DE102014118795A1

DE102014118795A1 - Beleuchtungsbaugruppe und Leuchte

Info

Publication number: DE102014118795A1
Application number: DE102014118795.4A
Authority: DE
Inventors: c/o Panasonic Corporation Kamoi Takeshi; c/o Panasonic Corporation Yamahara Daisuke; c/o Panasonic Corporation Seki Keisuke
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-18
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-06-18
Also published as: US20150173133A1; US9414451B2

Abstract

Eine Beleuchtungsbaugruppe enthält eine Konstantstromschaltung, einen Glättkondensator und eine Bypass-Steuereinheit. Die Konstantstromschaltung liefert einen Konstantstrom an mehrere in Reihe geschaltete lichtemittierende Festkörperelemente. Der Glättkondensator ist zwischen Ausgangsanschlüsse der Konstantstromschaltung geschaltet. Die Bypass-Schaltung ist parallel zu einem oder mehreren der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geschaltet. Die Detektionseinheit detektiert, ob das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet sind. Wenn die Detektionseinheit detektiert, dass mindestens eines des einen oder der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet ist, entlädt die Bypass-Steuereinheit den Glättkondensator während einer Entladeperiode, um dann das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung zu überbrücken.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Die vorliegende Anmeldung beansprucht den Vorzug der Prioritäten der japanischen Patentanmeldungen Nummern 2013-261624 , eingereicht am 18. Dezember 2013, und 2013-262717 , eingereicht am 19. Dezember 2013, deren Inhalte hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gänze aufgenommen sind.
ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsbaugruppe aus einem lichtemittierenden Festkörperelement, wie etwa eine LED (Leuchtdiode), und eine Leuchte mit der Beleuchtungsbaugruppe.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein lichtemittierendes Festkörperelement, wie etwa eine LED, ist attraktiv als Lichtquelle fair eine Vielzahl von Produkten, da sie kleiner und effizienter ist und länger hält. Zu Beispielen von Produkten, die LEDs als Lichtquelle verwenden, zählt eine Leuchte. Die Anzahl der in einer Leuchte verwendeten LEDs wird auf der Basis einer gewünschten Helligkeit bestimmt. Typischerweise wird für eine einzelne Leuchte eine Anzahl an LEDs verwendet. Wenn in einer Leuchte eine Anzahl an LEDs verwendet wird, können die LEDs in Reihe miteinander geschaltet sein. Bei dieser Anordnung wird der gleiche Strom an die LEDs geliefert und dementsprechend kann eine Ungleichmäßigkeit bei der Helligkeit der LEDs unterdrückt werden.
Für die Anordnung, bei der LEDs miteinander in Reihe geschaltet sind, wird, falls eine der LEDs einen Unterbrechungsfehler aufweist, die Stromversorgung für alle LEDs gestoppt, so dass auch die anderen normalen LEDs nicht aufleuchten. Zur Behandlung dieses Problems ist eine Technik bekannt, bei der eine Bypass-Schaltung parallel zu jeder der LEDs geschaltet ist und die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird, wenn in der entsprechenden LED ein Unterbrechungsfehler auftritt, um dadurch Strom den anderen normalen lichtemittierenden Festkörperelementen zu liefern (siehe z. B. die japanischen ungeprüften Patentanmeldungen Veröffentlichungsnummern 2005-310999 , 2008-204866 , 2003-208993 und 2009-038247 ).
Bei einer derartigen Leuchte kann jedoch ein übermäßiger Strom in den anderen normalen LEDs fließen, wenn die Bypass-Schaltung arbeitet. Infolgedessen können sich die normalen LEDs verschlechtern oder ausfallen.
Beispielsweise ist in der Offenbarung der japanischen ungeprüften Patentanmeldung Veröffentlichungsnummer 2009-038247 eine Bypass-Schaltung parallel zu jeder der in Reihe geschalteten LEDs geschaltet, und falls eine Zunahme bei der Spannung an einer LED mit einem Unterbrechungsfehler detektiert wird, wird ein Bypass-Schalter in einer entsprechenden Bypass-Schaltung eingeschaltet. In diesem Fall jedoch fließt unmittelbar nach dem Einschalten des Bypass-Schalters ein übermäßiger Strom in den anderen LEDs ohne Unterbrechungsfehler und in der entsprechenden Bypass-Schaltung. Deshalb können sich bei der obigen Offenbarung normale LEDs verschlechtern oder ausfallen. Um zu verhindern, dass sich die LEDs verschlechtern oder ausfallen, müssen die LEDs oder dergleichen gegenüber einer Beanspruchung aufgrund eines derartigen übermäßigen Stroms robust sein, was dazu führt, dass die Kosten und die Größe zunehmen.
Im Folgenden wird ein derartiges Problem unter Bezugnahme auf die 1A und 1B und 2 ausführlicher beschrieben.
1A ist ein Schaltplan einer Leuchte mit Bypass-Schaltungen. Die in 1A gezeigte Leuchte enthält: lichtemittierende Elemente 103a und 103b, in Reihe geschaltet; eine Bypass-Schaltung 104a, parallel zum lichtemittierenden Element 103a geschaltet; eine Bypass-Schaltung 104b, parallel zum lichtemittierenden Element 103b geschaltet; eine Konstantstromschaltung 101 zum Liefern eines Konstantstroms an die lichtemittierenden Elemente 103a und 103b; und eine Glättkondensator 102, der zwischen Ausgangsanschlüsse der Konstantstromschaltung 101 geschaltet ist. Die lichtemittierenden Elemente 103a und 103b sind z. B. LEDs.
Falls bei dieser Leuchte das lichtemittierende Element 103b einen Unterbrechungsfehler besitzt, wird die Bypass-Schaltung 104b eingeschaltet, wie in 1B gezeigt. Dadurch wird Strom an das lichtemittierende Element 103a geliefert. Als solches kann die Leuchte verhindern, dass alle lichtemittierenden Elemente abgeschaltet werden, wenn eines von ihnen einen Unterbrechungsfehler aufweist.
Weiterhin wird bei dieser Leuchte beispielsweise die Ausgangsspannung VC von der Konstantstromschaltung 101 überwacht, und es wird detektiert, dass das lichtemittierende Element 103 oder 103b einen Unterbrechungsausfall aufweist, falls die Spannung VC über eine vorbestimmte Spannung ansteigt.
In dieser Hinsicht haben die Erfinder der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass eine derartige Leuchte das folgende Problem aufweist.
2 zeigt grafische Darstellungen der Spannung VC über der Zeit und einen in dem normalen lichtemittierenden Element 103a fließenden Strom I über der Zeit für den Fall, dass ein Unterbrechungsfehler auftritt.
Vor der Zeit t1, zu der ein Unterbrechungsfehler auftritt, ist die Spannung VC gleich der Summe der Durchlassspannungen der beiden lichtemittierenden Elemente 103a und 103b (2 × Vf). Wenn zur Zeit t1 ein Unterbrechungsfehler auftritt, fließt in dem normalen lichtemittierenden Element 103a kein Strom und die Spannung VC steigt an. Zur Zeit t2 steigt die Spannung VC über eine vorbestimmte Spannung an (d. h., VC > 2 × Vf). Dementsprechend wird die Bypass-Schaltung 104b eingeschaltet.
Wenn die Bypass-Schaltung 104b eingeschaltet wird, sinkt die Spannung VC bis zu einer Spannung gleich der Durchlassspannung Vf des normalen lichtemittierenden Elements 103a. In dem Augenblick jedoch, wenn die Bypass-Schaltung 104b eingeschaltet wird, ist die Spannung VC höher als die Spannung 2 × Vf, und elektrische Ladungen entsprechend dieser Spannung sind im Glättkondensator 102 angesammelt worden. In dem Augenblick, wenn die Bypass-Schaltung 104b eingeschaltet wird, fließen deshalb in dem Glättkondensator 102 angesammelte elektrische Ladungen, die einer Differenzspannung (> Vf) zwischen der Spannung (> 2 × Vf) und der Durchlassspannung Vf entsprechen (d. h. elektrische Ladungen, die der Durchlassspannung Vf des lichtemittierenden Elements 103b mit dem Unterbrechungsfehler entsprechen) in einem Burst (von Zeit t2 zu Zeit t3) im normalen lichtemittierenden Element 103a.
Als solches kann ein übermäßiger Strom in dem normalen lichtemittierenden Element 103a fließen, so dass sich das normale lichtemittierende Element 103a möglicherweise verschlechtert oder ausfällt. Wenn im lichtemittierenden Element 103a ein übermäßiger Strom fließt, kann außerdem die Bypass-Schaltung 104a irrtümlicherweise eingeschaltet werden.
Um zu unterdrücken, dass ein übermäßiger Strom in dem normalen lichtemittierenden Element 103a fließt, kann die Bypass-Schaltung 104b mit einer Durchlassspannung gleich der Durchlassspannung des lichtemittierenden Elements 103b vorgesehen werden. Dieser Ansatz kann jedoch dadurch ein anderes Problem verursachen, dass die Bypass-Schaltung 104b mehr Leistungsverlust aufweist.
Als eine Technologie zum Unterdrücken eines derartigen übermäßigen Stroms ist eine Technik bekannt, bei der eine Spannungsabfalleinheit in einer Bypass-Schaltung vorgesehen ist (siehe z. B. Internationale Veröffentlichung Nr. WO 2012/005239 ). Gemäß dieser Referenz wird ein Widerstand in einer Bypass-Schaltung als eine Spannungsabfalleinheit vorgesehen, so dass er den Strom reduziert, der unmittelbar nach dem Einschalten eines Bypass-Schalters in der Bypass-Schaltung fließt, um dadurch die Beanspruchung zu unterdrücken, die auf LEDs oder dergleichen ausgeübt wird.
Bei diesem Ansatz wird jedoch der Leistungsverlust der LED mit dem Unterbrechungsfehler nach dem verbinden zweier Enden ständig durch die Spannungsabfalleinheit generiert.
KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Obigen stellt die vorliegende Erfindung eine Beleuchtungsbaugruppe mit in Reihe geschalteten lichtemittierenden Festkörperelementen und Bypass-Schaltungen bereit, die in der Lage ist, das Fließen eines übermäßigen Stroms in normalen lichtemittierenden Elementen in dem Augenblick zu unterdrücken, wenn eine Bypass-Schaltung eingeschaltet wird.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Beleuchtungsbaugruppe bereitgestellt, die Folgendes enthält: eine Konstantstromschaltung, die konfiguriert ist zum Liefern eines Konstantstroms an mehrere in Reihe geschaltete lichtemittierende Festkörperelemente; einen Glättkondensator, der zwischen Ausgangsanschlüsse der Konstantstromschaltung geschaltet ist; eine Bypass-Schaltung, die parallel zu einem oder mehreren der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geschaltet ist, wobei die Bypass-Schaltung konfiguriert ist zum Überbrücken des einen oder der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente; eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist zum Detektieren, ob das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet sind; und eine Bypass-Steuereinheit, die konfiguriert ist zum Entladen des Glättkondensators während einer Entladeperiode, um dann das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung zu überbrücken, wenn die Detektionseinheit detektiert, dass mindestens eines des einen oder der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet ist.
Weiterhin kann während der Entladeperiode der Glättkondensator entladen werden, bis eine Spannung am Glättkondensator kleiner wird als eine Summe von Durchlassspannungen der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente.
Weiterhin kann der Glättkondensator während der Entladeperiode entladen werden, bis die Spannung am Glättkondensator kleiner wird als eine Summe von Durchlassspannungen von anderen lichtemittierenden Festkörperelementen als das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente unter den mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen.
Weiterhin kann die Bypass-Steuereinheit während der Entladeperiode die Konstantstromschaltung stoppen oder kann einen Wert des von der Konstantstromschaltung gelieferten Konstantstroms reduzieren.
Weiterhin kann die Beleuchtungsbaugruppe weiterhin eine Entladeschaltung enthalten, die parallel zum Glättkondensator geschaltet ist, wobei die Bypass-Steuereinheit während der Entladeperiode die Entladeschaltung einschalten kann, um den Glättkondensator zu entladen.
Weiterhin kann die Bypass-Steuereinheit einen Vergleicher enthalten zum Vergleichen einer Spannung an dem Glättkondensator mit einer vorbestimmten Referenzspannung, und die Bypass-Steuereinheit kann die Entladeperiode beenden, wenn die Spannung an dem Glättkondensator niedriger wird als die Referenzspannung, und kann das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung überbrücken.
Weiterhin kann, nachdem die Detektionseinheit detektiert, dass das mindestens eine des einen oder mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet ist, die Bypass-Steuereinheit die Entladeperiode beenden, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, und das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung überbrücken.
Weiterhin kann die Entladeperiode länger sein als eine Zeitkonstante eines Entladewegs, durch den der Glättkondensator entladen wird.
Weiterhin kann die Konstantstromschaltung ein DC-DC-Wandler sein, der mit Strom von einer Gleichstromquelle versorgt wird, und die Konstantstromschaltung kann Folgendes enthalten: ein Schaltelement; einen Induktor, durch den der Strom von der Gleichstromquelle fließt, wenn das Schaltelement eingeschaltet wird; eine Diode, durch die ein aus dem Induktor entladener Strom an die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geliefert wird; und eine Steuereinheit zum Steuern des Ein und Aus des Schaltelements.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Beleuchtungsbaugruppe bereitgestellt, die Folgendes enthält: eine Konstantstromschaltung, die konfiguriert ist zum Liefern eines Konstantstroms an mehrere in Reihe geschaltete lichtemittierende Festkörperelemente; eine Kondensatorschaltung, die parallel zu dem einen oder den mehreren der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geschaltet ist, wobei die Kondensatorschaltung einen Kondensator enthält; einen Bypass-Schaltkreis, der parallel zu dem einem oder mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen und zu der Kondensatorschaltung geschaltet ist, wobei der Bypass-Schaltkreis einen Bypass-Schalter enthält; und eine Stromdetektionseinheit, die konfiguriert ist zum Messen eines durch den Kondensator fließenden Stroms, wobei die Stromdetektionseinheit den Bypass-Schalter einschaltet, wenn der gemessene Strom einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
Weiterhin kann die Kondensatorschaltung weiterhin einen in Reihe zum Kondensator geschalteten Widerstand enthalten, und die Stromdetektionseinheit kann den Strom auf der Basis einer Spannung am Widerstand messen.
