專利名稱：用于半導(dǎo)體發(fā)光元件的點(diǎn)亮設(shè)備和包括其的照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于諸如發(fā)光二極管(LED)的半導(dǎo)體發(fā)光元件的點(diǎn)亮設(shè)備和包括該點(diǎn)亮設(shè)備的照明裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，日本專利申請公開NO. 2006-202494(下文中為JP2006-202494)(參見圖21，第0108段和0111段)公開了 LED顏色調(diào)節(jié)/調(diào)光的點(diǎn)亮設(shè)備，該點(diǎn)亮設(shè)備能夠通過組合具有補(bǔ)色的兩種類型的LED，例如藍(lán)綠LED和褐色LED來改變白光的色溫和亮度；并且采用獨(dú)立的工作循環(huán)控制來操作第一點(diǎn)亮電路和第二點(diǎn)亮電路，該第一點(diǎn)亮電路允許預(yù)定電流在第一發(fā)光顏色的LED串聯(lián)電路中流動，該第二點(diǎn)亮電路允許預(yù)定電流在第二發(fā)光顏色的LED串聯(lián)電路中流動。日本專利申請公開NO. 2002-203988(下文中為JP2002-203988)(參見圖I至圖4)公開了半導(dǎo)體發(fā)光元件的點(diǎn)亮設(shè)備，其能夠通過間歇地執(zhí)行用于驅(qū)動LED串聯(lián)電路的開關(guān)電源電路的振蕩操作，來控制在LED串聯(lián)電路中流動的平均電流。日本專利申請公開NO. 2000-173304(參見圖11和圖12，第0086段)公開了一種配置，其中由與(AND)電路執(zhí)行高頻方波信號和低頻方波信號的邏輯積，并且將與電路的輸出信號提供給控制流動于LED串聯(lián)電路中的電流的開關(guān)元件的控制電極。這樣的配置涉及具有調(diào)光功能和閃爍功能，但不具有顏色調(diào)節(jié)功能的LED標(biāo)志燈。在JP2006-202494中，允許預(yù)定電流在第一發(fā)光顏色的LED串聯(lián)電路中流動的第一點(diǎn)亮電路和允許預(yù)定電流在第二發(fā)光顏色的LED串聯(lián)電路中流動的第二點(diǎn)亮電路配置為使用雙極晶體管的恒流電路，對于恒流控制而言這樣的電路損耗高并且效率低。在使用如JP2002-203988中公開的開關(guān)電源電路的情況下，能夠提高效率。然而并沒有考慮到控制兩種類型的LED串聯(lián)電路。JP2002-203988中的開關(guān)電源電路包括高頻振蕩電路、峰值電流控制電路以及振蕩控制電路；該聞頻振蕩電路控制開關(guān)兀!件在預(yù)定頻率下導(dǎo)通；該峰值電流控制電路在開關(guān)元件中流動的電流達(dá)到預(yù)定值時，控制開關(guān)元件截止；該振蕩控制電路在LED串聯(lián)電路中流動的平均電流高于調(diào)光目標(biāo)值時，間歇地停止高頻振蕩電路的振蕩。因此，該配置是復(fù)雜的，并且因?yàn)殚g歇地停止高頻振蕩電路的振蕩，一個高頻振蕩電路通常無法用于控制兩種類型的LED串聯(lián)電路。因此，在直接應(yīng)用JP2002-203988的技術(shù)去控制例如在JP2002-203988中所公開的具有不同發(fā)光顏色的兩種類型的LED串聯(lián)電路的情況下，該配置是復(fù)雜的，這會導(dǎo)致成本的增加。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上內(nèi)容，本發(fā)明提供能夠以簡單配置控制色溫的半導(dǎo)體發(fā)光元件的點(diǎn)亮設(shè)備，其中通過使用普通的高頻振蕩電路能夠控制用于驅(qū)動具有不同發(fā)光顏色的兩種類型的半導(dǎo)體發(fā)光元件的兩種類型的開關(guān)電源電路。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種點(diǎn)亮設(shè)備，包括第一開關(guān)電源電路和第二開關(guān)電源電路，所述第一開關(guān)電源電路和第二開關(guān)電源電路并聯(lián)連接到輸入DC電源，以分別驅(qū)動具有不同色溫的第一半導(dǎo)體發(fā)光元件和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件；高頻振蕩電路，所述高頻振蕩電路產(chǎn)生用作所述第一開關(guān)電源電路和所述第二開關(guān)電源電路中的每一個的導(dǎo)通/截止切換信號的高頻方波信號；連接到所述第一開關(guān)電源電路的第一門電路，所述第一門電路具有被輸入所述高頻方波信號的第一輸入端，以及被輸入第一低頻方波信號的第二輸入端；以及連接到所述第二開關(guān)電源電路的第二門電路，所述第二門電路具有被輸入所述高頻方波信號的第一輸入端，以及被輸入第二低頻方波信號的第二輸入端。并且，所述第一低頻方波信號和所述第二低頻方波信號中的每一個具有的頻率低于所述高頻方波信號的頻率；并且所述第一低頻方波信號和所述第二低頻方波信號確定是否將所述高頻方波信號分別提供給所述第一開關(guān)電源電路和所述第二開關(guān)電源電路。