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ERFINDUNGSGEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Bestromungseinrichtungen, Beleuchtungseinrichtungen und Leuchten und insbesondere 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 Konstantstromquelle zum Laden eines Kondensators (Ladeschaltung), eine Konstantstromschaltung zum Entladen eines Kondensators (Entladeschaltung), eine Ladediode, eine Entladediode und einen Lade-/Entladekondensator. 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. 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. 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 zwischen 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. Da es keine Periode gibt, während der die Lichtquelle (LED-Einheit) in einem Zyklus der Stromversorgungsspannung ausgeschaltet ist, kann somit Flackern unterdrückt werden.
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Übrigens enthält das in Dokument 1 beschriebene herkömmliche Beispiel mehrere in Reihe geschaltete LEDs, um die Effizienz (Stromersorgungseffizienz) zu verbessern. Falls jedoch die Anzahl an LED-Einheiten erhöht wird, um die Effizienz zu verbessern, kann das Ändern (Lichtwelligkeit) aller Lichtströme in einem Zyklus der pulsierenden Spannung vergrößert werden. Falls außerdem Glättungskondensatoren jeweils parallel zu den mehreren LED-Einheiten geschaltet sind, um die Lichtwelligkeit zu unterdrücken, können die Kosten für die Herstellung der Bestromungseinrichtung steigen und die Bestromungseinrichtung kann groß sein.
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KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung erfolgte angesichts des oben beschriebenen Problems, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung der Effizienz, ohne im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel die Anzahl an Lichtquellen zu erhöhen.
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Eine Bestromungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält n Schaltungsblöcke, wobei n eine positive ganze Zahl von 2 oder mehr ist. Die n Schaltungsblöcke sind elektrisch jeweils an n Lichtquellen angeschlossen und konfiguriert zum Bestromen der n Lichtquellen. Jeder der n Schaltungsblöcke enthält einen Stromcontroller, ein Speicherelement, einen Ladestromcontroller, ein ladendes Gleichrichterelement und ein entladendes Gleichrichterelement. Der Stromcontroller ist elektrisch in Reihe zu einer jeweiligen Lichtquelle der n Lichtquellen geschaltet. Der Stromcontroller ist konfiguriert zum Steuern eines durch die jeweilige Lichtquelle fließenden Stroms, so dass der Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Das Speicherelement ist konfiguriert, mit dem durch die jeweilige Lichtquelle fließenden Strom geladen zu werden. Der Ladestromcontroller ist konfiguriert zum Steuern eines Stroms zum Laden des Speicherelements. Das ladende Gleichrichterelement ist zwischen die jeweilige Lichtquelle und das Speicherelement eingefügt. Das entladende Gleichrichterelement ist konfiguriert zu bewirken, dass ein von dem Speicherelement entladener Strom durch die jeweilige Lichtquelle fließt. Ein erster Schaltungsblock der n Schaltungsblöcke ist derart konfiguriert, dass eine durch eine gleichgerichtete Sinuswellen-AC-Spannung generierte pulsierende Spannung an eine Reihenschaltung aus dem Stromcontroller und der jeweiligen Lichtquelle angelegt wird, die elektrisch mit dem ersten Schaltungsblock verbunden ist. Für jeden Wert von i von 2 bis n, wobei i eine positive ganze Zahl ist, ist ein i-ter Schaltungsblock der n Schaltungsblöcke über ein i-1-tes Verbindungsgleichrichterelement parallel zum Stromcontroller eines i-1-ten Schaltungsblocks geschaltet.
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Eine Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält n Lichtquellen und die Bestromungseinrichtung. Die n Lichtquellen enthalten jeweils ein oder mehrere Festkörper-Leuchtelemente.
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Eine Beleuchtungsleuchte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält die Beleuchtungseinrichtung und einen Leuchtenkörper, der die Beleuchtungseinrichtung hält.
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Die Bestromungseinrichtung, die Beleuchtungseinrichtung und die Leuchte gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung besitzen jeweils einen Effekt der Verbesserung der Effizienz, ohne im Vergleich zu dem herkömmlichen Beispiel die Anzahl an Lichtquellen zu erhöhen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein Schaltungsblockdiagramm einer Bestromungseinrichtung und einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform;
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2 ist ein Schaltungsblockdiagramm zum Beschreiben eines Arbeitsmodus (ersten Modus) der Bestromungsschaltung und der Beleuchtungseinrichtung;
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3 ist ein Schaltungsblockdiagramm zum Beschreiben eines Arbeitsmodus (zweiten Modus) der Bestromungsschaltung und der Beleuchtungseinrichtung;
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4 ist ein Schaltungsblockdiagramm zum Beschreiben eines Arbeitsmodus (dritten Modus) der Bestromungsschaltung und der Beleuchtungseinrichtung;
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5 ist ein Schaltungsblockdiagramm zum Beschreiben eines Arbeitsmodus (vierten Modus) der Bestromungsschaltung und der Beleuchtungseinrichtung;
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6 ist ein Schaltungsblockdiagramm zum Beschreiben eines Arbeitsmodus (fünften Modus) der Bestromungsschaltung und der Beleuchtungseinrichtung;
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7 ist ein Schaltungskonfigurationsdiagramm der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung;
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8 ist ein Zeitdiagramm zum Beschreiben von Operationen der Bestromungsschaltung und der Beleuchtungseinrichtung;
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9 ist eine Perspektivansicht der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung; und
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10A bis 10C sind Perspektivansichten von Leuchten gemäß der Ausführungsform.
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BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden werden eine Bestromungseinrichtung, eine Beleuchtungseinrichtung und eine Leuchte gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben. Man beachte, dass die in der folgenden Ausführungsform beschriebene Konfiguration nur ein Beispiel der vorliegenden Erfindung ist, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die folgende Ausführungsform beschränkt.
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Die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Bestromungseinrichtung und zwei Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B), wie in 1 gezeigt. Die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B enthalten jeweils mehrere feste Leuchtelemente, die elektrisch miteinander verbunden sind. In der vorliegenden Ausführungsform werden Leuchtdioden zum Emittieren von weißem Licht als die festen Leuchtelemente verwendet. Die festen Leuchtelemente sind jedoch nicht auf die Leuchtdioden beschränkt. Die festen Leuchtelemente können andere feste Leuchtelemente als die Leuchtdioden sein, wie etwa organische Elektrolumineszenzelemente. Außerdem können Leuchtdioden, die die erste Lichtquelle 2A bilden, eine Lichtfarbe besitzen, die von einer Lichtfarbe von Leuchtdioden verschieden ist, die die zweite Lichtquelle 2B bilden.
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Die erste Lichtquelle 2A ist konfiguriert, leitend zu sein, um Licht zu emittieren, wenn eine Spannung größer oder gleich einer ersten Referenzspannung Vf1 in einer Durchlassrichtung der ersten Lichtquelle 2A angelegt wird. Analog ist die zweite Lichtquelle 2B konfiguriert, leitend zu sein, um Licht zu emittieren, wenn eine Spannung größer oder gleich einer zweiten Referenzspannung Vf2 in einer Durchlassrichtung der zweiten Lichtquelle 2B an die zweite Lichtquelle 2B angelegt wird. Es wird jedoch bevorzugt, dass die erste Lichtquelle 2A so konfiguriert ist, dass sie die erste Referenzspannung Vf1 besitzt, die mindestens das Doppelte der zweiten Referenzspannung Vf2 der zweiten Lichtquelle 2B ist.
