CN102595694B - Led点亮装置和包括该装置的照明设备 - Google Patents

Abstract

一种LED点亮装置，包括：升压斩波器，所述升压斩波器包括第一开关元件并增大从DC电源施加的输出电压；降压斩波器，所述降压斩波器包括第二开关元件并减小来自所述升压斩波器的所述输出电压以将所减小的输出电压施加于具有发光二极管的光源单元；控制器，所述控制器控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的操作；电流限制器，所述电流限制器包括电流限制元件和开关；以及电压探测单元。在所述电压探测单元探测到施加于所述光源单元的电压超过预定电压值时，所述控制器停止所述第一开关元件的操作，并且在所述第一开关元件的操作停止时，所述开关容许电流流过所述经过所述电流限制元件的路径。

Description

LED点亮装置和包括该装置的照明设备

技术领域

本发明涉及LED点亮装置和包括该点亮装置的照明设备。

背景技术

常规地，给负载供应电力的电源设备是已知的(见例如日本专利申请公开号2002-354783)。在日本专利申请公开号2002-354783中公开的电源设备中，通过具有二极管桥的整流器对商用AC电源的AC电压进行全波整流，并且通过具有两个晶体管的升压/降压斩波器电路转换从整流器输出的纹波电压。此外，通过逆变器电路将从升压/降压斩波器电路输出的DC电压转换为高频功率，并且从逆变器电路输出的高频功率供应至负载电路。

升压/降压斩波器电路包括在前侧的降压斩波器和在后侧的升压斩波器。公共的感应器用于降压斩波器和升压斩波器中。通过PWM控制电路经由驱动器与升压斩波器的开关元件同步地开通和关断降压斩波器的开关元件。在升压/降压斩波器电路中，感应器用于升压和降压。因此，输入电压不仅能够被增大而且能够被减小。

然而，在上述电源设备中，当降压斩波器的开关元件短路时，从整流器输出的电压无减小地施加于负载电路，导致过量电流(过电流)流过负载电路。例如，在电源设备用作具有光源单元的LED点亮装置的情况下，如果过电流流过光源单元，则光源单元的寿命可以被缩短并且光源单元能够被损坏，其中，该光源单元具有发光二极管作为负载。

发明内容

基于上述，本发明提供在降压变压器的开关元件短路时，能够防止过电流流过光源单元的LED点亮装置，以及使用该点亮装置的照明设备。

根据本发明的实施例，提供了一种LED点亮装置，包括：升压斩波器，所述升压斩波器至少包括第一感应器和第一开关元件，所述升压斩波器用于增大从外部DC电源施加的输出电压并输出所增大的输出电压；降压斩波器，所述降压斩波器至少包括第二感应器和第二开关元件，所述降压斩波器用于减小来自所述升压斩波器的所述输出电压并将所减小的输出电压施加于具有一个或多个发光二极管的光源单元；控制器，所述控制器控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的操作；电流限制器，所述电流限制器包括电流限制元件、次级线圈和开关，所述电流限制元件用于限制从其流过的电流，所述次级线圈磁耦合到所述第一感应器，所述开关用于在所述升压斩波器的前侧上的经过所述电流限制元件的路径和不经过所述电流限制元件的路径之间进行切换，其中，将在所述次级线圈中生成的感生电压通过二极管施加于所述开关；以及电压探测单元，所述电压探测单元探测施加于所述光源单元的负载电压。在所述电压探测单元探测到施加于所述光源单元的电压超过预定电压值时，所述控制器停止所述第一开关元件的操作，并且在所述第一开关元件的操作停止且在所述次级线圈中生成的所述感生电压减小时，所述开关容许电流流过所述经过所述电流限制元件的路径以防止过电流流过所述光源单元。

此外，在所述电流限制器中，在所述DC电源开通时，电流可以流过所述经过所述电流限制元件的路径，并且在所述升压斩波器的操作开始时，所述开关可以容许所述电流流过所述不经过所述电流限制元件的路径。

此外，所述降压斩波器还可以包括串联连接到所述第二开关元件的第三开关元件，并且在所述电压探测单元探测的电压超过所述预定电压值时，所述控制器将所述第三开关元件的状态转换为开通状态。

