Led照明装置的制作方法

专利名称：Led照明装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种将发光二极管(Light Emitting Diode, LED)作为光源的照明装置。
背景技术：
在LED照明装置中，通常不仅将作为光源的LED配设于照明装置主体中，而且因以 下理由而一同配设它的LED点灯装置。即，如果与先前的白炽灯或灯泡形荧光灯相比，那么 LED利用直流来动作，并且动作电压较低，此外，为了获得所需的光束而使用多个LED模块， 因此使用专用的LED点灯装置。在LED点灯装置中已知有各种电路方式，其中也存在具备降压斩波器(chopper) 的LED点灯装置(例如，参照专利文献1)。此种使用降压斩波器的LED点灯装置为自激振 荡形且电路构造比较简单，因此可实现电路部分的小型化，而且输出电压变得低于100V，所 以作为电力比较小的LED照明装置用较适合。[先前技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利第4123886号公报LED会随着驱动而发热。而且，如果LED的温度因该发热而上升，那么LED的发光 效率会下降，因此需要适当地进行由LED所产生的热的散热。另一方面，LED点灯装置也会 随着驱动LED而发热，且与LED相互影响，因此如果通过以极力抑制LED点灯装置的发热的 方式而构成，来减少作为LED照明装置整体的发热量，那么可以提高LED点灯装置的电路效 率，甚至可以提高作为LED照明装置的效率。由此可见，上述现有的LED照明装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷， 而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之 道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上 述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的LED照明装 置，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容
本发明的目的在于，克服现有的LED照明装置存在的缺陷，而提供一种新型结构 的LED照明装置，所要解决的技术问题是其可以使驱动包含多个LED芯片的LED封装体的 LED点灯装置的发热减少，并且电路稳定地动作，非常适于实用。本发明的目的及解决其技术问题是 采用以下技术方案来实现的。为达到上述目 的，依据本发明的LED照明装置，包括照明装置主体；LED点灯装置，具备直流电源、以及转 换器，其作为包含连接于直流电源的输入端及输出端的直流_直流转换电路；以及LED光 源，具备多个LED封装体及基板且配设于照明装置主体上，LED封装体的内部包含经串联连 接的多个LED芯片，基板上配置多个LED封装体，且形成并安装着串联电路，并且串联电路的两端连接在LED点灯装置的转换器的输出端间。
在本发明中，所谓LED照明装置是指将LED作为光源进行照明的装置。例如，容许 具有可以代替先前的白炽灯或灯泡形荧光灯的具备灯座的照明装置、可以代替将先前的白 炽灯或灯泡形荧光灯作为光源的照明器具的照明器具。所谓照明装置主体是指从照明装置 中去除LED点灯装置及LED光源后剩余的部分，LED点灯装置包括设置成一体的LED点灯 装置、以及设置成非一体的LED点灯装置。LED点灯装置具备直流电源及转换器。直流电源如果使平滑电容器的电容比较小 且使5次谐波为60%以下，那么可以满足25W以下的谐波规格即JIS C61000-3-2 Class C。 例如，当交流电源电压为100V且整流电路为全波整流电路时，通过使平滑电容器的静电容 为20 μ F以下，可以满足所述条件。此外，整流电路可以是全波整流电路及倍压整流电路的
