CN102647828B

CN102647828B - 点亮装置以及包括该点亮装置的照明设备

Info

Publication number: CN102647828B
Application number: CN201210040755.5A
Authority: CN
Inventors: 江崎佐奈; 平松明则
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-02-22
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: EP2493266A1; JP2012174518A; US20120212143A1; EP2493266B1; JP5942314B2; US9433055B2; CN102647828A

Abstract

一种点亮装置包括：点亮单元，其将供应至负载的电流控制为恒流，在该负载中发光模块并联连接，每个所述发光模块具有串联连接的一个或多个半导体发光元件；电流检测器，其对流经该发光模块中的一个发光模块的电流进行检测；以及异常检测器，其将来自电流检测器的检测值与预定电流范围的上限和下限进行比较，以检测负载中的异常。如果来自电流检测器的检测值大于该上限或者小于该下限，则异常检测器检测到负载中的异常，并且如果检测到负载中的异常，则该点亮单元减小供应至负载的电流。

Description

点亮装置以及包括该点亮装置的照明设备

技术领域

本发明涉及一种点亮装置以及包括该点亮装置的照明设备。

背景技术

近来，消费者对照明存在越来越大的兴趣，并且使用发光二极管(LED元件)作为光源的照明设备呈现多样化。在这种形势下，在并联连接的LED模块中存在越来越多的大功率产品和类似物，该LED模块均具有多个互相串联连接的LED元件。此外，为了应付LED的大可变性，在并联连接的LED模块中可以提供用于供应恒定电流的恒流电路。

然而，在LED模块并联连接的情况下，如果一些LED模块被拆卸或者其中发生开路模式故障，则在其它LED模块中可能流过聚集的电流，并且这可能导致LED模块的损坏和降质。甚至在通过使用恒流电路来控制供应至整个负载的电流为恒定的情况下，聚集电流也可能流经一些LED模块。因此，建立对每个LED模块的测量已经是很有必要的。

因此，存在这样的照明设备，其中，为并联连接的LED模块中的每一个设置恒流电路和连接状态检测电路(参见例如，日本专利申请公开No.2009-21175)。在该照明设备中，如果检测到某一LED模块被拆卸，则停止供应至相应LED模块的电流，从而防止聚集电流流经其它LED模块。

此外，存在对LED负载中的异常进行检测并且安全地开启车灯光源的灯光电路(参见例如，日本专利申请公开No.2004-134147)。该灯光电路向具有并联连接的LED负载的整个光源供应恒定电流。此外，感测电阻器与每个LED负载串联连接，并且通过感测每个感测电阻器两端的电压来检测诸如LED负载的故障或分拆卸之类的异常。此外，如果检测到异常，则通过调整开关调节器的驱动信号来减小供应至整个LED负载的功率，从而维持安全操作。

然而，在日本专利申请公开No.2009-21175的照明设备中，因为需要设置与并联连接的LED模块的数量相同数量的恒流电路和连接状态检测电路，所以电路配置变得复杂，并且由于恒流电路和连接状态检测电路导致大的功率损耗以及照明设备的低转换效率。

此外，在日本专利申请公开No.2004-134147的照明设备中，因为需要设置与并联连接的LED模块的数量相同数量的感测电阻器，所以由于感测电阻器导致大的功率损耗以及灯光电路的低转换效率。

发明内容

鉴于以上情况，本发明提供一种点亮装置以及包括该点亮装置的照明设备，所述点亮装置能够减小功率损耗并且防止在负载中发生异常时聚集电流流经正常工作的发光模块。

根据本发明的实施例，提供了一种点亮装置，所述点亮装置包括：灯光单元，其控制供应至负载的电流为恒定电流，在所述负载中发光模块并联连接，所述发光模块均具有一个或多个串联连接的半导体发光元件；电流检测器，所述电流检测器串联连接至所述发光模块中的仅一个发光模块，并且对流经所述发光模块中的所述一个发光模块的电流进行检测；以及异常检测器，其将来自电流检测器的检测值与预定电流范围的上限和下限进行比较，以检测负载中的异常，所述异常包括发光模块的拆卸、发光模块中的开路模式故障或短路模式故障。如果来自电流检测器的检测值大于所述上限或者小于所述下限，则异常检测器检测到负载中的异常，并且如果异常检测器检测到负载中的异常，则所述灯光单元减小供应至负载的电流。

此外，如果异常检测器检测到负载中的异常，则灯光单元可以执行用于间歇性减小供应至负载的电流的间歇操作，并且如果在灯光单元执行所述间歇操作的同时异常检测器从检测到负载中的异常的状态切换到未检测到负载中的异常的状态，则灯光单元可以停止所述间歇操作。

此外，随着预定电流范围的上限与大于所述上限的来自电流检测器的检测值之间的差别的增大，或者随着预定电流范围的下限与小于所述下限的来自电流检测器的检测值之间的差别的增大，灯光单元可以增加对供应至负载的电流的减小。

此外，所述灯光单元可以包括用于输出DC功率的直流(DC)电源以及恒流供应单元，所述恒流供应单元用于通过使用所述DC电源作为输入电源将供应至负载的电流控制为恒流。

此外，所述电流检测器可以检测仅仅流经所述发光模块中的所述一个发光模块的电流。

根据本发明的另一实施例，提供了一种照明设备，所述照明设备包括：根据权利要求1或2所述的点亮装置；以及负载，在所述负载中发光模块并联连接，所述发光模块中的每一个具有一个或多个串联连接的半导体发光元件，并且从所述点亮装置向所述负载供应电流。

根据本发明，可以通过简单的配置减小功率损耗，并且当负载中发生异常时，可以防止聚集电流流经正常工作的发光模块。

附图说明

从下面结合附图给出的实施例的描述中，本发明的目的和特征将变得显而易见，在附图中：

图1例示了方框图，所述方框图示出了根据本发明第一实施例的点亮装置的配置；

图2例示了电路图，所述电路图示出了根据本发明第一实施例的点亮装置的配置；

图3例示了电路图，所述电路图示出了根据本发明第一实施例的点亮装置的异常检测器的配置；

图4例示了电路图，所述电路图示出了根据本发明第一实施例的点亮装置的异常检测器的另一配置；

图5A到图5E例示了电路图，所述电路图示出了根据本发明第一实施例的点亮装置的降压转换器的配置示例；

图6例示了方框图，所述方框图示出了根据本发明第二实施例的点亮装置的配置；

图7示意性示出了根据本发明第三实施例的照明设备。

具体实施方式

在下文中，将参考附图来描述本发明的实施例，所述附图形成实施例的一部分。

(第一实施例)

