JP7437699B2 - 点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、点灯装置に関する。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子を有する光源を点灯する点灯装置が知られている（例えば、特許文献１など）。特許文献１に記載された点灯装置は、ＬＥＤに電流を供給する昇圧チョッパ回路と、ＬＥＤに直列接続されたトランジスタ、差動増幅器などを含む定電流回路と、を備える。差動増幅器は、ＬＥＤに流れる電流に対応する電圧と、基準電圧と、を比較する。特許文献１に記載された点灯装置では、オペアンプの出力に応じて、トランジスタのオン抵抗を調整することで、ＬＥＤに一定の電流を供給しようとしている。また、特許文献１に記載された昇圧チョッパ回路は、トランジスタの電流流入端子の電圧が入力されるフィードバック回路を有する。これにより、昇圧チョッパ回路の出力電圧を精度良く制御しようとしている。

特開２００８－６０４９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような点灯装置において、ＬＥＤの一部が短絡故障した場合に、ＬＥＤに直列接続されたトランジスタに比較的大きい電圧が印加された状態で、定電流回路が動作し続けることを発明者らは見出した。この場合、フィードバック回路によって昇圧チョッパ回路の発振（言い換えると、チョッピング）が停止させられても定電流回路が動作し続ける。このため、トランジスタにおいて異常な発熱が起こる。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、光源において短絡故障が発生した場合に、定電流回路における過熱を抑制できる点灯装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明に係る点灯装置の一態様は、交流電圧を整流し、１以上の発光素子を含む光源に直流電流を供給するＡＣ－ＤＣチョッパ回路と、前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振を制御する駆動回路と、前記光源に直列接続されるスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子を制御することで、前記光源に供給される電流を一定に維持する定電流回路と、前記駆動回路及び前記定電流回路に電力を供給する制御電源回路と、前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振停止を検出する発振検出回路と、前記制御電源回路が、前記駆動回路及び前記定電流回路に電力を供給している状態で、前記発振検出回路が前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振停止を検出した場合に、前記スイッチ素子を遮断状態に維持する保護回路と、を備える。

本発明によれば、光源において短絡故障が発生した場合に、定電流回路における過熱を抑制できる点灯装置を提供することができる。

図１は、実施の形態に係る点灯装置の構成を示す回路図である。 図２は、実施の形態に係る発振検出回路及び保護回路の回路構成を示す回路図である。 図３は、実施の形態に係る点灯制御回路の出力電圧値、及び、接続点の電圧値の時間波形を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程（ステップ）、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。

（実施の形態）
実施の形態に係る点灯装置について説明する。

［１．構成］
まず、本実施の形態に係る点灯装置の構成について、図１を用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る点灯装置１０の構成を示す回路図である。図１には、点灯装置１０と併せて、点灯装置１０に電力を供給する交流電源２０も示されている。

交流電源２０は、例えば、外部商用電源などの系統電源である。

点灯装置１０は、光源を点灯させる照明装置であり、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４と、光源４０と、定電流回路５０と、分圧抵抗９０と、フィードバック回路１６と、制御回路８０と、発振検出回路１７０と、保護回路１５０と、を備える。本実施の形態では、点灯装置１０は、制御電源回路１２１と、制御電源端子１２２と、リモコン８２と、をさらに備える。以下、点灯装置１０の各構成要素について説明する。

［１－１．ＡＣ－ＤＣチョッパ回路］
ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、交流電圧を整流し、光源４０に直流電流を供給するコンバータである。本実施の形態では、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、非絶縁型のコンバータである。ここで、非絶縁型のコンバータとは、入力端子と出力端子との間が絶縁されていないコンバータを意味する。ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、非絶縁型のチョッパ回路を有し、当該チョッパ回路の動作停止時に、交流電源２０から入力される交流電圧を整流した整流電圧を出力する。例えば、交流電圧がＡＣ１００Ｖである場合、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、チョッパ回路の動作停止時に、最大１４１Ｖ程度の整流電圧を出力する。本実施の形態では、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４には、交流電源２０の出力電圧が印加される。ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、整流回路２２と、点灯制御回路３０と、を有する。

整流回路２２は、交流電源２０が出力する交流電力を整流する回路である。整流回路２２は、例えば、ダイオードブリッジ回路などを有する。

点灯制御回路３０は、整流回路２２の出力端子に接続され、直流電流を出力する回路である。点灯制御回路３０は、光源４０に直流電流を供給することで、光源４０を点灯させる。本実施の形態では、点灯制御回路３０は、力率改善回路の一種である非絶縁型の昇圧チョッパ回路であり、インダクタ３１と、ダイオード３２と、スイッチ素子３３と、コンデンサ３４と、抵抗素子３５と、二次巻き線３８と、を有する。

インダクタ３１は、一方の端子が、整流回路２２の高電位側の出力端子に接続される。インダクタ３１の他方の端子は、スイッチ素子３３及びダイオード３２に接続される。本実施の形態では、インダクタ３１の他方の端子は、スイッチ素子３３のドレイン端子、及び、ダイオード３２のアノード端子に接続される。

スイッチ素子３３は、電力制御回路７０からの駆動信号に基づいて、オン状態又はオフ状態に切り替えられる素子である。スイッチ素子３３は、インダクタ３１の他方の端子、及び、ダイオード３２のアノード端子の接続点と、抵抗素子３５の一方の端子との間に接続される。本実施の形態では、スイッチ素子３３は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）である。スイッチ素子３３のドレイン端子は、インダクタ３１の他方の端子、及び、ダイオード３２のアノード端子の接続点に接続される。スイッチ素子３３のソース端子は、抵抗素子３５の一方の端子に接続される。スイッチ素子３３のゲート端子には、電力制御回路７０からの駆動信号が入力される。

