JP2012089383A - 点灯装置、およびそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】絶縁型のトランスを用いて半導体発光素子へ電流を供給するとともに、フィードバック制御における変換効率向上とコスト低減とを図ることができる点灯装置、およびそれを用いた照明器具を提供する。
【解決手段】互いに磁気結合した１次巻線Ｎ１、２次巻線Ｎ２、３次巻線Ｎ３を有して、１次巻線Ｎ１の両端間に整流平滑回路３を接続し、２次巻線Ｎ２の両端間にＬＥＤユニット７を接続したトランスＴ１と、１次巻線Ｎ１に供給される電流を導通・遮断するスイッチング素子Ｑ１と、３次巻線Ｎ３の出力に基づいてスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ動作を制御し、２次巻線Ｎ２からＬＥＤユニットへ供給するＬＥＤ電流Ｉｏを制御する制御部５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＬＥＤ等の半導体発光素子を用いた点灯装置、およびそれを用いた照明器具に関するものである。

従来、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）のような半導体発光素子を点灯させる点灯装置がある。この点灯装置には、絶縁型のトランスを用い、このトランスの１次側に流れる電流をスイッチング素子が導通・遮断することによって、トランスの２次側に接続した半導体発光素子に供給する電流を制御するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−９３８７４号公報

上記特許文献１のような点灯装置は、ＬＥＤに供給する電流を制御するために、トランスの２次側の出力電流を検出するための抵抗（電流検出抵抗）が必要であった。しかしながら、この電流検出抵抗における電力損失が大きいため、回路の変換効率が低下するという課題があった。また、電流検出抵抗の検出信号をトランスの１次側に設けた制御回路にフィードバックするために、絶縁型のフォトカプラが必要となり、装置のコストが高くなる要因となっていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、絶縁型のトランスを用いて半導体発光素子へ電流を供給するとともに、フィードバック制御における変換効率向上とコスト低減とを図ることができる点灯装置、およびそれを用いた照明器具を提供することにある。

本発明の点灯装置は、互いに磁気結合した１次巻線、２次巻線、３次巻線を有して、前記１次巻線の両端間に直流電源を接続し、前記２次巻線の両端間に半導体発光素子を接続したトランスと、前記１次巻線に供給される電流を導通・遮断するスイッチング素子と、前記３次巻線の出力に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、前記２次巻線から前記半導体発光素子へ供給する電流を制御する制御部とを備えることを特徴とする。

この発明において、前記３次巻線の出力に基づいて、前記半導体発光素子の短絡状態と無負荷状態との少なくとも一方を検知する検知回路を備え、前記制御部は、前記検知回路が前記半導体発光素子の短絡状態または無負荷状態を検出した場合、前記半導体発光素子へ供給する電流を低減させることが好ましい。

この発明において、前記制御部は、前記３次巻線の出力を電源として用いることが好ましい。

この発明において、前記制御部は、前記３次巻線の出力に基づいて、前記２次巻線に流れる電流を検出し、前記２次巻線に流れる電流が所定値以下になった場合、前記スイッチング素子をオンすることが好ましい。

この発明において、前記トランスと前記スイッチング素子とは、フライバックコンバータを構成することが好ましい。

この発明において、前記２次巻線と前記３次巻線とは互いに同極に構成されることが好ましい。

本発明の照明器具は、互いに磁気結合した１次巻線、２次巻線、３次巻線を有して、前記１次巻線の両端間に直流電源を接続し、前記２次巻線の両端間に半導体発光素子を接続したトランス、前記１次巻線に供給される電流を導通・遮断するスイッチング素子、前記３次巻線の出力に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、前記２次巻線から前記半導体発光素子へ供給する電流を制御する制御部を備える点灯装置と、前記２次巻線の両端間に接続されて、前記点灯装置の前記２次巻線から電流を供給される半導体発光素子とを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明では、絶縁型のトランスを用いて半導体発光素子へ電流を供給するとともに、フィードバック制御における変換効率向上とコスト低減とを図ることができるという効果がある。

