УСТРОЙСТВО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ И ОСВЕТИТЕЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Российский патент 2014 года по МПК H05B37/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству источника питания и осветительному оборудованию, которое имеет функцию уменьшения силы света, для возбуждения полупроводникового светоизлучающего элемента, такого как светоизлучающий диод.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

В последнее время в качестве источника питания для возбуждения полупроводникового светоизлучающего диода, такого как светоизлучающий диод, общераспространенным образом используются устройства источников питания, каждое из которых переключает мощность постоянного тока с использованием коммутационного элемента. Эти устройства источников питания включают в себя тип, имеющий функцию регулирования количества света светоизлучающего диода в соответствии с введенным извне сигналом уменьшения силы света.

Традиционно в качестве устройства источника питания такого типа, имеющего функцию уменьшения силы света, например, как раскрытое в JP-A 2003-157986 (KOKAI), известна схема источника питания, которая включает в себя схему уменьшения силы света по напряжению, которая регулирует напряжение, прикладываемое к светоизлучающему диоду, и схему уменьшения силы света по рабочему циклу, которая управляет коммутацией напряжения, прикладываемого к светоизлучающему диоду, и которая осуществляет управление для переключения схемы уменьшения силы света по напряжению и схемы уменьшения силы света по рабочему циклу согласно сигналу управления уменьшением силы света.

В схеме источника питания, раскрытой в JP-A 2003-157986 (KOKAI), управление уменьшением силы света выполняется на основании длительности импульса. Поэтому мерцания вероятно формируются в светоотдаче от светоизлучающего диода, и требуется коммутационный элемент, присоединенный последовательно или параллельно к светоизлучающему диоду, в дополнение к элементу ограничения тока для регулирования выходного тока на основании управления длительностью импульса. Поэтому количество компонентов схемы источника питания увеличивается, а коэффициент полезного действия схемы источника питания падает.

С другой стороны, поскольку светоизлучающий диод демонстрирует почти постоянные характеристики напряжения, компонент или схема, имеющая элемент ограничения тока, требуется, чтобы устойчиво засвечивать светоизлучающий диод. Вообще, когда светоизлучающий диод управляется устройством источника питания с использованием коммутационного элемента, перенимается регулирование тока. Это регулирование тока является важным элементом управления в конструкции осветительного устройства, поскольку температура элемента светоизлучающего диода определяется значением тока, который должен подводиться к светоизлучающему диоду, и она влияет на срок службы элемента.

Уменьшение силы света светоизлучающего диода относительно легко достигается по сравнению с традиционным осветительным устройством на электрогазоразрядных лампах. Это основано на том обстоятельстве, что светоизлучающий диод, в качестве нагрузки, имеет электрически стабильные характеристики и испытывает меньшие изменения своих характеристик в зависимости от внешнего фактора, такого как температура. Однако, когда регулирование постоянного тока перенимается при использовании применения, которое требует большой глубины уменьшения силы света, светоизлучающий диод может устойчиво засвечиваться в области с большим током полного освещения, но сигнал детектирования тока или опорное значение тока, требуемое для регулирования этого сигнала детектирования тока, становятся очень низким сигналом в области глубокого уменьшения силы тока. Поэтому требуется, чтобы схема детектирования или компаратор, которые детектируют ток, имели улучшенные рабочие характеристики в качестве своей точности, и становится затруднительным добиваться устойчивой работы вследствие высокой восприимчивости к шуму. Отсюда напряжение сигнала, требуемое для управления, может повышаться. Однако, вообще, сигнал детектирования тока детектируется резистором, включенным последовательно светоизлучающему диоду, и величины потребляемой мощности и выработки тепла этим резистором повышаются в области, где велик ток, протекающий через светоизлучающий диод, таким образом, мешая усовершенствованию устройства источника питания.

В качестве предложения, которое решает эти проблемы, был предложен способ константного регулирования выходного напряжения. Например, напряжение включения включенного светоизлучающего диода выше, чем у обычного кремниевого диода. Например, в диоде на GaN, представленном светоизлучающим диодом синего свечения, ток начинает протекать от приблизительно 2-5 В и состояние полного освещения требует настолько же низкого, как приблизительно от 3,5 до 4,5 В. Даже для большой глубины уменьшения силы света относительно устойчивое уменьшение силы света может достигаться без нахождения под влиянием рабочих характеристик светоизлучающего диода или шума. Однако, поскольку прямое напряжение светоизлучающего диода имеет отрицательную температурную характеристику, светоизлучающий диод саморазогревается протекающим током. Как результат, поскольку прямое напряжение снижается, а ток возрастает дальше, величина выработки тепла может становиться большей, таким образом, вызывая тепловое убегание. К тому же, светоизлучающие диоды имеют большой разброс, и выходные токи меняются вследствие индивидуальных отличий светоизлучающих диодов, даже когда выходная мощность осветительного устройства регулируется. Эта проблема подобным образом формулируется в состоянии с уменьшенной силой света в дополнение к состоянию полного освещения. Из-за разброса температурных характеристик и светоизлучающих диодов ток, протекающий через светоизлучающий диод, меняется, давая в результате изменения светоотдачи светоизлучающих диодов.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить устройство источника питания и осветительное оборудование, которые могут реализовывать устойчивое управление уменьшением силы света.

Согласно одному из аспектов настоящего изобретения предложено устройство источника питания, содержащее:

полупроводниковый светоизлучающий элемент;

схему регулирования тока, которая регулирует ток, подводимый к полупроводниковому светоизлучающему элементу;

схему регулирования напряжения, которая регулирует напряжение, прикладываемое к полупроводниковому светоизлучающему элементу; и

контроллер уменьшения силы света, который принимает сигнал уменьшения силы света, имеющий некоторую глубину уменьшения силы света, устанавливает режим регулирования тока и/или режим регулирования напряжения согласно глубине уменьшения силы света, управляет схемой регулирования тока, чтобы возбуждать полупроводниковый светоизлучающий элемент на целевом токе, заданном в зависимости от глубины уменьшения силы света, когда установлен режим регулирования тока, и управляет схемой регулирования напряжения, чтобы возбуждать полупроводниковый светоизлучающий элемент на целевом напряжении, заданном в зависимости от глубины уменьшения света, когда установлен режим регулирования напряжения.

Согласно еще одному аспекту настоящего изобретения предложено устройство источника питания, содержащее:

полупроводниковый светоизлучающий элемент;

схему детектирования напряжения, которая детектирует напряжение, приложенное к полупроводниковому светоизлучающему элементу, и выдает первый сигнал детектирования;

схему детектирования тока, которая детектирует ток, подведенный к полупроводниковому светоизлучающему элементу, и выдает второй сигнал детектирования; и

контроллер уменьшения силы света, который принимает сигнал уменьшения силы света, который установлен на одной из наибольшей первой глубины уменьшения силы света, наименьшей второй глубины уменьшения силы света и некоторой третьей глубины уменьшения силы света между первой глубиной уменьшения силы света и второй глубиной уменьшения силы света, управляет возбуждением полупроводникового светоизлучающего элемента согласно первому сигналу детектирования, так что напряжение становится первым целевым значением, когда устанавливается первая глубина уменьшения силы света, управляет возбуждением полупроводникового светоизлучающего элемента согласно второму сигналу детектирования, так что ток становится вторым целевым значением, когда устанавливается вторая глубина уменьшения силы света, и управляет возбуждением полупроводникового светоизлучающего элемента согласно первому сигналу детектирования и второму сигналу детектирования, так что напряжение и ток соответственно становятся третьим целевым значением и четвертым целевым значением, когда устанавливается третья глубина уменьшения силы света, при этом контроллер уменьшения силы света управляет возбуждением полупроводникового светоизлучающего элемента в зависимости от первого сигнала детектирования по сравнению со вторым сигналом детектирования, в то время как третья глубина уменьшения силы света ближе к первой глубине уменьшения силы света, и управляет возбуждением полупроводникового светоизлучающего элемента в зависимости от второго сигнала детектирования по сравнению с первым сигналом детектирования, в то время как третья глубина уменьшения силы света ближе ко второй глубине уменьшения силы света.

