JP2004527895A - Ｈｉｄランプ用自動周期制御 - Google Patents

Abstract

本発明は、ＨＩＤランプの自動周期制御のシステム及び方法を提供し、それは、ＨＩＤランプへの給電を切り替える手段（５０）と、給電切替手段（５０）に作動的に接続した第１タイマ（６６）と、給電切替手段（５０）に作動的に接続した第２タイマ（６８）とを具え、第１タイマ（６６）は、給電切替手段（５０）がＨＩＤランプに給電したときに計時を開始し、第１タイマ（６６）が動作時間セットポイントまで計時したときにＨＩＤランプを消灯するよう給電切替手段（５０）に信号送信を行い、第２タイマ（６８）は、給電切替手段がＨＩＤランプを消灯したときに計時を開始し、第２タイマ（６８）がクーリング時間セットポイントまで計時したときにＨＩＤランプに給電するよう給電切替手段（５０）に信号送信を行う。動作時間セットポイントになる前にランプがターンオフ及びオンされた場合、システムは、リセットされ、かつ、新たな動作タイミング期間を開始する。

Description

【技術分野】
【０００１】
この開示の技術分野は、点灯制御、特にＨＩＤランプ用自動周期の制御である。
【背景技術】
【０００２】
水銀蒸着光源、メタルハライド光源、高圧ナトリウム光源、低圧ナトリウム光源等の高強度放電（ＨＩＤ）ランプは、様々な照明タスクに用いられている。適切な動作を維持するために多数のＨＩＤランプを少なくとも１週間に１回ターンオフする必要があることが知られている。この要求は、多数のランプ、特にメタルハライドランプの仕様書で挙げられている。ＨＩＤランプ製造者は、１６８時間前後ごと（約１週間に１回）にＨＩＤランプをオフし及びオンするようユーザに指示している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
多数のアプリケーションは、ターンオフすることのない長時間のＨＩＤランプの動作を伴う。しかしながら、ランプのエンドユーザに至るまで、手動で又は照明設備の外部の自動ビル制御システムを通じて、１週間に少なくとも１回ＨＩＤランプをターンオフしている。無知又は怠慢のために、常にこの要求に適合するわけでない。一部のアプリケーションにおいて、所定の領域の全ての光を一度にターンオフすることができず、又はかかるターンオフが所望されている。この結果、照明装置の動作が不適切なものとなり、ランプが連続的にそのままにされるおそれがある。
【０００４】
ランプが規則的にターンオフされない場合、放電管の破裂によってランプが破損するおそれがある。かかる破裂によって、照明設備及びその周辺が障害を受けるおそれがあり、保護されていない設備でランプが動作する場合には人が被害を被るおそれがある。
【０００５】
上記不都合を克服するＨＩＤランプの自動周期制御（自動サイクル制御）を有するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、ＨＩＤランプ用自動周期制御を提供する。
【０００７】
本発明の他の態様は、ＨＩＤランプシステムに統合されたＨＩＤランプ用自動周期制御を提供することである。
【０００８】
本発明の他の態様は、１群のＨＩＤランプの周期を一定にしない変動されたタイミングを有するＨＩＤランプ用自動周期制御を提供することである。
【０００９】
本発明の他の態様は、周期が既に発生した場合には不要な周期を回避するＨＩＤランプ用自動周期制御を提供することである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のＨＩＤランプの自動周期制御は、ランプを操作する安定器内で「デフォールト」動作時間を有することにより少なくとも１週間に１回のランプの周期化を確実に行う役割を果たす。デフォールト動作時間に到達する前にＨＩＤランプシステムのサイクルがオフにされない場合、安定器は、自動的にランプをターンオフし、ランプが所望の動作を行うようにランプを再びオンに戻す。デフォールト動作時間になる前にランプがターンオフし及びオンする場合、安定器は、それ自体リセットされ、新たな動作タイミング周期を開始する。
【００１１】
図１は、ＨＩＤランプ用の自動周期制御のフローチャートを示す。自動周期制御は、ＨＩＤランプがスイッチオンされるブロック２０で開始する。自動周期制御が有効であるときにＨＩＤランプがオフにされると、自動周期制御はブロック２０から再開する。その理由は、ＨＩＤランプが製造者の命令に従ってサイクルをオフされるからである。ブロック２２において、ＨＩＤランプが給電され、ブロック２４において、第１タイマが初期化される。その後、自動周期制御が動作タイミングループに入る。
【００１２】