抵抗素子３５は、スイッチ素子３３のソース端子と、整流回路２２の低電位側の出力端子との間に接続される。

ダイオード３２は、インダクタ３１の他方の端子及びスイッチ素子３３の接続点と、点灯制御回路３０の高電位側の出力端子とに接続される。ダイオード３２のアノード端子は、インダクタ３１の他方の端子及びスイッチ素子３３のドレイン端子の接続点に接続される。ダイオード３２のカソード端子は、点灯制御回路３０の高電位側の出力端子、つまり、コンデンサ３４の一方の端子に接続される。

コンデンサ３４は、一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、点灯制御回路３０の高電位側及び低電位側の出力端子に接続される。コンデンサ３４の一方の端子は、ダイオード３２のカソード端子にも接続される。コンデンサ３４の他方の端子は、抵抗素子３５の他方の端子及び整流回路２２の低電位側の出力端子（つまり、回路グランド）にも接続される。本実施の形態では、コンデンサ３４は、電解コンデンサである。コンデンサ３４の一方の端子及び他方の端子が、それぞれ、正極及び負極である。本実施の形態では、点灯制御回路３０は昇圧チョッパ回路であるため、その出力電圧は比較的高い。このため、点灯制御回路３０の出力端子に接続されるコンデンサ３４の容量を大きくすることが難しい。本実施の形態では、コンデンサ３４の容量は、８０μＦ程度である。

二次巻き線３８は、インダクタ３１に流れる電流の変動を検出する素子である。二次巻き線３８は、インダクタ３１の二次巻き線である。二次巻き線３８は、インダクタ３１との間の相互誘導に起因する電圧を発生する。

［１－２．光源］
光源４０は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の高電位側の出力端子に接続され、１以上の発光素子を含む光出射部である。発光素子として、例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子などの固体発光素子を用いることができる。本実施の形態では、光源４０の順方向電圧は、交流電源２０の出力電圧より大きい。例えば、光源４０の順方向電圧は、１４１Ｖ以上である。

［１－３．定電流回路］
定電流回路５０は、光源４０に直列接続されるスイッチ素子５１を有し、スイッチ素子５１を制御することで、光源４０に供給される電流を一定に維持する回路である。本実施の形態では、定電流回路５０は、スイッチ素子５１と、抵抗素子５２、５３、及び５６と、オペアンプ５４と、第一電圧生成回路５５と、を有する。

スイッチ素子５１は、光源４０に直列接続される素子である。スイッチ素子５１は、抵抗素子、及び、開閉スイッチとして用いることができる素子である。言い換えると、スイッチ素子５１は、各端子に印加される電圧に応じて、抵抗値を、実質的にゼロ、有限値、又は、無限大に切り替えることができる素子である。スイッチ素子５１の抵抗値が実質的にゼロである状態とは、スイッチ素子５１の抵抗値が、例えば、１Ω以下の状態を意味し、このような状態をオン状態とも称する。スイッチ素子５１の抵抗値が無限大である状態とは、スイッチ素子５１のドレイン端子に電圧が印加されても電流が流れない遮断状態を意味し、このような状態をオフ状態とも称する。本実施の形態では、スイッチ素子５１は、ｎチャネル型のＭＯＳＦＥＴである。この場合、スイッチ素子５１のゲート端子に所定の閾値以上の電圧を印加することで、ドレイン端子とのソース端子との間がオン状態となる。スイッチ素子５１のドレイン端子は、光源４０に接続される。スイッチ素子５１のソース端子は、抵抗素子５２を介して回路グランドに接続される。スイッチ素子５１のゲート端子は抵抗素子５６を介してオペアンプ５４の出力端子に接続される。

抵抗素子５２は、光源４０及びスイッチ素子５１に直列に接続される。抵抗素子５２の一方の端子及び他方の端子は、それぞれ、スイッチ素子５１のソース端子、及び、回路グランドに接続される。これにより、抵抗素子５２に印加される電圧、つまり、抵抗素子５２の一方の端子（スイッチ素子５１のソース端子と接続される端子）の電圧が光源４０に供給される電流に対応する。

抵抗素子５３は、抵抗素子５２の一方の端子と、オペアンプ５４との間に接続される。より詳しくは、抵抗素子５３の一方の端子は、抵抗素子５２の一方の端子、及び、スイッチ素子５１のソース端子の接続点に接続され、抵抗素子５３の他方の端子は、オペアンプ５４の反転入力端子に接続される。

抵抗素子５６は、オペアンプ５４と、スイッチ素子５１との間に接続される。より詳しくは、抵抗素子５６の一方の端子は、オペアンプ５４の出力端子に接続され、抵抗素子５６の他方の端子は、スイッチ素子５１のゲート端子に接続される。抵抗素子５６の抵抗値は、例えば、１０ｋΩ程度である。

オペアンプ５４は、光源４０に供給されている電流に対応する電圧と、第一電圧との差を増幅して出力する回路である。オペアンプ５４の反転入力端子には、抵抗素子５３の他方の端子が接続される。これにより、オペアンプ５４の反転入力端子に抵抗素子５２に印加される電圧、つまり、光源４０に供給される電流に対応する電圧が入力される。オペアンプ５４の非反転入力端子には、第一電圧生成回路５５で生成された第一電圧が入力される。オペアンプ５４の出力端子は、抵抗素子５６を介してスイッチ素子５１のゲート端子に接続される。