图1例示了方框图，所述方框图示出了根据本发明第一实施例的点亮装置1的配置。该实施例的点亮装置1包括滤波器电路2、整流器电路3、升压斩波器电路4、降压转换器5、控制电源电路6、电流检测器7、升压斩波器控制器8、降压转换器控制器9、调光控制器10以及异常检测器11。

将参考图2中示出的电路图来描述该实施例的点亮装置1的每个部分。

在滤波器电路2的输入端子之间经由连接器CN1连接商用AC电源200(例如100V，50/60Hz)。在连接器CN1和滤波器电路2之间设置保险丝F1。在滤波器电路2的输入端子之间连接变阻器(浪涌电压保护元件)ZNR1与滤波电容器C1构成的并联电路。共模扼流线圈(线路滤波器)Lf1连接至滤波器电路2的每个输入端子。由于如上配置所述滤波器电路2，能够减小所述输入端子的噪声成分。

整流器电路3包括全波整流器DB1以及用于高频旁路的电容器C2，滤波器电路2的输出输入至全波整流器DB1，以对从商用AC电源200施加的AC电压进行全波整流。由于如上配置所述整流器电路3，能够对从商用AC电源200供应的AC电力进行全波整流并且在电容器C2的两端生成纹波电压。

此外，全波整流器DB1的DC输出端子的负电极作为在电路板上的接地，并且通过电容器C3和C4构成的串联电路，所述负电极被高频接地到机壳电势(chassis potential)FG。在下文中，具有与全波整流器DB1的负电极相同电势的部分被称为电路的接地。

升压斩波器电路4的主要部件包括电感器L1、开关元件Q1、二极管D1以及平滑电容器C5。虽然出于例示的方便，图2中的升压斩波器电路4包括了升压斩波器控制器8，但是升压斩波器控制器8并不是升压斩波器电路4的部件。

具体而言，包括电感器L1、二极管D1和平滑电容器C5的串联电路连接在全波整流器DB1的DC输出端子之间。全波整流器DB1的DC输出端子的正电极通过电感器L1连接到二极管D1的阳极，并且二极管D1的阴极被连接到平滑电容器C5的正电极。此外，包括开关元件Q1(包含n沟道MOSFET)和电流检测电阻器R1的串联电路连接在电路的接地与电感器L1和二极管D1的连接节点之间。

开关元件Q1具有连接至二极管D1的阳极的漏极，通过电阻器R1连接至电路的接地的源极以及连接至升压斩波器控制器8(将在下面进行描述)的栅极。

在如上配置的升压斩波器电路4中，通过升压斩波器控制器8控制开关元件Q1以高频进行切换。因此，升压斩波器电路4对整流器电路3输出的纹波电压进行升压，以生成通过平滑电容器C5进行平滑的DC电压(例如，410V)。

平滑电容器C5是包括铝电解电容器等等的大容量电容器，并且用于高频旁路的小容量电容器C6与所述平滑电容器C5并联连接。电容器C6包括薄膜电容器以对流经平滑电容器C5的高频成分进行旁路。

接下来，将描述升压斩波器控制器8。升压斩波器控制器8包括功率因数校正(PFC)电路IC1及其外围电路，并且升压斩波器控制器8执行对开关元件Q1的开关控制。此外，滤波器电路2、整流器电路3、升压斩波器电路4以及升压斩波器控制器8对应于权利要求中描述的DC电源。

该实施例的PFC电路IC1使用STMicorelectronics(STME)制造的L6562A的IC芯片，所述芯片包括第一管脚P11到第八管脚P18。在下文中，将描述第一管脚P11到第八管脚P18的功能和操作。

第八管脚P18(Vcc)是电源端子，并且第六管脚P16(GND)是接地端子。在第八管脚P18和第六管脚P16之间供应从将稍后描述的控制电源电路6输出的控制电源电压Vcc(在下文中，称为控制电压Vcc)。通过使用控制电压Vcc作为输入电源来驱动PFC电路IC1。此外，在第八管脚P18和第六管脚P16之间连接了电容器C11。电容器C11是用于电源旁路的小容量电容器，用于从控制电压Vcc中去除噪声。

第七管脚P17(GD)是栅极驱动端子，并且包括电阻器R14和R15的串联电路连接在第七管脚P17和电路的接地之间。此外，在电阻器R14与电阻器R15之间的连接节点连接到开关元件Q1的栅极。此外，包括电阻器R16和二极管D2的串联电路与电阻器R14并联连接。二极管D2的阳极连接至开关元件Q1的栅极。

此外，如果第七管脚P17的输出电平变成高电平，则电流通过电阻器R14流入电阻器R15，使得电阻器R15两端的电压升高。此外，如果电阻器R15两端的电压等于或大于开关元件Q1的栅极-源极阈值电压，则开关元件Q1导通。此外，如果第七管脚P17的输出电平变为低电平，则在开关元件Q1的栅极和源极之间累积的电荷通过二极管D2和电阻器R16放电，从而开关元件Q1关断。

第四管脚P14(CS)是斩波器电流检测端子，用于通过检测电流检测电阻器R1两端的电压经由包括电阻器R12和电容器C10的噪声滤波器电路来检测流经开关元件Q1的电流。此外，如果检测值等于或者大于阈值，则第七管脚P17设定为低电平，使得开关元件Q1关断。

第五管脚P15(ZCD)是过零检测端子，并且通过电阻器R13连接到电感器L1的次级线圈n2的一个端子。次级线圈n2的另一端子连接至电路的接地。此外，第五管脚P15检测在电感器L1上累积的电能，并且如果检测到电能不再从电感器L1释放，则第七管脚P17设定为高电平，从而开关元件Q1导通。

第三管脚P13(MULT)是内部乘法器电路(未示出)的输入端子，并且第三管脚P13检测从整流器电路3输出的纹波电压。由电阻器R5以及包括电阻器R2到R4的串联电路对所述纹波电压进行分压，并且分压后的电压输入至PFC电路IC1的第三管脚P13。此外，电容器C7连接在第三管脚P13与电路的接地之间以去除噪声。

