JP2002503023A - 高輝度放電式(hid)ランプ用の電子安定器を動作させる方法および装置 - Google Patents
高輝度放電式(hid)ランプ用の電子安定器を動作させる方法および装置Info
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- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract
(57)【要約】
高輝度放電式ランプ4用の電子安定器を動作させる方法および装置である。電子安定器が、ドライバMGDと、2つの電源スイッチPS1、PS2と、LC直列回路L、C1、C2と、ドライバ・コントローラ6と、電流センサ8と、電力センサ10とを含み、この方法は、a.LC共振周波数と等しい周波数f1のパルスを、n/f1と等しい時間t1の間の生成するステップと、b.電流の存在を監視するステップと、c.ランプ回路内の電流を監視し、ランプ回路に電流がないと判定したときにhに進むステップと、d.時間t2の間パルスの生成を続けるステップと、e.設定電力に達したときに周波数f2を切り換えるステップと、f.ランプ電力を監視しf2を修正することによって安定化させ、設定電力を超えたときにhに進むステップと、g.cとfにしたがって電流と電力を監視するステップと、h.t2/kとほぼ等しい時間だけパルスの生成を抑制するステップと、i.t2が経過するまでaに進むステップと、j.電力がオフにされオンにされるまでパルスの生成を抑制するステップとを含む。
Description
【0001】
本発明は、高輝度放電式(HID)ランプ用の電子式固体安定器の分野に関し
、より具体的には、高圧ナトリウム(HPS)ランプなどのHIDランプを動作
させるための固体安定器を利用する方法および装置に関する。
、より具体的には、高圧ナトリウム(HPS)ランプなどのHIDランプを動作
させるための固体安定器を利用する方法および装置に関する。
【0002】
「放電ランプ」という用語は、ランプ内にあるガス、金属蒸気またはその混合
物に電流が流れるときに電気エネルギーが光放射エネルギーに変換されるランプ
を指す。
物に電流が流れるときに電気エネルギーが光放射エネルギーに変換されるランプ
を指す。
【0003】 現在、当技術分野において、放電ランプ用、特に蛍光ランプ用の電子安定器の
様々な回路が知られている。ある特定の例は、トーテムポール(半ブリッジ)配
列の2つの電源スイッチPS1およびPS2を使用する図1に示した回路であり
、管回路は、L−C直列共振回路からなる。電力用MOSFETに代表される電
源スイッチは、たとえばMOSゲート・ドライバ(IR2155)(MGD)に
よって交互に導通するように駆動される。MGDは、発振周波数が次の式で与え
られる高周波(20〜80kHz)の方形波出力を提供する。
様々な回路が知られている。ある特定の例は、トーテムポール(半ブリッジ)配
列の2つの電源スイッチPS1およびPS2を使用する図1に示した回路であり
、管回路は、L−C直列共振回路からなる。電力用MOSFETに代表される電
源スイッチは、たとえばMOSゲート・ドライバ(IR2155)(MGD)に
よって交互に導通するように駆動される。MGDは、発振周波数が次の式で与え
られる高周波(20〜80kHz)の方形波出力を提供する。
【0004】 fosc= 1/1.4RTCT 蛍光ランプ2が点灯される前、共振回路は、直列接続のL、C1およびC2から
なる。C2は、値がC1よりも小さいため、C1よりも高い交流電圧で動作し、実 際に、このランプを点灯する電圧は高い。ランプが点灯した後、C2は、ランプ の電圧降下により事実上電気的に短絡され、このときの回路の共振周波数は、L
とC1によって決定される。
なる。C2は、値がC1よりも小さいため、C1よりも高い交流電圧で動作し、実 際に、このランプを点灯する電圧は高い。ランプが点灯した後、C2は、ランプ の電圧降下により事実上電気的に短絡され、このときの回路の共振周波数は、L
とC1によって決定される。
【0005】 共振状態では、ランプの両端の正弦波電圧は、Q倍(Qは、回路のQ因子であ
る)に増幅され、この電圧の大きさは、後で非明滅光を提供するランプを点灯す
るのに十分な値に達する。
る)に増幅され、この電圧の大きさは、後で非明滅光を提供するランプを点灯す
るのに十分な値に達する。
【0006】 以上説明した基本的な回路は、蛍光ランプには都合が良いが、アーク放電ラン
プやHIDランプには十分に機能しない。
プやHIDランプには十分に機能しない。
【0007】 まず、HIDランプは開回路であり、パルスが適切な振幅(約4,500ボル
ト)の場合は、ランプを点灯するのに短い電圧パルスで十分である。点灯後、ラ
ンプの抵抗は急激に減少し、次にその通常動作レベルまでゆっくりと上昇する。
したがって、点灯後と予熱中のランプの破損を防ぐために、ランプの電流を制限
しなければならない。
ト)の場合は、ランプを点灯するのに短い電圧パルスで十分である。点灯後、ラ
ンプの抵抗は急激に減少し、次にその通常動作レベルまでゆっくりと上昇する。
したがって、点灯後と予熱中のランプの破損を防ぐために、ランプの電流を制限
しなければならない。
【0008】 HIDランプの特性は、ランプの使用に伴って、安定化温度が徐々に上昇する
ため、ランプの電圧が上昇するというものである。したがって、ランプ安定器が
