DE112012002250B4

DE112012002250B4 - Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs

Info

Publication number: DE112012002250B4
Application number: DE112012002250.5T
Authority: DE
Inventors: Jong Hyun Kim; Myung Hyo Ryu; Ju Won Baek; Kil Soo Seo; Hyoung Woo Kim
Original assignee: Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Current assignee: Korea Electrotechnology Research Institute KERI
Priority date: 2011-05-26
Filing date: 2012-05-24
Publication date: 2019-03-28
Anticipated expiration: 2032-05-25
Also published as: DE112012002250T5; JP2014519706A; WO2012161528A3; JP5820062B2; WO2012161528A2; US9060405B2; US20140097763A1

Abstract

Vorrichtung (100) zum Steuern des Betriebs von LEDs unter Verwendung einer Wechselstromquelle (110), umfasst:
eine erste LED-Anordnung (120), die so konfiguriert ist, dass eine erste Seite mit einer Ausgangsseite der Wechselstromquelle (110) verbunden ist;
eine zweite LED-Anordnung (130), die so konfiguriert ist, dass eine erste Seite mit einer Eingangsseite der Wechselstromquelle (110) verbunden ist;
eine Gleichrichtereinheit (140), die so konfiguriert ist, dass eine Eingangseite zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle (110) und der ersten Seite der ersten LED-Anordnung (120), zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle (110) und der ersten Seite der zweiten LED-Anordnung (130), und an eine zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und eine zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) angeschlossen ist; und
eine Betriebssteuereinheit (150), die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit einer Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit (140) verbunden ist und eine Ausgangsseite mit der Eingangsseite der Gleichrichtereinheit (140) verbunden ist, um eine Vielzahl von Eingangsströmen zu steuern, die von der Gleichrichtereinheit (140) ausgegeben und daraufhin durch die Eingangsseite der Betriebssteuereinheit (150) empfangen wird, so dass die Vielzahl von Eingangsströmen selektiv an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) ausgegeben wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von Leuchtdioden (LEDs) und ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstroms derselben und insbesondere eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs und ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstroms derselben, die ein gleichstrombetriebenes LED-Modul oder ein wechselstrombetriebenes LED-Modul unter Verwendung einer Wechselstromquelle betreiben können.
Stand der Technik
Im Allgemeinen kann ein LED-Modul in Abhängigkeit von der Art der Energie, die empfangen wird, um das LED-Modul zu betreiben, grundsätzlich in ein gleichspannungsbetriebenes LED-Modul und ein wechselspannungsbetriebenes LED-Modul unterteilt werden.
1 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen wechselspannungsbetriebenen LED-Moduls. Wie in 1 gezeigt, umfasst die herkömmliche Schaltung 1 zum Betreiben eines Wechselstrom-LED-Moduls eine Wechselstromquelle 10, ein erstes LED-Modul 20, ein zweites LED-Modul 30, und einen Widerstand 40.
Die herkömmliche Schaltung 1 zum Betreiben eines Wechselstrom-LED-Moduls wird nachstehend mit Bezug auf 1 beschrieben. Zunächst fließt, wenn eine Eingangsspannung V_ac , die von der Wechselstromquelle 10 bereitgestellt wird, in einer positiven Richtung (das heißt, für einen positiven Halbzyklus der Wechselspannung) angelegt wird, ein Strom in der Reihenfolge R₁ , D₁ , D₂ , ~, D_n-1 , D_n , D_n+1 , D_n+2 , ~, D_2n-1 , und D_2n , wodurch das erste LED-Modul 20 und das zweite LED-Modul 30 betätigt werden. Wenn die Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 10 bereitgestellt wird, in einer negativen Richtung (das heißt, für einen negativen Halbzyklus der Wechselspannung) angelegt wird, fließt ein Strom in der Reihenfolge R₁ , D_2n , D_2n+1 , ~, D_n+2 , D_n+1 , D_n , D_n-1 , ~, D₂ , und D₁ , wodurch das erste LED-Modul 20 und das zweite LED-Modul 30 betätigt werden.
In diesem Fall kann die Größe des Stroms durch den Widerstand 40 bestimmt werden, der zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 10 und der Eingangsseite der ersten LED-Anordnung 20 angeschlossen ist.
Wie oben beschrieben, ist die herkömmliche Schaltung 1 zum Betreiben eines Wechselstrom-LED-Moduls vorteilhaft, da sie einen einfachen Aufbau aufweist, jedoch ist sie problematisch, da die Eingangsspannung von der Wechselstromquelle 10 stets als konstante Spannung angelegt werden muss, um einen konstanten Strom an das erste LED-Modul 20 und das zweite LED-Modul 30 anzulegen, und da ein Abschnitt, in dem ein Strom fließt, schmal ist, weil der Strom fließt, wenn die Eingangsspannung höher ist als die Vorwärtsspannung von 2n LEDs, wodurch der Leistungsfaktor verringert wird.
Ferner ist die herkömmliche Schaltung 1 zum Betreiben eines Wechselstrom-LED-Moduls unter ausschließlicher Verwendung des Widerstands 40 problematisch, da ein Flimmer-Phänomen, das heißt, ein Phänomen, bei dem Licht flimmert, erzeugt werden kann, da der Betrieb eines konstanten Stroms zum Sichern der Lebensdauer und der optischen Eigenschaften einer LED-Vorrichtung sehr begrenzt ist und die Lebensdauer einer LED-Vorrichtung verkürzt wird, da die Betriebsspannung der LED-Vorrichtung, die in Abhängigkeit von der Temperatur und der Vorwärtsverlustspannung der LED-Vorrichtung variiert, nicht aufrechterhalten werden kann.
Aus der US 7 081 722 B1 geht eine LED-Vorrichtung hervor, bei der mehrere Gruppen von LEDs in Reihe geschaltet sind, wobei jede LED jeweils mit einer Masse verbunden ist und mit einem Phasenschalter ansteuerbar ist. Jede der LED-Gruppen wird mit einer unterschiedlichen Spannung eingeschaltet, sodass durch Erhöhung der Eingangsspannung die LED-Gruppen nacheinander stromabwärts eingeschaltet werden, sodass ein Dimm-Effekt der LED-Vorrichtung ermöglicht ist.
Die JP 2007 123 562 A offenbart eine LED-Vorrichtung bei der mehrere LED-Gruppen in Reihe geschaltet sind und jeweils durch eine parallel geschaltete Schaltung ansteuerbar sind. Bei dieser LED-Vorrichtung ist ein Gleichrichter vorgesehen, der die Wechselspannung in eine Gleichspannung richtet, um die LEDs zu betreiben. Auf diese Weise ist eine Energieeinsparung beim Betrieb der LEDs ermöglicht.
Die WO 2010/095813 A2 offenbart eine ebensolche LED-Vorrichtung, bei welcher die Wechselspannung durch einen Gleichrichter in eine Gleichspannung gerichtet wird, um eine Energieeinsparung zu erreichen.
Die DE 10 2007 041 131 A1 beschreibt eine mit Wechselspannung betriebene LED-Vorrichtung, bei der mehrere LEDs in Reihe geschaltet sind, die jeweils durch eine parallel geschaltete Schaltung ansteuerbar sind. Bei Anlegen der Spannung wird zunächst nur eine LED angesteuert und die weiteren LEDs werden nicht angesteuert, sodass eine kleinstmögliche Schwellspannung der Reihenschaltung erreicht ist. Dadurch wird eine minimale Dunkelphase der LED ermöglicht, sodass ein energieeffizienter Betrieb dieser LED-Vorrichtung ermöglicht ist.
Offenbarung
Technisches Problem
Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der oben genannten Probleme verwirklicht, die beim Stand der Technik auftreten, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs und ein Verfahren zum Steuern des Antriebsstroms derselben bereitzustellen, die in der Lage sind, die Steuerung eines konstanten Stroms oder die Steuerung einer konstanten Leistung in Bezug auf einen Eingangsstrom kontinuierlich aufrechtzuerhalten, wodurch Folgendes erreicht wird: Oberwellen werden unterdrückt, der Leistungsfaktor wird verbessert, ein Flimmer-Phänomen wird verhindert und ein Anstieg der Temperatur der LED und der Temperatur einer Antriebssteuerschaltung werden verhindert.
Technische Lösung
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs unter Verwendung einer Wechselstromquelle geschaffen, die Folgendes umfasst: eine erste LED-Anordnung, die so konfiguriert ist, dass eine erste Seite mit einer Ausgangsseite der Wechselstromquelle verbunden ist; eine zweite LED-Anordnung, die so konfiguriert ist, dass eine erste Seite mit einer Eingangsseite der Wechselstromquelle verbunden ist; eine Gleichrichtereinheit, die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle und der ersten Seite der ersten LED-Anordnung, zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle und der ersten Seite der zweiten LED-Anordnung, und an eine zweite Seite der ersten LED-Anordnung und eine zweite Seite der zweiten LED-Anordnung angeschlossen ist; sowie eine Betriebssteuereinheit, die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit einer Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit verbunden ist und eine Ausgangsseite mit der Eingangsseite der Gleichrichtereinheit verbunden ist, um eine Vielzahl von Eingangsströmen zu steuern, die von der Gleichrichtereinheit ausgegeben und daraufhin durch die Eingangsseite der Betriebssteuereinheit empfangen wird, so dass die Vielzahl von Eingangsströmen selektiv an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung und die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung ausgegeben wird.
Vorteilhafte Auswirkungen
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Antriebsstrom der LED-Anordnung durch die Konstantstromsteuerung oder die Konstantleistungssteuerung selbst bei Eingangsspannungsschwankungen in einer Sinuswellenform ausgegeben werden, wodurch folgende Vorteile erzielt werden: Oberwellen werden unterdrückt, der Leistungsfaktor wird verbessert, ein Flimmer-Phänomen wird verhindert und ein Anstieg der Temperatur der LED und der Temperatur einer Antriebssteuerschaltung werden verhindert.
Ferner ist die vorliegende Erfindung dadurch vorteilhaft, dass die Schaltungsanordnung der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs vereinfacht werden kann und die erforderlichen Kosten für den Zusammenbau der entsprechenden Schaltung aufgrund des vereinfachten Schaltungsaufbaus verringert werden können.
Figurenliste

1 ist ein Schaltbild eines herkömmlichen wechselspannungsbetriebenen LED-Moduls;
2 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer ersten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform;
3 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer zweiten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform;
4 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen veranschaulicht;
5 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer dritten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform;
6 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer vierten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform;
8 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der vierten Ausführungsform veranschaulicht;
9 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer fünften nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform;
10 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der fünften Ausführungsform veranschaulicht;
11 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer sechsten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform;
12 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der sechsten Ausführungsform veranschaulicht;
13 ist ein Schaltbild einer einer als siebte Ausführungsform bezeichneten erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs;
14 und 15 sind Referenzschaltungsdiagramme, die ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der ersten Ausführungsform veranschaulichen;
16 ist ein Strom-Spannungs-Wellenformkurvendiagramm basierend auf dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der ersten Ausführungsform;
17 und 18 sind Referenzschaltungsdiagramme, die ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulichen;
19 ist ein Strom-Spannungs-Wellenformkurvendiagramm basierend auf einem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der zweiten Ausführungsform;
20 ist ein Referenzschaltungsdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht;
21 ist ein Strom-Spannungs-Wellenformkurvendiagramm basierend auf dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der dritten Ausführungsform;

Beste Ausführungsform
Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden ausführlich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Zunächst wird darauf hingewiesen, dass bei der Zuordnung der Bezugszeichen zu den Elementen der Zeichnungen so weit wie möglich die gleichen Bezugszeichen den gleichen Elementen zugeordnet werden, selbst wenn sie in unterschiedlichen Zeichnungen gezeigt sind. Ferner werden bei der Beschreibung der vorliegenden Erfindung ausführliche Beschreibungen entsprechender bekannter Funktionen und Konfigurationen ausgelassen, wenn davon ausgegangen wird, dass diese die Idee der vorliegenden Erfindung unverständlich machen. Des Weiteren kann, obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben werden, der technische Inhalt der vorliegenden Erfindung praktiziert werden, ohne auf die bevorzugten Ausführungsformen beschränkt oder limitiert zu sein.
2 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer ersten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform.
Wie in 2 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der ersten Ausführungsform eine Wechselstromquelle 20a, eine LED-Anordnung 30a, eine Gleichrichtereinheit 40a, eine Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und eine Betriebsstromsteuereinheit 60a.
Die Wechselstromquelle 20a liefert Strom für den Betrieb der LED-Anordnung 30a und die Eingangsseite der LED-Anordnung 30a ist mit der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20a verbunden. Die LED-Anordnung 30a umfasst eine Vielzahl von LEDs, die in Reihe geschaltet sind. Jede der LEDs kann eine gleichstrombetriebene LED sein, die mit Gleichstrom betrieben wird.
