DE212015000247U1

DE212015000247U1 - LED Antriebskreis mit verbesserter Flimmerleistung und LED Beleuchtungsvorrichtung enthaltend diesen

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Publication number: DE212015000247U1
Application number: DE212015000247.0U
Authority: DE
Original assignee: Seoul Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Seoul Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2015-10-14
Publication date: 2017-06-28
Anticipated expiration: 2025-10-15
Also published as: CN107211508B; CN107211508A; US20170231051A1; WO2016060465A2; EP3209096A2; EP3209096A4; WO2016060465A3; EP3209096B1; US10244596B2

Abstract

LED-Antriebskreis, der eingerichtet ist, um den Betrieb einer LED-Licht emittierenden Einheit einer LED-Beleuchtungsvorrichtung zu steuern, umfassend: eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und die eine erste gleichgerichtete Spannung als eine erste Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit über eine Vollwellengleichrichtung der an sie angelegten Wechselspannung zuführt; eine erste Ladungs-/Entladungseinheit, die mit Energie unter Verwendung der gleichgerichteten Spannung in einem Ladungsintervall beladen wird und eine zweite Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit in einem Kompensationsintervall zuführt; und eine LED-Antriebssteuerung, die den Betrieb der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit steuert und die die erste Ladungs-/Entladungseinheit so steuert, dass sie zusätzlich in einem zusätzlichen Entladungsintervall zwischen einem Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung und dem Ladungsintervall entladen wird.

Description

[Technisches Gebiet]
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung betreffen einen Antriebskreis für eine Licht emittierende Diode (LED-Antriebskreis) mit verbesserter Flimmerleistung und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die diesen enthält. Insbesondere betreffen beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung einen LED-Antriebskreis mit verbesserter Flimmerleistung, der eine Abweichung der Lichtausgabe durch Entfernen eines LED-AUS-Intervalls unter Verwendung einer Ladungs-/Entladungseinheit in einem Kompensationsintervall einer LED-Beleuchtungsvorrichtung, die mit Wechselstrom (AC) betrieben wird, verringern kann, und die Leistungseffizienz verbessern kann, indem eine Antriebsspannung an andere Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung der Ladungs-/Entladungseinheit in einem zusätzlichen Entladungsintervall hiervon zugeführt wird, und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die diesen enthält.
[Stand der Technik]
Der LED-Antrieb erfolgt in der Regel durch Gleichstrom (DC). Eine Beleuchtungsvorrichtung, die mit DC angetrieben wird, erfordert einen Wechselstrom-Gleichstrom-Wandler, wie beispielsweise einen SMPS und dergleichen, und ein Stromwandler stellt verschiedene Probleme für die Beleuchtungsvorrichtung bereit, wie etwa die Erhöhung der Herstellungskosten, die Schwierigkeit bei der Verringerung der Größe, die Verschlechterung der Energieeffizienz, und die Verringerung der Lebensdauer aufgrund der kurzen Lebensdauer eines solchen Stromrichters.
Um solche Probleme basierend auf dem DC-Antrieb zu lösen, wurde ein Wechselstrom-Antrieb für LEDs vorgeschlagen. Jedoch verursacht ein Wechselstrom-Antriebskreis nicht nur eine Verringerung des Leistungsfaktors aufgrund einer Fehlanpassung zwischen der Eingangsspannung und dem Ausgangsstrom von LEDs, sondern auch ein starkes Flimmern, das von einem Benutzer wahrnehmbar ist, in den Fällen, bei denen nicht-leuchtende Intervalle der LEDs verlängert werden.
1 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Flimmer-Index. Eine Definition und Regulierung des Flimmer-Index als Referenz-Flimmer-Pegel gemäß den Energy-Star-Spezifikationen wird nachfolgend beschrieben.
(1) Definition von Flimmern
Flimmern bezeichnet ein Phänomen, bei dem die Helligkeit einer Beleuchtung für eine bestimmte Zeitspanne verändert wird, und ein starkes Flimmern kann von einem Benutzer als wackelndes oder flackerndes Licht wahrgenommen werden. Flimmern wird generell aufgrund einer Differenz zwischen einer maximalen Lichtausgabe und einer minimalen Lichtausgabe für eine bestimmte Zeitspanne erzeugt.
(2) Arten von Flimmer-Indizes

a) Flimmer-Index: Wie es in 1 gezeigt ist, bezeichnet der Flimmer-Index einen Wert, der durch Dividieren eines Bereichs (Bereich 1) oberhalb des Pegels der durchschnittlichen Lichtausgabe durch den gesamten Lichtausgangsbereich (Bereich 1 + Bereich 2) auf einer Lichtausgabewellenform eines Zyklus erhalten wird. Somit ist der Flimmer-Index ein Wert, der numerisch die Häufigkeit der Beleuchtung über dem Pegel der durchschnittlichen Lichtausgabe in einem Zyklus anzeigt, und ein niedrigerer Flimmer-Index zeigt einen besseren Flimmerpegel an.
b) Prozentuales Flimmern oder Modulationstiefe: Das prozentuale Flimmern bezieht sich auf einen Wert, der numerisch eine minimale Lichtintensität und eine maximale Lichtintensität für einen bestimmten Zeitraum anzeigt. Ein solches prozentuales Flimmern kann durch 100 × berechnet werden (maximale Lichtintensität – minimale Lichtintensität)/(maximale Lichtintensität + minimale Lichtintensität).

(3) Flimmerpegel in Übereinstimmung mit Energy-Star-Spezifikationen

– Lichtausgabewellenform ≥ 120 Hz
– Flimmer-Index ≤ Frequenz × 0,001 (bei max. Verdunklung, ausgenommen Flimmer-Index bei 800 Hz oder mehr) (somit, Flimmer-Index bei 120 Hz ≤ 0.12)

(4) Analyseergebnis zu prozentualem Flimmern

Gemäß IEEE-Berichten, % Flimmern = 100 × (max. Lichtintensität – min. Lichtintensität)/(max. Lichtintensität + min. Lichtintensität), und
Die Berichte betreffend das prozentuale Flimmern besagen, dass % Flimmern < 0,033 × 2fac oder weniger zeigt Intervalle ohne Effekt an, und % Flimmern < 0,033 × 2fac oder weniger zeigt Intervalle mit geringem Risiko an.

Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Frage des Flimmerpegels von zunehmender Bedeutung für die Leistung von LED-Beleuchtungsvorrichtungen.
2 ist ein Blockschaltbild einer herkömmlichen LED-Beleuchtungsvorrichtung, die vierstufig und sequentiell angetrieben wird, und 3 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen der Antriebsspannung und dem LED-Antriebsstrom der herkömmlichen vierstufig sequentiell angetriebenen LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die in 2 gezeigt ist. Als nächstes werden Probleme herkömmlicher LED-Beleuchtungsvorrichtungen unter Bezugnahme auf 2 und 3 beschrieben.
Zunächst kann, wie es in 2 gezeigt ist, eine herkömmliche LED-Beleuchtungsvorrichtung 100 eine Gleichrichtereinheit 10, eine LED-Licht emittierende Einheit 20 und eine LED-Antriebssteuerung 30 umfassen.
Bei der herkömmlichen LED-Beleuchtungsvorrichtung 100 erzeugt die Gleichrichtereinheit 10 eine gleichgerichtete Spannung Vrec durch die Gleichrichtung der Wechselspannung V_AC, die von einer externen Stromquelle zugeführt wird, und gibt die gleichgerichtete Spannung Vrec an die LED-Licht emittierende Einheit 20 und die LED-Antriebssteuerung 30 aus. Als Gleichrichtereinheit 10 kann jede bekannte Gleichrichterschaltung, wie beispielsweise eine Vollwellengleichrichterschaltung oder eine Halbwellengleichrichterschaltung, verwendet werden. In 2 ist eine Brücken-Vollwellengleichrichterschaltung aus vier Dioden D1, D2, D3, D4 dargestellt. Zusätzlich besteht die LED-Licht emittierende Einheit 20 aus vier LED-Gruppen, die erste bis vierte LED-Gruppen 21 bis 24 umfassen, die sequentiell unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung 30 ein- oder ausgeschaltet werden können. Andererseits ist die herkömmliche LED-Antriebssteuerung 30 so eingerichtet, dass sie die ersten bis vierten LED-Gruppen 21 bis 24 steuert, um sequentiell entsprechend einem Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ein- oder ausgeschaltet zu werden.
Insbesondere erhöht oder verringert die herkömmliche LED-Antriebssteuerung 30 den LED-Antriebsstrom gemäß einem Spannungspegel einer Eingangsspannung (das heißt einer gleichgerichteten Spannung Vrec), um eine konstante Stromsteuerung in jedem sequentiellen Antriebsintervall durchzuführen. Infolgedessen hat der LED-Antriebsstrom eine abgestufte Wellenform, die sich einer Sinuswelle nähert, wodurch der Leistungsfaktor (PF) und die totale harmonische Verzerrung (THD) der LED-Beleuchtungsvorrichtung verbessert werden können, wodurch die Leistungsqualität der LED-Beleuchtungsvorrichtung verbessert wird.
Nun wird der Betrieb der herkömmlichen LED-Beleuchtungsvorrichtung 100 unter Bezugnahme auf 3 näher beschrieben. Wie es in 3 gezeigt ist, kann die LED-Antriebssteuerung 30 einen ersten Konstantstromschalter SW1, einen zweiten Konstantstromschalter SW2, einen dritten Konstantstromschalter SW3 und einen vierten Konstantstromschalter SW4 umfassen, um das sequentielle Antreiben der LED-Gruppen zu steuern. Insbesondere führt in einem Betriebsintervall (Betriebsintervall erste Stufe), bei dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich einem ersten Durchlassspannungspegel Vf1 und kleiner als ein zweiter Durchlassspannungspegel Vf1 ist, die herkömmliche LED-Antriebssteuerung 30 eine Konstantstromsteuerung aus, so dass nur die erste LED-Gruppe 21 eingeschaltet wird und ein LED-Antriebsstrom ILED zu einem ersten LED-Antriebsstrom ILED1 wird. Ähnlich führt in einem Betriebsintervall (Betriebsintervall zweite Stufe), bei dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem zweiten Durchlassspannungspegel Vf2 und kleiner als ein dritter Durchlassspannungspegel Vf3 ist, die herkömmliche LED-Antriebssteuerung 30 eine Konstantstromsteuerung durch Ausschalten des ersten Konstantstromschalters SW1 bei gleichzeitigem Einschalten des zweiten Konstantstromschalters SW2 aus, so dass nur die erste LED-Gruppe 21 und die zweite LED-Gruppe 22 eingeschaltet werden und der LED-Antriebsstrom ILED zu einem zweiten LED-Antriebsstrom ILED2 wird. Ferner führt in einem Betriebsintervall (Betriebsintervall dritte Stufe), bei dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem dritten Durchlassspannungspegel Vf3 und kleiner als ein vierter Durchlassspannungspegel Vf4 ist, die herkömmliche LED-Antriebssteuerung 30 eine Konstantstromsteuerung durch Ausschalten des zweiten Konstantstromschalters SW2 bei gleichzeitigem Einschalten des dritten Konstantstromschalters SW3 aus, so dass die ersten bis dritten LED-Gruppen 21 bis 23 eingeschaltet werden und der LED-Antriebsstrom ILED zu einem dritten LED-Antriebsstrom ILED3 wird. Zuletzt führt in einem Betriebsintervall (Betriebsintervall vierte Stufe), bei dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem vierten Durchlassspannungspegel Vf4 ist, die herkömmliche LED-Antriebssteuerung 30 eine Konstantstromsteuerung durch Abschalten des dritten Konstantstromschalters SW3 bei gleichzeitigem Einschalten des vierten Konstantstromschalter SW4 aus, so dass alle der ersten bis vierten LED-Gruppen 21 bis 24 eingeschaltet werden und der LED-Antriebsstrom ILED zu einem vierten LED-Antriebsstrom ILED4 wird. Wie es in 3 gezeigt ist, wird die LED-Beleuchtungsvorrichtung so gesteuert, dass der LED-Antriebsstrom (das heißt der erste LED-Antriebsstrom ILED1) im Betriebsintervall der ersten Stufe größer ist als der LED-Antriebsstrom (das heißt der zweite LED-Antriebsstrom ILED2) im Betriebsintervall der zweiten Stufe. Ebenso wird die LED-Beleuchtungsvorrichtung so gesteuert, dass der dritte LED-Antriebsstrom ILED3 größer als der zweite LED-Antriebsstrom ILED2 ist und der vierte LED-Antriebsstrom ILED4 zum größten Antriebsstrom wird. Dementsprechend hat die gesamte Lichtausgabe der herkömmlichen LED-Beleuchtungsvorrichtung 100 eine gestufte Wellenform, wie es in 3 gezeigt ist.
