CN102740546B - 照明装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种照明装置，当为了使照明负载(13)的亮度成为期望的亮度而对调光操作终端器(14)的操作件(15)进行操作时，调光控制部(16)所侦测的通电电信号例如电压电平发生变化。调光控制部(16)根据该电压电平而生成经调制的调光信号。对调光控制部(16)的电力供给是由绝缘型的辅助电源(19)来进行，调光信号的传输是经由绝缘部(18)来进行。

Description

照明装置

本申请案基于并主张于2011年3月29号提出申请的日本专利申请案第2011-072439号的优先权，该申请案的全文以引用的方式并入本说明书中。

技术领域

本发明的实施方式涉及一种照明装置，其对将交流电源电压整流后的直流电压进行开关(switching)以转换成所需的电压，通过该转换的电压来使照明负载驱动及发光，并能通过调光操作终端器的操作来使照明负载的亮度可变。

背景技术

以往，提出有一种照明装置，其对发光二极管(Light Emitting Diode，LED)等的照明负载的导通相位进行控制，以进行调光点灯。此处，所谓调光是指调整照明的亮度。此种照明装置中的调光操作终端器是连接于交流电源与照明负载之间，且对负载电流进行相位控制。而且，此种相位控制式的调光操作终端器例如是埋入或露出墙壁等而设置。操作者对所述调光操作终端器的前表面所设的转动式或滑动(slide)式的操作件进行操作，以使相位控制式调光器的导通相位发生变化，从而可使由照明负载所照明的被照明空间的亮度变化成期望的亮度。

此种相位控制式调光器是对供给至照明负载的电源电压其本身进行相位控制，通常被称作双线式调光。

另一方面，提出有一种调光装置，其采用了经由电源线以外的其他信号线来对使照明负载点灯的点灯装置传输调光信号的形式。有时将此种经由信号线来传输调光信号的形式的调光称作四线式调光。

以往，已知有一种照明装置，其使用升压斩波器(chopper)电路来对LED(发光二极管)进行点灯，且从调光操作终端器经由信号线来传输占空(duty)可变(脉宽调制(Pulse-Width Modulation，PWM)控制)的调光信号，并对所述升压斩波器电路的输出进行控制以对LED进行调光点灯。

此种产生占空可变的调光信号的调光操作终端器一般是从交流电源获得调光动作用的电压。此种情况下，商用交流电压一般是经电阻分压或变压器等降压之后，进行整流、平滑(进而视需要进行恒电压化)以获得期望的直流电压。

但是，如上所述的以往的调光操作终端器的电源必须对相对较高电压的交流电源进行降压以产生相对较低的电压，因此结构复杂且终端器存在大型化的倾向。而且，当调光操作终端器相对于交流电源或点灯装置未充分电性绝缘时，存在操作者相对于触电的安全得不到保障的问题。而且，当并列设置多个调光操作终端器时，必须充分考虑电性绝缘。或者，如果是家庭，则在将对讲机(intercom)等的其他电气设备与调光操作终端器邻接设置的情况下，必须充分考虑终端器与其他电气设备的电性绝缘。为了确保这样的绝缘，调光操作终端器多要求复杂的结构。

而且，当使用绝缘型的降压变压器来形成调光操作终端器用电源时，存在该电源部的结构复杂而大型化的问题。这样，除了自身具备调光动作用电源且送出占空可变(PWM控制)的调光信号的调光操作终端器以外，还有自身不具备动作用电源而根据操作来使点灯装置侧产生调光信号的调光操作终端器。作为此种调光操作终端器，例如有下述终端器，其在调光操作终端器中设置可变电阻部，从点灯装置侧向所述可变电阻部供给电压，利用调光操作终端器来改变所述可变电阻部的电阻值，从而使可变电压信号传输至点灯装置侧。此时，也要求调光操作终端器与交流电源及点灯装置侧电性绝缘。

发明内容

本发明的实施方式是考虑此种情况而完成的，其目的在于提供一种照明装置，该照明装置的调光操作终端器与交流电源及点灯装置电性绝缘，调光操作终端器的电源部为相对较简单的结构，从而实现了小型轻量化。

