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TECHNISCHES GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung Licht
emittierender Diode bzw. eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, und eine
Fahrzeuglicht-Beleuchtungsvorrichtung, die diese verwendet und imstande
ist, die Kontinuität der Beleuchtung einer Vielzahl von
Licht emittierenden Dioden bzw. LEDs, die beim Beleuchten in Serie
verbundenen sind unter Verwendung eines spannungserhöhenden
Gleichstromwandlers (auch Hochsetzsteller genannt), zu verbessern.
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STAND DER TECHNIK
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Konventionelle
Beleuchtungsvorrichtungen, die Licht emittierende Dioden (von nun
an LEDs genannt) verwenden, schließen die Folgenden ein:
Als
ein erstes konventionelles Beispiel ist eine Vorrichtung bekannt,
die eine Vielzahl von LEDs in Serie verbunden hat, die in Serie
verbundenen LEDs mit einer von einer Energieversorgungsspannung
durch einen Gleichstromwandler angehobenen Spannung versorgt, und
denselben Strom veranlasst, durch alle Dioden zu fließen,
um sie zu beleuchten (siehe beispielsweise Patentdokument 1).
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Als
ein zweites konventionelles Beispiel ist eine Vorrichtung bekannt,
die eine spannungserhöhende Energieversorgung vom Ladungspumpentyp unter
Verwendung eines Kondensators verwendet und unter Verwendung eines
Transistors in Serie mit einem LED-Element eine Konstantstromschaltung anordnet,
um das LED-Element mit einem Konstantstrom anzutreiben (siehe beispielsweise
Patentdokument 2).
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Als
andere konventionelle Technologien in Bezug auf das Beleuchten von
LEDs sind die folgenden Patentdokumente 3 bis 6 bekannt.
- Patentdokument
1, japanische Patentoffenlegung Nummer
2003-187614 ;
- Patentdokument 2, japanische
Patentoffenlegung Nummer 2002-359090 ;
- Patentdokument 3, japanische
Patentoffenlegung Nummer 2003-317978 ;
- Patentdokument 4, japanische
Patentoffenlegung Nummer 2004-134146 ;
- Patentdokument 5, japanische
Patentoffenlegung Nummer 2004-134147 ; und
- Patentdokument 6, japanische
Patentoffenlegung Nummer 2005-206074 .
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Die
konventionellen LED-Beleuchtungsvorrichtungen haben die vorangehenden
Konfigurationen. Unter ihnen ist das erste konventionelle Beispiel (Patentdokument
1) durch das Verhindern des durch Variation des Vorwärtsspannungsabfalls
der individuellen LEDs bedingten Effekts gekennzeichnet durch ihr
Verbinden in Serie, und durch das Verhindern der Variationen in
der Emissionsmenge der individuellen LEDs durch Angleichen des durch
die LEDs fließenden Stroms, hierdurch die Schaltungskonfiguration durch
das Aufbauen der Energieversorgung aus einer einzelnen Schaltung
vereinfachend.
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Andererseits
haben LEDs, insbesondere Hochintensitäts-LEDs, einen hohen
Vorwärtsspannungsabfall von etwa 3 V. Demgemäß ist
es zum Beleuchten der Vielzahl von in Serie verbundenen LEDs erforderlich,
den in Serie verbundenen LEDs eine Spannung zuzuführen,
die gleich oder größer ist als die Gesamtsumme
der Vorwärtsspannungsabfälle der Vielzahl von
LEDs. Um dies zu erreichen, hat das erste konventionelle Beispiel
den Hochsetzsteller, der aus einer einzelnen Schaltung besteht und
der die Energieversorgungsspannung anhebt. Der Hochsetzsteller verwendet
Rückflussenergie (flyback energy) beim Erregen einer Spule,
welche Zyklen zuerst des Speicherns von Energie in der Spule und dann
des Entladens der Energie wiederholt. Demnach hat jeder Zyklus ein
Timing bzw. eine Zeit, zu der die Spule keinerlei Energie ausgibt.
Um kontinuierlich Strom zuzuführen zum Vermeiden, dass
die LEDs selbst bei dem erwähnten Timing abschalten, hat
das erste konventionelle Beispiel parallel zu den LEDs einen Glättungskondensator
zum einmaligen Speichern der Energie und zum Entladen der Energie mit
dem Timing, bei dem keine Energie ausgegeben wird.
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Daneben
hat die LED eine Vorwärtsspannungskennlinie eines nahezu
konstanten Spannungsverhaltens. Wenn demnach der Glättungskondensator
seine Energie entlädt, fällt der durch die LED
fließende Strom exponentiell in Übereinstimmung
mit dem durch die Entladung bedingen Spannungsabfall des Glättungskondensators
ab. Andererseits verursacht beim Laden des Glättungskondensators
mit Energie eine geringfügige Erhöhung der Spannung
einen durch die konstante Spannungskennlinie der LED exponentiell
fließenden Strom, hierdurch eine Zunahme der Spannung des
Kondensators vermeidend. Daher kann der Kondensator nicht mit der
Energie aufgeladen werden, die in zufrieden stellender Weise gespeichert
wird in Übereinstimmung mit (CxVxV)/2. Demnach muss zum
Veranlassen eines stabilen durch die LED fließenden Stroms
ein Glättungskondensator mit großer Kapazität
verwendet werden, um die Energie für eine geringe Spannungsänderung
beizubehalten.
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Wie
oben beschrieben, ist es in Bezug auf die Konfiguration des Verbindens
des Glättungskondensators parallel zu den LEDs mit dem
konstanten Spannungsverhalten, obwohl es für die Spannungsanhebungsschaltung
leicht ist, die an die LEDs anzulegende Anschlussspannung konstant
zu machen, schwierig, den durch die LEDs fließenden Strom
konstant zu machen. Ein Kapazitätsfehlbetrag des Glättungskondensators
wird das konstante Fließen des Stroms verhindern und wenn
der durch die LED fließende Strom unterbrochen wird, wird
auch von den LEDs emittiertes Licht unterbrochen, d. h., ein- und ausgeschaltet.
Demnach hat das erste konventionelle Beispiel ein Problem dahingehend,
dass der durch die LEDs fließende Strom intermittiert und
demnach das von den LEDs emittierte Licht ebenfalls intermittiert.
In diesem Fall wird es, wenn ein das Licht empfangendes Objekt ein
ruhendes Objekt ist, recht normal wahrgenommen, selbst wenn es durch
die blinkende Lichtquelle beleuchtet wird. Wenn es jedoch ein bewegtes
Objekt ist, wird es wahrgenommen, als wäre es für
einen Moment in Ruhe aufgrund eines stroboskopischen Phänomens,
welches unerwünscht ist. Insbesondere, wenn die LED-Beleuchtungsvorrichtung
bei einer Beleuchtungsvorrichtung einer Fahrzeugbeleuchtung wie
z. B. der Hauptscheinwerfer verwendet wird, kann das intermittierende
(blinkende) Beleuchten ein stroboskopisches Phänomen verursachen,
welches für das Fahren des Fahrzeugs unerwünscht
ist.
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Zudem
hat die Konfiguration des ersten konventionellen Beispiels, welche
einen großen Kondensator als Glättungskondensator
mit einer großen Kapazität erfordert, ein Problem,
die Miniaturisierung der Vorrichtung zu verhindern.
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Bezüglich
des zweiten konventionellen Beispiels (Patentdokument 2), schließt
dieses zusätzlich zu der spannungsanhebenden Energieversorgung die
Konstantstromschaltung für die individuellen LEDs ein.
Demgemäß hat die spannungsanhebende Energieversorgung
vom Ladungspumpentyp des zweiten konventionellen Beispiels, obwohl
der LED-Strom nicht intermittierend wird, wenn die Vielzahl von
LEDs in Serie verbunden sind wie bei dem ersten konventionellen
Beispiel, auch ein Timing, bei dem die Energie nicht in jedem Zyklus
zugeführt wird. Demnach gibt es ein Problem, dass die Möglichkeit besteht,
dass das stroboskopische Phänomen auftritt wie bei dem
ersten konventionellen Beispiel.
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Die
vorliegende Erfindung wird implementiert, um die vorangehenden Probleme
zu lösen. Demnach ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, in
der Konfiguration der Beleuchtung einer Vielzahl von in Serie verbundenen
LEDs unter Verwendung eines spannungsanhebenden Gleichstromwandlers eine
LED-Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen und eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung,
die diese verwendet, welche imstande sind, zu vermeiden, dass der
durch die LEDs fließende Strom intermittiert und das von
den LEDs emittierte Licht intermittiert, und imstande sind, die
Größe und den Preis unter Verwendung eines Glättungskondensators
geringer Kapazität oder ohne die Verwendung eines Glättungskondensators
zu reduzieren, hierdurch die Verwendung eines sperrigen Glättungskondensators
hoher Kapazität vermeidend und die Schaltungskonfiguration
vereinfachend.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Die
Beleuchtungsvorrichtung mit Licht emittierenden Dioden (LED-Beleuchtungsvorrichtung) gemäß der
vorliegenden Erfindung schließt einen Lichtemissionsabschnitt
mit einer Vielzahl in Serie verbundener Licht emittierender Dioden
ein; einen Gleichspannungswandlerabschnitt mit einer Vielzahl von
parallel verbundenen Spannungsanhebungsschaltungen zum Anheben der
Spannung einer Gleichstromenergieversorgung und zum Erzeugen einer
einzelnen Ausgangsgröße; und einen Steuerabschnitt,
um die Vielzahl von Spannungsanhebungsschaltungen in der gleichen
Zeitperiode anzutreiben und um die Steuerung auf solche Weise auszuführen,
dass die individuellen Phasen zueinander verschoben werden.
