CN102752906B - 点亮设备以及具有该点亮设备的照明装置 - Google Patents

Abstract

一种点亮设备包括：用于向发光元件供应功率的功率供应单元；以及用于根据从外部输入的控制信号来控制功率供应单，从而以期望调光比对发光元件进行调光控制的调光控制单元。所述调光控制单元控制功率供应单元以使得在没有控制信号输入时停止从功率供应单元向发光元件供应功率。

Description

点亮设备以及具有该点亮设备的照明装置

技术领域

本发明涉及用于点亮发光元件的点亮设备以及具有所述点亮设备的照明装置。

背景技术

在例如商店等中使用的照明装置包括具有取决于点亮设备的输出来点亮诸如LED(发光二极管)、OLED(有机发光二极管)等等的发光元件并且任意改变所述发光元件的光输出的调光功能的已知照明装置。在这种类型的照明装置中，点亮设备接收来自取决于诸如墙壁开关的调光操控单元的操控而生成控制信号并且调光控制该发光元件的控制设备的控制信号。通常，在这样的照明装置中，用户操控墙壁开关等，以使得向控制设备供应功率，用以生成所述控制信号同时向该点亮设备供应功率(例如参见日本专利申请公开No.2009-232625(JP2009-232625A))。

在向照明装置供应功率之后立即将控制信号输入到点亮设备时不会遇到问题。然而，会发生控制信号的输入从启动该点亮设备起延迟的情况。用于具有灯丝的典型放电灯的点亮设备被设置为：为了在供应功率之后立即提前预加热所述灯丝，需要预定时间用于启动并且所述放电灯在所述预定时间内不被接通。因此，即使控制信号的输入被延迟也不会发生特定问题。然而，在用于诸如LED的发光元件的点亮设备中，在供应功率之后立即启动所述电路，而不执行预加热。因此，在控制信号的输入被延迟时，存在在发光元件被调光控制到期望光输出之前，该发光元件将完全接通仅片刻并且然后调光控制将被执行的可能性。

因此，在JP2009-232625A中公开的照明装置中，在向点亮设备(功率单元)供应功率之后紧接着的预定时间段内暂时取消控制信号(调光信号)，因而避免了在启动之后立即发生片刻完全接通状态(完全点亮状态)的情况。并且，JP2009-232625A还公开通过在点亮设备取消控制信号的所述预定时间段期间基于基准信号控制DC输出而关断所述发光元件的操作。

然而，在JP2009-232625A中公开的点亮设备中，由于控制信号仅在功率供应之后紧接着的预定时间段内被取消，因此存在以下可能性：即，如果即使从功率供应开始已经经过了所述预定时间段时所述控制信号也没有被输入，发光元件会在调光到期望光输出之前完全接通片刻的情况。并且，在所述预定时间段被设定为长于从功率供应到控制信号的输出的最大延迟时间的时间段时，由于各个控制设备的延迟时间会显著不同，因此所述预定时间段会被不必要地延长。结果，点亮设备的启动被延迟。

发明内容

因此，本发明提供一种点亮设备和具有所述点亮设备的照明装置，能够确定地避免发光元件在调光到期望光输出之前仅完全接通片刻的现象，并且即使各个控制设备的延迟时间从功率的供应到控制信号的输出的范围内改变时也能够防止点亮设备的启动被延迟。

根据本发明的一方面，提供一种点亮设备包括：用于向发光元件供应功率的功率供应单元；以及用于根据从外部输入的控制信号来控制功率供应单，从而以期望调光比对发光元件进行调光控制的调光控制单元。所述调光控制单元控制功率供应单元以使得在没有控制信号输入时停止从功率供应单元向发光元件供应功率。

