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[Erfindungsgebiet]
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Die vorliegende Erfindung betrifft Dimmbestromungsschaltungen und Leuchten und betrifft insbesondere eine Dimmbestromungsschaltung und eine Leuchte, die eine phasengesteuerte AC-Spannung empfängt und eine Lichtquelle mit einem DC-Strom versorgt.
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[Allgemeiner Stand der Technik]
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Bei Phasensteuer-Dimmbestromungsschaltungen, die eine phasengesteuerte AC-Spannung empfangen und eine Lichtquelle mit einem DC-Strom versorgen sind Techniken zum Lösen verschiedener Probleme, die durch die Phasensteuerung verursacht werden, vorgeschlagen worden (siehe beispielsweise Patentliteratur 1 (PTL 1)).
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Die in der PTL 1 offenbarte Dimmbestromungsschaltung enthält: eine Phasendetektionsschaltung, die einen Leitungsphasenwinkel in Phasensteuerung in einer Halbwelle der zugeführten AC-Spannung detektiert; und eine Steuereinheit, die einen DC-Ausgangsstrom einer DC-DC-Wandlerschaltung durch Konstantstromsteuerung auf der Basis der Detektionsausgabe der Phasendetektionsschaltung steuert. Dies ermöglicht, den DC-Ausgangsstrom so zu steuern, dass bewirkt wird, dass der DC-Ausgangsstrom selbst dann nicht bei jeder Halbwelle der AC-Spannung fluktuiert, wenn der Leitungsphasenwinkel in der Phasensteuerung in einer Halbwelle der phasengesteuerten AC-Spannung und der Leitungsphasenwinkel in der Phasensteuerung in der anderen Halbwelle der phasengesteuerten AC-Spannung nicht genau die gleichen sind. Dies ergibt einen vorteilhaften Effekt, dass Fluktuationen der Lichtabgabe selbst dann weniger bemerkbar sind, wenn der Dimmpegel niedrig ist.
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[Entgegenhaltungsliste]
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[Patentliteratur]
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- [PTL 1] Ungeprüfte Japanische Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2008-104273
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[Zusammenfassung der Erfindung]
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[Technisches Problem]
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Die Dimmbestromungsschaltung von PTL 1 besitzt jedoch ein Problem dahingehend, dass, wenn der Strom bei einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird, es lange Zeit braucht, damit das dem Dimmpegel entsprechende Licht ausgegeben wird (eine Bestromungshochfahrzeit).
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Dieses Problem ist insbesondere mit einer Dimmbestromungsschaltung von einem Leistungsfaktorkorrektur-Ein-Wandler-Typ (PFC – Power Factor Correction) signifikant, der eine PFC-Schaltung und einen DC-DC-Wandler integriert. Bei dem PFC (Power Factor Correction) wird ein Kondensator mit niedriger Kapazität zum Glätten der gleichgerichteten AC-Spannung verwendet, und ein Kondensator mit hoher Kapazität wird als die Ausgangsstufe des DC-DC-Wandlers verwendet, der eine für die Lichtquelle geeignete DC-Spannung generiert, indem die durch das Glätten der gleichgerichteten AC-Spannung erhaltene DC-Spannung geschaltet wird. Wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird, benötigt es deshalb Zeit, um den Kondensator mit hoher Kapazität (Ausgangsglättungskondensator), der mit der Ausgangsstufe des DC-DC-Wandlers verbunden ist, zu laden, wodurch bewirkt wird, dass die Bestromungshochfahrzeit lang ist. Beispielsweise erfordert gemäß einem von den Erfindern durchgeführten Versuch eine herkömmliche Dimmbestromungsschaltung 10 Sekunden oder länger als die Bestromungshochfahrzeit, wenn der Strom mit dem auf der Untergrenze eingestellten Dimmpegel eingeschaltet wird (beispielsweise einem Dimmpegel äquivalent zu 2% bis 3% der höchsten Lichtabgabe).
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Angesichts dessen besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Phasensteuer-Dimmbestromungsschaltung und einer Leuchte, die eine lange Bestromungshochfahrzeit selbst dann unterdrücken, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird.
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[Lösung des Problems]
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist eine Dimmbestromungsschaltung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Dimmbestromungsschaltung, die eine AC-Spannung empfängt, die phasengesteuert ist und eine Lichtquelle mit einem DC-Strom versorgt, wobei die Dimmbestromungsschaltung Folgendes enthält: eine Gleichrichterschaltung, die die AC-Spannung gleichrichtet, um eine DC-Spannung auszugeben; eine Phasendetektionsschaltung, die einen Leitungsphasenwinkel der AC-Spannung detektiert und ein Dimmsignal mit einem dem detektierten Leitungsphasenwinkel entsprechenden Signalpegel ausgibt; und einen Wandler, der die von der Gleichrichterschaltung ausgegebene DC-Spannung empfängt und die Lichtquelle mit einem DC-Strom entsprechend einem Signalpegel des von der Phasendetektionsschaltung ausgegebenen Dimmsignals versorgt, wobei, falls der Leitungsphasenwinkel, der detektiert wird, wenn die Dimmbestromungsschaltung die AC-Spannung beim Stromeinschalten empfängt, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Winkel ist, die Phasendetektionsschaltung während einer vorbestimmten Zeitperiode als das Dimmsignal ein Ersatzsignal mit einem Signalpegel entsprechend einem Leitungsphasenwinkel ausgibt, der größer ist als der detektierte Leitungsphasenwinkel.