Dementsprechend liefert die herkömmliche LED-Beleuchtungsvorrichtung 100 entsprechend den Betriebsintervallen unterschiedliche Lichtausgaben, da sich die Gesamtzahl und der Antriebsstrom der LEDs, die zur Emission von Licht eingeschaltet sind, entsprechend den Betriebsintervallen unterscheiden, wodurch Unannehmlichkeit für den Benutzer aufgrund eines Unterschieds in der Lichtausgabe entsprechend den Betriebsintervallen sowie starkes Flimmern verursacht werden, wie vorstehend beschrieben wurde. Da nämlich die herkömmliche sequentiell angetriebene LED-Beleuchtungsvorrichtung, wie sie vorstehend beschrieben wurde, ein prozentuales Flimmern von 100% aufweist, besteht ein Bedarf an einer Verbesserung der Flimmerleistung.
[Offenbarung]
[Technische Aufgabe]
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung wurden zur Lösung der Probleme im Stand der Technik konzipiert.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen einen LED-Antriebskreis mit verbesserter Flimmerleistung bereit, der einem Benutzer durch Verringerung der Lichtausgabeabweichung natürliches Licht bieten kann, indem ein nicht-leuchtendes Intervall bei Betrieb einer LED-Beleuchtungsvorrichtung, die mit Wechselstrom angetrieben wird, entfernt wird, und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die diesen enthält.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen einen LED-Antriebskreis mit verbesserter Flimmerleistung bereit, der die Leistungseffizienz durch zusätzliche Entladung einer Ladungs-/Entladungseinheit verbessern kann, und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die diesen enthält.
[Technische Lösung]
Die vorstehend genannten und andere Ziele und die nachfolgend genannten vorteilhaften Wirkungen der vorliegenden Offenbarung können durch Merkmale von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die nachfolgend beschrieben werden, erreicht werden.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung mit Licht emittierenden Dioden (LED-Beleuchtungsvorrichtung): eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Wechselstromquelle verbunden ist, und die eine erste gleichgerichtete Spannung als eine erste Antriebsspannung an eine LED-Licht emittierende Einheit durch Vollwellengleichrichtung der an ihr angelegten Wechselspannung ausgibt; wobei die LED-Licht emittierende Einheit eingeschaltet wird, um Licht zu emittieren, wenn sie die gleichgerichtete Spannung als die erste Antriebsspannung von der Gleichrichtereinheit in einem Nichtkompensationsintervall empfängt, und um Licht zu emittieren, wenn sie eine zweite Antriebsspannung von einer ersten Ladungs-/Entladungseinheit in einem Kompensationsintervall empfängt; wobei die erste Ladungs-/Entladungseinheit unter Verwendung der gleichgerichteten Spannung in einem Ladungsintervall mit Energie geladen wird und sie die zweite Antriebsspannung der LED-Licht emittierenden Einheit in dem Kompensationsintervall zuführt; und eine LED-Antriebssteuerung, die den Betrieb der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit steuert und die es der ersten Ladungs-/Entladungseinheit zusätzlich ermöglicht, sich in einem zusätzlichen Entladungsintervall zwischen einem Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung und dem Ladungsintervall zu entladen.
Vorzugsweise ist das zusätzliche Entladungsintervall ein Intervall, in dem ein Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung höher oder gleich einem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit ist und ein Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit höher oder gleich dem Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung ist.
Vorzugsweise ist die LED-Antriebssteuerung so eingerichtet, dass sie die LED-Licht emittierende Einheit und die erste Ladungs-/Entladungseinheit so steuert, dass diese parallel zu der LED-Antriebssteuerung in dem zusätzlichen Entladungsintervall geschaltet sind.
Vorzugsweise umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung ferner: einen ersten Konstantstromschalter, der zwischen einem ersten Knoten zwischen einer Kathode der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und der selektiv einen ersten Strompfad unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet; einen zweiten Konstantstromschalter, der zwischen einem zweiten Knoten zwischen der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der Masse und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen zweiten Strompfad unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet; und einen dritten Konstantstromschalter, der zwischen einem dritten Knoten zwischen dem ersten Knoten und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen dritten Strompfad unter der Steuerung des LED-Antriebssteuerung bildet, wobei in dem zusätzlichen Entladungsintervall die LED-Antriebssteuerung so eingerichtet ist, dass die LED-Licht emittierende Einheit und die erste Ladungs-/Entladungseinheit parallel geschaltet werden können, indem der erste Konstantstromschalter und der zweite Konstantstromschalter eingeschaltet werden, und dass die erste Ladungs-/Entladungseinheit so gesteuert werden kann, dass sie zusätzlich über den dritten Strompfad entladen werden kann.
Vorzugsweise ist die LED-Antriebssteuerung so eingerichtet, dass sie einen ersten Strom, der durch den ersten Konstantstromschalter fließt, einen zweiten Strom, der durch den zweiten Konstantstromschalter fließt, und einen dritten Strom, der durch den dritten Konstantstromschalter fließt, steuert, um einen voreingestellten ersten konstanten Stromwert, einen voreingestellten zweiten konstanten Stromwert und einen voreingestellten dritten konstanten Stromwert zu realisieren.
Vorzugsweise enthält die LED-Beleuchtungsvorrichtung ferner eine Strombegrenzungseinheit, die zwischen dem dritten Knoten und dem dritten Konstantstromschalter angeordnet ist.
Bevorzugt ist die LED-Antriebssteuerung so eingerichtet, dass sie eine Antriebsspannung an Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung zuführt, indem ein zusätzlicher Entladungsstrom, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit zu den Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung über den dritten Strompfad in dem zusätzlichen Entladungsintervall abgegeben wird, zugeführt wird.
Vorzugsweise umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung ferner eine zweite Ladungs-/Entladungseinheit, die mit der ersten Ladungs-/Entladungseinheit über den dritten Strompfad verbunden ist und so eingerichtet ist, dass sie mit Energie unter Verwendung des zusätzlichen Entladungsstroms, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit über den dritten Strompfad in dem zusätzlichen Entladungsintervall abgegeben wird, geladen wird, und dass sie den Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung der geladenen Energie eine Antriebsspannung zuführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein LED-Antriebskreis, der eingerichtet ist, um den Betrieb einer LED-Licht emittierenden Einheit einer LED-Beleuchtungsvorrichtung zu steuern: eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und eine erste gleichgerichtete Spannung als eine erste Antriebspannung an die LED-Licht emittierende Einheit durch Vollwellengleichrichtung der daran angelegten Wechselspannung liefert; eine erste Ladungs-/Entladungseinheit, die mit der gleichgerichteten Spannung in einem Ladungsintervall mit Energie beladen wird, und die eine zweite Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit in einem Kompensationsintervall zuführt; und eine LED-Antriebssteuerung, die den Betrieb der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit steuert und die erste Ladungs-/Entladungseinheit so steuert, dass sie zusätzlich in einem zusätzlichen Entladungsintervall zwischen einem Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung und dem Ladungsintervall entladen wird.
Vorzugsweise ist das zusätzliche Entladungsintervall ein Intervall, in dem ein Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung höher oder gleich einem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit ist und ein Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit höher oder gleich dem Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung ist.
Vorzugsweise ist die LED-Antriebssteuerung so eingerichtet, dass sie die LED-Licht emittierende Einheit und die erste Ladungs-/Entladungseinheit, die parallel zu der LED-Antriebssteuerung in dem zusätzlichen Entladungsintervall geschaltet ist, steuert.
Vorzugsweise enthält der LED-Antriebskreis ferner: einen ersten Konstantstromschalter, der zwischen einem ersten Knoten zwischen einer Kathode der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist und der selektiv einen ersten Strompfad unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet; einen zweiten Konstantstromschalter, der zwischen einem zweiten Knoten zwischen der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der Masse und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen zweiten Strompfad unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet; und einen dritten Konstantstromschalter, der zwischen einem dritten Knoten zwischen dem ersten Knoten und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen dritten Strompfad unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet, wobei die LED-Antriebssteuerung eingerichtet ist, um zu ermöglichen, dass die LED-Licht emittierende Einheit und die erste Ladungs-/Entladungseinheit parallel geschaltet werden und um es der ersten Ladungs-/Entladungseinheit zu ermöglichen, dass sie zusätzlich durch den dritten Strompfad durch Einschalten des ersten Konstantstromschalters und des zweiten Konstantstromschalters in dem zusätzlichen Entladungsintervall entladen werden kann.
Vorzugsweise ist die LED-Antriebssteuerung so eingerichtet, dass sie einen ersten Strom, der durch den ersten Konstantstromschalter fließt, einen zweiten Strom, der durch den zweiten Konstantstromschalter fließt, und einen dritten Strom, der durch den dritten Konstantstromschalter fließt, steuert, um einen voreingestellten ersten konstanten Stromwert, einen voreingestellten zweiten konstanten Stromwert und einen voreingestellten dritten konstanten Stromwert zu realisieren.
Vorzugsweise enthält der LED-Antriebskreis ferner eine Strombegrenzungseinheit, die zwischen dem dritten Knoten und dem dritten Konstantstromschalter angeordnet ist.
Vorzugsweise ist der LED-Antriebskreis so eingerichtet, dass er eine Antriebsspannung an Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung liefert, indem ein zusätzlicher Entladungsstrom, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit zu den Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung über den dritten Strompfad in dem zusätzlichen Entladungsintervall abgegeben wird, zugeführt wird.
Vorzugsweise enthält der LED-Antriebskreis ferner eine zweite Ladungs-/Entladungseinheit, die mit der ersten Ladungs-/Entladungseinheit über den dritten Strompfad verbunden ist und so eingerichtet ist, dass sie mit Energie unter Verwendung des zusätzlichen Entladungsstroms, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit durch den dritten Strompfad in dem zusätzlichen Entladungsintervall abgegeben wird, geladen wird, und dass sie den Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung mit der geladenen Energie eine Antriebsspannung zuführt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein LED-Antriebskreis: eine LED-Licht emittierende Einheit; eine Gleichrichtereinheit, die eine Antriebsspannung zum Antrieb der LED-Licht emittierenden Einheit durch Vollwellengleichrichtung des eingegebenen Wechselstroms erzeugt und ausgibt; eine Antriebsstromsteuerung, die einen Antriebsstrom steuert, der zu der LED-Licht emittierenden Einheit fließt; und einen Kondensator, der mit Energie zum Antreiben der LED-Licht emittierenden Einheit unter Steuerung der Antriebsstromsteuerung geladen ist.
Vorzugsweise enthält die Antriebsstromsteuerung eine erste Diode, die parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit geschaltet ist; einen ersten Antriebsstromkreis, der zwischen der LED-Licht emittierenden Einheit und dem Kondensator angeordnet ist und parallel zu diesem geschaltet ist; und einen zweiten Antriebsstromkreis, der in Reihe mit dem ersten Antriebsstromkreis und dem Kondensator geschaltet ist.
Vorzugsweise enthalten die erste und der zweite Antriebsstromkreis mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement.
Vorzugsweise enthält das Schaltelement einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Feldeffekttransistor (FET) und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann das Schaltelement ein MOSFET sein.
Vorzugsweise enthält der erste Antriebsstromkreis ein erstes Schaltelement, das die LED-Licht emittierende Einheit parallel zu dem Kondensator schaltet, und der zweite Antriebsstromkreis enthält ein zweites Schaltelement, das die LED-Licht emittierende Einheit mit dem Kondensator in Reihe schaltet.
Vorzugsweise enthält der zweite Antriebsstromkreis eine zweite Diode, die die LED-Licht emittierende Einheit mit dem Kondensator in Reihe schaltet, und der erste Antriebsstromkreis enthält ein Schaltelement, das die LED-Licht emittierende Einheit zu dem Kondensator parallel schaltet.