ブロック２６において、第１タイマが計時を行う。複数のＨＩＤランプが所定の位置に取り付けられる場合、タイミングクロックレート（実時間に対するタイマのカウンティングレート）を、ランプ間で意図的に変更することができ、その結果、全ての設備が同時にスイッチオフされない。このことは、各々がある程度の許容誤差を有する抵抗及びキャパシタを用いる「アナログ」発振器で形成された「クロック」を用いることによって行われる。クロックで５％の許容誤差を用いることによって、最初に安定器がスイッチオフされる８時間周期及び次の周期の更に長い範囲に亘って任意に切替を行うよう安定期が構成される。許容誤差を、特定のアプリケーションに対する所望の値に選択するとともに、特定のアプリケーションに応じて広い範囲で変動させることができる。典型的な値は、０．５％と１００％との間にある。
【００１３】
ブロック２８において、第１タイマは、動作時間セットポイント（Ｔ_Ｏｐｅｒ）と比較される。動作時間セットポイントは、ＨＩＤランプ製造者によって提示される時間であり、その後、適切な動作を維持するためにＨＩＤランプのサイクルをオフにする必要がある。動作時間セットポイントを、特定のアプリケーションに対する所望の値に選択するとともに、特定のアプリケーションに応じて広い範囲で変動させることができる。典型的な動作時間セットポイントを、１２時間と３３６時間との間にし、更に典型的には、約１週間すなわち約１６８時間とする。互いに相違するＨＩＤランプ設計及び動作状態に対して他の動作時間セットポイントが可能である。動作時間セットポイントを、ＨＩＤランプが使用される状況に応じて選択することもできる。複数のＨＩＤランプを有する大きな倉庫において、個々のＨＩＤランプは、単一のＨＩＤランプのみが所定の領域を照明する場合に比べて頻繁に周期化される。その理由は、起動されたＨＩＤランプが連続的な照明を行うからである。
【００１４】
複数のＨＩＤランプが所定の位置に取り付けられた場合、動作時間セットポイントを安定器間で意図的に変更することができ、その結果、全ての設備が同時にスイッチオフされない。安定器を、周期化の任意の分布を更に確実に行うために製造中に互いに相違する動作時間セットアップでプログラミングすることができる。互いに相違する動作時間セットポイントが互いに相違する安定器にプログラミングする場合、上記ブロック２６に関連した更に正確な第１タイマを用いることができる。他の実施の形態において、個々の安定器は、ＨＩＤランプが起動されたときに任意の動作時間セットポイントを発生することができる。動作時間セットポイントを、可能な時間の新た締め設定された範囲内で任意にすることができる。これによって、製造中に任意にプログラムを行う必要なく１群のランプで任意の周期化が行われる。
【００１５】
ブロック２８において第１タイマが動作時間セットポイント（Ｔ_Ｏｐｅｒ）未満である場合、自動周期制御がブロック２６に戻り、計時を継続する。ブロック２８において第１タイマが動作時間セットポイント（Ｔ_Ｏｐｅｒ）以上である場合、ステップ３０において、自動周期制御によってＨＩＤランプを消灯する。ブロック３２において、第２タイマが初期化され、自動周期制御がクーリング時間ループに入る。
【００１６】
ブロック３４において、第２タイマが計時を行い、ブロック３６において、第２タイマがクーリング時間セットポイント（Ｔ_Ｃｏｏｌ）と比較される。クーリング時間を、数ミリ秒、数分又は数時間とすることができる。数ミリ秒のクーリング時間セットポイントの場合、「リストライク」(restrike)が生じるのに十分に冷却が行われるまで、ランプは消灯したままである。クーリング時間を、瞬時的なリストライクを回避するために十分長くする必要があり、下限がＨＩＤランプ設計に応じて変動する。クーリング時間セットポイントを、ランプのクールダウンを完了するのを許容する長い期間に設定することもできる。上限は、特定のアプリケーションの特定の顧客に対して光をオフできる時間によって決定される。クーリング時間セットポイントを、ＨＩＤランプが使用される環境に応じて選択することもできる。複数のＨＩＤランプを有する大きな倉庫において、個々のＨＩＤランプを、単一のＨＩＤランプのみが所定の領域を照明する場合に比べて長い時間の間冷却することができる。その理由は、起動されたＨＩＤランプが連続的な照明を行うからである。複数のランプは、適切な動作を行うために少なくとも１５分のクールダウン期間を必要とする。典型的なクーリング時間を、５ミリ秒と２時間との間とし、更に典型的には約１５分と３０分との間とする。
【００１７】
ブロック３６において第２タイマがクーリング時間セットポイント（Ｔ_Ｃｏｏｌ）未満である場合、自動周期制御がブロック３４に戻り、計時を継続する。ブロック３６において第２タイマがクーリング時間セットポイント（Ｔ_Ｃｏｏｌ）以上である場合、ブロック２２において、ＨＩＤランプが自動周期制御によって再給電され、自動周期制御が再び開始される。
【００１８】
ここで参照しているタイマは、例示を意図しており、当業者は、本発明による時間及び期間の計時、測定及び比較を行う複数の装置及び方法が可能であることを容易に理解することができ、そのような実施の形態が、想定され、かつ、現在クレームされている発明の範囲内にある。かかる装置は、電子カウンタ、電子タイマ、個別の素子から形成されたタイマ回路、固体タイマ、マイクロプロセッサに組み込まれた固体タイマ、及び機械的なタイマを含むが、これらに限定されるものではない。
【００１９】
