WO2010023817A1 - 電源装置及び照明装置 - Google Patents

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寺沢徳晃
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    • H02M3/22—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC
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    • H02M3/325—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
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    • H02M3/33507—Conversion of DC power input into DC power output with intermediate conversion into AC by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate AC using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of the output voltage or current, e.g. flyback converters
    • H—ELECTRICITY
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    • H05B45/50—Circuit arrangements for operating light-emitting diodes [LED] responsive to malfunctions or undesirable behaviour of LEDs; responsive to LED life; Protective circuits
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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Definitions

  • the present invention relates to a power supply device that can continue normal operation even when the voltage of a commercial power supply fluctuates, and a lighting device including the power supply device.
  • LEDs light-emitting diodes
  • LEDs light-emitting diodes
  • replacement of lighting devices using conventional light sources such as incandescent bulbs and fluorescent lamps is being performed.
  • in-vehicle illumination devices such as headlamps and tail lamps
  • illumination devices using LEDs as light sources have already been commercialized.
  • a power supply circuit used for an illumination device using an LED as a light source
  • LEDs need to be driven with a constant current due to the electrical characteristics of the device. Therefore, the power supply circuit of a lighting device using an LED as a light source is not a general constant voltage output specification. It is necessary to have a constant current output specification in which the current is constant with respect to fluctuations.
  • the power supply circuit is an overload protection circuit as a protection function against overload conditions such as overcurrent and overvoltage due to LED failure, etc. It is necessary to prepare.
  • the overload protection function detects overload conditions such as overvoltage and overcurrent of the secondary load of the switching transformer by detecting the overcurrent of the switching element on the primary side of the switching transformer in the power circuit, for example. However, when an overload condition occurs, the power output is stopped.
  • the overcurrent detection circuit when the inverter input current exceeds a predetermined value, the overcurrent detection circuit outputs an abnormality determination signal, and is set by this abnormality determination signal.
  • An overcurrent protection device is disclosed that includes a latch circuit that holds this state until a reset signal is input, and keeps the output of the inverter stopped (see Patent Document 1). JP-A-4-217877
  • overload protection functions include not only the latch type as described above but also an automatic return type.
  • the latch-type overload protection function when the overload protection function is activated, the input power source such as a commercial power source needs to be temporarily shut off (off) when the overload protection function is canceled.
  • the automatic return type overload protection function resumes the switching operation and the power supply output is restored when the overcurrent state of the switching element in the overload state is released.
  • loop operation such as occurrence of overload, stop of power output, release of overload factor, return of power output, occurrence of overload, stop of power output
  • a latch-type overload protection function is often used rather than an automatic return type.
  • a constant current circuit having a constant current output specification generally operates in a constant current operation mode for output voltage fluctuations within an allowable range and can output a constant current, but the output voltage is within an allowable range. In the case where the output voltage increases beyond the range, the constant current operation mode shifts to the constant voltage operation mode in which the output voltage is made constant with respect to fluctuations in the output current.
  • the reference voltage generated in the constant current circuit also decreases, and the apparent output voltage (load voltage) As a result, the constant current circuit shifts from the constant current operation mode to the constant voltage operation mode. In this state, even if the commercial power supply returns to normal, the constant current circuit continues to operate in the constant voltage operation mode, so the power supply circuit cannot supply the necessary current to the LED. There is also a problem that lighting continues in a darker state than normal brightness.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a power supply device that can continue normal operation even when the voltage of a commercial power supply fluctuates and a lighting device including the power supply device. To do.
  • the power supply device includes a conversion unit that converts alternating current into direct current, a switching element that switches direct current supplied from the conversion unit to the primary side of the transformer, and a load provided on the secondary side of the transformer.
  • a power supply device comprising: an overload detection unit that detects an overload state; and an overload protection unit that stops the operation of the switching element and maintains the stop state when the overload detection unit detects an overload state
  • a voltage detection unit that detects a voltage output by the conversion unit
  • a control unit that controls to stop the operation of the switching element when the voltage detected by the voltage detection unit is lower than a first threshold value.
  • the first threshold value is set to a value larger than an output voltage value of the conversion unit when the overload detection unit detects an overload state.
  • the switching unit when the control unit stops the operation of the switching element, and the voltage detected by the voltage detection unit exceeds a second threshold value greater than the first threshold value, the switching unit The device is configured to resume the operation of the element.
  • a power supply device operates with a regulator unit that generates a DC voltage using a voltage supplied from the secondary side of the transformer, and a DC voltage generated by the regulator unit, and is generated by the DC voltage.
  • a constant current control unit that compares a reference voltage that is obtained by converting a current that flows through the load and supplies a constant current to the load; and when the voltage supplied to the regulator unit is lower than a third threshold value, the constant current control And an output stop unit for stopping the operation of the unit.
  • the power supply device is characterized in that the output stop unit is configured to stop the operation of the constant current control unit by stopping the operation of the regulator unit.
  • the power supply device is characterized by using an LED as a load.
  • the lighting device according to the present invention includes an LED and the power supply device according to the above-described invention.
  • the voltage detection unit detects the voltage output from the conversion unit (for example, rectifies and smoothes alternating current input from the commercial power source and converts it into direct current). That is, the voltage detection unit detects the occurrence of an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply.
  • the control unit stops the operation of the switching element.
  • the first threshold value is set to a value larger than the output voltage value of the conversion unit when the overload detection unit detects an overload state.
  • the overload detection unit detects, for example, an overvoltage applied to the load or an overcurrent flowing through the load as an overload state.
  • the overload detector can detect an overload state according to the magnitude of the current flowing through the switching element.
  • the control section switches before the current flowing through the switching element increases due to an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply and the operation of the switching element is stopped by the overload protection section.
  • the operation of the element is stopped so that the overload protection unit does not operate.
  • the control unit when the operation of the switching element is stopped, the control unit starts the operation of the switching element when the voltage detected by the voltage detection unit exceeds a second threshold value that is larger than the first threshold value. . That is, by providing a required voltage width between the first threshold (low voltage detection threshold) for stopping the operation of the switching element and the second threshold (low voltage release threshold) for restarting the operation of the switching element, When the instantaneous voltage fluctuation of the power supply is repeated in a short time, the switching element operation is prevented from being stopped and restarted in a short time, and the commercial power supply instantaneous power failure and voltage drop are accurate. It can be detected well.
  • the regulator unit generates a DC voltage using the voltage supplied from the secondary side of the transformer, and the constant current control unit operates and generates the DC voltage generated by the regulator unit.
  • a constant voltage is supplied to the load by comparing a reference voltage generated by the DC voltage with a voltage obtained by converting a current flowing through the load (for example, LED).
  • the output stopping unit stops the operation of the constant current control unit when the voltage supplied to the regulator unit is lower than the third threshold value.
  • the output stop unit stops the operation of the constant current control unit by stopping the operation of the regulator unit.
  • the reference voltage generated in the constant current control unit also drops, and apparently the output voltage ( It is possible to prevent a situation in which the constant current control unit shifts from the constant current operation mode to the constant voltage operation mode.
  • the commercial power supply returns to normal, the voltage supplied to the regulator unit becomes greater than the third threshold, and the operation of the regulator unit that has once stopped operation is resumed to resume the operation of the constant current control unit.
  • the constant current control unit normally rises and operates in the constant current operation mode, for example, a necessary current can be supplied to the LED, and the LED can be lit with normal brightness.
  • the LED since the LED is used as a load, even when the voltage of the commercial power supply fluctuates, it is possible to prevent the LED from continuing to be turned off or in a darker state than normal. The lighting of the LED can be continued.
