CN102695329A - 用于固态光源的点亮装置及包括该装置的照明设备和系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于固态光源的点亮装置及包括该装置的照明设备和系统。一种用于固态光源的点亮装置，包括：DC电源电路单元，用于通过使用开关装置来执行输入DC电源的功率变换，并容许这样生成的电流流过所述固态光源；以及电流控制单元，配置为控制所述开关装置来调整流过所述固态光源的所述电流。所述电流控制单元包括：第一开关控制单元，用于改变所述开关装置的开通时间宽度；以及第二开关控制单元，用于执行所述开关装置的启用和禁用。所述第二开关控制单元的启用时段比所述第一开关控制单元的一个周期长，并且通过所述第一开关控制单元和所述第二开关控制单元来实现调光控制。

Description

用于固态光源的点亮装置及包括该装置的照明设备和系统
技术领域
本发明涉及用于诸如发光二极管(LED)的固态光源的点亮装置和包括该点亮装置的照明设备和系统。 
背景技术
常规地，日本专利申请公开No.2005-267999(JP2005-267999A)已经公开了能够基于调光信号来对LED进行调光的LED照明设备。此设备根据调光信号确定调光比率，并在调光比率比预定值高(亮)时通过脉冲宽调制(PWM)控制来控制LED的开启，以及在调光比率比预定值低(暗)时通过峰值控制来控制LED的开启。 
在JP2005-267999A中，基于调光信号来确定调光比率，并且根据调光比率比预定值高还是低来切换PWM控制和峰值控制。然而，这在PWM控制与峰值控制之间的切换之前和之后引起不稳定操作和光的闪烁。 
发明内容
基于上述，本发明提供固态光源点亮装置，在该点亮装置中，调光操作在宽范围中是稳定的。 
根据本发明的一方面，提供了一种用于固态光源的点亮装置。所述点亮装置包括：DC电源电路单元，用于通过使用开关装置来执行输入DC电源的功率变换，并容许这样生成的电流流过所述固态光源；以及电流控制单元，配置为控制所述开关装置来调整流过所述固态光源的所述电流。所述电流控制单元包括：第一开关控制单元，用于改变所述开关装置的开通时间宽度；以及第二开关控制单元，用于执行所述开关装置的启用和禁用。所述第二开关控制单元的启用时段比所述第一开关控制单元的一个周期长，并且通过所述第一开关控制单元和所述第二开关控制单元来实现调光控制。 
当所述固态光源的亮度等于或大于预定水平时，所述亮度可以主要由所述第一开关控制单元控制，并且当所述亮度小于所述预定水平时，所述亮度主要由所述第二开关控制单元控制。 
在所述DC电源电路单元中，感应器可以串联连接至所述开关装置，使得通过使用所述感应器的充电电流和放电电流，电流流过所述固态光源，并且所述第一开关控制单元可以控制所述开关装置，使得所述感应器的所述电流执行零交叉操作。 
所述DC电源电路单元包括并联连接至所述固态光源的电容性阻抗，并且流过所述固态光源的所述电流可以具有连续波形。 
所述固态光源点亮装置还可以包括配置为依照外部调光信号输出调光控制信号的调光控制单元。所述电流控制单元的每一个开关控制单元的输出电平可以根据所述调光控制信号的信号电平改变，并且所述调光控制单元可以输出一个信号。 
所述固态光源点亮装置还可以包括配置为依照外部调光信号来输出调光控制信号的调光控制单元。所述调光控制单元可以针对所述电流控制单元的相应的开关控制单元输出两个独立的调光控制信号。 
启用时段可以由所述第二开关控制单元基本一致地维持在所述第一开关控制单元的操作时段的所述开通时间宽度的大致最低限度值。 
所述固态光源可以是LED。 
一种照明设备包括所述固态光源点亮装置，并且一种照明系统包括所述固态光源点亮装置。 
根据本发明的方面，所述第一开关控制单元用于改变所述开关装置的开通时间宽度，并且所述第二开关控制单元用于将所述开关装置Q1控制为启用和禁用，其中，所述第二开关控制单元的所述启用时段比所述第一开关控制单元的一个周期长，并且通过所述第一开关控制单元和所述第二开关控制单元实现所述调光控制，由此具有使得调光在宽范围上稳定的效果。 
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是示出根据本发明的第一实施例的固态光源点亮装置的示意性配置的电路图； 
图2是示出固态光源点亮装置的操作波形的视图； 
