專利名稱：點(diǎn)亮設(shè)備和照明裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于點(diǎn)亮固態(tài)發(fā)光元件的點(diǎn)亮設(shè)備，以及具有該點(diǎn)亮設(shè)備的照明裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)上，作為用于點(diǎn)亮固態(tài)發(fā)光元件的點(diǎn)亮設(shè)備，所提出的點(diǎn)亮設(shè)備包括控制開關(guān)，用于將恒定電流提供給固態(tài)發(fā)光元件，以控制該控制開關(guān)的導(dǎo)通/關(guān)斷時(shí)段并且以預(yù)設(shè)的調(diào)光水平將固態(tài)發(fā)光元件點(diǎn)亮。 例如，在日本專利申請(qǐng)公開No. 2011-70966 (JP2011-70966A)中公開的點(diǎn)亮電路中，執(zhí)行切換操作，以通過(guò)PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)來(lái)控制開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷操作，該P(yáng)WM信號(hào)具有基于指示光源的調(diào)光水平的調(diào)光控制值確定的占空比。而且，在該點(diǎn)亮電路中，在與AC(交流電)功率的半周期相對(duì)應(yīng)的第一時(shí)段期間或在根據(jù)調(diào)光控制值的PWM信號(hào)的占空比期間，啟動(dòng)或停止上述切換操作。即，在該點(diǎn)亮電路中，通過(guò)開關(guān)元件的導(dǎo)通/關(guān)斷操作的突發(fā)(burst)控制，以預(yù)設(shè)的調(diào)光水平點(diǎn)亮作為光源的發(fā)光二極管。然而，因?yàn)樵趫?zhí)行切換操作的導(dǎo)通時(shí)段期間，在JP2011-70966A中公開的點(diǎn)亮電路的輸出增加，并在停止切換操作的關(guān)斷時(shí)段期間輸出減小，所以在輸出電壓或光輸出上產(chǎn)生紋波波形。具體來(lái)說(shuō)，因?yàn)楣虘B(tài)發(fā)光元件的響應(yīng)速度快于其它光源(熒光燈等等)的響應(yīng)速度，如果調(diào)光水平低，或如果突發(fā)控制的時(shí)段(第一時(shí)段)被延長(zhǎng)，則可能可視地檢測(cè)到光輸出的變化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供即使當(dāng)采用低輸出點(diǎn)亮固態(tài)發(fā)光元件時(shí)，也能夠抑制閃光或閃爍現(xiàn)象的點(diǎn)亮設(shè)備和照明裝置。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種點(diǎn)亮設(shè)備，包括點(diǎn)亮電路，該點(diǎn)亮電路用于通過(guò)使用開關(guān)元件來(lái)切換來(lái)自DC電源的輸入，并且將平滑的輸出輸出至固態(tài)發(fā)光元件；以及調(diào)光控制單元，該調(diào)光控制單元用于基于控制信號(hào)來(lái)控制所述開關(guān)元件的切換操作，從而調(diào)節(jié)至所述固態(tài)發(fā)光元件的輸出，該控制信號(hào)具有根據(jù)調(diào)光水平而確定的占空比。所述調(diào)光控制單元具有驅(qū)動(dòng)控制單元，該驅(qū)動(dòng)控制單元用于對(duì)所述開關(guān)元件執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制；以及突發(fā)控制單元，該突發(fā)控制單元用于接收根據(jù)至所述固態(tài)發(fā)光元件的所述輸出而變化的反饋信號(hào)，并且基于閾值，以及所述反饋信號(hào)和參考信號(hào)的幅值，在由所述驅(qū)動(dòng)控制單元執(zhí)行的PWM控制中設(shè)置停止時(shí)段。