Die Gleichrichtereinheit 40a ist zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20a und der Eingangsseite der LED-Anordnung 30a angeschlossen. Im einzelnen ist die Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40a mit der Eingangsseite der LED-Anordnung 30a verbunden und die Eingangsseite der Gleichrichtereinheit 40a ist mit der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und der Betriebsstromsteuereinheit 60a verbunden. Die Gleichrichtereinheit 40a richtet Strom gleich, der von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird und gibt den gleichgerichteten Strom daraufhin an die LED-Anordnung 30a aus.
Die Gleichrichtereinheit 40a kann eine Vielzahl von Diodenpaaren umfassen, die in einer Vorwärtsrichtung verbunden sind.
Bei der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a ist eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden und die andere Seite ist mit der Gleichrichtereinheit 40a verbunden. Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a empfängt einen Strom, der durch eine bestimmte LED fließt (z. B. D₁ aus 2) der LED-Anordnung 30a und erzeugt eine Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60a unter Verwendung des empfangenen Stroms.
Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a kann einen Widerstand R_B umfassen, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden ist und eine Zener-Diode ZD_B in Reihe mit der anderen Seite des Widerstands R_B verbunden ist.
Bei der Betriebsstromsteuereinheit 60a ist eine Seite mit der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und der LED-Anordnung 30a verbunden und die andere Seite ist mit einer Eingangsseite der Wechselstromquelle 20a verbunden. Die Betriebsstromsteuereinheit 60a arbeitet als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a erzeugt wird, und führt eine Konstantstromsteuerung an einer Vielzahl von Eingangsströmen durch, die durch eine oder mehrere LEDs der LED-Anordnung 30a empfangen werden.
In diesem Fall umfasst die Betriebsstromsteuereinheit 60a Folgendes: einen ersten Schalter 62a, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der Ausgangsseite der LED-Anordnung 30a verbunden ist und er einen ersten Eingangsstrom empfängt, der zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört und durch die LED-Anordnung 30a fließt (das heißt, die LEDs D₁ and D₂ der LED-Anordnung 30a), eine erste Stromsteuereinheit 64a, die mit dem ersten Schalter 62a verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem ersten Eingangsstrom durchführt, einen zweiten Schalter 66a, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden ist und er einen zweiten Eingangsstrom empfängt, der zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört und durch eine bestimmte LED fließt (z. B. LED D₁ ) der LED-Anordnung 30a, und eine zweite Stromsteuereinheit 68a, die mit dem zweiten Schalter 66a verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Eingangsstrom durchführt oder den zweiten Schalter 66a ausschaltet,
Ferner können der erste und der zweite Schalter 62a und 66a ein MOSFET oder ein Transistor sein, die erste Stromsteuereinheit 64a kann ein MOSFET, ein Transistor oder ein Shunt-Regler sein und die zweite Stromsteuereinheit 68a kann ein MOSFET oder ein Transistor sein.
Der Betrieb der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der ersten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 2 beschrieben.
Zunächst fließt, wenn eine Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, um mehr als 50% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a ansteigt, der zweite Eingangsstrom durch die Gleichrichtereinheit 40a und eine bestimmte LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 20a und der zweite Eingangsstrom wird in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und den zweiten Schalter 66a der Betriebsstromsteuereinheit 60a eingegeben.
Ferner werden der erste Schalter 62a und der zweite Schalter 66a betätigt und gelangen anschließend in einen EIN-Zustand als Reaktion auf den zweiten Eingangsstrom, der in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a eingegeben wird, und der zweite Eingangsstrom, der in den zweiten Schalter 66a eingegeben wird, fließt durch den zweiten Schalter 66a.
In diesem Fall kann der zweite Eingangsstrom als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einer bestimmten LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30a darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Ferner wird der zweite Eingangsstrom, der durch den zweiten Schalter 66a fließt, durch einen Widerstand R_sen2 , der mit dem zweiten Schalter 66a verbunden ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung fließt durch einen Widerstand R_S2 und betätigt die zweite Stromsteuereinheit 68a, die mit dem zweiten Schalter 66a verbunden ist (das heißt, die geänderte Spannung betätigt das Gatter der zweiten Stromsteuereinheit 68a).
Die geänderte Spannung, die die zweite Stromsteuereinheit 68a betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S2 und einen Widerstand R_OFF2 bestimmt wird. Demgemäß kann der zweite Eingangsstrom, der durch den zweiten Schalter 66a fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des zweiten Schalters 66a durch den Betrieb der zweiten Stromsteuereinheit 68a gesteuert wird.
Wenn die Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, höher als die Gesamtvorwärtsspannung des LED-Moduls 30a ist, fließt der erste Eingangsstrom durch die Gleichrichtereinheit 40a, durch die Ausgangsseite des LED-Moduls 30a (das heißt, die LEDs D₁ und D₂ des LED-Moduls 30a) und wird in den ersten Schalter 62a eingegeben.
In diesem Fall fließt der erste Eingangsstrom, der in den ersten Schalter 62a eingegeben wird, durch den ersten Schalter 62a, da der erste Schalter 62a als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht.
In diesem Fall kann der erste Eingangsstrom als Hauptstrom dienen, der die LED-Anordnung 30a betätigt.
Ferner wird der erste Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 62a in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die erste Stromsteuereinheit 64a, die mit dem ersten Schalter 62a durch einen Widerstand R_S1 verbunden ist (das heißt, die geänderte Spannung betätigt das Gatter der ersten Stromsteuereinheit 64a).
In diesem Fall kann die Spannung, die die erste Stromsteuereinheit 64a betätigt, eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S1 und einen Widerstand R_GS1 bestimmt wird. Demgemäß kann der erste Eingangsstrom, der durch den ersten Schalter 62a fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des ersten Schalters 62a durch den Betrieb der ersten Stromsteuereinheit 64a gesteuert wird.
Ferner betätigt, wenn die erste Stromsteuereinheit 64a betätigt wird, die Spannung des Widerstands R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 62a in Reihe geschaltet ist, die zweite Stromsteuereinheit 68a über den Widerstand R_off2 (das heißt, die Spannung des Widerstands R_sen1 schaltet die zweite Stromsteuereinheit 68a ein), wodurch der zweite Schalter 66a ausgeschaltet wird. Demgemäß kann verhindert werden, dass der zweite Eingangsstrom, der in den zweiten Schalter 62a eingegeben wird, durch den zweiten Schalter 66a fließt.
Gemäß der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a zum Erzeugen einer Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60a demgemäß den Widerstand 52a und die Zener-Diode 54a, und die zweite Stromsteuereinheit 68a führt die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Eingangsstrom aus, der durch eine bestimmte LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 20a und einen Vorgang zum Abschalten des zweiten Schalters 66a in den zweiten Schalter 66a eingegeben wird. Demgemäß kann die Konfiguration der entsprechenden Schaltung vereinfacht werden und die erforderlichen Kosten für den Zusammenbau der Schaltung können verringert werden im Vergleich zum Stand der Technik.
3 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer zweiten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 10b gemäß der zweiten Ausführungsform eine Wechselstromquelle 20b, eine LED-Anordnung 30b, eine Gleichrichtereinheit 40b, eine Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und eine Betriebsstromsteuereinheit 60b.
Die Wechselstromquelle 20b liefert Strom für den Betrieb der LED-Anordnung 30b und die Eingangsseite der LED-Anordnung 30b ist mit der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20b verbunden.
Die LED-Anordnung 30b umfasst eine Vielzahl von LED-Paaren 32b und 34b, die in Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind. Jede LED der LED-Paare 32b und 34b kann eine wechselstrombetriebene LED sein, die mit Wechselstrom betrieben wird.
Die Gleichrichtereinheit 40b ist zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle 20b und der Eingangsseite der LED-Anordnung 30b und zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle 20b und der Ausgangsseite der LED-Anordnung 30b angeschlossen. Die Gleichrichtereinheit 40b richtet den Strom gleich, der von der Wechselstromquelle 20b empfangen wird, und gibt den gleichgerichteten Strom an die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und die Betriebsstromsteuereinheit 60b aus oder sie richtet den Strom gleich, der durch ein bestimmtes LED-Paar (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30b fließt, und gibt den gleichgerichteten Strom an die Betriebsstromsteuereinheit 60b aus.
Die Gleichrichtereinheit 40b kann eine Vielzahl von Diodenpaaren BD₁ umfassen, die in einer Vorwärtsrichtung verbunden sind.
Bei der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b ist eine Seite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40b verbunden und die andere Seite ist mit der Eingangsseite der Gleichrichtereinheit 40b verbunden. Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b empfängt einen Strom, der von der Wechselstromquelle 20b bereitgestellt und daraufhin durch die Gleichrichtereinheit 40b gleichgerichtet wird, und erzeugt eine Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60b unter Verwendung des Stroms.
Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b kann einen Widerstand R_B umfassen, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der Gleichrichtereinheit 40b verbunden ist und eine Zener-Diode ZD_B in Reihe mit der anderen Seite des Widerstands R_B verbunden ist.
Bei der Betriebsstromsteuereinheit 60b ist eine Seite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40b und der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b verbunden, spricht auf die Spannung an, die von der Antriebssteuerstromserzeugungseinheit 50b erzeugt wird, und führt die Konstantstromsteuerung an einer Vielzahl von Eingangsströmen durch, die durch die Gleichrichtereinheit 40b oder mindestens eine LED der LED-Anordnung fließen.
Die Betriebsstromsteuereinheit 60b umfasst Folgendes: einen ersten Schalter 62b, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40b verbunden ist (d. h. der Ausgangsseite des Diodenpaars BD₁, das in der Gleichrichtereinheit 40b enthalten ist) und ein erster Eingangsstrom empfangen wird, der zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört und durch die LED-Anordnung 30b fließt, eine erste Stromsteuereinheit 64b, die mit dem ersten Schalter 62b verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem ersten Strom durchführt, einen zweiten Schalter 66b, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40b verbunden ist (d. h. der Ausgangsseite des Diodenpaars BDo, das in der Gleichrichtereinheit 40b enthalten ist) und ein zweiter Eingangsstrom empfangen wird, der zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört und durch die Gleichrichtereinheit 40b fließt (d. h. das Diodenpaar BD₀ der Gleichrichtereinheit 40b), nachdem er von der Wechselstromquelle 20b bereitgestellt wurde, und eine zweite Stromsteuereinheit 68b, die mit dem zweiten Schalter 66b verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Strom durchführt oder den zweiten Schalter 66b ausschaltet,
Der erste und der zweite Schalter 62b und 66b können MOSFETs oder Transistoren sein, die erste Stromsteuereinheit 64b kann ein MOSFET, ein Transistor oder ein Shunt-Regler sein und die zweite Stromsteuereinheit 68b kann ein MOSFET oder ein Transistor sein.
Der Betrieb der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der zweiten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben.
Zunächst wenn die Größe des Stroms, der von der Wechselstromquelle 20a bereitgestellt wird, niedriger als 50% der Gesamtvorwärtsspannung des LED-Moduls 30b in einem positiven Halbzyklus des Stroms ist, wird der Strom durch das Diodenpaar BD₀ der Gleichrichtereinheit 40b gleichgerichtet und daraufhin in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und den zweiten Schalter 66b der Betriebsstromsteuereinheit 60b eingegeben.
Ferner arbeitet der erste und der zweite Schalter 62b und 66b als Reaktion auf die Spannung, die von dem zweiten Eingangsstrom erzeugt wird, der in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b eingegeben wurde, wodurch in einen EIN-Zustand übergegangen wird. Der zweite Eingangsstrom, der in den zweiten Schalter 66b eingegeben wird, fließt durch den zweiten Schalter 66b.
Der zweite Eingangsstrom kann als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen.
Ferner wird der zweite Eingangsstrom, der durch den zweiten Schalter 66b fließt, durch einen Widerstand R_sen2 , der mit dem zweiten Schalter 66b verbunden ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung fließt durch einen Widerstand R_S2 und betätigt die zweite Stromsteuereinheit 68b, die mit dem zweiten Schalter 66b verbunden ist. Das heißt, , dass die geänderte Spannung das Gatter der zweiten Stromsteuereinheit 68b betätigt.
Die geänderte Spannung, die die zweite Stromsteuereinheit 68b betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S2 und einen Widerstand R_OFF2 bestimmt wird. Demgemäß kann der zweite Eingangsstrom, der durch den zweiten Schalter 66b fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des zweiten Schalters 66b durch den Betrieb der zweiten Stromsteuereinheit 68b gesteuert wird.
Wenn die Größe der Spannung, die von der Wechselstromquelle 20b bereitgestellt wird, ansteigt und höher als die Gesamtvorwärtsspannung des LED-Moduls 30b in dem positiven Halbzyklus ist, fließt der erste Eingangsstrom durch die LED des LED-Paares D₁ der LED-Anordnung 30b in der Vorwärtsrichtung und die Gleichrichtereinheit 40b (d. h. das Diodenpaar BD₁ der Gleichrichtereinheit 40a) und wird daraufhin in den ersten Schalter 62b eingegeben.
