JP2000511692A - 電流保護を備えるコンパクト蛍光ランプのためのバラスト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明によるコンパクト蛍光ランプは、制御回路を持つバラスト（安定化回路）を含む。制御回路は、ランプに供給される電力の量を、ランプ電流とランプ電圧を表すサンプルに基づいて調節する。制御回路に供給されるランプ電圧のサンプルは、最小レベル以下に落ちることはなく、これによって、低ランプ電圧時にランプに過剰なレベルの電流が流れることが回避される。

Description

【発明の詳細な説明】 電流保護を備えるコンパクト蛍光ランプのためのバラスト 本発明はランプを持つ負荷に電力を供給するバラスト（安定回路）に関する。 このバラストは： ドライブ信号に応答して導通状態と非導通状態にスイッチングするスイッチン グ手段を含み、これにより、前記負荷に電力が供給され、前記ランプに電圧が加 えられ、前記ランプの間を電流が流れる。このバラストはさらに； 前記ドライブ信号をランプ電力信号に基づいて生成する制御回路を含み、この 制御回路はランプ電流とランプ電圧を表す信号との積に比例するランプ電力信号 を生成する乗算器を含み、この信号によって、前記負荷に供給される電力が調節 される。前記制御回路はさらにランプ電圧を表す信号を受信する第一の入力端子 を含む。 本発明はさらにコンパクト蛍光ランプに関する。 コンパクト蛍光ランプ等のアマルガムランプでは、アマルガムの温度が所定の レベルを超えると、水銀蒸気の圧力が低減し、これが原因でランプの電圧が大き く落ちる。このような状態においては、米国特許出願第08/642,318号によって開 示されるような方法でランプ電力を調節すると、結果として、極端に高いランプ 電流が流れ、このため、ランプ電極が破壊されたり、ランプの寿命が縮んだりす る。 このため、ランプ電力を調節するときの過剰なランプ電流を保護することがで きる改良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。 一般的に述べると、本発明の第一の面によると、ランプを持つ負荷に電力を供 給するためのバラストは、ドライブ信号に応答して導通状態と非導通状態にスイ ッチングするスイッチング回路を含み、これにより、負荷に電力が供給され、ラ ンプに電圧が加えられ、ランプの間を電流が流れる。このバラストは、さらに、 ドライブ信号をランプ電力信号に基づいて生成するための制御回路を含み、この 制御回路はランプ電流とランプ電圧を表す信号との積に比例するランプ電力信号 を生成する乗算器を含み、この信号によって、前記負荷に供給される電力が調節 される。前記制御回路は、さらにランプ電圧を表す信号を受信する第一の入力端 子、および前記ランプ電力信号に対する所定の最小レベルを設定し、これによっ てランプ電流に対する所定の最大レベルを設定するための保護スキーム（scheme ）を含む。 この保護スキームによって、ランプ電流が許容できるレベルに維持され、これ によって、ランプ電力の調節の際に極端に高いランプ電流が流れ、このために、 ランプ電極が破壊したり、ランプの寿命が縮んだりすることが回避される。この 保護スキームは、前記第一の入力に接続された電圧クランプを含む。前記制御回 路は、さらに、電源電圧の第二の入力を含み、前記電圧クランプ（前記保護スキ ーム）は、前記第二の入力の所の電源電圧に実質的に等しい電圧を前記第一の入 力に加える。典型的には、電圧源が前記制御回路を駆動するために前記第二の入 力に接続される。本発明のこの第一の面は、前記電圧クランプが、前記第二の入 力と、前記第一の入力との間に接続されたダイオードとを含むことを特徴とする 。 本発明のもう一つの目的は、ランプ電力を調節するときの過剰なランプ電流に 対する保護手段を備える改良されたコンパクト蛍光ランプを提供することにある 。 本発明のさらにもう一つの目的は、ランプ電圧が低いとき、ランプ電流の最大 レベルを制限する改良されたバラストを提供することにある。 本発明の他の目的および長所が、一部分明白であり、明細書から明らかになる ものである。 本発明をより完全に理解するために、以下に本発明を付録の図面との関連でよ り詳細に説明するが、図面中： 図１は、本発明によるトリアックディマブル（triac dimmable）コンパクト蛍 光ランプのブロック図であり； 図２は、図１に示すトリアックディマーの略図であり； 図３は、コンパクト蛍光ランプの略図であり； 図４は、図３の駆動制御回路として機能する集積回路の論理ブロック図であり ； そして 図５は、図３に示すシュミットトリガの略図である。 図１に示すようにコンパクト蛍光ランプ（CFL）１０は、A.C.源２０によって 表されるA.C.電力ラインからトリアックディマー３０を通じて電力の供給を受け る。コンパクト蛍光ランプ１０は、電磁干渉（EMI）減衰フィルタ４０、補助電 源４５、整流器／倍電圧器５０、ディミングインタフェース５５、インバータ６ ０、駆動制御回路６５、負荷７０および電力フィードバック回路９０を含む。イ ンバータ６０の出力は、CFL１０のバラスト（安定化回路）の出力として機能し 、負荷７０に接続される。負荷７０は、ランプ８５と、変圧器Ｔの一次巻線７５ および複数のコンデンサ８０、８１、８２によって形成される共振タンク回路を 含む。EMI減衰フィルタ４０は、インバータ６０によって生成される高調波（つ まり、発振）を大幅に減衰する。整流器／倍電圧器５０は、A.C.源２０から供給 される正弦電圧を整流し、結果として、リプルを持つD.C.電圧を生成する。この D.C.電圧は、ブーストされ、実質的に一定なD.C.電圧にされた後に、インバータ ６０に供給される。コンパクト蛍光ライン１０のランプ負荷７０以外のこれらの 部分は、ここでは、一つの共通なグループとして扱われ、ランプ負荷７０に電力 を供給するためのバラストを形成するものとして言及される。 インバータ６０は、駆動制御回路６５によって要求される照明のレベルに基づ いて変動する周波数にて駆動される。D.C.電圧は、インバータ６０によって方形 波電圧波形に変換された後に、負荷７０に供給される。ランプの照明のレベルは 、この方形波電圧波形の周波数を、それぞれ、減少あるいは増加することで、増 加あるいは減少される。 ランプの要求される照明レベルは、トリアックディマー３０によって設定され 、ディミングインタフェース５５を通じて、駆動制御回路６５に通知される。電 力フィードバック回路９０は、共振タンク回路からの電力の一部分を倍電圧器に フィードバックし、この結果、点弧の後にトリアックを導通状態を維持するため に要求される力率修正が最小限に押さえられる。補助電源４５は、インバータ６ ０に対するレール電圧が負荷需要を満たすために一時的に落ちた場合、駆動制御 回路６５への電力の供給を補うために駆動制御回路６５に電力を供給する。 図２に示すように、トリアックディマー３０は、ペアのライン２１、２２を通 じてA.C.源２０の間に接続される。トリアックディマー３０は、コンデンサ３１ を含むが、これはコイル３２と可変抵抗３３の直列の組合せを通じて充電される 。ダイアック３４は、トリアック３５のゲートに接続される。コンデンサ３１上 の電圧がダイアック３４の降伏電圧に達すると、トリアック３５が点火（導通） する。すると、電流（つまり、トリアック３５のラッチング電流）が、CFL１０ に、コイル３２とトリアック３５を通じて供給される。６０Ｈｚの１／２波サイ クルの終端において、トリアック３５内の電流のレベルは、自身の保持電流（つ まり、トリアック３５の導通を維持するのに必要な最小アノード電流）以下に低 減し、トリアック３５はターンオフする。ファイアリング角、つまり、トリアッ ク３５がそこで最初に導通する０〜１８０°の間の角度は、可変抵抗３３の抵抗 値を変化させることで調節される。可変抵抗３３は、これに限定されるものでは ないが、例えば、ポテンショメータとされる。最大ファイアリング角は、ダイア ック３４の降伏電圧によって制限される。コイル３２は、ｄｉ／ｄｔの上昇ある いは下降時間を制限し、トリアック３５を電流の突発的な変化から保護する。コ ンデンサ ３６は、スナバ（snubber）として機能し、特にトリアック３５とCFL１０との間 の配線の長さが比較的長いときに発生するフリッカを防止する。コイルとこのよ うな長い配線と関連する寄生キャパシタンスによって導入される高調波はコンデ ンサ３６によってバイパスされ、このため、トリアック電流のレベルとトリアッ ク３６の動作は、トリアック３５とCFL１０との間の配線の長さの影響を受けな くなり、高調波に起因するランプ８５のフリッカが回避される。 トリアックディマー３０は、CFL１０に対して定義される２つの最小ディム設 定を持つ。第一の最小ディム設定（つまり、最小ターンオンディム設定）は、ラ ンプ８５をターンオンすることができる可能な最も低いディム設定である。