CN103687185A - 固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具。在传统示例中，即使在开关元件的OFF时间段内突发调光的占空比改变，也使流向LED的电流维持恒定。另一方面，在本实施例中，与调光信号的占空比(调光水平)改变的时刻无关地，使开关元件的ON时间段的累计值与该占空比的最小变化宽度连动地增减。因此，根据本实施例的照明系统(LED驱动装置)可以在防止开关频率增加的同时，使固体发光元件(光源)的光输出相对于突发调光的占空比的变化平滑地改变。

Description

固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具
技术领域
本发明通常涉及固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具，并且更具体地，涉及用于驱动诸如发光二极管或有机电致发光(EL)元件等的固体发光元件以进行发光的固体发光元件驱动装置、以及使用该驱动装置的照明系统和照明器具。
背景技术
近年来，作为白炽灯和荧光灯的替代，采用诸如发光二极管或有机电致发光(EL)元件等的固体发光元件作为光源的照明系统和照明器具已经迅速变得广泛使用。例如，日本特表(PCT申请的翻译)2006-511078公开了如下LED驱动装置，其中该LED驱动装置采用发光二极管(LED)作为光源，并且通过响应于调光器所提供的调光信号使开关电源电路(降压斩波电路)的输出增减来对从该LED输出的光量进行调整(调光)。
这里，作为LED的调光方法，存在使连续流向LED的电流的大小改变的调光方法(以下称为DC(直流)调光方法)、以及通过周期性地接通和断开流向LED的电流来改变通电时间段的比率(占空比)的调光方法(以下称为突发调光方法)等。在上述文献所述的传统LED驱动装置中采用后者的突发调光方法。
然而，采用突发调光方法的传统LED驱动装置存在与诸如摄像机等的视频设备发生干涉由此产生闪烁的问题。这是由于突发调光的周期和视频设备的快门速度(曝光时间)之间的差异所引起的，因此在该视频设备所生成的图像上出现闪烁(明度的变化)或条纹状浓淡。另外，根据针对与LED有关的电气用品安全法(日本法律)的技术标准的修正案的执行，光输出的重复频率需要大于或等于500Hz(确立电气设备的技术标准的部条例的第一款标准：2012年1月13日的部条例的修正案)。
顺便提及，在一般的降压斩波电路中，在开关元件的ON(接通)时间段内流经电感器的电流达到阈值时，在该时刻开关元件断开，然后在再生电流达到下限值(例如，零)时，在该时刻开关元件再次接通。因此，在将突发信号的频率适用于上述技术标准的情况下，通过降压斩波电路和驱动装置的组合产生了以下问题：即使在降压斩波电路中的开关元件的OFF(断开)时间段内突发信号的占空比改变，感应电流也没有改变(参见图5A)，结果，如图5B所示，这意味着LED的光输出的变化相对于突发信号的占空比的变化呈阶段状。
这里，图5B中的针对各阶段的光输出与开关元件的开关周期内的一个周期的光输出相对应。因此，在开关元件的开关周期缩短的情况下(在开关频率增加的情况下)，针对各阶段的光输出减少，由此使得整体光输出能够更加线性地改变。然而，增加开关频率会导致开关损失的增加，并且此外在考虑对开关元件进行驱动的驱动电路的性能的情况下，无法期望大幅的高频率化。
发明内容
本发明的目的是提供一种固体发光元件驱动装置、以及使用该固体发光元件驱动装置的照明系统和照明器具，其中该固体发光元件驱动装置可以在防止开关频率增加的同时使固体发光元件的光输出相对于突发调光的占空比的变化而平滑地改变。
本发明的一个方面的一种固体发光元件驱动装置，包括：开关电源电路，其中，在所述开关电源电路的输出端子之间连接有固体发光元件，所述开关电源电路包括开关元件；以及控制电路，用于控制所述开关电源电路的所述开关元件的开关操作，其中，所述开关电源电路还包括电感器和再生元件，所述开关元件和所述电感器构成串联电路，所述再生元件用于在所述开关元件断开的情况下，使再生电流从所述电感器流动，所述控制电路包括微计算机，所述控制电路响应于从所述微计算机输出的驱动信号的接通时间段来接通所述开关元件，所述控制电路响应于所述驱动信号的断开时间段来断开所述开关元件，所述控制电路周期性地中断所述开关电源电路的输出，以将流向所述固体发光元件的电流的平均值调整为与从外部所指示的调光水平相对应的值，以及所述控制电路在通电时间段内进行所述开关元件的所述开关操作，所述控制电路在所述通电时间段之后的停止时间段内停止所述开关元件的所述开关操作，所述控制电路在响应于所述调光水平使所述通电时间段和所述停止时间段增减的情况下，交替重复所述通电时间段和所述停止时间段，以及所述控制电路响应于所述调光水平来调整所述通电时间段内的所述驱动信号的接通时间段的累计值，并且将所述通电时间段的最小变化宽度设置为比所述接通时间段短。