-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine LED-Beleuchtungsvorrichtung zum Einschalten einer Leuchtdiode (LED), welche als Lichtquelle für die Beleuchtung dient, und ein Beleuchtungsgerät, welches die LED-Beleuchtungsvorrichtung einsetzt.
-
Hintergrund der Erfindung
-
In jüngster Zeit findet eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät, das eine LED anstelle einer Glühlampe oder einer Leuchtstofflampe als Lichtquelle einsetzt, rasch Verbreitung. Beispielsweise offenbart die ungeprüfte
japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-347133 eine LED-Beleuchtungssteuerschaltung zum Steuern einer Lichtmenge einer LED, welche als eine Lichtquelle dient, durch Erhöhen oder Absenken eines Ausgangs eines Leistungsschaltkreises (eine Tiefsetzstellerschaltung) in Übereinstimmung mit einem von einem Dimmsignal, welches von einem Dimmer angelegt wird.
-
Herkömmlicherweise umfasst der LED-Steuertyp zum beispielsweise Dimmen einen Typ, bei dem eine Größe eines kontinuierlich in der LED fließenden Stroms geändert wird (nachfolgend als ”Gleichstrom-Steuertyp” bezeichnet), einen Typ, bei dem die elektrische Leitung zur LED periodisch ein- und ausgeschaltet wird, während ein Verhältnis einer leitenden Periode (ON-Dienstverhältnis) geändert wird (nachfolgend als ”Burst-Steuerungstyp” bezeichnet), und dergleichen. Die in der
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-347133 beschriebene LED-Beleuchtungssteuerschaltung verwendet den DC-Steuerungstyp.
-
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung des Burst-Steuerungstyps hat ein Problem, indem sie Störflackern mit einer Bildgebungsvorrichtung wie einer Videokamera oder dergleichen verursacht. Dies beruht auf einer Differenz zwischen einem Burst-Steuerzyklus und einer Verschlussgeschwindigkeit der Bildgebungsvorrichtung (Belichtungszeit) und bewirkt, dass Flackern (Helligkeitsschwankungen) oder streifenförmige Schatten auf einem Bild der Bildgebungsvorrichtung auftreten. Außerdem muss die Lichtquelle, um eine Betriebsfrequenz von 500 Hz oder mehr in Übereinstimmung mit dem Änderungsgesetz für die technischen Anforderungen für elektrische Geräte und Materialsicherheit in Bezug auf LEDs (Ordinance Concerning Technical Requirements for Electrical Appliances and Materials (Artikel 1 des Gesetzes, geändert am 13. Januar 2012)) aufweisen.
-
Mittlerweile ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung des DC-Steuerungstyps bekannt, welche einen Spitzenwert eines Stroms, der in einer Schaltvorrichtung einer Tiefsetzstellerschaltung fließt, erhöht oder verringert und die Schaltvorrichtung in einem kritischen Modus steuert. Solch eine LED-Beleuchtungsvorrichtung weist ein Problem auf, indem eine feine Steuerung nicht aufgrund einer Beschränkung auf einer Einschaltperiode (im Betrieb) eines Treibersignal erzielt werden kann, welches von einer Treiberschaltung an einen Steueranschluss der Schaltvorrichtung ausgegeben wird. Um die Feinsteuerung insbesondere für das Abdimmen durchzuführen, muss die LED-Beleuchtungsvorrichtung des Gleichstrom-Steuerungstyps ihre Steuerart vom Gleichstrom-Steuerungstyp in den Burst-Steuerungstyp umschalten.
-
Ferner wird in der ungeprüften
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-347133 die Schaltvorrichtung in einem diskontinuierlichen Modus durch Veränderung des Einschaltzeitraums während des Beibehaltens eines konstanten Schaltzyklus des Tiefsetzstellers gesteuert, so dass der Strom, welcher in der LED pro Zeiteinheit fließt, erhöht oder verringert wird. Bei diesem Typ kann, da die Schaltvorrichtung im diskontinuierlichen Modus gesteuert wird, die Feinsteuerung, verglichen mit dem Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus, erreicht werden.
-
Jedoch in der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2005-347133 verändert sich, da der Spitzenstrom, welcher in der Schaltvorrichtung fließt, auf einen konstanten Wert gesteuert wird, der Strom, welcher in den LEDs fließt, wesentlich, wenn eine Durchlassspannung der LEDs durch eine Änderung in der Temperatur oder einer Differenz in den elektrischen Eigenschaften zwischen den LEDs verändert wird. In diesem Fall wird das ON-Betriebsverhältnis der Schalteinrichtung derart gesteuert, dass ein Mittelwert des Stroms, der in der Induktorspule über den Schaltzyklus fließt, konstant ist, wodurch die Veränderung des LED-Stroms, welche durch die Änderung der Temperatur oder der Differenz zwischen den LEDs verursacht wird, unterdrückt wird.
-
Um die Steuerung zum Beibehalten des Durchschnittsstroms auf einem konstanten Pegel, wie oben beschrieben, durchzuführen, ist eine Treiberschaltung (hochpotentialseitige Treiberschaltung) zum Ansteuern einer Schaltvorrichtung auf einer Hochpotentialseite einer Gleichstrom-Eingangsspannung erforderlich. Als ein Ergebnis ist die Hochpotentialseitentreiberschaltung zusätzlich im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der die Schaltvorrichtung auf einer Niederpotentialseite des Gleichstrom-Eingangsspannung liegt, erforderlich und dies führt zu einer Erhöhung der Herstellungskosten.
-
DE 11 2009 001 290 T5 beschreibt eine Vorrichtung zur Stromversorgung einer LED-Last. Ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler umfasst ein induktives Element und ein Schaltelement. Eine Spannungswandlung erfolgt dadurch, dass Energie von einer Eingangsstromquelle im induktiven Element gespeichert wird, wenn das Schaltelement eingeschaltet ist, und die in dem induktiven Element gespeicherte Energie an eine Lastseite abgegeben wird, wenn das Schaltelement ausgeschaltet ist. Ein Steuergerät steuert EIN-/AUS-Operationen des Schaltelements so, dass ein Ausgangsstrom des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers gleich einem Sollwert werden kann. Es sind Mittel zum Regeln des Zeitpunkts des Einschaltens des Schaltelements im Steuergerät so vorgesehen, dass ein Strom, der durch das induktive Element fließt, in einem kontinuierlichen Modus fließen kann. Ein Strom, der durch die Last fließt, wird als ein Ausgangsstrom-Detektionssignal von einem Stromdetektionswiderstand detektiert, und das betreffende Signal wird mit einem Signalverstärker verstärkt. Das verstärkte Signal wird mittels eines Abweichungskalkulators mit einer Referenzspannung verglichen, und das Ergebnis wird als ein PWM-Befehlssignal in einen PWM-Signalgenerator eingegeben. Der PWM-Signalgenerator erzeugt ein vorgegebenes PWM-Signal und speist es als EIN/AUS-Steuersignal (Wandler-Ansteuersignal) in ein Schaltelement ein. Dieses Rückkopplungssteuersystem stellt den Ausgangsstrom ein.