Vorzugsweise enthält der LED-Antriebskreis ferner einen dritten Antriebsstromkreis, der zwischen der Gleichrichtereinheit und der LED-Licht emittierenden Einheit angeordnet ist.
Vorzugsweise enthält der dritte Antriebsstromkreis mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement.
Vorzugsweise enthält das Schaltelement einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Feldeffekttransistor (FET) und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann das Schaltelement ein MOSFET sein.
Vorzugsweise enthält das Schaltelement ferner eine dritte Diode für einen stabilen Konstantstromantrieb.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung umfasst ein LED-Antriebskreis: eine LED-Licht emittierende Einheit; eine Antriebsstromsteuerung, die einen Antriebsstrom steuert, der zu der LED-Licht emittierenden Einheit fließt; und einen Kondensator, der in Reihe mit der LED-Licht emittierenden Einheit in einem ersten Intervall geschaltet ist, in dem eine Eingangsspannung, die höher oder gleich einem Durchlassspannungspegel zum Antreiben der LED-Licht emittierenden Einheit ist, zugeführt wird.
Vorzugsweise ist der Kondensator parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit in einem zweiten Intervall geschaltet, in dem eine Eingangsspannung, die kleiner als der Durchlassspannungspegel zum Ansteuern der LED-Licht emittierenden Einheit ist, zugeführt wird.
Vorzugsweise umfasst die Antriebsstromsteuerung: eine erste Diode, die parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit geschaltet ist; einen ersten Antriebsstromkreis, der zwischen der LED-Licht emittierenden Einheit und dem Kondensator angeordnet ist und parallel dazu geschaltet ist; und einen zweiten Antriebsstromkreis, der in Reihe mit dem ersten Antriebsstromkreis und dem Kondensator geschaltet ist.
Vorzugsweise enthält der erste und zweite Antriebsstromkreis mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement.
Bevorzugt umfasst das Schaltelement einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Feldeffekttransistor (FET) und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann das Schaltelement ein MOSFET sein.
Vorzugsweise enthält der erste Antriebsstromkreis ein erstes Schaltelement, das die LED-Licht emittierende Einheit parallel zu dem Kondensator schaltet, und der zweite Antriebsstromkreis enthält ein zweites Schaltelement, das die LED-Licht emittierende Einheit mit dem Kondensator in Reihe schaltet.
Vorzugsweise enthält der zweite Antriebsstromkreis eine zweite Diode, die die LED-Licht emittierende Einheit mit dem Kondensator in Reihe schaltet, und der erste Antriebsstromkreis enthält ein Schaltelement, das die LED-Licht emittierende Einheit parallel zu dem Kondensator schaltet.
Vorzugsweise enthält der LED-Antriebskreis einen dritten Antriebsstromkreis, der zwischen der Gleichrichtereinheit und der LED-Licht emittierenden Einheit angeordnet ist.
Vorzugsweise enthält der dritte Antriebsstromkreis mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement.
Vorzugsweise enthält das Schaltelement einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Feldeffekttransistor (FET) und dergleichen, ohne darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann das Schaltelement ein MOSFET sein.
Vorzugsweise enthält das Schaltelement ferner eine dritte Diode für einen stabilen Konstantstromantrieb.
[Vorteilhafte Effekte]
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können einem Benutzer durch Verringerung der Lichtausgabeabweichung durch Entfernen eines nicht-leuchtenden Intervalls unter Verwendung einer Ladungs-/Entladungseinheit ein natürliches Licht bieten.
Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung können die Leistungseffizienz durch zusätzliche Entladung der Ladungs-/Entladungseinheit verbessern.
[Beschreibung der Zeichnungen]
1 ist eine konzeptionelle Ansicht des Flimmer-Index.
2 ist ein schematisches Blockschaltbild einer herkömmlichen vierstufig sequentiell angetriebenen LED-Beleuchtungsvorrichtung.
3 ist ein Wellenformdiagramm, das eine Beziehung zwischen der Antriebsspannung und dem LED-Antriebsstrom der herkömmlichen vierstufigen sequentiell angetriebenen LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die in 2 gezeigt ist.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
5A bis 5D sind Blockschaltbilder, die Schaltersteuerzustände in den Betriebsintervallen und den LED-Antriebsstrom der in 4 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigen.
6 zeigt Wellenformdiagramme, die eine zeitliche Variation der gleichgerichteten Spannung, des LED-Antriebsstroms, des Stroms der Ladungs-/Entladungseinheit, des Eingangsstroms und der Lichtausgabe der in 4 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigen.
7 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
8 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
9 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
10 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
11 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
12 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
13 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
14 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einer achten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
15 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
16 zeigt Graphen, die ein Betriebsintervall einer LED-Gruppe in Abhängigkeit von einem Eingangsspannungspegel (Antriebsspannungspegel) der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung darstellen.
[Beste Ausführungsform]
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die folgenden Ausführungsformen werden beispielhaft aufgeführt, um den Geist der vorliegenden Offenbarung vollständig an den Fachmann, auf den sich die vorliegende Offenbarung bezieht, zu vermitteln. Obwohl verschiedene Ausführungsformen hierin offenbart sind, sollte klar sein, dass diese Ausführungsformen nicht als ausschließlich anzusehen sind. Zum Beispiel sind einzelne Strukturen, Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt und können auf andere Ausführungsformen angewendet werden, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Zusätzlich sollte verstanden werden, dass die Lage oder Anordnung einzelner Komponenten in jeder der Ausführungsformen geändert werden kann, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher sind die folgenden Ausführungsformen nicht als Einschränkung der vorliegenden Offenbarung auszulegen, und die vorliegende Offenbarung sollte nur durch die Ansprüche und Äquivalente hiervon begrenzt werden. Gleiche Komponenten, die dieselben oder ähnliche Funktionen haben, werden mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Nachfolgend werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, um von Fachleuten leicht ausgeführt zu werden zu können.
[Beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung]
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung umfasst der Begriff „LED-Licht emittierende Einheit” eine oder mehrere LED-Gruppen und bedeutet eine Gruppe von LEDs, die Licht unter Steuerung einer LED-Antriebssteuerung emittieren. Darüber hinaus bedeutet der Begriff „LED-Gruppe” einen Satz von mehreren LEDs (oder mehreren Licht emittierenden Zellen), die in Reihe/parallel/Reihe-parallel geschaltet sind, so dass der Betrieb der LEDs (oder der Licht emittierenden Zellen) als eine einzige Einheit durch die LED-Antriebssteuerung gesteuert (das heißt gleichzeitig eingeschaltet/ausgeschaltet) werden kann.
Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung bedeutet der Begriff „erster Durchlassspannungspegel Vf1” einen kritischen Spannungspegel, der in der Lage ist, eine erste LED-Gruppe anzutreiben, der Begriff „zweiter Durchlassspannungspegel Vf2” bedeutet einen kritischen Spannungspegel, der in der Lage ist, die erste LED-Gruppe und eine zweite LED-Gruppe anzutreiben, die in Reihe zueinander geschaltet sind (das heißt, die Summe eines Durchlassspannungspegels der ersten LED-Gruppe und eines Durchlassspannungspegels der zweiten LED-Gruppe), und der Begriff „dritter Durchlassspannungspegel Vf3” bedeutet einen kritischen Spannungspegel, der in der Lage ist, die ersten bis dritten LED-Gruppen anzutreiben, die in Reihe zueinander geschaltet sind. Der Begriff „n-ter Durchlassspannungspegel Vfn” bedeutet einen kritischen Spannungspegel, der in der Lage ist, die ersten bis n-ten LED-Gruppen, die zueinander in Reihe geschaltet sind (das heißt, die Summe der Durchlassspannungspegel der ersten bis n-ten LED-Gruppen). Dementsprechend ist, wenn die LED-Licht emittierende Einheit die erste LED-Gruppe alleine enthält, der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit der erste Durchlassspannungspegel Vf1, und wenn die LED-Licht emittierende Einheit die erste LED-Gruppe und die zweite LED-Gruppe enthält, ist der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit der zweite Durchlassspannungspegel Vf2, und ebenso, wenn die LED-Licht emittierende Einheit die ersten bis n-ten LED-Gruppen enthält, ist der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit der n-te Durchlassspannungspegel Vfn.
Weiterhin bedeutet der Begriff „erste Antriebsspannung” eine Eingangsspannung oder eine Antriebsspannung, die von der Eingangsspannung erhalten wird, die durch eine bestimmte Vorrichtung (beispielsweise durch eine Gleichrichterschaltung) verarbeitet wird und hauptsächlich LED-Gruppen zugeführt wird. Weiterhin bedeutet der Begriff „zweite Antriebsspannung” eine Antriebsspannung, die von der in einer Energiespeichervorrichtung gespeicherten Eingangsspannung erhalten wird und die von der Energiespeichervorrichtung sekundär den LED-Gruppen zugeführt wird. Beispielsweise kann eine solche zweite Antriebsspannung eine Antriebsspannung sein, die von der Eingangsspannung erhalten wird, die in einem Kondensator gespeichert ist und dann von dem geladenen Kondensator den LED-Gruppen zugeführt wird. Dementsprechend schließt der Begriff „Antriebsspannung”, sofern nicht ausdrücklich als „erste Antriebsspannung” oder „zweite Antriebsspannung” bezeichnet, im Allgemeinen die erste Antriebsspannung und/oder die zweite Antriebsspannung, die den LED-Gruppen zugeführt wird, mit ein.
Weiterhin bedeutet der Begriff „Kompensationsintervall” ein Intervall, in dem der Pegel einer Eingangsspannung (gleichgerichtete Spannung) kleiner als ein Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit ist und ein Antriebsstrom nicht einer LED-Gruppe zugeführt wird. Beispielsweise bedeutet ein erstes Durchlassspannungspegel-Vf1-Kompensationsintervall ein Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung kleiner als Vf1 ist. In diesem Fall wird das Kompensationsintervall zu einem nicht-leuchtenden Intervall. Weiterhin bedeutet der Begriff „erste Durchlassspannungspegel-Vf1-Kompensation” einen Vorgang des Zuführens der zweiten Antriebsspannung an die LED-Gruppe, um den Antriebsstrom der LED-Gruppe in dem ersten Durchlassspannungspegel-Vf1-Kompensationsintervall zuzuführen. Somit bedeutet der Begriff „n-te Durchlassspannungspegel-Vfn-Kompensation” einen Vorgang des Zuführens der zweiten Antriebsspannung zu der LED-Gruppe im n-ten Durchlassspannungspegel-Vfn-Kompensationsintervall.
Ferner ist der Begriff „Nichtkompensationsintervall” (oder „Normalbetriebsintervall”) ein Intervall, in dem der Pegel einer Eingangsspannung (gleichgerichtete Spannung) höher oder gleich einem voreingestellten Durchlassspannungspegel ist und die Eingangsspannung (erste Antriebsspannung) der(den) LED-Gruppe(n) zugeführt wird, damit die LED-Gruppe(n) Licht emittieren kann(können). Beispielsweise bedeutet bei einer Ausführungsform, bei der die erste Durchlassspannungspegel-Vf1-Kompensation durchgeführt wird, „Nichtkompensationsintervall” (oder „Normalbetriebsintervall”), dass der Pegel der Eingangsspannung höher oder gleich Vf1 ist, und in einer Ausführungsform, bei der eine zweite Durchlassspannungspegel-Vf2-Kompensation durchgeführt wird, bedeutet „Nichtkompensationsintervall” (oder „Normalbetriebsintervall”), dass der Pegel der Eingangsspannung höher oder gleich Vf1 ist. Somit bedeutet bei einer Ausführungsform, bei der eine Kompensation des n-ten Durchlassspannungspegels (Vfn) durchgeführt wird, „Nichtkompensationsintervall” (oder „Normalbetriebsintervall”), dass der Pegel der Eingangsspannung höher oder gleich Vfn ist.
Weiterhin bedeutet der Begriff „zusätzliches Entladungsintervall” ein Intervall, in dem eine Ladungs-/Entladungseinheit, die die zweite Antriebsspannung an die LED-Antriebssteuerung liefert, zusätzlich in dem Nichtkompensationsintervall anstatt in dem Kompensationsintervall unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung entladen wird.