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述控制电路监视所述接通时间段的累计值，其中在所述累计值达到目标值的情况下，所述控制电路停止所述开关元件的所述开关操作。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述控制电路根据所述接通时间段中的至少一个来估计所述累计值。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述控制电路根据所述通电时间段内的接通时间段中的初始接通时间段来估计所述累计值。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述控制电路还包括：突发信号生成单元，用于生成所述通电时间段和所述停止时间段之间的比率可变的突发信号，其中所述突发信号包括与所述通电时间段和所述停止时间段同步的恒定周期的脉冲信号；脉冲宽度调制信号生成单元即PWM信号生成单元，用于生成周期和接通时间段的宽度可变的PWM信号，其中所述PWM信号具有比所述突发信号高的频率；驱动信号生成单元，用于计算所述突发信号和所述PWM信号的逻辑与，以生成用于驱动所述开关元件的驱动信号；以及调整单元，用于基于所述调光水平来调整所述突发信号生成单元所生成的所述突发信号的比率。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述调整单元根据所述通电时间段内的所述驱动信号的接通时间段和断开时间段的累计值来计算所述突发信号的比率。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述调整单元根据所述接通时间段中的至少一个接通时间段以及该至少一个接通时间段之后的断开时间段来估计所述累计值。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述调整单元根据所述通电时间段内的初始接通时间段和所述初始接通时间段之后的初始断开时间段来估计所述累计值。
在所述固体发光元件驱动装置中，优选地，所述微计算机内置有计时器，所述计时器用于对所述通电时间段和所述停止时间段进行计时。
本发明的一个方面的一种照明系统，包括：上述的任一固体发光元件驱动装置；以及固体发光元件，其由所述固体发光元件驱动装置进行驱动。
本发明的另一方面的一种照明器具，包括：上述的任一固体发光元件驱动装置；固体发光元件，其由所述固体发光元件驱动装置进行驱动；以及器具本体，用于保持所述固体发光元件驱动装置和所述固体发光元件。
本发明的另一方面的固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具与突发调光的调光信号的占空比(调光水平)改变的时刻无关地，使开关元件的ON时间段的累计值与该占空比的最小变化宽度连动地增减。因此，该固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具具有在防止开关频率增加的同时使固体发光元件的光输出相对于突发调光的占空比的变化平滑地改变的效果。
附图说明
现在将进一步详细说明本发明的优选实施例。通过以下的详细说明以及附图将更好地理解本发明的其它特征和优点，其中：
图1(A)～(C)是用于说明根据本发明的第一实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的操作的波形图；
图2是示出根据本发明的第一实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的电路结构图；
图3是示出根据本发明的第二实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的电路结构图；
图4A～4C是用于说明根据本发明的第二实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的操作的波形图；以及
图5A和5B是用于说明传统示例的操作的波形图。
具体实施方式