第一電圧生成回路５５は、光源４０に供給される電流値の制御目標値に対応する第一電圧を生成してオペアンプ５４に出力する回路である。言い換えると、第一電圧生成回路５５は、点灯装置１０の光源４０の輝度に対応する第一電圧を生成する。第一電圧生成回路５５には、制御回路８０から光源４０の輝度に対応する信号が入力される。なお、制御回路８０が、第一電圧を生成できる場合には、定電流回路５０は、第一電圧生成回路５５を有さなくてもよい。この場合、制御回路８０から、オペアンプ５４の非反転入力端子に第一電圧が直接入力される。

［１－４．フィードバック回路］
フィードバック回路１６は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の出力電力を制御することで、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点における電圧値を基準電圧値に近づける回路である。本実施の形態では、フィードバック回路１６は、切替制御回路６０と、電力制御回路７０と、を有する。フィードバック回路１６は、光源４０及び定電流回路５０の接続点から回路グランドに至る電流経路を有する。本実施の形態では、当該電流経路は、抵抗素子６１、６２、７３、及び７４を通る経路である。

切替制御回路６０は、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を出力する回路である。具体的には、切替制御回路６０は、光源４０と、スイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄ（つまり、スイッチ素子５１のドレイン端子電圧）を制御するための制御信号を電力制御回路７０に出力することで、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替える。切替制御回路６０は、抵抗素子６１及び６２と、オペアンプ６３と、基準電圧生成回路６４と、基準電圧調整回路６５と、ツェナーダイオード６６と、を有する。

抵抗素子６１は、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点と、オペアンプ６３との間に接続される。抵抗素子６１の一方の端子は、光源４０、及び、スイッチ素子５１のドレイン端子の接続点に接続される。抵抗素子６１の他方の端子は、オペアンプ６３の反転入力端子に接続される。

抵抗素子６２は、オペアンプ６３の反転入力端子と出力端子との間に接続される。

オペアンプ６３は、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄに対応する電圧と、基準電圧とが入力される回路である。なお、基準電圧は、切替制御回路６０における電圧値Ｖｄの制御目標値である基準電圧値に対応する電圧である。オペアンプ６３は、電圧値Ｖｄに対応する電圧と、基準電圧との差を増幅して出力する。本実施の形態では、切替制御回路６０の制御信号は、オペアンプ６３の出力信号である。オペアンプ６３の反転入力端子には、抵抗素子６１の他方の端子が接続される。これにより、オペアンプ６３の反転入力端子には、抵抗素子６１を介して電圧値Ｖｄの電圧が入力される。オペアンプ６３の非反転入力端子には、基準電圧生成回路６４で生成された基準電圧が入力される。オペアンプ６３の出力端子には、抵抗素子６２及び電力制御回路７０の抵抗素子７３が接続される。

基準電圧生成回路６４は、基準電圧を生成する回路である。基準電圧生成回路６４は、オペアンプ６３に出力する電源回路である。基準電圧生成回路６４には、基準電圧調整回路６５から基準電圧値に対応する信号が入力される。なお、基準電圧調整回路６５が、基準電圧を生成できる場合には、切替制御回路６０は、基準電圧生成回路６４を有さなくてもよい。この場合、基準電圧調整回路６５から、オペアンプ６３の非反転入力端子に基準電圧が直接入力される。

基準電圧調整回路６５は、基準電圧値を調整する回路である。本実施の形態では、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣの振動幅（つまり、点灯制御回路３０から光源４０に印加される電圧の振動幅）に基づいて基準電圧値を調整する。これにより、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えること（言い換えると、スイッチ素子５１の状態を、抵抗素子状態又はオン状態に交互に周期的に切り替えること）が可能となる。なお、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０からの信号に基づいて基準電圧値を調整してもよい。

ツェナーダイオード６６は、オペアンプ６３を保護するための素子である。ツェナーダイオード６６のカソード端子は、オペアンプ６３の反転入力端子に接続され、アノード端子は、回路グランドに接続される。ツェナーダイオード６６は、オペアンプ６３の反転入力端子に入力される電圧をツェナーダイオード６６の降伏電圧以下に制限する。本実施の形態では、上述のとおり、点灯制御回路３０の出力端子に接続されるコンデンサ３４の容量を大きくすることが難しい。コンデンサ３４の容量が十分に大きくない場合、点灯制御回路３０の出力電圧のリップルが比較的大きくなる。これに伴い、光源４０とスイッチ素子５１との接続点の電圧値Ｖｄのリップルも大きくなるため、オペアンプ６３の入力電圧及び出力電圧（つまり制御信号の電圧）のリップルが大きくなる。このように、オペアンプ６３から駆動回路７２へ入力される制御信号のリップルが大きくなる。制御信号のリップルを抑制するために、駆動回路７２の制御信号が入力される端子に、容量の大きいコンデンサ７５が接続される。このように容量が大きいコンデンサ７５が、制御信号が入力される端子に接続されるため、制御信号の変動に対する駆動回路７２の応答が遅くなる。このため、特に、点灯制御回路３０の起動時に点灯制御回路３０の出力電力が大きくなり、電圧値Ｖｄが大きくなることがある。これに伴い、オペアンプ６３の反転入力端子に入力される電圧が大きくなり得るが、本実施の形態では、ツェナーダイオード６６により、オペアンプ６３が破損することを抑制できる。ツェナーダイオード６６の降伏電圧は、例えば、１０Ｖ程度である。

