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Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektronische Vorrichtung, die zur Verwendung in einer LED-Beleuchtungsvorrichtung geeignet ist.
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Hintergrund
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Patentliteratur 1 offenbart eine Überspannungsschutzschaltung zum Schützen einer Vorrichtung gegen eine fremde Überspannung, wie zum Beispiel eine Überspannung eines Blitzes. Auch gibt es Regelungen gegen und Normen für Rauschen zum Verringern von Rauschwirkungen, das durch Elektroniken erzeugt werden, auf andere Vorrichtungen oder Rauschwirkungen, die durch andere Vorrichtungen auf Elektroniken erzeugt werden. Typischerweise werden Normalmodus-Drosselspulen, Allgemeinmodus-Drosselspulen, Kapazitäten der Klasse X, Kapazitäten der Klasse Y und dergleichen für eine Rauschunterdrückung verwendet. Die Patentliteratur 2 offenbart eine Entstörungsschaltung, um eine LED gegen eine Rauschspannung zu schützen.
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Zitatsliste
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Patentliteratur
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- [PTL 1] JP S63-149152U
- [PTL 2] JP4687826B
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Zusammenfassung
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Technisches Problem
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Ein Vorsehen einer Überspannungsschutzschaltung und einer Entstörungsschaltung kann die Leistung eines Produkts verbessern. Die Überspannungsschutzschaltung und die Entstörungsschaltung werden typischerweise separat vorgesehen. Sowohl die Überspannungsschutzschaltung als auch die Entstörungsschaltung umfasst eine Anzahl von Komponenten, und somit könnte ein getrenntes Vorsehen einer Überspannungsschutzschaltung und eine Entstörungsschaltung ein Hindernis bei einer Verringerung der Größe und Anzahl von Komponenten des Produkts darstellen.
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Die vorliegende Erfindung wurde getätigt, um das obige Problem zu lösen, und eine Aufgabe derselben ist es, eine elektronische Vorrichtung vorzusehen, die mit einer Schaltung versehen ist, die einen Schutz gegen eine fremde Überspannung bereitstellen kann und die eine Rauschunterdrückung bereitstellen kann.
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Lösung des Problems
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Eine elektronische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst eine Energieversorgungseinheit und eine Last, wobei die Energieversorgungseinheit einen Eingangsabschnitt, der eine elektrische Energie von einer Wechselstrom-Energieversorgung empfängt, einen Masseanschluss, eine Gleichrichterschaltung, die mit dem Eingangsabschnitt verbunden ist, einen Schaltungsabschnitt, der mit einem Gleichstromausgang der Gleichrichterschaltung verbunden ist, wobei der Schaltungsabschnitt eine elektrische Energie an die Last liefert, einen ersten Varistor, der mit seinem einen Ende mit einem Eingangsende der Gleichrichterschaltung zwischen dem Eingangsabschnitt und der Gleichrichterschaltung verbunden ist, einen zweiten Varistor, der mit seinem einen Ende mit einem anderen Eingangsende der Gleichrichterschaltung verbunden ist und der mit seinem anderen Ende mit einem anderen Ende des ersten Varistors zwischen dem Eingangsabschnitt und der Gleichrichterschaltung verbunden ist, und einen Ableiter umfasst, der mit seinem einen Ende mit dem anderen Ende des zweiten Varistors verbunden ist und der mit seinem anderen Ende mit dem Masseanschluss verbunden ist, wobei eine elektrostatische Kapazität sowohl des ersten Varistors als auch des zweiten Varistors 40% oder mehr einer Summe von Erdkapazitäten der Energieversorgungseinheit und der Last ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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In der elektronischen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung beträgt die elektrostatische Kapazität sowohl des ersten Varistors als auch des zweiten Varistors 40% oder mehr von der Erdkapazität der elektronischen Vorrichtung. In diesem Fall weist eine Schaltung, die den ersten Varistor, den zweiten Varistor und den Ableiter umfasst, sowohl eine Rauschunterdrückungswirkung als auch einen Schutz gegen eine fremde Überspannung auf.
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Figurenliste
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- 1 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 dar.
- 2 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Schutzschaltung gemäß der Ausführungsform 1 dar.
- 3 stellt ein Diagramm dar, das ein Modell veranschaulicht, das zum Simulieren einer Rauschdämpfung verwendet wird.
- 4 stellt ein Ergebnis der Rauschdämpfungssimulation mit der Schutzschaltung gemäß der Ausführungsform 1 dar.
- 5 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel dar.
- 6 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der Ausführungsform 1 dar.
- 7 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Abwandlung der Ausführungsform 1 dar.
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Beschreibung der Ausführungsformen
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Eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Identischen oder entsprechenden körperlichen Elementen werden die gleichen Bezugsziffern gegeben und die wiederholte Beschreibung derartiger körperlicher Elemente könnte weggelassen werden.
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Ausführungsform 1.