以下将说明本发明的技术思想适用于使用LED(发光二极管)作为固体发光元件的固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具的实施例。这里，固体发光元件不限于LED，并且还可以采用诸如有机电致发光(EL)元件等的除LED以外的固体发光元件。
第一实施例
如图2所示，根据本实施例的照明系统包括：光源6，其由多个LED60串联连接的串联电路构成；以及固体发光元件驱动装置(以下称为LED驱动装置)。该LED驱动装置将从DC电源E供给的DC电压/电流转换成针对光源6的DC电压/电流，并且驱动(点亮)光源6。
根据本实施例的LED驱动装置包括开关电源电路1和控制电路2。然后，光源6连接在开关电源电路1的输出端子3之间。
DC电源E向开关电源电路1的输入端子之间施加DC电压。开关电源电路1是众所周知的降压斩波电路，其中该降压斩波电路包括开关元件Q1、二极管D1(再生元件)、电感器L1和驱动电路10等。开关元件Q1包括场效应晶体管，其中场效应晶体管的漏极连接至二极管D1的阳极，并且场效应晶体管的源极经由感测电阻器R1连接至DC电源E的负极。电感器L的一端连接至二极管D1的阳极与开关元件Q1的漏极的连接点。电感器L1的另一端和二极管D1的阴极分别连接至输出端子3、3。电感器L1设置有一端连接至接地电路的二次绕组L2。二次绕组L2的另一端连接至如以下所述的控制电路2的零电流检测单元20。
驱动电路10在从控制电路2提供的驱动信号处于高电平的情况下，向开关元件Q1的栅极施加偏置电压以接通开关元件Q1，并且在该驱动信号处于低电平的情况下，不施加偏置电压以断开开关元件Q1。
控制电路2包括配备有用于生成PWM(脉冲宽度调制)信号的计时器(PWM计时器23)的微计算机，并且将PWM计时器23的输出信号(PWM信号)作为驱动信号提供至驱动电路10。在这种情况下，PWM计时器23包括RS触发器。也就是说，开关元件Q1响应于从控制电路2的微计算机输出的信号(驱动信号)的ON时间段(高电平时间段)而接通，并且响应于该信号的OFF时间段(低电平时间段)而断开。
控制电路2包括零电流检测单元20，其中该零电流检测单元20检测由于在二次绕组L2处感应得到的电压所引起的感应电流的过零，并且在检测到过零时输出高电平的检测信号。此外，控制电路2包括启动单元21、第一OR(或)门22、比较器25、第二OR门26、ON时间段测量单元27、强制停止单元28和调整单元29等。
在DC电源E开始施加DC电压时，启动单元21将高电平的启动信号输出至第一OR门22。第一OR门22计算启动单元21的启动信号与零电流检测单元20的检测信号的逻辑OR，然后将设置信号输出至PWM计时器23的设置端子。
比较器25将感测电阻器R1的两端间的电压(检测电压)与基准电压Vref进行比较，然后在开关元件Q1的ON时间段内流动的电流(感应电流)达到预定峰值并且检测电压变得大于或等于基准电压Vref的情况下，使输出信号上升为高电平。ON时间段测量单元27测量从PWM计时器23输出的驱动信号的每周期的高电平时间段(接通时间段)，并且将该测量值输出至调整单元29。
调整单元29对通电时间段(该通电时间段是从PWM计时器23正输出驱动信号的时间段，即如图1(A)～(C)所示，该通电时间段是正进行开关元件Q1的开关操作的时间段Ta)内的测量值进行累计。然后，在累计值达到与从调光器(未示出)指示的调光水平相对应的目标值的情况下，调整单元29将高电平的触发信号输出至强制停止单元28。强制停止单元28将在从调整单元29输出的触发信号处于高电平期间以恒定周期上升至高电平的单触发脉冲信号输出至第二OR门26。第二OR门26计算比较器25的输出和强制停止单元28的输出(单触发脉冲信号)的逻辑OR，并且在这些输出中的至少一个上升为高电平的情况下重置PWM计时器23。也就是说，在强制停止单元28输出单触发脉冲信号期间，周期性地重置PWM计时器23。因此，在该时间内，没有从PWM计时器23输出驱动信号并且使开关元件Q1维持OFF状态。这里，将没有从PWM计时器23输出驱动信号的时间(即，如图1(A)～(C)所示，使开关元件Q1维持OFF状态的时间段Tb)称为“停止时间段”。
调光器例如将与操作钮的位置(转动位置)一一相对应的调光水平转换成恒定周期的脉冲信号的占空比(ON时间段的宽度)，然后将作为该脉冲信号(PWM信号)的调光信号输出至控制电路2。这里，将调光信号的占空比的最小变化宽度设置为短于额定点亮时的开关元件Q1的ON时间段(驱动信号的高电平时间段)。
