DE102015001991A1

DE102015001991A1 - Beleuchtungssystem und Steuerschaltung für dasselbe

Info

Publication number: DE102015001991A1
Application number: DE102015001991.0A
Authority: DE
Inventors: Yong Guen KIM; Gyeong Sik MUN
Original assignee: Silicon Works Co Ltd
Current assignee: LX Semicon Co Ltd
Priority date: 2014-02-19
Filing date: 2015-02-13
Publication date: 2015-08-20
Also published as: CN104853479A; KR101683438B1; KR20150098136A; US9398660B2; US20150237699A1

Abstract

Hierin offenbart sind ein Beleuchtungssystem zum Emittieren von Licht wobei Strom verwendet wird, der eine Phase aufweist, die von einem Dimmer gesteuert wird und den Lichtemissionszustand einer Lichtquelle verbessert, und eine Steuerschaltung für dasselbe. Flimmer kann durch Durchführen von Aufladen und Entladen unter Verwendung eines Stroms, der zu einer Last geliefert wird oder eines Stroms, der in dem Strompfad einer Last fließt, und durch Durchführen von Stromregelung, die durch das Aufladen und Entladen erzeugt wird, verbessert werden.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Beleuchtungssystem, und insbesondere ein Beleuchtungssystem zum Emittieren von Licht, wobei Strom verwendet wird, der eine Phase aufweist, die von einem Dimmer gesteuert wird, und zur Verbesserung des Lichtemissionszustand einer Lichtquelle, und eine Steuerschaltung für dasselbe.
2. Stand der Technik
Ein Beleuchtungssystem ist entwickelt worden, um eine Lichtquelle zu verwenden, die eine hohe Emissionseffizienz aufweist und eine kleine Menge Energie benötigt, um den Energieverbrauch zu senken. Eine typische Lichtquelle, die in dem Beleuchtungssystem verwendet wird, kann eine lichtemittierende Diode (LED) sein.
Die LED hat den Vorteil, dass sie sich von anderen Lichtquellen in verschiedenen Faktoren unterscheidet, wie zum Beispiel Energieverbrauch, Lebensdauer und Lichtqualität. Die LED ist dadurch gekennzeichnet, dass sie durch einen Strom betrieben wird. Demzufolge ist ein Beleuchtungssystem, das LEDs als eine Lichtquelle verwendet problematisch, da es viele zusätzliche Schaltungen für den Stromantrieb erfordert.
Um das Problem zu lösen, ist ein Beleuchtungssystem entwickelt worden, um LEDs mit Wechselstrom in einem Wechselstrom direkter Art zu versorgen. Das Beleuchtungssystem des Wechselstroms direkter Art ist so konfiguriert, dass die LEDs Licht emittieren durch Umwandeln der Wechselspannung in eine gleichgerichtete Spannung, und Durchführen von Stromantrieb, der die gleichgerichtete Spannung verwendet. Das Beleuchtungssystem des Wechselstroms direkter Art ist dadurch gekennzeichnet, dass es einen ausgezeichneten Leistungsfaktor aufweist, da es die gleichgerichtete Spannung verwendet, ohne einen Induktor und einen Kondensator zu verwenden. Die gleichgerichtete Spannung bezieht sich auf eine Spannung, die durch Durchführen von Vollweggleichrichtung auf der Wechselspannung durch den Vollweggleichrichter eines Gleichrichters erhalten wird.
Weiterhin kann das Beleuchtungssystem einen Stromkreis zum Versorgen einer gleichgerichteten Spannung, die eine Wechselstromquelle verwendet und eine Leistungsregelungseinheit zum Durchführen einer Stromregelung für den Antrieb einer Lichtquelle in Reaktion auf die gleichgerichtete Spannung enthalten. Allgemein kann die Leistungsregelungseinheit in Form eines einzelnen Chips hergestellt und auf dem Beleuchtungssystem befestigt sein.
In dem Beleuchtungssystem kann der Stromkreis konfiguriert sein, eine Dimmfunktion aufzuweisen. Die Dimmfunktion kann durch einen Dimmer implementiert werden, der in den Stromkreis aufgenommen wird. Der Dimmer ist konfiguriert, den Ort zu bestimmen, wo die Phase einer Wechselspannung in Reaktion auf eine Änderung einer internen Ladespannung ausgelöst wird. Das bedeutet, dass der Dimmer eine Wechselspannung ausgibt, die eine gesteuerte Phase aufweist, und dass eine Lichtquelle Licht mit Helligkeit entsprechend der phasengesteuerten Wechselspannung emittiert.
Der Dimmer kann die Lichtstärke des Beleuchtungssystems von einem Abschaltpegel der Lichtquelle zu einem maximalen Lichtemissionspegel abhängig von der Leistung des Beleuchtungssystems steuern. Wenn der Dimmer eine Hysteresekennlinie aufweist, kann er einen Wirkungsgrad von 20–80% aufweisen. Wenn der Dimmer keine Hysteresekennlinie aufweist, kann er einen Wirkungsgrad von 5–95% aufweisen.
Im Allgemeinen ist der Dimmer problematisch, da die Kompatibilität niedrig ist, abhängig von einer Last auf Grund einer Differenz in den Eigenschaften eines internen Diac oder Triac. Aus Sicht des Dimmers kann eine Leistungsregelungseinheit zum Durchführen einer Stromregelung für den Antrieb einer Lichtquelle als eine Last dienen.
Wenn eine Last, die eine Widerstandskennlinie aufweist, angelegt wird, kann der Dimmer hervorragende Eigenschaften aufweisen. Ein Beispiel für eine Last, die eine Widerstandskennlinie aufweist, kann eine Glühlampe enthalten, die als Linearlast definiert werden kann.
Der Dimmer weist begrenzte Kompatibilität entsprechend einer Last auf, wie beispielsweise eine Leistungsregelungseinheit, die Blindwiderstand aufweist oder eine Leistungsregelungseinheit zum Durchführen von Stromregelung, die dem Wechselstrom direkter Art entspricht. Ein Beispiel für die Last, die Blindwiderstand aufweist kann eine Flyback oder Buck-artige Leistungsregelungseinheit umfassen. Wie oben beschrieben, kann die Leistungsregelungseinheit, die Blindwiderstand aufweist oder die Leistungsregelungseinheit zum Durchführen von Stromregelung, die dem Wechselstrom direkter Art entspricht, als nichtlineare Last definiert werden.
Der Dimmer ist beim Bereitstellen von Wechselstrom-Wellenformen von hoher Qualität gemäß der nichtlinearen Last beschränkt. Insbesondere, kann der Dimmer eine Ausgangsspannung vorsehen, die unregelmäßig durch eine RC-Charakteristik verzögert worden ist. Weiterhin kann der Dimmer eine Ausgangsspannung vorsehen, die eine variierende Breite aufweist, in der das Einschalten durch die Betriebseigenschaften eines Triac (d. h. eine Einschaltbreite) erhalten wird. Insbesondere können eine positive Ausgangsspannung und eine negative Ausgangsspannung unterschiedliche Einschaltbreiten aufweisen. Darüber hinaus kann der Dimmer eine Ausgangsspannung vorsehen, so dass der positive Ausgang und negative Ausgang verschiedene Größen (oder Amplituden) aufweisen.
Dementsprechend kann in einem Beleuchtungssystem, das den Dimmer aufnimmt und die nichtlineare Last verwendet, eine Lichtquelle aufgrund der instabilen Betriebscharakteristik des Dimmers keine einheitliche Leuchtkraft aufrechterhalten. Insbesondere, wenn der Wechselstrom eine Lichtquelle in dem Wechselstrom direkter Art versorgt, kann die Lichtquelle Licht emittieren, so dass das Licht aufgrund der Ausgangsspannung des Dimmers, der unterschiedliche positive Ausgangsgrößen und negative Ausgangsgrößen aufweist, unregelmäßig geschüttelt wird. Ein Phänomen, bei dem Lichtstärke unregelmäßig verändert und in dem Licht-Emissionszustand geschüttelt wird, wird Flimmer genannt. Insbesondere kann der Flimmer schlimmer werden, wenn eine Lichtquelle Licht mit geringer Lichtstärke emittiert.
Dementsprechend, um eine Dimmfunktion, die den Dimmer verwendet zu implementieren, muss ein Beleuchtungssystem, das eine nichtlineare Last aufweist, den Lichtemissionszustand einer Lichtquelle stabilisieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Ausführungsformen sind auf die Bereitstellung eines Beleuchtungssystems gerichtet, das zur Implementierung einer Dimmfunktion imstande ist, wobei es einen Dimmer gemäß einer nichtlinearen Last verwendet, und auf eine Steuerschaltung für dasselbe.