任一者。转换器是直流-直流转换电路，通过作为利用切换方式的定电流电源来驱动LED， 可以提供电路效率较高的驱动电路。此外，在本发明中，转换器的具体的电路方式并无特别 限定。例如可适当地选择性地采用降压斩波器、升压斩波器及升降压斩波器等。但是，降压斩波器作为输出电压比较低且小电力的LED照明装置期的转换器较适
I=I O另外，转换器是至少包含输入端及输出端而构成的。此外，输入端连接于直流电源 并将直流电压作为输入电压而施加。输出端连接于作为负载的LED光源。此外，除上述以 夕卜，转换器可根据期望而包含开关元件、电感器及续流二极管等。LED光源具备多个LED封装体及基板，且连接于转换器的输出端。所谓LED封装体，是指形成如下形态的LED封装体，即，在容许是例如盒体等已知 的各种形态的封装体的内部封入LED芯片并可安装于基板上。另外，在本发明中，关于LED 封装体，是将多个LED芯片安装在例如盒体等封装体的内部，而且所述多个LED芯片在封 装体的内部串联连接。进而，LED封装体为了安装在后述的基板上，而具备从封装体导出的 一对连接端子，并且多个LED芯片的经串联连接的两端在封装体内部连接于一对连接端子 间。此外，所述连接端子优选为表面安装型。由此，可以获得薄形且小型的LED封装体。基板安装着多个LED封装体，并且使多个LED封装体实质上串联连接并连接于转 换器的输出端。因此，多个LED封装体各自的多个LED芯片全部在转换器的输出端间串联连 接。此外，容许基板有对应于LED照明装置的所期望的形状。另外，基板可以是配线基板， 也可以是如下的形态，即，以将LED光源支撑在规定的位置为主功能，进而根据期望而具备 散热功能，且布线另外进行。另外，容许基板是所述各功能的复合体。另外，LED光源的发光特性及除所述以外的封装体形态等并无特别限定，因此可以 适当地选择使用已知的各种发光特性、封装体形态及额定值等。此外，只要是具有本发明的 效果的程度，那么也容许将多个LED封装体串联连接而成的图案予以并联连接的形态。本发明的第1形态的特征在于直流电源的整流电路及平滑电容器形成倍压整流 电路；转换器是如下的降压斩波器，即，输入端连接于直流电源的输出端，在输入端及输出 端之间开关元件及电感器串联连接，而且输出端串联连接着续流二极管及电感器，输出端 间连接有输出电容器，且该转换器以在交流电源的交流周期的整个期间内，使输出电容器 的电压低于直流电源的平滑电容器的电压的方式而动作。
在第1形态中，如果输出电容器的电压为直流电源的输出电压的1/2以下，那么在 交流周期的整个期间内平滑电容器的电压高于输出电容器的电压。其结果，在交流周期的 整个期间内降压斩波器正常且稳定地动作，因此LED光源的发光不会产生闪烁。因此，当交 流电源电压例如为100V时，由于从直流电源输出200V的直流电压，因此如果输出电容器的 电压为100V以下，那么连接于降压斩波器的输出端的LED光源的发光不会产生闪烁。但是， 因为存在电路效率会随着输出电容器的电压降低而下降的倾向，所以输出电容器的电压优 选为70V以上。即，如果输出电容器的电压为70 100V的范围内，那么可以使电路效率为 89%以上。因此，根据第1形态，适合于增加LED光源的LED封装体的数量而获得光束较大的 LED照明装置的情况。本发明的第2形态的特征在于直流电源的整流电路及平滑电容器形成全波整流 电路；转换器是如下的降压斩波器，即，输入端连接于直流电源的输出端，在输入端及输出 端之间开关元件及电感器串联连接，而且输出端串联连接着续流二极管及电感器，输出端 间连接有输出电容器，且该转换器以在交流电源的交流周期的整个期间内，使输出电容器 的电压低于直流电源的平滑电容器的电压的方式而动作。在第2形态中，如果与第1形态相同，输出电容器的电压为直流电源的输出电压 的1/2以下，那么在交流周期的整个期间内平滑电容器的电压高于输出电容器的电压。而 且，当交流电源电压例如为100V时，由于从直流电源输出100V的直流电压，因此如果输出 电容器的电压为50V以下，那么连接于降压斩波器的输出端的LED光源的发光不会产生闪 烁。但是，因为存在电路效率会随着输出电容器的电压降低而下降的倾向，所以输出电容器 的电压优选为35V以上。