點亮裝置和照明器具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及點亮裝置和照明器具?？刂破髟趯㈦娏髌骄嫡{(diào)節(jié)到預定基準值以上值的情況下，在將間歇地供給直流電壓的間隔周期保持恒定的同時改變直流電壓的施加時間(接通ON時間)，并且在將平均值調(diào)節(jié)到比預定基準值小的值的情況下，在保持施加時間恒定的同時將直流電壓的停止時間(斷開OFF時間)與間隔周期一起改變。因此，點亮裝置與采用直流調(diào)光方法的傳統(tǒng)點亮裝置相比能夠減小發(fā)光顏色的變化，并且與改變ON時間直到調(diào)光水平達到下限的情況相比能夠減小光量上的變化。作為結(jié)果，點亮裝置即使在低調(diào)光水平也能夠在減小發(fā)光顏色的變化和光量的變化的情況下調(diào)制光。
【專利說明】點亮裝置和照明器具【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明大體涉及點亮裝置以及照明器具，并且更特別地，涉及一種點亮作為固態(tài)發(fā)光元件的光源的點亮裝置以及包括該點亮裝置的照明器具。
【背景技術(shù)】
[0002]近來，一種點亮裝置和點亮器具已迅速作為白熾燈和熒光燈的替代品被廣泛使用，其采用諸如發(fā)光二極管或者有機電致發(fā)光(EL)元件等的固態(tài)發(fā)光元件作為光源。例如，日本特開2011-108671號公報公開了一種采用發(fā)光二極管(LED)作為光源、并且基于調(diào)光器提供的調(diào)光信號來調(diào)節(jié)從LED輸出的光量(調(diào)光)的點亮裝置(LED調(diào)光裝置)。
[0003]這里，作為LED的調(diào)光方法，存在一種改變連續(xù)流入LED的電流的大小的調(diào)光方法(以下稱作DC (直流)調(diào)光方法)、以及一種通過周期性地切換流入LED的電流的接通和斷開來改變導通周期的比率(占空比)的調(diào)光方法(以下稱作突發(fā)調(diào)光方法，Burst DimmingMethod)等等。此外，作為上述文獻中說明的傳統(tǒng)點亮裝置，還存在如下情況，其中在調(diào)光水平相對較高(亮)的情況下采用直流調(diào)光方法，并且在調(diào)光水平相對較低(暗)的情況下采用突發(fā)調(diào)光方法。
[0004]順便提及，作為上述文獻中說明的傳統(tǒng)點亮裝置，采用直流調(diào)光方法的點亮裝置和照明器具存在如下問題，即在減小連續(xù)流入LED的電流的情況下，LED的發(fā)光顏色響應于電流的大小而改變。
[0005]一般地，在點亮LED的點亮電路中使用開關(guān)電源電路。隨著在突發(fā)調(diào)光方法中調(diào)光水平降低，開關(guān)電源電路進行開關(guān)操作的導通周期縮短，由此開關(guān)電源電路在導通周期內(nèi)進行的開關(guān)操作的次數(shù)的偏 差增大。因此，存在調(diào)光水平越低、光量的偏差越增大的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于提供一種即使在低調(diào)光水平下也能夠在減小發(fā)光顏色的偏差和光量的偏差的情況下調(diào)制光的點亮裝置和照明器具。
[0007]本發(fā)明的點亮裝置包括:電源部，向作為光源的固態(tài)發(fā)光元件施加直流電壓；以及控制器，該控制器控制所述電源部利用間隔周期間歇地供給所述直流電壓，由此將流入所述固態(tài)發(fā)光元件的電流平均值調(diào)節(jié)到與從外部指示的調(diào)光水平相對應的值，其中，所述間隔周期包括連續(xù)施加所述直流電壓的施加時間以及臨時停止施加所述直流電壓的停止時間，其中，所述控制器配置為:在將所述平均值調(diào)節(jié)到預定基準值以上值的情況下在保持所述間隔周期恒定的同時改變所述施加時間；以及在將所述平均值調(diào)節(jié)到小于所述預定基準值的值的情況下在保持所述施加時間恒定的同時將所述停止時間與所述間隔周期一起改變，以及其中，將所述預定基準值設(shè)置為比所述平均值的上限值小并且比所述平均值的下限值大。
