點燈裝置以及照明器具的制作方法

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點燈裝置以及照明器具的制作方法
【專利摘要】提供一種點燈裝置等，針對特性不同的固體發(fā)光元件，能夠以簡單的構成來抑制光輸出的不均勻，從而實現(xiàn)穩(wěn)定的點燈。使LED(4)點燈的點燈裝置(1a)具備直流電源(C1)、降壓變換器(3)、以及控制電路(5)。降壓變換器(3)具備開關元件(Q1)、電感器(L1)、以及二極管(D1)?？刂齐娐?5)具備：對流入到開關元件(Q1)的電流進行檢測的電流檢測電路(6)；對電感器(L1)的兩端的電壓進行檢測的電壓檢測電路(8)；按照電壓檢測電路(8)所檢測的電壓來發(fā)生延遲時間的延遲電路(9)；以及生成控制信號并輸出到開關元件(Q1)的驅動電路(10)，該控制信號用于，從電流檢測電路(6)所檢測的電流到達規(guī)定的電流指令值的時刻開始經(jīng)過了延遲電路(9)所發(fā)生的延遲時間之后，使開關元件(Q1)斷開。
【專利說明】點燈裝置以及照明器具

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及使LED等固體發(fā)光元件點燈的點燈裝置、以及具備這種點燈裝置的照明器具。

【背景技術】
[0002] 關于使成為負荷的LED (Light Emitting Diode :發(fā)光二極管）穩(wěn)定點燈的點燈裝置，最好是不受負荷的影響，而能夠進行輸出恒定的輸出電流的恒定電流控制。這是因為， LED元件的電壓-電流特性在施加有一定的電壓以上的電壓時，會急速地流出電流，在流動額定電流值附近的電流的狀態(tài)下，正向電壓幾乎不發(fā)生變化而呈非線性特性，并且，光輸出也基本上按照流動的電流值而被決定。在恒定電流控制中，通過在不受輸出電壓的影響下而控制成向LED元件流入恒定的電流，從而，在因 LED元件的個體差異而出現(xiàn)點燈電壓不均勻的情況下，能夠降低光輸出的不均勻。并且，在恒定電流控制中，在連接了額定點燈電壓不同的負荷的情況下，或者，相同的負荷的串聯(lián)連接數(shù)量被變更的情況下，通過向負荷流入恒定的電流，從而能夠對應各種連接方式。
[0003] 以往的技術中，將以上這種恒定電流控制作為基本條件，公開了各種能夠抑制LED 元件的光輸出的不均勻的點燈裝置（例如，參照專利文獻1、2)。
[0004] 專利文獻1所公開的方案是，通過直流電源的電壓的脈動來減少輸出電流的不均勻。
[0005] -般而言，通過使降壓變換器以電流臨界模式（Boundary Current Mode :BCM)及峰值電流控制來工作，從而能夠控制成，在連接的LED中不會受到其正向電壓的影響而能夠流入恒定的電流。在此，BCM及峰值電流控制是指，在降壓變換器中，當電流檢測電路所檢測的電流值到達規(guī)定值時，將開關元件控制成斷開，當電感器檢測到放出了規(guī)定的能量時，將開關元件控制成接通。在這種BCM控制中，平均輸出電流是電流峰值的一半，在峰值電流控制中，當流入到電感器的電流到達峰值電流目標值Iref時，開關元件斷開。這樣，為了使流入到電感器的電流的峰值與目標值Iref-致，從而能夠在不受輸出電壓的影響下使輸出電流成為一個恒定值（電流目標值Iref的1/2)。但是，構成降壓變換器的部件中存在延遲時間（例如，檢測運算電路的延遲時間、驅動器IC的信號輸出延遲時間、開關元件的驅動延遲時間等）。據(jù)此，從流入到電感器的電流到達峰值電流目標值Iref的時刻到使開關元件斷開的時刻之間會發(fā)生延遲。在降壓變換器的輸入電壓脈動的情況下，由于存在這種延遲時間，因此實際上流入到電感器的電流峰值Ipeak則成為比目標值Iref大的值，因而光輸出也會發(fā)生變動。針對這一課題，在專利文獻1中，將相當于降壓變換器的輸入電壓的電壓通過電感器的二次繞組來檢測，并對峰值電流目標值Iref進行校正。
