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ERFINDUNGSGEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bestromungseinrichtung, die konfiguriert ist zum Bestromen eines Festkörper-Leuchtelements, eine Beleuchtungseinrichtung mit der Bestromungseinrichtung und eine Lichtquelle mit einem Festkörper-Leuchtelement und eine Leuchte mit der Beleuchtungseinrichtung.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Eine Leuchtdioden-Ansteuereinrichtung (LED-Ansteuereinrichtung), in
JP 2012-244137 A (im Folgenden als Dokument 1 bezeichnet) beschrieben, stellt ein herkömmliches Beispiel einer Bestromungseinrichtung dar. Die Leuchtdioden-Ansteuereinrichtung (im Folgenden als ein herkömmliches Beispiel bezeichnet) enthält eine Gleichrichterschaltung, eine LED-Einheit, eine Konstantstromschaltung zum Laden eines Kondensators (Ladeschaltung), eine Konstantstromschaltung zum Entladen eines Kondensators (Entladeschaltung), eine Ladediode, eine Entladediode und einen Lade-/Entladekondensator.
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Das herkömmliche Beispiel ist beispielsweise elektrisch an eine AC-Stromversorgung mit einem Effektivwert von 100 Volt angeschlossen und ist konfiguriert zum Gleichrichten einer AC-Spannung der AC-Stromversorgung mit einer Gleichrichterschaltung und zum Erhalten einer pulsierenden Spannung mit einem Spitzenwert von etwa 141 Volt.
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Ein erstes Ende des Lade-/Entladekondensators und ein erstes Ende der Entladeschaltung sind elektrisch an einen hochpotenzialseitigen Ausgangsanschluss der Gleichrichterschaltung angeschlossen, und ein niederpotenzialseitiger Ausgangsanschluss davon ist elektrisch mit Masse verbunden. Eine Anode der Ladediode und eine Kathode der Entladediode sind elektrisch an ein zweites Ende des Lade-/Entladekondensators angeschlossen.
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Eine Kathode der Ladediode ist elektrisch an ein zweites Ende der Entladeschaltung und einen anodenseitigen Anschluss der LED-Einheit angeschlossen. Eine Kathode der LED-Einheit ist elektrisch an eine Anode der Entladediode und ein erstes Ende der Ladeschaltung angeschlossen. Ein zweites Ende der Ladeschaltung ist elektrisch an Masse angeschlossen.
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Als Nächstes werden Operationen dieses herkömmlichen Beispiels beschrieben.
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Zuerst wird das Laden des Lade-/Entladekondensators für eine Periode durchgeführt, während der eine Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung hoch ist. Ein Ladestrom fließt in einem Weg (im Folgenden als ein Ladeweg bezeichnet), der in dieser Reihenfolge von der Gleichrichterschaltung durch den Lade-/Entladekondensator, die Ladediode, die LED-Einheit und die Ladeschaltung verläuft und den Lade-/Entladekondensator lädt. Der Ladestrom wird durch die Ladeschaltung auf einen konstanten Strom gesteuert.
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Dabei sind die LED-Einheit und der Lade-/Entladekondensator in Reihe geschaltet, und ein Verlust in der Ladeschaltung kann aufgrund einer geladenen Spannung des Lade-/Entladekondensators selbst dann gemildert werden, wenn eine Durchlassspannung der LED-Einheit klein ist und eine Spannungsdifferenz davon zu der Stromversorgungspannung groß ist. Außerdem ist die geladene Spannung des Lade-/Entladekondensators eine Spannung, die durch Subtrahieren der Durchlassspannung der LED-Einheit von der Stromversorgungsspannung am Ende des Ladens erhalten wird. Wenn das Laden endet, nimmt der in der Ladeschaltung fließende Strom rapide ab und die Entladeschaltung startet den Betrieb als Reaktion auf ein Signal, das generiert wird, wenn diese rapide Abnahme detektiert wird.
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Das Entladen des Lade-/Entladekondensators wird für eine Periode durchgeführt, während der die Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung niedrig ist. Der Entladestrom fließt in einem Weg (im Folgenden als ein Entladeweg bezeichnet), der in dieser Reihenfolge von dem Lade-/Entladekondensator durch die Entladeschaltung, die LED-Einheit, die Entladediode und den Lade-/Entladekondensator verläuft. Man beachte, dass der Entladestrom durch die Entladeschaltung auf einen konstanten Strom gesteuert wird.
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Hier existiert eine Periode, während der die Stromversorgungsspannung über der Spannung (geladenen Spannung) an dem Lade-/Entladekondensator liegt, vor dem Übergang von der Ladeperiode zur Entladeperiode, und ein Strom fließt in der Periode (im Folgenden als eine Übergangsperiode bezeichnet) in einem Weg (im Folgenden als ein Übergangsweg bezeichnet), der in dieser Reihenfolge von der Gleichrichterschaltung durch die Entladeschaltung, die LED-Einheit und die Lade-/Entladeschaltung verläuft. Man beachte, dass der Strom (im Folgenden als ein Übergangsstrom bezeichnet) auf einen konstanten Strom mit einem Stromwert gesteuert wird, der gleich dem Wert desjenigen Stroms ist, der von dem Strom in der Entladeschaltung und dem Strom in der Ladeschaltung (beispielsweise Strom in der Entladeschaltung) der kleinere ist.
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Gemäß dem herkömmlichen Beispiel, wie oben beschrieben, kann die LED-Einheit durch die pulsierende Spannung, die aus der Gleichrichtung durch die Gleichrichterschaltung resultiert, direkt angesteuert (bestromt) werden, ohne dass die von der AC-Stromversorgung gelieferte elektrische AC-Leistung in elektrisch DC-Leistung umgewandelt wird. Zudem werden in diesem herkömmlichen Beispiel das Bestromen der LED-Einheit und das Laden des Lade-/Entladekondensators zur gleichen Zeit durchgeführt durch Schalten der LED-Einheit und des Lade-/Entladekondensators in Reihe für eine Periode, während der die pulsierende Spannung hoch ist, und die LED-Einheit kann durch Entladen des Lade-/Entladekondensators für eine Periode bestromt werden, während der die pulsierende Spannung niedrig ist.
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Infolgedessen kann, da es keine Periode gibt, während der die Lichtquelle (LED-Einheit) in einem Zyklus der Stromversorgungsspannung ausgeschaltet ist, Flackern unterdrückt werden.
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Übrigens gibt es bei dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel ein Problem dahingehend, dass die Effizienz abnimmt, da der Übergangsstrom in der Übergangsperiode sowohl in der Ladeschaltung als auch der Entladeschaltung fließt und in jeder der Ladeschaltung und der Entladeschaltung ein Verlust auftritt.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts der oben beschriebenen Probleme, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Bestromungseinrichtung, einer Beleuchtungseinrichtung und einer Beleuchtungsleuchte, die die Effizienz im Vergleich zu dem herkömmlich Beispiel verbessern können.
