JP2008278641A - 電源装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電力を低減できるとともに、安全性も確保できる電源装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】 発光ダイオード２６を光源取付部２２に着脱可能に設け、発光ダイオード２６を光源取付部２２に装着した状態で、この発光ダイオード２６を介して平滑コンデンサ２４を充電し、この平滑コンデンサ２４の充電電圧が所定値になると制御回路２５を動作し、スイッチングトランジスタ１４をオンオフさせて、スイッチングトランス１３をスイッチング駆動し、また、発光ダイオード２６を光源取付部２２から取外した状態では、平滑コンデンサ２４への充電路を断って制御回路２５の動作を阻止しスイッチングトランス１３のスイッチング駆動を禁止する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えば発光ダイオードなどの発光素子の駆動に最適な電源装置及び照明器具に関するものである。

最近、発光ダイオードなどの発光素子の電源として、スイッチング素子を用いた直流の電源装置が多く用いられている。

そして、この種の電源装置には、例えば特許文献１に開示されるようにインダクタンス、スイッチング素子及びダイオードを備えた昇圧チョッパの直流出力により発光ダイオードを駆動するようにした発光ダイオード駆動装置や、特許文献２に開示されるように直流入力電圧をスイッチングトランスの一次巻線に供給し、スイッチング素子のオン状態でスイッチングトランスの一次巻線に励磁エネルギーを蓄積し、スイッチング素子のオフ状態でスイッチングトランスの一次巻線に蓄積された励磁エネルギーを二次巻線から出力し、この二次巻線から出力される交流出力をダイオードを通して整流し、平滑コンデンサにより平滑して直流出力として負荷に供給するようにしたスイッチング電源装置などが知られている。
特開２００１−３１３４２３号公報 特開２００３−８８１１９号公報

ところが、これら特許文献１及び２に開示されるものは、発光ダイオードなどの負荷が接続されていない状態、つまり、負荷を外した状態で、電源側からみて負荷非装着状態となったときも、直流出力を停止させることのない構成になっている。

しかし、負荷が装着されない状態でも出力を発生し続けることは、その間、余分な電力を消費することであり、最近の省エネルギー化の傾向のもとでは好ましくない。また、負荷が故障しているにも関わらず出力が供給されていることは、ユーザが負荷の故障の状況を検査するなどの際の、作業の安全上の面からも好ましいものでなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、消費電力を低減できるとともに、安全性も確保できる電源装置及び照明器具を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、スイッチング手段を備え、該スイッチング手段のスイッチング動作により直流出力を生成する直流出力生成手段と；前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御手段と、前記直流出力生成手段より生成される直流出力が供給される負荷と；前記制御手段の電源端子に接続され、且つ前記負荷を介して充電され前記制御手段を起動させる起動手段とを具備したことを特徴としている。

ここで、スイッチング手段には、ＦＥＴ、バイポーラトランジスタなどのスイッチングトランジスタが用いられる。また、直流出力生成手段は、スイッチングトランジスタ、スイッチングトランスおよび整流平滑回路などを備えている。負荷には、発光ダイオードやレーザダイオードなどが用いられる。そして、起動手段の「負荷を介して充電され」とは、負荷に流れる電流または負荷に発生する電圧により充電されることを含む。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記負荷は、前記直流出力生成手段に対して切り離し可能で、前記起動手段は、前記負荷の前記直流出力生成手段への接続状態で該負荷を介して充電されることを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記負荷は、１個以上の発光ダイオードからなり、前記起動手段は、前記発光ダイオードを流れる電流又は前記発光ダイオード間に発生する電圧により充電されることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一記載の電源装置を適用した照明器具である。

本発明によれば、消費電力を低減できるとともに、安全性も確保できる電源装置及び照明器具を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に従い説明する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明の電源装置が適用される照明器具について簡単に説明する。図１及び図２において、１は器具本体で、この器具本体１は、アルミニウムのダイカスト製のもので、両端を開口した円筒状をしている。この器具本体１は、内部を仕切り部材１ａ、１ｂにより上下方向に３分割され、下方開口と仕切り部材１ａの間の空間は、光源部２に形成されている。この光源部２には、複数のＬＥＤ２ａと反射体２ｂが設けられている。複数のＬＥＤ２ａは、仕切り部材１ａ下面に設けられた円盤状の配線基板２ｃの円周方向に沿って等間隔に配置され実装されている。

器具本体１の仕切り部材１ａと１ｂの間の空間は電源室３に形成されている。この電源室３は、仕切り部材１ａ上部に配線基板３ａが配置されている。この配線基板３ａには、前記複数のＬＥＤ２ａを駆動するための本発明の電源装置を構成する各電子部品が設けられている。この直流電源装置と複数のＬＥＤ２ａは、リード線４により接続されている。

