CN103023354A - 电源装置及照明装置 - Google Patents

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    • Y02B20/30—Semiconductor lamps, e.g. solid state lamps [SSL] light emitting diodes [LED] or organic LED [OLED]

Abstract

一种电源装置及照明装置，可一面利用简单的构成来使负载的输出保持固定，一面使噪声强度减小。电源装置包括：对交流电源进行整流的整流电路、与电源电压转换部。该电源电压转换部包括多个电源电压转换电路，所述多个电源电压转换电路设置在整流电路与分别连接有发光二极管元件的多个输出部之间。在各电源电压转换电路中设置开关元件，该开关元件对经整流电路整流的电源电压进行转换，接着将转换之后的电源电压供给至各发光二极管元件。各电源电压转换电路的开关元件的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定地使所述开关元件进行导通断开动作。

Description

电源装置及照明装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种将电力供给至负载的电源装置、及包括该电源装置的照明装置。
背景技术
以往，例如在将发光二极管(Light Emitting Diode，LED)元件设为负载的电源装置中，利用整流电路来对交流电源进行整流，借由电源电压转换电路的开关(switching)元件的导通断开动作，对经整流所得的直流电压进行转换，接着供给至LED元件，使LED元件点灯。
另外，已知：伴随开关元件的开关动作，重叠于电源电压的噪声(noise)会泄露至交流电源侧，对连接于交流电源的其他电气设备产生影响。因此，在多数情况下，在交流电源与整流电路之间，设置有使噪声减少的抗噪声用的滤波电路(filter circuit)。
另外，已有如下的方案，即，针对多个灯(lamp)而个别地设置整流电路及电源电压转换电路，使如下的开关频率随机地发生变化，借此，使整体的噪声强度降低，所述开关频率是使至少一个电源电压转换电路的开关元件进行导通断开动作的开关频率。
现有技术文献
专利文献
专利文献1日本专利特开平05-82275号公报
使用LED元件的照明装置正实现高输出化，但电源装置的电源电压转换电路所转换的电力会因该高输出化而增大，从电源装置向交流电源侧泄露的噪声也有增加的倾向。
因此，在抗噪声用的滤波电路的情况下，若不使用大型的抗噪声用的滤波电路，则会导致抗噪声效果不充分。
另外，在使开关元件的开关频率随机地发生变化的情况下，构成该开关元件的电路变复杂，作为输出的明亮度有可能会根据开关频率的变化而发生变化。
发明内容
本发明所要解决的问题在于提供如下的电源装置及包括该电源装置的照明装置，所述电源装置可一面利用简单的构成来使负载的输出保持固定，一面使噪声强度减小。
实施方式的电源装置包括：对交流电源进行整流的整流电路、与电源电压转换部。电源电压转换部包括多个电源电压转换电路，所述多个电源电压转换电路设置在整流电路与分别连接有负载的多个输出部之间。在多个电源电压转换电路中设置开关元件，该开关元件对经整流电路整流的电源电压进行转换，接着将转换之后的电源电压供给至各负载。多个电源电压转换电路的开关元件的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定地使所述开关元件进行导通断开动作。
实施方式的照明装置，包括：器具本体；电源装置，包括对交流电源进行整流的整流电路、与电源电压转换部，该电源电压转换部具有多个电源电压转换电路，所述多个电源电压转换电路设置在所述整流电路与分别连接有负载的多个输出部之间，多个所述电源电压转换电路包括开关元件，该开关元件对经所述整流电路整流的电源电压进行转换并且供给至多个所述负载，多个所述电源电压转换电路的所述开关元件的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定，而由多个所述电源电压转换电路的所述开关元件进行导通断开动作；以及作为所述负载的光源。
发明的效果
根据本发明，将电源电压转换部分为多个电源电压转换电路，所述多个电源电压转换电路分别连接有负载，并且设置有开关元件，使多个电源电压转换电路的开关元件的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定地使所述开关元件进行导通断开动作，借此，可期待一面利用简单的构成来使负载的输出保持固定，一面使噪声强度减小。
附图说明
图1是表示一个实施方式的电源装置的电路图。
图2是包括所述电源装置的照明装置的立体图。
图3表示重叠于所述电源装置的电源电压的噪声的波形图，图3(a)是多个开关元件的频率不同时的波形图，图3(b)是多个开关元件的频率相同时的波形图。
图4是所述电源装置的各控制单元所输出的PWM信号的波形图。
