DE102015120024A1

DE102015120024A1 - Beleuchtungsbaugruppe und diese verwendende Leuchte

Info

Publication number: DE102015120024A1
Application number: DE102015120024.4A
Authority: DE
Inventors: Keisuke Seki; Takeshi Kamoi; Daisuke Yamahara; Hiroyuki Asano; Masafumi Yamamoto; Masato HIMEDA; Katsuyuki DOI
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2014-11-20
Filing date: 2015-11-19
Publication date: 2016-05-25
Also published as: US20160150609A1; JP2016100163A; US9456477B2; CN105636315A; JP6429148B2; CN105636315B

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt eine Beleuchtungsbaugruppe bereit, deren Betriebsstabilität vergrößert werden kann, während ein Leistungsfaktor verbessert wird, und stellt auch eine Leuchte bereit, in der die Beleuchtungsbaugruppe verwendet wird. Eine Beleuchtungsbaugruppe (10A) gemäß der vorliegenden Erfindung enthält eine Gleichrichterschaltung (3), eine Umwandlungsschaltung (4) und eine Steuerschaltung (5). Ein erster Induktor (L1) einer ersten Reihenschaltung (42) und ein zweiter Induktor (L2) einer zweiten Reihenschaltung (43) besitzen Induktanzen, durch die eine Zeitperiode, während der eine Diode (D1) elektrisch leitet, kürzer gemacht wird als eine halbe Periode einer Resonanzperiode eines Regelkreises. Der Regelkreis enthält einen ersten Kondensator (C1), den ersten Induktor (L1), einen zweiten Kondensator (C2) und einen dritten Kondensator (C3). Die Steuerschaltung (5) ist konfiguriert, ein Schaltelement (Q1) derart zu steuern, dass das Schaltelement (Q1) zu festen Perioden eingeschaltet wird.

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Beleuchtungsbaugruppen und Leuchten und insbesondere eine Beleuchtungsbaugruppe, die eine Lichtquelle einschaltet, und eine Leuchte, die die Beleuchtungsbaugruppe verwendet.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Herkömmlicherweise werden Schaltbauelemente vorgeschlagen, die Leuchtdioden (LEDs) betreiben ( JP 2004-536434 A , im Folgenden als ”Dokument 1” bezeichnet).
Das in Dokument 1 offenbarte Schaltbauelement ist mit einem SEPIC (Single-Ended Primary Inductance Converter) ausgestattet.
Dokument 1 offenbart drei Kondensatoren (einen Bypass-Kondensator, einen Kondensator und einen Pufferkondensator) und ein Schaltelement als Elektronikkomponenten, die den SEPIC bilden. Dokument 1 offenbart weiterhin drei Induktoren (einen Selbstinduktor sowie eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung eines Transformators) und eine Diode als Elektronikkomponenten, die den SEPIC bilden.
Verbesserungen beim Leistungsfaktor sind in Beleuchtungsbaugruppen wie etwa dem in Dokument 1 offenbarten Schaltbauelement erwünscht.
Zur Verbesserung des Leistungsfaktors müssen die Kapazitäten des Bypass-Kondensators und des Kondensators in dem in Dokument 1 offenbarten Schaltbauelement vergleichsweise klein eingestellt werden.
In diesem Schaltbauelement tritt jedoch ein Problem dahingehend auf, dass, wenn die Kapazitäten des Bypass-Kondensators und des Kondensators relativ klein eingestellt werden, der Resonanzstrom in einem Regelkreis fließen kann, der den Bypass-Kondensator, den Selbstinduktor, den Kondensator und den Pufferkondensator enthält. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, dass der Betrieb des SEPIC instabil wird, wenn versucht wird, den Leistungsfaktor in dem in Dokument 1 offenbarten Schaltbauelement zu verbessern.
Wenn die Kapazitäten des Bypass-Kondensators und des Kondensators ausreichend groß sind, d. h., wenn die Resonanzfrequenz des Regelkreises bezüglich der Schaltfrequenz des Schaltelements ausreichend klein ist, fließt in der Diode ein Dreieckwellenstrom und der Betrieb des SEPIC ist stabil. Wenn im Gegensatz die Kapazitäten des Bypass-Kondensators und des Kondensators klein sind, d. h., wenn die Resonanzfrequenz des Regelkreises nahe an der Schaltfrequenz des Schaltelements liegt, weist der in der Diode fließende Strom einen dem in der Diode fließenden Dreieckwellenstrom überlagerten Resonanzstrom auf und der Betrieb des SEPIC wird infolgedessen instabil.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Beleuchtungsbaugruppe, deren Betriebsstabilität erhöht werden kann, während ein Leistungsfaktor verbessert wird, und in dem Bereitstellen einer Leuchte, in der die Beleuchtungsbaugruppe verwendet wird.
Eine Beleuchtungsbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung soll Leistung von einer AC-Stromquelle zum Einschalten einer Lichtquelle bereitstellen. Die Beleuchtungsbaugruppe enthält ein Paar Eingangsanschlüsse, ein Paar Ausgangsanschlüsse, eine Gleichrichterschaltung, eine Umwandlungsschaltung und eine Steuerschaltung. Die AC-Stromquelle, die konfiguriert ist zum Ausgeben eines AC-Stroms, kann elektrisch mit dem Paar Eingangsanschlüsse verbunden sein. Die Lichtquelle kann elektrisch mit dem Paar Ausgangsanschlüsse verbunden sein. Die Gleichrichterschaltung ist konfiguriert zum Generieren eines pulsierenden Stroms durch Vollwellengleichrichtung des AC-Stroms. Die Umwandlungsschaltung ist konfiguriert zum Umwandeln des pulsierenden Stroms von der Gleichrichterschaltung in einen DC-Strom und zum Ausgeben des DC-Stroms an das Paar Ausgangsanschlüsse. Die Steuerschaltung ist konfiguriert zum Steuern der Umwandlungsschaltung. Die Gleichrichterschaltung enthält ein Paar erster Eingangsenden und ein Paar erster Ausgangsenden. Das Paar erster Eingangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar Eingangsanschlüsse verbunden. Das Paar erster Ausgangsenden ist elektrisch mit der Umwandlungsschaltung verbunden. Die Umwandlungsschaltung ist ein SEPIC (Single-Ended Primary Inductance Converter). Die Umwandlungsschaltung enthält ein Paar zweiter Eingangsenden, ein Paar zweiter Ausgangsenden, einen ersten Kondensator, eine erste Reihenschaltung, eine zweite Reihenschaltung und eine dritte Reihenschaltung. Das Paar zweiter Ausgangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar erster Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung verbunden. Das Paar zweiter Ausgangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar Ausgangsanschlüsse verbunden. Der erste Kondensator ist zwischen das Paar zweiter Eingangsenden geschaltet. Die erste Reihenschaltung enthält einen ersten Induktor und ein Schaltelement, in Reihe geschaltet, und ist parallel zum ersten Kondensator geschaltet. Die zweite Reihenschaltung enthält einen zweiten Kondensator und einen zweiten Induktor, in Reihe geschaltet, und ist parallel zum Schaltelement geschaltet. Die dritte Reihenschaltung enthält eine Diode und einen dritten Kondensator, in Reihe geschaltet, und ist parallel zum zweiten Induktor geschaltet. Der dritte Kondensator ist zwischen das Paar zweiter Ausgangsenden geschaltet. Der erste Induktor besitzt eine Induktanz, durch die eine Zeitperiode, während der die Diode elektrisch leitet, kürzer gemacht wird als eine halbe Periode einer Resonanzperiode eines Regelkreises. Der zweite Induktor besitzt eine Induktanz, so dass eine Zeitperiode, während der die Diode elektrisch leitet, kürzer gemacht wird als die halbe Periode der Resonanzperiode des Regelkreises. Der Regelkreis enthält den ersten Kondensator, den ersten Induktor, den zweiten Kondensator und den dritten Kondensator. Die Steuerschaltung ist konfiguriert, das Schaltelement derart zu steuern, dass das Schaltelement zu festen Perioden eingeschaltet wird.
Eine Leuchte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Beleuchtungsbaugruppe und die Lichtquelle, die durch die Beleuchtungsbaugruppe eingeschaltet werden kann.
Die Stabilität des Betriebs der Beleuchtungsbaugruppe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
Die Leuchte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung gestattet das Bereitstellen einer Leuchte, die mit einer Beleuchtungsbaugruppe versehen ist, deren Betriebsstabilität erhöht werden kann, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Figuren zeigen eine oder mehrere Implementierungen gemäß der vorliegenden Lehre lediglich beispielhaft, nicht als Beschränkungen. In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf die gleichen oder ähnliche Elemente.
1 ist ein Schaltplan einer Leuchte, die mit einer Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1 versehen ist;
2 ist ein Schaltplan einer Steuerschaltung und einer Detektionsschaltung in der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1;
3 ist ein Zeitdiagramm, das den Betrieb einer Umwandlungsschaltung in der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
4 ist ein Wellenformdiagramm, das einen Eingangsstrom in einer Gleichrichterschaltung der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
5 ist ein erläuterndes Diagramm zum Erläutern einer Konstantstromschaltung in der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1;
6 ist ein Schaltplan, der eine weitere Umwandlungsschaltung in der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1 veranschaulicht;
7 ist ein teilweise weggeschnittenes schematisches Perspektivansichtsdiagramm der Leuchte, die mit der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 1 versehen ist, in einem Konstruktionszustand;
8 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Leuchte, die mit einer Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 2 versehen ist; und
9 ist ein Korrelationsdiagramm der Ausgangsspannung einer Umwandlungsschaltung und eines Verzerrungsfaktors einer fünften Oberschwingungskomponente im Eingangsstrom einer Gleichrichterschaltung in der Beleuchtungsbaugruppe von Ausführungsform 2.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
(Ausführungsform 1)
Eine Beleuchtungsbaugruppe 10A von Ausführungsform 1 wird als Nächstes unter Bezugnahme auf 1 bis 5 erläutert.
Die Beleuchtungsbaugruppe 10A ist konfiguriert zum Einschalten einer Lichtquelle 20.
Die Lichtquelle 20 ist beispielsweise mit mehreren (vier in 1) lichtemittierenden Festkörperelementen 21 versehen. Jedes der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 ist beispielsweise eine Leuchtdiode (LED). Die elektrische Verbindung der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 ist beispielsweise eine Reihenschaltung. Die Emissionsfarbe der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 ist beispielsweise weiß.
Wenngleich die Emissionsfarbe der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 der Lichtquelle 20 auf weiß eingestellt ist, ist die Emissionsfarbe nicht darauf beschränkt. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist die elektrische Verbindung der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 eine Reihenschaltung, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die elektrische Verbindung der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 kann beispielsweise eine Parallelschaltung oder ein Verbindungsschema sein, das Reihenschaltung und Parallelschaltung kombiniert. Die lichtemittierenden Festkörperelemente 21 in der Lichtquelle 20 sind LEDs, sind aber nicht darauf beschränkt. Beispielsweise können die lichtemittierenden Festkörperelemente 21 Halbleiterlaserelemente, organische Elektrolumineszenzelemente oder dergleichen sein. Bei dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Lichtquelle 20 mit den mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen 21 versehen, kann aber mit nur einem lichtemittierenden Festkörperelement 21 versehen sein.
Die Beleuchtungsbaugruppe 10A ist mit einem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B, einem Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B, einer Gleichrichterschaltung 3, einer Umwandlungsschaltung 4, einer Steuerschaltung 5 und einer Detektionsschaltung 6 versehen. Die Beleuchtungsbaugruppe 10A ist auch mit einer Filterschaltung 7 und einer Konstantstromschaltung 8 versehen.
Eine AC-Stromquelle 50, die einen sinusförmigen AC-Strom (AC-Spannung) I0 ausgibt, ist elektrisch zwischen das Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B geschaltet. Die AC-Stromquelle 50 ist beispielsweise eine kommerzielle Stromquelle. Die Beleuchtungsbaugruppe 10A enthält nicht die AC-Stromquelle 50 als Bestandselement.
Die Lichtquelle 20 ist elektrisch zwischen das Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B geschaltet. Die Beleuchtungsbaugruppe 10A enthält nicht die Lichtquelle 20 als Bestandselement.