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1 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform 1 dar. Eine Beleuchtungsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform umfasst eine Energieversorgungseinheit 10 und einen Lichtquellenabschnitt 20. Der Lichtquellenabschnitt 20 umfasst eine Vielzahl von seriell verbundenen Lichtquellen 21. Die Lichtquelle 21 ist eine LED. Die Energieversorgungseinheit 10 umfasst einen Eingangsabschnitt CN1. Der Eingangsabschnitt CN1 umfasst ein Paar von Eingangsanschlüssen. Das Paar von Eingangsanschlüssen empfängt eine elektrische Energie von einer Wechselstrom-Energieversorgung AC, die eine externe Energieversorgung darstellt. Die Energieversorgungseinheit 10 kann auch einen Masseanschluss 19 umfassen. Der Masseanschluss 19 ist mit Masse verbunden.
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Eine Gleichrichterschaltung DB ist mit den Eingangsanschlüssen des Eingangsabschnitts CN1 über eine Schutzschaltung 11 verbunden. Die Gleichrichterschaltung DB richtet eine Wechselstrom-Energiequellenspannung gleich, die von der Wechselstrom-Energieversorgung AC eingegeben wird. Ein Schaltungsabschnitt 1 ist mit Gleichstromausgängen 15 und 16 der Gleichrichterschaltung DB verbunden. Die Energieversorgungseinheit 10 umfasst einen Ausgangsabschnitt CN2. Der Ausgangsabschnitt CN2 umfasst ein Paar von Ausgangsanschlüssen. Ausgänge des Schaltungsabschnitts 1 sind mit dem Paar von Ausgangsanschlüssen verbunden. Der Lichtquellenabschnitt 20 ist mit dem Paar von Ausgangsanschlüssen verbunden. Im Ergebnis wird eine Ausgangsspannung des Schaltungsabschnitts 1 an den Lichtquellenabschnitt 20 geliefert.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst die Schutzschaltung 11 in einer ersten Zone, die bei dem Eingangsabschnitt CN1 beginnt und die bei Eingangsenden 13 und 14 der Gleichrichterschaltung DB endet. Die Schutzschaltung 11 umfasst einen ersten Varistor Z1 und einen zweiten Varistor Z2, die seriell verbunden sind. Ein Ende des ersten Varistors Z1 ist mit einem der Eingangsenden 13 der Gleichrichterschaltung DB zwischen dem Eingangsabschnitt CN1 und der Gleichrichterschaltung DB verbunden. Ein Ende des zweiten Varistors Z2 ist mit dem anderen der Eingangsenden 14 der Gleichrichterschaltung DB zwischen dem Eingangsabschnitt CN1 und der Gleichrichterschaltung DB verbunden. Das andere Ende des zweiten Varistors Z2 ist mit dem anderen Ende des ersten Varistors Z1 verbunden. Die seriell verbundenen ersten und zweiten Varistoren Z1 und Z2 sind zwischen Leitungen 41 und 42 verbunden, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung geliefert wird.
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Die Schutzschaltung 11 umfasst ferner einen Ableiter AR1. Der Ableiter AR1 ist an seinem einen Ende mit dem anderen Ende des zweiten Varistors verbunden. Das bedeutet mit anderen Worten, dass ein Ende des Ableiters AR1 mit einem Verbindungspunkt der ersten und zweiten Varistoren Z1 und Z2 verbunden ist. Das andere Ende des Ableiters AR1 ist mit dem Masseanschluss 19 verbunden. Die Schutzschaltung 11 umfasst auch einen ersten Kondensator C1, der mit dem Ableiter AR1 parallel verbunden ist.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 100 ist mit einer Umhüllung versehen. Die Energieversorgungseinheit 10 und der Lichtquellenabschnitt 20 sind an der Umhüllung angebracht. Die Umhüllung ist aus Sicherheitsgründen geerdet.
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Nun wird der Schaltungsabschnitt 1 beschrieben werden. In der Ausführungsform stellt der Schaltungsabschnitt 1 einen Beleuchtungsschaltungsabschnitt zum Einschalten des Lichtquellenabschnitts 20 dar. Der Schaltungsabschnitt 1 umfasst einen PFC-(Power Factor Correction-)Wandlerabschnitt und einen Abwärtswandlerabschnitt. Eine Flatterspannung („undulating voltage“) wird aus den Gleichstromausgängen 15 und 16 der Gleichrichterschaltung DB ausgegeben. Der PFC-Wandlerabschnitt verstärkt die Flatterspannung zu einer Hochspannung, um einen Kondensator C7 zu laden. Der Abwärtswandlerabschnitt wandelt eine an den Kondensator C7 angelegte Spannung abwärts in eine Spannung, die an den Lichtquellenabschnitt 20 zu liefern ist.