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Wie in 1 gezeigt enthält die Bestromungseinrichtung einen ersten Schaltungsblock 10A und einen zweiten Schaltungsblock 10B. Der erste Schaltungsblock 10A enthält einen ersten Stromcontroller (erste Stromsteuerschaltung) 11A, ein erstes Speicherelement C11, einen ersten Ladestromcontroller (erste Ladestromsteuerschaltung) 12A, ein ladendes Gleichrichterelement D11, ein entladendes Gleichrichterelement D12. Der erste Stromcontroller 11A ist elektrisch in Reihe zu der ersten Lichtquelle 2A geschaltet. Der erste Stromcontroller 11A ist konfiguriert zum Steuern eines durch die erste Lichtquelle 2A fließenden ersten Stroms, so dass der erste Strom einen vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Das erste Speicherelement C11 beinhaltet beispielsweise einen Kondensator wie etwa einen elektrostatischen Kondensator und wird durch einen durch die erste Lichtquelle 2A fließenden Strom geladen. Der erste Ladestromcontroller 12A ist konfiguriert zum Steuern eines Stroms (des ersten Ladestroms) zum Laden des ersten Speicherelements C11. Das ladende Gleichrichterelement D11 enthält eine Diode und ist zwischen die erste Lichtquelle 2A und das erste Speicherelement C11 eingefügt, so dass eine Anode des ladenden Gleichrichterelements D11 elektrisch mit der ersten Lichtquelle 2A verbunden ist und eine Kathode des ladenden Gleichrichterelements D11 elektrisch mit dem ersten Speicherelement C11 verbunden ist. Das entladende Gleichrichterelement D12 enthält eine Diode. Das entladende Gleichrichterelement D12 besitzt eine Anode, die elektrisch mit dem ersten Speicherelement C11 verbunden ist. Das entladende Gleichrichterelement D12 besitzt eine Kathode, die elektrisch mit der ersten Lichtquelle 2A verbunden ist. Das heißt, das entladende Gleichrichterelement D12 ist konfiguriert zu bewirken, dass der von dem ersten Speicherelement C11 entladene Strom durch die erste Lichtquelle 2A fließt. Wie in 1 gezeigt ist der erste Schaltungsblock 10A derart konfiguriert, dass eine durch die gleichgerichtete Sinuswellen-AC-Spannung generierte pulsierende Spannung Vin an die Reihenschaltung aus der ersten Lichtquelle 2A und dem ersten Stromcontroller 11A angelegt wird.
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Der zweite Schaltungsblock 10B enthält einen zweiten Stromcontroller (zweite Stromsteuerschaltung) 11B, ein zweites Speicherelement C21, einen zweiten Ladestromcontroller (zweite Ladestromsteuerschaltung) 12B, ein ladendes Gleichrichterelement D21 und ein entladendes Gleichrichterelement D22. Der zweite Stromcontroller 11B ist elektrisch in Reihe zu der zweiten Lichtquelle 2B geschaltet und ist konfiguriert zum Steuern eines durch die zweite Lichtquelle 2B fließenden zweiten Stroms, so dass der zweite Strom einen vorbestimmen Wert nicht übersteigt. Das zweite Speicherelement C21 beinhaltet beispielsweise einen Kondensator wie etwa einen elektrostatischen Kondensator und wird durch einen durch die zweite Lichtquelle 2B fließenden Strom geladen. Der zweite Ladestromcontroller 12B ist konfiguriert zum Steuern eines Stroms (zweiten Ladestroms) zum Laden des zweiten Speicherelements C21. Das ladende Gleichrichterelement D21 enthält eine Diode und ist zwischen die zweite Lichtquelle 2B und das zweite Speicherelement C21 eingefügt, so dass eine Anode des ladenden Gleichrichterelements D21 elektrisch mit der zweiten Lichtquelle 2B verbunden ist und eine Kathode des ladenden Gleichrichterelements D21 elektrisch mit dem zweiten Speicherelement C21 verbunden ist. Das entladende Gleichrichterelement D22 enthält eine Diode. Das entladende Gleichrichterelement D22 besitzt eine Anode, die elektrisch mit dem zweiten Speicherelement C21 verbunden ist. Das entladende Gleichrichterelement D22 besitzt eine Kathode, die elektrisch mit der zweiten Lichtquelle 2B verbunden ist. Das heißt, das entladende Gleichrichterelement D22 ist konfiguriert zu bewirken, dass ein von dem zweiten Speicherelement C21 geladener Strom durch die zweite Lichtquelle 2B fließt. Die zweite Lichtquelle 2B ist über das Verbindungsgleichrichterelement D3 elektrisch in Reihe zur ersten Lichtquelle 2A geschaltet. Das Verbindungsgleichrichterelement D3, das die Diode ist, besitzt eine Anode, die elektrisch mit einem Verbindungspunkt zwischen der ersten Lichtquelle 2A und der Anode des ladenden Gleichrichterelements D11 des ersten Schaltungsblocks 10A verbunden ist, und eine Kathode, die elektrisch mit der zweiten Lichtquelle 2B verbunden ist. Der zweite Schaltungsblock 10B ist über das Verbindungsgleichrichterelement D3 elektrisch parallel zum ersten Stromcontroller 11A des ersten Schaltungsblocks 10A geschaltet. Man beachte, dass in der vorliegenden Ausführungsform die ladenden Gleichrichterelemente D11 und D21, die entladenden Gleichrichterelemente D12 und D22 und das Verbindungsgleichrichterelement D3 jeweils die Diode enthalten, aber die ladenden Gleichrichterelements D11 und D21, die entladenden Gleichrichterelemente D12 und D22 und das Verbindungsgleichrichterelement D3 jeweils nicht auf die Diode beschränkt sind.
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Als Nächstes werden Basisoperationen der Bestromungseinrichtung und der Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf Schaltungsblockdiagramme von 2 bis 6 beschrieben.
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Die Bestromungsschaltung besitzt fünf Arbeitsmodi (ersten Modus M1 bis fünften Modus M5). Der erste Modus M1 ist ein Arbeitsmodus, wenn eine Eingangsspannung (pulsierende Spannung) Vin größer oder gleich der ersten Referenzspannung Vf1 und kleiner als die Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der zweiten Referenzspannung Vf2 ist. Im ersten Modus M1 fließt ein konstanter Strom (erster Strom) If1 in einem Weg zu der ersten Lichtquelle 1A, der von der ersten Lichtquelle 2A durch den ersten Stromcontroller 11A des ersten Schaltungsblocks 10A verläuft, wie durch eine gestrichelte Linie α in 2 gezeigt, und die erste Lichtquelle 2A wird bestromt. Außerdem fließt im ersten Modus M1, wie durch eine gestrichelte Linie β in 2 gezeigt, der Entladestrom des zweiten Speicherelements C21 in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von dem zweiten Speicherelement C21 durch das entladende Gleichrichterelement D22, die zweite Lichtquelle 2B und das zweite Speicherelement C21 verläuft, und die zweite Lichtquelle 2B wird bestromt.
