电源装置以及照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种在负载发生异常时能够确实地进行保护动作的电源装置及照明装置。电源装置(10)具备：电源电压转换电路(17)，其对电源电压进行转换并供给至LED元件(11)。通过异常检测单元(30)来检测LED元件(11)的异常。通过第一控制部(21)，来控制电源电压转换电路(17)，并且根据异常检测单元(30)检测LED元件(11)的异常，而将电源电压转换电路(17)的输出控制为停止及降低中的任一种。通过第二控制部(22)，对第一控制部(21)给予指令，并且根据异常检测单元(30)检测LED元件(11)的异常，而将第一控制部(21)控制为电源电压转换电路(17)的输出的停止及降低中的任一种。
【专利说明】电源装置以及照明装置
【技术领域】
[0001]本发明的实施方式涉及一种检测负载的异常并进行保护动作的电源装置、以及使用该电源装置的照明装置。
【背景技术】
[0002]之前，例如在将光源作为负载的电源装置中，利用整流电路来对交流电源进行整流，并利用电源电压转换电路来对经整流的电源电压进行转换并供给至光源，以使光源点灯。
[0003]此种电源装置中，具备控制部，该控制部对电源电压转换电路的输出进行控制，并且当从流经光源的电压或电流等检测出光源的异常时，进行使电源电压转换电路的输出停止或降低的保护动作。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本专利特开2010-118319号公报
[0007]但是，在控制部发生了故障的情况下，会有在负载发生异常时无法进行保护动作的问题。而且，在对于控制部使用微电脑(micro computer)的情况下,有可能会因微电脑的程序(program)故障或失控等，而导致在负载发生异常时无法进行保护动作。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的问题在于提供一种在负载发生异常时能够确实地进行保护动作的电源装置以及照明装置。
[0009]实施方式的电源装置具备电源电压转换电路，该电源电压转换电路对电源电压进行转换并供给至负载。通过异常检测单元，来检测负载的异常。通过第一控制部，来控制电源电压转换电路，并且根据异常检测单元检测负载的异常，而将电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种。通过第二控制部，对第一控制部给予指令，并且根据异常检测单元检测负载的异常，而将第一控制部控制为电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种。
[0010]实施方式的照明装置，包括:电源装置，具备电源电压转换电路、异常检测单元、第一控制部及第二控制部，所述电源电压转换电路对电源电压进行转换并供给至负载，所述异常检测单元检测所述负载的异常，所述第一控制部控制所述电源电压转换电路，并且根据所述异常检测单元检测所述负载的异常，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种，所述第二控制部对所述第一控制部给予指令，并且根据所述异常检测单元检测所述负载的异常，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种；以及作为所述负载的光源。
[0011]发明的效果
[0012]根据本发明，第一控制部及第二控制部均能够根据异常检测单元检测负载的异常，而使电源电压转换电路的输出停止或降低，因此即使第一控制部及第二控制部中的任一者存在故障，也能够通过正常的另一者来确实地进行保护动作。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示一实施方式的电源装置的电路图。
[0014]图2是使用电源装置的照明装置的立体图。
[0015]附图标记
[0016]10:电源装置
[0017]11:作为负载的光源即LED元件
[0018]12:输入部
[0019]13:输出部
[0020]14:滤波器电路
[0021]15:整流平滑电路
[0022]16:功率因数改善电路
[0023]17:电源电压转换电路
[0024]18:控制电路
[0025]21:第一控制部
[0026]22:第二控制部
[0027]23:功率因数改善用IC
[0028]24:输出控制用IC
[0029]25:微电脑
[0030]26:输出控制部
[0031]27:控制电源部
[0032]28:电压检测单元
[0033]29:电流检测单元
[0034]30:异常检测单元
[0035]33:照明装置
[0036]34:器具本体
[0037]35:灯罩
