JP2020107432A - 電源装置、負荷駆動システム、及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】回路構成の簡素化を図る。【解決手段】電源装置１は、電気的に並列接続された複数の直流電源回路１０と、複数の直流電源回路１０と一対一に対応し、対応する複数の直流電源回路１０のそれぞれの出力端子１０１と順方向に電気的に接続された複数のＭＯＳＦＥＴ１１とを備える。電源装置１は、複数のＭＯＳＦＥＴ１１と一対一に対応して複数のＭＯＳＦＥＴ１１のそれぞれをオン・オフする複数の駆動回路１２を備える。複数の直流電源回路１０の各々は、入力端子１００と出力端子１０１を電気的に絶縁するためのトランスＴ１を有するスイッチング電源回路１０２を有する。駆動回路１２は、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に誘起される電圧Ｖｎ３で動作し、電圧Ｖｎ３がしきい値以上のときにＭＯＳＦＥＴ１１をオンする。駆動回路１２は、電圧Ｖｎ３がしきい値未満のときにＭＯＳＦＥＴ１１をオフする。【選択図】 図１

Description

本開示は、電源装置、負荷駆動システム、及び照明システムに関する。より詳細には、本開示は、負荷に対して電気的に並列接続された複数の電源回路を備える電源装置、前記電源装置と前記負荷を有する負荷駆動システム、前記電源装置と前記負荷である照明負荷を有する照明システムに関する。

従来例として、特許文献１記載の直流電源装置を例示する。特許文献１記載の従来例は、複数の直流電源部と、これら複数の直流電源部の出力端子に対して逆流阻止用のダイオードを介して接続され、かつ隣接する直流電源部の負極と正極をそれぞれ接続する複数のスイッチ回路とを備える。さらに、特許文献１記載の従来例は、これら複数のスイッチ回路を選択的に制御し、複数の直流電源部を直列、並列又は直並列に接続する制御回路を備える。逆流阻止用のダイオードは、電界効果トランジスタの寄生ダイオードである。電界効果トランジスタは、制御回路から出力されるゲート制御信号によってオン状態とオフ状態が切り替えられる。特許文献１記載の従来例では、逆流阻止用のダイオードとして電界効果トランジスタの寄生ダイオードが用いられることにより、単独の回路部品であるダイオードが用いられる場合に比べて順方向の電圧降下を下げて損失の低減を図っている。

特開２００３−３０４６８８号公報

ところで、特許文献１記載の従来例では、いずれかの直流電源部の出力端子が短絡したとき、電界効果トランジスタの寄生ダイオードによって電流の逆流を防いでいる。特許文献１記載の従来例では、マイクロプロセッサ又は論理回路からなる制御回路によって電界効果トランジスタをオン・オフ制御している。しかしながら、このような電源装置（直流電源装置）では回路構成の簡素化が望まれており、特許文献１記載の従来例では回路構成の簡素化が図りにくかった。

本開示の目的は、回路構成の簡素化を図ることができる電源装置、負荷駆動システム、及び照明システムを提供することである。

本開示の一態様に係る電源装置は、それぞれの出力端子同士が負荷に対して電気的に並列接続された複数の直流電源回路を備える。前記電源装置は、前記複数の直流電源回路と一対一に対応し、対応する前記複数の直流電源回路のそれぞれの前記出力端子と順方向に電気的に接続された複数の半導体スイッチング素子を備える。前記電源装置は、前記複数の半導体スイッチング素子と一対一に対応し、対応する前記複数の半導体スイッチング素子のそれぞれをオン・オフする複数の駆動回路を備える。前記複数の直流電源回路の各々は、入力端子と前記出力端子を電気的に絶縁するためのトランスを有するスイッチング電源回路を有する。前記駆動回路は、前記トランスの補助巻線に誘起される電圧で動作し、前記電圧がしきい値以上のときに前記半導体スイッチング素子をオンする。前記駆動回路は、前記電圧が前記しきい値未満のときに前記半導体スイッチング素子をオフする。

本開示の一態様に係る負荷駆動システムは、前記電源装置と、前記電源装置によって駆動される一つ以上の負荷とを有する。

本開示の一態様に係る照明システムは、前記電源装置と、前記電源装置によって駆動される一つ以上の照明負荷とを有する。

本開示の電源装置、負荷駆動システム、及び照明システムは、回路構成の簡素化を図ることができるという効果がある。

図１は、本開示の実施形態に係る電源装置１の回路構成、負荷駆動システム及び照明システムのシステム構成を示す構成図である。 図２は、同上の電源装置の要部の回路構成図である。 図３は、同上の照明システムのシステム構成図である。 図４Ａは、同上の電源装置における第１の直流電源回路の出力電流のタイムチャートである。図４Ｂは、同上の電源装置における第２の直流電源回路の出力電流のタイムチャートである。図４Ｃは、同上の電源装置における第３の直流電源回路の出力電流のタイムチャートである。図４Ｄは、同上の電源装置のトータルの出力電流のタイムチャートである。 図５は、同上の変形例の照明システムのシステム構成図である。

