JP2000511691A - バラスト - Google Patents

バラスト

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、トライアック調光器により照度レベルが制御されるようなコンパクト蛍光ランプに関するものである。コンパクト蛍光ランプ用バラストの電磁妨害フィルタの出力端間に配置されるスナッバを形成する少なくとも1つの抵抗と少なくとも1つのコンデンサとの直列接続により、トライアック調光器の早まった遮断が防止される。このスナッバは当該コンパクト蛍光ランプ内で発生される発振を減衰させ、これにより十分な電力がコンパクト蛍光ランプにより吸収されるようにして、トライアック調光器の導通を該トライアック調光器の調光範囲にわたって維持する。

Description

【発明の詳細な説明】 バラスト 技術分野 本発明は、トライアック調光器との組み合わせでランプに給電するバラストで あって、 入力端及び出力端を有し、該入力端が動作中に上記トライアック調光器に結合 されるような電磁妨害フィルタと、 該フィルタの出力端に結合される整流器と、 を含むようなバラストに関するものである。 また、本発明はコンパクト蛍光ランプにも関する。 背景技術 トライアック調光式バラストは蛍光ランプに供給される電力量を制御し、これ により蛍光ランプにより提供される照明のレベルを制御する。米国特許第439 2086号に開示されたような従来のトライアック調光式バラストは、電磁妨害 (EMI)フィルタは含んでいない。EMIフィルタはバラストにより発生され る高調波を除去する。これらの高調波は、特にバラストが高調光レベルに設定さ れた場合のトライアックの導通(ターンオン)の間に、当該バラストにより流さ れる電流を所望のものより早く零に減少させてしまう可能性がある。結果として 、トライアックが早まって遮断(ターンオフ)されることになる。バラストは、 トライアックのこの早まった遮断により、主電源電圧の60Hz半サイクルにお けるかなりの部分の間で電流を流すことができない。かくして、ランプは所望の 照度レベルを達成することができない。 米国特許第5313142号に開示されているような他の従来のコンパクト蛍 光ランプはEMIフィルタを含んでいるが、トライアックに結合された場合、当 該バラストにより生成される高調波の発生によるトライアックの早まった遮断を 効果的に防止することはできない。コンパクト蛍光ランプ内の部品の大きさ及び 数の制限が、これらの高調波を、過度なスペースの要件なしで、効果的にフィル タするのを困難にしている。 発明の開示 従って、照度レベルをトライアック調光器を用いて設定することができるよう な改善されたコンパクト蛍光ランプを提供することが望まれる。この改善された コンパクト蛍光ランプは、該ランプ内で生成される高調波を効果的にフィルタし 、これにより特に高調光レベルに設定された場合にトライアック調光器の早まっ た遮断を防止することができなければならない。 一般的に言って、本発明の第1の特徴によれば、ランプに供給する電力の量を 制御する装置は、トライアック調光器とバラストとを含む。該バラストは入力端 及び出力端を有する電磁妨害フィルタを含み、該入力端は上記トライアック調光 器に結合されている。このバラストはスナッバ及び整流器も含んでいる。該スナ ッバは、上記フィルタの出力端の間に直列に接続された少なくとも1つの抵抗と 少なくとも1つのコンデンサとを有している。上記整流器は上記フィルタの出力 端に結合されている。上記スナッバは該バラスト内で発生される高調波を、特に 上記トライアック調光器が導通(ターンオン)される間に十分に減衰させ、これ によりトライアックは早まって遮断(ターンオフ)されることはない。ランプ負 荷が上記整流器の出力端に結合され、上記ランプ負荷に電力を供給する。 上記フィルタの出力端間に直列に接続される少なくとも1つの抵抗と少なくと も1つのコンデンサとを含む比較的単純なスナッバを設けることにより、当該バ ラストがコンパクト蛍光ランプ内に配置される場合に要件とされる部品の大きさ 及び数の両方の制限を満たすことができる。上記スナッバは、当該バラスト内で 発生される高調波(即ち、振動)を減衰させることによりトライアックの導通を 維持する。従って、該バラストは主電源電圧の60Hz、半サイクルのかなりの 部分の間で電流を流すことになる。これにより、上記ランプの所望の照度レベル が達成される。 本発明の他の特徴によれば、本装置はトライアック調光器及びコンパクト蛍光 ランプを含む。該コンパクト蛍光ランプは入力端及び出力端を有する電磁妨害フ ィルタを含み、該入力端は上記トライアック調光器に結合されている。このコン パクト蛍光ランプは、スナッバ、整流器及びランプ負荷も含んでいる。該スナッ バは、上記フィルタの出力端の間に直列に接続された少なくとも1つの抵抗と少 なくとも1つのコンデンサとを有している。上記整流器は上記フィルタの出力端 に結合されている。そして、上記ランプ負荷が上記整流器の出力端に結合される 。上記スナッバは該コンパクト蛍光ランプ内で発生される高調波を減衰させるが 、これら高調波はさもなければトライアックを早まって遮断(ターンオフ)し得 るようなものである。 本発明の第3の特徴によれば、コンパクト蛍光ランプを作動させる方法は、ト ライアック調光器のカットイン角を上記コンパクト蛍光ランプによる照明の所望 のレベルに対応するレベルに調整し;電力を上記トライアック調光器を介して上 記コンパクト蛍光ランプの電磁妨害フィルタに対し上記トライアック調光器のカ ットイン角に基づいて供給し;上記コンパクト蛍光ランプにより発生される高調 波を上記電磁妨害フィルタを介して除去し;上記トライアック調光器が最初に導 通する際に上記コンパクト蛍光ランプにより生成される振動を、上記電磁妨害フ ィルタの出力端間に配置されたスナッバを形成する少なくとも1つの抵抗と少な くとも1つのコンデンサとの直列接続により減衰させる、ような各過程を有して いる。これにより、上記コンパクト蛍光ランプにより十分な電力が吸収され、上 記トライアック調光器が早まって遮断するのが防止される。 上記方法は、更に、トライアックのカットイン角に基づく調光信号を駆動コン トローラに供給し、該駆動コントローラが上記コンパクト蛍光ランプの照度レベ ルを制御するようにする過程を含む。また、本方法は上記コンパクト蛍光ランプ を略最小の力率で作動させて、一旦トライアックが導通したら該トライアックの 導通を維持するようにする過程を含むようにしてもよい。 従って、本発明の1つの目的は、トライアック調光器を早まって遮断するよう なことがない改善されたトライアック調光式蛍光ランプを提供することにある。 また、本発明の他の目的は、高調光レベルにおいてトライアックの導通を維持 することができる改善されたトライアック調光式コンパクト蛍光ランプを提供す ることにある。 また、本発明の更なる目的は、ランプ内で発生される高調波を効果的に減衰さ せるに要する部品の数及び部品の大きさを最小にするような改善されたトライア ック調光式コンパクト蛍光ランプを提供することにある。 尚、本発明の更に他の目的及び利点は、本明細書から、一部、自明に及び、一 部、明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明 本発明の十分な理解のために、添付図面を参照してなされる以下の説明を参照 されたいが、これら図面において、 第1図は、本発明によるトライアック調光式コンパクト蛍光ランプのブロック 図。 第2図は、第1図に示すトライアック調光器の回路図。 第3図は、コンパクト蛍光ランプの回路図。 第4図は、第3図の駆動制御回路として作用する集積回路のブロック図。 第5図は、第4図に示すシュミットトリガの回路図である。 発明を実施するための最良の形態 第1図に示すように、コンパクト蛍光ランプ(CFL)10は、AC電源20 により表されるAC電源ラインからトライアック調光器30を介して給電される 。コンパクト蛍光ランプ10は、ダンプされた電磁妨害(EMI)フィルタ40 、補助電源45、整流器/電圧倍増器50、調光インターフェース55、インバ ータ60、駆動制御回路65、負荷70及び電力帰還回路90を含んでいる。C FL10のバラスト用の出力として作用するインバータ60の出力端は、負荷7 0に接続されている。この負荷70は、ランプ85と、トランスTの一次巻線7 5並びに複数のコンデンサ80、81及び82により形成される共振タンク回路 とを含んでいる。上記ダンプされたEMIフィルタ40は、インバータ60によ り発生される高調波(即ち、振動)を大幅に減衰させる。整流器/電圧倍増器5 0はAC電源20により供給されるサイン状電圧を整流子して、結果としてリッ プルを伴うDC電圧を得、該DC電圧は昇圧されて、インバータ60に供給され る 略一定のDC電圧になされる。ランプ負荷70以外のコンパクト蛍光ランプ10 のこれらの部分は、通常一緒にグループ化され、ランプ負荷70に給電するバラ ストを形成すると称される。 