[0038]E:交流电源
[0039]C1、C2、C5:电容器
[0040]C3、C4:平滑电容器
[0041]D1、D2:二极管
[0042]L1、L3:电感器
[0043]L2:斩波器扼流圈
[0044]Ql:功率因数改善用的开关元件
[0045]Q2:输出控制用的开关元件
[0046]Q3:晶体管
[0047]R1、R2、R3、R4、R5、R6:电阻[0048]REC:全波整流器【具体实施方式】
[0049]以下，参照图1及图2来说明一实施方式。
[0050]在图1中，电源装置10连接于作为商用交流电源的交流电源E，对作为负载的光源即LED元件11供给电力，以使LED元件11点灯。该电源装置10例如可适用于吸顶灯(ceiling light)、基础照明灯(base light)、下照灯(down light)、防盗灯及路灯等使用LED元件11的照明装置。另外，图1中示出了一个LED元件11，但也可具备多个LED元件11。
[0051]电源装置10具备:共用的输入部12，连接于交流电源E ;输出部13，连接LED元件
11;滤波器(filter)电路14，连接于输入部12 ;整流平滑电路15，连接于该滤波器电路14 ；功率因数改善电路16，连接于该整流平滑电路15的输出侧；电源电压转换电路17，连接于该功率因数改善电路16的输出侧与输出部13之间；以及控制电路18，控制功率因数改善电路16及电源电压转换电路17。
[0052]并且，滤波器电路14具有并联连接于一对输入部12的电容器(condenser) Cl、电感器(inductoiOLl以及电容器C2，降低从交流电源E侧输入的噪声成分及输出至交流电源E侧的噪声成分。
[0053]而且，整流平滑电路15是使用全波整流器REC，该全波整流器REC的输入端连接于滤波器电路14的输出端，且平滑电容器C3连接于全波整流器REC的输出端。
[0054]而且，功率因数改善电路16包含升压斩波器(chopper)电路，该升压斩波器电路将经整流平滑电路15整流平滑的电源电压升压至规定的电源电压。在整流平滑电路15的输出端，连接有斩波器扼流圈(chopper choke) L2与金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor, M0SFET)等功率因数改善用的开关元件Ql的串联电路。与开关元件Ql并联地连接着二极管Dl及作为电解电容器的平滑电容器C4的串联电路。
[0055]而且，电源电压转换电路17包含降压斩波器电路等直流-直流(DirectCurrent-Direct Current,DC-DC)转换器(converter),所述降压斩波器电路将经功率因数改善电路16升压的电源电压降压至规定的电源电压，并输出至LED元件11。电源电压转换电路17具备并联连接于平滑电容器C4两端的MOSFET等输出控制用的开关元件Q2与二极管D2的串联电路。进而，电源电压转换电路17具备:电感器L3，输入端连接于开关元件Q2与二极管D2之间；以及平滑电容器C4，连接于电感器L3的输出端，并且并联连接于输出部13。
[0056]而且，控制电路18具备:第一控制部21，控制功率因数改善电路16及电源电压转换电路17 ;以及第二控制部22，对第一控制部21给予指令。
[0057]第一控制部21具备功率因数改善用集成电路(Integrated Circuit, IC)23及输出控制用IC 24。功率因数改善用IC 23连接于开关元件Ql的栅极(gate)，从而控制开关元件Ql的开关动作。输出控制用IC 24连接于开关元件Q2的栅极，从而控制开关元件Q2的开关动作。另外，图1中记载了独立的功率因数改善用IC 23与输出控制用IC 24，但功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24也可由一个IC构成。[0058]第二控制部22包含微电脑25，按照预先设定的规定的控制程序来输出控制信号，并通过输出控制部26来对第一控制部21的输出控制用IC 24给予指令。
[0059]控制电路18具备控制电源部27，该控制电源部27将交流电源E转换成规定的控制电源并实施供给。来自该控制电源部27的控制电源被供给至微电脑25，并且经由晶体管Q3而被供给至功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24。晶体管Q3的基极(base)连接于微电脑25，通过微电脑25的控制，晶体管Q3进行导通(ON)、断开(OFF)，由此，控制对功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24的控制电源的供给、停止。