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Wie
oben beschrieben, ist die Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung auf solche Weise konfiguriert, dass die Vielzahl
von Spannungsanhebungsschaltungen zum Anheben der Spannung der Gleichstromenergieversorgung
parallel verbunden sind, den Strom abwechselnd ausgeben und den Strom
den LEDs zuführen. Dies ermöglicht das Eliminieren
der Periode, in der der durch die Vielzahl von in Serie verbundenen
LEDs fließende Strom Null wird. Demnach kann sie verhindern,
dass das von den LEDs emittierte Licht bedingt durch den intermittierenden
LED-Strom, wie bei der konventionellen Vorrichtung, intermittiert,
wodurch sie imstande ist, das Auftreten des stroboskopischen Phänomens
zu vermeiden.
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Zudem
ist der Schaltungsaufbau einfach und der konventionell verwendete
sperrige Glättungskondensator großer Kapazität
kann durch eine Kapazität ersetzt werden oder weggelassen
werden. Demgemäß kann das Reduzieren der Größe
und des Preises der Vorrichtung umgesetzt werden.
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KURZEBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es
zeigt:
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1 ein
Diagramm einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung einer
Ausführungsform 1 in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
das Verhalten einer einzelnen LED, die für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung
der Ausführungsform 1 in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigende Grafik;
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3 ein
Zeitdiagramm zum zeigen des Betriebs der LED-Beleuchtungsvorrichtung
der Ausführungsform 1 in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung: (a) ein Schwingungsformdiagramm eines durch
eine Schaltungseinrichtung fließenden Stroms; (b) ein Schwingungsformdiagramm
eines durch eine Diode fließenden Stroms; (c) ein Schwingungsformdiagramm
eines durch eine Schalteinrichtung fließenden Stroms; (d)
ein Schwingungsformdiagramm eines durch eine Diode fließenden
Stroms; und (e) ein Schwingungsformdiagramm eines durch LEDs fließenden
Stroms;
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4 ein
Diagramm einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform
2 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
Diagramm einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung einer
Ausführungsform 3 in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung;
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6 ein
Zeitdiagramm des Betriebs einer LED-Beleuchtungsvorrichtung der
Ausführungsform 3 in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung, in der sich (a)–(d) auf eine Konfiguration ohne Resonanzkondensator
beziehen und (e)–(h) sich auf die Konfiguration der 5 mit
dem Resonanzkondensator beziehen: (a) und (e) sind ein Schalt-Zeitdiagramm
bzw. Schalt-Timing-Diagramm der Schalteinrichtung, die auf ein Schaltsteuersignal
anspricht; (b) und (f) sind ein Schwingungsformdiagramm eines durch
die Schalteinrichtung fließenden Stroms; (c) und (g) sind
ein Schwingungsformdiagramm eines durch die Diode fließenden
Stroms; und (d) und (h) sind ein Schwingungsformdiagramm einer Spannung an
dem Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung;
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7 ein
Diagramm einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung einer
Ausführungsform 4 in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung; und
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8 ein
Zeitdiagramm zum Darstellen des Betriebs der LED-Beleuchtungsvorrichtung
der Ausführungsform 4 in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung, in der (a), (b) und (c) Schwingungsformdiagramme
eines von individuellen Gleichstromwandlerblöcken zu individuellen
Licht emittierenden Blöcken fließenden Stroms;
und (d) ein Schwingungsformdiagramm eines durch Kombinieren der
vorangehenden (a)–(c) erhaltenen Stroms ist.
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BESTE ART ZUM AUSFÜHREN
DER ERFINDUNG
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Die
beste Art zum Ausführen der Erfindung wird nun unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, um die vorliegende
Erfindung detaillierter zu erläutern.
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AUSFÜHRUNGSFORM 1
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1 ist
ein Diagramm zum zeigen einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung
einer Ausführungsform 1 in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung.
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In 1 ist
die LED-Beleuchtungsvorrichtung aus vier Hauptbestandteilen aufgebaut,
bestehend aus einer Gleichstromenergieversorgung 1, einem
Gleichstromwandlerabschnitt 2, einem Lichtemissionsabschnitt 3 und
einem Steuerabschnitt 4.
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In
der Konfiguration ist die Gleichstromenergieversorgung 1 beispielsweise
eine in einem Fahrzeug geladene Batterie.
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Der
Gleichstromwandlerabschnitt 2 umfasst eine Vielzahl von
Spannungsanhebungsschaltungen parallel miteinender verbunden zum
Anheben der Spannung der Spannungsenergieversorgung 1 und fhrt
zu den Licht emittierenden Dioden in dem Lichtemissionsabschnitt 3 einen
Strom. Der Gleichstromwandlerabschnitt 2, wie er in 1 gezeigt
ist, umfasst zwei Spannungsanhebungsschaltungen, eine Spannungsanhebungsschaltung 2A und
eine Spannungsanhebungsschaltung 2B, parallel zueinander verbunden.
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Die
beiden Spannungsanhebungsschaltungen 2A und 2B haben
dieselbe Konfiguration: die ersten Spannungsanhebungsschaltung 2A setzt
sich aus einem Einzelwicklungs-Spannungsanhebungstransformator 2a,
einer Schalteinrichtung 2b unter Verwendung eines FET (Feldeffekttransistor)
und einer Diode 2c zusammen; und die zweite Spannungsanhebungsschaltung 2B setzt
sich aus einem Transformator 2d derselben Form wie dem
Transformator 2a, einer Schalteinrichtung 2e unter
Verwendung eines FET und einer Diode 2f zusammen. Die Transformatoren 2a und 2d haben
jeweils ihren ersten Anschluss mit der Pluspotentialseite der Gleichspannungsenergieversorgung 1 verbunden.
Der Transformator 2a hat seinen zweiten Anschluss mit der
Anode der Diode 2c verbunden und der Transformator 2d hat
seinen zweiten Anschluss mit der Anode der Diode 2f verbunden.
Die Dioden 2c und 2f haben jeweils ihre Kathode
an den Lichtemissionsabschnitt 3 verbunden. Zudem hat der
Transformator 2a seine Anzapfung mit dem Drain-Anschluss
(D) der Schalteinrichtung (FET) 2b verbunden, deren Source-Anschluss
(S) gegen Masse verbunden ist. In hnlicher Weise hat der Transformator 2d seine
Anzapfung mit dem Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 2e (FET),
deren Source-Anschluss (S) gegen Masse verbunden ist, verbunden.
Die Schalteinrichtungen 2b und 2e haben ihre Gateanschlsse
(G) mit dem Steuerabschnitt 4 verbunden, um Schaltsteuersignale
Sa1 und Sb1 zu empfangen, die der Steuerabschnitt 4 erzeugt.
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Der
Lichtemissionsabschnitt 3 hat eine Vielzahl von LEDs (3a, 3b, 3m, 3n,
die von nun an als "LED 3a und so weiter" bezeichnet werden)
in Serie verbunden. Die Serienverbindung hat ihre Anodenseite mit
den Kathoden der Dioden 2c und 2f, dem Ausgangsanschluss
des Spannungsanhebungsabschnitts 2, verbunden und ihre
Kathodenseite über einen Widerstand 3r mit Masse
verbunden. Demnach wird die Serienverbindung von dem Spannungsanhebungsabschnitt 2 mit
Energie versorgt, hierdurch Licht bei demselben Strom emittierend.
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2 zeigt
ein Kennlinienbeispiel einer der LEDs, die den Lichtemissionsabschnitt 3 bilden.
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2 ist
eine Grafik zum Zeigen der Kennlinie einer einzelnen LED. 2 zeigt
den Zusammenhang zwischen der Vorwärtsspannung (V) (horizontale
Achse) gegenüber dem Vorwärtsstrom (mA) (vertikale
Achse). Der Vorwärtsstrom der LED variiert exponentiell
mit der Vorwärtsspannung und hat demnach im Allgemeinen
einen konstanten Spannungszusammenhang. Demgemäß variiert
der Vorwärtsstrom (der Durchflussstrom) stark ansprechend
auf die Variation der Vorwärtsspannung (der angelegten Spannung).
Demnach ist es zum Stabilisieren der Lichtemission der LEDs erforderlich,
Schwankungen der Vorwärtsspannung (der angelegten Spannung) so
sehr wie möglich zu unterdrücken, um die Schwankungen
des Vorwärtsstroms (des Durchflussstroms) zu stabilisieren.
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Zudem
ist in Bezug auf die Hochintensitäts-LEDs, wenn der Vorwärtsstrom
200 mA ist, wie in 2 gezeigt, der Vorwärtsspannungsabfall
beispielsweise etwa 3 V. Demnach erfordert die Konfiguration mit
einer Vielzahl von LEDs in Serie verbunden eine spannungsanhebende
Energieversorgung, die eine Spannung gleich oder größer
als die Summe der Gesamtheit der Vorwärtsspannungsabfälle
der in Serie verbundenen LEDs zuführen kann.
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Der
Steuerabschnitt 4 erzeugt auf solche Weise Schaltsteuersignale
Sa1 und Sb1 derselben Frequenz (derselben Periode), dass die Spannung über
den Widerstand 3r konstant gemacht wird (Konstantstromsteuerung),
und liefert sie an die individuellen Gate-Anschlüsse (G)
der Schalteinrichtungen 2b bzw. 2e der Spannungsanhebungsschaltungen 2A bzw. 2B.
Die Schaltsteuersignale Sa1 und Sb2 führen eine Schaltsteuerung
(EIN- und AUS-Steuerung) der Schalteinrichtungen 2b und 2e aus.