Более того, согласно еще одному другому аспекту настоящего изобретения предложено осветительное оборудование, включающее в себя вышеупомянутое устройство источника питания и основной корпус оборудования.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 - схематичный вид в перспективе, показывающий осветительное оборудование, имеющее устройство источника питания согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 2 - схематический вид в разрезе, показывающий внутреннее строение осветительного оборудования, показанного на фиг. 1;

фиг. 3 - принципиальная схема, показывающая электрическую схему устройства источника питания, показанного на фиг. 1;

фиг. 4 - график, показывающий опорные сигналы Vref1 и Vref2, вырабатываемые из узла вывода опорного сигнала на фиг. 3;

фиг. 5 - график, показывающий зависимость между вольтамперными характеристиками каждого светоизлучающего диода, показанного на фиг. 3, и нагрузочные характеристики, заданные сигналом уменьшения силы света;

фиг. 6 - график, показывающий вольтамперные характеристики каждого светоизлучающего диода, показанного на фиг. 3;

фиг. 7 - принципиальная схема, показывающая схему источника питания устройства источника питания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 8 - график, показывающий зависимость между вольтамперными характеристиками каждого светоизлучающего диода, показанного на фиг. 7, и нагрузочные характеристики, заданные сигналом уменьшения силы света;

фиг. 9A - принципиальная структурная схема, показывающая узел вывода опорного сигнала в схеме источника питания согласно модификации устройства источника питания, показанного на фиг. 7;

фиг. 9B - график для пояснения опорных сигналов, выдаваемых из узла вывода опорного сигнала, показанного на фиг. 9A;

фиг. 10A - график для пояснения опорного сигнала, вырабатываемого узлом вывода опорного сигнала, показанным на фиг. 9A;

фиг. 10B - график для пояснения еще одного опорного сигнала, вырабатываемого узлом вывода опорного сигнала, показанным на фиг. 9A;

фиг. 11A - принципиальная структурная схема, показывающая узел вывода опорного сигнала в схеме источника питания согласно еще одной модификации устройства источника питания, показанного на фиг. 7;

фиг. 11B - график для пояснения опорных сигналов, выдаваемых из узла вывода опорного сигнала, показанного на фиг. 11A;

фиг. 12 - принципиальная схема, показывающая схему источника питания устройства источника питания согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения;

фиг. 13 - график, показывающий нагрузочную характеристику устройства источника питания, показанного на фиг. 12;

фиг. 14 - график, показывающий вольтамперные характеристики каждого светоизлучающего диода, показанного на фиг. 12;

фиг. 15A - график для пояснения диапазона изменений каждого светоизлучающего диода, показанного на фиг. 12; и

фиг. 15B - график для пояснения диапазона изменений каждого светоизлучающего диода, показанного на фиг. 12.

НАИЛУЧШИЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вариант осуществления осветительного оборудования, включающего в себя устройство источника питания, которое может реализовывать управление уменьшением силы света по настоящему изобретению, будет подробно описано в дальнейшем со ссылкой на чертежи.

Первый вариант осуществления

Фиг. 1 и 2 показывают осветительное оборудование, которое включает в себя устройство источника питания согласно варианту осуществления настоящего изобретения. Со ссылкой на фиг. 1 и 2, номер 1 ссылки обозначает основной корпус оборудования. Этот основной корпус 1 оборудования сделан из алюминия для литья под давлением и сформирован в почти цилиндрическую форму, имеющую проемы на двух торцах. Внутренняя часть этого основного корпуса 1 оборудования разделена на три пространства в вертикальном направлении элементами 1a и 1b перегородок. В нижнем пространстве, между нижним проемом и элементом 1a перегородки, скомпонован узел 2 источника света. Узел 2 источника света включает в себя множество СИД 2a в качестве полупроводниковых светоизлучающих элементов и отражатель 2b для отражения световых лучей от СИД 2a. Множество СИД 2a установлены в нижнем пространстве и распределены с равными интервалами по направлению вдоль окружности имеющей форму диска печатной платы 2c, скомпонованной на нижней поверхности элемента 1a перегородки.

Незаполненное пространство между элементами 1a и 1b перегородок основного корпуса 1 оборудования выделено под отсек 3 источника питания. В этом отсеке 3 источника питания скомпонована печатная плата 3a на верхней части элемента 1a перегородки. На этой печатной плате 3a скомпонованы электронные компоненты, которые конфигурируют устройство источника питания, требуемого для возбуждения множества СИД 2a. Это устройство источника питания постоянного тока и множество СИД 2a соединены через подводящие провода 4.

Пространство между элементом 1b перегородки и верхним проемом основного корпуса 1 оборудования определено в качестве отсека 5 клемм источника питания. В этом отсеке 5 клемм источника питания, на элементе или пластине 1b перегородки скомпонована клеммная колодка 6 источника питания. Эта клеммная колодка 6 источника питания является клеммной колодкой, требуемой для подачи мощности переменного тока электроснабжения от промышленной сети на устройство источника питания в отсеке 3 источника питания, и имеет точки 6b присоединения в качестве клемм электропитания для кабеля электропитания, точки 6c присоединения, используемые в качестве контактных площадок для питающего кабеля, кнопку 6d выключения, используемую для размыкания линии электропитания и питающей линии, и тому подобное, на двух поверхностях блока 6a, который изготовлен из электрически изолирующего синтетического полимера.

Фиг. 3 - принципиальная схема устройства источника питания согласно варианту осуществления настоящего изобретения, который заключен в отсеке 3 источника питания осветительного оборудования с вышеприведенной компоновкой.

Со ссылкой на фиг. 3, номер 11 ссылки обозначает источник питания переменного тока в качестве электроснабжения от промышленной сети вне осветительного оборудования. Этот источник 11 питания переменного тока присоединен к клеммам 6b электропитания осветительного оборудования, показанного на фиг. 2, через выключатель освещения (не показан) вне осветительного оборудования, и схема 12 двухполупериодного выпрямления присоединена к клеммам 6b электропитания. Схема 12 двухполупериодного выпрямления выдает выпрямленное напряжение, полученное двухполупериодным выпрямлением питания переменного тока из источника 11 питания переменного тока после операции включения выключателя освещения. Между выходными выводами схемы 12 двухполупериодного выпрямления параллельно присоединен конденсатор 13, который сглаживает пульсирующую составляющую постоянного тока. Схема 12 двухполупериодного выпрямления и конденсатор 13 образуют схему источника питания постоянного тока, которая присоединена к первичной обмотке 14a коммутирующего трансформатора 14 в качестве трансформатора обратного хода.

