电源装置及照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供具有防止突入电流的功能的电源装置及照明装置。实施方式的电源装置包括：整流电路，对从电压源供给的交流电流进行整流；平滑电容器，利用来自整流电路的输出电流而进行充电；以及常通型晶体管，串联连接于整流电路与平滑电容器之间，并且将来自电压源的电压接通时整流电路的输出电流值，限制为比稳定运行时整流电路的输出电流值高的输出电流值。
【专利说明】电源装置及照明装置
【技术领域】
[0001〕 本发明的实施方式涉及一种电源装置及照明装置。
【背景技术】
[0002]使作为照明设备的发光二极管(乜油七611111:1:1118 ^10(16, 120)等光源点灯的电源装置，包括整流电路、平滑电路、以及直流-直流0111-1-6111:-(111-601: 0111^6111:，0000转换器等。整流电路及平滑电路将商用交流电源转换为直流。000(:转换器将直流转换为所需的电压并供给至1^0。通常，整流使用二极管桥接整流器，平滑化使用电容器。
[0003]如果对电源装置接通商用交流电源，那么通过电源开关、整流器来对平滑电容器进行充电。此时，充电电流所流过的路径上只存在低阻抗的元件，因而会有过大的充电电流即突入电流流通。由此，会产生整流器的破损、电源开关接点的熔焊等问题。需要有防止该突入电流的功能。
[0004]〔现有技术文献〕
[0005]〔专利文献〕
[0006][专利文献1]日本专利第4973865号公报
【发明内容】
[0007]本发明所欲解决的课题在于提供一种具有防止突入电流的功能的电源装置及照明装置。
[0008]实施方式的电源装置包括:整流电路，对从电压源供给的交流电流进行整流；平滑电容器，利用来自整流电路的输出电流而进行充电；以及常通型晶体管，串联连接于整流电路与平滑电容器之间，并且将来自电压源的电压接通时整流电路的输出电流值，限制为比稳定运行时的整流电路的输出电流值高的输出电流值。
[0009][发明的效果]
[0010]根据本发明的实施方式，可提供一种具有防止突入电流的功能的电源装置及照明 |101|装直。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是例示包含第一实施方式的电源装置的照明装置的电路图。
[0012]图2⑷?图2(6)是用以说明电源装置4的运行的波形图。
[0013]图3是表示常通型晶体管8的漏极电流相对于控制端子的电位的依存性的特性图。
[0014]图4是例示包含第二实施方式的电源装置的照明装置的电路图。
[0015]图5是例示包含第三实施方式的电源装置的照明装置的电路图。
[0016][符号的说明]
[0017]1:照明装置
[0018]2:交流电源
[0019]3:电源开关
[0020]4:电源装置
[0021]5:0(:-0(:转换器
[0022]6:照明负载
[0023]7:整流器
[0024]8:常通型晶体管
[0025]9:电阻
[0026]10:定电压二极管
[0027]11:电容器
[0028]12:电阻
[0029]13:平滑电容器
[0030]14:开关元件
[0031]15:整流元件
[0032]16:电感器
[0033]17:电容器
[0034]18:照明装置
[0035]19:电源装置
[0036]20:照明装置
[0037]21:电源装置
[0038]22:过电压保护元件
[0039]23:高电位输出端子
[0040]24:低电位输出端子
[0041]25:高电位输出端子
[0042]26:低电位输出端子
[0043]1(1:漏极电流
[0044]1(10:漏极电流
[0045]1(11:漏极电流
[0046]1111、1111,:输入电流
[0047]11110:突入电流
[0048]11111:输入电流
[0049]^1:时机
[0050]乂如:电压
[0051]%8:电压
[0052]电压
[0053]VIII:输入电压
[0054]:电压
【具体实施方式】
[0055]以下，一边参照附图一边对实施方式进行说明。以下的说明中，对相同的要素附上相同的符号，并对已说明的要素适当省略其说明。