所述调光控制单元可以被配置为在控制信号输入时以对应于控制信号的调光比对发光元件进行调光控制。

所述调光控制单元可以将调光控制电压与所检测的电压进行比较，并且在所检测的电压低于所述调光控制电压时所述功率供应单元优选向所述发光元件供应所述功率，并且在所检测的电压等于或者高于所述调光控制电压时所述功率供应单元优选停止向所述发光元件供应所述功率，并且其中特定偏置电压被施加到所检测的电压以防止在所述控制信号未输入时所检测的电压低于所述调光控制电压，并且其中所述调光控制电压的幅值由所述控制信号确定，所检测的电压指示从所述功率供应单元向所述发光元件供应的功率的强度。

所述控制信号的占空比可以根据所述调光比的目标值而改变，并且所述调光控制电压的所述幅值根据所述控制信号的所述占空比而改变。

这里，随着所述控制信号的所述占空比变得更小，所述调光控制电压的所述幅值变得更小。

根据本发明的另一方面，提供一种照明装置，包括：上述点亮设备；以及具有所述发光元件的发光单元。

本发明的优点在于其能够确定地避免在控制到期望光输出的调光之前发光元件完全接通仅片刻的现象，并且即使在各个控制设备的延迟时间在功率的供应到控制信号的输出的范围内存在显著不同时也能够防止点亮设备的启动被延迟。

附图说明

通过结合附图给出的下面实施例的描述，本发明的目的和特征将变得明显，在附图中：

图1是示出根据本发明实施例的照明装置的主要部分的配置的电路图；

图2是示出根据本发明实施例的照明装置的整体配置的电路图；

图3示出根据本发明实施例的照明装置的反激式电路的操作；以及

图4示出根据本发明实施例的照明装置的调光控制电路的操作。

具体实施方式

以下，将参照构成本发明一部分的附图描述本发明的实施例。

如图2所示，根据本发明实施例的照明装置10包括发光单元1和点亮设备2。照明装置10具有能够任意改变来自发光单元1的光输出的调光功能。照明装置10接收来自取决于诸如墙壁开关的调光操控单元的操控而生成控制信号并且调光控制发光单元1的控制设备(未示出)的控制信号。通常，在这样的照明装置10中，用户操控墙壁开关等，以使得向生成控制信号的控制设备供应功率的同时向点亮设备2供应功率。

点亮设备2具有反激式电路20作为功率供应单元，并且通过从反激式电路20向发光单元1的发光元件11供应功率而接通发光单元1。发光单元1例如被实现为多个发光元件11的串联电路。这里，每一个发光元件指代诸如供应有功率以发射光的LED(发光二极管)、OLED(有机发光二极管)等的元件。在本实施例中，使用LED作为发光元件11。

点亮设备2包括连接到AC功率源(商业功率源)3的滤波器电路21、实现为用于对来自滤波器电路21的输出进行整流的二极管桥的整流器22以及经由涌入电流防止电路23连接到来自整流器22的输出的升压斩波器电路24。反激式电路20提供在紧接着升压斩波器电路24的级中，并且被配置为接收通过升压斩波器电路24升压的DC电压作为输入以生成被施加到发光单元1的DC电压。

并且，点亮设备2包括用于生成用于斩波器控制单元240和反激式控制单元200的功率的控制功率供应单元25(将在后面描述)、能够调光控制发光单元1的调光控制电路26、以及用于反馈来自发光单元1的输出的反馈电路27。尽管后面将给出详细描述，但是调光控制电路26响应于从外部设备(控制设备)输入的控制信号而控制反激式电路20，因而以期望的调光比调光控制发光单元1。

除了斩波器控制单元240，升压斩波器电路24还具有连接在升压斩波器电路24的输入端子之间的电容器241，以及包括斩波器扼流圈242和第一开关元件243的串联电路，所述串联电路连接在电容器241的两端之间。这里，第一开关元件243实现为N沟道MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。进而，升压斩波器电路24具有连接在第一开关元件243的两端(漏极和源极)之间的二极管244和电解电容器245的串联电路。斩波器扼流圈242的一端连接到涌入电流防止电路23和电容器241的连接结点，并且斩波器扼流圈242的另一端连接到二极管244的阳极。斩波器控制单元240连接到第一开关元件243的栅极。