実施形態１の点灯装置の構成を示す回路図である。 同上の制御用集積回路の構成を示すブロック図である。 同上のＬＥＤ電流−出力電圧特性を示す特性図である。 実施形態２の点灯装置の構成を示す回路図である。 実施形態３の点灯装置の構成を示す回路図である。 直流電源の別の構成を示す回路図である。 実施形態４の照明器具の外観を示す概略構成図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の点灯装置１の構成を示し、点灯装置１は、フィルタ回路２と、整流平滑回路３と、コンバータ部４と、制御部５と、制御電源回路６とを備える。フィルタ回路２の入力端間は、コネクタＣＮ１を介して商用電源２００（例えば、１００Ｖ、５０／６０Ｈｚ）に接続され、コネクタＣＮ１との間にフューズＦ１が介挿されている。コンバータ部４の出力端間は、コネクタＣＮ２を介してＬＥＤユニット７が接続されている。

フィルタ回路２は、入力端間にバリスタＶＲ１およびコンデンサＣ１の並列回路が接続され、コモンモードチョークコイルＬＦ１が入力端の各々に接続されている。さらに、コンデンサＣ２が、コモンモードチョークコイルＬＦ１を介してコンデンサＣ１に並列接続している。フィルタ回路２は、上記構成を備えることによって、入力段におけるノイズ成分を低減させている。

整流平滑回路３は、フィルタ回路２の出力が入力され、商用電源２００の交流電圧を全波整流する整流器ＤＢ１と、整流器ＤＢ１の整流出力を平滑するコンデンサＣ３とで構成される。整流平滑回路３は、上記構成を備えることによって、商用電源２００の交流電力を整流平滑し、本発明の直流電源として機能する。

コンバータ部４は、絶縁型のトランスＴ１を備え、トランスＴ１は、１次巻線Ｎ１，２次巻線Ｎ２，３次巻線Ｎ３を具備し、１次巻線Ｎ１，２次巻線Ｎ２，３次巻線Ｎ３は互いに磁気結合している。そして、１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１と抵抗Ｒ１との直列回路が、整流平滑回路３の出力端間に接続している。１次巻線Ｎ１の両端間には、コンデンサＣ４と回生用のダイオードＤ１と抵抗Ｒ３との直列回路が接続され、コンデンサＣ４には抵抗Ｒ２が並列接続しており、１次巻線Ｎ１の両端電圧を抑制するためのスナバ回路を構成している。さらに、２次巻線Ｎ２の両端間には、ダイオードＤ２とコンデンサＣ５との直列回路が接続されており、１次巻線Ｎ１の両端間に発生した電圧を整流平滑している。コンデンサＣ５の両端間は、コネクタＣＮ２が接続されており、コネクタＣＮ２を介してＬＥＤユニット７に接続されている。すなわち、コンデンサＣ５の両端電圧が出力電圧Ｖｏとなり、ＬＥＤユニット７に印加される。

制御電源回路６は、並列接続されたツェナダイオードＺＤ１とコンデンサＣ７とを備えており、ツェナダイオードＺＤ１のツェナ電圧に設定された制御電圧Ｖｃｃを生成している。そして、簡易な構成としては、コンデンサＣ３の正極とコンデンサＣ７の正極との間に図示しない高抵抗を介挿して、整流平滑回路３が出力する直流電圧を制御電源回路６の入力に用いる。

ＬＥＤユニット７は、１乃至複数のＬＥＤ素子７１で構成されており、本実施形態では、複数のＬＥＤ素子７１を直列接続して構成される。なお、ＬＥＤユニット７は、複数のＬＥＤ素子７１を並列接続または直並列接続して構成してもよい。

上記構成を備えるコンバータ部４は、フライバックコンバータとして動作し、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフすることによって、整流平滑回路３から１次巻線Ｎ１に供給される１次電流Ｉ１を導通・遮断させる。コンバータ部４は、整流平滑回路３で構成される直流電源を入力とし、スイッチング素子Ｑ１のオン時に、整流平滑回路３から１次巻線Ｎ１に１次電流Ｉ１が供給され、トランスＴ１に磁気エネルギーが蓄積される。この１次電流Ｉ１は、トランスＴ１が飽和しない限り、略直線的に増大する。

そして、スイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態に切り替わると、トランスＴ１に蓄積されている磁気エネルギーによって、２次巻線Ｎ２に誘起電圧が発生する。而して、２次巻線Ｎ２からダイオードＤ２を介して２次電流Ｉ２が流れ、コンデンサＣ５間には、整流平滑回路３が出力する直流電圧を降圧した出力電圧Ｖｏが発生する。このとき、２次巻線Ｎ２の両端電圧は、出力電圧Ｖｏにクランプされるので、２次電流Ｉ２は略一定の傾きで減少する。なお、コンデンサＣ５は、スイッチング素子Ｑ１のオン・オフによる脈動成分を平滑して、リプルの少ない電流をＬＥＤユニット７へ供給可能な容量に設定されている。

