DE112013001483T5

DE112013001483T5 - LED-Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE112013001483T5
Application number: DE112013001483.1T
Authority: DE
Inventors: Hirohisa Kuwano; Takayoshi Nagai; Tomokazu Sakashita
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-16
Filing date: 2013-01-09
Publication date: 2014-12-11
Also published as: JPWO2013136823A1; CN104186026A; JP5748901B2; US9516714B2; US20150035444A1; WO2013136823A1

Abstract

Eine Steuerschaltung (2) führt eine Einschalt-/Ausschaltsteuerung für ein Schaltelement (Qa1) so durch, dass ein in einer LED-Einheit (LEDa1) fließender Strom in einem Nennstrombereich liegt. In dem Fall, in dem die LED-Einheit (LEDa1) leuchtet, wird eine Spannung, die zwischen beiden Enden eine Reihenschaltung aus einer Drossel (La1) und der LED-Einheit (LEDa1) anliegt, zur ersten Busspannung V1, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und wird zu einer auf Grundlage der ersten Busspannung (V1) und der zweiten Busspannung (V2) bestimmten Spannung, die niedriger ist als die erste Busspannung (V1), wenn ein Schaltelement (Qa2) ausgeschaltet ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Lichtemissionsdioden-(LED)-Beleuchtungseinrichtung, um eine Halbleiterlichtquelle, die sich aus einem LED-Element zusammensetzt, zum Leuchten zu bringen.
STAND DER TECHNIK
LED-(Lichtemissionsdioden)-Elemente als Halbleiterlichtquelle werden weit verbreitet für eine Fahrzeugbeleuchtung, eine Ampelanlage und eine Illuminationsbeleuchtung verwendet. Da die Lichtemissionsmenge eines einzelnen LED-Elements gering ist, werden allgemein bei solchen Verwendungszwecken mehrere LED-Elemente gleichzeitig zum Leuchten gebracht, um eine erforderliche Lichtemissionsmenge zu erzielen.
Bei einer herkömmlichen LED-Beleuchtungseinrichtung ist ein Wandler in Reihe an eine LED-Einheit angeschlossen, die sich aus einem oder mehreren LED-Elementen in Reihenschaltung zusammensetzt, und darüber hinaus ist eine einzelne DC-Energieversorgung an beide Enden eines LED-Schaltungsblocks angeschlossen, der sich aus der LED-Einheit und dem Wandler zusammensetzt. Der Wandler setzt sich aus einem Schaltelement, einer Diode und einer Drossel zusammen, und es wird eine Konstantstromsteuerung für in der LED-Einheit fließenden Strom durchgeführt, indem das Schaltelement ein- oder ausgeschaltet wird, wodurch die LED-Einheit zum Leuchten gebracht wird. Zusätzlich sind mehrere LED-Schaltungsblöcke parallel an die DC-Energieversorgung angeschlossen, und die mehreren LED-Schaltungsblöcke werden durch eine einzelne DC-Energieversorgung betrieben (z. B. Patentschrift 1).
ANFÜHRUNGSLISTE
PATENTDOKUMENT

Patentschrift 1: Japanische Patentveröffentlichung mit der Offenlegungsnummer 2006-147184 (1)

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
PROBLEME, DIE DURCH DIE ERFINDUNG GELÖST WERDEN SOLLEN
Bei der vorstehenden herkömmlichen LED-Beleuchtungseinrichtung werden die LED-Schaltungsblöcke durch eine einzelne Konstantspannungsquelle betrieben, und die Anodenseite der Diode ist an ein Bezugspotential der Konstantspannungsquelle angeschlossen. In diesem Fall wird insbesondere, wenn die Anzahl an LED-Elementen in Reihenschaltung, aus denen sich die LED-Einheit zusammensetzt, zunimmt, eine LED-Spannung hoch, bei der es sich um die Summe von Durchlassspannungsabfällen der LED-Elemente handelt, und die zum Leuchten der LED-Einheit erforderliche Spannung wird hoch. Im Ergebnis wird eine Stehspannung jedes Schaltelements, aus dem sich der Wandler zusammensetzt, hoch, und darüber hinaus nimmt auch eine Welligkeit von Drosselstrom (= LED-Strom) zu, was insofern ein Problem verursacht, als der Schaltungsmaßstab vergrößert wird und die Kosten steigen.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine LED-Beleuchtungseinrichtung mit einer kleinen Größe und geringen Kosten bereitzustellen, die, selbst in dem Fall, in dem eine Spannung zum Ansteuern einer LED-Einheit hoch ist, eine Stehspannung jedes Schaltelements, aus denen sich ein Wandler zusammensetzt, senken und eine Welligkeit von Drosselstrom mindern kann.
LÖSUNG FÜR DIE PROBLEME
Eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist auf: einen ersten Bus mit einer ersten Busspannung; einen zweiten Bus mit einer zweiten Busspannung, die niedriger ist als die erste Busspannung; einen LED-Schaltungsblock, der sich zusammensetzt aus: einem Reihenanschlusskörper, der an den ersten Bus angeschlossen und durch ein Schaltelement, eine Drossel und eine LED-Einheit mit einem oder mehreren LED-Elementen in Reihenschaltung gebildet ist; und einer Diode, die zwischen dem zweiten Bus und einer Anschlussstelle zwischen dem Schaltelement und der Drossel angeschlossen ist; und eine Steuerschaltung zum Durchführen einer Einschalt-/Ausschaltsteuerung für das Schaltelement, und zwar so, dass ein LED-Strom, der in der LED-Einheit fließt, innerhalb eines Nennstrombereichs liegt. In dem Fall, in dem die LED-Einheit leuchtet, wird eine Spannung, die zwischen beiden Enden einer Reihenschaltung aus der Drossel und der LED-Einheit anliegt, zur ersten Busspannung, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und wird zu einer auf Grundlage der ersten Busspannung und der zweiten Busspannung bestimmten Spannung, die niedriger ist als die erste Busspannung, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist.
