JP2013030390A - 電源装置ならびにこの電源装置を有する照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力を抑えるとともに、消灯制御可能な電源装置を提供する。
【解決手段】電源装置３００は、１次巻線Ｔ１と２次巻線Ｔ２、Ｔ４を有するトランスＴＲと、１次巻線Ｔ１に接続され、点灯制御回路ＩＣにより制御されるＭＯＳ−ＦＥＴＱ１と、２次巻線Ｔ４に接続され制御電源Ｖｃｃ２を生成する制御電源生成回路３４０と、２次巻線Ｔ２の出力側のインピーダンスを制御電圧Ｖｃｃ２が所定電圧未満のとき低く、所定電圧以上のとき高くする出力電圧規制回路３８０と、調光器２０００が消灯信号を出力するとき、ＭＯＳ−ＦＥＴＱ１を停止させる調光信号変換回路３９０を有するので、光源１４０を点灯しているとき消費電力を抑えることができるとともに、電源装置３００に接続される調光器２０００から消灯信号が入力されるときも、消灯制御することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、光源を消灯させる電源装置に関する。

光源を接続するための接続端子と、接続端子を介して光源へ、光源を発光させるべく電流値が予め設定された発光用電流を供給するための電源部と、接続端子に光源が接続されているか否かを判定する抵抗及び判定部と、判定部により、光源が接続されていると判定された場合、電源部によって接続端子間に、発光用電流を出力させ、光源が接続されていないと判定された場合、電源部による接続端子間への発光用電流の出力を禁止する制御部とを備えた電源装置がある。（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００７−２３４４１４号公報（段落「００３１」〜段落「００３９」、図１〜図３参照。）

しかしながら、電源装置に光源が接続されたか、否かを判定するため、電源装置に接続される光源に微弱電流を流せるように電源装置の出力電圧を設定しているため、光源を消灯することができないという課題がある。

そこで、光源を消灯させるために、スイッチング素子のスイッチングを停止させることが考えられるが、スイッチング素子のスイッチングを停止すると、トランスの二次巻線側には出力電圧が得られないので、点灯装置の各制御回路を動作させるために、トランスの一次巻線側の回路を用いて制御電源を生成しなければならない。

しかしながら、トランスの一次巻線側の回路に入力されている商用電源の電圧は、制御電源の電圧との差が大きいため、抵抗などを用いて制御電源を生成すると、電力ロスが大きくなるという課題がある。

また、トランスの一次巻線側にスイッチングレギュレータ回路などを設けて制御電源を生成する場合も考えられるが、電源装置を構成する回路構成が複雑になり、また、点灯装置が大型化するという課題がある。

本発明の電源装置は、光源に直流電力を供給する電源装置において、１次巻線、２次巻線を有する絶縁型のトランスと、前記１次巻線に直列に接続される第一スイッチング素子と、前記２次巻線に接続されるコンデンサと、外部からの外部信号を受信し、この外部信号が消灯を示す消灯信号であるとき、発振停止信号を出力する調光信号変換回路と、前記コンデンサに接続される第二スイッチング素子を有し、前記調光信号変換回路に前記消灯信号が入力されているとき、前記第二スイッチング素子をオンにして、前記２次巻線に発生する２次電圧まで前記コンデンサを第一の充電時間で充電させ、前記調光信号変換回路に前記消灯信号が入力されていないとき、前記第二スイッチング素子をオフにして、前記２次巻線に発生する２次電圧まで前記コンデンサを充電する充電時間を前記第一の充電時間よりも長い第二の充電時間とする出力電圧規制回路と、前記第一スイッチング素子のスイッチングを制御するとともに、前記発振停止信号に基づいて、前記第一スイッチング素子のスイッチングを停止する点灯制御回路と、前記第一スイッチング素子が発振しているときに制御電源を生成し、前記制御電源を前記調光信号変換回路に供給する制御電源回路と、を有する。

本発明によれば、トランスの二次巻線の出力電圧に基づいて制御電源を生成するので、光源を点灯しているとき消費電力を抑えることができるとともに、電源装置に接続される調光器から消灯信号が入力されるときも、消灯制御することができる。

実施の形態１における照明器具を示す斜視図である。 図１の照明器具の分解斜視図である。 図２の電源回路の詳細を示す回路図である。 図２の電源回路に接続されるＬＥＤの電気特性を示す特性図である。 図２の電源回路の動作を示すタイミングチャート図である。 実施の形態２における電源回路の詳細を示す回路図である。

実施の形態１．
図１は、本実施の形態の照明器具を示す斜視図であり、図２は、図１の照明器具の断面を示す断面図である。

照明器具１０００は、灯体ユニット１００と、この灯体ユニット１００から引き出される電線２００を介して、物理的、電気的に接続される電源装置３００と、この電源装置３００を収納する電源ケース４００とを有する。

灯体ユニット１００は、灯体１１０と、この灯体１１０に取り付けられる取付バネ１２０と、同じく灯体１１０に取り付けられる放熱フィン１３０と、この放熱フィン１３０に取り付けられ、灯体１１０に収納される光源１４０と、を有する。

光源１４０の外形形状の図示は省略するが、光源１４０は、４８個の直列接続された発光ダイオード１４１（以下、ＬＥＤ１４１ともいう。）と、この４８個のＬＥＤ１４１が実装されるプリント基板１４２からなる。