Es können auch verschiedene Ausführungsformen auf ein Beleuchtungssystem gerichtet sein, das imstande ist, eine Dimmfunktion vorzusehen, wobei es einen Dimmer gemäß einer nichtlinearen Last verwendet und wobei es Flimmer, der einer unregelmäßigen Ausgangsspannung des Dimmers zuzuschreiben ist, löst, und auf eine Steuerschaltung für dasselbe.
Es können auch verschiedene Ausführungsformen auf ein Beleuchtungssystem gerichtet sein, das imstande ist, eine Dimmfunktion vorzusehen, wobei es einen Dimmer gemäß einer nichtlinearen Last verwendet, wobei es einen instabilen Lichtemissionszustand, der einer unregelmäßigen Ausgangsspannung des Dimmers zuzuschreiben ist, löst, wobei es Produktionskosten reduziert, und wobei es einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist, und auf eine Steuerschaltung für dasselbe.
In einer Ausführungsform kann ein Beleuchtungssystem eine Lichtquelle enthalten, die mit einer gleichgerichteten Spannung versorgt wird, die durch Steuern der Phase des Wechselstroms erhalten wird, wobei ein Dimmer verwendet wird, eine Leistungsregelungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strompfad für die Lichtemission der Lichtquelle gemäß einem Zustand der gleichgerichteten Spannung vorzusehen, und ein Stromregler, der konfiguriert ist, das Laden oder Entladen in Reaktion auf die Strommenge in dem Strompfad, die durch die Eigenschaften des Dimmers verändert wird, und um die Strommenge der Lichtemission der Lichtquelle zu steuern, die in dem Strompfad gemäß dem Laden oder Entladen fließt.
In einer Ausführungsform kann eine Steuerschaltung für ein Beleuchtungssystem eine Strompufferschaltung enthalten, die mit einem Strompfad verbunden ist für die Lichtemission einer Lichtquelle, wobei eine gleichgerichtete Spannung verwendet wird, die durch Steuern der Phase des Wechselstroms gesteuert wird, wobei ein Dimmer verwendet wird, und die konfiguriert ist, das Laden oder Entladen in Reaktion auf die Strommenge in dem Strompfad, die durch die Eigenschaften des Dimmers verändert wird, durchzuführen, und die eine Ladespannung und eine Stromregelungsschaltung liefert, die konfiguriert sind, die Strommenge für die Lichtemission der Lichtquelle, die in den Strompfad in Reaktion auf die Ladespannung der Strompufferschaltung fließt.
In einer Ausführungsform kann eine Steuerschaltung für ein Beleuchtungssystem einen Filter enthalten, der konfiguriert ist, Energie zu übertragen, die durch Steuern der Phase des Wechselstroms erhalten wird, wobei ein Dimmer für die Lichtemission einer Lichtquelle verwendet wird. Der Filter kann eine Ladeschaltung enthalten, die konfiguriert ist, Laden entsprechend der Leistung durchzuführen und kann eine Ladespannung und eine Stromregelungsschaltung liefern, die konfiguriert sind, einen Strom zu steuern, der zur Lichtquelle übertragen wird, wobei die Leistung in Reaktion auf die Ladespannung verwendet wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Schaltplan eines Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist ein detaillierter Schaltplan eines Dimmers, wie er in 1 dargestellt ist.
3 ist eine Wellenform, die das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Strom eines Diac, wie er in 2 gezeigt ist, darstellt.
4 ist eine Wellenform, die das Verhältnis zwischen einer Wechselspannung und einer Wechselspannung, die eine Phasenverschiebung aufweist, zur Dimmerregelung darstellt.
5 ist eine Wellenform, die eine gleichgerichtete Spannung, die eine Phasenverschiebung aufweist, darstellt.
6 ist ein Blockdiagramm, das ein Simulationsverfahren gemäß der Ausführungsform der 1 darstellt.
7 ist eine Wellenform, die die Ergebnisse der Simulationen wie in 6 darstellt.
8 ist eine Wellenform, die einen Vergleich zwischen einem Fall, in dem in Filter aus 1 vorhanden ist und einem Fall, in dem ein Filter aus 1 nicht vorhanden ist, darstellt.
9 stellt Wellenformen, die gleichgerichteten Spannungen eines Vollwinkels entsprechen, gemäß der Ausführungsform der 1 dar.
10 ist ein Schaltplan eines Beleuchtungssystems einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 stellt Wellenformen, die gleichgerichteten Spannungen eines Vollwinkels entsprechen, gemäß der Ausführungsform der 10 dar.
12 ist ein Schaltplan gemäß der Ausführungsform der 10, zur Darstellung der Wellenformen der 11.
13 stellt Wellenformen gemäß der Ausführungsform der 10 dar, die gleichgerichteten Spannungen entsprechen, die gesteuerte Phasen aufweisen.
14 ist ein Schaltplan eines Beleuchtungssystems von noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
15 stellt Wellenformen gemäß der Ausführungsform der 14 dar, die gleichgerichteten Spannungen eines Vollwinkels entsprechen.
16 ist ein Schaltplan gemäß der Ausführungsform der 14, zur Darstellung der Wellenformen der 15.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Beispielhafte Ausführungsformen werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Die Offenbarung kann jedoch in unterschiedlichen Formen ausgeführt werden und sollte nicht auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen so vorgesehen, dass diese Offenbarung gründlich und vollständig ist, und dass sie den Umfang der Offenbarung dem Fachmann vollständig vermitteln. In der gesamten Offenbarung beziehen sich Bezugszeichen auf entsprechend nummerierte Teile in den verschiedenen Figuren und Ausführungsformen der Offenbarung.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Detail nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Begriffe, die in der Beschreibung und in den Ansprüchen verwendet werden, sollten nicht als gängige oder Wörterbuch-Bedeutung ausgelegt werden, sondern sollten als Bedeutungen und Konzepte ausgelegt werden, die dem technischen Gebiet der vorliegenden Offenbarung entsprechen.
Die Ausführungsformen und Zeichnungen dieser Beschreibung veranschaulichen nur beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, und nicht den gesamten technischen Geist der vorliegenden Erfindung. Es sollte so verstanden werden, dass eine Vielzahl von Äquivalenten und Modifikationen zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung existieren können, die in der Lage sind, die Ausführungsformen zu ersetzen.
1 ist ein Schaltplan eines Beleuchtungssystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Ausführungsform der 1 kann einen Stromkreis 10, eine Lichtquelle 12, eine Leistungsregelungseinheit 14 und einen Filter 16 enthalten.
Der Stromkreis 10, der eine Wechselspannung verwendet, gibt eine gleichgerichtete Spannung aus. Dazu kann der Stromkreis 10 eine Wechselstromquelle 20, einen Dimmer 22 und einen Gleichrichter 24 enthalten.
Die Wechselstromquelle 20 sieht eine Wechselspannung vor und kann eine handelsübliche Wechselstromquelle enthalten.
Ferner führt der Dimmer 22 eine Dimmfunktion zum Auslösen der Phase einer Wechselspannung durch, der von der Wechselstromquelle 20 versorgt wird. Der Aufbau und Betrieb des Dimmers 22 sind detailliert unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Der Dimmer 22 kann eine Vorderkantenart aufweisen, die einen Triac verwendet oder eine Hinterkantenart, die einen Transistor oder MOSFET verwendet. Die Vorderkantenart bedeutet, dass eine ansteigende Flanke an der ausgelösten Phase einer Wechselspannung ausgebildet ist. Bei dieser Art, wird eine Wellenform nach der ansteigenden Flanke ausgegeben. Im Gegensatz dazu bedeutet die Hinterkantenart, dass eine abfallende Flanke auf der ausgelösten Phase einer Wechselspannung ausgebildet ist. Eine Wellenform wird vor der abfallenden Flanke ausgegeben. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Dimmer 22 so dargestellt, als würde er die Vorderkantenart aufweisen.
Weiterhin führt der Gleichrichter 24 eine Vollwellengleichrichtung der Ausgangsspannung des Dimmers 22 durch und gibt somit eine gleichgerichtete Spannung aus. Der Gleichrichter 24 kann konfiguriert sein, um eine bekannte Brückendiodenkonfiguration aufzuweisen.
In dieser Konfiguration führt der Stromkreis 10 eine Operation zum Steuern der Phase der Wechselspannung der Wechselstromquelle 20, unter Verwendung des Dimmers 22, und eine Operation zum Durchführen einer Vollweggleichrichtung der Ausgangsspannung des Dimmers 22 durch und gibt eine gleichgerichtete Spannung aus.
