电源装置及照明器具的制作方法

专利名称：电源装置及照明器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有最适合驱动发光二极管等半导体发光元件的调光功能的电源装 置及照明器具。
背景技术：
最近，作为驱动发光二极管等半导体发光元件的电源，大多使用以开关元件来导 通或断开直流电的电源装置。这些电源装置是具有根据外部提供的调光信号来调整发光二 极管的光通量的调光功能的类型。一直以来，作为具有上述调光功能的类型的电源装置，已知有例如日本专利特开 2003-157986号公报所揭示的那样，电源装置具有控制施加到发光二极管的施加电压的电 压调光电路及导通或断开控制施加到发光二极管的施加电压的占空比调光电路，根据调光 控制信号来切换控制电压调光电路和占空比调光电路。在日本专利特开2003-157986号公报所揭示的电源电路中，根据脉宽来实施调光 控制。因而，在发光二极管的光输出中容易发生闪烁现象，另外，除了用于基于脉宽控制的 输出电流控制的限流要素之外，还需要与发光二极管串联或并联的开关元件。因而，存在电 源电路的元器件数量增加且电源电路的效率降低的问题。另一方面，因发光二极管显示出大致恒压特性，为了使其稳定地点亮，需要具有限 流要素的元器件或电路。另外，一般在以使用了开关元件的电源装置进行控制的情况下，使 用电流控制。由于该电流控制根据流过发光二极管的电流值而决定发光二极管的元件温 度，进而影响元件的寿命，因此点亮装置的设计成为重要的控制要素。所谓的对发光二极管进行调光与以往的放电灯点亮装置相比是比较容易的。其原 因是作为负载的发光二极管具有电学上稳定的特性，即使是相对于温度等外界因素，发光 二极管的特性的变动也较少。然而，例如若对要求深度调光的用途而采用恒流控制，则在全 光点亮的电流较大的区域，虽能够稳定地点亮，但在深度调光区域，电流检测信号或用于控 制该电流检测信号的电流基准值成为微小信号。因而，要求检测电流的检测电路或比较器 具有精度较高的性能，因而会容易受到噪音的影响而难以进行稳定的动作。因此，也考虑增 大用于控制的信号电压。然而，一般的电流检测信号由串联插入发光二极管的电阻器检测， 在发光二极管中流过大电流的领域中，该电阻器的功耗增大，所产生的热量也增大，不利于 电源装置的开发。作为解决这些问题的方法，提出了对输出电压进行恒压控制的方式。例如，发光二 极管的导通电压比一般的硅二极管要高，例如对于以蓝色为代表的GaN系二极管，从2. 5V 左右电流开始流过，全光点亮为3. 5 4. 5V左右，即使是深度调光也能够不受发光二极管 的性能、噪音等的影响而实现比较稳定的调光。然而，由于发光二极管的正向电压具有负温 度特性，所以因流过的电流而自行发热，正向电压降低，而且由于电流进一步增加，还会担 心发热增大而导致热失控的问题。另外，发光二极管的偏差也较大，即使调整点亮装置的输 出，但由于发光二极管的个体差异，输出电流也会产生偏差。该问题不仅出现在全点亮状态下，也同样出现在调光状态下，由于温度特性、发光二极管的偏差，流过发光二极管的电流 会产生偏差，其结果是，导致发光二极管的光输出产生偏差的问题。

发明内容
本发明的目的在于提供一种能够实现稳定的调光控制的电源装置及照明器具。根据本发明的第一观点，提供一种电源装置，包括半导体发光元件；电流控制电路，该电流控制电路控制提供给上述半导体发光元件的电流；电压控制电路，该电压控制电路控制施加到上述半导体发光元件的电压；以及，调光控制部，向该调光控制部输入具有某调光深度的调光信号，该调光控制部根 据该调光深度设定电流控制模式和/或电压控制模式，在设定为上述电流控制模式的情况 下，控制上述电流控制电路以取决于上述调光深度而决定的目标电流来驱动上述半导体发 光元件，在设定为上述电压控制模式的情况下，控制上述电压控制电路以取决于上述调光 深度而决定的目标电压来驱动上述半导体发光元件。另外，根据本发明的其他观点，提供一种电源装置，包括半导体发光元件；电压检测电路，该电压检测电路检测出施加到上述半导体发光元件的电压并输出
第一检测信号；电流检测电路，该电流检测电路检测出提供给上述半导体发光元件的电流并输出 第二检测信号；以及，调光控制部，向该调光控制部输入设定为最深的第一调光深度、最浅的第二调光 深度、及第一与第二调光深度间的某第三调光深度中的任一个调光深度的调光信号，该调 光控制部在上述第一调光深度的设定中，以根据上述第一检测信号使上述电压成为第一目 标值的方式驱动控制上述上述半导体发光元件，在上述第二调光深度的设定中，以根据上 述第二检测信号使上述电流成为第二目标值的方式驱动控制上述上述半导体发光元件，在 上述第三调光深度的设定中，以根据上述第一及第二检测信号使上述电压及上述电流分别 成为第三及第四目标值的方式驱动控制上述上述半导体发光元件，上述第三调光深度越接 近上述第一调光深度，相比上述第二检测信号就更取决于上述第一检测信号来驱动控制上 述上述半导体发光元件，上述第三调光深度越接近上述第二调光深度，相比上述第一检测 信号就更取决于上述第二检测信号来驱动控制上述上述半导体发光元件。另外，根据本发明的其他观点，提供包括上述电源装置器具主体的照明器具。


