点亮电路以及照明用光源的制作方法
【专利摘要】提供一种电路规模小且价格低的点亮电路以及照明用光源。点亮电路(30)用于连接于交流电源(20)，点亮LED单元(38)，具备：串联连接的电容器(32)和二极管桥(13)，它们从交流电源(20)接受交流电力的供给；以及齐纳二极管(36)，其与LED单元(38)串联连接，该齐纳二极管(36)以来自二极管桥(13)的直流电压被施加到串联连接的齐纳二极管(36)和LED单元(38)的方式与二极管桥(13)连接。
【专利说明】点亮电路以及照明用光源
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种使发光二极管(LED)等固体发光元件点亮的点亮电路以及使用该点亮电路的照明用光源。
【背景技术】
[0002]LED (Light Emitting Diode:发光二极管)等固体发光元件由于效率高且寿命长，因此作为包括各种灯等的新的照明用光源而受到期待。
[0003]以往，作为LED用的点亮电路，提出了各种技术(例如参照专利文献I)。
[0004]图7是专利文献I所公开的点亮电路10的电路图。该点亮电路10是连接于交流电源20来点亮LED单元15的电路，具备输入端子Ila及lib、电容器12、二极管桥13、二极管14以及LED单元15。来自交流电源20的交流电压被施加到在输入端子I Ia及Ilb之间连接的电容器12和二极管桥13。经二极管桥13整流所得的直流电压被施加到LED单元15而向LED单元15流通电流，从而LED单元15点亮。此外，在由于二极管桥13的故障等而产生了沿LED单元15的反向流动的电流的情况下，与LED单元15并联连接的二极管14使该电流回流到电源侧。
[0005]根据这种电路，来自交流电源20的交流电压通过电容器12而电压下降，电压下降后的交流电压(即适于LED单元15的发光的电压)被施加到二极管桥13。由此，对于交流电压的电压下降，只有电容器12所具有的串联电阻作为发热因素而起作用，因此与使用电阻等发热性电子部件来实现相同的电压下降的情况相比，抑制了发热量(即浪费的电力消耗)。
[0006]专利文献1:日本特开平7-273371号公报
【发明内容】
_7] 发明要解决的问题
[0008]然而，在上述以往的点亮电路10中，仅利用电容器12来实现电压下降以得到适于LED单元15的交流电压(施加到二极管桥13的交流电压)。因此，需要使用产生大的压降的电容器12，要求电容器12具有大容量和大的耐电压。其结果，存在以下问题:电容器12成为尺寸大且价格高的电容器,进而增大了点亮电路的尺寸,且导致点亮电路的成本上升。
[0009]尤其是在作为交流电源20供给AC230V等高的交流电压而不是供给AC100V等低的交流电压的情况下，该问题尤其显著。
[0010]因此，本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种电路规模小且价格低的点亮电路以及使用这种点亮电路的照明用光源。
[0011]用于解决问题的方案
[0012]为了达到上述目的，本发明的一个方式中的点亮电路用于连接于交流电源，点亮固体发光元件，该点亮电路具备:串联连接的电容器和整流元件，该电容器和整流元件从上述交流电源接受交流电力的供给；以及恒压二极管，其与上述固体发光元件串联连接，该恒压二极管以使来自上述整流元件的直流电压被施加到串联连接的该恒压二极管和上述固体发光元件的方式与上述整流元件连接。
[0013]在此，上述整流元件也可以具有两个输出端子，上述两个输出端子之间仅连接有上述恒压二极管和上述固体发光元件。
[0014]另外，也可以还包括与上述恒压二极管和上述固体发光元件串联连接的电阻。
[0015]另外，也可以还具备与上述电容器并联连接的电阻。
[0016]另外，也可以还具备与上述电容器和上述整流元件串联连接的电阻。
[0017]另外,上述固体发光元件也可以是LED。
