CN103108440B

CN103108440B - 照明用电源及照明装置

Info

Publication number: CN103108440B
Application number: CN201210328728.8A
Authority: CN
Inventors: 北村纪之; 高桥雄治; 大武宽和
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2011-11-10
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2016-08-03
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: US8803433B2; JP5835663B2; US20130119879A1; EP2592902A1; JP2013106373A; CN103108440A

Abstract

本发明提供一种照明用电源及照明装置，可利用调光器使输出电流连续地变化。照明用电源包括：整流电路、平滑电容器、基准电压生成电路、以及DC?DC转换器。整流电路对所输入的交流电压进行整流。平滑电容器使整流电路的输出电压平滑化。基准电压生成电路基于整流电路的输出电压及平滑电容器的电压的至少一个而生成基准电压。DC?DC转换器具有输出元件与恒定电流元件，并对平滑电容器的电压进行转换。输出元件被供给平滑电容器的电压，当基准电压相对高时，进行使接通的状态与断开的状态重复的开关动作而振荡，当基准电压相对低时，继续接通的状态。所述恒定电流元件串联连接于输出元件，并使由基准电压所控制的恒定电流流动。

Description

照明用电源及照明装置

技术领域

本发明的实施形态涉及一种照明用电源及照明装置。

背景技术

近年来，在照明装置中，照明光源正在从白炽灯泡或荧光灯更换为节能·长寿命的光源，例如发光二极管(Light-emitting diode：LED)。另外，例如电致发光(Electro-Luminescence，EL)或有机发光二极管(Organic light-emitting diode：OLED)等新的照明光源也已得到开发。这些照明光源的光输出取决于流动的电流值，因此当使照明点灯时，需要供给恒定电流的电源电路。另外，当进行调光时，控制所供给的电流。

双线式调光器是以控制双向开关三极管(triac)打开的相位的方式构成，且已作为白炽灯泡的调光器而普及。因此，理想的是也可以利用该调光器对LED等照明光源进行调光。作为高效率且适合于省电力化·小型化的电源，已知有直流-直流转换器(DC-DCConverter)等开关电源。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2011-119237号公报

发明内容

发明要解决的课题

但是，该调光器是以与成为负载的白炽灯泡的灯丝串联连接来进行动作的方式构成，当连接了开关电源时，存在负载阻抗发生变化而进行误动作的可能性。

本发明的实施形态的目的在于提供一种可利用调光器使输出电流连续地变化的照明用电源及照明装置。

解决课题的手段

实施形态的照明用电源包括：整流电路、平滑电容器、基准电压生成电路、以及DC-DC转换器。所述整流电路对所输入的交流电压进行整流。所述平滑电容器使所述整流电路的输出电压平滑化。所述基准电压生成电路基于所述整流电路的输出电压及所述平滑电容器的电压的至少一个而生成基准电压。所述DC-DC转换器具有输出元件与恒定电流元件，并对所述平滑电容器的电压进行转换。所述输出元件被供给所述平滑电容器的电压，当所述基准电压相对高时，进行使接通的状态与断开的状态重复的开关动作而振荡，当所述基准电压相对低时，继续接通的状态。所述恒定电流元件串联连接于所述输出元件，并使由所述基准电压所控制的恒定电流流动。

实施形态的照明装置包括：照明负载；以及照明用电源，其对所述照明负载供给电流。所述照明用电源包括：整流电路，其对所输入的交流电压进行整流；平滑电容器，其使所述整流电路的输出电压平滑化；基准电压生成电路，其基于所述整流电路的输出电压及所述平滑电容器的电压的至少一个而生成基准电压；以及DC-DC转换器，其具有输出元件与恒定电流元件，并对所述平滑电容器的电压进行转换，所述输出元件被供给所述平滑电容器的电压，当所述基准电压相对高时，进行使接通的状态与断开的状态重复的开关动作而振荡，当所述基准电压相对低时，继续接通的状态，所述恒定电流元件串联连接于所述输出元件，并使由所述基准电压所控制的恒定电流流动。

发明的效果

根据本发明的实施形态，可提供一种能够利用调光器使输出电流连续地变化的照明用电源及照明装置。

附图说明

图1是对第1实施形态的包含照明用电源的照明装置进行例示的电路图。

图2是对供给至照明负载的输出电压VOUT与输出电流IOUT的关系进行例示的特性图。

图3是对调光器进行例示的电路图。

图4(a)～图4(d)是对输出元件的电流波形进行例示的波形图。

图5(a)～图5(h)是对照明用电源的主要的信号进行例示的波形图。

图6是对调光相位角与输出电流IOUT的关系进行例示的特性图。

图7是对第2实施形态的包含照明用电源的照明装置进行例示的电路图。

符号的说明：

1、1a：照明装置

2：照明负载

3、3a：照明用电源

4：照明光源

5a：输出元件

6a：恒定电流元件

7：交流电源

8：调光器

9：整流电路

9a：高电位端子

9b：低电位端子

10：功率因数改善电路

11：DC-DC转换器

12：双向开关三极管

13：相位电路

14：双向开关二极管

15：可变电阻

16、39、45、50、54、59：电容器

17：开关元件

18、46～49、51～53、56、57、61、63：电阻

19、65、66：二极管

19：保护二极管

20：扼流圈

21：二极管

22：整流元件

23：电感器

24：反馈绕组

25：耦合电容器

26、27：分压电阻

28：输出电容器

29：偏压电阻

30：高电位输出端子

31：低电位输出端子

38：驱动绕组

40：平滑电容器

41、41a：基准电压生成电路

42：锁存电路

43a、43b：连接部

44、50、60、62：晶体管

55：运算放大电路

58、64：齐纳二极管

CTL：调光信号

I5：电流

IOUT：输出电流

T：时间

P：额定动作点

VD：电压

VCT：交流电压

VIN：电源电压

VRE：直流电压(脉动电压)