图1是简要地示出具有本发明的实施方式1的电源装置的照明器具的立体图。图2是简要地示出图1所示的照明器具的内部结构的剖视图。图3是简要地示出图1所示的电源装置的电源电路的电路图。图4是示出从图3所示的基准信号输出部产生的基准信号Vrefl及Vref2的曲线 图。图5是示出图3所示的发光二极管的V-I特性和由调光信号决定的负载特性的关系的曲线图。图5是示出图3所示的发光二极管的V-I特性的曲线图。图7是简要地示出本发明的实施方式2的电源装置的电源电路的电路图。图8是示出图7所示的发光二极管的V-I特性和由调光信号决定的负载特性的关 系的曲线图。图9A是示出图7所示的电源装置的变形例的电源电路的基准信号输出部的电路 框图。图9B是说明从图9A所示的基准信号输出部输出的基准信号的曲线图。图IOA是说明由图9A所示的基准信号输出部生成的基准信号的曲线图。图IOB是说明由图9A所示的基准信号输出部生成的基准信号的曲线图。图IlA是示出图7所示的电源装置的其他变形例的电源电路的基准信号输出部的 电路框图。图IlB是说明从图IlA所示的基准信号输出部输出的基准信号的曲线图。图12是简要地示出本发明的其他实施方式的电源装置的电源电路的电路图。图13是示出图12所示的电源装置的负载特性的曲线图。图14是示出图12所示的发光二极管的V-I特性的曲线图。图15A是说明图12所示的发光二极管的偏差范围的曲线图。图15B是说明图12所示的发光二极管的偏差范围的曲线图。
具体实施例方式以下，参照附图，详细说明具备能够实现本发明的调光控制的电源装置的照明器 具的实施方式。(实施方式1)图1及图2示出了组装有本发明的实施方式的电源装置的照明器具。在图1及图 2中，标号1表示器具主体，该器具主体1是对铝进行压铸而制成，形成为将两端开口的近似 圆筒状。对于该器具主体1，其内部利用隔断构件la、lb沿上下方向分割为三个空间部分， 在下方开口和隔断构件Ia之间的下部空间设有光源部2。对该光源部2设置有作为半导体 发光元件的多个LED2a及反射来自LED2a的光线的反射体2b。将多个LED2a安装于下部空 间，沿着设置于隔断构件Ia下表面的圆盘状的布线基板2c的圆周方向来等间隔地配置。将器具主体1的隔断构件Ia和隔断构件Ib之间的中空空间分配给电源室3。该 电源室3在隔断构件Ia的上部配置有布线基板3a。对该布线基板3a设置有构成用于驱动 上述多个LED2a的电源装置的各电子元器件。该直流电源装置和多个LED2a利用引线4连 接。将器具主体1的隔断构件Ib和上方开口之间的空间规定为电源端子室5。该电源 端子室5中，对隔板Ib设置有电源端子排6。该电源端子排6是用于向电源室3的电源装 置提供商用电源的交流电的端子排，在由电绝缘性的合成树脂构成的箱体6a的两面具有 成为电源电缆用电源端子的插口 6b、成为传送电缆用端子部的插口 6c、以及断开电源线及 传送线的解除按钮6d等。图3是示出组装于采用上述结构的照明器具的电源室3的本发明的实施方式的电源装置的电路图。在图3中，标号11表示作为照明器具外的商用电源的交流电源。该交流电源11 通过照明器具外的点亮开关(未图示)与图2所示的照明器具的电源端子6b相连接，该电 源端子6b与全波整流电路12相连接。全波整流电路12伴随着点亮开关的导通，对来自交 流电源11的交流电进行全波整流并输出整流电压。在全波整流电路12的输出端子间，并 联连接有对脉动电流进行平滑的平滑用电容器13。直流电源电路包括全波整流电路12及 电容器13，该直流电源电路与作为回扫变压器的开关变压器14的一次线圈14a相连接。作为回扫变压器的开关变压器14的一次线圈14a与作为开关元件的场效应晶体 管(FET) 15串联连接。而且，在平滑用电容器13的两端，连接有开关变压器14的一次线圈 14a及场效应晶体管15的串联电路。开关变压器14具有与一次线圈14a磁耦合的二次线 圈 14b。开关变压器14的二次线圈14b与对二次线圈17b中产生的电压进行整流、平滑的 整流平滑电路18相连接。整流平滑电路18包括与二次线圈14b串联连接的二极管16及 与二次线圈14b并联连接的平滑电容器17。该整流平滑电路18与场效应晶体管15、及开 关变压器14 一起构成生成用于点亮发光二极管的直流输出的直流点亮电路。在该直流点亮电路中，若场效应晶体管18根据从控制电路30输出的具有某导通 占空比的脉冲信号而导通或断开，则来自全波整流电路12的直流电压被转换为矩形波电 压，施加到开关变压器14的一次侧线圈14a。若该矩形波电压出现在开关变压器14的一次 侧线圈14a，则从开关变压器14的二次侧线圈14b产生进行了升压的交流电压。该交流电 源由整流平滑电路18的二极管16进行整流，该整流电压利用平滑电容器17进行平滑，作 为直流输出从平滑电容器17输出。在整流平滑电路18的平滑电容器17的两端，作为负载连接有半导体发光元件、即 多个例如四个串联连接的发光二极管19 21 (相当于作为图1所示的光源的LED2a)。