電源装置３００は、電線２００を介して、光源１４０に電力を供給して光源１４０を点灯または消灯させる。この電源装置３００の詳細については後述する。

電源ケース４００は、電源装置３００を支えるベースケース４１０と、電源装置３００を覆い、ベースケース４１０に取り付けられるカバーケース４２０と、を有する。

次に、電源装置３００の回路構成について説明する。
図３は、図２の電源装置の回路構成を示す回路図である。

電源装置３００は、入力される交流電圧ＡＣを直流電圧に変換して平滑電圧を生成する整流平滑回路３１０と、この整流平滑回路３１０が生成した平滑電圧を入力し、接続されるＬＥＤ１４１に定電流を供給するスイッチング電源回路３２０と、このスイッチング電源回路３２０に接続される第一制御電源生成回路３３０と、同じくスイッチング電源回路３２０に接続される第二制御電源生成回路３４０と、第一制御電源生成回路３３０および第二制御電源生成回路３４０に接続される発振停止回路３５０と、スイッチング電源回路３２０に接続されるフィードバック回路３６０と、このフィードバック回路３６０に接続されるオン時間制御回路３７０と、スイッチング電源回路３２０に接続される出力電圧規制回路３８０と、発振停止回路３５０およびフィードバック回路３６０に接続されるＰＷＭ信号変換回路３９０と、を有する。

整流平滑回路３１０は、交流電圧ＡＣを脈流の直流電圧（整流電圧）に変換するダイオードブリッジＤＢと、このダイオードブリッジＤＢが整流した整流電圧を平滑して平滑電圧を生成するコンデンサＣ１と、を有する。

スイッチング電源回路３２０は、点灯制御回路ＩＣと、１次側と２次側を絶縁するトランスＴＲと、このトランスＴＲに接続される２つのダイオードＤ１０、Ｄ２０と、ダイオードＤ１０のカソード端子に接続される電解コンデンサＣ１０と、この電解コンデンサＣ１０の負極側に接続される検出抵抗Ｒ１０と、点灯制御回路ＩＣを起動する起動抵抗Ｒ１と、トランスＴＲに接続され、点灯制御回路ＩＣによりスイッチングされるスイッチング素子Ｑ１（以下、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１ともいう。）と、トランスＴＲと点灯制御回路ＩＣとの間に接続される直列接続された抵抗Ｒ２、ダイオードＤ１と、を備える。

点灯制御回路ＩＣは、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１に接続されるスイッチング出力端子Ｐ１と、０ボルト（ゼロクロス）を検出するゼロクロス検出端子Ｐ２と、第一制御生成回路３３０に接続される制御電源端子Ｐ３（以下、Ｖｃｃ端子Ｐ３ともいう。）と、発振停止回路３５０に接続され、過電圧を検出するオーバーボルテージ検出端子Ｐ４（以下、ＯＶＰ端子Ｐ４または保護端子Ｐ４ともいう。）と、オン時間制御回路３７０に接続されるオン時間検出端子Ｐ５と、を有する。

トランスＴＲは、一端が整流平滑回路３１０の高電位側に接続され、他端がＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のドレイン端子に接続される１次巻線Ｔ１と、この１次巻線Ｔ１と同方向に巻かれ、一端がダイオードＤ１０のアノード端子に接続される第一の２次巻線Ｔ２と、１次巻線Ｔ１と同方向に巻かれ、一端が抵抗Ｒ２に接続される第二の２次巻線Ｔ３と、１次巻線Ｔ１とは逆方向に巻かれ、一端がダイオードＤ２０のアノード端子に接続される第三の２次巻線Ｔ４と、を有する。

電解コンデンサＣ１０は、第一の２次巻線Ｔ２の高電位側にダイオードＤ１０を介して接続される。

検出抵抗Ｒ１０は、電解コンデンサＣ１０の低電位側に一端が接続され、他端側及び電解コンデンサＣ１０の高電位側に接続されるＬＥＤ１４１に流れる電流を検出する。

起動抵抗Ｒ１は、一端がコンデンサＣ１の高電位側に接続され、他端が第一制御電源生成回路３３０に接続される。

ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１は、ドレイン端子が一次巻線Ｔ１に接続され、ゲート端子が点灯制御回路ＩＣのスイッチング出力端子Ｐ１に接続される。

第一制御電源生成回路３３０は、抵抗Ｒ２を介して、第二の２次巻線Ｔ３の一端にアノード端子が接続されるダイオードＤ２と、このダイオードＤ２のカソード端子に接続される抵抗Ｒ３と、この抵抗Ｒ３に正極が接続される電解コンデンサＣ２と、この電解コンデンサＣ２に並列に接続されるツェナーダイオードＤＺ１と、を有する。

第二制御電源生成回路３４０は、ダイオードＤ２０のカソードに正極が接続される電解コンデンサＣ２０と、この電解コンデンサＣ２０の正極に接続される抵抗Ｒ２０と、この抵抗Ｒ２０にコレクタ端子が接続されるトランジスタＱ２０と、このトランジスタＱ２０のコレクタ端子−ベース端子に並列に接続される抵抗Ｒ２１と、トランジスタＱ２０のベース端子にカソード端子が接続されるツェナーダイオードＤＺ２０を備える。この第二制御電源生成回路３４０は、いわゆる定電圧電源回路であり、トランジスタＱ２０のエミッタ端子から第二制御電源Ｖｃｃ２（以下、第二制御電圧Ｖｃｃ２ともいう。）が出力される。

発振停止回路３５０は、第一制御電源生成回路３３０の電解コンデンサＣ２の正極にコレクタ端子が接続されるフォトカプラＰＣ１と、このフォトカプラＰＣ１に接続される直列接続された抵抗Ｒ４、Ｒ５と、抵抗Ｒ５に並列に接続されるコンデンサＣ３と、第二制御電源生成回路３４０のトランジスタＱ２０のエミッタ端子とフォトカプラＰＣ２との間に接続される抵抗Ｒ２２と、フォトカプラＰＣ１にコレクタ端子が接続され、２次側の基準電圧端子ＧＮＤ２（以下、２次側回路グランド端子ＧＮＤ２ともいう。）にエミッタ端子が接続されるトランジスタＱ２１と、を備える。

発振停止回路３５０の抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ５の中点が、点灯制御回路ＩＣのＯＶＰ端子Ｐ４に接続される。

フォトカプラＰＣ１は、電流が流れると発光するフォトダイオードＰＣ１−１と、このフォトダイオードＰＣ１−１が発する光に応じて動作するフォトトランジスタＰＣ１−２を備える。