VREF：基准电压

VOUT：输出电压

具体实施方式

以下，参照图式对实例进行详细说明。再者，在本申请案的说明书与各图中，对与在已出现过的图中进行了叙述的要素相同的要素附上相同的符号，且适当地省略详细的说明。另外，以高电平表示逻辑值真(“1”)，以低电平表示逻辑值假(“0”)。

首先，对第1实施形态进行说明。

如图1所示，照明装置1包括：照明负载2、以及对照明负载2供给电力的照明用电源3。

照明负载2具有例如LED等照明光源4，且由照明用电源3供给输出电压VOUT、输出电流IOUT而点灯。另外，可使输出电压VOUT及输出电流IOUT中的至少一个发生变化，从而对照明负载2进行调光。再者，输出电压VOUT、输出电流IOUT的值是对应于照明光源来规定。

在图2中，对具有例如LED等点灯时的动态电阻小的照明光源的照明负载的特性进行例示。

照明负载2中，当输出电压VOUT比规定电压低时，电流不流动而熄灯。当输出电压VOUT为规定电压以上时，电流流动而点灯。

例如，当照明光源4为LED时，该规定电压为LED的正向电压，且对应于照明光源4而决定。另外，照明光源4即便点灯时的动态电阻低，例如在额定动作点P的附近输出电流IOUT增加，输出电压VOUT的变化也小。因此，如图2所示的特性的照明负载2通过使输出电流IOUT变化，而可控制照明光源4的光输出来进行调光。另外，若输出电压VOUT与规定电压相比下降，则照明光源4熄灯，输出电流IOUT不再流动，因此例如在利用电容器进行平滑化后输出的情况下，输出电压VOUT的值保持为规定电压。

照明用电源3包括调光器8、整流电路9、功率因数改善电路10、DC-DC转换器11、平滑电容器40、基准电压生成电路41。再者，交流电源7例如为商用电源。

调光器8连接于交流电源7，并串联地插入至供给电源电压VIN的一对电源线的一者中。再者，调光器8也可以串联地插入至供给电源电压VIN的一对电源线中。

图3是对调光器进行例示的电路图。

如图3所示，调光器8为双线式相位控制调光器。

调光器8包括：串联地插入至电源线中的双向开关三极管12、与双向开关三极管12并联连接的相位电路13、以及连接在双向开关三极管12的栅极与相位电路13之间的双向开关二极管(diac)14。

双向开关三极管12通常为断开的状态，若向栅极输入脉冲信号，则接通。双向开关三极管12可使电流朝交流的电源电压VIN为正极性时与负极性时的两个方向流动。

相位电路13包含可变电阻15与电容器16，且在电容器16的两端生成相位已延迟的电压。另外，若使可变电阻15的电阻值发生变化，则时间常数会发生变化，且延迟时间会发生变化。

若对相位电路13的电容器进行充电的电压超过固定值，则双向开关二极管14生成脉冲电压，而使双向开关三极管12接通。

调光器8可通过使相位电路13的时间常数发生变化来控制双向开关二极管14生成脉冲的时间点，而调整双向开关三极管12接通的时间点。调光器8输出导通的时间点对应于调光度而发生变化的交流电压VCT。

再次返回至图1，整流电路9对由调光器8控制了导通的时间点的交流电压VCT进行整流，而输出直流电压(脉动电压)VRE。整流电路9输出直流电压VRE，该直流电压VRE的导通的时间点，即电压上升的相位对应于调光器8的调光度而发生变化。整流电路9包含二极管电桥(diode bridge)，并向高电位端子9a与低电位端子9b之间输出直流电压VRE。再者，整流电路9只要可对从调光器8输入的交流电压进行整流即可，也可以是其他构成。另外，整流电路9的输入侧连接有减少DC-DC转换器中产生的杂讯的电容器。

功率因数改善电路10包括：开关元件17，电阻18，二极管19、二极管21，扼流圈20，与扼流圈20进行了磁耦合的驱动绕组38，电容器39。

开关元件17例如为场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)，且为常通(normally on)形的元件。开关元件17的漏极经由扼流圈20而连接于整流电路9的高电位端子9a，开关元件17的源极经由电阻18而连接于整流电路9的低电位端子9b。开关元件17的栅极经由电容器39而连接于驱动绕组38的一端。驱动绕组38的另一端连接于整流电路9的低电位端子9b。

当从高电位端子9a朝开关元件17的漏极的方向增加的电流流入至扼流圈20中时，驱动绕组38以对源极供给正极性的电压的极性连接于开关元件17的栅极。另外，在开关元件17的栅极上连接保护二极管19。