Die Lichtquelle 12 kann mit einer gleichgerichteten Spannung aus dem Stromkreis 10 versorgt werden, und kann einen Lichtemissionsbetrieb entsprechend der gleichgerichteten Spannung durchführen. In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Lichtquelle 12 anhand von LEDs dargestellt. Beispielsweise kann die Lichtquelle 12 eine Vielzahl von LED-Kanälen LED1, LED2, LED3 und LED4 enthalten. In diesem Fall kann jeder der LED-Kanäle LED1, LED2, LED3 und LED4 eine oder ein Vielzahl von LEDs umfassen.
Darüber hinaus sieht die Leistungsregelungseinheit 14 einen Strompfad zur Lichtemission der Lichtquelle 12 gemäß dem Zustand der Stromversorgung der Lichtquelle 12 vor, das heißt, eine gleichgerichtete Spannung.
Die Leistungsregelungseinheit 14 kann einen Flyback oder Buck-Typ aufweisen. Ferner kann die Leistungsregelungseinheit 14 konfiguriert sein, um die Lichtquelle 16 mit einem Strom in der Wechselspannung direkter Art vorzusehen. Das heißt, die Leistungsregelungseinheit 14 kann als eine nichtlineare Last konfiguriert sein, die Reaktanz aufweist, oder die in der Wechselspannung direkter Art angetrieben wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, dass die Leistungsregelungseinheit 14 eine nichtlineare Last ist, die in der Wechselspannung direkter Art angetrieben wird.
Die Leistungsregelungseinheit 14 kann Terminals CH1, CH2, CH3 und CH4 enthalten, die jeweils mit den Terminals der LED-Kanäle LED1, LED2, LED3 und LED4 der Lichtquelle 12 verbunden sind, ein Terminal Riset, das mit einem Messwiderstand Rs verbunden ist, und einen Masseanschluss GND, der geerdet ist.
Wenn nur der LED-Kanal LED1 Licht emittiert, kann die Leistungsregelungseinheit 14 einen Strompfad vorsehen, der zwischen dem Terminal CH1 und dem Terminal Riset ausgebildet ist. Wenn nur die LED-Kanäle LED1 und LED2 Licht emittieren, kann die Leistungsregelungseinheit 14 einen Strompfad vorsehen, der zwischen dem Terminal CH2 und dem Terminal Riset ausgebildet ist. Wenn nur die LED-Kanäle LED1, LED2 und LED3 Licht emittieren, kann die Leistungsregelungseinheit 14 einen Strompfad vorsehen, der zwischen dem Terminal CH3 und dem Terminal Riset ausgebildet ist. Wenn alle LED-Kanäle LED1, LED2, LED3 und LED4 Licht emittieren, kann die Leistungsregelungseinheit 14 einen Strompfad vorsehen, der zwischen dem Terminal CH3 und dem Terminal Riset ausgebildet ist. Wenn eine gleichgerichtete Spannung höher als jede der Lichtemissionsspannungen der LED-Kanäle LED1, LED2, LED3 und LED4 ist, kann die Leistungsregelungseinheit 14 konfiguriert sein, um einen Strompfad durch die interne Stromregelung zu ändern.
Steigt eine gleichgerichtete Spannung aufgrund einer Korrelation zwischen der Lichtquelle 12 und der Leistungsregelungseinheit 14 an, wird die Anzahl der LED-Kanäle, die Licht emittieren, erhöht. Im Gegensatz dazu, wenn eine gleichgerichtete Spannung abfällt, wird die Anzahl der LED-Kanäle, die Licht emittieren, verringert. Ferner kann die Leistungsregelungseinheit 14 einen Strompfad vorsehen, der sich in Reaktion auf eine Änderung des Lichtemissionszustands geändert hat.
Die Menge an Strom auf einem Strompfad wird schrittweise in Abhängigkeit von einer Änderung einer gleichgerichteten Spannung erhöht, das heißt, der Lichtemissionszustand eines LED-Kanals. Ein Strom, der in einem Strompfad fließt, kann durch den Messwiderstand Rs detektiert werden. Das heißt, ein Strom, der in den Messwiderstand Rs fließt, kann ein konstanter Strom gemäß der Lichtemission eines bestimmten LED-Kanals sein. Weiterhin kann ein Strom, der in den Messwiderstand Rs fließt, eine abgestufte Wellenform aufweisen, die schrittweise in Reaktion auf eine Änderung eines Strompfads ansteigt oder abfällt.
Der Filter 16, der als Stromregler konfiguriert ist, ist mit der Leistungsregelungseinheit 14 über den Messwiderstand Rs verbunden. Der Filter 16 führt das Laden oder Entladen in Reaktion auf die Strommenge auf einem Strompfad, der abhängig von den Eigenschaften des Dimmers 22 verändert wird durch, und steuert die Strommenge, die in einem Strompfad fließt, so dass die Lichtquelle 12 Licht gemäß dem Laden oder Entladen emittiert.
Zu diesem Zweck kann der Filter 16 konfiguriert sein, um die Strommenge, die auf einem Strompfad fließt durch das Durchführen von Laden und Entladen in einer Zykluseinheit des Wechselstroms auszugleichen. Der Filter 16 kann eine Zeitkonstante aufweisen, die das Zweifache oder mehr des Zyklus des Wechselstroms zum Entladen ist, um die Strommenge des Stroms, der in einem Strompfad fließt, zu regeln.
Genauer gesagt kann der Filter 16 eine Strompufferschaltung und eine Stromregelungsschaltung aufweisen.
Die Strompufferschaltung kann einen Widerstand Ri1, einen Widerstand Ri2 und einen Kondensator Ci enthalten, und sie ist mit einem Strompfad verbunden. Die Strompufferschaltung führt das Laden und Entladen durch, weist eine Zeitkonstante entsprechend einem Zyklus auf, der das Zweifache oder mehr des Wechselstroms entspricht, und kann eine Ladespannung vorsehen, die durch eine Zeitkonstante geändert wird.
Der Kondensator Ci führt das Laden und Entladen durch und sieht eine Ladespannung vor. Ferner ist der Widerstand Ri1 zwischen dem Strompfad der Leistungsregelungseinheit 14 und dem Kondensator Ci durch den Messwiderstand Rs verbunden, und sieht einen Ladepfad für den Kondensator Ci vor. Weiterhin sieht der Widerstand Ri2 eine Ladespannung für die Basis des Transistors Qi1 der Stromregelungsschaltung vor. In diesem Fall kann eine Zeitkonstante von den Impedanzwerten des Kondensators Ci und den Widerständen Ri1 und Ri2 bestimmt werden.
Darüber hinaus kann die Stromregelungsschaltung die Transistoren Qi1 und Qi2 enthalten, und sie ist in dem Strompfad der Leistungsregelungseinheit 14 enthalten. Die Stromregelungsschaltung kann konfiguriert sein, um einen Stromfluss in einem Strompfad in Reaktion auf eine Ladespannung zu steuern.
Genauer gesagt, weisen die Transistoren Qi1 und Qi2 der Stromregelungsschaltung Kollektoren auf, die gemeinsam mit dem Strompfad der Leistungsregelungseinheit 14 durch den Messwiderstand Rs verbunden sind, und sind in einer Darlington-Struktur gekoppelt. Dementsprechend sieht der Transistor Qi1 einen Strom an der Basis des Transistors Qi2 vor, wobei dieser eine Ladespannung verwendet, die an der Basis des Transistors Qi1 angebracht ist. Der Transistor Qi2 steuert die Strommenge, die in dem Messwiderstand Rs, das heißt ein Strompfad, in Reaktion auf die Menge, die an der Basis des Transistors Qi2 fließt. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Transistoren Qi1 und Qi2 als NPN-Bipolartransistoren dargestellt, aber die vorliegende Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel können die Transistoren Qi1 und Qi2 bipolare PNP Transistoren sein oder FETs, die für Stromregelung geeignet sind.
Der Dimmer 22 ist nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben.
Der Dimmer 22 kann einen variablen Widerstand R1, einen Widerstand R2, einen Kondensator C1, einen DIAC, einen TRIAC, einen Widerstand R und einen Kondensator C enthalten. Der variable Widerstand R1, der Widerstand R2 und der Kondensator C1 sind in Reihe geschaltet. Ferner ist ein Knotenpunkt zwischen dem Widerstand R2 und dem Kondensator C1 mit einer Seite des DIAC verbunden. Der DIAC funktioniert, um die Ladespannung Vc des Kondensators C1 zu dem Gate G des Triacs zu übertragen. Das Einschalten des TRIAC ist durch die Ladespannung Vc, die durch den DIAC versorgt wird, gesteuert. Weiterhin führen der Widerstand R und der Kondensator C eine Filterfunktion durch.