インバータ60は、駆動制御回路65により、所望の照度レベルに基づいて変 化するスイッチング周波数で駆動される。上記DC電圧は、インバータ60によ り負荷70に印加される矩形波電圧波形に変換される。ランプ照度のレベルは、 該矩形波電圧波形の周波数を低下及び上昇させることにより、各々、上昇及び低 下させることができる。 ランプ照度の所望のレベルは、トライアック調光器30により設定され、調光 インターフェース55を介して駆動制御回路65に伝達される。電力帰還回路9 0は、共振タンク回路からの電力の一部を前記電圧倍増器に帰還させ、結果とし て、点弧後にトライアックの導通を維持するために最小の力率補正のみしか必要 とされないようにする。補助電源45は駆動制御回路65に電源を供給し、これ により、インバータ60用のレール電圧(rail voltage)が負荷の要求を満たす ために一時的に低下する場合に駆動制御回路65への電源の供給を補充する。 第2図に示すように、トライアック調光器30は一対のライン21及び22を 介してAC電源20の両端間に接続されている。このトライアック調光器30は 、インダクタ32と可変抵抗33との直列接続を介して充電されるコンデンサ3 1を含んでいる。ダイアック34がトライアック35のゲートに接続されている 。コンデンサ31の電圧がダイアック34の電圧降伏に到達すると、トライアッ ク35は点弧する。電流(即ち、トライアック35のラッチング電流)が、イン ダクタ32及び当該トライアック35を介してCFL10に供給される。60H zの1/2波形サイクルの終わりに、トライアック35の電流のレベルは、該ト ライアックの保持電流(即ち、トライアック35の導通を維持するに要する最小 陽極電流)以下に低下する。かくして、トライアック35はオフする。点弧角、 即ちトライアック35が最初に導通する0〜180度の間の角度、は可変抵抗3 3の抵抗値を変化させることにより調整することができる。可変抵抗33は、限 定されるものではないが、ポテンショメータとすることができる。最大点弧角は 、ダイアック34の降伏電圧により制限される。インダクタ32は、di/dtの立 ち 上がり又は立ち下がり時間を制限し、これによりトライアック35を突然の電流 変化から保護する。コンデンサ36はスナッバとして作用し、特にトライアック 35とCFL10との間の配線の長さが比較的長い場合にフリッカを防止する。 このような長い配線に伴う寄生容量と上記インダクタンスとにより誘起される高 調波は、コンデンサ36によりバイパスされる。結果として、トライアック電流 のレベル及びトライアック35の動作は、トライアック35とCFL10との間 の配線の長さにより影響されることはない。かくして、上記のような高調波によ るランプ85のフリッカは防止される。 トライアック調光器30は、CFL10により/に対して規定される2つの最 小調光設定を有している。第1の最小調光設定(即ち、最小オン時調光設定)は 、ランプ85をオンすることが可能な最低調光設定である。上記最小オン時調光 設定におけるカットイン角度より大きなカットイン角度におけるものである第2 の最小調光設定(即ち、最小定常状態調光設定)へは、ランプ85が定常状態動 作に到達した後に移動することができる。フリッカの無い動作を保証するために 、最小オン時調光設定における場合の予備加熱の間にCFL10により吸収され る電力は、最小オン時と最小定常状態との間の設定における定常状態動作の間に 吸収される電力よりも大きくなければならない。最小オン時調光設定における場 合、CFL10とトライアック調光器30との組み合わせは、予備加熱の間に予 備加熱後よりも多くの電流を流し、これによりCFL10は予備加熱動作を完了 して定常状態モードで動作することができる。 第3図に示すように、ダンプされたEMIフィルタ40はインダクタ41と、 一対のコンデンサ42及び43と、抵抗44とを含んでいる。スナッバを形成す る抵抗44及びコンデンサ43は、当該ダンプされたEMIフィルタの出力端子 間に直列に接続されている。このスナッバは、トライアック35がオンされる際 に、EFIフィルタ40により発生される発振を減衰させる。これら発振は、抵 抗44とコンデンサ43とにより形成される上記スナッバにより減衰されないと 、トライアック35を介して流れる電流のレベルを該トライアックの保持電流以 下に減少させ、結果としてトライアック35はオフされてしまう。抵抗44及び コンデンサ43は、フィルタ40による60Hz電源の大きな消費を防止する経 路 も提供する。 カスケード式半波倍電圧整流器を形成する整流器及び電圧倍増器は、一対のダ イオードD1及びD2と、一対のコンデンサ53及び54とを含んでいる。ダイ オードD1及びD2は上記ダンプされたEFIフィルタにより供給されるサイン 状電圧を整流し、結果としてリップルを伴うDC電圧を得る。コンデンサ53及 び54は、一緒になって、上記整流されたサイン状電圧を昇圧すると共にインバ ータ60に供給される略一定のDC電圧にする緩衝コンデンサとして作用する。 コンデンサ51と、一対のダイオードD3及びD4とは、後述する共振タンク 回路からの高周波電力帰還信号を供給する。この高周波電力帰還信号は、上記ダ イオードD1及びD3を60Hz波形の正の半サイクルの間に導通及び非導通状 態の間で切り換える。同様に、該高周波電力帰還信号は、ダイオードD2及びD 4を60Hz波形の負の半サイクルの間に導通及び非導通状態の間で切り換える 。共振タンク回路(即ち、巻線75並びにコンデンサ80、81及び82)から 導出される上記電力帰還は、トライアック35を経る電流のレベルを該トライア ックの保持電流以上に維持する。トライアック35の導通は、60Hz,1/2 サイクルのかなりの部分(即ち、約0.5ミリ秒以上)の間維持することができ る。 調光インターフェース55は、EMIフィルタ40の出力と駆動制御回路65 との間のインターフェースを提供する。トライアック35が点弧する角度、即ち カットイン角度は、所望の照度レベルを表すことになる。調光インターフェース 55は、このカットイン角度を(即ち、トライアック35の導通パルス幅を)、 駆動制御回路65内の集積回路(IC109)に準拠し且つ該集積回路のDIMピ ンに供給される比例した平均整流電圧(即ち、調光信号)に変換する。 調光インターフェース55は、複数の抵抗56、57、58、59及び61と 、コンデンサ62、63及び64と、ダイオード66と、ツェナーダイオード6 7とを含んでいる。IC109は回路接地点を基準にしている。しかしながら、調 光インターフェース55によりサンプルされIC109のDIMピンに供給される 電圧は、或る直流成分だけずらされている。この直流成分は、上記電圧倍増器の 緩衝コンデンサ電圧の半分、即ちコンデンサ54の両端間電圧、に等しい。コン デンサ62は、この直流成分をフィルタして取り除く。また、このコンデンサ6 2 はライン周波数に適合させるために比較的寸法が大きい。抵抗56及び57は分 圧器を形成し、該分圧器はツェナーダイオード67と共に上記調光信号の形成に 適用される換算係数(scaling factor)を決定する。これら抵抗56及び57は 、コンデンサ62の放電経路も提供する。DIMピンに印加される前記平均整流 電圧はツェナーダイオード67のツェナー電圧分だけ減少される。従って、ツェ ナータイオード67はDIMピンに印加される最大平均整流電圧(全光出力に相 当する)を制限することになる。異なるトライアック調光器の最小カットイン角 度の相異から生じる最大平均整流電圧の多様さは、ツェナーダイオード67によ り、IC109により容易に解釈可能な電圧範囲内に制限される。言い換えれば、 ツェナーダイオード67は調光信号用の最大レベルに対応する最小カットイン角 度(例えば、25〜30度)を確立する。 ツェナーダイオード67は、60Hz波形の正の半サイクルの間のトライアッ ク35の最大点弧(カットイン)角(例えば、約150度)も制限する。この点 弧角は、抵抗56及び57に選択された値とツェナーダイオード67の降伏電圧 とに基づいて調整される。或る点弧角以上(例えば150度以上)では、バス1 01のレイル電圧(rail voltage)は、IC109に給電するピンVDDに十分な 電圧を発生させるには低過ぎる。従って、インバータ60は動作することができ ず、ランプ85は点灯しないままとなる。 殆どのトライアック調光器は、全光出力に対応する25ないし30度の最小点 弧(カットイン)角を有している。これらの小さなカットイン角度では、最大平 均整流電圧がコンデンサ64に供給される。複数の抵抗56、57、58及び5 9と、ツェナーダイオード67とは調光曲線に影響し、特に、ランプ85が全光 出力を提供する最小点弧角を決定する。即ち、抵抗56、57、58及び59と 、ツェナーダイオード67とは、選択されたトライアック35の点弧角に基づき 、IC109のDIMピンにより感知される平均整流電圧を決定する。