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Zur Lösung der obigen Aufgabe ist eine Leuchte gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung eine Leuchte, die Folgendes enthält: eine Lichtquelle; und die oben beschriebene Dimmbestromungsschaltung, die die Lichtquelle mit einem DC-Strom versorgt.
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[Vorteilhafte Effekte der Erfindung]
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Die Dimmbestromungsschaltung und die Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung unterdrücken selbst dann eine lange Bestromungshochfahrzeit, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird.
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[Kurze Beschreibung der Zeichnungen]
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1 ist eine externe Ansicht eines Dimmsystems gemäß einer Ausführungsform;
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2 ist ein Schaltplan des in 1 dargestellten Dimmsystems;
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3 ist ein Schaltplan der in 2 dargestellten Dimmbestromungsschaltung;
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4 ist ein Schaltplan der in 3 dargestellten Phasendetektionsschaltung;
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5 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das die Wellenformen von Signalen bezüglich der in 4 dargestellten Phasendetektionsschaltung darstellen; und
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6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb eines Dimmsystems gemäß einer Ausführungsform darstellt.
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[Beschreibung einer Ausführungsform]
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es ist anzumerken, dass die unten beschriebene Ausführungsform ein bevorzugtes spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigen soll. Die Zahlenwerte, Formen, Materialien, Strukturelemente, die Anordnung und Verbindung der Strukturelemente, Schritte, die Verarbeitungsreihenfolge der Schritte usw., in der folgenden Ausführungsform gezeigt, sind lediglich Beispiele und sollen deshalb die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Zudem werden unter den Strukturelementen in der folgenden Ausführungsform Strukturelemente, die in keinem der unabhängigen Ansprüche aufgeführt sind, die die generischsten Konzepte der vorliegenden Erfindung darstellen, als willkürliche Strukturelemente einer bevorzugteren Ausführungsform beschrieben.
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1 ist eine externe Ansicht eines Dimmsystems 10 gemäß einer Ausführungsform. Das Dimmsystem 10 enthält eine Dimmeinrichtung 20 und eine Leuchte 30. Die Dimmeinrichtung 20 ist ein Controller, der beispielsweise an einer Wand eines Raums vorgesehen ist und einen Stromschalter 24 zum Bestromen der Leuchte 30 und eine Einstellscheibe 21 zum Verstellen des Dimmpegels enthält. Die Leuchte 30 ist ein Beleuchtungsgerät, das beispielsweise an einer Decke eines Raums vorgesehen ist.
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2 ist ein Schaltplan des in 1 dargestellten Dimmsystems 10. Die Dimmeinrichtung 20 und die Leuchte 30 sind mit der AC-Stromquelle 12 in Reihe geschaltet. Die AC-Stromquelle 12 ist eine Stromquelle, die das Dimmsystem 10 mit Strom versorgt, und ist beispielsweise eine kommerzielle AC-Stromquelle.
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Die Dimmeinrichtung 20 enthält die Einstellscheibe 21, eine Phasensteuerschaltung 22, einen Triac 23 und einen Stromschalter 24. Die Einstellscheibe 21 ist ein variabler Widerstand. Die Phasensteuerschaltung 22 ist eine Schaltung, die den Triac 23 so steuert, dass der Triac 23 mit dem Leitungsphasenwinkel entsprechend dem Widerstandswert der Einstellscheibe 21 ein- und ausgeschaltet wird. Der Stromschalter 24 ist ein Schalter zum Ein- und Ausschalten der Stromversorgung von der AC-Stromquelle 12.
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Die Leuchte 30 ist ein Gerät, das Licht emittiert, wenn eine durch die Dimmeinrichtung 20 phasengesteuerte AC-Spannung empfangen wird, und enthält Eingangsanschlüsse 31, eine Dimmbestromungsschaltung 32, Ausgangsanschlüsse 33 und eine Lichtquelle 34. Die durch die Dimmeinrichtung 20 phasengesteuerte AC-Spannung wird an Eingangsanschlüsse 31 angelegt. Aus der von den Eingangsanschlüssen 31 eingegebenen phasengesteuerten AC-Spannung versorgt die Dimmbestromungsschaltung 32 die Lichtquelle 34 über Ausgangsanschlüsse 33 mit einem DC-Strom. Die Lichtquelle 34 ist eine Lichtquelle, die Licht emittiert, wenn ein Strom von der Dimmbestromungsschaltung 32 empfangen wird, und ist beispielsweise eine Leuchtdiode (LED).
