Led点灯电路的制作方法
专利名称：Led点灯电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及LED点灯电路。
背景技术：
以往，提出了一种LED点灯电路，对由发光二极管构成的LED光源部进行调光控制而使其点灯(例如，专利文献1)。以往的LED点灯电路具有具备开关元件的LED电源供给部，通过使开关元件以规定的振荡频率接通、断开来对LED光源部提供LED电流，从而LED光源部点灯。并且，通过进行使用PWM信号对占空比进行控制的PWM控制，来控制LED光源部的调光，所述占空比表示使开关元件振荡的振荡期间相对于规定的周期所占的比例。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2006-210835号公报但是，若减少使开关元件振荡的PWM信号的占空比而振荡期间变短，调光度达到 PWM控制的调光下限，则无法进一步加深调光度。
发明内容
本发明是根据上述问题而做出的，其目的在于，提供一种能够进行比PWM调光下限更深的调光控制的LED点灯电路。为了解决上述问题，第1技术方案的LED点灯电路的特征在于，具有LED电源供给部，具备开关元件，该开关元件的振荡期间及该振荡期间中的振荡频率被控制，该LED电源供给部将与所述开关元件的振荡期间及振荡频率成比例的输出电压施加给由一个以上的发光二极管构成的LED光源部，从而向所述LED光源部供给LED电流；以及控制部，基于表示调光度的调光信号，对所述开关元件进行振荡控制，从而使所述LED电流变动，所述控制部具备振荡频率控制部，基于所述调光信号，对使所述开关元件接通、 断开的振荡频率进行控制；PWM控制部，基于所述调光信号，对规定周期中的所述开关元件以所述振荡频率反复接通、断开的所述振荡期间进行控制；以及驱动部，基于所述振荡频率及所述振荡期间，对所述开关元件进行振荡控制，在所述调光信号所表示的调光度为PWM 调光下限以上的范围内，所述PWM控制部通过使所述振荡周期变动来进行调光控制，该PWM 调光下限为能够通过所述PWM控制部进行调光控制的调光度的下限，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述PWM控制部不使所述振荡期间变动，所述振荡频率控制部使所述振荡频率比所述PWM调光下限时高。第2技术方案的LED点灯电路的特征在于，在第1技术方案中，所述PWM的调光下限是所述PWM控制部设定为在所述规定周期内所述开关元件仅能接通一次的所述振荡期间的状态。第3技术方案的LED点灯电路的特征在于，在第1或第2技术方案中，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部固定为比所述 PWM调光下限时高的所述振荡频率。第4技术方案的LED点灯电路的特征在于，在第1或第2技术方案中，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部使所述振荡频率从所述PWM调光下限时的所述振荡频率随着调光度变低而变高。发明效果如上所述，本发明具有能够进行比PWM调光下限更深的调光控制的效果。
图1是表示本发明的实施方式的概略电路结构的图。图2的(a) (d)是降压斩波电路的时序图。图3的(a) (C)是调光时的降压斩波电路的时序图。图4的(a) (c)是调光度为PWM调光下限时的降压斩波电路的时序图。图5(a) (c)是调光度为PWM调光下限时的降压斩波电路的时序图。图6的(a) (c)是调光度小于PWM调光下限的范围的降压斩波电路的时序图。图7的(a) (b)是表示振荡频率及接通期间相对于调光度的关系的图。图8的(a) (b)是表示振荡频率及接通期间相对于调光度的关系的图。图9的(a) (b)是表示振荡频率及接通期间相对于调光度的关系的图。符号说明1降压斩波电路2LED 光源部3调光控制部4调光信号输出部3IPWM 控制部32振荡频率控制部33驱动部AC交流电源DB 二极管电桥Dl 二极管C1、C2 电容器Ll电感器Ql开关元件Rl 电阻