К первичной обмотке 14a коммутирующего трансформатора 14 в качестве трансформатора обратного хода последовательно присоединены полевой транзистор 15 (FET) в качестве коммутационного элемента. Между двумя выводами сглаживающего конденсатора 13 присоединена последовательная цепь первичной обмотки 14a коммутирующего трансформатора 14 и FET 15. Коммутирующий трансформатор 14 имеет вторичную обмотку 14b, которая магнитно связана с первичной обмоткой 14a.

К вторичной обмотке 14b коммутирующего трансформатора 14 присоединена цепь 18 выпрямления/сглаживания, которая выпрямляет и сглаживает напряжение, вырабатываемое на вторичной обмотке 14b. Цепь 18 выпрямления/сглаживания включает в себя диод 16, который присоединен последовательно вторичной обмотке 14b, и сглаживающий конденсатор 17, который присоединен параллельно вторичной обмотке 14b. Эта цепь 18 выпрямления/сглаживания образует цепь освещения постоянного тока, которая вырабатывает выходную мощность постоянного тока, требуемую для засветки светоизлучающих диодов, вместе с FET 15 и коммутирующим трансформатором 14.

В этой цепи освещения постоянного тока, когда FET 15 включается и выключается в ответ на импульсные сигналы, имеющие определенный коэффициент заполнения импульсов включения, выдаваемые из схемы 30 управления, напряжение постоянного тока из схемы 12 двухполупериодного выпрямления преобразуется в напряжение прямоугольной волны, которое прикладывается к первичной обмотке 14a коммутирующего трансформатора 14. Когда это напряжение прямоугольной волны появляется на первичной обмотке 14a коммутирующего трансформатора 14, повышенное напряжение переменного тока вырабатывается с вторичной обмотки 14b коммутирующего трансформатора 14. Это напряжение переменного тока выпрямляется диодом 16 в цепи 18 выпрямления/сглаживания, выпрямленное напряжение сглаживается сглаживающим конденсатором 17, и сглаженное напряжение выдается из сглаживающего конденсатора 17 в качестве выходного сигнала постоянного тока.

Между двумя выводами сглаживающего конденсатора 17 в цепи 18 выпрямления/сглаживания в качестве нагрузок присоединено множество последовательно соединенных светоизлучающих диодов с 19 по 21, например три последовательно соединенных светоизлучающих диода с 19 по 21, в качестве светоизлучающих элементов. Светоизлучающие диоды с 19 по 21 соответствуют СИД 2a в качестве источников света, показанных на фиг. 1. Последовательно соединенные светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются уменьшению силы света и засвечиваются, когда они питаются постоянным током согласно некоторому напряжению постоянного тока, выдаваемому из цепи 18 выпрямления/сглаживания. То есть когда FET 15 включается и выключается в ответ на коммутирующие импульсы, имеющие высокий коэффициент заполнения импульсов включения, напряжение переменного тока, которое поднято до относительно высокого уровня, появляется из вторичной обмотки 14b коммутирующего трансформатора 14, относительно высокое напряжение постоянного тока прикладывается с цепи 18 выпрямления/сглаживания к светоизлучающим диодам с 19 по 21, и постоянный ток подводится к светоизлучающим диодам с 19 по 21, чтобы засвечивать их с некоторым уровнем яркости. То есть, когда FET 15 включается и выключается в ответ на коммутирующие импульсы, имеющие низкий коэффициент заполнения импульсов включения, напряжение переменного тока, которое поднято до относительно низкого уровня, появляется из вторичной обмотки 14b коммутирующего трансформатора 14, относительно высокое напряжение постоянного тока прикладывается с цепи 18 выпрямления/сглаживания к светоизлучающим диодам с 19 по 21, и постоянный ток подводится к светоизлучающим диодам с 19 по 21, таким образом, уменьшая силу света и засвечивая светоизлучающие диоды с 19 по 21.

К последовательной цепи светоизлучающих диодов с 19 по 21 последовательно присоединена цепь 22 детектирования тока. Эта цепь 22 детектирования тока включает в себя резистор 221 в качестве элемента сопротивления. Для того чтобы детектировать ток, протекающий через светоизлучающие диоды с 19 по 21, последовательная цепь светоизлучающих диодов с 19 по 21 и резистора 221 присоединена параллельно сглаживающему конденсатору 17, и значение I детектирования постоянного тока выдается из узловой точки между последовательной цепью светоизлучающих диодов с 19 по 20 и резистором 221 в качестве сигнала детектирования. К стороне анода последовательной цепи светоизлучающих диодов с 19 по 21 присоединена цепь 23 детектирования напряжения нагрузки, и сторона анода заземлена через эту цепь 23 детектирования напряжения нагрузки. Цепь 23 детектирования напряжения нагрузки включает в себя последовательную цепь резисторов 231 и 232 в качестве элементов сопротивления, детектирует напряжение нагрузки, приложенное к последовательной цепи светоизлучающих диодов с 19 по 21, то есть напряжение на стороне анода светоизлучающего диода 19, и выдает это напряжение V нагрузки в качестве сигнала детектирования.

К цепи 22 детектирования тока и цепи 23 детектирования напряжения нагрузки присоединен контроллер 33 уменьшения силы света в качестве схемы управления уменьшением силы света. Контроллер 33 уменьшения силы света включает в себя компаратор 34 и 35 и узел вывода опорного сигнала. Вывод инвертирующего входа компаратора 34 присоединен к узловой точке между последовательной цепью светоизлучающих диодов с 19 по 21 и цепью 22 детектирования тока, а его вывод неинвертирующего входа присоединена к узлу 36 вывода опорного сигнала. Компаратор 34 сравнивает сигнал детектирования (значение I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и опорный сигнал Vref1 узла 36 вывода опорного сигнала и выдает результат сравнения. Вывод инвертирующего входа компаратора 35 присоединена к узловой точке между резисторами 231 и 232, а его вывод неинвертирующего входа присоединен к узлу 36 вывода опорного сигнала. Компаратор 35 сравнивает сигнал детектирования (значение V напряжения нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения и опорный сигнал Vref2 узла 36 вывода опорного сигнала и выдает результат сравнения. Эти компараторы 34 и 35 соответственно присоединены к диодам 37 и 38 и присоединены к схеме 30 управления через общую узловую точку C на стороне катода диодов 37 и 38. Диоды 37 и 38 образуют схему ИЛИ (OR). В узловой точке C между этими диодами 37 и 38 появляется больший из опорных сигналов Vref1 и Vref2 и выдается в схему 30 управления в качестве сигнала Vcont управления.

Схема 30 управления осуществляет управление, чтобы FET 15 включался и выключался посредством приведения в действие согласно сигналу Vcont управления, с тем чтобы возбуждать коммутацией коммутирующий трансформатор 14, тем самым, управляя выходной мощностью, которая должна подаваться на светоизлучающие диоды с 19 по 21. Схема 30 управления сконфигурирована цепью формирования коммутирующих импульсов, чей коэффициент заполнения импульсов включения задан согласно уровню сигнала Vcont управления. Например, схема 30 управления включает в себя память, которая подвергается обращению по сигналу Vcont управления, арифметическую схему, которая вырабатывает импульсные сигналы с коэффициентом заполнения импульсов включения, хранимым в этой памяти, и усилитель, который усиливает импульсы, выдаваемые из этой арифметической схемы.