[0018]此外，本发明不仅能够作为点亮电路来实现，还能够作为照明用光源来实现，该照明用光源具备固体发光元件以及用于连接于交流电源来点亮上述固体发光元件的上述点売电路。
[0019]发明的效果
[0020]根据本发明，实现了电路规模小且价格低的点亮电路以及使用这种点亮电路的照明用光源。本发明尤其是在应用为以AC230V等高的交流电压进行动作的点亮电路和照明用光源的情况下，会起到更大的效果。
[0021]因此，在具备固体发光元件的照明器具逐渐普及的今天，本发明的实用价值极高。【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的实施方式中的点亮电路的电路图。
[0023]图2的(a)是本发明的实施方式中的点亮电路的主要位置处的电压的相量图，(b)是不具备齐纳二极管的以往的点亮电路的主要位置处的电压的相量图。
[0024]图3是用于说明与对尖峰电流的耐性有关的实验结果的图。
[0025]图4是本发明的实施方式的变形例中的点亮电路的电路图。
[0026]图5是本发明的实施方式中的灯泡形灯的截面图。
[0027]图6是说明将本发明所涉及的照明用光源应用于冰箱的箱内照明装置的例子的图。
[0028]图7是以往的点亮电路的电路图。
[0029]附图标记说明
[0030]20:交流电源；30、30a、48:点亮电路;31a、31b:输入端子；32:电容器；33a、33b、35,39:电阻；34: 二极管桥(diode bridge) ；36:齐纳二极管；37a、37b:输出端子；38、38a?38c、42、60a、60b:LED单元；40:灯泡形灯；41:灯罩；43:灯口 ；44:支柱；45:支承板；46:树脂壳体；47:引线；50:冰箱主体；51:冷藏室；52:制冰室；53:第一冷冻室；54:第二冷冻室；55:蔬菜室；56:特定低温室；57:收纳架；58:门；59:控制电路。
【具体实施方式】
[0031]下面，参照附图来具体说明本发明所涉及的点亮电路和照明用光源的实施方式。此外，下面说明的实施方式和变形例都表示本发明的一个具体例。以下的实施方式和变形例中所示的数值、形状、材料、结构要素、结构要素的配置位置以及连接方式、动作定时等是一个例子，其主旨不在于限定本发明。另外，将以下的实施方式和变形例中的结构要素中的、表示最上位概念的独立权利要求没有记载的结构要素作为任意的结构要素来进行说明。
[0032]图1是本发明的实施方式中的点亮电路30的电路图。此外，在本图中，不仅对点亮电路30进行了图示，还一并图示了对点亮电路30供给交流电力的交流电源20以及作为点亮对象的固体发光元件(在此为LED单元38)。
[0033]该点亮电路30是连接于交流电源20来点亮LED单元38的点亮电路，具备输入端子31a及31b、电容器32、电阻33a及33b、二极管桥34、电阻35、齐纳二极管36以及输出端子 37a 及 37b。
[0034]交流电源20是供给交流电力的电源，例如是AC230V的电源。
[0035]输入端子31a及31b是接受来自交流电源20的交流电力的供给的端子对。
[0036]输入端子31a与31b之间连接有串联连接的电容器32、二极管桥34以及电阻35。另外，与电容器32并联地连接有串联连接的两个电阻33a及33b。
[0037]电容器32是用于使来自交流电源20的交流电压产生压降的电容。该电容器32的容量被设定为会产生规定压降的值，该规定压降满足如下的情况。即，决定电容器32的容量，使得适当大小的交流电压被施加到二极管桥34，其结果，通过二极管桥34得到的直流电压与齐纳二极管36和LED单元38处的压降大致一致。
[0038]电阻33a及33b是用于在该点亮电路30被从交流电源20取下时使蓄积在电容器32中的电荷放电的电阻，具有极高的电阻值(例如分别为约300ΚΩ)。此外，由两个电阻33a及33b来构成是由于它们分别为耐电压低的电阻，因此要相互补充(提高总耐电压)。
[0039]电阻35是作为熔断器而发挥功能的电阻，具有极低的电阻值(例如100Ω)。
