Led照明裝置制造方法
【專利摘要】如果將與白熾燈泡或鹵素?zé)舻认啾鹊拓?fù)荷的LED照明裝置連接到調(diào)光器有時(shí)會(huì)產(chǎn)生誤動(dòng)作。因此需要發(fā)揮LED照明裝置的耗電量較低的特點(diǎn)并防止該誤動(dòng)作。LED照明裝置包括：整流電路；發(fā)光電路，其與整流電路連接且包括當(dāng)整流電路的輸出電壓超過(guò)閾值電壓時(shí)就開(kāi)始有電流流動(dòng)的單個(gè)或多個(gè)LED；旁路電路,其包括用于不經(jīng)由發(fā)光電路而使電流流向整流電路的旁路路徑和檢測(cè)出流過(guò)發(fā)光電路的電流的檢測(cè)部，旁路電路在檢測(cè)部檢測(cè)出電流超過(guò)規(guī)定值的情況下阻斷流過(guò)旁路路徑的電流。
【專利說(shuō)明】LED照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通過(guò)調(diào)光器的輸出來(lái)使LED點(diǎn)亮的LED照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]已知一種與商用交流電源連接使LED (也叫做發(fā)光二極管)點(diǎn)亮的照明裝置(下面稱為L(zhǎng)ED照明裝置)。LED照明裝置常常在對(duì)商用交流電源進(jìn)行整流之后才使用商用交流電源。尤其地，存在省去大容量電容，將脈動(dòng)電流或接近脈動(dòng)電流的電壓施加在串聯(lián)了大量LED的LED列上的情況。
[0003]已知一種電路，其因?yàn)樵谥苯訉⒚}動(dòng)電流施加在LED列時(shí)發(fā)光期間會(huì)變短，所以檢測(cè)出在LED列上流動(dòng)的電流并對(duì)串聯(lián)段數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0004]圖7是示出專利文獻(xiàn)I的圖26所記載的LED照明裝置的圖。為方便起見(jiàn)，在圖7中將號(hào)碼或電流等標(biāo)記在必要的地方。
[0005]圖7所示的LED照明裝置包括:商用交流電源712 ;由四個(gè)二極管組成的橋式整流電路705 ;并聯(lián)配置的第一組LED及第二組LED ;與第一及第二組LED串聯(lián)連接的第三組LED ；電阻Rl、R2及R3 ；n型MOS晶體管(FET) Ql ；以及NPN晶體管Q2。
[0006]電阻R2及R3與晶體管Ql及Q2構(gòu)成旁路電路717。橋式整流電路705的電流輸出端子A與并聯(lián)配置的第一及第二組LED連接。并聯(lián)配置的第一及第二組LED的陰極一側(cè)與第三組LED的陽(yáng)極一側(cè)和旁路電路717連接。在旁路電路717上通過(guò)的電流13和在第三組LED上通過(guò)的電流14流入旁路電路717所包含的電流檢測(cè)用的電阻R3及晶體管Q2的基極。
[0007]圖8是示出圖7所示的LED照明裝置的電壓和電流的關(guān)系的圖。圖8 (a)示出以橋式整流電路705的端子B為基準(zhǔn)的情況下的端子A的脈動(dòng)電流的一個(gè)周期份量的電壓波形示例，圖8 (b)示出在橋式整流電路705上流動(dòng)的脈動(dòng)電流電壓一個(gè)周期份量的電流波形示例。圖8 (b)所示的電流波形大致等于電流13與電流14的和。
[0008]在端子A的電壓低于并聯(lián)配置的第一及第二組LED的閾值電壓的期間tl中，電流13及14是0A。隨后，如果端子A的電壓超過(guò)并聯(lián)配置的第一及第二組的LED的閾值電壓，那么在短期間t2中電流增加。隨后，如果端子A的電壓進(jìn)一步地上升，那么會(huì)出現(xiàn)電流13及電流14的和維持不變的期間t3。在期間t3的前半段，僅在旁路電路717上有電流13流動(dòng)，在期間t3的后半段，在旁路電路717上有電流13流動(dòng)，且在第三組LED上也有電流14流動(dòng)。這時(shí)，調(diào)整電流13和電流14，使得晶體管Q2的基極-發(fā)射極間電壓保持在0.6V。
[0009]隨后，端子A的電壓上升，包含電壓波形的波峰的期間t4中，晶體管Q2飽和而旁路電路717截止，電流13不流動(dòng)。期間t4中，因?yàn)殡娏?4僅被電流限制用的電阻R3所限制，所以整體電流與端子A的電壓相似。端子A的電壓下降期間沿電壓上升期間的相反的路徑進(jìn)行。
[0010]圖7所示的LED照明裝置中，因?yàn)長(zhǎng)ED全部熄燈的期間tl較短，所以閃爍不明顯，而且具有功率因數(shù)和變形率良好、諧波噪聲較少的特征。[0011]又，已知一種在商用交流電源和橋式整流電路之間設(shè)置了調(diào)光電路的LED照明裝置(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2所記載的LED照明裝置中，用大容量電容對(duì)從橋式整流電路輸出的脈動(dòng)電流進(jìn)行平滑化，然后使用平滑化后的平滑化電壓使LED點(diǎn)亮。
[0012]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0013]專利文獻(xiàn)
[0014]專利文獻(xiàn)1:W02011/020007 號(hào)公報(bào)(圖 26)