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3 ist ein Schaltplan der in 2 dargestellten Dimmbestromungsschaltung 32. Die Dimmbestromungsschaltung 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist eine Stromquelle vom PFC (Power Factor Correction) und enthält eine Gleichrichterschaltung 40, eine Phasendetektionsschaltung 42 und einen DC-DC-Wandler 50.
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Die Gleichrichterschaltung 40 ist eine Schaltung, die die von Eingangsanschlüssen 31 eingegebene phasengesteuerte AC-Spannung gleichrichtet und eine DC-Spannung ausgibt und ist eine Diodenbrücke, als Beispiel.
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Die Phasendetektionsschaltung 42 ist eine Schaltung, die den Leitungsphasenwinkel der von den Eingangsanschlüssen 31 eingegebenen phasengesteuerten AC-Spannung detektiert und ein Dimmsignal mit einem Signalpegel entsprechend dem detektierten Leitungsphasenwinkel an den DC-DC-Wandler 50 ausgibt (insbesondere an eine Steuerschaltung 54). In der vorliegenden Ausführungsform detektiert die Phasendetektionsschaltung 42 den Leitungsphasenwinkel anhand der Wellenform der durch die Gleichrichterschaltung 40 gleichgerichteten Spannung, generiert ein Dimmsignal mit einer Spannung entsprechend dem detektieren Leitungsphasenwinkel und gibt das Dimmsignal an den DC-DC-Wandler 50 aus.
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Der DC-DC-Wandler 50 ist ein Beispiel für einen Wandler, der die von der Gleichrichterschaltung 40 ausgegebene DC-Spannung empfängt und die Lichtquelle 34 über Ausgangsanschlüsse 33 mit einem DC-Strom entsprechend dem Signalpegel des von der Phasendetektionsschaltung 42 ausgegebenen Dimmsignals versorgt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der DC-DC-Wandler 50 ein Tiefsetzsteller und enthält eine Diode 51, einen Eingangsglättungskondensator 52, ein Schaltelement 53, eine Diode 55, einen Induktor 56, einen Ausgangsglättungskondensator 57 und eine Steuerschaltung 54. Die Steuerschaltung 54 ist eine Schaltung, die gemäß dem Signalpegel des von der Phasendetektionsschaltung 42 ausgegebenen und in einen Impulsbreitenmodulationsanschluss (PWM-Anschluss) eingegebenen Dimmsignals die EIN-Periode des Schaltelements 53 steuert, wenn das Schaltelement 53 durch ein von dem AUS-Anschluss ausgegebenes Steuersignal mit hoher Frequenz geschaltet wird. Die Steuerschaltung 54 wird durch einen Mikrocomputer oder dergleichen mit einem eingebauten Programm verkörpert. Unter dem Gesichtspunkt des Verbesserns des Leistungsfaktors der Dimmbestromungsschaltung 32 ist der Eingangsglättungskondensator 52 ein Kondensator mit niedriger Kapazität (z. B. 0,1 μF oder weniger), und der Ausgangsglättungskondensator 57 ist ein Kondensator mit hoher Kapazität (z. B. 1000 μF oder größer). Die durch die Gleichrichterschaltung 40 gleichgerichtete Spannung wird nach dem Passieren der Diode 51 durch den Eingangsglättungskondensator 52 geglättet und durch das Schaltelement 53 unter der Steuerung der Steuerschaltung 54 zerhackt. Während der Zeitperiode, in der das Schaltelement 53 EIN ist (auch als EIN-Periode des Schaltelements 53 bezeichnet), fließt ein Strom über einen Weg von der Gleichrichterschaltung 40, die Diode 51, das Schaltelement 53, den Induktor 56, den Ausgangsglättungskondensator 57, die Lichtquelle 34 und zurück zur Gleichrichterschaltung 40. Während der Zeitperiode, in der das Schaltelement 53 AUS ist (auch als AUS-Periode des Schaltelements 53 bezeichnet), fließt ein Strom aufgrund der Freisetzung von von in dem Induktor 56 akkumulierter Energie (regenerierter Leistung) über einen Schleifenweg, der durch den Induktor 56, die Lichtquelle 34 und die Diode 55 gebildet wird.
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Die Steuerschaltung 54 detektiert einen Strom, der durch ein Induktor 56 fließt, über einen Induktor oder dergleichen (nicht dargestellt), der magnetisch mit dem Induktor 56 gekoppelt ist. Wenn die Steuerschaltung 54 detektiert, dass der durch den Induktor 56 fließende Strom während der AUS-Periode des Schaltelements 53 null geworden ist, führt die Steuerschaltung 54 wieder eine Steuerung durch zum Einschalten des Schaltelements 53 nur für die EIN-Periode entsprechend dem von der Phasendetektionsschaltung 42 eingegebenen Dimmsignal. Mit einem derartigen hochfrequenten Zerhackbetrieb fließt ein Strom mit einer fast sinusförmigen Wellenform von der AC-Stromquelle 12 zur Dimmbestromungsschaltung 32, und ein hoher Leistungsfaktor wird erzielt. Zudem wird die EIN-Periode beim Schalten des Schaltelements 53 gesteuert und ein Dimmen wird dadurch gemäß dem Signalpegel des von der Phasendetektionsschaltung 42 ausgegebenen Dimmsignals durchgeführt – das heißt gemäß dem Leitungsphasenwinkel der an Eingangsanschlüsse 31 angelegten AC-Spannung.
