DE102015015931A1

DE102015015931A1 - Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015015931A1
Application number: DE102015015931.3A
Authority: DE
Inventors: Yong Geun Kim; Sang Young Lee; Ki Chul An; Gyeong Sik MUN
Original assignee: Silicon Works Co Ltd
Current assignee: LX Semicon Co Ltd
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2016-06-16
Also published as: KR20160070925A; KR102335464B1; CN105704853A; US9538605B2; US20160174327A1

Abstract

Offenbart ist eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung mit einer Funktion zur Stromsteuerung. Die Steuerschaltung der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann Folgendes umfassen: eine Schaltung zur Stromsteuerung, die dafür eingerichtet ist, die LED-Beleuchtungsvorrichtung zu steuern, die in mehrere LED-Gruppen aufgeteilt ist, und einen Strompfad bereitzustellen, der zu einer sequentiellen Lichtemission der LED-Gruppen in Reaktion auf eine gleichgerichtete Spannung gehört; und Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen, die zu zwei bzw. mehreren LED-Gruppen gehören, und wobei jede dafür eingerichtet ist, eine überschüssige Spannung zu puffern.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine LED-Beleuchtungsvorrichtung und insbesondere eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die eine Spannungspufferfunktion hat.
2. Stand der Technik
Entsprechend einem neueren Trend in der Beleuchtungstechnologie werden LEDs als Lichtquellen eingesetzt, um den Energieverbrauch zu verringern.
Eine High-Brightness-LED (LED mit hoher Leuchtstärke) unterscheidet sich von anderen Lichtquellen in Bezug auf verschiedene Eigenschaften, wie etwa den Energieverbrauch, die Lebensdauer und die Lichtqualität.
Eine Beleuchtungsvorrichtung, die die LED als Lichtquelle einsetzt, erfordert jedoch eine große Zahl zusätzlicher Schaltungen zur Stromansteuerung, da die LED durch einen Konstantstrom angesteuert wird.
Zum Lösen des oben beschriebenen Problems wurde eine Beleuchtungsvorrichtung vom Typ mit AC-Direktansteuerung (AC-Direkt-Typ) entwickelt.
Allgemein ist die LED-Beleuchtungsvorrichtung vom AC-Direkt-Typ dafür eingerichtet, eine LED unter Verwendung einer gleichgerichteten Spannung anzusteuern, die durch das Gleichrichten einer handelsüblichen Spannungsversorgung erhalten wird.
Da die LED-Beleuchtungsvorrichtung vom AC-Direkt-Typ direkt die gleichgerichtete Spannung als eine Eingangsspannung verwendet, ohne den Einsatz einer Induktivität und eines Kondensators, hat die LED-Beleuchtungsvorrichtung vom AC-Direkt-Typ einen zufriedenstellenden Leistungsfaktor.
Jede der in der LED-Beleuchtungsvorrichtung enthaltenen LEDs kann dafür eingerichtet sein, beispielsweise bei 2,8 V oder 3,8 V zu arbeiten. In Abhängigkeit von den Umständen kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung derart eingerichtet sein, dass eine große Zahl in Reihe geschalteter LEDs unter Verwendung einer gleichgerichteten Spannung Licht emittiert.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung kann derart eingerichtet sein, dass die LEDs jeder Gruppe sequentiell an/ab-geschaltet werden, entsprechend dem Anstieg/Abfall der gleichgerichteten Spannung.
Die LED-Beleuchtungsvorrichtung kann in verschiedenen Umgebungen betrieben werden. Insbesondere kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens der Region, in der die LED-Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird, durch eine Spannung angesteuert werden, die höher als ein Nennwert ist.
Dies bedeutet, dass die LED-Beleuchtungsvorrichtung in einem Zustand betrieben werden kann, in dem eine Überspannung angewendet wird, die gleich einer oder größer als eine Spannung ist, die zum Betreiben der LEDs erforderlich ist. In diesem Fall kann durch die Überspannung ein Überstrom erzeugt werden.
Der oben beschriebene Überstrom kann einen Einfluss auf eine Schaltung zur Stromsteuerung der LED-Beleuchtungsvorrichtung haben. In einem schwerwiegenden Fall können innere Teile durch eine Fehlfunktion oder eine durch Wärmeentwicklung verursachte thermische Belastung beschädigt werden. Insbesondere kann ein integrierter Schaltungschip, der die Schaltung zur Stromsteuerung umfasst, beschädigt werden.
In letzter Zeit hat die Nachfrage nach LED-Beleuchtungsvorrichtungen mit einer hohen Leistungsfähigkeit fortschreitend zugenommen. Im Falle einer LED-Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Leistungsfähigkeit kann die Wirkung der Überspannung verstärkt werden. Die Lebensdauer der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann dann verringert sein oder die Zuverlässigkeit der LED-Beleuchtungsvorrichtung kann durch eine Fehlfunktion und Teilbeschädigung herabgesetzt sein.
ZUSAMMENFASSUNG
Verschiedene Ausführungsformen betreffen eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, einen stabilen Stromfluss für eine Schaltung zur Stromsteuerung zur Steuerung von LEDs sicherzustellen, obwohl aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens eine Spannung, die höher als ein Nennwert ist, angewendet wird.
Außerdem betreffen verschiedene Ausführungsformen eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, eine überschüssige Spannung, die in einer gleichgerichteten Spannung vorkommt, zu puffern, auch wenn aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens eine Spannung angewendet wird, die höher ist als ein Nennwert.
Außerdem betreffen verschiedene Ausführungsformen eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die dazu geeignet ist, eine überschüssige Spannung zu absorbieren, die gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert ist und die in einer gleichgerichteten Spannung außerhalb eines Chips einer integrierten Schaltung (IC) enthalten ist, auch wenn aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens eine Spannung angewendet wird, die höher ist als ein Nennwert, wodurch die Wärmeentwicklung durch die überschüssige Spannung im IC-Chip vermieden wird.
In einer Ausführungsform wird eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die in mehrere LED-Gruppen aufgeteilt ist. Die Steuerschaltung kann Folgendes umfassen: eine Schaltung zur Stromsteuerung, die dafür eingerichtet ist, einen Strompfad bereitzustellen, der zu einer sequentiellen Lichtemission der LED-Gruppen in Reaktion auf eine gleichgerichtete Spannung gehört; und Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen, die zu einer ersten LED-Gruppe gehören, die in Reaktion auf die höchste Lichtemissionsspannung Licht emittiert, sowie zu einer zweiten LED-Gruppe, die entsprechend in Reaktion auf die zweithöchste Lichtemissionsspannung Licht emittiert, und wobei jede dafür eingerichtete ist, durch Spannungssteuerung eine überschüssige Spannung, die höher ist als die entsprechende Spannung zur Lichtemission, zu puffern.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 stellt ein Schaltungsdiagramm dar, das eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 stellt ein Kurvendiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Ausführungsform in 1 dar.
