DE202012013514U1

DE202012013514U1 - Beleuchtungsvorrichtung mit lichtemittierenden Halbleiterdioden

Info

Publication number: DE202012013514U1
Application number: DE202012013514.7U
Authority: DE
Original assignee: Seoul Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Seoul Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-17
Publication date: 2017-05-19
Anticipated expiration: 2022-09-18
Also published as: JP2014530457A; EP2756737B1; US20150334792A1; WO2013039361A1; US9591709B2; JP2016154148A; EP2756737A4; CN103814625B; US9345085B2; KR101940780B1; US20140375224A1; JP6113885B2; EP2756737A1; KR20130030189A; RU2014114942A; JP5912184B2; CN103814625A; US20160234891A1; RU2605451C2; US9107262B2

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung umfassend: einen Gleichrichter, der so eingerichtet ist, dass er mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und eine Vollwellengleichrichtung an einer angelegten Wechselspannung durchführt, und dass er eine Richtspannung, die vollwellengleichgerichtet ist, für eine Licht emittierende Einheit als eine Antriebsspannung bereitstellt, wobei die Licht emittierende Einheit eine erste Licht emittierende Gruppe bis n-te Licht emittierende Gruppe umfasst, wobei n eine positive ganze Zahl von mindestens zwei ist, und eingerichtet ist, um Licht durch Empfangen der Antriebsspannung von dem Gleichrichter zu emittieren; einen Steuersignalgenerator, der eingerichtet ist um ein Steuerschaltsignal zur Steuerung einer Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend einem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu erzeugen, und um ein Stromsteuersignal zur Steuerung eines sequenziellen Antriebs von mindestens einem Teil der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung zu erzeugen; eine Schalteinheit, die eingerichtet ist um einen An- oder Aus-Betrieb entsprechend dem Steuerschaltsignal auszuführen, um die Antriebsspannung selektiv zu übermitteln; und eine Stromsteuerung, die eine erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung umfasst und die jeweils mit der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe verbunden ist, wobei die erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung eingerichtet sind um selektiv entsprechend dem Stromsteuersignal aktiviert zu werden.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Anmeldung ist die in die nationale Phase eingetretene Anmeldung der Internationalen Anmeldung PCT/KR2012/007409 , die am 17. September 2012 eingereicht wurde, und beansprucht die Priorität und den Vorteil der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0093362 , eingereicht am 16. September 2011, und der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2012-0056307 , eingereicht am 25. Mai 2012, die für alle Zwecke durch Verweis in diese Anmeldung einbezogen werden, als ob sie hier vollständig dargelegt wären.
HINTERGRUND
TECHNISCHES GEBIET
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beziehen sich allgemein auf das Gebiet einer Beleuchtungsvorrichtung, die Halbleiter-Licht emittierende Dioden (light emitting diodes, LEDs) als Lichtquelle verwendet, und insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung, die Halbleiter-LEDs verwendet, die es ermöglicht, dass alle LEDs unter Berücksichtigung von Schwankungen in der Größenordnung einer Wechselspannung (alternating current (AC) voltage) Licht emittieren können, wenn eine Vielzahl von LEDs unter Verwendung der Wechselspannung angetrieben wird
DISKUSSION DES STANDES DER TECHNIK
In den letzten Jahren wurde eine Halbleiter-Licht emittierende Diode (LED) als eine Lichtquelle in vielen Bereichen aufgrund ihrer verschiedenen Eigenschaften verwendet, wie z. B. hoher Wirkungsgrad, geringer Energie und hoher Leuchtdichte. Insbesondere die Verwendung von Beleuchtungssystemen, die Halbleiter-LEDs anstelle von herkömmlichen Glühlampen oder Leuchtstofflampen im Beleuchtungsbereich annehmen, hat sich in jüngster Zeit rasch erhöht.
Da herkömmliche Beleuchtungsvorrichtungen mit Glühlampen oder Leuchtstofflampen als Lichtquelle unter Verwendung von handelsüblicher Wechselspannung Licht emittieren, sollten auch Halbleiter-LEDs zur Beleuchtung mit einer Wechselspannung angesteuert werden können.
Um typischerweise Halbleiter-LEDs unter Verwendung einer Wechselspannung anzutreiben, kann ein Schaltkreis so eingerichtet sein, dass er eine Wechselspannung mit positiven und negativen Werten in eine Richtspannung mit einem positiven Wert umwandelt und die Anzahl der emittierenden Halbleiter-LEDs an Schwankungen in der Größenordnung der Richtspannung anpasst.
Bei der vorstehend beschriebenen typischen Technik können mit Schwankungen in der Größenordnung der Richtspannung einige der Vielzahl an Halbleiter-LEDs kontinuierlich Licht über eine verlängerte Lichtemissionszeit emittieren, während einige der verbleibenden Halbleiter-LEDs Licht nur dann aussenden, wenn die Größenordnung der Richtspannung gleich oder höher als ein bestimmter Wert ist. Somit können Halbleiter-LEDs, die eine Beleuchtungsvorrichtung bilden, unterschiedliche Lichtemissionszeiten aufweisen. Infolgedessen können sich einige der Halbleiter-LEDs, die die Beleuchtungsvorrichtung bilden, früher als die anderen abnutzen, wodurch ein Licht emittierender Zustand der Beleuchtungsvorrichtung verschlechtert wird und sogar der Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung verhindert wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Dementsprechend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, um ein oder mehrere Probleme, die sich durch Einschränkungen und Nachteile des Standes der Technik ergeben, im Wesentlichen zu vermeiden.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Beleuchtungsvorrichtung mit Halbleiter-Licht emittierenden Dioden (LEDs) bereit, die es ermöglicht, dass alle LEDs Licht unter Berücksichtigung von Schwankungen in der Größenordnung einer Wechselspannung zum Ansteuern der LEDs emittieren können.
In einigen beispielhaften Ausführungsformen enthält eine Beleuchtungsvorrichtung einen Gleichrichter, der eingerichtet ist um Wechselstrom (AC power) zu empfangen und eine Antriebsspannung in Form einer Richtspannung zu erzeugen; einen Steuersignalgenerator, der eingerichtet ist, um die Antriebsspannung mit einer vorgegebenen Referenzspannung zu vergleichen, um ein Abtastsignal zu erzeugen, und der eingerichtet ist, um einen Logikbetrieb/eine Logikoperation an dem Abtastsignal durchzuführen, um ein Steuerschaltsignal und ein Stromsteuersignal zu erzeugen; eine Schalteinheit, die so eingerichtet ist, dass sie in Reaktion auf das Steuerschaltsignal einen An/Aus-Betrieb als Antwort auf das Steuerschaltsignal durchführt und selektiv die Antriebsspannung übermittelt; eine Gesamtstromsteuerung, die so eingerichtet ist, dass sie das Abtastsignal empfängt und eine Zielspannung als ein analoges Signal erzeugt; eine Stromsteuerung, die so eingerichtet ist, dass sie als Antwort auf das Stromsteuersignal freigegeben wird und eine Vielzahl an Antriebsstromsteuerungen aufweist, die eingerichtet sind, um die Zielspannung zu empfangen und einen Antriebsstrom festzulegen; und eine Licht emittierende Einheit, die mit der Stromsteuerung verbunden ist und die Licht emittierende Dioden (LEDs) aufweist, die so eingerichtet sind, dass sie einen Lichtemissionsvorgang ausführen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die mit einschließt: einen Gleichrichter, der so eingerichtet ist, dass er mit Wechselstrom (alternating current (AC) power) verbunden ist, um eine Vollwellengleichrichtung an einer angelegte Wechselspannung durchzuführen, und dass er eine Richtspannung, die vollwellengleichgerichtet ist, für eine Licht emittierende Einheit als eine Antriebsspannung bereitstellt; wobei die Licht emittierende Einheit eingerichtet ist, um eine erste Licht emittierende Gruppe bis n-te Licht emittierende Gruppe mit einzuschließen (n ist eine positive ganze Zahl von zwei oder mehr) und um Licht durch Empfangen der Antriebsspannung von dem Gleichrichter zu emittieren; einen Steuersignalgenerator, der eingerichtet ist um ein Steuerschaltsignal zur Steuerung einer Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend einem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu erzeugen, und um ein Stromsteuersignal zur Steuerung eines sequenziellen Antriebs von mindestens einigen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung zu erzeugen; eine Schalteinheit, die eingerichtet ist um einen An- oder Aus-Betrieb entsprechend dem Steuerschaltsignal auszuführen, um die Antriebsspannung selektiv zu übermitteln; und eine Stromsteuerung, die eingerichtet ist um jeweils mit der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe verbunden zu sein und um eine erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung aufzuweisen, die selektiv entsprechend dem Stromsteuersignal aktiviert werden.
Der Steuersignalgenerator kann eingerichtet sein um die Größe eines Antriebsstroms des Licht emittierenden Elements entsprechend dem mittleren Spannungspegel pro Periode des Antriebsstroms zu steuern.
Gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Antriebsschaltung eines Licht emittierenden Elements bereitgestellt, die einen Antrieb einer Licht emittierenden Einheit steuert, die eine erste Licht emittierende Gruppe bis n-te Licht emittierende Gruppe mit einschließt (n ist eine positive ganze Zahl von zwei oder mehr), enthaltend: einen Gleichrichter, der so eingerichtet ist, dass er mit Wechselstrom verbunden ist, um eine Vollwellengleichrichtung für eine angelegte Wechselspannung durchzuführen, und dass er eine Richtspannung, die vollwellengleichgerichtet ist, für eine Licht emittierende Einheit als eine Antriebsspannung bereitstellt; einen Steuersignalgenerator, der eingerichtet ist um ein Steuerschaltsignal zur Steuerung einer Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend einem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu erzeugen, und um ein Stromsteuersignal zur Steuerung eines sequenziellen Antriebs von mindestens einigen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung zu erzeugen; eine Schalteinheit, die eingerichtet ist um einen An- oder Aus-Betrieb entsprechend dem Steuerschaltsignal auszuführen, um die Antriebsspannung selektiv zu übermitteln; und eine Stromsteuerung, die eingerichtet ist um jeweils mit der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe verbunden zu sein, und um eine erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung aufzuweisen, die selektiv entsprechend zu dem Stromsteuersignal aktiviert werden.
Der Steuersignalgenerator kann eingerichtet sein um die Größe eines Antriebsstroms des Licht emittierenden Elements entsprechend zu dem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu steuern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Beziehung der elektrischen Verbindung zwischen der Vielzahl an LEDs in geeigneter Weise mit Schwankungen in der Größenordnung einer Wechselspannung zum Antrieb der Vielzahl an LEDs geändert werden, so dass alle der Vielzahl an LEDs, die in der Beleuchtungsvorrichtung verwendet werden, Licht emittieren können.
Gemäß der vorliegenden Erfindung könne alle der Vielzahl an LEDs Licht emittieren, wodurch verhindert wird, dass einige der in der Beleuchtungsvorrichtung verwendeten LEDs einen längere Zeitdauer Licht emittieren und sich dadurch früher abnutzen als die anderen LEDs.
Weiterhin kann gemäß der vorliegenden Erfindung, falls erforderlich, der Gesamtstrom, der allen LEDs zugeführt wird, gesteuert werden, um konstant zu sein, oder der Strom, der jeder der LEDs zugeführt wird, kann gesteuert werden, um konstant zu sein.
Während die beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und ihre Vorteile im Detail beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass verschiedene Änderungen, Substitutionen und Variationen hierin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden deutlicher, indem diese im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben werden:
1 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Halbleiter-Licht emittierende Diode (LED) gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
2 ist ein Schaltbild eines Steuersignalgenerators nach 1;
3 ist ein Schaltbild der jeweiligen Komponenten einer Stromsteuerung nach 1;
4 ist ein Blockschaltbild einer Gesamtstromsteuerung nach 1;
5 ist eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung von 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein weiterer graphische Darstellung zur Erläuterung des Betriebs der Beleuchtungsvorrichtung von 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
7 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Halbleiter-LED gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
8 ist ein Schaltbild eines Steuersignalgenerators gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
9 ist ein Schaltbild einer Schalteinheit gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
10 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung, die ein Halbleiter-Licht emittierendes Element gemäß einer dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
11A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen einem Antriebsstrom und einer Antriebsspannung des Licht emittierenden Elements in einem Fall zeigt, in dem die Beleuchtungsvorrichtung, die das Halbleiter-Licht emittierende Element gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet, an einen AC-Netzstrom (AC power) von 120 V (rms) angeschlossen ist; und
11B ist ein Wellenformeldiagramm, das die Beziehung zwischen dem Antriebsstrom und der Antriebsspannung des Licht emittierenden Elements in einem Fall zeigt, in dem die Beleuchtungsvorrichtung, die das Halbleiter-Licht emittierende Element gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet, an einen AC-Netzstrom (AC power) von 220 V (rms) angeschlossen ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUFGEFÜHRTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden in dieser Anmeldung offenbart. Jedoch sind spezifische strukturelle und funktionelle Details, die in dieser Anmeldung offenbart sind, lediglich für die Zwecke der Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung repräsentativ, jedoch können beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in vielen alternativen Formen ausgeführt werden und sollten nicht als beschränkt auf die in dieser Anmeldung beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ausgelegt werden.
Obwohl die Erfindung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen empfänglich ist, werden spezifische Ausführungsformen davon beispielhaft in den Zeichnungen gezeigt und werden in dieser Anmeldung im Detail beschrieben. Es sollte jedoch verstanden werden, dass es keine Absicht gibt, die Erfindung auf die offenbarten besonderen Formen zu beschränken, sondern im Gegenteil, die Erfindung soll alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Geist und Umfang der Erfindung fallen. Gleiche Zahlen beziehen sich auf gleiche Elemente in der Beschreibung der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass, obwohl die Begriffe erstens, zweitens usw. hier verwendet werden können, um verschiedene Elemente zu beschreiben, diese Elemente nicht durch diese Begriffe begrenzt werden sollten. Diese Begriffe werden nur verwendet, um ein Element von einem anderen zu unterscheiden. Beispielsweise könnte ein erstes Element als zweites Element bezeichnet werden, und in ähnlicher Weise könnte ein zweites Element als ein erstes Element bezeichnet werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Der im Rahmen dieser Anmeldung verwendete Begriff „und/oder” schließt alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugeordneten aufgeführten Gegenstände mit ein.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als ”verbunden” oder „gekoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, es direkt verbunden oder mit dem anderen Element gekoppelt sein kann oder es können dazwischenliegende Elemente vorhanden sein. Im Gegensatz dazu, wenn ein Element als ”direkt verbunden” oder ”direkt gekoppelt” mit einem anderen Element bezeichnet wird, gibt es keine dazwischenliegenden Elemente. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten in einer ähnlichen Weise interpretiert werden (das heißt, ”zwischen” versus ”direkt zwischen”, ”benachbart” und ”direkt benachbart” usw.).