Weiterhin kann die Stromdetektionseinheit ein Widerstand-Kondensator-Filter zum Dämpfen von hochfrequenten Komponenten im Strom enthalten.
Weiterhin kann der Bypass-Schaltkreis weiterhin ein in Reihe zum Bypass-Schalter geschaltetes Impedanzelement enthalten.
Weiterhin kann die Konstantstromschaltung ein DC-DC-Wandler sein, der mit Strom von einer Gleichstromquelle versorgt wird, und die Konstantstromschaltung kann Folgendes enthalten: ein Schaltelement; eine Steuerschaltung, die ein Signal zum Steuern des Ein und Aus des Schaltelements ausgibt; ein induktives Element, durch das der Strom von der Gleichstromquelle fließt, wenn das Schaltelement eingeschaltet wird; und eine Diode, durch die ein aus dem induktiven Element entladener Strom an die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geliefert wird.
Weiterhin kann die Stromdetektionseinheit eine Gleichstromkomponente in dem durch den Kondensator fließenden Strom detektieren.
Weiterhin kann die Konstantstromschaltung in einem Grenzstrommodus angesteuert werden, und der vorbestimmte Schwellwert kann größer sein als ein Wert des von der Konstantstromschaltung gelieferten Konstantstroms und kann kleiner oder gleich dem Doppelten des Werts sein.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Leuchte bereitgestellt, die Folgendes enthält: die oben beschriebene Beleuchtungsbaugruppe und die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente, die den Konstantstrom von der Beleuchtungsbaugruppe empfangen.
Gemäß den Aspekten der vorliegenden Erfindung kann in einer Beleuchtungsbaugruppe mit in Reihe geschalteten lichtemittierenden Festkörperelementen und Bypass-Schaltungen die Beleuchtungsbaugruppe unterdrücken, dass ein übermäßiger Strom zu dem Zeitpunkt in normalen lichtemittierenden Elementen fließt, wenn eine Bypass-Schaltung eingeschaltet wird.
Dementsprechend ist es möglich zu verhindern, dass sich normale lichtemittierende Elemente verschlechtern oder versagen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen. Es zeigen:
1A einen Schaltplan einer Leuchte mit Bypass-Schaltungen;
1B einen Schaltplan, der ein Arbeitsbeispiel einer Leuchte mit Bypass-Schaltungen zeigt;
2 ein Zeitsteuerdiagramm, das eine Spannung und einen Strom zeigt, wenn eine Bypass-Schaltung arbeitet;
3 einen schematischen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß einer ersten Ausführungsform;
4 einen Schaltplan, der ein detailliertes Konfigurationsbeispiel der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
5 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Bypass-Steuereinheit gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
6 ein Zeitsteuerdiagramm der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der ersten Ausführungsform;
7 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
8 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Bypass-Steuereinheit gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
9 ein Zeitsteuerdiagramm der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der zweiten Ausführungsform;
10 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt;
11 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Bypass-Steuereinheit gemäß einer Modifikation der zweiten Ausführungsform zeigt;
12 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt;
13 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Bypass-Steuereinheit gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
14 ein Zeitsteuerdiagramm der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der dritten Ausführungsform;
15A einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel eines Zeitgebers gemäß der dritten Ausführungsform zeigt;
15B ein Zeitsteuerdiagramm des Zeitgebers gemäß der dritten Ausführungsform;
16 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
17A ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen von Prozessen durch in einer MCU gemäß der vierten Ausführungsform;
17B ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen von Prozessen durch in einer MCU gemäß einer Modifikation der vierten Ausführungsform;
18 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel von lichtemittierenden Elementen gemäß einer Modifikation der Ausführungsformen zeigt;
19 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Konstantstromschaltung gemäß den Ausführungsbeispielen zeigt;
20 einen Schaltplan, der ein Konfigurationsbeispiel einer Steuereinheit gemäß den Ausführungsformen zeigt;
21 einen Schaltplan, der ein weiteres Konfigurationsbeispiel einer Konstantstromschaltung gemäß den Ausführungsformen zeigt;
22 einen Schaltplan, der ein weiteres Konfigurationsbeispiel einer Konstantstromschaltung gemäß den Ausführungsformen zeigt;
23 einen Schaltplan, der ein weiteres Konfigurationsbeispiel einer Konstantstromschaltung gemäß den Ausführungsformen zeigt;
24 einen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß einer fünften Ausführungsform;
25 Wellenformen von Strom und Spannung von Elementen in der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform;
26 vergrößerte Wellenformen von Strom und Spannung von Elementen in der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform;
27 vergrößerte Wellenformen von Strom und Spannung von Elementen in der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform;
28 einen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß einer sechsten Ausführungsform;
29 Spannungswellenformen von Elementen in der Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform;
30 einen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 1c gemäß einer siebten Ausführungsform;
31 Stromwellenformen von Elementen in der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform und der Beleuchtungsbaugruppe 1c gemäß der siebten Ausführungsform;
32 einen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 1d gemäß einer achten Ausführungsform;
33 einen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 1e gemäß einer neunten Ausführungsform;
34 eine Außenansicht einer Leuchte gemäß einer zehnten Ausführungsform;
35 eine Außenansicht einer Leuchte gemäß der zehnten Ausführungsform und
36 eine Außenansicht einer Leuchte gemäß der zehnten Ausführungsform.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In den folgenden Beschreibungen sollen alle unten zu beschreibenden Ausführungsformen bevorzugte Beispiele der vorliegenden Erfindung liefern. Deshalb sind die Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente, Anordnung von Elementen, Verbindungsweise und dergleichen lediglich veranschaulichend, aber nicht begrenzend für jene, die in den folgenden Ausführungsformen nahegelegt werden sollen. Dementsprechend sind unter den in den Ausführungsformen beschriebenen Elementen jene, die nicht in den breitesten unabhängigen Ansprüchen aufgeführt sind, lediglich als selektive Elemente gemeint. Außerdem sind die Zeichnungen schematische Ansichten und nicht streng dargestellt.
(Erste Ausführungsform)
Wenn gemäß der ersten Ausführungsform ein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist, setzt eine Leuchte in einem Glättkondensator angesammelte elektrische Ladungen frei und schaltet dann eine Bypass-Schaltung ein. Insbesondere setzt die Leuchte in dem Glättkondensator angesammelte elektrische Ladungen frei durch Unterbrechen einer Konstantstromschaltung für eine vorbestimmte Zeitperiode, nachdem der Unterbrechungsfehler aufgetreten ist. Dadurch ist es möglich, einen übermäßigen Strom zu unterdrücken, der in normalen lichtemittierenden Elementen fließt, wenn die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird.
3 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 210a gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Beleuchtungsbaugruppe 210a bestromt in Reihe miteinander geschaltete lichtemittierende Festkörperelemente, z. B. LEDs 202a und 202b, durch Verwenden von Strom von einer kommerziellen Stromquelle 201. Die Beleuchtungsbaugruppe 201a enthält eine Gleichstromquelle 211, eine Konstantstromschaltung 212, einen Glättkondensator 213, Detektionsschaltungen 214a und 214b, Bypass-Schaltungen 215a und 215b und eine Bypass-Steuereinheit 216a.
Die Gleichstromquelle 211 ist eine Schaltung, um von der kommerziellen Stromquelle 201 gelieferten Wechselstrom in Gleichstrom umzuwandeln, z. B. ein AC-DC-Wandler.
Die Konstantstromschaltung 212 ist eine Schaltung, um einen Konstantstrom zu generieren, indem von der Gleichstromquelle 211 gelieferter Strom verwendet wird, z. B. ein DC-DC-Wandler. Der in der Konstantstromschaltung 212 generierte Konstantstrom wird an die LEDs 202a und 202b geliefert.
Der Glättkondensator 213 ist zwischen Ausgangsanschlüsse der Konstantstromschaltung 212 geschaltet. Der Glättkondensator 213 ist ein kapazitives Element zum Glätten des durch die Konstantstromschaltung 212 generierten Konstantstroms. Wenngleich der Glattkondensator 213 in 3 außerhalb der Konstantstromschaltung 212 angeordnet ist, kann er in die Konstantstromschaltung 212 integriert sein.
Die Detektionsschaltung 214a detektiert, ob die LED 202a geöffnet ist. Mit anderen Worten detektiert die Detektionsschaltung 214a, ob die LED 202a einen Unterbrechungsfehler aufweist. Gleichermaßen detektiert die Detektionsschaltung 214b, ob die LED 202b geöffnet ist, d. h., ob die LED 202b einen Unterbrechungsfehler aufweist.
Die Bypass-Schaltung 215a ist parallel zur LED 202a geschaltet und soll die LED 202a überbrücken. Beispielsweise enthält die Bypass-Schaltung 215a ein parallel zur LED 202a geschaltetes Schaltelement. Wenn die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet wird, werden zwei Enden der LED 202a kurzgeschlossen.
Gleichermaßen ist die Bypass-Schaltung 215b parallel zur LED 202b geschaltet und soll die LED 202b überbrücken. Beispielsweise enthält die Bypass-Schaltung 215b ein parallel zur LED 202b geschaltetes Schaltelement. Wenn die Bypass-Schaltung 215b eingeschaltet wird, werden zwei Enden der LED 202b kurzgeschlossen.
Die Bypass-Steuereinheit 216a steuert die Bypass-Schaltungen 215a und 215b und die Konstantstromschaltung 212 auf der Basis der durch die Detektionsschaltungen 214a und 214b detektierten Ergebnisse. Insbesondere schaltet die Bypass-Steuereinheit 216a die Bypass-Schaltung 215a ein, falls die Detektionsschaltung 214a einen Unterbrechungsfehler in der LED 202a detektiert. Weiterhin schaltet die Bypass-Steuereinheit 216a die Bypass-Schaltung 215b ein, falls die Detektionsschaltung 214b einen Unterbrechungsfehler in der LED 202b detektiert. Falls ein Unterbrechungsfehler detektiert worden ist, unterbricht weiterhin die Bypass-Steuereinheit 216a die Konstantstromschaltung 212 für eine vorbestimmte Entladeperiode und schaltet dann die Bypass-Schaltung 215a oder 215b ein. Dadurch werden im Glättkondensator 213 angesammelte elektrische Ladungen während der Entladeperiode freigesetzt.
4 ist ein Diagramm von Beispielschaltungen der Detektionsschaltungen 214a und 214b und der Bypass-Schaltungen 215a und 215b.
Die Detektionsschaltung 214a detektiert, ob eine Spannungsdifferenz V1 an der LED 202a über eine vorbestimmte Spannung Vf_max ansteigt, und gibt ein Fehlerdetektionssignal LED1 aus, das ein Ergebnis der Detektion anzeigt. Die Spannung Vf_max ist beispielsweise gleich dem Maximum der Durchlassspannung der LEDs 202a und 202b.
Die Detektionsschaltung 214a enthält Spannungsteilerwiderstände R1a und R1b, eine Zener-Diode D1 und einen Fotokoppler PC1. Die Spannungsteilerwiderstände R1a und R1b generieren eine Spannung V1a durch Teilen der Spannung V1. Falls die Spannung V1a über eine Spannung Vf_max_a entsprechend der Spannung Vf_max ansteigt, wird die Zener-Diode D1 eingeschaltet. Dementsprechend fließt in dem Fotokoppler PC1 ein Strom, so dass der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED1 auf L geändert wird.
Gleichermaßen detektiert die Detektionsschaltung 214b, ob eine Spannungsdifferenz V2 an der LED 202b über die vorbestimmte Spannung Vf_max ansteigt, und gibt ein Fehlerdetektionssignal LED2 aus, das ein Ergebnis der Detektion anzeigt. Die Detektionsschaltung 214b enthält Spannungsteilerwiderstände R2a und R2b, eine Zener-Diode D2 und einen Fotokoppler PC2. Die Spannungsteilerwiderstände R2a und R2b generieren eine Spannung V2a durch Teilen der Spannung V2. Falls die Spannung V2a über einer Spannung Vf_max_a entsprechend der Spannung Vf_max ansteigt, wird die Zener-Diode D2 eingeschaltet. Dementsprechend fließt in dem Fotokoppler PC2 ein Strom, so dass der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED2 auf L geändert wird.
Die Bypass-Schaltung 215a enthält ein PhotoMOS-Relais PMR1. Das PhotoMOS-Relais PMR1 wird eingeschaltet, falls der Pegel eines Bypass-Steuersignals B1 H ist. Gleichermaßen enthält die Bypass-Schaltung 215b ein PhotoMOS-Relais PMR2. Das PhotoMOS-Relais PMR2 wird eingeschaltet, falls der Pegel eines Bypass-Steuersignals B2 H ist.
5 zeigt ein Beispiel eines Schaltplans der Bypass-Steuereinheit 216a. Wie in 5 gezeigt, enthält die Bypass-Steuereinheit 216 Flipflops FF0, FF1A, FF1B, FF2A und FF2B und einen Vergleicher COM0.
Der Vergleicher COM0 vergleicht eine durch Teilen der Spannung VC erhaltene Spannung VCa mit einer Referenzspannung Vf_min_a entsprechend einer Referenzspannung Vf_min.
Der Flipflop FF0 gibt ein Stoppsteuersignal DC/DC_enable von L aus, wenn der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED1 oder LED2 L wird. Außerdem gibt der Flipflop FF0 ein Stoppsteuersignal DC/DC_enable von H als Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Vergleicher COM0 aus, wenn die Spannung VCa niedriger wird als die Referenzspannung Vf_min_a.