另外，二极管21的阳极经由扼流圈20而连接于整流电路9的高电位端子9a，二极管21的阴极连接于DC-DC转换器11及平滑电容器40。

平滑电容器40的一端连接于功率因数改善电路10的二极管21的阴极，平滑电容器40的另一端经由基准电压生成电路41的电阻51而连接于整流电路9的低电位端子9b。再者，电阻51是检测平滑电容器40的充电电流的电阻，且设定为相对于平滑电容器40的阻抗足够小的电阻值。

DC-DC转换器11包括：输出元件5a，恒定电流元件6a，整流元件22，电感器23，与电感器23进行了磁耦合的反馈绕组24，耦合电容器25，分压电阻26、分压电阻27，输出电容器28，偏压电阻29。

输出元件5a及恒定电流元件6a例如为场效应晶体管(FET)，且例如为高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor：HEMT)，且为常通形的元件。

输出元件5a的漏极连接于功率因数改善电路10的二极管21的阴极。输出元件5a的源极连接于恒定电流元件6a的漏极，输出元件5a的栅极经由耦合电容器25而连接于反馈绕组24的一端。

恒定电流元件6a的源极连接于电感器23的一端及反馈绕组24的另一端，且对恒定电流元件6a的栅极输入如下的电压，即利用分压电阻26、分压电阻27对恒定电流元件6a的源极电位与从基准电压生成电路41输出的基准电压VREF进行分压而成的电压。

另外，偏压电阻29连接在输出元件5a的漏极与恒定电流元件6a的源极之间，并对分压电阻26、分压电阻27供给直流电压。其结果，对恒定电流元件6a的栅极供给比源极低的电位。再者，当从电感器23的一端朝另一端增加的电流流动时，电感器23与反馈绕组24以对输出元件5a的栅极供给正极性的电压的极性进行磁耦合。另外，在输出元件5a的栅极与恒定电流元件6a的栅极上分别连接保护二极管。

整流元件22例如为二极管，其将从低电位端子9b朝恒定电流元件6a的方向作为正向而连接在恒定电流元件6a的源极与整流电路9的低电位端子9b之间。

电感器23的另一端连接于高电位输出端子30，整流电路9的低电位端子9b连接于低电位输出端子31。另外，输出电容器28连接在高电位输出端子30与低电位输出端子31之间。

照明负载2在高电位输出端子30与低电位输出端子31之间，与输出电容器28并联连接。

基准电压生成电路41包括：锁存电路42，晶体管44、晶体管50，电容器45、电容器54、电容器59，电阻46～电阻49、电阻51～电阻53、电阻56、电阻57，运算放大电路55，齐纳二极管58。

锁存电路42为SR锁存电路，设定端子S经由电阻48而连接于整流电路9的高电位端子9a，且经由电阻49而连接于整流电路9的低电位端子9b。

晶体管44为NPN晶体管，集极连接于锁存电路42的设定端子S，射极连接于整流电路9的低电位端子9b。另外，晶体管44的基极经由电阻47而连接于整流电路9的高电位端子9a，且经由电容器45及电阻46而连接于整流电路9的低电位端子9b。再者，电阻47与电容器45构成使从整流电路9输出的直流电压VRE平滑化的低通滤波器或积分电路。

晶体管50为NPN晶体管，集极连接于锁存电路42的重设端子R-，射极连接于整流电路9的低电位端子9b。晶体管50的基极经由基极电阻而连接于平滑电容器40上所连接的电阻51的一端，晶体管50的射极连接于电阻51的另一端。另外，在晶体管50的基极与射极之间连接基极·射极间电阻，且晶体管50对应于电阻51的电压而接通或断开。

再者，锁存电路42的设定端子S为正逻辑。即，当利用电阻48、电阻49对晶体管44断开时从整流电路9输出的电压VRE进行分压而成的电压为锁存电路42的阈值电压以上时，锁存电路42被设定，且向输出端子Q输出高电平，即逻辑值真(“1”)。另外，锁存电路42的重设端子R-为负逻辑，当晶体管50接通时被重设，且锁存电路42输出低电平，即逻辑值假(”0”)。另外，锁存电路42作为初始状态而被重设。

运算放大电路55构成电压跟随器电路(voltage follower circuit)。运算放大电路55的非反向输入端子(+)经由电阻52而连接于锁存电路42的输出端子Q，运算放大电路55的反向输入端子(-)连接于运算放大电路55的输出端子。另外，运算放大电路55的非反向输入端子(+)经由电阻53及电容器54而连接于整流电路9的低电位端子9b。再者，电阻52与电容器54构成使从锁存电路42的输出端子Q输出的电压平滑化的低通滤波器或积分电路。

平滑电容器40的电压经由电阻57而对电容器59进行充电，且运算放大电路55的输出电压经由电阻56而对电容器59进行充电。而且，电容器59的电压作为基准电压VREF，经由齐纳二极管58而供给至DC-DC转换器11的电阻27中。