[0040]二极管桥34是将交流电压转换为直流电压的整流元件的一例，具有被输入交流电压的两个输入端子和输出整流后的直流电压的两个输出端子。
[0041]二极管桥34的两个输出端子之间连接有串联连接的齐纳二极管36和LED单元38。
[0042]齐纳二极管36是产生固定电压的压降(齐纳电压)的恒压二极管的一例，例如是齐纳电压为12V的恒压二极管。
[0043]输出端子37a及37b是由该点亮电路30输出电流的端子对，此处连接LED单元38。LED单元38是固体发光元件的一例，例如是串联连接的多个LED芯片(例如是将正向电压为3V的LED芯片串联连接6个而成的LED单元)。
[0044]如上那样构成的本实施方式中的点亮电路30的动作如下。
[0045]从交流电源20供给的交流电压通过电容器32而电压下降，电压下降后的交流电压被施加到二极管桥34的输入端子。
[0046]此外，电阻33a及33b的电阻值与交流电源20的电源频率下的电容器32的阻抗相比大到能够忽视的程度。因此，电容器32的两端处的压降几乎可以视作仅通过电容器32而产生的压降。
[0047]另外，电阻35的电阻值与电容器32和二极管桥34的阻抗相比小到能够忽视的程度。因此，电阻35处的压降与电容器32和二极管桥34处的压降相比小到能够忽视的程度。
[0048]施加到二极管桥34的输入端子的交流电压被二极管桥34整流而转换为直流电压。此外，如上所述，由于电容器12处的压降，经二极管桥34整流所得的直流电压与齐纳二极管36和LED单元38处的压降大致相等。例如，经二极管桥34整流所得的直流电压为将齐纳二极管36中的齐纳电压12V与LED单元38中的正向电压18V相加所得的约30V。这种直流电压被施加到串联连接的齐纳二极管36和LED单元38，由此，电流经由输出端子37a及37b流向LED单元38，从而LED单元38点亮。
[0049]根据如上的本实施方式中的点亮电路30，与LED单元38串联地连接有齐纳二极管36。因此，使通过二极管桥34得到的直流电压在齐纳二极管36处产生固定的压降，电压下降后的直流电压被施加到LED单元38。由此，与不具备这种齐纳二极管36的以往的点亮电路相比，根据本实施方式，电容器32处的压降可以小与齐纳二极管36处的压降相当的量。即，与以往相比，电容器32可以具有小容量和小的耐电压。因此，电容器32与以往相比尺寸小且价格低，进而能够减小点亮电路的尺寸，且使得点亮电路的成本下降。
[0050]此外，在本实施方式中的点亮电路30中，追加了以往的点亮电路所不需要的齐纳二极管36。但是，齐纳二极管36的部件尺寸和成本小于电容器32的容量和尺寸的削减量。因此,对于点亮电路30的整体来说，与以往的点亮电路相比,根据本实施方式中的点亮电路30，实现了电路规模的缩小化和成本下降。
[0051]图2的(a)是本实施方式中的点亮电路30的主要位置处的电压的相量图(Phasordiagram)。图2的(b)是不具备齐纳二极管36的以往的点亮电路的主要位置处的电压的相量图。在图2中，Vin是从交流电源20供给的电压(输入电压)。Vmp是电容器32的两端处的电压(压降)。'ED是LED单元38的两端处的电压(正向电压)。Vzmw是齐纳二极管36的两端处的电压(齐纳电压)。
[0052]如图2的(a)所示，在本实施方式中的点亮电路30中，Vin被分离成将Vmi与Vzene,相加所得的分量以及与其相位相差90度的Vcap的分量。如图2的(b)所示，在不具备齐纳二极管36的以往的点亮电路中，Vin被分离成Vm的分量和Vmp的分量。根据图2的(a)中的Vmp的大小小于图2的(b)中的Vcap的大小可知，与以往的点亮电路相比，根据本实施方式中的点亮电路30，电容器32处的压降可以小。因此，根据本实施方式的点亮电路30，电容器32可以具有与以往相比小的容量和小的耐电压。其结果，点亮电路30的电路规模变小，且以价格低的方式实现。
