点亮装置和照明器具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及点亮装置和照明器具。控制器在将电流平均值调节到预定基准值以上值的情况下，在将间歇地供给直流电压的间隔周期保持恒定的同时改变直流电压的施加时间(接通ON时间)，并且在将平均值调节到比预定基准值小的值的情况下，在保持施加时间恒定的同时将直流电压的停止时间(断开OFF时间)与间隔周期一起改变。因此，点亮装置与采用直流调光方法的传统点亮装置相比能够减小发光颜色的变化，并且与改变ON时间直到调光水平达到下限的情况相比能够减小光量上的变化。作为结果，点亮装置即使在低调光水平也能够在减小发光颜色的变化和光量的变化的情况下调制光。
【专利说明】点亮装置和照明器具【技术领域】
[0001]本发明大体涉及点亮装置以及照明器具，并且更特别地，涉及一种点亮作为固态发光元件的光源的点亮装置以及包括该点亮装置的照明器具。
【背景技术】
[0002]近来，一种点亮装置和点亮器具已迅速作为白炽灯和荧光灯的替代品被广泛使用，其采用诸如发光二极管或者有机电致发光(EL)元件等的固态发光元件作为光源。例如，日本特开2011-108671号公报公开了一种采用发光二极管(LED)作为光源、并且基于调光器提供的调光信号来调节从LED输出的光量(调光)的点亮装置(LED调光装置)。
[0003]这里，作为LED的调光方法，存在一种改变连续流入LED的电流的大小的调光方法(以下称作DC (直流)调光方法)、以及一种通过周期性地切换流入LED的电流的接通和断开来改变导通周期的比率(占空比)的调光方法(以下称作突发调光方法，Burst DimmingMethod)等等。此外，作为上述文献中说明的传统点亮装置，还存在如下情况，其中在调光水平相对较高(亮)的情况下采用直流调光方法，并且在调光水平相对较低(暗)的情况下采用突发调光方法。
[0004]顺便提及，作为上述文献中说明的传统点亮装置，采用直流调光方法的点亮装置和照明器具存在如下问题，即在减小连续流入LED的电流的情况下，LED的发光颜色响应于电流的大小而改变。
[0005]一般地，在点亮LED的点亮电路中使用开关电源电路。随着在突发调光方法中调光水平降低，开关电源电路进行开关操作的导通周期缩短，由此开关电源电路在导通周期内进行的开关操作的次数的偏 差增大。因此，存在调光水平越低、光量的偏差越增大的问题。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于提供一种即使在低调光水平下也能够在减小发光颜色的偏差和光量的偏差的情况下调制光的点亮装置和照明器具。
[0007]本发明的点亮装置包括:电源部，向作为光源的固态发光元件施加直流电压；以及控制器，该控制器控制所述电源部利用间隔周期间歇地供给所述直流电压，由此将流入所述固态发光元件的电流平均值调节到与从外部指示的调光水平相对应的值，其中，所述间隔周期包括连续施加所述直流电压的施加时间以及临时停止施加所述直流电压的停止时间，其中，所述控制器配置为:在将所述平均值调节到预定基准值以上值的情况下在保持所述间隔周期恒定的同时改变所述施加时间；以及在将所述平均值调节到小于所述预定基准值的值的情况下在保持所述施加时间恒定的同时将所述停止时间与所述间隔周期一起改变，以及其中，将所述预定基准值设置为比所述平均值的上限值小并且比所述平均值的下限值大。
[0008]在点亮装置中，优选为所述控制器配置为把在将所述平均值调节到所述预定基准值以上值的情况下的所述间隔周期设置为比在将所述平均值调节到比所述预定基准值小的情况下的所述间隔周期短。
[0009]在点亮装置中，优选为所述控制器配置为在将所述平均值调节到比所述预定基准值小的值的情况下基于所述调光水平来连续改变所述停止时间。
[0010]在点亮装置中，优选为所述控制器配置为在将所述平均值调节到比所述预定基准值小的值的情况下基于所述调光水平来逐步改变所述停止时间。
[0011]在点亮装置中，优选为所述控制器配置为在将所述平均值调节到所述预定基准值以上值的情况下基于所述调光水平来增加或者减小所述电源部的输出电流的峰值。
[0012]本发明的照明器具包括:固态发光元件；上述的点亮装置的任一个；以及支承所述固态发光元件和点亮装置的主体。
