CN104620679A - 点亮装置以及具备该点亮装置的照明装置 - Google Patents

Abstract

过热保护装置与作为半导体开关的晶体管的控制端子(基极)电连接，当检测温度超过规定温度时，触点导通而在晶体管的基极-发射极之间发生短路。由此，当过热保护装置的检测温度超过规定温度而使触点导通时，点亮装置将晶体管强制性地截止，以使光源负载熄灭。为了将作为半导体开关的晶体管的温度作为检测温度，过热保护装置例如利用由热收缩管构成的捆束构件来与晶体管捆束成一体。由此，能够不必大幅变更电路结构且对正常时的动作不造成影响地防止构成部件的异常发热。

Description

点亮装置以及具备该点亮装置的照明装置

技术领域

本发明涉及一种使光源点亮的点亮装置以及具备该点亮装置的照明装置。

背景技术

近年来，将发光二极管(Light Emitting Diode：LED)、有机EL(ElectroLuminescence：电致发光)等半导体发光元件作为光源的照明装置正在普及。在这种照明装置中，使用例如利用了电流反射镜的结构的点亮装置(LED光源电源电路)(参照文献1：日本专利公开2002-343585号公报)。

文献1中记载的点亮装置将电阻(ra)、晶体管(Trb)、电阻(rb)的串联电路与直流电源并联连接，晶体管(Trb)通过将集电极与基极相连接而设为二极管连接。另外，在串联连接多个LED而得到的光源负载(LED块)上串联连接有晶体管(Trc)和电阻(rc)，两个晶体管(Trb和Trc)的基极互相连接，由此形成了电流反射镜。因此，光源负载的负载电流与光源负载的元件偏差(正向电压的偏差等)无关地被控制为固定的大小。

但是，在文献1中记载的点亮装置中，例如存在以下可能性：当与光源负载串联连接的电阻(rc)发生短路故障时，电流反射镜失去平衡，对晶体管(Trc)的基极-发射极之间施加的电压上升，负载电流增加。在该情况下，过电流流经晶体管(Trc)和光源负载的LED，往往导致晶体管(Trc)和LED的异常发热。另外，在LED发生了短路故障的情况下，该LED的正向电压成分的电压被施加于与光源负载串联连接的晶体管(Trc)，往往导致晶体管(Trc)的异常发热。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够不必大幅变更电路结构且对正常时的动作不造成影响地防止构成部件的异常发热的点亮装置以及具备该点亮装置的照明装置。

本发明所涉及的第一方式的点亮装置的特征在于，具备：半导体开关，其被插入到向光源负载供给电力的电力供给路径中；过热保护装置，其连接于上述半导体开关的控制端子，当检测温度超过规定温度时，将上述半导体开关强制性地截止；以及捆束构件，其将上述过热保护装置和上述半导体开关捆束成一体。

根据该方式，具备：过热保护装置，其连接于半导体开关的控制端子，当检测温度超过规定温度时将半导体开关强制性地截止；以及捆束构件，其将过热保护装置和半导体开关捆束成一体。因而，具有以下优点：能够不必大幅变更电路结构且对正常时的动作不造成影响地防止构成部件的异常发热。

在本发明所涉及的第二方式的点亮装置中，在第一方式中，上述半导体开关具有引线，上述过热保护装置与上述半导体开关的上述引线相接合。

在本发明所涉及的第三方式的点亮装置中，在第一或者第二方式中，上述半导体开关构成为与上述光源负载串联连接，在导通时使电流从电源流向上述光源负载。

在本发明所涉及的第四方式的点亮装置中，在第一或者第二方式中，还具备变压器，该变压器的次级线圈上连接有上述光源负载，上述半导体开关构成为对在上述变压器的初级线圈中流动的电流进行切换，由此使电流流经上述变压器的次级线圈。

本发明所涉及的照明装置具备第一至第四方式中的任一方式的点亮装置和由该点亮装置供给电力的光源负载。

附图说明

图1是表示实施方式1所涉及的点亮装置的结构的电路图。

图2是表示实施方式1所涉及的点亮装置的主要部分的立体图。

图3是表示实施方式1的变形例所涉及的点亮装置的结构的电路图。

图4是表示实施方式1的其它变形例所涉及的点亮装置的结构的电路图。

图5是表示实施方式2所涉及的点亮装置的结构的电路图。

具体实施方式

(实施方式1)

如图1所示，本实施方式所涉及的点亮装置1具备：半导体开关(第二晶体管42)，其被插入在向光源负载5供给电力的电力供给路径中；过热保护装置6；以及捆束构件7(参照图2)。过热保护装置6连接于上述半导体开关的控制端子(第二晶体管42的基极)，当检测温度超过规定温度时将上述半导体开关强制性地截止。捆束构件7构成为将过热保护装置6和上述半导体开关捆束成一体。