In dem Dimmer 22, weist ein Niveau der Ladespannung Vc des Kondensators C1 einen Einfluss auf den Betrieb des DIAC auf. Das heißt, der DIAC weist eine Betriebscharakteristik auf, in der er in Reaktion auf eine positive Ladespannung Vc eines bestimmten Niveaus oder mehr oder einer negativen Ladespannung Vc eines bestimmten Niveaus oder mehr, angedreht wird. Das heißt, der DIAC weist eine Betriebscharakteristik auf, in der er einen Stromfluss schaltet, wie in 3 gezeigt. Der DIAC wird eingeschaltet, wenn eine Potentialdifferenz eine Durchbruchspannung +Vbo oder mehr oder eine Durchbruchspannung –Vbo oder weniger ist.
Wenn der DIAC eingeschaltet ist, führt der TRIAC einen Auslösevorgang in Reaktion auf die Ladespannung Vc durch.
Ein Zeitpunkt, zu dem der Auslösevorgang des TRIAC gestartet wird, ist ein Zeitpunkt, an dem die Phase einer Wechselspannung ausgelöst wird. Dementsprechend beginnt der TRIAC den Auslösevorgang periodisch zu jedem Zeitpunkt, an dem die Ladespannung Vc die Durchbruchspannung +Vbo, –Vbo erreicht. Als Ergebnis wird die Phase einer Wechselspannung ausgelöst.
Ein Zeitpunkt, bei dem die Phase einer Wechselspannung ausgelöst wird, kann durch den variablen Widerstand R1 gesteuert werden. Wenn der Widerstandswert des variablen Widerstands R1 abfällt, wird ein Zeitpunkt, an dem der Auslösevorgang des TRIAC gestartet wird schnell, weil die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C1 schnell wird, und somit die Strommenge, die die Lichtquelle 12 versorgt, erhöht ist. Das heißt, die Wellenform der Ladespannung Vc verlagert sich von ”Vc” bis ”VCD”, wie durch einen Pfeil A in 4 angedeutet. Dementsprechend wird die Auslösephase der Wechselspannung in die Richtung eines Pfeils B gesteuert.
Im Gegensatz dazu, wenn der Widerstandswert des variablen Widerstands R1 ansteigt, wird ein Zeitpunkt, an dem der Auslösevorgang des TRIAC beginnt, langsam, weil die Ladegeschwindigkeit des Kondensators C1 langsam wird, und somit die Strommenge, die die Lichtquelle 12 versorgt, verringert wird. Das heißt, die Wellenform der Ladespannung Vc verlagert sich in die entgegengesetzte Richtung des Pfeiles A von 4. Dementsprechend wird die Auslösephase der Wechselspannung in die entgegengesetzte Richtung zur Richtung des Pfeils B gesteuert.
In 4 bezeichnet P1 einen Zeitpunkt, an dem die Ladespannung Vc die Durchbruchspannung +Vbo erreicht hat, und bezeichnet 92 einen Zeitpunkt, an welchem die Ladespannung Vcd, die eine verschobene Phase aufweist, die Durchbruchspannung +Vbo erreicht hat.
Das heißt, ein Zeitpunkt, an dem der Auslösevorgang des TRIAC gestartet wird, kann durch Steuerung des Widerstandswertes des variablen Widerstandes R1, wie in 4 dargestellt, gesteuert werden. Als ein Ergebnis, wie in 4 dargestellt, kann eine Wechselspannung (d. h. ein fester gehashter Teil), die eine gesteuerte Auslösephase aufweist, vom Dimmer 22 zum Gleichrichter 24 versorgt werden.
Der Dimmer 22 garantiert einen Stromfluß nach einem Zeitpunkt, an dem der Auslösevorgang des TRIAC gestartet wurde. Als Ergebnis wird die Phase einer Wechselspannung in der Vorderkantenart gesteuert.
Weiterhin kann der Gleichrichter 24 vollständige Wellengleichrichtung auf der Wechselspannung des Dimmers 22, der eine gesteuerte Auslösephase aufweist und damit eine gleichgerichtete Ausgangsspannung ausgibt, wie beispielsweise in 5, durchführen.
Wie oben beschrieben, kann die Antriebseinheit 10 den Filter 16 mit einer gleichgerichteten Spannung vorsehen, wobei dieser eine gesteuerte Auslösephase aufweist, wie beispielsweise der in 5. Der Filter 16 führt eine Ladeoperation und Stromregelung entsprechend der gleichgerichteten Spannung durch.
Unter Bezugnahme auf 5, kann die gleichgerichtete Spannung in einer halben Periodeneinheit einer Wechselspannung erzeugt werden. Das heißt, die gleichgerichtete Spannung enthält eine Wellenform, die dem positiven Bereich und negativen Bereich der Wechselspannung entspricht. Jedoch weist die gleichgerichtete Spannung eine Differenz in der Amplitude T zwischen dem positiven Bereich und dem negativen Bereich durch die Eigenschaften des Dimmers 22 auf.
Wenn die Lichtquelle 12 Licht emittiert, das eine gleichgerichtete Spannung verwendet, die eine Differenz in der Amplitude zwischen einem positiven Bereich und einem negativen Bereich aufweist, wie in 5 dargestellt, kann, in dem der Lichtemissionszustand geschüttelt wird, Flimmer erzeugt werden.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann den Flimmer durch Verwenden des Filters 16 lösen. Das Lösen des Flimmers durch Verwenden des Filters 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wird in Bezug auf 6 beschrieben. 6 ist ein Schaltungsdiagramm, das darstellt, dass Simulationen durch wiederholtes Vorsehen von Rechteckwellen, die eine Differenz in der Amplitude gemäß der gleichgerichteten Spannung in 5 aufweisen, ausgeführt werden. Die Ergebnisse der Simulationen können wie in 7 dargestellt werden.
In 7 ist a) eine Eingangsspannung V7a für die Lichtquelle 12, die eine gleichgerichtete Spannung ersetzt hat, ist b) ein Eingangsstrom I7b zur Lichtquelle 12, ist c) die Ladespannung Vci des Kondensators Ci, ist d) ein Strom I7d, der im Kondensator Ci durch den Messwiderstand Rs und dem Widerstand Ri1 geladen wird, ist e) ein Strom I7e, der die Basis des Transistors Qi2 versorgt, ist f) ein Eingangsstrom I7f für den Kollektor des Transistors Qi2, und ist g) die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors V7G Qi2.
Wenn die Eingangsspannung V7a, die eine Differenz in der Amplitude aufweist, wiederholt an die Lichtquelle 12 angelegt wird, wie in a) der 7, kann die Menge des Stroms I7d, der im Strompfad der Leistungsregelungseinheit 14 fließt, abhängig von der Differenz in der Amplitude der Eingangsspannung V7a, wie in d) der 7, geändert werden. Wenn der Filter 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung keine Anwendung findet, kann die Lichtquelle 12 Licht mit Leuchtkraft, entsprechend der Strommenge I7d, die in den Messwiderstand Rs fließt, wie in d) der 7 emittieren. In diesem Fall wird die Strommenge I7d, wie in d) der 7 dargestellt ist, wiederholt gemäß der Differenz in der Amplitude der Eingangsspannung V7a verändert. Als Ergebnis wird die Strommenge für die Lichtemission der Lichtquelle 12 wiederholt geändert, wodurch Flimmer resultiert.
Der Filter 16 kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strommenge für die Lichtemission der Lichtquelle 12 steuern, sodass sie ausgeglichen wird, wie in f) der 7 dargestellt, indem das Laden und Entladen und die Stromregelung durchgeführt wird, obwohl eine Eingangsspannung, die eine Differenz in der Amplitude aufweist, wiederholt geliefert wird. Dementsprechend kann die Erzeugung von Flimmer verhindert werden.
Genauer gesagt, führt der Kondensator Ci des Filters 16 eine Aufladung in einem ersten Ladeabschnitt T71 durch, in dem die Eingangsspannung V7a, die eine große Amplitude aufweist, beibehalten wird, und in einem zweiten Ladeabschnitt T73, in dem die Eingangsspannung V7a, die eine kleine Amplitude aufweist, beibehalten wird.
Des Weiteren führt der Kondensator Ci des Filters 16 die Entladung basierend auf einer Zeitkonstante in einem ersten Entladeabschnitt T72 durch, das heißt, in einem Abschnitt von dem Zeitpunkt ab, wenn das Anlegen der Eingangsspannung V7a, die die große Amplitude aufweist, abgeschlossen ist, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Anlegen der Eingangsspannung V7a, die die kleine Amplitude aufweist, gestartet wird, und in einem zweiten Entladeabschnitt T74, das heißt, in einem Abschnitt von dem Zeitpunkt ab, wenn das Anlegen der Eingangsspannung V7a, die die kleine Amplitude aufweist, abgeschlossen ist, bis zu dem Zeitpunkt, wenn das Anlegen der Eingangsspannung V7a, die die große Amplitude aufweist, gestartet wird.
