專利名稱：電源裝置及照明裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的實施方式涉及一種將電力供給至負載的電源裝置、及包括該電源裝置的照明裝置。
背景技術：
以往，例如在將發(fā)光二極管(Light Emitting Diode, LED)元件設為負載的電源裝置中，利用整流電路來對交流電源進行整流，借由電源電壓轉(zhuǎn)換電路的開關(switching)元件的導通斷開動作，對經(jīng)整流所得的直流電壓進行轉(zhuǎn)換，接著供給至LED元件，使LED元件點燈。另外，已知伴隨開關元件的開關動作，重疊于電源電壓的噪聲(noise)會泄露至交流電源側(cè)，對連接于交流電源的其他電氣設備產(chǎn)生影響。因此，在多數(shù)情況下，在交流電源與整流電路之間，設置有使噪聲減少的抗噪聲用的濾波電路(filter circuit)。另外，已有如下的方案，即，針對多個燈(lamp)而個別地設置整流電路及電源電壓轉(zhuǎn)換電路，使如下的開關頻率隨機地發(fā)生變化，借此，使整體的噪聲強度降低，所述開關頻率是使至少一個電源電壓轉(zhuǎn)換電路的開關元件進行導通斷開動作的開關頻率。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I日本專利特開平05-82275號公報使用LED元件的照明裝置正實現(xiàn)高輸出化，但電源裝置的電源電壓轉(zhuǎn)換電路所轉(zhuǎn)換的電力會因該高輸出化而增大，從電源裝置向交流電源側(cè)泄露的噪聲也有增加的傾向。因此，在抗噪聲用的濾波電路的情況下，若不使用大型的抗噪聲用的濾波電路，則會導致抗噪聲效果不充分。另外，在使開關元件的開關頻率隨機地發(fā)生變化的情況下，構(gòu)成該開關元件的電路變復雜，作為輸出的明亮度有可能會根據(jù)開關頻率的變化而發(fā)生變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題在于提供如下的電源裝置及包括該電源裝置的照明裝置，所述電源裝置可一面利用簡單的構(gòu)成來使負載的輸出保持固定，一面使噪聲強度減小。實施方式的電源裝置包括對交流電源進行整流的整流電路、與電源電壓轉(zhuǎn)換部。電源電壓轉(zhuǎn)換部包括多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路設置在整流電路與分別連接有負載的多個輸出部之間。在多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路中設置開關元件，該開關元件對經(jīng)整流電路整流的電源電壓進行轉(zhuǎn)換，接著將轉(zhuǎn)換之后的電源電壓供給至各負載。多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路的開關元件的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定地使所述開關元件進行導通斷開動作。實施方式的照明裝置，包括器具本體；電源裝置，包括對交流電源進行整流的整流電路、與電源電壓轉(zhuǎn)換部，該電源電壓轉(zhuǎn)換部具有多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路設置在所述整流電路與分別連接有負載的多個輸出部之間，多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路包括開關元件，該開關元件對經(jīng)所述整流電路整流的電源電壓進行轉(zhuǎn)換并且供給至多個所述負載，多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路的所述開關元件的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定，而由多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路的所述開關元件進行導通斷開動作；以及作為所述負載的光源。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明，將電源電壓轉(zhuǎn)換部分為多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路分別連接有負載，并且設置有開關元件，使多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路的開關元件的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定地使所述開關元件進行導通斷開動作，借此，可期待一面利用簡單的構(gòu)成來使負載的輸出保持固定，一面使噪聲強度減小。


圖1是表示一個實施方式的電源裝置的電路圖。圖2是包括所述電源裝置的照明裝置的立體圖。圖3表示重疊于所述電源裝置的電源電壓的噪聲的波形圖，圖3(a)是多個開關元件的頻率不同時的波形圖，圖3(b)是多個開關元件的頻率相同時的波形圖。圖4是所述電源裝置的各控制單元所輸出的PWM信號的波形圖。附圖標記10:電源裝置IlaUlb :作為負載的LED元件12 :輸入部13a、13b:輸出部14:濾波電路15 :整流電路16:電源電壓轉(zhuǎn)換部16a、16b 電源電壓轉(zhuǎn)換電路21a,21b :控制單元22a、22b :開關頻率設定單元25 :調(diào)光器26:調(diào)光控制電路30:照明裝置31 :器具本體32 :透光性外罩33 :外殼34 電纜C1、C2、C9、C10 :電容器C3、C4、C7、C8 :平滑電容器D1、D2:二極管
