CN103533704A - Led点亮装置及使用该装置的照明设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种LED点亮装置及使用该装置的照明设备，包括：电阻器(R1)，用于输出在开关元件(Q1)的ON(接通)时间段期间流过电感器(L1)的电感器电流(I1)的检测值；阈值生成部(42)，用于生成与调光水平相对应的电感器电流(I1)的阈值(Vs)；以及开关控制部(44)，用于控制开关元件(Q1)接通(ON)和断开(OFF)。开关控制部(44)用于基于对电感器电流(I1)的检测值与阈值(Vs)的比较来确定开关元件(Q1)的OFF时刻。LED点亮装置随着调光水平的降低来增大开关元件(Q1)的开关周期的时间段。

Description

LED点亮装置及使用该装置的照明设备

技术领域

本发明涉及一种LED点亮装置以及使用该装置的照明设备。

背景技术

作为适用于将由LED元件组成的光源点亮的点亮装置(以下称作“LED点亮装置”)，已提出一种点亮装置，其包括斩波器电路以调整光源的亮度(调光)。日本特开2002-231471A号公报公开了一种点亮装置，其能够通过脉宽调制控制方法来调整流过LED光源的电流(以下称作“LED电流”)从而对LED光源调光。在脉宽调制控制方法中，控制在斩波器电路中包括的开关元件的占空比变化以调整LED电流，从而以期望亮度来点亮LED光源。日本特开2009-301876A号公报公开了一种利用第一调光信号和第二调光信号的点亮装置。第一调光信号用于确定调光水平，并且第二调光信号用于确定调光曲线。该点亮装置用于基于第二调光信号来从电路中存储的多个调光曲线中选择期望调光曲线。

日本特开2010-40400A号公报公开了一种点亮装置，其包括斩波器电路以及连接在斩波器电路的输入侧的功率因数校正器。该点亮装置用于在LED元件的光输出变得比预定水平低的情况下终止功率因数校正器的操作。由此，该点亮装置能够减少LED元件的闪烁。

在包括斩波器电路的点亮装置中，在开关元件的ON时间段期间将能量充入电感器中，并且在开关元件的OFF时间段期间将能量释放以流通电流。电流与电感器的电感成反比例变化。因此，在用于基于脉宽调制控制方法来调整LED电流的点亮装置中将开关频率设置为低水平(例如，小于40[kHz])的情况下，已要求点亮装置采用具有大电感的大尺寸电感器从而减小在OFF时间段期间电流不流过电感器的时间段。

此外，在将开关频率设置在30[kHz]到40[kHz]左右的情况下，在LED电流的波形上出现纹波分量而造成LED元件发光的闪烁。这可能会干扰设置在其它设备中的遥控器所发射的红外信号。因此，为了减小纹波分量，要与LED元件并联相连接的平滑电容器需要具有大电容。

为缩小电感器和/或平滑电容器的尺寸，已提出一种LED点亮装置，其以高频率控制开关元件。然而，在将开关元件的开关频率设置为高的情况下，在降低调光水平并且减小LED电流的情况下开关元件的ON时间段可能会显著缩短(例如几乎为0)。作为结果，在高开关频率的LED点亮装置中，在将调光水平设置为低的情况下，由于在用于控制开关操作的控制电路中发生的延迟时间、用于驱动开关元件的点亮装置的性能限制、在栅极驱动器中发生的延迟时间等，因此可能难以稳定地控制开关操作。即，在调光水平相对低的情况下，传统的LED点亮装置可能难以进行稳定的调光控制。

发明内容

考虑到上述问题作出本发明，并且本发明的目的在于提供一种即使在调光水平相对低的情况下也能以期望调光水平来稳定地控制LED光源的LED点亮装置以及使用该LED点亮装置的照明设备。

根据本发明的LED点亮装置包括：开关调节器以及控制器。开关调节器包括所要连接在DC直流电源的两端之间的开关元件、电感器和电容器的串联电路。开关调节器用于对将要与电容器并联相连接的LED光源供给电流。LED光源包括至少一个LED元件。控制器用于通过根据与调光水平相对应的调光信号接通和断开开关元件来调整LED光源的亮度。控制器包括：电流检测部、阈值生成部以及开关控制部。电流检测部用于输出在开关元件的ON时间段期间流过电感器的电感器电流的检测值。阈值生成部用于生成与调光水平相对应的电感器电流的阈值。开关控制部用于基于对电感器电流的检测值和阈值的比较来确定开关元件的OFF时刻。控制器用于随着调光水平的降低来增大开关元件的开关周期的时间段。