Nachdem der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED1 L geworden ist, gibt der Flipflop FF1B ein Bypass-Steuersignal B1 von H als Reaktion auf ein Ausgangssignal von dem Vergleicher COM0 aus, wenn die Spannung VCa niedriger wird als die Referenzspannung Vf_min_a. Nachdem der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED2 L geworden ist, gibt der Flipflop FF2B ein Bypass-Steuersignal B2 von H als Reaktion auf ein Ausgangssignal vom dem Vergleicher COM0 aus, wenn die Spannung VCa niedriger wird als die Referenzspannung Vf_min_a.
6 ist ein Zeitsteuerdiagramm, wenn die LED 202a einen Unterbrechungsfehler aufweist. Im Folgenden werden Arbeitsweisen beschrieben, wenn die LED 202a einen Unterbrechungsfehler aufweist.
Vor dem Zeitpunkt t1, zu dem der Unterbrechungsfehler auftritt, ist die Spannung V1 an der LED 202a gleich der Durchlassspannung Vf der LED 202a. Außerdem ist die Spannung VC (= V1 + V2) gleich der Summe (2 × Vf) der Durchlassspannungen Vf der LEDs 202a und 202b.
Zum Zeitpunkt t1 tritt der Unterbrechungsfehler in der LED 202a auf. Zu diesem Zeitpunkt liefert die Konstantstromschaltung 212 weiterhin Strom, und somit steigt die Spannung VC. Außerdem steigt die Spannung V2 an der normalen LED 202b nicht weiter, nachdem sie die Durchlassspannung Vf erreicht hat, und somit bleibt die Spannung V2 auf der Durchlassspannung Vf. Dementsprechend nimmt die Spannung V1 mit der Spannung VC zu. Wenn die Spannung V1 zunimmt, so auch die Spannung V1a, die durch Teilen der Spannung V1 erhalten wird.
Wenn zum Zeitpunkt t2 die Spannung V1a die Spannung Vf_max_a erreicht (wenn die Spannung V1 die Spannung Vf_max erreicht), wird die Zener-Diode D1 eingeschaltet. Dementsprechend fließt in dem Fotokoppler PC1 ein Strom, so dass der Fotokoppler PC1 eingeschaltet wird. Infolgedessen wird der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED1 L, so dass der Unterbrechungsfehler in der LED 202a detektiert wird.
Wenn der Unterbrechungsfehler detektiert wird, wird ein H-Signal in den Setz-Anschluss des Flipflops FF0 eingegeben. Dementsprechend wird der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable L. Wenn das Stoppsteuersignal DC/DC_enable L wird, stoppt die Konstantstromschaltung 212 ihren Betrieb.
Wenn die Konstantstromschaltung 212 ihren Betrieb stoppt, werden in dem Glattkondensator 213 angesammelte elektrische Ladungen z. B. durch die Widerstände R2a, R2b, R1a und R1b freigesetzt. Dementsprechend nimmt die Spannung VC ab.
Falls zum Zeitpunkt t3 die Spannung VC kleiner wird als die Spannung Vf_min, wird der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable H. Falls die Spannung VC abnimmt, nimmt insbesondere auch die Spannung VCa ab, die in den Vergleicher COM0 eingegeben wird. Falls die Spannung VCa kleiner wird als die Spannung Vf_min_a entsprechend der Spannung Vf_min, wird dann der Pegel des Ausgangssignals des Vergleichers COM0 H. Dementsprechend wird der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable H.
Wenn der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable H wird, startet die Konstantstromschaltung 212 ihren Betrieb.
Während der Pegel des Bypass-Steuersignals B1 H wird, wird außerdem die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet. Insbesondere wird ein H-Signal in den Setz-Anschluss des Flipflops FF1B eingegeben. Dementsprechend wird der Pegel des Bypass-Steuersignals B1 H, und somit wird das PhotoMOS-Relais PMR1 eingeschaltet.
Falls die Konstantstromschaltung 212 ihren Betrieb startet, steigt die Spannung VC. Zum Zeitpunkt t4 erreicht die Spannung VC eine Spannung gleich der Durchlassspannung Vf der normalen LED 202b, so dass in der normalen LED 202b Strom fließt. Mit anderen Worten wird die LED 202b bestromt.
Falls, wie oben beschrieben, in der LED 202a ein Unterbrechungsfehler auftritt, wird die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet und dementsprechend fließt der von der Konstantstromschaltung 212 gelieferte Strom in der normalen LED 202b, wobei er durch die Bypass-Schaltung 215a fließt. Auf diese Weise können die anderen normalen LEDs selbst dann mit Strom versorgt werden, falls eine der LEDs einen Unterbrechungsfehler aufweist.
Weiterhin werden gemäß der ersten Ausführungsform, wenn die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet wird, elektrische Ladungen im Glättkondensator 213 freigesetzt. Dadurch ist es möglich zu unterdrücken, dass ein übermäßiger Strom in der Bypass-Schaltung 215a und der LED 202b fließt. Damit ist es möglich, eine Verschlechterung oder einen Ausfall der LED 202b und eine Fehlfunktion der Bypass-Schaltung 215b zu unterdrücken.
Wenngleich die Arbeitsweisen, wenn die LED 202a einen Unterbrechungsfehler aufweist, in der obigen Beschreibung beschrieben worden sind, können die Arbeitsweisen gleichermaßen auf den Fall angewendet werden, wenn die LED 202b einen Unterbrechungsfehler aufweist.
Obwohl die beiden, in Reihe geschalteten LEDs in der obigen Beschreibung verwendet worden sind, können zudem drei oder mehr in Reihe geschaltete LEDs verwendet werden. Im letzteren Fall werden die oben beschriebene Detektionsschaltung und die Bypass-Schaltung für jede der LEDs vorgesehen.
Wenngleich in der obigen Beschreibung jede der LEDs die Detektionsschaltung und die Bypass-Schaltung enthält, kann zudem mindestens eine der LEDs die Detektionsschaltung und die Bypass-Schaltung enthalten.
Wie oben beschrieben nimmt in der Beleuchtungsbaugruppe 210a gemäß der ersten Ausführungsform die Konstantstromschaltung 212 ihren Betrieb wieder auf, wenn die Spannung VC niedriger wird als die Spannung Vf_min. Wie in 6 gezeigt, ist die Spannung Vf_min z. B. niedriger als die Summe aus den Durchlassspannungen der normalen LEDs (die Durchlassspannung Vf der LED 202b im Beispiel von 6). Die Spannung Vf_min kann jedoch höher sein als die Summe der Durchlassspannungen der normalen LEDs. Über das Bereitstellen einer vorbestimmten Entladeperiode kann die Spannung VC, wenn die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird, im Vergleich zu dem Fall, wo keine Entladeperiode vorgesehen ist, weiter gesenkt werden. Dementsprechend können Ströme, die in den normalen LEDS zu dem Zeitpunkt fließen, wenn die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird, reduziert werden, so dass eine Verschlechterung oder ein Ausfall der normalen LEDs unterdrückt werden kann.
Durch Bereitstellen einer längeren Entladeperiode (indem die Spannung Vf_min so eingestellt wird, dass sie niedriger ist) kann zudem dieser Effekt gesteigert werden. Deshalb wird bevorzugt, dass die Spannung Vf_min im normalen Arbeitszustand ohne Unterbrechungsfehler niedriger ist als die Spannung VC, als Beispiel. Hierbei bezieht sich die Spannung VC in einem normalen Arbeitszustand auf die Summe der Durchlassspannungen von LEDs (2 × Vf im Beispiel von 6) in einem Zustand ohne Unterbrechungsfehler. Weiterhin ist es wünschenswert, wie in 6 gezeigt, dass die Spannung Vf_min die Summe der Durchlassspannungen der normalen LEDs außer der LED mit einem Unterbrechungsfehler ist.
In der obigen Beschreibung stoppt die Konstantstromschaltung 212 während der Entladeperiode, bis die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird. Das Ausgangssignal der Konstantstromschaltung kann jedoch niedriger als üblich sein, z. B. bis zu einem Pegel, bei dem der Glättkondensator 213 entladen wird. Außerdem kann auf diese Weise die Spannung VC während der Entladeperiode reduziert werden.
Wie oben beschrieben enthält die Beleuchtungsbaugruppe 210a gemäß der ersten Ausführungsform: die Konstantstromschaltung 212, die einen Konstantstrom an die mehreren in Reihe geschalteten LEDs 202a und 202b liefert, den Glättkondensator 213, der zwischen Ausgangsanschlüsse der Konstantstromschaltung 212 geschaltet ist; die Bypass-Schaltungen 215a oder 215b, die parallel zu einer der LEDs 202a und 202b geschaltet sind, um die eine LED 202a (oder 202b) zu überbrücken; die Detektionseinheit (Detektionsschaltung 214a oder 214b), die konfiguriert ist zu detektieren, ob die eine LED 202a (oder 202b) geöffnet ist; die Bypass-Steuereinheit 216a, die konfiguriert ist zum Entladen des Glättkondensators 213 während der Entladeperiode, um dann die eine LED 202a (oder 202b) durch die Bypass-Schaltung 215a (oder 215b) zu überbrücken, wenn die Detektionsschaltung 214a (oder 214b) detektiert, dass die eine LED 202a (oder 202b) geöffnet ist.
Wenn mit dieser Konfiguration in der LED 202a ein Unterbrechungsfehler auftritt, gibt die Beleuchtungsbaugruppe 210a in dem Glättkondensator 213 angesammelte elektrische Ladungen frei und schaltet dann die Bypass-Schaltung 215a ein. Dadurch ist es möglich zu unterdrücken, dass in normalen LEDs ein übermäßiger Strom fließt, wenn die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet ist.
Insbesondere kann die Bypass-Steuereinheit 216a während der Entladeperiode die Konstantstromschaltung 212 stoppen oder einen Wert des von der Konstantstromschaltung 212 gelieferten Konstantstroms reduzieren.
Dadurch kann die Beleuchtungsbaugruppe 210a den Glättkondensator 213 während der Entladeperiode entladen.
Außerdem kann der Glättkondensator 213 während der Entladeperiode entladen werden, bis die Spannung am Glättkondensator 213 kleiner wird als die Summe der Durchlassspannungen der LEDs 202a und 202b. Außerdem kann der Glättkondensator 213 während der Entladeperiode entladen werden, bis die Spannung am Glättkondensator 213 kleiner wird als die Durchlassspannung der LED 202b außer der LED 202a unter den LEDs 202a und 202b.
Auf diese Weise kann die Beleuchtungsbaugruppe 210a den Glättkondensator 213 weiter entladen, so dass es möglich ist, weiterhin zu unterdrücken, dass in der normalen LED 202b Strom fließt, wenn die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet ist.
Außerdem kann die Bypass-Schaltung 216a den Vergleicher COM0 enthalten, um die Spannung VC am Glättkondensator 213 mit der Referenzspannung Vf_min zu vergleichen, und kann die Entladeperiode beenden, wenn die Spannung VC am Glättkondensator 213 kleiner wird als die Referenzspannung Vf_min, und kann die LED 202a durch die Bypass-Schaltung 215a überbrücken.
Dadurch kann die Beleuchtungsbaugruppe 201a die Bypass-Schaltung 215a einschalten, nachdem die Spannung VC bis zu einer vorbestimmten Spannung abgenommen hat.
(Zweite Ausführungsform)
Die unten zu beschreibende zweite Ausführungsform ist eine Modifikation der ersten Ausführungsform. Zusätzlich zu den Elementen der ersten Ausführungsform enthält die Beleuchtungsbaugruppe 210b gemäß der zweiten Ausführungsform weiterhin eine Entladeschaltung zum Entladen elektrischer Ladungen in dem Glättkondensator 213 während der Entladeperiode.
In der folgenden Beschreibung werden Beschreibungen vorgenommen, die sich auf Unterschiede zwischen der ersten und zweiten Ausführungsform konzentrieren, und redundante Beschreibungen zu den gleichen Elementen entfallen.
7 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 210b gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu den in 3 gezeigten Elementen enthält die in 7 gezeigte Beleuchtungsbaugruppe 210b weiterhin eine Entladeschaltung 220. Die Bypass-Steuereinheit 216b enthält die Funktionalität der Bypass-Steuereinheit 216a.
Die Entladeschaltung 220 ist parallel zum Glättkondensator 213 geschaltet und enthält ein parallel zum Glättkondensator 213 geschaltetes Schaltelement. Beispielsweise enthält die Entladeschaltung 220 ein PhotoMOS-Relais PMR0 und einen Widerstand R0. Wenn das PhotoMOS-Relais PMR0 eingeschaltet wird, werden im Glättkondensator 213 angesammelte elektrische Ladungen durch den Widerstand R0 und das PhotoMOS-Relais PMR0 freigesetzt.
Zusätzlich zur Funktionalität der Bypass-Steuereinheit 216a besitzt die Bypass-Steuereinheit 216b die Funktionalität des Einschaltens der Entladeschaltung 220 während einer Entladeperiode. 8 zeigt ein Beispiel eines Schaltplans der Bypass-Steuereinheit 216b. Wie in 8 gezeigt, gibt die Bypass-Steuereinheit 216b zusätzlich zu der Funktionalität der Bypass-Steuereinheit 216a ein Entladesteuersignal DISCHARGE aus, das ein invertiertes Signal des Stoppsteuersignals DC/DC_enable ist.
9 ist ein Zeitsteuerdiagramm, wenn die LED 202a einen Unterbrechungsfehler in der Beleuchtungsbaugruppe 210b gemäß der zweiten Ausführungsform besitzt.
Wie in 9 gezeigt, wird der Pegel des Entladesteuersignals DISCHARGE H, falls die Spannung V1 die Spannung Vf_max erreicht. Als Reaktion darauf wird das PhotoMOS-Relais PMR0 eingeschaltet und dementsprechend werden im Glättkondensator 213 angesammelte elektrische Ladungen durch den Widerstand R0 und das PhotoMOS-Relais PMR0 freigesetzt.
Indem die Entladeschaltung 220 auf diese Weise verwendet wird, kann die Entladeperiode (von Zeitpunkt t2 bis Zeitpunkt t3) stärker verkürzt werden als die der ersten Ausführungsform.