而且，從所述高頻振蕩電路產(chǎn)生的所述高頻方波信號可以包括具有不同導(dǎo)通/截止工作時間(duty)的第一和第二高頻方波信號；所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件的負(fù)載電壓可以大于所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的負(fù)載電壓；并且所述第二開關(guān)電源電路的導(dǎo)通脈沖寬度可以大于所述第一開關(guān)電源電路的導(dǎo)通脈沖寬度。而且，上述點(diǎn)亮設(shè)備還可以包括在一個芯片中嵌入四個或六個邏輯電路的集成電路，其中兩個邏輯電路用作第一和第二門電路，并且其它的邏輯電路用于產(chǎn)生高頻和低頻方波信號。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種照明裝置，包括上述點(diǎn)亮設(shè)備，以及由所述點(diǎn)亮設(shè)備驅(qū)動的第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件。根據(jù)本發(fā)明，經(jīng)由第一和第二門電路通過普通的高頻振蕩電路提供用作第一和第二開關(guān)電源電路的導(dǎo)通/截止切換信號的高頻方波信號，所述第一和第二開關(guān)電源電路用于分別驅(qū)動具有不同色溫的所述第一和第二半導(dǎo)體發(fā)光元件。因此，能夠通過控制施加至所述第一和第二門電路的低頻方波信號的工作時間，以簡單配置控制色溫。


根據(jù)結(jié)合附圖給出的以下實(shí)施例的描述，本發(fā)明的目的和特征將變得明顯，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電路圖；圖2是示出本發(fā)明第二實(shí)施例的主要部分的配置的電路圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電路圖；圖4是示出本發(fā)明第四實(shí)施例的主要部分的配置的電路圖；圖5是示出本發(fā)明第五實(shí)施例的主要部分的配置的電路圖；以及圖6示意性示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的照明裝置的配置的截面圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參照在此作為組成部分的附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。 (第一實(shí)施例)圖I是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的LED顏色調(diào)節(jié)/調(diào)光點(diǎn)亮設(shè)備的電路圖。第一降壓斬波電路10和第二降壓斬波電路20并聯(lián)連接到用作輸入DC電源的平滑電容器Cl，該第一降壓斬波電路10包括開關(guān)元件Q1、電感器LI以及反激二極管Dl ;該第二降壓斬波電路20包括開關(guān)元件Q2、電感器L2以及反激二極管D2。下文中，將描述第一降壓斬波電路10的配置。第二降壓斬波電路20也具有與第一降壓斬波電路10相同的配置。第一降壓斬波電路10的開關(guān)元件Ql包括例如M0SFET，該MOSFET的源極連接到平滑電容器Cl的陰極，其漏極連接到二極管Dl的陽極和電感器LI的一個端子。平滑電容器Cl的陽極連接到二極管Dl的陰極，并且還連接到輸出端子al。電感器LI的另一個端子連接到輸出端子bl。用于平滑輸出電壓的平滑電容器(未圖示)可以連接在輸出端子al和輸出端子bl之間。 包括發(fā)光二極管(LED)的串聯(lián)電路的第一半導(dǎo)體發(fā)光元件I連接在負(fù)載端子Cl和負(fù)載端子dl之間。盡管第一半導(dǎo)體發(fā)光元件I包括串聯(lián)連接的LED，它也可以包括并聯(lián)以及串聯(lián)連接的LED。在輸出端子al和負(fù)載端子Cl之間以及在輸出端子bl和負(fù)載端子dl之間的每個連接是通過連接電源單元5和LED模塊4的引線8構(gòu)成，這將在以后進(jìn)行描述，并如圖6所示。將描述第一降壓斬波電路10的操作。在開關(guān)元件Ql導(dǎo)通時，電流流動的路徑包括平滑電容器Cl的陽極一半導(dǎo)體發(fā)光元件I —電感器LI —開關(guān)元件Ql —平滑電容器Cl的陰極，以使得在電感LI中累積能量。在開關(guān)元件Ql截止時，電感LI中所累積的能量產(chǎn)生通過以下路徑流動的反激電流，該路徑包括電感器LI—反激二極管Dl —半導(dǎo)體發(fā)光元件I —電感器LI，以使得電感器LI中所累積的能量被釋放。第二降壓斬波電路20也執(zhí)行與第一降壓斬波電路10相同的操作。連接到第一降壓斬波電路10的輸出端的第一半導(dǎo)體發(fā)光元件I具有冷色(例如，藍(lán)色或綠色)的發(fā)光顏色。而且，連接到第二降壓斬波電路20的輸出端的第二半導(dǎo)體發(fā)光元件2具有暖色(例如，褐色)的發(fā)光顏色。對于半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2中的每一個并不需要是具有單一顏色的LED串聯(lián)電路。