在一个实施例中，控制器用于基于对检测值与阈值的比较来确定电感器电流的目标值，以使得在检测值比阈值大的情况下减小目标值，并且在检测值比阈值小的情况下增大目标值。控制器用于在电感器电流的检测值等于或者大于目标值的情况下断开开关元件。

在一个实施例中，控制器用于使得开关元件接通和断开以使得电感器电流以不连续模式流过，并且不连续模式随着调光水平的增大而接近临界模式。

在一个实施例中，控制器用于基于阈值来确定与调光水平相对应的电感电流的目标值。控制器还包括用于输出周期时钟信号的时钟信号生成部。开关控制部用于在电感器电流的检测值增大到目标值的情况下断开开关元件，并且在时钟信号的各个周期的开始接通开关元件。时钟信号生成部用于随着调光水平的降低来延长时钟信号的各个周期的时间段。

在一个实施例中，控制器用于基于阈值来确定与调光水平相对应的电感器电流的目标值。控制器还包括计时器部，用于计数从开关元件的OFF时刻起所经过的时间。开关控制部用于在电感器电流的检测值增大到目标值的情况下断开开关元件，并且在由计时器部所计数的经过的时间达到预定计时器时间的情况下接通开关元件。计时器部用于随着调光水平的降低来增大计时器时间。

本发明的照明设备包括如上说明的LED点亮装置以及用于容纳LED光源的设备本体，其中LED点亮装置将电流供给至所述LED光源。

根据本发明的点亮装置，在将调光水平设置为低的情况下，使开关元件的开关频率变得低。因此，即使在将调光水平设置为低的情况下也能避免开关元件的ON时间段显著缩短。即使在将调光水平设置为低的情况下点亮装置也能改善控制操作的稳定性，并且因此能够稳定地在相对低的水平操作LED电流。换言之，点亮装置即使在低调光水平也能进行稳定的调光操作。

附图说明

图1是示出根据第一实施例的LED点亮装置的结构的电路图；

图2是示出根据第一实施例的LED点亮装置的时钟信号的频率特性的图表；

图3的A至D是用于说明在将调光水平设置为相对高的情况下根据第一实施例的LED点亮装置的操作的波形图；

图4的A至D是用于说明在将调光水平设置为相对低的情况下根据第一实施例的LED点亮装置的操作的波形图；

图5是示出根据第一实施例的其它LED点亮装置的结构的电路图；

图6是示出根据第二实施例的LED点亮装置的结构的电路图；

图7是示出在根据第二实施例的LED点亮装置中的计时器信号的计时器时间特性的图表；

图8的A至D是用于说明在将调光水平设置为相对高的情况下根据第二实施例的LED点亮装置的操作的波形图；

图9的A至D是用于说明在将调光水平设置为相对低的情况下根据第二实施例的LED点亮装置的操作的波形图；

图10是示出根据第三实施例的照明设备的结构的截面图；

图11是示出根据第三实施例的其它照明设备的结构的截面图。

具体实施方式

以下将参考附图说明本发明的实施例。

第一实施例

图1示出根据第一实施例的LED(发光二极管)点亮装置的电路结构。

LED点亮装置包括：整流器1、功率因数校正器2、降压斩波器(开关调节器)3以及控制器4。LED点亮装置用于向LED光源(DC光源；直流光源)10供给电力。LED光源10包括一个或者多个LED元件10a。

通过商用电源PS向整流器1输入AC(交流)电压。整流器1用于对输入电压整流(例如，全波整流)并且输出整流后的电压。

功率因数校正器2包括用于使整流后的电压升压的升压斩波器。将平滑电容器Ca连接在功率因数校正器2的两个输出端子之间。由此跨电容器Ca的端子施加DC电压(升压后的电压)。将电容器Ca用作DC电源。包括升压斩波器的功率因数校正器2是已知的，因此省略对其的详细说明。

降压斩波器3包括开关元件Q1、电感器L1和电容器(平滑电容器)C1的串联电路。开关元件Q1包括FET(场效应晶体管)。电容器Ca的高电压侧端子与开关元件Q1的漏极相连接，电感器L1的一端(第一端)与开关元件Q1的源极相连接，并且电感器L1的另一端(第二端)与电容器C1的高电压侧端子相连接。将开关元件Q1、电感器L1与电容器C1的串联电路连接在电容器Ca的端子之间。二极管D1与电感器L1和电容器C1的串联电路并联相连接。即，二极管的阴极与电感器L1的第一端相连接，并且电容器C1的低电压侧端子与二极管D1的阳极相连接。LED光源10要与电容器C1并联相连接。在实施例中，LED光源10包括各自串联相连接的多个LED元件10a。降压斩波器3用于向与电容器C1并联相连接的LED光源10供给电流(LED电流I2)。

