專利名稱：點亮設備和具有該點亮設備的照明器具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種能夠對半導體發(fā)光元件進行調光的點亮設備以及具有該點亮設備的照明器具。
背景技術：
近來，使用諸如發(fā)光二極管(LED)和有機電致發(fā)光(EL)等的半導體發(fā)光元件作為光源負載的照明器具已經得以普及。這種照明器具例如配置有日本特開2005-294063(以下稱為“文獻I”)中所公開的點亮設備(LED點亮設備)。文獻I中的點亮設備是自激型點亮設備并且不具有調光功能。因此，無法對光源負載進行調光。另一方面，國際公開號WO 01/58218A1(以下稱為“文獻2”)公開了以下內容:以與AC (交流)電源(主電源電壓)的頻率(50或60Hz)同步的IOOHz或120Hz的突發(fā)頻率來使針對光源負載(LED點亮模塊)的供給電力接通和斷開。該點亮設備(電源組件)可以控制針對光源負載的供給電力處于接通(On)狀態(tài)的脈沖的長度，由此進行調光控制。然而，文獻2并未公開調光所用的特定電路結構。另外，在如文獻2所述的用于通過控制脈沖長度(接通時間)來進行調光的點亮設備中，在調光比相對較小(暗)的情況下，突發(fā)頻率的一個周期內的接通時間較短，這可能造成閃爍。由于該原因，在該點亮設備中，難以將可選擇的調光比的范圍設置得較寬。

發(fā)明內容
本發(fā)明涉及一種能夠利用相對簡單的結構來使光源負載的調光范圍變寬的點亮設備以及具有該點亮設備的照明器具。根據本發(fā)明的方面，一種點亮設備，包括:開關元件，其與直流電源串聯連接，并且被控制為以高頻率進行接通和斷開；電感器，其中在所述開關元件接通的情況下電流從所述直流電源流經所述電感器，其中所述電感器與所述開關元件串聯連接；二極管，用于在所述開關元件斷開的情況下，使在所述開關元件接通的情況下儲存在所述電感器內的電磁能量放出至包括半導體發(fā)光元件的光源負載；輸出電容器，其與所述光源負載并聯連接，并且用于對供給至所述光源負載的輸出電流的脈動成分進行平滑化，其中所述脈動成分是由于所述開關元件的接通和斷開所引起的；以及控制電路，用于控制所述開關元件的接通和斷開操作，其中，所述控制電路包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式作為所述開關元件的控制模式，并且被配置為:在所述第一控制模式中，以預定的振蕩頻率和接通時間來使所述開關元件接通和斷開，以使得電流以連續(xù)模式流經所述電感器，其中在所述連續(xù)模式中，電流在沒有產生休止區(qū)間的情況下連續(xù)地流經所述電感器；在所述第二控制模式中，使所述開關元件的振蕩頻率固定并且改變所述開關元件的接通時間；以及在所述第三控制模式中，使所述開關元件的接通時間固定并且改變所述開關元件的振蕩頻率，對最小調光比和最大調光比之間的調光范圍進行分割得到的區(qū)間中的至少兩個調光區(qū)間分配所述第二控制模式和所述第三控制模式，以及所述控制電路還被配置為:在指定了全點亮模式的情況下，選擇所述第一控制模式以使所述光源負載全點亮；以及在從所述調光范圍中指定了調光比的情況下，根據與所述調光比相對應的調光區(qū)間來選擇所述第二控制模式和所述第三控制模式其中之一，從而以所指定的調光比對所述光源負載進行調光。根據本發(fā)明的另一方面，在所述點亮設備中，對所述輸出電容器的容量進行設置，以使得在所述光源負載全點亮的情況下，所述輸出電流的紋波率小于0.5。根據本發(fā)明的又一方面，所述點亮設備還包括:電流感測單元，用于感測流經所述開關元件的電流；以及電容器，用于利用所述開關元件的驅動信號進行充電，其中，所述控制電路還被配置為:在所述電流感測單元所感測到的電流達到預定的第一值的情況下，使所述開關元件斷開；以及在所述電容器兩端的電壓的值是預定閾值以下的情況下，使所述開關元件接通，以及所述控制電路還被配置為:改變所述第一值，由此改變所述開關元件的接通時間；以及改變確定所述電容器的放電速度的預定的第二值，由此改變所述開關元件的振蕩頻率。根據本發(fā)明的又一方面，在所述點亮設備中，所述控制電路還被配置為將所述第一值和所述第二值至少之一設置為O以下，由此停止所述開關元件的接通和斷開操作以使所述光源負載熄滅。根據本發(fā)明的又一方面，在所述點亮設備中，所述控制電路還被配置為接收來自外部的調光信號，以根據所述調光信號所確定的調光比來選擇所述開關元件的控制模式。根據本發(fā)明的又一方面，在所述點亮設備中，所述控制電路還被配置為將所述開關元件的振蕩頻率設置在IkHz以上的范圍內。根據本發(fā)明的又一方面，一種照明器具，包括:根據以上任一方面所述的點亮設備；以及所述光源負載，其供給有來自所述點亮設備的電力。本發(fā)明可以利用相對簡單的結構來使光源負載的調光范圍變寬。


現在將進一步詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。通過以下的詳細說明以及附圖將更好地理解本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點，其中:圖1是示出根據本發(fā)明第一實施例的點亮設備的結構的電路圖；圖2A和2B是用于說明根據第一實施例的點亮設備在全點亮狀態(tài)下的操作的圖；圖3A和3B是用于說明根據第一實施例的點亮設備在第一調光狀態(tài)下的操作的圖；圖4A和4B是用于說明根據第一實施例的點亮設備在第二調光狀態(tài)下的操作的圖；圖5A和5B是用于說明根據第一實施例的點亮設備在第三調光狀態(tài)下的操作的圖；圖6是示出根據第一實施例的點亮設備的結構的電路圖；圖7是示出根據第一實施例的點亮設備的控制電路的結構的電路圖；圖8是示出根據第一實施例的點亮設備的結構的電路圖；圖9A和9B是用于說明根據第一實施例的點亮設備的操作的圖10是示出根據本發(fā)明第二實施例的點亮設備的結構的電路圖；圖11是用于說明根據第二實施例的點亮設備的操作的圖；圖12是示出包括點亮設備的照明器具的截面圖；以及圖13A 13D是示出點亮設備的其它結構的主要部分的電路圖。
具體實施例方式第一實施例如圖1所示，根據本發(fā)明實施例的點亮設備I包括:電源連接器11，用于連接至諸如商用電源等的AC電源2 (參見圖8);以及輸出連接器12，用于經由引線31連接至包括諸如發(fā)光二極管(LED)等的半導體發(fā)光元件的光源負載3。光源負載3被配置成利用從點亮設備I供給的DC(直流)輸出電流來點亮。光源負載3可以是由以串聯、并聯或串并聯方式連接的多個(例如，30個)發(fā)光二極管構成的LED模塊。點亮設備I被配置為根據從外部指定的調光比來使光源負載3以期望亮度(期望調光水平)點亮。點亮設備I包括以下組件作為主要組件:DC電源生成單元，其具有濾波電路14和DC電源電路15 ;降壓斬波電路(降壓轉換器)16 ；以及控制電路4。以下將參考圖1來說明點亮設備I的基本結構。電源連接器11經由電流熔斷器13和濾波電路14連接至DC電源電路15。濾波電路14包括:沖擊電壓吸收裝置141和濾波電容器142，其中這兩者經由電流熔斷器13與電源連接器11并聯連接；濾波電容器143 ;以及共模扼流線圈144，并且濾波電路14被配置為截除噪聲。濾波電容器143連接在DC電源電路15的輸入端子之間，并且共模扼流線圈144插入在兩個濾波電容器142和143之間。這里，DC電源電路15是包括全波整流器151和平滑電容器152的整流平滑電路，但不限于此。例如，DC電源電路15可以是包括升壓斬波電路的功率校正電路(功率因數改善電路)。