CN103687190B - 固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具 - Google Patents

固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具 Download PDF

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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。该固体发光元件驱动装置包括开关调节器和控制电路。该开关调节器包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在开关元件断开的情况下使得再生电流能够从电感器流经该再生元件；以及输出端子，其被配置成在这些输出端子之间连接固体发光元件。该控制电路用于对开关调节器的开关元件的开关操作进行控制。在从开关元件的接通时间段和断开时间段中的至少一个所获得的参数处于规定范围外的情况下，所述控制电路抑制开关调节器的输出电力。

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(LED)或有机电致发光(EL)元件等的固体发光装置以进行发光的固体发光元件驱动装置、以及具有该驱动装置的照明系统和照明器具。
背景技术
日本特开2010-263716(以下称为“文献1”)公开了被配置为驱动固体发光元件的电源装置的示例。该传统装置包括：开关调节器，其输出级包括平滑电容器；以及连接器，其以能够拆卸的方式插入在该平滑电容器和作为负载的LED模块之间，由此使该LED模块与该平滑电容器以能够拆卸的方式相连接。这些连接器被设计成在通过分离连接器而使LED模块与开关调节器断开的情况下使平滑电容器与开关调节器断开。因而，传统装置如此可以避免向平滑电容器的两端间施加过大电压(无负载电压)。
然而，在文献1的传统装置中，担心以下：由于在这种状态下平滑电容器与开关调节器没有完全断开，因此在这些连接器彼此不完全地(不正确地)相连接(所谓的“松散接触”状态)的情况下，在平滑电容器的两端间产生过大电压。然后，在松散接触状态之后连接器完全(正确)相连接的情况下，将在平滑电容器的两端间产生的(比正常状态下的电压高的)过大电压施加至LED模块，由此导致过电流流经LED模块。
为了解决以上问题，可以考虑添加监视部件，其中该监视部件用于监视驱动装置的输出(电压/电流)以检测诸如松散接触状态和无负载状态等的“连接异常”的有无。然而，该结构需要用于监视驱动装置的输出(电压/电流)的监视部件(诸如电阻器等)，因此存在电路结构变得复杂而导致制造成本增加的问题。另外，在该结构中，开关调节器的输出的一部分因监视部件而被消耗。
发明内容
考虑到以上问题而作出本发明，并且本发明的目的是提供一种可以利用简单的电路结构来减少由于与固体发光元件的连接异常所引起的故障的固体发光元件驱动装置。
本发明的一种固体发光元件驱动装置，包括：开关调节器和控制电路。所述开关调节器包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在所述开关元件断开的情况下，使得再生电流能够从所述电感器流经所述再生元件；以及输出端子，其被配置成使得固体发光元件连接在所述输出端子之间。所述控制电路用于对所述开关调节器的所述开关元件的开关操作进行控制。在从所述开关元件的接通时间段和断开时间段中的至少一个所获得的参数处于规定范围外的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
在一个实施例中，在流经所述开关元件或所述电感器的电流等于或大于预定的峰值的情况下，所述控制电路断开所述开关元件，以及在所述再生电流等于或小于预定的阈值的情况下，所述控制电路接通所述开关元件。在如下时间段超过规定的上限值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力，其中该时间段是所述开关元件的所述接通时间段、所述断开时间段、或者所述接通时间段和所述断开时间段的开关周期。
在一个实施例中，在所述接通时间段达到所述上限值时、流经所述开关元件或所述电感器的电流没有达到所述峰值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
在一个实施例中，在所述断开时间段处于预定范围内的情况下，即使在所述接通时间段达到所述上限值时、流经所述开关元件或所述电感器的电流没有达到所述峰值，所述控制电路也不终止所述开关调节器的操作。
在一个实施例中，在所述断开时间段或所述开关周期达到所述上限值时、所述再生电流没有达到所述阈值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
在一个实施例中，所述固体发光元件驱动装置还包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度调制信号即PWM信号。利用所述信号生成部所生成的所述PWM信号与所述开关元件的驱动信号同步。
在一个实施例中，所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成。所述PWM信号是经由所述计时器所生成的。
在一个实施例中，所述控制电路通过测量所述计时器的输出来监视所述接通时间段、所述断开时间段、或者所述开关周期的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
在一个实施例中，在所述再生电流等于或小于预定阈值的情况下，所述控制电路接通所述开关元件，以及在经过了预定的接通时间或者流经所述开关元件的电流等于或大于预定的峰值的情况下，所述控制电路断开所述开关元件。在所述接通时间段相对于所述断开时间段的比率处于规定范围外的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
在一个实施例中，所述接通时间段是在所述开关元件接通的状态下流经所述电感器的电流增大的时间段。所述断开时间段是在所述开关元件断开的状态下所述再生电流降低的时间段。
在一个实施例中，在所述比率处于所述规定范围外的情况下，所述控制电路降低所述接通时间段或所述接通时间段的比例。
在一个实施例中，所述控制电路基于所述断开时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
在一个实施例中，所述控制电路基于所述接通时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
在一个实施例中，在所述开关调节器的输入电压处于预定范围外的情况下，所述控制电路不进行所述比率是否处于所述规定范围外的判断。
在一个实施例中，所述固体发光元件驱动装置还包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度调制信号即PWM信号。利用所述信号生成部所生成的所述PWM信号与所述开关元件的驱动信号同步。
在一个实施例中，所述接通时间段和所述断开时间段中的至少一个与所述信号生成部所生成的所述PWM信号的高电平时间段或低电平时间段大致一致。所述控制电路基于所述高电平时间段或所述低电平时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
在一个实施例中，所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成，并且经由所述计时器来生成所述PWM信号。
在一个实施例中，所述控制电路监视所述PWM信号的高电平时间段或低电平时间段的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
本发明的一种照明系统，包括：固体发光元件驱动装置；以及固体发光元件，其被配置为经由所述固体发光元件驱动装置来驱动。
本发明的一种照明器具，包括：固体发光元件驱动装置；固体发光元件，其被配置为经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。
根据本发明的固体发光元件驱动装置、照明系统和照明器具，可以利用简单的电路结构来减少由于与固体发光元件的连接异常所引起的故障。
附图说明
图1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(LED驱动装置)和照明系统的电路结构图；