附图标记：
10：电源装置
11a、11b：作为负载的LED元件
12：输入部
13a、13b：输出部
14：滤波电路
15：整流电路
16：电源电压转换部
16a、16b：电源电压转换电路
21a、21b：控制单元
22a、22b：开关频率设定单元
25：调光器
26：调光控制电路
30：照明装置
31：器具本体
32：透光性外罩
33：外壳
34：电缆
C1、C2、C9、C10：电容器
C3、C4、C7、C8：平滑电容器
D1、D2：二极管
E：交流电源
f1、f2：开关频率
L1～L3：电感器
P：峰值
Q1、Q2：开关元件
R1～R4：电阻
REC：全波整流器
具体实施方式
以下，参照附图来对一个实施方式进行说明。
在图1中，电源装置10连接于作为商用交流电源的交流电源E，将电力供给至分割为多个且作为负载的LED元件11a、11b，使各LED元件11a、11b点灯。该电源装置10例如可适用于基础照明灯(base light)或下照灯(down light)等使用多个LED元件11a、11b来实现光束的高输出化的照明装置。
电源装置10包括：共用的输入部12，连接于交流电源E；多个输出部13a、13b，连接着各LED元件11a、11b；共用的滤波电路14，连接于输入部12；共用的整流电路15，连接于所述滤波电路14；以及电源电压转换部16，包括连接在所述整流电路15的输出侧与各输出部13a、13b之间的多个电源电压转换电路16a、16b。
再者，在本实施方式中，分别包括两组LED元件11a、11b、输出部13a、13b、电源电压转换电路16a、16b，即，第一LED元件11a及第二LED元件11b、第一输出部13a及第二输出部13b、第一电源电压转换电路16a及第二电源电压转换电路16b。
而且，滤波电路14包括：并联地连接于一对输入部12的电容器C1、电感器L1以及电容器C2，使从交流电源E侧输入的噪声成分及向交流电源E侧放出的噪声成分减少。
另外，整流电路15使用了全波整流器REC，该全波整流器REC的输入端连接于滤波电路14的输出端，各电源电压转换电路16a、16b的输入端并联地连接于全波整流器REC的输出端。
另外，各电源电压转换电路16a、16b共用了基本的构成，且包含降压斩波器(chopper)电路等DC-DC转换器，该降压斩波器电路使整流之后的电源电压降低且将该电源电压输出至各LED元件11a、11b。即，各电源电压转换电路16a、16b分别包括：平滑电容器C3、C4，并联地连接于全波整流器REC的输出端；并联地连接于该平滑电容器C3、C4两端的二极管D1、D2与金属氧化物半导体场效晶体管(Metal OxideSemiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)等开关元件Q1、Q2与电阻R1，R2的串联电路；电感器L2、L3，其输入端连接在二极管D1、D2与开关元件Q1、Q2的漏极(drain)之间；以及平滑电容器C7、C8，连接于电感器L2、L3的输出端，并且并联地连接于输出部13a、13b。
平滑电容器C3、C4并联地连接于控制单元21a、21b(第一控制单元21a、第二控制单元21b)，而且开关元件Q1、Q2的栅极、及开关元件Q1、Q2的源极与电阻R1、R2的连接点连接于所述控制单元21a、21b。而且，控制单元21a、21b例如包含集成电路(Integrated Circuit，IC)，且根据输出至开关元件Q1、Q2的源极的信号，使开关元件Q1、Q2以规定的开关频率而进行导通断开动作。即，控制单元21a、21b从外部将调光信号予以输入，且对开关元件Q1、Q2进行脉宽调制(Pulse WidthModulation，PWM)控制，该控制单元21a、21b对开关元件Q1、Q2的导通与断开的比率进行控制，借此，对流入至LED元件11a、11b的电流进行控制，从而对LED元件11a、11b发光时的明亮度进行调整。
开关频率设定单元22a、22b连接在控制单元21a、21b与平滑电容器C3、C4的负极侧之间。所述开关频率设定单元22a、22b包括电容器C9、C10及电阻R3、R4，且以如下方式构成，根据所述电容器C9、C10的电容或电阻R3、R4的电阻值，对由控制单元21a、21b所造成的开关频率进行设定。
而且，借由开关频率设定单元22a、22b来将开关频率f1与开关频率f2分别设定为固定的频率，但以使任一个的频率高且使另一个的频率低于所述一个的频率的方式，设定为不同的频率，所述开关频率f1是第一控制单元21a使开关元件Q1进行导通断开动作时的开关频率，所述开关频率f2是第二控制单元21b使开关元件Q2进行导通断开动作时的开关频率。
另外，来自配置于外部的调光器25的调光信号经由调光控制电路26而输入至各控制单元21a、21b。
接着，图2中表示包括电源装置10的照明装置30。该照明装置30是高输出型的嵌入形的下照灯，且包括器具本体31，该器具本体31被设置成下表面形成开口的圆筒状。在所述器具本体31内，安装有包括LED元件11a、11b的LED模块(module)，并且配置有对LED元件11a、11b所产生的光的配光进行控制的反射体、及将该反射体的下表面予以覆盖的透光性外罩(cover)32等。
