CN102209414B - Led点灯装置以及led照明器具 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种LED点灯装置以及LED照明器具。该LED点灯装置(1)包括：直流电源电路(2)，以向平滑用电容器(C3)的两端间输出恒电压的方式而形成；发光二极管(3)，连接于平滑用电容器(C3)的两端间；电流检测电路(4)，检测流经发光二极管(3)的电流；以及旁路电路(5)，具有连接于平滑用电容器(C3)的两端间的第2电阻(R2)以及切换元件(Tr1)的串联电路，在电流检测电路(4)检测出规定值以上的电流流动时，控制该切换元件(Tr1)成导通。

Description

LED点灯装置以及LED照明器具

技术领域

本发明涉及一种对发光二极管(diode)进行点灯的LED点灯装置以及具备该LED点灯装置的LED照明器具。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为光源而用于普通用照明器具。该照明器具搭载有多个发光二极管以获得规定的照度(亮度)。而且，为了使来自各发光二极管的光输出尽可能为高输出，有使接近最大允许电流的恒电流流经发光二极管的情况。此处，一旦电源电压发生急剧变动，有时会来不及进行恒电流控制，从而导致过电流流经发光二极管。而且，在从接通电源的点灯装置拆下发光二极管，或者将发光二极管再连接于点灯装置时，也有时会有过电流流经发光二极管。

并且，提出有一种于再连接LED单元(unit)时防止过电流流经LED单元的LED驱动装置(参照专利文献1)。此背景技术的LED驱动装置具备可装卸地连接LED单元的连接机构、以及判别LED单元连接于连接机构还是LED单元已从连接机构拆下的无负载判别机构，电阻器和切换(switching)元件的串联电路即放电机构并联连接于直流-直流转换机构的平滑用电容器(condenser)。并且，导通断开(ON/OFF)切换机构在由无负载判别机构判别为LED单元连接于连接机构时，将切换元件设为断开状态，而在由无负载判别机构判别为LED单元已从连接机构拆下时，将切换元件从断开状态切换为导通状态。

[先前技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2010-55824号公报(第7-8页、第1图)

专利文献1的LED驱动装置在LED单元未连接于连接机构时，将放电机构并联连接于平滑用电容器，使平滑用电容器的两端间电压降低，从而在LED单元连接于连接机构时防止过电流流经LED单元。因此，无法防止LED单元连接于连接机构时的电源电压的急剧变动等所引起的过电流流经LED单元。

而且，LED驱动装置设有无负载判别机构或导通断开切换机构，以切换放电机构的切换元件的导通断开状态，因此有电路结构变得复杂，从而变得高价的缺点。

由此可见，上述现有的LED点灯装置以及LED照明器具在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的LED点灯装置以及LED照明器具，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的LED点灯装置以及LED照明器具存在的缺陷，而提供一种新型结构的LED点灯装置以及具备该LED点灯装置的LED照明器具，所要解决的技术问题是使其可廉价地形成并可抑制过电流流经发光二极管的，非常适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明的技术方案1所述的LED点灯装置包括：直流电源电路，具有平滑用电容器，以向该平滑用电容器的两端间输出恒电压的方式而形成；发光二极管，连接于所述平滑用电容器的两端间；电流检测电路，检测流经该发光二极管的电流；以及旁路(bypass)电路，具有连接于所述平滑用电容器的两端间的电阻以及切换元件的串联电路，在电流检测电路检测出流经有规定值以上的电流时，控制所述切换元件成导通。

在本发明以及以下的各发明中，只要未特别言及，则各结构如下。

平滑用电容器的两端是指直流电源电路的输出端。

直流电源电路只要是向平滑用电容器的两端间输出恒电压的直流电压即可，例如电池(battery)，对交流电压进行整流或整流平滑的装置，以及在所述电池或装置上连接有升压斩波器(chopper)电路、升降压斩波器电路或降压斩波器电路的装置等。

发光二极管也可以为1个或多个，如果为多个，则串联连接或并列连接的任一种皆可。

电阻的电阻值被设定成作为放电电阻来发挥功能。

“规定值以上的电流”是指流经发光二极管的过电流。并且，规定值例如可设为能够流经发光二极管的最大允许电流。

根据本发明，当过电流即规定值以上的电流流经电流检测电路时，在发光二极管点灯的状态下，旁路电路的切换元件在该整个期间导通，从而电阻连接于平滑用电容器的两端间。平滑用电容器的两端间电压通过电阻来对超过该恒电压的过电压进行放电，从而成为恒电压。由此，抑制过电流流经发光二极管。