在这种情况下，斩波器控制单元240响应于来自斩波器扼流圈242的次级侧的输出而执行切换控制以导通或者关断第一开关元件243。因此，升压斩波器电路24在第一开关元件243的导通时段期间在斩波器扼流圈242中存储能量，并且在第一开关元件243的关断时段期间以来自斩波器扼流圈242的能量经由二极管244对电解电容器245充电。结果，在升压斩波器电路24的输出端子处(电解电容器245的两端处)生成根据AC电压的峰值升压的期望DC电压。

除了反激式控制单元200，反激式电路20还包括反激式变压器201、利用N沟道MOSFET实现的第二开关元件202、二极管203、电解电容器204以及电阻器205。反激式变压器201的初级线圈和第二开关元件202串联连接在升压斩波器电路24的输出端子之间。二极管203、电解电容器204和电阻器205与反激式变压器201的次级线圈串联连接。发光单元1连接在电解电容器204的两端之间，并且电阻器205和反激式变压器201的次级线圈的连接结点连接到该电路的地。反激式控制单元200连接到第二开关元件202的栅极。

在这种情况下，反激式控制单元200检测流经反激式变压器201的初级侧的电流并且响应于所检测的电流而执行切换控制以导通或者关断第二开关元件202。因此，在第二开关元件202导通时，反激式电路20将能量存储在反激式变压器201中，而在第二开关元件202关断时，反激式电路20利用存储在反激式变压器201中的能量经由二极管203对电解电容器204充电。结果，在反激式电路20的输出端子(电解电容器204的两端)处生成平滑的DC电压。当该DC电压被施加到发光单元1时，发光单元1接通。

接下来，将参照图3描述反激式电路20的操作。图3示出(a)第二开关元件202的漏极-源极电压Vds，(b)第二开关元件202的漏极电流Id，以及(c)反激式控制单元200的输出电压Vout。

如图3所示，在时刻T1，当输出电压Vout从L电平转换到H电平时，第二开关元件202导通，并且流经反激式变压器201的初级侧的漏极电流Id逐渐增加。之后，在时刻T2，当漏极电流Id达到预定阈值时，反激式控制单元200的输出电压Vout从H电平转换到L电平，并且第二开关元件202关断。因此，漏极电流Id被截断，以使得第二开关元件202的漏极-源极电压Vds增加，并且电流流入反激式变压器201的次级侧。

之后，流经反激式变压器201的次级侧的电流变为零，并且第二开关元件202的漏极-源极电压Vds开始下降。在这种情况下，由于振荡频率等等原因而发生延迟时间，因此在从漏极-源极电压Vds开始下降起经过所述延迟时间时的时刻T3，输出电压Vout从L电平转换到H电平，并且第二开关元件202导通。

按照这种方式，第二开关元件202导通/关断，以使得反激式电路20在其输出端子(电解电容器204的两端)处生成DC电压，并且将所生成的DC电压施加到发光单元1。

并且，来自发光单元1的光输出与流经发光元件11的电流的增加成比例地增加。如图2所示，流经发光元件11的电流的幅值反映在设置于反激式变压器201的次级线圈和电解电容器204之间的电阻器205的两端之间的电压中。因此，电阻器205的两端之间的电压与发光元件11的电流的增加成比例地增加。在这种情况下，反馈电路27连接到电解电容器204和电阻器205之间的连接结点以检测电阻器205和反馈电路27中的电阻器278的两端之间的电压(将在后面描述)，因而使得反映来自发光单元1的光输出的反馈信号被反馈到反激式控制单元200。

即，反馈电路27接收来自调光控制电路26的输出并且通过将电阻器205和电阻器278的两端之间的电压与来自调光控制电路26的输出进行比较而生成反馈信号，从而将来自发光单元1的光输出调节到由调光控制电路26确定的期望调光比。反激式控制单元200通过根据反馈信号控制第二开关元件202的切换而调节来自反激式电路20的输出，因而以期望调光比调光控制发光单元1。