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Der PFC-Wandlerabschnitt stellt eine Aufwärts-Zerhackerschaltung dar. Der PFC-Wandlerabschnitt umfasst eine Spule T1. Ein Ende der Spule T1 ist mit dem Gleichstromausgang 15 der Gleichrichterschaltung DB verbunden, und das andere Ende der Spule T1 ist mit einer Anode einer Diode D2 und einer Drain einer Schaltvorrichtung Q1 verbunden. In der Ausführungsform stellt die Schaltvorrichtung Q1 einen MOSFET (Metalloxid-Semiconductor-Field-Effekt-Transistor) dar. Eine Kathode der Diode D2 ist mit einem positiven Pol des Kondensators C7 verbunden. Eine Source der Schaltvorrichtung Q1 ist mit dem Gleichstromausgang 16 der Gleichrichterschaltung DB verbunden. Ein negativer Pol des Kondensators C7 ist mit der Source der Schaltvorrichtung Q1 verbunden.
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Eine PFC-Steuerschaltung 17 ist mit einem Gate der Schaltvorrichtung Q1 verbunden. Die Schaltvorrichtung Q1, die Spule T1 und die Diode D2 bilden eine Schaltungsverknüpfung 61. Die PFC-Steuerschaltung 17 schaltet die Schaltvorrichtung Q1 ein und aus, um eine an den Kondensator C7 angelegte Spannung auf eine gewünschte Spannung zu bringen.
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Der Abwärtswandlerabschnitt umfasst eine Schaltvorrichtung Q2. In der Ausführungsform ist die Schaltvorrichtung Q2 ein MOSFET. Eine Drain der Schaltvorrichtung Q2 ist mit dem positiven Pol des Kondensators C7 verbunden. Eine Source der Schaltvorrichtung Q2 ist mit einer Kathode einer Diode D3 und mit einem Ende einer Spule L5 verbunden. Eine Anode der Diode D3 ist mit dem negativen Pol des Kondensators C7 verbunden. Das andere Ende der Spule L5 ist mit einem positiven Pol eines Kondensators C8 verbunden. Ein negativer Pol des Kondensators C8 ist mit der Anode der Diode D3 verbunden.
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Eine Abwärtssteuerschaltung 18 ist mit einem Gate der Schaltvorrichtung Q2 verbunden. Die Schaltvorrichtung Q2, die Spule L5 und die Diode D3 bilden eine Verknüpfungsschaltung 62. Die Abwärtssteuerschaltung 18 schaltet die Schaltvorrichtung Q2 ein und aus, um eine an dem Kondensator C8 anliegende Spannung auf eine gewünschte Spannung zu bringen. Der Abwärtswandlerabschnitt liefert eine elektrische Energie an den Lichtquellenabschnitt 20. Hier ist der Kondensator C8 parallel mit dem Lichtquellenabschnitt 20 verbunden. Dementsprechend kann der Lichtquellenabschnitt 20 mit einer geglätteten Spannung versorgt werden, selbst wenn der Abwärtswandlerabschnitt geschaltet wird.
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2 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Schutzschaltung gemäß der Ausführungsform 1 dar. Der Betrieb der Schutzschaltung 11 wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden. Aus Gründen der Klarheit sind der Eingangsabschnitt CN1 und der Masseanschluss 19 in 2 weggelassen. Als Erstes wird ein Schutzbetrieb gegen eine fremde Überspannung beschrieben werden.
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Man gehe davon aus, dass eine Überspannung zwischen den Leitungen 41 und 42 angelegt wird, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung von der Wechselstrom-Energieversorgung AC eingegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Überspannung über die serielle Schaltung der ersten und zweiten Varistoren Z1 und Z2 hinweg angelegt. Hier weisen die Widerstandswerte der Varistoren nicht lineare Eigenschaften gegenüber der Spannung auf. Wenn eine Spannung oberhalb eines Schwellenwerts an einen Varistor angelegt wird, zeigt der Varistor eine geringe Impedanz.
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Wenn eine Überspannung an die serielle Schaltung der ersten und zweiten Varistoren Z1 und Z2 angelegt wird, zeigen folglich sowohl der erste Varistor Z1 als auch der zweite Varistor Z2 eine geringe Impedanz. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Überspannungsstrom durch die serielle Schaltung der ersten und zweiten Varistoren Z1 und Z2 und kehrt auf die Seite der Wechselstrom-Energieversorgung AC zurück. Folglich kann ein Spannungsanstieg, der an die Schaltung auf der gegenüberliegenden Seite der Schutzschaltung 11 von der Wechselstrom-Energieversorgung AC angelegt wird, unterdrückt werden. Auf diese Weise können die Gleichrichterschaltung DB, der Schaltungsabschnitt 1 und der Lichtquellenabschnitt 20 gegen eine Überspannung geschützt werden.
