点亮装置和照明设备的制作方法

专利名称：点亮装置和照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种点亮装置以及包括该点亮装置的照明设备，所述点亮装置用于接通诸如发光二极管(LED)和有机电致发光(EL)元件的固态发光元件。
背景技术：
传统上，作为用于接通固态发光元件的点亮装置，存在公知的点亮装置，其具有用于向该固态发光元件供应恒定电流的控制开关并且向所述控制开关供应通过组合高频驱动脉冲信号和低频突发信号获得的双信号。例如，在日本专利申请公开No. 2006-511078中公开的功率馈送组件中，供应通过对高频驱动脉冲信号和低频PWM信号执行与操作获得的双信号作为控制开关的驱动信号。 在该功率馈送组件中，通过改变低频PWM信号的占空比而改变流经所述固态发光元件的平均电流，并且以期望的调光水平接通所述固态发光元件。在这种类型的点亮装置中，由于能够以低成本进行供应，所以广泛用于逆变器型荧光灯的调光的调光器用作以低频(大约IkHz)输出PWM信号的信号源。然而，由于该固态发光元件的响应速度比荧光灯的要快，具体地说，在调光水平低的情况下，在PWM信号的占空比被改变吋，能够可视地实现光输出的改变的问题。因而，还提出ー种包括调光信号转换电路的LED点亮装置，该调光信号转换电路通过接收从该类型的调光器输出的低频PWM信号进行操作，并且在比输入PWM信号的更多的多个级中将其转换为具有可变脉冲宽度的PWM信号(例如，參见日本专利申请公开No. 2010-198760)。在这种LED点亮装置中，通过调光信号转换电路，PWM信号被转换为具有更多的多个级的多级PWM信号。因此，在使用处理小数量比特的调光器的同时，与使用处理大数量比特的调光器的情况相同，能够实现调光水平的平滑改变。与此同时，在上述点亮装置中，控制开关的驱动信号是高频驱动脉冲信号和低频PWM信号的与输出。在控制开关处于接通状态的同时输入PWM信号的下降沿时，控制开关的驱动信号变为低电平。因此，通过低频PWM信号的改变来改变控制开关的接通时间段，并且流经固态发光元件的电流被改变，从而改变光输出。此外，在控制开关的关断时间段中，包括在点亮装置中的电感器的重新生成电流流经固态发光元件。因而，即使在控制开关的关断时间段期间改变PWM信号，流经固态发光元件的电流也不改变。因此，在日本专利申请公开No. 2010-198760中公开的LED点亮装置中，即使通过人工増大PWM信号中的比特数而连续改变占空比，也存在问题使得流经固态发光元件的电流改变被延迟并且光输出以阶梯形被改变(參见图18)。具体而言，在调光水平低的情况下，由于光输出的改变速率大，因此存在光输出的改变容易引起注意的问题。此外，在通过诸如摄像机的视频仪器观看固态发光元件的光输出时，视觉上观察到干扰该视频仪器的特定频率的闪烁。为此，需要设置低频PWM信号的频率高于预定值。此夕卜，在低频PWM信号的频率增大时，控制开关的高频驱动脉冲信号的ー个周期的光输出变得更大。因此，需要进ー步増大高频驱动脉冲的频率。然而，在増大高频驱动脉冲的频率的情况下，由于切换损失増大或者部件变得昂贵，所以难以显著增大频率。

发明内容
鉴于上述情况，本发明提供一种点亮装置和照明设备，其在不增大控制开关的高频驱动脉冲的频率的情况下甚至能够以低调光水平对照明的改变进行平滑。根据本发明的一方面，提供一种点亮装置，包括由电感器和切换来自DC电源的输入的开关元件构成的串联电路；ニ极管，在所述开关元件关断时重新生成并且向固态发光元件供应所述电感器的能量；以及控制所述开关元件的接通/关断的控制电路，其中所述控制电路包括驱动信号生成器，其输出高频驱动信号作为脉冲信号以确定流经所述固态发光元件的负载电流的幅值；以及驱动控制部分，其基于所述高频驱动信号和频率低于所述高频驱动信号的频率的PWM信号来接通和关断所述开关元件，所述PWM信号的接通比 (on-duty)根据调光水平来改变。此外，所述驱动信号生成器改变所述高频驱动信号的接通时间，使得在所述PWM信号从关断改变到接通之后，所述负载电流的峰值沿着特定斜率的包络线(envelope)逐渐下降，并且所述包络线的所述特定斜率基于所述PWM信号的占空比来改变。所述点亮装置可以进一歩包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路；所述控制电路可以进一歩包括确定所述负载电流的峰值的阈值调整部分，以及将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出进行比较的比较器；并且所述驱动信号生成器可以基于所述比较器的输出来确定所述高频驱动信号的接通时间。