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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft Leuchtvorrichtungen und Beleuchtungskörper und insbesondere eine Leuchtvorrichtung und einen Beleuchtungskörper, die eine Step-Down-Chopper-Schaltung beinhalten.
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Hintergrund
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In der Vergangenheit sind verschiedene Leuchtvorrichtungen vorgeschlagen worden, die LED-Speisungsvorrichtungen (Light-Emitting Diode LED, Licht emittierende Diode) beinhalten. Die Druckschrift
JP 2012-244737 A offenbart beispielsweise eine LED-Speisungsvorrichtung, die zum Schalten einer LED (Lichtquelle) auf EIN, wenn Leistung von einer AC-Leistungsversorgung (Leistungsversorgung) (AC Wechselstrom) zugeleitet wird, ausgelegt ist. Die LED-Speisungsvorrichtung der Druckschrift
JP 2012-244737 A beinhaltet eine Ausgabeleistungsanpassungsschaltung (Step-Down-Chopper-Schaltung), die eine Schaltvorrichtung beinhaltet und dafür betrieben wird, eine gewünschte Leistung für die LED zu extrahieren, und eine Treiberschaltung zum Betreiben der Schaltvorrichtung. Des Weiteren beinhaltet die LED-Speisungsvorrichtung der Druckschrift
JP 2012-244737 A eine Abstellsteuer- bzw. Regelschaltung, die auf Grundlage einer Detektion eines durch die LED fließenden Stroms bestimmt, ob die LED vorhanden oder nicht vorhanden ist, und die dann, wenn bestimmt wird, dass die LED nicht vorhanden ist, die Treiberschaltung abstellt.
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Bei der LED-Speisungsvorrichtung der Druckschrift
JP 2012-244737 A besteht gegebenenfalls die Wahrscheinlichkeit, dass die Schaltvorrichtung (Step-Down-Schaltvorrichtung) der Step-Down-Chopper-Schaltung kurzgeschlossen wird. Wird die Step-Down-Schaltvorrichtung kurzgeschlossen, so liegt die Spannung der AC-Leistungsversorgung gegebenenfalls an der LED an, was bewirken kann, dass ein übermäßig großer Strom durch die LED fließt. Die LED-Speisungsvorrichtung der Druckschrift
JP 2012-244737 A kann bestimmen, ob die LED vorhanden oder nicht vorhanden ist, kann jedoch keinen Kurzschluss der Step-Down-Schaltvorrichtung detektieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Leuchtvorrichtung und eines Beleuchtungskörpers, die eine Lichtquelle schützen können, wenn die Step-Down-Schaltvorrichtung der Step-Down-Chopper-Schaltung kurzgeschlossen wird.
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Eine Leuchtvorrichtung eines Aspektes entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Leistungsumwandlungsschaltung, eine Steuer- bzw. Regelschaltung und eine Bestimmungsschaltung. Die Leistungsumwandlungsschaltung beinhaltet einen hochspannungsseitigen Eingabeanschluss und einen niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss, einen hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss und einen niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss und eine Step-Down-Chopper-Schaltung. Der hochspannungsseitige Eingabeanschluss und der niedrigspannungsseitige Eingabeanschluss dienen dem Aufnehmen von Leistung von einer Leistungsversorgung. Der hochspannungsseitige Ausgabeanschluss und der niedrigspannungsseitige Ausgabeanschluss sollen an eine Lichtquelle angeschlossen werden. Die Step-Down-Chopper-Schaltung beinhaltet eine Step-Down-Schaltvorrichtung, die elektrisch zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss angeschlossen ist. Die Steuer- bzw. Regelschaltung ist zum Durchführen eines Leuchtbetriebs ausgelegt. Der Leuchtbetrieb ist ein Betrieb des Steuerns bzw. Regelns der Leistungsumwandlungsschaltung zur Entwicklung einer DC-Ausgabespannung (DC Gleichstrom) zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss auf Grundlage einer Spannung zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss und dem niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss. Ausgelegt ist die Bestimmungsschaltung zum Bestimmen, ob eine Ausgabespannung zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss größer oder gleich einem Schwellenwert ist. Ausgelegt ist die Steuer- bzw. Regelschaltung zum Beginnen eines Schutzbetriebs des Begrenzens einer der Lichtquelle zugeleiteten Spannung, wenn die Bestimmungsschaltung bestimmt, dass die Ausgabespannung größer oder gleich dem Schwellenwert ist. Der Schwellenwert ist in einem Bereich des 1,2- bis 1,3-Fachen einer Nennspannung der Lichtquelle.
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Ein Beleuchtungskörper eines Aspektes entsprechend der vorliegenden Erfindung beinhaltet die Leuchtvorrichtung des vorstehenden Aspektes und die Lichtquelle.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1 ist ein Schaltungsdiagramm der Leuchtvorrichtung einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung.
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2 ist eine perspektivische Rückansicht eines Beleuchtungskörpers, der die vorbeschriebene Leuchtvorrichtung beinhaltet.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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1. Ausführungsform
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1 zeigt eine Leuchtvorrichtung 10 einer Ausführungsform entsprechend der vorliegenden Erfindung. Die Leuchtvorrichtung 10 ist dafür ausgelegt, eine Lichtquelle 60 mit aus einer Leistungsversorgung 50 zugeleiteter Leistung zum Leuchten zu bringen.
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Die Lichtquelle 60 ist beispielsweise eine DC-Lichtquelle, die mit DC-Leistung (DC-Spannung) arbeitet. Die Lichtquelle 60 beinhaltet beispielsweise eine oder mehrere Licht emittierende Vorrichtungen 61. Die Lichtquelle 60 kann beispielsweise eine Reihenschaltung aus Licht emittierenden Vorrichtungen 61 sein. Die Licht emittierende Vorrichtung 61 kann beispielsweise eine Licht emittierende Festkörpervorrichtung (beispielsweise eine LED, ein organisches elektrolumineszentes Element und eine Laserdiode) sein.
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Die Leistungsversorgung 50 ist beispielsweise eine AC-Leistungsversorgung zum Zuleiten einer AC-Leistung (AC-Spannung). Die Leistungsversorgung 50 ist beispielsweise eine handelsübliche AC-Leistungsversorgung mit einem Effektivwert von 200 V.
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Die Leuchtvorrichtung 10 beinhaltet eine Leistungsumwandlungsschaltung 20, eine Steuer- bzw. Regelschaltung 30 und eine Bestimmungsschaltung 40.
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Die Leistungsumwandlungsschaltung 20 beinhaltet: ein Paar von Eingabeanschlüssen 211 und 212 zum Anschluss an die Leistungsversorgung 50; und ein Paar von Ausgabeanschlüssen (hochspannungsseitiger Ausgabeanschluss und niedrigspannungsseitiger Ausgabeanschluss) 221 und 222 (jeweils) zum Anschluss an die Lichtquelle 60. Des Weiteren beinhaltet die Leistungsumwandlungsschaltung 20 eine Gleichrichtungsschaltung 23, eine Step-Up-Chopper-Schaltung 24, eine Step-Down-Chopper-Schaltung 25, eine Filterschaltung 26 und eine Schutzschaltung 27.