In diesem Fall ist das Schalt-Timing (die Schaltzeitabstimmung)
der EIN- und AUS-Steuerung der Schalteinrichtung 2b von
dem der Schalteinrichtung 2e verschoben (wie später
beschrieben wird).
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Als
Nächstes wird der Betrieb der Anordnung der 1 unter
Bezugnahme auf die 3 beschrieben.
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3 ist
ein Zeitdiagramm zum Erläutern des Betriebs der LED-Beleuchtungsvorrichtung
der Ausführungsform 1 in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung: 3(a) ist ein
Schwingungsformdiagramm des durch die Schalteinrichtung 2b fließenden
Stroms; 3(b) ist ein Schwingungsformdiagramm
des durch die Diode 2c fließenden Stroms; 3(c) ist ein Schwingungsformdiagramm des
durch die Schalteinrichtung 2e fließenden Stroms; 3(d) ist ein Schwingungsformdiagramm des
durch die Diode 2f fließenden Stroms; und 3(e) ist ein Schwingungsformdiagramm eines durch
die LED 3a und so weiter des Lichtemissionsabschnitts 3 fließenden
Stroms.
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Der
Steuerabschnitt 4 erzeugt gleichfrequente Schaltsteuersignale
Sa1 und Sb1 mit ihren um einen vorbestimmten Betrag verschobenen
Phasen und führt das Schaltsteuersignal Sa1 dem Gate-Anschluss
(G) der Schalteinrichtung 2b zu und das Schaltsteuersignal
Sb1 dem Gate-Anschluss (G) der Schalteinrichtung 2e.
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Die
Schalteinrichtung 2b des Gleichstromwandlerabschnitts 2 erfährt
die Schaltsteuerung durch das Schaltsteuersignal Sa, das ihrem Gate-Anschluss
(G) zugeführt wird, hierdurch Strom über Drain
(D) und Source (S) EIN- und AUS-schaltend. Das EIN- und AUS-Schalten
verursacht, dass die von der Gleichspannungsenergieversorgung 1 dem Transformator 21 zugeführte
Spannung EIN- und AUS-geschaltet wird. Zudem veranlasst das EIN- und
AUS-Schalten, dass der geschaltete Strom (Drain-Strom) IFA mit einer
Schwingungsform der 3(a) durch die
Schalteinrichtung 2b fließt.
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Wie
oben beschrieben, wird die Spannungsversorgung zu dem Spannungsanhebungstransformator 2a durch
die Schalteinrichtung 2b EIN- und AUS-geschaltet. Demnach
speichert der Spannungsanhebungstransformator 2a von der
Gleichspannungsenergieversorgung 1 zugeführte
Energie während des EIN-Zustands der Schalteinrichtung 2b und erzeugt
zu der Seite der Diode 2c hin eine Rückflussspannung
basierend auf der gespeicherten Energie zu der Zeit, wenn die Schalteinrichtung 2b einen Übergang
von dem EIN-Zustand zu dem AUS-Zustand vollführt. Die Rückflussspannung
verursacht, dass der Diodenstrom Ida mit einer Schwingungsform der 3(b) durch die Diode 2c fließt.
Auf diese Weise gibt die Diode 2c von ihrer Kathodenseite
die durch das Anheben der von der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zugeführten
Gleichspannung erhaltene Gleichspannung ab.
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Bezüglich
des Transformators 2d, der Schalteinrichtung 2e und
der Diode 2f, die die zweite Spannungsanhebungsschaltung 2B bilden,
arbeiten diese auf dieselbe Weise wie der Transformator 2a, die
Schalteinrichtung 2b und die Diode 2c, die die erste
Spannungsanhebungsschaltung 2A bilden. Demnach fließt
der geschaltete Strom (Drain-Strom) Ifb mit einer Schwingungsform,
wie sie in 3(c) gezeigt ist, durch
die Schalteinrichtung 2e, und der Diodenstrom Idb mit einer
Schwingungsform, wie sie in 3(d) gezeigt
ist, fließt durch die Diode 2f. Zudem gibt die
Diode 2f an ihrer Kathodenseite die durch das Anheben der
von der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zugeführten
Gleichspannung erhaltene Gleichspannung ab.
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Wie
zuvor erwähnt, sind die Phasen von dem Schaltsteuersignal
Sa1 und dem Schaltsteuersignal Sb1, die dieselbe Frequenz haben,
zueinander verschoben. Demgemäß sind der Schaltstrom
Ifa, wie er in 3(a) gezeigt ist und
der Schaltstrom Ifb, wie er in 3(c) gezeigt
ist, obwohl sie dieselbe Frequenz haben, in Bezug auf ihre Phasen
verschoben. Daher sind die Phasen des Diodenstroms Ida der 3(b) und des Diodenstroms Idb der 3(d) verschoben. Wie in 3(b) und 3(d) gezeigt, haben ihre Phasen einen solchen
Zusammenhang, dass während der Zeit, zu der der erste Diodenstrom
nicht fließt, der zweite Diodenstrom fließt. Der
Phasenzusammenhang zwischen dem Schaltsteuersignal Sa1 und dem Schaltsteuersignal
Sb1 wird bestimmt, um einen solchen Phasenzusammenhang zu realisieren.
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Sowohl
der Diodenstrom Ida als auch der Diodenstrom Idb mit dem vorangehenden
Phasenzusammenhang fließen durch die LED 3a und
so weiter des Lichtemissionsabschnitts 3 als der LED-Strom Iel.
Der LED-Strom Iel wird zu einem Strom mit einer Schwingungsform,
wie in 3(e) gezeigt.
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Wie
zuvor beschrieben, beginnt der Diodenstrom Idb (oder der Diodenstrom
Ida), wenn der Diodenstrom Ida (oder der Diodenstrom Idb) aufhört,
zu fließen, mit dem Fließen. Demgemäß hat
der LED-Strom Iel keine Periode, in der der Strom Null wird, wie
in 3(e) gezeigt. Diese ermöglicht
das Verhindern, dass die LED 3a usw. bedingt durch den intermittierenden
LED-Strom Licht in intermittierender Weise emittiert, hierdurch
das Verhindern des Auftretens des stroboskopischen Phänomens
ermöglichend.
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Wie
oben beschrieben können, obwohl die Spannungsanhebungsschaltungen 2A und 2B in
der Konfiguration der 1 aus den Transformatoren 2a und 2b gebildet
werden, abhängig von der Ausgangsspannung auch Drosselspulen
verwendet werden.
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Obwohl
die oben beschriebenen Konfiguration der 1 zwei Spannungsanhebungsschaltungen
parallel verbunden hat, ist diese zudem nicht auf zwei Schaltungen
beschränkt. Beispielsweise kann sie auch aus drei oder
mehr Schaltungen zusammengesetzt sein. In diesem Fall sind die Phasen
der individuellen Ströme, die von den individuellen Spannungsanhebungsschaltungen
zu dem Lichtemissionsabschnitt 3 zuzuführen sind,
zueinander wie zuvor beschrieben verschoben. Dies ermöglicht
es ferner, zu verhindern, dass die LED 3a usw. intermittierend
Licht emittiert.
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Wie
oben beschrieben, ist die vorliegende Ausführungsform 1
derart konfiguriert, dass der einzelne Gleichstromwandler aus den
beiden parallel verbundenen Spannungsanhebungsschaltungen aufgebaut
ist, nämlich der Rückfluss-Spannungsanhebungsschaltung 2A,
die aus dem Transformator 2a, der Schalteinrichtung 2b und Ähnlichem
zum Anheben der Gleichspannung der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zusammengesetzt
ist, und der Rückfluss-Spannungsanhebungsschaltung 2B,
der aus dem Transformator 2b, der Schalteinrichtung 2e und Ähnlichem
zum Anheben der Gleichspannung der Gleichspannungsversorgung 1 aufgebaut
ist; und der Steuerabschnitt 4 führt die Schalt-Steuerung
der Schalteinrichtungen 2b und 2e auf solche Weise
aus, dass die Phasen des Stroms Ida und des Stroms Idb, die von
den beiden Spannungsanhebungsschaltungen zu der LED 3a und
so weiter des Lichtemissionsabschnitts, der aus einer Serienschaltung
besteht, geführt werden, zueinander phasenverschoben sind. Demnach
hat der Strom Iel, der durch die in Serie verbundene LED 3a und
so weiter fließt, keine Zeitperiode, in der er Null wird.
Dies ermöglicht das Verhindern der intermittierenden Lichtemission
der LEDs, die durch intermittierenden LED-Strom wie bei dem konventionellen
Beispiel bedingt ist, hierdurch ermöglichend, dass das
Auftreten des stroboskopischen Phänomens vermieden wird.
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Zudem
ist der einzelne Gleichstromwandler, der ursprünglich eine
große Kapazität hat, aufgeteilt in die beiden
Spannungsanhebungsschaltungen 2A und 2B, die eine
einfache Konfiguration und eine geringe Kapazität haben
und die das Bedürfnis nach dem konventionell verwendeten
Glättungskondensator von großer Größe
und hoher Kapazität vermeiden. Dies ermöglicht
das Reduzieren der Größe und des Preises der Vorrichtung.
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Zudem
ermöglicht die Konfiguration mit zwei getrennten Spannungsanhebungsschaltungen 2A und 2B das
Aufteilen des von der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zuzuführenden
Stroms, welcher konventionell ein intermittierender großer
Strom ist, in kontinuierliche kleinere Ströme. Demnach
kann das von dem Gleichstromwandler erzeugte Funkrauschen reduziert
werden und der durch die individuellen Leistungskomponenten wie
die Schalteinrichtung 2b, die die Spannungsanhebungsschaltung 2A und so
weiter gebildete Spitzenstrom kann reduziert werden, hierdurch das
Verbessern der Wirksamkeit des Gleichstromwandlers ermöglichend.