-
DE 100 26 070 A1 beschreibt ein Vorschaltgerät für eine Entladungslampe mit einem Spannungswandler, der von einer Gleichspannungsquelle eine Gleichspannungsleistung ableitet. Der Spannungswandler umfasst ein Schaltelement und ein Energiespeicherelement mit einer Induktivität. Das Schaltelement wird so betrieben, dass die Gleichspannungsquelle wiederholt zugeschaltet wird, damit im Energiespeicherelement Energie gespeichert wird. Ein Wechselrichter nimmt die Energie auf und wandelt sie in eine Betriebsleistung zum Betreiben der Entladungslampe um. Ein Regler gibt einen Sollwert vor. Der Regler schaltet das Schaltelement für veränderliche Zeitspannen entsprechend dem Sollwert ein und aus, um die Ausgangsspannung des Spannungswandlers so zu regeln, dass die zum Betreiben der Entladungslampe erforderliche Leistung erzeugt wird. Der Regler erzeugt eine variable AUS-Periode, in der das Schaltelement ausgeschaltet ist, und eine variable EIN-Periode, in der das Schaltelement eingeschaltet ist.
-
DE 10 2005 005 539 B4 beschreibt eine Energiequellenvorrichtung mit einem Ausgangssteuerschalter, der betriebsfähig ist, einen elektrischen Strom durch Wiederholen von ein und aus intermittierend zu übertragen. Eine Ausgangsspule ist betriebsfähig, Energie gemäss dem Strom, der in den Ausgangssteuerschalter fliesst, zu akkumulieren, wenn der Ausgangssteuerschalter eingeschaltet ist, und elektrische Energie auszugeben, basierend auf der akkumulierten Energie, wenn der Ausgangssteuerschalter ausgeschaltet ist. Eine Enderfassungseinheit ist betriebsfähig zu erfassen, dass die Ausgangsspule die Ausgabe der Energie beendet. Eine Ausgangssteuereinheit ist betriebsfähig, den Ausgangssteuerschalter ein- und auszuschalten.
-
Kurzdarstellung der Erfindung
-
In Anbetracht der obigen Ausführungen stellt die vorliegende Erfindung eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät bereit, die eine Feinsteuerung zum Dimmen von LEDs leisten können, während die Erhöhung der Herstellungskosten verhindert wird.
-
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung zum Antreiben einer LED-Last bereitgestellt, welche einen Schaltleistungskreis zum Umwandeln einer Gleichstrom-Eingangsspannung in eine Gleichstrom-Ausgangsspannung, die niedriger ist als die Eingangsgleichspannung, und zum Anlegen der Ausgangsgleichspannung an eine LED-Last, wobei der Schaltleistungskreis eine Schaltvorrichtung, welche auf einer Niederpotentialseite des Gleichstrom-Eingangsspannung verbunden ist, und einen Induktor umfasst, der zwischen der Schaltvorrichtung und der LED-Last, die auf einer Hochspannungsseite der Gleichstrom-Eingangsspannung angeschlossen ist, eingebunden ist, und einen Steuerblock zum Durchführen der Einschalt- oder Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung des Schaltleistungskreises umfasst, wobei der Steuerblock eine erste Erfassungseinheit zum Erfassen eines Stroms, welcher in der Schaltvorrichtung fließt, als einen ersten Erfassungswert, eine zweite Erfassungseinheit zum Erfassen einer Durchlassspannung der LED-Last als einen zweiten Erfassungswert, eine Steuereinheit zum Steuern einer Einschalt-Periode der Schaltvorrichtung, basierend auf dem ersten Erfassungswert und einem Bezugswert, und eine Korrektureinheit zum Korrigieren des Referenzwertes, basierend auf dem zweiten Erfassungswert, umfasst.
-
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann die zweite Erfassungseinheit ein Potential auf einer Niederpotentialseite der LED-Last erfassen.
-
Die zweite Erfassungseinheit kann eine Spannung über der LED-Last erfassen.
-
Die zweite Erfassungseinheit kann eine Sekundärspule, welche mit dem Induktor vorgesehen ist, einschließen und als zweiten Erfassungswert einen Spitzenwert einer Spannung erfassen, welche an der Sekundärspule während einer Ausschalt-Periode der Schaltvorrichtung induziert wird.
-
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann die erste Erfassungseinheit, als den ersten Erfassungswert einen Spitzenwert des Stroms, welcher in der Schaltvorrichtung fließt, erfassen und die Korrektureinheit kann den Referenzwert korrigieren, so dass der Referenzwert maximal ist, wenn der zweite Erfassungswert gleich einem Schwellenwert ist, welcher einer Hälfte der Gleichstrom-Eingangsspannung entspricht, und abnimmt, wenn der zweite Erfassungswert von dem Schwellenwert abweicht.
-
Die erste Erfassungseinheit kann als einen ersten Erfassungswert eine Spannung im Verhältnis zu einem Durchschnitt des Stroms, der in der Schaltvorrichtung fließt, erfassen und die Korrektureinheit kann den Referenzwert korrigieren, so dass der Referenzwert in direktem Verhältnis zu der Durchlassspannung steht.
-
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung kann ferner eine Dimm-Einheit zur Steuerung des Referenzwertes in Übereinstimmung mit einem Dimm-Niveau, welches von außen angewiesen ist, umfassen.
-
Die Dimm-Einheit kann die Steuereinheit zu steuern, um einen Schaltzyklus der Schaltvorrichtung zu erhöhen, wenn das Dimm-Niveau geändert wird, um so eine Lichtabgabe der LED-Last zu verringern.
-
In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Beleuchtungsgerät mit der obigen LED-Beleuchtungsvorrichtung, wobei die LED-Last, welche von einem Gleichstrom aktiviert wird, der von der LED-Beleuchtungsvorrichtung geliefert wird, aufgedreht wird, und ein Gerätehauptkörper zur Aufnahme der LED-Last bereitgestellt.