フォトダイオードＰＣ１−１は、アノード端子が抵抗Ｒ２２に接続され、カソード端子がトランジスタＱ２１のコレクタ端子に接続される。

フォトトランジスタＰＣ１−２は、コレクタ端子が第一制御電源生成回路３３０に接続され、エミッタ端子が抵抗Ｒ４に接続される。

フィードバック回路３６０は、検出抵抗Ｒ１０に接続される抵抗Ｒ２５と、第二制御電源Ｖｃｃ２によって動作し、マイナス入力端子が抵抗Ｒ２５に接続されるオペアンプＯＰ１と、このオペアンプＯＰ１の出力端子とオン時間制御回路３７０との間に接続される抵抗Ｒ２３と、オペアンプＯＰ１のマイナス入力端子−出力端子に接続される直列接続されたコンデンサＣ２１ならびに抵抗Ｒ２４と、オペアンプＯＰ１のプラス入力端子に接続される第一基準値設定部Ｖｓ１と、を備える。

オン時間制御回路３７０は、点灯制御回路ＩＣのオン時間検出端子Ｐ５に接続される抵抗Ｒ６と、この抵抗Ｒ６とフィードバック回路３６０に接続されるフォトカプラＰＣ２からなる。

フォトカプラＰＣ２は、電流が流れると発光するフォトダイオードＰＣ２−１と、このフォトダイオードＰＣ２−１が発する光に応じて動作するフォトトランジスタＰＣ２−２を備える。

フォトダイオードＰＣ２−１は、アノード端子が第二制御電源生成回路３４０（第二制御電源Ｖｃｃ２）に接続され、カソード端子がフィードバック回路３６０の抵抗Ｒ２３に接続される。

フォトトランジスタＰＣ２−２は、コレクタ端子が抵抗Ｒ６に接続され、エミッタ端子が１次側の基準電圧端子ＧＮＤ１（以下、１次側回路グランド端子ＧＮＤ１ともいう。）に接続される。

出力電圧規制回路３８０は、電解コンデンサＣ１０の高電位側に接続される抵抗Ｒ３０、Ｒ４０と、ドレイン端子が抵抗Ｒ３０に接続され、ソース端子が２次側回路グランド端子ＧＮＤ２に接続され、ゲート端子が抵抗Ｒ４０に接続されるＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０と、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０のゲート端子−ソース端子間に接続される抵抗Ｒ４１と、ドレイン端子がＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０のゲート端子に接続され、ソース端子がＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０のソース端子に接続されるＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１と、このＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のゲート端子−ソース端子間に接続される抵抗Ｒ４３と、第二制御電源生成回路３４０とＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のゲート端子に接続される抵抗Ｒ４２と、を備える。

ＰＷＭ信号変換回路３９０は、信号線を介して、外部機器である調光器２０００に接続される。

ＰＷＭ信号変換回路３９０は、調光器２０００が出力する調光信号（例えば、オンデューティ比が可変するパルス幅変調信号（以下、ＰＷＭ信号ともいう。）。）或いは消灯信号（例えばＨＩＧＨ信号（一定電圧の信号））を受信し、調光信号のオンデューティ比に応じて、第一基準電圧設定器Ｖｓ１の基準電圧Ｖ１を可変する。

また、ＰＷＭ信号変換回路３９０は、調光器２０００から消灯信号を受信するときは、発振停止回路３５０のトランジスタＱ２１をオンにする。

次に、電源装置３００がＬＥＤ１４１を点灯させる動作について説明する。

電源装置３００は、交流電圧ＡＣが供給されると、起動抵抗Ｒ１を介して、電解コンデンサＣ２が充電され、電解コンデンサＣ２に充電される電圧が点灯制御回路ＩＣの起動電圧を超えると、点灯制御回路ＩＣが起動する。点灯制御回路ＩＣは、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチング制御を開始し、一次巻線Ｔ１に電流が流れる。

このとき、トランスＴＲの第一〜第三の二次巻線Ｔ２〜Ｔ４に電流が流れ、それぞれ二次電圧が発生する。よって、第一の二次巻線Ｔ２に接続されるコンデンサＣ１０が充電され、第二の二次巻線Ｔ３に接続される第一制御電源生成回路３３０により第一制御電源Ｖｃｃ１が生成され、第三の二次巻線Ｔ４に接続される第二制御電源生成回路３４０により、第二制御電源Ｖｃｃ２が生成される。

ＰＷＭ信号変換回路３９０、オペアンプＯＰ１は、第二制御電源Ｖｃｃ２が供給され、起動する。

このときＰＷＭ信号変換回路３９０に接続される外部機器（調光器２０００）から、ＬＥＤ１４１を点灯させる調光信号（ＰＷＭ信号）が入力されていると、この調光信号に応じて、基準電圧Ｖ１の電圧レベルを調整する。なお、調光信号がＰＷＭ信号変換回路３９０に入力されているとき、トランジスタＱ２１はオフ状態としている。

第一の２次巻線Ｔ２から出力される二次電圧は、ダイオードＤ１０によって整流され、電解コンデンサＣ１０によって平滑される。この電解コンデンサＣ１０によって平滑された平滑電圧は、接続されるＬＥＤ１４１を介して、検出抵抗Ｒ１０に電圧が印加される。

この検出抵抗Ｒ１０に印加される電圧は、接続されるＬＥＤ１４１に流れる電流に応じた電圧であるので、この検出抵抗Ｒ１０に印加される電圧は、抵抗Ｒ２５を介して、オペアンプＯＰ１に検出電圧として入力される。この入力された検出電圧が基準電圧Ｖ１より高いとき、オペアンプＯＰ１は出力電圧を下げてフォトダイオードＰＣ２−１に流れる電流を増加させ、検出電圧が基準電圧Ｖ１より低いとき、オペアンプＯＰ１は出力電圧を上げてフォトダイオードＰＣ２−１に流れる電流を減少させる。