本開示の実施形態に係る電源装置、負荷駆動システム及び照明システムについて、図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例にすぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

実施形態に係る負荷駆動システム２は、図１に示すように、実施形態に係る電源装置１と、電源装置１によって駆動される一つ以上の負荷２０とを有する。負荷２０は、例えば、照明負荷（照明器具３０）である。負荷２０が照明負荷３０である場合の負荷駆動システム２が照明システム３の実施形態に相当する。以下の説明では、負荷２０が照明負荷（照明器具３０）であり、負荷駆動システム２が照明システム３に相当する場合について説明する。ただし、負荷２０は照明負荷に限定されないが、おおむね定電圧特性（負荷電流の変化に対して負荷電圧の変化が十分に小さくなるような電圧−電流特性）を有する負荷であることが好ましい。

照明器具３０は、複数（図示例では３個）のＬＥＤ（Light Emitting Diode）３００を有する。これら複数のＬＥＤ３００は、電気的に直列接続されている。なお、照明器具３０は、ＬＥＤ３００に代えて有機エレクトロルミネッセンス素子又は半導体レーザなどの固体光源を有していても構わない。

電源装置１は、例えば、商用の電力系統４から供給される交流電力を直流電力に電力変換して照明負荷（照明器具３０）に供給する。電源装置１は、図１に示すように、複数（図示例では３つ）の直流電源回路１０と、複数（直流電源回路１０と同数）の半導体スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１）と、複数（ＭＯＳＦＥＴ１１と同数）の駆動回路１２とを備える。以下の説明においては、３つの直流電源回路１０を区別するために、第１の直流電源回路１０Ａ、第２の直流電源回路１０Ｂ、及び第３の直流電源回路１０Ｃと呼ぶ場合がある。ただし、３つの直流電源回路１０は共通の回路構成を有しているので、図１においては１つの直流電源回路１０（第１の直流電源回路１０Ａ）についてのみ、詳細な回路構成を図示する。

直流電源回路１０は、一対の入力端子１００、一対の出力端子１０１、第１整流回路ＤＢ１、第２整流回路ＤＢ２、スイッチング電源回路１０２、ＰＦＣ回路１０３、異常検出回路１３、第１制御回路１５及び第２制御回路１６を有する。一対の入力端子１００は、電力系統４の正極及び負極と一対一に電気的に接続される。一対の出力端子１０１は、照明器具３０の正極及び負極と一対一に電気的に接続される。つまり、３つの直流電源回路１０は、電力系統４及び照明器具３０に対して、電気的に並列接続されている。

第１整流回路ＤＢ１はダイオードブリッジである。第１整流回路ＤＢ１の一対の交流入力端子のそれぞれに電力系統４の正極及び負極が一つずつ電気的に接続される。第１整流回路ＤＢ１の脈流出力端子間に平滑用のコンデンサＣ０が電気的に接続される。電力系統４から入力される交流電圧は、第１整流回路ＤＢ１で全波整流された後にコンデンサＣ０により平滑される。

コンデンサＣ０の両端にＰＦＣ（Power Factor Correction：力率改善）回路１０３が電気的に接続される。ＰＦＣ回路１０３は、チョークコイルＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１及び平滑コンデンサＣ１を有する。ＰＦＣ回路１０３は、コンデンサＣ０の両端電圧を昇圧することで力率（Power Factor）を改善する。スイッチング素子Ｑ１は、第１制御回路１５によってスイッチングされる。第１制御回路１５は、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を定電圧化するようにスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御する。

スイッチング電源回路１０２は、ＰＦＣ回路１０３の出力電圧（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）を、照明負荷（照明器具３０）が必要とする直流電圧に降圧する。実施形態におけるスイッチング電源回路１０２は、いわゆるＬＬＣ電流共振コンバータである。スイッチング電源回路１０２は、２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を電気的に直列接続したハーフブリッジ回路と、共振用のコンデンサＣ２及びインダクタＬ２と、トランスＴ１と、第２整流回路ＤＢ２と、平滑用のコンデンサＣ３とを有する。下アームのスイッチング素子Ｑ３に、共振用のコンデンサＣ２、インダクタＬ２及びトランスＴ１の１次巻線Ｎ１が電気的に直列接続される。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２の両端が第２整流回路ＤＢ２の一対の交流入力端子と電気的に接続される。第２整流回路ＤＢ２の一対の脈流出力端子に平滑用のコンデンサＣ３が電気的に直列接続される。コンデンサＣ３の両端が一対の出力端子１０１と一つずつ電気的に直列接続される。