In diesem Fall fließt der erste Eingangsstrom, der in den ersten Schalter 62b eingegeben wird, durch den ersten Schalter 62b, da der erste Schalter 62b als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht.
Der erste Eingangsstrom kann als Hauptstrom dienen, der die LEDs der LED-Paare D₁ und D₂ der LED-Anordnung 30b betätigt, die in Vorwärtsrichtung angeordnet sind.
Ferner wird der erste Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 62b in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die erste Stromsteuereinheit 64b, die mit dem ersten Schalter 62b durch einen Widerstand R_S1 verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der ersten Stromsteuereinheit 64b betätigt.
Die geänderte Spannung, die die erste Stromsteuereinheit 64a betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S1 und einen Widerstand R_GS1 bestimmt wird. Demgemäß kann der erste Eingangsstrom, der durch den ersten Schalter 62b fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des ersten Schalters 62b durch den Betrieb der ersten Stromsteuereinheit 64b gesteuert wird.
Ferner betätigt, wenn die erste Stromsteuereinheit 64b betätigt wird,
die Spannung des Widerstands R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 62b in Reihe geschaltet ist, die zweite Stromsteuereinheit 68b über den Widerstand R_off2 (das heißt, die Spannung des Widerstands R_sen1 schaltet die zweite Stromsteuereinheit 68b ein), wodurch der zweite Schalter 66b ausgeschaltet wird. Demgemäß kann verhindert werden, dass der zweite Eingangsstrom, der in den zweiten Schalter 66b eingegeben wird, durch den zweiten Schalter 66a fließt.
Gemäß der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b zum Erzeugen einer Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60b demgemäß den Widerstand 52b und die Zener-Diode 54b, und die zweite Stromsteuereinheit 68b führt die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Eingangsstrom, der durch das Diodenpaar BD₀ der Gleichrichtereinheit 40b in den zweiten Schalter 66b eingegeben wird, sowie einen Vorgang zum Abschalten des zweiten Schalters 66a aus. Demgemäß kann die Konfiguration der entsprechenden Schaltung vereinfacht werden und die erforderlichen Kosten für den Zusammenbau der Schaltung können verringert werden im Vergleich zum Stand der Technik.
Ferner obwohl in 3 die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der zweiten Ausführungsform als eine 2-Stufen-Struktur veranschaulicht ist, die so konfiguriert ist, dass sie Folgendes umfasst: die LED-Anordnung 30b mit den beiden LED-Paaren 32b und 34b, die in einer Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind, die Gleichrichtereinheit 40b mit drei Diodenpaaren und die Betriebsstromsteuereinheit 60b mit zwei Schaltern und zwei Stromsteuereinheiten, ist die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 10b gemäß einer zweiten Ausführungsform nicht hierauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b eine 3 - oder 4-Stufen-Struktur aufweisen, indem Folgendes erhöht wird: die Anzahl der LED-Paare, die in Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind und in der LED-Anordnung 30b enthalten sind, die Anzahl der Diodenpaare, die in der Gleichrichtereinheit 40b enthalten sind, und die Anzahl der Schalter und die Anzahl der Stromsteuereinheiten, die in der Betriebsstromsteuereinheit 60b enthalten sind.
4 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der ersten und zweiten Ausführungsformen veranschaulicht.
Wie in 4 gezeigt, wenn die Größe der von der Wechselstromquelle 20a angelegten Wechselspannung mit einem positiven Wert 50% (0,5 * n * V_F) der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20b beträgt, kann der zweite Eingangsstrom i_Q2 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigung des zweiten Schalters 66a und der zweiten Stromsteuereinheit 68a durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 20a angelegt werden. Wenn die Größe der Wechselspannung größer ist als der Betrag (n * V_F) der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20b, kann der erste Eingangsstrom i_Q1 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des ersten Schalters 62a und der ersten Stromsteuereinheit 64a durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 20a angelegt werden. Wenn der erste Eingangsstrom i_Q1 , an dem die Konstantstromsteuerung durchgeführt worden ist, an die LED-Anordnung 20a angelegt wird, kann der zweite Schalter 66a als Reaktion auf den Betrieb der zweiten Stromsteuereinheit 68a in einen AUS-Zustand übergehen.
Demgemäß weist ein Eingangsstrom i_ac , der die LED-Anordnung 30a betreibt, nachdem er von der Wechselstromquelle 20a bereitgestellt wurde, durch die vertikale Summierung des ersten Eingangsstroms i_Q1 und des zweiten Eingangsstroms i_Q2 (das heißt, eine 2-Stufen-Struktur) eine 2-Ebenen-Struktur auf. Demgemäß, wie in 4(b) gezeigt, kann der Eingangsstrom i_ac einen konstanten Strom aufrechterhalten, selbst wenn die Eingangsspannung schwankt, und kann eine Sinuswellenform aufweisen, die Oberwellen unterdrücken und einen Leistungsfaktor verbessern kann.
Ferner ist das Verhältnis der Größe der positiven Spannung (das heißt, 50% der Größe der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a), die von der Wechselstromquelle 20a bereitgestellt wird, die als Zustand vorgeschlagen wird, bei dem der zweite Eingangsstrom an die LED-Anordnung 20a angelegt wird, nur eine Ausführungsform, bei der ein Eingangsstrom die 2-Ebenen-Struktur durch die vertikale Summierung des ersten Eingangsstroms und des zweiten Eingangsstroms aufweist. Demgemäß ist das Verhältnis nicht auf 50% beschränkt, sondern kann ggf. angepasst werden (z. B. auf 40% oder 60%).
Ferner kann bei der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der zweiten Ausführungsform der Eingangsstrom für den Betrieb der LED-Anordnung 30b einen Konstantstromsteuerzustand durch die vertikale Summierung des ersten Eingangsstroms i_Q1 und des zweiten Eingangsstroms i_Q2 aufrechterhalten, selbst wenn die Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 20b bereitgestellt wird, schwankt, und kann eine Sinuswellenform aufweisen, die Oberwellen unterdrücken und einen Leistungsfaktor verbessern kann.
5 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer dritten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform.
Wie in 5 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer dritten Ausführungsform eine Wechselstromquelle 20a, eine LED-Anordnung 30a, eine Gleichrichtereinheit 40a, eine Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und eine Betriebsstromsteuereinheit 60a.
Die Wechselstromquelle 20a liefert Strom für den Betrieb der LED-Anordnung 30a und die Eingangsseite der LED-Anordnung 30a ist mit der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20a verbunden.
Die LED-Anordnung 30a umfasst eine Vielzahl von LEDs, die in Reihe geschaltet sind, und jede der LEDs kann eine gleichstrombetriebene LED sein, die mit Gleichstrom betrieben wird.
Die Gleichrichtereinheit 40a ist zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20a und der Eingangsseite der LED-Anordnung 30a angeschlossen. Im einzelnen ist die Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40a mit der Eingangsseite der LED-Anordnung 30a verbunden und die Eingangsseite der Gleichrichtereinheit 40a ist mit der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und der Betriebsstromsteuereinheit 60a verbunden. Die Gleichrichtereinheit 40a richtet den Strom gleich, der von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird und gibt den gleichgerichteten Strom an die LED-Anordnung 30a aus.
Die Gleichrichtereinheit 40a kann eine Vielzahl von Diodenpaaren umfassen, die in einer Vorwärtsrichtung verbunden sind.
Bei der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a ist eine Seite mit der LED-Anordnung 30a und die andere Seite mit der Gleichrichtereinheit 40a verbunden. Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a empfängt einen Strom, der durch eine bestimmte LED (z. B. D₁ aus 5) der LED-Anordnung 30a fließt und erzeugt eine Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60a unter Verwendung des empfangenen Stroms.
Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a kann einen Widerstand R_B umfassen, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden ist und eine Zener-Diode ZD_B in Reihe mit der anderen Seite des Widerstands R_B verbunden ist.
Bei der Betriebsstromsteuereinheit 60a ist eine Seite mit der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und der LED-Anordnung 30a verbunden und die andere Seite ist mit einer Eingangsseite der Gleichrichtereinheit 40a verbunden. Die Betriebsstromsteuereinheit 60a arbeitet als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a erzeugt wird, und führt eine Konstantstromsteuerung an einer Vielzahl von Eingangsströmen durch, die durch mindestens eine LED der LED-Anordnung 30a empfangen werden.
Die Betriebsstromsteuereinheit 60a umfasst Folgendes: einen ersten Schalter 61a, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der Ausgangsseite der LED-Anordnung 30a verbunden ist und er einen ersten Eingangsstrom i_Q1 empfängt, der von der Ausgangsseite der LED-Anordnung 30a empfangen wird,
wobei der erste Eingangsstrom i_Q1 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, eine erste Stromsteuereinheit 62a, die mit dem ersten Schalter 61a verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem ersten Eingangsstrom durchführt, einen zweiten Schalter 63a, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden ist und er einen zweiten Eingangsstrom i_Q2 empfängt, der durch einige der LEDs (z. B. D₁ bis D₃ ) der LED-Anordnung 30a fließt, wobei der zweite Eingangsstrom i_Q2 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, eine zweite Stromsteuereinheit 64a, die mit dem zweiten Schalter 63a verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Eingangsstrom durchführt, einen dritten Schalter 65a, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden ist und er einen dritten Eingangsstrom i_Q3 empfängt, der durch einige LEDs (z. B. D₁ und D₂ ) der LED-Anordnung 30a fließt, wobei der dritte Eingangsstrom i_Q3 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, eine dritte Stromsteuereinheit 66a, die mit dem dritten Schalter 65a verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem dritten Eingangsstrom durchführt, einen vierten Schalter 67a, der so angeschlossen ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30a verbunden ist und er einen vierten Eingangsstrom i_Q4 empfängt, der durch eine bestimmte LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30a fließt, wobei der vierte Eingangsstrom i_Q4 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, und eine vierte Stromsteuereinheit 68a, die mit dem vierten Schalter 67a verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem vierten Eingangsstrom durchführt,
Wenn der erste Eingangsstrom in den ersten Schalter 61a eingegeben wird, kann die erste Stromsteuereinheit 62a den zweiten Schalter 63a, den dritten Schalter 65a und den vierten Schalter 67a ausschalten.
Ferner können der erste Schalter 61a, der zweite Schalter 63a, der dritte Schalter 65a und der vierte Schalter 67a ein MOSFET oder ein Transistor sein, die erste Stromsteuereinheit 62a kann ein MOSFET, ein Transistor oder ein Shunt-Regler sein und die zweite Stromsteuereinheit 64a, die dritte Stromsteuereinheit 66a und die vierte Stromsteuereinheit 68a können ein MOSFET oder ein Transistor sein.
Der Betrieb der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 5 beschrieben.
Zunächst fließt, wenn eine positive Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, um mehr als 25% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a ansteigt, der vierte Eingangsstrom durch eine bestimmte LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30a und der vierte Eingangsstrom wird in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a und den vierten Schalter 67a der Betriebsstromsteuereinheit 60a eingegeben.
Ferner werden der erste Schalter 61a, der zweite Schalter 63a, der dritte Schalter 65a, und der vierte Schalter 67a als Reaktion auf den vierten Eingangsstrom, der in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a eingegeben wird, betätigt, wodurch in einen EIN-Zustand übergegangen wird. Der vierte Eingangsstrom, der in den vierten Schalter 67a eingegeben wird, fließt durch den vierten Schalter 67a.
Der vierte Eingangsstrom kann als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einer bestimmten LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30a darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Ferner wird der vierte Eingangsstrom, der durch den vierten Schalter 67a fließt, durch einen Widerstand R_sen4 , der mit dem vierten Schalter 67a verbunden ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung fließt durch einen Widerstand R_S4 und betätigt die vierte Stromsteuereinheit 68a, die mit dem vierten Schalter 67a verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der vierten Stromsteuereinheit 68a betätigt.
Die geänderte Spannung, die die vierte Stromsteuereinheit 68a betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S4 und einen Widerstand R_OFF4 bestimmt wird. Ein Strom, der durch den vierten Schalter 67a fließt, kann einer Konstantstromsteuerung unterzogen werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des vierten Schalters 67a durch den Betrieb der vierten Stromsteuereinheit 68a gesteuert wird.
Weiterhin fließt, wenn eine Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, größer als 50% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30a ist, der dritte Eingangsstrom durch einige LEDs (z. B. D₁ und D₂ ) der LED-Anordnung 30a und wird daraufhin in den dritten Schalter 65a eingegeben.
In diesem Fall fließt der dritte Eingangsstrom, der in den dritten Schalter 65a eingegeben wird, durch den dritten Schalter 65a, da der dritte Schalter 65a als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht. Demgemäß kann der vierte Eingangsstrom als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einiger LEDs (z. B. D₁ und D₂ ) der LED-Anordnung 30a darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Ferner wird der dritte Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen3 , der mit dem dritten Schalter 65a in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die dritte Stromsteuereinheit 66b, die mit dem dritten Schalter 65a durch einen Widerstand R_S3 verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der dritten Stromsteuereinheit 66a betätigt.