フォトカプラＰＣ２のフォトダイオードＰＣ２−１は、フォトトランジスタＰＣ２−２に流れる電流に応じて動作する。点灯制御回路ＩＣのオン時間検出端子Ｐ５は、一定の所定電流を出力するように動作しており、フォトトランジスタＰＣ２−２が動作することによって、オン時間検出端子Ｐ５が出力する電圧が可変し、このオン時間検出端子Ｐ５が出力する電圧に応じて、点灯制御回路ＩＣはＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１をオンにするオンデューティ時間を決定する。

また、第二の２次巻線Ｔ３から出力される電圧は、抵抗Ｒ２及びダイオードＤ１を介して、点灯制御回路ＩＣのゼロクロス検出端子に入力される。点灯制御回路ＩＣは、ゼロクロス検出端子Ｐ２に入力される電圧（０ボルトとなるタイミング）によって、点灯制御回路ＩＣがＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１をオフするオフデューティ時間を決定する。

なお、このＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のオフデューティ時間は、ほぼ一定であることが多いため、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のオンデューティ時間を制御して、ＬＥＤ１４１に流れるＬＥＤ電流を制御していることが多い。

このように、電源装置３００は、調光器２０００からの調光信号に応じて、ＬＥＤ１４１を任意の明るさとなるように、接続されるＬＥＤ１４１に流れる電流を制御する。

ここで、ＬＥＤ１４１の順方向電圧と順方向電流との関係について説明する。
図４は、図３のＬＥＤの順方向電圧と順方向電流との関係を示す電気特性図である。

４８個に直列接続されたＬＥＤ１４１に印加する順方向電圧Ｖｆを０Ｖから徐々に電圧を上昇させていくと、１２０ＶまではＬＥＤ１４１に順方向電流Ｉｆが流れない、つまりＬＥＤ１４１は点灯しない状態である。

さらに、ＬＥＤ１４１に印加する順方向電圧Ｖｆを上昇させると、１２６Ｖのとき順方向電流Ｉｆが１８．２ｍＡとなり、この時点からＬＥＤ１４１が点灯し始める。さらに順方向電圧Ｖｆを上昇させると、急激にＬＥＤ１４１に順方向電流Ｉｆが流れ始めるようになる。なお、ＬＥＤ１４１に順方向電流Ｉｆが流れ始める最小電圧値を点灯最小電圧Ｖｆ（ｌｏｗ）ということとする。

なお、ＬＥＤ１４１の素子は、個々に固有の順方向電圧Ｖｆ、順方向電流Ｉｆの上限値を持っており、この順方向電圧Ｖｆ、順方向電流Ｉｆの上限値を超えると、ＬＥＤ１４１の素子の寿命が急激に短くなったり、最悪の場合、故障したりすることがある。

次に、電源装置３００がＬＥＤ１４１を消灯させる動作について説明する。
図５は、電源装置がＬＥＤを消灯させる動作を行うときの各回路の電圧波形を示すタイミングチャートである。図５（ａ）は、第二制御電源生成回路の出力電圧を示す電圧波形、図５（ｂ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０のゲート端子の電圧を示す電圧波形、図５（ｃ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のゲート端子の電圧を示す電圧波形、図５（ｄ）は、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ２１のゲート端子の電圧を示す電圧波形、図５（ｅ）は、点灯制御回路0ＩＣのオーバーボルテージ端子に入力される電圧波形、図５（ｆ）は、ＬＥＤ１４１に印加される電圧を示す電圧波形である。

まず、電源装置３００がＬＥＤ１４１を点灯している（図５、時間ｔ０〜時間ｔ１）とき、第二の制御電源生成回路３４０は第二制御電圧Ｖｃｃ２を出力しており、点灯制御回路ＩＣのＯＶＰ端子Ｐ４には、発振開始電圧Ｆｓｔよりも低い電圧（発振開始信号）が印加されており、また、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のゲート端子及びトランジスタＱ２１には電圧が印加されておらず、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１及びトランジスタＱ２１はオフ状態となっている。

このとき、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のゲート端子にはスイッチング信号（０Ｖと電圧Ｖ１ｏｎからなる矩形状の電圧信号）が入力され、ＬＥＤ１４１には、点灯最小電圧Ｖｆ（ｌｏｗ）を超える順方向電圧Ｖｆが印加されるので、ＬＥＤ１４１に電流が流れて点灯している。

次に、調光器２０００から出力される消灯信号がＰＷＭ信号変換回路３９０に入力される（時間ｔ１）と、ＰＷＭ信号変換回路３９０はトランジスタＱ２１をオンにし、第二制御電圧Ｖｃｃ２が抵抗Ｒ２２を介してフォトカプラＰＣ１のフォトダイオードＰＣ１−１に電流が流し、フォトトランジスタＰＣ１−２をオンにする。

フォトトランジスタＰＣ１−２がオンになると、第二の２次巻線Ｔ３の電圧が抵抗Ｒ２→ダイオードＤ２→抵抗Ｒ３→フォトトランジスタＰＣ１−２→抵抗Ｒ４→抵抗Ｒ５・コンデンサＣ３のループで電流が流れ、コンデンサＣ３が徐々に充電（時間ｔ１〜時間ｔ２）される。このコンデンサＣ３に充電された電圧が点灯制御回路ＩＣのＯＶＰ端子Ｐ４に印加され、印加される電圧が発振停止電圧Ｆｏｆｆのとき、点灯制御回路ＩＣは、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングを停止する（時間ｔ２）。

ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングが停止するとトランスＴＲの１次巻線Ｔ１に電流が流れないため、第一〜第三の２次巻線Ｔ２〜Ｔ３には、二次電圧が発生しない。

したがって、第二制御電源生成回路３４０は、第二制御電源Ｖｃｃ２を生成することができなくなるので、電解コンデンサＣ２０に充電された電荷は徐々に放電され、電解コンデンサＣ２０（第二制御電源Ｖｃｃ２）の電圧が低下していく（時間ｔ２〜時間ｔ４）。

このとき、同時に電解コンデンサＣ１０に充電されている電荷が放電されて電圧が低下し、ＬＥＤ１４１が点灯する最低電圧である点灯最小電圧Ｖｆ（ｌｏｗ）を下回る（図５（ｆ）に示すＡ点）と、ＬＥＤ１４１が消灯する。