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Hier ist anzumerken, dass die Phasendetektionsschaltung 42 und die Steuerschaltung 54 mit der Zufuhr einer aus der Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 40 generierten Quellspannung Vcc arbeiten (durch eine nicht dargestellte Schaltung generiert).
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Es ist ein Merkmal der Dimmbestromungsschaltung 32, dass die Phasendetektionsschaltung 42 den folgenden Betrieb durchführt, falls der Leitungsphasenwinkel, der detektiert wird, wenn die phasengesteuerte AC-Spannung beim Stromeinschalten durch den Stromschalter 24 an die Dimmbestromungsschaltung 32 angelegt wird, kleiner oder gleich einem vorbestimmten Winkel ist. Das heißt, während einer vorbestimmten Zeitperiode (z. B. 1 Sekunde) generiert die Phasendetektionsschaltung 42 als ein Dimmsignal ein Ersatzsignal mit einem Signalpegel entsprechend einem Leitungsphasenwinkel, der größer ist als der detektierte Leitungsphasenwinkel, und gibt das Ersatzsignal an die Steuerschaltung 54 aus. Dies soll bewirken, dass der DC-DC-Wandler 50 einen Strom entsprechend einem verstellten Dimmpegel über dem ursprünglichen Pegel (dem tatsächlichen Dimmpegel) ausgibt, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird. Dies reduziert die Ladezeit des Ausgangsglättungskondensators 57 und reduziert somit im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken die Zeit, die verstreicht, bevor Licht äquivalent dem Dimmpegel durch die Lichtquelle 34 emittiert wird (Bestromungshochfahrzeit).
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In der vorliegenden Ausführungsform gibt die Phasendetektionsschaltung 42 als das Ersatzsignal ein Signal mit einem Signalpegel entsprechend einem Leitungsphasenwinkel aus, der größer ist als ein vorbestimmter Winkel. Der vorbestimmte Winkel ist beispielsweise ein Leitungsphasenwinkel, um zu bewirken, dass die Lichtquelle 34 Licht mit etwa 10% der Helligkeit von Licht emittiert, das die Lichtquelle 34 emittiert, wenn der Leitungsphasenwinkel auf einem Maximum ist (volle Beleuchtung). Wenn in diesem Fall der Strom mit dem Dimmpegel eingeschaltet wird, der kleiner oder gleich 10% der vollen Beleuchtung ist (z. B. 3%), wird ein Strom, um zu bewirken, dass die Lichtquelle 34 Licht mit einer Helligkeit äquivalent etwa 10% der vollen Beleuchtung emittiert, von dem DC-DC-Wandler 50 während einer vorbestimmten Zeitperiode (z. B. 1 Sekunde) ab dem Stromeinschalten ausgegeben. Dies reduziert infolgedessen die Ladezeit des Ausgangsglättungskondensators 57 und reduziert somit die Bestromungshochfahrzeit im Vergleich zu dem Fall, wo kein derartiges Ersatzsignal ausgegeben wird. Es ist anzumerken, dass der Schwellwert des Leitungsphasenwinkels, der für das Generieren des Ersatzsignals verwendet werden soll, in Anbetracht eines Schwellwerts auf etwa 10% der vollen Beleuchtung eingestellt ist, bei dem erwartet wird, dass der Benutzer durch eine lange Bestromungshochfahrzeit eine Irritation verspürt. Das heißt, wenn der Strom mit dem Dimmpegel kleiner oder gleich 10% der vollen Beleuchtung eingeschaltet wird, wird ein Strom, der größer ist als im Normalfall (wenn der Dimmpegel der tatsächliche Dimmpegel ist), von dem DC-DC-Wandler 50 während einer vorbestimmten Zeitperiode ausgegeben, wodurch ermöglicht wird, viele Fälle zu verhindern, wo der Benutzer empfindet, dass die Bestromungshochfahrzeit lang ist.
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Falls umgekehrt der Leitungsphasenwinkel, der detektiert wird, wenn die phasengesteuerte AC-Spannung beim Stromeinschalten durch den Stromschalter 24 an die Dimmbestromungsschaltung 32 angelegt wird, größer ist als der vorbestimmte Winkel, gibt die Phasendetektionsschaltung 42 ein Dimmsignal mit einem Signalpegel entsprechend dem detektierten Leitungsphasenwinkel aus und gibt nicht das Ersatzsignal aus. Das heißt, die Phasendetektionsschaltung 42 führt einen normalen Betrieb gemäß dem Leitungsphasenwinkel aus. Dies ist so, weil die Bestromungshochfahrzeit nicht lang ist und in diesem Fall eine spezielle Steuerung unnötig ist.
