DE112009002597B4

DE112009002597B4 - LED-Beleuchtungsvorrichtung und Scheinwerfer-LED-Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112009002597B4
Application number: DE112009002597.8T
Authority: DE
Inventors: Yu Inoue; Takashi Ohsawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2029-09-19
Also published as: US8536790B2; US20110169411A1; JPWO2010073437A1; WO2010073437A1; CN102265706A; CN102265706B; DE112009002597T5; JP5721440B2

Abstract

LED-Beleuchtungsvorrichtung (1B), umfassend: eine LED-Schaltung (2-1 ... 2-n), die mit einer Gleichstromversorgung (8) über einen Induktor (L1) verbunden ist; ein Schaltelement (7); eine Einheit (5, 6) zum Einschalten des Schaltelementes (7), um einen Strom aus der Gleichstromversorgung (8) zum Induktor (L1) zu leiten, und wenn der zum Induktor (L1) geleitete Strom einen vorbestimmten Wert erreicht, Ausschalten des Schaltelementes (7) und eine Einheit (3, 4, 5) zum Ausgeben eines impulsförmigen Stroms, der durch Ausschalten des Schaltelements (7) erzeugt wird, aus dem Induktor (L1) an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n), um den durch den Induktor (L1) erzeugten impulsförmigen Strom an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) zu leiten, wodurch die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) aufleuchten gelassen wird, und zum Bestimmen einer Zyklusperiode, bei der das Schaltelement (7) anhand des Durchschnitts des zu der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) geleiteten Stroms arbeitet, wobei der Induktor (L1) eine Drosselspule oder ein Autotransformator ist und die LED-Beleuchtungsvorrichtung (1B) eine Stromversorgungsblockiereinheit (7a, 9, 10) beinhaltet, die auf einer Route zwischen der Gleichstromversorgung (8) und der Drosselspule oder dem Autotransformator angeordnet ist, um eine Zufuhr elektrischen Stromes an den Induktor (L1) zu blockieren, wenn die Gleichstromversorgung (8) eine Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung aufweist, die für eine Gesamtsumme von Vorwärtsspannungen der Mehrzahl von LEDs (2-1 ... 2-n) der LED-Schaltung eingestellt ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und eine Scheinwerfer-LED-Beleuchtungsvorrichtung, die eine LED (Licht emittierende Diode), die als eine Lichtquelle wie etwa ein Fahrzeug-montierter Scheinwerfer oder eine Fahrzeug-montierte Heckleuchte verwendet wird, dazu bringt, aufzuleuchten.
Hintergrund der Erfindung
In den jüngsten Jahren ist begonnen worden, LEDs als eine Lichtquelle für einen Fahrzeug-montierten Scheinwerfer oder eine Fahrzeug-montierte Heckleuchte zu verwenden. Jedoch haben LEDs immer noch eine niedrige Licht-emittierende Effizienz, und, um sicherzustellen, dass für einen Frontscheinwerfer verwendete LEDs eine hinreichende Lichtemissions-Quantität haben, ist Speiseenergie in derselben Größenordnung wie diejenige zu einem Elektrischen-Entladungs-Scheinwerfer erforderlich, während der Scheinwerfer, der LEDs und eine elektrische Stromversorgung für das Leuchtenlassen einsetzt, dieselbe Größenordnung beim Stromverbrauch in den LEDs und in der elektrischen Stromversorgung zum Beleuchten wie diejenige für einen Elektrischen-Entladungs-Scheinwerfer erfordert. Daher ist es heutzutage notwendig, sowohl den Stromverbrauch der LEDs als auch denjenigen der elektrischen Beleuchtungsstromversorgung vom Standpunkt beider Maßnahmen gegen Wärmeerzeugung in den LEDs und der elektrischen Beleuchtungsstromversorgung und Energieersparnis zu reduzieren. Dasselbe Problem tritt selbst in einem Fall auf, bei dem LEDs als Lichtquelle für eine Heckleuchte verwendet werden.
Weiterhin nehmen Leute die Helligkeit der LEDs zum Zeitpunkt eines Spitzenstroms, der durch die LEDs geleitet wird, als die Helligkeit der Lichtquelle wahr. Daher wird allgemein als Verfahren zum visuellen Vergrößern der Lichtemissionsmenge von LEDs mit kleinem elektrischen Beleuchtungsstrom ein Beleuchtungsverfahren verwendet, dass die Tatsache nutzt, dass eine Lichtquelle mit einem größeren Spitzenstrom als eine hellere wahrgenommen wird, und in einer Struktur, die LEDs über Fluoreszenz-Anzeigeröhren für eine Anzeige zur Anzeige von Zahlen, Zeichen und so weiter verwendet, alternierend und wiederholt umschaltet zwischen Leitung (Aufleuchten) eines großen Stromimpulses mit einer kurzen Zeitdauer, die einen Gleichstromnennstrom übersteigt, durch jedes Segment (jedes Licht emittierende Segment, wie etwa eine LED oder eine Fluoreszenz-Anzeigenröhre) und Nichtleitung (Lichter aus) des großen Stromimpulses, mit einer hohen Geschwindigkeit auf solche Weise, dass das Umschalten nicht visuell als Flackern wahrgenommen wird, während die Durchschnittsleistung bei Nennstrom oder kleiner aufrecht erhalten wird.
Als eine Technologie zum Ausführen einer solchen Impulsbeleuchtung ist eine Technologie zum Leiten eines gepulsten Stroms zu Beleuchtung-LEDs, um sie aufleuchten zu lassen, in den folgenden Referenzen des Stands der Technik beschrieben. Beispielsweise wird in Patentreferenz 1 eine Technologie offenbart, die in einer Spule gespeicherte Energie variabel zu machen, wenn ein Schaltelement in einer elektrischen Aufwärtsstromversorgung in einem Ein-Zustand versetzt wird, um einen beliebigen Betrag an Ausgabestrom für die LED-Beleuchtung zu erfassen. Um diese Technologie zu implementieren, verwendet eine in Patentreferenz 1 beschriebene Vorrichtung eine Wechselstromversorgung als elektrische Stromversorgung, mittelt den Ausgabestrom während einer längeren Zeitperiode als der Periode der Wechselstromversorgung und steuert in geeigneter Weise den Strom, der dem Schaltelement der elektrischen Aufwärtsstromversorgung zugeleitet wird, wenn das Schaltelement auf solche Weise in den Ein-Zustand versetzt wird, dass der gemittelte Ausgabestrom einen Zielstromwert aufweist.
Weiterhin wird in Patentreferenz 2 eine Technologie offenbart, die in einer Spule gespeicherte Energie auf eine Konstante zu fixieren, wenn ein Schaltelement in einer elektrischen Aufwärtsstromversorgung in einen Ein-Zustand versetzt wird, um einen beliebigen Betrag an Ausgangsstrom für die LED-Beleuchtung zu ermitteln. Eine in Patentreferenz 2 beschriebene Schaltung verwendet eine Gleichstromversorgung einer tragbaren Vorrichtung als einer elektrischen Stromversorgung, mittelt einen Ausgabestrom der elektrischen Stromversorgung und ändert das Verhältnis zwischen den Ein- und Ausschaltzeitdauern des Schaltelementes des elektrischen Aufwärtsstroms und der Aus-Zeitdauer, die das Schaltelement im Aus-Zustand gehalten wird, auf solche Weise, dass der gemittelte Ausgabestrom einen Zielstromwert aufweist, um das Schaltelement zu steuern, dieses Schaltelement dazu zu bringen, intermittierend zu arbeiten.
Verwandter Stand der Technik
Patentreferenz

Patentreferenz 1: JP 2001-313423 A
Patentreferenz 2: JP 2002-203988 A

Aus der US 7,583,035 B2 , der US 2006/0164770 A1 , der US 6,747,420 B2 und der US 2007/0024213 sind des Weiteren Schaltregler mit einem Induktor und einem Schaltelement zur Ansteuerung mindestens einer LED bekannt. Ferner zeigt die DE 296 22 335 U1 eine Fahrzeugscheinwerfersteuerung mit einem manuell oder automatisch betätigbaren Ein-/Aus-Schalter.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Helligkeit und Lichtfarbe einer Lichtquelle für einen Scheinwerfer sind definiert, und um eine geeignete Lichtfarbe zu ermöglichen, ist es notwendig, den Strom, der den LEDs zugeführt wird, auf einen spezifischen Wert einzustellen. Ein Problem bei der in Patentreferenz 1 beschriebenen Vorrichtung ist jedoch, weil die Vorrichtung den Strom ändert, welcher den LEDs zugeführt wird, indem die in der Spule gespeicherte Energie variabel gemacht wird, die Lichtfarbe sich anhand des den LEDs zugeführten Strombetrags ändert und die Vorrichtung nicht als Beleuchtungsstromversorgung für einen Scheinwerfer, der LEDs als eine Lichtquelle verwendet, zu bevorzugen ist.
Es wird gesagt, dass eine allgemeine Lichtquelle zur Beleuchtung eine Beleuchtungsfrequenz gleich oder größer 200 Hz haben muss, damit Flackern (Flacker) nicht wahrgenommen werden kann. Unter Erwägung dieser Tatsache wird angenommen, dass die LEDs dazu gebracht werden, bei einer Beleuchtungsfrequenz aufzuleuchten, bei der auch in der durch Patentreferenz 2 offenbarten Schaltung visuell kein Flackern wahrgenommen wird. Jedoch tritt selbst bei einem optischen System, das Licht auf ein Objekt aufbringt, ein Stroboskop-Phänomen auf, bei dem das illuminierte Objekt selbst bei einer ähnlichen Beleuchtungsfrequenz intermittierend erscheint, und solch ein Flackern wie oben erwähnt leicht visuell wahrgenommen werden kann. Beispielsweise ist, weil das oben erwähnte Stroboskop-Phänomen bei einer Beleuchtungsfrequenz von 200 Hz, wie oben erwähnt, in einem Scheinwerfer zum Beleuchten eines Frontalbereichs vor einem fahrenden Fahrzeug beachtlich auftritt (ein Objekt beleuchtend, das sich mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt) der Scheinwerfer als Lichtquelle unzureichend und muss dazu gebracht werden, mit einer höheren Frequenz aufzuleuchten.
Zusätzlich fixiert die in Patentreferenz 2 beschriebene Schaltung die in der Spule gespeicherte Energie für jeden Schaltvorgang des Schaltelementes auf eine Konstante, um den LED-Leitungsstrom für jeden Schaltungsvorgang auf eine Konstante zu fixieren. Dieses Beleuchtungsverfahren ist effektiv dafür, die Lichtfarbe der LED daran zu hindern, sich bei einer Änderung des Leitungsstroms zu ändern. Jedoch berücksichtigt das Beleuchtungsverfahren keine Maßnahme, um entweder die Differenz zwischen dem Licht in einem hellen Zustand, bei dem die LEDs blinken, und Licht in einem dunklen Zustand, in dem die LEDs ausbleiben, oder eine Variation von Licht (einem Flackern) unbemerkbar zu machen, um so die Vorrichtung auf einen Fahrzeug-montierten Scheinwerfer anzuwenden, wobei die Differenz und die Variation von Licht zu einem Zeitpunkt auftritt, an dem das Ein- und Ausschalten des Schaltelementes zu wiederholen ist, um so die LEDs zum Leuchten zu bringen und die LEDs dazu zu bringen, bei einer hohen Frequenz und mit einem Timing zu blinken, an dem das Schaltelement im Aus-Zustand zu halten ist, um so die LEDs auszuschalten und die LEDs dazu zu bringen, auszubleiben.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben erwähnten Probleme zu lösen und es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und eine Scheinwerfer-LED-Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, welche die Komponentenanzahl mit einer einfachen Struktur reduzieren kann, und ihren Stromverbrauch reduzieren kann und ein Flackern daran hindern kann, wahrgenommen zu werden, während die visuelle Helligkeit aufrecht erhalten wird, oder das eine Lichtfarbe und Helligkeit auf einer vorbestimmten Farbe bzw. einem vorbestimmten Helligkeitswert halten kann.