具体实施例方式下面，基于附图来说明本发明的实施方式。(实施方式)图1表示本发明的实施方式的LED点灯电路的概略电路结构。本实施方式的LED 点灯电路以交流电源AC为输入电源，由二极管电桥DBJi LED光源部2供给LED电流Il的降压斩波电路1 (LED电源供给部)、以及调光控制部3构成。交流电源AC的输出端与二极管电桥DB连接。二极管电桥DB对交流电源AC输出的交流电压Vl进行整流，并在电容器Cl的两端生成直流电压V2，该电容器Cl由连接在二极管电桥DB的输出端之间的电解电容器构成。降压斩波电路1降低在电容器Cl两端所生成的直流电压V2而生成直流电压V3。 降压斩波电路1由二极管D1、电容器C2、电感器Ll及开关元件Ql构成。并且，电容器C2 由电解电容器构成，开关元件Ql由η沟道MOSFET构成。在电容器Cl的两端连接着电容器C2、电感器Li、开关元件Ql及Rl的串联电路。 电容器C2的正极与电容器Cl的正⑴极连接，负㈠极与电感器Ll的一端连接。开关元件Ql的漏极与电感器Ll的另一端连接，源极经由电阻Rl而与电容器Cl的负极连接，栅极与调光控制部3连接。并且，与电容器C2及电感器Ll并联地连接着二极管Dl。二极管Dl 的阳极与电感器Ll的另一端连接，阴极与电容器C2的正极连接。根据上述结构，开关元件Ql被调光控制部3振荡控制，从而降低直流电压V2而在电容器C2的两端生成直流电压V3。LED光源部2与电容器C2并联连接，通过直流电压V3流过LED电流，从而进行点灯。本实施方式的LED光源部2由多个发光二极管串联地连接而构成，阳极侧与电容器C2 的正极连接，阴极侧与电容器C2的负极连接。另外，LED光源部2可以由一个发光二极管构成，也可以由多个发光二极管并联或串联连接而构成。在调光控制部3中，从调光信号输出部4输入表示调光度的调光信号Sl。并且，基于调光信号Sl对开关元件Ql进行振荡控制，由此控制LED电流Il来对LED光源部进行调光控制。调光控制部3由PWM(Pulse-width modulation 脉冲宽度调制)控制部31、振荡频率控制部32、以及驱动部33构成。从调光信号输出部4输出的调光信号Sl被输入到PWM 控制部31及振荡频率控制部32中。PWM控制部31基于调光信号所表示的调光度，将PWM 控制信号S2输出给驱动部33。如图3所示，PWM控控制信号S2由PWM信号构成，表示驱动部33使开关元件Ql相对于规定的PWM周期T2而振荡的期间(振荡期间Ton2)。在本实施方式中，当PWM控制信号S2为高(H)电平时，驱动部33停止开关元件Ql的振荡(非振荡期间Toff2)，当PWM控制信号S2为低(L)电平时，驱动部33进行开关元件Ql的振荡(振荡期间Ton2)。另外，将振荡期间Τοη2在PWM周期Τ2中所占的比例设为占空比Du2 (下面， 称为PWM开启(on)占空比Du2)，将PWM控制信号S2的频率设为f2(= 1/T2)(下面，称为 PWM 频率 f2)。此外，振荡频率控制部32基于调光信号Sl所表示的调光度，将振荡频率控制信号 S3输出给驱动部33。振荡频率控制信号S3表示驱动部33使开关元件Ql接通(on)、断开 (off)的振荡频率Π。并且，驱动部33基于PWM控制信号S2及振荡频率控制信号S3，向开关元件Ql输出栅极电压Vg，从而使开关元件Ql接通、断开。下面，对本实施方式的LED点灯电路的具体动作进行说明。首先，对降压斩波电路1的动作进行说明。图2的(a) (d)中表示降压斩波电路1的时序图。图2的(a)表示开关元件Ql的栅极电压Vg。图2的(b)表示流过电感器Ll的电流12。图2的(c)表示流过开关元件Ql的电流13。图2的(d)表示流过LED光源部2的LED电流II。将从驱动部33输出高电平的栅极电压Vg、开关元件Ql接通的期间设为接通期间 Tonl。此外，将从驱动部33输出低电平的栅极电压Vg、开关元件Ql断开的期间设为断开期间Toffl。此外，将接通期间Tonl+断开期间Toffl设为开关周期Tl，将1/T设为振荡频率 fl。在开关元件Ql被接通的接通期间Tonl，从电容器Cl的正极经由LED光源部2、电感器Li、开关元件Q1、电阻Rl向电容器Cl的负极流过电流。此外，驱动部33通过检测电阻Rl的两端电压来进行过电流保护。在开关元件Ql被断开的断开期间Toffl，在电感器Ll中产生反电压，从电感器Ll 经由二极管Dl向LED光源部2流过电流。降压斩波电路1通过如上所述的开关元件Ql的反复接通、断开，能够如图2所示向LED光源部2供给大致一定的LED电流II。另外，LED电流Il变为峰值电流Ip的大约一半。此外，在降压斩波电路1的输出端具备电容器C2，该电容器C2在开元元件Ql接通时被充电，在开元元件Ql断开时进行放电。由此，能够降低LED电流Il的波动。接着，对使LED光源部2额定点灯(调光度为100% )的情况进行说明。另外，对于本实施方式的LED光源部2，将在将35V的直流电压施加到LED光源部2的两端的情况下流过的LED电流Il设为LED光源部2的额定电流。也就是说，通过将降压斩波电路2输出的直流电压V2控制为35V，使LED光源部2额定点灯。若交流电源AC输出的交流电压Vl为100V，则二极管电桥DB进行整流，在电容器 Cl的两端生成的直流电压V2为大约140V。因此，降压斩波电路1需要开关元件Ql被振荡控制来将140V(直流电压2、进行降压而生成35V(直流电压V3)。一般，振荡频率fl被设定为40 150kHz，在本实施方式中，振荡频率设定为fl = 50kHz。