此外，PFC电路IC1控制使得开关元件Q1的导通时间随着纹波电压增大而延长并且随着纹波电压减小而缩短。此外，PFC电路IC1中连接至第三管脚P13的内部乘法器电路用于控制通过全波整流器DB1从商用AC电源200输入的输入电流的峰值具有与纹波电压的波形类似的形状。

第一管脚P11(INV)是内部误差放大器的反相输入端子，并且第二管脚P12(COMP)是内部误差放大器的输出端子。第一管脚P11检测从升压斩波器电路4输出的DC电压。由包括电阻器R6到R9的串联电路以及包括电阻器R10和可变电阻器VR1的串联电路对平滑电容器C5两端生成的DC电压进行分压，并且分压后的电压输入至第一管脚P11。此外，如果检测值高于目标电压，则对其进行控制使得开关元件Q1的导通时间变得更短。如果检测值低于目标电压，则对其进行控制使得开关元件Q1的导通时间变得更长。此外，在第一管脚P11和第二管脚P12之间连接的电容器C8和C9以及电阻器R11形成PFC电路IC1的内部误差放大器的反馈阻抗。

接下来，将描述控制电源电路6。该实施例的控制电源电路6包括IPD元件IC2及其外围电路。IPD元件IC2是所谓的智能功率装置，并且使用例如松下公司生产的MIP2E2D。

IPD元件IC2是三个管脚的IC，具有漏极端子P21、源极端子P22和控制端子P23。IPD元件IC2具有包括功率MOSFET的开关元件以及用于控制开关元件的开关操作的控制电路。

此外，IPD元件IC2的内部开关元件、电感器L2、平滑电容器C12以及二极管D2包括在降压斩波器电路中。具体而言，IPD元件IC2的漏极端子P21连接至平滑电容器C6的正电极，并且源极端子P22通过电感器L2连接至平滑电容器C12的正电极。此外，二极管D3与包括电感器L2和平滑电容器C12的串联电路并联连接，并且二极管D3的阴极连接至电感器L2。

此外，IPD元件IC2的电源电路包括齐纳二极管ZD1、二极管D4、平滑电容器C14和电容器C15。包括平滑电容器C14和电容器C15的并联电路连接在IPD元件IC2的控制端子P23与源极端子P22之间。平滑电容器C14的正电极连接至控制端子P23。此外，包括齐纳二极管ZD1、二极管D4和平滑电容器C14的串联电路与电感器L2并联连接。齐纳二极管ZD1的阴极连接至电感器L2，并且二极管D4的阴极连接至平滑电容器C14。此外，电容器C13连接在IPD元件IC2的漏极端子P21与电路的接地之间以去除噪声。

在功率从商用AC电源200输入的初始阶段，由通过电感器L1和二极管D1从全波整流器DB1输出的纹波电压对平滑电容器C5进行充电。此外，随着平滑电容器C5被充电，电流在包括IPD元件IC2的漏极端子P21→控制端子P23→平滑电容器C14→电感器L2→平滑电容器C12的路径中流动，由此对平滑电容器C14进行充电。平滑电容器C14两端的电压变成IPD元件IC2的内部控制电路的工作电源，使得启动IPD元件IC2的运行并且控制IPD元件IC2的内部开关元件的开关操作。

如果IPD元件IC2的开关元件处于导通状态，则电流在包括平滑电容器C5→漏极端子P21→源极端子P22→电感器L2→平滑电容器C12的路径中流动，由此对平滑电容器C12进行充电。此外，如果IPD元件IC2的开关元件处于关断状态，则在电感器L2上的累积电能通过二极管D3释放到平滑电容器C12。通过重复上述导通/关断操作，在平滑电容器C12两端生成平滑电容器C5两端的电压降压后的控制电压Vcc。

此外，如果IPD元件IC2的开关元件处于关断状态，则反激电流流经二极管D3。然而，在这种情况下，电感器L2两端的电压箝位至平滑电容器C12两端的电压与二极管D3的正向电压之和。通过从齐纳二极管ZD1的齐纳电压与二极管D4的正向电压之和减去电感器L2两端的电压得到的电压变为平滑电容器C14两端的电压。此外，IPD元件IC2的内部控制电路对IPD元件IC2的内部开关元件的开关操作进行控制，使得平滑电容器C14两端的电压变得恒定。因此，控制平滑电容器C12两端的电压为恒定，并且对平滑电容器C14进行充电使得能够持续驱动IPD元件IC2。

如上配置的控制电源电路6向升压斩波器控制器8、降压转换器控制器9和调光控制器10供应控制电压Vcc，同时平滑电容器C12两端的电压作为该控制电源电路6的输出电压。在下文中，具有与控制电压Vcc相同电势的部分被称为控制电源。

接下来，将描述用于对平滑电容器C5两端生成的DC电压进行降压的降压转换器5。

降压转换器5包括降压斩波器电路，所述降压斩波器电路包括开关元件Q2、电感器L3、平滑电容器C16以及二极管D5。具体而言，包括开关元件Q2、电感器L3和平滑电容器C16的串联电路与平滑电容器C5并联连接。二极管D5与电感器L3和平滑电容器C16构成的串联电路并联连接。开关元件Q2包括n沟道MOSFET，并且具有连接至平滑电容器C5的正电极的漏极端子，以及通过电感器L3连接至平滑电容器C16的正电极的源极端子。此外，二极管D5的阳极连接至平滑电容器C16的负电极，并且二极管D5的阴极连接至电感器L3。

此外，如果开关元件Q2导通，则来自平滑电容器C5的电流在包括开关元件Q2→电感器L3→平滑电容器C16的路径中流动。此外，如果开关元件Q2关断，则在电感器L3累积的电能通过二极管D5释放到平滑电容器C16。此外，通过重复上述导通/关断操作，平滑电容器C16两端生成平滑电容器C5两端的DC电压降压后的电压。

