CN102638921B - 用于半导体发光元件的点亮设备和包括其的照明装置 - Google Patents

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Abstract

一种点亮设备，包括第一和第二门电路，所述第一门电路具有被输入从高频振荡电路产生的高频方波信号的第一输入端，以及被输入第一低频方波信号的第二输入端；并且所述第二门电路具有被输入所述高频方波信号的第一输入端，以及被输入第二低频方波信号的第二输入端。第一低频方波信号和第二低频方波信号中的每一个具有的频率低于高频方波信号的频率，并且第一低频方波信号和第二低频方波信号确定是否将所述高频方波信号作为导通/截止切换信号，分别提供给第一开关电源电路和第二开关电源电路。

Description

用于半导体发光元件的点亮设备和包括其的照明装置
技术领域
本发明涉及用于诸如发光二极管(LED)的半导体发光元件的点亮设备和包括该点亮设备的照明装置。
背景技术
传统上，日本专利申请公开NO.2006-202494(下文中为JP2006-202494)(参见图21，第0108段和0111段)公开了LED颜色调节/调光的点亮设备，该点亮设备能够通过组合具有补色的两种类型的LED，例如蓝绿LED和褐色LED来改变白光的色温和亮度；并且采用独立的工作循环控制来操作第一点亮电路和第二点亮电路，该第一点亮电路允许预定电流在第一发光颜色的LED串联电路中流动，该第二点亮电路允许预定电流在第二发光颜色的LED串联电路中流动。
日本专利申请公开NO.2002-203988(下文中为JP2002-203988)(参见图1至图4)公开了半导体发光元件的点亮设备，其能够通过间歇地执行用于驱动LED串联电路的开关电源电路的振荡操作，来控制在LED串联电路中流动的平均电流。
日本专利申请公开NO.2000-173304(参见图11和图12，第0086段)公开了一种配置，其中由与(AND)电路执行高频方波信号和低频方波信号的逻辑积，并且将与电路的输出信号提供给控制流动于LED串联电路中的电流的开关元件的控制电极。这样的配置涉及具有调光功能和闪烁功能，但不具有颜色调节功能的LED标志灯。
在JP2006-202494中，允许预定电流在第一发光颜色的LED串联电路中流动的第一点亮电路和允许预定电流在第二发光颜色的LED串联电路中流动的第二点亮电路配置为使用双极晶体管的恒流电路，对于恒流控制而言这样的电路损耗高并且效率低。
在使用如JP2002-203988中公开的开关电源电路的情况下，能够提高效率。然而并没有考虑到控制两种类型的LED串联电路。JP2002-203988中的开关电源电路包括高频振荡电路、峰值电流控制电路以及振荡控制电路；该高频振荡电路控制开关元件在预定频率下导通；该峰值电流控制电路在开关元件中流动的电流达到预定值时，控制开关元件截止；该振荡控制电路在LED串联电路中流动的平均电流高于调光目标值时，间歇地停止高频振荡电路的振荡。因此，该配置是复杂的，并且因为间歇地停止高频振荡电路的振荡，一个高频振荡电路通常无法用于控制两种类型的LED串联电路。
因此，在直接应用JP2002-203988的技术去控制例如在JP2002-203988中所公开的具有不同发光颜色的两种类型的LED串联电路的情况下，该配置是复杂的，这会导致成本的增加。
发明内容
鉴于以上内容，本发明提供能够以简单配置控制色温的半导体发光元件的点亮设备，其中通过使用普通的高频振荡电路能够控制用于驱动具有不同发光颜色的两种类型的半导体发光元件的两种类型的开关电源电路。
根据本发明的一个方面，提供一种点亮设备，包括：第一开关电源电路和第二开关电源电路，所述第一开关电源电路和第二开关电源电路并联连接到输入DC电源，以分别驱动具有不同色温的第一半导体发光元件和第二半导体发光元件；高频振荡电路，所述高频振荡电路产生用作所述第一开关电源电路和所述第二开关电源电路中的每一个的导通/截止切换信号的高频方波信号；连接到所述第一开关电源电路的第一门电路，所述第一门电路具有被输入所述高频方波信号的第一输入端，以及被输入第一低频方波信号的第二输入端；以及连接到所述第二开关电源电路的第二门电路，所述第二门电路具有被输入所述高频方波信号的第一输入端，以及被输入第二低频方波信号的第二输入端。