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4 ist ein Schaltplan der in 3 dargestellten Phasendetektionsschaltung 42. Die Phasendetektionsschaltung 42 enthält eine Begrenzungsschaltung 60, einen Tiefpassfilter (LPF – Low-Pass Filter) 70 und eine Ersatzsignalgenerierungsschaltung 80. 5 ist ein Zeitsteuerdiagramm, das die Wellenformen von Signalen bezüglich der in 4 dargestellten Phasendetektionsschaltung 42 veranschaulicht.
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Die Begrenzungsschaltung 60 ist eine Schaltung, die ein von der Gleichrichterschaltung 40 ausgegebenes phasengesteuertes gleichgerichtetes Signal begrenzt (siehe (a) von 5), und enthält einen Widerstand 61, eine Zenerdiode 62 und einen Kondensator 63. Das an die Begrenzungsschaltung 60 angelegte gleichgerichtete Signal (siehe (a) von 5) ist auf eine durch die Zenerdiode 62 bestimmte feste Spannung begrenzt und wird als ein begrenztes Signal an den LPF 70 angelegt, wie in (b) von 5 dargestellt.
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Der LPF 70 ist eine Schaltung, die das von der Begrenzungsschaltung 60 ausgegebene begrenzte Signal glättet (siehe (b) von 5), und enthält einen Widerstand 71 und einen Kondensator 72. Aus dem an den LPF 70 angelegten begrenzten Signal (siehe (b) von 5) wird eine einer durch den Widerstand 71 und den Kondensator 72 bestimmten Zeitkonstante entsprechende Hochfrequenzkomponente eliminiert, so dass das begrenzte Signal ein DC-Signal (LPF-Ausgangssignal) wird, wie in (c) von 5 dargestellt, und wird von dem LPF 70 ausgegeben.
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Auf eine derartige Weise wie oben beschrieben wandeln die Begrenzungsschaltung 60 und der LPF 70 den Leitungsphasenwinkel der an die Phasendetektionsschaltung 42 angelegten phasengesteuerten AC-Spannung (den Leitungsphasenwinkel des gleichgerichteten Signals) in eine Spannung um (Spannung des LPF-Ausgangssignals).
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Die Ersatzsignalgenerierungsschaltung 80 ist eine Schaltung, die während einer vorbestimmten Zeitperiode nach dem Stromeinschalten ein Ersatzsignal mit einem Signalpegel entsprechend einem Leitungsphasenwinkel größer als dem Leitungsphasenwinkel der an die Dimmbestromungsschaltung 32 angelegten AC-Spannung generiert. Die Ersatzsignalgenerierungsschaltung 80 enthält Widerstände 82, 83, 85 und 86, Kondensatoren 81 und 87, ein Schaltelement 84 und eine Diode 88. Wenn die Dimmbestromungsschaltung 32 durch den Stromschalter 24 eingeschaltet wird, wird eine Quellspannung Vcc generiert und das Laden des mit einem Verbindungspunkt 90 aus Widerstand 82 und Widerstand 83 verbundenen Kondensators 81 startet. Wenn die durch den Widerstand 82, den Widerstand 83 und den Kondensator 81 bestimmte vorbestimmte Zeitperiode Δt verstreicht, erreicht die Spannung am Verbindungspunkt 90 eine Schwellwertspannung des Schaltelements 84 und das Schaltelement 84 wird eingeschaltet. Infolgedessen nimmt das Potenzial der Spannung am Verbindungspunkt 91 aus Widerstand 85 und Widerstand 86 von einem durch den Widerstand 85 und den Widerstand 86 bestimmten unterteilten Potenzial auf Massepotenzial ab, wie in (d) von 5 dargestellt. Die Spannungsänderung am Verbindungspunkt 91 ist das Ersatzsignal.
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Das Ersatzsignal wird über die Diode 88 mit dem LPF-Ausgangssignals am Verbindungspunkt 92 kombiniert und wird von der Ersatzsignalgenerierungsschaltung 80 als das in (e) von 5 dargestellte Dimmsignal ausgegeben. Die Diode 88 ist mit der Ausgangsstufe der Ersatzsignalgenerierungsschaltung 80 verbunden. Beim Kombinieren des LPF-Ausgangssignals und der Ersatzsignals wird somit dasjenige des LPF-Ausgangssignals oder des Ersatzsignal, das eine höhere Spannung besitzt, von der Phasendetektionsschaltung 42 als das Dimmsignal ausgegeben. In dem in 5 dargestellten Beispiel wird das Ersatzsignal während der vorbestimmten Zeitperiode Δt als das Dimmsignal ausgegeben, weil die Spannung des Ersatzsignals höher ist als die Spannung des LPF-Ausgangssignals. Nach einem Verstreichen einer vorbestimmten Zeitperiode Δt wird das LPF-Ausgangssignal als das Dimmsignal ausgegeben, weil die Spannung des LPF-Ausgangssignals höher ist als die Spannung des Ersatzsignals. Genauer gesagt erfolgt ein Vergleich zwischen der Summe aus der Spannung des Ersatzsignals und einem Spannungsabfall an der Diode 88 und der Spannung des LPF-Ausgangssignals, und dasjenige des LPF-Ausgangssignals oder des Ersatzsignals, das eine höhere Spannung besitzt, wird als das Dimmsignal ausgegeben. In dieser schriftlichen Beschreibung jedoch wird der Spannungsabfall an der Diode 88 aus Gründen der Zweckmäßigkeit der Beschreibung ignoriert.