所述点亮装置可以进一歩包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路。所述控制电路可以进一歩包括确定所述负载电流的峰值的阈值调整部分，以及将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出进行比较的比较器。所述驱动信号生成器可以根据所述比较器的输出来确定所述高频驱动信号的接通时间。优选地，所述驱动信号生成器改变所述高频驱动信号的所述接通时间，使得所述负载电流的所述峰值在从所述PWM信号从关断改变到接通开始的预定时间段期间增大，并且改变所述高频驱动信号的所述接通时间，使得在所述预定时间段过去之后，所述负载电流的所述峰值沿着所述特定斜率的所述包络线逐渐降低。所述驱动信号生成器可以改变所述高频驱动信号的接通时间，使得所述负载电流的所述峰值在从所述PWM信号从关断改变到接通开始的预定时间段期间增大，并且可以改变所述高频驱动信号的所述接通时间，使得在所述预定时间段过去之后，所述负载电流的所述峰值沿着表明所述特定斜率的所述包络线逐渐降低。所述点亮装置可以进一歩包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路，并且所述控制电路可以进一歩包括阈值调整部分，所述阈值调整部分包括电容器以确定所述负载电流的峰值，以及将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出进行比较的比较器，其中所述阈值调整部分可以包括针对所述PWM信号的接通时间段和关断时间段而在所述电容器的充电和放电之间切换的充电/放电电路，并且所述电容器的电压是所述阈值调整部分的输出。此外，所述点亮装置可以包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路，并且所述控制电路可以进一歩包括确定所述负载电流的峰值的阈值调整部分，以及将所述电流检测电路的输出和所述阈值调整部分的输出的叠加与预定基准电压进行比较的比较器。所述点亮装置可以进一歩包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路。所述控制电路可以进一歩包括阈值调整部分，所述阈值调整部分包括确定所述负载电流的峰值的电容器，以及将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出进行比较的比较器。所述阈值调整部分可以包括针对所述PWM信号的接通时间段和关断时间段而在所述电容器的充电和放电之间切换的充电/放电电路，并且所述电容器的电压是所述阈值调整部分的所述输出。所述比较器可以将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出的叠加与预定基准电压进行比较。优选地，所述ニ极管以及由设置在所述DC电源和所述固态发光元件之间的所述电感器和所述开关元件构成的所述串联电路用作降压斩波器电路。所述ニ极管以及由设置在所述DC电源和所述固态发光元件之间的所述电感器与 所述开关元件构成的所述串联电路可以构成降压斩波器电路。此外，所述控制电路可以具有零电流检测部分，其检测其中流经所述电感器的电流变为实质上为零的零电流状态，并且在其中在所述零电流检测部分检测到所述零电流状态时通过所述驱动信号生成器输出所述高频驱动信号的边界电流模式(boundary currentmode)中执行操作。此外，所述控制电路可以操作在所述负载电流的不连续模式中。此外，所述控制电路可以操作在所述负载电流的连续模式中。所述控制电路可以具有零电流检测部分，其检测其中流经所述电感器的电流变为实质上为零的零电流状态。如果所述零电流检测部分检测到所述零电流状态，则可以在其中通过所述驱动信号生成器输出所述高频驱动信号的临界电流模式(current criticalmode)中执行操作。所述控制电路可以以不连续模式操作所述负载电流或者可以以连续模式操作所述负载电流。所述DC电源可以包括AC/DC转换器或者DC/DC转换器。此外，所述DC电源可以包括AC/DC转换器，并且所述PWM信号的频率可以被设置到600Hz或者600Hz的整数倍。所述DC电源可以包括AC/DC转换器或者DC/DC转换器。在所述DC电源包括AC/DC转换器时，所述PWM信号的频率可以被设置到600Hz或者600Hz的整数倍。根据本发明的另一方面，提供ー种照明设备，其包括上述固态发光元件以及所述点亮装置。根据本发明的另一方面，提供ー种包括所述固态发光元件和所述点亮装置的照明设备。