Узел 36 вывода опорного сигнала присоединен к элементу 31 управления уменьшением силы света, например, скомпонованному на поверхности стены вне осветительного оборудования, через клемму 6c (соответствующую точке 6c подключения) и принимает сигнал k уменьшения силы света с элемента 31 управления уменьшением силы света. Сигнал k уменьшения силы света с элемента 31 управления уменьшением силы света, например, имеет уровни глубины от k1 до k7 уменьшения силы света. В этом случае глубина k1 уменьшения силы света является наименьшей. Другими словами, светоизлучающие диоды подвергаются уменьшению силы света, чтобы быть наиболее яркими при глубине k1 уменьшения силы света. Светоизлучающие диоды подвергаются уменьшению силы света, чтобы быть глубже по направлению к глубине k7 уменьшения силы света, то есть чтобы быть темнее, согласно значению глубины k уменьшения силы света. При глубине k7 уменьшения силы света светоизлучающие диоды подвергаются уменьшению силы света, чтобы бать наиболее темными.

Узел 36 вывода опорного сигнала выдает опорные сигналы Vref1 и Vref2, которые выбираются с линий опорных сигналов Vref1 и Vref2, как показано на фиг. 4, в соответствии с входным сигналом k уменьшения силы света. Более точно, узел 36 вывода опорного сигнала включает в себя память, которая подвергается обращению по уровню сигнала k уменьшения силы света, и процессор, который осуществляет поиск в памяти с использованием уровня сигнала k уменьшения силы света и выдает Vref1 и опорный сигнал Vref2 согласно сигналу k уменьшения силы света. Линия опорного сигнала Vref1 представляет изменение от значения опорного сигнала, соответствующего максимальному току в состоянии полного освещения, когда глубина уменьшения силы света является наименьшей (глубиной k1 уменьшения силы света), до соответствующего минимальному току, когда глубина уменьшения силы света является наибольшей (в случае глубины k7 уменьшения силы света). Линия опорного сигнала Vref2 представляет изменение от значения опорного сигнала, соответствующего напряжению нагрузки во время максимального тока в состоянии полного освещения, когда глубина уменьшения силы света является наименьшей (глубиной k1 уменьшения силы света), до соответствующего напряжению нагрузки во время минимального тока, когда глубина уменьшения силы света является наибольшей (в случае глубины k7 уменьшения силы света).

Даже когда светоизлучающие диоды с 19 по 21 переходят в погашенное состояние, в котором не протекает почти никакого тока, некоторое напряжение нагрузки может прикладываться к светоизлучающим диодам с 19 по 21, а значение опорного сигнала у опорного сигнала Vref2 установлено, чтобы быть не нулевым, а некоторым значением. Светоизлучающие диоды с 19 по 21 имеют диапазон B регулирования тока и диапазон C регулирования напряжения, как показано на фиг. 6, и эти диапазоны имеют зависимость вольтамперных (V-I) характеристик A светоизлучающего диода между ними. Как может быть видно из вольтамперных характеристик A светоизлучающего диода, даже когда значение If тока снижается почти до нуля в диапазоне B регулирования тока, некоторое напряжение Vf может прикладываться в диапазоне C регулирования напряжения, а это означает, что даже когда опорный сигнал Vref1 почти достигает нуля, опорный сигнал Vref2 не становится нулевым.

Фиг. 5 показывает зависимость между глубинами с K1 по K7, которые должны устанавливаться, и вольтамперными характеристиками A светоизлучающего диода. Устройство источника питания эксплуатируется на основании разных нагрузочных характеристик согласно глубинам k1, k2,..., k7 уменьшения силы света сигнала k уменьшения силы света, показанного на фиг. 5. То есть на глубинах с k1 по k4 уменьшения силы света устройство источника питания управляется в режиме регулирования тока, с тем чтобы давать устройству источника питания нагрузочные характеристики в рабочих точках с a1 по a4, соответствующих пересечениям между глубинами с k1 по k4 уменьшения силы света и вольтамперной характеристикой A. В режиме регулирования тока, даже когда напряжение Vf изменяется в пределах диапазона рабочих точек с a1 по a4, ток If регулируется, чтобы быть некоторым постоянным целевым током. Рабочая точка a5, соответствующая пересечению между глубиной k5 уменьшения силы света и вольтамперной характеристикой A, является критической точкой, и ток и напряжение устройства источника питания регулируются на основании рабочей точки a5. На глубинах k6 и k7 уменьшения силы света устройство источника питания управляется в режиме регулирования напряжения, с тем чтобы давать устройству источника питания нагрузочные характеристики в рабочих точках a6 и a7, соответствующих пересечениям между глубинами k6 и k7 уменьшения силы света и вольтамперной характеристикой A. В режиме регулирования напряжения, даже когда ток If изменяется в пределах диапазона рабочих точек a6 и a7, напряжение Vf регулируется, чтобы быть некоторым постоянным целевым напряжением.

Опорные сигналы Vref1 и Vref2 устанавливаются, как изложено ниже, в ответ на настройки глубины с K1 по K7 уменьшения силы света, и схема 30 управления управляет цепью 18 выпрямления/сглаживания, чтобы устанавливать ток или напряжение, выдаваемые, чтобы подаваться на светоизлучающие диоды с 19 по 21, являющимися постоянным целевым током и постоянным целевым напряжением, управляя операциями включения/выключения переключающего транзистора 15 на основании выходных сигналов из компараторов 34 и 35 согласно установленным опорным сигналам Vref1 и Vref2. То есть в режиме регулирования тока схема 30 управления управляет цепью 18 выпрямления/сглаживания, так что ток, подведенный к светоизлучающим диодам с 19 по 21, достигает предопределенного целевого значения тока. В режиме регулирования напряжения схема 30 управления управляет цепью 18 выпрямления/сглаживания, так чтобы напряжение, подаваемое на светоизлучающие диоды с 19 по 21, достигало предопределенного целевого значения напряжения.

Более точно, когда элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света для состояния полного освещения, то есть с глубиной k1 уменьшения силы света нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k1 уменьшения силы света, показанные на фиг. 5, заданы согласно этому сигналу k уменьшения силы света, и схема источника питания эксплуатируется на основании нагрузочных характеристик. В этом случае нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k1 уменьшения силы света, задаются для работы в рабочей точке a1 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению между глубиной k1 уменьшения силы света и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21. Узел 36 вывода опорного сигнала устанавливает значение Vra1 в качестве опорного сигнала Vref1 и значение Vrb1 в качестве опорного сигнала Vref2 согласно глубине k1 уменьшения силы света, как показано на фиг. 4, и выдает опорный сигнал Vref1, имеющий значение Vra1, и опорный сигнал Vref2, имеющий значение Vrb1. Поэтому компаратор 34 выдает результат сравнения между сигналом детектирования (значением I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и опорным сигналом Vra1 узла 36 вывода опорного сигнала. К тому же, компаратор 35 выдает результат сравнения между сигналом детектирования (напряжением V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки и опорным сигналом Vrb1 узла 36 вывода опорного сигнала. Поскольку опорные сигналы удовлетворяют соотношению Vra1>Vrb1, выходной сигнал из компаратора 34 предпочтительно подается в схему 30 управления в узловой точке между диодами 37 и 38. Как результат, операции включения/выключения коммутирующего транзистора 15 управляются на основании сигнала детектирования (значения I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока, так что ток, протекающий через светоизлучающие диоды с 19 по 21, становится постоянным.

