａ及び図２Ｂは、フィルタ４１の例を示す。図２Ａは、ＲＬＣバンドパスフィルタである。ＲＬＣバンドパスフィルタは、入力端子４１１と、出力端子４１２と、インダクタＬ４１１と、コンデンサＣ４１１と、抵抗Ｒ４１１と、を有する。インダクタＬ４１１とコンデンサＣ４１１とは、直列回路を構成し、入力端子４１１と出力端子４１２との間に電気的に接続されている。抵抗Ｒ４１１は、出力端子４１２とグラウンドとの間に電気的に接続されている。入力端子４１１は、インダクタＬ２とコンデンサＣ２との接続点と高電圧側出力端子２２１との間に接続されている。出力端子４１２は、比較回路４２に接続されている。ＲＬＣバンドパスフィルタの構成は周知であるから、詳細な説明は省略する。図２Ｂは、アクティブバンドパスフィルタを示す。アクティブバンドパスフィルタは、入力端子４１１と、出力端子４１２と、オペアンプ４１３と、コンデンサＣ４１２，Ｃ４１３と、抵抗Ｒ４１２，Ｒ４１３と、を備える。入力端子４１１は、オペアンプ４１３の非反転入力端子に電気的に接続されている。コンデンサＣ４１２と抵抗Ｒ４１２は、直列回路を構成し、グラウンドとオペアンプ４１３の反転入力端子との間に電気的に接続されている。コンデンサＣ４１３と抵抗Ｒ４１３は、並列回路を構成し、オペアンプ４１３の反転入力端子と出力端子との間に電気的に接続されている。出力端子４１２は、オペアンプ４１３の出力端子に電気的に接続されている。アクティブバンドパスフィルタの構成は周知であるから、詳細な説明は省略する。

比較回路４２は、フィルタ４１を通過した成分の最大値（ピーク値）と閾値との比較をし、比較の結果を制御回路３０に出力するように構成される。フィルタ４１を通過した成分は、特定成分を含む。そのため、比較回路４２は、特定成分のピーク値と閾値との比較をすることになる。本実施形態では、比較回路４２は、フィルタ４１を通過した成分の電圧値の最大値と閾値との比較をするように構成されている。比較回路４２は、例えば、電圧検出回路と、コンパレータと、を含む。電圧検出回路は、例えば、抵抗の直列回路で構成される分圧回路であり、フィルタ４１の出力端子４１２とグラウンドとの間に電気的に接続されている。コンパレータは、非反転入力端子が電圧検出回路の出力端子に電気的に接続され、反転入力端子が閾値に対応する電圧を受け取る。コンパレータは、出力端子が制御回路３０に電気的に接続される。コンパレータの出力端子の電圧（比較回路４２の出力電圧）は、非反転入力端子の電圧（特定成分のピーク値に相当する）が反転入力端子の電圧（閾値に相当する）以上であればハイレベルとなり、非反転入力端子の電圧が反転入力端子の電圧未満であればロウレベルとなる。つまり、比較回路４２の出力電圧がハイレベルであることは、特定成分が増加したと判定回路４０が判断したことを意味する。

このように、判定回路４０は、フィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値以上であれば、特定成分が増加したと判断するように構成される。

制御回路３０は、特定成分が増加したと判定回路４０が判断すると、保護動作を開始する。つまり、制御回路３０は、比較回路４２の出力電圧がロウレベルであれば点灯動作を実行し、比較回路４２の出力電圧がハイレベルであれば保護動作を実行する。