并且，所述第一低频方波信号和所述第二低频方波信号中的每一个具有的频率低于所述高频方波信号的频率；并且所述第一低频方波信号和所述第二低频方波信号确定是否将所述高频方波信号分别提供给所述第一开关电源电路和所述第二开关电源电路。
而且，从所述高频振荡电路产生的所述高频方波信号可以包括具有不同导通/截止工作时间(duty)的第一和第二高频方波信号；所述第二半导体发光元件的负载电压可以大于所述第一半导体发光元件的负载电压；并且所述第二开关电源电路的导通脉冲宽度可以大于所述第一开关电源电路的导通脉冲宽度。
而且，上述点亮设备还可以包括在一个芯片中嵌入四个或六个逻辑电路的集成电路，其中两个逻辑电路用作第一和第二门电路，并且其它的逻辑电路用于产生高频和低频方波信号。
根据本发明的另一方面，提供一种照明装置，包括：上述点亮设备，以及由所述点亮设备驱动的第一和第二半导体发光元件。
根据本发明，经由第一和第二门电路通过普通的高频振荡电路提供用作第一和第二开关电源电路的导通/截止切换信号的高频方波信号，所述第一和第二开关电源电路用于分别驱动具有不同色温的所述第一和第二半导体发光元件。因此，能够通过控制施加至所述第一和第二门电路的低频方波信号的工作时间，以简单配置控制色温。
附图说明
根据结合附图给出的以下实施例的描述，本发明的目的和特征将变得明显，其中：
图1是根据本发明第一实施例的电路图；
图2是示出本发明第二实施例的主要部分的配置的电路图；
图3是根据本发明第三实施例的电路图；
图4是示出本发明第四实施例的主要部分的配置的电路图；
图5是示出本发明第五实施例的主要部分的配置的电路图；以及
图6示意性示出根据本发明第七实施例的照明装置的配置的截面图。
具体实施方式
下文中，将参照在此作为组成部分的附图详细描述本发明的实施例。
(第一实施例)
图1是根据本发明第一实施例的LED颜色调节/调光点亮设备的电路图。第一降压斩波电路10和第二降压斩波电路20并联连接到用作输入DC电源的平滑电容器C1，该第一降压斩波电路10包括开关元件Q1、电感器L1以及反激二极管D1；该第二降压斩波电路20包括开关元件Q2、电感器L2以及反激二极管D2。
下文中，将描述第一降压斩波电路10的配置。第二降压斩波电路20也具有与第一降压斩波电路10相同的配置。
第一降压斩波电路10的开关元件Q1包括例如MOSFET，该MOSFET的源极连接到平滑电容器C1的阴极，其漏极连接到二极管D1的阳极和电感器L1的一个端子。平滑电容器C1的阳极连接到二极管D1的阴极，并且还连接到输出端子a1。电感器L1的另一个端子连接到输出端子b1。用于平滑输出电压的平滑电容器(未图示)可以连接在输出端子a1和输出端子b1之间。
包括发光二极管(LED)的串联电路的第一半导体发光元件1连接在负载端子c1和负载端子d1之间。尽管第一半导体发光元件1包括串联连接的LED，它也可以包括并联以及串联连接的LED。在输出端子a1和负载端子c1之间以及在输出端子b1和负载端子d1之间的每个连接是通过连接电源单元5和LED模块4的引线8构成，这将在以后进行描述，并如图6所示。
将描述第一降压斩波电路10的操作。在开关元件Q1导通时，电流流动的路径包括：平滑电容器C1的阳极→半导体发光元件1→电感器L1→开关元件Q1→平滑电容器C1的阴极，以使得在电感L1中累积能量。在开关元件Q1截止时，电感L1中所累积的能量产生通过以下路径流动的反激电流，该路径包括：电感器L1→反激二极管D1→半导体发光元件1→电感器L1，以使得电感器L1中所累积的能量被释放。第二降压斩波电路20也执行与第一降压斩波电路10相同的操作。