Die im Rahmen dieser Anmeldung verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Erfindung nicht einschränken. Im Rahmen dieser Anmeldung sollen die verwendeten Singularformen ”ein”, ”eine” und ”der/die/das” auch die Pluralformen enthalten, es sei denn, der Kontext gibt eindeutig anderes vor. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe ”umfassen”, ”umfassend”, ”mit einschließen” und/oder ”mit einschließend”, wenn sie in dieser Anmeldung verwendet werden, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, aber nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen hiervon ausschließen.
Sofern es nicht anders definiert ist, haben alle in dieser Anmeldung verwendeten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung, wie sie allgemein von einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem diese Erfindung gehört, verstanden werden. Es versteht sich ferner, dass Begriffe, wie sie in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so interpretiert werden sollen, dass sie eine Bedeutung haben, die im Zusammenhang mit dem relevanten Stand der Technik im Einklang ist und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinne interpretiert wird, es sei denn, es ist in dieser Anmeldung ausdrücklich so definiert.
Es ist auch anzumerken, dass in einigen alternativen Implementierungen die in den Blöcken angegebenen Funktionen/Handlungen abweichend von der in den Flussdiagrammen angegebenen Reihenfolge auftreten können. Zum Beispiel können zwei nacheinander gezeigte Blöcke tatsächlich im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden, oder die Blöcke können manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden, abhängig von der/den beteiligten Funktionalität/Handlungen.
Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bezieht sich der Begriff „Licht emittierende Gruppe” auf eine Ansammlung von Licht emittierenden Elementen, in der eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen (oder eine Vielzahl von Licht emittierenden Zellen) in Reihe mit/parallel zu/in Reihe mit und parallel zueinander geschaltet sind, so dass ein Betrieb hiervon als eine einzige Einheit entsprechend einer Steuerung eines Steuersignalgenerators und einer Stromsteuerung gesteuert (das heißt, gleichzeitig ein-/ausgeschaltet) wird.
Zusätzlich bezieht sich der Begriff „erster Durchlassspannungspegel VF1” auf einen Schwellenspannungspegel, der in der Lage ist, eine erste Licht emittierende Gruppe anzutreiben, ein Begriff „zweiter Durchlassspannungspegel VF2” bezieht sich auf einen Schwellenspannungspegel, der in der Lage ist, die erste Licht emittierende Gruppe und eine zweite Licht emittierende Gruppe, die in Reihe miteinander geschaltet sind (das heißt, ein Spannungspegel, der durch Summieren des Durchlassspannungspegels der ersten Licht emittierenden Gruppe und des Durchlassspannungspegels der zweiten Licht emittierenden Gruppe erhalten wird) anzutreiben, und ein Begriff „dritter Durchlassspannungspegel VF3” bezieht sich auf einen Schwellenspannungspegel, der in der Lage ist, erste bis dritte Licht emittierende Gruppen anzutreiben, die in Reihe miteinander geschaltet sind. Das heißt, ein „n-ter Durchlassspannungspegel VFn” bezieht sich auf einen Schwellenspannungspegel, der in der Lage ist, erste bis n-te Licht emittierende Gruppen anzutreiben, die in Reihe miteinander geschaltet sind (das heißt, der Spannungspegel, der durch Summieren aller Durchlassspannungspegel von der ersten Licht emittierenden Gruppe bis zu dem Durchlassspannungspegel der n-ten Licht emittierenden Gruppe erhalten wird). Nachstehend wird, obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wird, bei denen alle Licht emittierenden Gruppen den gleichen Durchlassspannungspegel aufweisen, für den Fachmann offensichtlich sein, dass die Durchlassspannungspegel der jeweiligen Licht emittierenden Gruppen so ausgelegt sein können, dass sie sich voneinander unterscheiden. Im Folgenden werden deshalb beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung basierend auf einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben, bei der der erste Durchlassspannungspegel 1VF beträgt, der zweite Durchlassspannungspegel 2VF beträgt, und in ähnlicher Weise der n-te Durchlassspannungspegel nVF beträgt.
Zusätzlich bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung ein „erster Betriebsabschnitt” auf einen Abschnitt, in dem die an die Licht emittierende Einheit zugeführte Antriebsspannung der erste Durchlassspannungspegel VF1 oder mehr ist und kleiner als der zweite Durchlassspannungspegel VF2 ist, ein „zweiter Betriebsabschnitt” bezieht sich auf einen Abschnitt, in dem die an die Licht emittierende Einheit zugeführte Antriebsspannung der zweite Durchlassspannungspegel VF2 oder mehr ist und kleiner als der dritte Durchlassspannungspegel VF3 ist, und in ähnlicher Weise bezieht sich ein „n-ter Betriebsabschnitt” auf einen Abschnitt, in dem die an die Licht emittierende Einheit zugeführte Antriebsspannung der n-te Durchlassspannungspegel VFn oder mehr ist.
Zusätzlich bezieht sich in der vorliegenden Beschreibung ein „sequentielles Antreiben” auf ein Antriebsverfahren, bei dem die erste Licht emittierende Gruppe bis n-te Licht emittierenden Gruppe in Abhängigkeit von einem Spannungspegel einer Antriebsspannung Vin sequentiell eingeschaltet und sequentiell ausgeschaltet werden.
Zusätzlich werden Begriffe wie V1, V2, V3, ..., t1, t2, ..., T1, T2, T3 und dergleichen, die für den Ausdruck irgendwelcher bestimmter Spannungen, bestimmter Zeitabläufe, bestimmter Temperaturen und dergleichen verwendet werden, in der vorliegenden Beschreibung nicht verwendet, um absolute Werte auszudrücken, sondern diese stellen relative Werte dar, die voneinander unterscheidbar sind.
Verschiedene beispielhafte Ausführungsformen werden nun im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen einige beispielhafte Ausführungsformen gezeigt sind. Die vorliegende Erfindung kann jedoch in verschiedenen Formen ausgeführt werden und sollte nicht als auf die in dieser Anmeldung dargelegten Ausführungsformen beschränkt angesehen werden. Vielmehr sind diese Ausführungsformen so vorgesehen, dass die vorliegende Offenbarung gründlich und vollständig ist und den Umfang der vorliegenden Erfindung dem Fachmann vollständig vermittelt. Da auch Begriffe unter Berücksichtigung von Funktionen der vorliegenden Erfindung definiert sind, können sie je nach den Absichten oder den Praktiken des Benutzers variieren. Daher sollten die Begriffe nicht als einschränkende technische Komponenten der vorliegenden Erfindung interpretiert werden.
Ausführungsform 1
1 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Halbleiter-LED gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
1 veranschaulicht ein Beispiel der Beleuchtungsvorrichtung, die vier LEDs L1 bis L4 annimmt. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch die Anzahl an LEDs begrenzt, und es ist für den Fachmann offensichtlich, dass die Beleuchtungsvorrichtung nach 1 in eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer anderen beispielhaften Ausführungsform, die mindestens zwei in Reihe geschaltete LEDs verwendet, oder eine LED, die eine Vielzahl von Licht emittierenden Chips, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, umgewandelt werden kann.
Wie es in 1 gezeigt ist, kann eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Halbleiter-LED gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, einen Gleichrichter 100, einen Steuersignalgenerator 110, eine Schalteinheit 120, eine Stromsteuerung 130, eine Gesamtstromsteuerung 140 und eine Licht emittierende Einheit 150 umfassen.
Der Gleichrichter 100 kann eine Wechselspannung VAC, die positive und negative Werte aufweist, gleichrichten und die gleichgerichtete Wechselspannung in eine Antriebsspannung Vin in Form einer Richtspannung umwandeln. Eine der vielen bekannten Gleichrichterschaltungen, wie beispielsweise eine Diodenbrückenschaltung mit Dioden, kann als Gleichrichter 100 verwendet werden.
Der Steuersignalgenerator 110 kann die Antriebsspannung Vin empfangen, Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 zum Steuern des An-/Aus-Betriebs der Schalteinheit 120 erzeugen, Stromsteuersignale SC1 bis SC4 erzeugen, um den Betrieb der Stromsteuerung 130 zu steuern, und Abtastsignale COM0 bis COM3 erzeugen, um eine Zielspannung Vt, die ein Ausgabe der Gesamtstromsteuerung 140 ist, zu bestimmen.
Die Schalteinheit 120 kann eine Vielzahl von parallel zueinander geschalteten Schaltern 121, 122 und 123 enthalten und als Antwort auf die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 einen An-/Aus-Betrieb durchführen. Somit kann die Antriebsspannung Vin selektiv an die LEDs L2 bis L4 angelegt werden.
Die Stromsteuerung 130 kann mit einem Kathodenanschluss von jedem der LEDs L1 bis L4 verbunden sein und den Betrieb der angeschlossenen LEDs als Antwort auf die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 steuern. Zudem kann die Zielspannung Vt an die Stromsteuerung 130 angelegt werden. Strommengen der mit der Stromsteuerung 130 verbundenen LEDs L1 bis L4 können entsprechend der angelegten Zielspannung Vt bestimmt werden.
Zu diesem Zweck kann die Stromsteuerung 130 eine Vielzahl von Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 enthalten. Die Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 können parallel zueinander geschaltet sein.
Beispielsweise kann die erste Antriebsstromsteuerung 131 ein Stromsteuersignal SC1 und eine Zielspannung Vt empfangen. Die erste Antriebsstromsteuerung 131 kann als Reaktion auf das Stromsteuersignal SC1 freigegeben oder gesperrt werden. Wenn sie freigegeben ist, kann die erste Antriebsstromsteuerung 131 zulassen, dass ein Antriebsstrom, der der Zielspannung Vt entspricht, durch die LED L1 fließt.
Die Gesamtstromsteuerung 140 kann Abtastsignale COM0 bis COM3 des Steuersignalgenerators 110 empfangen und die Abtastsignale COM0 in COM3 in analoge Signale umwandeln. Die umgewandelten analogen Signale können in Form der Zielspannung Vt an die Stromsteuerung 130 angelegt werden.
Die Licht emittierende Einheit 150 kann eine Vielzahl von LEDs L1 bis L4 und eine Vielzahl von Dioden D1 bis D3 umfassen. Beispielsweise kann die LED L1 zwischen die Antriebsspannung Vin und der ersten Antriebsstromsteuerung 131 geschaltet sein. Außerdem können die verbleibenden LEDs L2 bis L4 zwischen die Schalteinheit 120 und die Antriebsstromsteuerungen 132, 133 und 134 geschaltet sein. Beispielsweise kann die LED L1 als eine erste Licht emittierende Gruppe ausgedrückt werden, und die verbleibenden LEDs L2 bis L4 können als eine zweite Licht emittierende Gruppe ausgedrückt werden. Die erste Licht emittierende Gruppe kann direkt mit der Antriebsspannung Vin verbunden sein und einen Lichtemissionsvorgang durchführen. Umgekehrt kann die zweite Licht emittierende Gruppe die Antriebsspannung Vin nur empfangen, wenn jeder der Schalter 121, 122 und 123 der Schalteinheit 120 in einem leitenden Zustand ist.
2 ein Schaltbild des Steuersignalgenerators gemäß 1
Unter Bezugnahme auf 2 kann der Steuersignalgenerator eine Vergleichseinheit 112 und eine Logikkombinationseinheit 114 enthalten.
Die Vergleichseinheit 112 kann die von dem Gleichrichter 100 ausgegebene Antriebsspannung Vin empfangen und die Antriebsspannung Vin mit einer Referenzspannung VF vergleichen. Ein Vergleichsergebnis kann durch die Pegel der Abtastsignale COM0 bis COM3 angezeigt werden. Zu diesem Zweck kann die Vergleichseinheit 112 eine Vielzahl von Spannungsteilungswiderständen Rs1 bis Rs5 umfassen, die in Reihe zwischen der Antriebsspannung Vin und der Masse geschaltet sind. Zudem können Verzweigungen von Knoten zwischen den Spannungsteilungswiderständen Rs1 bis Rs5 an die Vergleicher 1121 bis 1124 angelegt werden. Die Spannungen der Knoten zwischen den Spannungsteilungswiderständen Rs1 bis Rs5 können an positive Eingangsanschlüsse der Vergleicher 1121 bis 1124 angelegt werden, und die Referenzspannung VF kann gemeinsam mit negativen Eingangsanschlüssen der Vergleicher 1121 bis 1124 angelegt werden.
Wenn die Spannungen der Knoten zwischen den an die positiven Eingangsanschlüsse der jeweiligen Vergleicher 1121 bis 1124 angelegten Spannungsteilungswiderständen Rs1 bis Rs5 höher als die an ihre negativen Eingangsanschlüsse angelegte Referenzspannung VF sind, können die Vergleicher 1121 bis 1124 Hochpegelsignale ausgeben. Zudem können, wenn die Spannungen der Knoten zwischen den an die positiven Eingangsanschlüsse der jeweiligen Vergleicher 1121 bis 1124 angelegten Spannungsteilungswiderständen Rs1 bis Rs5 niedriger sind als die an ihre negativen Eingangsanschlüsse angelegte Referenzspannung VF, die Vergleicher 1121 bis 1124 Niedrigpegelsignale ausgeben.
Die Logikkombinationseinheit 114 kann eine erste Logikeinheit 115 und eine zweite Logikeinheit 116 enthalten.
Die erste Logikeinheit 115 kann die von den jeweiligen Vergleichern 1121 bis 1124 ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM3 empfangen, Logikkombinationsoperationen an den Abtastsignalen COM0 bis COM3 durchführen und Stromsteuersignale SC1 bis SC4 erzeugen. Die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 können den Betrieb der Stromsteuerung 130 gemäß 1 steuern. Die erste Logikeinheit 115 kann eine Kombination verschiedener Logikvorrichtungen entsprechen den eingegeben und ausgegebenen Signalen enthalten. Zudem kann ein Auswahlsignal SEL an die erste Logikeinheit 115 angelegt werden. Das Auswahlsignal SEL kann ein Abtastsignal auswählen, auf dem eine Logikoperation durchgeführt wird.
Die zweite Logikeinheit 116 kann die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfangen, Logikkombinationsoperationen an den Abtastsignalen COM0 bis COM3 durchführen und Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 erzeugen. Jedes der Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 kann die Schalteinheit 120 gemäß 1 steuern. Die zweite Logikeinheit 116 kann eine Kombination von verschiedenen Logikvorrichtungen entsprechen den eingegeben und ausgegebenen Signalen enthalten. Zudem kann das Auswahlsignal SEL an die zweite Logikeinheit 116 angelegt werden. Das Auswahlsignal SEL kann ein vorbestimmtes Abtastsignal auswählen, auf dem eine Logikoperation durchgeführt wird.
