CN102668712A - Led驱动电源装置和led照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明构成即使在包括熄灭状态的范围内进行调光时也能够稳定地进行调光的LED驱动电源装置和LED照明装置。相当于第1控制电路的电力转换控制电路(56)根据经由绝缘单元(58)输入的反馈控制信号,控制开关元件(Q1)的接通时间或开关处理周期,起到PFC转换器的作用,并且控制提供给LED(60)的供给电力。相当于第2控制电路的调光控制电路(50)具备恒流控制电路(51)、恒压控制电路(52)、和OR门电路(53)。若外部调光信号是设定成通常点亮的信号,则恒流控制电路(51)将提供给LED(60)的供给电流保持为目标电流值。若外部调光信号是设定成最低亮度的信号,则恒压控制电路(52)将提供给LED(60)的供给电压保持为目标电压值。
Description
技术领域
本发明涉及驱动LED的电源装置和LED照明装置。
背景技术
LED(Light-Emitting Diode,发光二极管)可被用作照明装置或显示装置的背光灯等各种形态。向LED供给电力的LED驱动电路一般是通过恒流控制来驱动的。这是因为,LED利用pn结的正向电流引起的电子-空穴发光再结合,所以LED的发光亮度与其说是与施加电压大致成比例,不如说是与通电电流大致成比例。
专利文献1公开了具备调光功能的LED照明装置。图1是专利文献1所公开的LED驱动电源装置的电路图。
在图1中,电力转换器10具备EMI滤波器14、整流器16、和电力模块18。电力转换器10使其输入端子接受交流(AC)电压Vac,将该AC电压转换成直流(DC)电压Vdc,之后向其输出端子A和B赋予用于驱动LED12的电流。电力转换器10将AC的高输入电压转换成比整流后的AC输入电平高或低的期望的电压电平。这是为了将LED电流相对期望的亮度等级而控制为适当。并且,AC输入电流与AC输入电压同步。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特表2008-537459号公报
发明内容
发明想要解决的课题
在想要通过调光来抑制LED照明装置的亮度时,需要缩减驱动电流。但是,若降低LED照明装置的驱动电流,则在可调光范围的下限(最小值)附近,流过LED的电流(LED电流)变得非常小,LED电流不稳定。因此,存在着在包括熄灭状态的范围内进行调光时会产生闪烁的课题。
LED电流的不稳定性是由恒流控制而产生的。即,为了进行恒流控制,需要来自LED照明装置的电流反馈,但是若LED电流变得非常小,则电流反馈量变成不充分的值。因此,直到获得动作上最低限度所需的电流反馈量为止,暂时过量地增加LED电流,由此实现反馈控制。但是,由于该反馈控制,使得LED电流被过量地缩减,故LED电流再次过量地增加。由于反复这种控制,因此会产生上述的闪烁。
因此,本发明的目的在于,提供一种即使在包括熄灭状态的范围内进行调光时也能够稳定地进行调光的LED驱动电源装置和LED照明装置。
用于解决课题的手段
本发明的LED照明装置由LED驱动电源装置和该LED驱动电源装置驱动的LED构成。并且,本发明的LED驱动电源装置的构成如下。
(1)具备:电力转换电路,其从输入电源输入电力,并向LED输出电力;第1控制电路,其根据反馈控制信号来控制所述电力转换电路,从而控制提供给所述LED的供给电力;和第2控制电路,其输入用于对所述LED的亮度或提供给所述LED的供给电力进行设定的外部调光信号,并向所述第1控制电路输出所述反馈控制信号,
所述第2控制电路具有:恒流控制电路,其在所述外部调光信号为设定成通常点亮的信号时,将来自所述电力转换电路的输出电流(提供给所述LED的供给电流)保持为目标电流值;和恒压控制电路,其在所述外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,将来自所述电力转换电路的输出电压(提供给所述LED的供给电压)保持为目标电压值,
