CN102647829B - Led点亮设备和包括该led点亮设备的照明装置 - Google Patents

Led点亮设备和包括该led点亮设备的照明装置 Download PDF

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Abstract

一种LED点亮设备包括：在电源和LED(发光二极管)单元之间连接的两个或更多个开关电路；涌入电流限制电路，当接通电力时，该涌入电流限制电路限制流过该LED点亮设备的涌入电流；以及触发电路，该触发电路利用该开关电路产生涌入电流限制电路的操作/非操作的触发信号。此外，当该开关电路中的任何一个首先被启动时，该涌入电流限制电路被设定在非操作状态。

Description

LED点亮设备和包括该LED点亮设备的照明装置
技术领域
本发明涉及LED(发光二极管)点亮设备以及包括该LED点亮设备的照明装置。
背景技术
通常，LED点亮设备包括涌入电流限制电路以限制流过电容器的涌入电流，该电容器用于当电力被接通时对电源电压或者开关电路的输出电压进行平滑。此外，在该LED点亮设备中，在开启LED点亮设备的初始阶段，将涌入电流限制电路设定为对流过的电流进行抑制的操作状态，并且然后当LED点亮设备的预定开关电路投入操作时，将涌入电流限制电路设定为不对流过的电流进行抑制的非操作状态。
在LED点亮设备包括多个开关电路的情况下，可能不是首先启动该预定开关电路。在该情况下，将涌入电流限制电路保持在操作状态下，直到该预定开关电路投入操作，并且由此限制了输入到该LED点亮设备的电流。
因此，LED点亮设备可以供应足以操作其开关电路的电流，并且由此该开关电路可能不执行期望的操作。该期望的操作例如是从该开关电路供应期望的输出功率等等。
图6示出了常规LED点亮设备的电路配置，该常规LED点亮设备包括连接到电源1的输入滤波器2、整流电路3、升压斩波器电路7和降压斩波器电路9的开关电路、涌入电流限制电路5以及控制电路13。
电源1是AC电源。升压斩波器电路7包括MOS-FET Q11、变压器T11的初级绕组(由a表示)、变压器T11的第一(输入侧b)次级绕组、二极管D11以及电阻器R11。变压器T11由线圈形成。
降压斩波器电路9包括MOS-FET Q12、变压器T12的初级绕组(由a表示)、变压器T12的第一(输入侧b)次级绕组、二极管D12、电阻器R12、以及电容器C12。变压器T12由线圈形成。
涌入电流限制电路5包括用作涌入电流限制器的电阻器R13、开关元件Q13、电容器C12、电阻器R14和R15、二极管D13以及变压器T11的第二(输出侧c)次级绕组。(参见日本专利申请公开文本No.H5-257548和No.S60-51415)
在图6中示出的LED点亮设备中，从升压斩波器电路7供应涌入电流限制电路5的操作/非操作的触发信号。在该情况下，如果在开启电源1之后首先启动降压斩波器电路9，则输入电流流过涌入电流限制电路5的电阻器R13，直到升压斩波器电路7投入操作。
因此，通过由于降压斩波器电路9以及在电阻器R13两端生成的电压所导致的对输入电流的消耗，图6中示出的LED点亮设备不会在位于升压斩波器电路7的输出端处的平滑电容器C11中积聚足够的电荷量。
换言之，在图6中示出的LED点亮设备中，升压斩波器电路7的输出不具有期望的电压。
发明内容
鉴于以上情况，本发明提供了一种LED点亮设备，该LED点亮设备通过响应于首先开始操作的开关电路将涌入电流限制电路设定在非操作状况，从而能够可靠地执行期望的操作，本发明还提供了包括该LED点亮设备的照明装置。
根据本发明的实施例，提供了一种LED点亮设备，其包括：在电源和LED(发光二极管)单元之间连接的两个或更多个开关电路；涌入电流限制电路，当电力被接通时，该涌入电流限制电路限制流过该LED点亮设备的涌入电流；以及触发电路，该触发电路利用该开关电路生成涌入电流限制电路的操作/非操作的触发信号。此外，当该开关电路中的任何一个首先被启动时，该涌入电流限制电路被设定在非操作状态。
此外，触发电路可以使用每个开关电路的由线圈形成的次级绕组的电压。