Die genannten Aufgaben und Probleme werden durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung kann mittels einer einfachen Schaltung implementiert werden, die eine Ein/Aus-Steuerung des Schaltelementes bei einer vorbestimmten Zyklusperiode ausführt und daher kann die Komponentenanzahl reduziert werden. Weiterhin können die LEDs, weil sie dazu gebracht werden, durch den impulsförmigen Strom aufzuleuchten, heller und visueller aufleuchten, als sie dazu gebracht werden, durch einen Gleichstrom aufzuleuchten. Wenn die LEDs mit demselben Grad an wahrgenommener Helligkeit wie derjenigen, wenn sie dazu gebracht werden, durch einen Gleichstrom aufzuleuchten, aufleuchten, kann daher der Stromverbrauch der LED-Beleuchtungsvorrichtung im Vergleich zu demjenigen im Falle einer Gleichstrombeleuchtung reduziert werden. Zusätzlich kann durch Ändern des Durchschnittsstromwertes bei Aufrechterhalten des impulsförmigen Stromwertes die LED-Beleuchtungsvorrichtung die Helligkeit der LEDs ändern, während die Lichtfarbe der LEDs auf einer vorbestimmten Lichtfarbe gehalten wird. Im Gegensatz dazu kann durch Ändern des impulsförmigen Stromwertes bei Aufrechterhalten des Durchschnittsstromwertes die LED-Beleuchtungsvorrichtung die Lichtfarbe der LEDs ändern, während die Helligkeit der LEDs aufrechterhalten wird. Weil das Leuchtenlassen unter Verwendung dieses impulsförmigen Stromes bei einer kurzen Zyklusperiode durch Ein- und Ausschalten des Schaltelementes wiederholt wird, wird keinerlei Flackern wahrgenommen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine Ansicht, welche die Wellenform (Signalform) der Ausgabe jeder Komponentenschaltung der in 1 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
4 ist eine Ansicht, welche die Wellenform der Ausgabe jeder Komponentenschaltung der in 3 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt;
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt;
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
9 ist eine Ansicht, welche die Wellenform der Ausgabe jeder Komponentenschaltung der in 8 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt.
Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden, um diese Erfindung detaillierter zu erläutern, bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt. In 1 ist eine LED-Beleuchtungsstromversorgung 1 mit LEDs 2-1 bis 2-n, einem Fehlerverstärker 3, einem Oszillator (VCO; Voltage Controlled Oscillator, spannungsgesteuerter Oszillator) 4, einem Flip-Flop 5, einem Komparator 6, einem Schalttransistor 7, einer Drosselspule L1 (Induktor) und einer Gleichstromversorgung 8 mit einer Versorgungsspannung Vi versehen. Die LEDs 2-1 bis 2-n konstruieren eine LED-Schaltung (ab jetzt als LED-Reihenschaltung abgekürzt), die aus den in Reihe verbundenen n LEDs besteht, und eine Anode der LED 2-1 an einem Ende der LED-Reihenschaltung ist mit einem Ende der Drosselspule L1 verbunden und eine Kathode der LED 2-n am anderen Ende der LED-Reihenschaltung ist über einen Shunt-Widerstand R2 geerdet.
Der Fehlerverstärker 3 weist einen mit der Kathode der LED 2-n über einen Widerstand R0 verbundenen invertierten Eingangsanschluss, einen mit einer Referenzstromversorgung Vt, die den Fehlerverstärker mit einem Zielstrom versieht, verbundenen nicht invertierten Eingangsanschluss und einem mit dem Oszillator 4 verbundenen und auch über einen Kondensator CO mit einem Verbindungspunkt zwischen dem invertierten Eingangsanschluss desselben und dem Widerstand R0 verbundenen Ausgabeanschluss auf. Der Oszillator 4 erzeugt eine Rechteckwelle mit einer oszillierenden Frequenz gemäß einer daran aus dem Fehlerverstärker 3 angelegten Spannung, und gibt die Rechteckwelle an einen Einstellanschluss S des Flip-Flops 5 aus. Der Fehlerverstärker 3 und der Oszillator 4 konstruieren eine Zyklusbestimmungseinheit.
Das Flip-Flop 5 (ab jetzt als FF 5 abgekürzt) weist den Einstellanschluss S mit einem Ausgabeanschluss des Oszillators 4 verbunden auf, einen mit einem Ausgabeanschluss des Komparators 6 verbundenen Rücksetzanschluss R und einen mit einem Gatteranschluss des Schalttransistors 7 verbundenen Ausgangsanschluss Q auf. Wenn eine steigende Flanke am Einstellanschluss S eingegeben wird, bringt das FF 5 das Potential des Ausgabeanschlusses Q dazu, einen Hochpegel aufzuweisen, während, wenn eine steigende Flanke am Rücksetzanschluss R eingegeben wird, das FF 5 das Potential des Ausgabeanschlusses Q dazu bringt, einen niedrigen Pegel aufzuweisen. Das FF 5 ist nicht auf ein RS-Flip-Flop beschränkt und kann jegliche Schaltung sein, welche zwei stabile Ausgabezustände aufweist, um das Ein- und Ausschalten des Schalttransistors 7 zu halten.
Der Komparator 6 weist einen mit einer Referenz-Stromversorgung Vc verbundenen invertieren Eingangsanschluss, die den Komparator mit einem vorbestimmten Stromwert versorgt, und einen mit einem Verbindungspunkt zwischen einem Quellanschluss des Schalttransistors 7 und einem Shunt-Widerstand R1 verbundene nicht invertierenden Eingangsanschluss, und einen mit dem Rücksetzanschluss R des FF 5 verbundenen Ausgabeanschluss auf. Das oben erwähnte FF 5 und der oben erwähnte Komparator 6 bilden eine Beleuchtungseinheit.
Der Schalttransistor (ein Schaltelement) 7 besteht aus einem Feldeffekttransistor (FET) und weist einen mit dem Ausgabeanschluss Q des FF 5 verbundenen Gatteranschluss, einen mit einem Verbindungspunkt zwischen der Drosselspule L1 und der LED-Reihenschaltung verbundenen Drain-Anschluss und einen über den Shunt-Widerstand R1 geerdeten Source-Anschluss auf. Der Schalttransistor steuert die Stromleitung eines Stromes aus der Gleichstromversorgung 8 an die Drosselspule L1 durch Umschalten zwischen Ein- und Ausschalten.
Wenn der Schalttransistor 7 in den Ein-Zustand geht, wird die Spannung Vi der Gleichstromquelle 8 an die Drosselspule L1 angelegt und es wird ein Strom aus der Gleichstromquelle 8 an die Drosselspule L1 geleitet. Wenn andererseits der Schalttransistor 7 in den Aus-Zustand geht, wird ein impulsförmiger Ausgangsstrom Io (ein Spitzenstrom), der aus der Drosselspule L1 fließt, zur LED-Reihenschaltung gegeben und die LEDs 2-1 bis 2-n werden dazu gebracht, aufzuleuchten. Eine Aufwärtsstromversorgung (Stromversorgungseinheit) besteht aus dem Schalttransistor 7, der Gleichstromversorgung 8 und der Drosselspule L1.
Als Nächstes wird der Betrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung erläutert.
Der impulsförmige Ausgangsstrom Io, der durch die Reihenschaltung fließt, die aus den LEDs 2-1 bis 2-n besteht, wird durch den Fehlerverstärker 3 durchschnitts-verarbeitet, der als ein Integrator dient, der den Widerstand R0 und den Kondensator C0 verwendet. Der Fehlerverstärker 3 vergleicht den Wert des Mittelungsprozessierten Stroms Ia mit dem Zielstromwert aus der Referenz-Stromversorgung Vt und legt eine Spannung am Oszillator 4 an, die der Fehlerverstärker durch Verstärken des Fehlers zwischen ihnen ermittelt.
Der Oszillator 4 gibt eine Rechteckwelle mit einer Oszillationsfrequenz entsprechend der Ausgabespannung des Fehlerverstärkers 3 an den Einstellanschluss S des FF 5 aus. Zu dieser Zeit, wenn der Wert des Durchschnittsstroms Ia größer als der Zielstromwert ist, senkt der Oszillator 4 die Oszillationsfrequenz ab, während, wenn der Wert des Durchschnittsstroms Ia kleiner als der Zielstromwert ist, der Oszillator 4 die Oszillationsfrequenz anhebt. Das FF 5 gibt ein Antriebssignal, das einen Übergang zu einem Hochpegel (einem Hochpotential) durchführt, mit dem Flanken-Timing der daran aus dem Oszillator 4 über den Einstellanschluss S eingegeben worden ist, aus dem Ausgabeanschluss Q zum Schalttransistor 7 aus, um so den Schalttransistor 7 einzuschalten.
In der oben erwähnten Struktur wird ein Steuerbetrieb des Aufrechterhaltens des Durchschnittsstroms Ia (elektrische Leistung), welcher der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, auf irgendeinem Wert durchgeführt, indem der Zeitpunkt, zu dem der Ein-Zustand des Schalttransistors 7 zu starten ist, vor- oder nachgestellt wird. Spezifischer, indem die Oszillationsfrequenz des Oszillators 4 auf solche Weise gesteuert wird, dass die Oszillationsfrequenz einen willkürlichen Wert aufweist, ist die Anzahl von Malen, mit der der Strom dem Gatteranschluss des Schalttransistors 7 pro Einheitszeit zugeleitet wird, auf solche Weise erhöht oder abgesenkt, dass der Durchschnitt (der Durchschnittsstrom Ia) des durch die LED-Reihenschaltung fließenden Ausgabestroms Io gesteuert wird, einen vorbestimmten Wert aufzuweisen.
Weiterhin, wenn der Schalttransistor 7 in den Ein-Zustand versetzt wird, ergibt sich eine Spannung, die den Strombetrag des Stroms I_FET, der von der Drosselspule L1 zu zwischen Drain und Source des Schalttransistors 7 geflossen ist, zeigt, an den beiden Enden des Shunt-Widerstands R1. Der Komparator 6 vergleicht die durch diesen Strom I_FET verursachte Spannung mit dem vorbestimmten Spannungswert der Referenz-Stromversorgung Vc, um zu detektieren, ob der im Shunt-Widerstand R1 auftretende Spannungsabfall den vorbestimmten Spannungswert der Referenzspannung Vc erreicht.
Wenn der oben erwähnte Spannungsabfall die Spannung der Referenzspannung Vc erreicht, bringt der Kompensator 6 den Rücksetzanschluss R des FF 5 dazu, einen Hochpegel aufzuweisen (Hochpotential). Das FF 5 bringt das Antriebssignal, das das FF 5 über seinen Ausgangsanschluss Q ausgibt, dazu, einen Niederpegel (niedrige Spannung) aufzuweisen, um den Schalttransistor 7 zu einem Timing abzuschalten, bei dem der Rücksetzanschluss R durch den Komparator 6 dazu gebracht wird, ein Hochpegel-Potential aufzuweisen.
2 ist eine Ansicht, welche die Wellenform des Ausgangs jeder Komponentenschaltung der in 1 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt. 2(a) zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung des Oszillators (VCO) 4, 2(b) zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung des FF 5, 2(c) zeigt die Wellenform des Stroms I_FET, der durch die Drosselspule L1 und den Schalttransistor 7 fließt, und 2(d) zeigt die Wellenform des Ausgangsstroms Io. Bei den in 2(a) und 2(b) gezeigten Beispielen führt zu einem Zeitpunkt der steigenden Flanke der aus dem Oszillator 4 eingegebenen Rechteckwelle das Antriebssignal, das das FF 5 über seinen Ausgangsanschluss Q ausgibt, einen Übergang zu einem Hochpegel (einem hohen Potential) durch.
Der Schalttransistor 7 geht in den Ein-Zustand über, während das Antriebssignal aus dem FF 5 auf einem Hochpegel ist und geht in den Aus-Zustand, wenn das Antriebssignal einen Übergang zu einem Niederpegel (einer niedrigen Spannung) macht. Während dieser Ein-Aus-Zeitperiode fließt der impulsförmige Strom I_FET mit einem wie in 2(c) gezeigten Spitzenwert aus der Spule L1 zwischen den Drain und den Source des Schalttransistors. Ein durch eine in 2(c) gezeigte gestrichelte Linie bezeichneter Referenzwert zeigt die Spannung der Referenz-Stromversorgung Vc und ein Vergleich zwischen diesem Referenzwert und der Spannung, die den Strombetrag des Stroms I_FET, der im Shunt-Widerstand R1 auftritt, zeigt, wird durch den Komparator 6 vorgenommen.