即，如果输出电容器的电压为35 50V的范围内，那么可以使电 路效率为89%以上。因此，根据第2形态，适合于减少LED光源的LED封装体的数量而获得光束比较小 的LED照明装置的情况。第3形态的特征在于在第1或第2形态中，直流电源构成为可进行倍压整流电路 及全波整流电路的切换。在第3形态中，由于可以通过切换而选择倍压整流电路及全波整流电路的任一 者，因此在第1及第2形态中，通过使直流电源或/及降压斩波器共通化，只要切换直流电 源的电路连接的一部分，便可对应于第1及第2形态的任一者。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明 LED照明装置至少具有下列优点及有益效果本发明通过将如下的LED光源连接于转换器的输出端，而利用LED点灯装置的动 作使LED点灯装置内所产生的热量减少，且相应地使电路效率提高，所述LED光源是指将多 个盒体内部包含经串联连接的多个LED芯片的LED封装体配置在基板上，且形成并安装着 串联电路，并且串联电路的两端连接在LED点灯装置的转换器的输出端间的LED光源。综上所述，一种LED照明装置，其使驱动包含多个LED芯片的LED封装体的LED点 灯装置的发热减少，且电路稳定地动作而不产生明亮度的闪烁。LED照明装置包括照明 装置主体；LED点灯装置，具备包含对交流电源电压进行整流的整流电路BR及平滑电容器 ClaXlb的直流电源DC以及包含连接于直流电源的输入端、开关元件、电感器、续流二极管及输出端的转换器，且配设于照明装置主体上；以及LED光源22，具备多个LED封装体LeP 及基板22a且配设于照明装置主体上，LeP的盒体11内部包含经串联的多个LED芯片，基 板上分散地配置多个LeP，且形成并安装着串联电路，串联电路的两端连接在LED点灯装置 的转换器的输出端间。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段， 而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够 更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。


图1是表示作为用于实施本发明的LED照明装置的第1形态的LED灯泡的截面图。图2是第1形态的LED灯泡的安装基板的平面图。图3是第1形态的LED灯泡的LED封装体的示意性的平面图。图4是第1形态的LED灯泡的LED点灯装置的电路图。图5是第1形态的LED灯泡的直流电源的直流输出电 压及交流电源电压的波形 图。图6是作为本发明的LED照明装置的第2实施形态的LED灯泡的LED安装基板的 平面图。图7是第2实施形态的LED灯泡的LED点灯装置的电路图。图8是第2实施形态的LED灯泡的直流电源的直流输出电压及交流电源电压的波 形图。11、24:盒体21 散热体21a:嵌合凹部21b:插通孔部22 =LED 光源22a 基板22al 配线孔23 灯罩24a 连通孔24b 法兰部25:LED点灯电路基板26 灯座26a 外壳26b 绝缘部26c 眼孔27 环A 第1电路AC 交流电源B:第2电路BR:全波整流电路C 3 输出电容器C4、C5、C6 电容器Cla、Clb 平滑电容器Ch =LED芯片CPl:比较器D1、D2、D3:二极管DC:直流电源DSG:自激形驱动信号产生电路ESl:第1控制电路电源ES2:第2控制电路电源Jff 跨接线Ll 第1电感器L2 第2电感器L3 第3电感器LeP:LED 封装体PI、P2、P3、P4、P5 端子Ql 开关元件Q2 开关元件
Rl、R2、R3、RlO 电阻器SDC 降压斩波器ST:启动电路tl、t2、t3、t4 输入端T0F:断开电路Zl 阻抗机构ZDl 齐纳二极管
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的LED照明装置其具体实施方式