利用上述結構，包括濾波電路14和DC電源電路15的DC電源生成單元將來自AC電源2的AC電壓(100V、50Hz或60Hz)轉換成DC電壓(約140V)，并將轉換得到的DC電壓從該DC電源生成單元的輸出端子(平滑電容器152的兩個端子)輸出。DC電源電路15的輸出端子(平滑電容器152的兩個端子)連接至降壓斬波電路16，并且降壓斬波電路16的輸出端子連接至輸出連接器12。降壓斬波電路16包括:彼此串聯連接的二極管(再生二極管)161和開關元件162，其中這兩者連接在DC電源電路(DC電源)15的輸出端子之間；以及位于二極管161的兩端之間的與光源負載3串聯連接的電感器163。在該結構中，二極管161被安裝成二極管161的陰極連接至DC電源電路15的正極側的輸出端子。也就是說，開關元件162被配置成插入到與二極管161并聯連接的電感器163和光源負載3的串聯電路、以及DC電源電路15的負極側的輸出端子之間。以下將說明二極管161的功能。降壓斬波電路16還包括位于其輸出端子之間(輸出連接器12的兩個端子之間)的輸出電容器164。輸出電容器164與光源負載3并聯連接。也就是說,在降壓斬波電路16中，輸出電容器164連接在二極管161和電感器163的串聯電路的兩端之間。輸出電容器164的兩端連接至輸出連接器12。輸出電容器164用于對從輸出連接器12供給至光源負載3的輸出電流的脈動成分進行平滑化。以下將詳細說明輸出電容器164。
控制電路4包括驅動電路4A (參見圖6)?？刂齐娐?被配置為以高頻率使降壓斬波電路16的開關元件162接通和斷開。在圖1的示例中，開關元件162包括金屬氧化物半導體場效應晶體管(MO SFET)?？刂齐娐?被配置為向開關元件162的柵極和源極之間供給門信號，由此使開關元件162接通和斷開。更具體地，控制電路4輸出如下的門信號(參見圖2B)，其中該門信號具有高(H)電平和低(L)電平交替重復的矩形波形式。開關元件162在門信號處于H電平的時間段內被接通，并且在門信號處于L電平的時間段內被斷開。在圖1的示例中，來自控制電路4的門信號所用的輸出端子經由電阻器41和42的串聯電路連接至DC電源電路15的負極側的輸出端子。兩個電阻器41和42的連接點連接至開關元件162的柵極端子。也就是說，控制電路4根據從外部指定的調光比來調整開關元件162的接通時間和振蕩頻率(開關頻率；接通-斷開時間段長度的倒數)。具體地，控制電路4被配置為將與該調光比相對應的門信號輸出至開關元件162。該門信號包括電壓信號。該門信號具有電壓值為H電平的接通時間段和電壓值為L電平的斷開時間段，并且交替重復該接通時間段和該斷開時間段。門信號的接通時間段相當于開關元件162的接通時間。門信號的一個時間段長度的倒數(接通時間段和斷開時間段的總和的倒數)相當于開關元件162的振蕩頻率。這里，在本實施例中，控制電路4具有第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式這三個模式作為開關元件162的控制模式?？刂齐娐?被配置為在從外部指定全點亮模式的情況下，選擇第一控制模式以使光源負載3全點亮?？刂齐娐?被配置為根據從外部指定的調光比來選擇第二控制模式或第三控制模式，由此基于所指定的調光比來對光源負載3進行調光。這里，該調光比是從最小調光比和最大調光比之間的調光范圍中所選擇的。將該調光范圍分割成多個(至少兩個)區(qū)間(調光區(qū)間)，并且針對分割得到的這些區(qū)間中的至少兩個區(qū)間各自預先分配第二控制模式或第三控制模式。也就是說，將調光范圍分割成多個“調光區(qū)間”。將第二控制模式分配至至少一個調光區(qū)間，并將第三控制模式分配至至少一個調光區(qū)間。并且，在本實施例中，針對多個調光區(qū)間各自預先分配第二控制模式或第三控制模式。在本實施例中，最小調光比為0%，并且最大調光比為100%。各調光區(qū)間具有第一端點(上限值)和第二端點(下限值)。在第一控制模式中，控制電路4被配置為以預定振蕩頻率和預定接通時間(針對每一周期的接通時間)來使開關元件162接通和斷開，以使得作為連續(xù)模式，電流連續(xù)地流經電感器163。這里所述的連續(xù)模式是電流在沒有產生休止區(qū)間(電流變?yōu)镺的區(qū)間)的情況下流經電感器163的模式。在第二控制模式中，控制電路4被配置為使開關元件162的振蕩頻率在上述各區(qū)間內大致固定并且改變開關元件162的接通時間。與第二控制模式不同，在第三控制模式中，控制電路4被配置為使開關元件162的接通時間在各區(qū)間內大致固定并且改變開關元件162的振蕩頻率。在指定了用于使光源負載3全點亮的全點亮模式的情況下，控制電路4被配置為選擇第一控制模式以使光源負載3全點亮。另一方面，在指定了用于以調光比來對光源負載3進行調光的調光模式的情況下，控制電路4被配置為根據與所指定的調光比相對應的區(qū)間來選擇第二控制模式和第三控制模式其中之一，由此根據所指定的調光比來對光源負載3進行調光。
這里，在分配至第二控制模式的各區(qū)間(調光區(qū)間)中，針對振蕩頻率預先分配作為預設值的頻率。因而，該振蕩頻率在分配了第二控制模式的區(qū)間內大致固定。此外，在分配至第二控制模式的各調光區(qū)間中，針對接通時間的范圍預先分配預設范圍。該接通時間是根據所指定的調光比而從分配至該區(qū)間的該預設時間范圍中所選擇的。作為對比，在分配至第三控制模式的各區(qū)間(調光區(qū)間)中，針對接通時間預先分配作為預設值的時間。因而，該接通時間在分配了第三控制模式的區(qū)間內大致固定。此外，在分配至第三控制模式的各調光區(qū)間中，針對振蕩頻率的范圍預先分配預設范圍。該振蕩頻率是根據所指定的調光比而從分配至該區(qū)間的該預設頻率范圍中所選擇的。例如，在指定了與分配有第二控制模式的區(qū)間相對應的調光比的情況下，控制電路4選擇第二控制模式，將振蕩頻率大致固定為分配至該區(qū)間的預設值(振蕩頻率)，并且使接通時間在預設時間范圍內改變，從而對光源負載3進行調光。另一方面，在指定了與分配有第三控制模式的區(qū)間相對應的調光比的情況下，控制電路4選擇第三控制模式，將接通時間大致固定為分配至該區(qū)間的預設值(接通時間)，并且使振蕩頻率在預設頻率范圍內改變，從而對光源負載3進行調光。這里，在所有的第一控制模式 第三控制模式中，在供給至光源負載3的輸出電流中發(fā)生由于開關元件162的接通和斷開所引起的脈動(pulsation)。因此，降壓斬波電路16經由輸出電容器164使該脈動成分平滑化。這里，對輸出電容器164的容量進行設置，以使得在光源負載3全點亮的情況下(即，在選擇了第一控制模式的情況下)進行平滑化后的輸出電流的紋波率(紋波含有率)小于0.5。這里所述的紋波率表示輸出電流中的脈動(紋波)成分的含有率。將該紋波率定義為值(Ipp/Ia)，其中該值(Ipp/Ia)是通過將由輸出電流的最大值(Imax)和最小值(Imin)所定義的輸出電流的變化幅度Ipp (=Imax -1min)除以輸出電流的平均值Ia而獲得的。