3 stellt ein Schaltungsdiagramm dar, das eine Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
4 stellt ein Kurvendiagramm zum Beschreiben des Betriebs der Ausführungsform in 3 dar.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung detailliert beschrieben. Die in der vorliegenden Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriffe sind nicht auf typische Wörterbuchdefinitionen eingeschränkt, sondern sie sind im Rahmen der Bedeutungen und Konzepte zu interpretieren, die durch die technische Idee der vorliegenden Erfindung gegeben sind.
Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung beschrieben sind, und in der Zeichnung dargestellte Konfigurationen sind bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und sie repräsentieren nicht die vollständige technische Idee der vorliegenden Erfindung. Somit können verschiedene gleichwertige Lösungen und Modifikationen bereitgestellt werden, die dazu geeignet sind, die Ausführungsformen und Konfigurationen zu ersetzen, zu dem Zeitpunkt, an dem die vorliegende Anmeldung eingereicht wurde.
Die vorliegenden Erfindung stellt eine Schaltung bereit, die einen stabilen Stromfluss einer Schaltung zur Stromsteuerung sicherstellt, obwohl aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens eine LED-Beleuchtungsvorrichtung mit einer Spannung, die höher als ein Nennwert ist, betrieben wird.
In einer Ausführungsform in 1 emittiert die LED-Beleuchtungsvorrichtung Licht unter Verwendung einer gleichgerichteten Spannung und sie führt eine Stromregelung zur Lichtemission aus.
Mit Bezug auf 1, umfasst die LED-Beleuchtungsvorrichtung eine Lampe 10, eine Stromversorgungseinheit, eine Schaltung 14 zur Stromsteuerung und eine Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16. Die Stromversorgungseinheit stellt eine gleichgerichtete Spannung bereit, die dadurch erhalten wird, dass eine handelsübliche Spannung für die Lampe 10 umgewandelt wird, und die Schaltung 14 zur Stromsteuerung stellt einen Strompfad für die Lichtemission zu jeder LED-Gruppe der Lampe 10 bereit.
Die Lampe 10 umfasst LEDs, die in mehrere LED-Gruppen aufgeteilt sind. Die LED-Gruppen der Lampe 10 werden durch das Ansteigen/Abfallen der gleichgerichteten Spannung, die von der Stromversorgungseinheit bereitgestellt wird, sequentiell an/ab geschaltet.
1 zeigt, dass die Lampe 10 vier LED-Gruppen LED1 bis LED4 umfasst. Jede der LED-Gruppen LED1 bis LED4 kann eine oder mehrere LEDs umfassen. Zur vereinfachten Beschreibung können eine oder mehrere LEDs durch ein Bezugszeichen repräsentiert werden.
Die Stromversorgungseinheit ist dafür eingerichtet, eine von außen eingespeiste Eingangs-Wechselspannung gleichzurichten und die gleichgerichtete Spannung auszugeben.
Die Stromversorgungseinheit kann eine Wechselspannungs-Energiequelle VAC umfassen, die eine Eingangs-Wechselspannung hat, sowie eine Gleichrichterschaltung 12 zum Gleichrichten der Eingangs-Wechselspannung, um eine gleichgerichtete Spannung auszugeben.
Die Wechselspannungs-Energiequelle VAC kann eine handelsübliche Stromversorgung umfassen.
Die Gleichrichterschaltung 12 führt eine Zweiweggleichrichtung einer sinusförmigen Eingangs-Wechselspannung der Wechselspannungs-Energiequelle VAC durch und sie gibt die gleichgerichtete Spannung aus. Wie in 2 dargestellt, hat die gleichgerichtete Spannung eine Welligkeit, mit der ihr Spannungspegel basierend auf dem Halbzyklus der handelsüblichen Eingangs-Wechselspannung ansteigt/abfällt. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Anstieg oder Abfall der gleichgerichteten Spannung ein Ansteigen oder Abfallen der Welligkeit der gleichgerichteten Spannung anzeigen.
Die Schaltung 14 zur Stromsteuerung führt eine Stromregelung zur Lichtemission der LED-Gruppen LED1 bis LED4 aus.
Die Schaltung 14 zur Stromsteuerung ist dafür eingerichtet, einen Strompfad zur Stromregelung durch einen Sensorwiderstand Rs bereitzustellen, von dem ein Ende an Masse liegt.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden die LED-Gruppen LED1 bis LED4 der Lampe 10 in Reaktion auf Anstiege oder Abfälle der gleichgerichteten Spannung sequentiell an- oder abgeschaltet.
Wenn die gleichgerichtete Spannung ansteigt und damit nacheinander die Lichtemissionsspannungen der jeweiligen LED-Gruppen LED1 bis LED4 erreicht, stellt die Schaltung 14 zur Stromsteuerung einen Strompfad zu Lichtemission zu den jeweiligen LED-Gruppen LED1 bis LED4 bereit.
Die Lichtemissionsspannung V4 zur Ansteuerung der LED-Gruppe LED4 zur Lichtemission ist als eine Spannung definiert, um jede der LED-Gruppen LED1 bis LED4 so anzusteuern, dass sie Licht emittieren. Die Lichtemissionsspannung V3 zur Ansteuerung der LED-Gruppe LED3 zur Lichtemission ist als eine Spannung definiert, um die LED-Gruppen LED1 bis LED3 so anzusteuern, dass sie Licht emittieren. Die Lichtemissionsspannung V2 zur Ansteuerung der LED-Gruppe LED2 zur Lichtemission ist als eine Spannung definiert, um die LED-Gruppen LED1 bis LED2 so anzusteuern, dass sie Licht emittieren. Die Lichtemissionsspannung V1 zur Ansteuerung der LED-Gruppe LED1 zur Lichtemission ist als eine Spannung definiert, um nur die LED-Gruppe LED1 so anzusteuern, dass sie Licht emittiert.
Die Schaltung 14 zur Stromsteuerung erhält über den Sensorwiderstand Rs eine Sensorspannung. Die Sensorspannung kann durch einen Strompfad verändert werden, der entsprechend den Zuständen zur Lichtemission der LED-Gruppen der Lampe 10 unterschiedlich ausgebildet ist. Im vorliegenden Fall kann ein Strom für jede Gruppe, der durch den Sensorwiderstand Rs fließt, einen Konstantstrom umfassen.
Die Schaltung 14 zur Stromsteuerung umfasst mehrere Schaltstromkreise 31 bis 34 und eine Referenzspannungs-Versorgungseinheit 20. Die mehreren Schaltstromkreise 31 bis 34 sind dafür eingerichtet, einen Strompfad für die LED-Gruppen LED1 bis LED4 bereitzustellen und die Referenzspannungs-Versorgungseinheit 20 ist dafür eingerichtet, Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 bereitzustellen.