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Die Gleichrichtungsschaltung 23 ist zum Gleichrichten der AC-Spannung zur Ausgabe einer DC-Spannung ausgelegt. Die Gleichrichtungsschaltung 23 beinhaltet beispielsweise ein Paar von Eingabeanschlüssen 231 und 232 sowie ein Paar von Ausgabeanschlüssen 233 und 234. Das Paar von Eingabeanschlüssen 231 und 232 ist einzeln elektrisch an das Paar von Eingabeanschlüssen 211 und 212 über die Filterschaltung 26 angeschlossen. Die Gleichrichtungsschaltung 23 nimmt ein Gleichrichten der zwischen dem Paar von Eingabeanschlüssen 231 und 232 anliegenden AC-Spannung vor und entwickelt die DC-Spannung (pulsierende Spannung für den Fall einer sinusförmigen AC-Spannung) zwischen dem Paar von Ausgabeanschlüssen 233 und 234. Ist die Leistungsversorgung 50 beispielsweise eine handelsübliche AC-Leistungsversorgung mit einem Effektivwert von 200 V, so kann eine Spannung von bis zu 280 V zwischen dem Paar von Ausgabeanschlüssen 233 und 234 entwickelt werden. Mit Blick auf die Leistungsumwandlungsschaltung 20 dient das Paar von Ausgabeanschlüssen 233 und 234 auch als hochspannungsseitiger Eingabeanschluss und als niedrigspannungsseitiger Eingabeanschluss zum Aufnehmen von Leistung von der Leistungsversorgung 50. Nachstehend werden der Ausgabeanschluss 233 und der Ausgabeanschluss 234 auch als hochspannungsseitiger Eingabeanschluss 233 beziehungsweise niedrigspannungsseitiger Eingabeanschluss 234 bezeichnet. Die Gleichrichtungsschaltung 23 ist beispielsweise eine Diodenbrücke zur Vollwellengleichrichtung.
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Die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 ist ausgelegt zum Erhöhen einer Spannung zwischen dem Paar von Ausgabeanschlüssen 233 und 234 der Gleichrichtungsschaltung 23 und Ausgeben einer resultierenden Spannung. Die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 kann als Leistungsfaktorkorrekturschaltung dienen. Die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 beinhaltet eine Reihenschaltung aus einem Induktor L1 und einer Diode D1, wobei die Reihenschaltung elektrisch beispielsweise an den hochspannungsseitigen Eingabeanschluss 233 angeschlossen ist. Die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 beinhaltet des Weiteren eine Schaltvorrichtung (Step-Up-Schaltvorrichtung) Q1, die zwischen einer Verbindungsstelle des Induktors L1 und der Diode D1 und dem niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss 234 angeschlossen ist. Im Detail bedeutet dies, dass die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 den Induktor L1, die Diode D1, die Schaltvorrichtung Q1, einen Widerstand R1 und einen Kondensator C1 beinhaltet. Der Induktor L1 verfügt über ein erstes Ende, das elektrisch an den Ausgabeanschluss (hochspannungsseitiger Eingabeanschluss) 233 der Gleichrichtungsschaltung 23 angeschlossen ist, und ein zweites Ende, das elektrisch an eine Anode der Diode D1 angeschlossen ist. Des Weiteren ist bei dem Induktor L1 das zweite Ende elektrisch an den Ausgabeanschluss (niedrigspannungsseitiger Eingabeanschluss) 234 durch die Reihenschaltung der Schaltvorrichtung Q1 und des Widerstandes R1 angeschlossen. Die Schaltvorrichtung Q1 ist beispielsweise eine Halbleiterschaltvorrichtung, so beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET). Der Kondensator C1 ist elektrisch zwischen einer Katode der Diode D1 und dem Ausgabeanschluss 234 angeschlossen. Eine Spannung an dem Kondensator C1 definiert die Ausgabespannung der Step-Up-Chopper-Schaltung 24. Die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 entwickelt eine DC-Spannung an dem Kondensator C1, die größer als eine Eingabespannung (Spannung zwischen dem Paar von Ausgabeanschlüssen 233 und 234 der Gleichrichtungsschaltung 23) ist, durch einen Schaltbetrieb der Schaltvorrichtung Q1. Man beachte, dass die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 eine bekannte Ausgestaltung aufweisen kann, weshalb aus Gründen der Kürze eine detailliertere Beschreibung unterbleibt.
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Die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 ist zum Vermindern der Ausgabespannung der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 und Ausgeben einer resultierenden Spannung ausgelegt. Die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 beinhaltet beispielsweise eine Schaltvorrichtung (Step-Down-Schaltvorrichtung) Q2, die elektrisch zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss 233 und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss 211 angeschlossen ist. Im Detail bedeutet dies, dass die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 die Schaltvorrichtung Q2, einen Induktor L2, eine Diode D2 und einen Kondensator C2 beinhaltet. Die Schaltvorrichtung Q2 ist beispielsweise eine Halbleiterschaltvorrichtung, so beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET). Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist die Schaltvorrichtung Q2 elektrisch zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss 233 und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss 221 angeschlossen. Mit anderen Worten, die Schaltvorrichtung Q2 ist auf einer Hochseite der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 (anders ausgedrückt, auf einem hochspannungsseitigen Weg zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss 233 und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss 221). Die Diode D2 verfügt über eine Katode, die elektrisch an die Katode der Diode D1 durch die Schaltvorrichtung Q2 angeschlossen ist, und eine Anode, die elektrisch an den Ausgabeanschluss 234 angeschlossen ist. Der Induktor L2 verfügt über ein erstes Ende, das elektrisch an eine Verbindungsstelle der Schaltvorrichtung Q2 und der Diode D2 angeschlossen ist, und ein zweites Ende, das elektrisch an den Ausgabeanschluss 234 durch den Kondensator C2 angeschlossen ist. Der Kondensator Q2 verfügt über entgegengesetzte bzw. gegenüberliegende Enden, die einzeln elektrisch an das Paar von Ausgabeanschlüssen 221 und 222 angeschlossen sind. Eine Spannung an dem Kondensator Q2 definiert die Ausgabespannung der Step-Down-Chopper-Schaltung 25, wobei diese Ausgabespannung an der Lichtquelle 60 durch das Paar von Ausgabeanschlüssen 221 und 222 anliegt. Die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 entwickelt eine DC-Spannung an dem Kondensator C2, die kleiner als eine Eingabespannung (Ausgabespannung der Step-Up-Chopper-Schaltung 24) ist, durch einen Schaltbetrieb der Schaltvorrichtung Q2. Man beachte, dass die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 eine bekannte Ausgestaltung aufweisen kann, weshalb aus Gründen der Kürze eine Detailbeschreibung unterbleibt.