上記整流電 圧を平均化する回路は、抵抗61とコンデンサ64とにより形成される。また、 コンデンサ63は、抵抗61とコンデンサ64とに供給される上記信号の高周波 成分をフィルタする。 60Hz波形の負の半サイクルの間では、ダイオード66が、上記平均化回路 (抵抗61、コンデンサ64)に供給される負の電圧をダイオード降下分(例え ば、約0.7ボルト)に制限する。他の例では、改善された調節を得るために、 ダイオード66に代えてツェナーダイオード66’を使用することができる。ツ ェナーダイオード66’はDIMピンに印加される電圧を、所望の光レベルが上 記平均整流電圧よりもむしろ該電圧のデューティサイクルに基づいて決定される ように、クランプする。例えば、ランプ85の最大光出力に対してカットイン角 度が約30度に設定される場合、上記デューティサイクルは50%より幾らか小 さいものに対応する。ランプ85の光出力を減少させるためにカットイン角度を 増加するにつれて、デューティサイクルは減少する。 インバータ60は半ブリッジとして構成され、B+(レイル)バス101と、 帰路バス102(即ち、回路接地点)と、これらバス101及び102の間に直 列に接続された一対のスイッチ(即ち、電力MOSFET)100及び112と を含んでいる。スイッチ100及び112は接続点110において一緒に結合さ れ、通常トーテンポール構成を形成するものと言われる。上記スイッチ100及 び112として作用するMOSFETは一対のゲートG1及びG2を、各々、有 している。一対のコンデンサ115及び118が接続点116において一緒に結 合され、前記接続点110とバス102との間に直列に接続されている。ツェナ ーダイオード121がコンデンサ118と並列に接続されている。また、ダイオ ード123がIC109のVDDピンと、バス102との間に結合されている。 巻線75と、コンデンサ80と、コンデンサ81と、直流阻止コンデンサ12 6とが接続点170で一緒に結合されている。トランスTの一対の二次巻線76 及び77がランプ85の各フィラメントに電圧を供給すべく一次巻線75に結合 されており、これにより予備加熱動作の間及びランプ負荷85を全光出力以下で 動作させる場合に、これらフィラメントを適宜の状態にする。コンデンサ80、 82及び118と、ツェナーダイオード121と、スイッチ112と、抵抗15 3とが一緒に回路接地点に接続されている。ランプ85と、抵抗153と、抵抗 168とが接続点88で一緒に結合されている。一対の抵抗173及び174が 、接続点175と、ランプ85及びコンデンサ126を一緒に接続する接続点と の間に直列に接続されている。コンデンサ81及び82が直列に接続されると共 に、 接続点83で一緒に結合されている。前記整流器/電圧倍増器50のコンデンサ 51が接続点83に接続されている。抵抗177が前記接続点175と回路接地 点との間に接続されている。コンデンサ179が接続点175と接続点184と の間に接続されている。ダイオード182が上記接続点184と回路接地点との 間に接続されている。また、ダイオード180が上記接続点184と接続点18 1との間に接続されている。また、コンデンサ183が上記接続点181と回路 接地点との間に接続されている。 駆動制御回路65はIC109を含んでいる。該IC109は複数のピンを含んでい る。ピンRINDが接続点185に接続されている。コンデンサ158が上記接 続点185と回路接地点との間に接続されている。一対の抵抗161及び162 と、コンデンサ163とが上記接続点185と前記接続点116との間に直列に 接続されている。上記ピンRINDにおける入力電圧は、巻線75を介して流れ る電流のレベルを反映している。巻線75を介して流れる電流は、トランスTの 二次巻線78の間の電圧を先ずサンプルすることにより得られる。巻線75の電 圧に比例する上記のサンプルされた電圧は、次いで、抵抗161とコンデンサ1 58とにより形成される積分器により積分される。ピンRINDに供給される上 記のサンプルされ積分された電圧は巻線75を介して流れる電流を表すものであ る。巻線78の電圧を先ずサンプルし次いで積分することにより巻線75を介し て流れる電流を再生する結果、共振インダクタを経る電流の流れを検知する場合 、従来の構成(例えば、検知抵抗)よりも電力損失が大幅に少なくなる。また、 他の方法では巻線75を介して流れる電流を再生するのは遙かに困難である。何 故なら、この電流はランプ85、共振コンデンサ80、81及び82並びに電力 帰還ライン87分割されるからである。 VDDは、IC109を駆動するためのスタートアップ電圧を、抵抗103を介 してライン22へ接続することにより供給する。ピンLI1は抵抗168を介し て接続点88に接続されている。また、ピンLI2は抵抗171を介して回路接 地点に接続されている。これらピンLI1とLI2とに入力される電流の間の差 は、検知されたランプ85を介して流れる電流を反映する。抵抗189を介して 前記接続点181に接続されるピンVLの電圧は、ランプ85のピーク電圧を反 映する。CRECTピンから流出し、抵抗195とコンデンサ192との並列R C回路網、及び抵抗193とコンデンサ194との直列RC回路網を介して回路 接地点に流入する電流は、ランプ85の平均電力(即ち、ランプ電流とランプ電 圧との積)を反映する。後に詳述する任意選択的な外部直流オフセットは、VD Dと抵抗199との直列組み合わせを含み、該組み合わせの結果、直流オフセッ ト電流が抵抗195を介して回路接地点に流れる。 コンデンサ192は、フィルタされた直流電圧を抵抗195の間に形成するよ う作用する。抵抗156が、ピンRREFと回路接地点との間に接続されて、I C109内の基準電流を設定するように作用する。ピンCFと回路接地点との間に 接続されたコンデンサ159は、後に詳述する電流制御発信器(CCO)の周波 数を設定する。ピンCPと回路接地点との間に接続されたコンデンサ165は、 後述するように、前記予備加熱サイクルと非発振/待機モードの両方のタイミン グをとるために使用される。GNDピンは回路接地点に直接接続されている。一 対のピンG1及びG2は、前記スイッチ100及び112のゲートG1及びG2 に各々直接接続されている。前記接続点110に直接接続されたピンS1は、ス イッチ100のソースにおける電圧を表している。ピンFVDDはコンデンサ1 38を介して接続点110に接続され、IC109の浮動電源電圧を表している。 インバータ60及び駆動制御回路65の動作は以下の通りである。最初は(即 ち、スタートアップの間では)、コンデンサ157が抵抗103と該コンデンサ 157とのRC時定数に基づいて充電され、スイッチ100及び112は、各々 、非導通状態及び導通状態にある。このスタートアップ相では、IC109のピン VDDに流れ込む入力電流はローレベル(500マイクロアンペア未満)に維持 される。接続点110とピンFVDDとの間に接続されたコンデンサ138は、 略VDDに等しい比較的一定の電圧まで充電され、スイッチ100の駆動回路用 の電圧供給源として作用する。コンデンサ157の電圧が電圧ターンオン敷居値 (例えば、12ボルト)を越えると、IC109は動作(発振/スイッチング)状 態になり、スイッチ100及び112の各々は、巻線75とコンデンサ80、8 1及び82とにより決まる共振周波数より十分高い周波数で導通状態と非導通状 態との間で順次切り替わる。 インバータ60が一旦発振を開始すると、IC109は最初は予備加熱サイクル (即ち、予備加熱状態)に入る。接続点110は、スイッチ100及び112の スイッチング状態に応じて約零ボルトとバス101上の電圧との間で変化する。 コンデンサ115及び118は、接続点110における電圧の立ち上がり及び立 ち下がりの率を低下させ、これによりスイッチング損失及び当該インバータ60 により発生されるEMIのレベルを減少させる。ツェナーダイオード121は接 続点116にパルス状電圧を確立し、該電圧はダイオード123によりコンデン サ157に供給される。この結果、例えば10〜15ミリアンペアの比較的大き な動作電流がIC109のピンVDDに供給される。コンデンサ126は、直流電 圧成分がランプ85に印加されるのを阻止するように作用する。 上記予備加熱サイクルの間では、ランプ85は非点弧状態、即ちランプ85内 でアークが確立されていない状態である。約100kHzであるIC109の初期 動作周波数は、抵抗156及びコンデンサ159と、スイッチ100及び112 の逆方向ダイオード導通時間とにより設定される。IC109は、即座に、上記動 作周波数を当該IC内部に設定された率で減少させる。この周波数の減少は、R INDピンにより検知される抵抗161とコンデンサ158とにより形成される RC積分器のピーク電圧が−0.4ボルト(即ち、0.4ボルトに等しい負のピー ク電圧)に等しくなるまで継続する。