[0015]專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)2011-3467號(hào)公報(bào)(圖1)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]圖9是示出在圖7所示的LED照明裝置中，在商用交流電源和橋式整流電路705之間插入了調(diào)光器901的示例的圖。
[0017]圖9所示的調(diào)光器901是前沿型調(diào)光器，其控制來(lái)自于商用交流電源712的電壓波形的相位來(lái)調(diào)光。例如，調(diào)光器901以切掉圖8 (a)中示出的脈動(dòng)電流電壓中的前半部，僅在后半部有電壓的方式來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，通過(guò)調(diào)整有電壓期間的寬度來(lái)調(diào)光。
[0018]圖10是示出圖9所示的LED照明裝置的電壓和電流的關(guān)系的圖。圖10 (a)示出對(duì)于理想負(fù)荷，以橋式整流電路705的端子B為基準(zhǔn)的情況下的端子A的脈動(dòng)電流的一個(gè)周期份量的電壓波形示例，圖10 (b)示出對(duì)于圖9的電路，橋式整流電路705輸出的脈動(dòng)電流電壓的一個(gè)周期份量的電壓波形示例。
[0019]在圖10 (a)中，根據(jù)調(diào)光器901的作用，成為切掉了圖8 (a)所示出的脈動(dòng)電流電壓中的前半部的電壓波形。如圖10 (b)所示，在橋式整流電路705中，雖然前半段本來(lái)是無(wú)電壓期間，但是出現(xiàn)徐徐增加的電壓。如圖10 (b)所示，在橋式整流電路705中，后半段的端子A的電壓中出現(xiàn)多個(gè)尖銳的波峰。此外，如果使在并聯(lián)配置的第一及第二組LED上流動(dòng)的電流增加某種程度的話，雖然能夠消除圖10 (b)中出現(xiàn)的波峰，但前半部的異常電壓不會(huì)消失。
[0020]如圖10 (b)所示，誤動(dòng)作的發(fā)生被認(rèn)為是為了使調(diào)光器901進(jìn)行正常動(dòng)作而需要流過(guò)某種程度的電流而導(dǎo)致的。然而，在圖10 (a)所示的電壓波形幾乎為零的期間中，為了正常動(dòng)作而必要的最低限度的電流沒(méi)有流向調(diào)光器901。
[0021]如圖10 (b)中出現(xiàn)的那樣的誤動(dòng)作不僅在將圖7所示的LED照明裝置連接于調(diào)光器901的情況下會(huì)發(fā)生，而且將與白熾燈泡或鹵素?zé)舻认啾鹊拓?fù)荷的LED照明裝置和其他調(diào)光器連接也可能會(huì)發(fā)生。此外，如果與低負(fù)荷的LED裝置并聯(lián)形成電流路徑而成為高負(fù)荷，有可能可以消除上述誤動(dòng)作。然而，進(jìn)行這樣的高負(fù)荷化的話，會(huì)喪失低耗電量這一LED照明裝置的特征。
[0022]與此相對(duì)，專利文獻(xiàn)2所示的LED照明裝置中，包括負(fù)荷電路7，其維持用于使調(diào)光電路2進(jìn)行正常動(dòng)作的最小保持電流。然而，專利文獻(xiàn)2所示的LED照明裝置中，還設(shè)有包含電容的平滑電路4，將從整流電路3輸出的電壓用平滑電路4進(jìn)行平滑化之后，供給到用于使LED等負(fù)荷6點(diǎn)亮的點(diǎn)亮電路5。
[0023]因而，專利文獻(xiàn)2所示的LED照明裝置中，LED等負(fù)荷6被DC驅(qū)動(dòng)。為了用DC驅(qū)動(dòng)來(lái)進(jìn)行調(diào)光，點(diǎn)亮電路5檢測(cè)出調(diào)光電路2供給電力的相位，根據(jù)調(diào)光電路2供給電力的相位來(lái)控制供給到LED等負(fù)荷6的DC電壓。在這種點(diǎn)亮控制中，不僅需要復(fù)雜的控制電路，還需要穩(wěn)定的DC電壓。因此，在平滑電路4中應(yīng)該會(huì)需要大容量電容，而大容量電容妨礙電路的緊湊化。進(jìn)一步地，例如利用了電解電容作為大容量電容的情況下，由于LED產(chǎn)生的熱的影響，存在壽命變短、縮短LED照明裝置自身的壽命、或需要進(jìn)行維護(hù)之類的不良情況。
[0024]因此，本發(fā)明的目的在于，在以LED為光源的LED照明裝置中，提供一種即使用調(diào)光器的輸出來(lái)進(jìn)行動(dòng)作也能夠正常地進(jìn)行動(dòng)作，并能夠降低耗電量的LED照明裝置。
[0025]并且，本發(fā)明的目的在于，提供一種不用平滑電路而用簡(jiǎn)單的電路構(gòu)成，使調(diào)光器不誤動(dòng)作的LED照明裝置。
[0026]一種LED照明裝置，包括:整流電路；發(fā)光電路，其與整流電路連接且包括當(dāng)整流電路的輸出電壓超過(guò)閾值電壓時(shí)就開(kāi)始有電流流動(dòng)的單個(gè)或多個(gè)LED ;旁路電路，其包括用于不經(jīng)由發(fā)光電路而使電流流向整流電路的旁路路徑和檢測(cè)出流過(guò)發(fā)光電路的電流的檢測(cè)部，旁路電路在檢測(cè)部檢測(cè)出的電流超過(guò)規(guī)定值的情況下切斷流過(guò)旁路路徑的電流。
[0027]優(yōu)選地，LED照明裝置中，旁路電路進(jìn)行控制以使得流過(guò)旁路路徑的電流與流過(guò)發(fā)光電路的電流的和是恒定值。