Ferner stellen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung V1, V2, V3, ..., t1, t2, ..., T1, T2, T3 und dergleichen, die verwendet werden, um bestimmte Spannungen, bestimmte Zeitpunkte, bestimmte Temperaturen und dergleichen zu bezeichnen, relative Werte für die Unterscheidung voneinander dar, anstatt absolute Werte.
Aufbau und Funktion des ersten Ausführungsbeispiels der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000
Zunächst werden die technischen Gesamtmerkmale der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird bei einer herkömmlichen sequentiell angetriebenen Wechselstrom-LED-Beleuchtungsvorrichtung, da LED-Gruppen sequentiell entsprechend dem Spannungspegel einer an eine LED-Licht emittierende Einheit 20 zugeführten Antriebsspannung ein- oder ausgeschaltet werden, ein nicht-leuchtendes Intervall, in dem keine LED-Gruppe Licht emittiert, in einem Intervall erzeugt, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung kleiner als der erste Durchlassspannungspegel Vf1 ist. Darüber hinaus steigt bei der herkömmlichen sequentiell angetriebenen Wechselstrom-LED-Beleuchtungsvorrichtung die Anzahl der LEDs, die eingeschaltet werden, um Licht zu emittieren, mit zunehmendem Spannungspegel der der LED-Licht emittierenden Einheit 20 zugeführten Antriebsspannung, und die Anzahl der LEDs, die eingeschaltet werden, um Licht zu emittieren sinkt mit abnehmendem Spannungspegel der der LED-Licht emittierenden Einheit 20 zugeführten Antriebsspannung. Bei eine solchen sequentiell angetriebenen Wechselstrom-LED-Beleuchtungsvorrichtung ist eine schlechte Flimmerleistung aufgrund dieser Eigenschaften problematisch.
Daher ist es das grundsätzliche Ziel der vorliegenden Offenbarung, die Flimmerleistung der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 zu verbessern, indem ein Intervall, in dem kein Licht emittiert wird, das heißt, ein nicht-leuchtendes Intervall, der LED-Licht emittierenden Einheit 400 der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 während des Betriebs der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 entfernt wird. Um eine solche Funktion auszuführen, schlägt die vorliegende Offenbarung eine Rückkopplungs-Kompensationseinheit vor und stellt eine LED-Licht emittierende Vorrichtung bereit, die eingerichtet ist, um das nicht-leuchtende Intervall durch Zuführen der zweiten Antriebsspannung zu der LED-Licht emittierende Einheit 400 mittels einer Rückkopplungs-Kompensationseinheit 300 in dem nicht-leuchtenden Intervall zu entfernen.
Zusätzlich variiert in der mit Wechselstrom angetriebenen LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 eine in die LED-Licht emittierenden Einheit 400 eingegebene Spannung (das heißt, gleichgerichtete Spannung Vrec) über die Zeit. Infolgedessen wird in einem Intervall, in dem der Pegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, der Rest der gleichgerichteten Spannung Vrec nicht verwendet, wodurch ein Problem verursacht wird, das eine Verschlechterung der Leistungsfähigkeit der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 bewirkt. Dieses Problem kann in einer Anordnung auftreten, bei der die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 eingerichtet ist, um eine Kompensation unter Verwendung einer ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 durchzuführen, wie vorstehend beschrieben wurde. Deshalb stellt die vorliegende Offenbarung die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 bereit, die so eingerichtet ist, dass die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 zusätzlich in einem zusätzlichen Entladungsintervall entladen werden kann und eine Antriebsspannung an andere Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 unter Verwendung eines zusätzlichen Entladungsstroms liefern kann, um die Leistungsfähigkeit der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 zu verbessern.
4 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung mit verbesserter Flimmerleistung (nachfolgend „LED-Beleuchtungsvorrichtung”) gemäß einer ersten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Nachfolgend werden der Aufbau und Funktionen der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf 4 kurz beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 4 enthält die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eine Gleichrichtereinheit 200, eine erste Ladungs-/Entladungseinheit 300, eine LED-Licht emittierende Einheit 400, einen ersten Konstantstromschalter SW1, einen zweiten Konstantstromschalter SW2, einen dritten Konstantstromschalter SW3 und eine LED-Antriebssteuerung 500. Unter den in 4 gezeigten Komponenten können die Gleichrichtereinheit 200, die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300, die LED-Licht emittierende Einheit 400, der erste Konstantstromschalter SW1, der zweite Konstantstromschalter SW2 und der dritte Konstantstromschalter SW3 einen LED-Antriebskreis bilden.
Obwohl die LED-Licht emittierende Einheit 400 aus einer Vielzahl von LED-Gruppen zusammengesetzt sein kann, ist die in 4 gezeigte LED-Licht emittierende Einheit 400 so dargestellt, dass sie nur eine einzige LED-Gruppe enthält. Jedoch wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass die Anzahl der LED-Gruppen, die in der LED-Licht emittierenden Einheit 400 enthalten sind, je nach Bedarf geändert werden kann und dass jede LED-Licht emittierende Einheit, die den Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst, unter den Umfang der vorliegenden Offenbarung fällt. Bei beispielhaften Ausführungsformen, bei denen die LED-Licht emittierende Einheit 400 eine Vielzahl von LED-Gruppen enthält, kann die Vielzahl von LED-Gruppen, die in der LED-Licht emittierenden Einheit 400 enthalten sind, sequentiell unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung 500 ein- oder ausgeschaltet werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung und des Verständnisses wird die LED-Licht emittierende Einheit 400 als aus einer einzigen LED-Gruppe zusammengesetzt dargestellt, wie es in 4 gezeigt ist, ohne darauf beschränkt zu sein.
Weiterhin ist in diesem Ausführungsbeispiel die LED-Licht emittierenden Einheit 400 so ausgestaltet, dass sie einen Durchlassspannungspegel aufweist, der es ermöglicht, dass die LEDs durch die von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 gelieferte zweite Antriebsspannung im Kompensationsintervall angetrieben und somit im Gesamtzyklus der Wechselspannung V_AC in einem eingeschalteten Zustand gehalten werden können. Wenn die LED-Licht emittierenden Einheit 400 eine Vielzahl von LED-Gruppen enthält, wie vorstehend beschrieben wurde, beispielsweise zwei LED-Gruppen, das heißt, eine erste LED-Gruppe und eine zweite LED-Gruppe, kann die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 so ausgestaltet sein, dass zumindest die erste LED-Gruppe im eingeschalteten Zustand im Gesamtzyklus der Wechselspannung VAC gehalten wird.
Unter Bezugnahme auf 4 ist die Gleichrichtereinheit 200 gemäß diesem Ausführungsbeispiel so eingerichtet, dass sie eine gleichgerichtete Spannung Vrec erzeugt und ausgibt, indem sie die von einer externen Stromquelle eingegebene Wechselspannungs-V_AC gleichrichtet. Als Gleichrichtereinheit 200 kann jede in der Technik bekannte Gleichrichterschaltung, wie beispielsweise eine Vollwellengleichrichterschaltung oder eine Halbwellengleichrichterschaltung, verwendet werden. Die Gleichrichtereinheit 200 ist so eingerichtet, dass sie die gleichgerichtete Spannung Vrec der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 der LED-Licht emittierenden Einheit 400 und der LED-Antriebssteuerung 500 zuführt. 4 zeigt eine Brücken-Vollwellengleichrichterschaltung aus vier Dioden D1, D2, D3, D4.
Die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist so ausgestaltet, dass sie mit der gleichgerichteten Spannung Vrec in einem Ladungsintervall mit Energie beladen wird, um die zweite Antriebsspannung der LED-Licht emittierenden Einheit 400 im Kompensationsintervall zuzuführen, und dass sie zusätzlich entladen wird, um eine Antriebsspannung an andere Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 (beispielsweise an die LED-Antriebssteuerung 500, einen externen Sensor (nicht gezeigt), ein drahtloses Kommunikationsmodul (nicht gezeigt) und einen externen Steuerkreis (nicht gezeigt)) in dem zusätzlichen Entladungsintervall zuzuführen. In 4 ist ein erster Kondensator C1 als erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel dargestellt. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Implementierungen möglich sind und jeder beliebige aus verschiedenen Kompensationsschaltungen (z. B. eine Valley-Fill-Schaltung und dergleichen), die im Stand der Technik bekannt sind, verwendet werden kann, falls es erforderlich ist.
Zusätzlich ist, wie es in 4 gezeigt ist, die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 an ihrem einen Ende mit der LED-Antriebssteuerung 500 über die Masse (nicht gezeigt) und den zweiten Konstantstromschalter SW2 verbunden, und an ihrem anderen Ende mit der LED-Antriebssteuerung 500 über eine Anode der LED-Licht emittierenden Einheit 400 und den dritten Konstantstromschalter SW3 verbunden.
Weiterhin ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 4 die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 so eingerichtet, dass sie in dem Ladungsintervall geladen wird (das heißt, ein Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich einem voreingestellten Spannungspegel ist, der höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist) und dass sie entladen wird, um die zweite Antriebsspannung an die LED-Licht emittierenden Einheit 400 in einem nicht-leuchtenden Intervall (das heißt, ein Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec kleiner als der erste Durchlassspannungspegel Vf1 ist) zuzuführen. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Implementierungen möglich sind. Bei einer beispielhaften Ausführungsform, bei der die LED-Licht emittierende Einheit 400 der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 vier LED-Gruppen umfasst, die aus ersten bis vierten LED-Gruppen bestehen, kann die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 in einem vierten Betriebsintervall (das heißt, einem Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem vierten Durchlassspannungspegel Vf4 ist) geladen werden. Ebenso ist anzumerken, dass bei beispielhaften Ausführungsformen, bei denen die LED-Licht emittierende Einheit 400 der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 n LED-Gruppen umfasst, die aus einer ersten LED-Gruppe bis zu einer n-ten LED-Gruppe (nicht gezeigt) bestehen, die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 in einem n-ten Betriebsintervall geladen werden kann (das heißt, ein Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem n-ten Durchlassspannungspegel Vfn ist).
Ferner kann die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 gemäß diesem Ausführungsbeispiel so eingerichtet sein, dass sie zusätzlich entladen wird, um eine Antriebsspannung an andere Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 zuzuführen (beispielsweise an die LED-Antriebssteuerung 500, einen externen Sensor (nicht gezeigt), ein drahtloses Kommunikationsmodul (nicht gezeigt) und einen externen Steuerkreis (nicht gezeigt)) unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung 500 in dem zusätzlichen Entladungsintervall. Ein solches zusätzliches Entladungsintervall kann je nach Bedarf auf verschiedene Arten eingestellt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das zusätzliche Entladungsintervall auf ein Intervall eingestellt werden, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist und kleiner als der Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 ist, in Intervallen, in denen eine Eingangsspannung, das heißt, die gleichgerichtete Spannung Vrec, zunimmt. Mit dieser Einstellung kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 stabil angetrieben werden. Das heißt, wenn das zusätzliche Entladungsintervall in Intervallen eingestellt ist, in denen die gleichgerichtete Spannung Vrec abnimmt, kann es ein Problem dahingehend geben, dass die zweite Antriebsspannung nicht stabil der LED-Licht emittierenden Einheit 400 in dem Kompensationsintervall zugeführt werden kann. Dementsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel das zusätzliche Entladungsintervall in einem Intervall eingestellt, in dem eine bestimmte Bedingung erfüllt ist, und zwar in den Intervallen, in denen die gleichgerichtete Spannung Vrec ansteigt. Da das Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec kleiner als der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, das Kompensationsintervall ist, wird dieses Intervall von dem zusätzlichen Entladungsintervall ausgeschlossen, und da das Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 ist, das Ladungsintervall sein kann, kann dieser Pegel auch aus dem zusätzlichen Entladungsintervall entfernt werden.
Die LED-Antriebssteuerung 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist so eingerichtet, dass sie den Betrieb der LED-Licht emittierenden Einheit 400 und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 steuert, indem der erste bis dritte Konstantstromschalter SW1 bis SW3 basierend auf dem Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec, die an die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 angelegt ist, gesteuert wird.