接著，以下將針對使光源負載3全點亮的全點亮狀態(tài)以及對光源負載3進行調光的第一調光狀態(tài) 第三調光狀態(tài)各自來說明上述點亮設備I的操作的示例。在該示例中，調光范圍包括“第一調光區(qū)間”、“第二調光區(qū)間”和“第三調光區(qū)間”作為“多個調光區(qū)間”。將第一調光區(qū)間定義為調光比為ΝΡ/ΓΝ2%(Ν1>Ν2)的區(qū)間。這里，NI (第一端點；上限值)為100以下。盡管并非進行限制，但Ν2(第二端點；下限值)可以例如為70。將第二控制模式分配至第一調光區(qū)間。第一調光狀態(tài)是選擇第一調光區(qū)間內的調光比的下限值(Ν2%)的狀態(tài)。將第二調光區(qū)間定義為調光比為Ν39ΓΝ4%(Ν3>Ν4)的區(qū)間。這里，Ν3(第一端點；上限值)為Ν2以下(Ν2>Ν3)。盡管并非進行限制，但Ν4(第二端點；下限值)可以例如為20。將第三控制模式分配至第二調光區(qū)間。第二調光狀態(tài)是選擇第二調光區(qū)間內的調光比的下限值(Ν4%)的狀態(tài)。將第三調光區(qū)間定義為調光比為Ν5°/ΓΝ6%(Ν5>Ν6)的區(qū)間。這里，Ν5(第一端點；上限值)為Ν4以下(Ν4>Ν5)。盡管并非進行限制，但Ν6(第二端點；下限值)可以例如為10以下。將第二控制模式再次分配至第三調光區(qū)間。第三調光狀態(tài)是選擇第三調光區(qū)間內的調光比的下限值(Ν6%)的狀態(tài)。也就是說，這里所述的第一調光狀態(tài)是根據第二控制模式的點亮狀態(tài)。第二調光狀態(tài)是從第一調光狀態(tài)起另外選擇第三控制模式的點亮狀態(tài)。第三調光狀態(tài)是從第二調光狀態(tài)起另外選擇第二控制模式的點亮狀態(tài)。也就是說，點亮設備I從全點亮狀態(tài)(從第一控制模式)起經由第二控制模式轉變?yōu)榈谝徽{光狀態(tài)。點亮設備I從第一調光狀態(tài)起經由第三控制模式轉變?yōu)榈诙{光狀態(tài)。點亮設備I從第二調光狀態(tài)起經由第二控制模式轉變?yōu)榈谌{光狀態(tài)。換句話說，第一調光狀態(tài)是從全點亮狀態(tài)起僅選擇第二控制模式的狀態(tài)。第二調光狀態(tài)是從全點亮狀態(tài)起以多級方式選擇了第二控制模式一第三控制模式的狀態(tài)。第三調光狀態(tài)是從全點亮狀態(tài)起以多級方式選擇了第二控制模式一第三控制模式一第二控制模式的狀態(tài)。圖2A和2B示出點亮設備I在全點亮狀態(tài)下的操作。在圖2A和2B中，各橫軸表示時間，圖2A示出流經電感器163的電流II，并且圖2B示出從控制電路4施加至開關元件162的柵極端子的門信號(驅動信號)(圖3A和3B、圖4A和4B以及圖5A和5B與圖2A和2B相同)。此外，在圖2A和2B中，由“Ton”來表示開關元件162接通的接通區(qū)間(也就是說，門信號為H電平的時間段)，并且由“Toff”來表示開關元件162斷開的斷開(Off)區(qū)間(也就是說，門信號為L電平的時間段)(圖3A和3B、圖4A和4B以及圖5A和5B與圖2A和2B相同)。在全點亮狀態(tài)下，在開關元件162的接通區(qū)間內，電流從DC電源電路15起流經DC電源電路15 —光源負載3 —電感器163 —開關元件162 — DC電源電路15的路徑，由此將電磁能量儲存在電感器163內。另一方面，在開關元件162的斷開區(qū)間內，儲存在電感器163內的電磁能量被放出，并且電流流經電感器163 — 二極管161 —光源負載3 —電感器163的路徑。這里，在全點亮狀態(tài)(模式)下，控制電路4根據第一控制模式，以預定振蕩頻率和預定接通時間(針對每一周期的接通時間)使開關元件162接通和斷開。如圖2A所示，在全點亮狀態(tài)下，點亮設備I在所謂的連續(xù)模式下工作，其中在該連續(xù)模式中，在開關元件162斷開之后，開關元件162在流經電感器163的電流Il變?yōu)镺之前再次接通。在這種情況下，上述的開關元件162的預定振蕩頻率為Π并且開關元件162的預定接通時間為tl。此外，在這種情況下，利用輸出電容器164對從點亮設備I供給至光源負載3的輸出電流進行平滑化，以使得紋波率(Ipp/Ia)小于0.5。圖3A和3B示出點亮設備I在第一調光狀態(tài)下的操作。在第一調光區(qū)間中，控制電路4主要控制開關元件162的接通時間，并且振蕩頻率f2大致等于全點売狀態(tài)的振蕩頻率fl。也就是說，控制電路4在使開關兀件162的振蕩頻率從全點亮狀態(tài)起保持固定的情況下，僅使開關元件162的接通時間改變得較短。在第一調光區(qū)間中，控制電路4根據所指定的調光比來將開關元件162的接通時間控制在t2、2’(t2〈t2’)的范圍內。接通時間t2’與第一調光區(qū)間的最大調光比(NI)相對應，并且t2’優(yōu)選等于tl。接通時間t2與第一調光區(qū)間的最小調光比(N2)相對應。第一調光狀態(tài)與接通時間被設置為t2的狀態(tài)相對應。這里，如圖3A所示，即使在第一調光狀態(tài)下，也使點亮設備I在所謂的連續(xù)模式下工作，其中在該連續(xù)模式下，在開關元件162斷開之后，開關元件162在流經電感器163的電流Il變?yōu)镺之前再次接通。如此，在點亮設備I處于第一調光狀態(tài)(處于第一調光區(qū)間內)的情況下，由于開關元件162的接通時間較短，因此與全點亮狀態(tài)相比，流經電感器163的電流Il的峰值減小并且儲存在電感器163內的電磁能量也減少。結果，在與全點亮狀態(tài)相比的情況下，從點亮設備I供給至光源負載3的電流(輸出電流)減少并且來自光源負載3的光輸出也下降(變暗)。在這種情況下，開關元件162的接通時間t2比全點亮狀態(tài)下的接通時間tl短(tl>t2)，并且振蕩頻率f2與全點亮狀態(tài)的振蕩頻率fl大致相同(fl f2)。圖4A和4B示出點亮設備I在第二調光狀態(tài)下的操作。在第二調光區(qū)間中，控制電路4主要控制開關元件162的振蕩頻率，并且接通時間t3與第一調光狀態(tài)的接通時間t2大致相同。也就是說，控制電路4在使開關元件162的接通時間從第一調光狀態(tài)起保持固定的情況下，僅改變開關元件162的振蕩頻率以使其降低。在第二調光區(qū)間中，控制電路4根據所指定的調光比，將開關元件162的振蕩頻率控制在f3 f3’(f3〈f3’)的范圍內。振蕩頻率f3’與第二調光區(qū)間的最大調光比(N3)相對應，并且f3’優(yōu)選等于f2。振蕩頻率f3與第二調光區(qū)間的最小調光比(N4)相對應。第二調光狀態(tài)與振蕩頻率被設置為f3的狀態(tài)相對應。這里，如圖4A所示，在本實施例中，點亮設備I從電流Il連續(xù)地流經電感器16 3的連續(xù)模式轉變?yōu)樵诘诙{光區(qū)間內電流Il間斷地流經電感器163的不連續(xù)模式。也就是說，在分配了第三控制模式的調光區(qū)間中，點亮設備I從連續(xù)模式轉變?yōu)椴贿B續(xù)模式。如此，在點亮設備I處于第二調光狀態(tài)(處于第二調光區(qū)間內)的情況下，開關元件162的振蕩頻率下降并且開關元件162的斷開時間(針對每一周期的斷開時間)相應較長。因此，在點亮設備I處于第二調光狀態(tài)的情況下，與第一調光狀態(tài)相比，流經電感器163的電流Il的峰值減小得更多并且儲存在電感器163內的電磁能量也減少得更多。結果，在與第一調光狀態(tài)進行比較的情況下，從點亮設備I供給至光源負載3的電流(輸出電流)減少得更多并且來自光源負載3的光輸出下降得更多(變得更暗)。在這種情況下，開關元件162的接通時間t3與第一調光狀態(tài)的接通時間t2大致相同(t2 ^ t3)并且振蕩頻率f3低于第一調光狀態(tài)的振蕩頻率f2 (f2>f3)。圖5A和5B示出點亮設備I在第三調光狀態(tài)下的操作。在第三調光區(qū)間中，控制電路4主要控制開關元件162的接通時間，并且振蕩頻率f4與第二調光狀態(tài)的振蕩頻率f3大致相等。