并且，在从调光信号输出部4输出表示额定点灯的调光信号Sl时，振荡频率控制部 32将表示振荡频率为50kHz的振荡频率控制信号S3输出给驱动部33。此外，在从调光信号输出部4输出表示额定点灯的调光信号Sl时，PWM控制部31将PWM开启占空比Du2被设定为100%的PWM控制信号S2输出给驱动部33。也就是说，在LED光源部2额定点灯时， 驱动部33使开关元件Ql以振荡频率fl = 50kHz 一直振荡。此外，由于开关元件Ql以振荡频率f 1 = 50kHz振荡，因此开关周期Tl ( = Tonl+Toffl = 1/fl)为20 μ s。这里，若设表示接通期间Tonl相对于开关周期Tl的比例的占空比为Dul (下面， 称为开关占空比Dul)，则作为降压斩波电路1的输入电压的直流电压V2与作为输出电压的直流电压V3的关系能够表示为式1。V3 = Dul X V2= (Tonl/Tl)XV2= Tonl Xfl XV2 (式 1)并且，由于直流电压V3 = 35V，直流电压V2 = 140V，振荡频率fl = 50kHz，因此开关占空比Dul = 0.25(25%)。因此，接通期间iTonl = 5 μ s，断开期间Toff 1 = 15ys。接着，说明将LED光源部2进行调光点灯的情况。本实施方式的LED点灯电路从LED光源部2的额定点灯(调光度为100% )到下述的PWM调光下限为止，通过仅变动PWM 控制信号S2的PWM开启占空比Du2，来对LED光源部2进行调光控制。在图3的(a) (c)中，表示PWM占空比Du2为50%的情况下的时序图。图3的 (a)表示PWM控制信号S2的时序图，图3的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图， 图3 (c)表示流过LED光源部2的LED电流Il的时序图。在非振荡期间Toff2，开关元件Ql处于断开状态，因此LED光源部2中不流过LED 电流II。另外，在振荡期间Ton2，开关元件Ql被振荡，所以在LED光源部2中流过LED电流II。因此，通过使PWM控制信号S2的PWM开启占空比Du2变动、并使LED电流Il接通、 断开，来控制LED电流II，从而对LED光源部2进行调光控制。另外，通过使PWM开启占空比Du2减少，来降低LED光源部2的调光度。进而，说明深度控制调光部的情况。图4的(a) (c)表示使调光等级降低到PWM 调光下限时的时序图。图4的(a)表示PWM控制信号S2的时序图，图4的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图，图4的(c)表示流过LED光源部2的LED电流Il的时序图。本实施方式的PWM控制信号S2的频率f2 = 200Hz，PWM调光下限的PWM占空比Du2 为0. 1%。因此，PWM调光下限的振荡周期Ton2为5μ S，振荡期间Ton2和接通期间Tonl变得相等。如此，将设定为在PWM周期Τ2内开关元件Ql仅能接通一次的振荡期间Τοη2的状态设为PWM调光下限。图5的(a) (c)表示PWM调光下限的振荡期间Ton2的时序图。图5的(a)表示PWM控制信号S2的时序图，图5的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图，图5 的(c)表示流过LED光源部2的LED电流Il的时序图。此时，在振荡期间Ton2中，LED电流Il在开关元件Ql接通后经过上升期间tl (= 接通期间Tonl = 5ys)达到峰值电流Ila。此外，LED电流Il经过下降期间t2变为零。接着，说明将LED光源部2的调光度设为比PWM调光下限更深的情况。首先，若从调光信号输出部4输出表示比PWM调光下限更深的调光度的调光信号Si，则PWM控制部31 输出维持在PWM开启占空比Du2 = 0. 的PWM控制信号S2。另一方面，振荡频率控制部 32输出使振荡频率Π从50kHz增加到IOOkHz的振荡频率控制信号S3。若开关元件Ql的振荡频率fl从50kHz变动为100kHz，则变为开关元件Ql的接通期间I1onI = 2. 5 μ S,断开期间Toffl = 7. 5 μ S,开关周期Tl = 10 μ s (参照式1)。图6中表示振荡频率fl = IOOkHz的情况下的时序图。图6的(a)表示PWM控制信号S2的时序图，图6的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图，图6的(c)表示流过LED光源部 2的LED电流Il的时序图。另外，图7的(a)表示振荡频率fl相对于调光度的关系，图7 的(b)表示接通期间Tonl相对于调光度的关系。