在LED光源10与二极管D1之间(例如在电容器C1的低电压侧端子与二极管D1的阳极之间)插入电阻器R1以检测电流。电阻器R1用作电流检测部。电流检测部输出在开关元件Q1的ON时间段期间流过电感器L1的电流的检测值(电感器电流I1)。

控制器4用于控制开关元件Q1的接通/断开操作。控制器4控制开关元件Q1的开关(即用于使得开关元件Q1接通和断开)并且调整LED光源10的亮度。控制器4包括电流检测部、调光控制部41、阈值生成部42、时钟信号生成部43、开关控制部44以及高侧栅极驱动器45。

调光控制部41包括运算放大器(Op-Amp)OP1。将电阻器R2与电容器C2的并联电路连接在Op-Amp OP1的反相输入端子和输出端子之间。通过电阻器R3将跨电阻器R1的电压输入到Op-Amp OP1的反相输入端子中。Op-AmpOP1的非反相输入端子与阈值生成部42的可变电压源42b相连接。Op-AmpOP1用于进行积分运算。Op-Amp OP1的输出端子与开关控制部44的输入管脚(COMP端子)P2在中间插入电阻器R4的情况下相连接。

开关控制部44包括例如控制IC，控制IC包括具有临界模式控制功能的斩波器电路。开关控制部44用于基于对电感器电流I1的检测值与由阈值生成部42所生成的阈值Vs的比较，确定开关元件Q1的OFF时刻(即用于确定断开开关元件Q1的时刻)。

开关控制部44包括输入管脚(P1、P2和P3)以及输出管脚P4。

在传统结构中，将斩波器电路的电感器电流的检测值输入到输入管脚(ZCD端子)P1中。开关控制部44用于检测(输入到输入管脚P1的)电感器电流的检测值减小到几乎为0的状态，即，开关控制部44具有检测电感器电流的检测值的过零时刻的功能。在传统结构中，在检测到电感器电流的检测值的过零的情况下，开关控制部44把要从输出管脚(OUT端子)P4输出的控制信号S1切换到H电平，并且接通开关元件Q1。

在本实施例中，通过电阻器R6将由时钟信号生成部43生成的时钟信号CL输入到输入管脚P1中。在检测到时钟信号CL过零的情况下，开关控制部44把要从输出管脚P4输出的控制信号S1切换到H电平，并且接通开关元件Q1(例如，见图3的B、C)。

在开关控制部44中，将Op-Amp OP1的输出输入到输入管脚(COMP端子)P2中，并且将通过电阻器R1测量出的电感器电流I1的检测值输入到输入管脚(CS端子)P3中。将电阻器R5和电容器C3的串联电路连接在电阻器R1的两端之间，并且将电阻器R5和电容器C3的连接点与输入管脚P3相连接。电阻器R5和电容器C3的串联电路用作阻止电感器电流I1的检测值(即跨电阻器R1生成的电压)的高频分量的低通滤波器。开关控制部44包括用于进行流出/流入(source/sink)操作的内置恒定电流源。开关控制部44用于根据输入管脚P2的电压来生成电感器电流I1的目标值Is。在电感器电流I1的检测值(输入管脚P3的电压)大于目标值Is的情况下，开关控制部44将要从输出管脚P4输出的控制信号S1切换至L电平，并且断开开关元件Q1。

开关元件Q1与功率因数校正器2的高电压侧输出端子相连接。高侧栅极驱动器45用于改变由开关控制部44输出的控制信号S1的电平，并且接着通过电阻器R7将改变后的信号施加到开关元件Q1的栅极上，由此控制开关元件Q1的ON/OFF操作。

以下说明用于调整亮度水平的LED点亮装置的操作。

从调光指示信号输出部X1将调光指示信号输入到阈值生成部42中。调光指示信号与LED光源10的调光水平相对应。LED点亮装置用于随着调光水平的增大而增大LED光源10的亮度。

阈值生成部42中的信号转换部42a用于将调光指示信号转换为DC电压信号(以下称作“调光信号”)。根据从信号转换部42a发送来的调光信号来调整可变电压源42b的输出电压。可变电压源42b用于随着与调光信号相对应的调光水平的增大来生成更高的DC电压作为阈值Vs。将可变电压源42b的输出电压作为“阈值Vs”输入到Op-Amp OP1的非反相输入端子。