２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３は、第２制御回路１６によってスイッチングされる。第２制御回路１６は、２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３をＰＦＭ（Pulse Frequency Modulation：パルス周波数変調）制御することにより、ＰＦＣ回路１０３から入力される直流電圧を矩形波のパルス状の電圧に変換する。そして、共振用のコンデンサＣ２、インダクタＬ２及びトランスＴ１の１次巻線Ｎ１の直列共振回路により、前記パルス状の電圧が、ＰＦＭ制御のスイッチング周波数に応じた周波数の正弦波電圧に変換される。この正弦波電圧は、トランスＴ１によって降圧され、第２整流回路ＤＢ２で全波整流された後、コンデンサＣ３で平滑化されて直流電圧に変換される。

直流電源回路１０の一対の出力端子１０１のうち、高電位側（正極）の出力端子１０１にＭＯＳＦＥＴ１１のソースが電気的に接続されている。そして、ＭＯＳＦＥＴ１１のドレインが照明負荷（照明器具３０）の正極と電気的に接続されている。なお、ＭＯＳＦＥＴ１１は、エンハンスメント形のＮチャネルＭＯＳＦＥＴであり、ソースとドレインの間に寄生ダイオードが存在する。

駆動回路１２は、ＭＯＳＦＥＴ１１のゲート・ソース間電圧を調整することによってＭＯＳＦＥＴ１１のオン・オフを制御する。駆動回路１２は、直流電源回路１０のトランスＴ１の補助巻線Ｎ３に誘起される電圧Ｖｎ３で動作し、電圧Ｖｎ３がしきい値以上のときにＭＯＳＦＥＴ１１をオンする。また、駆動回路１２は、電圧Ｖｎ３がしきい値未満のときにＭＯＳＦＥＴ１１をオフする。駆動回路１２に入力される電圧Ｖｎ３は、ダイオードＤ２で半波整流され、かつ、コンデンサＣ４で平滑されている。そして、補助巻線Ｎ３に電圧が誘起されなければ、コンデンサＣ４の充電電荷が抵抗器Ｒ２を介して放電され、電圧Ｖｎ３がしきい値未満に低下する。

また、直流電源回路１０は、異常検出回路１３を有する。異常検出回路１３は、スイッチング電源回路１０２と低電位側（負極）の出力端子１０１の間に挿入されている抵抗器Ｒ１の両端電圧を検出する。異常検出回路１３は、抵抗器Ｒ１の両端電圧をしきい値と比較し、両端電圧がしきい値未満であるときに異常の発生を検出する。直流電源回路１０及び電源装置１に異常の発生がなければ、スイッチング電源回路１０２の出力電流（負荷電流）が抵抗器Ｒ１に流れることで抵抗器Ｒ１の両端電圧がしきい値を上回る。そのため、異常検出回路１３が異常の発生を検出することはない。一方、直流電源回路１０又は電源装置１に何らかの故障が発生、例えば、スイッチング電源回路１０２のコンデンサＣ３が短絡故障した場合、抵抗器Ｒ１に電流が流れないために抵抗器Ｒ１の両端電圧がしきい値を下回る。異常検出回路１３は、抵抗器Ｒ１の両端電圧がしきい値を下回ったことで異常の発生を検出し、かつ、異常の発生を検出したことを第２制御回路１６に伝える。具体的には、異常検出回路１３と第２制御回路１６がフォトカプラＰＣによって接続されており、異常検出回路１３は、フォトカプラＰＣを通して異常発生の検出を第２制御回路１６に伝える。第２制御回路１６は、異常検出回路１３から異常発生の検出が伝えられると、スイッチング電源回路１０２を停止させるか、あるいは出力電圧を低下させることが好ましい。

ここで、上述のようにスイッチング電源回路１０２のコンデンサＣ３が短絡故障した場合、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２の誘起電圧及び補助巻線Ｎ３の誘起電圧（電圧Ｖｎ３）が低下する。そして、電圧Ｖｎ３がしきい値未満まで低下すれば、駆動回路１２がＭＯＳＦＥＴ１１をオフする。ＭＯＳＦＥＴ１１がオフすることにより、コンデンサＣ３が短絡故障したスイッチング電源回路１０２（直流電源回路１０）が他の直流電源回路１０と電気的に切り離される。その結果、正常な直流電源回路１０の出力電流が、異常の発生した直流電源回路１０に逆流することが防止される。

電源装置１においては、各直流電源回路１０に対する電流の逆流を阻止する回路素子として半導体スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１）を用いているので、ダイオードを用いる場合に比べて、回路素子における電力消費の低減を図ることができる。しかも、電源装置１に何らかの異常が発生した場合には、駆動回路１２に供給される電圧が低下することによって直ちに常開型（ノーマリオフ型）のＭＯＳＦＥＴ１１がオフされる。そのため、特許文献１記載の従来例のようにマイクロプロセッサ又は論理回路からなる制御回路によって電界効果トランジスタをオン・オフ制御する場合に比べて、回路構成の簡素化を図ることができる。

ところで、異常検出回路１３の動作電圧をスイッチング電源回路１０２の出力電圧から確保した場合、上述のようにスイッチング電源回路１０２のコンデンサＣ３が短絡故障したときに異常検出回路１３への電源供給が絶たれてしまう可能性がある。