Hier stoppt die Konstantstromschaltung 212 und die Entladeschaltung 220 wird während der Entladeperiode eingeschaltet. Jedoch stoppt die Konstantstromschaltung 212 möglicherweise nicht. 10 zeigt einen Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 210c gemäß diesem Fall. Die in 10 gezeigte Konfiguration ist identisch mit der von 7, außer dass die Bypass-Steuereinheit 216c das Stoppsteuersignal DC/DC_enable nicht ausgibt. 11 zeigt ein Beispiel eines Schaltplans der Bypass-Steuereinheit 216c.
Als solches wird der Glättkondensator 213 selbst dann durch die Entladeschaltung 220 entladen, falls die Konstantstromschaltung 212 nicht stoppt, und deshalb kann der gleiche Effekt wie der obige erzielt werden.
Wie oben beschrieben können die Beleuchtungsbaugruppen 210b und 210c weiterhin die parallel zum Glättkondensator 213 geschaltete Entladeschaltung 220 enthalten, und die Bypass-Steuereinheit 216b oder 216c kann die Entladeschaltung 220 während der Entladeperiode einschalten, um den Glättkondensator 213 zu entladen.
Dadurch kann der Glättkondensator 213 während der Entladeperiode entladen werden.
(Dritte Ausführungsform)
Bei den obigen Ausführungsformen endet die Entladeperiode, wenn die Spannung VC kleiner wird als die vorbestimmte Spannung Vf_min. Gemäß der dritten Ausführungsform endet die Entladeperiode, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode ab dem Start der Entladeperiode verstrichen ist.
12 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 210d gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konfiguration der in 12 gezeigten Beleuchtungsbaugruppe 210d ist identisch mit der von 7, außer dass die Konfiguration einer Bypass-Steuereinheit 216d von der der Bypass-Steuereinheit 216b verschieden ist. Wie in der in 7 gezeigten Konfiguration wird die Konfiguration, in der die Entladeschaltung 220 verwendet wird und die Konstantstromschaltung 212 während der Entladeperiode stoppt, als ein Beispiel in dieser Ausführungsform beschrieben. Die Entladeschaltung 220 wird jedoch möglicherweise nicht verwendet oder die Konstantstromschaltung 212 stoppt möglicherweise nicht während der Entladeperiode.
Die Bypass-Steuereinheit 216d beendet die Entladeperiode, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode ab dem Start der Entladeperiode verstrichen ist. 13 zeigt ein Beispiel eines Schaltplans der Bypass-Steuereinheit 216d. Wie in 13 gezeigt, enthält die Bypass-Steuereinheit 216d einen Zeitgeber 230 und Flipflops FF3A und FF3B.
Der Zeitgeber 230 gibt ein Entladesteuersignal DISCHARGE mit H und ein Stoppsteuersignal DC/DC_enable mit L für eine vorbestimmte Zeitperiode aus, nachdem der Pegel eines Fehlerdetektionssignals LED1 oder LED2 L geworden ist. Weiterhin gibt der Zeitgeber 230 das Entladesteuersignal DISCHARGE mit L und das Stoppsteuersignal DC/DC_enable mit H aus, nachdem die vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist.
Nachdem der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED1 L geworden ist, gibt der Flipflop FF3A ein Bypass-Steuersignal B1 mit H aus, falls der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable H ist. Nachdem der Pegel des Fehlerdetektionssignals LED2 L wird, gibt der Flipflop FF3B ein Bypass-Steuersignal B2 mit H aus, falls der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable H ist.
14 ist ein Zeitsteuerdiagramm, wenn die LED 202a einen Unterbrechungsfehler in der Beleuchtungsbaugruppe 210d gemäß der dritten Ausführungsform aufweist. Wie in 14 gezeigt, wird der Pegel eines Eingangssignals Tin des Zeitgebers 230 zum Zeitpunkt t2 H, wenn die Spannung V1 die Spannung Vf_max erreicht. Dann gibt der Zeitgeber 230 ein Ausgangssignal Tout mit H für eine vorbestimmte Zeitperiode aus. Dementsprechend ist für die vorbestimmte Zeitperiode der Pegel des Entladesteuersignals DISCHARGE H, und der Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable ist L. Während der Entladeperiode stoppt infolgedessen die Konstantstromschaltung 212 und die Entladeschaltung 220 wird eingeschaltet.
15A zeigt ein Beispiel eines Schaltplans des Zeitgebers 230. 15B ist ein Zeitsteuerdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem Eingangssignal Tin und dem Ausgangssignal Tout des Zeitgebers 230 zeigt. Wie aus 15A und 15B ersichtlich, wird, wenn der Pegel des Eingangssignals Tin H wird, auch der Pegel des Ausgangssignals Tout H und wird dann L, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstreicht.
Hier entspricht die Entladeperiode, von wann ab der Pegel des Ausgangssignals Tout H wird, bis er L wird, der oben beschriebenen Entladeperiode. Deshalb ist es wünschenswert, dass die Entladeperiode lange genug eingestellt wird, so dass die Spannung VC niedriger wird als die Spannung Vf_min (z. B. die Summe der Durchlassspannungen von normalen LEDs), wenn die Entladeperiode endet. Beispielsweise wird die Entladeperiode so eingestellt, dass sie langer ist als eine Zeitkonstante eines Entladewegs (in diesem Beispiel der Entladeschaltung 220), durch den elektrische Ladungen im Glättkondensator 213 während der Entladeperiode freigesetzt werden. Weiterhin wird, wie oben beschrieben, die Spannung VC möglicherweise nicht mehr abgesenkt als die Summe der Durchlassspannungen normaler LEDs, wenn die Entladeperiode endet. Obwohl die Spannung VC nicht genug abgesenkt wird, kann die Spannung VC verringert werden, wenn die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird. Deshalb ist es im Vergleich zu dem Fall, wenn keine Entladeperiode vorgesehen ist, möglich zu unterdrücken, dass ein übermäßiger Strom in normalen LEDs fließt.
Wie oben beschrieben, kann, nachdem die Detektionsschaltung 214a detektiert, dass die LED 202a geöffnet ist, die Bypass-Steuereinheit 216d die Entladeperiode beenden, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, und kann die LED 202a durch die Bypass-Schaltung 215a überbrücken.
Dementsprechend kann die Entladeperiode wie erforderlich eingestellt werden. Weiterhin kann die Entladeperiode länger sein als die Zeitkonstante des Entladewegs, durch den der Glättkondensator 213 entladen wird.
Dadurch können elektrische Ladungen im Glättkondensator 213 ausreichend freigesetzt werden, bis die Bypass-Schaltung 215a eingeschaltet wird.
(Vierte Ausführungsform)
Gemäß der vierten Ausführungsform werden die gleichen Funktionalitäten wie die obigen Ausführungsformen unter Verwendung eines MCU (Mikrocontroller) implementiert.
16 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe 210e gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konfiguration der in 16 gezeigten Beleuchtungsbaugruppe 210e ist identisch mit der von 7, außer dass die Beleuchtungsbaugruppe 210e einen MCU 240 und eine Gruppe von Spannungsteilerwiderständen 241 anstelle der Bypass-Steuereinheit 216b und der Detektionsschaltungen 214a und 214b enthält. Wie in der in 7 gezeigten Konfiguration wird die Entladeschaltung 220 verwendet, und die Konstantstromschaltung 212 stoppt während der Entladeperiode in dieser Ausführungsform. Die Entladeschaltung 220 wird jedoch möglicherweise nicht verwendet, oder die Konstantstromschaltung 212 stoppt möglicherweise nicht während der Entladeperiode.
Durch den MCU 240 und die Gruppe von Spannungsteilerwiderständen 241 wird die gleiche Funktionalität wie die oben beschriebene Bypass-Steuereinheit 216b und die Detektionsschaltungen 214a und 214 erzielt.
Wie in 16 gezeigt, generiert die Gruppe von Spannungsteilerwiderständen 241 Spannungen V0a, V1a und V2a durch Teilen der Spannungen V0, V1 beziehungsweise V2.
Der MCU 240 ist ein Mikrocontroller und detektiert, ob irgendeine der LEDs 202a und 202b einen Unterbrechungsfehler aufweist, indem er zusätzlich zu der Funktionalität der Bypass-Steuereinheit 216b die Spannungen V0a, V1a und V2a verwendet.
Im Folgenden wird die Arbeitsweise des Mikrocontrollers ausführlich beschrieben. 17A ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen der Arbeitsweise des MCU 240.
Der MCU 240 enthält einen A/D-Wandler, der die Spannungen V0a, V1a und V2a in digitale Signale umwandelt. Der MCU 240 berechnet Differenzen bei den Spannungen, z. B. V2a – V1a und V1a – V0a, und bestimmt, ob jede der Differenzen größer ist als Vf_max_a (in Schritt S101 und S102). Dadurch bestimmt der MCU 240, ob jede der LEDs 202a und 202b einen Unterbrechungsfehler aufweist. Die Spannung Vf_max_a ist ein Wert entsprechend der Spannung Vf_max (z. B. dem Maximum der Durchlassspannungen von LEDs).
Falls die Differenz V2a – V1a größer ist als die Spannung Vf_max_a (Ja in Schritt S101), bestimmt der MCU 240, dass die LED 202b einen Unterbrechungsfehler aufweist, und setzt eine Variable „n” auf „2” (in Schritt S103). Falls die Differenz V1a – V0a größer ist als die Spannung Vf_max_a (Ja in Schritt S102), bestimmt der MCU 240 weiterhin, dass die LED 202a einen Unterbrechungsfehler aufweist, und setzt die Variable „n” auf „1” (in Schritt S104).
Nach dem Schritt S103 oder S104 setzt der MCU 240 den Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable auf L (in Schritt S105) und setzt den Pegel des Entladesteuersignals DISCHARGE auf H (in Schritt S106). Infolgedessen stoppt die Konstantstromschaltung 212 und die Entladeschaltung 220 wird eingeschaltet.
Dann nimmt die Spannung V2 – V0 am Glättkondensator 213 ab. Der MCU 240 berechnet die Spannung V2a – V0a und bestimmt, ob ein Ergebnis der Berechnung kleiner ist als Vf_min_a (in Schritt S107). Die Spannung Vf_min_a ist ein Wert entsprechend der Spannung Vf_min (z. B. ein Wert, der kleiner ist als die Summe der Durchlassspannungen normaler LEDs).
Falls die Spannung V2a – V0a kleiner ist als die Spannung Vf_min_a (Ja in Schritt S107), setzt der MCU 240 den Pegel des Entladesteuersignals DISCHARGE auf H, um dadurch die Entladeschaltung 220 auszuschalten.
Danach setzt der MCU 240 den Pegel eines Bypass-Steuersignals Bn (wobei n ein in Schritt S103 oder S104 gesetzter Wert (1 oder 2) ist) auf H, um dadurch die Bypass-Schaltung 215a oder 215b einzuschalten (in Schritt S109). Falls nämlich die LED 202a einen Unterbrechungsfehler aufweist (n = 1), setzt der MCU 240 den Pegel des Bypass-Steuersignals B1 auf H, um dadurch die Bypass-Schaltung 215 einzuschalten. Falls die LED 202b einen Unterbrechungsfehler aufweist (n = 2), setzt der MCU 240 den Pegel des Bypass-Steuersignals B2 auf H, um dadurch die Bypass-Schaltung 215b einzuschalten.
Danach setzt der MCU 240 den Pegel des Stoppsteuersignals DC/DC_enable auf H, um dadurch die Konstantstromschaltung 212 zu betätigen (in Schritt S110).
Auf die oben beschriebene Weise werden die gleichen Operationen wie jene der zweiten Ausführungsform implementiert.
Wie bei der dritten Ausführungsform, kann der MCU 240 die Entladeperiode beenden, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode ab dem Start der Entladeperiode verstrichen ist. 17B ist ein Flussdiagramm zum Veranschaulichen der Arbeitsweise des MCU 240 in diesem Fall. Die in 17B dargestellten Prozesse sind identisch mit jenen von 17A, außer dass Schritt S107 durch Schritt 107A ersetzt ist.
Nach Schritt S106 wartet der MCU 240 für eine vorbestimmte Zeitperiode (Entladeperiode) (in Schritt S107A). Danach führt der MCU 240 die Prozesse vom Schritt S108 und nachfolgenden Schritten durch.
Bisher wurden die Beleuchtungsbaugruppen gemäß den Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise kann, obwohl eine Bypass-Schaltung in den obigen Ausführungsformen für ein lichtemittierendes Element vorgesehen worden ist, eine Bypass-Schaltung für mehrere lichtemittierende Elemente vorgesehen werden. Die lichtemittierenden Elemente können entweder parallel oder in Reihe miteinander geschaltet sein. Weiterhin können, wie in 18 gezeigt, Gruppen von lichtemittierenden Elementen, wobei jede Gruppe in Reihe geschaltete lichtemittierende Elemente aufweist, zueinander parallel geschaltet sein. Mit anderen Worten kann es sich bei dem lichtemittierenden Element um eine einzelne LED handeln, oder es kann in Reihe und/oder in parallel geschaltete LEDs enthalten. Weiterhin kann das lichtemittierende Element ein LED-Modul sein, das mehrere LED-Chips enthält oder mehrere LED-Module enthalten kann.
Wenngleich in den obigen Ausführungsformen eine LED als das lichtemittierende Festkörperelement verwendet worden ist, kann ein organisches EL-Element (Elektrolumineszenzelement) als das lichtemittierende Festkörperelement verwendet werden.
Weiterhin wurde in der obigen Beschreibung ein PhotoMOS-Relais als das Schaltelement verwendet, das in der Bypass-Schaltung und der Entladeschaltung eingesetzt wird. Jedoch können als das Schaltelement ein MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), ein Thyristor, ein Triac, ein Fotokoppler, ein Leistungstransistor, ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), ein Relais, ein Bimetall oder dergleichen verwendet werden.