如上配置的降压转换器5将供应至负载12的电流(在下文中，称为LED电流Io)控制为恒定的，同时平滑电容器C16两端的电压作为降压转换器5的输出电压。通过并联连接LED模块122来配置负载12，每个LED模块具有相互串联连接的LED元件121。通过并联连接两个LED模块122来配置该实施例的负载12。LED模块122可以分别称为LED模块122a和122b。此外，电流检测器7与LED模块122a串联连接。此外，由降压转换器5供应的LED电流Io来开启每个LED元件121。

接下来，将描述降压转换器控制器9。

降压转换器控制器9包括计时器集成电路IC3和IC4以及它们的外围电路。计时器集成电路IC3和IC4是熟知的计时器IC(所谓的555计时器电路)，并且可以采用例如由Renesas电子器件公司生产的μPD5555、其双版本的μPD5556或者与之兼容的产品。

计时器集成电路IC3和IC4分别包括第一管脚P31和P41到第八管脚P38和P48，外围电路与这些管脚连接。在下文中，将描述计时器集成电路IC3和IC4的第一管脚P31和P41到第八管脚P38和P48。

第八管脚P38和P48是电源端子，并且第一管脚P31和P41是接地端子。在第八管脚P38和P48中的每一个与对应的第一管脚P31和P41之间供应控制电压Vcc。此外，在计时器集成电路IC3的第八管脚P38和第一管脚P31之间连接电容器C17。在计时器集成电路IC4的第八管脚P48和第一管脚P41之间连接电容器C18。电容器C17和C18是用于电源旁路的小容量电容器，以去除控制电压Vcc的噪声。

第五管脚P35和P45是控制端子，并且通过内部电阻器分压器将控制电压Vcc的2/3的参考电压Vb1施加至第五管脚P35和P45中的每一个。此外，在计时器集成电路IC3的第五管脚P35和第一管脚P31之间连接电容器C19。在计时器集成电路IC4的第五管脚P45和第一管脚P41之间连接电容器C20。电容器C19和C20是用于旁路的小容量电容器，以去除施加至第五管脚P35和P45中每一个的参考电压Vb1中的噪声。

第六管脚P36和P46是阈值端子，并且如果施加至第六管脚P36和P46中的每一个的电压高于参考电压Vb1，则内部触发器反转。

此外，用作输出端子的第三管脚P33和P43中每一个的输出电平变为低电平。此外，用作放电端子的第七管脚P37和P47分别与第一管脚P31和P41(电路的接地)发生短路。

第二管脚P32和P42是触发端子，并且如果施加至第二管脚P32和P42中的每一个的电压低于参考电压Vb1的1/2的参考电压Vb2，则内部触发器反转。此外，第三管脚P33和P43中的每一个的输出电平变为高电平，并且第七管脚P37和P47变为开路状态。

第四管脚P34和P44是重置端子。如果施加至第四管脚P34和P44中的每一个的电压低于2V，则操作停止并且第三管脚P33和P43中的每一个的输出电平固定至低电平。

接下来，将详细描述计时器集成电路IC3和IC4中的每一个的操作。在下文中，计时器集成电路IC3被称为高频振荡电路IC3，并且计时器集成电路IC4被称为脉宽设置电路IC4。

首先，将详细描述高频振荡电路IC3的操作。

将确定时间常数的电阻器R17和R18以及电容器C21(作为外围电路)，连接至高频振荡电路IC3，并且高频振荡电路IC3作为无稳态多谐振荡器。

包括电阻器R17和R18以及电容器C21的串联电路连接在控制电源与电路的接地之间。在电阻器R17和R18之间的连接节点连接至第七管脚P37，并且电阻器R18和电容器C21之间的连接节点连接至第二管脚P32和第六管脚P36。

此外，电容器C21两端的电压施加至第二管脚P32和第六管脚P36，以分别与参考电压Vb2和Vb1进行比较。

在初始功率输入中，因为电容器C21两端的电压低于第二管脚P32处的参考电压Vb2，所以第三管脚P33的输出电平变为高电平，并且第七管脚P37处于开路状态。因此，电流从控制电源通过电阻器R17和R18流经电容器C21，从而对电容器C21进行充电。

通过充电操作，如果对电容器C21进行充电并且电容器C21两端的电压变得比第六管脚P36处的参考电压Vb1更高，则第三管脚P33的输出电平变为低电平，并且第七管脚P37与第一管脚P31发生短路。因此，电流从电容器C21通过电阻器R18流向电路的接地，从而使电容器C21放电。

通过放电操作，电容器C21放电，并且电容器C21两端的电压降低。如果电容器C21两端的电压低于第二管脚P32处的参考电压Vb2，则第三管脚P33的输出电平变为高电平，并且第七管脚P37进入开路状态。因此，电容器C21再次被充电。然后，反复执行上述充电操作和放电操作。

将由电阻器R17和R18以及电容器C21确定的时间常数设置为使得第三管脚P33的振荡频率是几十kHz。

此外，电阻器R17的电阻被设定为充分小于电阻器R18的电阻。因此，在电容器C21已经被充电(第三管脚P33具有低电平)期间的时间段极度减小。因此，在第三管脚P33处，以几十kHz的频率反复输出具有短的低电平脉宽的脉冲信号。通过使用该脉冲信号的下降沿，脉宽设置电路IC4的第二管脚P42在每个周期仅被触发一次。

接下来，将详细描述脉宽设置电路IC4的操作。

将确定了时间常数的电阻器R19和可变电阻器VR2和电容器C22(作为外围电路)连接至脉宽设置电路IC4，并且脉宽设置电路IC4作为单稳态多谐振荡器。包括可变电阻器VR2和电阻器R19和电容器C22的串联电路连接在控制电源与电路的接地之间。第六管脚P46和第七管脚P47连接至电阻器R19与电容器C22之间的连接节点。此外，光耦合器PC1的光接收元件PC11与包括R19和可变电阻器VR2的串联电路并联连接。基于光耦合器PC1的发光元件PC12的光学信号的强度来可变地控制单稳态多谐振荡器的脉宽。

脉宽设置电路IC4的第二管脚P42连接至高频振荡电路IC3的第三管脚P33，并且从高频振荡电路IC3的第三管脚P33向第二管脚P42输入具有短的低电平脉宽的脉冲信号。此外，在该脉冲信号的下降沿，脉宽设置电路IC4的第三管脚P43具有高电平，并且第七管脚P47处于开路状态。因此，由控制电源通过包括电阻器R19和可变电阻器VR2和光耦合器PC1的光接收元件PC11的串联电路对电容器C22进行充电。