所述恒压控制电路按照所述第1控制电路输出在所述LED的偏置电压(点亮/非点亮的阈值电压)以下且所述第2控制电路的可动作下限电压以上的电压的方式,输出所述反馈控制信号。
根据该构成,在外部调光信号为设定成通常点亮的信号时,通过恒流驱动对LED进行调光,在外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,通过恒压控制施加稳定的电压。
(2)例如,所述输入电源是商用交流电源,所述电力转换电路输入所述商用交流电压,且是使提供给所述LED的供给电流变化成具有与所述商用交流电源的电压相同的相位的正弦波状的功率因数改善转换器。
(3)此外,例如,所述输入电源是商用交流电源,所述电力转换电路输入所述商用交流电压,且具备以绝缘状态进行电力转换的变压器。
(4)所述恒流控制电路和所述恒压控制电路一起进行动作,
所述LED驱动电源装置具备:恒压控制电路目标值切换单元,其使所述恒压控制电路和所述恒流控制电路的输出之中的、降低提供给负载的电力的一方优先作为所述反馈控制信号而输出给所述第1控制电路,在所述外部调光信号为设定成通常点亮的信号时,以所述恒流控制电路的输出有效的方式将所述恒压控制电路的目标电压值设定为第1目标值,在所述外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,以所述恒压控制电路的输出有效的方式将所述恒压控制电路的目标电压值设定为低于所述第1目标值的第2目标值。
根据该构成,不需要停止恒流控制电路和恒压控制电路的一方,因此不需要选择电路。
(5)例如,在来自所述电力转换电路的输出电流(提供给所述LED的供给电流)未达到所述目标电流值时,以所述恒压控制电路的输出有效的方式确定所述第1目标值。
根据该构成,负载断开时的输出电压被限制为第1目标电压值,从而能够进行过电压保护。
(6)此外,例如,将所述目标电压值设为比所述第2控制电路的可动作下限电压低的值,在所述外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,所述电力转换电路交替地反复进行基于所述第2控制电路的动作停止引起的所述输出电压的上升、和基于所述第2控制电路的动作引起的所述输出电压的降低。
根据该构成,能够将输出电压维持在更低的电压范围内,因此能够削减熄灭时的功耗。
(发明效果)
根据本发明,能够构成即使在包括熄灭状态的范围内进行调光时也能够稳定地进行调光的LED驱动电源装置和LED照明装置。
附图说明
图1是专利文献1示出的LED驱动电源装置的电路图。
图2是LED驱动电源装置101、以及由LED驱动电源装置101和LED60构成的LED照明装置的电路图。
图3是表示图2中的调光控制电路50的具体的电路结构的图。
图4是图2、图3中的各部分的波形图。
图5是图2、图3中的各部分的波形图。
图6是第2实施方式所涉及的LED驱动电源装置的各部分的波形图。
具体实施方式
《第1实施方式》
参照图2~图4说明第1实施方式所涉及的LED驱动电源装置和LED照明装置。
图2是LED驱动电源装置101、以及由LED驱动电源装置101和LED60构成的LED照明装置的电路图。
在该例中,LED驱动电源装置101从电源输入端子P11、P12输入商用交流电源Vac的电压,并向与电源输出端子P21、P22连接的LED60供给直流电力。该LED驱动电源装置101基本上是PFC(功率因数改善转换器)。
二极管电桥DB对从电源输出端子P21、P22输入的交流电压进行全波整流。变压器T的初级线圈Np和开关元件Q1的串联电路与二极管电桥DB的输出连接。此外,在二极管电桥DB的输出上连接了噪声去除用电容器C3和输入电压检测电路55。
变压器T的次级线圈Ns与由二极管D1和电容器C1构成的整流平滑电路连接。在该整流平滑电路的输出上连接了输出电压检测电路57。在作为负载的LED60的电流路径上串联连接了电流检测用电阻R1。