[0056](第一实施方式)
[0057]图1是例示包含第一实施方式的电源装置的照明装置的电路图。
[0058]照明装置1包括电源装置4、00-00转换器5、以及照明负载6。
[0059]电源装置4对经电源开关3而输入的交流电源电压进行整流、平滑化。00-00转换器5将电源装置4的输出转换为所需的电压，并供给至照明负载6。
[0060]照明负载6例如具有发光二极管([￡0)等照明光源。交流电源2例如为商用电源。
[0061]电源装置4包括整流器7、常通型晶体管8、平滑电容器13、电阻9、电阻12、定电压二极管10以及电容器11。整流器例如为二极管桥接整流器。常通型的晶体管为由氮化镓等氮化物半导体形成的高电子迁移率晶体管曲2160^0！！1061111:7 XI'&118181:01-, 11211)。
[0062]另外，本说明书中，“氮化物半导体”包含在8x1117八^(0 ^ X 1,0彡7彡1，0彡2彡1^+7+2 ( 1)的化学式中，使组成比X、组成比7及组成比2在各自的范围内变化的所有组成的半导体。而且，“氮化物半导体”进而包含以下半导体:在所述化学式中，还包含叭氮)以外的V族元素的半导体，还包含为了控制导电型等各种物性而添加的各种元素的半导体，及还包含无意地包含的各种元素的半导体。
[0063]整流器7的2个输入端子也为电源装置4的输入端子，经由开关3而连接于交流电源2。常通型晶体管8的漏极连接于整流器7的高电位输出端子23，常通型晶体管8的源极连接于平滑电容器13的一端。平滑电容器13的另一端连接于整流器7的低电位输出端子24。并联连接的电阻9、电容器11连接于常通型晶体管8的栅极 ?源极间。定电压二极管10的阳极连接于常通型晶体管8的栅极，定电压二极管10的阴极连接于常通型晶体管8的源极。常通型晶体管8的栅极经由电阻12而连接于整流器7的低电压输出端子24。电源装置4的输出从平滑电容器13的两端被取出。
[0064]接着，一边参照图2⑷?图2(6) —边对电源装置4的运行进行说明。
[0065]图2(4?图2(6)是用以说明电源装置4的运行的波形图。
[0066]图2(4为表示电源装置4的输入电压VIII的波形图，图2(13)为表示电源装置4的输入电流1111的波形图，图2((3)为表示平滑电容器13的电压70111的波形图，图2((1)为表示电源装置4的输入电流11^的波形图，图2(6)为表示平滑电容器13的电压70111的波形图。
[0067]首先，对不存在常通型晶体管8而整流器7直接连接于平滑电容器13的情况进行说明。当电源开关3导通时，交流电压被施加至电源装置4。平滑电容器13通过电源开关3、整流器7而得到充电。在电源开关3刚导通后不久，平滑电容器13尚未被充电，因此平滑电容器13的端子间的电压为0乂。如图2(6)的那样，在输入交流电压接近峰值的时机，如果电源开关3导通，那么电源开关3、整流器7及未图示的配线阻抗中被施加相对较高的电压。因他们的阻抗低，所以平滑电容器13的充电电流，即突入电流如图2(6)的11=0所示的那样，为相对较大的值。从而产生整流器7的击穿、电源开关3的接点的熔焊等问题。
[0068]为了防止该问题，而连接常通型晶体管8。由氮化物半导体形成的常通型晶体管具有图3所示的电压-电流特性。
[0069]图3是表示常通型晶体管8的漏极电流相对于控制端子的电位的依存性的特性图。图3的横轴表示漏极 ? 源极间电压7(18，纵轴表示漏极电流1(1。
[0070]根据图3可知，当漏极电流1(1达到规定的电流值时，常通型晶体管8的导通电阻上升。即，常通型晶体管8显示出定电流特性。显示出定电流特性的状态下的漏极电流1(1取决于栅极，源极间的电压V#。栅极，源极间的电压V#的绝对值越大，则定电流特性下的漏极电流1(1的值越小。