如果通过充电操作，电容器C22两端的电压变得高于第六管脚P46处的参考电压Vb1，则第三管脚P43的输出电平变为低电平，并且第七管脚P47变为与第一管脚P41发生短路。因此，电容器C22立即放电。

因此，由将电容器C22从地电势充电到参考电压Vb2所需要的时间来确定从脉宽设置电路IC4的第三管脚P43输出的脉冲信号的高电平时间段。充电时间的最大值被设置为小于高频振荡电路IC3的振荡周期。此外，充电时间的最小值被设置为大于从高频振荡电路IC3的第三管脚P33输出的脉冲信号的低电平周期。

第三管脚P43通过变压器T1的主线圈T11连接到包括电解电容器C23以及二极管D6的并联电路。

变压器T1的主线圈T11的一个端子连接至第三管脚P43，并且所述主线圈T11的另一端子连接至电解电容器C23的正电极以及二极管D6的阴极。此外，包括电阻器R20和R21的串联电路连接在变压器T1的次级线圈T12的两个端子之间。次级线圈T12的一个端子连接至开关元件Q2的源极。此外，电阻器R21连接在开关元件Q2的源极和栅极之间。此外，包括二极管D7和电阻器R22的串联电路与电阻器R20并联连接。二极管D7的阳极连接至开关元件Q2的栅极。

此外，通过使用从脉宽设置电路IC4的第三管脚P43输出的脉冲信号来控制开关元件Q2的开关操作。

如果从第三管脚P43输出的脉冲信号是高电平，则电流通过变压器T1的主线圈T11流到电解电容器C23，由此对电解电容器C23进行充电。

在这种情况下，在变压器T1的次级线圈T12生成感应电动势，并且电流流经电阻器R20和R21，使得电阻器R21两端的电压增大。此外，如果电阻器R21两端的电压等于或者大于开关元件Q2的栅极-源极阈值电压，则开关元件Q2导通。

此外，如果从第三管脚P43输出的脉冲信号是低电平，则电流从电解电容器C23流经主线圈T11。因此，在次级线圈T12处，在开关元件Q2的栅极和源极之间的电荷通过二极管D7和电阻器R22放电，从而开关元件Q2关断。

通过重复上述操作，脉宽设置电路IC4对开关元件Q2的开关操作进行控制。

此外，将控制电压Vcc施加至高频振荡电路IC3的第四管脚P34，并且将通过电阻器R23和R24对控制电压Vcc进行分压获得的电压施加至脉宽设置电路IC4的第四管脚P44。因此，在控制电源电路6被驱动成输出控制电压Vcc之后，驱动高频振荡电路IC3和脉宽设置电路IC4。

接下来，将描述调光控制器10。

输入至调光控制器10的调光信号是包括具有可变脉宽的方波电压信号的PWM信号，其具有1kHz的频率以及10V的振幅。该调光信号被广泛用作荧光灯的逆变器点亮装置的调光信号。此外，在每个照明设备中独立于电力线之外设置传输调光信号所经过的调光信号线。

全波整流器DB2连接至该实施例的调光控制器10的输入端子。因此，即使以相反极性连接该调光信号线，调光控制器10也能正常操作。包括电阻器R25和R26以及光耦合器PC2的发光元件PC22的串联电路连接至全波整流器DB2的输出端子。齐纳二极管ZD2与包括电阻器R26和发光元件PC22的串联电路并联连接。

光耦合器PC2作为隔离电路。通常，多个照明设备与调光信号线和电力线并联连接。在这种情况下，因为每个照明设备的电路接地不具有相同的电势，所以必须将调光信号线与每个照明设备的电路接地进行隔离。

光耦合器PC2的发光元件PC22通过电阻器R25和R26以及全波整流器DB2连接至调光信号线。此外，包括光耦合器PC2的光接收元件PC21以及电阻器R27的串联电路连接在控制电源与电路的接地之间。

如果通过调光信号线输入的调光信号(PWM信号)是高电平，那么来自光耦合器PC2的发光元件PC22的光通量增大，使得光接收元件PC21的导通电阻减小并且流经光接收元件PC21的电流增大。因此，在电阻器R27和光接收元件PC21之间的连接节点处的电压降低。在下文中，在电阻器R27和光接收元件PC21之间的连接节点处的电压被称为调光电压。

此外，如果调光信号是低电平，则来自发光元件PC22的光通量减小，使得光接收元件PC21的导通电阻增大并且在光接收元件PC21流动的电流减小。因此，调光电压增大。

该调光电压输入至包括运算放大器A1和运算放大器A2的集成电路IC5(在下文中，称为调光电路IC5)。在DC转换电路中包括调光电路IC5、电阻器R28和电容器C24。调光电压的改变以调光信号的频率(1kHz)反复，但是由包括电阻器R28和电容器C24的时间常数电路对调光电压中的改变平滑转换为DC电压。

调光电路IC5采用例如Renesas电子器件公司生产的μPC358或者与其兼容的产品。由控制电压Vcc的供应来驱动调光电路IC5。

运算放大器A1用作缓冲放大器。在运算放大器A1中，调光电压施加至同相输入端子，并且反相输入端子连接至输出端子，并且输出端子通过包括电阻器R28和平滑电容器C24的串联电路连接至电路的接地。此外，运算放大器A1将高阻抗的输入调光电压转换为低阻抗的输出电压，并且通过电阻器R28对平滑电容器C24执行充电和放电。

如果调光信号的低电平周期很长，则在通过电阻器R28对电容器C24进行充电期间的周期很长，使得平滑电容器C24两端的电压增大。此外，如果调光信号的高电平周期很长，则通过电阻器R28对电容器C24进行放电期间的周期变长，使得平滑电容器C24两端的电压降低。

运算放大器A2用作缓冲放大器，并且平滑电容器C24的正电极连接至运算放大器A2的同相输入端子。此外，运算放大器A2的反相输入电阻连接至运算放大器A2的输出端子，并且输出端子通过光耦合器PC1的发光元件PC12以及电阻器R29连接至控制电源。此外，由包括运算放大器A2的缓冲放大器将电容器C24两端的高阻抗输入电压转换为低阻抗输出电压，并且然后输出低阻抗电压，从而驱动光耦合器PC1的发光元件PC12。