在布置在LED点亮装置外部的情况下，调光指示信号输出部X1可以包括用于输出与调光水平相对应的占空比信号或者数字信号的调光器和控制器等。可以通过线缆或者无线方式(例如，通过无线电波或者红外波)来发送调光指示信号。在布置在LED点亮装置内部的情况下，调光指示信号输出部X1可以包括微计算机等。

调光指示信号输出部X1可以根据预定程序来调整调光指示信号。例如，可以预先确定LED光源10的调光水平的时间表(即，可以在一天中预定的时间改变LED光源10的调光水平)。该配置能够促进节能效果。

Op-Amp OP1将通过电阻器R1测量出的电感器电流I1的检测值与通过阈值生成部42输入的阈值Vs相比较。在电感器电流I1的检测值大于阈值Vs的情况下，Op-Amp OP1的输出端子进行流入操作(即，电流从输入管脚P2流到Op-Amp OP1的输出端子)。在Op-Amp OP1的输出端子进行流入操作的情况下，开关控制部44的输入管脚P2的电压逐渐降低。

开关控制部44生成与输入管脚P2的电压相对应的电感器电流I1的目标值Is。开关控制部44随着输入管脚P2的电压的降低来减小电感器电流I1的目标值Is。在输入到输入管脚P3中的电感器电流I1的检测值变得等于或者大于目标值Is的情况下，开关控制部44将控制信号S1切换到L电平并且断开开关元件Q1。

因此，在电感器电流I1的检测值比阈值Vs大的情况下，开关控制部44响应于输入管脚P2的电压的减小而减小电感器电流I1的目标值Is，由此使开关元件Q1的OFF时刻提前。因此开关元件Q1的ON时间段缩短并且流过LED光源10的LED电流I2减小。

开关控制部44调整目标值Is以使得减小LED电流I2，由此减小电感器电流I1的检测值。在电感器电流I1的检测值变得与阈值Vs相等的情况下，Op-Amp OP1的输出端子停止流入操作。

另一方面，Op-Amp OP1将通过电阻器R1测量出的电感器电流I1的检测值与从阈值生成部42输入的阈值Vs相比较，并且在电感器电流I1的检测值比阈值Vs小的情况下，Op-Amp OP1的输出端子进行流出操作(即，电流从Op-Amp OP1的输出端子流到输入管脚P2)。在Op-Amp OP1的输出端子进行流出操作的情况下，开关控制部44的输入管脚P2的电压逐渐增大。

开关控制部44生成与输入管脚P2的电压相对应的电感器电流I1的目标值Is。开关控制部44随着输入管脚P2的电压的增大而增大电感器电流I1的目标值Is。

因此，在电感器电流I1的检测值比阈值Vs小的情况下，开关控制部44响应于输入管脚P2的电压的增大而增大电感器电流I1的目标值Is，由此使开关元件Q1的OFF时刻延迟。因此，开关元件Q1的ON时间段被延长并且流过LED光源10的LED电流I2增大。

因此，实施例的控制器4用于通过使用阈值Vs来确定与调光水平相对应的目标值Is，并且在电感器电流I1的检测值变得等于或者大于目标值Is的时刻断开开关元件Q1。控制器4用于确定目标值Is随着调光水平降低而减小。

即，实施例的控制器4包括用于将电感器电流I1的检测值与阈值Vs相比较的调光控制部41。控制器4中的开关控制部44用于基于调光控制部41的比较结果来确定目标值Is。开关控制部44用于在电感器电流I1的检测值超过阈值Vs的情况下减小目标值Is，并且在电感器电流I1的检测值降到阈值Vs以下的情况下增大目标值Is。开关控制部44用于在电感器电流I1的检测值变得等于或者大于目标值Is的时刻断开开关元件Q1。

根据实施例，调光水平越高，就将开关元件Q1的OFF时刻延迟越多以增大LED电流I2，而调光水平越低，就将开关元件Q1的OFF时刻提前越多以减小LED电流I2。因此，通过这一结构，能够根据调光水平来改变LED光源10的亮度。

还将由信号转换部42a所生成的调光信号输入到时钟信号生成部43中。时钟信号生成部43用于输出基于从信号转换部42a发送来的调光信号而在H电平和L电平之间交替的周期时钟信号CL。时钟信号生成部43根据从信号转换部42a输入的调光信号的电压值来改变时钟信号CL的频率。即，时钟信号生成部43根据与调光水平相对应的调光信号来改变时钟信号的频率。如图2中所示，时钟信号生成部43在将调光水平设置为高(即，调光信号的电压值为高)以增大LED电流I2的情况下增大时钟信号CL的频率，并且在将调光水平设置为低(即，调光信号的电压值为低)以减小LED电流I2的情况下降低时钟信号CL的频率。