-
Die LED-Last kann eine oder mehrere Serienschaltungen von Leuchtdioden umfassen, wobei die Reihenschaltungen parallel geschaltet sind, um eine Parallelschaltung zu bilden.
-
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung und das Beleuchtungsgerät in Übereinstimmung mit der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Variation des Laststroms verhindern, welche auftritt, wenn sich die Durchlassspannung der LED-Last aufgrund einer Änderung in der Temperatur oder einer Differenz zwischen den LEDs verändert. Ferner kann die Feinsteuerung anders als im Fall der Steuerung der Schaltvorrichtung im Grenzmodus erreicht werden. Da ferner die Schaltvorrichtung mit einer Niederpotentialseite der Eingangsspannung verbunden ist, ist die hochseitige Treiberschaltung nicht erforderlich. Als Ergebnis kann die Feinsteuerung der LEDs erreicht werden, während sich die Erhöhung der Herstellungskosten verringert.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Die obigen und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen vorgelegt wird, deutlich hervor, wobei:
-
1A und 1B ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 1A ein Schaltbild zeigt und 1B eine Wellenform eines Induktorstroms zeigt;
-
2 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
3 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
4 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
5 ein Schaltbild ist, welches ein Beispiel einer LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
-
6A und 6B Ansichten zum Erläutern eines Betriebs der in 5 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung sind;
-
7A und 7B Ansichten zum Erläutern eines Betriebs der in 5 gezeigten LED-Beleuchtungsvorrichtung sind; und
-
8A und 8B Querschnittsansichten sind, welche Beispiele von Beleuchtungsgeräten gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.
-
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
-
Nachfolgend wird eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät unter Verwendung der LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
-
(Erste Ausführungsform)
-
Wie in 1A gezeigt, umfasst eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Schaltstromkreis 1 und einen Steuerblock 2. Der Schaltstromkreis 1 ist eine herkömmlich bekannte Tiefsetzstellerschaltung und wandelt (Spannungsreduktion) eine Gleichstrom-Eingangsspannung V1, welche von einer Stromquelle 4 zugeführt wird, in eine Gleichstrom-Ausgangsspannung V2, welche niedriger ist als die Gleichstrom-Eingangsspannung V1, und legt die Gleichstrom-Ausgangsgleichspannung V2 an eine LED-Last 3 an.
-
Die Stromquelle 4 umfasst eine Filterschaltung 40, einen Vollwellen-Gleichrichter (Dioden-Brücke) 41, eine Leistungsfaktorkorrekturschaltung (Verstärker-Chopper-Schaltung) 42, einen Glättungskondensator C2 und dergleichen. Die Stromquelle 4 erhöht eine Wechselspannung (Effektivstrom von 100 V), welche von einer kommerziell verfügbaren Wechselstromquelle 5 an die Gleichstrom-Eingangsspannung V1 mit mehreren hundert Volt zugeführt wird. Da die Stromquelle 4 gut bekannt ist, werden Darstellung und Beschreibung einer detaillierten Konfiguration davon weggelassen.
-
Die LED-Last 3 umfasst eine Reihenschaltung aus einer Vielzahl von LEDs (Leuchtdioden) 30. Die LED-Last 3 kann konfiguriert werden, um eine Parallelschaltung aufzuweisen, in welcher eine Vielzahl der genannten Serienschaltungen von LEDs parallel geschaltet sind.
-
Der Schaltstromkreis 1 ist eine bekannte Tiefsetzstellerschaltung, welche eine Schaltvorrichtung Q1, eine Diode D1, einen Induktor L1, einen Widerstand R2, einen Kondensator C1 umfasst. Eine Senke der Schaltvorrichtung Q1, welche aus einem Feldeffekttransistor gebildet ist, ist mit einer Anode der Diode D1 verbunden und eine Quelle der Schaltvorrichtung Q1 ist mit einem negativen Anschluss (die Masse) der Stromquelle 4 über einen Erfassungswiderstand R1 verbunden. Ein Ende des Induktors L1 ist mit einem Verbindungsknoten zwischen der Anode der Diode D1 und der Senke der Schaltvorrichtung Q1 verbunden. Das andere Ende des Induktors L1 und die Kathode der Diode D1 sind mit den beiden Enden des Kondensators C1 verbunden.
-
Ferner ist die LED-Last 3 zwischen den beiden Enden des Kondensators C1 eingebunden. Ein Antriebssignal wird an ein Gate der Schaltvorrichtung Q1 über einen Widerstand R2 angelegt.
-
Der Steuerblock 2 enthält eine Steuereinheit 20, einen Differenzverstärker 21, eine Referenzspannungssteuereinheit 22, eine erste Erfassungseinheit 24, eine zweite Erfassungseinheit 23, eine Korrektureinheit 25 und einen Widerstand R3.
-
Die erste Erfassungseinheit 24 enthält eine Integrierschaltung, welche aus dem Erfassungswiderstand R1, einem Widerstand R5 und einem Kondensator C3 besteht. Die erste Erfassungseinheit 24 erfasst als eine Erfassungsspannung Vs1 eine Spannung, die proportional zu einem Mittelwert eines Stromes Is ist, welcher durch den Induktor (Induktorstrom) fließt, wenn die Schaltvorrichtung Q1 eingeschaltet wird. Ferner wird die durch die erste Erfassungseinheit 24 (erste Erfassungswert) erfasste Erfassungsspannung Vs1 in den Differenzverstärker 21 eingegeben. Außerdem wird eine Spannung über den Erfassungswiderstand R1 (eine Spannung, die proportional zu dem Induktorstrom Is ist) über den Widerstand R3 an die Steuereinheit 20 eingegeben.
-
Der Differenzverstärker 21 wird durch einen invertierenden Verstärker, welcher einen Operationsverstärker 210 umfasst, die Widerstände R6 und R7 und einen Kondensator C4 gebildet. Eine Referenzspannung Vr wird an einen nicht invertierenden Eingangsanschluss des Operationsverstärkers 210 (+ Anschluss) eingegeben und der erste Erfassungswert Vs1 wird in einen invertierenden Eingangsanschluss (– Anschluss) des Operationsverstärkers 210 eingegeben. Ferner ist eine Parallelschaltung des Widerstands R7 und des Kondensators C4 zwischen den invertierenden Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 210 eingebunden. Mit anderen Worten, der Differenzverstärker 21 verstärkt eine Differenz (Fehler) zwischen dem ersten Erfassungswert Vs1 und der Referenzspannung Vr und gibt den verstärkten Wert an die Steuereinheit 20 aus.
