电源装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电源装置，该电源装置包括：开关电路，通过对输入电压的导通断开控制，来调节对照明负载供给的电力；以及控制电路，以对照明负载供给的电力符合目标电力的方式，来控制开关电路的导通与断开；所述控制电路，其以大于或等于开关电路的开关频率的频率来运作。即，控制电路对开关电路的控制频率大于或等于开关电路的开关频率。本发明的电源装置，即使在具有高频的电压变动的电源电压被供给至照明装置的情况下，也能够将稳定的电力供给至照明负载。
【专利说明】电源装置
[0001]本申请案享有2012年9月24日提出的日本专利申请案第2012-210157号的优先权的权益，该日本专利申请案的所有内容被引用到本申请案中。
【技术领域】
[0002]本发明的实施方式涉及一种被用于照明装置的电源装置。
【背景技术】
[0003]近年来,开发出使用发光二极管(Light Emitting Diode,LED)来作为照明负载的照明装置。进而，也开发出可对LED的亮度进行调节的调光器。
[0004]而且，作为可调光的LED照明装置，存在有具备下述电源装置的LED照明装置，该电源装置使用反馈(feedback)控制，来检测对LED的供给电力与对应于调光比的目标电力的差，并以消除该差的方式来调节对LED的供给电力。
[0005]在调节对照明负载的供给电力的电源装置中，于使对LED的供给电力符合目标电力的反馈控制中，一般使用运算放大器(operationalamplifier)。而且,为了使商用交流电源的频率即50Hz或60Hz这一低频下的稳定性优先并防止高频下的运算放大器的振荡，一般在电源装置中具备相位补偿电路，该相位补偿电路包含电容器(condenser)及电阻。
[0006]此处，商用交流电源连接于照明装置以外的各种其他电气设备，因此在对照明装置供给的电压中，有时会因其他电气设备中的信号的高频成分的影响，而产生数kHz左右的电压变动。例如，有时会有2kHz左右的高频变动重叠于对照明装置供给的电压。
[0007]如上所述，在运算放大器中，低频下的稳定性为优先，因此当产生了高频的电压变动的电源电压被供给至照明装置时，运算放大器的运作将无法追随于高频的电压变动。即，使用以低频运作的运算放大器的反馈控制无法对应于高频的电压变动。因而，对LED的供给电力也会随着高频的电压变动而变得不稳定，从而发生LED忽明忽暗的闪烁现象。
[0008]尤其，在从商用电源供给的电压也兼作调光信号的现有的相位调光中，LED的闪烁变得显著。
[0009]本发明所要解决的问题是提供一种电源装置，即使在具有高频的电压变动的电源电压被供给至照明装置的情况下，也能够将稳定的电力供给至照明负载。
【发明内容】
[0010]实施方式中，电源装置具有开关(switching)电路及控制电路。开关电路通过对输入电压的导通断开(ON-OFF)控制，来调节对照明负载供给的电力。控制电路以对照明负载供给的电力符合目标电力的方式，来控制开关电路的导通与断开。而且，使用一种控制电路，其以大于或等于开关电路的开关频率的频率来运作。即，控制电路对开关电路的控制频率大于或等于开关电路的开关频率。
[0011]而且，电源装置具有转换电路及设定电路。转换电路输入导通角(conductionangle)受到控制的交流电压来作为输入电压，并将该输入电压转换成导通时间的信息，所述导通时间相对于该交流电压的I周期。设定电路基于该导通时间来设定目标电力。
[0012]根据本发明，能够提供一种电源装置，即使在具有高频的电压变动的电源电压被供给至照明装置的情况下，也能够将稳定的电力供给至照明负载。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是表示实施方式I的电源装置的一例的结构图。
[0014]图2是表示实施方式I的波形的一例的波形图。
[0015]图3是表示实施方式2的电源装置的一例的波形图。
[0016]附图标记:
[0017]10:商用交流电源
[0018]20:调光器
[0019]30:电源装置
[0020]31:整流电路
[0021]32:转换电路