[0008]在點亮裝置中，優(yōu)選為所述控制器配置為把在將所述平均值調(diào)節(jié)到所述預定基準值以上值的情況下的所述間隔周期設(shè)置為比在將所述平均值調(diào)節(jié)到比所述預定基準值小的情況下的所述間隔周期短。
[0009]在點亮裝置中，優(yōu)選為所述控制器配置為在將所述平均值調(diào)節(jié)到比所述預定基準值小的值的情況下基于所述調(diào)光水平來連續(xù)改變所述停止時間。
[0010]在點亮裝置中，優(yōu)選為所述控制器配置為在將所述平均值調(diào)節(jié)到比所述預定基準值小的值的情況下基于所述調(diào)光水平來逐步改變所述停止時間。
[0011]在點亮裝置中，優(yōu)選為所述控制器配置為在將所述平均值調(diào)節(jié)到所述預定基準值以上值的情況下基于所述調(diào)光水平來增加或者減小所述電源部的輸出電流的峰值。
[0012]本發(fā)明的照明器具包括:固態(tài)發(fā)光元件；上述的點亮裝置的任一個；以及支承所述固態(tài)發(fā)光元件和點亮裝置的主體。
[0013]本發(fā)明的點亮裝置和照明器具調(diào)節(jié)電流流入固態(tài)發(fā)光元件的時間期間，由此調(diào)制光，并且接著在將流入固態(tài)發(fā)光元件的電流平均值調(diào)節(jié)至比預定基準值小的值的情況下、在保持直流電壓的施加時間恒定的情況下將直流電壓的停止時間與間隔周期一起改變。因此，點亮裝置和照明器具即使在低調(diào)光水平下也能夠在減小發(fā)光顏色的偏差和光量的偏差的情況下調(diào)制光。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]以下將詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。通過參考以下詳細說明和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)勢將變得更好理解。
[0015]圖1是示出根據(jù)本實施例的點亮裝置的電路圖；
[0016]圖2A是用于說明根據(jù)本實施例的點亮裝置的操作的波形圖；
[0017]圖2B是用于說明根據(jù)本實施例的點亮裝置的操作的波形圖；
[0018]圖3A是示出在根據(jù)本實施例的點亮裝置中調(diào)光水平與開關(guān)頻率之間關(guān)系的圖；
[0019]圖3B是示出在根據(jù)本實施例的點亮裝置中調(diào)光水平與開關(guān)頻率之間關(guān)系的圖；
[0020]圖4是用于說明根據(jù)本實施例的點亮裝置的另一個示例的操作的波形圖；
[0021]圖5A是示出根據(jù)本實施例的照明器具的一個示例的截面圖；
[0022]圖5B是示出根據(jù)本實施例的照明器具的另一個示例的截面圖。
【具體實施方式】
[0023]以下將說明根據(jù)本實施例的采用發(fā)光二極管作為光源的點亮裝置。然而，能夠由本實施例的點亮裝置點亮的固態(tài)發(fā)光元件不限于發(fā)光二極管。例如，光源可以是諸如有機電致發(fā)光元件等的其它的固態(tài)發(fā)光元件。
[0024]如圖1中所示，根據(jù)本實施例的點亮裝置包括:電源部1，將作為直流電壓的輸入電壓Vin降壓至能夠施加至光源部3的電壓；以及控制器2，用于控制電源部I。光源部3包括具有多個發(fā)光二極管(未示出)的串聯(lián)電路、或者并聯(lián)相連接的各自具有多個發(fā)光二極管的若干串聯(lián)電路。光源部3的額定電壓等于通過將發(fā)光二極管的正向電壓與串聯(lián)連接的發(fā)光二極管的數(shù)量相乘所獲得的電壓。
[0025]電源部I是眾所周知的非絕緣型降壓轉(zhuǎn)換器，包括作為場效應晶體管的開關(guān)元件Q1、扼流線圈L1、二極管D1、濾波電容器Cl和電容器C2等。二極管Dl的陽極、扼流線圈LI的一端以及電容器C2的一端與開關(guān)元件Ql的漏極相連接。電容器C2的另一端和檢測電阻Rl的一端與開關(guān)元件Ql的源極相連接。扼流線圈LI的另一端連接到:濾波電容器Cl位于低電壓側(cè)的一端；以及光源部3的一端(發(fā)光二極管的陰極)。二極管Dl的陰極連接到:濾波電容器Cl位于高電壓側(cè)的另一端；以及光源部3的另一端(發(fā)光二極管的陽極)。接著，在二極管Dl的陰極和檢測電阻Rl的另一端之間施加輸入電壓Vin。此外，將檢測線圈L2與扼流線圈LI磁耦合以檢測流入扼流線圈LI的電流(扼電流)。然而，電源部I的上述電路結(jié)構(gòu)是一個示例。只要開關(guān)電源電路能夠?qū)⑤斎腚妷篤in降壓到光源部3的額定電壓以下，就也可以采用其它電路結(jié)構(gòu)。