Die geänderte Spannung, die die dritte Stromsteuereinheit 66a betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S3 und einen Widerstand R_OFF3 bestimmt wird. Demgemäß kann ein Strom, der durch den dritten Schalter 66a fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des dritten Schalters 66a durch den Betrieb der dritten Stromsteuereinheit 66a gesteuert wird.
Weiterhin wird, wenn die Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, größer als 75% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30a ist, der zweite Eingangsstrom durch einige LEDs (z. B. D₁ bis D₃ ) der LED-Anordnung 30a in den zweiten Schalter 63a eingegeben.
In diesem Fall fließt der zweite Eingangsstrom, der in den zweiten Schalter 63a eingegeben wird, durch den zweiten Schalter 63a, da der zweite Schalter 63a als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht. Demgemäß kann der zweite Eingangsstrom als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einiger LEDs (z. B. D₁ bis D₃ ) der LED-Anordnung 30a darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Ferner wird der zweite Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen2 , der mit dem zweiten Schalter 63a in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die zweite Stromsteuereinheit 64a, die mit dem zweiten Schalter 63a durch einen Widerstand R_S2 verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der zweiten Stromsteuereinheit 64a betätigt.
Die geänderte Spannung, die die zweite Stromsteuereinheit 64a betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_s2 und einen Widerstand R_off2 bestimmt wird. Demgemäß kann ein Strom, der durch den zweiten Schalter 63a fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des zweiten Schalters 63a durch den Betrieb der zweiten Stromsteuereinheit 64a gesteuert wird.
Weiterhin fließt, wenn die Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, höher als die Gesamtvorwärtsspannung des LED-Moduls 30a ist, der erste Eingangsstrom durch die Gleichrichtereinheit 40a und die Ausgangsseite des LED-Moduls 30a (das heißt, durch die LED D₁ bis D₄ des LED-Moduls 30a) und der erste Eingangsstrom wird daraufhin in den ersten Schalter 61a eingegeben.
In diesem Fall fließt der erste Eingangsstrom, der in den ersten Schalter 61a eingegeben wird, durch den ersten Schalter 61a, da der erste Schalter 61a als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht.
In diesem Fall kann der erste Eingangsstrom als Hauptstrom dienen, der die LED-Anordnung 30a betätigt.
Ferner wird der erste Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 61a in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die erste Stromsteuereinheit 62a, die mit dem ersten Schalter 61a durch einen Widerstand R_s1 verbunden ist.
Die geänderte Spannung, die die erste Stromsteuereinheit 64a betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_s1 und einen Widerstand R_GS1 bestimmt wird. Demgemäß kann ein Strom, der durch den ersten Schalter 61a fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des ersten Schalters 61a durch den Betrieb der ersten Stromsteuereinheit 62a gesteuert wird.
Ferner betätigt, wenn die erste Stromsteuereinheit 62a betätigt wird, die Spannung des Widerstands R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 61a in Reihe geschaltet ist, die zweite Stromsteuereinheit 64a, die dritte Stromsteuereinheit 66a die vierte Stromsteuereinheit 68a über die Widerstände R_off2 , R_off3 und R_off4 (das heißt, die Spannung des Widerstands R_sen1 schaltet die zweite Stromsteuereinheit 64a, die dritte Stromsteuereinheit 66a und die vierte Betriebsstromsteuereinheit 68a ein), wodurch ausgeschaltet wird. Demgemäß können der zweite Eingangsstrom, der dritte Eingangsstrom, und der vierte Eingangsstrom daran gehindert werden, durch den zweiten Schalter 63a, den dritten Schalter 65a und den vierten Schalter 67a zu fließen.
Das heißt, dass die zweite Stromsteuereinheit 64a, die dritte Stromsteuereinheit 66a und die vierte Stromsteuereinheit 68a eine Doppelfunktion ausführen können, indem sie in einem aktiven Bereich arbeiten und daraufhin die Konstantstromsteuerung jeweils an dem zweiten Eingangsstrom, dem dritten Eingangsstrom und dem vierten Eingangsstrom durchführen, bevor der erste Eingangsstrom in den ersten Schalter 61a eingegeben wird und in einen EIN-Zustand übergegangen und daraufhin der zweite Schalter 63a, der dritte Schalter 65a und der vierte Schalter 67a ausgeschaltet werden, wenn der erste Eingangsstrom in den ersten Schalter 61a eingegeben wird.
Demgemäß wird gemäß der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten Ausführungsform die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a zum Erzeugen der Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60a durch den Widerstand 52a und die Zener-Diode 54a gebildet. Ferner führen die zweite Stromsteuereinheit 64a, die dritte Stromsteuereinheit 66a und die vierte Stromsteuereinheit 68a die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Eingangsstrom, dem dritten Eingangsstrom und dem vierten Eingangsstrom durch sowie einen Vorgang des Abschaltens des zweiten Schalters 63a, des dritten Schalters 65a und des vierten Schalters 67a. Demgemäß kann die Konfiguration der entsprechenden Schaltung vereinfacht werden und die erforderlichen Kosten für den Zusammenbau der Schaltung können verringert werden im Vergleich zum Stand der Technik.
6 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten Ausführungsformen veranschaulicht.
Wie in 6 gezeigt, fließt, wenn die Größe der positiven Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a angelegt wird, größer als 25% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a ist, kann der vierte Eingangsstrom i_Q4 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des vierten Schalters 67a und der vierten Stromsteuereinheit 68a durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 20a angelegt werden. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als 50% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a, kann der dritte Eingangsstrom i_Q3 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des dritten Schalters 65a und der dritten Stromsteuereinheit 66a durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 20a angelegt werden. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als 75% der Größe der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a, kann der zweite Eingangsstrom i_Q2 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des zweiten Schalters 63a und der zweiten Stromsteuereinheit 64a durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 20a angelegt werden. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als die Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a, kann der erste Eingangsstrom i_Q1 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des ersten Schalters 61a und der ersten Stromsteuereinheit 62a durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 20a angelegt werden.
Ferner, wie oben beschrieben, sind die Verhältnisse (d. h. 25%, 50% und 75% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30a) der Größe der positiven Spannung, die von der Wechselstromquelle 20a bereitgestellt werden, die als Zustände vorgeschlagen werden, bei denen der zweite Eingangsstrom, der dritte Eingangsstrom und der vierte Eingangsstrom an die LED-Anordnung 20a angelegt werden, nur Ausführungsformen, bei denen die Verhältnisse eine 4-Ebenen-Struktur aufweisen, indem Folgendes vertikal und horizontal summiert wird: der erste Eingangsstrom, der zweite Eingangsstrom, der dritte Eingangsstrom, und der vierte Eingangsstrom. Die Verhältnisse sind nicht auf 25%, 50% und 75% begrenzt, sondern können ggf. angepasst werden (z. B. auf 20%, 45% und 70%).
Ferner, können, wenn der erste Eingangsstrom i_Q1 , der einer Konstantstromsteuerung unterzogen worden ist, an die LED-Anordnung 20a angelegt wird, der zweite Schalter 63a, der dritte Schalter 65a und der vierte Schalter 67a als Reaktion auf den Betrieb der ersten Stromsteuereinheit 62a in einen AUS-Zustand übergehen. 6 zeigt, dass die Bereiche, in denen der zweite Schalter 63a, der dritte Schalter 65a und der vierte Schalter 67a betätigt werden, breiter sind und zwar in der Reihenfolge des vierten Schalters 67a, des dritten Schalters 65a und des zweiten Schalters 63a.
Demgemäß weist der Eingangsstrom i_ac , der die LED-Anordnung 30a betreibt, nachdem er von der Wechselstromquelle 20a bereitgestellt wurde, eine 4-Ebenen-Struktur auf (das heißt, eine 4-Stufen-Struktur), indem Folgendes vertikal und horizontal summiert wird: der erste Eingangsstrom, der zweite Eingangsstrom, der dritte Eingangsstrom, und der vierte Eingangsstrom. Demgemäß, wie in 6(b) gezeigt, kann der Eingangsstrom i_ac einen konstanten Strom aufrechterhalten, selbst wenn eine Eingangsspannung schwankt, und kann eine Sinuswellenform aufweisen, die Oberwellen unterdrücken und den Leistungsfaktor verbessern kann.
7 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer vierten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform.
Wie in 7 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 10b gemäß einer vierten Ausführungsform eine Wechselstromquelle 20b, eine LED-Anordnung 30b, eine Gleichrichtereinheit 40b, eine Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und eine Betriebsstromsteuereinheit 60b.
Die Wechselstromquelle 20b liefert Strom für den Betrieb der LED-Anordnung 30b und die Eingangsseite der LED-Anordnung 30b ist mit der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20b verbunden.
Die LED-Anordnung 30b umfasst eine Vielzahl von LEDs, die in Reihe geschaltet sind, und jede der LEDs kann eine gleichstrombetriebene LED sein, die mit Gleichstrom betrieben wird.
Die Gleichrichtereinheit 40b ist zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 20b und der Eingangsseite der LED-Anordnung 30b angeschlossen. Insbesondere ist die Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 40b mit der Eingangsseite der LED-Anordnung 30b verbunden und die Eingangsseite der Gleichrichtereinheit 40b ist mit der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und der Betriebsstromsteuereinheit 60b verbunden. Die Gleichrichtereinheit 40b richtet Strom gleich, der von der Wechselstromquelle 20b angelegt wird und gibt den gleichgerichteten Strom an die LED-Anordnung 30b aus.
Die Gleichrichtereinheit 40b kann eine Vielzahl von Diodenpaaren umfassen, die in einer Vorwärtsrichtung verbunden sind.
Bei der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b ist eine Seite mit der LED-Anordnung 30b und die andere Seite mit der Gleichrichtereinheit 40b verbunden. Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50a empfängt einen Strom, der durch eine bestimmte LED (D₁ aus 7) der LED-Anordnung 30b fließt und erzeugt eine Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60b unter Verwendung des empfangenen Stroms.
Die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b kann einen Widerstand R_B umfassen, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30b verbunden ist und eine Zener-Diode ZD_B in Reihe mit der anderen Seite des Widerstands R_B verbunden ist.
Bei der Betriebsstromsteuereinheit 60b ist eine Seite mit der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und der LED-Anordnung 30b verbunden und die andere Seite ist mit einer Eingangsseite der Gleichrichtereinheit 40b verbunden. Die Betriebsstromsteuereinheit 60b arbeitet als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b erzeugt wird, und führt eine Konstantstromsteuerung an einer Vielzahl von Eingangsströmen durch, die durch mindestens eine LED der LED-Anordnung 30b empfangen werden.
Die Betriebsstromsteuereinheit 60b umfasst Folgendes: einen ersten Schalter 61b, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der Ausgangsseite der LED-Anordnung 30b verbunden ist und er einen ersten Eingangsstrom i_Q1 von der Ausgangsseite der LED-Anordnung 30b empfängt, wobei der erste Eingangsstrom i_Q1 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, eine erste Stromsteuereinheit 64b, die mit dem ersten Schalter 62b verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem ersten Eingangsstrom durchführt, einen zweiten Schalter 63b, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30b verbunden ist und er einen zweiten Eingangsstrom i_Q2 empfängt, der durch einige der LEDs (z. B. D₁ bis D₃ ) der LED-Anordnung 30b fließt, wobei der zweite Eingangsstrom i_Q2 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, eine zweite Stromsteuereinheit 64b, die mit dem zweiten Schalter 63b verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem zweiten Eingangsstrom durchführt, einen dritten Schalter 65b, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30b verbunden ist und er einen dritten Eingangsstrom i_Q3 empfängt, der durch einige LEDs (z. B. D₁ und D₂ ) der LED-Anordnung 30b fließt, wobei der dritte Eingangsstrom i_Q3 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, eine dritte Stromsteuereinheit 66b, die mit dem dritten Schalter 65b verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem dritten Eingangsstrom durchführt, einen vierten Schalter 67b, der so konfiguriert ist, dass eine Seite mit der LED-Anordnung 30b verbunden ist und er einen vierten Eingangsstrom i_Q4 empfängt, der durch eine bestimmte LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30b fließt, wobei der vierte Eingangsstrom i_Q4 zu der Vielzahl von Eingangsströmen gehört, und eine vierte Stromsteuereinheit 68b, die mit dem vierten Schalter 67b verbunden ist und so konfiguriert ist, dass sie die Konstantstromsteuerung an dem vierten Eingangsstrom durchführt,
Wenn der erste Eingangsstrom in den ersten Schalter 61b eingegeben wird, kann die erste Stromsteuereinheit 62b arbeiten und den zweiten Schalter 63b, den dritten Schalter 65b und den vierten Schalter 67b ausschalten. Wenn der zweite Eingangsstrom in den zweiten Schalter 63b eingegeben wird, kann die zweite Stromsteuereinheit 64b arbeiten und den dritten Schalter 65b und den vierten Schalter 67b ausschalten. Wenn der dritte Eingangsstrom in den dritten Schalter 65b eingegeben wird, kann die dritte Stromsteuereinheit 66b arbeiten und den vierten Schalter 67b ausschalten.