さらに、１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ１との直列回路には、抵抗Ｒ１が直列接続しており、この抵抗Ｒ１は、１次電流Ｉ１を検出するための１次電流検出抵抗であり、抵抗Ｒ１の両端電圧が、１次電流Ｉ１の検出信号となる。なお、抵抗Ｒ１は、電流検出用の低抵抗であるので、後述するスイッチング素子Ｑ１の駆動には、影響を殆ど及ぼさない。

そして、制御回路５は、スイッチング素子Ｑ１を高周波でオン・オフ駆動することによって、ＬＥＤユニット７へ供給するＬＥＤ電流Ｉｏを所望の値に制御する機能を有し、制御用集積回路Ｋ１と、トランスＮ１の３次巻線Ｎ３と、その周辺回路とで構成される。

制御用集積回路Ｋ１は、図２に示す内部構成を有しており、１番〜８番ピンＰ１〜Ｐ８の各々に周辺回路が接続される。なお本実施形態において、制御用集積回路Ｋ１は、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のＬ６５６２のＩＣチップを用いている。このＩＣチップは、本来、力率改善制御用の昇圧チョッパの動作を制御するための回路であり、昇圧チョッパ動作の制御に必要な乗算回路等を内部に含んでいる。また、入力電流の平均値を入力電圧の包絡線と相似形に制御するために入力電流のピーク値を制御する機能や、ゼロクロス制御機能をチップ内に具備しており、これらの機能をフライバックコンバータの制御に用いている。なお、制御用集積回路Ｋ１の具体構成は上記ＩＣチップに限定されず、他のＩＣチップ、ディスクリート回路を用いて、同様の機能を実現できればよい。

まず、トランスＮ１の３次巻線Ｎ３の一端は、ダイオードＤ３と抵抗Ｒ４、Ｒ５との直列回路を介して、整流平滑回路３の低圧出力経路に接続し、３次巻線Ｎ３の他端は、整流平滑回路３の低圧出力経路に直接接続している。３次巻線Ｎ３は、２次巻線Ｎ２と同極に構成されており、３次巻線Ｎ３の両端間には、２次巻線Ｎ２に流れる２次電流Ｉ２の傾きに応じた電圧が発生する。したがって、スイッチング素子Ｑ１がオン状態からオフ状態に切り替わり、誘起電圧が発生した２次巻線Ｎ２から、略一定の傾きで減少する２次電流Ｉ２が流れている間、３次巻線Ｎ３の両端間に電圧が発生している。すなわち、３次巻線Ｎ３は、２次巻線Ｎ２に流れる２次電流Ｉ２を検出するための巻線であり、３次巻線Ｎ３に発生する電圧が、２次電流Ｉ２の検出信号となり、後述のフィードバック制御が行われる。

そして、５番ピンＰ５には、３次巻線Ｎ３の一端が抵抗Ｒ１１を介して接続しており、５番ピンＰ５は、２次電流Ｉ２のゼロクロスタイミングを検出するためのゼロクロス検出端子として機能する。

また、出力電圧Ｖｏ（コンデンサＣ５の両端電圧）は、ＬＥＤ素子７１の順方向電圧Ｖｆ、ＬＥＤユニット７を構成するＬＥＤ素子７１が直列接続されている個数（直列接続個数）Ｎとすると、Ｎ×Ｖｆとなる。したがって、ＬＥＤ素子７１の直列接続個数が多いほど、出力電圧Ｖｏは高くなり、３次巻線Ｎ３の両端電圧も高くなる。

そこで、この３次巻線Ｎ３の両端電圧を、ダイオードＤ３を介して抵抗Ｒ４、Ｒ５で分圧し、抵抗Ｒ５の両端電圧を、出力電圧Ｖｏの検出信号としている。そして、抵抗Ｒ５による出力電圧Ｖｏの検出信号を、抵抗Ｒ６を介して３番ピンＰ３に接続し、後述のフィードバック制御が行われる。３番ピンＰ３と整流平滑回路３の低圧出力経路との間には、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ６との並列回路が接続されている。さらに、３番ピンＰ３は、抵抗Ｒ１０を介して制御電圧Ｖｃｃにも接続している。