この 最小ターンオンディム設定のカットイン角より大きなカットイン角を持つ第二の 最小ディム設定（つまり、最小定常状態ディム設定）は、ランプ８５が定常動作 に達した後に移ることができる。フリッカの無い動作を確保するためには、予熱 の際の最小ターンオンディム設定においてCFL１０によって引かれる電力は、最 小ターンオンディム設定と最小定常ディム設定の間の設定における定常動作の際 に引かれる電力よりも大きなことが要求される。このため、CLF１０は予熱の際 の最小ターンオンディム設定において、トリアックディマー３０との組合せで、 CFL１０が予熱動作を終えて定常モードにて動作する予熱動作の後により多くの 電流を引く。 図３に示すように、EMI減衰フィルタ４０は、コイル４１、ペアのコンデンサ ４２、４３および抵抗４４を含む。抵抗４４とコンデンサ４３は、EMI減衰フィ ルタの出力の間に直列に接続され、スナバを形成する。このスナバは、トリアッ ク３５がターンオンした際に、EMI減衰フィルタ４４によって生成される発振を 減衰する。これら発振は、抵抗４４とコンデンサ４３によって形成されるスナバ によって減衰されない場合は、トリアック３５を通って流れる電流のレベルをそ の保持電流以下に低減させ、この結果トリアック３５をターンオフする原因とな る。抵抗４４とコンデンサ３４は、さらに、フィルタ４０による６０Ｈｚの電力 の大きな損失を回避するための経路を提供する。 カスケード半波倍電圧整流器を形成する整流器／倍電圧器５０は、ペアのダイ オードD1、D2およびペアのコンデンサ５３、５４を含む。ダイオードD1、D2は、 EMI減衰フィルタによって供給される正弦波を整流し、結果としてリプルを持つD .C.電圧を生成する。コンデンサ５３、５４は、一体となって緩衝コンデンサと して機能し、整流正弦電圧をブーストすることで、実質的に一定なD.C.電圧とし 、これをインバータ６０に供給する。 コンデンサ５１とペアのダイオードD3、D4は、後に詳細に説明するように、共 振タンク回路から高周波電力フィードバック信号を受信する。この高周波電力フ ィードバック信号は、ダイオードD1とダイオードD3を、６０Ｈｚ波形の正の半サ イクルの間に、導通状態と非導通状態にスイッチする。同様に、この高周波電力 フィードバック信号は、ダイオードD2とダイオードD4を、６０Ｈｚ波形の負の半 サイクルの間に、導通状態と非導通状態にスイッチする。共振タンク回路（つま り、巻線７５とコンデンサ８０、８１、８２）から生成されるこの電力フィード バックは、トリアック３５を流れる電流のレベルをその保持電流以上に維持し、 これにより、トリアック３５を、６０Ｈｚの１／２サイクルの大部分において（ つまり、約０．５ミリ秒以上）導通状態に維持する。 ディミングインタフェース５５は、EMI減衰フィルタ４０の出力と駆動制御回 路６５との間のインタフェースとして機能する。トリアック３５が点火（導通） する角度、つまり、カットイン角は、要求される照明のレベルを表す。ディミン グインタフェース５５は、このカットイン角を（つまり、トリアック３５の導通 パルス幅を）、コンパティブルな比例する平均整流電圧（つまり、ディミング信 号）に変換し、これを駆動制御回路６５内の集積回路（IC１０９）のDIMピンに 供給する。 ディミングインタフェース５５は、複数の抵抗５６、５７、５８、５９、６１ 、コンデンサ６２、６３、６４、ダイオード６６およびツェナーダイオード６７ を含む。IC１０９は回路グラウンドを基準に取る。ただし、ディミングインタフ ェース５５によってサンプリングされ、IC１０９のDIMピンに供給される電圧は 、DC成分によってシフトされる。このDC成分は、倍電圧器の緩衝コンデンサの電 圧、つまり、コンデンサ５４間の電圧の二分の一に等しく、コンデンサ６２はこ のDC成分をフィルタ除去する。コンデンサ６２は、また、サイズが比較的大きく ライン周波数を収容する。ペアの抵抗５６、５７によって分圧器が形成され、こ れは、ツェナーダイオード６７と一体となって、ディミング信号の生成において 適用される倍率を決定する。抵抗５６、５７は、また、コンデンサ６２に対する 放電経路を提供する。DIMピンに加えられる平均整流電圧は、ツェナーダイオー ド６７のツェナー電圧によって低減され、ツェナーダイオード６７は、こうして 、DIMピンに加えられる（フル光出力に対応する）最大平均整流電圧を制限する 。つまり、トリアックディマーの差異による最小カット角の差異に起因する最大 平均整流電圧の変動がツェナーダイオード６７によって、IC１０９によって容易 に解釈できる電圧レンジ内に制限される。換言すれば、ツェナーダイオード６７ は最大レベルのディミング信号に対応する最小カッテイン角（例えば、２５〜３ ０度）を確立（設定）する。 ツェナーダイオード６７は、さらに、トリアック３５の最大ファイアリング（ カットイン）角を、６０Ｈｚ波形の正の半サイクルの際に、例えば、約１５０度 に制限する。ファイアリング角は、抵抗５６、５７に対して選択された値とツェ ナーダイオード６７の降伏電圧に基づいて調節される。あるファイアリング角以 上（例えば、１５０度以上）においては、バス１０１のレール電圧が低くなり過 ぎ、ピンVDDの所にIC１０９を駆動するのに十分な電圧を生成することができな くなり、このため、インバータ６０が動作できなくなり、ランプ８５が点灯で きなくなる。 殆どのトリアックディマーは、フル光出力に対応する２５〜３０度の最小ファ イアリング（カットイン）角を持つ。この小さなカットイン角においては、最大 平均整流電圧がコンデンサ６４に加えられる。複数の抵抗５６、５７、５８、５ ９およびツェナーダイオード６７がディミングカーブに影響を与える。つまり、 これらによってランプ８５がそこにおいてフル光出力を出す最大ファイアリング 角が決定される。換言すれば、抵抗５６、５７、５８、５９およびツェナーダイ オード６７により、平均整流電圧が決定され、これがIC１０９のDIMピンによっ て、トリアック３５の選択されたファイアリング角に基づいて検出される。整流 電圧を平均化するための回路は、抵抗６１とコンデンサ６４から実現される。コ ンデンサ６３により抵抗６１とコンデンサ６４に加えられる信号の高周波成分が 除去される。 ６０Ｈｚ波形の負の半サイクルにおいては、ダイオード６６により、平均化回 路（抵抗６１、コンデンサ６４）に加えられる負の電圧がダイオード降下（例え ば、約０．７ボルト）に制限される。別の実施例として、ダイオード６６の代わ りにツェナーダイオード６６’を用いることで、この調節動作を向上させること もできる。この場合は、ツェナーダイオード６６’により、DIMピンに加えられ る電圧がクランプされ、要求される光のレベルは、平均整流電圧ではなく、電圧 の衝撃係数に基づいて決定される。例えば、ランプ８５の最大光出力に対してカ ットイン角が約３０度に設定された場合、衝撃係数は５０％より若干低い値に対 応し、ランプ８５の光出力を低減するためにカットイン角が増加されると、衝撃 係数は低減される。 インバータ６０は、半ブリッジとして構成され、Ｂ＋（レールバス）１０１、 リターンバス１０２（つまり回路グラウンド）、およびバス１０１と１０２の間 に直列に接続されたペアのスイッチ（例えば、パワーMOSFET）１００、１１２を 含む。スイッチ１００、１１２は、結節点１１０の所で互いに結合される。ここ では、これらは、トーテムポール配列を形成するものとして共通に識別される。 スイッチ１００、１１２として機能するMOSFETは、ペアのゲートG1、G2を持つ。 ペアのコンデンサ１１５、１１８が、結節点１１６の所で互いに結合され、結節 点１１０とバス１０２との間に直列に接続される。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、ダイオード１２３がIC１０９のピンVDDと バス１０２との間に接続される。 巻線７５、コンデンサ８０、コンデンサ８１、DC阻止コンデンサ１２６が、結 節点１７０の所で互いに結合される。変圧器Ｔのペアの二次巻線７６、７７が、 一次巻線７５に結合され、これにより、ランプ８５のフィラメントの間に、ラン プ８５をコンディショニングするために、予熱動作の際と、ランプ負荷８５がフ ル光出力以下で動作しているときに、電圧が加えられる。コンデンサ８０、８２ 、１１８、ツェナーダイオード１２１、スイッチ１１２および抵抗１５３は、一 緒に、回路グラウンドに接続される。ランプ８５、抵抗１５３、抵抗１６８が結 節点１７５の所で互いに接続される。ペアの抵抗１７３、１７４が、結節点１７ ５と、ランプ８５とコンデンサ１２６を互いに結ぶ結節点との間に直列に接続さ れる。コンデンサ８１、８２は、互いに直列に接続され、結節点８３の所に結合 される。整流器／倍電圧器５０のコンデンサ５１が結節点８３に接続される。コ ンデンサ１７９が結節点１７５と回路グラウンドとの間に接続され、ダイオード １８２が結節点１８４と回路グラウンドとの間に接続される。