JP2005504426A

JP2005504426A - 二電源及び減光能力を有する電子安定器システム

Info

Publication number: JP2005504426A
Application number: JP2003531770A
Authority: JP
Inventors: エアハルトローベルト; ピルグリムスティーヴン; ジェイクルカレイモンド; チンヤオハン
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2002-09-16
Publication date: 2005-02-10
Also published as: US6507157B1; WO2003028410A1; EP1433364A1; CN1557114A

Abstract

【課題】定格電力の異なる２つのランプに給電して、いずれのランプの減光も可能にする電子安定器システムを提供する。
【解決手段】電子安定器システムの出力電力を制御する制御回路であって、この制御回路が、ライン電圧線及び共通線から成る電力ラインを有する電源分岐回路と、アーク放電ランプに電力を供給する安定器段とを有して、この安定器段が、(i)前記電源ラインに接続した入力と、(ii)前記アーク放電ランプに供給する電力を制御するためのフィードバックループを規定する内部電力制御フィードバック回路と、(iii)前記内部電力フィードバック回路の動作及び前記安定器段が出力する電力のレベルに影響を与える制御信号を受信する制御信号入力とを有する。前記制御回路は、前記電力ラインに接続するための入力を有する第１回路を具えている。この第１回路は、前記安定器段の前記制御信号入力に入力する制御信号を発生する。この制御信号は、前記電力ラインの１つの線を前記第１回路の前記入力に接続すると、第１の所定の大きさを有して、前記電力ラインを前記第１回路の前記入力から切り離すと、第２の所定の大きさを有する。前記制御回路はさらに、第１状態及び第２状態を有する第２回路を具えて、前記第１状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを所定増分だけ低減して、これにより前記アーク放電ランプの段階的な減光を行って、前記第２状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを維持する。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ワット数の異なる２つのランプ用の二電力出力及び減光能力を共に提供する電子安定器に関するものであり、いずれのワット数についても減光可能である。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】
米国特許5,327,048
【特許文献２】
米国特許6,204,614
【特許文献３】
米国特許5,559,395 ワット数の異なるランプ用の二レベルの出力を提供する電子安定器は、現在技術において既知である。これらの電子安定器のいくつかの例は、米国特許5,327,048及び6,204,614に記載されている。減光能力を提供する安定器も現在技術において既知である。この種の安定器は、米国特許5,327,048、5,559,395及び6,204,614に記載されている。しかし、上記特許に記載の安定器は、比較的高電力のランプと比較的低電力のランプのいずれにも給電するための二電力の能力と、いずれのランプも減光する能力とを同時に提供することができない。ワット数の異なる２つのランプに給電するための二レベル（または二電力）の出力を提供して、同時に、いずれのランプの減光も可能にすべく構成した電子安定器が必要になる。
【発明の開示】
【０００３】