E :交流電源fl、f2:開關頻率LI L3 :電感器P :峰值Q1、Q2:開關元件Rl R4:電阻REC :全波整流器
具體實施例方式以下，參照附圖來對一個實施方式進行說明。在圖1中，電源裝置10連接于作為商用交流電源的交流電源E，將電力供給至分割為多個且作為負載的LED元件11a、11b，使各LED元件IlaUlb點燈。該電源裝置10例如可適用于基礎照明燈(base light)或下照燈(down light)等使用多個LED元件11a、lib來實現(xiàn)光束的高輸出化的照明裝置。電源裝置10包括共用的輸入部12，連接于交流電源E ;多個輸出部13a、13b，連接著各LED元件IlaUlb ;共用的濾波電路14，連接于輸入部12 ;共用的整流電路15，連接于所述濾波電路14 ;以及電源電壓轉(zhuǎn)換部16，包括連接在所述整流電路15的輸出側(cè)與各輸出部13a、13b之間的多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b。再者，在本實施方式中，分別包括兩組LED元件lla、llb、輸出部13a、13b、電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b,即，第一 LED兀件Ila及第二 LED兀件lib、第一輸出部13a及第二輸出部13b、第一電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a及第二電源電壓轉(zhuǎn)換電路16b。而且，濾波電路14包括并聯(lián)地連接于一對輸入部12的電容器Cl、電感器LI以及電容器C2，使從交流電源E側(cè)輸入的噪聲成分及向交流電源E側(cè)放出的噪聲成分減少。另外，整流電路15使用了全波整流器REC，該全波整流器REC的輸入端連接于濾波電路14的輸出端，各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b的輸入端并聯(lián)地連接于全波整流器REC的輸出端。另外，各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b共用了基本的構(gòu)成，且包含降壓斬波器(chopper)電路等DC-DC轉(zhuǎn)換器，該降壓斬波器電路使整流之后的電源電壓降低且將該電源電壓輸出至各LED兀件lla、llb。S卩，各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b分別包括平滑電容器C3、C4，并聯(lián)地連接于全波整流器REC的輸出端；并聯(lián)地連接于該平滑電容器C3、C4兩端的二極管Dl、D2與金屬氧化物半導體場效晶體管(Metal Oxide SemiconductorField-Effect Transistor, M0SFET)等開關元件Ql、Q2與電阻Rl，R2的串聯(lián)電路；電感器L2、L3，其輸入端連接在二極管D1、D2與開關元件Q1、Q2的漏極(drain)之間；以及平滑電容器C7、C8，連接于電感器L2、L3的輸出端，并且并聯(lián)地連接于輸出部13a、13b。平滑電容器C3、C4并聯(lián)地連接于控制單元21a、21b (第一控制單元21a、第二控制單元21b)，而且開關元件Ql、Q2的柵極、及開關元件Ql、Q2的源極與電阻Rl、R2的連接點連接于所述控制單元21a、21b。而且,控制單元21a、21b例如包含集成電路(IntegratedCircuit，1C)，且根據(jù)輸出至開關元件Q1、Q2的源極的信號，使開關元件Q1、Q2以規(guī)定的開關頻率而進行導通斷開動作。即，控制單元21a、21b從外部將調(diào)光信號予以輸入，且對開關元件Q1、Q2進行脈寬調(diào)制(Pulse Width Modulation, PWM)控制，該控制單元21a、21b對開關元件Q1、Q2的導通與斷開的比率進行控制，借此，對流入至LED元件IlaUlb的電流進行控制，從而對LED元件IlaUlb發(fā)光時的明亮度進行調(diào)整。開關頻率設定單元22a、22b連接在控制單元21a、21b與平滑電容器C3、C4的負極側(cè)之間。所述開關頻率設定單元22a、22b包括電容器C9、C10及電阻R3、R4，且以如下方式構(gòu)成，根據(jù)所述電容器C9、ClO的電容或電阻R3、R4的電阻值，對由控制單元21a、21b所造成的開關頻率進行設定。而且，借由開關頻率設定單元22a、22b來將開關頻率fl與開關頻率f2分別設定為固定的頻率，但以使任一個的頻率高且使另一個的頻率低于所述一個的頻率的方式，設定為不同的頻率，所述開關頻率fl是第一控制單元21a使開關元件Ql進行導通斷開動作時的開關頻率，所述開關頻率f2是第二控制單元21b使開關元件Q2進行導通斷開動作時的開關頻率。另外，來自配置于外部的調(diào)光器25的調(diào)光信號經(jīng)由調(diào)光控制電路26而輸入至各控制單元21a、21b。接著，圖2中表示包括電源裝置10的照明裝置30。該照明裝置30是高輸出型的嵌入形的下照燈，且包括器具本體31，該器具本體31被設置成下表面形成開口的圓筒狀。在所述器具本體31內(nèi)，安裝有包括LED元件IlaUlb的LED模塊(module)，并且配置有對LED元件IlaUlb所產(chǎn)生的光的配光進行控制的反射體、及將該反射體的下表面予以覆蓋的透光性外罩(cover) 32等。電源裝置10收納于外殼(case) 33，且是與器具本體31分開地設置的類型的電源裝置，該電源裝置10借由電纜(cable) 34而與LED模塊電性連接。