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Eine Bestromungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Gleichrichtereinheit, einen ersten Stromcontroller, einen zweiten Stromcontroller, ein Speicherelement, einen Ladestromcontroller, ein erstes Gleichrichterelement, ein zweites Gleichrichterelement, ein drittes Gleichrichterelement und ein viertes Gleichrichterelement. Die Gleichrichtereinheit ist konfiguriert zum Gleichrichten einer zwischen dem Paar Eingangsanschlüsse eingegebenen Sinuswellen-AC-Spannung und Ausgeben einer pulsierenden Spannung von dem Paar Ausgangsanschlüsse der Gleichrichtereinheit. Der erste Stromcontroller besitzt: ein erstes Ende, das elektrisch an eine Lichtquelle angeschlossen ist; und ein zweites Ende, das elektrisch an das erste Gleichrichterelement angeschlossen ist. Der erste Stromcontroller ist über das erste Gleichrichterelement elektrisch in Reihe zu der Lichtquelle zwischen dem Paar Ausgangsanschlüsse geschaltet und ist konfiguriert zum Steuern des durch die Lichtquelle fließenden Stroms, so dass der durch die Lichtquelle fließende Strom einen ersten vordefinierten Wert nicht übersteigt. Der Ladestromcontroller ist elektrisch in Reihe zu dem Speicherelement geschaltet, um eine Reihenschaltung mit dem Speicherelement zu bilden. Der Ladestromcontroller ist konfiguriert zum Steuern eines Ladestroms, der durch das Speicherelement fließt. Die Reihenschaltung besitzt: ein erstes Ende, das über das zweite Gleichrichterelement elektrisch mit dem ersten Ende des ersten Stromcontrollers verbunden ist; und ein zweites Ende, das über das vierte Gleichrichterelement elektrisch mit dem zweiten Ende des ersten Stromcontrollers verbunden ist. Das zweite Gleichrichterelement ist konfiguriert, den Ladestrom zu dem Speicherelement über die Lichtquelle und nicht über den ersten Stromcontroller zu bewirken. Das dritte Gleichrichterelement und das vierte Gleichrichterelement sind elektrisch in Reihe zu der Reihenschaltung aus dem Speicherelement und dem Ladestromcontroller geschaltet und sind konfiguriert, einen von dem Speicherelement geladenen Entladestrom zur Lichtquelle zu bewirken. Die Lichtquelle beinhaltet eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle, die elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind. Der zweite DC besitzt: ein erstes Ende, das elektrisch mit einem Verbindungspunkt der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle verbunden ist; und ein zweites Ende, das elektrisch zwischen das erste Gleichrichterelement und einen Ausgangsanschluss einer Niederpotenzialseite des Paars Ausgangsanschlüsse geschaltet ist und konfiguriert ist zum Steuern eines durch die erste Lichtquelle fließenden Stroms, so dass der durch die erste Lichtquelle fließende Strom einen zweiten vordefinierten Wert nicht übersteigt.
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Eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine oder mehrere Lichtquellen und die obige Bestromungseinrichtung. Eine Lichtquelle der einen oder mehreren Lichtquellen beinhaltet eine erste Lichtquelle und eine zweite Lichtquelle, die elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind. Die erste Lichtquelle und die zweite Lichtquelle enthalten jeweils ein oder mehrere feste Leuchtelemente.
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Eine Leuchte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die obige Beleuchtungseinrichtung und einen die Beleuchtungseinrichtung haltenden Leuchtenkörper.
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Die Bestromungseinrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt einen Effekt, die Effizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen Bestromungseinrichtung verbessern zu können.
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Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt einen Effekt, die Effizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung verbessern zu können.
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Die Leuchte gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt einen Effekt, die Effizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen Leuchte verbessern zu können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Figuren stellen eine oder mehrere Implementierungen gemäß der vorliegenden Lehre lediglich beispielhaft und nicht als Beschränkung dar. In den Figuren beziehen sich gleiche Bezugszahlen auf die gleichen oder ähnliche Elemente.
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1 ist ein Blockdiagramm einer Bestromungseinrichtung und einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3A bis 3E sind Blockdiagramme zum Beschreiben von Operationen der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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4 ist ein Wellenformdiagramm einer von einer Gleichrichtereinheit der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgegebenen pulsierenden Spannung;
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5 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben von Operationen der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
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6 ist eine Perspektivansicht einer Struktur der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
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7A bis 7C sind Perspektivansichten einer Bestromungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORM
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Eine Bestromungseinrichtung 1, eine Beleuchtungseinrichtung 6 und eine Leuchte 7A bis 7C gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen spezifisch beschrieben. Man beachte, dass die unten beschriebene Konfiguration nur ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist und die vorliegende Erfindung nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt ist.
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Die Beleuchtungseinrichtung 6 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Bestromungseinrichtung 1 und Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B), wie in 1 gezeigt. Außerdem enthält zudem die Beleuchtungseinrichtung 6 bevorzugt eine dritte Lichtquelle 2C als eine Lichtquelle, die von der ersten Lichtquelle 2A und der zweiten Lichtquelle 2B verschieden ist.
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Die Bestromungseinrichtung 1 enthält eine Gleichrichtereinheit 10, einen ersten Stromcontroller 11, einen zweiten Stromcontroller 12, einen Kondensator C0 (Speicherelement), einen Ladestromcontroller 14 und ein erstes Gleichrichterelement D1, ein zweites Gleichrichterelement D2, ein drittes Gleichrichterelement D3 und ein viertes Gleichrichterelement D4. Zudem enthält die enthält die Bestromungseinrichtung 1 bevorzugt einen dritten Stromcontroller 13 und ein fünftes Gleichrichterelement D5.
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Man beachte, dass, obwohl jedes des ersten bis fünften Gleichrichterelements D1 bis D5 in der vorliegenden Ausführungsform durch eine Diode gebildet wird, jedes des ersten bis fünften Gleichrichterelements D1 bis D5 nicht auf eine Diode beschränkt ist.
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Die Gleichrichtereinheit 10 enthält eine Diodenbrücke, die durch vier Dioden D7 bis D10 gebildet wird, als Beispiel, wie in 2 gezeigt, und enthält ein Paar Eingangsanschlüsse 100A und 100B und ein Paar Ausgangsanschlüsse 101A und 101B. Eine AC-Stromversorgung 3 ist über eine Sicherung 4 elektrisch zwischen das Paar Eingangsanschlüsse 100A und 100B geschaltet. Man beachte, dass bevorzugt wird, dass ein stoßabsorbierendes Element 5 wie etwa ein Varistor elektrisch zwischen die Eingangsanschlüsse 100A und 100B der Gleichrichtereinheit 10 geschaltet wird.
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Die AC-Stromversorgung 3 liefert eine Sinuswellen-AC-Spannung mit einem Effektivwert von beispielsweise 100 V. Dementsprechend wird eine pulsierende Sinuswellenspannung mit einem Höchstwert (Spitzenwert) von 100 × √2 ≈ 141 V zwischen den Ausgangsanschlüssen 101A und 101B der Gleichrichtereinheit 10 ausgegeben. Man beachte, dass die Gleichrichtereinheit 10 bevorzugt so konfiguriert ist, dass sich ein Ausgangsanschluss 101A auf einem höheren Potenzial befindet als der andere Ausgangsanschluss 101B.
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Wie in 2 gezeigt, enthält die erste Lichtquelle 2A eine Reihenschaltung aus mehreren (vier in 2) LEDs 10A und einen Glättungskondensator C1, der elektrisch parallel zur Reihenschaltung geschaltet ist. Die erste Lichtquelle 2A enthält zwei Anschlüsse, nämlich eine positive Elektrode und eine negative Elektrode, und ist konfiguriert zum Emittieren von Licht (bestromt zu werden) aufgrund eines durch die LEDs 20A fließenden Stroms, wenn das Potenzial der positiven Elektrode relativ zur negativen Elektrode eine Referenzspannung Vf1 ist oder darüber liegt.
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Man beachte, dass die LED 20A in der vorliegenden Ausführungsform durch eine SMD-LED (SMD – Surface Mount Device – oberflächenmontiertes Bauelement) gebildet wird. Jedoch kann die LED 20A eine COB-LED (COB – Chip On Board – Chip auf Platine) sein. Eine LED 20B und eine LED 20C, unten beschrieben, sind ähnlich der LED 20A.
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Die zweite Lichtquelle 2B enthält eine Reihenschaltung aus mehreren (fünf in 2) LEDs 20B und einen Glättungskondensator C2, der elektrisch parallel zu der Reihenschaltung geschaltet ist, ähnlich der ersten Lichtquelle 2A. Die zweite Lichtquelle 2B enthält zwei Anschlüsse einer positiven Elektrode und einer negativen Elektrode und ist konfiguriert zum Emittieren von Licht (bestromen) durch einen durch die zweite Lichtquelle 2B fließenden Strom, wenn die Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode eine Referenzspannung Vf2 beträgt oder darüber liegt.