-
Die Referenzspannungssteuereinheit 22 steuert einen Referenzwert (die Referenzspannung Vr) in Übereinstimmung mit einem Dimm-Niveau, welches von außen eingeben ist. Insbesondere senkt die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr ab, wenn das Dimm-Niveau geändert (z. B. verringert) wird, so dass die Lichtausgabe verringert wird. Mit anderen Worten, in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform entspricht die Referenzspannungssteuereinheit 22 einer Dimmereinheit.
-
Die Steuereinheit 20 enthält einen Treiber-IC (integrierter Schaltkreis), welcher die Schaltvorrichtung Q1 durch Anlegen eines Antriebssignals mit einem Rechteckimpuls an einem Gate-Anschluss der Schaltvorrichtung Q1 ein- und ausschaltet. Die Steuereinheit 20 schaltet die Schaltvorrichtung Q1 ein, indem sie das Antriebssignal auf einen hohen Pegel bei einem vorbestimmten Schaltzyklus T anhebt, und schaltet die Schaltvorrichtung Q1 aus, indem das Antriebssignal auf einen niedrigen Pegel abfällt, wenn ein Spitzenwert des Induktorstroms Is einen Zielwert Iref erreicht (siehe 1B). Tatsächlich fällt das Antriebssignal auf einen niedrigen Pegel ab, wenn der erste Erfassungswert Vs1 der ersten Erfassungseinheit 24, welcher proportional zum Durchschnitt der Induktorstroms Is ist, den Sollwert Iref erreicht.
-
In der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform steuert die Steuereinheit 20 die Schaltvorrichtung Q1 im dem diskontinuierlichen Modus, um eine Konstantstrom-Steuerung auszuführen, in der der Induktorstrom Is auf den Sollwert Iref abgestimmt wird, um einen Laststrom I, welcher in der LED-Last 3 fließt, konstant zu machen. Der Sollwert Iref des Induktorstromes Is wird erhöht und verringert, wenn die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr in Übereinstimmung mit dem Dimm-Niveau anpasst. Darüber hinaus kann die LED-Last 3 gesteuert werden, um auf und ab zu dimmen, indem der Sollwert Iref angepasst wird, um den Induktorstrom Is (Laststrom) zu erhöhen oder zu verringern. Da die Steuereinheit 20 die Schaltvorrichtung Q1 in dem Stromunterbrechungsmodus steuert, kann die Feindimmsteuerung (Absenkung einer Untergrenze im Dimm-Niveau) anders als im Fall der Steuerung der Schalteinrichtung im kritischen Modus erreicht werden.
-
In der vorliegenden Ausführungsform empfängt die Steuereinheit 20 ein Ausgangssignal vom Differenzverstärker 21 (die Differenz zwischen dem ersten Erfassungswert Vs1 und der Referenzspannung Vr), die anders als die Referenzspannung Vr ist, und senkt das Treibersignal auf einen niedrigen Pegel ab, wenn der erste Erfassungswert Vs1 der ersten Erfassungseinheit 24 die Referenzspannung Vr erreicht. Mit anderen Worten, wenn der Induktorstrom Is den Sollwert Iref übersteigt, nimmt der Ausgangswert des Differenzverstärkers 21 ab und die Steuereinheit 20 verkürzt die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, wodurch der Induktorstrom Is (Laststrom I) abnimmt. Auf der anderen Seite erhöht sich, wenn der Induktorstrom Is kleiner ist als der Sollwert Iref, der Ausgangswert des Differenzverstärkers 21 und die Steuereinheit 20 verlängert die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, wodurch der Induktorstrom Is (Laststrom I) zunimmt.
-
Die Durchlassspannung VF (= die Durchlassspannung der LED 30 × der Anzahl der in Reihe geschalteten LEDs) der LED-Last 3 und des Laststromes I weisen die folgende Beziehung auf. Hier ist die Durchlassspannung Vf gleich der Ausgangsspannung V2 des Schaltstromkreises 1. I = Ip × Ip/2 × 1/t × [{L/(V1 – VF)} + L/VF] (Gleichung 1)
-
Hier bezeichnet L eine Induktivität des Induktors L1 und Ip zeigt den Schwellen(thr)-Spitzenwert des Induktorstroms Is.
-
Die obige Gleichung 1 kann durch die folgende Gleichung 2 durch die Gruppierung in einen Teil, welcher VF enthält, und in einen Teil, der nicht VF enthält, ausgedrückt werden. I = {Ip × Ip × (1/t) × (L/2)} × {[1/(V1 – VF)] + 1/VF} (Gleichung 2)
-
Wie in Gleichung 2 gesehen werden kann, nimmt der Laststrom einen minimalen Wert an, wenn die Durchlassspannung VF V1/2 ist, und er wird größer, wenn die Durchlassspannung VF von V1/2 abweicht.
-
In der ungeprüften
japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 2005-347133 wird der Laststrom direkt erfasst, so dass der Laststrom gesteuert werden kann, um einen konstanten Wert zu halten, selbst wenn die Durchlassspannung der LED aufgrund der Änderung in der Temperatur oder der Differenz zwischen den LEDs variiert. Ferner kann in dem Fall, in dem die Schaltvorrichtung an einer Hochpotentialseite der Eingangsspannung vorgesehen ist, der Laststrom im Wesentlichen durch Erfassen des Induktorstroms erfasst werden. Deshalb kann der Laststrom gesteuert werden, um einen konstanten Wert zu halten, selbst wenn die Durchlassspannung der LED aufgrund der Temperaturänderung oder der Differenz zwischen den LEDs variiert.
-
In der vorliegenden Ausführungsform jedoch kann, da der Strom, welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, die mit einer Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden ist, erfasst wird, nur die Anstiegsperiode des Induktorstroms erfasst werden. Dementsprechend wird, wenn der Spitzenwert Ip des Induktorstroms Is gesteuert wird, um einen konstanten Pegel zu halten, der Laststrom geändert, wenn sich die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 verändert (siehe Gleichung 2).
-
Somit erfasst in der vorliegenden Ausführungsform die zweite Erfassungseinheit 23 die Durchlassspannung VF und die Korrektureinheit 25 korrigiert die Referenzspannung Vr, so dass eine Variation der Durchlassspannung VF ausgeglichen wird.
