专利名称：直流电源装置以及led灯系统的制作方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及一种直流电源装置以及包括该直流电源装置的LED灯系统(lamp system)，该直流电源装置具有负载控制电路，该负载控制电路将对直流电源电路的输出电压进行降压所得的直流电压供给至负载。
背景技术：
已提出如下的灯装置，该灯装置一般使用耗电低且寿命长的LED，作为能够代替例如直管形或灯泡形等的荧光灯来使用的光源。此种灯装置包括直流电源电路、以及点灯电路，该点灯电路借由从所述直流电源电路输出的直流电源来使LED点灯。而且，所述灯装置对已连接的LED的电压或电流进行检测，从而对点灯电路进行反馈(feedback)控制，借此来稳定地对LED进行点灯控制。此时，直流电源电路的输出电压为固定值或可变而不局限于LED的电压。[现有技术文献][专利文献][专利文献1]日本专利特开2010-110157号公报当使用LED作为负载时，在多数情况下，将点灯电路设为降压断路器(chopper)电路。于是，当使用此种降压断路器电路作为点灯电路时，希望使点灯电路的电路效率提高。
发明内容
本发明是鉴于如上所述的方面而成的发明，目的在于提供如下的直流电源装置以及包括该直流电源装置的LED灯系统，所述直流电源装置一面稳定地对负载进行控制，一面使负载控制电路的电路效率提高。实施方式的直流电源装置包括直流电源电路，该直流电源电路对电源电压进行升压。另外，直流电源装置包括负载控制电路，该负载控制电路将对所述直流电源电路的输出电压进行降压所得的直流电压供给至负载。此外，直流电源装置包括控制电路，该控制电路根据负载的电压与电流中的至少任一个来对负载控制电路进行控制，并且对直流电源电路进行控制，以使输出电压相对于负载的电压的比例达到预先设定的规定的固定比例。本发明提供的LED灯系统，包括所述的直流电源装置；以及作为负载的LED，借由来自所述直流电源装置的负载控制电路的直流电压来点灯。[发明的效果]根据本发明，根据负载的电压与电流中的至少任一个来对负载控制电路进行控制，并且对直流电源电路进行控制，以使输出电压相对于负载的电压的比例达到预先设定的规定的固定比例，借此，可一面稳定地对负载进行控制，一面抑制负载控制电路的输入输出电压差，使负载控制电路的电路效率提高。
图1是表示一个实施方式的直流电源装置的电路图。图2是包括所述LED灯用电源装置的LED灯系统的侧视图。[符号的说明]11:LED 灯系统12:器具本体13 插座14:LED 灯15:直流电源装置21 管体23:连接部25 作为负载的LED36 电源部37:直流电源电路38 作为负载控制电路的点灯电路39:控制电路41 噪声滤波电路42:整流平滑电路45 开关控制单元(高端驱动器)C1、C2:电容器C3、C6:平滑电容器C4、C5:电解电容器Dl D6 二极管e 商用交流电源I 电流Ll 共模扼流圈L2 断路器扼流圈L3 电感器QU Q2 =MOSFETREC 全波整流元件V:电压Vin:输入电压Vout:输出电压
具体实施例方式以下，参照图1以及图2来对一个实施方式的构成进行说明。在图2中，11表示LED灯系统，该LED灯系统11例如相当于直管形荧光灯1灯用的LED灯系统，该LED灯系统11包括作为系统本体的长条的器具本体12 ；—对(一个以及另一个)作为光源安装单元的插座(socket) 13，彼此相向地配设于所述器具本体12的两端；连接在所述一对插座13之间的直管形的光源即作为灯的(直管状)LED灯14 ；以及作为点灯装置的专用电源即直流电源装置15，该直流电源装置15配置在器具本体12内，将电力供给至LED灯14而使LED灯14点灯。本实施方式的LED灯系统11例如被改进成如下的LED灯系统11，该LED灯系统 11直接使用了现有的照明器具的器具本体12，且使用LED灯14及直流电源装置15，所述器具本体12使用直管形荧光灯。或者即使在重新设置使用LED灯14及直流电源装置15的 LED灯系统11的情况下，也设置成如下的LED灯系统11，该LED灯系统11挪用现有的照明器具构造的器具本体12及LED灯系统11专用的插座13，且使用LED灯14及直流电源装置 15，所述器具本体12使用直管形荧光灯。插座13安装于器具本体12的本体部的两端。所述插座13可采用下述适当的构成，例如，在一个插座13中内置有端子且连接着直流电源装置15，另一个插座13仅用于保持LED灯14，或者用以确保LED灯14的接地(earth)连接。