Unter Bezugnahme auf 4 kann in dieser beispielhaften Ausführungsform der erste Konstantstromschalter SW1 zwischen einem ersten Knoten (Knoten 1) zwischen einer Kathode der LED-Licht emittierenden Einheit 400 und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 und der LED-Antriebssteuerung 500 angeordnet sein, und kann so eingerichtet sein, dass er selektiv einen ersten Strompfad P1 unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung 500 bildet. Zusätzlich kann, wie es in 4 gezeigt ist, in dieser beispielhaften Ausführungsform der zweite Konstantstromschalter SW2 zwischen einem zweiten Knoten (Knoten 2) zwischen der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 und der Masse und der LED-Antriebssteuerung 500 angeordnet sein, und kann so eingerichtet sein, dass er selektiv einen zweiten Strompfad P2 unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung 500 bildet. Weiterhin kann, wie es in 4 gezeigt ist, in dieser beispielhaften Ausführungsform der dritte Konstantstromschalter SW3 zwischen einem dritten Knoten (Knoten 3) zwischen dem ersten Knoten (Knoten 1) und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 und der LED-Antriebssteuerung 500 angeordnet sein, und kann so eingerichtet sein, dass er selektiv einen dritten Strompfad P3 unter Steuerung der LED-Antriebssteuerung 500 bildet.
Dementsprechend steuert die LED-Antriebssteuerung 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel die ersten bis dritten Konstantstromschalter SW1 bis SW3, so dass die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 die zweite Antriebsspannung an die LED-Licht emittierenden Einheit 400 über den vierten Strompfad P4 im Kompensationsintervall zuführen kann, dass sie zusätzlich über den dritten Strompfad P3 im zusätzlichen Entladungsintervall entladen werden kann, und dass sie unter Verwendung der gleichgerichteten Spannung Vrec über den zweiten Strompfad P2 im Ladungsintervall aufgeladen werden kann.
Andererseits ist in dieser beispielhaften Ausführungsform, da das zusätzliche Entladungsintervall auf ein bestimmtes Intervall unter den Intervallen eingestellt wird, in denen die gleichgerichtete Spannung Vrec ansteigt, die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet, um zu bestimmen, ob die gleichgerichtete Spannung Vrec, die gegenwärtig von der Gleichrichtereinheit eingegeben wird, sich auf das Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung oder das Abnahmeintervall der gleichgerichteten Spannung bezieht. Um eine solche Funktion auszuführen, kann die LED-Antriebssteuerung 500 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform eine Nulldurchgangs-Erfassungsfunktion enthalten, oder kann eingerichtet sein, um das Anstiegsintervall oder das Abnahmeintervall zu bestimmen, indem eine Veränderung der Inklination der gleichgerichteten Spannung Vrec erfasst wird, die in einer vorgegebenen Zeitspanne gemessen wird. Eine solche Funktion ist im Stand der Technik gut bekannt, und somit wird auf eine detaillierte Beschreibung hiervon verzichtet.
Ferner kann die LED-Antriebssteuerung 500 gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform den ersten bis dritten Konstantstromschalter SW1 bis SW3 steuern, um zu ermöglichen, dass ein erster Strom I1 und ein vierter Strom I4 durch den ersten Konstantstromschalter SW1 fließen, dass ein zweiter Strom I2 durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt und ein dritter Strom I3 durch den dritten Konstantstromschalter SW3 fließt, um jeweils vorgegebene Konstantstromwerte zu realisieren. In der vorliegenden Offenbarung können die ersten bis dritten Konstantstromschalter SW1 bis SW3 unter Verwendung verschiedener im Stand der Technik bekannter Techniken realisiert werden. Beispielsweise kann in Bezug auf die vorstehend beschriebene Konstantstromsteuerfunktion jeder der ersten bis dritten Konstantstromschalter SW1 bis SW3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Erfassungswiderstand zur Stromerfassung umfassen, einen Differenzverstärker zum Vergleichen eines aktuell erfassten Stromwerts mit einem Referenzstromwert sowie ein Schaltelement, das so eingerichtet ist, dass es die Verbindung eines Pfads in Abhängigkeit von der Ausgabe des Differenzverstärkers steuert und dass es einen LED-Antriebsstrom steuert, der durch den Pfad zu einem konstanten Stromwert fließt, wenn der Pfad verbunden ist. Weiterhin können beispielsweise Schaltelemente, die die ersten bis dritten Konstantstromschalter SW1 bis SW3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel bilden, unter Verwendung eines Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistors (MOSFET), eines isolierten Gate-Bipolartransistors (IGBT), eines bipolaren Übergangstransistors (BJT), eines Sperrschicht-Feldeffekttransistor (JFET), eines Thyristors (Silizium-gesteuerter Gleichrichter) und einen Triacs realisiert werden.
Als nächstes wird unter Bezugnahme auf 5A bis 5D und 6 die Betriebssteuerung der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform näher beschrieben. 5A bis 5D sind Blockschaltbilder, die Schaltersteuerzustände in Betriebsintervallen und den LED-Antriebsstrom der in 4 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigen. 6 zeigt Wellenformdiagramme, die eine zeitliche Variation der gleichgerichteten Spannung, des LED-Antriebsstroms, des Stroms der Ladungs-/Entladungseinheit, des Eingangsstroms und der Lichtausgabe der in 4 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung zeigen.
5A zeigt eine Beziehung zwischen den Schaltsteuerzuständen der ersten bis dritten Konstantstromschaltern SW1 bis SW3 und dem Strom, der durch die LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 in dem zusätzlichen Entladungsintervall fließt. In diesem Ausführungsbeispiel ist das zusätzliche Entladungsintervall das Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist und kleiner ist als der Spannungspegel des ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 unter den Intervallen, in denen die Eingangsspannung, das heißt die gleichgerichtete Spannung Vrec, zunimmt. Mit Bezug auf 6 enthält das zusätzliche Entladungsintervall folglich Zeitintervalle t2 bis t3 und Zeitintervalle t8 bis t9.
Die LED-Antriebssteuerung 500 ist so eingerichtet, dass sie den Eintritt/die Abweichung in Bezug auf das zusätzliche Entladungsintervall basierend auf dem Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec bestimmt, und dass sie die ersten bis dritten Konstantstromschalter SW1, SW3 auf der Grundlage der Bestimmungsergebnisse steuert. Genauer gesagt, zu einem Zeitpunkt des Eintritts in das zusätzliche Entladungsintervall, das heißt, wenn der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec das Spannungserhöhungsintervall betrifft und somit höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, steuert die LED-Antriebssteuerung 500 den ersten Konstantstromschalter SW1 und den dritten Konstantstromschalter SW3, um geschlossen zu werden, um den ersten Strompfad P1 bzw. den dritten Strompfad P3 zu bilden, während es dem zweiten Konstantstromschalter SW2 ermöglicht wird, offen zu sein. Ein derartiger Schaltersteuerzustand ist in 5A dargestellt.
Um den stabilen Betrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 sicherzustellen, kann die LED-Antriebssteuerung 500 gemäß diesem Ausführungsbeispiel mehr bevorzugt eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec stabilisiert ist und höher als oder gleich dem Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, als den Zeitpunkt des Eintritts in das zusätzliche Entladungsintervall zu bestimmen. Das heißt, in einer beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 so eingerichtet sein, dass sie als einen Schaltsteuerzeitpunkt einen Zeitpunkt (beispielsweise einen Zeitpunkt t2 nach 6) bestimmt, an dem eine bestimmte Zeitdauer für die Stabilisierung von einem Zeitpunkt aus (z. B. ein Zeitpunkt t1 nach 6), an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec den Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 erreicht, verstreicht, anstatt den Zeitpunkt t1 als den Schaltsteuerzeitpunkt zu bestimmen. In einer alternativen beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der erste Strom I1, der durch den ersten Konstantstromschalter SW1 fließt, stabilisiert wird, als den Zeitpunkt des Eintritts in das zusätzliche Entladungsintervall zu bestimmen. In einer weiteren alternativen beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec einen ersten kritischen Spannungspegel erreicht (hier wird der erste kritische Spannungspegel höher als der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 eingestellt), als den Zeitpunkt des Eintritts in das zusätzliche Entladungsintervall zu bestimmen. In dem zusätzlichen Entladungsintervall, wie es in 5A gezeigt ist, fließt der LED-Antriebsstrom, das heißt, der erste Strom I1, durch den ersten Strompfad P1, und ein zusätzlicher Entladungsstrom, das heißt, der dritte Strom I3, fließt durch den dritten Strompfad P3. Hier steuert die LED-Antriebssteuerung 500 den ersten Strom I1 und den dritten Strom I3, um jeweils vorgegebene Konstantstromwerte zu realisieren.
Andererseits kann in dem zusätzlichen Entladungsintervall der zusätzliche Entladungsstrom, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 abgegeben wird, Komponenten innerhalb und/oder außerhalb der LED-Antriebssteuerung 500 über die LED-Antriebssteuerung 500 zugeführt werden. Dieses Merkmal wird untenstehend unter Bezugnahme auf 9 und 10 beschrieben.
Dann steuert die LED-Antriebssteuerung 500 zu einem Zeitpunkt (z. B. dem Zeitpunkt t3 von 6), wenn der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und einen Spannungspegel erreicht, der höher oder gleich dem Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 ist, den dritten Konstantstromschalter SW3, um offen zu sein, um die zusätzliche Entladung der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 zu stoppen. Ein derartiger Steuerzustand ist in 5B gezeigt. In dem in 5B gezeigten Zustand kann die LED-Antriebssteuerung 500 den ersten Strom I1 steuern, der durch den ersten Strompfad P1 fließt, um einen voreingestellten konstanten Stromwert zu realisieren.
Danach tritt zu einem Zeitpunkt (z. B. dem Zeitpunkt t4 von 6), an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und einen Spannungspegel erreicht, der das Ladungsintervall betrifft, die LED-Antriebssteuerung 500 durch Öffnen des ersten Konstantstromschalters SW1 in das Ladungsintervall ein, während der zweite Konstantstromschalter SW2 geschlossen wird, wie es in 5C gezeigt ist. In dem in 5C gezeigten Zustand kann die LED-Antriebssteuerung 500 den zweiten Strom I2 steuern, der durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt, um einen voreingestellten konstanten Stromwert zu realisieren. In dem in 5C gezeigten Zustand ist der zweite Strom I2 der LED-Antriebsstrom und wirkt als Ladestrom der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300.
Zu einem Zeitpunkt (z. B. dem Zeitpunkt t5 von 6), an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec von dem höchsten Spannungspegel abnimmt und einen Spannungspegel erreicht, der kleiner als der Spannungspegel ist, der das Ladungsintervall betrifft, nach dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec den höchsten Spannungspegel erreicht, weicht die LED-Antriebssteuerung 500 von dem Ladungsintervall durch Öffnen des zweiten Konstantstromschalters SW2 ab, während der erste Konstantstromschalter SW1 geschlossen wird, wie es in 5D gezeigt ist. Wie es vorstehend beschrieben wurde, liegt das zusätzliche Entladungsintervall nicht im Abnahmeintervall der gleichgerichteten Spannung Vrec vor, wie es in 6 gezeigt ist, da das zusätzliche Entladungsintervall einige Intervalle in dem Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung Vrec betrifft. In dem in 5D gezeigten Zustand steuert die LED-Antriebssteuerung 500 den ersten Strom I1, der durch den ersten Konstantstromschalter SW1 fließt, um einen voreingestellten konstanten Stromwert zu realisieren.