[0060]在平滑电容器C3和斩波器扼流圈L2的连接点与地线(ground line)之间，连接有电阻R1、R2、R3，电阻R2与电阻R3的连接点连接于功率因数改善用IC 23以及微电脑25。由此，功率因数改善用IC 23以及微电脑25对经整流平滑的电源电压进行检测。
[0061]在电感器L3和电容器C5的连接点与地线之间，连接有构成电压检测单元28的电阻R4、R5，电阻R4与电阻R5的连接点连接于输出控制用IC 24以及微电脑25。通过电压检测单元28,LED元件11的电压(或者与LED元件11的电压成比例的电压)受到检测，并被输入至输出控制用IC 24以及微电脑25。
[0062]在二极管D2的正极(anode)与电容器C5之间，连接有构成电流检测单元29的电阻R6，电阻R6与电容器C5的连接点连接于输出控制用IC 24以及微电脑25。通过电流检测单元29，LED元件11的电流(或者与LED元件11的电流成比例的电流)受到检测，并被输入至输出控制用IC24以及微电脑25。
[0063]上述电压检测单元28以及电流检测单元29也构成为异常检测单元30，该异常检测单元30对LED元件11的异常进行检测。
[0064]并且，输出控制用IC 24根据异常检测单元30检测LED元件11的异常，而将电源电压转换电路17的输出控制为停止或降低。即，根据由电压检测单元28检测出的电压值或电流值达到预先设定的第一阈值，而将电源电压转换电路17的输出控制为停止或降低。
[0065]而且，微电脑25根据异常检测单元30检测LED元件11的异常，通过第一控制部21将电源电压转换电路17的输出控制为停止或降低。即，根据由电流检测单元29检测出的电压值或电流值达到预先设定的第二阈值，而通过第一控制部21来将电源电压转换电路17的输出控制为停止或降低。
[0066]在电压的情况下，因LED元件11的短路等异常的发生，电压会变高或变低，因此第一阈值及第二阈值被分别设定为比正常时的电压值高的上限侧的电压值以及比正常时的电压值低的下限侧的电压值这两者。而且，在电流的情况下，LED元件11的电流变小并无问题，因此第一阈值及第二阈值仅被分别设定为比正常时的电流值高的上限侧的电流值。
[0067]第一阈值与第二阈值也可被设定为不同的阈值电平(level)及相同的阈值电平中的任一种。在不同的阈值电平的情况下，也可设定为第一阈值的阈值电平比第二阈值的阈值电平小的情况及比第二阈值的阈值电平大的情况中的任一种。
[0068]接下来，图2中表示具备电源装置10的照明装置33。该照明装置33为吸顶灯，具备圆盘状的器具本体34以及覆盖该器具本体34的整个下表面的灯罩(globe)35。在器具本体34的下表面，配置有:具有LED元件11的LED模块(module)、对LED元件11发出的光的配光进行控制的反射体、以及收纳于该反射体内的电源装置10等。
[0069]接下来，对电源装置10的动作进行说明。[0070]当接通交流电源E时，通过滤波器电路14，经全波整流器REC整流并且经平滑电容器C3平滑的电源电压被输入至功率因数改善电路16。
[0071]功率因数改善电路16中，通过功率因数改善用IC 23，开关元件Ql以预先设定的开关频率进行导通断开。由此，经整流平滑的电源电压升压至规定的电源电压。进而，升压的电源电压经平滑电容器C4平滑，并供给至电源电压转换电路17。
[0072]电源电压转换电路17中，通过输出控制用IC 24，开关元件Q2以预先设定的开关频率进行导通断开。由此，被供给至电源电压转换电路17的电源电压降压至规定的电源电压，该降压的电源电压被供给至LED元件11，从而LED元件11进行点灯。
[0073]在LED元件11的点灯过程中，输出控制用IC 24获取由电压检测单元28或电流检测单元29所检测的LED元件11的电压或电流，该输出控制用IC 24以LED元件11的电压或电流达到目标值的方式，来对开关元件Q2进行反馈(feedback)控制。
[0074]微电脑25也获取由电压检测单元28或电流检测单元29所检测的LED元件11的电压或电流，且微电脑25对输出控制用IC 24给予指令。
[0075]接下来，对LED元件11发生异常时的动作进行说明。
[0076]此处，例如假设由LED元件11的电压来判定异常，若正常时的LED元件11的电压为2V，则微电脑25的第二阈值的上限侧被设定为3V，下限侧被设定为1.5V，输出控制用IC24的第一阈值的上限侧被设定为4V，下限侧被设定为IV。
[0077]在电源装置10的运转过程中，由微电脑25来监视由电压检测单元28检测出的LED元件11的电压是否达到第二阈值，并由输出控制用IC 24来监视由电压检测单元28所检测出的LED元件11的电压是否达到第一阈值。