图3是根据本发明的第二实施例的固态光源点亮装置的电路图； 
图4是用于解释固态光源点亮装置的操作的视图； 
图5是根据本发明的第三实施例的固态光源点亮装置的电路图； 
图6是示出根据本发明的第四实施例的固态光源点亮装置的配置的框图电路图； 
图7是固态光源点亮装置的电路图； 
图8是示出固态光源点亮装置的操作波形的视图； 
图9是根据本发明的第六实施例的固态光源点亮装置的电路图； 
图10是示出固态光源点亮装置的操作波形的视图。 
具体实施方式
(第一范例实施例) 
图1是根据本发明的第一实施例的固态光源点亮装置的电路图。此实施例中的固态光源点亮装置包括：DC电源单元1，具有反激式二极管(flyback diode)D1、感应器L1、开关装置Q1、以及DC探测单元4；电流控制器2，具有第一和第二开关控制单元；以及调光器5。DC电源电路单元1连接至输入DC电源Vdc。DC电源电路单元1用作开关功率电路，该开关功率电路通过使用开关装置Q1来执行输入DC功率Vdc的功率变换并向诸如发光二极管(LED)或有机发光二极管(OLED)的固态光源3供应这样生成的直流电。在此实施例中，采用降压斩波器电路(反转换器)。 
降压斩波器电路具有公知配置，其中，固态光源3、感应器L1、开关装置Q1和DC探测单元4串联连接在输入DC电源Vdc的正与负电极之间，并且固态光源3和感应器L1的串联电路与反激式二极管D1并联连接以形成闭合回路。 
降压斩波器电路的操作是公知的。具体地，当开关装置Q1开启时，逐渐增大的电流流入输入DC电源Vdc的正电极、固态光源3、感应器L1、开关装置Q1、DC探测单元4以及输入DC电源Vdc的负电极构成的路线， 由此在感应器L1中存储能量。当关闭开关装置Q1时，感应器L1的感生电压使得逐渐减小的电流流入感应器L1、反激式二极管D1、固态光源3、以及感应器L1构成的路线，由此释放能量。 
其中在完成感应器L1的能量释放之前开启开关装置的操作称作连续模式。其中在感应器L1的能量释放(即零交叉操作)完成时开启开关装置Q1的操作称作边界模式。其中在感应器L1的能量释放完成后的中止时段后开启开关装置的操作称作断续模式。在此实施例中，可以采用任一模式，但是在边界模式中，功率变换的效率高。 
通过使用高频率由电流控制器2来开启和关闭开关装置Q1。当开启开关装置Q1时，由电流探测单元4探测流入开关装置Q1的逐渐增大的电流。将电流探测单元4探测的电流探测值与电流控制器2设定的预定临界值相比较。如果电流探测值达到预定阈值，则关闭开关装置Q1。从而，将流入开关装置Q1的电流的峰值设定为预定阈值。
图2A和2B示出了在开启和关闭开关装置Q1时，流入感应器L1的电流的波形。在流入感应器L1的电流逐渐增大时，其等于流入开关装置Q1的电流。在流入感应器L1的电流逐渐减小时，其等于流入反激式二极管D1的电流。本实施例以范例方式示出了前述边界模式中流过感应器L1的电流，但是本发明不限于此。替代地，其可以在连续模式或断续模式中。 
图2A示例电流控制器2设定的预定阈值Ip1高时，流入感应器L1的电流的波形，且图2B示例预定阈值IP2低时的波形。由电流控制器2根据从调光器5供应至电流控制器2的调光信号来对阈值IP1和IP2进行设定。 
图2C和2D示出了从电流控制器2输出至开关装置Q1的控制信号的电压波形。图2C示例开关装置Q1的猝发开通(burst-on)时段长时的电压波形，且图2D示例猝发开通时段短时的电压波形。这里，猝发开通时段是期间容许开关装置Q1的高频开通/关断操作的时段。在猝发开通时段期间，启用(activate)开关装置Q1，并且在其它时段期间，禁用(inactivate)开关装置Q1。由电流控制器2根据从调光器5供应至电流控制器2的调光信号来设定猝发开通时段。 
图2C和2D中示例的猝发开通操作以一频率(在从例如成百Hz至数kHz的范围中)重复。此重复频率设定为比DC电源电路单元1的开关装 置Q1的高频开通/关断频率(数kHz)低。即，第二开关控制单元的启用时段比第一开关控制单元的一个周期长。 
同时，图2A和2B中所示的时间轴比图2C和2D中所示的时间轴夸大了。 
电流控制器2读取从调光器5供应的调光信号，控制第一开关控制单元来设定流入开关装置Q1的如图2A和2B中所示的电流的峰值并改变开关装置Q1的开通时间宽度，以及控制第二开关控制单元来设定容许开关装置Q1的如图2C和2D中所示的高频开通/关断操作的时的猝发开通时段。通过一起使用第一和第二开关控制单元，在宽范围中实现稳定的调光操作是可能的。 