也就是說，控制電路4在使開關元件162的振蕩頻率從第二調光狀態(tài)起保持固定的情況下，僅將開關元件162的接通時間改變得較短。在第三調光區(qū)間中，控制電路4根據所指定的調光比，將開關元件162的接通時間控制在t4、4’(t4〈t4’)的范圍內。接通時間t4’與第三調光區(qū)間的最大調光比(N5)相對應，并且t4’優(yōu)選等于t3。接通時間t4與第三調光區(qū)間的最小調光比(N6)相對應。第三調光狀態(tài)與接通時間被設置為t4的狀態(tài)相對應。如此，在點亮設備I處于第三調光狀態(tài)(處于第三調光區(qū)間內)的情況下，由于開關元件162的接通時間較短，因此與第二調光狀態(tài)相比，流經電感器163的電流Il的峰值減小得更多并且儲存在電感器163內的電磁能量也減少得更多。結果，在與第二調光狀態(tài)相比的情況下，從點亮設備I供給至光源負載3的電流(輸出電流)減少得更多并且來自光源負載3的光輸出下降得更多(變得更暗)。在這種情況下，開關元件162的接通時間t4比第二調光狀態(tài)的接通時間t3短(t3H4)，并且振蕩頻率f4與第二調光狀態(tài)的振蕩頻率f3大致相同(f3 ^ f4)。結果，光源負載3在全點亮狀態(tài)下最亮并且在第三調光狀態(tài)下最暗。本實施例例示了如下情況:控制電路4在第二控制模式中連續(xù)地改變開關元件162的接通時間，并且在第三控制模式中連續(xù)地改變開關元件162的振蕩頻率。然而，本實施例不局限于該示例。例如，控制電路4可以在第二控制模式中逐級地(不連續(xù)地)改變開關元件162的接通時間，并且可以在第三控制模式中逐級地(不連續(xù)地)改變開關元件162的振蕩頻率。接著，將更加詳細地說明控制電路4的詳細結構。在本實施例中，如圖6所示，控制電路4的驅動電路4A包括控制用的集成電路(IC)40及其外圍組件。作為集成電路40，這里使用來自ST Micro Electronic C0.的“L6562”。集成電路(L6562)40是原本用于控制PFC電路(功率因數改善控制所用的升壓斬波電路)的1C，并且其內部包括諸如乘法電路等的并非控制降壓斬波電路16所必需的組件。另一方面，集成電路40在一個芯片內包括用于控制輸入電流的峰值的功能和用于控制過零的功能、從而進行控制以使得輸入電流的平均值變?yōu)榕c輸入電壓的包絡線相似的圖形，并且使用這些功能來控制降壓斬波電路16。點亮設備I包括具有齊納二極管701和平滑電容器702的控制用電源電路7?？刂朴秒娫措娐?被配置為向集成電路40供給控制用電力。點亮設備I被配置為將控制用電源電路7的輸出電壓施加至集成電路40的電源端子(第八引腳P 8)。圖7示意性示出本實施例中所使用的集成電路40的內部結構。第一引腳(INV)Pl是集成電路40的內置誤差放大器401的反轉輸入端子，并且第二引腳(COMP)P2是誤差放大器401的輸出端子。第三引腳(MULT)P3是集成電路40的內置乘法電路402的輸入端子。第四引腳(CS)P4是斬波電流檢測端子，第五引腳(ZCD)P5是過零檢測端子，第六引腳(GND)P6是接地端子，第七引腳(⑶)P7是柵極驅動端子，并且第八引腳(Vcc)PS是電源端子。在第八引腳P8和第六引腳P6之間施加預定電壓以上的控制用電源電壓的情況下，利用控制電源403生成基準電壓Vrefl和Vref 2，由此可以使集成電路40內的各電路進行工作。在向集成電路40施加電力的情況下，將啟動脈沖經由啟動器404供給至觸發(fā)器405的設置輸入端子(圖7中的“S”)，觸發(fā)器405的輸出(圖7中的“Q”)變?yōu)镠電平，并且第七引腳P7經由驅動電路406變?yōu)镠電平。在第七引腳P7變?yōu)镠電平的情況下，將利用圖6所示的電阻器41和42進行分壓得到的驅動電壓(門信號)施加在開關元件162的柵極和源極之間。插入在開關元件162的源極端子和DC電源電路15的負電極之間的電阻器43是用于檢測(測量)流經開關元件162的電流的小電阻器，并且?guī)缀醪粫绊憱艠O和源極之間的驅動電壓。在開關元件162供給有驅動電壓然后被接通的情況下，電流從平滑電容器152的正電極經由輸出電容器164、電感器163、開關兀件162和電阻器43流入平滑電容器152的負電極。在這種情況下，除非電感器163發(fā)生磁飽和，否則流經電感器163的斬波電流是大致呈線性增大的電流，并且由作為電流感測單元的電阻器43進行檢測。電阻器44和電容器62的串聯電路連接在(電流感測)電阻器43的兩端之間。電阻器44和電容器62之間的連接點連接至集成電路40的第四引腳P4。因此，將與經由電阻器43所感測到的電流值相對應的電壓供給至集成電路40的第四引腳P4。 將供給至集成電路40的第四引腳P4的電壓值經由內部包括電阻器407和電容器408的噪聲過濾器施加至比較器409的“ + ”輸入端子。將由針對第一引腳Pl的施加電壓和針對第三引腳P 3的施加電壓所確定的基準電壓施加至比較器409的輸入端子，并且將比較器409的輸出供給至觸發(fā)器405的復位端子(圖7中的“R”)。在前述的噪聲過濾器中，電阻器407例如為40k Ω并且電容器408例如為5pF。因此，在集成電路40的第四引腳P4的電壓超過基準電壓的情況下，比較器409的輸出變?yōu)镠電平并且將復位信號供給至觸發(fā)器405的復位端子，由此觸發(fā)器405的輸出變?yōu)長電平。在這種情況下，集成電路40的第七引腳P7變?yōu)長電平，因此圖6的二極管45接通，經由電阻器46提取開關元件162的柵極和源極之間的電荷，由此使開關元件162快速地斷開。在開關元件162斷開的情況下，儲存在電感器163內的電磁能量經由二極管161被放出至光源負載3。在本實施例中，電阻器47、48和49以及電容器50和51對從信號生成電路21 (參見圖8 ;以下將進行說明)供給的矩形波信號S I進行平均化，因此將具有與矩形波信號SI的占空比相對應的大小的電壓施加至第三引腳P3。因此，比較器409兩端的基準電壓根據矩形波信號SI的占空比而改變。這里，在矩形波信號SI的占空比較大的情況下(在H電平的時間較長的情況下)，基準電壓較大，因此開關元件162的接通時間較長。另一方面，在矩形波信號SI的占空比較小的情況下(在H電平的時間較短的情況下)，基準電壓較小，因此開關元件162的接通時間較短。換句話說，在經由電阻器(電流感測單元)43所感測到(測量到)的電流的值達到由矩形波信號SI所確定的預定第一值(與基準電壓相對應)的情況下，控制電路4使開關元件162斷開。通過改變該第一值來改變開關元件162的接通時間。因此，在本發(fā)明的實施例中，可以使用該原理在第一調光區(qū)間和第三調光區(qū)間內改變開關元件162的接通時間。如圖6所示，開關元件162的斷開時間由以下來確定:二極管52和電阻器53的串聯電路，其連接在集成電路40的第七引腳P7和第五引腳P5之間；電容器54，其與電阻器53并聯連接；電容器55 ;晶體管56 ;以及電阻器57。電容器55連接在第五引腳P5和接地端之間。晶體管56和電阻器57彼此串聯連接并且與電容器55并聯連接。這里，電阻器58、59和60以及電容器61對從信號生成電路21 (參見圖8 ；以下將進行說明)供給的矩形波信號S2進行平均化，因此將具有與矩形波信號S2的占空比相對應的大小的電壓施加在晶體管56的基極和發(fā)射極之間。如圖7所示，集成電路40包括連接至第五引腳P5的內置鉗位電路410，其中第五引腳P5被鉗位至例如5.7V的最大值。在第五引腳P5的輸入電壓是基準電壓Vref 2 (這里為0.7V)以下的情況下，輸入端子與第五引腳P5相連接的比較器411的輸出變?yōu)镠電平。因此，在第七引腳P7為H電平(通常約為1(T15V)的情況下，第五引腳P5被鉗位至