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AUSFÜHRUNGSFORM 2
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4 ist
ein Diagramm zum Zeigen einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung
einer Ausführungsform 2 in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung. In 4 sind dieselben Komponenten
wie jene der 1 durch dieselben Bezugszeichen
gekennzeichnet und ihre Beschreibung wird hier weggelassen. In 4 unterscheidet sich
die Konfiguration der 4 von der der 1 in der
Konfiguration des Gleichstromwandlerabschnitts 11 zum Anheben
der Spannung der Gleichspannungsenergieversorgung 1. Der
Gleichstromwandlerabschnitt 2 der 1 wird durch
das Parallelverbinden der beiden Rückfluss-Spannungsanhebungsschaltungen
aufgebaut. Demgegenüber wird der Gleichstromwandlerabschnitt 11 der 4 durch
Parallelverbinden zweier Spannungsanhebungsschaltungen 11A und 11B vom
Ladungspumpentyp aufgebaut. Die Spannungsanhebungsschaltung vom
Ladungspumpentyp ist eine Schaltung zum Anheben der Spannung durch Überlagern
der in dem Kondensator geladenen Spannung über die Energieversorgungsspannung,
und hat ein Merkmal, keine der in 1 gezeigten
Transformatoren 2a und 2b zu verwenden.
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Die
erste Ladungspumpen-Spannungsanhebungsschaltung der beiden parallel
verbundenen Schaltungen schließt eine Schalteinrichtung 11a ein, eine
Schalteinrichtung 11b, einen Umrichter 11c, eine
Diode 11d, einen Kondensator 11e und eine Diode 11f.
In ähnlicher Weise schließt die zweite Ladungspumpen-Spannungsanhebungsschaltung 11B eine
Schalteinrichtung 11g ein, eine Schalteinrichtung 11a,
einen Umrichter 11i, eine Diode 11j, einen Kondensator 1lk und
eine Diode 11l. Zudem ist ein Kondensator 11m für
die gemeinsame Nutzung durch die beiden Ladungspumpen-Spannungsanhebungsschaltungen 11A und 11B vorgesehen.
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Der
Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 11b, die Anode
der Diode 11d, der Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 11h und
die Anode der Diode 11j sind an die Pluspotentialseite
der Gleichspannungsenergieversorgung 1 angeschlossen. Der
Umrichter 11c ist zwischen dem Gate-Anschluss (G) der Schalteinrichtung 11a und
dem Gate-Anschluss (G) der Schalteinrichtung 11b verbunden
und der Source-Anschluss (S) der Schalteinrichtung 11a ist
mit Masse verbunden. Der Source-Anschluss (S) der Schalteinrichtung 11b ist
mit dem Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 11a verbunden
und der Verbindungspunkt ist mit dem ersten Anschluss des Kondensators 11e verbunden. Ein
zweiter Anschluss des Kondensators 11e ist mit der Kathode
der Diode 11d und der Anode der Diode 11f verbunden.
In Bezug auf die andere Schalteinrichtung 11g, die Schalteinrichtung 11h,
den Umrichter 11i, die Diode 11j, den Kondensator 11k und
die Diode 11l sind dieselben Zusammenhänge eingerichtet.
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Der
Gate-Anschluss (G) der mit dem Eingangsanschluss des Umrichters 11c verbundenen Schalteinrichtung 11a und
der Gate-Anschluss (G) der mit dem Eingangsanschluss des Umrichters 11i verbundenen Schalteinrichtung 11g sind
mit dem Steuerabschnitt 12 verbunden und empfangen die Schaltsteuersignale
Sa2 und Sb2, die der Steuerabschnitt 12 erzeugt.
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Die
Kathoden der Diode 11f und der Diode 11l, die
den Ausgangsanschluss des Gleichstromwandlerabschnitts 11 bilden,
sind mit dem zweiten Anschluss des Kondensators 11m verbunden,
dessen erster Anschluss gegen Masse verbunden ist, und mit der Anodenseite
der LED 3a und so weiter, die in Serie verbunden sind,
welche den Lichtemissionsabschnitt 3 bildet.
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Der
Steuerabschnitt 12 erzeugt die gleichfrequenten Schaltsteuersignale
Sa2 und Sb2 auf solche Weise, dass die Spannung über den
Widerstand 3r konstant wird (Konstantstromsteuerung), und
liefert sie an die Gate-Anschlüsse (G) der Schalteinrichtungen 11a und 11g der
Spannungsanhebungsschaltungen 11A und 11B und
an die Gate-Anschlüsse (G) der Schalteinrichtungen 11b und 11h über
die Umrichter 11c und 11i. Die Schaltsteuersignale
Sa2 und Sb2 führen die Schaltsteuerung (EIN- und AUS-Steuerung)
der Schalteinrichtungen 11a bzw. 11b und der Schalteinrichtungen 11g bzw. 11h aus.
In diesem Fall ist die Schalt-Zeitabstimmung (Timing) der EIN- und AUS-Steuerung
der Schalteinrichtungen 11a und 11b zu der Zeitabstimmung
der Schalteinrichtungen 11g und 11h verschoben,
wie in der Konfiguration der 1.
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Der
Betrieb der 4 wird beschrieben. Der Steuerabschnitt 12 erzeugt
dieselben Frequenzschaltsteuersignale Sa2 und Sb2 mit ihren Phasen um
einen vorbestimmten Betrag verschoben und führt das Steuersignal
Sa2 an den Gate-Anschluss (G) der Schalteinrichtung 11a und
das Schaltsteuersignal Sb2 an den Gate-Anschluss (G) der Schalteinrichtung 11g.
Zudem wird das Schaltsteuersignal Sa2', das durch die Phasenumkehrung
durch den Umrichter 11c geführt wird, dem Gate-Anschluss
(G) der Schalteinrichtung 11b zugeführt und das
Schaltsteuersignal Sb2', das durch die Phasenumwandlung durch den
Umrichter 11i verläuft, wird dem Gate-Anschluss
(G) der Schalteinrichtung 11h zugeführt. Die Phasenumwandlung
durch die Umrichter 11c und 11i bringt eine der
Schalteinrichtungen 11a bzw. 11b in EIN-Zustand
und die andere von ihnen in den AUS-Zustand. In Bezug auf die Schalteinrichtungen 11g und 11h gelten
die Zusammenhänge in der gleichen Weise.
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In
Bezug auf die Schalteinrichtungen 11a und 11b wird
die Schalteinrichtung 11b, wenn die Schalteinrichtung 11a durch
das Schaltsteuersignal Sa2 in den EIN-Zustand gebracht wird, in
den AUS-Zustand gebracht. Demnach ist der Kondensator 11e über
den Drain-Anschluss (G) und den Source-Anschluss (S) der Schalteinrichtung 11a gegen Masse
verbunden, so dass der Kondensator 11e mit der Spannung
E aufgeladen wird, die von der Spannungsenergieversorgung 1 über
die Diode 11d zugeführt wird. Darauf folgend wird
die Schalteinrichtung 11b, wenn die Schalteinrichtung 11a durch
das Schaltsteuersignal Sa2 in den AUS-Zustand gebracht wird, in
den EIN-Zustand gebracht. Demnach wird die in dem Kondensator 11e aufgeladene
Spannung E der Spannung E, die von der Spannungsenergieversorgung 1 zugeführt
wird, über den Drain-Anschluss (D) und den Source-Anschluss
(S) der Schalteinrichtung 11b im eingeschalteten Zustand überlagert
(Ladungspumpen). Als ein Ergebnis hiervon wird auf der Kathodenseite
der Diode 11d die Spannung 2E erhalten, die angehoben
wird auf das Doppelte der Spannung E der Gleichspannungsenergieversorgung 1.
Die Ladung der angehobenen Spannung 2E wird in dem Kondensator 11m über
die Diode 11f gespeichert. In diesem Fall wird das Entladen
des Kondensators 11e zu der Gleichspannungsenergieversorgung 1 durch
das Rückwärtsverhalten der Diode 11d verhindert
und das Entladen von dem Kondensator 11m zu dem Kondensator 11e wird durch
das Rückwärtsverhalten der Diode 11f verhindert.
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In
Bezug auf die Schalteinrichtung 11g, die Schalteinrichtung 11h,
die Diode 11j, den Kondensator 11k, die Diode 11l,
die die zweiten Spannungsanhebungsschaltung 11B bilden,
arbeiten diese in derselben Weise wie die Schalteinrichtung 11a,
die Schalteinrichtung 11b und so weiter, die wie oben beschrieben
die erste Spannungsanhebungsschaltung 11A bilden.
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Wie
zuvor erwähnt, sind die Phasen des Schaltsteuersignals
Sa2 und des Schaltsteuersignals Sb2 mit derselben Frequenz wie in
der Konfiguration der 1 verschoben. Demgemäß weicht
der Betrieb der Ladungspumpen, die die Spannung über die aufgeladenen
Kondensatoren der Energieversorgungsspannung überlagern,
ab, und der durch die Diode 11f fließende Strom
und der durch die Diode 11l fließende Strom haben
voneinander abweichende Phasen. Die Phasenzusammenhänge
zwischen den beiden Strömen sind derart, dass der zweite
Diodenstrom komplementär ist zur Reduzierung im ersten Diodenstrom
wie in der Konfiguration der 1. Um solche
Phasenzusammenhänge zu erzielen, werden die Phasenzusammenhänge
zwischen dem Schaltsteuersignal Sa2 und dem Schaltsteuersignal Sb2
im Voraus festgelegt.
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Sowohl
der Strom der Diode 11f als auch der Strom der Diode 11l mit
den vorangehenden Phasenzusammenhängen fließen
durch die LED 3a und so weiter des Lichtemissionsabschnitts 3 als
der LED-Strom Ie2. Demnach hat der LED-Strom Ie2 keine Periode bzw.