、结构、特征及其功 效，详细说明如后。如图1所示，用于实施本实施形态的LED照明装置的第1形态是LED灯泡。LED灯泡包括散热体21、安装在此散热体21的一端侧的盒体24、安装在盒体24 的一端侧的灯座26、安装在散热体21的另一端侧的LED光源即发光二极管模块基板22、覆 盖发光二极管模块基板22的灯罩(globe)23、以及LED点灯电路基板25。散热体21包括从一端侧的灯座26向另一端侧的发光二极管模块基板22缓缓地 扩径的大致圆柱状的散热体主体、以及形成于此散热体主体的外周面的多个散热片，所述 散热体主体及各散热片是通过例如导热性良好的铝等金属材料、或者树脂材料等而一体地 成形。在散热体主体中，于另一端侧形成有用于安装发光二极管模块基板22的安装凹 部，并且于一端侧形成有插入盒体24的嵌合凹部21a。另外，在散热体主体中，连通所述安 装凹部与嵌合凹部21a的插通孔部21b贯穿该散热体主体而形成。进而，在散热体主体的 另一端侧的外周部，与灯罩23的一端侧相对的槽部横跨整个外周而形成。散热片是以朝直径方向的突出量从散热体主体的一端侧向另一端侧缓缓地变大 的方式倾斜地形成。另外，所述散热片是在散热体主体的圆周方向上彼此大致等间隔地形 成。插通孔部21b是以从盒体24侧向发光二极管模块基板22侧缓缓地扩径的方式形 成。在槽部安装有反射从灯罩23向下方扩散的光的环27。另外，盒体24是利用例如PBT树脂等具有绝缘性的材料，沿着嵌合凹部21a内的 形状而形成为大致圆筒状。另外，此盒体24的一端侧是由作为盒体阻塞部的阻塞板阻塞， 且具有与插通孔部2lb大致相等的直径尺寸并连通于此插通孔部21b的连通孔24a开口形 成于此阻塞板上。进而，在此盒体24的一端侧与另一端侧的中间部的外周面，用于将散热 体21的散热体主体与灯座26之间绝缘的绝缘部即法兰部24b朝直径方向突出并连续地形 成于整个圆周方向上。另外，灯座26为E26型，其包括具备旋入未图示的照明器具的灯座的螺钉头的 筒状的外壳(shell) 26a、以及经由绝缘部26b而设置于此外壳26a的一端侧的顶部的眼孔 26c。外壳26a与电源侧电性连接，在此外壳26a的内部，用于向LED点灯电路基板25供电的未图示的电源线被夹入到外壳26a与盒体24之间且相对于外壳26a导通。眼孔26C经由导线而分别与未图示的接地电位及LED点灯电路基板25的接地电位电性连接。
另外，发光二极管模块基板22是在俯视下为圆形的基板22a的一面分别安装多个 发光二极管LeP而构成。此基板22a是由例如散热性良好的铝等金属材料、或者绝缘材料 等所形成的金属基板，且以使与安装有发光二极管LeP的一面相反的另一面密接于散热体 21的方式，利用未图示的螺钉等将此基板22a固定在散热体21上。另外，在此基板22a上， 与散热体21的插通孔部21b连通的圆孔状的配线孔22al开口形成于相对于中心位置略微 朝直径方向偏离的位置。此外，此基板22a也可以通过例如散热性优异的硅系粘接剂等而 粘接于散热体21。另外，在本形态中，将7个LED封装体LeP如图2所示般串联连接，且将LED封装 体LeP的两端连接于后述的LED点灯电路基板25的输出电容器C3的两端所形成的输出端。 另外，如图3所示，LED封装体LeP是将多个，本形态中为3个的LED芯片Ch安装并封入在 盒体11的内部，且使它们串联连接，将LED芯片Ch的两端连接于未图示的一对连接端子。配线孔22al使电性连接LED点灯电路基板25的点灯电路侧与发光二极管模块基 板22侧的未图示的配线插通，在此配线孔22al的附近，将用于连接设置在配线的前端部的 连接器的未图示的连接器座安装在基板22a上。发光二极管LeP是在发光二极管模块基板22的外缘部，以彼此大致等间隔地分离 的状态配置在以发光二极管模块基板22的中心位置为中心的同一圆周上。LED点灯电路基板25安装着从后述的LED点灯装置去除LED光源22后残余的电 路部分，且被收纳在盒体24内。标有与图中的图4相同符号的电路零件是比较大的零件， 且是与图4中的电路零件相同的电路零件。关于其他电路零件，由于是比较小型的零件，因 此省略图示，但在LED点灯电路基板25的图中主要安装在背面侧。