[0028]優(yōu)選地，LED照明裝置中，旁路電路包含配置在旁路路徑中的耗盡型FET和電流檢測(cè)電阻，耗盡型FET通過(guò)電流檢測(cè)電阻檢測(cè)出流過(guò)發(fā)光電路的電流，并進(jìn)行旁路路徑的開(kāi)閉控制。
[0029]優(yōu)選地，LED照明裝置中，旁路電路包含配置在旁路路徑中的增強(qiáng)型FET及電流檢測(cè)電阻、增強(qiáng)型FET的控制用的雙極型晶體管、和上拉電阻，雙極型晶體管通過(guò)電流檢測(cè)電阻檢測(cè)出流過(guò)發(fā)光電路的電流，用增強(qiáng)型FET進(jìn)行旁路路徑的開(kāi)閉控制。
[0030]優(yōu)選地，LED照明裝置中，還包括:第二旁路電路，其與發(fā)光電路連接；第二發(fā)光電路，其與第二旁路電路連接，并包含當(dāng)整流電路的輸出電壓超過(guò)閾值電壓時(shí)就開(kāi)始有電流流動(dòng)的單個(gè)或多個(gè)LED ;以及電流限制電路，其限制流過(guò)第二發(fā)光電路的電流。
[0031]優(yōu)選地，LED照明裝置中，還包括濾波電路，其與旁路電路并聯(lián)地連接于整流電路，該濾波電路中電阻及電容串聯(lián)。
[0032]優(yōu)選地，LED照明裝置中，濾波電路被配置在比旁路電路更靠近發(fā)光電路一側(cè)。
[0033]一種LED照明裝置，其特征在于，包括整流電路和包含單個(gè)或多個(gè)LED的發(fā)光電路，該發(fā)光電路具有第一電源端子和第二電源端子，包括具有第三電源端子、第四電源端子及電流檢測(cè)端子的旁路電路，第一電源端子、所述第三電源端子和整流電路的一端三者相連接，第二電源端子連接所述電流檢測(cè)端子，第四電源端子連接所述整流電路的另一端，整流電路的一端和另一端之間的電壓較低時(shí)，電流通過(guò)所述第三電源端子流動(dòng)，通過(guò)電流檢測(cè)端子的電流超過(guò)了規(guī)定值時(shí)，通過(guò)所述第三電源端子流動(dòng)的電流消失，如果整流電路的一端的電壓超過(guò)由單個(gè)LED組成的、或多個(gè)LED串聯(lián)連接的LED列的閾值電壓，那么電流在單個(gè)LED或LED列上流動(dòng)，電流流入電流檢測(cè)端子。
[0034]調(diào)光器將從商用交流電源得到的電壓波形進(jìn)行變形，使得僅確定期間存在電壓，剩余的期間沒(méi)有電壓。然而，雖叫做無(wú)電壓期間，但不可能完全為0V，還是存在極少量電壓。因此，LED照明裝置中，在該無(wú)電壓期間通過(guò)旁路電路來(lái)流通電流，由此使調(diào)光器的動(dòng)作穩(wěn)定。此外，在該無(wú)電壓期間中，由于LED存在閾值，所以在發(fā)光電路上沒(méi)有電流流動(dòng)。調(diào)光器的輸出轉(zhuǎn)移到有電壓期間之后，即使在發(fā)光電路上電流開(kāi)始流動(dòng)，也維持住了調(diào)光器的穩(wěn)定的動(dòng)作狀態(tài)。調(diào)光器的輸出轉(zhuǎn)移到有電壓的期間，如果在發(fā)光電路上流動(dòng)的電流超過(guò)規(guī)定值，旁路電路就截止，電路電流僅成為在發(fā)光電路上流動(dòng)的電流。因此，上述LED照明裝置中，即使用調(diào)光器的輸出來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，也能夠正常地進(jìn)行動(dòng)作，并能夠降低耗電量。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035]圖1是LED照明裝置100的概略框圖。
[0036]圖2是圖1所示的LED照明裝置100的電路圖。
[0037]圖3 Ca)是示出在圖1所示的LED照明裝置100中，以端子B為基準(zhǔn)的情況下的端子A的電壓的圖。
[0038]圖3 (b)是與圖3 (a)對(duì)應(yīng)地示出流過(guò)端子A的電流I的波形的圖。
[0039]圖4是另一 LED照明裝置400的電路圖。
[0040]圖5 (a)是示出圖4所示的LED照明裝置400中以端子B為基準(zhǔn)的情況下端子A的電壓的圖。
[0041]圖5 (b)是與圖5 (a)對(duì)應(yīng)地示出流過(guò)端子A的電流I的波形的圖。
[0042]圖6是又一 LED照明裝置500的電路圖。
[0043]圖7是示出專利文獻(xiàn)I的圖26所記載的LED照明裝置的圖。
[0044]圖8 Ca)是示出在圖7所示的LED照明裝置中，以橋式整流電路705的端子B為基準(zhǔn)的情況下的端子A的脈動(dòng)電流的一個(gè)周期份量的電壓波形示例的圖。
[0045]圖8 (b )是示出在圖7所示的LED照明裝置中，在橋式整流電路705上流動(dòng)的脈動(dòng)電流電壓一個(gè)周期份量的電流波形示例的圖。
[0046]圖9是示出在圖7所示的LED照明裝置中，在商用交流電源和橋式整流電路705之間插入了調(diào)光器901的示例的圖。
[0047]圖10 (a)是示出在負(fù)荷適當(dāng)?shù)那闆r下，在圖9所示的LED照明裝置中，以橋式整流電路705的端子B為基準(zhǔn)的情況下的端子A的脈動(dòng)電流的一個(gè)周期份量的電壓波形示例的圖。