连接到第一降压斩波电路10的输出端的第一半导体发光元件1具有冷色(例如，蓝色或绿色)的发光颜色。而且，连接到第二降压斩波电路20的输出端的第二半导体发光元件2具有暖色(例如，褐色)的发光颜色。对于半导体发光元件1和2中的每一个并不需要是具有单一颜色的LED串联电路。半导体发光元件1和2可以配置为通过将具有不同发光颜色的LED进行适当组合，以使得半导体发光元件1和2的整体的混合颜色分别是冷白色(高色温)和暖白色(低色温)。
接下来，将描述用于控制第一和第二降压斩波电路10和20的开关元件Q1和Q2的控制电路。将与电路A1和A2的输出信号分别输入到开关元件Q1和Q2的控制电极。将高频方波信号HF输入到与电路A1和A2中的每一个的一个输入端。将低频方波信号PWM1输入到与电路A1的另一个输入端，并且将低频方波信号PWM2输入到与电路A2的另一个输入端。
从诸如非稳态多谐振荡器的高频振荡电路(未图示)输出高频方波信号HF，以在从10kHz到几十kHz范围内的频率重复高电平和低电平。
从用于颜色调节和调光的例如微型计算机的输出端口输出低频方波信号PWM1和PWM2作为高电平或低电平的二值信号，以在从例如100Hz到几千Hz的范围内的频率重复高电平和低电平，在该频率下的开关导通和截止是人眼无法察觉的。
如果输入到与电路A1的低频方波信号PWM1是高电平，开关元件Q1由高频方波信号HF以高频导通和截止。如果低频方波信号PWM1是低电平，开关元件Q1截止。以相同的方式，如果输入到与电路A2的低频方波信号PWM2是高电平，开关元件Q2由高频方波信号HF以高频导通和截止。如果低频方波信号PWM2是低电平，开关元件Q2截止。
因此，由于降压斩波电路10和20根据低频方波信号PWM1和PWM2的工作时间而间歇操作，在半导体发光元件1和2中的每一个中流动的平均电流被单独控制，以调节每一个发光颜色的亮度，从而调节混合的发光颜色。而且，通过在保持低频方波信号PWM1和PWM2的恒定占空比(duty ratio)的同时，同时地增加或减小低频方波信号PWM1和PWM2的工作时间，每个发光元件的亮度可以增加或减小，同时保持恒定发光颜色。
而且，采用由例如通过整流器(未图示)对商用AC电源的AC电压进行全波整流而获得的DC电压对用作输入DC电源的平滑电容器C1充电。可以通过将平滑电容器C1与用于调整电压的降压电阻器和齐纳二极管的串联电路并联连接，来产生包括与电路A1和A2等的控制电路的控制电源电压Vcc。相同的技术可以应用于其他实施例。
(第二实施例)
图2是示出本发明第二实施例的主要部分的配置的电路图。主电路的配置可以与图1中所示的相同。在该实施例中，将替代图1中所示的与电路A1和A2的用作门电路的或非(NOR)电路G1和G2的输出信号分别输入到开关元件Q1和Q2的控制电极。将高频方波信号HF输入到或非电路G1和G2中的每一个的一个输入端。将低频方波信号PWM1输入到或非电路G1的另一个输入端，并将低频方波信号PWM2输入到或非电路G2的另一个输入端。
在图2中由虚线围绕的电路是产生高频方波信号HF的高频振荡电路OSC。高频振荡电路OSC配置为将电阻器R1和R2以及电容器C2外部连接到彼此级联的或非电路G3和G4。或非电路G3的一个输入端是振荡停止或振荡开始的控制输入端。或非电路G3的另一个输入端通过电阻器R1连接到电阻器R2和电容器C2中的每一个的一个端子。电容器C2的另一个端子连接到或非电路G4的输出端。电阻器R2的另一个端子连接到或非电路G3的输出端和或非电路G4的一个输入端。或非电路G4的另一个输入端固定于低电平。
在或非电路G3的一个输入端是高电平输入时，高频振荡电路OSC处于振荡停止状态。例如，在异常检测电路(未图示)检测出异常时，或非电路G3的一个输入端设置成高电平，以使得或非电路G3的输出端一直为低电平输出端。因此，或非电路G4的输出端一直为高电平输出端。因此，因为或非电路G1和G2的输出端一直为低电平输出端，开关元件Q1和Q2保持截止状态。