Weiterhin kann eine andere Steuerung in einem normalen Arbeitszustand (wenn in lichtemittierenden Elementen kein Unterbrechungsfehler auftritt) und einem Bypass-Zustand, bei dem die Bypass-Schaltung eingeschaltet wird (nachdem in einem lichtemittierenden Element ein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist), durchgeführt werden.
Wenn beispielsweise ein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist, wird ein lichtemittierendes Element mit dem Unterbrechungsfehler nicht bestromt und somit wird eine kleinere Anzahl an lichtemittierenden Elementen in einem Bypass-Zustand bestromt. Deshalb verschlechtert sich die Helligkeit in dem Fall, wenn ein Konstantstrom geliefert wird. Um dies zu behandeln, kann die Konstantstromschaltung 212 im Bypass-Zustand einen größeren Strom als im normalen Arbeitszustand an das lichtemittierende Element liefern. Dadurch kann die Differenz bei der optischen Leistung zwischen dem Bypass-Zustand und dem normalen Arbeitszustand reduziert werden.
Weiterhin kann die Konstantstromschaltung 212 im Bypass-Zustand Strom intermittierend an die lichtemittierenden Elemente liefern. In diesem Fall blinken die lichtemittierenden Elemente im Bypass-Zustand, so dass ein Benutzer feststellen kann, dass ein lichtemittierendes Element aufgrund eines Fehlers oder einer schlechten Verbindung des lichtemittierenden Elements geöffnet ist.
Die Konstantstromschaltung (212) ist z. B. ein DC-DC-Wandler. Im Folgenden wird ein spezifisches Beispiel der Konstantstromschaltung 212 beschrieben.
19 ist ein Schaltplan, der ein spezifisches Beispiel der Konstantstromschaltung 212 zeigt. Die in 19 gezeigte Konstantstromschaltung 212 ist ein DC-DC-Tiefsetzsteller und enthält ein Schaltelement SW1, einen Induktor L1, eine Diode DI1, einen Widerstand Rs1 und eine Steuereinheit 250. Der Glättkondensator 213 ist außerhalb der Konstantstromschaltung 212 angeordnet, kann aber in der Konstantstromschaltung 212 enthalten sein.
Das Schaltelement SW1 ist in Reihe zur Gleichstromquelle 211 geschaltet und wird durch die Steuereinheit 250 ein- und ausgeschaltet.
Der Induktor L1 ist in Reihe zum Schaltelement SW1 geschaltet. Wenn das Schaltelement SW1 eingeschaltet wird, fließt Strom von der Gleichstromquelle 211 in dem Induktor L1.
Die Diode DIl ist ein Element, durch das aus dem Induktor L1 entladener Strom an die LEDs 202a und 202b geliefert wird.
Der Widerstand Rs1 soll eine Spannung Rs·i generieren, die einem im Schaltelement SW1 fließenden Strom entspricht (LEDs 202a und 202b).
Die Steuereinheit 250 generiert ein Signal GD zum Steuern des Ein/Aus des Schaltelements SW1 auf der Basis eines Signals ZCD von einer Sekundärwicklung des Induktors L1 und der Spannung Rs·i. Das Signal ZCD ist proportional zu einer Zeitdifferenz eines im Induktor L1 fließenden Stroms und wird verwendet, um zu detektieren, ob der im Induktor fließende Strom Null wird.
20 ist ein Schaltplan eines Beispiels der Steuereinheit 250. Zum Starten der Konstantstromschaltung 212 generiert ein Starter S1 ein Startimpulssignal, so dass der Pegel des Q-Ausgangs (Signal GD) eines Flipflops FF4 H wird. Infolgedessen wird das Schaltelement SW1 eingeschaltet.
Wenn das Schaltelement SW1 eingeschaltet wird, fließt Strom von der Gleichstromquelle 211 im Schaltelement SW1, im Induktor L1, in der LED 202a und der LED 202b. Dieser Strom nimmt im Laufe der Zeit zu. Wenn dieser Strom einen Spitzenstrom erreicht, wird der Pegel eines Ausgangssignals von einem Vergleicher COM1 H, so dass der Pegel des Q-Ausgangs (Signal GD) des Flipflops FF4 L wird. Infolgedessen wird das Schaltelement SW1 ausgeschaltet.
Wenn das Schaltelement SW1 ausgeschaltet ist, wird die Diode DI1 leitend, so dass Strom in mL1 und in der Diode DI1 fließt. Dieser Strom nimmt im Laufe der Zeit ab dem Spitzenstrom ab. Wenn der im Induktor L1 fließende Strom Null wird, wird der Pegel des Signals ZCD L. Als Reaktion darauf wird der Pegel des Q-Ausgangs (Signal GD) des Flipflops FF4 H, und dementsprechend wird das Schaltelement SW1 wieder eingeschaltet.
Durch Wiederholen der obigen Operationen liefert die Konstantstromschaltung 212 einen Konstantstrom an die LEDs 202a und 202b.
Ein in 21 gezeigter DC-DC-Tiefsetzsteller, ein in 22 gezeigter DC-DC-Sperrwandler oder ein in 23 gezeigter DC-DC-Tiefsetz-/Hochsetzsteller kann als die Konstantstromschaltung 212 verwendet werden.
Wie oben beschrieben ist die Konstantstromschaltung 212 ein DC-DC-Wandler und kann das Schaltelement SW1 (oder SW2 oder SW3 oder SW4), den Induktor L1 (oder L2 oder L3 oder L4), in dem Strom von der Gleichstromquelle 211 fließt, während das Schaltelement SW1 (oder SW2 oder SW3 oder SW4) eingeschaltet ist, die Diode DI1 (oder DI2 oder DI2 oder DI4), durch die von dem Induktor L1 (oder L2 oder L3 oder L4) entladener Strom an die LEDs 202a und 202b geliefert werden, und die Steuereinheit 250, die das Ein/Aus des Schaltelements SW1 (oder SW2 oder SW3 oder SW4) steuert, enthalten.
(Fünfte Ausführungsform)
Zuerst werden Elemente einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der fünften Ausführungsform unter Bezugnahme auf 24 beschrieben.
24 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in 24 gezeigt, empfängt die Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform Gleichstrom von einer Gleichstromquelle 10, um die in Reihe geschalteten LEDs 40a und 40b zu bestromen. Die Beleuchtungsbaugruppe 1a enthält eine Konstantstromschaltung 20 und Bypass-Schaltungen 30a und 30b.
Die in 24 gezeigten LEDs 40a und 40b sind lichtemittierende Festkörperelemente, die in Reihe geschaltet sind und beim Empfangen von Strom von der Konstantstromschaltung 20 bestromt werden. Jede der LEDs 40a und 40b kann aus einem einzelnen LED-Chip gebildet sein oder kann aus in Reihe oder parallel geschalteten LED-Chips gebildet sein.
Die in 24 gezeigte Konstantstromschaltung 20 wandelt einen von der Gleichstromquelle 10 gelieferten Strom in einen vorbestimmten Strom um und liefert den vorbestimmten Strom an die in Reihe geschalteten LEDs 40a und 40b. Die Konstantstromschaltung 20 enthält eine Steuerschaltung 21, eine Diode 22, einen Induktor 23, einen FET (Feldeffekttransistor) 24 und einen Detektionswiderstand 25.
Die Steuerschaltung 21 der Konstantstromschaltung 20 gibt ein Signal zum Steuern des Ein/Aus des FET 24 aus.
Der FET 24 der Konstantstromschaltung 20 ist ein Schaltelement, das durch das von der Steuerschaltung 21 ausgegebene Signal gesteuert wird.
Der Induktor 23 der Konstantstromschaltung 20 ist ein induktives Element, durch das Strom von der Gleichstromquelle 10 fließt, während der FET 24 eingeschaltet ist.
Die Diode 22 der Konstantstromschaltung 20 ist ein Element, durch das aus dem Induktor 23 entladener Strom an die LEDs 40a und 40b geliefert wird.
Der Detektionswiderstand 25 der Konstantstromschaltung 20 soll einen im FET 24 fließenden Strom detektieren.
In dieser Ausführungsform ist die Konstantstromschaltung 20 ein DC-DC-Wandler, der eine BCM-Steuerung (Boundary Current Mode – Grenzstrommodus) durchführt. Während der FET 24 leitet, detektiert insbesondere die Steuerschaltung 21 der Konstantstromschaltung 20, ob ein im Detektionswiderstand 25 fließender Strom einen Spitzenstrom erreicht, und falls dem so ist, schaltet sie den FET 24 so, dass er nichtleitend ist. Während der FET 24 nichtleitend ist, detektiert die Steuerschaltung 21 außerdem, ob der im Induktor 23 fließende Strom Null wird, und falls dem so ist, schaltet sie den FET 24 so, dass er leitet.
Die in 24 gezeigten Bypass-Schaltungen 30a und 30b sind jeweils parallel zu der LED 40a beziehungsweise 40b geschaltet. Die Bypass-Schaltungen 30a und 30b liefern Bypass-Wege zum Überbrücken der LEDs 40a beziehungsweise 40b, wenn in der LED 40a und 40b Unterbrechungsfehler auftreten. Die Bypass-Schaltung 30a enthält einen Kondensator 31a, einen Widerstand 32a, eine Zener-Diode 33a und einen Thyristor 34a. Die Bypass-Schaltung 30b enthält einen Kondensator 31b, einen Widerstand 32b, eine Zener-Diode 33b und einen Thyristor 34b.
Der Kondensator 31a und der Widerstand 32a sind zueinander in Reihe geschaltet und bilden eine Kondensatorschaltung 37a. Die Kondensatorschaltung 37a ist parallel zur LED 40a geschaltet. Gleichermaßen sind der Kondensator 31b und der Widerstand 32b zueinander in Reihe geschaltet und bilden eine Kondensatorschaltung 37b. Die Kondensatorschaltung 37b ist parallel zur LED 40b geschaltet. Hier sind auch die Widerstände 32a und 32b in den Stromdetektionseinheiten 300a beziehungsweise 300b enthalten.
Falls in den LEDs 40a und 40b Unterbrechungsfehler auftreten, nehmen in den Kondensatoren 31a und 31b fließende Ströme jeweils zu. Deshalb können die Unterbrechungsfehler durch Messen der Ströme detektiert werden. Die Kondensatoren 31a und 31b arbeiten auch als Glättkondensatoren für die Ausgabe von der Konstantstromschaltung 20. Pulsierende Komponenten in dem Ausgangsstrom von der Konstantstromschaltung 20, die durch das Schalten des FET 24 verursacht werden, werden nämlich durch die Kondensatoren 31a und 31b geglättet, so dass in den LEDs 40a und 40b ein glatter Gleichstrom fließt.
Der Thyristor 34a der Bypass-Schaltung 30a und der Thyristor 34b der Bypass-Schaltung 30b sind Bypass-Schalter, die parallel zu den Kondensatorschaltungen 37a beziehungsweise 37b geschaltet sind.
Der Widerstand 32a und die Zener-Diode 33a der Bypass-Schaltung 30a bilden eine Stromdetektionseinheit 300a, die detektiert, ob ein im Kondensator 31a fließender Strom einen vorbestimmten Schwellwert Ith übersteigt. Insbesondere wird ein im Kondensator 31a fließender Strom durch die Zener-Diode 33a auf der Basis einer Spannung an dem in Reihe zum Kondensator 31a geschalteten Widerstand 32a gemessen. Wenn der im Kondensator 31a fließende Strom I31a den Schwellwert Ith übersteigt, wird eine Zener-Spannung Vza bestimmt, so dass die Spannung am Widerstand 32a die Zener-Spannung Vza der Zener-Diode 33a übersteigt. Dementsprechend wird die Zener-Spannung Vza durch folgende Gleichung bestimmt: Vza = Ra × Ith (Gleichung 1), wobei Ra den Widerstandswert des Widerstands 32a bezeichnet.
Wenn der gemessene Strom den Schwellwert Ith übersteigt, gestattet außerdem die Stromdetektionseinheit 300a, dass Strom von der Zener-Diode 33a zum Thyristor 34 fließt, um dadurch den Thyristor 34a so zu schalten, dass er leitet.
Gleichermaßen bilden der Widerstand 32b und die Zener-Diode 33b der Bypass-Schaltung 30b eine Stromdetektionseinheit 300b, die detektiert, ob ein im Kondensator 31b fließender Strom einen vorbestimmten Schwellwert Ith übersteigt. Die Zener-Spannung Vzb der Zener-Diode 33b wird durch folgende Gleichung bestimmt: Vzb = Rb × Ith (Gleichung 2), wobei Rb den Widerstandswert des Widerstands 32b bezeichnet.
Wenn der gemessene Strom den Schwellwert Ith übersteigt, gestattet die Stromdetektionseinheit 300b, dass Strom von der Zener-Diode 33b zum Thyristor 34b fließt, um dadurch den Thyristor 34b so zu schalten, dass er leitet.
Der Schwellwert Ith ist größer als der Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 20 und kleiner oder gleich dem Doppelten des Ausgangsstroms. Hier entspricht der Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 20 einem Spitzenstrom, der im normalen Arbeitszustand in den Kondensatoren 31a und 31b fließt (wenn in den LEDs 40a und 40b kein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist). Das Doppelte des Ausgangsstroms der Konstantstromschaltung 20 entspricht einem Spitzenstrom, der in den Kondensatoren 31a oder 31b fließt, wenn in der LED 40a oder 40b ein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist.
Als nächstes werden Arbeitsweisen der Beleuchtungsbaugruppe 1a und der Bypass-Schaltungen 30a und 30b gemäß der fünften Ausführungsform beschrieben. Als ein Beispiel der Arbeitsweisen wird ein Szenarium, bei dem ein Unterbrechungsfehler in der LED 40b auftritt, unter Bezugnahme auf die 25 bis 27 beschrieben.
25 zeigt grafische Darstellungen von Wellenformen der Spannungen V31a und V31b an den Kondensatoren 31a beziehungsweise 31b der Beleuchtungsbaugruppe 1a über der Zeit. 25 zeigt auch grafische Darstellungen von Wellenformen der Ströme I31a, I31b, I40a und I40b, die jeweils im Kondensator 31a und 31b beziehungsweise den LEDs 40a und 40b fließen, über der Zeit.