Die Referenzspannungs-Versorgungseinheit 20 kann dafür eingerichtet sein, die Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 so bereitzustellen, dass sie entsprechend den Vorgaben eines Konstrukteurs unterschiedliche Pegel haben.
Die Referenzspannungs-Versorgungseinheit 20 kann mehrere Widerstände umfassen, die in Reihe geschaltet sind, um eine konstante Spannung zu erhalten und die Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 auszugeben, die unterschiedliche Pegel haben, jeweils an Knoten zwischen den Widerständen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Referenzspannungs-Versorgungseinheit 20 unabhängige Spannungsquellen umfassen, um die Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 mit unterschiedlichen Pegeln bereitzustellen.
Von den Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 mit unterschiedlichen Pegeln kann die Referenzspannung VREF1 den niedrigsten Spannungspegel haben und die Referenzspannung VREF4 kann den höchsten Spannungspegel haben. Der Spannungspegel kann in der Reihenfolge der Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 fortschreitend zunehmen.
Die Referenzspannung VREF1 hat einen Pegel zum Abschalten des Schaltstromkreises 31 zu dem Zeitpunkt, zu dem die LED-Gruppe LED2 Licht emittiert. Genauer kann die Referenzspannung VREF1 auf einen niedrigeren Pegel gesetzt werden als die Sensorspannung, die durch die Lichtemissionsspannung V2 der LED-Gruppe LED2 im Sensorwiderstand Rs gebildet wird.
Die Referenzspannung VREF2 kann einen Pegel zum Abschalten des Schaltstromkreises 32 zu dem Zeitpunkt, zu dem die LED-Gruppe LED3 Licht emittiert, haben. Genauer kann die Referenzspannung VREF2 auf einen niedrigeren Pegel gesetzt werden als die Sensorspannung, die durch die Lichtemissionsspannung V3 der LED-Gruppe LED3 im Sensorwiderstand Rs gebildet wird.
Die Referenzspannung VREF3 kann einen Pegel zum Abschalten des Schaltstromkreises 33 zu dem Zeitpunkt, zu dem die LED-Gruppe LED4 Licht emittiert, haben. Genauer kann die Referenzspannung VREF3 auf einen niedrigeren Pegel gesetzt werden als die Sensorspannung, die durch die Lichtemissionsspannung V4 der LED-Gruppe LED4 im Sensorwiderstand Rs gebildet wird.
Die Referenzspannung VREF4 kann auf solche Weise eingestellt werden, dass der im Sensorwiderstand Rs gebildete Strom im Bereich des oberen Grenzpegels der gleichgerichteten Spannung ein Konstantstrom wird.
Die Schaltstromkreise 31 bis 34 sind gemeinsam mit dem Sensorwiderstand Rs verbunden, der eine Sensorspannung bereitstellt, um eine Stromregelung durchzuführen und einen Strompfad zu bilden.
Die Schaltstromkreise 31 bis 34 vergleichen die Sensorspannung des Sensorwiderstands Rs mit den Referenzspannungen VREF1 bis VREF4 der Referenzspannungs-Versorgungseinheit 20 und bilden einen selektiven Strompfad zum Einschalten der Lampe 10.
Jeder der Schaltstromkreise 31 bis 34 empfängt eine hochpegelige Referenzspannung, wenn der Schaltstromkreis mit einer LED-Gruppe verbunden ist, die entfernt von der Position ist, auf die die gleichgerichtete Spannung angewendet wird.
Jeder der Schaltstromkreise 31 bis 34 kann einen Komparator 50 und einen Schaltstromkreis umfassen und der Schaltstromkreis kann einen NMOS-Transistor 52 umfassen.
Der in jedem der Schaltstromkreise 31 bis 34 enthaltene Komparator 50 umfasst Folgendes: einen positiven Eingangsanschluss (+), der dafür eingerichtet ist, eine Referenzspannung zu erhalten, einen negativen Eingangsanschluss (–), der dafür eingerichtet ist, eine Sensorspannung zu erhalten, und einen Ausgangsanschluss, der dafür eingerichtet ist, ein Ergebnis auszugeben, das durch den Vergleich der Referenzspannung mit der Sensorspannung erhalten wird.
Der in jedem der Schaltstromkreise 31 bis 34 enthaltene NMOS-Transistor 52 kann entsprechend einer Ausgabe des Komparators 50, die auf seine Gate-Elektrode gegeben wird, einen Schaltvorgang ausführen.
Die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 kann außerhalb eines integrierten Schaltungs-(IC)Chips, der die Schaltung 14 zur Stromsteuerung umfasst, bereitgestellt werden und sie kann in Reihe auf dem Strompfad der LED-Gruppe LED4 geschaltet sein, die als letzte Licht emittiert. Die LED-Gruppe LED4, die als letzte Licht emittiert, empfängt die höchste gleichgerichtete Spannung.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration steuert die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 eine Überspannung, die in einer Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED4 enthalten ist, und sie begrenzt einen Stromfluss von der LED-Gruppe LED4 zu der Schaltung 14 zur Stromsteuerung.
Dies bedeutet, dass die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 in Reihe auf dem Strompfad der LED-Gruppe LED4 geschaltet werden kann und in Reaktion auf eine überschüssige Spannung, die durch einen Überspannungszustand der gleichgerichteten Spannung verursacht wird, eine Spannungspufferung ausführen kann, um dadurch einen Überstrom zu steuern, der zu der Schaltung 14 zur Stromsteuerung fließt. Zum Ausführen einer Spannungspufferung kann die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 eine überschüssige Spannung durch eine Spannungsverteilung absorbieren.
Außerdem kann die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 in Reihe auf dem Strompfad der LED-Gruppe LED4 geschaltet sein und die Spannung puffern, die an die Schaltung 14 zur Stromsteuerung geliefert wird, indem sie eine überschüssige Spannung absorbiert, die in einer Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED4 enthalten ist, die einer gleichgerichteten Spannung in einem Überspannungszustand entspricht, wobei die überschüssige Spannung gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert ist.
Die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 kann eine Detektionseinheit für überschüssige Spannungen und eine Schalteinheit umfassen. Die Detektionseinheit für überschüssige Spannungen kann eine Detektionsspannung bereitstellen, die in Reaktion auf eine Veränderung der gleichgerichteten Spannung eine Konstantspannungsperiode hat, und die Schalteinheit kann eine Stromsteuerung zwischen der Schaltung 14 zur Stromsteuerung und der LED-Gruppe LED4 ausführen, die als letzte Licht emittiert, gemäß der Detektionsspannung, und sie kann die überschüssige Spannung absorbieren.