根据本发明的另一实施例，存在一种照明装置，其包括上述的LED点亮设备。
在根据本发明的LED点亮设备和包括该LED点亮设备的照明装置中，具有以下效果，即通过响应于首先开始操作的开关电路将涌入电流限制电路设定在非操作状态来可靠地执行期望的操作。
附图说明
通过下面结合附图给出的具体实施例，本发明的目的和特征将变得清楚，在附图中：
图1示出了根据本发明的第一实施例的照明设备的电路配置；
图2示出了与第一实施例有关的另一电路配置的第一示例；
图3示出了与第一实施例有关的另一电路配置的第二示例；
图4示出了与第一实施例有关的另一电路配置的第三示例；
图5示出了根据本发明的第二实施例的照明装置的配置；以及
图6示出了常规LED点亮设备的电路配置。
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，该附图形成实施例的一部分。
(第一实施例)
在根据本发明的第一实施例的照明设备中，利用至少两个开关电路中的每一个来生成涌入电流限制电路的触发信号，并且在首先启动的开关电路生成触发信号的时刻使该涌入电流限制电路进入对流过的输入电流进行抑制的非操作状态。因此，在该实施例的照明设备中，在电源被开启并且开关电路中的一个被启动之后，涌入电流限制电路被立即设定为非操作状态，使得输入电流充分流动。因而，在该实施例的照明设备中，可以可靠地执行期望的操作。该期望的操作是例如从开关电路供应期望的输出功率。
该实施例的照明设备用作开启和关闭LED 1的LED点亮设备，并且例如在图1中示出了该照明设备的配置。图1中示出的照明设备的电路配置包括连接到电源101的输入滤波器103、整流电路105、升压斩波器电路107、降压斩波器电路109、平滑电容器C1、涌入电流限制电路111以及控制电路113。
电源101是AC电源。
升压斩波器电路107包括MOS-FET Q1、变压器T1的初级绕组a、变压器T1的第一次级绕组(输入侧)b、二极管D1以及电阻器R1。变压器T1由线圈形成。
降压斩波器电路109包括MOS-FET Q2、变压器T2的初级绕组a、变压器T2的第一次级绕组(输入侧)b、二极管D2、电阻器R2以及电容器C2。变压器T2由线圈形成。
涌入电流限制电路111包括用作涌入电流限制器的电阻器R10、开关元件Q10、电容器C10、电阻器R11和电阻器R12、二极管D10和二极管D11、变压器T1的第二次级绕组(输出侧)c以及变压器T2的第二次级绕组(输出侧)c。
(升压斩波器电路107的操作)
接下来，将描述升压斩波器电路107的操作。利用变压器T1的第一次级绕组b的信号生成用于导通MOS-FET Q1的检测信号。
此外，由电阻器R1检测在MOS-FET Q1的导通时间段期间流动的电流，由此生成用于关断MOS-FET Q1的检测信号。
控制电路113将每个检测信号与参考电压进行比较来确定导通和关断MOS-FET Q1的时刻。
控制电路113基于所确定的导通/关断的时刻来生成用于导通和关断MOS-FET Q1的信号，并且控制电路113控制升压斩波器电路107的输出电压，使其变成特定的电压。
(降压斩波器电路109的操作)
接下来，将描述降压斩波器电路109的操作。利用变压器T2的第一次级绕组b的信号来生成用于导通MOS-FET Q2的检测信号。
此外，由电阻器R2检测在MOS-FET Q2的导通时间段期间流动的电流，由此生成用于关断MOS-FET Q2的检测信号。
控制电路113将每个检测信号与参考电压进行比较来确定导通和关断MOS-FET Q2的时刻。
控制电路113基于所确定的导通/关断的时刻来生成用于导通/关断MOS-FET Q2的信号，并且控制电路113进行控制，使得流过LED 1的电流变成特定的电流。
(涌入电流限制电路111的操作)
涌入电流限制电路111被如下配置。此外，在该实施例中，提供用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。替代该电阻器R10，可以使用热敏电阻作为涌入电流限制器。