另外，将PWM调光下限的调光度设为XI。如图6的(a) (b)所示，在PWM控制信号S2的振荡期间Ton2 ( = 5 μ s)中，开关元件Ql接通2.5 μ s(=接通期间Tonl)，然后断开。因此，振荡频率fl = IOOkHz时的开关元件Ql的接通期间iTonl变为振荡频率f 1 = 50kHz时的接通期间Tonl ( = 5 μ s)的一半。 另外，流过LED光源部2的LED电流Il经过上升期间T3 (接通期间Tonl = 2. 5 μ s)达到峰值电流lib。由于上升期间t3比图5的(b)所示的上升期间tl短，因此峰值电流Ilb比峰值电流Ila小，是峰值电流Ila的大约一半。并且，由于电容器C2充电的期间也较短，所以下降时间t4也变得比图5的(b)所示的下降时间t2短。因此，能够使LED电流Il的平均值变得较小。如上所述，当调光信号Sl所表示的调光度小于PWM调光下限的范围时，使振荡频率fl从50kHz增加到100kHz，从而能够减小LED电流II。因此，能够进行比PWM调光下限更深的调光控制。另外，在本实施方式中，将PWM控制信号S2的PWM频率f2设为了 200Hz，将开关元件Ql的振荡频率Π设为了 50kHz及100kHz，但不限定于上述数值，也可以是其他值。另外，如图8的(a)、(b)所示，在将调光度设为比PWM调光下限的调光度Xl深时， 也可以在PWM开启占空比Du2维持在0. 的状态下，随着调光度下降而使振荡频率fl连续或阶段性地增加。由此，开关元件Ql的接通期间Tonl连续或阶段性地下降，能够将调光度从Xl到0%为止连续地进行调光控制。从而，能够将LED光源部2的调光度从100%到 0%为止平滑地进行调光控制。另外，也可以如图9的(a)、(b)所示，按下述方式进行控制，即，随着调光度加深， 振荡频率fl徐徐地或阶段性地增加，开关元件Ql的接通期间Tonl徐徐地或阶段性地下降。
权利要求
1.一种LED点灯电路，其特征在于，具有LED电源供给部，具备开关元件，该开关元件的振荡期间及该振荡期间中的振荡频率被控制，该LED电源供给部将与所述开关元件的振荡期间及振荡频率成比例的输出电压施加给由一个以上的发光二极管构成的LED光源部，从而向所述LED光源部供给LED电流；以及控制部，基于表示调光度的调光信号，对所述开关元件进行振荡控制，从而使所述LED 电流变动，所述控制部具备振荡频率控制部，基于所述调光信号，对使所述开关元件接通、断开的振荡频率进行控制；PWM控制部，基于所述调光信号，对规定周期中的所述开关元件以所述振荡频率反复接通、断开的所述振荡期间进行控制；以及驱动部，基于所述振荡频率及所述振荡期间，对所述开关元件进行振荡控制，在所述调光信号所表示的调光度为PWM调光下限以上的范围内，所述PWM控制部通过使所述振荡周期变动来进行调光控制，该PWM调光下限为能够通过所述PWM控制部进行调光控制的调光度的下限，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述PWM控制部不使所述振荡期间变动，所述振荡频率控制部使所述振荡频率比所述PWM调光下限时高。
2.根据权利要求1记载的LED点灯电路，其特征在于，所述PWM调光下限是所述PWM控制部设定为在所述规定周期内所述开关元件仅能接通一次的所述振荡期间的状态。
3.根据权利要求1或2记载的LED点灯电路，其特征在于，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部固定为比所述PWM调光下限时高的所述振荡频率。
4.根据权利要求1或2记载的LED点灯电路，其特征在于，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部使所述振荡频率从所述PWM调光下限时的所述振荡频率随着调光度变低而变高。
全文摘要
本发明提供LED点灯电路，能够进行比PWM调光下限深的调光控制。具有降压斩波电路(1)，开关元件(Q1)被振荡控制，从而向LED光源部(2)供给LED电流(I1)；调光控制部(3)，通过对开关元件进行振荡控制来控制LED电流，调光控制部具有振荡频率控制部(32)，控制振荡频率(f1)；PWM控制部(31)，控制PWM开启占空比(Du2)；驱动部(33)，基于振荡频率和PWM开启占空比来接通、断开开关元件，在调光度为PWM调光下限以上的范围内，PWM控制部通过使PWM开启占空比变动来进行调光控制，在调光度小于PWM调光下限的范围内，不使PWM开启占空比变动，使振荡频率比PWM调光下限时高。
文档编号H05B37/02GK102164439SQ201110044068
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月22日
