CN110809909B - 光源点亮装置、照明器具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光源点亮装置和使用了该光源点亮装置的照明器具。其特征在于，具备：整流电路，对交流电源进行整流；功率因数改善电路，具有开关元件和电感器，被输入该整流电路的输出，输出直流电压；检测绕组，检测由该电感器产生的电压；以及控制部，被输入由该检测绕组检测到的电压，驱动该开关元件，该控制部在经过从使该开关元件关断起至该检测绕组的振动电压下降至少两次为止的第1关断期间之后，使该开关元件的关断状态继续直至经过预先决定的第2关断期间为止，在经过该第2关断期间之后使该开关元件接通。

Description

光源点亮装置、照明器具

技术领域

本发明涉及光源点亮装置和使用了该光源点亮装置的照明器具。

背景技术

以往已知用于使例如发光二极管等发光元件点亮的各种光源点亮装置。这种光源点亮装置具备：AC－DC变换电路，对商用交流电源进行整流以及平滑来生成直流电压；以及DC－DC转换器，从自该变换电路得到的直流电压对发光二极管供给最佳的电流。在许多照明器具中要求高功率因数。因此，如专利文献1所示，将升压斩波器型的功率因数改善电路用作AC－DC变换电路并将降压斩波器电路用作DC－DC转换器的2转换器方式广泛被采用。

在该情况下，一般如专利文献2的说明书第0085段所记载的那样，使升压斩波器型的功率因数改善电路在电流临界模式下动作。电流临界模式是指如下模式：在开关元件成为关断之后，进行对扼流线圈的电流成为零这一情况进行检测的零电流检测，在零电流检测后立刻开始接下来的开关。在电流临界模式下，当利用调节光源的明亮度的调光功能使光源的明亮度变暗时成为轻负荷，所以开关元件的接通、关断时间变短，开关频率上升。与其相伴地开关损耗增大或者超过能够驱动开关元件的界限的频率，电路动作变得不稳定。其结果，存在发生功率因数下降以及光源闪烁的问题。

因而，在专利文献3中公开了如下方法：使开关元件接通的定时延迟而在电流不连续模式下动作，从而抑制开关频率的上升，使其稳定地进行动作。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-040400号公报

专利文献2：日本特开2001-313423号公报

专利文献3：日本特开2016-119830号公报

发明内容

在专利文献3的说明书第0039～0043段中公开了基于电流不连续模式的频率降低动作。具体而言，以零电流检测器的输出信号的输入定时为基准，经过与表示负荷状态的控制信号相应的延迟时间，控制开关元件的开启定时，执行轻负荷时的频率降低控制。

在专利文献3所记载的电流不连续模式控制中，在以零电流检测器的输出信号的输入定时为基准而经过预先决定的延迟时间之后开启开关元件。在开关元件成为关断的延迟时间中，因功率因数改善电路的电感器与开关元件的电极间的寄生电容而产生共振动作。伴随该共振动作而在开关元件流过微小的振动电流。在经过预先决定的延迟时间而开关元件开启时，该振动电流与电感器电流重叠。

在作为开关元件而例如使用MOSFET的情况下，电极间的寄生电容取决于漏极源极间电压。因此，例如当由于交流电源电压的相位角而漏极源极间电压发生变化时，共振动作的频率发生变动。然后，当开关元件的接通时间在交流电源的半周期期间为大致恒定时，与电感器电流重叠的振动电流的值因电源的相位而不同。也就是说，在交流电源的半周期的期间中，在某个定时大的振动电流重叠于电感器电流，在其它定时振动电流几乎不重叠于电感器电流。在该情况下，当使开关元件的接通时间为大致恒定时，用电感器电流与振动电流的合计的峰值表示的包络线不成为正弦波状，功率因数下降。

为了抑制这样的功率因数下降，必须针对每个开关周期监视在开关元件流过的电流，控制开关元件的接通时间以使电感器电流与和其重叠的振动电流的合计的峰值成为正弦波状。例如当想要利用微型计算机来实现这样的控制时，必须以非常短的间隔运算接通时间，运算负担大。

本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供能够以简易的控制方法决定开关元件的关断期间，能够抑制功率因数下降的光源点亮装置以及照明器具。

本申请的发明提供一种光源点亮装置，其特征在于，具备：整流电路，对交流电源进行整流；功率因数改善电路，具有开关元件和电感器，被输入该整流电路的输出，输出直流电压；检测绕组，检测由该电感器产生的电压；以及控制部，被输入由该检测绕组检测到的电压，驱动该开关元件，该控制部在经过从使该开关元件关断起至该检测绕组的振动电压下降至少两次为止的第1关断期间之后，使该开关元件的关断状态继续直至经过预先决定的第2关断期间为止，在经过该第2关断期间之后使该开关元件接通。

本申请的发明提供一种照明器具，其特征在于，具备：光源点亮装置；以及LED或者有机EL，该光源点亮装置使所述LED或者所述有机EL点亮，所述光源点亮装置的特征在于，具备：整流电路，对交流电源进行整流；功率因数改善电路，具有开关元件和电感器，被输入该整流电路的输出，输出直流电压；检测绕组，检测由该电感器产生的电压；以及控制部，被输入由该检测绕组检测到的电压，驱动该开关元件，该控制部在经过从使该开关元件关断起至该检测绕组的振动电压下降至少两次为止的第1关断期间之后，使该开关元件的关断状态继续直至经过预先决定的第2关断期间为止，在经过该第2关断期间之后使该开关元件接通。