将说明根据本实施例的操作。首先，说明将调光信号所指示的调光水平设置为100%、即通过连续供给开关电源电路1的输出来进行光源6的额定点亮的情况。在将零电流检测单元20的检测信号或启动单元21的启动信号输入至第一OR门22并且将设置信号输出至PWM计时器23的设置端子的情况下，从PWM计时器23输出驱动信号并且开关元件Q1接通。在开关元件Q1接通的情况下，电流(感应电流)顺次流经DC电源E→光源6→电感器L1→开关元件Q1→感测电阻器R1→DC电源E。该感应电流如图1(A)～(C)所示线性增加。
在感应电流达到预定峰值的情况下，比较器25的输出变为高电平。此外，在第二OR门26的输出变为高电平的情况下，重置PWM计时器23并且停止驱动信号。结果，开关元件Q1断开并且储存在电感器L1中的能量被放出，因此电流(感应电流)经由二极管D1持续流向光源6。
在储存在电感器L1中的能量全部被放出并且感应电流减少为零的情况下，从零电流检测单元20输出检测信号，由此将设置信号从第一OR门22输出至PWM计时器23的设置端子。因而，从PWM计时器23输出驱动信号，并且开关元件Q1接通。这样，按恒定周期(开关周期)进行开关元件Q1的开关操作，因此开关电源电路1将额定直流(平均值)供给至光源6。
接着，说明将调光信号所指示的调光水平设置为小于100%的情况。在这种情况下，控制电路2周期性地中断开关电源电路1的输出，由此将流向光源6的电流的平均值调整为与调光水平相对应的值。也就是说，根据本实施例的装置采用突发调光方法作为光源6的调光方法。
调整单元29检测作为脉冲信号的调光信号的上升和下降，由此测量其ON时间段的宽度、OFF时间段的宽度、以及周期，并且响应于其占空比来确定调光水平。调整单元29调整开关元件Q1的ON时间段Ton(k)(其中，k=1,2,...,n)(实际调整最后的ON时间段)，以使得通电时间段内的开关元件Q1的ON时间段Ton(i)的如下累计值与对应于调光水平的目标值一致。
“∑Ton(=Ton(1)+Ton(2)+…+Ton(n))”
这里，微计算机中的存储器存储分别与突发调光时的包括在下限值(例如，5%)～上限值(例如，99%)的范围内的多个调光水平相对应的多个目标值。在这种情况下，相邻的调光水平彼此间隔了最小变化宽度。因而，调整单元29从该存储器检索并获得与调光信号所指示的调光水平相对应的目标值。这里，在例如调光水平的最小变化宽度为1%的情况下，当调光水平从50%改变为51%时，通电时间段也随着调光水平的变化而改变。此时，将通电时间段的变化宽度定义为通电时间段的最小变化宽度。
调整单元29累计ON时间段测量单元27测量到的ON时间段Ton(1)、Ton(2)、...、Ton(n)的测量值，然后在累计值ΣTon达到从存储器检索并获得的目标值的情况下，将高电平的触发信号输出至强制停止单元28。这里，调整单元29在经过了通过从突发信号的周期Tx中减去目标值所获得的时间段(停止时间段)之后，停止将触发信号输出至强制停止单元28。
例如，如图1(A)所示，在与调光信号相对应的目标值大于两个正常周期的ON时间段的累计值且小于三个正常周期的ON时间段的累计值的情况下，第三个ON时间段Ton(3)短于正常的ON时间段Ton(1)或Ton(2)。也就是说，针对第三个ON时间段Ton(3)，在感应电流达到峰值ILp之前，ON时间段的累计值ΣTon达到目标值，因此调整单元29强制停止PWM计时器23所输出的驱动信号。结果，在第三个ON时间段Ton(3)储存在电感器L1中的能量被放出之后，停止开关电源电路1的输出并且没有向光源6供给电力。然后，调整单元29在经过了停止时间段之后停止将触发信号输出至强制停止单元28，并且启动单元21输出设置信号，因此PWM计时器23重新开始输出驱动信号。
此外，考虑调光信号的占空比从图1(A)所示的状态减少了最小变化宽度的情况。在这种情况下，如图1(B)所示，与调光信号相对应的目标值大致等于两个正常周期的ON时间段的累计值。因而，调整单元29紧挨在经过了第二个ON时间段Ton(2)之后强制停止PWM计时器23所输出的驱动信号。结果，在第二个ON时间段Ton(2)储存在电感器L1中的能量被放出之后，停止开关电源电路1的输出并且没有向光源6供给电力。然后，调整单元29在经过了停止时间段之后停止将触发信号输出至强制停止单元28，并且启动单元21输出设置信号，因此PWM计时器23重新开始输出驱动信号。