ランプ電力を維持しないと、ランプの光出力は、許容できない程度まで変化する
。
ため、ランプの電圧が上昇するというものである。したがって、ランプ安定器が
ランプ電力を維持しないと、ランプの光出力は、許容できない程度まで変化する
。
【0009】 HIDランプの安定器装置は、主に次の理由のために蛍光ランプの安定器と異
なる必要がある。
なる必要がある。
【0010】 1)HIDランプの安定器装置は、開回路の動作状態に耐えなければならない。
【0011】 2)3〜4kVの電圧でランプを点灯させるのに十分な高い電力を供給しなけれ
ばならない。
ばならない。
【0012】 3)ランプ電圧の大きな変化に順応しなければならない。
【0013】 4)安定器がランプのアーク放電を不安定にしてはならない。
【0014】 5)安定器は、ランプの有効寿命を最大にするためにランプの特性に適合してい
なければならない。
なければならない。
【0015】 したがって、図2に示したように、図1の蛍光ランプをHIDランプ4と交換
したとき、主に次の理由により、図1の安定器はHIDランプを動作させない。
したとき、主に次の理由により、図1の安定器はHIDランプを動作させない。
【0016】 HIDランプは、必ずしも点灯の準備ができておらず、安定した状態で点灯す
ることができない。実際には、図1の回路は、低消費電力(70〜150W)の
コールドHIDランプを点灯させて、動作モードにすることもできる。しかし、
ランプが、定格電力で動作し、なんらかの理由で消された場合は、次にホット・
ランプのスイッチを入れようとすると失敗し、それにより回路の主構成要素、ま
ず第1に電力スイッチが破損することが分かる。
ることができない。実際には、図1の回路は、低消費電力(70〜150W)の
コールドHIDランプを点灯させて、動作モードにすることもできる。しかし、
ランプが、定格電力で動作し、なんらかの理由で消された場合は、次にホット・
ランプのスイッチを入れようとすると失敗し、それにより回路の主構成要素、ま
ず第1に電力スイッチが破損することが分かる。
【0017】 図2から分かるように、振動回路は、ランプが点灯されたときだけ短絡される
(ランプがC2キャパシタを短絡する)。ランプが点灯されなかったり、ランプ が存在しなかったり、ランプが破損していたりする他のすべての状況において、
振動回路は短絡されず、必然的に装置は故障する。
(ランプがC2キャパシタを短絡する)。ランプが点灯されなかったり、ランプ が存在しなかったり、ランプが破損していたりする他のすべての状況において、
振動回路は短絡されず、必然的に装置は故障する。
【0018】 したがって、実際の動作条件下では、蛍光ランプ用の電子安定器は、HIDラ
ンプを確実に動作させることができないため、HIDランプ回路に蛍光ランプ用
の電子安定器をそのまま使用することはできない。
ンプを確実に動作させることができないため、HIDランプ回路に蛍光ランプ用
の電子安定器をそのまま使用することはできない。
【0019】 したがって、本発明の広義の目的は、蛍光ランプ用の電子安定器の基本形態に
よって構成され、ランプの点灯しにくさや回路内にランプがない状態で直列LC
回路が破損しないというHIDランプの物理的および設計上の大きな特徴を考慮
した装置によってHIDランプを動作させる方法を提供することである。この方
法は、HIDランプの点灯、加熱および動作の最適な状態を提供する。
よって構成され、ランプの点灯しにくさや回路内にランプがない状態で直列LC
回路が破損しないというHIDランプの物理的および設計上の大きな特徴を考慮
した装置によってHIDランプを動作させる方法を提供することである。この方
法は、HIDランプの点灯、加熱および動作の最適な状態を提供する。
【0020】
本発明は、高輝度放電式(HID)ランプ用の電子安定器を動作させる方法で
あって、前記電子安定器が、ドライバと、半ブリッジ構成で接続された2つの電
源スイッチと、LC直列回路と、ドライバの動作を制御するドライバ・コントロ
ーラと、ランプ回路内の電流センサと、電源スイッチ回路内の電力センサとを含
み、(a)nが正の数であり、安定器のLC直列回路の共振周波数と等しい周波
数f1のパルスを、n/f1と等しい期間t1、生成するステップと、(b)期間 t1が経過した後でランプ回路内の電流の存在を監視し、ランプ回路に電流が流 れていない場合に、ステップ(h)に進むステップと、(c)ランプ回路内の電
流を監視し、ランプ回路内に電流が流れなくなったことを判定した場合にステッ
プ(h)に進むステップと、(d)ステップ(a)による前記パルスの生成の開
始から所定期間t2の間、周波数flの前記パルスを生成し続けるステップと、 (e)ランプの設定電力に達したときに、前記パルスの周波数f1を動作周波数 f2に切り換えるステップと、(f)ランプの電力を監視し、その電力を、周波 数f2を徐々に修正することによってランプに設定された電力のレベルに安定化 させ、ランプ回路内の電力が所定の幅だけランプに設定された電力を超えた場合
にステップ(h)に進むステップと、(g)ステップ(c)および(f)により
、ランプ回路内の電流と電力を監視するステップと、(h)kが正の数であり、
t2/kとほぼ等しい所定の期間の間前記パルスの生成を抑制するステップと、 (i)ステップ(a)によるパルスの生成の開始から前記所定の期間t2が経過 するまでステップ(a)に進むステップと、(j)安定器への電力が最初にオフ