[0048]圖10 (b)示出在圖9所示的LED照明裝置中，橋式整流電路705輸出的脈動(dòng)電流電壓一個(gè)周期份量的電壓波形示例。
【具體實(shí)施方式】
[0049]下面，參照附圖對(duì)LED照明裝置進(jìn)行說(shuō)明。但是，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不限于這些實(shí)施方式，而是涉及權(quán)利要求書(shū)中所記載的發(fā)明及其等同物。此外，在附圖的說(shuō)明中，對(duì)相同或相當(dāng)要素標(biāo)注相同的符號(hào)，并省略重復(fù)的說(shuō)明。另外，為了便于說(shuō)明，對(duì)構(gòu)件的比例尺進(jìn)行了適當(dāng)變更。
[0050]圖1是LED照明裝置100的概略框圖。
[0051]LED照明裝置100與調(diào)光器109的電源輸出端連接，調(diào)光器109的電源輸入端與商用交流電源108連接。LED照明裝置100包括整流電路105、旁路電路106、和發(fā)光電路107
坐寸ο
[0052]整流電路105是由四個(gè)二極管101?104組成的二極管電橋，且二極管電橋的上端和下端連接到調(diào)光器109的電源輸出端。端子A是整流電路105的電流流出一側(cè)的端子，端子B是電流流入一側(cè)的端子。此外，作為整流電路105，雖然示出了使用了由四個(gè)二極管組成的二極管電橋的示例，但整流電路105并不被上述構(gòu)成所限定，也可以使用其他的構(gòu)成。例如，也可以由一個(gè)二極管來(lái)構(gòu)成整流電路105。
[0053]旁路電路106包括正側(cè)電源端子111 (第三電源端子)、負(fù)側(cè)電源端子112 (第四電源端子)、電流檢測(cè)端子113、電流限制部116及電流檢測(cè)部117。正側(cè)電源端子111與端子A及電流限制部116的上端連接，負(fù)側(cè)電源端子112與端子B及電流檢測(cè)部的下端連接。電流從電流限制部116流入電流檢測(cè)部117，且電流也從發(fā)光電路107通過(guò)電流檢測(cè)端子113流入電流檢測(cè)部117。
[0054]整流回路105的端子A和端子B之間的電壓較低時(shí)(下面以端子B為基準(zhǔn)表示端子A的電壓)，電流從正側(cè)電源端子111通過(guò)電流限制部116、電流檢測(cè)部117及負(fù)側(cè)電源端子112流向端子B。如果端子A的電壓上升且在發(fā)光電路107上也有電流流動(dòng)，那么進(jìn)行反饋以使得在電流檢測(cè)部117上流動(dòng)的電流大體上為恒定。并且，如果端子A的電壓上升且通過(guò)電流檢測(cè)端子113的電流超過(guò)規(guī)定值，那么進(jìn)行反饋以減少通過(guò)正側(cè)電源端子111流入旁路電路106的電流。
[0055]發(fā)光電路107在內(nèi)部包含單個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(下面稱為L(zhǎng)ED)，并包括正側(cè)電源端子114 (第一電源端子)及負(fù)側(cè)電源端子115 (第二電源端子)。正側(cè)電源端子114與端子A及旁路電路106的正側(cè)電源端子111連接。負(fù)側(cè)電源端子115與旁路電路106的電流檢測(cè)端子113連接。
[0056]圖2是圖1所示的LED照明裝置100的電路圖。在圖2中，記載了在元件層面下圖1所示的LED照明裝置100的旁路電路106和發(fā)光電路107。
[0057]旁路電路106包含電阻121、124、增強(qiáng)型的η型MOS晶體管122 (下面成為FET)、NPN型雙極型晶體管123 (下面稱為晶體管)而構(gòu)成。發(fā)光電路107構(gòu)成為，包含:LED列125，其串聯(lián)連接包括LED126、LED127的多個(gè)LED ;以及電阻128。
[0058]旁路電路106的正側(cè)電源端子111與電阻121的上端和FET122的漏極連接，負(fù)側(cè)電源端子112與晶體管123的發(fā)射極和電阻124的下端連接。電流檢測(cè)端子113與FET122的源極、晶體管123的基極及電阻124上端的連接部連接。通過(guò)FET122的電流Il及從發(fā)光電路107流入的電流12經(jīng)由電阻124和晶體管123，朝向整流電路105的端子B。
[0059]圖1中，對(duì)功能進(jìn)行模塊化地描繪了電流限制部116及電流檢測(cè)部117，大致來(lái)說(shuō)與電流限制部116對(duì)應(yīng)的是FET122，與電流檢測(cè)部對(duì)應(yīng)的是電阻124。又，電阻121和晶體管123起反饋?zhàn)饔茫糜谑闺娮?24上流動(dòng)的電流恒定。
[0060]發(fā)光電路107中，LED126、127等包含在LED列125中的各個(gè)LED的正向電壓大約為3V時(shí)，LED列125的LED串聯(lián)段數(shù)由商用交流電源108的有效值決定。LED串聯(lián)段數(shù)在商用交流電源108的有效值為100?120V的情況下，例如為30?40 ;在商用交流電源108的有效值為200?240V的情況下，例如為60?80。電阻128限制在LED列125上流動(dòng)的電流。發(fā)光電路107的正側(cè)電源端子114連接于LED列125的陽(yáng)極，負(fù)側(cè)電源端子115連接于電阻128的下端。