スイッチ100及び112のスイッチング 周波数はRINDピンにより検知される電圧が−0.4ボルトに等しく維持され るように調整され、この結果、接続点110には約80〜85kHzの比較的一 定な周波数(予備加熱周波数として定義される)が得られる。比較的一定なRM S電流が巻線75を介して流れ、これが巻線76及び77との結合を介して、ラ ンプ85のフィラメント(即ち、陰極)を後の当該ランプ85の点弧のために十 分に慣らさせ及び長ランプ寿命を維持させるようにする。上記予備加熱サイクル の期間はコンデンサ165により設定される。コンデンサ165の値が零(即ち 開放)の場合は、実効的に何の予備加熱もなく、結果としてランプ85は瞬時に 動作を開始する。 コンデンサ165により決まる上記予備加熱動作の終了時点で、ピンVLは低 論理レベルを呈する。ピンVLは予備加熱の間は高論理レベルである。かくして 、 IC109は、その予備加熱時のスイッチング周波数を、当該IC109内に設定され た率で、無負荷共振周波数(即ち、ランプ85の点弧前の巻線75とコンデンサ 80、81及び82との共振周波数、例えば60kHz)に向かって掃引低下さ せる。スイッチング周波数が上記共振周波数に近づくにつれて、ランプ85の両 端間の電圧は急速に上昇し(例えば、600〜800ボルトピーク)、ランプ8 5を点弧するのに概ね十分となる。一旦ランプ85が点灯すると、該ランプを介 して流れる電流は数ミリアンペアから数百ミリアンペアに増加する。ランプ電流 に等しい抵抗153を介して流れる電流は、ピンLI1及びLI2で、抵抗16 8と171とにより比例配分されて上記ピン間の電流差分に基づいて検知される 。抵抗173、174及び177の組み合わせの分圧器により位取りされたラン プ85の電圧は、ダイオード180及び182とコンデンサ183とから形成さ れるピーク検出器により検出され、この結果、接続点181に上記ピークツーピ ークランプ電圧に比例する直流電圧が得られる。この接続点181における電圧 は抵抗189によりVLピンに流れ込む電流に変換される。 ピンVLに流入する上記電流はIC109内部でピンLI1とLI2との間の差 分電流により乗算され、この結果、整流された交流電流がピンCRECTからコ ンデンサ192と抵抗195との並列RC回路網及び抵抗193とコンデンサ1 94との直列RC回路網に流れ込む。これらの並列及び直列RC回路網は、上記 の整流された交流電流をランプ85の電力に比例する直流電圧に変換する。CR ECTピンにおける電圧は、IC109内に含まれる帰還回路/ループによりDI Mピンにおける電圧に強制的に一致させられる。この結果、ランプ85により消 費される電力が調節される。 ランプ85の照度の所望のレベルはDIMピンにおける電圧により設定される 。上記帰還ループは以下に詳述するランプ電圧検知回路とランプ電流検知回路と を含んでいる。半ブリッジインバータ60のスイッチング周波数は、CRECT ピンの電圧をDIMピンの電圧と等しくさせる該帰還ループに基づいて調整され る。CRECT電圧は0.5ボルトと2.9ボルトの間で変化する。DIMピンの 電圧が2.9ボルトより上昇するか又は0.5ボルト未満に低下する場合は何時で も、該電圧は内部で2.9ボルト及び0.5ボルトに各々クランプされる。DIM ピン に供給される信号は、交流入力ライン電圧の位相の一部がカットオフされるよう な位相角調光により発生される。上記入力ライン電圧のカットイン位相角は、調 光インターフェース55により直流信号に変換されてDIMピンに供給される。 CRECTピンにおける電圧は、ランプ85が点弧する場合は零である。ラン プ電流が増加するにつれて、ランプ電圧とランプ電流との積に比例してCREC Tピンに発生される電流がコンデンサ192及び194を充電する。当該インバ ータ60のスイッチング周波数は、CRECTピンの電圧がDIMピンの電圧と 等しくなるまで、上昇又は低下する。調光レベルが全(100%)光出力に設定 されている場合は、コンデンサ192及び194は2.9ボルトまで充電される ことが許容され、従ってCRECTビン電圧は前記帰還ループに基づいて2.9 ボルトまで上昇する。この電圧の上昇の間、以下に詳述する帰還ループは開放状 態である。CRECTピン電圧が一旦約2.9ボルトになると、該帰還ループは 閉じる。同様に、調光レベルが最小光出力に設定されている場合は、コンデンサ 192及び194は0.5ボルトまで充電されることが許容され、従ってCRE CTピン電圧は前記帰還ループに基づいて0.5ボルトまで上昇する。通常、D IMピンにおける0.5ボルトは全光出力の10%に相当する。全光出力の1% まで深く調光低下させるためには、それ以外では必要とされない抵抗199によ り提供される外部オフセットを使用することができ、これによりDIMピンにお ける0.5ボルトが全光出力の1%に相当するようにする。調光レベルが最小光 出力に設定される場合は、CRECTコンデンサは帰還ループが閉じる前に0. 5に充電される。 点弧の際に調光するよう設定される従来のランプは、典型的には点弧フラッシ ュを呈する。所望の照度レベルを越える該光のフラッシュは、高レベルの電力が 点弧後の比較的長い不必要な期間(例えば、数秒まで)にわたり供給されること により生じる。このようにして、従来のコンパクト蛍光ランプ点弧方法はランプ の成功裏の点弧を保証していた。しかしながら、本発明によれば、点弧フラッシ ュは最小化される。点弧後に続く高光状態の期間は低調光設定に対しては非常に 短く、不所望な光のフラッシュの可視的影響は最小化される。点弧フラッシュの 大幅な防止は、上記帰還ループを使用して、点弧がなされた直後にランプ85に 供給される電力レベルを低下させることにより達成される。 アマルガムランプにおいては、アマルガム温度が所定のレベルを超えると、ラ ンプ電圧は大幅に降下する。水銀蒸気圧が減少し、ランプ電圧を低下させる。こ のような状況下では、ランプ電力の調節が高ランプ電流をもたらす結果となり、 ランプ電極の結果的破壊及びランプ寿命の短縮を招来する。 本発明によれば、接続点181の最小電圧をVDDピン電圧からダイオード1 86の電圧降下分だけ減じたものに等しくなるようにクランプすることにより、 ランプ電流の許容可能なレベルが維持される。抵抗173、174及び177の 組み合わせの分圧器により位取りされたランプ85の電圧は、ダイオード180 及び182とコンデンサ183とにより形成されるピークツーピーク検出器によ り検出され、結果としてピークランプ電圧に比例した直流電圧が接続点181に 得られる。 抵抗189によりピンVLに流れ込む電流に変換される接続点181における 上記電圧は、VDDピン電圧からダイオード186の電圧降下分を減じたもの以 上に等しくなるように維持される。IC109がランプ電力を調整することにより 、及びサンプルされたランプ電圧を最小値にクランプすることにより、ランプ電 流は許容可能な最大レベルに制限される。 トランスTの二次巻線78と、抵抗162と、コンデンサ163とにより形成 される補助電源は、フリッカを防止するために設けられている。フリッカは、ピ ンVDDの電圧レベルがIC109の給電に必要とされる最小敷居値以下に低下す ることにより一時的にIC109がオフされることにより生じる。ランプ85がオ ンされると、CFL10は一層多い電流を流し、これがバス101により供給さ れる電圧を一時的に低下させる。ピンVDDの電圧はバス101により供給され る電圧に基づくものであるから、VDDピンにおける電圧レベルの上記最小敷居 値以下への一時的減少は、結果としてフリッカを生じさせる。 上記補助電源は主電源を補充する。ツェナーダイオード121により確立され る該主電源は、コンデンサ157にパルス状の電圧を供給し、該コンデンサを充 電する。VDDピン電圧は、コンデンサ157の両端間電圧により設定され、該 電圧に等しい。上記補助電源は整流された電圧を予備加熱中ではなく予備加熱後 に供給し、該電圧は、巻線78の両端間電圧を抵抗162、コンデンサ163及 びダイオード123を介して結合することにより、ピンVDDに供給される。こ の補助電源は直流オフセットをピンVDDに与え、該オフセットはピンVDDに おける電圧がIC109を給電する約10ボルトの最小敷居値以上に維持されるこ とを保証する。ランプ85がオンする場合の負荷の増大のためにランプ85によ り生成される光の一時的な遮断が、これにより、防止される。 電力が、接続点83からダイオードD2及びD4並びにコンデンサ51を一緒 に結合する接続点への電力帰還ライン87を介して整流器/電圧倍増器50に帰 還される。整流器/電圧倍増器50によりランプ85に供給される過昇圧電圧( overboost voltage)を低下させるため、及び点弧及び調光状態の間の電流の量 を増加させるために、共振タンク回路のコンデンサ81及び82で表される容量 は、これらの間で分割されている。帰還電流はコンデンサ81のみを介して流れ 、コンデンサ81とコンデンサ82との比に依存する。