Jede der ersten Logikeinheit 115 und der zweiten Logikeinheit 116 kann eine Kombination von Logikvorrichtungen umfassen, die entsprechend der Phasen der eingegebenen Abtastsignale COM0 bis COM3 und der Phasen der Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 oder der Stromsteuersignale SC1 bis SC4 unterschiedlich ausgewählt werden können. Beispielsweise kann jede der beiden Logikeinheiten 115 und 116 ein programmierbares Logikfeld (logic array) oder eine programmierbare Feldlogik (array logic) enthalten.
Zudem kann die Anzahl der Abtastsignale nicht spezifisch begrenzt sein, sondern kann entsprechend der Anzahl der ausgegebenen Steuerschaltsignale und der Anzahl der Stromsteuersignale unterschiedlich ausgewählt werden.
3 ist ein Schaltbild der jeweiligen Komponenten der Stromsteuerung nach 1
Das Schaltbild der 3 zeigt eine von vier Antriebsstromsteuerungen, die die Stromsteuerung bilden.
Unter Bezugnahme auf 3 kann die Antriebsstromsteuerung einen linearen Verstärker 1301 umfassen, einen Dämpfer 1302, einen Antriebstransistor Qd und einen Erfassungswiderstand Rd.
Eine durch den Erfassungswiderstand Rd erfasste Spannung kann an einen negativen Eingangsanschluss des linearen Verstärkers 1301 angelegt werden.
Zudem kann die Zielspannung Vt an einen positiven Eingangsanschluss des linearen Verstärkers 1301 angelegt werden. Die Zielspannung Vt kann eine Spannung sein, die durch die Gesamtstromsteuerung 140 nach 1 erzeugt wird. Eine Ausgabe des linearen Verstärkers 1301 kann an den Dämpfer 1302 angelegt werden. Der Dämpfer 1302 kann in Reaktion auf die Stromsteuersignale SC0 bis SC3 freigegeben oder gesperrt werden.
Der Begriff „Freigabe” bezieht sich auf die Durchführung einer Eingabe-/Ausgabe(I/O)-Funktion durch ein Zielelement. Der Begriff „Sperren” bezieht sich auf den Eintritt in einen Aus-Zustand oder einen floatenden Zustand durch ein Zielelement, ohne Ausführung von Funktionen. Dementsprechend kann während eines Sperrmodus die Verarbeitung oder Übertragung von Signalen nicht auftreten. Nachfolgend sollten die Bedeutungen von Freigabe und Sperren in der vorliegenden Erfindung wie vorstehend beschrieben interpretiert werden.
Der freigegebene Dämpfer 1302 kann die Ausgabe des linearen Verstärkers 1301 an den Antriebstransistor Qd übertragen. Der Antriebstransistor Qd kann zwischen den Kathodenanschluss jeder der LEDs L1 bis L4 und den Erfassungswiderstand Rd geschaltet sein. Außerdem kann der Antriebstransistor Qd einen An-/Aus-Betrieb als Reaktion auf die Ausgabe des Dämpfers 1302 ausführen, die an einen Gate-Anschluss desselben angelegt ist. Der Dämpfer 1302 kann jede Vorrichtung sein, die so eingerichtet ist, dass sie in Reaktion auf das Stromsteuersignal SC in der Lage ist, einen An-/Aus-Betrieb auszuführen. Dementsprechend kann der Dämpfer 1302 durch einen Schalter ersetzt werden.
Wenn der Dämpfer 1302 freigegeben ist, kann eine negative Rückkopplung einschließlich des Antriebstransistors Qd, des linearen Verstärkers 1301 und des Dämpfers 1302 ausgebildet werden. Wenn eine Erfassungsspannung des Erfassungswiderstands Rd niedriger als die Zielspannung Vt ist, kann der lineare Verstärker 1301 ein Hochpegelsignal ausgeben, das über den Dämpfer 1302 an den Gate-Anschluss des Antriebstransistors Qd angelegt werden kann. Eine Gate-Source-Spannung Vgs des Antriebstransistors Qd kann aufgrund des erhöhten Spannungspegels ansteigen. Somit kann die durch den Erfassungswiderstand Rd fließende Strommenge zunehmen. Eine Erfassungsspannung des Erfassungswiderstands Rd kann aufgrund der erhöhten Strommenge ansteigen. Das heißt, die Erfassungsspannung des Erfassungswiderstands Rd kann dadurch charakterisiert werden, dass sie der Zielspannung Vt folgt.
Wenn der Dämpfer 1302 gesperrt ist, kann der Dämpfer 1302 ein Niedrigpegelsignal ausgeben oder in einen floatenden Zustand eintreten, so dass der Antriebstransistor Qd in einen Aus-Zustand eintreten kann.
Als Ergebnis kann der Antriebsstromsteuerung kein Strom zugeführt werden.
4 ist ein Blockdiagramm der Gesamtstromsteuerung 140 von 1
Unter Bezugnahme auf 4 kann die Gesamtstromsteuerung 140 einen Digital/Analog-Wandler (DAC) 141 enthalten, der so eingerichtet ist, dass er die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, die durch den in 2 gezeigten Steuersignalgenerator 110 erzeugt werden, und dass er einen vorbestimmten Zielwert entsprechend einem Zustand jedes der Abtastsignale COM0 bis COM3 ausgibt. Beispielsweise kann der DAC 141 Logikwerte 0000 bis 1111 der Abtastsignale COM0 bis COM3 empfangen und eine Spannung entsprechend dem vorbestimmten Zielwert als Antwort auf jeden der Logikwerte 0000 bis 1111 ausgeben. Die Zielspannung Vt, die dem Zielwert entspricht, kann über den Dämpfer 143 dem linearen Verstärker 1301 jeder der Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 zugeführt werden.
Obwohl 4 zeigt, dass die Gesamtstromsteuerung 140 nur eine Ausgabe ausgibt, ist dies nur ein Beispiel. Somit kann die Gesamtstromsteuerung 140 eine Vielzahl von Ausgaben ausgeben, die der Anzahl an Antriebsstromsteuerungen entspricht, an die die Zielspannungen Vt angelegt werden. Auch können eine Vielzahl von ausgegebenen Zielspannungen Vt unterschiedliche Werte aufweisen.
Zudem kann das Auswahlsignal SEL in die Gesamtstromsteuerung 140 eingegeben werden. Wenn das Auswahlsignal SEL freigegeben ist, kann die Gesamtstromsteuerung 140 unterschiedliche Zielspannungen Vt ausgeben.
5 ist eine graphische Darstellung, das den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung nach 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 5 ist eine Antriebsspannung Vin, eine Größe des Gesamtstroms IT, der durch alle LEDs fließt, und eine Größe des Stroms IL, der durch jede der LEDs fließt, gezeigt.
Ein Zyklus der Antriebsspannung Vin in Form einer Richtspannung ist dargestellt. Hier nimmt die Antriebsspannung Vin zwischen 0 V und einer Spitzenspannung periodisch zu und ab. Wie es in 5 gezeigt ist, kann die Summe der Ströme, die durch alle LEDs L1 bis L4 fließen, das heißt, die Größenordnung des Gesamtstroms IT, gesteuert werden, um konstant zu sein.

Die Schalteinheit 120 und die Stromsteuerung 130 können wie in Tabelle 1 gezeigt gesteuert werden. Tabelle 1

	Erste Antriebsstromsteuerung 131	Zweite Antriebsstromsteuerung 132	Dritte Antriebsstromsteuerung 133	Vierte Antriebsstromsteuerung 134	Erster Schalter 121	Zweiter Schalter 122	Dritter Schalter 123
VF ≤ Vin < 2VF	AN	AN	AN	AN	AN	AN	AN
2VF ≤ Vin < 3VF	AUS	AN	AUS	AN	AUS	AN	AUS
3VF ≤ Vin < 4VF	AUS	AUS	AN	AUS	AUS	AUS	AUS
3VF ≤ Vin < 4VF	AUS	AUS	AN	AN	AN	AUS	AUS
4VF ≤ Vin	AUS	AUS	AUS	AN	AUS	AUS	AUS

Die in Tabelle 1 gemäß der ersten Ausführungsform gezeigten Betreibungen werden unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 beschrieben.
Der Einfachheit halber wird in 2 angenommen, dass der Widerstand Rs5 entfernt ist oder einen immateriellen Wert annimmt. Dementsprechend wird angenommen, dass die Antriebsspannung Vin an den Vergleicher 1124 angelegt wird, ohne dass ein Abfall des Pegels der Antriebsspannung Vin verursacht wird.
Wenn die von dem Gleichrichter 100 ausgegebene Antriebsspannung Vin graduell von 0 V auf einen Wert ansteigt, der gleich oder höher ist als die Referenzspannung VF und niedriger ist als 2VF, kann das von dem Vergleicher 1124 ausgegebene Abtastsignal COM3 zu einem Hochpegelsignal werden. Die von den verbleibenden Vergleichern 1121, 1122 und 1123 ausgegebenen Abtastsignale können zu Niedrigpegelsignalen werden. Die Referenzspannung VF kann eine Durchlassspannung sein, durch die jede LED L1 oder L4 einen Lichtemissionsvorgang auslösen kann.
Die erste Logikeinheit 115, die die Ausgabe der Vergleichseinheit 112 empfängt, kann alle Stromsteuersignale SC1 bis SC4 freigeben. Zudem kann die zweite Logikeinheit 116 alle Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 freigeben. Somit können alle Schalter 121, 122 und 123 der Schalteinheit 120 eingeschaltet werden, während alle Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 freigegeben werden können.
Das heißt, gemäß 2 können die Abtastsignale COM0 bis COM3 in der Form (0001) in die erste Logikeinheit 115 und die zweite Logikeinheit 116 eingegeben werden. Die erste Logikeinheit 115, die die Abtastsignale COM0 bis COM3d empfängt, kann alle Stromsteuersignale SC1 bis SC4 freigeben. Zum Beispiel können alle Stromsteuersignale SC1 bis SC4 auf einen hohen Pegel freigegeben werden. Zudem kann die zweite Logikeinheit 116 die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 freigeben. Dementsprechend können die ersten bis dritten Schalter 121 bis 123 eingeschaltet werden. Alle LEDs L1 bis L4 können durch die eingeschalteten Schalter 121, 122 und 123 und die freigegebenen Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 parallel geschaltet werden.
Zusätzlich kann der DAC 141 der Gesamtstromsteuerung 140 ein von der Vergleichseinheit 112 des Steuersignalgenerators 110 ausgegebenes Logiksignal (z. B. 0001) der Abtastsignale COM0 bis COM3 empfangen und die Zielspannung Vt entsprechend des vorbestimmten Zielwerts als Reaktion auf das Logiksignal erzeugen. In diesem Fall kann der Zielwert ein Wert sein, der gleich 1/4 des Gesamtstroms IT ist, um den Gesamtstrom IT ständig zu steuern.
Aufgrund des vorstehend beschriebenen Vorgangs können alle Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 und alle Schalter 121, 122 und 123 in einen Leitungszustand versetzt oder freigegeben werden, und die Vielzahl von LEDs L1 bis L4 können aufgrund von Zuständen der Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 und der Schalter 121, 122 und 123 parallel zueinander geschaltet werden. Als Ergebnis kann der Gesamtantriebsstrom IT durch vier geteilt und den jeweiligen LEDs L1 bis L4 zugeführt werden.
Zusammenfassend können, wenn die Antriebsspannung Vin gleich oder höher als die Referenzspannung VF ist, Hochpegelstromsteuersignale SC1 bis SC4 von dem Steuersignalgenerator 110 an die Dämpfer 1302 der jeweiligen Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 angelegt werden, und die Zielspannung Vt, die einem Zielwert entspricht, der gleich 1/4 des Gesamtantriebsstroms IT ist, kann von der Gesamtstromsteuerung 140 an die Linearverstärker 1301 der jeweiligen Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 angelegt werden. Somit kann der lineare Verstärker 1301 eine Gate-Spannung des Antriebstransistors Qd so einstellen, dass eine an den Erfassungswiderstand Rd angelegte Spannung gleich der Zielspannung Vt ist, so dass ein Strom, der 1/4 des Gesamtantriebsstroms IT entspricht, zwischen Source- und Drain-Anschlüssen des Antriebstransistors Qd fließen kann. Als Ergebnis kann der Strom IL, der 1/4 des Gesamtantriebsstroms IT entspricht, geteilt und jeder der LEDs L1 bis L4 zugeführt werden.
Wenn die Größe der von dem Gleichrichter 100 ausgegebenen Antriebsspannung Vin graduell auf einen Wert höher als oder gleich 2VF, aber niedriger als 3VF, ansteigt, kann der Steuersignalgenerator 110 ein Steuerschaltsignal erzeugen und ausgeben, durch welches zwei der LEDs L1 bis L4 in Reihe geschaltet werden können. Das heißt, die beiden Vergleicher 1123 und 1124 gemäß 2 können Hochpegelsignale ausgeben.
Die von den Vergleichern 1121 bis 1124 ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM3 können in der Form (0011) ausgegeben werden.
Zusätzlich kann die erste Logikeinheit 115, die die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, die Stromsteuersignale SC2 bis SC4 freigeben.
Dementsprechend kann der durch die LED L2 fließende Strom der zweiten Antriebsstromsteuerung 132 zugeführt werden, und der der LED L4 zugeführte Strom kann der vierten Antriebsstromsteuerungen 134 zugeführt werden.
Zusätzlich kann die zweite Logikeinheit 116, die die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, das Steuerschaltsignal SW2 freigeben. Dementsprechend kann der zweite Schalter 122 eingeschaltet werden, während die verbleibenden Schalter 121 und 123 ausgeschaltet werden können.
Die Gesamtstromsteuerung 140 kann die Abtastsignale COM0 bis COM3 in der Form (0011) empfangen. Die eingegebenen Abtastsignale COM0 bis COM3 können in analoge Signale umgewandelt und als Zielspannung Vt ausgegeben werden. Die Zielspannung Vt kann es ermöglichen, dass der Antriebsstrom IL der freigegebenen Antriebsstromsteuerungen 142 und 144 1/2 des Gesamtstroms IT beträgt.