  • the power supply device described above since the power supply device described above is provided, it is possible to provide a lighting device that can continue to operate normally even when the voltage of the commercial power supply fluctuates.
  • the operation can be continued normally even when an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply occurs.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating an example of a configuration of a power supply unit according to a second embodiment. It is explanatory drawing which shows an example of the principal circuit structure of an auxiliary power supply control part. It is explanatory drawing which shows an example of the output characteristic of a constant current constant voltage circuit part.
  • FIG. 10 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the power supply unit according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a lighting device 100 according to the present invention.
  • the lighting device 100 includes a power supply unit 10, a light emitting circuit unit 50, a heat dissipation unit 60, and the like as a power supply device according to the present invention.
  • the power supply unit 10 outputs a constant current for driving the light emitting circuit unit 50 in which an LED (light emitting diode) is mounted on a circuit board, for example, when commercial power is supplied from the outside.
  • an LED light emitting diode
  • the power supply unit 10 and the light emitting circuit unit 50 generate heat
  • the power supply unit 10 and the light emitting circuit unit 50 are thermally coupled to the heat dissipation unit 60 that radiates the generated heat.
  • the heat dissipating unit 60 is also thermally coupled to the housing (case) of the lighting device 100, and can effectively release the heat generated inside the lighting device 100 to the outside.
  • the lighting device 100 can have various configurations such as a structure that is attached to a ceiling or a wall, a structure that is suspended from the ceiling, or a structure that is installed on a floor or a table.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the power supply unit 10 as the power supply device according to the present invention
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the main circuit configuration of the power supply unit 10 as the power supply device according to the present invention. It is.
  • the power supply unit 10 is disposed between the commercial power supply and the LED as a load, and has a function as a control circuit capable of controlling the current supplied from the commercial power supply to the LED to be constant. It is.
  • the power supply unit 10 includes an AC filter circuit unit 11 that removes noise (for example, high-frequency component noise) included in AC supplied from a commercial power supply, a rectifier circuit unit 12 that performs full-wave rectification on the AC from which noise has been removed, The smoothing circuit unit 13 that smoothes the pulsating flow of the DC voltage rectified by the wave, the PFC (Power Factor Correction) circuit unit 14 that improves the power factor reduced by the smoothing circuit, and the voltage boosted by the PFC circuit unit 14 Insulating transformer circuit 16 for separating and subtracting the voltage to the drive voltage of the LED, and switching to be described later by detecting the current flowing in the LED so as to keep the current supplied to the LED as a load constant.
  • noise for example, high-frequency component noise
  • a constant current constant voltage circuit unit 20 as a constant current control unit for controlling the circuit unit 17, a regulator unit 19 for generating a power source for driving the constant current constant voltage circuit unit 20, and a constant current constant voltage circuit
  • the switching circuit unit 17 that controls the insulating transformer circuit unit 16 according to feedback control from the unit 20, the constant current constant voltage circuit unit 20 and the switching circuit unit 17 are electrically insulated, and the constant current constant voltage circuit unit 20
  • An insulation interface unit 21 for transmitting a feedback control signal based on the detected current value (for example, controlling with an on signal or an off signal and controlling with a magnitude of the current value in the case of an on signal) to the switching circuit unit 17;
  • An overload protection circuit unit 18 serving as an overload protection unit that protects the switching circuit unit 17 from destruction due to overload, and a post-smoothing voltage that is an output voltage of the smoothing circuit unit 13 to detect an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply
  • a voltage detecting unit 15 for detecting.
  • the rectifier circuit unit 12 and the smoothing circuit unit 13 described above function as a conversion unit that converts alternating current into direct current, and outputs a voltage of about 100 V when the commercial power supply is normal.
  • some of the voltage detection unit 15, the overload protection circuit unit 18, and the switching circuit unit 17 described above perform switching in the switching circuit unit 17 when the voltage detected by the voltage detection unit 15 is lower than a predetermined first threshold value. It functions as a control unit that controls to stop the operation of an element (for example, FET).
  • the voltage detection unit 15 includes a series circuit of a diode 151 and a capacitor 152 connected to the output terminal of the smoothing circuit unit 13 and a resistor that divides a voltage at a connection point between the diode 151 and the capacitor 152.
  • NPN transistor 158 having a base terminal connected to the anode of the diode 157.
  • the emitter terminal of the NPN transistor 158 functions as a control terminal Ve for the overload protection circuit unit 18.
  • the overload protection circuit unit 18 controls the operation of the switching circuit unit 17 according to the magnitude of the current detected by the resistor 181 for converting the current flowing in the FET 171 as a switching element, which will be described later, into a voltage.
  • a load protection unit 182 and the like are provided.
  • the switching circuit unit 17 includes an FET (for example, an N-channel MOS FET enhancement type) 171 as a switching element, a switching control unit 172 that controls on / off of the FET 171, and the like.
  • the switching control unit 172 performs PWM control for controlling the ON / OFF pulse width of the FET 171 in accordance with the feedback control signal output from the constant current constant voltage circuit unit 20.
  • a bipolar transistor may be used instead of the FET 171.
  • the insulation transformer circuit unit 16 includes a switching transformer 161, a diode 162 for rectifying and smoothing a voltage generated on the secondary side of the switching transformer 161, a capacitor 163, and the like. In addition, a voltage drawn from a part of the secondary winding of the switching transformer 161 is supplied to the regulator 191 in the regulator unit 19.
  • the constant current constant voltage circuit unit 20 is a series circuit of resistors 202 and 203 for dividing and detecting the voltage at both ends of the LED 51, a resistor 204 for detecting a current flowing through the LED 51 and converting it into a voltage, and a current flowing through the LED 51.
  • a constant current / constant voltage control unit 201 that compares the voltage obtained by converting the current with a predetermined reference voltage and controls the current flowing through the LED 51 to be constant is provided.
  • the reference voltage is generated using the voltage supplied from the regulator 191.
  • the insulation interface unit 21 includes a resistor 212 for limiting the feedback control signal to a required voltage or current value according to the current flowing through the LED 51 detected by the constant current / constant voltage control unit 201 and the voltage at both ends of the LED 51, a light emitting diode And a photocoupler 211 including a phototransistor.
  • the photocoupler 211 is for electrically insulating the primary side and the secondary side of the switching transformer 161.
  • the LED 51 is composed of a plurality of LED chips, and a plurality of LED chip groups in which a plurality of LED chips are connected in series are connected in parallel.
  • a pseudo white surface-mounted LED composed of a blue LED and a yellow phosphor It is.
  • the light emitted from the pseudo-white LED is a mixture of blue light emitted from the blue LED and yellow light emitted when the yellow phosphor is excited by the blue light from the blue LED. It feels like being irradiated.
  • the configuration of the LED 51 is not limited to the surface mount type, but may be a lamp shape and may be configured to be mounted on the substrate by a lead wire.
  • the operation of the power supply unit 10 will be described.
  • the switching circuit unit 17 When the input voltage from the commercial power supply is turned on (power is turned on), the switching circuit unit 17 operates, a constant current is supplied from the constant current constant voltage circuit unit 20 to the LED 51, and the LED 51 is lit at a required brightness. .
  • the forward voltage of the LED 51 fluctuates due to ambient temperature, lighting elapsed time, etc.
  • the constant current constant voltage circuit unit 20 since the constant current constant voltage circuit unit 20 operates in the constant current operation mode, the current flowing through the LED 51 is always maintained constant. , Stable lighting can be obtained.
  • the LED chip in the LED 51 has a failure such as open or short
  • the voltage across the LED 51 fluctuates or the current flowing through the LED 51 increases.