电源装置10收纳于外壳(case)33，且是与器具本体31分开地设置的类型的电源装置，该电源装置10借由电缆(cable)34而与LED模块电性连接。
接着，对电源装置10的动作进行说明。
将交流电源E接通之后，经全波整流器REC整流的电源电压会通过滤波电路14而输入至各电源电压转换电路16a、16b。利用平滑电容器C3、C4来使输入至各电源电压转换电路16a、16b的电源电压平滑，平滑的电源电压供给至各电源电压转换电路16a、16b中，接着各电源电压转换电路16a、16b启动。
在已启动的各电源电压转换电路16a、16b中，借由各控制单元21a、21b，使各开关元件Q1、Q2分别以预先设定的开关频率而进行导通断开动作。借此，输入至各电源电压转换电路16a、16b的电源电压降低且供给至各LED元件11a、11b，接着各LED元件11a、11b点灯。
此时，开关频率f1与开关频率f2不同，但各自的频率保持固定，所述开关频率f1是第一控制单元21a使开关元件Q1进行导通断开动作时的开关频率，所述开关频率f2是第二控制单元21b使开关元件Q2进行导通断开动作时的开关频率。
另外，借由滤波电路14来使如下的情况减少，该情况是指伴随各开关元件Q1、Q2的开关动作，重叠于电源电压的噪声泄漏至交流电源E侧。噪声取决于开关频率而产生。
如图3(b)所示，若考虑开关频率f1与开关频率f2相同的情况，则有时噪声成分会重叠，噪声水平(level)的峰值(peak)(P)变大，为了借由滤波电路14，使此种峰值(P)大的噪声减小至不会对连接于交流电源E的其他电气设备产生影响的足够小的噪声水平为止，必须在滤波电路14中使用电容大的电容器C1、电容器C2、以及电感器L1，从而有可能会导致滤波电路14大型化，妨碍电源装置10的小型化。再者，所谓开关频率f1与开关频率f2相同的情况，相当于仅利用一个电源电压转换电路来将电力供给至两个LED元件11a、11b的情况。
相对于此，如图3(a)所示，借由使开关频率f1与开关频率f2不同而使各个噪声成分的峰值不同，借此，可避免噪声成分重叠而产生如图3(b)所示的峰值(P)的情况，只要为此种峰值小的噪声，则可借由滤波电路14来减小至不会对连接于交流电源E的其他电气设备产生影响的足够小的噪声水平为止。
另外，借由对调光器25进行操作，来自调光器25的调光信号通过调光控制电路26而输入至各控制单元21a、21b。各控制单元21a、21b基于输入的调光信号，对输出至开关元件Q1、Q2的PWM信号的导通与断开的比率进行控制。借此，对LED元件11a、11b进行调光。
在所述情况下，例如，即使如图4所示，当从第一控制单元21a输出的PWM信号的开关频率高，从第二控制单元21b输出的PWM信号的开关频率低，且开关频率不同时，各PWM信号的导通与断开的比率也相同。即，处于t1∶t2＝t3∶t4的关系。借此，可对LED元件11a、11b进行调光控制而与开关元件Q1、Q2的开关频率无关。
如此，根据本实施方式的电源装置10，将电源电压转换部16分为多个电源电压转换电路16a、16b，所述多个电源电压转换电路16a、16b分别连接有LED元件11a、11b，并且设置有开关元件Q1、Q2，使多个电源电压转换电路16a、16b的开关元件Q1、Q2的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定地使所述开关元件Q1、Q2进行导通断开动作，借此，可一面利用简单的构成来使LED元件11a、11b的明亮度保持固定，一面使噪声强度减小。
而且，即使分为多个电源电压转换电路16a、16b，由于滤波电路14及整流电路15被共用，因此，可抑制构成变复杂。
另外，由于包括开关频率设定单元22a、22b，该开关频率设定单元22a、22b设定借由控制单元21a、21b来使开关元件Q1、Q2进行导通断开动作时的开关频率，因此，可利用简单的构成，使各电源电压转换电路16a、16b的开关元件Q1、Q2的开光频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定地使所述开关元件Q1、Q2进行导通断开动作。
再者，在本实施方式中，将LED元件11a、11b、输出部13a、13b、以及电源电压转换电路16a、16b分为两组，但在输出更高的照明装置的情况下，也可将所述构件分为三组以上。
另外，负载不限于LED元件11a、11b，也可为电致发光(Electroluminescence，EL)元件等其他光源。
已对本发明的若干实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子而被提示的实施方式，并无对发明的范围进行限定的意图。这些新颖的实施方式能够以其他各种方式来实施，且在不脱离发明的宗旨的范围内，可进行各种省略、替换、以及变更。所述实施方式或其变形包含于发明的范围或宗旨，并且包含于权利要求书所揭示的发明与其均等的范围中。

