电源装置及照明装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种电源装置及照明装置，其能够稳定地对发光元件进行调光。本发明的电源装置具备控制电路和检测电路。所述控制电路根据输入的调光信号，切换成将向发光元件供给的输出电流控制成目标电流的电流控制模式与将向所述发光元件供给的输出电压控制成目标电压的电压控制模式，对所述发光元件进行调光。所述检测电路检测所述输出电流及所述输出电压，所述控制电路将在所述电流模式与所述电压模式之间进行切换时的所述目标电压设定作为第一电压。
【专利说明】电源装置及照明装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电源装置及照明装置。
【背景技术】
[0002]近年来，在照明装置中，照明光源从白炽灯泡或荧光灯向节能.长寿命的光源例如发光二极管(Light-emitting diode:LED)的置换不断发展。而且，也开发出了例如EL(Electro-Luminescence)或有机发光二极管(Organic light-emitting diode:0LED)等新的照明光源。这些照明光源的光输出依赖于流过的电流值，因此为了对照明光源进行点灯、调光而需要能够控制被供给的电流值的点灯装置。例如，使发光二极管点亮的电源装置需要在从使发光二极管完全点亮的最大电流到熄灭时的最小值即电流值零的大范围内进行控制。
[0003]【专利文献】
[0004]【专利文献I】日本特开2009-232623号公报
[0005]然而，在接近于熄灭的深调光时，电流值变得微小，检测误差增大。而且，发光二极管由于制造变动或温度依赖性等而特性发生变动，因此从完全点亮经由深调光到熄灭，有时无法顺利地进行调光。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种能够稳定地对发光元件进行调光的电源装置及照明
装置。
[0007]本发明提供一种电源装置，其具备控制电路和检测电路。所述控制电路根据输入的调光信号，切换成将向发光元件供给的输出电流控制成目标电流的电流控制模式与将向所述发光元件供给的输出电压控制成目标电压的电压控制模式，对所述发光元件进行调光。所述检测电路检测所述输出电流及所述输出电压，并将所述控制电路在所述电流模式与所述电压模式之间进行切换时的所述目标电压设定作为第一电压。
[0008]本发明还提供一种照明装置，其具备:发光元件及上述的电源装置。
[0009]发明效果
[0010]根据本发明的实施方式，提供一种能够稳定地对发光元件进行调光的电源装置及照明装置。
【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2是说明第一实施方式的基准信号的特性图。
[0013]图3是输出电流IF相对于向发光元件供给的输出电压VF的特性图。
[0014]图4是例示第二实施方式的基准信号生成电路的电路图。
[0015]图5是说明第二实施方式的基准信号的特性图。[0016]【符号说明】
[0017]I...电源装置，11...交流电源，12...整流电路，13、17...电容器，14...变压器，15…开关兀件，16…整流兀件，18…整流平滑电路，19…直流电源电路,20…发光兀件,21…第一电路，22...电流检测电路，23...电压检测电路，24...照明装置，30...驱动电路，31...调光操作部，33…控制电路，34,35-比较电路，36、36a…基准信号生成电路，37、38、39、40…二极管，
141----次绕组，142…二次绕组，221…电阻，231、232…分割电阻，361…第一信号生成电
路,362…第二信号生成电路
【具体实施方式】
[0018]以下，参照附图，详细说明实施方式。需要说明的是，在本申请说明书和各图中，对于在已出现的图中与前述的要件同样的要件标注同一符号，适当省略详细的说明。而且，在本申请说明书中，“调光度”是指调光时的光输出相对于完全点亮时的光输出的比，调光度100%对应于完全点亮时的光输出，调光度0%对应于熄灭时的光输出。