本发明的其它特征在以下变得清楚。

根据本发明，在探测到当在开关元件的关断后电感器的电流成为零之后产生的振动电压的至少第2次以后的下降之后，在经过预先决定的延迟时间之后使开关元件接通。由此，能够一边抑制开关频率的上升，一边减小关断过程中的延迟时间的比例，所以能够减轻输入电流波形的畸变，防止功率因数下降。

附图说明

图1是实施方式1的光源点亮装置的电路结构图。

图2是示出实施方式1的光源点亮装置的稳定状态下的动作的波形图。

图3是示出实施方式1的光源点亮装置的功率因数改善动作的波形图。

图4是漏极源极间电压和电感器的电流的波形图。

图5是示出振动电流重叠于电感器电流这一情况的波形图。

图6是示出处理的顺序的流程图。

图7是示出接通时间的更新定时的图。

图8是利用硬件实现的控制部的框图。

图9是利用软件实现的控制部的框图。

图10是示出实施方式2的光源电流与开关元件的关断时间的对应的图。

图11是示出振动电压的上限下降次数为3次的情况下的动作波形的图。

图12是实施方式3的照明器具的剖视图。

(附图标记说明)

3：功率因数改善电路；5：控制部；5c：延迟时间设定部；9：光源。

具体实施方式

参照附图，说明本发明的实施方式的光源点亮装置和照明器具。有时对相同或者对应的构成要素附加相同的附图标记，省略重复的说明。

实施方式1.

图1是本发明的实施方式1的光源点亮装置100的电路结构图。光源点亮装置100从交流电源1接受电力的供给而使光源9点亮。将把光源9附加到光源点亮装置100而成的结构称为照明器具。实施方式1的光源9不被特别限定，例如为LED(Light Emitting Diode，发光二极管)。光源点亮装置100具备整流电路2、功率因数改善电路3、DC－DC转换器4、控制部5、DC－DC转换器控制部7以及调光信号接口8。整流电路2对交流电源进行整流。具体而言，对从交流电源1输入的交流电压进行全波整流。该全波整流电压在功率因数改善电路3的动作中不被平滑而成为包含交流电源1的两倍的频率的纹波电压。

功率因数改善电路3连接于整流电路2。功率因数改善电路3具备滤波电容器C1、电感器L1、例如包括MOSFET的开关元件SW1、二极管D1以及平滑电容器C2。功率因数改善电路3为包括这些电路元件的升压斩波器电路。即，功率因数改善电路3为了经由DC－DC转换器4对光源9供给直流电流，利用开关元件SW1和电感器L1进行能量的充放电，产生所期望的直流电压。也就是说，功率因数改善电路3具有开关元件SW1和电感器L1，被输入整流电路2的输出，输出直流电压。

检测绕组L2与电感器L1磁耦合。也就是说，检测绕组L2设置于电感器L1。具体而言，优选将检测绕组L2卷绕于电感器L1卷绕的强磁性体。检测绕组L2检测由电感器L1产生的电压。功率因数改善电路3具备电源电压检测部R1和输出电压检测部R2。电源电压检测部R1为利用串联连接的两个电阻元件对电源电压进行分压的分压电路。输出电压检测部R2为利用串联连接的两个电阻元件对功率因数改善电路3的输出电压进行分压的分压电路。用于对光源9供给电流的DC－DC转换器4与功率因数改善电路3的输出连接。

功率因数改善电路3接受控制部5的控制而进行动作。功率因数改善电路3使整流电路2进行全波整流后的电压升压并进行直流平滑。进而功率因数改善电路3利用控制部5的控制以使输入电流波形成为正弦波状且成为与交流电源1的电压相同的相位的方式动作，进行功率因数改善。

控制部5驱动开关元件SW1。控制部5具备输出电压检测部5a、驱动部5b、延迟时间设定部5c、电源电压检测部5d以及振动电压检测部5e。控制部5以使作为功率因数改善电路3的输出电压的平滑电容器C2的电压成为预先设定的电压值、使光源点亮装置100的输入电流波形成为与交流电源1的电压大致相同的相位且正弦波的方式，驱动开关元件SW1。

输出电压检测部5a比较包括设置于功率因数改善电路3的内部的分压电阻的输出电压检测部R2所产生的信号和与功率因数改善电路3的输出电压目标值相当的目标信号E1，输出与两者之差相应的信号。驱动部5b接受输出电压检测部5a的信号，决定开关元件SW1的接通时间，驱动开关元件SW1。

在开关元件SW1关断之后，在检测绕组L2中产生与由于电感器L1与开关元件SW1的电极间电容而产生的振动电压成比例的电压。由检测绕组L2检测到的电压被输入到控制部5。由检测绕组L2产生的电压由振动电压检测部5e变换而输入到延迟时间设定部5c。延迟时间设定部5c直至经由振动电压检测部5e输入的振动电压下降预先决定的次数为止对其振动次数进行计数。此时，延迟时间设定部5c使开关元件SW1的关断状态继续。当振动电压下降预先决定的次数时，延迟时间设定部5c将使开关元件SW1的关断还继续从该时间点起预先决定的延迟时间的指令输出到驱动部5b。当经过该延迟时间时，延迟时间设定部5c经由驱动部5b使开关元件SW1接通。