接著，對電源裝置10的動作進行說明。將交流電源E接通之后，經(jīng)全波整流器REC整流的電源電壓會通過濾波電路14而輸入至各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b。利用平滑電容器C3、C4來使輸入至各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b的電源電壓平滑，平滑的電源電壓供給至各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b中，接著各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b啟動。在已啟動的各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b中，借由各控制單元21a、21b，使各開關元件Ql、Q2分別以預先設定的開關頻率而進行導通斷開動作。借此，輸入至各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b的電源電壓降低且供給至各LED元件lla、l Ib，接著各LED元件I la、I Ib點燈。此時，開關頻率f I與開關頻率f2不同，但各自的頻率保持固定，所述開關頻率f I是第一控制單元21a使開關元件Ql進行導通斷開動作時的開關頻率，所述開關頻率f2是第二控制單元21b使開關元件Q2進行導通斷開動作時的開關頻率。另外，借由濾波電路14來使如下的情況減少，該情況是指伴隨各開關元件Ql、Q2的開關動作，重疊于電源電壓的噪聲泄漏至交流電源E側(cè)。噪聲取決于開關頻率而產(chǎn)生。如圖3(b)所示，若考慮開關頻率fl與開關頻率f2相同的情況，則有時噪聲成分會重疊，噪聲水平(level)的峰值(peak) (P)變大，為了借由濾波電路14，使此種峰值(P)大的噪聲減小至不會對連接于交流電源E的其他電氣設備產(chǎn)生影響的足夠小的噪聲水平為止，必須在濾波電路14中使用電容大的電容器Cl、電容器C2、以及電感器LI，從而有可能會導致濾波電路14大型化，妨礙電源裝置10的小型化。再者，所謂開關頻率fl與開關頻率f2相同的情況，相當于僅利用一個電源電壓轉(zhuǎn)換電路來將電力供給至兩個LED元件11a、Ilb的情況。相對于此，如圖3(a)所示，借由使開關頻率fl與開關頻率f2不同而使各個噪聲成分的峰值不同，借此，可避免噪聲成分重疊而產(chǎn)生如圖3(b)所示的峰值(P)的情況，只要為此種峰值小的噪聲，則可借由濾波電路14來減小至不會對連接于交流電源E的其他電氣設備產(chǎn)生影響的足夠小的噪聲水平為止。另外，借由對調(diào)光器25進行操作，來自調(diào)光器25的調(diào)光信號通過調(diào)光控制電路26而輸入至各控制單元21a、21b。各控制單元21a、21b基于輸入的調(diào)光信號，對輸出至開關元件Q1、Q2的PWM信號的導通與斷開的比率進行控制。借此，對LED元件IlaUlb進行調(diào)光。在所述情況下，例如，即使如圖4所示，當從第一控制單元21a輸出的PWM信號的開關頻率高，從第二控制單元21b輸出的PWM信號的開關頻率低，且開關頻率不同時，各PWM信號的導通與斷開的比率也相同。即，處于tl t2 = t3 t4的關系。借此，可對LED元件IlaUlb進行調(diào)光控制而與開關元件Ql、Q2的開關頻率無關。如此，根據(jù)本實施方式的電源裝置10，將電源電壓轉(zhuǎn)換部16分為多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b分別連接有LED元件lla、llb，并且設置有開關元件Ql、Q2，使多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b的開關元件Ql、Q2的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定地使所述開關元件Q1、Q2進行導通斷開動作，借此，可一面利用簡單的構(gòu)成來使LED元件I la、I Ib的明亮度保持固定，一面使噪聲強度減小。而且，即使分為多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b，由于濾波電路14及整流電路15被共用，因此，可抑制構(gòu)成變復雜。另外，由于包括開關頻率設定單元22a、22b，該開關頻率設定單元22a、22b設定借由控制單元21a、21b來使開關元件Q1、Q2進行導通斷開動作時的開關頻率，因此，可利用簡單的構(gòu)成，使各電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b的開關元件Ql、Q2的開光頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定地使所述開關元件Q1、Q2進行導通斷開動作。再者，在本實施方式中，將LED元件lla、llb、輸出部13a、13b、以及電源電壓轉(zhuǎn)換電路16a、16b分為兩組，但在輸出更高的照明裝置的情況下，也可將所述構(gòu)件分為三組以上。另外，負載不限于LED元件lla、llb,也可為電致發(fā)光(Electroluminescence,EL)元件等其他光源。已對本發(fā)明的若干實施方式進行了說明，但這些實施方式是作為例子而被提示的實施方式，并無對發(fā)明的范圍進行限定的意圖。這些新穎的實施方式能夠以其他各種方式來實施，且在不脫離發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)，可進行各種省略、替換、以及變更。所述實施方式或其變形包含于發(fā)明的范圍或宗旨，并且包含于權利要求書所揭示的發(fā)明與其均等的范圍中。