所述突發(fā)控制單元優(yōu)選基于所述閾值以及由所述反饋信號(hào)與所述參考信號(hào)之間的差值來(lái)確定的差值信號(hào)，在由所述驅(qū)動(dòng)控制單元執(zhí)行的PWM控制中設(shè)置所述停止時(shí)段。所述突發(fā)控制單元可以包括產(chǎn)生所述參考信號(hào)的參考信號(hào)產(chǎn)生單元，所述參考信號(hào)的頻率等于所述控制信號(hào)的頻率。在此，所述控制信號(hào)的所述頻率的下限和上限優(yōu)選分別是300Hz和1000Hz。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種照明裝置，該照明裝置包括所述固態(tài)發(fā)光元件和上述的點(diǎn)売設(shè)備。在根據(jù)本發(fā)明的這些方面的點(diǎn)亮設(shè)備和照明裝置中，即使當(dāng)采用低輸出點(diǎn)亮固態(tài)發(fā)光元件時(shí)，也可以抑制閃光或閃爍現(xiàn)象。


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，附圖如下圖I是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的照明裝置的示意電路圖；圖2是示出照明裝置的主要部分的示意電路圖；圖3示出照明裝置的操作； 圖4是示出照明裝置的操作的圖；以及圖5是示出照明裝置的操作的圖。
具體實(shí)施例方式以下，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。如圖I中所示，根據(jù)本實(shí)施例的照明裝置包括光源2，以及用于控制光源2的點(diǎn)亮狀態(tài)的點(diǎn)亮設(shè)備I。在光源2中，將實(shí)施為L(zhǎng)ED(發(fā)光二極管)的一個(gè)或多個(gè)固態(tài)發(fā)光元件LDl彼此連接。在本實(shí)施例中，將兩個(gè)固態(tài)發(fā)光元件LDl和LD2串聯(lián)連接。而且，固態(tài)發(fā)光元件LDl的數(shù)量和連接方法并非限制于此，而可以根據(jù)情況需要來(lái)調(diào)整。而且，固態(tài)發(fā)光元件LDl并非限制于LED，而可以使用諸如OLED(有機(jī)發(fā)光二極管)的任何其它發(fā)光元件。點(diǎn)亮設(shè)備I包括直流(DC)電源4、絕緣反激式電路5以及調(diào)光控制單元3，該絕緣反激式電路5用于通過(guò)切換DC電源4的輸出來(lái)點(diǎn)亮光源2，該調(diào)光控制單元3用于控制構(gòu)成絕緣反激式電路5的開關(guān)元件Ql的切換操作。而且，點(diǎn)亮設(shè)備I包括分別檢測(cè)流經(jīng)光源2的電流Il和開關(guān)元件Ql的漏電流12的電流檢測(cè)單元(⑶U)6和7。DC電源4是DC恒流電源，并且例如包括整流電路4a和電容器CO，該整流電路4a用于對(duì)來(lái)自商業(yè)AC電源的AC功率進(jìn)行全波整流，以將AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率；該電容器CO連接在整流電路4a的輸出端子之間。而且，DC電源4可以是在用于輸出DC功率的DC恒定電源中設(shè)置DC/DC轉(zhuǎn)換器的方案，或者可以是僅具有DC恒定電源的方案。絕緣反激式電路5包括絕緣變壓器(以下稱作“變壓器”)T1、連接到變壓器Tl的初級(jí)線圈的開關(guān)元件Q1，以及連接到變壓器Tl的次級(jí)線圈的電容器Cl和二極管D1。將電容器Cl與光源2并聯(lián)連接在變壓器Tl的次級(jí)線圈的端子之間。