Zeitdauer, in der der "Strom Null wird", wie es bei der Schwingungsform
der 3(e) in der Konfiguration der 1 der
Fall ist. Dies ermöglicht das Vermeiden, dass die LED 3a und
so weiter bedingt durch den intermittierenden LED-Strom Licht intermittierend
emittieren, hierdurch ermöglichend, dass das Auftreten
des stroboskopischen Phänomens vermieden wird.
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Obwohl
die oben beschriebene Konfiguration der 4 zwei Spannungsanhebungsschaltungen
parallel verbunden hat, ist die Konfiguration nicht auf zwei Schaltungen
beschränkt. Beispielsweise kann sie aus drei oder mehr
Schaltungen zusammengesetzt sein, wie in der Ausführungsform
1. In diesem Fall ist es durch Verschieben der Phasen der individuellen, von
den individuellen Spannungsanhebungsschaltungen dem Lichtemissionsabschnitt 3 zugeführten
Ströme zueinander möglich, zudem zu verhindern,
dass die LED 3a und so weiter Licht intermittierend emittieren.
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Wie
oben beschrieben, ist die vorliegende Ausführungsform 2
auf solche Weise konfiguriert, dass der einzelne Gleichstromwandler
aus den beiden parallel zueinander verbundenen Spannungsanhebungsschaltungen
aufgebaut ist, nämlich der Ladungspumpen-Spannungsanhebungsschaltung 11A, die
aus den Schalteinrichtungen 11a und 11b, dem Kondensator 11e und
so weiter zum Anheben der Gleichspannung der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zusammengesetzt
ist, und der Ladungspumpen-Spannungsanhebungsschaltung 11B,
die aus den Schalteinrichtungen 11g und 11h, dem
Kondensator 11k und so weiter zum Anheben der Gleichspannung
der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zusammengesetzt
ist; und der Steuerabschnitt 12 führt die Schaltsteuerung
der Schalteinrichtungen 11a und 11b und der Schalteinrichtungen 11g und 11h auf
solche Weise durch, um die Phasen der von den beiden Spannungsanhebungsschaltungen
zu der LED 3a und so weiter des Lichtemissionsabschnitts 3,
die in Serie verbunden sind, zueinander zu verschieben. Demgemäß bietet
die vorliegende Ausführungsform 2 dieselben Vorteile wie
die Ausführungsform 1, d. h., die Periode bzw. Zeitdauer,
in der der Strom Ie2, der durch die LED 3a und so weiter, die
in Serie verbunden sind, fließt, Null wird, kann eliminiert
werden; das intermittierende Emittieren von Licht durch die LEDs
bedingt durch den intermittierenden LED-Strom kann vermieden werden;
und das Auftreten des stroboskopischen Phänomens kann vermieden
werden.
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Zudem
können die Ladungspumpen-Gleichstromwandler der vorliegenden
Ausführungsform 2 die Spannung der Spannungsenergieversorgung 1 mit
einer einfachen Schaltungskonfiguration verdoppeln ohne das verwenden
eines Spannungsanhebungstransformators. Demnach ist sie insbesondere wirksam
für die Beleuchtungsvorrichtung, die eine eher geringe
Anzahl an LEDs in Serie in dem Lichtemissionsabschnitt 3 verbunden
hat und eine eher niedrige Spannung zum Beleuchten der LEDs erfordert.
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Zudem
teilt die vorliegende Ausführungsform 2 wie die Ausführungsform
1 den einzelnen Gleichstromwandlerabschnitt 11 in die beiden
Spannungsanhebungsschaltungen 11A und 11B auf,
die eine einfache Schaltungskonfiguration haben und eine geringe
Kapazität, und ersetzt den groß bauenden kapazitiv
großen Glättungskondensator durch einen kleinen
Kondensator. Demnach kann sie die Größe und den
Preis der Vorrichtung reduzieren.
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Daneben
ermöglicht wie bei der Ausführungsform 1 die Konfiguration
mit zwei getrennten Spannungsanhebungsschaltungen 11A und 11B das Aufteilen
des von der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zugeführten
Stroms, welcher gewöhnlich ein intermittierender Strom
ist, in kontinuierliche kleine Ströme. Daher kann sie den
durch die individuellen Leistungskomponenten wie die Schalteinrichtungen 11a,
die die Spannungsanhebungsschaltung 11A bilden und so weiter
fließenden Spitzenstrom reduzieren, hierdurch das Verbessern
der Effizienz des Gleichspannungswandlers ermöglichend.
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AUSFÜHRUNGSFORM 3
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5 ist
ein Diagramm zum Zeigen einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung
einer Ausführungsform 3 in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung. In 5 sind dieselben Komponenten
wie jene der 1 durch dieselben Bezugszeichen
versehen und ihre Beschreibung wird hier weggelassen.
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In 5 unterscheidet
sich die Konfiguration der 5, die einen
Gleichspannungswandlerabschnitt 21 mit zwei Resonanz-Spannungsanhebungsschaltungen 21A und 21B ähnlich jener
Gegenstücke in 1 parallel verbunden einschließt, von
der Konfiguration der 1 im Folgenden: sie hat einen
Resonanzkondensator 2g zwischen dem Verbindungspunkt der
Anzapfung des Transformators 2a und dem Drain-Anschluss
(D) der Schalteinrichtung 2b und dem Masseanschluss; hat
einen Resonanzkondensator 2h in derselben Weise zwischen dem
Verbindungspunkt der Anzapfung des Transformators 2b und
dem Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 2e und dem
Masseanschluss; und verbindet die individuellen Drain-Anschlüsse
(D) der Schalteinrichtungen 2b und 2e mit dem
Steuerabschnitt 22. Die verbleibende Konfiguration ist
dieselbe wie die der 1. Demgemäß ist
der Grundbetrieb der 5 gleich dem der 1.
Daher wird die folgende Beschreibung unter dem Richten spezieller Betonung
auf die vorangehenden unterschiedlichen Punkte unter Weglassung
oder Abkürzung des gemeinsamen Betriebs mit der 1 beschrieben.
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Als
Nächstes wird der Betrieb der 5 unter
Bezugnahme auf 6 beschrieben.
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6 ist
ein Zeitdiagramm zum Zeigen des Betriebs der LED-Beleuchtungsvorrichtung
der Ausführungsform 3 in Übereinstimmung mit der
vorliegenden Erfindung, in welchem 6(a)–6(d) sich auf eine Konfiguration ohne
Resonanzkondensator 2g beziehen und 6(e)–6(h) sich auf eine Konfiguration der 5 mit
dem Resonanzkondensator 2g beziehen: 6(a) und 6(e) sind ein Schalt-Zeitdiagramm der
Schalteinrichtung 2b ansprechend auf ein Schaltsteuersignal
Sa3; 6(b) und 6(f) sind
ein Schwingungsformdiagramm eines durch die Schalteinrichtung 2b fließenden
Stroms; 6(c) und 6(d) sind
ein Schwingungsdiagramm eines durch die Diode 2c fließenden Stroms
und 6(d) und 6(h) sind
ein Schwingungsformdiagramm einer Spannung am Drain-Anschluss (D)
der Schalteinrichtung 2b.
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Es
sei angenommen, dass der Resonanzkondensator 2g nicht vorgesehen
ist. Dann schaltet die Schalteinrichtung 2b mit dem in 6(a) gezeigten Timing ansprechend auf
das Schaltsteuersignal Sa3 EIN und AUS. Das EIN- und AUS-Schalten
veranlasst den Schaltstrom (Drain-Strom) Ifa mit einer Schwingungsform
der 6(b), durch die Schalteinrichtung 2b in
derselben Weise zu fließen wie in 3 beschrieben.
Demnach fließt der Diodenstrom Ida mit einer Schwingungsform
der 6(c) durch die Diode 2c.
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In
dem vorangehenden Betrieb zu dem Zeitpunkt, wenn die Schalteinrichtung 2b von
einem AUS- zu einem EIN-Zustand ansprechend auf das Schaltsteuersignal
Sa3 umschaltet, hat die Schwingungsform ihre Drain-Spannung – am
Drain-Anschluss D – (gekennzeichnet durch Vfa') eine Oszillation
(ein Klingeln), wie sie in 6(d) gezeigt
ist. Wenn die Schwingungskomponente kurzgeschlossen wird (Vr1),
wird zu dem Zeitpunkt des Umschaltens der Schalteinrichtung 2b von
einem EIN- zu einem AUS-Zustand ansprechend auf das Schaltsteuersignal
Sa3 eine Stoßspannung erzeugt. Das plötzliche
Ansteigen (Vr2) dieser Stoßspannung verursacht Rauschen
und ist für die Beleuchtungsvorrichtung unerwünscht.
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Der
Resonanzkondensator 2g ist zum Zwecke des Vermeidens der
plötzlichen Spannungsänderungen von Vr1 und Vr2
vorgesehen. Der Betrieb der Konfiguration der 5,
die den Resonanzkondensator 2g einschließt, wird
nachstehend beschrieben.
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Der
Resonanzkondensator 2g schwingt mit der Induktanz (L) des
Transformators 2a und Resonanz macht die Frequenz der Schwingungskomponente
niedriger. In diesem Fall wird der Resonanzkondensator 2g mit
der von dem Transformator 2a zugeführten Spannung
aufgeladen, und die Ladespannung wird zur Masseseite über
den Drain-Anschluss (D) und den Source-Anschluss (S) entladen, wenn
die Schalteinrichtung 2b sich in dem EIN-Zustand befindet.