Der Ausgangsstrom Io ist der impulsförmige Strom, der aus der Drosselspule L1 in die LED-Reihenschaltung fließt, wenn der Schalttransistor 7 ausgeschaltet wird, wie in 2(b) und 2(d) gezeigt. Weiterhin, wenn der Zeitraum, während dem der Schalttransistor 7 ein- und ausgeschaltet wird, auf eine Konstante fixiert ist, weil die in der Drosselspule L1 während jeder Zyklusperiode gespeicherte Energie konstant ist, wird der Spitzenwert am Kopf des Ausgabestroms Io, der aus der Drosselspule L1 zu einem Zeitpunkt herausfließt, zu dem der Schalttransistor 7 ausgeschaltet wird, gleich dem Spitzenwert des Stroms I_FET, der durch die Drosselspule L1 und den Schalttransistor am Ende zu einem Zeitpunkt fließt, zu welchem der Schalttransistor 7 eingeschaltet wird, wie in den 2(c) und 2(d) gezeigt.
Der Wert des Durchschnittstroms Ia, der durch eine gestrichelte, in 2(d) gezeigten Linie gezeigt ist, ist der Stromwert, den der Integrator des Fehlerverstärkers 3 durch Mittelungsverarbeitung des Ausgangsstroms Io ermittelt. Ein Vergleich zwischen diesem Wert des Durchschnittstroms Ia und dem Zielstrom aus der Referenz-Stromversorgung Vt wird durch den Fehlerverstärker 3 vorgenommen und der Wert des Durchschnittstroms Ia wird auf solche Weise gesteuert, dass der Wert des Durchschnittstroms Ia auf eine Konstante fixiert ist.
In einem Fall, bei dem es keine Änderung bei der an die LED-Reihenschaltung angelegte Spannung gibt und der Wert des Ausgabestroms Io auf eine Konstante gesteuert ist (die Ausgabeleistung ist auf eine Konstante fixiert), wird, wenn die Stromversorgungsspannung hoch ist, die Dauer der Stromleitung verkürzt, weil der impulsförmige Strom I_FET den vorbestimmten Wert in kurzer Zeit erreicht, während, wenn die Stromversorgungsspannung niedrig ist, die Dauer der Stromleitung verlängert wird, weil es viel länger dauert, bis der impulsförmige Strom I_FET den vorbestimmten Wert erreicht.
Daher wird der Spitzenwert des Ausgangsstroms Io, der durch die LED-Reihenschaltung fließt, durch angemessenes Einstellen sowohl des Zielstromwertes des Fehlerverstärkers 3 als auch der Referenz-Stromversorgung Vc für den Komparator 6, um die Zeitperiode einzustellen, während der der Schalttransistor 7 im Ein-Zustand ist, wodurch der impulsförmige Strom I_FET konstant gehalten wird, auf eine Konstante fixiert.
Die Ausgabeleistung während jeder Zyklusperiode mit der oben erwähnten Zeitperiode, kann gegeben werden durch (Induktanz der Drosselspule L1 × Quadrat des impulsförmigen Stroms I_FET)/2. Daher kann, weil die Anzahl von Zyklen proportional der Ausgabeleistung ist, indem der impulsförmige Strom I_FET auf eine Konstante fixiert wird, die Ausgabeleistung gesteuert werden, indem der Wiederholungsvorgang auf solche Weise gesteuert wird, dass der Wiederholungsvorgang eine willkürliche Zyklusperiode aufweist (die Ausgangsrechteckwelle des in 2(a) gezeigten Oszillators 4 weist eine willkürliche Periode auf). Die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 kann dieselbe Ausgangspolarität wie die Stromversorgungsspannung haben oder eine Ausgangspolarität, welche das Inverse derjenigen der Stromversorgungsspannung ist.
Indem somit der Wert des impulsförmigen Stroms I_FET auf eine Konstante fixiert wird, während der Spitzenwert des Ausgangsstroms Io auf eine Konstante fixiert wird, wird die Dauer der Stromleitung des Ausgangsstroms Io verkürzt, wenn die an die LED-Reihenschaltung angelegte Spannung hoch ist, während die Dauer der Stromleitung des Ausgangsstroms Io verlängert wird, wenn die oben erwähnte Spannung niedrig ist. Als Ergebnis kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 1 die Ausgangsleistung pro einem Impuls des Ausgangsstroms Io auf eine im Wesentlichen Konstante steuern, ohne jegliche Rückkopplungssteuerung spezifisch auszuführen.
Es wird gesagt, dass eine normale Lichtquelle zur Beleuchtung eine Beleuchtungsfrequenz gleich oder höher 200 Hz haben muss, damit Flackern (Flackern) nicht wahrgenommen werden kann. Weil jedoch ein Scheinwerfer für Fahrzeuge sogar bei Hochgeschwindigkeitsfahrten verwendet wird, kann leicht ein Stroboskop-Phänomen auftreten. Es ist daher notwendig, einen Scheinwerfer für Fahrzeuge dazu zu bringen, bei einer höheren Frequenz aufzuleuchten. Dafür wird gemäß dieser Ausführungsform 1 die LED-Schaltung dazu gebracht, bei 1 kHz oder mehr aufzuleuchten. Vorzugsweise wird die LED-Schaltung dazu gebracht, bei einer Frequenz aufzuleuchten, die von 20 kHz, wo Geräusche, die durch das Schaltelement und den Induktor verursacht werden, Frequenzen aufweisen, die den hörbaren Frequenzbereich übersteigen, bis 1 MHz, bei der das Schaltelement einfach gehandhabt werden kann, reicht. Somit implementiert die preisgünstige Schaltung gemäß dieser Ausführungsform 1 das Leuchtenlassen der LED-Schaltung bei der oben erwähnten Hochfrequenz durch Ausgeben der Dreieckwelle, welche die Nichtrechteckwelle ist, die durch den Induktor an die LED-Schaltung ausgegeben wird, um den Strom zu steuern, der dem Induktor zugeführt wird, indem das in Reihe mit dem Induktor verbundene Schaltelement verwendet wird.
Weiterhin können in einem Fall, bei dem ein Scheinwerfer für das Fahrzeug unter Verwendung einer Mehrzahl von LED-Beleuchtungsvorrichtungen konstruiert wird, die in dieser Ausführungsform 1 beispielhaft gezeigt sind, in einem Fall, bei dem eine für jeden der linken und rechten Scheinwerfer verwendete LED-Schaltung aus LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 aufgebaut sind, oder in einem Fall, bei dem eine Mehrzahl von LED-Schaltungen, die jeden der linken und rechten Scheinwerfern bilden, dazu gebracht werden, unter Verwendung einer Mehrzahl von LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß der vorliegenden Ausführungsform 1 aufzuleuchten, obwohl Variationen leicht in den Helligkeitsgraden und den Lichtfarben der Mehrzahl von LED-Schaltungen ersichtlich werden, die Helligkeitsgrade und Lichtfarben der LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß dieser Ausführungsform 1 unabhängig justiert werden und die Variationen können daher schwierig wahrzunehmen gemacht werden.
Wie oben erwähnt, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß dieser Ausführungsform 1 wie in 1 gezeigt aufgebaut und liefert den Strom mit einem hohen Spitzenwert (den Ausgangsstrom Io) für jeden Impuls bei einem vorbestimmten Wiederholungszykluszeitraum, um die LEDs 2-1 bis 2-n aufleuchten zu lassen. Als Ergebnis, weil der Spitzenwert des Ausgangsstroms Io auf eine Konstante fixiert wird, kann die Lichtfarbe der LEDs auf eine Konstante fixiert werden. Weiterhin kann, indem der Spitzenwert des Ausgangsstroms Io unabhängig von der Lichtfarbe erhöht wird, die virtuelle Lichtemissionsquantität (Helligkeit) der LEDs vergrößert werden. Zusätzlich kann durch Handhaben der Oszillationsfrequenz des Oszillators 4, um den Wiederholungszykluszeitraum zu reduzieren, die LED-Beleuchtungsvorrichtung dazu gebracht werden, Zyklen von Beleuchtung und Licht- aus der LEDs bei kürzeren Perioden zu wiederholen, und jegliches Flackern (Flackern) daran zu hindern, visuell wahrgenommen zu werden.
Weiterhin können in der oben erwähnten Ausführungsform 1, obwohl der Fall gezeigt ist, bei dem die LEDs eine äquivalente Lichtfarbe beim spezifizierten Strom aufweisen und dazu gebracht werden, mit der äquivalenten Lichtfarbe aufzuleuchten, gezeigt wird, die LEDs alternativ konstruiert sein, eine andere Lichtfarbe gemäß einem spezifizierten Leitungstrom aufzuweisen, indem ein Phänomen verwendet wird, bei dem die Lichtfarbe jeder LED anhand des Leitungsstroms variiert und die LEDs können dazu gebracht werden, mit einer gewünschten Lichtfarbe aufzuleuchten, indem der Leitungsstrom angemessen ausgewählt wird.
Beispielsweise muss, obwohl Massenproduktionstechniken für massenproduzierte LEDs von Tag zu Tag Fortschritte machen, ein LED-Scheinwerfer unter Verwendung einer Mehrzahl von LEDs für jedes Fahrzeug konstruiert sein, weil derzeit jede LED immer noch eine kleine Lichtemissionsmenge aufweist. Weiterhin gibt es einen Fall, bei dem Variationen in sowohl Lichtemissionsmenge als auch Lichtfarbe jeder LED eine normale Verteilung aufzuweisen scheinen und, als eine Mehrzahl von für einen LED-Scheinwerfer verwendeten LEDs eine Mehrzahl von LEDs, welche dieselbe Lichtemissionsmenge und dieselbe Lichtfarbe bei einem gewissen Stromwert (einem spezifizierten Stromwert) aufweisen, aus LEDs, welche die oben erwähnten Verteilungen aufweisen, verwendet werden müssen. In diesem Fall kann es als Herstellprozess zur Herstellung eines LED-Scheinwerfers einen Prozess geben, einem Hersteller von LEDs zu gestatten, LEDs mit derselben Lichtemissionsmenge und derselben Lichtfarbe beim spezifizierten Stromwert aus den ausgewählten LEDs auszuwählen, um einen LED-Scheinwerfer zu vervollständigen, der dazu gebracht wird, beim spezifizierten Stromwert aufzuleuchten,.
Jedoch kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 1 einen Durchschnittsstromwert, der sich vom spezifizierten Stromwert unterscheidet, und einen Spitzenstromwert, der sich vom spezifizierten Spitzenwert unterscheidet, an die LEDs derselben leiten. Spezifisch kann in einem Fall, bei dem jeder Scheinwerfer unter Verwendung einer Mehrzahl von LED-Schaltungen konstruiert ist, in denen jeweils eine Mehrzahl von LEDs in Reihe verbunden sind, für jedes Fahrzeug, die Mehrzahl von LED-Schaltungen, die dazu gebracht werden, unterschiedliche Emissionsquantitäten und unterschiedliche Lichtfarben beim spezifizierten Stromwert aufzuweisen, auf solche Weise konstruiert sein, dass sie Lichtemissionsmengen aufweisen, die nahe an eine äquivalente Lichtemissionsmenge gebracht sind, und Lichtfarben, die nahe an eine äquivalente Lichtfarbe herangebracht sind, indem die Durchschnittsstromwerte und Spitzenstromwerte, die der Mehrzahl von LED-Schaltungen zugeleitet werden, dazu gebracht werden, sich voneinander zu unterscheiden.
Ähnlich, selbst obwohl die Mehrzahl von LED-Schaltungen, die dazu gebracht werden, unterschiedliche Emissionsmengen und unterschiedliche Lichtfarben beim spezifizierten Stromwert aufzuweisen, verwendet werden, kann jeder Scheinwerfer jedes Fahrzeugs dazu gebracht werden, eine Lichtemissionsmenge, die nahe an eine spezifische Lichtemissionsmenge gebracht ist, und eine Lichtfarbe, die nahe an eine spezifizierte Lichtfarbe herangebracht ist, aufzuweisen.