ダイオード１８０ が結節点１８４と回路グラウンドとの間に接続され、コンデンサ１８３が結節点 １８１と回路グラウンドの間に接続される。 駆動制御回路６５は、IC１０９を含み、IC１０９は、複数のピンを含む。RIND ピンは、結節点１８５に接続される。コンデンサ１５８が結節点１８５と回路グ ラウンドとの間に接続される。ペアの抵抗１６１、１６２とコンデンサ１６３が 結節点１８５と結節点１１６の間に直列に接続される。RINDピンの所の入力電圧 は、巻線７５を流れる電流のレベルを反映する。巻線７５を流れる電流は、最初 に、変圧器Ｔの二次巻線７８の間の電圧をサンプリングすることによって得られ る。こうしてサンプリングされた巻線７５の間の電圧に比例する電圧が、次に、 抵抗１６１とコンデンサ１５８によって形成される積分器によって積分される。 こうしてサンプリングされ、積分された、RIDNピンに供給される電圧は、巻線７ ５を流れる電流を表す。巻線７５を流れる電流を、最初に、二次巻線７８の電圧 をサンプリングし、積分することによって再構成することで、従来のスキーム（ 例えば、検出抵抗）と比較して、共振コイルを流れる電流の検出の際に伴う電力 の損失が遥かに低くなる。また、巻線７５を流れる電流をこれ以外の方法にて再 構成することは、この電流がランプ８５、共振コンデンサ８０、８１、８２、お よび電力フィードバックライン８７の間に分割されるために、非常に困難になる と思われる。 VDDピンは、IC１０９を駆動するための始動電圧を、抵抗１０３を通じてのラ イン２２への接続によって供給される。LI１ピンは、抵抗１６８を通じて結節点 ８８に接続される。LI2ピンは、抵抗１７１を通じて回路グラウンドに接続され る。LI1ピンとLI2ピンに入力される電流の間の差は、検出されたランプ８５を流 れる電流を反映する。抵抗１８９を通じて結節点１８１に接続されるVLピンの所 の電圧は、ランプ８５のピーク電圧を反映する。CRECTピンから、抵抗１９５と コンデンサ１９２の並列RC網と、抵抗１９３とコンデンサ１９４の直列RC網を通 じて回路グラウンドに流れ出る電流は、ランプ８５の平均電力（つまり、ランプ 電流とランプ電圧の積）を反映する。オプションとしての外部D.C.オフセットは 、後に詳細に説明するように、VDDピンと抵抗１９９の直接の組合せを含み、こ の場合は、結果としてD.C.オフセット電流が抵抗１９５を通って回路グラウンド に流れる。 コンデンサ１９２は、抵抗１９５の間にフィルタされたD.C.電圧を供給する機 能を持つ。抵抗１５６がRREFピンと回路グラウンドとの間に接続されるが、これ は、IC１０９内部の基準電流を設定する機能を持つ。ピンCFと回路グラウンドと の間に接続されたコンデンサ１５９は、後に詳細に説明する電流制御発振器（CC O）の周波数を設定する。ピンと回路グラウンドとの間に接続されたコンデンサ １６５は、後に説明する予熱サイクルと、非発振／待機モードの両方のタイミン グのために採用される。GNDピンは直接に回路グラウンドに接続される。ペアの ピンG1、G2は、それぞれ、スイッチ１００、１１２のゲートG1、G2に直接に接続 される。結節点１１０に直接に接続されたS1ピンは、スイッチ１００のソースの 所の電圧を表す。コンデンサ１３８を通じて結節点１１０に接続されたFVDDピン はICに対するフローティング電源電圧を表す。 インバータ６０および駆動制御回路６５の動作は以下の通りである。最初、つ まり、始動の際に、コンデンサ１５７が抵抗１０３とコンデンサ１５７のRC時定 数に基づいて充電されると、スイッチ１００と１１２が、それぞれ、非導通状態 と導通状態となる。この始動フェーズにおいては、IC１０９のVDDピンに流れる 入力電流は、低レベル（５００マイクロアンペア以下）に維持される。結節点１ １０とFVDDピンとの間に接続されたコンデンサ１３８は概ねVDD電圧に等しい比 較的一定な電圧に充電され、スイッチ１００の駆動回路に対する電圧源として機 能する。コンデンサ１５７の間の電圧がターンオン閾値電圧（例えば、１２ボル ト）を超えると、IC１０９は動作（発振／スイッチング）状態に入り、スイッチ １００と１１２は、各々、巻線７５およびコンデンサ８０、８１、８２によって 決定される共振周波数より十分に高い周波数にて、導通状態と非導通状態の間で 、前後に、スイッチする。 IC１０９はインバータ６０がいったん発振を開始すると、予熱サイクル（つま り、予熱状態）に入る。結節点１１０の所の電圧はスイッチ１００と１１２のス イッチング状態によって、０ボルトとバス１０１上の電圧との間で変動する。コ ンデンサ１１５と１１８は、結節点１１０の所の電圧が上下に変動する速度を低 速化することで、スイッチング損失とインバータ６０によって生成されるEMIの レベルを低減する機能を果たす。ツェナーダイオード１２１によって結節点１１ ６の所に脈動電圧が確立（生成）され、この電圧がダイオード１２３によってコ ンデンサ１５７に加えられる。結果として、IC１０９のVDDピンには比較的大き な、例えば、１０〜１５ミリアンペアの動作電流が流れる。コンデンサ１２６は 、このD.C.電圧成分がランプ８５に加えられるのを阻止する。 予熱サイクルの際は、ランプ８５は、非点弧状態、つまり、ランプ８５内にア ークがまだ確立されてない状態にある。IC１０９の約１００ｋＨｚの初期動作周 波数は、抵抗１５６とコンデンサ１５９、およびスイッチ１００、１１２の逆ダ イオード導通時間によって設定される。IC１０９は、直ちに、動作周波数をIC内 部に設定される速度に低減する。この周波数の低減は、RINDピンによって検出さ れる抵抗１６１とコンデンサ１４８によって形成されるRC積分器間のピーク電圧 が−０．４ボルト（つまり、０．４ボルトに等しい負のピーク電圧）になるまで 継続される。スイッチ１００と１１２のスイッチング周波数が、RINDピンによっ て検出される電圧が−０．４ボルトに維持されるように調節され、この結果、結 節点１１０の所に約８０〜８５ｋＨｚの比較的一定な（予熱周波数として定義さ れる）周波数が出現する。比較的一定なRMS電流が巻線７５を流れ、この電流が 二次巻線７６、７７に結合され、これにより、ランプ８５のフィラメント（つま り、カソード）がランプのその後の点弧に対して十分に予備コンディショニング され、これによって、ランプの長い寿命が確保される。この予熱サイクルの継続 期間は、コンデンサ１６５によって設定される。コンデンサ１６５の値が零の場 合（つまり、開放されている場合）は、フィラメントの予熱は行なわれず、ラン プ８５が瞬間的に始動されることとなる。 コンデンサ１６５によって決定される予熱動作の終端においは、予熱の際は高 値の論理レベルを取るVLピンは、低値の論理レベルを取る。すると、IC１０９は 、予熱の際のスイッチング周波数から、IC１０９内部に設定されている速度にて 、無負荷共振周波数（つまり、ランプ８５の点弧の前の巻線７５とコンデンサ８ ０、８１、８２の共振周波数）に向けて下方に掃引を開始する。スイッチング周 波数が共振周波数に接近すると、ランプ８５間の電圧が急速に（例えば、６００ 〜８００のピークボルトに）上昇し、通常は、ランプ８５の点弧に十分な高電圧 となる。ランプ８５がいったん点灯されると、ランプ８５を流れる電流は、数ミ リアンペアから数百ミリアンペアに上昇する。ランプ電流と同一である抵抗１５ ３を流れる電流は、LI1ピンとLI2ピンの所で、それぞれ、抵抗１６８と１７１に 比例するこれらの間の電流差分に基づいて決定される。ランプ８５の電圧は、抵 抗１７３、１７４、１７７の組合せから形成される分圧器にてスケーリングされ 、ダイオード１８２とコンデンサ１８３から形成されるピークツウピーク検出器 にて検出され、この結果として、ピークツウピークランプ電圧に比例するD.C.電 圧が結節点１８１の所に生成される。結節点１８１の所のこの電圧は抵抗１８９ によって電流に変換され、これがVLピンに供給される。 VLピンに供給される電流は、IC１０９の内部で、LI1ピンとLI2ピンの間の差分 電流を乗じられ、結果として、整流されたA.C.電流がCRECTピンから、コンデン サ１９２と抵抗１９５の並列RC網と抵抗１９３とコンデンサ１９４の直列RC網に 流れる。これら並列と直列のRC網は、このA.C.整流電流をランプ８５の電力に比 例するD.C.電圧に変換する。CRECTピンの所の電圧がIC１０９内に含まれるフィ ードバック回路／ループによって強制的にDIMピンの所の電圧に等しくされ、こ の結果としてランプ８５によって消費される電力が調節される。 ランプ８５の要求される照明レベルは、DIMピンの所の電圧によって設定され る。このフィードバックループは、後に詳細に説明するランプ電圧検出回路およ びランプ電流検出回路を含む。このフィードバックループに基づいて半ブリッジ インバータ６０のスイッチング周波数が調節され、CRECTピンの所の電圧が、DIM ピンの所の電圧に等しくなるようにされる。CRECT電圧は、０．