此外，考虑调光信号的占空比从图1(B)所示的状态减少了最小变化宽度的情况。在这种情况下，如图1(C)所示，与调光信号相对应的目标值大于一个正常周期的ON时间段的累计值(即，大于一个正常ON时间段)且小于两个正常周期的ON时间段的累计值。因而，在针对第二个ON时间段Ton(2)、在感应电流达到峰值ILp之前ON时间段的累计值ΣTon达到目标值ILp的情况下，调整单元29强制停止PWM计时器23所输出的驱动信号。结果，在第二个ON时间段Ton(2)储存在电感器L1中的能量被放出之后，停止开关电源电路1的输出并且没有向光源6供给电力。然后，调整单元29在经过了停止时间段之后停止将触发信号输出至强制停止单元28，并且启动单元21输出设置信号，因此PWM计时器23重新开始输出驱动信号。
在传统装置中，即使在开关元件的OFF时间段内突发调光的占空比改变，流向LED的电流也没有改变。另一方面，在本实施例中，与调光信号的占空比(调光水平)改变的时刻无关地，开关元件Q1的ON时间段的累计值根据占空比的最小变化宽度而增减。因此，根据本实施例的照明系统(LED驱动装置)可以在防止开关频率增加的同时，使固体发光元件(光源6)的光输出相对于突发调光的占空比的变化平滑地改变。
由于在正常操作状态下、稳定地维持了来自DC电源E的电源电压和施加至光源6的电压这两者，因此将直到输入至比较器25的检测电压达到基准电压Vref为止的时间段维持大致恒定。因而，还将直到感应电流达到峰值ILp为止的ON时间段维持大致恒定。因此，代替对ON时间段测量单元27测量到的每周期的测量值进行累计，调整单元29可以使用至少一个ON时间段的测量值作为代表值并且将该代表值乘以系数以估计累计值。在这种情况下，优选地，调整单元29使用通电时间段内的最初(初始)的ON时间段Ton(1)的测量值作为代表值。
第二实施例
图3示出根据本实施例的LED驱动装置和照明系统的电路结构图。这里，本实施例的基本构成元件与第一实施例的基本构成元件相同。因此，向这些元件指派相同的附图标记并且将省略针对这些元件的说明。
根据本实施例的控制电路2包括零电流检测单元20、启动单元21、比较器25、调整单元29、PWM信号生成单元30、AND(与)门31、突发信号生成单元32和ON/OFF时间段测量单元33。
PWM信号生成单元30在从零电流检测单元20输入检测信号或者从启动单元21输入启动信号的情况下输出PWM信号，然后在比较器25的输出变为高电平的情况下停止输出PWM信号。
AND门31计算PWM信号与从突发信号生成单元32输出的突发信号的逻辑AND，然后将该计算结果作为驱动信号输出至驱动电路10。ON/OFF时间段测量单元33单独测量从AND门31输出的驱动信号的高电平时间段(开关元件Q1的ON时间段)和低电平时间段(开关元件Q1的OFF时间段)，然后将这些测量值顺次输出至调整单元29。
调整单元29基于ON/OFF时间段测量单元33测量到的ON时间段Ton(i)和OFF时间段Toff(i)的各测量值，来计算在ON时间段Ton(i)的累计值ΣTon达到与调光信号所指示的调光水平相对应的目标值之前所需的OFF时间段Toff(i)的累计值。此外，调整单元29计算目标值与OFF时间段Toff(i)的累计值的总和，然后将该总和值作为突发信号的ON时间段(通电时间段)输出至突发信号生成单元32。
突发信号生成单元32生成作为ON时间段与从调整单元29输出的总和值相等的PWM信号的突发信号，然后将所生成的突发信号输出至AND门31。
将说明根据本实施例的操作。首先，说明将调光信号所指示的调光水平设置为100%(额定点亮)的情况。输入零电流检测单元20的检测信号或启动单元21的启动信号，然后从PWM信号生成单元30输出PWM信号。在调光信号所指示的调光水平为100%的情况下，调整单元29将突发信号输出至突发信号生成单元32，以使得突发信号的ON时间段等于突发信号的周期Tz。因此，突发信号生成单元32将该突发信号作为固定于高电平的输出而输出至AND门31。AND门31输出与PWM信号同步的驱动信号。然后，驱动电路10以与从AND门31输出的驱动信号同步的方式来接通开关元件Q1。在开关元件Q1接通的情况下，电流(感应电流)顺次流经DC电源E→光源6→电感器L1→开关元件Q1→感测电阻器R1→DC电源E。
然后，在感应电流达到预定峰值ILp的情况下，比较器25的输出变为高电平，因此PWM信号生成单元30停止输出驱动信号。结果，开关元件Q1断开并且储存在电感器L1中的能量被放出，因此电流(感应电流)经由二极管D1持续流向光源6。
在储存在电感器L1中的能量全部被放出并且感应电流减少为零的情况下，从零电流检测单元20输出检测信号并且从PWM信号生成单元30输出PWM信号。因而，开关元件Q1由于从PWM信号生成单元30输出的PWN信号而再次接通。这样，按恒定周期(开关周期)进行开关元件Q1的开关操作，并且开关电源电路1将额定的直流(平均值)供给至光源6。