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Außerdem ist der zweite Modus M2 ein Arbeitsmodus, wenn die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der zweiten Referenzspannung Vf2 ist und kleiner ist als die Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1, der zweiten Referenzspannung Vf2 und der Spannung VC21 an dem zweiten Speicherelement C21. Im zweiten Modus M2 fließt ein konstanter Strom (zweiter Strom) If2 in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der ersten Lichtquelle 2A durch das Verbindungsgleichrichterelement D3, die zweite Lichtquelle 2B und den zweiten Stromcontroller 11B verläuft, wie durch eine gestrichelte Linie γ in 3 gezeigt und die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B werden bestromt.
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Zudem ist der dritte Modus M3 ein Arbeitsmodus, wenn die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1, der zweiten Referenzspannung Vf2 und der Spannung VC21 an dem zweiten Speicherelement C21 ist und kleiner ist als die Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der Spannung VC11 an dem ersten Speicherelement C11. Im dritten Modus M3 fließt der konstante Strom (zweite Ladestrom) in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der ersten Lichtquelle 2A durch das Verbindungsgleichrichterelement D3, die zweite Lichtquelle 2B, das ladende Gleichrichterelement D21, das zweite Speicherelement C21 und den zweiten Ladestromcontroller 12B verläuft, wie durch eine gestrichelte Linie δ in 4 gezeigt. Mit dem zweiten Ladestrom werden die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B bestromt und das zweite Speicherelement C21 geladen.
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Der vierte Modus M4 ist ein Arbeitsmodus, wenn die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der Spannung VC11 an dem ersten Speicherelement C11 ist. Im vierten Modus M4 fließt ein Strom (erster Ladestrom) in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von der ersten Lichtquelle 2A durch das ladende Gleichrichterelement D11 des ersten Schaltungsblocks 10A, das erste Speicherelement C11 und den ersten Ladestromcontroller 12A verläuft, wie durch eine gestrichelte Linie ε in 5 gezeigt. Die erste Lichtquelle 2A wird bestromt und das erste Speicherelement C11 wird geladen.
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Der fünfte Modus M5 ist ein Arbeitsmodus, wenn die Eingangsspannung Vin kleiner ist als die erste Referenzspannung Vf1. Im fünften Modus M5 fließt ein Entladestrom (erster Entladestrom) in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von dem ersten Speicherelement C11 durch das entladende Gleichrichterelement D12 des ersten Schaltungsblocks 10A, die erste Lichtquelle 2A und den ersten Stromcontroller 11A verläuft, wie durch eine gestrichelte Linie ζ in 6 gezeigt, und die erste Lichtquelle 2A wird bestromt. Außerdem fließt im fünften Modus M5 ein zweiter Entladestrom in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von dem zweiten Speicherelement C21 durch das entladende Gleichrichterelement D22 des zweiten Schaltungsblocks 10B, die zweite Lichtquelle 2B und den zweiten Stromcontroller 11B verläuft, wie durch eine gestrichelte Linie β in 6 gezeigt, und die zweite Lichtquelle 2B wird bestromt.
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Wie oben beschrieben ist die Bestromungseinrichtung konfiguriert zum Arbeiten in Arbeitsmodi in der Reihenfolge des fünften Modus M5, des ersten Modus M1, des zweiten Modus M2, des dritten Modus M3, des vierten Modus M4, des dritten Modus M3, des zweiten Modus M2, des ersten Modus und des fünften Modus in einem Zyklus der Eingangsspannung Vin. Der erste Schaltungsblock 10A arbeitet dahingehend, das erste Speicherelement C11 im vierten Modus M4 zu laden und das erste Speicherelement C11 im fünften Modus M5 zu entladen. Der zweite Schaltungsblock 10B arbeitet dahingehend, das zweite Speicherelement C21 im dritten Modus M3 zu laden und das zweite Speicherelement C21 im ersten Modus M1 und im fünften Modus M5 zu entladen. Das heißt, wenngleich sie nur mit einer Lichtquelle (ersten Lichtquelle 2A, zweiten Lichtquelle 2B) verbunden sind, können der erste Schaltungsblock 10A und der zweite Schaltungsblock 10B jeweils mit der im Wesentlichen gleichen Effizienz arbeiten, wie es der Fall ist, wenn sie mit zwei Lichtquellen verbunden sind. Deshalb kann in der Bestromungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Effizienz verbessert werden, ohne im Vergleich zu dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel die Anzahl an Lichtquellen zu erhöhen.
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Als Nächstes wird eine Schaltungskonfiguration einer Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 7 ausführlich beschrieben.
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Die Bestromungseinrichtung 1 enthält bevorzugt einen Gleichrichter 6, der die AC-Spannung und den AC-Strom, die von einer AC-Stromversorgung 3 geliefert werden, vollwellengleichrichtet. Der Gleichrichter 6 wird durch eine Diodenbrücke gebildet. Es wird bevorzugt, dass die AC-Stromversorgung 3 über eine Sicherung 4 elektrisch zwischen ein Paar AC-Eingangsanschlüsse des Gleichrichters 6 geschaltet ist. Außerdem wird bevorzugt, dass ein Stoßabsorbierelement 5 wie etwa ein Varistor elektrisch zwischen die AC-Eingangsanschlüsse des Gleichrichters 6 geschaltet ist.
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Die AC-Stromversorgung 3 liefert beispielsweise eine Sinuswellen-AC-Spannung mit einem Effektivwert von 220 [V]. Dementsprechend wird eine pulsierende Sinuswellenspannung (Eingangsspannung Vin) mit einem Höchstwert (Spitzenwert) von 220 × √2 ≈ 311 [V] von den DC-Ausgangsanschlüsse des Gleichrichters 6 ausgegeben.
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Die erste Lichtquelle 2A wird bevorzugt durch eine Reihenschaltung aus mehreren SMD-(Surface Mount Device – oberflächenmontiertes Bauelement) oder COB-(Chip On Board-Chip auf Platine)Leuchtdioden gebildet. Außerdem wird bevorzugt, dass ein Kondensator C12 zum Glätten elektrisch parallel zur ersten Lichtquelle 2A geschaltet ist. Es wird bevorzugt, dass die erste Referenzspannung Vf1 beispielsweise auf die Hälfte oder weniger des Höchstwerts der Eingangsspannung Vin und 127 [V] eingestellt ist. Das heißt, die erste Lichtquelle 2A enthält eine Reihenschaltung aus n (n ist eine natürliche Zahl) Leuchtdioden, wobei n eine Mindestanzahl ist, die der folgenden Beziehung genügt: Durchlassspannung einer Leuchtdiode × n ≤ 127 [V]. Es wird bevorzugt, dass die erste Lichtquelle 2A beispielsweise durch eine Reihenschaltung aus einundvierzig Leuchtdioden mit der Durchlassspannung von 3,1 [V] gebildet wird.