４番ピンＰ４には、抵抗Ｒ１による１次電流Ｉ１の検出信号が、抵抗Ｒ１２を介して入力しており、後述のフィードバック制御が行われる。すなわち４番ピンＰ４は、チョッパ電流検出端子としての機能を有する。

また、制御電圧Ｖｃｃは、抵抗Ｒ８，Ｒ９の直列回路によって分圧されており、抵抗Ｒ９の両端電圧が、１番ピンＰ１に入力される。

７番ピンＰ７は、スイッチング素子Ｑ１のゲートドライブ端子としての機能を有し、ダイオードＤ４および抵抗Ｒ１３の直列回路と、抵抗Ｒ１４との並列回路を介して、スイッチング素子Ｑ１のゲートに接続している。ダイオードＤ４および抵抗Ｒ１３の直列回路は、ゲート電荷を引き抜くときの放電経路であり、抵抗Ｒ１４は、ゲート電荷を充電するときの充電経路となる。さらに、スイッチング素子Ｑ１のゲートは、整流平滑回路３の低圧出力経路に抵抗Ｒ１５を介して接続している。

６番ピンＰ６および８番ピンＰ８は、電源端子およびＧＮＤ端子としての機能を各々有し、８番ピンＰ８は、制御電圧Ｖｃｃに接続され、６番ピンＰ６は、整流平滑回路３の低圧出力経路（ＧＮＤ）に接続している。

なお、２番ピンＰ２は、本実施形態において、どこにも接続されない。

そして、制御用集積回路Ｋ１は、以下のように動作する。

まず、制御電圧Ｖｃｃに接続した８番ピンＰ８は、制御電源１０６に接続されており、制御電源１０６は、起動時に制御電圧Ｖｃｃが所定電圧を超えれば、基準電圧Ｖｒ１，Ｖｒ２を生成し、制御用集積回路Ｋ１内の各回路が動作可能となる。なお、基準電圧Ｖｒ１は、誤差増幅器１０７の非反転入力に接続し、基準電圧Ｖｒ２は、コンパレータ１０２の非反転入力端子に接続している。

そして、起動時には、スタータ１０１が、ＯＲ素子１０３へスタートパルスを出力し、ＯＲ素子１０３は、Ｈｉｇｈレベルの信号（以降、Ｈレベル信号と称す）を出力する。ＯＲ素子１０３の出力は、ＲＳフリップフロップ１０４のＳ端子（セット端子）に接続されており、ＯＲ素子１０３からＨレベル信号をＳ端子に入力されたＲＳフリップフロップ１０４は、Ｈレベル信号をＱ端子から駆動回路１０５へ出力する。

駆動回路１０５は、ＲＳフリップフロップ１０４の出力に応じて、スイッチング素子Ｑ１のゲートを駆動する駆動信号を出力する機能を有し、ＲＳフリップフロップ１０４の出力がＨレベル信号の場合、正電圧の駆動信号を７番ピンＰ７に出力する。７番ピンＰ７は、抵抗Ｒ１４を介してスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続しており、正電圧の駆動信号は、抵抗Ｒ１５，Ｒ１４で分圧されて、スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間に印加される。正電圧の駆動信号をゲートに印加されたスイッチング素子Ｑ１は、ドレイン−ソース間が導通するオン状態になり、整流平滑回路３から１次巻線Ｎ１に１次電流Ｉ１が供給される。

１次電流Ｉ１は、整流平滑回路３ → １次巻線Ｎ１ → スイッチング素子Ｑ１ → 抵抗Ｒ１ → 整流平滑回路３の経路で流れ、抵抗Ｒ１による１次電流Ｉ１の検出信号が、４番ピンＰ４に入力されている。

４番ピンＰ４は、抵抗Ｒ１０１とコンデンサＣ１０１との直列回路からなるフィルタ回路を介してコンパレータ１０９の非反転入力端子に接続されており、コンパレータ１０９の非反転入力端子には、１次電流Ｉ１の検出信号が入力される。例えば、抵抗Ｒ１０１は４０ｋΩ、コンデンサＣ１０１は５ｐＦに設定される。