Andererseits kann in einer beispielhaften Ausführungsform die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um den Zeitpunkt des Eintritts in das Ladungsintervall und den Zeitpunkt des Abweichens von dem Ladungsintervall, wie es vorstehend beschrieben wurde, durch Überwachen des zweiten Stroms I2, der durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt, zu bestimmen. Beispielsweise kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der zweite Strom I2 stabilisiert ist um einen voreingestellten konstanten Stromwert oder mehr zu realisieren, als den Zeitpunkt des Eintritts in das Ladungsintervall zu bestimmen, und eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der zweite Strom I2 auf einen voreingestellten konstanten Stromwert oder weniger abnimmt, als den Zeitpunkt des Abweichens von dem Ladungsintervall zu bestimmen. In einer alternativen beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um den Zeitpunkt des Eintritts in das Ladungsintervall und den Zeitpunkt des Abweichens von dem Ladungsintervall, wie es vorstehend beschrieben wurde, zu bestimmen, indem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec überwacht wird. Beispielsweise kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec stabilisiert ist um einen voreingestellten zweiten kritischen Spannungspegel zu erreichen (hier wird der zweite kritische Spannungspegel höher als oder gleich dem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 und dem Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 eingestellt), als den Zeitpunkt des Eintritts in das Ladungsintervall zu bestimmen, und eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec auf den voreingestellten zweiten kritischen Spannungspegel oder weniger abnimmt, als den Zeitpunkt des Abweichens von dem Ladungsintervall zu bestimmen. Alternativ können verschiedene Techniken, die dem Fachmann offensichtlich sind, verwendet werden, um den Eintritt/das Abweichen in Bezug auf das Ladungsintervall zu bestimmen.
Wenn dann der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec kleiner als der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 wird, bestimmt die LED-Antriebssteuerung 500, dass die LED-Licht emittierende Einheit in das Kompensationsintervall eingetreten ist. In diesem Fall, wie er in 5E gezeigt ist, kann eine getrennte Steuerung nicht in dem in 5D gezeigten Schaltersteuerzustand durchgeführt werden. Das heißt, wie es in 5D gezeigt ist, in dem Kompensationsintervall kann der erste Konstantstromschalter SW1 in einem geschlossenen Zustand gehalten werden, und der zweite Konstantstromschalter SW2 und der dritte Konstantstromschalter SW3 können in einem offenen Zustand gehalten werden. Da der Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 höher als der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ist, wird der vierte Strom I4 (das heißt, der Entladungsstrom) von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 an die LED-Licht emittierende Einheit 400 durch den vierten Strompfad P4 aufgrund einer Potentialdifferenz ohne separate Schaltersteuerung zugeführt. Somit emittiert die LED-Licht emittierende Einheit 400 weiterhin Licht.
Solche vorstehend beschriebenen Steuerverfahren werden periodisch in jedem Zyklus der gleichgerichteten Spannung Vrec wiederholt. Unter Bezugnahme auf 6 werden diese Verfahren kurz zusammengefasst. 6 zeigt Wellenformen in zwei Zyklen der gleichgerichteten Spannung Vrec in einem geladenen Zustand der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000. Insbesondere ist in 6 gezeigt, (a) eine Wellenform der gleichgerichteten Spannung Vrec über die Zeit, (b) eine Wellenform des LED-Antriebsstroms, (c) eine Wellenform des Ladungs-/Entladungsstroms der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 (d) eine Wellenform eines Eingangsstroms und (e) eine Wellenform der Lichtausgabe der LED-Licht emittierenden Einheit 400.
Zuerst steuert die LED-Antriebssteuerung 500 in einem Intervall, in dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec kleiner als der Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, das heißt, in einem Entladungsintervall (Zeitintervall von 0 bis t1), die Schalter, um die in 5E gezeigten Zustände zu realisieren. Das heißt, in dem Entladungsintervall wird der erste Konstantstromschalter SW1 in einem geschlossenen Zustand gehalten, und der zweite Konstantstromschalter SW2 und der dritte Konstantstromschalter SW3 werden in einem offenen Zustand gehalten.
Danach bestimmt die LED-Antriebssteuerung 500 zu dem Zeitpunkt t1, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und den Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 erreicht, dass die LED-Licht emittierenden Einheit 400 in das Nichtkompensationsintervall eingetreten ist, beziehungsweise steuert die Schalter, um die in 5B gezeigten Zustände zu realisieren. Das heißt, in diesem Intervall werden der erste Konstantstromschalter SW1 und der zweite Konstantstromschalter SW2 in einem geschlossenen Zustand gehalten und der dritte Konstantstromschalter SW3 wird in einem offenen Zustand gehalten.
Danach bestimmt die LED-Antriebssteuerung 500 zu dem Zeitpunkt t2, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und den ersten kritischen Spannungspegel erreicht, dass die LED-Licht emittierenden Einheit 400 in das zusätzliche Entladungsintervall eingetreten ist, beziehungsweise steuert die Schalter, um die in 5A gezeigten Zustände zu realisieren. Das heißt, in dem zusätzlichen Entladungsintervall werden der erste Konstantstromschalter SW1 und der dritte Konstantstromschalter SW3 in einem geschlossenen Zustand gehalten und der zweite Konstantstromschalter SW2 wird in einem offenen Zustand gehalten. Dementsprechend wird in einem solchen zusätzlichen Entladungsintervall der erste Strom I1 (das heißt, der LED-Antriebsstrom), der durch den ersten Konstantstromschalter SW1 fließt, gesteuert, um einen voreingestellten konstanten Stromwert durch den ersten Konstantstromschalter SW1 zu realisieren, und der dritten Strom I3 (das heißt, ein zusätzlicher Entladungsstrom), der durch den dritten Konstantstromschalter SW3 fließt, wird gesteuert, um einen voreingestellten konstanten Stromwert durch den dritten Konstantstromschalter SW3 zu realisieren.
Danach bestimmt die LED-Antriebssteuerung 500 zu dem Zeitpunkt t3, an dem der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und einen Spannungspegel erreicht, der höher oder gleich dem Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 ist, dass die LED-Licht emittierende Einheit von dem zusätzlichen Entladungsintervall abgewichen ist, beziehungsweise steuert die Schalter, um die in 5B gezeigten Zustände zu realisieren. Das heißt, in diesem Intervall werden der erste Konstantstromschalter SW1 und der zweite Konstantstromschalter SW2 in einem geschlossenen Zustand gehalten und der dritte Konstantstromschalter SW3 wird in einem offenen Zustand gehalten. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass die LED-Licht emittierende Einheit von dem zusätzlichen Entladungsintervall abweicht, indem der dritte Strom I3, der durch den dritten Konstantstromschalter SW3 fließt, überwacht wird. Das heißt, wenn der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und einen Spannungspegel erreicht, der höher oder gleich dem Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 ist, fließt der dritte Strom I3 nicht durch den dritten Konstantstromschalter SW3 auf Grund einer Potentialdifferenz. Somit kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um einen Zeitpunkt, an dem der dritte Strom I3 auf einen voreingestellten kritischen Wert oder weniger abnimmt, als den Zeitpunkt des Abweichens von dem zusätzlichen Entladungsintervall zu bestimmen. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um durch Erfassen und Vergleichen des Spannungspegels der gleichgerichteten Spannung Vrec mit einem voreingestellten Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 zu bestimmen, dass die LED-Licht emittierende Einheit von dem zusätzlichen Entladungsintervall abweicht.
In ähnlicher Weise bestimmt die LED-Antriebssteuerung 500 zu dem Zeitpunkt t4, wenn der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ansteigt und einen Spannungspegel erreicht, der das Ladungsintervall betrifft, dass die LED-Licht emittierende Einheit in das Ladungsintervall eingetreten ist, beziehungsweise steuert die Schalter, um die in 5C gezeigten Zustände zu realisieren. Das heißt, in diesem Intervall werden der erste Konstantstromschalter SW1 und der dritte Konstantstromschalter SW3 in einem geschlossenen Zustand gehalten und der zweite Konstantstromschalter SW2 wird in einem offenen Zustand gehalten. Dementsprechend steuert die LED-Antriebssteuerung 500 in dem Ladungsintervall den zweiten Strom I2, der durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt, um einen voreingestellten konstanten Stromwert zu realisieren. Andererseits kann in einer beispielhaften Ausführungsform die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um durch Erfassen und Vergleichen des Spannungspegels der gleichgerichteten Spannung Vrec mit dem voreingestellten zweiten kritischen Spannungspegel, wie er vorstehend beschrieben wurde, zu bestimmen, ob die LED-lichtemittierende Einheit in das Ladungsintervall eintritt oder davon abweicht. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann die LED-Antriebssteuerung 500 eingerichtet sein, um durch das Überwachen des zweiten Stroms I2, der durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt, zu bestimmen, ob die LED-Licht emittierenden Einheit in das Ladungsintervall eintritt oder davon abweicht. Wenn beispielsweise der zweite Strom I2, der durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt, auf einen voreingestellten Stromwert oder mehr stabilisiert wird, kann die LED-Antriebssteuerung bestimmen, dass der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec ausreichend ist, um in das Ladungsintervall einzutreten. In ähnlicher Weise kann die LED-Antriebssteuerung eingerichtet sein, um zu bestimmen, dass die LED-Licht emittierende Einheit von dem Ladungsintervall abgewichen ist, wenn der zweite Strom I2, der durch den zweiten Konstantstromschalter SW2 fließt, auf einen voreingestellten Stromwert oder weniger nach dem Eintritt in das Ladungsintervall abnimmt.
Danach bestimmt die LED-Antriebssteuerung 500 zu dem Zeitpunkt t5, wenn der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec von dem höchsten Spannungspegel abnimmt und einen Spannungspegel erreicht, der kleiner als der Spannungspegel ist, der das Ladungsintervall betrifft, dass die LED-Licht emittierende Einheit von dem Ladungsintervall abgewichen ist, beziehungsweise steuert die Schalter, um die in 5D gezeigten Zustände zu realisieren. Das heißt, in diesem Intervall wird der erste Konstantstromschalter SW1 in einem offenen Zustand gehalten, und der zweite Konstantstromschalter SW2 und der dritte Konstantstromschalter SW3 werden in einem geschlossenen Zustand gehalten. Ferner steuert in diesem Intervall die LED-Antriebssteuerung 500 den ersten Strom I1, der durch den ersten Konstantstromschalter SW1 fließt, um einen voreingestellten konstanten Stromwert zu realisieren. Andererseits kann, wie es vorstehend beschrieben wurde, eine Abweichung vom Ladungsintervall durch direktes Erfassen und Vergleichen des Spannungspegels der gleichgerichteten Spannung Vrec mit dem Spannungspegel des zweiten kritischen Spannungspegels oder durch Überwachen des Spannungswertes des zweiten Stroms I2 bestimmt werden.
Dann bestimmt die LED-Antriebssteuerung zu dem Zeitpunkt t6, wenn der Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung Vrec auf einen Spannungspegel abnimmt, der kleiner als der Durchlassspannungspegel Vf der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, dass die LED-Licht emittierende Einheit in das Kompensationsintervall eingetreten ist, beziehungsweise steuert die Schalter, um die in 5E gezeigten Zustände zu realisieren. Wie es vorstehend beschrieben wurde, kann zu diesem Zeitpunkt die zweite Antriebsspannung natürlich an die LED-Licht emittierenden Einheit 400 über den vierten Strompfad P4 durch eine Potentialdifferenz zwischen der gleichgerichteten Spannung Vrec und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 ohne separaten Schalter zugeführt werden.
Andererseits wird, wie es aus 6(b) und 6(e) ersichtlich ist, der LED-Antriebsstrom über das gesamte Intervall der gleichgerichteten Spannung Vrec konstant gehalten, wodurch eine konstante Lichtausgabe der LED-Licht emittierenden Einheit 400 aufrechterhalten wird.
Die vorstehend beschriebenen Steuerverfahren werden in jedem Zyklus der gleichgerichteten Spannung Vrec periodisch wiederholt, wobei die LED-Licht emittierende Einheit 400 weiterhin Licht emittieren kann, während die erste Ladungs-/Entladungseinheit 300 zusätzlich in dem zusätzlichen Entladungsintervall entladen werden kann, um eine Antriebsspannung an andere Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 zuzuführen, wodurch die Leistungsfähigkeit der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 verbessert wird.
Weitere beispielhafte Ausführungsformen
Nachfolgend werden Aufbau und Funktionen von LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 7 bis 10 beschrieben. Im Folgenden werden die Komponenten und Funktionen der LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß den nachfolgenden Ausführungsbeispielen, die gleich denen der LED-Beleuchtungsvorrichtungen 1000 gemäß der ersten Ausführungsform sind, unter Bezugnahme auf die Beschreibung der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000, wie sie in 4 bis 6 gezeigt ist, beschrieben. Dementsprechend wird sich die nachfolgende Beschreibung auf die Merkmale der anderen beispielhaften Ausführungsformen konzentrieren, die sich von denen der ersten Ausführungsform unterscheiden.