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Als Nächstes wird eine Beschreibung eines Falls gegeben werden, bei dem eine Überspannung zwischen der Leitung 41, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung eingegeben wird, und der Masse angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Überspannung über die Serienschaltung des ersten Varistors Z1 und des Ableiters AR1 hinweg angelegt. Wenn eine Spannung oberhalb eines Schwellenwerts an den Ableiter AR1 angelegt wird, wird eine Entladungsröhre, die für den Ableiter AR1 vorgesehen ist, dazu veranlasst, sich zu entladen. Im Ergebnis fließt ein elektrischer Strom durch den Ableiter AR1.
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Wenn eine Überspannung an die Serienschaltung des ersten Varistors Z1 und den Ableiter AR1 angelegt wird, darf folglich ein elektrischer Strom einfach durch den ersten Varistor Z1 und den Ableiter AR1 fließen. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein Überspannungsstrom zur Masse durch die Serienschaltung des ersten Varistors Z1 und des Ableiters AR1. Folglich kann ein Spannungsanstieg, der an die Schaltung auf der gegenüberliegenden Seite der Schutzschaltung 11 von der Wechselstrom-Energieversorgung AC angelegt wird, unterdrückt werden.
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Wenn eine Überspannung zwischen der Leitung 42, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung eingegeben wird, und der Masse erzeugt wird, kann ein Spannungsanstieg auf ähnliche Weise durch die Serienschaltung des zweiten Varistors Z2 und des Ableiters AR1 unterdrückt werden. Wie oben beschrieben, wenn eine Überspannung zwischen einem der zwei Pole für die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung und der Masse angelegt wird, kann eine ähnliche Wirkung einer Überspannungsunterdrückung erreicht werden.
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Als Nächstes wird eine Rauschunterdrückungswirkung beschrieben werden. Allgemein werden Kondensatoren der Klasse X oder Kondensatoren der Klasse Y für eine Rauschunterdrückung eingesetzt. Hier weisen Varistoren elektrostatische Kapazitäten auf. Dementsprechend geht man davon aus, dass die Rauschunterdrückungswirkung durch ein Definieren einer hohen elektrostatischen Kapazität für einen Varistor erhalten werden kann.
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Hauptgründe von Rauschen sind Nichtgleichstromkomponenten, wie zum Beispiel rechteckige Wellen oder Schwingungen, die durch Schaltungskomponenten hervorgerufen werden, die in der Beleuchtungsvorrichtung 100 vorgesehen sind. In der Beleuchtungsvorrichtung 100 erzeugen die Schaltvorrichtung Q1, die Schaltvorrichtung Q2, die Diode D2, die Diode D3 und die Lichtquelle 21 Nichtgleichstromkomponenten. Dementsprechend können die Schaltvorrichtung Q1, die Schaltvorrichtung Q2, die Diode D2, die Diode D3 und die Lichtquelle 21 Hauptgründe für Rauschen sein.
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Sowohl die Schaltvorrichtung Q1 als auch die Schaltvorrichtung Q2, die Diode D2, die Diode D3 und die Lichtquelle 21 weisen eine Erdkapazität auf. Die Erdkapazität ist eine Streukapazität zwischen dem Element und der Masse. Rauschen pflanzt sich über die Erdkapazität fort. Dementsprechend geht man davon aus, dass die Rauschunterdrückungswirkung durch die Niveaus von elektrostatischen Kapazitäten des ersten Varistors Z1 und des zweiten Varistors Z2 relativ zu den Erdkapazitäten der Schaltvorrichtung Q1, der Schaltvorrichtung Q2, der Diode D2, der Diode D3 und der Lichtquelle 21 beeinflusst werden könnte.
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Um eine elektrostatische Kapazität eines Varistors zu berechnen, mit dem die Rauschunterdrückungswirkung erzielt werden kann, wurde die Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100 zuerst gemessen. Wie oben beschrieben, können derartige Elemente, die die Hauptgründe eines Rauschens sind, für die Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100 berücksichtigt werden. Die Erdkapazität von jedem Element wird zwischen einer Versorgungsspannungsleitung zum Element und der Masse gemessen. Gemessene Erdkapazitäten waren: 52pF für die Schaltvorrichtung Q1, 43pF für die Schaltvorrichtung Q2, 42pF für die Diode D2 und 25pF für die Diode D3. Insgesamt betrugen diese Werte 162pF. Die tatsächliche Erdkapazität, die für den Lichtquellenabschnitt 20 gemessen wurde, betrug 311pF. Im Ergebnis wurde festgestellt, dass die Erdkapazität für die Beleuchtungsvorrichtung 100 473pF betrug.
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3 stellt ein Diagramm dar, das ein Modell veranschaulicht, das zum Simulieren einer Rauschdämpfung verwendet wird. Das in 3 gezeigte Modell wurde zum Analysieren einer Rauschdämpfung verwendet. In dem Modell ist eine Rauschquelle 50 mit der Schutzschaltung 11 an einem Ende durch einen Kondensator C6 verbunden. Eine Last Zlisn ist mit dem anderen Ende der Schutzschaltung 11 verbunden. Die Last Zlisn entspricht dem Lichtquellenabschnitt 20. Die Last Zlisn wurde auf 50 Ω festgelegt.