さらに、誤差増幅器１０７は、１番ピンＰ１に入力されている制御電圧Ｖｃｃの抵抗分圧値と、制御電源１０６が出力する基準電圧Ｖｒ１との差分を増幅して、乗算回路１０８へ出力する。乗算回路１０８は、誤差増幅器１０７の出力と、３番ピンＰ３に入力されている出力電圧Ｖｏの検出信号との乗算処理を行い、この乗算結果をコンパレータ１０９の反転入力端子へ出力する。この乗算結果は、後述のコンパレータ１０９がスイッチング素子Ｑ１のターンオフタイミングを決定する際に用いる閾値となり、この閾値は、出力電圧Ｖｏ（ＬＥＤ素子７１の直列接続個数Ｎ）に応じた値となる。したがって、スイッチング素子Ｑ１のオン時間を、出力電圧Ｖｏ（ＬＥＤ素子７１の直列接続個数Ｎ）に応じた時間にフィードバック制御でき、ＬＥＤ素子７１の直列接続個数Ｎに関わらず、定電流制御が可能となる。

コンパレータ１０９は、反転入力端子に入力されている乗算回路１０８の出力を閾値として、非反転入力端子に入力されている１次電流Ｉ１の検出信号と比較する。そして、コンパレータ１０９は、１次電流Ｉ１の検出信号が閾値を超えると、Ｈレベル信号を出力する。コンパレータ１０９の出力は、ＲＳフリップフロップ１０４のＲ端子（リセット端子）に接続されており、コンパレータ１０９からＨレベル信号をＲ端子に入力されたＲＳフリップフロップ１０４は、Ｌｏｗレベルの信号（以降、Ｌレベル信号と称す）をＱ端子から駆動回路１０５へ出力する。このＲＳフリップフロップ１０４が出力するＬレベル信号は、スイッチング素子Ｑ１をオフさせる信号であり、スイッチング素子Ｑ１のオン時間（ターンオフタイミング）は、１次電流Ｉ１の検出信号を用いてフィードバック制御される。

駆動回路１０５は、ＲＳフリップフロップ１０４の出力がＬレベル信号の場合、負電圧（または電圧ゼロ）の駆動信号を７番ピンＰ７に出力する。７番ピンＰ７は、抵抗Ｒ１３およびダイオードＤ４を介してスイッチング素子Ｑ１のゲートに接続しており、負電圧の駆動信号によって、スイッチング素子Ｑ１のゲート−ソース間の電荷が、抵抗Ｒ１３およびダイオードＤ４を介して引き抜かれる。負電圧の駆動信号をゲートに印加されたスイッチング素子Ｑ１は、ドレイン−ソース間が遮断したオフ状態になり、トランスＴ１に蓄積されている磁気エネルギーによって、２次巻線Ｎ２に誘起電圧が発生する。そして、略一定の傾きで減少する２次電流Ｉ２が流れて、コンデンサＣ５が充電される。

２次電流Ｉ２が流れている間、３次巻線Ｎ３の両端間に電圧が発生しており、３次巻線Ｎ３に発生する電圧が、２次電流Ｉ２の検出信号として、５番ピンＰ５に入力される。そして、反転入力端子に５番ピンＰ５が接続され、非反転入力端子に基準電圧Ｖｒ２が接続されたコンパレータ１０２によって、２次電流Ｉ２のゼロクロスタイミングを検出する。コンパレータ１０２は、２次電流Ｉ２の検出信号が基準電圧Ｖｒ２以下になると、Ｈレベル信号をＯＲ素子１０３へ出力し、ＯＲ素子１０３の出力もＨレベル信号となる。

ＯＲ素子１０３の出力は、ＲＳフリップフロップ１０４のＳ端子（セット端子）に接続されており、ＯＲ素子１０３からＨレベル信号をＳ端子に入力されたＲＳフリップフロップ１０４は、Ｈレベル信号をＱ端子から駆動回路１０５へ出力する。このＲＳフリップフロップ１０４が出力するＨレベル信号は、スイッチング素子Ｑ１をオンさせる信号であり、スイッチング素子Ｑ１のオフ時間（ターンオンタイミング）は、２次電流Ｉ２の検出信号を用いてフィードバック制御される。

駆動回路１０５は、ＲＳフリップフロップ１０４の出力がＨレベルの場合、正電圧の駆動信号を７番ピンＰ７に出力する。７番ピンＰ７を介して正電圧の駆動信号をゲートに印加されたスイッチング素子Ｑ１は、ドレイン−ソース間が導通するオン状態になり、整流平滑回路３から１次巻線Ｎ１に１次電流Ｉ１が供給される。

以降、上記動作を繰り返して、スイッチング素子Ｑ１がオン・オフ駆動され、コンデンサＣ５間には、整流平滑回路３が出力する直流電圧を降圧した出力電圧Ｖｏが発生し、ＬＥＤユニット７に供給されるＬＥＤ電流Ｉｏが定電流制御される。

