CN103024980B - Led点亮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种LED点亮装置，在周围温度为高温时减少LED点亮装置的电力，避免LED点亮装置短寿命化的过热保护功能中，实现能够适用于广泛的主电路方式的通用性高的过热保护功能，且根据与有无连接调光器来改变电力的减少量，兼顾避免短寿命化和确保光输出。LED点亮装置具备将交流电源电压转换为直流电压的整流电路，和对所述直流电压进行转换并对LED负载供电的DC-DC转换电路，该LED点亮装置具备检测所述直流电压并输出电压检测信号的电压检测电路，和与该电压检测电路连接的测温电路，该测温电路具备测温元件，并输出所述DC-DC转换电路的电流设定值，在周围温度为高温时使所述电流设定值减小。

Description

LED点亮装置

技术领域

本发明涉及发光二极管（以下记作LED）的点亮装置。

背景技术

LED作为环境性优良的光源受到关注，作为LED照明，用于住宅和办公室的一般照明。LED照明中，存在具备与白炽灯泡同样的灯头、安装在白炽灯泡用的器具而使用的灯泡形LED照明。此外，也出现了对应一直以来用作白炽灯泡的调光单元的相位控制方式的调光器的产品。

LED的光输出由LED中流过的电流（以下记作LED电流）决定。LED点亮装置通过控制LED电流而控制LED的光输出。

LED在发光时会同时发热。此外，大多情况下，LED点亮装置配置在LED附近且在框体内部等密闭空间中。从而，LED点亮装置与周围温度无关地将LED电流控制为一定时，周围温度为高温时LED和LED点亮装置（以下包括LED一并记作LED点亮装置）的温度相当高，其短寿命化成为问题。其中，周围温度指的是上述LED照明接触的外部空气的温度，此外，在LED点亮被安装它的器具和墙面密闭的情况下，密闭空间的温度是周围温度。

为了解决上述问题，优选具备在周围温度为高温时减少LED电流，将LED点亮装置的温度上升抑制为较低的过热保护功能的LED点亮装置。具备过热保护功能的LED点亮装置例如有专利文献1记载的装置。专利文献1记载的装置中，列举了将线性方式的恒定电流电路作为对LED供电的主电路，是从电源通过恒定电流电路对LED供电的结构，通过具备作为测温元件的热敏电阻的周边电路控制恒定电流电路的电流。构成为在周围温度为高温时，热敏电阻的电阻值变化，LED的电流减少。

专利文献1：日本特开2010-62349号公报

发明内容

但是，作为恒定电流电路的方式，不限于专利文献1中记载的线性方式，也可以考虑效率高的开关方式的电路。从而，需要能够对应广泛的主电路方式的通用性高的过热保护功能。

此外，本发明中，也考虑使用相位控制方式的调光器的情况。连接调光器的情况下，调光器内的半导体元件接通后，立刻有冲击电流流入LED点亮装置。因为该冲击电流，防冲击电流电阻、输入滤波器用扼流线圈、输入平滑用电容器这些部件的发热增大，其短寿命化成为问题。从而，为了在连接调光器的情况下也防止LED点亮装置的短寿命化，与没有连接调光器的情况下相比需要更加增大LED电流的减少量。当然，如果增大LED电流的减少量，LED的光输出也会减少。

此处，即使对应调光器，也考虑不连接调光器使用的情况。此外，也考虑对应调光器的产品和不对应的产品中，要尽量使LED点亮装置的结构和使用部件共用化的要求。要与有无连接调光器对应、兼顾避免短寿命化和确保光输出的情况下，在过热保护功能中，也优选实现在连接了调光器的情况下，与没有连接的情况相比使LED电流的减少量更大的功能。

本发明的目的在于提供一种LED点亮装置，在避免LED点亮装置短寿命化的过热保护功能中，实现能够适用于广泛的主电路方式的通用性高的过热保护功能，且根据有无连接调光器改变电力的减少量，兼顾避免短寿命化和确保光输出。