例如，如果调光比率高(亮)，则流入开关Q1的电流的峰值Ip1如图2A中所示地设定为高，并且猝发开通时段如图2C中所示地设定为长。另一方面，如果调光比率低(暗)，则流入开关Q1的电流的峰值Ip2如图2B中所示地设定为低，并且猝发开通时段如图2D中所示地设定为短。同样，通过一起使用第一开关控制单元和第二开关控制单元，在宽范围上进行调光是可能的。 
在此实施例中，与JP2005-267999A的技术相比，在调光范围内，无需PWM控制与峰值控制之间的切换。因此，防止在切换之前和之后操作不稳定是可能的，由此能够在宽范围上实现稳定的调光操作。 
在此实施例中，降压斩波器电路用作DC电源电路单元1，但是本发明不限于此。替代地，可以采用诸如升压斩波器电路、降压/升压斩波器电路、反激式转换器电路等的各种电源开关电路。 
(第二实施例) 
图3是根据本发明的第二实施例的固态光源点亮装置的电路图。在此实施例中，用于功率因数改善控制的通用集成电路22用于依照如图2A和2B中所示的预定临界值Ip1和Ip2来控制流入开关装置Q1中的电流的峰值，并以低代价以前述边界模式执行控制。 
STMicroelectronics制造的L6562常规地称作用于功率因数校正控制的集成电路。然而，在此实施例中，采用STMicroelectronics制造的L6564作为用于通过使用外部信号来选择是否执行功率因数校正控制(PFC)，以使 得能够通过如图2C和2D中所示的外部信号来设定用于开关装置Q1的控制信号的猝发开通时段的集成电路。 
与具有八个引脚的常规L6562相比，L6546还包括PFC-OK端子(第6引脚)和VFF端子(第5引脚)，而其其它引脚与L6562的那些相同。 
以下，将描述图3中所示的电路，同时解释L6564的每个端子的功能。第10引脚是电源端子，并连接至控制电源电压Vcc。第8引脚是接地端子并且连接至输入DC电源Vdc的负电极(电路地)。 
第9引脚是栅极驱动端子并且连接至开关装置Q1的栅电极，开关装置Q1包括MOSFET。第7引脚是零交叉探测端子并经由电阻器R2连接至感应器L1的次级线圈n2的一端。次级线圈n2的另一端接地。 
第6引脚是增加至L6562的PFC-OK端子。如果第6引脚的电压变得小于0.23V，则关停集成电路(IC)。为了重启IC，需要将第6引脚设定为高于0.27V。从而，第6引脚能够用于远程开通/关断控制输入。第5引脚是前馈端子，并且经由电阻器R3连接至电路地，因为其在此实施例中不使用。 
第4引脚是电流探测端子，电流探测电阻器R1的电压经由电阻器R4输入至第4引脚，电流探测电阻器R1插于开关装置Q1的源电极与电路地之间。还有，调光偏置电压经由电阻器R9输入至第4引脚。第3引脚是IC的内置乘法器的输入端，在此实施例中，第3引脚设定为预定电压，该预定电压是通过以电阻器R6和R7对控制电源电压Vcc进行分压得到的。 
第1引脚是IC的内建误差放大器的反向输入端子，且第2引脚是误差放大器的输出端子。电阻器R8和电容器C4的并联电路作为误差放大器的反馈阻抗连接在第1引脚与第2引脚之间。还有，第1引脚接收通过以电阻器R10和R11对电容器C3的电压进行分压获得的次反馈(sub-feedback)电压信号。经由电阻器R12和二极管D3利用感应器L1的次级线圈n2的感生电压对电容器C3进行充电。如果电容器C3的电压增大，则控制开关装置Q1的开通脉冲宽度变得较窄。 
当开关装置Q1开启时，流入电流探测电阻器R1的电流变大，由此提高在第4引脚探测的电压。如果第4引脚的电压达到预定临界值，则开关装置Q1变为关闭。然后，当感应器L1的能量经由二极管D1释放时，在 感应器L1的次级线圈n2中感生电压。当反激式电流也流过二极管D1时，次级线圈n2的感生电压消失，并且第7引脚的电压下降。如果探测到第7引脚的电压降，则开关装置Q1再次开启。 
至于第4引脚，经由电阻器R9交叠(overlap)电容器C5的DC电压。通过经由电阻器R5从调光控制电路21发送的输出信号对电容器C5进行充电或放电。从调光控制电路21发送的输出信号是例如方波电压信号。待充入电容器C5的DC电压根据输出信号的高和低电平时段的比率而改变。即，电容器C5和电阻器R5用作CR滤波电路(积分电路)。 