于是，以上所说明的LED灯泡形作为整体而被一体化，只要将它以与白炽灯相同 的感觉旋入到未图示的E26型插座中，便可供作为光源的用途。其次，参照图4来说明LED点灯装置。LED点灯装置的大部分是安装在图1的LED 点灯电路基板25上。而且，它是由直流电源DC及降压斩波器SDC构成。另外，降压斩波器 SDC是具备自激形驱动信号产生电路DSG、断开电路TOF及启动电路ST的自激形驱动方式， 它点亮连接于输出端的LED光源22。在本形态中，直流电源DC包含输入端连接于例如额定电压100V的商用交流电源 等交流电源AC的全波倍压整流电路。此全波倍压整流电路是由桥式整流电路BR中的两边 的二极管、以及串联连接于桥式整流电路BR的直流输出端的一对平滑电容器Cla、Clb构 成。而且，经由跨接线JW或0 Ω的跨接电阻器将桥式整流电路BR与一对平滑电容器Cl之 间加以连接。因此，在本形态中，如图5所示，直流电源DC的输出电压为交流电源电压的有 效值的2倍左右的200V。降压斩波器SDC具备主电路及控制电路。主电路为电源电路，其串联地包含连接 于直流电源DC的输入端tl、t2，连接负载的输出端t3、t4，开关元件Q1，阻抗机构Zl及第 1电感器Li，且具备连接于输入端tl及输出端t3之间的第1电路A，以及串联地包含第1 电感器Ll及二极管Dl并连接于输出端t3、t4间的第2电路B。另外，在输出端t3、t4间 并联连接输出电容器C3而构成。在本形态中，降压斩波器SDC的开关元件Ql包含FET (场效应晶体管)，它的漏极、源极连接于第1电路Α。而且，第1电路A经由输出电容器C3及/或后述的负载电路LC而 形成第1电感器Ll的充电电路，第2电路B的第1电感器Ll及二极管Dl经由输出电容器 C3及/或后述的负载电路LC而形成第1电感器Ll的放电电路。此外，在本形态中，阻抗机 构Zl包含电阻器，但可以根据期望而使用具有适度的电阻成分的电感器或电容器等。 LED光源22的多个LED封装体LeP串联连接，且其在降压斩波器SDC的输出端t3、 t4间与输出电容器C3并联连接，由此被通电而点亮。自激形驱动电路之中，自激形驱动信号产生电路DSG具备磁性耦合于降压斩波器 SDC的第1电感器Ll的第2电感器L2。而且，将第2电感器L2中所诱发的电压作为驱动 信号以施加于开关元件Ql的控制端子(栅极)与漏极之间，而将此开关元件Ql维持在开 启(on)状态。此外，第2电感器L2的另一端经由阻抗机构Zl而连接于开关元件Ql的源 极。在本形态中，于自激形驱动信号产生电路DSG中，除所述构成以外，电容器C4与电 阻器Rl的串联电路串联地存在于第2电感器L2的一端与开关元件Ql的控制端子(栅极) 之间。另外，自激形驱动信号产生电路DSG的输出端间连接着齐纳二极管ZD1，且以不将过 电压施加于开关元件Ql的控制端子(栅极)与漏极之间而破坏开关元件Ql的方式形成过 电压保护电路。断开电路TOF包括比较器CP1，开关元件Q2，第1及第2控制电路电源ES1、ES2。 而且，比较器CPl的端子Pl被从它的内部的基准电压电路的基底电位侧导出而连接于阻抗 机构Zl与第1电感器Ll的连接点。另外，所述基准电压电路被附设在比较器CPl内，其于 端子P4接收从后述的第2控制电路电源ES2所供给的电源而生成基准电压，且将基准电压 施加于比较器CPl内部的运算放大器的非反相输入端子。同样地，端子P2为比较器CPl的 输入端子，其连接于第1开关元件Ql与阻抗机构Zl的连接点且将输入电压施加于运算放 大器的反相输入端子。另外，端子P3为比较器CPl的输出端子，其连接于后述的第2开关 元件Q2的基极且将输出电压施加于第2开关元件Q2。进而，端子P5连接于后述的第1控 制电路电源ES1，且将控制电源供给至比较器CP1。开关元件Q2包含晶体管，它的集极连接于第1开关元件Ql的控制端子，射极连接 于阻抗元件Zl及第1电感器Ll的连接点。因此，通过使开关元件Q2开启，以使自激形驱动 信号产生电路DSG的输出端短路。于是，开关元件Ql断开。此外，开关元件Q2的基极 射 极间连接着电阻器R2。