以下，将参照图1描述用于实现上面的调光点亮的调光控制电路26和反馈电路27的详细电路的配置。调光控制电路26和反馈电路27形成调光控制单元。

调光控制电路26具有设置在其输入端子处的二极管桥261以及连接到二极管桥261的输出的光电耦合器262。作为PWM(脉冲宽度调制)信号的控制信号，其占空比根据调光比的目标值改变，被从外部控制设备(未示出)输入到二极管桥261。由于控制设备根据已经通过调光操控单元(未示出)的操控确定的调光比的目标值来改变控制信号的占空比，因此控制设备随着调光比的目标值的增加(即，随着目标值更加接近完全接通状态)而增加控制信号的占空比。控制设备具有与点亮设备2的功率电路不同的功率电路，但是在激活照明装置10时同时利用点亮设备2供应有功率。

从控制功率供应单元25输出的控制电压Vcc1经由电阻器263施加到光电耦合器262的次级侧，并且npn晶体管264的基极连接到位于电阻器263和光电耦合器262之间的连接结点。进而，调光控制电路26具有控制IC(集成电路)265，该控制IC的输入端子连接到晶体管264的集电极，并且晶体管264的发射极连接到电路地。控制电压Vcc1施加到控制IC 265的功率端子。

控制IC 265的输出端子经由电阻器266和267的串联电路连接到电路地，并且电阻器266和267的连接结点连接到第三开关元件268的栅极。电阻器270和271的串联电路连接在用于生成基准电压Vcc2的基准功率供应单元(未示出)的输出端子之间。第三开关元件268设置在电阻器270和271的连接结点与电路地之间。进而，电阻器272和电容器273的串联电路与第三开关元件268并联连接，并且电阻器274和电容器275的串联电路与电容器273并联连接。

因此，调光控制电路26被操作以使得从控制设备输入的控制信号通过二极管桥261被整流，所整流的控制信号通过光电耦合器262被绝缘和反相并且通过晶体管264再次反相并且然后所产生的信号被输入到控制IC265。控制IC 265对输入信号的波形进行整形和反相并且通过使用所产生的信号作为栅极信号控制第三开关元件268的开/关操作。即，在控制信号处于H电平时第三开关元件268关断，而在控制信号处于L电平时该第三开关元件268导通。

在第三开关元件268响应于控制信号而导通或者关断时，在电阻器270和271之间的连接结点P1处生成图4中示出的脉冲波(a)。在连接结点P1处生成的脉冲波具有与控制信号的脉冲波具有相同极性和占空比的波形。即，在控制信号处于L电平时，在连接结点P1处生成的脉冲波具有L电平，并且在控制信号处于H电平时，在连接结点P1处生成的脉冲波具有H电平。

当在连接结点P1处生成这样的脉冲时，如图4所示，在电阻器272和电容器273之间的连接结点P2处生成由包括电阻器272和电容器273的积分电路平滑的波形(b)。进而，如图4所示，在电阻器274和电容器275之间的连接结点P3处生成由包括电阻器274和电容器275的积分电路平滑的波形(c)。

简言之，利用PWM信号实现的脉冲波通过二阶低通滤波器(积分电路)转换为具有相对较少纹波分量的DC电压，并且然后被作为调光控制电压从电阻器274和电容器275之间的连接结点P3输出到反馈电路27。换句话说，调光控制电路26向反馈电路27输出其幅值根据控制信号的占空比确定的DC电压作为调光控制电压。为此，调光控制电路26与控制信号的占空比的降低成比例地降低调光控制电压。

反馈电路27包括具有输入有调光控制电压的反相输入端子的OP Amp(运算放大器)276、连接到OP Amp 276的同相输入端子的电阻器277和278、以及其基极连接到OPAmp 276的输出端子的晶体管279。OPAmp 276的同相输入端子经由电阻器277连接到控制功率供应单元25的控制电压Vcc1并且还经由电阻器278连接到电解电容器204和电阻器205之间的连接结点。在图1中省略了电解电容器204。