[0022]33:目标值设定电路
[0023]34:控制电路
[0024]35:开关电路
[0025]36:电力转换电路
[0026]40:照明负载
[0027]51:波形
[0028]52:脉冲串
[0029]60:电源装置
[0030]61:发送部
[0031]62:控制电路
[0032]七?:导通时间
【具体实施方式】
[0033]以下，参照附图来说明实施方式的电源装置。另外，在各实施方式中，对于具有相同功能的结构标注相同的符号，并省略重复的说明。
[0034](实施方式I)
[0035]图1是表示实施方式I的电源装置的一例的结构图。如图1所示，电源装置30连接于调光器20与照明负载40之间。调光器20连接于商用交流电源10。而且，电源装置30及照明负载40被配设于照明装置(未图示)中。
[0036]电源装置30具有整流电路31、转换电路32、目标值设定电路33、控制电路34、开关电路35及电力转换电路36。
[0037]商用交流电源10例如为50Hz或60Hz、100V的电源。
[0038]调光器20为了进行调光， 使用三端双向交流开关(Triode for AlternatingCurrent, TRIAC)等的相位控制元件来控制商用交流电源10的导通角(相位角)，并将导通角受到控制的交流电压输出至整流电路31及转换电路32。调光器20的输出波形是例如图2所示的波形51般，成为正弦波的导通角受到控制的波形。此种调光器20 —般被称作相位调光器，可使用众所周知的相位调光器来作为调光器20。
[0039]整流电路31对导通角受到控制的交流电压进行整流，并将整流后的电压输出至开关电路35。
[0040]开关电路35通过对来自整流电路31的输入电压的导通断开控制，来调节对照明负载40供给的电力。开关电路35的导通断开控制是由控制电路34来进行。通过开关电路35中的导通断开控制，从而从对图2的波形51进行整流所得的波形来间隔若干个脉冲(pulse)。开关电路35被断开的次数越多，间隔的脉冲数越增加，对照明负载40供给的电力越减少。换言之，开关电路35被导通的时间越长，间隔的脉冲数越减少，对照明负载40供给的电力越增加。如此，通过开关电路35的导通断开控制，从开关电路35向电力转换电路36输出的脉冲数发生变化。
[0041]此处，为了在有高频的噪声重叠于商用交流电源10的情况下也能向照明负载40供给稳定的电力，须使开关电路35的开关频率高于电压变动的频率。例如，在预测为可能有数kHz (例如2kHZ)左右的电压变动重叠的情况下，可使用具备数十kHz (例如66kHz)的开关频率的开关电路35。
[0042]电力转换电路36具有电容器，当开关电路35导通时，根据从开关电路35输入的脉冲串(pulse string)来对电容器进行充电,另一方面，当开关电路35断开时,使电容器恒电流(constant current)放电。由此，电力转换电路36对照明负载40输出直流电压以使照明负载40直流点灯。因而，根据从开关电路35向电力转换电路36输入的脉冲数，对照明负载40供给的电力的大小发生变化。即，对照明负载40供给电力，该电力通过开关电路35的导通断开控制而受到了调节。
[0043]而且，从电力转换电路36输出的直流电压作为反馈信号而被输入控制电路34。
[0044]照明负载40例如为LED或放电灯(Iamp)等。
[0045]转换电路32对从调光器20输入的交流电压的导通角进行检测，并将该导通角的信息转换成时间的信息。首先，转换电路32在输入交流电压来作为输入电压时，指定该交流电压的频率。转换电路32为了指定交流电压的频率而使用至少5周期(cycle)以上的周期。接下来，转换电路32将比交流电压的零交叉(zero cross)高的电压,例如IV以上，作为阈值，检测该阈值以上的电压以作为导通角。然后，转换电路32如图2所示，将从调光器20输入的波形51转换成脉冲串52，该脉冲串52是将相当于波形51的θ on的导通时间七》作为上升时间。转换电路32根据转换后的脉冲串52与指定的频率，求出相对于交流电压的I周期的导通时间的占空比(duty ratio)，并将该占空比输出至目标设定电路33。由此，能够减小导通角的误差。