WIRKUNG DER ERFINDUNG
Bei der LED-Beleuchtungseinrichtung der vorliegenden Erfindung werden die erste Busspannung und die zweite Busspannung dem LED-Schaltungsblock zugeführt, und in dem Fall, in dem die LED-Einheit leuchtet, wird eine Spannung, die zwischen beiden Enden einer Reihenschaltung aus der Drossel und der LED-Einheit anliegt, zur ersten Busspannung, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und wird zu einer auf Grundlage der ersten Busspannung und der zweiten Busspannung bestimmten Spannung, die niedriger ist als die erste Busspannung, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist. Deshalb kann ein Schaltelement mit einer geringeren Stehspannung als im herkömmlichen Fall verwendet werden, und wenn eine tolerierbare Welligkeit von LED-Strom (= Drosselstrom) dieselbe ist, kann auch die Drossel verkleinert werden, wodurch eine Verkleinerung und Kostensenkung der LED-Beleuchtungseinrichtung bewerkstelligt werden kann.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine grafische Darstellung, die eine Wellenform an jedem Abschnitt der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine grafische Darstellung, die statische Kennlinien von LED-Einheiten zeigt, aus denen sich LED-Beleuchtungseinrichtungen nach Ausführungsformen 1 bis 6 der vorliegenden Erfindung zusammensetzen.
4 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung eines Referenzbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine grafische Darstellung, die eine Wellenform an jedem Abschnitt der LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine grafische Darstellung, die eine Wellenform an jedem Abschnitt der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine grafische Darstellung, die eine statische Kennlinie einer LED-Einheit zeigt, aus der sich LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung zusammensetzt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsform 1
Nachstehend wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau einer LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt, und 2 ist eine grafische Darstellung, die eine Wellenform an jedem Abschnitt der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt.
In 1 gibt eine Konstantspannungsquelle 1 eine DC-Spannung, bei der es sich um eine erste Busspannung V1 handelt, über einen ersten Bus 100 aus, und gibt eine DC-Spannung, bei der es sich um eine zweite Busspannung V2 handelt, über einen zweiten Bus 200 aus, wodurch eine erforderliche Spannung zugeführt wird, um ein LED-Element leuchten zu lassen. Es ist anzumerken, dass ein Verhältnis erste Busspannung V1 > zweite Busspannung V2 > 0 erfüllt wird. Als Schaltung, aus der sich die Konstantspannungsquelle 1 zusammensetzt, können beispielsweise mehrere DC/DC-Wandler oder ein Schaltregler wie etwa ein AC/DC-Wandler verwendet werden.
Ein LED-Schaltungsblock 3a1 enthält ein Schaltelement Qa1 wie etwa einen FET (Feldeffekttransistor), eine Drossel La1, eine LED-Einheit LEDa1, die sich aus einem oder mehreren LED-Element/en in Reihenschaltung zusammensetzt, und eine Diode Da1. Zusätzlich ist eine Anzahl von n (n ist eine natürliche Zahl gleich oder größer als 1) LED-Schaltungsblöcken mit demselben Aufbau wie der LED-Schaltungsblock 3a1, d. h. die LED-Schaltungsblöcke 3a1 bis 3an zum ersten Bus 100 und zweiten Bus 200 parallelgeschaltet.
Als Nächstes wird der detaillierte Aufbau des LED-Schaltungsblocks 3a1 beschrieben. Der erste Bus 100 der Konstantspannungsquelle 1 ist an ein erstes Ende des Schaltelements Qa1 angeschlossen. Andererseits sind ein Kathodenanschluss der Diode Da1 und ein erstes Ende der Drossel La1 an ein zweites Ende des Schaltelements Qa1 angeschlossen. Ein Anodenanschluss der Diode Da1 ist an den zweiten Bus angeschlossen. Ein zweites Ende der Drossel La1 ist an einen anodenseitigen Anschluss der LED-Einheit LEDa1 angeschlossen, die sich aus einem oder mehreren LED-Element/en in Reihenschaltung zusammensetzt. Ein kathodenseitiger Anschluss der LED-Einheit LEDa1 ist an ein Bezugspotential der Konstantspannungsquelle 1 angeschlossen.
Eine Steuerschaltung 2 erfasst einen LED-Strom I_LED, der in jeder LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) fließt, und führt eine Einschalt-/Ausschaltsteuerung für jedes Schaltelement (Qa1 bis Qan) durch, und zwar so, dass jeder LED-Strom I_LED innerhalb eines Nennstrombereichs liegt, wodurch eine Konstantstromsteuerung erfolgt. Eine Erfassung des LED-Stroms I_LED kann bewerkstelligt werden, indem ein Nebenschlusswiderstand zwischen jeder LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) und dem Bezugspotential eingesetzt und ein Spannungsabfall erfasst wird, der im Nebenschlusswiderstand auftritt, wenn Strom fließt, wie beispielsweise im vorstehenden herkömmlichen technischen Verfahren offenbart ist. Es ist anzumerken, dass 11a1 bis 11an in 1 eine Erfassung jedes LED-Stroms angeben.
Zusätzlich erfasst die Steuerschaltung 2 die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 und führt eine Spannungssteuerung für die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 so durch, dass eine Bedingung erfüllt wird, die später noch beschrieben wird. Es ist anzumerken, dass 101 und 201 in 1 Erfassungen der ersten Busspannung V1 bzw. der zweiten Busspannung V2 angeben und 20 eine Spannungssteuerung für die Konstantspannungsquelle 1 durch die Steuerschaltung 2 angibt. Es ist anzumerken, dass, anstatt die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 durch die Steuerschaltung 2 zu steuern, die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 vorab durch die Konstantspannungsquelle 1 so eingestellt werden können, dass sie die Bedingung erfüllen, die später noch beschrieben wird.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 2 ein Funktionsablauf der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung beschrieben. Zuerst werden Begriffe beschrieben, die im Funktionsablauf der LED-Beleuchtungseinrichtung verwendet werden. Ein „Gate-Signal” ist ein Signal zum Ein- oder Ausschalten jedes Schaltelements (Qa1 bis Qan), und es wird von der Steuerschaltung 2 an jedes Schaltelement (Qa1 bis Qan) ausgegeben. Eine „LED-Spannung V_LED” ist eine Spannung, die zwischen beiden Enden jeder LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) anliegt, wenn Nennstrom in jeder LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) fließt, um die LED-Einheit zum Leuchten zu bringen. Die „LED-Spannung V_LED” ist die Summe von Durchlassspannungsabfällen der LED-Elemente jeder LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan), und der Durchlassspannungsabfall variiert je nach jedem LED-Element. Deshalb variiert auch die LED-Spannung V_LED je nach jeder LED-Einheit. Eine „Schwankungsbreite von LED-Spannung” entspricht der Differenz zwischen einer höchsten LED-Spannung V_{LED_max} und einer niedrigsten LED-Spannung V_{LED_min} im Gebrauch unter den LED-Einheiten (LEDa1 bis LEDan).