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Die Filterschaltung 26 ist beispielsweise zum Entfernen einer Hochfrequenzkomponente aus der von der Leistungsversorgung 50 zugeleiteten AC-Spannung ausgelegt. Die Filterschaltung 26 beinhaltet ein Paar von Tiefpassfiltern, von denen der eine beispielsweise zwischen dem Eingabeanschluss 211 und dem Eingabeanschluss 231 angeschlossen ist, während der andere zwischen dem Eingabeanschluss 212 und dem Eingabeanschluss 232 angeschlossen ist. Man beachte, dass die Filterschaltung 26 optional ist.
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Die Schutzschaltung 27 nimmt eine Funktion des Begrenzens eines der Lichtquelle 60 zugeleiteten Stroms wahr. Die Schutzschaltung 27 beinhaltet beispielsweise einen Schalter TH1, einen einen positiven Temperaturkoeffizient aufweisenden Thermistor (PTC-Thermistor) PH1, Widerstände R2 und R3 und einen Hilfsinduktor L3. Der Schalter TH1 ist elektrisch zwischen dem Ausgabeanschluss 233 und dem Induktor L1 angeschlossen. Der Schalter TH1 ist beispielsweise ein Thyristor (Thyristor mit drei Anschlüssen) und verfügt über eine Anode, die elektrisch an den Ausgabeanschluss 233 angeschlossen ist, und eine Katode, die elektrisch an den Induktor L1 und ein erstes Ende einer Reihenschaltung der Widerstände R2 und R3 angeschlossen ist. Der PTC-Thermistor P1 ist parallel mit dem Schalter TH1 angeschlossen. Der Hilfsinduktor L3 ist magnetisch mit dem Induktor L1 gekoppelt. Der Hilfsinduktor L3 verfügt über ein erstes Ende, das elektrisch an das erste Ende des Induktors L1 angeschlossen ist, und ein zweites Ende, das elektrisch an das zweite Ende der Reihenschaltung der Widerstände R2 und R3 angeschlossen ist. Der Schalter TH1 verfügt über ein Gate, das elektrisch an eine Verbindungsstelle der Widerstände R2 und R3 angeschlossen ist. Daher nimmt der Schalter TH1 eine induktive Spannung des Hilfsinduktors L3 durch sein Gate auf. Entsprechend wird, wenn die induktive Spannung des Hilfsinduktors L3 größer oder gleich einer vorbestimmten Spannung (Durchschlagsspannung des Schalters TH1) wird, der Schalter TH1 auf EIN gestellt.
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Wie vorstehend beschrieben worden ist, beinhaltet die Schutzschaltung 27 den Schalter TH1, der elektrisch mit der Schaltvorrichtung Q2 zwischen dem Ausgabeanschluss (hochspannungsseitiger Eingabeanschluss) 233 und dem Ausgabeanschluss (hochspannungsseitiger Ausgabeanschluss) 221 angeschlossen ist. Zusätzlich beinhaltet die Schutzschaltung 27 den Hilfsinduktor L3, der magnetisch mit dem Induktor L1 gekoppelt ist, und den einen positiven Temperaturkoeffizient aufweisenden Thermistor PH1, der parallel mit dem Schalter TH1 angeschlossen ist. Ausgelegt ist der Schalter TH1 zum Stellen auf EIN, wenn die induktive Spannung des Hilfsinduktors L3 größer oder gleich der vorbestimmten Spannung ist.
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In einer Zeitspanne, in der der Schalter TH1 auf EIN gestellt ist, ermöglicht die Schutzschaltung 27, dass ein Strom von der Gleichrichtungsschaltung 23 zu der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 durch den Schalter TH1 fließt. Im Gegensatz hierzu beginnt, wenn der Schalter TH1 auf AUS gestellt ist, ein Strom von der Gleichrichtungsschaltung 23 zu der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 durch den PTC-Thermistor PH1 zu fließen. In diesem Zusammenhang kann ein kontinuierliches Fließen eines Stroms durch den PTC-Thermistor PH1 eine Zunahme der Temperatur des PTC-Thermistors PH1 bewirken. Übersteigt die Temperatur des PTC-Thermistors PH1 den C-Punkt (Curie-Punkt), so nimmt der Widerstand des PTC-Thermistors PH1 stark zu. Im Ergebnis lässt der PTC-Thermistor PH1 nicht zu, dass ein Strom durch ihn fließt. Fließt kein Strom mehr durch den PTC-Thermistor PH1, so beginnt die Temperatur des PTC-Thermistors PH1 zu sinken, was zu einer Abnahme des Widerstandes des PTC-Thermistors PH1 führt. Infolgedessen ermöglicht der PTC-Thermistor PH1, dass erneut ein Strom durch ihn fließt. Die Temperatur des PTC-Thermistors PH1 kann jedoch erneut den Curie-Punkt erreichen, worauf der PTC-Thermistor PH1 nicht zulässt, dass ein Strom durch ihn fließt. Entsprechend bewirkt die Schutzschaltung 27, dass ein Strom diskontinuierlich zu der Lichtquelle 60 fließt. Damit begrenzt die Schutzschaltung 27 den der Lichtquelle 60 zugeleiteten Strom.
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Die vorbeschriebene Schutzschaltung 27 weist eine vergleichsweise einfache Schaltungsausgestaltung auf und kann den der Lichtquelle 60 zugeleiteten Strom dennoch begrenzen. Zusätzlich kann die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schalter TH1 unter Verwendung der Step-Up-Schaltvorrichtung Q1 auf AUS stellen. Dies kann zu einer Abnahme der Anzahl von Bauteilen im Vergleich zu einem Fall führen, in dem eine neue Schaltung hinzugefügt wird, die ermöglicht, dass die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schalter TH1 steuert bzw. regelt.
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Ausgelegt ist die Bestimmungsschaltung 40 zum Bestimmen, ob eine Spannung (das heißt eine Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20) zwischen dem Paar von Ausgabeanschlüssen (hochspannungsseitiger Ausgabeanschluss und niedrigspannungsseitiger Ausgabeanschluss) 221 und 222 kleiner als ein Schwellenwert ist. Die Bestimmungsschaltung 40 beinhaltet beispielsweise eine Spannungsdetektionsschaltung 41 und eine Vergleichsschaltung 42. Die Spannungsdetektionsschaltung 41 ist zum Messen der Ausgabespannung (angelegte Spannung) zwischen dem Paar von Ausgabeanschlüssen 221 und 222 ausgelegt. Die Spannungsdetektionsschaltung 41 ist eine Spannungsteilerschaltung, die eine Reihenschaltung der Widerstände R4, R5 und R6 beinhaltet, und ist elektrisch zwischen dem Ausgabeanschluss 221 und Masse angeschlossen. Die Vergleichsschaltung 42 ist zum Durchführen eines Vergleiches zwischen der von der Spannungsdetektionsschaltung 41 gemessenen Ausgabespannung und dem Schwellenwert und Ausgeben eines Ergebnisses des Vergleiches an die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 ausgelegt. Die Vergleichsschaltung 42 ist beispielsweise ein Komparator. Die Vergleichsschaltung 42 verfügt über einen nicht invertierenden Eingabeanschluss, der elektrisch zwischen den Widerständen R5 und R6 der Spannungsdetektionsschaltung 41 angeschlossen ist, und einen invertierenden Eingabeanschluss zum Aufnehmen einer Spannung Vref, die dem Schwellenwert entspricht. Die Vergleichsschaltung 42 verfügt über einen Ausgabeanschluss, der elektrisch an die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 angeschlossen ist. Der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 zeigt eine hochpegelige Spannung, wenn eine Spannung Vin (die der Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 entspricht) des nicht invertierenden Eingabeanschlusses größer oder gleich der Spannung Vref (die dem Schwellenwert entspricht) des invertierenden Eingabeanschlusses ist, und zeigt eine niedrigpegelige Spannung auf, wenn die Spannung Vin kleiner als die Spannung Vref ist.