電力制御回路７０は、切替制御回路６０からの制御信号に基づいてＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の出力電力を制御することで、光源４０とスイッチ素子５１との接続点における電圧値Ｖｄを基準電圧値に近づける回路である。電力制御回路７０は、駆動回路７２と、抵抗素子７３及び７４と、コンデンサ７５と、を有する。

抵抗素子７３及び７４は、切替制御回路６０からの制御信号を分圧する回路である。抵抗素子７３の一方の端子は、切替制御回路６０が有するオペアンプ６３の出力端子に接続される。これにより、抵抗素子７３に制御信号が入力される。抵抗素子７３の他方の端子は、抵抗素子７４の一方の端子に接続される。

抵抗素子７４の一方の端子及び他方の端子は、それぞれ、抵抗素子７３の他方の端子、及び、回路グランドに接続される。抵抗素子７３と、抵抗素子７４との接続点は、駆動回路７２の入力端子に接続される。これにより、抵抗素子７３及び７４によって分圧された制御信号が駆動回路７２に入力される。これにより、制御信号の電圧を、駆動回路７２に適した電圧に調整することができる。

コンデンサ７５は、制御信号のリップルを低減する素子である。コンデンサ７５は、電力制御回路７０の制御信号が入力される端子に接続される。ここで、制御信号が入力される端子には、制御信号そのものが入力される端子だけでなく、制御信号に対応する信号が入力される端子も含まれる。例えば、制御信号が入力される端子には、分圧された制御信号が入力される端子も含まれる。本実施の形態では、コンデンサ７５の一方の端子は、抵抗素子７３と、抵抗素子７４との接続点、つまり、駆動回路７２の入力端子に接続される。これにより、駆動回路７２に入力される分圧された制御信号のリップルを低減できる。特に、本実施の形態では、上述のとおり、光源４０とスイッチ素子５１との接続点の電圧値Ｖｄ、及び、制御信号のリップルが比較的大きくなる。制御信号のリップルが大きい場合、点灯制御回路３０の力率が悪化する。本実施の形態では、駆動回路７２の入力端子に接続されたコンデンサ７５により、制御信号のリップルを低減できる。これにより、点灯制御回路３０の力率の悪化を抑制できる。コンデンサ７５の容量は、点灯制御回路３０のコンデンサ３４の容量より大きくてもよい。これにより、制御信号のリップルをより一層低減できる。コンデンサ７５の容量は、例えば１００μＦである。

駆動回路７２は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振を制御する回路である。駆動回路７２は、点灯制御回路３０を駆動する駆動信号を生成し、点灯制御回路３０が有するスイッチ素子３３のゲート端子に駆動信号を出力する。駆動回路７２は、周期的にＨＩＧＨレベルの信号とＬＯＷレベルの信号を交互に出力することで、スイッチ素子３３のスイッチングを行う。駆動回路７２は、駆動信号によって、スイッチ素子３３の周期毎のオン時間を調整することで、点灯制御回路３０から出力される電力量を制御する。

駆動回路７２は、切替制御回路６０からの制御信号に対応する信号が入力される入力端子を有する。制御信号は、抵抗素子７３及び７４からなる分圧回路で分圧され、分圧された制御信号が駆動回路７２の入力端子に入力される。なお、上述したように、本実施の形態では、制御信号に含まれるリップルが比較的大きいが、コンデンサ７５が、駆動回路７２の入力端子に接続されていることで、駆動回路７２に入力される制御信号に対応する信号のリップルを低減できる。したがって、駆動回路７２による点灯制御回路３０の制御を安定化することができる。

［１－５．制御回路及びリモコン］
制御回路８０は、定電流回路５０及びフィードバック回路１６を制御する回路である。制御回路８０は、例えば、リモコン８２などからの信号に基づいて点灯装置１０を制御する。例えば、リモコン８２からの光源４０の輝度を示す信号に基づいて、点灯装置１０の光源４０の輝度を制御する。具体的には、制御回路８０は、定電流回路５０が有する第一電圧生成回路５５に、光源４０の輝度に対応する信号を出力する。第一電圧生成回路５５は、制御回路８０からの信号に対応する第一電圧を生成して、オペアンプ５４に出力する。定電流回路５０は、第一電圧に対応する電流が光源４０に供給されるようにスイッチ素子５１を制御する。このように、リモコン８２からの信号に基づいて、点灯装置１０の光源４０の輝度が制御される。また、制御回路８０は、光源４０を消灯させる消灯信号をリモコン８２などから受信した場合に、スイッチ１２３を遮断状態に維持することで、制御電源回路１２１の制御電源端子１２２への出力を遮断する。

制御回路８０は、例えば、マイコンによって実現できる。マイコンは、プログラムが格納されたＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリと、プログラムを実行するプロセッサ（ＣＰＵ；Central Processing Unit）と、タイマと、Ａ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器などを含む入出力回路と、を有する１チップの半導体集積回路である。なお、制御回路８０は、マイコン以外の電気回路などを用いて実現されてもよい。

リモコン８２は、点灯装置１０を制御するための信号を制御回路８０に送信するための操作部である。リモコン８２は、ユーザの操作に対応する信号を制御回路８０に送信する。リモコン８２は、例えば、赤外線信号、又は、赤外線以外の無線信号を制御回路８０に送信する。