Zusätzlich ist, obwohl in 2 nicht gezeigt, eine LED-Spannung, wenn ein Strom gering genug ist, um die LED-Einheiten (LEDa1 bis LEDan) im Wesentlichen als erloschen zu erachten, mit V_{LED_f} bezeichnet. Das Verhältnis zwischen V_{LED_max}, V_{LED_min} und V_{LED_f} ist, wenn es durch statische Kennlinien von LEDs dargestellt wird, wie in 3 gezeigt.
Als Nächstes wird der konkrete Funktionsablauf der LED-Beleuchtungseinrichtung der Reihe nach beschrieben.
Die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung hat ein Merkmal, dass der Bereich der ersten Busspannung V1, der zweiten Busspannung V2 oder der LED-Spannung V_LED so eingestellt wird, dass, wenn jede LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) leuchtet, die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die LED-Spannung V_LED das folgende Verhältnis erfüllen. V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (1)
Indem diese so eingestellt werden, funktioniert die LED-Beleuchtungseinrichtung wie nachstehend beschrieben. Es ist anzumerken, dass Funktionsabläufe der LED-Schaltungsblöcke (3a1 bis 3an) im Grunde dieselben sind, so dass der LED-Schaltungsblock 3a1 hier als Beispiel beschrieben wird.
Zuerst wird, wenn die Steuerschaltung 2 das Gate-Signal für das Schaltelement Qa1 einschaltet, das Schaltelement Qa1 eingeschaltet, so dass Energie aus der Konstantspannungsquelle 1 dem LED-Schaltungsblock 3a1 zugeführt wird. Dabei wird eine Spannung Vsw an beiden Enden des Schaltelements Qa1 zu Null, und eine Spannung [V1 – V2] wird als Rückwärtsspannung zwischen beiden Enden der Diode Da1 angelegt. Zusätzlich wird eine Spannung [V_Lon = V1 – V_LED] zwischen beiden Enden der Drossel La1 angelegt, wodurch ein LED-Strom (= Drosselstrom) stufenweise ansteigt. Dann wird die LED-Spannung V_LED zwischen beiden Enden der LED-Einheit LEDa1 angelegt, wodurch die LED-Einheit LEDa1 leuchtet. Während eines Zeitraums, in dem das Schaltelement Qa1 eingeschaltet ist, wird Energie in der Drossel La1 gespeichert. Die in der Drossel La1 gespeicherte Energie wird dazu verwendet, den LED-Strom während eines Zeitraums, in dem das Schaltelement Qa1 ausgeschaltet ist, innerhalb des Nennstrombereichs zu halten.
Wenn der LED-Strom angestiegen ist und die Obergrenze des Nennstroms erreicht hat, schaltet die Steuerschaltung 2 das Gate-Signal für das Schaltelement Qa1 ab, wodurch das Schaltelement Qa1 ausgeschaltet wird. Im Ergebnis wird die erste Busspannung V1 an das erste Ende des Schaltelements Qa1 angelegt, und dabei wird, wenn die Diode Da1 eingeschaltet wird, die zweite Busspannung V2 an die zweite Endseite des Schaltelements Qa1 angelegt. Deshalb wird die Spannung Vsw an beiden Enden des Schaltelements Qa1 zu [Vsw = V1 – V2]. Zusätzlich wird zwischen beiden Enden der Drossel La1 eine Spannung [V_Loff = V_LED – V2] in einer zur vorherigen Richtung entgegengesetzten Richtung angelegt. Das heißt, zwischen beiden Enden der Drossel La1 wird in Übereinstimmung mit einem Ein- und Ausschalten des Schaltelements Qa1 eine Spannung [V_L = V_Lon + V_Loff = V1 – V2] angelegt. Dann fließt weiter LED-Strom in der LED-Einheit LEDa1, und eine LED-Spannung V_LED liegt weiter zwischen deren Enden an, wodurch die LED-Einheit LEDa1 leuchtet.
Da in der Drossel La1 gespeicherte Energie abnimmt, wenn der LED-Strom abgenommen und die Untergrenze des Nennstroms erreicht hat, schaltet die Steuerschaltung 2 das Gate-Signal für das Schaltelement Qa1 wieder an, wodurch das Schaltelement Qa1 eingeschaltet wird. Danach wird die vorstehend beschriebene Reihe von Funktionsabläufen wiederholt, so dass immer eine LED-Spannung V_LED zwischen beiden Enden der LED-Einheit LEDa1 angelegt wird und weiter LED-Strom innerhalb des Nennstrombereichs fließt, wodurch das Leuchten der LED-Einheit LEDa1 aufrechterhalten wird. Die anderen LED-Schaltungsblöcke vollziehen auch denselben Funktionsablauf.
Als Nächstes wird die Funktionswirkung der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 im Vergleich mit einer LED-Beleuchtungseinrichtung eines in 4 und 5 gezeigten Referenzbeispiels beschrieben. 4 ist eine grafische Schaltungsaufbaudarstellung, welche die LED-Beleuchtungseinrichtung nach dem Referenzbeispiel zeigt, und 5 ist eine grafische Darstellung, die eine Wellenform an jedem Abschnitt der LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels von 4 zeigt. Es ist anzumerken, dass in 4 und 5 Bestandteile bildende Elemente, die mit denjenigen in 1 und 2 gemeinsame Funktionen haben, mit denselben Zeichen bezeichnet oder nur Suffixe für solche Elemente verändert sind.
Der Aufbau der LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels unterscheidet sich von der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 in den folgenden zwei Punkten. Der erste Punkt ist, dass eine Konstantspannungsquelle 4 der LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels nur eine Art von Spannung, d. h. die erste Busspannung V1 ausgibt, und der zweite Punkt ist, dass Anodenanschlüsse von Dioden (Db1 bis Dbn) der LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels an ein Bezugspotential der Konstantspannungsquelle 4 angeschlossen sind. Eine Steuerschaltung 5 erfasst einen LED-Strom, der in der LED-Einheit LEDb1 fließt, und führt eine Ein-/Ausschaltsteuerung für ein Schaltelement Qb1 durch, und zwar so, dass der LED-Strom innerhalb eines Nennstrombereichs liegt, wodurch eine Konstantstromsteuerung erfolgt. Wenn bei einer derartigen LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels die vorstehend beschriebene Konstantstromsteuerung durchgeführt und dadurch jede LED-Einheit (LEDb1 bis LEDbn) zum Leuchten gebracht wird, wird die Spannung an beiden Enden jeder LED-Einheit (LEDb1 bis LEDbn) zur LED-Spannung V_LED, und dies ist dasselbe wie in Ausführungsform 1, aber die erste Busspannung V1 wird zwischen beiden Enden jedes Schaltelements (Qb1 bis Qbn) und zwischen beiden Enden jeder Drossel (Lb1 bis Lbn) angelegt.