在高频振荡电路OSC处于振荡停止状态时，或非电路G4的输出端是高电平输出端，并且或非电路G3的输出端是低电平输出端，使得电容器C2与电阻器R2之间的连接节点处的电位成为低电平电位。
随后，在或非电路G3的一个输入端设置成低电平时，高频振荡电路OSC振荡以产生由电容器C2和电阻器R2的时间常数确定的高频方波信号HF。因为通过电阻器R1连接到电容器C2的或非电路G3的另一个输入端具有高阻抗，电容器C2的充电和放电通过电阻器R2来执行。
将描述由于电容器C2的充电和放电而产生的振荡操作。在或非电路G3的一个输入端变为低电平输入时，或非电路G3的输出端被反置为高电平，并且或非电路G4的输出端也被反置为低电平。因此，电容器C2和电阻器R2之间的连接节点的电位进一步减小，并且因此，或非电路G3的输出端保持高电平。
随后，电流流动的路径包括或非电路G3的高电平输出端→电阻器R2→电容器C2→或非电路G4的低电平输出端。因此，电容器C2和电阻器R2之间的连接节点的电位增加。在通过电阻器R1检测的或非电路G3的输入电压超过阈值电压(一般为Vcc/2)时，或非电路G3的输出端被反置为低电平，并且或非电路G4的输出端被反置为高电平。因此，电容器C2与电阻器R2之间的连接节点处的电位进一步增加，并且因此，或非电路G3的输出端保持低电平。
随后，电流流动的路径包括或非电路G4的高电平输出端→电容器C2→电阻器R2→或非电路G3的低电平输出端。因此，电容器C2与电阻器R2之间的连接节点处的电位逐渐减小。在通过电阻器R1检测的或非电路G3的输入电压变为小于阈值电压(一般为Vcc/2)时，或非电路G3的输出端被反置为高电平，并且或非电路G4的输出端被反置为低电平。此后，重复相同的操作。
在第二实施例中，高频振荡电路OSC的振荡频率由电容器C2和电阻器R2的充电和放电时间常数来确定。所振荡的高频方波信号HF的导通/截止工作时间变为大致50％。
在图1所示的主电路中，在电源电压(平滑电容器C1两端的电压)与负载电压(半导体发光元件1和2两端的电压)的比率是2∶1的情况下，在开关元件Q1和Q2导通时施加至电感器L1和L2的电压(＝电源电压-负载电压)变为等于在开关元件Q1和Q2截止时施加至电感器L1和L2的电压(＝负载电压)。因此，当如图2中所示的控制电路中高频方波信号HF的导通/截止工作时间是50％时，零交叉切换操作被顺利执行。
在图1所示的主电路中，在负载电压(半导体发光元件1和2两端的电压)大于电源电压(平滑电容器C1两端的电压)的1/2的情况下，在开关元件Q1和Q2导通时施加至电感器L1和L2的电压(＝电源电压-负载电压)变得小于在开关元件Q1和Q2截止时施加至电感器L1和L2的电压(＝负载电压)。因此，流经电感器L1和L2的每一个电流的增长率变得低于其相应的降低率。因此，当如图2中所示的控制电路中高频方波信号HF的导通/截止工作时间是50％时，将执行不连续模式的切换操作，其中无论任何时候执行导通/截止切换，电感器L1和L2的能量被完全释放。
在图1所示的主电路中，在负载电压(半导体发光元件1和2两端的电压)小于电源电压(平滑电容器C1两端的电压)的1/2的情况下，在开关元件Q1和Q2导通时施加至电感器L1和L2的电压(＝电源电压-负载电压)变得大于在开关元件Q1和Q2截止时施加至电感器L1和L2的电压(＝负载电压)。因此，在电感器L1和L2中流动的每一个电流的增长率变得高于其相应的降低率。因此，当如图2中所示的控制电路中高频方波信号HF的导通/截止工作时间是50％时，将执行连续模式的切换操作，其中在电感器L1和L2的能量被完全释放之前开关元件Q1和Q2被导通。
在连续模式的切换操作中，因为电感器的能量的释放未完成，所以更多能量通过导通下一个周期的开关元件而累积在电感器中。因此，需要设置开关元件的间歇操作的停止时段，以使得电感器不被磁饱和。