从下面结合附图给出的实施例描述中，本发明的目的和特征将变得显而易见，在附图中图I示出了根据本发明第一实施例的照明设备的示意性电路图；图2示出了用于解释图I所示的照明设备的操作的示意图，其中(a)示出了 PWM信号的波形，(b)示出了平滑电路的输出电压，(c)示出了高频驱动脉冲，(d)示出了基准电压Vref和电压Va，并且(e)示出了流经光源模块3的负载电流Il以及峰值Idp ;图3表示图I所示的照明设备的示意性电路图；图4表不图I所不的照明设备的另一不例的不意性电路图；图5表示图I所示的照明设备的再一示例的示意性电路图；图6表示图I所示的照明设备的又一示例的示意性电路图；图7表示表示图5和6所示的照明设备的操作状态的示意图(a)到(d)；图8表示根据本发明第二实施例的照明设备的示意性电路图；图9表示用于解释图8所示的照明设备的操作的示意图(a)到(e)； 图10示出了根据本发明第三实施例的照明设备的示意性电路图；图11表示用于解释图10所示的照明设备的操作的示意图(a)到(e)；图12表示根据本发明第四实施例的照明设备的示意性电路图；图13表示用于解释图12所示的照明设备的操作的示意图(a)到(d)；图14示出了根据本发明第五实施例的照明设备的示意性电路图；图15表示用于解释图14所示的照明设备的操作的示意图(a)到(d)；图16示出了根据本发明第六实施例的照明设备的示意性电路图；图17表示用于解释图16所示的照明设备的操作的示意图(a)到(d);并且图18是示出了传统照明设备的操作的示意图。
具体实施例方式在下文中，将參考形成本发明一部分的附图来描述本发明的实施例。(第一实施例)如图3所示，根据第一实施例的照明设备包括DC电源I、具有降压斩波器电路2和控制电路4的点亮装置，以及光源模块3。所述照明设备具有根据用户经过设置操作単元(例如设置在照明设备中的操作単元、安装在壁上的调光器，等等)的操作来调整光源模块3的发光水平的调光功能。此外，根据该实施例的照明设备被配置为电源集成照明设备，其中包括降压斩波器电路2和控制电路4的点亮装置与光源模块3构建在设备主体(未示出)中。DC电源I包括对从诸如商业电源的AC电源供应的AC功率进行全波整流并且将所整流的AC功率转换为DC功率的AC/DC转换器la，以及连接在AC/DC转换器Ia的输出端子之间的电解电容器CO。在该实施例中，DC电源I输出根据从商业AC 100V电源供应的AC功率转换的DC电压Vout。降压斩波器电路2将DC电源I的输出电压降压至期望的DC电压，并且向光源模块3供应发光功率。此外，降压斩波器电路2包括由电感器LI和开关元件Ql构成的串联电路，该串联电路经过光源模块3连接在DC电源I的输出端子之间。此外，降压斩波器电路2包括并联连接到电感器LI和光源模块3的ニ极管Dl，使得在开关元件Ql接通时重新生成存储在电感器LI中的能量并且在开关元件Ql关断时存储在电感器LI中的能量被供应到光源模块3。光源模块3由例如多个(在该实施例中为三个)发光二极管LDl构成的串联电路构成，并且根据从降压斩波器电路2输出的DC功率而接通。在该实施例中，尽管在光源模块3中设置了三个发光二极管LD1，但是并非局限于此，并且发光二极管LDl的数量可以是ー个、两个、四个或者更多。此外，在不限于发光二极管LDl的情况下，光源模块3可以包括诸如有机电致发光(EL)元件的其它固态发光元件。控制电路4根据从外侧输入的低频PWM信号来控制降压斩波器电路2的开关元件Ql的接通/关断，并且控制光源模块3以所述PWM信号表示的调光水平来接通。所述PWM信号被设置在根据上述设置操作单元输入的调光水平的占空比。控制电路4控制开关元件Ql的接通/关断，使得与PWM信号的占空比相对应的电流流经光源模块3。此外，图中的电阻器Rl是用于检测流经开关元件Ql的电流值的电阻器。控制电路4基于电阻器Rl两端的电压(电压Va)来检测流经开关元件Ql的电流。 在这里，在图I的示意性电路图中示出了控制电路4的具体配置。如图I所示，控制电路4包括控制开关元件Ql的接通/关断的驱动控制部分10，以及输出由PWM信号生成的电压波形作为驱动控制部分10的操作的基准值的阈值调整部分20。驱动控制部分10包括检测流经电感器LI的次级绕组的电流变为实质上为零的零电流检测电路11，以及在振荡停止时有规律地输出启动信号的启动器。