以下、点灯装置１０の動作について説明する。

初期状態では、比較回路４２の出力電圧がロウレベルとなっている。したがって、制御回路３０は、点灯動作を開始する。点灯動作では、制御回路３０は、光源６０に流れる電流が目標値となるように、スイッチング素子Ｑ１及びスイッチング素子Ｑ２をスイッチング制御する。なお、初期状態では、保護回路２７のスイッチＴＨ１はオフであるが、ＰＴＣサーミスタＰＨ１を通じて整流回路２３から昇圧チョッパ回路２４に電流が供給される。制御回路３０は、スイッチング素子Ｑ１をスイッチング制御するため、スイッチング素子Ｑ１がオンの期間にインダクタＬ１に電力が蓄積され、これによって、補助インダクタＬ３に誘起電圧が生じ、スイッチＴＨ１がオンとなる。以後、スイッチＴＨ１を通じて整流回路２３から昇圧チョッパ回路２４に電流が供給される。このように、制御回路３０は、点灯動作を実行し、交流電源５０からの電力により光源６０を点灯させる。この場合、一対の高電圧側及び低電圧側出力端子２２１，２２２から光源６０に供給される電力には、特定成分がほとんど含まれておらず、特定成分のピーク値が閾値以上とならない。そのため、比較回路４２の出力電圧がハイレベルにならず、制御回路３０は保護動作を実行しない。

次に、異常が発生した場合の点灯装置１０の動作について説明する。例えば、降圧チョッパ回路２５のスイッチング素子Ｑ２が短絡したとする。この場合、一対の高電圧側及び低電圧側出力端子２２１，２２２から光源６０に供給される電力に、特定成分が含まれることになる。その結果、フィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値以上になる。これによって、判定回路４０では、比較回路４２の出力電圧がハイレベルになる。そのため、制御回路３０は、点灯動作を終了し、保護動作を開始する。つまり、制御回路３０は、昇圧チョッパ回路２４のスイッチング素子Ｑ１のスイッチング制御を終了して、スイッチング素子Ｑ１をオフにする。これにより、補助インダクタＬ３の誘起電圧が所定電圧未満となる。その結果、スイッチＴＨ１のゲートの電圧がブレークオーバ電圧未満となる。そして、整流回路２３の高電圧側及び低電圧側端子２３３の電圧がゼロになると、スイッチＴＨ１に電流が流れなくなるから、スイッチＴＨ１がオフになる。以後、ＰＴＣサーミスタＰＨ１を通して整流回路２３から昇圧チョッパ回路２４に電流が流れる。その結果、上述したように、光源６０に間欠的に電流が流れるようになり、光源６０に供給される電流が制限される。したがって、点灯装置１０では、降圧チョッパ回路２５の降圧用スイッチング素子Ｑ２の短絡時に光源６０を保護できる。

制御回路３０は、保護動作を開始してから所定時間が経過すると保護動作を終了し、点灯動作を再開する。これによって、スイッチＴＨ１がオンとなり、昇圧チョッパ回路２４から降圧チョッパ回路２５に出力電圧が与えられる。しかし、スイッチング素子Ｑ２が短絡しているから、結局、フィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値以上となる。そのため、制御回路３０は、点灯動作を終了し、保護動作を再開する。そして、制御回路３０は、保護動作を規定時間内に所定回数実行した後は、保護動作を開始してから所定時間が経過しても保護動作を終了しなくなる。これによって、光源６０に供給される電流が制限されたままとなる。したがって、異常が発生している場合に点灯動作が繰り返されることがなくなり、確実に、光源６０を保護できる。

次に、ノイズなどにより一時的にフィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値以上となった場合の点灯装置１０の動作について説明する。この場合も、制御回路３０は、点灯動作を終了し、保護動作を開始する。そして、制御回路３０は、保護動作を開始してから所定時間が経過すると保護動作を終了し、点灯動作を再開する。この場合は、スイッチング素子Ｑ２が短絡していないから、降圧チョッパ回路２５が正常に機能し、フィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値未満のままになる。その結果、判定回路４０では、比較回路４２の出力電圧がハイレベルにならなくなる。そのため、制御回路３０は、点灯動作を継続する。したがって、異常ではなくノイズなどによって一時的にフィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値以上になった場合には、保護動作から点灯動作に復帰できる。