  • an overload state such as overvoltage or overcurrent occurs due to a failure of the LED chip
  • the current that flows to the primary side of the switching transformer 161 that is, the current that flows to the FET 171 increases.
  • the increased current is detected by the resistor 181 serving as an overload detection unit and converted into a voltage.
  • the overload protection unit 182 prevents the FET 171 and the like from being abnormally heated or damaged.
  • the switching operation is stopped.
  • the power supply unit 10 stops the switching operation and stops the power output.
  • the overload protection unit 182 since the overload protection unit 182 has a latch-type overload protection function, the switching operation stop state is maintained.
  • FIG. 4 is a time chart showing the transition of the conventional power output.
  • a power supply circuit that switches the primary side of a switching transformer with an FET
  • an input current to supply a predetermined power to a load (LED) that is,
  • LED load
  • the off-latch occurrence threshold is a voltage value when an overload state is apparently detected when the current flowing through the FET increases when the smoothed voltage V decreases.
  • the minimum operating voltage is a voltage that guarantees normal operation as a power supply circuit, and is 80 V, for example.
  • the off-latch release voltage is a voltage for releasing off-latch and is, for example, 20 V to 30 V.
  • the latch state can be reset by temporarily shutting off the commercial power supply (turning off the power supply).
  • the smoothed voltage V decreases for a short time (for example, several tens to several hundreds msec) due to an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply.
  • the overload protection function is activated, the FET switching operation is stopped, and the power supply output is turned from on to off.
  • the power supply output remains off because the off latch remains set. The LED continues to be turned off.
  • FIG. 5 is a time chart showing an example of transition of the power output of the power supply unit 10 of the present embodiment.
  • the low voltage detection threshold value Vth1 is a first threshold value Vth1 (for example, 60 V) set by the resistors 153 and 154 and the Zener diode 155 of the voltage detection unit 15, and is larger (higher) than the above-described off latch occurrence threshold value. ) It is set to voltage.
  • the voltage detector 15 detects the occurrence of an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply.
  • the voltage V detected by the voltage detection unit 15 is lower than the first threshold value Vth1 (for example, 60V)
  • the NPN transistor 158 is turned on, and the control terminal Ve is at a low level (for example, ground level).
  • the overload protection circuit unit 18 stops the operation of the switching circuit unit 17.
  • the overload protection circuit unit 18 releases the operation stop of the switching circuit unit 17 and restarts the operation. As a result, the power output is also restored.
  • the first threshold value Vth1 is an off-latch occurrence threshold value that is a voltage when the overcurrent state is detected by the resistor 181 when the voltage V output from the smoothing circuit unit 13 decreases and the current flowing through the FET 171 increases.
  • the value By setting the value to a value larger than that, the current flowing in the FET 171 increases due to an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply, and the operation of the FET 171 is stopped by the overload protection unit 182 and the stopped state is maintained. The operation of the FET 171 is stopped so that the overload protection unit 182 does not operate.
  • the voltage detected by the voltage detector 15 is higher than the first threshold value Vth1, and thus the operation of the FET 171 is resumed. Thereby, even when the voltage of the commercial power supply fluctuates, off-latch protection does not function, and the operation of the power supply unit 10 can be continued normally.
  • the configuration of the voltage detector 15 is an example, and is not limited to the example of FIG. Instead of the NPN transistor 158, a PNP transistor may be provided. Further, when the control terminal Ve is at a high level, the overload protection circuit unit 18 stops the operation of the switching circuit unit 17, and when the control terminal Ve is at a low level, the overload protection circuit unit 18 is switched to the switching circuit unit 17. It may be configured to resume the operation.
  • FIG. 6 is a time chart showing another example of the transition of the power supply output of the power supply unit 10 of the present embodiment.
  • a low voltage release threshold value Vth2 for example, 70 V
  • Vth1 a low voltage release threshold value larger (higher) than Vth1 is provided.
  • the voltage detector 15 has the same configuration as the resistors 153 and 154, the Zener diode 155, and the NPN transistor 158 (however, the resistance value, etc.) Can be realized by adding logic such as negation (inverter), logical sum or logical product to the outputs of both NPN transistors.
  • the voltage detector 15 detects the occurrence of an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply.
  • the control terminal Ve becomes a low level (for example, a ground level), thereby the overload protection circuit unit 18 Stops the operation of the switching circuit unit 17.
  • the control terminal Ve that is the control input terminal of the overload protection unit 182 is Accordingly, the overload protection circuit unit 18 releases the operation stop of the switching circuit unit 17 and restarts the operation. As a result, the power output is also restored.
  • two control terminals, a low voltage detection terminal and a low voltage release terminal may be provided instead of one control terminal Ve.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing how the voltage after smoothing changes due to instantaneous fluctuations in the commercial power supply.
  • the operation of the FET 171 is stopped even when the smoothed voltage V repeats a small fluctuation for a short time.
  • Vth1 low voltage detection threshold value
  • Vth2 low voltage release threshold value
  • FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of the configuration of the power supply unit 10 according to the second embodiment
  • FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating an example of a main circuit configuration of the auxiliary power supply control unit 22.
  • the difference from the first embodiment is that an auxiliary power control unit 22 is provided.
  • the auxiliary power supply control unit 22 monitors the voltage supplied from the insulating transformer circuit unit 16 to the regulator unit 19. When the primary voltage of the insulation transformer circuit unit 16 is lowered due to an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply, the voltage supplied from the insulation transformer circuit unit 16 is also lowered. As a result, the voltage supplied to the regulator unit 19 decreases, and the output voltage of the regulator unit 19 also decreases.
  • the auxiliary power supply control unit 22 as the output stop unit outputs the output of the regulator unit 19 until the voltage supplied to the regulator unit 19 reaches a predetermined third threshold (for example, the constant current constant voltage circuit unit 20 does not function normally). If the voltage is lower than the voltage that decreases the voltage, the operation of the regulator unit 19 is stopped.
  • the auxiliary power supply control unit 22 includes an input voltage stabilization unit 221, a voltage comparison unit 222, a detection result output unit 223, a resistor 224, and the like.
  • the input voltage stabilization unit 221 includes a series circuit of a Zener diode 2211 and a capacitor 2212.
  • the voltage comparison unit 222 includes resistors 2221, 2222, 2223, 2224, 2226, a comparator 2225, an FET 2227, and the like, and outputs a detection result.
  • the unit 223 includes FETs 2231, 2233, 2234, a resistor 2232, and the like.
  • the voltage supplied from the insulating transformer circuit unit 16 to the regulator unit 19 is stabilized by the input voltage stabilization unit 221 and output to the voltage comparison unit 222.
  • the voltage comparison unit 222 divides the stabilized voltage by resistors 2221 to 2223, compares the divided input voltage by the comparator 2225 with the reference voltage set by the resistors 2224 and 2226, and the input voltage is equal to or lower than the reference voltage.
  • the detection result output unit 223 is driven, and the operation of the regulator unit 19 is turned on / off through the control terminal Vc. For example, when the control terminal Vc is set to a low level (ground level), the regulator unit 19 stops its operation, and when the control terminal Vc is set to a high level, the regulator unit 19 starts its operation.
  • the voltage comparison unit 222 turns off the FET 2234 of the detection result output unit 223, and the control terminal Vc has a predetermined voltage ( High level) is applied, and the regulator unit 19 starts operating.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of output characteristics of the constant current constant voltage circuit unit 20.
  • the horizontal axis represents current
  • the vertical axis represents voltage.
  • the constant current constant voltage circuit unit 20 as a constant current control unit having a constant current output specification generally operates in a constant current operation mode with respect to fluctuations in the output voltage within an allowable range. If a constant current can be output but the output voltage increases beyond the allowable range, the constant current operation mode is shifted to a constant voltage operation mode in which the output voltage is constant with respect to fluctuations in the output current. .