Die Schalteinheit, die in der Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 enthalten ist, kann einen Leistungs-FET (im Nachfolgenden als Transistor Qz bezeichnet) umfassen, der entsprechend der Detektionsspannung einen Stromfluss steuert.
Die Detektionseinheit für überschüssige Spannungen kann einen Detektionswiderstand Rg und eine Zenerdiode ZD umfassen, die parallel zur LED-Gruppe LED4 geschaltet sind. Die Detektionsspannung bezeichnet eine Spannung, die an einem Knoten zwischen dem Detektionswiderstand Rg und der Zenerdiode ZD anliegt und die auf die Gate-Elektrode des Transistors Qz gegeben wird, der als die Schalteinheit dient. Die Zenerdiode ZD arbeitet als eine Konstantspannungsquelle, die die Spannung der Gate-Elektrode der Schalteinheit der Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 stabilisiert, indem sie die auf die Gate-Elektrode gegebene Detektionsspannung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.
Somit gilt, dass wenn die über den Detektionswiderstand Rg an der Zenerdiode ZD anliegende Spannung gleich der oder niedriger als die von der Zenerdiode ZD begrenzte Spannung ist, die Detektionsspannung der Veränderung der gleichgerichteten Spannung folgt. Ist jedoch die über den Detektionswiderstand Rg an der Zenerdiode ZD anliegende Spannung höher als die von der Zenerdiode ZD begrenzte Spannung, hat die Detektionsspannung durch die Zenerdiode ZD eine konstante Spannung. Dies bedeutet, dass die Detektionsspannung eine Konstantspannungsperiode hat und eine Periode, in der die Detektionsspannung in Reaktion auf die Veränderung der gleichgerichteten Spannung der Veränderung der gleichgerichteten Spannung folgt. Im vorliegenden Fall kann die Zenerdiode ZD so eingerichtet sein, dass die eine Durchbruchspannung von 3 V bis 50 V hat.
Wie obenstehend beschrieben, ist die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 zwischen der LED-Gruppe LED4 und dem NMOS-Transistor 52 des Schaltstromkreises 34 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung angeordnet und sie absorbiert eine überschüssige Spannung durch die Wirkung des Transistors Qz, wodurch ein normaler Stromfluss sichergestellt wird während eine Spannung an den Schaltstromkreis 34 normal angelegt wird.
Es wird nun mit Bezug auf 2 der Betrieb der LED-Beleuchtungsvorrichtung in einem Zustand beschrieben, in dem eine normale gleichgerichtete Spannung angelegt wird.
Wenn die gleichgerichtete Spannung sich im anfänglichen Zustand befindet, hält jeder der Schaltstromkreise 31 bis 34 einen Einschaltzustand aufrecht, da die Referenzspannungen VREF1 bis VREF4, die an deren positiven Eingangsanschlüssen (+) anliegen, höher sind als die Sensorspannung des Widerstands Rs, die auf deren negativen Eingangsanschluss (–) gegeben wird.
Anschließend, wenn die gleichgerichtete Spannung steigt und dabei die Lichtemissionsspannung V1 erreicht, emittiert die LED-Gruppe LED1 der Lampe 10 Licht. Wenn die LED-Gruppe LED1 der Lampe 10 Licht emittiert, stellt der Schaltstromkreis 31 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung, der mit der LED-Gruppe LED1 verbunden ist, einen Strompfad bereit.
Wenn die gleichgerichtete Spannung die Lichtemissionsspannung V1 erreicht, so dass die LED-Gruppe LED1 Licht emittiert und der Strompfad durch den Schaltstromkreis 31 gebildet ist, steigt der Pegel der Sensorspannung des Sensorwiderstands Rs an. Da jedoch der Pegel der Sensorspannung niedrig ist, werden die Einschaltzustände der Schaltstromkreise 31 bis 34 nicht verändert.
Anschließend, wenn die gleichgerichtete Spannung fortschreitend ansteigt, so dass sie die Lichtemissionsspannung V2 erreicht, emittiert die LED-Gruppe LED2 der Lampe 10 Licht. Wenn die LED-Gruppe LED2 der Lampe 10 Licht emittiert, stellt der Schaltstromkreis 32 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung, der mit der LED-Gruppe LED2 verbunden ist, einen Strompfad bereit. Zu diesem Zeitpunkt behält die LED-Gruppe LED1 ebenfalls den Licht emittierenden Zustand bei.
Wenn die gleichgerichtete Spannung die Lichtemissionsspannung V2 erreicht, so dass die LED-Gruppe LED2 Licht emittiert und der Strompfad durch den Schaltstromkreis 32 ausgebildet ist, steigt der Pegel der Sensorspannung des Sensorwiderstands Rs an. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sensorspannung einen höheren Pegel als die Referenzspannung VREF1. Daher wird durch die Ausgabe des Komparators 50 der NMOS-Transistor 52 des Schaltstromkreises 31 abgeschaltet. Dies bedeutet, dass der Schaltstromkreis 31 abgeschaltet wird und dass der Schaltstromkreis 32 einen selektiven Strompfad bereitstellt, der der Lichtemission durch die LED-Gruppe LED2 entspricht.
Anschließend, wenn die gleichgerichtete Spannung fortschreitend ansteigt, und dabei die Lichtemissionsspannung V3 erreicht, emittiert die LED-Gruppe LED3 der Lampe 10 Licht. Wenn die LED-Gruppe LED3 der Lampe 10 Licht emittiert, stellt der Schaltstromkreis 33 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung, der mit der LED-Gruppe LED3 verbunden ist, einen Strompfad bereit. Zu diesem Zeitpunkt behalten die LED-Gruppen LED1 und LED2 ebenfalls den Licht emittierenden Zustand bei.
Wenn die gleichgerichtete Spannung die Lichtemissionsspannung V3 erreicht, so dass die LED-Gruppe LED3 Licht emittiert und der Strompfad durch den Schaltstromkreis 33 ausgebildet ist, steigt der Pegel der Sensorspannung des Sensorwiderstands Rs an. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sensorspannung einen höheren Pegel als die Referenzspannung VREF2. Daher wird durch die Ausgabe des Komparators 50 der NMOS-Transistor 52 des Schaltstromkreises 32 abgeschaltet. Dies bedeutet, dass der Schaltstromkreis 32 abgeschaltet wird und dass der Schaltstromkreis 33 einen selektiven Strompfad bereitstellt, der der Lichtemission durch die LED-Gruppe LED3 entspricht.