[0006] 在專利文獻2中公開的方案是，在具備多個輸出（輸出端子）的點燈裝置中，考慮了使各輸出的電流相同的電路。針對共同的電流目標值REF，各降壓變換器算出流入到開關元件的平均電流，并為了能夠與目標值一致而進行反饋控制。即，對流入到每個降壓變換器的開關元件的電流進行監(jiān)視，并由誤差放大器算出監(jiān)視電流Isen與目標電流REF的差異。并且，通過算出誤差放大器輸出與鋸齒波（RAMP波形）的邏輯和，來調整開關元件的驅動信號的占空比，從而使開關元件為接通期間的監(jiān)視電流Isen的平均值與REF成為等同。在這種控制中，通常是采用電流連續(xù)模式（Continuous Current Mode :CCM)來進行恒定電流控制。
[0007] (現(xiàn)有技術文獻）
[0008] (專利文獻）
[0009] 專利文獻1 日本特開2012-109141號公報
[0010] 專利文獻2 日本特開2010-40509號公報
[0011] 然而，在上述的專利文獻1以及2的技術中存在以下的問題。
[0012] 在專利文獻1的技術中，雖然考慮到了構成降壓變換器的部件所具有的延遲時間，但是，解決的是因降壓變換器的輸入電壓的脈動而造成的輸出電流的變動。因此，在專利文獻1的技術中可以考慮到的問題是，沒有改善因延遲時間的存在而導致的輸出電壓變動時的電流變動，輸出電壓-電流特性不能成為完全的恒定電流特性，而是隨著輸出電壓的變小，而輸出電流變大。在具有這種特性的點燈裝置中，由于連接的負荷（即，LED)的電壓電流特性的個體差以及溫度特性，從而根據(jù)不同的負荷，其光輸出也會出現(xiàn)不均勻，因此，隨著時間的經(jīng)過，光輸出就會發(fā)生變化。并且，在連接了電流額定相同而電壓額定不同的異種負荷（即，LED)的情況下，或者在變更了負荷的串聯(lián)連接數(shù)量的情況下，由于輸出電壓的不同，從而輸出電流與額定值產(chǎn)生偏差，這樣就不能得到所需的光輸出。
[0013] 并且，在專利文獻2的技術中，針對電流目標值REF，各降壓變換器算出流入到開關元件的平均電流，通過進行將電流目標值控制為一致的反饋控制，從而能夠使各個輸出的電流相同。然而，由于要想構成反饋電路則需要誤差放大器以及周邊電路，因此會造成電路元件成本增高。并且，由于需要通過算出誤差放大器的輸出與鋸齒波（RAMP波形）的邏輯和才能夠制作出開關元件驅動信號，轉換頻率時常與鋸齒波（RAMP波）的頻率一致。即，基本上成為以頻率固定的電流連續(xù)模式（CCM)來進行工作。在電流連續(xù)模式中，流入到降壓變換器的電感器的電流為連續(xù)的，沒有返回到〇的情況，為了對連續(xù)的電流進行接通與斷開，從而在降壓變換器的開關元件等部件中會發(fā)生直通電流流入等大的沖擊以及損失。因此，會造成電路效率的降低、電路部件的成本提高、以及電路的大型化。尤其是不適用于高輸出的照明用途。

【發(fā)明內容】

[0014] 本發(fā)明鑒于上述的問題點，目的在于提供一種以BCM以及峰值電流控制來工作的點燈裝置等，對于特性不同的固體發(fā)光元件，能夠以簡單的構成來抑制光輸出的不均勻，并能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的點燈。
[0015] 為了達成上述的目的，本發(fā)明所涉及的點燈裝置的一個實施方式為，使固體發(fā)光元件點燈，該點燈裝置具備：直流電源；輸出恒定電流的降壓變換器，接受來自所述直流電源的電流，并將規(guī)定的電流提供給所述固體發(fā)光元件；以及控制電路，對所述降壓變換器進行控制，所述降壓變換器具備：開關元件；電感器，與所述開關元件串聯(lián)連接，在所述開關元件接通時，電流從所述直流電源流入到該電感器；以及二極管，將從所述電感器放出的電流供給到所述固體發(fā)光元件，所述控制電路具備：電流檢測電路，檢測流入到所述開關元件的電流；電壓檢測電路，檢測所述固體發(fā)光元件的正向電壓或所述電感器兩端的電壓；延遲電路，按照由所述電壓檢測電路檢測的電壓，發(fā)生延遲時間；以及驅動電路，生成控制信號，并輸出到所述開關元件，所述控制信號用于，從所述電流檢測電路所檢測的電流到達規(guī) 定的電流指令值的時刻開始經(jīng)過了由所述延遲電路發(fā)生的延遲時間之后，使所述開關元件斷開，在所述電感器放出規(guī)定的能量的時刻，使所述開關元件接通。
[0016] 在此，也可以是，所述延遲電路發(fā)生所述延遲時間，以便在不依存所述電壓檢測電路所檢測的電壓的情況下，能夠使流入到所述電感器的電流的峰值恒定。