Aufgrund des Betriebs der Schalteinheit 120 und der Stromsteuerung 130 kann der zweite Schalter 122 eingeschaltet werden, und die zweite Antriebsstromsteuerung 142 und die vierte Antriebsstromsteuerung 144 können freigegeben werden. Somit kann ein Strompfad, der die LED L1, die Diode D1, die LED L2 und die zweite Antriebsstromsteuerung 142 mit einschließt, ausgebildet werden, und ein anderer Strompfad, der die LED L3, die Diode D3, die LED L4 und die vierte Antriebsstromsteuerung 144 mit einschließt, kann ausgebildet werden.
Als Ergebnis kann der gesamte Antriebsstrom IT halbiert und den jeweiligen Strompfaden zugeführt werden.
Wenn die von dem Gleichrichter 100 ausgegebene Antriebsspannung Vin höher als oder gleich 3VF ist, aber kleiner ist als 4VF, kann der Steuersignalgenerator 110 Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 erzeugen, durch die drei der LEDs L1 bis L4 in Reihe geschaltet werden können, und Stromsteuersignale SC1 bis SC4 ausgeben.
Die von der Vergleichseinheit 112 des Steuersignalgenerators 110 ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM3 können in der Form (0111) ausgegeben werden. Dies bedeutet, dass das Abtastsignal COM0 ein Signal mit niedrigem Pegel ist und die verbleibenden Abtastsignale COM1 bis COM3 Hochpegelsignale sind.
Die erste Logikeinheit 115, die die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, kann das Stromsteuersignal SC3 freigeben. Somit kann nur die dritte Antriebsstromsteuerung 133 freigegeben und die verbleibenden Antriebsstromsteuerungen 131, 132 und 134 gesperrt werden.
Zudem kann die zweite Logikeinheit 116, die die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, alle Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 sperren. Dementsprechend können alle Schalter 121, 122 und 123 der Schalteinheit 120 ausgeschaltet werden.
Somit kann ein Strompfad, der die LED L1, die Diode D1, die LED L2, die Diode D2, die LED D3 und die dritte Antriebsstromsteuerung 133 mit einschließt, ausgebildet werden. Dementsprechend können drei LEDs L1, L2 und L3 nach 1 Lichtemissionsvorgänge durchführen.
Weiterhin kann die Gesamtstromsteuerung 140 die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfangen und die Abtastsignale COM0 in COM3 in die Zielspannungen Vt umwandeln. Das heißt, die Gesamtstromsteuerung 140 kann das Logiksignal (0111) empfangen und die Zielspannung Vt als Reaktion auf das Logiksignal (0111) erzeugen. Da nur die drei in Reihe geschalteten LEDs L1, L2 und L3 als Reaktion auf die erzeugte Zielspannung Vt betrieben werden, kann ein Pegel der erzeugten Zielspannung Vt einen dem Gesamtstrom entsprechenden Wert aufweisen.
Zusätzlich kann die LED L4, die nicht in Reihe mit den LEDs L1, L2 und L3 geschaltet ist, selektiv Licht emittieren. Zu diesem Zweck kann ein extern eingegebenes Auswahlsignal SEL an die erste und die zweite Logikeinheit 115 und 116 des Steuersignalgenerators 110 angelegt werden. Wenn das Auswahlsignal SEL freigegeben ist, kann die erste Logikeinheit 115 die Stromsteuersignale SC3 und SC4 freigeben. Somit können die dritte Antriebsstromsteuerung 133 und die vierte Antriebsstromsteuerung 134 freigegeben werden. Auch kann die zweite Logikeinheit 116 das freigegebene Auswahlsignal SEL empfangen, eine Logikoperation an dem freigegebenen Auswahlsignal SEL durchführen und das Steuerschaltsignal SW1 freigeben. Dementsprechend kann der erste Schalter 120 eingeschaltet werden.
Somit kann ein Strompfad, der die LED L1, die Diode D1, die LED L2, die Diode D2, die LED L3 und die dritte Antriebsstromsteuerung 133 mit einschließt, ausgebildet werden, und ein anderer Strompfad, der die LED L4 und die vierte Antriebsstromsteuerung 134 mit einschließt, kann ausgebildet werden.
Zusätzlich kann das Auswahlsignal SEL an die Gesamtstromsteuerung 140 angelegt werden. Der DAC 141, der die Gesamtstromsteuerung 140 bildet, kann zusätzlich zu den Abtastsignalen COM0 bis COM3 des Steuersignalgenerators 110 das Auswahlsignal SEL empfangen. Wenn das Auswahlsignal SEL freigegeben ist, kann die Gesamtstromsteuerung 140 zwei Arten von Zielspannungen erzeugen. Beispielsweise kann die Gesamtstromsteuerung 140 die Abtastsignale COMO bis COM3 verarbeiten, um eine an die dritte Antriebsstromsteuerung 133 angelegte Zielspannung Vt1 zu erzeugen, und um eine an die vierte Antriebsstromsteuerung 134 angelegte Zielspannung Vt2 zu erzeugen, unter Verwendung der Abtastsignale COM0 bis COM3 und des Auswahlsignals SEL.
Die an die dritte Antriebsstromsteuerung 133 angelegte Zielspannung Vt1 kann als ein Wert eingestellt werden, der 3/4 des Gesamtantriebsstroms IT entspricht, und die an die vierte Antriebsstromsteuerung 134 angelegte Zielspannung Vt2 kann als ein Wert eingestellt werden, der 1/4 des Gesamtantriebsstroms IT entspricht.
Wenn die Antriebsspannung Vin, die eine Ausgangsspannung des Gleichrichters 100 ist, mindestens das 4-fache der Referenzspannung VF beträgt, können alle Vergleicher 1121 bis 1124 des Steuersignalgenerators 110 Hochpegelsignale erzeugen. Dementsprechend können die Abtastsignale COM0 bis COM3 einen Logikwert (1111) aufweisen.
Die erste Logikeinheit 115, die die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, kann das Steuerstromsignal SC4 freigeben.
Somit kann die vierte Antriebsstromsteuerung 134 freigegeben werden.
Zudem kann die zweite Logikeinheit 116, die die Abtastsignale COM0 bis COM3 empfängt, alle Steuerschaltsignale sperren. Dementsprechend können alle Schalter 121, 122 und 123 der Schalteinheit 120 ausgeschaltet werden.
Dementsprechend kann gemäß 1 ein Strompfad ausgebildet werden, der die LED L1, die Diode D1, die LED L2, die Diode D2, die LED L3, die Diode D3, die LED L4 und die vierte Antriebsstromsteuerung 134 mit einschließt.
Zudem kann die Gesamtstromsteuerung 140 die von der Vergleichseinheit 112 des Steuersignalgenerators 110 ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM3 empfangen und die Abtastsignale COM0 in COM3 in eine Zielspannung Vt umwandeln, die ein analoges Signal ist. Die Zielspannung Vt kann an die vierte Antriebsstromsteuerung 134 angelegt werden, die einen Strom entsprechend dem Gesamtantriebsstroms IT antreiben kann.
Unter Bezugnahme auf 5 kann die Größe des Gesamtstroms IT so gesteuert werden, dass er konstant in der Form einer Rechteckwelle ist. Selbst wenn die Antriebsspannung Vin variiert, kann der Gesamtstrom IT in geeigneter Weise geteilt und den jeweiligen LEDs zugeführt werden. Der Strom, der durch jede der LEDs fließt, kann je nach einem Pegel der Antriebsspannung Vin variieren. In dem vorstehend beschriebenen Fall können die durchschnittlichen Strommengen, die den jeweiligen LEDs zugeführt werden, ausgeglichen werden, und ein Stromfaktor und kritische Bedingungen können erfüllt werden.
6 ist eine weitere graphische Darstellung, die den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung nach 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine Antriebsspannung Vin, eine Größe des Gesamtstroms IT, der durch alle LEDs fließt, und eine Größe des Stroms IL, der durch jede der LEDs fließt, gezeigt.
Obwohl der unter Bezugnahme auf 5 erläuterte Betrieb dadurch gekennzeichnet ist, dass die Größe des Gesamtstroms IT durchgehend gesteuert wird, wird gemäß 6, selbst wenn Schaltbedingungen geändert werden, die Größe des Stroms IL, der durch jede der LEDs fließt, so gesteuert, dass er konstant ist, um einen konstanten Lichtemissionsbetrag beizubehalten.
Da die Schaltbedingungen die gleichen sind wie in Tabelle 1, wird von deren Beschreibung abgesehen. Da zudem eine gleiche Menge an Strom durch jede der LEDs fließt, kann von einem Vorgang zur Erzeugung der Zielspannung Vt unter Verwendung von Abtastsignalen abgesehen werden. Dementsprechend kann zusätzlich zu der Erzeugung der Zielspannung Vt unter Verwendung der Gesamtstromsteuerung 140 die Zielspannung Vt an die jeweiligen Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 unter Verwendung einer zusätzlichen Versorgungsspannung angelegt werden.
Wenn die von dem Gleichrichter 100 ausgegebene Antriebsspannung Vin graduell von 0 V auf einen Wert gleich oder höher als die Referenzspannung VF und niedriger als 2 VF ansteigt, können die vier LEDs L1 bis L4 parallel zueinander geschaltet werden.
In diesem Fall kann die Gesamtstromsteuerung 140 die Zielspannung Vt so zuführen, dass ein vorbestimmter Referenzstrom Iref jeder der Antriebsstromsteuerungen 131, 132, 133 und 134 zugeführt wird. Somit kann der Referenzstrom Iref durch jede der LEDs fließen, und die Gesamtstrommenge kann 4 Iref betragen.
Anschließend können, wenn die von dem Gleichrichter 100 ausgegebene Antriebsspannung Vin einen Wert gleich oder höher als 2 VF und niedriger als 3 VF erreicht, ein Feld, das zwei in Reihe geschaltete LEDs L1 und L2 mit einschließt, und ein Feld, das zwei in Reihe geschaltete LEDs L3 und L4 mit einschließt, parallel zueinander geschaltet werden. In diesem Fall kann die Gesamtstromsteuerung 140 die Zielspannung Vt an die zweite Antriebsstromsteuerung 132 und an die vierte Antriebsstromsteuerung 134 zuführen. Somit kann der Referenzstrom Iref durch die in Reihe geschalteten LEDs L1 und L2 fließen und zudem durch die in Reihe geschalteten LEDs L3 und L4 fließen. Dementsprechend kann die Gesamtstrommenge 2 Iref betragen.
Wenn die von dem Gleichrichter 100 ausgegebene Antriebsspannung Vin einen Wert gleich oder höher als 3 VF und niedriger als 4 VF erreicht, kann ein Feld mit drei in Reihe geschalteten LEDs L1 bis L3 parallel zu einer LED L4 geschaltet werden. Die Gesamtstromsteuerung 140 kann die Zielspannung Vt an die dritte Antriebsstromsteuerung 133 und an die vierte Antriebsstromsteuerung 134 zuführen. Jeder der Antriebsstromsteuerungen 133 und 134 kann den Referenzstrom Iref ansteuern. Dementsprechend kann die Gesamtstrommenge 2 Iref betragen.
Wenn der Betrag der von dem Gleichrichter 100 ausgegebenen Antriebsspannung Vin 4 VF oder höher ist, können alle LEDs L1 bis L4 in Reihe geschaltet werden. Die Gesamtstromsteuerung 140 kann die Zielspannung Vt an die vierte Antriebsstromsteuerung 134 zuführen. Dementsprechend kann der Gesamtstrombetrag Iref betragen.
Wie es in 6 gezeigt ist, kann der Gesamtstrom IT je nach der Größe der Antriebsspannung Vin variieren. Zudem kann der Strom, der durch eine LED fließt, immer so gesteuert werden, dass er konstant ist. In diesem Fall können sich die durchschnittlichen Strommengen der jeweiligen LEDs voneinander unterscheiden. Selbst wenn jedoch eine Verbindungsbeziehung zwischen den jeweiligen LEDs geändert wird, kann, da die Lichtemissionsbeträge der jeweiligen LEDs immer konstant gehalten werden, die Beleuchtungsvorrichtung eine konstante Helligkeit aufrechterhalten.
Ausführungsform 2
7 ist ein Schaltbild einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Halbleiter-LED gemäß einer zweiten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
In 7 ist ein Beispiel der Beleuchtungsvorrichtung mit vier LEDs veranschaulicht. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht durch die Anzahl der LEDs begrenzt, und jede der LEDs kann eine LED sein, die durch Umgestalten einer Reihenschaltungsstruktur von mindestens zwei LEDs, einer Parallelschaltungsstruktur von mindestens zwei LEDs oder einer Mischung aus Reihen- und Parallelschaltungsstruktur erhalten wird.
Zusätzlich kann die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform einen Gleichrichter 200, einen Steuersignalgenerator 210, eine Schalteinheit 220, eine Stromsteuerung 230, eine Gesamtstromsteuerung 240 und eine Licht emittierende Einheit 250 umfassen.
Der Gleichrichter 200 kann eine Wechselspannung, die positive und negative Werte aufweist, gleichrichten und die Wechselspannung in eine Antriebsspannung Vin in Form einer Richtspannung umwandeln. Eine der vielen bekannten Gleichrichterschaltungen, wie z. B. eine Diodenbrückenschaltung, die Dioden mit einschließt, kann als Gleichrichter 200 verwendet werden.
Der Steuersignalgenerator 210 kann die Antriebsspannung Vin erfassen und Abtastsignale COM0 bis COM1, Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 und Stromsteuersignale SC1 bis SC4 entsprechend der Größe der erfassten Antriebsspannung Vin erzeugen. Die Abtastsignale COM0 bis COM3 können an die Gesamtstromsteuerung 240 angelegt werden, und die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 können an die Schalteinheit 220 angelegt werden. Außerdem können die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 jeweils an die Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 der Stromsteuerung 230 angelegt werden.
Die Schalteinheit 220 kann zwischen der Antriebsspannung Vin und der Licht emittierende Einheit 250 vorgesehen sein. Zudem kann die Schalteinheit 220 eine Vielzahl von Schaltern umfassen, von denen jeder einen Kurzschluss aufweisen. oder in Reaktion auf die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 geöffnet werden kann.
Die Stromsteuerung 230 kann mehrere Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 umfassen. Die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 können jeweils mit Kathodenanschlüssen der LEDs L21, L22, L23 und L24 verbunden sein. Die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 können an die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 angelegt werden. Die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 können in Reaktion auf die angelegten Stromsteuersignale SC1 bis SC4 freigegeben oder gesperrt werden.
Wenn beispielsweise die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 auf einen hohen Pegel freigegeben sind, können die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 eine vorbestimmte Stromantriebsfähigkeit aufweisen und Vorgänge durchführen. Umgekehrt können, wenn die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 auf einen niedrigen Pegel gesperrt sind, die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233, und 234 in einen hochohmigen Zustand oder einen floatenden Zustand gebracht werden und können keine Stromantriebsvorgänge ausführen. Zudem können die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 an die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 angelegt werden. Wenn die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 freigegeben sind, können die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 die Strommenge bestimmen, mit der die Beleuchtungsvorrichtung angetrieben wird.