接着，说明将调光信号所指示的调光水平设置为小于100%的情况。在这种情况下，控制电路2采用与第一实施例相同的突发调光方法。也就是说，控制电路2周期性地中断开关电源电路1的输出，由此将流向光源6的电流的平均值调整为与调光水平相对应的值。
调整单元29基于ON/OFF时间段测量单元33测量到的ON时间段Ton(i)和OFF时间段Toff(i)的各测量值，来计算在ON时间段Ton(i)的累计值ΣTon达到与调光信号所指示的调光水平相对应的目标值之前所需的OFF时间段Toff(i)的累计值。此外，调整单元29计算目标值(=ON时间段Ton(i)的累计值ΣTon)与OFF时间段Toff(i)的累计值的总和，然后将该总和值作为突发信号的ON时间段(通电时间段)输出至突发信号生成单元32。突发信号生成单元32生成ON时间段与从调整单元29输出的总和值相等的突发信号，然后将所生成的突发信号输出至AND门31。在突发信号和PWM信号这两者都变为高电平的情况下，AND门31输出驱动信号。
在通电时间段内的ON时间段Ton(i)的累计值达到目标值的情况下，在经过了最后的ON时间段Ton(m)之后突发信号下降至低电平。因此，AND门31的输出固定为低电平，并且停止驱动信号的输出。在经过了OFF时间段(停止时间段)之后，突发信号上升，并且同时，启动单元21输出设置信号。结果，AND门31的输出上升为高电平，并且再次输出驱动信号。
例如，如图4A所示，假定与调光信号相对应的目标值大于一个正常周期的ON时间段的累计值(即，大于一个正常ON时间段)且小于两个正常周期的ON时间段的累计值。在这种情况下，由于突发信号的ON时间段(通电时间段)在第二个周期的中途结束，因此在第二个周期中，在感应电流达到峰值ILp之前，AND门31的输出变为低电平并且停止驱动信号的输出。结果，在第二个ON时间段Ton(2)储存在电感器L1中的能量被放出之后，停止开关电源电路1的输出并且没有向光源6供给电力。然后，在经过了突发信号的OFF时间段(停止时间段)之后，突发信号上升，并且同时，启动单元21输出设置信号。因此，AND门31的输出上升至高电平，并且再次输出驱动信号。
此外，假定调光信号的占空比从图4A所示的状态减少了最小变化宽度。这里，如图4B所示，假定与调光信号相对应的目标值大于一个正常周期的ON时间段的累计值(即，大于一个正常ON时间段)且小于两个正常周期的ON时间段的累计值。在这种情况下，由于突发信号的ON时间段(通电时间段)在第二个周期的中途结束，因此在第二个周期中，在感应电流达到峰值ILp之前，AND门31的输出变为低电平并且停止驱动信号的输出。结果，在第二个ON时间段Ton(2)储存在电感器L1中的能量被放出之后，停止开关电源电路1的输出并且没有向光源6供给电力。然后，在经过了突发信号的OFF时间段(停止时间段)之后，突发信号上升，并且同时，启动单元21输出设置信号。因此，AND门31的输出上升至高电平，并且再次输出驱动信号。
此外，假定调光信号的占空比从图4B所示的状态减少了最小变化宽度。这里，如图4C所示，假定与调光信号相对应的目标值大致等于一个正常周期(即，等于一个正常ON时间段)的ON时间段的累计值。在这种情况下，突发信号的ON时间段的终止与第一个周期内的ON时间段Ton(1)的终止同步，并且在经过了第一个周期的ON时间段Ton(1)之后，AND门31的输出变为低电平并且停止驱动信号的输出。结果，在第一个周期的ON时间段Ton(1)储存在电感器L1中的能量被放出之后，停止开关电源电路1的输出并且没有向光源6供给电力。然后，在经过了突发信号的OFF时间段(停止时间段)之后，突发信号上升，并且同时，启动单元21输出设置信号。因此，AND门31的输出上升至高电平，并且再次输出驱动信号。
如上所述，在本实施例中，与调光信号的占空比(调光水平)改变的时刻无关地，突发信号的ON时间段(占空比)增减，以使得开关元件Q1的ON时间段的累计值与占空比的最小变化宽度连动地增减。因此，与第一实施例相同，根据本实施例的照明系统(LED驱动装置)也可以在防止开关频率增加的同时，使固体发光元件(光源6)的光输出相对于突发调光的占空比的变化平滑地改变。
在正常操作状态下，由于稳定地维持了来自DC电源E的电源电压和施加至光源6的电压这两者，因此将直到输入至比较器25的检测电压达到基准电压Vref为止的时间段维持大致恒定。因而，还将直到感应电流达到峰值ILp为止的ON时间段Ton、以及感应电流从峰值ILp减少为零的OFF时间段Toff维持大致恒定。因此，使用至少一个ON时间段Ton和该至少一个ON时间段Ton之后的OFF时间段Toff的测量值(例如，通电时间段内的最初(初始)的ON时间段Ton(1)和最初(初始)的OFF时间段Toff(1)的测量值)作为代表值，调整单元29可以根据这些代表值来估计突发信号的ON时间段(通电时间段)。