器具本体１の仕切り板１ｂと上方開口の間の空間は、電源端子室５に形成されている。この電源端子室５は、仕切り板１ｂに電源端子台６が設けられている。この電源端子台６は、電源室３の電源装置に商用電源の交流電力を供給するための端子台で、電絶縁性の合成樹脂で構成されたボックス６ａの両面に電源ケーブル用端子部となる差込口６ｂ、送りケーブル用端子部となる差込口６ｃ及び電源線及び送り線を切り離すリリースボタン６dなどを有している。

図３は、このように構成された照明器具の電源室３に組み込まれる本発明の電源装置の概略構成を示している。

図３において、１１は直流電源で、この直流電源１１には、例えば交流電源（商用電源）の交流出力を全波整流し、この全波整流した出力を平滑コンデンサにより平滑して直流出力として発生するものが用いられる。

直流電源１１の両端には、リップル電流平滑用のコンデンサ１２が接続されるとともに、スイッチングトランス１３の一次巻線１３ａとスイッチング手段としてのスイッチングトランジスタ１４の直列回路が接続されている。スイッチングトランス１３は、一次巻線１３ａと磁気的結合された二次巻線１３ｂと補助巻線１３ｃを有している。

スイッチングトランス１３の一次巻線１３ａ両端には、コンデンサ１５と抵抗１６の並列回路と図示極性のダイオード１７の直並列回路からなるスナバ回路１７１が接続されている。このスナバ回路１７１は、スイッチングトランス１３の一次巻線１３ａに発生するフライバック電圧をコンデンサ１５による充電と抵抗１６の放電により吸収し、スイッチングトランス１３のリーケージインダクタンスにより発生するリンギング電圧をコンデンサ１５により吸収する。

スイッチングトランス１３の二次巻線１３ｂには、図示極性のダイオード１８と平滑コンデンサ１９からなる整流平滑回路２０が接続されている。この整流平滑回路２０は、スイッチングトランジスタ１４、スイッチングトランス１３とともに直流出力生成手段を構成し、スイッチングトランス１３の二次巻線１３ｂより発生する交流出力をダイオード１８で整流し、この整流出力を平滑コンデンサ１９により平滑して直流出力として発生する。

整流平滑回路２０のダイオード１８と平滑コンデンサ１９の接続点は、抵抗２１を介して上述したコンデンサ１５と抵抗１６の並列回路と一次巻線１３ａとの接続点に接続されている。

整流平滑回路２０の平滑コンデンサ１９両端には、接続端子２１ａ、２１ｂが接続されている。これら接続端子２１ａ、２１ｂについては後述する。

一方、スイッチングトランス１３の補助巻線１３ｃの両端には、図示極性方向のダイオード２３と平滑コンデンサ２４の直列回路が接続されている。この平滑コンデンサ２４は、後述する発光ダイオード２６に流れる電流により充電され、制御回路２５を起動させる起動手段を構成するとともに、補助巻線１３ｃより交流出力が発生すると、この交流出力を整流するダイオード２３の出力により充電され、制御回路２５に駆動電源を供給する。

平滑コンデンサ２４の両端には、制御手段としての制御回路２５の電源端子２５ａ、２５ｂが接続されている。制御回路２５は、駆動端子２５ｃを抵抗２９を介してスイッチングトランジスタ１４のゲートに接続されている。この制御回路２５は、駆動開始の際に平滑コンデンサ２４の充電電圧により起動されるもので、その動作によりスイッチングトランジスタ１４をオンオフさせてスイッチングトランス１３をスイッチング駆動する。

ダイオード２３と平滑コンデンサ２４の接続点には、抵抗２８を介して接続端子２１ｃが接続されている。

接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃには、負荷としての発光ダイオード２６（図２で述べたＬＥＤ２ａに相当）が接続される。この場合、発光ダイオード２６は、アノードに接続端子２７ａ、カソードに接続端子２７ｂ、２７ｃがそれぞれ接続されている。発光ダイオード２６は、接続端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃとともにユニット化されており、接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに対し接続端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃを介して接続又は切り離し可能になっている。例えば、接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃが負荷取付手段としての光源取付部２２に設けられていて、この光源取付部２２にユニット化された発光ダイオード２６を装着することにより、接続端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電気的に接続される。

次に、このように構成した実施の形態の作用を説明する。

まず、発光ダイオード２６を光源取付部２２に装着し、接続端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電気的に接続されている場合（図３はこの状態を示している。）を説明する。この場合、不図示の電源スイッチを投入すると、直流電源１１の電流が抵抗２１を通って発光ダイオード２６に流れ、さらに、抵抗２８を通って平滑コンデンサ２４に流れて、平滑コンデンサ２４が充電される。