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Die dritte Lichtquelle 2C enthält eine Reihenschaltung aus mehreren (drei in 2) LEDs 20C und einen Glättungskondensator C3, der elektrisch parallel zu der Reihenschaltung geschaltet ist, ähnlich der ersten Lichtquelle 2A. Die dritte Lichtquelle 2C enthält eine positive Elektrode und eine negative Elektrode und ist konfiguriert zum Emittieren von Licht (bestromen) durch einen durch die LED 20C fließenden Strom, wenn eine Spannung zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode eine Referenzspannung Vf3 beträgt oder darüber liegt.
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Man beachte, dass die Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A gleich der Gesamtsumme der Durchlassspannungen der LEDs 20A ist, die die Reihenschaltung bilden. Außerdem ist die Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B gleich der Gesamtsumme der Durchlassspannungen der LEDs 20B, die die Reihenschaltung bilden. Es wird bevorzugt, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Gesamtsumme aus zwei Referenzspannungen Vf1 und Vf2 der ersten und zweiten Lichtquelle 2A und 2B auf kleiner oder gleich der Hälfte des Höchstwerts der pulsierenden Spannung eingestellt ist und beispielsweise 60 V beträgt, weil die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind.
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Das heißt, die erste Lichtquelle 2A enthält k (k ist eine natürliche Zahl) LEDs 20A, die zweite Lichtquelle 2B enthält m (m ist eine natürliche Zahl) LEDs 20B, wobei die folgende Beziehung erfüllt ist: (Durchlassspannung einer LED 20A × k) + (Durchlassspannung einer LED 20B × m) ≤ 60 V.
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Weiterhin ist die Referenzspannung Vf3 der dritten Lichtquelle 2C gleich der Gesamtsumme der Durchlassspannungen der LEDs 20C, die die Reihenschaltung bilden. Es wird bevorzugt, dass in der Ausführungsform die Referenzspannung Vf3 auf die Hälfte der Gesamtsumme der Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A und der Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B oder weniger eingestellt wird. Es wird bevorzugt, dass die Referenzspannung Vf3 beispielsweise auf 24 V eingestellt ist.
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Das heißt, wenn die Referenzspannung Vf3 beispielsweise 24 V beträgt, enthält die dritte Lichtquelle 2C eine Reihenschaltung aus n (n ist eine natürliche Zahl) LEDs 20C, wobei n eine Höchstzahl ist, die der folgenden Beziehung genügt: Durchlassspannung einer LED 20C × n ≤ 24 V.
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Die Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A und die Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B werden bevorzugt unter Berücksichtigung einer möglichen reduzierten Versorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3 eingestellt. Wenn beispielsweise jede der LEDs 20A und 20B die Durchlassspannung von 6,2 V besitzt, genügen die Referenzspannungen Vf1 und Vf2 der folgenden Beziehung: Vf1 + Vf2 ≈ 56 V (< 60 V).
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Wenn hier die von der Gleichrichtereinheit 10 ausgegebene pulsierende Spannung kleiner oder gleich der Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A ist, fließt kein Strom durch die erste Lichtquelle 2A. Somit ist die Referenzspannung Vf1 bevorzugt klein, damit nicht eine Periode entsteht, in der kein Strom durch die erste Lichtquelle 2A fließt.
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Falls jedoch die Referenzspannung Vf1 abnimmt, nimmt der Schaltungsverlust zu. Dadurch wird ein Spannungsverhältnis zwischen der Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A und der Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B bevorzugt auf etwa 1 zu 1 eingestellt. Dementsprechend beträgt in der vorliegenden Ausführungsform die Anzahl an LEDs 20A in der ersten Lichtquelle 2A vier, und die Anzahl an LEDs 20B in der zweiten Lichtquelle 2B beträgt fünf. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist die folgende Beziehung erfüllt: k = 4 und m = 5.
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Außerdem wird die Referenzspannung Vf3 der dritten Lichtquelle 2C bevorzugt auf 10% bis 70% der Summe der Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A und der Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B eingestellt. Insbesondere wird in dem Fall, wo die Lichtausbeute betrachtet wird, die Referenzspannung Vf3 am effizientesten auf 30% bis 40% der Summe der beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 eingestellt. Wenn beispielsweise die LED 20C die Durchlassspannung von 6,2 V besitzt, ist die folgende Beziehung erfüllt: Vf3 ≈ 19 V. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist die folgende Beziehung erfüllt: n = 3.
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Der Glättungskondensator C1 wird durch einen Aluminiumelektrolytkondensator oder einen mehrschichtigen Keramikkondensator, als Beispiel, gebildet und verringert eine an einer Reihenschaltung der LEDs 20A und dergleichen angelegte Stoßspannung. Ein Strom If1 fließt für eine ganze Periode eines Zyklus (eine Periode gleich einem halben Zyklus der Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3, das gleiche gilt im Weiteren) der pulsierenden Spannung durch die erste Lichtquelle 2A, wie später beschrieben. Dementsprechend reicht möglicherweise ein kleiner Wert von etwa 0,1 μF (Mikrofarad) bis 1 μF, als Beispiel, für eine Kapazität des Glättungskondensators C1 aus.
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In einem vierten Modus, wie unten beschrieben, der vorliegenden Ausführungsform ist, weil der Strom von dem zweiten Stromcontroller 12 einem Entladestrom des Kondensators C0 überlagert ist, die Kapazität des Glättungskondensators C1 bevorzugt auf eine große Kapazität wie etwa 220 μF eingestellt.
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Der Glättungskondensator C2 wird beispielsweise durch einen mehrschichtigen Keramikkondensator gebildet und verringert eine an eine Reihenschaltung der LEDs 20B angelegte Stoßspannung. Ein Strom If2 fließt für eine ganze Periode eines Zyklus der pulsierenden Spannung durch die zweite Lichtquelle 2B, wie später beschrieben. Dementsprechend genügt möglicherweise ein kleiner Wert von beispielsweise 0,1 μF bis 1 μF für die Kapazität des Glättungskondensators C2. Man beachte, dass in dem Fall, wo die Glätte selbst im Fall einer scharfen Fluktuation bei der angelegten Spannung der AC-Stromversorgung 3 erforderlich ist, die Kapazität des Glättungskondensators C2 möglicherweise auf einen großen Wert eingestellt werden kann.
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Der Glättungskondensator C3 wird beispielsweise durch einen mehrschichtigen Keramikkondensator gebildet und verringert eine an eine Reihenschaltung der LEDs 20C angelegte Stoßspannung. Ein kleiner Wert von beispielsweise 0,1 μF bis 1 μF genügt möglicherweise für die Kapazität des Glättungskondensators C3. Man beachte, dass in einem später beschriebenen zweiten Modus der Strom If3 nicht fließt und somit, falls eine Reduktion bei der Lichtwelligkeit (Flackern des Lichts) erforderlich ist, die Kapazität des Glättungskondensators C3 bevorzugt auf einen großen Wert eingestellt wird.
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Wenn beispielsweise der Drainstrom des Transistors M3, der den dritten Stromcontroller 13 bildet, auf 0,1 A eingestellt ist, genügt der Ersatzwiderstandswert der dritten Lichtquelle 2C der folgenden Beziehung: Vf3/0,1 A = 190 Ω. Wenn die Kapazität des Glättungskondensators C3 220 μF beträgt, genügt die Zeitkonstante der dritten Lichtquelle 2C der folgenden Beziehung: 190 × 220/1000 = 41,8 ms. Weil die Periode des zweiten Modus etwa 3 ms beträgt, ist es möglich, die Spannung zu glätten.
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Der erste Stromcontroller 11 ist durch eine Konstantstromschaltung konfiguriert, die einen Transistor Ml und einen Nebenschlussregler U1 enthält (siehe 2). Der Transistor M1 wird beispielsweise durch einen n-Kanal-MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) gebildet. Der Transistor M1 kann jedoch durch einen Bipolartransistor vom pnp-Typ gebildet werden.
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Ein Drain des Transistors M1 ist elektrisch mit der negativen Elektrode der zweiten Lichtquelle 2B verbunden, und eine Source des Transistors M1 ist elektrisch mit einem Widerstand R1 verbunden. Außerdem ist ein Gate des Transistors M1 elektrisch mit einem Verbindungspunkt von zwei Widerstanden R11 und R12 verbunden, die eine Reihenschaltung bilden.