第1控制电路电源ESl是将二极管D2及电容器C5的串联电路连接于第2电感器 L2的两端而构成，且它是以如下方式构成，即，对第1电感器Ll充电时利用第2电感器L2 中所产生的诱发电压并经由二极管D2对电容器C5进行充电，从二极管D2及电容器C5的 连接点输出正的电位而将控制电压施加于比较器CPl。 第2控制电路电源ES2是将二极管D3及电容器C6的串联电路连接在磁性耦合于 第1电感器Ll的第3电感器L3的两端而构成，且它是以如下方式构成，即，当第1电感器 Ll放电时利用第3电感器L3中所产生的诱发电压并经由二极管D3对电容器C6进行充电， 从二极管D3及电容器C6的连接点输出正的电压而将控制电压施加于基准电压电路，从而 生成基准电压。 启动电路ST是由如下的串联电路构成与所述自激形驱动信号产生电路DSG的电阻器Rl及电容器C4并联连接的电阻器R10、与连接于第1开关元件Ql的漏极·栅极间 的电阻器R3所形成的串联电路；包含第2电感器L2、以及所述降压斩波器SDC的第2电路 B的输出电容器C3及/或负载电路LC的发光二极管LeP的串联电路；当投入直流电源DC 时，将主要由电阻器R3与RlO的电阻值比所决定的正的启动电压施加于第1开关元件Ql 的栅极而使降压斩波器SDC启动。 其次，对电路动作进行说明。由于将直流电源DC的平滑电容器Cla、Clb的合成电容设定为比较低的值，因此输 入电流波形的5次谐波比率变成60%以下，结果，输入电流波形的谐波满足日本的负载为 25W 以下的谐波规格(JIS C61000-Class C)。如果投入直流电源DC，并通过启动电路ST而使降压斩波器SDC启动，那么开关元 件Ql开启，经由输出电容器C3或/及负载电路LC的发光二极管LeP而线性地增加的增加 电流从直流电源DC流出至第1电路A内。通过此增加电流，在自激形驱动信号产生电路 DSG的第2电感器L2中诱发电容器C4侧成为正的电压，此诱发电压经由电容器C4及电阻 器Rl而将正的电压施加于开关元件Ql的控制端子(栅极)，因此开关元件Ql得以维持在 开启状态且该增加电流持续流动。与此同时，通过该增加电流而在阻抗机构Zl中产生电压 下降，此下降电压作为输入电压被施加到断开电路TOF的比较器CPl的端子P2。如果随着所述增加电流的增大，比较器CPl的输入电压增加而超过基准电压，那 么比较器CPl动作，在端子P3产生正的输出电压。其结果，断开电路TOF的开关元件Q2关 闭且使自激形驱动信号产生电路DSG的输出端短路，因此降压斩波器SDC的开关元件Ql关 闭，所述增加电流被阻断。如果开关元件Ql关闭，那么由于所述增加电流流入第1电感器Ll而使其中所储 存的电磁能量释放，且减少电流经由输出电容器C3或/及负载电路LC的发光二极管LeP 而流出至包含第1电感器Ll及二极管Dl的第2电路B的内部。通过此减少电流，在自激 形驱动信号产生电路DSG的第2电感器L2中诱发电容器C4侧成为负的电压，此诱发电压 经由齐纳二极管ZDl而将负的电位施加于电容器C4，并且将零电位施加于开关元件Ql的控 制端子(栅极)，因此开关元件Ql得以维持在关闭状态且该减少电流持续流动。如果第1电感器Ll内所储存的电磁能量的释放结束且该减少电流变成0，那么在 第1电感器Ll中产生反电动势，第2电感器L2中所诱发的电压反转，电容器C4侧再次转 为正，因此如果该诱发电压经由电容器C4及电阻器Rl而将正的电压施加于开关元件Ql的 栅极，那么开关元件Ql再次反转为开启状态，该增加电流再次流出。此后，重复与以上相同的电路动作，并将该增加电流及该减少电流合成而使三角 波形的负载电流流动，由此使LED光源22的LED封装体LeP的LED芯片Ch发光。此外，在 本形态中，点灯时的LED芯片Ch的电压下降为3V。因此，1个的LED封装体LeP的电压下 降变成9V，因此以使LED光源22的电压下降变成63V的方式而控制输出电容器C3的端子 电压。于是，在本形态中，相对于直流电源DC的输出电压200V，输出电容器C3的电压为 其1/2以下的63V，可以获得相当于60W型白炽灯的光束。