[0053]此外，采用的齐纳二极管36所具有的齐纳电压越大，电容器32处的压降可以越小。然而，齐纳二极管36的齐纳电压越大，齐纳二极管36中的电力消耗越增大。因此，关于齐纳二极管36的齐纳电压，需要从电容器32的容量和耐电压的观点以及齐纳二极管36中的电力消耗的观点出发来决定为最佳的值。在本实施方式中，在来自交流电源20的交流电压为AC230V、LED单元38的两端处的电压为18V的情况下，能够使电容器32处的压降收敛为作为标准耐电压的630V以下的齐纳电压为12V以上且18V以下。在此，作为最优选的方式，采用了具有最小的齐纳电压、即12V的齐纳电压的齐纳二极管36。当然，最佳的齐纳电压与串联连接的LED芯片的数量相应地适当变化，还根据输入电压而变化。
[0054]图3是用于说明与对尖峰电流(spike current)的耐性有关的实验结果的图。图3的(a)是比较用的点亮电路的电路图。在该比较用的点亮电路中，连接有电阻16以代替本实施方式中的点亮电路30的齐纳二极管36。在该实验中，对使用齐纳二极管36作为针对从二极管桥34输出的直流电压的电压分压器的点亮电路与使用电阻16作为针对从二极管桥34输出的直流电压的电压分压器的点亮电路，比较了动作。具体地说，从交流电源20供给两种商用交流电压(AC150V、AC230V)，观察各点亮电路的动作。
[0055]图3的(b)是表示实验结果的图。在此，图3的(b)所示的表中的“输入电压(InputVoltage) ”是从交流电源20供给的交流电压。另外，“电压分压器(Voltage divider)”一栏的“齐纳(Zener) ”与本实施方式中的点亮电路30对应，“电阻(Resister) ”与比较用的点亮电路对应。根据该实验，在将输入电压设定为AC150V的情况下，本实施方式中的点亮电路30和比较用的点亮电路都正常地动作。但是，在将输入电压设定为AC230V的情况下，本实施方式中的点亮电路30正常地动作，但是在比较用的点亮电路中，LED单元38发生了破损。
[0056]图3的(b)所不的波形表不输入电压为AC150V时的本实施方式的点亮电路30和比较用的点亮电路的LED单元38中流动的尖峰电流的波形。“齐纳/AC150V(Zener/AC150V) ”表示本实施方式中的点亮电路30中的尖峰电流的波形，“电阻/AC 150V (Re s istor/AC 150V) ”表示比较用的点亮电路中的尖峰电流的波形。根据这些波形可知，在本实施方式中的点亮电路30中，尖峰电流产生的时间相比之下更短。另一方面，在比较用的点亮电路中，尖峰电流产生的时间相比之下更长。认为是由于该差异而在供给AC230V的输入电压的情况下在比较用的点亮电路中LED单元38发生了破损。
[0057]这样，根据本实施方式中的点亮电路30，不仅以电路规模小且价格低的方式实现，而且与由电阻构成电压分压器的点亮电路相比，对尖峰电流的耐性高，能够持续稳定的动作。
[0058]此外，即使在如图3的(a)所示的比较用的点亮电路那样不使用齐纳二极管而使用电阻16的情况下，如果是AC150V的输入电压，则LED单元38不会破损。据此，可以说，在输入电压为AC150V以下、例如ACllOV以上且127V以下或者AC100V以上且IlOV以下的情况下，能够缩小电路规模且价格低地构成点亮电路。
[0059]此外，本发明所涉及的点亮电路并不限定于上述实施方式。例如，也可以是图4所不的点売电路。图4是上述实施方式的变形例中的点売电路30a的电路图。该点売电路30a具备并联连接的三个LED单元38a?38c以代替上述实施方式的点亮电路30中的LED单元38，并且还具有与齐纳二极管36串联连接的电阻39。
[0060]根据本变形例中的点亮电路30a，从二极管桥34输出的直流电压不仅在齐纳二极管36处产生压降，在电阻39处也产生压降。因此，与上述实施方式中的点亮电路30相比，根据本变形例中的点亮电路30a，电容器32处的压降可以更小。即，与上述实施方式中的点亮电路30相比，根据本变形例中的点亮电路30a，电容器32的容量和耐电压可以更小。其结果，本变形例中的点亮电路30a能够以更小的电路规模且更低的价格来实现。