調(diào)光控制單元3配置成使得將實(shí)施為PWM信號(hào)的控制信號(hào)SI輸入到調(diào)光控制單元3，從而響應(yīng)于控制信號(hào)SI控制開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通/關(guān)斷操作，其中基于由用戶通過(guò)使用照明裝置的操控單元(未圖示)設(shè)定調(diào)光水平，來(lái)改變?cè)摽刂菩盘?hào)所具有的占空比。圖2中所示的電路是調(diào)光控制單元3的詳細(xì)示例,該電路包括參考信號(hào)產(chǎn)生單元8以及OP Amp (運(yùn)算放大器)OPl，該參考信號(hào)產(chǎn)生單元8用于基于已從外部輸入的控制信號(hào)SI來(lái)輸出參考信號(hào)，該運(yùn)算放大器OPl用于接收從參考信號(hào)產(chǎn)生單元8輸出的參考信號(hào)作為反相輸入，并且接收根據(jù)電流檢測(cè)單元6的輸出的反饋信號(hào)作為正相輸入。將OP AmpOPl的輸出輸入到設(shè)置在調(diào)光控制單兀3中的光電稱合器PCl的發(fā)光兀件。參考信號(hào)產(chǎn)生單元8包括晶體管Q2和晶體管Q3，其中控制信號(hào)SI經(jīng)由電阻器Rl輸入至該晶體管Q2的基極，晶體管Q3的基極連接到晶體管Q2的集電極。DC電壓Vl經(jīng)由電阻器R2施加到晶體管Q2的集電極和發(fā)射極之間。將通過(guò)由電阻器R3和R4對(duì)DC電壓Vl分壓而獲得的電壓施加到晶體管Q3的集電極和發(fā)射極之間，并且將電容器C2與電阻器R4并聯(lián)連接。將電容器C2兩端之間的電壓連接到OP Amp OPl的反相輸入端子。在此，假設(shè)OP Amp OPl的反相輸入端子處的電位(S卩，圖2中所示A點(diǎn)的電位)為參考電位Va。當(dāng)控制信號(hào)SI處于高⑶電平時(shí)，晶體管Q2導(dǎo)通，并且晶體管Q3關(guān)斷。因此，參考電位Va逐步上升。而且當(dāng)控制信號(hào)SI處于低(L)電平時(shí)，晶體管Q2關(guān)斷，并且晶體管Q3導(dǎo)通，以使得參考電位Va逐步下降。根據(jù)控制信號(hào)SI的信號(hào)電平的變化來(lái)重復(fù)該操作，從而參考電位Va在與控制信號(hào)SI相同的周期中重復(fù)上升和下降。S卩，參考信號(hào)產(chǎn)生單元8將與控制信號(hào)SI具有相同頻率分量的信號(hào)作為參考信號(hào)輸出至OP Amp OPl (參照?qǐng)D4)，以使得參考信號(hào)的頻率分量也包含在OP Amp OPl的輸出 中。而且，調(diào)光控制單元3包括實(shí)施為通用IC(集成電路)的控制IC(驅(qū)動(dòng)控制單元)10，用以控制開關(guān)元件Ql的導(dǎo)通/關(guān)斷操作。如圖2中所示，控制IC 10包括驅(qū)動(dòng)單元11、起動(dòng)器單元13、零電位檢測(cè)單元(ZDU) 14、比較器15、電平偏移單元16以及作為RS觸發(fā)器的驅(qū)動(dòng)控制器12。而且，在控制IC 10中，至少設(shè)置諸如FB端子PU IS端子P2、Z⑶端子P3以及OUT端子P4的四個(gè)端子。將FB端子Pl連接到光電耦合器PCl的輸出端，以使得FB端子Pl的電位隨著光電耦合器PCl的輸入的增大成比例地下降。而且，因?yàn)镕B端子Pl經(jīng)由電平偏移單元16連接到比較器15的參考電位側(cè)，比較器15的參考電位隨著FB端子Pl的電位的下降而下降。因此，將比較器15設(shè)置為使得在光電耦合器PCl的輸入增大時(shí)，比較器15的參考電位下降。IS端子P2連接到電流檢測(cè)單元7，以使得基于開關(guān)元件Ql的漏電流12的電位輸出被輸入至比較器15。在這個(gè)情況中，因?yàn)楸容^器15的輸出被輸入至驅(qū)動(dòng)控制器12的復(fù)位(RESET)端子，當(dāng)基于開關(guān)元件Ql的漏電流的電位變?yōu)榇笥诒容^器15的參考電位時(shí)，將復(fù)位信號(hào)輸入至驅(qū)動(dòng)控制器12。