  • the constant current operation mode is operated, and for example, current control is performed so that the output current Iout becomes constant with respect to voltage fluctuation (in FIG. 10). , See solid arrow).
  • the output voltage increases beyond the allowable range, a constant voltage that keeps the output voltage Vout constant with respect to fluctuations in the output current from the constant current operation mode, as shown by the dashed arrow in FIG. Transition to operation mode.
  • the reference voltage generated in the constant current / constant voltage circuit unit 20 also decreases, apparently The output voltage (load voltage) becomes the same as the increased state, and the constant current / constant voltage circuit unit 20 shifts from the constant current operation mode to the constant voltage operation mode. In this state, even if the commercial power supply returns to normal, the constant current constant voltage circuit unit 20 continues to operate in the constant voltage operation mode (for example, the state at point P in FIG. 10). Can supply less current Ip than the current Iout required for the LED, and the LED will continue to be lit in a darker state than the normal brightness.
  • the operation of the regulator unit 19 is performed. Stop. Thereby, the situation where the constant current constant voltage circuit unit 20 shifts from the constant current operation mode to the constant voltage operation mode can be prevented.
  • the voltage supplied to the regulator unit 19 becomes larger than the third threshold when the commercial power supply returns to normal, by restarting the operation of the constant current constant voltage circuit unit 20 that has once stopped operation, Since the constant current constant voltage circuit unit 20 normally rises and operates in the constant current operation mode, for example, a necessary current can be supplied to the LED, and the LED can be lit with normal brightness.
  • FIG. 11 is a block diagram illustrating another example of the configuration of the power supply unit 10 according to the second embodiment.
  • the auxiliary power supply control unit 22 controls the stop / start of the operation of the constant current / constant voltage circuit unit 20 directly, not the regulator unit 19. That is, when the auxiliary power supply control unit 22 detects a decrease in the voltage supplied from the insulation transformer circuit unit 16 to the regulator unit 19, the operation of the constant current constant voltage circuit unit 20 is directly stopped, and The LED can be stably lit by a method in which the constant current constant voltage circuit unit 20 is operated only when the voltage supplied to the unit 19 is equal to or higher than a specified voltage.
  • the latch-type overload protection circuit unit operates and the power output remains off. Can be prevented and the operation can be continued normally.
  • the switching element operation is prevented from being stopped and restarted in a short time, and the instantaneous power failure or instantaneous voltage of the commercial power supply is prevented. The decrease can be detected with high accuracy.
  • a necessary current can be supplied to the LED, and the LED can be lit with normal brightness.
  • the alternating current from the commercial power source is converted to direct current, and the voltage output from the smoothing circuit unit is 100 V when it is normal.
  • the voltage is not limited to this, and is not limited to 200 V or other voltages. But you can.
  • the off-latch release voltage, the low voltage detection threshold, the low voltage release threshold, and the like may be set as appropriate according to the normal smoothed voltage.
  • the power supply device according to the present invention is used for the lighting device.
  • the power supply device according to the present invention is limited to the lighting device as long as it is an electric device having a latch-type overload protection function. It can be applied without being. In this case, even if an instantaneous power failure or instantaneous voltage drop of the commercial power supply occurs, the operation of the electric device can be continued normally.

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Abstract