图2是示出根据第一实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的电路图；
图3是用于说明根据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时序图；
图4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(LED驱动装置)和照明系统的操作的时序图；
图5是用于说明根据第二实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的特性的图；
图6是用于说明根据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时序图；
图7是示出根据本发明的第三实施例的固体发光元件驱动装置(LED驱动装置)和照明系统的的电路结构图；
图8是用于说明根据第三实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的的操作的时序图；
图9是示出根据本发明的第四实施例的固体发光元件驱动装置(LED驱动装置)和照明系统的电路结构图；
图10是用于说明根据第四实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的操作的时序图；
图11是用于说明根据本发明的第五实施例的固体发光元件驱动装置(LED驱动装置)和照明系统的操作的时序图；
图12是示出根据第五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13是用于说明根据第五实施例的另一结构的固体发光元件驱动装置和照明系统的操作的时序图；
图14是示出根据本发明的第六实施例的固体发光元件驱动装置(LED驱动装置)和照明系统的电路结构图；
图15是用于说明根据第六实施例的固体发光元件驱动装置和照明系统的操作的时序图；
图16是用于说明根据第六实施例的另一结构的固体发光元件驱动装置和照明系统的操作的时序图；
图17是示出根据本发明的第七实施例的固体发光元件驱动装置(LED驱动装置)和照明系统的电路结构图；以及
图18是根据本发明的第八实施例的照明器具的示意图。
具体实施方式
以下将说明实施例，其中在这些实施例中，本发明的技术思想适用于具有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(以下称为“LED驱动装置”)、照明系统和照明器具。注意，固体发光元件不限于LED，并且可以是诸如有机电致发光(EL)元件等的其它固体发光元件。
本发明的固体发光元件驱动装置包括开关调节器1和控制电路2。开关调节器1包括：开关元件Q1和电感器L1的串联电路；再生元件(二极管D1)，用于在开关元件Q1断开的情况下允许再生电流从电感器L1流经二极管D1；以及输出端子15(连接器5)，其被配置成使得固体发光元件(光源6)连接在输出端子15之间。控制电路2被配置为对开关调节器1的开关元件Q1的开关操作进行控制。控制电路2被配置为在从开关元件Q1的ON(接通)时间段Ton和OFF(断开)时间段Toff中的至少一个所获得的参数处于规定范围外的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。
第一实施例
参考图1～3来说明第一实施例的LED驱动装置和照明系统。如图1所示，本实施例的照明系统包括光源6和LED驱动装置。光源6包括彼此串联连接的多个LED60。本实施例的LED驱动装置被配置为将从DC(直流)电源E供给的DC电压/电流转换成与光源6相对应的DC电压/电流以驱动(点亮；通电)光源6。
本实施例的LED驱动装置包括开关调节器1和控制电路2。光源6连接在开关调节器1的输出端子15之间。
DC电源E向开关调节器1的输入端子之间施加DC电压Vdc。开关调节器1由众所周知的降压斩波器构成，其中该降压斩波器包括开关元件Q1、二极管D1、电感器L1、平滑电容器C1和驱动电路10。开关元件Q1是场效应晶体管(FET)。开关元件Q1具有：漏极，其连接至二极管D1的阳极；以及源极，其经由检测电阻器R1连接至DC电源E的负极。电感器L1具有：第一端，其连接至二极管D1的阳极与开关元件Q1的漏极的连接点；以及第二端，其连接至平滑电容器C1的低电压侧端子。平滑电容器C1连接在电感器L1的第二端和二极管D1的阴极之间。平滑电容器C1的两个端子分别连接至输出端子15。以与电感器L1电磁连接的方式设置二次绕组L2。二次绕组L2具有连接至电路接地端的第一端和连接至控制电路2的输入端口的第二端。
驱动电路10在从控制电路2供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向开关元件Q1的栅极施加偏置电压来接通开关元件Q1，并且在驱动信号处于低电平的情况下，通过不施加偏置电压来断开开关元件Q1。
控制电路2包括信号生成部(PWM(脉冲宽度调制)计时器)20，其中该信号生成部20生成脉冲宽度可变的PWM信号。本实施例的信号生成部20是RS触发器。将信号生成部20的输出信号(PWM信号)作为驱动信号供给至驱动电路10。控制电路2还包括触发部(triggering section)21。触发部21被配置成在经由输入端口检测到二次绕组L2的两端间感应得到的电压的过零(即，检测到流经电感器L1的电感电流的过零)时，向信号生成部20的设置端子发送高电平的信号以将信号生成部20的输出信号(驱动信号)切换为高电平。
控制电路2还包括比较器23、判断部22和OR(或)门(第一OR门)24。比较器23将检测电阻器R1的两端间感应得到的电压(检测电压VR1)与基准电压Vref进行比较。在检测电压VR1大于基准电压Vref的情况下，比较器23发送高电平的信号。判断部22被配置为测量信号生成部20的输出信号处于高电平的时间段(ON时间段)以及/或者信号生成部20的输出信号处于低电平的时间段(OFF时间段)，并且判断是否存在连接异常(即，光源6与输出端子15是否正常连接)。判断部22在判断为存在连接异常的情况下发送高电平的信号。OR门24计算比较器23的输出和判断部22的输出(是否存在连接异常的判断结果)的逻辑加(OR)。也就是说，OR门24在从比较器23和/或判断部22接收到高电平的信号时，将高电平信号发送至信号生成部20的重置端子。在经由重置端子从OR门24接收到高电平信号的情况下，信号生成部20将其自己的输出信号切换为低电平。
因此，控制电路2被配置为根据所谓的“临界电流模式”来控制开关元件Q1，其中在该“临界电流模式”中，控制电路2在流经开关元件Q1的电流(流经电感器L1的电感电流)增加达到预定峰值ILp的情况下断开开关元件Q1，并且在开关元件Q1的ON时间段内储存在电感器L1中的所有能量被放出的情况下接通开关元件Q1(参见图3)。ON时间段Ton是依赖于峰值ILp(和以下所述的上限值Tonlim)的可变时间段。
本实施例的判断部22测量开关元件Q1的ON时间段(驱动信号处于高电平的时间段)，并且在测量到的ON时间段Ton超过规定上限值(阈值)Tonlim的情况下，将(向着OR门24发送的)输出信号从低电平切换为高电平。因此，在开关元件Q1的ON时间段Ton超过上限值Tonlim的情况下，与比较器23的输出的电平无关地，OR门24的输出固定(保持)为高电平，因此信号生成部20的输出信号固定(保持)为低电平。结果，发送至驱动电路10的驱动信号固定(保持)为低电平，由此开关元件Q1保持断开以终止开关调节器1的操作。
图2示出判断部22的具体示例。判断部22包括上限值计时器220、AND(与)门(第一AND门)221和RS触发器的锁存电路222。上限值计时器220例如由延迟时间与ON时间段Ton的上限值Tonlim相等的延迟电路构成。AND门221计算信号生成部20的输出信号和上限值计时器220的输出信号的逻辑积(AND)，并且向锁存电路222的设置端子发送计算结果。
将参考图3来说明控制电路2所进行的开关调节器1的控制操作。
上限值计时器220被配置为在从驱动信号上升为高电平的时间点起经过了(与上限值Tonlim相等的)延迟时间之前将上限值计时器220的输出信号维持为低电平，并且在经过了该延迟时间的情况下将上限值计时器220的输出信号切换至高电平。在这方面，如果在经过了延迟时间之前驱动信号下降为低电平，则上限值计时器220被重置。因此，由于在经过了延迟时间之前(即，在ON时间段Ton达到上限值Tonlim之前)流经开关元件Q1的电流增加达到峰值ILp，因而在光源6正常地(正确地)连接至输出端子15的情况下，上限值计时器220的输出保持处于低电平。因此，AND门221的输出保持处于低电平，并且OR门24的两个输入的其中一个由锁存电路222锁存(锁定)为低电平。因此，驱动信号响应于OR门24的两个输入中的另一个、即响应于比较器23的输出的电平而在高电平和低电平之间切换。结果，利用驱动电路10来接通和断开开关元件Q1，由此从开关调节器1向光源6供给期望的电压/电流。