该串 联连接的发光二极管1921根据从整流平滑电路18输出的某直流电压提供相应的直流电流 而进行调光亮灯。即，在由导通占空比较大的开关脉冲使场效应晶体管15进行导通或断开 的情况下，从开关变压器14的二次侧线圈14b呈现进行了比较大的升压的交流电压，从整 流平滑电路18将比较大的直流电压施加到发光二极管19 21，向发光二极管19 21提 供恒定电流，以某亮度点亮。在由导通占空比小的开关脉冲使场效应晶体管15进行导通或 断开的情况下，从开关变压器14的二次侧线圈14b呈现进行了比较小的升压的交流电压， 从整流平滑电路18将比较大的直流电压施加到发光二极管19 21，使发光二极管19 21减光而点亮。发光二极管19 21的串联电路与电流检测电路22串联连接。该电流检测电路 22包括作为阻抗元件的电阻器221，为了检测出流过发光二极管19 21的电流，发光二极 管19 21及电阻器221的串联电路与平滑电容器17并联连接，从发光二极管19 21的 串联电路及电阻器221的连接点输出电流检测值I作为检测信号。另外，发光二极管19 21的串联电路的阳极侧与负载电压检测电路23相连接，通过该负载电压检测电路23接地。 该负载电压检测电路23包括作为阻抗元件的电阻器231、232的串联电路，对施加到发光二 极管19 21的串联电路的负载电压、即发光二极管19的阳极侧的电压进行检测，输出该 负载电压V作为检测信号。
电流检测电路22及负载电压检测电路23与作为调光控制电路的调光控制部33 相连接。调光控制部33包括比较器34、35及基准信号输出部36。比较器34的反相输入 端与发光二极管19 21的串联电路及电流检测电路22的连接点相连接，其同相输入端与 基准信号输出部36相连接，比较电流检测电路22的检测信号(电流检测值I)和基准信号 输出部36的基准信号Vrefl并输出比较结果。比较器35的反相输入端与发光二极管231、 232的连接点相连接，其同相输入端与基准信号输出部36相连接，比较负载电压检测电路 23的检测信号(负载电压V)和基准信号输出部36的基准信号Vref2并输出比较结果。然 后，这些比较器34、35分别与二极管37、38相连接，通过二极管37、38的阴极侧公共连接点 C与控制电路30相连接。该二极管37、38构成或门电路，其连接点C呈现基准信号Vrefl 及基准信号Vref2中较大的信号，向控制电路30输出作为控制信号Vcont。控制电路30利用对应于控制信号Vcont的动作使场效应晶体管15进行导通或断 开，对开关变压器14进行开关驱动，控制提供给发光二极管19 21的输出。控制电路30 包括根据控制信号Vcont的电平来决定导通占空比的开关脉冲发生电路。作为一个例子， 控制电路30包括存储器，该存储器利用控制信号Vcont来查询；运算电路，该运算电路根 据存放在上述存储器中的导通占空比来生成脉冲信号；以及放大器，该放大器对上述运算 电路输出的脉冲进行放大。基准信号输出部36通过端子6c(相当于插口 6c)与设置于照明器具外的壁面等 的调光操作部31相连接，从调光操作部31输入调光信号k。来自调光操作部39的调光信 号k作为一个例子具有调光深度kl k7的电平。此处，调光深度kl最浅，换言之，在调光 深度kl被调光至最亮，越靠近调光深度k7越深，换言之，按照调光深度k的值而被调暗，在 调光深度k7被调光至最暗。基准信号输出部36根据所输入的调光信号k，输出从图4所示的基准信号Vrefl 的直线及基准信号Vref2的直线中选定的基准信号Vrefl及基准信号Vref2。更具体而言， 基准信号输出部36包括存储器，该存储器利用调光信号k的电平来查询；以及，处理部， 该处理部以调光信号k的电平来检索存储器，输出对应于调光信号k的Vrefl及基准信号 Vref20基准信号Vrefl的直线示出了从相当于调光深度最浅(调光深度kl)的全光时的 最大电流的参照信号值到相当于调光深度最深时的(调光深度k7时)的最小电流的参照 信号值的变化。另外，基准信号Vref2的直线示出了从相当于调光深度最浅(调光深度kl) 的全光时的最大电流时的负载电压的参照信号值到相当于调光深度最深时的(调光深度 k7时)的最小电流时的负载电压的参照信号值的变化。发光二极管19 21即使在转移至电流几乎不流过的熄灭状态的时刻，也能向发 光二极管19 21施加某负载电压，不将基准信号Vref2的参照信号值设定为0，而设定为 某个值。发光二极管19 21具有图6所示那样的电流控制范围B及电压控制范围C，在两 者间具有图6所示的发光二极管的V-I特性A的关系。如该发光二极管的V-I特性A所示 那样，在电流控制范围B中，即使电流值If大致下降到0，但在电压控制范围C中，显然能够 施加某电压Vf，这意味着即使基准信号Vrefl大致达到0，基准信号Vref2也不会成为0。图5示出了设定的调光深度Kl K7和发光二极管的V-I特性A的关系。电源 装置根据图5所示的调光信号k的调光深度kl、k2、…k7而以不同的负载特性进行动作。 即，在调光深度kl k4时，用电流控制模式来控制电源装置，以对电源装置提供相当于调光深度kl k4分别与V-I特性A的交点的工作点al a4的负载特性。