そして、平滑コンデンサ２４の充電電圧が所定の値になると、この充電電圧により制御回路２５が起動され、スイッチングトランジスタ１４をオンオフさせる。スイッチングトランジスタ１４がオンオフされると、スイッチングトランス１３がスイッチング駆動される。

この場合、スイッチングトランジスタ１４のオンでスイッチングトランス１３の一次巻線１３ａに直流電源１１より電流を流してエネルギーを蓄積し、スイッチングトランジスタ１４のオフで一次巻線１３ａに蓄積したエネルギーを二次巻線１３ｂを通して放出する。これにより整流平滑回路２０を介して直流出力が発生し発光ダイオード２６が点灯される。

一方、スイッチングトランス１３がスイッチング駆動を始めると、補助巻線１３ｃに交流出力が発生する。この交流出力は、ダイオード２３により整流され、この整流出力が平滑コンデンサ２４に充電される。したがって、これ以降、制御回路２５は、ダイオード２３の整流出力で充電される平滑コンデンサ２４の充電電圧により駆動され、スイッチングトランジスタ１４をオンオフさせる。

次に、発光ダイオード２６を光源取付部２２から取外し、接続端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃから切り離されている場合を説明する。この場合、不図示の電源スイッチを投入すると、接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに接続端子２７ａ、２７ｂ、２７ｃが接続されていないので、直流電源１１から平滑コンデンサ２４に流れる電流が断たれ、平滑コンデンサ２４が充電されることがない。このため、平滑コンデンサ２４の充電電圧は上昇しないままであり、この充電電圧を駆動開始時の電源とする制御回路２５は動作しない。これにより、スイッチングトランジスタ１４はオフしたままでスイッチングトランス１３もスイッチング駆動されない。つまり、発光ダイオード２６を光源取付部２２から取り外した負荷非装着状態では、スイッチングトランス１３のスイッチング駆動を停止させることができる。

したがって、このようにすれば、発光ダイオード２６を光源取付部２２に着脱可能に設け、発光ダイオード２６を光源取付部２２に装着した状態で、この発光ダイオード２６を介して平滑コンデンサ２４を充電し、この平滑コンデンサ２４の充電電圧が所定値になると制御回路２５を起動させ、スイッチングトランジスタ１４をオンオフさせて、スイッチングトランス１３をスイッチング駆動可能とし、また、発光ダイオード２６を光源取付部２２から取外した状態では、平滑コンデンサ２４の充電路を断って、制御回路２５の動作を阻止し、スイッチングトランス１３のスイッチング駆動を禁止するようにした。これにより、発光ダイオード２６が取り外され、電源側からみて負荷非装着状態となったときには、スイッチングトランス１３のスイッチング駆動による直流出力の発生を止めることができるので、従来の負荷が装着されない状態でも出力を発生し続けるものと比べて消費電力の大幅な低減を図ることができるようになり省エネルギー化に大いに貢献できる。また、負荷が故障して負荷非装着状態となった場合も、スイッチングトランス１３のスイッチング駆動を止めて出力が発生しないようにできるので、ユーザが負荷の故障の状況を検査するなどの際の作業の安全性を確保することもできる。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。

図４は、第２の実施の形態の概略構成を示すもので、図３と同一部分には同符号を付している。この場合、直流電源１１の負極端がスイッチングトランス１３の二次巻線１３ｂと整流平滑回路２０の平滑コンデンサ１９との接続点に接続されている。また、負荷として複数個（図示例では４個）直列に接続された発光ダイオード３１〜３４が用いられる。

そして、発光ダイオード３１のアノードに接続端子３５ａが接続され、発光ダイオード３４のカソードに接続端子３５ｂが接続されている。また、発光ダイオード３２と発光ダイオード３３の接続点に接続端子３５ｃが接続されている。この場合も、発光ダイオード３１〜３４は、接続端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃとともにユニット化されており、このユニット化された発光ダイオード３１〜３４を光源取付部２２内に装着することにより、接続端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電気的に接続される。

その他は、図３と同様である。

このようにすると、発光ダイオード３１〜３４を光源取付部２２に装着し、接続端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電気的に接続されている場合（図４はこの状態を示している。）は、発光ダイオード３３，３４の直列回路の両端に発生する電圧が平滑コンデンサ２４の両端に印加される。これにより、平滑コンデンサ２４が充電され、この充電電圧が所定値になると、制御回路２５が起動され、スイッチングトランス１３がスイッチング駆動されて発光ダイオード３１〜３４が点灯される。

一方、発光ダイオード３１〜３４を光源取付部２２から取外し、接続端子３５ａ、３５ｂ、３５ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃから切り離されている場合は、発光ダイオード３３，３４の直列回路両端に発生する電圧が断たれ、平滑コンデンサ２４が充電されることがないた。これにより、平滑コンデンサ２４の充電電圧は上昇しないままで、制御回路２５は起動せず、スイッチングトランジスタ１４もオフしたままで、スイッチングトランス１３もスイッチング駆動されない。