さらに、電解コンデンサＣ２０の電荷が放電され電圧が低下すると、抵抗Ｒ４２、Ｒ４３で分圧されたＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のゲート電圧が低くなり、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のオン状態が維持できなくなる。

ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１がオフになると、コンデンサＣ１０の電圧を抵抗Ｒ４０、Ｒ４１で分圧した分圧電圧がＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０のゲート端子に印加され、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０がオン（時間ｔ４）になる。

したがって、電解コンデンサＣ１０に充電されている電荷の急速な放電が開始（時間ｔ４〜時間ｔ５）される。

さらに電解コンデンサＣ２０の電荷が放電されると、抵抗Ｒ２２を介してフォトダイオードＰＣ１−１に流れる電流が少なくなっていく。

そのため、フォトトランジスタＰＣ１−２が徐々にオフになっていき、点灯制御回路ＩＣのＯＶＰ端子Ｐ４に印加される電圧が減少していく（時間ｔ５〜時間ｔ６）。

このＯＶＰ端子Ｐ４に印加される電圧が、発振開始電圧Ｆｓｔに達すると、点灯制御回路ＩＣは、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングを開始（時間ｔ６）する。

ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングが開始されると一次巻線Ｔ１に電流が流れ始め、第一〜第三の２次巻線Ｔ２〜Ｔ４にも電流が流れ、第一の２次巻線Ｔ２が２次電圧を発生するので、電解コンデンサＣ１０を充電し始め、同時に第二制御電源生成回路３４０は、第二制御電源Ｖｃｃ２を生成（時間ｔ６〜時間ｔ７）し始める。

このとき、制御電源Ｖｃｃ２が出力電圧規制回路３８０に入力されるが、制御電源Ｖｃｃ２の電圧値は急激に上昇せずに徐々に上昇する。したがって、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１がスイッチングを開始した直後の抵抗Ｒ５０、Ｒ５１で分圧された分圧電圧は、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のゲート電圧まで達していないため、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１はオフの状態を維持している。

ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１がオフ状態を維持しているとき、電解コンデンサＣ１０の電圧は抵抗Ｒ４０、Ｒ４１で分圧され、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３０をオンにし続けるので、電解コンデンサＣ１０と並列に、抵抗Ｒ３０、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１のドレイン端子−ソース端子が電気的に接続された状態となる。

つまり、抵抗Ｒ３０、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１によって、第一の２次巻線Ｔ２の出力側のインピーダンスが下がるので、第一の２次巻線Ｔ２によって出力する二次電圧によって電解コンデンサＣ１０を充電する充電時間が、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ３１がオフの状態と比較して長く、電解コンデンサＣ１０の電圧上昇が緩やかになる。

引き続き、調光器２０００からＰＷＭ信号変換回路３９０に消灯信号が出力されている場合、ＰＷＭ信号変換回路３９０は、トランジスタＱ２１をオンにするので、第二制御電源Ｖｃｃ２から抵抗Ｒ２２→フォトダイオードＰＣ１−１に電流が流れ、フォトトランジスタＰＣ１−２をオンにする。

したがって、第一制御電源Ｖｃｃ１からフォトトランジスタＰＣ１−２のコレクタ−エミッタ間→抵抗Ｒ４→抵抗Ｒ５及びコンデンサＣ３に電流が流れ、コンデンサＣ３の充電を開始する。

コンデンサＣ３が充電されると、再びコンデンサＣ３の電圧は発振停止電圧Ｆｏｆｆに達するので、点灯制御回路ＩＣはＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングを停止（時間ｔ７〜時間ｔ８）する。

つまり、電解コンデンサＣ１０に充電される電圧が、点灯最小電圧Ｖｆ（ｌｏｗ）に達する前に、再び電解コンデンサＣ１０の電荷が放電されることになり、ＬＥＤ１４１に電流が流れることがない。

以降、電源装置３００は、時間ｔ６〜時間ｔ８における動作を繰り返し、ＬＥＤ１４１を消灯状態に維持（時間ｔ８〜時間ｔ１０）する。

この実施の形態では、電源装置３００は、時間ｔ６〜時間ｔ８における動作を繰り返すことによって充電される電解コンデンサＣ１０の電圧（以下、ＬＥＤ１４１が消灯しているときの電解コンデンサＣ１０の電圧を消灯電圧Ｖｌｏという。）を３０Ｖ〜８０Ｖに設定することが望ましい。なお、消灯電圧Ｖｌｏは、電源装置３００に接続される光源１４０の仕様（光源１４０を構成するＬＥＤ１４１の個数或いは、ＬＥＤ１４１の順方向電圧Ｖｆ）に応じて設定される。

このように、点灯制御回路ＩＣの再起動を繰り返し行うが、出力電圧規制回路３８０によって、電解コンデンサＣ１０に充電される電圧をＬＥＤ１４１の順方向電圧Ｖｆよりも低い電圧に維持するので、ＬＥＤ１４１に電流が流れず、ＬＥＤ１４１が点灯しない状態を維持することができる。

また、抵抗Ｒ５に並列に接続されるコンデンサＣ３に充電される電荷が放電されるまでの期間、点灯制御回路ＩＣのＯＶＰ端子Ｐ４に電圧をかけ続けることができるので、起動抵抗Ｒ１によって、電解コンデンサＣ２が点灯制御回路ＩＣの起動電圧に達しても、点灯制御回路ＩＣは直ぐにＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１をスイッチングすることはない。そのため、点灯制御回路ＩＣがＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１を再びスイッチング開始するまでのインターバール期間を長くすることができるので、省エネルギー化を図ることができる。

また、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１がスイッチングしているとき、第一制御電源Ｖｃｃ１、第二制御電源Ｖｃｃ２を第二、第三の２次巻線Ｔ３、Ｔ４の出力電力に基づいて生成するようにしているので、例えば、抵抗分圧などによって、一次側の高い電圧から低い制御電源の電圧を生成する方式よりもロスが少なく、電源装置３００の全体の消費電力を抑えることができる。