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Eine Kathode des Nebenschlussreglers U1 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Widerstands R12 und einem ersten Ende eines Kondensators C11 verbunden, und eine Anode des Nebenschlussreglers U1 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Widerstands R1 und einer Anode des ersten Gleichrichterelements D1 verbunden. Außerdem ist ein Referenzanschluss des Nebenschlussreglers U1 elektrisch mit einem zweiten Ende des Kondensators C11 und einem ersten Ende des Widerstands R13 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R13 ist elektrisch mit einem zweiten Ende des Widerstands R1 verbunden.
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Der Widerstand R11 ist ein Widerstand zum Vorspannen des Gates des Transistors M1. Das erste Ende des Widerstands R11 ist elektrisch mit der negativen Elektrode der ersten Lichtquelle 2A und der positiven Elektrode der zweiten Lichtquelle 2B verbunden.
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Außerdem ist eine Kathode der Zenerdiode ZD11 elektrisch mit dem Gate des Transistors M1 verbunden, und eine Anode der Zenerdiode ZD11 ist elektrisch mit einer Anode der Zenerdiode ZD12 verbunden. Zudem ist eine Kathode der Zenerdiode ZD12 elektrisch mit einer Source des Transistors M1 verbunden. Die Zenerdioden ZD11 und ZD12 verhindern, dass der Gatefilm des Transistors M1 durch einen Spannungsstoß unterbrochen wird.
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Hier bilden der Widerstand R13 und der Kondensator C11 eine Phasenkompensationsspannung zum Verringern der Schwingung des Nebenschlussreglers U1. In der Phasenkompensationsspannung ist ein Widerstandswert des Widerstands R13 auf 2 kΩ eingestellt, und eine Kapazität des Kondensators C11 ist auf 1 nF eingestellt, als Beispiel, so dass die Grenzfrequenz des Nebenschlussreglers U1 kleiner oder gleich 100 kHz ist. Dementsprechend kann die Grenzfrequenz des Nebenschlussreglers U1 auf 80 kHz eingestellt werden.
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Der erste Stromcontroller 11 steuert einen Drainstrom (damit er ein konstanter Strom ist) des Transistors M1 durch Erhöhen oder Senken eines Kathodenstroms (einer Gatespannung), so dass eine am Widerstand R1 generierte Spannung (ein Spannungsabfall) einer Referenzspannung des Nebenschlussreglers U1 entspricht. Die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U1 beträgt beispielsweise 1,24 V. Falls ein Widerstandswert des Widerstands R1 12,4 Ω beträgt, steuert der Nebenschlussregler U1 den Transistor M1 derart, dass ein Strom (= 100 mA) fließt, der bewirkt, dass die Spannung am Widerstand R1 1,24 V beträgt.
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Der dritte Stromcontroller 13 wird, wie der erste Stromcontroller 11, durch eine Konstantstromschaltung gebildet, die den Transistor M3 und den Nebenschlussregler U3 (siehe 2) enthält. Man beachte, dass die Konstruktion des dritten Stromcontrollers 13 mit der des ersten Stromcontrollers 11 übereinstimmt, außer dass die zu jeweiligen Elementen hinzugefügten Referenzzeichen verschieden sind. Deshalb entfällt eine ausführliche Beschreibung des dritten Stromcontrollers 13.
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Außerdem wird der Ladestromcontroller 14, ähnlich wie beim ersten Stromcontroller 11, durch eine Konstantstromschaltung mit einem Transistor M4 und einem Nebenschlussregler U4 (siehe 2) gebildet. Man beachte, dass die Schaltungskonfiguration des Ladestromcontrollers 14 mit der des ersten Stromcontrollers 11 übereinstimmt, außer dass die zu jeweiligen Elementen hinzugefügten Bezugszeichen verschieden sind. Deshalb entfällt eine detaillierte Beschreibung des Ladestromcontrollers 14.
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Man beachte, dass der durch die Transistoren M3 und M4 fließende Strom so groß sein kann wie der durch den Transistor M1 fließende Strom. Andererseits kann der durch die Transistoren M3 und M4 fließende Strom so eingestellt werden, dass er proportional zur Versorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3 ist. Dementsprechend ist es möglich, dass das auf der Netzleitung übertragene Rauschen reduziert und der Leistungsfaktor verbessert wird.
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Der zweite Stromcontroller 12 wird durch eine Konstantstromschaltung gebildet, die einen Transistor M2 und einen Operationsverstärker OP1 (siehe 2) enthält. Ein Drain des Transistors M2 ist elektrisch mit einer negativen Elektrode der ersten Lichtquelle 2A und einer positiven Elektrode der zweiten Lichtquelle 2B verbunden, und eine Source des Transistors M2 ist elektrisch mit dem Widerstand R2 (Stromdetektor) verbunden. Außerdem ist ein Gate des Transistors M2 elektrisch mit einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 verbunden.
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Der nichtinvertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Kondensators C22 und einem Verbindungspunkt der Widerstände R22 und R23 in der Reihenschaltung aus den Widerständen R21, R22 und R23 verbunden. Ein zweites Ende des Kondensators C22 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Widerstands R2 verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R2 ist elektrisch mit einer Source des Transistors M2 und einer Kathode des ersten Gleichrichterelements D1 verbunden.
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Der invertierende Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Widerstands R24 verbunden, und ein zweites Ende des Widerstands R24 ist elektrisch mit einer Source des Transistors M2 verbunden. Zusätzlich ist der Kondensator C21 elektrisch zwischen den invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 und den Ausgangsanschluss geschaltet.
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Die Zenerdiode ZD21 ist elektrisch zwischen einen Verbindungspunkt der Widerstände R21 und R22 und den Ausgangsanschluss 101B der Gleichrichtereinheit 10 geschaltet. Die Spannung an dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 wird durch die Zenerdiode ZD21 begrenzt. Zusätzlich verhindert der Kondensator C22, dass sich die Spannung an dem nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 rapide ändert.
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Bei diesem zweiten Stromcontroller 12 wird die von der Gleichrichtereinheit 10 ausgegebene pulsierende Spannung durch drei Widerstände R21, R22 und R23 geteilt, und die geteilte Spannung wird in den nichtinvertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers OP1 angegeben. Die in den nichtinvertierenden Eingangsanschluss eingegebene Spannung besitzt einen Wert, der der folgenden Beziehung genügt: Vin × (r23/(r21 + r22 + r23)), wobei Vin ein Spannungswert der von der Gleichrichtereinheit 10 ausgegebenen pulsierenden Spannung ist, r21, r22 und r23 jeweils der Widerstandswert der Widerstände R21, R22 und R23 sind.
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Zudem steuert der zweite Stromcontroller 12 einen Drainstrom (damit er ein konstanter Strom ist) des Transistors M2 durch Erhöhen oder Senken einer Gatespannung, so dass eine an dem Widerstand R2 generierte Spannung (ein Spannungsabfall) einer Referenzspannung des Operationsverstärkers OP1 entspricht. Man beachte, dass der Kondensator C21 und der Widerstand R24 eine Phasenkompensationsschaltung zum Verringern der Schwingung des Operationsverstärkers OP1 bilden. Der zweite vordefinierte Wert ist ein Stromwert, wenn eine Spannung des Widerstands R2 die Referenzspannung des Operationsverstärkers OP1 ist.
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Man beachte, dass die Elemente mit der gegenseitig gleichen Charakteristik bevorzugt als der Transistor M1 des ersten Stromcontrollers 11, der Transistor M2 des zweiten Stromcontrollers 12, der Transistor M3 des dritten Stromcontrollers 13 und der Transistor M4 des Ladestromcontrollers 14 verwendet werden.
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Eine Reihenschaltung aus der ersten Lichtquelle 2A und dem zweiten Stromcontroller 12 ist elektrisch zwischen Ausgangsanschlüsse 101A und 101B der Gleichrichtereinheit 10 geschaltet. Außerdem ist eine Reihenschaltung aus der zweiten Lichtquelle 2B und dem ersten Stromcontroller 11 elektrisch parallel zu dem zweiten Stromcontroller 12 geschaltet. Zudem ist eine Reihenschaltung aus der dritten Lichtquelle 2C und dem dritten Stromcontroller 13 elektrisch parallel zum ersten Stromcontroller 11 geschaltet.