[0017] 并且，也可以是，所述延遲電路，以所述固體發(fā)光元件的正向電壓越大、或者所述電感器兩端的電壓越小，就越使延遲時間增大的方式，來發(fā)生所述延遲時間。
[0018] 并且，也可以是，所述延遲電路，在將與該點燈裝置連接的固體發(fā)光元件的正向電壓的最小值作為VoutJIIin的情況下，當與該點燈裝置連接的固體發(fā)光元件的正向電壓為最小值Vout_min時，發(fā)生最小值的延遲時間，以作為所述延遲時間。
[0019] 并且，也可以是，所述驅動電路具有：觸發(fā)器，在所述電流檢測電路所檢測的電流到達規(guī)定的電流指令值時被復位，在所述電感器放出規(guī)定的能量時被置位；以及緩沖放大器，將來自所述觸發(fā)器的輸出信號作為所述控制信號，輸出到所述開關元件，所述緩沖放大器，使示出所述觸發(fā)器已經(jīng)復位的輸出信號，延遲由所述延遲電路發(fā)生的延遲時間后，輸出到所述開關元件。
[0020] 并且，也可以是，所述驅動電路具有：觸發(fā)器，從所述電流檢測電路所檢測的電流到達規(guī)定的電流指令值的時刻開始經(jīng)過了由所述延遲電路發(fā)生的延遲時間之后被復位，在所述電感器放出規(guī)定的能量時被置位；以及緩沖放大器，將來自所述觸發(fā)器的輸出信號作為所述控制信號，輸出到所述開關元件。
[0021] 并且，也可以是，所述點燈裝置是使多個固體發(fā)光元件點燈的裝置，所述點燈裝置具備分別與所述多個固體發(fā)光元件的每一個相對應的多個所述降壓變換器、以及分別對多個所述降壓變換器的每一個進行控制的多個所述控制電路。
[0022] 并且，也可以是，該點燈裝置還具備調光控制電路，該調光控制電路將與所希望的光輸出對應的所述電流指令值，輸出到多個所述控制電路。
[0023] 并且，為了達成上述的目的，本發(fā)明所涉及的照明器具的一個實施方式為，具備上述的點燈裝置、以及接受從所述點燈裝置供給的電流的固體發(fā)光元件。
[0024] 通過本發(fā)明，能夠實現(xiàn)以BCM以及峰值電流控制來進行工作的點燈裝置，并能夠實現(xiàn)采用了該點燈裝置的照明器具，具體而言，該點燈裝置能夠以簡單的構成，針對特性不同的固體發(fā)光元件來抑制光輸出的不均勻，并能夠實現(xiàn)穩(wěn)定的點燈。
[0025] 因此，對于LED等固體發(fā)光元件的照明裝置已經(jīng)普及的今天而言，本發(fā)明的實用價值非常高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0026] 圖1是本發(fā)明的實施方式1中的點燈裝置的電路圖。
[0027] 圖2是本發(fā)明的實施方式1中的點燈裝置所具備的控制電路的詳細的電路圖。
[0028] 圖3示出了流入到以往的點燈裝置中的電感器的電流的峰值的差異。
[0029] 圖4示出了以往的點燈裝置中的輸出電壓-電流特性。
[0030] 圖5示出了本發(fā)明的實施方式1中的點燈裝置的輸出電壓與延遲時間的關系。
[0031] 圖6示出了針對本發(fā)明的實施方式1中的點燈裝置的各種輸出電壓的實際的電流峰值。
[0032] 圖7示出了本發(fā)明的實施方式1中的點燈裝置的輸出電壓-電流特性。
[0033] 圖8是本發(fā)明的實施方式2中的點燈裝置的電路圖。
[0034] 圖9是本發(fā)明的實施方式2中的點燈裝置所具備的控制電路的詳細的電路圖。
[0035] 圖10是本發(fā)明的實施方式3中的點燈裝置的電路圖。
[0036] 圖11示出了本發(fā)明的實施方式3中的點燈裝置的各降壓變換器的電感器中流動的電流的波形的例子。
[0037] 圖12是示出本發(fā)明的實施方式中的照明器具的一個例子的外觀圖。
[0038] 圖13是示出本發(fā)明的實施方式中的照明器具的其他的一個例子的外觀圖。
[0039] 圖14是示出本發(fā)明的實施方式中的照明器具的其他的一個例子的外觀圖。

【具體實施方式】
[0040] 以下采用附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細的說明。并且，在以下將要說明的實施方式中，均示出的是本發(fā)明的一個優(yōu)選的具體的例子。以下的實施方式所示出的數(shù)值、形狀、材料、構成要素、構成要素的配置位置以及連接方式、步驟、步驟的順序等均為一個例子，并非是限定本發(fā)明的主旨。并且，在以下的實施方式的構成要素中，對于示出本發(fā)明的最上位概念的獨立權利要求中所沒有記載的構成要素，僅作為構成一個較好的實施例的任意的構成要素來說明。