变压器T的辅助线圈Nb与由二极管D2和电容器C2构成的整流平滑电路连接。该整流平滑电路的输出电压作为电源被供给到电力转换控制电路56。
由所述二极管电桥DB、变压器T、开关元件Q1、二极管D1、电容器C1构成电力转换电路。
相当于本发明的第1控制电路的电力转换控制电路56通过对开关元件Q1进行接通/断开驱动来控制所述电力转换电路。电力转换控制电路56根据输入电压检测电路55的检测电压,控制开关元件Q1的接通时间或接通占空比,使得流过电源输入端子P11、P12的电流变化成为具有与商用交流电源Vac的电压大致相同的相位的正弦波。由此,使其起到PFC的作用。
此外,电力转换控制电路56根据经由绝缘单元58输入的反馈控制信号,控制开关元件Q1的接通时间或开关处理周期,以控制提供给LED60的供给电力。
相当于本发明的第2控制电路的调光控制电路50具备恒流控制电路51、恒压控制电路52、和OR门电路53。向电流检测端子ID输入电流检测用电阻R1的下降电压,向电压检测端子VD输入输出电压检测电路57的检测电压。向控制端子CNT输入外部调光信号。从输出端子OUT经由光电耦合器等绝缘单元58向电力转换控制电路56输出反馈控制信号。
恒流控制电路51根据输入到电流检测端子ID的电压与随着输入到控制端子CNT的外部调光信号而可变的电压之间的误差,产生应赋予给电力转换控制电路56的电压信号。即,恒流控制电路51将提供给LED60的供给电流控制成:保持在根据外部调光信号决定的目标电流值以下。
恒压控制电路52根据输入到电压检测端子VD的电压、与按照输入到控制端子CNT的外部调光信号的电压进行切换的目标电压值之间的误差,产生应赋予给电力转换控制电路56的电压信号。即,恒压控制电路52将提供给LED60的供给电压控制成:保持在目标电压值以下。
但是,恒流控制电路51的输出电压和恒压控制电路52的输出电压之中的、降低提供给LED60的供给电力的一方,优选作为反馈控制信号提供给电力转换控制电路56。
图3是表示所述调光控制电路50的具体电路结构的图。恒流控制电路51和恒压控制电路52分别由比较器CMP1、CMP2和参考电压产生电路Vri、Vrv构成。向OR门电路53提供恒流控制电路51的输出和恒压控制电路52的输出。
比较器CMP1比较参考电压产生电路Vri的电压和电流检测端子ID的输入电压,在电流检测端子ID的输入电压是比参考电压Vri大的负电压(绝对值电压大的电压)时,输出高电平的电压。若输出端子OUT的电压为高电平,则作用在抑制提供给LED60的供给电力的方向上。若提供给LED60的供给电力下降,则电流检测端子ID的输入电压就会下降(绝对值电压变小)。因此,按照电流检测端子ID的输入电压保持参考电压Vri的电压的方式进行反馈,由此进行恒流控制。
参考电压Vri随着输入到控制端子CNT的外部调光信号的占空比而变化。在外部调光信号的占空比为0%时,参考电压Vri成为最大的负电压(绝对值大的电压)。因此,此时,进行MAX点亮。在外部调光信号的占空比为100%时,参考电压Vri成为最小的负电压(绝对值小的电压),因此此时是熄灭状态。并且,由于参考电压Vri根据外部调光信号的占空比的变化而变化,因此可进行调光点亮。
比较器CMP2比较参考电压产生电路Vrv的电压和电压检测端子VD的输入电压,在电压检测端子VD的输入电压是比参考电压Vrv高的电压时,输出高电平的电压。若输出端子OUT的电压为高电平,则作用在抑制提供给LED60的供给电力的方向上。若提供给LED60的供给电力下降,则电压检测端子VD的输入电压就会下降。因此,按照使电压检测端子VD的输入电压保持参考电压Vrv的电压的方式进行反馈,由此进行恒压控制。
参考电压Vrv随着输入到控制端子CNT的外部调光信号的占空比而变化。在外部调光信号的占空比为0%以上且小于90%时,参考电压Vrv是40V。但是,在该占空比的范围内优先进行恒流控制,因此不会进行恒压控制。在外部调光信号的占空比为90%以上时,参考电压Vrv被切换到10V。此时,优先进行恒压控制,按照对LED60施加10V的方式进行恒压控制。由于该电压低于LED60的偏置电压,因此LED60处于熄灭状态。