另外，本实施方式所涉及的照明装置10具备点亮装置1和由点亮装置1供给电力的光源负载5。

下面，对本实施方式所涉及的点亮装置1详细地说明。

如图1所示，本实施方式的点亮装置1具备：整流电路2，其与由商用电源构成的交流电源11电连接；以及在整流电路2的直流输出端之间进行电连接的第一电阻31、第一晶体管41、第二电阻32的串联电路。点亮装置1还具备在整流电路2的直流输出端之间与光源负载5串联连接的第二晶体管42和第三电阻33的串联电路、过热保护装置6以及捆束构件7(参照图2)。此外，在图1中将过热保护装置6记载为“TP”(图3、图4也相同)。

光源负载5通过串联连接多个(在图1的例子中是四个)LED(发光二极管)51～54而构成。但是，宗旨并不是对构成光源负载5的LED的个数以及多个LED的连接方式(除串联、并联以外的连接方式)等进行限定。另外，光源负载5并不限于LED，也可以使用其它发光元件来构成。

整流电路2由二极管桥构成，对从交流电源11输入的交流电力进行全波整流，在转换为直流电力之后进行输出。整流电路2的正极(高电位)侧的输出端经由电阻31连接于晶体管41的集电极，整流电路2的负极(低电位)侧的输出端经由电阻32连接于晶体管41的发射极。另外，整流电路2的正极侧的输出端连接于光源负载5的正极端子(阳极)，光源负载5的负极端子(阴极)连接于晶体管42的集电极，整流电路2的负极侧的输出端经由电阻33连接于晶体管42的发射极。

第一晶体管41由NPN型的晶体管构成，通过将集电极与基极进行电连接来进行二极管连接。另外，第二晶体管42由NPN型的晶体管构成，通过将基极电连接于第一晶体管41的基极来与第一晶体管41一起形成电流反射镜。因此，流经光源负载5的负载电流与光源负载5的元件偏差(正向电压的偏差等)无关，而与向第一晶体管41的集电极流入的电流相关地被控制为固定的大小。

在此，第二晶体管42作为被插入在向光源负载5供给电力的电力供给路径上的半导体开关而发挥功能，当向控制端子(基极)供给规定的电流时，该第二晶体管42导通。也就是说，在此所说的半导体开关是如下结构的开关：根据对控制端子提供的电信号来切换导通(ON)和截止(OFF)。第二晶体管42作为半导体开关，在向作为控制端子的基极供给电流时变为导通(集电极-发射极之间导通)，在没有向基极供给电流时变为截止(集电极-发射极之间断开)。

该晶体管42与光源负载5串联连接，在导通时，电流从电源(交流电源11和整流电路2)流向光源负载5，在截止时，停止向光源负载5供给电流。更为详细地说，在从电源(交流电源11和整流电路2)向光源负载5供给电力的电力供给路径上，第二晶体管42的集电极-发射极与光源负载5串联连接。也就是说，上述结构的点亮装置1进行如下动作：在作为半导体开关的晶体管42导通的状态下使光源负载5点亮，在该晶体管42截止的状态下使光源负载5熄灭。

另外，本实施方式的点亮装置1中的过热保护装置6是常开(常开触点)型的所谓热保护器，检测自身的温度上升，从而使将电连接于触点的一对触点端子61(参照图2)之间导通和截止(接通和断开)。即，过热保护装置6进行如下动作：在正常时触点截止，因此一对触点端子61之间不导通，在检测温度超过规定温度期间触点导通，在一对触点端子61之间发生短路。在此，过热保护装置6由使用了双金属件的热保护器构成，但宗旨不是限定于该结构。

该过热保护装置6与作为半导体开关的晶体管42的控制端子(基极)电连接，当检测温度超过规定温度时，触点导通而将晶体管42强制性地截止。在图1的例子中，过热保护装置6的一个触点端子61电连接于晶体管42的基极，另一个触点端子61经由电阻33电连接于晶体管42的发射极。

由此，当过热保护装置6的检测温度为规定温度以下且触点截止时，如果点亮装置1向晶体管42的控制端子供给规定的电流，则晶体管42导通，从而使光源负载5点亮。另一方面，当过热保护装置6的检测温度超过规定温度而使触点成为导通时，从而点亮装置1使晶体管42的基极-发射极之间发生短路，将晶体管42强制性地截止，使光源负载5熄灭。