半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2可以配置為通過將具有不同發(fā)光顏色的LED進(jìn)行適當(dāng)組合，以使得半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2的整體的混合顏色分別是冷白色(高色溫)和暖白色(低色溫)。接下來，將描述用于控制第一和第二降壓斬波電路10和20的開關(guān)元件Ql和Q2的控制電路。將與電路Al和A2的輸出信號分別輸入到開關(guān)元件Ql和Q2的控制電極。將高頻方波信號HF輸入到與電路Al和A2中的每一個的一個輸入端。將低頻方波信號PWMl輸入到與電路Al的另一個輸入端,并且將低頻方波信號PWM2輸入到與電路A2的另一個輸入端。從諸如非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的高頻振蕩電路(未圖示)輸出高頻方波信號HF，以在從IOkHz到幾十kHz范圍內(nèi)的頻率重復(fù)高電平和低電平。從用于顏色調(diào)節(jié)和調(diào)光的例如微型計(jì)算機(jī)的輸出端口輸出低頻方波信號PWMl和PWM2作為高電平或低電平的二值信號，以在從例如IOOHz到幾千Hz的范圍內(nèi)的頻率重復(fù)高電平和低電平，在該頻率下的開關(guān)導(dǎo)通和截止是人眼無法察覺的。如果輸入到與電路Al的低頻方波信號PWMl是高電平，開關(guān)元件Ql由高頻方波信號HF以高頻導(dǎo)通和截止。如果低頻方波信號PWMl是低電平，開關(guān)元件Ql截止。以相同的方式，如果輸入到與電路A2的低頻方波信號PWM2是高電平，開關(guān)元件Q2由高頻方波信號HF以高頻導(dǎo)通和截止。如果低頻方波信號PWM2是低電平，開關(guān)元件Q2截止。因此，由于降壓斬波電路10和20根據(jù)低頻方波信號PWMl和PWM2的工作時間而間歇操作，在半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2中的每一個中流動的平均電流被單獨(dú)控制，以調(diào)節(jié)每一個發(fā)光顏色的亮度，從而調(diào)節(jié)混合的發(fā)光顏色。而且，通過在保持低頻方波信號PWMl和PWM2的恒定占空比(duty ratio)的同時，同時地增加或減小低頻方波信號PWMl和PWM2的工作時間，每個發(fā)光元件的亮度可以增加或減小，同時保持恒定發(fā)光顏色。而且，采用由例如通過整流器(未圖示)對商用AC電源的AC電壓進(jìn)行全波整流而獲得的DC電壓對用作輸入DC電源的平滑電容器Cl充電?？梢酝ㄟ^將平滑電容器Cl與用于調(diào)整電壓的降壓電阻器和齊納二極管的串聯(lián)電路并聯(lián)連接，來產(chǎn)生包括與電路Al和A2等的控制電路的控制電源電壓Vcc。相同的技術(shù)可以應(yīng)用于其他實(shí)施例。
(第二實(shí)施例)圖2是示出本發(fā)明第二實(shí)施例的主要部分的配置的電路圖。主電路的配置可以與圖I中所示的相同。在該實(shí)施例中，將替代圖I中所示的與電路Al和A2的用作門電路的或非(NOR)電路Gl和G2的輸出信號分別輸入到開關(guān)元件Ql和Q2的控制電極。將高頻方波信號HF輸入到或非電路Gl和G2中的每一個的一個輸入端。將低頻方波信號PWMl輸入到或非電路Gl的另一個輸入端，并將低頻方波信號PWM2輸入到或非電路G2的另一個輸入端。在圖2中由虛線圍繞的電路是產(chǎn)生高頻方波信號HF的高頻振蕩電路0SC。高頻振蕩電路OSC配置為將電阻器Rl和R2以及電容器C2外部連接到彼此級聯(lián)的或非電路G3和G4。或非電路G3的一個輸入端是振蕩停止或振蕩開始的控制輸入端?；蚍请娐稧3的另一個輸入端通過電阻器Rl連接到電阻器R2和電容器C2中的每一個的一個端子。電容器C2的另一個端子連接到或非電路G4的輸出端。電阻器R2的另一個端子連接到或非電路G3的輸出端和或非電路G4的一個輸入端。或非電路G4的另一個輸入端固定于低電平。在或非電路G3的一個輸入端是高電平輸入時，高頻振蕩電路OSC處于振蕩停止?fàn)顟B(tài)。例如，在異常檢測電路(未圖示)檢測出異常時，或非電路G3的一個輸入端設(shè)置成高電平，以使得或非電路G3的輸出端一直為低電平輸出端。因此，或非電路G4的輸出端一直為高電平輸出端。因此，因?yàn)榛蚍请娐稧l和G2的輸出端一直為低電平輸出端，開關(guān)元件Ql和Q2保持截止?fàn)顟B(tài)。在高頻振蕩電路OSC處于振蕩停止?fàn)顟B(tài)時，或非電路G4的輸出端是高電平輸出端，并且或非電路G3的輸出端是低電平輸出端，使得電容器C2與電阻器R2之間的連接節(jié)點(diǎn)處的電位成為低電平電位。隨后，在或非電路G3的一個輸入端設(shè)置成低電平時，高頻振蕩電路OSC振蕩以產(chǎn)生由電容器C2和電阻器R2的時間常數(shù)確定的高頻方波信號HF。因?yàn)橥ㄟ^電阻器Rl連接到電容器C2的或非電路G3的另一個輸入端具有高阻抗，電容器C2的充電和放電通過電阻器R2來執(zhí)行。將描述由于電容器C2的充電和放電而產(chǎn)生的振蕩操作。在或非電路G3的一個輸入端變?yōu)榈碗娖捷斎霑r，或非電路G3的輸出端被反置為高電平，并且或非電路G4的輸出端也被反置為低電平。因此，電容器C2和電阻器R2之間的連接節(jié)點(diǎn)的電位進(jìn)一步減小，并且因此，或非電路G3的輸出端保持高電平。隨后，電流流動的路徑包括或非電路G3的高電平輸出端一電阻器R2—電容器C2 —或非電路G4的低電平輸出端。