[0041] (實施方式1)
[0042] 首先，對本發(fā)明的實施方式1中的點燈裝置進行說明。
[0043] 圖1是本發(fā)明的實施方式1的點燈裝置Ia的電路圖，圖2是點燈裝置Ia所具備的控制電路5的詳細的電路圖。與以往的技術的不同之處是，控制電路5內添加了延遲電路9等。
[0044] 點燈裝置Ia是用于使LED4點燈的裝置，在此，LED4是作為負荷的固體發(fā)光元件的一個例子，該點燈裝置Ia具備：成為直流電源的平滑電容器C1、降壓變換器3、控制降壓變換器3的控制電路5、以及調光控制電路11。降壓變換器3是接受成為直流電源的平滑電容器Cl的電流，并將規(guī)定的電流提供給LED4的輸出恒定電流的變換器。即，該點燈裝置 Ia具備：成為直流電源的平滑電容器Cl ;對平滑電容器Cl的直流電壓進行降壓，并將直流電流供給到作為負荷的固體發(fā)光元件（在此為LED4)的降壓變換器3;控制電路5;以及調光控制電路11。
[0045] 成為直流電源的平滑電容器Cl由直流電壓而被充電，該直流電壓例如是由全波整流器（未圖示）對商用交流電源進行全波整流而得到的。在全波整流器的交流輸入側一般是設置用于除去高頻成分的濾波電路。并且，在全波整流器的直流輸出側與平滑電容器 Cl之間也可以介在采用了升壓斬波電路等的相位補償電路。
[0046] 調光控制電路11是將電流指令值Iref發(fā)送給控制電路5 (嚴密而言是控制電路5 的電流檢測電路6)的電路。因此，調光控制電路11例如接受來自外部的調光信號（未圖示），并設定能夠得到所需的光輸出的點燈裝置Ia的輸出電流Iout的目標，并算出用于得到該輸出電流Iout的電流指令值Iref。并且，電流指令值Iref例如是與指令的輸出電流 Iout的大小相對應的電壓。
[0047] 降壓變換器3的主要構成要素具有：開關元件Q1、電感器L1、以及二極管D1。電感器Ll對于開關元件Ql以及通過直流電流來點燈的LED4為串聯(lián)連接，在此，當開關元件Ql 為接通時，電流從平滑電容器Cl流入到該電感器Ll。開關元件Ql是用于將電感器Ll與 LED4的串聯(lián)電路連接到平滑電容器Cl的兩端之間的元件，例如是晶體管等。二極管Dl是將從電感器Ll放出的電流供給到LED4的再生式二極管。即，二極管Dl并聯(lián)連接于電感器 Ll與LED4的串聯(lián)電路，在開關元件Ql為斷開時，電感器Ll的蓄積能量被放出到LED4。并且，與LED4并聯(lián)連接有輸出電容器C2。該輸出電容器C2對開關元件Ql的接通與斷開而產(chǎn) 生的脈動成分進行平滑化，并且其容量被設定成被平滑化后的直流電流能夠流入到LED4。并且，LED4可以是單一的LED芯片，也可以是將多個LED串聯(lián)或并聯(lián)連接的LED模塊。
[0048] 圖1所示的電阻R12以及R13是用于檢測LED4與電感器Ll的連接點中的電壓 VoutJ(的分壓用的電阻，如以后所述，屬于電壓檢測電路8。并且，由于電壓VoutJ(也是 LED4的陰極中的電壓，因此，以下也將電壓Vout_K稱為陰極電壓Vout_K。并且，電阻Rl是用于檢測流入到開關元件Ql的電流的電阻，如以后所述，屬于電流檢測電路6。
[0049] 控制電路5生成對開關元件Ql以高頻來進行接通及斷開的信號，控制流入到電感器Ll的電流ILl，以便恰當?shù)碾娏髂軌蛄魅氲截摵桑↙ED4)?？刂齐娐?具備：電流檢測電路6、Z⑶檢測電路7、電壓檢測電路8、延遲電路9、以及驅動電路10。
[0050] 圖2示出了簡化后的本實施方式所采用的控制電路5的內部構成。
[0051] 電流檢測電路6通過監(jiān)視電流檢測用的電阻Rl與開關元件Ql的連接點上的電壓，來檢測流入到開關元件Ql的電流，以作為檢測值Isen。具體而言，如圖2所示，電流檢測電路6具有：比較器60、電阻61、以及電容器62。在電流檢測電路6,示出檢測值Isen的信號由電阻61以及電容器62構成的低通濾波器而被平滑化，并被輸入到比較器60。并且，在比較器60對檢測值Isen與來自調光控制電路11的電流指令值Iref進行比較，示出檢測值Isen比電流指令值Iref大的信號被輸出到驅動電路10。