したがって、このようにしても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。

図５は、第３の実施の形態の概略構成を示すもので、図３と同一部分には同符号を付している。この場合、接続端子２１ｂが抵抗２８を介してダイオード２３と平滑コンデンサ２４の接続点に接続され、接続端子２１ｃが抵抗２１を介してコンデンサ１５と抵抗１６の並列回路と一次巻線１３ａとの接続点に接続されている。

また、負荷として複数個（図示例では５個）直列に接続された発光ダイオード４１〜４５が用いられる。そして、発光ダイオード４１のアノードに接続端子４６ａが接続され、発光ダイオード４５のカソードに接続端子４６ｂが接続されている。また、発光ダイオード４３と発光ダイオード４４の接続点に接続端子４６ｃが接続されている。この場合も、発光ダイオード４１〜４５は、接続端子４６ａ、４６ｂ、４６ｃとともにユニット化されており、このユニット化された発光ダイオード４１〜４５を光源取付部２２内に装着することにより、接続端子４６ａ、４６ｂ、４６ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電気的に接続される。

その他は、図３と同様である。

このようにしても、発光ダイオード４１〜４５を光源取付部２２に装着し、接続端子４６ａ、４６ｂ、４６ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃに電気的に接続されている場合（図５はこの状態を示している。）は、直流電源１１からの電流が抵抗２１を通って発光ダイオード４４，４５に流れ、さらに、抵抗２８を通って平滑コンデンサ２４に流れて、平滑コンデンサ２４が充電される。これにより、平滑コンデンサ２４が充電され、この充電電圧が所定値になると、制御回路２５が起動され、スイッチングトランス１３がスイッチング駆動されて発光ダイオード４１〜４５が点灯される。

一方、発光ダイオード４１〜４５を光源取付部２２から取外し、接続端子４６ａ、４６ｂ、４６ｃが接続端子２１ａ、２１ｂ、２１ｃから切り離されている場合は、直流電源１１から平滑コンデンサ２４に流れる電流が断たれ、平滑コンデンサ２４が充電されることがない。これにより、平滑コンデンサ２４の充電電圧は上昇しないままで、制御回路２５は動作せず、スイッチングトランジスタ１４もオフしたままで、スイッチングトランス１３もスイッチング駆動されない。

したがって、このようにしても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、実施段階では、その要旨を変更しない範囲で種々変形することが可能である。例えば、上述した実施の形態では、スイッチングトランス１３の補助巻線１３ｃの出力により充電される平滑コンデンサ２４を制御回路２５の立ち上がり時の起動電源として用いるようにしたが、制御回路２５の立ち上がり時の起動電源としてのコンデンサは、平滑コンデンサ２４と別に単独で設けるようにしても良い。また、上述では、負荷として発光ダイオードの例を述べたが、レーザダイオードなど他の負荷を用いた場合にも適用できる。

さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示されている複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出できる。例えば、実施の形態に示されている全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題を解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出できる。

本発明の第１の実施の形態にかかる電源装置が適用される照明器具を示す斜視図。 第１の実施の形態にかかる電源装置が適用される照明器具の断面図。 第１の実施の形態にかかる電源装置の概略構成を示す図。 本発明の第２の実施の形態にかかる電源装置の概略構成を示す図。 本発明の第３の実施の形態にかかる電源装置の概略構成を示す図。

符号の説明

１…器具本体、
２…光源部、２ａ…ＬＥＤ、４…リード線
５…電源端子室、６…電源端子台
１１…直流電源、１３…スイッチングトランス、
１４…スイッチングトランジスタ、１７１…スナバ回路、
２０…整流平滑回路、２２…光源取付部、２５…制御回路
３１〜３４、４１〜４５…発光ダイオード

Claims (4)

1. スイッチング手段を備え、該スイッチング手段のスイッチング動作により直流出力を生成する直流出力生成手段と；
   前記スイッチング手段のスイッチング動作を制御する制御手段と；
   前記直流出力生成手段より生成される直流出力が供給される負荷と；
   前記制御手段の電源端子に接続され、且つ前記負荷を介して充電され前記制御手段を起動させる起動手段と；
   を具備したことを特徴とする電源装置。
2. 前記負荷は、前記直流出力生成手段に対して切り離し可能で、前記起動手段は、前記負荷の前記直流出力生成手段への接続状態で該負荷を介して充電されることを特徴とする請求項１記載の電源装置。
3. 前記負荷は、１個以上の発光ダイオードからなり、
   前記起動手段は、前記発光ダイオードを流れる電流又は前記発光ダイオード間に発生する電圧により充電されることを特徴とする請求項１又は２記載の電源装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一記載の電源装置を適用した照明器具。

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