为了解决上述问题，本发明是一种LED点亮装置，其具备将交流电源电压转换为直流电压的整流电路，和对上述直流电压进行转换并对LED负载供电的DC-DC转换电路，该LED点亮装置具备检测上述直流电压并输出电压检测信号的电压检测电路，和与该电压检测电路连接的测温电路，该测温电路具备测温元件，并输出上述DC-DC转换电路的电流设定值，在周围温度为高温时使上述电流设定值减小。

根据本发明的LED点亮装置，在周围温度为高温时减少LED点亮装置的电力，在避免LED点亮装置短寿命化的过热保护功能中，能够实现可适用于广泛的主电路方式的通用性高的过热保护功能，且通过根据有无调光器连接改变电力的减少量，兼顾避免短寿命化和确保光输出。

附图说明

图1是本发明中的LED点亮装置的框图。

图2是本发明中的LED点亮装置的框图（连接调光器）。

图3是电压检测信号的一例。

图4是本发明中的LED点亮装置（测温电路的具体例）。

图5是本发明中的LED点亮装置的温度特性。

图6是本发明中的LED点亮装置的动作波形（连接调光器）。

图7是本发明中的LED点亮装置的动作波形（无调光器）。

图8是电压检测信号的一例。

图9是本发明中的LED点亮装置（DC-DC转换电路等的具体例）。

图10是本发明中的LED点亮装置（DC-DC转换电路等的具体例）。

图11是测温电路的其他例。

图12是测温电路的其他例。

图13是测温电路的其他例。

图14是测温电路的其他例。

图15是测温电路的其他例。

图16是测温电路的其他例。

符号说明

100交流电源

101整流电路

102DC-DC转换电路

103LED负载

104电压检测电路

105测温电路

106调光器

107平滑电路

108PTC热敏电阻

109二极管（116、119、126也同样）

110电阻（111、113、123、125也同样）

112电容器（117、122也同样）

114扼流线圈（121也同样）

115二极管桥

118电流控制电路

120MOSFET

124运算放大器

127NTC热敏电阻（128也同样）

具体实施方式

参照附图说明本发明的实施方式。

图1是本发明中的LED点亮装置的框图。图1中，从整流电路101起右侧是本发明的LED点亮装置。本发明的LED点亮装置由整流电路101、DC-DC转换电路102、LED负载103、电压检测电路104和测温电路105构成。交流电源100与整流电路101连接，由整流电路101将从交流电源100供给的交流电源电压转换为直流电压。由与整流电路101连接的DC-DC转换电路102对整流电路101转换后的直流电压进行转换，对与DC-DC转换电路102连接的LED负载103供电。整流电路输出的直流电压在以下记作整流电压。关于LED负载103，LED的个数和连接方式不限定，此外，也可以是内置有保护用元件等的LED模块。

图2表示在图1的LED点亮装置中，在交流电源100与整流电路101之间连接了调光器106。图2中，也是从整流电路101起右侧是本发明的LED点亮装置。图2中，调光器106的输出电压是交流电源电压，对LED点亮装置供给。调光器106被称为相位控制方式的调光器，通过半导体元件的接通/断开控制而控制交流电源100与整流电路101之间的导通/非导通。

电压检测电路104在整流电路101的直流输出侧连接，检测整流电路101生成的整流电压，输出电压检测信号。可以考虑多种电压检测电路104的具体动作、和由此决定的电压检测信号。例如，可以考虑输出整流电压比作为阈值的大致零高的期间中为H电平、整流电压比作为阈值的大致零低的期间中为L电平的信号作为电压检测信号。

图3（a）是如图2所示连接调光器106的情况下的整流电压和电压检测信号的波形。如图3（a）所示，电压检测信号是在调光器106的接通期间中为H电平的矩形波信号。如果对这样的电压检测信号适当地平滑化等，作为DC-DC变化电路102的电流设定值，则能够进行与调光器106的接通期间相应的LED电流的控制，即调光。