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Man beachte, dass ein sechstes Gleichrichterelement D6 bevorzugt zwischen der dritten Lichtquelle 2C und dem dritten Stromcontroller 13 eingefügt ist, während die Kathode davon sich auf der Seite der dritten Lichtquelle 2C befindet. Das sechste Gleichrichterelement D6 ist vorgesehen, um zu verhindern, dass in dem Glättungskondensator C3 der dritten Lichtquelle 2C akkumulierte Ladungen über eine parasitäre Diode des Transistors M3 entladen werden.
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Das heißt, wenn die Spannung zwischen der Source und dem Drain des Transistors M3 unter der Spannung am Glättungskondensator C3 liegt, können in dem Glättungskondensator C3 geladene elektrische Ladungen durch den Transistor M1, den Widerstand R3 und eine parasitäre Diode des Transistors M3 entladen werden. Deshalb wird in dem Fall, wo ein MOSFET als der Transistor M3 verwendet wird, das sechste Gleichrichterelement D6 bevorzugt irgendwo in dem Entladeweg eingefügt.
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Zudem ist eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C0, dem Ladestromcontroller 14 und dem fünften Gleichrichterelement D5 über das zweite Gleichrichterelement D2 elektrisch parallel zum ersten Stromcontroller 11 geschaltet. Das heißt, ein Widerstand R4 des Ladestromcontroller 14, das fünfte Gleichrichterelement D5, der Widerstand R3 des dritten Stromcontrollers 13, der Widerstand R1 des ersten Stromcontrollers 11, das erste Gleichrichterelement D1 und der Widerstand R2 des zweiten Stromcontrollers 12 sind elektrisch in Reihe zum Ausgangsanschluss 101B der Gleichrichtereinheit 10 geschaltet.
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Außerdem ist eine Anode des dritten Gleichrichterelements D3 elektrisch an einen Verbindungspunkt einer Kathode des zweiten Gleichrichterelements D2 und des Kondensators C0 angeschlossen, und eine Kathode des dritten Gleichrichterelements D3 ist elektrisch an den Ausgangsanschluss 101A der Gleichrichtereinheit 10 angeschlossen. Zudem ist eine Kathode des vierten Gleichrichterelements D4 elektrisch an einen Verbindungspunkt einer Source des Transistors M4 und des Widerstands R4 angeschlossen, und eine Anode des vierten Gleichrichterelements D4 ist elektrisch an einen Verbindungspunkt einer Anode des Nebenschlussreglers U1 und des Widerstands R1 angeschlossen.
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Außerdem ist eine Anode des ersten Gleichrichterelements D1 elektrisch mit einem Verbindungspunkt einer Anode des Nebenschlussreglers U1 und des Widerstands R1 verbunden, und eine Kathode des ersten Gleichrichterelements D1 ist elektrisch mit einem Verbindungspunkt einer Source des Transistors M2 und des Widerstands R2 verbunden.
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Die Spannung wird an den Kondensator C0 angelegt, die kleiner oder gleich einer Differenzspannung zwischen dem Höchstwert der pulsierenden Spannung und der Referenzspannung Vf1 der ersten Lichtquelle 2A ist (≈ 141 – 56 = 85 V) und eine Differenzspannung zwischen dem Höchstwert der pulsierenden Spannung und der Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B ist (≈ 141 – 56 = 85 V). Dementsprechend beinhaltet der Kondensator C0 bevorzugt einen Aluminiumelektrolytkondensator oder einen mehrschichtigen Keramikkondensator mit einer Stehspannung von 100 V oder mehr.
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Übrigens arbeiten der erste Stromcontroller 11, der zweite Stromcontroller 12, der dritte Stromcontroller 13 und der Ladestromcontroller 14 unter gegenseitiger Beeinflussung, wie unten beschrieben.
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Nicht nur der Ausgangsstrom des ersten Stromcontrollers 11, sondern auch die Ausgangsströme des dritten Stromcontrollers 13 und des Ladestromcontrollers 14 fließen durch den Widerstand R1 des ersten Stromcontrollers 11. Als Ergebnis davon, dass der Ausgangsstrom des dritten Stromcontrollers 13 oder des Ladestromcontrollers 14 steigt und die Spannung an dem Widerstand R1 steigt, nimmt der Ausgangsstrom des ersten Stromcontrollers 11 ab. Wenn dann der Spannungsabfall im Widerstand R1 (Spannung am Widerstand R1) aufgrund des Ausgangsstroms des dritten Stromcontrollers 13 oder des Ladestromcontrollers 14 die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U1 erreicht, stoppt der erste Stromcontroller 11 den Betrieb.
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Analog fließen nicht nur der Ausgangsstrom des zweiten Stromcontrollers 12, sondern auch die Ausgangsströme des ersten Stromcontrollers 11, des dritten Stromcontrollers 13 und des Ladestromcontrollers 14 durch den Widerstand R2 des zweiten Stromcontrollers 12. Das heißt, weil der Ausgangsstrom des ersten Stromcontrollers 11, des dritten Stromcontrollers 13 oder des Ladestromcontrollers 14 steigt und die Spannung am Widerstand R2 steigt, nimmt der Ausgangsstrom des zweiten Stromcontrollers 12 ab. Wenn dann der Spannungsabfall im Widerstand R2 (Spannung am Widerstand R2) aufgrund des Ausgangsstroms des ersten Stromcontrollers 11, des dritten Stromcontrollers 13 oder des Ladestromcontrollers 14 die Referenzspannung des Operationsverstärkers OP1 erreicht, stoppt der zweite Stromcontroller 12 den Betrieb.
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Analog fließt nicht nur der Ausgangsstrom des dritten Stromcontrollers 13, sondern auch der Ausgangsstrom des Ladestromcontrollers 14 durch den Widerstand R3 des dritten Stromcontrollers 13. Das heißt, weil der Ausgangsstrom des Ladestromcontrollers 14 steigt und die Spannung am Widerstand R3 steigt, nimmt der Ausgangsstrom des dritten Stromcontrollers 13 ab. Wenn dann der Spannungsabfall im Widerstand R3 (Spannung am Widerstand R3) aufgrund des Ausgangsstroms des Ladestromcontrollers 14 die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U13 erreicht, stoppt der dritte Stromcontroller 13 den Betrieb.
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Als Nächstes wird der Betrieb der Bestromungseinrichtung 1 und der Beleuchtungseinrichtung 6 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Schaltungsblockdiagramme von 3A bis 3E, das Wellenformdiagramm von 4 und das Zeitdiagramm von 5 beschrieben. Es gibt fünf Arbeitsmodi (ersten Modus bis fünften Modus) in der Bestromungseinrichtung 1 der vorliegenden Ausführungsform.
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Der erste Modus ist ein Arbeitsmodus, wenn die Ausgangsspannung (pulsierende Spannung) der Gleichrichtereinheit 10 größer oder gleich einer Spannung ist, die die Summe der beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 ist, und kleiner ist als eine Spannung, die die Summe der drei Referenzspannungen Vf1, Vf2 und Vf3 ist. Im ersten Modus fließt ein Strom If2 durch die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der Gleichrichtereinheit 10 durch die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B, den ersten Stromcontroller 11, das erste Gleichrichterelement D1 und die Gleichrichtereinheit 10 verläuft, wie durch die durchgezogene Linie a1 in 3A gezeigt. Dann werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B durch den Strom If2 bestromt.
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Der zweite Modus ist ein Arbeitsmodus, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 größer oder gleich der Spannung ist, die die Summe der drei Referenzspannungen Vf1, Vf2 und Vf3 ist, und kleiner ist als eine Spannung, die die Summe der Referenzspannungen Vf1 und Vf2 und der Spannung VC0 am Kondensator C0 ist. Im zweiten Modus fließt ein Strom If3 durch die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der Gleichrichtereinheit 10 durch die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B, die dritte Lichtquelle 2C, den dritten Stromcontroller 13, das erste Gleichrichterelement D1 und die Gleichrichtereinheit 10 fließt, wie durch eine durchgezogene Linie a2 in 3B gezeigt. Dann werden durch den Strom If3 die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B und die dritte Lichtquelle 2C bestromt und der Glättungskondensator C3 aufgeladen.