在电流控制模式 下，即使在工作点al a4内，电压Vf发生变化，也能将电流If控制为某一定的目标电流。 相当于调光深度k5和V-I特性A的交点的工作点a5为临界点，在电源装置中，在工作点a5 控制电流及电压。在调光深度k6、k7时，用电压控制模式来控制电源装置，以对电源装置提 供相当于调光深度k6、k7与V-I特性A的交点的工作点a6、a7的负载特性。在电压控制模 式下，即使在工作点a6、a7内电流If发生变化，也能将电压Vf控制为某目标的预定电压。与调光深度Kl K7的设定相对应如下所述那样来设定基准信号Vrefl、Vref2, 控制器30根据对应于所设定的基准信号Vrefl、Vref2的比较器34、35的输出，来控制开关 晶体管15进行导通、断开动作，将由整流平滑电路18提供给发光二极管19 21的电流或 电压输出控制为一定的目标电流或目标电压。即，在电流控制模式下，进行控制，使得由整 流平滑电路18提供给发光二极管19 21的电流达到预定的目标电流值，在电压控制模式 下，进行控制，使得由整流平滑电路18提供给发光二极管19 21的电压达到预定的目标 电压值。更具体而言，若利用调光操作部31输出全光、即例如调光深度kl的调光信号k，则 根据该调光信号k决定对应于图5所示的调光深度kl的负载特性，以该负载特性使电源电 路进行动作。此处，决定对应于调光深度kl的负载特性，使得在相当于调光深度kl和发光 二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二极管19 21的工作点al进行动作，另外，在 基准信号输出部36中，如图4所示根据调光深度kl，设定作为基准信号Vrefl的值Vral， 设定作为基准信号Vref2的值Vrbl，输出具有值Vral的基准信号Vref 1及具有值Vrb 1的 基准信号Vref2。因而，从比较器34输出电流检测电路22的检测信号(电流检测值I)和 基准信号输出部36的基准信号Vral的比较结果。另外，从比较器35输出负载电压检测电 路23的检测信号(负载电压V)和基准信号输出部36的基准信号Vrbl的比较结果。此处， 由于基准信号为Vral > Vrbl的关系，因此在二极管37及38的连接点将比较器34的输出 优先提供给控制电路30。其结果是，控制开关晶体管15进行导通、断开动作，以基于电流检 测电路22的检测信号(电流检测值I)使流过发光二极管19 21的电流为一定。接下来，若利用调光操作部31的操作来输出例如调光深度k5的调光信号k，则决 定对应于图5所示的调光深度k5的负载特性。决定对应于调光深度k5的负载特性，使得 在相当于发光二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二极管19 21的工作点a5进 行动作。另外，基准信号输出部36如图4所示那样根据调光深度k5的设定，设定作为基准 信号Vrefl的值Vra5，设定作为基准信号Vref2的值Vrb5，输出具有值Vra5的基准信号 Vrefl及具有值Vrb5的基准信号Vref2。因而，从比较器34输出电流检测电路22的检测 信号(电流检测值I)和基准信号输出部36的基准信号Vra5的比较结果。另外，从比较器 35输出负载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)和基准信号输出部36的基准信号 Vrb5的比较结果。此处，基准信号为Vra5 = Vrb5的关系，在二极管37及38的连接点，比 较器34和比较器35的输出相等。其结果是，控制电路30基于电流检测电路22的输出信 号(电流检测值I)及负载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)这两者来控制开关 晶体管15进行导通、断开动作。接下来，若利用调光操作部31输出例如调光深度k6的调光信号k，则决定对应于 图5所示的调光深度k6的负载特性。决定对应于调光深度k6的负载特性，使得在相当于
9发光二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二极管19 21的工作点a6进行动作。另 外，基准信号输出部36如图4所示那样根据调光深度k6的设定，设定作为基准信号Vrefl 的值Vra6，设定作为基准信号Vref2的值Vrb6，输出具有值Vra6的基准信号Vrefl及具有 值Vrb6的基准信号Vref2。因而，从比较器34输出电流检测电路22的检测信号(电流检 测值I)和基准信号输出部36的基准信号Vra6的比较结果。另外，从比较器35输出负载 电压检测电路23的检测信号(负载电压V)和基准信号输出部36的基准信号Vrb6的比较 结果。此处，基准信号为Vrbl > Vral的关系，因此在二极管37及38的连接点将比较器35 的输出优先提供给控制电路30。其结果是，控制开关晶体管15进行导通、断开动作，以基 于负载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)使发光二极管19 21的负载电压为一 定。