CN102548138A - Led点亮设备和包括该led点亮设备的照明装置 - Google Patents
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Abstract
一种LED点亮设备包括用于将电源电压转换为DC电压并且将其输出至LED单元的转换器、以及用于控制转换器的输出的控制器。该转换器具有斩波电路、开关元件以及二极管;所述斩波电路包括电感元件和电容器的串联电路;所述开关元件串联连接到所述电感元件并且由所述控制器导通/截止;所述二极管在所述开关元件的截止状态期间作为所述电感元件的放电路径。控制器通过使用在所述电感线圈的次级线圈中产生的电压作为其操作电压来控制开关元件的导通/截止时间,以使得在开始点亮操作之后的特定时间段期间提供给LED单元的电流小于在稳定状态下提供给所述LED单元的电流。
Description
技术领域
本发明涉及LED点亮设备和包括该LED点亮设备的照明装置。
背景技术
传统上,已经公开了一种用于向LED单元提供功率的LED点亮设备(参见,例如日本专利申请公开No.2006-210271(JP2006-210271A),第0031段至0036段以及图1)。LED点亮设备包括点亮电路单元、保护电路单元、电压检测电路单元以及电流检测电阻器;该点亮电路单元用于将从DC电源输入的电压转换为预定DC电压并且输出该DC电压;该保护电路单元用于抑制该点亮电路单元中的输出电压的急剧变化;该电压检测电路单元用于检测来自点亮电路单元的输出电压;该电流检测电阻器用于检测流经该LED单元的电流。
点亮电路单元包括电感元件、反向电流阻断二极管、开关元件、电容元件以及操作控制器;该电感元件具有连接到DC电源的高电压端的第一端子;该反向电流阻断二极管具有连接到该电感元件的第二端子的阳极;该开关元件连接在电感元件的第二端子和DC电源的低电压端之间;该电容元件连接在反向电流阻断二极管的阴极和DC电源的低电压端之间;该操作控制器用于控制来自点亮电路单元的输出电压。
在这个LED点亮设备中,通过允许操作控制器使用电流检测电阻器检测流经LED单元的电流并反馈该检测结果来进行开关元件的导通和截止控制,调节来自点亮电路单元的输出电压以使得流经LED单元的电流达到预设的期望值。因此,即使在DC电源的电压改变时,也能够使LED单元保持具有一致的亮度。
在操作JP2006-210271A中所公开的LED点亮设备时,流经电感元件的电流在电容元件中开始累积。此时,如果将大电流提供给LED单元,则电容元件的电压平稳地增加。而且,在从点亮电路单元的输出侧提供操作控制器的操作功率的情况下,来自操作功率的控制电流也与电容元件的电压的平稳增加成比例的平稳增长。因此,将花费时间用于稳定操作控制器的操作功率。
而且,在将来自操作功率的控制电流设计成急剧增加时,会升高提供给操作控制器的电流,从而增加了操作功率或操作控制器中的功率损耗。
发明内容
鉴于上述问题,本发明提供LED点亮设备和使用该LED点亮设备的照明装置,其能够减少用于稳定输出控制器的操作功率所需的时间段。
根据本发明的一个方面,提供一种LED点亮设备,包括:用于将电源电压转换为DC电压并且将该DC电压输出到LED单元的功率转换单元;以及用于控制来自所述功率转换单元的输出的输出控制单元。所述功率转换单元具有斩波电路、开关元件以及二极管;所述斩波电路包括电感元件和电容器的串联电路;所述开关元件串联连接到所述电感元件并且由所述输出控制单元导通和截止;所述二极管在所述开关元件的截止状态期间用作所述电感元件的放电路径。所述输出控制单元通过使用在电感线圈的次级线圈中产生的电压作为其操作电压,来控制所述开关元件的导通和截止时间,以使得在开始点亮操作之后的特定时间段期间提供给所述LED单元的电流小于在稳定状态下提供给所述LED单元的电流。
当累积在所述电感元件中的电荷放电时,所述输出控制单元可以使用在所述次级线圈中产生的正电压作为操作电压。
所述输出控制单元可以以当流经所述电感元件的电流变成零的时刻导通开关元件的临界模式来控制开关元件的操作,并且使用所述次级线圈来检测流经所述电感元件的电流。
根据本发明的另一个方面,提供一种照明装置,包括:LED点亮设备;灯座,所述LED单元机械且电连接到所述灯座;以及用于固定所述LED点亮设备和所述灯座的装置主体。
根据本发明,可以提供一种LED点亮设备和使用该LED点亮设备的照明装置,其能够减少用于稳定输出控制器的操作功率所需的时间段。
附图说明
根据结合附图给出的以下实施例的描述,本发明的目的和特征将变得明显,其中:
图1是示出根据本发明实施例的LED点亮设备的示意性电路图;
图2示出用于说明LED点亮设备的操作的图表;
图3示出用于说明LED点亮设备的操作的更多图表;以及
图4是示出包括LED点亮设备的照明装置的外观的透视图。