其次，对照明用电源3的动作进行说明。

如上所述，调光器8输出导通的时间点，即电压上升的相位对应于调光度而发生变化的交流电压VCT。当调光度为100％时，交流电压VCT以相位0度上升，且与所输入的电源电压VIN变得大致相同。另外，若调光度从100％起减少，则交流电压VCT上升的相位延迟，当调光度为0％时延迟180度，即，交流电压VCT大致变成0V。再者，调光度是相对于输出电流IOUT的最大电流值的比率，与交流电压VCT上升的相位不成比例。

整流电路9输出对从调光器8输出的交流电压VCT进行整流而成的直流电压(脉动电压)VRE。因此，从整流电路9输出的直流电压VRE是值随时间而变化，且平均值对应于调光度而变化的电压。

当输入至功率因数改善电路10中的直流电压VRE的瞬时值相对低时，在扼流圈20中流动的电流值小，流入至电阻18中的电流值也小，与扼流圈20进行了磁耦合的驱动绕组38中所感应的电压低。其结果，由驱动绕组38将感应电压供给至栅极的开关元件17维持接通的状态，开关元件17经由扼流圈20、整流电路9而从调光器8流入固定的直流电流。

另外，当输入至功率因数改善电路10中的直流电压VRE的瞬时值相对高时，在扼流圈20中流动的电流增加，流入至电阻18中的电流增加，开关元件17的源极电位上升。开关元件17的栅极·源极间产生超过阈值电压的负电压。其结果，开关元件17断开，在扼流圈20中流动的电流在二极管21中流动，并对平滑电容器40进行充电。此时，在扼流圈20中流动的电流减少。而且，若在扼流圈20中流动的电流变成零，则开关元件17接通。其结果，恢复成在扼流圈20中流动的电流增加的状态，以下，重复相同的动作。开关元件17重复接通的状态与断开的状态来进行开关动作而振荡。

因此，开关元件17经由扼流圈20、整流电路9而从调光器8流入振荡电流，另外，经由二极管21而以振荡电流对平滑电容器40进行充电。再者，开关元件17为常通形的元件，若驱动绕组38中所感应的电压变低，则接通。因此，电流连续地流入至扼流圈20中。其结果，可经由整流电路9而使电流连续地流入至调光器8中。

如此，当从整流电路9输出的直流电压VRE的瞬时值相对高时，功率因数改善电路10进行使接通的状态与断开的状态重复的开关动作而振荡，并使振荡电流流入至扼流圈20中，当从整流电路9输出的直流电压VRE的瞬时值相对低时，继续接通的状态，并使直流电流流入至扼流圈20中。电流经由整流电路9而连续地流入至调光器8中。

因此，通过将功率因数改善电路10作为整流电路9的负载进行连接，可抑制后段的DC-DC转换器11的输入阻抗的影响，从而使调光器8稳定地动作。

另外，与无功率因数改善电路10而将整流电路9与平滑电容器40直接连接的情况相比，可使在扼流圈20中流动的电流波形的平均值接近交流电压波形，因此功率因数得到改善。

其次，对基准电压生成电路41的动作进行说明。

当调光器8导通之前的整流电路9的直流电压(脉动电压)VRE相对低时，利用电阻48、电阻49把电压VRE分压而成的电压为低电平。其结果，锁存电路42被重设。另外，利用电阻46、电阻47把电压VRE分压而成的电压为低电平，晶体管44已断开。

若调光器8导通，则整流电路9的直流电压VRE上升，利用电阻48、电阻49把电压VRE分压而成的电压变成高电平。高电平被输入至锁存电路42的设定端子S中，而对锁存电路42进行设定。锁存电路42输出高电平。

另外，电容器45的电压随着由电阻47与电容器45所规定的时间常数而上升，且晶体管44接通。其结果，低电平被输入至锁存电路42的设定端子S中。

如此，检测出直流电压VRE的根据调光度而变化的上升边缘的脉冲信号被输入至锁存电路42的设定端子S中。该脉冲信号是仅在整流电路9的直流电压VRE上升时的短时间内变成高电平的信号。

另外，若充电电流流入至平滑电容器40中，且晶体管50接通，则锁存电路42被重设。锁存电路42输出低电平。

因此，锁存电路42在检测出直流电压VRE的上升且平滑电容器40被充电之前的期间内，输出高电平的脉冲信号。该脉冲信号上升至高电平的时间与调光器8的调光相位角对应，该脉冲信号可用作对应于调光器8的调光度的调光信号CTL。

包含电阻52与电容器54的积分电路对从锁存电路42输出的调光信号CTL进行积分，并使其平滑化。而且，经平滑化的电压经由包含运算放大电路55的电压跟随器电路而输出至电阻56中，进而与经由电阻57而输入的平滑电容器40的电压相加。

另外，将该调光信号CTL与平滑电容器40的电压相加而成的电压通过齐纳二极管58而进行电平位移，并作为基准电压VREF输出至DC-DC转换器11中。DC-DC转换器11由基准电压VREF控制。

如此，在基准电压生成电路41中，由从整流电路9输出的直流电压VRE生成调光信号CTL，进而与平滑电容器40的电压相加而生成基准电压VREF，因此可生成值对应于调光器8的调光度而变化的基准电压VREF。

再者，当从整流电路9输出的直流电压VRE的上升、与充电电流流入至平滑电容器40中的时间点一致时，锁存电路42输出低电平。此时，基准电压VREF由平滑电容器40的电压规定。