调光控制器10为了控制光源9的明亮度而设置于光源点亮装置100的外部。来自调光控制器10的调光信号由调光信号接口8读取。然后，调光信号接口8将与目标电流值相当的信号输出到DC－DC转换器控制部7以及延迟时间设定部5c。延迟时间设定部5c根据从调光信号接口8输出的目标电流值信号，决定前述振动电压的下降次数和延迟时间。

电源电压检测部5d检测由电源电压检测部R1分压后的全波整流电压，探测电源电压的相位。当成为预先决定的电源电压相位、例如过零点附近时，电源电压检测部5d根据输出电压的状态来更新开关元件SW1的接通时间。在本实施方式中，关于更新开关元件SW1的接通时间的周期，在交流电源电压的半周期设为1次，在除此以外的期间维持前次更新时的接通时间。

DC－DC转换器4由DC－DC转换器控制部7驱动。DC－DC转换器4接受从调光信号接口8输出的目标电流值信号，以使光源电流成为目标电流值的方式进行恒定电流反馈控制。DC－DC转换器4的详细的结构虽然未图示，但能够采用公知的所有的DC－DC转换器。例如，能够由降压斩波器电路或者反激式(flyback)转换器等构成DC－DC转换器4。

接下来，说明实施方式1的光源点亮装置100的动作。当交流电源1被施加到光源点亮装置100时，整流电路2对所输入的交流电压进行全波整流，整流后的电压被施加到滤波电容器C1的两端。滤波电容器C1是以去除开关纹波为目的而设置的，在此，并不用于对全波整流波形的电源频率分量进行平滑。因而，功率因数改善电路3的动作中的滤波电容器C1的两端电压成为以交流电源频率的两倍频率按照正弦波状脉动的全波整流电压。

说明稳定动作状态下的功率因数改善电路3的动作。当由驱动部5b使开关元件SW1接通时，全波整流电压被施加到电感器L1，按照电感器L1和开关元件SW1的路径从电源侧供给电流，能量积蓄于电感器L1。此时，电感器L1的电流增加。

当经过由驱动部5b设定的开关元件SW1的接通时间时，开关元件SW1关断。当开关元件SW1关断时，积蓄于电感器L1的能量被释放，按照电感器L1、二极管D1、平滑电容器C2的顺序流过电流。由此，对平滑电容器C2进行充电。这样传递能量，DC－DC转换器4将被充电到平滑电容器C2的电压作为输入，对光源9供给电流。

图2是示出本发明的实施方式1的光源点亮装置100的稳定状态下的动作的波形图。参照图2的波形图，说明控制部5的动作。

(期间t0～t1)

该期间为由驱动部5b使开关元件SW1接通的状态。在开关元件SW1接通时，在开关元件SW1中流过电感器L1的电流。

在该期间中，电感器L1的电流增加，所以在开关元件SW1中流过的电流也增加。此时，电压VL1在图1的箭头的方向被施加到电感器L1，所以在检测绕组L2中在箭头的方向产生电压VL2。两个箭头都意味着终点侧的电位比起始点侧高。因此，负电压从检测绕组L2被输入到振动电压检测部5e。振动电压检测部5e将在检测绕组L2产生的电压变换为适于输入到延迟时间设定部5c的电压等。例如在由微型计算机构成延迟时间设定部5c的情况下，振动电压检测部5e由用于进行波形整形等的电路构成，以避免使负电压或者过电压输入到该微型计算机。如图2所示，振动电压检测部5e优选输出负电压被截断后的振动电压信号Vs。

(时刻t1)

当经过预先决定的时间，成为时刻t1时，驱动部5b使开关元件SW1关断，切断开关元件SW1的电流。开关元件SW1的接通时间由输出电压检测部5a决定。

(期间t1～t2)

当开关元件SW1在时刻t1关断时，积蓄于电感器L1的能量经由二极管D1释放到平滑电容器C2。此时，电感器L1所产生的电压成为与开关元件SW1接通时反向的电压。即，在电感器L1产生与用图1的箭头示出的电压VL1反向的电压。由此，在检测绕组L2产生的电压也成为与图1中的箭头反向的电压，所以正电压被输入到振动电压检测部5e。当使开关元件SW1关断时，在平滑电容器C2中流过的电流逐渐减少，当能量释放结束时，电感器L1的电流成为零。

(时刻t2～t3)

时刻t2是电感器电流IL1为0的时刻。当电感器电流IL1成为零时，二极管D1成为关断，在电感器L1与开关元件SW1的电极间电容之间产生共振动作。通过该共振动作而在电感器L1产生振动电压。与其相伴地在检测绕组L2也产生振动电压。在检测绕组L2产生的电压经由振动电压检测部5e输入到延迟时间设定部5c。

延迟时间设定部5c对从振动电压检测部5e输出的振动电压的下降次数进行计数。延迟时间设定部5c进行计数而得到的振动电压的下降次数只要至少为两次，就不被特别限定，在此说明计数两次的情况。延迟时间设定部5c在振动电压的下降次数的计数中维持开关元件SW1的关断状态。

(时刻t3～t4)