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Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 ist zum Steuern bzw. Regeln der Schaltvorrichtung Q1 der Step-up-Chopper-Schaltung 24 und der Schaltvorrichtung Q2 der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 ausgelegt. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 kann beispielsweise ein Mikrocomputer sein und die nachstehend beschriebenen Operationen durch Ausführen eines oder mehrerer in seinem Speicher gespeicherter Programme ausführen.
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Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 ist beispielsweise zum Durchführen eines Leuchtbetriebs und eines Schutzbetriebs ausgelegt.
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Definiert ist der Leuchtbetrieb als Betrieb des Steuerns bzw. Regelns der Leistungsumwandlungsschaltung 20 zur Entwicklung einer DC-Ausgabespannung zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss 221 und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss 222 auf Grundlage einer Spannung zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss 233 und dem niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss 234 (das heißt der Spannung der Leistungsversorgung 50).
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Insbesondere führt im Leuchtbetrieb die Steuer- bzw. Regelschaltung 3 eine Konstantstromsteuerung bzw. Regelung des Zuleitens eines Konstantstroms zu der Lichtquelle 60 durch. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 passt beispielsweise die DC-Ausgabespannung derart an, dass ein Strom eines gewünschten Wertes durch die Lichtquelle 60 fließt. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 nimmt beispielsweise eine Funktion des Messens des durch die Lichtquelle 60 fließenden Stroms wahr und passt die DC-Ausgabespannung derart an, dass der durch die Lichtquelle 60 fließende Strom den gewünschten Wert aufweist. Der gewünschte Wert kann beispielsweise durch ein externes Signal, das der Steuer- bzw. Regelschaltung 30 zugeleitet wird, bestimmt sein. Beispiele für ein externes Signal beinhalten ein Dimmsignal, das den Dimmpegel der Lichtquelle 60 angibt. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 bestimmt den gewünschten Wert für den Konstantstrom entsprechend dem Dimmpegel. Der Dimmpegel kann als Prozentanteil einer oberen Grenze eines vorbestimmten Bereiches (verfügbarer Bereich) einer Lichtausgabe der Lichtquelle 60 ausgedrückt werden. Man beachte, dass der Strom und die Spannung, die der oberen Grenze des verfügbaren Bereiches entsprechen, als Nennstrom beziehungsweise Nennspannung (oder Spannung im stationären Zustand) bezeichnet werden.
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Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 ist zum Steuern bzw. Regeln der Leistungsumwandlungsschaltung 20 durch Schalten der Steuerung bzw. Regelung der Step-Up-Schaltvorrichtung Q1 und der Step-Down-Schaltvorrichtung Q2 im Leuchtbetrieb ausgelegt. Anders gesagt, die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 nimmt eine PWM-Steuerung bzw. Regelung der Schaltvorrichtung Q1 und der Schaltvorrichtung 02 entsprechend dem Dimmpegel vor, wodurch ein Konstantstrom entsprechend dem Dimmpegel der Lichtquelle 60 zugeleitet wird.
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Bestimmt die Bestimmungsschaltung 40, dass die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 größer oder gleich dem Schwellenwert ist, so beginnt die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 mit dem Schutzbetrieb. Mit anderen Worten, die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 verwirklicht den Leuchtbetrieb, wenn der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 eine niedrigpegelige Spannung aufweist, und verwirklicht den Schutzbetrieb, wenn der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 eine hochpegelige Spannung aufweist.
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Der Schutzbetrieb ist als Betrieb des Begrenzens eines durch die Lichtquelle 60 fließenden Stroms definiert. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 ist ausgelegt zum im Schutzbetrieb erfolgenden Halten des Schalters TH1 bei AUS. Im Detail bedeutet dies, dass die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 zum im Schutzbetrieb erfolgenden Halten der Schaltvorrichtung Q1 bei AUS ausgelegt ist, um die induktive Spannung des Hilfsinduktors L3 kleiner als die vorbestimmte Spannung zu halten. In diesem Zustand wird, wenn durch den Schalter TH1 kein Strom mehr fließt, der Schalter TH1 auf AUS gestellt. Wie vorstehend beschrieben worden ist, bewirkt, wenn der Schalter TH1 auf AUS ist, die Schutzschaltung 27, dass ein Strom diskontinuierlich zu der Lichtquelle 60 fließt. Entsprechend beinhaltet der Schutzbetrieb des Begrenzens des der Lichtquelle 60 zugeleiteten Stroms ein Bewirken, dass der Strom während des Schutzbetriebs nur diskontinuierlich fließt.