图3（b）是如图1所示没有连接调光器的情况下的整流电压和电压检测信号的波形。如上所述，如果使阈值大致为零，则电压检测信号总是H电平。特别是，如果在DC-DC变化电路102的输入侧加入电容器等作为平滑元件，则电压检测信号总是H电平。此外，也可以在电压检测电路104的输入部中加入电容器，使其具有少许平滑的功能。

说明电压检测电路104的其他例。首先，上述阈值不一定要大致为零，也可以是所期望的电压值。这样的电压检测电路104能够由比较器简单地实现，但详细的电路结构并不限定。也可以考虑其他电压检测电路的动作。例如，也可以如图8所示是将整流电压限制在所期望的电压值的电路，也可以是对整流电压分压的电路。此外，也可以是以上列举的与阈值比较、限制、分压等组合而成的电路。

测温电路105是具备测温元件的电路，连接在上述电压检测电路104上。此外，测温电路105输出DC-DC转换电路102的电流设定值。作为测温元件的例子，有PTC热敏电路和NTC热敏电阻等测温电阻、静电电容因温度而变化的电容器（以下记作测温电容器）等。周围温度为高温的情况下，测温电路减少DC-DC转换电路102的电流设定值，由此减少LED电流以及LED点亮装置的电力，产生过热保护的效果。

图4具体表示图2所示的框图中的测温电路105。其中，测温电路105中有无平滑电路107是任意的。通过具有使电流设定值平滑的平滑电路107，电流设定值在交流电源的一个周期中大致一定，能够抑制作为闪烁原因的LED电流的脉动。在平滑电路之外，连接用于调整电压值的分压电路和放大电路也是任意的。此外，也可以不连接调光器106，而是如图1所示将交流电源100直接连接在整流电路101上。以下，说明连接调光器106的情况和不连接的情况两者。作为电压检测电路104的动作，如上所述可以考虑多种，但以下说明中设为图3所示的动作。

对图4的测温电路105进行说明。在电压检测电路104的输出端与接地（GND）之间，顺次连接二极管109、电阻110、电阻111的串联体，电阻110和电阻111的接点与平滑电路107连接。此时，以二极管109的阴极朝向电压检测电路104一侧的方式连接。与二极管109和电阻110的串联体并联地连接作为测温元件的PTC热敏电阻108。与电阻111并联地连接电容器112。没有平滑电路107的情况下，电阻110与电阻111的接点是测温电路105的输出。

测温电路105中，在平滑电路107的前端连接的电路，具备RC滤波器和分压这2个功能。首先，由PTC热敏电阻108、二极管109、电阻110和电容器112构成RC滤波器。因为存在二极管109，所以该RC滤波器的时间常数在电压检测信号的上升和下降中不同。电压检测信号的上升中，由PTC热敏电阻108和电容器112决定时间常数。另一方面，电压检测信号的下降中，由PTC热敏电阻108、电阻110和电容器112决定时间常数。接着，由PTC热敏电阻108和电阻111构成电阻分压电路，对电压检测信号分压。

PTC热敏电阻108的电阻值，对于其温度如图5所示地变化。其中，图5中，用虚线表示了LED点亮装置的电力与PTC热敏电阻108的温度的关系，在后文中对其说明。一般而言，PTC热敏电阻中，在比某个温度（图5的Tc）更低温下，电阻值与温度无关而大致一定，但在比某个温度（图5的Tc）更高温下，电阻值随着温度上升急剧增大。以下说明中，将PTC热敏电阻108的温度为Tc时的周围温度定义为基准温度。周围温度是比基准温度更低温（以下简记作低温）或者更高温（以下简记作高温）时，PTC热敏电阻108的温度例如成为图5所示的温度Ta或Tb。关于将基准温度设为多少度，依赖于LED点亮产品的规格（特别是电力和结构），根据该规格选定具有最佳的温度特性的PTC热敏电阻。例如，考虑Ta=80℃，Tb=120℃，Tc=100℃等，该情况下因消费电力、散热结构、电路的部件配置等而存在±20℃左右的变化的可能性。