Andererseits kann im Vergleich zu dem Fall der LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels, wie vorstehend beschrieben, die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung Spannungen an beiden Enden der Schaltelemente (Qa1 bis Qan) und der Drosseln (La1 bis Lan) um den der zweiten Busspannung V2 geschuldeten Betrag senken.
Wie vorstehend beschrieben, stellt die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung den Bereich der ersten Busspannung V1, der zweiten Busspannung V2 oder der LED-Spannung V_LED so ein, dass, wenn jede LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) leuchtet, die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die LED-Spannung V_LED das folgende Verhältnis erfüllen. V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (1)
Somit wird es möglich, im Vergleich zu dem Fall herkömmlicher LED-Beleuchtungseinrichtungen einschließlich des Referenzbeispiels, Spannungen zu senken, die an das Schaltelement und die Drossel angelegt werden. Deshalb kann ein Schaltelement mit einer niedrigeren Stehspannung als diejenigen in herkömmlichen Einrichtungen einschließlich des Referenzbeispiels verwendet werden, und wenn eine tolerierbare Welligkeit von LED-Strom (= Drosselstrom) dieselbe ist, kann auch die Drossel verkleinert werden, wodurch eine LED-Beleuchtungseinrichtung mit einer kleinen Größe und niedrigen Kosten bereitgestellt werden kann.
Zusätzlich können bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem die LED-Einheiten (LEDa1 bis LEDan) erlöschen, die Schaltelemente (Qa1 bis Qan) ausgeschaltet werden, und darüber hinaus kann die zweite Busspannung V2 als V2 ≦ V_{LED_f} eingestellt werden.
Ferner kann bei der wie vorstehend beschriebenen Einschalt-/Ausschaltsteuerung für die Schaltelemente (Qa1 bis Qan) durch die Steuerschaltung 2 eine Obergrenze und eine Untergrenze für den LED-Strom angesetzt werden, und jedes Schaltelement (Qa1 bis Qan) kann jedes Mal, wenn der LED-Strom die Obergrenze oder die Untergrenze erreicht, ein- oder ausgeschaltet werden, oder stattdessen kann die Einschaltdauer (= Einschaltzeit geteilt durch Einschalt-/Ausschaltzeitraum) jedes Schaltelements (Qa1 bis Qan) so gesteuert werden, dass der Mittelwert des LED-Stroms zu einem vorbestimmten Strom wird. Zusätzlich kann für jede LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) ein Kondensator parallel zwischengeschaltet werden, wodurch eine Welligkeit von in jeder LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) fließendem Strom gemindert werden kann.
Ausführungsform 2
Als Nächstes wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 6 ist eine grafische Darstellung, die den Schaltungsaufbau der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt. 7 ist eine grafische Darstellung, die eine Wellenform an jedem Abschnitt der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt.
Im Schaltungsaufbau der LED-Beleuchtungseinrichtung in 6 sind Bestandteile bildende Elemente, die mit denjenigen in Ausführungsform 1 (1) gemeinsame Funktionen haben, mit denselben Zeichen bezeichnet oder nur Suffixe für solche Elemente verändert sind. In Ausführungsform 2 unterscheiden sich die Anschlussreihenfolgen von Elementen, aus denen sich die LED-Schaltungsblöcke (3c1 bis 3cn) zusammensetzen, und die Polaritäten von Dioden (Dc1 bis Dcn) von denjenigen im Schaltungsaufbau von Ausführungsform 1. Da die Aufbauweisen der LED-Schaltungsblöcke (3c1 bis 3cn) dieselben sind, wird ein Anschluss der Bestandteile bildenden Elemente über den LED-Schaltungsblock 3c1 als Beispiel beschrieben.
Zuerst gibt, wie in Ausführungsform 1, die Konstantspannungsquelle 1 eine DC-Spannung, bei der es sich um die erste Busspannung V1 handelt, über den ersten Bus 100 aus, und gibt eine DC-Spannung V2, bei der es sich um die zweite Busspannung V2 handelt, über den zweiten Bus 200 aus, wodurch eine erforderliche Spannung zugeführt wird, um ein LED-Element zum Leuchten zu bringen. Es ist anzumerken, dass ein Verhältnis erste Busspannung V1 > zweite Busspannung V2 > 0 erfüllt wird. Der erste Bus 100 ist an einen anodenseitigen Anschluss einer LED-Einheit LEDc1 angeschlossen. Zusätzlich ist ein kathodenseitiger Anschluss der LED-Einheit LEDc1 an ein erstes Ende einer Drossel Lc1 angeschlossen, und ein zweites Ende der Drossel Lc1 ist an ein erstes Ende eines Schaltelements Qc1 angeschlossen. Darüber hinaus ist ein zweites Ende des Schaltelements Qc1 an das Bezugspotential der Konstantspannungsquelle 1 angeschlossen. Zusätzlich ist ein Anodenanschluss der Diode Dc1 an eine Anschlussstelle zwischen der Drossel Lc1 und dem Schaltelement Qc1 angeschlossen, und ein Kathodenanschluss der Diode Dc1 ist an den zweiten Bus 200 angeschlossen. Der zweite Bus 200 lässt eine Stromabsaugung zu.
Eine Steuerschaltung 6 erfasst einen LED-Strom I_LED, der in jeder LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) fließt, und führt eine Einschalt-/Ausschaltsteuerung für jedes Schaltelement (Qc1 bis Qcn) durch, und zwar so, dass jeder LED-Strom I_LED innerhalb eines Nennstrombereichs liegt, wodurch eine Konstantstromsteuerung erfolgt. Eine Erfassung des LED-Stroms erfolgt auf der Anodenseite oder der Kathodenseite jeder LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn), und beispielsweise kann ein Verstärker o. dgl. verwendet werden, der zur Stromerfassung auf der Hochspannungsseite angepasst ist. Es ist anzumerken, dass 11c1 bis 11cn in 6 eine Erfassung jedes LED-Stroms angeben.