Anschließend, wenn die gleichgerichtete Spannung fortschreitend ansteigt, und dabei die Lichtemissionsspannung V4 erreicht, emittiert die LED-Gruppe LED4 der Lampe 10 Licht. Wenn die LED-Gruppe LED4 der Lampe 10 Licht emittiert, stellt der Schaltstromkreis 34 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung, der mit der LED-Gruppe LED4 verbunden ist, einen Strompfad bereit. Zu diesem Zeitpunkt behalten die LED-Gruppen LED1 bis LED3 ebenfalls den Licht emittierenden Zustand bei.
Wenn die gleichgerichtete Spannung die Lichtemissionsspannung V4 erreicht, so dass die LED-Gruppe LED4 Licht emittiert und der Strompfad durch den Schaltstromkreis 34 ausgebildet ist, steigt der Pegel der Sensorspannung des Sensorwiderstands Rs an. Zu diesem Zeitpunkt hat die Sensorspannung einen höheren Pegel als die Referenzspannung VREF3. Daher wird durch die Ausgabe des Komparators 50 der NMOS-Transistor 52 des Schaltstromkreises 33 abgeschaltet. Dies bedeutet, dass der Schaltstromkreis 33 abgeschaltet wird und dass der Schaltstromkreis 34 einen selektiven Strompfad bereitstellt, der der Lichtemission durch die LED-Gruppe LED4 entspricht.
Anschließend gilt, dass obwohl die gleichgerichtete Spannung fortschreitend ansteigt, der Schaltstromkreis 34 den Einschaltzustand beibehält, derart, dass der im Sensorwiderstand Rs fließende Strom im Bereich des oberen Grenzpegels der gleichgerichteten Spannung ein konstanter Strom wird.
Wenn die LED-Gruppen LED1 bis LED4 in Reaktion auf die Anstiege der gleichgerichteten Spannung der Reihe nach Licht emittieren, nimmt der Strom des Strompfads, der dem Licht emittierenden Zustand entspricht, stufenweise zu, wie in 2 dargestellt ist. Dies bedeutet, da die Schaltung 14 zur Stromsteuerung einen Vorgang zur Konstantstromregelung ausführt, dass der Strom, der der Lichtemission durch jede der LED-Gruppen entspricht, einen konstanten Pegel beibehält. Wenn die Zahl der LED-Gruppen, die Licht emittieren, zunimmt, steigt in Reaktion auf die Zunahme der Zahl LED-Gruppen der Pegel des Stroms auf dem Strompfad an.
Nachdem die gleichgerichtete Spannung wie oben beschrieben bis zum oberen Grenzpegel angestiegen ist, beginnt die gleichgerichtete Spannung abzufallen.
Wenn die gleichgerichtete Spannung unter die Lichtemissionsspannung V4 abfällt, wird die LED-Gruppe LED4 der Lampe 10 abgeschaltet.
Wenn die LED-Gruppe LED4 abgeschaltet ist, behält die Lampe 10 den Licht emittierenden Zustand unter Verwendung der LED-Gruppen LED3, LED2 und LED1 bei. Dabei wird ein Strompfad durch den Schaltstromkreis 33 gebildet, der mit der LED-Gruppe LED3 verbunden ist.
Anschließend, wenn die gleichgerichtete Spannung fortschreitend unter die Lichtemissionsspannungen V3, V2 und V1 abfällt, werden die LED-Gruppen LED3, LED2 und LED1 der Lampe 10 sequentiell abgeschaltet.
Mit dem sequentiellen Abschalten der LED-Gruppen LED3, LED2 und LED1 der Lampe 10, verlagert sich die Schaltung 14 zur Stromsteuerung und stellt einen selektiven Strompfad bereit, der durch die Schaltstromkreise 33, 32 und 31 gebildet wird. Außerdem gilt, dass in Reaktion auf die Abschaltzustände der LED-Gruppen LED1 bis LED4 die Stärke des Stroms im Strompfad ebenfalls stufenweise abnimmt.
In der vorliegenden Erfindung können die LED-Gruppen in einer normalen Umgebung sequentiell an/ab-geschaltet werden und eine LED kann Licht unter Verwendung einer Spannung emittieren, die aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens höher ist als ein Nennwert. Im Nachfolgenden wird die Spannung als eine Überspannung bezeichnet.
Jede der LED-Gruppen kann durch eine Überspannung betrieben werden, die höher ist als die zugehörige Lichtemissionsspannung. Die gleichgerichtete Spannung, die zu der Überspannung gehört, umfasst eine überschüssige Spannung, die gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert ist, der über der Lichtemissionsspannung liegt.
In der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird angenommen, das ein effektiver Wert für die Welligkeit der gleichgerichteten Spannung auf 220 V eingerichtet ist. In diesem Fall kann der maximale Wert der Kurvenform der gleichgerichteten Spannung im Überspannungszustand über 250 V ansteigen.
Somit gilt, dass wenn die gleichgerichtete Spannung im Überspannungszustand fortschreitend ansteigt, die LED-Gruppen LED1 bis LED4 entsprechend dem Pegel der gleichgerichteten Spannung sequentiell Licht emittieren.
Selbst wenn schließlich die LED-Gruppe LED4 Licht emittiert, kann die gleichgerichtete Spannung im Überspannungszustand über den Nennwert hinaussteigen, der dafür eingestellt ist, die LED-Gruppe LED4 zu betreiben, das heißt 220 V.
Die Änderung der auf die LED-Gruppe LED4 angewendeten gleichgerichteten Spannung wird durch den Detektionswiderstand Rg detektiert und als eine umgekehrte Biasspannung der Zenerdiode ZD übertragen.
Die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZD kann im Bereich von 3 V bis 50 V eingestellt sein und die Zenerdiode ZD stellt einen normalen Einschaltzustand des Transistors Qz sicher bis die durch den Detektionswiderstand Rg übertragene Spannung die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZD erreicht.
Wenn die auf die LED-Gruppe LED4 gegebene gleichgerichtete Spannung in den Überspannungszustand kommt, derart, dass die auf die Zenerdiode ZD übertragene Spannung die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZD übersteigt, tritt die Detektionsspannung in die Konstantspannungsperiode ein, in der durch die Konstantspannungsfunktion der Zenerdiode ZD eine konstante Spannung beibehalten wird und die Gate-Spannung des Transistors Qz nicht weiter steigt. Zu diesem Zeitpunkt kann die Ausgangsspannung V41 der LED-Gruppe LED4 in 2 durch den Transistor Qz gesteuert werden und die auf den Schaltstromkreis 34 gegebene Spannung kann durch V42 bezeichnet werden. Die Spannung V41 ist eine Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED4 und sie entspricht einem Wert, der dadurch erhalten wird, dass die Summe der Lichtemissionsspannungen der LED-Gruppen LED1 bis LED4 von der gleichgerichteten Spannung subtrahiert wird.