26 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Wellenformen der in 25 gezeigten Spannungen und Ströme. 26 zeigt die Wellenformen der in der LED 40b beziehungsweise dem Kondensator 31b fließenden Ströme I40b und I31b über der Zeit und die Wellenform der Spannung V31b am Kondensator 31b über der Zeit.
27 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Wellenformen der in 25 gezeigten Spannungen und Ströme, und es ist auch eine Wellenform des im Thyristor 34b fließenden Stroms I34b über der Zeit dargestellt. 27 zeigt die Wellenformen der Ströme I31b, I34b und I40b, die im Kondensator 31b, im Thyristor 34b beziehungsweise in der LED 40b fließen, über der Zeit. 27 zeigt weiterhin die Wellenform der Spannung V31b am Kondensator 3lb über der Zeit.
Für die Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform wird, falls in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt, der in der LED 40b fließende Strom I40b Null, wie in 25 bis 27 gezeigt. Wenn in der LED 40b kein Strom mehr fließt, fließt der Strom, der vor dem Auftreten des Unterbrechungsfehlers in der LED 40b geflossen ist, zu dem parallel zur LED 40b geschalteten Kondensator 31b. Deshalb ist, wie in 25 und 26 gezeigt, zu dem im Kondensator 31b fließenden Strom I31b eine Gleichstromkomponente hinzugefügt. Hier bezieht sich die Gleichstromkomponente auf eine Frequenzkomponente, die niedriger ist als die Schaltfrequenz des FET 24. Dann nimmt der im Kondensator 3lb fließende Strom I31b, wie oben beschrieben, bis etwa zum Doppelten des Spitzenstroms eines normalen Arbeitszustands zu. Weiterhin nimmt die Spannung V31b am Kondensator 31b langsam zu.
Wenn der im Kondensator 31b fließende Strom I31b zunimmt, nehmen auch der durch den in Reihe zum Kondensator 31b geschalteten Widerstand 32b fließende Strom und die Spannung am Widerstand 32b zu. Wenn der im Kondensator 31b fließende Strom I31b den Schwellwert Ith übersteigt und die Spannung am Widerstand 32b die Zener-Spannung Vzb der Zener-Diode 33b übersteigt, fließt abrupt ein Strom in derie Zener-Diode 33b. Der Strom fließt von der Anode der Zener-Diode 33b zur Gate-Elektrode des Thyristors 34b, so dass der Thyristor 34b leitend wird. Folglich wird ein Bypass-Weg zum Überbrücken der LED 40b eingeschaltet.
Wenn der Bypass-Weg zum Überbrücken der LED 40b eingeschaltet wird, werden im Kondensator 31b angesammelte elektrische Ladungen freigesetzt. Der durch diese elektrische Ladungen generierte Strom fließt in einem geschlossenen Kreis, der aus dem Kondensator 31b, dem Thyristor 34b und dem Widerstand 32b gebildet wird (siehe die Wellenformen der Ströme I31b und I34b in 27), fließt aber nicht in der normalen LED 40a (siehe die Wellenform des Stroms I40a in 25).
Nun wird der Betrieb der LED 40a, wenn der Thyristor 34b leitet, beschrieben. Unmittelbar nach dem Auftreten eines Unterbrechungsfehlers in der LED 40b fließt Strom durch den Kondensator 31b (siehe die Wellenform der Ströme I31b in 26). Deshalb wird die normale LED 40a sogar während einer Zeitperiode, nach der der Unterbrechungsfehler in der LED 40b aufgetreten ist, in einem bestromten Zustand gehalten, bis der Thyristor 34b leitend ist (siehe die Wellenform des Stroms I40a in 25).
Als nächstes wird unten eine Zeitperiode erörtert, die erforderlich ist, bis die Stromdetektionseinheit 300b den Thyristor 34b so schaltet, dass er nach dem Auftreten des Unterbrechungsfehlers in der LED 40b leitet. Die Periode des Pulsierens des im Kondensator 31b fließenden Stroms I31b, in 25 und 26 gezeigt, entspricht der Schaltperiode des FET 24 der Konstantstromschaltung 20. Weiterhin übersteigt, wie in 26 gezeigt, der Strom I31b den Schwellwert Ith, bis der Strom I31b die Spitze seines Pulsierens nach dem Auftreten des Unterbrechungsfehlers in der LED 40b erreicht, und dann wird die Gleichstromkomponente zum Strom I31b hinzugefügt. Dementsprechend kann die Detektionszeit unter die Periode des Pulsierens des Stroms I31b reduziert werden, d. h. unter die Schaltperiode des FET 24. Dadurch kann der Thyristor 34b mit einer geringeren Menge von im Kondensator 31b angesammelten elektrischen Ladungen leitend werden. Dementsprechend kann übermäßiger Strom, der zu dem Zeitpunkt generiert wird, wenn der Thyristor 34b leitend wird, unterdrückt werden, so dass eine auf die Bypass-Schaltungen 30a und 30b auszuübende Beanspruchung unterdrückt werden kann.
Wie oben beschrieben enthält die Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform: die Konstantstromschaltung 20, die einen Konstantstrom an die mehreren in Reihe geschalteten LEDs 40a und 40b liefert; die Kondensatorschaltungen 37a beziehungsweise 37b, die parallel zu den LEDs 40a beziehungsweise 40b geschaltet sind; die Thyristoren 34a und 34b, die parallel zu den Kondensatorschaltungen 37a und 37b geschaltet sind; und die Stromdetektionseinheiten 300a und 300b, die konfiguriert sind zum Messen der durch die Kondensatoren 31a beziehungsweise 31b fließenden Ströme. Die Stromdetektionseinheiten 300a und 300b schalten die Thyristoren 34a beziehungsweise 34b ein, wenn die gemessenen Ströme den vorbestimmten Schwellwert Ith übersteigen.
Auf diese Weise fließt, ummittelbar nachdem die als Bypass-Schalter dienenden Thyristoren 34a oder 34b leitend werden, der Strom vom Kondensator 31a oder 31b nicht in der normalen LED, und somit wird die auf die normale LED ausgeübte Belastung gelindert. Außerdem fließt gemäß der fünften Ausführungsform, selbst während der Zeitperiode, nachdem ein Unterbrechungsfehler in einer der LEDs 40a und 40b aufgetreten ist, bis der Bypass-Schalter eingeschaltet wird, Strom in der anderen der LEDs 40a und 40b, so dass die andere der LEDs 40a und 40b in einem bestromten Zustand gehalten wird.
Weiterhin kann die Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform die in Reihe mit den Kondensatoren 31a beziehungsweise 31b geschalteten Widerstände 32a und 32b enthalten. Die Stromdetektionseinheiten 300a und 300b können die durch die Kondensatoren 31a und 31b fließenden Ströme auf der Basis der Spannungen an den Widerständen 32a beziehungsweise 32b messen.
Dadurch können die Stromdetektionseinheiten 300a und 300b der Beleuchtungsbaugruppe 1a die durch die Kondensatoren 31a beziehungsweise 31b fließenden Ströme präzise messen.
Weiterhin ist in der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform die Konstantstromschaltung 20 ein DC-DC-Wandler, der auf BCM-Weise gesteuert wird. Der vorbestimmte Schwellwert Ith ist größer als der Ausgangsstrom der Konstantstromschaltung 20 und ist kleiner oder gleich dem Doppelten des Ausgangsstroms.
Dadurch kann der Schwellwert Ith so eingestellt werden, dass ein Unterbrechungsfehler in der LED 40a oder 40b detektiert werden kann.
(Sechste Ausführungsform)
Als nächstes wird eine Beleuchtungsbaugruppe gemäß der sechsten Ausführungsform beschrieben.
Die Grundelemente und Arbeitsweisen der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der sechsten Ausführungsform sind mit jenen gemäß der fünften Ausführungsform identisch, mit Ausnahme der Konfiguration der Stromdetektionseinheit. Deshalb erfolgen Beschreibungen, die sich auf die Unterschiede zwischen der fünften und sechsten Ausführungsform konzentrieren.
Wenn gemäß der obigen fünften Ausführungsform die Beleuchtungsbaugruppe 1a ein Übergangsverhalten, wie etwa ein Hochfahren, erfährt, fließen in den Kondensatoren 31a und 31b große Ströme und somit können die Stromdetektionseinheiten 300a und 300b versagen.
In dieser Hinsicht wird gemäß der sechsten Ausführungsform eine Beleuchtungsbaugruppe bereitgestellt, die ein derartiges Versagen der Stromdetektionseinheiten unterdrücken kann.
Zuerst werden Elemente einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 28 beschrieben.
28 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 28 ersichtlich ist, ist die Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform hinsichtlich der Konfigurationen der Stromdetektionseinheit 300c der Bypass-Schaltung 30c und der Stromdetektionseinheit 300d der Bypass-Schaltung 30d im Vergleich zur Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform verschieden. In der Beleuchtungsbaugruppe 1b enthält die Stromdetektionseinheit 300c ein RC-Filter (Widerstand-Kondensator) 50a und einen Widerstand 35a, und die Stromdetektionseinheit 300d enthält ein RC-Filter 50b und einen Widerstand 35b.
Die RC-Filter 50a und 50b sind Tiefpassfilter, die hochfrequente Komponenten in der an Kathoden der Zener-Dioden 33a beziehungsweise 33b angelegten Spannung dampfen. Das RC-Filter 50a enthält einen Widerstand 51s und einen Kondensator 52a. Das RC-Filter 50b enthält einen Widerstand 51b und einen Kondensator 52b. Die Widerstände 35a und 35b sind Widerstände, um ein Versagen der Stromdetektionseinheit 300c und 300d zu verhindern, indem der in den Thyristoren 34a beziehungsweise 34b fließende Strom begrenzt wird.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 29 beschrieben.
29 zeigt grafische Darstellungen der Wellenformen einer Spannung V32b am Widerstand 32b und einer Spannung V52b am Kondensator 52b über der Zeit, wenn in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt.
Wie in 29 gezeigt, wird das Pulsieren, das eine hochfrequente Komponente ist, in der Spannung am Widerstand 32b durch das RC-Filter 50b unterdrückt. Deshalb können die Stromdetektionseinheiten 300c und 300d die Gleichstromkomponente in dem in den Kondensatoren 31a beziehungsweise 31b fließenden Strom außer der hochfrequenten Komponente detektieren. Gemäß der sechsten Ausführungsform werden die Zener-Dioden 33a und 33b so gewählt, dass die an die Zener-Dioden 33a und 33b angelegten Spannungen jeweils ihre Zener-Spannungen übersteigen, wenn die Gleichstromkomponente in dem in den Kondensatoren 31a und 31b fließenden Strom den Schwellwert Ith übersteigt.
Wie oben beschrieben enthalten in der Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform die Stromdetektionseinheiten 300c und 300d RC-Filter 50a und 50b, die hochfrequente Komponenten im Strom dämpfen. Weiterhin detektieren die Stromdetektionseinheiten 300c und 300d die Gleichstromkomponente in dem in den Kondensatoren 31a beziehungsweise 31b fließenden Strom.
Auf diese Weise kann die Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform das Versagen der Stromdetektionseinheiten 300c und 300d aufgrund eines Übergangsverhaltens, wie etwa Hochfahren und dergleichen, unterdrücken.
Außerdem enthält die Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform Widerstände 35a und 35b zum Verhindern eines Versagens.
Mit den Widerständen 35a und 35b werden in der Beleuchtungsbaugruppe 1b gemäß der sechsten Ausführungsform in den Thyristoren 34a und 34b fließende Ströme unterdrückt, so dass ein Versagen der Thyristoren 34a und 3eb unterdrückt werden kann.
(Siebte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine Beleuchtungsbaugruppe gemäß der siebten Ausführungsform beschrieben.
Die Grundelemente und Arbeitsweisen der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der siebten Ausführungsform sind mit jenen gemäß der fünften Ausführungsform identisch, mit Ausnahme der Konfiguration der Bypass-Schaltung. Deshalb erfolgen Beschreibungen, die sich auf die Unterschiede zwischen der fünften und siebten Ausführungsform konzentrieren.
Bei der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der obigen fünften Ausführungsform fließen übermäßige Ströme in den Bypass-Schaltungen 30a und 30b, unmittelbar nachdem die Bypass-Schaltungen 30a beziehungsweise 30b arbeiten (siehe die Wellenformen der Ströme I31b und I34b, in 27 gezeigt). Folglich kann eine Beanspruchung auf die Thyristoren 34a und 34b der Bypass-Schaltungen 30a und 30b oder dergleichen ausgeübt werden.
In dieser Hinsicht wird gemäß der siebten Ausführungsform eine Beleuchtungsbaugruppe bereitgestellt, die einen übermäßigen Strom unterdrücken kann, der unmittelbar nach dem Arbeiten der Bypass-Schaltungen fließt.
Zuerst werden Elemente einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der siebten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 30 beschrieben.
30 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der siebten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 30 ersichtlich ist, ist die Beleuchtungsbaugruppe 1c gemäß der siebten Ausführungsform von der Beleuchtungsbaugruppe 1a gemäß der fünften Ausführungsform hinsichtlich der Konfigurationen der Bypass-Schaltungen 30e und 30f verschieden.
Gemäß der siebten Ausführungsform enthält die Bypass-Schaltung 30e ein Impedanzelement 60a und eine Diode 36a, und die Bypass-Schaltung 30f enthält ein Impedanzelement 60b und eine Diode 36b.
Die Impedanzelemente 60a und 60b sind in Reihe zu den Thyristoren 34a beziehungsweise 34b geschaltet. Das Impedanzelement 60a und der Thyristor 34a bilden einen Bypass-Schaltkreis 38a, und der Bypass-Schaltkreis 38a ist parallel zur LED 40a geschaltet. Gleichermaßen bilden das Impedanzelement 60b und der Thyristor 34b einen Bypass-Schaltkreis 38b, und der Bypass-Schaltkreis 38b ist parallel zur LED 40b geschaltet.