其次，对DC-DC转换器11的动作进行说明。

首先，对将调光器8的调光度大致设定为100％、且大致直接传送所输入的交流电压时的DC-DC转换器11的动作进行说明。

此时，通过功率因数改善电路10将平滑电容器40充电至最高的电压，且使最高的直流电压输入至DC-DC转换器11中。另外，基准电压生成电路41输出最高的基准电压VREF。

当对照明用电源3供给电源电压VIN时，输出元件5a及恒定电流元件6a由于是常通形的元件，因此均接通。而且，电流以输出元件5a、恒定电流元件6a、电感器23、输出电容器28的路径流动，输出电容器28被充电。输出电容器28的两端的电压，即高电位输出端子30与低电位输出端子31之间的电压作为照明用电源3a的输出电压VOUT，被供给至照明负载2的照明光源4中。再者，由于输出元件5a及恒定电流元件6a已接通，因此对整流元件22施加反向电压。电流不流入至整流元件22中。

若输出电压VOUT达到规定电压，则输出电流IOUT流入至照明光源4中，照明光源4进行点灯。此时，电流以输出元件5a、恒定电流元件6a、电感器23、输出电容器28及照明光源4的路径流动。例如，当照明光源4为LED时，该规定电压为LED的正向电压，且对应于照明光源4而决定。另外，当照明光源4已熄灯时，输出电流IOUT不流动，因此输出电容器28保持输出电压VOUT的值。

由于输入至DC-DC转换器11中的直流电压远高于输出电压VOUT，即输入输出间的电位差ΔV足够高，因此在电感器23中流动的电流增加。反馈绕组24由于与电感器23进行了磁耦合，因此在反馈绕组24中感应到将耦合电容器25侧作为高电位的极性的电动势。因此，经由耦合电容器25而对输出元件5a的栅极供给相对于源极为正的电位，输出元件5a维持接通的状态。

若在包含FET的恒定电流元件6a中流动的电流超过上限值，则恒定电流元件6a的漏极·源极间电压急剧上升。因此，输出元件5a的栅极·源极间电压变得低于阈值电压，输出元件5a断开。再者，上限值为恒定电流元件6a的饱和电流值，其由基准电压VREF，从分压电阻26、分压电阻27输入至恒定电流元件6a的栅极中的电位规定。再者，如上所述，经由电阻27而对恒定电流元件6a的栅极供给最高值的基准电压VREF，因此将饱和电流值设定为最大值。

电感器23使电流以整流元件22、输出电容器28及照明负载2、电感器23的路径持续流动。此时，电感器23放出能量，因此电感器23的电流减少。因此，在反馈绕组24中感应到将耦合电容器25侧作为低电位的极性的电动势。经由耦合电容器25而对输出元件5a的栅极供给相对于源极为负的电位，输出元件5a继续断开的状态。

若电感器23中所蓄积的能量变成零，则在电感器23中流动的电流变成零。在反馈绕组24中感应到的电动势的方向再次反向，而感应到如将耦合电容器25侧作为高电位的电动势。由此，对输出元件5a的栅极供给比源极高的电位，输出元件5a接通。

以后，重复所述动作。由此，针对输出元件5a的接通及断开的切换自动地重复，输出元件5a进行开关动作，而对照明光源4供给使电源电压VIN下降而成的输出电压VOUT。另外，供给至照明光源4中的电流成为由恒定电流元件6a进行了上限值的限制的恒定电流。因此，可使照明光源4稳定地点灯。再者，如上所述，由于将恒定电流元件6a的饱和电流值设定为最大值，因此上限值最大，供给至照明光源4中的电流的平均值成为最大值。因此，对应于调光器8的调光度100％，将照明光源4的光输出调光成最大。

当将调光器8的调光度设定为比100％低的值、且对所输入的交流电压进行相位控制后传送时，即当对DC-DC转换器11输入相对高的直流电压时，输出元件5a可继续使接通的状态与断开的状态重复的开关动作的情况也与所述相同。输入至DC-DC转换器11中的直流电压的值及基准电压VREF对应于调光器8的调光度而发生变化，从而可控制输出电流IOUT的平均值。因此，可对应于调光度，对照明负载2的照明光源4进行调光。

另外，当将调光器8的调光度设定为更低的值时，即当输入至DC-DC转换器11中的直流电压及基准电压VREF相对低时，输出元件5a成为不断开的状态。因此，输出元件5a继续接通的状态并成为电流值振动的状态，DC-DC转换器11的输出电流IOUT的平均值下降。

另外，若将调光器8的调光度设定为更低的值、且输入至DC-DC转换器11中的直流电压及基准电压VREF进一步下降，则输出元件5a继续接通的状态并成为电流值固定的状态。输出元件5a输出由恒定电流元件6a的恒定电流值控制的固定的直流电流。

图4(a)～图4(d)是对输出元件的电流波形进行例示的波形图。

对调光度以图4(a)～图4(d)的顺序变高，平滑电容器40的电压与输出电压VOUT的电位差ΔV、及基准电压VREF变大时的输出元件5a的电流I5的波形示意性地进行表示。