根据本发明的另一实施例，提供了一种照明设备，包括：上述LED点亮装置，以及具有所述LED点亮装置和所述光源单元的设备主体。

根据本发明，在降压斩波器的开关元件短路时，防止过电流流过光源单元是可能的。

附图说明

根据结合附图给出的实施例的以下描述，本发明的目的和特征将变得明显，其中：

图1示意性地示出根据本发明的LED点亮装置的第一实施例的电路图；

图2示意性地示出根据本发明的LED点亮装置的第二实施例的电路图；

图3示意性地示出根据本发明的照明设备的实施例。

具体实施方式

以下，将参照形成本发明的实施例的一部分的附图描述本发明的实施例。

(第一实施例)

这里，将参照附图描述根据本发明的第一实施例的LED点亮装置。

如图1中所示，本实施例的LED点亮装置包括：升压斩波器2、降压斩波器3、控制器5、电流限制器6和电压探测单元7。输出电压从外部DC电源单元1输入至升压斩波器2。DC电源单元1包括AC电源AC1和用于对从AC电源AC1输入的AC电压进行全波整流以输出纹波电压的二极管桥10。

升压斩波器2包括第一感应器L1和第一开关元件Q1的串联电路和二极管D1和电容器C1的串联电路，二极管D1和电容器C1的串联电路并联连接到第一开关元件Q1。升压斩波器2连接于二极管桥10的输出端子之间。第一开关元件Q1具有n沟道MOSFET，并且通过从控制器5的驱动电路50施加的驱动信号来控制其为开通和关断，如后面将描述的。因此，通过合适地控制第一开关元件Q1的开通和关断，升压斩波器2增大从DC电源单元1施加的纹波电压，以输出特定DC电压。

降压斩波器3包括第二开关元件Q2和二极管D2的串联电路，以及第二感应器L2和电容器C2的串联电路，第二感应器L2和电容器C2的串联电路并联连接到二极管D2。降压斩波器3连接于升压斩波器2的输出端子之间。此外，二极管D2具有连接至第二开关元件Q2的低电位侧的阴极。第二开关元件Q2具有n沟道MOSFET，并且通过从控制器5的驱动电路50施加的驱动信号来控制其为开通和关断，如后面将描述的。因此，通过合适地控制第二开关元件Q2的开通和关断，降压斩波器3减小来自升压斩波器2的输出电压，以将减小的DC电压施加于设置在降压斩波器3的后侧上的光源单元4，光源单元4具有彼此串联连接的一个或多个发光二极管40。

控制器5包括驱动电路50和停止电路51，驱动电路50将驱动信号施加于开关元件Q1和Q2中的每一个，停止电路51将停止信号施加于驱动电路50以基于电压探测单元7探测的探测电压来停止开关元件Q1和Q2中的每一个的操作，如后面将描述的。驱动源电压从控制电源8供应至驱动电路50和停止电路51。

在此情况下，作为用于驱动第二开关元件Q2的电源的驱动电容器3连接至控制器5的驱动电路50。驱动电容器C3的一端连接至第二开关元件Q2的源极端子。此外，驱动电容器C3的另一端连接至二极管D4和充电电容器C4的串联电路。充电电容器C4用作用于对驱动电容器C3进行充电的充电电源，并且充电电容器C4的低电位侧上的一端连接至地。此外，充电电容器C4的高电位侧上的一端通过电阻器R1连接至二极管桥10的高电位侧上的一端。因此，通过二极管桥10的输出不时地对充电电容器C4进行充电。在电流流过第二感应器L2的时段中，通过在包括充电电容器C4、二极管D4、驱动电容器C3、第二感应器L2和电容器C2与光源单元4的并联电路的回路中流动的电流对驱动电容器C3进行充电。

电流限制器6设置在升压斩波器2的前侧上，并包括用作电流限制元件的热敏电阻器TH1、并联连接到热敏电阻器TH1的开关SW1、和磁耦合到第一感应器L1的次级线圈L10。热敏电阻器TH1是具有正热特性的正热敏电阻器，其中，阻抗随温度的升高而增大。开关SW1由例如晶闸管形成，并且在次级线圈L10中生成的感生电压通过二极管D3施加于开关SW1。此外，当次级线圈L10的感生电压等于或大于预定值时，开关SW1开通。热敏电阻器TH1设置于二极管桥10的高电位侧的一端与第一感应器L1之间。因此，如果开关SW1关断，则电流流过经过热敏电阻器TH1的路径，并且如果开关SW1开通，则电流流过不经过热敏电阻器TH1的路径。