そこで、電源装置１は、ＰＦＣ回路１０３の出力電圧（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）から制御電源電圧を生成する制御電源回路１４を備えることが好ましい（図２参照）。そして、複数の異常検出回路１３は、制御電源回路１４が生成する制御電源電圧によって動作することが好ましい。

制御電源回路１４は、フライバックコンバータである。制御電源回路１４は、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ４と、トランスＴ２と、ダイオードＤ３と、平滑用のコンデンサＣ５とを有する。スイッチング素子Ｑ４は、エンハンスメント形のＮチャネルＭＯＳＦＥＴである。スイッチング素子Ｑ４のドレインがコンデンサＣ５の高電位側の一端とダイオードＤ４のカソードに電気的に接続されている。ダイオードＤ４のアノードがＰＦＣ回路１０３の高電位側の出力端子（平滑コンデンサＣ１の高電位側の端子）と電気的に接続されている。制御電源回路１４は、スイッチング素子Ｑ４がスイッチングされることにより、コンデンサＣ５の両端電圧を降圧した直流電圧（制御電源電圧Ｖｃｃ）をコンデンサＣ４の両端から異常検出回路１３に供給する。

電源装置１では、異常検出回路１３が絶縁型の制御電源回路１４で生成される制御電源電圧Ｖｃｃによって動作するので、スイッチング電源回路１０２の１次側と２次側の電気的絶縁性を維持したままで異常検出回路１３を安定動作させることができる。

なお、第１制御回路１５及び第２制御回路１６を動作させるための制御電源電圧ＶｃｃもＰＦＣ回路１０３の出力電圧から生成されることが好ましい。例えば、図２に示すように、トランスＴ２の１次巻線に流れる電流をコンデンサＣ６で平滑して直流電圧を生成し、当該直流電圧を３端子レギュレータ１０４によって定電圧化することによって制御電源電圧Ｖｃｃを生成すればよい。

ここで、実施形態に係る照明システム３のシステム構成の一例について、図３を参照して説明する。図３に示す照明システム３は、３台の照明器具３０と、１台の電源装置１と、１台の電源装置１と３台の照明器具３０を電気的に接続する１本の電源ケーブル１８１とを有する。ただし、照明システム３が有する照明器具３０の台数及び電源装置１の台数は、それぞれ３台及び１台に限定されない。

電源装置１は、３つの直流電源回路１０、ＭＯＳＦＥＴ１１及び駆動回路１２を収容するケース１８０を備えることが好ましい。ケース１８０は、電気的な導体（例えば、金属）によって箱形に形成されている。なお、ケース１８０は、安定電位を有する場所（例えば、大地）に接地されることが好ましい。

電源ケーブル１８１は、２本の電源線１８２Ａ、１８２Ｂと、これら２本の電源線１８２Ａ、１８２Ｂを被覆するシース１８３とを有する。一方の電源線１８２Ａの一端は、電源装置１のケース１８０内において、３つのＭＯＳＦＥＴ１１を介して直流電源回路１０の高電位側の出力端子１０１に分岐接続される。他方の電源線１８２Ｂの一端は、電源装置１のケース１８０内において、３つの直流電源回路１０の各々の低電位側の出力端子１０１に分岐接続される。また、一方の電源線１８２Ａの他端は、３台の照明器具３０の各々の正極に分岐接続される。他方の電源線１８２Ｂの他端は、３台の照明器具３０の各々の負極に分岐接続される。

例えば、３台の照明器具３０は、競技場を照明する用途に用いられる投光器であり、照明柱などの先端（高所）に設置される。一方、電源装置１は、例えば、競技場に設けられた建物の中に設置される。つまり、投光器を点灯させる点灯装置（電源装置）が投光器とともに高所に設置された場合、点灯装置のメンテナンス作業が高所での作業となってしまい、メンテナンス作業を行う作業員に大きな負担がかかってしまう。これに対して、実施形態に係る照明システム３では、電源装置１を照明器具３０から離れた場所に設置することができるため、電源装置１を照明器具３０と同じく高所に設置する場合に比べて、メンテナンス作業の作業性の向上を図ることができる。しかも、１台の電源装置１と複数台（図示例では３台）の照明器具３０を１本の電源ケーブル１８１で接続しているので、省配線化を図ることができる。

ここで、３つの直流電源回路１０と２本の電源線１８２Ａ、１８２Ｂが電気的な導体からなるケース１８０内に収容されているため、スイッチング電源回路１０２から発生する高周波ノイズが輻射ノイズとしてケース１８０の外に漏れることを抑制できる。

さらに、照明システム３は、コントローラ５を有することが好ましい。コントローラ５は、電源装置１と信号線５０を介して電気的に接続される（図３参照）。コントローラ５は、信号線５０を介して調光信号を送信する。コントローラ５は、例えば、調光信号としてＰＷＭ信号を電源装置１に送信する。すなわち、コントローラ５は、調光信号（ＰＷＭ信号）のデューティ比によって電源装置１に調光レベルを指示する。