Die Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234, die die Stromsteuerung 230 bilden, können dieselben sein, wie sie in der ersten Ausführungsform beschrieben wurden. Deshalb wird an dieser Stelle von deren Beschreibung abgesehen.
Wenn dementsprechend die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 freigegeben sind, kann ein Dämpfer freigegeben werden und die Ausgabe eines Verstärkers empfangen. Die Ausgabe des Verstärkers kann über den Dämpfer eine Gate-Source-Spannung Vgs eines Transistors verändern. Die geänderte Gate-Source Spannung Vgs kann einen Antriebsstrom variieren. Der variierte Antriebsstrom kann durch einen Erfassungswiderstand fließen, und eine Spannung, die durch den Erfassungswiderstand erfasst wird, kann an einen negativen Eingangsanschluss des Verstärkers angelegt werden. Die durch den Erfassungswiderstand erfasste Spannung kann dadurch charakterisiert sein, dass sie einer an einen positiven Eingangsanschluss des Verstärkers angelegte Zielspannung folgt.
Wenn daher die Zielspannung ansteigt, kann auch ein von jeder der Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 eingestellter Antriebsstrom ansteigen.
Die Gesamtstromsteuerung 240 kann Abtastsignale COM0 bis COM3 des Steuersignalgenerators 210 empfangen. Die Abtastsignale COM0 bis COM3 können in Form von digitalen Daten eingegeben werden. Dementsprechend kann die Gesamtstromsteuerung 240 DAC-Vorgänge durchführen und Zielspannungen Vt1 bis Vt4 erzeugen. Die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 können jeweils in die Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 eingegeben werden. Die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 können den gleichen Wert oder unterschiedliche Werte aufweisen.
Die Licht emittierende Einheit 250 kann eine erste LED L21, eine zweite LED L22, eine dritte LED L23 und eine vierte LED L24 umfassen. Auch kann die Licht emittierende Einheit 250 zwischen der Schalteinheit 220 und der Stromsteuerung 230 angeschlossen sein. Kathodenelektroden der LEDs L21, L22, L23 und L24 können jeweils mit den Antriebsstromsteuerungen 231, 232, 233 und 234 verbunden sein. Auch können Dioden D21, D22 und D23 zwischen die LEDs L21, L22, L23 und L24 geschaltet sein. Die Dioden D21, D22 und D23 können eine Durchlassverbindungsbeziehung zwischen den LEDs L21, L22, L23 und L24 aufweisen. Wenn beispielsweise die erste LED L21 und die zweite LED L22 elektrisch in Reihe geschaltet sind, kann die zwischen den beiden LEDs L21 und L22 geschaltete Diode D21 Strom von der ersten LED L21 über eine Durchlassverbindungsstruktur der zweiten LED L22 zuführen. Zudem können die Dioden D21, D22, D23 und D24 in einem Strompfad von der Schalteinheit 220 zu der Stromsteuerung 230 in umgekehrter Richtung geschaltet sein. Als Ergebnis kann ein direktes Anlegen der Antriebsspannung Vin durch die Schalteinheit 220 an die Stromsteuerung 230 verhindert werden.
8 ist ein Schaltbild des Steuersignalgenerators 210 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 8 kann der Steuersignalgenerator 210 eine Vergleichseinheit 211 und eine Logikkombinationseinheit 212 umfassen.
Die Vergleichseinheit 211 kann eine Vielzahl von Vergleichern 2110 bis 2115 enthalten. Eine Referenzspannung VF kann an einen negativen Eingangsanschluss jeder der Vergleicher 2110 bis 2115 angelegt werden, und eine Spannung, die durch Aufteilen der Antriebsspannung Vin mittels eines Widerstand erhalten wird, kann an einen positiven Eingangsanschluss hiervon angelegt werden. Somit können zwei Widerstände in Reihe mit jedem Pfad geschaltet sein, und eine Spannung, die an einem Knoten zwischen Widerständen erfasst wird, kann in den positiven Eingangsanschluss jeder der Vergleicher 2110 bis 2115 eingegeben werden.
Die Vergleicher 2110 bis 2115 können Vergleichsvorgänge durchführen und Abtastsignale COM0 bis COM5 erzeugen.
Wenn zum Beispiel die Widerstände R21 bis R26 der Beziehung R26 > R25 > R22 > R21 > R22 > R21 folgen und ein mit der Antriebsspannung Vin verbundener Widerstand Rref einen vorbestimmten Widerstand aufweist, der für jeden Pfad gleich ist, können die ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM5 mit einem Anstieg der Antriebsspannung Vin von (000000) auf (111111) geändert werden.
Zusätzlich kann die Vergleichseinheit 211 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch die Vergleichseinheit 112 gemäß der ersten Ausführungsform ersetzt werden. Die Anzahl an Serienwiderständen der Vergleichseinheit 112 gemäß der ersten Ausführungsform und die Anzahl an Vergleichern können entsprechend der Anzahl der ausgegebenen Abtastsignale variieren.
Die von der Vergleichseinheit 211 ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM5 können der Gesamtstromsteuerung 240 zugeführt und der Logikkombinationseinheit 212 zugeführt werden.
Die Logikkombinationseinheit 212 kann die von der Vergleichseinheit 211 ausgegebenen Abtastsignale COM0 bis COM5 empfangen und Logikoperationen an den Abtastsignalen COM1 bis COM5 ausführen. Als Ergebnis können die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 und die Stromsteuersignale SC1 bis SC4 erzeugt werden.
Die Logikkombinationseinheit 212 kann eine Kombination von Logikvorrichtungen umfassen, die je nach Phasen der eingegebenen Abtastsignale COM0 bis COM5 und Phasen der ausgegebenen Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 oder der Stromsteuersignale SC1 bis SC4 unterschiedlich ausgewählt werden können. Beispielsweise kann die Logikkombinationseinheit 212 ein programmierbares Logikfeld oder eine programmierbare Feldlogik umfassen.
Zudem kann die Anzahl der Abtastsignale nicht spezifisch begrenzt sein, sondern kann entsprechend der Anzahl der ausgegebenen Steuerschaltsignale und der Anzahl der Stromsteuersignale verschieden gewählt werden.
9 ist ein Schaltbild der Schalteinheit 220 gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Unter Bezugnahme auf 9 kann die Schalteinheit 220 drei Schalter 221, 222 und 223 enthalten, und jede der Schalteinheiten 221, 222 und 223 kann die Schalter QW1 bis QW3 und die Steuertransistoren QS1 bis QS3 umfassen.
Jeder der Schalttransistoren QW1 bis QW3 und der Steuertransistoren QS1 bis QS3 kann ein Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor (MOSFET) sein und selektiv einen n-Leitfähigkeitstyp oder einen p-Leitfähigkeitstyp aufweisen. Wenn jeder der Schalttransistoren QW1 bis QW3 ein n-MOSFET ist, kann ein Drain-Anschluss des n-MOSFET mit der Antriebsspannung Vin verbunden sein, und die Widerstände RZ1 bis RZ3 können zwischen Drain- und Gate-Anschlüssen der Schalttransistoren QW1 bis QW3 geschaltet sein. Außerdem können zwischen den Gate- und Source-Anschlüssen der Schalttransistoren QW1 bis QW3 Zenerdioden DZ1 bis DZ3 vorgesehen sein. Wenn eine Stoßspannung, die eine plötzliche Hochspannung ist, an die Gate-Anschlüsse der Zenerdioden DZ1 bis DZ3 angelegt wird, können die Zenerdioden DZ1 bis DZ3 auf einen konstanten Pegel beschnitten werden. Außerdem können die Schalttransistoren QW1 bis QW3 Schaltvorgänge unter Verwendung der Widerstände RZ1 bis RZ3 durchführen, die zwischen die Gate- und Drain-Anschlüsse der Schalttransistoren QW1 bis QW3 geschaltet sind, wobei die Steuertransistoren QS1 bis QS3 abgeschnitten sind.
Die Steuertransistoren QS1 bis QS3 können jeweils zwischen Gate-Anschlüssen der Schalttransistoren QW1 bis QW3 und der Masse geschaltet sein, und die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 können an die Gate-Anschlüsse der Steuertransistoren QS1 bis QS3 angelegt sein.
Wenn die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 auf einen hohen Pegel freigegeben sind, können die Steuertransistoren QS1 bis QS3 eingeschaltet werden. Somit können die Gate-Anschlüsse der Schalttransistoren QW1 bis QW3 auf einen niedrigen Pegel gesperrt werden. Dementsprechend können die Schalttransistoren QW1 bis QW3 ausgeschaltet werden.
Wenn die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 auf einen niedrigen Pegel gesperrt sind, können die Steuertransistoren QS1 bis QS3 ausgeschaltet werden. Zudem kann eine Spannung mit einem vorbestimmten Pegel an die Schalttransistoren QW1 bis QW3 aufgrund der Widerstände RZ1 bis RZ3, die zwischen Gate- und Drain-Anschlüssen der Schalttransistoren QW1 bis QW3 geschaltet sind, angelegt werden. Insbesondere kann ein Strompfad, der die Antriebsspannung Vin und die Widerstände RZ1 bis RZ3 mit einschließt, aufgrund der abgeschnittenen Steuertransistoren QS1 bis QS3 abgeschnitten sein. Somit kann eine Spannung mit im Wesentlichen dem gleichen Pegel wie die Antriebsspannung Vin an die Gate-Anschlüsse der Schalttransistoren QW1 bis QW3 angelegt werden. Dementsprechend können die Schalttransistoren QW1 bis QW3 der Schalteinheit 220 eingeschaltet werden.
Zum besseren Verständnis, wenn ein Pegel eines Steuerschaltsignals, das zum Einschalten eines Schalttransistors geeignet ist, angelegt ist, kann das Steuerschaltsignal als freigegeben angesehen werden. Zudem kann, wenn ein Steuerschaltsignal, das zum Einschalten des Schalttransistors geeignet ist, angelegt ist, das Steuerschaltsignal als gesperrt angesehen werden.
Wenn die Schalter 221, 222 und 223 eingeschaltet sind, kann die Antriebsspannung Vin über die Knoten N1, N2 und N3 an die LEDs L21, L22, L23 und L24 angelegt werden.

Zusätzlich wird ein Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf Tabelle 2 beschrieben. Tabelle 2

	Erste Antriebsstromsteuerung 231	Zweite Antriebsstromsteuerung 232	Dritte Antriebsstromsteuerung 233	Vierte Antriebsstromsteuerung 234	Erster Schalter 221	Zweiter Schalter 222	Dritter Schalter 223
VF ≤ Vin < 2VF	AN	AN	AN	AN	AN	AUS	AUS
VF ≤ Vin < 2VF	AN	AN	AN	AN	AN	AN	AUS
2VF ≤ Vin < 3VF	AUS	AN	AUS	AN	AUS	AN	AUS
3VF ≤ Vin	AUS	AUS	AUS	AN	AUS	AUS	AN

Tabelle 2 zeigt ein Beispiel für den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung nach 7
Anfänglich kann das Steuerschaltsignal SW1 freigegeben werden, und die verbleibenden Steuerschaltsignale können gesperrt werden. Somit kann nur der Schalttransistor QW1 eingeschaltet sein, und der erste Schalter 221 kann in einen Leitungszustand übergehen. Die Antriebsspannung Vin kann über den Schalttransistor QW1 an den ersten Knoten N1 angelegt sein.
Zudem kann die erste bis vierte Antriebsstromsteuerung 231 bis 234 in Reaktion auf die angelegten Stromsteuersignale SC1 bis SC4 freigegeben sein. Zusätzlich können die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 durch die Gesamtstromsteuerung 240 an die ersten bis vierten Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 angelegt sein. Die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 können den gleichen Wert aufweisen.
Dementsprechend kann ein Strompfad, der den ersten Knoten N1, die erste LED L21 und die erste Antriebsstromsteuerung 231 mit einschließt, aufgrund des eingeschalteten ersten Schalters 221 ausgebildet werden, und die erste LED L21 kann einen Lichtemissionsvorgang ausführen. Zudem kann ein Strompfad, der den ersten Knoten N1, die zweite LED L22 und die zweite Antriebsstromsteuerung 232 mit einschließt, ein Strompfad, der den ersten Knoten N1, die dritte LED L23 und die dritte Antriebsstromsteuerung 233 mit einschließt und ein Strompfad, der den ersten Knoten N1, die vierte LED L24 und die vierte Antriebsstromsteuerung 234 mit einschließt, ausgebildet werden. Dies bedeutet, dass die jeweiligen LEDs L21 bis L24 parallel zueinander geschaltet sind und Lichtemissionsvorgänge ausführen.
Des Weiteren können zwischen den jeweiligen Knoten und den LEDs L21 bis L24 zusätzliche Dioden vorgesehen sein, um den Strom eines Rückwärtsstroms zwischen Anodenanschlüssen und Kathodenanschlüssen der LEDs abzuschneiden.
Wenn die Steuerschaltsignale SW1 und SW2 freigegeben sind, können der erste Schalter 221 und der zweite Schalter 222 eingeschaltet sein. Somit kann eine Antriebsspannung Vin an einen ersten Knoten N1 über den eingeschalteten ersten Schalter 221 angelegt werden, und die Antriebsspannung Vin kann durch den eingeschalteten zweiten Schalter 222 an einen zweiten Knoten N2 angelegt werden. Zudem können die freigegebenen Stromsteuersignale SC1 bis SC4 an die ersten bis vierten Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 angelegt sein. Somit können die ersten bis vierten Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 freigegeben werden. Auch können die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 jeweils an die Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 angelegt sein. Die Zielspannungen Vt1 bis Vt4 können den gleichen Wert aufweisen.
Dementsprechend kann ein Strompfad, der die LED L21 und die erste Antriebsstromsteuerung 231 mit einschließt, ausgebildet werden. Die Antriebsspannung Vin kann von dem ersten Knoten N1 an den Strompfad angelegt werden, und die Antriebsspannung Vin kann von dem zweiten Knoten N2 an den Strompfad angelegt werden. Zudem kann ein Strompfad, der die LED L22 und die zweite Antriebsstromsteuerung 232 mit einschließt, ausgebildet werden. Ferner kann die LED L23 die Antriebsspannung Vin von dem ersten Knoten N1 empfangen und die Antriebsspannung Vin von dem zweiten Knoten N2 empfangen. Außerdem kann die LED L24 die Antriebsspannung Vin von dem ersten Knoten N1 empfangen.
