CN102905419B - 点亮装置和使用该点亮装置的照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种点亮装置和使用该点亮装置的照明设备。所述点亮装置，用于点亮发光元件，所述点亮装置包括：整流单元，用于对交流电压进行整流；平滑单元，用于对来自所述整流单元的纹波电压进行平滑；电源单元，其具有开关元件；以及控制单元，用于对所述开关元件的接通或断开进行控制。此外，所述平滑单元用作用于对从所述整流单元所输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑的部分平滑电路。所述电源单元向包括一个或多个发光元件的光源单元供给点亮电力。所述控制单元对所述开关元件的开关频率进行控制，以使所述开关频率随着所述平滑单元的输出电压的下降而降低。

Description

点亮装置和使用该点亮装置的照明设备

技术领域

本发明涉及一种用于使诸如发光二极管等的发光元件点亮的点亮装置以及使用该点亮装置的照明设备。

背景技术

近年来，已提供了使用发光二极管作为光源的LED照明设备(例如，参见日本特开2009-134946)。该LED照明设备的设备主体安装有：LED发光单元，其包括发光二极管；以及点亮电路单元，用于向LED发光单元供给用于使发光二极管点亮的电流。该点亮电路单元包括开关电源电路部和滤波电路部。

开关电源电路部是如下的非绝缘型降压斩波电路，其中利用兼用作功率切换元件的控制电路(例如，松下电器产业株式会社所制造的MIP552)来对该非绝缘型降压斩波电路的切换进行控制。在这种LED照明设备中，在周围温度改变并且温度从低温上升为高温的情况下，进行控制以通过增加流经发光二极管的电流来提高光输出，由此使光输出基本恒定。

上述传统示例的开关电源电路部的输入端子连接有输入电容器，其中该输入电容器用于对全波整流器进行全波整流后的电压进行平滑。如果输入电容器的容抗值小，则流经LED发光单元的负荷电流的纹波成分增加。例如，在利用摄像机等进行摄像时，在快门速度并未与商用电源的频率同步的情况下，在画面上可能发生闪烁。可以通过增大与开关电源电路部的输出端子相连接的输出电容器的容抗值来降低纹波成分，但为了填充电源电压过零时产生的负荷电流的谷部，需要非常大的电解电容器。

作为用以改善这种问题的对策，存在通过采用电解电容器作为输入电容器来使输入电容器的容抗值增大的方法。如果输入电容器平滑后的电压即使在电源电压过零时也可以被维持得等于或大于特定水平，则利用连接在开关电源电路部的后段的恒流电路，可以总是使恒定的负荷电流流动。

换句话说，通过增大输入电容器的容抗值，可以在不必增大输出电容器的容抗值的情况下去除负荷电流的纹波成分。然而，在这种情况下，由于这是所谓的电容器输入型平滑电路，因此存在如下问题：输入电流(向着输入电容器的充电电流)的导通角变窄，功率因数劣化为等于或小于0.6，并且谐波失真变大。

这里，为了降低开关电源电路部的输出电流(负荷电流)的纹波成分并实现功率因数的改善，通常采用在恒流电路的前段设置功率因数校正电路(PFC电路)的所谓的双转换器方法。然而，在这种情况下，存在由于添加作为高频切换电路的功率因数校正电路而导致噪声增大并且电路结构复杂化的问题。

在这方面，例如，日本专利3263194和3327013已公开了如下结构：代替输入电容器，通过设置用于对从全波整流器输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑的部分平滑电路作为平滑单元，来降低负荷电流的纹波成分并改善功率因数。在这些结构中，由于部分平滑电路的输出电压即使在低电压时间段内也等于或大于特定值，因此利用连接在开关电源电路部的后段的恒流电路，可以总是使恒定的负荷电流流动，由此去除该负荷电流的纹波成分。此外，与电容器输入型平滑电路的情况相比，可以改善功率因数。

然而，在如上所述采用部分平滑电路的情况下，由于陡峭的充电电流流经构成部分平滑电路的电容器，因此存在该部分平滑电路的输入电流的峰值变高的问题。在这种情况下，要求使用耐电流性能较大的部件，因此需要使电线变粗或者使开关或断路器的容量增大，这导致成本增加或者设备的大型化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能够利用简单的电路结构来实现降低负荷电流的纹波成分、改善功率因数以及降低噪声的点亮装置以及使用该点亮装置的照明设备。

本发明还提供一种能够使包括部分平滑电路的平滑单元的输入电流的峰值降低的点亮装置以及使用该点亮装置的照明设备。

根据本发明的第一方面，提供一种点亮装置，用于点亮发光元件，所述点亮装置包括：整流单元，用于对从电源所输出的交流电压进行整流；平滑单元，用于对从所述整流单元所输出的纹波电压进行平滑；电源单元，其具有开关元件，并且用于通过对所述开关元件的接通和断开进行切换，来将所述平滑单元的输出电压转换成预定直流电压，以输出所述预定直流电压；以及控制单元，用于对所述开关元件的接通或断开进行控制，其中，所述平滑单元用作用于对从所述整流单元所输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑的部分平滑电路，所述电源单元向包括一个或多个发光元件的光源单元供给点亮电力，以及所述控制单元对所述开关元件的开关频率进行控制，以使所述开关频率随着所述平滑单元的输出电压的下降而降低。