发明者水川宏光, 熊田和宏, 黑木芳文 申请人:松下电工株式会社
技术领域：
本发明涉及LED点灯电路。
背景技术：
以往，提出了一种LED点灯电路，对由发光二极管构成的LED光源部进行调光控制而使其点灯(例如，专利文献1)。以往的LED点灯电路具有具备开关元件的LED电源供给部，通过使开关元件以规定的振荡频率接通、断开来对LED光源部提供LED电流，从而LED光源部点灯。并且，通过进行使用PWM信号对占空比进行控制的PWM控制，来控制LED光源部的调光，所述占空比表示使开关元件振荡的振荡期间相对于规定的周期所占的比例。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2006-210835号公报但是，若减少使开关元件振荡的PWM信号的占空比而振荡期间变短，调光度达到 PWM控制的调光下限，则无法进一步加深调光度。
发明内容
本发明是根据上述问题而做出的，其目的在于，提供一种能够进行比PWM调光下限更深的调光控制的LED点灯电路。为了解决上述问题，第1技术方案的LED点灯电路的特征在于，具有LED电源供给部，具备开关元件，该开关元件的振荡期间及该振荡期间中的振荡频率被控制，该LED电源供给部将与所述开关元件的振荡期间及振荡频率成比例的输出电压施加给由一个以上的发光二极管构成的LED光源部，从而向所述LED光源部供给LED电流；以及控制部，基于表示调光度的调光信号，对所述开关元件进行振荡控制，从而使所述LED电流变动，所述控制部具备振荡频率控制部，基于所述调光信号，对使所述开关元件接通、 断开的振荡频率进行控制；PWM控制部，基于所述调光信号，对规定周期中的所述开关元件以所述振荡频率反复接通、断开的所述振荡期间进行控制；以及驱动部，基于所述振荡频率及所述振荡期间，对所述开关元件进行振荡控制，在所述调光信号所表示的调光度为PWM 调光下限以上的范围内，所述PWM控制部通过使所述振荡周期变动来进行调光控制，该PWM 调光下限为能够通过所述PWM控制部进行调光控制的调光度的下限，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述PWM控制部不使所述振荡期间变动，所述振荡频率控制部使所述振荡频率比所述PWM调光下限时高。第2技术方案的LED点灯电路的特征在于，在第1技术方案中，所述PWM的调光下限是所述PWM控制部设定为在所述规定周期内所述开关元件仅能接通一次的所述振荡期间的状态。第3技术方案的LED点灯电路的特征在于，在第1或第2技术方案中，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部固定为比所述 PWM调光下限时高的所述振荡频率。第4技术方案的LED点灯电路的特征在于，在第1或第2技术方案中，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部使所述振荡频率从所述PWM调光下限时的所述振荡频率随着调光度变低而变高。发明效果如上所述，本发明具有能够进行比PWM调光下限更深的调光控制的效果。
图1是表示本发明的实施方式的概略电路结构的图。图2的(a) (d)是降压斩波电路的时序图。图3的(a) (C)是调光时的降压斩波电路的时序图。图4的(a) (c)是调光度为PWM调光下限时的降压斩波电路的时序图。图5(a) (c)是调光度为PWM调光下限时的降压斩波电路的时序图。图6的(a) (c)是调光度小于PWM调光下限的范围的降压斩波电路的时序图。图7的(a) (b)是表示振荡频率及接通期间相对于调光度的关系的图。图8的(a) (b)是表示振荡频率及接通期间相对于调光度的关系的图。图9的(a) (b)是表示振荡频率及接通期间相对于调光度的关系的图。符号说明1降压斩波电路2LED 光源部3调光控制部4调光信号输出部3IPWM 控制部32振荡频率控制部33驱动部AC交流电源DB 二极管电桥Dl 二极管C1、C2 电容器Ll电感器Ql开关元件Rl 电阻
具体实施例方式下面，基于附图来说明本发明的实施方式。(实施方式)图1表示本发明的实施方式的LED点灯电路的概略电路结构。本实施方式的LED 点灯电路以交流电源AC为输入电源，由二极管电桥DBJi LED光源部2供给LED电流Il的降压斩波电路1 (LED电源供给部)、以及调光控制部3构成。交流电源AC的输出端与二极管电桥DB连接。二极管电桥DB对交流电源AC输出的交流电压Vl进行整流，并在电容器Cl的两端生成直流电压V2，该电容器Cl由连接在二极管电桥DB的输出端之间的电解电容器构成。降压斩波电路1降低在电容器Cl两端所生成的直流电压V2而生成直流电压V3。 降压斩波电路1由二极管D1、电容器C2、电感器Ll及开关元件Ql构成。