[0071]将具有所述特性的常通型晶体管8连接于整流器7与平滑电容器13之间。常通型晶体管8的栅极 ?源极间被施加对^0机利用电阻9、电阻12进行分压所得的电压。图3的实施方式中，利用定电压二极管10，将常通型晶体管8的栅极 ? 源极间限制为规定的电压。该电压下，栅极相对于源极而为负的极性。将该电压设为在图3中将与相对应的定电流值设为1(11。如图2(0所示，当电源开关导通，11！^增加而达到1(11时，常通型晶体管8在图3中向所述高阻抗区域移行。在定电流作用下，11^如图2(0所示被限制为1(11。将该情况表示为图2(0及图2((1)的1111,、。将平滑电容器13被充电而达到稳定时的电压后的1111,表示为图2((1)的11=1。这相当于正常运行时的电源装置4的输入电流。将1(11相对于该11=1设为高的值。这是为了减少正常运行时的常通型晶体管8中的损耗。
[0072]本实施方式中，可利用电阻9、电阻12、定电压二极管10将设定为任意的值。可将1(11设定为任意的值。电容器11为用于防止误动作的电容器，且为相对较小电容的电容器。因电源开关3断开后被迅速放电，所以即便电源开关再次导通，也不会妨碍所述电流限制功能。
[0073]图1中例示的转换器5包括开关元件14、整流元件15、电感器16、电容器17、及未图示的控制电路。开关元件14例如为金属氧化物半导体场效应晶体管(161:81-0^1(16-8611110011(11101:01- ^161(1 2^^601: 181:01~, 108 而了)。整流兀件 15 例如为硅二极管。
[0074]开关元件14的漏极连接于电源装置4的高电位输出端子25，开关元件14的源极连接于整流元件15的阴极。整流元件15的阳极连接于电源装置4的低电位输出端子26。串联连接的电感器16与电容器17并联连接于整流元件15。000(:转换器5的输出从电容器17的两端被取出，并被供给至照明负载6。
[0075]本实施方式的000(:转换器5的运行与通常的降压转换器等同。利用控制电路，对开关元件14进行导通 ? 断开控制。从电源装置4输出的电压被转换为照明负载6所需的电压。本实施方式的000(:转换器可为升压型，也可为升压降压型。
[0076]对第一实施方式的效果进行说明。
[0077]根据本实施方式，在常通型晶体管8的作用下，电源开关3刚导通后不久的输入电流被限制为1(11。结果，并不会流过过大的突入电流，从而获得可防止整流器、电源开关的破损的效果。也获得如下效果，即，对电阻9、电阻12、定电压二极管10的常数进行变更，在不超过常通型晶体管的最大电流的范围内，可设定为任意的突入电流。
[0078](第二实施方式)
[0079]对第二实施方式进行说明。
[0080]图4是例示包含第二实施方式的电源装置的照明装置的电路图。
[0081]图4的照明装置18包括电源装置19、000(]转换器5、以及照明负载6。
[0082]电源装置19包括整流器7、常通型晶体管8、以及平滑电容器13。
[0083]常通型晶体管8的漏极连接于整流器7的高电位输出端子23，常通型晶体管8的源极连接着平滑电容器13的一端。平滑电容器13的另一端连接于整流器7的低电位输出端子24。常通型晶体管8的栅极连接于常通型晶体管8的源极。电源装置4的输出从平滑电容器13的两端被取出。
[0084]对电源装置19的运行进行说明。因常通型晶体管8的栅极与源极直接连接，所以V#为价。图3中，如果将#8=07时的定电流特性下的漏极电流1(1设为1(10，那么常通型晶体管8的漏极电流被限制为1(10。因此，突入电流也被限制为该1(10的值。
[0085]对第二实施方式的效果进行说明。
[0086]根据本实施方式，与第一实施方式同样地，并不会流过过大的突入电流，从而获得可防止整流器、电源开关的破损的效果。然而，与图1的实施例不同的是无法设定为任意的突入电流。
[0087](第三实施方式)
[0088]对第三实施方式进行说明。
[0089]图5是例示包含第三实施方式的电源装置的照明装置的电路图。
[0090]图5的照明装置20包括电源装置21、000(]转换器5、以及照明负载6。
[0091]电源装置21包括整流器7、常通型晶体管8、平滑电容器13、以及过电压保护元件22。
[0092]常通型晶体管8的漏极连接于整流器7的高电位输出端子23，常通型晶体管8的源极连接于平滑电容器13的一端。平滑电容器13的另一端连接于整流器7的低电位输出端子24。常通型晶体管8的栅极连接于常通型晶体管8的源极。过电压保护元件22连接于常通型晶体管8的漏极 ? 源极间。电源装置4的输出从平滑电容器13的两端被取出。