　商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる電源装置及び照明装置を提供する。 　電圧検出部１５は、検出した電圧Ｖが第１閾値Ｖｔｈ１より低い場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオンし、制御端子Ｖｅがローレベルとなり、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作を停止させる。電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１より高くなった場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオフし、制御端子Ｖｅがハイレベルとなり、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作停止を解除して動作を再開させる。この場合、第１閾値Ｖｔｈ１を、平滑回路部１３が出力する電圧Ｖが低下した場合に、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加して、抵抗１８１で過負荷状態を検出するときの電圧であるオフラッチ発生閾値よりも大きい値にする。

Description

電源装置及び照明装置
　本発明は、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置に関する。
　近年、発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する）を光源とする照明装置が様々な用途向けに開発されており、白熱電球や蛍光灯等の従来の光源を用いた照明装置に対する置換えが行われつつある。また、ヘッドランプ又はテールランプ等の車載用の照明装置においても、ＬＥＤを光源とする照明装置が既に商品化されている。
　ＬＥＤを光源とする照明装置に用いられる電源回路（電源装置）においては、白熱電球等の従来の光源とＬＥＤとの特性の違いに起因して、従来の光源を用いた照明装置と異なった電源制御が求められる。例えば、ＬＥＤはデバイスの電気的特性から定電流で駆動する必要があるため、ＬＥＤを光源とする照明装置の電源回路は、一般的な定電圧出力仕様ではなく、電圧・電流の出力特性が電圧の変動に対して電流が一定となる定電流出力仕様である必要がある。
　一方、ＬＥＤの故障モードには、オープンモード及びショートモードの２つのモードがあるため、電源回路としては、ＬＥＤの故障などによる過電流や過電圧などの過負荷状態に対する保護機能としての過負荷保護回路を設けておく必要がある。過負荷保護機能は、例えば、電源回路内のスイッチングトランスフォーマの１次側のスイッチング素子の過電流を検出することにより、スイッチングトランスフォーマの２次側の負荷の過電圧や過電流などの過負荷状態を検知し、過負荷状態に陥った場合、電源出力を停止することにより実現している。
　また、光源以外を負荷とするインバータ制御方式の電源装置において、インバータの入力電流が所定値以上になった場合に、過電流検出回路で異常判定信号を出力し、この異常判定信号によりセットされ、リセット信号が入るまでこの状態を保持するラッチ回路を備え、インバータの出力を停止させ続けるようにした過電流保護装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開平４－２１７８７７号公報
　このような過負荷保護機能には、上述のようなラッチ形だけでなく自動復帰形などもある。ラッチ形の過負荷保護機能は、過負荷保護機能が作動した場合において、過負荷保護機能を解除するときには、商用電源などの入力電源を一旦遮断（オフ）する必要がある。一方、自動復帰形の過負荷保護機能は、過負荷状態であるスイッチング素子の過電流状態が解除されれば、スイッチング動作を再開し、電源出力が復帰する。このため、自動復帰形では過電流が発生した要因によっては、過負荷の発生、電源出力の停止、過負荷要因の解除、電源出力の復帰、過負荷の発生、電源出力の停止といったループ動作に陥り、電源装置（電源回路）や照明装置の安全性を担保することが困難となるおそれがある。このため、自動復帰形よりもラッチ形の過負荷保護機能が利用される場合が多い。
　しかし、スイッチングトランスフォーマの１次側をスイッチング素子でスイッチングする電源回路にあっては、商用電源（入力電源）の電圧が低下した場合、負荷に対して所定の電力を供給すべく入力電流、すなわち、スイッチング素子に流れる電流が増加する特性があり、過負荷状態と同様な状態になる。このため、何らかの理由で商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合、実際にはＬＥＤ等の故障による過負荷状態ではないにも拘わらず、スイッチング素子に流れる電流が増加して、過負荷保護機能が動作し、電源出力が停止する事態になる。ラッチ形の過負荷保護機能にあっては、商用電源が正常に復帰した後も電源出力が停止したままの状態を継続するという問題がある。
　また、定電流出力仕様を有する定電流回路は、一般に許容範囲内の出力電圧の変動に対しては、定電流動作モードで動作し、一定電流を出力することができるものの、出力電圧が許容範囲を超えて増加した場合には、定電流動作モードから、出力電流の変動に対して出力電圧を一定にする定電圧動作モードに移行する。そして、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、定電流回路に供給される電圧が低下した場合、定電流回路内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流回路は、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態となる。この状態で、商用電源が正常に復帰したとしても、定電流回路は、定電圧動作モードでの動作を継続するため、電源回路は、ＬＥＤに必要な電流を供給することができず、ＬＥＤは、正常の明るさよりも暗い状態で点灯を続けるという問題もある。
　本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる電源装置及び該電源装置を備える照明装置を提供することを目的とする。
　本発明に係る電源装置は、交流を直流に変換する変換部と、該変換部からトランスフォーマの１次側に供給される直流をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスフォーマの２次側に設けられる負荷の過負荷状態を検出する過負荷検出部と、該過負荷検出部で過負荷状態を検出した場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるとともに停止状態を保持する過負荷保護部とを備える電源装置において、前記変換部が出力する電圧を検出する電圧検出部と、該電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より低い場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるべく制御する制御部とを備え、前記第１閾値を、前記過負荷検出部で過負荷状態を検出するときの前記変換部の出力電圧値よりも大きい値にしてあることを特徴とする。
　本発明に係る電源装置は、前記制御部は、前記スイッチング素子の動作を停止させた場合に、前記電圧検出部で検出した電圧が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えた場合、前記スイッチング素子の動作を再開するように構成してあることを特徴とする。
　本発明に係る電源装置は、前記トランスフォーマの２次側から供給される電圧を用いて直流電圧を生成するレギュレータ部と、該レギュレータ部で生成した直流電圧により動作するとともに、該直流電圧により生成される基準電圧と負荷に流れる電流を変換した電圧とを比較して負荷に定電流を供給する定電流制御部と、前記レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より低い場合、前記定電流制御部の動作を停止させる出力停止部とを備えることを特徴とする。
　本発明に係る電源装置は、前記出力停止部は、前記レギュレータ部の動作を停止することにより、前記定電流制御部の動作を停止させるように構成してあることを特徴とする。
　本発明に係る電源装置は、ＬＥＤを負荷とすることを特徴とする。
　本発明に係る照明装置は、ＬＥＤと、前述の発明に係る電源装置とを備えることを特徴とする。
　本発明にあっては、変換部（例えば、商用電源から入力される交流を整流及び平滑して直流に変換する）が出力する電圧を電圧検出部で検出する。すなわち、電圧検出部は、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下の発生を検知する。そして、電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より低い場合、制御部は、スイッチング素子の動作を停止させる。この場合、第１閾値を、過負荷検出部で過負荷状態を検出するときの変換部の出力電圧値よりも大きい値にする。過負荷検出部は、例えば、負荷にかかる過電圧又は負荷に流れる過電流を過負荷状態として検出する。また、過負荷検出部は、過負荷状態をスイッチング素子に流れる電流の大小に応じて検出することができる。これにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、スイッチング素子に流れる電流が増加して過負荷保護部でスイッチング素子の動作を停止させて停止状態が保持されてしまう前に、制御部がスイッチング素子の動作を停止させて過負荷保護部が動作しないようにする。そして、商用電源が正常に復帰した場合には、電圧検出部で検出する電圧は第１閾値より高いので、制御部はスイッチング素子の動作を再開する。これにより、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる。
　本発明にあっては、制御部は、スイッチング素子の動作を停止させた場合に、電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より大きい第２閾値を超えた場合、スイッチング素子の動作を開始する。すなわち、スイッチング素子の動作を停止させる第１閾値（低電圧検出閾値）とスイッチング素子の動作を再開させる第２閾値（低電圧解除閾値）との間に所要の電圧幅を持たせることにより、商用電源の瞬時電圧変動が短時間の間に繰り返された場合に、スイッチング素子の動作の停止・再開が短時間の間に繰り返されることを防止するとともに、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を精度良く検出することができる。