Beispielsweise kann in der Struktur von 1 der Strom I_FET, der durch die Drosselspule L1 und den Schalttransistor 7 fließt, der durch den Shunt-Widerstand R1 detektiert wird, gesteuert werden, um irgendeinen Wert aufzuweisen, indem der Referenzwert (Spannung Vc) des Komparators 6 eingestellt wird. Selbst falls der der Drosselspule und dem Schalttransistor zugeleitete impulsförmige Strom I_FET auf irgendeinen Wert verändert wird, indem die Referenzspannung Vc geändert wird, variiert die Lichtemissionsmenge (Helligkeit) der LED-Reihenschaltung nicht, solange wie der Durchschnitt (der Durchschnittsstrom Ia) des Leitungsstroms (des Ausgangsstroms Io), der der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, durch den Fehlerverstärker 3 gesteuert wird. Als Ergebnis kann die Lichtfarbe verändert werden, während die Lichtemissionsmenge (Helligkeit) konstant gehalten wird, indem der Spitzenstrom angehoben wird und der Wiederholungszykluszeitraum verlängert wird. Auch in Ausführungsformen 2 bis 7, die unten beschrieben werden, kann diese Struktur angewendet werden.
Weiterhin kann in der oben erwähnten Ausführungsform 1 die LED-Beleuchtungsvorrichtung als Stromversorgung für Tagfahrlichter verwendet werden, indem der Leitungsstrom (der Durchschnittsstrom Ia), der der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, auf einen festen niedrigen Strom gesteuert wird. Beispielsweise kann durch Anwenden der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß Ausführungsform 1 auf einen LED-Typ-Scheinwerfer dieser Scheinwerfer dazu gebracht werden, mit derselben Lichtfarbe sowohl im hellen Beleuchtungszustand während des normalen Fahrzeugfahrens (mit einer hohen Lichtemissionsmenge) als auch in einem gedimmten (Tagfahrlicht) Beleuchtungszustand mit einer reduzierten Lichtemissionsmenge für Fahrzeugfahrten während des Tages zu leuchten.
Somit kann gemäß Ausführungsform 1 die LED-Beleuchtungsvorrichtung auf solche Weise implementiert sein, dass sie für Tagfahrscheinwerfer vorbereitet ist, ohne irgendeinen Teil für eine exklusive Verwendung hinzuzufügen. Das Umschalten von Beleuchtung während des normalen Fahrzeugfahrens zum Tageslicht-Beleuchtungszustand mit einer reduzierten Lichtemissionsmenge oder das Umschalten vom Tageslicht-Beleuchtungszustand zum Beleuchtungszustand während des normalen Fahrzeugfahrens, kann ausgeführt werden, indem die Spannung Vt von 1 variabel gemacht wird und der Wert der Spannung Vt gemäß einem Schaltvorgang, der durch einen nicht gezeigten Fahrzeugfahrer vorgenommen wird oder ein Ergebnis einer Detektion geändert wird, die beispielsweise durch eine nicht gezeigte Beleuchtungsstärke-Detektionseinheit zum Detektieren der Umgebungstemperatur des Fahrzeugs durchgeführt wird. Zu dieser Zeit, wenn nicht die Spannung Vc von 1 geändert wird, kann die Lichtemissionsmenge geändert werden, ohne die Lichtfarbe der LEDs zu ändern. Weiterhin kann in einem Fall der Änderung der Lichtfarbe der LEDs die Spannung Vc von 1 verändert werden. Als Einheit zum Ändern der Spannung Vt von 1 und Einheit zum Ändern der Spannung Vc von 1 können eine erste Steuereinheit oder eine zweite Steuereinheit, die in Ausführungsform 7, welche unten erwähnt wird, gezeigt sind, verwendet werden. In diesem Fall können Zielspannungswerte, die Kriterien sind, durch welche die erste Steuereinheit und die zweite Steuereinheit die Spannung Vt bzw. die Spannung Vc ändern, vorab in einer nicht gezeigten Speichereinheit gespeichert werden. Indem eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen 2 bis 7 dafür konfiguriert wird, die oben erwähnte Steuerung auszuführen, kann die Beleuchtungsvorrichtung auf solche Weise konstruiert sein, dass sie für Tagfahrlicht bereit ist.
Ausführungsform 2
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 3 gezeigt, ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1A gemäß Ausführungsform 2 die von den in 1 gezeigten strukturellen Komponenten die Drosselspule L1 durch einen Autotransformator L2 ersetzt (die Zahl von Wicklungen einer Primärspule ist n1 und die Zahl von Wicklungen einer Sekundärspule ist n2). Weiterhin sind in der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1A als Elemente zum Verteilen einer an eine LED-Schaltung angelegten Spannung im Wesentlichen gleich zwischen der Mehrzahl von LEDs 2-1 bis 2-n Widerstände Rb1 bis Rbn jeweils parallel mit der Mehrzahl von LEDs verbunden. Eine Aufwärts-Stromversorgung (eine Stromzufuhreinheit) besteht aus einem Schalttransistor 7, einer Gleichstromversorgung 8 und einem Autotransformator L2. Weil die anderen Komponenten gleich wie jene in 1 gezeigten oder ähnliche Komponenten sind, werden die Komponenten durch dieselben Bezugszeichen wie jene bezeichnet, die in der Figur gezeigt sind, und eine duplizierte Erläuterung wird nachfolgend weggelassen.
Als Nächstes wird der Betrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung erläutert.
4 ist eine Ansicht, welche die Wellenform der Ausgabe jeder Komponentenschaltung der in 3 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt. 4(a) zeigt die Wellenform einer Ausgangsspannung eines Oszillators (VCO) 4, 4(b) zeigt die Wellenform einer Ausgangsspannung eines FF 5, 4(c) zeigt die Wellenform eines Stroms I_FET und 4(d) zeigt die Wellenform eines Ausgangsstroms Io. Wie im Falle von 2, die in der oben erwähnten Ausführungsform 1 gezeigt ist, gibt zum Zeitpunkt der steigenden Flanke der aus dem Oszillator 4 eingegebenen Rechteckwelle das FF 5 ein Antriebssignal, das einen Übergang zu einem hohen Pegel (einem hohen Potential) macht, über seinen Ausgangsanschluss Q aus (siehe (a) und 3(b).
Während eines Zeitraums, während dem der Schalttransistor 7 in einem Ein-Zustand ist, fließt der impulsförmige Strom I_FET mit einem wie in 4(c) gezeigten Spitzenwert aus der Primärspule der Autotransformators L2 zwischen einen Drain-Anschluss und einen Source-Anschluss des Schalttransistors. Ein durch eine gestrichelte Linie in 4(c) gezeigter Referenzwert zeigt die Spannung einer Referenz-Stromversorgung Vc, und ein Vergleich zwischen diesem Referenzwert und einer Spannung, die den Strombetrag des Stroms I_FET, der am Shunt-Widerstand R1 auftritt, zeigt, wird durch einen Komparator 6 vorgenommen.
Der Ausgangsspannung Io ist ein impulsförmiger Strom, der aus der Sekundärspule des Autotransformators L2 fließt und zur LED-Reihenschaltung geleitet wird, wenn der Schalttransistor 7 in einem Aus-Zustand ist, wie in 4(e) gezeigt. Der Spitzenstrom am Kopf des Ausgangsstroms Io, der aus der Sekundärspule des Autotransformators L2 fließt, wenn der Schalttransistor 7 abgeschaltet wird, hat einen Stromwert, der eine Multiplikation des Spitzenstroms (des Stroms I_FET), der aus der Primärspule am Ende jedes Timings, zu dem der Schalttransistor 7 eingeschaltet ist, mit dem Wicklungsverhältnis des Antriebstransistors L2 (die Anzahl von Wicklungen n1 der Primärspule/die Anzahl von Wicklungen n2 der Sekundärspule) ist.
Der Wert des Durchschnittsstroms Ia, der durch eine in 4(e) gezeigte gestrichelte Linie gezeigt ist, ist ein Stromwert, den ein Integrator eines Fehlerverstärkers 3 durch Mittelungsverarbeitung des Ausgangsstroms Io ermittelt. Ein Vergleich zwischen diesem Wert des Durchschnittsstroms Ia und dem Zielstrom aus der Referenz-Stromversorgung Vt wird durch den Fehlerverstärker 3 vorgenommen und der Wert des Durchschnittstroms Ia wird auf solche Weise gesteuert, dass der Wert des Durchschnittstroms Ia auf eine Konstante fixiert ist, wie im Fall der oben erwähnten Ausführungsform 1.
Die Ausgangsleistung während jeder Zyklusperiode, die die oben erwähnte Zeitperiode aufweist, kann gegeben sein durch (Induktion der Autotransformators L2 × Quadrat des impulsförmigen Standorts I_FET)/2. Daher, weil die Anzahl von Zyklen proportional zur Ausgangsleistung ist, kann durch Fixieren des impulsförmigen Stroms I_FET auf eine Konstante die Ausgangsleistung durch Steuern des Wiederholungsbetriebes auf solche Weise gesteuert werden, dass der Wiederholungsbetrieb eine willkürliche Zyklusperiode aufweist (die Ausgangsrechteckwelle des in 4(a) gezeigten Oszillators 4 weist eine willkürliche Periode auf). Die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1A kann dieselbe Ausgangspolarität wie die Stromversorgungsspannung aufweisen, oder eine Ausgabepolarität, die invers zu derjenigen der Stromversorgungsspannung ist.
Indem so der Wert des impulsförmigen Stroms I_FET auf eine Konstante fixiert wird, während der Spitzenwert des Ausgangsstroms Io auf eine Konstante fixiert ist, wird die Dauer der Stromleitung des Ausgangsstroms Io verkürzt, wenn die an die LED-Reihenschaltung angelegte Spannung hoch ist, während die Dauer von Stromleitung des Ausgangsstroms Io verlängert wird, wenn die oben erwähnte Spannung niedrig ist. Als Ergebnis kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 die Ausgangsleistung pro einem Impuls des Ausgangsstroms Io im Wesentlichen auf eine Konstante steuern, ebenfalls ohne jegliche besondere Rückkopplungssteuerung auszuführen.
Der Autotransformator L2 erzeugt eine Transformator-Vorwärtsspannung (eine Spannung, welche revers zu einer an die LEDs angelegten Vorwärtsspannung ist) mit einem Wert, der eine Multiplikation der Versorgungsspannung Vi mit (Anzahl von Wicklungen n2 der Sekundärspule/Anzahl von Wicklungen n1 der Primärspule) zu dem Zeitpunkt ist, wenn der Schalttransistor 7 eingeschaltet ist, wie durch eine in 4(d) gezeigte gestrichelte Linie gezeigt. Jedoch selbst falls eine reverse Spannung an die LEDs angelegt wird, werden die LEDs nicht dazu gebracht, aufzuleuchten. In 4(d) ist jeder Bereich, der niedriger als GND (eine gestrichelte Linie) ist, eine Vorwärtsspannung, die der Transformator erzeugt, und dies ist eine an die LEDs angelegte Reversspannung.
Weiterhin, wenn eine reverse Spannung an jeder LED der LED-Reihenschaltung angelegt wird, obwohl an jeder LED ein gewisser Leckstrom in einer entgegengesetzten Richtung auftritt, unterscheidet sich der Strombetrag in jeder LED aufgrund von individuellen Differenzen bei den LEDs. Daher konzentriert sich in der LED-Reihenschaltung eine reverse Spannung auf eine spezifische LED mit einem geringeren Betrag an Leckstrom. In dieser Ausführungsform weist jede der LEDs eine erlaubte reverse Spannung von etwa 5 V auf. Daher kann, wenn sich die reverse Spannung übermäßig auf eine spezifische LED konzentriert, diese LED kaputt gehen.
Um diese Beschädigung zu verhindern, sind die Widerstände Rb1 bis Rbn mit demselben Widerstandswert parallel zur Mehrzahl von LEDs 2-1 bis 2-n jeweils auf solche Weise verbunden, dass die an die LED-Reihenschaltung angelegte reverse Spannung im Wesentlichen gleichförmig zwischen der Mehrzahl von LEDs verteilt wird. Als Ergebnis kann verhindert werden, dass sich eine reverse Spannung auf einer solchen wie oben erwähnten spezifischen LED konzentriert und die an jede LED angelegte reverse Spannung kann daran gehindert werden, die erlaubte reverse Spannung zu übersteigen.
Als Elemente zur Verteilung der an die LED-Reihenschaltung angelegten Spannung im Wesentlichen gleichförmig zwischen der Mehrzahl von LEDs 2-1 bis 2-n können anstelle der Widerstände Kondensatoren oder Paare von zwei Zenerdioden, deren einzelseitige Anschlüsse, welche dieselbe Polarität aufweisen, miteinander verbunden sind, verwendet werden.