[0019](第一实施方式)
[0020]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。
[0021]第一实施方式的照明装置24具备发光元件20和电源装置I。电源装置I具备直流电源电路19、第一电路21、电流检测电路22、电压检测电路23、控制电路33。电源装置I是按照控制信号CTL，对向发光元件20供给的输出电流IF、输出电压VF进行控制并调光的电源装置。
[0022]直流电源电路19具有整流电路12、电容器13、变压器14、开关元件15、整流平滑电路18、驱动电路30。直流电源电路19将从交流电源11供给的交流电压转换成直流电压。需要说明的是，交流电源11是例如商用电源。
[0023]整流电路12是例如二极管电桥，输入端子与交流电源11连接。电容器13与整流电路12的输出端子连接，将交流电压平滑化后的直流电压向电容器13的两端输出。
[0024]变压器14具有一次绕组141和二次绕组142。一次绕组141经由开关元件15而与电容器13的两端连接。
[0025]开关元件15例如是FET。开关元件15的控制端子经由驱动电路30而由控制电路33控制。
[0026]二次绕组142与由整流元件16和电容器17构成的整流平滑电路18连接。整流平滑电路18将由二次绕组142感应的交流电压转换成直流电压。
[0027]发光元件20例如是发光二极管(LED)，经由电流检测电路22而与整流平滑电路18的输出即电容器17的两端连接。发光元件20被供给输出电流IF、输出电压VF而发光。需要说明的是，在电源装置I中，例示了使用发光元件20的结构作为照明负载，但发光元件的个数及结构等随意，可以根据光输出等来构成。
[0028]电流检测电路22例如由电阻221构成，并与发光元件20串联连接。电流检测电路22对流过发光元件20的输出电流IF进行检测，并输出作为与输出电流IF成比例的电压的检测值IDET。
[0029]电压检测电路23例如由分割电阻231、232构成，连接在发光元件20与地面之间。电压检测电路23检测向发光元件20供给的输出电压VF，并输出作为与输出电压VF成比例的电压的检测值VDET。
[0030]控制电路33具有比较电路34、35、二极管37、38、基准信号生成电路36。控制电路33输入检测值IDET、VDET、调光信号ICTL、SCTL、第一电压VI，输出控制信号CTL，经由驱动电路30对开关元件15进行控制。
[0031]在此，第一电压Vl是控制电路33在电流模式与电压模式之间进行切换时的向发光兀件20供给的输出电压VF的目标电压，由第一电路21生成。
[0032]比较电路34将检测值IDET与第一基准信号REFl进行比较。比较电路34在检测值IDET大于第一基准信号REFl时输出高电平，在检测值IDET小于第一基准信号REFl时输出低电平。
[0033]比较电路35将检测值VDET与第二基准信号REF2进行比较。比较电路35在检测值VDET大于第二基准信号REF2时输出高电平，在检测值VDET小于第二基准信号REF2时输出低电平。
[0034]二极管37的正极与比较电路34的输出连接。二极管38的正极与比较电路35的输出连接。二极管37的负极与二极管38的负极相互连接，并与驱动电路30连接。
[0035]基准信号生成电路36从调光操作部31输入调光信号ICTL,从第一电路21输入调光信号SCTL及第一电压VI，输出第一基准信号REF1、第二基准信号REF2。
[0036]图2是说明第一实施方式的基准信号的特性图。
[0037]第一基准信号REFl及第二基准信号REF2是根据表示调光度K的调光信号ICTL而分别变化的信号。第一基准信号REFl例如作为与调光度K成比例的信号而生成。而且，在调光度K为0%时(熄灭时)，对应于输出电压VF成为有限值的情况，第二基准信号REF2在调光度K为0%时取有限值，生成为与调光度的变化成比例地变化的信号。
[0038]因此，在调光度K为规定值Kl时，第一基准信号REFl与第二基准信号REF2相等。在调光度K小于规定值Kl时，第二基准信号REF2大于第一基准信号REFl，在调光度K大于规定值Kl时，第一基准信号REFl大于第二基准信号REF2。