Die Reihenschaltung 3 ist konfiguriert, um beispielsweise eine Vollwellengleichrichtung des AC-Stroms I0 von der AC-Stromquelle 50 durchzuführen. Die Gleichrichterschaltung 3 ist beispielsweise eine Diodenbrücke. Mit anderen Worten ist die Gleichrichterschaltung 3 konfiguriert zum Generieren eines pulsierenden Stroms I1 durch Vollwellengleichrichtung des AC-Stroms I0. Die Gleichrichterschaltung 3 ist konfiguriert zum Ausgeben des pulsierenden Stroms I1 an die Umwandlungsschaltung 4.
Die Gleichrichterschaltung 3 ist mit einem Paar Eingangsenden (Paar erster Eingangsenden) 3A, 3B und einem Paar Ausgangsenden (Paar erster Ausgangsenden) 3C, 3D versehen. Das Paar Eingangsenden 3A, 3B der Gleichrichterschaltung 3 ist über das Filter 7 elektrisch jeweils mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B verbunden. Das Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3 ist elektrisch mit der Umwandlungsschaltung 4 verbunden. Genauer gesagt ist das Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3 elektrisch jeweils mit einem Paar Eingangsenden 4A, 4B der Umwandlungsschaltung 4 verbunden. Bei dem Paar Eingangsenden 3A, 3B kann es sich um Verbindungsanschlüsse handeln, mit denen leitende Drähte, die mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B verbunden sind, jeweils durch die Induktoren L3, L4 der Filterschaltung 7 verbunden sind. Alternativ kann es sich bei dem Paar Eingangsenden 3A, 3B um einen Teil der leitenden Drähte handeln, die jeweils über die Induktoren L3, L3 der Filterschaltung 7 jeweils mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B verbunden sind. Bei dem Paar Ausgangsenden 3C, 3D kann es sich um Verbindungsanschlüsse handeln, mit denen leitende Drähte, die mit dem Paar Eingangsenden 4A, 4B verbunden sind, jeweils verbunden sind, oder sie können Teil der leitenden Drähte sein, die jeweils mit dem Paar Eingangsenden 4A, 4B verbunden sind.
Die Umwandlungsschaltung 4 ist konfiguriert zum Umwandeln des pulsierenden Stroms I1 von der Gleichrichterschaltung 3 in einen DC-Strom I2. Die Umwandlungsschaltung 4 ist konfiguriert zum Ausgeben des DC-Stroms I2 an das Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B. Die Umwandlungsschaltung 4 ist ein SEPIC (Single-Ended Primary Inductance Converter).
Die Umwandlungsschaltung 4 ist beispielsweise mit einem Kondensator (ersten Kondensator C1) und einer Reihenschaltung (ersten Reihenschaltung) 42 aus einem Induktor (ersten Induktor) L1 und einem Schaltelemente Q1 versehen. Die Umwandlungsschaltung 4 ist mit einer Reihenschaltung (zweiten Reihenschaltung) 43 aus einem Kondensator (zweiten Kondensator) C2 und einem Induktor (zweiten Induktor) L2 und mit einer Reihenschaltung (dritten Reihenschaltung) 44 aus einer Diode D1 und einem Kondensator (dritten Kondensator) C3 versehen.
Die Umwandlungsschaltung 4 ist weiterhin mit dem Paar Eingangsenden (Paar zweiter Eingangsenden) 4A, 4B und dem Paar Ausgangsenden (Paar zweiter Ausgangsenden) 4C, 4D versehen. Das Paar Eingangsenden 4A, 4B ist elektrisch jeweils mit dem Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3 verbunden. Das Paar Ausgangsenden 4C, 4D ist elektrisch jeweils mit dem Paar Ausgangsanschlüssen 2A, 2B verbunden. Bei dem Paar Eingangsenden 4A, 4B kann es sich um Verbindungsanschlüsse handeln, mit denen leitende Drähte verbunden sind, oder sie können Teil von leitenden Drähten sein. Bei dem Paar Ausgangsenden 4C, 4D kann es sich um Verbindungsanschlüsse handeln, mit denen leitende Drähte verbunden sind, oder sie können Teil von leitenden Drähten sein.
Das Schaltelement Q1 ist mit einem ersten Hauptanschluss 451, einem zweiten Hauptanschluss 452 und einem Steueranschluss 453 versehen. Das Schaltelement Q1 ist beispielsweise ein n-Kanal-MOSFET vom Anreicherungstyp. Im Schaltelement Q1 ist der erste Hauptanschluss 451 ein Drainanschluss, der zweite Hauptanschluss 452 ist ein Sourceanschluss und der Steueranschluss 453 ist ein Gateanschluss.
Der erste Kondensator C1 ist zwischen das Paar Eingangsenden 4A, 4B der Umwandlungsschaltung 4 geschaltet.
Die erste Reihenschaltung 42 aus dem ersten Induktor L1 und dem Schaltelement Q1 ist elektrisch zwischen beide Enden des ersten Kondensators C1 geschaltet. Mit anderen Worten ist die erste Reihenschaltung 42 mit dem ersten Induktor L1 und dem Schaltelement Q1 versehen. Der erste Induktor L1 und das Schaltelement Q1 sind in Reihe geschaltet. Die erste Reihenschaltung 42 ist parallel zum ersten Kondensator C1 geschaltet.
Die zweite Reihenschaltung 43 aus dem zweiten Kondensator C2 und dem zweiten Induktor L2 ist elektrisch zwischen den Drainanschluss (ersten Hauptanschluss 451) und den Sourceanschluss (zweiten Hauptanschluss 452) des Schaltelements Q1 geschaltet. Der Gateanschluss (Steueranschluss 453) des Schaltelements Q1 ist elektrisch an die Steuerschaltung 5 angeschlossen. Mit anderen Worten ist die zweite Reihenschaltung 43 mit dem zweiten Kondensator C2 und dem zweiten Induktor L2 versehen. Der zweite Kondensator C2 und der zweite Induktor L2 sind in Reihe geschaltet. Die zweite Reihenschaltung 43 ist parallel zum Schaltelement Q1 geschaltet.
Die dritte Reihenschaltung 44 aus der Diode D1 und dem dritten Kondensator C3 ist elektrisch zwischen beide Enden des zweiten Induktors L2 geschaltet. Die Anode der Diode D1 ist elektrisch an den zweiten Induktor L2 angeschlossen. Die Kathode der Diode D1 ist elektrisch an den dritten Kondensator C3 angeschlossen. Mit anderen Worten ist die dritte Reihenschaltung 44 mit der Diode D1 und dem dritten Kondensator C3 versehen. Die Diode D1 und der dritte Kondensator C3 sind in Reihe geschaltet. Die dritte Reihenschaltung 44 ist parallel zum zweiten Induktor L2 geschaltet.
Der dritte Kondensator C3 ist zwischen das Paar Ausgangsenden 4C, 4D der Umwandlungsschaltung 4 geschaltet. Der dritte Kondensator C3 ist mit einem hochpotenzialseitigen Anschluss 461 und einem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 versehen.
Der hochpotenzialseitige Anschluss 461 des dritten Kondensators C3 ist elektrisch an den Ausgangsanschluss 2A angeschlossen. Der niederpotenzialseitige Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 ist über die Detektionsschaltung 6 und die Konstantstromschaltung 8 an den Ausgangsanschluss 2B angeschlossen. Mit anderen Worten ist das Paar Ausgangsenden 4C, 4D der Umwandlungsschaltung 4 elektrisch jeweils an das Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B angeschlossen.
Die Steuerschaltung 5 ist konfiguriert zum Steuern der Umwandlungsschaltung 4. In spezifischen Ausdrücken erläutert, ist die Steuerschaltung 5 konfiguriert zum Steuern des Schaltelement Q1. Die Steuerschaltung 5 wird im Folgenden ausführlich erläutert.
Die Umwandlungsschaltung 4 ist konfiguriert zum Ausgeben des DC-Stroms I2 durch eine Ein-Aus-Steuerung des Schaltelements Q1 durch die Steuerschaltung 5.
Als nächstes wird der Betrieb der Umwandlungsschaltung 4 erläutert.
Wenn in der Umwandlungsschaltung 4 das Schaltelement Q1 von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand gebracht wird, fließt ein Strom in einem Weg über den hochpotenzialseitigen Anschluss des ersten Kondensators C1, den ersten Induktor L1, das Schaltelement Q1 und den niederpotenzialseitigen Anschluss des ersten Kondensators C1. Wenn in der Umwandlungsschaltung 4 das Schaltelement Q1 von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand gebracht wird, fließt ein Strom auch in einem Weg über den hochpotenzialseitigen Anschluss des zweiten Kondensators C2, das Schaltelement Q1, den zweiten Induktor L2 und den niederpotenzialseitigen Anschluss des zweiten Kondensators C2. Wenn sich in der Umwandlungsschaltung 4 das Schaltelement Q1 in einem Ein-Zustand befindet, akkumuliert magnetische Energie entsprechend in dem ersten Induktor L1 und in dem zweiten Induktor L2.
Wenn in der Umwandlungsschaltung 4 das Schaltelement Q1 von einem Ein-Zustand zu einem Aus-Zustand gebracht wird, zu zudem eine gegenelektromotorische Kraft in dem ersten Induktor L1 generiert. Infolgedessen fließt ein Strom in der Umwandlungsschaltung 4 in einem Weg über das erste Ende des ersten Induktors L1, den zweiten Kondensator C2, die Diode D1, den dritten Kondensator C3, den ersten Kondensator C1 und ein zweites Ende des ersten Induktors L1. Wenn in der Umwandlungsschaltung 4 das Schaltelement Q1 von einem Ein-Zustand zu einem Aus-Zustand gebracht wird, wird im zweiten Induktor L2 eine gegenelektromotorische Kraft generiert und somit fließt ein Strom in einem Weg über das erste Ende des zweiten Induktors L2, die Diode D1, den dritten Kondensator C3 und ein zweites Ende des zweiten Induktors L2. Infolgedessen kann der DC-Strom I2 ausgegeben werden, wenn in der Umwandlungsschaltung 4 die Spannung am dritten Kondensator C3 größer oder gleich einer Schwellwertspannung ist.
Die Detektionsschaltung 6 ist konfiguriert zum Detektieren einer Spannung (im Folgenden „detektierte Spannung”) Vr1 entsprechend einem Strom Iout, der in der Lichtquelle 20 fließt. Die Detektionsschaltung 6 ist mit einem Widerstand R1 und einem Filter 9 versehen.
Ein erstes Ende des Widerstands R1 ist auch elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R1 ist elektrisch mit der Konstantstromschaltung 8 verbunden. Das zweite Ende des Widerstands R1 ist elektrisch mit dem Filter 9 verbunden.
Das Filter 9 ist ein RC-Filter. Das Filter 9 ist konfiguriert zum Entfernen von Rauschen in der Spannung am Widerstand R1. Wie in 2 dargestellt, ist das Filter 9 mit einem Widerstand R2 und einem Kondensator C4 versehen.
Ein erstes Ende des Widerstands R2 ist elektrisch mit dem zweiten Ende des Widerstands R1 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R2 ist elektrisch mit der Steuerschaltung 5 verbunden. Das zweite Ende des Widerstands R2 ist über den Kondensator C4 elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 verbunden. Das heißt, das zweite Ende des Widerstands R2 ist über den Kondensator C4 mit einem Massepunkt verbunden, der dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 in 1 entspricht.
Die Filterschaltung 7 ist konfiguriert zum Entfernen von Rauschen. Beispielsweise ist die Filterschaltung 7 konfiguriert zum Entfernen von Rauschen (Schaltrauschen), das aus dem Schaltelement Q1 zur AC-Stromquelle 50 herausfließt. Beispielsweise ist die Filterschaltung 7 konfiguriert zum Entfernen, unter anderem, von Rauschen in dem AC-Strom I0 von der AC-Stromquelle 50 sowie Rauschen, das in den Raum abgestrahlt wird. Die Filterschaltung 7 ist mit einem Kondensator C5 und zwei Induktoren L3, L4 versehen. Die Kapazität des Kondensators C5 beträgt beispielsweise 0,1 μF.
Der Kondensator C5 ist elektrisch zwischen das Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B geschaltet. Ein erstes Ende des Induktors L3 ist elektrisch mit dem Eingangsanschluss 1A verbunden. Ein zweites Ende des Induktors L3 ist elektrisch mit dem Eingangsende 3A unter dem Paar Eingangsenden 3A, 3B der Gleichrichterschaltung 3 verbunden. Ein erstes Ende des Induktors L4 ist elektrisch mit dem Eingangsanschluss 1B verbunden. Ein zweites Ende des Induktors L4 ist elektrisch mit dem anderen Eingangsende 3B unter dem Paar Eingangsenden 3A, 3B der Gleichrichterschaltung 3 verbunden.