コンデンサ81とコンデ ンサ82との比はランプ電圧(即ち、ランプ85の両端間電圧)とライン電圧( 即ち、交流電源20の電圧)との比に依存する。 ダイオードD1及びD3はライン電圧が正の場合に導通する。一方、ダイオー ドD2及びD4はライン電圧が負の場合に導通する。主電源ライン電圧(即ち、 交流電源20からの電圧)の各半サイクルのピーク部分の間では、コンデンサ8 1からの高い周波数の帰還寄与はない。即ち、主電源ラインの各半サイクルのピ ーク部分の間の電圧は、接続点83における電圧よりも、整流器/電圧倍増器5 0に与えられる高周波寄与がダイオードD2及びD4により阻止されるように、 高い。 コンデンサ51は直流阻止コンデンサであり、コンデンサ81からの高周波寄 与に関して、ダイオードD1とD3とを結合する接続点をダイオードD2とD4 とを結合する接続点に電気的に接続する。これにより、コンデンサ51は、主電 源ライン電圧の正の半サイクル及び負の半サイクルの両方に対して高周波帰還寄 与が同一(即ち対称)となることを保証する。帰還の量は、主電源ライン電圧及 び調光設定に応じて変化する。整流器/電圧倍増器50へ帰還される高周波電力 に関しては、コンデンサ81及び82は実効的にランプ85と並列である。整流 器/電圧倍増器50に帰還される電力は、ランプ85の両端間電圧を反映してい る。 上記電力帰還回路は、有利にも、CFL10が1.0よりもかなり小さい力率 (例えば、約0.7)で動作することを可能にする。力率が約1.0である場合は 、低力率におけるよりも、インバータ60及び負荷70内の部品に対して大幅に 大きなストレスが掛かる。この電力帰還回路は、力率をトライアック35の導通 を維持するのに要する約0.7なる最小レベルまで十分に上昇させる。 次に第4図を参照して、IC109は電圧調節及び調光制御回路250を含んで いる。ピンLI1とLI2との間の差分電流は能動整流器300に供給される。 この能動整流器300は、ダイオードブリッジよりもむしろ内部帰還を伴う増幅 器を採用することにより交流波形を全波整流し、これにより通常ダイオードに伴 う電圧降下を防止する。電流源303が、上記能動整流器300の出力に応答し て、ランプ85を経る電流の流れを表す整流された電流ILDIFFを発生し、該電流 は電流乗算器306に対する2つの入力のうちの1つとして供給される。 予備加熱の間では、PチャンネルMOSFET 331はオンされる一方、Nチャン ネルMOSFET 332はオフされ、これによりVLピンをピンVDDの電圧電位ま で引き上げる。予備加熱サイクル(例えば、1秒の期間)の終了時点で、Pチャ ンネルMOSFET 331はオフされる一方、NチャンネルMOSFET 332がオンされ 、これによりインバータ60の電源調節及び調光動作が行われるのを可能にする 。予備加熱サイクルに続く、電流がVLピンとNチャンネルMOSFET 332とを 介して流れ、抵抗333により位取りされる。電流源(即ち、電流増幅器)33 6が、VLピンからの上記位取りされた電流に応答して、電流信号IVLを生成 する。電流クランプ339は、電流信号IVLの最大レベルを制限し、該信号は 乗算器306の他の入力端に供給される。電流源309は乗算器306の出力に 応答して電流ICRECTを出力し、該電流はCRECTピンと、エラー増幅器312 の非反転入力端との両方に供給される。第3図に示したように、コンデンサ19 2及び抵抗195の並列回路網と、抵抗193及びコンデンサ194の直列結合 との並列接続がCRECTピンにおける交流の整流された電流を直流電圧に変換 する。 再び第4図を参照して、DIMピンの直流電圧は電圧クランプ回路315に供 給される。この電圧クランプ回路315はDIMピンにおける電圧を0.3ボル トと3.0ボルトとの間に制限する。電圧クランプ回路315の出力は前記エラ ー増幅器312の反転入力端に供給される。エラー増幅器312の出力は、電流 源345を介して流れる電流IDIFのレベルを制御する。電流比較器348は 上記電流IDIFを基準電流IMIN及び電流IMODと比較し、最も大きな電 流信号を出力する。IMOD電流はスイッチコンデンサ積分器327により制御 される。電流比較器348により出力される電流は制御信号を構成し、該制御信 号はCCO318が発振する発振(スイッチング)周波数を決定する。ランプが 点弧する時、CRECTピン電圧及びIDIF電流は零である。比較器348の 出力端はIMIN、IDIF及びIMODの中から最大の電流レベルを選択する が、これはIMODである。CRECTピンの電圧がDIMピンにおける電圧ま で上昇するにつれて、IDIF電流は増加する。IDIF電流がIMOD電流を 越えると、比較器348の出力はIDIF電流に等しくなる。 前記帰還ループはエラー増幅器312を中心としてIC109の内部及び外部に 多くの部品を含み、CRECTピンにおける電圧をDIMピンにおける電圧と等 しくさせる。DIMピンにおける電圧が0.3ボルト以下である場合は、0.3ボ ルトの直流電圧がエラー増幅器312の反転入力端に供給される。DIMピンに おける電圧が3.0ボルトを越えると、3.0ボルトがエラー増幅器312に供給 される。DIMピンに供給される電圧は0.3ボルト以上3.0ボルト以下の範囲 内になければならず、これによりランプ85の最大光レベルと最小光レベルとの 間に10:1なる所望の比を達成する。乗算器306への入力は電流クランプ3 39によりクランプされ、これにより乗算器306に流入する電流の適切な位取 りがなされている。 比較器348の出力に応答するCCO318の周波数は、半ブリッジインバー タ60のスイッチング周波数を制御する。比較器348は、予備加熱及び点弧掃 引の間はIMOD電流をCCO318に供給する。比較器348は定常状態動作 の間はIDIF電流をCCO318に出力する。比較器348によりIMIN電 流が出力された場合は、該IMIN電流に応答してCCO318は最小スイッチ ング周波数を制限する。この最小スイッチング周波数は、IC109の外部でピン CF及びRREFに各々接続されるコンデンサ159及び抵抗156にも基づく ものである。インバータ60は、CRECTピン電圧がDIMピンにおける電圧 と同一になると、閉ループ動作に到達する。エラー増幅器312は比較器348 により出力されるIDIF電流を調整し、これによりCRECTピン電圧をDI Mピン電圧に略等しくなるように維持する。 共振インダクタ電流検知回路364は、RINDにおける信号により表される 共振器インダクタの電流を監視し、当該インバータ60が容量動作モード内にあ るか又は該モードに近いかを決定する。インバータ60は、巻線75を介して流 れる電流がスイッチ112の両端間電圧よりも先行している場合に容量動作モー ドにある。近容量モードにおいては、巻線75を介して流れる電流はスイッチ1 12の両端間電圧に近いが、まだ先行してはいない。例えば、巻線75とコンデ ンサ80、81及び82に基づく共振周波数が約50Hzであったとすると、近 容量動作モードは、巻線75を介して流れる電流がスイッチ112の両端間電圧 より遅れているが、該電圧の約1マイクロ秒内にある場合に存在する。 回路364は、スイッチ100及び112の順方向導通又は本体ダイオード導 通(サブストレートからドレインへ)が生じたか否かも検出する。共振インダク タ電流検知回路364により発生された信号IZEROb、即ちフリップフロッ プ370のQ出力端において生成される信号IZERObは、スイッチ100又 は112の何れかが順方向導通状態であるとハイ論理レベルであり、スイッチ1 00又は112の本体ダイオードが導通するとロー論理レベルになる。この信号 IZERObはCCO318のIZERObピンに供給される。信号IZERO bがロー論理レベルの場合は、CFピン379における波形は略一定なレベルに ある。信号IZERObがハイ論理レベルであり、且つ、スイッチ100が導通 している場合は、CFピンにおける電圧は上昇している。信号IZERObがハ イ論理でべルであり、且つ、スイッチ112が導通している場合は、CFピンに おける電圧は減少/低下している。 共振インダクタ電流検知回路364により発生される信号CM、即ちオアゲー ト373により生成される信号CMは、インバータ60のスイッチング周波数が 近容量動作モードにある場合に、ハイ論理レベルとなる。ハイ論理レベルの信号 CMに基づき、スイッチコンデンサ積分器327は、電流源329の出力(即ち 、IMOD電流)を増加させる。IMOD電流の大きさの増加の結果、比較器3 48がIMOD電流をCCO318に供給することになり、これによりインバー タ60のスイッチング周波数が上昇する。近容量動作モードは共振インダクタ電 流検知回路364により、IC109のピンG1及びG2において発生される各ゲ ート駆動パルスの立ち上がり縁の間でRINDピンにおける電圧波形の符号(+ 又は−)を監視することにより、検出される。