Wenn dementsprechend die Steuerschaltsignale SW1 und SW2 freigegeben sind und die jeweiligen Antriebsstromsteuerungen 231 bis 234 freigegeben sind, können die jeweiligen LEDs L21 bis L24 parallel Lichtemissionsvorgänge durchführen. Dies bedeutet, dass die LEDs L21 bis L24 nicht durch Lichtemissionsvorgänge anderer, benachbarter LEDs beeinflusst werden, sondern unabhängig hiervon gleichzeitig Lichtemissionsvorgänge durchführen.
Die Dioden D21 bis D23 können zwischen den LEDs L21 bis L24 vorgesehen sein. Die Dioden D21 bis D23 können vorgesehen sein, um das Fließen eines Rückwärtsstroms abzuschneiden, wenn eine Sperrvorspannung zwischen Anodenanschlüssen und Kathodenanschlüssen benachbarter LEDs angelegt wird.
Wenn das Steuerschaltsignal SW2 freigegeben ist, kann der zweite Schalter 222 eingeschaltet werden. Somit kann die Antriebsspannung Vin an den zweiten Knoten N2 angelegt werden.
Zudem können die Stromsteuersignale SC2 und SC4 freigegeben sein. Somit können die zweite Antriebsstromsteuerung 232 und die vierte Antriebsstromsteuerung 234 freigegeben werden. Die Zielspannungen Vt2 und Vt4 können an die freigegebenen Antriebsstromsteuerungen 232 und 234 angelegt sein. Die angelegten Zielspannungen Vt2 und Vt4 können den gleichen Wert aufweisen.
Ein Strompfad, der den zweiten Knoten N2, die LED L21, die Diode D21, die LED L22 und die zweite Antriebsstromsteuerung 232 mit einschließt, kann in Reaktion auf das Steuerschaltsignal SW2 und die Stromsteuersignale SC2 und SC4 ausgebildet sein. Zudem kann die Antriebsspannung Vin des zweiten Knotens N2 an den Strompfad angelegt sein, und die Menge des durch den Strompfad fließenden Stroms kann durch die an den zweiten Antriebsstromsteuerung 232 angelegte Zielspannung Vt2 bestimmt werden.
Ein Strompfad, der die LED L23, die Diode D23, die LED L24 und die vierte Antriebsstromsteuerung 234 mit einschließt, kann parallel zu dem vorstehend beschriebenen Strompfad ausgebildet sein. Die Antriebsspannung Vin des zweiten Knotens N2 kann an den Strompfad angelegt werden, und die Strommenge, die durch den Strompfad fließt, kann durch die Zielspannung Vt4 bestimmt werden, die an den vierten Antriebsstromsteuerung 234 angelegt ist.
Der vorstehend beschriebene Betrieb kann durch eine Reihenschaltungsstruktur zweier LEDs ermöglicht werden. Es können auch Reihenschaltungsstrukturen vorgesehen sein, die und parallel zueinander geschaltet sind.
Zusätzlich kann, wenn das Steuerschaltsignal SW3 freigegeben ist, der dritte Schalter 223 eingeschaltet werden. Somit kann die Antriebsspannung Vin über den eingeschalteten dritten Schalter 223 an den dritten Knoten N3 angelegt werden.
Weiterhin kann das Stromsteuersignal SC3 freigegeben und die verbleibenden Stromsteuersignale gesperrt sein. Somit kann nur die vierte Antriebsstromsteuerung 234 freigegeben und ein Stromantriebsvorgang durchgeführt werden. Das heißt, ein Strompfad, der die LED L21, die Diode D21, die LED L22, die Diode D22, die LED L23, die Diode D23, die LED L24 und die vierte Antriebsstromsteuerung 234 mit einschließt, kann ausgebildet sein. Der ausgebildete Strompfad kann vier in Reihe geschaltete LEDs enthalten. Der durch den Strompfad fließende Strom kann durch die an den vierten Antriebsstromsteuerung 234 angelegte Zielspannung Vt4 bestimmt werden.
Aufgrund der vorstehend beschriebenen Betriebsvorgänge können die LEDs direkt und eigenständig durch die Antriebsstromsteuerung angetrieben und auf verschiedenen Weisen verbunden werden, um Lichtemissionsvorgänge zu ermöglichen.
In der vorliegenden Ausführungsform kann eine Zielspannung, die durch die Gesamtstromsteuerung bestimmt wird, an die Antriebsstromsteuerung angelegt werden. Die Zielspannung kann den Antriebsstrom der Antriebsstromsteuerung bestimmen.
Wie in der ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 und 6 ausgeführt wurde, kann die Gesamtstrommenge der Beleuchtungseinrichtung konstant eingestellt werden, und die durch die jeweiligen Strompfade fließenden Ströme können konstant eingestellt werden. Daher kann der Stromverbrauch in geeigneter Weise aufgeteilt werden, und das Leuchtstärke jeder der LEDs kann so gesteuert werden, dass sie konstant ist.
Wie es vorstehend erläutert wurde, kann bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine elektrische Verbindungsbeziehung zwischen einer Vielzahl von LEDs in geeigneter Weise mit Schwankungen in der Größenordnung einer Wechselspannung zum Ansteuern der Vielzahl von LEDs geändert werden, so dass alle der Vielzahl von LEDs, die in der Beleuchtungsvorrichtung verwendet werden, Licht emittieren können. Somit kann verhindert werden, dass nur einige der in der Beleuchtungsvorrichtung verwendeten LEDs länger Licht emittieren, was zu einer früheren Abnutzung dieser LEDs im Vergleich zu anderen LEDs führt.
Zusätzlich kann, falls erforderlich, der Gesamtstrom, der allen LEDs zugeführt wird, so gesteuert werden, dass er konstant ist, oder der Strom, der jeder der LEDs zugeführt wird, kann so gesteuert werden, dass er konstant ist.
Ausführungsform 3
Unterdessen können die Beleuchtungsvorrichtung, die das Halbleiter-Licht emittierende Element gemäß des ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet, das unter Bezugnahme auf 1 bis 6 beschrieben ist, und die Beleuchtungsvorrichtung, die das Halbleiter-Licht emittierende Element gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung verwendet, das unter Bezugnahme auf 7 und 9 beschrieben wird, so eingerichtet sein, dass sie gegebenenfalls eine freie Spannungsfunktion ausführen, obwohl eine separate zusätzliche Schaltung zur Durchführung der freien Spannungsfunktion nicht hinzugefügt ist.
Nachfolgend wird zwar zur Vereinfachung der Erläuterungen und des Verständnisses ein Ausführungsbeispiel der freien Spannungsfunktion gemäß der vorliegenden Erfindung (das heißt, der Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels) unter Bezugnahme auf die Beleuchtungsvorrichtung, die das Halbleiter-Licht emittierende Element gemäß der ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet, die unter Bezugnahme auf 1 bis 6 erläutert ist, beschrieben. Es ist jedoch zu beachten, dass der gleiche technische Umfang gleichermaßen auf andere beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet werden kann.
Der gleiche technische Umfang wie der vorstehend beschriebene Inhalt zitiert die vorstehend erläuterten Beschreibungen des ersten Ausführungsbeispiels und des zweiten Ausführungsbeispiels, so dass nachfolgend hauptsächlich ein Aufbau zur Implementierung der freien Spannungsfunktion und deren Funktion beschrieben wird.
Eine zentrale Idee zur Implementierung der freien Spannungsfunktion in der vorliegenden Erfindung ist es zunächst, einen Standard des Wechselstroms, mit der die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten Ausführungsform verbunden ist, zu erfassen (das heißt, einen effektiven Spannungswert des in die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels eingegebenen Wechselstroms) und eine Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen einer ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppe L34 zu steuern, um sicherzustellen, dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierenden Gruppe L34 unter dem erfassten Standard der Wechselstroms problemlos angetrieben werden. Beispielsweise wird angenommen, dass die Licht emittierende Einheit, die so eingerichtet ist, dass sie die erste Licht emittierende Gruppe bis vierte Licht emittierende Gruppe mit einschließt, als eine Beleuchtungsvorrichtung (nicht gezeigt) eines sequentiell angetriebenen Licht emittierenden Elements gemäß dem Stand der Technik so eingerichtet ist, dass sie einen ersten Durchlassspannungspegel VF1 von 50 V, einen zweiten Durchlassspannungspegel VF2 von 100 V, einen dritten Durchlassspannungspegel VF3 von 150 V und einen vierten Durchlassspannungspegel VF4 von 200 V aufweist. In diesem Fall können, wenn die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des Stands der Technik mit einem AC-Netzstrom von 220 V (rms) oder 277 V (rms) verbunden ist, die erste Licht emittierende Gruppe bis vierte Licht emittierenden Gruppe alle in einem Zustand betrieben werden, in dem die erste Licht emittierende Gruppe bis vierte Licht emittierende Gruppe in Reihe miteinander geschaltet sind. Wenn aber die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des Stands der Technik mit einem AC-Netzstrom von 120 V (rms) verbunden ist, können die erste Licht emittierende Gruppe bis vierte Licht emittierenden Gruppe nicht alle in dem Zustand betrieben werden, in dem die erste Licht emittierende Gruppe bis vierte Licht emittierende Gruppe in Reihe miteinander geschaltet sind. Das heißt, dass gemäß des Stands der Technik in dem Fall, in dem die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements mit dem AC-Netzstrom von 120 V (rms) verbunden ist, besteht das Problem, dass die dritte Licht emittierende Gruppe und die vierte Licht emittierende Gruppe der ersten Licht emittierenden Gruppe bis vierten Licht emittierenden Gruppe, die in Reihe miteinander geschaltet sind, nicht kontinuierlich emittieren. Ähnlich besteht gemäß des Stands der Technik in einem Zustand, in dem ein erster Satz Licht emittierender Gruppen (die erste Licht emittierende Gruppe und die zweite Licht emittierende Gruppe, die in Reihe miteinander geschaltet sind) und ein zweiter Satz Licht emittierender Gruppen (die dritte Licht emittierende Gruppe und die vierte Licht emittierende Gruppe, die in Reihe miteinander geschaltet sind) parallel zueinander geschaltet sind, ein Problem, dass, wenn die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements mit dem AC-Netzstrom von 220 V (rms) oder 277 V (rms) verbunden ist, die Energieeffizienz verschlechtert wird.
Um die vorstehend beschriebenen Probleme zu lösen, kann die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, um einen mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin zu erfassen und den erfassten mittleren Spannungspegel mit einem ersten mittleren Spannungsreferenzpegel zu vergleichen, der vorliegt, um einen Standard des AC-Netzstroms, mit der die Beleuchtungsvorrichtung gegenwärtig verbunden ist, zu bestimmen (das heißt, der effektive Spannungspegel, der durch den angeschlossenen AC-Netzstrom zugeführt wird). Genauer gesagt kann beispielsweise die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die während vorbestimmter Perioden (z. B. 10 bis 40 Perioden) zugeführte Antriebsspannung Vin akkumulieren und den mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin auf der Grundlage der akkumulierten Antriebsspannung Vin erfassen.
Das heißt, der AC-Netzstrom von 120 V (rms) weist den mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin eines bestimmten Wertes auf, der AC-Netzstrom von 220 V (rms) weist den mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin eines anderen bestimmten Wertes auf und der AC-Netzstrom von 277 V (rms) weist den mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin eines noch anderen Wertes auf. Daher kann durch Erfassen des mittleren Spannungspegels pro Periode einer zugeführten gleichgerichteten Spannung der Standard des AC-Netzstroms, mit dem die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel verbunden ist, bestimmt werden. Spezifische numerische Werte, die vorstehend erwähnt wurden, sind lediglich veranschaulichend, und es können verschiedenste numerische Werte verwendet werden, falls erforderlich. Beispielsweise kann der AC-Netzstrom auch effektive Spannungen von 100 V, 300 V und dergleichen aufweisen, und es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung auf alle der vorstehend erwähnten Fälle angewendet werden kann. Obwohl die beispielhafte Ausführungsform, die eingerichtet ist, um den Standard (wirksame Spannung) des AC-Netzstroms zu bestimmen, mit dem die Beleuchtungsvorrichtung gegenwärtig verbunden ist, indem der mittlere Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin erfasst wird, vorstehend beschrieben wurde, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass das vorstehend erläuterte Prinzip gleichermaßen auch auf die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel angewendet werden kann, die so eingerichtet ist, dass sie einen Leistungsfaktorkompensator (nicht gezeigt) enthält. Das heißt, in dem Fall, in dem die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform so eingerichtet ist, dass sie den Leistungsfaktorkompensator enthält, kann die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels eingerichtet sein, um die Leistung des AC-Netzstroms zu bestimmen, mit dem die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiel verbunden ist, indem der mittleren Spannungspegels pro Periode einer leistungsfaktorkompensierten Antriebsspannung Vin, die der Licht emittierenden Einheit 350 zugeführt wird, erfasst wird. Wie es in 10 gezeigt ist, wird zur Vereinfachung der Erläuterungen und des Verständnisses nachfolgend die Beschreibung basierend auf einer beispielhaften Ausführungsform vorgebracht, bei der die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiel den Leistungsfaktorkompensator nicht enthält und die eingerichtet ist, um den Standard des AC-Netzstroms durch Erfassen des mittleren Spannungspegels pro Periode der Antriebsspannung Vin zu bestimmen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt.