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Bei einem derartigen Betrieb führt die Phasendetektionsschaltung 42 während der durch den Widerstand 82, den Widerstand 83 und den Kondensator 81 vorbestimmten Zeitperiode Δt nach dem Einschalten der Dimmbestromungsschaltung 32 durch den Steuerschalter 24 den folgenden Betrieb durch. Das heißt, wenn die Spannung des LPF-Ausgangssignals kleiner oder gleich der Spannung des Ersatzsignals ist (einer durch den Widerstand 85 und den Widerstand 86 bestimmten unterteilten Spannung), wird detektiert, dass der Leitungsphasenwinkel des gleichgerichteten Signals kleiner oder gleich einem der unterteilten Spannung entsprechenden vorbestimmten Winkel ist. Dann wird das Ersatzsignal mit einer über der Spannung des LPF-Ausgangssignals liegenden Spannung (der unterteilten Spannung) als das Dimmsignal ausgegeben. Mit anderen Worten wird das Ersatzsignal mit einem Signalpegel entsprechend einem über dem Leitungsphasenwinkel des gleichgerichteten Signals liegenden Leitungsphasenwinkel (hier der vorbestimmte Winkel) als das Dimmsignal ausgegeben.
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6 ist ein Flussdiagramm, das einen Betrieb des Dimmsystems 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform darstellt. Wenn eine AC-Spannung beim Stromeinschalten durch den Stromschalter 24 an die Dimmbestromungsschaltung 32 angelegt wird, nimmt die Phasendetektionsschaltung 42 einen Vergleich zwischen dem Leitungsphasenwinkel des an die Phasendetektionsschaltung 42 angelegten gleichgerichteten Signals und einem vorbestimmten Winkel vor (S10). Dieser Vergleich ist äquivalent einer Kombination des durch die Ersatzsignalgenerierungsschaltung 80 generierten Ersatzsignals mit dem von dem LPF 70 ausgegebenen LPF-Ausgangssignal, was durch die Phasendetektionsschaltung 42 über die Diode 88 durchgeführt wird. Der vorbestimmte Winkel entspricht der durch den Widerstand 85 und den Widerstand 86 der Phasendetektionsschaltung 42 bestimmten unterteilten Spannung.
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Wenn der Vergleich zeigt, dass der Leitungsphasenwinkel des gleichgerichteten Signals kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkel ist (JA in S10), gibt die Phasendetektionsschaltung 42 während der vorbestimmten Zeitperiode Δt das Ersatzsignal als das Dimmsignal aus (S11). Die vorbestimmte Zeitperiode ist eine durch den Widerstand 82, den Widerstand 83 und den Kondensator 81 bestimmte Zeitperiode. Die Spannung des Ersatzsignals ist eine Spannung, die durch das Unterteilen der Quellspannung Vcc durch Widerstand 85 und Widerstand 86 erhalten wird. Die Spannung des Ersatzsignals besitzt einen Signalpegel entsprechend dem Leitungsphasenwinkel größer als den Leitungsphasenwinkel des gleichgerichteten Signals, und somit wird ein Strom, der einem verstellten Dimmpegel entspricht, der über dem ursprünglichen Pegel (dem tatsächlichen Dimmpegel) liegt, während der vorbestimmten Zeitperiode Δt von dem DC-DC-Wandler 50 ausgegeben. Dies reduziert die Ladezeit des Ausgangsglättungskondensators 57 des DC-DC-Wandlers 50 im Vergleich zum Normalfall (wo der Dimmpegel der tatsächliche Dimmpegel ist) und reduziert somit die Bestromungshochfahrzeit im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken.
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Nach einem Verstreichen der vorbestimmten Zeitperiode Δt gibt die Phasendetektionsschaltung 42 das LPF-Ausgangssignal als das Dimmsignal aus (S12). Damit wird ein Strom, der dem tatsächlichen Dimmpegel entspricht, von dem DC-DC-Wandler 50 ausgegeben und eine ordnungsgemäße Dimmsteuerung wird durchgeführt.
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Wenn andererseits der Leitungsphasenwinkel des gleichgerichteten Signals größer ist als der vorbestimmte Winkel (NEIN in S10), gibt die Phasendetektionsschaltung 42 das LPF-Ausgangssignal als das Dimmsignal aus (S12) und gibt nicht das Ersatzsignal aus, und eine normale Dimmsteuerung wird durchgeführt. Das heißt, von dem DC-DC-Wandler 50 wird ein dem tatsächlichen Dimmpegel entsprechender Strom ausgegeben.