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Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 ist zum Beenden des Schutzbetriebs nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs ausgelegt. Mit anderen Worten, die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 beendet den Schutzbetrieb und nimmt den Leuchtbetrieb nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs wieder auf. Die vorbestimmte Zeit kann vorzugsweise eine vergleichsweise kurze Zeit sein. Die vorbestimmte Zeit ist gleichwohl länger als diejenige Zeit gewählt, die notwendig ist, damit die Temperatur des PTC-Thermistors PH1 den Curie-Punkt erreicht. Daher ist die vorbestimmte Zeit derart gewählt, dass sie wenigstens eine Zeitspanne beinhaltet, in der kein Strom durch die Lichtquelle 60 fließt. Die vorbestimmte Zeit kann beispielsweise in einem Bereich von 0,5 s bis 1,0 s sein. Zusätzlich ist die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 zum Nichtbeenden des Schutzbetriebs sogar nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs für den Fall ausgelegt, dass die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schutzbetrieb eine vorbestimmte Anzahl von Malen innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit begonnen und beendet hat. Die vorbestimmte Anzahl von Malen kann größer oder gleich 2 und beispielsweise 3 sein. Die vorbestimmte Zeit kann unter Berücksichtigung der vorbestimmten Anzahl von Malen und der vorbestimmten Zeit geeignet gewählt werden. Insbesondere kann die vorbestimmte Zeit derart gewählt sein, dass sie eine Länge aufweist, die ausreichend ist zu bestätigen, dass eine Anomalität (beispielsweise ein Kurzschluss der Schaltvorrichtung Q2) aufgetreten ist.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform kann der Schwellenwert der Bestimmungsschaltung 40 vorzugsweise derart gewählt sein, dass er ermöglicht, dass die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 nur dann, wenn eine Anomalität tatsächlich auftritt, mit dem Schutzbetrieb beginnt. Wenn in diesem Zusammenhang die Differenz zwischen dem Schwellenwert und der Nennspannung klein ist, kann der Schutzbetrieb infolge eines Rauschens oder einer individuellen Differenz der Lichtquelle 60 unabhängig vom Nichtvorhandensein einer Anomalität begonnen werden. Im Gegensatz hierzu kann, wenn die Differenz zwischen dem Schwellenwert und der Nennspannung groß ist, die Zeit seit dem Auftreten der Anomalität bis zum Beginn des Schutzbetriebs verlängert werden. Dies kann zu einer Vergrößerung der Wahrscheinlichkeit führen, dass eine Fehlfunktion der Leistungsumwandlungsschaltung 20 oder der Lichtquelle 60 auftritt. Darüber hinaus kann der Schwellenwert vorzugsweise kleiner als der Maximalwert der Spannung der Leistungsversorgung 50 sein. Eingedenk dieser Punkte ist der Schwellenwert der Bestimmungsschaltung 40 derart gewählt, dass er in einem Bereich des 1,2- bis 1,3-Fachen der Nennspannung der Lichtquelle 60 ist. Mit anderen Worten, der Schwellenwert ist als Wert gewählt, der 20% bis 30% größer als die Nennspannung ist. Man beachte, dass der Schwellenwert vorzugsweise derart gewählt ist, dass er in einem Bereich des 1,2 bis 1,25-Fachen der Nennspannung der Lichtquelle 60 ist (Wert, der um 20% bis 25% größer als die Nennspannung ist). Des Weiteren ist der Schwellenwert derart gewählt, dass er größer als eine obere Grenze eines vordefinierten Bereiches eines Fehlers der Nennspannung ist (beispielsweise ein Fehler, der von einer einzelnen Differenz der Lichtquelle 60 erzeugt wird). Hierdurch wird es möglich, dem entgegenzuwirken, dass die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 derart ansteigt, dass sie größer oder gleich dem Schwellenwert ist, wenn keine Anomalität auftritt. Lediglich beispielhalber ist, wenn die Nennspannung gleich 178 V ist, der Schwellenwert bei 220 V gewählt. In diesem Fall kann ein Fehler des Schwellenwertes zugelassen werden, wenn der Fehler ungefähr gleich ±10 V ist.
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Nachstehend werden Betriebsvorgänge der Leuchtvorrichtung 10 beschrieben.
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In einem Anfangszustand ist die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 kleiner als der Schwellenwert. Daher weist bei der Bestimmungsschaltung 40 der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 eine niedrigpegelige Spannung auf. Entsprechend beginnt die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Leuchtbetrieb. Im Leuchtbetrieb nimmt die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 eine herkömmliche Schaltsteuerung bzw. Regelung der Schaltvorrichtung Q1 und der Schaltvorrichtung Q2 derart vor, dass ein durch die Lichtquelle 60 fließender Strom den gewünschten Wert aufweist. Man beachte, dass im Anfangszustand der Schalter TH1 der Schutzschaltung 27 auf AUS ist, jedoch ein Strom von der Gleichrichtungsschaltung 23 der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 über den PTC-Thermistor PH1 zugeleitet wird. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 nimmt die Schaltsteuerung bzw. Regelung der Schaltvorrichtung Q1 vor. Es wird Leistung in dem Induktor L1 während einer Zeitspanne, in der die Schaltvorrichtung Q1 auf EIN ist, gespeichert, was bewirken kann, dass die induktive Spannung des Hilfsinduktors L3 und damit der Schalter TH1 auf EIN gestellt ist. Daher wird ein Strom von der Gleichrichtungsschaltung 23 zu der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 über den Schalter TH1 zugeleitet. Wie vorstehend beschrieben worden ist, nimmt die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Leuchtbetrieb vor, wodurch die Lichtquelle 60 mit der Leistung von der Leistungsversorgung 50 zum Leuchten gebracht wird. In diesem Fall ist die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 nicht größer oder gleich dem Schwellenwert, weshalb der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 keine hochpegelige Spannung aufweist und die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schutzbetrieb nicht durchführt.
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Als Nächstes wird der Betrieb der Leuchtvorrichtung 10 für den Fall des Auftretens einer Anomalität beschrieben. Man gehe beispielsweise davon aus, dass die Schaltvorrichtung Q2 der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 kurzgeschlossen wird. In diesem Fall arbeitet die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 nicht mehr, und es wird die Ausgabespannung der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 an die Lichtquelle 60 ausgegeben, ohne im Wesentlichen geändert zu werden. Im Ergebnis wird die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 größer oder gleich dem Schwellenwert. Entsprechend weist bei der Bestimmungsschaltung 40 der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 eine hochpegelige Spannung auf. Daher beendet die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Leuchtbetrieb und beginnt den Schutzbetrieb. Damit beendet die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 die Schaltsteuerung bzw. Regelung der Schaltvorrichtung Q1 der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 und hält die Schaltvorrichtung Q1 bei AUS. Daher wird die induktive Spannung des Hilfsinduktors L3 kleiner als die vorbestimmte Spannung. Infolgedessen wird die auch Gatespannung des Schalters TH1 kleiner als die Durchbruchsspannung. Wenn die Spannung des Ausgabeanschlusses 233 der Gleichrichtungsschaltung 23 gleich 0 wird, fließt kein Strom mehr durch den Schalter TH1, weshalb der Schalter TH1 auf AUS gestellt wird. Daher fließt ein Strom von der Gleichrichtungsschaltung 23 zu der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 über den PTC-Thermistor PH1. Im Ergebnis fließt der Strom diskontinuierlich, wie vorstehend beschrieben worden ist, durch die Lichtquelle 60, weshalb der durch die Lichtquelle 60 fließende Strom begrenzt ist. Infolgedessen kann die Leuchtvorrichtung 10 die Lichtquelle 60 schützen, wenn die Step-Down-Schaltvorrichtung Q2 der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 kurzgeschlossen ist.