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Analog wird die zweite Lichtquelle 2B bevorzugt durch eine Reihenschaltung aus mehreren Leuchtdioden vom SMD-Typ oder COB-Typ gebildet. Außerdem wird bevorzugt, dass ein Kondensator C22 zum Glätten elektrisch parallel zur zweiten Lichtquelle 2B geschaltet ist. Es wird bevorzugt, dass die zweite Referenzspannung Vf2 beispielsweise auf eine Hälfte oder weniger der ersten Referenzspannung Vf1 und 50 [V] eingestellt ist. Das heißt, die zweite Lichtquelle 2B enthält eine Reihenschaltung aus m (m ist eine natürliche Zahl) Leuchtdioden, wobei m die Mindestanzahl ist, die der folgenden Beziehung genügt: Durchlassspannung einer Leuchtdiode × m ≤ 50 [V]. Es wird bevorzugt, dass die zweite Lichtquelle 2B beispielsweise durch eine Reihenschaltung aus sechzehn Leuchtdioden mit der Durchlassspannung von 3,1 [V] gebildet wird.
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Der erste Stromcontroller 11A wird durch eine Konstantstromschaltung unter Verwendung des Transistors Q11 und des Nebenschlussreglers U11 gebildet (siehe 7). Der Transistor Q11 wird beispielsweise durch einen n-Kanal-MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor) gebildet. Der Transistor Q11 kann jedoch beispielsweise durch einen Bipolartransistor vom pnp-Typ gebildet werden.
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Ein Drain des Transistors Q11 ist elektrisch mit der ersten Lichtquelle 2A verbunden, und eine Source des Transistors Q11 ist elektrisch mit einem Widerstand R1, einem Widerstand R2 und einer Kathode einer Zenerdiode ZD2 verbunden. Eine Kathode des Nebenschlussreglers U11 ist elektrisch mit einem ersten Ende eines Widerstands R1 und einem ersten Ende eines Kondensators C1 verbunden, eine Anode des Nebenschlussreglers U11 ist elektrisch mit einem ersten Ende des Widerstands R1 und einem Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 verbunden. Außerdem ist ein Referenzanschluss des Nebenschlussreglers U11 elektrisch mit einem zweiten Ende des Kondensators C1 und einem ersten Ende des Widerstands R2 verbunden.
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Der Widerstand R4 ist ein Widerstand zum Vorspannen des Gates des Transistors Q11. Weil das erste Ende des Widerstands R4 elektrisch mit dem Kondensator C12 der ersten Lichtquelle 2A verbunden ist, wird das Gate des Transistors Q11 immer zu einer Spannung hochgezogen, die über der Drainspannung liegt, und eine Periode, während der Strom in der ersten Lichtquelle 2A fließt, kann verlängert werden. Man beachte, dass der Widerstand R3 und der Kondensator C1 eine Filterschaltung (Phasenkompensationsschaltung) zum Reduzieren des Schwingens des Nebenschlussreglers U11 bilden. Ein Widerstandwert des Widerstands R2 und eine Kapazität des Kondensators C1 sind jeweils auf 2 [kΩ] und 1 [nF] eingestellt, um eine Grenzfrequenz der Filterschaltung auf 100 [kHz] oder weniger einzustellen.
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Der erste Stromcontroller 11A steuert einen Drainstrom des Transistors Q11 (um ein konstanter Strom zu sein) durch Erhöhen oder Verringern eines Kathodenstroms (Gatespannung), so dass eine am Widerstand R1 generierte Spannung (Spannungsabfall) einer Referenzspannung des Nebenschlussreglers U11 entspricht. Die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U11 beträgt beispielsweise 1,24 V. Falls ein Widerstandswert des Widerstands R1 8,9 Ω beträgt, steuert der Nebenschlussregler U11 den Transistor Q11 derart, dass ein Strom (= 140 [mA]) fließt, der bewirkt, dass die Spannung am Widerstand R1 1,24 V beträgt.
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Außerdem ist eine Reihenschaltung aus zwei Zenerdioden ZD1 und ZD2 elektrisch zwischen das Gate und die Source des Transistors Q11 geschaltet. Mit diesen Zenerdioden ZD1 und ZD2 wird die Spannung zwischen dem Gate und der Source des Transistors Q11 beschränkt und der Nebenschlussregler U11 wird geschützt, so dass die Spannung zwischen der Kathode und Anode des Nebenschlussreglers U11 eine größte Nennspannung nicht übersteigt.
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Der erste Ladestromcontroller 12A wird ähnlich wie beim ersten Stromcontroller 11A durch eine Konstantstromquelle unter Verwendung des Transistors Q12 und des Nebenschlussreglers U12 gebildet (siehe 7). Man beachte, dass der erste Ladestromcontroller 12A eine gemeinsame Schaltungskonfiguration mit der des ersten Stromcontrollers 11A besitzt, außer dass die zu jeweiligen Elementen hinzugefügten Bezugszeichen verschieden sind. Deshalb entfällt eine detaillierte Beschreibung des ersten Ladestromcontrollers 12A.
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Außerdem wird der zweite Stromcontroller 11B ähnlich wie beim ersten Stromcontroller 11A durch eine Konstantstromschaltung unter Verwendung des Transistors Q21 und des Nebenschlussreglers U21 gebildet (siehe 7). Der zweite Ladestromcontroller 12B wird ähnlich wie beim ersten Stromcontroller 11A ebenfalls durch eine Konstantstromschaltung unter Verwendung des Transistors Q22 und des Nebenschlussreglers U22 gebildet (siehe 7). Man beachte, dass die Schaltungskonfiguration des zweiten Stromcontrollers 11B und des zweiten Ladestromcontrollers 12B mit der des ersten Stromcontrollers 11A gemeinsam sind, außer dass die zu jeweiligen Elementen hinzugefügten Bezugszeichen verschieden sind. Deshalb entfällt eine detaillierte Beschreibung des zweiten Stromcontrollers 11B und des zweiten Ladestromcontrollers 12B.
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Hier ist der Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 elektrisch mit dem Widerstand R1 des ersten Stromcontrollers 11A, dem Widerstand R9 des zweiten Stromcontrollers 11B, dem Widerstand R13 des zweiten Ladestromcontrollers 12B und dem Widerstand R5 des ersten Ladestromcontrollers 12A verbunden (siehe 7). Eine Diode D14 ist zwischen den Widerstand R5 und den Widerstand R13 eingefügt, eine Diode D24 ist zwischen den Widerstand R13 und den Widerstand R9 eingefügt. Die beiden Dioden D14 und D24 sind so eingefügt, dass Strom in einer Richtung von dem ersten Ladestromcontroller 12A zu dem Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 fließt. Zudem ist ein Verbindungspunkt des Widerstands R1 und des Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschlusses des Gleichrichters 6 elektrisch mit der Anode der Diode D13 verbunden, und die Source des Transistors Q12 des ersten Ladestromcontrollers 12A ist elektrisch mit der Kathode der Diode D13 verbunden. Das heißt, der erste Schaltungsblock 10A besitzt einen Weg, in dem ein Strom von dem ersten Stromcontroller 11A zu dem ersten Ladestromcontroller 12A fließt. Analog ist ein Verbindungspunkt des Widerstands R9 und des Widerstands R1 elektrisch mit einer Anode der Diode D23 verbunden, und die Source des Transistors Q22 des zweiten Ladestromcontrollers 12B ist elektrisch mit einer Kathode der Diode D23 verbunden. Das heißt, der zweite Schaltungsblock 10B besitzt einen Weg, in dem ein Strom von dem zweiten Stromcontroller 11B zum zweiten Ladestromcontroller 12B fließt.