通过以下公式来表示电感电流的峰值“ILp”：
ILp=Ton*(Vdc-Vo)/L (公式1)，
其中，“L”表示电感器L1的感抗，“Vo”表示开关调节器1的输出电压，“Vdc”表示(与DC电源E的输出电压相对应的)开关调节器1的输入电压，并且“Ton”表示开关元件Q1的ON时间段。
通过使(公式1)变形，获得了以下的公式：
Ton=(L*ILp)/(Vdc-Vo) (公式2)。
开关调节器1的输出电压Vo通常等同于光源6的额定电压(=“LED60的正向电压”和“LED60的个数”的乘积)，并且在向光源6供给恒定电流的情况下保持恒定。因此，通过将信号生成部20的输出信号(驱动信号)的高电平时间段设置为通过(公式2)所获得的指定ON时间段Ton，可以从开关调节器1获得期望的输出电压Vo和输出电流Io。如从(公式2)应理解，在光源6正确地连接在开关调节器1的输出端子15之间并且光源6不存在诸如短路等的异常状况的情况下，ON时间段Ton保持大致恒定。
另一方面，在光源6从输出端子15断开(无负载状态)或者光源6不完全地连接至输出端子15(松散接触状态)的情况下，这导致开关调节器1的输出电压Vo的上升。在这种状态下(即，在连接异常的状态下)，由于在输入至比较器23的检测电压VR1超过基准电压Vref之前控制电路2使开关元件Q1保持接通，因此与光源6正确地连接的情况相比，开关元件Q1的ON时间段Ton变长。
在这方面，本实施例的控制电路2包括上限值计时器220(其被配置为在信号生成部20的输出信号(驱动信号)上升之后经过了延迟时间(=上限值Tonlim)的时间点处发送延迟信号)，并且在输出信号的ON时间段Ton超过延迟时间(=上限值Tonlim)的情况下判断为存在连接异常并终止开关元件Q1的操作。也就是说，在ON时间段Ton超过上限值Tonlim的情况下，上限值计时器220的输出上升为高电平，AND门221的输出上升为高电平，并且锁存电路222的输出上升为(且保持于)高电平。结果，与比较器23的输出的电平无关地，OR门24的输出保持为高电平，因而信号生成部20的输出信号保持为低电平以终止开关调节器1的操作。因此，可以抑制开关调节器1的输出电压Vo的上升。
如上所述，在本实施例中，控制电路2被配置为：在流经电感器L1的电感电流(流经开关元件Q1的电流)等于或大于预定峰值ILp的情况下，断开开关元件Q1；另外，在再生电流等于或小于预定阈值的情况下接通开关元件Q1。控制电路2被配置为：在ON时间段Ton超过规定上限值Tonlim的情况下抑制开关调节器1的输出电力。具体地，控制电路2被配置为：在ON时间段Ton达到上限值Tonlim时、流经电感器L1的电感电流(流经开关元件Q1的电流)没有达到峰值ILp的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。注意，控制电路2可以由具有计时器的微计算机构成。
关于用于抑制开关调节器1的输出电力的方法，控制电路2不限于终止开关元件Q1的操作的结构。例如，控制电路2可被配置为使比较器23的基准电压Vref下降以减小峰值ILp。
如上所述，本实施例的控制电路2被配置为根据临界电流模式来控制开关元件Q1。然而，控制电路2不限于该结构，并且可被配置为根据“连续电流模式”或“不连续电流模式”来控制开关元件Q1。
根据连续电流模式，在二次绕组L2两端感应得到的电压下降达到预定阈值(>0)的情况下，触发部21使其输出上升为高电平，由此在电感电流达到“0”之前接通开关元件Q1。在该结构中，通过以下公式来表示开关元件Q1的ON时间段Ton：
Ton=L*(ILp-ILb)/(Vdc-Vo) (公式3)，
其中，“ILb”(>0)表示电感电流的下限值(在感应得到的电压等于上述阈值的情况下对应于电感电流)。
如从(公式3)应理解，在光源6正确地连接在开关调节器1的输出端子15之间并且光源6不存在诸如短路等的异常状况的情况下，ON时间段Ton保持大致恒定。因此，通过适当地设置ON时间段的上限值Tonlim，与临界电流模式的情况相同，可以判断是否存在连接异常。
在连续电流模式中，控制电路2可被配置为：在信号生成部20的输出信号下降为低电平之后经过了预定时间的时间点处，使信号生成部20的输出信号上升为高电平(注意，在该结构中，使OFF时间段Toff保持恒定)。在该结构中，开关元件Q1的OFF时间段Toff满足以下公式：
Toff<Vo/(L*ILp) (公式4)。
在该结构中，通过以下公式来表示电感电流的下限值ILb：
ILb=ILp-Toff*Vo/L (公式5)。
通过将(公式5)代入(公式3)并且使所获得的公式变形，获得了以下公式：
Ton=Toff*Vo/(Vdc-Vo) (公式6)。
如从(公式6)应理解，在OFF时间段Toff恒定的结构中，ON时间段Ton随着输出电压Vo的上升而增加。因此，可以通过将ON时间段Ton与上限值Tonlim进行比较来检测连接异常的有无。
根据不连续电流模式，尽管与临界电流模式相对比、开关元件Q1的OFF时间段Toff满足以下公式，但与临界电流模式相同，通过(公式2)来表示ON时间段Ton。
Toff>Vo/(L*ILp) (公式7)
因此，与临界电流模式和连续电流模式相同，可以通过将ON时间段Ton与上限值Tonlim进行比较来检测连接异常的有无。
第二实施例
参考图2和4～6来说明第二实施例的照明系统和LED驱动装置。根据本实施例的LED驱动装置和照明系统具有与第一实施例相同的电路结构，因此向相同的元件指派与第一实施例所述相同的附图标记并且没有对这些元件进行详细例示和说明。
本实施例的控制电路2被配置为测量开关元件Q1的OFF时间段(驱动信号处于低电平的时间段)。控制电路2被配置为在测量到的OFF时间段Toff超过规定上限值(阈值)Tofflim的情况下，使开关元件Q1保持断开以终止开关调节器1的操作。
在控制电路2根据临界电流模式来控制开关元件Q1的情况下，开关元件Q1的OFF时间段Toff和电感电流的峰值ILp满足以下公式：
0=ILp-Toff*Vo/L (公式8)。
通过使(公式8)变形，通过以下公式来表示OFF时间段Toff：
Toff=(L*ILp)/Vo (公式9)。
在不存在连接异常的情况下(即，在光源6正确地连接至输出端子15的情况下)，峰值ILp保持恒定并且开关调节器1的输出电压Vo也保持恒定，因此如从(公式9)应理解，OFF时间段Toff保持恒定。
另一方面，在输出端子15之间发生短路、以及/或者由于光源6的故障而导致输出端子15两端的阻抗相对于正常状况下降的情况下，这会造成开关调节器1的输出电压Vo的下降(参见图4)。如从(公式9)应理解，OFF时间段Toff随着输出电压Vo的下降而增加。
在这方面，本实施例的控制电路2包括上限值计时器220(其被配置为在信号生成部20的输出信号(驱动信号)下降之后经过了延迟时间(=上限值Tofflim)的时间点处发送延迟信号)，并且在输出信号的OFF时间段Toff超过延迟时间(=上限值Tofflim)的情况下判断为存在连接异常以终止开关元件Q1的操作。也就是说，在OFF时间段Toff超过上限值Tofflim的情况下，上限值计时器220的输出上升为高电平，AND门221的输出上升为高电平，并且锁存电路222的输出上升为(且保持于)高电平。结果，与比较器23的输出的电平无关地，OR门24的输出保持处于高电平，因此信号生成部20的输出信号保持处于低电平以终止开关调节器1的操作(参见图4)。
如上所述，在本实施例中，控制电路2被配置为：在流经电感器L1的电感电流(流经开关元件Q1的电流)等于或大于预定峰值ILp的情况下，断开开关元件Q1；另外，在再生电流等于或小于预定阈值的情况下，接通开关元件。该控制电路被配置为在OFF时间段Toff超过规定上限值Tofflim的情况下抑制开关调节器1的输出电力。具体地，本实施例的控制电路2被配置为：在OFF时间段Toff达到上限值Tofflim时、再生电流没有达到阈值的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。根据本实施例，可以在无需添加用于监视开关调节器1的输出(电压/电流)的监视部件的情况下检测连接异常的有无。
在控制电路2根据临界电流模式来控制开关元件Q1的情况下，通过以下公式来表示开关周期T(=ON时间段Ton和OFF时间段Toff)：
T=Ton+Toff=L*ILp*{1/(Vdc-Vo)+1/Vo}=L*ILp*Vdc/{(Vdc-Vo)*Vo} (公式10)。