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Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs beendet die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schutzbetrieb und nimmt den Leuchtbetrieb wieder auf. Damit wird der Schalter TH1 auf EIN gestellt, woraufhin die Ausgabespannung von der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 an die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 ausgegeben wird. Die Schaltvorrichtung Q2 ist jedoch weiterhin kurzgeschlossen, weshalb die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 nicht arbeitet. Es wird die Ausgabespannung der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 an die Lichtquelle 60 ausgegeben, ohne im Wesentlichen geändert zu werden. Gegebenenfalls wird die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 (Spannung zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss 221 und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss 222) größer oder gleich dem Schwellenwert. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 beendet daher den Leuchtbetrieb und nimmt den Schutzbetrieb wieder auf. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 beendet nicht einmal nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs den Schutzbetrieb, wenn die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 bestimmt hat, dass der Schutzbetrieb die vorbestimmte Anzahl von Malen innerhalb der vorgeschriebenen Zeit durchgeführt worden ist. Daher wird der der Lichtquelle 60 zugeleitete Strom begrenzt gehalten. Somit wird der Leuchtbetrieb nicht mehr wiederholt, während sich die Anomalität fortsetzt, weshalb die Lichtquelle 60 sicher geschützt werden kann.
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Die nachfolgende Beschreibung betrifft den Betrieb der Leuchtvorrichtung 10 in einem Fall, in dem die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 vorübergehend infolge eines Rauschens oder dergleichen größer oder gleich dem Schwellenwert wird. In diesem Fall beendet die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Leuchtbetrieb und beginnt den Schutzbetrieb. Nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs beendet die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schutzbetrieb und nimmt den Leuchtbetrieb wieder auf. In diesem Fall ist die Schaltvorrichtung Q2 nicht kurzgeschlossen, weshalb die Step-Down-Chopper-Schaltung 25 normal arbeitet, und es wird die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 kleiner als der Schwellenwert gehalten. An der Bestimmungsschaltung 40 weist der Ausgabeanschluss der Vergleichsschaltung 42 keine hochpegelige Spannung auf. Entsprechend setzt die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Leuchtbetrieb fort. In einem Fall, in dem die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 nicht infolge der Anomalität, sondern infolge des Rauschens oder dergleichen vorübergehend größer oder gleich dem Schwellenwert wird, wird kein erneuter Übergang vom Schutzbetrieb in den Leuchtbetrieb ermöglicht.
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Man beachte, dass das Nichtvorhandensein einer Last als Anomalität betrachtet werden kann. Das Nichtvorhandensein einer Last impliziert einen Zustand, in dem die Lichtquelle 60 elektrisch nicht an die Leuchtvorrichtung 10 angeschlossen ist (was infolge eines Risses von Anschlussleitungen zwischen der Lichtquelle 60 und der Leuchtvorrichtung 10 auftreten kann). Tritt das Nichtvorhandensein einer Last auf, so wird der Wert des durch die Lichtquelle 60 fließenden Stroms gleich 0. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 steuert bzw. regelt die Leistungsumwandlungsschaltung 20 daher derart, dass die DC-Ausgabespannung vergrößert wird. Gegebenenfalls wird die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 größer oder gleich dem Schwellenwert. Die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 beendet daher den Leuchtbetrieb und beginnt den Schutzbetrieb. Aus diesem Grunde kann die Leuchtvorrichtung 10 die Leistungsumwandlungsschaltung 10, wenn das Nichtvorhandensein einer Last auftritt, schützen.
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Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann die Leuchtvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform die Lichtquelle 60 schützen, wenn die Step-Down-Schaltvorrichtung Q2 der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 kurzgeschlossen ist. Des Weiteren kann die Leuchtvorrichtung 10 die Leistungsumwandlungsschaltung 20, wenn das Nichtvorhandensein einer Last auftritt, schützen.
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Die vorbeschriebene Leuchtvorrichtung 10 kann in einem Beleuchtungskörper, wie beispielsweise in 2 gezeigt ist, beinhaltet sein. Der Beleuchtungskörper von 2 beinhaltet die Leuchtvorrichtung 10 und die Lichtquelle 60, die zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss 221 und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss 222 der Leuchtvorrichtung 10 angeschlossen ist. Der Beleuchtungskörper von 2 ist beispielsweise ein Flutlicht. Die Leuchtvorrichtung 10 kann verschiedene Beleuchtungskörper (beispielsweise Bodenlichter, Scheinwerfer, Abwärtsstrahler, Rundstrahler) über die Flutlichter hinausgehend einsetzen. Diese Beleuchtungskörper können die Lichtquelle 60 schützen, wenn die Step-Down-Schaltvorrichtung Q2 der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 kurzgeschlossen ist.
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2. Abwandlungen
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nicht nur auf die vorbeschriebene Ausführungsform beschränkt. Die vorbeschriebene Ausführungsform kann auf verschiedene Weisen abgewandelt werden, vorausgesetzt, dass sie weiterhin die Aufgabe der vorliegenden Erfindung erfüllt.
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Bei der vorbesprochenen Ausführungsform bewirkt die Schutzschaltung 27 beispielsweise, dass ein Strom diskontinuierlich zu der Lichtquelle 60 fließt, wodurch der Strom begrenzt wird. Ausgelegt sein kann die Schutzschaltung 27 bei einer Abwandlung zum Beenden der Zuleitung eines Stroms zu der Lichtquelle 60 oder zum Verringern eines der Lichtquelle 60 zugeleiteten Stroms in einem Ausmaß, dass kein unerwünschter Einfluss auf die Lichtquelle 60 vorhanden ist.
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Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ist der Schalter TH1 der Schutzschaltung 27 beispielsweise ein Thyristor. Bei einer Abwandlung kann der Schalter TH1 auch eine Schaltvorrichtung, so beispielsweise ein Feldeffekttransistor (FET), sein.
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Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform steuert bzw. regelt die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schalter TH1 beispielsweise unter Verwendung der Schaltvorrichtung Q1 der Step-Up-Chopper-Schaltung 24. Bei einer Abwandlung kann die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 zum direkten Steuern bzw. Regeln des Schalters TH1 ausgelegt sein.
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Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform beendet die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schutzbetrieb und nimmt den Leuchtbetrieb beispielsweise nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs wieder auf. Bei einer Abwandlung kann die Steuer- bzw. Regelschaltung 30 den Schutzbetrieb unabhängig von der vorbestimmten Zeit fortsetzen, sobald der Schutzbetrieb begonnen worden ist.
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Bei einer Abwandlung kann die Leistungsversorgung 50 eine DC-Leistungsversorgung sein. In diesem Fall sind die Gleichrichtungsschaltung 23 und die Step-Up-Chopper-Schaltung 24 optional. Ist keine Gleichrichtungsschaltung 23 vorhanden, so dient das Paar von Eingabeanschlüssen 211 und 212 anstelle der Ausgabeanschlüsse 233 und 234 als hochspannungsseitiger Eingabeanschluss und niedrigspannungsseitiger Eingabeanschluss. In diesem Fall ist zudem keine Zeitspanne vorhanden, wenn die Leistungsversorgung 50 eine Spannung von 0 aufweist, und es kann der Schalter TH1 der Schutzschaltung 27 vorzugsweise eine Schaltvorrichtung (beispielsweise ein FET), die kein Thyristor ist, sein.