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Wie oben beschrieben ist die Dimmbestromungsschaltung 32 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Schaltung, die eine phasengesteuerte AC-Spannung empfängt und die Lichtquelle 34 mit einem DC-Strom versorgt und die Gleichrichterschaltung 40, die Phasendetektionsschaltung 42 und den DC-DC-Wandler 50 enthält. Die Gleichrichterschaltung 40 gleichrichtet die AC-Spannung, um eine DC-Spannung auszugeben. Die Phasendetektionsschaltung 42 detektiert den Leitungsphasenwinkel der AC-Spannung und gibt ein Dimmsignal mit einem Signalpegel entsprechend dem detektierten Leitungsphasenwinkel aus. Der DC-DC-Wandler 50 empfängt die von der Gleichrichterschaltung 40 ausgegebene DC-Spannung und versorgt die Lichtquelle 34 mit einem DC-Strom, der dem Signalpegel des von der Phasendetektionsschaltung 42 ausgegebenen Dimmsignals entspricht. Falls der Leitungsphasenwinkel, der detektiert wird, wenn die Dimmbestromungsschaltung 32 beim Stromeinschalten eine AC-Spannung empfängt, kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkel ist, gibt die Phasendetektionsschaltung 42 während einer bestimmten Zeitperiode als das Dimmsignal das Ersatzsignal mit einem Signalpegel aus, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der größer ist als der detektierte Leitungsphasenwinkel.
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Wenn der beim Stromeinschalten detektierte Leitungsphasenwinkel kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkel ist, gibt damit die Phasendetektionsschaltung 42 während einer vorbestimmten Zeitperiode anstelle des ursprünglichen Dimmsignals das Ersatzsignal mit einem Signalpegel an den DC-DC-Wandler 50 aus, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der größer ist als der detektierte Leitungsphasenwinkel. Dies bedeutet, dass, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird, der Ausgangsglättungskondensator mit einem Strom geladen wird, der einem verstellten Dimmpegel entspricht, der über dem ursprünglichen Pegel liegt, wodurch die Bestromungshochfahrzeit im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken reduziert wird.
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Weiterhin gibt die Phasendetektionsschaltung 42 als das Ersatzsignal ein Signal mit einem Signalpegel aus, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der größer ist als der vorbestimmte Winkel.
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Falls der beim Stromeinschalten detektierte Leitungsphasenwinkel kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkel ist, gibt somit die Phasendetektionsschaltung 42 das Ersatzsignal mit einem Signalpegel aus, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der über dem vorbestimmten Winkel liegt. Dies bedeutet, dass, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird, der Ausgangsglättungskondensator mit einem Strom geladen wird, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der größer ist als der vorbestimmte Winkel, wodurch die Bestromungshochfahrzeit im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken zuverlässig reduziert wird.
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Falls der Leitungsphasenwinkel, der detektiert wird, eine AC-Spannung beim Stromeinschalten an die Dimmbestromungsschaltung 32 angelegt wird, größer ist als der vorbestimmte Winkel, gibt zudem die Phasendetektionsschaltung 42 das Dimmsignal mit einem Signalpegel aus, das dem detektierten Leitungsphasenwinkel entspricht, und gibt nicht das Ersatzsignal aus.
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Somit gibt die Phasendetektionsschaltung 42, wenn der beim Stromeinschalten detektierte Leitungsphasenwinkel kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkel ist, anstelle des ursprünglichen Dimmsignals während einer vorbestimmten Zeitperiode das Ersatzsignal mit einem Signalpegel aus, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der größer ist als der detektierte Leitungsphasenwinkel. Dies bedeutet, dass der Ausgangsglättungskondensator nur dann mit einem Strom entsprechend dem verstellten Dimmpegel geladen wird, der über dem ursprünglichen Pegel liegt, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird. Dies verhindert infolgedessen eine unnötige Erhöhung bei dem Strom unmittelbar nach dem Stromeinschalten bei einem normalen Bestromungshochfahren, wenn zum Beispiel der Strom mit einem hohen Dimmpegel eingeschaltet wird, wodurch das Auftreten unnatürlicher Lichtemission unmittelbar vor dem Stromeinschalten unterdrückt wird.
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Bei dem Ausführungsbeispiel ist der vorbestimmten Winkel ein Leitungsphasenwinkel, um zu bewirken, dass die Lichtquelle 34 Licht mit etwa 10% der Helligkeit von Licht emittiert, das die Lichtquelle 34 emittiert, wenn der Leitungsphasenwinkel auf einem Maximum ist.
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Wenn der Dimmpegel beim Stromeinschalten kleiner oder gleich 10% ist, gibt die Phasendetektionsschaltung 42 damit während einer bestimmten Zeitperiode anstelle des ursprünglichen Dimmsignals das Ersatzsignal mit einem Signalpegel aus, der dem Leitungsphasenwinkel entspricht, der größer ist als der detektierte Leitungsphasenwinkel. Da der vorbestimmte Winkel auf einen Wert eingestellt ist, bei dem erwartet wird, dass der Benutzer durch eine lange Bestromungshochfahrzeit eine Irritation verspürt, wird die Bestromungshochfahrzeit entsprechend reduziert.