本发明提供一种照明装置，该照明装置的调光操作终端器与交流电源及点灯装置电性绝缘，调光操作终端器的电源部为相对较简单的结构，从而实现了小型轻量化。

换言之，本发明提供一种照明装置，其包括：整流部、电力转换部、输出控制部、调光部、信号传输部、辅助电源；整流部对交流电源的电压进行整流；电力转换部具有开关部及电感器，所述开关部对所述整流部的输出电压进行开关，并对照明负载供给开关电流，所述开关电流流经所述电感器；输出控制部控制所述开关部，从而可调整对所述照明负载的输出电力；调光部生成对所述照明负载的亮度进行调节的调光信号；信号传输部向所述输出控制部传输所述调光信号；辅助电源具有与所述电力转换部的电感器磁耦合的辅助线圈，并供给由所述电感器产生的磁能的一部分来作为所述调光部的动作用电力。

附图说明

图1是表示一实施方式的照明装置的结构的电路图。

图2是表示图1所示的照明装置的作用的图。

图3是表示调光操作终端器的操作件的配置例的概略图。

附图标记：

1：整流部

2：交流电源

3：全波整流器

4：平滑电容器

5：高频截止滤波器

6：电力转换部

7：开关部

8：电容器

9：电感器

10：电流检测用的电阻

11：续流用的二极管

12：输出控制部

13：照明负载

14：调光操作终端器

14a：通电电信号传输线

15：操作件

16：调光控制部

17：调光本体部

18：绝缘部(信号传输部)

18a：发光二极管

18b：光电晶体管

19：辅助电源

20：辅助线圈

21：整流器

22：电容器

具体实施方式

下面，对各种实施方式进行说明。通常，根据一实施方式，本发明提供一种照明装置，包括：整流部，对交流电源的电压进行整流；电力转换部，具有开关部及电感器，所述开关部对所述整流部的输出电压进行开关，并对照明负载供给开关电流，所述开关电流流经所述电感器；输出控制部，控制所述开关部，从而可调整对所述照明负载的输出电力；调光部，生成对所述照明负载的亮度进行调节的调光信号；信号传输部，向所述输出控制部传输所述调光信号；以及辅助电源，具有与所述电力转换部的电感器磁耦合的辅助线圈，并供给由所述电感器产生的磁能的一部分来作为所述调光部的动作用电力。

所述调光部包括：调光操作终端器，生成对所述照明负载的亮度进行调节的通电电信号；以及调光信号生成部，与所述调光操作终端器电性连接，根据所述通电电信号而生成经调制的调光信号。

在实施方式中，代表性的照明负载为发光二极管，但也可为放电灯、灯泡、激光器(laser)、有机电致发光(Electroluminescence，EL)元件等其他负载。电力转换部为DC/AC逆变器(inverter)、DC/DC转换器(converter)等中的任一种均可。在DC/DC转换器的情况下，允许升压斩波器、降压斩波器或者其他开关式电力转换器等。而且，在功能上，允许具有恒电压特性、恒电流特性或恒功率特性等。

电力转换部中的开关部的开关频率被设定得高于交流电源的频率。优选该开关频率为高，以实现电力转换部以及辅助电源的小型化。例如该频率被设定为数kHz～数百kHz。

输出控制部只要可控制电力转换部的输出电力即可，例如是控制开关的导通占空(ON duty)比(导通期间/开关的一周期)、控制开关频率等的任何控制部均可。

调光操作终端器自身不具备动作用电源，而是通过操作来最终送出调光信号。即，调光操作终端器从后述的调光控制部供给电力，供给电力通过操作者的操作而发生变化。在调光控制部侧，能够侦测供给电力的变化以作为通电电信号的变化。通电电信号既可为电压也可为电流。例如根据操作量，调光操作终端器的输入阻抗(impedance)可变化地构成。从调光控制部侧将恒电流或恒电压或者恒功率供给至调光操作终端器。当对调光操作终端器进行操作时，在调光控制部侧输出的电压值或者电流值发生变化，从而能够侦测调光操作终端器的操作以作为通电电信号的变化。