通过假定在使用系数“k”的公式“Vo=k*Vdc”中表示输出电压Vo，(公式10)变形为以下公式：
T=L*ILp/{k*(1-k)*Vdc} (公式11)。
通过在系数k=1/2的情况下对作为周期T的周期“Tx”进行标准化(即，“Tx=(4*L*ILp)/Vdc=1”)，通过以下公式来表示周期“T”：
T=Tx/{4*k*(1-k)}=1/{4*k*(1-k)} (公式12)。
图5示出(公式12)的曲线。如从图5应理解，由于例如因光源6的阻抗的下降所引起的输出电压Vo的下降，因此周期T在系数k向着“0”接近时急剧增加。因此，通过经由判断部22测量周期T并且将测量到的周期T与上限值(阈值)Tlim进行比较，可以检测连接异常的有无(参见图6)。
也就是说，控制电路2可被配置为：在ON时间段Ton和OFF时间段Toff的开关周期T超过规定上限值Tlim的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。具体地，控制电路2被配置为：在周期T达到上限值Tlim时、再生电流没有达到阈值的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。
注意，在本实施例中，可以在连续电流模式或不连续电流模式下对开关元件Q1进行控制。
根据连续电流模式，通过以下公式来表示电感电流的下限值ILb：
ILb=ILp-Toff*Vo/L (公式13)。
通过使(公式13)变形，获得了以下公式：
Toff=L*(ILp-ILb)/Vo (公式14)。
如从(公式14)应理解，在光源6正确地连接在开关调节器1的输出端子15之间并且光源6不存在诸如短路等的异常状况的情况下，OFF时间段Toff保持大致恒定。因此，通过适当地设置OFF时间段的上限值Tofflim，与临界电流模式的情况相同，可以判断是否存在连接异常。
根据不连续电流控制模式，可以通过测量电感电流从峰值ILp减少为“0”所用的时间段、并且将测量到的时间段与规定上限值进行比较，来判断是否存在连接异常。
第三实施例
参考图7和8来说明第三实施例的照明系统和LED驱动装置。在本实施例的LED驱动装置和照明系统中，从被配置为将商用AC(交流)电源100的AC电压Vin转换成DC电压Vdc的DC电源部向开关调节器1供给DC电压Vdc。该DC电源部包括诸如众所周知的升压斩波器等的AC-DC转换器4，并且在AC-DC转换器4的输出端子之间连接有平滑电容器C0。
第一实施例和第二实施例是在DC电源E向开关调节器1供给充分稳定的DC电压Vdc的前提下进行说明的。然而，在通过利用AC-DC转换器4和平滑电容器C0对商用AC电源100的AC电压Vin进行转换来获得DC电压Vdc的结构中，担心由于频率为AC电源100的电源频率的两倍的纹波成分而导致DC电压Vdc包含波动。另外，在AC输入电压Vin在短时间内波动的情况下，存在根据AC-DC转换器4的应答性、DC电压Vdc也在短时间内波动的可能性。在DC电压Vdc具有波动成分的情况下，如从(公式3)应理解，开关元件Q1的ON时间段Ton也波动。在这种情况下，担心控制电路2对连接异常的有无作出误判断。
在这方面，在不存在连接异常(即，光源6正确地连接至输出端子15)并且开关调节器1的输出电压Vo保持恒定的情况下，如从(公式9)应理解，OFF时间段Toff保持恒定。因此，在本实施例中，在OFF时间段Toff具有小波动的情况下，控制电路2被配置为即使ON时间段Ton达到上限值Tonlim，也不是判断为“存在连接异常”而是判断为“存在DC电源部的输出电压Vdc的波动(下降)”。
在本实施例中，如图7所示，控制电路2还包括OFF时间段测量部25，其中该OFF时间段测量部25用于接收信号生成部20的输出信号以测量OFF时间段Toff。在检测到ON时间段Ton达到上限值Tonlim的情况下，判断部22判断OFF时间段Toff中的利用OFF时间段测量部25在之前几个周期测量到的OFF时间段Toff所获得的波动是否在预定范围内。在检测到OFF时间段Toff的波动在预定范围外的情况下，判断部22判断为存在连接异常，并且向OR门24发送高电平的信号以终止开关调节器1的操作。
另一方面，在本实施例中，在OFF时间段Toff的波动在预定范围内的情况下，控制电路2先中断然后再启动(即，不终止)开关调节器1的操作。具体地，在OFF时间段Toff的波动在预定范围内的情况下，判断部22判断为DC电源部的输出电压Vdc存在下降，并且在向着OR门24的输出信号上升为高电平之后经过了预定再启动时间Trst的时间点处使向着OR门24的输出信号下降为低电平(参见图8)。在经过了再启动时间Trst的情况下，判断部22还向再启动部26发送高电平的信号。再启动部26在从判断部22接收到高电平的信号的情况下发送单触发脉冲(再启动信号)(参见图8)。OR门(第二OR门)27计算该再启动信号和触发部21的输出信号的逻辑加(OR)。因此，在将再启动信号输入至OR门27的情况下，向信号生成部20的设置端子供给高电平信号，因此与触发部21的输出信号的电平无关地，信号生成部20的输出信号上升为高电平。结果，驱动电路10接通开关元件Q1以再启动开关调节器1(参见图8)。
如上所述，在本实施例中，在OFF时间段Toff在预定范围内的情况下，即使在ON时间段Ton达到上限值Tonlim时电感电流没有达到峰值ILp，控制电路2也不终止开关调节器1的操作。因此，可以防止由于因开关调节器1的输入电压Vdc的波动造成控制电路2误判断为存在连接异常而导致开关调节器1错误地长时间停止。注意，代替测量OFF时间段Toff，控制电路2可被配置为测量ON时间段Ton和开关周期T以计算OFF时间段Toff。
第四实施例
参考图9和10来说明第四实施例的照明系统和LED驱动装置。根据本实施例的LED驱动装置和照明系统具有与第三实施例相同的电路结构，因此向相同的元件指派与第三实施例所述相同的附图标记并且没有对这些元件进行详细说明。
如图9所示，本实施例的控制电路2中的判断部22内包括：上限值计时器(未示出)，其具有与ON时间段Ton的上限值Tonlim相等的延迟时间；AND门(第二AND门；未示出)，用于计算上限值计时器的输出和信号生成部20的输出的逻辑积(AND)；以及RS触发器的锁存电路(未示出)。判断部22还包括：周期计时器(未示出)，其具有与开关周期T的上限值Tlim相等的延迟时间；以及AND门(第三AND门；未示出)，用于计算周期计时器的输出和触发部21的输出的逻辑积(AND)。注意，将周期T的上限值Tlim设置得小于不存在连接异常的状态下测量到的ON时间段Ton的上限值Tonlim和OFF时间段Toff的总和。
将参考图10来说明本实施例的操作。
在经由设置端子从OR门27接收到高电平信号的情况下，信号生成部20使其输出信号上升为高电平以接通开关元件Q1。
在正常状况下，在判断部22的上限值计时器的输出上升为高电平之前(即，在经过了与上限值Tonlim相等的延迟时间之前)，比较器23的输出上升为高电平。此时，信号生成部20的输出信号(驱动信号)下降，由此开关元件Q1断开。注意，如果在经过了延迟时间(=上限值Tonlim)之前驱动信号下降为低电平，则在驱动信号下降时上限值计时器被重置。
相反，在存在连接异常或者输入的DC电压Vdc存在下降的情况下，在比较器23的输出上升为高电平之前，判断部22中的上限值计时器的输出上升为高电平。在这种情况下，第二AND门的输出上升为高电平，锁存电路的输出上升为(且保持于)高电平，由此判断部22的向着OR门24的输出上升为(且保持于)高电平。因此，开关元件Q1断开。
顺便提及，即使输入的DC电压Vdc存在下降，电感电流的峰值ILp和输出电压Vo也保持恒定，因此OFF时间段Toff保持恒定。因此，在“输入的DC电压Vdc的下降”导致上限值计时器的输出在比较器23的输出上升之前上升的情况下，信号生成部21的输出在周期计时器的输出上升之后上升。这里，周期计时器被配置为在经过了延迟时间之后使输出保持为高电平。结果，在触发部21的输出上升为高电平时第三AND门的输出上升为高电平。第三AND门的输出端子经由具有延迟时间Trst的延迟电路连接至判断电路22中的锁存电路(RS触发器)的重置端子和再启动部26。因此，在第三AND门的输出上升为高电平之后，判断部22在经过了预定再启动时间Trst的情况下使向着OR门24的输出信号下降(参见图10)。在经过了再启动时间Trst时，判断部22将高电平信号发送至再启动部26，由此再启动部26发送再启动信号。在接收到再启动信号的情况下，第二OR门27发送高电平信号，由此驱动电路10再次接通开关元件Q1以再启动开关调节器1(参见图10)。