在所述发光元件中，所述控制单元可以在临界电流模式下对所述开关元件进行控制以使所述开关元件进行工作。

此外，所述控制单元可以对所述开关元件的接通或断开进行控制，以使得所述开关元件的断开时间段与所述开关频率无关地处于恒定。

在所述整流单元和所述平滑单元之间，可以在高电压侧的线路或者低电压侧的线路上设置感抗元件。

优选地，所述电源单元包括升压/降压斩波电路。

可选地，所述电源单元包括降压斩波电路。

此外，所述平滑单元可以具有电容器，其中，所述电容器在除所述整流单元的输出电压的低电压时间段以外的时间段内进行充电，并且所述电容器在所述整流单元的输出电压的低电压时间段内进行放电。

所述发光元件可以是有机电致发光(EL)元件或发光二极管。

根据本发明的第二方面，提供一种照明设备，包括：上述任一个的点亮装置；以及设备主体，用于容纳所述点亮装置。

根据本发明的第三方面，提供一种点亮装置，用于点亮发光元件，所述点亮装置包括：整流单元，用于对从电源所输出的交流电压进行整流；平滑单元，用于对从所述整流单元所输出的纹波电压进行平滑；电源单元，其具有开关元件，并且用于通过对所述开关元件的接通和断开进行切换，来将所述平滑单元的输出电压转换成预定直流电压，以输出所述预定直流电压；以及控制单元，用于对所述开关元件的接通或断开进行控制，其中，所述平滑单元用作用于对从所述整流单元所输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑的部分平滑电路，所述电源单元向包括一个或多个发光元件的光源单元供给点亮电力，以及所述平滑单元的输入端子连接有感抗元件。

优选地，所述感抗元件设置在所述整流单元和所述平滑单元之间的高电压侧的线路或低电压侧的线路上。

此外，所述控制单元可以对所述开关元件的开关频率进行控制，以使所述开关频率随着所述平滑单元的输出电压的下降而降低。

所述电源单元可以包括升压/降压斩波电路。

此外，所述电源单元可以包括降压斩波电路。

所述发光元件可以是有机电致发光(EL)元件或发光二极管。

根据本发明的第四方面，提供一种照明设备，包括：上述任一个的点亮装置；以及设备主体，用于容纳所述点亮装置。

根据本发明的第五方面，提供一种点亮装置，用于点亮发光元件，所述点亮装置包括：整流单元，用于对从电源所输出的交流电压进行整流；平滑单元，用于对从所述整流单元所输出的纹波电压进行平滑；电源单元，其具有开关元件，并且用于通过对所述开关元件的接通和断开进行切换，来将所述平滑单元的输出电压转换成预定直流电压，以输出所述预定直流电压；以及控制单元，用于对所述开关元件的接通或断开进行控制，其中，所述平滑单元包括在进行充电时串联连接并且在进行放电时并联连接的两个电容器以及插入充电路径内的电阻器，所述平滑单元用作用于对从所述整流单元所输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑的部分平滑电路，所述电源单元向包括一个或多个发光元件的光源单元供给点亮电力，所述平滑单元的输入电流具有至少两个峰值，以及对所述电容器各自的容抗值以及所述电阻器的阻抗值中的至少一个进行设置，以使得对所述平滑单元的所述电容器进行充电时所产生的输入电流的峰值小于输入电流的其它峰值中的至少一个。

优选地，供给至所述电源单元的输入电力为4W~10W，并且对所述电阻器的阻抗值R0以及所述电容器各自的容抗值C0进行设置，以满足C0≤5或者R0≥16×C0-80，其中，R0的单位为Ω，并且C0的单位为μF。

此外，可以将所述电阻器的阻抗值R0设置为等于或小于200Ω。

可以在所述整流单元和所述平滑单元之间的高电压侧的线路或低电压侧的线路上设置感抗元件。

所述控制单元可以对所述开关元件的开关频率进行控制，以使所述开关频率随着所述平滑单元的输出电压的下降而降低。

优选地，所述电源单元包括升压/降压斩波电路。

此外，所述电源单元可以包括降压斩波电路。

优选地，所述发光元件是有机电致发光(EL)元件或发光二极管。

根据本发明的第六方面，提供一种照明设备，包括：上述任一个的点亮装置；以及设备主体，用于容纳所述点亮装置。

附图说明

通过以下结合附图对实施例的说明，本发明的目的和特征将变得明显，其中：

图1A和1B是示出根据本发明第一实施例的发光元件点亮装置的示意电路图，其中图1A是示出没有连接常模扼流线圈的情况的图，并且图1B是示出连接有常模扼流线圈的情况的图；