[0039]需要说明的是，在图2中，作为第一基准信号REFl及第二基准信号REF2，例示了通过P点、Q点、R点的3个信号。正如参照图3说明那样，这表示成为规定的基准的发光元件20所对应的信号(例如通过P点)和通过第一电路21进行了修正的信号(例如通过Q点、R点)。
[0040]图3是向发光元件20供给的输出电流IF相对于输出电压VF的特性图。
[0041 ] 在发光元件20为例如LED时，输出电流IF相对于输出电压VF具有向下凸出的非线性的特性。因此，例如在动作点P，在第一基准信号REFl与第二基准信号REF2设定为相等时，在输出电压VF比动作点P大的区域(电流控制区域)中，输出电流IF的变化大于输出电压VF的变化。而且，在输出电压VF比动作点P小的区域(电压控制区域)中，输出电压VF的变化大于输出电流IF的变化。
[0042]因此，在输出电压VF比动作点P大的区域中，从电流检测电路22输出的检测值IDET大于从电压检测电路23输出的检测值VDET。与比较电路35的输出相比，控制电路33优先输出比较电路34的输出作为控制信号CTL。其结果是，控制电路33成为经由驱动电路30而对开关元件15进行接通或断开，并将检测值IDET控制成基于第一基准信号REFl的恒定的目标电流的电流控制模式。[0043]另外，在输出电压VF比动作点P小的区域中，从电压检测电路23输出的检测值VDET大于从电流检测电路22输出的检测值IDET。与比较电路34的输出相比，控制电路33优先输出比较电路35的输出作为控制信号CTL。其结果是，控制电路33成为经由驱动电路30使开关元件15接通或断开，并将检测值VDET控制成基于第二基准信号REF2的恒定的目标电压的电压控制模式。
[0044]这样的话，控制电路33在输出电流IF相对小且输出电压VF的变动大于输出电流IF的变动的区域中，以第二基准信号REF2作为基准信号，将输出电压VF控制成恒定的目标电压。而且，在输出电流IF相对大且输出电流IF的变动大于输出电压VF的变动的区域中，以第一基准信号REFl为基准信号，将输出电流IF控制成恒定的目标电流。
[0045]因此，对于具有规定的特性的发光元件20，能够使输出电流IF从零附近的小的区域稳定地变化至额定值，能够将调光度K从0%稳定地调光至100%。
[0046]另一方面，发光元件20存在制造变动等，输出电流IF相对于输出电压VF的特性在元件之间会产生变动。例如图3表示那样，若以通过动作点P的特性为中心值，则在分别通过动作点Q、R的特性的范围内产生变动。需要说明的是，动作点P、Q、R是各自的发光元件的输出电流IF成为Il的动作点，此时的输出电压VF分别成为VP、VQ、VR (VQ〈VP〈VR)。
[0047]因此，若将动作点P的输出电压VF=VP固定为控制电路33在电流控制模式与电压控制模式之间切换时的目标电压即第一电压VI，则在发光元件20的特性与通过动作点P的特性不同时，可能无法稳定地进行调光。
[0048]例如，在通过动作点Q的特性的发光元件的情况下，若在输出电压VF=VP下对电流控制模式和电压控制模式进行切换，则成为在输出电流大于规定的目标电流且调光度K大于规定值的动作点进行切换的情况。因此，控制电路33在输出电流IF大的区域成为电压控制模式，可能无法稳定地对发光元件进行调光。
[0049]另外，例如在通过动作点R的特性的发光元件的情况下，若在输出电压VF=VP下对电流控制模式和电压控制模式进行切换，则在输出电流小于规定的目标电流且调光度K小于规定值的动作点进行切换。因此，控制电路33在输出电流IF小的区域成为电流控制模式，可能无法稳定地对发光元件进行调光。
[0050]因此，在本实施方式中，通过第一电路21，对于发光元件20，检测与规定的调光度K=Kl对应的输出电流IF=Il和输出电压VF，设定控制电路33中的第一基准信号REFl及第二基准信号REF2。
[0051]第一电路21例如由微型计算机构成,将调光信号SCTL向控制电路33输出，并输入检测值IDET、VDET而检测输出电流IF及输出电压VF，由此检测发光元件20的电流、电压特性。而且，根据检测到的特性，求出控制电路33在电流模式与电压模式之间进行切换时的向发光元件20供给的输出电压VF的目标电压，作为第一电压Vl而输出。