另外，在以上的电路动作中，由 于平滑电容器Cla、Clb的串联电压在交流电压周期的整个期间内高于输出电容器C3的电 压，因此降压斩波器SDC连续地稳定动作，所以发光二极管LeP中不会产生明亮度的闪烁。另外，当交流电源电压例如为IOOV时，由于从直流电源输出200V的直流电压，因此如果输 出电容器的电压为100V以下，那么连接于降压斩波器的输出端的LED光源22的发光不会 产生闪烁。此外，因为存在电路效率会随着输出电容器C3的电压降低而下降的倾向，所以 输出电容器C3的电压优选为70V以上。S卩，如果输出电容器C3的电压为70 100V的范 围内，那么可以使电路效率为89%以上。
因此，根据第1形态，适合于增加LED光源的LED封装体的数量而获得光束较大的 LED照明装置的情况。此外，断开电路TOF的动作通过比较器CPl及开关元件Q2的2阶段动作而进行， 即使输入电压为0. 3V以下，比较器CPl也稳定且准确地动作。因此，可以减小阻抗机构Zl 的电阻值，所以即使先前技术中的输入电压为0. 5V，根据本发明，也可以较先前技术而将阻 抗机构Zl的电力损耗减少40%以上。另外，断开电路TOF的温度特性是由比较器CPl侧决定的，由于可以对比较器CPl 赋予所期望的良好的温度特性，因此不存在如先前般由开关元件Q2的温度特性所引起的 问题。此外，关于比较器CPl的温度特性，例如作为基准电压电路中所使用的齐纳二极管， 容易选择其温度特性具有略微负的特性或平淡的特性者，因此可以将此种特性作为比较器 CPl的温度特性来发挥作用。由此，可以获得温度特性良好的LED点灯装置。进而，通过将比较器CPl配设于断开电路电路TOF中，可以使开关元件Q2稳定且 准确地动作，因此LED点灯装置的输出的不均减少。其次，参照图6至图8说明用于实施本发明的第2形态。此外，对与图2及图4相 同的部分标注相同的符号并省略说明。本形态在直流电源DC使用全波整流电路BR方面不 同。即，由于去除了图4中的跨接线JW，因此桥式整流电路BR与一对平滑电容器Cla、Clb 的串联电路并联连接。因此，如图8所示，直流输出电压与交流电源电压相同为100V。另外，LED光源22包含4个串联连接的LED封装体LeP。此外，在本形态中，点灯 时的LED芯片Ch的电压下降与第1形态相同为3V。因此，1个LED封装体LeP的电压下降 变成9V，因此以使LED光源22的电压下降变成36V的方式而控制输出电容器C3的端子电 压。于是，在本形态中，相对于直流电源DC的输出电压100V，输出电容器C3的电压为 其1/2以下的36V，可以获得相当于40W型白炽灯的光束。另外，在以上的电路动作中，由 于平滑电容器Cla、Clb的串联电压在交流电压周期的整个期间内高于输出电容器C3的电 压，因此降压斩波器SDC连续地稳定动作，所以发光二极管LeP中不会产生明亮度的闪烁。在以上所说明的各形态中，也会产生如下的作用效果。即，通过LED封装体内的多 个LED芯片串联连接，即使多个LED芯片间存在Vf特性的不均，其影响也减少，因此容易管 理LED芯片的Vf特性的不均。另外，通过将多个LED芯片在LED封装体内串联连接，相对 于所需量的光束的LED封装体的数量可以减少，因此安装效率得以提高。另外，各实施形态中共同的作用如下所示。(1)由于LED封装体的多个LSD芯片及多个LED封装体形成1个串联电路，因此 与LED封装体内的多个LED芯片并联的情况相比，驱动电流变成1/(LED芯片的数量)。因 为LED点灯装置内所产生的热与驱动电流的二乘方成比例，所以因LED点灯装置的动作而 在LED点灯装置内产生的热量显着减少，相应地电路效率得到提高。此外，伴随点灯而在LED封装体内产生的热量虽然与LED芯片的数量成比例，但因为不存在由连接的形态如何 所引起的变化，所以该热移动到LED点灯装置的部分无变化。但是，即使加上由伴随点灯而 在LED封装体内产生的热所产生的影响，根据本实施形态，LED点灯装置内的动作过程中的 温度上升与LED封装体内的多个LED芯片并联的情况相比，也变成约一半左右。其结果，不 仅LED光源及LED点灯装置的寿命延长，而且LED照明装置的可靠性得到提高。