Die Filterschaltung 7 ist mit dem Kondensator C5 und den beiden Induktoren L3, L4 versehen, doch ist die Filterschaltung 7 nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Weiterhin ist die Beleuchtungsbaugruppe 10A mit der Filterschaltung 7 versehen, braucht aber nicht mit der Filterschaltung 7 versehen zu sein.
Die Konstantstromschaltung 8 ist konfiguriert, den durch die Umwandlungsschaltung 4 ausgegebenen DC-Strom I2 zu einem konstanten Strom zu machen. Infolgedessen kann ein Flackern beim Licht unterdrückt werden, so dass eine auf das von der Lichtquelle 20 abgestrahlte Licht schauende gewöhnliche Person das Flackern im Licht nicht wahrnimmt. Hier bedeutet der konstante Strom der Lichtquelle 20 beispielsweise einen Strom, der ausreichend konstant gemacht worden ist, dass eine auf das von der Lichtquelle 20 abgestrahlte Licht schauende gewöhnliche Person das Flackern im Licht nicht wahrnimmt. Die Konstantstromschaltung 8 wird im Weiteren ausführlich beschrieben.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A wird ein SEPIC als die Umwandlungsschaltung 4 verwendet. Dementsprechend sind die Kapazität des ersten Kondensators C1 und die Kapazität des zweiten Kondensators C2 so eingestellt, dass sie kleiner sind als die des dritten Kondensators C3, um den Leistungsfaktor der Beleuchtungsbaugruppe 10A zu verbessern. Die Kapazität des ersten Kondensators C1 beträgt beispielsweise 0,1 μF. Die Kapazität des zweiten Kondensators C2 beträgt beispielsweise 0,1 μF.
Die Kapazität des dritten Kondensators C3 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A ist so eingestellt, dass sie vergleichsweise groß ist. Anhand eines Beispiels erläutert ist die Kapazität des dritten Kondensators C3 so eingestellt, dass sie größer ist als die Kapazität des ersten Kondensators C1 und die Kapazität des zweiten Kondensators C2. Die Kapazität des dritten Kondensators C3 beträgt beispielsweise 1000 F.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben sich eine Beleuchtungsbaugruppe des Vergleichsbeispiels 1 ausgedacht, die die gleiche Konfiguration besitzt wie die der Beleuchtungsbaugruppe 10A. Die Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 1 differiert von der Beleuchtungsbaugruppe 10A bezüglich der Induktanz des ersten Induktors L1. Die Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 1 differiert auch von der Beleuchtungsbaugruppe 10A bezüglich der Induktanz des zweiten Induktors L2. Andere Merkmale im Vergleichsbeispiel 1 sind mit denen der Beleuchtungsbaugruppe 10A identisch.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben herausgefunden, dass ein Problem dahingehend entsteht, dass ein im ersten Induktor fließender Strom über die Zeitperiode hinweg, während der die Diode elektrisch leitet, schwingen kann, wenn in der Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 1 die Kapazität des ersten Kondensators und die Kapazität des zweiten Kondensators so eingestellt sind, dass sie relativ klein sind. Dementsprechend haben sich die Erfinder der vorliegenden Anmeldung mit der Möglichkeit beschäftigt, dass der Betrieb der Umwandlungsschaltung instabil wird, wenn in der Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 1 die Kapazität des ersten Kondensators und die Kapazität des zweiten Kondensators so eingestellt sind, dass sie relativ klein sind. Hierbei bezeichnet die Zeitperiode, während der die Diode elektrisch leitet, eine Zeitperiode, während der ein Strom in der Diode fließt. Aus Gründen der Zweckmäßigkeit bei der Erläuterung kann die Zeitperiode, während der die Diode elektrisch leitet, auch als „Leitungsperiode der Diode” bezeichnet werden.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben überlegt, die Induktanzen des ersten Induktors L1 und des zweiten Induktors L2 so einzustellen, dass sie dem Ausdruck (1) unten genügen, um eine Schwingung des Stroms Ia, der im ersten Induktor L1 fließt, über der Zeitperiode T1 zu unterdrücken (3), während der die Diode D1 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A elektrisch leitet. Die Zeitperiode T1, während der die Diode D1 elektrisch leitet, wird im Folgenden als die Leitungsperiode T1 der Diode D1 bezeichnet. Das Referenzsymbol Td1 in Ausdruck (1) bezeichnet die Zeitperiode, während der die Diode D1 elektrisch leitet. Das Referenzsymbol L in Ausdruck (1) bezeichnet die Induktanz des ersten Induktors L1. Das Referenzsymbol Cx in Ausdruck (1) bezeichnet die kombinierte Kapazität des ersten Kondensators C1, des zweiten Kondensators C2 und des dritten Kondensators C3. Das Referenzsymbol Iq in 3 bezeichnet den im Schaltelement Q1 fließenden Strom. Das Referenzsymbol Id in 3 bezeichnet den in der Diode D1 fließenden Strom. Das Referenzsymbol Ia in 3 bezeichnet den im ersten Induktor L1 fließenden Strom. Das Referenzsymbol Ib in 3 bezeichnet dem im zweiten Induktor L2 fließenden Strom. Das Referenzsymbol T in 3 bezeichnet die Ein-Aus-Periode des Schaltelements Q1. Das Referenzsymbol Ton in 3 bezeichnet die Leitungsperiode des Schaltelements Q1 in einer Periode (einer festen Periode T). Das Referenzsymbol Toff in 3 bezeichnet eine Abschalt-Zeitperiode des Schaltelements Q1 in einer Periode (einer festen Periode T). Td1 < 1 / 2·2π√L·Cx Ausdruck (1)
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A sind die Induktanz des ersten Induktors L1 und die Induktanz des zweiten Induktors L2 derart eingestellt, dass die Leitungsperiode T1 der Diode D1 kürzer ist als die halbe Periode der Resonanzperiode des unten beschriebenen Regelkreises. Insbesondere besitzen der erste Induktor L1 und der zweite Induktor L2 Induktanzen derart, dass die Zeitperiode T1, während der die Diode D1 elektrisch leitet, kürzer gemacht ist als die halbe Periode der Resonanzperiode des Regelkreises. Der Regelkreis enthält den ersten Kondensator C1, den ersten Induktor L1, den zweiten Kondensator C2 und den dritten Kondensator C3. Infolgedessen kann in der Beleuchtungsbaugruppe 10A eine Schwingung des Stroms Ia, der während der Leitungsperiode T1 der Diode D1 im ersten Induktor L1 fließt, unterdrückt werden. Dementsprechend wird es möglich, eine Überlagerung des Resonanzstroms des Regelkreises auf den Strom Id zu unterdrücken, der durch die Diode D1 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A fließt, und die Betriebsstabilität der Umwandlungsschaltung 4 zu erhöhen. Insbesondere kann die Betriebsstabilität der Umwandlungsschaltung 4 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird. Im Wesentlichen kann die Betriebsstabilität der Beleuchtungsbaugruppe 10A erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
Bevorzugt ist die Induktanz des ersten Induktors L1 so eingestellt, dass sie größer ist als die Induktanz des zweiten Induktors L2. Die Induktanz des ersten Induktors L1 ist beispielsweise auf 500 μH eingestellt. Die Induktanz des zweiten Induktors L2 ist beispielsweise auf 300 μH eingestellt. Infolgedessen wird es möglich, in der Beleuchtungsbaugruppe 10A eine Schwingung des Stroms Ia, der während der Leitungsperiode T1 der Diode D1 im ersten Induktor L1 fließt, zu unterdrücken und das Schaltelement Q1 einzuschalten, nachdem der in der Diode D1 fließende Strom Id Null erreicht. Mit anderen Worten wird es in der Beleuchtungsbaugruppe 10A möglich, eine Schwingung des Stroms Ia während der Leitungsperiode T1 der Diode D1 zu unterdrücken und die Umwandlungsschaltung 4 gemäß einem lückenden Strommodus (DCM – Discontinuous Current Mode) zu betreiben. Die Betriebsstabilität der Beleuchtungsbaugruppe 10A kann infolgedessen erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
Die Steuerschaltung 5 ist konfiguriert, das Schaltelement Q1 derart zu steuern, dass das Schaltelement Q1 zu jeder festen Periode T eingeschaltet wird. Die Steuerschaltung 5 ist mit einer Ansteuereinheit (Ansteuerschaltung) 11, einer Steuereinheit (Controller) 12 und einer Erzeugungseinheit (Erzeugungsschaltung) 13 versehen.
Die Ansteuereinheit 11 ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelement Q1. Die Ansteuereinheit 11 ist elektrisch mit dem Gateanschluss (Steueranschluss 453) des Schaltelements Q1 verbunden.
Die Steuereinheit 12 ist beispielsweise ein Mikrocomputer. Die Steuereinheit 12 ist konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit 11. In spezifischen Ausdrücken erläutert ist die Steuereinheit 12 konfiguriert, an die Ansteuereinheit 11 ein Steuersignal S1 zum Steuern der Ansteuereinheit 11 auszugeben. Das Steuersignal S1 ist beispielsweise ein Impulsbreitenmodulationssignal (PWM-Signal). Die Ansteuereinheit 11 ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements Q1 gemäß dem Steuersignal S1 von der Steuereinheit 12. In der Steuerschaltung 5 wird ein Mikrocomputer als die Steuereinheit 12 verwendet, doch ist die Steuerschaltung 5 nicht darauf beschränkt und beispielsweise kann ein Steuer-IC oder dergleichen verwendet werden. Die Steuerschaltung 5 ist dadurch konfiguriert, dass sie mit der Ansteuereinheit 11, der Steuereinheit 12 und der Erzeugungseinheit 13 versehen ist, ist aber nicht besonders auf diese Konfiguration beschränkt.
Die Erzeugungseinheit 13 ist ein Wellenformgenerator, der konfiguriert ist zum Generieren eines Dreieckwellensignals mit einer festen Periode T (beispielsweise 22,2 μs).
Die Steuereinheit 12 ist mit einer Generierungseinheit (Generierungsschaltung) 14 versehen, die konfiguriert ist zum Generieren des Steuersignals S1.
Die Generierungseinheit 14 ist konfiguriert zum Generieren einer Differenzspannung zwischen einer detektierten Spannung Vr1, die durch die Detektionsschaltung 6 detektiert wird, und einer im Voraus festgelegten Referenzspannung (im Folgenden „erste Referenzspannung”) Vt1. Die Generierungseinheit 14 ist konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal S1, eines ersten Steuersignals, um die Ansteuereinheit 11 derart zu steuern, dass das Schaltelement Q1 zu festen Perioden T eingeschaltet wird, auf der Basis des Signalpegels des Dreieckwellensignals von der Erzeugungseinheit 13 und des Spannungspegels der obigen Differenzspannung. Die Generierungseinheit 14 ist konfiguriert, das erste Steuersignal auf der Basis des Signalpegels des Dreieckwellensignals von der Erzeugungseinheit 13 und auf der Basis des Spannungspegels der Differenzspannung (auf der Basis eines sogenannten Dreieckwellenvergleichsverfahrens) zu generieren, doch ist die Generierungseinheit 14 nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Beispielsweise kann die Generierungseinheit 14 konfiguriert sein, das erste Steuersignal auf der Basis eines digitalen Steuerschemas zu generieren.
Wie in 2 dargestellt, ist die Generierungseinheit 14 mit einem Widerstand R3, einem Operationsverstärker 15, einem Vergleicher 16 und einer Einstelleinheit 17 versehen. Die Einstelleinheit 17 ist konfiguriert zum Ausgeben der ersten Referenzspannung Vt1. Die Einstelleinheit 17 ist konfiguriert, in der Lage zu sein, den Spannungspegel der ersten Referenzspannung Vt1 zu variieren. Beispielsweise ist die Einstelleinheit 17 eine DC-Stromquelle, die in der Lage ist, den Spannungspegel der ersten Referenzspannung Vt1 zu modifizieren. Der Widerstand R3 und der Operationsverstärker 15 bilden einen Fehlerverstärker in der Generierungseinheit 14.
Ein erstes Ende des Widerstands R3 ist elektrisch mit dem zweiten Ende des Widerstands R2 in der Detektionsschaltung 6 verbunden. Das erste Ende des Widerstands R3 ist elektrisch mit einem invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 15 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R3 ist elektrisch mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 15 verbunden.
Ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 15 ist elektrisch mit der Einstelleinheit 17 verbunden. Der Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 15 ist elektrisch mit einem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Vergleichers 16 verbunden.