-
Insbesondere umfasst die zweite Erfassungseinheit 23 Spannungsteilerwiderstände R8 und R9, in Reihe zwischen einem negativen Anschluss der LED-Last 3 (d. h., eine Kathode der LED 30, welche an einer Seite niedrigsten Potentials zwischen den LEDs 30, die in Reihe geschaltet sind, angeordnet ist) und Masse geschaltet. Mit anderen Worten gesagt, wird eine Potentialdifferenz (= V1 – VF) zwischen der Eingangsspannung V1 und der Durchlassspannung VF (Ausgangsspannung V2) an der zweiten Erfassungseinheit 23 angelegt. Daher wird die Erfassungsspannung (zweite Erfassungsspannung Vs2), welche von einem Ausgangsanschluss (Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen R8 und R9) der zweiten Erfassungseinheit 23 ausgegeben wird, durch die folgende Gleichung 3 ausgedrückt. Vs2 = (V1 – VF) × R9/(R8 + R9) (Gleichung 3)
-
Wie aus der Gleichung 3 ersichtlich ist, verringert sich, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 zunimmt, der zweite Erfassungswert Vs2. Ferner wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 abnimmt, die zweite Erfassungsspannung Vs2 erhöht.
-
In der vorliegenden Ausführungsform korrigiert (erhöht), wenn der zweite Erfassungswert Vs2 abnimmt, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Strom, welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, (der Strom während der Zunahmeperiode des Induktorstroms Is, nachfolgend als ”Einschaltstrom” bezeichnet) zu erhöhen. Andererseits korrigiert (verringert), wenn sich der zweite Erfassungswert Vs2 erhöht, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu verringern. Insbesondere wird ein Korrekturwert entsprechend dem zweiten Erfassungswert Vs2 von der Korrektureinheit 25 an die Referenzspannungssteuereinheit 22 ausgegeben und die Referenzspannungssteuereinheit 22 korrigiert (erhöht oder verringert) die Referenzspannung Vr durch Verwendung des Korrekturwertes.
-
Somit erhöht, wenn die Durchlassspannung VF erhöht wird (der zweite Erfassungswert Vs2 wird niedriger als die Sollspannung), die Referenzspannungssteuereinheit 22, basierend auf dem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25, die Referenzspannung Vr. Dementsprechend verlängert die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Schaltstroms erhöht wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom Is im Schaltzyklus T fließt, erstreckt und die Ausgangsspannung V2 wird erhöht, so dass die Verringerung im Laststrom I unterdrückt wird.
-
Ferner verringert, wenn die Durchlassspannung VF verringert wird (der zweite Erfassungswert Vs2 erhöht sich), die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf dem Korrekturwert aus der Korrektureinheit 25. Dementsprechend verkürzt die Steuereinheit 20 die Einschaltzeit t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms verringert wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom Is im Schaltzyklus T fließt, verkürzt und die Ausgangsspannung V2 verringert, so dass die Zunahme im Laststrom I unterdrückt wird.
-
Wie oben beschrieben, schaltet die LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die LEDs 30 durch Zuführen eines Gleichstroms an der LED-Last 3, welche aus einer Reihenschaltung der LEDs 30 und einer Parallelschaltung aus einer Vielzahl von Serienschaltungen gebildet ist, ein. Die LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform umfasst den Schaltstromkreis 1 zum Umwandeln der Gleichstrom-Eingangsspannung V1 in die Gleichstrom-Ausgangsspannung V2, welche niedriger ist als die Gleichstrom-Eingangsspannung V1, und zum Anlegen der Gleichstrom-Ausgangsspannung V2 an die LED-Last 3. Ferner umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform einen Steuerblock 2 zur Durchführung der Einschalt- und Ausschaltsteuerung der Schaltvorrichtung Q1 des Schaltstromkreises 1.
-
Im Schaltstromkreis 1 ist die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden, die LED-Last 3 ist auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden und der Induktor L1 ist zwischen der LED-Last 3 und der Schaltvorrichtung Q1 verbunden. Der Steuerblock 2 umfasst die erste Erfassungseinheit 24 zum Erfassen des Stroms, welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, und die zweite Erfassungseinheit 23 zum Erfassen der Durchlassspannung VF der LED-Last 3. Der Steuerblock 2 umfasst ferner eine Steuereinheit 20 zum Steuern des Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q21 auf der Grundlage des ersten durch die erste Erfassungseinheit 24 erfassten Erfassungswerts Vs1 und des Referenzwerts Vr und die Korrektureinheit 25 zum Korrigieren des Referenzwerts Vr auf der Grundlage des zweiten Erfassungswerts Vs2, welcher durch die zweite Erfassungseinheit 23 erfasst wird.
-
In Übereinstimmung mit der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform, wie oben beschrieben, kann die Änderung der Last unterdrückt werden, selbst wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund der Temperaturänderung oder Diskrepanz in den elektrischen Eigenschaften zwischen den LEDs 30 variiert. Folglich kann ein Feindimmsteuerung im Vergleich zum Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus durchgeführt werden. Ferner ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 verbunden und somit ist die Treiberschaltung auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 nicht notwendig. Als Ergebnis kann die Zunahme der Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden.
-
Vorzugsweise erfasst die zweite Erfassungseinheit 23 das Potential auf der Niederpotentialseite der LED-Last 3, wie in der vorliegenden Ausführungsform.
-
Vorzugsweise erfasst die erste Erfassungseinheit 24 die Spannung proportional zum Mittelwert des Stromes (Einschaltstrom), welcher in der Schaltvorrichtung Q1 fließt, wie in der vorliegenden Ausführungsform. Ferner korrigiert die Korrektureinheit 25 vorzugsweise den Referenzwert (Referenzspannung Vr), so dass er direkt proportional zur Durchlassspannung VF ist.
-
(Zweite Ausführungsform)
-
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie die der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der zweiten Erfassungseinheit 23 des in 2 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und eine redundante Beschreibung davon wird weggelassen. In 2 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch eine Gleichstromquelle E ausgedrückt.
-
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die zweite Erfassungseinheit 23 zusätzlich zu den Spannungsteilerwiderständen R8 und R9 eine Reihenschaltung aus Spannungsteilerwiderständen R10 und R11, einen Operationsverstärker 230, einen Rückkopplungswiderstand R12 und einen Kondensator C5. Die Reihenschaltung der Spannungsteilerwiderstände R10 und R11 ist zwischen einem positiven Anschluss der LED-Last 3 (d. h., eine Anode der LEDs 30, welche an der Höchstpotentialseite unter Anoden der LEDs 30, die in Reihe geschaltet sind, angeordnet ist) und Masse geschaltet.