连接相位控制方式的调光器，并且周围温度为低温或高温，PTC热敏电阻108的温度例如是图5的Ta或Tb时的电压检测信号、平滑电路107的输入信号、DC-DC转换电路的电流设定值，分别成为图6（a）和图6（b）。根据以上所述，平滑电路107的输入信号是电阻111的电压，其平均值是电流设定值。图6中，对于平滑电路107的输入信号和电流设定值，用虚线重叠表示了电压检测信号。如图6所示，平滑电路107的输入信号是电压检测信号被分压，并且上升和下降根据RC滤波器的时间常数延迟的波形。从低温成为高温，PTC热敏电阻108的电阻值增大时，PTC热敏电阻108和电阻111的分压比变化，平滑电路107的输入信号的平均值、即电流设定值减小。此外，电压检测信号上升时，RC滤波器的时间常数增大，因此电流设定值进一步减小。即，电流设定值因为分压比的变化和RC滤波器时间常数的增大这2个效果而减小。

图7是没有连接调光器的情况下的电压检测信号、平滑电路107的输入信号和电流设定值。此时，如图3所示，电压检测信号总是H电平，所以不表现出作为RC滤波器的效果，电流设定值仅因为PTC热敏电阻108和电阻111的分压比变化的效果而减小。从而，如图6所示，与连接调光器的情况相比较，电流设定值以及电力的减小量变小。根据以上所述，能够实现根据有无连接调光器改变电力的减小量的过热保护功能，能够兼顾避免短寿命化和确保光输出。

图9具体表示了图4所示的LED点亮装置中的整流电路101和DC-DC转换电路102的结构。图9中，具备二极管电桥115的全波整流电路相当于图4的整流电路101，由二极管116、电容器117、电流控制电路118、二极管119、作为开关元件的MOSFET120、扼流线圈121、电容器122和电阻123构成的降压斩波器（Chopper）电路相当于图4的DC-DC转换电路102。其中，作为图4中省略的元件，表示了防冲击电流用的电阻113和输入滤波用的扼流线圈114。此外，也可以追加熔断器和滤波用的电容器等。取决于LED负载103的电压，也可以不是使用降压斩波器电路，而是使用升降压斩波器电路或升压斩波器电路等各种斩波器电路，或者如果需要绝缘也可以使用反激变换器等其他电路。作为开关元件不限于MOSFET，也可以使用双极晶体管或IGBT等其他种类的元件。

图9中，电流控制电路118以根据平滑电路107输出的电流设定值控制从电阻123检测到的MOSFET120的电流的方式，驱动MOSFET120。具体而言，可以考虑使MOSFET120接通直到MOSFET120的电流达到电流设定值的控制。这样的电流控制电路118能够以市售的面向LED的控制IC简单地构成。当然，也可以不使用控制IC，而是组合比较器等分立部件构成。

本发明不仅对应上述开关方式的DC-DC转换电路，也能够对应线性方式的DC-DC变化电路。图10是使用由MOSFET120、电阻123、运算放大器124构成的线性方式的恒定电流电路的情况的示意图。这样，本发明的过热保护功能能够适用于广泛的DC-DC转换电路，通用性高。但是，在电路效率这一点上，可以认为上述斩波器电路有利。

此处，表示测温电路105中的在平滑电路107的前端连接的电路的其他例。首先，如图11所示，考虑对于图4的电路，与PTC热敏电阻108串联地插入电阻125的电路。此外，虽然没有图示，但也可以与PTC热敏电阻108并联地连接电阻。这样追加电阻，在部件个数上不利，但在能够调整电阻值这一点上是有效的。当然，不限于PTC热敏电阻108，对于电阻110和电阻111，也可以串联或并联地连接用于调整电阻值的电阻。此外，以下说明的所有电路，都能够以相同的要领连接电阻。此外，如图14所示，也可以是对于图4的电阻追加了二极管126的电路。