このように、本実施形態の点灯装置１０は、降圧チョッパ回路２５の降圧用スイッチング素子Ｑ２の短絡時に光源６０を保護できる。

以上述べた点灯装置１０は、例えば、図３に示される照明器具に用いられる。図３の照明器具は、点灯装置１０と、点灯装置１０の一対の高電圧側及び低電圧側出力端子２２１，２２２間に接続される光源６０と、を備える。図３の照明器具は、例えば、投光器である。点灯装置１０は、投光器以外の照明器具（例えば、ベースライト、スポットライト、ダウンライト、ホリゾントライト）にも使用され得る。このような照明器具によれば、降圧チョッパ回路２５の降圧用スイッチング素子Ｑ２の短絡時に光源６０を保護できる。

２．変形例
本発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されない。上記の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、保護回路２７は、光源６０に間欠的に電流が供給されるようにすることで、電流を制限する。変形例では、保護回路２７は、光源６０への電流の供給を停止するように構成されていてもよいし、光源６０に供給される電流を光源６０に悪影響が出ない大きさにまで低減するように構成されていてもよい。

例えば、上記実施形態では、保護回路２７のスイッチＴＨ１は、サイリスタである。変形例では、スイッチＴＨ１は、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子であってもよい。

例えば、上記実施形態では、制御回路３０は、昇圧チョッパ回路２４のスイッチング素子Ｑ１を利用してスイッチＴＨ１を制御する。変形例では、制御回路３０は、直接的に、スイッチＴＨ１を制御するように構成されていてもよい。

例えば、上記実施形態では、制御回路３０は、保護動作を開始してから所定時間が経過すると保護動作を終了して点灯動作を再開する。変形例では、制御回路３０は、一旦保護動作を開始すると、所定時間に関係なく保護動作を継続してもよい。

例えば、上記実施形態では、判定回路４０は、フィルタ４１を通過した成分のピーク値が閾値以上である場合に、特定成分が増加したと判断するように構成される。変形例では、判定回路４０は、フィルタ４１を通過した成分の振幅が所定値以上である場合に、特定成分が増加したと判断するように構成されてもよい。この場合、比較回路４２は、フィルタ４１を通過した成分の振幅と閾値との比較をしてもよい。例えば、比較回路４２は、フィルタ４１を通過した成分の最大値と閾値（第１閾値）との比較、及び、フィルタ４１を通過した成分の最小値と閾値（第１閾値より所定値だけ小さい第２閾値）との比較とをしてもよい。この場合、比較回路４２は、最大値が第１閾値以上であり、かつ、最小値が第２閾値以下である場合に、出力電圧をハイレベルに設定してもよい。所定値、第１閾値、及び第２閾値は、特定成分の振幅に基づいて適宜設定される。例えば、所定値は、通常時に光源６０に印加される電圧の５〜２００％に相当する値、好ましくは１０％に相当する値である。

例えば、フィルタ４１は、バンドパスフィルタに限定されない。変形例では、フィルタ４１は、ハイパスフィルタであってもよい。この場合、ハイパスフィルタは、第１周波数より高く、かつ、第２周波数より低い遮断周波数を有するように設計される。ハイパスフィルタは、降圧用スイッチング素子Ｑ２のスイッチング制御に起因するノイズが比較的小さい場合に有効である。

上記実施形態では、比較回路４２は、フィルタ４１を通過した成分の電圧値の最大値と閾値との比較をするように構成されている。変形例では、比較回路４２は、フィルタ４１を通過した成分の電流値の最大値と閾値との比較をするように構成されてもよい。この場合、比較回路４２は、電圧検出回路の代わりに電流検出回路を備えていればよい。この場合も、判定回路４０は、フィルタ４１を通過した成分の振幅が所定値以上である場合に、特定成分が増加したと判断するように構成されてもよい。例えば、所定値は、通常時に光源６０に流れる電流の５〜５００％に相当する値、好ましくは２０％に相当する値である。

変形例では、光源６０は、複数の発光素子６１の並列回路であってもよい。また、光源６０は、１つの発光素子６１で構成されていてもよい。つまり、光源６０は、少なくとも１つの発光素子６１を備えていればよい。