[0046]另外，转换电路32也可将转换后的脉冲串输出至目标值设定电路33，而非将占空比输出至目标值设定电路33。由此，也能够减小导通角的误差。
[0047]而且，优选的是，输入至转换电路32的输入电压的波形，例如通过未图示的电路而成为下述波形，以便转换电路32容易检测导通角，即，所述波形是使导通角受到控制的交流电压的上升的形状与下降的形状变钝的波形。
[0048]目标值设定电路33基于从转换电路32输入的占空比，对输出至照明负载40的电压的目标值进行设定。即，目标值设定电路33将下述电压值设定为目标值，S卩，所述电压值与相对于交流电压的I周期的导通时间的占空比对应。该占空比越大，则目标值设定电路33设定更大的目标电压。
[0049]另外，目标值设定电路33在从转换电路32输入转换后的脉冲串的情况下，基于从转换电路32输入的脉冲串，对输出至照明负载40的电压的目标值进行设定。S卩，目标值设定电路33将下述电压值设定为目标值，即，所述电压值与相对于交流电压的I周期的导通时间tm对应。该导通时间越长，则目标值设定电路33设定更大的目标电压。
[0050]并且，目标值设定电路33将设定的目标电压输出至控制电路34。
[0051]此处，图2所示的Θ m越长，从电力转换电路36供给至照明负载40的电力将变得越大。而且，如上所述，导通时间相当于波形51的0m。因而，对与相对于交流电压的I周期的导通时间的占空比对应的目标电压进行设定的做法、以及对与相对于交流电压的I周期的导通时间tm对应的目标电压进行设定的做法，等同于对与相对于交流电压的I周期的导通时间tm对应的目标电力进行设定的做法。
[0052]控制电路34以从电力转换电路36输入的直流电压(反馈电压)符合从目标值设定电路33输入的目标电压的方式，来控制开关电路35的导通与断开。因此，控制电路34检测反馈电压与目标电压的差。对电力转换电路36输入的脉冲数越多，则对照明负载40供给的电力变得越大，因此控制电路34在反馈电压大于目标电压时，使断开开关电路35的次数增加，而使对电力转换电路36输入的脉冲数减少。另一方面，控制电路34在反馈电压小于目标电压时，使断开开关电路35的次数减少，而使对电力转换电路36输入的脉冲数增力口。由此，能够将对照明负载40供给的电力控制为符合目标电力。
[0053]此处，即使开关电路35能够以比重叠于商用交流电源10的噪声的频率还高的开关频率来运作，但若控制电路34的控制频率低于开关电路35的开关频率，则开关电路35也只能以小于或等于控制电路34的控制频率来进行运作。因此，本实施方式中，使用以大于或等于开关电路35的开关频率的频率来运作的控制电路34。即，将控制电路34对开关电路35的控制频率设为大于或等于开关电路35的开关频率。例如，当开关电路35的开关频率为66kHz时，使用运作频率为66kHz以上的控制电路34。由此，能够使供给至照明负载40的电力的反馈控制追随于高频的电压变动。此处，作为具备数十kHz的运作频率的控制电路34，例如可取代现有的运算放大器而使用不需要相位补偿电路的变换器(convertor)。
[0054]如上所述，实施方式I中，电源装置30具有开关电路35及控制电路34。开关电路35通过对输入电压的导通断开控制，来调节对照明负载40供给的电力。控制电路34是以对照明负载40供给的电力符合目标电力的方式，来控制开关电路35的导通与断开。并且，控制电路34对开关电路35的控制频率为大于或等于开关电路35的开关频率。由此，开关电路35能够以可运作的最大开关频率来进行开关，因此即使在有高频的噪声重叠于商用交流电源10的情况下，电源装置30也能够对照明负载40供给稳定的电力。
[0055]而且，实施方式I中，转换电路32输入导通角受到控制的交流电压来作为输入电压，并将该输入电压转换成相对于该交流电压的I周期的导通时间的信息。目标值设定电路33基于该导通时间来设定目标电力。由此，能够基于相当于导通角的、相对于交流电压的I周期的导通时间，而非交流电压的导通角，来设定目标电力。即，即使在图2所示的高频噪声(noise)重叠于波形51的情况下,也能够基于已去除噪声影响的导通时间tm而非波形51，来设定目标电力。因而，能够将更稳定的电力供给至照明负载40。[0056](实施方式2)