-
Im Operationsverstärker 230 ist ein invertierender Eingangsanschluss mit dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen R8 und R9 verbunden und ein nicht-invertierender Eingangsanschluss ist mit dem Verbindungspunkt zwischen den Spannungsteilerwiderständen R10 und R11 verbunden. Die Widerstandswerte der Spannungsteilerwiderstände R8 bis R11 sind so gewählt, dass das Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerwiderstände R10 und R11 gleich dem Spannungsteilungsverhältnis der Spannungsteilerwiderstände R8 und R9 ist.
-
Die Parallelschaltung des Rückkopplungswiderstands R12 und des Kondensators C5 ist zwischen den invertierenden Eingangsanschluss und einem Ausgangsanschluss des Operationsverstärkers 230 geschaltet. Somit bilden der Operationsverstärker 230, der Rückkopplungswiderstand R12 und der Kondensator C5 einen Differenzverstärker. Mit anderen Worten, der Differenzverstärker gibt als den zweiten Erfassungswert Vs2 die Differenz zwischen der Spannung proportional zur Eingangsspannung V1 und einer Spannung (= V1 – VF) aus, welche die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 subtrahiert von der Eingangsspannung V1 darstellt, d. h. die Spannung ist proportional zur Durchlassspannung VF. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 erhöht wird, die zweite Erfassungsspannung Vs2 erhöht. Ferner wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 verringert wird, der zweite Erfassungswert Vs2 verringert.
-
Ferner korrigiert (erhöht), wenn der zweite Erfassungswert Vs2 zunimmt, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu erhöhen (siehe erste Ausführungsform). Wenn der zweite Erfassungswert Vs2 abnimmt, korrigiert (verringert) die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu verringern.
-
Dementsprechend erhöht, wenn die Durchlassspannung VF erhöht wird (der zweite Erfassungswert Vs2 erhöht sich), die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf einem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Dementsprechend verlängert die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms erhöht wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom Is während des Schaltzyklus T fließt, länger, so dass die Ausgangsspannung V2 erhöht wird, um die Verringerung des Laststroms I zu unterdrücken.
-
Wenn die Durchlassspannung VF verringert wird (der zweite Erfassungswert Vs2 abnimmt), verringert die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf dem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Dementsprechend verkürzt die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms verringert wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom während der Schaltzyklus T fließt, kürzer, so dass die Ausgangsspannung V2 verringert wird, um die Zunahme des Laststroms I zu unterdrücken.
-
In Übereinstimmung mit der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann die Veränderung des Laststroms I verringert werden, selbst wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund von Temperaturänderungen oder der Diskrepanz in den elektrischen Merkmalen der LEDs 30 variiert. Zusätzlich kann eine Feindimmsteuerung im Vergleich zum Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus, wie in der ersten Ausführungsform, erreicht werden. Ferner ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 geschaltet und somit ist die Treiberschaltung auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 nicht notwendig, wie beim ersten Ausführungsbeispiel. Als Ergebnis kann die Erhöhung der Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden.
-
Im Allgemeinen tritt eine Welligkeit mit einer Frequenz eines ganzzahligen Vielfachen einer Netzfrequenz (60 Hertz oder 50 Hertz) der Wechselspannungsquelle 5 in der Gleichspannungsquelle E auf. In der vorliegenden Ausführungsform kann die Verstärkereinheit die Differenz zwischen der Spannung proportional zur Eingangsspannung V1 und der Spannung, die sich aus der Subtraktion der Durchlassspannung VF der LED-Last 3 von der Eingangsspannung V1 ergibt, verstärken, wodurch es der zweiten Erfassungseinheit 23 möglich ist, die Wirkung der Welligkeit auf den zweiten Erfassungswert Vs2 zu verringern.
-
(Dritte Ausführungsform)
-
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der zweiten Erfassungseinheit 23 des in 3 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform 1 verwendet und eine redundante Beschreibung wird weggelassen. In 3 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch die Gleichstromquelle E gekennzeichnet.
-
Vorzugsweise erfasst die zweite Erfassungseinheit 23 der vorliegenden Ausführungsform einen Spitzenwert einer Spannung, welche an einer Sekundärspule L2, welche beim Induktor L1 vorgesehen ist, während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird.
-
Die Sekundärspule L2 ist mit einem Ende mit Masse und mit dem anderen Ende mit der Anode einer Diode D2 verbunden. Die Kathode der Diode D2 ist mit den einen Enden der Widerstände R8 und R9 und dem Kondensator C5 verbunden. Die anderen Enden des Widerstands R9 und der Kondensator C5 sind mit Masse verbunden. Ferner ist das andere Ende des Widerstands R8 als ein Ausgangsanschluss der zweiten Erfassungseinheit 23 mit der Korrektureinheit 25 verbunden.
-
Einander entgegengesetzte Spannungen werden in der Sekundärspule L2 während der Einschaltperiode und der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert. Die Spannung, welche in der Sekundärspule L2 während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird, entspricht der Durchlassspannung VF der LED-Last 3 und lädt den Kondensator C5 durch die Diode D2 auf. Mit anderen Worten, die Parallelschaltung des Kondensators C5 und des Widerstands R9 bildet eine Spitzenhalteschaltung und der Spitzenwert der Spannung, welche in der Sekundärspule L2 während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird, wird durch die Spitzenhalteschaltung gehalten. Hier entspricht der Spitzenwert der Spannung, welche in der Sekundärspule L2 während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 induziert wird, einer Spannung über der LED-Last 3.
-
Die zweite Erfassungseinheit 23 gibt als den zweiten Erfassungswert Vs2 den Spitzenwert, welcher von der Spitzenhalteschaltung während der Ausschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 (Spannung über den Kondensator C5) gehalten wird, an die Korrektureinheit 25 durch den Widerstand R8 aus. In der vorliegenden Ausführungsform wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 erhöht wird, die zweite Erfassungsspannung Vs2 erhöht. Ferner wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 verringert wird, der zweite Erfassungswert Vs2 verringert.