Ferner, können der erste Schalter 61b, der zweite Schalter 63b, der dritte Schalter 65b und der vierte Schalter 67b jeweils ein MOSFET oder ein Transistor sein, die erste Stromsteuereinheit 62b kann ein MOSFET, ein Transistor oder ein Shunt-Regler sein und die zweite Stromsteuereinheit 64b, die dritte Stromsteuereinheit 66b und die vierte Stromsteuereinheit 68b können jeweils ein MOSFET oder ein Transistor sein.
Der Betrieb der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der vierten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 7 beschrieben.
Zunächst fließt, wenn die positive Spannung, die von der Wechselstromquelle 20b angelegt wird, um mehr als 25% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20b ansteigt, der vierte Eingangsstrom durch eine bestimmte LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30b und der vierte Eingangsstrom wird in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b und den vierten Schalter 67b der Betriebsstromsteuereinheit 60b eingegeben.
Ferner, arbeitet der erste Schalter 61b, der zweite Schalter 63b, der dritte Schalter 65b und der vierte Schalter 67b als Reaktion auf die Spannung, die von dem vierten Eingangsstrom erzeugt wird, der in die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b eingegeben wurde, wodurch in einen EIN-Zustand übergegangen wird. Der vierte Eingangsstrom, der in den vierten Schalter 67b eingegeben wird, fließt durch den vierten Schalter 67b.
In diesem Fall kann der vierte Eingangsstrom als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einer bestimmten LED (z. B. D₁ ) der LED-Anordnung 30b darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Der vierte Eingangsstrom, der durch den vierten Schalter 67a fließt, wird durch einen Widerstand R_sen4 , der mit dem vierten Schalter 67a verbunden ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung fließt durch einen Widerstand R_S4 und betätigt daraufhin die vierte Stromsteuereinheit 68b, die mit dem vierten Schalter 67b verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der vierten Stromsteuereinheit 68b betätigt.
Die geänderte Spannung, die die vierte Stromsteuereinheit 68b betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S4 und einen Widerstand R_OFF40 bestimmt wird. Demgemäß kann ein Strom, der durch den vierten Schalter 67b fließt, einer Konstantstromsteuerung unterzogen werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des vierten Schalters 67b durch den Betrieb der vierten Stromsteuereinheit 68b gesteuert wird.
Weiterhin wird, wenn die Spannung, die von der Wechselstromquelle 20b angelegt wird, größer als 50% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30b ist, der dritte Eingangsstrom durch einige LEDs (z. B. D₁ und D₂ ) der LED-Anordnung 30b in den dritten Schalter 65b eingegeben.
In diesem Fall fließt der dritte Eingangsstrom, der in den dritten Schalter 65b eingegeben wird, durch den dritten Schalter 65b, da der dritte Schalter 65b als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht. Der vierte Eingangsstrom kann als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einiger LEDs (z. B. D₁ und D₂ ) der LED-Anordnung 30b darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Ferner, wird der dritte Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen3 , der mit dem dritten Schalter 65b in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die dritte Stromsteuereinheit 66b, die mit dem dritten Schalter 65b durch einen Widerstand R_S3 verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der dritten Stromsteuereinheit 66b betätigt.
Die geänderte Spannung, die die dritte Stromsteuereinheit 66b betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_S3 und einen Widerstand R_OFF30 bestimmt wird. Demgemäß, kann ein Strom, der durch den dritten Schalter 66b fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des dritten Schalters 66b durch den Betrieb der dritten Stromsteuereinheit 66b gesteuert wird.
Ferner, betätigt die Spannung, die durch den Widerstand R_sen3 fließt, die vierte Stromsteuereinheit 68b durch eine Diode D₃ und einen Widerstand R_off41 , der mit dem Widerstand R_sen3 verbunden ist, (das heißt, sie schaltet die vierte Stromsteuereinheit 68b ein), wodurch der vierte Schalter 67b ausgeschaltet wird. Demgemäß fließt der vierte Eingangsstrom nicht durch den vierten Schalter 67b.
Wenn die Spannung, die von der Wechselstromquelle 20b angelegt wird, größer als 75% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30b ist, wird der zweite Eingangsstrom durch einige LEDs (z. B. D₁ bis D₃ ) des LED-Moduls 30b in den zweiten Schalter 63b eingegeben.
In diesem Fall fließt der zweite Eingangsstrom, der in den zweiten Schalter 63b eingegeben wird, durch den zweiten Schalter 63b, da der zweite Schalter 63a als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht. Demgemäß kann der zweite Eingangsstrom als Hilfsstrom zur Verbesserung des Leistungsfaktors dienen und kann durch Betätigen einiger LEDs (z. B. D₁ bis D₃ ) der LED-Anordnung 30b darüber hinaus dazu dienen, ein Flimmer-Phänomen zu minimieren.
Ferner, wird der zweite Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen2 , der mit dem zweiten Schalter 63b in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die zweite Stromsteuereinheit 64b, die mit dem zweiten Schalter 63b durch einen Widerstand R_s2 verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der zweiten Stromsteuereinheit 64b betätigt.
Die geänderte Spannung, die die zweite Stromsteuereinheit 64b betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_s2 und einen Widerstand R_off20 bestimmt wird. Ein Strom, der durch den zweiten Schalter 63b fließt, kann regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des zweiten Schalters 63b durch den Betrieb der zweiten Stromsteuereinheit 64b gesteuert wird.
Ferner betätigt die Spannung, die durch den Widerstand R_sen2 fließt, die dritte Stromsteuereinheit 66b durch eine Diode D₁ und einen Widerstand R_off31 , der mit dem Widerstand R_sen2 verbunden ist, (das heißt, die Spannung schaltet die dritte Stromsteuereinheit 66b ein), wodurch der dritte Schalter 65b ausgeschaltet wird. Demgemäß kann der dritte Eingangsstrom daran gehindert werden, durch den dritten Schalter 65b zu fließen. Ferner betätigt die Spannung, die durch den Widerstand R_sen2 fließt, die vierte Stromsteuereinheit 68b durch eine Diode D₂ und einen Widerstand R_off42 , der mit dem Widerstand R_sen2 verbunden ist, (das heißt, sie schaltet die vierte Stromsteuereinheit 68b ein), wodurch der vierte Schalter 67b ausgeschaltet wird. Demgemäß kann der vierte Eingangsstrom daran gehindert werden, durch den vierten Schalter 67b zu fließen.
Wenn die Spannung, die von der Wechselstromquelle 20b angelegt wird, höher als die Gesamtvorwärtsspannung des LED-Moduls 30b wird, fließt der erste Eingangsstrom durch die Gleichrichtereinheit 40b und wird daraufhin in den ersten Schalter 61b durch die Ausgangsseite (das heißt, die LED D₁ bis LED D₄ des LED-Moduls 30b) des LED-Moduls 30b eingegeben.
In diesem Fall fließt der erste Eingangsstrom, der in den ersten Schalter 61b eingegeben wird, durch den ersten Schalter 61b, da der erste Schalter 61b als Reaktion auf die Spannung, die von der Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b erzeugt wird, in einen EIN-Zustand übergeht.
In diesem Fall kann der erste Eingangsstrom als Hauptstrom dienen, der die LED-Anordnung 30b betätigt.
Ferner wird der erste Eingangsstrom durch einen Widerstand R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 61b in Reihe geschaltet ist, in eine Spannung umgewandelt. Die geänderte Spannung betätigt die erste Stromsteuereinheit 62b, die mit dem ersten Schalter 61b durch einen Widerstand R_s1 verbunden ist. Das heißt, dass die geänderte Spannung das Gatter der ersten Stromsteuereinheit 62b betätigt.
Die geänderte Spannung, die die erste Stromsteuereinheit 62b betätigt, kann eine Teilspannung sein, die durch den Widerstand R_s1 und einen Widerstand R_GS1 bestimmt wird. Demgemäß kann ein Strom, der durch den ersten Schalter 61b fließt, regelmäßig gesteuert werden, da die Größe der Spannung an dem Gatter des ersten Schalters 61b durch den Betrieb der ersten Stromsteuereinheit 62b gesteuert wird.
Ferner betätigt, wenn die erste Stromsteuereinheit 62b betätigt wird, eine Spannung des Widerstands R_sen1 , der mit dem ersten Schalter 61b in Reihe geschaltet ist, die zweite Stromsteuereinheit 64b, die dritte Stromsteuereinheit 66b und die vierte Stromsteuereinheit 68b über die Widerstände R_off20 , R_off30 und R_off40 (das heißt, die Spannung des Widerstands R_sen1 schaltet die zweite Stromsteuereinheit 64b, die dritte Stromsteuereinheit 66b und die vierte Betriebsstromsteuereinheit 68b ein), wodurch der zweite Schalter 63b, der dritte Schalter 65b und der vierte Schalter 67b ausgeschaltet wird. Demgemäß kann der zweite Eingangsstrom, der dritte Eingangsstrom, und der vierte Eingangsstrom daran gehindert werden, durch den zweiten Schalter 63b, den dritten Schalter 65b und den vierten Schalter 67b zu fließen.
Das heißt, dass die vierte Stromsteuereinheit 68b eine Doppelfunktion ausführen kann, indem sie in einem aktiven Bereich arbeitet und daraufhin die Konstantstromregelung an dem vierten Eingangsstrom durchführt, bevor der dritte Eingangsstrom in den dritten Schalter 65b eingegeben wird, und in einen EIN-Zustand übergeht und daraufhin den vierten Schalter 67b ausschaltet, wenn der dritte Eingangsstrom in den dritten Schalter 67b eingegeben wird. Ferner kann die dritte Stromsteuereinheit 66b eine Doppelfunktion ausführen, indem sie in einem aktiven Bereich arbeitet und daraufhin die Konstantstromregelung an dem dritten Eingangsstrom durchführt, bevor der zweite Eingangsstrom in den zweiten Schalter 63b eingegeben wird, und in einen EIN-Zustand übergeht und daraufhin den dritten Schalter 67b ausschaltet, wenn der zweite Eingangsstrom in den zweiten Schalter 63b eingegeben wird. Ferner kann die zweite Stromsteuereinheit 64b eine Doppelfunktion ausführen, indem sie in einem aktiven Bereich arbeitet und daraufhin die Konstantstromregelung an dem ersten Eingangsstrom durchführt, bevor der zweite Eingangsstrom in den zweiten Schalter 63b eingegeben wird, und in einen EIN-Zustand übergeht und daraufhin den zweiten Schalter 63b ausschaltet, wenn der erste Eingangsstrom in den ersten Schalter 63b eingegeben wird.
Gemäß der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der vierten Ausführungsform umfasst die Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 50b zum Erzeugen einer Spannung für den Betrieb der Betriebsstromsteuereinheit 60b demgemäß den Widerstand 52b und die Zener-Diode 54b, und die zweite Stromsteuereinheit 64b, die dritte Stromsteuereinheit 66b und die vierte Stromsteuereinheit 68b nehmen die Konstantstromsteuerung jeweils an dem zweiten Eingangsstrom, dem dritten Eingangsstrom und dem vierten Eingangsstrom, sowie einen Vorgang des Abschaltens des zweiten Schalters 63b, des dritten Schalters 65b und des vierten Schalters 67b vor. Demgemäß kann die Konfiguration der entsprechenden Schaltung vereinfacht werden und die erforderlichen Kosten für den Zusammenbau der Schaltung können verringert werden im Vergleich zum Stand der Technik.
8 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der vierten Ausführungsformen veranschaulicht.
Wie in 8 gezeigt, fließt, wenn die Größe der positiven Spannung, die von der Wechselstromquelle 20b angelegt wird, größer als 25% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30b ist, kann der vierte Eingangsstrom i_Q4 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des vierten Schalters 67a und der vierten Stromsteuereinheit 68b durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 30b angelegt werden. Wenn die Größe der positiven Spannung 50% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 20a beträgt, kann der dritte Eingangsstrom i_Q3 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des dritten Schalters 65b und der dritten Stromsteuereinheit 66b durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 30b angelegt werden. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als 75% der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30b, kann der zweite Eingangsstrom i_Q2 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des zweiten Schalters 63b und der zweiten Stromsteuereinheit 64b durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 30b angelegt werden. Wenn die Größe der positiven Spannung höher wird als die Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 30b, kann der erste Eingangsstrom i_Q1 , an dem die Konstantstromsteuerung durch die Betätigungen des ersten Schalters 61a und der ersten Stromsteuereinheit 62b durchgeführt wurde, an die LED-Anordnung 30b angelegt werden.