[0061]下面，對(duì)旁路電路106的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。此外，為方便起見(jiàn)，使得端子A的電壓視為從OV開(kāi)始隨時(shí)間上升。
[0062]整流電路105的端子A的電壓為OV時(shí)電流Il不流動(dòng)。隨后，如果端子A的電壓上升，那么通過(guò)正側(cè)電源端子ill電流Ii開(kāi)始流動(dòng)，其后有恒定的電流Ii流動(dòng)以使晶體管123的基極-發(fā)射極間電壓保持在大約0.6V。
[0063]進(jìn)一步地，如果端子A的電壓上升，發(fā)光電路107上也有電流12流動(dòng)，那么調(diào)整電流II，使得電流Il和電流12的和與電阻124的乘積大約為0.6V。即，存在通過(guò)正側(cè)電源端子111流動(dòng)的電流Il與通過(guò)電流檢測(cè)端子113流入的電流12的和為恒定的電壓域。該電壓域中，旁路電路106所包含的晶體管123處于非飽和狀態(tài)，以基極-發(fā)射極間電壓為基準(zhǔn)，把電流Il與電流12的和設(shè)為恒定。
[0064]進(jìn)一步地，如果電壓上升而通過(guò)電流檢測(cè)端子113的電流超過(guò)規(guī)定值，那么晶體管123飽和，F(xiàn)ET122截止。結(jié)果，通過(guò)正側(cè)電源端子111而流動(dòng)電流消失，通過(guò)電流檢測(cè)端子113返回到整流電路105端子B的電流僅為流過(guò)光電路107的電流12。此外，電阻121上流動(dòng)的電流作為電流大小較小的電流而予以忽略。雖然電流12被電阻128限制，但隨端子A的電壓上升而增加。
[0065]圖3是用調(diào)光器109的輸出使圖2所示的電路進(jìn)行動(dòng)作的情況下的波形圖。圖3(a)是示出在圖1所示的LED照明裝置100中，以端子B為基準(zhǔn)的情況下的端子A的電壓的圖，圖3 (b)是對(duì)應(yīng)于圖3 (a)示出流過(guò)端子A的電流I的波形的圖。
[0066]如圖3 (a)所不,調(diào)光器109的輸出電壓是脈動(dòng)電流的一部分被切掉的輸出電壓，如果用整流電路105對(duì)該輸出電壓進(jìn)行全波整流，切掉的部分就成為是OV的波形。此外，圖3 Ca)中的虛線表示沒(méi)有調(diào)光的情況下的脈動(dòng)電流。
[0067]如圖3 (b)所示，首先電流I從OA開(kāi)始升高到一個(gè)恒定值。即使圖3 (a)中端子A的電壓表示為OV的部分在現(xiàn)實(shí)中也會(huì)存在極少量電壓(幾V)，所以通過(guò)旁路電路106有電流Il流動(dòng)，即使在僅有極少量電壓(幾V)的期間，也使調(diào)光器109的動(dòng)作穩(wěn)定。
[0068]然后，如果端子A的電壓急劇地上升，那么電流12在發(fā)光電路107上流動(dòng)，電流波形急劇地升高(參照時(shí)刻tio)。這時(shí)，因?yàn)榕月冯娐?06超越了能夠使得電流Il和電流12之和為恒定的限度，所以晶體管123飽和，F(xiàn)ET122截止。結(jié)果，電流Il成為0A，且電流I變成與電流12相等。然后，電流I的波形與端子A的電壓波形(參照?qǐng)D3 (a))相似。
[0069]此后，端子A的電壓下降，出現(xiàn)電流I成為恒定的期間(參照til)。期間til中晶體管123的基極電壓下降，反饋起作用，使得電流Il和電流12之和再次成為恒定。在期間til的前半段中存在電流12，但在后半段中變成僅有電流II。在期間til之后，最終，電流Il變?yōu)?A，電流I消失。此外，圖3 (b)的虛線是沒(méi)有調(diào)光的情況下的電流I的波形。
[0070]調(diào)光器109是前沿型，其以切掉脈動(dòng)電流的前半段的方式來(lái)進(jìn)行動(dòng)作，例如包含:三端雙向可控硅開(kāi)關(guān)元件200、兩端開(kāi)關(guān)元件201、電位器202、電阻203及電容204等而構(gòu)成。然而，調(diào)光器109也可以是后沿型，其以切掉脈動(dòng)電流的后半段的方式來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。又，調(diào)光器109也可以交替地切掉脈動(dòng)電流的前半段和后半段的方式來(lái)進(jìn)行動(dòng)作。即使是其他種類的調(diào)光器，在切掉電壓波形期間中通過(guò)利用旁路電路讓旁路電流流過(guò)，也能夠使調(diào)光器的動(dòng)作穩(wěn)定化。
[0071 ] 圖4是另一 LED照明裝置400的電路圖。
[0072]圖1及2所示的LED照明裝置100所包含的發(fā)光電路107是僅包含一個(gè)LED列125的簡(jiǎn)單的發(fā)光電路。在這種情況下，存在有相對(duì)于脈動(dòng)電流的一個(gè)周期，發(fā)光期間變短，閃爍或動(dòng)作中斷明顯的情況。作為延長(zhǎng)發(fā)光期間的方法，根據(jù)電壓或電流來(lái)切換LED列的串聯(lián)段數(shù)的方法是有效的。LED照明裝置400中，采用的是根據(jù)電流來(lái)切換LED列的串聯(lián)段數(shù)且利用調(diào)光器的輸出也不產(chǎn)生誤動(dòng)作的構(gòu)成。