［１－６．分圧抵抗］
分圧抵抗９０は、消灯時に光源４０に印加される電圧を低減するための回路である。分圧抵抗９０は、光源４０に並列に接続される第一抵抗素子９１と、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点と回路グランドとの間に接続される第二抵抗素子９２と、を有する。分圧抵抗９０を構成する第一抵抗素子９１及び第二抵抗素子９２のインピーダンスは、光源４０のインピーダンスより十分大きい。これにより、光源４０を点灯している際には、第一抵抗素子９１及び第二抵抗素子９２に流れる電流を、光源４０に流れる電流と比べて無視できる程度に十分小さくできる。第一抵抗素子９１及び第二抵抗素子９２の抵抗値は、例えば、光源４０の抵抗値の１００倍以上である。また、第二抵抗素子９２のインピーダンスは、光源４０とスイッチ素子５１との接続点から回路グランドに至る電流経路のインピーダンスより大きい。本実施の形態では、当該電流経路の抵抗値は、約３００ｋΩ程度である。第一抵抗素子９１及び第二抵抗素子９２の抵抗値は、例えば、それぞれ、１５ＭΩ程度、及び、１０ＭΩ程度とすることができる。第二抵抗素子９２の抵抗値は、例えば、当該電流経路の抵抗値の３０倍以上であってもよい。

［１－７．制御電源回路及び制御電源端子］
制御電源回路１２１は、点灯装置１０が備える制御用の回路などに供給する電力を生成する回路である。制御電源回路１２１は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の出力電圧を制御電圧に変換するＤＣ－ＤＣ変換回路である。制御電源端子１２２は、制御電源回路１２１が出力する制御電圧が印加される端子である。制御電源端子１２２から、駆動回路７２、及び、定電流回路５０に電力が供給される。なお、制御電源端子１２２は、図１においてＶｃｃ２とも表記される。本実施の形態では、制御電源回路１２１は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の２００Ｖ程度の出力電圧を１６Ｖ程度の制御電圧に変換し、制御電源端子１２２に出力する。本実施の形態では、制御電源回路１２１からの制御電圧は、オペアンプ５４及び６３、駆動回路７２などに供給され、これらの回路の駆動用電圧として使用される。

制御電源回路１２１として、例えば、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）などを用いることができる。ＩＰＤは、スイッチ素子と、当該スイッチ素子を制御する制御用ＩＣとを有する電圧変換回路である。

制御電源回路１２１が出力する制御電圧は、スイッチ１２３を介して制御電源端子１２２に入力される。スイッチ１２３は、制御電源回路１２１の制御電源端子１２２への出力を遮断する素子であり、制御回路８０によって、導通状態又は遮断状態に制御される。

［１－８．発振検出回路］
発振検出回路１７０は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を検出する回路である。発振検出回路１７０は、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４のインダクタ３１に印加される電圧を検出することによって、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を検出する。以下、本実施の形態に係る発振検出回路１７０の回路構成について、図２を用いて説明する。図２は、本実施の形態に係る発振検出回路１７０及び保護回路１５０の回路構成を示す回路図である。

図２に示されるように、発振検出回路１７０は、抵抗素子１７１と、ダイオード１７２と、コンデンサ１７３と、を有する。抵抗素子１７１は、二次巻き線３８及びダイオード１７２の間に接続される。抵抗素子１７１は、ダイオードのアノード端子に接続される。抵抗素子１７１の抵抗値は、例えば、１０Ω程度である。ダイオード１７２は、抵抗素子１７１と、コンデンサ１７３との間に接続される。ダイオード１７２のカソードが、コンデンサ１７３の一方の端子に接続される。コンデンサ１７３は、ダイオード１７２及び回路グランドの間に接続される。ダイオード１７２のカソード（つまり、ダイオード１７２と、コンデンサ１７３との接続点）が発振検出回路１７０の出力端子に接続される。発振検出回路１７０の出力端子は、保護回路１５０（及び駆動回路７２）に接続される。コンデンサ１７３の容量は、例えば、２μＦ程度である。

発振検出回路１７０は、以上のような構成を有することにより、二次巻き線３８において電圧が発生した場合に、ダイオード１７２によって二次巻き線３８に流れる電流が整流されて、出力端子から出力される。なお出力端子から出力される電流は、コンデンサ１７３によって平滑化される。発振検出回路１７０から電流が出力されている場合には、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４が有する点灯制御回路３０は発振しており、電流が出力されていない場合には、点灯制御回路３０は発振していない。

［１－９．保護回路］
保護回路１５０は、定電流回路５０が有するスイッチ素子５１の異常な発熱を抑制することで、定電流回路５０を保護する回路である。保護回路１５０は、制御電源回路１２１が、駆動回路７２及び定電流回路５０に電力を供給している状態で、発振検出回路１７０がＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を検出した場合に、スイッチ素子５１を遮断状態に維持する。本実施の形態では、保護回路１５０は、スイッチ素子５１の制御端子であるゲート端子と回路グランドとを接続することによって、スイッチ素子を遮断状態に維持する。図２に示されるように、保護回路１５０は、抵抗素子１５１、１５２、１５４、及び１５５と、バイポーラトランジスタ１５３及び１５６と、を有する。

抵抗素子１５１は、保護回路１５０の入力端子、及び、バイポーラトランジスタ１５３のベース端子の間に接続される。抵抗素子１５１は、保護回路１５０の入力端子を介して発振検出回路１７０の出力端子に接続される。抵抗素子１５１の抵抗値は例えば１００ｋΩ程度である。バイポーラトランジスタ１５３は、ＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタ１５３のベース端子は、抵抗素子１５１に接続され、コレクタ端子は、抵抗素子１５４及びバイポーラトランジスタ１５６のベース端子の接続点に接続され、エミッタ端子は、回路グランドに接続される。抵抗素子１５２は、バイポーラトランジスタ１５３のベース端子及びエミッタ端子の間に接続される。抵抗素子１５２の抵抗値は、例えば、４７ｋΩ程度である。抵抗素子１５４は、制御電源端子１２２（Ｖｃｃ２）と、バイポーラトランジスタ１５３のコレクタ端子及びバイポーラトランジスタ１５６のベース端子の接続点との間に接続される。