ゲートパルスG1の立ち上がり縁 の間でのRINDピンにおける電圧波形の符号が+(正)であるか、又はゲート パルスG2のものが−(負)である場合は、インバータ60は近容量動作モード にある。 NANDゲート376はCMPANIC信号を出力し、該信号はインバータ60が容 量モードで動作している場合にハイ論理レベルとなる。一旦容量モードが検出さ れると、IMOD電流のレベルはスイッチコンデンサ積分器327の出力の急速 な上昇に応答して急激に上昇する。CCO318は、IMOD信号、抵抗156 及びコンデンサ159に基づいて、インバータ60の最大スイッチング周波数へ の比較的瞬間的な上昇を制御する。容量モードは、IC109のピンG1及びG2 において発生される各ゲート駆動パルスの立ち下がり縁の間でRINDピンにお ける電圧波形の符号(+、−)を監視することにより、検出される。ゲートパル スG1の立ち下がり縁の間でのRINDピンにおける電圧波形の符号が−(負) であるか、又はゲートパルスG2のものが+(正)である場合は、インバータ6 0は容量動作モードにある。 回路379は、コンデンサ165(ピンCPと回路接地点との間に接続されて いる)の値に応じて、ランプ85のフィラメントを予備加熱し及びインバータ6 0を待機動作モードにする各時間を設定する。予備加熱サイクルの間は、2つの パルス(1秒幅を越える)がCPピンで発生される。予備加熱サイクル中のイン バータ60のスイッチング周波数は、約80kHzである。予備加熱サイクルの 終了時点で、信号IGNSTがハイ論理レベルを呈し、点弧始動、即ちスイッチ ング周波数の約80kHzから例えば約60kHzなる巻線75とコンデンサ8 0、81及び82との共振周波数付近で、それより高い周波数(無負荷共振周波 数)までの点弧掃引、を開始する。この点弧掃引は例えば10kHz/ミリ秒な る率であり得る。 IC109は、RINDピンで検知される共振巻線75を介して流れる電流の振 幅を調節する。RINDピンの電圧が0.4を越えると、比較器448により出 力される信号PCがハイ論理レベルを呈し、スイッチコンデンサ積分器327の 出力によりIMOD電流のレベルを調整させる。結果として、RMSスイッチン グ周波数が上昇し、これにより共振巻線75を介して流れる電流の振幅が減少す る。RINDピンの電圧の大きさが0.4以下に低下すると、信号PCがロー論 理レベルを呈し、スイッチコンデンサ積分器327の出力によりIMOD電流の レベルをスイッチング周波数が低下するように調整させる。結果として、共振巻 線75を介して流れる電流が増加する。かくして、共振巻線75を介して流れる 電流の良好に調節された流れが達成され、これにより予備加熱の間でのランプ8 5の各フィラメントの間の略一定な電圧が可能となる。他の例として、各フィラ メントに直列にコンデンサ(図示略)を含めることによっても、予備加熱の間で のフィラメントを経る略一定の電流の流れを達成することができる。 回路379は、予備加熱サイクルの経過後に起動される点弧タイマも含んでい る。一旦起動されると、1個のパルスがCPピンに発生される。もし該パルスの 後にインバータの容量動作モードか又はランプ85の両端間の過電圧状態が検出 されると、IC109は待機状態に入る。待機の間、CCO318は、スイッチ1 12及び100を各々導通状態及び非導通状態に維持したまま発振を停止する。 この待機動作状態から抜けるには、IC109への電源電圧(即ち、ピンVDDへ 供給される電圧)は少なくともターンオフ敷居値(例えば10ボルト)又はそれ 以下に低下されねばならず、且つ、次いで少なくともターンオン敷居値(例えば 12ボルト)まで上昇されねばならない。 予備加熱タイマはシュミットトリガ(即ち履歴現象を伴う比較器)400を含 み、該シュミットトリガはCP波形のトリッピング点(tripping points)を設 定する。これらのトリッピング点は、シュミットトリガ400の入力端に供給さ れて該シュミットトリガをオン又はオフにトリガする電圧を表している。導通状 態の場合、スイッチ403はコンデンサ165の放電経路を形成する。このスイ ッチ403は、シュミットトリガ400により各パルスが発生される場合は何時 でも、且つ、各パルスの期間中、導通状態にされる。コンデンサ165は、CP ピンにおける電圧がシュミットトリガ400により確立される上側トリッピング 点を越える時は何時でも放電する。この放電経路は、CPピン、スイッチ403 及び回路接地点を含む。一方、コンデンサ165は電流源388により充電され る。容量動作モードが検出されると、NANDゲート376におけるCMPANIC信 号の発生に反映されて、スイッチ392がオンされる。この場合、コンデンサ1 65は電流源391によっても充電される。容量動作モードが検出された場合、 コンデンサ165を充電する電流は10倍も多い。この場合、CPピンにおける 電圧は、容量動作モードでない場合に掛かる時間の1/10の時間内にシュミッ トトリガ400の上側トリッピング点に到達する。従って、CPピンにおけるパ ルスは、容量動作モードが検出された場合は、容量動作モードが検出されない場 合よりも10倍短い。結果として、IC109は、スイッチング周波数の上昇が容 量動作モードを取り除かない場合は何時でも、比較的短い期間内に待機動作モー ドに入る。 予備加熱タイマは、カウンタ397を形成するD型フリップフロップも含んで いる。NANDゲート406の出力端は信号COUNT8bを発生するが、該信号 は点弧期間の終了時点でロー論理レベルを呈する。ゲート412は、ランプ85 の両端間の過電圧最小敷居状態(即ち、OVCLK信号により表される状態)又 はインバータの容量動作モード(即ち、信号CMPANICにより表されるモード)が 検出される毎にハイ論理レベルを出力する。ゲート415の出力がハイ論理レベ ルを呈すると、スイッチ403はオンし、結果としてコンデンサ165が放電さ れる。 上述したように、予備加熱サイクルに続いて、VLピンから流れる入力電流が 、電力調節及び調光制御のために、電流源336を介して乗算器306に供給さ れる。VLピンからの入力電流は、電流源417、電流源418及び電流源41 9を各々介して、比較器421、424及び427の各非反転入力端子も給電す る。 比較器421は、ランプ電圧が過電圧最小敷居値を越えたことの検出に応答し て、点弧タイマを起動する。過電圧最小敷居値状態が該点弧タイマの経過に続い て存在する場合は、IC109は待機動作状態に入る。D型フリップフロップ43 0は、ピンG2に発生されるゲートパルスの立ち下がり縁で比較器421の出力 をクロック入力する。D型フリップフロップ433と、ANDゲート436と、 NORゲート439との論理組み合わせはスイッチ(NチャンネルMOSFET)44 0を開成させ、これにより最初の点弧掃引の間に過電圧最小敷居値が越えられた 場合は何時でもICRECT信号を阻止する。フリップフロップ433は内部ノ ード385に結合されたD入力端子を有している。このフリップフロップ433 のD入力端子は、過電圧最小状態が検出された場合、予備加熱サイクルの終了時 点でハイ論理レベルを呈する。フリップフロップ433の出力端子は該フリップ フロップのD入力端子の上記ハイ論理レベルに応答してロー論理レベルを呈し、 この結果、ゲート439の出力がロー論理レベルに切り替わる。かくして、スイ ッチ440は開き、これによりICRECT信号がCRECTピンに到達するの が阻止される。ICRECT信号がCRECTピンに到達するのを阻止されると 、コンデンサ192は抵抗195を介して放電する。外部オフセット199が使 用されていない場合は、完全な放電がなされる。第3図に示すようにオフセット 199が使用されている場合は、部分的な放電がなされる。何れの場合も、コン デンサ192の放電はCRECTピンの電圧を低下させ、帰還ループが閉じない ことを保証する。予備加熱サイクルの間は、内部ノード385におけるIGNS T信号はロー論理レベルである。従って、予備加熱サイクルの間はNORゲート 439がスイッチ440をオフする。かくして、ICRECT信号はエラー増幅 器には供給されず、又はCRECTピンから流出してコンデンサ192を充電す ることもない。 予備加熱サイクルの完了の直後に続く点弧掃引が一旦開始されると、IGNS T信号がハイ論理レベルになる。かくして、スイッチ440はオンし、点弧掃引 の間は過電圧最小敷居値(即ち、点弧の間にランプ85に印加されるであろう最 大電圧の約1/2)が比較器421により検出されない限りオンにされたままと なる。点弧掃引の間では、スイッチング周波数は低下しつつあり、結果として、 ランプ85の両端間電圧及び検知されるランプ電流が増加する。この場合、IC RECT信号の大きさは増加し、該信号がコンデンサ192を充電するので、結 果として、CRECTピンの電圧が上昇する。低調光レベルにおいては、CRE CTピンにおける電圧はDIMピンにおける電圧と等しくなり得る。