电压探测单元7探测施加于光源单元4的负载电压，并且配置为使得多个电阻器的串联电路并联连接至光源单元4。此外，电压探测单元7将使用多个电阻器划分负载电压而获得的电压输入至控制器5的停止电路51作为探测电压。如果电压探测单元7探测的探测电压值超过预定阈值，即，负载电压超过预定电压(变为过电压)，则停止电路51将停止信号施加于驱动电路50。

以下，将参照图1描述本实施例的操作。首先，如果AC电源AC1开通，即DC电源单元1开通，则涌入电流临时流动。

为了防止涌入电流，本实施例中设置电流限制器6。当DC电源单元1开通时，开关SW1处于关断状态，因为在次级线圈L10中不生成感生电压。因此，因为涌入电流流过经过热敏电阻器TH1的路径，所以涌入电流受到热敏电阻器TH1的限制。

然后，驱动信号从控制器5的驱动电路50施加于开关元件Q1和Q2中的每一个，使得开关元件Q1和Q2受到驱动并且升压斩波器2和降压斩波器3操作。因此，电压施加于光源单元4，使得光源单元4开通。当升压斩波器2的操作开始时，在次级线圈L10中生成感生电压，使得开关SW1的关断状态改变为开通状态。结果，从DC电源单元1输出的电流流过不经过热敏电阻器TH1的路径。因此，热敏电阻器TH1能够仅限制在DC电源单元1开通时发生的涌入电流。

接下来，将描述由于光源单元4的发光二极管40的退化，负载电压增加，由此变为过电压时的操作。如果负载电压变为过电压，则电压探测单元7探测的探测电压超过预定阈值。结果，控制器5的停止电路51将停止信号施加于驱动电路50，使得驱动电路50停止开关元件Q1和Q2中的每一个的操作。因此，升压斩波器2和降压斩波器3的操作停止，使得过电压不施加于光源单元4，并且因此，保护光源单元4。

这里，如果由于降压斩波器3中的第二开关元件Q2中发生异常而导致该第二开关元件Q2损坏，则第二开关元件Q2短路，使得降压斩波器3不工作，并且降压斩波器2的输出电压施加于光源单元4。结果，光源单元4的负载电压增大，变为过电压，并且超过预定电流值的过电流流过光源单元4。因此，光源单元4的寿命可以缩短，并且光源单元4可以偶尔损坏。

在常规发明的情况下，不设置根据本实施例的电流限制器6。因此，即使在探测到过电压时，控制器5停止开关元件Q1和Q2中的每一个的操作，过电流也连续地流过光源单元4，因为第二开关元件Q2短路。

另一方面，在本实施例中，当第一开关元件Q1的操作停止时，在次级线圈L10中不再生成感生电压，使得感生电压减小并且开关SW1的状态改变为关断状态。当开关SW1的状态改变为关断状态时，从DC电源单元1输出的电流流过经过热敏电阻器TH1的路径。因为电流流过热敏电阻器TH1，所以热敏电阻器TH1的温度升高，并且热敏电阻器TH1的阻抗因此增大。因此，从DC电源单元1输出的电流受到热敏电阻器TH1的限制。结果，限制负载电流流过光源单元4并防止过电流流过光源单元4是可能的。

如上所述，因为本实施例中设置电流限制器6，所以在降压斩波器3的第二开关元件Q2短路时，防止过电流流过光源单元4是可能的。此外，在本实施例中，通过安装电流限制器6，限制在DC电源单元1开通时发生的涌入电流是可能的。

(第二实施例)

以下，将参照图2描述根据本发明的第二实施例的LED点亮装置。此外，因为第二实施例的基本配置与第一实施例的基本配置相同，所以对类似的部分给予类似的参考数字，并且将省略其多余的描述。如图2中所示，第二实施例的特征在于，第三开关元件Q3串联连接至第二开关元件Q2。此外，二极管D2并联连接到第三开关元件Q3。

以下，将参照图2描述第二实施例的操作。当由于降压斩波器3的第二开关元件Q2中发生异常，该第二开关元件Q2损坏时，以与第一实施例中相同的方式，电压探测单元7探测的探测电压超过预定阈值。结果，控制器5的停止电路51将停止信号施加于驱动电路50，使得驱动电路50停止开关元件Q1和Q2中的每一个的操作。在此情况下，驱动电路50同时将驱动信号施加于第三开关元件Q3，使得第三开关元件Q3开通。结果，从DC电源单元1输出的电流被划分，以流过经过光源单元4的路径和经过第三开关元件Q3的路径。因此，在此实施例中，通过划分朝向光源单元4流动的负载电流，根本上(primarily)保护光源单元4是可能的。