在时刻t3的时间点，振动电压信号Vs的下降次数达到预先决定的次数。也就是说，下降次数成为两次。延迟时间设定部5c进一步使开关元件SW1以关断状态维持从该时间点起预先决定的延迟时间。在本实施方式中，当将振动电压的下降次数设定为两次且检测到第2次振动电压的下降时，从该时间点起延迟时间设定部5c开始延迟时间的计数。如图2所示，将从开关元件SW1关断起至振动电压的下降达到预先决定的次数为止的期间设为第1关断期间。在第1关断期间之后设置的延迟时间为第2关断期间。

(时刻t4～t5)

当经过延迟时间时，延迟时间设定部5c将使开关元件SW1接通的指示信号提供给驱动部5b。然后，驱动部5b使开关元件SW1接通，使开关元件SW1成为导通状态。这样，转移到接下来的开关循环。在本实施方式中，预先设定有延迟时间，以使开关元件SW1在开关元件SW1的漏极源极间电压Vds成为振动的底部的位置处接通。由此，能够降低开关损耗以及噪声。

在此，说明作为功率因数改善电路3的输出电压的平滑电容器C2的充电电压的控制。如果由输出电压检测部R2产生的电压比目标信号E1高，则输出电压检测部5a将使开关元件SW1的接通时间变短的信号输出到驱动部5b。驱动部5b接受该信号而使开关元件SW1的接通时间减少，使功率因数改善电路3的输出电压减少。

另一方，如果由输出电压检测部R2产生的电压比目标信号E1低，则输出电压检测部5a将使开关元件SW1的接通时间变长的信号输出到驱动部5b。驱动部5b接受该信号而使开关元件SW1的接通时间增加，使功率因数改善电路3的输出电压增加。驱动部5b接受来自输出电压检测部5a的信号来更新开关元件SW1的接通时间。关于该更新的定时，优选由电源电压检测部5d检测电源电压相位成为过零点附近的定时，驱动部5b从电源电压检测部5d接受该相位检测信号，在该定时更新开关元件SW1的接通时间。

当通过调光而光源9的电流减少时，成为轻负荷，功率因数改善电路3的输出电压容易上升，所以开关元件SW1的接通时间变短。当开关元件SW1的接通时间变短时，电感器L1的能量放电时间也变短，所以开关频率上升。开关频率的增大引起开关损耗的增大等危害。因而，在本实施方式中，为了抑制开关频率的上升，在轻负荷时，使开关元件SW1成为关断直至检测绕组L2的振动电压的下降次数达到预先决定的次数之后经过延迟时间为止。因而，能够抑制开关频率的上升。

接下来，说明功率因数改善动作。图3是示出本发明的实施方式1的光源点亮装置100的功率因数改善动作的波形图。当使开关元件SW1接通时，电感器L1的电流IL1成为与全波整流电压的瞬时值E成比例且与电感器L1的电感成反比例的电流值，按照E/L1的斜率与接通时间比例地大致直线地上升。

如前所述，开关元件SW1的接通时间在电源电压相位的过零点附近更新，所以交流电源的半周期期间的开关元件SW1的接通时间t(ON)为固定值。也就是说，在交流电源的半周期的期间中进行的开关元件SW1的多个开关为相同的接通时间。因而，当与全波整流后的交流电源1的波形的半周期量相应地进行动作时，电感器L1的电感为恒定值，所以各开关周期中的电感器L1的电流的峰值与电源电压成比例。因此，如图3所示，峰值的包络线为正弦波状的波形。然后，由滤波电容器C1除掉电感器电流的开关纹波并进行平均化，从而能够使从交流电源1流入的输入电流接近正弦波状，并且成为与交流电源电压大致相同的相位。因而，能够实现功率因数改善以及高次谐波降低。此外，也可以根据需要而对整流电路2的交流输入侧追加滤波器电路。

这样，只要在交流电源的半周期期间使开关元件SW1的接通时间t(ON)成为恒定值，就能够实现功率因数改善以及高次谐波降低。然而，有时仅凭在交流电源的半周期使接通时间成为恒定值，在输入电流波形中产生畸变，功率因数得不到改善，因此说明这种情况的原理。

在图2中图示出当在时刻t2电感器L1的电流IL1达到零而直接以关断状态维持开关元件SW1时电流IL1维持零状态。但是，实际上如上所述，在电感器L1与开关元件SW1的电极间电容之间产生共振现象，所以在电感器L1与开关元件SW1之间流过微小的振动电流。

在该情况下，有时在开关元件SW1的开启时，该振动电流重叠于电感器L1的电流IL1。图4是示出在交流电源的电压过零点附近开启开关元件SW1时的漏极源极间电压Vds和电感器L1的电流IL1的波形的图。图5是示出在交流电源的电压波峰附近开启开关元件SW1时的Vds和IL1的图。在图4、5中，td表示开关元件SW1的关断期间。从图4、5可知，能够避免当在交流电源的电压过零点附近开启开关元件SW1时，振动电流重叠于电感器L1的电流IL1，但当在除了过零点附近以外的例如波峰附近开启开关元件SW1时，振动电流重叠于电流IL1。为了避免功率因数的下降，在交流电源的半周期，必须在成为相同的振动电流的定时，开启开关元件SW1，或者最好在振动电流不重叠于电感器L1的电流IL1的定时开启开关元件SW1。