在启动升压斩波器电路107和降压斩波器电路109中的一个之后，将涌入电流限制电路111设定为非操作状态。换言之，在该实施例中，当升压斩波器电路107和降压斩波器电流109中的任意一个被首先启动时，从电源101流出的输入电流经过开关元件Q10而不经过涌入电流限制器R10，由此涌入电流限制器R10变为几乎短路(导通)的状态。
在该实施例中，晶闸管被用作开关元件Q10。然而，继电器、晶体管、MOS-FET或类似物可以被用作开关元件Q10。
在图1中，从升压斩波器电路107中的变压器T1的第二次级绕组c和降压斩波器电路109中的变压器T2的第二次级绕组c获得用于导通用作开关元件Q10的晶闸管的启动电压。
升压斩波器电路107中的变压器T1的第二次级绕组c和降压斩波器电路109中的变压器T2的第二次级绕组c作为触发电路。此外，利用该触发电路生成用于涌入电流限制电路111的操作/非操作的触发信号。
在该实施例中，“或”电路由二极管D10和二极管D11以及电阻器R11和电阻器R12构成，使得升压斩波器电路107和降压斩波器电路109的开关电路中的任意一个可以被首先启动以导通该开关元件Q10。
电容器C10对该“或”电路的输出电压进行平滑以使其变成用于导通该开关元件Q10(晶闸管)的启动电压。
因此，在该实施例的照明设备中，在电源被开启之后，可以由用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。此外，在该实施例的照明设备中，在涌入电流被减小后无论升压斩波器电路107和降压斩波器电路109中的哪一个首先被启动，都可以确保开关元件Q10的启动电压。
因而，在该实施例的照明设备中，在开启电源之后，开关元件Q10立即导通，使得每个开关电路(升压斩波器电路107、降压斩波器电路109)能够可靠地执行期望的操作。
(另一配置的第一示例)
图2示出了根据本发明的第一实施例的照明设备的另一配置的第一示例。图2中示出的第一示例的电路配置与图1中示出的电路配置的不同之处在于增加了LED 2的点亮电路并且根据LED 2的点亮电路的增加而改变了涌入电流限制电路的配置。
在图2中示出的电路配置中，将相同的附图标记给予了与图1中示出的照明装置的电路配置中的部分相同的部分，并且省略了对其的冗余描述。
在图2中示出的配置中，进一步提供了降压斩波器电路129和控制电路133以除了形成图1的配置之外还形成LED 2的点亮电路。
(降压斩波器电路129)
降压斩波器电路129包括MOS-FET Q3、变压器T3的初级绕组a、变压器T3的第一次级绕组(输入侧)b、二极管D3、电阻器R3以及电容器C3。
接下来，将描述降压斩波器电路129的操作。利用变压器T3的第一次级绕组b的信号来生成用于导通MOS-FET Q3的检测信号。
此外，由电阻器R3来检测在MOS-FET Q3的导通时间段期间流动的电流，由此生成用于关断MOS-FET Q3的检测信号。
控制电路133将每个检测信号与参考电压进行比较来确定导通和关断MOS-FET Q3的时刻。
控制电路133基于所确定的导通/关断的时刻来生成用于导通和关断MOS-FET Q3的信号，并且控制电路133控制流过LED 2的电流以使其变成特定的电流。
(涌入电流限制电路131的配置)
涌入电流限制电路131被如下配置。此外，同样在该配置中，提供用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。替代该电阻器R10，可以将热敏电阻用作涌入电流限制器。
图2中示出的涌入电流限制电路131包括电阻器R10、开关元件Q10、电容器C10、电阻器R11和电阻器R12、二极管D10和二极管D11以及变压器T1、T2和T3中的每一个变压器的第二次级绕组(输出侧)c。
在升压斩波器电路107、降压斩波器电路109以及降压斩波器电路129中的一个被启动之后，将涌入电流限制电路131设定为非操作状态。换言之，当升压斩波器电路107、降压斩波器电路109以及降压斩波器电路129中的任意一个被首先启动时，从电源101流出的输入电流经过开关元件Q10而不经过涌入电流限制器R10，由此涌入电流限制器R10变成几乎短路(导通)的状态。