例如，將通過(guò)使用CR電路9延遲設(shè)置在變壓器Tl中的檢測(cè)線圈20的電壓Vsub而獲得的信號(hào)輸入到ZCD端子P3。在輸入到ZCD端子P3的電位變?yōu)椴淮笥诹汶娢粰z測(cè)單元14的閾值(例如，0V)時(shí)，將來(lái)自起動(dòng)器單元13的短脈沖波作為設(shè)定信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)控制器12的設(shè)定端子。將OUT端子P4連接到突發(fā)單元18，將比較FB端子Pl的電位與預(yù)定停止閾值電壓Vth的比較單元17的輸出提供給突發(fā)單元18，并且將突發(fā)單元18的輸出提供至開關(guān)元件Ql的柵極。因此，在比較單元17將H電平信號(hào)提供給突發(fā)單元18時(shí)，開關(guān)元件Ql根據(jù)通過(guò)OUT端子P4提供給突發(fā)單元18的驅(qū)動(dòng)單元11的驅(qū)動(dòng)信號(hào)，來(lái)執(zhí)行導(dǎo)通/關(guān)斷切換。同時(shí)，當(dāng)比較單元17將L電平信號(hào)提供給突發(fā)單元18時(shí)，根據(jù)驅(qū)動(dòng)單元11的輸出不驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件Ql。以下，將描述圖2中的電路的操作。首先，在控制IC 10中，當(dāng)輸入到Z⑶端子P3的電位變?yōu)樾∮诹汶娢粰z測(cè)單元14的閾值(圖3中的時(shí)刻tl)時(shí)，從起動(dòng)器單元13輸出短脈沖波，并且將該短脈沖波輸入至驅(qū)動(dòng)控制器12的設(shè)定端子。因此，在比較單元17將H電平信號(hào)提供給突發(fā)單元18時(shí)，驅(qū)動(dòng)控制器12操作驅(qū)動(dòng)單元11，因而使得絕緣反激式電路5中的開關(guān)Ql導(dǎo)通。在開關(guān)元件Ql導(dǎo)通時(shí)，操作絕緣反激式電路5，以使得將變壓器Tl的芯(未圖示)磁化，并且隨后流入變壓器Tl的初級(jí)側(cè)的電流逐漸增大。因此，如圖3中所示，開關(guān)元件Ql的漏電流12逐漸增大。此后，在開關(guān)元件Ql的漏電流12增大，并且電流檢測(cè)單元7的輸出變?yōu)榇笥陬A(yù)定閾值時(shí)，響應(yīng)于來(lái)自IS端子P2的輸入，將來(lái)自比較器15的復(fù)位信號(hào)輸入到驅(qū)動(dòng)控制器12。因此，在圖3中的時(shí)刻t2，驅(qū)動(dòng)控制器12停止驅(qū)動(dòng)單元11，并且關(guān)斷開關(guān)元件Q1。如圖3中的(b)所示，在時(shí)刻t2，當(dāng)開關(guān)元件Ql關(guān)斷時(shí)，基于通過(guò)以上操作存儲(chǔ)在變壓器Tl中的能量，電流Idl流經(jīng)變壓器Tl的次級(jí)側(cè)。隨后，電流Idl隨著時(shí)間的推移而逐漸的下降。 而且，在變壓器Tl的能量被釋放時(shí)，檢測(cè)線圈20的電壓Vsub逐漸下降。當(dāng)如圖3中的(d)所示，ZCD端子P3的電位變?yōu)槔鏞V時(shí)，如圖3中的(e)所示，在時(shí)刻t3將來(lái)自起動(dòng)器單元13的短脈沖波輸入至驅(qū)動(dòng)控制器12的設(shè)定端子。即，再一次導(dǎo)通開關(guān)元件Ql0重復(fù)執(zhí)行以上操作，以使得可以執(zhí)行PWM控制。如上所述，因?yàn)殚_關(guān)元件Ql執(zhí)行切換操作，在電容器Cl產(chǎn)生幾乎恒定的DC電壓，并且將由電容器Cl平滑的電壓提供給光源2，從而點(diǎn)亮光源2。而且，由開關(guān)元件Ql的切換操作中的導(dǎo)通時(shí)段與關(guān)斷時(shí)段之比(占空比)來(lái)確定光源2的光輸出。在設(shè)定的調(diào)光水平為低的低負(fù)載情況下，增大至光電耦合器PCl的輸入。