将由时钟信号生成部43生成的时钟信号CL输入到开关控制部44的输入管脚P1中。在时钟信号CL的过零时刻(即，在时钟信号CL各个周期的开始)，开关控制部44将要从输出管脚P4输出的控制信号S1切换到H电平，并且接通开关元件Q1。

因此，控制器4用于随着调光水平的降低而增大开关元件Q1的开关周期的时间段(即，减小开关元件Q1的频率)。

总之，控制器4用于通过使用阈值Vs来确定与调光水平相对应的目标值Is。控制器4基于阈值Vs来确定目标值Is以随着调光水平的降低来减小目标值Is。控制器4包括用于输出周期时钟信号CL的时钟信号生成部43。开关控制部44用于在电感器电流I1的检测值变得等于或者大于目标值Is的情况下断开开关元件Q1，并且在时钟信号CL的各个周期的开始接通开关元件Q1。时钟信号生成部43基于调光水平来确定时钟信号CL的各个周期的时间段以随着调光水平的降低来增大时间段。

图3示出在将调光水平设置为相对高的情况下实施例的某些组件的信号/电流波形。图3的A是电感器电流I1的波形图、B是控制信号S1的波形图、C是时钟信号CL的波形图、并且D是LED电流I2的波形图。对于时钟信号CL的各个周期的时间段(开关元件Q1的开关周期的时间段)，在将调光水平设置为相对高的情况下，时钟信号CL具有更短的周期T1。在电感器电流I1达到相对高的目标值Is1的情况下，将开关元件Q1从ON状态切换到OFF状态。作为结果，相对延长开关元件Q1的ON时间段T11并且相对缩短OFF时间段T12。

图4示出在将调光水平设置为相对低的情况下实施例的某些组件的信号/电流波形。图4的A是电感器电流I1的波形图、B是控制信号S1的波形图、C是时钟信号CL的波形图、并且D是LED电流I2的波形图。对于时钟信号CL的各个周期的时间段(开关元件Q1的开关周期的时间段)，在将调光水平设置为相对低的情况下，时钟信号CL具有更长的周期T2(>T1)。在电感器电流I1达到较低的目标值Is2(<Is1)的情况下，将开关元件Q1从ON状态切换到OFF状态。作为结果，将开关元件Q1的ON时间段相对缩短至T21(<T11)并且将OFF时间段相对延长至T22(>T12)。

因此，实施例的控制器4用于如下控制开关元件Q1：随着调光水平的降低，延长开关元件Q1的开关周期的时间段；缩短开关元件Q1的ON时间段；并且延长开关元件Q1的OFF时间段。

如图3中所示，在将调光水平设置为高水平的情况下，降压斩波器3在接近其临界模式的不连续模式中操作电感器电流I1。因此，与降压斩波器3在其连续模式中操作电感器电流I1的情况相比较能够使得电感器L1的电感小。

注意，在开关元件Q1的OFF时间段期间流出电感器L1的电流与电感器L1的电感成反比例变化并且与施加至LED光源10的电压成比例变化。因此，在电感器L1的电感小并且将调光水平设置为高(即，施加到LED光源10的电压大)的情况下，流出电感器L1的电流迅速减小并且造成在OFF时间段期间没有电感器电流流过的状态。相反地，根据实施例的控制器4，在将调光水平设置为相对高的情况下，开关元件Q1的开关周期的时间段被缩短并且因此开关元件Q1的OFF时间段减小(即，缩短了在OFF时间段期间没有电感器电流I1流过的状态)。即，随着调光水平增大，降压斩波器3能够在接近临界模式中操作电感器电流I1。因此，在不增大电感器L1的电感的情况下(即，在不增大电感器L1的物理尺寸的情况下)以高调光水平点亮LED光源。

如图4中所示，在将调光水平设置为低的情况下，降压斩波器3在不连续模式中操作电感器电流I1。在不连续模式中，为了在开关元件Q1的OFF时间段期间供给LED电流I2，通常要求平滑电容器C1具有相对大的电容。相反地，在实施例中，由于在将调光水平设置为低的情况下使得LED电流I2为低，因此在LED光源10中消耗更少的能量。这使得平滑电容器C1的电容相对小，由此使得平滑电容器C1小型化。