にされ次にオンにされるまで前記パルスの生成を抑制するステップと、含む方法
を提供する。
あって、前記電子安定器が、ドライバと、半ブリッジ構成で接続された2つの電
源スイッチと、LC直列回路と、ドライバの動作を制御するドライバ・コントロ
ーラと、ランプ回路内の電流センサと、電源スイッチ回路内の電力センサとを含
み、(a)nが正の数であり、安定器のLC直列回路の共振周波数と等しい周波
数f1のパルスを、n/f1と等しい期間t1、生成するステップと、(b)期間 t1が経過した後でランプ回路内の電流の存在を監視し、ランプ回路に電流が流 れていない場合に、ステップ(h)に進むステップと、(c)ランプ回路内の電
流を監視し、ランプ回路内に電流が流れなくなったことを判定した場合にステッ
プ(h)に進むステップと、(d)ステップ(a)による前記パルスの生成の開
始から所定期間t2の間、周波数flの前記パルスを生成し続けるステップと、 (e)ランプの設定電力に達したときに、前記パルスの周波数f1を動作周波数 f2に切り換えるステップと、(f)ランプの電力を監視し、その電力を、周波 数f2を徐々に修正することによってランプに設定された電力のレベルに安定化 させ、ランプ回路内の電力が所定の幅だけランプに設定された電力を超えた場合
にステップ(h)に進むステップと、(g)ステップ(c)および(f)により
、ランプ回路内の電流と電力を監視するステップと、(h)kが正の数であり、
t2/kとほぼ等しい所定の期間の間前記パルスの生成を抑制するステップと、 (i)ステップ(a)によるパルスの生成の開始から前記所定の期間t2が経過 するまでステップ(a)に進むステップと、(j)安定器への電力が最初にオフ
にされ次にオンにされるまで前記パルスの生成を抑制するステップと、含む方法
を提供する。
【0021】 本発明によれば、さらに、高輝度放電式(HID)ランプ用の電子安定器を動
作させる装置であって、前記電子安定器が、ドライバと、半ブリッジ構成で接続
された2つの電源スイッチを含む電力切換回路と、LC直列回路とを有し、前記
ドライバの動作を制御するドライバ・コントローラと、HIDランプの電極に至
る線上のHIDランプの電極の近くで接続された電流センサと、電力切換回路に
組み込まれた電力センサとを含む装置が提供される。
作させる装置であって、前記電子安定器が、ドライバと、半ブリッジ構成で接続
された2つの電源スイッチを含む電力切換回路と、LC直列回路とを有し、前記
ドライバの動作を制御するドライバ・コントローラと、HIDランプの電極に至
る線上のHIDランプの電極の近くで接続された電流センサと、電力切換回路に
組み込まれた電力センサとを含む装置が提供される。
【0022】 次に、本発明を、より完全に理解できるように、添付した例示的な図面を参照
していくつかの好ましい実施形態に関して説明する。
していくつかの好ましい実施形態に関して説明する。
【0023】 次に詳細な図面を具体的に参照する。図面に示したものは、例として単に本発
明の好ましい実施形態を考察するためのものであり、本発明の原理と概念的側面
の最も有益でかつ分かりやすい説明と思われるものを提供するために提示される
。この点に関して、本発明の基本的理解に必要なものよりも詳しい本発明の構成
の詳細は示されておらず、図面に基づいて行う説明によって、当業者には本発明
のいくつかの形態を実際にどのように実施できるかが明らかであろう。
明の好ましい実施形態を考察するためのものであり、本発明の原理と概念的側面
の最も有益でかつ分かりやすい説明と思われるものを提供するために提示される
。この点に関して、本発明の基本的理解に必要なものよりも詳しい本発明の構成
の詳細は示されておらず、図面に基づいて行う説明によって、当業者には本発明
のいくつかの形態を実際にどのように実施できるかが明らかであろう。
【0024】
図3には、固体安定器を利用してHIDランプを点火させて動作させる回路を
示す。図1と図2を参照して前に説明した本質的に既知の回路の構成要素の他に
、この回路は、ドライバ・コントローラ6と、ランプの電極に至る線上のランプ
電極近くで回路に接続された誘導形電流センサ8と、共通の導体上の電源スイッ
チ回路に組み込まれたランプ電力センサ10を含む。さらに、400WのHID
ランプの電子安定器回路を動作させるために、図に示した特定の非限定的な例に
適した電力を提供するように適合された電源12が示されている。
示す。図1と図2を参照して前に説明した本質的に既知の回路の構成要素の他に
、この回路は、ドライバ・コントローラ6と、ランプの電極に至る線上のランプ
電極近くで回路に接続された誘導形電流センサ8と、共通の導体上の電源スイッ
チ回路に組み込まれたランプ電力センサ10を含む。さらに、400WのHID
ランプの電子安定器回路を動作させるために、図に示した特定の非限定的な例に
適した電力を提供するように適合された電源12が示されている。
【0025】 次に、図4〜図6を参照する。
【0026】 電源12から回路に電力を加えるとき、ドライバMGDは、事前に設定された
必要な電圧および電流を生成し印加する。図4に示したように、波形Iは、ドラ
イバ出力の電圧を表し、波形IIは、ランプ4の電圧を表し、波形IIIは、セ
ンサ8の電流を表す。