当充入电容器C5的DC电压高时，第4引脚的电压增大。从而，探测的流过开关装置Q1的电流似乎增大了，并且流过开关装置Q1的电流的峰值如图2B中所示地变得较低。 
当充入电容器C5的DC电压低时，第4引脚的电压减小。从而，探测的流过开关装置Q1的电流似乎减小了，并且流过开关装置Q1的电流的峰值如图2A中所示地变得较高。 
同样，通过根据从调光控制电路21输出的方波电压信号的高和低电平时段的比率(即，开通工作状态/关断工作状态)来控制充入电容器C5的DC电压的电平，调整流过开关装置Q1的电流的峰值是可能的。 
调光控制电路21可以包括例如调光微计算机。在此情况下，可以分配作为输出端子“a”的2值输出端口，方波电压信号通过该2值输出端口输出。 
当采用具有D/A转换输出端口的微计算机作为输出端子a代替2值输出端口时，省略包括电阻器R5和电容器C5的CR滤波电路是可能的。在此情况下，如果未省略CR滤波电路，并且来自D/A转换输出端口的模拟输出电压输入至CR滤波电路，并且将对应于一个灰度的DC电压控制为以预定工作状态(duty)进行转换，则与D/A转换的原始灰度相比，生成对应于多灰度的DC电压是可能的。还有，与使用2值输出端口相比，即使电阻器R5和电容器C5的时间常数小，也能够减小充入电容器C5的DC电压的纹波，由此改善控制的相应特性。 
接下来，微计算机的另一2值输出端口可以分配为输出端子“b”，通过输出端子“b”指定图2C和2D中所示的猝发开通时段。此外，方波电 压信号可以在猝发开通时段期间以高电平(＞0.27V)输出且在其它时段期间以低电平(＜0.23V)输出。 
图4示出了从调光控制电路21的输出端子a和b输出的方波电压信号的工作状态(％)与从调光器5输入至调光控制电路21的调光信号的开通工作状态(％)之间的关系。图4中，由细实线示出的曲线“a”指示从第一输出端子a输出的方波电压信号的关断工作状态的改变，并且由细实线示出的曲线“b”指示从第二输出端子b输出的方波电压信号的开通工作状态的改变。 
如图4中所示，在此实施例中，当光源的亮度大于或等于预定水平(小于或等于调光信号的约30％的工作状态)时，主要通过第一开关控制单元来控制调光，并且当光源的亮度小于预定水平(在调光信号的约30％与60％的工作状态之间，其中，曲线“b”的变化率大于曲线“a”的变化率)时，主要通过第二开关控制单元来控制调光。还有，在第一开关控制单元的操作期间，通过第二开关控制单元以开通时间宽度的基本上最低的限度(此实施例中等于或大于调光信号的约80％的工作状态)维持启用时段一致，由此稳定地维持固态光源3的亮度。 
从调光器5输入调光控制信号21的调光信号的工作状态(％)在0％和100％之间变化。当工作状态低于5％时，所有灯开启，并且当工作状态等于大于95％时，灯关闭。该调光信号在逆变器类型的荧光点亮装置的领域是流行的，并且通常地，使用频率为1kHz且幅度为10V的方波电压信号。 
调光控制电路21确定从调光器5输入的调光信号的工作状态(％)，并且根据确定的调光信号的工作状态改变从第一输出端子a输出的方波电压信号的工作状态和从第二输出端子b输出的方波电压信号的工作状态。结果，固态光源的亮度与图4中的实线所示的2.3次幂曲线类似地改变。2.3次幂曲线是一种所谓的Munsell特性曲线的调光曲线，其指示公知的特性，其中，亮度似乎根据调光控制平滑地改变。 
如果调光控制电路21包括微计算机，则图4中范例性地示出的控制特性可以作为数据表存储在内部存储器中。在此情况下，通过确定从调光器5输入的调光信号的工作状态(％)获得的数字值被确定为来自数据表的地 址，使得能够基于确定的数据控制从调光控制电路21的端子a和b输出的方波电压信号的工作状态。 
(第三实施例) 
图5是根据本发明的第三实施例的固态光源点亮装置的电路图。在此实施例中，在调光控制电路外对从调光控制电路21输出的调光信号进行信号转换，由此生成与第一开关控制单元相关的调光控制信号和与第二开关控制单元相关的调光控制信号。 
从调光控制电路21输出至集成电路22的第6引脚的调光信号是如第二实施例中具有低频率(成百Hz至数kHz)的方波电压信号，并且其脉冲宽度改变以容许执行或停止集成电路22的操作。调光信号经由二极管D4输入至电阻器R5和电容器C5构成的滤波电路，并且从而被转换为DC电压。 