因此，電容器C2和電阻器R2之間的連接節(jié)點(diǎn)的電位增力口。在通過電阻器Rl檢測的或非電路G3的輸入電壓超過閾值電壓(一般為Vcc/2)時，或非電路G3的輸出端被反置為低電平，并且或非電路G4的輸出端被反置為高電平。因此，電容器C2與電阻器R2之間的連接節(jié)點(diǎn)處的電位進(jìn)一步增加，并且因此，或非電路G3的輸出端保持低電平。隨后，電流流動的路徑包括或非電路G4的高電平輸出端一電容器C2 —電阻器R2 —或非電路G3的低電平輸出端。因此，電容器C2與電阻器R2之間的連接節(jié)點(diǎn)處的電位逐漸減小。在通過電阻器Rl檢測的或非電路G3的輸入電壓變?yōu)樾∮陂撝惦妷?一般為Vcc/2)時，或非電路G3的輸出端被反置為高電平，并且或非電路G4的輸出端被反置為低電平。此后，重復(fù)相同的操作。在第二實(shí)施例中，高頻振蕩電路OSC的振蕩頻率由電容器C2和電阻器R2的充電和放電時間常數(shù)來確定。所振蕩的高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間變?yōu)榇笾?0%。在圖I所示的主電路中，在電源電壓(平滑電容器Cl兩端的電壓)與負(fù)載電壓(半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2兩端的電壓)的比率是2 I的情況下，在開關(guān)元件Ql和Q2導(dǎo)通時施加至電感器LI和L2的電壓(=電源電壓-負(fù)載電壓)變?yōu)榈扔谠陂_關(guān)元件Ql和Q2截止時施加至電感器LI和L2的電壓(=負(fù)載電壓)。因此，當(dāng)如圖2中所示的控制電路中高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間是50%時，零交叉切換操作被順利執(zhí)行。在圖I所示的主電路中，在負(fù)載電壓(半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2兩端的電壓)大于電源電壓(平滑電容器Cl兩端的電壓)的1/2的情況下，在開關(guān)元件Ql和Q2導(dǎo)通時施加至電感器LI和L2的電壓(=電源電壓-負(fù)載電壓)變得小于在開關(guān)元件Ql和Q2截止時施加至電感器LI和L2的電壓(=負(fù)載電壓)。因此，流經(jīng)電感器LI和L2的每一個電流的增長率變得低于其相應(yīng)的降低率。因此，當(dāng)如圖2中所示的控制電路中高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間是50%時，將執(zhí)行不連續(xù)模式的切換操作，其中無論任何時候執(zhí)行導(dǎo)通/截止切換，電感器LI和L2的能量被完全釋放。在圖I所示的主電路中，在負(fù)載電壓(半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2兩端的電壓)小于電源電壓(平滑電容器Cl兩端的電壓)的1/2的情況下，在開關(guān)元件Ql和Q2導(dǎo)通時施加至電感器LI和L2的電壓(=電源電壓-負(fù)載電壓)變得大于在開關(guān)元件Ql和Q2截止時施加至電感器LI和L2的電壓(=負(fù)載電壓)。因此，在電感器LI和L2中流動的每一個電流的增長率變得高于其相應(yīng)的降低率。因此，當(dāng)如圖2中所示的控制電路中高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間是50%時，將執(zhí)行連續(xù)模式的切換操作，其中在電感器LI和L2的能量被完全釋放之前開關(guān)元件Ql和Q2被導(dǎo)通。在連續(xù)模式的切換操作中，因?yàn)殡姼衅鞯哪芰康尼尫盼赐瓿桑愿嗄芰客ㄟ^導(dǎo)通下一個周期的開關(guān)元件而累積在電感器中。因此，需要設(shè)置開關(guān)元件的間歇操作的停止時段，以使得電感器不被磁飽和。
鑒于上述內(nèi)容，當(dāng)圖I所示的主電路中負(fù)載電壓(半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2兩端的電壓)等于或大于電源電壓(平滑電容器Cl兩端的電壓)的1/2時，圖2所示的控制電路是特別合適的。如果負(fù)載電壓等于或大于電源電壓的1/2，則在開關(guān)元件Ql和Q2截止時，甚至是在如圖2所示的控制電路中 高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間是50%的情況下，在開關(guān)元件Ql和Q2導(dǎo)通時累積在電感器LI和L2的能量也被快速釋放。因此，在下一個周期的開關(guān)元件Ql和Q2導(dǎo)通時，電感器LI和L2的能量被完全釋放，并且因此，即使在圖2的電路中省略了上述JP2002-203988的峰值電流控制電路，電感器LI和L2也不被磁飽和。因此，能夠極大地簡化控制電路的配置。而且，通過使用在一個芯片中嵌入四個邏輯元件的通用邏輯集成電路(1C)，可以以低成本來實(shí)現(xiàn)第二實(shí)施例的或非電路Gl至G4。相同技術(shù)可以應(yīng)用于第三實(shí)施例。(第三實(shí)施例)圖3是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電路圖。