Затем под воздействием элемента 31 управления уменьшением силы света, когда выдается сигнал k уменьшения силы света, например, с глубиной k5 уменьшения силы света, задаются нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k5 уменьшения силы света, показанные на фиг. 5. Нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k5 уменьшения силы света, задаются для работы в рабочей точке a5 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению с вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21. Узел 36 вывода опорного сигнала устанавливает значение Vra5 в качестве опорного сигнала Vref1 и значение Vrb5 в качестве опорного сигнала Vref2 согласно глубине k5 уменьшения силы света, как показано на фиг. 4, и выдает опорный сигнал Vref1, имеющий значение Vra5, и опорный сигнал Vref2, имеющий значение Vrb5. Поэтому компаратор 34 выдает результат сравнения между сигналом детектирования (значением I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и опорным сигналом Vra5 узла 36 вывода опорного сигнала. К тому же, компаратор 35 выдает результат сравнения между сигналом детектирования (напряжением V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки и опорным сигналом Vrb5 узла 36 вывода опорного сигнала. Поскольку опорные сигналы удовлетворяют соотношению Vra5=Vrb5, выходные сигналы из компараторов 34 и 35 становятся равными друг другу в узловой точке между диодами 37 и 38. Как результат, схема 30 управления управляет операциями включения/выключения коммутирующего транзистора 15 на основании обоих - сигнала детектирования (значения I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и сигнала детектирования (напряжения V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки.

Затем, когда элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света, например, с глубиной k6 уменьшения силы света, задаются нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k6 уменьшения силы света, показанные на фиг. 5. Нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k6 уменьшения силы света, задаются для работы в рабочей точке a5 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению с вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21. Узел 36 вывода опорного сигнала устанавливает значение Vra6 в качестве опорного сигнала Vref1 и значение Vrb6 в качестве опорного сигнала Vref2 согласно установке глубины k6 уменьшения силы света, как показано на фиг. 4, и выдает опорный сигнал Vref1, имеющий значение Vra6, и опорный сигнал Vref2, имеющий значение Vrb6. Поэтому компаратор 34 выдает результат сравнения между сигналом детектирования (значением I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и опорным сигналом Vra6 узла 36 вывода опорного сигнала. К тому же, компаратор 35 выдает результат сравнения между сигналом детектирования (напряжением V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки и опорным сигналом Vrb6 узла 36 вывода опорного сигнала. Поскольку опорные сигналы удовлетворяют соотношению Vra1>Vrb1, выходной сигнал из компаратора 35 предпочтительно подается в схему 30 управления в узловой точке между диодами 37 и 38. Как результат, операции включения/выключения коммутирующего транзистора 15 управляются на основании сигнала детектирования (напряжения V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки, так что напряжение нагрузки светоизлучающих диодов с 19 по 21 становится постоянным.

Как описано выше, опорный сигнал Vref1, который изменяется от значения сигнала, соответствующего максимальному току в состоянии полного освещения, до соответствующего минимальному току в случае наибольшей глубины уменьшения силы света, и опорный сигнал Vref2, который изменяется от значения сигнала, соответствующего напряжению нагрузки во время максимального тока в состоянии полного освещения, до соответствующего минимальному току в случае наибольшей глубины уменьшения силы света, подготавливаются в соответствии с глубинами k1, k2,..., k7 уменьшения силы света сигнала k уменьшения силы света. В области небольшой глубины уменьшения силы света, близкой к состоянию полного освещения, опорный сигнал Vref1 выбирается для применения регулирования постоянного тока к светоизлучающим диодам c 19 по 21 в режиме регулирования тока. В области большой глубины уменьшения силы света опорный сигнал Vref2 выбирается для применения регулирования постоянного напряжения к светоизлучающим диодам с 19 по 21 в режиме регулирования напряжения. Согласно такому регулированию регулирование постоянного тока и регулирование постоянного напряжения могут плавно переключаться согласно глубинам k1, k2,..., k7 уменьшения силы света сигнала k уменьшения силы света. Как результат, может устойчиво выполняться управление уменьшением силы света на широком диапазоне от области небольшой глубины уменьшения силы света до большой глубины уменьшения силы света. Поскольку управление для непосредственного возбуждения светоизлучающих диодов с 19 по 21 с использованием сигнала возбуждения с переменной длительностью импульса не используется при управлении уменьшением силы света светоизлучающих диодов с 19 по 21, мерцания могут предотвращаться от формирования в свете, выдаваемом из светоизлучающих диодов, по сравнению с управлением уменьшения силы света на основании длительности импульса, раскрытым в JP-A 2003-157986 (Kokai). К тому же, поскольку устранена необходимость, например, в коммутационном элементе для управления уменьшением силы света, схемная компоновка может быть упрощена для сокращения количества компонентов. Как результат, могут быть осуществлены уменьшение габаритов и снижение цены устройства. Более того, может подавляться падение коэффициента полезного действия схемы.

Второй вариант осуществления

Устройство источника питания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения будет описано ниже.

Фиг. 7 показывает схемную компоновку устройства источника питания согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения. В последующем описании прежние номера ссылок обозначают те же части, что и на фиг. 3, и их описание повторяться не будет.

На схеме, показанной на фиг. 7, контроллер 41 уменьшения силы света присоединен к цепи 22 детектирования тока и цепи 23 детектирования напряжения нагрузки. В контроллере 41 уменьшения силы света вывод положительного входа первого операционного усилителя 42 присоединен к цепи 22 детектирования тока. Вывод отрицательного входа этого первого операционного усилителя 42 заземлен через резистор 43 и присоединен к его выходному выводу через резистор 44. Выходной вывод первого операционного усилителя 42 присоединен к одному из входных выводов компаратора 46 через диод 45. Вывод положительного входа второго операционного усилителя 47 присоединен к цепи 23 детектирования напряжения нагрузки. Вывод отрицательного входа этого второго операционного усилителя 47 присоединен к его выходному выводу, который присоединен к одному входному выводу компаратора 46 через диод 48. Более того, вывод положительного входа третьего операционного усилителя 50 присоединен к выходному выводу второго операционного усилителя 47. Вывод положительного входа третьего операционного усилителя 50 присоединен к узловой точке последовательной цепи резисторов 51 и 52, которые присоединены между выходным выводом первого операционного усилителя и землей, а его вывод отрицательного входа заземлен. Более того, третий операционный усилитель 50 присоединен к одному из входных выводов компаратора 46 через диод 53. Компаратор 46 принимает сигнал k уменьшения силы света с элемента 31 управления уменьшением силы света на другом его входном выводе и выдает результат сравнения сигналов, подаваемых на эти входные выводы, в схему 30 управления.

В такой схеме, когда сигнал k уменьшения силы света вводится с элемента 31 управления уменьшением силы света, нагрузочные характеристики, как показано на фиг. 8, заданы в соответствии с глубинами с k1 по k5 уменьшения силы света в тот момент времени. Фиг. 8 показывает зависимость между нагрузочными характеристиками, соответствующими глубинам k1, k2,..., k5 уменьшения силы света, и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21.