LED灯14例如包括具有透光性且呈圆筒状的直管形的管体21、收容在该管体21 内的发光模块(module)(未图示)、以及设置于管体21的两端的安装部即连接部23。管体21是借由具有透光性及扩散性的玻璃(glass)或树脂材料，以与直管形荧光灯大致相同的管长及管径，形成为外观与直管形荧光灯大致相同的长条的圆筒状，在该管体21的两端设置有连接部23。发光模块包括沿着管体21的管轴方向的细长的基板(未图示)、以及沿着该基板的长度方向来安装的作为负载的LED25。对于所述发光模块而言，可将基板设为平板状， 在该基板的一个面上安装LED25，并主要从管体21的规定的方向放射出光，或者也可将基板设为多角形的筒状，在该基板的周面上安装LED25，并从整个管体21放射出光。LED25的发出蓝色光的LED芯片(chip)被含有荧光体的透明树脂密封，从该透明树脂的表面放射出白色系的光，所述荧光体被蓝色光激发而放出黄色光。再者，在图1中，串联地连接有多个 LED25，但例如也可仅为一个LED25。而且，图2所示的连接部23连接于插座13，因此，该连接部23例如是借由具有绝缘性的合成树脂材料，形成为与直管形荧光灯的灯口相同的形状，且粘接地固定于管体21 的端部。另外，在所述连接部23的端面上，突出设置有与直管形荧光灯的灯接脚(pin)相同的作为受电部的一对灯接脚(未图示)。再者，连接部23不限于一对灯接脚，可为一根灯接脚，或也可为其他构成，只要能够与插座13形成电性连接或能够支撑于插座13，则可采用任何构成。另外，所述连接部23例如也可经由转接器(adapter)等而电性地及物理性地连接于插座13。而且，LED灯14例如是外径及总光通量(total luminous flux)与现有的直管形荧光灯的外径及总光通量大致相同的灯。另外，直流电源装置15包括连接于商用交流电源e的电源部36、连接于该电源部36且将直流电压予以输出的升压断路器电路即直流电源电路37、电性地连接于该直流电源电路37的降压断路器电路即作为负载控制电路的点灯电路38、以及对所述直流电源电路37及点灯电路38进行控制的控制电路39。电源部36包括噪声滤波(noise filter)电路41、以及连接于该噪声滤波电路 41的整流平滑电路42。噪声滤波电路41是由电容器(condenser)Cl、共模扼流圈(common modechoke)Ll以及电容器C2构成的线路滤波器(line filter)。该噪声滤波电路41的作用在于不使从直流电源电路37及点灯电路38等产生的高频噪声向商用交流电源e侧输出。另外，整流平滑电路42包括连接于噪声滤波电路41的输出侧的二极管电桥 (bridge diode)等的全波整流元件REC、以及对来自该全波整流元件REC的输出电力进行平滑化(smoothing)的平滑电容器C3。全波整流元件REC例如是由作为整流元件的四个二极管Dl D4构成的电桥电路。另外，直流电源电路37是将来自电源部36的输出电压转换成所需的电压的升压断路器电路即功率改善(功率因数校正(Power Factor Correction, PFC))电路，该直流电源电路37将交流正弦波或交流矩形波的交流电力转换成直流电力，并将该直流电力通过插座13而供给至LED灯14的灯接脚。再者，直流电源电路37例如也可连接于荧光灯用的点灯装置等的交流电源的输出侧，该交流电源将来自商用交流电源的交流电力输出为交流电力。在整流平滑电路42的输出侧，在所述直流电源电路37与点灯电路38之间，电性地连接有作为升压用的变压器(transformer)的断路器扼流圈L2与反向阻断用的二极管 D5的串联电路，并且作为(第1)开关(switching)元件的斩波(chopping)用开关元件即金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxide Semiconductor Field Effect Transistor, M0SFET)Q1电性地并联连接于断路器扼流圈L2与二极管D5的阳极(anode)的连接点，作为平滑电容器的电解电容器C4、C5的串联电路电性地连接于输出侧即二极管D5的阴极 (cathode)侧。断路器扼流圈L2的一次线圈电性连接在全波整流元件REC的输出侧与二极管D5 的阳极之间，并且未图示的二次线圈的一端侧电性连接于接地(ground)电位。MOSFET Ql的漏极(drain)端子电性连接于断路器扼流圈L2与二极管D5的阳极的连接点，并且作为输出侧的源极(source)端子电性连接于接地电位，且作为控制端子的栅极(gate)端子电性连接于控制电路39。