Die Entladungsvorrichtung, die die gespeicherte Energie ausräumt
und Wärme verursachen kann oder einen Schaltverlust der
Schalteinrichtung 2b, welche vom Gesichtspunkt der Effizienz des
Gleichspannungswandlers unerwünscht ist. Aus diesem Grund
wird die Schalteinrichtung 2b mit dem Timing eingeschaltet,
mit dem die in dem Transformator 2a gespeicherte Energie
zu der Seite des Lichtemissionsabschnitts 3 freigegeben
wird, d. h., mit dem Timing, das synchronisiert ist mit dem Timing des
durch die Schalteinrichtung 2b fließenden Stroms
oder wenn die angelegte Spannung Vfa Null wird.
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Genauer,
die Schalteinrichtung 2b wird mit dem in 6(d) und 6(h) gezeigten Timing "A" EIN-geschaltet,
wobei die Drain-Spannung am Anschluss (D) der Schalteinrichtung 2b auf
Null abfällt.
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Dies
ermöglicht das Reduzieren des Entladens von dem Resonanzkondensator 2g,
um den ineffizienten Betrieb des Abbauens der aufgeladenen Spannung
(Energie) zu vermeiden, hierdurch die durch den Schaltverlust der
Schalteinrichtung 2b bedingt Wärmeerzeugung unterdrückend.
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Im Übrigen
ist die Temperatur, um die LEDs zu veranlassen, Licht in geeignetem
Umgang zu emittieren, nicht so hoch (z. B. 100°C). Demnach
ist es zum Beleuchten der LEDs wichtig, einen geeigneten Schritt
für die Wärmeableitung zu ergreifen. Daher ist
die vorangehende Unterdrückung der Wärmeerzeugung
bedingt durch den Schaltverlust der Schalteinrichtung 2b für
die Beleuchtungsvorrichtung erwünscht.
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Um
die Schalteinrichtung 2b zu dem Zeitpunkt "A" positiv EIN
zu schalten, überwacht der Steuerabschnitt 22 Spannungsbedingungen
an dem Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 2b, erzeugt
das Schaltsteuersignal Sa3 der 6(e) zum Einschalten
der Schalteinrichtung 2b zu dem Zeitpunkt "A", und liefert
es zu dem Gate-Anschluss (G) der Schalteinrichtung 2b.
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Daraufhin
wird die Schalteinrichtung 2b wie in der Konfiguration
in der 1 EIN- und AUS-geschaltet ansprechend auf das
Schaltsteuersignal Sa3. Demnach fließt der Schaltstrom
(Drain-Strom) Ifa mit der Schwingungsform der 6(f) durch
die Schalteinrichtung 2b und der Diodenstrom Ida mit der Schwingungsform
der 6(g) fließt durch die
Diode 2c.
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Zudem
wird die Spannung Vfa am Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 2b zu
der Spannung mit einer Schwingungsform der 6(h),
welche das Erzeugen der Oszillationskomponenten oder einer plötzlichen
Spannungsänderung aus der 6(d) vermeidet,
welche Rauschen und Wärme verursachen.
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In
Bezug auf den Transformator 2d, die Schalteinrichtung 2e,
die Diode 2f und den Resonanzkondensator 2h, die
die zweite Spannungsanhebungsschaltung 21B bilden, arbeiten
diese in derselben Weise wie der Transformator 2a, die
Schalteinrichtung 2b, die Diode 2c und der Resonanzkondensator 2g,
die die erste Spannungsanhebungsschaltung 21A bilden. Demnach
haben sie in Bezug auf die Schalt-Abstimmung bzw. das Schalt-Timing ansprechend
auf das Schaltsteuersignal Sb3, den Schaltstrom Ifb, den Diodenstrom
Idb und die Spannung Vfb am Drain-Anschluss (D) der Schalteinrichtung 2e dieselbe
Schwingungsform wie ihre Gegenstücke der 6(e)–6(h), die oben erwähnt worden
sind, aber ihre Phasen sind verschoben. Die Phasenverschiebung ist
wie bei der Konfiguration der 1 durch
die Phasenverschiebung zwischen dem Schaltsteuersignal Sa3 und dem
Schaltsteuersignal Sb3 bedingt, welche gleichfrequent sind.
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Demgemäß gilt
in Bezug auf den durch die LED 3a und so weiter in dem
Lichtemissionsabschnitt 3 von dem Gleichstromwandlerabschnitt 21 fließende LED-Strom
Ie1 dasselbe wie bei der Konfiguration der 1. Dies ermöglicht
es, zu vermeiden, dass die LED 3a und so weiter bedingt
durch den intermittierenden LED-Strom intermittierend Licht emittieren, hierdurch
ermöglichend, dass das Auftreten des stroboskopischen Phänomens
vermieden wird.
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Obwohl
die Konfiguration der 5, die oben beschrieben worden
ist, zwei Spannungsanhebungsschaltungen parallel verbunden hat,
ist dies nicht auf zwei Schaltungen beschränkt. Beispielsweise
kann sie aus drei oder mehr Schaltungen zusammengesetzt sein, wie
bei der Ausführungsform 1. In diesem Fall wird es ferner
durch zueinander Verschieben der Phasen der individuellen Ströme,
die von den individuellen Spannungsanhebungsschaltungen zu dem Lichtemissionsabschnitt 3 zugeführt werden,
möglich, zu vermeiden, dass die LED 3a und so
weiter intermittierend Licht emittieren.
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Wie
oben beschrieben, ist die vorliegende Ausführungsform 3
auf solche Weise konfiguriert, dass die Resonanz-Spannungsanhebungsschaltungen
parallel verbunden sind, welche die beiden Spannungsanhebungsschaltungen
der Ausführungsform 1 bilden (1) zuzüglich
zu dem Resonanzkondensator 2g bzw. dem Resonanzkondensator 2h; und
der Steuerabschnitt 22 führt die Schaltsteuerung auf
solche Weise aus, dass die Schalteinrichtungen 2b und 2e zu
den Zeitpunkten, zu denen ihre Drain-Spannungen am Drainanschluss
(D) auf Null abfallen, eingeschaltet werden, und führt
die restliche Schaltsteuerung in derselben Weise aus wie der Steuerabschnitt 4 der
Ausführungsform 1. Demnach bietet die vorliegende Ausführungsform
3 dieselben Vorteile wie die Ausführungsform 1, d. h.,
sie kann die Zeitdauer bzw. Periode, in der der durch die LED 3a und
so weiter, die in Serie verbunden sind, fließende Strom,
Null wird, eliminiert wird. Dies ermöglicht das Verhindern
der intermittierenden Lichtemission der LEDs bedingt durch einen
intermittierenden LED-Strom, hierdurch das Vermeiden des Auftretens des
stroboskopischen Phänomens ermöglichend. Zudem
ermöglicht das Vorsehen der Resonanzkondensatoren 2g und 2h ein
Unterdrücken der an ihren Drain-Anschlüssen (D)
erzeugten Schwingungskomponenten wenn die Schalteinrichtungen 2b bzw. 2e von
einem AUS-Zustand in einen EIN-Zustand umschalten, es hierdurch
ermöglichend, eine durch die Schwingungskomponente bedingte
Rauscherzeugung zu vermeiden. Darüber hinaus führt
der Steuerabschnitt 22 die Schaltsteuersignal auf solche
Weise aus, dass die Schalteinrichtungen 2b bzw. 2e mit dem
Timing bzw. zu den Zeitpunkten, zu denen ihre Drain-Spannungen am
Drain-Anschluss (D) auf Null abfallen, eingeschaltet werden. Diese
ermöglicht ein Reduzieren des Entladens der Resonanzkondensatoren 2g und 2h und
eine Reduzieren der durch die Schaltverluste der Schalteinrichtungen 2b und 2e durch
das Entladen bedingten Wärmeerzeugung, es hierdurch ermöglichend,
die Effizienz des Gleichstromwandlers zu verbessern.
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Die
von den oben beschriebenen Vorteilen abweichenden Vorteile sind
die Folgenden. Der Vorteil, imstande zu sein, die Größe
und den Preis der Vorrichtung zu reduzieren durch Aufteilen des
einzelnen Gleichstromwandlers in zwei Spannungsanhebungsschaltungen
mit einer einfachen Schaltungskonfiguration und einer geringen Kapazität.
Zudem ist der sich aus der Konfiguration mit zwei getrennten Spannungsanhebungsschaltungen
ergebende Vorteil der Folgende: der von der Gleichspannungsenergieversorgung 1 zuzuführende
Strom, der gewöhnlich ein großer intermittierender
Strom ist, kann in kontinuierliche kleine Ströme aufgeteilt
werden; der durch die individuellen Leistungskomponenten wie die
Schalteinrichtung 2b, die den Gleichstromwandler bilden,
fließende Spitzenstrom kann reduziert werden; und die Effizienz
des Gleichstromwandlers kann verbessert werden. Diese Vorteile sind
dieselben wie jene der Ausführungsform 1.
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AUSFÜHRUNGSFORM 4
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7 ist
ein Diagramm zum zeigen einer Konfiguration der LED-Beleuchtungsvorrichtung
einer Ausführungsform 4 in Übereinstimmung mit
der vorliegenden Erfindung.
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Der
Lichtemissionsabschnitt 3 der LED-Beleuchtungsvorrichtung
der vorangehenden Ausführungsformen 1–3 besteht
jeweils aus einem einzelnen Block einer Vielzahl von in Serie verbundener LEDs.
Wenn in dieser Konfiguration eine große Anzahl von LEDs
(beispielsweise 45) in Serie verbunden sind, um eine Hochintensitäts-Lichtemission auszuführen,
ist, da der Vorwärtsspannungsabfall der LEDs einer hohen
Spannung von etwa 3 V entspricht, wie in 2 beschrieben,
eine Gleichstromwandler erforderlich, der die hohe Spannung erzeugt, die
gleich oder höher ist als die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungsabfälle
der in Serie verbundenen LEDs.