在图5中所示的电路中，DC电压经由电阻器R9在第3引脚的电阻器R7中交叠。当电容器C5的DC电压高时，集成电路22中的第3引脚的电压高，使得用于关闭开关组装置Q1的阈值电压能够设定为高。因此，当猝发开通时段如图2C中所示地长时，流过开关装置Q1的电流的峰值Ip1变为如图2A中所示的较高。 
另一方面，当电容器C5的DC电压低时，集成电路22中的第3引脚的电压低，使得用于关闭开关装置Q1的临界电压能够设定为低。因此，当猝发开通时段如图2D中所示地短时，流过开关装置Q1的电流的峰值Ip2变为如图2B中所示的较低。因此，在宽范围上的稳定的调光是可能的。 
此外，在图5中所示的电路中，从调光控制电路21输出的调光信号是方波电压信号，但是本发明不限于此。替代地，从调光控制电路21输出的调光信号可以是DC电压。在此情况下，通过外部低频振荡电路将从调光控制电路21输出的DC电压转换为脉冲宽调制方波电压信号(PWM信号)。然后，转换后的信号可以优选地用于控制集成电路22的第6引脚。此外，转换前的信号(即DC电压)可以优选地直接输入至集成电路22的第3引脚。 
在前述实施例中，假定频率为1kHz且幅度为10V的方波电压信号用作从调光器5输出的调光信号，但是本发明不限于此。替代地，可以使用 诸如DALI、DMX512等的各种标准化调光信号，或者可以通过对将商用AC电力(50或60Hz)被进行相位控制得到的电压执行波形整形将100或120Hz的PWM信号提取为来自电源线的调光信号。此外，调光器5可以仅仅是可变电阻器，或可以具有任何配置，只要它能够将DC电压的调光信号输出至调光控制电路21的A/D转换输入端口就行。 
(第四实施例) 
图6是示出根据第四实施例的点亮系统的示意性配置的框图电路图。在此实施例中，一个照明设备“A”包括：冷色固态光源点亮装置，具有DC电源电路1a和电流控制单元2a；以及暖色固态光源照明设备，具有DC电源电路1b和电流控制单元2b，使得能够分别通过DC电源电路1a和1b以及电流控制单元2a和2b逐个控制冷色LED和暖色LED的光输出。 
照明设备B具有与照明设备A相同的配置，并且提供了包括连接至一个调光信号线的多个照明设备的点亮系统。用于控制照明设备A、B、...中的每一个的调光和颜色匹配装置50包括：调光器5a，用于将调光信号发送至冷色电流控制单元2a；以及调光器5b，用于将调光信号发送至暖色电流控制单元2b。随着从调光器5a和5b输出的调光信号逐个受到控制，控制照明设备A、B、...的每个亮度和色温是可能的。例如，可以以任意亮度实现具有广泛用于荧光灯领域的诸如日光蓝色、日光白色以及暖白色的不同色温的光。 
在图6的范例中，使用两种光源，即冷色LED和暖色LED，但是本发明不限于此。替代地，对应于光的三原色，即红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)，的LED可以用于实现任何颜色的光。 
(第五实施例) 
图7是根据本发明的第五实施例的固态光源点亮装置的电路图。在此实施例中，DC电源电路单元1包括并联连接至固态光源3的电容性阻抗(平滑电容器C1)，流入固态光源3的电流是连续波形，并且采用诸如升压斩波器电路6的功率因数改善电路作为输入DC电源Vdc。升压斩波器电路6的配置和操作是公知的。当开关装置Q2开启时，来自AC电源Vs的电流流入滤波电路FL、全波整流器DB、感应器L2以及开关装置Q2的构成路线，使得在输入来自AC电源Vs的电流时，能够在感应器L2中累积能量。 
当开关装置Q2关闭时，感应器L2的感生电压与全波整流器DB的输出电压交叠，由此通过二极管D2对平滑电容器C2进行充电。此时，来自AC电源Vs的电流流入滤波电路FL、全波整流器DB、感应器L2、二极管D2以及平滑电容器C2构成的路线，使得输入来自AC电源Vs的电流。因此，改善了输入功率因数。还有，利用被升压为比全波整流器DB的输出电压的峰值高的DC电压Vdc对平滑电容器C2进行充电。 
该种类的功率因素改善电路总体包括控制电路7，用于使输出电压恒定于预定目标值。从而，在此实施例中，当开关装置Q1的开通脉冲宽度固定时，通过调节开关装置Q2的开通脉冲宽度和DC电源电路单元1的输入DC电源Vdc的电压，能够改变流入开关装置Q1的电流的峰值。 