如上所述，准备基准信号Vrefl和Vref2，上述基准信号Vrefl根据调光信号k的 调光深度kl、k2、…k7从相当于全光时的最大电流的信号值变化到相当于调光深度最深 时的最小电流的信号值，上述基准信号Vref2根据调光信号k的调光深度kl、k2、…k7从 相当于全光时的最大电流时的负载电压的信号值变化到相当于调光深度最深时的最小电 流的信号值，在接近调光深度浅的全光的区域中，选择基准信号Vrefl利用电流控制模式 对发光二极管19 21进行恒流控制，在调光深度深的区域中，选择基准信号Vref2利用电 压控制模式对发光二极管19 21进行恒压控制。根据上述控制，能够根据调光信号k的 调光深度kl、k2、…k7来顺利地切换恒流控制和恒压控制。其结果是，能在从调光深度浅 的区域到深的区域这较宽的范围内进行稳定的调光控制。另外，由于对于发光二极管19 21的调光控制未采用以脉宽可变的驱动信号来直接驱动发光二极管19 21的控制，因此 与专利文献1的利用脉宽来进行调光控制相比，能够防止在发光二极管的光输出中产生闪 烁。另外，由于不需要用于调光控制的开关元件等，因而能够简化电路结构，减少元器件数 量，能够实现装置的小型化及低廉化，还能够抑制电路效率的降低。(实施方式2)接下来，说明本发明的实施方式2的电源装置。图7示出了本发明的实施方式2的电源装置的电路结构。在以下说明中，对于与 图3相同部分标注相同的标号，省略其说明。在图7所示的电路中，电流检测电路22及负载电压检测电路23与调光控制部41 相连接。在调光控制部41中，第一运算放大器42的正极输入端子与电流检测电路22相连 接。该第一运算放大器42的负极输入端子通过电阻43接地，同时通过电阻44与输出端子 相连接。另外，第一运算放大器42的输出端子通过二极管45与比较器46的另一个输入端 子相连接。另外，负载电压检测电路23与第二运算放大器47的正极输入端子相连接。该第 二运算放大器47的负极输入端子与输出端子相连接，同时通过二极管48与比较器46的一 个输入端子相连接，还通过电阻49与第三运算放大器50的正极输入端子相连接。第三运 算放大器50的正极输入端子与连接在第一运算放大器42的输出端子和接地间的电阻51、 52的串联电路的连接点相连接，另外，其负极输入端子接地。另外，第三运算放大器50的输 出端子通过二极管53与比较器46的一个输入端子相连接。比较器46的另一个输入端子 由调光操作部39输入调光信号k，将提供给这些输入端子的信号的比较结果输入到控制电 路30。
在上述电路中，若利用调光操作部31输入调光信号k，则根据此时的调光深度 kl k5决定图8所示那样的负载特性。图8示出了对应于调光深度kl、k2、…k5的负载 特性和发光二极管19 21的V-I特性A的关系。若利用调光操作部31的操作来输入全光、即例如调光深度kl的调光信号k，则根 据该调光信号k决定对应于图8所示的调光深度kl的负载特性。将对应于调光深度kl的 负载特性决定为相当于调光深度kl和发光二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二 极管19 21的工作点al。在该工作点al时，向比较器46输入对应于电流检测电路22的 检测信号(电流检测值I)的第一运算放大器42的输出，以恒流控制对发光二极管19 21 进行驱动控制。接下来，若利用调光操作部31输入调光深度k5的调光信号k，则根据该调光信号 k决定对应于图8的调光深度k5的负载特性。将对应于调光深度k5的负载特性决定为相 当于调光深度k5和发光二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二极管19 21的工 作点a5。在该工作点a5时，向比较器46输入对应于负载电压检测电路23的检测信号(负 载电压V)的第二运算放大器47的输出，利用控制电路30以恒压控制对发光二极管19 21进行驱动控制。接下来，若利用调光操作部31输入调光深度k3的调光信号k，则根据该调光信号 k决定对应于图8的调光深度k3的负载特性的输出。将对应于调光深度k3的负载特性决 定为相当于调光深度k3和发光二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二极管19 21 的工作点a3。在该工作点a3时，向比较器46输入对应于电流检测电路22的检测信号(电 流检测值I)和负载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)的第三运算放大器50的输 出，利用控制电路30以功率控制对发光二极管19 21进行驱动控制。在上述控制中，即使在发光二极管19 21的工作点位于电流控制模式和电压控 制模式的中间的情况下，也根据对应于电流检测电路22的检测信号(电流检测值I)和负 载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)的第三运算放大器50的输出来对发光二极 管19 21进行功率控制。