必要な電圧および電流を生成し印加する。図4に示したように、波形Iは、ドラ
イバ出力の電圧を表し、波形IIは、ランプ4の電圧を表し、波形IIIは、セ
ンサ8の電流を表す。
【0027】 選択された設定電力のHIDランプの点灯は、たとえば約50kHzの安定器
のLC直列回路の共振周波数と等しいパルス周波数f1を有するパルスを期間t1 =n/f1の間生成することによって達成される。ここで、nは3〜10の正の 数である。この期間の間、出力段のすべての電子構成要素は、動作モード電流よ
りもはるかに高い電流スパイクに耐える。しかしながら、期間n/f1秒の点灯
パルスでランプを点灯できない場合は、パルスの生成は止まる。期間t2/kの 後で、類似の点灯パルスによってランプを点灯する次の試みが行われる。ここで
、kは、たとえば、図4bに示したような約20秒以内の正の数である。正の数
nおよびkは、定数であっても定数でなくともよい。
のLC直列回路の共振周波数と等しいパルス周波数f1を有するパルスを期間t1 =n/f1の間生成することによって達成される。ここで、nは3〜10の正の 数である。この期間の間、出力段のすべての電子構成要素は、動作モード電流よ
りもはるかに高い電流スパイクに耐える。しかしながら、期間n/f1秒の点灯
パルスでランプを点灯できない場合は、パルスの生成は止まる。期間t2/kの 後で、類似の点灯パルスによってランプを点灯する次の試みが行われる。ここで
、kは、たとえば、図4bに示したような約20秒以内の正の数である。正の数
nおよびkは、定数であっても定数でなくともよい。
【0028】 ホットHIDランプが再び点灯できるまで冷えるのに必要な最も長い時間は約
2分なので、印加される点灯パルスの数は、少なくとも6つでなければならない
(図4c〜図4e参照)。
2分なので、印加される点灯パルスの数は、少なくとも6つでなければならない
(図4c〜図4e参照)。
【0029】 HIDランプを点灯するまでに経過する時間、すなわち点火までにランプに印
加されるパルス群の数は、離散的に変化し、ランプの状態と点灯の容易さに依存
する。たとえば、適切な動作状態のコールド・ランプは、第1の点灯パルス(図
4a)によって点灯され、一方、ホット・ランプは、ランプの「予熱レベル」に
より、その後の点灯パルスのうちの1つによって点灯される(図4b〜図4e)
。ランプが点灯した後、周波数f1の生成は終わらず、初期予熱ステップが終わ りしだい(最初の点灯パルスの最初の印加から計って約2分以内)、たとえば約
30kHzの作動または動作周波数f2に切り換えられ、ランプは、動作モード に達するまで予熱され続けることは明らかである。ランプ回路内にある電流セン
サ8に、ランプが点火したことを確認する信号が発生する。
加されるパルス群の数は、離散的に変化し、ランプの状態と点灯の容易さに依存
する。たとえば、適切な動作状態のコールド・ランプは、第1の点灯パルス(図
4a)によって点灯され、一方、ホット・ランプは、ランプの「予熱レベル」に
より、その後の点灯パルスのうちの1つによって点灯される(図4b〜図4e)
。ランプが点灯した後、周波数f1の生成は終わらず、初期予熱ステップが終わ りしだい(最初の点灯パルスの最初の印加から計って約2分以内)、たとえば約
30kHzの作動または動作周波数f2に切り換えられ、ランプは、動作モード に達するまで予熱され続けることは明らかである。ランプ回路内にある電流セン
サ8に、ランプが点火したことを確認する信号が発生する。
【0030】 HIDランプは、1マイクロ秒を超える継続時間を有する単一パルスによって
点灯するには3〜4kVのピーク電圧が必要であることが分かっている。点灯用
に一連の高電圧パルスが提供されると、ランプの必要な点灯電圧が下がる。この
特定の例では、必要な電圧は3kV以下である。
点灯するには3〜4kVのピーク電圧が必要であることが分かっている。点灯用
に一連の高電圧パルスが提供されると、ランプの必要な点灯電圧が下がる。この
特定の例では、必要な電圧は3kV以下である。
【0031】 ドライバMGDの動作モードは、HID放電ランプの特定の特徴をすべて考慮
しており、点灯、予熱、および通常動作モードを確実に提供する。したがって、
ドライバ・コントローラ6は、ドライバの動作と、事前設定された初期予熱周波
数f1を管理する。周波数f1は、動作周波数よりも高く、ランプの初期予熱電流
を制限するように決定される。これにより、ランプの電極の腐蝕が減少し、した
がってランプの寿命が長くなる。ランプが点火された後、ドライバ・コントロー
ラ6は、ランプの動作周波数f2を制御する。電力センサ10から得たフィード バックにより、作動周波数は、照明が一定の事前設定されたレベルに維持される
かまたはドライバ・コントローラの設定によって提供されるレベルまで下がるよ
うに滑らかに変化する。したがって、ランプの出力は、周波数f2を少しずつ修 正することによって、特定のランプに設定された出力のレベルで安定化される。
しており、点灯、予熱、および通常動作モードを確実に提供する。したがって、
ドライバ・コントローラ6は、ドライバの動作と、事前設定された初期予熱周波
数f1を管理する。周波数f1は、動作周波数よりも高く、ランプの初期予熱電流
を制限するように決定される。これにより、ランプの電極の腐蝕が減少し、した
がってランプの寿命が長くなる。ランプが点火された後、ドライバ・コントロー