　本発明にあっては、レギュレータ部は、トランスフォーマの２次側から供給される電圧を用いて直流電圧を生成し、定電流制御部は、レギュレータ部で生成した直流電圧により動作するとともに、生成した直流電圧により生成される基準電圧と負荷（例えば、ＬＥＤ）に流れる電流を変換した電圧とを比較して負荷に定電流を供給する。出力停止部は、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より低い場合、定電流制御部の動作を停止させる。これにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値よりも低下した場合、定電流制御部内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流制御部が、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態を防止することができる。そして、商用電源が正常に復帰した場合、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より大きくなり、一旦動作を停止した定電流制御部の動作を再開する。この場合には、定電流制御部は正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。
　本発明にあっては、出力停止部は、レギュレータ部の動作を停止することにより、定電流制御部の動作を停止させる。これにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値よりも低下した場合、定電流制御部内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流制御部が、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態を防止することができる。そして、商用電源が正常に復帰した場合、レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より大きくなり、一旦動作を停止したレギュレータ部の動作を再開して定電流制御部の動作を再開する。この場合には、定電流制御部は正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。
　本発明にあっては、ＬＥＤを負荷としているので、商用電源の電圧が変動した場合でもＬＥＤの消灯状態や正常よりも暗い状態での点灯が継続されることを防止することができ、正常なＬＥＤの点灯を継続することができる。
　本発明にあっては、上述の電源装置を備えているので、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる照明装置を提供することができる。
　本発明によれば、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合でも正常に動作を継続することができる。
本発明に係る照明装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係る電源装置としての電源部の構成の一例を示すブロック図である。 本発明に係る電源装置としての電源部の要部回路構成の一例を示す説明図である。 従来の電源出力の遷移を示すタイムチャートである。 本実施の形態の電源部の電源出力の遷移の一例を示すタイムチャートである。 本実施の形態の電源部の電源出力の遷移の他の例を示すタイムチャートである。 商用電源の瞬時変動により平滑後電圧の変動の様子を示す模式図である。 実施の形態２の電源部の構成の一例を示すブロック図である。 補助電源制御部の要部回路構成の一例を示す説明図である。 定電流定電圧回路部の出力特性の一例を示す説明図である。 実施の形態２の電源部の構成の他の例を示すブロック図である。
　１０　電源部
　１１　ＡＣフィルタ回路部
　１２　整流回路部
　１３　平滑回路部
　１４　ＰＦＣ回路部
　１５　電圧検出部
　１６　絶縁変圧回路部
　１７　スイッチング回路部
　１８　過負荷保護回路部
　１９　レギュレータ部
　２０　定電流定電圧回路部
　２１　絶縁インタフェース部
　２２　補助電源制御部
　５１　ＬＥＤ
　１５３、１５４　抵抗
　１５５　ツェナーダイオード
　１５８　ＮＰＮトランジスタ
　１６１　スイッチングトランスフォーマ
　１７１　ＦＥＴ
　１８１　抵抗
　１８２　過負荷保護部
実施の形態１
　以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る照明装置１００の構成の一例を示すブロック図である。図１に示すように、照明装置１００は、本発明に係る電源装置としての電源部１０、発光回路部５０、放熱部６０などを備えている。電源部１０は、外部から商用電源を供給されることにより、例えば、回路基板上にＬＥＤ（発光ダイオード）が実装された発光回路部５０を駆動するための定電流を出力する。電源部１０及び発光回路部５０は発熱するため、電源部１０及び発光回路部５０は発生した熱を放熱する放熱部６０と熱結合されている。放熱部６０は照明装置１００の筐体（ケース）とも熱結合しており、照明装置１００内部で発生した熱を効果的に外部へ放出することができる。
　なお、照明装置１００は、天井や壁に取り付ける構造のもの、天井から吊り下げる構造のもの、床や卓上に据え置く構造のものなど、用途に応じて様々な構成とすることができる。
　図２は本発明に係る電源装置としての電源部１０の構成の一例を示すブロック図であり、図３は本発明に係る電源装置としての電源部１０の要部回路構成の一例を示す説明図である。図２に示すように、電源部１０は、商用電源と負荷としてのＬＥＤの間に配置され、商用電源からＬＥＤに供給される電流を一定に制御することができる制御回路としての機能を備えるものである。
　電源部１０は、商用電源から供給される交流に含まれるノイズ（例えば、高周波成分のノイズ）を除去するＡＣフィルタ回路部１１、ノイズが除去された交流を全波整流する整流回路部１２、全波整流された直流電圧の脈流を平滑化する平滑回路部１３、平滑回路により低下した力率を改善するＰＦＣ（Power Factor Correction）回路部１４、ＰＦＣ回路部１４により昇圧された電圧を１次及び２次に分離してＬＥＤの駆動電圧の大きさに降圧するための絶縁変圧回路部１６、負荷としてのＬＥＤに供給される電流を一定にすべくＬＥＤに流れる電流を検出して後述するスイッチング回路部１７を制御する定電流制御部としての定電流定電圧回路部２０、定電流定電圧回路部２０を駆動する電源を生成するレギュレータ部１９、定電流定電圧回路部２０からのフィードバック制御に応じて絶縁変圧回路部１６を制御するスイッチング回路部１７、定電流定電圧回路部２０とスイッチング回路部１７とを電気的に絶縁し、定電流定電圧回路部２０で検出した電流値に基づくフィードバック制御信号（例えば、オン信号又はオフ信号で制御するとともに、オン信号の場合には、電流値の大小で制御する）をスイッチング回路部１７に伝達する絶縁インタフェース部２１、スイッチング回路部１７を過負荷による破壊から保護する過負荷保護部としての過負荷保護回路部１８、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を検出すべく平滑回路部１３の出力電圧である平滑後電圧を検出する電圧検出部１５などを備えている。
　上述の整流回路部１２及び平滑回路部１３は、交流を直流に変換する変換部として機能し、商用電源が正常である場合には、約１００Ｖの電圧を出力する。また、上述の電圧検出部１５、過負荷保護回路部１８、スイッチング回路部１７の一部は、電圧検出部１５で検出した電圧が所定の第１閾値より低い場合にスイッチング回路部１７内のスイッチング素子（例えば、ＦＥＴなど）の動作を停止させるべく制御する制御部として機能する。
　また、図３に示すように、電圧検出部１５は、平滑回路部１３の出力端に接続したダイオード１５１とコンデンサ１５２との直列回路、ダイオード１５１とコンデンサ１５２との接続点の電圧を分圧する抵抗１５３及び抵抗１５４の直列回路、抵抗１５３と抵抗１５４との接続点にカソードを接続したツェナーダイオード１５５と抵抗１５６との直列回路、ツェナーダイオード１５５と抵抗１５６との接続点にカソードを接続したダイオード１５７、ダイオード１５７のアノードにベース端子を接続したＮＰＮトランジスタ１５８などを備えている。ＮＰＮトランジスタ１５８のエミッタ端子は、過負荷保護回路部１８に対する制御端子Ｖｅとして機能する。
　過負荷保護回路部１８は、後述するスイッチング素子としてのＦＥＴ１７１に流れる電流を電圧に変換するための抵抗１８１、抵抗１８１で検出した電流の大小に応じて、スイッチング回路部１７の動作を制御する過負荷保護部１８２などを備えている。
　スイッチング回路部１７は、スイッチング素子としてのＦＥＴ（例えば、ＮチャネルのＭＯＳ形ＦＥＴ　エンハンスメント形など）１７１、ＦＥＴ１７１のオン／オフを制御するスイッチング制御部１７２などを備えている。スイッチング制御部１７２は、例えば、定電流定電圧回路部２０から出力されるフィードバック制御信号に応じて、ＦＥＴ１７１のオン／オフのパルス幅を制御するＰＷＭ制御を行う。なお、ＦＥＴ１７１に代えて、バイポーラ形のトランジスタでもよい。
　絶縁変圧回路部１６は、スイッチングトランスフォーマ１６１、スイッチングトランスフォーマ１６１の２次側に発生した電圧を整流・平滑するためのダイオード１６２、コンデンサ１６３などを備えている。また、スイッチングトランスフォーマ１６１の２次側巻線の一部から引き出された電圧をレギュレータ部１９内のレギュレータ１９１へ供給している。
　定電流定電圧回路部２０は、ＬＥＤ５１の両端の電圧を分圧して検出するための抵抗２０２、２０３の直列回路、ＬＥＤ５１に流れる電流を検出して電圧に変換するための抵抗２０４、ＬＥＤ５１に流れる電流を変換した電圧と所定の基準電圧とを比較して、ＬＥＤ５１に流れる電流を一定に制御する定電流定電圧制御部２０１などを備えている。なお、基準電圧は、レギュレータ１９１から供給される電圧を用いて生成している。