另一方面，在存在连接异常的情况下，与不存在连接异常的情况相比输出电压Vo变大，因此如从(公式9)应理解，与不存在连接异常的情况相比，OFF时间段Toff变小。因此，在“连接异常”导致上限值计时器的输出在比较器23的输出上升之前上升的情况下，信号生成部21的输出在周期计时器的上升之前上升。因此，第三AND门的输出保持处于低电平，因而即使在经过了再启动时间Trst的情况下，判断部22也使向着再启动部26的输出信号保持处于低电平。结果，开关元件Q1保持断开以使开关调节器1保持断开(即，终止开关调节器1的操作)。
如上所述，在本实施例中，在开关周期T在预定范围外的情况下，即使在ON时间段Ton达到上限值Tonlim时电感电流没有达到峰值ILp，控制电路2也不终止开关调节器1的操作。因此，可以防止由于因开关调节器1的输入电压Vdc的波动造成控制电路2误判断为存在连接异常而导致开关调节器1错误地长时间停止。
在以上示例中，在判断为驱动信号中断之后(即，在判断为ON时间段Ton大于Tonlim之后)，对周期T进行判断(即，与上限值Tonlim进行比较)，但本实施例不限于该结构。例如，与周期T有关的判断可以如下在与ON时间段Ton有关的判断之前进行。
也就是说，控制电路2具有比上限值Tonlim小的阈值TonlimA。然后，在ON时间段Ton达到阈值TonlimA的情况下，对开关周期进行判断(例如，与比上限值Tlim小的阈值TlimA进行比较)。然后，在ON时间段Ton达到上限值Tonlim的情况下终止驱动信号的发送，并且基于与周期T有关的判断结果(即，与阈值TlimA的比较结果)来判断驱动信号是保持断开还是再启动。
在第三实施例和第四实施例中，控制电路2可被配置为多次对驱动信号进行再启动，并且在控制电路2数次判断为存在连接异常的情况下终止操作。
第五实施例
参考图11～13来说明第五实施例的照明系统和LED驱动装置。
如图12所示，本实施例的照明系统包括光源6和LED驱动装置。光源6包括彼此串联连接的多个LED60。本实施例的LED驱动装置被配置为将从商用AC电源100供给的AC电力转换成DC电力以驱动(点亮；通电)光源6。
本实施例的LED驱动装置包括开关调节器1和控制电路2。本实施例的LED驱动装置还包括滤波电路3、DC电源部4和连接器5。滤波电路3被配置为去除叠加在AC电源100的AC电压/电流上的谐波噪声。DC电源部4例如由用于对滤波电路3滤波后的AC电压/电流进行整流的全波整流器(诸如二极管桥等)、或者该全波整流器和用于对功率因数进行校正的升压斩波器的组合构成。用于对功率因数进行校正的升压斩波器是已知的，因此没有详细说明电路结构及其操作。光源6经由连接器5连接在开关调节器1的输出端子之间。
在DC电源部4的输出端子之间连接有平滑电容器C0以使DC电源部4的输出电压平滑化，并且在开关调节器1的输入端子的两端间施加平滑电容器C0两端间产生的DC电压“Vdc”。开关调节器1由降压斩波器构成，其中该降压斩波器包括开关元件Q1、二极管D1、电感器L1、平滑电容器C1和驱动电路10。开关元件Q1是场效应晶体管(FET)。开关元件Q1具有：漏极，其连接至二极管D1的阳极；以及源极，其连接至平滑电容器C0的低电压侧输入端子。电感器L1具有：第一端，其连接至二极管D1的阳极和开关元件Q1的漏极的连接点；以及第二端，其连接至平滑电容器C1的低电压侧端子。平滑电容器C1连接在电感器L1的第二端和二极管D1的阴极之间。连接器5连接至平滑电容器C1的两个输出端子(即，连接至开关调节器1的输出端子)。以与电感器L1电磁连接的方式设置二次绕组L2。二次绕组L2的第一端连接至电路接地端并且其第二端连接至控制电路2的输入端口。
驱动电路10在从控制电路2供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向开关元件Q1的栅极施加偏置电压来接通开关元件Q1，并且在该驱动信号处于低电平的情况下通过不施加偏置电压来断开开关元件Q1。
控制电路2由包括计时器(PWM(脉冲宽度调制)计时器；信号生成部)120的微计算机构成，其中该计时器120生成脉冲宽度可变的PWM信号。将PWM计时器120的输出信号(PWM信号)作为驱动信号供给至驱动电路10。控制电路2还包括触发部121。触发部121在经由输入端口检测到二次绕组L2两端间感应得到的电压的过零(即，检测到流经电感器L1的电感电流的过零)的情况下，通过向PWM计时器120发送高电平信号来进行重置以再启动PWM计时器120。PWM计时器120在从触发部121接收到高电平信号的情况下将输出信号(驱动信号)的电平切换为高电平，然后在经过了预定的ON时间的时间点处将输出信号(驱动信号)的电平切换为低电平。
因此，控制电路2根据所谓的“临界电流模式”来控制开关元件Q1，其中在该临界电流模式中，在开关元件Q1的ON时间段内储存在电感器L1中的所有能量被放出的情况下，开关元件Q1接通。
控制电路2还包括测量部122，其中该测量部122被配置为在内部获取PWM计时器120的输出信号以测量输出信号处于高电平的时间段(高电平时间段)或输出信号处于低电平的时间段(低电平时间段)。
将说明控制电路2所进行的开关调节器1的控制操作。如图11所示，在开关调节器1中，流经电感器L1的电流(电感电流)在开关元件Q1的ON时间段内线性增加，并且在开关元件Q1的OFF时间段内线性减少。根据临界电流模式，“流经电感器L1的电流(电感电流)的峰值ILp”和“开关元件Q1的一个周期内的开关调节器1的输出电流的平均值Io”满足以下公式：
ILp=2Io (公式15)。
此外，如上所述，通过(公式1)来表示电感电流的峰值“ILp”：
ILp=Ton*(Vdc-Vo)/L (公式1)。
通过将(公式15)代入(公式1)，获得了以下公式：
Io=Ton*(Vdc-Vo)/2L (公式16)。
开关调节器1的输出电压Vo通常等同于光源6的额定电压(=“LED60的正向电压”和“LED60的个数”的乘积)，并且在向光源6供给恒定电流的情况下保持恒定。因此，在DC电源部4的输出电压Vdc充分稳定的情况下，可以通过将PWM计时器120的输出信号(PWM信号)的高电平时间段设置为通过(公式16)所获得的指定ON时间段Ton来从开关调节器1获得期望的输出电压Vo和输出电流Io。
根据临界电流模式，电感电流的峰值ILp和开关元件Q1的OFF时间段Toff满足以下公式：
ILp=Toff*Vo/L (公式17)。
通过将(公式17)代入(公式1)，获得了以下公式：
Ton/Toff=Vo/(Vdc-Vo) (公式18)。
因此，在LED驱动装置正常工作以向光源6供给额定电压/电流的情况下，由于DC电源部4的输出电压Vdc和开关调节器1的输出电压Vo保持恒定，因此ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(即，Ton/Toff)保持在规定范围内以保持大致恒定。
另一方面，在光源6与连接器5断开(无负载状态)或者光源6不完全地连接至连接器5(松散接触状态)的情况下，这导致开关调节器1的输出电压Vo的上升。在这种状态下，由于(公式18)的右边的分母减少并且其分子增加，因此比率(Ton/Toff)增大并且在规定范围外。注意，由于在本实施例中PWM计时器120的输出信号的高电平时间段保持恒定，因此在无需改变ON时间段Ton的情况下OFF时间段Toff减少(改变)(参见图11)。
在这方面，控制电路2利用测量部122测量PWM计时器120发送低电平的输出信号的时间段(低电平时间段)，并且将测量到的时间段与光源6正常(正确)连接至连接器5的情况下所获得的低电平时间段进行比较。控制电路2被配置为：在检测到利用测量部122测量到的低电平时间段小于正常状态的低电平时间段的情况下，判断为比率(Ton/Toff)在规定范围外、即判断为在连接器5和光源6之间存在连接异常。
注意，代替测量低电平时间段，测量部122可被配置为测量驱动信号的相邻上升时间点之间的时间段(即，ON时间段Ton和OFF时间段Toff的时间段；开关周期T)。在这种情况下，控制电路2在检测到测量到的时间段(周期T)小于正常状态下的值的情况下，判断为存在连接异常。在判断为存在连接异常的情况下，控制电路2例如调整PWM计时器120以减小开关元件Q1的ON时间段Ton的比例(即，减小占空比)。因此，可以抑制开关调节器1的输出电压Vo的上升。