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Übrigens arbeiten der erste Stromcontroller 11A, der zweite Stromcontroller 11B, der erste Ladestromcontroller 12A und der zweite Ladestromcontroller 12B, während sie einander beeinflussen. Das heißt, in dem Widerstand R1 des ersten Stromcontrollers 11A fließt nicht nur der Ausgangsstrom des ersten Stromcontrollers 11A, sondern auch die Ausgangsströme des ersten Ladestromcontrollers 12A, des zweiten Stromcontrollers 11B und des zweiten Ladestromcontrollers 12B. Das heißt, dadurch, dass Ausgangsströme des ersten Ladestromcontrollers 12A, des zweiten Stromcontrollers 11B und des zweiten Ladestromcontrollers 12B zunehmen und die Spannung am Widerstand R1 zunimmt, nimmt der Ausgangsstrom des ersten Stromcontrollers 11A ab. Wenn der Spannungsabfall im Widerstand R1 (Spannung am Widerstand R1) aufgrund der Ausgangsströme des ersten Ladestromcontrollers 12A, des zweiten Stromcontrollers 11B und des zweiten Ladestromcontrollers 12B die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U11 erreicht, stoppt der erste Stromcontroller 11A dann den Betrieb.
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Analog fließen die Ausgangsströme des ersten Ladestromcontrollers 12A und des zweiten Ladestromcontrollers 12B im Widerstand R9 des zweiten Stromcontrollers 11B. Das heißt, dadurch, dass der Ausgangsstrom des ersten Ladestromcontrollers 12A und des zweiten Ladestromcontrollers 12B steigt und die Spannung am Widerstand R9 steigt, nimmt der Ausgangsstrom des zweiten Stromcontrollers 11B ab. Wenn der Spannungsabfall im Widerstand R9 (Spannung am Widerstand R9) aufgrund des Ausgangsstroms des ersten Ladestromcontrollers 12A und des zweiten Ladestromcontrollers 12B die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U21 erreicht, stoppt der zweite Stromcontroller 11B dann den Betrieb. Wenn der Spannungsabfall im Widerstand R13 (Spannung am Widerstand R13) aufgrund des Ausgangsstroms des ersten Ladestromcontrollers 12A die Referenzspannung des Nebenschlussreglers U22 erreicht, stoppt der zweite Ladestromcontroller 12B analog den Betrieb.
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Als Nächstes werden Operationen der Bestromungseinrichtung 1 und der Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf das Schaltungsblockdiagramm von 7 und das Zeitdiagramm von 8 beschrieben. In 8 gibt eine durchgezogene Linie X1 die an die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B gelieferte Leistung (Versorgungsleistung) W0 an. Außerdem gibt eine durchgezogene Linie X2 den ersten Strom If1 durch die erste Lichtquelle 2A an, und eine gestrichelte Linie X3 gibt den zweiten Strom If2 durch die zweite Lichtquelle 2B an. Weiterhin zeigen eine durchgezogene Linie X4 und eine durchgezogene Linie X5 jeweils den Drainstrom IQ12 des Transistors Q12 des ersten Ladestromcontrollers 12A und den Drainstrom IQ22 des Transistors Q22 des zweiten Ladestromcontrollers 12B. Außerdem zeigen eine durchgezogene Linie X6 und eine durchgezogene Linie X7 jeweils den Drainstrom IQ21 des Transistors Q21 des zweiten Stromcontrollers 11B und des Drainstrom IQ11 des Transistors Q11 des ersten Stromcontrollers 11A. Weiterhin zeigt eine durchgezogene Linie X8 einen Eingangsstrom Iin, der von der AC-Stromversorgung 3 zum Gleichrichter 6 fließt. Außerdem entsprechen in 8 die Zeit t = t0 und die Zeit t = t2 auf einer horizontalen Achse einem Nulldurchgangspunkt der Versorgungsspannung der AC-Stromversorgung 3. Das heißt, die Zeitperiode t = t0 bis t2 entspricht einem Zyklus der Eingangsspannung Vin (negativer Halbzyklus der Stromversorgung der AC-Stromversorgung 3).
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Nahe der Zeit t = t0 fließt der Eingangsstrom Iin nicht (siehe die durchgezogene Linie X8 in 8), weil die Eingangsspannung Vin kleiner ist als die Spannung VC11 am ersten Speicherelement C11. Außerdem arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im fünften Modus M5, weil die Eingangsspannung Vin unter der ersten Referenzspannung Vf1 liegt. Das heißt, der erste Schaltungsblock 10A bewirkt, dass ein Entladestrom in einem Weg fließt, der in dieser Reihenfolge von dem ersten Speicherelement C11 durch das entladende Gleichrichterelement D12, die erste Lichtquelle 2A, den ersten Stromcontroller 11A (den Transistor Q11, den Widerstand R1), die Diode D13, eine parasitäre Diode des Transistors Q12 und das erste Speicherelement C11 verläuft. Man beachte, dass der Entladestrom durch den ersten Stromcontroller 11A ein konstanter Strom sein soll. Außerdem bewirkt der zweite Schaltungsblock 10B, dass ein Entladestrom in einem Weg fließt, der in dieser Reihenfolge vom zweiten Speicherelement C21 durch das entladende Gleichrichterelement D22, die zweite Lichtquelle 2B, den zweiten Stromcontroller 11B (den Transistor Q21, den Widerstand R9), die Diode D23, eine parasitäre Diode des Transistors Q22 und das zweite Speicherelement C21 verläuft. Man beachte, dass der Entladestrom durch den zweiten Stromcontroller 11B ein konstanter Strom sein soll. Deshalb fließen der Drainstrom IQ11 des Transistors Q11 und der Drainstrom IQ21 des Transistors Q21 in einer positiven Richtung (siehe die durchgezogene Linie X7 und die durchgezogene Linie X6 in 8). Andererseits fließen der Drainstrom IQ12 des Transistors Q12 und der Drainstrom IQ22 des Transistors Q22 über eine parasitäre Diode in einer negativen Richtung (siehe die durchgezogene Linie X4 und die durchgezogene Linie X5 in 8).
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Wenn die Eingangsspannung Vin zunimmt und die Spannung VC11 am ersten Speicherelement C11 übersteigt, beginnt der Eingangsstrom Iin zu fließen (siehe die durchgezogene Linie X8 in 8). Wenn weiterhin die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der ersten Referenzspannung Vf1 ist, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im ersten Modus M1. Das heißt, der erste Schaltungsblock 10A bewirkt, dass der erste Strom If1 durch die erste Lichtquelle 2A in einem Weg fließt, der in dieser Reihenfolge von einem Hochpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 durch die erste Lichtquelle 2A, den ersten Stromcontroller 11A und den Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 verläuft (siehe die durchgezogene Linie X2 in 8). In dieser Zeit ist der Drainstrom IQ11 des Transistors Q11 konstant und der Drainstrom IQ12 des Transistors Q12 ist null (siehe die durchgezogene Linie X7 und die durchgezogene Linie X4 in 8). Außerdem bewirkt der zweite Schaltungsblock 10B, dass der Entladestrom weiter in einem Weg fließt, der in dieser Reihenfolge von dem zweiten Speicherelement C21 durch das entladende Gleichrichterelement D22, die zweite Lichtquelle 2B, den zweiten Stromcontroller 11B (den Transistor Q21, den Widerstand R9), die Diode D23, die parasitäre Diode des Transistors Q22 und das zweite Speicherelement C21 verläuft (siehe die durchgezogene Linie X6 und die durchgezogene Linie X5 in 8).