如图4(a)所示，当电位差ΔV及基准电压VREF相对小时，输出元件5a继续接通的状态。由恒定电流元件6a限制的大致固定的直流电流流入至输出元件5a中。再者，该直流电流的值由基准电压VREF规定。如此，在输出元件5a输出固定的直流电流的状态下，DC-DC转换器11进行如串联调节器(series regulator)般的动作。

如图4(b)所示，若电位差ΔV及基准电压VREF变大，则输出元件5a继续接通的状态，且电流振动。另外，如图4(c)所示，若电位差ΔV及基准电压VREF进一步变大，则对应于电位差ΔV及基准电压VREF，输出元件5a的电流的变动幅度变大。

再者，输出元件5a的电流振动的振动周期T对应于电流的变动幅度而变化。

如此，在输出元件5a继续接通的状态且电流振动的状态下，DC-DC转换器11进行串联调节器的动作与开关电源的动作之间的过渡动作。

而且，如图4(d)所示，当电位差ΔV及基准电压VREF为规定值以上时，输出元件5a进行使接通的状态与断开的状态重复的开关动作而振荡。此时，照明用电源3作为开关电源进行动作。

如此，在本实施形态中，当电位差ΔV及基准电压VREF为规定值以上时，输出元件5a进行开关动作，若电位差ΔV及基准电压VREF下降，则经过继续接通的状态且电流值振动的过渡动作，然后进行串联调节器的动作。当电位差ΔV大时，输出元件5a中的电流与电压的积大，且损耗变大，但在本实施形态中，由于进行开关动作，因此可降低损耗。另外，当电位差ΔV小时，输出元件5a中的损耗变小，因此即便作为串联调节器进行动作，也不存在问题。

另外，在本实施形态中，基准电压VREF对应于调光器8的调光度而变化，因此DC-DC转换器11可对应于调光度，经由过渡动作而在开关动作与串联调节器的动作之间连续地转变。其结果，在本实施形态中，可使输出电流连续地变化。另外，对照明装置1中的照明负载2进行调光，而可实现朝顺利的熄灯的过渡。

在图5(a)～图5(h)中，表示调光器8的调光度以图5(a)～图5(h)的顺序变大时的整流电路9的直流电压VRE、照明用电源3的输出电流IOUT、整流元件22的电压VD的測定值。

如图5(a)所示，当调光度为0％，即调光相位角为180度时，整流电路9的直流电压VRE在所有相位中为零，因此输出电流IOUT不流动。

如图5(b)～图5(h)所示，若调光度变高，即调光相位角变小，则整流电路9的输出电压变高，输出元件5a的电流振动，振动电流I5流入至输出元件5a中。输出元件5a对应于调光度，在继续接通的状态且不变成断开的状态而振动的状态、与进行使接通状态与断开状态重复的开关动作的振荡状态之间连续地转变。其结果，整流元件22的电压VD的振幅对应于调光度而连续地变化，输出电流IOUT对应于调光度而连续地变化。

如图6所示，在本具体例中，可对应于调光相位角(调光度)，连续地控制输出电流IOUT直至零为止。

其次，对本实施形态的效果进行说明。

在本实施形态中，通过对应于调光器的调光度而变化的基准电压VREF来控制DC-DC转换器11。因此，输出元件对应于调光度，经由继续接通的状态且电流振动的状态而在使接通的状态与断开的状态重复的开关动作的状态、与继续接通的状态之间连续地转变，并将输出电流输出。其结果，可使输出电流连续地变化。另外，可连续地对照明装置进行调光，且可实现顺利的熄灯。

如图7所示，第2实施形态与第1实施形态相比，基准电压生成电路41的构成不同。即，照明用电源3a包括：调光器8、整流电路9、功率因数改善电路10、DC-DC转换器11、基准电压生成电路41a。调光器8、整流电路9、功率因数改善电路10及DC-DC转换器11与第1实施形态相同。另外，照明装置1a包括照明负载2与照明用电源3a。照明负载2与第1实施形态相同。

基准电压生成电路41a与基准电压生成电路41的不同点在于：生成调光信号CTL的构成、以及使分别从调光信号CTL与平滑电容器40生成的电压中的低电压优先来生成基准电压VREF。

基准电压生成电路41a包括：晶体管44、晶体管60、晶体管62，电阻46～电阻48、电阻52、电阻53、电阻56、电阻57、电阻61、电阻63，电容器45、电容器54、电容器59，齐纳二极管58、齐纳二极管64，二极管65、二极管66。

晶体管44为NPN晶体管，集极经由电阻48而连接于功率因数改善电路10的二极管21的阴极。晶体管44的射极连接于整流电路9的低电位端子9b。经由电阻48而对晶体管44的集极供给平滑电容器40的电压。晶体管44的基极经由电阻47而连接于整流电路9的高电位端子9a，另外，经由电阻46而连接于整流电路9的低电位端子9b。另外，电容器45连接在晶体管44的基极与整流电路9的低电位端子9b之间。再者，电容器45为用于去除杂讯的电容器，且相对于电源电压VIN的频率，将由电容器45、电阻46、电阻47规定的时间常数设定得足够小。

晶体管60为NPN晶体管，集极经由电阻61而连接于晶体管44的基极。晶体管60的射极连接于整流电路9的低电位端子9b。晶体管60的基极经由电阻而连接于晶体管44的集极。