另外，为了将作为半导体开关的晶体管42的温度作为检测温度，过热保护装置6利用捆束构件7与晶体管42捆束成一体。在此所说的一体是指多个物体(在此指过热保护装置6和晶体管42)形成为一个(一体)。也就是说，捆束构件7如图2所示那样在使过热保护装置6与晶体管42互相接触并进行热耦合的状态下，将二者集中地捆束在一起以使两者一体化。捆束构件7例如由热收缩管构成。但是，捆束构件7是将过热保护装置6和晶体管42捆束成一体的构件即可，并不限于热收缩管，例如也可以是捆束带、线束、粘合带等。

另外，在此所说的捆束是指将多个物体(在此指过热保护装置6和晶体管42)汇总为一个。因此，捆束构件7并不限于缠绕在热保护装置6和晶体管42的周围的结构，例如也可以是将过热保护装置6与晶体管42的相对面之间进行粘接的粘接剂等。除此以外，捆束构件7也可以是从过热保护装置6和晶体管42的排列方向的两侧夹持过热保护装置6和晶体管42的夹具等。

并且，期望对过热保护装置6与晶体管42的相对面之间插入硅油等高热传导率的物质。由此，晶体管42与过热保护装置6之间的热传导率提高。

在图2的例子中，第二晶体管42是TO-220型的引线式晶体管。该晶体管42的发射极、集电极以及基极的引线端子422从长方体状的塑料制的封装体421的一面(以下称为“第一面”)突出。并且，晶体管42与封装体421一体地具有用于安装散热器的金属板423。晶体管42在使与封装体421的第一面相邻的第二面与过热保护装置6相向并接触的状态下，利用捆束构件7来与过热保护装置6一体化。在封装体421的第二面的至少一部分露出金属板423。

过热保护装置6的一对触点端子61从长方体状的封装体62的一面(以下称为“第三面”)突出。过热保护装置6在使与第三面相邻的第四面与晶体管42的金属板423接触的状态下，利用捆束构件7来与晶体管42一体化。也就是说，过热保护装置6在使上述第四面与晶体管42中的露出金属板423的上述第二面相向并接触的状态下来与晶体管42一体化。在此，过热保护装置6的封装体62形成为使六个面中的接触到金属板423的面(第四面)的面积最大，因此比较容易传导来自晶体管42的金属板423的热。

并且，在过热保护装置6与晶体管42中，端子的突出方向一致。也就是说，在过热保护装置6的封装体62中突出触点端子61的第三面与在晶体管42的封装体421中突出引线端子422的第一面朝向相同方向。

另外，过热保护装置6通过将触点端子61与未图示的基板的电路图案相连接而与晶体管42电连接。在此，过热保护装置6的触点端子61是设置在基板上的焊区，通过对连接有晶体管42的电路图案上的焊区进行焊接来与晶体管42电连接。过热保护装置6像这样使用在电连接有晶体管42的电路图案上设置的焊区而被安装于基板，由此不需要大幅变更电路图案，能够比较简单地被安装于基板。

根据以上说明的结构的点亮装置1，过热保护装置6是常开型，因此在正常时(正常动作时)，过热保护装置6对动作没有任何影响。另一方面，例如在电阻33发生短路故障时、光源负载5的LED发生短路故障时等，作为被插入在向光源负载5供给电力的电力供给路径的半导体开关的晶体管42异常发热的情况下，点亮装置1进行如下动作。也就是说，在由过热保护装置6检测出晶体管42的异常发热时，点亮装置1使过热保护装置6进行工作，从而在晶体管42的基极-发射极之间发生短路。由此，点亮装置1将作为半导体开关的晶体管42强制性地截止，停止向光源负载5供给电流，从而使光源负载5熄灭。因而，当成为在晶体管42中发生异常发热那样的状况时，点亮装置1迅速停止向光源负载5供给电力，因此能够防止晶体管42的过度发热以及其它构成部件的异常发热。

而且，点亮装置1具备将过热保护装置6和半导体开关(晶体管42)捆束成一体的捆束构件7，因此晶体管42的热易于向过热保护装置6传递，能够在晶体管42的异常发热时迅速停止电力供给。并且，该过热保护装置6使用电连接有半导体开关(晶体管42)的电路图案上的焊区而被安装于基板，因此不需要由于设置有过热保护装置6而大幅变更电路图案。总之，本实施方式的点亮装置1具有以下优点：能够不必大幅变更电路结构且对正常时的动作不造成影响地防止构成部件的异常发热。