5.7V。在第七引腳P7為L電平的情況下，二極管52斷開并且電容器55經由晶體管56和電阻器57被放電直至0.7V。此時，比較器411的輸出變?yōu)镠電平。因此，設置了經由或(OR)電路412連接至比較器411的輸出端子的觸發(fā)器405，并且觸發(fā)器405的輸出也變?yōu)镠電平。因此，第七引腳P7再次變?yōu)镠電平，由此開關元件162接通。之后，控制電路4重復進行相同的操作，由此以高頻率使開關元件162接通和斷開。這里，隨著矩形波信號S2的占空比越來越大(隨著H電平的時間越來越長)，晶體管56的基極和發(fā)射極之間的電壓增加得越多并且流經晶體管56的電流也增加得越多。因此，電容器55放電的速度越快。因此，開關元件162的斷開時間變得越來越短并且開關元件162的振蕩頻率增加。另一方面，隨著矩形波信號S2的占空比越來越小(隨著H電平的時間越來越短)，晶體管56的基極和發(fā)射極之間的電壓降低得越多并且流經晶體管56的電流也減少得越多。因而，電容器55的放電被延遲。因此，開關元件162的斷開時間變得越來越長并且開關元件162的振蕩頻率下降。換句話說，在利用開關元件的驅動信號充電后的電容器55兩端的電壓的值變?yōu)轭A定閾值(基準電壓Vref2的值)以下的情況下，控制電路4使開關元件162接通。這里，控制電路4基于由矩形波信號S2所確定的預定第二值(晶體管56的基極和發(fā)射極之間的電壓)來確定電容器55的放電速度，并且改變該預定第二值以改變開關元件162的振蕩頻率。因此，在本實施例的第二調光區(qū)間中，可以使用該原理來改變開關元件162的振蕩頻率。接著，將參考圖8來說明點亮設備I的如下整體結構:向圖1或圖6所示的點亮設備I添加用于接收確定調光比所用的調光信號以產生矩形波信號SI和S2的組件。圖8示出組合了前述的濾波電路14和DC電源電路15的DC電源生成單元140，并且DC電源生成單元140中的電容器145和146使電路接地端(電容器152的負電極)以高頻率連接至機架地線。在圖8中，除了圖1或圖6所示的組件以外，點亮設備I還包括:信號線連接器17，用于連接調光信號線5 ;整流電路18 ;絕緣電路19 ;以及波形整形電路20。除了驅動電路4A以外，控制電路4還包括信號生成電路21。調光信號線5供給有包括矩形波電壓信號的調光信號，其中該矩形波電壓信號的占空比可變，并且該矩形波電壓信號的頻率和振幅例如分別為IkHz和IOV。整流電路18是用于將調光信號線5的配線轉換成無極性配線的電路。整流電路18連接至信號線連接器17。點亮設備I包括該整流電路18，因而即使在調光信號線5反向連接的情況下也正常工作。也就是說，整流電路18包括:全波整流器181，其連接至信號線連接器17 ;以及串聯連接在全波整流器181的輸出之間的諸如電阻器等的阻抗元件182以及齊納二極管183的串聯電路。因此，整流電路18利用全波整流器181對所輸入的調光信號進行全波整流，并經由阻抗元件182生成齊納二極管183兩端的矩形波電壓信號。絕緣電路19包括光電耦合器191，并且用于在使調光信號線5和點亮設備I的控制電路4絕緣的情況下將矩形波電壓信號傳遞至控制電路4。波形整形電路20被配置為對從絕緣電路19的光電耦合器191輸出的信號的波形進行整形，從而輸出作為脈沖寬度調制(PWM)信號。因此，盡管矩形波電壓信號(調光信號)的波形可能由于經由調光信號線5長距離進行傳輸而發(fā)生失真，但經由波形整形電路20消除了該失真的影響。這里，在傳統(tǒng)的逆變器型熒光燈調光點亮設備中，在波形整形電路的后段安裝諸如CR積分電路(平滑電路)等的低通濾波電路。該點亮設備被配置為生成模擬調光電壓，并根據該調光電壓來可變地控制逆變器的頻率等。作為對比，根據本實施例的點亮設備I被配置為將波形整形之后的PWM信號供給至信號生成電路21?？刂齐娐?的信號生成電路21包括沒有示出的微計算機及其外圍組件。該微計算機被配置為經由內置計時器測量所輸入的PWM信號的接通時間，并將兩種矩形波信號SI和S2供給至驅動電路4A。如上所述，經由驅動電路4A內的電阻器和電容器來對從該微計算機供給的矩形波信號SI和S2進行平滑化。因此，隨著矩形波信號SI (或S2)的占空比越來越大(隨著H電平的時間越來越長)，驅動電路4A中的輸入值增加得越多。也就是說，隨著矩形波信號SI的占空比越來越大，供給有平滑后的矩形波信號SI的第三引腳P3的電壓Vl增加得越多。隨著矩形波信號S2的占空比越來越大，供給有平滑后的矩形波信號S2的晶體管56的基極和發(fā)射極之間的電壓V2增加得越多。接著，將參考圖9A和9B來說明在PWM信號改變的情況下點亮設備I的操作。在圖9A和9B中，各橫軸表示PWM信號的占空比(接通占空)，圖9A示出施加至驅動電路4A的集成電路40的第三引腳P3的電壓VI，并且圖9B示出晶體管56的基極和發(fā)射極之間的電壓V2。由于針對PWM信號、僅對調光信號進行整流或波形整形，因此PWM信號的占空比相當于調光信號的占空比。針對PWM信號的占空比處于范圍(Γ5%的區(qū)間(第一區(qū)間)分配第一控制模式，其中0%是該第一區(qū)間的第一端點，并且5%是該第一區(qū)間的第二端點。如圖9Α和9Β所示，在PWM信號的占空比處于范圍(Γ5%的區(qū)間中，將第三引腳Ρ3的電壓Vl以及晶體管56的基極和發(fā)射極之間的電壓V2分別設置為初始值(VI = vlO, V2=v20)。因此，在該區(qū)間中，點亮設備I處于全點亮狀態(tài)(處于第一控制模式)，并且降壓斬波電路16的開關元件162的振蕩頻率為Π且接通時間為tl。針對PWM信號的占空比處于范圍5 30%的區(qū)間(第二區(qū)間)分配第二控制模式，其中5%是該第二區(qū)間的第一端點，并且30%是該第二區(qū)間的第二端點。該第二區(qū)間相當于調光范圍的第一調光區(qū)間。在該區(qū)間中，信號生成電路21根據PWM信號的占空比的增加來減小矩形波信號SI的占空比，從而使第三引腳P3的電壓Vl下降直至vll (〈vlO)。在電壓Vl下降的情況下，開關元件162的接通時間變得越來越短，因而負載電流(供給至光源負載3的輸出電流)減少。在這種情況下，為了使開關元件162的振蕩頻率大致維持恒定，信號生成電路21可被配置為根據電壓Vl的下降來略微減小矩形波信號S2的占空比，由此使電壓V2略微下降并使電容器55的放電延遲以略微增加開關元件162的斷開時間。