Wie oben erwähnt, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1A gemäß dieser Ausführungsform 2 wie in 3 gezeigt konstruiert und stellt als Ausgangsstrom Io einen Strom bereit, der einen hohen Spitzenwert aufweist, für jeden Impuls der LEDs 2-1 bis 2-n bei einer vorbestimmten Wiederholungszyklusperiode, um die LEDs 2-1 bis 2-n leuchten zu lassen. Als Ergebnis kann diese Ausführungsform 2 dieselben Vorteile wie jene bereitstellen, die durch die oben erwähnte Ausführungsform 1 bereitgestellt sind.
Weiterhin kann in der oben erwähnten Ausführungsform 2, weil der Autotransformator 2 anstelle der Drosselspule L1 verwendet wird und die Elemente zum Verteilen der an die LED-Reihenschaltung angelegten Spannung im Wesentlichen gleich zwischen der Mehrzahl von LEDs 2-1 bis 2-n parallel zur Mehrzahl von LEDs verbunden sind, selbst falls eine reverse Spannung durch den Autotransformator L2 erzeugt wird, die an jede LED angelegte reverse Spannung daran gehindert werden, die erlaubte reverse Spannung zu übersteigen.
Ausführungsform 3
5 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 5 gezeigt, wird in der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1B gemäß Ausführungsform 3 eine Schaltung zum Blockieren einer Stromversorgung (eine in 5 gezeigte gestrichelte Linie eingeschlossene Schaltung) (eine erste Stromversorgungsblockiereinheit) zur in 1 gezeigten Struktur hinzugefügt. Wenn beispielsweise jede LED eine Vorwärtsspannung von 3 V aufweist und die Anzahl von LEDs, welche eine Reihenschaltung bilden, Acht ist, ist die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der Reihenschaltung 24 V. Wenn jedoch eine Gleichstromversorgung 8 eine Stromversorgungsspannung von 28 V aufweist und diese Stromversorgungsspannung die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der Reihenschaltung überschreitet, setzt sich der aus der Gleichstromversorgung 8 in die aus der Mehrzahl von LEDs bestehenden Reihenschaltung fließende Strom fort, während ein Schalttransistor 7 in einem Aus-Zustand ist, und daher kann der Ausgabestrom nicht gesteuert werden.
Um dieses Problem zu lösen, wird gemäß Ausführungsform 3 die Schaltung zum Blockieren der Stromzufuhr, wenn die Stromversorgungsspannung der Gleichstromversorgung 8 hoch ist, angeordnet. Diese Schaltung ist auf solche Weise konstruiert, dass sie einen Transistor 7a, einen Transistor 9, eine Zenerdiode 10, und Widerstände R3, R4 und R5 aufweist, wie in 5 gezeigt. Der Transistor 7a, der ein Feldeffekttransistor ist, weist einen mit einem Ende der Drosselspule L1 verbundenen Drain-Anschluss, einen mit einem Emitteranschluss des Transistors, einem Ende des Widerstands R5 und der Gleichstromversorgung 8 verbundenen Source-Anschluss und einen über einen Widerstand R3 geerdeten Gatteranschluss auf.
Weiterhin ist das Ende das Widerstandes R5 mit der Gleichstromversorgung 8, dem Source-Anschluss des Transistors 7a und dem Emitteranschluss des Transistors 9 verbunden und ist ein anderes Ende des Widerstandes R5 mit einer Kathode der Zenerdiode 10 verbunden und über die Zenerdiode 10 geerdet. Der Transistor 9 besteht aus einem Bipolartransistor und der Emitteranschluss des Transistors ist mit dem Quellenanschluss des Transistors 7a, dem Ende des Widerstandes 5 und der Gleichstromversorgung 8 verbunden. Der Transistor 9 weist einen mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Gatteranschluss des Transistors 7a und dem Widerstand R3 verbundenen Kollektoranschluss und einen über den Widerstand R4 mit einem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R5 und der Zenerdiode 10 verbundenen Basisanschluss auf.
Wenn die Spannung der Gleichstromversorgung 8 steigt und die an die Zenerdiode 10 angelegte Spannung die Zenerspannung erreicht, fließt ein Strom aus der Kathode der Zenerdiode 10 in die Anode der Zenerdiode 10 und GND über den Widerstand R5 und steigt die Basisspannung des Transistors 9 über den Widerstand R5 und den Widerstand R4 an, und als Ergebnis wird der Transistor 9 eingeschaltet. Zu dieser Zeit, wenn ein Strom aus der Gleichstromversorgung 8 über den Transistor 9 und den Widerstand R3 zu GND fließt, wird die Potentialdifferenz zwischen Quelle und Gatter des Transistors 7a klein und der Transistor 7a kommt in einen Aus-Zustand. Als Ergebnis wird der Strom aus der Gleichstromversorgung 8 an die Drosselspule L1 blockiert.
Indem so die Zenerdiode auf solche Weise ausgewählt wird, dass die Zenerspannung gleich oder niedriger der Gesamtsumme der Vorwärtsspannung und der LED-Reihenschaltung ist, kann die elektrische Stromzufuhr auf solche Weise blockiert werden, dass die Stromversorgungsspannung nicht die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der LED-Reihenschaltung übersteigt. Jedoch weist in der Praxis die Vorwärtsspannung jeder LED große Variationen auf und es ist daher notwendig, eine Entwurfsmarge vorzusehen, wenn die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der Reihenschaltungen berechnet wird. Beispielsweise ist es notwendig, eine Marge von etwa 20% für die vorbestimmte Spannung vorzusehen, die für die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der LED-Reihenschaltungen eingestellt ist, um tatsächlich den mit der Stromversorgungsspannung zu vergleichenden Wert zu bestimmen. Wenn beispielsweise acht LEDs, die alle eine Vorwärtsspannung, wie oben erwähnt, von 3 V aufweisen, in Reihe geschaltet sind, ist es notwendig, eine Marge von etwa 20% auf die Gesamtsumme von 24 V vorzusehen, um den mit der Stromversorgungsspannung zu vergleichenden Wert auf 19 V einzustellen. In der oben erwähnten Schaltung, weil die LEDs zu der Zeit ausgehen, wenn eine hohe Stromversorgungsspannung angelegt wird, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung als Fahrzeug-montierte Ausrüstung in einer Lichtquelle für eine Positionslampe oder dergleichen geeignet.
Wie oben erwähnt, kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 3 die elektrische Stromversorgung auf solche Weise blockieren, dass ihre Spannung nicht die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der LED-Reihenschaltungen übersteigt, indem die Schaltung wie in 5 gezeigt ausgelegt wird, bei der die Zenerdiode 10 angemessen ausgewählt wird. Als Ergebnis kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung das Auftreten abnormaler Operationen und das Kaputtgehen der LEDs vermeiden, wenn die Stromversorgungsspannung der Gleichstromversorgung 8 hoch ist.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform 3 ist der Fall gezeigt, bei dem die oben erwähnte Schaltung der LED-Beleuchtungsvorrichtung, die unter Bezugnahme auf 1 in der oben erwähnten Ausführungsform 1 erläutert wird, hinzugefügt wird. Alternativ kann Ausführungsform 3 auch auf die Struktur angewendet werden, welche den Autotransformator L2 verwendet, der in der oben erwähnten Ausführungsform 2 erläutert ist, und es können dieselben Vorteile bereitgestellt werden.
Ausführungsform 4
6 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt. Bei der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1C gemäß Ausführungsform 4 wird eine Zenerdiode (eine erste Stromversorgungsbegrenzende Einheit) 11 zum Begrenzen einer Stromversorgung aus einer Gleichstromversorgung 8 der in 3 gezeigten Struktur hinzugefügt. Wie in der oben erwähnten Ausführungsform 3 erwähnt, selbst wenn ein zeitweiliger hoher Spannungsimpuls, der auftritt, wenn die Gleichstromversorgung 8 eine Stromversorgungsspannung aufweist, die die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen einer LED-Reihenschaltung übersteigt, an die LED-Reihenschaltung angelegt wird, setzt sich ein Stromfluss aus der Gleichstromversorgung 8 in die Reihenschaltung, die aus LEDs besteht, fort, wenn ein Schalttransistor 7 im Aus-Zustand ist, und daher kann der Ausgabestrom nicht gesteuert werden.
Um dieses Problem zu lösen, ist gemäß Ausführungsform 4 die Zenerdiode 11 zum Begrenzen der Stromversorgung aus der Gleichstromversorgung 8 vorgesehen. Diese Zenerdiode 11 besteht beispielsweise aus einer Leistungs-Zenerdiode für große elektrische Leistung. Wie in 6 gezeigt, weist die Zenerdiode eine mit der Gleichstromversorgung 8 und einem Ende eines Autotransformators L2 verbundene Kathode und eine geerdete Anode auf. In dieser Struktur, selbst falls eine, eine vorab für die Gleichstromversorgung 8 definierte Spannung übersteigende Überspannung auftritt, wird diese Spannung auf die Zenerspannung der Zenerdiode 11 abgeschnitten (limitiert) und es wird kein zeitweiliger großer Stromimpuls an die LED-Reihenschaltung geleitet.
Indem so die Zenerdiode 11 angemessen ausgewählt wird, kann die elektrische Stromversorgung auf solche Weise beschränkt werden, dass die Stromversorgungsspannung die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der LED-Reihenschaltung nicht übersteigt. In dieser Struktur, weil die LEDs nicht ausgehen, selbst wenn eine hohe Stromversorgungsspannung angelegt wird, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung als Fahrzeug-montierte Ausrüstung in einer Lichtquelle für einen Scheinwerfer oder dergleichen geeignet.
Wie oben erwähnt, kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 4 die elektrische Stromversorgung auf solche Weise beschränken, dass die Stromversorgungsspannung die Gesamtsumme der Vorwärtsspannungen der LED-Reihenschaltungen nicht übersteigt, indem die Zenerdiode 11 für die Beschränkung der elektrischen Stromversorgung ausgelegt ist. Als Ergebnis kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung das Auftreten abnormaler Betriebe und die Zerstörung der LEDs auch verhindern, wenn die Stromversorgungsspannung der Gleichstromversorgung 8 hoch ist.
Bei der oben erwähnten Ausführungsform 4 ist der Fall gezeigt, bei dem die oben erwähnte Schaltung der LED-Beleuchtungsvorrichtung hinzugefügt wird, die in der oben erwähnten Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf 3 erläutert ist. Als Alternative kann die Ausführungsform 4 auf die Struktur der oben erwähnten Ausführungsform 1 (der Struktur, welche die Drosselspule L1 verwendet) angewendet werden und es können dieselben Vorteile bereitgestellt werden.
Ausführungsform 5
7 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 7 gezeigt, verwendet die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1D gemäß Ausführungsform 5 einen Isolationstransformator 12 anstelle des Autotransformators L2 in der in 3 gezeigten Struktur. Wenn ein Transformator für eine Schrittstromversorgung (eine Stromversorgungseinheit) verwendet wird, tritt eine Transformator-Vorwärtsspannung auf (eine Spannung, die revers zu einer an LEDs angelegten Vorwärtsspannung ist), wie in der oben erwähnten Ausführungsform 2 erläutert. In diesem Fall, weil die erlaubte reverse Spannung der LED einen relativ niedrigen Wert (etwa 5 V) hat, kann jede LED kaputt gehen, wenn die an die LED-Reihenschaltung durch den Transformator angelegte reverse Spannung die Gesamtsumme der erlaubten reversen Spannung der LED-Reihenschaltung übersteigt.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 verwendet den Isolationstransformator 12, für den eine Wicklung auf einer Primärseite und diejenige auf einer Sekundärseite auf solche Weise ausgewählt werden, dass, selbst falls eine reverse Spannung auftritt, die reverse Spannung nicht die Gesamtsumme der erlaubten reversen Spannungen der LED-Reihenschaltung übersteigt, indem die Tatsache berücksichtigt wird, dass, wenn das Aufleuchten der LED-Reihenschaltung mit einer Flyback-Spannung, die in der Sekundärwicklung des Isolationstransformators 12 auftritt, die in der Sekundärwicklung des Isolationstransformators 12 auftretende Vorwärtsspannung eine reverse Spannung wird und an die LED-Reihenschaltung angelegt wird. Diese erlaubte reverse Spannung hat Variationen, wie die oben erwähnte Vorwärtsspannung. Es muss eine Einstellung auf eine vorbestimmte Spannung für die Gesamtsumme auf solche Weise eingestellt werden, dass die Einstellung eine Designmarge beinhaltet.