即，从控制功率供应单元25输出的控制电压Vcc1通过三个电阻器277、278和205的串联电路进行分压并且然后电阻器278和205的两端之间的电压被输入到OP Amp 276的同相输入端子。在这种情况下，如上所述，电阻器205的两端之间的电压根据发光单元1的光输出而改变，并且根据控制信号的占空比确定调光控制电压的幅值。

因此，OP Amp 276将指示从反激式电路20向发光元件11供应的功率的强度的位于电阻器278和205的两端之间的电压(以下称为“所检测的电压”)与其幅值根据控制信号确定的调光控制电压进行比较。因此，OPAmp 276在所检测的电压等于或者大于调光控制电压时导通晶体管279并且在所检测的电压低于调光控制电压时关断晶体管279。

晶体管279连接到反激式控制单元200，并且因而，反激式控制单元200取决于晶体管279的导通/关断操作而控制第二开关元件202的切换。这里，反激式控制单元200仅在晶体管279关断时执行第二开关元件202的切换控制并且在晶体管279导通时停止第二开关元件202的切换控制。结果，在晶体管279导通时，反激式电路20的操作停止，并且因而，发光单元1关断。

简言之，作为将所检测的电压与调光控制电压进行比较的结果，如果所检测的电压低于调光控制单元，则反馈电路27操作反激式电路20，并且然后从反激式电路20向发光元件供应功率。相比而言，如果所检测的电压高于调光控制电压，则反馈电路27停止反激式电路20的操作并且然后停止从反激式电路20到发光元件的功率供应。

通过以上配置，在从调光控制电路26输出的调光控制电压为零时，点亮设备2将发光单元1维持在关断状态。同时，在调光控制电压被最大化时，发光单元1的状态变为完全接通(额定点亮)状态。进而，在调光控制电压根据控制信号的占空比而改变时，点亮设备2也取决于调光控制电压的改变而改变来自发光单元1的光输出。结果，响应于来自控制设备的控制信号，点亮设备2能够以包括关断状态和完全接通状态的期望调光比调光控制发光单元1。

然而，在本实施例中，由于调光控制电路26响应于从外部设备(控制设备)输入的控制信号而控制反激式电路20，因此会发生控制信号的输入从启动点亮设备2起被延迟的情况。并且，在用于发光元件11的点亮设备2中，考虑在控制信号的输入被延迟时，由于电路在供应功率之后立即启动，因此发光单元1的状态变得不稳定直到控制信号被输入。

因此，在本实施例中，包括调光控制电路26和反馈电路27的调光控制单元控制反激式电路20的方式在于在控制信号未输入时停止从作为功率供应单元的反激式电路20到发光单元1的功率供应。即，如上所述，在从调光控制电路26输出的调光控制电压为零时，点亮设备2通过导通晶体管279而停止反激式电路20的操作，因而停止到发光单元1的功率供应，结果是发光单元1被维持在关断状态。

为此，在所检测的电压低于调光控制电压时，反馈电路27操作反激式电路20。因此，为了在控制信号未输入时使所检测的电压不低于调光控制电压，将特定偏置电压施加到所检测的电压。详细地说，如上所述，从控制功率供应单元25输出的控制电压Vcc1通过三个电阻器277、278和205的串联电路分压，并且电阻器278和205的两端之间的电压作为所检测的电压输入到OP Amp 276。因此，由于特定偏置电压通过控制电压Vcc1施加到所检测的电压，因此，即使在功率未施加到发光元件11时所检测的电压也不会改变到零。结果，在控制信号未输入时，所检测的电压变为等于或者大于调光控制电压。

根据本实施例的点亮设备2，在控制信号未输入时发光元件11被维持在关断状态。因此，能够确定地避免在控制到期望光输出的调光之前发光元件11仅完全接通片刻时发生的闪光的生成。并且，在点亮设备2中，在功率供应之后紧接着的预定时间段内控制信号未被取消，与在JP2009-232625A中公开的配置的情况相同，点亮设备2可以在控制信号被输入时立即基于控制信号，以调光比调光控制发光单元1。即，即使各个控制设备的延迟时间之间存在显著差别，也能够防止点亮设备2的启动被延迟，每一个延迟时间在从功率的供应到控制信号的输出之间的范围内。