他の介入な しでは、これら2つの電圧の間の差を検出しないエラー増幅器312が、ランプ 85の点弧が成功する前に帰還ループを早まって閉じてしまうであろう。 帰還ループの上記早まった閉成を避けるために、点弧掃引の間では、比較器4 21により検出される過電圧最小敷居値が存在する限りゲート439はスイッチ 440をオフし、該スイッチ440をオフのままとする。このようにして、IC RECT信号がCRECTピンに到達するのを阻止することにより、CRECT ピンの電圧は低下し、これにより、該電圧はDIMピン電圧が深い調光レベルに 設定された場合でもDIMピン電圧に等しくなるのを防止される。従って、点弧 掃引の間は帰還ループは閉じることはできず、これにより成功裏の点弧がなされ るのを妨害する可能性もない。好ましくは、スイッチ440は点弧掃引の間で、 ランプ電圧が過電圧最小敷居値に到達した際に開始しランプ85が点弧するまで 継続する一度だけオフされるようにするとよい。スイッチ440がオフされてい る間、コンデンサ192は抵抗195を介して十分に放電することができ、これ により帰還ループが点弧掃引の間に早まって閉じることがないことが保証される 。 従来のコンパクト蛍光ランプ駆動方法は、ランプ起動を成功させるために、ラ ンプに対し比較的高レベルの電力を好ましくない程長い期間(例えば、数秒まで )にわたって供給していた。比較的低い輝度のレベルでランプを起動しようとす る場合は、比較的高いレベルの電力がランプに供給される好ましくないほど長い 期間が、結果として、点弧フラッシュと呼ばれる状況を引き起こす可能性がある 。このような状況下では、所望のものより潜在的に遙かに明るい瞬間的な光のフ ラッシュが発生する。 本発明によれば、点弧フラッシュは実質的に除去された(即ち、認められない 程最小化された)。この点弧フラッシュの実質的な除去は、比較的高いレベルの 電力がランプ85に供給される好ましくない程長い期間を防止することにより達 成された。更に詳細には、ランプ85には、ランプ点弧に続いて大きさが減少さ れる前に、約1ミリ秒以下の間だけ、比較的高いレベルの電力が供給される。こ のランプ電力の即座の低減は、過電圧状況を監視することにより、及び特にスイ ッチ440が再び閉じるのを許す前にランプ電圧が何時過電圧最小敷居値(比較 器421により決まる)以下に低下するかを監視することにより達成される。こ の過電圧最小敷居値以下へのランプ電力の低下は、ランプ85の成功裏の点弧の 直後に発生する。言い換えると、点弧フラッシュが起こり得るようなかなりの調 光レベルにおいては、点弧フラッシュは、先ずランプ電圧が何時過電圧最小敷居 値に到達したか又は該敷居値を越えたかを検出し、これに続いて、ランプ電圧が 何時過電圧最小敷居値以下に低下したかを検出することにより避けることができ る。 比較器424の出力は、ランプ電圧が過電圧最大敷居値(例えば、過電圧最小 敷居値の2倍)越える場合にハイ論理レベルを呈する。比較器424の出力が、 近容量モードの検出なしに、ハイ論理レベルになると、スイッチコンデンサ積分 器327は、D型フリップフロップ445のQ出力がハイ論理レベルを呈する{ 即ち、フリップフロップ445により出力される信号FI(周波数上昇;Freque ncy Increase)がハイ論理レベルになる}ことに基づいて、CCO318の発振 周波数、従ってスイッチング周波数を一定の率(例えば、10kHz/ミリ秒な る掃引速度)で増加させる。従って、インバータ60のスイッチング周期の時間 間隔は減少される。比較器424の出力がハイ論理レベルを呈し、且つ、近容量 状態が検出されると、スイッチコンデンサ積分器327は、NANDゲート44 2の出力がハイ論理レベルを呈する{即ち、NANDゲート442により出力さ れる信号FSTEP(周波数ステップ;Frequency STEP)がハイ論理レベルを呈 する}ことに基づいて、CCO318の発振周波数、従ってスイッチング周波数 を即座(例えば、10マイクロ秒以内)に最大値(例えば、100kHz)に上 昇させる。インバータ60のスイッチング周期は、かくして最大発振値であるC CO318に応答して、最小時間間隔(例えば、10マイクロ秒)まで減少する 。 比較器427の出力は、ランプ電圧が過電圧恐慌敷居値(即ち、過電圧最大敷 居値以上)を越えるとハイ論理レベルを呈する。比較器427の出力がハイ論理 レベルであると、スイッチコンデンサ積分器327は、NANDゲート442の 出力がハイ論理レベルを呈する{即ち、NANDゲート442により出力される 信号FSTEP(周波数ステップ;Frequency STEP)がハイ論理レベルを呈する }ことに基づいて、CCO318のスイッチング周波数を最大値まで即座に上昇 させる。 ゲート駆動回路320は公知であり、米国特許第5373435号に一層詳細 に記載されている。米国特許第5373435号におけるゲート駆動回路の説明 は、本明細書に参考文献として加える。この場合、IC109のピンFVDD、G 1、S1及びG2は、米国特許第5373435号の第1図に示されるノードP 1、P2、P3及びGLに相当する。また、本明細書の第4図に示す信号G1L 及びG2Lは、米国特許第5373435号における上側ドライブDUがオンの 場合、端子INLにおける信号、及びコントローラとレベルシフタとの間の信号 とに、各々、対応する。 電源調節器592は、約5ボルトの出力電圧を発生するバンドギャップ調節器 595を含んでいる。調節器595は、広い範囲の温度及び電源電圧(VDD) にわたって略独立している。LSOUT(低電源出力;Low Supply OUT)信号と 呼ばれるシュミットトリガ(即ち、履歴現象を伴う比較器)598の出力は、電 源電圧の状況を識別する。VDDピンにおける入力電源電圧がターンオン敷居値 (例えば、12ボルト)を越えると、LSOUT信号はロー理レベルとなる。 VDDピンにおける入力電源電圧がターンオフ敷居値(例えば、10ボルト)以 下に低下すると、LSOUT信号はハイ論理レベルとなる。始動時の間、LSO UT信号はハイ論理レベルであり、これがSTOPOSC信号と呼ばれるラッチ601 の出力をハイ論理レベルに設定する。このハイ論理レベルを呈するSTOPOSC信号 に応答して、CCO318は発振を停止し、CFピンをバンドギャップ調節器5 95の出力電圧と等しくさせる。 VDDピンにおける電源電圧がターンオン敷居値を越え、結果として、LSO UT信号がロー論理レベルを呈すると、STOPOSC信号がロー論理レベルを呈する 。このロー論理レベルのSTOPOSC信号に応答して、CCO318はインバータ6 0を、CFピンに略台形の波形が印加されるように前述したようなスイッチング 周波数で発振するように、駆動する。VDDピン電圧がターンオフ敷居値以下に 低 下し、且つ、ピンG2におけるゲート駆動がハイ論理レベルを呈する場合は何時 でも、CCO318は発振を停止する。そして、スイッチ100及び112は非 導通状態及び導通状態を各々維持する。 NORゲート604の出力がハイ論理レベルを呈する場合は何時でも、ラッチ 601の出力はハイ論理レベルを呈し、結果として、CCO318は発振を停止 し、待機動作状態を呈する。NOIGN信号と呼ぶNORゲート604の出力は 、点弧期間の経過後にランプ85の両端間に過電圧状態又はインバータの容量動 作モードが検出されると、ハイ論理レベルを呈する。ランプ85が当該回路から 取り除かれた場合は、これら状況の何れかが生じる。過電圧状態は、ランプ85 が点弧に失敗すると発生する。 第5図はシュミットトリガ598を示している。複数の抵抗701、704、 707及び710がピンVDDと回路接地点との間に直列に接続されて分圧器を 形成している。当該シュミットトリガの第1実施例におけるトランジスタ713 の導通状態は、信号IGNSTバーの論理レベルに基づいて制御される。このシ ュミットトリガの第1実施例は、スイッチ714の閉成により表される。シュミ ットトリガ598におけるスイッチ714の閉成は、スイッチ714を削除する と共に信号IGNSTバーをトランジスタ713のゲートに直接供給することと 同じ、又は好ましくはこのようにして達成される。 比較器719の反転入力端の電圧は、上記分圧器に依存し、この分圧器はピン VDDの電圧と信号IGNSTバーの論理レベルとに依存する。比較器719は 上記反転入力端の電圧とVREG595における電圧とを比較する。出力信号L SOUTのハイ論理レベルとロー論理レベルとの間の履歴効果は、トランジスタ 716によりもたらされる。 ピンVDDの電圧は予備加熱サイクルの間及びその後で変化する。信号IGN STは予備加熱サイクル中ではハイ論理レベルを呈し、予備加熱サイクルに続い てはロー論理レベルを呈する。CCO318が発振を停止するVDDピン電圧{ 以下、不足電圧ロックアウト(UVLO)レベルと称する}は、信号INGST バーの論理レベルに基づいて変化する。