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Die elektrostatische Kapazität von AR1 wurde auf 0,3pF festgelegt. Die elektrostatische Kapazität des ersten Kondensators C1 wurde auf 4700pF festgelegt. Der Kondensator C6 entspricht der Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100. Die Kapazität des Kondensators C6 wurde auf 473pF festgelegt, was den gemessenen Wert darstellt. Die elektrostatischen Kapazitäten des ersten Varistors Z1 und des zweiten Varistors Z2 wurden auf einen gleichen Wert festgelegt.
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4 stellt ein Ergebnis einer Rauschdämpfungssimulation mit der Schutzschaltung gemäß einer Ausführungsform 1 dar. Während einer Simulation wurden Rauschdämpfungseigenschaften in Bezug auf Kapazitätsverhältnisse berechnet. Die Kapazitätsverhältnisse stellen Verhältnisse von elektrostatischen Kapazitäten des ersten Varistors Z1 und des zweiten Varistors Z2 in Bezug auf die Erdkapazitäten der Beleuchtungsvorrichtung 100 dar. In der Simulation wurde das in 3 gezeigte Modell verwendet. Hier stellen die Beträge, die auf der Abszissenachse in 4 gezeigt sind, Varistorkapazitäten dar, die durch Erdkapazitäten der Beleuchtungsvorrichtung 100 geteilt werden. Die Varistorkapazitäten, die an der Abszissenachse in 4 gezeigt sind, zeigen auch eine elektrostatische Kapazität sowohl des ersten Varistors Z1 als auch des zweiten Varistors Z2.
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Gemäß dem Ergebnis der Simulation beträgt die Dämpfung bei Frequenzen von 20MHz und 30MHz, und wenn die Kapazitätsverhältnisse 0,36 oder mehr betragen, -4dB oder mehr. Bei einer Frequenz von 10MHz beträgt die Dämpfung -4dB oder mehr, wenn die Kapazitätsverhältnisse 0,44 oder größer sind.
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Allgemein können die Rauschmessungen eine Unsicherheit von 3dB bis 4dB aufweisen. Deshalb könnte die Dämpfung, wenn die Dämpfung -3dB oder größer ist, größer gemacht werden als die Unsicherheit. Wenn eine Auswahl aus den Varistorkapazitäten getroffen werden kann, die eine Dämpfung von -3dB oder mehr liefern, kann folglich die Rauschunterdrückungswirkung in den Rauschmessungen erhalten werden, selbst wenn man Messfehler berücksichtigt. In der Ausführungsform, unter Berücksichtigung der obigen Diskussion, ist die elektrostatische Kapazität sowohl des ersten Varistors Z1 als auch des zweiten Varistors Z2 auf 40% oder mehr der Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100 festgelegt.
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In der Ausführungsform beträgt die elektrostatische Kapazität sowohl des ersten als auch des zweiten Varistors Z1 und Z2 40% oder mehr von der Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100. Hier ist die Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100 eine Summe der Erdkapazitäten der Energieversorgungseinheit 10 und des Lichtquellenabschnitts 20. Ferner beträgt die elektrostatische Kapazität, wenn man die Tatsache berücksichtigt, dass die Erdkapazität der Beleuchtungsvorrichtung 100 473pF beträgt, sowohl des ersten Varistors Z1 als auch des zweiten Varistors Z2 200pF oder mehr. In diesem Fall kann die Rauschunterdrückungswirkung mit der Schutzschaltung 11 erzielt werden. Dementsprechend kann die Zuverlässigkeit eines Produkts verbessert werden. Auf diese Weise kann eine Beleuchtungsvorrichtung 100 vorgesehen werden, bei der sich der Nutzer bei einer Benutzung sicher fühlt.
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Die Serienschaltung des Ableiters AR1 und des ersten Varistors Z1 und die Serienschaltung des Ableiters AR1 und des zweiten Varistors Z2 bilden eine Kapazität der Klasse Y zum Unterdrücken von Gleichtaktrauschen. Hier ist die elektrostatische Kapazität des Ableiters AR1 kleiner als die elektrostatischen Kapazitäten der Varistoren. Folglich wird die Wirkung dieser Serienschaltungen als Kapazität der Klasse Y verringert. Um damit klarzukommen, wird der erste Kondensator C1 in dieser Ausführungsform parallel zum Ableiter AR1 vorgesehen. Im Ergebnis kann die Wirkung der Schutzschaltung 11 als Kondensator der Klasse Y verbessert werden. Die elektrostatische Kapazität des ersten Kondensators C1 könnte vorzugsweise größer oder gleich der elektrostatischen Kapazität sowohl des ersten Varistors Z1 als auch des zweiten Varistors Z2 sein. Es ist festzustellen, dass der erste Kondensator C1 weggelassen werden könnte.