此外，驱动控制部分10包括生成驱动脉冲以接通/关断开关元件Ql的驱动脉冲生成器14，以及响应于来自驱动脉冲生成器14的驱动脉冲而驱动开关元件Ql的驱动电路13。而且，驱动控制部分10包括比较器15，所述比较器15在基于流经开关元件Ql的电流检测的电压达到从阈值调整部分20输出的基准电压vref时向驱动脉冲生成器14输出复位信号。驱动脉冲生成器14由RS触发器构成。输入到RS触发器的设置端子的是经由或电路16的零电流检测电路11的检测信号与启动器12的启动信号的或输出。在从或电路16输入设置信号时，驱动脉冲生成器14向驱动电路13输出高电平信号。此外，比较器15的输出被输入到RS触发器的复位端子。在电阻器Rl两端的电压达到从阈值调整部分20输出的基准电压vref吋，比较器15的输出变为高电平，并且来自驱动脉冲生成器14的低电平信号被输出到驱动电路13。阈值调整部分20包括将PWM信号平滑为DC电压的平滑电路21，以及将平滑电路21的输出电压转换为电流的电压电流转换电路22。此外，阈值调整部分20包括在PWM信号从低电平改变到高电平时生成窄脉冲的窄脉冲生成电路23，以及通过窄脉冲生成电路23被控制成接通和关断的开关元件Q2。而且，阈值调整部分20包括经由开关元件Q2向其施加阈值电压Vpth的电容器Cl。在阈值调整部分20中，在输入PWM信号从低电平改变到高电平时，开关元件Q2通过窄脉冲生成电路23而接通，并且电容器Cl被充电至基准电压Vref。S卩，充电电路由开关元件Q2和电容器Cl构成。在这种情况下，在电容器Cl被充电时，基准电压Vref施加到驱动控制部分10的比较器15的基准端子。之后，通过平滑电路21和电压电流转换电路22，根据PWM信号的占空比与电压Vb相对应的电流13流至电压电流转换电路22，使得电容器Cl的电荷放电。因此，输入到比较器15的基准电压Vref线性下降。通过这种方式，阈值调整部分20沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线平滑地改变驱动控制部分10的比较器15的基准电压Vref。接下来，将描述根据该实施例的照明设备的操作。在输入到比较器15的基准电压Vref大于零的同时设置信号通过来自启动器12或者零电流检测电路11输出的信号而输入到驱动脉冲生成器14吋，驱动脉冲生成器14的输出变为高电平。因此，开关元件Ql通过驱动电路13接通，并且负载电流Il流经开关元件Q1。在这种情况下，在Vl表示光源模块3的负载电压、LI表示电感器LI的阻抗、并且t表示从开关元件Ql开始接通的时间吋，负载电流Il表示如下

等式 I

这里，在电阻器Rl两端的电压(IlX电阻器Rl的电阻值)达到基准电压Vref吋，复位信号通过比较器15的反相输出而被输入到驱动脉冲生成器14，并且开关元件Ql关断。如果开关元件Ql变为关断状态，则存储在电感器LI中的能量重新生成并且经由ニ极管Dl供应到光源模块3，使得光源模块3通过重新生成的电流12接通。在这里，在Ton表示开关元件Ql的接通时间段、并且Idp表示流经电感器LI的峰值电流时，电感器重新生成的电流12表示如下
等式 2
此外，在重新生成的电流12变为零并且电流通过电感器LI的动作反向时，累积在开关元件Ql中的电荷放电。结果，开关元件Ql的漏扱-源极电压降低，并且电感器LI的电压反向。这样的电压反向通过零电流检测电路11进行检测，并且零电流检测电路11向驱动脉冲生成器14输出设置信号。因此，紧邻流经电感器LI的电流12变为零之后，开关元件Ql再次接通。此外，通过重复这些操作，执行斩波操作。在该实施例中，以所谓的其中开关元件Ql在流经电感器LI的电流12变为零的时刻从关断切换到接通的边界电流模式中执行操作。通过在光源模块3中断续流动的电流12，光源模块3以指定的调光水平接通。此夕卜，尽管光源模块3的光输出根据电流12的改变而改变，但是由干与人眼的灵敏度相比较光输出以足够高的频率改变，因此不会注意到闪烁。在这里，在PWM信号如图2(a)所示改变的情况下，在图2(b)到2 (e)中示出了从平滑电路21输出的电压Vb、来自驱动脉冲生成器14的驱动信号、基准电压Vref以及流经光源模块3的电流II。在输入与图2(a)中的实线表示的占空比相对应的PWM信号吋，阈值调整部分20的电容器Cl基于阈值电压Vpth进行充电并且然后电容器Cl的电荷逐渐降低。此时，比较器15的基准电压Vref改变为图2(d)中的虚线。S卩，基准电压Vref从PWM信号从低电平改变到高电平时的时刻沿着具有特定斜率的包络线逐渐降低。