注意，在不连续模式中，电感器电流I1在开关元件Q1的OFF时间段期间临时降低到0(即，电感器电流I1间歇地流过)。在临界模式中，在电感器电流I1下降至几乎为0的时刻接通开关元件Q1。在连续模式中，电感器电流I1不管开关元件Q1的ON/OFF状态而连续地流通。

在将调光水平设置为低的情况下，使得开关元件Q1的开关频率为低(即，延长开关元件Q1的开关周期的时间段)。因此，根据实施例，即使在将调光水平设置为低的情况下也避免了开关元件Q1的ON时间段显著缩短(即，ON时间段不变成几乎为0)(见图4中ON时间段T21)。即使在将调光水平设置为低的情况下实施例也能够改进控制操作的稳定性，并且因此能够在更低的水平稳定地操作LED电流I2。换言之，即使在将调光水平设置为低的情况下实施例也能够进行稳定的调光操作，由此扩大调光的范围。

注意，如图4的D中示出的，实施例的控制器4用于确定开关元件Q1的开关周期的时间段以使得即使在将开关元件Q1的ON时间段设置为最小的情况下LED电流I2(从降压斩波器3向LED光源10供给的电流)也超过预定值。换言之，考虑到电感器L1的电感和/或电容器C1的电容，将时钟信号CL的最小频率(以及阈值Vs的最小值)确定成即使在将开关元件Q1的ON时间段设置为最小的情况下也有超过预定值的LED电流I2流过。

在图1中示出的结构中，开关元件Q1与功率因数校正器2的高电压侧相连接，但是不限于此。即，开关元件Q1可以与功率因数校正器2的低电压侧相连接，如图5中所示。在此结构中，高侧栅极驱动器45不是必须的。开关控制部44的输出管脚P4可以通过电阻器R7与开关元件Q1的栅极相连接。

在实施例中，开关控制部44采用包括在临界模式中操作的斩波器电路的控制IC，但是不限于此。可以采用以相似方式操作的其它种类的控制IC。此外，可以将调光控制部41、时钟信号生成部43以及开关控制部44一体化以提供单一的IC。

第二实施例

图6示出根据第二实施例的LED点亮装置的电路结构。

实施例包括替代时钟信号生成部43、用于控制开关元件Q1的ON时刻(即，用于确定接通开关元件Q1的时刻)的计时器部46。对相同的元件分配与第一实施例中相同的附图标记，并且省略详细的说明。

计时器部46包括计时器电路46a和二极管46b。计时器电路46a用于将基于由信号转换部42a发送来的调光信号所确定的计时器信号TM通过二极管46b输出到开关控制部44的输入管脚P1。在从开关控制部44的输出管脚P4发送的控制信号S1处于H电平的情况下，计时器电路46a输出H电平的计时器信号TM。计时器电路46a用于对从控制信号S1从H电平切换到L电平起所经过的时间计数。在经过的时间达到计时器时间Ta的情况下，计时器部46将计时器信号TM从H电平切换到L电平。即，计时器部46用于对从开关元件Q1断开的时刻起经过的时间计数，并且在经过的时间达到(预定的)计时器时间Ta的情况下通知开关控制部44。

计时器电路46a根据从信号转换部42a发送来的调光信号的电压来改变计时器时间Ta。即，计时器部46根据调光信号来改变计时器时间Ta。如图7中所示，计时器电路46a用于在LED电流I2大并且将调光水平设置为高水平(即，调光信号的电压值高)的情况下缩短计时器时间Ta，而在LED电流I2小并且将调光水平设置为低水平(即，调光信号的电压值低)的情况下延长计时器时间Ta。

在计时器信号TM的过零时刻(即，将计时器信号TM从H电平切换到L电平)，开关控制部44把要从输出管脚P4输出的控制信号S1切换到H电平，并且接通开关元件Q1。即，开关控制部44用于与计时器信号TM的过零时刻同步地将控制信号S1切换到H电平并且接通开关元件Q1。

因此，控制器4用于随着调光水平的降低来延长开关元件Q1的开关周期的时间段(即，降低开关元件Q1的开关频率)。

总之，控制器4用于通过使用阈值Vs来确定与调光水平相对应的目标值Is。控制器4用于基于阈值Vs来确定目标值Is以使得目标值Is随着调光水平的降低而更低。控制器4包括用于对从开关元件Q1的OFF时刻起经过的时间计数的计时器部46。开关控制部44用于在电感器电流I1的检测值变得等于或者大于目标值Is的情况下断开开关元件Q1，并且在计时器部46所计数的经过的时间达到计时器时间Ta的情况下接通开关元件Q1。计时器部46基于调光水平来确定计时器时间Ta以随着调光水平的降低而延长计时器时间Ta。