バイポーラトランジスタ１５６は、スイッチ素子５１の制御端子であるゲート端子と回路グランドとの間に接続されるＮＰＮ型のバイポーラトランジスタである。バイポーラトランジスタ１５６のベース端子は、抵抗素子１５４及びバイポーラトランジスタ１５３のコレクタ端子の接続点に接続され、コレクタ端子は、スイッチ素子５１のゲート端子に接続され、エミッタ端子は、回路グランドに接続される。抵抗素子１５５は、バイポーラトランジスタ１５６のベース端子及びエミッタ端子の間に接続される。抵抗素子１５５の抵抗値は、例えば、４７ｋΩ程度である。保護回路１５０の動作については、後述する。

［２．動作］
次に、本実施の形態に係る点灯装置１０の動作について説明する。

［２－１．通常点灯時の動作］
まず、点灯装置１０の通常点灯時の動作の概要について、図１を参照しながら説明する。以下では、点灯時の動作態様の一例として、リモコン８２からの信号などに基づいて、所定の輝度で点灯装置１０が点灯する場合の動作態様について説明する。

まず、ユーザの操作に応じて、リモコン８２は、点灯装置１０を点灯させるように指示する信号を制御回路８０に送信する。ユーザは、リモコン８２によって、点灯装置１０の輝度も指定できる。つまり、点灯装置１０においては、調光が可能である。リモコン８２は、点灯装置１０の輝度に対応する信号も制御回路８０に送信する。

続いて、制御回路８０は、リモコン８２からの信号に基づいて、点灯装置１０の輝度に対応する信号を定電流回路５０に出力する。

続いて、定電流回路５０の第一電圧生成回路５５は、制御回路８０からの信号に基づいて、信号が示す輝度に対応する第一電圧を生成し、オペアンプ５４の非反転入力端子に入力する。

続いて、制御回路８０は、電力制御回路７０が有する駆動回路７２を動作させることによって、点灯制御回路３０の動作を開始させる。これに伴い、光源４０に電流が供給される。

続いて、定電流回路５０は、抵抗素子５２に印加される電圧が第一電圧と等しくなるように、スイッチ素子５１を制御する。これにより、リモコン８２によって指示された輝度で点灯装置１０が点灯する。

ここで、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄは、スイッチ素子５１の状態が、抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられるように、切替制御回路６０によって制御される。切替制御回路６０は、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えるための制御信号を電力制御回路７０に出力する。切替制御回路６０は、基準電圧値を調整することによって、制御信号を調整する。

以下、点灯装置１０の切替制御回路６０などの動作について、図３を用いて説明する。図３は、本実施の形態に係る点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣ、及び、接続点の電圧値Ｖｄの時間波形を示すグラフである。図３の横軸は時間を表し、縦軸は電圧を表す。図３の実線の曲線が出力電圧値ＶＤＣを示し、破線の曲線が電圧値Ｖｄを示す。また、図３では、第一電圧が０．５Ｖである場合の例が示されている。

図３に示されるように、本実施の形態では、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣは、比較的大きいリップルを有する。出力電圧値ＶＤＣは、振動幅Ｖｒで時間的に振動している。

ここで、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣと、接続点の電圧値Ｖｄとの差に相当する光源４０の順方向電圧Ｖｆは、ほぼ一定である。このため、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣが図３に示されるように振動する場合、電圧値Ｖｄも出力電圧値ＶＤＣと同程度の振動幅で振動する。図３に示される例では、第一電圧が０．５Ｖであるため、抵抗素子５２に印加される電圧、つまり、スイッチ素子５１のソース端子に印加される電圧が０．５Ｖとなるように、定電流回路５０は、スイッチ素子５１を制御する。スイッチ素子５１のドレイン端子に印加される電圧値が、電圧値Ｖｄであることから、電圧値Ｖｄから０．５Ｖを減算した電圧値がスイッチ素子５１のドレイン－ソース間に印加される電圧値Ｖｍｏｓである。

本実施の形態では、図３に示されるように、電圧値Ｖｄが０．５Ｖとなる期間が周期的に生じるように、点灯装置１０が制御される。図３に示される例において、電圧値Ｖｄが０．５Ｖより大きいときには、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間に印加される電圧値Ｖｍｏｓがゼロより大きいため、スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態に維持される。

図３に示される例において、仮想的に電圧値Ｖｄが０．５Ｖ未満となる期間が示されているが、実際には、電圧値Ｖｄは、０．５Ｖ未満とはならない。これは、定電流回路５０が、抵抗素子５２に印加される電圧値が０．５Ｖとなるように制御することに起因する。図３に示される電圧値Ｖｄが０．５Ｖ未満となる期間は、実際には、電圧値Ｖｄは０．５Ｖ程度に維持される。このように電圧値Ｖｄが０．５Ｖ程度、つまり、第一電圧程度に維持される期間は、スイッチ素子５１に印加される電圧値は実質的にゼロである。このように、スイッチ素子５１の状態は、抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられている。スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態に維持される期間においては、スイッチ素子５１において、抵抗値に応じたジュール熱が発生する。一方、スイッチ素子５１の状態がオン状態に維持されているときは、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間の抵抗値は、実質的にゼロである。したがって、スイッチ素子５１におけるジュール熱の発生を抑制できる。よって、本実施の形態に係る点灯装置１０によれば、スイッチ素子５１の過熱を抑制できる。