５ボルトと２． ９ボルトの間で変動する。DIMピンの所の電圧が２．９ボルト以上に上昇、ある いは０．５ボルト以下に低下した場合、これらは、内部的に、それぞれ、２．９ ボルトあるいは０．５ボルトにクランプされる。DIMピンの所に供給される信号 は、A.C.入力ライン電圧の位相の一部分が遮断される位相角ディミングを通じて 生成される。入力ライン電圧のカットイン位相角が、ディミングインタフェース ５５を通じて、D.C.信号に変換され、これがDIMピンに供給される。 CRECTピンの所の電圧は、ランプ８５が点弧されたとき零になる。ランプ電流 が蓄積する（立ち上がる）と、CRECTピンの所に、ランプ電圧とランプ電流の積 に比例する電流が生成され、これによってコンデンサ１９２、１９４が充電され る。インバータ６０のスイッチング周波数が、CRECTピンの所の電圧がDIMピンの 所の電圧に等しくなるまで、減少あるいは増加される。ディムレベルが全（１０ ０％）光出力に設定されている場合は、コンデンサ１９２、１９４は２．９ボル トまで充電することを許され、このため、CRECTピンの電圧は、このフィードバ ックループに基づいて、２．９ボルトに上昇する。電圧の上昇の際は、このフィ ードバックループは、後に詳細に説明するように開かれる。いったんCRECTピン の電圧が約２．９ボルトになると、このフィードバックループは閉じる。同様に 、ディム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、１９ ４は０．５ボルトまで充電することを許され、このため、CRECTピンの電圧は、 このフィードバックループに基づいて、０．５ボルトに上昇する。一般的には、 DIMピンの所の０．５ボルトは全（１００％）光出力の１０％に対応する。全光 出力の１％まで深くディミングするためには（これ以外の場合は要求されないが ）、抵抗１９９によって実現される外部オフセットを用いて、DIMピンの所の０ ．５ ボルトが全光出力の１％に対応するようにされる。ディムレベルが最小光出力に 設定されている場合は、CRECTコンデンサは０．５ボルトまで充電し、その後、 このフィードバックループは閉じる。 点弧においては低ディムレベルに設定される従来のランプは、典型的には、点 弧フラッシュを発生する。要求される照明のレベルよりも高いこの光のフラッシ ュは、点弧の後に、高レベルの電力を、不必要な比較的長い期間（最大数秒）に 渡って供給するために発生する。従来のコンパクト蛍光ランプ点弧スキームは、 この方法にてランプの点弧が成功することを保証する。ただし、本発明によると 、点弧フラッシュが最小にされる。つまり、点弧に続く高い光の状態が、低ディ ム設定の場合でも、非常に短期間にされ、望ましくない光フラッシュの視覚的効 果が最小にされる。点弧フラッシュの事実上の除去は、点弧が起こった直後にラ ンプ８５に供給される電力のレベルを、フィードバックループを用いて低減する ことによって達成される。 アマルガムランプの場合、ランプ電圧はアマルガム温度が所定のレベルを超え ると大きく落ちる。水銀蒸気の圧力が低減し、このために、ランプ電圧が落ちる 。このような状態下においては、ランプ電力の調節は、結果として、極端に高い ランプ電流を発生させ、このため、ランプ電極の故障やランプの寿命の低下をも たらす。このため、本発明によると、ランプ電流のレベルが、結節点１８１の所 の最小電圧をVDDピン電圧からダイオード１８６の電圧降下を差し引いた値に等 しくなるようにクランプすることで、許容できるレベルに維持される。ランプ８ ５の電圧が抵抗１７３、１７４、１７７から形成される分圧器にてスケーリング され、これをダイオード１８２とコンデンサ１８３から形成されるピークツウピ ーク検出器にて検出することで、結節点１８１の所に、ピークツウピークランプ 電圧に比例するD.C.電圧が生成される。 結節点１８１の所の電圧は抵抗１８９によってVLピンに流れる電流に変換され るが、この電圧が、VDDピン電圧からダイオード１８６の電圧降下を差し引いた 値以下に落ちないように維持される。IC１０９がランプ電圧の調節を、サンプリ ングされたランプ電圧を最小値にクランプしながら遂行するために、ランプ電流 は許容最大レベル以下に制限される。 フリッカを回避するために、変圧器Ｔの二次巻線７８、抵抗１６２およびコン デンサ１６３から形成される補助電源が提供される。フリッカは、VDDピンの所 の電圧レベルがIC１０９を駆動するために要求される最小閾値以下に落ちること に起因してIC１０９が瞬間的にターンオフすることで発生する。つまり、ランプ ８５がターンオンしたときCFL１０がより多くの電流を引き、このために、バス １０１に供給される電圧が瞬間的にデップする（低下する）。VDDピンの所の電 圧はバス１０１によって供給される電圧に基づくため、VDDピンの所の電圧レベ ルが瞬間的に最小閾値以下に低下し、この結果フリッカが発生する。 補助電源は、主電源を補う機能を持つ。主電源はツェナーダイオード１２１に よって確立される脈動電圧をコンデンサ１５７に供給し、これを充電する。VDD ピンの電圧はコンデンサ１５７の間の電圧に等しい値に設定される。補助電源は 、予熱の最中ではなく、予熱が終了した後に、整流された電圧を供給する。この 電圧は、二次巻線７８の間の電圧を抵抗１６２、コンデンサ１６３、ダイオード １２３に結合することによってVDDピンに供給される。つまり、補助電源は、DC オフセットをVDDに供給し、これにより、VDDピンの所の電圧がIC１０９を駆動す るための約１０ボルトの最小閾値以上に維持される。これにより、ランプ８５が ターンオンする際に負荷が増加することに起因してランプ８５の光が瞬間的に中 断される現象（つまり、フリッカ）が回避される。 電力は、整流器／倍電圧器５０に、電力フィードバックライン８７に沿って結 節点８３から、ダイオードD2、D4、コンデンサ５１を互いに結ぶ結節点へとフィ ードバックされる。整流器／倍電圧器５０によってランプ８５に供給される過剰 ブースト電圧を低下させるため、およびディミング状態での点弧の際に電流の量 を増加させるために、共振タンク回路を構成するコンデンサ８１と８２によって 表されるキャパシタンスが、これらコンデンサの間で分割され、フィードバック 電流は、コンデンサ８１のコンデンサ８２に対する比によってはコンデンサ８１ のみを流れるようにされる。そして、コンデンサ８１のコンデンサ８２に対する 比は、ランプ電圧（つまり、ランプ８５の間の電圧）のライン電圧（つまり、A. C.源２０の電圧）に対する比に依存する。 ダイオードD1、D3は、ライン電圧が正のとき導通し、ダイオードD2、D4は、ラ イン電圧が負のとき導通する。主ライン電圧（つまり、A.C.電源２０からの電圧 ）の各半サイクルのピーク部分において、コンデンサ８１からの高周波フィード バック寄与は存在しない。つまり、電圧は主ラインの各半サイクルのピーク部分 の際は、結節点８３の所の電圧より大きく、このため、整流器／倍電圧器５０に 供給される高周波寄与は、ダイオードD2、D4によって阻止される。 コンデンサ５１は、D.C.阻止コンデンサであり、これはコンデンサ８１からの 高周波フィードバック寄与との関連で、ダイオードD1とD3を結ぶ結節点を、ダイ オードD2とD4を結ぶ結節点に電気的に接続する。コンデンサ５１は、これにより 、高周波フィードバック寄与が主ライン電圧の正と負の半サイクルの両方に対し て同一（つまり、対称）となることを確保する。フィードバックの量は、主ライ ン電圧とディム設定に基づいて変化され。コンデンサ８１、８２は、整流器／倍 電圧器５０にフィードバックされる高周波電力との関連では、ランプ８５に対し て並列となり、整流器／倍電圧器５０にフィードバックされる電力はランプ８５ の間の電圧を反映する。 電力フィードバック回路は、長所として、CFL１０が１．０より遥かに小さな 力率（例えば約０．７）にて動作することを可能にする。力率が１．０の場合は 、インバータ６０と負荷７０内に力率がこれより低い場合より遥かに大きなスト レ スが発生する。電力フィードバック回路は、力率を、トリアック３５を導通状態 に維持するために必要とされる約０．７の最小レベルに上げる。 次に、図４の説明に移るが、図示するように、IC１０９は、電力調節／ディミ ング制御回路２５０を含む。LI1ピンとLI2ピンとの間の差分電流は、アクティブ 整流器３００に供給される。アクティブ整流器３００は、A.C.波形を全波整流す るが、これを、ダイオードと関連する電圧降下を回避するために、ダイオードブ リッジではなく、内部フィードバックを持つ増幅器を用いて行なう。電流源３０ ３は、アクティブ増幅器３００の出力に応答して、ランプ８５を流れる電流を表 す整流された電流ILDIFFを生成し、これを、電流乗算器３０６への２つの入力の 一つとして供給する。 