此外，在PWM信号的占空比改变为图2(a)中的虚线所示，并且PWM信号的接通比增大时，从平滑电路输出的电压Vb降低(图2(b)中的虚线)，并且使电容器Cl的电荷放电的电流13降低。因此，由于电容器Cl的放电速率降低，基准电压Vref慢慢下降(图2 (d)中的虚线)。S卩，在PWM信号从低电平改变到高电平时，输入至比较器15的基准电压Vref沿着具有特定斜率的包络线逐渐下降，并且包络线的斜率根据PWM信号的占空比而改变。因而，流经光源模块3的电流响应于PWM信号的连续改变而连续改变，使得光输出的改变在扫描(sweep)操作中变得更平滑。此外，负载电流Il流动直到基准电压Vref ( S卩，电容器Cl两端的电压)变为零。
在这里，根据等式I和2将开关元件Ql的接通时间段Ton和关断时间段Toff表示如下-=石^Γ/φ等式3Tbガ=等式 4在Don表示开关元件Ql的接通比，根据等式3和4将其表示如下Don -~ 元士等式 5S卩，开关元件Ql的接通比Don由DC电源I的输出电压Vout和光源模块3的负载电压Vl确定。在这里，如果将负载电压Vl与输出电压Vout的比率表示为K，则输出电压Vout可以定义为KXVl (Vout = KXV1)，并且可以根据图5获得K = 1/Don。
与此同时，假设驱动脉冲的频率恒定，则开关元件Ql的接通比越大，流经电感器LI的峰值电流Idp的降低就越小，从而抑制了峰值电流的急剧改变。此外，由于电感器LI的三角电流的最后波形与光源模块3的电流改变的最小分辨率相对应，因此随着接通比越大，光输出变得更平滑。因此，随着负载电压Vl与输出电压Vout的比率K变小，光输出变得更平滑。考虑操作的稳定性和精确度，优选K彡5. O。S卩，通过设置DC电源I的输出电压Vout等于或者小于光源模块的负载电压Vl的5. O倍,能够进ー步降低光源模块3的光输出中的闪烁。此夕卜，为了实现降压斩波器操作，输出电压Vout的下限需要大于负载电压Vl (即，K > I)，并且考虑到负载电压Vl中由于光源模块3的温度特性导致的改变，优选设置K彡I. 2。此外，在该实施例中，具有50Hz或者6Hz频率的商业AC电源用作AC/DC转换器Ia的输入电源。因此，通过电解电容器CO的电容，可能在输出电压Vout中出现IOOHz或者120Hz的纹波。因此，为了避免由于纹波与PWM信号的频率之间的干扰导致的光输出中的闪烁，PWM信号的频率被设置到600Hz或者600Hz的整数倍。通过这种方式，即使频率为50Hz或者60Hz，光输出也变得几乎恒定，并且能够抑制闪烁。如上所述，在低频PWM信号从低电平改变为高电平之后，流经光源模块3的峰值电流Idp沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线逐渐降低。因而，在不增大驱动脉冲生成器14的驱动频率的情况下，甚至能够以低的调光水平对光源模块3的照明中的改变进行平滑。此外，即使在经过诸如摄像机的视频仪器观看光源模块3吋，也能够降低干扰视频仪器的特定频率的闪烁。此外，尽管在该实施例中DC电源I包括商业电源和AC/DC转换器la，但是可以在DC电源中设置DC/DC转换器，或者可以直接连接DC电源。如图4所示，由电解电容器构成的电容器C2可以与光源模块3并联设置。利用这种配置，光源模块3的负载电流Il通过电容器C2平滑，并且能够降低负载电流Il中的纹波。此外，尽管在该实施例中通过使用降压斩波器电路2来驱动光源模块3，但是可以使用如图5所示的升压斩波器电路5，并且可以使用如图6所示的升压/降压斩波器电路6。在这种情况下，包括在升压斩波器电路5或者升压/降压斩波器电路6中的开关元件Ql的接通/关断通过上述的控制电路4进行控制，使得流经ニ极管Dl的电流Dl如图7 (d)所示改变。因此，与使用降压斩波器电路2的情况ー样，流经光源模块3的负载电流Il沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线逐渐下降。因而，在不增大驱动脉冲生成器4的驱动频率的情况下，甚至能够以低调光水平对光源模块3的照明的改变进行平滑。(第二实施例)将參考图8和图9来描述根据本发明第二实施例的照明设备。在根据该实施例的照明设备中，如图8所示，恒流源24被设置在开关Q2的前端上。除了该区别，第二实施例的其它配置与第一实施例的相同，相同的附图标记指代相同的元件，并且省去了对其的描述。在阈值调整部分20中,通过与第一实施例相同的方式，在输入PWM信号从低电平改变到高电平时，开关元件Q2通过窄脉冲生成电路23接通并且电容器Cl充电。