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Wenn die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der zweiten Referenzspannung Vf2 ist, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im zweiten Modus M2. Im zweiten Modus M2 arbeitet der zweite Stromcontroller 11B des zweiten Schaltungsblocks 10B, und der erste Stromcontroller 11A des ersten Schaltungsblocks 10A stoppt den Betrieb (siehe die durchgezogene Linie X7 in 8). Deshalb fließt ein Strom in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von dem Hochpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 durch die erste Lichtquelle 2A, das Verbindungsgleichrichterelement D3, die zweite Lichtquelle 2B, den zweiten Stromcontroller 11B, den Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 verläuft. Dieser Strom soll durch den zweiten Stromcontroller 11B ein konstanter Strom sein.
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Wenn die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1, der zweiten Referenzspannung Vf2 und der Spannung VC21 am zweiten Speicherelement C21 ist, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im dritten Modus M3. Im dritten Modus M3 arbeitet der zweite Ladestromcontroller 12B des zweiten Schaltungsblocks 10B, und der zweite Stromcontroller 11B stoppt den Betrieb. Deshalb fließt ein Strom in einem Weg, der in dieser Reihenfolge von dem Hochpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 durch die erste Lichtquelle 2A, das Verbindungsgleichrichterelement D3, die zweite Lichtquelle 2B, das ladende Gleichrichterelement D21, das zweite Speicherelement C21, den zweiten Ladestromcontroller 12B und den Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 verläuft. Dieser Strom soll durch den zweiten Ladestromcontroller 12B ein konstanter Strom sein.
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Wenn die Eingangsspannung Vin größer oder gleich der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der Spannung VC11 am ersten Speicherelement C11 ist, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im vierten Modus M4. Das heißt, der erste Schaltungsblock 10A bewirkt, dass ein Strom in einem Weg fließt, der in dieser Reihenfolge von dem Hochpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 durch die erste Lichtquelle 2A, das ladende Gleichrichterelement D11, das erste Speicherelement C11, den ersten Ladestromcontroller 12A und den Niederpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 verläuft. Dieser Strom soll durch den ersten Ladestromcontroller 12A ein konstanter Strom sein. Andererseits stoppen der erste Stromcontroller 11A und der zweite Schaltungsblock 10B den Betrieb. Jedoch wird die zweite Lichtquelle 2B durch einen Strom bestromt, der von dem Kondensator C22 entladen wird (siehe die gestrichelte Linie X3 in 8). Wenn der zweite Stromcontroller 11B hier so eingestellt ist, dass er bewirkt, dass ein Strom von 150 [mA] fließt, genügt ein Ersatzwiderstandswert RL2 der zweiten Lichtquelle 2B der folgenden Beziehung: RL2 = Vf2/150 [mA] = 50 [V]/150 [mA] = 333 [Ω]. Falls beispielsweise die Kapazität des Kondensators C22 100 [μF] beträgt, genügt die Zeitkonstante τ, wenn der Strom von dem Kondensator C22 zur zweiten Lichtquelle 2B entladen wird, der folgenden Beziehung: τ = 333 [Ω] × 100 [μF] = 33,3 [ms]. Andererseits beträgt die Dauer des vierten Modus M4 etwa 2 [ms]. Deshalb kann die zweite Lichtquelle 2B sogar im vierten Modus M4 ständig leuchten.
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Wenn die Eingangsspannung Vin nach dem Erreichen einer Spitze unter der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der Spannung VC11 an dem ersten Speicherelement C11 liegt, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im dritten Modus M3. Das heißt, das Entladen des ersten Speicherelements C11 aufgrund des ersten Ladestromcontrollers 12A stoppt (siehe die durchgezogene Linie X4 in 8), und das Entladen des zweiten Speicherelements C21 aufgrund des zweiten Ladestromcontrollers 12B startet (siehe die durchgezogene Linie X5 in 8).
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Wenn die Eingangsspannung Vin unter der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1, der zweiten Referenzspannung Vf2 und der Spannung VC21 an dem zweiten Speicherelement C21 liegt, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im zweiten Modus M2. Das heißt, das Entladen des zweiten Speicherelements C21 aufgrund des zweiten Ladestromcontrollers 12B stoppt (siehe die durchgezogene Linie X5 in 8) und der zweite Ladestromcontroller 11B arbeitet (siehe die durchgezogene Linie X6 in 8).
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Wenn die Eingangsspannung Vin unter der Summe aus der ersten Referenzspannung Vf1 und der zweiten Referenzspannung Vf2 liegt, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im ersten Modus M1. Das heißt, der zweite Stromcontroller 11B arbeitet weiter (siehe die durchgezogene Linie X6 in 8) und der erste Stromcontroller 11A beginnt zu arbeiten (siehe die durchgezogene Linie X7 in 8).
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Wenn die Eingangsspannung Vin unter der Spannung VC11 am ersten Speicherelement C11 liegt, stoppt der Eingangsstrom Iin (siehe die durchgezogene Linie X8 in 8). Wenn zudem die Eingangsspannung Vin unter der ersten Referenzspannung Vf1 liegt, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 im fünften Modus M5. Außerdem beginnt dadurch, dass die Spannung VC21 am zweiten Speicherelement C21 abnimmt und die erste Referenzspannung Vf1 erreicht (siehe die Zeit t = t1 in 8) der zweite Entladestrom abzunehmen (siehe die durchgezogene Linie X6 in 8). Weil jedoch das Entladen von dem Kondensator C22 zur zweiten Lichtquelle 2B durchgeführt wird, bleibt der zweite Strom If2 weiterhin ein konstanter Wert (siehe die durchgezogene Linie X3 in 8). Wenn dann die Eingangsspannung Vin einen Nulldurchgangspunkt übersteigt (die Zeit t = t2) und zunimmt, arbeitet die Bestromungseinrichtung 1 dahingehend, in der oben beschriebenen Reihenfolge im ersten Modus M1 bis zum fünften Modus M5 zu wiederholen.
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Wenn übrigens die Bestromungseinrichtung 1 vom ersten Modus M1 zum fünften Modus M5 wechselt, kann ein Strom, der sich steil ändert, in dem entladenden Gleichrichterelement D12 des ersten Schaltungsblocks 10A fließen. Es besteht die Möglichkeit, dass sich der Eingangsstrom Iin aufgrund des steilen Stroms schnell ändert, wobei durch die schnelle Änderung des Eingangsstroms Iin verursachtes Rauschen in die AC-Stromversorgung 3 austritt. Deshalb wird bei der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt, dass die schnelle Änderung des Eingangsstroms Iin durch das zwischen dem entladenden Gleichrichterelement D12 und dem Hochpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 eingefügte Impedanzelement unterdrückt wird. Analog wird bevorzugt, dass ein Impedanzelement zwischen dem entladenden Gleichrichterelement D22 des zweiten Schaltungsblocks 10B und dem Hochpotenzial-DC-Ausgangsanschluss des Gleichrichters 6 eingefügt wird. Man beachte, dass jedes Impedanzelement bevorzugt ein Widerstand oder ein Induktor ist. Besonders bevorzugt ist jedes Impedanzelement ein Induktor mit niedrigerem Verlust.