并且隨后，從FB端子Pl流出的電流增大，從而減小比較器15的參考電壓和FB端子Pl的電壓。如將在以下描述的，調(diào)光控制單元3執(zhí)行突發(fā)控制，其中當(dāng)FB端子Pl的電壓變?yōu)樾∮谕Ｖ归撝惦妷篤th時(shí)停止開關(guān)元件Ql的切換操作，并且在電壓變?yōu)椴恍∮谕Ｖ归撝惦妷篤th時(shí)，重新開始開關(guān)元件Ql的切換操作。而且，光電稱合器PCl的輸入是OP Amp OPl的輸出并且是已從參考信號(hào)產(chǎn)生單兀8輸出并且具有與控制信號(hào)SI相同頻率分量的參考信號(hào)與流經(jīng)光源2的電流Il之差。因此，將電位輸入到光電耦合器PC1，其中所述電位設(shè)定為使得當(dāng)設(shè)定的調(diào)光水平較低時(shí)，所述電位較高，而當(dāng)調(diào)光水平較高時(shí)所述電位較低；并且使得所述電位以與參考信號(hào)相同的頻率(該頻率與控制信號(hào)SI的頻率相同)在預(yù)定的范圍內(nèi)變化。因此，如圖5中所示，在調(diào)光水平變得較低時(shí)，出現(xiàn)FB端子Pl的電位變得低于停止閾值電壓Vth的時(shí)段，并且在開關(guān)元件Ql的切換操作中出現(xiàn)預(yù)定停止時(shí)段。例如，在調(diào)光下限的情況中，當(dāng)停止閾值電壓Vth是0. 4V時(shí)，F(xiàn)B端子Pl的電位在從最大0. 5V至最小0.3V的波動(dòng)范圍內(nèi)規(guī)律地變化。當(dāng)FB端子Pl的電位等于或大于0.4V時(shí)，執(zhí)行開關(guān)元件Ql的切換操作，而當(dāng)FB端子Pl小于0. 4V時(shí)，停止開關(guān)元件Ql的切換操作。由包括參考信號(hào)產(chǎn)生單元8、OP Amp OPl、光電耦合器PCl、比較單元17以及突發(fā)單元18的突發(fā)控制器來(lái)執(zhí)行突發(fā)控制。當(dāng)FB端子Pl的電位不小于停止閾值電壓Vth時(shí)，比較單元17將H電平信號(hào)提供給突發(fā)單元18，以使得由驅(qū)動(dòng)單元11的輸出驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件Ql0當(dāng)FB端子Pl的電位小于停止閾值電壓Vth時(shí)，比較單元17將L電平信號(hào)提供給突發(fā)單元18，以使得由驅(qū)動(dòng)單元11的輸出不驅(qū)動(dòng)開關(guān)元件Q1。以這一方式，在設(shè)定低調(diào)光水平的低負(fù)載的情況下，調(diào)光控制單元3執(zhí)行控制，以使得從光源2輸出的光變?yōu)榕c由用戶通過(guò)針對(duì)開關(guān)元件Ql執(zhí)行突發(fā)控制而設(shè)定的調(diào)光水平相對(duì)應(yīng)的輸出。將由調(diào)光控制單元3的突發(fā)控制的頻率設(shè)定為從參考信號(hào)產(chǎn)生單元8輸出的參考信號(hào)的頻率。如上所述，即使當(dāng)采用低輸出點(diǎn)亮光源2時(shí)，調(diào)光控制單元3的突發(fā)控制的頻率也能夠固定在預(yù)定頻率，從而可以抑制閃光或閃爍現(xiàn)象。而且，在控制信號(hào)SI和輸出到OP Amp OPl的參考信號(hào)的頻率中，將參考信號(hào)的頻率設(shè)定為與控制信號(hào)SI的頻率相同。因此，當(dāng)將控制信號(hào)SI的頻率設(shè)定為IkHz時(shí)，突發(fā)控制的頻率也可以固定在1kHz。由此，因?yàn)楣廨敵龅淖兓彩?kHz，可以抑制閃光或閃爍 現(xiàn)象。在該情況中，控制信號(hào)SI的頻率的下限可以優(yōu)選為300Hz，并且該頻率的上限可以優(yōu)選為1000Hz。因此，能夠抑制人眼可感受范圍內(nèi)發(fā)生的閃光或閃爍現(xiàn)象。