从调光控制电路21的端子“a”输出的第一方波电压信号PWM1通过包括电阻器R5和电容器C5的CR滤波电路被转换为DC电压。DC电压通过电阻器R9与升压斩波器电路6的输出电压探测电路(电阻器R13和电阻器R14构成的分压器电路)的探测电压交叠。 
如果电容器C5的DC电压升高，则探测到升压斩波器电路6的输出电压Vdc看似增大了。因此，控制电路7操作为减小输出电压Vdc。以此方式，即使开关装置Q1的开通脉冲宽度恒定，当开关装置Q1开启时，流过感应器L1的逐渐增大的电流的增大斜率也改变。因此，当开关装置Q1的开通时段结束时，流过开关装置Q1的电流的峰值改变。 
将参照图8A和8B描述此操作。图8A示出了升压斩波器电路6的输出电压Vdc高时，感应器L1的电流。虽然开关装置Q1的开通时段固定，但是流过开关装置Q1的逐渐增大的电流的增大斜率大，使得当开关装置Q1的开通时段结束时，流过开关装置Q1的电流的峰值IP1增大。 
图8B示出了升压斩波器电路6的输出电压Vdc低时，感应器L1的电流。虽然开关装置Q1的开通时段固定，但是流过开关装置Q1的逐渐增大的电流的增大斜率小，使得在开关装置Q1的开通时段结束时，流入开关装置Q1的电流的峰值IP2减小。 
在此实施例中，开关装置Q1的开通时间宽度和开通/关断周期固定为由高频振荡电路(HF-OSC)23设定的恒定值。对于高频振荡电路23的振荡操作，响应于从调光控制电路21的端子b输出的第二方波电压信号 PWM2，切换高频振荡电路23的振荡开始和振荡停止。方波电压信号PWM2具有成百至数kHz的低频。高频振荡电路23输出用于在高电平以数十kHz的高频开启/关闭开关装置Q1的控制信号，但是操作为在低电平保持开关装置Q1关闭。 
如上所述，在本实施例中，提供了用于使流过开关装置Q1的电流的峰值改变的单元，但是没有提供用于探测峰值的单元。因此，减小电流探测电阻器引起的功率损耗是有利的。然而，因为在此情况下没有限制峰的功能，所以如果开关装置Q1操作在连续模式，则在感应器L1中可以发生磁饱和。 
因此，高频振荡电路23的开通/关断时段设定为使得流过感应器L1的电流变为断续模式(即接近边界模式的断续模式)，其中，当通过第一调光信号(方波电压信号PWM1)设定的升压斩波器电路6的输出电压Vdc最大时，存在如图8A中所示的微小的中止时段。在此情况下，当升压斩波器电路6的输出电压Vdc比最大值低时，流过开关装置Q1的电流的峰如图8B中所示地降低，并且从而流过感应器L1的电流必然变为断续模式。 
在此实施例中，使用以下特性。当固态光源3是如图7中所示的n个发光二极管的串联电路时，因为在开关装置Q1的关断时段期间，通过发光二极管的正向电压Vf×n+反激式二极管D1的正向电压获得施加至反激式电流流过的感应器L1的电压，所以流过感应器L1的电流以几乎恒定的速度降低。 
此外，在开关装置Q1的开通时段期间，通过升压斩波器电路6的输出电压-发光二极管的正向电压Vf×n-开关装置Q1的开通电压获得施加至感应器L1的电压，并且从而，如果输出电压Vdc下降，则增大流过感应器L1的电流的速度降低。 
在此实施例中，输入DC功率的电压Vdc发生变化以使流过开关装置Q1的电流的峰变化。因此，例如，如果如图6中所示的两个冷和暖色系统的LED点亮电路设置在一个照明设备的内部，则需要两个主电源系统。因此，本实施例适用于不具有颜色匹配功能的LED调光照明设备。 
(第六实施例) 
图9是根据本发明的第六实施例的固态光源点亮装置的电路图。在此 实施例中，反激式转换器电路8用作输入DC电源Vdc。还有，定时器电路TM用于根据电容器C5的DC电压来改变开关装置Q1的开通脉冲宽度，以使流过开关装置Q1的电流的峰改变。 
首先，反激式转换器电路8的配置和操作是公知的。开关装置Q2和变压器T2的原线圈的串联电路连接至全波整流器DB的DC输出端子，并且平滑电容器C2经由二极管D2连接至变压器T2的次级线圈的相反端。二极管D2的极性方向确定为在开关装置Q2开启时防止电流流过。 
当开关装置Q2开启时，输入电流经由全波整流器DB和变压器的原线圈从AC电源Vs流动。此时，二极管D2不导通，并且从而变压器T2用作感应器，由此在变压器T2中累积能量。当开关装置Q2关闭时，在变压器T2中累积的能量经由二极管D2释放至平滑电容器C2。在平滑电容器C2两端施加的DC电压Vdc与输入侧(AC电源侧)隔离。同时，光耦合器PC1可以用于向PFC电路9供应探测电压，探测电压是通过以电阻器R13和R14对平滑电容器C2的电压进行分压获得的。 