并且，电容器C2 由电解电容器构成，开关元件Ql由η沟道MOSFET构成。在电容器Cl的两端连接着电容器C2、电感器Li、开关元件Ql及Rl的串联电路。 电容器C2的正极与电容器Cl的正⑴极连接，负㈠极与电感器Ll的一端连接。开关元件Ql的漏极与电感器Ll的另一端连接，源极经由电阻Rl而与电容器Cl的负极连接，栅极与调光控制部3连接。并且，与电容器C2及电感器Ll并联地连接着二极管Dl。二极管Dl 的阳极与电感器Ll的另一端连接，阴极与电容器C2的正极连接。根据上述结构，开关元件Ql被调光控制部3振荡控制，从而降低直流电压V2而在电容器C2的两端生成直流电压V3。LED光源部2与电容器C2并联连接，通过直流电压V3流过LED电流，从而进行点灯。本实施方式的LED光源部2由多个发光二极管串联地连接而构成，阳极侧与电容器C2 的正极连接，阴极侧与电容器C2的负极连接。另外，LED光源部2可以由一个发光二极管构成，也可以由多个发光二极管并联或串联连接而构成。在调光控制部3中，从调光信号输出部4输入表示调光度的调光信号Sl。并且，基于调光信号Sl对开关元件Ql进行振荡控制，由此控制LED电流Il来对LED光源部进行调光控制。调光控制部3由PWM(Pulse-width modulation 脉冲宽度调制)控制部31、振荡频率控制部32、以及驱动部33构成。从调光信号输出部4输出的调光信号Sl被输入到PWM 控制部31及振荡频率控制部32中。PWM控制部31基于调光信号所表示的调光度，将PWM 控制信号S2输出给驱动部33。如图3所示，PWM控控制信号S2由PWM信号构成，表示驱动部33使开关元件Ql相对于规定的PWM周期T2而振荡的期间(振荡期间Ton2)。在本实施方式中，当PWM控制信号S2为高(H)电平时，驱动部33停止开关元件Ql的振荡(非振荡期间Toff2)，当PWM控制信号S2为低(L)电平时，驱动部33进行开关元件Ql的振荡(振荡期间Ton2)。另外，将振荡期间Τοη2在PWM周期Τ2中所占的比例设为占空比Du2 (下面， 称为PWM开启(on)占空比Du2)，将PWM控制信号S2的频率设为f2(= 1/T2)(下面，称为 PWM 频率 f2)。此外，振荡频率控制部32基于调光信号Sl所表示的调光度，将振荡频率控制信号 S3输出给驱动部33。振荡频率控制信号S3表示驱动部33使开关元件Ql接通(on)、断开 (off)的振荡频率Π。并且，驱动部33基于PWM控制信号S2及振荡频率控制信号S3，向开关元件Ql输出栅极电压Vg，从而使开关元件Ql接通、断开。下面，对本实施方式的LED点灯电路的具体动作进行说明。首先，对降压斩波电路1的动作进行说明。图2的(a) (d)中表示降压斩波电路1的时序图。图2的(a)表示开关元件Ql的栅极电压Vg。图2的(b)表示流过电感器Ll的电流12。图2的(c)表示流过开关元件Ql的电流13。图2的(d)表示流过LED光源部2的LED电流II。将从驱动部33输出高电平的栅极电压Vg、开关元件Ql接通的期间设为接通期间 Tonl。此外，将从驱动部33输出低电平的栅极电压Vg、开关元件Ql断开的期间设为断开期间Toffl。此外，将接通期间Tonl+断开期间Toffl设为开关周期Tl，将1/T设为振荡频率 fl。在开关元件Ql被接通的接通期间Tonl，从电容器Cl的正极经由LED光源部2、电感器Li、开关元件Q1、电阻Rl向电容器Cl的负极流过电流。此外，驱动部33通过检测电阻Rl的两端电压来进行过电流保护。在开关元件Ql被断开的断开期间Toffl，在电感器Ll中产生反电压，从电感器Ll 经由二极管Dl向LED光源部2流过电流。降压斩波电路1通过如上所述的开关元件Ql的反复接通、断开，能够如图2所示向LED光源部2供给大致一定的LED电流II。另外，LED电流Il变为峰值电流Ip的大约一半。此外，在降压斩波电路1的输出端具备电容器C2，该电容器C2在开元元件Ql接通时被充电，在开元元件Ql断开时进行放电。由此，能够降低LED电流Il的波动。接着，对使LED光源部2额定点灯(调光度为100% )的情况进行说明。另外，对于本实施方式的LED光源部2，将在将35V的直流电压施加到LED光源部2的两端的情况下流过的LED电流Il设为LED光源部2的额定电流。也就是说，通过将降压斩波电路2输出的直流电压V2控制为35V，使LED光源部2额定点灯。若交流电源AC输出的交流电压Vl为100V，则二极管电桥DB进行整流，在电容器 Cl的两端生成的直流电压V2为大约140V。因此，降压斩波电路1需要开关元件Ql被振荡控制来将140V(直流电压2、进行降压而生成35V(直流电压V3)。一般，振荡频率fl被设定为40 150kHz，在本实施方式中，振荡频率设定为fl = 50kHz。