Zusätzlich erfasst die Steuerschaltung 6 die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 und führt eine Spannungssteuerung für die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 so durch, dass eine Bedingung erfüllt wird, die später noch beschrieben wird. Es ist anzumerken, dass 101 und 201 in 6 Erfassungen der ersten Busspannung V1 bzw. der zweiten Busspannung V2 angeben und 60 eine Spannungssteuerung für die Konstantspannungsquelle 1 durch die Steuerschaltung 6 angibt. Es ist anzumerken, dass, anstatt die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 durch die Steuerschaltung 6 zu steuern, die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 vorab durch die Konstantspannungsquelle 1 so eingestellt werden können, dass sie die Bedingung erfüllen, die später noch beschrieben wird.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 7 der konkrete Funktionsablauf der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung der Reihe nach beschrieben.
Die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung hat ein Merkmal, dass der Bereich der ersten Busspannung V1, der zweiten Busspannung V2 oder der LED-Spannung V_LED so eingestellt wird, dass, wenn jede LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) leuchtet, die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die vorstehend beschriebene LED-Spannung V_LED das folgende Verhältnis erfüllen. V1 – V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (2)
Indem diese so eingestellt werden, funktioniert die LED-Beleuchtungseinrichtung wie nachstehend beschrieben. Es ist anzumerken, dass Funktionsabläufe der LED-Schaltungsblöcke (3c1 bis 3cn) im Grunde dieselben sind, so dass der LED-Schaltungsblock 3c1 hier als Beispiel beschrieben wird.
Zuerst wird, wenn die Steuerschaltung 6 das Gate-Signal für das Schaltelement Qc1 einschaltet, das Schaltelement Qc1 eingeschaltet, so dass Energie aus der Konstantspannungsquelle 1 dem LED-Schaltungsblock 3c1 zugeführt wird. Dabei wird eine Spannung Vsw an beiden Enden des Schaltelements Qc1 zu Null, und die zweite Busspannung V2 wird als Rückwärtsspannung zwischen beiden Enden der Diode Dc1 angelegt. Zusätzlich wird eine Spannung [V_Lon = V1 – V_LED] zwischen beiden Enden der Drossel Lc1 angelegt, wodurch ein LED-Strom (= Drosselstrom) stufenweise ansteigt. Dann wird die LED-Spannung V_LED an die LED-Einheit LEDc1 angelegt, wodurch die LED-Einheit LEDc1 leuchtet. Während eines Zeitraums, in dem das Schaltelement Qc1 eingeschaltet ist, wird Energie in der Drossel Lc1 gespeichert. Die in der Drossel Lc1 gespeicherte Energie wird als Energiequelle verwendet, um den LED-Strom während eines Zeitraums, in dem das Schaltelement Qc1 ausgeschaltet ist, innerhalb des Nennstrombereichs zu halten.
Wenn der LED-Strom angestiegen ist und die Obergrenze des Nennstroms erreicht hat, schaltet die Steuerschaltung 6 das Gate-Signal für das Schaltelement Qc1 ab, wodurch das Schaltelement Qc1 ausgeschaltet wird. Im Ergebnis wird die Spannung Vsw an beiden Enden des Schaltelements Qc1 zur zweiten Busspannung V2. Zusätzlich wird zwischen beiden Enden der Drossel Lc1 eine Spannung V_Loff = V_LED – (V1 – V2)] in einer zur vorherigen Richtung entgegengesetzten Richtung angelegt. Das heißt, zwischen beiden Enden der Drossel Lc1 wird in Übereinstimmung mit einem Ein- und Ausschalten des Schaltelements Qc1 eine Spannung [V_L = V_Lon + V_Loff = V2] angelegt. Dann fließt weiter LED-Strom in der LED-Einheit LEDc1, und eine LED-Spannung V_LED liegt weiter zwischen deren Enden an, wodurch die LED-Einheit LEDc1 leuchtet. Darüber hinaus ist dabei ein Stromweg wie durch einen Pfeil P in unterbrochener Linie gezeigt, und Energie wird für die Konstantspannungsquelle 1 regeneriert.
Da in der Drossel Lc1 gespeicherte Energie abnimmt, wenn der LED-Strom abgenommen und die Untergrenze des Nennstroms erreicht hat, schaltet die Steuerschaltung 6 das Gate-Signal für das Schaltelement Qc1 wieder an, wodurch das Schaltelement Qc1 eingeschaltet wird. Danach wird die vorstehend beschriebene Reihe von Funktionsabläufen wiederholt, so dass immer eine LED-Spannung V_LED zwischen beiden Enden der LED-Einheit LEDc1 angelegt wird und weiter LED-Strom innerhalb des Nennstrombereichs fließt, wodurch das Leuchten der LED-Einheit LEDc1 aufrechterhalten wird. Die anderen LED-Schaltungsblöcke führen auch denselben Funktionsablauf durch.
Wie vorstehend beschrieben, stellt die LED-Beleuchtungseinrichtung von Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung den Bereich der ersten Busspannung V1, der zweiten Busspannung V2 oder der LED-Spannung V_LED so ein, dass, wenn jede LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) leuchtet, die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die LED-Spannung V_LED das folgende Verhältnis erfüllen. V1 – V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (2)
Somit wird es möglich, im Vergleich zu dem Fall der in 4 und 5 beschriebenen LED-Beleuchtungseinrichtung des Referenzbeispiels, Spannungen, die an das Schaltelement und die Drossel angelegt werden, auf die zweite Busspannung V2 (< V1) zu senken. Deshalb kann ein Schaltelement mit einer niedrigeren Stehspannung als diejenigen in herkömmlichen Einrichtungen einschließlich des Referenzbeispiels von 4 und 5 verwendet werden, und wenn eine tolerierbare Welligkeit von LED-Strom (= Drosselstrom) dieselbe ist, kann auch die Drossel verkleinert werden, wodurch eine LED-Beleuchtungseinrichtung mit einer kleinen Größe und niedrigen Kosten bereitgestellt werden kann. Da zusätzlich Energie während eines Zeitraums regeneriert wird, in dem jedes Schaltelement (Qc1 bis Qcn) ausgeschaltet ist, kann eine LED-Beleuchtungseinrichtung mit einer höheren Effizienz als im herkömmlichen Fall bereitgestellt werden.
Zusätzlich können bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung in dem Fall, in dem die LED-Einheiten (LEDc1 bis LEDcn) erlöschen, die Schaltelemente (Qc1 bis Qcn) ausgeschaltet werden, und darüber hinaus kann die erste Busspannung V1 oder die zweite Busspannung V2 so eingestellt werden, dass [V1 – V2 ≦ V_{LED_f}] erfüllt wird.