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Der dritte Modus ist ein Arbeitsmodus, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 größer oder gleich der Spannung ist, die die Summe der beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 und der Spannung VC0 am Kondensator C0 ist. Im dritten Modus fließt ein Ladestrom in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der Gleichrichtereinheit 10 durch die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B, das zweite Gleichrichterelement D2, den Kondensator C0, den Ladestromcontroller 14, das fünfte Gleichrichterelement D5, das erste Gleichrichterelement D1 und die Gleichrichtereinheit 10 fließt, wie durch die durchgezogene Linie a3 in 3C gezeigt. Dann werden mit diesem Ladestrom die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B bestromt und der Kondensator C0 geladen.
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Der vierte Modus ist ein Arbeitsmodus, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 größer oder gleich der Referenzspannung Vf1 und kleiner als die Summe von zwei Referenzspannungen Vf1 und Vf2 ist. Im vierten Modus, wie durch eine durchgezogene Linie a5 in 3D gezeigt, fließt der Entladestrom in dieser Reihenfolge von dem Kondensator C0 durch das dritte Gleichrichterelement D3, die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B, den ersten Stromcontroller 11, das vierte Gleichrichterelement D4, den Ladestromcontroller 14 und den Kondensator C0. Somit werden durch den Entladestrom die erste Lichtquelle 2A und die Lichtquelle 2b eingeschaltet.
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Weil in diesem Fall die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 größer oder gleich der Referenzspannung Vf1 ist, wie durch eine durchgezogene Linie a4 in 3D gezeigt, fließt der Strom If1 in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der Gleichrichtereinheit 10 durch die erste Lichtquelle 2A, den zweiten Stromcontroller 12 und die Gleichrichtereinheit 10 verläuft. Das heißt, in dem vierten Modus fließen der Ladestrom des Kondensators C0 und der Strom If1 des zweiten Stromcontrollers 12 durch die erste Lichtquelle 2A, und somit steigt die von der ersten Lichtquelle 2A emittierte Lichtmenge.
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Wenn in diesem Fall der Strom If1 infolge des zweiten Stromcontrollers 12 durch die erste Lichtquelle 1A fließt, steigt die Spannung am Widerstand R2 und somit liegt das Kathodenpotenzial des ersten Gleichrichterelements D1 über dem Anodenpotenzial des ersten Gleichrichterelements D1. Dementsprechend ist die Masse des zweiten Stromcontrollers 12 durch das erste Gleichrichterelement D1 von der Masse des ersten Stromcontrollers 11, des dritten Stromcontrollers 13 und des Ladestromcontrollers 14 getrennt. Man beachte, dass die Potenzialdifferenz zwischen der Anode und der Kathode des ersten Gleichrichterelements D1 eine Entladespannung des Kondensators C0 ist, in der vorliegenden Ausführungsform beispielsweise etwa 70 V.
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Der fünfte Modus ist ein Arbeitsmodus, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 unter der Referenzspannung Vf1 liegt. Im fünften Modus fließt ein Entladestrom durch die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von dem Kondensator C0 durch das dritte Gleichrichterelement D3, die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B, den ersten Stromcontroller 11, das vierte Gleichrichterelement D4, den Ladestromcontroller 14 und den Kondensator C0 verläuft, wie durch die durchgezogene Linie a6 in 3E gezeigt. Dann werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B durch den Entladestrom bestromt.
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Man beachte, dass sogar im fünften Modus das Kathodenpotenzial des ersten Gleichrichterelements D1 über dem Anodenpotenzial liegt. Dementsprechend ist die Masse des zweiten Stromcontrollers 12 durch das erste Gleichrichterelement D1 von der Masse des ersten Stromcontrollers 11, des dritten Stromcontrollers 13 und des Ladestromcontrollers 14 getrennt.
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Dann arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform in dieser Reihenfolge im fünften Modus, im vierten Modus, im ersten Modus, im zweiten Modus, im dritten Modus, im zweiten Modus, im ersten Modus, im vierten Modus und im fünften Modus in einer Periode, wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 von 0 V auf den Höchstwert (141 V) steigt und dann zu 0 V zurückkehrt.
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4 zeigt eine Wellenform der von der Gleichrichtereinheit in einer Periode ausgegebenen pulsierenden Spannung. 5 zeigt einen Strom durch jede Einheit, wenn die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform den eingeschwungenen Betrieb durchführt.
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In 5 ist IM4 ein Drainstrom des Transistors M4 im Ladestromcontroller 14, IM3 ist ein Drainstrom des Transistors M3 im dritten Stromcontroller 13. Außerdem ist in 5 IM2 ein Drainstrom des Transistors M2 im zweiten Stromcontroller 12, IM1 ist ein Drainstrom des Transistors M1 im ersten Stromcontroller 11. Zudem ist Iin in 5 ein Eingangsstrom, der von der AC-Stromversorgung 3 in die Ausgangsanschlüsse 101A und 101B der Gleichrichtereinheit 10 fließt.
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Die Zeit t = t0 ist ein Nulldurchgangspunkt der pulsierenden Spannung (Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3), und die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 (pulsierende Spannung) beträgt 0 V. Da zu dieser Zeit die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 unter der Referenzspannung Vf1 liegt, fließt der Eingangsstrom Iin nicht, die Bestromungseinrichtung 1 arbeitet im fünften Modus (Periode T1 in 4 und 5). Deshalb werden in der Periode T1 mit der Zeit t = t0 mit dem Entladestrom des Kondensators C0 die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B bestromt.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 steigt und die Referenzspannung Vf1 erreicht, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum vierten Modus und die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B werden ständig bestromt (Periode T2 in 4 und 5). Man beachte, dass in der Periode T2 der Drainstrom IM2 des zweiten Stromcontrollers 12 zusätzlich zu dem Entladestrom des Kondensators C0 durch die erste Lichtquelle 2A fließt. Dementsprechend wird die erste Lichtquelle 2A in der Periode T2 heller bestromt als in der Periode T1.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 die Summe der beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 erreicht, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum ersten Modus (Periode T3 in 4 und 5). In der Periode T1 ist die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 größer als die Spannung VCO an dem Kondensator C0, und der Kondensator C0 hört mit dem Entladen auf. Außerdem arbeitet in der Periode T1 der erste Stromcontroller 11 und dann werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B eingeschaltet. In dieser Zeit fließt ein Drainstrom IM1 des ersten Stromcontrollers 11 über das erste Gleichrichterelement D1 durch den Widerstand R2, und dann steigt die Spannung am Widerstand R2 und der Transistor M2 wird von Ein auf Aus umgeschaltet.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 die Summe der drei Referenzspannungen Vf1, Vf2 und Vf3 erreicht, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum zweiten Modus (Periode T4 in 4 und 5). In der Periode T4 arbeitet der dritte Stromcontroller 13, und somit werden die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B und die dritte Lichtquelle 2C eingeschaltet. In dieser Zeit fließt ein Drainstrom IM3 des dritten Stromcontrollers 13 durch den Widerstand R1 und somit steigt die Spannung am Widerstand R1 und der Transistor M1 wird von Ein zu Aus umgeschaltet.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 die Summe der Spannung VCO am Kondensator C0 und der beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 erreicht, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum dritten Modus (Periode T5 in 4 und 5). In der Periode T5 arbeitet der Ladestromcontroller 14, und dann werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B eingeschaltet und der Kondensator C0 wird geladen. In dieser Zeit fließt ein Drainstrom IM4 des Ladestromcontrollers 14 über das fünfte Gleichrichterelement D5 durch den Widerstand R3 und dann steigt die Spannung am Widerstand R3 und der Transistor M3 wird von Ein zu Aus umgeschaltet.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 unter die Summe der Spannung VCO an dem Kondensator C0 und der beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 abfallt, nachdem sie den Höchstwert überstiegen hat, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum zweiten Modus (Periode T6 in 4 und 5). In der Periode T6 wird das Laden des Kondensators C0 gestoppt und der dritte Stromcontroller 13 arbeitet und dann werden die erste Lichtquelle 2A, die zweite Lichtquelle 2B und die dritte Lichtquelle 2C eingeschaltet. In der Periode T6 wird die Spannung VCO am Kondensator C0 aufrechterhalten. Man beachte, dass der Transistor M4 des Ladestromcontrollers 14 in einem Ein-Zustand gehalten wird.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 unter die Summe der drei Referenzspannungen Vf1, Vf2 und Vf3 fällt, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum ersten Modus (Periode T7 in 4 und 5). In der Periode T7 arbeitet der erste Stromcontroller 11 und dann werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B eingeschaltet. In dieser Zeit werden der Transistor M3 des dritten Stromcontrollers 13 und der Transistor M4 des Ladestromcontrollers 14 auf Ein-Zuständen gehalten. In dieser Zeit wird die Spannung VCO am Kondensator C0 aufrechterhalten.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 unter die beiden Referenzspannungen Vf1 und Vf2 fällt, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum vierten Modus (Periode T8 in 4 und 5). In dieser Zeit wird die zweite Lichtquelle 2B durch den Ladestrom des Kondensators C0 eingeschaltet, und die erste Lichtquelle 2A wird durch den Ladestrom des Kondensators C0 und den Drainstrom IM2 des zweiten Stromcontrollers 12 eingeschaltet. Dementsprechend nimmt die Spannung VCO am Kondensator C0 durch das Entladen ab.