另外，晶体管62的基极经由电阻而连接于晶体管44的集极，晶体管62的射极连接于整流电路9的低电位端子9b。晶体管62的集极经由电阻63而连接于功率因数改善电路10的二极管21的阴极。经由电阻63对晶体管62的集极供给平滑电容器40的电压。另外，齐纳二极管64连接在晶体管62的集极与射极之间。

而且，包含电阻52与电容器54的积分电路连接在晶体管62的集极与射极之间。在电容器54的两端连接电阻53。另外，电容器54的电压经由二极管66而输入至齐纳二极管58中。

另外，包含电阻57与电容器59的积分电路连接于平滑电容器40的两端。另外，电阻56与电容器59并联连接。电容器59的电压经由二极管65而输入至齐纳二极管58中。

齐纳二极管58对DC-DC转换器11的电阻27输出基准电压VREF。

其次，对基准电压生成电路41a的动作进行说明。

当调光器8导通之前的整流电路9的直流电压(脉动电压)VRE相对低时，利用电阻46、电阻47把电压VRE分压而成的电压为低电平。其结果，晶体管44断开，晶体管44的集极电压为高电平。晶体管60、晶体管62接通。由于晶体管60接通，因此电阻61与电阻46并联连接，晶体管44的基极电压变得比未连接电阻61时低。

另外，由于晶体管62接通，因此晶体管62输出低电平作为调光信号CTL。调光信号CTL经由包含电阻52、电阻53，电容器54的低通滤波器或积分电路而平滑化，并被输入至二极管66中。利用电阻57与电容器59使平滑电容器40的电压平滑化而成的电压被输入至二极管65中。由于调光信号CTL为低电平，因此二极管65、二极管66选择平滑电容器40的电压与调光信号CTL的平滑电压中的低电压的调光信号CTL，并经由齐纳二极管58而将其作为基准电压VREF输出至DC-DC转换器11中。

若调光器8导通，则整流电路9的直流电压VRE上升，利用电阻47与电阻46、电阻61把电压VRE分压后而成的电压变成高电平。其结果，晶体管44接通，晶体管44的集极电压变成低电平。晶体管60、晶体管62断开。由于晶体管60断开，因此阻断电阻61与电阻46的连接。晶体管44的基极电压变得比连接有电阻61时高，且上升至利用电阻46、电阻47把直流电压VRE分压而成的电压为止。因此，晶体管44的基极电压因杂讯等而变动，可避免晶体管44误断开。即，在晶体管44接通的电压与断开的电压中设置有迟滞(hysteresis)。

另外，由于晶体管62断开，因此晶体管62的集极电压变成齐纳二极管64的齐纳电压，而稳定化。晶体管62的集极电压作为调光信号CTL，经由包含电阻52与电容器54的积分电路而输入至二极管66中。再者，调光信号CTL变成通过齐纳二极管64而稳定化的电压，直至整流电路9的直流电压VRE下降且晶体管44断开为止，即直至直流电压VRE进行零交叉的附近为止。

另外，平滑电容器40的电压经由包含电阻57与电容器59的积分电路而输入至二极管65中。因此，齐纳二极管58对使平滑电容器40的电压平滑化而成的电压、与使调光信号CTL平滑化而成的电压中的低电压进行电平位移，并将其作为基准电压VREF输出。

在本实施形态中，使平滑电容器40的电压与调光信号CTL中的低值优先，因此可加快通过调光而平滑化的电压下降时的应答。

另外，在本实施形态中，DC-DC转换器也由基准电压VREF控制，因此可获得与第1实施形态相同的效果。

以上，一面参照具体例一面对实施形态进行了说明，但并不限定于这些实施形态，可进行各种变形。

例如，照明用电源及照明装置也可以设为不含调光器8的构成。在图1及图5(a)～图5(h)中，整流电路9经由连接部43a而连接于调光器8，经由连接部43b而连接于交流电源7。但是，也可以设为将连接部43a、连接部43b连接于交流电源7，而不含调光器8的构成。另外，也可以将调光器8单独地设置，并使连接部43a、连接部43b的构造与包含调光器8时的调光器8的交流电源的输入部的构造相同。在此情况下，可经由或不经由调光器8而将照明用电源及照明装置连接于交流电源7。

另外，在图7中，通过晶体管44、晶体管60等来生成调光信号CTL。但是，也可以设为如下的构成：与图1的同样地使用锁存电路42，晶体管44、晶体管50等生成调光信号CTL，并使将调光信号CTL平滑化而成的电压、与将平滑电容器40的电压平滑化而成的电压中的低电压优先。

另外，输出元件5a及恒定电流元件6a并不限定于GaN系HEMT。例如，也可以是如下的半导体元件，即在半导体基板上使用如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)或金刚石般的具有宽带隙的半导体(宽带隙半导体)而形成的半导体元件。此处，所谓宽带隙半导体，是指带隙比带隙约为1.4eV的砷化镓(GaAs)更大的半导体。例如包括带隙为1.5eV以上的半导体、磷化镓(GaP，带隙约为2.3eV)、氮化镓(GaN，带隙约为3.4eV)、金刚石(C，带隙约为5.27eV)、氮化铝(AlN，带隙约为5.9eV)、以及碳化硅(SiC)等。此种宽带隙半导体元件在使耐压相等的情况下，可比硅半导体元件小，因此寄生电容小，可进行高速动作，所以可缩短开关周期，并可实现绕组零件或电容器等的小形化。