　絶縁インタフェース部２１は、定電流定電圧制御部２０１で検出したＬＥＤ５１に流れる電流やＬＥＤ５１の両端の電圧に応じて、フィードバック制御信号を所要の電圧又は電流値に制限するための抵抗２１２、発光ダイオードとフォトトランジスタとを有するフォトカプラ２１１などを備えている。フォトカプラ２１１は、スイッチングトランスフォーマ１６１の１次側と２次側とを電気的に絶縁するためのものである。
　ＬＥＤ５１は、複数のＬＥＤチップで構成され、複数のＬＥＤチップが直列に接続されたＬＥＤチップ群が複数並列に接続してあり、例えば、青色ＬＥＤと黄色蛍光体からなる擬似白色の表面実装型ＬＥＤである。擬似白色のＬＥＤから照射される光は、青色ＬＥＤが発する青色の光と、黄色蛍光体が青色ＬＥＤからの青色の光に励起されて発する黄色の光とが混合されるので、白色の光が照射されているように視感される。なお、ＬＥＤ５１の構成は、表面実装型に限定されるものではなく、ランプ状の形状であって、リード線により基板に装着される構成のものでもよい。
　次に、電源部１０の動作について説明する。商用電源からの入力電圧が投入される（電源オン）と、スイッチング回路部１７が動作し、定電流定電圧回路部２０からＬＥＤ５１に一定の電流が供給され、ＬＥＤ５１が所要の明るさで点灯する。また、周囲温度や点灯経過時間等によってＬＥＤ５１の順方向電圧が変動した場合でも、定電流定電圧回路部２０が定電流動作モードで動作しているので、ＬＥＤ５１に流れる電流は常時一定に維持され、安定した明るさの照明を得ることができる。
　ＬＥＤ５１内のＬＥＤチップがオープン又はショート等の故障をした場合、ＬＥＤ５１の両端の電圧が変動し、あるいは、ＬＥＤ５１に流れる電流が増加する。そして、ＬＥＤチップの故障により、過電圧や過電流などの過負荷状態になった場合、スイッチングトランスフォーマ１６１の１次側に流れる電流、すなわち、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加する。増加した電流は、過負荷検出部としての抵抗１８１で検出されて電圧に変換され、過負荷保護部１８２は、ＦＥＴ１７１等の異常発熱や破損を防止するため、スイッチング制御部１７２に対して、ＦＥＴ１７１のスイッチング動作を停止させる。これにより、電源部１０は、スイッチング動作を停止させて電源出力を停止する。また、過負荷保護部１８２は、ラッチ形の過負荷保護機能を備えているので、スイッチング動作の停止状態が保持される。
　次に商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合について説明する。まず、本発明との対比のため、従来の例について説明する。図４は従来の電源出力の遷移を示すタイムチャートである。スイッチングトランスフォーマの１次側をＦＥＴでスイッチングする電源回路にあっては、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合、負荷（ＬＥＤ）に対して所定の電力を供給すべく入力電流、すなわち、ＦＥＴに流れる電流が増加する特性があり、過負荷状態と同様な状態になる。このため、何らかの理由で商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合、実際にはＬＥＤ等の故障による過負荷状態ではないにも拘わらず、スイッチング素子に流れる電流が増加して、過負荷保護機能が動作し、電源出力が停止する事態になる。ラッチ形の過負荷保護機能にあっては、商用電源が正常に復帰した後も電源出力が停止したままの状態を継続することになる。
　図４において、オフラッチ発生閾値は、平滑後の電圧Ｖが低下した場合に、ＦＥＴに流れる電流が増加して、見かけ上過負荷状態を検出するときの電圧値である。また、図４において、動作最低電圧は、電源回路として正常な動作を保証する電圧であり、例えば、８０Ｖである。また、オフラッチ解除電圧は、オフラッチを解除するための電圧であり、例えば、２０Ｖ～３０Ｖであり、商用電源を一旦遮断する（電源をオフする）ことにより、ラッチ状態をリセットすることができる。
　例えば、図４に示すように、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、平滑後の電圧Ｖが短い時間の間（例えば、数十ｍｓｅｃ～数百ｍｓｅｃ）だけ低下する。平滑後の電圧Ｖがオフラッチ発生閾値より低くなった場合、過負荷保護機能が動作し、ＦＥＴのスイッチング動作を停止させ、電源出力はオンからオフとなる。その後、商用電源が正常に回復し、平滑後の電圧Ｖが正常値（例えば、１００Ｖ）に戻ったとしても、オフラッチがセットされたままの状態であるので、電源出力はオフのままであり、ＬＥＤは消灯した状態を継続することになる。
　次に本発明の場合について説明する。図５は本実施の形態の電源部１０の電源出力の遷移の一例を示すタイムチャートである。図５において、低電圧検出閾値Ｖｔｈ１は、電圧検出部１５の抵抗１５３、１５４及びツェナーダイオード１５５により設定された第１閾値Ｖｔｈ１（例えば、６０Ｖ）であり、上述のオフラッチ発生閾値よりも大きい（高い）電圧に設定してある。
　電圧検出部１５は、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下の発生を検知する。そして、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１（例えば、６０Ｖなど）より低い場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオンし、制御端子Ｖｅがローレベル（例えば、グランドレベル）となり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作を停止させる。
　その後、商用電源が正常な状態に復帰することにより、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１より高くなった場合、ＮＰＮトランジスタ１５８はオフし、制御端子Ｖｅがハイレベルとなり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作停止を解除して動作を再開させる。これにより、電源出力も復帰する。
　この場合、第１閾値Ｖｔｈ１を、平滑回路部１３が出力する電圧Ｖが低下した場合に、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加して、抵抗１８１で過負荷状態を検出するときの電圧であるオフラッチ発生閾値よりも大きい値にすることにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、ＦＥＴ１７１に流れる電流が増加して過負荷保護部１８２でＦＥＴ１７１の動作を停止させて停止状態が保持されてしまう前に、ＦＥＴ１７１の動作を停止させて過負荷保護部１８２が動作しないようにする。そして、商用電源が正常に復帰した場合には、電圧検出部１５で検出する電圧は第１閾値Ｖｔｈ１より高いので、ＦＥＴ１７１の動作を再開する。これにより、商用電源の電圧が変動した場合でもオフラッチ保護が機能せず、電源部１０の動作を正常に継続することができる。
　なお、電圧検出部１５の構成は、一例であって、図３の例に限定されるものではない。ＮＰＮトランジスタ１５８に代えてＰＮＰトランジスタを設ける構成とすることもできる。また、制御端子Ｖｅがハイレベルの場合に、過負荷保護回路部１８がスイッチング回路部１７の動作を停止させ、制御端子Ｖｅがローレベルの場合に、過負荷保護回路部１８がスイッチング回路部１７の動作を再開させる構成でもよい。
　また、電圧検出部１５の構成は、上述の例に限定されるものではない。図６は本実施の形態の電源部１０の電源出力の遷移の他の例を示すタイムチャートである。図６の例では、低電圧検出閾値Ｖｔｈ１に加えて、Ｖｔｈ１より大きい（高い）低電圧解除閾値Ｖｔｈ２（例えば、７０Ｖ）を設けている。なお、低電圧検出閾値Ｖｔｈ１に加えて、低電圧解除閾値Ｖｔｈ２を設定するには、電圧検出部１５に、抵抗１５３、１５４、ツェナーダイオード１５５、ＮＰＮトランジスタ１５８と同様の構成（ただし、抵抗値などは異なる）を追加するとともに、両者のＮＰＮトランジスタの出力に対して、否定（インバータ）、論理和や論理積などのロジックを組み合わせることにより、実現することができる。
　電圧検出部１５は、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下の発生を検知する。そして、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ１（例えば、６０Ｖなど）より低い場合、制御端子Ｖｅがローレベル（例えば、グランドレベル）となり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作を停止させる。
　その後、商用電源が正常な状態に復帰することにより、電圧検出部１５で検出した電圧Ｖが、第１閾値Ｖｔｈ２より高くなった場合、過負荷保護部１８２の制御入力端である制御端子Ｖｅがハイレベルとなり、これにより、過負荷保護回路部１８は、スイッチング回路部１７の動作停止を解除して動作を再開させる。これにより、電源出力も復帰する。なお、この場合、制御端子Ｖｅを１つではなく、低電圧検出用の端子と低電圧解除用の端子の２つの制御端子を設けることもできる。
　図７は商用電源の瞬時変動により平滑後電圧の変動の様子を示す模式図である。図７に示すように、商用電源の瞬時電圧変動が短時間の間に繰り返された場合に、平滑後電圧Ｖが短時間の間に小さな変動を繰り返したときでも、ＦＥＴ１７１の動作を停止させる第１閾値Ｖｔｈ１（低電圧検出閾値）とＦＥＴ１７１の動作を再開させる第２閾値Ｖｔｈ２（低電圧解除閾値）との間に所要の電圧幅を持たせることにより、ＦＥＴ１７１の動作の停止・再開が短時間の間に繰り返されることを防止するとともに、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を精度良く検出することができる。
実施の形態２