从调光控制部供给的电力既可为直流也可为交流，但如果是直流，则调光操作终端器的结构或调光信号的处理较为简单。

调光控制部根据与调光操作终端器的操作对应的调光信号(基于电气量的变化的调光信号，所述电气量的变化是通过调光操作终端器的操作而由调光操作终端器自身侦测到的)，来控制电力转换部的输出。除此以外，调光控制部也可具备负反馈控制功能，该负反馈控制功能是用于根据关联于负载的电压、电流而变化的信号，而以恒电压、恒电流或者恒功率来驱动负载。

从调光控制部向输出控制部的信号传输中所用的绝缘部(所述信号传输部)例如可使用光耦合器(photocoupler)、绝缘变压器等，但也可为其他机构。

辅助电源是用于将电力转换部产生的能量的一部分供给至调光控制部，可将辅助线圈作为分离型线圈而磁耦合于例如电力转换部的构成零件即电感器。而且，除此以外，也可在电力转换部的构成零件或者输出端间设置绝缘型的变压器，将该变压器的输出线圈作为辅助线圈。总之，是从产生高频电压的部分经由辅助线圈来获得辅助电源，因此能够实现包含辅助线圈的辅助电源的小型化。而且，由于可从与所需的辅助电源的容量相符的部分获得辅助电源，因此能够实现小型化、小容量化。

调光控制部从所述辅助电源接受电力的供给，并向所述调光操作终端器供给电力。

一实施方式的照明装置中，调光操作终端器与交流电源、点灯装置(电力转换部)侧电性绝缘，因此即使在并列设置有多个调光操作终端器，或者利用一个调光操作终端器来控制多个点灯电路的情况下，也难以产生与电气系统的电性绝缘相关的问题。而且，经由绝缘部来供给电力转换部所产生的电力的一部分来作为动作用电源，因此能够实现调光操作终端器的电源部的结构的简化、小容量化。

在一实施方式中，所述调光控制部可对调光操作终端器供给规定的直流电压，所述调光操作终端器包括设在所述规定的直流电压的输入端间的可变电阻部，根据操作者对调光操作终端器的操作，来使由所述调光控制部检测的通电电信号在最小值至最大值之间变化。

而且，在另一实施方式中，所述电力转换部具有：开关部，对所述整流部的输出电压进行开关；电感器，与该开关部串联地连接，在开关部的导通时蓄积电力且在断开时释放蓄积电力；以及电容器，并联地连接于照明负载，供给电感器的释放电力，且，所述辅助电源具有磁耦合于所述电感器的辅助线圈。

根据此种实施方式，调光操作终端器与交流电源及点灯装置侧电性绝缘，因此当设置调光操作终端器时，不需要对与其他调光操作终端器或点灯装置的电性绝缘作出格外的考虑而容易进行配线作业，而且，对于操作者也不存在触电之虞而安全。并且，能够使辅助电源小型、小容量且廉价地构成。

以下，基于附图来说明实施方式。

图1是表示本发明的一实施方式的电路图。1为整流部，对商用电源等的交流电源2的电压进行整流及平滑而获得直流电压。作为此种整流部，可将整流器、平滑电容器、升压斩波器电路等单独或适当组合而构成，所述升压斩波器使输入电流的波形接近正弦波以改善功率因数。本实施方式中，整流部包含全波整流器3及平滑电容器4。

在整流部1与交流电源2之间，设有众所周知的或适当构成的高频截止滤波器5。

所述整流部1的输出被输入至电力转换部6。电力转换部6具有以高频例如以可听频率以上进行开关的开关部7。作为开关部7，可使用各种半导体开关元件，本实施方式中，使用场效应型晶体管而构成。另外，开关部7的个数既可为一个也可为多个，可根据电力转换部6的电路结构来设定。而且，开关部7也可与后述的输出控制部12一体地构成。例如，在将输出控制部12集成电路(Integrated Circuit，IC)化的情况下，可将开关部7与输出控制部12一同IC化。

本实施方式的电力转换部6具有与所述开关部7一同彼此串联地连接的电容器8、电感器9及电流检测用的电阻10的串联电路，该串联电路连接于整流部1的输出端间。另外，在本发明中，所谓串联地、并联地，包括在中间未介隔其他零件以及介隔有其他零件这两种情况。