如上所述，在本实施例中，控制电路2被配置为如下：在再生电流等于或小于预定阈值的情况下接通开关元件Q1；另外，在经过了预定的ON时间的情况下断开开关元件Q1。控制电路2被配置为：在ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(Ton/Toff)在规定范围外的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。根据本实施例，可以在无需添加用于监视开关调节器1的输出(电压/电流)的监视部件的情况下检测连接异常的有无。
注意，控制电路2可被配置为将OFF时间段Toff的测量值和/或开关周期T的测量值存储在微计算机的寄存器中，并且基于这些测量值的时间变化来判断是否存在连接异常。
注意，在本实施例中，基于ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(Ton/Toff)，不仅在连接器5和光源6之间存在连接异常的情况下，而且还在开关调节器1的输出电压Vo下降的情况下，控制电路2可以抑制开关调节器1的输出电力。也就是说，开关调节器1的输出电压Vo的下降会导致OFF时间段Toff增加(参见图13)，因此导致比率(Ton/Toff)减小。控制电路2检测比率(Ton/Toff)的减小程度，并且在比率(Ton/Toff)在规定范围外的情况下抑制开关调节器1的输出电力。
第六实施例
参考图14～16来说明第六实施例的照明系统和LED驱动装置。图14示出本实施例的LED驱动装置和照明系统的电路结构图。本实施例的基本结构与第五实施例相同，因此向相同的元件指派与第五实施例所述相同的附图标记并且没有对这些元件进行详细说明。
在本实施例中，控制电路2还包括触发器(flip flop)123和重置信号生成器124。另外，在平滑电容器C0的低电压侧端子和开关元件Q1的源极之间连接有检测电阻器R1。
触发器123具有设置端子和重置端子。触发器123被配置为：在从PWM计时器120经由设置端子接收到高电平的输出信号的情况下，使触发器123的输出信号上升为高电平；以及在从重置信号生成器124经由重置端子接收到重置信号的情况下，使触发器123的输出信号下降为低电平。驱动电路10响应于触发器123的输出作为驱动信号来对开关元件Q1的开关操作进行控制。
重置信号生成器124经由检测电阻器R1检测(测量)流经开关元件Q1的电感电流，并且在该电感电流增加达到预定峰值ILp的情况下生成单触发脉冲的重置信号。
在本实施例中，在触发器123的驱动信号上升为高电平的情况下，驱动电路10接通开关元件Q1以使电感电流流动。在电感电流达到峰值ILp的情况下，重置信号生成器124发送重置信号以使触发器123的输出信号(驱动信号)下降为低电平，因而驱动电路10断开开关元件Q1。之后，在储存在电感器L1中的所有能量被放出的情况下(即，在电感电流减少达到“0”的情况下)，触发部121进行重置以再启动PWM计时器120。结果，触发器123的输出(驱动信号)上升为高电平，并且驱动电路10接通开关元件Q1以再次使电感电流流动(参见图15)。因此，在本实施例中，在LED驱动装置正常工作以向光源6供给额定电压/电流的情况下，由于DC电源部4的输出电压Vdc和开关调节器1的输出电压Vo保持恒定，因此ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(即，Ton/Toff)保持在规定范围内以保持大致恒定。
如上所述，通过以下(公式2)来表示ON时间段Ton：
Ton=(L*ILp)/(Vdc-Vo) (公式2)。
如从(公式2)应理解，在DC电源部4的输出电压Vdc充分稳定的情况下，如果开关调节器1的输出电压Vo由于无负载状态或松散接触状态而上升，则这导致与正常状态相比，ON时间段Ton增加(即，导致电感电流达到峰值ILp所需的时间的增加)(参见图15)。
如上所述，通过(公式9)来表示OFF时间段Toff：
Toff=L*ILp/Vo (公式9)。
如从(公式9)应理解，在DC电源部4的输出电压Vdc充分稳定的情况下，如果开关调节器1的输出电压Vo由于无负载状态或松散接触状态而上升，则这导致与正常状态相比，OFF时间段Toff减少(参见图15)。
因此，可以通过测量(从触发器123提供至驱动电路10的)驱动信号的低电平时间段和/或高电平时间段来检测连接异常的有无。控制电路2例如被配置为：在测量值处于阈值外、以及/或者根据时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，判断为存在连接异常。也就是说，测量部122可被配置为：在ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(Ton/Toff)处于规定范围外的情况下，终止PWM计时器120的操作。
如上所述，在本实施例中，控制电路2被配置为：在再生电流等于或小于预定阈值的情况下，接通开关元件Q1；另外，在流经电感器L1的电感电流等于或大于预定峰值ILp(即，流经开关元件Q1的电流等于或大于预定峰值)的情况下，断开开关元件Q1。控制电路2被配置为在ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(Ton/Toff)处于规定范围外的情况下，抑制开关调节器1的输出电力。根据本实施例，可以在无需添加用于监视开关调节器1的输出(电压/电流)的监视部件的情况下检测连接异常的有无。
注意，在本实施例中，基于ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率(Ton/Toff)，不仅在连接器5和光源6之间存在连接异常的情况下，而且还在开关调节器1的输出电压Vo下降的情况下，控制电路2可以抑制开关调节器1的输出电力。也就是说，开关调节器1的输出电压Vo的下降会导致ON时间段Ton减少并且OFF时间段Toff增加(参见图16)，因此导致比率(Ton/Toff)减小。控制电路2检测比率(Ton/Toff)的减小程度，并且在比率(Ton/Toff)处于规定范围外的情况下抑制开关调节器1的输出电力。
第七实施例
参考图17来说明第七实施例的照明系统和LED驱动装置。图17示出本实施例的LED驱动装置和照明系统的电路结构图。本实施例的基本结构与第五实施例相同，因此向相同的元件指派与第五实施例所述相同的附图标记并且不再对这些元件进行详细说明。
第五实施例是在DC电源部4向开关调节器1供给充分稳定的DC电压Vdc的前提下进行说明的。然而，由于DC电压Vdc是通过对商用AC电源100的AC电压Vin进行转换所获得的，因此担心由于频率为AC电源100的电源频率的两倍的纹波成分而导致DC电压Vdc包含波动。另外，在AC输入电压Vin在短时间内波动的情况下，存在根据DC电源部4的应答性、DC电压Vdc也在短时间内波动的可能性。在DC电压Vdc具有波动成分的情况下，如从(公式18)应理解，ON时间段Ton相对于OFF时间段Toff的比率也波动。在这种情况下，担心控制电路2误判断为存在连接异常。
在这方面，本实施例的控制电路2还包括波动检测部125，其中该波动检测部125被配置为检测输入电压Vdc的波动的有无。波动检测部125在内部获取开关调节器1的输入电压Vdc，并且在输入电压Vdc的波动的监视值超过阈值的情况下，向测量部122发送检测信号。控制电路2被配置为在从波动检测部125发送了检测信号的情况下，不对是否存在连接异常进行判断。
因此，本实施例可以防止由于开关调节器1的输入电压Vdc的波动而导致控制电路2误判断为存在连接异常。
第五实施例～第七实施例是基于被配置为根据临界电流模式来控制开关调节器(降压斩波器)1的结构来进行说明的，但这些实施例不限于该结构。开关调节器1可以由除降压斩波器以外的其它电路构成，并且/或者可以根据如第一实施例和第二实施例所述的连续电流模式或不连续电路模式进行控制。在第五实施例～第七实施例中，AC电源100和DC电源部4可以利用用于向开关调节器1供给DC电力的诸如蓄电池等的DC电源来替换。
第八实施例
参考图18来说明本实施例的照明器具。本实施例的照明器具30包括：如以上任一实施例所述的LED驱动装置；光源6(固体发光元件)，其利用LED驱动装置进行驱动；以及器具本体(32,35)，用于保持LED驱动装置和光源6。
如图18所示，在照明器具30中LED驱动装置容纳在与容纳有光源6的外壳32分开的壳体35内。LED驱动装置经由引线31连接至光源6。因此照明器具30可以实现光源6的薄型化并且提高LED驱动装置的安装场所的自由度。
在图18的示例中，外壳32由金属材料制成，并且成形为具有上基底和开放底部的圆筒状。开放表面(底表面)被光扩散片材33覆盖。根据光源6，多个(这里为三个)LED60安装在基板34的一个表面(下表面)上并且配置在外壳32的内部从而面向光扩散片材33。外壳32被设置成埋入天花板100内并且经由引线31和连接器5连接至配置在天花板100后方的LED驱动装置。