图8示出在将调光水平设置为相对高的情况下实施例的某些组件的信号/电流波形。图8的A是流过开关元件Q1的开关电流I3的波形图、B是控制信号S1的波形图、C是计时器信号TM的波形图并且D是LED电流I2的波形图。对于计时器信号TM的各个周期的时间段(开关元件Q1的开关周期的时间段)，在将调光水平设置为相对高的情况下，计时器信号TM具有相对短的时间段T3。在开关电流I3达到相对高的目标值Is3的情况下将开关元件Q1从ON状态切换到OFF状态。作为结果，开关元件Q1的ON时间段T31变得相对长并且OFF时间段T32变得相对短。注意，开关电流I3与电感器电流I1在ON时间段T31期间成比例。

图9示出在将调光水平设置为相对低的情况下实施例的某些组件的信号/电流波形。图9的A是开关电流I3的波形图、B是控制信号S1的波形图、C是计时器信号TM的波形图并且D是LED电流I2的波形图。对于计时器信号TM的各个周期的时间段(开关元件Q1的开关周期的时间段)，在将调光水平设置为相对低的情况下，计时器信号TM具有更长的时间段T4(>T3)。在开关电流I3达到更小的目标值Is4(<Is3)的情况下将开关元件Q1从ON状态切换到OFF状态。作为结果，开关元件Q1的ON时间段缩短至T41(<T31)并且OFF时间段延长至T42(>T32)。注意，开关电流I3与电感器电流I1在ON时间段T41期间成比例。

实施例的控制器4用于如下控制开关元件Q1：随着调光水平的降低，延长开关元件Q1的开关周期的时间段；缩短开关元件Q1的ON时间段；并且延长开关元件Q1的OFF时间段。

在将调光水平设置为高的情况下，降压斩波器3在接近临界模式的不连续模式中操作电感器电流I1。因此，与降压斩波器3在连续模式中操作电感器电流I1的情况相比，能够使电感器L1的电感小。

此外，在将调光水平设置为相对高的情况下，开关元件Q1的开关周期的时间段被缩短并且因此开关元件Q1的OFF时间段减小(即，缩短了在OFF时间段期间没有电感器电流I1流过的状态)。因此，在不增大电感器L1的电感的情况下(即，在不增大电感器L1的物理尺寸的情况下)以高调光水平点亮LED光源。

在将调光水平设置为低的情况下，降压斩波器3在不连续模式中操作电感器电流I1。在实施例中，在将调光水平设置为低的情况下，由于使得LED电流I2低，因此LED光源10中消耗的能量更少。这使得平滑电容器C1的电容相对小，由此使得平滑电容器C1小型化。

在将调光水平设置为低的情况下，使得开关元件Q1的开关频率为低(即，延长开关元件Q1的开关周期的时间段)。因此，根据实施例，即使在将调光水平设置为低的情况下(见图9中ON时间段T41)也避免了开关元件Q1的ON时间段显著缩短(即，ON时间段不变成几乎为0)。即使在将调光水平设置为低的情况下实施例也能够改进控制操作的稳定性，并且因此能够稳定地在较低的水平操作LED电流I2。换言之，实施例即使在调光水平为低的情况下也能够进行稳定的调光操作，由此扩大调光的范围。

注意，如图9的D中所示出的，实施例的控制器4用于确定开关元件Q1的开关周期的时间段以使得即使在将开关元件Q1的ON时间段设置为最小的情况下LED电流I2(从降压斩波器3向LED光源10供给的电流)也超过预定值。换言之，考虑到电感器L1的电感和/或电容器C1的电容，将计时器信号TM的计时器时间Ta的最大值(以及阈值Vs的最小值)确定成即使在将开关元件Q1的ON时间段设置为最小的情况下LED电流I2也超过预定值。

在图6中示出的结构中，开关元件Q1与功率因数校正器2的高电压侧相连接，但是不限于此。开关元件Q1可以与功率因数校正器2的低电压侧相连接。在此结构中，高侧栅极驱动器45不是必需的。开关控制部44的输出管脚P4可以通过电阻器R7与开关元件Q1的栅极相连接。

注意，可以将调光控制部41、开关控制部44以及计时器部46一体化以提供单一的IC。

实施例的其它结构与第一实施例的相同，并且省略对其的详细说明。

第三实施例

图10示出电源分离型的照明设备B1的示意结构，该设备使用在第一实施例和第二实施例中说明的LED点亮装置(以下称作“LED点亮装置A”)。

在此照明设备B1中，LED点亮装置A容纳在与LED光源10的设备本体10b分离地设置的箱11中。因此，能够减小LED光源10的厚度，并且作为分离型电源、LED点亮装置A的大小也能减小。该结构扩展了配置照明设备的自由度。