因而，能够更顺利地在电流控制模式和电压控制模式间进行控 制转移。(实施方式3)接下来，说明实施方式3的电源装置。引用图3说明实施方式3的电源装置。在实施方式1中，利用基准信号输出部36分别输出基准信号Vrefl和基准信号 Vref2。与此相反，在本实施方式3中，将基准信号Vrefl和基准信号Vref2作为一个基准 信号Vref进行输出。如图9A所示设置有第一信号发生器55及第二信号发生器56，上述 第一信号发生器55产生电流控制模式的区域中使用的基准信号Vrefl，上述第二信号发生 器56产生电压控制模式的区域中使用的基准信号Vref2，这些第一及第二信号发生器55、 56的基准信号Vrefl、Vref2分别通过二极管57、58及二极管57、58的连接点而输出，将 图9B所示的基准信号Vref作为图3所示的基准信号Vrefl及Vref2而分别输出到比较 器34、35。该基准信号Vref如图IOA所示，从相当于全光时的最大电流的信号值(基准信 号Vrefl的最大值)变化到相当于调光深度最深时的最小电流的信号值(基准信号Vrefl 的最小值)。另外，电压控制模式的区域的基准信号Vref2如图IOB所示，从相当于全光时
11的最大电流时的负载电压的信号值变化到相当于调光深度最深时的最小电流的信号值，但 由于即使在转移到电流完全不流过的熄灭状态的时刻，在等效电路上的发光二极管中仍然 残留有导通电压，因此基准信号Vref不为0。若添加图9A所示的电路，则如图9B所示，使 基准信号Vrefl、Vref2中较大的信号优先，生成电流控制模式及电压控制模式下各区域中 的基准信号Vref，能将该基准信号Vref作为比较器34、35的基准信号而提供给比较器34、 35。通过添加上述图9A所示的电路，也能够获得与实施方式1相同的效果。(变形例)在上述中，是使基准信号Vrefl、Vref2中较大的信号优先来生成基准信号Vref， 但有时不能顺利地切换电流控制模式和电压控制模式的区域。因而，为了顺利地切换电流 控制模式和电压控制模式的区域，也可以如图IlA所示，除了第一信号发生器55和第二信 号发生器56之外，设置产生具有基准信号Vrefl和基准信号Vref2的中间增益的基准信号 Vref3的第三信号发生器59。也可将这些第一至第三信号发生器55、56的基准信号Vrefl、 Vref2,Vref3分别通过二极管57、58、60及二极管57、58、60的连接点作为图IlB所示的基 准信号Vref输出到比较器34、35。在该基准信号Vref中，存在有在电流控制模式和电压控 制模式的各区域之间使基准信号Vrefl和基准信号Vref2的增益进行中间变化的基准信号 Vref3。因而，能够在电流控制模式和电压控制模式的各区域间顺利地转移控制模式。(实施方式4)接下来，说明本发明的实施方式4的电源电路。图12简要地示出了本发明的实施方式4的电源装置的电路结构。在以下说明中， 在图12中，对与图3相同部分标注相同的标号，省略其说明。在图12所示的电路中，电流检测电路22及负载电压检测电路23与调光控制部24 相连接。调光控制部24包括乘法器26、加法器27、及比较器28。乘法器26将负载电压检 测电路23的检测信号(负载电压V)乘上调光操作部31的调光信号k，并将该相乘的信号 输出。加法器27将乘法器26的输出加上电流检测电路22的检测信号(电流检测值I)，而 产生相加的输出a。比较器28比较加法器27的输出a和基准值(一定)29，并输出比较结^ ο比较器28与调光控制部24及构成控制单元的控制电路30相连接。控制电路30 由未图示的电源部进行驱动，利用其驱动动作使开关晶体管15进行导通或断开，对开关变 压器14进行开关驱动，控制由整流平滑电路18提供给发光二极管19 21的输出。在该 控制中，控制电路30基于调光控制部24的比较器28的输出，即基于值a，上述值a是将负 载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)与调光信号k之积、加上电流检测电路22的 检测信号(电流检测值I)所得到的和，控制提供给发光二极管19 21的输出，使得上述 值a始终为一定。调光操作部31通过例如改变脉冲状信号的占空比来输出不同调光深度的调光信 号k。此处，输出调光深度kl、k2、"·1 7(调光深度kl最浅，越向调光深度k7越深)的调 光信号k。在图12所示的电路中，作为电源装置，如图13所示，能根据调光信号k的调光深 度kl、k2、…k7获得不同的负载特性。在这种情况下，对应于调光深度kl、k2、…k7的各负载特性，是以电流轴上的一定值a (负载阻抗0的位置)为中心成放射状，以If = a-k (Vf) 的一次函数来表示。由此，可以获得If+k(Vf) = a (1)的关系，即将电流检测电路22的 电流检测值I、加上调光信号k与负载电压V之积所获得的和始终成为一定值a的关系。接下来，说明采用所示结构的实施方式的电源电路的动作。设对应于调光深度kl、k2、…k7的负载特性和发光二极管19 21的V-I特性A 具有图13示出的关系。