结果，即使控制信号的输入从开始功率供应的时刻起被延迟，点亮设备2也能够使发光单元1处于关断状态直到控制信号被输入，并且在控制信号输入时立即调光控制发光单元1，因而实现柔和的调光。这样的点亮设备2设置在照明装置10中，并且因而能够提供具有平滑调光的高质量的照明装置10。

并且，利用施加到所检测的电压的特定偏置电压，尽管会发生在控制信号未输入时调光控制电压由于噪声等的影响而不为零，但是不会发生所检测的电压低于调光控制电压的情况，并且因而，能够可靠地停止反激式电路20的操作。因此，即使在控制信号未输入时存在噪声等的影响，点亮设备2也能够确定地将发光元件11维持在关断状态。

接下来，在本实施例中，控制信号被实现为PWM信号，其占空比根据调光比的目标值而改变，并且调光控制电压的幅值根据控制信号的占空比而改变。由于此，点亮设备2能够与输出PWM信号作为控制信号的通用控制设备结合使用，并且由于能够详细设定调光控制电压的幅值，因此能够实现精确的调光控制。

而且，根据本实施例的点亮设备2，无论从供应功率的时间点开始经过了多少时间，在没有控制信号输入时，发光单元1总是维持在关断状态。例如，即使在控制设备中发生异常并且控制信号被中断，发光单元1也能够维持在关断状态。并且，与在功率供应之后从调光状态转变到完全接通状态的照明装置10以及初始开始在完全接通状态的照明装置10等等的情况相同，如果同时接通执行不同启动操作的多个照明装置10，则通过应用根据本实施例的点亮设备2能够获得优点。

即，在未向点亮设备2输入控制信号时，所有的照明装置10被维持在关断状态。因此，优点在于：即使没有使用微计算机等对于照明装置10单独设定预定时间，也能够容易地以期望光输出或者期望点亮时序控制照明装置10。

尽管参照实施例示出和描述了本发明，但是本发明并不局限于此。本领域的普通技术人员将理解，可以在不偏离由下面的权利要求限定的本发明的范围的情况下做出各种改变和变型。

Claims (6)

1.一种点亮设备，包括：

功率供应单元，用于向发光元件供应功率；以及

调光控制单元，用于根据从外部输入的控制信号来控制所述功率供应单元，从而以期望调光比对所述发光元件进行调光控制，

其中，所述调光控制单元控制所述功率供应单元，以使得在没有控制信号输入时停止从所述功率供应单元向所述发光元件供应所述功率，并且

其中，所述调光控制单元将调光控制电压与所检测的电压进行比较，并且在所检测的电压低于所述调光控制电压时所述功率供应单元向所述发光元件供应所述功率，并且在所检测的电压等于或者高于所述调光控制电压时所述功率供应单元停止向所述发光元件供应所述功率，并且其中所述调光控制电压的幅值由所述控制信号确定，所检测的电压指示从所述功率供应单元向所述发光元件供应的功率的强度。

2.如权利要求1所述的点亮设备，其中，所述调光控制单元被配置为在所述控制信号输入时以对应于所述控制信号的调光比，对所述发光元件进行调光控制。

3.如权利要求1或者2所述的点亮设备，其中，特定偏置电压被施加到所检测的电压以防止在所述控制信号未输入时所检测的电压低于所述调光控制电压。

4.如权利要求3所述的点亮设备，其中，所述控制信号的占空比根据所述调光比的目标值而改变，并且所述调光控制电压的所述幅值根据所述控制信号的所述占空比而改变。

5.如权利要求4所述的点亮设备，其中，随着所述控制信号的所述占空比变得更小，所述调光控制电压的所述幅值变得更小。

6.一种照明装置，包括：

如权利要求1或者2所述的点亮设备；以及

具有所述发光元件的发光单元。