然而，开关元件SW1的电极间电容取决于漏极源极间电压，在一般的MOSFET中，漏极源极间电压越高，电极间电容越减少。因而，根据交流电源的相位而施加到漏极源极间的电压不同，所以振动电压的振动周期也根据相位而不同。具体而言，电源电压波峰附近的振动周期比电源电压过零点附近短。

由此，为了消除在开关元件SW1的开启时振动电流重叠于电流IL1的问题，必须与电源电压的周期相匹配地使关断期间td变动。即使假设以使开关元件SW1在与图4所示的电感器L1的电流IL1重叠的振动电流成为零的交流电源的过零点附近接通的方式决定开关元件SW1的关断期间Td，也无法在整个期间使用该Td。也就是说，在电源电压波峰附近振动周期变短，所以当使图5的关断期间Td与图4的关断期间Td一致时，开关元件SW1有时在振动电流的波峰附近接通。在该情况下，振动电流重叠于电感器L1的电流IL1。

根据上述研究，当使关断期间Td成为固定值时，无法避免振动电流重叠于电感器L1的电流IL1。因而，在图2中，考虑检测第1次振动电压下降，此后在经过预先决定的延迟时间之后使开关元件SW1接通。将这样的动作顺序称为比较例。在为比较例的情况下，为了设为与从检测到第2次的振动电压的下降的时间点起设置延迟时间的本实施方式的情况等同的开关频率，需要将延迟时间设定得更长。然而，在延迟时间与开关元件SW1的接通时间同样地在交流电源半周期也为恒定值的情况下，与延迟时间变长相应地，容易受到如上所述的振动周期的变动的影响。也就是说，在比较例中，延迟时间变长，所以振动电流容易重叠于电感器L1的电流IL1。因而，在如比较例那样检测第1次振动电压下降，此后在经过预先决定的延迟时间之后使开关元件SW1接通的情况下，输入电流波形产生畸变，功率因数下降。

然而，在本实施方式中，控制部5在经过从使开关元件SW1关断起至检测绕组L2的振动电压下降至少两次为止的第1关断期间之后，使开关元件SW2的关断状态继续直至经过作为预先决定的延迟时间的第2关断期间为止。然后，在经过第2关断期间之后使开关元件SW1接通。也就是说，在轻负荷时的驱动频率上升的条件下，作为为了抑制开关频率的上升而所需的开关元件SW1的关断期间，设定将直至对振动电压的下降次数进行计数而计数值达到两次以上的预先决定的次数为止的时间和延迟时间进行合计而得到的期间。由此，能够缩短延迟时间，能够使得不易受到振动周期的变动的影响。换言之，通过将振动电压的下降计数两次以上，能够将第1关断期间设定得足够长，所以能够减小容易受到振动周期的变动的影响且在电源半周期成为恒定的延迟时间的比例。因此，定量而言，第1关断期间优选比第2关断期间长。

另外，在对振动电压的下降次数进行计数而在刚刚结束预先决定的次数的计数之后使开关元件SW1接通的情况下，能够设定的关断期间取决于振动周期，所以设定自由度小，无法设定为任意的频率。因而，如在实施方式1中说明的那样，需要对第1关断期间附加作为延迟时间的第2关断期间。另外，振动电压随着时间经过而衰减，所以在仅基于振动电压的下降计数的关断期间的设定中产生界限值。即当振动电压衰减时，无法得到用于接下来使开关元件接通的触发信号。相对于此，在实施方式1的方式中，能够根据负荷自由地设定开关元件SW1的关断期间。

接下来，考虑由微型计算机构成控制部5的情况下的运算负荷。在针对开关元件SW1的每次开关监视电流IL1，以使峰值成为正弦波状的方式决定使开关元件SW1关断的定时的情况下，花费巨大的运算负荷。在该情况下，需要使用能够进行高速运算的微型计算机，成本变高。相对于此，在实施方式1的光源点亮装置中，控制部5能够使与直流电压的恒定电压反馈控制相伴的开关元件的接通时间的变更定时设为交流电源的过零点附近。因而，只要针对交流电源的每个半周期更新开关元件SW1的接通时间即可，能够在除此以外的期间将其设为恒定值。另外，在将功率因数改善电路3的输出设为恒定的期间，控制部5能够将第2关断期间设为大致固定值。通过这样减轻处理的负荷，能够由运算处理速度小的廉价的微型计算机构成控制部5。

接下来，研究开关元件的接通时间的更新。在本实施方式中，控制部5至少在交流电源的半周期期间使开关元件SW1的接通时间成为大致固定值。也就是说，为了改善功率因数，设为针对交流电源的每个半周期更新开关元件SW1的接通时间。其要旨在于至少在交流电源的半周期期间使开关元件SW1的接通时间不大幅变动。只要在交流电源的半周期期间使开关元件SW1的接通时间不大幅变动，就也可以变更该接通时间的更新方法。例如，也可以将用于将输出电压保持为所期望的电压的反馈控制的响应速度设定得足够低，以避免在交流电源的电源半周期期间大幅变动。也就是说，使开关元件SW1的接通时间在交流电源的半周期期间变化，但使其变化量足够小。更具体而言，将反馈控制的循环增益设定成在交流电源1的1周期的1/2周期以上为1倍(0dB)以下。换言之，设定成在交流电源1的频率的两倍以下的频率下为1倍(0dB)以下。例如，在电源频率为50Hz的情况下，在与其半周期、也就是说半波相当的100Hz以下、即周期10ms以上，将恒定电压反馈控制的循环增益设为1倍(0dB)以下，从而将恒定电压反馈控制设定成在比电源周期的1/2短的周期不响应。由此在电源周期的1/2周期以内，开关元件SW1的接通时间t(ON)的变动被抑制，能够得到同样的效果。在该情况下，也无需针对每次开关监视电感器L1的电流来控制波峰电流，所以能够使用运算处理速度小的微型计算机。