图2A和2B是分别示出发光元件点亮装置中的平滑单元的输出电压以及降压斩波电路的输出电流的波形图；

图3A和3B是分别示出图1A所示的发光元件点亮装置中的平滑单元的输入电流以及图1B所示的发光元件点亮装置中的平滑单元的输入电流的波形图；

图4A~4F是图1A所示的发光元件点亮装置中在改变平滑单元的电阻器的阻抗值和电容器的容抗值时该平滑单元的输入电流的波形图，并且图4G是图1B所示的发光元件点亮装置中在改变平滑单元的电阻器的阻抗值和电容器的容抗值时该平滑单元的输入电流的波形图；

图5是平滑单元中的电阻器的阻抗值和电容器的容抗值的相关图；

图6A~6C示出发光元件点亮装置的操作波形图；

图7A示出根据本发明第二实施例的发光元件点亮装置的示意电路图，并且图7B~7D是该发光元件点亮装置的操作波形图；

图8是示出根据本发明第三实施例的发光元件点亮装置的示意电路图；

图9是示出根据本发明第四实施例的发光元件点亮装置的示意电路图；

图10A~10C示出根据第四实施例的发光元件点亮装置的操作波形图；以及

图11A和11B是示出本发明的照明设备的示例的示意图。

具体实施方式

第一实施例

以下将参考附图来说明根据本发明第一实施例的发光元件点亮装置。如图1A所示，该发光元件点亮装置包括：整流单元1，用于对商用电源(外部电源)AC 1的AC电压进行整流；平滑单元2，用于对整流单元1的输出电压进行平滑；以及电源单元3，用于向包括串联连接的多个发光元件的光源单元4供给点亮电力。在本实施例中，作为发光元件，使用有机电致发光(EL)元件40，但也可以使用诸如发光二极管41(参见图8)等的其它发光元件。此外，在本实施例中，商用电源AC1的电源电压例如为100V。

整流单元1由包括二极管桥的全波整流电路构成，并且输出通过对从商用电源AC1输出的AC电压进行整流所获得的纹波电压。另外，在商用电源AC1和整流单元1之间连接有熔断器F1、浪涌保护元件Z1、以及用于消除谐波的电容器C1。此外，电容器C2与整流单元1的输出端子并联连接。

平滑单元2是用于对从整流单元1输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑的部分平滑电路。平滑单元2包括容抗大致相同的电容器C3和C4、插入充电路径内的电阻器R1、以及二极管D1~D3。在电容器C3的负电极和电容器C4的正电极之间，沿着充电电流流动的方向连接有二极管D2和电阻器R1。在电容器C3的负电极和电容器C4的负电极之间，沿着电容器C3的放电电流流动的方向连接有二极管D1。

此外，在电容器C3的正电极和电容器C4的正电极之间，沿着电容器C4的放电电流流动的方向连接有二极管D3。电容器C3和C4在充电时呈串联连接，并且在放电时呈并联连接。平滑单元2仅对从整流单元1输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑(参见图2A)。在下文，将低电压时间段称为“谷部”并且将其它时间段称为“脊部”。

电源单元3用作用于输出通过对平滑单元2的输出电压进行降压所获得的预定DC电压的降压斩波电路。电源单元3包括电感器L2、二极管D4、电容器C5、由场效应晶体管(FET)构成的开关元件Q1、以及控制电路(控制单元)30。在本实施例中，开关元件Q1安装于接地的线路侧，由此实现稳定的开关控制。

控制电路30是用于对开关元件Q1的接通/断开(on/off)进行控制的驱动用集成电路(IC)，并且在本实施例中例如使用(Supertex所制造的)HV9910。HV9910具有如下的恒定断开时间模式，其中在该恒定断开时间模式中，将开关元件Q1的断开时间段控制为特定时间段。检测电阻器R2与开关元件Q1串联连接以检测开关元件Q1的漏电流。在本实施例中，开关元件Q1和控制电路30是分开设置的，但也可以将控制电路30设置为内部包括开关元件Q1的驱动用IC。

接着，将说明本实施例的电源单元3的操作。在本实施例中，供给至电源单元3的输入电力为4~10W，并且开关元件Q1的开关频率为几十~几百kHz。首先，在控制电路30将开关元件Q1切换成接通的情况下，电流沿着光源单元4→电感器L2→开关元件Q1→检测电阻器R2→接地端的路径流动。

此时，流经电感器L2的电流(开关元件Q1的漏电流)的上升速度基于电源单元3的输入电压(平滑单元2的输出电压)的大小而改变。即，在平滑单元2的输出电压较低(例如，谷部)的情况下，流经电感器L2的电流的上升速度变慢，并且在平滑单元2的输出电压较高(例如，脊部)的情况下，流经电感器L2的电流的上升速度变快。

随着流经电感器L2的电流的上升，检测电阻器R2两端的电压也上升。如果该电压超过了控制电路30已预先设置的阈值电压，则控制电路30将开关元件Q1切换成断开。当将开关元件Q1切换成断开时，电流沿着电感器L2→二极管D4→光源单元4的闭合回路流动，并且流经电感器L2的电流逐渐降低。在开关元件Q1被切换成断开的时刻起经过了已预先设置的特定时间段之后，控制电路30再次将开关元件Q1切换成接通。