３．態様
上記実施形態及び変形例から明らかなように、本発明に係る第１の態様の点灯装置（１０）は、電力変換回路（２０）と、制御回路（３０）と、判定回路（４０）と、を備える。前記電力変換回路（２０）は、一対の入力端子（２１１，２１２）と、一対の高電圧側及び低電圧側出力端子（２２１，２２２）と、整流回路（２３）と、降圧チョッパ回路（２５）と、を有する。前記一対の入力端子（２１１，２１２）は、第１周波数の交流電圧を出力する交流電源（５０）に接続される。前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子（２２１，２２２）は、光源（６０）に接続される。前記整流回路（２３）は、一対の高電圧側及び低電圧側端子（２３３，２３４）を有する。前記整流回路（２３）は、前記一対の入力端子（２１１，２１２）間に印加される前記交流電圧を全波整流して前記一対の高電圧側及び低電圧側端子（２３３，２３４）間に直流電圧を発生させるように構成される。前記降圧チョッパ回路（２５）は、前記高電圧側端子（２３３）と前記高電圧側出力端子（２２１）との間に電気的に接続されている降圧用スイッチング素子（Ｑ２）を有する。前記制御回路（３０）は、点灯動作を実行するように構成される。前記点灯動作は、前記電力変換回路（２０）を制御して前記交流電圧に基づいて前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子（２２１，２２２）間に直流出力電圧を発生させる動作である。前記判定回路（４０）は、前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子（２２１，２２２）から前記光源（６０）に供給される電力のうち第２周波数を有する特定成分が増加したかどうかを判定するように構成される。前記制御回路（３０）は、前記特定成分が増加したと前記判定回路（４０）が判断すると、前記光源（６０）に供給される電流を制限する保護動作を開始するように構成される。前記第２周波数は、前記第１周波数の２倍である。第１の態様によれば、降圧チョッパ回路（２５）の降圧用スイッチング素子（Ｑ２）の短絡時に光源（６０）を保護できる。

本発明に係る第２の態様の点灯装置（１０）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記判定回路（４０）は、フィルタ（４１）と、比較回路（４２）と、を備える。前記フィルタ（４１）は、前記高電圧側出力端子（２２１）に接続される。前記比較回路（４２）は、前記フィルタ（４１）を通過した成分のピーク値又は振幅と閾値との比較をするように構成される。前記判定回路（４０）は、前記フィルタ（４１）を通過した成分のピーク値又は振幅が前記閾値以上であれば、前記特定成分が増加したと判断するように構成される。前記フィルタ（４１）は、前記第１周波数より高く、かつ、前記第２周波数より低い低域遮断周波数を有する。第２の態様によれば、簡単な構成で特定成分を抽出できる。

本発明に係る第３の態様の点灯装置（１０）は、第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記制御回路（３０）は、前記点灯動作では、少なくとも前記降圧用スイッチング素子（Ｑ２）を所定のスイッチング周波数でスイッチング制御するように構成される。前記フィルタ（４１）は、前記第２周波数より高く、かつ、前記所定のスイッチング周波数より低い高域遮断周波数を有する。第３の態様によれば、降圧用スイッチング素子（Ｑ２）が短絡していない場合に、降圧用スイッチング素子（Ｑ２）のスイッチング制御に起因するノイズによる誤判定を抑制できる。

本発明に係る第４の態様の点灯装置（１０）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記制御回路（３０）は、前記保護動作を開始してから所定時間が経過すると前記保護動作を終了するように構成される。第４の態様によれば、異常ではなくノイズなどによって特定成分が増加したと誤って判断された場合には、保護動作から点灯動作に復帰できる。

本発明に係る第５の態様の点灯装置（１０）は、第４の態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記制御回路（３０）は、前記保護動作を規定時間内に所定回数実行した後は、前記保護動作を開始してから前記所定時間が経過しても前記保護動作を終了しないように構成される。第５の態様によれば、異常が発生している場合に点灯動作が繰り返されることがなくなり、確実に、光源（６０）を保護できる。