図３に示される例では、スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられたが、点灯装置１０の切替制御回路６０が基準電圧値の調整を行わない場合には、必ずしも、スイッチ素子５１の状態が周期的にオン状態に切り替えられない。本実施の形態では、スイッチ素子５１の状態が周期的にオン状態に切り替えられない場合には、スイッチ素子５１の状態をオン状態に切り替えるために、電圧値Ｖｄを低下させる。つまり、出力電圧値ＶＤＣの振動幅に応じて、スイッチ素子５１の状態をオン状態に切り替えられるように、電圧値Ｖｄを制御する。言い換えると、本実施の形態では、出力電圧値ＶＤＣの振動幅に応じて、電圧値Ｖｄが、周期的に第一電圧となるように、電圧値Ｖｄを制御する。これにより、出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒが比較的小さい場合にも、スイッチ素子５１の状態が抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えられる。

基準電圧調整回路６５は、例えば、第一電圧の値と、出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒとに基づいて、基準電圧値を調整する。基準電圧調整回路６５は、基準電圧値（つまり、電圧値Ｖｄの平均値）から振動幅Ｖｒの１／２を減算した値が、第一電圧の値以下となるように基準電圧値を調整する。

このように、本実施の形態では、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒに基づいて基準電圧値を調整する。振動幅Ｖｒに基づいて調整された基準電圧値を用いることで、いかなる振動幅Ｖｒの場合にも、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えることができる。

以上のように、本実施の形態では、スイッチ素子５１の状態を抵抗素子状態からオン状態に周期的に切り替えることができるため、スイッチ素子５１の過熱を抑制できる。

以上では、基準電圧調整回路６５は、点灯制御回路３０の出力電圧値ＶＤＣの振動幅Ｖｒに基づいて基準電圧値を調整したが、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０からの信号に基づいて基準電圧値を調整してもよい。例えば、基準電圧調整回路６５は、制御回路８０から入力される点灯装置１０の輝度に対応する信号と、点灯装置１０の輝度と最適な基準電圧値との関係を示すテーブルとに基づいて基準電圧値を調整してもよい。このようなテーブルは、事前に実験などに基づいて取得することが可能である。

また、上記の動作例では、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４、つまり、点灯制御回路３０が発振している。この場合、発振検出回路１７０は、保護回路１５０に電流を出力する。これに伴い保護回路１５０の抵抗素子１５１及び１５２に電流が供給されるため、抵抗素子１５２が接続されたバイポーラトランジスタ１５３のベース－エミッタ間に電圧が印加される。これにより、バイポーラトランジスタ１５３が導通状態となるため、制御電源端子１２２（Ｖｃｃ２）から抵抗素子１５４及びバイポーラトランジスタ１５３を介して回路グランドに電流が流れ、抵抗素子１５５には電流が流れない。このため、抵抗素子１５５が接続されたバイポーラトランジスタ１５６のベース－エミッタ間には電圧が印加されない。したがって、バイポーラトランジスタ１５６のコレクタ－エミッタ間は遮断状態に維持される。

［２－２．ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振停止時の動作］
続いて、制御電源回路１２１が、駆動回路７２及び定電流回路５０に電力を供給している状態でＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振が停止した場合の動作について図１及び図２を用いて説明する。

ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振が停止する場合として、ここでは、光源４０の一部に短絡故障が発生した場合について説明する。この場合、光源４０の順方向電圧が低下するため、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄが異常に上昇する。これに伴い、切替制御回路６０からは、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の出力電圧を大幅に低下させる制御信号が出力される。つまり、切替制御回路６０からは、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の出力電力を大幅に低下させるための制御信号が出力される。

これに伴い、駆動回路７２は、点灯制御回路３０のスイッチ素子３３のオン時間を低減させる。電圧値Ｖｄが異常に上昇している場合には、スイッチ素子３３のオン時間がゼロに設定される。つまり、点灯制御回路３０の発振が停止する。

この場合、発振検出回路１７０は電流の出力を停止するため、保護回路１５０の抵抗素子１５１及び１５２に電流が供給されない。このため、抵抗素子１５２が接続されたバイポーラトランジスタ１５３のベース－エミッタ間には電圧が印加されない。したがって、バイポーラトランジスタ１５３のコレクタ－エミッタ間は遮断状態に維持される。この場合、制御電源端子１２２（Ｖｃｃ２）から抵抗素子１５４及び抵抗素子１５５に電流が流れる。このため、抵抗素子１５５が接続されたバイポーラトランジスタ１５６のベース－エミッタ間に電圧が印加される。これにより、バイポーラトランジスタ１５６が導通状態となるため、スイッチ素子５１の制御端子であるゲート端子が回路グランドに接続される。これにより、スイッチ素子５１のゲート端子にオペアンプ５４から入力される電圧が、回路グランドによって引き抜かれる。したがって、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間が遮断状態に維持される。この場合、光源４０を流れる電流が実質的にゼロに維持される。

以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１０においては、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振が停止する場合に、スイッチ素子５１が遮断状態に維持されるため、スイッチ素子５１における過熱を抑制できる。保護回路１５０を備えない点灯装置においては、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止時にも、定電流回路５０は動作し続けるため、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間に異常に高い電圧が印加され、電流が流れ続ける。このため、スイッチ素子５１において異常な発熱が起こり、スイッチ素子５１の破損などの問題が生じ得る。