權利要求
1.一種電源裝置，其特征在于包括整流電路，對交流電源進行整流；以及電源電壓轉(zhuǎn)換部，具有多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路設置在所述整流電路與分別連接有負載的多個輸出部之間，多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路包括開關元件，該開關元件對經(jīng)所述整流電路整流的電源電壓進行轉(zhuǎn)換并且供給至多個所述負載，多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路的所述開關元件的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率， 并且使各個開關頻率保持固定，而由多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路的所述開關元件進行導通斷開動作。
2.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路包括控制單元，使所述開關元件進行導通斷開動作；以及開關頻率設定單元，設定借由所述控制單元來使所述開關元件進行導通斷開動作時的開關頻率。
3.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于所述不同的開關頻率是噪聲成分的峰值不重疊的開關頻率。
4.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路從外部將調(diào)光信號予以輸入，對所述開關元件的占空比進行控制。
5.根據(jù)權利要求4所述的電源裝置，其特征在于多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路即使開關頻率不同，所述開關元件的占空比的比率也相同。
6.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于所述負載為發(fā)光二極管元件。
7.根據(jù)權利要求1所述的電源裝置，其特征在于所述負載為電致發(fā)光元件。
8.一種照明裝置，其特征在于包括器具本體；電源裝置，包括對交流電源進行整流的整流電路、與電源電壓轉(zhuǎn)換部，該電源電壓轉(zhuǎn)換部具有多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路設置在所述整流電路與分別連接有負載的多個輸出部之間，多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路包括開關元件，該開關元件對經(jīng)所述整流電路整流的電源電壓進行轉(zhuǎn)換并且供給至多個所述負載，多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路的所述開關元件的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定，而由多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路的所述開關元件進行導通斷開動作；以及作為所述負載的光源。
9.根據(jù)權利要求8所述的照明裝置，其特征在于所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路包括控制單元，使所述開關元件進行導通斷開動作；以及開關頻率設定單元，設定借由所述控制單元來使所述開關元件進行導通斷開動作時的開關頻率。
10.根據(jù)權利要求8所述的照明裝置，其特征在于所述不同的開關頻率是噪聲成分的峰值不重疊的開關頻率。
11.根據(jù)權利要求8所述的照明裝置，其特征在于多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路從外部將調(diào)光信號予以輸入，對所述開關元件的占空比進行控制。
12.根據(jù)權利要求11所述的照明裝置，其特征在于多個所述電源電壓轉(zhuǎn)換電路即使開關頻率不同，所述開關元件的占空比的比率也相同。
13.根據(jù)權利要求8所述的照明裝置，其特征在于所述負載為發(fā)光二極管元件。
14.根據(jù)權利要求8所述的照明裝置，其特征在于所述負載為電致發(fā)光元件。
全文摘要
一種電源裝置及照明裝置，可一面利用簡單的構(gòu)成來使負載的輸出保持固定，一面使噪聲強度減小。電源裝置包括對交流電源進行整流的整流電路、與電源電壓轉(zhuǎn)換部。該電源電壓轉(zhuǎn)換部包括多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路，所述多個電源電壓轉(zhuǎn)換電路設置在整流電路與分別連接有發(fā)光二極管元件的多個輸出部之間。在各電源電壓轉(zhuǎn)換電路中設置開關元件，該開關元件對經(jīng)整流電路整流的電源電壓進行轉(zhuǎn)換，接著將轉(zhuǎn)換之后的電源電壓供給至各發(fā)光二極管元件。各電源電壓轉(zhuǎn)換電路的開關元件的開關頻率為至少兩個以上的不同的開關頻率，并且使各個開關頻率保持固定地使所述開關元件進行導通斷開動作。
文檔編號H02M7/12GK103023354SQ201210314309
公開日2013年4月3日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權日2011年9月21日
發(fā)明者鎌田征彥 申請人:東芝照明技術株式會社