図１の自動周期制御を、電子又は電磁安定器を用いるＨＩＤランプに適用することができる。図２は、電子ＨＩＤ安定器を用いたＨＩＤランプシステムの線形図を示し、図３は、電磁安定器を用いたＨＩＤランプシステムの線形図を示す。電子ＨＩＤバラスとを用いたＨＩＤランプシステムの線形図を示す図２において、入力電圧４０が、ＨＩＤランプ４４に電気的に接続された電子ＨＩＤ安定器４２に印加される。マイクロプロセッサ４６は、電子ＨＩＤ安定器４２に電気的に接続され、電子ＨＩＤ安定器４２を制御する。マイクロプロセッサ４６は、図１に記載された自動周期制御を実行するのに必要なプログラムステップを実行することができ、かつ、ランプへの給電を制御することができる。マイクロプロセッサ４６は、所望に応じて電子ＨＩＤ安定器４２内に他の機能を有することができる。マイクロプロセッサ４６を、電子ＨＩＤ安定器４２の内部又は外部に配置することができる。マイクロプロセッサ４６を、図１に記載された自動周期制御を実行するプログラムコードを格納するＲＯＭ，ＲＡＭ、又は他のコンピュータ読出し可能な記憶媒体とすることができる。
【００２０】
電磁安定器を用いたＨＩＤランプシステムの線形図を示す図３において、入力電圧５０は、制御回路５２の両端間に印加される。入力電圧５０は、切替装置５４、電磁安定器５６及びＨＩＤランプ５８の両端間にも印加され、これらは、切替装置５４が電流を直列に制御できるように直列接続される。制御回路５２は切替装置５４を制御する。切替装置５４を、特定のアプリケーションに応じてトライアック、リレー又は他の切替装置とすることができる。図３が電磁安定器の使用を示すとしても、この形態を電子安定器とともに用いることもできる。
【００２１】
図４は、図３の制御回路５２の詳細を示す線形図であり、図３の同様な構成要素は同様な参照番号を有し、図５は、図４の制御回路５２の波形の一部のタイミング図を示す。
【００２２】
図４を参照すると、電圧５０は、電力がＨＩＤランプシステムに供給されたときに第１ワンショット６０の入力部に現れる。これによって第１ワンショット６０の出力部に瞬時のパルスが生成され、そのパルスは、ＯＲゲート６４で第２ワンショット６２の出力との論理和がとられて、第１タイマ６６のリセット入力部にパルスが発生する。これによって、第１タイマ６６の出力部にハイの信号が生成され、切替装置５４をターンオンし、電圧がＨＩＤランプに印加される。第１タイマ６６は、製造者によって提示された動作時間セットポイントの期間、典型的には１６８時間の間に出力部にハイの信号を付与する単安定モードに設定される。この動作期間セットポイントは、１群のＨＩＤランプが所定の領域で用いられる際に全てのＨＩＤランプが同時にスイッチオフしないように関連の許容誤差を有することができる。第１タイマ６６が動作時間セットポイントに到達すると、その出力がローとなり、切替装置５４がスイッチオフされ、ＨＩＤランプから電圧が除去される。第２タイマ６８は、第１タイマ６６の出力の負の縁で計測期間が開始するよう単安定モードに設定される。第２タイマ６８は、クーリング時間セットポイントに等しい期間、典型的には１５分を超えて計時を行う。クーリング時間の終了時には、第２タイマ６８の出力の負の縁によって、インバータ７０を通じた第２ワンショット６２にパルスが発生して、第１タイマ６６をリセットし、シーケンスが再び始まる。複数の回路形態が同一の機能を達成することができ、他の複数の等価回路が当業者には容易に理解することができる。図４が電磁安定器を有する回路の使用を示すとしても、この回路を、電子安定器の制御回路を用いることによって電子安定器とともに用いて、ランプへの給電を遮断するとともに切替装置５４を省略することもできる。
【００２３】
図５は、図４の制御回路５２の波形の一部のタイミング図である。波形図１は、第１ワンショット６０に対する入力を示す。波形図２，３は、ＯＲゲート６４に対する入力を示す。波形図４は、第１タイマ６６に対する入力を示し、波形図５は、第２タイマ６８に対する入力を示す。波形図６は、第２タイマ６８の出力を示す。波形図６は、正の極性の奇跡を示し、この奇跡は、インバータ７０を省略する回路設計の他の実施の形態では反転する。Ｖ_ｌａｍｐ奇跡は、ＨＩＤランプ５８に対する入力を示す。時間ｔ_１で電力が制御回路に供給される。ＨＩＤランプは、ｔ_１からｔ_２までの動作時間中にオンとなる。ランプは、ｔ_２でオフとなり、ｔ_２からｔ_３までの冷却時間中でオフのままである。ｔ_３において、周期が再開する。
【００２４】
図２〜５が特定のアプリケーション及び本発明の実施の形態を表したものであり、本発明の範囲を制限するものでないことは、重要である。
【００２５】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明によるＨＩＤランプの自動周期制御のフローチャートを示す。
【図２】本発明による電子ＨＩＤ安定器を用いたＨＩＤランプシステムの線形図である。
【図３】本発明による電磁ＨＩＤ安定器を用いたＨＩＤランプシステムの線形図である。
【図４】図３の制御回路の詳細の線形図である。
【図５】図４の制御回路の波形の一部のタイミング図である。