[0052] ZCD檢測電路7是檢測電感器Ll放出規(guī)定的能量的時刻的電路的一個例子。在本實施方式中，ZCD檢測電路7在檢測到與電感器Ll耦合的二次繞組n2的電壓成為閾值電壓Vref以下時，從而檢測到電流ILl大致成為零。具體而言，如圖2所示，ZCD檢測電路 7具有比較器70以及產(chǎn)生閾值電壓Vref的基準電壓發(fā)生器71等。Z⑶檢測電路7利用比較器70,對與電感器LI f禹合的二次繞組n2的電壓與在基準電壓發(fā)生器71產(chǎn)生的閾值電壓Vref進行比較，將示出二次繞組n2的電壓比閾值電壓Vref小時的信號輸出到驅動電路 10。
[0053] 電壓檢測電路8是檢測LED4的正向電壓或電感器Ll的兩端的電壓的電路的一個例子。在本實施方式中，電壓檢測電路8通過檢測陰極電壓Vout_K，從而檢測開關元件Ql 為接通的期間中的電感器Ll的兩端電壓VL。具體而言，如圖2所示，電壓檢測電路8以電阻R12 i電阻R13對陰極電壓VoutJ(進行分壓，并將得到的分壓電壓輸出到延遲電路9。并且，在開關元件Ql為接通的期間中，陰極電壓Vout_K大致與電感器Ll的兩端電壓VL相等。這是因為，開關元件Ql的接通電阻以及電阻Rl小到了可以忽視的程度。并且，由于 LED4的陽極側的電壓與平滑電容器Cl的兩端的電壓Vcl (固定值）相等，因此向LED4的輸出電壓Vout成為Vout = Vcl-Vout_K。并且，輸出電壓Vout是被施加在LED4的兩端的電壓,也是LED4的正向電壓。
[0054] 延遲電路9是按照電壓檢測電路8所檢測的電壓來發(fā)生延遲時間的電路，按照電感器Ll的兩端電壓VL，在開關元件Ql斷開的時刻發(fā)生延遲。具體而言，如圖2所示，延遲電路9具備調整從開關元件Ql的柵極抽出的電流的晶體管90以及二極管91等。通過這種電路構成，在來自電壓檢測電路8的電壓越小的情況下，則晶體管90的基極電位下降，流入到晶體管90的電流變小，即從開關元件Ql的柵極抽出的電流變小，上述的延遲增大。因此，該延遲電路9在電感器Ll的兩端電壓VL越?。ɑ蛘?，LED4的正向電壓越大）的情況下，就越發(fā)生大的延遲時間。這樣，延遲電路9能夠在不依存電壓檢測電路8所檢測的電壓的情況下，來發(fā)生延遲時間，以使流入到電感器Ll的電流的峰值恒定。
[0055] 驅動電路10生成使開關元件Ql接通以及斷開的控制信號，并將生成的控制信號輸出到開關元件Ql的柵極。該控制信號是，在從電流檢測電路6所檢測的電流（檢測值 Isen)到達規(guī)定的電流指令值（電流指令值Iref)時開始經(jīng)過了由延遲電路9發(fā)生的延遲時間之后，使開關元件Ql斷開的信號。而且，該控制信號是，在電感器Ll放出規(guī)定的能量的時刻（在本實施方式中為，由ZCD檢測電路7檢測到電流ILl幾乎成為零的時刻），使開關元件Ql接通的信號。即，驅動電路10是接受電流檢測電路6與ZCD檢測電路7的檢測結果，生成開關元件Ql的柵極信號，并驅動開關元件Ql的電路。并且，由于電阻Rl是用于檢測電流的小電阻，因此，幾乎不會對柵極信號產(chǎn)生影響。
[0056] 具體而言，如圖2所示，驅動電路10具有觸發(fā)器100以及緩沖放大器101等。觸發(fā)器100在由電流檢測電路6檢測的電流（檢測值Isen)到達規(guī)定的電流指令值Iref的時刻被復位。并且，在電感器Ll放出規(guī)定的能量的時刻（由ZCD檢測電路7檢測到電流 ILl幾乎成為零的時刻）被置位。緩沖放大器101將來自觸發(fā)器100的輸出信號作為控制信號，輸出到開關元件Ql的柵極。在此，緩沖放大器101與開關元件Ql的柵極之間被插入有延遲電路9。據(jù)此，緩沖放大器101使示出觸發(fā)器100已經(jīng)復位的輸出信號（即，使開關元件Ql斷開的信號），延遲由延遲電路9發(fā)生的延遲時間后，輸出到開關元件Ql的柵極。
[0057] 接著，對具有以上這種構成的本實施方式中的點燈裝置Ia的工作進行說明。