一方、電源装置１は、コントローラ５から送信される調光信号を受信する調光信号受信回路１７を各直流電源回路１０に備える（図２参照）。調光信号受信回路１７は、コントローラ５から受信する調光信号を積分回路で積分することにより、ＰＷＭ信号のデューティ比に対応した電圧を有する調光信号に変換する。調光信号受信回路１７は、変換した調光信号を第２制御回路１６に出力する。第２制御回路１６は、調光信号受信回路１７から受け取る調光信号の電圧に応じてＰＦＭ制御のスイッチング周波数を調整し、照明器具３０に供給する電流の大きさを変化させて照明器具３０を調光する。

また、調光信号受信回路１７は、変換した調光信号を異常検出回路１３にも出力することが好ましい。異常検出回路１３は、調光信号で指示されている調光レベル、すなわち、調光レベルに対応した出力電流（直流電源回路１０の出力電流）の大きさに応じて、異常の有無を検出するための条件（しきい値）を変更することが好ましい。具体的には、異常検出回路１３は、調光レベルが低くなる（出力電流が小さくなる）ほど、抵抗器Ｒ１の両端電圧と比較するしきい値を小さくすることが好ましい。つまり、異常検出回路１３が調光レベルに応じてしきい値を変更すれば、調光レベルに応じて出力電流が小さくなった場合に、異常検出回路１３が異常発生を誤検出する可能性を低くすることができる。

ところで、電源装置１において、いずれかの異常検出回路１３が異常発生を検出した場合、異常が発生している直流電源回路１０が放置されることは好ましくない。したがって、電源装置１は、異常検出回路１３の異常検出の報知を行う報知部を備えることが好ましい。電源装置１では、例えば、複数の直流電源回路１０のうち、異常検出回路１３によって異常発生が検出されていない直流電源回路１０の第２制御回路１６が出力電流を調整することによって照明器具３０を点滅させることが好ましい。あるいは、第２制御回路１６は、出力電流を調整することにより、照明器具３０から光信号を送信させてもよい。この場合、第２制御回路１６が報知部に相当する。あるいは、異常検出回路１３からコントローラ５に異常検出を通知し、コントローラ５が電源装置１に調光信号を送信して報知（照明器具３０の点滅など）を行わせても構わない。

電源装置１の報知部が異常検出を報知することにより、照明器具３０を管理する管理者に電源装置１の異常発生を知らしめて、電源装置１（直流電源回路１０）の修理などの適切な対処が行われるように促すことができる。

しかしながら、上述のように電源装置１の報知部が異常検出を報知したとしても、異常が発生した直流電源回路１０を修理又は交換して復活させるまでにはある程度の時間が必要になる。そこで、電源装置１では、異常が発生した直流電源回路１０が復活するまでの間、正常な直流電源回路１０の出力電流を一時的に増やすことで照明器具３０の光量の低下を抑えることが望ましい。

図４Ａ〜図４Ｃは、横軸を時間、縦軸を３つの直流電源回路１０のそれぞれの出力電流の大きさとしたタイムチャートを示している。また、図４Ｄは、横軸を時間、縦軸を３つの直流電源回路１０のトータルの出力電流（電源装置１の出力電流）としたタイムチャートを示している。図４Ａ〜図４Ｃに示すように、時間ｔ＝０から時間ｔ＝ｔ１までの期間においては、３つの直流電源回路１０がすべて正常で定格の出力電流を出力している。そのため、時間ｔ＝０から時間ｔ＝ｔ１までの期間においては、電源装置１から３台の照明器具３０に対して１つの直流電源回路１０の出力電流の３倍の出力電流が流れている。

そして、時間ｔ＝ｔ１に第１の直流電源回路１０Ａが故障して出力電流が停止すると、第１の直流電源回路１０Ａの出力電流がゼロになるので、電源装置１から出力されるトータルの出力電流が３分の２に減少する。その結果、３台の照明器具３０のトータルの光量も時間ｔ＝０から時間ｔ＝ｔ１までの光量の３分の２に低下する。

そこで、電源装置１において、第１の直流電源回路１０Ａの異常検出回路１３が異常の発生を検出したことを第２及び第３の直流電源回路１０Ｂ、１０Ｃの各々の第２制御回路１６にも伝える。そして、第２及び第３の直流電源回路１０Ｂ、１０Ｃの各々の第２制御回路１６が第２及び第３の直流電源回路１０Ｂ、１０Ｃのそれぞれのスイッチング電源回路１０２を制御して出力電流を３０％増やす（時間ｔ＝ｔ２）。その結果、電源装置１から出力されるトータルの出力電流が３分の２から３０分の２６まで増加するので、３台の照明器具３０のトータルの光量も時間ｔ＝０から時間ｔ＝ｔ１までの光量の３分の２から３０分の２６まで増やすことができる（図４Ｄ参照）。したがって、電源装置１は、故障した直流電源回路１０（第１の直流電源回路１０Ａ）が復活するまでの間における照度の低下を抑えることができる。