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Wenn die Ausgangsspannung der Gleichrichtereinheit 10 unter die Referenzspannung Vf1 fällt, wechselt die Bestromungseinrichtung 1 zum fünften Modus (Periode T9) in 4 und 5). Die Zeit t = t1 ist ein Nulldurchgangspunkt der pulsierenden Spannung wie zur Zeit t = t0. In dieser Zeit werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B durch den Entladestrom des Kondensators C0 eingeschaltet.
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Hier fließt in dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel ein Übergangsstrom während der Übergangsperiode sowohl durch die Entladeschaltung als auch die Ladeschaltung, und dann tritt der Verlust in jeder der Entladeschaltung und der Ladeschaltung auf. Dementsprechend besteht das Problem, dass die Effizienz abnimmt.
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Andererseits ist die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform konfiguriert, nur einen beliebigen des ersten Stromcontrollers 11 (oder des zweiten Stromcontrollers 12 oder des dritten Stromcontrollers 13) oder des Ladestromcontrollers 14 in einem beliebigen Arbeitsmodus des oben beschriebenen ersten bis fünften Modus zu betreiben. Das heißt, in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform sind der erste Stromcontroller 11 (oder der zweite Stromcontroller 12 oder der dritte Stromcontroller 13) und der Ladestromcontroller 14 nicht in dem gleichen geschlossenen Kreis enthalten, und somit ist es möglich, die Effizienz im Vergleich zu dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel zu verbessern.
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Außerdem ist die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform konfiguriert zu bewirken, dass der Drainstrom IM2 des Transistors M2 zusätzlich zu dem Entladestrom des Kondensators C0 im vierten Modus durch die erste Lichtquelle 2A fließt. Das heißt, die Lichtabgabe kann sogar in den Perioden T2 und T8 gesteigert werden, wenn die Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3 niedrig ist. Dementsprechend wird die Lichtwelligkeit gesenkt. Zudem sind in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform, wie oben beschrieben, Pausenperioden des Eingangsstroms Iin (Perioden T1 und T9 in 5) kürzer, und somit ist es möglich, einen Verzerrung des Eingangsstroms zu reduzieren.
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Wenn die Durchlassspannung der ersten Lichtquelle 2A unter der Durchlassspannung der zweiten Lichtquelle 2B liegt, ist es zudem möglich, eine Zunahme beim Schaltungsverlust zu unterdrücken, während die Pausenperiode des Eingangsstroms von der Gleichrichtereinheit 10 kürzer ist.
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Übrigens kann, wie in 6 gezeigt, die oben beschriebene Bestromungseinrichtung 1 integral mit den mehreren Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A, zweite Lichtquelle 2B und dritte Lichtquelle 2C) ausgebildet sein. Beispielsweise sind die LEDs 20A, 20B und 20C auf der Mitte einer Oberfläche (Montageoberfläche) des Montagesubstrats 16 montiert, das in einer Scheibenform ausgebildet ist, und verschiedene, die Bestromungseinrichtung 1 bildende Schaltungskomponenten sind auf der Montageoberfläche um die LEDs 20A, 20B und 20C herum montiert.
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Wie oben beschrieben wird die Beleuchtungseinrichtung 6 durch die Lichtquelle 2 und die Bestromungseinrichtung 1 gebildet, die auf einem Montagesubstrat 16 montiert sind, und dadurch ist es möglich, die Beleuchtungseinrichtung 6 im Vergleich zu dem Fall zu verkleinern, wo die Lichtquelle 2 separat von der Bestromungseinrichtung 1 ausgebildet ist.
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Als Nächstes werden die Leuchten 7A bis 7C gemäß der Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7A bis 7C ausführlich beschrieben.
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Die Leuchte 7A gemäß der Ausführungsform kann ein Downlight sein, das in einer Decke eingebettet oder angeordnet ist, wie in 7A gezeigt, als Beispiel. Die Leuchte 7A enthält die Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A, zweite Lichtquelle 2B und dritte Lichtquelle 2C) und einen Leuchtenkörper 70A, der die Bestromungseinrichtung 1 und einen Reflektor 71A aufnimmt. Mehrere Strahlungsrippen 700 sind in einem oberen Abschnitt des Leuchtenkörpers 70A vorgesehen. Ein Stromkabel 72A, das aus dem Leuchtenkörper 70A herausgeführt ist, ist elektrisch mit der AC-Stromversorgung 3 verbunden.
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Alternativ können die Leuchten 7B und 7C gemäß der Ausführungsform bevorzugt als ein Spotlicht konfiguriert sein, das an einem Verdrahtungskanal 8 angebracht werden soll, wie in 7B und 7C gezeigt. Eine in 7B gezeigte Leuchte 7B enthält die Lichtquelle 2 (erste Lichtquelle 2A, zweite Lichtquelle 2B und dritte Lichtquelle 2C) und einen Leuchtenkörper 70B, der die Bestromungseinrichtung 1 und eine Reflektor 71B aufnimmt. Außerdem enthält die Leuchte 7B einen Verbinderabschnitt 72B, der an dem Verdrahtungskanal 8 angebracht ist, und einen Armabschnitt 73B, der den Verbinderabschnitt 72B und den Leuchtenkörper 70B koppelt. Der Verbinderabschnitt 72B und die Bestromungseinrichtung 1 sind über ein Stromkabel 74B elektrisch verbunden.
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Die in 7C gezeigte Leuchte 7C enthält: einen Leuchtenkörper 70, der die Lichtquelle 2 aufnimmt; einen Kasten 71C, der die Bestromungseinrichtung 1 aufnimmt; einen Verbindungsabschnitt 72C, der den Leuchtenkörper 70C und den Kasten 71C verbindet; und ein Stromkabel 73C, das die Lichtquelle 2 und die Bestromungseinrichtung 1 elektrisch verbindet. Ein Verbinderabschnitt 710, der auf abnehmbare Weise elektrisch und mechanisch mit dem Verdrahtungskanal 8 verbunden werden soll, ist an einer oberen Oberfläche des Kastens 71B vorgesehen.
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Wie oben beschrieben ist es möglich, die Leuchten 7A, 7B und 7C vorzusehen, die die Effizienz im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel verbessern, indem die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird. Außerdem ist es analog möglich, die Lichtabgabe sogar während der Periode zu steigern, wenn die Stromversorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3 niedrig, und somit ist es möglich, die Lichtwelligkeit zu reduzieren. Zudem ist die Pausenperiode des Eingangsstroms Iin von der Gleichrichtereinheit 10 kürzer, und somit ist es möglich, die Verzerrung des Eingangsstroms zu reduzieren.