当平滑电容器C24两端的电压是低的时候，运算放大器A2的输出电压也低。因此，从控制电源通过电阻器R29在发光元件PC12中流动的电流增大，使得光通量增大。结果，光接收元件PC11的导通电阻减小，并且在光接收元件PC11中流动的电流增大。即，如果调光信号的高电平周期变长，则由脉宽设置电路IC4设置的开关元件Q2的导通脉宽减小，使得从降压转换器5输出的LED电流Io减小。

此外，如果平滑电容器C24两端的电压是高的，则运算放大器A2的输出电压变为高。因此，从控制电源通过电阻器R29在发光元件PC12中流动的电流减小，使得光通量减小。结果，光接收元件PC11的导通电阻增大，并且在光接收元件PC11中流动的电流减小。即，如果调光信号的低电平周期变长，则由脉宽设置电路IC4设置的开关元件Q2的导通脉宽变长，使得从降压转换器5输出的LED电流Io增大。

此外，在调光信号线被断开的情况下，调光信号总是变为低电平，使得LED电流Io变为最大的电平，并且所有灯开启。

此外，降压转换器5、降压转换器控制器9和调光控制器10对应于在权利要求中描述的恒流供应单元。此外，滤波器电路2、整流器电路3、升压斩波器电路4、降压控制器5、控制电源电路6、升压斩波器控制器8、降压转换器控制器9以及调光控制器10对应于权利要求中描述的点亮单元。

接下来，将参考图3描述电流检测器7和异常检测器11。

电流检测器7被配置为电阻器R30，并且电流检测器7与LED模块122a串联连接以检测流经LED模块122a的电流。

异常检测器11基于电阻器R30两端的电压的增大/减小来检测负载12中的异常。异常检测器11包括开关元件Q3到Q5、电阻器R31到R35、比较器CP1以及参考电压生成器E1。虽然在图3中为了方便显示，电流检测器7被包括在异常检测器11中，但是电流检测器7并不是异常检测器11的部件。

包括电阻器R31和开关元件Q3的串联电路连接在控制电源电路6的输出端之间(在控制电源与电路的接地之间)。开关元件Q3包括NPN晶体管，其具有通过电阻器R31连接至控制电源的集电极以及与电路的接地连接的发射极。此外，包括电阻器R30和R32的串联电路连接在开关元件Q3的基极和发射极之间。电阻器R30两端的电压通过电阻器R32施加至开关元件Q3的基极。

此外，开关元件Q3的集电极连接至电阻器R33和开关元件Q4。开关元件Q4包括NPN晶体管，所述NPN晶体管具有连接至电路的接地的发射极。电阻器R33连接在开关元件Q4的基极和发射极之间，并且电阻器R30两端的电压施加至开关元件Q4的基极。

此外，比较器CP1的同相输入端子通过电阻器R34连接至电阻器R30，并且电阻器R30两端的电压施加至所述同相输入端子。此外，比较器CP1的反相输入端子连接至参考电压生成器E1，并且参考电压Vb3施加至所述反相输入端子。比较器CP1的输出端子通过电阻器R35连接到开关元件Q5的基极，所述开关元件Q5包括NPN晶体管。此外，开关元件Q5的发射极连接至电路的接地。

此外，异常检测器11基于电阻器30两端的电压是否在预定范围内来检测负载12中的异常。如果电阻器30两端的电压在预定范围内，则异常检测器11具有未检测到负载12中的异常的输出状态。如果电阻器30两端的电压在预定范围之外，则异常检测器11具有检测到负载12中的异常的输出状态。换言之，如果在LED模块122a中流动的电流大于预定电流范围的上限或者小于预定电流范围的下限，则确定检测到负载12中的异常。此外，如果异常检测器11检测到负载12中的异常，则通过基于在LED模块122a中流动的电流大于上限或者小于下限来导通开关元件Q4或者开关元件Q5，对异常检测器11的输出状态进行切换。

例如，如果LED模块122a被拆卸或者处于开路模式故障，或者如果LED模块122b处于短路模式故障，则电流并不流过该LED模块122a。因此，电阻器R30两端的电压减小到几乎为零，并且开关元件Q3关断。当开关元件Q3关断时，电阻器R33两端的电压增大并且开关元件Q4导通。此外，开路模式故障表示处于LED模块122的两端隔离的状态的故障，并且短路模式故障表示处于LED模块122的两端被短路的状态的故障。

此外，如果LED模块122b被拆卸并且处于开路模式故障，或者如果LED模块122a处于短路模式故障，则流经LED模块122a的电流增大。因此，电阻器R30两端的电压增大。如果电阻器R30两端的电压高于参考电压Vb3，则比较器CP1的输出电平变为高电平，并且开关元件Q5导通。

即，如果电阻器R30两端的电压等于或者高于预定范围的上限，则开关元件Q5导通。如果电阻器R30两端的电压等于或小于预定范围的下限，则开关元件Q4导通。

此外，开关元件Q4和Q5的每个集电极连接至脉宽设置电路IC4的第四管脚P44、PFC电路IC1的第五管脚P15以及调光电路IC5的运算放大器A2的同相输入端子中的至少一个。

在开关元件Q4和Q5的集电极连接至脉宽设置电路IC4的第四管脚P44的情况下，例如，如果开关元件Q4和Q5中的一个导通，则第四管脚P44与电路的接地发生短路。因此，因为脉宽设置电路IC4的操作被停止，并且开关元件Q2的开关操作被停止，则LED电流Io未供应至负载12。

在开关元件Q4和Q5的集电极连接至PFC电路IC1的第五管脚P15的情况下，例如，如果开关元件Q4和Q5中的一个导通，则第五管脚P15与电路的接地发生短路。因此，因为开关元件Q1的操作被停止，则LED电流Io未供应至负载12。

在开关元件Q4和Q5的集电极连接至调光电路IC5的运算放大器A2的同相输入端子的情况下，例如，如果开关元件Q4和Q5中的一个导通，则电容器C24的正电极与电路的接地发生短路。因此，开关元件Q2的导通脉宽减小，并且LED电流Io减小(被抑制)。

