CN102612208A - 点灯装置以及照明装置 - Google Patents

Abstract

一种点灯装置以及照明装置，减少脉冲状电流，抑制LED劣化或抑制短寿命的产生，且在以照明灯为负载时，依需维持使输出电容器所预期的高频涟波电流的旁路作用，以防止亮度闪烁，所述脉冲状电流是在照明灯相对于点灯电路瞬间地装脱过程中再次连接时所流动的电流。点灯装置包括点灯电路。点灯电路包括直流电源和DC-DC转换器，且通过定电流控制使照明灯点灯。输出电容器并联于DC-DC转换器的输出端。输出电容器电容值设为：使脉冲状电流的峰值为照明灯的负载电流的1倍以上且为4倍以下的值，所述脉冲状电流是照明灯相对于DC-DC转换器的输出端瞬间装脱时所流动的电流。

Description

点灯装置以及照明装置

技术领域

本发明的实施方式涉及一种使照明灯点灯的点灯装置以及照明装置。

背景技术

使用例如发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为光源的照明灯是通过直流电力来点灯，因此，若使用DC-DC(直流-直流)转换器来构成点灯电路，则有易于控制且电路效率变高的优点。DC-DC转换器是以下面的方式来构成的输出端，即，将输出电容器连接于DC-DC转换器的输出端，使伴随DC-DC转换器的动作产生的高频涟波电流(ripple current)旁路而不流入至照明灯。

照明灯在更换或检查等时，每次对点灯电路的输出端拆装，此时照明灯与点灯电路的连接会有不充分的情况。另外，照明装置或照明灯有时也会在照明灯的点灯过程中，受到来自外部的冲击或振动。结果，照明灯与点灯电路的连接会瞬间地松脱后再连接，即瞬间地装脱。照明装置被要求：以即使发生这样的状态，也不会使其照明灯等受到损害的方式来构成。

在点灯电路是定电流控制的情况，若点灯过程中的照明灯在点灯过程中形成开路，则此时为了使负载电流流动，点灯电路的输出端的电压会急剧地上升。随之，输出电容器的端子电压上升。在此种状态下，若照明灯再次连接于点灯电路的输出端，则输出电容器的已上升的端子电压会施加至照明灯。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2009-010100号公报

然而，以往的照明装置主要重视使高频涟波电流的旁路作用，将输出电容器的电容设定为2μF以上。因此，当在照明灯相对于点灯电路瞬间地装脱的过程中进行再次连接时，极大的电流会呈脉冲状地流动。结果，照明灯的光源例如LED等不仅容易劣化而且寿命容易缩短。

发明内容

本发明所要解决的课题是以提供如下的点灯装置及照明装置为目的，所述点灯装置及照明装置使脉冲状的电流减少，从而抑制照明灯的光源的劣化或抑制短寿命的产生，并且在将照明灯设为负载的情况下，依需维持输出电容器所预期的高频涟波电流的旁路作用，从而防止亮度产生闪烁，所述脉冲状的电流是在照明灯相对于点灯电路瞬间地装脱过程中进行再次连接时所流动的电流。

本实施方式的点灯装置包括点灯电路。点灯电路包括直流电源以及DC-DC转换器，且通过定电流控制来使照明灯点灯。输出电容器并联地连接于DC-DC转换器的输出端。输出电容器的电容值设定为，使脉冲状的电流的峰值为照明灯的负载电流的1倍以上且为4倍以下的值，所述脉冲状的电流是照明灯相对于DC-DC转换器的输出端瞬间地装脱时所流动的电流。

[发明的效果]

根据本发明的实施方式，可使脉冲状的电流减少，从而抑制照明灯的光源的劣化或抑制短寿命的产生，并且在将照明灯设为负载的情况下，依需维持输出电容器所预期的使高频涟波电流的旁路作用，从而防止亮度产生闪烁，所述脉冲状的电流是在照明灯相对于点灯电路瞬间地装脱过程中进行再次连接时所流动的电流。

附图说明

图1是表示一个实施方式的照明装置的点灯电路的电路图。

图2是对脉冲状的电流进行说明的波形图，该脉冲状的电流是在照明灯相对于所述照明装置的点灯电路瞬间地装脱过程中进行再次连接时所流动的电流，图2(a)是输出电压波形的波形图，图2(b)是负载电流波形的波形图。

[符号的说明]

