JP2004501498A - 回路装置 - Google Patents

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ランゲスラグ ウィルヘルムス エイチ エム
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    • H05B41/36Controlling
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

スイッチ及び該スイッチを制御するための制御回路を具備し、高周波の交流ランプ電流を生成する直流−交流変換器を用いてランプは動作される。前記制御回路により生成される制御信号の各半周期において、スイッチング素子は、連続する時間間隔の間導通状態にされる。前記ランプは、前記制御信号の各半周期における第2の時間間隔を調整することにより不安定さなしに調光され得る。

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周波数fの交流電流をランプに供給する回路装置であり、当該回路装置が、
・ 当該回路装置を直流電圧を供給する供給電圧源に接続するための入力端子と、
・ 第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の直列配列を含む第1分岐と、
・ 前記スイッチング素子の各々の制御電極に結合される、該スイッチング素子を導通状態及び非導通状態にするための制御回路と、
・ 前記ランプを収容するための端子及び誘導性素子の直列配列を具備し、前記スイッチング素子のうちの1つを分路する負荷分岐とを有する直流−交流変換器を具備する回路装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
斯様な回路装置は欧州特許EP0323676に開示されている。斯様な回路装置においては、ランプによって消費される電力が、例えば、制御信号の周波数fを調整することにより調整され得る。ランプによって消費される電力を調整するこの方式の不利な点は、制御信号の周波数とランプによって消費される電力との間の関係が該ランプによって消費される電力の範囲全体にわたって一義的ではないことにある。とりわけ、ランプによる電力消費が比較的低い場合に、このことはランプの動作における不安定さの原因となり得る。ランプによって消費される電力を調整する別の可能性は、制御信号の周波数が一定のままで、制御信号の各周期においてスイッチング素子が導通している期間を調整することにある。これは対称的に行われ得る。このことは、スイッチング素子の各々が制御信号の各周期において等しい期間の間導通していることを意味する。しかしながら、これは非対称的にも行われ得る。このことは、制御信号の各周期において、第1スイッチング素子が導通している時間間隔が、第2スイッチング素子が導通している時間間隔と等しくないことを意味する。更に、制御信号の1周期において如何なる瞬間にもスイッチング素子のうちの1つが導通している状況と、どちらのスイッチング素子も導通していない時間間隔がある状況との区別をつけることもできる。実際には、スイッチング素子を非対称的に駆動することは、ランプによって消費される電力のある予測不能な値に対して、ランプにおける不安定さの原因となることが分った。スイッチング素子が対称的に駆動される場合、制御信号の1周期における各スイッチング素子が導通している長さの減少は、制御信号の各周期中に両スイッチング素子が導通していない時間間隔があることを意味する。このスイッチング素子を駆動する方式も、ランプによって消費される電力の値は予測可能であるが、ランプにおける不安定さの原因となることが分った。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、ランプにおいて不安定さを生じさせることなく、ランプによって消費される電力を比較的大きな範囲で調整することが可能な回路装置を提供することにある。
【0004】
これを達成するため、冒頭の段落に記載の回路装置が、本発明によれば、前記制御回路が、前記ランプの動作中、
・ 前記制御信号の各第1半周期において、連続的に、第1時間間隔の間前記第1スイッチング素子を導通状態にし、第2時間間隔の間前記第2スイッチング素子を導通状態にし、これらスイッチング素子は各々、前記制御信号の前記第1半周期の残りの部分の間は導通していないようにし、
・ 前記制御信号の各第2半周期において、連続的に、第3時間間隔の間前記第2スイッチング素子を導通状態にし、第4時間間隔の間前記第1スイッチング素子を導通状態にし、これらスイッチング素子は各々、前記制御信号の前記第2半周期の残りの部分の間は導通していないようにする、周波数fの制御信号を生成し、
前記制御回路が、前記制御信号の各半周期中の2つの前記時間間隔のうちの少なくとも1つの、前記スイッチング素子のうちの1つが導通している長さを設定するための調光回路を更に具備することを特徴とする。例えば、前記調光回路が、前記第1時間間隔及び前記第3時間間隔の長さを設定するための手段を具備することが可能である。本発明による回路装置の好ましい実施例においては、前記調光回路が、前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔の長さを設定するための手段を具備する。この好ましい実施例によれば、ランプの電力を不安定さなしに非常に大きな範囲で調整可能であることが分かった。
【0005】
本発明による回路装置の動作中、制御信号が、各スイッチング素子を導通状態及び非導通状態にする。結果として、周波数fの交流電流が負荷分岐内を流れる。例えば、前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔の長さを前記調光回路により設定することができ、これらの長さが、前記第1時間間隔の長さと前記第2時間間隔の長さとの差が最大になり、前記第3時間間隔の長さと前記第4時間間隔の長さとの差も最大になるように設定される場合、ランプによって消費される電力は最大になる。これらの差がより小さくなるように前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔の長さを設定した場合、ランプによって消費される電力もより小さくなる。このようにして、例えば前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔の長さを設定することにより、比較的大きな範囲でランプによる電力消費、従ってランプの光束を調整することが可能である。この範囲内で、不安定さがランプにおいて何等生じないことが分かった。