Claims (13)

1. ＨＩＤランプへの給電を切り替える手段と、
   給電切替手段に作動的に接続した第１タイマと、
   前記給電切替手段に作動的に接続した第２タイマとを具え、
   前記第１タイマが、前記給電切替手段が前記ＨＩＤランプに給電したときに計時を開始し、かつ、第前記１タイマが動作時間セットポイントまで計時したときに前記ＨＩＤランプを消灯するよう前記給電切替手段に信号送信を行い、前記第２タイマが、前記給電切替手段が前記ＨＩＤランプを消灯したときに計時を開始し、かつ、前記第２タイマがクーリング時間セットポイントまで計時したときに前記ＨＩＤランプに給電するよう前記給電切替手段に信号送信を行うことを特徴とする、ＨＩＤランプ用自動周期制御システム。
2. 前記動作時間セットポイントを、ＨＩＤランプ製造者によって提示された値としたことを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 前記動作時間セットポイントを１２時間と２２６時間との間としたことを特徴とする請求項１記載のシステム。
4. 前記動作時間セットポイントを約１週間としたことを特徴とする請求項３記載のシステム。
5. 個々のＨＩＤランプに対する動作時間セットポイントを、前記動作時間セットポイントが１群のＨＩＤランプの間で変動するような分布に従って選択したことを特徴とする請求項１記載のシステム。
6. 前記ＨＩＤランプの動作時間セットポイントを、予め設定された範囲内で選択されるよう任意に選択したことを特徴とする請求項１記載のシステム。
7. 個別のＨＩＤランプに対する第１タイミング手段の精度を、前記精度が１群のＨＩＤランプの間で変動するような分布に従って選択したことを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. 前記精度が、０．５％と１００％の間の範囲の許容誤差にあることを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. 前記精度が、５％の許容誤差の外側にあることを特徴とする請求項７記載のシステム。
10. 前記クーリング時間セットポイントを５ミリ秒と２時間との間としたことを特徴とする請求項１記載のシステム。
11. 前記クーリング時間セットポイントを約１５分としたことを特徴とする請求項１０記載のシステム。
12. 前記給電切替手段を、トライアックとリレーからなる群から選択したことを特徴とする請求項１記載のシステム。
13. 請求項１から１２のうちのいずれか１項によるＨＩＤランプ用自動周期制御のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ読出し可能な媒体であって、前記コンピュータプログラムが、
    前記ＨＩＤランプに給電を行うコンピュータ読出し可能コードと、
    第１タイマを初期化するコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第１タイマの計時を行うコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第１タイマと動作時間セットポイントとを比較するコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第１タイマが前記動作時間セットポイント未満の場合に前記第１タイマの計時を行うコンピュータ読出し可能コードと、
    前記ＨＩＤランプからの電力を除去するとともに、前記第１タイマが前記動作時間セットポイント以上の場合に第２タイマを初期化するコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第２タイマの計時を行うコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第２タイマとクーリング時間セットポイントとを比較するコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第２タイマが前記クーリング時間セットポイント未満の場合に前記第２タイマの計時を行うコンピュータ読出し可能コードと、
    前記第２タイマが前記クーリング時間セットポイント以上の場合に前記ＨＩＤランプへの給電を行うコンピュータ読出し可能コードとを具えることを特徴とする、コンピュータ読出し可能な媒体。

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