技术方案2所述的LED点灯装置的发明是根据技术方案1所述的LED点灯装置的发明，其包括：电流阻断电路，在比所述电流检测电路更靠近发光二极管侧具有与发光二极管串联连接的切换元件，该切换元件的导通断开是对应于所述旁路电路的切换元件的导通断开而受到控制。

发光二极管在切换元件导通时，连接于平滑用电容器的两端间而点灯，而在切换元件断开时，不连接于平滑用电容器的两端间而熄灯。

并且，切换元件在旁路电路的切换元件断开时导通，而在切换元件导通时断开。

根据本发明，当过电流即规定值以上的电流流经电流检测电路时，旁路电路的切换元件导通，并且切换元件断开。发光二极管不连接于平滑用电容器的两端间，从而无过电流流经。而且，电流不再流经电流检测电路，旁路电路的切换元件断开，且切换元件导通。

在切换元件导通直至断开为止的期间，旁路电路的电阻连接于平滑用电容器的两端间。平滑用电容器的两端间电压通过电阻来对超过该恒电压的过电压进行放电，从而成为恒电压。由此，对发光二极管施加恒电压而流经恒电流，以抑制过电流流经。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。依据本发明技术方案3所述的LED照明器具包括：根据技术方案1或2所述的LED点灯装置；以及器具本体，配设着该LED点灯装置。

根据本发明，由于具备技术方案1或2所述的LED点灯装置，因此可提供一种能够抑制过电流流经作为光源的发光二极管的LED照明器具。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果借由上述技术方案，本发明LED点灯装置以及LED照明器具至少具有下列优点及有益效果：

根据技术方案1的发明，在过电流流经电流检测电路的整个期间，旁路电路的电阻连接于平滑用电容器的两端间，通过电阻来对平滑用电容器的两端间的过电压进行放电，因此在发光二极管点灯的状态下，可抑制过电流流经发光二极管，从而可防止因过电流造成的发光二极管的破坏或短寿命等。

根据技术方案2的发明，当过电流流经电流检测电路电阻时，通过旁路电路的切换元件的导通、电流阻断电路的切换元件的断开，发光二极管不再连接于平滑用电容器的两端间，从而不再有过电流流经发光二极管，并且在旁路电路的切换元件导通时，电阻连接于平滑用电容器的两端间，通过电阻来对平滑用电容器的两端间电压的过电压进行放电，因此可抑制过电流流经发光二极管，从而可防止因过电流造成的发光二极管的破坏或短寿命等。

根据技术方案3的发明，由于具备抑制过电流流经作为光源的发光二极管的LED点灯装置，因此可提供一种防止因过电流造成的发光二极管的破坏或短寿命等的LED照明器具。

综上所述，本发明是有关于一种LED点灯装置以及LED照明器具。该LED点灯装置包括：直流电源电路，以向平滑用电容器的两端间输出恒电压的方式而形成；发光二极管，连接于平滑用电容器的两端间；电流检测电路，检测流经发光二极管的电流；以及旁路电路，具有连接于平滑用电容器的两端间的第2电阻以及切换元件的串联电路，在电流检测电路检测出规定值以上的电流流动时，控制该切换元件成导通。本发明在技术上有显著的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是表示本发明的实例1的LED点灯装置的概略电路图。

图2是表示本发明的实例1的流经发光二极管的电流的变化图。

图3是表示本发明的实例2的LED点灯装置的概略电路图。

图4是表示本发明的实例3的LED照明器具的概略立体图。

1、15：LED点灯装置                    2：直流电源电路/电流检测电路

3：发光二极管/电流检测电路            4：电流检测电路

5：旁路电路                           6a、6b：输入端子

7a、7b、7a1、7a2、7b1、7b2：输出端子  8：连接器

9：AC-DC转换电路                      10：降压斩波器电路

11：全波整流电路                      12：噪声滤波器电路

13：控制电路                          14：LED电路

16：电流阻断电路                      17：LED照明器具

18：器具本体                          19：光源单元

20：发光体                            21：单元本体

21a：开口                             22：盖体

23：透光板                            24：螺丝

A1：中点                              C1、C2、C4：电容器

C3：平滑用电容器                      D1：二极管

E：地线                               L1：电感器

Q1：场效应晶体管                      R1：第1电阻

R2：作为电阻的第2电阻                 R3：电阻

T1：变压器                            Tr1：作为切换元件的N型双极晶体管

Tr2：作为切换元件的N型双极晶体管      Vs：商用交流电源

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的LED点灯装置以及LED照明器具其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