[0013]本发明的点亮装置和照明器具调节电流流入固态发光元件的时间期间，由此调制光，并且接着在将流入固态发光元件的电流平均值调节至比预定基准值小的值的情况下、在保持直流电压的施加时间恒定的情况下将直流电压的停止时间与间隔周期一起改变。因此，点亮装置和照明器具即使在低调光水平下也能够在减小发光颜色的偏差和光量的偏差的情况下调制光。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]以下将详细说明本发明的优选实施例。通过参考以下详细说明和附图，本发明的其它特征和优势将变得更好理解。
[0015]图1是示出根据本实施例的点亮装置的电路图；
[0016]图2A是用于说明根据本实施例的点亮装置的操作的波形图；
[0017]图2B是用于说明根据本实施例的点亮装置的操作的波形图；
[0018]图3A是示出在根据本实施例的点亮装置中调光水平与开关频率之间关系的图；
[0019]图3B是示出在根据本实施例的点亮装置中调光水平与开关频率之间关系的图；
[0020]图4是用于说明根据本实施例的点亮装置的另一个示例的操作的波形图；
[0021]图5A是示出根据本实施例的照明器具的一个示例的截面图；
[0022]图5B是示出根据本实施例的照明器具的另一个示例的截面图。
【具体实施方式】
[0023]以下将说明根据本实施例的采用发光二极管作为光源的点亮装置。然而，能够由本实施例的点亮装置点亮的固态发光元件不限于发光二极管。例如，光源可以是诸如有机电致发光元件等的其它的固态发光元件。
[0024]如图1中所示，根据本实施例的点亮装置包括:电源部1，将作为直流电压的输入电压Vin降压至能够施加至光源部3的电压；以及控制器2，用于控制电源部I。光源部3包括具有多个发光二极管(未示出)的串联电路、或者并联相连接的各自具有多个发光二极管的若干串联电路。光源部3的额定电压等于通过将发光二极管的正向电压与串联连接的发光二极管的数量相乘所获得的电压。
[0025]电源部I是众所周知的非绝缘型降压转换器，包括作为场效应晶体管的开关元件Q1、扼流线圈L1、二极管D1、滤波电容器Cl和电容器C2等。二极管Dl的阳极、扼流线圈LI的一端以及电容器C2的一端与开关元件Ql的漏极相连接。电容器C2的另一端和检测电阻Rl的一端与开关元件Ql的源极相连接。扼流线圈LI的另一端连接到:滤波电容器Cl位于低电压侧的一端；以及光源部3的一端(发光二极管的阴极)。二极管Dl的阴极连接到:滤波电容器Cl位于高电压侧的另一端；以及光源部3的另一端(发光二极管的阳极)。接着，在二极管Dl的阴极和检测电阻Rl的另一端之间施加输入电压Vin。此外，将检测线圈L2与扼流线圈LI磁耦合以检测流入扼流线圈LI的电流(扼电流)。然而，电源部I的上述电路结构是一个示例。只要开关电源电路能够将输入电压Vin降压到光源部3的额定电压以下，就也可以采用其它电路结构。
[0026]控制器2包括控制电路20、电流检测电路21、扼流检测电路22、电容器23以及电阻器24。电流检测电路21检测检测电阻Rl上的电压，由此间接地检测流入开关元件Ql的电流并且将与流入开关元件Ql的电流成比例的检测电压输出到控制电路20中。扼流检测电路22基于检测线圈L2上的电压间接地检测扼电流(流入光源部3的电流)、并且计算检测到的电流的平均值(电流的时间平均值)(以下称作电流平均值)并且将与电流平均值相对应的检测电压输入到控制电路20中。电容器23和电阻器24构成积分电路。积分电路对从外部输入的作为PWM(脉冲宽度调制)信号的调光信号积分，并且将与调光信号的占空比相对应的直流电压信号输出到控制电路20中。调光信号是周期方波信号，其中调光水平越低(光量越小)，则占空比缩短越多(见图2A和2B)。
[0027]这里，调光水平由光源部3的电流平均值的比率表示，并且在额定电流恒定地流入光源部3以进行额定点亮的情况下定义为100%。例如，将调光水平的下限值设置为10%。在本实施例中，作为一个示例，将调光水平(电流平均值的比率)的基准值设置为20%。然而，基准值不限于20%，并且可以比下限值(10%)大而比20%小，或者可以比20%大而比额定值(100%)小。
[0028]接着，以下说明控制器2根据调光信号的操作。首先，说明将包括等于或者大于基准值的调光水平的调光信号输入到控制器2的情况。在控制器2中，电阻器24和电容器