【0006】
満足のいく結果が、前記第2時間間隔の長さが前記第4時間間隔の長さに等しい本発明による回路装置の実施例により得られた。
【0007】
満足のいく結果が、前記第1時間間隔の長さが前記第3時間間隔の長さに等しい本発明による回路装置の実施例によっても得られた。
【0008】
本発明による回路装置は、前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔が、それぞれ、0乃至T/2−Δt1の範囲及び0乃至T/2−Δt3の範囲で調整可能であり、ここで、Tは、前記制御信号の1周期の長さであり、Δt1及びΔt3は、それぞれ、前記第1時間間隔の長さ及び前記第3時間間隔の長さであるように実施することができる。この場合、第2時間間隔及び第4時間間隔の長さが増すにつれて、ランプによって消費される電力は増加する。
【0009】
本発明のこれら及び他の特徴を以下に記載の実施例を参照して説明し、明らかにする。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1において、K1及びK2は、低周波交流電圧を供給する供給電圧源に接続される端子である。端子K1及びK2は、ダイオード・ブリッジにより形成される整流手段GMの各々の入力部に接続される。整流手段GMの各々の出力部は、直流電圧を供給する供給電圧源に接続される入力端子K5及びK6に接続される。入力端子K5及びK6は、バッファコンデンサであるコンデンサC1により互いに接続される。直流電圧を供給する供給電圧源は、この例においては、交流電圧を供給する供給電圧源、端子K1及びK2、整流手段GM、並びにコンデンサC1によって形成される。コンデンサC1は、第1スイッチング素子S1及び第2スイッチング素子S2の直列配列によって分路される。この例においては、この直列配列は第1分岐を形成する。Scは、スイッチング素子を導通状態及び非導通状態にするための周波数fの制御信号を生成する制御回路である。制御回路Scの各々の出力部は、スイッチング素子の各々の制御電極に接続される。スイッチング素子S2は、コイルL1、端子K3、コンデンサC3、端子K4及びコンデンサC2の直列配列により形成される負荷分岐によって分路される。端子K3及びK4はランプを収容する端子を形成する。ランプLAはこれらの端子に接続される。この例においては、コイルL1は誘導性素子を形成する。
【0011】
図1に示されている例の動作は以下の通りである。
【0012】
端子K1及びK2が低周波交流電圧を供給する供給電圧源の電極に接続されると、この低周波交流電圧が、整流手段GMにより整流され、直流電圧が、コンデンサC1の両端に、従って入力端子K5と入力端子K6との間に印加される。制御回路Scは、スイッチング素子の各々を交互に導通状態及び非導通状態にするための周波数fの制御信号を生成する。
【0013】
図2は、2つのスイッチング素子S1及びS2への制御信号を示している。制御信号の1周期の長さはTである。この図は、各第1半周期の始まりにおいて、第1スイッチング素子S1が一定の第1時間間隔Δt1の間導通状態にされることを示している。制御信号の第1半周期の後期において、第2スイッチング素子S2が、第2時間間隔Δt2の間導通状態にされる。時間間隔Δt2の長さは、0とT/2−Δt1との間の範囲で調整可能である。制御信号の各第2半周期の始まりにおいて、第2スイッチング素子S2は、一定の第3時間間隔Δt3の間導通状態にされる。Δt3は、Δt1に等しくなるように選ばれている。制御信号の第2半周期の後期において、第1スイッチング素子S1は、第4時間間隔Δt4の間導通状態にされる。時間間隔Δt4の長さは、0とT/2−t3との間の範囲で調整可能である。しばしば、上記調整可能な範囲全体における第2時間間隔の長さは第1時間間隔の長さを越え、上記調整可能な範囲全体における第4時間間隔の長さは第3時間間隔の長さを越える。ランプを流れる電流の第1半周期の間のランプの平均電力消費は、第1時間間隔と第2時間間隔との長さの差により決定される。第2時間間隔の長さと第1時間間隔の長さとの差が最小になる場合に、ランプを流れる電流の第1半周期の間のランプの平均電力消費は最小になる。同様に、ランプを流れる電流の第2半周期の間のランプの平均電力消費は、第3時間間隔と第4時間間隔との長さの差により決定される。第4時間間隔の長さと第3時間間隔の長さとの差が最小になる場合に、ランプを流れる電流の第2半周期の間のランプの平均電力消費は最小になる。
【0014】
図3(A)は、図1に示される回路装置内のコイルL1を流れる電流の1周期を示している。この図は、この電流が各周期において6回符号を変えることを示している。図3(B)は、両スイッチの接続点における電圧の1周期を示している。この電圧も、各周期中6回符号を変える。図3(C)は、ランプLAにかかる電圧の1周期を示している。
【0015】
図1に示される回路装置の具体的な実施例が、35ワットの定格出力を持つTLタイプの低圧水銀蒸気放電ランプに給電するために使用された。制御信号の周波数f、従ってランプ電流の周波数fは、54kHzであった。第1時間間隔及び第3時間間隔は、制御信号の1周期の10%に等しく選ばれた。第2時間間隔及び第4時間間隔の長さを制御信号の1周期の長さの25%から17%に低減させることにより、35ワットから1ワットへのランプによって消費される電力の低減を実現できることが確かめられた。ランプによって消費される電力のこの低減の間に、不安定さがランプにおいて何等生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による回路装置の例を概略的に示す。
【図2A】図1に示される回路装置の一部を形成する制御回路により生成される制御信号の形状を示す。
【図2B】図1に示される回路装置の一部を形成する制御回路により生成される制御信号の形状を示す。
【図3A】図2に示される制御信号に相当する形状の制御信号によりスイッチング素子が駆動される場合の、ランプ動作中の図1に示される回路装置における電流及び二つの電圧の形状を示す。
【図3B】図2に示される制御信号に相当する形状の制御信号によりスイッチング素子が駆動される場合の、ランプ動作中の図1に示される回路装置における電流及び二つの電圧の形状を示す。
【図3C】図2に示される制御信号に相当する形状の制御信号によりスイッチング素子が駆動される場合の、ランプ動作中の図1に示される回路装置における電流及び二つの電圧の形状を示す。