予熱サイクルの際は、PチャネルMOSFET３３１はターンオンし、N-チャネルMOS FET３３２はターンオフし、これによって、VLピンの電圧がVDDピンの電圧まで引 き上げられる。例えば、１秒間継続する予熱サイクルが終了すると、今度は逆に 、PチャネルMOSFET３３１はターンオフし、N-チャネルMOSFET３３２はターンオ ンし、このために、インバータ６０の電力調節／ディム制御動作が起こることが 許される。予熱サイクルに続いて、電流がVLピンとN-チャネルMOSFET３３２に流 れ、この電流が抵抗３３３によってスケーリングされる。電流源（つまり、電流 増幅器）３３６は、VLピンからのスケーリング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、こ の電流が、乗算器３０６の他方の入力に供給される。電流源３０９は、乗算器３ ０６の出力に応答して、電流ICRECTを生成し、この電流は、CRECTピンとエラー 増幅器３１２の非反転入力の両方に供給される。図３に示すように、コンデンサ １９２と抵抗１９２の並列網と、これと並列に接続された抵抗１９３とコンデン サ１９４の直列の網により、このA.C.整流電流がCRECTピンの所で、D.C.電圧に 変換される。 図４に戻り、DIMピンの所のD.C.電圧は、電圧クランプ回路３１５に加えられ る。電圧クランプ回路３１５は、CRECTピンの所の電圧を、０．３ボルトと３． ０ボルトの間に制限する。電圧クランプ回路３１５の出力は、エラー増幅器３１ ２の反転入力に供給される。エラー増幅器３１２の出力は、電流源３４５を流れ る電流IDIFのレベルを制御する。電流比較器３４８は、電流IDIFを、基準電流IM INおよび電流IMODと比較し、大きな規模を持つ方の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によって制御される。電流比較器３４８ によって出力される電流は、制御信号として機能し、これによってCCO３１８の 所の発振（スイッチング）周波数が決定される。ランプが点弧すると、CRECTピ ンの電圧とIDIF電流は零となる。比較器３４８の出力は、IMIN、IDIF、IMODの内 の電流レベルが最大なものを選択するが、これはこの時点ではIMODである。CREC Tの電圧がDIMピンの所の電圧と等しくなるまで蓄積すると（立ち上がると）、ID IF電流が増加し、IDIF電流がIMOD電流を超えると、比較器３４８の出力はIDIF電 流と等しくなる。 フィードバックループは、エラー増幅器３１２を中心として、IC１０９の内部 と外部の多くの要素を含み、CRECTピンの所の電圧をDIMピンの所の電圧に等しく する働きを持つ。DIMピンの所の電圧が０．３ボルト以下のときは、０．３ボル トのD.C.電圧がエラー増幅器３１２の反転入力に加えられ、DIMピンの所の電圧 が３．０ボルトを超えたときは、３．０ボルトがエラー増幅器３１２に加えられ る。DIMピンに加えられる電圧は、ランプ８５の最大光レベルと最小光レベル間 の１０：１なる要求される比を達成するためには、０．３ボルト以上、３．０ボ ルト以下の範囲であることを必要とされる。乗算器３０６への入力は、電流クラ ンプ３３９によってクランプされ、これにより、乗算器３０６に適当にスケーリ ングされた電流が供給される。 CCO３１８の周波数は、比較器３４８の出力に応答して、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、予熱および点弧掃引 の際は、IMOD電流をCCO３１８に供給し、定常動作の際は、IDIF電流をCCO３１８ に出力する。CCO３１８は、比較器３４８によってIMIN電流が出力された場合は 、これに応答して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の外部に、それぞれ、CFピンとRREFピンの所に接続されるコン デンサ１５９と抵抗１５６にも依存する。インバータ６０は、CRECTピン電圧が 、DIMピン電圧と同一電圧となったとき、閉ループ動作に達する。エラー増幅器 ３１２は、比較器３４８によって出力されるIDIF電流を調節することで、CRECT ピン電圧をDIMピン電圧と概ね等しくなるように維持する。 共振コイル電流検出回路３６４は、RINDピンの所の信号によって表される共振 コイルの電流をモニタすることで、インバータ６０が容量性モードあるいは近容 量性モードの動作にあるか決定する。インバータ６０は、巻線７５を流れる電流 の位相がスイッチ１１２間の電圧の位相より進んでいる場合は、容量性モードの 動作にある。近容量性モードの動作の場合は、巻線７５を流れる電流の位相がス イッチ１１２の間の電圧の位相に接近するが、ただしまだこれよりも進む。例え ば、巻線７５とコンデンサ８０、８１、８２の共振周波数が約５０ｋＨｚの場合 、巻線７５を流れる電流の位相がスイッチ１１２間の電圧の位相より遅れるが、 ただしこの遅れが約１マイクロ秒以内である場合、近容量性モードの動作が存在 する。 共振コイル電流検出回路回路３６４は、また、スイッチ１００あるいは１１０ の順方向導通、すなわち（基板からドレインへの）ボディーダイオード導通が起 こっていないか検出する。共振コイル電流検出回路３６４によって生成される信 号IZEROb、つまり、フリップフロップ３７０のＱ出力の所に生成される信号IZER Obは、スイッチ１００あるいは１１２のいずれかが順方向導通（状態）にある場 合は高値の論理レベルとなり、スイッチ１００あるいは１１２のいずれかのボデ ィーダイオードが導通する場合は低値の論理レベルとなる。信号IZERObは、CCO ３１８のIZERObピンに供給される。信号IZERObが低値の論理レベルにあるときは 、CFピン３７９の所の波形は実質的に一定なレベルとなる。信号IZERObが高値の 論理レベルにあり、スイッチ１００が導通しているときは、CFピンの所の電圧は 上昇する。信号IZERObが高値の論理レベルにあり、スイッチ１１２が導通してい るときは、CFピンの所の電圧は低減／下降する。 共振コイル電流検出回路３６４によって生成される信号CM、つまり、QRゲート ３７３によって生成される信号CMは、インバータ６０のスイッチング周波数が、 近容量性モードの動作にあるとき、高値の論理レベルとなる。スイッチコンデン サ積分器３２７は、信号CMが高値の論理レベルにある場合、これに基づいて、電 流源３２９の出力（つまり、IMOD電流）を増加させる。IMOD電流の規模が増加す ると、比較器３４８は、IMOD電流をCCO３１８に供給し、このために、インバー タ６０のスイッチング周波数が増加される。近容量性モードの動作は、共振コイ ル電流検出回路３６４によって、IC１０９のG1、G2ピンの所に生成される各ゲー ト駆動パルスのリーディング（立ち上がり）エッジにおいて、RINDピンの所の電 圧波形の符号（＋あるいは−）をモニタすることによって検出される。RINDピン の所の電圧波形の符号が、ゲートパルスG1のリーディングエッジにおいて＋（正 ）である場合、あるいは、ゲートパルスG2のリーディングエッジにおいて−（負 ）である場合、インバータ６０は近容量性モードの動作にある。 NANDゲート３７６は、CMPANIC信号を出力するが、この信号は、インバータ６ ０が容量性モードにて動作しているとき、高値の論理レベルになる。いったん容 量性モードが検出されると、IMOD電流のレベルがスイッチコンデンサ積分器３２ ７の出力の急速な上昇に応答して、急速に上昇する。CCO３１８は、IMOD信号、 抵抗１５６およびコンデンサ１５９に基づいてインバータのスイッチング周波数 を、ほぼ瞬間的に最大値に増加させる。容量性モードは、IC１０９のG1、G2ピン の所に生成される各ゲート駆動パルスのトレーリング（立ち下がり）エッジにお いて、RINDピンの所の電圧波形の符号（＋あるいは−）をモニタすることによっ て検出される。RINDピンの所の電圧波形の符号が、ゲートパルスG1のトレーリン グエッジにおいて−（負）である場合、あるいは、ゲートパルスG2のトレーリン ググエッジにおいて＋（正）である場合、インバータ６０は容量性モードの動作 にある。 回路３７９は、CPピンと回路グラウンドとの間に接続されるコンデンサ１６５ の値に応答して、ランプ８５のフィラメントを予熱するための時間、およびイン バータ６０を待機動作モードに置くための時間を設定する。予熱サイクルの際に 、CPピンの所に２つのパルスが（約１秒間に渡って）生成される。インバータ６ ０のスイッチング周波数は、予熱サイクルの際は、約８０ｋＨｚとされる。予熱 サイクルの終端において、信号IGNSTが高値の論理レベルとなり、これによって 、点弧動作が開始される。つまり、スイッチング周波数が約８０ｋＨｚから、巻 線７５、コンデンサ８０、８１、８２の共振周波数、例えば、約６０ｋＨｚ（無 負荷共振周波数）の近傍の少し上の値に点弧掃引される。この点弧掃引は、例え ば、１０ｋＨｚ／ミリ秒の速度で行なわれる。 