这样，控制电路30在峰电流模式下对用于将开关元件Q1从接通切换为断开的时刻进行控制，并且在恒定断开时间模式下对用于将开关元件Q1从断开切换为接通的时刻进行控制。通过重复上述操作，控制电路30在连续电流模式下对开关元件Q1进行控制。因此，将电源单元3的输出电压控制为恒定，并且同样将流经光源单元4的负荷电流控制为恒定(参见图2B)。

如上所述，在本实施例中，由于即使在平滑单元2的输出电压的谷部中也输出等于或高于恒定值的电压，因此电源单元3可以总是输出恒定电流。由于该原因，可以降低电源单元3的输出电流、即负荷电流上所叠加的纹波成分。

此外，在本实施例中，由于平滑单元2由部分平滑电路构成，因此与电容器输入型平滑电路相比，可以抑制该平滑单元的输入电流的导通角变窄，并且可以将功率因数改善为等于或大于0.85。此外，由于可以通过使用部分平滑电路来抑制功率因数的降低，因此无需使用如传统情况那样的功率因数校正电路，并且电路结构没有变复杂。

这里，如图3A所示，平滑单元2的输入电流由于该输入电流在从整流单元1输出的纹波电压的低电压时间段内增大而出现峰值(参见图3A的箭头(1)和(3))。此外，平滑单元2的输入电流由于流经部分平滑电路的电容器C3和C4各自的陡峭的充电电流而出现峰值(参见图3A的箭头(2))。该输入电流波形的一端的峰值(参见图3A的箭头(1))在0~70度的相位角附近出现。该输入电流波形的中央部附近的峰值(参见图3A的箭头(2))在60~90度的相位角附近出现。

本发明的发明人已发现，可以通过在特定条件下设置平滑单元2的电阻器R1的阻抗值R0以及电容器C3和C4各自的容抗值C0来降低对电容器C3和C4各自进行充电时所产生的平滑单元2的输入电流的峰值。将参考附图来说明这些具体示例。

如由图5的点(d)所示，当电阻器R1的阻抗值R0约为100[Ω]并且电容器C3和C4各自的容抗值C0约为10[μF]时，平滑单元2的输入电流波形如图4D所示。即，在这样设置了阻抗值R0和容抗值C0的情况下，如图4D的箭头(1)和(2)所示的输入电流的峰值几乎相同。

基于图5的点(d)的设置值，在阻抗值R0固定并且容抗值C0减小(图5的点(a))的情况下，如图4A所示，由箭头(2)所表示的输入电流的峰值小于由箭头(1)所表示的输入电流的峰值。此外，在容抗值C0固定并且阻抗值R0增大(图5的点(b)和(c))的情况下，如图4B和4C所示，由箭头(2)所表示的输入电流的峰值小于由箭头(1)所表示的输入电流的峰值。

此外，阻抗值R0越大，电容器C3和C4各自的充电电流的变化越缓和。因而，通过降低平滑单元2的电容器C3和C4各自的陡峭电流的峰值并减少其变化，可以提高该电路的可靠性。在这种情况下，由于电源单元3大致供给恒定电力，因此由箭头(1)和(3)所表示的输入电流的峰值并未大幅改变。

另一方面，在容抗值C0固定并且阻抗值R0减小(图5的点(e))的情况下，如图4E所示，由箭头(2)所表示的输入电流的峰值大于由箭头(1)所表示的输入电流的峰值。此外，在阻抗值R0固定并且容抗值C0增大(图5的点(f))的情况下，如图4F所示，由箭头(2)所表示的输入电流的峰值大于由箭头(1)所表示的输入电流的峰值。

如上所述，通过改变阻抗值R0和容抗值C0的实验已发现，在满足C0≤5或者R0≥16×C0-80的条件的情况下，可以有效地降低平滑单元2的输入电流波形的中央部附近的峰值。即，可以通过将阻抗值R0和容抗值C0设置为位于由图5的实线所表示的边界线的左侧区域来有效地降低平滑单元2的输入电流波形的中央部附近的峰值。例如，如果容抗值C0为10μF，则可以将阻抗值R0设置为R0≥16×C0-80=80[Ω]。

因此，例如，在使用本实施例的情况下，由于无需使用耐电流性能较大的部件，因此可以使电线变细或者可以使开关或断路器的容量变小。另外，通过降低平滑单元2的输入电流波形的中央部附近的峰值，输入电流波形的倾斜整体变缓和，由此实现了降低噪声或者降低对构成电路的部件所产生的应力的效果。

此外，由于平滑单元2在从电源单元3供给的输入电力小于4W的情况下并未对纹波或功率因数产生影响，因此可以不必使用平滑单元2。此外，如果在从电源单元3供给的输入电力大于10W的情况下使用平滑单元2，则存在如下问题：平滑单元2的二极管D1~D3以及电阻器R1出现损耗，或者噪声由于平滑单元2的输入电流的陡峭变化而增大。

因此，当从电源单元3供给的输入电力的范围为4W~10W时，实现了根据本实施例的显著效果。图1B示出设置有常模扼流线圈的发光元件点亮装置。在这种情况下，光源单元4的电力消耗的范围例如为5~25W，并且开关元件Q1的开关频率为几十~几百kHz。