また、ＬＥＤ素子７１以外に、有機ＥＬ素子、半導体レーザ素子等の半導体発光素子を光源として用いてもよい。

本実施形態では上記のように、トランスＴ１の３次巻線Ｎ３を用いて、２次電流Ｉ２の検出信号をフィードバックし、トランスＴ１の１次側にあるスイッチング素子Ｑ１をオン・オフ制御している。したがって、２次電流Ｉ２を検出するための抵抗が不要となって、回路の変換効率が向上する。また、２次電流Ｉ２の検出信号をフィードバックするために用いる絶縁型のフォトカプラが不要となり、装置の低コスト化を図ることができる。

さらに、出力電圧Ｖｏの検出信号をフィードバックするための構成も同様に、トランスＴ１の３次巻線Ｎ３を用いており、回路の変換効率の向上、装置の低コスト化を図ることができる。

このように、絶縁型のトランスを用いて半導体発光素子へ電流を供給するとともに、フィードバック制御における変換効率向上とコスト低減とを図ることができる点灯装置が実現される。

図３は、ＬＥＤユニット７の負荷を変動させた場合の、ＬＥＤ電流Ｉｏ−出力電圧Ｖｏ特性を示す。曲線Ｙ１は、始点Ｐ１から終点Ｐ２に向かって、ＬＥＤ素子７１の直列接続個数Ｎを徐々に増やした場合におけるＬＥＤ電流Ｉｏ−出力電圧Ｖｏ特性を示す。この場合、負荷抵抗値１００Ω〜４００Ωの区間Ｗ１において、ＬＥＤ電流Ｉｏを略３００ｍＡに制御する定電流制御が可能となっている。

本実施形態では、上記のように、スイッチング素子Ｑ１のオン時間を、出力電圧Ｖｏ（ＬＥＤ素子７１の直列接続個数Ｎ）に応じた時間にフィードバック制御している。したがって、ＬＥＤ素子７１の直列接続個数Ｎに関わらず、ＬＥＤ電流Ｉｏの実効値を略一定に制御する定電流制御が可能となる。

また、本実施形態では、２次電流Ｉ２のゼロクロスタイミングを検出するために、３次巻線Ｎ３の電圧を用いているが、別の方法で２次電流Ｉ２のゼロクロスタイミングを検出してもよい。例えば、ダイオードＤ１の逆方向電圧の上昇を検知する方法や、スイッチング素子Ｑ１の両端電圧の低下を検知する方法等を用いてもよく、２次電流Ｉ２のゼロクロスタイミングを検出する方法は限定されない。

また、図２に示す制御用集積回路Ｋ１の内部構成において、ＤＩＳＡＢＬＥ部１１０は、５番ピンＰ５の印加電圧（２次電流Ｉ２の検出信号）が所定値以上の場合に、駆動回路１０５を省電力動作させる機能を有している。すなわち、制御用集積回路Ｋ１の省電力化を図っている。

（実施形態２）
図４は、本実施形態の点灯装置１の構成を示し、点灯装置１は、実施形態１の構成に、無負荷検知回路８と、短絡検知回路９とを設け、さらに抵抗Ｒ９にコンデンサＣ１３を並列接続している。なお、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

無負荷検知回路８は、ツェナダイオードＺＤ２とダイオードＤ５と抵抗Ｒ１６との直列回路を３次巻線Ｎ３の両端間に接続し、抵抗Ｒ１６にはコンデンサＣ８が並列接続される。さらに、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８の直列回路が抵抗Ｒ１６に並列接続され、抵抗Ｒ１７，Ｒ１８の接続点がトランジスタＱ２のベースに接続されている。トランジスタＱ２のコレクタは、抵抗Ｒ１９を介して制御電圧Ｖｃｃに接続し、トランジスタＱ２のエミッタは、整流平滑回路３の低圧出力経路に接続している。さらに、トランジスタＱ３のベースがトランジスタＱ２のコレクタに接続し、トランジスタＱ３のコレクタは、抵抗Ｒ２０を介して制御電圧Ｖｃｃに接続し、トランジスタＱ３のエミッタは、整流平滑回路３の低圧出力経路に接続している。そして、トランジスタＱ３のコレクタは、ダイオードＤ６を介して、制御用集積回路Ｋ１の１番ピンＰ１に接続している。