ここで、照明システム３の変形例のシステム構成の一例について、図５を参照して説明する。図５に示す変形例の照明システム３は、３台の照明器具３０が１台の電源装置１に対して、１本の電源ケーブル１８１を介して電気的に直列接続されている。変形例の照明システム３においては、３台の照明器具３０の電圧−電流特性が等しくない場合においても、３台の照明器具３０に等しい電流を流すことができる。ただし、変形例の照明システム３では、実施形態に係る照明システム３（図３参照）に比べて、電源装置１の出力電圧を高く（例えば、約３倍）する必要がある。

変形例の照明システム３においても、電源装置１を照明器具３０から離れた場所に設置することができるため、電源装置１を照明器具３０と同じく高所に設置する場合に比べて、メンテナンス作業の作業性の向上を図ることができる。しかも、１台の電源装置１と複数台（図示例では３台）の照明器具３０を１本の電源ケーブル１８１で接続しているので、省配線化を図ることができる。

上述のように第１の態様に係る電源装置（１）は、それぞれの出力端子（１０１）同士が負荷（２０）に対して電気的に並列接続された複数の直流電源回路（１０）を備える。第１の態様に係る電源装置（１）は、複数の直流電源回路（１０）と一対一に対応し、対応する複数の直流電源回路（１０）のそれぞれの出力端子（１０１）と順方向に電気的に接続された複数の半導体スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１）を備える。第１の態様に係る電源装置（１）は、複数の半導体スイッチング素子と一対一に対応し、対応する複数の半導体スイッチング素子のそれぞれをオン・オフする複数の駆動回路（１２）を備える。複数の直流電源回路（１０）の各々は、入力端子（１００）と出力端子（１０１）を電気的に絶縁するためのトランス（Ｔ１）を有するスイッチング電源回路（１０２）を有する。駆動回路（１２）は、トランス（Ｔ１）の補助巻線（Ｎ３）に誘起される電圧（Ｖｎ３）で動作し、電圧（Ｖｎ３）がしきい値以上のときに半導体スイッチング素子をオンする。駆動回路（１２）は、電圧（Ｖｎ３）がしきい値未満のときに半導体スイッチング素子をオフする。

第１の態様に係る電源装置（１）は、各直流電源回路（１０）に対する電流の逆流を阻止する回路素子として半導体スイッチング素子を用いているので、ダイオードを用いる場合に比べて、回路素子における電力消費の低減を図ることができる。しかも、第１の態様に係る電源装置（１）は、何らかの異常が発生した場合に駆動回路（１２）に供給される電圧（Ｖｎ３）が低下することによって直ちに半導体スイッチング素子がオフされる。その結果、第１の態様に係る電源装置（１）は、特許文献１記載の従来例のようにマイクロプロセッサ又は論理回路からなる制御回路によって電界効果トランジスタをオン・オフ制御する場合に比べて、回路構成の簡素化を図ることができる。

第２の態様に係る電源装置（１）は、第１の態様との組合せにより実現され得る。第２の態様に係る電源装置（１）において、半導体スイッチング素子は、電界効果トランジスタであることが好ましい。

第２の態様に係る電源装置（１）は、半導体スイッチング素子として電界効果トランジスタを用いることにより、電力消費の更なる低減を図ることができる。

第３の態様に係る電源装置（１）は、第１又は第２の態様との組合せにより実現され得る。第３の態様に係る電源装置（１）は、複数の直流電源回路（１０）と一対一に対応し、対応する複数の直流電源回路（１０）のそれぞれの異常の有無を検出する複数の異常検出回路（１３）を備えることが好ましい。複数の直流電源回路（１０）の各々は、複数の異常検出回路（１３）のうちで対応する異常検出回路（１３）が異常を検出したときに負荷（２０）への出力を低下させることが好ましい。

第３の態様に係る電源装置（１）は、異常検出回路（１３）が異常を検出したとき、当該異常検出回路（１３）に対応する直流電源回路（１０）が負荷（２０）への出力を低下させることにより、無駄な電力消費を抑えることができる。

第４の態様に係る電源装置（１）は、第３の態様との組合せにより実現され得る。第４の態様に係る電源装置（１）において、複数の直流電源回路（１０）の各々は、交流電圧を直流電圧に変換する交直変換回路（ＰＦＣ回路１０３）を有することが好ましい。スイッチング電源回路（１０２）は、交直変換回路が出力する直流電圧を電圧変換することが好ましい。第４の態様に係る電源装置（１）は、交直変換回路が出力する直流電圧から制御電源電圧（Ｖｃｃ）を生成する制御電源回路（１４）を備えることが好ましい。複数の異常検出回路（１３）は、制御電源回路（１４）が生成する制御電源電圧（Ｖｃｃ）によって動作することが好ましい。