在第1关断期间检测的振动电压的下降次数和作为第2关断期间的延迟时间也可以设为根据负荷或者电源电压而可变。具体而言，当以通常的电流临界模式驱动的情况下，能够使得越是驱动频率上升的条件时，开关元件SW1的关断期间越增加。例如，越是LED电流减少而负荷变轻，则越使在第1关断期间检测的振动电压的下降次数和作为第2关断期间的延迟时间中的至少一方增加。或者，在电源电压不是交流100V输入而是交流200V输入的情况下，使在第1关断期间检测的振动电压的下降次数和作为第2关断期间的延迟时间中的至少一方增加。只要根据来自调光信号接口8或者电源电压检测部5d的检测信号将频率上升的条件预先设定于程序等，就能够容易地设定它们。另外，也可以在驱动频率为足够低的动作条件时切换为通常的电流临界模式控制。

图6是在由微型计算机构成控制部5的情况下在控制部5的内部进行的处理的流程图。首先，在步骤S1中，控制部5使开关元件SW1接通。当在步骤S1中开关元件SW1接通时，在步骤S2中振动电压信号的计数值复位，在步骤S3中延迟时间的计数值复位。

在步骤S4中判定开关元件SW1的接通时间是否达到规定值。在接通时间达到规定值的情况下，在步骤S5中使开关元件SW1关断。接着，在步骤S6中开始振动电压信号的下降次数的计数。在本实施方式1中，检测两次以上的振动电压的下降。在步骤S7中判定振动电压的下降次数是否达到规定次数。在下降次数达到规定次数的情况下，在步骤S8中开始延迟时间的计数。在步骤S9中判定延迟时间的计数值是否达到规定时间。在延迟时间达到规定的时间的情况下，返回到步骤S1，再次使开关元件SW1接通。

如上那样，在本发明的实施方式1中，在伴随轻负荷动作的功率因数改善电路中，振动电压的振动次数成为预先决定的次数，之后在直至经过预先决定的延迟时间为止的期间，维持开关元件SW1的关断状态。由此，能够抑制高次谐波，并抑制驱动频率的上升。另外，针对每个电源半周期使更新开关元件SW1的接通时间的定时例如成为过零点附近，在除此以外的期间成为固定值。因而，能够大幅削减控制部5的处理负荷。

在本实施方式中，在交流电源的半周期内使开关元件SW1的接通时间成为相同的时间，但也可以在某个特定样式(pattern)的接通时间驱动开关元件SW1。例如，功率因数改善电路3以除掉开关纹波为目的，具备滤波电容器C1，但当设置滤波电容器C1时，输入电流相对于电源电压而为稍微超前的相位，成为功率因数下降的原因。因而，也可以为了校正其而例如使开关元件SW1的接通时间按照图7所示的样式进行时间变化。通过针对交流电源的半周期在图7所示的接通时间驱动开关元件，能够补偿超前相位，能够改善功率因数。

即使在这样的按照特定样式使接通时间推移的情况下，针对输出电压的反馈控制的接通时间的更新为每个电源半周期，例如为过零点附近，所以能够大幅削减控制部5的处理负荷。在更新接通时间的情况下，例如如图7所示在原样地保持特定样式的趋势的状态下进行接通时间的增减。

除了上述变形例之外，本发明的实施方式1的光源点亮装置100和照明器具还能够在不丧失其特征的范围进行各种变形。例如，控制部5既可以利用硬件实现，也可以利用使用了微型计算机的软件实现。也可以由微型计算机构成控制部5中的至少一部分。图8是示出利用硬件实现的控制部5的框图。在该情况下，图1的输出电压检测部5a、电源电压检测部5d以及振动电压检测部5e为图8的接收装置20。图1的驱动部5b和延迟时间设定部5c的各功能由图8的处理电路22实现。处理电路22为专用的硬件。处理电路22例如相当于单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、ASIC、FPGA、或者将它们进行组合而成的结构。既可以将驱动部5b和延迟时间设定部5c的各功能分别利用处理电路22实现，也可以将各部分的功能集中而利用处理电路22实现。

图9是示出利用软件实现的控制部5的框图。在该情况下，图1的输出电压检测部5a、电源电压检测部5d以及振动电压检测部5e为图9的接收装置30。在处理电路为CPU的情况下，图1的驱动部5b和延迟时间设定部5c的各功能通过软件、固件或者软件与固件的组合来实现。软件或者固件记述为程序，保存于存储器34。作为处理电路的处理器32读出存储于存储器34的程序而执行，从而实现各部分的功能。即，具有用于保存在结果上执行图6的流程图以及在实施方式1中说明的动作的程序的存储器34。该程序还可以说成使计算机执行上述次序或者方法。在此，存储器是指例如RAM、ROM、闪存存储器、EPROM、EEPROM等非易失性或者易失性的半导体存储器、磁盘、柔性光盘、光盘、压缩光盘、迷你光盘、DVD。此外，也可以利用专用的硬件来实现驱动部5b和延迟时间设定部5c的各功能的一部分，利用软件或者固件来实现一部分。