在該實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體發(fā)光元件I的負(fù)載電壓不同于第二半導(dǎo)體發(fā)光元件2的負(fù)載電壓。例如，在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件I的負(fù)載電壓低于電源電壓的1/2并且第二半導(dǎo)體發(fā)光兀件2的負(fù)載電壓高于電源電壓的1/2的情況下，優(yōu)選將驅(qū)動第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的第一降壓斬波電路10的開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通時間設(shè)置為短于其截止時間；并且將驅(qū)動第二半導(dǎo)體發(fā)光元件的第二降壓斬波電路20的開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時間設(shè)置為長于其截止時間。具體來說，在圖3所不的電路中，圖2中所不的聞頻振湯電路OSC中用于設(shè)直振湯頻率的電阻器R2采用并聯(lián)電路來代替，該并聯(lián)電路包括電阻器R3與二極管D3的串聯(lián)電路和電阻器R4與二極管D4的串聯(lián)電路，并且將電容器C2的充電和放電時間常數(shù)設(shè)置為不平衡的。因此，圖3中所示的電路配置為振蕩以產(chǎn)生具有不同導(dǎo)通/截止工作時間的高頻方波信號HFl和HF2，將從或非電路G3輸出的方波信號HFl經(jīng)由或非電路Gl提供給開關(guān)元件Q1，并且將從或非電路G4輸出的方波信號HF2經(jīng)由或非電路G2提供給開關(guān)元件Q2。作為一個示例，在第一半導(dǎo)體發(fā)光元件I的負(fù)載電壓是電源電壓的1/4的情況下，在開關(guān)元件Ql導(dǎo)通時施加到電感器LI上的電壓變?yōu)殡娫措妷旱?/4，并且在開關(guān)元件Ql截止時施加到電感器LI上的電壓變?yōu)殡娫措妷旱?/4。因此，如果開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通時間與截止時間的比率是I : 3，則第一降壓斬波電路10執(zhí)行零交叉切換操作。而且，作為另一個示例，在第二半導(dǎo)體發(fā)光元件2的負(fù)載電壓是電源電壓的3/4的情況下，在開關(guān)元件Q2導(dǎo)通時施加到電感器L2上的電壓變?yōu)殡娫措妷旱?/4，并且在開關(guān)元件Q2截止時施加到電感器L2上的電壓變?yōu)殡娫措妷旱?/4。因此，如果開關(guān)元件Q2的導(dǎo)通時間與截止時間的比率是3 1，則第二降壓斬波電路20執(zhí)行零交叉切換操作。在該情況下，將從高頻振蕩電路OSC輸出的第一方波信號HFl的導(dǎo)通/截止工作時間設(shè)置為3 1，并且將通過反置第一方波信號HFl獲得的第二方波信號HF2的導(dǎo)通/截止工作時間設(shè)置為I : 3。隨后，第一和第二方波信號HFl和HF2經(jīng)由或非電路Gl和G2分別提供給開關(guān)元件Ql和Q2。因此，第一和第二降壓斬波電路10和20兩者執(zhí)行零交叉切換操作。而且，由于半導(dǎo)體發(fā)光兀件I和2的負(fù)載電壓或高頻方波信號HFl和HF2的導(dǎo)通/截止工作時間會發(fā)生變化，因此可能不會執(zhí)行完整的零交叉切換操作。因此，如果將半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2中的每一個的負(fù)載電壓(串聯(lián)連接的LED的數(shù)量)設(shè)置成略微大于零交叉切換操作條件下的電壓，則在開關(guān)元件Ql和Q2截止時電感器LI和L2的能量釋放時間變得略微縮短，并且因此，能夠執(zhí)行接近于零交叉切換操作的不連續(xù)模式的切換操作。第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的不同之處在于盡管停止了高頻振蕩電路OSC的振蕩，但是開關(guān)元件Ql和Q2不能同時截止。然而，通過將低頻方波信號PWMl和PWM2設(shè)置為同時具有高電平，開關(guān)元件Ql和Q2能夠同時截止。而且，第三實(shí)施例具有的附加效果在于因?yàn)殚_關(guān)元件Ql和Q2無法同時導(dǎo)通，所以能夠減少用作輸入DC電源的平滑電容器Cl的紋波。在第四和第五實(shí)施例中能夠獲得相同的效果。(第四實(shí)施例)