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Ein
Gleichstromwandler zum Erzeugen einer solch hohen Spannung wird
Hochspannungskomponenten erfordern, die zu einer Erhöhung
der Kosten und der Baugröße wegen einer Zunahme
der Größe der Komponenten, was unerwünscht
ist.
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Die
LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform
4 kann den Fall handhaben, der eine große Anzahl von LEDs
erfordert, um eine Lichtemission hoher Intensität zu erzielen.
Sie ist auf solche Weise konfiguriert, dass die Gesamtzahl der LEDs
zu einer Vielzahl von Lichtemissionsblöcken aufgeteilt
wird und ein Gleichstromwandler für jeden der Lichtemissionsblöcke
vorgesehen ist zum Ausführen der Lichtemission. Die Vielzahl
von die jeweiligen Lichtemissionsblöcke bildenden LEDs sind
in Serie verbunden wie in der Konfiguration der 1.
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7,
die von der Konfiguration der 1 ausgeht,
ist ein Beispiel der Konfiguration, die den Gleichstromwandlerabschnitt
und den Lichtemissionsabschnitt jeweils in drei Blöcke
aufteilt. In dem Fall des Aufteilens in drei Blöcke wird
die Anzahl der in Serie in jedem Lichtemissionsblock verbundenen LEDs,
wenn wie bei dem vorangehenden Beispiel 45 LEDs notwendig sind,
auf ein Drittel bzw. 15 reduziert. Dies kann den Bedarf nach dem Bereitstellen des
Gleichstromwandlers zum Erzeugen der hohen Spannung umgehen.
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In 7 besteht
ein Gleichstromwandlerabschnitt 31, an den die Gleichspannungsenergieversorgung 1 angelegt
wird, aus drei Blöcken eines Gleichstromwandlerblocks 32,
eines Gleichstromwandlerblocks 33 und eines Gleichstromwandlerblocks 34.
Wie in dem Gleichstromwandlerblock 32 gezeigt, besteht
jeder Gleichstromwandlerblock aus zwei Schaltungen, einer Spannungsanhebungsschaltung 32A und
einer Spannungsanhebungsschaltung 32B, parallel zueinander
verbunden. Ein Lichtemissionsabschnitt 35, der von dem
Gleichstromwandlerabschnitt 31 gespeist wird, besteht aus einem
Lichtemissionsblock 36, der von dem Gleichstromwandlerblock 32 gespeist
wird, einem Lichtemissionsblock 37, der von dem Gleichstromwandlerblock 33 gespeist
wird und einem Lichtemissionsblock 38, der von dem Gleichstromwandlerblock 34 gespeist
wird. In Bezug auf die Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34 führt
ein Steuerabschnitt 39 deren Schaltsteuerung aus.
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Die
Konfiguration des Gleichstromwandlerblocks 32, des Gleichstromwandlerblocks 33 oder des
Gleichstromwandlerblocks 34 ist dieselbe wie die des Gleichstromwandlerblocks 2 der 1.
Sie können jeweils aus zwei Rückfluss-Spannungsanhebungsschaltungen,
die parallel zueinander verbunden sind, aufgebaut sein. Beispielsweise
entsprechen der Transformator 32a, die Schalteinrichtung 32b,
die Diode 32c, der Transformator 32d, die Schalteinrichtung 32e und
die Diode 32f, die den Gleichstromwandlerblock 32 bilden,
den Transformator 2a, der Schalteinrichtung 2b,
der Diode 2c, dem Transformator 2d, der Schalteinrichtung 2e und
der Diode 2f des Gleichstromwandlerabschnitts 2 der 1 und
haben dieselben Funktionen.
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In
Bezug auf die Konfigurationen des verbleibenden Gleichstromwandlerblocks 33 und
Gleichstromwandlerblocks 34 sind jene dieselben wie die Konfiguration
des Gleichstromwandlerblocks 32, und ihre Beschreibung
wird hier weggelassen.
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Zudem
sind in Bezug auf die individuellen Konfigurationen des Lichtemissionsblocks 36,
des Lichtemissionsblocks 37 und des Lichtemissionsblocks 38 jene
dieselben wie die Konfiguration des Lichtemissionsabschnitts 3 der 1.
Beispielsweise sind, wie der Lichtemissionsblock 36 zeigt,
eine Vielzahl von LEDs (36a, 36b, ..., 36n:
von nun an als "LED 36a und so weiter" bezeichnet) in Serie
verbunden und die Kathodenseite der Serienverbindung ist über
einen Widerstand 36r mit Masse verbunden. In Bezug auf
die Konfigurationen des verbleibenden Lichtemissionsblocks 37 und
Lichtemissionsblocks 38, sind jene dieselben wie die Konfiguration
des Lichtemissionsblocks 36 und ihre Beschreibung wird hier
weggelassen.
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Der
Steuerabschnitt 39 steuert die Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34 individuell
in derselben Weise wie die Steuerung des Gleichstromwandlerabschnitts 2 der 1,
und steuert auch die gesamten Blöcke.
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Beispielsweise
erzeugt der Steuerabschnitt 39 in Bezug auf den Gleichstromwandlerblock 32 das gleichfrequente
Schaltsteuersignal Sao und Schaltsteuersignal Sb4 auf solche Weise,
dass die Spannung über den Widerstand 36r konstant
wird (Konstantstromsteuerung) und liefert sie jeweils zu den individuellen
Gate-Anschlüssen (G) der Schalteinrichtungen 32b bzw. 32e des
Gleichstromwandlerblocks 32. Die Schaltsteuersignale Sao
und Sb4 führen die Schaltsteuerung (EIN- und AUS-Steuerung)
der Schalteinrichtungen 32b und 32e aus. In diesem
Fall ist das Schalt-Timing (die Zeitabstimmung) der EIN- und AUS-Steuerung
der Schalteinrichtung 32b von dem der Schalteinrichtung 32e verschoben.
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In
Bezug auf die verbleibenden Gleichstromwandlerblöcke 33 und 34 führt
der Steuerabschnitt 39 dieselbe Steuerung aus wie die von
dem Spannungsanhebungsblock 32: er erzeugt das gleichfrequente Schaltsteuersignal
Sao und Schaltsteuersignal Sb5 und liefert sie jeweils zu dem Gleichstromwandlerblock 33;
und erzeugt das gleichfrequente Schaltsteuersignal Sa6 und Schaltsteuersignal
Sb6 und liefert sie jeweils zu dem Gleichstromwandlerblock 34. In
diesem Fall gilt in gleicher Weise wie für den Gleichstromwandlerblock 32,
die Phasenzusammenhänge zwischen dem Schaltsteuersignal
Sa5 und dem Schaltsteuersignal Sb5 und zwischen dem Schaltsteuersignal
Sa6 und dem Schaltsteuersignal Sb6 jeweils verschoben sind. Zudem
sind auch die Phasen zueinander zwischen den Schaltsteuersignalen
Sao und Sb4, den Schaltsteuersignalen Sa5 und Sb5 und den Schaltsteuersignalen
Sa6 und Sb6 verschoben.
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Als
Nächstes wird der Betrieb der Anordnung nach 7 beschrieben.
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Der
Grundbetrieb der Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34 ist
derselbe wie der des Gleichstromwandlerabschnitts 2 der 1.
Demnach wird hier ihre Beschreibung weggelassen und die Beschreibung
wird mit besonderer Betonung auf die Steuerung der Gesamtblöcke
durch den Steuerabschnitt 39 unter Bezugnahme auf 8 beschrieben.
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8 ist
ein Zeitdiagramm zum zeigen des Betriebsablaufs der LED-Beleuchtungsvorrichtung der
Ausführungsform 4 in Übereinstimmung mit der vorliegenden
Erfindung: 8(a) ist ein Schwingungsformdiagramm
eines von dem Gleichstromwandlerblock 32 zu dem Lichtemissionsblock 36 (LED 36a und
so weiter) fließenden Stroms; 8(b) ist
ein Schwingungsformdiagramm eines von dem Gleichstromwandlerblock 33 zu
dem Lichtemissionsblock 37 fließenden Stroms; 8(c) ins ein Schwingungsformdiagramm eines
von dem Gleichstromwandlerblock 34 zu dem Lichtemissionsblock 38 fließenden
Stroms; und 8(d) ist ein Schwingungsformdiagramm
eines Stroms, der durch Kombinieren der vorangehenden (a)–(c)
erhalten wird.
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Die
Steuerzusammenhänge zwischen dem Steuerabschnitt 39 und
jedem der Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 oder 34 sind
dieselben wie die Steuerzusammenhänge zwischen dem Steuerabschnitt 4 der 1 und
dem Gleichstromwandlerabschnitt 2. Die Steuerung veranlasst
den Strom Ie3 mit der Schwingungsform der 8(a),
von dem Gleichstromwandlerblock 32 zu dem Lichtemissionsblock 36 zu
fließen; den Strom Ie4 mit der Schwingungsform der 8(b), von dem Gleichstromwandlerblock 33 zu
dem Lichtemissionsblock 37 zu fließen; und den
Strom Ie5 mit der Schwingungsform der 8(c),
von dem Gleichstromwandlerblock 34 zu dem Lichtemissionsblock 38 zu
fließen.
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Hier
sind, wie in 8(a), 8(b) und 8(c) gezeigt, die Phasen des Stroms Ie3,
des Stroms Ie4 und des Stroms Ie5 zueinander verschoben (beispielsweise
um ein Drittel der Periode (120 Grad)). Der Steuerabschnitt 39 erzeugt
die Schaltsteuersignale Sao und Sb4, die Schaltsteuersignale Sa5
und Sb5 und die Schaltsteuersignale Sa6 und Sb6 zum Steuern des
Stroms Ie3, des Stroms Ie4 und des Stroms Ie5 auf solche Weise,
dass die Phasen zueinander verschoben sind, und führt die Schaltsteuerung
der Schalteinrichtung 32b und 32e und so weiter
der Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34 aus.