将用于LED光源10的设备本体10b形成为一个表面侧(下侧)打开的圆柱形。以光扩散板10c覆盖打开的表面。在设备本体10b的另一表面侧(上侧)的底部配置有安装基板10d。在安装基板10d上安装有多个LED元件10a。

将设备本体10b埋入顶板100中。LED光源10通过导线91和连接器92与配置在顶板后面的LED点亮装置A相连接。

图11示出电源一体化型的照明设备B2的示意结构。LED点亮装置A和LED光源10配置在照明设备B2的设备本体12的内部。

将设备本体12形成为一个表面侧(下侧)打开的圆柱形。以光扩散板12a覆盖打开的表面。通过分隔板12b来分隔设备本体12的内部空间以提供一个表面侧(下侧)以及另一表面侧(上侧)。将LED光源10配置在分隔板12b的下侧从而与光扩散板12a相对。LED光源10包括安装有多个LED元件10a的安装基板10d。LED点亮装置A容纳在分隔板12b的上侧，其中在安装基板13上安装有组成LED点亮装置A的多个组件。

分隔板12b具有形成为将该分隔板贯穿的开口12c。LED光源10通过穿过开口12c的导线93与LED点亮装置A相连接。

设备本体12埋入顶板100中。

本发明的LED点亮装置可以而不限于应用于照明设备、液晶显示的背光以及复印机、扫描器和投影仪等的光源。

Claims (6)

1.一种LED点亮装置，包括：

开关调节器，包括要连接在直流电源的两端之间的开关元件、电感器和电容器的串联电路，并且所述开关调节器用于对将要与所述电容器并联相连接的包括至少一个LED元件的LED光源供给电流；以及

控制器，用于通过根据与调光水平相对应的调光信号接通和断开所述开关元件，来调整所述LED光源的亮度，

所述控制器包括：

电流检测部，用于输出在所述开关元件的接通时间段期间流过所述电感器的电感器电流的检测值；

阈值生成部，用于生成与所述调光水平相对应的所述电感器电流的阈值；以及

开关控制部，用于基于对所述电感器电流的所述检测值和所述阈值的比较来确定所述开关元件的断开时刻，

其中，所述控制器随着所述调光水平的降低来增大所述开关元件的开关周期的时间段。

2.根据权利要求1所述的LED点亮装置，其中，

所述控制器用于基于对所述检测值与所述阈值的比较来确定所述电感器电流的目标值，以使得在所述检测值比所述阈值大的情况下减小所述目标值，并且在所述检测值比所述阈值小的情况下增大所述目标值，以及

所述控制器用于在所述电感器电流的所述检测值等于或者大于所述目标值的情况下断开所述开关元件。

3.根据权利要求1或2所述的LED点亮装置，其中，所述控制器使得所述开关元件接通和断开以使得所述电感器电流以不连续模式流过，所述不连续模式随着所述调光水平的增大而接近临界模式。

4.根据权利要求1所述的LED点亮装置，其中，

所述控制器用于基于所述阈值来确定与所述调光水平相对应的所述电感器电流的目标值，

其中，所述控制器还包括用于输出周期时钟信号的时钟信号生成部，

其中，所述开关控制部用于在所述电感器电流的所述检测值等于或者大于所述目标值的情况下断开所述开关元件，并且在所述时钟信号的各个周期的开始接通所述开关元件，以及

其中，所述时钟信号生成部用于随着所述调光水平的降低来延长所述时钟信号的各个周期的时间段。

5.根据权利要求1所述的LED点亮装置，其中，

所述控制器用于基于所述阈值来确定与所述调光水平相对应的所述电感器电流的目标值，

其中，所述控制器还包括用于对从所述开关元件的断开时刻起所经过的时间计数的计时器部，

其中，所述开关控制部用于在所述电感器电流的所述检测值等于或者大于所述目标值的情况下断开所述开关元件，并且在由所述计时器部所计数的所经过的时间达到预定计时器时间的情况下接通所述开关元件，以及

其中，所述计时器部用于随着所述调光水平的降低来增大所述计时器时间。

6.一种照明设备，包括：

权利要求1中所述的LED点亮装置；以及

用于容纳所述LED光源的设备本体，其中从所述LED点亮装置向所述LED光源供给电流。

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