另外，如本实施方式那样，半导体开关(晶体管42)优选构成为与光源负载5串联连接，在导通时使电流从电源流向光源负载5。根据该结构，关于点亮装置1，如果半导体开关(晶体管42)截止，则立即停止向光源负载5供给电力，因此能够缩短从过热保护装置6进行工作起直到停止向光源负载5供给电流为止的时间。

作为本实施方式的变形例，点亮装置1也可以如图3所示那样将第四电阻34、第五电阻35、齐纳二极管8的串联电路连接在整流电路2的直流输出端之间，来代替第一电阻31、第一晶体管41、第二电阻32的串联电路。在图3的例子中，齐纳二极管8被设置为将阳极连接于整流电路2的负极侧的输出端，将阴极连接于电阻35。齐纳二极管8与电阻35的连接点与作为半导体开关的晶体管42的基极电连接。

根据该变形例，点亮装置1利用由电阻34、电阻35、齐纳二极管8构成的电路向晶体管42的基极供给电流，由此能够使流经光源负载5的负载电流与光源负载5的元件偏差无关地被控制为固定的大小。而且，该点亮装置1利用齐纳二极管8使在整流电路2的输出中产生的脉动电流稳定，因此能够减少由脉动电流引起的光源负载5的闪烁。

另外，作为本实施方式的其它变形例，点亮装置1也可以是以下结构：不连接于交流电源11，而如图4所示那样电连接于直流电源12来进行动作。在该结构中，点亮装置1能够省略整流电路2(参照图3)。

另外，作为本实施方式的其它变形例，半导体开关(晶体管42)也可以具有引线(引线端子422)，过热保护装置6与上述半导体开关的上述引线接合。也就是说，点亮装置1的过热保护装置6也可以与半导体开关(晶体管42)的引线端子422直接接合。具体地说，过热保护装置6通过将触点端子61捆束并焊接于晶体管42的基极、发射极的各引线端子422，不经由基板上的电路图案而被直接连接于晶体管42。

根据该结构，如果存在用于将晶体管42安装于基板的焊区、孔(引线端子422插通用)，则不需要重新添加用于安装过热保护装置6的焊区、孔，不需要大幅变更电路图案。而且，作业人员在将晶体管42安装于基板之前，预先用捆束构件7将晶体管42与过热保护装置6一体化，由此能够将这些晶体管42和过热保护装置6作为一个部件来进行处理。

另外，本实施方式中示出的点亮装置1与光源负载5一起构成照明装置10。也就是说，照明装置10具备上述本实施方式的点亮装置1和由点亮装置1供给电力的光源负载5。在此，照明装置10既可以将点亮装置1和光源负载5配置在一个壳体(未图示)内，也可以将点亮装置1和光源负载5配置在不同的壳体内。

(实施方式2)

如图5所示，本实施方式的点亮装置201在构成为用于点亮由卤素灯(卤素电灯泡)构成的光源负载205这一点上与实施方式1中记载的点亮装置1不同。下面，对与实施方式1相同的结构附加相同的附图标记并适当地省略说明。

在本实施方式中，点亮装置201是所谓的电子变压器，构成为利用电子电路对电源(交流电源11)的输出电压进行变压并施加于光源负载205。点亮装置201具备：噪音防止用的防噪电路(噪音防止电路)13；整流电路202，其经由防噪电路13连接于由商用电源构成的交流电源11；以及第一电容器291，其连接在整流电路202的直流输出端之间。点亮装置201在电容器291的两端之间还配置有自激振荡式的逆变电路和用于使逆变电路开始振荡的启动电路。

逆变电路是所谓的半桥型的电路，且将第二电容器292和第三电容器293的串联电路以及第一开关元件241和第二开关元件242的串联电路并联地配置在电容器291的两端之间。在此，各开关元件241、242由NPN型的晶体管构成，在整流电路202的正极侧的输出端连接有第一开关元件241的集电极，在负极侧的输出端连接有第二开关元件242的发射极。第一开关元件241的发射极连接于第二开关元件242的集电极。

并且，逆变电路在电容器292、293的连接点与开关元件241、242的连接点之间具备输出变压器14的初级线圈141与反馈变压器15的初级线圈151的串联电路。在输出变压器14的次级线圈142上连接有光源负载205。

反馈变压器15具有一对次级线圈152、153，发挥功能以使第一开关元件241和第二开关元件242交替地导通和截止。具体地说，其中一个次级线圈152经由第一电阻231连接在第一开关元件241的基极-发射极之间，另一个次级线圈153经由第二电阻232连接在第二开关元件242的基极-发射极之间。