Dies kann als Äquivalent zu dem Strom betrachtet werden
mit der Schwingungsform der 8(d),
der durch Kombinieren des Stroms Ie3, des Stroms Ie4 und des Stroms
Ie5 erhalten wird und durch den gesamten Lichtemissionsabschnitt 35 fließt,
der aus den Lichtemissionsblöcken 36, 37 und 38 gebildet
wird. Verglichen mit dem Fall, in dem der Lichtemissionsblock aus
einem Block besteht, kann die vorliegende Vorrichtung die Stromschwankungen reduzieren
und die Schwankungen in der Lichtemission des Lichtemissionsabschnitts 35.
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Als
ein Ergebnis kann der vorangehende Betrieb selbst in dem Fall, in
dem eine große Anzahl von LEDs erforderlich ist, die intermittierende
Lichtemission der LED 36a und so weiter, die bedingt ist
durch einen intermittierenden LED-Strom, vermeiden und es somit
ermöglichen, das Auftreten des stroboskopischen Phänomens
zu vermeiden.
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Obwohl
die Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34 der
oben beschriebenen 7 auf der Basis des Gleichstromwandlerabschnitts 2 (1)
der Ausführungsform 1 aufgebaut sind, ist dies nicht wesentlich.
Beispielsweise können sie auf der Basis des Gleichstromwandlerabschnitts 11 (4)
der Ausführungsform 2 oder des Gleichstromwandlerabschnitts 21 (5)
der Ausführungsform 3 stattdessen aufgebaut sein.
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Zudem
ist die Anzahl der Unterteilungen, obwohl der Gleichstromwandlerabschnitt 31 und
der Lichtemissionsabschnitt 35 der 7 in drei
Blöcke aufgeteilt sind, nicht auf drei beschränkt
sondern irgend eine Anzahl ist für die Konfiguration möglich.
In diesem Fall kann durch zueinander Verschieben der Phasen der
jeweiligen individuellen, von den individuellen Spannungsanhebungsblöcken
zu dem individuellen Lichtemissionsblöcken zuzuführenden
Ströme die Lichtemission der Gesamt-LED 3a und
so weiter davon abgehalten werden, zu intermittieren.
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Wie
oben beschrieben ist die vorliegende Ausführungsform 4
auf solche weise konfiguriert, dass sie alle benötigten
LEDs in drei Lichtemissionsblöcke 36, 37 und 38 aufteilt,
die Vielzahl von LEDs 36a und so weiter, die den Lichtemissionsblock 36 und
so weiter bilden, in Serie verbindet, wie in der Ausführungsform
1, und die Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34,
die den unterteilten Lichtemissionsblöcken 36, 37 und 38 entsprechen,
vorsieht und dass der Steuerabschnitt 39 die Schaltsteuerung
der individuellen Spannungsanhebungsschaltungen (32a, 32b und
so weiter) in den Gleichstromwandlerblöcken 32, 33 und 34 auf
solche Weise steuert, dass die Phasen der Ströme Ie3, Ie4
und Ie5, die den individuellen Lichtemissionsdioden in den Lichtemissionsblöcken 36, 37 und 38 zuzuführen
sind, zueinander verschoben sind zwischen den Spannungsanhebungsschaltungen,
die die Gleichstromwandlerblöcke 32, 33 und 34 bilden
und zwischen den Gleichstromwandlerblöcken 32, 33 und 34.
Demnach kann die vorliegende Ausführungsform 4 die Schwankungen
in der Lichtemission des Lichtemissionsabschnitts 35 reduzieren,
den Bedarf nach Spannungsanhebungsschaltungen zum Erzeugen hoher
Spannung umgehen, das Spannungsanhebungsverhältnis der
Spannungsanhebungsschaltung reduzieren und die Kostenerhöhung
unterdrücken durch Eliminieren des Bedarfs nach den Hochspannungskomponenten,
hierdurch ermöglichend, dass die Zunahme der Größe
der Vorrichtung bedingt durch die Zunahme der Größe
der Komponenten vermieden wird.
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Zudem
ist selbstverständlich, dass die vorliegende Ausführungsform
4 die in der Ausführungsform 1 beschriebenen Vorteile genießen
kann.
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AUSFÜHRUNGSFORM 5
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Die
vorangehenden Ausführungsformen 1–4 wurden anhand
eines Beispiels der LED-Beleuchtungsvorrichtung beschrieben. Die
LED-Beleuchtungsvorrichtung ist als eine Fahrzeuglicht-Beleuchtungsvorrichtung
anwendbar, wie nachstehend beschrieben wird.
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Als
Hauptscheinwerfer, einer der Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtungen,
sind Hochintensitätsentladungslampen (HID-Lampen) bekannt.
Die Hochintensitätsentladungslampe hat einen einzelnen Lichtemissionsabschnitt
und hat beim Entwurf als die Hauptscheinwerfer im Design der Autokarosserie
einen geringen Freiheitsgrad. Demgemäß war ein
Erhöhen des Freiheitsgrads beim Entwurf der Autokarosserie
erwünscht.
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Verglichen
mit den Hochintensitätsentladungslampen kann eine LED selbst
nur eine geringe Lichtmenge emittieren. Jedoch ermöglicht
das Verbinden einer Vielzahl von (beispielsweise 50) LEDs in Serie
und ihr simultanes Beleuchten flache Hauptscheinwerfer und einen
hohen Grad an Entwurfsfreiheit.
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Andererseits
hat die LED einen eher hohen Vorwärtsspannungsabfall von
etwa 3 V, wie in Verbindung mit 2 beschrieben.
Demnach ist zum Beleuchten der in Serie verbundenen LED-Blöcke
eine Spannungsanhebungs-Energieversorgung notwendig, die die Spannung
gleich oder größer als die Gesamtsumme der individuellen
Vorwärtsspannungsabfälle zuführt.
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Im
Gegensatz hierzu hat jede der Ausführungsformen 1–4
der LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Konfiguration des Verbindens
einer Vielzahl von LEDs in Serie und des Zuführens von
Energie über die Gleichstromwandler zum simultanen Beleuchten aller
in Serie verbundenen LEDs. Demnach sind sie als die Beleuchtungsvorrichtung
für die Hauptscheinwerfer eines Fahrzeugs unter Verwendung
einer Batterie als Energieversorgung oder für andere Beleuchtungen
anwendbar.
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Wie
oben beschrieben, konstruiert die vorliegende Ausführungsform
5 die Fahrzeuglicht-Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung einer
der Ausführungsformen 1 bis 4 der LED-Beleuchtungsvorrichtung.
Demnach kann die vorliegende Erfindung die Zeitdauer, in der der
durch die Vielzahl von in Serie verbundenen LEDs fließende
Strom Null wird, vermeiden und verhindern, dass die Lichtemission
der LEDs intermittiert (blinkt) bedingt durch den intermittierenden
LED-Strom. Demgemäß kann sie selbst wenn eine
der Ausführungsformen 1–4 der LED-Beleuchtungsvorrichtung
als Hauptscheinwerfer eines bei hoher Geschwindigkeit fahrenden
Fahrzeugs verwendet wird, das stroboskopische Phänomen
vermeiden und ist in der Lage, eine wünschenswerte Lichtquelle
bereitzustellen.
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Zudem
ermöglicht das Verwenden einer der Ausführungsformen
1–4 der LED-Beleuchtungsvorrichtung, die imstande ist,
ihre Größe und ihren Preis zu reduzieren, das
Bereitstellen einer Fahrzeuglicht-Beleuchtungsvorrichtung mit reduzierter Größe
und reduziertem Preis.
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GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
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Wie
oben beschrieben, ist die vorliegende Erfindung als Beleuchtungsvorrichtung
eines Fahrzeugs und Ähnlichem anwendbar, ist verbessert
in Bezug auf das Vermeiden des Auftretens des durch die intermittierende
Lichtemission der LEDs hervorgerufenen stroboskopischen Phänomens
und ist geeignet zum Reduzieren der Größe und
Kosten der Vorrichtung.
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ZUSANMENFASSUNG:
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LED-BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
UND DIESE VERWENDENDE FAHRZEUGLICHT-BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG
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Ein
einzelner Gleichstromwandlerabschnitt 2 hat zwei Schaltungen
parallel verbunden: eine Spannungsanhebungsschaltung 2A vom
Rückflusstyp und eine Spannungsanhebungsschaltung 2B.
Die Erstere schließt einen Transformator 2a und
eine Schalteinrichtung 2b und Ähnliches zum Anheben der
Gleichspannung einer Gleichspannungsenergiezufuhr 1 ein,
und die Letztere schließt einen Transformator 2b und
eine Schalteinrichtung 2e und Ähnliches ein, um
ein Gleiches zu tun. Ein Steuerabschnitt 4 führt
eine Schaltsteuerung der Schalteinrichtungen 2b und 2e auf
solche Weise durch, die die Phasen des Stroms Ida und des Stroms
Idb, die einer Vielzahl von in Serie verbundener LEDs 3a und
so weiter eines Lichtemissionsabschnitts 3 von den beiden Spannungsanhebungsschaltungen 2A und 25 zuzuführen
sind, zueinander verschoben sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2003-187614 [0004]
- - JP 2002-359090 [0004]
- - JP 2003-317978 [0004]
- - JP 2004-134146 [0004]
- - JP 2004-134147 [0004]
- - JP 2005-206074 [0004]