如图1B所示，在整流单元1的输出端子和平滑单元2的输入端子之间的高电压侧的线路上可以插入常模扼流线圈L1(电感器元件)。因此，形成了包括常模扼流线圈L1和电容器C2的LC滤波器，由此降低在对电容器C3和C4进行充电时所产生的平滑单元2的输入电流的峰值。

即，通过插入常模扼流线圈L1，如图3B所示，可以抑制陡峭的充电电流在电容器C3和C4内流动，并降低输入电流的峰值(参见图3B的箭头(2))。此外，由于使用常模扼流线圈作为电感器元件，因此与使用共模扼流线圈的情况相比，即使在大小较小的情况下也可以获得正常成分的较高的感抗值。因此，在本实施例中，可以有效地降低平滑单元2的输入电流的峰值并降低噪声。

此外，在如上所述插入常模扼流线圈的情况下，由图5的实线所表示的边界线移动至由虚线所表示的位置处。因此，当阻抗值R0和容抗值C0具有由图5的点(f)所表示的值时，平滑单元2的输入电流波形如图4G所示。

换句话说，可以使阻抗值R0和容抗值C0的条件放宽，这样可以有效地降低平滑单元2的输入电流波形的中央部附近的峰值。此外，即使在例如由于诸如温度等的周围环境的变化、电感器L2的感抗值的下降或者输入电压波动而导致发生输出电流的变化的情况下，也可以更加可靠地实现上述效果。

此外，由于使阻抗值R0和容抗值C0的条件放宽，因此与不使用常模扼流线圈L1的情况相比，可以更加广泛地选择电阻器R1以及电容器C3和C4。此外，通过将常模扼流线圈L1与平滑单元2的电阻器R1进行组合，可以更加有效地实现平滑单元2的整体输入电流的缓和变化(可以使整体输入电流波形平滑化)。因而，可以获得降低噪声或者降低对构成电路的部件所产生的应力的显著效果。

这里，在使阻抗值R0大于200Ω的情况下，电阻器R1的损耗变大，并且应当选择能够耐热的昂贵部件作为电阻器R1。此外，随着阻抗值R0的增大，如上所述，平滑单元2的输入电流的峰值降低，由此改善了功率因数。然而，当阻抗值R0超过200Ω时，功率因数改善效果变小。此外，在平滑单元2的输入电流波形中，由箭头(1)所表示的输入电流的峰值远大于由箭头(2)所表示的输入电流的峰值。结果，有可能导致输入电流的峰值增大。因此，在本实施例中，优选将电阻器R1的阻抗值R0设置为等于或小于200Ω。

另一方面，开关元件Q1的接通时间段等同于在开关元件Q1切换成接通之后直到流经电感器L2的电流达到控制电路30所设置的峰值为止的时间段。此外，如上所述，由于流经电感器L2的电流的上升速度基于平滑单元2的输出电压的大小而改变，因此开关元件Q1的接通时间段也基于平滑单元2的输出电压的大小而改变(参见图6A~6C)。

在本实施例中，由于控制电路30在恒定断开时间模式下对开关元件Q1进行控制，因此开关元件Q1的断开时间段是恒定的。因此，通过改变开关元件Q1的接通时间段，可以使开关元件Q1的开关频率变得不恒定。此外，开关频率在平滑单元2的输出电压的谷部中变为最低。

如上所述，在本实施例中，由于可以通过基于平滑单元2的输出电压的大小改变开关元件Q1的接通时间段来改变开关频率，因此可以降低与开关元件Q1的开关控制相关联的噪声。然而，当将平滑单元2配置成电容器输入型平滑电路时，由于平滑单元2的输出电压被平滑成恒定电压，因此无法改变开关频率。因此，如本实施例那样，优选将平滑单元2配置成用于改变输出电压的部分平滑电路。

特别地，在本实施例中，控制电路30进行如下控制：随着平滑单元2的输出电压的下降，使开关元件Q1的开关频率降低。因此，在存在使开关元件Q1以低频进行工作的时间段的情况下，与在一个周期内使开关元件Q1以恒定的高频进行工作的情况相比较，可以整体降低噪声并且还可以降低开关损耗。因而，在本实施例中，利用简单的电路结构可以实现降低负荷电流的纹波成分、改善功率因数以及降低噪声。

这里，用作光源单元4中所包括的发光元件的有机EL元件40或发光二极管41的光输出与流经这些元件的负荷电流成比例。由于该原因，随着叠加在负荷电流上的纹波成分变大，光输出可能产生闪烁。因此，由于根据本实施例的发光元件点亮装置被配置为降低负荷电流的纹波成分，因此对于发光元件是有机EL元件40或发光二极管41的情况是有效的。

然而，各个有机EL元件40由于其用作表面光源因而具有较高的容抗成分。由于该原因，存在如下可能性：由于充电/放电电流随着纹波成分的增加而增大，因此损耗可能增大。因此，本实施例的发光元件点亮装置对于发光元件是有机EL元件40的情况可以更加有效。