針對PWM信號的占空比處于范圍3(Γ80%的區(qū)間(第三區(qū)間)分配第三控制模式，其中30%是該第三區(qū)間的第一端點，并且80%是該第三區(qū)間的第二端點。該第三區(qū)間相當于調光范圍的第二調光區(qū)間。在該區(qū)間中，信號生成電路21根據PWM信號的占空比的增加來減小矩形波信號S2的占空比，由此使基極和發(fā)射極之間的電壓V2下降直至v21 (<v20)。在電壓V2下降的情況下，晶體管56的引入電流減少并且電容器55的放電時間增加，由此開關元件162的斷開時間變得較長并且振蕩頻率下降，這導致負載電流(輸出電流)減少。在這種情況下，第三引腳P3的電壓Vl的值維持在vll，因此開關元件162的接通時間恒定。針對PWM信號的占空比處于范圍8(Γ90%的區(qū)間(第四區(qū)間)分配第二控制模式，其中80%是該第四區(qū)間的第一端點，并且90%是該第四區(qū)間的第二端點。該第四區(qū)間相當于調光范圍的第三調光區(qū)間。在該區(qū)間中，信號生成電路21根據PWM信號的占空比的增加來減小矩形波信號SI的占空比，由此使第三引腳Ρ3的電壓Vl下降直至vl2(〈vll)。在電壓Vl下降的情況下，開關元件162的接通時間變得越來越短，由此負載電流(輸出電流)減少得越多。在這種情況下，為了使開關元件162的振蕩頻率大致維持恒定，信號生成電路21可被配置為根據電壓Vl的下降來略微減小矩形波信號S2的占空比，由此使電壓V2略微下降并使電容器55的放電延遲以略微增加開關元件162的斷開時間。在PWM信號的占空比處于范圍9(Γ100%的區(qū)間(第五區(qū)間)中，將信號生成電路21設置為恒定地維持矩形波信號SI和S2的占空比，由此維持第三調光狀態(tài)?？蛇x地，在PWM信號的占空比處于范圍90°/Γ 00%的區(qū)間中，點亮設備I可以將第三引腳Ρ3的電壓Vl以及基極和發(fā)射極之間的電壓V2中的至少一個設置為L電平，以停止降壓斬波電路16的操作并使光源負載3熄滅。也就是說，控制電路4可被配置為將由矩形波信號SI所確定的預定第一值(與基準電壓相對應)和由矩形波信號S2所確定的預定第二值(基極和發(fā)射極之間的電壓V2)中的至少一個設置為O以下，由此停止開關元件162的接通和斷開操作。控制電路4將開關元件162的振蕩頻率設置在IkHz以上(優(yōu)選為幾kHz以上)的范圍內。因此，即使在振蕩頻率下降的第二調光狀態(tài)或第三調光狀態(tài)下，光源負載3的閃爍頻率也較高，并且例如可以避免照相機拍攝時在光源負載3的閃爍與快門速度(曝光時間)之間發(fā)生干涉。根據如上所述的本實施例的點亮設備1，控制電路4以多級方式隨機地選擇用于改變開關元件162的接通時間的第二控制模式和用于改變振蕩頻率的第三控制模式，由此對光源負載3進行調光。因此，當與僅基于第二控制模式或第三控制模式對光源負載3進行調光的情況進行比較時，點亮設備I可以在不會使光源負載3發(fā)生閃爍的情況下擴大光源負載3的調光范圍。結果，點亮設備I可以在相對寬的范圍內精確地(精細地)控制光源負載3的亮度。另外，經 由包括微計算機作為主要組件的信號生成電路21來進行調光狀態(tài)下的調光比的控制，由此可以實現如下的點亮設備1，其中該點亮設備I可以以相對簡單的結構來精確地(精細地)控制光源負載3的亮度。此外，利用輸出電容器164對供給至光源負載3的輸出電流進行平滑化并且在光源負載3的全點亮時將輸出電流的紋波率設置為小于0.5，由此具有上述結構的點亮設備I抑制了光源負載3的閃爍，從而提高了發(fā)光效率。在本實施例中，供給至點亮設備I的調光信號是占空比改變的矩形波，但并不局限于此。例如，調光信號可以是電壓值改變的DC電壓。在這種情況下，包括微計算機的信號生成電路21通過基于調光信號的振幅(電壓值)控制矩形波信號SI和S2的占空比，來實現調光控制。點亮設備I不局限于經由調光信號線5輸入調光信號的結構。例如，點亮設備I可以是安裝有紅外光接收模塊以通過紅外線通信來接收調光信號的結構。第二實施例如圖10所示，根據本實施例的點亮設備I與根據第一實施例的點亮設備I在控制電路4和控制用電源電路7的結構方面有所不同。在圖10的示例中，輸出5V、lkHz的矩形波電壓信號作為調光信號的外部調光器6經由調光信號線5連接至點亮設備I的信號線連接器17。在下文，利用相同的附圖標記來表示與第一實施例相同的組件，并且這里將不重復針對這些組件的說明。如圖10所示，在本實施例中，控制用電源電路7包括連接至平滑電容器152的IPD元件71及其外圍組件。Iro元件71是所謂的智能功率裝置，并且例如，對于該元件使用Panasonic的“MIP2E2D”。ITO元件71是具有漏極端子、源極端子和控制端子的三引腳集成電路。IB)元件71包括:內置開關元件711，其包括功率MOSFET ;以及內置控制器712，用于使開關元件711接通和斷開。在控制用電源電路7中，降壓斬波電路主要包括IPD元件71中的內置開關元件711、電感器72、平滑電容器73和二極管74。在控制用電源電路7中，IB)元件71的電源電路主要包括齊納二極管75、二極管76、平滑電容器77和電容器78。噪聲截除所用的電容器70與IB)元件71的漏極端子相連接。利用上述結構，控制用電源電路7在平滑電容器73的兩端生成恒定電壓(例如，約15V)，其中該恒定電壓是用于供給集成電路(三端子穩(wěn)壓器79、微計算機80和驅動電路81)的控制用電力的電源電壓vci。因此，由于在iro元件71開始工作之前不對平滑電容器73進行充電，因此其它集成電路(三端子穩(wěn)壓器79、微計算機80和驅動電路81)也不工作。以下將說明控制用電源電路7的操作。在電源通電初期，在利用全波整流器151的輸出電壓對平滑電容器152進行充電的情況下，電流沿著Iro元件71的漏極端子一IPD元件71的控制端子一平滑電容器77 —電感器72 —平滑電容器73的路徑流動。因此，平滑電容器73被充電有如圖10所示的極性，并且向iro元件71供給工作電壓。因此，iro元件71開始工作，并使內置開關元件711接通和斷開。在Iro元件71的內置開關元件711接通的情況下，電流沿著平滑電容器152—IPD元件71的漏極端子一IPD元件71的源極端子一電感器72 —平滑電容器73的路徑流動，由此平滑電容器73被充電。在開關元件711斷開的情況下，儲存在電感器72內的電磁能量經由二極管74被放出至平滑電容器73。因此，包括IB)元件71、電感器72、二極管74和平滑電容器73的電路作為降壓斬波電路進行工作，由此在平滑電容器73的兩端生成通過使平滑電容器152兩端的電壓降壓所獲得的電源電壓VCl。在IPD元件71的內置開關元件711斷開的情況下，再生電流流經二極管74。電感器72兩端的電壓被鉗位至平滑電容器73兩端的電壓與二極管74的正向電壓的總和電壓。從該總和電壓中減去齊納二極管75的齊納電壓和二極管76的正向電壓所獲得的電壓變?yōu)槠交娙萜?7兩端的電壓。IB)元件71中的內置控制器712被配置為控制開關元件711的接通和斷開操作，以使得平滑電容器77兩端的電壓恒定。結果，平滑電容器73兩端的電壓(電源電壓VCl)也恒定。在平滑電容器73的兩端生成電源電壓VCl的情況下，三端子穩(wěn)壓器79開始向微計算機80供給電源電壓VC2 (例如，5V)，以開始降壓斬波電路16的開關元件162的接通和斷開控制。微計算機80從外部調光器6供給有調光信號并進行調光控制。如圖10所示，控制電路4包括微計算機80，并且被配置為基于內部程序來生成用于對降壓斬波電路16的開關元件162進行驅動的矩形波信號。微計算機80具有如下程序，其中這些程序被設置成根據供給至第二十二引腳P22的來自外部調光器6的調光信號的接通時間(脈沖寬度)來從第十九引腳P19輸出用于對開關元件162進行驅動的矩形波信號S3 (例如，振幅為5V)。此外，控制電路4包括驅動電路81，其中該驅動電路81用于接收來自微計算機80的第十九引腳P19的輸出(矩形波信號S3)以實際驅動開關元件162。因此，微計算機80通過接收來自外部調光器6的調光信號來控制開關元件162以對流經光源負載3的電流進行控制，由此實現調光控制。以下說明本實施例的控制電路4。