[0058] 首先，對成為本實施方式中的降壓變換器3的基本工作的峰值電流控制與電流臨界模式（BCM)控制進行說明。這與專利文獻1所示的工作相同。峰值電流控制是指，在電感器Ll的電流ILl到達規(guī)定值時，使開關元件Ql斷開的控制。BCM控制是指，在電流ILl 幾乎成為零時，使開關元件Ql接通的控制。
[0059] 在開關元件Ql為接通的狀態(tài)下，電流從平滑電容器Cl的正極，經(jīng)由輸出電容器C2、電感器L1、開關元件Q1、電阻Rl流入到平滑電容器Cl的負極。此時，流入到電感器Ll的斬波電流ILl只要電感器Ll不進行磁飽和則成為大致呈直線上升的電流。由于電感器Ll的兩端電壓VL成為平滑電容器Cl的兩端的電壓Vcl與輸出電容器C2的兩端的電壓Vc2的差，因此電感器Ll的電流ILl大致成為一個穩(wěn)定的梯度di/d< N VL/Ll=(Vcl-Vc2yLl)。因此，輸出電容器C2的兩端的電壓Vc2大時，也就是說在輸出電壓大時，電感器Ll的電流ILl緩慢增加，在小的時候快速增加。
[0060] 在開關元件Ql為接通的狀態(tài)下流入到電感器Ll的電流值，由電流檢測電路6根據(jù)串聯(lián)連接于開關元件Ql的電阻Rl所產(chǎn)生的電壓而被檢測。電流檢測電路6具備對檢測值Isen與電流指令值Iref進行比較的比較器60等。電流指令值Iref由調光控制電路11 按照由檢測電阻Rl進行的檢測值Isen的檢測比（實際的電流值與檢測電壓的比），而被設定為電流峰值目標值1口681^_1'成為輸出電流的目標值Ioutj的2倍的值。例如，在Rl = 0· 1 Ω、I〇ut_T = IA 時，設定為 Ipeak_T = 2A、Iref = 0· 2V。
[0061] 因此，在電感器電流到達由電流指令值Iref決定的電流峰值目標值Ipeak_T時，電流檢測電路6的檢測值Isen超過電流指令值Iref，比較器60的輸出成為High電平。這樣，驅動電路10的觸發(fā)器（FF)IOO的復位輸入端子R被輸入復位信號。因此，觸發(fā)器100 的Q輸出成為Low電平。因此，開關元件Ql的柵極-源極間的電荷被抽出，開關元件Ql迅速地成為斷開狀態(tài)。
[0062] 在開關元件Ql為斷開的狀態(tài)下，被蓄積在電感器Ll的電磁能量經(jīng)由二極管Dl而被放出到輸出電容器C2。此時，電感器Ll的兩端電壓由輸出電容器C2的電壓Vc2被鉗位，因此，電感器Ll的電流i大致以一定的梯度di/dt(h-Vc2/L!)來減少。
[0063] 在電流流動于電感器Ll的期間中，在電感器Ll的二次繞組n2則產(chǎn)生與電感器Ll 的電流的梯度相對應的電壓。該電壓在電感器Ll的電流ILl流完時消失。該定時在ZCD 檢測電路7被檢測。
[0064] Z⑶檢測電路7具備零交檢測用的比較器70。在比較器70的負的輸入端子被施加有在電感器Ll的二次繞組n2產(chǎn)生的電壓，在比較器70的正的輸入端子被施加有在基準電壓發(fā)生器71所產(chǎn)生的零交檢測用的閾值電壓Vref。在二次繞組n2的電壓消失時，比較器70的輸出成為High電平，驅動電路10的觸發(fā)器100的置位輸入端子S被供給有置位脈沖。這樣，觸發(fā)器100的Q輸出成為High電平，開關兀件Ql的柵極信號被施加，開關兀件 Ql接通。
[0065] 通過反復進行這樣的工作，電感器電流ILl的峰值成為恒定，并且在大致成為零時成為折回電流波形。此時，輸出電壓Vout與輸出電容器C2的兩端的電壓Vc2相等，輸出電流Iout成為電感器電流ILl的平均值，即成為峰值電流值的大致一半的電流值。
[0066] 并且，在輸出電壓Vout上升時，自動地開關元件Ql的接通時間變長、斷開時間變短，在輸出電壓Vout降低時，自動地開關元件Ql的接通時間變短、斷開時間變長。因此，成為不依存負荷（LED4)的電壓特性，就能夠維持恒定電流特性的構成。
[0067] 但是，在【背景技術】中已經(jīng)論述過，由于存在構成降壓變換器3的部件所具有的延遲時間，因此，在進行開關的斷開之時，會發(fā)生從電流峰值檢測定時開始的延遲時間tdO。