Claims (14)

1.一种电源装置，其特征在于包括：
整流电路，对交流电源进行整流；以及
电源电压转换部，具有多个电源电压转换电路，所述多个电源电压转换电路设置在所述整流电路与分别连接有负载的多个输出部之间，多个所述电源电压转换电路包括开关元件，该开关元件对经所述整流电路整流的电源电压进行转换并且供给至多个所述负载，多个所述电源电压转换电路的所述开关元件的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定，而由多个所述电源电压转换电路的所述开关元件进行导通断开动作。
2.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
多个所述电源电压转换电路包括：控制单元，使所述开关元件进行导通断开动作；以及开关频率设定单元，设定借由所述控制单元来使所述开关元件进行导通断开动作时的开关频率。
3.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
所述不同的开关频率是噪声成分的峰值不重叠的开关频率。
4.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
多个所述电源电压转换电路从外部将调光信号予以输入，对所述开关元件的占空比进行控制。
5.根据权利要求4所述的电源装置，其特征在于：
多个所述电源电压转换电路即使开关频率不同，所述开关元件的占空比的比率也相同。
6.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
所述负载为发光二极管元件。
7.根据权利要求1所述的电源装置，其特征在于：
所述负载为电致发光元件。
8.一种照明装置，其特征在于包括：
器具本体；
电源装置，包括对交流电源进行整流的整流电路、与电源电压转换部，该电源电压转换部具有多个电源电压转换电路，所述多个电源电压转换电路设置在所述整流电路与分别连接有负载的多个输出部之间，多个所述电源电压转换电路包括开关元件，该开关元件对经所述整流电路整流的电源电压进行转换并且供给至多个所述负载，多个所述电源电压转换电路的所述开关元件的开关频率为至少两个以上的不同的开关频率，并且使各个开关频率保持固定，而由多个所述电源电压转换电路的所述开关元件进行导通断开动作；以及
作为所述负载的光源。
9.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于：
所述电源电压转换电路包括：控制单元，使所述开关元件进行导通断开动作；以及开关频率设定单元，设定借由所述控制单元来使所述开关元件进行导通断开动作时的开关频率。
10.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于：
所述不同的开关频率是噪声成分的峰值不重叠的开关频率。
11.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于：
多个所述电源电压转换电路从外部将调光信号予以输入，对所述开关元件的占空比进行控制。
12.根据权利要求11所述的照明装置，其特征在于：
多个所述电源电压转换电路即使开关频率不同，所述开关元件的占空比的比率也相同。
13.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于：
所述负载为发光二极管元件。
14.根据权利要求8所述的照明装置，其特征在于：
所述负载为电致发光元件。
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