Ferner wenn der dritte Eingangsstrom i_Q3 an die LED-Anordnung 30b durch den dritten Schalter 65b angelegt wird, kann der vierte Schalter 68b als Reaktion auf den Betrieb der dritten Stromsteuereinheit 66b in einen AUS-Zustand übergehen. Wenn der zweite Eingangsstrom i_Q2 an die LED-Anordnung 30b durch den zweiten Schalter 63b angelegt wird, kann der dritte Schalter 66b und der vierte Schalter 68b als Reaktion auf den Betrieb der zweiten Stromsteuereinheit 64b in einen AUS-Zustand übergehen. Wenn der erste Eingangsstrom i_Q1 an die LED-Anordnung 30b durch den ersten Schalter 61b angelegt wird, kann der zweite Schalter 63b, der dritte Schalter 65b und der vierte Schalter 67b als Reaktion auf den Betrieb der ersten Stromsteuereinheit 62b in einen AUS-Zustand übergehen. Aus 8 ist ersichtlich, dass der erste Schalter 61b, der zweite Schalter 63b, der dritte Schalter 65b und der vierte Schalter 67b teilweise bei bestimmten Spannungen arbeiten.
Demgemäß weist der Eingangsstrom i_ac , der die LED-Anordnung 30b betreibt, nachdem er von der Wechselstromquelle 20b bereitgestellt wurde, eine 4-Ebenen-Struktur auf (das heißt, eine 4-Stufen-Struktur), indem Folgendes vertikal summiert wird: der erste Eingangsstrom, der zweite Eingangsstrom, der dritte Eingangsstrom und der vierte Eingangsstrom. Demgemäß wie in 9(b) gezeigt, kann der Eingangsstrom i_ac einen konstanten Strom aufrechterhalten, selbst wenn die Eingangsspannung schwankt, und kann eine Sinuswellenform aufweisen, die Oberwellen unterdrücken und einen Leistungsfaktor verbessern kann.
9 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer fünften Ausführungsform, und 10 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der fünften Ausführungsformen veranschaulicht;
Wie in 9 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 100a gemäß einer fünften Ausführungsform eine Wechselstromquelle 110a, eine LED-Anordnung 120a, eine Gleichrichtereinheit 130a, eine Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 140a und eine Betriebsstromsteuereinheit 150a.
Bei der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100a gemäß der fünften Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Eingangsströmen, die durch eine oder mehrere LEDs der LED-Anordnung 120a fließen, einen ersten Eingangsstrom, einen zweiten Eingangsstrom, und einen dritten Eingangsstrom. Damit ein Eingangsstrom i_ac eine 3-Ebenen-Struktur (das heißt, eine 3-Stufen-Struktur) aufweist und zwar durch die horizontale und vertikale Summierung des ersten Eingangsstroms, des zweiten Eingangsstroms, und des dritten Eingangsstroms, umfasst die Betriebsstromsteuereinheit 150a einen ersten Schalter 151a, eine erste Stromsteuereinheit 152a, einen zweiten Schalter 153a, eine zweite Stromsteuereinheit 154a, einen dritten Schalter 155a und eine dritte Betriebsstromsteuereinheit 156a. Der detaillierte Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs von LEDs 100a gemäß der dritten Ausführungsform und das detaillierte Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100a sind dieselben wie diejenigen der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten Ausführungsform und folglich werden die detaillierten Beschreibungen ausgelassen.
Ferner wie in 10 gezeigt, wird, wenn die Größe einer positiven Spannung, die von der Wechselstromquelle 110a empfangen wird, größer als 1/3 der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 120a ist, der dritte Eingangsstrom i_Q3 an die LED-Anordnung 120a angelegt. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als 2/3 der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 120a, wird der zweite Eingangsstrom i_Q2 an die LED-Anordnung 120a angelegt. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als die Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 120a, wird der erste Eingangsstrom i_Q1 an die LED-Anordnung 120a angelegt. Demgemäß weist der Eingangsstrom i_ac , der die LED-Anordnung 120a betreibt, nachdem er von der Wechselstromquelle 120a bereitgestellt wurde, eine 3-Ebenen-Struktur auf (das heißt, eine 3-Stufen-Struktur), indem Folgendes vertikal und horizontal summiert wird: der erste Eingangsstrom, der zweite Eingangsstrom, und der dritte Eingangsstrom. Demgemäß wie in 10(b) gezeigt, kann der Eingangsstrom i_ac einen konstanten Strom aufrechterhalten, selbst wenn die Eingangsspannung schwankt, und kann eine Sinuswellenform aufweisen, die Oberwellen unterdrücken und einen Leistungsfaktor verbessern kann.
11 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer sechsten nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsform, und 12 ist ein Referenzdiagramm, das eine Strom-Spannungs-Wellenform gemäß einem Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der sechsten Ausführungsformen veranschaulicht;
Wie in 11 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 110b gemäß einer sechsten Ausführungsform eine Wechselstromquelle 110b, eine LED-Anordnung 120b, eine Gleichrichtereinheit 130b, eine Betriebssteuerspannungserzeugungseinheit 140b und eine Betriebsstromsteuereinheit 150b.
Bei der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100b gemäß der sechsten Ausführungsform umfasst eine Vielzahl von Eingangsströmen, die durch mindestens eine LED der LED-Anordnung 120b fließen, einen ersten Eingangsstrom, einen zweiten Eingangsstrom, und einen dritten Eingangsstrom. Damit ein Eingangsstrom eine 3-Ebenen-Struktur (das heißt, eine 3-Stufen-Struktur) aufweist und zwar durch die vertikale Summierung des ersten Eingangsstroms, des zweiten Eingangsstroms, und des dritten Eingangsstroms, umfasst die Betriebsstromsteuereinheit 150b einen ersten Schalter 151b, eine erste Stromsteuereinheit 152b, einen zweiten Schalter 153b, eine zweite Stromsteuereinheit 154b, einen dritten Schalter 155b und eine dritte Betriebsstromsteuereinheit 156b. Der detaillierte Aufbau der Vorrichtung zur Steuerung des Betriebs von LEDs 101b gemäß der sechsten Ausführungsform und das detaillierte Verfahren zum Betreiben der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 110b sind dieselben wie diejenigen der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b gemäß der dritten Ausführungsform und folglich werden die detaillierten Beschreibungen ausgelassen.
Ferner wie in 12 gezeigt, wird, wenn die Größe einer positiven Spannung, die von der Wechselstromquelle 110b empfangen wird, größer als 1/3 der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 120b ist, der dritte Eingangsstrom i_Q3 an die LED-Anordnung 120b angelegt. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als 2/3 der Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 120b, wird der zweite Eingangsstrom i_Q2 an die LED-Anordnung 120b angelegt. Wenn die Größe der positiven Spannung höher ist als die Gesamtvorwärtsspannung der LED-Anordnung 120b, wird der erste Eingangsstrom i_Q1 an die LED-Anordnung 120b angelegt. Demgemäß weist der Eingangsstrom i_ac , der die LED-Anordnung 120b betreibt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110a bereitgestellt wurde, eine 3-Ebenen-Struktur auf (das heißt, eine 3-Stufen-Struktur), indem Folgendes vertikal summiert wird: der erste Eingangsstrom, der zweite Eingangsstrom, und der dritte Eingangsstrom. Demgemäß wie in 12(b) gezeigt, kann der Eingangsstrom i_ac einen konstanten Strom aufrechterhalten, selbst wenn die Eingangsspannung schwankt, und kann eine Sinuswellenform aufweisen, die Oberwellen unterdrücken und einen Leistungsfaktor verbessern kann.
Ferner obwohl nicht gezeigt, kann die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten bis sechsten Ausführungsform unter Verwendung von wechselstrombetriebenen LEDs in einer derartigen Art und Weise konfiguriert werden, dass eine LED-Anordnung unter Verwendung von wechselstrombetriebenen LEDs konstruiert wird, so dass die LED-Anordnung eine Vielzahl von LED-Paaren umfasst, die in einer Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind, und dass die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß der dritten bis sechsten Ausführungsform konstruiert wird.
13 ist ein Schaltbild einer Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 13 gezeigt, umfasst die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 100 gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Wechselstromquelle 110, ein erstes LED-Modul 120, ein zweites LED-Modul 130, eine Gleichrichtereinheit 140, und eine Betriebssteuereinheit 150.
Die Wechselstromquelle 110 liefert Wechselstrom, der die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED Anordnung 130 betreibt.
Bei der ersten LED-Anordnung 120 ist eine Seite mit der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 110 verbunden und bei der zweiten LED-Anordnung 130 ist eine Seite mit der Eingangsseite der Wechselstromquelle 110 verbunden
Die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 können ein oder mehrere LED-Paare umfassen, die in einer Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind. 2 und 3 zeigen die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 jeweils mit einem LED-Paar, jedoch ist die Anzahl der LED-Paare, die in der ersten LED-Anordnung 120 und der zweiten LED-Anordnung 130 enthalten sind, nicht auf eins beschränkt.
Bei der Gleichrichtereinheit 140 ist eine Eingangsseite zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 110 und einer Seite der ersten LED-Anordnung 120 und zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle 110 und einer Seite der zweiten LED-Anordnung 130 angeschlossen und die Gleichrichtereinheit 140 ist ebenfalls mit der anderen Seite der ersten LED-Anordnung 120 und der anderen Seite der zweiten LED-Anordnung 130 verbunden. Die Gleichrichtereinheit 140 richtet einen Eingangsstrom gleich und gibt den gleichgerichteten Strom aus.
Eine Vielzahl der Gleichrichtereinheiten 140 ist als Reaktion auf die Anzahl der LED-Paare, die in der ersten LED-Anordnung 120 und der zweiten LED-Anordnung 130 enthalten sind, enthalten. Die Gleichrichtereinheit 140 kann eine Vielzahl von Diodenpaaren umfassen, die in einer Vorwärtsrichtung parallel geschaltet sind. Die Eingangsseite jedes Diodenpaars kann zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle 110 und einer Seite der ersten LED-Anordnung 120 und zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle 110 und einer Seite (das heißt, ein Diodenpaar BD₀ ) der zweiten LED-Anordnung 120 angeschlossen sein. Ferner kann die Eingangsseite jedes Diodenpaars mit Folgendem verbunden sein: der anderen Seite der ersten LED-Anordnung 120, der anderen Seite (das heißt, einem Diodenpaar BD₁ ) der zweiten LED-Anordnung 130 und der Ausgangsseite (das heißt, einem Diodenpaar BD₂ ) der Betriebssteuereinheit 150.
Bei der Betriebssteuereinheit 150 ist eine Eingangsseite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 140 verbunden. Die Betriebssteuereinheit 150 steuert die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 so, dass die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 betrieben werden als Reaktion auf eine Vielzahl von Ausgangsströmen, die aus der Vielzahl von Diodenpaaren der Gleichrichtereinheit 140 ausgegeben werden, in die Betriebssteuereinheit 150 eingegeben werden und daraufhin selektiv in die anderen Seiten der ersten LED-Anordnung 120 und der zweiten LED-Anordnung 130 eingegeben werden.
Die Betriebssteuereinheit 150 umfasst eine Vielzahl von Antriebsschaltern 151 und 152, sie so konfiguriert sind, dass Eingangsseiten mit den jeweiligen Ausgangsseiten der Diodenpaare der Gleichrichtereinheit 140 verbunden sind, und die Ausgangsströme der Diodenpaare an die andere Seite der ersten LED-Anordnung 120 und die andere Seite der zweiten LED-Anordnung 130 ausgegeben werden.
Ferner kann die Anzahl der Antriebsschalter 151 und 152, die in der Betriebssteuereinheit 150 enthalten sind, durch die Anzahl der Diodenpaare bestimmt werden, die in der Gleichrichtereinheit 140 enthalten sind.
Die Betriebssteuereinheit 150 kann ferner Folgendes umfassen: eine Konstantstromsteuereinheit 155, die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist und sie die Konstantstromsteuerung an einem Ausgangsstrom durchführt, der von der Gleichrichtereinheit 140 ausgegeben wird, und eine Konstantleistungssteuereinheit 154, die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist und sie die Konstantleistungssteuerung an einem Ausgangsstrom durchführt, der von der Gleichrichtereinheit 140 ausgegeben wird.
Ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms, ein Verfahren zum Durchführen der Konstantstromsteuerung eines Antriebsstroms und ein Verfahren zum Durchführen der Konstantleistungssteuerung eines Antriebsstroms in der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf 13 beschrieben.
Zunächst wird bei dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms in der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Eingangsstrom i_D0 , der durch das Diodenpaar BD0 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, in den Antriebsschalter 152 eingegeben und ein Eingangsstrom i_D1 , der durch das Diodenpaar BD₁ der ersten LED-Anordnung 120 und die Gleichrichtereinheit 140 fließt, wird in den Antriebsschalter 151 eingegeben, und zwar als Reaktion auf eine Änderung einer Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird.