Dies bedeutet, dass obwohl die Ausgangsspannung V41 der LED-Gruppe LED4 ansteigt, die Zenerdiode ZD die auf einen konstanten Pegel begrenzte Detektionsspannung auf die Gate-Elektrode des Transistors Qz gibt. Hierdurch wird die Detektionsspannung, die einen konstanten Pegel beibehält, auf die Gate-Elektrode des Transistors Qz gegeben und erhöht die Source-Drain-Spannung.
Genauer gilt, dass wenn die durch die Zenerdiode ZD begrenzte Detektionsspannung auf die Elektrode des Transistors Qz gegeben wird, der Strom des Transistors Qz nicht weiter ansteigt sondern konstant beibehalten wird. Somit wird zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors Qz eine Spannung angewendet, die einem Anstieg der überschüssigen Spannung entspricht, die in der Ausgangsspannung V41 der LED-Gruppe LED4 in 2 enthalten ist. Hierdurch absorbiert der Transistor Qz die überschüssige Spannung. Wenn die überschüssige Spannung zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode des Transistors Qz absorbiert wird, wird der Pegel der Spannung V42, die auf den Schaltstromkreis 34 gegeben wird, gesteuert. Somit kann verhindert werden, dass eine Überspannung auf den Schaltstromkreis 34 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung gegeben wird, der einen Strompfad für die LED-Gruppe LED4 bildet, die als letzte Licht emittiert.
Wenn die auf die LED-Gruppe LED4, die als letzte Licht emittiert, angewendete gleichgerichtete Spannung auf eine Überspannung ansteigt, die gleich einem oder größer als ein vorgegebener Wert ist, puffert die Pufferschaltung für überschüssige Spannungen 16 die überschüssige Spannung, um einen normalen Betrieb der Schaltung 14 zur Stromsteuerung sicherzustellen.
Somit kann verhindert werden, dass die überschüssige Spannung, die durch die gleichgerichtete Spannung im Überspannungszustand verursacht wird, auf den IC-Chip gegeben wird, der die Schaltung 14 zur Stromsteuerung enthält, und die im Überspannungszustand in der gleichgerichteten Spannung enthaltene überschüssige Spannung kann außerhalb des IC-Chips absorbiert und gepuffert werden.
Unter Berücksichtigung der durch die überschüssige Spannung erzeugten Wärme, kann der Transistor Qz einen Leistungs-FET (Feldeffekt-Transistor) umfassen, der dazu fähig ist, einen stabilen Betrieb aufrechtzuerhalten, obwohl Wärme erzeugt wird.
In einer weiteren Ausführungsform kann die LED-Beleuchtungsvorrichtung Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen umfassen, wie in 3 dargestellt ist.
Die Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen sind dafür eingerichtet, der LED-Gruppe LED4, die Licht in Reaktion auf die höchste Lichtemissionsspannung emittiert, und der LED-Gruppe LED3, die Licht in Reaktion auf die zweithöchste Lichtemissionsspannung emittiert, zugeordnet zu sein. Wenn eine überschüssige Spannung auftritt, die höher ist als die Lichtemissionsspannungen, puffern die Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen die überschüssige Spannung durch eine Spannungsregelung. Die Spannungsregelung für die Pufferfunktion für überschüssige Spannungen durch die Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen kann eine Spannungsabsorption umfassen.
Die Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen können außerhalb des IC-Chips bereitgestellt werden, der die Schaltung 14 zur Stromsteuerung umfasst. Die Pufferschaltung 16a für überschüssige Spannungen kann in Reihe zum Strompfad der LED-Gruppe LED4 geschaltet werden, die in Reaktion auf die höchste Lichtemissionsspannung als letzte Licht emittiert, und die Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen kann in Reihe zum Strompfad der LED-Gruppe LED3 geschaltet werden, die in Reaktion auf die zweithöchste Lichtemissionsspannung Licht emittiert.
3 veranschaulicht, dass die Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen bei den LED-Gruppen LED3 und LED4 eingesetzt werden. Die vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht darauf eingeschränkt, sondern die Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen können unter Berücksichtigung des Pegels der gleichgerichteten Spannung und der Wärmeerzeugung des IC-Chips, der die Schaltung 14 zur Stromsteuerung enthält, auch bei den LED-Gruppen LED1 und LED2 eingesetzt werden.
Gemäß der obenstehend beschriebenen Konfiguration gilt, dass wenn eine Überspannung angelegt wird, die Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen die überschüssigen Spannungen steuern, die in den Ausgangsspannungen der LED-Gruppen LED3 und LED4 enthalten sind, Ströme begrenzen, die von den LED-Gruppen LED3 und LED4 zur Schaltung 14 zur Stromsteuerung fließen, und die überschüssigen Spannungen absorbieren.
Somit kann, wie mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben ist, die Pufferschaltung 16a für überschüssige Spannungen in Reihe mit dem Strompfad der LED-Gruppe LED4 eingerichtet sein und eine überschüssige Spannung puffern, die in einer Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED4 enthalten ist, die zu der gleichgerichteten Spannung in einem Überspannungszustand gehört, wodurch verhindert wird, dass ein Überstrom zur Schaltung 14 zur Stromsteuerung fließt.
Außerdem kann, wie mit Bezug auf 3 beschrieben, die Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen in Reihe mit dem Strompfad der LED-Gruppe LED3 eingerichtet sein und eine überschüssige Spannung puffern, die in einer Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED3 enthalten ist, während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten ist, um einen Strompfad zu bilden, wodurch verhindert wird, dass ein Überstrom zur Schaltung 14 zur Stromsteuerung fließt.
Da die Pufferschaltung 16a für überschüssige Spannungen von den Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen auf die gleiche Weise wie die Ausführungsformen in den 1 und 2 aufgebaut ist und betrieben wird, ist in diesem Dokument die redundante Beschreibung davon ausgelassen. Die Zenerdiode, der Transistor und der Detektionswiderstand, die in der Pufferschaltung 16a für überschüssige Spannungen enthalten sind, sind mit ZD1, Qz1 und Rg1 bezeichnet, um sie von denjenigen in den 1 und 2 zu unterscheiden.
Die Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen kann ebenso wie die Pufferschaltung 16a für überschüssige Spannungen eine Detektionseinheit für überschüssige Spannungen und eine Schalteinheit umfassen. Die Detektionseinheit für überschüssige Spannungen kann eine Detektionsspannung bereitstellen, die in Reaktion auf eine Veränderung der gleichgerichteten Spannung eine Konstantspannungsperiode hat, und die Schalteinheit kann eine überschüssige Spannung absorbieren während sie, entsprechend der Detektionsspannung, eine Stromregelung zwischen der LED-Gruppe LED3 und der Schaltung 14 zur Stromsteuerung ausführt.