ＬＥＤユニット７が無負荷状態になった場合、３次巻線Ｎ３の両端電圧が上昇する。そして、無負荷検知回路８では、ツェナダイオードＺＤ２が導通してトランジスタＱ２がオンし、トランジスタＱ３がオフして、制御用集積回路Ｋ１の１番ピンＰ１に制御電圧Ｖｃｃが印加される。１番ピンＰ１に制御電圧Ｖｃｃが印加された制御用集積回路Ｋ１では、７番ピンＰ７から出力されるスイッチング素子Ｑ１の駆動信号が負電圧になって、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態を維持する。

したがって、ＬＥＤユニット７が無負荷状態になった場合、コンバータ部４が動作を停止し、ＬＥＤユニット７へ供給するＬＥＤ電流Ｉｏをゼロにする（またはＬＥＤ電流Ｉｏを低減させる）ことによって、安全性を確保できる。

次に、短絡検知回路９は、ダイオードＤ７と抵抗Ｒ２１，２２との直列回路を３次巻線Ｎ３の両端間に接続し、抵抗Ｒ２２にはコンデンサＣ９が並列接続される。さらに、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の直列回路がコンデンサＣ９に並列接続され、抵抗Ｒ２３，Ｒ２４の接続点がトランジスタＱ４のベースに接続されている。トランジスタＱ４のコレクタは、抵抗Ｒ２５を介して制御電圧Ｖｃｃに接続し、トランジスタＱ４のエミッタは、整流平滑回路３の低圧出力経路に接続している。そして、トランジスタＱ４のコレクタは、ダイオードＤ８を介して、制御用集積回路Ｋ１の１番ピンＰ１に接続している。

ＬＥＤユニット７が短絡状態になった場合、３次巻線Ｎ３の両端電圧がほぼゼロになる。そして、短絡検知回路９では、トランジスタＱ４がオフして、制御用集積回路Ｋ１の１番ピンＰ１に制御電圧Ｖｃｃが印加される。１番ピンＰ１に制御電圧Ｖｃｃが印加された制御用集積回路Ｋ１では、７番ピンＰ７から出力されるスイッチング素子Ｑ１の駆動信号が負電圧になって、スイッチング素子Ｑ１はオフ状態を維持する。

したがって、ＬＥＤユニット７が短絡状態になった場合、コンバータ部４が動作を停止し、ＬＥＤユニット７へ供給するＬＥＤ電流Ｉｏをゼロにする（またはＬＥＤ電流Ｉｏを低減させる）ことによって、安全性を確保できる。

そして、ＬＥＤユニット７の無負荷状態または短絡状態が解消されると、制御用集積回路Ｋ１の１番ピンＰ１には、コンデンサＣ１３の充電電圧が印加され、制御用集積回路Ｋ１によるスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御が再開される。

また、本実施形態の制御電源回路６は、コンデンサＣ３の正極と制御用集積回路Ｋ１の８番ピンＰ８との間に、トランジスタＱ５とチョークコイルＬ１との直列回路を設けている。さらに、トランジスタＱ５とトランジスタＱ５を駆動する駆動回路Ｋ２とは、ＩＰＤ（Intelligent Power Device）で構成されている。そして、駆動回路Ｋ２の入力と８番ピンＰ８との間には、ツェナダイオードＺＤ３とダイオードＤ１１との直列回路が接続され、駆動回路Ｋ２の入力とトランジスタＱ５のエミッタとの間には、コンデンサＣ１０，Ｃ１１の並列回路が接続される。さらに、ダイオードＤ１０が、トランジスタＱ５を介してコンデンサＣ１２に並列接続されている。そして、制御電圧Ｖｃｃが、ツェナダイオードＺＤ３のツェナ電圧となるように、トランジスタＱ５が駆動制御される。

（実施形態３）
図５は、本実施形態の点灯装置１の構成を示し、実施形態１と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。

まず、本実施形態では、制御電源回路６の入力として３次巻線Ｎ３を用いており、３次巻線Ｎ３の一端と制御電源回路６のツェナダイオードＺＤ１との間に、ダイオードＤ１２と抵抗Ｒ２６との直列回路を設けている。したがって、３次巻線Ｎ３を、２次電流Ｉ２の検出信号、出力電圧Ｖｏの検出信号のフィードバックだけでなく、制御電源Ｖｃｃの生成にも用いることができ、装置の構成の簡略化を図るとともに、損失を低減させることができる。