本发明中，在直流电源电路的平滑用电容器的两端间，连接有电阻以及切换元件的串联电路。并且，在过电流流经电流检测电路的整个期间，切换元件被导通，通过电阻来对平滑用电容器的两端间的过电压进行放电。由此，抑制过电流流经发光二极管。

[实例1]

图1以及图2表示本发明的实例1，图1是LED点灯装置的概略电路图，图2是流经发光二极管的电流的变化图。

在图1中，LED点灯装置1具有直流电源电路2、发光二极管3、电流检测电路4以及旁路电路5而构成。并且，输入端子6a、6b连接于商用交流电源Vs，输出端子7a、7b设在连接器(connector)8中。

直流电源电路是由交流-直流(Alterna t ing Current-Di rec t Current，AC-DC)转换电路9以及降压斩波器电路10构成。AC-DC转换电路9是具有全波整流电路11、具备变压器(transformer)T1而形成的噪声滤波器(noisefilter)电路12、以及作为噪声滤波器以发挥作用的电容器C1而形成。并且，全波整流电路11的输入端子经由噪声滤波器电路12而连接于输入端子6a、6b。在全波整流电路11的输出端子间连接着电容器C1。电容器C1的低电位侧经由电容器C2而连接于地线(earth)E。AC-DC转换电路9对商用交流电源Vs的交流电压例如AC100V进行全波整流，并将全波整流电压输出至电容器C1的两端间。

降压斩波器电路10是以众所周知的结构所形成，且连接于AC-DC转换电路9的输出间。即，所述降压斩波器电路10具有：并联连接于AC-DC转换电路9的电容器C1的场效应晶体管(transistor)Q1以及二极管D1的串联电路；以及并联连接于二极管D1的电感器(inductor)L1以及平滑用电容器C3的串联电路。平滑用电容器C3的两端间为降压斩波器电路10的输出间并且为直流电源电路2的输出间，且连接于输出端子7a、7b。在该输出端子7a、7b上连接着发光二极管3。

并且，场效应晶体管Q1的栅极(gate)、源极(source)间连接于控制电路13。控制电路13例如将DC3V～4V的控制信号(驱动电压)施加至场效应晶体管Q1的栅极(gate)、源极间以使场效应晶体管Q1导通，其以使恒电流流经发光二极管3的方式输出控制信号而使场效应晶体管Q1进行导通断开动作。由此，从AC-DC转换电路9输出的直流电压受到斩波(chopping)，从而在平滑用电容器C3的两端间产生恒电压。

如此，直流电源电路2具有平滑用电容器C3，且形成为，以使恒电流流经发光二极管3的方式而向平滑用电容器C3的两端间输出直流电压。

发光二极管3形成为多个串联连接而成的LED电路14。发光二极管3由同一种类构成，且形成为，当在LED电路14的两端间施加平滑用电容器C3的两端间电压(恒电压)时，有恒电流流经而进行点灯，并放射出用作照明光的可见光(例如白色光)。

电流检测电路4对流经发光二极管3的电流进行检测，利用第1电阻R1来检测该电流。第1电阻R1***在平滑用电容器C3的负极侧以及发光二极管3之间。流经发光二极管3的电流被转换成第1电阻R1的两端间电压，并被输入至控制电路13。

旁路电路5是由作为电阻的第2电阻R2及作为切换元件的N型双极晶体管(bi polar trans i s tor)Tr1的串联电路、以及并联连接于双极晶体管Tr1的电容器C4所形成，该串联电路连接于平滑用电容器C3的两端间。并且，晶体管Tr1的基极(ba se)、发射极(emit ter)间连接于电流检测电路4的第1电阻R1的两端间。

旁路电路5在晶体管Tr1导通时，第2电阻R2的两端间连接于平滑用电容器C3的两端间。由此，平滑用电容器C3的两端间电压通过第2电阻R2的电力消耗来放电。并且，晶体管Tr1在恒电流流经第1电阻R1时不导通。但是，晶体管Tr1在超过恒电流而设定的规定值以上的电流即过电流流经第1电阻R1时，因第1电阻R1的两端间电压增加而导通。晶体管Tr1在规定值以上的电流流经第1电阻R1的整个期间设为导通。

另外，恒电流例如可设定为稍许低于发光二极管3的最大允许电流的电流，规定值可设定为稍许超过最大允许电流的电流。

其次，对本发明的实例1的作用进行叙述。

流经发光二极管3的电流是由电流检测电路4的第1电阻R1来进行检测，并被输入至直流电源电路2的控制电路13。控制电路13以恒电流流经发光二极管3的方式来控制降压斩波器电路10的场效应晶体管Q1的导通断开动作，以使直流电压输出至平滑用电容器C3的两端间。由此，恒电流流经发光二极管3，发光二极管3稳定地进行点灯。