[0078]另外，在电源装置10的运转过程中，将控制电源供给至微电脑25，从而该微电脑25进行动作。进而，当LED元件11的电压正常时，从微电脑25对晶体管Q3的基极给予L电平的信号，晶体管Q3导通，控制电源通过晶体管Q3而供给至功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24，上述功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24进行动作。
[0079]当LED元件11发生例如短路等异常时，LED元件11的电压上升。当由微电脑25判断为LED元件11的电压已达到第二阈值(3V)时，微电脑25进行保护动作。在微电脑25的保护动作中，将从微电脑25对晶体管Q3的基极所给予的信号切换为H电平，使晶体管Q3断开，以阻断控制电源对功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24的供给。由此，使功率因数改善用IC 23以及输出控制用IC 24的动作停止。
[0080]假设因微电脑25的程序故障，而导致即使LED元件11的电压达到第二阈值(3V)也无法使晶体管Q3断开的情况下，LED元件11的电压会进一步上升，当由输出控制用IC24判断为LED元件11的电压已达到第一阈值(4V)时，则输出控制用IC 24会进行保护动作。在输出控制用IC 24的保护动作中，控制开关元件Q2停止或降低输出。由此，抑制从开关元件Q2对LED元件11的输出的停止或LED元件11的电压的上升。
[0081]而且，在LED元件11的电压下降的异常发生时，也依照微电脑25以及输出控制用IC 24的顺序进行同样的保护动作。
[0082]如此，在LED元件11发生异常时，即使微电脑25存在故障，也能够通过输出控制用IC 24来确实地进行保护动作。
[0083]而且，微电脑25的第二阈值与输出控制用IC 24的第一阈值的阈值电平的设定也可设定为相反。即，也可将输出控制用IC 24的第一阈值的上限侧设定为3V，将下限侧设定为1.5V，将微电脑25的第二阈值的上限侧设定为4V，将下限侧设定为IV。此时，在LED元件11发生异常时，首先利用输出控制用IC 24来进行保护动作，当无法利用输出控制用IC24来进行保护动作时，利用微电脑25来进行保护动作。如此，在LED元件11发生异常时，即使输出控制用IC 24存在故障，也能够通过微电脑25来确实地进行保护动作。
[0084]而且，在由LED元件11的电流来判定异常的情况下，也对正常时的LED元件11的电流来设定微电脑25的第二阈值、输出控制用IC 24的第一阈值，从而能够同样地进行保护动作。此时，通过将微电脑25的第二阈值与输出控制用IC 24的第一阈值中的任一者的阈值电平设定得较小，将另一者的阈值电平设定得较大，从而在无法利用微电脑25以及输出控制用IC 24中的任一者来进行保护动作时，能够利用另一者来进行保护动作。
[0085]如上所述，本实施方式的电源装置10中，第一控制部21以及第二控制部22均能够根据异常检测单元30检测LED元件11的异常，而使电源电压转换电路17的输出停止或降低，由于具有双重的保护功能，因此即使第一控制部21以及第二控制部22中的任一者存在故障，也能够通过正常的另一者来确实地进行保护动作。
[0086]而且，输出控制用IC 24根据由电压检测单元28或电流检测单元29检测出的电压值或电流值达到预先设定的第一阈值，而将电源电压转换电路17的输出控制为停止或降低，且微电脑25根据由电压检测单元28或电流检测单元29检测出的电压值或电流值达到预先设定的第二阈值，从而将输出控制用IC 24对电源电压转换电路17的输出控制为停止，因此即使输出控制用IC24以及微电脑25中的任一者存在故障，也能够通过正常的另一者来确实地进行保护动作。
[0087]而且，通过将第一阈值与第二阈值设定为不同的阈值电平，从而即使输出控制用IC 24以及微电脑25中的任一者存在故障，也能够通过正常的另一者来确实地进行保护动作。
[0088]另外，也可将第一阈值与第二阈值设定为相同的阈值电平。此时，即使输出控制用IC 24以及微电脑25中的任一者存在故障，也能够通过正常的另一者来确实地进行保护动作。
[0089]而且，作为负载，并不限于LED元件11,也可为电致发光(Electroluminescence,EL)元件等其他光源，还可为光源以外的电气设备。
[0090]对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式仅为例示，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式能以其他的各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可进行各种省略、替换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并且包含在权利要求书中记载的发明及其均等的范围内。