［３．効果等］
以上のように、本実施の形態に係る点灯装置１０は、交流電圧を整流し、１以上の発光素子を含む光源４０に直流電流を供給するＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４と、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振を制御する駆動回路７２と、光源４０に直列接続されるスイッチ素子５１を有し、スイッチ素子５１を制御することで、光源４０に供給される電流を一定に維持する定電流回路５０と、駆動回路７２及び定電流回路５０に電力を供給する制御電源回路１２１と、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を検出する発振検出回路１７０と、制御電源回路１２１が、駆動回路７２及び定電流回路５０に電力を供給している状態で、発振検出回路１７０がＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を検出した場合に、スイッチ素子５１を遮断状態に維持する保護回路１５０と、を備える。

これにより、光源４０において短絡故障が発生して、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄが異常に上昇するのに伴って、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振が停止した場合に、保護回路１５０がスイッチ素子５１を遮断状態に維持する。このため、スイッチ素子５１のドレイン－ソース間の電流を遮断できるため、スイッチ素子５１が過熱することを抑制できる。

また、点灯装置１０は、駆動回路７２を有し、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の出力電力を制御することで、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点における電圧値を基準電圧値に近づけるフィードバック回路１６を備えてもよい。

点灯装置１０がこのようなフィードバック回路１６を備える場合、光源４０に短絡故障が発生して、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点の電圧値Ｖｄが異常に上昇すると、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振が停止される。このような場合に、上述したように、保護回路１５０によって、スイッチ素子５１が遮断状態に維持されるため、スイッチ素子５１の過熱を抑制できる。

また、点灯装置１０において、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、インダクタ３１を有し、発振検出回路１７０は、インダクタ３１に流れる電流の変動を検出することによって、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を検出してもよい。

これにより、インダクタ３１に流れる電流の変動の停止に基づいて、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４の発振停止を確実に検出できる。

また、点灯装置１０において、保護回路１５０は、スイッチ素子５１の制御端子と回路グランドとを接続することによって、スイッチ素子５１を遮断状態に維持してもよい。

これにより、スイッチ素子５１の制御端子に印加される電圧を確実にＬｏｗレベルに維持できるため、ＭＯＳＦＥＴなどからなるスイッチ素子５１を確実に遮断状態に維持できる。

また、点灯装置１０において、保護回路１５０は、制御端子と回路グランドとの間に接続されるバイポーラトランジスタ１５６を有してもよい。

また、点灯装置１０において、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４は、非絶縁型のチョッパ回路を有してもよい。

このように、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４が非絶縁型のチョッパ回路を有する場合、発振停止時にも交流電圧を整流した整流電圧がＡＣ－ＤＣチョッパ回路１４から出力される。このような場合にも、点灯装置１０では、保護回路１５０によって、スイッチ素子５１を遮断状態に維持できるため、スイッチ素子５１の過熱を抑制できる。

（変形例など）
以上、本発明に係る点灯装置１０について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態では、点灯装置１０は、光源４０を備えたが、点灯装置１０は、光源４０を備えなくてもよい。光源４０は、点灯装置１０と一体化されていなくてもよいし、点灯装置１０に着脱自在に設けられてもよい。

また、上記実施の形態では、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路が、昇圧チョッパ回路を有したが、ＡＣ－ＤＣチョッパ回路は、降圧チョッパ回路などの他のチョッパ回路を有してもよい。

また、上記実施の形態では、光源４０とスイッチ素子５１とが直接接続されたが、光源４０とスイッチ素子５１との間に他の素子が接続されてもよい。この場合、光源４０及びスイッチ素子５１の接続点は、光源４０とスイッチ素子５１との間の任意の点であってよい。

その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。

１０ 点灯装置
１４ ＡＣ－ＤＣチョッパ回路
１６ フィードバック回路
３１ インダクタ
５１ スイッチ素子
７５ コンデンサ
４０ 光源
５０ 定電流回路
７２ 駆動回路
１２１ 制御電源回路
１５０ 保護回路
１５６ バイポーラトランジスタ
１７０ 発振検出回路

Claims (6)

1. 交流電圧を整流し、１以上の発光素子を含む光源に直流電流を供給するＡＣ－ＤＣチョッパ回路と、
   前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振を制御する駆動回路と、
   前記光源に直列接続されるスイッチ素子を有し、前記スイッチ素子を制御することで、前記光源に供給される電流を一定に維持する定電流回路と、
   前記駆動回路及び前記定電流回路に電力を供給する制御電源回路と、
   前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振停止を検出する発振検出回路と、
   前記制御電源回路が、前記駆動回路及び前記定電流回路に電力を供給している状態で、前記発振検出回路が前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振停止を検出した場合に、前記スイッチ素子を遮断状態に維持する保護回路と、を備える
   点灯装置。
2. 前記駆動回路を有し、前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の出力電力を制御することで、前記光源及び前記スイッチ素子の接続点における電圧値を基準電圧値に近づけるフィードバック回路を備える
   請求項１に記載の点灯装置。
3. 前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路は、インダクタを有し、
   前記発振検出回路は、前記インダクタに流れる電流の変動を検出することによって、前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路の発振停止を検出する
   請求項１又は２に記載の点灯装置。
4. 前記保護回路は、前記スイッチ素子の制御端子と回路グランドとを接続することによって、前記スイッチ素子を遮断状態に維持する
   請求項１～３のいずれか１項に記載の点灯装置。
5. 前記保護回路は、前記制御端子と前記回路グランドとの間に接続されるバイポーラトランジスタを有する
   請求項４に記載の点灯装置。
6. 前記ＡＣ－ＤＣチョッパ回路は、非絶縁型のチョッパ回路を有する
   請求項１～５のいずれか１項に記載の点灯装置。

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