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5 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem Vergleichsbeispiel dar. Eine Beleuchtungsvorrichtung 200 gemäß dem Vergleichsbeispiel umfasst eine Energieversorgungseinheit 210 und einen Lichtquellenabschnitt 20. Die Energieversorgungseinheit 210 weist eine erste Zone auf, die eine andere Struktur als die der Beleuchtungsvorrichtung 100 hat. Die erste Zone beginnt bei einem Eingangsabschnitt CN1 und endet bei Eingangsenden 13 und 14 einer Gleichrichterschaltung DB. Der Rest ist ähnlich zu dem der Beleuchtungsvorrichtung 100. In 5 ist die innere Struktur des Schaltungsabschnitts 1 weggelassen.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst eine Schutzschaltung 211. In der Schutzschaltung 211 sind Leitungen 41 und 42, durch welche eine Wechselstrom-Energieversorgungsspannung geliefert wird, über einen Varistor Z3 verbunden. Ein Ende eines Varistors Z4 ist mit der Leitung 42 verbunden. Das andere Ende des Varistors Z4 ist mit einem Ende eines Ableiters AR2 verbunden. Das andere Ende des Ableiters AR2 ist mit der Masse verbunden. Ein Kondensator C4 ist zwischen den Leitungen 41 und 42 zwischen der Schutzschaltung 211 und der Gleichrichterschaltung DB verbunden. Eine Spule L1 ist zwischen dem Kondensator C4 und der Gleichrichterschaltung DB verbunden.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 200 umfasst eine Entstörungsschaltung 212. Die Entstörungsschaltung 212 ist zwischen einem Gleichstromausgang 16, der als Schaltungsmasse der Gleichrichterschaltung DB dient, und der Masse verbunden. Die Entstörungsschaltung 212 umfasst eine Serienschaltung aus einem Kondensator C2, einem Kondensator C3 und einem Widerstand R1, die in dieser Reihenfolge verbunden sind.
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Es ist zu beachten, dass eine Spannungsspitze bzw. Überspannung zwischen den Leitungen 41 und 42 angelegt wird, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung eingegeben wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannungsspitze bzw. Überspannung über den Varistor Z3 angelegt. Im Ergebnis wird ein Spannungsanstieg unterdrückt, der an die Schaltung auf der gegenüberliegenden Seite der Schutzschaltung 211 von der Wechselstrom-Energieversorgung AC angelegt wird. Folglich werden Schaltungen nachfolgend zur Schutzschaltung 211 geschützt.
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Als Nächstes ist zu beachten, dass eine Spannungsspitze bzw. Überspannung zwischen der Leitung 41, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung eingegeben wird, und der Masse angelegt wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Spannungsspitze bzw. Überspannung an die Serienschaltung aus dem Varistor Z3, dem Varistor Z4 und dem Ableiter AR2 angelegt. Folglich werden die Schaltungen nachfolgend zur Schutzschaltung 211 geschützt. Wenn eine Spannungsspitze bzw. Überspannung zwischen der Leitung 42, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung eingegeben wird, und der Masse erzeugt wird, sind die Schaltungen nachfolgend zur Schutzschaltung 211 durch die Serienschaltung des Varistors Z4 und des Ableiters AR2 geschützt.
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Der Kondensator C4 dient als Kondensator der Klasse X. Die Spule L1 dient als Gleichtakt-Drosselspule. Der Kondensator C2 und der Kondensator C3, die beide in der Entstörungsschaltung 212 vorgesehen sind, dienen als Kondensator der Klasse Y. Allgemein kann Gleichtaktrauschen unterdrückt werden, indem ein Kondensator zwischen einem konstanten Potential, wie zum Beispiel eine Schaltungsmasse einer Gleichrichterschaltung oder eine Gleichstromspannungsleitung, und der Masse verbunden wird. Deshalb kann Gleichtaktrauschen durch die Entstörungsschaltung 212 unterdrückt werden.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 200 gemäß dem vergleichenden Beispiel umfasst die Entstörungsschaltung 212, den Kondensator C4 und die Spule L1 für eine Rauschunterdrückung. Im Gegensatz dazu können in der Ausführungsform ein Schutz gegenüber einer fremden Überspannung und eine Rauschunterdrückung durch die Schutzschaltung 11 erzielt werden. Dementsprechend können die Entstörungsschaltung 212, der Kondensator C4 und die Spule L1 für eine Rauschunterdrückung weggelassen werden. Im Ergebnis kann die Größe der Beleuchtungsvorrichtung 100 verringert werden. Außerdem kann die Beleuchtungsvorrichtung 100 mit einer reduzierten Anzahl von Komponenten produziert werden. Dementsprechend können die Herstellungskosten verringert werden.