Der Kondensator Ci führt das Aufladen durch, so dass er die Ladespannung Vci eines höheren Niveaus in dem ersten Ladeabschnitt T71 als in dem zweiten Ladeabschnitt T73 aufweist. Ein Niveau der Ladespannung Vci zu einem Zeitpunkt, bei dem der erste Entladeabschnitt T72 gestartet wird, ist höher als ein Niveau der Ladespannung Vci zu einem Zeitpunkt, bei dem der zweite Entladeabschnitt T74 gestartet wird. Weiterhin wird die gleiche Zeitkonstante zum Entladen des Kondensators Ci in dem ersten Entladeabschnitt T72 und dem zweiten Entladeabschnitt T74 angelegt. Unter der Annahme, dass die Zeit, wenn der erste Entladeabschnitt T72 beibehalten wird und die Zeit, wenn der zweite Entladeabschnitt T74 beibehalten wird gleich sind, ist ein Niveau der Ladespannung Vci zu dem Zeitpunkt, an dem der erste Entladeabschnitt T72 beendet ist, das ist zu dem Zeitpunkt, an dem der zweite Ladeabschnitt T73 gestartet wird, höher als das der Ladespannung Vci zu dem Zeitpunkt, an dem der zweite Entladeabschnitt T74 beendet wird, das heißt, zu dem Zeitpunkt an dem der erste Ladeabschnitt T71 gestartet wird.
Dementsprechend obwohl eine Eingangsspannung, die eine große Amplitude aufweist und eine Eingangsspannung, die eine kleine Amplitude aufweist, angelegt werden, wird die gleiche Strommenge an die Basis des Transistors Qi1 in dem ersten Ladeabschnitt T71 und dem zweiten Ladeabschnitt T73 geliefert. Als Ergebnis wird die gleiche Strommenge an die Basis des Transistors Qi2 im ersten Ladeabschnitt T71 und dem zweiten Ladeabschnitt T73 geliefert. Dementsprechend steuert der Transistor Qi2 die Strommenge, die in dem ersten Ladeabschnitt T71 fließt und die Strommenge, die in dem zweiten Ladeabschnitt T73 fließt, so dass sie gleich sind.
Wie oben beschrieben, führt der Filter 16 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Operation durch, sodass die Strommenge entsprechend einer Eingangsspannung, die eine große Amplitude aufweist und die Strommenge entsprechend einer Eingangsspannung, die eine kleine Amplitude aufweist, ausgeglichen wird, wie in f) der 7 dargestellt.
Dementsprechend kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Strommenge für die Lichtemission der Lichtquelle 12 durch den Betrieb des Filters 16 ausgeglichen werden, obwohl eine Eingangsspannung, die eine Differenz in der Amplitude aufweist, wiederholt angelegt wird. Das heißt, die Lichtquelle 12 kann eine gleichmäßige Leuchtstärke aufweisen, um dadurch fähig zu sein, Flimmer zu verhindern.
8 zeigt die Wellenformen WN1 und WN2 der tatsächlich gemessenen Ströme, wenn der Filter 16 nicht verwendet wird und die Wellenformen WA1 und WA2 der tatsächlich gemessenen Ströme, wenn der Filter 16 verwendet wird, um die Wellenformen mit den Ergebnissen der Simulation der 6 und 7 zu vergleichen.
Aus 8 kann man entnehmen, dass es einen Unterschied in der Strommenge gibt zwischen der Wellenform WN1, die einer Eingangsspannung entspricht, die eine große Amplitude aufweist, und der Wellenform WN2, die einer Eingangsspannung entspricht, die eine kleine Amplitude aufweist, wenn der Filter 16 nicht verwendet wird.
Im Gegensatz dazu kann entnommen werden, dass eine Differenz in der Strommenge zwischen der Wellenform WA1, die einer Eingangsspannung entspricht, die eine große Amplitude aufweist, und der Wellenform WA2, die einer Eingangsspannung entspricht, die eine kleine Amplitude aufweist, sehr klein ist, wenn der Filter 16 verwendet wird.
Der Betrieb des Beleuchtungssystems nach 1, entsprechend einer gleichgerichteten Spannung eines Vollwinkels kann wie folgt mit Bezug auf 9 beschrieben werden.
a) der 9 zeigt eine gleichgerichtete Spannung, die an die Lichtquelle 10 angelegt ist, und ein Antriebsstrom, der die Lichtquelle 12 Licht emittieren lässt. b) der 9 zeigt die Ladespannung VCi des Kondensators Ci und die Basis-Emitter-Spannung des Transistors Qi1. c) der 9 zeigt die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors Qi2. d) der 9 veranschaulicht den Basisstrom des Transistors Qi2. e) der 9 veranschaulicht den Basisstrom des Transistors Qi1.
Unter Bezugnahme auf die Wellenformen von 9, ist in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Strompfad, der für die Lichtquelle 12 zur Emission von Licht ausreicht, nicht ausgebildet, bis die Basis-Emitter-Spannung Vbe des Transistors Qi1 ein bestimmtes Niveau gemäß einem Anfangsabschnitt erreicht, in dem das Anlegen einer gleichgerichteten Spannung gestartet wird.
Nach dem Verstreichen einer bestimmten Zeit seit die gleichgerichtete Spannung angelegt ist, wenn die Ladespannung VCI des Kondensators Ci und die Basis-Emitter-Spannung Vbe des Transistors Qi1 ein bestimmtes Niveau erreichen, wird die Stromregelung entsprechend dem Betrieb des Transistors Qi1 gestartet. Das heißt, in einem stabilen Zustand, in dem die Ladespannung VCi des Kondensators Ci das bestimmte Niveau erreicht hat, erhöht sich langsam der Basisstrom des Transistors Qi1 in e) der 9. Dementsprechend erhöht sich auch langsam der Basisstrom des Transistors Qi2 in d) der 9d). Der Basisstrom des Transistors Qi1 und der Basisstrom des Transistors Qi2 bilden ähnliche Hüllkurven. Ferner, wenn der Betrieb der Transistoren Qi1 und Qi2 aktiviert ist, fällt die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors Qi2 in c) der 9 allmählich ab.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Stromfluss auf dem Strompfad der Leistungsregelungseinheit 14 durch die Ladespannung VCI des Kondensators Ci und die Betriebszustände der Transistoren Qi1 und Qi2 gesteuert. Dementsprechend kann ein Antriebsstrom, der die Lichtquelle 12 in dem Zustand versorgt, in dem eine gleichgerichtete Spannung für einen Moment instabil ist, durch den Filter 16 basierend auf dem obigen Prinzip beständig gesteuert werden.
Dementsprechend weist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Vorteil auf, dass sie Flimmer verbessern kann, wenn eine Dimmfunktion, die einen Dimmer verwendet, gemäß einer nichtlinearen Last eines Wechselstroms direkter Art implementiert wird.
Weiterhin kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Verwendung eines preiswerten Teils, wie beispielsweise ein Stapelkondensator, ein NPN-Bipolar-Transistor oder eine Darlington-Schaltung, Flimmer verbessern. Dementsprechend können die Herstellungskosten reduziert werden.
Weiterhin kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine ausgezeichnete elektrische Leistungsfähigkeit erhalten, da der Filter konfiguriert sein kann, um einen hohen Wirkungsgrad bei geringer Leistung aufzuweisen.
Die Ausführungsformen der 1 bis 6 schlagen die Verbesserung von Flimmer durch Steuern eines Stroms auf dem Strompfad der Leistungsregelungseinheit 14 vor.
Ferner, in Übereinstimmung mit einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann Flimmer, der durch einen Dimmer auftreten kann, durch Steuern eines Stroms, der eine Last versorgt, verbessert werden.
Zu diesem Zweck kann ein Beleuchtungssystem der 10 eingerichtet werden. In dem Beleuchtungssystem der 10 ist ein Filter 18 zwischen der Leistungsschaltung 10 und der Lichtquelle 12 eingerichtet. Das Beleuchtungssystem der 10 unterscheidet sich von dem der 1 in der Position und Konfiguration des Filters 18. Demzufolge werden redundante Beschreibungen der Leistungsschaltung 10, der Lichtquelle 12 und der Leistungsregelungseinheit 14 weggelassen.
Der Aufbau und der Betrieb der Ausführungsform der 10 werden nachfolgend beschrieben.