此外，作为控制电路30，例如，可以使用(Supertex所制造的)HV9961，并且代替峰电流模式，可以通过平均电流模式来对用于将开关元件Q1从接通切换为断开的时刻进行控制。换句话说，HV9961进行控制，以使得如果流经检测电阻器R2的开关元件Q1的漏电流的平均值超过了已预先设置的阈值电流，则将开关元件Q1切换成断开。如果通过平均电流模式来进行控制，则可以进一步抑制电源单元3的输出电流的变化。

此外，作为控制电路30，例如，可以使用诸如(STMicroelectronics所制造的)L6562A等的驱动用IC。然而，由于该驱动用IC不具有用于将开关元件Q1的断开时间段控制为恒定的功能(恒定断开时间模式)，因此需要设置用于将开关元件Q1的断开时间段控制为恒定的单独电路。关于更多详情，推荐参考STMicroelectronics的Application Note的AN2928(http://www.st.com/internet/com/TECHNICAL RESOURCES/TECHNICAL LITERATURE/APPLICATION NOTE/CD00222928.pdf)。

在上述实施例中，尽管控制电路30对开关元件Q1进行控制以改变其开关频率，从而降低平滑单元2的输入电流的峰值，但并不局限于此，并且控制电路30可以在无需进行这种控制的情况下将开关频率控制为恒定。

第二实施例

以下将参考附图来说明根据本发明第二实施例的发光元件点亮装置。由于第二实施例的基本结构与第一实施例的基本结构相同，因此对相同的组件分配相同的附图标记，并且将省略针对这些组件的说明。

本实施例的特征在于：如图7A所示，设置了用于检测流经电感器L2的电流、即负荷电流的电感器L2的二次绕组L20，并且如图7B~7D所示，控制电路30在临界电流模式下对开关元件Q 1进行控制。在本实施例中，代替浪涌保护元件Z1，在商用电源AC1和整流单元1之间设置有线路滤波器LF1。此外，将常模扼流线圈L1(感抗元件)插入整流单元1的输出端子和平滑单元2的输入端子之间的高电压侧的线路内。

以下将说明本实施例的电源单元3的操作。首先，在控制电路30将开关元件Q1切换成接通的情况下，电流沿着光源单元4→电感器L2→开关元件Q1→检测电阻器R2→接地端的路径流动。此时，流经电感器L2的电流的上升速度基于平滑单元2的输出电压的大小而改变。即，在平滑单元2的输出电压较低(例如，谷部)的情况下，流经电感器L2的电流的上升速度变慢，并且在平滑单元2的输出电压较高(例如，脊部)的情况下，流经电感器L2的电流的上升速度变快。

如果流经电感器L2的电流上升，则检测电阻器R2两端的电压也上升。如果该电压超过了控制电路30已预先设置的阈值电压，则控制电路30将开关元件Q1切换成断开。在将开关元件Q1切换成断开的情况下，电流沿着电感器L2→二极管D4→光源单元4的闭合回路流动，并且流经电感器L2的电流逐渐降低。控制电路30利用电感器L2的二次绕组L20内感应得到的电压来检测流经电感器L2的电流，并且当检测到该电流下降为0时将开关元件Q1再次切换成接通。

这样，控制电路30在峰电流模式下对用于将开关元件Q1从接通切换为断开的时刻进行控制，并且通过检测流经电感器L2的电流的过零来对用于使开关元件Q1从断开切换为接通的时刻进行控制。通过重复上述操作，控制电路30在临界电流模式下对开关元件Q1进行控制。因此，将电源单元3的输出电压控制为恒定，并且还将流经光源单元4的负荷电流控制为恒定。

这里，开关元件Q1的接通时间段等同于在开关元件Q1切换成接通之后直到流经电感器L2的电流达到控制电路30所设置的峰值为止的时间段。此外，如上所述，由于流经电感器L2的电流的上升速度基于平滑单元2的输出电压的大小而改变，因此开关元件Q1的接通时间段基于平滑单元2的输出电压的大小而改变(参见图7B~7D)。因此，通过改变开关元件Q1的接通时间段，可以改变开关元件Q1的开关频率。此外，该开关频率在平滑单元2的输出电压的谷部中变为最低。

如第一实施例那样，由于通过基于平滑单元2的输出电压的大小改变开关元件Q1的接通时间段来改变开关频率，因此可以降低伴随着开关元件Q1的开关控制所发生的噪声。此外，在本实施例中，由于控制电路30在临界电流模式下对开关元件Q1进行控制，因此可以更加有效地降低噪声并且还可以提高效率。

此外，作为控制电路30，例如，可以使用(STMicroelectronics所制造的)L6562A，或者可以使用(NXP Semiconductors所制造的)SSL2108x。此外，代替峰电流模式，以与第一实施例相同的方式，可以通过平均电流模式来对用于将开关元件Q1从接通切换为断开的时刻进行控制。如果通过平均电流模式来进行控制，则可以进一步抑制电源单元3的输出电流的变化。