控制反激式转换器电路8的开关装置Q2的PFC电路9通过以电阻器R16和R17对从全波整流器DB输出的纹波电压进行分压来探测该纹波电压，并且控制流过开关装置Q2的变压器T2的原线圈的峰值的包络为基本与纹波电压的波形成比例。因此，通过使用电阻器R15执行电压转换，探测开关装置Q2的源电流，并且当探测电压达到几乎与纹波电压成比例的目标值时，控制开关装置Q2为关闭。 
还有，利用电阻器R13和R14对充入平滑电容器C2的电压进行分压并探测该电压，然后将该电压经由光耦合器PC1供应至PFC电路9。如果在平滑电容器C2中充入的电压Vdc低，则目标值设定为高，以延长开关装置Q2的开通时间宽度。另一方面，如果充入平滑电容器C2的电压Vdc高，则目标值设定为低，以缩短开关装置Q2的开通时间宽度。 
此外，在变压器T2中设置用于探测反激式电流的辅助线圈，并且根据辅助线圈的电压的存在来探测变压器T2生成的反激式电流的损耗(零交叉)，由此控制开关装置Q2为在反激式电流消失的时间点二次(secondly)开启。 
虽然未示例用于获得PFC电路9的控制电源电压Vcc的配置，但是例 如可以使用以下配置。在经由电流限制电阻器利用来自全波整流器DB的输出端子的电压对电源电容器进行充电且PFC电路9开始由被充电的电压操作后，可以经由整流二极管从用于探测变压器T2的反激式电流的线圈对电源电容器进行充电。 
接下来，由定时器电路TM设定开关装置Q1的开通脉冲宽度。 
作为定时器电路TM，可以使用通常的定时器IC(所谓的555)，例如μPD555或瑞萨电子(Renesas Electronics)(其是NEC电子)的其兼容产品。第1引脚是接地端子，并且第8引脚是电源端子。供应至电源端子的控制电源电压Vcc2可以经由控制电源电路(未示出)从第二电容器C2供应。 
第2引脚是触发端子。如果第2引脚的电压低于第5引脚的半电压，则反转内部触发器，第3引脚(输出端子)变为高电平，并且第7引脚(放电端子)变为开路。 
第4引脚是重置端子。如果此端子变为低电平，则操作中止，并且第3引脚(输出端子)固定至低电平。 
第5引脚是控制端子，典型地通过内建分压器电阻器将对应于电源电压Vcc2的三分之二的参考电压施加至该第5引脚。然而，在此实施例中，DC电压施加至第5引脚，DC电压是通过以包括电阻器R5和电容器C5的滤波电路对从调光控制电路21的端子a输出的低频方波电压信号进行整流而获得的。 
第6引脚是阈值端子。如果次端子的电压高于第5引脚的电压，则反转内部触发器，第3引脚(输出端子)变为低电平，并且第7引脚(放电端子)与第1引脚短路。 
调光控制电路21确定来自调光器的调光信号。为使开关装置Q1处于猝发开通状态，在猝发开通时段期间，将定时器电路TM的第4引脚设定在高电平。此时，定时器电路TM作为不稳多谐振荡器操作，并且，如果第2引脚低于第5引脚的半电压，则反转内部触发器，第3引脚具有高电平，并且第7引脚变为开路。因此，经由充电电阻器RC和二极管D5对电容器C6进行充电。 
如果充入电容器C6并且施加至第6引脚的电压高于第5引脚的电压，则反转内部触发器，第3引脚(输出端子)变为低电平，并且第7引脚(放 电端子)与第1引脚短路。因此，通过放电电阻器Rd对电容器C6进行放电，并且从而电压下降。如果充入电容器C6并且施加至第2引脚的电压低于第5引脚的半电压，则反转内部触发器，第3引脚变为高电平，并且第7引脚变为开路。因此，通过充电电阻器RC和二极管D5对电容器C6进行充电。重复上述操作。 
同样，定时器电路作为通常不稳的多谐振荡器操作。开关装置Q1的开通时间宽度根据的充电电阻器RC、电容器C6以及第5引脚的电压的时间常数可改变。还有，开关装置Q1的关断时间宽度根据的充电电阻器RC、电容器C6以及第5引脚的电压的时间常数可改变。 
从而，在由调光控制电路21设定的猝发开通时段期间，开关装置Q1基于由调光控制电路21设定的第5引脚的电压而操作达开通和关断时间宽度。如果第5引脚的电压下降，则振荡电容器C6的电压的改变宽度变窄，并且从而开通和关断时间宽度也均减小。然而，在经由电阻器RC充电的充电电流增大时，经由电阻器Rd放电的放电电流减小，使得开通时间宽度的缩减变得比关断时间宽度的缩减高。 