此外，可以进行如下配置：通过导通开关元件Q4和Q5中的一个来增大施加至PFC电路IC1的第一管脚P11的电压。因此，升压斩波器电路4的输出被抑制，并且由此，LED电路Io减小(被抑制)。

此外，开关元件Q4和Q5的集电极可以连接至上述位置中的相同位置或不同位置。此外，开关元件Q4和Q5的集电极可以连接至上述位置中的多个位置。

因此，在该实施例中，检测在相互并联连接的LED模块122的仅仅一个LED模块122中流动的电流，并且基于所检测的电流值来检测负载12中异常的存在。此外，如果检测到负载12中的异常，则LED电流Io减小，从而防止聚集电流流经正常工作的LED模块122。

此外，因为不需要为每个LED模块122设置异常检测单元，所以电路配置变得简单，从而减小成本。此外，因为仅仅为一个模块(即，LED模块122a)设置电流检测器7，所以抑制了由于电流检测器7导致的功率损耗，并且提高了点亮装置1的总转换效率。

此外，在该实施例中，使用了恒流供应单元(降压转换器5、降压转换器控制器9以及调光控制器10)，并且LED电流Io(恒流)被共同供应至LED模块122。因此，因为不为每个LED模块122设置恒流电路，所以抑制了由于恒流电路导致的功率损耗，并且改善了点亮装置1的总转换效率。

此外，在该实施例中，开关元件Q4和Q5的集电极连接至调光电路IC5的运算放大器A2的同相输入端子，并且如果检测到负载12中的异常，则LED电流Io减小。因此，正常工作的LED模块122可以持续导通。

此外，LED模块122的数量不被限定为两个，并且在负载12中可以包括三个或更多的LED模块。例如，如图4所示，五个LED模块122a到122e可以形成负载12。同意在这种情况下，如果不同于LED模块122a的LED模块122b到122e中的任何一个被拆卸或者处于开路模式故障，或者如果LED模块122a处于短路模式故障，则流经LED模块122a的电流增大。此外，如果LED模块122a被拆卸或者处于开路模式故障，或者如果不同于LED模块122a的LED模块122b到122e中的任何一个处于短路模式故障，则流经LED模块122a的电流减小。因此，LED点亮装置1能够检测整个负载12中的异常的存在。

此外，异常检测器11的配置并不限于此。例如，如图4所示，其可以被配置为在异常检测器11a中包括电阻器R36和R37以及开关元件Q6，以检测在电阻器R30两端的电压的增大。开关元件Q6具有连接至控制电源的集电极、通过电阻器R37连接至电路的接地的发射极、以及通过电阻器R36连接至电阻器R30的基极。此外，开关元件Q6的发射极连接至PFC电路IC1的第一管脚P11。PFC电路IC1基于异常检测器11a的检测值来检测负载12中异常的存在。如果检测到负载12中的异常，则LED电流Io减小(被抑制)。此外，在这种情况下，异常检测器11a和PFC电路IC1对应于权利要求中描述的异常检测单元。

具体而言，随着在LED模块122b到122e之中被拆卸或者处于开路模式故障的LED模块122的数量的增加，电阻器R30两端的电压持续增大。因此，开关元件Q6的导通电阻减小，并且在集电极和发射极之间流动的电流持续增大。此外，因为电阻器R37两端的电压持续增大，施加至PFC电路IC1的第一管脚P11的电压也持续增大。因此，升压斩波器电路4的输出持续减小，并且LED电流Io也持续减小。

即，随着在不同于LED模块122a的LED模块122b到122e的模块之中被拆卸或者处于开路模式故障的LED模块122的数量的增加，流经LED模块122a的电流值与电流范围的上限之间的差异增大。因此，随着差异的增大，该实施例的点亮装置1增大了LED电流Io的减小，以便防止过多的电流流经正常工作的LED模块122。

此外，可以配置使得随着流经LED模块122a的电流值与电流范围的下限之间的差异的增大，增大LED电流Io的减小。因此，能够防止过多电流流经正常工作的LED模块122。

此外，如图2所示，该实施例的降压转换器5的电路配置包括开关元件Q2、二极管D5、电感器L3以及平滑电容器C16，但是并不限于此。

例如，可以替代采用图5A示出的升压斩波器电路51。升压斩波器电路51包括电感器L3a和开关元件Q2a的串联电路以及二极管D5a和平滑电容器C16a的串联电路，二极管D5a和平滑电容器C16a的串联电路与开关元件Q2a并联连接。

此外，可以替代采用图5B示出的升压/降压斩波器电路52。升压/降压斩波器电路52包括电感器L3b与开关元件Q2b的串联电路以及二极管D5b与平滑电容器C16b的串联电路，二极管D5b与平滑电容器C16b的串联电路与电感器L3b并联连接。

此外，可以替代采用图5C中示出的反激式转换器电路53。反激式转换器电路53包括与变压器T2c的主线圈T21c连接的开关元件Q2c以及二极管D5c与平滑电容器C16c的串联电路，二极管D5c与平滑电容器C16c的串联电路与次级线圈T22c的两端连接。此外，变压器T2c的主线圈T21c和次级线圈T22c具有相同的极性。

此外，可以替代采用图5D中示出的正激式(fly-forward)转换器电路54。正激式转换器电路54包括与变压器T2d的主线圈T21d连接的开关元件Q2d以及二极管D5d与平滑电容器C16d的串联电路，该二极管D5d与平滑电容器C16d的串联电路与次级线圈T22d的两端连接。此外，变压器T2d的主线圈T21d和次级线圈T22d具有相反的极性。

此外，如图5E所示，可以替代采用具有设置于低侧的开关元件Q2e的降压转换器电路55。该压降转换器电路55包括二极管D5e与开关元件Q2e的串联电路以及电感器L3e与平滑电容器C16e的串联电路，该电感器L3e与平滑电容器C16e的串联电路与二极管D5e并联连接。

此外，如图2所示，该实施例的升压斩波器电路4的电路配置包括电感器L1、开关元件Q1、二极管D1以及平滑电容器C5，但是不限于如此。

例如，可以替代采用图5C示出的反激式转换器电路53。

此外，在该实施例中，LED元件121用作半导体发光元件，但是不限于如此。例如，可以将有机EL元件或半导体激光元件用作半导体发光元件。

(第二实施例)