なお、本実施の形態の照明器具１０００は、照明器具１０００に光源１４０を内蔵する場合について説明したが、照明器具１０００から光源１４０を着脱可能にするようにしてもよい。

また、本実施の形態では、整流平滑回路３１０が、ダイオードブリッジＤＢとコンデンサＣ１によって構成されるコンデンサインプット形整流回路である場合を説明したが、昇圧チョッパー回路あるいは降圧チョッパー回路などで構成しても構わない。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１の変形例である。
実施の形態１は、点灯制御回路ＩＣの動作停止、再起動を繰り返すことによって、ＬＥＤ１４１の消灯状態を維持する方式について説明したが、本実施の形態では、点灯制御回路ＩＣの動作を停止することなく、ＬＥＤ１４１の消灯状態を維持する方式について説明する。
また、本実施の形態において、実施の形態１と同様の構成については同じ符号を付して説明を省略し、実施の形態１と異なる構成、動作について詳細に説明する。

照明器具１０００ａは、灯体ユニット１００と、この灯体ユニット１００から引き出される電線２００を介して、物理的、電気的に接続される電源装置３００ａと、この電源装置３００ａを収納する電源ケース４００とを有する。

電源装置３００ａは、入力される交流電圧ＡＣを直流電圧に変換して平滑電圧を生成する整流平滑回路３１０と、この整流平滑回路３１０が生成した平滑電圧を入力し、接続されるＬＥＤ１４１に定電流を供給するスイッチング電源回路３２０と、このスイッチング電源回路３２０に接続される第一制御電源生成回路３３０と、同じくスイッチング電源回路３２０に接続される第二制御電源生成回路３４０と、第一制御電源生成回路３３０および第二制御電源生成回路３５０に接続される発振停止回路３５０と、スイッチング電源回路３２０に接続されるフィードバック回路３６０と、このフィードバック回路３６０に接続されるオン時間制御回路３７０ａと、スイッチング電源回路３２０に接続される出力電圧検出回路３８０ａと、この出力電圧検出回路３８０ａとオン時間制御回路３７０ａに接続される出力電圧判定回路３８０ｂと、発振停止回路３５０およびフィードバック回路３６０に接続されるＰＷＭ信号変換回路３９０と、を有する。

オン時間制御回路３７０ａは、点灯制御回路ＩＣのオン時間検出端子Ｐ５に接続される抵抗Ｒ６、Ｒ７と、この抵抗Ｒ６とフィードバック回路３６０に接続されるフォトカプラＰＣ２と、抵抗Ｒ７と出力電圧判定回路３８０ｂに接続されるフォトカプラＰＣ３からなる。

フォトカプラＰＣ３は、電流が流れると発光するフォトダイオードＰＣ３−１と、このフォトダイオードＰＣ３−１が発する光に応じて動作するフォトトランジスタＰＣ３−２を備える。

フォトダイオードＰＣ３−１は、アノード端子が第二制御電源生成回路３４０（第二制御電源Ｖｃｃ２）に接続され、カソード端子が出力電圧判定回路３８０ｂに接続される。

フォトトランジスタＰＣ３−２は、コレクタ端子が抵抗Ｒ７に接続され、エミッタ端子が１次側の基準電圧端子ＧＮＤ１に接続される。

出力電圧検出回路３８０ａは、２つの直列接続された抵抗Ｒ５０、Ｒ５１からなる。

出力電圧判定回路３８０ｂは、抵抗Ｒ５０と抵抗Ｒ５１の中点に接続される抵抗Ｒ５２と、この抵抗Ｒ５２にマイナス入力端子が接続されるオペアンプＯＰ２と、オペアンプＯＰ２のマイナス入力端子と出力端子に接続され、直列接続された抵抗Ｒ５３およびコンデンサＣ５１と、オペアンプＯＰ２の出力端子に接続される抵抗Ｒ５４と、オペアンプＯＰ２のプラス入力端子に接続される第二基準電圧設定器Ｖｓ２と、を備える。

基準電圧設定器Ｖｓ２は、ＰＷＭ信号変換回路３９０が点灯状態信号（ＬＯＷ信号）を出力するときは、基準電圧Ｖ２を第一基準値Ｖ２１に切り替え、ＰＷＭ信号変換回路３９０が消灯状態信号（ＨＩＧＨ信号）を出力するときは、基準電圧Ｖ２を第二基準値Ｖ２２に切り替える。なお、第一基準値Ｖ２１は、第二基準値Ｖ２２よりも高い値（電圧値）に設定されている。

次に、電源装置３００ａの動作について説明する。なお、電源装置３００ａがＬＥＤ１４１を点灯させる動作は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。

まず、ＰＷＭ信号変換回路３９０に調光器２０００から消灯信号（ＨＩＧＨ信号）が入力されると、トランジスタＱ２１をオンにするとともに、オペアンプＯＰ２の基準電圧Ｖ２を第一基準値Ｖ２１から第二基準値Ｖ２２に変更する。

トランジスタＱ２１がオンになると、第二制御電源Ｖｃｃ２からの電流が抵抗Ｒ２２を介してフォトカプラＰＣ２のフォトダイオードＰＣ２−１に電流が流れ、フォトトランジスタＰＣ２−２をオンにする。フォトトランジスタＰＣ２−２がオンになると、第一制御電源Ｖｃｃ１からフォトトランジスタＰＣ２−２を介して、抵抗Ｒ４、Ｒ５に電流が流れる。このとき抵抗Ｒ５に電圧が発生し、点灯制御回路ＩＣのＯＶＰ端子Ｐ４に電圧を印加し、点灯制御回路ＩＣはＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチングを停止する。

したがって、トランスＴＲの一次巻線Ｔ１には電流が流れず、第一〜第三の２次巻線Ｔ２〜Ｔ４に電流が流れない。

次に、起動抵抗Ｒ１を介して電解コンデンサＣ２が充電され、電解コンデンサＣ２に充電される電圧が点灯制御回路ＩＣの起動電圧を超えると、点灯制御回路ＩＣは再び動作（ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のスイッチング）を開始する。