例如，在利用“ΣTon”表示针对与调光水平相对应的ON时间段Ton的累计值的目标值、并且利用“Ton(*)”和“Toff(*)”分别表示针对ON时间段Ton和OFF时间段Toff的代表值的情况下，可以通过使用以下公式来计算突发信号的ON时间段(通电时间段)Tburst，其中将“int[m/n]”定义为通过将数值“m”除以数值“n”所获得的值的商(整数)。
Tburst=∑Ton+int[∑Ton/Ton(*)]×Toff(*)
此外，在上述的第一实施例和第二实施例中，例示出进行临界电流控制的降压斩波电路作为开关电源电路1的一个示例。然而，开关电源电路1的电路结构不限于进行临界电流控制的降压斩波电路。此外，代替DC电源E，可以使用AC电源和AC/DC转换器。在这种情况下，AC/DC转换器将从AC电源供给的AC电压/AC电流转换成DC电压/DC电流。
这里，尽管图中没有示出，但可以通过经由照明器具本体保持根据第一实施例和第二实施例中的任一个的LED驱动装置和光源6来实现照明器具。作为这种照明器具，例如可以实现筒灯、顶灯或车辆的前照灯。
如上所述，一种固体发光元件驱动装置包括：开关电源电路1，其中在开关电源电路1的输出端子3之间连接有固体发光元件；以及控制电路2。开关电源电路1包括开关元件Q1。控制电路2被配置为控制开关电源电路1的开关元件Q1的开关操作。开关电源电路1还包括电感器L1和再生元件(其对应于二极管D1)。开关元件Q1和电感器L1构成串联电路。再生元件被配置为在开关元件Q1断开的情况下，使再生电流从电感器L1流动。控制电路2包括微计算机。控制电路2被配置为响应于从微计算机输出的驱动信号的ON时间段来接通开关元件Q1。控制电路2被配置为响应于驱动信号的OFF时间段来断开开关元件Q1。控制电路2被配置为周期性地中断开关电源电路1的输出，以将流向固体发光元件的电流的平均值调整为与从外部指示的调光水平相对应的值。控制电路2被配置为在通电时间段内进行开关元件Q1的开关操作。控制电路2被配置为在通电时间段之后的停止时间段内停止开关元件Q1的开关操作。控制电路2被配置为在响应于调光水平使通电时间段和停止时间段增减的情况下，交替重复通电时间段和停止时间段。控制电路2被配置为响应于调光水平来调整通电时间段内的驱动信号的ON时间段的累计值，并且将通电时间段的最小变化宽度设置为短于ON时间段(即，感应电流从零上升为峰值ILp的正常ON时间段)。
在固体发光元件驱动装置中，控制电路2监视ON时间段的累计值。在该累计值达到目标值的情况下，控制电路2停止开关元件Q1的开关操作。
在固体发光元件驱动装置中，控制电路2根据ON时间段中的至少一个来估计累计值。
在固体发光元件驱动装置中，控制电路2根据通电时间段内的ON时间段中的初始ON时间段来估计累计值。
在固体发光元件驱动装置中，控制电路2还包括突发信号生成单元32、PWM信号生成单元30、驱动信号生成单元(其对应于AND门31)和调整单元29。突发信号生成单元32被配置为生成通电时间段和停止时间段之间的比率可变的突发信号。该突发信号包括具有与通电时间段和停止时间段同步的恒定周期的脉冲信号。PWM信号生成单元30被配置为生成周期和ON时间段的宽度可变的脉冲宽度调制信号(PWM信号)。该脉冲宽度调制信号具有比突发信号高的频率。驱动信号生成单元被配置为计算突发信号和PWM信号的逻辑AND以生成用于驱动开关元件Q1的驱动信号。调整单元29被配置为基于调光水平来调整突发信号生成单元32所生成的突发信号的比率。
在固体发光元件驱动装置中，调整单元29根据通电时间段内突发信号的ON时间段和OFF时间段的累计值来计算该信号的比率。
在固体发光元件驱动装置中，调整单元29根据ON时间段中的至少一个和该至少一个ON时间段之后的OFF时间段来估计累计值。
在固体发光元件驱动装置中，调整单元29根据通电时间段内的初始ON时间段和该初始ON时间段之后的初始OFF时间段来估计累计值。
在固体发光元件驱动装置中，微计算机内置有计时器。该计时器对通电时间段和停止时间段进行计时。
如上所述，一种照明系统包括：上述的固体发光元件驱动装置中的任一个；以及固体发光元件，其由所述固体发光元件驱动装置来驱动。
如上所述，一种照明器具包括：上述的固体发光元件驱动装置中的任一个；固体发光元件，其由所述固体发光元件驱动装置来驱动；以及器具本体，用于保持所述固体发光元件驱动装置和所述固体发光元件。