ラ6は、ランプの動作周波数f2を制御する。電力センサ10から得たフィード バックにより、作動周波数は、照明が一定の事前設定されたレベルに維持される
かまたはドライバ・コントローラの設定によって提供されるレベルまで下がるよ
うに滑らかに変化する。したがって、ランプの出力は、周波数f2を少しずつ修 正することによって、特定のランプに設定された出力のレベルで安定化される。
【0032】 さらに、ドライバ・コントローラ6は、ドライバの動作の抑制を管理し、負荷
電力が急激に増えた場合、たとえばランプ線が短絡した場合、電力センサ10の
信号が、定格電力を所定の幅だけ超えると、ドライバ・コントローラ6は、期間
t2/kだけ、たとえば約20秒の間、ドライバの動作を抑制し、その後で、ド ライバ・コントローラ6は、図5に示したような初期動作サイクルに切り換わる
。ここで、Iは、ドライバ出力の電圧で、IIは、ランプ4の電圧、IIIは、
電力センサ10の信号である。
電力が急激に増えた場合、たとえばランプ線が短絡した場合、電力センサ10の
信号が、定格電力を所定の幅だけ超えると、ドライバ・コントローラ6は、期間
t2/kだけ、たとえば約20秒の間、ドライバの動作を抑制し、その後で、ド ライバ・コントローラ6は、図5に示したような初期動作サイクルに切り換わる
。ここで、Iは、ドライバ出力の電圧で、IIは、ランプ4の電圧、IIIは、
電力センサ10の信号である。
【0033】 障害の原因が、次の2分程度以内に解消されない場合は、ドライバ・コントロ
ーラ6は、電源12のスイッチが切られ、次にスイッチが入れられるまでドライ
バの動作を抑制する。
ーラ6は、電源12のスイッチが切られ、次にスイッチが入れられるまでドライ
バの動作を抑制する。
【0034】 同様に、ドライバ・コントローラ6は、図6に示したように、ランプ線の切断
、ランプの故障などによってランプ電流が流れなくなったことを示す信号を電流
センサ8から受け取ると、ドライバの動作を抑制する。ここで、Iは、ドライバ
出力の電圧であり、IIは、ランプ4の電圧であり、IIIは、電流センサ8の
信号である。
、ランプの故障などによってランプ電流が流れなくなったことを示す信号を電流
センサ8から受け取ると、ドライバの動作を抑制する。ここで、Iは、ドライバ
出力の電圧であり、IIは、ランプ4の電圧であり、IIIは、電流センサ8の
信号である。
【0035】 図7と図8を参照して、コントローラの詳細な回路図の実施形態を単なる例と
して示す。
して示す。
【0036】 一般に、ドライバ・コントローラ(図7)のディジタル部分が、ランプの予熱
期間を含むランプの点火サイクルの必要な動作期間をすべて設定し、ランプ回路
内の電流センサからの信号を制御し、次の3つの出力信号を生成する。
期間を含むランプの点火サイクルの必要な動作期間をすべて設定し、ランプ回路
内の電流センサからの信号を制御し、次の3つの出力信号を生成する。
【0037】 1)P:ドライバのパルスの生成の開始を許可する信号 2)f:周波数f1から動作周波数f2への切換を達成する信号 3)g:ランプ回路内の電流センサが電流を検出しない場合に回路のスイッチを
切る信号 ドライバ・コントローラ(図8)のアナログ部分は、ランプの設定電力を維持
する働きをし、ランプ回路内の電力が所定の幅だけ設定電力を超えた場合にRE
SET信号を生成する。ランプが設定電力に達したときに点灯する光インジケー
タ90(図8)が設けられることもある。
切る信号 ドライバ・コントローラ(図8)のアナログ部分は、ランプの設定電力を維持
する働きをし、ランプ回路内の電力が所定の幅だけ設定電力を超えた場合にRE
SET信号を生成する。ランプが設定電力に達したときに点灯する光インジケー
タ90(図8)が設けられることもある。
【0038】 回路をその初期状態にするのに必要なRESET信号は、構成要素18、20
(図8)および22d(図7)により形成される。パルスが、発振器/カウンタ
24によって生成され、30秒ごとに反復される。パルス(100mks)の継
続時間は、単安定マルチバイブレータ26および28によって設定される。第1
のパルスは、たとえば出力が回路に供給されてから4秒後に、追加のトリガ30
によって生成される。2進カウンタ32は、発振器/カウンタ24を2分間隔で
リセットするように設定し、周波数f1から動作周波数f2に切り換える信号fを
形成する。100mksのパルスはそれぞれ、抵抗器34、36、トランジスタ
38、ダイオード40およびキャパシタ42からなるドライバを活動する回路と
、トリガ44とに送られる。ランプが点灯されたとき、電流センサ8は、ダイオ
ード46、抵抗器48、定電圧ダイオード(stabilatron)50およびキャパシ タ52からなる回路と供に、トリガ44をセットする論理「1」信号を形成し、
それによりドライバの次の動作が可能になる。構成要素54は、電流センサ8と
その関連回路から信号がない場合に、RESET信号を生成する。LED16は
、トリガ44がRESETにされたこと、すなわち回路がその初期状態であるこ
とを示す。LED16は、ランプ点火とその後の通常動作の間オフにされる。
(図8)および22d(図7)により形成される。パルスが、発振器/カウンタ
24によって生成され、30秒ごとに反復される。パルス(100mks)の継
続時間は、単安定マルチバイブレータ26および28によって設定される。第1