Weil die LED-Beleuchtungsvorrichtung auf diese Weise aufgebaut ist, übersteigt die an jeder LED angelegte Spannung nicht die erlaubte reverse Spannung und daher richtet jede LED selbst den Strom, der der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, in ungefähr eine Gleichspannung gleich. Daher können die Dioden zur Gleichrichtung weggelassen werden. Weiterhin kann die Primärseite von der Sekundärseite im Isolationstransformator 12 getrennt werden und ein Kaputtgehen aufgrund eines Erdungsunfalls, der in der Ausgangsleitung auftritt und so weiter, kann leicht verhindert werden.
Weiterhin, wenn ein Schalttransistor 7 eingeschaltet wird, tritt eine Vorwärtsspannung in der Sekundärwicklung des Isolationstransformators 12 auf. Diese Vorwärtsspannung wird durch (Stromversorgungsspannung × Anzahl von Wicklungen der Sekundärspule/Anzahl von Wicklungen der Primärspule) festgelegt. Daher, wenn eine Überspannung aus einer Gleichstromversorgung 8 geliefert wird, wird eine Überspannung in entgegengesetzter Richtung, welche die Gesamtsumme f der erlaubten reversen Spannung der LED-Reihenschaltung übersteigt, an die LED-Reihenschaltung angelegt.
Um dieses Problem zu lösen, ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1D eine Schaltung zum Blockieren einer elektrischen Stromversorgung, wenn eine Überspannung aus der elektrischen Stromversorgung (eine durch eine in 7 gezeigte gestrichelte Linie eingeschlossene Schaltung) (zweite Stromversorgungs-Blockiereinheit) geliefert wird, angeordnet. Die Schaltung ist auf solche Weise aufgebaut, dass sie einen Komparator 13 und ein UND-Gatter 14 aufweist, wie in 7 gezeigt. Der Komparator 13 weist einen mit einem Verbindungspunkt zwischen der Gleichstromversorgung 8 und dem Isolationstransformator 12 verbundenen invertierten Eingangsanschluss, einen mit einer Referenz-Stromversorgung Va verbundenen nicht invertierten Eingangsanschluss und einen mit einem Eingangsanschluss des UND-Gatters 14 verbundenen Ausgangsanschluss auf. Das UND-Gatter 14 weist den einen Eingangsanschluss mit dem Ausgangsanschluss des Komparators 13 verbunden, einen anderen mit einem Ausgangsanschluss Q eines FF 5 verbundenen Eingangsanschluss und einen mit einem Gatter-Anschluss des Schalttransistors 7 verbundenen Ausgangsanschluss auf.
Bei der oben erwähnten Schaltung vergleicht der Komparator 13 die Stromversorgungsspannung der Gleichstromversorgung 8 mit der vorbestimmten Spannung der Referenz-Stromversorgung Va (der erlaubten Spannung, die entsprechend der Gesamtsumme der erlaubten reversen Spannungen der LED-Reihenschaltung eingestellt ist). Wenn nicht die Stromversorgungsspannung die vorbestimmte Spannung der Referenz-Stromversorgung Va übersteigt, hält die Schaltung das Potential des Ausgangsanschlusses auf einem hohen Pegel (einem hohen Potential), während, wenn die Stromversorgungsspannung der Gleichstrom-Stromversorgungsschaltung 8 die vorbestimmte Spannung der Referenz-Stromversorgung Va übersteigt, die Schaltung das Potential des Ausgangsanschlusses dazu bringt, einen niedrigen Pegel (niedrige Spannung) aufzuweisen.
Wenn sowohl die Ausgabe des FF 5 als auch die des Komparators 13 auf hohen Pegeln sind, sendet das UND-Gatter 14 eine Hochpegelausgabe aus, um den Schalttransistor 7 einzuschalten. Als Ergebnis wird die Spannung aus dem Isolationstransformator 12 an die LED-Reihenschaltung angelegt. Wenn andererseits die Gleichstromversorgung 8 eine Überspannung aufweist und die Ausgabe des Komparators 13 einen Übergang zu einem niedrigen Pegel macht, sendet das UND-Gatter 14 eine Niederpegelausgabe aus, um den Schalttransistor 7 abzuschalten, wodurch die elektrische Stromversorgung blockiert wird.
Wenn somit die Stromversorgungsspannung, welche die Vorwärtsspannung der Sekundärwicklung des Isolationstransformators 12 dazu bringt, zu der Zeit aufzutreten, wenn der Schalttransistor 7 eingeschaltet wird, höher als die Gesamtsumme der erlaubten reversen Spannungen der LED-Reihenschaltung zu werden, eingegeben wird, stoppt die oben erwähnte Schaltung den Schaltvorgang des Schalttransistors 7. Weil die LEDs zu dieser Zeit ausgehen, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1D zur Verwendung als Fahrzeug-montierte Ausrüstung in einer Lichtquelle für eine Positionslampe oder dergleichen geeignet.
Wie oben erwähnt, weil die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 5 den Isolationstransformator 12, bei dem die Wicklung der Primärseite und diejenige der Sekundärseite auf solche Weise ausgewählt sind, dass die Stromversorgungsspannung nicht die Gesamtsumme der erlaubten reversen Spannungen der LED-Reihenschaltung übersteigt, als die elektrische Aufwärtsstromversorgung verwendet, kann ein Kaputtgehen aufgrund eines Erdungsunfalls der Ausgangsleitung usw. leicht vermieden werden.
Weiterhin, weil die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 5 mit der Schaltung zum Stoppen des Schaltvorgangs des Schalttransistors 7 auf solche Weise versehen ist, dass die Vorwärtsspannung der Sekundärwicklung des Isolationstransformators 12 nicht höher als die Gesamtsumme der erlaubten reversen Spannungen der LED-Reihenschaltung wird, kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung das Auftreten abnormaler Operationen und das Kaputtgehen der LEDs vermeiden, die von der Anwendung einer reversen Spannung an die LED-Reihenschaltung herrühren, selbst wenn die Stromversorgungsspannung der Gleichstromversorgung 8 hoch ist.
Zusätzlich kann in der oben erwähnten Ausführungsform 5 anstelle der oben erwähnten Schaltung (der durch eine in 7 gezeigte gestrichelte Linie umschlossenen Schaltung) eine Zenerdiode (eine zweite Stromverhältnis-Begrenzungseinheit) mit derselben Verbindungsrelation wie der in der oben erwähnten Ausführungsform 4 gezeigten, angeordnet werden. Als diese Zenerdiode wird beispielsweise eine Leistungs-Zenerdiode für große elektrische Leistung (eine, deren Zenerspannung nicht die Gesamtsumme der reversen Spannungen der LED-Reihenschaltung übersteigt) verwendet. In der Variante, in der die LED-Beleuchtungsvorrichtung auf diese Weise konstruiert ist, kann, weil die an die LED-Reihenschaltung angelegte Spannung auf die Zenerspannung abgeschnitten (begrenzt) wird, das Auftreten abnormaler Betriebe und das Kaputtgehen der LEDs, die von dem Anlegen einer reversen Spannung an die LED-Reihenschaltung herrühren, ähnlich verhindert werden. Bei dieser Variante, weil die LEDs nicht ausgehen, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung zur Verwendung als Fahrzeug-montierte Ausrüstung in einer Lichtquelle für einen Scheinwerfer oder dergleichen geeignet.
Ausführungsform 6
In dem Fall, bei dem die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine einzelne elektrische Aufwärtsstromversorgung beinhaltet, wie jene gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 5, weil es ein Timing gibt, an dem der Schalttransistor 7 eingeschaltet wird (ein Ausgangsstrom Io ist Null), kann die Nennquantität an Lichtemission nicht unbedingt ermittelt werden, wenn nicht der Spitzenstrom, der den LEDs zugeleitet wird, dazu gebracht wird, größer als sein Nennwert zu werden. Wenn beispielsweise die Ein-Last des Schalttransistors 7 50% beträgt, muss der Spitzenstrom auf das Vierfache seines Nennwertes vergrößert werden. Weil jedoch der erlaubte Strompegel einer LED mit einer hohen Lichtemissionsmenge etwa das Zweifache seines Nennstromwertes ist, ist es notwendig, den Spitzenstrom jeder LED zu verringern, weil die Ein-Last des Schalttransistors 7 sichergestellt ist.
Dazu wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 6 auf solche Weise konstruiert, dass zwei elektrische Aufwärtsstromversorgungen parallel geschaltet sind, ein Ausgang des Oszillators (VCO; spannungsgesteuerter Oszillator) 4 zwischen den zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen auf solche Weise geteilt ist, dass das Betriebstiming der zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen abwechselnd auftritt und, während ein Schalttransistor in einer der zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen, die keinen Strom ausgibt, in einem Ein-Zustand ist, wird ein Schalttransistor der anderen elektrischen Aufwärtsstromversorgung in einen Aus-Zustand gebracht und ein Ausgangsstrom Io wird beispielsweise an eine LED-Reihenschaltung ausgegeben.
8 ist ein Schaltungsdiagramm, das die Struktur der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt. Wie in 8 gezeigt, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1E gemäß Ausführungsform 6 mit zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen versehen, die aus Isolationstransformatoren 12-1 bzw. 12-2 bestehen, die mit einer Gleichstromversorgung 8 verbunden sind. Die Isolationstransformatoren 12-1 und 12-2 sind parallel mit der Gleichstromversorgung 8 an Enden ihrer Primärwicklungen verbunden und sind auch mit Drain-Anschlüssen der Schalttransistoren 7-1 und 7-2 an anderen Enden ihrer Primärwicklungen verbunden und sind weiterhin mit Anoden von Dioden D1 bzw. D2 an Enden ihrer Sekundärwicklungen verbunden. Kathoden der Dioden D-1 und D-2 sind mit einer Anode einer LED 2-1 der LED-Reihenschaltung über eine Filterschaltung verbunden, die aus einer Spule L1 und einem Kondensator C besteht.
Die Schalttransistoren 7-1 und 7-2 haben über Shunt-Widerstände R1a und R1b geerdete Source-Anschlüsse und mit Ausgangsanschlüssen Q von Flip-Flops 5-1 bzw. 5-2 (ab jetzt als FFs 5-1 und 5-2 abgekürzt) verbundene Gatteranschlüsse. Die FFs 5-1 und 5-2 weisen mit Ausgangsanschlüssen von Komparatoren 6-1 bzw. 6-2 verbundene Rücksetzanschlüsse R auf, das FF 5-1 hat einen mit einem Ausgangsanschluss Q eines FF 5 verbundenen Einstellanschluss S und das FF 5-2 hat einen mit den invertierten Ausgabeanschluss Q Quer ( Q ) des FF 5 verbundenen Einstellanschluss S.
Die Komparatoren 6-1 und 6-2 haben mit einer Referenz-Stromversorgung Vc, die einen vorbestimmten Stromwert für sie bereitstellt, verbundene invertierte Eingangsanschlüsse und mit Verbindungspunkten zwischen den Source-Anschlüssen der Schalttransistoren 7-1 und 7-2 und den Shunt-Widerständen R1a bzw. R1b verbundene nicht invertierende Eingangsanschlüsse. Weiterhin weist das FF 5 einen mit der Ausgabe des Oszillators 4 verbundenen Taktanschluss CK, den Ausgangsanschluss Q, über den das FF 5 seinen Ausgang invertiert und zu jedem Timing, an dem eine Flanke einer aus dem Oszillator 4 ausgegebenen Quadrate eingegeben wird, ausgibt, und den invertierten Ausgangsanschluss Q quer, über den das FF 5 die Inversion der Ausgabe aus dem Ausgangsanschluss Q ausgibt.
Als Nächstes wird der Betrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung erläutert.
Ein durch die LED-Reihenschaltung fließender impulsförmiger Ausgabestrom Io wird durch einen Fehlerverstärker 3 durchschnittsverarbeitet, der als ein Integrator dient, der einen Widerstand R0 und einen Kondensator C0 einsetzt. Der Fehlerverstärker 3 vergleicht den Wert des durchschnittsverarbeiteten Stroms Ia mit dem Zielstromwert aus einer Referenz-Stromversorgung Vt und legt eine Spannung, die der Fehlerverstärker durch Verstärken des Fehlers zwischen ihnen ermittelt, an den Oszillator 4 an, wie jene gemäß den oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 5.