23的积分电路对从调光器等输入的调光信号积分以转换成包括与调光信号中的调光水平(占空比)相对应的电压的信号(以下称作调光水平信号)。接着，控制电路20接收调光水平信号。即，调光水平(占空比)越高，调光水平信号的信号电压越高。
[0029]在调光水平信号的信号电压等于或者大于与调光水平的基准值相对应的电压值的情况下，控制电路20针对各恒定的间隔周期Tl、在与调光水平相对应的ON时间内以高频率开关电源部I中的开关元件Q1。控制电路20在OFF时间(通过用间隔周期Tl减去ON时间而获得)内不进行开关元件Ql的开关操作。即，在开始对开关元件Ql的开关操作后，控制电路20在与从扼流检测电路22输出的检测电压相对应的电流平均值达到与调光水平信号相对应的电流平均值时临时停止对开关元件Ql的开关操作(见图2A)。在这种情况下，在从扼流检测电路22输出的检测电压为O [伏]的时刻，即，在电流不流入开关元件Ql的时刻进行开关操作的停止。
[0030]如上所说明的，本实施例的ON时间为通过对开关元件Ql的开关操作而连续地施加直流电压的施加时间。OFF时间为通过开关操作的停止而临时停止施加直流电压的停止时间。各个间隔周期Tl包括ON时间和OFF时间。接着，控制器2利用间隔周期Tl控制电源部I间歇地供给直流电压，由此将电流平均值调节为与从外部指示的调光水平相对应的值。
[0031]接着，说明将包括值比基准值小的调光水平的调光信号输入控制器2中的情况。控制电路20在调光水平信号的信号电压比与调光水平的基准值相对应的电压值小的情况下，在保持ON时间恒定以使其成为在信号电压等于与基准值相对应的电压值时所使用的ON时间的同时，基于调光水平将OFF时间与间隔周期Tl 一起改变。即，在ON时间结束时停止开关元件Ql的开关操作后，控制电路20在与从扼流检测电路22输出的检测电压相对应的电流平均值达到与调光水平信号相对应的电流平均值的情况下再次开始开关操作(见图 2B)。
[0032]例如，将光源部3的额定电流设置为150 [毫安]、将电源部I中的开关频率设置为50 [千赫兹]、将与调光水平的基准值相对应的电流设置为30 [毫安]并且将与调光水平的下限值相对应的电流设置为15[毫安]。这里，在不保持ON时间恒定的情况下将电流平均值设置为与调光水平的下限值相对应的电流(15 [毫安])的情况下，在ON时间内进行的开关操作的次数变为5。在这种情况下，在开关操作的次数变成4或者6的情况下，电流平均值的变化变成±20%。由于这个原因，由光源部3引起的闪烁成为问题。
[0033]另一方面，根据本实施例，控制电路20在以调光水平的下限值调制光的情况下通过将ON时间和OFF时间的比率控制为比率1:9来将电流平均值设置为15[毫安]。在这种情况下，在ON时间内进行的开关操作次数变成10。因此，即使在开关操作的次数由于开关频率的变化而变成9或者11的情况下，也能将电流平均值的变化保持在土 10%的范围内。相应地，与ON时间不保持恒定的情况相比较，能够减小由光源部3而引起的闪烁。
[0034]如上所述，控制器2在将电流平均值调节成预定基准值(即，表示与调光水平的基准值相对应的电流平均值的基准值，并且以下的预定基准值的定义相同)以上的情况下，在保持间歇地供给直流电压的间隔周期Tl恒定的情况下改变直流电压的施加时间(0N时间)。控制器2在将电流平均值调节到比预定基准值小的情况下，在保持直流电压的施加时间恒定的情况下将直流电压的停止时间(OFF时间)与间隔周期Tl 一起改变。因此，根据本实施例的点亮装置与采用直流调光方法的传统点亮装置相比能够减小发光颜色的偏差，并且与改变ON时间直到调光水平达到下限的情况相比能够减小光量的偏差。作为结果，根据本实施例的点亮装置即使在低调光水平也能够在减小发光颜色的偏差和光量的偏差的情况下调制光。在这种情况下，优选控制器2在将电流平均值调节至预定基准值以上的值的情况下，将间隔周期Tl设置成与在将平均值调节为比预定基准值小的值的情况下的间隔周期Tl相比短。
[0035]在将电流平均值调节为比预定基准值小的值的情况下，控制器2可以基于调光水平连续(见图3A)或者逐步地(见图3B)改变OFF时间。
[0036]接着，在将电流平均值调节至预定基准值以上的值的情况下，控制器2可以基于调光水平来增大或者减小电源部I的输出电流(扼电流)的峰值。即，如图4中所示，控制器2随着调光水平减小和ON时间的缩短而减小扼电流的峰值。因此，与扼电流的峰值保持恒定的情况相比，点亮装置能够增大在ON时间内进行的开关操作的次数。然而，在扼电流的峰值改变的情况下，光源部3的发光颜色可能变化。由于这个原因，优选为只在发光颜色的变化肉眼难以识别的情况、即调光水平相对较高的情况下改变扼电流的峰值。