图6示出了根据本发明第二实施例的点亮装置的方框图。该实施例的点亮装置1包括计时器电路13。将类似的附图标记给予与第一实施例类似的部件，并且相应冗余的描述将被省略。此外，在该实施例中，滤波器电路2、整流器电路3、升压斩波器电路4、降压转换器5、控制电源电路6、升压斩波器控制器8、降压转换器控制器9、调光控制器10以及计时器电路13对应于权利要求中描述的点亮单元。

当基于异常检测器11的输出确定负载处于异常状态时，计时器电路13交替并且重复地阻挡和未阻挡异常检测器11的输出。例如，将描述异常检测器被配置为图3所示并且开关元件Q4和Q5的集电极连接至脉宽设置电路IC4的第四管脚P44的情况。在这种情况下，当异常检测器11检测到负载12中的异常的时候，计时器电路13交替并且重复地阻挡和未阻挡在第四管脚P44与开关元件Q4和Q5的集电极之间的电气传导。

如果计时器电路13允许了第四管脚P44与开关元件Q4和Q5的集电极之间的电气传导，则因为脉宽设置电路IC4的第四管脚P44与电路的接地发生短路，所以LED电流Io的供应停止。此外，如果计时器电路13阻挡了在第四管脚P44与开关元件Q4和Q5的集电极之间的电气传导，则在正常状态的LED电流Io供应至负载12，即使负载12处于异常状态。

即，当基于异常检测器11的输出确定负载处于异常状态的时候，计时器电路13执行用于间歇减小LED电流Io的间歇操作。因此，供应至负载12的LED电流Io被抑制，并且能够防止聚集电流流经正常工作的LED模块122，并且还可以持续导通正常工作的LED模块122。

此外，在计时器电路13重复执行传导阻挡操作的时候，如果由于LED模块122的更换或者重装，负载12中的异常被消除并且负载12返回正常状态，则计时器电路13停止传导阻挡操作。因此，从降压转换器5向负载12供应处于正常状态流动的LED电路Io，从而正常地导通负载12。即，在计时器电路13执行间歇操作的同时，如果异常检测器11从检测到负载12中的异常的状态切换到未检测到负载12中的异常的状态，则计时器电路13停止间歇操作。在该实施例中，当负载12中的异常消除的时候，负载12可以自动恢复至导通状态。

此外，在该实施例中已经描述了开关元件Q4和Q5的集电极连接至脉宽设置电路I C4的第四管脚P44的情况，但是并不限于如此。以与第一实施例类似的方式，即使在开关元件Q4和Q5的集电极连接至PFC电路I C1的第五管脚P15的时候，也能够获得相同的效果。

此外，开关元件Q4和Q5的集电极可以连接至调光电路IC5的运算放大器A2的同相输入端子。

此外，异常检测器11可以被配置为图4示出的异常检测器11a。

(第三实施例)

图7示出了根据本发明第三实施例的照明设备的外观。在该照明设备中，独立于LED单元14设置点亮装置1。

LED单元14被配置成使得基板142被包含在具有开口侧的金属圆柱外壳141中，具有多个LED模块122的负载12安装于基板142中，并且外壳141的开口侧覆盖有光漫射板143。从LED模块122发射的光在被漫射并且透过光漫射板143传输之后照射到外侧。LED单元14被嵌入在顶板15中，使得光漫射板143从顶板15的表面向下暴露。

点亮装置1布置在顶板15的后表面上。降压转换器5通过导线16以及连接器17连接至LED单元14，使得向LED单元14供应LED电流Io。连接器17被配置成使得在点亮装置1侧的连接器171可拆卸地附接在LED单元14侧的连接器172。在维护等期间，点亮装置1以及LED单元14可以彼此分离。点亮装置1具有与第一实施例和第二实施例的那些点亮装置相同的电路配置。因此，在上述照明设备中，当在LED单元14中检测到负载12中的异常的时候，减小LED电流Io。

此外，点亮装置1和LED单元14可以包含在相同的外壳中。

此外，可以使用点亮装置1来开启LCD监视器的背光、复印机、扫描仪或投影仪的光源或同样使用于照明设备中的类似物的光源。

虽然已经参考实施例示出并且描述了本发明，但是本领域技术人员应当理解的是，在不偏离所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下，可以作出各种改变和修改。

Claims

1.一种点亮装置，其包括：

点亮单元，所述点亮单元将供应至负载的电流控制为恒流，在所述负载中发光模块并联连接，每个所述发光模块具有一个或多个串联连接的半导体发光元件；

电流检测器，所述电流检测器串联连接至所述发光模块中的仅一个发光模块，并且对流经所述发光模块中的所述一个发光模块的电流进行检测；以及

异常检测器，所述异常检测器将来自所述电流检测器的检测值与预定电流范围的上限和下限进行比较，以检测所述负载中的异常，所述异常包括发光模块的拆卸、发光模块中的开路模式故障或短路模式故障，

其中如果来自所述电流检测器的检测值大于所述上限或者小于所述下限，则所述异常检测器检测到所述负载中的异常，并且

其中如果所述异常检测器检测到所述负载中的异常，则所述点亮单元减小供应至所述负载的所述电流。

2.根据权利要求1所述的点亮装置，其中如果所述异常检测器检测到所述负载中的异常，则所述点亮单元执行用于间歇性减小供应至所述负载的所述电流的间歇操作，并且

如果在所述点亮单元执行所述间歇操作的同时，所述异常检测器从检测到所述负载中的异常的状态切换到未检测到所述负载中的异常的状态，则所述点亮单元停止所述间歇操作。

3.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其中随着所述预定电流范围的所述上限与来自所述电流检测器的大于所述上限的检测值之间的差异的增大，或者随着所述预定电流范围的所述下限与来自所述电流检测器的小于所述下限的检测值之间的差异的增大，所述点亮单元增大对供应至所述负载的所述电流的减小。

4.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其中所述点亮单元包括用于输出直流(DC)电力的DC电源以及恒流供应单元，所述恒流供应单元用于通过使用所述DC电源作为输入电源来将供应至所述负载的电流控制为恒流。

5.一种照明设备，包括：

权利要求1或2所述的点亮装置；以及

负载，在所述负载中发光模块并联连接，每个所述发光模块具有一个或多个串联连接的半导体发光元件，并且从所述点亮装置向所述负载供应电流。