[0073]圖4中，商用交流電源108、調(diào)光器109、整流電路105、旁路電路106與圖2所示的構(gòu)成相同。圖4所示的LED照明裝置400和圖2所示的LED照明裝置100的不同之處在于以下兩點(diǎn)=LED照明裝置400的發(fā)光電路407多段化，以及與旁路電路106并聯(lián)地插入濾波電路403。
[0074]此外，將圖4與圖1進(jìn)行對(duì)應(yīng)的情況下，圖4的發(fā)光電路407對(duì)應(yīng)于圖1的發(fā)光電路107，圖4的發(fā)光電路407的正側(cè)電源端子414對(duì)應(yīng)于圖1的發(fā)光電路107的正側(cè)電源端子114，圖4的發(fā)光電路407的負(fù)側(cè)電源端子415對(duì)應(yīng)于圖1的發(fā)光電路107的負(fù)側(cè)電源端子 115。
[0075]發(fā)光電路407包括:LED列435，其包含LED436、437 ；LED列445，其包含LED446、447。在LED列435及LED列445之間連接有第二旁路電路408，在LED列445的陰極一側(cè)連接有電流限制電路409。關(guān)于LED列435及LED列445的串聯(lián)段數(shù)，在商用交流電源108的有效值為100?120V時(shí)，例如能夠?qū)ED列435設(shè)為25、將LED列445設(shè)為15 ;在商用交流電源108的有效值為200?240V時(shí)，例如能夠?qū)ED列435設(shè)為50、將LED列445設(shè)為30。
[0076]第二旁路電路408包括:電阻431、FET432、晶體管433、電阻434，雖然成為與旁路電路106相同的電路構(gòu)成，但電阻434的值與圖2所示的LED照明裝置100的電阻124的值不同。電流限制電路409也包括:電阻441、FET442、晶體管443、電阻444，雖然成為與旁路電路106相同的電路構(gòu)成，但電阻444的值與圖2所示的LED照明裝置100的電阻124的值不同。在這種情況下，電阻的值被設(shè)定為以電阻444、電阻434、電阻124的順序增大。
[0077]下面，對(duì)發(fā)光電路407的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。此外，為方便起見(jiàn)，設(shè)端子A的電壓從OV開(kāi)始隨時(shí)間上升。
[0078]整流電路105的端子A的電壓為OV時(shí)，電流I不流動(dòng)。隨后，如果端子A的電壓上升超過(guò)LED列435的閾值，那么在發(fā)光電路407上電流開(kāi)始流動(dòng)，出現(xiàn)流動(dòng)恒定的電流的電壓域，使得晶體管433的基極-發(fā)射極間電壓被保持在0.6V。在該電壓域的前半段中，僅在旁路電路408所包含的FET432上有電流流動(dòng)，在后半段中通過(guò)LED列的電流也流動(dòng)。該電壓域中，流過(guò)旁路電路408所包含的FET432的電流與在LED列445上流動(dòng)的電流之和為恒定。
[0079]并且，如果端子A的電壓上升，因?yàn)榻?jīng)由LED列445及電流限制電路409的電流增加而晶體管433飽和，所以旁路電路408截止，流過(guò)FET432的電流消失。旁路電路408截止時(shí)，即使端子A的電壓進(jìn)一步地上升，流過(guò)LED列445的電流的上限值也被電流限制電路409所限制。即是說(shuō)，因?yàn)殡娏飨拗齐娐?09能夠限制在發(fā)光電路407上流動(dòng)的電流的上限值，所以即使商用交流電源108或調(diào)光器109的輸出電壓不穩(wěn)定也能使發(fā)光電路407穩(wěn)定地進(jìn)行動(dòng)作。
[0080]如果從LED照明裝置400中去除旁路電路106、串聯(lián)連接電阻401和電容402的濾波電路403，圖4的端子A的電壓波形如圖10 (b)。S卩，在本來(lái)為OV的期間出現(xiàn)異常的電壓，且在應(yīng)出現(xiàn)脈動(dòng)電流的一部分的期間出現(xiàn)尖銳的波峰。又，如果僅從LED照明裝置400中去除旁路電路106，那么圖4的端子A的電壓波形中，在圖10 (b)的后半段所看到的波峰消失了，但前半段的異常電壓沒(méi)有消失。假如，在將僅由旁路電路106和發(fā)光電路407構(gòu)成的LED照明裝置連接于調(diào)光器109的情況下，即使該LED照明裝置處于LED點(diǎn)亮的期間，也有失去負(fù)荷的平衡而端子A的電壓波動(dòng)的情況(參照?qǐng)D10)。與此相對(duì)，LED照明裝置400中，因?yàn)椴迦胗袨V波電路403，所以抑制波動(dòng)而實(shí)現(xiàn)動(dòng)作穩(wěn)定化。尤其地，在LED列上流動(dòng)的電流較小的情況下，濾波電路403的效果較大。
[0081]并且，想要減小在旁路電路106上流動(dòng)的電流的情況下，LED照明裝置400相對(duì)于調(diào)光的穩(wěn)定性變差，但通過(guò)插入濾波電路403可恢復(fù)其穩(wěn)定性。即，可理解串聯(lián)連接電阻401和電容402的濾波電路403使LED照明裝置400的動(dòng)作穩(wěn)定化。作為濾波電路403，例如可將電阻401設(shè)為IkQ、將電容402設(shè)為0.047 μ F。