Ein invertierender Eingangsanschluss des Vergleichers 16 ist elektrisch mit der Erzeugungseinheit 13 verbunden. Ein Ausgangsanschluss des Vergleichers 16 ist elektrisch mit der Ansteuereinheit 11 verbunden, wobei die Ansteuereinheit 11 beispielsweise ein Verstärker ist.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A schaltet die Steuerschaltung 5 das Schaltelement Q1 zu jeder festen Periode T ein, und somit wird es möglich, eine Oberschwingungskomponente (beispielsweise die fünfte Oberschwingungskomponente) in einem Eingangsstrom Iin der Gleichrichterschaltung 3 zu reduzieren. In der Beleuchtungsbaugruppe 10A wird es deshalb möglich, die Wellenform des Eingangsstroms Iin der Gleichrichterschaltung 3 zu einer sinusförmigen Wellenform zu machen, identisch der Wellenform des AC-Stroms I0 von der AC-Stromquelle 50 (4), und ein noch höherer Leistungsfaktor kann erzielt werden.
Bevorzugt steuert die Steuerschaltung 5 das Schaltelement Q1 derart, dass die Leitungsperiode Ton des Schaltelements Q1 konstant ist. Das heißt, die Steuerschaltung 5 ist bevorzugt konfiguriert, das Schaltelement Q1 derart zu steuern, dass mehrere Leitungsperioden Ton, während derer das Schaltelement Q1 elektrisch leitet, konstant sind. Mit anderen Worten steuert die Steuerschaltung 5 bevorzugt das Schaltelement Q1 derart, das sich alle Leitungsperioden Ton des Schaltelements Q1 einer vorbestimmten Zeitperiode annähern. Infolgedessen wird es in der Beleuchtungsbaugruppe 10A möglich, eine Oberschwingungskomponente im Eingangsstrom Iin weiter zu reduzieren und einen noch höheren Leistungsfaktor zu erzielen. Ein Merkmal, bei dem die Leitungsperiode Ton konstant ist, ist nicht auf einen Fall beschränkt, wo die Längen aller Leitungsperioden Ton streng gleich sind, bedeutet aber, dass die Länge der Leitungsperiode Ton innerhalb eines Bereichs Unterschiede aufweisen kann, der es gestattet, dass die Oberschwingungskomponente reduziert wird.
Die Steuerschaltung 5 ist konfiguriert zum Steuern der Konstantstromschaltung 8. In spezifischen Ausdrücken erläutert ist die Steuerschaltung 12 konfiguriert zum Steuern der Konstantstromschaltung 8.
Beispielsweise ist die Konstantstromschaltung 8 mit einer Variierungseinheit 18 versehen, die die Größe des DC-Stroms I2, der durch die Umwandlungsschaltung 4 ausgegeben wird, variiert, und mit drei Widerständen R4 bis R6 und drei Kondensatoren C6 bis C8 und einer integrierten Schaltung 19, wie in 5 dargestellt.
Die Variierungseinheit 18 ist beispielsweise ein n-Kanal-MOSFET vom Anreicherungstyp.
Die integrierte Schaltung 19 ist mit einem ersten Verbindungspin 191, einem zweiten Verbindungspin 192, einem dritten Verbindungspin 193, einem vierten Verbindungspin 194, einem fünften Verbindungspin 195, einem sechsten Verbindungspin 196, einem siebten Verbindungspin 197 und einem achten Verbindungspin 198 versehen. Die integrierte Schaltung 19 ist beispielsweise ein Operationsverstärker (kommerziell erhältlich, Teilenummer: NJM2904, von New Japan Radio Co., Ltd.). Die integrierte Schaltung 19 ist mit einem ersten Operationsverstärker 199 und einem zweiten Operationsverstärker (nicht gezeigt) versehen. In der integrierten Schaltung 19 ist der erste Verbindungspin 191 ein Ausgangsanschluss eines ersten Operationsverstärkers 199. Der zweite Verbindungspin 192 ist ein invertierender Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers 199, der dritte Verbindungspin 193 ist ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des ersten Operationsverstärkers 199 und der vierte Verbindungspin 194 ist ein negativer Stromquellenanschluss. In der integrierten Schaltung 19 ist der fünfte Verbindungspin 195 ein nichtinvertierender Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers, der sechste Verbindungspin 196 ist ein invertierender Eingangsanschluss des zweiten Operationsverstärker, der siebte Verbindungspin 197 ist ein Ausgangsanschluss des zweiten Operationsverstärkers und der achte Verbindungspin 198 ist ein positiver Stromquellenanschluss. Der zweite Operationsverstärker wird in der integrierten Schaltung 19 nicht verwendet. Der zweite Operationsverstärker ist in 5 nicht dargestellt. Die Grafiksymbole der integrierten Schaltung 19 in 5 bezeichnen einen Operationsverstärker (oben erwähnte Teilenummer: NJM2904) von New Japan Radio Co., Ltd.
Der erste Verbindungspin 191 der integrierten Schaltung 19 ist elektrisch mit einem Gateanschluss eines n-Kanal-MOSFET verbunden, der als die Variierungseinheit 18 verwendet wird. Der erste Verbindungspin 191 der integrierten Schaltung 19 ist elektrisch über den Widerstand R4 mit dem zweiten Verbindungspin 192 der integrierten Schaltung 19 verbunden. Der erste Operationsverstärker 199 und der Widerstand R4 bilden einen Fehlerverstärker in der Konstantstromschaltung 8. Der Zweckmäßigkeit der Erläuterung halber kann der n-Kanal-MOSFET, der als die Variierungseinheit 18 verwendet wird, auch kurz als „MOSFET” bezeichnet werden.
Der zweite Verbindungspin 192 der integrierten Schaltung 19 ist über den Widerstand R5 elektrisch mit einem Sourceanschluss des MOSFET verbunden. Der zweite Verbindungspin 192 der integrierten Schaltung ist über den Kondensator C6 elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 in der Umwandlungsschaltung 4 verbunden. Der Widerstand R5 und der Kondensator C6 bilden eine Filterschaltung in der Konstantstromschaltung 8.
Der dritte Verbindungspin 193 der integrierten Schaltung 19 ist elektrisch mit der Steuereinheit 12 verbunden.
Der vierte Verbindungspin 194 und der fünfte Verbindungspin 195 der integrierten Schaltung 19 sind elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 verbunden.
Der sechste Verbindungspin 196 der integrierten Schaltung 19 ist elektrisch mit dem siebten Verbindungspin 197 der integrierten Schaltung 19 verbunden.
Der achte Verbindungspin 198 der integrierten Schaltung 19 ist elektrisch mit einer nicht gezeigten Stromversorgungsschaltung verbunden. Die Stromversorgungsschaltung ist konfiguriert zum Ausgeben einer DC-Spannung Vd. Beispielsweise kann die Stromversorgungsschaltung konfiguriert sein zum Umwandeln einer Spannung entsprechend dem DC-Strom I2, der von der Umwandlungsschaltung 4 ausgegeben wird, in die DC-Spannung Vd und zum Ausgeben der DC-Spannung Vd.
Der achte Verbindungspin 198 der integrierten Schaltung 19 ist über den Kondensator C7 elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 verbunden.
Ein Drainanschluss des MOSFET (Variierungseinheit 18) ist elektrisch mit dem Ausgangsanschluss 2B verbunden. Der Drainanschluss des MOSFET ist über den Kondensator C8 elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 verbunden. Weiterhin ist der Drainanschluss des MOSFET elektrisch mit der Steuereinheit 12 verbunden. Der Sourceanschluss des MOSFET ist über den Widerstand R6 elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 verbunden.
Die Umwandlungsschaltung 4 ist ein SEPIC; dementsprechend wird beispielsweise eine Welligkeitskomponente mit einer Periode, die das Doppelte der der AC-Stromquelle 50 beträgt, dem DC-Strom I2 überlagert. Bevorzugt ist deshalb die Beleuchtungsbaugruppe 10A mit der Konstantstromschaltung 8 versehen. Bevorzugt steuert die Steuereinheit 12 in der Steuerschaltung 5 die Variierungseinheit 18 derart, dass die Größe des DC-Stroms I2 durch die Variierungseinheit 18 zu einer Größe gemacht wird, die sich für die Lichtquelle 20 eignet. Das heißt, die Steuerschaltung 5 ist konfiguriert, die Variierungseinheit 18 derart zu steuern, dass die Größe des DC-Stroms I2 so eingestellt ist, dass sie den konstanten Strom zur Lichtquelle 20 liefert. In spezifischen Ausdrücken erläutert bewirkt die Steuereinheit 12 bevorzugt, dass der n-Kanal-MOSFET, der als die Variierungseinheit 18 verwendet wird, in einem Gebiet (aktiven Gebiet) arbeitet, wo der Drainstrom proportional zur Änderung bei der Gate-Source-Spannung variiert. Mit anderen Worten ist die Steuereinheit 12 bevorzugt konfiguriert zu bewirken, dass der n-Kanal-MOSFET, der als die Variierungseinheit 18 verwendet wird, als eine Widerstandskomponente fungiert.
Die Steuereinheit 12 ist konfiguriert zum Ausgeben einer Referenzspannung (im Folgenden „zweiten Referenzspannung”) an den dritten Verbindungspin 193 der integrierten Schaltung 19 in der Konstantstromschaltung 8.
Der Betrieb der Konstantstromschaltung 8 wird als Nächstes erläutert.
In der Konstantstromschaltung 8 fließt der Strom Iout in einem Weg über den hochpotenzialseitigen Anschluss 461 des dritten Kondensators C3, den Ausgangsanschluss 2A, die Lichtquelle 20, den Ausgangsanschluss 2B, die Variierungseinheit 18, den Widerstand R6 und den niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3, wenn sich der n-Kanal-MOSFET, der als die Variierungseinheit 18 verwendet wird, in einem Ein-Zustand befindet.
In der Konstantstromschaltung 8 wird eine Spannung am Widerstand R6 generiert, wenn der Strom Iout im Widerstand R6 fließt. In der Konstantstromschaltung 8 wird die Spannung am Widerstand R6 über die Filterschaltung (Widerstand R5 und Kondensator C6) an den zweiten Verbindungspin 192 der integrierten Schaltung 19 angelegt.
Der erste Operationsverstärker 199 in der integrierten Schaltung 19 gibt die Ausgangsspannung derart an die Variierungseinheit 18 aus, dass die Spannung, die an den invertierenden Eingangsanschluss angelegt wird, und die zweite Referenzspannung, die an den nichtinvertierenden Eingangsanschluss angelegt wird, miteinander übereinstimmen.
Die Variierungseinheit 18 macht die Größe des DC-Stroms I2, der von der Umwandlungsschaltung 4 ausgegeben wird, auf der Basis der Größe der Ausgangsspannung, die durch die integrierte Schaltung 19 ausgegeben wird, variabel. Mit spezifischen Ausdrücken erläutert variiert die Gate-Source-Spannung in der Variierungseinheit 18 mit Änderungen bei der Ausgangsspannung, die durch die integrierte Schaltung 19 ausgegeben wird. Infolgedessen variiert der Drain-Strom in der Variierungseinheit 18 proportional zu Änderungen bei der Gate-Source-Spannung, und somit wird es möglich, die Größe des DC-Stroms I2, der von der Umwandlungsschaltung 4 ausgegeben wird, zu variieren. Dementsprechend kann die Größe des DC-Stroms I2, der durch die Umwandlungsschaltung 4 in der Variierungseinheit 18 ausgegeben wird, das heißt die Größe des Stroms Iout, der in der Lichtquelle 20 fließt, auf eine Größe gebracht werden, der für die Lichtquelle 20 geeignet ist.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A wird der n-Kanal-MOSFET, der als die Variierungseinheit 18 verwendet wird, dazu gebracht, als eine Widerstandskomponente zu fungieren, und somit kann die Größe des DC-Stroms I2 durch die Variierungseinheit 18 auf eine Größe gebracht werden, die sich für die Lichtquelle 20 eignet. Dementsprechend wird es möglich, in der Beleuchtungsbaugruppe 10A die Welligkeitskomponente in dem DC-Strom I2 von der Umwandlungsschaltung 4 zu reduzieren. Infolgedessen kann beispielsweise durch die Lichtquelle 20 abgestrahltes Flackern in der Beleuchtungsbaugruppe 10A unterdrückt werden. Es wird auch möglich, in der Beleuchtungsbaugruppe 10A beispielsweise das Auftreten von Flackern bei Videobildern zu verhindern, die durch eine Bildgebungseinrichtung wie etwa eine Videokamera in einer Umgebung aufgenommen werden, in der die Lichtquelle 20 durch die Beleuchtungsbaugruppe 10A eingeschaltet ist.
Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel ist die Konstantstromschaltung 8 dadurch konfiguriert, dass sie mit der Variierungseinheit 18, den drei Widerständen R4 bis R6, den drei Kondensatoren C6 bis C8 und der integrierten Schaltung 19 versehen ist, doch ist die Konstantstromschaltung 8 nicht auf diese Konfiguration beschränkt, und es genügt, dass die Konstantstromschaltung 8 mit einer Reihenschaltung mindestens mit der Variierungseinheit 18 und dem Widerstand R6 versehen ist. Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel ist die Beleuchtungsbaugruppe 10A mit der Konstantstromschaltung 8 versehen, doch kann die Konstantstromschaltung 8 entfallen.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A ist die Steuereinheit 12 konfiguriert zum Steuern der Konstantstromschaltung 8, doch ist die Steuereinheit 12 nicht darauf beschränkt und eine separate Steuereinheit kann konfiguriert sein, die Konstantstromschaltung 8 separat von der Steuereinheit 12 zu steuern.
Die Kapazität des dritten Kondensators C3 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A ist so eingestellt, dass sie vergleichsweise groß ist. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass die in dem dritten Kondensator C3 angesammelte Ladung relativ lange Zeit benötigt, um entladen zu werden, wenn der AC-Strom I0 von der AC-Stromquelle 50 nicht länger eingegeben wird. Infolgedessen besteht in der Beleuchtungsbaugruppe 10A eine Möglichkeit, dass Licht von der Lichtquelle 20 weiterhin emittiert werden kann, selbst wenn beispielsweise der AC-Strom I0 nicht länger von der AC-Stromquelle 50 eingegeben wird. Bevorzugt ist deshalb die Beleuchtungsbaugruppe 10A mit einer Begrenzungsschaltung 23 versehen, die die Spannung, die an die Lichtquelle 20 angelegt wird, begrenzen kann. Der Zweckmäßigkeit der Erläuterung halber wird die Zeit, zu der der AC-Strom I0 nicht länger von der AC-Stromquelle 50 eingegeben wird, als „wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird” bezeichnet. Die Zeit, zu der die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird, bezeichnet einen Zeitpunkt, zu dem beispielsweise der nicht gezeigte Stromquellenschalter, der zwischen die AC-Stromquelle 50 und den Eingangsanschluss 1A oder zwischen die AC-Stromquelle 50 und den Eingangsanschluss 1B geschaltet ist, ausgeschaltet wird.
Die Begrenzungsschaltung 23 ist mit einer Reihenschaltung aus einem Widerstand R7 und einem Widerstand R8 versehen. Die Reihenschaltung aus dem Widerstand R7 und dem Widerstand R8 ist elektrisch zwischen beide Enden des dritten Kondensators C3 geschaltet. Mit anderen Worten ist die Begrenzungsschaltung 23 parallel zum dritten Kondensator C3 geschaltet.
Bevorzugt sind der Widerstandswert des Widerstands R7 und der Widerstandswert des Widerstands R8 derart eingestellt, dass die Spannung, die an die Lichtquelle 20 angelegt wird, niedriger ist als die Bestromungsspannung der Lichtquelle 20, wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet ist. Bevorzugt steuert die Steuereinheit 12 in der Steuerschaltung 5 die Konstantstromschaltung 8 derart, dass das Ausgeben der Ausgangsspannung von der integrierten Schaltung 19 zur Variierungseinheit 18 gestoppt wird, wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird. Die Bestromungsspannung der Lichtquelle 20 bezeichnet hier die Mindestspannung, die ein Bestromen der Lichtquelle 20 ermöglicht. Wenn jedes der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 beispielsweise eine LED ist, ist die Bestromungsspannung der Lichtquelle 20 die Gesamtdurchlassspannung (Durchlassrichtungsspannung) in den mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen 21.
In spezifischen Ausdrücken erläutert ist die Steuereinheit 12 konfiguriert zum Ausgeben eines Impulssignals an den zweiten Verbindungspin 192 der integrierten Schaltung 19 in der Konstantstromschaltung 8, wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird. Die Steuereinheit 12 ist konfiguriert zum Modifizieren des Signalpegels des Impulssignals von einem niedrigen Pegel zu einem hohen Pegel, wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird. Infolgedessen wird es in der Beleuchtungsbaugruppe 10A möglich, das Ausgeben der Ausgangsspannung von der integrierten Schaltung 19 zur Variierungseinheit 18 zu stoppen, wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird. In der Beleuchtungsbaugruppe 10A kann die Spannung, die an die Lichtquelle 20 angelegt wird, durch die Begrenzungsschaltung 23 niedriger gemacht werden als die Bestromungsspannung der Lichtquelle 20, wenn die AC-Stromquelle 50 ausgeschaltet wird. Deshalb wird es möglich, eine fortgesetzte Emission von Licht durch die Lichtquelle 20 zu verhindern, wenn die AC-Stromquelle 50 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A ausgeschaltet wird. Das Verfahren zum Detektieren, wann die AC-Stromquelle 50 durch die Steuereinheit 12 ausgeschaltet worden ist, kann beispielsweise das Detektieren der Zeit beinhalten, zu der die Spannung, die an die Steuerschaltung 5 geliefert wird, niedriger wird als eine spezifizierte Spannung. Die an die Steuerschaltung 5 gelieferte Spannung bezeichnet hier die Spannung, die die Steuerschaltung 5 betreibt.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A können der erste Induktor L1 und der zweite Induktor L2 auf dem Kern eines Transformators montiert sein. In der Beleuchtungsbaugruppe 10A sind der erste Induktor L1 und der zweite Induktor L2 auf dem Kern eines Transformators montiert, und ein weiterer Induktor L5 kann elektrisch zwischen den ersten Induktor L1 und den ersten Kondensator C1 geschaltet sein, wie in 6 dargestellt. Der andere Induktor L5 ist ein Induktor, der von dem ersten Induktor L1 und dem zweiten Induktor L2 verschieden ist.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10A kann ein nicht gezeigter DC/DC-Wandler elektrisch zwischen das Paar Ausgangsenden 4C, 4D der Umwandlungsschaltung 4 und das Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B geschaltet sein. In der Beleuchtungsbaugruppe 10A kann eine nicht gezeigte Filterschaltung elektrisch zwischen das Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3 und das Paar Eingangsenden 4A, 4B der Umwandlungsschaltung 4 geschaltet sein.
Die oben erläuterte Beleuchtungsbaugruppe 10A ist mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B, dem Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B, mit denen die Lichtquelle 20 elektrisch verbunden ist, und der Gleichrichterschaltung 3 versehen, die den AC-Strom einer Vollwellengleichrichtung unterzieht. Die Beleuchtungsbaugruppe 10A ist mit der Umwandlungsschaltung 4 versehen, die den pulsierenden Strom I1 von der Gleichrichterschaltung 3 in den DC-Strom I2 umwandelt und den DC-Strom I2 zu dem Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B ausgibt, und mit der Steuerschaltung 5, die die Umwandlungsschaltung 4 steuert. Das Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B ist elektrisch mit dem Paar Eingangsenden 3A, 3B der Gleichrichterschaltung 3 verbunden. Das Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3 ist elektrisch mit dem Paar Eingangsenden 4A, 4B der Umwandlungsschaltung 4 verbunden. Die Umwandlungsschaltung 4 ist ein SEPIC. Die Umwandlungsschaltung 4 ist mit dem ersten Kondensator C1 versehen, der zwischen das Paar Eingangsenden der Umwandlungsschaltung 4 geschaltet ist, und der ersten Reihenschaltung 42 aus dem Induktor L1 und dem Schaltelement Q1, zwischen beide Enden des Kondensators C1 geschaltet. Die Umwandlungsschaltung 4 ist auch mit der zweiten Reihenschaltung 43 aus dem zweiten Kondensator C2 und dem zweiten Induktor L2 versehen, zwischen den ersten Hauptanschluss 451 und den zweiten Hauptanschluss 452 des Schaltelements Q1 geschaltet. Die Umwandlungsschaltung 4 ist mit der dritten Reihenschaltung 44 aus der Diode D1 und dem dritten Kondensator C3, zwischen beide Enden des zweiten Induktors L2 geschaltet, versehen. Der dritte Kondensator C3 ist zwischen das Paar Ausgangsenden 4C, 4D der Umwandlungsschaltung 4 geschaltet. Das Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B ist elektrisch an das Paar Ausgangsenden 4C, 4D der Umwandlungsschaltung 4 angeschlossen. Die Induktanz des ersten Induktors L1 ist so eingestellt, dass sie die Zeitperiode T1, während der die Diode D1 elektrisch leitet, kürzer macht als die halbe Periode der Resonanzperiode des Regelkreises, der den ersten Kondensator C1, den ersten Induktor L1, den zweiten Kondensator C2 und den dritten Kondensator C3 enthält. Die Induktanz des zweiten Induktors L2 ist so eingestellt, dass die Zeitperiode, während der die Diode D1 elektrisch leitet, kürzer gemacht wird als die halbe Periode der Resonanzperiode des Regelkreises. Die Steuerschaltung 5 steuert das Schaltelement Q1 derart, dass das Schaltelement Q1 zu jeder festen Periode T eingeschaltet wird.
Mit anderen Worten soll die oben erläuterte Beleuchtungsbaugruppe 10A Leistung von der AC-Stromquelle 50 zum Einschalten der Lichtquelle 20 liefern. Die Beleuchtungsbaugruppe 10A ist mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B, dem Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B, der Gleichrichterschaltung 3, der Umwandlungsschaltung 4 und der Steuerschaltung 5 versehen. Die AC-Stromquelle 50, die den AC-Strom I0 ausgibt, ist elektrisch mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B verbunden. Die Lichtquelle 20 ist elektrisch mit dem Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B verbunden. Mit anderen Worten ist die Gleichrichterschaltung 3 konfiguriert zum Generieren des pulsierenden Stroms I1 durch eine Vollwellengleichrichtung des AC-Stroms I0. Die Umwandlungsschaltung 4 ist konfiguriert zum Umwandeln des pulsierenden Stroms I1 von der Gleichrichterschaltung 3 in den DC-Strom I2 und zum Ausgeben des DC-Stroms I2 an das Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B.
Die Steuerschaltung 5 ist konfiguriert zum Steuern der Umwandlungsschaltung 4. Die Gleichrichterschaltung 3 ist mit dem Paar erster Eingangsenden (Paar Eingangsenden 3A, 3B) und dem Paar erster Ausgangsenden (Paar Ausgangsenden 3C, 3D) versehen. Das Paar erster Eingangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar Eingangsanschlüsse 1A, 1B verbunden. Das Paar erster Ausgangsenden ist elektrisch mit der Umwandlungsschaltung 4 verbunden. Die Umwandlungsschaltung 4 ist ein SEPIC. Die Umwandlungsschaltung 4 ist mit dem Paar zweiter Eingangsenden (Paar Eingangsenden 4A, 4B), dem Paar zweiter Ausgangsenden (Paar Ausgangsenden 4C, 4D), dem ersten Kondensator C1, der ersten Reihenschaltung 42, der zweiten Reihenschaltung 43 und der dritten Reihenschaltung 44 versehen. Das Paar zweiter Eingangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar erster Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung 3 verbunden. Das Paar zweiter Ausgangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar Ausgangsanschlüsse 2A, 2B verbunden. Der erste Kondensator C1 ist zwischen das Paar zweiter Eingangsenden geschaltet. Die erste Reihenschaltung 42 enthält den ersten Induktor L1 und das Schaltelement Q1, in Reihe geschaltet, und ist parallel zum ersten Kondensator C1 geschaltet. Die zweite Reihenschaltung 43 enthält den zweiten Kondensator C2 und den zweiten Induktor L2, in Reihe geschaltet, und ist parallel zum Schaltelement Q1 geschaltet. Die dritte Reihenschaltung 44 enthält die Diode D1 und den dritten Kondensator C3, in Reihe geschaltet, und ist parallel zum zweiten Induktor L2 geschaltet. Der dritte Kondensator C3 ist zwischen das Paar zweiter Ausgangsenden geschaltet. Der erste Induktor L1 besitzt eine Induktanz derart, dass die Zeitperiode T1, während der die Diode D1 elektrisch leitet, kürzer gemacht wird als die halbe Periode der Resonanzperiode des Regelkreises. Der zweite Induktor L2 besitzt eine Induktanz derart, dass die Zeitperiode T1, während der die Diode D1 elektrisch leitet, kürzer gemacht wird als die halbe Periode der Resonanzperiode des Regelkreises. Der Regelkreis enthält den ersten Kondensator C1, den ersten Induktor L1, den zweiten Kondensator C2 und den dritten Kondensator C3. Die Steuerschaltung 5 ist konfiguriert, das Schaltelement Q1 derart zu steuern, dass das Schaltelement Q1 zu festen Perioden T eingeschaltet wird.