圖4示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的控制電路的配置。主電路的配置可以與圖I的相同。在該實(shí)施例中，將反相器電路NI和N2的輸出信號分別輸入到開關(guān)元件Ql和Q2的控制電極。反相器電路NI與包括二極管Dll及D12和電阻器Rll的二極管或(OR)電路一起形成第一或非電路N0R1。反相器電路N2與包括二極管D21及D22和電阻器R12的二極管或電路一起形成第二或非電路N0R2。將從高頻振蕩電路OSC-H輸出的高頻方波信號HF和從低頻振蕩電路OSC-L輸出的低頻方波信號PWMl和PWM2輸入到第一和第二或非電路NORl和N0R2。在該實(shí)施例中，將低頻方波信號PWMl和PWM2的導(dǎo)通/截止工作時間互補(bǔ)地改變。例如，如果方波信號PWMl的高電平時段變長，則減少方波信號PWM2的高電平時段。相反的情況以及低電平時段同樣如此。高頻振蕩電路OSC-H用作改變亮度的調(diào)光控制電路，并且低頻振蕩電路OSC-L用作改變色溫的顏色調(diào)節(jié)控制電路。通過將電阻器Rl和R2、可變電阻器VR1、二極管D3和D4以及電容器C2外部連接到反相器電路N3和N4，來配置高頻振蕩電路0SC-H。通過調(diào)節(jié)可變電阻器VRl的接觸刷(滑動觸頭)的位置，能夠使高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間大于或小于50%。通過將電阻器R5和R6、可變電阻器VR2、二極管D5和D6以及電容器C3外部連接到反相器電路N5和N6，來配置低頻振蕩電路0SC-L。通過調(diào)節(jié)可變電阻器VR2的接觸刷的位置，能夠使低頻方波信號PWMl的導(dǎo)通/截止工作時間大于或小于50%。在該情況下，低頻方波信號PWM2的導(dǎo)通/截止工作時間變?yōu)?00-(低頻方波信號PWMl的導(dǎo)通/截止工作時間)％。例如，如果開關(guān)元件Ql控制在具有冷色發(fā)光顏色的半導(dǎo)體發(fā)光元件I中流動的電流，并且開關(guān)元件Q2控制在具有暖色發(fā)光顏色的半導(dǎo)體發(fā)光元件2中流動的電流，并且平衡在半導(dǎo)體發(fā)光元件I和2中流動的電流，則混合顏色變?yōu)橹行园咨陌l(fā)光顏色。而且，如果在半導(dǎo)體發(fā)光元件I中流動的電流大于在半導(dǎo)體發(fā)光元件2中流動的電流，則顯示出藍(lán)白色的發(fā)光顏色。在相反情況下，顯示出紅白色的發(fā)光顏色。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)在熒光燈領(lǐng)域廣泛的使用的諸如日光色、午光色以及燈泡色的色溫。在該實(shí)施例中，因?yàn)榈皖l方波信號PWMl和PWM2的導(dǎo)通/截止工作時間互補(bǔ)地改變，所以總的亮度不會被低頻振蕩電路OSC-L的導(dǎo)通/截止工作時間改變。因此，通過改變從高頻振蕩電路OSC-H輸出的高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間，來改變開關(guān)元件Ql和Q2的導(dǎo)通脈沖寬度，從而實(shí)現(xiàn)調(diào)光操作。在該實(shí)施例中，可以通過使用在一個芯片中嵌入六個邏輯元件的通用邏輯1C，以低成本實(shí)現(xiàn)反相器電路NI至N6。
(第五實(shí)施例)圖5示出根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的控制電路的配置。主電路可以具有與圖I的主電路相同的配置。在該實(shí)施例中，將施密特反相器電路SI和S2的輸出信號分別輸入到開關(guān)元件Ql和Q2的控制電極。與第四實(shí)施例相比，高頻振蕩電路OSC-H與低頻振蕩電路OSC-L的配置是不同的。因?yàn)樵谠搶?shí)施例中使用的施密特反相器電路在輸入電壓的閾值上具有滯后特性，所以能夠由單個設(shè)備獲得振蕩電路。
將描述低頻振蕩電路OSC-L的配置和操作。將用于設(shè)置振蕩頻率的電阻器R5連接在施密特反相器電路S4的輸入端子與輸出端子之間。將用于設(shè)置振蕩頻率的電容器C3連接在施密特反相器電路S4的輸入端子和電路地之間。將電容器C3和電阻器R5的時間常數(shù)設(shè)置成振蕩該低頻方波信號PWM1。相對于第一方波信號PWMl的導(dǎo)通/截止工作時間，互補(bǔ)地改變通過經(jīng)由施密特反相器電路S5邏輯地反置施密特反相器電路S4的輸出而獲得的第二方波信號PWM2的導(dǎo)通/截止工作時間。由于在電源導(dǎo)通時電容器C3兩端的電壓低，施密特反相器電路S4的輸出端變?yōu)楦唠娖捷敵?。因此，充電電流通過電阻器R5流入電容器C3中，并且電容器C3兩端的電壓逐漸增大。如果電容器C3兩端的電壓變得大于施密特反相器電路S4的上閾值，則將施密特反相器電路S4的輸出反置為低電平。因此，在電容器C3中累積的電荷通過電阻器R5被釋放，并且電容器C3兩端的電壓逐漸減小。如果電容器C3兩端的電壓變得低于施密特反相器電路S4的下閾值，則將施密特反相器電路S4的輸出反置為高電平。此后，重復(fù)相同操作，并且施密特反相器電路S4的輸出端以由電容器C3和電阻器R5的時間常數(shù)確定的振蕩頻率，交替重復(fù)高電平和低電平?！愣?，施密特反相器電路S4的上閾值和下閾值之間的控制電源電壓Vcc存在大約20%的滯后量。因此，如果上閾值是O. 6XVcc，則下閾值變?yōu)镺. 4XVcc,并且導(dǎo)通/截止工作時間變?yōu)榇笾?0%。在將工作時間轉(zhuǎn)換開關(guān)SW設(shè)置在圖5中所示的位置時，執(zhí)行以上操作。然而，如果將工作時間轉(zhuǎn)換開關(guān)SW改變到另一位置，則可能使導(dǎo)通/截止工作時間大于或小于50%。電阻器R8的一個端子連接到電阻器R5和電容器C3之間的連接節(jié)點(diǎn)，并且電阻器R8的另一個端子可以通過工作時間轉(zhuǎn)換開關(guān)SW，連接到控制電源電壓Vcc的電位或電路地的電位。如果將其連接到控制電源電壓Vcc的電位，電容器C3被快速充電但緩慢放電。