Der Oszillator 4 gibt eine Rechteckwelle mit einer Oszillationsfrequenz gemäß der Ausgangsspannung des Fehlerverstärkers 3 an den Taktanschluss CK des FF 5 aus, der die Frequenz der Rechteckwelle durch 2 teilt. Zu dieser Zeit, wenn der Wert des gemittelten Stroms Ia größer als der Zielstromwert ist, senkt der Oszillator 4 die Oszillationsfrequenz, während, wenn der Wert des gemittelten Stroms Ia kleiner als der Zielstromwert ist, der Oszillator 4 die Oszillationsfrequenz anhebt. Indem die steigende Flanke des Ausgangsanschlusses Q, mit der das FF 5 seine Ausgabe zu jedem Timing invertiert, an dem die Flanke der aus dem Oszillator 4 eingegebenen Rechteckwelle daran über den Taktanschluss CK eingegeben wird, verwendet wird, stellt das FF 5 das FF 5-1 ein, wodurch der Schalttransistor 7-1 mit der Ausgabe aus dem Ausgabeanschluss Q dieses FF 5-1 eingeschaltet wird. Weiterhin, indem die steigende Flanke des invertierten Ausgabeanschlusses Q quer, über den das FF 5 den invertierten Wert ausgibt, verwendet wird, stellt das FF 5 das FF 5-2 ein, wodurch der Schalttransistor 7-2 mit der Ausgabe aus dem Ausgangsanschluss Q dieses FF 5-2 eingeschaltet wird.
Weiterhin erscheint eine Spannung, die den Strombetrag eines Stroms I_FET-1 zeigt, der von der Primärspule des Isolationstransformators 12-1 zwischen Drain und Source des Schalttransistors 7-1 fließt, an beiden Enden des Shunt-Widerstands 1a, wenn der Schalttransistor 7-1 im Ein-Zustand ist. Der Komparator 6-1 vergleicht die durch diesen Strom I_FET-1 verursachte Spannung mit dem vorbestimmten Spannungswert der Referenz-Stromversorgung Vc, um zu detektieren, ob ein im Shunt-Widerstand R1 auftretender Spannungsabfall den vorbestimmten Spannungswert der Referenzspannung Vc erreicht. Ähnlich vergleicht der Komparator 6-2 eine durch einen Strom I_FET-2 verursachte Spannung mit dem vorbestimmten Spannungswert der Referenz-Stromversorgung Vc, um zu detektieren, ob ein im Shunt-Widerstand R1b auftretender Spannungsabfall den vorbestimmten Spannungswert der Referenzspannung Vc erreicht.
Wenn jeder der oben erwähnten Spannungsabfälle die Spannung der Referenzspannung Vc erreicht, bringen die Komparatoren 6-1 und 6-2 die Rücksetzanschlüsse R der FFs 5-1 und 5-2 dazu, jeweils einen hohen Pegel (ein hohes Potential) aufzuweisen. Die FFs 5-1 und 5-2 bringen Antriebssignale, welche diese FFs 5-1 und 5-2 über ihre Ausgangsanschlüsse Q ausgeben, dazu, einen niedrigen Pegel (niedrige Spannung) aufzuweisen, um die Schalttransistoren 7-1 und 7-2 zu dem Timing auszuschalten, an dem die Rücksetzanschlüsse R durch die Komparatoren 6-1 bzw. 6-2 dazu gebracht werden, ein Hochpegelpotential aufzuweisen.
Die aus den zwei elektrischen Aufwärtsleistungen ausgegebenen Ausgangsströme werden durch die Dioden D1 und D2 addiert und werden der LED-Reihenschaltung zugeleitet. Zu dieser Zeit wird eine steile Stromänderung im Ausgangsstrom Io durch die Filterschaltung unterdrückt, die aus der Spule L1 und dem Kondensator C besteht, und es wird Rauschen aus dem Ausgangsstrom entfernt.
9 ist eine Ansicht, welche die Wellenform der Ausgabe jeder Komponentenschaltung der in 8 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt, 9(a) zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung des Oszillators (VCO) 4, 9(b) zeigt die Wellenform der Ausgangsspannung aus dem Ausgangsanschluss Q des FF 5, 9(c) zeigt die Wellenform des Stroms I_FET-1, der durch den Isolationstransformator 12-1 und den Schalttransistor 7-1 fließt, 9(d) zeigt die Wellenform des Stroms I_FET-2, der durch den Isolationstransformator 12-2 und den Umschalttransistor 7-2 fließt, und 9(e) zeigt die Wellenform des Ausgangsstroms Io. 9(a) und 9(b) zeigen einen Zustand, bei dem das FF 5 die am Ausgangsanschluss Q desselben erscheinende Ausgabe zu einem Timing der steigenden Flanke der aus dem Oszillator 4 eingegebenen Rechteckwelle invertiert, bzw. ein Zustand, bei dem das FF 5 die am invertierten Ausgangsanschluss Q quer desselben erscheinende Ausgabe zu einem Timing der steigenden Flanke der Rechteckwelle invertiert.
Die Schalttransistoren 7-1 und 7-2 gehen in den Ein-Zustand über, während die Antriebssignale aus den FFs 5-1 und 5-2 auf einem hohen Pegel sind bzw. gehen in den Aus-Zustand, wenn die Antriebssignale einen Übergang zu einem niedrigen Pegel (einer niedrigen Spannung) vornehmen. Die Schalttransistoren 7-1 und 7-2 arbeiten auch alternierend anhand der Rechteckwellen, die aus dem FF 5 ausgegeben werden, und invers zueinander sind. Als Ergebnis, wie in 9(c) und 9(d) gezeigt, fließen die Ströme I_FET-1 und I_FET-2 aus den Isolationstransformatoren 12-1 und 12-2 zu zwischen den Drains und Sources der Schalttransistoren 7-1 bzw. 7-2 auf solche Weise, dass die Aus-Zeitperioden der Schalttransistoren 7-1 und 7-2 zueinander komplementär sind.
Jeder der durch gestrichelte Linien in 9(c) und 9(d) bezeichneten Referenzwerte zeigt die Spannung der Referenz-Stromversorgung Vc, und Vergleiche zwischen diesen Referenzwerten und den Spannungen, die die Strommengen der Ströme I_FET-1 und I_FET-2 zeigen, die in den Shunt-Widerständen R1a und R1b auftreten, werden durch die Komparatoren 6-1 bzw. 6-2 durchgeführt. Weiterhin, wie durch gestrichelte Linien gezeigt, die gezeichnet sind, um von 9(a) zu 9(c) und 9(d) weiterzureichen, wird die führende Flanke der ausgegebenen Rechteckwelle des in 9(a) gezeigten Oszillators 4 abwechselnd den Schalttransistoren 7-1 und 7-2 auf solche Weise geliefert, dass die Schalttransistoren alternierend arbeiten und ein Leitungsstrom durch die Schalttransistoren alternierend fließt.
Der Ausgangsstrom 10 wird durch die Dioden D1 und D2 addiert und ist die Gesamtsumme des impulsförmigen Stroms, der aus dem Isolationstransformator 12-1 in die LED-Reihenschaltung fließt, wenn der Schalttransistor 7-1 im Aus-Zustand ist, und des impulsförmige Stroms, der aus dem Isolationstransformator 12-2 in die LED-Reihenschaltung fließt, wenn der Schalttransistor 7-2 im Aus-Zustand ist, wie in 9(e) gezeigt.
Diese Ausgangsströme aus beiden elektrischen Aufwärtsstromversorgungen haben steile Bereiche, die durch die Filterschaltung glatt unterdrückt werden, die aus der Spule L und dem Kondensator C bestehen, wie in 9(e) gezeigt, und weisen eine Wellenform ähnlich zu derjenigen einer Sinuswelle auf. Weil die Filterschaltung, die aus der Spule L1 und dem Kondensator C besteht, somit in der Route angeordnet ist, über welche der Ausgangsstrom jeder elektrischen Aufwärtsstromversorgung zur LED-Reihenschaltung geleitet wird, kann das Auftreten eines steilen Stroms unterdrückt werden und kann das Auftreten von Rauschen reduziert werden. Diese Filterschaltung kann in der Struktur gemäß einer der oben erwähnten Ausführungsformen 1 bis 5 angeordnet sein.
Der Wert des durch eine in 9(e) gezeigte gestrichelte Linie gezeigten Durchschnittsstroms Ia ist der Stromwert, den ein Integrator des Fehlerverstärkers 3 durch Durchschnittsverarbeitung des Ausgangsstroms Io ermittelt. Ein Vergleich zwischen diesem Wert des Durchschnittsstroms Ia und dem Zielstrom aus der Referenz-Stromversorgung Vt wird durch den Fehlerverstärker 3 vorgenommen und der Wert des Durchschnittsstroms Ia wird auf solche Weise gesteuert, dass der Wert des Durchschnittsstroms Ia auf eine Konstante fixiert ist.
Wie oben erwähnt, ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1E gemäß dieser Ausführungsform 6 wie in 8 gezeigt konstruiert, teilt und verwendet die Ausgabe des Oszillators 4 zwischen den Operations-Timings der zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen und, während der Schalttransistor in einer der zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen, die keinerlei Strom ausgibt, schaltet den Schalttransistor in der anderen elektrischen Aufwärtsstromversorgung aus, um ihre Ausgangsströme unter Verwendung der Dioden D1 und D2 zu summieren und die Summe der Ausgangsströme zur LED-Reihenschaltung zu leiten. Weil die LED-Beleuchtungsvorrichtung auf diese Weise konstruiert ist, kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung einen Strom nahe an einem Nennstrom (einem Gleichstrom) zu den LEDs leiten, um die LEDs dazu zu bringen, aufzuleuchten, ohne einen übermäßigen Spitzenstrom an die LEDs zu leiten.
In der oben erwähnten Ausführungsform 6 ist die Struktur gezeigt, in der die zwei elektrischen Aufwärtsstromversorgungen parallel verbunden sind. Alternativ kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung auf solche Weise konstruiert sein, dass drei oder mehr elektrische Aufwärtsstromversorgungen parallel verbunden sind und die Zeitperioden, während der die drei oder mehr elektrischen Aufwärtsstromversorgungen ihre jeweiligen Ausgangsströme erzeugen, komplementär zueinander sind.
Weiterhin ist in der oben erwähnten Ausführungsform 6 die Struktur, bei der die Isolationstransformatoren 12-1 und 12-2 als elektrische Aufwärtsstromversorgungen verwendet werden, beispielhaft erwähnt. Alternativ kann eine Mehrzahl elektrischer Stromversorgungen, die alle eine Drosselspule L1 verwenden, wie in der oben erwähnten Ausführungsform 1 gezeigt, oder einen Autotransformator L2, wie in der oben erwähnten Ausführungsform 2 gezeigt, parallel verbunden werden und können auf solche Weise gesteuert werden, dass die Zeitperioden, während denen die an die LED-Reihenschaltung auszugebenden Ströme zu der LED-Reihenschaltung geleitet werden, zueinander komplementär sind. Diese Variante kann dieselben Vorteile wie jene bereitstellen, die durch die oben erwähnte Ausführungsform 6 bereitgestellt sind.
Ausführungsform 7
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 7 ist mit einer ersten Steuereinheit zum willkürlichen Justieren eines Impulsstromwerts, der einer LED-Reihenschaltung zugeleitet wird (der Wert eines Ausgangsstroms Io) und/oder einer zweiten Steuereinheit zum willkürlichen Justieren des Wertes eines Durchschnittsstroms Ia, welcher der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, versehen. Als jede der ersten und zweiten Steuereinheiten kann entweder eine Einheit, die einen variablen Widerstand verwendet, um einen Referenzwert Vc zu justieren, der mit einem durch eine Spule L1 und einen Schalttransistor 7 fließenden Strom I_FET verglichen wird und einen Wert Vt entsprechend einem Strom, der ein Ziel ist, wenn ein Fehler zwischen dem Wert des Ausgangsstroms Io und dem Zielstrom in einer Struktur, die beispielsweise in 1 gezeigt ist, auf willkürliche Spannungen verstärkt wird, wie in der oben erwähnten Ausführungsform 1 erläutert ist, oder eine Einheit, die den Referenzwert Vc und den Wert Vt auf analoge Spannungswerte einstellt, in welche die Einheit eine Ausgabe eines nicht gezeigten Mikrocomputers (einer CPU) umwandelt, die eine Lichtsteuerung der LED-Beleuchtungsvorrichtung ausführt, indem ein D/A-Wandler verwendet werden kann, verwendet werden.