本発明の第１の要点は、ライン電圧線及び共通線から成る電力ラインを有する電子安定器システムの出力電力を制御する制御回路、及び安定器段に指向したものであり、この安定器段は、(i)ランプに電力を供給するための電力ラインに接続した入力と、(ii)ランプに供給する電力の量を制御するためのフィードバックループを規定する内部電力フィードバック制御回路と、(iii)この内部電力フィードバック制御回路の動作及び安定器段が出力する電力のレベルに影響を与える制御信号を受信する制御信号入力とを有する。１つの好適例では、前記制御回路が、前記電力ラインの１つの線に接続するための入力を有する第１回路を具えている。この第１回路は、前記安定器段の制御信号入力に入力する制御信号を発生する。この制御信号は、前記電力ラインの１つの線を前記第１回路の入力に接続すれば第１の所定の大きさを有し、そして、前記電力ラインのいずれの線も前記第１回路の入力に接続しなければ第２の所定の大きさを有する。前記制御回路はさらに、第１状態及び第２状態を有する第２回路を具えて、前記第１状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを所定増分だけ低減して、これにより高輝度放電（ＨＩＤ：high intensity discharge）ランプの段階的な減光を行い、前記第２状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを維持して、これによりランプを最大輝度で動作させる。
【０００４】
１つの好適例では、前記第２回路が、前記電力ラインの１つの線を受ける入力を具えて、前記電力ラインの１つの線が前記第２回路の入力に供給されたことに前記第２回路が応答するように、前記第２回路を構成する。前記電力ラインの１つの線を前記第２回路の入力に供給すれば、前記第２回路が第１状態になり、前記電力ラインのいずれの線も前記第２回路の入力に接続しなければ、前記第２回路が第２状態になる。
【０００５】
他の好適例では、前記第２回路が、前記電力ラインの１つの線を受ける入力を具えて、前記電力ラインの１つの線が前記第２回路の入力に供給されたことに前記第２回路が応答するように、前記第２回路を構成する。前記電力ラインのいずれの線も前記第２回路の入力に接続しなければ、前記第２回路が第１状態になり、前記電力ラインの１つの線を前記第２回路の入力に供給すれば、前記第２回路が第２状態になる。
【０００６】
本発明の制御回路の特徴は、ＨＩＤランプ及び蛍光ランプのような異なる種類のアーク放電ランプに使用できることにある。
【０００７】
本発明の特徴は新規なものと確信しており、本発明の特徴的な要素は請求項に特記する。本発明自体の構成及び動作の方法は共に、以下の図面を参照した詳細な説明より明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
［実施例１］
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
図１に、本発明の電子安定器システムの一実施例を示す。安定器システム１０は一般に、ＡＣ／ＤＣ力率修正（ＰＦＣ：power factor correction）回路１２、安定器段１４、ランプ１６、及び制御回路１７を具えている。ランプ１６は、アーク放電ランプまたはＨＩＤ（高輝度放電）ランプのような種々のランプのうちの１つとして構成することができる。本発明を説明するために、以下の説明は、ＨＩＤランプとして構成したランプ１６について行う。制御回路１７については、以下で詳細に説明する。ＰＦＣ回路１２、安定器段１４、及びＨＩＤランプ１６の例は、米国特許6,204,614に記載されており、この特許は参考文献として本明細書に含める。ＰＦＣ回路１２は入力１８及び２０を具えて、これらの入力はそれぞれ、ライン電圧線及び共通線に接続する。電圧線２２及び中性線２４は、ＰＦＣ回路１２と安定器段１４の電力入力段との間に接続する。
【０００９】
【特許文献４】
米国特許5,229,927 安定器段１４はさらに、ランプ１６に送達する電流または電力を制御する内部電力制御フィードバック回路（図示せず）を具えている。この電力制御フィードバック回路（図示せず）はフィードバックループを規定して、ランプ電流またはランプ電力を表わす状態信号を提供する。通常、この状態信号は、前記電力制御フィードバック回路の誤差増幅器が発生する誤差信号を含む。この誤差増幅器に入力する基準電圧は、分圧回路網を用いて供給する。こうしたフィードバック回路を有する商業的に入手可能な電子ＨＩＤ安定器は、North American Philips Corporationが製造するMHC070電子ＨＩＤ安定器である。MHC070内で使用している制御ループと同様の他の種類の電力制御ループは、米国特許5,229,927に記載されており、この特許は参考文献として本明細書に含める。なお、本発明の制御回路は、米国特許5,229,927に記載のフィードバック回路、並びにフィードバックループ方式を採用してＨＩＤランプへの出力電力または出力電流を制御する他の電子ＨＩＤ安定器とは互換性がある。