Aufbau und Funktion der LED Beleuchtungsvorrichtung 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform
7 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 7 enthält die LED-Beleuchtungsvorrichtung 2000 gemäß der zweiten Ausführungsform ferner eine Strombegrenzungseinheit 600, die zwischen dem dritten Knoten (Knoten 3) und dem dritten Konstantstromschalter SW3 angeordnet ist, zusätzlich zu den Komponenten der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform. Die Strombegrenzungseinheit 600 ist so eingerichtet, dass sie eine Funktion zum Beschränken des dritten Stroms I3 ausführt, wenn der dritte Konstantstromschalter SW3 eingeschaltet wird, um zu ermöglichen, dass der dritte Strom I3 durch den dritten Strompfad in das zusätzliche Entladungsintervall fließt. Eine solche Strombegrenzungseinheit 600 dient dazu, den dritten Konstantstromschalter SW3 vor Überstrom, Stoßstrom und dergleichen zu schützen.
Bei der in 7 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die Strombegrenzungseinheit 600 durch einen Widerstand R1 realisiert. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Implementierungen möglich sind. Alternativ oder zusätzlich kann ein Kondensator, ein Induktor, ein zusätzlicher Widerstand und/oder Kombinationen hiervon auf verschiedene Weisen je nach Bedarf verwendet werden.
Aufbau und Funktion der LED-Beleuchtungsvorrichtung 3000 gemäß der dritten Ausführungsform
8 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 8 enthält die LED-Beleuchtungsvorrichtung 3000 gemäß der dritten Ausführungsform nicht den dritten Konstantstromschalter SW3, im Unterschied zu der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform. Bei der LED-Beleuchtungsvorrichtung 3000 gemäß der dritten Ausführungsform ist der erste Konstantstromschalter SW1 so eingerichtet, dass er die Funktion des dritten Konstantstromschalters SW3 der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform ausführt. Das heißt, in dem zusätzlichen Entladungsintervall fließt der zusätzliche Entladungsstrom von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 zusammen mit dem LED-Antriebsstrom (das heißt, dem Eingangsstrom von der Gleichrichtereinheit 200) durch den ersten Konstantstromschalter SW1. Im Vergleich zu der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform weist die LED-Beleuchtungsvorrichtung 3000 gemäß der dritten Ausführungsform Vorteile auf, wie eine Verringerung der Herstellungskosten und eine Vereinfachung des Schaltkreisaufbaus durch eine Verringerung der Anzahl von Schaltkreiskomponenten, trotz Verschlechterung der Stabilität des LED-Antriebskreises.
Aufbau und Funktion der LED-Beleuchtungsvorrichtung 4000 gemäß der vierten Ausführungsform
9 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 9 kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung 4000 gemäß der vierten Ausführungsform ferner eine Vcc-Stromquelle 510 in der LED-Antriebssteuerung 500 umfassen. Insbesondere weist der LED-Antriebskreis der LED-Beleuchtungsvorrichtung 4000 gemäß der vierten Ausführungsform denselben Aufbau und dieselbe Funktion wie der LED-Antriebskreis der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform auf, mit der Ausnahme, dass die LED-Beleuchtungsvorrichtung 4000 es dem zusätzlichen Entladungsstrom (das heißt den dritten Strom I3), der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 in dem zusätzlichen Entladungsintervall entladen wird, ermöglicht, dass dieser der Vcc-Stromquelle 510 zugeführt wird, die als interne Stromquelle der LED-Antriebssteuerung 500 vorgesehen ist. Wie es in 9 gezeigt ist, ist die Vcc-Stromquelle 510 innerhalb der LED-Antriebssteuerung 500 als eine Komponente gezeigt, der die Antriebsspannung durch eine zusätzliche Entladung der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 zugeführt wird. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Implementierungen möglich sind. Alternativ oder zusätzlich kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung 4000 so eingerichtet sein, dass sie die Antriebsspannung an verschiedene andere Komponenten, wie beispielsweise einen externen Sensor, ein drahtloses Kommunikationsmodul, einen externen Steuerschaltkreis und dergleichen, durch zusätzliche Entladung der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 zuführt.
Aufbau und Funktion der LED-Beleuchtungsvorrichtung 5000 gemäß der fünften Ausführungsform
10 ist ein schematisches Blockschaltbild einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. Unter Bezugnahme auf 10 kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung 5000 gemäß der fünften Ausführungsform ferner eine Vcc-Stromquelle 510 und eine zweite Ladungs-/Entladungseinheit 700 innerhalb der LED-Antriebssteuerung 500 umfassen. Insbesondere weist der LED-Antriebskreis der LED-Beleuchtungsvorrichtung 5000 gemäß der fünften Ausführungsform den gleichen Aufbau und die gleiche Funktion auf wie der LED-Antriebskreis der LED-Beleuchtungsvorrichtung 1000 gemäß der ersten Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass die LED-Beleuchtungsvorrichtung 5000 die zweite Ladungs-/Entladungseinheit 700 mit dem zusätzlichen Entladungsstrom beladen kann (das heißt, der dritte Strom I3), der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit 300 in dem zusätzlichen Entladungsintervall ausgegeben wird, so dass die zweite Ladungs-/Entladungseinheit 700 die Antriebsspannung stabil an die als interne Stromquelle der LED-Antriebssteuerung 500 vorgesehene Vcc-Stromquelle 510 zuführen kann. In 10 ist die Vcc-Stromquelle 510 innerhalb der LED-Antriebssteuerung 500 als eine Komponente gezeigt, der die Antriebsspannung von der zweiten Ladungs-/Entladungseinheit 700 zugeführt wird. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Implementierungen möglich sind. Alternativ oder zusätzlich kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung 5000 so eingerichtet sein, dass sie die Antriebsspannung von der zweiten Ladungs-/Entladungseinheit 700 an verschiedene andere Komponenten, wie beispielsweise einen externen Sensor, ein drahtloses Kommunikationsmodul, einen externen Steuerschaltkreis und dergleichen, zuführt.
Weitere Ausführungsformen
Nachfolgend werden der Aufbau und die Funktionen von LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß noch weiteren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 11 bis 16 beschrieben. Die LED-Beleuchtungsvorrichtungen gemäß den anderen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung, die unter Bezugnahme auf 11 bis 16 beschrieben sind, sind so eingerichtet, dass sie die Ladung/Entladung eines Kondensators unter Verwendung einer Antriebsstromsteuerung steuern. Nachfolgend werden diese beispielhaften Ausführungsformen im Detail beschrieben.
Aufbau und Funktion der LED-Beleuchtungsvorrichtung 6000 gemäß weiteren Ausführungsformen
11 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. 12 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einer sechsten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Unter Bezugnahme auf 11 enthält eine LED-Beleuchtungsvorrichtung 6000 gemäß weiteren beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung eine Gleichrichtereinheit 200, eine Antriebsstromsteuerung, eine LED-Licht emittierende Einheit 400 und einen Kondensator C.
Die LED-Licht emittierende Einheit 400 enthält eine Vielzahl von LED-Gruppen, die mindestens zwei LEDs umfassen, die in Reihe oder parallel zueinander geschaltet sind. Obwohl die LED-Beleuchtungsvorrichtung 6000 gemäß den Ausführungsformen als erste bis vierte LED-Gruppen (LED1 bis LED4) dargestellt ist, sollte verstanden werden, dass die Anzahl der LED-Gruppen je nach Bedarf geändert werden kann.
Die Gleichrichtereinheit 200 erzeugt und gibt eine Antriebsspannung Vp in Form einer Brummspannung durch Gleichrichtung der Wechselspannung V_AC, die von einer Wechselstromquelle zugeführt wird, aus. Als Gleichrichtereinheit 200 kann jede bekannte Gleichrichterschaltung, wie beispielsweise eine Vollwellengleichrichterschaltung oder eine Halbwellengleichrichterschaltung, verwendet werden. Beispielsweise kann die Gleichrichtereinheit 200 eine Brückenvollwellen-Gleichrichterschaltung sein, die aus vier Dioden D1, D2, D3, D4 besteht.
Die Antriebsstromsteuerung kann eine fünfte Diode D5 umfassen, die parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit geschaltet ist, einen zweiten Antriebsstromkreis 820, der zwischen der LED-Licht emittierenden Einheit 400 und dem Kondensator C angeordnet ist, um mit dieser in Reihe geschaltet zu sein, und einen ersten Antriebsstromkreis 810, der parallel zu dem zweiten Antriebsstromkreis 820 und dem Kondensator C geschaltet ist.
Die fünfte Diode D5 ermöglicht es, dass ein Antriebsstrom zu der LED-Licht emittierenden Einheit 400 fließt, wenn der Kondensator C entladen wird.
Der erste Antriebsstromkreis 810 schaltet den Kondensator C parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit 400, um den Kondensator C in einem zweiten Intervall, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vp kleiner als der Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, zu entladen.
Der zweite Antriebsstromkreis 820 schaltet den Kondensator C mit der LED-Licht emittierenden Einheit 400 in Reihe, um den Kondensator C in einem ersten Intervall, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung Vp höher als oder gleich dem Vorwärtsspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, zu laden.
Das heißt, die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß den beispielhaften Ausführungsformen ist so eingerichtet, dass es möglich ist, dass Ladungen von dem Kondensator C, der in dem ersten Intervall mit Energie geladen wird, in dem zweiten Intervall, das als ein nicht-leuchtendes Intervall definiert ist, zugeführt werden, wodurch die Lichtausbeute und die Flimmerleistung verbessert werden.
Darüber hinaus kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß den beispielhaften Ausführungsformen Standards für den Leistungsfaktor und die totale harmonische Verzerrung erfüllen.
Die Antriebsstromsteuerung wird unter Bezugnahme auf 12 bis 15 näher beschrieben.
Aufbau und Funktion der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform
Unter Bezugnahme auf 12 umfasst die Antriebsstromsteuerung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel einen ersten Antriebsstromkreis mit einem ersten Schaltelement Q1 und einen zweiten Antriebsstromkreis mit einem zweiten Schaltelement Q2.
Das erste und das zweite Schaltelement Q1, Q2 können durch einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Feldeffekttransistor (FET) und dergleichen realisiert werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise können die ersten und zweiten Schaltelemente Q1, Q2 MOSFETs sein.
Obwohl nicht im Detail gezeigt, können das erste und das zweite Schaltelement Q1, Q2 in Abhängigkeit von dem Pegel des von einem Antriebs-IC eingegebenen Antriebsstroms gesteuert werden.
Das erste Schaltelement Q1 kann eine siebte Diode D7 für einen stabilen Konstantstromantrieb umfassen, und das zweite Schaltelement Q2 kann eine achte Diode D8 für einen stabilen Konstantstromantrieb umfassen.
Bei dem LED-Antriebskreis gemäß der sechsten Ausführungsform wird das erste Schaltelement Q1 ausgeschaltet und das zweite Schaltelement Q2 eingeschaltet, um den Kondensator C mit der LED-Licht emittierenden Einheit 400 in dem ersten Intervall, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, in Reihe zu schalten. Als Ergebnis kann der Kondensator C geladen werden.
Ferner wird in dem zweiten Intervall, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung kleiner als der Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, das erste Schaltelement Q1 eingeschaltet und das zweite Schaltelement Q2 ausgeschaltet, um den Kondensator C parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit 400 zu schalten. Als Ergebnis kann der Kondensator C entladen werden.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ermöglicht es die LED-Beleuchtungsvorrichtung, dass die LED-Licht emittierenden Einheit 400 durch in dem Kondensator C gespeicherte Ladungen angetrieben wird, die in einem nicht-leuchtenden Intervall des allgemeinen sequentiellen Antriebs mit Wechselstrom aufgeladen wird, wodurch die Lichtausbeute und Flimmerleistung durch Entfernen des nicht-leuchtenden Intervalls verbessert wird.
Aufbau und Funktion der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der siebten Ausführungsform
13 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einer siebten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung.
Wie es in 13 gezeigt ist, weist der LED-Antriebskreis gemäß der siebten Ausführungsform die gleichen Komponenten wie der LED-Antriebskreis gemäß der sechsten Ausführungsform auf, mit Ausnahme eines zweiten Antriebskreis mit einer sechsten Diode D6. Folglich werden die gleichen Komponenten hiervon mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und von deren genauerer Beschreibung wird abgesehen.