另外，点灯电路38是降压断路器电路即二极管整流式的降压型DC-DC转换器 (converter)，该降压断路器电路包括M0SFET Q2与二极管D6的串联电路、电性连接于所述MOSFET Q2与二极管D6的连接点的电感器(inductor) L3、以及平滑电容器C6，该平滑电容器C6电性连接于所述电感器L3且对输出电流进行平滑化，所述MOSFET Q2是电性连接在直流电源电路37的两端之间且作为(第2)开关元件的点灯用开关元件，所述降压断路器电路例如将141V 415V左右的直流电源电路37的输出电压降压至45V 100V左右， 并将规定的定电流予以输出。而且，MOSFET Q2及二极管D6是与直流电源电路37—起构成升降压型的直流电源部，电感器L3与平滑电容器C6构成LED25的点灯用的主电路。MOSFET Q2的控制端子即栅极(gate)端子是电性连接于驱动元件即开关控制单元(高端驱动器(high side driver))45，根据来自该开关控制单元45的信号来高速地使 MOSFET Q2接通断开。所述开关控制单元45电性连接于控制电路39。另外，二极管D6的阳极接地，阴极电性连接于MOSFET Q2。S卩，当MOSFET Q2为断开的状态时，所述二极管D6借由电感器L3、平滑电容器C6以及LED25来形成闭合电路。另外，控制电路39例如为微电脑(micro computer)等，该控制电路39能够对直流
6电源电路37的输入电压Vin、直流电源电路37的输出电压Vout、以及LED25的电压V(以及电流I)进行检测，基于该电压V(及/或电流I)来对点灯电路38进行反馈控制，并且基于电压V来对直流电源电路37进行控制。具体而言，控制电路39是根据LED25的电压V， 借由开关控制单元45来对点灯电路38的MOSFET Q2的开关频率进行控制，并且对直流电源电路37的MOSFET Ql的开关频率进行控制，以使直流电源电路37的输出电压Vout相对于所述电压V的比例达到预先设定的规定的固定比例。再者，在本实施方式中，所谓LED25的电压V，是指彼此串联地连接的LED25整体的电压。换句话说，LED25的电压V等同于从点灯电路38输出的直流电压。因此，在LED25 仅为一个的情况下，电压V为该一个LED25的电压。接着，对一个实施方式的LED灯系统11的动作进行说明。使LED灯系统11启动之后，控制电路39启动，该控制电路39以规定的开关频率来使直流电源电路37的MOSFET Ql进行开关动作，借此，来自电源部36的输出电压被直流电源电路37升压，所述输出电压的噪声已被噪声滤波电路41除去，且经整流平滑电路42 整流而平滑化，经电解电容器C4、C5平滑化的直流电压即输出电压Vout被输出，该输出电压Vout输入至点灯电路38。在直流电源电路37中，功率同时也得到改善。再者，直流电源电路37的输入电压Vin越大(越小)，则输出电压Vout越大(越小)(输出电压Vout连续地变大(变小))，或者当输入电压Vin超过(低于)预先设定的规定的上限阈值(也可设定多个互不相同的所述上限阈值)时，输出电压Vout变大(变小)(输出电压Vout阶段性地变大(变小))。接着，在点灯电路38中，根据由控制电路39产生的频率信号来将开关控制单元45 予以驱动，借此，MOSFET Q2以规定的开关频率来进行接通断开动作，而且借由平滑电容器 C6来进行平滑化，已输入的直流电压(输出电压Vout)被转换成经降压的直流电压(电压 V)，被供给了该直流电压的LEDW进行点灯。接着，控制电路39基于检测出的LED25的电压V (及/或电流I)，产生供给至开关控制单元45的频率信号，借此，以使点灯电路38的输出电流保持固定的方式来进行反馈控制。因此，LED25以定电流而稳定地点灯。另外，控制电路39对直流电源电路37的MOSFET Ql的开关频率进行控制，以使直流电源电路37的输出电压Vout相对于检测出的LED25的电压V的比例达到预先设定的规定的固定比例。例如，当LED25的电压V相对较小(较大)时，控制电路39使直流电源电路37的MOSFET Ql的开关频率相对地下降(增加)，从而使直流电源电路37的输出电压 Vout相对地下降(增加)。如此，根据LED25的电压V与电流I中的至少任一个来对点灯电路38进行控制， 并且对直流电源电路37进行控制，以使输出电压Vout相对于LED25的电压V的比例达到预先设定的规定的固定比例，借此，可使直流电源电路37的输出电压Vout连续地对应于电压V的变化，从而可一面稳定地对LED25进行点灯控制，一面抑制点灯电路38的输入输出电压差(输出电压Vout与电压V之差)，使点灯电路38的电路效率提高。