此时，恒定电流14从恒流源24流动，并且电容器Cl的充电速率由恒定电流14与电流13之间的差 值(14-13)来确定。因此，如图9(d)所示，在PWM信号从低电平改变到高电平之后，在上升时间段TU期间基准电压Vref缓慢升高。此外，基准电压Vref的峰值由从窄脉冲生成电路23输出的脉冲信号的宽度TU以及恒定电流14的幅值来确定，并且峰值可以被设置到低于阈值电压Vpth的值。通过这种方式，基准电压Vref的峰值通过基准电压Vref的逐渐升高而降低。因此，即使调光水平低(如果PWM信号的接通比低)，基准电压Vref沿着其下降的包络线也能够被设置成具有柔和的斜率。因此，即使调光水平低，也能够在不将电流13设置到大值的情况下对光源模块3的照明的改变进行平滑。(第三实施例)将參考图10和图11来描述根据第三实施例的照明设备。在根据该实施例的照明设备中，如图10所示，内部生成基准电压Vref的PFC的通用IC(例如，由ON Semiconductor公司制造的MC33262以及由STMicroelectronics公司制造的L6562)用作比较器15。此夕卜，电阻器Rl两端的电压经由电阻器R2输入到比较器15。而且，电容器Cl (即，阈值调整部分20的输出)经由电阻器R3连接到电阻器R2。除了该区别，第三实施例的其它配置与第一实施例的相同，相同的附图标记指代相同的元件，并且省去对其的描述。在该照明设备中，如果PWM信号从低电平改变到高电平，则开关元件Q3持续短时间接通，使得电容器Cl放电并且电容器Cl两端的电压变为零。然后，在开关元件Q3通过窄脉冲生成电路23接通吋，电容器Cl通过来自电压电流转换器电路22的电流13充电，并且电容器Cl两端的电压逐渐增大到阈值电压Vpth。此外，被输入到比较器15的比较电压Va是电阻器Rl两端的电压与电容器Cl两端的电压之和，姆一个电压被乘以由电阻器R2和电阻器R3确定的系数。因而，随着电容器Cl两端的电压増大，输入到比较器15的比较电压Va沿着由电阻器R2和电阻器R3的电阻值以及PWM信号的占空比确定的斜率逐渐增大(參见图11(a)和(d))。因此，负载电流Il的峰值随着电容器Cl两端的电压的増大而逐渐降低(參见图11(e)).此外，如果比较电压Va超出比较器15的内部基准电压Vref，则驱动脉冲生成器14的输出变为低电平，使得驱动电路13停止并且流经光源模块3的负载电流Il变为零。因而，光源模块3关断。
利用这种配置，尽管不能够直接改变比较器15的基准电压Vref，但是能够降低沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线的光输出。在该实施例中，由于比较器15由用于PFC的通用IC构成，因此能够降低驱动控制部分10的部件数量。(第四实施例)将參考图12和图13来描述根据第四实施例的照明设备。在根据该实施例的照明设备中，如图12所示，输出具有恒定频率的脉冲波的振荡器17连接至零电流检测电路11。除了该区别，第四实施例的其它配置与第一实施例的相同，相同的附图标记指代相同的元件，并且省去对其的描述。在该照明设备中，具有恒定频率的脉冲波从振荡器17输入至零电流检测电路11，在驱动频率保持恒定的同时，开关元件Ql的接通时间段根据比较器15的基准电压Vref的改变而改变(參见图13)。因此，生成了其间没有电流流经电感器LI的时间段(參见图 3(d)),并且所述控制模式被称为不连续模式。即使在这种情况下，流经光源模块3的负载电流Il随着作为阈值调整部分20的输出的基准电压Vref的降低而降低，峰值电流沿着包络线降低，并且光源模块3的光输出也降低。换句话说，光输出沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线降低。因此，甚至能够以低调光水平对光源模块3的照明的改变进行平滑。此外，尽管在该实施例中描述了使用零电流检测电路11的配置，但是这不是严格必需的，并且在不局限于此的情况下，可以使用用于PWM控制的IC等等。(第五实施例)将參考图14和图15来描述根据第五实施例的照明设备。如图14所示，根据该实施例的照明设备包括在关断驱动电路13的输出的时刻过去了预定时间段Toff时向零电流检测电路11提供输出的单稳态多谐振荡器18。由于除了该区别，第五实施例与第一实施例相同，因此相同的附图标记指代相同的元件，并且省去对其的描述。