第４の態様に係る電源装置（１）は、異常検出回路（１３）が制御電源回路（１４）で生成される制御電源電圧（Ｖｃｃ）によって動作するので、異常検出回路（１３）を安定動作させることができる。

第５の態様に係る電源装置（１）は、第３又は第４の態様との組合せにより実現され得る。第５の態様に係る電源装置（１）において、複数の直流電源回路（１０）の各々は、負荷（２０）に供給する出力電流を調整可能であることが好ましい。複数の異常検出回路（１３）の各々は、複数の直流電源回路（１０）のうちの対応する直流電源回路（１０）の出力電流の大きさに応じて、異常の有無を検出するための条件を変更することが好ましい。

第５の態様に係る電源装置（１）は、出力電流が小さくなった場合に、異常検出回路（１３）が異常発生を誤検出する可能性を低くすることができる。

第６の態様に係る電源装置（１）は、第３〜第５の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第６の態様に係る電源装置（１）において、複数の直流電源回路（１０）のうちの少なくとも一つの直流電源回路（１０）に対応する異常検出回路（１３）が負荷（２０）への出力を低下させた場合、異常検出回路（１３）が出力を低下させた直流電源回路（１０）を除く一つ以上の直流電源回路（１０）が負荷への出力を増加させることが好ましい。

第６の態様に係る電源装置（１）は、いずれかの直流電源回路（１０）で異常が発生した場合においても負荷（２０）に供給するトータルの出力の低下を抑制することができる。

第７の態様に係る電源装置（１）は、第３〜第６の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第７の態様に係る電源装置（１）において、複数の異常検出回路（１３）のうちの少なくとも一つの異常検出回路（１３）が異常を検出した場合に異常検出の報知を行う報知部（第２制御回路１６）を備えることが好ましい。

第７の態様に係る電源装置（１）は、報知部が異常発生を報知することにより、異常の発生した直流電源回路（１０）の修理などの適切な対処が行われるように促すことができる。

第８の態様に係る電源装置（１）は、第１〜第７の態様のいずれか一つとの組合せにより実現され得る。第８の態様に係る電源装置（１）は、複数の直流電源回路（１０）を収容するケース（１８０）を備えることが好ましい。第８の態様に係る電源装置（１）は、それぞれが複数の直流電源回路（１０）の出力端子（１０１）と電気的に接続される複数の電源線（１８２Ａ、１８２Ｂ）を有する電源ケーブル（１８１）を備えることが好ましい。複数の直流電源回路（１０）の各々の出力端子（１０１）は、電源ケーブル（１８１）を介して負荷（２０）と電気的に接続されていることが好ましい。

第８の態様に係る電源装置（１）は、直流電源回路（１０）で発生する高周波ノイズが輻射ノイズとしてケース（１８０）の外に漏れることを防ぐことができる。

第９の態様に係る負荷駆動システム（２）は、第１〜第８のいずれかの態様に係る電源装置（１）と、電源装置（１）によって駆動される一つ以上の負荷（２０）とを有する。

第９の態様に係る負荷駆動システム（２）は、回路構成の簡素化を図ることができる。

第１０の態様に係る負荷駆動システム（２）は、第９の態様との組合せにより実現され得る。第１０の態様に係る負荷駆動システム（２）は、負荷（２０）を複数有することが好ましい。複数の負荷（２０）が電源装置（１）に対して電気的に並列接続されていることが好ましい。

第１０の態様に係る負荷駆動システム（２）は、複数の負荷（２０）を一つの電源装置（１）で駆動することができる。

第１１の態様に係る負荷駆動システム（２）は、第９の態様との組合せにより実現され得る。第１１の態様に係る負荷駆動システム（２）は、負荷（２０）を複数有することが好ましい。複数の負荷（２０）が電源装置（１）に対して電気的に直列接続されていることが好ましい。

第１１の態様に係る負荷駆動システム（２）は、複数の負荷（２０）を一つの電源装置（１）で駆動することができる。

第１２の態様に係る照明システム（３）は、第１〜第８のいずれかの態様に係る電源装置（１）と、電源装置（１）によって駆動される一つ以上の照明負荷（照明器具３０）とを有する。

第１２の態様に係る照明システム（３）は、回路構成の簡素化を図ることができる。

第１３の態様に係る照明システム（３）は、第１２の態様との組合せにより実現され得る。第１３の態様に係る照明システム（３）は、照明負荷を複数有することが好ましい。複数の照明負荷が電源装置（１）に対して電気的に並列接続されていることが好ましい。

第１３の態様に係る照明システム（３）は、複数の照明負荷（照明器具３０）を一つの電源装置（１）で駆動する（点灯させる）ことができる。

第１４の態様に係る照明システム（３）は、第１２の態様との組合せにより実現され得る。第１４の態様に係る照明システム（３）は、照明負荷を複数有することが好ましい。複数の照明負荷が電源装置（１）に対して電気的に直列接続されていることが好ましい。