また、実施形態１乃至３においては、直流電源として整流平滑回路３を用いているが、図６に示すように、全波整流器ＤＢ１と昇圧チョッパ回路１１とで構成される力率改善回路１０を直流電源として用いてもよい。この場合、昇圧チョッパ回路１１で用いられるチョークコイルに磁気結合した電源用巻線を、制御電源回路６の入力として用いてもよい。

（実施形態４）
図７は、本実施形態の照明器具の外観を示す概略構成図である。この照明器具は、点灯装置１とＬＥＤユニット７とを別体に構成している。

ＬＥＤユニット７は、一面を開口した金属製の円筒体に形成された筐体７３内に、ＬＥＤ素子７１を実装した基板７２を収納し、筐体７３の開口には光拡散板７４が覆設されている。ＬＥＤ素子７１が発した光は、光拡散板７４を拡散透過して外部に照射される。このＬＥＤユニット７は、天井パネル４００に埋め込み配設され、光拡散板７４が、天井パネル４００の表面から下方に露出している。

点灯装置１は、天井パネル４００の裏面に配置され、コンバータ部４の出力がリード線３００およびコネクタ３０１を介してＬＥＤユニット７に接続し、ＬＥＤ電流ＩｏがＬＥＤユニット７に供給される。コネクタ３０１は、点灯装置１側のコネクタ３０１ａとＬＥＤユニット７側のコネクタ３０１ｂとが脱着自在に構成されており、保守時等には、点灯装置１とＬＥＤユニット７とを分離できる。

点灯装置１の回路構成は、実施形態１乃至３いずれかと同様に構成されており、このような照明器具においても、絶縁型のトランスを用いて半導体発光素子へ電流を供給するとともに、フィードバック制御における変換効率向上とコスト低減とを図ることができる。

また、点灯装置１とＬＥＤユニット７とを同一の筐体内に収納してもよい。

また、点灯装置１は、照明器具に用いるだけでなく、液晶ディスプレイのバックライト、複写機またはスキャナまたはプロジェクタ等の光源を点灯させる目的に用いてもよい。

１ 点灯装置
３ 整流平滑回路（直流電源）
４ コンバータ部
５ 制御部
７ ＬＥＤユニット
Ｔ１ トランス
Ｎ１ １次巻線
Ｎ２ ２次巻線
Ｎ３ ３次巻線
Ｑ１ スイッチング素子

Claims (7)

1. 互いに磁気結合した１次巻線、２次巻線、３次巻線を有して、前記１次巻線の両端間に直流電源を接続し、前記２次巻線の両端間に半導体発光素子を接続したトランスと、
   前記１次巻線に供給される電流を導通・遮断するスイッチング素子と、
   前記３次巻線の出力に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、前記２次巻線から前記半導体発光素子へ供給する電流を制御する制御部と
   を備えることを特徴とする点灯装置。
2. 前記３次巻線の出力に基づいて、前記半導体発光素子の短絡状態と無負荷状態との少なくとも一方を検知する検知回路を備え、
   前記制御部は、前記検知回路が前記半導体発光素子の短絡状態または無負荷状態を検出した場合、前記半導体発光素子へ供給する電流を低減させる
   ことを特徴とする請求項１記載の点灯装置。
3. 前記制御部は、前記３次巻線の出力を電源として用いることを特徴とする請求項１または２記載の点灯装置。
4. 前記制御部は、前記３次巻線の出力に基づいて、前記２次巻線に流れる電流を検出し、前記２次巻線に流れる電流が所定値以下になった場合、前記スイッチング素子をオンすることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の点灯装置。
5. 前記トランスと前記スイッチング素子とは、フライバックコンバータを構成することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の点灯装置。
6. 前記２次巻線と前記３次巻線とは互いに同極に構成されることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の点灯装置。
7. 互いに磁気結合した１次巻線、２次巻線、３次巻線を有して、前記１次巻線の両端間に直流電源を接続し、前記２次巻線の両端間に半導体発光素子を接続したトランス、前記１次巻線に供給される電流を導通・遮断するスイッチング素子、前記３次巻線の出力に基づいて前記スイッチング素子のオン・オフ動作を制御し、前記２次巻線から前記半導体発光素子へ供給する電流を制御する制御部を備える点灯装置と、
   前記２次巻線の両端間に接続されて、前記点灯装置の前記２次巻線から電流を供給される半導体発光素子と
   を備えることを特徴とする照明器具。

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