本発明に係る第６の態様の点灯装置（１０）は、第１〜第５の態様のうちいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記電力変換回路（２０）は、保護回路（２７）をさらに備える。前記保護回路（２７）は、前記高電圧側端子（２３３）と前記高電圧側出力端子（２２１）との間で前記降圧用スイッチング素子（Ｑ２）に直列に接続されるスイッチ（ＴＨ１）を有する。前記制御回路（３０）は、前記点灯動作では、前記スイッチ（ＴＨ１）をオンにし、前記保護動作では、前記スイッチ（ＴＨ１）をオフにするように構成される。第６の態様によれば、比較的簡単な構成で光源（６０）に供給される電流を制限できる。

本発明に係る第７の態様の点灯装置（１０）は、第６の態様との組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記電力変換回路（２０）は、昇圧チョッパ回路（２４）をさらに有する。前記昇圧チョッパ回路（２４）は、前記高電圧側端子（２３３）に電気的に接続されているインダクタ（Ｌ１）とダイオード（Ｄ１）との直列回路を有する。また、前記昇圧チョッパ回路（２４）は、前記インダクタ（Ｌ１）と前記ダイオード（Ｄ１）との接続点と前記低電圧側端子（２３４）との間に接続されている昇圧用スイッチング素子（Ｑ１）を有する。前記降圧用スイッチング素子（Ｑ２）は、前記インダクタ（Ｌ１）と前記ダイオード（Ｄ１）との前記直列回路を介して前記高電圧側端子（２３３）に電気的に接続されている。前記保護回路（２７）は、前記インダクタ（Ｌ１）に磁気的に結合された補助インダクタ（Ｌ３）と、前記スイッチ（ＴＨ１）に並列に接続された正特性サーミスタ（ＰＨ１）と、を有する。前記スイッチ（ＴＨ１）は、前記補助インダクタ（Ｌ３）の誘起電圧が所定電圧以上になるとオンになるように構成される。前記制御回路（３０）は、前記点灯動作では、前記昇圧用スイッチング素子（Ｑ１）及び前記降圧用スイッチング素子（Ｑ２）のスイッチング制御により前記電力変換回路（２０）を制御するように構成される。前記制御回路（３０）は、前記保護動作では、前記昇圧用スイッチング素子（Ｑ１）をオフにすることで前記誘起電圧を前記所定電圧未満にするように構成される。第７の態様によれば、昇圧用スイッチング素子（Ｑ１）を利用してスイッチ（ＴＨ１）をオフにできる。そのため、制御回路（３０）がスイッチ（ＴＨ１）を制御するための回路を新たに設ける場合と比べて部品数を削減できる。

本発明に係る第８の態様の照明器具は、第１〜第７の態様のうちいずれか一つの点灯装置（１０）と、前記光源（６０）と、を備える。第８の態様によれば、降圧チョッパ回路（２５）の降圧用スイッチング素子（Ｑ２）の短絡時に光源（６０）を保護できる。

１０ 点灯装置
２０ 電力変換回路
２３ 整流回路
２４ 昇圧チョッパ回路
２５ 降圧チョッパ回路
２７ 保護回路
３０ 制御回路
４０ 判定回路
４１ フィルタ
４２ 比較回路
５０ 交流電源
６０ 光源
２１１，２１２ 入力端子
２２１ 高電圧側出力端子
２２２ 低電圧側出力端子
２３３ 高電圧側端子
２３４ 低電圧側端子
Ｌ１ インダクタ
Ｌ３ 補助インダクタ
ＰＨ１ 正特性サーミスタ
Ｑ１ 昇圧用スイッチング素子
Ｑ２ 降圧用スイッチング素子
ＴＨ１ スイッチ

Claims (8)