Ferner kann bei der wie vorstehend beschriebenen Steuerung für die Schaltelemente (Qc1 bis Qcn) durch die Steuerschaltung 6 eine Obergrenze und eine Untergrenze für den LED-Strom angesetzt werden, und jedes Schaltelement (Qc1 bis Qcn) kann jedes Mal, wenn der LED-Strom die Obergrenze oder die Untergrenze erreicht, ein- oder ausgeschaltet werden, oder stattdessen kann die Einschaltdauer (= Einschaltzeit geteilt durch Einschalt-/Ausschaltzeitraum) jedes Schaltelements (Qc1 bis Qcn) so gesteuert werden, dass der Mittelwert des LED-Stroms zu einem vorbestimmten Strom wird. Zusätzlich kann für jede LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) ein Kondensator parallel zwischengeschaltet werden, wodurch eine Welligkeit von in jeder LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) fließendem Strom gemindert werden kann.
Ausführungsform 3
Als Nächstes wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 8 ist eine grafische Schaltungsaufbaudarstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung. In 8 sind Bestandteile bildende Elemente, die mit denjenigen in Ausführungsform 1 (1) gemeinsame Funktionen haben, mit denselben Zeichen bezeichnet oder es sind nur Suffixe für solche Elemente verändert.
Die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3 geht von einer Verwendung in einem Fahrzeug aus und setzt sich aus einer Konstantspannungsquelle 7, den in Ausführungsform 1 beschriebenen LED-Schaltungsblöcken (3a1 bis 3an) und einer Steuerschaltung 11 zusammen. Die grundlegenden Aufbauweisen dieser Bestandteile sind dieselben wie in der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1, und die Konstantspannungsquelle 7 entspricht der Konstantspannungsquelle 1 von Ausführungsform 1 mit ihrem genau angegebenen Aufbau. Zusätzlich wird die Steuerschaltung 11 erhalten, indem eine Funktion zum Steuern von Wandlern, aus denen sich die Konstantspannungsquelle 7 zusammensetzt, zur Funktion der Steuerschaltung 2 von Ausführungsform 1 hinzugefügt wird. Deshalb sind die Spannungsbedingungen, um jede LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3 zum Leuchten und Erlöschen zu bringen, und eine Wellenform an jedem Abschnitt während deren Funktionsablauf dieselben wie bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1. Deshalb wird die Beschreibung von deren Funktionsabläufen weggelassen, und der Aufbau der Konstantspannungsquelle 7 und die Funktion der Steuerschaltung 11 werden beschrieben.
Da die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung von einer Verwendung in einem Fahrzeug ausgeht, ist es notwendig, aus einer von einer Batterie 8 ausgegebenen Batteriespannung VB die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 mit dem folgenden, bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1 beschriebenen Verhältnis zu erzeugen. V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (1)
Wenn hier die Anzahl von LED-Elementen in Reihenschaltung, aus denen sich jede LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) zusammensetzt, groß ist und [Batteriespannung VB < LED-Spannung V_{LED_max}] erfüllt wird, kann nicht jede LED-Einheit (LEDa1 bis LEDan) zum Leuchten gebracht werden. Deshalb ist ein erster Wandler 10 auf der Ausgangsseite der Batterie 8 vorgesehen, wodurch die Batteriespannung VB stufenweise erhöht und die erste Busspannung V1 bereitgestellt wird, die höher ist als V_{LED_max}. In dem Fall, in dem die Batteriespannung VB höher ist als die LED-Spannung V_{LED_max}, kann der erste Wandler 10 einen stufenweisen Absenkungsbetrieb durchführen oder der erste Wandler 10 kann seinerseits weggelassen werden. Zusätzlich wird die zweite Busspannung V2 durch einen zweiten Wandler 9 erzeugt, der zwischen den Anodenanschlüssen der Dioden (Da1 bis Dan) und einem Ausgangsanschluss der Batterie 8 vorgesehen ist. Hier empfängt der zweite Wandler 9 einen Eingang von der Seite der Batteriespannung VB und lässt einen Abfluss von Strom zur Seite des zweiten Busses 200 zu.
Die Steuerschaltung 11 erfasst Spannungen der ersten Busspannung V1 und der zweiten Busspannung V2 und steuert den ersten Wandler 10 und den zweiten Wandler 9 so, dass diese Spannungen die Spannungsbedingung von Ausführungsform 1 erfüllen. Es ist anzumerken, dass in 8 11A die Spannungssteuerung für den ersten Wandler 10 durch die Steuerschaltung 11 angibt und 11B die Spannungssteuerung für den zweiten Wandler 9 durch die Steuerschaltung 11 angibt. Zusätzlich führt die Steuerschaltung 11 auch die in Ausführungsform 1 beschriebene Konstantstromsteuerung für LED-Strom durch. Es ist anzumerken, dass als Spannungserfassungseinrichtung für die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 beispielsweise ein Spannungsteilungswiderstand verwendet werden kann, der zwischen jedem Ausgangsanschluss und einer Bezugsspannung angeschlossen ist. Zusätzlich kann als der erste Wandler 10 und der zweite Wandler 9 beispielsweise ein Schaltregler verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, verfügt nach Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung die Konstantspannungsquelle über die Batterie, den ersten Wandler und den zweiten Wandler, und die Steuerschaltung führt die Steuerung so durch, dass ein Ausgang des ersten Wandlers zur ersten Busspannung V1 und ein Ausgang des zweiten Wandlers zur zweiten Busspannung V2 wird. Deshalb kann insbesondere für eine Verwendung in einem Fahrzeug dieselbe Wirkung wie bei der LED-Beleuchtungseinrichtung von Ausführungsform 1 erzielt werden.
Ausführungsform 4
Als Nächstes wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 9 ist eine grafische Schaltungsaufbaudarstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung. In 9 sind Bestandteile bildende Elemente, die mit denjenigen in den vorstehenden Ausführungsformen gemeinsame Funktionen haben, mit denselben Zeichen bezeichnet oder es sind nur Suffixe für solche Elemente verändert.