具体实施方式
现在将参照图1至图4描述根据本发明实施例的LED点亮设备和包括该LED点亮设备的照明装置。
如图1所示,本实施例的LED点亮设备包括功率转换单元2、输出控制单元3以及控制电源单元4;该功率转换单元用于将来自DC电源1的输出电压转换成预定DC电压并且将该DC电压输出给LED灯(LED单元)5;该输出控制单元用于控制功率转换单元2的输出;该控制电源单元用于将操作功率提供给输出控制单元3。
功率转换单元2具有斩波电路、开关元件Q1(例如双极晶体管或场效应晶体管)以及二极管D1;该斩波电路包括包含电感元件L1和电容器C1的串联电路;该开关元件Q1串联连接到电感元件L1并且在输出控制单元3的控制下导通和截止;该二极管D1在开关元件Q1的截止状态期间用作电感元件L1的放电路径。
输出控制器3包括控制电路31和驱动电路32;该控制电路产生和输出控制信号,用以通过允许电流值被反馈以使得该电流值达到预设的期望值来调节流经LED灯5的电流(负载电流);该驱动电路用于基于从控制电路31输出的控制信号来驱动功率转换单元2的开关元件Q1。电感元件L1的次级线圈n2连接到驱动电路32。因此,通过检测在次级线圈n2中产生的电压,可以检测流经电感元件L1的初级线圈的电流。电阻器R1的一端(高电压侧)连接到控制电路31。因此,关于与流经LED灯5的电流相对应的电压的信息被输入到控制电路31中。该操作将在以后描述。
控制电源单元4包括具有电阻器R2和电容器C2以及二极管D2的串联电路,该二极管D2的阳极连接到电感元件L1的次级线圈n2而其阴极连接到电阻器R2;并且控制电源单元向输出控制单元3提供电容器C2的电压作为操作电压,该电容器C2的电压由电感元件L1的次级线圈n2中产生的电压来累积。在本实施例中,如图1所示,用于检测流经电感元件L1的初级线圈n1的电流的线圈也作为次级线圈n2用于功率供应。因此,不必额外提供用于检测这样电流的线圈,从而可以提供能够抑制成本增加的LED点亮设备。
LED灯5包括串联安装有多个LED 5a的印刷电路板(未图示);由透明材料(例如,玻璃)制成的长直发光管5b(参见图4)以及分别设置在发光管5b相对端的插头(cap)(未图示)。将印刷电路板容纳在发光管5b中并且连接到至少一个插头,以便于由从功率转换单元2通过插头提供的DC功率点亮LED 5a。
接下来,将参照图2描述LED点亮设备的操作。一旦由从输出控制单元3的驱动电路32输出的驱动信号(导通信号)在“t0”时刻导通功率转换单元2的开关元件Q1,电流“I1”开始流经开关元件Q1并且具有与电流I1相同幅度的电流“I2”流经电感元件L1。此时,在电感元件L1的次级线圈n2中产生负电压V1。
随后,一旦开关元件Q1在“t1”时刻截止,流经开关元件Q1的电流I1变成零。然而,在电感元件L1中,在开关元件Q的导通状态期间累积的能量被释放,这造成电流I2在其中流动并且随着时间的消逝成比例地下降(参见图2的(b))。此时,在电感元件L1的次级线圈n2中产生正电压V1。
随后,一旦流经电感元件L1的电流I2在“t2”时刻变成零,开关元件Q1再次导通,以使得电流I1和与电流I1具有相同幅度的电流I2分别开始流经开关元件Q1和电感元件L1。此时,在电感元件L1的次级线圈n2中产生负电压。
以这种方式,重复导通和截止开关元件Q1,以使得在电容器C1中累积点亮功率。通过累积的点亮功率来点亮LED灯5。
在这个实施例中,输出控制单元3通过使用电感元件L1的次级线圈n2来检测流经电感元件L1的初级线圈n1的电流,并且以在所检测的电流变成零时导通开关元件Q1的临界模式来控制开关元件Q1的操作。而且,在本实施例中,通过在(图2的(a)中的t1时刻和t2时刻之间的)时间段期间由次级线圈n2中产生的正电压而在电容器C2中累积的电压用作输出控制单元3的操作电压,在该时间段期间在电感元件L1的初级线圈n1中累积的电荷被释放。
图3示出了用于说明LED点亮设备的操作的图表。在通过允许从DC电源1供电给启动电路(未图示)从而从启动电路将启动控制电流提供给输出控制电路3之后,在从启动电路提供的电压,即初始操作电压,达到预设的期望值时,驱动输出控制单元3在“t3”时刻开始点亮操作。输出控制单元3的控制电路31产生用于调节负载电流“I3”以将其设定为I31的第一控制信号,并且将第一控制信号输出给驱动电路32。随后,驱动电路32基于从控制电路31输出的第一控制信号来控制导通和截止时间以减少开关元件Q1的(导通时间)/(导通和截止时间段),并且将LED灯5的负载电流I3设定为I31。
接下来,在“t4”时刻,控制电路31产生用于将负载电流I3调节到I32(I32>I31)的第二控制信号,并且将第二控制信号输出到驱动电路32。随后,驱动电路32基于从控制电路31输出的第二控制信号来控制导通和截止时间以增加开关元件Q1的(导通时间)/(导通和截止时间段),并且将LED灯5的负载电流I3设定为I32。