Der Filter 18 kann konfiguriert werden, um eine gleichgerichtete Spannung zu übertragen, aufweisend eine Phase, die durch Steuern von Wechselspannung unter Verwendung des Dimmers 22 für die Lichtemission der Lichtquelle 12 erhalten wird. Zu diesem Zweck kann der Filter 18 eine Ladeschaltung 30 und eine Stromregelungsschaltung 32 enthalten. Die Ladeschaltung 30 ist konfiguriert, um Ladebetrieb entsprechend der Leistung, die durch die Leistungsschaltung 10 geliefert wird, das heißt, eine gleichgerichtete Spannung, durchzuführen, und eine Ladespannung vorzusehen. Darüber hinaus ist die Stromregelungsschaltung 32 konfiguriert, um in erster Linie, einen Strom zu steuern, der zu der Lichtquelle 12, die die Ladespannung verwendet, geliefert wird.
Die Ladeschaltung 30 kann eine Diode D1, einen Widerstand Ra, und einen Kondensator Ca enthalten. Die Ladeschaltung 30 bildet eine geschlossene Schleife zusammen mit der Leistungsschaltung 10. Die Diode D1, der Widerstand Ra und der Kondensator Ca sind in Reihe geschaltet, um die geschlossene Schleife zu bilden.
Bei einer solchen Konfiguration, blockiert die Diode D1 einen Sperrvorspannungspfad davor, von einer gleichgerichteten Spannung gebildet zu werden. Genauer gesagt, wird die Ladeschaltung 30 mit einer gleichgerichteten Spannung versorgt, die eine Region aufweist, in der ein Spannungsniveau Null wird. Dementsprechend kann die Ladespannung des Kondensators Ca vorübergehend höher als die gleichgerichtete Spannung des Stromkreises 10 sein. In diesem Fall kann ein Sperrvorspannungspfad aufgrund der Ladespannung gebildet werden. Es kann jedoch ein Stromfluss durch den Sperrvorspannungspfad von der Diode D1 blockiert werden.
Weiterhin überträgt der Widerstand Ra über die Diode D1 eine gleichgerichtete Spannung an den Kondensator Ca. Der Kondensator Ca führt das Laden durch und sieht eine Ladespannung vor. In einer derartigen Konfiguration kann der Widerstand Ra und die Diode D1 als eine Schaltung zum Versorgen des Kondensators Ca mit einer gleichgerichteten Spannung dienen, die an die Stromregelungsschaltung 32 für einen Ladezweck geliefert wird.
Dementsprechend kann die Ladeschaltung 30 den Kondensator Ca mit einer gleichgerichteten Spannung, die durch die Diode D1 und den Widerstand Ra empfangen wurde, laden und der Stromregelungsschaltung 32 die Ladespannung des Kondensators Ca zukommen lassen.
Die Stromregelungsschaltung 32 steuert einen Strom, der an die Leistungsregelungseinheit 14 geliefert wird. Stromregelung kann in Reaktion auf eine Ladespannung durchgeführt werden, die durch die Ladeschaltung 30 geliefert wird. Außerdem kann die Stromregelungsschaltung 32 einen NPN-Bipolartransistor Qc und einen Widerstand Rb für die Stromregelung enthalten.
Der NPN-Bipolartransistor Qc kann konfiguriert sein, um einen Kollektor parallel zu der Diode D1 der Ladeschaltung 30 aufzuweisen, einen Emitter, der mit der Lichtquelle 12 verbunden ist, und eine Basis, die mit einem Knoten zwischen dem Kondensator Ca und dem Widerstand Ra über den Widerstand Rb.
Dementsprechend wird die Ladespannung des Kondensators Ca zur Basis des NPN-Bipolartransistors Qc durch den Widerstand Rb geliefert. Der bipolare NPN-Transistor Qc begrenzt einen Strom, der von der Stromschaltung 10 an die Stromregelungseinheit 14 übertragen wird, in Reaktion auf die Ladespannung.
Der Widerstand Rb kann konfiguriert sein, um einen höheren Widerstandswert als der Widerstand Ra aufzuweisen. Der Widerstand Rb kann einen Widerstandswert aufweisen, der so eingestellt ist, dass ein Strom, der für den NPN-Bipolartransistors Qc zum Einschalten notwendig ist, bereitgestellt wird.
Der Betrieb des Beleuchtungssystems nach 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann in Bezug auf die 11 und 12 wie folgt beschrieben werden.
11 stellt Wellenformen dar, wenn eine gleichgerichtete Spannung, die eine Phase aufweist, die so gesteuert ist, dass sie einen vollen Winkel aufweist, durch die Stromschaltung 10 geliefert wird. Ferner stellt 12 Orte dar, an denen Spannungen und Ströme wie in Schaltdiagramm von 10, unter Bezugnahme auf die Wellenformen von 11, gebildet werden. In 11 bedeutet ein Zustand vor der Stelle P ein Übergangszustand und ein Zustand nach der Stelle P einen stabilen Zustand.
In 11 ist V1 eine gleichgerichtete Ausgangsspannung der Stromschaltung 10, ist I1 ein Strom, der in einem Knoten zwischen der Stromschaltung 10 und der Ladeschaltung 30 des Filters 18 fließt, ist V2 die Ladespannung des Kondensators Ca und ist V3 eine Spannung, die die Lichtquelle 12 und die Leistungsregelungseinheit 14, das heißt, Lasten, versorgt. Die Ladespannung V2 und die Spannung V3, die an die Lasten geliefert werden, sind in einer einzelnen Wellenform für einen Vergleich dargestellt. In diesem Fall weist die gleichgerichtete Spannung V1 Welligkeit auf, weil sie eine Ausgabe als Folge der Vollwellengleichrichtung ist, die auf einem Wechselstrom von dem Gleichrichter 24 durchgeführt wurde. Außerdem ist die Ladespannung V2 so gebildet, dass sie eine Wellenform aufweist, deren Gleichspannungsniveau schrittweise erhöht wird. Die Spannung V3, die die Lasten versorgt, weist Welligkeitskomponenten entsprechend der gleichgerichteten Spannung V1 auf.
In 11, ist I2 ein Strom, der an die Basis des NPN-Bipolartransistors Qc geliefert wird, ist I3 ein Strom, der an den Kollektor des NPN-Bipolartransistors Qc geliefert wird und ist I4 ein Strom, der von dem Emitter des NPN-Bipolartransistors Qc ausgegeben wird, das heißt ein Strom, der an die Lichtquelle 12 und die Leistungsregelungseinheit 14, die Lasten sind, geliefert wird.
Der Filter 18 wird mit der gleichgerichteten Spannung V1 und dem Strom I1 von der Stromschaltung 10 versorgt. Wenn Energie zuerst zugeführt wird, kann der durch die Stromschaltung 10 zugeführte Strom I1 zu dem Übergangszustand geliefert werden. Die Diode D1 und der Widerstand Ra der Ladeschaltung 30 sehen einen Strompfad vor, so dass ein Strom an den Kondensator Ca. geliefert wird. Der Kondensator Ca der Ladeschaltung 30 führt eine Aufladung entsprechend der gleichgerichteten Spannung V1 durch.
Die im Kondensator Ca gespeicherte Ladespannung V2 bildet eine Hüllkurve, die mit der Zeit allmählich erhöht wird, und sie nimmt während dem Übergangszustand zu.
Wenn die Ladespannung V2 des Kondensators Ca ansteigt, erhöht sich allmählich der Strom I2, der durch den Widerstand Rb fließt. Eine Erhöhung des Stroms I2 hat einen Einfluss auf den Betrieb des NPN-Bipolartransistors Qc. Das heißt, die Strommenge, die durch den NPN-Bipolartransistor Qc passiert, wird in Übereinstimmung mit einem Anstieg des Stroms I2 erhöht. Das heißt, der Strom I3, am Eingang des NPN-Bipolartransistors Qc und der Strom I4, am Ausgang des NPN-Bipolartransistors Qc werden allmählich erhöht.
Der Strom, der durch den Transistor Qc passiert, wird durch den Stromregelungsbetrieb der Leistungsregelungseinheit 14 beeinflusst. Die Leistungsregelungseinheit 14 führt eine Stromregulierung gemäß einer Stromregelung durch und steuert so einen Strom, der in die Lichtquelle 12 fließt, so dass der Strom eine abgestufte Wellenform aufweist, die periodisch erhöht oder verringert wird, in Übereinstimmung mit einem Anstieg und Abfall in der gleichgerichteten Spannung V1.
Dementsprechend steuert die Leistungsregelungseinheit 14 die Lichtquelle 12, so dass die Spannung V3, die an die Lichtquelle 12 angelegt wird, allmählich ansteigt, in Übereinstimmung mit einer Erhöhung des Stroms.