此外，在本实施例中，利用电感器L2的二次绕组L20来检测流经电感器L2的电流，并且如果该电流小于已预先设置的阈值电流，则控制电路30可以进行控制以将开关元件Q1切换成接通。在这种情况下，控制电路30在连续电流模式而不是临界电流模式下对开关元件Q1进行控制。此外，在本实施例中，尽管利用电感器L2的二次绕组L20来检测流经电感器L2的电流，但也可以利用其它部件来检测流经电感器L2的电流。尽管本实施例的图7A示出了感抗元件L1，但也可以省略感抗元件L1。

第三实施例

以下将参考附图来说明根据本发明第三实施例的发光元件点亮装置。然而，由于第三实施例的基本结构与第一实施例的基本结构相同，因此对相同的组件分配相同的附图标记，并且将省略针对这些组件的说明。

本实施例的特征在于如下：如图8所示，将电源单元3配置成升压/降压斩波电路。在本实施例中，作为光源单元4的发光元件，使用发光二极管41。另外，在本实施例中，电源单元3的输出电压约为60~80V。

通常，如果光源单元4的电力消耗相同，则电路效率随着施加至光源单元4的负荷电压的变高而提高。因此，可以通过增加电源单元3的输出电压以使光源单元4的负荷电压增大，来提高电路效率。然而，如果如第一实施例和第二实施例那样将电源单元3配置成降压斩波电路，则需要将电源单元3的输出电压控制为低于平滑单元2的输出电压的最小值。如果存在电源单元3的输出电压高于平滑单元2的输出电压的时间段，则由于在该时间段内没有对平滑单元2的输出电压进行升压，因此电源单元3的输出电压出现谷部并且负荷电流也出现谷部。

然而，在本实施例中，由于将电源单元3配置成升压/降压斩波电路，因此即使存在电源单元3的输出电压高于平滑单元2的输出电压的时间段，也在该时间段内对平滑单元2的输出电压进行升压。由于该原因，不可能出现如下情况：如将电源单元3配置成降压斩波电路的情况那样，负荷电流可能出现谷部。结果，可以进行稳定的恒流控制。

在本实施例中，如上所述，可以与平滑单元2的输出电压的低电压时间段无关地，使电源单元3的输出电压升高，由此进一步提高电路效率。特别地，本实施例对于光源单元4的电力消耗在一定程度上较高(例如，大于5W)的情况是有效的。

在本实施例中，将常模扼流线圈L1插入整流单元1的输出端子和平滑单元2的输入端子之间的接地侧的线路内。这样，可以通过将常模扼流线圈L1插入与开关元件Q1相同侧的线路内来有效地降低噪声。

第四实施例

以下将参考附图来说明根据本发明第四实施例的发光元件点亮装置。然而，由于本实施例的基本结构与第二实施例的基本结构相同，因此对相同的组件分配相同的附图标记，并且将省略针对这些组件的说明。

本实施例的特征在于：如图9所示，尽管基本结构与第二实施例的基本结构相同，但在平滑单元2的输出电压的谷部中，使平滑单元2的电容器C 3和C4各自的容抗降低，以使得平滑单元2的输出电压随着时间经过而下降。此外，在图9中，省略了检测电阻器R2和控制电路30，并且简化示出开关元件Q1。

以与第一实施例相同的方式，本实施例的控制电路30在峰电流模式下对用于将开关元件Q1从接通切换为断开的时刻进行控制，并且在恒定断开时间模式下对用于将开关元件Q1从断开切换为接通的时刻进行控制。通过重复上述操作，控制电路30在连续电流模式下对开关元件Q1进行控制。然而，在本实施例中，通过将开关元件Q1的断开时间段设置得长于第一实施例的断开时间段，控制电路30在断续电流模式下对开关元件Q1进行控制(参见图10B和10C)。

平滑单元2的电容器C3和C4各自在除从整流单元1输出的纹波电压的低电压时间段以外的时间段内进行充电，并且在低电压时间段内进行放电。在本实施例中，使平滑单元2的电容器C3和C4各自的容抗降低，以使电容器C3和C4各自在平滑单元2的输出电压的谷部中进行放电。因此，平滑单元2的输出电压以特定斜率逐渐降低(参见图10A)。因此，在本实施例中，通过即使在平滑单元2的输出电压的谷部中也改变输出电压，使开关元件Q1的接通时间段改变，并且与第一实施例～第三实施例相比较，还可以改变开关频率。由于该原因，在本实施例中，可以更加有效地降低噪声。

在本实施例中，如图9所示，开关元件Q1安装在高电压侧的线路上。因而，由于接地侧线路稳定，因此可以降低噪声。另外，在本实施例中，将常模扼流线圈L1插入整流单元1的输出端子和平滑单元2的输入端子之间的高电压侧的线路内。这样，可以通过将常模扼流线圈L1插入与开关元件Q1相同侧的线路上，来更加有效地降低噪声。在本实施例中，整流单元1的输出端子没有连接电容器C2，并且通过常模扼流线圈L1与平滑单元2的电容器C3和C4的组合来形成LC滤波器。