[0037]接着，将要说明根据本实施例的照明器具。[0038]图5A中示出的照明器具包括:光源单元4，该光源单元4具有容纳光源部3的外壳40，在光源部3中多个LED30安装在盘形的基板31上；电源单元5，该电源单元5具有容纳上述点亮装置的箱形的盒50 ;以及将光源单元4与电源单元5相连接的线缆6A、6B。外壳40包括壳体40A和盖40B，其中壳体40A形成为具有底部的圆筒形并且在开口端设置有凸缘，并且盖40B由透光材料形成为盘形并且覆盖壳体40A的开口。接着，通过经由设置在顶板9上的用于嵌入的孔将外壳40嵌入来定位外壳40。通过设置在壳体40A的底部表面(图5A的上表面)中央的通孔拉出线缆6A，并且线缆6A的端部设置有连接器60A。电源单元5设置在顶板9上方。设置在从电源单元5拉出的线缆6B的端部的连接器60B与设置在从光源单元4拉出的线缆6A的端部的连接器60A相连接。在这种情况下，外壳40和盒50与本实施例的主体相对应。
[0039]作为根据本实施例的另一个示例，存在图5B中示出的照明装置。该照明装置的特征在于单一外壳7容纳了光源部3和点亮装置二者。外壳7包括:主体70，该主体70形成为具有底部的圆筒形并且通过被嵌入顶板9来定位；以及盖71，该盖71由透光材料形成为盘形并且覆盖主体70的开口。在主体70中，以使得与盖71平行相对的方式设置有连结板72。接着，在连结板72的下表面侧连结有光源部3。通过在盘形的印刷线路板80上安装构成电源部I和控制器2的电路组件81而制成点亮装置。在主体70中，点亮装置设置在底面(图5B中的上表面)和光源部3之间。从印刷线路板80拉出的电线82通过在连结板72中央处开口的通孔72A与光源部3相连接。
[0040]尽管已经参考某些优选实施例说明了本发明，但是本领域技术人员可以在不偏离本发明的真实精神和范围、即权利要求书的情况下进行各种修改和变形。
【权利要求】
1.一种点亮装置，包括: 电源部，用于向作为光源的固态发光元件施加直流电压；以及控制器，用于控制所述电源部利用间隔周期间歇地供给所述直流电压，由此将流入所述固态发光元件的电流的平均值调节到与从外部指示的调光水平相对应的值， 其中，所述间隔周期包括连续施加所述直流电压的施加时间以及临时停止施加所述直流电压的停止时间， 其中，所述控制器用于:在将所述平均值调节到预定基准值以上的情况下，在保持所述间隔周期恒定的情况下改变所述施加时间；以及在将所述平均值调节到小于所述预定基准值的值的情况下，在保持所述施加时间恒定的情况下将所述停止时间与所述间隔周期一起改变，以及 其中，将所述预定基准值设置为比所述平均值的上限值小并且比所述平均值的下限值大。
2.根据权利要求1所述的点亮装置，其中， 所述控制器配置为将在所述平均值被调节到所述预定基准值以上的情况下的间隔周期设置成比在所述平均值被调节到小于所述预定基准值的值的情况下的间隔周期短。
3.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其中， 所述控制器配置为在将所述平均值调节到小于所述预定基准值的值的情况下，基于所述调光水平来连续改变所述停止时间。
4.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其中， 所述控制器配置为在将所述平均值调节到小于所述预定基准值的值的情况下，基于所述调光水平来逐步改变所述停止时间。
5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的点亮装置，其中， 所述控制器配置为在将所述平均值调节到所述预定基准值以上的情况下，基于所述调光水平来增加或者减小所述电源部的输出电流的峰值。
6.一种照明器具，包括: 固态发光元件； 根据权利要求1至5中的任何一项所述的点亮装置；以及 支承所述固态发光元件和所述点亮装置的主体。
【文档编号】H05B37/02GK103491673SQ201310226569
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2012年6月8日
【发明者】中田克佳, 浮田伸夫, 大西久永 申请人:松下电器产业株式会社