第１４の態様に係る照明システム（３）は、複数の照明負荷（照明器具３０）を一つの電源装置（１）で駆動する（点灯させる）ことができる。

１ 電源装置
２ 負荷駆動システム
３ 照明システム
１０ 直流電源回路
１１ ＭＯＳＦＥＴ（半導体スイッチング素子）
１２ 駆動回路
１３ 異常検出回路
１４ 制御電源回路
２０ 負荷
３０ 照明器具（照明負荷）
１００ 入力端子
１０１ 出力端子
１０２ スイッチング電源回路
１０３ ＰＦＣ回路（交直変換回路）
１８０ ケース
１８１ 電源ケーブル
１８２ 電源線
Ｔ１ トランス
Ｎ３ 補助巻線
Ｖｎ３ 補助巻線に誘起される電圧
Ｖｃｃ 制御電源電圧

Claims (14)

1. それぞれの出力端子同士が負荷に対して電気的に並列接続された複数の直流電源回路と、
   前記複数の直流電源回路と一対一に対応し、対応する前記複数の直流電源回路のそれぞれの前記出力端子と順方向に電気的に接続された複数の半導体スイッチング素子と、
   前記複数の半導体スイッチング素子と一対一に対応し、対応する前記複数の半導体スイッチング素子のそれぞれをオン・オフする複数の駆動回路と、
   を備え、
   前記複数の直流電源回路の各々は、入力端子と前記出力端子を電気的に絶縁するためのトランスを有するスイッチング電源回路を有し、
   前記駆動回路は、前記トランスの補助巻線に誘起される電圧で動作し、前記電圧がしきい値以上のときに前記半導体スイッチング素子をオンし、前記電圧が前記しきい値未満のときに前記半導体スイッチング素子をオフする、
   電源装置。
2. 前記半導体スイッチング素子は、電界効果トランジスタである、
   請求項１記載の電源装置。
3. 前記複数の直流電源回路と一対一に対応し、対応する前記複数の直流電源回路のそれぞれの異常の有無を検出する複数の異常検出回路を備え、
   前記複数の直流電源回路の各々は、前記複数の異常検出回路のうちで対応する異常検出回路が前記異常を検出したときに前記負荷への出力を低下させる、
   請求項１又は２記載の電源装置。
4. 前記複数の直流電源回路の各々は、
   交流電圧を直流電圧に変換する交直変換回路を有し、
   前記スイッチング電源回路は、前記交直変換回路が出力する前記直流電圧を電圧変換し、
   前記交直変換回路が出力する前記直流電圧から制御電源電圧を生成する制御電源回路を備え、
   前記複数の異常検出回路は、前記制御電源回路が生成する前記制御電源電圧によって動作する、
   請求項３記載の電源装置。
5. 前記複数の直流電源回路の各々は、前記負荷に供給する出力電流を調整可能であり、
   前記複数の異常検出回路の各々は、前記複数の直流電源回路のうちの対応する直流電源回路の前記出力電流の大きさに応じて、前記異常の有無を検出するための条件を変更する、
   請求項３又は４記載の電源装置。
6. 前記複数の直流電源回路のうちの少なくとも一つの直流電源回路に対応する前記異常検出回路が前記負荷への出力を低下させた場合、前記異常検出回路が前記出力を低下させた前記直流電源回路を除く一つ以上の前記直流電源回路が前記負荷への出力を増加させる、
   請求項３〜５のいずれか１項に記載の電源装置。
7. 前記複数の異常検出回路のうちの少なくとも一つの異常検出回路が前記異常を検出した場合に前記異常検出の報知を行う報知部を備える、
   請求項３〜６のいずれか１項に記載の電源装置。
8. 前記複数の直流電源回路を収容するケースと、
   それぞれが前記複数の直流電源回路の前記出力端子と電気的に接続される複数の電源線を有する電源ケーブルと、
   を備え、
   前記複数の直流電源回路の各々の前記出力端子は、前記電源ケーブルを介して前記負荷と電気的に接続されている、
   請求項１〜７のいずれか１項に記載の電源装置。
9. 請求項１〜８のいずれかの電源装置と、
   前記電源装置によって駆動される一つ以上の負荷と
   を有する、
   負荷駆動システム。
10. 前記負荷を複数有し、
    複数の前記負荷が前記電源装置に対して電気的に並列接続されている、
    請求項９記載の負荷駆動システム。
11. 前記負荷を複数有し、
    複数の前記負荷が前記電源装置に対して電気的に直列接続されている、
    請求項９記載の負荷駆動システム。
12. 請求項１〜８のいずれかの電源装置と、
    前記電源装置によって駆動される一つ以上の照明負荷と
    を有する、
    照明システム。
13. 前記照明負荷を複数有し、
    複数の前記照明負荷が前記電源装置に対して電気的に並列接続されている、
    請求項１２記載の照明システム。
14. 前記照明負荷を複数有し、
    複数の前記照明負荷が前記電源装置に対して電気的に直列接続されている、
    請求項１２記載の照明システム。

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