Infolgedessen können die Kapazitäten des ersten Kondensators C1 und des zweiten Kondensators C2 in der Beleuchtungsbaugruppe 10A relativ klein eingestellt werden. Infolgedessen wird es möglich, eine Schwingung des Stroms Ia, der während der Leitungsperiode T1 der Diode D1 in dem ersten Induktor L1 fließt, zu unterdrücken. Die Betriebsstabilität der Beleuchtungsbaugruppe 10A kann entsprechend erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
Bevorzugt wird die Induktanz des ersten Induktors L1 so eingestellt, dass sie größer ist als die Induktanz des zweiten Induktors L2. Infolgedessen wird es in der Beleuchtungsbaugruppe 10A möglich, eine Schwingung des Stroms Ia, der während der Leitungsperiode T1 der Diode D1 im ersten Induktor L1 fließt, zu unterdrücken und das Schaltelement Q1 einzuschalten, nachdem der in der Diode D1 fließende Strom Id Null erreicht. Dementsprechend kann die Betriebsstabilität der Beleuchtungsbaugruppe 10A erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
Bevorzugt steuert die Steuerschaltung 5 das Schaltelement Q1 derart, dass die Leistungsperiode Ton des Schaltelements Q1 konstant ist. Mit anderen Worten ist die Steuerschaltung 5 bevorzugt so konfiguriert, dass sie das Schaltelement Q1 derart steuert, dass mehrere Leitungsperioden Ton, während derer das Schaltelement Q1 elektrisch leitet, konstant sind. Infolgedessen wird es in der Beleuchtungsbaugruppe 10A möglich, eine Oberschwingungskomponente im Eingangsstrom In weiter zu reduzieren und einen noch höheren Leistungsfaktor zu erzielen.
Bevorzugt ist die Steuerschaltung 5 mit der Ansteuereinheit 11 und der Steuereinheit 12 versehen. Die Ansteuereinheit 11 ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements Q1. Die Steuereinheit 12 ist konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit 11. Die Steuereinheit 12 ist mit der Generierungseinheit 14 versehen. Die Generierungseinheit 14 ist konfiguriert zum Generieren des Steuersignals S1 zum Steuern der Ansteuereinheit 11. Die Steuereinheit 12 ist konfiguriert zum Ausgeben des durch die Generierungseinheit 14 generierten Steuersignals S1 an die Ansteuereinheit 11. Die Ansteuereinheit 11 ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements Q1 gemäß dem Steuersignal S1 von der Steuereinheit 12. Die Generierungseinheit 14 ist konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal S1, eines Signals zum Steuern der Ansteuereinheit 11 derart, dass das Schaltelement Q1 zu festen Perioden T eingeschaltet wird.
Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 7 eine mit der Beleuchtungsbaugruppe 10A versehene Leuchte 30 beschrieben.
Die Leuchte 30 ist beispielsweise ein Downlight. Die Leuchte 30 ist beispielsweise konfiguriert, in einem Deckenmaterial 40 angeordnet zu werden. In spezifischen Ausdrücken erläutert ist die Leuchte 30 beispielsweise konfiguriert, in einem Loch 41 eingebettet angeordnet zu werden, das in dem Deckenmaterial 40 ausgebildet ist.
Die Leuchte 30 ist beispielsweise mit der Beleuchtungsbaugruppe 10A, der Lichtquelle 20, einer Verbindungsleitung 31 und einem Leuchtenkörper 32 versehen.
Die Lichtquelle 20 ist mit einer reflektierenden Platte 33 versehen, die durch die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente 21 emittiertes Licht reflektiert.
Die Beleuchtungsbaugruppe 10A ist über die Verbindungsleitung 31 elektrisch mit der Lichtquelle 20 (mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen 21) verbunden.
Die Lichtquelle 20 ist an dem Leuchtenkörper 32 montiert. In spezifischen Ausdrücken erläutert ist der Leuchtenkörper 32 so konfiguriert, dass die Lichtquelle 20 daran montiert ist.
Bei dem in der Figur dargestellten Beispiel ist der Leuchtenkörper 32 so konfiguriert, dass die Lichtquelle 20 am Leuchtenkörper 32 montiert ist, letzteres ist aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Der Leuchtenkörper 32 kann so konfiguriert sein, dass die Beleuchtungsbaugruppe 10A und die Lichtquelle 20 an dem Leuchtenkörper 32 montiert sind. In dem in der Figur dargestellten Beispiel ist insbesondere die Leuchte 30 eine Leuchte vom Typ mit separater Stromversorgung, bei dem die Beleuchtungsbaugruppe 10A und die Lichtquelle 20 separat angeordnet sind, doch ist die Leuchte 30 nicht darauf beschränkt. Die Leuchte 30 kann eine Leuchte vom Typ mit integrierter Stromversorgung sein, bei dem die Beleuchtungsbaugruppe 10A und die Lichtquelle 20 an dem Leuchtenkörper 32 montiert sind.
Die Leuchte 30 ist nicht auf ein Downlight beschränkt und kann beispielsweise ein Deckenlicht, ein Spotlicht oder dergleichen sein.
Die oben erläuterte Leuchte 30 ist mit der Beleuchtungsbaugruppe 10A und der Lichtquelle 20 versehen, die durch die Beleuchtungsbaugruppe 10A eingeschaltet werden kann. In der Leuchte 30 kann deshalb eine Leuchte vorgesehen sein, die die Beleuchtungsbaugruppe 10A besitzt, deren Betriebsstabilität erhöht werden kann, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
(Ausführungsform 2)
Die Grundkonfiguration einer Beleuchtungsbaugruppe 10B der Ausführungsform 2 ist identisch mit der der Beleuchtungsbaugruppe 10A (1) von Ausführungsform 1. Wie in 8 dargestellt, differiert die Beleuchtungsbaugruppe 10B von der Beleuchtungsbaugruppe 10A dadurch, dass beispielsweise die Beleuchtungsbaugruppe 10B mit einer Steuerschaltung 24 versehen ist, deren Konfiguration von der der Steuerschaltung 5 der Beleuchtungsbaugruppe 10A verschieden ist. In der Beleuchtungsbaugruppe 10B sind Bestandselemente, die mit jenen der Beleuchtungsbaugruppe 10A identisch sind, mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichnet, und eine Erläuterung davon entfällt, wie angebracht.
Der erste Induktor L1 in der Umwandlungsschaltung 4 ist eine Primärwicklung eines Transformators. Der Transformator ist mit einem Induktor L6 versehen, der eine Sekundärwicklung ist, die magnetisch an die Primärwicklung gekoppelt ist, die aus dem ersten Induktor L1 besteht.
Analog zu der Steuerschaltung 5 der Beleuchtungsbaugruppe 10A ist die Steuerschaltung 24 konfiguriert zum Steuern der Umwandlungsschaltung 4 und der Konstantstromschaltung 8.
Die Steuerschaltung 24 ist mit der Ansteuereinheit 11, einer Steuereinheit (Controller) 25, der Erzeugungseinheit 13, einer ersten Detektionseinheit (einem erstem Detektor) 26, einer zweiten Detektionseinheit (einem zweitem Detektor) 27 und einer dritten Detektionseinheit (einem drittem Detektor) 28 versehen.
Die Steuereinheit 25 ist beispielsweise ein Mikrocomputer. Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit 11. In spezifischen Ausdrücken erläutert ist die Steuereinheit 25 konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit 11, des Steuersignals S1 zum Steuern der Ansteuereinheit 11. Das Steuersignal S1 ist beispielsweise ein PWM-Signal.
In der Steuerschaltung 24 wird ein Mikrocomputer als die Steuereinheit 25 verwendet, doch ist die Steuerschaltung 24 nicht darauf beschränkt und beispielsweise kann ein Steuer-IC oder dergleichen als die Steuerschaltung 24 verwendet werden. Die Steuerschaltung 24 ist mit der Ansteuereinheit 11, der Steuereinheit 25, der Erzeugungseinheit 13, der ersten Detektionseinheit 26, der zweiten Detektionseinheit 27 und der dritten Detektionseinheit 28 versehen, ist aber nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
Die Steuereinheit 25 ist mit einer Generierungseinheit (Generierungsschaltung) 29 versehen.
Analog zu der Generierungseinheit 14 der Beleuchtungsbaugruppe 10A ist die Generierungseinheit 29 konfiguriert zum Generieren des obigen ersten Steuersignals als das Steuersignal S1.
Die Generierungseinheit 29 ist konfiguriert zum Generieren einer Differenzspannung zwischen der ersten Referenzspannung Vt1 und der detektierten Spannung Vr1, die durch die Detektionsschaltung 6 detektiert wird. Die Generierungseinheit 29 ist konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal S1, eines zweiten Steuersignals mit einer Ein-Zeitperiode des Schaltelements Q1 auf der Basis der Differenzspannung.
Die erste Detektionseinheit 26 ist konfiguriert zum Detektieren der Spannung (im Folgenden „ersten Spannung”) V1, die an die Lichtquelle 20 angelegt wird. Die erste Detektionseinheit 26 ist beispielsweise ein Widerstandsteiler.
Die zweite Detektionseinheit 27 ist konfiguriert zum Detektieren der Spannung (im Folgenden „zweiten Spannung”) V2 an dem Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3. Die zweite Detektionseinheit 27 ist beispielsweise ein Widerstandsteiler.
Die dritte Detektionseinheit 28 ist konfiguriert zum Detektieren, dass der Stromwert des in der Diode D1 fließenden Stroms Id innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Anhand eines Beispiels erläutert ist die dritte Detektionseinheit 28 konfiguriert zu detektieren, dass der Stromwert des in der Diode D1 fließenden Stroms Id Null beträgt. Die dritte Detektionseinheit 28 braucht nicht konfiguriert sein zu detektieren, dass der Stromwert des in der Diode D1 fließenden Stroms Id streng Null ist, und kann konfiguriert sein zu detektieren, dass der Stromwert des Stroms Id einen Wert innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, der Null enthält, annimmt.
Die dritte Detektionseinheit 28 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Induktors L6 verbunden. Ein zweites Ende des Induktors L6 ist elektrisch mit dem niederpotenzialseitigen Anschluss 462 des dritten Kondensators C3 in der Umwandlungsschaltung 4 verbunden. Über eine magnetische Kopplung zwischen den Induktoren L1 und L6 detektiert die dritte Detektionseinheit 28 den Stromwert des Stroms Id.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung haben sich die Beleuchtungsbaugruppe des Vergleichsbeispiels 2 ausgedacht, die mit einer Steuerschaltung versehen ist, die von der Steuerschaltung 24 verschieden ist. Die Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 2 differiert von der Beleuchtungsbaugruppe 10B nur hinsichtlich der Steuerschaltung.
Die Steuerschaltung ist mit der Ansteuereinheit 11, der dritten Detektionseinheit 28 und einer Steuereinheit (Controller), die nur die Generierungseinheit 29 besitzt, versehen. Die Steuereinheit ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit 11, als das Steuersignal S1, des durch die Generierungseinheit 29 generierten zweiten Steuersignals, wenn die dritte Detektionseinheit 28 detektiert, dass der Stromwert des Stroms Id innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt.
Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung kamen zu einem Ergebnis, wodurch in der Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 2 eine Korrelation wie etwa die in 9 dargestellte zwischen der Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung und einem Verzerrungsfaktor einer fünften Oberschwingungskomponente im Eingangsstrom der Gleichrichterschaltung existiert. Die Erfinder der vorliegenden Anmeldung vermuteten, dass es in der Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 2 schwierig ist, die fünfte Oberschwingungskomponente im Eingangsstrom der Gleichrichterschaltung zu reduzieren, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung kleiner ist als {(Effektivwert der zweiten Spannung)/3}. Die gestrichelte Linie in 9 bezeichnet den relativen Grenzwert einer fünften Oberschwingungskomponente in einer Leuchte (Klasse C) gemäß JIS C61000-3-2:2011. Die Umwandlungsschaltung und die Gleichrichterschaltung von Vergleichsbeispiel 2 sind identisch mit der Umwandlungsschaltung 4 bzw. der Gleichrichterschaltung 3 der Beleuchtungsbaugruppe 10B.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung vermuteten, dass in der Beleuchtungsbaugruppe 10A von Ausführungsform 1 eine Möglichkeit vorliegt, das der Verlust des Schaltelements Q1 steigt und die Umwandlungseffizienz der Umwandlungsschaltung 4 unter die in der Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 2 bei der Zeitsteuerung abfällt, bei der das Schaltelement Q1 von einem Aus-Zustand zu einem Ein-Zustand gebracht wird.