尽管已经参考特定优选实施例说明了本发明，但本领域技术人员可以在没有背离本发明的真实精神和范围、即权利要求书的情况下进行多种修改和改变。

Claims (11)

1.一种固体发光元件驱动装置，包括：
开关电源电路，其中，在所述开关电源电路的输出端子之间连接有固体发光元件，所述开关电源电路包括开关元件；以及
控制电路，用于控制所述开关电源电路的所述开关元件的开关操作，
其中，所述开关电源电路还包括电感器和再生元件，
所述开关元件和所述电感器构成串联电路，
所述再生元件用于在所述开关元件断开的情况下，使再生电流从所述电感器流动，
所述控制电路包括微计算机，
所述控制电路响应于从所述微计算机输出的驱动信号的接通时间段来接通所述开关元件，
所述控制电路响应于所述驱动信号的断开时间段来断开所述开关元件，
所述控制电路周期性地中断所述开关电源电路的输出，以将流向所述固体发光元件的电流的平均值调整为与从外部所指示的调光水平相对应的值，以及
所述控制电路在通电时间段内进行所述开关元件的所述开关操作，
所述控制电路在所述通电时间段之后的停止时间段内停止所述开关元件的所述开关操作，
所述控制电路在响应于所述调光水平使所述通电时间段和所述停止时间段增减的情况下，交替重复所述通电时间段和所述停止时间段，以及
所述控制电路响应于所述调光水平来调整所述通电时间段内的所述驱动信号的接通时间段的累计值，并且将所述通电时间段的最小变化宽度设置为比所述接通时间段短。
2.根据权利要求1所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路监视所述接通时间段的累计值，其中在所述累计值达到目标值的情况下，所述控制电路停止所述开关元件的所述开关操作。
3.根据权利要求1或2所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路根据所述接通时间段中的至少一个来估计所述累计值。
4.根据权利要求3所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路根据所述通电时间段内的接通时间段中的初始接通时间段来估计所述累计值。
5.根据权利要求1所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路还包括：
突发信号生成单元，用于生成所述通电时间段和所述停止时间段之间的比率可变的突发信号，其中所述突发信号包括与所述通电时间段和所述停止时间段同步的恒定周期的脉冲信号；
脉冲宽度调制信号生成单元即PWM信号生成单元，用于生成周期和接通时间段的宽度可变的PWM信号，其中所述PWM信号具有比所述突发信号高的频率；
驱动信号生成单元，用于计算所述突发信号和所述PWM信号的逻辑与，以生成用于驱动所述开关元件的驱动信号；以及
调整单元，用于基于所述调光水平来调整所述突发信号生成单元所生成的所述突发信号的比率。
6.根据权利要求5所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述调整单元根据所述通电时间段内的所述驱动信号的接通时间段和断开时间段的累计值来计算所述突发信号的比率。
7.根据权利要求6所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述调整单元根据所述接通时间段中的至少一个接通时间段以及该至少一个接通时间段之后的断开时间段来估计所述累计值。
8.根据权利要求7所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述调整单元根据所述通电时间段内的初始接通时间段和所述初始接通时间段之后的初始断开时间段来估计所述累计值。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述微计算机内置有计时器，所述计时器用于对所述通电时间段和所述停止时间段进行计时。
10.一种照明系统，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的固体发光元件驱动装置；以及
固体发光元件，其由所述固体发光元件驱动装置进行驱动。
11.一种照明器具，包括：
根据权利要求1至9中任一项所述的固体发光元件驱动装置；
固体发光元件，其由所述固体发光元件驱动装置进行驱动；以及
器具本体，用于保持所述固体发光元件驱动装置和所述固体发光元件。
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