[0026]控制器2包括控制電路20、電流檢測電路21、扼流檢測電路22、電容器23以及電阻器24。電流檢測電路21檢測檢測電阻Rl上的電壓，由此間接地檢測流入開關(guān)元件Ql的電流并且將與流入開關(guān)元件Ql的電流成比例的檢測電壓輸出到控制電路20中。扼流檢測電路22基于檢測線圈L2上的電壓間接地檢測扼電流(流入光源部3的電流)、并且計算檢測到的電流的平均值(電流的時間平均值)(以下稱作電流平均值)并且將與電流平均值相對應的檢測電壓輸入到控制電路20中。電容器23和電阻器24構(gòu)成積分電路。積分電路對從外部輸入的作為PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號的調(diào)光信號積分，并且將與調(diào)光信號的占空比相對應的直流電壓信號輸出到控制電路20中。調(diào)光信號是周期方波信號，其中調(diào)光水平越低(光量越小)，則占空比縮短越多(見圖2A和2B)。
[0027]這里，調(diào)光水平由光源部3的電流平均值的比率表示，并且在額定電流恒定地流入光源部3以進行額定點亮的情況下定義為100%。例如，將調(diào)光水平的下限值設(shè)置為10%。在本實施例中，作為一個示例，將調(diào)光水平(電流平均值的比率)的基準值設(shè)置為20%。然而，基準值不限于20%，并且可以比下限值(10%)大而比20%小，或者可以比20%大而比額定值(100%)小。
[0028]接著，以下說明控制器2根據(jù)調(diào)光信號的操作。首先，說明將包括等于或者大于基準值的調(diào)光水平的調(diào)光信號輸入到控制器2的情況。在控制器2中，電阻器24和電容器
23的積分電路對從調(diào)光器等輸入的調(diào)光信號積分以轉(zhuǎn)換成包括與調(diào)光信號中的調(diào)光水平(占空比)相對應的電壓的信號(以下稱作調(diào)光水平信號)。接著，控制電路20接收調(diào)光水平信號。即，調(diào)光水平(占空比)越高，調(diào)光水平信號的信號電壓越高。
[0029]在調(diào)光水平信號的信號電壓等于或者大于與調(diào)光水平的基準值相對應的電壓值的情況下，控制電路20針對各恒定的間隔周期Tl、在與調(diào)光水平相對應的ON時間內(nèi)以高頻率開關(guān)電源部I中的開關(guān)元件Q1?？刂齐娐?0在OFF時間(通過用間隔周期Tl減去ON時間而獲得)內(nèi)不進行開關(guān)元件Ql的開關(guān)操作。即，在開始對開關(guān)元件Ql的開關(guān)操作后，控制電路20在與從扼流檢測電路22輸出的檢測電壓相對應的電流平均值達到與調(diào)光水平信號相對應的電流平均值時臨時停止對開關(guān)元件Ql的開關(guān)操作(見圖2A)。在這種情況下，在從扼流檢測電路22輸出的檢測電壓為O [伏]的時刻，即，在電流不流入開關(guān)元件Ql的時刻進行開關(guān)操作的停止。
[0030]如上所說明的，本實施例的ON時間為通過對開關(guān)元件Ql的開關(guān)操作而連續(xù)地施加直流電壓的施加時間。OFF時間為通過開關(guān)操作的停止而臨時停止施加直流電壓的停止時間。各個間隔周期Tl包括ON時間和OFF時間。接著，控制器2利用間隔周期Tl控制電源部I間歇地供給直流電壓，由此將電流平均值調(diào)節(jié)為與從外部指示的調(diào)光水平相對應的值。
[0031]接著，說明將包括值比基準值小的調(diào)光水平的調(diào)光信號輸入控制器2中的情況?？刂齐娐?0在調(diào)光水平信號的信號電壓比與調(diào)光水平的基準值相對應的電壓值小的情況下，在保持ON時間恒定以使其成為在信號電壓等于與基準值相對應的電壓值時所使用的ON時間的同時，基于調(diào)光水平將OFF時間與間隔周期Tl 一起改變。即，在ON時間結(jié)束時停止開關(guān)元件Ql的開關(guān)操作后，控制電路20在與從扼流檢測電路22輸出的檢測電壓相對應的電流平均值達到與調(diào)光水平信號相對應的電流平均值的情況下再次開始開關(guān)操作(見圖 2B)。