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Bei einer Abwandlung kann die Bestimmungsschaltung 40 eine Funktion des Herleitens dessen wahrnehmen, ob die Anomalität eine Nichtlast oder ein Kurzschluss ist. Die Bestimmungsschaltung 40 leitet beispielsweise auf Grundlage des Änderungsausmaßes der Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 pro Einheitszeit her, ob die Anomalität dem Nichtvorhandensein einer Last oder einem Kurzschluss geschuldet ist. Die Bestimmungsschaltung 40 kann beispielsweise herleiten, dass die Anomalität ein Kurzschluss ist, wenn das Änderungsausmaß größer oder gleich einem vorgeschriebenen Wert ist, und kann herleiten, dass die Anomalität dem Nichtvorhandensein der Last geschuldet ist, wenn das Änderungsausmaß kleiner als der vorgeschriebene Wert ist. Wird hergeleitet, dass die Anomalität ein Kurzschluss ist, so kann die Bestimmungsschaltung 40 dasjenige, ob ein Kurzschluss gegeben ist, durch einen Vergleich zwischen der Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 und einem Schwellenwert für einen Kurzschluss bestimmen. Der Schwellenwert für den Kurzschluss kann gleich oder in etwa gleich dem Schwellenwert der vorbeschriebenen Ausführungsform sein. Wird bestimmt, dass die Anomalität dem Nichtvorhandensein der Last geschuldet ist, so kann die Bestimmungsschaltung 40 durch einen Vergleich zwischen der Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 und einem Schwellenwert für das Nichtvorhandensein einer Last bestimmen, ob das Nichtvorhandensein einer Last gegeben ist. Der Schwellenwert für das Nichtvorhandensein einer Last kann vorzugsweise größer als der Schwellenwert für den Kurzschluss sein. In diesem Fall kann der Schutzbetrieb der Steuer- bzw. Regelschaltung 30 einen Schutzbetrieb für das Nichtvorhandensein einer Last und einen Schutzbetrieb für den Kurzschluss beinhalten. Der Schutzbetrieb für den Kurzschluss ist ein Betrieb, der unter Verwendung der Schutzschaltung 27 im Sinne des Schutzbetriebs der vorbeschriebenen Ausführungsform verwirklicht ist. Der Schutzbetrieb für das Nichtvorhandensein einer Last ist beispielsweise als Betrieb des Abstellens der Step-Up-Chopper-Schaltung 24 und der Step-Down-Chopper-Schaltung 25 (beispielsweise ein Betrieb des Haltens der Schaltvorrichtung Q1 und der Schaltvorrichtung Q2 bei AUS) definiert. Bei Nichtvorhandensein einer Last wird die Schaltvorrichtung Q2 nicht kurzgeschlossen, weshalb die Ausgabespannung der Leistungsumwandlungsschaltung 20 auf 0 gestellt werden kann.
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3. Aspekte
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Wie augenscheinlich aus der vorbeschriebenen Ausführungsform und den Abwandlungen herzuleiten ist, beinhaltet die Leuchtvorrichtung (10) des ersten Aspektes eine Leistungsumwandlungsschaltung (20), eine Steuer- bzw. Regelschaltung (30) und eine Bestimmungsschaltung (40). Die Leistungsumwandlungsschaltung (20) beinhaltet einen hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) und einen niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss (234), einen hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss (221) und einen niedrigspannungsseitigen Ausgabeanshcluss (222) und eine Step-Down-Chopper-Schaltung (25). Der hochspannungsseitige Eingabeanschluss (233) und der niedrigspannungsseitige Eingabeanschluss (234) dienen dem Aufnehmen von Leistung von einer Leistungsversorgung (50). Der hochspannungsseitige Ausgabeanschlusses (221) und der niedrigspannungsseitige Ausgabeanschlusses (222) sollen an eine Lichtquelle (60) angeschlossen werden. Die Step-Down-Chopper-Schaltung (25) beinhaltet eine Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2), die elektrisch zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss (221) angeschlossen ist. Die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) ist zum Durchführen eines Leuchtbetriebs ausgelegt. Der Leuchtbetrieb ist ein Betrieb des Steuerns bzw. Regelns der Leistungsumwandlungsschaltung (20) zur Entwicklung einer DC-Ausgabespannung zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss (221) und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss (222) auf Grundlage einer Spannung zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) und dem niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss (234). Die Bestimmungsschaltung (40) ist zum Bestimmen, ob eine Ausgabespannung zwischen dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss (221) und dem niedrigspannungsseitigen Ausgabeanschluss (222) größer oder gleich einem Schwellenwert ist, ausgelegt. Die Steuer- bzw. Regeleinheit (30) ist dafür ausgelegt, einen Schutzbetrieb des Begrenzens eines der Lichtquelle (60) zugeleiteten Stroms zu beginnen, wenn die Bestimmungsschaltung (40) bestimmt, dass die Ausgabespannung größer oder gleich dem Schwellenwert ist. Der Schwellenwert ist in einem Bereich des 1,2- bis 1,3-Fachen einer Nennspannung der Lichtquelle (60).
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Entsprechend kann der erste Aspekt die Lichtquelle (60) schützen, wenn die Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) der Step-Down-Chopper-Schaltung (25) kurzgeschlossen ist.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des zweiten Aspektes wird in Kombination mit dem ersten Aspekt verwirklicht. Beim zweiten Aspekt ist der Schwellenwert größer als eine obere Grenze eines vordefinierten Bereiches eines Fehlers der Nennspannung.
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Entsprechend dem zweiten Aspekt ist es möglich, der Erhöhung der Ausgabespannung derart, dass diese größer oder gleich dem Schwellenwert ist, wenn keine Anomalität auftritt, entgegenzuwirken.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des dritten Aspektes wird in Kombination mit dem ersten oder zweiten Aspekt verwirklicht. Beim dritten Aspekt ist der Schwellenwert kleiner als ein Maximalwert einer Spannung der Leistungsversorgung.
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Entsprechend kann der dritte Aspekt sicher einen Kurzschluss der Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) detektieren.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des vierten Aspektes wird in Kombination mit einem beliebigen der ersten bis dritten Aspekte verwirklicht. Beim vierten Aspekt ist die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) zum Beenden des Schutzbetriebs nach Ablauf einer vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs ausgelegt.
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Entsprechend dem vierten Aspekt wird in einem Fall, in dem die Ausgabespannung nicht infolge einer Anomalität, sondern infolge eines Rauschens oder dergleichen vorübergehend größer oder gleich dem Schwellenwert wird, ein erneuter Übergang vom Schutzbetrieb in den Leuchtbetrieb ermöglicht.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des fünften Aspektes wird in Kombination mit dem vierten Aspekt verwirklicht. Beim fünften Aspekt ist die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) zum Nichtbeenden des Schutzbetriebs sogar nach Ablauf der vorbestimmten Zeit seit dem Anfang des Schutzbetriebs in einem Fall ausgelegt, in dem die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) den Schutzbetrieb eine vorbestimmte Anzahl von Malen innerhalb einer vorgeschriebenen Zeit begonnen und beendet hat.