Bei dem LED-Antriebskreis gemäß der siebten Ausführungsform wird das erste Schaltelement Q1 ausgeschaltet, um zu ermöglichen, dass der Kondensator C und die LED-Licht emittierenden Einheit 400 durch die erste Diode D6 in Reihe geschaltet werden, und zwar in dem ersten Intervall, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist. Als Ergebnis kann der Kondensator C geladen werden.
In dem zweiten Intervall, in dem der Spannungspegel der Antriebsspannung kleiner als der Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit 400 ist, wird das erste Schaltelement Q1 eingeschaltet, um zu ermöglichen, dass der Kondensator C und die LED-Licht emittierenden Einheit 400 parallel geschaltet werden. Als Ergebnis kann der Kondensator C entladen werden.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ermöglicht die LED-Beleuchtungsvorrichtung, dass die LED-Licht emittierenden Einheit 400 durch Ladungen angesteuert wird, die in dem Kondensator C gespeichert sind, der in dem nicht-leuchtenden Intervall des allgemeinen sequentiellen Antriebs mit Wechselstrom aufgeladen wird, wodurch die Lichtausbeute und die Flimmerleistung durch Entfernung des nicht-leuchtenden Intervalls verbessert werden.
Aufbau und Funktionen von LED-Beleuchtungsvorrichtungen nach achten und neunten Ausführungsformen
14 ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einer achten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und 15 ist ein Schaltbild eines LED-Antriebskreises gemäß einer neunten beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie es in 14 und 15 gezeigt ist, umfassen die LED-Antriebskreise gemäß der achten und neunten beispielhaften Ausführungsformen dieselben Komponenten wie die LED-Antriebskreise gemäß der sechsten und siebten beispielhaften Ausführungsform, mit Ausnahme eines dritten Antriebsstromkreises 830. Folglich werden die gleichen Komponenten hiervon mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und von deren genauerer Beschreibung wird abgesehen.
Der dritte Antriebsstromkreis 830 ist zwischen die Gleichrichtereinheit 200 und die LED-Licht emittierende Einheit 400 geschaltet, um zu verhindern, dass elektrischer Strom in eine umgekehrte Richtung fließt.
Der dritte Antriebsstromkreis 830 kann mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement umfassen. Hierbei kann das Schaltelement durch einen bipolaren Übergangstransistor (BJT), einen Feldeffekttransistor (FET) und dergleichen realisiert werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Beispielsweise kann das Schaltelement ein MOSFET sein.
Beispiel für den Betrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform
16 zeigt Graphen, die ein Betriebsintervall einer LED-Gruppe in Abhängigkeit von einem Eingangsspannungspegel (Antriebsspannungspegel) der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß der sechsten beispielhaften Ausführungsform darstellen.
Wie es in 12 und 16 gezeigt ist, kann in dem LED-Antriebskreis gemäß dieser Ausführungsform der Kondensator C in einem ersten Intervall C1, in dem der Spannungspegel einer Eingangsspannung (Wechselstromeingang) höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel Vf ist, geladen werden. Das heißt, die LED-Licht emittierende Einheit 400 ist in Reihe mit dem Kondensator C in dem ersten Intervall C1 geschaltet. Hier kann die LED-Licht emittierende Einheit 400 durch einen konstanten Strom in dem ersten Intervall C1, in dem der Spannungspegel einer Eingangsspannung (Wechselstromeingang) höher oder gleich dem Durchlassspannungspegel Vf ist, stabil betrieben werden.
Ferner kann der Kondensator C in einem zweiten Intervall C2, in dem der Spannungspegel der Eingangsspannung (Wechselstromeingang) kleiner als der Durchlassspannungspegel Vf ist, entladen werden. Das heißt, die LED-Licht emittierende Einheit 400 ist parallel zu dem Kondensator C in dem zweiten Intervall C2 geschaltet. Hier kann die LED-Licht emittierende Einheit 400 durch in dem Kondensator C gespeicherte Ladungen in dem zweiten Intervall C2 angetrieben werden.
Gemäß dieser beispielhaften Ausführungsform ermöglicht die LED-Beleuchtungsvorrichtung, dass die LED-Licht emittierende Einheit 400 durch in dem Kondensator C gespeicherte Ladungen angetrieben wird, die in dem nicht-leuchtenden Intervall des allgemeinen sequentiellen Antriebs mit Wechselstrom geladen wird, wodurch die Lichtausbeute und Flimmerleistung durch Entfernen des nicht-leuchtenden Intervalls verbessert wird.
Darüber hinaus kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel Standards für den Leistungsfaktor und die totale harmonische Verzerrung erfüllen.
Obwohl einige beispielhafte Ausführungsformen hierin beschrieben worden sind, sollte verstanden werden, dass diese Ausführungsformen nur der Veranschaulichung dienen und dass einzelne Strukturen, Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform nicht auf diese spezielle Ausführungsform beschränkt sind, sondern auf andere Ausführungsformen angewendet werden können ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.

Claims

LED-Antriebskreis, der eingerichtet ist, um den Betrieb einer LED-Licht emittierenden Einheit einer LED-Beleuchtungsvorrichtung zu steuern, umfassend: eine Gleichrichtereinheit, die mit einer Wechselstromquelle verbunden ist und die eine erste gleichgerichtete Spannung als eine erste Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit über eine Vollwellengleichrichtung der an sie angelegten Wechselspannung zuführt; eine erste Ladungs-/Entladungseinheit, die mit Energie unter Verwendung der gleichgerichteten Spannung in einem Ladungsintervall beladen wird und eine zweite Antriebsspannung an die LED-Licht emittierende Einheit in einem Kompensationsintervall zuführt; und eine LED-Antriebssteuerung, die den Betrieb der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit steuert und die die erste Ladungs-/Entladungseinheit so steuert, dass sie zusätzlich in einem zusätzlichen Entladungsintervall zwischen einem Anstiegsintervall der gleichgerichteten Spannung und dem Ladungsintervall entladen wird.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 1, wobei das zusätzliche Entladungsintervall ein Intervall ist, in dem ein Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung höher oder gleich einem Durchlassspannungspegel der LED-Licht emittierenden Einheit ist und in dem ein Spannungspegel der ersten Ladungs-/Entladungseinheit höher oder gleich dem Spannungspegel der gleichgerichteten Spannung ist.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 1, wobei die LED-Antriebssteuerung die LED-Licht emittierende Einheit und die erste Ladungs-/Entladungseinheit so steuert, dass sie parallel zu der LED-Antriebssteuerung in dem zusätzlichen Entladungsintervall geschaltet sind.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 1, weiter umfassend: einen ersten Konstantstromschalter, der zwischen einem ersten Knoten zwischen einer Kathode der LED-Licht emittierenden Einheit und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen ersten Strompfad unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet; einen zweiten Konstantstromschalter, der zwischen einem zweiten Knoten zwischen der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der Masse und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen zweiten Strompfad unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet; und einen dritten Konstantstromschalter, der zwischen einem dritten Knoten zwischen dem ersten Knoten und der ersten Ladungs-/Entladungseinheit und der LED-Antriebssteuerung angeordnet ist, und selektiv einen dritten Strompfad unter der Steuerung der LED-Antriebssteuerung bildet, wobei es die LED-Antriebssteuerung ermöglicht, dass die LED-Licht emittierende Einheit und die erste Ladungs-/Entladungseinheit parallel geschaltet sind und dass die erste Ladungs-/Entladungseinheit zusätzlich durch den dritten Strompfad durch Einschalten des ersten Konstantstromschalters und des zweiten Konstantstromschalters in dem zusätzlichen Entladungsintervall entladen wird.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 4, wobei die LED-Antriebssteuerung einen ersten Strom, der durch den ersten Konstantstromschalter fließt, einen zweiten Strom, der durch den zweiten Konstantstromschalter fließt, und einen dritten Strom, der durch den dritten Konstantstromschalter fließt, steuert, um jeweils einen voreingestellten ersten konstanten Stromwert, einen voreingestellten zweiten konstanten Stromwert und einen voreingestellten dritten konstanten Stromwert zu realisieren.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 4, weiterhin umfassend: eine Strombegrenzungseinheit, die zwischen dem dritten Knoten und dem dritten Konstantstromschalter angeordnet ist.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 4, wobei die LED-Antriebssteuerung eine Antriebsspannung an Komponenten der LED-Beleuchtungseinrichtung zuführt, indem ein zusätzlicher Entladungsstrom zugeführt wird, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit an die Komponenten der LED-Beleuchtungseinrichtung durch den dritten Strompfad in dem zusätzlichen Entladungsintervall abgeleitet wird.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 7, weiterhin umfassend: eine zweite Ladungs-/Entladungseinheit, die über den dritten Strompfad mit der ersten Ladungs-/Entladungseinheit verbunden ist und so eingerichtet ist, dass sie mit Energie unter Verwendung des zusätzlichen Entladungsstroms, der von der ersten Ladungs-/Entladungseinheit über den dritten Strompfad in dem zusätzlichen Entladungsintervall abgeleitet wird, geladen wird, und dass sie den Komponenten der LED-Beleuchtungseinrichtung unter Verwendung der geladenen Energie eine Antriebsspannung zuführt.
LED-Antriebskreis umfassend: eine LED-Licht emittierende Einheit; eine Antriebsstromsteuerung, die einen Antriebsstrom steuert, der zu der LED-Licht emittierenden Einheit fließt; und einen Kondensator, der in einem ersten Intervall, in dem eine Eingangsspannung zugeführt wird, die höher oder gleich einem Durchlassspannungspegel zum Antreiben der LED-Licht emittierenden Einheit ist, in Reihe mit der LED-Licht emittierenden Einheit geschaltet ist.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 9, wobei der Kondensator in einem zweiten Intervall, in dem eine Eingangsspannung zugeführt wird, die kleiner als der Durchlassspannungspegel zum Antreiben der LED-Licht emittierenden Einheit ist, parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit geschaltet ist.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 9, wobei die Antriebsstromsteuerung umfasst: eine erste Diode, die parallel zu der LED-Licht emittierenden Einheit geschaltet ist; einen ersten Antriebsstromkreis, der zwischen der LED-Licht emittierenden Einheit und dem Kondensator angeordnet ist und parallel zu diesen geschaltet ist; und einen zweiten Antriebsstromkreis, der in Reihe mit dem ersten Antriebsstromkreis und dem Kondensator geschaltet ist.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 11, wobei die ersten und der zweiten Antriebsstromkreise mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement umfassen.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 12, wobei das Schaltelement eines aus einem bipolaren Übergangstransistor (BJT) und einem Feldeffekttransistor (FET) umfasst.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 11, wobei der erste Antriebsstromkreis ein erstes Schaltelement umfasst, das die LED-Licht emittierende Einheit parallel zu dem Kondensator schaltet, und wobei der zweite Antriebsstromkreis ein zweites Schaltelement umfasst, das die LED-Licht emittierende Einheit in Reihe mit dem Kondensator schaltet.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 11, wobei der zweite Antriebsstromkreis eine zweite Diode aufweist, die die LED-Licht emittierende Einheit mit dem Kondensator in Reihe schaltet, und wobei der erste Antriebsstromkreis ein Schaltelement umfasst, das die LED-Licht emittierende Einheit parallel zu dem Kondensator schaltet.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 11, weiter umfassend: eine Gleichrichtereinheit, die eine Antriebsspannung zum Antreiben der LED-Licht emittierenden Einheit durch eine Vollwellengleichrichtung des dazu eingegebenen Wechselstroms erzeugt und ausgibt; und einen dritten Antriebsstromkreis, der zwischen der Gleichrichtereinheit und der LED-Licht emittierenden Einheit angeordnet ist.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 16, wobei der dritte Antriebsstromkreis mindestens eine Diode oder mindestens ein Schaltelement umfasst.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 17, wobei das Schaltelement eines aus einem bipolaren Übergangstransistor (BJT) und einem Feldeffekttransistor (FET) umfasst.
LED-Antriebskreis nach Anspruch 16, wobei jeder der ersten bis dritten Antriebsstromkreise ferner eine dritte Diode für einen stabilen Konstantstromantrieb umfasst.