IC１０９は、共振巻線７５を流れる電流の規模を調節するが、これはRINDピン の所で検出される。RINDピンの所の電圧規模が０．４ボルトを超えると、比較器 ４４８によって出力される信号PCは高値の論理レベルとなり、このため、スイッ チコンデンサ積分器３２７の出力がIMOD電流のレベルに調節される。このため、 RMSスイッチング周波数が増加し、結果として、共振巻線７５を流れる電流の規 模が低減される。RINDピンの所の電圧規模が０．４ボルト以下に落ちると、信号 PCは低値の論理レベルを取り、このためスイッチコンデンサ積分器３２７の出力 はIMOD信号のレベルに調節され、このためスイッチング周波数が低減される。こ の結果、共振巻線７５を流れる電流が増加する。これにより共振巻線には良く調 節された電流が流れ、このために、予熱の際に、ランプ８５の各フィラメントの 間に、実質的に一定な電圧が発生することが確保される。別の方法として、各フ ィラメントと直列にコンデンサ（図示せず）を挿入し、これにより、予熱の際に 、フィラメントに実質的に一定な電流が流れることを確保することもできる。 回路３７９はまた予熱サイクルが経過した後に始動される点弧タイマを含む。 いったん起動されると、CPピンの所で１パルスが生成される。このパルスの後に 、容量性モードの動作か、ランプ８５間の過電圧状態のいずれかが検出された場 合は、IC１０９は、待機モードの動作に入る。待機モードにおいては、CCO３１ ８は、発振を止め、スイッチ１１２と１１０は、それぞれ、導通状態と非導通状 態に維持される。待機モードの動作から出るためには、IC１０９への電源電圧（ つまり、VDDピンに供給される電圧）を、少なくともターンオフ閾値（例えば、 １０ボルト）あるいはこれ以下に低減し、その後、少なくともターンオン閾値（ 例えば、１２ボルト）に増加することが要求される。 予熱タイマは、シュミットトリガ４００（つまり、ヒストリシスを持つ比較器 ）を含むが、これは、CP波形のトリッピングポイントを設定する。これらトリッ ピングポイントは、シュミットトリガ４００の入力に、これをターンオンあるい はターンオフ状態にトリガするために加えられる電圧を表す。スイッチ４０３は 、導通状態においては、コンデンサ１６５を放電するための経路となる。スイッ チ４０３は、シュミットトリガ４００によってパルスが生成される度に導通状態 になり、これは各パルス期間だけ継続する。コンデンサ１６５は、CPピンの所の 電圧がシュミットトリガ４００によって設定される上側トリッピングポイントを 超える度に放電する。この放電路は、CPピン、スイッチ４０３、および回路グラ ウンドを含む。コンデンサ１６５は、電流源３８８によって充電される。容量性 モードの動作が、NANDゲート３７６の所にCMPANIC信号が生成されたことを反映 して、検出された場合、スイッチ３９２がターンオンする。すると、コンデンサ １ ６５は、今度は、電流源３９１によって充電される。コンデンサ１６５を充電す る電流は、容量性モードの動作が検出された場合、１０倍高くなり、CPピンの所 の電圧は、シュミットトリガ４００の上側トリッピングポイントに、容量性モー ドでない場合の１／１０の時間で達する。従って、CPピンの所のこのパルスは、 容量性モードの動作が検出された場合、容量性モードの動作が検出されない場合 の１０倍短くなる。このため、IC１０９は、スイッチング周波数の増加で容量性 モードの状態が除去できない場合、待機モードの動作に比較的短時間で入る。 予熱タイマは、さらに、カウンタ３９７を形成するＤ−タイプフリップフロッ プを含む。NANDゲート４０６の出力は、信号COUNT8bを生成するが、この信号は 、点弧期間の終端において低値の論理レベルとなる。ゲート４１２は、ランプ８ ５間に過電圧最小閾値状態が検出されたとき（これはOVCLK信号によって表され る）、あるいは容量性モードのインバータ動作が検出されたとき（これはCMPANI C信号によって表される）、高値の論理レベルを出力する。ゲート４１５の出力 が高値の論理レベルになると、スイッチ４０３がターンオンし、結果としてコン デンサ１６５が放電される。 上述のように、予熱サイクルに続いて、電力の調節とディミング制御の目的で 、VLピンから流れる入力電流が電流源３３６を通じて乗算器３０６に供給される 。VLピンからの入力電流は、また、それぞれ、電流源４１７、電流源４１８、電 流源４１９を通じて、比較器４２１、比較器４２４、比較器４２７の非反転入力 にも供給される。 比較器４２１は、ランプ電圧が過電圧最小閾値を超えたことを検出すると、こ れに応答して、点弧タイマを起動する。点弧タイマが満了した後も過電圧最小閾 値状態が存在する場合は、IC１０９は、待機モードの動作に入る。D-タイプフリ ップフロップ４３０は、G2ピンの所で生成されるゲートパルスの立ち下がりエッ ジにおいて、比較器４２１の出力をクロックする。D-タイプフリップフロップ４ ３３、ANDゲート４３６およびNORゲート４３９は、最初の点弧掃引の際に過電圧 最小閾値が超えられた場合、スイッチ（N-チャネルMOSFET）４４０を開き、これ によってICRECT信号を阻止する。フリップフロップ４３３のＤ入力は、結節点３ ８５に結ばれる。フリップフロップ４３３のＤ入力は、予熱サイクルの終端にお いて、過電圧最小状態が検出された場合、高値の論理レベルとなる。フリップフ ロップ４３３の出力は、Ｄ入力の所の論理レベルが高値になると、これに応答し て低値の論理レベルとなり、この結果、ゲート４３９の出力は、低値の論理レベ ルにスイッチされる。すると、スイッチ４４０が開き、このため、ICRECT信号が CRECTピンに達することが阻止される。ICRECT信号がCRECTピンに達することを阻 止されると、コンデンサ１９２は抵抗１９５を通じて放電する。外部オフセット １９８が用いられない場合は、全（フル）放電が起り、図２に示すようにオフセ ット１９８が用いられる場合は、部分放電が起こる。いずれの場合も、コンデン サ１９２の放電のために、CRECTピンの所の電圧が低下し、フィードバックルー プが閉じないことが確保される。予熱サイクルの際は、内部結節点３８５の所の IGNST信号は、低値の論理レベルとなる。従って、NORゲート４３９は、予熱サイ クルの際はスイッチ４４０をターンオフする。このため、ICRECT信号がエラー増 幅器３１２に加えられることも、CRECTピンから流れ出て、コンデンサ１９２を 充電することもない。 予熱サイクルの完了の直後に開始される点火掃引がいったん開始すると、IGNS T信号は高値の論理レベルとなる。すると、スイッチ４４０がターンオンし、点 弧掃引の期間を通じて、過電圧最小閾値（例えば、点弧の際にランプ８５に加え られる最大電圧の約１／２）が比較器４２１によって検出されない限りオンの状 態にとどまる。点弧掃引の際、スイッチング周波数は低下して行き、結果として ランプ８５間の電圧と、検出ランプ電流は増加する。ICRECT信号の規模が増加し 、これによってコンデンサ１９２が充電されるために、CRECTピンの所の電圧が 増 加する。低ディムレベルにおいては、CRECTピンの所の電圧がDIMピンの所の電圧 と等しくなることが考えられる。このため、さらなる介在なしには、エラー増幅 器３１２が、これら２つの電圧間の差を検出しないために、ランプ８５が正常に 点弧される前にフィードバックループを早熟に閉じることがある。 フィードバックループがこのように早熟に閉じられることを回避するために、 点弧掃引の際は、ゲート４３９が、スイッチ４４０をターンオフし、比較器４２ １によって過電圧最小閾値状態が存在することが検出される限り、スイッチ４４ ０がターンオフした状態に維持される。ICRECT信号がCRECTピンに達することが 阻止されるために、CRECTピンの電圧が落ち、このため、CRECTピンの電圧がDIM ピンの電圧と等しくなることが、後者が深いディムレベルに設定されている場合 でも阻止される。このため、フィードバックループが点弧掃引の際に閉じること で正常な点弧の発生が阻止されることがなくなる。好ましくは、スイッチ４４０ は、ランプ電圧が過電圧最小閾値に達したとき開始されランプ８５が点弧するま で継続される点弧掃引の際に、一度のみターンオフされる。スイッチ４４０がタ ーンオフされている間は、コンデンサ１９２は、抵抗１９５を通じて十分に低い 値に放電することができ、このため、フィードバックループが、点弧掃引の際に 、早熟に閉じないことが確保される。 従来のコンパクト蛍光ランプの駆動スキームは、ランプ始動を成功させるため に、ランプに、比較的高いレベルの電力を望ましくない長期間に渡って（例えば 、最大数秒に渡って）供給する。ランプを比較的低いレベルの輝度にて始動する ことを試みた場合、ランプに比較的高いレベルの電力が望ましくない長期間に渡 って供給され、このために、点弧フラッシュと呼ばれる状態が発生する。この状 態においては、要求されるよりも潜在的にかなり高い光の瞬間的なフラッシュが 発生する。 