[0068] 如圖3所示，由于存在這種延遲時間tdo,從而實際上流入到電感器LI的電流ILl 的電流峰值Ipeak_R成為比電流峰值目標值Ipeak_T (電流指令值）大的值。圖3示出了以往的點燈裝置中的實際上流入電感器Ll的電流（電感器電流IL1)的電流峰值Ipeak_R 的不均一。圖3的左圖示出了各種電流峰值Ipeak_R的例子，圖3的右圖示出了對電流峰值Ipeak_R附近進行放大后的電感器電流ILl的波形。并且，從下式可知，降壓變換器3的輸出電壓Vout越小，實際的峰值電流值Ipeak_R與電流峰值目標值Ipeak_T的差Δ ipeak =Ipeak_R_Ipeak_T 就越大。
[0069] Aipeak = Ipeak_R-Ipeak_T = di/dtXtdO = (Vcl-Vout)/LX tdO
[0070] 這是因為，即使延遲時間tdO是一定的，開關元件Ql接通的期間的電感器LI的電流的梯度也成為di/dth VL/Ll==(Vcl-Vout)/Ll，梯度di/dt會因輸出電壓Vout而不同。據(jù)此，僅是單純地通過電流臨界模式（BCM)以及峰值電流控制來使降壓變換器3工作時，輸出電壓-電流特性則不會成為圖4所示的以往的完全的恒定電流特性，而是輸出電壓Vout 越小，輸出電流Iout就越大的特性。圖4示出了以往的點燈裝置中的輸出電壓-電流特性。在此的輸出電壓-電流特性如下式所示。
[0071] lout = Ipeak_R/2 = ( Δipeak+Ipeak_T)/2 = (Vcl-Vout)/LXtdO/2+Ipeak_T/2
[0072] 在實際上具有這種特性的點燈裝置中，在被連接的負荷（LED4)中的正向電壓（例如輸出電壓Vout)存在個體差異的情況下，由于被連接的個體差異而在輸出電流中出現(xiàn)不均勻，從而造成光輸出的不均勻。并且，在連接了電流額定相同而電壓額定不同的異種負荷的情況下，或者在串聯(lián)連接了多個相同負荷的電路被連接的情況下，由于因輸出電壓的差而輸出電流越出額定范圍，因此不能得到所希望的光輸出。
[0073] 例如，在圖4的具有輸出電壓-電流特性的點燈裝置串聯(lián)連接多個正向電壓（即，輸出電壓Vout)為額定IOOV的LED模塊時，當一個串聯(lián)（Vout = 100V)的輸出電流為 I. 10A，三個串聯(lián)（Vout = 300V)的負荷則為1.04A，這樣，輸出電流則出現(xiàn)60mA的差異。這樣，即使采用相同的LED模塊，也會因串聯(lián)連接的LED的數(shù)量而導致每個LED的光輸出發(fā)生變化。并且，上述的輸出電流的算出條件是，Vcl = 420V、電感器L = 800uH、td0 = 500nS、 Ipeak_T = 2A。
[0074] 于是，在本實施方式中，在開關元件Ql為接通的狀態(tài)下，電感器電流ILl到達由電流指令值Iref所決定的電流峰值Ipeak_T，并經(jīng)過了規(guī)定的延遲時間之后，開關元件Ql斷開。因此，在本實施方式的點燈裝置Ia中，控制電路5內具備延遲電路9。據(jù)此，通過使電感器電流ILl的實際的峰值電流值Ipeak_R與電流峰值目標值Ipeak_T的差Λ ipeak成為不依存輸出電壓Vout的一個恒定值，從而能夠降低因輸出電壓的不同而造成的輸出電流的不均勻。
[0075] 延遲電路9具有對開關元件Ql的柵極-源極間電荷的抽出速度進行調整的晶體管90,按照電壓檢測電路8檢測的電感器Ll的兩端電壓VL，來延遲開關元件Ql的斷開定時。通過電壓VL能夠容易地估計出電感器Ll的電流的梯度，從而能夠容易地推測出最佳的延遲時間td，以使實際的峰值電流值Ipeak_R與電流峰值目標值Ipeak_T的差Δ ipeak 成為不依存輸出電壓Vout的一個恒定值。
[0076] 以下，對最佳的延遲時間td的設定方法進行說明。
[0077] 從電感器電流ILl到達電流指令值Iref所決定的電流峰值Ipeak_T開始直到實際上開關元件Ql斷開為止的延遲時間td_total由下式來表示。即，延遲時間td_total可以考慮為是如下的延遲時間的合計時間，所述的延遲時間是指，因延遲電路以外的降壓變換器3的構成部件（檢測運算電路、驅動器IC等）而產(chǎn)生的延遲時間tdO (固定值），以及因延遲電路9而產(chǎn)生的延遲對間td。
[0078] td-total = td+tdO
[0079] 在輸出電壓Vout成為設想的負荷（LED4)所能夠得到的正向電壓的最小直（Vout_ min)時，延遲電路9所產(chǎn)生的延遲時間td被設定為最小值td_min。該最小值td_min最好是幾乎為零。