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Man beachte, dass die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltungskonfiguration beinhaltet, bei der die beiden Schaltungsblöcke 10A, 10B ineinander verschachtelt sind. Die Bestromungseinrichtung 1 kann jedoch eine Schaltungskonfiguration beinhalten, bei der drei oder mehr Schaltungsblöcke ineinander geschachtelt sind. Beispielsweise kann ein dritter Schaltungsblock die gleiche Schaltungskonfiguration wie der erste Schaltungsblock 10A und der zweite Schaltungsblock 10B beinhalten und kann über das Verbindungsgleichrichterelement elektrisch an den zweiten Stromcontroller 11B des zweiten Schaltungsblocks 10B angeschlossen sein.
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Wie oben beschrieben enthält die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform n Schaltungsblöcke (n ist eine positive ganze Zahl von zwei oder mehr) (ersten Schaltungsblock 10A und zweiten Schaltungsblock 10B). In der Bestromungseinrichtung 1 sind die n Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A und zweiter Schaltungsblock 10B) jeweils elektrisch mit den n Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) verbunden und konfiguriert zum Bestromen der n Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B). Jeder der n Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A oder der zweite Schaltungsblock 10B) enthält den Stromcontroller (ersten Stromcontroller 11A oder zweiten Stromcontroller 11B), das Speicherelement (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicherelement C21). Jeder der n Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A oder zweiter Schaltungsblock 10B) enthält den Ladestromcontroller (ersten Ladestromcontroller 12A oder zweiten Ladestromcontroller 12B), das ladende Gleichrichterelement D11 oder D21, das entladende Gleichrichterelement D12 oder D22. Der Stromcontroller (erster Stromcontroller 11A oder zweiter Stromcontroller 11B) ist elektrisch mit der jeweiligen Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) der n Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) verbunden. Der Stromcontroller ist konfiguriert zum Steuern des durch die jeweilige Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) fließenden Stroms (erster Strom If1 oder zweiter Strom If2), so dass der Strom (erster Strom If1 oder zweiter Strom If2) einen vorbestimmten Wert übersteigt. Das Speicherelement (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicher C21) wird durch einen durch die jeweilige Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) fließenden Strom geladen. Der Ladestromcontroller (erster Ladestromcontroller 12A oder zweiter Ladestromcontroller 12B) ist konfiguriert zum Steuern des Stroms zum Laden des Speicherelements (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicherelement C21). Das ladende Gleichrichterelement D11 oder D21 ist zwischen die jeweilige Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) und das Speicherelement (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicherelement C21) eingefügt. Das entladende Gleichrichterelement D12 oder D22 ist konfiguriert zu bewirken, dass der von dem Speicherelement (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicherelement C21) entladene Strom durch die jeweilige Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) fließt. Der erste Schaltungsblock 10A der n Schaltungsblöcke ist derart konfiguriert, dass die durch die gleichgerichtete Sinuswellen-AC-Spannung generierte pulsierende Spannung (Eingangsspannung Vin) an die Reihenschaltung aus dem Stromcontroller (erster Stromcontroller 11A) und der jeweiligen Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A), die elektrisch mit dem ersten Schaltungsblock verbunden ist, angelegt wird. Der i-te Schaltungsblock (zweiter Schaltungsblock 10B) der n Schaltungsblöcke ist über das i-1-te Verbindungsgleichrichterelement D3 elektrisch mit dem Stromcontroller (ersten Stromcontroller 11A) des i-1-ten Schaltungsblocks (erster Schaltungsblock 10A) der n Schaltungsblöcke verbunden.
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Die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform enthält die Schaltungskonfiguration, bei der die mehreren Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A und zweiter Schaltungsblock 10B) ineinander verschachtelt sind. Jeder der Schaltungsblöcke enthält den Stromcontroller (ersten Stromcontroller 11A oder zweiten Stromcontroller 11B), das Speicherelement (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicherelement C21) und den Ladestromcontroller (ersten Ladestromcontroller 12A oder zweiten Ladestromcontroller 12B). Jeder der Schaltungsblöcke ist konfiguriert zum Laden des Speicherelements mit dem durch die jeweilige Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) fließenden Stroms und Bestromen jeder Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A oder zweite Lichtquelle 2B) mit dem Entladestrom des Speicherelements. Dementsprechend kann jeder Schaltungsblock mit im Wesentlichen der gleichen Effizienz (Stromversorgungseffizienz) wie beim Fall des Bestromens von zwei Lichtquellen arbeiten. Deshalb kann bei der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Effizienz verbessert werden, ohne die Anzahl an Lichtquellen im Vergleich zu dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel zu vergrößern.
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In der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird bevorzugt, dass die n Schaltungsblöcke die zwei Schaltungsblöcke des ersten Schaltungsblocks 10A und des zweiten Schaltungsblocks 10B enthalten. Der erste Schaltungsblock 10A enthält bevorzugt den ersten Stromcontroller 11A, das erste Speicherelement C11, den ersten Ladestromcontroller 12A, das ladende Gleichrichterelement D11 des ersten Schaltungsblocks 10A und das entladende Gleichrichterelement D12 des zweiten Schaltungsblocks 10B. Der erste Stromcontroller 11A ist elektrisch mit der ersten Lichtquelle 2A der n Lichtquellen verbunden und konfiguriert zum Steuern des durch die erste Lichtquelle 2A fließenden ersten Stroms If1, so dass der erste Strom If1 den vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Das erste Speicherelement C11 wird bevorzugt mit dem durch die erste Lichtquelle 2A fließenden ersten Strom If1 geladen. Der erste Ladestromcontroller 12A ist bevorzugt konfiguriert zum Steuern des Stroms zum Laden des ersten Speicherelements C11. Das ladende Gleichrichterelement D11 ist bevorzugt zwischen die erste Lichtquelle 2A und das erste Speicherelement C11 eingefügt. Das entladende Gleichrichterelement D12 ist bevorzugt konfiguriert zu bewirken, dass der von dem ersten Speicherelement C11 entladene Strom durch die erste Lichtquelle 2A fließt. Der zweite Schaltungsblock 10B enthält bevorzugt den zweiten Stromcontroller 11B, das zweite Speicherelement C21, den zweiten Ladestromcontroller 12B, das ladende Gleichrichterelement D21 des zweiten Schaltungsblocks 10B und das entladende Gleichrichterelement D22 des zweiten Schaltungsblocks 10B. Der zweite Stromcontroller 11B ist bevorzugt elektrisch mit der zweiten Lichtquelle 2B verbunden. Der zweite Stromcontroller 11B ist bevorzugt konfiguriert zum Steuern des durch die zweite Lichtquelle 2B fließenden zweiten Stroms If2, so dass der zweite Strom If2 den vorbestimmten Wert nicht übersteigt. Das zweite Speicherelement C21 wird bevorzugt mit dem durch die zweite Lichtquelle 2B fließenden zweiten Strom If2 geladen. Der zweite Ladestromcontroller 12B ist bevorzugt zum Steuern des Stroms zum Laden des zweiten Speicherelements C21. Das ladende Gleichrichterelement D21 ist bevorzugt zwischen die zweite Lichtquelle 2B und das zweite Speicherelement C21 eingefügt. Das entladende Gleichrichterelement D22 ist bevorzugt konfiguriert zu bewirken, dass der von dem zweiten Speicherelement C21 entladene Strom durch die zweite Lichtquelle 2B fließt. Der erste Schaltungsblock 10A ist bevorzugt derart konfiguriert, dass die durch die gleichgerichtete Sinuswellen-AC-Spannung generierte pulsierende Spannung (Eingangsspannung Vin) an die Reihenschaltung aus der ersten Lichtquelle 2A und dem ersten Stromcontroller 11A angelegt wird. Bevorzugt ist der zweite Schaltungsblock 10B über das erste Verbindungsgleichrichterelement D3, das dem ersten Schaltungsblock 10A entspricht, elektrisch parallel zu dem ersten Stromcontroller 11A des ersten Schaltungsblocks 10A geschaltet.