[0057]图3是表示实施方式2的电源装置的一例的结构图。如图3所示，电源装置60是连接于调光器20与照明负载40之间。而且，电源装置60及照明负载40被配设于照明装置(未图示)中。
[0058]电源装置60具有整流电路31、转换电路32、目标值设定电路33、开关电路35、电力转换电路36、发送部61及控制电路62。
[0059]在电源装置60中，设置有电流路径，该电流路径是从较开关电路35靠近照明负载40侧的任一点，例如从电力转换电路36与照明负载40之间的点，朝向控制电路62汲取电流。而且，发送部61串联地连接于该电流路径。
[0060]发送部61根据从电力转换电路36与照明负载40之间的点汲取的电流，在绝缘状态下对开关电路35发送控制信号。发送部61例如为光电稱合器(photocoupler)。
[0061]控制电路62在将开关电路35断开时，经由发送部61来朝向控制电路62侧汲取电流。此时，通过发送部61，开关电路35在绝缘状态下受到控制。
[0062]如上所述，实施方式2中，设置有电流路径，该电流路径从电力转换电路36与照明负载40之间的点汲取电流，因此能够使电源装置60稳定运作。例如，在深调光的情况下，负载电流变少而调光器20的运作容易变得不稳定，与此相对，通过朝向控制电路62汲取电流，从而能够确保流经照明负载40的电流，因此能够使电源装置60稳定运作。而且，按照对控制电路62汲取的电流，在绝缘状态下控制开关电路35，因此不再需要考虑对开关电路35的电气影响，例如不再需要考虑电路设计上的接地(earth)等。
[0063]如以上所说明的，根据上述实施方式，即使在具有高频的电压变动的电源电压被供给至照明装置的情况下，也能够将稳定的电力供给至照明负载。
[0064]以上，对本发明的实施方式进行了说明。上述实施方式仅为例示，并不意图限定发明的范围。上述实施方式能以其他的各种方式来实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可进行各种省略、替换、变更。上述实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，同样包含在权利要求书中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: 开关电路，通过对输入电压的导通断开控制，来调节对照明负载供给的电力；以及 控制电路，以所述供给的电力符合目标电力的方式，来控制所述开关电路的导通与断开； 所述控制电路对所述开关电路的控制频率大于或等于所述开关电路的开关频率。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，还包括: 转换电路，输入导通角受到控制的交流电压来作为所述输入电压，将所述输入电压转换成导通时间的信息，所述导通时间相对于所述交流电压的I周期；以及设定电路，基于所述导通时间来设定所述目标电力。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于，还包括: 电流路径，用于从较所述开关电路靠近所述照明负载侧的任一点朝向所述控制电路来汲取电流， 所述控制电路在使所述开关电路断开时，经由所述电流路径来汲取电流。
4.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于，在所述电流路径中还包括:发送部，根据所汲取的所述电流，在绝缘状态下向所述开关电路发送控制信号。
5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于，所述发送部为光电耦合器。
【文档编号】H05B37/02GK103687170SQ201310101456
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年3月27日 优先权日:2012年9月24日
【发明者】加藤刚, 大武宽和, 北村纪之, 中村洋人 申请人:东芝照明技术株式会社