具体地,在本实施例中,控制开关元件Q1的导通和截止时间以使得在(在图3的(a)中的t3时刻和t4时刻之间的)第一时间段期间LED灯5的负载电流I3(=I31)变得小于在稳定状态下的(图3的(a)中t4时刻之后的)第二时间段期间LED灯5的负载电流I3(=I32)。因此,在开始点亮操作时,电容器C1的电压快速增加,这造成电感元件L1的次级线圈n2中产生的电压急剧升高。因此,能够减少稳定从控制电源单元4提供给输出控制单元3的操作电压所需的时间段。
在(在t3时刻和t4时刻之间的)第一时间段中,对于在电感元件L1的次级线圈n2中产生的电压来说,产生正电压所需的时间段的比率随着开关元件Q1的(导通时间)/(导通和截止时间段)的减小而增加,因此从控制电源单元4提供给输出控制单元3的电流增加。因此,能够相当大地减少稳定操作功率所需的时间段。
而且,在(t4时刻之后的)第二时间段中,产生正电压所需的时间段的比率随着开关元件Q1的(导通时间)/(导通和截止时间段)的增加而减小,因此,从控制电源单元4提供给输出控制单元3的电流减小。因此,能够减小输出控制单元3或控制电源单元4的功率损耗。
在点亮操作期间,将由LED灯5的负载电流导致的电压反馈到控制电路31,并且控制电路31产生用于将电压值调节到预设的期望值的控制信号,并且将该控制信号输出至驱动电路32。随后,驱动电路32基于从控制电路31输出的控制信号来控制开关元件Q1的导通和截止时间,以将LED灯5的负载电流I3设定为预设的期望值(例如,在本实施例中的I31或I32)。
在本实施例中,启动电路可以具有任意配置,只要启动电路能够在提供操作功率电压的时刻和开始点亮操作的时刻之间向输出控制单元3提供操作功率电压即可。
图4是示出本实施例的照明装置的外观的透视图。照明装置包括上述的LED点亮设备、机械且电连接有LED灯5的一对灯座6以及直接附接到天花板表面的装置主体7。
装置主体7在沿其纵向方向观察时具有梯形侧表面的长角管状外形,并且用于将LED点亮设备容纳在其中。而且,灯座6分别设置在装置主体7的纵向方向的底部的相对端。
灯座6具有与传统已知的直管荧光灯的灯座相同的配置。通过将设置在LED灯5的相对端的插头(未图示)放入灯座6中,将LED灯5机械且电连接到灯座6。
因此,通过使用上述的LED点亮设备,可以提供一种能够减少稳定输出控制单元3的操作功率所需的时间段的照明装置。
尽管相对于这些实施例已经描述和示出本发明,但是本领域技术人员应该理解:在未偏离如以下权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下可以做出各种变化和修改。
Claims (5)
1.一种LED点亮设备,包括:
功率转换单元,用于将电源电压转换为DC电压并且将所述DC电压输出到LED单元;以及
输出控制单元,用于控制所述功率转换单元的输出;
其中所述功率转换单元具有斩波电路、开关元件以及二极管;所述斩波电路包括电感元件和电容器的串联电路;所述开关元件串联连接到所述电感元件并且由所述输出控制单元导通和截止;所述二极管在所述开关元件的截止状态期间用作所述电感元件的放电路径;并且
所述输出控制单元通过使用在所述电感线圈的次级线圈中产生的电压作为其操作电压,来控制所述开关元件的导通和截止时间,以使得在开始点亮操作之后的特定时间段期间提供给所述LED单元的电流小于在稳定状态下提供给所述LED单元的电流。
2.根据权利要求1所述的设备,其中当累积在所述电感元件中的电荷被放电时,所述输出控制单元使用在所述次级线圈中产生的正电压作为所述操作电压。
3.根据权利要求1所述的设备,其中所述输出控制单元以在流经所述电感元件的电流变成零的时刻导通所述开关元件的临界模式来控制所述开关元件的操作,并且使用所述次级线圈来检测流经所述电感元件的电流。
4.根据权利要求2所述的设备,其中所述输出控制单元以在流经所述电感元件的电流变成零的时刻导通所述开关元件的临界模式来控制所述开关元件的操作,并且使用所述次级线圈来检测流经所述电感元件的电流。
5.一种照明装置,包括:
根据权利要求1至3中任一项所述的LED点亮设备;
灯座,所述LED单元机械且电连接到所述灯座;以及
装置主体,用于保持所述LED点亮设备和所述灯座。
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Legal Events
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---|---|---|---|
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GR01 | Patent grant |