[0032]例如，將光源部3的額定電流設(shè)置為150 [毫安]、將電源部I中的開關(guān)頻率設(shè)置為50 [千赫茲]、將與調(diào)光水平的基準值相對應的電流設(shè)置為30 [毫安]并且將與調(diào)光水平的下限值相對應的電流設(shè)置為15[毫安]。這里，在不保持ON時間恒定的情況下將電流平均值設(shè)置為與調(diào)光水平的下限值相對應的電流(15 [毫安])的情況下，在ON時間內(nèi)進行的開關(guān)操作的次數(shù)變?yōu)?。在這種情況下，在開關(guān)操作的次數(shù)變成4或者6的情況下，電流平均值的變化變成±20%。由于這個原因，由光源部3引起的閃爍成為問題。
[0033]另一方面，根據(jù)本實施例，控制電路20在以調(diào)光水平的下限值調(diào)制光的情況下通過將ON時間和OFF時間的比率控制為比率1:9來將電流平均值設(shè)置為15[毫安]。在這種情況下，在ON時間內(nèi)進行的開關(guān)操作次數(shù)變成10。因此，即使在開關(guān)操作的次數(shù)由于開關(guān)頻率的變化而變成9或者11的情況下，也能將電流平均值的變化保持在土 10%的范圍內(nèi)。相應地，與ON時間不保持恒定的情況相比較，能夠減小由光源部3而引起的閃爍。
[0034]如上所述，控制器2在將電流平均值調(diào)節(jié)成預定基準值(即，表示與調(diào)光水平的基準值相對應的電流平均值的基準值，并且以下的預定基準值的定義相同)以上的情況下，在保持間歇地供給直流電壓的間隔周期Tl恒定的情況下改變直流電壓的施加時間(0N時間)?？刂破?在將電流平均值調(diào)節(jié)到比預定基準值小的情況下，在保持直流電壓的施加時間恒定的情況下將直流電壓的停止時間(OFF時間)與間隔周期Tl 一起改變。因此，根據(jù)本實施例的點亮裝置與采用直流調(diào)光方法的傳統(tǒng)點亮裝置相比能夠減小發(fā)光顏色的偏差，并且與改變ON時間直到調(diào)光水平達到下限的情況相比能夠減小光量的偏差。作為結(jié)果，根據(jù)本實施例的點亮裝置即使在低調(diào)光水平也能夠在減小發(fā)光顏色的偏差和光量的偏差的情況下調(diào)制光。在這種情況下，優(yōu)選控制器2在將電流平均值調(diào)節(jié)至預定基準值以上的值的情況下，將間隔周期Tl設(shè)置成與在將平均值調(diào)節(jié)為比預定基準值小的值的情況下的間隔周期Tl相比短。
[0035]在將電流平均值調(diào)節(jié)為比預定基準值小的值的情況下，控制器2可以基于調(diào)光水平連續(xù)(見圖3A)或者逐步地(見圖3B)改變OFF時間。
[0036]接著，在將電流平均值調(diào)節(jié)至預定基準值以上的值的情況下，控制器2可以基于調(diào)光水平來增大或者減小電源部I的輸出電流(扼電流)的峰值。即，如圖4中所示，控制器2隨著調(diào)光水平減小和ON時間的縮短而減小扼電流的峰值。因此，與扼電流的峰值保持恒定的情況相比，點亮裝置能夠增大在ON時間內(nèi)進行的開關(guān)操作的次數(shù)。然而，在扼電流的峰值改變的情況下，光源部3的發(fā)光顏色可能變化。由于這個原因，優(yōu)選為只在發(fā)光顏色的變化肉眼難以識別的情況、即調(diào)光水平相對較高的情況下改變扼電流的峰值。
[0037]接著，將要說明根據(jù)本實施例的照明器具。[0038]圖5A中示出的照明器具包括:光源單元4，該光源單元4具有容納光源部3的外殼40，在光源部3中多個LED30安裝在盤形的基板31上；電源單元5，該電源單元5具有容納上述點亮裝置的箱形的盒50 ;以及將光源單元4與電源單元5相連接的線纜6A、6B。外殼40包括殼體40A和蓋40B，其中殼體40A形成為具有底部的圓筒形并且在開口端設(shè)置有凸緣，并且蓋40B由透光材料形成為盤形并且覆蓋殼體40A的開口。接著，通過經(jīng)由設(shè)置在頂板9上的用于嵌入的孔將外殼40嵌入來定位外殼40。通過設(shè)置在殼體40A的底部表面(圖5A的上表面)中央的通孔拉出線纜6A，并且線纜6A的端部設(shè)置有連接器60A。電源單元5設(shè)置在頂板9上方。設(shè)置在從電源單元5拉出的線纜6B的端部的連接器60B與設(shè)置在從光源單元4拉出的線纜6A的端部的連接器60A相連接。在這種情況下，外殼40和盒50與本實施例的主體相對應。