在根據(jù)本發(fā)明的點(diǎn)亮設(shè)備和照明裝置中，即使當(dāng)采用低輸出點(diǎn)亮固態(tài)發(fā)光元件時(shí)，仍然可以抑制閃光或閃爍現(xiàn)象。盡管相對(duì)于這些實(shí)施例已經(jīng)描述和示出本發(fā)明，然而本發(fā)明并非限制于此。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 點(diǎn)亮電路，用于通過(guò)使用開關(guān)元件來(lái)切換來(lái)自DC電源的輸入，并且將平滑的輸出輸出至固態(tài)發(fā)光元件；以及 調(diào)光控制單元，用于基于控制信號(hào)來(lái)控制所述開關(guān)元件的切換操作，從而調(diào)節(jié)至所述固態(tài)發(fā)光元件的輸出，所述控制信號(hào)具有根據(jù)調(diào)光水平而確定的占空比，所述調(diào)光控制單元包括 驅(qū)動(dòng)控制單元，用于對(duì)所述開關(guān)元件執(zhí)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)控制；以及 突發(fā)控制單元，用于接收根據(jù)至所述固態(tài)發(fā)光元件的所述輸出而變化的反饋信號(hào)，并且基于閾值，以及所述反饋信號(hào)和參考信號(hào)的幅值，在由所述驅(qū)動(dòng)控制單元執(zhí)行的PWM控制中設(shè)置停止時(shí)段。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的點(diǎn)亮設(shè)備，其中，所述突發(fā)控制單元基于所述閾值，以及由所述反饋信號(hào)與所述參考信號(hào)之間的差值確定的差值信號(hào)，在由所述驅(qū)動(dòng)控制單元執(zhí)行的PWM控制中設(shè)置所述停止時(shí)段。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的點(diǎn)亮設(shè)備，其中，所述突發(fā)控制單元包括產(chǎn)生所述參考信號(hào)的參考信號(hào)產(chǎn)生單元，所述參考信號(hào)的頻率等于所述控制信號(hào)的頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的點(diǎn)亮設(shè)備，其中，所述控制信號(hào)的所述頻率的下限和上限分別是 300Hz 和 IOOOHz。
5.一種照明裝置，包括固態(tài)發(fā)光元件和根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的點(diǎn)亮設(shè)備。
全文摘要
一種點(diǎn)亮設(shè)備，包括點(diǎn)亮電路和調(diào)光控制單元，該點(diǎn)亮電路通過(guò)開關(guān)元件切換來(lái)自電源的輸入，并且將平滑的輸出輸出到固態(tài)發(fā)光元件；該調(diào)光控制單元基于控制信號(hào)控制開關(guān)元件，以調(diào)節(jié)至固態(tài)發(fā)光元件的輸出。該調(diào)光控制單元具有驅(qū)動(dòng)控制單元和突發(fā)控制單元，該驅(qū)動(dòng)控制單元對(duì)開關(guān)元件執(zhí)行PWM控制；該突發(fā)控制單元接收取決于至發(fā)光元件的輸出的反饋信號(hào)，并且基于閾值以及反饋信號(hào)和參考信號(hào)的幅值在PWM控制中設(shè)置停止時(shí)段。
文檔編號(hào)H05B37/02GK102752907SQ201210088720
公開日2012年10月24日 申請(qǐng)日期2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月21日
發(fā)明者中村亮介, 松田賢治 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社