Als Beispiel des Timings, mit dem der oben erwähnte variable Widerstandswert auf einen bestimmten Wert eingestellt wird oder geeignete Information in der CPU eingestellt wird, kann eine Zeit in einem Prozess, während dem das Produkt (die LED-Beleuchtungsvorrichtung) montiert wird, bevor es versandt wird, genommen werden. Zu diesem Zeitpunkt wird der variable Widerstandswert manipuliert oder gewisse Daten werden in der CPU auf solche Weise gespeichert, dass eine vorbestimmte Lichtfarbe oder eine vorbestimmte Lichtemissionsmenge bereitgestellt wird. Die Daten, die die CPU verwendet, können alternativ in einem EEPROM (elektronisch löschbarer und programmierbarer Nur-Lese-Speicher) als einem Speichermedium gespeichert werden.
Somit sind ein bestimmter Wert (ein Vergleichsreferenzwert) für den Referenzwert Vc, der die LEDs dazu bringt, die vorbestimmte Lichtfarbe bereitzustellen, und ein bestimmter Wert (ein Vergleichsreferenzwert) für den Zielwert Vt, der die LEDs dazu bringt, mit einer vorbestimmten Lichtemissionsmenge aufzuleuchten, vorherbestimmt, und die Justierung des Wertes des oben erwähnten variablen Widerstandswertes der LED-Lichtsteuerung durch die oben erwähnte CPU wird auf Basis der bestimmten Werte ausgeführt.
Als ein anderes Beispiel des oben erwähnten Timings kann eine Zeit, bei der eine Altersdegradierung auftritt, nachdem die LEDs für eine lange Zeit verwendet worden sind, genommen werden. Zu dieser Zeit kann die oben erwähnte CPU den Referenzwert Vc oder den Zielwert Vt auf Basis der charakteristischen Änderungsdaten, die vorab vorbereitet werden, korrigieren. Beispielsweise überwacht die CPU eine Änderung der Lichtemissionsmenge der LEDs aus dem Ausgangsspannungswert, dem Stromwert oder dergleichen und wenn die LEDs aufgrund einer Altersdegradierung dunkel werden (eine Änderung auftritt), justiert die CPU die Helligkeit durch Einstellen des Zielwerts Vt und dann Anheben des Ausgangsstromwerts (durch Erhöhen des Wertes des Durchschnittsstroms Ia).
Als ein weiteres Beispiel des Timings kann eine Zeit genommen werden, bei der die akkumulierte Leuchtzeit der LEDs eine vorbestimmte Leuchtzeit erreicht. Zu dieser Zeit kann der Wert des Durchschnittsstroms Ia wieder justiert werden. Wenn beispielsweise die akkumulierte Leuchtzeit die vorbestimmte Zeit erreicht, bestimmt die LED-Beleuchtungsvorrichtung, dass die LEDs aufgrund von Altersdegradierung dunkel werden und stellt den Zielwert Vt auf einen vorbestimmten Wert ein und vergrößert den Wert des Durchschnittsstroms Ia, um die LEDs auf eine vorbestimmte Helligkeit zu korrigieren.
Wie oben erwähnt, weil die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Ausführungsform 7 mit der ersten Steuereinheit zum willkürlichen Justieren des gepulsten Stromwertes, der zur LED-Reihenschaltung geleitet wird (der Wert des Ausgangsstroms Io) und/oder der zweiten Steuereinheit zum willkürlichen Einstellen des Wertes des Durchschnittsstroms Ia, welcher der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, versehen ist, kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung die Lichtemissionsmenge und die Lichtfarbe der LEDs unabhängig voneinander auf einen willkürlichen Wert bzw. eine willkürliche Farbe justieren oder korrigieren.
In der oben erwähnten Ausführungsform 7, obwohl der Fall, bei dem sie auf die Struktur gemäß der oben erwähnten Ausführungsform 1 angewendet wird, gezeigt ist, kann die Einheit zum willkürlichen Justieren des Werts des gepulsten Stroms, der der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird (der Wert des Ausgabestroms Io) und/oder des Werts des Durchschnittsstroms Ia, der der LED-Reihenschaltung zugeleitet wird, in der Struktur gemäß einer der oben erwähnten Ausführungsformen 2 bis 6 angeordnet sein. Bei dieser Variante werden dieselben Vorteile wie jene bereitgestellt, die durch die oben erwähnte Ausführungsform 7 bereitgestellt werden.
Industrielle Anwendbarkeit
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung und dem LED-Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise die LED-Beleuchtungsvorrichtung über eine einfache Schaltung implementiert werden, die eine Ein/Aus-Steuerung eines Schaltelementes bei einer vorbestimmten Zyklusperiode ausführt und die Komponentenanzahl reduzieren kann. Daher sind sowohl die LED-Beleuchtungsvorrichtung als auch der LED-Scheinwerfer gemäß der vorliegenden Erfindung zur Verwendung als eine LED-Beleuchtungsvorrichtung geeignet, die LEDs, welche als Lichtquelle für einen Fahrzeug-montierten Scheinwerfer, eine Heckleuchte oder dergleichen verwendet werden, dazu zu bringen, aufzuleuchten.

Claims

LED-Beleuchtungsvorrichtung (1B), umfassend: eine LED-Schaltung (2-1 ... 2-n), die mit einer Gleichstromversorgung (8) über einen Induktor (L1) verbunden ist; ein Schaltelement (7); eine Einheit (5, 6) zum Einschalten des Schaltelementes (7), um einen Strom aus der Gleichstromversorgung (8) zum Induktor (L1) zu leiten, und wenn der zum Induktor (L1) geleitete Strom einen vorbestimmten Wert erreicht, Ausschalten des Schaltelementes (7) und eine Einheit (3, 4, 5) zum Ausgeben eines impulsförmigen Stroms, der durch Ausschalten des Schaltelements (7) erzeugt wird, aus dem Induktor (L1) an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n), um den durch den Induktor (L1) erzeugten impulsförmigen Strom an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) zu leiten, wodurch die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) aufleuchten gelassen wird, und zum Bestimmen einer Zyklusperiode, bei der das Schaltelement (7) anhand des Durchschnitts des zu der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) geleiteten Stroms arbeitet, wobei der Induktor (L1) eine Drosselspule oder ein Autotransformator ist und die LED-Beleuchtungsvorrichtung (1B) eine Stromversorgungsblockiereinheit (7a, 9, 10) beinhaltet, die auf einer Route zwischen der Gleichstromversorgung (8) und der Drosselspule oder dem Autotransformator angeordnet ist, um eine Zufuhr elektrischen Stromes an den Induktor (L1) zu blockieren, wenn die Gleichstromversorgung (8) eine Spannung höher als eine vorbestimmte Spannung aufweist, die für eine Gesamtsumme von Vorwärtsspannungen der Mehrzahl von LEDs (2-1 ... 2-n) der LED-Schaltung eingestellt ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung (1D), umfassend: eine LED-Schaltung (2-1 ... 2-n), die mit einer Gleichstromversorgung (8) über einen Induktor (12) verbunden ist; ein Schaltelement (7); eine Einheit (5, 6) zum Einschalten des Schaltelementes (7), um einen Strom aus der Gleichstromversorgung (8) zum Induktor (12) zu leiten, und wenn der zum Induktor (12) geleitete Strom einen vorbestimmten Wert erreicht, Ausschalten des Schaltelementes (7) und eine Einheit (3, 4, 5) zum Ausgeben eines impulsförmigen Stroms, der durch Ausschalten des Schaltelements (7) erzeugt wird, aus dem Induktor (12) an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n), um den durch den Induktor (12) erzeugten impulsförmigen Strom an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) zu leiten, wodurch die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) aufleuchten gelassen wird, und zum Bestimmen einer Zyklusperiode, bei der das Schaltelement (7) anhand des Durchschnitts des zu der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) geleiteten Stroms arbeitet, wobei der Induktor (12) ein Isolationstransformator (12) ist und die LED-Beleuchtungsvorrichtung (1D) eine Stromversorgungsblockiereinheit (13, 14) beinhaltet, um den Schaltelementbetrieb des Leitens des Stroms zum Isolationstransformator (12) zu stoppen, wenn die Gleichstromversorgung (8) eine hohe Spannung aufweist, und eine in einer Sekundärwicklung des Isolationstransformators (12) auftretende Vorwärtsspannung höher als eine vorbestimmte Spannung ist, die für eine Gesamtsumme erlaubter reverser Spannungen der Mehrzahl von LEDs der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) eingestellt ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromversorgungs-Blockiereinheit (7a, 9, 10, 13, 14) eine Menge an Zufuhr elektrischer Energie begrenzt, die dem Induktor (L1, 12) zugeführt wird, wenn die Gleichstromversorgung (8) eine Spannung höher einer vorgegebenen Spannung aufweist, die für eine Gesamtsumme von Vorwärtsspannungen der Mehrzahl von LEDs der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) eingestellt ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Stromversorgungs-Blockiereinheit eine Menge an Zufuhr elektrischer Energie zu beschränken, die dem Induktor bereitgestellt wird, wenn die Gleichstromversorgung eine hohe Spannung aufweist, und eine in einer Sekundärwicklung des Induktors auftretende Vorwärtsspannung höher als eine vorbestimmte Spannung ist, die für eine Gesamtsumme erlaubter reverser Spannungen der Mehrzahl von LEDs der LED-Schaltung eingestellt ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung die Elemente beinhaltet, die jeweils parallel zur Mehrzahl von LEDs der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) verbunden sind, um eine an die LED-Schaltung angelegte reverse Spannung im Wesentlichen gleich auf die Mehrzahl von LEDs zu verteilen.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Mehrzahl von Schaltungen, die parallel zueinander verbunden sind, beinhaltet, die jeweils den Induktor (L1, 12) und das Schaltelement (7) beinhalten, und eine Steuereinheit umfasst, welche den Lastzyklus jedes der Mehrzahl von Schaltelementen (7) bestimmt, um die Mehrzahl von Schaltelementen (7) dazu zu bringen, auf solche Weise zu arbeiten, dass die Mehrzahl von Schaltelementen (7) Betriebs-Timings aufweisen, die zueinander komplementär sind.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Filterschaltung beinhaltet, um eine steile Änderung beim Ausgabestrom zu reduzieren, der an die LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) ausgegeben wird.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung einen Spitzenwert des impulsförmigen Stroms adjustiert, der zur LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) geleitet wird, um eine Lichtfarbe der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) durch Justieren einer Einstellung der ersten Steuereinheit zu justieren.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die Justierung während eines Prozesses ausgeführt wird, der durchgeführt wird, bevor die LED-Beleuchtungsvorrichtung versendet wird und nachdem die LED-Beleuchtungsvorrichtung zusammengebaut worden ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Einstellung justiert, um den Spitzenwert des impulsförmigen Stroms zu verändern, welcher der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) anhand von Leuchtzeiten der LEDs zugeleitet wird.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung den Durchschnitt des Stroms justiert, welcher der LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) zugeleitet wird, um eine Lichtemissionsmenge der LED-Schaltung zu justieren.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die Justierung der Lichtemissionsmenge während eines Prozesses durchgeführt wird, der ausgeführt wird, bevor die LED-Beleuchtungsvorrichtung versendet wird und nachdem die LED-Beleuchtungsvorrichtung zusammengebaut worden ist.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Einstellung justiert, um den Durchschnitt des Stromes zu verändern, welcher der LED-Schaltung zugeleitet (2-1 ... 2-n) wird, anhand von Leuchtzeiten der LEDs.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Speichereinheit zum Speichern von Daten beinhaltet, die dem Spitzenwert des impulsförmigen Stroms und/oder einer Einstellung, welche den Durchschnitt des impulsförmigen Stroms zeigt, entspricht, wobei auf die Daten Bezug genommen wird, wenn die Steuerung durchgeführt wird.
LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der impulsförmige Strom eine Periode aufweist, die einer Frequenz entspricht, die gleich oder höher 20 kHz ist und gleich oder niedriger 1 MHz, und eine Nicht-Rechteckwellenform.
Scheinwerfer-LED-Beleuchtungsvorrichtung, umfassend eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer der Ansprüche 1 bis 15 und einen Scheinwerfer, der als Lichtquelle LED-Schaltung (2-1 ... 2-n) beinhaltet.