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Allgemein sind eine Überspannungsschutzschaltung und ein Rauschfilter für eine Rauschunterdrückung getrennt. Im Gegensatz dazu kann in der Ausführungsform eine Schutzschaltung 11 vorgesehen werden, die sowohl einen Schutz gegenüber einer fremden Überspannung als auch eine Rauschunterdrückung bereitstellt. Dementsprechend kann die Beleuchtungsvorrichtung 100 auf einen Rauschfilter, wie zum Beispiel die Entstörungsschaltung 212, verzichten. Rauschfilter, die in der Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen sind, können ebenfalls verringert werden.
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Allgemein werden Varistoren zum Schutz gegen eine fremde Überspannung und nicht für eine Rauschunterdrückung verwendet. Ferner sind, da man allgemein von Varistoren keine Rauschunterdrückung erwartet, bestimmte Bereiche einer elektrostatischen Kapazität nicht definiert. In der Ausführungsform ist ein Minimalwert einer elektrostatischen Kapazität für einen Varistor für eine Rauschunterdrückung durch den Varistor definiert. Auf diese Weise können Varistoren verwendet werden, um die Rauschunterdrückungswirkung zu erzielen.
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In der Ausführungsform umfasst der Schaltungsabschnitt 1 die Schaltungsverknüpfungen 61 und 62. Die Schaltungsverknüpfungen 61 und 62 umfassen Schaltvorrichtungen Q1 und Q2 und Dioden D2 und D3. Allgemein sind Nichtgleichstromkomponenten, die durch diese Elemente erzeugt werden, Hauptursachen bzw. Hauptgründe von Rauschen im Schaltungsabschnitt. Folglich wird eine elektronische Vorrichtung, die mit einer Schaltungsverknüpfung versehen ist, auf problematische Weise insbesondere durch Rauschen beeinflusst. In dieser Ausführungsform wird die Kapazität eines Varistors in Bezug auf die Erdkapazitäten der Schaltvorrichtungen Q1 und Q2, der Dioden D2 und D3 und des Lichtquellenabschnitts 20 bestimmt. Auf diese Weise kann eine geeignete Rauschunterdrückungswirkung für eine elektronische Vorrichtung vorgesehen werden, die mit einer Schaltungsverknüpfung versehen ist.
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Als Variation der Ausführungsform könnte die Beleuchtungsvorrichtung 100 mit einem Rauschfilter für eine Rauschunterdrückung zusätzlich zur Schutzschaltung 11 vorgesehen sein. Auf diese Weise kann die Rauschunterdrückungswirkung gegenüber der Beleuchtungsvorrichtung 100 gemäß der Ausführungsform erhöht werden.
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6 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Abwandlung der Ausführungsform 1 dar. Eine Beleuchtungsvorrichtung 300 gemäß der ersten Abwandlung umfasst eine Energieversorgungseinheit 310. Die Energieversorgungseinheit 310 umfasst eine Rauschfilterschaltung 30, die zwischen einer Schutzschaltung 11 und einem Eingangsabschnitt CN1 verbunden ist. Der Rest der Struktur ist ähnlich zu der Energieversorgungseinheit 10. In 6 ist die innere Struktur des Schaltungsabschnitts 1 weggelassen.
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Die Rauschfilterschaltung 30 umfasst einen Kondensator C5. Der Kondensator C5 ist mit einem Ende einer Leitung 41 verbunden, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung von der Wechselstrom-Energieversorgung AC geliefert wird. Das andere Ende des Kondensators C5 ist mit einer Leitung 42 verbunden. Eine Spule L2 ist zwischen dem Kondensator C5 und der Schutzschaltung 11 verbunden. Der Kondensator C5 und die Spule L2 dienen als Rauschfilter. Das Rauschfilter wird auch als Netzfilter bezeichnet.
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Der Kondensator C5 dient als Kondensator der Klasse X. Der Kondensator C5 unterdrückt Normalrauschen, welches zwischen Leitungen 41 und 42 auftritt, durch welche die Wechselstrom-Energieversorgungsspannung geliefert wird. Die Spule L2 dient als Gleichtakt-Drosselspule. Die Spule L2 unterdrückt Gleichtaktrauschen, welches zwischen der Leitung 41 oder 42 und der Masse auftritt.
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In der ersten Abwandlung ist die Rauschfilterschaltung 30 zwischen dem Eingangsabschnitt CN1 und der Schutzschaltung 11 verbunden. Dementsprechend ist die Rauschunterdrückungswirkung gegenüber der Beleuchtungsvorrichtung 100 durch Induktionskomponenten und elektrostatische Kapazitätskomponenten der Rauschfilterschaltung 30 erhöht. Ferner befindet sich die Rauschfilterschaltung 30 auf der Seite der Wechselstrom-Energieversorgung AC von der Schutzschaltung 11. In dieser Konfiguration ist die Rauschunterdrückungswirkung größer als in dem Fall, in welchem die Rauschfilterschaltung 30 auf einer Stufe hinter der Schutzschaltung 11 vorgesehen ist. Hier könnte die Rauschfilterschaltung 30, die sich auf der Seite der Wechselstrom-Energieversorgung AC von der Schutzschaltung 11 befindet, einer Überspannung ausgesetzt sein. Deshalb ist es bevorzugt, Komponenten mit hoher Stehspannung für den Kondensator C5 und die Spule L2 zu verwenden.