本発明は、点弧フラッシュを除去することに成功する。つまり、本発明による と、点弧フラッシュが気付かない程度に押さえられる。点弧フラッシュの大幅な 除去は、ランプ８５に比較的高いレベルの電力が望ましくない長期間に渡って供 給されることを回避することによって達成される。より詳細には、ランプ８５に は、比較的高いレベルの電力が、約１ミリ秒以下の短い期間だけ供給され、その 後、ランプの点弧に続いて、この規模が低減される。このランプ電力の即座の低 減は、過電圧状態を、特に、ランプ電圧が（比較器４２１によって検出される） 過電圧最小閾値を、スイッチ４４０が再び閉じる前に、モニタすることによって 達成される。ランプ電圧のこの過電圧最小閾値以下への下落は、ランプ８５の点 弧が成功すると同時に発生する。換言すれば、点弧フラッシュが発生し易い深い ディムレベルにおいて、点弧フラッシュが、最初にランプ電圧が過電圧最小閾値 に達したあるいはこれを超えた時期を検出し、続いてランプ電圧が過電圧最小閾 値以下に落ちた時期を検出することで回避される。 比較器４２４の出力は、ランプ電圧が過電圧最大閾値（例えば、過電圧最小閾 値の二倍）を超えたとき、高値の論理レベルとなる。比較器４２４の出力が、高 値の論理レベルであり、近容量性モードが検出されない場合は、スイッチコンデ ンサ積分器３２７は、CCO３１８の発振周波数、従って、スイッチング周波数を 固定された速度（例えば、１０ｋＨｚ／ミリ秒の掃引速度）にて、D-タイプフリ ップフロップ４４５のＱ出力が高値の論理レベルであること（つまり、フリップ フロップ４４５によって出力される信号FI（周波数増加）が高値の論理レベルで あること）に基づいて増加する。このために、インバータ６０のスイッチング期 間の時間間隔が短縮される。他方、比較器４２４の出力が高値の論理レベルであ り、近容量性状態が検出された場合は、スイッチコンデンサ積分器３２７は、CC O３１８の発振周波数、従って、スイッチング周波数を即座に（例えば、１０マ イクロ秒以内に）その最大値（例えば、１００ｋＨｚ）に、NANDゲート４４２の 出力が高値の論理レベルであること（つまり、NANDゲート４４２によって出力さ れる信号FSTEP（周波数ステップ）が高値の論理レベルであること）に基づいて 増加する。この場合、CCO３１８に応答して、インバータ６０のスイッチング期 間がその最小時間間隔（例えば、１０マイクロ秒）に短縮される。 比較器４２７の出力は、ランプ電圧が過電圧パニック閾値（つまり、過電圧最 大閾値以上の閾値）を超えたとき、高値の論理レベルとなる。比較器４２７の出 力が、高値の論理レベルになると、スイッチコンデンサ積分器３２７は、CCO３ １８のスイッチング周波数を、即座にその最大値に、NANDゲート４４２の出力が 高値の論理レベルであること（つまり、NANDゲート４４２によって出力される信 号FSTEP（周波数ステップ）が高値の論理レベルであること）に基づいて増加す る。 ゲート駆動回路３２０は、当分野において周知であり、米国特許第5,373,435 号においてより詳細に開示されている。従って、米国特許第5,373,435号のゲー ト駆動回路の説明を参照されたい。IC１０９のFVDD、G1、S1、およびG2ピンは、 米国特許第5,373,435号の図１に示す結節点P1、P2、P3およびGLに対応する。本 発明の図３に示す信号G1とG2Lは、それぞれ、米国特許第5,373,435号における上 側ドライブDUがオンのときの端子IN_Lの所の信号とコントローラとシフタとの間 の信号に対応する。 電源レギュレータ５９２は、約５ボルトの出力電圧を生成するバンドギャップ レギュレータ５９５を含む。レギュレータ５９５は、広い範囲の温度および電源 電圧（VDD）に渡って実質的に独立である。シュミットトリガ（つまり、ヒステ リスを持つ比較器）５９８のLSOUT（low supply out）と呼ばれる出力は、電源 電圧の状態を識別し、VDDピンの所の入力電源電圧がターンオン閾値（例えば、 １２ボルト）を超えると、LSOUT信号は低値の論理レベルとなる。他方、LSOUT信 号はVDDピンの所の入力電源電圧がターンオフ閾値（例えば、１０ボルト）以下 に落ちると、高値の論理レベルとなる。始動の際は、LSOUT信号は高値の論理レ ベルにあり、これは、ラッチ６０１のSTOPOSC信号と呼ばれる信号を高値の論理 レベルにセットする。CCO３１８は、STOPOSC信号と呼ばれる出力が高値の論理レ ベルとなると、CCO３１８はこれに応答して発振するのを止め、CFピンをバンド ギャップレギュレータ５９５の出力電圧にセットする。 VDDピンの所の電源電圧がターンオン閾値を超え、結果としてLSOUT信号が低値 の論理レベルになると、STOPOSC信号は低値の論理レベルとなる。CCO３１８は、 LSOUT信号が低値の論理レベルになると、これに応答して、インバータ６０を上 述のようなスイッチング周波数にて駆動し、この結果、実質的に台形な波形がCP ピンに加えられる。VDDピンの電圧がターンオフ閾値以下に落ち、G2ピンの所の ゲート駆動パルスが高値の論理レベルになる度に、CCO３１８は発振を止め、ス イッチ１１０と１１２は、それぞれ、それらの非導通状態と導通状態に維持され る。 ラッチ６０１の出力は、NORゲート６０４の出力が高値の論理レベルとなった ときも、高値の論理レベルとなり、結果として、CCO３１８は発振を止め、待機 モードの動作に入る。NORゲート６０４のNOIGN信号として識別される出力は、点 弧期間の終了の後に、ランプ８５間の過電圧状態あるいは容量性モードのインバ ータ動作のいずれかが検出された場合、高値の論理レベルとなる。これら状態の いずれも、ランプ８５が回路から除去されたときに発生し、過電圧状態はランプ ８５が点弧に失敗したときに発生する。 図５は、シュミットトリガ５９８を示す。複数の抵抗７０１、７０４、７０７ 、７１０が直列に接続され、VDDピンと回路グラウンドの間に分圧器が形成され る。シュミットトリガの第一の実現においては、トランジスタ７１３の導通状態 は信号IGNST barの論理レベルに基づく。このシュミットトリガの第一の実現は 、スイッチ７１４が閉じられることを特徴とする。このシュミットトリガ５９８ においては、スイッチ７１４を閉じることは、スイッチ７１４を除去することと 同一 であり、好ましくは、この方法にて達成され、信号IGNST barはトランジスタ７ １３のゲートに直接に接続される。 比較器７１９の反転入力の電圧は、分圧器に依存し、これは、VDDピンの所の 電圧および信号IGNST barの論理レベルに依存する。比較器７１９は、非反転入 力の所の電圧をVREG５９５の所の電圧と比較する。出力信号LSOUTの高値と低値 の論理レベル間のヒステリシス効果がトランジスタ７１６を通じて提供される。 VDDピンの所の電圧は、予熱サイクルの最中と予熱サイクルの後で変動する。 つまり、信号IGNST barは、予熱サイクルの際は高値の論理レベルを取り、予熱 サイクルの後は低値の論理レベルとなる。CCO３１８が発振を止めるVDDピンの電 圧（以降、UVLO（under voltage lockout）レベルと言う）は、信号IGNST barの 論理レベルに基づいて変動する。つまり、UVLOレベルは、信号IGNST barが低値 の論理レベルのとき（つまり、予熱後）と比較して、信号IGNST barが高値の論 理レベルのとき（つまり、予熱中）において、より高い閾値となる。 本発明のもう一つの実現によると、シュミットトリガ５９８は、信号IGNST ba rをトランジスタ７１３のゲートに供給しないように修正される（この実現は、 以降、代替シュミットトリガ実現と呼ばれる）。この場合、UVLOレベルは変動し なくなる。この代替シュミットトリガ実現は、スイッチ７１４が開かれることを 特徴とする。代替シュミットトリガ実現においては、スイッチ７１４を開くこと は、トランジスタ７１３、スイッチ７１４および信号IGNST barへの接続を除去 することと同一であり、この好ましくは、この方法にて達成される。 本発明は、シュミットトリガ５９８および／あるいは補助電源を用いることで 、ランプ８５のフリッカを回避する。シュミットトリガ５９８および／あるいは 補助電源は、IC１０９が、VDDピンの所の電圧レベルがIC１０９を駆動するため に要求される最小閾値以下に落ちることに起因して瞬間的にターンオフすること を回避する。つまり、ランプ８５がターンオンする際に（つまり、予熱の後に） 、 補助電源（つまり、二次巻線７８、抵抗１６２およびコンデンサ１６３）を用い て、（コンデンサ１５７に脈動電圧を供給するツェナーダイオード１２１によっ て確立される）主電源を補助すること、および／あるいはUVLO閾値を下げること で、VDDピンの所の電圧レベルがUVLOレベル以上に維持される。