作为光源9使用LED，但也可以使用其它光源。例如，也可以使用有机EL(ElectroLuminescence，电致发光)元件。在本实施方式中使用的大致固定这样的表达并不意味着严格地固定某个值，而是指在设计上固定。因而，实际动作上的误差或者测量误差等所致的某个值的变化量包含于大致固定这样的用语。

开关元件SW1既可以由Si形成，也可以由宽带隙半导体形成。当由宽带隙半导体形成开关元件SW1时，能够增高开关频率。例如，在将Si作为材料的MOSFET中限度是将开关频率提高至300kHz，而如果为宽带隙，则能够提高至例如500kHz。如果开关频率的上限高，则能够提高能够应用电流临界模式的频率的上限，降低微机的负荷。在实施方式1中提及的变形还能够应用于以下的实施方式的光源点亮装置和照明器具。此外，以下的实施方式的光源点亮装置和照明器具与实施方式1的共同点多，所以以与实施方式1的区别点为中心进行说明。

实施方式2.

关于实施方式2的光源点亮装置和照明器具，为了应对范围宽的负荷变动，调光时的控制部5的动作与实施方式1的光源点亮装置不同。

图10是示出实施方式2的光源电流与开关元件SW1的关断期间的对应的图。如在实施方式1中叙述的那样，开关元件SW1的关断期间为检测振动电压的下降的第1关断期间与作为预先决定的延迟时间的第2关断期间之和。在从作为光源9的电流的光源电流大的状态逐渐减少光源电流的情况下，为了抑制频率上升，使在第1关断期间探测的振动电压的下降次数逐渐增加。在图10中，示出了伴随光源电流的减少，在第1关断期间检测的振动电压的下降次数从两次一次一次地增加到5次。与振动电压的下降次数增加的量相应地，开关元件SW1的关断期间增加。此时，延迟时间能够成为大致恒定值。

接下来，说明使光源电流进一步减少的情况。在光源电流下降至预先决定的值且振动电压的下降次数达到上限次数的情况下，通过延迟时间的增加来应对光源电流的进一步的下降。此时，当振动电压的下降次数达到上限时，即使探测到接下来的振动电压的下降，也使延迟时间的进展优先，忽略振动电压信号。即，当达到预先设定的下降次数的上限时，不需要其以上的下降次数的计数。

图11是将振动电压的上限下降次数设定为3次，在下降次数达到上限之后设定延迟时间的情况下的动作波形。在时刻t1～t2的期间，电感器L1的电流IL1减少而达到零。在时刻t2～t3的期间从检测绕组L2对振动电压的下降次数进行计数。例如能够由构成控制部5的微型计算机的程序参照表格等，根据所设定的光源电流值来设定下降次数的上限和延迟时间。在此，设定3次的下降次数和延迟时间。在时刻t3时间点，检测绕组L2的振动电压的下降次数达到3次。从时刻t3开始延迟时间的计数，在时刻t4达到设定的延迟时间。将开关元件SW1的关断状态从时刻t1维持至时刻t4。

在延迟时间计数中的时刻t3～t4的期间中，即使由检测绕组L2探测到振动电压的下降，该下降电压也被忽略。即使假设在时刻t3～t4的期间中振动电压衰减，由于当达到所设定的延迟时间时，开关元件SW1接通，所以也没有问题。换言之，下降次数的上限值最好设定为能够检测振动电压的范围内的最大值。当在时刻t4达到所设定的延迟时间时，再次开启开关元件SW1，开始接下来的开关循环。这样，时刻t2～t4的期间根据光源电流来设定，所以能够抑制频率的上升。

如上所述，在实施方式2中，负荷电力越小，控制部5越使在第1关断期间检测的振动电压的下降次数增加，从而使开关元件SW1的关断期间变长。对在第1关断期间探测的振动电压的下降次数设置上限。控制部5当使在第1关断期间检测的振动电压的下降次数增加之后负荷电力进一步变小的情况下，使第2关断期间变长。通过这样做，当必须在轻负荷状态下使开关元件SW1的关断期间变长的情况下，即使振动电压衰减而无法检测下降电压，也能够充分地确保开关元件的关断期间。也就是说，在轻负荷状态下也能够抑制开关频率的上升。因而，实施方式2的光源点亮装置的光源电流的可变幅度大，能够将光源的明亮度的调整范围设定得宽，能够应对范围宽的负荷变动。

如在实施方式1中所叙述那样，延迟时间最好设定成接下来的接通定时在作为开关元件SW1的漏极源极间电压的振动的底部的附近到来。此时，从振动电压的最近的下降信号对延迟时间进行计数，所以能够使延迟时间成为最小，能够减小由于振动电压的振动周期因交流电源的电压相位而变动所导致的影响。即，能够将振动电流重叠于电感器L1的电流IL1而在输入电流波形中产生畸变这一情况抑制到最小限度。