Unterdessen kann gemäß einer weiter bevorzugten beispielhaften Ausführungsform die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels so eingerichtet sein, dass sie keinen exakten Standard des AC-Netzstroms, an den die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiel angeschlossen ist, bestimmt, aber dass sie den mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin mit dem gegenwärtigen ersten mittleren Spannungsreferenzpegel vergleicht und die Schalteinheit 120 in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis öffnet und schließt. Hier kann der erste mittlere Spannungsreferenzpegel ein Wert sein, der einer spezifischen effektiven Spannung des AC-Netzstroms entspricht, um eine Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung der ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppe L34 zu steuern. Das heißt, die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels kann so eingerichtet sein, dass nur festgestellt wird, ob die Effektivspannung des AC-Netzstroms, an den die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels angeschlossen ist, groß genug ist, um die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in einem Zustand zu betreiben, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierenden Gruppe L34 in Reihe zueinander geschaltet sind, oder klein genug ist, um die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in einem Zustand zu betreiben, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierenden Gruppe L34 in vorbestimmte Teilmengen unterteilt sind, so dass diese parallel zueinander geschaltet sind, und dass sie das Öffnen und Schließen der Schalteinheit 120 auf der Grundlage der vorstehend erwähnten Bestimmung steuert. Beispielsweise hat in dem vorstehend beschriebenen Beispiel der AC-Netzstrom (in dem Fall, in dem die Licht emittierende Einheit 350 so eingerichtet ist, dass sie einen ersten Durchlassspannungspegel VF1 von 50 V, einen zweiten Durchlassspannungspegel VF2 von 100 V, einen dritten Durchlassspannungspegel VF3 von 150 V, und einen vierten Durchlassspannungspegel VF4 von 200 V aufweist), wenn der AC-Netzstrom, mit dem die Beleuchtungsvorrichtung verbunden ist, eine effektive Spannung von 220 V oder 277 V aufweist, eine effektive Spannung, die groß genug ist, um die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34, die miteinander in Reihe geschaltet sind, anzutreiben, und andererseits hat der AC-Netzstrom, wenn der AC-Netzstrom, an den die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossen ist, eine effektive Spannung von 120 V aufweist, eine effektive Spannung, die klein genug ist, um die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in dem Zustand zu betreiben, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierenden Gruppe L34 in vorbestimmte Teilmengen unterteilt ist, so dass diese parallel zueinander geschaltet sind. Daher kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung die Leistung des AC-Netzstroms bestimmen, an den die Beleuchtungsvorrichtung gegenwärtig angeschlossen ist, indem der erste mittlere Spannungsreferenzpegel so eingestellt wird, dass dieser jeder Referenz-Effektivspannung zwischen 120 V (rms) und 277 V (rms) (z. B. 200 V (rms)) entspricht, und indem der mittlere Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin mit dem gegenwärtigen ersten mittleren Spannungsreferenzpegel verglichen wird. Selbstverständlich können in Abhängigkeit von dem Aufbau des Ausführungsbeispiels auch zwei oder mehr mittlere Spannungsreferenzpegel verwendet werden, um Standards verschiedener AC-Netzströme zu bestimmen. Beispielsweise kann auch ein erster mittlerer Spannungsreferenzpegel, der 120 V (rms) beträgt, ein zweiter mittlerer Spannungsreferenzpegel, der 220 V (rms) beträgt, und ein dritter mittlerer Spannungsreferenzpegel, der 277 V (rms) beträgt, verwendet werden.
Um die vorstehend beschriebene Funktion auszuführen, kann, wie es in 10 gezeigt ist, die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung den Gleichrichter 100, einen Steuersignalgenerator 310, die Schalteinheit 120, eine Stromsteuerung 330, eine Gesamtstromsteuerung 340 und die Licht emittierende Einheit 350 enthalten.
Da der Aufbau und die Funktion des Gleichrichters 100, der Schalteinheit 120, der Stromsteuerung 330, der Gesamtstromsteuerung 340 und der Licht emittierenden Einheit 350 von den vorstehend genannten Komponenten weitestgehend ähnlich zu den entsprechenden Komponenten der vorstehend beschriebenen ersten beispielhaften Ausführungsform und zweiten beispielhaften Ausführungsform sind, werden die überlappende Beschreibungen zitiert. Nachfolgend wird das vorliegende Ausführungsbeispiel anhand der Unterschiede beschrieben.
Die Licht emittierende Einheit 350 kann so eingerichtet sein, dass sie eine Vielzahl von Licht emittierenden Gruppen enthält, und die Vielzahl von Licht emittierenden Gruppen, die in der Licht emittierenden Einheit 350 enthalten sind, können so eingerichtet sein, dass sie eine Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen ihnen entsprechend einer Steuerung des Steuersignalgenerators 310 steuern und dass sie gleichzeitig sequentiell betrieben werden. Obwohl die in 10 offenbarte Licht emittierende Einheit 350 vier Licht emittierenden Gruppen, das heißt, von der ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis zur vierten Licht emittierenden Gruppe L34, enthält, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass die Anzahl der Licht emittierenden Gruppen, die in der Licht emittierenden Einheit 350 enthalten sind, bei Bedarf auf verschiedenste Arten geändert werden kann. Nachfolgend wird die Beschreibung jedoch basierend auf einer beispielhaften Ausführungsform vorgebracht, bei der die Licht emittierende Einheit 350 zur Vereinfachung der Erläuterungen und des Verständnisses die vier Licht emittierenden Gruppen enthält, die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht hierauf beschränkt. Beispielsweise kann die Licht emittierende Einheit 350 auch n Licht emittierende Gruppen enthalten, das heißt, von der ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis zu einer n-ten (n ist eine positive ganze Zahl von zwei oder mehr) Licht emittierenden Gruppen (nicht gezeigt), und es wird für den Fachmann offensichtlich sein, dass diese Modifikation in den Umfang der vorliegenden Erfindung fällt, solange sie den technischen Kernpunkt der vorliegenden Erfindung mit einschließt.
Unterdessen können die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in Abhängigkeit von dem Aufbau der beispielhaften Ausführungsform untereinander den gleichen Durchlassspannungspegel aufweisen, oder Durchlassspannungspegel, die sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise in dem Fall, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 so eingerichtet sind, dass sie eine unterschiedliche Anzahl von Licht emittierenden Elementen enthalten oder in dem Fall, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 unterschiedliche Arten von Reihen-/ oder Parallel-/ oder Reihen- und Parallelschaltungsbeziehungen aufweisen, haben die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 Durchlassspannungspegel, die sich voneinander unterscheiden. Nachfolgend wird jedoch aus Gründen der Vereinfachung der Erläuterungen und des Verständnisses die vorliegende beispielhafte Ausführungsform auf der Grundlage einer beispielhaften Ausführungsform beschrieben, bei der die Licht emittierende Einheit 350 so eingerichtet ist, dass sie einen ersten Durchlassspannungspegel VF1 von 50 V, einen zweiten Durchlassspannungspegel VF2 von 100 V, einen dritten Durchlassspannungspegel VF3 von 150 V und einen vierten Durchlassspannungspegel VF4 von 200 V aufweist.
Um die vorstehend beschriebene freie Spannungsfunktion zu verwirklichen, ist der Steuersignalgenerator 310 gemäß des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung eingerichtet, um den mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin zu erfassen und den Standard des AC-Netzstroms, an den die Beleuchtungsvorrichtung gegenwärtig angeschlossen ist, zu bestimmen, basierend auf dem erfassten mittleren Spannungspegel. Zusätzlich ist der Steuersignalgenerator 310 eingerichtet, um Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 entsprechend des bestimmten Standards des AC-Netzstroms zu erzeugen, um die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 an den ersten Schalter 121 bis dritten Schalter 123 auszugeben. In dem Fall, in dem beispielsweise der Standard des an die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossenen AC-Netzstroms die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 parallel zueinander schalten muss, beispielsweise in dem Fall, in dem der AC-Netzstrom, mit dem die Beleuchtungsvorrichtung verbunden ist, 60 V (rms) beträgt, ist der Steuersignalgenerator 310 eingerichtet, um Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 zu erzeugen, die alle von dem ersten Schalter 121 bis zu dem dritten Schalter 123 einschalten, um die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 an den ersten Schalter 121 bis dritten Schalter 123 auszugeben. Dementsprechend werden alle von dem ersten Schalter 121 bis dritten Schalter 123 eingeschaltet, so dass alle von der ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppe L34 parallel zueinander geschaltet und betrieben werden.
Zusätzlich ist in dem Fall, in dem der Standard des an die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossenen AC-Netzstroms die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in Teilmengen unterteilen muss, so dass diese parallel zueinander geschaltet sind, beispielsweise in dem Fall, in dem der an die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossene AC-Netzstrom 120 V (rms) beträgt, der Steuersignalgenerator 310 eingerichtet, um Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 zu erzeugen, die den ersten Schalter 121 und den dritten Schalter 123 ausschalten und den zweiten Schalter 122 einschalten, um die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 an den ersten Schalter 121 bis dritten Schalter 123 auszugeben. Dementsprechend wird nur der zweite Schalter 122 eingeschaltet, so dass ein erster Satz Licht emittierender Gruppen (die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32, die in Reihe miteinander geschaltet sind) und einen zweiten Satz Licht emittierender Gruppen (die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34, die in Reihe miteinander geschaltet sind) parallel zueinander geschaltet sind, um unabhängig voneinander angetrieben zu werden. Zusätzlich werden in diesem Zustand die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32 innerhalb des ersten Satzes Licht emittierender Gruppen (die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32, die in Reihe miteinander geschaltet sind) entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung Vin sequentiell angetrieben, und unabhängig von der vorstehenden Beschreibung werden die zweite Licht emittierende Gruppe L32 und die dritte Licht emittierende Gruppe L33 innerhalb des zweiten Satzes Licht emittierender Gruppen (die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34, die in Reihe miteinander geschaltet sind) entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung Vin sequentiell angetrieben.
Zusätzlich ist in dem Fall, in dem der Standard des an die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossenen AC-Netzstroms die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 so antreiben kann, dass diese in Reihe miteinander geschaltet sind, beispielsweise in dem Fall, in dem der an die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossene AC-Netzstroms 220 V (rms) beträgt, der Steuersignalgenerator 310 eingerichtet, um Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 zu erzeugen, die alle von dem ersten Schalter 121 bis zu dem dritten Schalter 123 ausschalten, um die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 an den ersten Schalter 121 bis dritten Schalter 123 auszugeben. Dementsprechend sind alle von der ersten Licht emittierenden Gruppen L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppen L34 in Reihe miteinander geschaltet, damit sie entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung Vin sequentiell angetrieben werden.
Da der mittlere Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung Vin nicht mit der Zeit variiert wird sondern konstant bleibt, wird die vorstehend erläuterte Reihen- und Parallelschaltungssteuerung nur einmal durchgeführt, nämlich wenn die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform anfänglich eingeschaltet wird.
Zusätzlich können gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Steuersignalgenerator 310 und die Stromsteuerung 330 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingerichtet sein, um eine Reihe von Funktionen zur Steuerung eines sequentiellen Antriebs von zumindest einigen der ersten Licht emittierende Gruppe L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppe L34 auszuführen.
Die vorstehend erwähnte sequentielle Antriebssteuerung der ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppe L34 kann durch den Steuersignalgenerator 310 ausgeführt werden, der einen Momentanwert der Antriebsspannung Vin erfasst und selektiv eine erste Antriebsstromsteuerung 331 bis vierte Antriebsstromsteuerung 334 aktiviert, basierend auf dem erfassten Momentanwert. Insbesondere kann der Steuersignalgenerator 310 gemäß der vorliegenden Erfindung Betriebszustände der ersten Licht emittierenden Gruppe L31 bis vierten Licht emittierenden Gruppe L34 durch Steuerung der Aktivierung beziehungsweise Inaktivierung der ersten Antriebsstromsteuerung 331 bis vierten Antriebsstromsteuerung 334 steuern, in Abhängigkeit von einem Vergleichsergebnis, das von einem Vergleichsmodul 520 eingegeben wird.
Die erste Antriebsstromsteuerung 331, die zweite Antriebsstromsteuerung 332, die dritte Antriebsstromsteuerung 333 und die vierte Antriebsstromsteuerung 334 können entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 aktiviert oder inaktiviert werden, wie es vorstehend beschrieben wurde. Genauer gesagt kann die erste Antriebsstromsteuerung 331 eingerichtet sein, um entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 einen ersten Strompfad P1 an diese anzuschließen oder von dieser zu trennen, die zweite Antriebsstromsteuerung 332 kann eingerichtet sein, um entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 einen zweiten Strompfad P2 an diese anzuschließen oder von dieser zu trennen und die dritte Antriebsstromsteuerung 333 kann eingerichtet sein, um entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 einen dritten Strompfad P3 an diese anzuschließen oder von dieser zu trennen. Auf ähnliche Weise kann die vierte Antriebsstromsteuerung 334 eingerichtet sein, um entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 einen vierten Strompfad P4 an diese anzuschließen oder von dieser zu trennen.
Zusätzlich können, ähnlich es wie vorstehend im Hinblick auf die erste beispielhafte Ausführungsform und die zweite beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, die erste Antriebsstromsteuerung 331, die zweite Antriebsstromsteuerung 332, die dritte Antriebsstromsteuerung 333 und die vierte Antriebsstromsteuerung 334 eingerichtet sein, um einen Stromwert eines Antriebsstroms IL des Licht emittierenden Elements, der durch die jeweiligen Schalter entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 fließt, zu steuern. Die vorstehend beschriebene erste Antriebsstromsteuerung 331 bis vierte Antriebsstromsteuerung 334 können so ausgeführt sein, dass sie identisch oder ähnlich der Antriebsstromsteuerung gemäß des in 3 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels sind.
Weiterhin kann gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Steuersignalgenerator 310 gemäß der vorliegenden Erfindung ferner eingerichtet sein, um die Größe des Antriebsstroms IL des Licht emittierenden Elements gemäß des bestimmten Standards des AC-Netzstroms zu steuern. Das heißt beispielsweise, da die in die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels von dem AC-Netzstrom von 120 V (rms), beziehungsweise dem AC-Netzstrom von 220 V (rms), beziehungsweise dem AC-Netzstrom von 277 V (rms) eingegebenen Eingangsleistungen gleich sein müssen, ist der Steuersignalgenerator 310 gemäß der vorliegenden Erfindung so eingerichtet, dass er die Größe des Antriebsstroms IL des lichtemittierenden Elements entsprechend dem bestimmten Standard des AC-Netzstroms so steuert, dass eine Abweichung der Eingangsleistung für jeden AC-Netzstrom in einem Bereich von 10% bis 30% liegen kann. Das heißt, der Steuersignalgenerator 310 ist so eingerichtet, dass er einen Wert des Antriebsstroms IL des lichtemittierenden Elements für jeden AC-Netzstrom so steuert, dass eine Beziehung, die umgekehrt proportional zu dem effektiven Spannungswert des an die Beleuchtungsvorrichtung angeschlossenen AC-Netzstroms ist, hergestellt wird.
11A ist ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen der Antriebsspannung Vin und dem Antriebsstrom IL des Licht emittierenden Elements in dem Fall darstellt, in dem die Beleuchtungsvorrichtung eines hocheffektiven Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels an den AC-Netzstrom von 120 V (rms) angeschlossen ist, und 11B ist ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen der Antriebsspannung Vin und dem Antriebsstrom IL des Licht emittierenden Elements in dem Fall darstellt, in dem die Beleuchtungsvorrichtung des hocheffektiven Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels an den AC-Netzstrom von 220 V (rms) angeschlossen ist. In dem Fall der in 11A und 11B gezeigten beispielhaften Ausführungsformen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, wird angenommen, dass die Licht emittierende Einheit 350 so eingerichtet ist, dass sie den ersten Durchlassspannungspegel VF1 von 50 V, den zweiten Durchlassspannungspegel VF2 von 100 V, den dritten Durchlassspannungspegel VF3 von 150 V und den vierten Durchlassspannungspegel VF4 von 200 V aufweist. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 11A und 11B der Betrieb in den Fällen beschrieben, in denen die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, an den AC-Netzstrom von 120 V (rms) beziehungsweise den AC-Netzstrom von 220 (rms) angeschlossen ist.