Когда сигнал k уменьшения силы света для состояния полного освещения, например, с глубиной k1 уменьшения силы света, вводится под действием элемента 31 управления уменьшением силы света, нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k1 уменьшения силы света, показанной на фиг. 8, заданы согласно этому сигналу k уменьшения силы света. Нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k1 уменьшения силы света, заданы в рабочей точке a1 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению между глубиной k1 уменьшения силы света и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21. В этой рабочей точке a1 выходной сигнал из первого операционного усилителя 42 согласно сигналу детектирования (значению I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока вводится в компаратор 46, и светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению возбуждением при регулировании постоянного тока.

Затем, когда сигнал k уменьшения силы света с глубиной k5 уменьшения силы света, вводится элементом 31 управления уменьшением силы света, нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k5 уменьшения силы света, показанной на фиг. 8, задаются согласно этому сигналу k уменьшения силы света. Нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k5 уменьшения силы света, заданы в рабочей точке a5 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению между глубиной k5 уменьшения силы света и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21. В этой рабочей точке a5 выходной сигнал из второго операционного усилителя 47 согласно сигналу детектирования (напряжению V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки вводится в компаратор 46, и светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению возбуждением схемой 30 управления при регулировании постоянного напряжения.

Затем, когда сигнал k уменьшения силы света с глубиной k3 уменьшения силы света вводится элементом 31 управления уменьшением силы света, нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k3 уменьшения силы света, показанной на фиг. 8, задаются согласно этому сигналу k уменьшения силы света. Нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k3 уменьшения силы света, заданы в рабочей точке a3 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению между глубиной k3 уменьшения силы света и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21. В этой рабочей точке a3 выходной сигнал из третьего операционного усилителя 50 согласно сигналу детектирования (значению I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и сигналу детектирования (напряжению V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки вводится в компаратор 46, и светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению возбуждением схемой 30 управления при регулировании мощности.

При вышеупомянутом управлении, даже когда рабочая точка светоизлучающих диодов с 19 по 21 расположена в промежуточном положении между режимом регулирования тока и режимом регулирования напряжения, светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются регулированию мощности на основании выходного сигнала из третьего операционного усилителя 50 согласно сигналу детектирования (значению I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока и сигналу детектирования (напряжению V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки. Поэтому управление может плавно переключаться между режимом регулирования тока и режимом регулирования напряжения.

Третий вариант осуществления

Устройство источника питания согласно третьему варианту осуществления будет описано ниже.

Устройство источника питания согласно третьему варианту осуществления будет описано с использованием фиг. 3.

В первом варианте осуществления узел 36 вывода опорного сигнала независимо выдает опорные сигналы Vref1 и Vref2. По контрасту в этом третьем варианте осуществления опорные сигналы Vref1 и Vref2 выдаются в качестве одиночного опорного сигнала Vref. Как показано на фиг. 9A, скомпонованы первый генератор 55 сигнала, который вырабатывает опорный сигнал Vref1, используемый в области режима регулирования тока, и второй генератор 56 сигнала, который вырабатывает опорный сигнал Vref2, используется в области режима регулирования напряжения. Опорные сигналы Vref1 и Vref2 этих первого и второго генераторов 55 и 56 сигналов выдаются через диоды 57 и 58 и их узловые точки, и опорный сигнал Vref, показанный на фиг. 9B, выдается на компараторы 34 и 35 в качестве опорных сигналов Vref1 и Vref2, показанных на фиг. 3. Этот опорный сигнал Vref изменяется от значения сигнала, соответствующего максимальному току в состоянии полного освещения (максимальному значению опорного сигнала Vref1), до значения сигнала, соответствующего минимальному току в случае наименьшей глубины уменьшения силы света (минимального значения опорного сигнала Vref1), как показано на фиг. 10A. Опорный сигнал Vref2 в области режима регулирования напряжения изменяется от значения сигнала, соответствующего напряжению нагрузки во время максимального тока в состоянии полного освещения, до соответствующего минимальному току в случае наименьшей глубины уменьшения силы света, как показано на фиг. 10B. Даже по переходу в режим гашения, в котором ток перестает течь, поскольку напряжение включения светоизлучающих диодов остается на эквивалентной схеме, опорный сигнал Vref2 не становится нулевым. Согласно дополнению схемы, показанной на фиг. 9A, опорный сигнал Vref в каждой из областей режима регулирования тока и режима регулирования напряжения формируется посредством предпочтительного использования большего сигнала опорных сигналов Vref1 и Vref2, как показано на фиг. 9B, и этот опорный сигнал Vref может подаваться на компараторы 34 и 35 в качестве опорного сигнала.

Добавлением схемы, показанной на фиг. 9A, таким образом, могут быть получены такие же результаты, как в первом варианте осуществления.

Модификация

В вышеприведенном описании опорный сигнал Vref формируется посредством предпочтительного использования большего сигнала опорных сигналов Vref1 и Vref2. В этом случае области режима регулирования тока и режима регулирования напряжения часто не могут переключаться плавно. Для того чтобы плавно переключать области режима регулирования тока и режима регулирования напряжения, третий генератор 59 сигнала, который вырабатывает опорный сигнал Vref3, имеющий промежуточный коэффициент усиления между опорными сигналами Vref1 и Vref2, может быть скомпонован в дополнение к первому и второму генераторам 55 и 56 сигналов, как показано на фиг. 11A. Опорные сигналы Vref1, Vref2 и Vref3 этих с первого по третий генераторов 55, 56 и 59 сигналов могут выдаваться на компараторы 34 и 35 в качестве опорного сигнала Vref, показанного на фиг. 11B, через диоды 57, 58 и 60 и их узловые точки. В этот опорный сигнал Vref включен опорный сигнал Vref3, который демонстрирует промежуточное изменение коэффициентов усиления опорных сигналов Vref1 и Vref2 между областями режима регулирования тока и режима регулирования напряжения. Поэтому режим регулирования может плавно переключаться между областями режима регулирования тока и режима регулирования напряжения.

Четвертый вариант осуществления

Схема источника питания согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения будет описано ниже.

Фиг. 12 показывает схемную компоновку устройства источника питания согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения. В последующем описании прежние номера ссылок на фиг. 12 обозначают те же части, что и на фиг. 3, и их описание повторяться не будет.

На схеме, показанной на фиг. 12, контроллер 24 уменьшения силы света присоединен к цепи 22 детектирования тока и цепи 23 детектирования напряжения нагрузки. Контроллер 24 уменьшения силы света содержит умножитель 26, сумматор 27 и компаратор 28. Умножитель 26 выдает сигнал в качестве произведения сигнала детектирования (напряжения V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки и сигнала k уменьшения силы света с элемента 31 управления уменьшением силы света. Сумматор 27 формирует выходной сигнал a в качестве суммы выходного сигнала умножителя 26 и сигнала детектирования (значения I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока. Компаратор 28 выдает результат сравнения между выходным сигналом сумматора 27 и опорным значением 29 (постоянной).

К компаратору 28 присоединена схема 30 управления, которая образует средство управления вместе с контроллером 24 уменьшения силы света. Схема 30 управления приводится в действие блоком питания (не показан). Схема 30 управления включает и выключает коммутирующий транзистор 15 согласно его действию для возбуждения коммутацией коммутирующего трансформатора 14, тем самым, управляя выходной мощностью, подводимой из цепи 18 выпрямления/сглаживания к светоизлучающим диодам с 19 по 21. При этом управлении схема 30 управления управляет выходной мощностью, которая должна подаваться на светоизлучающие диоды с 19 по 21, на основании выходного сигнала с компаратора 28 в контроллере 24 уменьшения силы света, то есть на основании значения a, полученного в качестве суммы произведения сигнала детектирования (напряжения V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки и сигнала k уменьшения силы света и сигнала детектирования (значения I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока, так что это значение становится всегда постоянным.

Элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света, имеющий разную глубину уменьшения силы света, например, изменяя коэффициент заполнения импульсов импульсного сигнала. В этом варианте осуществления элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света, имеющий глубины k1, k2,..., k7 уменьшения силы света (глубина k1 уменьшения силы света является наименьшей, и глубина становится больше по направлению к глубине k7 уменьшения силы света).

В схеме, показанной на фиг. 12, в качестве устройства источника питания разные нагрузочные характеристики могут быть получены согласно глубинам k1, k2,..., k7 уменьшения силы света сигнала k уменьшения силы света, как показано на фиг. 13. В этом случае соответственные нагрузочные характеристики, соответствующие глубинам k1, k2,..., k7 уменьшения силы света, распределены радиально, чтобы иметь постоянное значение a (положение сопротивления нагрузки = 0) на оси тока в качестве центра, и выражаются линейной функцией If=a-k(Vf). Таким образом, получена зависимость, заданная If+k(Vf)=a... (1), то есть зависимость, в которой сумма значения I детектирования тока цепи 22 детектирования тока и произведения сигнала k уменьшения силы света и напряжения V нагрузки становится всегда равным постоянному значению a.

Работа схемы источника питания согласно этому варианту осуществления с вышеприведенной компоновкой будет описана ниже.

Допустим, что нагрузочные характеристики, соответствующие глубинам k1, k2,..., k7, и вольтамперные характеристики A светоизлучающих диодов с 19 по 21 имеют зависимость, показанную на фиг. 13.

Вначале, когда элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света для состояния полного освещения, например, с глубиной k1 уменьшения силы света, нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k1 уменьшения силы света, показанной на фиг. 13, получаются согласно этому сигналу k уменьшения силы света. Нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k1 уменьшения силы света, установлены в рабочей точке a11 светоизлучающих диодов с 19 по 21, соответствующей пересечению между глубиной k1 уменьшения силы света и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21.

В этом состоянии коммутирующий трансформатор 14 возбуждается коммутацией посредством операций включения/выключения коммутирующего транзистора 15 схемой 30 управления. В ответ на операцию включения коммутирующего транзистора 15, ток подводится к первичной обмотке 14a коммутирующего трансформатора 14 для накопления энергии. В ответ на операцию выключения коммутирующего транзистора 15 энергия, накопленная в первичной обмотке 14a, выделяется через вторичную обмотку 14b. Этим способом выходная мощность постоянного тока вырабатывается с помощью цепи 18 выпрямления/сглаживания, и светоизлучающие диоды с 19 по 21 засвечиваются этой выходной мощностью постоянного тока.

В этом случае умножитель 26 рассчитывает произведение сигнала детектирования (напряжение V нагрузки) цепи 23 детектирования напряжения нагрузки и сигнала k уменьшения силы света, а сумматор 27 рассчитывает сумму выходного сигнала из этого умножителя 26 и сигнала детектирования (значения I детектирования тока) цепи 22 детектирования тока, тем самым, вырабатывая выходной сигнал a. Компаратор 28 затем выдает результат сравнения между этим выходным сигналом a и опорным значением 29 (постоянной). На основании этого выходного сигнала схема 30 управления управляет выходной мощностью, которая должная подаваться на светоизлучающие диоды с 19 по 21, так что выходной сигнал a становится всегда равным постоянному значению.

При этом управлении в рабочей точке a11, показанной на фиг. 13, компонента k(Vf), которая определяет a в уравнении (1), приведенном выше, является почти нулевой, и a определяется только компонентой If (смотрите (a0-a) на фиг. 13). Этим способом светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению освещением наряду с акцентированием режима регулирования тока.

Затем, когда элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света, например, соответствующий глубине k2 уменьшения силы света, получаются нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k2 уменьшения силы света, показанной на фиг. 13, согласно сигналу k уменьшения силы света в тот момент времени. Затем пересечение между нагрузочными характеристиками, соответствующими глубине k2 уменьшения силы света, и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21 устанавливается в качестве рабочей точки a12.

В этом случае также светоизлучающие диоды с 19 по 21 засвечиваются посредством операций включения/выключения коммутирующего транзистора 15 схемой 30 управления таким же образом, как описано выше. В рабочей точке a12, показанной на фиг. 13, компонента k(Vf), которая определяет a в уравнении (1), приведенном выше, имеет значение (a-a1), показанное на фиг. 13, а компонента If имеет значение (a0-a1), показанное на фиг. 13. В этом случае компонента If также отвечает за львиную долю. Затем светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению освещением наряду с акцентированием режима регулирования тока.

После того, когда элемент 31 управления уменьшением силы света выдает сигнал k уменьшения силы света для большой глубины уменьшения силы света, например, глубины k6 уменьшения силы света, получаются нагрузочные характеристики, соответствующие глубине k6 уменьшения силы света, показанной на фиг. 13, согласно сигналу k уменьшения силы света в тот момент времени. Затем пересечение между нагрузочными характеристиками, соответствующими глубине k6 уменьшения силы света, и вольтамперными характеристиками A светоизлучающих диодов с 19 по 21 устанавливается в качестве рабочей точки a16.

В этом случае также светоизлучающие диоды с 19 по 21 засвечиваются посредством операций включения/выключения коммутирующего транзистора 15 схемой 30 управления таким же образом, как описано выше. В рабочей точке a16, показанной на фиг. 13, компонента k(Vf), которая определяет a в уравнении (1), приведенном выше, имеет значение (a-a6), показанное на фиг. 13, а компонента If имеет значение (a0-a6), показанное на фиг. 13. В этом состоянии компонента If является незначительной, и a определяется компонентой k(Vf), которая объясняет львиную долю. Затем светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению освещением наряду с акцентированием режима регулирования напряжения.

Были описаны только рабочие точки a11, a12 и a16. То же самое применяется к другим операционным точкам - с a13 по a15 и a17.

Поэтому, при этом управлении, когда глубина уменьшения силы света настроена в пределах диапазона k1, k2,..., k7 сигналом k уменьшения силы света, светоизлучающие диоды с 19 по 21 подвергаются управлению освещением посредством установки режима регулирования тока в области небольших глубин уменьшения силы света, близкой к состоянию полного освещения, на основании нагрузочных характеристик согласно этим глубинам k1, k2,..., k7 уменьшения силы света. По мере того как глубина уменьшения силы света становится больше, режим управления постепенно переходит с режима регулирования тока на режим регулирования напряжения для применения управления освещением светоизлучающих диодов с 19 до 21. Таким образом, способы управления уменьшением силы света, основанные на режиме регулирования тока и режиме регулирования напряжения, могут плавно переключаться согласно глубинам уменьшения силы света сигнала уменьшения силы света, и управление уменьшением силы света в широком диапазоне от области небольших глубин уменьшения силы света до области больших глубин уменьшения силы света может устойчиво достигаться. Поскольку никакое широтно-импульсное управление не используется при управлении уменьшением силы света, мерцания могут предотвращаться от формирования в свете, выдаваемом из светоизлучающих диодов, по сравнению с непосредственным управлением уменьшением силы света на основании длительности импульсов, раскрытым в JP-A 2003-157986 (KOKAI). К тому же, поскольку устранена необходимость, например, в коммутационном элементе для управления уменьшением силы света, схемная компоновка может быть упрощена для сокращения количества компонентов. Как результат, могут быть осуществлены уменьшение габаритов и снижение цены устройства. Более того, может подавляться падение коэффициента полезного действия схемы.