VDDピンに加えら れる電圧および／あるいはUVLOレベルを、予熱の際と予熱の後で変動させること で、ランプ８５がターンオンする際に、VDDピンの所の電圧レベルがUVLOレベル 以上に維持される。 従って、IC１０９は、VDDピンを通じて、IC１０９を動作するための少なくと も一つの変動する入力信号を持つこととなる。代替シュミットトリガ実現ではな く、第一のシュミットトリガ５９８が用いられる場合は、VDDピンの電圧は、動 作モードに基づいて異なる非零の所定の電圧範囲を持つことを特徴とし、予熱モ ードの際は、VDDピンの所の電圧は、典型的には、約１２ボルトの上限と約１０ ボルトの下限の間で変動し、予熱モードの後（つまり、ランプのターンオンおよ びそれ以降）は、VDDピンの所の電圧は、典型的には、約１２ボルトの上限と約 ９ボルトの下限の間で変動する。 第一のシュミットトリガ５９８ではなく代替シュミットトリガ実現が用いられ た場合は、特徴として、VDDピン電圧は、予熱モードの間と予熱モードの後の両 方において、非零の同一の所定の電圧範囲を持つことを特徴とし、この代替シュ ミットトリガ実現においては、VDDピンの所の電圧は、典型的には、予熱モード の間と予熱モードの後の両方において、約１２ボルトの上限と約１０ボルトの下 限の間で変動する。 注意すべき点として、補助電源は、シュミットトリガ５９８と共に用いること も、代替シュミットトリガ実現と共に用いることもできる。さらに、シュミット トリガ５９８は、補助電源なしに用いることもできる（つまり、補助電源は必要 とされない）。 VLピンは、ランプ電力を調節するため、ランプを過電圧状態から保護するため に、および予熱と通常の調節とを区別する出力ドライブを供給するために用いら れる。VLピンへの入力は、ランプ電圧（例えば、ピークあるいは整流された平均 ）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、乗算器３０ ６は、上述のように、ランプ電流とランプ電圧の積を表す信号を生成し、これが ランプ電力を調節するために用いられる。VLピンの電流は、過電圧状態を検出す るために、比較器４２１、４２４、４２７にも結合される。ただし、予熱サイク ルの間は、まだランプ８５内に完全なアーク放電が存在しないために、ランプ電 力を調節する必要はない。予熱サイクルの際は、インバータ６０は、巻線７５と コンデンサ８０から成るLCタンク回路の無負荷共振周波数より遥かに高い周波数 にて動作する。予熱サイクルの際のこの非常に高い周波数のために、ランプ８５ 間の電圧は比較的低く維持され、このために、コンパクト蛍光ランプ１０内の要 素あるいはランプ８５に損傷を与えることはない。 予熱サイクルの際は、P-チャネルMOSFET３３１はターンオンされ、N-チャネル MOSFET３３２はターンオフされ、このため、VLピンは、VDDピンと同一の電位と なる。VLピンは、従って、予熱サイクルの際は高値の論理レベルとなり、その他 （例えば、点弧状態と定常状態）の際は低値の論理レベルとなる。VLピンの所の この２つの異なる論理レベルにより、インバータ６０の動作が、予熱モードにあ るかあるいは非予熱モードにあるか識別される。 インバータ６０は、巻線７５を流れる電流の位相がスイッチ１１２間の電圧の 位相より進む場合は、容量性モードの動作にある。容量性モードに近い状態にお いては、巻線７５を流れる電流の位相は、スイッチ１１２間の電圧の位相より、 若干遅れるが、ただし、この遅れは所定の時間間隔（例えば、典型的には、約１ マイクロ秒）内にとどまる。換言すれば、巻線７５を流れる電流の位相は、スイ ッチ１１２間の電圧の位相より、所定の位相差の範囲内で遅れる。 インバータ６０の周波数を、容量性モードの動作に入らないように、あるいは 既に容量性モードにある場合は、できるだけ速やかにこれから脱出する方向に変 化させるために、ランプ電流の位相を、１インバータスイッチング期間の１／２ サイクル毎に、２つのゲート電圧の異なる一つの位相と比較することで、位相差 が決定される。これとは対照的に、従来の容量性モード保護スキームでは、容量 性モードの動作と近容量性モードの動作の区別が行なわれず、従って、これらモ ードが検出されたとき、過剰補償や、補償不足が見られた。 容量性モードの状態は、例えば、ランプ８５が負荷７０から除去されたときに 、非常に急速に入り、いったん容量性モードに入ると、スイッチングトランジス タ（例えば、スイッチ１００、１１２）が非常に速く損傷を受けることとなるが 、これは、通常、従来の保護スキームでは回避することができない。 本発明によると、近容量性モードの状態は、RINDピンの所の電圧波形の符号を 、G1、G2ピンの所に生成される各ゲートパルスドライブのリーディングエッジに おいてモニタすることによって検出される。いったん、近容量性モードの動作と 過電圧最大閾値の両方が検出されると、CCO３１８（の周波数）は、直ちに（例 えば、１０マイクロ秒以内に）その最大値に増加される。 容量性モードの状態は、RINDピンの所の電圧波形の符号を、それぞれ、G1、G2 ピンの所に生成される各ゲートパルスドライブのトレーリングエッジにおいてモ ニタすることによって検出される。いったん、容量性モードの動作が検出される と、CCO３１８（の周波数）は、直ちに（例えば、１０マイクロ秒以内に）その 最大値に増加され、これによって、インバータ６０が誘導性モードにて動作する こと、つまり、スイッチ１１２の間にその非導通状態において生成される電圧の 位相が、巻線７５を流れる電流の位相より進むことが確保される。最大発振（ス イッチング）周波数は、無負荷共振周波数より十分に高いことが要求され、典型 的には、CCO３１８の最大周波数（つまり、スイッチング期間の最小時間間隔） は、インバータ６０の初期動作周波数（例えば、１００ｋＨｚ）に等しく設定さ れる。 上述の説明から容易に理解できるように、本発明は、ランプ電圧の調節の際に 過剰なランプ電流が流れるのを阻止することができるコンパクト蛍光ランプを提 供する。より具体的には、このコンパクト蛍光ランプのバラストは、低ランプ電 圧におけるランプ電流の最大レベルを制限する。 上で述べられた目的並びに上の説明から明白なその他の目的が、効率的に達成 できることが理解できたと思われる。ただし、上で示された方法および構造は、 本発明の精神および範囲から逸脱することなく、変更が可能であるため、上の説 明に含まれあるいは付録の図面に示される全ての事項は、単に解説を目的とし、 制限を意図するものではないと解釈されたい。 同様に、以下の請求の範囲は、ここに開示される発明の一般的および具体的な 全ての特徴、並びに、表現上、概ねこれらの間に入ると考えられる発明の範囲の 全てのステートメントをカバーすることを意図するものと理解されるべきである 。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． ランプ（８５）を持つ負荷（７０）に電力を供給するバラスト（安定化 回路）であって、このバラストが： ドライブ信号に応答して導通状態と非導通状態にスイッチングするスイッチン グ手段（G1、G2）を含み、これにより前記負荷に電力が供給され、前記ランプ（ ８５）に電圧が加えられ、このため前記ランプの間に電流が流れ；このバラスト がさらに； 前記ドライブ信号をランプ電力信号に基づいて生成するための制御回路（６５ ）を含み、この制御回路がランプ電流とランプ電圧を表す信号との積に比例する ランプ電力信号を生成する乗算器（３０６）を含み、この信号によって前記負荷 に供給される電力が調節され、前記制御回路がさらにランプ電圧を表す信号を受 信する第一の入力端子（VL）を含み、このバラストがさらに 前記信号に対する所定の最小レベルを設定するための保護手段（VDD、１８６ ）を含み、これによって、ランプ電流に対する所定の最大レベルが設定されるこ とを特徴とするバラスト。 ２． 前記保護手段が前記第一の入力端子に接続された電圧クランプ（１８６ ）を含むことを特徴とする請求の範囲１に記載のバラスト。 ３． 前記制御回路（６５）が、電源電圧における第二の入力端子（VDD）を 含み、前記電圧クランプ（１８６）が、前記第二の入力端子における電源電圧に 実質的に等しい電圧を前記第一の入力端子（VL）に加えることを特徴とする請求 の範囲２に記載のバラスト。 ４． さらに、前記第二の入力端子に接続された、前記制御回路に、電源電圧 を供給するための電圧源（７８、１６２、１６３）を含むことを特徴とする請求 の範囲３に記載のバラスト。 ５． 前記電圧クランプが前記第二の入力端子と前記第一の入力端子との間に 接続されたダイオード（１８６）を含むことを特徴とする請求の範囲４に記載の バラスト。 ６． 前記制御回路が、電源電圧の第二の入力端子（VDD）と、前記第一の入 力端子と前記第二の入力端子との間に接続されたダイオード（１８６）を含むこ とを特徴とする請求の範囲２に記載のバラスト。 ７． 請求の範囲１〜６のいずれかに記載のバラストを含むコンパクト蛍光ラ ンプ。