Die in der Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen enthaltene Schalteinheit kann einen Leistungs-FET (im Folgenden als Transistor Qz2 bezeichnet) umfassen, der entsprechend der Detektionsspannung einen Stromfluss regelt.
Die Detektionseinheit für überschüssige Spannungen kann einen Detektionswiderstand Rg2 und eine Zenerdiode ZD2 umfassen, die parallel zur LED-Gruppe LED3 geschaltet sind. Die Detektionsspannung bezeichnet eine Spannung, die an einem Knoten zwischen dem Detektionswiderstand Rg2 und der Zenerdiode ZD2 anliegt und die auf die Gate-Elektrode des Transistors Qz2 gegeben wird, der als die Schalteinheit dient. Während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um einen Strompfad zu bilden, arbeitet die Zenerdiode ZD2 als eine Konstantspannungsquelle, die die Spannung der Gate-Elektrode stabilisiert, indem sie die auf die Gate-Elektrode der Schalteinheit der Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen gegebene Detektionsspannung auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.
Somit gilt, dass wenn die über den Detektionswiderstand Rg2 an der Zenerdiode ZD2 anliegende Spannung gleich der oder niedriger als die von der Zenerdiode ZD2 begrenzte Spannung ist, während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden, die Detektionsspannung der Veränderung der gleichgerichteten Spannung folgt. Und es gilt, dass wenn die über den Detektionswiderstand Rg2 an der Zenerdiode ZD2 anliegende Spannung höher als die von der Zenerdiode ZD2 begrenzte Spannung ist, während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden, die Detektionsspannung durch die Zenerdiode ZD2 eine konstante Spannung hat.
Anschließend, wenn die gleichgerichtete Spannung über die Lichtemissionsspannung der LED-Gruppe LED4 ansteigt, wird kein Strompfad durch den mit dem Transistor Qz2 verbundenen Schaltstromkreis 33 gebildet. Zu diesem Zeitpunkt folgt die am Schaltstromkreis 33 anliegende Spannung der Kurvenform der Ausgangsspannung V31 der LED-Gruppe LED3.
Wie oben beschrieben, hat die Detektionsspannung, die an der Gate-Elektrode des mit der LED-Gruppe LED3 verbundenen Transistors Q3 anliegt, die Konstantspannungsperiode und die Periode in der die Detektionsspannung in Reaktion auf die Veränderung der gleichgerichteten Spannung der Veränderung der gleichgerichteten Spannung folgt, während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden.
Im vorliegenden Fall kann die Zenerdiode ZD2 so eingerichtet sein, dass sie eine Durchbruchspannung von 3 V bis 50 V hat.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration ist die Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen zwischen der LED-Gruppe LED3 und dem NMOS-Transistor 52 des Schaltstromkreises 33 der Schaltung 14 zur Stromsteuerung angeordnet und absorbiert eine überschüssige Spannung, die in der Ausgangsspannung V31 der LED-Gruppe LED3 enthalten ist, während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden.
Wenn die gleichgerichtete Spannung über die Lichtemissionsspannung V3 der LED-Gruppe LED3 ansteigt, stellt die Zenerdiode ZD2 einen normalen Einschaltzustand der Transistors Qz sicher, bis die durch den Detektionswiderstand Rg2 übertragene Spannung die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZD2 erreicht.
Anschließend, wenn die an der LED-Gruppe LED3 anliegende gleichgerichtete Spannung die Durchbruchspannung der Zenerdiode ZD2 übersteigt, begrenzt die Zenerdiode ZD2 die an der Gate-Elektrode des Transistors Qz2 anliegende Detektionsspannung, derart, dass die Detektionsspannung konstant beibehalten wird. Zu diesem Zeitpunkt absorbiert der Transistor Qz2 die in der Ausgangsspannung V31 der LED-Gruppe LED3 enthaltene überschüssige Spannung. Da der Transistor Qz2 die überschüssige Spannung absorbiert, kann die am Schaltstromkreis 33 anliegende Spannung, die mit V32 bezeichnet ist, einen konstanten Pegel beibehalten. Die Ausgangsspannung V31 der LED-Gruppe LED3 kann einem Wert entsprechen, der erhalten wird, indem die Summe der Lichtemissionsspannungen der LED-Gruppen LED1 bis LED3 von der gleichgerichteten Spannung subtrahiert wird.
Dies bedeutet, dass während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden, die auf einen konstanten Pegel begrenzte Detektionsspannung auf die Gate-Elektrode des Transistors Qz2 gegeben und die Source-Drain-Spannung des Transistors Qz2 erhöht wird, obwohl die gleichgerichtete Spannung ansteigt.
Genauer gilt, dass wenn die durch die Zenerdiode ZD2 begrenzte Detektionsspannung auf die Gate-Elektrode des Transistors Qz2 gegeben wird, während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden, der Strom des Transistors Qz2 sich nicht weiter erhöht sondern konstant beibehalten wird. Somit gilt, dass eine Spannung, die einer Erhöhung der überschüssigen Spannung entspricht, die in der Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED3 enthalten ist, zwischen der Source- und Gate-Elektrode des Transistors Qz2 anliegt. Hierdurch absorbiert der Transistor Qz2 die überschüssige Spannung. Da die überschüssige Spannung zwischen der Source- und Gate-Elektrode des Transistors Qz2 absorbiert wird, kann die Spannung V32, deren Spannungspegel gesteuert wird, zum Schaltstromkreis 33 übertragen werden, und es kann verhindert werden, dass eine Überspannung am Schaltstromkreis 33 anliegt, der den Strompfad für die LED-Gruppe LED3 bildet.
Während der Einschaltzustand des Schaltstromkreises 33 beibehalten wird, um den Strompfad zu bilden, puffert die Pufferschaltung 16b für überschüssige Spannungen die überschüssige Spannung, die in der Ausgangsspannung der LED-Gruppe LED3 enthalten ist, und stellt dadurch einen normalen Betrieb der Schaltung 14 zur Stromsteuerung sicher.
In der Ausführungsform der 3 und 4 können die Pufferschaltungen 16a und 16b für überschüssige Spannungen verhindern, dass eine Überspannung auf die Schaltstromkreise 33 und 34 des IC-Chips gegeben wird, der den Strompfad der Schaltung 14 zur Stromsteuerung bildet.
Somit kann verhindert werden, dass die überschüssige Spannung, die von der gleichgerichteten Spannung im Überspannungszustand verursacht wird, auf den IC-Chip gegeben wird, der die Schaltung 14 zur Stromsteuerung enthält, und die überschüssige Spannung, die in der gleichgerichteten Spannung im Überspannungszustand enthalten ist, kann außerhalb des IC-Chips absorbiert und gepuffert werden.