[0080] S卩，在輸出電壓Vout為最小Vout_min時，因檢測運算電路、驅動器IC等延遲電路以外的降壓變換器3的構成部件所產(chǎn)生的延遲時間tdO、與延遲電路9所產(chǎn)生的延遲時間的最小值td_min的合計時間td_total_min = tdO+td_min被設定為，開關元件Ql斷開時的延遲時間。
[0081] 在此,在將延遲時間的最小值設定為tdjmin N 〇時,則成為,
[0082]

【權利要求】
1. 一種點燈裝置，使固體發(fā)光元件點燈，該點燈裝置具備：直流電源；輸出恒定電流的降壓變換器，接受來自所述直流電源的電流，并將規(guī)定的電流提供給所述固體發(fā)光元件；以及控制電路，對所述降壓變換器進行控制，所述降壓變換器具備：開關元件；電感器，與所述開關元件串聯(lián)連接，在所述開關元件接通時，電流從所述直流電源流入至IJ該電感器；以及二極管，將從所述電感器放出的電流供給到所述固體發(fā)光元件，所述控制電路具備：電流檢測電路，檢測流入到所述開關元件的電流；電壓檢測電路，檢測所述固體發(fā)光元件的正向電壓或所述電感器兩端的電壓；延遲電路，按照由所述電壓檢測電路檢測的電壓，發(fā)生延遲時間；以及驅動電路，生成控制信號，并輸出到所述開關元件，所述控制信號用于，從所述電流檢測電路所檢測的電流到達規(guī)定的電流指令值的時刻開始經(jīng)過了由所述延遲電路發(fā)生的延遲時間之后，使所述開關元件斷開，在所述電感器放出規(guī)定的能量的時刻，使所述開關元件接通。
2. 如權利要求1所述的點燈裝置，所述延遲電路發(fā)生所述延遲時間，以便在不依存所述電壓檢測電路所檢測的電壓的情況下，能夠使流入到所述電感器的電流的峰值恒定。
3. 如權利要求1所述的點燈裝置，所述延遲電路，以所述固體發(fā)光元件的正向電壓越大、或者所述電感器兩端的電壓越小，就越使延遲時間增大的方式，來發(fā)生所述延遲時間。
4. 如權利要求1所述的點燈裝置，所述延遲電路，在將與該點燈裝置連接的固體發(fā)光元件的正向電壓的最小值作為 Vout_min的情況下，當與該點燈裝置連接的固體發(fā)光元件的正向電壓為最小值Vout_min 時，發(fā)生最小值的延遲時間，以作為所述延遲時間。
5. 如權利要求1所述的點燈裝置，所述驅動電路具有：觸發(fā)器，在所述電流檢測電路所檢測的電流到達規(guī)定的電流指令值時被復位，在所述電感器放出規(guī)定的能量時被置位；以及緩沖放大器，將來自所述觸發(fā)器的輸出信號作為所述控制信號，輸出到所述開關元件，所述緩沖放大器，使示出所述觸發(fā)器已經(jīng)復位的輸出信號，延遲由所述延遲電路發(fā)生的延遲時間后，輸出到所述開關元件。
6. 如權利要求1所述的點燈裝置，所述驅動電路具有：觸發(fā)器，從所述電流檢測電路所檢測的電流到達規(guī)定的電流指令值的時刻開始經(jīng)過了由所述延遲電路發(fā)生的延遲時間之后被復位，在所述電感器放出規(guī)定的能量時被置位；以及緩沖放大器，將來自所述觸發(fā)器的輸出信號作為所述控制信號，輸出到所述開關元件。
7. 如權利要求1所述的點燈裝置，所述點燈裝置是使多個固體發(fā)光元件點燈的裝置，所述點燈裝置具備分別與所述多個固體發(fā)光元件的每一個相對應的多個所述降壓變換器、以及分別對多個所述降壓變換器的每一個進行控制的多個所述控制電路。
8. 如權利要求7所述的點燈裝置，該點燈裝置還具備調光控制電路，該調光控制電路將與所希望的光輸出對應的所述電流指令值，輸出到多個所述控制電路。
9. 一種照明器具，具備：權利要求1至8的任一項所述的點燈裝置；以及接受從所述點燈裝置供給的電流的固體發(fā)光元件。
【文檔編號】H05B37/02GK104349548SQ201410370219
【公開日】2015年2月11日申請日期:2014年7月30日優(yōu)先權日:2013年8月2日
【發(fā)明者】山原大輔, 鴨井武志, 關圭介申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社

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