-
In der vorliegenden Ausführungsform korrigiert (erhöht), wenn die zweite Erfassungswert Vs2 erhöht wird, die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu erhöhen (siehe erste Ausführungsform). Wenn der zweite Erfassungswert Vs2 verringert wird, korrigiert (verringert) der Korrekturwert 25 die Referenzspannung Vr, um den Einschaltstrom zu verringern.
-
Dementsprechend erhöht, wenn die Durchlassspannung VF erhöht wird (der zweite Erfassungswert Vs2 sich erhöht), die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf einem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Daher verlängert die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms erhöht wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom während des Schaltzyklus T fließt, länger, so dass die Ausgangsspannung V2 erhöht wird, um die Reduzierung im Laststrom I zu unterdrücken.
-
Wenn die Durchlassspannung VF verringert wird (die zweite Erfassungsspannung Vs2 abnimmt), verringert die Referenzspannungssteuereinheit 22 die Referenzspannung Vr, basierend auf dem Korrekturwert von der Korrektureinheit 25. Daher verkürzt die Steuereinheit 20 die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1, so dass der Spitzenwert der Einschaltstroms verringert wird. Als Ergebnis wird die Zeitdauer (t1 + t2), in welcher der Induktorstrom während des Schaltzyklus T fließt, kürzer, so dass die Ausgangsspannung V2 verringert wird, um die Zunahme des Laststroms I zu unterdrücken.
-
In Übereinstimmung mit der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform kann die Veränderung des Laststroms I verringert werden, selbst wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund der Temperaturänderung oder der Diskrepanz in den elektrischen Merkmalen der LEDs 30 variiert. Außerdem kann eine Feindimmsteuerung für z. B. das Abdimmen, welches das sogenannt ”Dunkel-Dimmen” darstellt, verglichen mit dem Fall des Steuerns der Schaltvorrichtung im kritischen Modus, wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform erreicht werden. Ferner ist in der LED-Beleuchtungsvorrichtung der vorliegenden Ausführungsform die Schaltvorrichtung Q1 auf der Niederpotentialseite der Eingangsspannung V1 geschaltet und somit wird die Treiberschaltung auf der Hochpotentialseite der Eingangsspannung V1 nicht notwendig, so wie in der ersten und der zweiten Ausführungsform. Als Ergebnis kann die Erhöhung der Herstellungskosten im Vergleich zum Stand der Technik unterdrückt werden.
-
Die zweite Erfassungseinheit 23 der vorliegenden Ausführungsform erfasst als den zweiten Erfassungswert Vs2 die Spitze der Spannung (induzierte Spannung in der Sekundärspule L2) entsprechend der Durchlassspannung VF. Daher kann, wie in der zweiten Ausführungsform, die Wirkung der Welligkeit, welche in der Eingangsspannung V1 enthalten ist, auf den zweiten Erfassungswert Vs2 verringert werden.
-
(Vierte Ausführungsform)
-
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform, mit Ausnahme der ersten Erfassungseinheit 24 des in 4 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und eine redundante Beschreibung davon wird weggelassen. In 4 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch die Gleichstromquelle E gekennzeichnet.
-
In der vorliegenden Ausführungsform weist die erste Erfassungseinheit 24 einen Erfassungswiderstand R1, eine Diode D3, einen Kondensator C3 und einen Widerstand R5 auf. Die Diode D3 besitzt eine Anode, welche mit dem Verbindungspunkt zwischen der Source der Schaltvorrichtung Q1 und dem Erfassungswiderstand R1 verbunden ist, und eine Kathode, welche mit dem Widerstand R6 des Differenzverstärkers 21 verbunden ist. Ferner ist die Parallelschaltung aus dem Widerstand R5 und dem Kondensator C3 zwischen die Kathode der Diode D3 und der Masse geschaltet. Somit weist die erste Erfassungseinheit 24 eine Spitzenhalteschaltung auf, welche durch die Parallelschaltung aus dem Kondensator C3 und dem Widerstand R5 gebildet ist. Die erste Erfassungseinheit 24 gibt als den ersten Erfassungswert Vs1 den Spitzenwert der Spannung, welche proportional zu dem Strom, der im Erfassungswiderstand R1 in der Einschaltperiode der Schaltvorrichtung Q1 fließt, an den Differenzverstärker 21 aus.
-
Wie in der ersten Ausführungsform beschrieben, wird, wenn die Durchlassspannung VF der LED-Last 3 aufgrund von Temperaturänderungen oder der Diskrepanz in den elektrischen Merkmalen der LEDs 30 variiert, die Durchlassspannung VF bei einer normalen Temperatur vom Minimalwert (= V1/2) der Funktion zweiter Ordnung abweichen. Dementsprechend wird der Laststrom I erheblich verändert.
-
In der vorliegenden Ausführungsform korrigiert die Korrektureinheit 25 die Referenzspannung Vr in der Weise, dass die Referenzspannung Vr maximal ist, wenn der zweite Erfassungswert Vs2 gleich einem Wert (der Minimalwert) ist, welcher einer Hälfte der Eingangsspannung V1 entspricht, und abnimmt, wenn der zweite Erfassungswert Vs2 von diesem Wert abweicht.
-
Da die Referenzspannung Vr durch die Korrektureinheit 25, wie oben beschrieben, korrigiert wird, kann die Variation der Durchlassspannung VF aufgehoben werden und die Änderung des Laststroms I verringert werden.
-
(Fünfte Ausführungsform)
-
Eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hat die gleiche Konfiguration wie jene der ersten Ausführungsform, außer der Struktur des in 5 dargestellten Steuerblocks 2. Daher werden gleiche Bezugsziffern für gleiche Teile wie bei der ersten Ausführungsform verwendet und eine redundante Beschreibung davon wird ausgelassen. In 5 sind die Wechselstromquelle 5 und die Stromquelle 4 durch die Gleichstromquelle E gekennzeichnet.
-
In der vorliegenden Ausführungsform umfasst der Steuerblock 2 eine Frequenzsteuereinheit 26, eine zweite Korrektureinheit 27 und eine dritte Korrektureinheit 28 zusätzlich zum Steuerblock 2 der ersten Ausführungsform. Ferner bilden die Referenzspannungssteuereinheit 22, die Frequenzsteuereinheit 26, die zweite Korrektureinheit 27 und die dritte Korrektureinheit 28 eine Dimmeinheit X.
-
Die zweite Korrektureinheit 27 steuert die Referenzspannungssteuereinheit 22, um die Referenzspannung Vr zu korrigieren. Der dritte Korrektureinheit 28 steuert die Steuereinheit 20, um die Schaltfrequenz f (= 1/T: wobei T ein Schaltzyklus ist) der Schaltvorrichtung Q1 zu korrigieren.