[0052]例如图3表示那样，在通过动作点Q的特性的发光元件的情况下，第一电路21将成为与动作点P处的输出电流IF=Il相等的输出电流IF的输出电压VF=VQ设定作为在电流控制模式与电压控制模式之间进行切换的目标电压即第一电压VI。
[0053]另外，例如图3表示那样，在通过动作点R的特性的发光元件的情况下，第一电路21将成为与动作点P处的输出电流IF相等的输出电流IF的输出电压VF=VR设定作为在电流控制模式与电压控制模式之间进行切换的目标电压即第一电压VI。[0054]控制电路33通过由第一电路21设定的第一电压VI，对电流控制模式与电压控制模式进行切换而对发光元件20进行调光。
[0055]例如在第一电压设定为VQ的情况下，控制电路33如图2表示那样，以在规定的调光度K=Kl (动作点Q)处使第一基准信号REFl与第二基准信号REF2相等的方式生成第一基准信号REFl及第二基准信号REF2。
[0056]另外，也可以将例如通过动作点P的第一基准信号REFl及第二基准信号REF2作为规定的基准信号，借助通过第一电路21设定的第一电压VQ进行修正。
[0057]需要说明的是，在图2中，也可以构成为根据第一电压Vl使第一基准信号REFl及第二基准信号REF2这两者因修正或设定而变化，但也可以仅使任一方变化。例如，也可构成为在电流控制模式与电压控制模式之间进行切换的调光度K与Kl稍偏离，但仅使第二基准信号REF2变化。
[0058]在本实施方式中，利用电流控制模式和电压控制模式来切换并控制发光元件，切换控制模式的目标电压即第一电压检测发光元件的特性而设定或修正基准信号。其结果是，不会发生因发光元件的制造变动而动作点偏离从而导致控制不稳定的情况，能够稳定地对发光元件进行调光。而且，在额定电流不同的情况下等，能够稳定地对不同规格的发光元件进行调光。
[0059](第二实施方式)
[0060]图4是例示第二实施方式的基准信号生成电路的电路图。
[0061]第二实施方式的电源装置将第一实施方式的基准信号生成电路36置换成基准信号生成电路36a而构成。第二实施方式的基准信号生成电路36a以外的结构与第一实施方式的结构相同。
[0062]基准信号生成电路36a具有:生成第一基准信号REFl的第一信号生成电路361 ；生成第二基准信号REF2的第二信号生成电路362 ;二极管39、40。
[0063]第一基准信号REFl及第二基准信号REF2与第一实施方式的情况相同，通过第一电路21设定或修正。需要说明的是，在图4中，例示了对第一基准信号REFl和第二基准信号REF2进行修正的结构，但也可以设为对第一基准信号REFl及第二基准信号REF2的至少任一个进行修正的结构。
[0064]第一信号生成电路361经由二极管39而与比较电路34、35的反转输入端子连接。第二信号生成电路362经由二极管40而与比较电路34、35的反转输入端子连接。
[0065]基准信号生成电路36a输出第一基准信号REFl和第二基准信号REF2中的较大的信号作为基准信号REF。
[0066](第二实施方式)
[0067]图5是说明第二实施方式的基准信号的特性图。
[0068]如图5表不那样,本实施方式与第一实施方式相比,基准信号生成电路36的结构不同，在本实施方式中，取代第一实施方式的基准信号生成电路36而设置基准信号生成电路36a。本实施方式的电源装置及照明装置的基准信号生成电路以外的结构与图1所示的结构相同。
[0069]发光元件20的输出电流IF相对于输出电压VF的特性例示了通过图3的动作点Q的情况。第一基准信号REFl与第二基准信号REF2以在调光度K=Kl下的动作点Q处交叉的方式设定或修正。
[0070]基准信号生成电路36a选择第一基准信号REFl和第二基准信号REF2中的较大的信号进行输出，因此基准信号REF如图5的实线所示。