利用外部调光信号切换参考电压Vrv的单元相当于本发明的“恒压控制电路目标值切换单元”。
若比较器CMP1、CMP2中的任一个的输出为高电平,则OR门电路53输出高电平的电压。因此,对于恒流控制和恒压控制而言,都能够在抑制提供给LED60的供给电力的方向上进行反馈。
图4是图2、图3中的各部分的波形图。在外部调光信号的占空比(Duty)为0%时,LED60以最大亮度被点亮(MAX点亮),在90%以上时被熄灭。在这期间的外部调光信号下,占空比越宽,LED60的亮度就越降低。
如前所述,恒流控制电路51的目标电流值随着外部调光信号的占空比而变化。因此,如MAX点亮或调光点亮那样的通常点亮时,根据与外部调光信号的占空比相对应的电流值来进行恒流控制。
另一方面,恒压控制电路52的目标电压值在外部调光信号的占空比小于90%的状态下是40V,在外部调光信号的占空比为90%以上时被切换到10V(设定得较低)。因此,若外部调光信号的占空比为90%以上,则恒压控制电路52的输出电压下降。
将目标电压值设定为10V,以便恒压控制状态下的输出电压比LED60的偏置电压(例如15V)低。因此,从恒流控制切换到恒压控制时,LED60处于熄灭状态。在该恒压控制状态下,向LED稳定地施加小于偏置电压(Voffset)的电压(10V),因此不会闪烁,而是保持熄灭状态。
如以上所示,即便使外部调光信号的占空比从0%变化到100%,也会在LED的点亮状态下通过恒流控制来进行驱动,而在熄灭状态下是通过恒压控制来施加电压。因此,可始终进行稳定的反馈,不会产生闪烁。
图5是图2、图3中的各部分的波形图。特别是,示出了在因某种原因而使LED60断开(未连接负载)的状态下LED驱动电源装置101动作时的过电压保护功能。
若在连接有LED60的状态下进行MAX点亮,则恒压控制电路52的目标电压值是40V。恒流控制电路51的目标电流值是5A,施加到LED60的电压是30V。因此,若在连接有LED60的状态下通常被点亮,则如前所述,通过恒流控制使LED60以恒定电流被驱动。
若在LED驱动电源装置101动作中除去LED60,则提供给LED60的供给电流成为0,因此不能基于恒流控制电路51进行控制。因此,恒压控制电路52变得有效,提供给电源输出端子P21、P22的输出电压被输出目标电压值、即40V。
由此,即使LED驱动电源装置101在未连接LED60的状态下动作,也不会向电源输出端子P21、P22施加超过40V的电压。即,构成过电压保护。
《第2实施方式》
第2实施方式涉及设置成削减熄灭LED时的功耗的LED驱动电源装置。
第2实施方式所涉及的LED驱动电源装置的结构与图2所示的结构相同。
图6是第2实施方式所涉及的LED驱动电源装置的各部分的波形图。恒流控制状态与第1实施方式相同。此外,在外部调光信号的占空比为90%以上时,与第1实施方式同样地,恒压控制电路52的输出电压有效。不同于第1实施方式的是,考虑调光控制电路50的动作开始电压和可动作下限电压来设定恒压控制电路52的目标电压值。
恒压控制电路52的目标电压值被设定为比调光控制电路50的可动作下限电压(在图6的例中是5V)低的值(3V)。因此,若外部调光信号的占空比为90%以上,则提供给电源输出端子P21、P22的输出电压、即提供给调光控制电路50的电源端子Vcc的电源电压降低至目标电压值、即3V。若调光控制电路50的电源电压小于5V,则调光控制电路50暂时停止其动作。由此,不会从调光控制电路50向电力转换控制电路56赋予反馈控制信号,电力转换控制电路56根据开环动作来进行动作。即,由于不能进行负反馈,因此提供给电源输出端子P21、P22的输出电压上升。
若提供给电源输出端子P21、P22的输出电压达到调光控制电路50的可动作电压,则调光控制电路50再次进行动作来进行负反馈,输出电压以作为目标电压值的3V为目标而再次降低。
如图6所示,熄灭状态反复以上的动作,从而维持输出电压非常低的电压范围。因此,能够削减熄灭时的功耗。