Claims (5)

  1. 周波数fの交流電流をランプに供給する回路装置であり、当該回路装置が、
    ・ 当該回路装置を直流電圧を供給する供給電圧源に接続するための入力端子と、
    ・ 第1スイッチング素子及び第2スイッチング素子の直列配列を含む第1分岐と、
    ・ 前記スイッチング素子の各々の制御電極に結合される、該スイッチング素子を導通状態及び非導通状態にするための制御回路と、
    ・ 前記ランプを収容するための端子及び誘導性素子の直列配列を具備し、前記スイッチング素子のうちの1つを分路する負荷分岐とを有する直流−交流変換器を具備する回路装置において、
    前記制御回路が、前記ランプの動作中、
    ・ 前記制御信号の各第1半周期において、連続的に、第1時間間隔の間前記第1スイッチング素子を導通状態にし、第2時間間隔の間前記第2スイッチング素子を導通状態にし、これらスイッチング素子は各々、前記制御信号の前記第1半周期の残りの部分の間は導通していないようにし、
    ・ 前記制御信号の各第2半周期において、連続的に、第3時間間隔の間前記第2スイッチング素子を導通状態にし、第4時間間隔の間前記第1スイッチング素子を導通状態にし、これらスイッチング素子は各々、前記制御信号の前記第2半周期の残りの部分の間は導通していないようにする、周波数fの制御信号を生成し、
    前記制御回路が、前記制御信号の各半周期中の2つの前記時間間隔のうちの少なくとも1つの、前記スイッチング素子のうちの1つが導通している長さを設定するための調光回路を更に具備することを特徴とする回路装置。
  2. 前記調光回路が、前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔の長さを設定するための手段を具備することを特徴とする請求項1に記載の回路装置。
  3. 前記第2時間間隔の長さが前記第4時間間隔の長さに等しいことを特徴とする請求項1又は2に記載の回路装置。
  4. 前記第1時間間隔の長さが前記第3時間間隔の長さに等しいことを特徴とする請求項1、2又は3に記載の回路装置。
  5. 前記第2時間間隔及び前記第4時間間隔が、それぞれ、0乃至T/2−Δt1の範囲及び0乃至T/2−Δt3の範囲で調整可能であり、ここで、Tは、前記制御信号の1周期の長さであり、Δt1及びΔt3は、それぞれ、前記第1時間間隔の長さ及び前記第3時間間隔の長さであることを特徴とする請求項2に記載の回路装置。
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