另外，启动电路具有连接在电容器291的两端之间的第三电阻233和第四电容器294的串联电路以及硅双向开关元件(SBS)等触发元件16，其中，该触发元件16由于两端电压达到触发电压而变为导通状态。触发元件16连接在电阻233和电容器294的连接点与反馈变压器15的次级线圈153和电阻232的连接点之间。由此，在接通电源后电容器294的两端电压达到触发电压时，触发元件16变为导通状态而将第二开关元件242导通，由此启动电路启动逆变电路。

根据如上所述的结构，本实施方式的点亮装置1将来自交流电源11的交流电力转换为直流电力，并且通过逆变电路转换为高频，由此从输出变压器14的次级线圈142向光源负载205供给电力。此时，在输出变压器14中，电压降低至适于光源负载205的电压(例如12V)。这样，本实施方式的点亮装置1使要被供给到输出变压器14的初级线圈141的电力变为高频，因此能够实现输出变压器14的小型化。

另外，在上述结构的点亮装置1中，各开关元件241、242作为被插入在向光源负载205供给电力的电力供给路径的半导体开关而发挥功能，当向控制端子(基极)供给规定的电流时导通。该开关元件241、242通过对流经输出变压器14的初级线圈141的电流进行切换，使电流流经输出变压器14的次级线圈142。

即，本实施方式所涉及的点亮装置1具备在次级线圈142上连接有光源负载205的变压器(输出变压器14)。半导体开关(开关元件241、242)构成为通过对流经输出变压器14的初级线圈141的电流进行切换而使电流流经输出变压器14的次级线圈142。

因此，本实施方式的点亮装置201如图5所示那样在作为半导体开关的第二开关元件242的基极(控制端子)-发射极之间连接有过热保护装置6。过热保护装置6为了将作为半导体开关的开关元件242的温度设为检测温度，利用捆束构件7(参照图2)来与开关元件242捆束成一体。关于过热保护装置6和捆束构件7的结构，与实施方式1相同，因此在此省略详细的说明。此外，在图5中将过热保护装置6记载为“TP”。

另外，在电子变压器中也存在以下可能性：在光源负载205(卤素灯)的寿命末期，由于灯丝接触(Filament touch)现象等而成为相当于额定负载的1.5倍的过载状态，发生开关元件241、242的发热、烧毁。

与此相对地，根据本实施方式的点亮装置201，当由过热保护装置6检测出过载状态下的开关元件242的异常发热时，使过热保护装置6进行工作，从而在开关元件242的基极-发射极之间发生短路。由此，点亮装置201将作为半导体开关的开关元件242强制性地截止，使逆变电路的振荡动作停止，停止向光源负载205供给电流，从而使光源负载205熄灭。因而，当成为在开关元件242中产生异常发热那样的状况时，点亮装置201迅速停止向光源负载5供给电力，因此能够防止开关元件242的过度发热以及其它构成部件的异常发热。

此外，本实施方式中示出的点亮装置201与光源负载205一起构成照明装置20。也就是说，照明装置20具备上述本实施方式的点亮装置201和由点亮装置201供给电力的光源负载205。在此，照明装置20既可以将点亮装置201和光源负载205配置在一个壳体(未图示)内，也可以将点亮装置201和光源负载205配置在不同的壳体内。

其它结构和功能与实施方式1相同。

在上述各实施方式中，示出了将双极型晶体管用作半导体开关的例子，但半导体开关并不限于双极型晶体管。半导体开关例如也可以是MOSFET(metal-oxide-semiconductor field-effect transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)等。在半导体开关是MOSFET的情况下，MOSFET的栅极成为控制端子，半导体开关根据对栅极施加的电压来切换漏极-源极之间的导通(ON)和截止(OFF)。

Claims (5)

1.一种点亮装置，其特征在于，具备：

半导体开关，其被插入在向光源负载供给电力的电力供给路径中；

过热保护装置，其连接于上述半导体开关的控制端子，当检测温度超过规定温度时，将上述半导体开关强制性地截止；以及

捆束构件，其将上述过热保护装置和上述半导体开关捆束成一体。

2.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，

上述半导体开关具有引线，上述过热保护装置接合于上述半导体开关的上述引线。

3.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其特征在于，

上述半导体开关构成为与上述光源负载串联连接，在上述半导体开关导通时使电流从电源流向上述光源负载。

4.根据权利要求1或2所述的点亮装置，其特征在于，

还具备变压器，上述光源负载连接于该变压器的次级线圈，

上述半导体开关构成为对在上述变压器的初级线圈中流动的电流进行切换，由此使电流流经上述变压器的次级线圈。

5.一种照明装置，其特征在于，具备：

根据权利要求1～4中的任一项所述的点亮装置；以及

光源负载，由上述点亮装置对该光源负载供给电力。