-
Die Frequenzsteuereinheit 26 steuert die zweite und die dritte Korrektureinheit 27 und 28 in Übereinstimmung mit einem Dimm-Niveau, welches von außen zugewiesen ist. Wenn das Dimm-Niveau geringer wird (die Lichtmenge wird kleiner), steuert die Frequenzsteuereinheit 26 die dritte Korrektureinheit 28, um die Schaltfrequenz f durch die Steuereinheit 20 zu senken, und steuert auch die Referenzspannungssteuereinheit 22, um die Referenzspannung Vr durch die zweite Korrektureinheit 27 zu verringern (siehe 6A und 6B).
-
Dementsprechend wird die Schaltfrequenz f von der Steuereinheit 20, basierend auf der Anweisung der dritten Korrektureinheit 28 (der Schaltzyklus T wird erhöht), reduziert, wobei der elektrische Strom pro Zeiteinheit (ein Zyklus), welcher der LED-Last 3 zugeführt wird, verringert wird und die Lichtleistung der LED-Last 3 verringert wird. Ferner wird die Referenzspannung Vr von der Referenzspannungssteuereinheit 22 verringert, basierend auf der Anweisung der zweiten Korrektureinheit 27, wobei die Dauer, in welcher das Antriebssignal von der Steuereinheit 20 auf einen hohen Pegel eingestellt ist (die Einschaltperiode t1 der Schaltvorrichtung Q1), verkürzt wird, so dass der Spitzenwert des Einschaltstroms verringert wird.
-
Wie oben steuert, wenn der Befehl zum Verringern des Dimmniveaus von außen eingegeben wird, die dritte Korrektureinheit 28 die Steuereinheit 20, um die Schaltfrequenz zu verringern. Folglich kann eine Feindimmsteuerung (Absenken des minimalen Dimmniveaus) im Vergleich zu dem Fall der Steuerung der Steuereinheit 20 durch bloße Verwendung der Referenzspannung Vr erreicht werden.
-
Ferner kann die dritte Korrektureinheit 28 die Steuereinheit 20 steuern, um die Schaltfrequenz f stufenweise, wie in 7A gezeigt, anstatt die Schaltfrequenz linear zu verringern, wie in 6A gezeigt, in Übereinstimmung mit dem Dimmniveau zu verringern. In diesem Fall kann die zweite Korrektureinheit 27 die Referenzspannungssteuereinheit 22 steuern, um die Referenzspannung Vr in einer linearen Weise zu verringern, während die Schaltfrequenz f konstant ist, und auch um die Referenzspannung Vr in einem vorgegebenen Bereich zu ändern, selbst wenn die Schaltfrequenz f verändert wird (siehe 7A).
-
Alternativ kann die dritte Korrektureinheit 28 die Steuereinheit 20 steuern, um die Schaltfrequenz f konstant zu halten, während das Dimmniveau mehr als oder gleich einem vorgegebenen Wert ist und auch um die Schaltfrequenz f linear zu verringern, während das Dimmniveau kleiner als der vorbestimmten Wert ist, wie in 7B gezeigt. In diesem Fall kann die zweite Korrektureinheit 27 die Referenzspannungssteuereinheit 22 steuern, um die Referenzspannung Vr linear zu verringern, während das Dimmniveau mehr als oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, und um die Referenzspannung Vr konstant zu halten, während das Dimmniveau kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
-
(Sechste Ausführungsform)
-
Beleuchtungsgeräte in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind in den 8A und 8B dargestellt.
-
Ein in 8A gezeigtes Beleuchtungsgerät 6 ist von einem nach unten leuchtenden Typ, bei dem das Beleuchtungsgerät 6 in einer Decke S eingebettet ist. Das Beleuchtungsgerät 6 umfasst einen Gerätehauptkörper 60, welcher eine LED-Last 3 darin aufnimmt, und eine LED-Beleuchtungsvorrichtung A, welche an einer Rückseite der Decke S (Oberseite in 8A) installiert ist.
-
Der Gerätehauptkörper 60 hat eine zylindrische Form mit einer Öffnung an einem Ende und ist aus Metall hergestellt, beispielsweise Aluminiumdruckguss oder dergleichen. Die LED-Last 3 ist an einer Innenfläche einer Bodenplatte auf dem anderen Ende des Gerätehauptkörpers 60 angebracht und die Öffnung ist durch eine kreisförmige Abdeckplatte 61 abgedeckt. Die Abdeckplatte 61 ist aus einem lichtdurchlässigen Material wie Glas, Polycarbonat oder dergleichen hergestellt.
-
Das Beleuchtungsgerät der vorliegenden Ausführungsform kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung A von einer der ersten bis fünften Ausführungsformen umfassen, die in einem rechteckigen kastenförmigen Metallgehäuse untergebracht ist. Ferner ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung A mit der LED-Last 3 durch ein Stromkabel 62 und einen Verbinder 63 verbunden.
-
Ein Beleuchtungsgerät 7, welches in 8B gezeigt ist, ist auch vom nach unten leuchtenden Typ, bei welchem die Beleuchtung 7 in einer Decke S eingebettet ist. Das Beleuchtungsgerät 7 umfasst einen Gerätehauptkörper 70, welcher die LED-Last 3 und die LED-Beleuchtungsvorrichtung A darin aufnimmt.
-
Der Gerätehauptkörper 70 hat eine zylindrische Form mit einer Öffnung an einem Ende und ist aus einem Metall wie beispielsweise Aluminiumdruckguss oder dergleichen hergestellt. Der Innenraum des Gerätehauptkörpers 70 wird durch eine ringförmige Trennplatte 71 mit einer Öffnung in ihrer Mitte in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt. Ferner wird die Öffnung des Gerätehauptkörpers 70 durch eine kreisförmige Abdeckplatte 72 aus lichtdurchlässigem Material wie Glas, Polycarbonat oder dergleichen abgedeckt.
-
Die LED-Last 3 ist auf einer unteren Oberfläche der Trennplatte 71 vorgesehen. Ferner ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung A im oberen Teil des Innenraums des Gerätehauptkörpers 70 untergebracht und durch ein Stromkabel 73 mit der LED-Last 3 verbunden.
-
Während die Erfindung mit Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es für den Fachmann auf diese Gebiet der Technik einsichtig, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung, wie sie in den folgenden Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