Die Ladespannung V2 wird allmählich erhöht, während der Strom im Übergangszustand zugeführt wird. Wenn der Strom im stabilen Zustand zugeführt wird, behält er einen konstanten Pegel. Die Ladespannung V2, entsprechend dem Übergangszustand, weist ein Niveau auf, das nicht dafür ausreicht, dass der NPN-Bipolartransistor Qc einen größten Teil eines Stroms umgeht. Dementsprechend begrenzt im Übergangszustand der NPN-Bipolartransistor Qc die Strommenge, die mit einem Maximalstrom oder weniger übertragen wird. Der an die Basis des NPN-Bipolartransistor Qc gelieferte Strom I2 wird geklemmt, wodurch eine Zunahme der Ladespannung V2 folgt. Dementsprechend weist der Strom I3 am Eingang des NPN-Bipolartransistors Qc und der vom NPN-Bipolartransistor Qc ausgegebene Strom I4, auch eine Hüllenkurve auf, die einer Erhöhung der Ladespannung V2 folgt.
Das heißt, in dem Übergangszustand, wird Stromregelung durch den NPN-Bipolartransistor Qc durchgeführt, um dadurch in der Lage zu sein, den Flimmer zu verbessern, der aufgrund einer instabilen gleichgerichteten Spannung auftreten kann.
Weiterhin weist die Ladespannung V2, die dem stabilen Zustand entspricht, ein ausreichendes Niveau für den NPN-Bipolartransistor Qc auf, damit dieser fähig ist, das meiste einer gleichgerichteten Spannung zu umgehen. Dementsprechend kann der NPN-Bipolartransistor Qc einen Strom übertragen, mit dem die Lichtquelle 12 eine ausreichende Helligkeit aufweist. In diesem Fall weist die Spannung V3 eine Wellenform auf, die eine Form aufweist, in der das obere einer wellenartigen Wellenform von einem Niveau entsprechend einer Schwellenspannung aufgrund der Betriebseigenschaften des NPN-Bipolartransistors Q3 abgeschnitten ist.
Als ein Ergebnis kann ein Effekt erwartet werden, bei dem Flimmer durch den gleichen Vorgang wie ein Dimmbetrieb verbessert wird.
13 stellt Wellenformen dar, wenn eine gleichgerichtete Spannung, die eine Phase aufweist, die in einem Halbwinkelniveau gesteuert wird, durch den Stromkreis 10 geliefert wird.
In 13 wird ein Pegel der Ladespannung V2 im stabilen Zustand im Vergleich zu der gleichgerichteten Spannung mit einer Phase, die so gesteuert ist, dass sie einen Vollwinkel in 11 aufweist, abgesenkt. Weiterhin wird die Ladespannung V2 relativ sanft in dem Übergangszustand erhöht. Dementsprechend wird ein Punkt P, an dem sich ein Status von dem Übergangszustand in den stabilen Zustand wechselt, verglichen mit 11, später erreicht. Der Betrieb der Ausführungsform der 13, der dem Übergangszustand und dem stabilen Zustand entspricht, ist der gleiche wie der von 11 und deshalb wird eine redundante Beschreibung davon weggelassen.
Wenn die Phase einer gleichgerichteten Spannung in einem Halbwinkelniveau oder weniger kontrolliert wird, kann der NPN-Bipolartransistor Qc einen Strom nicht überbrücken, mit dem die Lichtquelle 12 eine ausreichende Helligkeit aufweisen kann, obwohl das Niveau der Ladespannung V2 im stabilen Zustand ist. In diesem Fall kann der NPN-Bipolartransistor Qc fortfahren, Stromregelung im stabilen Zustand als auch im Übergangszustand durchzuführen.
Bei dem Beleuchtungssystem der 10, wie es anhand der 11 bis 13 beschrieben ist, kann ein Strom, der der Lichtquelle 12 zugeführt wird durch die Ladespannung der Ladeschaltung 30 gesteuert werden, so dass er in Übereinstimmung mit dem Übergangszustand stabilisiert wird. Dementsprechend kann ein Effekt erwartet werden, bei dem Flimmer wird durch den gleichen Vorgang wie einen Dimmbetrieb verbessert wird.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann ein Abfall der Kollektor-Emitter-Spannung des NPN-Bipolartransistors Qc in Übereinstimmung mit dem Betrieb des Dimmers, dessen Phase nahe einem Vollwinkel gesteuert wird, verringert werden. Dementsprechend kann eine Dimmeigenschaft und eine Energieeffizienz verbessert werden. Zu diesem Zweck kann eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in 14 implementiert werden. Ein Filter 18 der 14 kann ferner eine Ladespannungsbypassschaltung 34 enthalten.
14 offenbart ein Beleuchtungssystem, das ferner die Ladespannungsbypassschaltung 34 im Filter 18 gegenüber dem Beleuchtungssystem der 10 enthält. Ferner sind in 14, der Stromkreis 10, die Lichtquelle 12, die Leistungsregelungseinheit 14, die Ladeschaltung 30 und die Stromsteuerschaltung 32 die gleichen wie jene von 10 und deshalb werden redundante Beschreibungen weggelassen.
Die Ladespannungsbypassschaltung 34 kann den PNP-Bipolartransistor Q2 steuern, so dass er einen Betrieb zum Überbrücken der Ladeschaltung 30 in Reaktion auf eine gleichgerichtete Spannung V11 eines hohen Niveaus durchführt, dessen Phase nahe einem Vollwinkel gesteuert wird.
Zu diesem Zweck kann die Ladespannungsbypassschaltung 34 eine Ladespannungserfassungsschaltung 40 und eine Bypasssteuerschaltung 42 umfassen.
Die Ladespannungserfassungsschaltung 40 kann Widerstände R21 und R22 und einen NPN-Bipolartransistor Q1 enthalten. Die Widerstände R21 und R22 sind in Reihe und auch parallel zu dem Kondensator Ca geschaltet. Ferner kann der NPN-Bipolartransistor Q1 konfiguriert sein, eine Basis aufzuweisen, die mit einem Knoten zwischen den Widerständen R21 und R22 verbunden ist und einen Strompfad zwischen der Bypasssteuerschaltung 42 und der Masse zu steuern.
Weiterhin kann die Bypasssteuerschaltung 42 die Widerstände R31 und R32 und einen PNP-Bipolartransistor Q2 enthalten. Der Widerstand R31 ist parallel mit der Diode D1 der Ladeschaltung 30 geschaltet. Die Widerstände R31 und R32 sind in Reihe geschaltet. Der Widerstand R32 ist mit dem Kollektor des NPN-Bipolartransistors Q1 verbunden. Ferner kann der PNP-Bipolartransistor Q2 ausgebildet sein, um eine Basis aufzuweisen, die mit einem Knoten zwischen den Widerständen R31 und R32 verbunden ist und einen Strom an der Basis des NPN-Bipolartransistors Qc der Stromsteuerschaltung 32 vorzusehen.
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die die Konfiguration der 14 enthält, kann unter Bezugnahme auf die 15 und 16 verstanden werden.
Das heißt, die Basis des NPN-Bipolartransistors Q1 kann mit einer Ladespannung V12 geteilt durch die Widerstände R21 und R22 versorgt werden. In diesem Fall kann ein Niveau der Ladespannung V12, die an die Basis des NPN-Bipolartransistors Q1 angelegt ist, durch ein Widerstandsverhältnis der Widerstände R21 und R22 bestimmt werden.
Im Übergangszustand, steigt die Ladespannung V12 in einem Bereich eines Niveaus, das für den NPN-Bipolartransistor Qc nicht ausreichend ist, um einen Bypassbetrieb durchzuführen, allmählich an.
Wenn die Ladespannung V12 ansteigt, steigt eine Spannung V14, die an die Basis des NPN-Bipolartransistors Q1 angelegt ist ebenfalls allmählich an. Während die Ladespannung V12 an der Basis des NPN-Bipolartransistors Qc angelegt wird, beginnt ein Strom in dem NPN-Bipolartransistor Q1 aufgrund einer Spannung V14, die allmählich ansteigt, zu fließen. Wenn ein Strom entsprechend des Antriebs des NPN-Bipolartransistors Q1 ein Niveau erreicht, der es ermöglicht, den PNP-Bipolartransistor Q2 anzutreiben, wird der PNP-Bipolar-Transistor Q2 eingeschaltet.
Während der NPN-Bipolartransistor Qc durch die Ladespannung V12 eingeschaltet wird, kann er als Ergebnis durch einen Strom I12, der an der Basis des Transistors Qc mit einem Niveau höher als die Ladespannung V12 vorgesehen ist, aufgrund des Antriebs des PNP-Bipolartransistors Q2 angetrieben werden.
Dementsprechend kann die Ladespannungsbypassschaltung 34 der 14 den NPN-Bipolartransistor Qc steuern, so dass er einen Strom liefert, der größer ist als ein Strom, der durch die Ladespannung V12 vorgesehen sein kann.