另外，照明光源4并不限于LED，也可以是EL或OLED等，也可以将多个照明光源4串联或并联地连接于照明负载2。

虽已对本发明的若干实施形态及实例进行了说明，但这些实施形态或实例是作为例子而提示的实施形态或实例，并无对发明的范围进行限定的意图。所述新颖的实施形态或实例能够以其他的各种形态来实施，在不脱离发明的宗旨的范围内，可进行各种省略、替换、变更。这些实施形态或者实例或其变形及其均等变化皆包含本发明的范围中。

Claims

1.一种照明用电源，其特征在于，包括：

整流电路，其对所输入的交流电压进行整流；

平滑电容器，其使所述整流电路的输出电压平滑化；

基准电压生成电路，其基于所述整流电路的输出电压及所述平滑电容器的电压的至少一个而生成基准电压；以及

DC-DC转换器，其具有输出元件与恒定电流元件，并对所述平滑电容器的电压进行转换，所述输出元件被供给所述平滑电容器的电压，根据所述基准电压，进行使接通的状态与断开的状态重复的开关动作而振荡，或是继续接通的状态，所述恒定电流元件串联连接于所述输出元件，并使由所述基准电压所控制的恒定电流流动，

继续接通状态时的基准电压，比恒定电流元件重复接通状态与断开状态的开关动作而振荡时的基准电压还要低。

2.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述基准电压生成电路在从所述整流电路的输出电压上升为规定值以上至充电电流流入所述平滑电容器为止的期间内，基于将所述整流电路的输出电压与所述平滑电容器的电压合成而成的电压来生成所述基准电压，且在从所述充电电流流动至所述整流电路的输出电压下降为所述规定值以下为止的期间内，基于所述平滑电容器的电压而生成所述基准电压。

3.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述基准电压生成电路以比所述平滑电容器的电压更长的时间常数使所述整流电路的输出电压平滑化来生成所述基准电压。

4.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述基准电压生成电路基于根据所述整流电路的输出电压所生成的电压、与根据所述平滑电路的输出电压所生成的电压中的低电压，而生成所述基准电压。

5.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述输出元件的振动方式为:若所述基准电压变高，则使流入至所述输出元件中的电流的变动幅度变大。

6.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述输出元件在所述基准电压相对低时，继续接通的状态而输出直流电流。

7.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：还包括控制使所述交流电压导通的时间点来进行调光的调光器。

8.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述基准电压生成电路在从所述整流电路的输出电压上升为规定值以上至充电电流流入所述平滑电容器为止的期间内，生成有源的调光信号。

9.根据权利要求8所述的照明用电源，其特征在于：所述调光信号的电位比平滑电容器的电压更稳定化。

10.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述基准电压生成电路包括锁存电路，该锁存电路在所述整流电路的输出电压上升为规定值以上时被设定，且在充电电流流入至所述平滑电容器中时被重设。

11.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：所述基准电压生成电路包括晶体管，该晶体管在所述整流电路的输出电压上升为规定值以上时接通，且在所述交流电压进行了零交叉时断开。

12.根据权利要求11所述的照明用电源，其特征在于：在所述晶体管接通的电压与断开的电压中设置有迟滞。

13.根据权利要求1所述的照明用电源，其特征在于：还包括功率因数改善电路，其连接在所述整流电路与所述平滑电容器之间，且当所述整流电路的输出电压小于规定值时电流流动。

14.根据权利要求13所述的照明用电源，其特征在于，所述功率因数改善电路包括:

扼流圈；

经由所述扼流圈而连接于所述整流电路的输出的开关元件；以及

连接在所述扼流圈与所述平滑电容器之间的二极管。

15.一种照明装置，其特征在于，包括：

照明负载；以及

照明用电源，其对所述照明负载供给电流；且

所述照明用电源包括：

整流电路，其对所输入的交流电压进行整流；

平滑电容器，其使所述整流电路的输出电压平滑化；

16.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于：所述基准电压生成电路在从所述整流电路的输出电压上升为规定值以上至充电电流流入所述平滑电容器为止的期间内，基于将所述整流电路的输出电压与所述平滑电容器的电压合成而成的电压来生成所述基准电压，且在从所述充电电流流动至所述整流电路的输出电压下降为所述规定值以下为止的期间内，基于所述平滑电容器的电压而生成所述基准电压。

17.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于：所述基准电压生成电路基于根据所述整流电路的输出电压所生成的电压、与根据所述平滑电路的输出电压所生成的电压中的低电压，而生成所述基准电压。

18.根据权利要求17所述的照明装置，其特征在于：所述基准电压生成电路以相对长的时间常数使所述整流电路的输出电压平滑化，并以相对短的时间常数使所述平滑电容器的电压平滑化来生成所述基准电压。

19.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于，所述输出元件的振动方式为:若所述基准电压变高，则使流入至所述输出元件中的电流的变动幅度变大。

20.根据权利要求15所述的照明装置，其特征在于：所述输出元件在所述基准电压相对低时，继续接通的状态而输出直流电流。