点灯制御回路ＩＣが動作を開始してＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１をスイッチングすると一次巻線Ｔ１に電流が流れ、第一〜第三の２次巻線Ｔ２〜Ｔ４に電流が流れ、それぞれ二次電圧を出力する。

したがって、第一の２次巻線Ｔ２に接続される電解コンデンサＣ１０が充電され始めるが、この電解コンデンサＣ１０の電圧は、電圧検出回路３８０ａによって監視されており、電解コンデンサＣ１０の電圧に比例する電圧検出信号をオペアンプＯＰ２に出力する。

オペアンプＯＰ２は、この電圧検出信号と基準電圧Ｖ２（第二基準値Ｖ２２）とを比較し、その結果を出力する。つまり、この電圧検出電圧が基準電圧Ｖ２より高いとき、オペアンプＯＰ２は出力電圧を下げてフォトダイオードＰＣ３−１に流れる電流を増加させ、検出電圧が基準電圧Ｖ２より低いとき、オペアンプＯＰ２は出力電圧を上げてフォトダイオードＰＣ３−１に流れる電流を減少させる。

フォトカプラＰＣ３のフォトダイオードＰＣ３−１は、フォトトランジスタＰＣ３−２に流れる電流に応じて動作する。点灯制御回路ＩＣのオン時間検出端子は、一定の所定電流を出力するように動作しており、フォトトランジスタＰＣ３−２が動作することによって、オン時間検出端子Ｐ５が出力する電圧が可変し、このオン時間検出端子Ｐ５が出力する電圧に応じて、点灯制御回路ＩＣはＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１をオンにするオンデューティ時間を決定する。

このときＬＥＤ１４１に電流が流れないため、検出抵抗Ｒ１０には電圧が発生しない。
そのため、オペアンプＯＰ１のマイナス端子に入力される検出電圧は、基準電圧Ｖ１に達しないので、オペアンプＯＰ１は、出力電圧を上げてフォトダイオードＰＣ１に流れる電流を減少させ、フォトトランジスタＰＣ１−２のコレクタ端子−エミッタ端子に流れる電流は微少電流となる。

したがって、抵抗Ｒ６にも電流が僅かに流れるが、抵抗Ｒ７に流れる電流のほうが遥かに大きいため、オン時間検出端子Ｐ５の電圧は、抵抗Ｒ７に流れる電流による影響が大きい。

つまり、ＬＥＤ１４１を消灯しているときは、出力電圧判定回路３８０ｂがフォトカプラＰＣ３を制御することによって、点灯制御回路ＩＣがＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１をスイッチングするオンデューティが決定されることになる。

このように、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のオンデューティを変更することによって、一次巻線Ｔ１に電流が流れる期間が短くなり、第一の２次巻線Ｔ２に発生する電圧は低く抑えられる。

したがって、電解コンデンサＣ１０に充電される電圧は、ＬＥＤ１４１の順方向電圧Ｖｆよりも低い電圧に維持され、ＬＥＤ１４１は消灯状態を維持することができる。

このように、出力電圧検出回路３８０ａ、出力電圧判定回路３８０ｂを用いることによって、電解コンデンサＣ１０の電圧をＬＥＤ１４１の順方向電圧Ｖｆ（点灯最小電圧Ｖｆ（ｌｏｗ））よりも低い電圧にして、ＬＥＤ１４１を消灯させることができる。

また、出力電圧判定回路３８０ｂ（第二基準電圧設定器Ｖｓ２）の基準電圧Ｖ２を第一基準値Ｖ２１、第二基準値Ｖ２２に切り替えるようにしているので、第一基準値Ｖ２１を電源装置３００ａを構成する回路部品、或いは接続されるＬＥＤ１４１を保護するための電圧値に設定することもできる。

例えば、ＬＥＤ１４１を点灯させるための電源装置３００ａは、定電流回路構成であることが多い。したがって、電源装置３００ａにＬＥＤ１４１が接続されなかったり、直列接続されるＬＥＤ１４１の数が多くなったりすると、電源装置３００ａが出力する出力電圧が高くなる。

電源装置３００ａの出力電圧が異常に上昇した場合、電源装置３００ａを構成する回路部品にストレスがかかったり、出力電圧が高い状態のときにＬＥＤ１４１が接続されるとＬＥＤ１４１に過電圧がかかって破壊してしまったりすることがある。

しかしながら、基準電圧Ｖ２の第一基準値Ｖ２１を、電源装置３００ａを構成する回路部品あるいは接続されるＬＥＤ１４１を保護するための電圧に設定すれば、電源装置３００ａを構成する回路部品あるいは接続されるＬＥＤ１４１を保護することができる。

このように、基準電圧Ｖ２を第一基準値Ｖ２１と第二基準値Ｖ２２とを切り替えるようにしているので、ＬＥＤ１４１を消灯させる機能を持たせながら、電源装置３００ａを構成する回路部品あるいは接続されるＬＥＤ１４１を保護する機能を共通の回路で構成することができる。したがって、電源装置３００ａの回路構成が簡略化され、回路部品を少なくすることができる。

また、第三の２次巻線Ｔ４を一次巻線Ｔ１とは逆方向（フォワード型）に巻いているため、第三の２次巻線Ｔ４に発生する電圧は、一次巻線Ｔ１に印加される電圧に依存する。そのため、第一の２次巻線Ｔ２に発生する電圧を低く抑えるために、ＭＯＳ−ＦＥＴ Ｑ１のデューティを変更しても、第三の２次巻線Ｔ４に発生する電圧は影響を受けることがない。

したがって、第二制御電源生成回路３４０は、制御電源Ｖｃｃ２を生成し続けることができるので、点灯制御回路ＩＣ、オン時間制御回路３７０ａ、出力電圧判定回路３８０ｂおよびＰＷＭ信号変換回路３９０を動作させ続けることができ、ＬＥＤ１４１を消灯状態に維持することができる。