进而，电力转换部6具有续流(flywheel)用的二极管11，该续流用的二极管11在开关部7的断开期间将电感器9的能量供给至电容器8。

本实施方式的电力转换部6是如上所述般构成，当通过输出控制部12来使开关部7以高频进行通断时，在电容器8的两端产生平滑化的直流电压，电流流经照明负载13例如发光二极管(LED)而使其点灯。

电力转换部6将表示在开关部7的导通期间流经电阻10的电流大小的信号输出至输出控制部12。即，电阻10的两端间电压被输出至输出控制部12。

输出控制部12是使用IC、微电脑(micro computer)或者离散(discrete)零件等构成，以规定周期向开关部7输出导通信号。而且，输出控制部12在电阻10的两端间电压达到规定值时，使开关部7断开。即，输出控制部12反复输出规定周期的导通信号以及与电阻10的两端间电压信号相应的断开信号，以可听频率以上的频率来使开关部7通断。

流经电阻10的电流并非流经照明负载13的电流其自身但存在相关，因此，通过如上所述般进行反馈控制，能够使照明负载13的电流值大致恒电流化。

输出控制部12如上所述般对电力转换部6的开关部7的通断进行控制，并且如后所述般也通过来自调光控制部16的控制信号来控制开关部7。

因此，输出控制部12可在功能上及/或结构上，将开关部7分离为通断控制部、反馈控制部与调光控制部，但在本实施方式中是一体化地示出。

14为用于调节亮度的调光操作终端器，16为调光控制部。调光控制部16包含调光本体部17及绝缘部(信号传输部)18。所述调光操作终端器14具有可改变阻抗值的阻抗可变部，或者也可具有可改变导通占空的脉冲产生部。并且，具有可从外部进行操作的例如旋转式的操作件15。调光控制部16将恒电流或恒电压或恒功率信号或者其他信号作为通电电信号而供给至调光操作终端器14。调光操作终端器14在所述操作件15受到操作(旋转)时，例如输入阻抗发生变化，通电电信号传输线14a的电压或电流发生变化。调光本体部17生成与该变化对应的电压信号、电流信号、电力信号或可变导通占空比的脉冲信号等。

例如，从调光本体部17将大致10V的直流电压供给至调光操作终端器14，在调光操作终端器14侧，在所述大致10V的输入端子间，连接电阻值连续变化的可变电阻器。当通过所述操作件15来操作可变电阻器时，调光操作终端器14可向调光本体部17输出大致0V～10V之间的任意电信号。

以上，作为通电电信号，对电压的可变信号进行了叙述，但也可适用电流信号、电力信号、脉冲的导通占空等的信号，只要是本领域技术人员，就能够适当设计此种使信号可变的电路。

调光本体部17中，预先设定有与如前所述般变化的电信号例如电压信号的值相应的调光量，生成与输入信号对应的调光信号。此种调光本体部17是使用IC、微电脑等来构成存储部、信号处理部、信号送出部等。

图2表示通电电信号的直流电压电平与照明负载13的亮度的对应关系的一例。本例中，随着输入直流电压电平上升，亮度增加。作为调光信号的一例，为脉宽调制(Pulse Width Modulation，PWM)信号，但也可为电压电平信号等。

调光信号经由绝缘部(信号传输部)18而传输至所述输出控制部12。在本实施方式中，绝缘部18包含光耦合器。使光耦合器的发光二极管18a在PWM信号的导通占空期间内发光，而在断开占空期间内不发光。以构成光耦合器的光电晶体管(phototransistor)18b来接收该发光二极管18a的发光，受光信号作为调光信号被输入至输出控制部12。

接下来，19为辅助电源，具有与电力转换部6的电感器9磁耦合的辅助线圈20、整流器21及电容器22。电容器22的两端电压被供给至调光控制部16。

接下来，对本实施方式的作用进行详细说明。

当经由未图示的开关来接通交流电源2时，交流电压经整流部1整流后供给至电力转换部6。在电力转换部6中，开关部7由输出控制部12来控制通断，在电容器8的两端产生规定的直流电压。