のパルスは、たとえば出力が回路に供給されてから4秒後に、追加のトリガ30
によって生成される。2進カウンタ32は、発振器/カウンタ24を2分間隔で
リセットするように設定し、周波数f1から動作周波数f2に切り換える信号fを
形成する。100mksのパルスはそれぞれ、抵抗器34、36、トランジスタ
38、ダイオード40およびキャパシタ42からなるドライバを活動する回路と
、トリガ44とに送られる。ランプが点灯されたとき、電流センサ8は、ダイオ
ード46、抵抗器48、定電圧ダイオード(stabilatron)50およびキャパシ タ52からなる回路と供に、トリガ44をセットする論理「1」信号を形成し、
それによりドライバの次の動作が可能になる。構成要素54は、電流センサ8と
その関連回路から信号がない場合に、RESET信号を生成する。LED16は
、トリガ44がRESETにされたこと、すなわち回路がその初期状態であるこ
とを示す。LED16は、ランプ点火とその後の通常動作の間オフにされる。
【0039】 電力を制御する回路は、たとえば11の増幅率を有する非反転増幅器56と、
増幅器からの信号を抵抗器60、62によって生成された電圧と比較する比較器
58と、抵抗器68、70、72およびトランジスタ74を含むバイアス回路を
使用してトランジスタ66の通常動作に必要な電圧を生成する反転増幅器64と
を含む。バイアス電圧は、トランジスタ74が信号fによって閉じられる場合に
変化する。ドライバMGDの生成周波数は、ゲート/ソース接合の電気容量の変
化のため、トランジスタ66のソースの電圧変動によって変化することがある。
演算増幅器76は、増幅器56の出力の電圧が抵抗器78、80によって生じた
基準信号を超えた場合にRESET信号を発生する。電力制御回路は、キャパシ
タ82、84、86により深い負帰還を有する。比較器58の感知する閾値と、
それによるランプの電力は、ポテンショメータ88によって制御され、保護閾値
は、ポテンショメータ88によってセットされる。LED90は、ランプに設定
された電力が得られたという表示を提供する。
増幅器からの信号を抵抗器60、62によって生成された電圧と比較する比較器
58と、抵抗器68、70、72およびトランジスタ74を含むバイアス回路を
使用してトランジスタ66の通常動作に必要な電圧を生成する反転増幅器64と
を含む。バイアス電圧は、トランジスタ74が信号fによって閉じられる場合に
変化する。ドライバMGDの生成周波数は、ゲート/ソース接合の電気容量の変
化のため、トランジスタ66のソースの電圧変動によって変化することがある。
演算増幅器76は、増幅器56の出力の電圧が抵抗器78、80によって生じた
基準信号を超えた場合にRESET信号を発生する。電力制御回路は、キャパシ
タ82、84、86により深い負帰還を有する。比較器58の感知する閾値と、
それによるランプの電力は、ポテンショメータ88によって制御され、保護閾値
は、ポテンショメータ88によってセットされる。LED90は、ランプに設定
された電力が得られたという表示を提供する。
【0040】 前の実施形態において、電流センサは、期間t1=n/f1の経過後に共振周波
数f1でランプ回路の電流を検出する。しかしながら、電流がわずかであるとき 、小電流を検出することができる別の電流センサ、例えば、インダクタンス・セ
ンサなどを必要とする。したがって、図9に示したさらに他の実施形態には、中
間周波数f2が導入され、ランプ回路内の電流は、期間t1+t2の経過後に検出 される。ここで、t2=m/f2、mは整数である。共振周波数f1よりも低い周 波数f2を安定器の動作機構に導入することによって、ランプ回路内の電流が増 大する。これにより、抵抗センサ、すなわちランプ4に給電する下側スイッチの
回路に含まれる電力センサ10により、ランプ回路内の電流を検出することがで
きる。
数f1でランプ回路の電流を検出する。しかしながら、電流がわずかであるとき 、小電流を検出することができる別の電流センサ、例えば、インダクタンス・セ
ンサなどを必要とする。したがって、図9に示したさらに他の実施形態には、中
間周波数f2が導入され、ランプ回路内の電流は、期間t1+t2の経過後に検出 される。ここで、t2=m/f2、mは整数である。共振周波数f1よりも低い周 波数f2を安定器の動作機構に導入することによって、ランプ回路内の電流が増 大する。これにより、抵抗センサ、すなわちランプ4に給電する下側スイッチの
回路に含まれる電力センサ10により、ランプ回路内の電流を検出することがで
きる。
【0041】 本発明が、以上説明した実施形態の詳細に制限されず、本発明が、その趣旨ま
たは本質的な特質から逸脱することなく他の特定の形態において実施できること
は当業者には明らかであろう。したがって、これらの実施形態は、すべての態様
において限定的なものではなく例示的なものとして検討されるべきであり、本発
明の範囲は、以上の説明ではなく併記の特許請求の範囲によって示され、したが
って、特許請求の範囲の等価物の趣旨および範囲内にあるすべての変更は、本明
細書に包含される。
たは本質的な特質から逸脱することなく他の特定の形態において実施できること
は当業者には明らかであろう。したがって、これらの実施形態は、すべての態様
において限定的なものではなく例示的なものとして検討されるべきであり、本発
明の範囲は、以上の説明ではなく併記の特許請求の範囲によって示され、したが