[0061]另外，根据本变形例中的点亮电路30a，驱动三个LED单元38a?38c，因此与上述实施方式中的点亮电路30相比，能够驱动具有更大发光量的LED单元。
[0062]此外，在本变形例中，在电阻39处会消耗电力，因此需要考虑电力消耗增大这个缺点以及电容器32的容量和耐电压减少这个优点之间的平衡来决定电阻39的电阻值。
[0063]接着，说明具备上述点亮电路的本发明所涉及的照明用光源的实施方式。
[0064]图5是本发明的实施方式中的灯泡形灯40的截面图。该灯泡形灯40是具备固体发光元件(在此为LED单元)以及上述的点亮电路的照明用光源的一例。更详细地说，该灯泡形灯40具备透光性的灯罩41、作为光源的LED单元42、从灯外部接受电力的灯口 43、支柱44、支承板45、树脂壳体46、引线47以及点亮电路48。
[0065]灯罩41是收纳LED单元42并且使来自LED单元42的光透射到灯外部的透光性罩。入射到灯罩41的内面的LED单元42的光透过灯罩41而被取出到灯罩41的外部。
[0066]LED单元42是上述的LED单元38或并联连接的LED单元38a?38c，通过经由引线47向LED芯片供给电流而发光。该LED单元42通过支柱44被保持于灯罩41内。通过将LED单元42配置于灯罩41的中心位置，灯泡形灯40的配光特性成为与以往的使用灯丝线圈(filament coil)的一般的白炽灯泡近似的配光特性。
[0067]更详细地说，LED单元42包括具有透光性的基板、配置于基板的主面的多个LED芯片以及将该多个LED芯片密封的密封构件，该密封构件包括波长变换件。作为LED芯片，例如采用发出蓝色光的蓝色LED芯片。波长变换件是对LED芯片所发出的光的波长进行变换的构件，例如是含有荧光体粒子的含荧光体的树脂。作为荧光体粒子，例如采用YAG(钇铝石榴石)系的黄色荧光体粒子。该黄色荧光体粒子当通过来自LED芯片的蓝色光被激励时放出黄色光。其结果，放出通过该黄色光和来自LED芯片的蓝色光而得到的白色光。
[0068]灯口 43是从灯泡形灯40的外部接受用于使LED单元42发光的电力的受电部。灯口 43通过两个触点接受AC230V等交流电压，由灯口 43接受的电力经由引线被输入到点亮电路48。
[0069]支柱44是被设置成从灯罩41的开口部附近向灯罩41的内方延伸的金属制的杆(金属支柱)。支柱44作为在灯罩41内支承LED单元42的支承构件而发挥功能，并且还作为用于使LED单元42中产生的热散出到灯口 43侧的散热构件而发挥功能。
[0070]支承板45是支承支柱44的构件，被固定于树脂壳体46。该支承板45被配置成堵塞灯罩41的开口部。另外，该支承板45与支柱44同样地，由铝等热导率高的金属材料构成。
[0071]树脂壳体46是用于使支柱44与灯口 43之间电绝缘、并且收纳点亮电路48的绝缘壳体(电路保持件)。
[0072]两条引线47是用于将用于使LED单元42点亮的电力从点亮电路48供给到LED单元42的引线对。
[0073]点亮电路48是上述实施方式所涉及的点亮电路30或上述变形例所涉及的点亮电路 30a。
[0074]如上那样构成的本实施方式中的灯泡形灯40通过其灯口 43被螺纹旋入供给有交流电力的点亮器具的插座而被使用。该灯泡形灯40所具备的点亮电路48如上所述那样具有与以往相比容量和耐电压小的电容器32，因此电路规模小且价格低。因此，该灯泡形灯40也能够以尺寸小且价格低的方式实现。
[0075]此外，具备本发明所涉及的点亮电路的照明用光源不仅能够作为如上所述的灯来实现，还能够作为各种电子设备的照明装置来实现。
[0076]图6是说明将本发明所涉及的照明用光源应用于冰箱的箱内照明装置的例子的图。图6的(a)是打开具备本发明所涉及的照明用光源的冰箱的门的状态的冰箱的主视图，图6的(b)是图6的(a)的A-A线截面图。
[0077]如图6的(a)所示，冰箱主体50被划分为多个分区而形成储藏室。冷藏室51配置于冰箱主体50的最上部，在其正下方横排配置有制冰室52和第一冷冻室53，接着配置蔬菜室55,第二冷冻室54配置于最下层。