在图2中，从升压斩波器电路107中的变压器T1的第二次级绕组c、降压斩波器电路109中的变压器T2的第二次级绕组c和降压斩波器电路129中的变压器T3的第二次级绕组c获得用于导通用作开关元件Q10的晶闸管的启动电压。
升压斩波器电路107、降压斩波器电路109和降压斩波器电路129中的每一个斩波器电路中的变压器的第二次级绕组c用作触发电路。此外，利用该触发电路生成用于涌入电流限制电路131的操作和非操作的触发信号。
在图2示出的该配置中，“或”电路由二极管D10、D11、D12和电阻器R11、R12构成，使得升压斩波器电路107和降压斩波器电路109和129的开关电路中的任意一个可以被首先启动以导通该开关元件Q10。
电容器C10对该“或”电路的输出电压进行平滑以使其变成用于导通开关元件Q10(晶闸管)的启动电压。
因此，在同样具有图2中示出的配置的照明设备中，在电源被开启之后，可以由用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。此外，在该示例的照明设备中，在涌入电流被减小后无论升压斩波器电路107、降压斩波器电路109和降压斩波器电路129中的哪一个被首先启动，都可以确保开关元件Q10的启动电压。
因而，在具有图2所示的配置的照明设备中，在开启电源之后，开关元件Q10立即导通，使得每个开关电路(升压斩波器电路107、降压斩波器电路109、降压斩波器电路129)能够可靠地执行期望的操作。
(另一配置的第二示例)
图3示出了根据本发明的第一实施例的照明设备的另一配置的第二示例。图3示出的第二示例的电路配置与图1示出的电路配置的不同之处在于省略了升压斩波器电路107、增加了LED 2和LED 3的点亮电路、以及根据LED 2和LED 3的点亮电路的增加来改变涌入电流限制电路的配置。
在图3示出的电路配置中，将相同的附图标记给予了与图1中示出的照明设备的电路配置中的部分相同的部分，并且省略了对其的冗余描述。
在图3中示出的配置中，提供降压斩波器电路129和控制电路133来形成LED 2的点亮电路。
(降压斩波器电路129)
降压斩波器电路129包括MOS-FET Q3、变压器T3的初级绕组a、变压器T3的第一次级绕组(输入侧)b、二极管D3、电阻器R3以及电容器C3。
接下来，将描述降压斩波器电路129的操作。利用变压器T3的第一次级绕组b的信号来生成用于导通MOS-FET Q3的检测信号。
此外，由电阻器R3来检测在MOS-FET Q3的导通时间段期间流动的电流，由此生成用于关断MOS-FET Q3的检测信号。
控制电路133将每个检测信号与参考电压进行比较来确定导通和关断MOS-FET Q3的时刻。
控制电路133基于所确定的导通/关断的时刻来生成用于导通和关断MOS-FET Q3的信号，并且控制电路133控制流过LED 2的电流以使其变成特定的电流。
在图3示出的配置中，提供降压斩波器电路149和控制电路153来形成LED 3的点亮电路。
(降压斩波器电路149)
降压斩波器电路149包括MOS-FET Q4、变压器T4的初级绕组a、变压器T4的第一次级绕组(输入侧)b、二极管D4、电阻器R4和电容器C4。
接下来，将描述降压斩波器电路149的操作。利用变压器T4的第一次级绕组b的信号来生成用于导通MOS-FET Q4的检测信号。
此外，由电阻器R4来检测在MOS-FET Q4的导通时间段期间流动的电流，由此生成用于关断MOS-FET Q4的检测信号。
控制电路153将每个检测信号与参考电压进行比较来确定导通和关断MOS-FET Q4的时刻。
控制电路153基于所确定的导通/关断的时刻来生成用于导通和关断MOS-FET Q4的信号，并且控制电路153控制流过LED 3的电流以使其变成特定的电流。
(涌入电流限制电路151的配置)
涌入电流限制电路151被如下配置。此外，同样在该配置中，提供用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。替代电阻器R10，可以将热敏电阻用作涌入电流限制器。
图3中示出的涌入电流限制电路151包括电阻器R10、开关元件Q10、电容器C10、电阻器R11和R12、二极管D10、D11和D12以及变压器T1、T2、T3和T4中的每一个的第二次级绕组(输出侧)c。