三端子穩(wěn)壓器79的輸入端子連接至平滑電容器73的正電極，而三端子穩(wěn)壓器79的輸出端子連接至微計算機80的第二十七引腳P27(電源端子)。三端子穩(wěn)壓器79的輸入端子和接地端子之間連接有電容器791。三端子穩(wěn)壓器79的輸出端子和接地端子之間連接有電容器792。微計算機80的第二十八引腳P28(接地端子)接地。因而，三端子穩(wěn)壓器79被配置為將平滑電容器73兩端的電壓(電源電壓VCl)轉換成電容器792兩端的微計算機用的電源電壓VC2(這里為5V)，由此向微計算機80供給電力。微計算機80的第二十二引腳P22經由信號線連接器17連接至外部調光器6，并且經由調光信號線5從外部調光器6供給有調光信號。如上所述，調光信號線5供給有包括矩形波電壓信號的調光信號，其中該矩形波電壓信號的占空比可變，并且該矩形波電壓信號的頻率和振幅例如分別為IkHz和5V。微計算機80被配置為根據該調光信號的占空比而從第十九引腳P19輸出用于使開關元件162接通和斷開的矩形波信號S3。驅動電路81根據該矩形波信號S3對開關元件162進行驅動。驅動電路81具有第一引腳 第六引腳(P81 P86)。第一引腳P81是正輸入端子，并且經由例如IkQ的電阻器82連接至 微計算機80的第十九引腳P19。電阻器82和微計算機80的第十九引腳P19之間的連接點經由例如IOOkQ的電阻器83接地。第二引腳P82是接地端子并且接地。第三引腳P83是負輸入端子并且接地。第四引腳P84是內置N溝道MOSFET的輸出端子(SYNC輸出端子)并且經由例如10 Ω的電阻器84連接至開關元件162的柵極端子。第五引腳P85是內置P溝道MOSFET的輸出端子(源極輸出端子)并且經由例如300 Ω的電阻器85連接至開關元件162的柵極端子。開關元件162的柵極端子還經由電阻器90接地。第六引腳P86是電源端子，并且連接至平滑電容器73的正電極且還經由例如0.1yF的電容器86接地。第六引腳P 86供給有電源電壓VCl (平滑電容器73兩端的電壓)。驅動電路81對來自微計算機80的振幅例如為5V的矩形波信號S 3進行放大以使得該振幅變?yōu)槔?5V，并將放大后的信號供給至開關元件162的柵極端子，由此使開關元件162接通和斷開。這里，在本實施例中，例如，三端子穩(wěn)壓器79是來自ToshibaC0.(東芝株式會社)的“TA78L05”，微計算機80是來自RENESASC0.(RENESAS株式會社)的8位微計算機“78K0/1x2”，并且驅動電路81是來自Maxim C0.(Maxim株式會社)的“MAX15070A”。這里，作為示例，將電感器163設置為1.2mH并且將輸出電容器164設置為I μ F。在本實施例中，點亮設備I被配置成:根據調光信號的占空比(調光比)，點亮設備I對進行光源負載3的全點亮的全點亮狀態(tài)以及對光源負載3進行調光的第一調光狀態(tài)和第二調光狀態(tài)進行切換。如圖11所示，本實施例的調光范圍包括第一調光區(qū)間(100%>/ο)和第二調光區(qū)間(79ΓΟ.3%)。在第一調光區(qū)間中，本實施例的點亮設備I基于第三控制模式來控制光源負載3，其中在該第三控制模式中，開關元件162的接通時間大致固定并且開關元件162的振蕩頻率改變。這里，將第一調光狀態(tài)定義為調光比是第一調光區(qū)間的最小值(7%)的狀態(tài)。在第二調光區(qū)間中，本實施例的點亮設備I基于第二控制模式來控制光源負載3，其中在該第二控制模式中，從第一調光狀態(tài)起，開關元件162的振蕩頻率大致固定并且開關元件162的接通時間改變。這里，將第二調光狀態(tài)定義為調光比是第二調光區(qū)間的最小值(0.3%)的狀態(tài)。
接著，將參考圖11來說明根據本實施例的點亮設備I的操作。在圖11中，橫軸表示來自外部調光器6的調光信號(PWM信號)的占空比(接通占空)，并且縱軸表示負載電流(供給至光源負載3的輸出電流的有效值)和(圖11中的括號內的)調光比，其中在該調光比中，將600mA的負載電流定義為全點亮(100%)。首先，對PWM信號的占空比處于范圍(Γ5%的區(qū)間(第一區(qū)間)分配第一控制模式。在該第一區(qū)間中，微計算機80從第十九引腳Ρ19輸出用于對開關元件162進行驅動的恒定的矩形波信號S3。在這種情況下，對本實施例中的矩形波信號S3進行設置，以使得振蕩頻率為140kHz，接通時間為5μ s并且電壓值為5V。驅動電路81通過接收矩形波信號S3來將電壓值放大為15V，并將放大后的信號供給至降壓斬波電路16的開關元件162的柵極，以使開關元件162接通和斷開。在這種情況下，點亮設備I在全點亮狀態(tài)下工作并且平均為600mA的輸出電流流經光源負載3 (調光比為100%)。點亮設備I繼續(xù)該狀態(tài)(全點亮狀態(tài))，直到調光信號的占空比達到5%為止。在這種情況下，利用輸出電容器164對從點亮設備I供給至光源負載3的輸出電流進行平滑化，以使得紋波率(Ipp/Ia)小于0.5。接著，對調光信號的占空比處于范圍5 80%的區(qū)間(第二區(qū)間)分配第三控制模式。該第二區(qū)間相當于調光范圍的第一調光區(qū)間。在該區(qū)間中，微計算機80根據調光信號的占空比的增加來逐漸減少從第十九引腳P19供給的矩形波信號S3的振蕩頻率。在本實施例中，微計算機80使該矩形波信號的接通時間大致維持在預定值(5 μ s)，并且根據調光信號的占空比的增加來逐漸增加矩形波信號S3的斷開時間。這里，在調光信號的占空比為80%的情況下，對微計算機80的程序進行設置，以使得從第十九引腳Ρ19供給的矩形波信號S3的振蕩頻率為8kHz。在這種情況下，點亮設備I在第一調光狀態(tài)下工作，并且將流經光源負載3的輸出電流的平均值控制為作為下限值的42mA (調光比為7%)。對調光信號的占空比處于范圍8(Γ95%的區(qū)間(第三區(qū)間)分配第二控制模式。該第三區(qū)間相當于調光范圍的第二調光區(qū)間。在該區(qū)間中，微計算機80根據調光信號的占空比的增加來逐漸減少從第十九引腳Ρ19供給的矩形波信號S3的接通時間。在本實施例中，微計算機80在使振蕩頻率大 致恒定在預定值(SkHz)的情況下，根據調光信號的占空比來改變接通時間。這里，在調光信號的占空比為95%的情況下，對微計算機80的程序進行設置，以使得從第十九引腳Ρ19供給的矩形波信號S3的接通時間為0.5 μ S。在這種情況下，點亮設備I在第二調光狀態(tài)下工作，并且將流經光源負載3的輸出電流的平均值控制為作為下限值的2mA (調光比為0.3%)。在本實施例中，點亮設備I通過在PWM信號的占空比處于范圍95%以上的區(qū)間(第四區(qū)間)中將來自微計算機80的第十九引腳P19的輸出設置為L電平，來停止降壓斬波電路16的操作并使光源負載3熄滅(參見圖11)。根據如上所述的本實施例的點亮設備1，控制電路4通過以多級方式任意選擇用于改變開關元件162的接通時間的第二控制模式和用于改變振蕩頻率的第三控制模式，來對光源負載3進行調光。因此，當與僅基于第二控制模式或第三控制模式對光源負載3進行調光的情況進行比較時，點亮設備I可以在不會使光源負載3發(fā)生閃爍的情況下擴大光源負載3的調光范圍。結果，點亮設備I可以在相對寬的范圍內精確地(精細地)控制光源負載3的亮度。另外，利用控制電路4的微計算機80來進行調光狀態(tài)下的調光比的控制，以使得可以實現如下的點亮設備1，其中該點亮設備I可以以相對簡單的結構來精確地(精細地)控制光源負載3的亮度。其它組件和功能與第一實施例相同。這里，這些實施例中所述的各點亮設備I連同包括半導體發(fā)光裝置(LED模塊)的光源負載3 —起構成了照明器具。如圖12所示，在照明器具10中，作為電源單元的點亮設備I容納在與LED模塊(光源負載3) 30的器具外殼32分開的殼體內。點亮設備I經由引線31連接至LED模塊30。因此，照明器具10可以實現LED模塊30的薄型化并且可以提高作為單獨安裝型的電源單元的點亮設備I的安裝位置的自由度。