照明负载13被施加电容器8两端的直流电压而点灯。

接下来，当对操作终端器14的操作件15进行旋转操作以使照明负载13的亮度成为期望的亮度时，传输线14a的电压电平发生变化。调光本体部(调光信号生成部)17生成与该电信号的变化预先关联的调光信号。调光信号例如为PWM信号。

该调光信号经由绝缘部(信号传输部)18被传输至输出控制部12，输出控制部12根据输入调光信号，以适合开关部7的驱动的电压电平来输出例如PWM信号，以改变开关部7的开关状态。

对应于该变化，使电容器8两端的电压发生变化，以使照明负载13的电流值发生变化，从而可使照明负载13的光输出成为期望的值。

而且，通过根据输入调光信号来使与电阻10的两端电压进行比较的规定值发生变化，也可使照明负载13的光输出成为期望的值。

如上所述，对调光控制部16的电力供给是由绝缘型的辅助电源19进行，调光信号的传输是经由绝缘部18来进行，因此调光操作终端器14与交流电源2及电力转换部6绝缘。即，本实例的照明装置中，调光系统(调光操作终端器14、调光控制部16、辅助电源19)与驱动系统(交流电源2、高频截止滤波器5、整流部1、输出控制部12、电力转换部6、照明负载13)关于信号及电源而电性绝缘。

因此，当对应于多个照明负载13来如图3般并列设置多个调光操作终端器14时，无须格外考虑调光操作终端器14之间的电位差而进行电气配线作业，从而作业变得简单。而且，即使在利用共用的调光操作终端器14来控制多个照明负载13的情况下，也无须格外考虑各电力转换部6与调光控制部16的电位差而进行电气配线作业，从而作业变得简单。

另外，图3表示了将多个调光操作终端器14的操作件15配置成横一列的例子，与操作件15对应的各调光操作终端器本体14配设在背面侧而省略了图示。

如上所述，调光系统与驱动系统绝缘，因此即使在弄错调光操作终端器14的连接极性，或者在调光操作终端器14侧产生电性绝缘不良的情况下，操作者也不会触电。

而且，辅助电源19是经由绝缘部来获得电力转换部6的产生电力的一部分，因此能够实现辅助电源19的小型、小容量化，从而能够实现装置整体的小型化、低成本化。

以上所述的若干实施方式仅是用于举例说明本发明，并不意图限定发明的范围。当然，此处描述的新颖的实施方式可通过其他的多种形态而具体化，进而，在不脱离本发明的精神的范围内可对这些实施形态进行各种省略、替换和变更，且其等价部分都涵盖在本发明的范围和精神内。

Claims (7)

1.一种照明装置，其特征在于包括：

整流部，对交流电源的电压进行整流；

电力转换部，具有开关部及电感器，所述开关部对所述整流部的输出电压进行开关，并对照明负载供给开关电流，所述开关电流流经所述电感器；

输出控制部，控制所述开关部，从而可调整对所述照明负载的输出电力；

调光部，生成对所述照明负载的亮度进行调节的调光信号；

信号传输部，向所述输出控制部传输所述调光信号；以及

辅助电源，具有与所述电力转换部的电感器磁耦合的辅助线圈，并供给由所述电感器产生的磁能的一部分来作为所述调光部的动作用电力。

2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述调光部包括：调光操作终端器，生成对所述照明负载的亮度进行调节的通电电信号；以及调光信号生成部，与所述调光操作终端器电性连接，根据所述通电电信号而生成经调制的调光信号。

3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述信号传输部将所述调光信号转换为光信号并传输至所述输出控制部，并且包括绝缘部，该绝缘部将所述调光部与所述输出控制部电性绝缘。

4.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，

所述调光信号生成部对所述调光操作终端器供给直流电压，

所述调光操作终端器包括连接于所述直流电压的输入端间的可变电阻器，根据操作者对所述可变电阻器的操作来使所述通电电信号可变。

5.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，

所述电力转换部包括并联连接于所述照明负载的电容器8，所述电容器、所述电感器与所述开关部为串联连接。

6.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，

所述电力转换部包括并联连接于所述照明负载的电容器，所述电容器、所述电感器与所述开关部为串联连接。

7.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，

所述电力转换部包括并联连接于所述照明负载的电容器，所述电容器、所述电感器与所述开关部为串联连接。