接着，如图12所示，考虑从图4的电路删除电阻111的电路。由于删除电阻111，在图12的电路中，没有如图4的电路所示通过电阻分压比的变化使电力降低的功能。从而，不连接调光器，电压检测信号总是H电平的情况下，不表现出过热保护的效果。仅在连接调光器，有冲击电流流过LED点亮装置的情况下，要使电压降低的情况下有效。此外，与图4的电路相比部件个数较少。

接着，如图13所示，考虑从图4的电路删除二极管109、电阻110和电容器112的电路。图13的电路中，没有如图4的电路所示通过RC滤波器的时间常数变化使电力降低的功能，仅通过电阻分压比的变化使电力降低。从而，在无论有无调光器，都要实现相同程度的电力降低的情况下有效。此外，与图4和图12的电路相比，部件个数较少。

以上说明的测温电路中，使用PTC热敏电阻作为测温元件，但也可以使用NTC热敏电阻。NTC热敏电阻是具有电阻值随着温度上升而减小的特性的测温元件。图15的电路中，使用NTC热敏电阻代替PTC热敏电阻，从低温变为高温时，在电压检测信号的下降中RC滤波器的时间常数减小，电流设定值减小。此外，在图16的电路中也使用NTC热敏电阻，从低温变为高温时，电阻110和NTC热敏电阻128的分压比变化，电流设定值减小。

以上说明了测温电路的其他例，但只要是在高温时使电流设定值减少的电路，具体的电路结构就不限定。

Claims (4)

1.一种LED点亮装置，其具备：

将交流电源电压转换为直流电压的整流电路；

对所述直流电压进行转换并对LED负载供电的DC-DC转换电路；

检测所述直流电压并输出电压检测信号的电压检测电路；和

具备测温元件、根据所述电压检测信号输出所述DC-DC转换电路的电流设定值的测温电路，

所述电压检测电路，输出在所述直流电压高于期望的阈值时为H电平、在所述直流电压低于所述阈值时为L电平的所述电压检测信号，

所述测温电路具备：在所述电压检测电路的输出端子与地之间连接的由二极管、第一电阻以及第二电阻构成的串联体；与所述二极管和所述第一电阻的串联体并联连接的作为所述测温元件的测温电阻；和与所述第二电阻并联连接的电容器，通过所述测温电阻、所述二极管、所述第一电阻以及所述电容器构成RC滤波器，在周围温度为高温时，改变所述RC滤波器的时间常数，使所述电流设定值减小。

2.如权利要求1所述的LED点亮装置，其特征在于：

所述测温电路以期望的温度为基准温度，在周围温度低于所述基准温度时，使所述电流设定值恒定，在周围温度高于所述基准温度时，周围温度越高越使所述电流设定值减小。

3.如权利要求1或2所述的LED点亮装置，其特征在于：

所述测温电路，在周围温度为高温时，增大所述电压检测信号的H电平的所述RC滤波器的时间常数。

4.一种LED点亮装置，其具备将交流电源电压转换为直流电压的整流电路，和对所述直流电压进行转换并对LED负载供电的DC-DC转换电路，其特征在于：

具备检测所述直流电压并输出电压检测信号的电压检测电路，和与该电压检测电路连接的测温电路，

该测温电路具备测温元件，并输出所述DC-DC转换电路的电流设定值，在周围温度为高温时使所述电流设定值减小，

所述测温电路具备：在所述电压检测电路的输出端子与地之间连接的由二极管、第一电阻以及第二电阻构成的串联体；与所述二极管和所述第一电阻的串联体并联连接的作为所述测温元件的测温电阻；和与所述第二电阻并联连接的电容器。