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7 stellt ein Schaltungsblockdiagramm einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Variation der Ausführungsform 1 dar. Eine Beleuchtungsvorrichtung 400 gemäß der zweiten Variation umfasst eine Energieversorgungseinheit 410. In der Energieversorgungseinheit 410 ist eine Rauschfilterschaltung 30 zwischen einer Schutzschaltung 11 und einer Gleichrichterschaltung DB verbunden. Der Rest der Struktur ist ähnlich zu der Energieversorgungseinheit 310. Die Struktur der Rauschfilterschaltung 30 ist ebenfalls ähnlich zu der ersten Abwandlung. In 7 ist die innere Struktur des Schaltungsabschnitts 1 weggelassen.
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In der zweiten Abwandlung ist die Rauschfilterschaltung 30 zwischen der Gleichrichterschaltung DB und der Schutzschaltung 11 verbunden. Dementsprechend ist die Rauschfilterschaltung 30 gegenüber einer Überspannung durch die Schutzschaltung 11 geschützt. Dementsprechend ist die Beleuchtungsvorrichtung 400 widerstandsfähiger gegenüber einer fremden Überspannung als die Beleuchtungsvorrichtung 300. Außerdem ist die Rauschunterdrückungswirkung gegenüber der Beleuchtungsvorrichtung 100 durch die Induktionskomponenten und elektrostatischen Kapazitätskomponenten der Rauschfilterschaltung 30 erhöht.
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In der Beleuchtungsvorrichtung 400 ist die Rauschfilterschaltung 30 auf einer Stufe hinter der Schutzschaltung 11 vorgesehen. In diesem Fall ist die Rauschunterdrückungswirkung in der Beleuchtungsvorrichtung 300 größer als in der Beleuchtungsvorrichtung 400. Dementsprechend ist es bevorzugt, dass die Beleuchtungsvorrichtung 400 eine größere elektrostatische Kapazität des ersten Kondensators C1, des Kondensators C5, des ersten Varistors Z1 oder des zweiten Varistors Z2 zum Erhöhen der Rauschunterdrückungswirkung aufweist. Alternativ könnte ein anderer Kondensator parallel zu dem ersten Kondensator C1 oder dem Kondensator C5 zum Vergrößern der elektrostatischen Kapazität vorgesehen werden.
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In der Ausführungsform wurde eine Beschreibung für die Beleuchtungsvorrichtung 100 gegeben, die mit der Lichtquelle 21 versehen ist, die eine LED ist. Hier ist eine Vorrichtung, die mit der Schutzschaltung 11 versehen ist, nicht auf die Beleuchtungsvorrichtung beschränkt, sondern könnte auch jede andere elektronische Vorrichtung sein. Eine derartige elektronische Vorrichtung sollte eine Last und eine Energieversorgungseinheit 10 zum Liefern elektrischer Energie an die Last umfassen. In der Ausführungsform ist die Lichtquelle 21 eine derartige Last. Ferner könnten die Schaltungsverknüpfungen 61 und 62, die in dem Schaltungsabschnitt 1 umfasst sind, jede andere Konfiguration aufweisen, solange sie Schaltungen darstellen, die eine elektrische Energie erzeugen, die an die Last zu liefern ist, indem eine Schaltvorrichtung ein- und ausgeschaltet wird.
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In der Ausführungsform sind die elektrostatischen Kapazitäten des ersten Varistors Z1 und des zweiten Varistors Z2 auf einen gleichen Wert eingestellt. Alternativ könnten die elektrostatischen Kapazitäten des ersten Varistors Z1 und des zweiten Varistoren Z2 nicht die gleichen sein.
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Bezugszeichenliste
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100,300,400 Beleuchtungsvorrichtung, 10,310,410 Energieversorgungseinheit, 21 Lichtquelle, AC Wechselstrom-Energieversorgung, CN1 Eingangsabschnitt, 19 Masseanschluss, DB Gleichrichterschaltung, 15 und 16 Gleichstromausgänge, 1 Schaltungsabschnitt, 13 und 14 Eingangsende, Z1 erster Varistor, Z2 zweiter Varistor, AR1 Ableiter, 30 Rauschfilterschaltung, C1 erster Kondensator, 61 und 62 Schaltungsverknüpfung, Q1 und Q2 Schaltvorrichtung, D2 und D3 Diode
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 63149152 U [0002]
- JP 4687826 B [0002]