[0039]作為根據(jù)本實施例的另一個示例，存在圖5B中示出的照明裝置。該照明裝置的特征在于單一外殼7容納了光源部3和點亮裝置二者。外殼7包括:主體70，該主體70形成為具有底部的圓筒形并且通過被嵌入頂板9來定位；以及蓋71，該蓋71由透光材料形成為盤形并且覆蓋主體70的開口。在主體70中，以使得與蓋71平行相對的方式設(shè)置有連結(jié)板72。接著，在連結(jié)板72的下表面?zhèn)冗B結(jié)有光源部3。通過在盤形的印刷線路板80上安裝構(gòu)成電源部I和控制器2的電路組件81而制成點亮裝置。在主體70中，點亮裝置設(shè)置在底面(圖5B中的上表面)和光源部3之間。從印刷線路板80拉出的電線82通過在連結(jié)板72中央處開口的通孔72A與光源部3相連接。
[0040]盡管已經(jīng)參考某些優(yōu)選實施例說明了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明的真實精神和范圍、即權(quán)利要求書的情況下進行各種修改和變形。
【權(quán)利要求】
1.一種點亮裝置，包括: 電源部，用于向作為光源的固態(tài)發(fā)光元件施加直流電壓；以及控制器，用于控制所述電源部利用間隔周期間歇地供給所述直流電壓，由此將流入所述固態(tài)發(fā)光元件的電流的平均值調(diào)節(jié)到與從外部指示的調(diào)光水平相對應的值， 其中，所述間隔周期包括連續(xù)施加所述直流電壓的施加時間以及臨時停止施加所述直流電壓的停止時間， 其中，所述控制器用于:在將所述平均值調(diào)節(jié)到預定基準值以上的情況下，在保持所述間隔周期恒定的情況下改變所述施加時間；以及在將所述平均值調(diào)節(jié)到小于所述預定基準值的值的情況下，在保持所述施加時間恒定的情況下將所述停止時間與所述間隔周期一起改變，以及 其中，將所述預定基準值設(shè)置為比所述平均值的上限值小并且比所述平均值的下限值大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的點亮裝置，其中， 所述控制器配置為將在所述平均值被調(diào)節(jié)到所述預定基準值以上的情況下的間隔周期設(shè)置成比在所述平均值被調(diào)節(jié)到小于所述預定基準值的值的情況下的間隔周期短。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的點亮裝置，其中， 所述控制器配置為在將所述平均值調(diào)節(jié)到小于所述預定基準值的值的情況下，基于所述調(diào)光水平來連續(xù)改變所述停止時間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的點亮裝置，其中， 所述控制器配置為在將所述平均值調(diào)節(jié)到小于所述預定基準值的值的情況下，基于所述調(diào)光水平來逐步改變所述停止時間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任何一項所述的點亮裝置，其中， 所述控制器配置為在將所述平均值調(diào)節(jié)到所述預定基準值以上的情況下，基于所述調(diào)光水平來增加或者減小所述電源部的輸出電流的峰值。
6.一種照明器具，包括: 固態(tài)發(fā)光元件； 根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任何一項所述的點亮裝置；以及 支承所述固態(tài)發(fā)光元件和所述點亮裝置的主體。
【文檔編號】H05B37/02GK103491673SQ201310226569
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月8日
【發(fā)明者】中田克佳, 浮田伸夫, 大西久永 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社