如果將其連接到電路地的電位，電容器C3將快速放電但緩慢充電。鑒于以上內(nèi)容，由于可以將低頻振蕩電路OSC-L的導(dǎo)通/截止工作時間轉(zhuǎn)換為三個步驟，因此可以實(shí)現(xiàn)在熒光燈領(lǐng)域廣泛使用的諸如日光色、午光色以及燈泡色的色溫。除了電阻器R2和電容器C2的時間常數(shù)設(shè)置為振蕩產(chǎn)生高頻方波信號HF以外，高頻振蕩電路OSC-H的配置和操作類似于低頻振蕩電路OSC-L的配置與操作。而且，該實(shí)施例的不同之處在于用于劃分控制電源電壓Vcc的電位計(jì)由可變電阻器VRl形成，并且劃分點(diǎn)處的電位經(jīng)由電阻器R7連接到電阻器R2和電容器C2之間的連接節(jié)點(diǎn)，以連續(xù)地改變高頻方波信號HF的導(dǎo)通/截止工作時間，從而實(shí)現(xiàn)用于改變亮度而不改變色溫的調(diào)光操作。而且，可變電阻VRl和轉(zhuǎn)換開關(guān)SW可以彼此替換。在該情況下，能夠?qū)崿F(xiàn)逐步調(diào)光和連續(xù)的色溫變化。而且，如果將可變電阻器用于高頻振蕩電路OSC-H和低頻振蕩電路OSC-L兩者，則能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)調(diào)光和連續(xù)的色溫變化。如果將轉(zhuǎn)換開關(guān)用于高頻振蕩電路OSC-H和低頻振蕩電路OSC-L兩者，能夠?qū)崿F(xiàn)逐步調(diào)光和逐步的色溫變化?？梢酝ㄟ^使用在一個芯片中嵌入六個邏輯元件的通用邏輯1C，以低成本實(shí)現(xiàn)該實(shí)施例中使用的施密特反相器電路SI至S5。(第六實(shí)施例)在上述的第一至第五實(shí)施例中，已經(jīng)描述了作為開關(guān)電源電路的示例的降壓斬波電路，但本發(fā)明不限于此。例如，升壓降壓斬波電路、反激DC-DC變換器電路、升壓斬波電路等可以用作開關(guān)電源電路。這些示例的開關(guān)電源電路包括諸如電感器和變壓器的電感元件、用于以高頻開啟/關(guān)閉來自輸入DC電源并在電感元件中流動的電流的開關(guān)元件、以及用于在開關(guān)元件截止時向負(fù)載釋放電感元件的能量的反激二極管。如果滿足特定條件，則不設(shè)置連續(xù)模式。例如，在開關(guān)電源電路是降壓斬波電路的情況下，如果開關(guān)元件的導(dǎo)通時間/截止時間的比率等于或小于負(fù)載電壓/(電源電壓-負(fù)載電壓)的比率，則不設(shè)置連續(xù)模式。而且，在開關(guān)電源電路是升壓降壓斬波電路或反激DC-DC變換器電路的情況下，如果開關(guān)元件的導(dǎo)通時間/截止時間的比率等于或小于負(fù)載電壓/電源電壓的比率，則不設(shè)置連續(xù)模式。而且，在開關(guān)電源電路是升壓斬波電路的情況下，如果開關(guān)元件的導(dǎo)通時間/截止時間的比率等于或小于(負(fù)載電壓-電源電壓)/電源電壓的比率，則不設(shè)置連續(xù)模式。因此，如果負(fù)載電壓大或?qū)〞r間短，以滿足這些條件，則即使在使用任何類型的開關(guān)電源電路時，電感器也不被磁飽和，并且也不需要提供JP2002-203988中描述的峰值電流控制電路。提供JP2002-203988的峰值電流控制電路是為了防止電感器的磁飽和，并且還改善在開關(guān)電源電路的間歇操作中的恒流特性。然而，在半導(dǎo)體發(fā)光元件是串聯(lián)電路的LED的情況下，負(fù)載電壓大致是恒定的。因此，假設(shè)電源電壓是恒定的，并且確定了開關(guān)元件的導(dǎo)通時段，則在開關(guān)元件導(dǎo)通時流經(jīng)電感器的電流的峰值被唯一確定。而且，如果確定了流經(jīng)電感器的電流的峰值，則負(fù)載電壓大致是恒定的。因此，在開關(guān)元件截止時完成電感器的能量釋放所需的時間也被唯一確定。因此，如果設(shè)置開關(guān)元件的導(dǎo)通時間以調(diào)整流經(jīng)電感器的電流的峰值，并且將開關(guān)元件的截止時間設(shè)置為等于或長于基于負(fù)載電壓確定的電感器釋放能量所需的時間，則能夠通過使用普通的高頻振蕩電路來獨(dú)立地控制多個類型的開關(guān)電源電路。(第七實(shí)施例)圖6是示出包括根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的LED點(diǎn)亮設(shè)備的電源集成LED照明裝置的截面圖。LED照明裝置的外殼3埋入天花板9中。LED模塊4和電源單元5嵌入外殼3中。外殼3由具有開放底部并由金屬制成的柱狀體形成。采用光擴(kuò)散板6覆蓋該開放底部。LED
模塊4設(shè)置為面對光擴(kuò)散板6。附圖標(biāo)記40表示安裝有LED模塊4的LED IaUb.....2a、
2b、...的LED安裝基板。LED la、lb、...例如是冷色的LED，并且LED la、lb、...的串聯(lián)電路與圖I或圖3的半導(dǎo)體發(fā)光元件I相對應(yīng)。LED 2a、2b、...例如是暖色的LED，并且LED 2a、2b、...的串聯(lián)電路與圖I或圖3的半導(dǎo)體發(fā)光元件2相對應(yīng)。而且，優(yōu)選通過在具有圓板形的LED安裝基板40上沿圓周方向交替設(shè)置冷色LED和暖色LED，來促進(jìn)發(fā)光顏色的混合。附圖標(biāo)記50表示安裝有電源單元5的電氣部件的電源電路基板。將LED模塊4