此外，在本实施例中，当DC电源单元1开通时，控制器5的驱动电路50将驱动信号施加于第三开关元件Q3，使得第三开关元件Q3开通。因此，在第二开关元件Q2的开关操作开始之前，驱动电容器C3被充电。驱动电容器C3由在包括充电电容器C4、二极管D4、驱动电容器C3、以及第三开关元件Q3的串联电路的回路中流动的电流充电。因为能够通过不经过第二感应器L2的充电路径对驱动电容器C3进行充电，所以减小直至驱动电容器C3两端的电压与第二感应器L2包括在充电路径中的情况相比而稳定化所需的时间是可能的。

此外，在本实施例中，优选地，第三开关元件Q3的寄生电容比第二开关元件Q2的寄生电容小。通过使第三开关元件Q3具有较小的寄生电容，减小在开关操作期间在寄生电容中累积的电荷的量并且减小开关损耗，是可能的。替代地，包括彼此串联连接的第三开关元件Q3和电阻器的串联电路可以连接于第二开关元件Q2的源极与地之间。

以下，将参照附图描述根据本发明的实施例的照明设备。如图3中所示，本实施例的照明设备包括：设备主体100，由具有第一或第二实施例的LED点亮装置(未示出)的长盒体形成。插槽101机械地支撑于设备主体100的纵向方向上的两个端部处，使得具有光源单元4的管状LED灯102可拆卸地安装到插槽101。此外，反射器103连接至设备主体100，反射来自LED 102的光以照明目标空间。反射器103由例如铝形成并且形成于具有开放的底面和朝向底面增大的开口区域的长盒形状中。反射器103的内表面涂覆有反射材料(未示出)。因此，形成了反射表面，使得来自LED灯102的光朝下反射。

通过使用第一或第二实施例的LED点亮装置，本实施例可以具有与第一或第二实施例相同的效果。照明设备的配置不限于本实施例的配置，并且照明设备可以具有各种配置，只要LED点亮装置和具有LED点亮装置和光源单元4的设备主体包括于其中就可以。

虽然已经关于具体实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以不脱离以下权利要求限定的本发明的范围进行各种改变和修改。

Claims (5)

1.一种LED点亮装置，包括：

升压斩波器，所述升压斩波器至少包括第一感应器和第一开关元件，所述升压斩波器用于增大从外部DC电源施加的输出电压并输出所增大的输出电压；

降压斩波器，所述降压斩波器至少包括第二感应器和第二开关元件，所述降压斩波器用于减小来自所述升压斩波器的输出电压并将所减小的输出电压施加于具有一个或多个发光二极管的光源单元；

控制器，所述控制器控制所述第一开关元件和所述第二开关元件的操作；

电流限制器，所述电流限制器包括电流限制元件、次级线圈和开关，所述电流限制元件用于限制从其流过的电流，所述次级线圈磁耦合到所述第一感应器，所述开关用于在所述升压斩波器的前侧上的经过所述电流限制元件的路径和不经过所述电流限制元件的路径之间进行切换，其中，将在所述次级线圈中生成的感生电压通过二极管施加于所述开关；以及

电压探测单元，所述电压探测单元探测施加于所述光源单元的负载电压，

其中，在所述电压探测单元探测到施加于所述光源单元的电压超过预定电压值时，所述控制器停止所述第一开关元件的操作，并且在所述第一开关元件的操作停止且在所述次级线圈中生成的所述感生电压减小时，所述开关容许电流流过所述经过所述电流限制元件的路径以防止过电流流过所述光源单元。

2.如权利要求1所述的LED点亮装置，其中，在所述电流限制器中，在所述DC电源开通时，电流流过所述经过所述电流限制元件的路径，并且在所述升压斩波器的操作开始时，所述开关容许所述电流流过所述不经过所述电流限制元件的路径。

3.如权利要求1所述的LED点亮装置，其中，所述降压斩波器还包括串联连接到所述第二开关元件的第三开关元件，并且在所述电压探测单元探测的电压超过所述预定电压值时，所述控制器将所述第三开关元件的状态转换为开通状态。

4.如权利要求2所述的LED点亮装置，其中，所述降压斩波器还包括串联连接到所述第二开关元件的第三开关元件，并且在所述电压探测单元探测的电压超过所述预定电压值时，所述控制器将所述第三开关元件的状态转换为开通状态。

5.一种照明设备，包括：如权利要求1至4中的任一项所述的LED点亮装置，以及具有所述LED点亮装置和所述光源单元的设备主体。