Unter der Annahme, dass die Summe des Eingangsstroms i_D0 und des Eingangsstrom i_D1 100 ist, ist die Größe des Eingangsstroms i_D1 , der an den Antriebsschalter 151 angelegt wird, etwa 95, und der Eingangsstrom i_D1 dient als Hauptstrom, der die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 betreibt. Die Größe des Eingangsstroms i_D0 , der an den Antriebsschalter 152 angelegt wird, beträgt etwa 5, und der Eingangsstrom i_D0 dienst als Hilfsstrom, der einen Leistungsfaktor verbessert. Eine wechselstrombetriebene LED-Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet ein vertikales Summierungsverfahren oder ein horizontales Summierungsverfahren bei der Erzeugung eines Stroms in der Nähe einer Sinuswelle von n Stufen unter Verwendung des Eingangsstroms i_D0 oder des Eingangsstroms i_D1 .
Zunächst wird in dem Fall des vertikalen Summierungsverfahrens, wenn der Eingangsstrom i_D1 in den Antriebsschalter 151 eingegeben wird, der Antriebsschalter 151 eingeschaltet, so dass der Eingangsstrom i_D1 ausgegeben wird. Der Antriebsschalter 152 wird als Reaktion auf den Eingangsstrom i_D0 , der in den Antriebsschalter 152 eingegeben wird, ausgeschaltet, so dass der Eingangsstrom i_D0 nicht ausgegeben wird.
In diesem Fall wird der Antriebsschalter 152 als Reaktion auf die Betätigung eines Hilfsschalters 153, der mit dem Antriebsschalter 152 verbunden ist, ausgeschaltet. Das heißt, wenn sich der Hilfsschalter 153 in einem EIN-Zustand befindet, geht der Hilfsschalter 153 in einen AUS-Zustand über und während sich der Hilfsschalter 153 in einem AUS-Zustand befindet, geht der Antriebsschalter 152 in einen EIN-Zustand über.
Ferner erfasst ein Widerstand R_sen1 den Eingangsstrom i_D1 , das heißt, den Hauptstrom und wird bei dieser Spannung (R_sen1 Spannung) betrieben, und somit kann der Hilfsschalter 153 durch einen Widerstand R_v , der mit dem Hilfsschalter 153 verbunden ist, betrieben werden.
Demgemäß kann die wechselstrombetriebene LED-Vorrichtung 100 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das vertikale Summierungsverfahren oder das horizontale Summierungsverfahren abhängig davon selektiv verwenden, ob der Widerstand R_v , der mit dem Hilfsschalter 153 verbunden ist, verwendet wird oder nicht.
Wie oben beschrieben, wird der Grund dafür, dass die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das vertikale Summierungsverfahren oder das horizontale Summierungsverfahren verwendet, unten beschrieben. Obwohl die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 aus 13 mit nur einem LED-Paar dargestellt wurde, ist die Konfiguration der entsprechenden Schaltung kompliziert, wenn die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 eine Vielzahl von LED-Paaren umfasst, wie in 14 bis 21 gezeigt. Aus diesem Grund kann das horizontale Summierungsverfahren verwendet werden, um die Konfiguration der entsprechenden Schaltung zu vereinfachen, und das vertikale Summierungsverfahren kann verwendet werden, um einen Strom nahe einer Sinuswelle von n Schritten wirksam zu erzeugen, obwohl die Konfiguration der entsprechenden Schaltung etwas kompliziert ist.
Ferner wird die Antriebsenergie für den Betrieb der Antriebsschalter 151 und 152 in Form eines stabilisierten Stroms durch die Elemente Q_B , R_B und ZD_B erzeugt, wird als Antriebsenergie für den Betrieb des Antriebsschalters 152 bereitgestellt, der mit dem Diodenpaar BD₀ der Gleichrichtereinheit 140 durch ein Element R_B0 verbunden ist, und wird daraufhin als Antriebsenergie für den Betrieb des Antriebsschalters 151, der mit dem Diodenpaar BD₁ der Gleichrichtereinheit 140 durch das Element R_B1 verbunden ist, bereitgestellt.
Ein detailliertes Verfahren des vertikalen Summierungsverfahrens oder des horizontalen Summierungsverfahrens der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 14 bis 21 beschrieben.
Ein Shunt-Regler kann den Eingangsstrom i_D0 , der in den Antriebsschalter 152 eingegeben wird, der mit dem Diodenpaar BD₀ der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist, und den Eingangsstrom i_D1 , der in den Antriebsschalter 151 eingegeben wird, der mit dem Diodenpaar BD₁ Paar der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist, um 2,5V/R_sen0 und 2,5V/R_sen1 beschränken.
Weiterhin wird bei dem Verfahren der Durchführung der Konstantstromsteuerung des Antriebsstrom der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein vorbestimmter Referenzstrom i_ref in den negativen Anschluss des Betriebsverstärkers OP₁ der Konstantstromsteuereinheit 155 eingegeben. Ein Hauptstrom i_Q1 , das heißt, ein Eingangsstrom, der in den Antriebsschalter 151 eingegeben wir, der mit dem Diodenpaar BD1 der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist, wird erfasst und gefiltert und daraufhin in den positiven Anschluss des Betriebsverstärkers OP₁ eingegeben. Die Konstantstromsteuereinheit 155 vergleicht die beiden Ströme i_ref und i_Q1 , die in die beiden Anschlüsse des Betriebsverstärkers OP₁ eingegeben werden, miteinander.
Wenn als Ergebnis des Vergleichs erfasst wird, dass der Hauptstrom größer ist als der Referenzstrom, kann eine Konstantstromsteuerung durchgeführt werden, indem der Hauptstrom in einer derartigen Weise verringert wird, dass die Ausgabe des Betriebsverstärkers OP₁ ansteigt und der angestiegene Ausgangswert eine Shunt-Regler-Referenz beeinflusst. Wenn als Ergebnis des Vergleichs erfasst wird, dass der Hauptstrom kleiner ist als der Referenzstrom, kann eine Konstantstromsteuerung durchgeführt werden, indem der Hauptstrom in einer derartigen Weise verringert wird, dass die Ausgabe des Betriebsverstärkers OP₁ abnimmt und der abgenommene Ausgangswert eine Shunt-Regler-Referenz beeinflusst.
Ferner kann in dem Fall des Verfahrens der Durchführung der Konstantleistungssteuerung des Antriebsstrom der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Wert erhalten werden, der proportional zu der Eingangsspannung ist, und zwar auf eine Art und Weise, dass die Konstantleistungssteuereinheit 154 die Eingangsspannung erfasst, die von dem Diodenpaar BD₁ der Gleichrichtereinheit 140 unter Verwendung von Widerständen und R_IS1 R_IS2 ausgegeben wird, und die erfasste Eingangsspannung unter Verwendung eines Betriebsverstärkers OP₂ verstärkt.
Ferner wird eine Hinzufügung, die proportional zu der Eingangsspannung ist, an dem positiven Anschluss des Betriebsverstärkers OP₁ vorgenommen, wodurch eine Konstantleistungssteuerung durchgeführt werden kann, so dass ein niedrigerer Strom proportional zu einer Erhöhung der Eingangsspannung in der Weise gesteuert wird, dass der Betriebsverstärker OP₁ so gesteuert wird, dass er denselben Ausgabewert aufweist, selbst wenn ein tatsächlicher Strom niedrig ist.
In diesem Fall kann die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen gemäß eines Konstantstromsteuerverfahrens gemäß der Konstantstromsteuereinheit 155 arbeiten und kann nur dann gemäß einem Konstantleistungssteuerverfahren gemäß der Konstantstromsteuereinheit 154 arbeiten, wenn ein Widerstand R_CP zwischen dem positiven Anschluss des Betriebsverstärkers OP₂ der Konstantstromsteuereinheit 154 und dem positiven Anschluss des Betriebsverstärkers OP₁ der Konstantstromsteuereinheit 155 eingefügt wird.
Der Grund dafür, dass die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung das Konstantstromsteuerverfahren oder das Konstantleistungsteuerverfahren verwendet, wird unten beschrieben. Wie oben beschrieben, wird der Strom i_DO , in der in den Antriebsschalter 152 eingegeben wird, der mit dem Diodenpaar BD₀ der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist, und der Strom i_D1 , der in den Antriebsschalter 151 eingegeben wird, der mit dem Diodenpaar BD₁ der Gleichrichtereinheit 140 verbunden ist, durch den Shunt-Regler jeweils um 2,5V/R_sen0 und 2, 5V/R_sen1 eingeschränkt, jedoch wird ein Bereich, durch den ein Strom fließt, entsprechend einem Anstieg der Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wird, erhöht. Zum Beispiel wenn die Eingangsspannung um 10% ansteigt, steigt der Strom um 5% und die Leistung steigt um 15,5%. Demgemäß besteht der Grund darin, dieses Problem zu vermeiden.
Ferner kann gemäß der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung obwohl die Eingangsspannung zwischen 200 V AC bis 260 Vac variiert, wenn die Konstantstromsteuerung durchgeführt wird, ein Strom eine Konstantstromcharakteristik zwischen 39,9 mA bis 40,2 mA aufrechterhalten. Obwohl die Eingangsspannung zwischen 200 V AC bis 260 Vac variiert, wenn die Konstantleistungsteuerung durchgeführt wird, kann eine Eingangsleistung eine Konstantleistungscharakteristik zwischen 6,2 W bis 6,9 W aufrechterhalten.
Ferner zeigt 13 nur die beiden Antriebsschalter 151 und 152, die eine Konstantleistungssteuereinheit 154 und die eine Konstantstromsteuereinheit 155, jedoch ist die Anzahl der Antriebsschalter, die Anzahl der Konstantleistungssteuereinheiten und die Anzahl der Konstantstromsteuereinheiten sind nicht darauf beschränkt. Es kann eine Vielzahl von Antriebsschaltern, eine Vielzahl der Konstantleistungssteuereinheiten und eine Vielzahl von Konstantstromsteuereinheiten in Abhängigkeit von der Anzahl der Diodenpaare der Gleichrichtereinheit 140 verwendet werden, die durch die Anzahl der LED-Paare, die die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 bilden, bestimmt wird.
Ferner können die Konfigurationen der Konstantleistungssteuereinheit 154 und der Konstantstromsteuereinheit 155 der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 100 aus 13 gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf die Steuerung des ersten Eingangsstroms i_Q1 der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs von LEDs von 2 gemäß der ersten Ausführungsform, die Steuerung des ersten Eingangsstroms i_Q1 der Vorrichtung 10a zum Steuern des Betriebs der LEDs aus 5 gemäß der dritten Ausführungsform, die Steuerung des ersten Eingangsstroms i_Q1 der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 10b aus 7 gemäß der vierten Ausführungsform, die Steuerung des ersten Eingangsstroms i_Q1 der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 10b aus 9 gemäß der vierten Ausführungsform, und die Steuerung des ersten Eingangsstroms i_Q1 der Vorrichtung zum Steuern des Betriebs der LEDs 10b aus 11 gemäß der vierten Ausführungsform angewendet werden.
14 und 15 sind Referenzschaltungsdiagramme, die ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß einer ersten Ausführungsform veranschaulichen; und 16 ist ein Strom-Spannungs-Wellenformkurvendiagramm basierend auf dem Verfahren zum Steuern des Antriebsstroms gemäß der ersten Ausführungsform;
Das Verfahren zum Steuern des Antriebsstroms gemäß der ersten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 14 bis 16 beschrieben.
14 bis 16 veranschaulichen, dass ein Strom mit einer Sinuswellenform erzeugt wird, und zwar unter Verwendung eines vertikalen Summierungsverfahrens durch Steuern eines Antriebsstroms, wenn die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b aus 3 gemäß der zweiten Ausführungsform so konfiguriert ist, dass sie n Schritte aufweist. Wie in 14 gezeigt, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, positiv ist und die Eingangsspannung allmählich ansteigt und höher als die Vorwärtsspannung n*V_f von n LEDs wird, kann ein Konstantstrom i_D0 , der durch die Diodenpaare BD₀ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (① aus 14) fließen.
Wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung (n+1)*V_f von (n+1) LEDs, kann ein Konstantstrom i_D1 , der durch die Diodenpaare BD₁ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (② aus 14) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Konstantstrom i_D1 durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass der Konstantstrom i_D0 nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt.
Ferner kann, wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als die Vorwärtsspannung 2n*V_f von 2n LEDs, kann ein Konstantstrom i_Dn , der durch die Diodenpaare BD_n und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (③ aus 14) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Konstantstrom i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 mit Ausnahme des Konstantstroms i_Dn nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließen.
Das heißt, dass von einem zeitlich variierenden Standpunkt aus betrachtet, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, eine positive Halbwelle aufweist, ein Hauptstrom, der die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 betreibt, den Wert i_Dn aufweist und die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 als Hilfsströme dienen können, die einen Leistungsfaktor verbessern.
Wie in 15 gezeigt, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, negativ ist und die Eingangsspannung allmählich ansteigt und eine Vorwärtsspannung n*V_f von n LEDs wird kann ein Konstantstrom i_D0 , der durch die Diodenpaare BD₀ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (④ aus 15) fließen.
Wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung (n+1)*V_f von (n+1) LEDs, kann ein Konstantstrom i_D1 , der durch die Diodenpaare BD₁ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (⑤ aus 15) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Konstantstrom i_D1 durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass der Konstantstrom i_D0 nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt.
Ferner kann, wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung 2n*V_f von (2n) LEDs, kann der Konstantstrom i_Dn , der durch die Diodenpaare BD_n und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (⑥ aus 15) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Konstantstrom i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließen.
Das heißt, dass von einem zeitlich variierenden Standpunkt aus betrachtet, wenn die Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, eine negative Halbwelle aufweist, ein Hauptstrom, der die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 betreibt, den Wert i_Dn aufweist und die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 als Hilfsströme dienen können, die einen Leistungsfaktor verbessern.
Demgemäß kann gemäß dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der ersten Ausführungsform der Gesamtantriebsstrom Ströme aufweisen, die nahe an einer Sinuswellenform liegen und n Schritte aufweisen, wie in 16(b) gemäß dem vertikalen Summierungsverfahren aus 16 (a) gezeigt, und jeder der Ströme wird auf durch Steuerung der Betriebssteuereinheit 150 aus 13 einen genaueren Konstantstrom eingestellt. Demgemäß
Demgemäß kann das Auftreten eines Flimmer-Phänomens zu einem gewissen Grad unterdrückt werden, obwohl die Eingangsspannung schwankt, und das Auftreten eines Flimmer-Phänomens kann durch Hinzufügen einer Konstantstromfunktion vollständig unterdrückt werden.
Ferner kann die Konstantleistungssteuerung durch die Steuerung der Betriebssteuereinheit 150 aus 13 selektiv für jeden Strom durchgeführt werden. In einem derartigen Fall kann ein Verlust bei einer Nennspannung oder höher verringert werden.
17 und 18 sind Referenzschaltungsdiagramme, die ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß einer zweiten Ausführungsform veranschaulichen, 19 ist ein Strom-Spannungs-Wellenformkurvendiagramm basierend auf dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der zweiten Ausführungsform.
17 bis 19 veranschaulichen, dass ein Strom mit einer Sinuswellenform erzeugt wird, und zwar unter Verwendung eines horizontalen Summierungsverfahrens durch Steuern eines Antriebsstroms, wenn die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b aus 3 gemäß der zweiten Ausführungsform so konfiguriert ist, dass sie n Schritte aufweist. Wie in 17 gezeigt, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, positiv ist und die Eingangsspannung allmählich ansteigt und höher als eine Vorwärtsspannung n*V_f von n LEDs wird, kann ein Eingangsstrom i_D0 , der durch die Diodenpaare BD₀ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (① aus 17) fließen.
Wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung (n+1)*V_f von (n+1) LEDs, kann ein Eingangsstrom i_D1 , der durch die Diodenpaare BD₁ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (② aus 17) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Eingangsstrom i_D1 durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass der Eingangsstrom i_D0 nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt.
Ferner kann, wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung 2n*V_f von (2n) LEDs, kann ein Eingangsstrom i_Dn , der durch die Diodenpaare BD_n und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (③ aus 17) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Eingangsstrom i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 mit Ausnahme des Eingangsstroms i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließen.
Das heißt, dass von einem zeitlich variierenden Standpunkt aus betrachtet, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, eine positive Halbwelle aufweist, ein Hauptstrom, der die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 betreibt, den Wert i_Dn aufweist und die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 als Hilfsströme dienen können, die einen Leistungsfaktor verbessern.
Wie in 18 gezeigt, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, negativ ist und die Eingangsspannung allmählich ansteigt und eine Vorwärtsspannung n*V_f von n LEDs wird kann ein Eingangsstrom i_D0 , der durch die Diodenpaare BD₀ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (④ aus 18) fließen.
Wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung (n+1)*V_f von (n+1) LEDs, kann ein Eingangsstrom i_D1 , der durch die Diodenpaare BD₁ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (⑤ aus 18) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Eingangsstrom i_D1 durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass der Eingangsstrom i_D0 weiterhin durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt.
Ferner kann, wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung 2n*V_f von (2n) LEDs, kann der Eingangsstrom i_Dn , der durch die Diodenpaare BD_n und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (⑥ aus 18) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Eingangsstrom i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 mit Ausnahme des Eingangsstroms i_Dn weiterhin durch die Betriebssteuereinheit 150 fließen.
Das heißt, dass von einem zeitlich variierenden Standpunkt aus betrachtet, wenn die Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, eine negative Halbwelle aufweist, ein Hauptstrom, der die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 betreibt, den Wert i_Dn aufweist und die verbleibenden Ströme i_D0 bis i_Dn-1 als Hilfsströme dienen können, die einen Leistungsfaktor verbessern.
Demgemäß kann gemäß dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der zweiten Ausführungsform der Gesamtstrom Ströme aufweisen, die nahe an einer Sinuswellenform liegen und n Schritte aufweisen, wie in 19(b) gemäß dem horizontalen Summierungsverfahren aus 19(a) gezeigt, und jeder der Ströme wird auf durch Steuerung der Betriebssteuereinheit 150 aus 13 einen genaueren Konstantstrom eingestellt. Demgemäß kann das Auftreten eines Flimmer-Phänomens zu einem gewissen Grad unterdrückt werden, obwohl die Eingangsspannung schwankt, und das Auftreten eines Flimmer-Phänomens kann durch Hinzufügen einer Eingangsstromfunktion vollständig unterdrückt werden.
Ferner kann die Konstantleistungssteuerung durch die Steuerung der Betriebssteuereinheit 150 aus 13 selektiv für jeden Strom durchgeführt werden. In einem derartigen Fall kann der Verlust bei einer Spannung, die gleich oder höher als eine Nennspannung ist, verringert werden.
20 ist ein Referenzschaltungsdiagramm, das ein Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß einer dritten Ausführungsform veranschaulicht,
21 ist ein Strom-Spannungs-Wellenformkurvendiagramm basierend auf dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Verfahren zum Steuern des Antriebsstroms gemäß der dritten Ausführungsform wird nachstehend mit Bezug auf 20 bis 21 beschrieben.
19 bis 21 veranschaulichen, dass ein Strom mit einer Sinuswellenform erzeugt wird, und zwar unter Verwendung einer Kombination des vertikalen Summierungsverfahrens und des horizontalen Summierungsverfahrens durch Steuern eines Antriebsstroms, wenn die Vorrichtung zum Steuern des Betriebs von LEDs 10b aus 3 gemäß der zweiten Ausführungsform so konfiguriert ist, dass sie n Schritte aufweist. Wie in 20 gezeigt, wenn eine Eingangsspannung, die von der Wechselstromquelle 110 angelegt wird, positiv ist und die Eingangsspannung allmählich ansteigt und höher als eine Vorwärtsspannung n*V_f von n LEDs wird, kann ein Eingangsstrom i_D0 , der durch die Diodenpaare BD₀ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (① aus 20) fließen.
Wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als eine Vorwärtsspannung (n+1)*V_f von (n+1) LEDs, kann ein Eingangsstrom i_D1 , der durch die Diodenpaare BD₁ und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (② aus 20) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Eingangsstrom i_D1 durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass der Eingangsstrom i_D0 nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt.
Ferner kann, wenn die Eingangsspannung ansteigt und höher wird als die Vorwärtsspannung 2n*V_f von (2n) LEDs kann ein Eingangsstrom i_Dn , der durch die Diodenpaare BD_n und BD_n+1 der Gleichrichtereinheit 140 fließt, nachdem er von der Wechselstromquelle 110 bereitgestellt wurde, durch die Betriebssteuereinheit 150 (③ aus 20) fließen.
In diesem Fall kann, wenn der Eingangsstrom i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließt, die Betriebssteuereinheit 150 wie oben beschrieben arbeiten, so dass einige Eingangsströme i_D0 bis i_D1 der verbleibenden Eingangsströme mit Ausnahme des Eingangsstroms i_Dn durch die Betriebssteuereinheit 150 fließen, und die verbleibenden Eingangsströme i_DN-2 und i_Dn-1 mit Ausnahme der einigen Eingangsströme i_DO und i_D1 nicht durch die Betriebssteuereinheit 150 fließen.
Das heißt, dass von einem zeitlich variierenden Standpunkt aus betrachtet, gemäß dem Verfahren zum Betreiben der wechselstrombetriebenen LED-Vorrichtung gemäß dritten Ausführungsform Hauptströme, die die erste LED-Anordnung 120 und die zweite LED-Anordnung 130 antreiben, die Werte i_D0 und i_DN aufweisen, und die verbleibenden Ströme i_D1 , i_DN-2 und i_Dn-1 als Hilfsströme dienen können, die einen Leistungsfaktor verbessern.
Demgemäß kann gemäß dem Verfahren zum Steuern eines Antriebsstroms gemäß der dritten Ausführungsform der Gesamtstrom Ströme aufweisen, die nahe an einer Sinuswellenform liegen und n Schritte aufweisen, wie in 21(b) gemäß der Kombination aus dem vertikalen Summierungsverfahren und dem horizontalen Summierungsverfahren aus 21(a) gezeigt, und jeder der Ströme wird auf durch Steuerung der Betriebssteuereinheit 150 aus 14 einen genaueren Konstantstrom eingestellt. Demgemäß kann das Auftreten eines Flimmer-Phänomens zu einem gewissen Grad unterdrückt werden, obwohl die Eingangsspannung schwankt, und das Auftreten eines Flimmer-Phänomens kann durch Hinzufügen einer Eingangsstromfunktion vollständig unterdrückt werden.

Claims

Vorrichtung (100) zum Steuern des Betriebs von LEDs unter Verwendung einer Wechselstromquelle (110), umfasst: eine erste LED-Anordnung (120), die so konfiguriert ist, dass eine erste Seite mit einer Ausgangsseite der Wechselstromquelle (110) verbunden ist; eine zweite LED-Anordnung (130), die so konfiguriert ist, dass eine erste Seite mit einer Eingangsseite der Wechselstromquelle (110) verbunden ist; eine Gleichrichtereinheit (140), die so konfiguriert ist, dass eine Eingangseite zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle (110) und der ersten Seite der ersten LED-Anordnung (120), zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle (110) und der ersten Seite der zweiten LED-Anordnung (130), und an eine zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und eine zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) angeschlossen ist; und eine Betriebssteuereinheit (150), die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit einer Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit (140) verbunden ist und eine Ausgangsseite mit der Eingangsseite der Gleichrichtereinheit (140) verbunden ist, um eine Vielzahl von Eingangsströmen zu steuern, die von der Gleichrichtereinheit (140) ausgegeben und daraufhin durch die Eingangsseite der Betriebssteuereinheit (150) empfangen wird, so dass die Vielzahl von Eingangsströmen selektiv an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) ausgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die erste LED-Anordnung (120) und die zweite LED-Anordnung (130) ein oder mehrere LED-Paare umfassen, die in einer Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Gleichrichtereinheit (140) eine Vielzahl von Diodenpaaren umfasst, die in einer Rückwärtsrichtung parallel geschaltet sind, und Eingangsseiten jedes der Diodenpaare jeweils zwischen der Ausgangsseite der Wechselstromquelle (110) und der ersten Seite der ersten LED-Anordnung (120) und zwischen der Eingangsseite der Wechselstromquelle (110) und der ersten Seite der zweiten LED-Anordnung (130) jeweils an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und an die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) und an die Ausgangsseite der Betriebssteuereinheit (150) angeschlossen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Betriebssteuereinheit (150) eine Vielzahl von Antriebsschaltern (151, 152) umfasst, die jeweils an die Ausgangsseite jedes der Diodenpaare angeschlossen und so konfiguriert sind, dass sie einen Strom von jedem Diodenpaar empfangen und den empfangenen Strom an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) ausgeben.
Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Vielzahl von Antriebsschaltern (151, 152) die Vielzahl von Eingangsströmen, die durch die Eingangsseite der Betriebssteuereinheit (150) von der Vielzahl von Diodenpaaren empfangen werden, jeweils an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und an die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) selektiv ausgibt, indem ein EIN- AUS-Vorgang ausgeführt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Betriebssteuereinheit (150) ferner eine Konstantleistungssteuereinheit (154) umfasst, die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit (140) verbunden ist und eine Konstantleistungssteuerung an dem Eingangsstrom ausführt, der aus einem oder mehreren eingeschalteten Antriebsschaltern der Vielzahl von Antriebsschaltern (151, 152) an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) ausgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Betriebssteuereinheit (150) ferner eine Konstantstromsteuereinheit (155) umfasst, die so konfiguriert ist, dass eine Eingangsseite mit der Ausgangsseite der Gleichrichtereinheit (140) verbunden ist und eine Konstantstromsteuerung an dem Eingangsstrom ausführt, der aus einem oder mehreren eingeschalteten Antriebsschaltern der Vielzahl von Antriebsschaltern (151, 152) an die zweite Seite der ersten LED-Anordnung (120) und die zweite Seite der zweiten LED-Anordnung (130) ausgegeben wird.