Как известно, вольтамперные характеристики A светоизлучающих диодов с 19 по 21 имеют экспоненциально возрастающую область и изменяются между Amax и Amin, чтобы иметь Acen в качестве центра вследствие разброса элементов и выбора рабочих точек, вызванного температурными характеристиками, как показано на фиг. 14. В этом случае в области небольших глубин уменьшения силы света, в которой протекает относительно большой ток, как описано выше, выбирается режим регулирования тока. Отсюда изменение B12 в области с большим ∆I/∆V может снижаться по отношению к изменению B11 в области с небольшим ∆I/∆V, как показано на фиг. 15A. В области больших глубин уменьшения силы света, в которой протекает небольшой ток, как описано выше, выбирается режим регулирования напряжения. Отсюда изменение B22 в области с малым ∆I/∆V может снижаться по отношению к изменению B21 в области с большим ∆I/∆V, как показано на фиг. 15B. Таким образом, колебания светоотдачи, вызванные разбросом светоизлучающих диодов с 19 по 21 и рабочих точек, обусловленным температурными характеристиками, могут подавляться как можно сильнее.

Отметим, что настоящее изобретение не ограничено вышеупомянутыми вариантами осуществления, и различные модификации могут быть произведены, не выходя из объема изобретения, когда оно осуществляется на практике. Например, в вышеупомянутых вариантах осуществления аналоговая схема была приведена в качестве примера. Однако может быть перенят способ управления, использующий микрокомпьютер и цифровую обработку. Режим переключения глубины уменьшения силы света включает в себя режим непрерывного уменьшения силы света и режим ступенчатого уменьшения силы света, может перениматься фазовое управление, которое меняет действующее напряжение на нагрузках посредством управления периодом проводимости напряжения источника питания. Более того, сигнал уменьшения силы света может использовать выделенную сигнальную линию, и может использоваться сигнал линии питания, полученный наложением сигнала уменьшения силы света на линию питания.

Более того, варианты осуществления включают в себя изобретения различных каскадов, и различные изобретения могут быть получены надлежащим комбинированием множества раскрытых требуемых составляющих элементов. Например, даже когда некоторые требуемые составляющие элементы опущены из всех требуемых составляющих элементов, описанных в варианте осуществления, компоновка, из которой опущены требуемые составляющие элементы, может выбираться в качестве изобретения до тех пор, пока проблемы, которые были обсуждены в параграфах проблем, могут быть решены изобретением, и могут быть получены результаты, которые были пояснены в параграфах результатов изобретения.

Согласно настоящему изобретению режим регулирования тока и режим регулирования напряжения могут легко переключаться всего лишь посредством выбора опорного сигнала согласно глубине уменьшения силы света сигнала уменьшения силы света.

Согласно настоящему изобретению предоставлена возможность плавного перехода управления между режимом регулирования тока и режимом регулирования напряжения.

Согласно настоящему изобретению способы управления уменьшением силы света, в которых выделены режим регулирования тока и режим регулирования напряжения, могут плавно переключаться всего лишь посредством изменения глубины уменьшения силы света, и может устойчиво достигаться управление уменьшением силы света в широком диапазоне от области небольших глубин уменьшения силы света до области больших глубин уменьшения силы света.

Согласно настоящему изобретению могут подавляться изменения светоотдачи, вызванные разбросом полупроводниковых светоизлучающих элементов и изменениями рабочих точек, обусловленными температурными характеристиками.

Согласно настоящему изобретению может быть предоставлено осветительное оборудование, которое может реализовывать устойчивое управление уменьшением силы света.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

Согласно настоящему изобретению может быть предоставлено устройство источника питания и осветительное оборудование, которые могут реализовывать устойчивое управление уменьшением силы света.

Изобретение относится к области электротехники, в частности к устройствам питания осветительных приборов. В устройстве источника питания по варианту осуществления опорный сигнал Vref1, который изменяется от значения, соответствующего максимальному току в состоянии полного освещения, до соответствующего минимальному току в случае наибольшей глубины уменьшения силы света, и опорный сигнал Vref2, который изменяется от значения, соответствующего напряжению нагрузки во время максимального тока в состоянии полного освещения, до соответствующего минимальному току в случае наибольшей глубины уменьшения силы света, подготавливаются в соответствии с глубинами уменьшения силы света сигнала уменьшения силы света. В области небольшой глубины уменьшения силы света, близкой к состоянию полного освещения, опорный сигнал Vref1 выбирается для применения регулирования постоянного тока к светоизлучающим диодам в режиме регулирования тока. В области большой глубины уменьшения силы света опорный сигнал Vref2 выбирается для применения регулирования постоянного напряжения к диодам в режиме регулирования напряжения. Технический результат - повышение устойчивости управления уменьшением силы света и предотвращение мерцания. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Устройство источника питания, содержащее:
полупроводниковый светоизлучающий элемент (19-21);
средство регулирования (33, 33, 36) для приема сигнала уменьшения силы света, указывающего глубину уменьшения силы света, устанавливающее одно из режима регулирования тока и режима регулирования напряжения на основании глубины уменьшения силы света и возбуждающее полупроводниковый светоизлучающий элемент,
причем:
в режиме регулирования тока средство (33, 33, 36) регулирования определяет целевой ток на основании глубины уменьшения силы света и регулирует постоянный электрический ток, подводимый к полупроводниковому светоизлучающему элементу для возбуждения полупроводникового светоизлучающего элемента таким образом, что постоянный электрический ток поддерживается на целевом токе, и
в режиме регулирования напряжения средство (33, 33, 36) регулирования определяет целевое напряжение на основании глубины уменьшения силы света и регулирует напряжение нагрузки, приложенное к полупроводниковому светоизлучающему элементу (19-21), которое подводится с постоянным электрическим током для возбуждения полупроводникового светоизлучающего элемента таким образом, что напряжение нагрузки поддерживается на целевом напряжении.

2. Устройство источника питания по п.1, в котором средство регулирования (33, 33, 36) формирует и выборочно выводит один из первого опорного сигнала и второго опорного сигнала на основании глубины уменьшения силы света, причем первый опорный сигнал используется для регулирования постоянного электрического тока в направлении целевого тока в режиме регулирования тока и второй опорный сигнал используется для регулирования напряжения нагрузки в направлении целевого напряжения в режиме регулирования напряжения.

3. Устройство источника питания по п.1 или 2, в котором средство регулирования (33, 33, 36) устанавливает режим регулирования питания между режимом регулирования тока и режимом регулирования напряжения согласно глубине уменьшения силы света,
и в режиме регулирования питания средство регулирования возбуждает полупроводниковый светоизлучающий элемент на целевом токе и целевом напряжении, заданном в зависимости от глубины уменьшения силы света.

4. Осветительное оборудование, содержащее:
устройство источника питания по любому одному из пп. с 1 по 3; и
основной корпус (1) оборудования, имеющий устройство источника питания.