1. 第１周波数の交流電圧を出力する交流電源に接続される一対の入力端子と、光源に接続される一対の高電圧側及び低電圧側出力端子と、一対の高電圧側及び低電圧側端子を有し前記一対の入力端子間に印加される前記交流電圧を全波整流して前記一対の高電圧側及び低電圧側端子間に直流電圧を発生させる整流回路と、前記高電圧側端子と前記高電圧側出力端子との間に電気的に接続されている降圧用スイッチング素子を有する降圧チョッパ回路と、を有する電力変換回路と、
   前記電力変換回路を制御して前記交流電圧に基づいて前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子間に直流出力電圧を発生させる点灯動作を実行する制御回路と、
   前記一対の高電圧側及び低電圧側出力端子から前記光源に供給される電力のうち第２周波数を有する特定成分が増加したかどうかを判定する判定回路と、
   を備え、
   前記制御回路は、前記特定成分が増加したと前記判定回路が判断すると、前記光源に供給される電流を制限する保護動作を開始するように構成され、
   前記第２周波数は、前記第１周波数の２倍である、
   点灯装置。
2. 前記判定回路は、
   前記高電圧側出力端子に接続されるフィルタと、
   前記フィルタを通過した成分のピーク値又は振幅と閾値との比較をする比較回路と、
   を備え、
   前記フィルタを通過した成分のピーク値又は振幅が前記閾値以上であれば、前記特定成分が増加したと判断するように構成され、
   前記フィルタは、前記第１周波数より高く、かつ、前記第２周波数より低い低域遮断周波数を有する、
   請求項１の点灯装置。
3. 前記制御回路は、前記点灯動作では、少なくとも前記降圧用スイッチング素子を所定のスイッチング周波数でスイッチング制御するように構成され、
   前記フィルタは、前記第２周波数より高く、かつ、前記所定のスイッチング周波数より低い高域遮断周波数を有する、
   請求項２の点灯装置。
4. 前記制御回路は、前記保護動作を開始してから所定時間が経過すると前記保護動作を終了するように構成される、
   請求項１〜３のうちいずれか一つの点灯装置。
5. 前記制御回路は、前記保護動作を規定時間内に所定回数実行した後は、前記保護動作を開始してから前記所定時間が経過しても前記保護動作を終了しないように構成される、
   請求項４の点灯装置。
6. 前記電力変換回路は、保護回路をさらに備え、
   前記保護回路は、前記高電圧側端子と前記高電圧側出力端子との間で前記降圧用スイッチング素子に直列に接続されるスイッチを有し、
   前記制御回路は、前記点灯動作では、前記スイッチをオンにし、前記保護動作では、前記スイッチをオフにするように構成される、
   請求項１〜５のうちいずれか一つの点灯装置。
7. 前記電力変換回路は、昇圧チョッパ回路をさらに有し、
   前記昇圧チョッパ回路は、前記高電圧側端子に電気的に接続されているインダクタとダイオードとの直列回路と、前記インダクタと前記ダイオードとの接続点と前記低電圧側端子との間に接続されている昇圧用スイッチング素子と、を有し、
   前記降圧用スイッチング素子は、前記インダクタと前記ダイオードとの前記直列回路を介して前記高電圧側端子に電気的に接続されており、
   前記保護回路は、前記インダクタに磁気的に結合された補助インダクタと、前記スイッチに並列に接続された正特性サーミスタと、を有し、
   前記スイッチは、前記補助インダクタの誘起電圧が所定電圧以上になるとオンになるように構成され、
   前記制御回路は、前記点灯動作では、前記昇圧用スイッチング素子及び前記降圧用スイッチング素子のスイッチング制御により前記電力変換回路を制御するように構成され、
   前記制御回路は、前記保護動作では、前記昇圧用スイッチング素子をオフにすることで前記誘起電圧を前記所定電圧未満にするように構成される、
   請求項６の点灯装置。
8. 請求項１〜７のうちいずれか一つの点灯装置と、
   前記光源と、
   を備える、
   照明器具。

Images