鉴于上述内容，当图1所示的主电路中负载电压(半导体发光元件1和2两端的电压)等于或大于电源电压(平滑电容器C1两端的电压)的1/2时，图2所示的控制电路是特别合适的。如果负载电压等于或大于电源电压的1/2，则在开关元件Q1和Q2截止时，甚至是在如图2所示的控制电路中高频方波信号HF的导通/截止工作时间是50％的情况下，在开关元件Q1和Q2导通时累积在电感器L1和L2的能量也被快速释放。因此，在下一个周期的开关元件Q1和Q2导通时，电感器L1和L2的能量被完全释放，并且因此，即使在图2的电路中省略了上述JP2002-203988的峰值电流控制电路，电感器L1和L2也不被磁饱和。因此，能够极大地简化控制电路的配置。
而且，通过使用在一个芯片中嵌入四个逻辑元件的通用逻辑集成电路(IC)，可以以低成本来实现第二实施例的或非电路G1至G4。相同技术可以应用于第三实施例。
(第三实施例)
图3是根据本发明第三实施例的电路图。在该实施例中，第一半导体发光元件1的负载电压不同于第二半导体发光元件2的负载电压。例如，在第一半导体发光元件1的负载电压低于电源电压的1/2并且第二半导体发光元件2的负载电压高于电源电压的1/2的情况下，优选将驱动第一半导体发光元件的第一降压斩波电路10的开关元件Q1的导通时间设置为短于其截止时间；并且将驱动第二半导体发光元件的第二降压斩波电路20的开关元件Q2的导通时间设置为长于其截止时间。
具体来说，在图3所示的电路中，图2中所示的高频振荡电路OSC中用于设置振荡频率的电阻器R2采用并联电路来代替，该并联电路包括电阻器R3与二极管D3的串联电路和电阻器R4与二极管D4的串联电路，并且将电容器C2的充电和放电时间常数设置为不平衡的。因此，图3中所示的电路配置为振荡以产生具有不同导通/截止工作时间的高频方波信号HF1和HF2，将从或非电路G3输出的方波信号HF1经由或非电路G1提供给开关元件Q1，并且将从或非电路G4输出的方波信号HF2经由或非电路G2提供给开关元件Q2。
作为一个示例，在第一半导体发光元件1的负载电压是电源电压的1/4的情况下，在开关元件Q1导通时施加到电感器L1上的电压变为电源电压的3/4，并且在开关元件Q1截止时施加到电感器L1上的电压变为电源电压的1/4。因此，如果开关元件Q1的导通时间与截止时间的比率是1∶3，则第一降压斩波电路10执行零交叉切换操作。
而且，作为另一个示例，在第二半导体发光元件2的负载电压是电源电压的3/4的情况下，在开关元件Q2导通时施加到电感器L2上的电压变为电源电压的1/4，并且在开关元件Q2截止时施加到电感器L2上的电压变为电源电压的3/4。因此，如果开关元件Q2的导通时间与截止时间的比率是3∶1，则第二降压斩波电路20执行零交叉切换操作。
在该情况下，将从高频振荡电路OSC输出的第一方波信号HF1的导通/截止工作时间设置为3∶1，并且将通过反置第一方波信号HF1获得的第二方波信号HF2的导通/截止工作时间设置为1∶3。随后，第一和第二方波信号HF1和HF2经由或非电路G1和G2分别提供给开关元件Q1和Q2。因此，第一和第二降压斩波电路10和20两者执行零交叉切换操作。
而且，由于半导体发光元件1和2的负载电压或高频方波信号HF1和HF2的导通/截止工作时间会发生变化，因此可能不会执行完整的零交叉切换操作。因此，如果将半导体发光元件1和2中的每一个的负载电压(串联连接的LED的数量)设置成略微大于零交叉切换操作条件下的电压，则在开关元件Q1和Q2截止时电感器L1和L2的能量释放时间变得略微缩短，并且因此，能够执行接近于零交叉切换操作的不连续模式的切换操作。
第三实施例与第二实施例的不同之处在于：尽管停止了高频振荡电路OSC的振荡，但是开关元件Q1和Q2不能同时截止。然而，通过将低频方波信号PWM1和PWM2设置为同时具有高电平，开关元件Q1和Q2能够同时截止。
而且，第三实施例具有的附加效果在于：因为开关元件Q1和Q2无法同时导通，所以能够减少用作输入DC电源的平滑电容器C1的纹波。在第四和第五实施例中能够获得相同的效果。
(第四实施例)