并且，在从调光信号输出部4输出表示额定点灯的调光信号Sl时，振荡频率控制部 32将表示振荡频率为50kHz的振荡频率控制信号S3输出给驱动部33。此外，在从调光信号输出部4输出表示额定点灯的调光信号Sl时，PWM控制部31将PWM开启占空比Du2被设定为100%的PWM控制信号S2输出给驱动部33。也就是说，在LED光源部2额定点灯时， 驱动部33使开关元件Ql以振荡频率fl = 50kHz 一直振荡。此外，由于开关元件Ql以振荡频率f 1 = 50kHz振荡，因此开关周期Tl ( = Tonl+Toffl = 1/fl)为20 μ s。这里，若设表示接通期间Tonl相对于开关周期Tl的比例的占空比为Dul (下面， 称为开关占空比Dul)，则作为降压斩波电路1的输入电压的直流电压V2与作为输出电压的直流电压V3的关系能够表示为式1。V3 = Dul X V2= (Tonl/Tl)XV2= Tonl Xfl XV2 (式 1)并且，由于直流电压V3 = 35V，直流电压V2 = 140V，振荡频率fl = 50kHz，因此开关占空比Dul = 0.25(25%)。因此，接通期间iTonl = 5 μ s，断开期间Toff 1 = 15ys。接着，说明将LED光源部2进行调光点灯的情况。本实施方式的LED点灯电路从LED光源部2的额定点灯(调光度为100% )到下述的PWM调光下限为止，通过仅变动PWM 控制信号S2的PWM开启占空比Du2，来对LED光源部2进行调光控制。在图3的(a) (c)中，表示PWM占空比Du2为50%的情况下的时序图。图3的 (a)表示PWM控制信号S2的时序图，图3的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图， 图3 (c)表示流过LED光源部2的LED电流Il的时序图。在非振荡期间Toff2，开关元件Ql处于断开状态，因此LED光源部2中不流过LED 电流II。另外，在振荡期间Ton2，开关元件Ql被振荡，所以在LED光源部2中流过LED电流II。因此，通过使PWM控制信号S2的PWM开启占空比Du2变动、并使LED电流Il接通、 断开，来控制LED电流II，从而对LED光源部2进行调光控制。另外，通过使PWM开启占空比Du2减少，来降低LED光源部2的调光度。进而，说明深度控制调光部的情况。图4的(a) (c)表示使调光等级降低到PWM 调光下限时的时序图。图4的(a)表示PWM控制信号S2的时序图，图4的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图，图4的(c)表示流过LED光源部2的LED电流Il的时序图。本实施方式的PWM控制信号S2的频率f2 = 200Hz，PWM调光下限的PWM占空比Du2 为0. 1%。因此，PWM调光下限的振荡周期Ton2为5μ S，振荡期间Ton2和接通期间Tonl变得相等。如此，将设定为在PWM周期Τ2内开关元件Ql仅能接通一次的振荡期间Τοη2的状态设为PWM调光下限。图5的(a) (c)表示PWM调光下限的振荡期间Ton2的时序图。图5的(a)表示PWM控制信号S2的时序图，图5的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图，图5 的(c)表示流过LED光源部2的LED电流Il的时序图。此时，在振荡期间Ton2中，LED电流Il在开关元件Ql接通后经过上升期间tl (= 接通期间Tonl = 5ys)达到峰值电流Ila。此外，LED电流Il经过下降期间t2变为零。接着，说明将LED光源部2的调光度设为比PWM调光下限更深的情况。首先，若从调光信号输出部4输出表示比PWM调光下限更深的调光度的调光信号Si，则PWM控制部31 输出维持在PWM开启占空比Du2 = 0. 的PWM控制信号S2。另一方面，振荡频率控制部 32输出使振荡频率Π从50kHz增加到IOOkHz的振荡频率控制信号S3。若开关元件Ql的振荡频率fl从50kHz变动为100kHz，则变为开关元件Ql的接通期间I1onI = 2. 5 μ S,断开期间Toffl = 7. 5 μ S,开关周期Tl = 10 μ s (参照式1)。图6中表示振荡频率fl = IOOkHz的情况下的时序图。图6的(a)表示PWM控制信号S2的时序图，图6的(b)表示开关元件Ql的栅极电压Vg的时序图，图6的(c)表示流过LED光源部 2的LED电流Il的时序图。另外，图7的(a)表示振荡频率fl相对于调光度的关系，图7 的(b)表示接通期间Tonl相对于调光度的关系。另外，将PWM调光下限的调光度设为XI。如图6的(a) (b)所示，在PWM控制信号S2的振荡期间Ton2 ( = 5 μ s)中，开关元件Ql接通2.5 μ s(=接通期间Tonl)，然后断开。