注意，照明器具30不限于LED驱动装置容纳在与光源6所用的壳体分开的壳体内的分开安装型结构。例如，照明器具30也可以是光源6和LED驱动装置容纳在单个壳体内的电源一体型结构。
LED驱动装置并不局限用于照明器具30。LED驱动装置可以用于例如液晶显示器的背光灯、复印机、扫描器和投影仪等的各种光源。

Claims (33)

1.一种固体发光元件驱动装置，包括：
开关调节器，其包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在所述开关元件断开的情况下，使得再生电流能够从所述电感器流经所述再生元件；以及输出端子，其被配置成使得固体发光元件连接在所述输出端子之间；
控制电路，用于对所述开关调节器的所述开关元件的开关操作进行控制；以及
驱动电路，用于进行以下操作：
在从所述控制电路供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向所述开关元件的栅极施加偏置电压来接通所述开关元件，以及
在所述驱动信号处于低电平的情况下，通过不施加所述偏置电压来断开所述开关元件，
其中，所述控制电路包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度能够变化的脉冲宽度调制信号即PWM信号，并且所述控制电路将所述信号生成部的所述PWM信号作为所述驱动信号供给至所述驱动电路，
在流经所述开关元件或所述电感器的电流等于或大于预定的峰值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述低电平来断开所述开关元件，以及在所述再生电流等于或小于预定的阈值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述高电平来接通所述开关元件，
所述控制电路还包括判断部，所述判断部用于测量所述驱动信号处于所述高电平的时间段作为所述开关元件的接通时间段、并且将所测量到的所述接通时间段与规定的上限值进行比较，以及
在所测量到的所述接通时间段超过规定的所述上限值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
2.根据权利要求1所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述接通时间段达到所述上限值时、流经所述开关元件或所述电感器的电流没有达到所述峰值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
3.根据权利要求2所述的固体发光元件驱动装置，其中，在断开时间段处于预定范围内的情况下，即使在所述接通时间段达到所述上限值时、流经所述开关元件或所述电感器的电流没有达到所述峰值，所述控制电路也不终止所述开关调节器的操作。
4.根据权利要求1所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成，以及
所述PWM信号是经由所述计时器所生成的。
5.根据权利要求4所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路通过测量所述计时器的输出来监视所述接通时间段的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
6.一种固体发光元件驱动装置，包括：
开关调节器，其包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在所述开关元件断开的情况下，使得再生电流能够从所述电感器流经所述再生元件；以及输出端子，其被配置成使得固体发光元件连接在所述输出端子之间；
控制电路，用于对所述开关调节器的所述开关元件的开关操作进行控制；以及
驱动电路，用于进行以下操作：
在从所述控制电路供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向所述开关元件的栅极施加偏置电压来接通所述开关元件，以及
在所述驱动信号处于低电平的情况下，通过不施加所述偏置电压来断开所述开关元件，
其中，所述控制电路包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度能够变化的脉冲宽度调制信号即PWM信号，并且所述控制电路将所述信号生成部的所述PWM信号作为所述驱动信号供给至所述驱动电路，
在流经所述开关元件或所述电感器的电流等于或大于预定的峰值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述低电平来断开所述开关元件，以及在所述再生电流等于或小于预定的阈值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述高电平来接通所述开关元件，以及
所述控制电路测量所述驱动信号处于所述低电平的时间段作为所述开关元件的断开时间段，并且在所测量到的所述断开时间段超过规定的上限值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
7.根据权利要求6所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述断开时间段达到所述上限值时、所述再生电流没有达到所述阈值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
8.根据权利要求6所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成，以及
所述PWM信号是经由所述计时器所生成的。
9.根据权利要求8所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路通过测量所述计时器的输出来监视所述断开时间段的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
10.一种固体发光元件驱动装置，包括：
开关调节器，其包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在所述开关元件断开的情况下，使得再生电流能够从所述电感器流经所述再生元件；以及输出端子，其被配置成使得固体发光元件连接在所述输出端子之间；
控制电路，用于对所述开关调节器的所述开关元件的开关操作进行控制；以及
驱动电路，用于进行以下操作：
在从所述控制电路供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向所述开关元件的栅极施加偏置电压来接通所述开关元件，以及
在所述驱动信号处于低电平的情况下，通过不施加所述偏置电压来断开所述开关元件，
其中，所述控制电路包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度能够变化的脉冲宽度调制信号即PWM信号，并且所述控制电路将所述信号生成部的所述PWM信号作为所述驱动信号供给至所述驱动电路，
在流经所述开关元件或所述电感器的电流等于或大于预定的峰值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述低电平来断开所述开关元件，以及在所述再生电流等于或小于预定的阈值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述高电平来接通所述开关元件，以及
所述控制电路测量所述开关元件的接通时间段和断开时间段的开关周期，并且在所测量到的所述开关周期超过规定的上限值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
11.根据权利要求10所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述开关周期达到所述上限值时、所述再生电流没有达到所述阈值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
12.根据权利要求10所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成，以及
所述PWM信号是经由所述计时器所生成的。
13.根据权利要求12所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路通过测量所述计时器的输出来监视所述开关周期的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