って、特許請求の範囲の等価物の趣旨および範囲内にあるすべての変更は、本明
細書に包含される。
【図1】 図1は、蛍光ランプを動作させる従来技術の電子安定器の代表的な回路図を示
す。
す。
【図2】 図2は、蛍光ランプをHIDランプと置き換えた図1の回路図を示す。
【図3】 図3は、本発明における第1の実施形態の、HIDランプを動作させるために
固体安定器を利用する装置を示す。
固体安定器を利用する装置を示す。
【図4】 図4は、HIDランプの点火、予熱および動作の進行的なサイクルの波形を示
す。
す。
【図5】 図5は、ランプが短絡した場合の波形を示す。
【図6】 図6は、ランプ回路に障害が起きた場合の波形を示す。
【図7】 図7は、主にディジタル部分を示すドライバ・コントローラの詳細な回路図で
ある。
ある。
【図8】 図8は、主にアナログ部分を示すドライバ・コントローラの詳細な回路図であ
る。
る。
【図9】 図9は、本発明における第2の実施形態の、HIDランプを動作させるために
固体安定器を利用する装置を示す。
固体安定器を利用する装置を示す。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年5月7日(2000.5.7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM ,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,KE, KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,L T,LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX ,NO,NZ,PL,PT,RO,RU,SE,SG, SI,SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,U G,US,UZ,VN,YU,ZW Fターム(参考) 3K072 AA02 AA11 CA16 DD04 DE02 DE07 GA03 GB12 HA05 HA06
Claims (24)
- 【請求項1】高輝度放電式(HID)ランプ用の電子安定器を動作させる方法で
あって、前記電子安定器が、ドライバと、半ブリッジ構成で接続された2つの電
源スイッチと、LC直列回路と、ドライバの動作を制御するドライバ・コントロ
ーラと、ランプ回路内の電流センサと、電源スイッチ回路内の電力センサとを含
み、 (a)nが正の数であり、安定器のLC直列回路の共振周波数と等しい周波数f 1 のパルスを、n/f1と等しい期間t1、生成するステップと、 (b)期間t1が経過した後でランプ回路内の電流の存在を監視し、ランプ回路 に電流が流れていない場合に、ステップ(h)に進むステップと、 (c)ランプ回路内の電流を監視し、ランプ回路内に電流が流れなくなったこと
を判定した場合にステップ(h)に進むステップと、 (d)ステップ(a)による前記パルスの生成の開始から所定期間t2の間、周 波数flの前記パルスを生成し続けるステップと、 (e)ランプの設定電力に達したときに、前記パルスの周波数f1を動作周波数 f2に切り換えるステップと、 (f)ランプの電力を監視し、その電力を、周波数f2を徐々に修正することに よってランプに設定された電力のレベルに安定化させ、ランプ回路内の電力が所
定の幅だけランプに設定された電力を超えた場合にステップ(h)に進むステッ
プと、 (g)ステップ(c)および(f)により、ランプ回路内の電流と電力を監視す
るステップと、 (h)kが正の数であり、t2/kとほぼ等しい所定の期間の間前記パルスの生 成を抑制するステップと、 (i)ステップ(a)によるパルスの生成の開始から前記所定の期間t2が経過 するまでステップ(a)に進むステップと、 (j)安定器への電力が最初にオフにされ次にオンにされるまで前記パルスの生
成を抑制するステップと、 を含む方法。 - 【請求項2】 nが、3〜10の数である請求項1に記載の方法。
- 【請求項3】 t2が、2〜15分の間である請求項1に記載の方法。
- 【請求項4】 kが、6〜30の数である請求項1に記載の方法。
- 【請求項5】 nが、定数である請求項1に記載の方法。
- 【請求項6】 nが、定数でない請求項1に記載の方法。
- 【請求項7】 kが、定数である請求項1に記載の方法。
- 【請求項8】 kが、定数でない請求項1に記載の方法。
- 【請求項9】 HIDランプ用の電子安定器を動作させる方法であって、前記電
子安定器が、PFCと、ドライバと、半ブリッジ構成で接続された2つの電源ス
イッチと、LC直列回路と、ドライバの動作を制御するドライバ・コントローラ
と、電力切換回路内の電力センサとを有し、 a)nが正の整数であり、安定器のLC直列回路の共振周波数と等しい周波数f 1 のパルスを、n/fと等しい所定の時間t1の間、生成するステップと、 b)周波数f1を、f1よりも低い周波数f2に切り換えるステップと、 c)mが正の整数であり、m/f2と等しい所定の時間期間t2の経過後にランプ
回路内の有効電力を検出し、ランプ回路に有効電力が検出されない場合に、ステ