并且，当发生商用交流电源Vs的急剧的电压变动或因振动等造成的连接器8的接触不良等时，平滑用电容器C3的两端间电压有时会上升。针对该电压上升，控制电路13虽进行恒电流控制，但有时会来不及进行恒电流控制，从而如图2所示，有规定值以上的电流流经发光二极管3。

当规定值以上的电流即过电流流经发光二极管3时，因电流检测电路4的第1电阻R1的两端间电压上升，从而使旁路电路5的晶体管Tr1导通。晶体管Tr1在第1电阻R1检测到过电流的整个期间为导通。

在晶体管Tr1导通的期间，旁路电路5的第2电阻R2连接于平滑用电容器C3的两端间，平滑用电容器C3的两端间电压由第2电阻R2进行放电。由此，平滑用电容器C3的两端间电压逐渐下降时，流经发光二极管3的过电流逐渐减少，电流检测电路4的第1电阻R1的两端间电压逐渐下降

并且，当流经第1电阻R1的电流低于规定值时，第1电阻R1的两端间产生的电压无法使旁路电路5的晶体管Tr1导通，从而晶体管Tr1断开。由此，第2电阻R2不再连接于平滑用电容器C3的两端间，从而平滑用电容器C3的两端间电压的放电得以停止。此处，发光二极管3在晶体管Tr1导通而平滑用电容器C3的两端间电压受到放电的期间也进行点灯。

并且，在晶体管Tr1断开之后，通过控制电路13的恒电流控制，使恒电流流经发光二极管3。

如上面所述，在过电流流经电流检测电路2的第1电阻R1的整个期间，旁路电路5的第2电阻R2连接于平滑用电容器C3的两端间，平滑用电容器C3的两端间的过电压由第2电阻R2来进行放电，因此在发光二极管3点灯的状态下，可抑制过电流流经发光二极管3，从而可防止因过电流造成的发光二极管3的破坏或短寿命等。

并且，旁路电路5的晶体管Tr1的导通断开控制采用了根据电流检测电路4的第1电阻R1的两端间电压来进行的简易结构，因此可廉价地形成LED点灯装置1。

另外，旁路电路5的晶体管Tr1也可以由直流电源电路2的控制电路13来控制成，在电流检测电路4检测出过电流流经时导通。

[实例2]

图3是表示本发明的实例2的LED点灯装置的概略电路图。另外，对于与图1相同的部分，标注相同的符号并省略说明。

图3所示的LED点灯装置15是在图1所示的LED点灯装置1中设有电流阻断电路16。而且，设置多个输出端子7a1、7b1、7a2、7b2，将多个LED电路14予以连接。并且，针对各LED电路14，设置有电流检测电路4以及电流阻断电路16。并且，在电流检测电路4以及电流阻断电路16之间插着电阻R3。

电流阻断电路16阻断流经发光二极管3的电流，其串联连接于发光二极管3，并且比电流检测电路4更靠近发光二极管3侧而连接着。电流阻断电路16是由作为切换元件的N型双极(bipolar)晶体管Tr2而形成。晶体管Tr2***在电流检测电路4以及发光二极管3之间。并且，晶体管Tr2的基极连接于旁路电路5的第2电阻R2以及晶体管Tr1的中点A1。

晶体管Tr2在旁路电路5的晶体管Tr1断开时，从平滑用电容器C3经由第2电阻R2来对基极供给电流而导通。由此，发光二极管3连接于平滑用电容器C3的两端间而点灯。

并且，晶体管Tr2在旁路电路5的晶体管Tr1导通时，经由电流检测电路4的第1电阻R1来使基极以及发射极间短路而断开。由此，发光二极管3与平滑用电容器C3被阻断，从而不再有电流流经。如此，晶体管Tr2对应于旁路电路5的晶体管Tr1的导通断开而受到导通断开控制。

其次，对本发明的实例2的作用进行叙述。

当规定值以上的电流即过电流流经电流检测电路4的第1电阻R1时，第1电阻R1的两端间电压增加，旁路电路5的晶体管Tr1导通。当晶体管Tr1导通时，电流阻断电路16的晶体管Tr2断开。由此，发光二极管3不再连接于平滑用电容器C3的两端间，从而不再有电流流经。而且，电流不再流经电流检测电路4的第1电阻R1，第1电阻R1的两端间不再产生电压，由此，旁路电路5的晶体管Tr1断开。当晶体管Tr1断开时，该电流阻断电路16的晶体管Tr2导通，发光二极管3连接于平滑用电容器C3。