首先，若利用调光操作部31输出全光、即例如调光深度kl的调光信号k，则根据该 调光信号k获得对应于图13所示的调光深度kl的负载特性。将对应于调光深度kl的负 载特性设定于相当于调光深度kl和发光二极管19 21的V-I特性A的交点的发光二极 管19 21的工作点all。然后，在该状态下，控制电路30使开关晶体管15导通或断开，由此，对开关变压器 14进行开关驱动，利用开关晶体管15导通，在开关变压器14的一次线圈14a中流过电流， 积累能量，利用开关晶体管15断开，积累在一次线圈14a中的能量通过二次线圈14b释放。 由此，通过整流平滑电路18产生直流输出，利用该直流输出点亮发光二极管19 21。在这种情况下，用乘法器26将负载电压检测电路23的检测信号(负载电压V)乘 上调光信号k，用加法器27将该乘法器26的输出加上电流检测电路22的检测信号(电流 检测值I)，从而产生该相加的输出a，利用比较器28输出上述输出a和基准值(一定)29 的比较结果，利用控制电路30控制提供给发光二极管19 21的输出，使得基于该比较结 果的输出使输出a始终为一定值。在该控制中，在图13所示的工作点all，在上述式(1)中决定a的k(Vf)分量大致 为0，仅成为If分量(参照图13的(aO-a))。由此，对发光二极管19 21强调电流控制 模式来进行点亮控制。接下来，若利用调光操作部31输出例如对应于调光深度k2的调光信号k，则根据 此时的调光信号k获得对应于图13所示的调光深度k2的负载特性。由此，对应于调光深 度k2的负载特性和发光二极管19 21的V-I特性A的交点成为工作点al2。在这种情况下，也与上述相同，发光二极管19 21利用由控制电路30进行的开 关晶体管15的导通或断开而点亮，但是在图13所示的工作点al2，在上述式(1)中决定a Wk(Vf)分量成为图13所示的(a-al)，If分量成为图13所示的(aO-al)，在这种情况下也 同样，If分量占据大部分，由此对发光二极管19 21强调电流控制模式来进行点亮控制。之后，若利用调光操作部31输出深度调光、即例如对应于调光深度k6的调光信号 k，则根据此时的调光信号k获得对应于图13所示的调光深度k6的负载特性。由此，对应 于调光深度k6的负载特性和发光二极管19 21的V-I特性A的交点成为工作点al6。在这种情况下，也与上述相同，发光二极管19 21利用由控制电路30进行的开 关晶体管15的导通或断开而点亮，但是在图13所示的工作点al6，在上述式(1)中决定a Wk(Vf)分量成为图13所示的(a-a6)，If分量成为图13所示的(a0_a6)。在这种状态下， If分量极少，根据占据大部分的k (Vf)分量来决定a，由此对发光二极管19 21强调电压 控制模式来进行点亮控制。此处，仅对工作点all、al2、al6进行了叙述，但对其他工作点al3 al5、al7也相同。
因而，如上所述，若根据调光信号k在kl、k2、…、k7的范围内调整调光深度，则利 用对应于这些调光深度kl、k2、…k7的负载特性在接近调光深度浅的全光区域中，成为电 流控制模式对发光二极管19 21进行点亮控制，随着调光深度的加深，从电流控制模式逐 渐转移到电压控制模式，来对发光二极管19 21进行点亮控制。由此，能够根据调光信号 的调光深度来顺利地进行电流控制模式及电压控制模式的调光控制方式的转移，并能够在 从调光深度浅的区域到深的区域这较宽的范围内进行稳定的调光控制。另外，由于未在调 光控制中使用脉宽控制，因此与专利文献1的利用脉宽进行直接调光控制相比，能够防止 在发光二极管的光输出中发生闪烁，另外，由于不需要用于调光控制的开关元件等，因此能 够简化电路结构，能够减少元器件数量，能够实现装置的小型化及低廉化，还能够抑制电路 效率的降低。另外，已知发光二极管19 21的V-I特性如图14所示具有呈指数函数状上升 的区域，另外，因元件的偏差、温度特性而引起的工作点的偏差会在以Acen为中心的Amax 和Amin之间变动。在这种情况下，在调光深度浅、流过较大电流的区域中，由于如上所述选 择电流控制模式，因此如图15A所示，相对于ΔΙ/Δν小的区域的偏差Bll能够减小Δ I/ AV大的区域的偏差Β12。另外，在调光深度深、流过较小电流的区域中，由于如上所述选择 电压控制模式，因此如图15Β所示，相对于ΔΙ/Δν大的区域的偏差Β21能够减小ΔΙ/Δν 小的区域的偏差Β22。由此，能够尽量抑制因发光二极管19 21的偏差、温度特性所引起 的工作点的偏差而导致的光输出的变动。此外，本发明不限于上述实施方式，在实施阶段，在不脱离发明要点的范围内能够 进行种种变形。例如，在上述实施方式中，叙述了模拟电路的例子，但也能够采用使用微机 或数字处理的控制方式。另外，调光深度的切换也包含连续的调光或阶段性的调光，另外， 也可是控制电源电压的导通期间而使施加到负载的有效电压可变的相位控制。而且，调光 信号也能使用通过专用信号线、在电源电线中使调光信号重叠的电线信号。而且，在上述实施方式中，包含了各种阶段的发明，能够通过所揭示的多个构成要 素进行合适的组合来提取出各种发明。