(2)伴随LED点灯装置内的动作过程中的温度上升减少，可以使LED点灯装置部分 的散热对策级别(level)下降，因此可以减少散热部件。其结果，由于零件数减少且构造的 简单化及组装工时减少，因此可以谋求成本下降与小型化及轻量化。(3)当LED光源中的任一个LED芯片在开放模式下毁坏时，由于LED光源整体熄 灯，因此安全。相对于此，在LED封装体内的多个LED芯片并联的情况下，由于驱动电流集 中于残余的LED芯片中，因此LED封装体易于异常发热。(4)在第1及第2形态中，只要切换直流电源的电路连接中的跨接(jump)线JW， 便可使直流电源或/及降压斩波器共通化。以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽 然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人 员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰 为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质 对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
权利要求
一种LED照明装置，其特征在于包括照明装置主体；LED点灯装置，具备直流电源、以及转换器，其作为包含连接于直流电源的输入端及输出端的直流 直流转换电路；以及LED光源，具备多个LED封装体及基板且配设于照明装置主体上，LED封装体的内部包含经串联连接的多个LED芯片，基板上配置多个LED封装体，且形成并安装着串联电路，并且串联电路的两端连接在LED点灯装置的转换器的输出端间。
2.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于直流电源的整流电路及平滑电容器形成倍压整流电路；该转换器是如下的降压斩波器，即，输入端连接于直流电源的输出端，在输入端及输出 端之间开关元件及电感器串联连接，而且输出端串联连接着续流二极管及电感器，输出端 间连接有输出电容器，且该转换器以在交流电源的交流周期的整个期间内，使输出电容器 的电压低于直流电源的平滑电容器的电压的方式而动作。
3.根据权利要求1所述的LED照明装置，其特征在于直流电源的整流电路及平滑电容器形成全波整流电路；该转换器是如下的降压斩波器，即，输入端连接于直流电源的输出端，在输入端及输出 端之间开关元件及电感器串联连接，而且输出端串联连接着续流二极管及电感器，输出端 间连接有输出电容器，且该转换器以在交流电源的交流周期的整个期间内，使输出电容器 的电压低于直流电源的平滑电容器的电压的方式而动作。
4.根据权利要求2或3所述的LED照明装置，其特征在于直流电源构成为可进行倍 压整流电路及全波整流电路的切换。
全文摘要
一种LED照明装置，其使驱动包含多个LED芯片的LED封装体的LED点灯装置的发热减少，且电路稳定地动作而不产生明亮度的闪烁。LED照明装置包括照明装置主体；LED点灯装置，具备包含对交流电源电压进行整流的整流电路BR及平滑电容器C1a、C1b的直流电源DC以及包含连接于直流电源的输入端、开关元件、电感器、续流二极管及输出端的转换器，且配设于照明装置主体上；以及LED光源22，具备多个LED封装体LeP及基板22a且配设于照明装置主体上，LeP的盒体11内部包含经串联的多个LED芯片，基板上分散地配置多个LeP，且形成并安装着串联电路，串联电路的两端连接在LED点灯装置的转换器的输出端间。
文档编号F21V19/00GK101988649SQ20101024316
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月28日 优先权日2009年7月29日
发明者久保田洋, 寺坂博志, 平冈敏行, 平松拓朗, 鎌田征彦 申请人:东芝照明技术株式会社