10：照明装置

11：点灯装置

AC：交流电源

BUC：升压斩波器/升压斩波器电路

C1：电容器

C2：平滑电容器

C3：输出电容器

CC1、CC2：控制电路

CL：最大额定电流值

CMC：共模扼流圈

CONV：DC-DC转换器

D1、D2：二极管

DB：电桥形全波整流电路

DC：直流电源

DOC：点灯电路

Ip：脉冲状的电流

L1、L2：电感器

LD：负载状态检测电路

LS：照明灯

NF：噪声滤波器电路

Q1、Q2：切换单元/切换元件

R1、R2、R4、R5：电阻器

R3：电流检测用的电阻器/电阻器

t0：时间

t1、t2：输入端/时间

TB：受电端

TS：输出端

VD：分压电路

具体实施方式

以下，参照图1以及图2来说明一个实施方式。

如图1所示，照明装置10包括照明灯LS以及点灯装置11。点灯装置11包括点灯电路DOC。

首先，说明照明灯LS。照明灯LS是以LED为光源的照明灯。使用的LED的数量并无特别的限定。为了获得所需的光量，允许所述照明灯LS包括多个LED。在此情况下，多个LED可形成串联连接电路或串并联电路。然而，照明灯LS也可由单一LED所构成。照明灯LS的光源不限于LED，也可为电致发光(Electro-Luminescence，EL)或有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode：OLED)、有机EL(OrganicElectro-Lumine scence：OEL)等。

另外，为了连接于点灯电路DOC的输出端TS，照明灯LS包括受电端TB。该受电端TB优选呈灯口的形式，但并不限定于此。再者，灯口可适当地采用已知的各种构成。总之，只要是可用以连接于输出端TS的构成，则其他构成并无特别的限定。例如，也可呈从照明灯LS的本体经由导电线而导出的连接器等的形式。另外，受电端TB也可为连接导体本身。

此外，照明灯LS的形态可允许为多种态样。例如，可以是在两端设置有灯口的直管状，或如白炽灯泡那样的在一端设置有螺纹灯口的单灯口形状等的形态。

而且，可将所期望的数量的照明灯LS串联及/或并联地连接于点灯电路DOC。再者，当进行并联连接时，优选使定电流电路介于各个并联电路之间，以使流入至各个并联电路的负载电流变得均等。

再者，在图示的实施方式中，照明灯LS呈直管状，在省略了图示的直管状的外管内，分散地配置有串联连接的多个LED，形成于两端的受电端TB构成管脚(pin)形灯口。

接着，说明点灯电路DOC。点灯电路DOC包括：连接于交流电源AC的输入端t1、t2、以及连接着照明灯LS的输出端TS。而且，点灯电路DOC将直流电力经由输出端TS供给至照明灯LS，使照明灯LS点灯。输出端TS可以适合于照明灯LS的受电端TB的方式来构成，其他构成并无特别的限定。例如所述输出端TS优选呈灯座的形式，但当照明灯LS的受电端TB呈连接器的形式时，允许所述输出端TS呈连接器支承件的形式。另外，当受电端TB呈连接导体的形式时，所述输出端TS也可呈容纳着连接导体的端子台等的形式。

另外，点灯电路DOC包括DC-DC转换器CONV及其直流电源DC。例如各种斩波器(chopper)的转换效率高，且易于控制，因此，适于作为DC-DC转换器CONV。一般而言，DC-DC转换器CONV将输入直流电压转换为不同电压的直流电压，且将直流电压予以输出。接着，将输出电压施加至照明灯LS。通过控制DC-DC转换器CONV的输出，对输出进行调节，也可使照明灯LS以所期望的水平(1evel)调光点灯。

当以DC-DC转换器CONV为主体来构成点灯电路DOC时，可以一对一的关系来配设直流电源DC以及DC-DC转换器CONV。另外，也可采用如下的构成，即，共用直流电源DC，以成为一对多的关系的方式来配设多个DC-DC转换器CONV，将直流电源DC并联地供给至多个DC-DC转换器CONV。再者，在后者的情况下，可根据期望来将各DC-DC转换器CONV配设在与照明灯LS相邻接的位置，且将共用的直流电源DC配设在远离照明灯LS的位置。

而且，以对输出进行定电流控制的方式来构成点灯电路DOC，但允许将复合控制特性给予所述点灯电路DOC，使得在一部分的区域例如照明灯LS的点灯电力低的区域中，换句话说，在深调光区域中进行定电压控制，在其他区域中进行定电流控制。

而且，为了使照明灯LS的动作状态发生变化，点灯电路DOC是以使供给至照明灯LS的直流电力根据控制信号而变化的方式，来构成使点灯电路DOC的输出可变。即，可根据调光信号来使照明灯LS调光点灯。