UVLOレベルは、信号INGSTバー がハイ論理レベルである場合(即ち、予備加熱中)は、該信号INGSTバー がロー論理レベルである場合(即ち、予備加熱後)と比較して、高い側の敷居値 にある。 本発明の他の実施例によれば、シュミットトリガ598は、信号IGNSTバ ーを最早トランジスタ713のゲートに供給しないようなもの(以下、他のシュ ミットトリガ実施例と呼ぶ)に変更される。この場合、UVLOレベルは変化し ない。この他のシュミットトリガ実施例は、スイッチ714を開放することによ り表される。この他のシュミットトリガ実施例におけるスイッチ714の開放は 、トランジスタ713と、スイッチ714と、信号IGNSTバーへの接続とを 削除することと同一であり、且つ、好ましくはこのようにして達成される。 本発明は、シュミットトリガ598及び/又は補助電源を使用することにより 、ランプ85のちらつき(flicker)を防止する。シュミットトリガ598及び /又は補助電源は、VDDピンの電圧レベルがIC109を給電するに要する最小 敷居値以下に低下することにより当該IC109が瞬間的にオフされることを防止 する。ピンVDDの電圧は、補助電源(即ち、二次巻線78、抵抗162及びコ ンデンサ163)が主電源を補充する(ツェナーダイオード121がパルス状電 圧をコンデンサ157に供給することにより確立される)ようにして及び/又は UVLO敷居値を低下させることにより、ランプ85がオンする際(即ち、予備 加熱の後)にもUVLOレベル以上に維持することができる。予備加熱の間及び 次いで予備加熱の後に、ピンVDDに印加される電圧及び/又はUVLOレベル を変化させることにより、ランプ85がオンされる際にも、ピンVDDの電圧レ ベルをUVLOレベル以上に維持することができる。 従って、IC109はVDDピンを介して、IC109を作動させるための少なくと も1つの変化する入力信号を有することになる。上記他のシュミットトリガ実施 例ではなく、シュミットトリガ598が使用される場合は、VDDピン電圧は、 動作モードに基づく別々の所定の非零電圧範囲により特徴付けられる。予備加熱 モードの間では、VDDピンの電圧は典型的には約12ボルトの上限と約10ボ ルトの下限との間で変化する。予備加熱モード後(即ち、ランプのオン中又はオ ン後)では、VDDピンの電圧は典型的には約12ボルトの上限と約9ボルトの 下限との間で変化する。 シュミットトリガ598ではなく、前記他のシュミットトリガ実施例が使用さ れる場合は、VDDピン電圧は、予備加熱モード中及び予備加熱後の両方におい て同一の所定の非零電圧範囲により特徴付けられる。予備加熱モード中及び予備 加熱モード後の両方において、上記他のシュミットトリガ実施例におけるVDD ピンの電圧は、典型的には約12ボルトの上限と約10ボルトの下限との間で変 化する。 ここで、補助電源は上記シュミットトリガ598又は上記他のシュミットトリ ガ実施例と共に使用することができるものと理解されたい。同様に、シュミット トリガ598は補助電源無しでも使用することができる(即ち、補助電源は必要 ではない)。 VLピンは、ランプ電力を調節し、ランプを過電圧状態から保護し、且つ、予 備加熱と通常の調節とを区別するための出力駆動を供給するために使用される。 VLピンに対する入力は、ランプ電圧(例えば、ピーク又は整流された平均)に 比例する電流である。VLピン電流は乗算器306に結合され、該乗算器は、ラ ンプ電流とランプ電圧との積を表し、且つ、前述したようにランプ電力を調節す るために使用される信号を発生する。VLピン電流は、過電圧状態を検出するた めに比較器421、424及び427にも供給される。しかしながら、予備加熱 サイクル中では、全アーク放電がランプ85内に未だ存在しないので、ランプ電 力を調節する必要はない。予備加熱サイクル中では、インバータ60は、巻線7 5とコンデンサ80とからなる無負荷LCタンク回路の共振周波数よりも大幅に 高い周波数で動作する。予備加熱サイクル中の上記大幅に高い周波数の結果、ラ ンプ85の両端間電圧は比較的低くなり、これによりコンパクト蛍光ランプ10 又はランプ85内の部品が損傷することがなくなる。 予備加熱サイクル中では、PチャンネルMOSFET 331はオンし、Nチャンネ ルMOSFET 332はオフするので、VLピンはVDDピント同一の電圧電位とな る。従って、VLピンは予備加熱中はハイ論理レベルであり、それ以外(例えば 、点弧中及び定常状態)ではロー論理レベルである。VLピンにおける上記の2 つの異なる論理レベルは、インバータ60が予備加熱動作モードにあるか又は非 予備加熱動作モードにあるかを識別する。 インバータ60は、巻線75を介して流れる電流がスイッチ112の両端間電 圧に対して位相的に先行している場合に容量動作モードにある。近容量モードで は、巻線75を介して流れる電流はスイッチ112の両端間電圧より後方に僅か に遅れるが、該電圧の所定時間間隔(例えば、典型定期には約1マイクロ秒)内 にある。言い換えると、巻線75を介して流れる電流はスイッチ112の両端間 電圧より後方に所定の位相差内で遅れる。 インバータ60のスイッチング周波数を、容量動作モードに入ることから遠ざ けるように、及び既に容量動作モード内であるなら該容量動作モードから可能な 限り速やかに遠ざけるように移動させるために、ランプ電流はインバータスイッ チング周期の1/2サイクル毎に2つのゲート電圧の異なるものと比較され、位 相差を決定する。これと対照的に、従来の容量モード保護方法は、容量動作モー ドと近容量動作モードとを区別せず、従って、このようなモードが検出された場 合は補償し過ぎ又は補償不足となった。 例えば、ランプ85が負荷70から取り除かれると、容量モード状態に非常に 急速に入ってしまう可能性がある。一旦容量モードに入るとスイッチングトラン ジスタ(例えば、スイッチ100及び112)の損傷が急速に生じる可能性があ り、上記従来の保護方法ではしばしば防止することができない。 本発明によれば、近容量モード状態は、ピンG1及びG2に発生される各ゲト パルス駆動の立ち上がり縁の間にRINDピンの電圧波形の符号を監視すること により決定される。一旦、近容量動作モードと過電圧最大敷居値の両方が検出さ れると、CCO318は最大値まで即座(例えば、10マイクロ秒内)に上昇す る。 容量モード状態は、ピンG1及びG2の各々に発生される各ゲートパルス駆動 の立ち下がり縁の間にRINDピンの電圧波形の符号を監視することにより決定 される。一旦、容量動作モードが検出されると、CCO318は最大値まで即座 (例えば、10マイクロ秒内)に上昇し、これにより、インバータ60が誘導モ ード内で、即ちスイッチ112の両端間に該スイッチの非導通状態の間に発生す る電圧が巻線75を介して流れる電流より位相が先行するようにして、動作して いることを保証する。最大発振(スイッチング)周波数は、無負荷共振周波数よ りも十分に高くなくてはならない。典型的には、CCO318の最大周波数(即 ち、スイッチング周期の最小時間間隔)は、インバータ60の初期動作周波数( 例えば、100kHz)と等しいように設定される。 今や容易に理解できるように、本発明は、フィルタ40の出力端間に直列に接 続された少なくとも1つの抵抗44と少なくとも1つのコンデンサ43とを含む 比較的単純なスナッバを提供する。かくして、バラストがコンパクト蛍光ランプ 内に配置される場合に要件となる部品の大きさ及び数の両方の制限が満たされる 。該スナッバは、当該バラスト内で発生される高調波(即ち、発振)を減衰させ ることによりトライアック35の導通を維持する。従って、当該バラストは主電 源電圧の60Hz、半サイクルにおけるかなりの部分の間で電流を流す。これに より、低い調光レベルであってさえも、ランプ85の所望の照度レベルが達成さ れる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.トライアック調光器(30)との組み合わせでランプに給電するバラストで あって、 入力端及び出力端を有し、前記入力端が動作中に前記トライアック調光器に 結合されるような電磁妨害フィルタ(40)と、 前記フィルタの出力端に結合される整流器(50)と、 を含むようなバラストにおいて、 少なくとも1つの抵抗(44)と少なくとも1つのコンデンサ(43)との 直列接続を含むスナッバが前記フィルタの出力端間に接続され、該スナッバが 前記バラスト内で生成される好調波を減衰させるように作用することを特徴と するバラスト。 2.ランプ負荷(85)と組み合わされた請求項1に記載のバラストにおいて、 前記整流器が前記ランプ負荷が結合された出力端を含んでいることを特徴とす るバラスト。 3.請求項1に記載のバラストを備えるコンパクト蛍光ランプ。 4.ランプに供給される電力量を制御する装置であって、請求項1に記載のバラ ストと、トライアック調光器(30)とを含むことを特徴とする装置。
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