Die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 geht von einer Verwendung in einem Fahrzeug aus und setzt sich aus der Konstantspannungsquelle 7, den in Ausführungsform 2 beschriebenen LED-Schaltungsblöcken (3c1 bis 3cn) und einer Steuerschaltung 12 zusammen. Die grundlegenden Aufbauweisen dieser Bestandteile sind dieselben wie in der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2, und die Konstantspannungsquelle 7 entspricht der Konstantspannungsquelle 1 von Ausführungsform 2 mit ihrem genau angegebenen Aufbau. Zusätzlich wird die Steuerschaltung 12 erhalten, indem eine Funktion zum Steuern von Wandlern, aus denen sich die Konstantspannungsquelle 7 zusammensetzt, zur Funktion der Steuerschaltung 6 von Ausführungsform 2 hinzugefügt wird. Deshalb sind die Spannungsbedingungen, um jede LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 zum Leuchten und Erlöschen zu bringen, und eine Wellenform an jedem Abschnitt während deren Funktionsablauf dieselben wie bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2. Deshalb wird die Beschreibung von deren Funktionsabläufen weggelassen, und die Funktionen der Konstantspannungsquelle 7 und der Steuerschaltung 12 werden beschrieben.
Da die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung von einer Verwendung in einem Fahrzeug ausgeht, ist es notwendig, aus einer von der Batterie 8 ausgegebenen Batteriespannung VB die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 mit dem folgenden, bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 beschriebenen Spannungsverhältnis zu erzeugen. V1 – V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (2)
Wenn hier die Anzahl von LED-Elementen in Reihenschaltung, aus denen sich jede LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) zusammensetzt, groß ist und [Batteriespannung VB < LED-Spannung V_{LED_max}] erfüllt wird, kann nicht jede LED-Einheit (LEDc1 bis LEDcn) zum Leuchten gebracht werden. Deshalb ist der erste Wandler 10 auf der Ausgangsseite der Batterie 8 vorgesehen, wodurch die Batteriespannung VB stufenweise erhöht und die erste Busspannung V1 bereitgestellt wird, die höher ist als V_{LED_max}. In dem Fall, in dem die Batteriespannung VB höher ist als die LED-Spannung V_{LED_max}, kann der erste Wandler 10 einen stufenweisen Erhöhungsbetrieb durchführen oder der erste Wandler 10 kann seinerseits weggelassen werden. Zusätzlich wird die zweite Busspannung V2 durch einen zweiten Wandler 9 erzeugt, der zwischen den Kathodenanschlüssen der Dioden (Dc1 bis Dcn) und dem Ausgangsanschluss der Batterie 8 vorgesehen ist. Hier empfängt der zweite Wandler 9 einen Eingang von der Seite des zweiten Busses 200 und gibt die Batteriespannung Vb aus, und lässt einen Abfluss von Strom aus der Seite des zweiten Busses 200 zu.
Wie vorstehend beschrieben, umfasst die LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung als Konstantspannungsquelle die Batterie, den ersten Wandler und den zweiten Wandler, die an den Ausgangsanschluss der Batterie angeschlossen sind. Und die Steuerschaltung führt die Steuerung so durch, dass ein Ausgang des ersten Wandlers zur ersten Busspannung V1 wird und ein Ausgang des zweiten Wandlers zur zweiten Busspannung V2 wird. Deshalb kann insbesondere für eine Verwendung in einem Fahrzeug dieselbe Wirkung wie bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 2 erzielt werden.
Ausführungsform 5
Als Nächstes wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 10 ist eine grafische Schaltungsaufbaudarstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung. Der in 10 gezeigte Schaltungsaufbau von Ausführungsform 5 entspricht der in 8 gezeigten LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3, aus welcher der zweite Wandler 9 entfernt ist. Eine Steuerschaltung 14 führt nur eine Steuerung für die erste Busspannung V1 und eine Konstantstromsteuerung durch. Der Schaltungsfunktionsablauf in 10 ist derselbe wie in Ausführungsform 3, also wird dessen Beschreibung weggelassen.
Da bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung die zweite Busspannung V2 auf die Batteriespannung VB festgelegt ist, ist die in diesem Fall erzielte Wirkung, Stehspannungen von Bestandteilen bildenden Elementen zu senken, nicht so groß wie bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 3. Da jedoch der zweite Wandler 9 entfernt und die Funktion zum Steuern des zweiten Wandlers 9 aus der Steuerschaltung 14 entfernt ist, kann eine Schaltungsverkleinerung und eine Vereinfachung der Steuerschaltung mehr als in Ausführungsform 3 bewerkstelligt werden.
Ausführungsform 6
Als Nächstes wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 11 ist eine grafische Schaltungsaufbaudarstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung. Der in 11 gezeigte Schaltungsaufbau von Ausführungsform 6 entspricht der in 9 gezeigten LED-Beleuchtungseinrichtung von Ausführungsform 4, aus welcher der zweite Wandler 9 entfernt ist. Zusammen damit führt eine Steuerschaltung 16 nur eine Steuerung für die erste Busspannung V1 und eine Konstantstromsteuerung durch. Der Schaltungsfunktionsablauf in 11 ist derselbe wie in Ausführungsform 4, also wird dessen Beschreibung weggelassen.
Da bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung die zweite Busspannung V2 auf die Batteriespannung VB festgelegt ist, ist die in diesem Fall erzielte Wirkung, Stehspannungen von Bestandteilen bildenden Elementen zu senken, nicht so groß wie bei der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 4. Da jedoch der zweite Wandler 9 entfernt und die Funktion zum Steuern des zweiten Wandlers 9 aus der Steuerschaltung 16 entfernt ist, kann eine Schaltungsverkleinerung und eine Vereinfachung der Steuerschaltung mehr als in Ausführungsform 4 bewerkstelligt werden.