在本实施方式中，根据光源电流而设定开关元件SW1的关断期间。但是，如果为轻负荷，则频率上升，所以例如在施加到光源的电压减少而成为轻负荷的情况下，也可以进行同样的控制。例如，在将与DC－DC转换器4连接的光源9替换为施加电压低的光源的情况下，既可以使振动电压的振动次数或者延迟时间增加，也可以取施加到光源9的电压与光源电流之积，运算负荷电力，根据负荷电力使振动电压的振动次数或者延迟时间增减。另外，驱动频率根据交流电源电压也增减，所以也可以使振动电压的振动次数和延迟时间根据交流电源电压增减。在为驱动频率足够低的动作条件时，也可以切换为通常的电流临界模式控制，使功率因数改善电路3动作。

在实施方式2中，伴随光源电流的减少，首先使在第1关断期间检测的振动电压的下降次数增加，在光源电流进一步减少的情况下使延迟时间增加。但是，当在光源电流小的情况下使第1关断期间变长时，有可能会无法检测振动电压。在该情况下，优选将在第1关断期间检测的振动电压的下降次数例如固定为两次而不使其增加，使延迟时间变长。即，负荷电力越小，则控制部5使在第1关断期间检测的振动电压的下降次数固定，并使第2关断期间越长。由此，能够消除在振动电压小的情况下无法探测振动电压的下降的问题，并使开关元件SW1的关断期间变长。况且，即使在振动电压小的情况下使延迟时间变长，由于与电感器L1的电流重叠的电流小，所以也几乎不造成危害。

实施方式3.

图12是实施方式3的照明器具200的剖视图。照明器具200具备照明器具本体40、连接器41、光源基板42以及光源点亮装置43。照明器具本体40为用于安装光源点亮装置43等的框体。连接器41为用于从商用电源等交流电源接受电力的供给的连接部。光源基板42为安装有LED或者有机EL等光源的基板。

光源点亮装置43的电路结构为与上述光源点亮装置中的任意光源点亮装置相同的电路结构。因而，实施方式3的照明器具200具备上述光源点亮装置和由该光源点亮装置点亮的LED或者有机EL。光源点亮装置43经由连接器41和布线44接受来自交流电源的电力供给。光源点亮装置43变换所输入的电力，经由布线45将变换后的电力供给到光源基板42。安装于光源基板42的光源利用从光源点亮装置43供给的电力进行点亮。

由此，提供具备实施方式1或者2的光源点亮装置的优点的照明器具200。根据该照明器具200，具备在实施方式1或者2中叙述的光源点亮装置中的任意一个光源点亮装置，从而能够抑制与开关频率的上升相伴的开关损耗增加和光源闪烁。

Claims (12)

1.一种光源点亮装置，其特征在于，具备：

整流电路，对交流电源进行整流；

功率因数改善电路，具有开关元件和电感器，该功率因数改善电路在所述电感器的一端连接于所述整流电路的一方输出端、所述电感器的另一端与所述整流电路的另一方输出端之间连接有所述开关元件、所述开关元件接通时，所述整流电路的输出被施加到所述电感器而所述电感器中积蓄能量，在所述开关元件关断时积蓄于所述电感器的能量被释放而直流电压被充电，从而输出所述直流电压；以及

检测绕组，检测由所述电感器产生的电压，

所述光源点亮装置在经过从使所述开关元件关断起至所述检测绕组的振动电压下降至少两次为止的第1关断期间之后，使所述开关元件的关断状态继续直至经过预先决定的第2关断期间为止，在经过所述第2关断期间之后使所述开关元件接通。

2.根据权利要求1所述的光源点亮装置，其特征在于，具备：

控制部，该控制部被输入由所述检测绕组检测到的电压，驱动所述开关元件。

3.根据权利要求2所述的光源点亮装置，其特征在于，

所述控制部至少在所述交流电源的半周期期间使所述开关元件的接通时间成为固定值。

4.根据权利要求2或者3所述的光源点亮装置，其特征在于，

所述控制部在使所述功率因数改善电路的输出成为恒定的期间使所述第2关断期间成为固定值。

5.根据权利要求3所述的光源点亮装置，其特征在于，

所述控制部将与所述直流电压的恒定电压反馈控制相伴的所述开关元件的接通时间的变更定时设为所述交流电源的过零点附近。

6.根据权利要求2、3或5所述的光源点亮装置，其特征在于，

负荷电力越小，所述控制部越使在所述第1关断期间检测的所述振动电压的下降次数增加。

7.根据权利要求6所述的光源点亮装置，其特征在于，

所述控制部当在使在所述第1关断期间检测的所述振动电压的下降次数增加之后所述负荷电力进一步变小的情况下，使所述第2关断期间变长。

8.根据权利要求2、3或5所述的光源点亮装置，其特征在于，

负荷电力越小，所述控制部使在所述第1关断期间检测的所述振动电压的下降次数固定并使第2关断期间越长。

9.根据权利要求2、3、5或7所述的光源点亮装置，其特征在于，

由微型计算机构成所述控制部中的至少一部分。

10.根据权利要求2、3、5或7所述的光源点亮装置，其特征在于，

所述第1关断期间比所述第2关断期间长。

11.一种照明器具，其特征在于，具备：

权利要求1～10中的任意一项所述的光源点亮装置；以及

LED，由所述光源点亮装置点亮。

12.一种照明器具，其特征在于，具备：

权利要求1～10中的任意一项所述的光源点亮装置；以及

有机EL，由所述光源点亮装置点亮。

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