Die Impedanzelemente 60a und 60b unterdrücken in den Bypass-Schaltungen 30e und 30f fließende Ströme, unmittelbar nachdem die Bypass-Schaltungen 30e und 30f arbeiten. Das Impedanzelement 60a beinhaltet einen Thermistor 61a und einen Induktor 62a. Das Impedanzelement 60b beinhaltet einen Thermistor 61b und einen Induktor 62b.
Die Thermistoren 61a und 61b sind NTC-Thermistoren (Negative Temperature Coefficient), deren Widerstand mit zunehmender Temperatur abnimmt. Die Thermistoren 61a und 61b besitzen bei niedriger Temperatur einen hohen Widerstand. Wenn der Strom Null beträgt und die Temperatur niedrig ist, können die Thermistoren 61a und 61b deshalb unterdrücken, dass der Strom abrupt ansteigt.
Die Induktoren 62a und 62b sind Elemente, die einer Änderung beim Strom widerstehen, und somit können sie unterdrücken, dass der Strom abrupt zunimmt. Weiterhin ist der Widerstand der Induktoren 62a und 62b fast Null, falls es keine Änderung beim Strom gibt. Beim Betrieb der Bypass-Schaltungen 30e und 30f fließen deshalb, wenn in den Thyristoren 34a und 34b fließende Ströme konstant werden, Ströme in den Induktoren 62a und 62b, und somit kann ein Verlust reduziert werden.
Die Dioden 36a und 36b sind parallel zu den LEDs 40a beziehungsweise 40b geschaltet und unterdrücken eine Schwingung des Stroms, die durch die Induktoren 62a und 62b verursacht wird.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Beleuchtungsbaugruppe 1c gemäß der siebten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 31 beschrieben.
31 zeigt grafische Darstellungen der Wellenformen der Ströme 131b und 134b, die im Kondensator 31b beziehungsweise im Thyristor 34b fließen, über der Zeit für den Fall, dass in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt, gemäß der fünften und siebten Ausführungsform.
Wie in 31 gezeigt, arbeitet gemäß der fünften Ausführungsform, wenn in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt, die Bypass-Schaltung 30b, und unmittelbar danach steigt der Strom abrupt. Andererseits steigt gemäß der siebten Ausführungsform der Strom ebenfalls unmittelbar nach dem Arbeiten der Bypass-Schaltung 30f, doch ist der Spitzenwert des Stroms signifikant reduziert.
Wie oben beschrieben enthält die Beleuchtungsbaugruppe 1c gemäß der siebten Ausführungsform die Impedanzelemente 60a und 60b, die in Reihe zu den Thyristoren 34a und 34b geschaltet sind, die jeweils als Bypass-Schalter dienen.
Mit den Impedanzelementen 60a und 60b ist es möglich, eine abrupte Zunahme beim Strom, unmittelbar nachdem die Bypass-Schaltungen 30e und 30f arbeiten, zu unterdrücken. Außerdem gestatten die Bypass-Schaltungen 30e und 30f in einem normalen Arbeitszustand, dass in den Induktoren 62a und 62b ein Strom fließt, so dass der Verlust reduziert werden kann.
Die Beleuchtungsbaugruppe 1c gemäß der siebten Ausführungsform enthält weiterhin die Dioden 36a und 36b, die parallel zu den LEDs 40a beziehungsweise 40b geschaltet sind.
Mit den Dioden 36a und 36 ist es möglich, eine Schwingung des Stroms zu unterdrücken, die durch die Induktoren 62a und 62b verursacht wird.
(Achte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine Beleuchtungsbaugruppe gemäß der achten Ausführungsform beschrieben.
Die Grundelemente und Arbeitsweisen der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der achten Ausführungsform sind mit jenen gemäß der fünften Ausführungsform identisch, mit Ausnahme der Konfiguration der Bypass-Schaltung. Deshalb erfolgen Beschreibungen, die sich auf die Unterschiede zwischen der fünften und achten Ausführungsform konzentrieren.
Gemäß der achten Ausführungsform wird eine Beleuchtungsbaugruppe bereitgestellt, die den Strom präziser detektieren kann als die Beleuchtungsbaugruppe 1a der fünften Ausführungsform.
Zuerst werden Elemente einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der achten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 32 beschrieben.
32 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 32 ersichtlich ist, unterscheidet sich die Beleuchtungsbaugruppe 1d gemäß der achten Ausführungsform hinsichtlich der Konfigurationen einer Bypass-Schaltung 30g von der Beleuchtungsbaugruppe 1a der fünften Ausführungsform. Die Bypass-Schaltung 30b enthält eine MCU (Mikrocontrol-Einheit) 71a, Fotokoppler 71a und 74b, MOSFETs (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistors) 73a und 73b und Gate-Widerstände 72a und 72b.
Die MCU 71a der Bypass-Schaltung 30g ist eine Verarbeitungseinheit, die in den Kondensatoren 31a und 31b fließende Ströme misst, um Signale, die den gemessenen Strömen entsprechen, an die Fotokoppler 74a und 74b auszugeben. Die MCU 71a misst in den Kondensatoren 31a und 31b fließende Ströme auf der Basis der Spannungen an den Widerständen 32a beziehungsweise 32b.
Die MOSFETs 73a und 73b der Bypass-Schaltung 30g sind Bypass-Schalter. Wenn eine hohe Spannung zwischen Gate-Elektrode und Source-Elektrode der MOSFETs 73a und 73b angelegt wird, wird der Source-Drain-Kanal leitend.
Die Fotokoppler 74a und 74b der Bypass-Schaltung 30g sind Elemente, die elektrische Signale unter Verwendung von Licht übertragen. Die Fotokoppler 74a und 74b übertragen Signale von der MCU 71a zu den MOSFETs 73a beziehungsweise 73b. Ausgangssignale der MCU 71a werden in die Eingangsschaltungsseiten der Fotokoppler 74a und 74b eingegeben. Falls die Ausgangssignale von der MCU 71a auf H sind, werden die Ausgangsschaltungsseiten der Fotokoppler 74a und 74b leitend. Falls die Ausgangssignale von der MCU 71a auf L sind, leiten die Ausgangsschaltungsseiten der Fotokoppler 74a und 74b nicht. Da die MCU 71a und die MOSFETs 73a und 73b durch die Fotokoppler 74a und 74b elektrisch getrennt sind, kann kein Rauschen übertragen werden.
Gemäß der achten Ausführungsform enthält die Stromdetektionseinheit, die in den Kondensatoren 31a und 31 fließende Ströme detektiert, die MCU 71a, die Widerstände 32a und 32b und die Fotokoppler 74a und 74b.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Bypass-Schaltung 30g gemäß der achten Ausführungsform beschrieben. Als ein Beispiel der Arbeitsweisen wird ein Szenarium beschrieben, wo in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt.
Analog zu der oben beschriebenen fünften bis siebten Ausführungsform wird, falls in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt, die Gleichstromkomponente zu dem im Kondensator 31b fließenden Strom hinzugefügt, und dementsprechend nimmt der im Kondensator 31b fließende Strom zu. Falls der im Kondensator 31b fließende Strom zunimmt, misst die MCU 71a die Spannung am Widerstand 32b. Weiterhin vergleicht die MCU 71 den Messwert mit einem Referenzspannungswert durch Verwenden eines darin vorgesehenen Vergleichers, um zu bestimmen, ob der im Kondensator 31b fließende Strom den Schwellwert Ith übersteigt. Die MCU 71a gibt ein Signal mit H an den Fotokoppler 74b aus, falls der im Kondensator 31b fließende Strom I31b den Schwellwert Ith nicht übersteigt, wohingegen die MCU 71a ein Signal mit L an den Fotokoppler 74b ausgibt, falls der Strom I31b den Schwellwert Ith übersteigt. Die Ausgangsschaltungsseite des Fotokopplers 74b wird leitend, wenn ein Signal mit H von der MCU 71a empfangen wird. Die Ausgangsschaltungsseite des Fotokopplers 74b ist nicht leitend, wenn ein Signal mit L von der MCU 71a empfangen wird. Wenn der Strom I31b den Schwellwert Ith übersteigt, wird dementsprechend der Pegel der Gate-Source-Spannung des MOSFET 73b H, so dass der Source-Drain-Kanal leitend wird. Folglich wird ein Bypass-Weg zum Überbrücken der LED 40b eingeschaltet. Wenn andererseits der Strom I31b den Schwellwert Ith nicht übersteigt, wird der Pegel der Gate-Source-Spannung des MOSFET 73b L, so dass der Source-Drain-Kanal nicht leitend wird.
Wie oben beschrieben, kann ähnlich wie bei der fünften Ausführungsform die Beleuchtungsbaugruppe 1d gemäß der achten Ausführungsform den Bypass-Weg einschalten, wenn in einer der LEDs 40a und 40b ein Unterbrechungsfehler aufgetreten ist, ohne in der anderen der LEDs 40a und 40b einen übermäßigen Stromfluss zu bewirken. Weiterhin werden gemäß der achten Ausführungsform Ströme durch die MCU 71a gemessen, so dass die Detektionsgenauigkeit des Stroms verbessert werden kann. Weiterhin kann, um Versagen in einem Übergangszustand, wie etwa beim Hochfahren der Beleuchtungsbaugruppe 1d zu verhindern, in der MCU eine Softwareverarbeitung durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Maskenzeitperiode so eingestellt werden, dass die MOSFETs 73a und 73b der Bypass-Schaltung 30g für eine bestimmte Zeitperiode nach dem Hochfahren der Beleuchtungsbaugruppe 1d nicht leitend werden. Außerdem kann ein Filterprozess an einem in die MCU 71a eingegebenen Signal durch Software durchgeführt werden, wodurch ein Versagen verhindert wird.
(Neunte Ausführungsform)
Als nächstes wird eine Beleuchtungsbaugruppe gemäß der neunten Ausführungsform beschrieben.
Die Grundelemente und Arbeitsweisen der Beleuchtungsbaugruppe gemäß der neunten Ausführungsform sind mit jenen gemäß der achten Ausführungsform identisch, mit Ausnahme der Konfiguration der Bypass-Schaltung. Deshalb erfolgen Beschreibungen, die sich auf die Unterschiede zwischen der fünften und neunten Ausführungsform konzentrieren.
Gemäß der obigen achten Ausführungsform werden die in den Kondensatoren 31a und 31b der Bypass-Schaltung 30g fließenden Ströme auf der Basis der Spannungen an den Widerständen 32a beziehungsweise 32b gemessen. Im Gegensatz dazu werden gemäß der neunten Ausführungsform die Ströme auf der Basis der Spannungen an den Kondensatoren 31a und 31b gemessen.
Zuerst werden Elemente einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der neunten Ausführungsform unter Bezugnahme auf 33 beschrieben.
33 ist ein Schaltplan einer Beleuchtungsbaugruppe gemäß der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie aus 33 ersichtlich ist, unterscheidet sich die Beleuchtungsbaugruppe 1e gemäß der neunten Ausführungsform von der Beleuchtungsbaugruppe 1d der achten Ausführungsform dadurch, dass die Spannungen an den Kondensatoren 31a und 31b durch eine MCU 71b einer Bypass-Schaltung 30h gemessen werden. Deshalb sind gemäß der neunten Ausführungsform die zum Detektieren eines Stroms in der achten Ausführungsform verwendeten Widerstände 32a und 32b nicht erforderlich. In der neunten Ausführungsform enthält die Stromdetektionseinheit, die in den Kondensatoren 31a und 31b fließende Ströme misst, die MCU 71b und die Fotokoppler 74a und 74b.
Als nächstes wird die Arbeitsweise der Bypass-Schaltung 30h in der Beleuchtungsbaugruppe 1e gemäß der neunten Ausführungsform beschrieben. Als ein Beispiel für die Arbeitsweise wird ein Szenarium beschrieben, bei dem in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt.
Ähnlich wie bei der fünften bis achten Ausführungsform wird, falls in der LED 40b ein Unterbrechungsfehler auftritt, die Gleichstromkomponente zu dem im Kondensator 31b fließenden Strom hinzugefügt, und deshalb nimmt der im Kondensator 31b fließende Strom zu. Wenn der im Kondensator 31b fließende Strom zunimmt, nimmt auch die Spannung am Kondensator 31b zu. Die MCU 71b misst die Spannung am Kondensator 31b. Weiterhin vergleicht die MCU 71b den Messwert mit einem Referenzspannungswert unter Verwendung eines darin vorgesehenen Vergleichers, um zu bestimmen, ob der im Kondensator 31b fließende Strom den Schwellwert Ith übersteigt. Die nachfolgenden Operationen durch die MCU 71b, die Fotokoppler 74a und 74b und die MOSFETs 73a und 73b sind identisch mit jenen der achten Ausführungsform.
Wie oben beschrieben kann auch die Beleuchtungsbaugruppe 1e gemäß der neunten Ausführungsform den gleichen Effekt wie den der achten Ausführungsform erzielen.
(Zehnte Ausführungsform)
Als die zehnte Ausführungsform wird eine Leuchte mit einer beliebigen der Beleuchtungsbaugruppen 210a bis 210e und 1a bis 1e gemäß der ersten bis neunten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 34 bis 36 beschrieben. Die Leuchte enthält zusätzlich zu der Beleuchtungsbaugruppe lichtemittierende Elemente.
Die 34 bis 36 sind Außenansichten der Leuchte mit einer oder mehreren der Beleuchtungsbaugruppen 210a bis 210e und 1a bis 1e gemäß der ersten bis neunten Ausführungsform. Als Beispiele für die Leuchte sind ein Downlighter 100a (in 34 gezeigt) und Spotlichter 100b und 100c (in 35 beziehungsweise 36 gezeigt) dargestellt. In den 34 bis 36 nehmen Schaltungskästen 110a bis 110c eine Schaltung einer beliebigen der Beleuchtungsbaugruppen 210a bis 210e und 1a bis 1e auf. Die LEDs 40a und 40b oder die LED 202a und 202b sind in Lampenkörpern 120a bis 120c installiert. Ein Draht 130a in 34 und ein Draht 130b in 35 verbinden elektrisch die Schaltungskästen 110a und 110b mit den Lampenkörpern 120a beziehungsweise 120b.