Bei dem Beleuchtungssystem der 14, wird eine Spannung, die ein höheres Niveau als die Ladespannung V12 aufweist an die Basis des Transistors Qc durch den Antrieb des Transistors Q2 in Bezug auf eine hohe gleichgerichtete Eingangsspannung, die eine Phase aufweist, die nahe einem Vollwinkel gesteuert ist, geliefert. Dementsprechend kann ein Phänomen, bei dem eine gleichgerichtete Spannung aufgrund der Kollektor-Emitter-Spannung des NPN-Bipolartransistors Qc abfällt, reduziert werden.
Dementsprechend kann das Beleuchtungssystem der 14 einen Effekt erwarten, bei dem Flimmer durch den gleichen Betrieb wie einen Dimmbetrieb des Beleuchtungssystems der 10 verbessert werden und kann die Energieeffizienz verbessern, weil ein Spannungsabfall verringert wird, wenn der NPN-Bipolartransistor Qc arbeitet in Bezug auf eine hohe gleichgerichtete Eingangsspannung.
Dementsprechend kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Dimmfunktion, die den Dimmer verwendet, gemäß einer nichtlinearen Last implementiert werden, und Flimmer, der einer unregelmäßigen Ausgangsspannung eines Dimmers zuzuschreiben ist, kann gelöst werden.
Ferner können gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die Produktionskosten, die erforderlich sind, um eine Schaltung zur Behebung von Flimmer zu konstruieren, reduziert werden, und eine verbesserte elektrische Leistungsfähigkeit kann erhalten werden.
Während verschiedene Ausführungsformen oben beschrieben wurden, wird ein Fachmann dies so verstehen, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur beispielhaft sind. Dementsprechend sollte die hier beschriebene Offenbarung nicht basierend auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein.

Claims

Beleuchtungssystem, umfassend: eine Lichtquelle, die mit einer gleichgerichteten Spannung versorgt wird, die durch das Steuern einer Wechselstromphase erhalten wird, wobei ein Dimmer verwendet wird; eine Leistungsregelungseinheit, die konfiguriert ist, einen Strompfad zur Lichtemission der Lichtquelle gemäß einem Zustand der gleichgerichteten Spannung vorzusehen; und einen Stromregler, der konfiguriert ist, um das Laden oder Entladen in Reaktion auf eine Strommenge auf dem Strompfad, die durch Eigenschaften des Dimmers verändert wird, durchzuführen, und um eine Strommenge zur Lichtemission der Lichtquelle, die in dem Strompfad gemäß dem Laden oder Entladen fließt, zu steuern.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei: die Lichtquelle zwei oder mehr in Reihe geschaltete LED Kanäle umfasst, und die Leistungsregelungseinheit eine Stromregulierung entsprechend der Lichtemission der Lichtquelle durchführt und den Strompfad für einen beliebigen der zwei oder mehr LED Kanäle vorsieht.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei der Stromregler die Strommenge, die in dem Strompfad fließt, mittels Durchführen des Ladens und Entladens in einer halben Zykluseinheit des Wechselstroms ausgleicht.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei: eine Zeitkonstante zum Aufladen des Stromreglers zweimal oder mehr eines Zyklus des Wechselstroms ist, und die Strommenge, die in dem Strompfad fließt, basierend auf der Zeitkonstante gesteuert wird.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 1, wobei der Stromregler umfasst: eine Strompufferschaltung, die mit dem Strompfad verbunden ist und konfiguriert ist, das Laden und das Entladen durchzuführen, weist eine Zeitkonstante entsprechend einem Zyklus auf, der zweimal oder mehr des Wechselstroms ist, und sieht eine Ladespannung vor, die basierend auf der Zeitkonstante verändert wird; und eine Leistungsregelungsschaltung, die in dem Strompfad enthalten ist und die konfiguriert ist, einen Stromfluss in dem Strompfad in Reaktion auf die Ladespannung der Strompufferschaltung zu steuern.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, wobei die Strompufferschaltung umfasst: einen Kondensator, der konfiguriert ist, das Laden und das Entladen durchzuführen und die Ladespannung vorzusehen; einen ersten Widerstand, der zwischen dem Strompfad und dem Kondensator verbunden ist und konfiguriert ist, einen Ladepfad für den Kondensator vorzusehen; und einen zweiten Widerstand, der konfiguriert ist, die Ladespannung des Kondensators zur Leistungsregelungsschaltung zu übertragen, wobei die Zeitkonstante durch den Kondensator, den ersten Widerstand und den zweiten Widerstand bestimmt wird.
Beleuchtungssystem nach Anspruch 5, wobei: die Leistungsregelungsschaltung einen ersten und zweiten Transistor umfasst, die gemeinsam mit dem Strompfad verbunden sind und in einer Darlington-Struktur kombiniert sind, und die Ladespannung an eine Basis des ersten Transistors geliefert wird, ein Strom, der von dem ersten Transistor vorgesehen ist, an eine Basis des zweiten Transistors geliefert wird, und die Strommenge, die in dem Strompfad fließt durch einen Betrieb des zweiten Transistors gesteuert wird.
Steuerschaltung für ein Beleuchtungssystem, umfassend: eine Strompufferschaltung, die mit einem Strompfad zur Lichtemission einer Lichtquelle verbunden ist, die eine gleichgerichtete Spannung verwendet, die durch Steuern einer Wechselstromphase erhalten wird, wobei ein Dimmer verwendet wird, und die konfiguriert ist, das Laden oder Entladen in Reaktion auf eine Strommenge in dem Strompfad durchzuführen, die durch Eigenschaften des Dimmers verändert wurde und um eine Ladespannung zu liefern; und eine Leistungsregelungsschaltung, die konfiguriert ist, eine Strommenge zur Lichtemission der Lichtquelle, die in dem Strompfad in Reaktion auf die Ladespannung der Strompufferschaltung fließt, zu steuern.
Steuerschaltung nach Anspruch 8, wobei: die Strompufferschaltung eine Zeitkonstante aufweist, die zweimal oder mehr eines Zyklus des Wechselstroms zum Entladen ist, und die Strommenge, die in dem Strompfad fließt basierend auf der Zeitkonstante ausgeglichen wird.
Steuerschaltung nach Anspruch 8, wobei: die Leistungsregelungsschaltung einen ersten und zweiten Transistor umfasst, die gemeinsam mit dem Strompfad verbunden sind und in einer Darlington-Struktur kombiniert sind, und die Ladespannung an eine Basis des ersten Transistors geliefert wird, ein Strom durch den ersten Transistor vorgesehen ist, der an eine Basis des zweiten Transistors geliefert wird, und die Strommenge, die in dem Strompfad fließt durch einen Betrieb des zweiten Transistors gesteuert wird.
Steuerschaltung für ein Beleuchtungssystem, umfassend: ein Filter, der konfiguriert ist, Strom zu übertragen, der durch das Steuern einer Wechselstromphase erhalten wird, wobei ein Dimmer zur Lichtemission einer Lichtquelle verwendet wird, wobei der Filter umfasst: eine Ladeschaltung, die konfiguriert ist, das Laden entsprechend der Leistung durchzuführen und eine Ladespannung zu liefern; und eine Leistungsregelungsschaltung, die konfiguriert ist, einen Strom zu steuern, der zur Lichtquelle übertragen wird, wobei die Leistung in Reaktion auf die Ladespannung verwendet wird.
Steuerschaltung nach Anspruch 11, wobei die Ladeschaltung umfasst: einen Kondensator, der konfiguriert ist, eine gleichgerichtete Spannung aufzuladen, die durch einen Widerstand übertragen wird; und eine Diode, die konfiguriert ist, das Entladen einer Ladespannung des Kondensators in eine Richtung entgegengesetzt einer Richtung in der die gleichgerichtete Spannung vorgesehen ist, zu verhindern.
Steuerschaltung nach Anspruch 11, wobei: die Ladeschaltung einen ersten Widerstand umfasst, der konfiguriert ist, um die gleichgerichtete Spannung des Stroms zum Aufladen zu übertragen und einen zweiten Widerstand der konfiguriert ist, die Ladespannung zur Leistungsregelungsschaltung zu übertragen, und ein Widerstandswert des ersten Widerstands gleich oder größer als der Widerstandswert des zweiten Widerstands ist.
Steuerschaltung nach Anspruch 11, wobei falls die Ladespannung eine Spannung eines bestimmten ersten Niveaus oder mehr ist, eine Spannung größer als die Ladespannung der gleichgerichteten Spannung erzeugt wird, so dass die Spannung eines bestimmten ersten Niveaus oder mehr Priorität gegenüber der Ladespannung besitzt und an die Leistungsregelungsschaltung geliefert wird.