ップ(h)に進むステップと、 d)ステップ(a)のパルスの生成が始まったときから始まる所定の時間t3の 間、周波数f2のパルスの生成を続けるステップと、 e)ランプの設定電力に達したときに、前記パルスの周波数f2を動作周波数f3 に切り換えるステップと、 f)ランプの電力を監視し、前記電力を、動作周波数f3を徐々に修正すること によってランプに設定された電力レベルに安定させるステップと、 g)ランプ回路の有効電力を監視し、有効電力が検出されない場合にステップ(
h)に進むステップと、 h)kが正の整数であり、t3/kとほぼ等しい所定の時間の間、前記パルスの 生成を中止するステップと、 i)前記所定の時間期間t3が経過するまでステップ(a)に進むステップと、 j)所定の時間期間t4の間前記パルスの生成を中止するステップと、 k)pが正の整数であり、ステップ(c)において(h)に移動した場合に、ス
テップ(a)、(b)、(c)をp回繰り返すステップと、 l)安定器への電力がオフにされ、次にオンにされるまで前記パルスの生成を中
止するステップと、 を含む方法。 - 【請求項10】 nが、3〜10の整数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項11】 mが、3〜10の整数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項12】 kが、4〜30の整数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項13】 pが、3〜5の整数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項14】 t3が、2〜5分の時間である請求項9に記載の方法。
- 【請求項15】 t4が、10〜20分の時間である請求項9に記載の方法。
- 【請求項16】 nが、定数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項17】 nが、定数ではない請求項9に記載の方法。
- 【請求項18】 kが、定数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項19】 kが、定数ではない請求項9に記載の方法。
- 【請求項20】 pが、定数である請求項9に記載の方法。
- 【請求項21】 pが、定数ではない請求項9に記載の方法。
- 【請求項22】 高輝度放電式(HID)ランプ用の電子安定器を動作させる装置であって、前
記電子安定器が、PFCと、ドライバと、半ブリッジ構成で接続された2つの電
源スイッチを含む電力切換回路と、LC直列回路とを有し、 前記ドライバの動作を制御するドライバ・コントローラと、 HIDランプの電極まで至る線上のHIDランプの近くに接続された電流セン
サと、 電力切換回路に組み込まれた電力センサと、 を含む装置。 - 【請求項23】 前記電流センサが、誘導形センサである請求項22に記載の装置。
- 【請求項24】 前記ランプ電力センサと前記電流センサが、抵抗形センサである請求項22に
記載の装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
IL12302998A IL123029A (en) | 1998-01-22 | 1998-01-22 | Method and device for operating electronic ballasts for high intensity discharge (hid) lamps |
IL123029 | 1998-01-22 | ||
PCT/IL1999/000034 WO1999040757A1 (en) | 1998-01-22 | 1999-01-20 | A method and device for operating electronic ballasts for high intensity discharge (hid) lamps |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002503023A true JP2002503023A (ja) | 2002-01-29 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000531036A Withdrawn JP2002503023A (ja) | 1998-01-22 | 1999-01-20 | 高輝度放電式(hid)ランプ用の電子安定器を動作させる方法および装置 |
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Country | Link |
---|---|
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EP (1) | EP1050198B1 (ja) |
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-
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- 1998-01-22 IL IL12302998A patent/IL123029A/xx not_active IP Right Cessation
-
1999
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