【权利要求】
1.一种电源装置，其特征在于包括: 电源电压转换电路，对电源电压进行转换并供给至负载； 异常检测单元，检测所述负载的异常； 第一控制部，控制所述电源电压转换电路，并且根据所述异常检测单元检测所述负载的异常，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种；以及 第二控制部，对所述第一控制部给予指令，并且根据所述异常检测单元检测所述负载的异常，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于， 所述异常检测单元是检测所述负载的电压的电压检测单元， 所述第一控制部根据由所述电压检测单元检测出的电压值达到预先设定的第一阈值，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种， 所述第二控制部根据由所述电压检测单元检测出的电压值达到预先设定的第二阈值，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于， 所述异常检测单元·是检测所述负载的电流的电流检测单元， 所述第一控制部根据由所述电流检测单元检测出的电流值达到预先设定的第一阈值，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种， 所述第二控制部根据由所述电流检测单元检测出的电流值达到预先设定的所述第二阈值，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种。
4.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于， 所述第一阈值与所述第二阈值为不同的阈值电平。
5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于， 所述第一阈值与所述第二阈值为不同的阈值电平。
6.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于， 所述第一阈值与所述第二阈值为相同的阈值电平。
7.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于， 所述第一阈值与所述第二阈值为相同的阈值电平。
8.一种照明装置，其特征在于包括: 电源装置，具备电源电压转换电路、异常检测单元、第一控制部及第二控制部，所述电源电压转换电路对电源电压进行转换并供给至负载，所述异常检测单元检测所述负载的异常，所述第一控制部控制所述电源电压转换电路，并且根据所述异常检测单元检测所述负载的异常，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种，所述第二控制部对所述第一控制部给予指令，并且根据所述异常检测单元检测所述负载的异常，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种；以及作为所述负载的光源。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于， 所述异常检测单元是检测所述负载的电压的电压检测单元，所述第一控制部根据由所述电压检测单元检测出的电压值达到预先设定的第一阈值，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种， 所述第二控制部根据由所述电压检测单元检测出的电压值达到预先设定的第二阈值，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种。
10.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于， 所述异常检测单元是检测所述负载的电流的电流检测单元， 所述第一控制部根据由所述电流检测单元检测出的电流值达到预先设定的第一阈值，而将所述电源电压转换电路的输出控制为停止及降低中的任一种， 所述第二控制部根据由所述电流检测单元检测出的电流值达到预先设定的所述第二阈值，而将所述第一控制部控制为所述电源电压转换电路的输出的停止及降低中的任一种。.
【文档编号】H05B37/02GK103428956SQ201310099747
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年3月26日 优先权日:2012年5月17日
【发明者】高桥浩司, 佐藤和彦, 坂井健治, 寺坂博志, 岩井直子, 中岛启道 申请人:东芝照明技术株式会社