图4示出根据本发明第四实施例的控制电路的配置。主电路的配置可以与图1的相同。在该实施例中，将反相器电路N1和N2的输出信号分别输入到开关元件Q1和Q2的控制电极。
反相器电路N1与包括二极管D11及D12和电阻器R11的二极管或(OR)电路一起形成第一或非电路NOR1。反相器电路N2与包括二极管D21及D22和电阻器R12的二极管或电路一起形成第二或非电路NOR2。
将从高频振荡电路OSC-H输出的高频方波信号HF和从低频振荡电路OSC-L输出的低频方波信号PWM1和PWM2输入到第一和第二或非电路NOR1和NOR2。在该实施例中，将低频方波信号PWM1和PWM2的导通/截止工作时间互补地改变。例如，如果方波信号PWM1的高电平时段变长，则减少方波信号PWM2的高电平时段。相反的情况以及低电平时段同样如此。
高频振荡电路OSC-H用作改变亮度的调光控制电路，并且低频振荡电路OSC-L用作改变色温的颜色调节控制电路。
通过将电阻器R1和R2、可变电阻器VR1、二极管D3和D4以及电容器C2外部连接到反相器电路N3和N4，来配置高频振荡电路OSC-H。通过调节可变电阻器VR1的接触刷(滑动触头)的位置，能够使高频方波信号HF的导通/截止工作时间大于或小于50％。
通过将电阻器R5和R6、可变电阻器VR2、二极管D5和D6以及电容器C3外部连接到反相器电路N5和N6，来配置低频振荡电路OSC-L。通过调节可变电阻器VR2的接触刷的位置，能够使低频方波信号PWM1的导通/截止工作时间大于或小于50％。在该情况下，低频方波信号PWM2的导通/截止工作时间变为100-(低频方波信号PWM1的导通/截止工作时间)％。
例如，如果开关元件Q1控制在具有冷色发光颜色的半导体发光元件1中流动的电流，并且开关元件Q2控制在具有暖色发光颜色的半导体发光元件2中流动的电流，并且平衡在半导体发光元件1和2中流动的电流，则混合颜色变为中性白色的发光颜色。而且，如果在半导体发光元件1中流动的电流大于在半导体发光元件2中流动的电流，则显示出蓝白色的发光颜色。在相反情况下，显示出红白色的发光颜色。因此，能够实现在荧光灯领域广泛的使用的诸如日光色、午光色以及灯泡色的色温。
在该实施例中，因为低频方波信号PWM1和PWM2的导通/截止工作时间互补地改变，所以总的亮度不会被低频振荡电路OSC-L的导通/截止工作时间改变。因此，通过改变从高频振荡电路OSC-H输出的高频方波信号HF的导通/截止工作时间，来改变开关元件Q1和Q2的导通脉冲宽度，从而实现调光操作。
在该实施例中，可以通过使用在一个芯片中嵌入六个逻辑元件的通用逻辑IC，以低成本实现反相器电路N1至N6。
(第五实施例)
图5示出根据本发明第五实施例的控制电路的配置。主电路可以具有与图1的主电路相同的配置。在该实施例中，将施密特反相器电路S1和S2的输出信号分别输入到开关元件Q1和Q2的控制电极。
与第四实施例相比，高频振荡电路OSC-H与低频振荡电路OSC-L的配置是不同的。因为在该实施例中使用的施密特反相器电路在输入电压的阈值上具有滞后特性，所以能够由单个设备获得振荡电路。
将描述低频振荡电路OSC-L的配置和操作。将用于设置振荡频率的电阻器R5连接在施密特反相器电路S4的输入端子与输出端子之间。
将用于设置振荡频率的电容器C3连接在施密特反相器电路S4的输入端子和电路地之间。将电容器C3和电阻器R5的时间常数设置成振荡该低频方波信号PWM1。相对于第一方波信号PWM1的导通/截止工作时间，互补地改变通过经由施密特反相器电路S5逻辑地反置施密特反相器电路S4的输出而获得的第二方波信号PWM2的导通/截止工作时间。
由于在电源导通时电容器C3两端的电压低，施密特反相器电路S4的输出端变为高电平输出。因此，充电电流通过电阻器R5流入电容器C3中，并且电容器C3两端的电压逐渐增大。如果电容器C3两端的电压变得大于施密特反相器电路S4的上阈值，则将施密特反相器电路S4的输出反置为低电平。因此，在电容器C3中累积的电荷通过电阻器R5被释放，并且电容器C3两端的电压逐渐减小。如果电容器C3两端的电压变得低于施密特反相器电路S4的下阈值，则将施密特反相器电路S4的输出反置为高电平。此后，重复相同操作，并且施密特反相器电路S4的输出端以由电容器C3和电阻器R5的时间常数确定的振荡频率，交替重复高电平和低电平。