[0093]对电源装置21的运行进行说明。
[0094]如图3中所述那样，常通型晶体管8显示定电流特性，成为高阻抗状态。当被施加雷电浪涌(丨丨油如丨叩等无意的过大的电压时，漏极^源极间电压上升，从而有击穿的可能。为了防止该情况，将过电压保护元件连接于常通型晶体管8的漏极 ? 源极间。除此以外的运行与第二实施方式相同。
[0095]对第三实施方式的效果进行说明。
[0096]根据本实施方式，与第一实施方式同样地，不会流过过大的突入电流，从而获得可防止整流器、电源开关的破损的效果。即便在被施加了雷电浪涌等过电压的情况下，也获得常通型晶体管受到保护而提高可靠性的效果。
[0097]以上，一边参照具体例一边对实施方式进行了说明，但并不限定于这些，可进行各种变形。
[0098]例如，常通型晶体管不限定于型册II。例如，也可为在半导体基板上使用如碳化硅(310或氮化镓￠40或金刚石这样的具有宽带隙的半导体(宽带隙半导体)而形成的半导体元件。此处，所谓宽带隙半导体，是指比带隙约为1?4?的砷化镓((?^)大的带隙的半导体。例如，包括带隙为1.5^以上的半导体、磷化镓，带隙约为2.36”、氮化镓(6^,带隙约3.46^)、金刚石(0,带隙约5.2767)、氮化铝(細，带隙约5.96^)、碳化硅(310 等。
[0099]另外，照明负载6并不限定于120，例如可为有机电致发光(￡160^1^0-1.1111111165061106, ￡1,)或有机发光二丰及管(0181110 11 七一61111 七七尽(110^6, 01,20)
坐寸。
[0100]以上，已一边参照具体例一边对实施方式进行了说明。然而，实施方式并不限定于所述具体例。即，只要本领域技术人员在所述具体例中适当添加设计变更所得的变更例也包括实施方式的特征，则包含于实施方式的范围内。所述各具体例所包括的各要素及其配置、材料、条件、形状、尺寸等并不限定于例示的内容，可进行适当变更。
[0101]而且，所述各实施方式所包括的各要素只要技术上成为可能则可进行合成，只要将这些要素加以组合所得的变更例也包括实施方式的特征，则包含于实施方式的范围内。此外，应了解只要为本领域技术人员，则能够在实施方式的思想的范畴内想到各种变更例及修正例，关于这些变更例及修正例也属于实施方式的范围。
[0102]已对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为示例而提示，并不意图限定发明的范围。这些新颖的实施方式可由其他各种形态来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，且包含在权利要求所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: 整流电路，对从电压源供给的交流电流进行整流； 平滑电容器，利用来自所述整流电路的输出电流而进行充电；以及常通型晶体管，串联连接于所述整流电路与所述平滑电容器之间，并且将来自所述电压源的电压接通时所述整流电路的输出电流值，限制为比稳定运行时的所述整流电路的输出电流值高的输出电流值。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于: 还包括过电压保护元件，所述过电压保护元件与所述常通型晶体管并联连接，并且将电压值限制为比所述电压源的最大电压高的保护电压。
3.根据权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于: 所述常通型晶体管为由氮化物半导体形成的晶体管。
4.一种照明装置，其特征在于包括: 根据权利要求1至3中任一项所述的电源装置；以及 照明设备，从所述电源装置供给电力。
【文档编号】H05B37/02GK104470050SQ201410100182
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】大武宽和, 北村纪之, 高桥雄治, 石川真人, 三浦洋平 申请人:东芝照明技术株式会社