在该照明设备中，通过与第一实施例相同的方式，在基准电压Vref大于零的同时通过来自启动器12或者零电流检测电路11的输出信号从驱动脉冲生成器14输出驱动脉沖，开关元件Ql通过驱动电路13接通。然后，来自比较器15的复位信号被输入至驱动脉冲生成器14，并且驱动电路13将开关元件Ql设置为关断状态。之后，在过去预定时间段Toff时，零电流检测电路11响应于来自单稳态多谐振荡器18的输出而生成输出信号。因此，驱动脉冲从驱动脉冲生成器14输出，并且开关元件Ql通过驱动电路13接通。因而，如图15所示，开关元件Ql初始操作在其中电流在电感器LI中连续流动的连续模式中，并且光源模块3的负载电流Il沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线降低。然后，由于电流的降低，开关元件Ql操作在其中发生其中没有电流流经电感器LI的时间段的不连续模式中。即使在这种情况下，光源模块3的负载电流Il沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线降低。因此，能够对光源模块3的照明中的改变进行平滑。如上所述，尽管在该实施例中描述了使用零电流检测电路11的配置，但是这不是严格必要的，并且在不局限于此的情况下，可以使用用于PWM控制的IC等等。(第六实施例)将參考图16和图17来描述根据第六实施例的照明设备。如图16所示，根据该实施例的照明设备包括将基准电压Vref衰减预定倍数(Kl倍)的衰减器32，以及将衰减器32的输出电压与电感器LI的次级绕组两端的电压进行比较以向零电流检测电路11输出比较结果的比较器31。在该照明设备中，在电阻器Rl两端的电压超出从阈值调整部分20输出的基准电压Vref吋，复位信号从比较器15输出至驱动脉冲生成器14以使得开关元件Ql关断。此夕卜，在电感器LI的次级绕组两端的电压低于通过衰减器32乘以Kl倍(kl < I)的基准电压Vref时，信号从比较器31输出至零电流检测电路11，并且设置信号施加至驱动脉冲生成器14，使得开关元件Ql接通。换句话说，根据电容器Cl两端的电压来确定负载电流Il的阈值Ithl，并且根据乘以Kl倍的电容器Cl两端的电压来确定阈值Ith2(阈值Ith2 <阈值Ithl)。此外，在负载电流Il升高至阈值Ithl吋，开关元件Q2关断。然后，在负载电流Il下降低至阈值Ith2吋，开关元件Ql接通，并且重复这些操作。由于除了该区别外第六实施例与第一实施例相同，因此相同的附图标记指代相同的元件，并且省去对其的描述。
在该照明设备中，通过与第一实施例相同的方式，在基准电压Vref大于零的同时响应于来自启动器12或者零电流检测电路11的输出信号而从驱动脉冲生成器14输出驱动脉冲吋，开关元件Ql通过驱动电路13接通。然后，在来自比较器15的复位信号被输入至驱动脉冲生成器14吋，驱动电路13将开关元件Ql设置为关断状态。因此，存储在电感器LI中的能量重新生成并且经由ニ极管Dl供应至光源模块3，使得电感器LI的次级绕组两端的电压降低。此外，在电感器LI的次级绕组两端的电压低于乘以kl倍的基准电压Vref吋，比较器31的输出反向。零电流检测电路11检测到比较器31的输出反向并且输出信号。因此，设置信号被输入至驱动脉冲生成器14，并且开关元件Ql接通。因而，开关元件Ql操作在其中与被乘以kl倍的基准电压Vref相对应的电流用作下限的连续模式中。因而，如图17所示，开关元件Ql操作在其中被乘以kl倍的基准电压Vref设置为下限的连续模式中，并且光源模块3的负载电流Il沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线降低。此外，在阈值Ith2变为实质上为零吋，开关元件Ql操作在不连续模式中，并且光源模块3的负载电流Il沿着与PWM信号的占空比相对应的斜率的包络线降低。因此，与第一实施例一祥，能够对光源模块3的照明的改变进行平滑。此外，尽管在该实施例中描述了使用零电流检测电路11的配置，但是这不是严格必需的，并且在不局限于此的情况下，可以使用用于PWM控制的IC等等。尽管相对于每一个实施例示出和描述了本发明，但是本发明可以利用这些实施例的组合构成。此外，尽管相对于所述实施例示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解，可以在不偏离所附权利要求中所限定的本发明的范围的情况下做出各种改变和变型。
权利要求