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In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Leuchte 30 die Lichtquelle 34 und die Dimmbestromungsschaltung 32, die die Lichtquelle 34 mit einem DC-Strom versorgt.
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Dies bedeutet, dass, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel ausgeschaltet wird, der Ausgangsglättungskondensator mit einem Strom geladen wird, der dem verstellten Dimmpegel entspricht, der über dem ursprünglichen Pegel liegt, wodurch die Bestromungshochfahrzeit im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken reduziert wird.
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Die Dimmbestromungsschaltung und die Leuchte gemäß der vorliegenden Erfindung wurden oben auf der Basis einer Ausführungsform beschrieben, doch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Verschiedene Modifikationen an dieser Ausführungsform, die sich der Fachmann ausdenken kann, sowie Ausführungsformen, die sich aus Kombinationen einiger der Strukturelemente dieser Ausführungsform ergeben, sollen innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung enthalten sein, solange solche Modifikationen und Ausführungsformen nicht von dem Wesen der vorliegenden Erfindung abweichen.
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Wenn beispielsweise der Leitungsphasenwinkel des angelegten gleichgerichteten Signals kleiner oder gleich dem vorbestimmten Winkel ist, gibt die in 4 dargestellte Phasendetektionsschaltung 42 das Ersatzsignal mit einem Signalpegel aus, der dem Leitungsphasenwinkel entsprechend dem vorbestimmten Winkel entspricht, doch ist der Signalpegel des Ersatzsignals nicht auf einen derartigen Signalpegel beschränkt. Es reicht aus, solange die Phasendetektionsschaltung 42 das Ersatzsignal mit einem Signalpegel entsprechend dem Leitungsphasenwinkel größer als den Leitungsphasenwinkel des angelegten gleichgerichteten Signals ausgibt. Dies bedeutet, dass, wenn der Strom mit einem niedrigen Dimmpegel eingeschaltet wird, der Ausgangsglättungskondensator mit einem Strom entsprechend einem verstellten Dimmpegel geladen wird, der über dem ursprünglichen Pegel liegt, wodurch die Bestromungshochfahrzeit im Vergleich zu den herkömmlichen Techniken reduziert wird.
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Der Winkel äquivalent zu etwa 10% der vollen Beleuchtung wird als der vorbestimmte Winkel verwendet, doch ist der vorbestimmte Winkel nicht darauf beschränkt. Der vorbestimmte Winkel kann in Abhängigkeit von einem Wert wie etwa dem Kapazitätswert des Ausgangsglättungskondensators 57 auf einen Winkel äquivalent beispielsweise 5%, 15% oder 20% der vollen Beleuchtung eingestellt sein, wie angebracht. Da der vorbestimmte Winkel der durch Widerstand 85 und Widerstand 86 der Phasendetektionsschaltung 42 bestimmten unterteilten Spannung entspricht, kann der vorbestimmte Winkel durch Verstellen von Widerstand 85 und Widerstand 86 auf einen angebrachten Winkel eingestellt werden.
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Die Lichtquelle 34 in der obigen Ausführungsform ist eine LED, ist aber nicht darauf beschränkt, und es kann ein Festkörper-Leuchtelement wie etwa eine organische Elektrolumineszenzeinrichtung (EL-Einrichtung) sein.
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Die Dimmbestromungsschaltung 32 ist ein Wandler vom PFC (Power Factor Correction) in der obigen Ausführungsform, ist aber nicht darauf beschränkt, und sie kann ein DC-DC-Wandler mit einem Ausgangsglättungskondensator mit einer relativ großen Kapazität sein.
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Dies ist so, weil die Phasendetektionsschaltung 42 in der obigen Ausführungsform eine Reduktion der Ladezeit des Ausgangsglättungskondensators beim Stromeinschalten gestattet.
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Der DC-DC-Wandler 50 in der obigen Ausführungsform ist ein Tiefsetzsteller, ist aber nicht darauf beschränkt und kann ein Hochsetzsteller oder ein Tiefsetz-Hochsetzsteller sein. Dies ist so, weil die Phasendetektionsschaltung 42 in der obigen Ausführungsform eine Reduktion der Ladezeit des Ausgangsglättungskondensators beim Stromeinschalten ermöglicht.
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Wenngleich die vorliegende Erfindung ausführlich beschrieben und dargestellt worden ist, ist eindeutig zu verstehen, das selbiges nur beispielhaft ist und nicht als Beschränkung aufzufassen ist, wobei der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nur durch die Terme der beigefügten Ansprüche beschränkt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Dimmsystem
- 30
- Leuchte
- 32
- Dimmbestromungsschaltung
- 34
- Lichtquelle
- 40
- Gleichrichterschaltung
- 42
- Phasendetektionsschaltung
- 50
- DC-DC-Wandler (Wandler)