Die zehnte Ausführungsform kann ebenfalls die gleichen Effekte wie jene der oben beschriebenen ersten bis neunten Ausführungsform erzielen.
(Modifikation)
Bisher wurden die Beleuchtungsbaugruppen und die Leuchte der vorliegenden Erfindung auf der Basis der Ausführungsformen beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Ausführungsformen beschränkt.
Beispielsweise werden in der fünften bis neunten Ausführungsform die beiden LEDs 40a und 40b als Festkörperelemente verwendet. Jedoch können drei oder mehr LEDs verwendet werden, jeweils mit einem Kondensator und einem parallel dazu geschalteten Bypass-Schalter.
Weiterhin ist in dem fünften bis neunten Ausführungsbeispiel jedes lichtemittierende Festkörperelement mit einer Bypass-Schaltung ausgestattet. Jedoch kann mindestens eines der lichtemittierenden Festkörperelemente mit einer Bypass-Schaltung ausgestattet sein. In diesem Fall kann ein zusätzlicher Glättkondensator zwischen Ausgangsanschlüssen der Konstantstromschaltung 20 vorgesehen sein.
Weiterhin werden in den Beleuchtungsbaugruppen 1a bis 1c gemäß der fünften bis siebten Ausführungsform die Zener-Dioden 33a und 33b in den Stromdetektionseinheiten 300a bis 300d verwendet. Jedoch sind die Zener-Dioden 33a und 33b möglicherweise nicht in den Stromdetektionseinheiten 300a bis 300d enthalten. Mit anderen Worten können zwei Enden jeder der Zener-Dioden 33a und 33b kurzgeschlossen sein. Für den Fall jedoch, dass die Zener-Dioden 33a und 33b nicht verwendet werden, ist es notwendig, Charakteristika von Elementen so einzustellen, dass die Thyristoren 34a und 34b durch die Ströme leitend werden, die zu den Gate-Elektroden der Thyristoren 34a und 34b fließen, wenn die in den Kondensatoren 31a und 31b fließenden Ströme den Schwellwert Ith übersteigen.
In der fünften bis neunten Ausführungsform werden die LEDs 40a und 40b als lichtemittierende Festkörperelemente verwendet. Jedoch können organische EL-Elemente (Elektrolumineszenzelemente) verwendet werden.
In der fünften bis neunten Ausführungsform werden die Thyristoren 34a und 34b oder die MOSFETs 73a und 73b als die Bypass-Schalter verwendet. Jedoch können auch andere Schaltelemente verwendet werden. Beispielsweise können andere Schalttransistoren außer MOSFETs verwendet werden.
Die Konstantstromschaltung 20 gemäß der fünften bis neunten Ausführungsform kann durch eine andere Konstantstromschaltung ersetzt werden, z. B. die in 19, 22 oder 23 gezeigte Konstantstromschaltung 212.
Weiterhin wird in der fünften bis neunten Ausführungsform der DC-DC-Wandler, der eine BCM-Steuerung durchführt, als die Konstantstromschaltung 20 verwendet. Jedoch kann ein DC-DC-Wandler, der eine CCM-Steuerung (Continuous Current Mode) durchführt, verwendet werden.
Bisher wurden die Beleuchtungsbaugruppen der vorliegenden Erfindung auf der Basis der ersten bis neunten Ausführungsform beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf jene Ausführungsformen beschränkt. Aspekte, die implementiert werden, indem eine Vielzahl von Modifikationen hinzugefügt wird, die vom Fachmann ausgedacht werden, oder Aspekte, die implementiert werden, indem Elemente in verschiedenen Ausführungsformen kombiniert werden, fallen ebenfalls in den Schutzbereich eines oder mehrerer Aspekte der vorliegenden Erfindung, solange sie nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweichen.
Außerdem kann mindestens ein Teil der in den Beleuchtungsbaugruppen gemäß der ersten bis neunten Ausführungsform enthaltenen Verarbeitungseinheiten als LSI (Large-Scale Integration) implementiert werden, was eine integrierte Schaltung ist. Jede von ihnen kann als ein Chip implementiert werden, oder einige oder alle von ihnen können als ein Chip implementiert werden.
Die integrierte Schaltung ist nicht auf LSI beschränkt, kann aber durch eine dedizierte Schaltung oder einen Allzweckprozessor implementiert werden. Ein FPGA (Field Programmable Gate Array), das nach einer LSI-Herstellung programmiert werden kann, oder ein rekonfigurierbarer Prozessor, der die Einstellung und Verbindungen von Schaltungszellen in der LSI rekonstruieren kann, kann verwendet werden.
Ein Teil oder alle der Elemente in der ersten bis neunten Ausführungsform können mit dedizierter Hardware implementiert werden oder können durch Ausführen von für die Elemente angebrachten Softwareprogrammen implementiert werden. Die Elemente können derart implementiert werden, dass eine Programmausführungseinheit, wie etwa eine CPU und ein Prozessor, ein in einem Ablagemedium, wie etwa einer Festplatte und einem Halbleiterspeicher, gespeichertes Softwareprogramm ausliest, um es auszuführen.
In den Blockdiagrammen ist die Unterteilung der Funktionsblöcke lediglich veranschaulichend. Mehrere Funktionsblöcke können als ein einziger Funktionsblock implementiert werden, oder ein einzelner Funktionsblock kann in mehrere Funktionsblöcke unterteilt sein. Weiterhin können einige der Funktionalitäten in einem Funktionsblock durch einen anderen Funktionsblock durchgeführt werden. Außerdem können ähnliche Funktionalitäten von mehreren Funktionsblöcken durch einzelne Hardware oder Software parallel oder auf Zeitmultiplexweise durchgeführt werden.
Die Reihenfolgen, in denen die Schritte der Prozesse ausgeführt werden, sind lediglich veranschaulichend, und deshalb können die Schritte in anderen Reihenfolgen ausgeführt werden. Außerdem können einige der Schritte simultan (parallel) mit anderen Schritten ausgeführt werden.
Die in den Schaltplänen gezeigten Schaltungskonfigurationen sind lediglich veranschaulichend, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Schaltungskonfigurationen beschränkt. Mit anderen Worten liegt auch eine beliebige Schaltung, die die Merkmale der vorliegenden Offenbaurng implementieren kann, wie die oben beschriebenen Schaltungskonfigurationen, ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Offenbarung. Beispielsweise liegt, solange die gleiche Funktionalität wie die oben beschriebenen Schaltungskonfigurationen implementiert wird, das Verbinden in Reihe oder parallel eines Schaltelements (Transistors), eines Widerstands oder eines kapazitiven Elements mit einem bestimmten Element ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der vorliegenden Erfindung. Mit anderen Worten bezieht sich in den obigen Ausführungsformen ein Ausdruck „verbunden” nicht nur darauf, dass zwei Anschlüsse (Knoten) direkt miteinander verbunden sind, sondern auch, dass zwei Anschlüsse (Knoten) durch ein anderes Element miteinander verbunden sind, solange die gleiche Funktionalität implementiert wird.
Die oben angegebenen Zahlenwerte sind lediglich veranschaulichend, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf jene Werte beschränkt. Weiterhin sind die als H und L dargestellten Logikpegel und die als Ein und Aus dargestellten Schaltzustände lediglich veranschaulichend. Es ist auch möglich, das gleiche Ergebnis zu erzielen, indem Kombinationen aus anderen Logikpegeln oder Schaltzuständen als jenen oben beschriebenen verwendet werden. Weiterhin sind die Konfigurationen der oben beschriebenen Logikschaltungen lediglich veranschaulichend. Es ist auch möglich, die gleiche Eingangs-/Ausgangsbeziehung zu erzielen, indem andere Konfigurationen von Logikschaltungen verwendet werden.
Wenngleich die Erfindung bezüglich der Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden ist, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzbereich der Erfindung, wie er in den folgenden Ansprüchen definiert wird, abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2013-261624 [0001]
JP 2013-262717 [0001]
JP 2005-310999 [0004]
JP 2008-204866 [0004]
JP 2003-208993 [0004]
JP 2009-038247 [0004, 0006]
WO 2012/005239 [0017]

Claims

Beleuchtungsbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine Konstantstromschaltung, die konfiguriert ist zum Liefern eines Konstantstroms an mehrere in Reihe geschaltete lichtemittierende Festkörperelemente; einen Glättkondensator, der zwischen Ausgangsanschlüsse der Konstantstromschaltung geschaltet ist; eine Bypass-Schaltung, die parallel zu einem oder mehreren der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geschaltet ist, wobei die Bypass-Schaltung konfiguriert ist zum Überbrücken des einen oder der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente; eine Detektionseinheit, die konfiguriert ist zum Detektieren, ob das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet sind; und eine Bypass-Steuereinheit, die konfiguriert ist zum Entladen des Glättkondensators während einer Entladeperiode, um dann das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung zu überbrücken, wenn die Detektionseinheit detektiert, dass mindestens eines des einen oder der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet ist.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Glättkondensator während der Entladeperiode entladen wird, bis eine Spannung am Glättkondensator kleiner wird als eine Summe von Durchlassspannungen der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 2, wobei der Glättkondensator während der Entladeperiode entladen wird, bis die Spannung am Glättkondensator kleiner wird als eine Summe von Durchlassspannungen von anderen Festkörperelementen als das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente unter den mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen.
Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bypass-Steuereinheit während der Entladeperiode die Konstantstromschaltung stoppt oder einen Wert des von der Konstantstromschaltung gelieferten Konstantstroms reduziert.
Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, die weiterhin Folgendes umfasst: eine Entladeschaltung, die parallel zum Glättkondensator geschaltet ist, wobei die Bypass-Steuereinheit während der Entladeperiode die Entladeschaltung einschaltet, um den Glättkondensator zu entladen.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 1, wobei die Bypass-Steuereinheit einen Vergleicher enthält zum Vergleichen einer Spannung an dem Glättkondensator mit einer vorbestimmten Referenzspannung und wobei die Bypass-Steuereinheit die Entladeperiode beendet, wenn die Spannung an dem Glättkondensator niedriger wird als die Referenzspannung, und das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung überbrückt.
Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei, nachdem die Detektionseinheit detektiert, dass das mindestens eine des einen oder mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geöffnet ist, die Bypass-Steuereinheit die Entladeperiode beendet, nachdem eine vorbestimmte Zeitperiode verstrichen ist, und das eine oder die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente durch die Bypass-Schaltung überbrückt.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 7, wobei die Entladeperiode länger ist als eine Zeitkonstante eines Entladewegs, durch den der Glättkondensator entladen wird.
Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Konstantstromschaltung ein DC-DC-Wandler ist, der mit Strom von einer Gleichstromquelle versorgt wird, und wobei die Konstantstromschaltung Folgendes enthält: ein Schaltelement; einen Induktor, durch den der Strom von der Gleichstromquelle fließt, wenn das Schaltelement eingeschaltet wird; eine Diode, durch die ein aus dem Induktor entladener Strom an die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geliefert wird; und eine Steuereinheit zum Steuern des Ein und Aus des Schaltelements.
Leuchte, die Folgendes umfasst: die Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 1 bis 9; und die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente, die den Konstantstrom von der Beleuchtungsbaugruppe empfangen.
Beleuchtungsbaugruppe, die Folgendes umfasst: eine Konstantstromschaltung, die konfiguriert ist zum Liefern eines Konstantstroms an mehrere in Reihe geschaltete lichtemittierende Festkörperelemente; eine Kondensatorschaltung, die parallel zu dem einen oder den mehreren der mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geschaltet ist, wobei die Kondensatorschaltung einen Kondensator enthält; einen Bypass-Schaltkreis, der parallel zu dem einem oder mehreren lichtemittierenden Festkörperelementen und zu der Kondensatorschaltung geschaltet ist, wobei der Bypass-Schaltkreis einen Bypass-Schalter enthält; und eine Stromdetektionseinheit, die konfiguriert ist zum Messen eines durch den Kondensator fließenden Stroms, wobei die Stromdetektionseinheit den Bypass-Schalter einschaltet, wenn der gemessene Strom einen vorbestimmten Schwellwert übersteigt.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 11, wobei die Kondensatorschaltung weiterhin einen in Reihe zum Kondensator geschalteten Widerstand enthält und wobei die Stromdetektionseinheit den Strom auf der Basis einer Spannung am Widerstand misst.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Stromdetektionseinheit ein Widerstand-Kondensator-Filter zum Dampfen von hochfrequenten Komponenten im Strom enthält.
Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Bypass-Schaltkreis weiterhin ein in Reihe zum Bypass-Schalter geschaltetes Impedanzelement enthält.
Beleuchtungsbaugruppe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Konstantstromschaltung ein DC-DC-Wandler ist, der mit Strom von einer Gleichstromquelle versorgt wird, und wobei die Konstantstromschaltung Folgendes enthält: ein Schaltelement; eine Steuerschaltung, die ein Signal zum Steuern des Ein und Aus des Schaltelements ausgibt; ein induktives Element, durch das der Strom von der Gleichstromquelle fließt, wenn das Schaltelement eingeschaltet wird; und eine Diode, durch die ein aus dem induktiven Element entladener Strom an die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente geliefert wird.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 15, wobei die Stromdektektionseinheit eine Gleichstromkomponente in dem durch den Kondensator fließenden Strom detektiert.
Beleuchtungsbaugruppe nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Konstantstromschaltung in einem Grenzstrommodus angesteuert wird und der vorbestimmte Schwellwert größer ist als ein Wert des von der Konstantstromschaltung gelieferten Konstantstroms und kleiner oder gleich dem Doppelten des Werts ist.
Leuchte, die Folgendes umfasst: die mehreren lichtemittierenden Festkörperelemente und die in einem der Ansprüche 11 bis 17 beschriebene Beleuchtungsbaugruppe.