[0082]圖5是用調(diào)光器109的輸出來(lái)使圖4所示的電路進(jìn)行動(dòng)作的情況下的波形圖。圖5 (a)是示出圖4所示的LED照明裝置400中以端子B為基準(zhǔn)的情況下端子A的電壓的圖，圖5 (b)是與圖5 (a)對(duì)應(yīng)地示出流過(guò)端子A的電流I的波形的圖。
[0083]關(guān)于調(diào)光器109的輸出，因?yàn)槊}動(dòng)電流的一部分被切掉而形成被切掉的部分是OV的波形，所以，如果用整流電路105進(jìn)行全波整流，那么像用圖5 (a)的實(shí)線所表示的那樣，在前半段沒(méi)有電壓，在后半段成為出現(xiàn)脈動(dòng)電流的一部分的波形。圖5 (a)中，虛線表示沒(méi)有調(diào)光的情況下的脈動(dòng)電流。旁路電路106的動(dòng)作原則上和在LED照明裝置100說(shuō)明的一樣，但下面對(duì)應(yīng)于圖4所示的LED照明裝置400對(duì)其動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0084]如圖5 (b)所示，首先電流I從OA開(kāi)始升高到一個(gè)恒定值。這是因?yàn)榧词故菆D5(a)中端子A的輸出電壓表示為OV的部分，在現(xiàn)實(shí)中也會(huì)殘余極少量電壓(幾V)，所以通過(guò)旁路電路106有電流流動(dòng)。隨后，如果端子A的電壓上升，那么電流在LED列435上流動(dòng)，電流波形急劇地升高(參照時(shí)刻t20)。時(shí)刻t20中，旁路電路106截止，流過(guò)FET122的電流成為0A，電流I與流過(guò)LED列435的電流相等。圖5 (b)中，虛線表示沒(méi)有調(diào)光的情況下的脈動(dòng)電流。
[0085]如上所述，在發(fā)光電路407中存在以下三個(gè)電壓域:旁路電路106及第二旁路電路408截止且用電流限制電路409來(lái)限制流過(guò)LED列445的電流的第一電壓域；根據(jù)端子A的電壓在第二旁路電路408上流動(dòng)的電流和流過(guò)LED列445的電流之和為恒定的第二電壓域；以及在旁路電路106上流動(dòng)的電流和流過(guò)LED列435的電流之和為恒定的第三電壓域。因而，電流I的波形也如圖5 (b)所示，存在與第一電壓域?qū)?yīng)的第一電平(LI)、與第二電壓域?qū)?yīng)的第二電平(L2)、以及與第三電壓域?qū)?yīng)的第三電平(L3)。此外，在圖5中，雖然圖示了在端子A的電壓受到電流限制的電壓域中開(kāi)始點(diǎn)亮的情況，但通常進(jìn)行調(diào)光的情況下的電流I的波形是從沒(méi)有調(diào)光的波形(虛線及實(shí)線的一部分)所占有的波形中切掉一部分后的波形。
[0086]在LED照明裝置400中，雖然檢測(cè)電流并進(jìn)行LED列的串聯(lián)段數(shù)的切換，但也可以檢測(cè)電壓并切換LED列的串聯(lián)段數(shù)。然而，采用檢測(cè)電壓并切換LED列的串聯(lián)段數(shù)的方式的話，存在切換LED列的串聯(lián)段數(shù)時(shí)電流值以具有尖銳的波峰的方式急劇地變動(dòng)而產(chǎn)生諧波噪聲的情況。與此相對(duì)，在LED照明裝置400中，檢測(cè)電流并進(jìn)行LED列的串聯(lián)段數(shù)的切換，能夠根據(jù)電壓增減來(lái)追隨電流，所以能夠防止諧波噪聲的發(fā)生，能夠?qū)⒐β室驍?shù)和變形率維持在良好的狀態(tài)。
[0087]LED照明裝置400中，雖然進(jìn)行了兩個(gè)LED列的串聯(lián)段數(shù)的切換，但進(jìn)行切換的串聯(lián)段數(shù)的數(shù)量并不被限定為兩個(gè)。例如，在串聯(lián)連接五個(gè)LED列的情況下，準(zhǔn)備五個(gè)與由LED列435及第二旁路電路408所組成的分組相同的分組。然后，在LED照明裝置中，只要如將由LED列445和電流限制電路409所組成的分組連接到由LED列435和第二旁路電路408所組成的分組一樣，將準(zhǔn)備好的五個(gè)分組級(jí)聯(lián)即可。此外，連接于FET源極的電阻在各個(gè)分組中具有不同的值。
[0088]圖6是又一 LED照明裝置500的電路圖。
[0089]在圖6中，商用交流電源108、調(diào)光器109及整流電路105與圖4中所示的構(gòu)成相同。圖6中所示的LED照明裝置500和圖4中所示的LED照明裝置400的不同之處在于以下兩點(diǎn):變更了旁路電路506、第二旁路電路508及電流限制電路509的電路構(gòu)成，以及變更了濾波電路503的位置。
[0090]圖4的LED照明裝置400中，旁路電路106、第二旁路電路408及電流限制電路409由兩個(gè)電阻元件、增強(qiáng)型的η型MOS晶體管(FET)及NPN型雙極型晶體管構(gòu)成。然而，在圖6的LED照明裝置500中是利用耗盡型FET和一個(gè)電阻來(lái)構(gòu)成同樣的電路。