１００ 灯体ユニット、１１０ 灯体、１２０ 取付バネ、１３０ 放熱フィン、１４０ 光源、１４１ ＬＥＤ、１４２ プリント基板、２００ 電線、３００、３００ａ 電源装置、３１０ 整流平滑回路、３２０ スイッチング電源回路、３３０ 第一制御電源生成回路、３４０ 第二制御電源生成回路、３５０ 発振停止回路、３６０ フィードバック回路、３７０、３７０ａ オン時間制御回路、３８０ 出力電圧規制回路、３８０ａ 出力電圧検出回路、３８０ｂ 出力電圧判定回路、３９０ ＰＷＭ信号変換回路、ＧＮＤ１ １次側の基準電圧端子（１次側回路グランド端子）、ＧＮＤ２ ２次側の基準電圧端子（２次側回路グランド端子）、Ｖｓ１ 第一基準電圧設定器、Ｖ１ 基準電圧、Ｖｓ２ 第二基準電圧設定器、Ｖ２ 基準電圧、４００ 電源ケース、４１０ ベースケース、４２０ カバーケース、１０００、１０００ａ 照明器具、２０００ 調光器、ＡＣ 交流電圧、ＤＢ ダイオードブリッジ、ＩＣ 点灯制御回路、ＴＲ トランス、Ｄ１０、Ｄ２０ ダイオード、Ｒ１ 起動抵抗、Ｒ１０ 検出抵抗、Ｑ１ スイッチング素子（ＭＯＳ−ＦＥＴ）、Ｐ１ スイッチング出力端子、Ｐ２ ゼロクロス検出端子、Ｐ３ 制御電源端子（Ｖｃｃ端子）、Ｐ４ オーバーボルテージ検出端子（ＯＶＰ端子、保護端子）、Ｐ５ オン時間検出端子、Ｔ１ １次巻線、Ｔ２ 第一の２次巻線、Ｔ３ 第二の２次巻線、Ｔ４ 第三の２次巻線、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ１０、Ｃ２０ 電解コンデンサ、Ｃ２１、Ｃ５１ コンデンサ、Ｄ１、Ｄ２ ダイオード、ＤＺ１、ＤＺ２０ ツェナーダイオード、Ｑ２０、Ｑ２１ トランジスタ、Ｖｃｃ２ 第二制御電源（第二制御電圧Ｖｃｃ２）、ＰＣ１〜ＰＣ３ フォトカプラ、ＰＣ１−１〜ＰＣ３−１ フォトダイオード、ＰＣ１−２〜ＰＣ３−３ フォトトランジスタ、Ｖｓ１ 第一基準値設定部、ＧＮＤ１ １次側の基準電圧端子（１次側回路グランド端子）、ＧＮＤ２ ２次側の基準電圧端子（２次側回路グランド端子）、Ｑ３０、Ｑ３１ ＭＯＳ−ＦＥＴ、Ｒ２〜Ｒ７、Ｒ２０〜Ｒ２５、Ｒ３０、Ｒ４０〜Ｒ４３、Ｒ５０〜Ｒ５４ 抵抗、ＯＰ１、ＯＰ２ オペアンプ、Ｖｓ２ 第二基準電圧設定器、Ｖ２ 基準電圧、Ｖ２１ 第一基準値、Ｖ２２ 第二基準値。

Claims (3)

1. 光源に直流電力を供給する電源装置において、
   １次巻線、２次巻線を有する絶縁型のトランスと、
   前記１次巻線に直列に接続される第一スイッチング素子と、
   前記２次巻線に接続されるコンデンサと、
   外部からの外部信号を受信し、この外部信号が消灯を示す消灯信号であるとき、発振停止信号を出力する調光信号変換回路と、
   前記コンデンサに接続される第二スイッチング素子を有し、前記調光信号変換回路に前記消灯信号が入力されているとき、前記第二スイッチング素子をオンにして、前記２次巻線に発生する２次電圧まで前記コンデンサを第一の充電時間で充電させ、前記調光信号変換回路に前記消灯信号が入力されていないとき、前記第二スイッチング素子をオフにして、前記２次巻線に発生する２次電圧まで前記コンデンサを充電する充電時間を前記第一の充電時間よりも長い第二の充電時間とする出力電圧規制回路と、
   前記第一スイッチング素子のスイッチングを制御するとともに、前記発振停止信号に基づいて、前記第一スイッチング素子のスイッチングを停止する点灯制御回路と、
   前記第一スイッチング素子が発振しているときに制御電源を生成し、前記制御電源を前記調光信号変換回路に供給する制御電源回路と、
   を有することを特徴とする電源装置。
2. 光源に直流電力を供給する電源装置において、
   １次巻線、２次巻線を有する絶縁型のトランスと、
   前記１次巻線に直列に接続される第一スイッチング素子と、
   前記２次巻線に接続されるコンデンサと、
   前記第一スイッチング素子のスイッチングを制御する点灯制御回路と、
   外部からの外部信号を受信し、この外部信号が消灯を示す消灯信号であるとき、発振停止信号を出力する調光信号変換回路と、
   前記コンデンサに接続され、前記コンデンサに充電される電圧を検出するとともに、この検出した電圧に基づく電圧検出信号を出力する出力電圧検出回路と、
   前記発振停止信号が入力されているとき、前記出力電圧検出回路が検出する電圧検出信号と基準電圧とを比較して、前記コンデンサに充電される電圧が、前記光源を点灯させる最小電圧よりも低くなるように、前記点灯制御回路を介して前記第一スイッチング素子のオンデューティ比および／またはスイッチング周波数を制御する出力電圧判定回路と、
   前記第一スイッチング素子が発振しているときに制御電源を生成し、前記制御電源を前記調光信号変換回路に供給する制御電源回路と、
   を有することを特徴とする電源装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の電源装置と、
   前記電源装置に接続される光源と、
   を有することを特徴とする照明器具。

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