　図８は実施の形態２の電源部１０の構成の一例を示すブロック図であり、図９は補助電源制御部２２の要部回路構成の一例を示す説明図である。実施の形態１との違いは、補助電源制御部２２を備える点である。補助電源制御部２２は、絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧を監視する。商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下などにより絶縁変圧回路部１６の１次側電圧が低下した場合には、絶縁変圧回路部１６から供給される電圧も低下する。これによって、レギュレータ部１９に供給される電圧が低下し、レギュレータ部１９の出力電圧も低下する。そして、出力停止部としての補助電源制御部２２は、レギュレータ部１９に供給される電圧が所定の第３閾値（例えば、定電流定電圧回路部２０が正常に機能しなくなるまでレギュレータ部１９の出力電圧が低下するような電圧）より低い場合、レギュレータ部１９の動作を停止する。
　この状態で商用電源の電圧が正常値に復帰し、絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧が正常値に戻った場合、レギュレータ部１９の出力電圧も正常値となり、定電流定電圧回路部２０は、正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。
　図９に示すように、補助電源制御部２２は、入力電圧安定化部２２１、電圧比較部２２２、検出結果出力部２２３、抵抗２２４などを備えている。また、入力電圧安定化部２２１は、ツェナーダイオード２２１１とコンデンサ２２１２の直列回路を備え、電圧比較部２２２は、抵抗２２２１、２２２２、２２２３、２２２４、２２２６、コンパレータ２２２５、ＦＥＴ２２２７などを備え、検出結果出力部２２３は、ＦＥＴ２２３１、２２３３、２２３４、抵抗２２３２などを備えている。
　絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧は、入力電圧安定化部２２１で安定化されて電圧比較部２２２へ出力される。電圧比較部２２２は、安定化された電圧を抵抗２２２１～２２２３で分割し、コンパレータ２２２５により、分割された入力電圧を抵抗２２２４、２２２６で設定される基準電圧と比較し、入力電圧が基準電圧以下となった場合に、検出結果出力部２２３を駆動し、制御端子Ｖｃを通じてレギュレータ部１９の動作をオン／オフする。例えば、制御端子Ｖｃをローレベル（グランドレベル）にすることにより、レギュレータ部１９は動作を停止し、制御端子Ｖｃをハイレベルにすることにより、レギュレータ部１９は動作を開始する。絶縁変圧回路部１６から供給される電圧が正常値に復帰すれば、電圧比較部２２２は、検出結果出力部２２３のＦＥＴ２２３４がオフとなり、制御端子Ｖｃには、抵抗２２４を介して所定の電圧（ハイレベル）が印加され、レギュレータ部１９は動作を開始する。
　図１０は定電流定電圧回路部２０の出力特性の一例を示す説明図である。図１０において、横軸は電流を示し、縦軸は電圧を示す。図１０に示すように、定電流出力仕様を有する定電流制御部としての定電流定電圧回路部２０は、一般に許容範囲内の出力電圧の変動に対しては、定電流動作モードで動作し、一定電流を出力することができるものの、出力電圧が許容範囲を超えて増加した場合には、定電流動作モードから、出力電流の変動に対して出力電圧を一定にする定電圧動作モードに移行する。
　定電流定電圧回路部２０の動作を開始した場合には、定電流動作モードで動作し、例えば、電圧の変動に対して出力電流Ｉｏｕｔが一定になるように電流制御が行われる（図１０中、実線の矢印参照）。しかし、出力電圧が許容範囲を超えて増加した場合には、図１０中、破線の矢印で示すように、定電流動作モードから、出力電流の変動に対して出力電圧Ｖｏｕｔを一定にする定電圧動作モードに移行する。そして、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下により、定電流定電圧回路部２０に供給される電圧が低下した場合、定電流定電圧回路部２０内で生成される基準電圧も低下し、見かけ上出力電圧（負荷の電圧）が増加した状態と同一の状態になり、定電流定電圧回路部２０は、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態となる。この状態で、商用電源が正常に復帰したとしても、定電流定電圧回路部２０は、定電圧動作モードでの動作（例えば、図１０中、点Ｐの状態）を継続するため、電源部１０は、ＬＥＤに必要な電流Ｉｏｕｔよりも少ない電流Ｉｐしか供給することができず、ＬＥＤは、正常の明るさよりも暗い状態で点灯を続けることになる。
　そして、補助電源制御部２２を設けることにより、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生して、レギュレータ部１９に供給される電圧が第３閾値よりも低下した場合、レギュレータ部１９の動作を停止させる。これにより、定電流定電圧回路部２０が、定電流動作モードから定電圧動作モードに移行してしまう事態を防止することができる。そして、商用電源が正常に復帰した場合に、レギュレータ部１９に供給される電圧が第３閾値より大きくなったときには、一旦動作を停止した定電流定電圧回路部２０の動作を再開することにより、定電流定電圧回路部２０は正常に立上がり定電流動作モードで動作するので、例えば、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。
　図１１は実施の形態２の電源部１０の構成の他の例を示すブロック図である。図１１の例では、補助電源制御部２２は、レギュレータ部１９ではなく、直接定電流定電圧回路部２０の動作の停止・開始を制御する。すなわち、補助電源制御部２２で絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧の低下を検出した場合、定電流定電圧回路部２０の動作を直接停止させ、絶縁変圧回路部１６からレギュレータ部１９へ供給される電圧が規定電圧以上の時のみ定電流定電圧回路部２０を動作させるという方法でも安定してＬＥＤを点灯させることが可能である。
　以上説明したように、本発明によれば、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合でも、ラッチ形の過負荷保護回路部が動作して、電源出力がオフになったままになるという事態を防止して、正常に動作を継続することができる。また、商用電源の瞬時電圧変動が短時間の間に繰り返された場合に、スイッチング素子の動作の停止・再開が短時間の間に繰り返されることを防止するとともに、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下を精度良く検出することができる。また、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生した場合でも、ＬＥＤに必要な電流を供給することができ、ＬＥＤを正常の明るさで点灯させることができる。また、商用電源の電圧が変動した場合でも正常に動作を継続することができる照明装置を提供することができる。
　上述の実施の形態では、ＬＥＤを光源として用いる例を説明したが、直流で駆動することができる光源であれば、ＬＥＤに限定されず他の光源であっても本発明を適用することができる。
　上述の実施の形態では、商用電源からの交流を直流に変換し、平滑回路部が出力する電圧が正常時には１００Ｖであったが、電圧はこれに限定されるものではなく、２００Ｖや他の電圧でもよい。この場合、正常時の平滑後電圧に応じて、オフラッチ解除電圧、低電圧検出閾値、低電圧解除閾値などは適宜設定すればよい。
　上述の実施の形態では、本発明に係る電源装置を照明装置に用いる例について説明したが、本発明に係る電源装置は、ラッチ形の過負荷保護機能を備える電気機器であれば照明装置に限定されずに適用することができる。この場合、商用電源の瞬時停電や瞬時電圧低下が発生しても、電気機器の動作を正常に継続させることができる。
 

Claims (6)

  1. 　交流を直流に変換する変換部と、該変換部からトランスフォーマの１次側に供給される直流をスイッチングするスイッチング素子と、前記トランスフォーマの２次側に設けられる負荷の過負荷状態を検出する過負荷検出部と、該過負荷検出部で過負荷状態を検出した場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるとともに停止状態を保持する過負荷保護部とを備える電源装置において、
    　前記変換部が出力する電圧を検出する電圧検出部と、
    　該電圧検出部で検出した電圧が第１閾値より低い場合、前記スイッチング素子の動作を停止させるべく制御する制御部と
    　を備え、
    　前記第１閾値を、前記過負荷検出部で過負荷状態を検出するときの前記変換部の出力電圧値よりも大きい値にしてあることを特徴とする電源装置。
  2. 　前記制御部は、
    　前記スイッチング素子の動作を停止させた場合に、前記電圧検出部で検出した電圧が前記第１閾値より大きい第２閾値を超えた場合、前記スイッチング素子の動作を再開するように構成してあることを特徴とする請求項１に記載の電源装置。
  3. 　前記トランスフォーマの２次側から供給される電圧を用いて直流電圧を生成するレギュレータ部と、
    　該レギュレータ部で生成した直流電圧により動作するとともに、該直流電圧により生成される基準電圧と負荷に流れる電流を変換した電圧とを比較して負荷に定電流を供給する定電流制御部と、
    　前記レギュレータ部に供給される電圧が第３閾値より低い場合、前記定電流制御部の動作を停止させる出力停止部と
    　を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電源装置。
  4. 　前記出力停止部は、
    　前記レギュレータ部の動作を停止することにより、前記定電流制御部の動作を停止させるように構成してあることを特徴とする請求項３に記載の電源装置。
  5. 　ＬＥＤを負荷とすることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の電源装置。
  6. 　ＬＥＤと、請求項５に記載の電源装置とを備えることを特徴とする照明装置。
     
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