DC-DC转换器CONV对直流电源DC所供给的直流输入进行转换，输出所期望的电压，使照明灯LS点灯，其他构成并无特别的限定。再者，DC-DC转换器CONV是将直流电力转换为不同电压的直流电力且也被称为整流器(rectifier)的转换装置，且除了包含各种斩波器之外，还包含逆向转换器(flyback converter)、正向转换器(forward converter)以及切换调节器(switching regulator)等。而且，无论DC-DC转换器CONV采用何种电路方式，规定电容值的输出电容器C3均连接于该DC-DC转换器CONV的输出端。

在图示的实施方式中，DC-DC转换器CONV是通过降压斩波器来构成。切换元件Q2、电感器L2以及输出电容器C3的串联电路连接于直流电源DC的输出端，即，连接于本实施方式中的升压斩波器的输出端。

另外，相对于电感器L2的二极管D2及输出电容器C3的串联电路是并联地连接，並通所述构件来形成闭合电路。而且，输出端TS、TS经由电流检测用的电阻器R3而连接于输出电容器C3的两端，藉此，构成定电流控制形的降压斩波器。通过控制电路CC2来对切换元件Q2的接通、断开进行控制。电流检测用的电阻器R3的电压经控制而输入至控制电路CC2，对切换元件Q2的断开进行控制。藉此，DC-DC转换器CONV通过定电流控制来使照明灯LS点灯。

将输出电容器C3的电容值设定为：使得脉冲状的电流的峰值为照明灯LS的负载电流的1倍以上且为4倍以下的规定值，所述脉冲状的电流是照明灯LS相对于DC-DC转换器CONV的输出端TS瞬间地装脱时所流动的电流。本发明人已确认：只要输出电容器C3的电容值为1μF以下，则满足所述条件。因此，在输出电容器C3的电容值被设定为上述一般的场合，即使该电容值小，也可产生预期的效果。即，重叠于负载电流的状态下的高频涟波电流的峰值会减小至允许值，即照明灯LS的最大额定电流值以下。结果可以知道可防止照明灯LS的LED的劣化或短寿命，并且在以照明灯LS作为负载的情况下，可按所需维持输出电容器C3所期待的高频涟波电流的旁路作用。

再者，所谓照明灯LS的最大额定电流值，是指从照明灯LS的一对受电端TB、TB来看照明灯LS内的整个LED时的所合成的最大顺方向电流。然而，当处于照明灯LS内的LED为单一的LED时，所述照明灯LS的最大额定电流值当然为单一的LED的最大顺方向电流。另外，当在照明灯LS内并联地连接有多个LED时，所述照明灯LS的最大额定电流值为单一的LED的最大顺方向电流的并联倍数。

接着，参照图2(a)(b)来说明脉冲状的电流，该脉冲状的电流是本实施方式中的照明灯LS相对于点灯电路DOC瞬间地装脱时，再次连接时所流动的电流。图2(a)是点灯电路DOC的输出电压波形，图2(b)是负载电流波形。而且，横轴的时间是一致的。

在时间t0处，照明灯LS瞬间地脱离点灯电路DOC的输出端TS，负载电流被阻断之后，为了对点灯电路DOC进行定电流控制，图2(a)的输出电压会急剧地上升，并且在时间t1处达到峰值，以该高电压来对输出电容器C3进行充电。然后，输出电容器C3的电压逐渐下降。在接近于时间t1的时间t2处，照明灯LS再次连接之后，经高电压充电的输出电容器C3的电荷经由照明灯LS而被放电，此时，如图2(b)所示，重叠于负载电流的脉冲状的电流Ip流动。再者，所谓脉冲状的电流Ip的峰值，是指将负载电流值及脉冲状的电流Ip的脉冲状部分的峰值相加所得的值。

即，通过上述方式来设定输出电容器C3的电容值，脉冲状的电流Ip的峰值为图2(b)所示的照明灯LS的最大额定电流值CL以下，并且脉冲持续时间为ns(纳秒)级的极短的时间。

另外，作为参考，简单地说明由降压斩波器构成的DC-DC转换器CONV的电路动作。切换元件Q2接通后，线性增加的电流从直流电源DC的输出端经由切换元件Q2而流入至电感器L2，电磁能(electromagneticenergy)被积存于电感器L2。之后，当通过电阻器R3的电压而检测出的增加电流达到规定值时，控制电路CC2使切换元件Q2断开。切换元件Q2断开之后，积存于电感器L2的电磁能被放出，线性减少的电流流动。减少电流变为0之后，控制电路CC2再次使切换元件Q2接通。然后，重复所述动作。

另外，直流电源DC只要包括如下的电路，则其他构成并无特别的限定，所述电路将交流电源AC所供给的交流转换为直流，并将直流电力作为后段的功能电路要素即DC-DC转换器CONV的输入，供给至该DC-DC转换器CONV。而且，输入端经由噪声滤波器电路NF而连接于交流电源AC。在图示的实施方式中，直流电源DC包括：整流电路、功率因数改善电路以及平滑化电路。使用电桥形全波整流电路DB作为整流电路。另外，设置有升压斩波器电路BUC作为功率因数改善电路以及平滑化电路。再者，在以上的构成中，电桥形全波整流电路DB的交流输入端成为直流电源DC的输入端。