一般而言，施密特反相器电路S4的上阈值和下阈值之间的控制电源电压Vcc存在大约20％的滞后量。因此，如果上阈值是0.6×Vcc，则下阈值变为0.4×Vcc，并且导通/截止工作时间变为大致50％。
在将工作时间转换开关SW设置在图5中所示的位置时，执行以上操作。然而，如果将工作时间转换开关SW改变到另一位置，则可能使导通/截止工作时间大于或小于50％。电阻器R8的一个端子连接到电阻器R5和电容器C3之间的连接节点，并且电阻器R8的另一个端子可以通过工作时间转换开关SW，连接到控制电源电压Vcc的电位或电路地的电位。如果将其连接到控制电源电压Vcc的电位，电容器C3被快速充电但缓慢放电。如果将其连接到电路地的电位，电容器C3将快速放电但缓慢充电。
鉴于以上内容，由于可以将低频振荡电路OSC-L的导通/截止工作时间转换为三个步骤，因此可以实现在荧光灯领域广泛使用的诸如日光色、午光色以及灯泡色的色温。
除了电阻器R2和电容器C2的时间常数设置为振荡产生高频方波信号HF以外，高频振荡电路OSC-H的配置和操作类似于低频振荡电路OSC-L的配置与操作。而且，该实施例的不同之处在于：用于划分控制电源电压Vcc的电位计由可变电阻器VR1形成，并且划分点处的电位经由电阻器R7连接到电阻器R2和电容器C2之间的连接节点，以连续地改变高频方波信号HF的导通/截止工作时间，从而实现用于改变亮度而不改变色温的调光操作。
而且，可变电阻VR1和转换开关SW可以彼此替换。在该情况下，能够实现逐步调光和连续的色温变化。而且，如果将可变电阻器用于高频振荡电路OSC-H和低频振荡电路OSC-L两者，则能够实现连续调光和连续的色温变化。如果将转换开关用于高频振荡电路OSC-H和低频振荡电路OSC-L两者，能够实现逐步调光和逐步的色温变化。
可以通过使用在一个芯片中嵌入六个逻辑元件的通用逻辑IC，以低成本实现该实施例中使用的施密特反相器电路S1至S5。
(第六实施例)
在上述的第一至第五实施例中，已经描述了作为开关电源电路的示例的降压斩波电路，但本发明不限于此。例如，升压降压斩波电路、反激DC-DC变换器电路、升压斩波电路等可以用作开关电源电路。这些示例的开关电源电路包括诸如电感器和变压器的电感元件、用于以高频开启/关闭来自输入DC电源并在电感元件中流动的电流的开关元件、以及用于在开关元件截止时向负载释放电感元件的能量的反激二极管。如果满足特定条件，则不设置连续模式。
例如，在开关电源电路是降压斩波电路的情况下，如果开关元件的导通时间/截止时间的比率等于或小于负载电压/(电源电压-负载电压)的比率，则不设置连续模式。
而且，在开关电源电路是升压降压斩波电路或反激DC-DC变换器电路的情况下，如果开关元件的导通时间/截止时间的比率等于或小于负载电压/电源电压的比率，则不设置连续模式。
而且，在开关电源电路是升压斩波电路的情况下，如果开关元件的导通时间/截止时间的比率等于或小于(负载电压-电源电压)/电源电压的比率，则不设置连续模式。
因此，如果负载电压大或导通时间短，以满足这些条件，则即使在使用任何类型的开关电源电路时，电感器也不被磁饱和，并且也不需要提供JP2002-203988中描述的峰值电流控制电路。
提供JP2002-203988的峰值电流控制电路是为了防止电感器的磁饱和，并且还改善在开关电源电路的间歇操作中的恒流特性。