在降压斩波器电路109、降压斩波器电路129和降压斩波器电路149中的一个被启动之后，将涌入电流限制电路151设定为非操作状态。换言之，当降压斩波器电路109、降压斩波器电路129和降压斩波器电路149中的任意一个被首先启动的时候，从电源101流出的输入电流经过开关元件Q10而不经过涌入电流限制器R10，由此涌入电流限制器R10变成几乎短路(导通)的状态。
在图3中，从降压斩波器电路109中的变压器T2的第二次级绕组c、降压斩波器电路129中的变压器T3的第二次级绕组c和降压斩波器电路149中的变压器T4的第二次级绕组c获得用于导通用作开关元件Q10的晶闸管的启动电压。
降压斩波器电路109、降压斩波器电路129和降压斩波器电路149中的每一个中的变压器的第二次级绕组(输出侧)c用作触发电路。此外，利用该触发电路生成用于涌入电流限制电路151的操作和非操作的触发信号。
在图3示出的配置中，“或”电路由二极管D10、D11、D12和电阻器R11、R12构成，使得降压斩波器电路109、降压斩波器电路129和降压斩波器电路149的开关电路中的任意一个可以被首先启动以导通该开关元件Q10。
电容器C10对“或”电路的输出电压进行平滑以使其变成用于导通该开关元件Q10(晶闸管)的启动电压。
因此，在同样具有图3中示出的配置的照明设备中，在电源被开启之后，可以由用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。此外，在该示例的照明设备中，在涌入电流被减小后无论降压斩波器电路109、降压斩波器电路129和降压斩波器电路149中的哪一个首先被启动，都可以确保用作开关元件Q10的晶闸管的启动电压。
因而，在具有图3所示的配置的照明设备中，在开启电源之后，开关元件Q10立即被导通，使得每个开关电路(降压斩波器电路109、降压斩波器电路129和降压斩波器电路149)能够可靠地执行期望的操作。
(另一配置的第三示例)
图4示出了根据本发明的第一实施例的照明设备的另一配置的第三示例。图4示出的第三示例的电路配置与图1示出的电路配置不同之处在于：通过提供DC电源121替代电源101来省略输入滤波器、整流电路和升压斩波器电路，增加了LED 2的点亮电路并且根据LED 2的增加而改变涌入电流限制电路的配置。
在图4示出的电路配置中，将相同的附图标记给予了与图1中示出的照明设备的电路配置中的部分相同的部分，并且省略了对其的冗余描述。
在图4中示出的配置中，提供降压斩波器电路129和控制电路133来形成LED 2的点亮电路。
(降压斩波器电路129)
降压斩波器电路129包括MOS-FET Q3、变压器T3的初级绕组a、变压器T3的第一次级绕组(输入侧)b、二极管D3、电阻器R3以及电容器C3。
接下来，将描述降压斩波器电路129的操作。利用变压器T3的第一次级绕组b的信号来生成用于导通MOS-FET Q3的检测信号。
此外，由电阻器R3来检测在MOS-FET Q3的导通时间段期间流动的电流，由此生成用于关断MOS-FET Q3的检测信号。
控制电路133将每个检测信号与参考电压进行比较来确定导通和关断MOS-FET Q3的时刻。
控制电路133基于所确定的导通/关断的时刻来生成用于导通和关断MOS-FET Q3的信号，并且控制电路133控制流过LED 2的电流以使其变成特定的电流。
(涌入电流限制电路171的配置)
涌入电流限制电路171被如下配置。此外，也在该配置中，提供用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。替代该电阻器R10，可以将热敏电阻用作涌入电流限制器。
图4中示出的涌入电流限制电路171包括电阻器R10、开关元件Q10、电容器C10、电阻器R11和R12、二极管D10和D11以及变压器T2和T3中的每一个的第二次级绕组(输出侧)c。