14.一种固体发光元件驱动装置，包括：
开关调节器，其包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在所述开关元件断开的情况下，使得再生电流能够从所述电感器流经所述再生元件；以及输出端子，其被配置成使得固体发光元件连接在所述输出端子之间；
控制电路，用于对所述开关调节器的所述开关元件的开关操作进行控制；以及
驱动电路，用于进行以下操作：
在从所述控制电路供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向所述开关元件的栅极施加偏置电压来接通所述开关元件，以及
在所述驱动信号处于低电平的情况下，通过不施加所述偏置电压来断开所述开关元件，
其中，所述控制电路包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度能够变化的脉冲宽度调制信号即PWM信号，并且所述控制电路将所述信号生成部的所述PWM信号作为所述驱动信号供给至所述驱动电路，
在所述再生电流等于或小于预定阈值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述高电平来接通所述开关元件，以及在经过了预定的接通时间的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述低电平来断开所述开关元件，
所述控制电路还包括测量部，所述测量部用于测量所述驱动信号处于所述高电平的时间段作为接通时间段、并且测量所述驱动信号处于所述低电平的时间段作为断开时间段，
在所述接通时间段相对于所述断开时间段的比率处于规定范围外的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力，以及
所述控制电路基于所述测量部所测量到的所述断开时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
15.根据权利要求14所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述接通时间段是在所述开关元件接通的状态下流经所述电感器的电流增大的时间段，以及
所述断开时间段是在所述开关元件断开的状态下所述再生电流降低的时间段。
16.根据权利要求14所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述比率处于所述规定范围外的情况下，所述控制电路降低所述接通时间段或所述接通时间段的比例。
17.根据权利要求14所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述开关调节器的输入电压处于预定范围外的情况下，所述控制电路不进行所述比率是否处于所述规定范围外的判断。
18.根据权利要求14所述的固体发光元件驱动装置，其中，
利用所述信号生成部所生成的所述PWM信号与所述开关元件的驱动信号同步。
19.根据权利要求18所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述接通时间段和所述断开时间段中的至少一个与所述信号生成部所生成的所述PWM信号的高电平时间段或低电平时间段大致一致，以及
所述控制电路基于所述高电平时间段或所述低电平时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
20.根据权利要求14所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成，并且经由所述计时器来生成所述PWM信号。
21.根据权利要求20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PWM信号的高电平时间段或低电平时间段的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
22.一种固体发光元件驱动装置，包括：
开关调节器，其包括：开关元件和电感器的串联电路；再生元件，用于在所述开关元件断开的情况下，使得再生电流能够从所述电感器流经所述再生元件；以及输出端子，其被配置成使得固体发光元件连接在所述输出端子之间；
控制电路，用于对所述开关调节器的所述开关元件的开关操作进行控制；以及
驱动电路，用于进行以下操作：
在从所述控制电路供给的驱动信号处于高电平的情况下，通过向所述开关元件的栅极施加偏置电压来接通所述开关元件，以及
在所述驱动信号处于低电平的情况下，通过不施加所述偏置电压来断开所述开关元件，
其中，所述控制电路包括信号生成部，所述信号生成部用于生成脉冲宽度能够变化的脉冲宽度调制信号即PWM信号，并且所述控制电路将所述信号生成部的所述PWM信号作为所述驱动信号供给至所述驱动电路，
在所述再生电流等于或小于预定阈值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述高电平来接通所述开关元件，以及在流经所述开关元件的电流等于或大于预定的峰值的情况下，所述控制电路通过将所述驱动信号切换为所述低电平来断开所述开关元件，
所述控制电路还包括测量部，所述测量部用于测量所述驱动信号处于所述高电平的时间段作为接通时间段、并且测量所述驱动信号处于所述低电平的时间段作为断开时间段，以及
在所述接通时间段相对于所述断开时间段的比率处于规定范围外的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
23.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述接通时间段是在所述开关元件接通的状态下流经所述电感器的电流增大的时间段，以及
所述断开时间段是在所述开关元件断开的状态下所述再生电流降低的时间段。
24.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述比率处于所述规定范围外的情况下，所述控制电路降低所述接通时间段或所述接通时间段的比例。
25.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路基于所述断开时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
26.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路基于所述接通时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
27.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，在所述开关调节器的输入电压处于预定范围外的情况下，所述控制电路不进行所述比率是否处于所述规定范围外的判断。
28.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，利用所述信号生成部所生成的所述PWM信号与所述开关元件的驱动信号同步。
29.根据权利要求28所述的固体发光元件驱动装置，其中，
所述接通时间段和所述断开时间段中的至少一个与所述信号生成部所生成的所述PWM信号的高电平时间段或低电平时间段大致一致，以及
所述控制电路基于所述高电平时间段或所述低电平时间段的时间变化来判断所述比率是否处于所述规定范围外。
30.根据权利要求22所述的固体发光元件驱动装置，其中，所述控制电路由包括内置的计时器的微计算机所构成，并且经由所述计时器来生成所述PWM信号。
31.根据权利要求30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PWM信号的高电平时间段或低电平时间段的时间变化，并且在根据所述时间变化的监视值所获得的值超过预定值的情况下，所述控制电路抑制所述开关调节器的输出电力。
32.一种照明系统，包括：
根据权利要求1至31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，其被配置为经由所述固体发光元件驱动装置来驱动。
33.一种照明器具，包括：
根据权利要求1至31中任一项所述的固体发光元件驱动装置；
固体发光元件，其被配置为经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。
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