Die vorliegende Ausführungsform kann außerdem Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen für einen Teil oder alle der anderen LED-Gruppen umfassen, ausgenommen die LED-Gruppen LED3 und LED4, die bereits Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen haben. Genauer können Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen für die LED-Gruppen LED4, LED3 und LED2 oder für die LED-Gruppen LED4, LED3, LED2 und LED1 eingerichtet sein. Somit gilt, dass die Steuerschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gegebenenfalls durch Spannungsregelung zusätzlich überschüssige Spannungen puffern kann, die die Lichtemissionsspannungen der LED-Gruppen LED2 und LED1 übersteigen. Für diesen Fall sind in diesem Dokument die detaillierten Beschreibungen ausgelassen, da die Spannungspufferfunktion auf die gleiche Weise ausgeführt wird.
Gemäß der oben beschriebenen Konfiguration gilt, dass obwohl eine Überspannung durch die sequentiellen Anschalt-/Abschalt-Vorgänge der LED-Gruppen verursacht wird oder die LED-Gruppen aufgrund der Bedingungen des Energieversorgungssystems oder eines instabilen Leistungsverhaltens mit einer Überspannung betrieben werden, die höher ist als ein Nennwert ist, die Steuerschaltung eine überschüssige Spannung, die in der Überspannung enthalten ist, puffern kann und dadurch die Wärmeentwicklung der Schaltung zur Stromsteuerung verhindert.
Somit kann die Steuerschaltung der LED-Beleuchtungsvorrichtung die Beschädigung interner Teile durch eine Fehlfunktion der Steuerschaltung oder eine thermische Belastung, die durch eine Überspannung verursacht werden, verhindern. Hierdurch kann die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Produkten verbessert werden.
Insbesondere gilt, dass wenn die LED-Beleuchtungsvorrichtung dafür eingerichtet ist, eine hohe Leistungsfähigkeit zu haben, die Steuerschaltung gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Wärmeerzeugung durch eine Eingangswechselspannung, die höher ist als der Nennwert der Eingangswechselspannung, wirksam verhindern.
Obwohl obenstehend verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, ist für den Fachmann ersichtlich, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur beispielhaft sind. Daher sollte die in diesem Dokument beschriebene Offenbarung nicht aufgrund der beschriebenen Ausführungsformen eingeschränkt werden.

Claims

Steuerschaltung für eine LED-Beleuchtungsvorrichtung, die in mehrere LED-Gruppen aufgeteilt ist, Folgendes umfassend: eine Schaltung zur Stromsteuerung, die dafür eingerichtet ist, einen Strompfad bereitzustellen, der zu einer sequentiellen Lichtemission der LED-Gruppen in Reaktion auf eine gleichgerichtete Spannung gehört; und Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen, die zu einer ersten LED-Gruppe gehören, die in Reaktion auf die höchste Lichtemissionsspannung Licht emittiert, sowie zu einer zweiten LED-Gruppe, die entsprechend in Reaktion auf die zweithöchste Lichtemissionsspannung Licht emittiert, und wobei jede dafür eingerichtete ist, durch Spannungssteuerung eine überschüssige Spannung, die höher ist als die entsprechende Lichtemissionsspannung, zu puffern.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltung zur Stromsteuerung mit einem Sensorwiderstand verbunden ist, um eine Sensorspannung bereitzustellen, die einem Stromfluss des Strompfads entspricht, und den Strompfad in Reaktion auf die Sensorspannung und die Änderungen des Lichtemissionszustands der LED-Gruppen bereitstellt.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltung zur Stromsteuerung eine Konstantstromregelung in Reaktion auf die sequentielle Lichtemission der LED-Gruppen ausführt.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Schaltung zur Stromsteuerung Referenzspannungen bereitstellt, die unterschiedliche Pegel haben, und dies in Reaktion auf die Lichtemissionszustände der LED-Gruppen, eine Sensorspannung, die einer Stromstärke auf dem Strompfad entspricht, mit den Referenzspannungen vergleicht und den Strompfad bereitstellt, der zu den Änderungen des Lichtemissionszustands der LED-Gruppen gehört.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei die Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen außerhalb eines integrierten Schaltungs-(IC)Chips, der die Schaltung zur Stromsteuerung enthält, vorgesehen sind.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei jede der Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen die überschüssige Spannung absorbiert, die die Lichtemissionsspannung der zugehörigen LED-Gruppe übersteigt.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, wobei jede der Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen Folgendes umfasst: eine Detektionseinheit für überschüssige Spannungen, die dafür eingerichtet ist, eine Detektionsspannung bereitzustellen, die in Reaktion auf eine Veränderung der gleichgerichteten Spannung eine Konstantspannungsperiode hat; und eine Schalteinheit, die dafür eingerichtet ist, die überschüssige Spannung zu steuern, die entsprechend der Detektionsspannung die Lichtemissionsspannung der zugehörigen LED-Gruppe übersteigt, und die an die Schaltung zur Stromsteuerung übertragene überschüssige Spannung zu puffern.
Steuerschaltung nach Anspruch 7, wobei die Detektionseinheit für überschüssige Spannungen eine Zenerdiode umfasst.
Steuerschaltung nach Anspruch 8, wobei die Zenerdiode eine Durchbruchspannung von 3 V bis 50 V hat.
Steuerschaltung nach Anspruch 7, wobei die Detektionseinheit für überschüssige Spannungen Folgendes umfasst: einen Detektionswiderstand, der dafür eingerichtet ist, die gleichgerichtete Spannung zu erhalten, die auf die zugehörige LED-Gruppe gegeben wird; und eine Zenerdiode, die dafür eingerichtet ist, eine Spannung zu erhalten, die über die Detektionsspannung übertragen wird, und wobei die Zenerdiode als eine Konstantspannungsquelle arbeitet, die zur gleichgerichteten Spannung gehört, und die Detektionsspannung bereitstellt, die die Konstantspannungsperiode hat.
Steuerschaltung nach Anspruch 7, wobei die Schalteinheit einen Leistungs-FET umfasst, der entsprechend der Detektionsspannung die überschüssige Spannung absorbiert.
Steuerschaltung nach Anspruch 11, wobei die Schalteinheit die überschüssige Spannung abführt, indem sie eine Source-Drain-Spannung des Leistungs-FET erhöht.
Steuerschaltung nach Anspruch 1, die außerdem Pufferschaltungen für überschüssige Spannungen umfasst, die für einen Teil oder alle der anderen LED-Gruppen vorgesehen sind, ausgenommen die erste und zweite LED-Gruppe von den mehreren LED-Gruppen, und wobei jede dafür eingerichtete ist, durch Spannungssteuerung die überschüssige Spannung, die höher ist als die Lichtemissionsspannung der zugehörigen LED-Gruppe, zu puffern.