安裝為與外殼3中的熱輻射板7接觸，以釋放由LED IaUb.....2a、2b、...產(chǎn)生的熱進(jìn)入
外殼3中。而且，將LED模塊4和電源單元5通過設(shè)置在熱輻射板7中的孔連接到引線8。熱輻射板7是諸如鋁板和銅板的金屬板，并且不僅提供了熱輻射效應(yīng)，而且還提供了屏蔽效應(yīng)。將熱輻射板7電連接到外殼3，以接地。然而，熱輻射板7包括與引線8電絕緣的非充電部分。在上述實(shí)施例中，將發(fā)光二極管描述為半導(dǎo)體發(fā)光元件，但本發(fā)明不限于此。例如，有機(jī)電致發(fā)光(EL)設(shè)備、半導(dǎo)體激光設(shè)備等均可以用作半導(dǎo)體發(fā)光元件。 盡管相對于這些實(shí)施例已經(jīng)描述和示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解在未偏離如以下權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下可以做出各種變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種點(diǎn)売設(shè)備，包括 第一開關(guān)電源電路和第二開關(guān)電源電路，所述第一開關(guān)電源電路和第二開關(guān)電源電路并聯(lián)連接到輸入DC電源，以分別驅(qū)動具有不同色溫的第一半導(dǎo)體發(fā)光元件和第二半導(dǎo)體發(fā)光兀件； 高頻振蕩電路，所述高頻振蕩電路產(chǎn)生用作所述第一開關(guān)電源電路和所述第二開關(guān)電源電路中的每一個的導(dǎo)通/截止切換信號的高頻方波信號； 連接到所述第一開關(guān)電源電路的第一門電路，所述第一門電路具有被輸入所述高頻方波信號的第一輸入端，以及被輸入第一低頻方波信號的第二輸入端；以及 連接到所述第二開關(guān)電源電路的第二門電路，所述第二門電路具有被輸入所述高頻方波信號的第一輸入端，以及被輸入第二低頻方波信號的第二輸入端； 其中所述第一低頻方波信號和所述第二低頻方波信號中的每一個具有的頻率低于所述高頻方波信號的頻率；并且 其中所述第一低頻方波信號和所述第二低頻方波信號確定是否將所述高頻方波信號分別提供給所述第一開關(guān)電源電路和所述第二開關(guān)電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的點(diǎn)亮設(shè)備，其中從所述高頻振蕩電路產(chǎn)生的所述高頻方波信號包括具有不同導(dǎo)通/截止工作時間的第一高頻方波信號和第二高頻方波信號，并且所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件的負(fù)載電壓大于所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件的負(fù)載電壓，并且 其中所述第二開關(guān)電源電路的導(dǎo)通脈沖寬度大于所述第一開關(guān)電源電路的導(dǎo)通脈沖覽度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的點(diǎn)亮設(shè)備，還包括在一個芯片中嵌入四個或六個邏輯電路的集成電路，其中兩個所述邏輯電路用作所述第一門電路和所述第二門電路，并且其它的邏輯電路用于產(chǎn)生所述高頻方波信號和所述低頻方波信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的點(diǎn)亮設(shè)備，還包括在一個芯片中嵌入四個或六個邏輯電路的集成電路，其中兩個所述邏輯電路用作所述第一門電路和所述第二門電路，并且其它的邏輯電路用于產(chǎn)生所述高頻方波信號和所述低頻方波信號。
5.一種照明裝置，包括 根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項(xiàng)所述的點(diǎn)亮設(shè)備；以及 由所述點(diǎn)亮設(shè)備驅(qū)動的所述第一半導(dǎo)體發(fā)光元件和所述第二半導(dǎo)體發(fā)光元件。
全文摘要
一種點(diǎn)亮設(shè)備，包括第一和第二門電路，所述第一門電路具有被輸入從高頻振蕩電路產(chǎn)生的高頻方波信號的第一輸入端，以及被輸入第一低頻方波信號的第二輸入端；并且所述第二門電路具有被輸入所述高頻方波信號的第一輸入端，以及被輸入第二低頻方波信號的第二輸入端。第一低頻方波信號和第二低頻方波信號中的每一個具有的頻率低于高頻方波信號的頻率，并且第一低頻方波信號和第二低頻方波信號確定是否將所述高頻方波信號作為導(dǎo)通/截止切換信號，分別提供給第一開關(guān)電源電路和第二開關(guān)電源電路。
文檔編號H05B37/02GK102638921SQ20121002733
公開日2012年8月15日 申請日期2012年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月9日
發(fā)明者平松明則, 江崎佐奈 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社