[0078]如图6的(b)所示，冷藏室51在前表面具有门58。冷藏室51中设置有多个收纳架57，该收纳架57用于将保存物不摞在一起地整理并保存。冷藏室51的最下层设置有特定低温室56。
[0079]箱内照明装置是具备固体发光元件(在此为LED单元)以及上述的点亮电路的照明用光源的一例，在此，如图6的(a)和(b)所示，由两个LED单元60a及60b以及控制电路59构成。两个LED单元60a及60b相当于上述的LED单元38或38a?38c。以如下方式配置这两个LED单元60a及60b:从门58的打开侧前面看冷藏室51的箱内的深度方向，在比收纳架57的前端靠面前的位置处的左侧壁面和右侧壁面上，分别纵向排列多个LED芯片。控制电路59相当于对上述的点亮电路30或30a附加探测门58的开闭动作来控制向LED单元60a及60b的通电的电路所得的电路，设置于冰箱主体50的背面。
[0080]根据如上那样构成的箱内照明装置，控制电路59所具备的点亮电路具备与以往相比容量和耐电压小的电容器32，因此电路规模小且价格低。因此，实现了小型且价格低的箱内照明装置。
[0081]以上，基于实施方式及其变形例说明了本发明所涉及的点亮电路和照明用光源，但是本发明并不限定于这些实施方式和变形例。只要不脱离本发明的宗旨，那么将本领域技术人员所想到的各种变形施加到本实施方式和变形例所得的方式、或者通过将不同实施方式和变形例中的结构要素组合而构建的方式也包括在本发明的一个或多个方式的范围内。
[0082]例如，由上述实施方式中的点亮电路30驱动的LED单元38由将多个LED芯片串联连接所得的一列LED芯片构成，但是也可以由并联连接的多列LED芯片构成。并且，串联连接的LED芯片也可以是一个。
[0083]另外，在上述变形例中的点亮电路30a中，按电阻39、齐纳二极管36以及LED单元38a?38c的顺序进行了串联连接，但是这三个部件的连接顺序并不限于这个顺序，以什么样的顺序连接都可以。
[0084]另外，在上述实施方式中，作为固体发光元件，采用了 LED，但是也可以采用半导体激光器、有机EL (Electro Luminescence:电致发光)或无机EL等固体发光元件。
[0085]另外，在上述各种电子设备的照明装置中，说明了应用于冰箱的箱内照明装置的例子，但是作为各种电子设备的照明装置，并不限于此，还能够作为微波炉等其它所有种类的电子设备的照明装置来应用。
【权利要求】
1.一种点亮电路，用于连接于交流电源，点亮固体发光元件，该点亮电路具备: 串联连接的电容器和整流元件，该电容器和整流元件从上述交流电源接受交流电力的供给；以及 恒压二极管，其与上述固体发光元件串联连接，该恒压二极管以使来自上述整流元件的直流电压被施加到串联连接的该恒压二极管和上述固体发光元件的方式与上述整流元件连接。
2.根据权利要求1所述的点亮电路，其特征在于， 上述整流元件具有两个输出端子， 上述两个输出端子之间仅连接有上述恒压二极管和上述固体发光元件。
3.根据权利要求1所述的点亮电路，其特征在于， 还包括与上述恒压二极管和上述固体发光元件串联连接的电阻。
4.根据权利要求1所述的点亮电路，其特征在于， 还具备与上述电容器并联连接的电阻。
5.根据权利要求1所述的点亮电路，其特征在于， 还具备与上述电容器和上述整流元件串联连接的电阻。
6.根据权利要求1所述的点亮电路，其特征在于， 上述固体发光元件是LED。
7.一种照明用光源，具备: 固体发光元件；以及 根据权利要求1所述的点亮电路，其用于连接于交流电源，点亮上述固体发光元件。
【文档编号】H05B37/02GK104010409SQ201410058075
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年2月20日 优先权日:2013年2月25日
【发明者】莫·阿古斯·西巴里特·罗马诺 申请人:松下电器产业株式会社