Ausführungsform 7
Als Nächstes wird eine LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung auf Grundlage der Zeichnungen beschrieben. 12 ist eine grafische Schaltungsaufbaudarstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 7 der vorliegenden Erfindung. In dem in 12 gezeigten Schaltungsaufbau von Ausführungsform 7 ist, anstatt mehrere LED-Schaltungsblöcke parallel in der in 1 gezeigten LED-Beleuchtungseinrichtung von Ausführungsform 1 vorzusehen, nur ein LED-Schaltungsblock 3a1 vorgesehen. Der Funktionsablauf der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 7 ist im Grunde derselbe wie der Funktionsablauf der LED-Beleuchtungseinrichtung nach Ausführungsform 1, also wird dessen Beschreibung weggelassen. Da es sich jedoch, wie durch ein grafische Darstellung einer statischen Kennlinie der LED-Einheit in 13 gezeigt ist, bei der Anzahl von LED-Einheiten nicht um mehrere, sondern nur eine handelt, gibt es keine Schwankung bei der LED-Spannung, also ist nur die Spannung V_LED der LED-Einheit (LEDa1) die LED-Spannung. Deshalb werden die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die LED-Spannung V_LED, wenn eine LED leuchtet, so eingestellt, dass das folgende Verhältnis erfüllt wird, das erhalten wird, indem V_LED = V_{LED_min} = V_{LED_max} in den vorstehenden Ausdruck (1) eingesetzt wird. V2 < V_LED < V1 (3)
Selbiges gilt auch in dem Fall, in dem nur ein LED-Schaltungsblock 3c1 in der in 6 gezeigten LED-Beleuchtungseinrichtung von Ausführungsform 2 vorgesehen ist. Das heißt, die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die LED-Spannung V_LED werden, wenn eine LED leuchtet, so eingestellt, dass das folgende Verhältnis erfüllt wird, das erhalten wird, indem V_LED = V_{LED_min} = V_{LED_max} in den vorstehenden Ausdruck (2) eingesetzt wird. V1 – V2 < V_LED < V1 (3)
Selbiges gilt auch in den anderen Ausführungsformen 3 bis 6.
Es ist anzumerken, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung die vorstehenden Ausführungsformen frei miteinander kombiniert werden können oder jede der vorstehenden Ausführungsformen je nach Zweckmäßigkeit modifiziert oder abgekürzt werden kann.

Claims

LED-Beleuchtungseinrichtung, Folgendes aufweisend: einen ersten Bus mit einer ersten Busspannung; einen zweiten Bus mit einer zweiten Busspannung, die niedriger ist als die erste Busspannung; einen LED-Schaltungsblock, der sich zusammensetzt aus: einem Reihenanschlusskörper, der an den ersten Bus angeschlossen und durch ein Schaltelement, eine Drossel und eine LED-Einheit mit einem oder mehreren LED-Elementen in Reihenschaltung gebildet ist; und einer Diode, die zwischen dem zweiten Bus und einer Anschlussstelle zwischen dem Schaltelement und der Drossel angeschlossen ist; und eine Steuerschaltung zum Durchführen einer Einschalt-/Ausschaltsteuerung für das Schaltelement, und zwar so, dass ein LED-Strom, der in der LED-Einheit fließt, innerhalb eines Nennstrombereichs liegt, wobei in dem Fall, in dem die LED-Einheit leuchtet, eine Spannung, die zwischen beiden Enden einer Reihenschaltung aus der Drossel und der LED-Einheit anliegt, zur ersten Busspannung wird, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und zu einer auf Grundlage der ersten Busspannung und der zweiten Busspannung bestimmten Spannung wird, die niedriger ist als die erste Busspannung, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere LED-Schaltungsblöcke zum ersten Bus und zweiten Bus parallelgeschaltet sind, und in jedem LED-Schaltungsblock das Schaltelement, die Drossel und die LED-Einheit in dieser Reihenfolge in Reihe an den ersten Bus angeschlossen sind, eine Anodenseite der Diode an den zweiten Bus angeschlossen ist, und eine Kathodenseite der Diode an die Anschlussstelle zwischen dem Schaltelement und der Drossel angeschlossen ist.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei in dem Fall, in dem jede LED-Einheit leuchtet, die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 so eingestellt werden, dass die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2, und die höchste Busspannung V_{LED_max} und die niedrigste Busspannung V_{LED_min} unter den an die LED-Einheiten angelegten Busspannungen das folgende Verhältnis erfüllen. V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (1)
LED-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei in dem Fall, in dem jede LED-Einheit erloschen ist, jedes Schaltelement ausgeschaltet wird, und die zweite Busspannung V2 so eingestellt wird, dass die zweite Busspannung V2 und eine LED-Spannung V_{LED_f}, wenn ein Strom gering genug ist, um jede LED-Einheit im Wesentlichen als erloschen zu erachten, ein Verhältnis V2 V_{LED_f} erfüllen.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei mehrere LED-Schaltungsblöcke zum ersten Bus und zweiten Bus parallelgeschaltet sind, und in jedem LED-Schaltungsblock die LED-Einheit, die Drossel und das Schaltelement in dieser Reihenfolge in Reihe an den ersten Bus angeschlossen sind, eine Kathodenseite der Diode an den zweiten Bus angeschlossen ist, und eine Anodenseite der Diode an die Anschlussstelle zwischen dem Schaltelement und der Drossel angeschlossen ist.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei in dem Fall, in dem jede LED-Einheit leuchtet, die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 so eingestellt werden, dass die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2, und die höchste Busspannung V_{LED_max} und die niedrigste Busspannung V_{LED_min} unter den an die LED-Einheiten angelegten Busspannungen das folgende Verhältnis erfüllen. V1 – V2 < V_{LED_min} and V_{LED_max} < V1 (2)
LED-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5 oder 6, wobei in dem Fall, in dem jede LED-Einheit erloschen ist, jedes Schaltelement ausgeschaltet wird, und die erste Busspannung V1 und die zweite Busspannung V2 so eingestellt werden, dass die erste Busspannung V1, die zweite Busspannung V2 und die LED-Spannung V_{LED_f}, wenn ein Strom gering genug ist, um jede LED-Einheit im Wesentlichen als erloschen zu erachten, ein Verhältnis V1 – V2 ≦ V_{LED_f} erfüllen.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Bus und der zweite Bus an eine Konstantspannungsquelle angeschlossen sind, und die Steuerschaltung die erste Busspannung oder die zweite Busspannung der Konstantspannungsquelle so steuert, dass die erste Busspannung oder die zweite Busspannung zum Sollwert wird.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, einen ersten Wandler und einen zweiten Wandler umfassend, die jeweils an einen Ausgangsanschluss einer Batterie angeschlossen sind, wobei der erste Wandler an den ersten Bus angeschlossen ist, und der zweite Wandler an den zweiten Bus angeschlossen ist, und die Steuerschaltung die Steuerung so durchführt, dass ein Ausgang des ersten Wandlers zur ersten Busspannung wird, und ein Ausgang des zweiten Wandlers zur zweiten Busspannung wird.
LED-Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, einen ersten Wandler umfassend, der an einen Ausgangsanschluss einer Batterie angeschlossen ist, wobei der erste Wandler an den ersten Bus angeschlossen ist, und eine Ausgangsspannung der Batterie die zweite Busspannung ist, und die Steuerschaltung die Steuerung so durchführt, dass der Ausgang des ersten Wandlers zur ersten Busspannung wird.