Zunächst einmal ist, wie es vorstehend beschrieben wurde, der AC-Netzstrom von 120 V (rms) kein AC-Netzstrom, der die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in dem Zustand antreiben kann, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in Reihe miteinander geschaltet sind, sondern er muss so gesteuert werden, dass diese in den ersten Satz Licht emittierender Gruppen (die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32, die in Reihe miteinander geschaltet sind) und den zweiten Satz Licht emittierender Gruppen (die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34, die in Reihe miteinander geschaltet sind) aufgeteilt werden, so dass der erste Satz Licht emittierender Gruppen und der zweite Satz Licht emittierender Gruppen parallel zueinander geschaltet sind. Daher erzeugt der Steuersignalgenerator 310 die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3, die den ersten Schalter 121 und den dritten Schalter 123 ausschalten und den zweiten Schalter 122 einschalten, um die Steuerschaltsignale SW1 bis SW3 an den ersten Schalter 121 bis dritten Schalter 123 auszugeben, wodurch dementsprechend nur der zweite Schalter 122 eingeschaltet wird, so dass der erste Satz Licht emittierender Gruppen (die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32, die in Reihe miteinander geschaltet sind) und der zweiten Satz Licht emittierender Gruppen (die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34, die in Reihe miteinander geschaltet sind) parallel zueinander geschaltet sind, um unabhängig voneinander angetrieben zu werden. In diesem Zustand wird eine Beziehung zwischen der Antriebsspannung Vin und dem Antriebsstrom IL des Licht emittierenden Elements, der durch den ersten Satz Licht emittierender Gruppen fließt, das heißt, die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32, die in Reihe miteinander geschaltet sind, in 11A oben dargestellt, und eine Beziehung zwischen der Antriebsspannung Vin und dem Antriebsstrom IL des Licht emittierenden Elements, der durch den zweiten Satz Licht emittierender Gruppen fließen, das heißt die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34, die in Reihe miteinander geschaltet sind, ist in 11A unten dargestellt. Wie aus den oberen und unteren Abbildungen in 11A hervorgeht, werden der erste Satz Licht emittierender Gruppen und der zweite Satz Licht emittierender Gruppen unabhängig voneinander in dem Zustand gesteuert, in dem der erste Satz Licht emittierender Gruppen und der zweite Satz Licht emittierender Gruppen parallel zueinander geschaltet sind. Insbesondere ist es ersichtlich, dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32, die zu dem ersten Satz Licht emittierender Gruppen gehören, sequentiell entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung Vin betrieben werden. Das heißt, wie es in 11A oben dargestellt ist, in einem Abschnitt in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vin der erste Durchlassspannungspegel VF1 oder mehr ist und kleiner als der zweite Durchlassspannungspegel VF2 ist, wird die erste Antriebsstromsteuerung 331 aktiviert und die zweite Antriebsstromsteuerung 332 wird deaktiviert, so dass nur die erste Licht emittierende Gruppe L31 des ersten Satzes Licht emittierender Gruppen Licht emittiert. Zusätzlich wird in einem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vin der zweite Durchlassspannungspegel VF2 oder mehr ist, die erste Antriebsstromsteuerung 331 deaktiviert und die zweite Antriebsstromsteuerung 332 wird aktiviert, so dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32 des ersten Satzes Licht emittierender Gruppen emittieren. Somit ist es ersichtlich, dass das sequentielle Antreiben gemäß des Spannungspegels der Antriebspannung Vin innerhalb des ersten Satzes Licht emittierender Gruppen ausgeführt wird.
Zusätzlich werden unabhängig voneinander die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34, die zu dem zweiten Satz Licht emittierender Gruppen gehören, sequentiell entsprechend dem Spannungspegel der Antriebspannung Vin betrieben. Das heißt, wie es in 11A unten gezeigt ist, in einem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebspannung Vin „der dritte Durchlassspannungspegel VF3 – der zweite Durchlassspannungspegel VF2” (VF3 – VF2) oder mehr ist und kleiner als „der vierte Durchlassspannungspegel VF4 – der zweite Durchlassspannungspegel VF2” (VF4 – VF2) ist, wird die dritte Antriebsstromsteuerung 333 aktiviert und die vierte Antriebsstromsteuerung 334 wird deaktiviert, so dass nur die dritte Licht emittierende Gruppe L33 des zweiten Satzes Licht emittierender Gruppen Licht emittiert. Zusätzlich wird in einem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebspannung Vin „der vierte Durchlassspannungspegel VF4 – der zweite Durchlassspannungspegel VF2” (VF4 – VF2) oder mehr ist, die dritte Antriebsstromsteuerung 333 deaktiviert und die vierte Antriebsstromsteuerung 334 wird aktiviert, so dass die dritte Licht emittierende Gruppe L33 und die vierte Licht emittierende Gruppe L34 des zweiten Satzes Licht emittierender Gruppen emittieren. Somit ist es ersichtlich, dass das sequentielle Antreiben gemäß des Spannungspegels der Antriebspannung Vin innerhalb des zweiten Satzes Licht emittierender Gruppen ausgeführt wird.
Andererseits ist, wie es vorstehend beschrieben wurde, der AC-Netzstrom von 220 V (rms) ein solcher AC-Netzstrom, der die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierenden Gruppe L34 in dem Zustand betreiben kann, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 miteinander in Reihe geschaltet sind. Somit werden alle von dem ersten Schalter 121 bis zu dem dritten Schalter 123 in einem geöffneten Zustand entsprechend der Steuerung des Steuersignalgenerators 310 gehalten und die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 werden sequentiell durch den Steuersignalgenerator 310 in dem Zustand angetrieben, in dem die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierenden Gruppe L34 in Reihe miteinander geschaltet sind. Der vorstehend erläuterte Vorgang ist in 11B dargestellt. Das heißt, wie es in 11B dargestellt ist, es wird in dem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebspannung Vin der erste Durchlassspannungspegel VF1 oder mehr ist und kleiner als der zweite Durchlassspannungspegel VF2 ist, nur die erste Antriebsstromsteuerung 331 aktiviert und andere Antriebsstromsteuerungen werden deaktiviert, so dass nur die erste Licht emittierende Gruppe L31 Licht emittiert. Zusätzlich wird in dem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vin der zweite Durchlassspannungspegel VF2 oder mehr ist und kleiner als der dritte Durchlassspannungspegel VF3 ist, nur die zweite Antriebsstromsteuerung 332 aktiviert und andere Antriebsstromsteuerungen werden deaktiviert, so dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 und die zweite Licht emittierende Gruppe L32 emittieren. Zusätzlich wird in einem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vin der dritte Durchlassspannungspegel VF3 oder mehr ist und kleiner als der vierte Durchlassspannungspegel VF4 ist, nur die dritte Antriebsstromsteuerung 333 aktiviert und andere Antriebsstromsteuerungen werden deaktiviert, so dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis dritte Licht emittierende Gruppe L33 emittieren. Schließlich wird in einem Abschnitt, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vin der vierte Durchlassspannungspegel VF4 oder mehr ist, nur die vierte Antriebsstromsteuerung 334 aktiviert und andere Antriebsstromsteuerung werden deaktiviert, so dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 emittieren. Somit kann, wie aus dem Vorstehenden ersichtlich ist, für den Fall, dass die Beleuchtungsvorrichtung an den AC-Netzstrom von 220 V (rms) angeschlossen ist, abgeleitet werden, dass die erste Licht emittierende Gruppe L31 bis vierte Licht emittierende Gruppe L34 in Reihe miteinander geschaltet sind, um sequentiell entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung Vin betrieben zu werden.
Zusätzlich kann, wie es vorstehend beschrieben wurde, die Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß der dritten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Größe des Antriebsstroms IL des Licht emittierenden Elements für jeden AC-Netzstrom steuern, so dass für jeden AC-Netzstrom eine Leistungsabweichung der der Beleuchtungsvorrichtung zugeführten Eingangsleistung innerhalb von 10% bis 30% gehalten werden kann. Beispielsweise kann ein Antriebsstrom IL' des Licht emittierenden Elements der Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, das an den AC-Netzstrom von 220 V (rms) angeschlossen ist, konstant stromgesteuert werden auf etwa 1/2 des Antriebsstroms IL des Licht emittierenden Elements der Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, das an den AC-Netzstrom von 120 V (rms) angeschlossen ist. 11A zeigt einen Antriebsstrom IL1 eines ersten Licht emittierenden Elements, einen Antriebsstrom L12 eines zweiten Licht emittierenden Elements, einen Antriebsstrom IL3 eines dritten Licht emittierenden Elements und einen Antriebsstrom IL4 eines vierten Licht emittierenden Elements der Beleuchtungseinrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, das an den AC-Netzstrom von 120 V (rms) angeschlossen ist, und 11B zeigt einen Antriebsstrom IL1' des ersten Licht emittierenden Elements, einen Antriebsstrom IL2' des zweiten Licht emittierenden Elements, einen Antriebsstrom IL3' des dritten Licht emittierenden Elements und einen Antriebsstrom IL4' des vierten Licht emittierenden Elements der Beleuchtungsvorrichtung des Licht emittierenden Elements gemäß des dritten Ausführungsbeispiels, das an den AC-Netzstrom von 220 V (rms) angeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf 11A und 11B ist es ersichtlich, dass die Größe des Antriebsstroms IL1' des ersten Licht emittierenden Elements, die Größe des Antriebsstroms IL2' des zweiten Licht emittierenden Elements, die Größe des Antriebsstroms IL3' des dritten Licht emittierenden Elements und die Größe des Antriebsstroms IL4' des vierten Licht emittierenden Elements konstant stromgesteuert werden auf etwa 1/2 der Größe des Antriebsstroms IL1 des ersten Licht emittierenden Elements, der Größe des Antriebsstroms IL2 des zweiten Licht emittierenden Elements Element, der Größe des Antriebsstroms IL3 des dritten Licht emittierenden Elements und der Größe des Antriebsstroms IL4 des vierten Licht emittierenden Elements.
Vorstehend wurden verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der Beleuchtungsvorrichtung des hocheffektiven Licht emittierenden Elements gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Wie es vorstehend beschrieben wurde, kann die Beleuchtungsvorrichtung des hocheffektiven Licht emittierenden Elements gemäß der vorliegenden Erfindung die Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen den Licht emittierenden Gruppen entsprechend zu dem Spannungspegel der Antriebsspannung steuern, und kann gleichzeitig die Leistungsfähigkeit derselben durch Steuerung des sequentiellen Antriebs der Licht emittierenden Gruppen verbessern. Zusätzlich kann die Beleuchtungsvorrichtung des hocheffizienten Licht emittierenden Elements gemäß der vorliegenden Erfindung ihre Leistungseffizienz weiter verbessern, indem eine Eingabe der gleichgerichteten Spannung in dem Kompensationsabschnitt blockiert wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 2012/007409 [0001]
KR 10-2011-0093362 [0001]
KR 10-2012-0056307 [0001]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung umfassend: einen Gleichrichter, der so eingerichtet ist, dass er mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und eine Vollwellengleichrichtung an einer angelegten Wechselspannung durchführt, und dass er eine Richtspannung, die vollwellengleichgerichtet ist, für eine Licht emittierende Einheit als eine Antriebsspannung bereitstellt, wobei die Licht emittierende Einheit eine erste Licht emittierende Gruppe bis n-te Licht emittierende Gruppe umfasst, wobei n eine positive ganze Zahl von mindestens zwei ist, und eingerichtet ist, um Licht durch Empfangen der Antriebsspannung von dem Gleichrichter zu emittieren; einen Steuersignalgenerator, der eingerichtet ist um ein Steuerschaltsignal zur Steuerung einer Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend einem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu erzeugen, und um ein Stromsteuersignal zur Steuerung eines sequenziellen Antriebs von mindestens einem Teil der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung zu erzeugen; eine Schalteinheit, die eingerichtet ist um einen An- oder Aus-Betrieb entsprechend dem Steuerschaltsignal auszuführen, um die Antriebsspannung selektiv zu übermitteln; und eine Stromsteuerung, die eine erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung umfasst und die jeweils mit der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe verbunden ist, wobei die erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung eingerichtet sind um selektiv entsprechend dem Stromsteuersignal aktiviert zu werden.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Steuersignalgenerator eingerichtet ist um die Größe eines Antriebsstroms des Licht emittierenden Elements entsprechend dem mittleren Spannungspegel pro Periode des Antriebsstroms zu steuern.
Antriebsschaltung eines Licht emittierenden Elements, die eingerichtet ist um einen Antrieb einer Licht emittierenden Einheit, die eine erste Licht emittierende Gruppe bis n-te Licht emittierende Gruppe umfasst, wobei n eine positive ganze Zahl von zwei oder mehr ist, zu steuern, wobei die Antriebsschaltung umfasst: einen Gleichrichter, der so eingerichtet ist, dass er mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und eine Vollwellengleichrichtung an einer angelegte Wechselspannung durchführt, und dass er eine Richtspannung, die vollwellengleichgerichtet ist, für eine Licht emittierende Einheit als eine Antriebsspannung bereitstellt; einen Steuersignalgenerator, der eingerichtet ist um ein Steuerschaltsignal zur Steuerung einer Reihen- und Parallelschaltungsbeziehung zwischen der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend einem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu erzeugen, und um ein Stromsteuersignal zur Steuerung eines sequenziellen Antriebs von mindestens einem Teil der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe entsprechend dem Spannungspegel der Antriebsspannung zu erzeugen; eine Schalteinheit, die eingerichtet ist um einen An- oder Aus-Betrieb entsprechend dem Steuerschaltsignal auszuführen, um die Antriebsspannung selektiv zu übermitteln; und eine Stromsteuerung, die eine erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung umfasst und die jeweils mit der ersten Licht emittierenden Gruppe bis n-ten Licht emittierenden Gruppe verbunden ist, wobei die erste Antriebsstromsteuerung bis n-te Antriebsstromsteuerung eingerichtet sind um selektiv entsprechend dem Stromsteuersignal aktiviert zu werden.
Antriebsschaltung nach Anspruch 1, wobei der Steuersignalgenerator eingerichtet ist um die Größe eines Antriebsstroms des Licht emittierenden Elements entsprechend dem mittleren Spannungspegel pro Periode der Antriebsspannung zu steuern.