而且，可借由设置直流电源装置15来使LED灯系统11的可靠性提高，该直流电源装置15 —面稳定地对LED25进行点灯控制，一面使点灯电路38的电路效率提高。再者，在所述一个实施方式中，控制电路39也可对直流电源电路37的MOSFET Ql的开关频率进行控制，以根据LED25的电压V与预先设定的规定的阈值Vth的大小关系，使直流电源电路37的输出电压Vout增减。即，控制电路39也可根据电压V来使直流电源电路37的输出电压Vout阶段性地发生变化，以便例如当电压V不足规定的阈值Vth (以上) 时，使直流电源电路37的MOSFET Ql的开关频率下降(增加)，从而使直流电源电路37的输出电压Vout下降(增加)。此处，也可设定互不相同的多个规定的阈值Vth。在此情况下，可一面稳定地对LED25进行点灯控制，一面抑制点灯电路38的输入输出电压差(输出电压Vout与电压V之差)，使点灯电路38的电路效率提高，并且可使控制电路39对于直流电源电路37的控制进一步简化。另外，控制电路39也可根据例如来自未图示的调光控制电路的调光信号，使从点灯电路38输出的定电流值可变。另外，LED灯14可并非为直管形，例如也可为圆环形或灯泡形等。而且，所述LED灯14也可为使用有多组以上的一对插座13的多个灯形的照明器具。另外，所述LED灯14并不限于顶板直接安装型的照明器具，也可为埋入型的照明器具寸。另外，例如可从一对插座13向LED灯14供给电力，也可仅从一个插座13向LED 灯14供给电力。在仅从一个插座13向所述LED灯14供给电力的情况下，可仅将LED灯14 的端部支撑于另一个插座13侧，或者也可从另一个插座13将例如调光信号传输至LED灯 14，然后借由内置于LED灯14的调光电路来对LED25的点灯状态进行调整。另外，也可不利用插座13，而是借由介电耦合(dielectric coupling)等的方法，以非接触的方式来将电力从配置于器具本体12侧的非接触送电部供给至配置于LED灯14侧的非接触受电部。 而且，也可将插座13仅用于支撑LED灯14，并对LED灯14使用另外的供电方法。而且，负载并不限于LED25，可使用由直流电压来驱动的任意的负载。另外，已对本发明的一个实施方式进行了说明，但该实施方式是作为例子而被提示的实施方式，并无对发明的范围进行限定的意图。能够以其他各种方式来实施所述新颖的实施方式，在不脱离发明的宗旨的范围内，可进行各种省略、替换、以及变更。所述实施方式或其变形包含于发明的范围或宗旨，并且包含于权利要求所揭示的发明及其均等的范围。
权利要求
1.一种直流电源装置，其特征在于包括 对电源电压进行升压的直流电源电路；负载控制电路，将对所述直流电源电路的输出电压进行降压所得的直流电压供给至负载；以及控制电路，根据所述负载的电压与电流中的至少任一个来对所述负载控制电路进行控制，并且对所述直流电源电路进行控制，以使输出电压相对于所述负载的电压的比例达到预先设定的规定的固定比例。
2.根据权利要求1所述的直流电源装置，其中所述控制电路对所述直流电源电路进行控制，以根据所述负载的电压与预先设定的规定的阈值的大小关系，使所述输出电压增减。
3.—种LED灯系统，其特征在于包括 根据权利要求1或2所述的直流电源装置；以及作为负载的LED，借由来自所述直流电源装置的负载控制电路的直流电压来点灯。
全文摘要
本发明提供一种直流电源装置以及LED灯系统，该直流电源装置一面稳定地对LED进行控制，一面使点灯电路的电路效率提高。所述直流电源装置包括直流电源电路(37)，该直流电源电路(37)对来自电源部(36)的电源电压进行升压。所述直流电源装置包括点灯电路(38)，该点灯电路(38)将对直流电源电路(37)的输出电压进行降压所得的直流电压供给至负载。所述直流电源装置包括控制电路(39)，该控制电路(39)根据LED(25)的电压与电流中的至少任一个来对点灯电路(38)进行控制，并且对直流电源电路(37)进行控制，以使输出电压相对于LED(25)的电压的比例达到预先设定的规定的固定比例。
文档编号H05B37/02GK102386788SQ201110247190
公开日2012年3月21日 申请日期2011年8月25日 优先权日2010年8月26日
发明者寺坂博志, 岩井直子, 河野仁志, 熊谷昌俊, 石北彻, 笹井敏彦, 鎌田征彦 申请人:东芝照明技术株式会社