因此，振荡频率fl = IOOkHz时的开关元件Ql的接通期间iTonl变为振荡频率f 1 = 50kHz时的接通期间Tonl ( = 5 μ s)的一半。 另外，流过LED光源部2的LED电流Il经过上升期间T3 (接通期间Tonl = 2. 5 μ s)达到峰值电流lib。由于上升期间t3比图5的(b)所示的上升期间tl短，因此峰值电流Ilb比峰值电流Ila小，是峰值电流Ila的大约一半。并且，由于电容器C2充电的期间也较短，所以下降时间t4也变得比图5的(b)所示的下降时间t2短。因此，能够使LED电流Il的平均值变得较小。如上所述，当调光信号Sl所表示的调光度小于PWM调光下限的范围时，使振荡频率fl从50kHz增加到100kHz，从而能够减小LED电流II。因此，能够进行比PWM调光下限更深的调光控制。另外，在本实施方式中，将PWM控制信号S2的PWM频率f2设为了 200Hz，将开关元件Ql的振荡频率Π设为了 50kHz及100kHz，但不限定于上述数值，也可以是其他值。另外，如图8的(a)、(b)所示，在将调光度设为比PWM调光下限的调光度Xl深时， 也可以在PWM开启占空比Du2维持在0. 的状态下，随着调光度下降而使振荡频率fl连续或阶段性地增加。由此，开关元件Ql的接通期间Tonl连续或阶段性地下降，能够将调光度从Xl到0%为止连续地进行调光控制。从而，能够将LED光源部2的调光度从100%到 0%为止平滑地进行调光控制。另外，也可以如图9的(a)、(b)所示，按下述方式进行控制，即，随着调光度加深， 振荡频率fl徐徐地或阶段性地增加，开关元件Ql的接通期间Tonl徐徐地或阶段性地下降。
权利要求
1.一种LED点灯电路，其特征在于，具有LED电源供给部，具备开关元件，该开关元件的振荡期间及该振荡期间中的振荡频率被控制，该LED电源供给部将与所述开关元件的振荡期间及振荡频率成比例的输出电压施加给由一个以上的发光二极管构成的LED光源部，从而向所述LED光源部供给LED电流；以及控制部，基于表示调光度的调光信号，对所述开关元件进行振荡控制，从而使所述LED 电流变动，所述控制部具备振荡频率控制部，基于所述调光信号，对使所述开关元件接通、断开的振荡频率进行控制；PWM控制部，基于所述调光信号，对规定周期中的所述开关元件以所述振荡频率反复接通、断开的所述振荡期间进行控制；以及驱动部，基于所述振荡频率及所述振荡期间，对所述开关元件进行振荡控制，在所述调光信号所表示的调光度为PWM调光下限以上的范围内，所述PWM控制部通过使所述振荡周期变动来进行调光控制，该PWM调光下限为能够通过所述PWM控制部进行调光控制的调光度的下限，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述PWM控制部不使所述振荡期间变动，所述振荡频率控制部使所述振荡频率比所述PWM调光下限时高。
2.根据权利要求1记载的LED点灯电路，其特征在于，所述PWM调光下限是所述PWM控制部设定为在所述规定周期内所述开关元件仅能接通一次的所述振荡期间的状态。
3.根据权利要求1或2记载的LED点灯电路，其特征在于，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部固定为比所述PWM调光下限时高的所述振荡频率。
4.根据权利要求1或2记载的LED点灯电路，其特征在于，在所述调光信号所表示的调光度小于所述PWM调光下限的范围内，所述振荡频率控制部使所述振荡频率从所述PWM调光下限时的所述振荡频率随着调光度变低而变高。
全文摘要
本发明提供LED点灯电路，能够进行比PWM调光下限深的调光控制。具有降压斩波电路(1)，开关元件(Q1)被振荡控制，从而向LED光源部(2)供给LED电流(I1)；调光控制部(3)，通过对开关元件进行振荡控制来控制LED电流，调光控制部具有振荡频率控制部(32)，控制振荡频率(f1)；PWM控制部(31)，控制PWM开启占空比(Du2)；驱动部(33)，基于振荡频率和PWM开启占空比来接通、断开开关元件，在调光度为PWM调光下限以上的范围内，PWM控制部通过使PWM开启占空比变动来进行调光控制，在调光度小于PWM调光下限的范围内，不使PWM开启占空比变动，使振荡频率比PWM调光下限时高。
文档编号H05B37/02GK102164439SQ201110044068
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月22日
发明者水川宏光, 熊田和宏, 黑木芳文 申请人:松下电工株式会社
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