然而，在半导体发光元件是串联电路的LED的情况下，负载电压大致是恒定的。因此，假设电源电压是恒定的，并且确定了开关元件的导通时段，则在开关元件导通时流经电感器的电流的峰值被唯一确定。而且，如果确定了流经电感器的电流的峰值，则负载电压大致是恒定的。因此，在开关元件截止时完成电感器的能量释放所需的时间也被唯一确定。因此，如果设置开关元件的导通时间以调整流经电感器的电流的峰值，并且将开关元件的截止时间设置为等于或长于基于负载电压确定的电感器释放能量所需的时间，则能够通过使用普通的高频振荡电路来独立地控制多个类型的开关电源电路。
(第七实施例)
图6是示出包括根据本发明实施例的LED点亮设备的电源集成LED照明装置的截面图。
LED照明装置的外壳3埋入天花板9中。LED模块4和电源单元5嵌入外壳3中。外壳3由具有开放底部并由金属制成的柱状体形成。采用光扩散板6覆盖该开放底部。LED模块4设置为面对光扩散板6。附图标记40表示安装有LED模块4的LED 1a、1b、...、2a、2b、...的LED安装基板。
LED 1a、1b、...例如是冷色的LED，并且LED 1a、1b、...的串联电路与图1或图3的半导体发光元件1相对应。LED 2a、2b、...例如是暖色的LED，并且LED 2a、2b、...的串联电路与图1或图3的半导体发光元件2相对应。而且，优选通过在具有圆板形的LED安装基板40上沿圆周方向交替设置冷色LED和暖色LED，来促进发光颜色的混合。
附图标记50表示安装有电源单元5的电气部件的电源电路基板。将LED模块4安装为与外壳3中的热辐射板7接触，以释放由LED 1a、1b、...、2a、2b、...产生的热进入外壳3中。而且，将LED模块4和电源单元5通过设置在热辐射板7中的孔连接到引线8。热辐射板7是诸如铝板和铜板的金属板，并且不仅提供了热辐射效应，而且还提供了屏蔽效应。将热辐射板7电连接到外壳3，以接地。然而，热辐射板7包括与引线8电绝缘的非充电部分。
在上述实施例中，将发光二极管描述为半导体发光元件，但本发明不限于此。例如，有机电致发光(EL)设备、半导体激光设备等均可以用作半导体发光元件。
尽管相对于这些实施例已经描述和示出本发明，但是本领域技术人员应该理解：在未偏离如以下权利要求所限定的本发明的保护范围的情况下可以做出各种变化和修改。

Claims (3)

1.一种点亮设备，包括：
第一开关电源电路和第二开关电源电路，所述第一开关电源电路和第二开关电源电路并联连接到输入DC电源，以分别驱动具有不同色温的第一半导体发光元件和第二半导体发光元件；
高频振荡电路，所述高频振荡电路产生用作所述第一开关电源电路和所述第二开关电源电路中的每一个的导通/截止切换信号的高频方波信号；
低频振荡电路，所述低频振荡电路产生第一低频方波信号和第二低频方波信号；
连接到所述第一开关电源电路的第一门电路，所述第一门电路具有被输入所述高频方波信号的第一输入端，以及被输入所述第一低频方波信号的第二输入端；以及
连接到所述第二开关电源电路的第二门电路，所述第二门电路具有被输入所述高频方波信号的第一输入端，以及被输入所述第二低频方波信号的第二输入端；
其中所述第一低频方波信号和所述第二低频方波信号中的每一个具有的频率低于所述高频方波信号的频率；并且
其中所述第一低频方波信号和所述第二低频方波信号确定是否将所述高频方波信号分别提供给所述第一开关电源电路和所述第二开关电源电路，以及
其中，所述第一低频方波信号和所述第二低频方波信号的导通/截止工作时间互补地改变，使得所述第一半导体发光元件和所述第二半导体发光元件的混合光的色温改变；
其中，通过调整所述高频方波信号的导通/截止工作时间，改变所述第一半导体发光元件和所述第二半导体发光元件之每一个的亮度。
2.根据权利要求1所述的点亮设备，还包括在一个芯片中嵌入六个逻辑电路的集成电路，其中两个所述逻辑电路用作所述第一门电路和所述第二门电路，并且其它的逻辑电路用于产生所述高频方波信号和所述低频方波信号。
3.一种照明装置，包括：
根据权利要求1或2所述的点亮设备；以及
由所述点亮设备驱动的所述第一半导体发光元件和所述第二半导体发光元件。
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