在本实施例中，尽管将电源单元3配置成降压斩波电路，但也可以以与第三实施例相同的方式将电源单元3配置成升压/降压斩波电路。在这种情况下，如图10A所示，如果进行控制以使得电源单元3的输出电压高于平滑单元2的输出电压的最小值(参见图10A的箭头c)，则可以进行稳定的恒流控制。

此外，如果进行控制以使得电源单元3的输出电压高于平滑单元2的输出电压的谷部的电压值(参见图10A的箭头b)，则可以大幅降低输出电流的纹波成分。此外，如果进行控制以使得电源单元3的输出电压变为比平滑单元2的输出电压的谷部的电压值大的电压值(参见图10A的箭头a)，则可以改善电路效率。

以下将参考附图来说明根据本发明实施例的照明设备。首先，将说明使用有机EL元件40作为光源单元4的发光元件的照明设备的实施例。此外，使用上述任一实施例的点亮装置来配置本实施例的发光元件点亮装置A1。

如图11A所示，本实施例的照明设备包括：多个(在所示例子中为四个)光源单元4，其用作使用有机EL元件40作为发光元件的面板型照明模块；以及面板型设备主体5，其上安装有光源单元4。然后，通过使与设备主体5分开设置的发光元件点亮装置A 1经由线缆等(未示出)电连接至各个光源单元4，可以从发光元件点亮装置A 1向各个光源单元4供给点亮电力。

在本实施例中，由于使用上述任一实施例中的发光元件点亮装置A 1，因此可以获得与上述实施例的效果相同的效果。另外，在本实施例中，由于使用各自用作表面光源的有机EL元件40作为发光元件，因此可以实现薄型照明设备，并且例如可以适用于室内照明。

接着，将说明使用发光二极管41作为光源单元4的发光元件的照明设备的实施例。在以下说明中，将图11B中上下延伸的方向称为垂直方向。此外，使用上述任一实施例的点亮装置来配置本实施例的发光元件点亮装置A1。

如图11B所示，本实施例的照明设备包括：使用发光二极管41作为发光元件的光源单元4；以及设备主体6，用于容纳光源单元4，并且设备主体6嵌入到天花板内。设备主体6例如由诸如铝压铸件等的金属制成，并且形成为下端部具有开口的圆筒形状。

设备主体6的内侧配置有：光源单元4，其包括多个(在所示例子中为四个)发光二极管41；以及基板42，其上安装有发光二极管41的串联电路。此外，对各发光二极管41进行配置，以使得光沿着向下方向进行照射。因此，光从设备主体6的下端部向着外部空间进行照射。另外，设备主体6的下端部的开口设置有光扩散板7，其中光扩散板7用于使来自各发光二极管41的光发生扩散。

在基板42的上表面配置散热板8，以使得从发光二极管41所产生的热经由散热板8散发到设备主体6。此外，在设备主体6内侧的光源单元4的上方配置发光元件点亮装置A1，并且发光元件点亮装置A1经由引线9与光源单元4相连接。

利用以上所述的实施例，由于使用了上述任一实施例的发光元件点亮装置A1，因此可以获得与上述实施例的效果相同的效果。

尽管已经针对这些实施例示出和说明了本发明，但本领域技术人员应当理解，可以在没有背离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims (6)

1.一种点亮装置，用于点亮发光元件，所述点亮装置包括：

整流单元，用于对从电源所输出的交流电压进行整流；

平滑单元，用于对从所述整流单元所输出的纹波电压进行平滑；

电源单元，其具有开关元件，并且用于通过对所述开关元件的接通和断开进行切换，来将所述平滑单元的输出电压转换成预定直流电压，以输出所述预定直流电压；以及

控制单元，用于对所述开关元件的接通或断开进行控制，

其中，所述平滑单元包括在进行充电时串联连接并且在进行放电时并联连接的两个电容器以及插入充电路径内的电阻器，

所述平滑单元是部分平滑电路，该部分平滑电路用于对从所述整流单元所输出的纹波电压的低电压时间段进行部分平滑，

所述电源单元向包括一个或多个发光元件的光源单元供给点亮电力，

所述平滑单元的输入电流具有至少两个峰值，以及

对所述电容器各自的容抗值以及所述电阻器的阻抗值中的至少一个进行设置，以使得对所述平滑单元的所述电容器进行充电时所产生的输入电流的峰值小于输入电流的其它峰值中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，供给至所述电源单元的输入电力为4W～10W，并且对所述电阻器的阻抗值R0以及所述电容器各自的容抗值C0进行设置，以满足C0≤5或者R0≥16×C0-80，其中，R0的单位为Ω，并且C0的单位为μF。

3.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其特征在于，将所述电阻器的阻抗值R0设置为等于或小于200Ω。

4.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其特征在于，在所述整流单元和所述平滑单元之间的高电压侧的线路或低电压侧的线路上设置有感抗元件。

5.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其特征在于，所述控制单元对所述开关元件的开关频率进行控制，以使所述开关频率随着所述平滑单元的输出电压的下降而降低。

6.一种照明设备，包括：

根据权利要求1或2所述的点亮装置；以及

设备主体，用于容纳所述点亮装置。