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Entsprechend dem fünften Aspekt wird der Leuchtbetrieb nicht mehr wiederholt, während die Anomalität auftritt, weshalb die Lichtquelle (60) sicher geschützt werden kann.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des sechsten Aspektes wird in Kombination mit einem beliebigen der ersten bis fünften Aspekte verwirklicht. Beim sechsten Aspekt beinhaltet die Leistungsumwandlungsschaltung (20) eine Schutzschaltung (27). Die Schutzschaltung (27) beinhaltet einen Schalter (TH1), der in Reihe mit der Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss (221) angeschlossen ist. Die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) ist zum im Leuchtbetrieb erfolgenden Halten des Schalters (TH1) bei EIN und zum im Schutzbetrieb erfolgenden Halten des Schalters (TH1) bei AUS ausgelegt.
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Entsprechend dem sechsten Aspekt ist es möglich, einen der Lichtquelle (60) zugeleiteten Strom mit einer vergleichsweise einfachen Ausgestaltung zu begrenzen.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des siebten Aspektes wird in Kombination mit dem sechsten Aspekt verwirklicht. Beim siebten Aspekt beinhaltet die Leistungsumwandlungsschaltung (20) des Weiteren eine Step-Up-Chopper-Schaltung (24). Die Step-Up-Chopper-Schaltung (24) beinhaltet eine Reihenschaltung eines Induktors (L1) und einer Diode (D1), die elektrisch an den hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) angeschlossen ist. Zusätzlich beinhaltet die Step-Up-Chopper-Schaltung (24) eine Step-Up-Schaltvorrichtung (Q1), die zwischen einer Verbindungsstelle des Induktors (L1) und der Diode (D1) und dem niedrigspannungsseitigen Eingabeanschluss (234) angeschlossen ist. Die Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) ist elektrisch an den hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) durch die Reihenschaltung des Induktors (L1) und der Diode (D1) angeschlossen. Die Schutzschaltung (27) beinhaltet einen Hilfsinduktor (L3), der magnetisch mit dem Induktor (L1) gekoppelt ist, und einen einen positiven Temperaturkoeffizient aufweisenden Thermistor (PH1), der parallel mit dem Schalter (TH1) angeschlossen ist. Der Schalter (TH1) ist zum Stellen auf EIN ausgelegt, wenn eine induktive Spannung des Hilfsinduktors (L3) größer oder gleich einer vorbestimmten Spannung ist. Die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) ist zum im Leuchtbetrieb erfolgenden Durchführen einer Schaltsteuerung bzw. Regelung sowohl der Step-Up-Schaltvorrichtung (Q1) wie auch der Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) ausgelegt, um die Leistungsumwandlungsschaltung (20) zu steuern bzw. zu regeln. Die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) ist zum im Schutzbetrieb erfolgenden Halten der Step-Up-Schaltvorrichtung (Q1) bei AUS ausgelegt, um hierdurch die induktive Spannung größer oder gleich der vorbestimmten Spannung zu machen.
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Der siebte Aspekt kann den Schalter (TH1) unter Verwendung der Step-Up-Schaltvorrichtung (Q1) auf AUS stellen. Hierdurch wird es möglich, die Anzahl von Bauteilen im Vergleich zu einem Fall zu verringern, in dem eine neue Schaltung hinzugefügt wird, die ermöglicht, dass die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) den Schalter (TH1) steuert bzw. regelt.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des achten Aspektes wird in Kombination mit dem sechsten Aspekt verwirklicht. Beim achten Aspekt ist die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) zum direkten Steuern bzw. Regeln des Schalters (TH1) ausgelegt.
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Entsprechend dem achten Aspekt ist es möglich, den Schalter (TH1) mit einer vergleichsweise einfachen Ausgestaltung zu steuern bzw. zu regeln.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des neunten Aspektes wird in Kombination mit einem beliebigen der ersten bis fünften Aspekte verwirklicht. Beim neunten Aspekt umfasst der Schutzbetrieb des Begrenzens des der Lichtquelle (60) zugeleiteten Stroms ein Bewirken dessen, dass der Strom während des Schutzbetriebs nur diskontinuierlich fließt.
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Entsprechend dem neunten Aspekt ist es möglich, einen der Lichtquelle (60) zugeleiteten Strom mit einer vergleichsweise einfachen Ausgestaltung zu begrenzen.
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Die Leuchtvorrichtung (10) des zehnten Aspektes wird in Kombination mit dem neunten Aspekt verwirklicht. Beim zehnten Aspekt beinhaltet die Leistungsumwandlungsschaltung (20) eine Schutzschaltung (27). Die Schutzschaltung (27) beinhaltet einen Schalter (TH1), der in Reihe mit der Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) zwischen dem hochspannungsseitigen Eingabeanschluss (233) und dem hochspannungsseitigen Ausgabeanschluss (221) angeschlossen ist. Die Steuer- bzw. Regelschaltung (30) ist zum im Leuchtbetrieb erfolgenden Halten des Schalters (TH1) bei EIN und zum im Schutzbetrieb erfolgenden Halten des Schalters (TH1) bei AUS ausgelegt. Die Schutzschaltung (27) beinhaltet einen einen positiven Temperaturkoeffizient aufweisenden Thermistor (PH1), der parallel mit dem Schalter (TH1) angeschlossen ist.
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Entsprechend dem zehnten Aspekt ist es möglich, einen der Lichtquelle (60) zugeleiteten Strom mit einer vergleichsweise einfachen Ausgestaltung zu begrenzen.
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Der Beleuchtungskörper des elften Aspektes beinhaltet die Leuchtvorrichtung (10) eines beliebigen der ersten bis zehnten Aspekte und die Lichtquelle (60).
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Entsprechend kann der elfte Aspekt die Lichtquelle (60) schützen, wenn die Step-Down-Schaltvorrichtung (Q2) der Step-Down-Chopper-Schaltung (25) kurzgeschlossen ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leuchtvorrichtung
- 20
- Leistungsumwandlungsschaltung
- 24
- Step-Up-Chopper-Schaltung
- 25
- Step-Down-Chopper-Schaltung
- 27
- Schutzschaltung
- 30
- Steuer- bzw. Regelschaltung
- 40
- Bestimmungsschaltung
- 50
- Leistungsversorgung
- 60
- Lichtquelle
- 221
- hochspannungsseitiger Ausgabeanschluss
- 222
- niedrigspannungsseitiger Ausgabeanschluss
- 233
- hochspannungsseitiger Eingabeanschluss
- 234
- niedrigspannungsseitiger Eingabeanschluss
- L1
- Induktor
- L3
- Hilfsinduktor
- PH1
- einen positiven Temperaturkoeffizient aufweisender Thermistor
- Q1
- Step-Up-Schaltvorrichtung
- Q2
- Step-Down-Schaltvorrichtung
- TH1
- Schalter
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2012-244737 A [0002, 0002, 0002, 0003, 0003]