这对驱动具有基本上恒定的负载电压的发光二极管是有利的。如果开通时间宽度与关断时间宽度的比率设定成使得在第5引脚具有最大电压时，流过感应器L1的电流进入接近如图10A中所示的边界模式的断续模式，则即使第5引脚的电压可改变，其也总能够操作在断续模式。具体地，电阻器RC和Rd以及电容器C6可以设计成使得开通时间宽度与临界条件的开通时间宽度相比稍微减小，临界条件为：开通时间宽度×(电源电压-负载电压) 
Figure BDA0000141634060000151
关断时间宽度×负载电压。 
在该设计中，如果第5引脚的电压下降，则开关装置Q1的开通和关断时间宽度均减小，但是开通时间宽度的缩减变得比关断时间宽度的缩减高。因此，电流流过感应器L1的中止时段增大。 
从而，如果通过调光控制电路21使定时器电路TM的第5引脚的电压下降，则流过感应器L1的电流的峰减小并且电流的中止时段如图10B中所示地延长，使得能够减小在猝发开通时段期间流动的平均电流。 
如上所述，通过调光控制电路21，定时器电路TM的第4引脚以成百Hz至数kHz的低频在高与低之间交变，并且猝发开通时段可改变，使得能 够通过以长时间流动高平均电流并以短时间流动低平均电流，在宽范围上实现稳定的调光。 
还有，并联连接至固态光源3的平滑电容器C1不是必须的，但是在连接电容器C1时，对减少照明设备的闪烁光具有效果。 
本实施例的点亮装置可以用于诸如LCD监视器的背光、或投影仪的光源的各种光源中，而不限于照明设备。如果点亮装置用作用于该种类的图像显示设备的光源点亮装置，则可以去除并联连接至固态光源3的平滑电容器C1，并且图像更新时段和猝发开通时段可以彼此同步。 
在前述实施例中，发光二极管描述为固态光源3，但是本发明不限于此。替代地，有机发光二极管、半导体激光装置等可以用作固态光源。 
虽然已经参照实施例示出并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以不脱离如以下权利要求限定的本发明的范围实现各种变化和修改。 

Claims (10)

1.一种用于固态光源的点亮装置，包括：
DC电源电路单元，用于通过使用开关装置来执行输入DC电源的功率变换，并容许这样生成的电流流过所述固态光源；以及
电流控制单元，配置为控制所述开关装置来调整流过所述固态光源的所述电流，
其中，所述电流控制单元包括：第一开关控制单元，用于改变所述开关装置的开通时间宽度；以及第二开关控制单元，用于执行所述开关装置的启用和禁用，并且
其中，所述第二开关控制单元的启用时段比所述第一开关控制单元的一个周期长，并且通过所述第一开关控制单元和所述第二开关控制单元来实现调光控制。
2.如权利要求1所述的点亮装置，其中，当所述固态光源的亮度等于或大于预定水平时，所述亮度主要由所述第一开关控制单元控制，并且当所述亮度小于所述预定水平时，所述亮度主要由所述第二开关控制单元控制。
3.如权利要求1或2所述的点亮装置，其中，在所述DC电源电路单元中，感应器串联连接至所述开关装置，使得通过使用所述感应器的充电电流和放电电流，电流流过所述固态光源，并且所述第一开关控制单元控制所述开关装置，使得所述感应器的所述电流执行零交叉操作。
4.如权利要求1或2所述的点亮装置，其中，所述DC电源电路单元包括并联连接至所述固态光源的电容性阻抗，并且流过所述固态光源的所述电流具有连续波形。
5.如权利要求1或2所述的点亮装置，还包括配置为基于外部调光信号输出调光控制信号的调光控制单元，
其中，所述电流控制单元的每一个开关控制单元的输出电平根据所述调光控制信号的信号电平改变，并且所述调光控制单元输出一个信号。
6.如权利要求1或2所述的点亮装置，还包括配置为依照外部调光信号来输出调光控制信号的调光控制单元，
其中，所述调光控制单元针对所述电流控制单元的相应的开关控制单元输出两个独立的调光控制信号。
7.如权利要求1或2所述的点亮装置，其中，启用时段由所述第二开关控制单元基本一致地维持在所述第一开关控制单元的操作时段的所述开通时间宽度的大致最低限度值。
8.如权利要求1或2所述的点亮装置，其中，所述固态光源是LED。
9.一种照明设备，包括如权利要求1或2所述的点亮装置。
10.一种照明系统，包括如权利要求1或2所述的点亮装置。
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