例如，即使从实施方式所示出的所有构成要素中删 除几个构成要素，在能够解决发明所要解决的问题一栏所叙述的问题、能够获得发明的效 果一栏中叙述的效果的情况下，能够提取出删除了该构成要素的结构作为发明。根据本发明，仅通过根据调光信号的调光深度来选择基准信号，能够简单地切换 电流控制模式及电压控制模式。根据本发明，能够顺利进行电流控制模式和电压控制模式间的控制转移。根据本发明，能够仅通过改变调光深度顺利地切换强调电流控制模式及电压控制 模式的调光控制方式，另外，能够在从调光深度浅的区域到深的区域这较宽的范围内进行 稳定调光控制。根据本发明，能够抑制因半导体发光元件的偏差、温度特性所引起的工作点的偏 差而导致的光输出的变动。根据本发明，能够提供一种能够实现稳定的调光控制的照明器具。工业上的实用性根据本发明，能够提供一种能够实现稳定的调光控制的电源装置及照明器具。
1权利要求
一种电源装置，包括半导体发光元件；电流控制电路，该电流控制电路控制提供给所述半导体发光元件的电流；电压控制电路，该电压控制电路控制施加到所述半导体发光元件的电压；以及，调光控制部，向该调光控制部输入具有一定调光深度的调光信号，该调光控制部根据该调光深度设定为电流控制模式和/或电压控制模式，在设定为所述电流控制模式的情况下，控制所述电流控制电路以取决于所述调光深度而决定的目标电流来驱动所述半导体发光元件，在设定为所述电压控制模式的情况下，控制所述电压控制电路以取决于所述调光深度而决定的目标电压来驱动所述半导体发光元件。
2.如权利要求1所述的电源装置，其特征在于，所述控制单元包括基准信号生成部，该基准信号生成部生成根据所述调光深度决定 的、分别取决于目标电流及目标电压的第一及第二基准信号；以及比较部，该比较部比较 提供给所述半导体发光元件的所述电流和所述第一基准信号，比较施加到所述半导体发光 元件的所述电压和所述第一基准信号，来设定为所述电流控制模式和/或所述电压控制模 式。
3.如权利要求1或2所述的电源装置，其特征在于，所述调光控制部根据所述调光深度设定为所述电流控制模式及电压控制模式间的功 率控制模式，在该功率控制模式下，控制所述电流控制电路以取决于所述调光深度而决定 的目标电流来驱动所述半导体发光元件，另外，控制所述电压控制电路，以取决于所述调光 深度而决定的目标电压来驱动所述半导体发光元件。
4.一种电源装置，包括半导体发光元件；电压检测电路，该电压检测电路检测出施加到所述半导体发光元件的电压并输出第一 检测信号；电流检测电路，该电流检测电路检测出提供给所述半导体发光元件的电流并输出第二 检测信号；以及，调光控制部，向该调光控制部输入设定为最深的第一调光深度、最浅的第二调光深度、 及介于第一与第二调光深度间的第三调光深度中的任一个调光深度的调光信号，该调光控 制部在所述第一调光深度的设定中，以根据所述第一检测信号使所述电压成为第一目标值 的方式驱动控制所述半导体发光元件，在所述第二调光深度的设定中，以根据所述第二检 测信号使所述电流成为第二目标值的方式驱动控制所述半导体发光元件，在所述第三调光 深度的设定中，以根据所述第一及第二检测信号使所述电压及所述电流分别成为第三及第 四目标值的方式驱动控制所述半导体发光元件，所述第三调光深度越接近所述第一调光深 度，相比所述第二检测信号就更取决于所述第一检测信号来驱动控制所述半导体发光元 件，所述第三调光深度越接近所述第二调光深度，相比所述第一检测信号就更取决于所述 第二检测信号来驱动控制所述半导体发光元件。
5.如权利要求4所述的电源装置，其特征在于，所述调光控制部包括乘法部，该乘法部将随着所述第三调光深度的大小而增大的系 数与所述第一检测信号相乘，并输出相乘的乘法信号；加法部，该加法部将所述第二检测信号与所述乘法输出相加，并输出相加的加法信号；以及，驱动控制部，该驱动控制部根据所 述加法信号来驱动控制所述半导体发光元件。
6. 一种照明器具，包括权利要求1至5中的任一项所述的电源装置；以及， 具有所述电源装置的器具主体。
全文摘要
在照明器具用的电源装置中，准备基准信号(Vref1)和(Vref2)，所述基准信号(Vref1)根据调光信号(k)的调光深度(k1)、(k2)、…(k7)从相当于全光时的最大电流的信号值变化到相当于调光深度最深时的最小电流的信号值，所述基准信号(Vref2)根据调光信号(k)的调光深度(k1)、(k2)、…(k7)从相当于全光时的最大电流时的负载电压的信号值变化到相当于调光深度最深时的最小电流的信号值，在接近调光深度浅的全光的区域中，选择基准信号(Vref1)利用电流控制模式对发光二极管(19)～(21)进行恒流控制，在调光深度深的区域中，选择基准信号(Vref2)利用电压控制模式对发光二极管(19)～(21)进行恒压控制。
文档编号H05B37/02GK101960922SQ200980107918
公开日2011年1月26日 申请日期2009年3月24日 优先权日2008年3月24日
发明者大武宽和, 平松拓朗, 清水惠一, 西家充彦 申请人:东芝照明技术株式会社;株式会社东芝