[0071]本实施方式的控制电路33在输出电压VF比相当于调光度K=Kl的第一电压Vl=VQ小的区域，将输出电压VF控制成恒定的目标电压。此时，比第一基准信号REFl大的第二基准信号REF2作为基准信号REF向比较电路34的反转输入端子输入。其结果是，能抑制噪声等导致的比较电路34的高电平的输出，控制电路33能够以基于比较电路35的输出的电压控制模式，稳定地对发光元件20进行调光。
[0072]另外，本实施方式的控制电路33在输出电压VF比第一电压Vl大的区域，将输出电流IF控制成恒定的目标电流。此时，比第二基准信号REF2大的第一基准信号REFl作为基准信号REF向比较电路35的反转输入端子输入。其结果是，能抑制噪声等导致的比较电路35的高电平的输出，控制电路33能够以基于比较电路34的输出的电流控制模式，稳定地对发光元件20进行调光。
[0073]在本实施方式中，除了第一实施方式的效果之外，还抑制噪声等产生的影响，能够更稳定地对发光元件20进行调光。
[0074]以上，参照具体例，说明了实施方式，但并未限定于此，能进行各种变形。
[0075]例如，发光元件20可以是OLED等，发光元件20可以将多个发光元件串联或并联地连接。
[0076]另外，第一电路21例如将使调光度K在O?100%变化的调光信号SCTL向控制电路33输出，并输入检测值IDET、VDET,检测输出电流IF及输出电压VF，由此能够检测发光元件20的输出电流IF相对于输出电压VF的特性及第一电压VI。
[0077]此时，第一电路21使调光度K从0%逐渐增加，并将输出电流IF控制成从零逐渐上升，检测此时的输出电压VF，从而能够检测第一电压Vl。
[0078]需要说明的是，也可以是在发光元件20保持有与调光度K为100%时的输出电流IF相当的额定电流所相关的信息，第一电路21取得保持的信息，设定发光元件20的额定电流。而且，额定电流作为固有的规定值而预先设定于电源装置I。
[0079]另外，在发光元件20保持有与额定电流相关的信息的情况下等，第一电路21能够探测额定电流的情况下，在熄灭时，使输出电流IF从与调光度K为100%的额定电流相当的输出电流IF逐渐减少，从额定电流的50%，检测输出电压VF，求出相对于调光度K的输出电流IF及输出电压VF的至少任一者作为调光曲线，并基于求出的调光曲线而能够检测第一电压VI。
[0080]另外，第一电路21在电源接通时或调光度被从0%解除而点亮时，在规定期间，检测以比额定输出小的低输出使发光元件20点亮时的输出电压VF、输出电流IF，由此能够检测第一电压VI。
[0081]另外，第一电路21在电源接通时或调光度被从0%解除而点亮时，在规定期间，检测以任意的输出使发光元件20点亮时的输出电压VF、输出电流IF，由此能够检测第一电压VI。
[0082]另外，第一电路21在电源接通时或调光度被从0%解除而点亮时，在规定期间，检测以与输入的调光信号ICTL的调光度K相应的输出使发光元件20点亮时的输出电压VF、输出电流IF，由此能够检测第一电压VI。
[0083]另外，第一电路21利用制造时进行的检查来检测使发光元件20点亮时的输出电压VF、输出电流IF，由此能够检测第一电压VI。
[0084]另外，第一电路21能够存储检测到的发光兀件20的输出电流IF相对于输出电压VF的特性及检测到的第一电压VI，然后不变更。而且，存储的特性及第一电压Vl在熄灭时进行初始化，能够设定为规定的基准的值。而且，检测到的特性及第一电压Vl可以按照规定时间进行更新。
[0085]另外，在发光元件20保持有与电流、电压的特性及第一电压Vl相关的信息，第一电路21取得保持的信息，能够设定发光元件20的特性及第一电压VI。
[0086]另外，作为发光元件20保持的信息，可以包括与调光度K为100%时的输出电流IF相当的发光元件20的额定电流。而且，额定电流可以作为固有的规定值而预先设定于电源装置I。
[0087]另外，第一电路21能够仅检测一次发光兀件20的输出电流IF相对于输出电压VF的特性，此外也可以检测任意次数。
[0088]另外，发光兀件20的输出电流IF相对于输出电压VF的特性因发光兀件20的温度或周围温度而变化，因此能够检测温度并进行修正。