Die Steuerschaltung 24 ist konfiguriert zum Steuern des Schaltelements Q1 auf der Basis der Größenbeziehung zwischen der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2. In spezifischen Ausdrücken erläutert ist die Steuereinheit 25 konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit 11 auf der Basis der Größenbeziehung zwischen der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2.
Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit 11, als das Steuersignal S1, des ersten Steuersignals, das von der Generierungseinheit 14 generiert wird, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung in Ausdruck (2) unten genügen. (Spannungswert der ersten Spannung V1) ≤ {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} Ausdruck (2)
Wenn in der Beleuchtungsbaugruppe 10B die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung von Ausdruck (2) genügen, kann die Oberschwingungskomponente in dem Eingangsstrom Iin weiter reduziert werden und ein noch höherer Leistungsfaktor kann erhalten werden als in der Beleuchtungsbaugruppe von Vergleichsbeispiel 2.
Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit 11 gemäß dem Detektionsergebnis der dritten Detektionseinheit 28, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung von Ausdruck (3) unten genügen. Beispielsweise ist die Steuereinheit 25 konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit 11, als das Steuersignal S1, des durch die Generierungseinheit 29 generierten zweiten Steuersignals bei Detektion durch die dritte Detektionseinheit 28, dass der Stromwert des Stroms Id innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung von Ausdruck (3) unten genügen. (Spannungswert der ersten Spannung V1) > {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} Ausdruck (3)
In der Beleuchtungsbaugruppe 10B steuert die Steuerschaltung 24 das Schaltelement Q1 über die Ansteuereinheit 11 gemäß dem Detektionsergebnis der dritten Detektionseinheit 28, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung von Ausdruck (3) genügen. Deshalb wird es möglich, Abfälle bei der Umwandlungseffizienz der Umwandlungsschaltung 4 zu unterdrücken.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10B steuert deshalb die Steuerschaltung 24 das Schaltelement Q1 auf der Basis der Größenbeziehung zwischen der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2 und somit kann ein noch höherer Leistungsfaktor erhalten werden, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung 4 vergleichsweise klein ist. In der Beleuchtungsbaugruppe 10B steuert die Steuerschaltung 24 das Schaltelement Q1 auf der Basis der Größenbeziehung zwischen der ersten Spannung V1 und der zweiten Spannung V2. Deshalb können Abfälle bei der Umwandlungseffizienz der Umwandlungsschaltung 4 unterdrückt werden, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung 4 vergleichsweise hoch ist.
Die Beleuchtungsbaugruppe 10B kann beispielsweise in der Leuchte 30 von Ausführungsform 1 verwendet werden.
In der oben erläuterten Beleuchtungsbaugruppe 10B ist die Steuerschaltung 24 mit der Ansteuereinheit 11 versehen, die das Schaltelement Q1 ansteuert, der Steuereinheit 25, die die Ansteuereinheit 11 steuert, und der ersten Detektionseinheit 26, die die erste Spannung V1 detektiert, die die Spannung ist, die an die Lichtquelle 20 angelegt wird. Die Steuerschaltung 24 ist mit der zweiten Detektionseinheit 27 versehen, die die zweite Spannung V2 detektiert, die die Spannung an dem Paar Ausgangsenden 3C, 3D der Gleichrichterschaltung 3 ist, und der dritten Detektionseinheit 28, die detektiert, dass der Stromwert des in der Diode D1 fließenden Stroms Id einen Wert annimmt, der innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Die Steuereinheit 25 ist mit der Generierungseinheit 29 versehen, die konfiguriert ist zum Generieren des Steuersignals S1 zum Steuern der Ansteuereinheit 11. Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Ausgeben des durch die Generierungseinheit 29 generierten Steuersignals S1 an die Ansteuereinheit 11. Die Generierungseinheit 29 ist konfiguriert zum Generieren des Steuersignals (ersten Steuersignals) S1 zum Einschalten des Schaltelements Q1 zu jeder festen Periode T. Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit 11, des Steuersignals (ersten Steuersignals) S1, das durch die Generierungseinheit 29 generiert wird, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung V1) ≤ {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} genügen. Die Steuereinheit 25 steuert die Ansteuereinheit 11 derart, dass die Ansteuereinheit 11 das Schaltelement Q1 gemäß dem Detektionsergebnis der dritten Detektionseinheit 28 ansteuert, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung V1) > {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} genügen.
Mit anderen Worten ist die Steuerschaltung 24 in der oben erläuterten Beleuchtungsbaugruppe 10B mit der Ansteuereinheit 11 und der Steuereinheit 25 versehen. Die Ansteuereinheit 11 ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements Q1. die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit 11. Die Steuereinheit 25 ist mit der Generierungseinheit 29 versehen. Die Generierungseinheit 29 ist konfiguriert zum Generieren des Steuersignals S1 zum Steuern der Ansteuereinheit 11. Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Ausgeben des durch die Generierungseinheit 29 generierten Steuersignals S1 an die Ansteuereinheit 11. Die Ansteuereinheit 11 ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements Q1 gemäß dem Steuersignal S1 von der Steuereinheit 25. Die Generierungseinheit 29 ist konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal S1, eines Signals zum Steuern der Ansteuereinheit 11 derart, dass das Schaltelement Q1 zu festen Perioden T eingeschaltet wird.
Bevorzugt ist die Steuerschaltung 24 weiterhin mit der ersten Detektionseinheit 26, der zweiten Detektionseinheit 27 und der dritten Detektionseinheit 28 versehen. Die erste Detektionseinheit 26 ist konfiguriert zum Detektieren der ersten Spannung V1, die die Spannung ist, die an die Lichtquelle 20 angelegt wird. Die zweite Detektionseinheit 27 ist konfiguriert zum Detektieren der zweiten Spannung V2, die die Spannung an dem Paar erster Ausgangsenden (Paar Ausgangsenden 3C, 3D) der Gleichrichterschaltung 3 ist. Die dritte Detektionseinheit 28 ist konfiguriert zu detektieren, dass der Stromwert des in der Diode D1 fließenden Stroms Id innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit 11, des Steuersignals S1, das durch die Generierungseinheit 14 generiert wird, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung V1) ≤ {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} genügen. Die Steuereinheit 25 steuert die Ansteuereinheit 11 derart, dass die Ansteuereinheit 11 das Schaltelement Q1 gemäß dem Detektionsergebnis der dritten Detektionseinheit 28 ansteuert, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung V1) > {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} genügen.
In der Beleuchtungsbaugruppe 10B kann infolgedessen ein noch höherer Leistungsfaktor erhalten werden, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung 4 vergleichsweise niedrig ist, und Abfälle bei der Umwandlungseffizienz der Umwandlungsschaltung 4 können unterdrückt werden, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung 4 vergleichsweise hoch ist.
Besonders bevorzugt ist die Generierungseinheit 29 konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal S1, eines Signals zum Einstellen der Zeitperiode Ton, während der das Schaltelement Q1 elektrisch leitet, auf der Basis der Differenzspannung zwischen der ersten ersten Referenzspannung Vt1 und der detektierten Spannung Vr1 entsprechend dem Strom Iout, der in der Lichtquelle 20 fließt. Die Steuereinheit 25 ist konfiguriert zum Ausgeben des durch die Erzeugungseinheit 29 generierten Steuersignals S1, an die Ansteuereinheit 11, wenn durch die dritte Detektionseinheit 28 detektiert wird, dass der Stromwert des in der Diode D1 fließenden Stroms Id innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die erste Spannung V1 und die zweite Spannung V2 der Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung V1) > {(Effektivwert der zweiten Spannung V2)/3} genügen.
Wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen 1 und 2 gezeigt, soll eine Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung Leistung von einer AC-Stromquelle (50) zum Einschalten einer Lichtquelle (20) bereitstellen. Die Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) enthält ein Paar Eingangsanschlüsse (1A, 1B), ein Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B), eine Gleichrichterschaltung (3), eine Umwandlungsschaltung (4) und eine Steuerschaltung (5; 24). Die AC-Stromquelle (50) ist konfiguriert zum Ausgeben eines AC-Stroms (I0) und kann elektrisch an das Paar Eingangsanschlüsse (1A, 1B) angeschlossen sein. Die Lichtquelle (20) kann elektrisch an das Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B) angeschlossen sein. Die Gleichrichterschaltung (3) ist konfiguriert zum Generieren eines pulsierenden Stroms (I1) durch Vollwellengleichrichtung des AC-Stroms (I0). Die Umwandlungsschaltung (4) ist konfiguriert zum Umwandeln des pulsierenden Stroms (I1) von der Gleichrichterschaltung (3) in einen DC-Strom (I2) und Ausgeben des DC-Stroms (I2) an das Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B). Die Steuerschaltung (5; 24) ist konfiguriert zum Steuern der Umwandlungsschaltung (4). Die Gleichrichterschaltung (3) enthält ein Paar erster Eingangsenden und ein Paar erster Ausgangsenden. Das Paar erster Eingangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar Eingangsanschlüsse (1A, 1B) verbunden. Das Paar erster Ausgangsenden ist elektrisch mit der Umwandlungsschaltung (4) verbunden. Die Umwandlungsschaltung (4) ist ein SEPIC. Die Umwandlungsschaltung (4) enthält ein Paar zweiter Eingangsenden, ein Paar zweite Ausgangsenden, einen ersten Kondensator (C1), eine erste Reihenschaltung (42), eine zweite Reihenschaltung (43) und eine dritte Reihenschaltung (44). Das Paar zweiter Eingangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar erster Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung (3) verbunden. Das Paar zweiter Ausgangsenden ist elektrisch jeweils mit dem Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B) verbunden. Der erste Kondensator (C1) ist zwischen das Paar zweiter Eingangsenden geschaltet. Die erste Reihenschaltung (42) enthält einen ersten Induktor (L1) und ein Schaltelement (Q1), die in Reihe geschaltet sind, und ist parallel zum ersten Kondensator (C1) geschaltet. Die zweite Reihenschaltung (43) enthält einen zweiten Kondensator (C2) und einen zweiten Induktor (L2), die in Reihe geschaltet sind, und ist parallel zum Schaltelement (Q1) geschaltet. Die dritte Reihenschaltung (44) enthält eine Diode (D1) und einen dritten Kondensator (C3), die in Reihe geschaltet sind, und ist parallel zum zweiten Induktor (L2) geschaltet. Der dritte Kondensator (C3) ist zwischen das Paar zweiter Ausgangsenden geschaltet. Der erster Induktor (L1) und der zweite Induktor (L2) besitzen Induktanzen, durch die eine Zeitperiode (T1), während der die Diode (D1) elektrisch angeschlossen ist, kürzer gemacht wird als eine halbe Periode einer Resonanzperiode eines Regelkreises, der den ersten Kondensator (C1), den ersten Induktor (L1), den zweiten Kondensator (C2) und den dritten Kondensator (C3) umfasst. Die Steuerschaltung (5; 24) ist konfiguriert, das Schaltelement (Q1) derart zu steuern, dass das Schaltelement (Q1) zu festen Perioden (T) eingeschaltet wird.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem ersten Aspekt können die Kapazitäten des ersten Kondensators (C1) und des zweiten Kondensators (C2) vergleichsweise klein eingestellt werden. Infolgedessen wird es möglich, eine Schwingung des Stroms (Ia), der während der Leitungsperiode (T1) der Diode (D1) im ersten Induktor (L1) fließt, zu unterdrücken. Die Betriebsstabilität der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) kann entsprechend erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, in Kombination mit dem ersten Aspekt realisiert, ist die Induktanz des ersten Induktors (L1) größer als die Induktanz des zweiten Induktors (L2).