在降压斩波器电路109和降压斩波器电路129中的一个被启动之后，将涌入电流限制电路171设定为非操作状态。换言之，当降压斩波器电路109和降压斩波器电路129中的任意一个被首先启动的时候，从DC电源121流出的输入电流经过开关元件Q10而不经过用作涌入电流限制器的涌入电流限制器R10，由此涌入电流限制器R10变成几乎短路(导通)的状态。
在图4中，从降压斩波器电路109中的变压器T2的第二次级绕组c、和降压斩波器电路129中的变压器T3的第二次级绕组c获得用于导通用作开关元件Q10的晶闸管的启动电压。
换言之，降压斩波器电路109和降压斩波器电路129中的每一个的变压器的第二次级绕组c用作触发电路。此外，利用该触发电路生成用于涌入电流限制电路171的操作和非操作的触发信号。
在图4示出的该配置中，“或”电路由二极管D10和D11以及电阻器R11和R12构成，使得降压斩波器电路109和降压斩波器电路129的开关电路中的任意一个可以被首先启动以导通该开关元件Q10。
电容器C10对该“或”电路的输出电压进行平滑以使其变成用于导通开关元件Q10(晶闸管)的启动电压。
因此，在同样具有图4中示出的配置的照明设备中，在电源被开启之后，可以由用作涌入电流限制器的电阻器R10来减小涌入电流。此外，在该示例的照明设备中，在涌入电流被减小后无论降压斩波器电路109和降压斩波器电路129中的哪一个首先被启动，都可以确保用作开关元件Q10的晶闸管的启动电压。
因而，在具有图4所示的配置的照明设备中，在开启电源之后，开关元件Q10立即导通，并且每个开关电路(降压斩波器电路109、降压斩波器电路129)能够可靠地执行期望的操作。
此外，在根据本发明的第一实施例的照明设备中，因为第一示例到第三示例的电路配置中的每一个都具有多个LED，因此它可以被应用于包括每个LED点亮电路的照明系统(用作独立照明设备)中。
(第二实施例)
可以在例如图5中示出的直管型LED照明装置140中使用第一实施例的LED点亮设备。图5示出了根据本发明的第二实施例的直管型LED照明装置140。图5中示出的直管型LED照明装置140是具有一盏灯的照明装置。
如图5所示，根据本发明的第二实施例的LED照明装置140包括装置主体141、具有灯插头接触孔145的一对插座142和143以及弹簧144和反射板146，直管型LED经由该灯插头接触孔145附着到该装置主体141的两端。
当根据本发明的实施例的LED点亮设备被应用于图5所示的照明装置140时，可以获得与上述实施例的效果相同的效果。
此外，根据本发明的实施例的LED点亮设备可以被应用于具有两盏或更多盏灯的装置中。
此外，除了在商店或机关中使用的直管型LED之外，可以使用各种形状的LED。
通过响应于首先启动操作的开关电路来将涌入电流限制电路设定在非操作状态，根据本发明的实施例的LED点亮设备和包括该LED点亮设备的照明装置具有可靠执行期望操作的效果，并且根据本发明的实施例的LED点亮设备和包括该LED点亮设备的照明装置对于照明系统或类似物是有用的。
虽然已经针对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，在不超出如在下面的权利要求中定义的本发明的范围的情况下可以作出各种改变和修改。

Claims (2)

1.一种LED(发光二极管)点亮设备，包括：
在电源和LED单元之间连接的两个或更多个开关电路，每一个所述开关电路具有变压器；
涌入电流限制电路，所述涌入电流限制电路包括涌入电流限制器和开关元件，其中在所述涌入电流限制电路的操作状态下，所述开关元件关断并且来自所述电源的输入电流流过所述涌入电流限制器且受到所述涌入电流限制器的抑制，在所述涌入电流限制电路的非操作状态下，所述开关元件导通并且所述输入电流流过所述开关元件而不受所述涌入电流限制器的抑制；以及
触发电路，所述触发电路被配置为使用在每一个所述开关电路的所述变压器的次级绕组中产生的电压作为使所述涌入电流限制电路的所述开关元件导通的触发信号，
其中，当所述开关电路中的任何一个开关电路首先启动时，使所述开关元件导通从而所述涌入电流限制电路被设定在所述非操作状态。
2.一种照明装置，包括权利要求1所述的LED点亮设备。
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