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Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die Ausgangsspannung Vin der Gleichrichtereinheit 10 mit der Reihenschaltung aus den Widerständen R21, R22 und R23 detektiert wird. Jedoch kann eine Spannung eines Verbindungspunkts der ersten Lichtquelle 2A und der zweiten Lichtquelle 2B detektiert werden. Außerdem ist in der vorliegenden Ausführungsform, weil der Transistor M4 des Ladestromcontrollers 14 sich im Ein-Zustand befindet, wenn der Kondensator C0 entladen wird, die Kathode des vierten Gleichrichterelements D4 mit der Source des Transistors M4 verbunden. Die Kathode des vierten Gleichrichterelements D4 ist jedoch möglicherweise nicht über den Transistor M4 mit der negativen Elektrode des Kondensators C0 verbunden.
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Wie oben beschrieben enthält die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform die Gleichrichtereinheit 10, den ersten Stromcontroller 11, den zweiten Stromcontroller 12, das Speicherelement (Kondensator C0) und den Ladestromcontroller 14. Die Bestromungseinrichtung 1 enthält weiterhin das erste Gleichrichterelement D1, das zweite Gleichrichterelement D2, das dritte Gleichrichterelement D3 und das vierte Gleichrichterelement D4. Die Gleichrichtereinheit 10 ist konfiguriert zum Gleichrichten einer zwischen dem Paar Eingangsanschlüsse 100A und 100B eingegebenen Sinuswellen-AC-Spannung, um die pulsierende Spannung von dem Paar Ausgangsanschlüsse 101A und 101B auszugeben. Der erste Stromcontroller 11 enthält das erste Ende, das elektrisch mit der Lichtquelle verbunden ist, und das zweite Ende, das elektrisch mit dem ersten Gleichrichterelement D1 verbunden ist. Der erste Stromcontroller 11 ist durch das erste Gleichrichterelement D1 elektrisch in Reihe zu der Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) zwischen das Paar Ausgangsanschlüsse 101A und 101B geschaltet. Der erste Stromcontroller 11 ist konfiguriert zum Steuern des durch die Lichtquelle fließenden Stroms, so dass der durch die Lichtquelle fließende Strom den ersten vordefinierten Wert (beispielsweise 100 mA) nicht übersteigt. Der Ladestromcontroller 14 ist elektrisch in Reihe zum Speicherelement geschaltet, um mit dem Speicherelement eine Reihenschaltung zu bilden, und ist konfiguriert zum Steuern des durch das Speicherelement fließenden Ladestroms. Die Reihenschaltung enthält das erste Ende, das über das zweite Gleichrichterelement D2 elektrisch mit dem ersten Ende des ersten Stromcontrollers 11 verbunden ist, und das zweite Ende, das über das vierte Gleichrichterelement D4 elektrisch mit dem zweiten Ende des ersten Stromcontrollers 11 verbunden ist. Das zweite Gleichrichterelement D2 ist konfiguriert zu veranlassen, dass der Ladestrom durch das Speicherelement durch die Lichtquelle und nicht durch den ersten Stromcontroller 11 fließt. Das dritte Gleichrichterelement D3 und das vierte Gleichrichterelement D4 sind in Reihe zu der Reihenschaltung aus dem Speicherelement und dem Ladestromcontroller 14 geschaltet und sind konfiguriert zu veranlassen, dass der aus dem Speicherelement entladene Entladestrom durch die Lichtquelle fließt. Die Lichtquelle beinhaltet die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B, die elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind. Der zweite Stromcontroller 12 besitzt ein mit dem Verbindungspunkt der ersten Lichtquelle 2A und der zweiten Lichtquelle 2B verbundenes erstes Ende und ein elektrisch zwischen das erste Gleichrichterelement D1 und den Ausgangsanschluss 101B der Niederpotenzialseite des Paars Ausgangsanschlüsse 101A und 101B geschaltetes zweites Ende. Der zweite Stromcontroller 12 ist konfiguriert zum Steuern des durch die erste Lichtquelle 2A fließenden Stroms, so dass der durch die erste Lichtquelle 2A fließende Strom den zweiten vordefinierten Wert übersteigt.
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Wie oben beschrieben ist die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform so konfiguriert, dass zur gleichen Zeit kein Strom durch den ersten Stromcontroller 11 und den Ladestromcontroller 14 fließt, und somit ist es möglich, die Effizienz im Vergleich zu dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel zu verbessern. Außerdem ist die Bestromungseinrichtung 1 so konfiguriert, dass der Strom an dem zweiten Stromcontroller 12 zusätzlich zu dem Ladestrom des Speicherelements durch die erste Lichtquelle 2A fließt, und es ist möglich, die Lichtabgabe sogar während der Periode zu steigern, in der die Stromversorgungsspannung niedrig ist, und somit ist es möglich, die Lichtwelligkeit zu reduzieren.
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Außerdem enthält die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der zweite Stromcontroller 12 bevorzugt den Stromdetektor (Widerstand R2), der konfiguriert ist zum Detektieren des durch die erste Lichtquelle 2A fließenden Stroms. Der Stromdetektor ist elektrisch zwischen das erste Gleichrichterelement D1 und den Ausgangsanschluss 101B der Niederpotenzialseite des Paars Ausgangsanschlüsse 101A und 101B geschaltet. Der zweite Stromcontroller 12 ist konfiguriert zum Steuern des durch die erste Lichtquelle 2A fließenden Stroms, so dass der Detektionsstrom an dem Stromdetektor mit dem zweiten vordefinierten Wert identisch ist.
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Es ist möglich, die Regelung durch die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform, die wie oben beschrieben konfiguriert ist, durchzuführen.
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Außerdem ist die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der Ausführungsform der zweite Stromcontroller 12 bevorzugt so konfiguriert, dass der Strom, der gemäß der zwischen dem Paar Ausgangsanschlüsse 101A und 101B ausgegebenen pulsierenden Spannung durch die erste Lichtquelle 2A fließt, erhöht/gesenkt wird.
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Es ist möglich, die Bestromungssteuerung gemäß der pulsierenden Spannung, die von dem Paar Ausgangsanschlüsse 101A und 101B durch die Bestromungseinrichtung 1 ausgegeben wird, gemäß der wie oben beschrieben konfigurierten Ausführungsform durchzuführen.
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Die Beleuchtungseinrichtung 6 gemäß der Ausführungsform enthält eine oder mehrere Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A, zweite Lichtquelle 2B und dritte Lichtquelle 2C) und eine beliebige der obigen Bestromungseinrichtungen 1. Eine der einen oder mehreren Lichtquellen 2 enthält die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B, die elektrisch in Reihe zueinander geschaltet sind. Die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B enthalten jeweils ein oder mehrere feste Leuchtelemente (LED 20A und LED 20B).
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Die Beleuchtungseinrichtung 6 gemäß der Ausführungsform enthält eine beliebige der Bestromungseinrichtungen 1 und besitzt entsprechend einen Effekt, dass die Effizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen Beleuchtungseinrichtung verbessert werden kann.
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Außerdem ist die Beleuchtungseinrichtung 6 gemäß der Ausführungsform die erste Lichtquelle 2A bevorzugt so konfiguriert, dass sie eine niedrigere Durchlassspannung besitzt als die zweite Lichtquelle 2B.
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Es ist möglich, den Schaltungsverlust zu reduzieren, während die Pausenperiode des Eingangsstroms von der Gleichrichtereinheit 10 durch die Beleuchtungseinrichtung 6 gemäß der Ausführungsform wie oben beschrieben konfiguriert ist.
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Die Leuchten 7A, 7B und 7C gemäß der Ausführungsform enthalten eine beliebige der Beleuchtungseinrichtungen 6, der Leuchtenkörper 70A, 70B und 70C, die die Beleuchtungseinrichtung 6 halten.
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Die Leuchten 7A, 7B und 7C gemäß der Ausführungsform enthalten eine beliebige der obigen Bestromungseinrichtungen 1 und besitzen dementsprechend Effekte, dass die Effizienz im Vergleich zu einer herkömmlichen Leuchte verbessert werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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