In der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem zweiten Aspekt wird es möglich, eine Schwingung des Stroms (Ia), der während der Leitungsperiode (T1) der Diode (D1) im ersten Induktor (L1) fließt, zu unterdrücken und das Schaltelement (Q1) einzuschalten, nachdem der in der Diode (D1) fließende Strom (Id) Null erreicht. Dementsprechend kann die Betriebsstabilität der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) erhöht werden, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Kombination mit dem ersten oder zweiten Aspekt ist die Steuerschaltung (5; 24) konfiguriert, das Schaltelement (Q1) derart zu steuern, dass mehrere Leitungsperioden (Ton), während derer das Schaltelement (Q1) elektrisch leitet, konstant sind.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem dritten Aspekt wird es möglich, eine Oberschwingungskomponente im Eingangsstrom (Iin) weiter zu reduzieren und einen noch höheren Leistungsfaktor zu erzielen.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) gemäß dem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Kombination mit einem beliebigen des ersten bis dritten Aspekts enthält die Steuerschaltung (5; 24) eine Ansteuereinheit (11) und eine Steuereinheit (12; 25).
Die Ansteuereinheit (11) ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements (Q1). Die Steuereinheit (12; 25) ist konfiguriert zum Steuern der Ansteuereinheit (11). Die Steuereinheit (12; 25) enthält eine Generierungseinheit (14; 29). Die Generierungseinheit (14; 25) ist konfiguriert zum Generieren eines Steuersignals (S1) zum Steuern der Ansteuereinheit (11). Die Steuereinheit (12; 25) ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit (11), des durch die Generierungseinheit (14; 29) generierten Steuersignals (S1). Die Ansteuereinheit (11) ist konfiguriert zum Ansteuern des Schaltelements (Q1) gemäß dem Steuersignal (S1) von der Steuereinheit (12; 25). Die Generierungseinheit (14; 29) ist konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal (S1), eines Signals zum Steuern der Ansteuereinheit (11), um das Schaltelement (Q1) zu den festen Perioden (T) einzuschalten.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10B) gemäß dem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung in Kombination mit dem vierten Aspekt enthält die Steuerschaltung (24) weiterhin eine erste Detektionseinheit (26), eine zweite Detektionseinheit (27) und eine dritte Detektionseinheit (28). Die erste Detektionseinheit (26) ist konfiguriert zum Detektieren einer ersten Spannung (V1), die eine Spannung ist, die an die Lichtquelle (20) angelegt wird. Die zweite Detektionseinheit (27) ist konfiguriert zum Detektieren einer zweiten Spannung (V2), die eine Spannung an dem Paar erster Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung (3) ist. Die dritte Detektionseinheit (28) ist konfiguriert zu detektieren, dass ein Stromwert eines in der Diode (D1) fließenden Stroms (Id) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Die Steuereinheit (25) ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit (11), des durch die Generierungseinheit (29) generierten Steuersignals (S1), wenn die erste Spannung (V1) und die zweite Spannung (V2) einer Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung (V1) ≤ {(effektiver Wert der zweiten Spannung (V2))/3} genügen. Die Steuereinheit (25) ist konfiguriert, die Ansteuereinheit (11) derart zu steuern, dass die Ansteuereinheit (11) das Schaltelement (Q1) gemäß einem Detektionsergebnis der dritten Detektionseinheit (28) ansteuert, wenn die erste Spannung (V1) und die zweite Spannung (V2) einer Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung (V1) > {(effektiver Wert der zweiten Spannung (V2))/3} genügen.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10B) gemäß dem fünften Aspekt kann ein noch höherer Leistungsfaktor erhalten werden, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung (4) vergleichsweise niedrig ist, und Abfälle bei der Umwandlungseffizienz der Umwandlungsschaltung (4) können unterdrückt werden, wenn die Ausgangsspannung der Umwandlungsschaltung (4) vergleichsweise hoch ist.
In der Beleuchtungsbaugruppe (10B) gemäß dem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung in Kombination mit dem fünften Aspekt ist die Generierungseinheit (29) konfiguriert zum Generieren, als das Steuersignal (S1), eines Signals zum Einstellen einer Zeitperiode (Ton), während der das Schaltelement (Q1) elektrisch leitet, auf der Basis einer Differenzspannung zwischen einer ersten Referenzspannung (Vt1) und einer detektierten Spannung (Vr1) entsprechend einem Strom (Iout), der in der Lichtquelle (20) fließt. Die Steuereinheit (25) ist konfiguriert zum Ausgeben, an die Ansteuereinheit (11), des Steuersignals (S1), das durch die Generierungseinheit (29) generiert wird, bei Detektion durch die dritte Detektionseinheit (28), dass ein Stromwert des in der Diode (D1) fließenden Stroms innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die erste Spannung (V1) und die zweite Spannung (V2) einer Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung (V1) > {(effektiver Wert der zweiten Spannung (V2))/3} genügen.
Eine Leuchte (30) gemäß dem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält: die Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) nach einem des ersten bis sechsten Aspekts und die Lichtquelle (20), die durch die Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) eingeschaltet werden kann.
In der Leuchte (30) gemäß dem siebten Aspekt kann eine Leuchte vorgesehen werden, die die Beleuchtungsbaugruppe (10A) besitzt, deren Betriebsstabilität erhöht werden kann, während der Leistungsfaktor verbessert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2004-536434 A [0002]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

JIS C61000-3-2:2011 [0134]

Claims

Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) zum Liefern von Leistung von einer AC-Stromquelle (50) zum Einschalten einer Lichtquelle (20), umfassend: ein Paar Eingangsanschlüsse (1A, 1B), mit dem die AC-Stromquelle (50), die konfiguriert ist zum Ausgeben eines AC-Stroms (I0), elektrisch verbunden werden kann; ein Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B), mit dem die Lichtquelle (20) elektrisch verbunden werden kann; eine Gleichrichterschaltung (3), die konfiguriert ist zum Generieren eines pulsierenden Stroms (I1) durch Vollwellengleichrichtung des AC-Stroms (I0); eine Umwandlungsschaltung (4), die konfiguriert ist zum Umwandeln des pulsierenden Stroms (I1) von der Gleichrichterschaltung (3) in einen DC-Strom (I2) und zum Ausgeben des DC-Stroms (I2) an das Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B); und eine Steuerschaltung (5; 24), die konfiguriert ist zum Steuern der Umwandlungsschaltung (4), wobei die Gleichrichterschaltung (3) Folgendes umfasst: ein Paar erster Eingangsenden, die jeweils elektrisch mit dem Paar Eingangsanschlüsse (1A, 1B) verbunden ist; und ein Paar erster Ausgangsenden, die elektrisch mit der Umwandlungsschaltung (4) verbunden sind, wobei die Umwandlungsschaltung (4) ein SEPIC (Single-Ended Primary Inductance Converter) ist, wobei die Umwandlungsschaltung (4) Folgendes umfasst: ein Paar zweiter Eingangsenden, die jeweils elektrisch mit dem Paar erster Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung (3) verbunden sind; ein zweites Paar Ausgangsenden, die jeweils elektrisch mit dem Paar Ausgangsanschlüsse (2A, 2B) verbunden sind; einen ersten Kondensator (C1), der zwischen das Paar zweiter Ausgangsenden geschaltet ist; eine erste Reihenschaltung (42), die einen ersten Induktor (L1) und ein Schaltelement (Q1) umfasst, die in Reihe geschaltet sind, und parallel zum ersten Kondensator (C1) geschaltet ist; eine zweite Reihenschaltung (43), die einen zweiten Kondensator (C2) und einen zweiten Induktor (L2) umfasst, die in Reihe geschaltet sind, und parallel zum Schaltelement (Q1) geschaltet ist; und eine dritte Reihenschaltung (44), die eine Diode (D1) und einen dritten Kondensator (C3) umfasst, die in Reihe geschaltet sind, und parallel zu dem zweiten Induktor (L2) geschaltet ist, wobei der dritte Kondensator (C3) zwischen das Paar zweiter Ausgangsenden geschaltet ist, wobei der erste Induktor (L1) und der zweite Induktor (L2) Induktanzen besitzen, durch die eine Zeitperiode (T1), während der die Diode (D1) elektrisch verbunden ist, kürzer gemacht wird als eine halbe Periode einer Resonanzperiode eines Regelkreises, der den ersten Kondensator (C1), den ersten Induktor (L1), den zweiten Kondensator (C2) und den dritten Kondensator (C3) umfasst, und wobei die Steuerschaltung (5; 24) konfiguriert ist, das Schaltelement (Q1) derart zu steuern, dass das Schaltelement (Q1) zu festen Perioden (T) eingeschaltet wird.
Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) nach Anspruch 1, wobei die Induktanz des ersten Induktors (L1) größer ist als die Induktanz des zweiten Induktors (L2).
Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerschaltung (5, 24) konfiguriert ist, das Schaltelement (Q1) derart zu steuern, dass mehrere Leitungsperioden (Ton), während derer das Schaltelement (Q1) elektrisch leitet, konstant sind.
Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Steuerschaltung (5; 24) Folgendes umfasst: eine Ansteuereinheit (11), die konfiguriert ist zum Ansteuern des Schaltelements (Q1); und eine Steuereinheit (12; 25), die konfiguriert ist zum Steuern der Ansteuereinheit (11), wobei die Steuereinheit (12; 25) eine Generierungseinheit (14; 29) umfasst, die konfiguriert ist zum Generieren eines Steuersignals (S1) zum Steuern der Ansteuereinheit (11), wobei die Steuereinheit (12, 25) konfiguriert ist zum Ausgeben des durch die Generierungseinheit (14; 29) generierten Steuersignals (S1) an die Ansteuereinheit (11), wobei die Ansteuereinheit (11) konfiguriert ist zum Ansteuern des Schaltelements (Q1) gemäß dem Steuersignal (S1) von der Steuereinheit (12; 25), und wobei die Generierungseinheit (14; 29) konfiguriert ist zum Generieren, als das Steuersignal (S1), ein Signal zum Steuern der Ansteuereinheit (11), um das Schaltelement (Q1) zu den festen Perioden (T) einzuschalten.
Beleuchtungsbaugruppe (10B) nach Anspruch 4, wobei die Steuerschaltung (24) weiterhin Folgendes umfasst: eine erste Detektionseinheit (26), die konfiguriert ist zum Detektieren einer ersten Spannung (V1), die eine Spannung ist, die an die Lichtquelle (20) angelegt wird; eine zweite Detektionseinheit (27), die konfiguriert ist zum Detektieren einer zweiten Spannung (V2), die eine Spannung an dem Paar erster Ausgangsenden der Gleichrichterschaltung (3) ist; und eine dritte Detektionseinheit (28), die konfiguriert ist zum Detektieren, dass ein Stromwert eines in der Diode (D1) fließenden Stroms (Id) innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt, wobei die Steuereinheit (25) konfiguriert ist zum Ausgeben des durch die Generierungseinheit (29) generierten Steuersignals (51) an die Ansteuereinheit (11), wenn die erste Spannung (V1) und die zweite Spannung (V2) einer Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung (V1)) ≤ {(Effektivwert der zweiten Spannung (V2)/3} genügen, und wobei die Steuereinheit (25) konfiguriert ist, die Ansteuereinheit (11) derart zu steuern, dass die Ansteuereinheit (11) das Schaltelement (Q1) gemäß einem Detektionsergebnis der dritten Detektionseinheit (28) ansteuert, wenn die erste Spannung (V1) und die zweite Spannung (V2) einer Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung (V1)) > {(Effektivwert der zweiten Spannung (V2)/3} genügen.
Beleuchtungsbaugruppe (10B) nach Anspruch 5, wobei die Generierungseinheit (29) konfiguriert ist zum Generieren, als das Steuersignal (S1), eines Signals zum Einstellen einer Zeitperiode (Ton), während der das Schaltelement (Q1) elektrisch leitet, auf der Basis einer Differenzspannung an einer ersten Referenzspannung (Vt1) und einer detektierten Spannung (Vr1) entsprechend einem Strom (Iout), der in der Lichtquelle (20) fließt, und wobei die Steuereinheit (25) konfiguriert ist zum Ausgeben des durch die Generierungseinheit (29) generierten Steuersignals (S1) an die Ansteuereinheit (11), wenn durch die dritte Detektionseinheit (28) detektiert wird, dass ein Stromwert des in der Diode (D1) fließenden Stroms (Id) innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, wenn die erste Spannung (V1) und die zweite Spannung (V2) einer Beziehung (Spannungswert der ersten Spannung (V1)) > {(Effektivwert der zweiten Spannung (V2)/3} genügen.
Leuchte (30), die Folgendes umfasst: die Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und die Lichtquelle (20), die durch die Beleuchtungsbaugruppe (10A; 10B) eingeschaltet werden kann.