在圖12的示例中，由金屬材料制成的器具外殼32形成為具有上基底和底部開放的圓筒狀。開放面(底面)被光擴散板33所覆蓋。在LED模塊30中，多個(這里為3個)LED 35安裝在基板34的一個表面(下表面)上并且以與光擴散板33相對(面對)的關系配置在器具外殼32內。器具外殼32埋入天花板100內并且經由引線31和連接器36連接至配置在該天花板后方的作為電源單元的點亮設備I。照明器具10不局限于作為電源單元的點亮設備I容納在與LED模塊30的殼體分開的殼體內的分開安裝型結構。例如，該照明器具10可以是LED模塊30和點亮設備I容納在同一外殼內的電源一體型結構。這些實施例中所述的各點亮設備I并不局限用于照明器具10。各點亮設備I可以用于例如液晶顯示器的背光燈、復印機、掃描器和投影儀等的各種光源。可選地，通過接收來自點亮設備I的電力供給來發(fā)光的光源負載3不局限于發(fā)光二極管(LED)。例如,光源負載3可以包括例如有機EL裝置和半導體激光裝置等的半導體發(fā)光元件。此外，在各實施例中，降壓斬波電路16具有開關元件162連接至DC電源電路15的輸出端子的低電位(負)側并且二極管161連接至DC電源電路15的輸出端子的高電位(正)側的結構，但并不局限于此。也就是說，如圖13A所示，降壓斬波電路16可以具有開關元件162連接至DC電源電路15的輸出端子的高電位側的結構。點亮設備I不局限于應用了降壓斬波電路16的結構，而且如圖13B 13D所示，點亮設備I還可以包括形成在DC電源電路15和輸出連接器12之間的除了降壓斬波電路以外的各種開關電源電路。圖13B示出應用了升壓斬波電路的情況，圖13C示出應用了反激轉換電路的情況，并且圖13D示出應用了升降壓斬波電路的情況。圖13B所示的升壓斬波電路被配置成:電感器163和開關元件162串聯連接在DC電源電路15的輸出端子之間，并且二極管161和輸出電容器164串聯連接在開關元件162的兩個端子之間。圖13C所示的反激轉換電路被配置成:變壓器166的一次繞組和開關元件162串聯連接在DC電源電路15的輸出端子之間，并且二極管161和輸出電容器164彼此串聯連接且與變壓器166的二次繞組并聯連接。圖13D所示的升降壓斬波電路被配置成:電感器163和開關元件162串聯連接在DC電源電路15的輸出端子之間，并且二極管161和輸出電容器164彼此串聯連接且與電感器163并聯連接。
權利要求
1.一種點売設備，包括: 開關元件，其與直流電源串聯連接，并且被控制為以高頻率進行接通和斷開； 電感器，其中在所述開關元件接通的情況下電流從所述直流電源流經所述電感器，其中所述電感器與所述開關元件串聯連接； 二極管，用于在所述開關元件斷開的情況下，使在所述開關元件接通的情況下儲存在所述電感器內的電磁能量放出至包括半導體發(fā)光元件的光源負載； 輸出電容器，其與所述光源負載并聯連接，并且用于對供給至所述光源負載的輸出電流的脈動成分進行平滑化，其中所述脈動成分是由于所述開關元件的接通和斷開所引起的；以及 控制電路，用于控制所述開關元件的接通和斷開操作， 其中，所述控制電路包括第一控制模式、第二控制模式和第三控制模式作為所述開關元件的控制模式，并且被配置為: (A)在所述第一控制模式中，以預定的振蕩頻率和接通時間來使所述開關元件接通和斷開，以使得電流以連續(xù)模式流經所述電感器，其中在所述連續(xù)模式中，電流在沒有產生休止區(qū)間的情況下連續(xù)地流經所述電感器； (B)在所述第二控制模式中，使所述開關元件的振蕩頻率固定并且改變所述開關元件的接通時間；以及 (C)在所述第三控制模式中，使所述開關元件的接通時間固定并且改變所述開關元件的振蕩頻率， 對最小調光比和最大調光比 之間的調光范圍進行分割得到的區(qū)間中的至少兩個調光區(qū)間分配所述第二控制模式和所述第三控制模式，以及所述控制電路還被配置為: (i)在指定了全點亮模式的情況下，選擇所述第一控制模式以使所述光源負載全點亮；以及 ( )在從所述調光范圍中指定了調光比的情況下，根據與所述調光比相對應的調光區(qū)間來選擇所述第二控制模式和所述第三控制模式其中之一，從而以所指定的調光比對所述光源負載進行調光。
2.根據權利要求1所述的點亮設備，其中，對所述輸出電容器的容量進行設置，以使得在所述光源負載全點亮的情況下，所述輸出電流的紋波率小于0.5。
3.根據權利要求1所述的點亮設備，其中，還包括: 電流感測單元，用于感測流經所述開關元件的電流；以及 電容器，用于利用所述開關元件的驅動信號進行充電， 其中，所述控制電路還被配置為: 在所述電流感測單元所感測到的電流達到預定的第一值的情況下，使所述開關元件斷開；以及 在所述電容器兩端的電壓的值是預定閾值以下的情況下，使所述開關元件接通，以及 所述控制電路還被配置為: 改變所述第一值，由此改變所述開關元件的接通時間；以及 改變確定所述電容器的放電速度的預定的第二值，由此改變所述開關元件的振蕩頻率。
4.根據權利要求2所述的點亮設備，其中，還包括: 電流感測單元，用于感測流經所述開關元件的電流；以及 電容器，用于利用所述開關元件的驅動信號進行充電， 其中，所述控制電路還被配置為: 在所述電流感測單元所感測到的電流達到預定的第一值的情況下，使所述開關元件斷開；以及 在所述電容器兩端的電壓的值是預定閾值以下的情況下，使所述開關元件接通，以及 所述控制電路還被配置為: 改變所述第一值，由此改變所述開關元件的接通時間；以及 改變確定所述電容器的放電速度的預定的第二值，由此改變所述開關元件的振蕩頻率。
5.根據權利要求3所述的點亮設備，其中，所述控制電路還被配置為將所述第一值和所述第二值至少之一設置為O以下，由此停止所述開關元件的接通和斷開操作以使所述光源負載熄滅。
6.根據權利要求4所述的點亮設備，其中，所述控制電路還被配置為將所述第一值和所述第二值至少之一設置為O以下，由此停止所述開關元件的接通和斷開操作以使所述光源負載熄滅。`
7.根據權利要求1至6中任一項所述的點亮設備，其中，所述控制電路還被配置為接收來自外部的調光信號，以根據所述調光信號所確定的調光比來選擇所述開關元件的控制模式。
8.根據權利要求1至6中任一項所述的點亮設備，其中，所述控制電路還被配置為將所述開關兀件的振蕩頻率設置在IkHz以上的范圍內。
9.根據權利要求7所述的點亮設備，其中，所述控制電路還被配置為將所述開關元件的振蕩頻率設置在IkHz以上的范圍內。
10.一種照明器具，包括: 根據權利要求1至9中任一項所述的點亮設備；以及 所述光源負載，其供給有來自所述點亮設備的電力。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種點亮設備和具有該點亮設備的照明器具。控制電路選擇使開關元件接通/斷開從而使電流以連續(xù)模式流入電感器的第一控制模式，由此使光源負載全點亮，其中在該連續(xù)模式中，電流在沒有產生休止區(qū)間的情況下流入電感器。該控制電路選擇第二控制模式和第三控制模式之一以使光源負載點亮，其中在該第二控制模式中，改變開關元件的接通時間，以及在該第三控制模式中，根據與所指定的調光比相對應的區(qū)間來改變振蕩頻率。連接在降壓斬波電路的輸出端子間的輸出電容器對供給至光源負載的輸出電流的脈動成分進行平滑化，并且對其容量進行設置，以使得在光源負載全點亮時，輸出電流的紋波率小于0.5。
文檔編號H05B33/08GK103139956SQ201210518678
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權日2011年12月5日
發(fā)明者江崎佐奈, 平松明則 申請人:松下電器產業(yè)株式會社