并且，在旁路电路5的晶体管Tr1导通直至断开为止的期间，旁路电路5的第2电阻R2连接于平滑用电容器C3的两端间。平滑用电容器C3的两端间电压通过第2电阻R2而放电。

并且，直至不再有规定值以上的电流流经电流检测电路4的第1电阻R1为止，重复上述过程，由此，平滑用电容器C3的两端间电压成为恒电压。

另外，发光二极管3虽然会在电流阻断电路16的晶体管Tr2断开时熄灯，但由于该熄灯，该旁路电路5的晶体管Tr1将断开而该电流阻断电路16的晶体管Tr2将导通，因此使发光二极管3立即点灯，目测将会看到发光二极管3虽有闪烁但仍在点灯。

如上面所述，当过电流流经电流检测电路3的第1电阻R1时，通过旁路电路5的晶体管Tr1的导通、该电流阻断电路16的晶体管Tr2的断开，则发光二极管3不再连接于平滑用电容器C3的两端间而不再有过电流流经发光二极管3，并且当旁路电路5的晶体管Tr1导通时，第2电阻R2连接于平滑用电容器C3的两端间，平滑用电容器C3的两端间电压的过电压通过第2电阻R2来进行放电，因此可抑制过电流流经发光二极管3，从而可防止因过电流造成的发光二极管3的破坏或短寿命等。

[实例3]

图4是表示本发明的实例3的LED照明器具的概略立体图。另外，对于与图2相同的部分，标注相同的符号并省略说明。

图4所示的LED照明器具17是例如直接安装或悬吊于天花板面的普通照明用器具，具备形成为长方形的大致箱状的器具本体18以及配设于该器具本体18内的光源单元19。发光二极管3形成为发光体20并设置于光源单元19侧。

光源单元19是由单元本体21以及盖(cover)体22构成。单元本体21形成为有底的框体，其长度方向的尺寸与器具本体18同等，其宽度方向的尺寸形成为大于器具本体18，并且具有相对较浅的深度。

并且，发光体20以发光二极管3位于单元本体21的开口21a侧的方式，通过未图示的螺丝等而安装。

盖体22例如具备由丙烯(acryl)树脂构成的、作为透光性构件的长方形的透光板23。并且，所述盖体22以堵塞单元本体21的开口21a的方式，通过螺丝24、24并经由单元本体21而安装于器具本体18。发光体20由透光板23所覆盖。

并且，器具本体18的内部配设着未图示的LED点灯装置15。LED点灯装置15的各输出端子7a1、7b1、7a2、7b2通过连接器8、8以及未图示的导线而连接于发光体20，且将发光二极管3予以连接。

当对LED点灯装置15接通商用交流电源Vs的交流电压时，发光二极管3点灯，从发光二极管3放射出可见光例如白色光。该放射光透过单元本体21的透光板23来对位于器具本体18的下方侧的地板面侧进行照明。

LED照明器具17由于具备抑制过电流流经作为光源的发光二极管3的LED点灯装置15，因此可防止因过电流造成的发光二极管3的破坏或短寿命等，由此，可提高品质或可靠性等。

[产业利用可能性]

本发明可利用于将发光二极管作为光源的LED灯(1amp)或LED照明器具。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种LED点灯装置，其特征在于包括： 

直流电源电路，具有平滑用电容器； 

发光二极管，连接于所述平滑用电容器的两端间； 

电流检测电路，具有第1电阻，检测流经所述发光二极管的电流；以及 

旁路电路，具有第2电阻以及第1切换元件的串联电路，所述串联电路连接于所述平滑用电容器的两端间以及所述发光二极管的两端间，在所述电流检测电路检测出流经有所述发光二极管的最大允许电流以下且规定值以上的电流时，控制所述第1切换元件成导通。 

2.根据权利要求1所述的LED点灯装置，其特征在于包括： 

电流阻断电路，在比所述电流检测电路更靠近所述发光二极管侧具有与所述发光二极管串联连接的第2切换元件，所述第2切换元件的导通断开是通过所述旁路电路的所述第1切换元件的导通断开并对应于第2电阻的两端间产生的电压而受到控制。 

3.一种LED照明器具，其特征在于包括： 

根据权利要求1或2所述的LED点灯装置；以及 

器具本体，配设着所述LED点灯装置。 

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