1.一种点亮装置，包括 由电感器和切换来自DC电源的输入的开关元件构成的串联电路； ニ极管，所述ニ极管在所述开关元件关断时重新生成并且向固态发光元件供应所述电感器的能量；以及 控制电路，所述控制电路控制所述开关元件的接通/关断， 其中所述控制电路包括驱动信号生成器，所述驱动信号生成器输出高频驱动信号作为脉冲信号，以确定流经所述固态发光元件的负载电流的幅值；以及驱动控制部分，所述驱动控制部分基于所述高频驱动信号和其频率低于所述高频驱动信号的频率的PWM信号来接通和关断所述开关元件的，所述PWM信号的接通比根据调光水平而改变，并且 其中所述驱动信号生成器改变所述高频驱动信号的接通时间，使得在所述PWM信号从关断改变到接通之后，所述负载电流的峰值沿着特定斜率的包络线逐渐下降，并且所述包络线的所述特定斜率基于所述PWM信号的占空比而改变。
2.如权利要求I所述的点亮装置，还包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路， 其中所述控制电路还包括确定所述负载电流的所述峰值的阈值调整部分，以及将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出进行比较的比较器，并且 其中所述驱动信号生成器基于所述比较器的输出来确定所述高频驱动信号的所述接通时间。
3.如权利要求I或2所述的点亮装置，其中所述驱动信号生成器改变所述高频驱动信号的所述接通时间，使得所述负载电流的所述峰值在从所述PWM信号从关断改变到接通开始的预定时间段期间増大，并且改变所述高频驱动信号的所述接通时间，使得在所述预定时间段过去之后，所述负载电流的所述峰值沿着所述特定斜率的所述包络线逐渐降低。
4.如权利要求I所述的点亮装置，还包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路， 其中所述控制电路还包括阈值调整部分，所述阈值调整部分包括用于确定所述负载电流的所述峰值的电容器，以及将所述电流检测电路的输出与所述阈值调整部分的输出进行比较的比较器，并且 其中所述阈值调整部分包括针对所述PWM信号的接通时间段和关断时间段在所述电容器的充电和放电之间进行切换的充电/放电电路，并且所述电容器的电压是所述阈值调整部分的所述输出。
5.如权利要求I所述的点亮装置，还包括检测流经所述固态发光元件的所述负载电流的电流检测电路， 其中所述控制电路还包括确定所述负载电流的所述峰值的阈值调整部分，以及将所述电流检测电路的输出和所述阈值调整部分的输出的叠加与预定基准电压进行比较的比较器。
6.如权利要求I到5中任一项所述的点亮装置，其中所述ニ极管以及由设置在所述DC电源和所述固态发光元件之间的所述开关元件和所述电感器构成的串联电路用作降压斩波器电路。
7.如权利要求I到5中任一项所述的点亮装置，其中所述控制电路具有零电流检测部分，所述零电流检测部分检测流经所述电感器的电流变为实质上为零的零电流状态，并且在边界电流模式中执行操作，在所述边界电流模式中，在所述零电流检测部分检测到所述零电流状态时通过所述驱动信号生成器输出所述高频驱动信号的。
8.如权利要求I到5中任一项所述的点亮装置，其中所述控制电路操作在所述负载电流的不连续模式中。
9.如权利要求I到5中任一项所述的点亮装置，其中所述控制电路操作在所述负载电流的连续模式中。
10.如权利要求I到5中任一项所述的点亮装置，其中所述DC电源包括AC/DC转换器或 DC/DC转换器。
11.如权利要求I到5中任一项所述的点亮装置，其中所述DC电源包括AC/DC转换器，并 且所述PWM信号的频率被设置为600Hz或者600Hz的整数倍。
12.—种照明设备，其包括权利要求I到5中任一项所述的所述固态发光元件以及所述点亮装置。
全文摘要
一种点亮装置和照明设备。一种点亮装置，包括由电感器和开关元件构成的串联电路；二极管，重新生成并且供应所述电感器的能量；以及控制所述开关元件的接通/关断的控制电路。所述控制电路包括输出高频脉冲驱动信号的驱动信号生成器；以及驱动控制部分，其基于所述高频驱动信号和PWM信号来接通和关断所述开关元件，并且其中所述驱动信号生成器改变所述高频驱动信号的接通时间，使得在所述PWM信号从关断改变到接通之后，所述负载电流的峰值沿着特定斜率的包络线逐渐下降，并且所述包络线的所述特定斜率基于所述PWM信号的占空比而改变。
文档编号H05B37/02GK102695328SQ20121006020
公开日2012年9月26日 申请日期2012年3月8日 优先权日2011年3月23日
发明者鸣尾诚浩 申请人:松下电器产业株式会社