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Falls die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann die Effizienz im Vergleich zu dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel verbessert werden, ohne die Anzahl an Lichtquellen zu erhöhen.
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Weiterhin enthält in der Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform jeder der n Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A und zweiter Schaltungsblock 10B) bevorzugt das Impedanzelement. Das Impedanzelement ist bevorzugt auf dem Weg eingefügt, in dem der Entladestrom des Speicherelements (erstes Speicherelement C11 oder zweites Speicherelement C21) fließt.
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Falls die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben konfiguriert ist, ist es möglich, dass die schnelle Änderung des Eingangsstroms Iin von dem Impedanzelement unterdrückt wird. Dementsprechend ist es möglich, eine höhere Oberschwingung des Eingangsstroms Iin zu reduzieren.
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Übrigens kann die Bestromungseinrichtung 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform integral mit den Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) konfiguriert sein, wie in 9 gezeigt. Beispielsweise wird bevorzugt, dass die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B an einem zentralen Abschnitt einer Oberfläche (Montageoberfläche) eines wie eine Scheibe geformten Montagesubstrats 16 montiert sind und verschiedene Schaltungskomponenten, die die Bestromungseinrichtung 1 bilden, bevorzugt um die erste Lichtquelle 2A und die zweite Lichtquelle 2B auf der Montageoberfläche herum montiert sind. Falls eine Beleuchtungseinrichtung konfiguriert wird durch Montieren der Lichtquelle und der Bestromungseinrichtung 1 auf einem Montagesubstrat 16, wie oben beschrieben, kann die Beleuchtungseinrichtung im Vergleich zu einem Fall miniaturisiert werden, wo die Lichtquelle und die Bestromungseinrichtung 1 separat konfiguriert sind.
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Wie oben beschrieben enthält die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die n Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) und die Bestromungseinrichtung 1. Die n Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) werden jeweils durch ein oder mehrere Festkörper-Leuchtelemente gebildet.
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Die Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird wie oben beschrieben gebildet und die Effizienz kann im Vergleich zu dem in Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel verbessert werden, ohne die Anzahl an Lichtquellen zu erhöhen.
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Außerdem sind in der Beleuchtungseinrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform die n Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) bevorzugt so konfiguriert, dass sie die folgende Bedingung erfüllen. Eine Bestromungsstartspannung (erste Referenzspannung Vf1) ist als eine Spannung definiert, mit der die i-1-te Lichtquelle (erste Lichtquelle 2A) der n Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) bestromt wird, die durch den i-1-ten Schaltungsblock (ersten Schaltungsblock 10A) der n Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A und zweiter Schaltungsblock 10B) bestromt wird. Außerdem ist eine Bestromungsstartspannung (zweite Referenzspannung Vf2) als eine Spannung definiert, mit der die i-te Lichtquelle (zweite Lichtquelle 2B) der n Lichtquellen 2 (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) bestromt wird, die durch den i-ten Schaltungsblock (zweiten Schaltungsblock 10B) der n Schaltungsblöcke (erster Schaltungsblock 10A und zweiter Schaltungsblock 10B) bestromt wird. Die Bedingung ist bevorzugt derart konfiguriert, dass die erste Referenzspannung Vf1 die Hälfte oder weniger der zweiten Referenzspannung Vf2 beträgt.
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Schließlich wird eine Leuchte gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf 10A bis 10C ausführlich beschrieben. Die Leuchte gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist bevorzugt als ein Downlight konfiguriert, das so vorgesehen ist, dass es in einer Decke vergraben ist, wie in 10A gezeigt, als Beispiel. Die Leuchte enthält einen Reflektor 61 und einen Leuchtenkörper 60, der Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) und die die Bestromungseinrichtung 1 enthaltende Beleuchtungseinrichtung aufnimmt. Mehrere Strahlungsrippen 600 sind in einem oberen Abschnitt des Leuchtenkörpers 60 vorgesehen. Ein Stromkabel 62, das aus dem Leuchtenkörper 60 herausgeführt ist, ist elektrisch mit der AC-Stromversorgung 3 verbunden.
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Alternativ kann die Leuchte gemäß der vorliegenden Ausführungsform bevorzugt als ein Spotlicht konfiguriert sein, um an einem Verdrahtungskanal 7 angebracht zu werden, wie in 10B und 10C gezeigt. Eine in 10B gezeigte Leuchte enthält: einen Leuchtenkörper 63, der Lichtquellen (erste Lichtquelle 2A und zweite Lichtquelle 2B) und eine die Bestromungseinrichtung 1 enthaltende Beleuchtungseinrichtung aufnimmt; einen Reflektor 64, einen Verbinderabschnitt 65, der an einem Verdrahtungskanal 7 angebracht ist; und einen Armabschnitt 66, der den Verbinderabschnitt 65 und den Leuchtenkörper 63 koppelt. Der Verbinderabschnitt 65 und die Bestromungseinrichtung 1 sind über das Stromkabel 67 elektrisch verbunden.
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Andererseits enthält eine in 10C gezeigte Leuchte: einen Leuchtenkörper 68, der eine Lichtquelle aufnimmt; einen Kasten 69, der eine Bestromungseinrichtung 1 aufnimmt; einen Verbindungsabschnitt 70, der den Leuchtenkörper 68 und den Kasten 69 verbindet; und ein Stromkabel 71, das die Lichtquelle und die Bestromungseinrichtung 1 elektrisch verbindet. Man beachte, dass ein Verbinderabschnitt 690, der auf abnehmbare Weise elektrisch und mechanisch mit dem Verdrahtungskanal 7 verbunden werden soll, auf einer oberen Oberfläche des Kastens 69 vorgesehen ist.
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Wie oben beschrieben enthält die Leuchte gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Beleuchtungseinrichtung (erste Lichtquelle 2A, zweite Lichtquelle 2B und Bestromungseinrichtung 1) und den Leuchtenkörper 60 (Leuchtenkörper 63 oder Leuchtenkörper 68), der die Beleuchtungseinrichtung hält.
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Weil die Leuchte gemäß der vorliegenden Ausführungsform wie oben beschrieben konfiguriert ist, kann die Effizienz im Vergleich zu dem in der Dokument 1 beschriebenen herkömmlichen Beispiel verbessert werden, ohne die Anzahl an Lichtquellen zu erhöhen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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