另外,在以上所示的例中,由使用了变压器的绝缘型转换器构成了LED驱动电源装置,但是也可以由未使用变压器的断路器电路构成LED驱动电源装置。
符号说明
CNT...控制端子
DB...二极管电桥
ID...电流检测端子
Nb...辅助线圈
Np...初级线圈
Ns...次级线圈
OUT...输出端子
P11、P12...电源输入端子
P21、P22...电源输出端子
Q1...开关元件
T...变压器
Vac...商用交流电源
Vcc...电源端子
VD...电压检测端子
Vri...恒流控制电路参考电压
Vrv...恒压控制电路参考电压
50...调光控制电路
51...恒流控制电路
52...恒压控制电路
53...OR门电路
55...输入电压检测电路
56...电力转换控制电路
57...输出电压检测电路
58...绝缘单元
60...LED
101...LED驱动电源装置
Claims (7)
1.一种发光二极管驱动电源装置,具备:
电力转换电路,其从输入电源输入电力,并向发光二极管输出电力;
第1控制电路,其根据反馈控制信号来控制所述电力转换电路,从而控制提供给所述发光二极管的供给电力;和
第2控制电路,其输入用于对所述发光二极管的亮度或提供给所述发光二极管的供给电力进行设定的外部调光信号,并向所述第1控制电路输出所述反馈控制信号,
所述第2控制电路具有:
恒流控制电路,其在所述外部调光信号为设定成通常点亮的信号时,将来自所述电力转换电路的输出电流保持为目标电流值;和
恒压控制电路,其在所述外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,将来自所述电力转换电路的输出电压保持为目标电压值,
所述恒压控制电路按照所述第1控制电路输出在所述发光二极管的偏置电压以下且所述第2控制电路的可动作下限电压以上的电压的方式,输出所述反馈控制信号。
2.根据权利要求1所述的发光二极管驱动电源装置,其中,
所述输入电源是商用交流电源,
所述电力转换电路输入所述商用交流电源的电压,且是使提供给所述发光二极管的供给电流变化成具有与所述商用交流电源的电压相同的相位的正弦波状的功率因数改善转换器。
3.根据权利要求1或2所述的发光二极管驱动电源装置,其中,
所述输入电源是商用交流电源,
所述电力转换电路输入所述商用交流电源的电压,且具备以绝缘状态进行电力转换的变压器。
4.根据权利要求1至3任一项所述的发光二极管驱动电源装置,其中,
所述恒流控制电路和所述恒压控制电路一起进行动作,
所述发光二极管驱动电源装置具备:恒压控制电路目标值切换单元,其使所述恒压控制电路和所述恒流控制电路的输出之中的、降低提供给负载的电力的一方优先作为所述反馈控制信号而输出给所述第1控制电路,在所述外部调光信号为设定成通常点亮的信号时,以所述恒流控制电路的输出有效的方式将所述恒压控制电路的目标电压值设定为第1目标值,在所述外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,以所述恒压控制电路的输出有效的方式将所述恒压控制电路的目标电压值设定为低于所述第1目标值的第2目标值。
5.根据权利要求4所述的发光二极管驱动电源装置,其中,
在来自所述电力转换电路的输出电流未达到所述目标电流值时,以所述恒压控制电路的输出有效的方式确定所述第1目标值。
6.根据权利要求4或5所述的发光二极管驱动电源装置,其中,
将所述目标电压值设为比所述第2控制电路的可动作下限电压低的值,
在所述外部调光信号为设定成最低亮度的信号时,所述电力转换电路交替地反复进行基于所述第2控制电路的动作停止引起的所述输出电压的上升、和基于所述第2控制电路的动作引起的所述输出电压的降低。
7.一种发光二极管照明装置,由权利要求1至6任一项所述的发光二极管驱动电源装置、和通过该发光二极管驱动电源装置接受电力供给的发光二极管构成。
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20120912 |