升压斩波器电路BUC的电感器L1及切换元件Q1的串联电路连接在电桥形全波整流电路DB的直流输出端之间，并且二极管D1及平滑电容器C2的串联电路并联地连接于切换元件Q1。而且，平滑电容器C2的两端之间成为直流电源DC的输出端。

包含电阻器R1及电阻器R2的串联电路的分压电路VD与平滑电容器C2并联地连接，直流电源DC的输出电压经分压之后，反馈输入至控制电路CC1。

控制电路CC1将驱动信号供给至切换元件Q1的控制端子，对该切换元件Q1的切换进行控制，从而以将直流电源DC对于交流电源AC的功率因数予以改善的方式，对切换元件Q1进行控制。再者，例如使用金氧半场效晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor，MOSFET)作为切换元件Q1，从控制电路CC1来的栅极(gate)驱动信号电压被施加至所述切换元件Q1的栅极端子。

接着，简单地说明在直流电源DC中的电路动作。切换元件Q1接通之后，线性增加的电流从直流电源DC流入至电感器L1，电磁能被积存于电感器L1。另外，若平滑电容器C2的端子电压达到规定值，则控制电路CC1使切换元件Q1断开。藉此，积存于电感器L1的电磁能被放出，线性减少的电流在电感器L1、二极管D1、平滑电容器C2以及电桥形全波整流电路DB的电路内流动。通过重复上述的电路动作，在所述直流电压在平滑电容器C2的两端即直流电源DC的输出端之间经平滑化並升压，变得高于交流电压，并且受到定电压控制的直流电压会呈现出，而从直流电源DC输出。

另外，在图示的实施方式中，点灯电路DOC除了包括直流电源DC及DC-DC转换器CONV之外，还包括噪声滤波器电路NF及负载状态检测电路LD作为次要的构成要素。

噪声滤波器电路NF防止从电源线侵入的噪声(noise)所引起的误动作，并且防止点灯电路DOC内产生的噪声泄漏向电源线。而且，所述噪声滤波器电路NF的一端连接于点灯电路DOC的输入端t1、t2，并且另一端连接于直流电源DC的输入端。

噪声滤波器电路NF的具体的电路构成并无特别的限定，可适当地选用已知的各种噪声滤波器电路。在图示的实施方式中，所述噪声滤波器电路NF包括电容器C1以及共模扼流圈(common mode choke coil)CMC。而且，电容器C1连接在输入端子t1、t2之间。共模扼流圈CMC在电容器C1以及后述的直流电源DC之间，分别串联地插入至一对线路。

负载状态检测电路LD包括由电阻器R4、R5构成的电压分压电路，並且连接在DC-DC转换器CONV的一对输出端TS、TS之间，对点灯电路DOC的输出电压进行侦测，若该输出电压的值超过规定值，则对DC-DC转换器CONV进行控制，从而进行安全动作。因此，当点灯电路DOC的输出端TS与照明灯LS的受电端TB的连接部位等的接触电阻变大，有温度异常地上升的可能时，或者当在连接部位等，电路形成开路而引起电弧放电的可能时，可使点灯电路DOC的输出减少，或使点灯电路DOC的输出停止，而可以达到安全。

已对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而被提示的实施方式，并非想要对发明的范围进行限定。这些新颖的实施方式能够以其他各种形态来实施，且在不脱离发明的宗旨的范围内，可进行各种省略、替换、以及变更。所述实施方式或其变形包含于发明的范围或宗旨，并且包含于权利要求书所揭示的发明与其均等的范围。

Claims (3)

1.一种点灯装置，其特征在于：包括：

点灯电路，该点灯电路具有直流电源及DC-DC转换器，所述DC-DC转换器的输入端连接于所述直流电源，输出电容器并联地连接于所述DC-DC转换器的输出端，通过定电流控制，使连接于所述DC-DC转换器的输出端的照明灯点灯，

所述输出电容器的电容值被设定为：使脉冲状的电流的峰值为所述照明灯的负载电流的1倍以上且为4倍以下的值，所述脉冲状的电流是所述照明灯相对于所述DC-DC转换器的所述输出端瞬间地装脱时所流动的电流。

2.根据权利要求1所述的点灯装置，其中

所述输出电容器的所述电容值为1μF以下。

3.一种照明装置，其特征在于包括：

照明灯、以及

根据权利要求1或2所述的点灯装置。

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