[0091 ] 旁路電路506中，F(xiàn)ET512的漏極與整流電路105的輸出端子A連接，柵極與整流電路105的輸入端子B和電阻511的一端連接，源極與電阻511的另一端連接。如果在電阻511上有電流Ix流動(dòng)，會(huì)發(fā)生電壓下降，在FET512的柵極電壓VG和源極電壓VS之間產(chǎn)生電位差。耗盡型FET中，如果VG-VS間的電位差變得比偏移值更低，就進(jìn)行動(dòng)作使其關(guān)閉。因而，旁路電路506中，通過(guò)電流在發(fā)光電路507上流動(dòng)，流過(guò)電阻511的Ix變大，F(xiàn)ET512關(guān)閉，在FET512的漏極和源極間流動(dòng)的電流被切斷。
[0092]第二旁路電路508及電流限制電路509也進(jìn)行與上述旁路電路506相同的動(dòng)作。圖5所示的LED照明裝置500的旁路電路506、第二旁路電路508及電流限制電路509發(fā)揮與圖4所示的LED照明裝置400的旁路電路106、第二旁路電路408及電流限制電路409相同的作用。S卩，旁路電路506、第二旁路電路508及電流限制電路509對(duì)整流電路105的輸出電流路徑進(jìn)行切換，限制上限值。
[0093]因而，發(fā)光電路507中，與圖4所示的發(fā)光電路407相同，存在以下三個(gè)電壓域:旁路電路506及第二旁路電路508截止且用電流限制電路509來(lái)限制流過(guò)LED列445的電流的第一電壓域；根據(jù)端子A的電壓在第二旁路電路508上流動(dòng)的電流和流過(guò)LED列445的電流之和為恒定的第二電壓域；以及在旁路電路506上流動(dòng)的電流和流過(guò)LED列435的電流之和為恒定的第三電壓域。
[0094]在圖6所示的LED照明裝置500中，將濾波電路503的位置配置在旁路電路506的后段。旁路電路506與旁路電路106 (參照?qǐng)D4)相同，調(diào)光器109即使是在電壓大體為OV的期間，也有少量電流持續(xù)在調(diào)光器109上流動(dòng)，具有防止調(diào)光器109誤動(dòng)作的功能。并且，在LED照明裝置500中，濾波電路503抑制由于調(diào)光器109和負(fù)荷匹配不良而導(dǎo)致的電壓波動(dòng)。這時(shí)，為了將濾波電路503上流動(dòng)的電流反饋到旁路電路506而將濾波電路503配置在旁路電路506的后段。由此，濾波電路503上流動(dòng)的電流被削減了。此外，構(gòu)成濾波電路503的元件及其功能與濾波電路403 (參照?qǐng)D4)相同。
[0095]此外，即使上述LED照明裝置100、400及500不通過(guò)調(diào)光器109而與商用交流電源連接，也能以低耗電量正常地進(jìn)行動(dòng)作。
【權(quán)利要求】
1.一種LED照明裝置，其特征在于，包括: 整流電路； 發(fā)光電路，其與所述整流電路連接且包括當(dāng)所述整流電路的輸出電壓超過(guò)閾值電壓時(shí)就開(kāi)始有電流流動(dòng)的單個(gè)或多個(gè)LED ； 旁路電路，其包括用于不經(jīng)由所述發(fā)光電路而使電流流向所述整流電路的旁路路徑和檢測(cè)出流過(guò)所述發(fā)光電路的電流的檢測(cè)部， 所述旁路電路在所述檢測(cè)部檢測(cè)出的電流超過(guò)規(guī)定值的情況下切斷流過(guò)所述旁路路徑的電流。
2.如權(quán)利要求1所述的LED照明裝置，其特征在于，所述旁路電路進(jìn)行控制以使得流過(guò)所述旁路路徑的電流與流過(guò)所述發(fā)光電路的電流的和是恒定值。
3.如權(quán)利要求1或2所述的LED照明裝置，其特征在于，所述旁路電路包含配置在所述旁路路徑中的耗盡型FET和電流檢測(cè)電阻，所述耗盡型FET通過(guò)所述電流檢測(cè)電阻檢測(cè)出流過(guò)所述發(fā)光電路的電流，并進(jìn)行所述旁路路徑的開(kāi)閉控制。
4.如權(quán)利要求1或2所述的LED照明裝置，其特征在于，所述旁路電路包含配置在所述旁路路徑中的增強(qiáng)型FET及電流檢測(cè)電阻、所述增強(qiáng)型FET的控制用的雙極型晶體管、和上拉電阻，所述雙極型晶體管通過(guò)所述電流檢測(cè)電阻檢測(cè)出流過(guò)所述發(fā)光電路的電流，用所述增強(qiáng)型FET進(jìn)行所述旁路路徑的開(kāi)閉控制。
5.如權(quán)利要求1?4中的任一項(xiàng)所述的LED照明裝置，其特征在于，還包括: 第二旁路電路，其與所述發(fā)光電路連接； 第二發(fā)光電路，其與所述第二旁路電路連接，并包含當(dāng)所述整流電路的輸出電壓超過(guò)閾值電壓時(shí)就開(kāi)始有電流流動(dòng)的單個(gè)或多個(gè)LED ;以及 電流限制電路，其限制流過(guò)所述第二發(fā)光電路的電流。
6.如權(quán)利要求1?5中的任一項(xiàng)所述的LED照明裝置，其特征在于，還包括濾波電路，其與所述旁路電路并聯(lián)地連接于所述整流電路，該濾波電路中電阻及電容串聯(lián)。
7.如權(quán)利要求6所述的LED照明裝置，其特征在于，所述濾波電路被配置在比所述旁路電路更靠近所述發(fā)光電路一側(cè)。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK103650644SQ201280035009
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月15日
【發(fā)明者】堺圭亮, 高橋鈴太郎, 秋山貴 申請(qǐng)人:西鐵城控股株式會(huì)社, 西鐵城電子株式會(huì)社