[0089]第一电路21在电源接通时或调光度被从0%解除而点亮时，在规定期间，检测以比额定输出小的低输出使发光元件20点亮时的发光元件20的温度及周围温度的至少任一者，由此能够对第一电压Vl进行修正。
[0090]另外，第一电路21在电源接通时或调光度被从0%解除而点亮时，在规定期间，检测以任意的输出使发光元件20点亮时的发光元件20的温度及周围温度的至少任一者，由此能够对第一电压Vl进行修正。
[0091]另外，第一电路21在电源接通时或调光度被从0%解除而点亮时，在规定期间，检测以与输入的调光信号ICTL的调光度K相应的输出使发光元件20点亮时的发光元件20的温度及周围温度的至少任一者，由此能够对第一电压Vl进行修正。
[0092]虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式或实施例作为例子而提示，并非要限定发明的范围。这些新的实施方式或实施例能够以其他的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或实施例及其变形包含在发明的范围或主旨中，并且包含在权利要求书的范围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，具备: 控制电路，其根据输入的调光信号在电流控制模式和电压控制模式之间进行切换，并对所述发光元件进行调光，其中所述电流控制模式将向发光元件供给的输出电流控制成目标电流，所述电压控制模式将向所述发光元件供给的输出电压控制成目标电压； 第I电路，检测所述输出电流及所述输出电压，将所述控制电路在所述电流控制模式和所述电压控制模式之间进行切换时的所述目标电压设定为第I电压。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于: 所述第I电路将检测出的所述输出电流以及所述输出电压与规定的电流值以及电压值进行比较，对所述第I电压进行修正。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于: 所述第I电路将检测到的输出电流成为规定的电流时所检测到的输出电压设定为第I电压。
4.根据权利要求2所述的电源装置，其特征在于: 所述控制电路生成第I基准信号和第2基准信号，所述第I基准信号用于在所述电流控制模式中控制成目标电流，所述第2基准信号用于在所述电压控制模式中控制成目标电压， 所述第I电路根据检测到的所述输出电流以及输出电压，对所述第I基准信号以及所述第2基准信号的至少任意一个进行修正。
5.根据权利要求3所述的电源装置，其特征在于: 所述第I基准信号与调光度成比例。
6.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于: 所述第2基准信号在调光度为0%时取有限值，并与调光度的变化成比例。
7.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于: 当调光度小于规定值时所述第2基准信号大于所述第I基准信号，当调光度大于规定值时所述第I基准信号大于所述第2基准信号。
8.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于: 所述第I电路使所述输出电流变化至额定电流，检测所述输出电流相对于所述输出电压的特性，并设定所述第I电压。
9.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于: 所述控制电路在调光度低时执行所述电压控制模式，在调光度高时执行所述电流控制模式。
10.一种照明装置，其特征在于，具备: 发光元件； 权利要求1所述的电源装置。
【文档编号】H05B37/02GK103687171SQ201310102304
【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】高桥浩司, 中岛启道, 坂井健治, 工藤启之, 大武宽和, 寺坂博志, 甲佐清辉, 斋藤阳介, 熊谷昌俊, 松本晋一郎, 小塚日出夫, 佐藤和彦, 小西达也 申请人:东芝照明技术株式会社