【００１０】
本発明によれば、安定器段１４は、制御回路１７が発生する制御信号２８を受信する入力２６を具えるように構成する。制御信号２８は、安定器段１４の内部回路の動作に影響を与えて、これによりランプ１６に供給する電力のレベルを制御し、同時にランプ１６を減光する。特に、制御信号２８は、その大きさが増加すれば、ランプ１６に供給される電流／電力を増加させて、その大きさが減少すれば、ランプ１６に供給される電流／電力を減少させる。
【００１１】
制御回路１７は、ライン電圧線、共通線、または中性線のいずれかに接続するための入力３０を具えている。入力３０を、ライン電圧線、共通線、または中性線のいずれかに接続すると、半波整流されたライン電圧信号Ｖ1が、回路接地を基準にして入力３０に発生する。抵抗器Ｒ1とＲ2が分圧回路網を形成して、この分圧回路網は、電圧Ｖ1を電圧レベルＶ2に低下させて、この電圧はトランジスタＱ1の動作に適している。抵抗器Ｒ1は、入力３０に流れ込む電流も制限する。一具体例では、トランジスタＱ1がＮ−チャンネルＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、ゲート３２、ドレイン３４、及びソース３６を有する。しかし、他の適切なトランジスタも使用することができる。フィルタ・キャパシタＣ1及びツェナーダイオードＤ1は、抵抗器Ｒ2の両端に接続する。キャパシタＣ1は、電圧Ｖ2のＡＣ成分をフィルタ除去して、これによりトランジスタＱ1の動作に適したＤＣ電圧が生成される。ツェナーダイオードＤ1は、トランジスタＱ1のゲート３２に印加される電圧を制限する。好適な具体例では、抵抗器Ｒ1及びＲ2の値は、まず電圧Ｖ2がトランジスタＱ1を完全に動作させるのに十分な大きさになることが保証されるような値に選択し、さらに抵抗器Ｒ2とキャパシタＣ2による時定数が比較的長くなることが保証されるような値に選択する。電力ライン（即ち電圧線または中性線）を入力３０から外すと、キャパシタＣ1は抵抗器Ｒ2によって放電される。電解キャパシタＣ2は、トランジスタＱ1のゲート３２において、電圧Ｖ2のＡＣ成分をフィルタ除去する。ドレイン３４は回路接地に結合する。
【００１２】
抵抗器Ｒ3は、ソース３６と安定器段１４の入力２４との間に接続する。抵抗器Ｒ4は中性線または共通線２４に直列に挿入されて、安定器段１４の電力入力段を通って流れるＤＣ電流を検出する。中性線２４上のＤＣ電圧は一定である。抵抗器Ｒ4を通って流れる入力電流をＩとすれば、検出電圧Ｖ_sはＶ_s＝Ｒ4×Ｉとなる。安定器段１４に供給される電圧が一定である際には、安定器の電力は、抵抗器Ｒ4を通って流れる電流に比例する。従って、抵抗器Ｒ4が検出した電流は、安定器段１４が出力する電力の直接的な尺度を提供する。抵抗器Ｒ5とキャパシタＣ3が協働して、抵抗器Ｒ4によって検出した電流からあらゆるＡＣ成分を除去するフィルタ回路を形成する。このフィルタ段は、図に矢印４０で示すＤＣ電流信号を出力して、この電流信号は安定器段１４の出力電力を表わす。
【００１３】
増幅器４２は誤差（差動）増幅器として構成する。増幅器４２は反転（−）入力４４を具えて、反転入力４４は、抵抗器Ｒ5、キャパシタＣ3、及びフィードバック抵抗器Ｒ6の接続点に結合する。検出電圧Ｖ_sは反転入力４４に供給する。増幅器４２はさらに、非反転（＋）入力４６を具えている。フィードバック抵抗器Ｒ6は、増幅器４２の反転入力４４と出力４８との間に接続する。抵抗器Ｒ5及びＲ6は、増幅器４２のゲインも設定する。所定の基準電圧Ｖ_REF1を、非反転入力４６に供給する。制御信号２８は、増幅器４２の出力４８に出力される。増幅器４２は、商業的に入手可能な多くの増幅器のいずれによっても実現可能である。
【００１４】
入力３０を電力ラインのいずれかの線に接続すると、電圧Ｖ2が発生して、トランジスタＱ1のゲート３２に供給される。結果として、トランジスタＱ1がオン状態になって、抵抗器Ｒ3とＲ4が並列になる。このため、等価な検出抵抗は、以前には抵抗器Ｒ4の抵抗のみであったが、今度は抵抗器Ｒ3とＲ4との並列抵抗に等しくなる。結果として、検出電圧Ｖ_sが減少する。基準電圧Ｖ_REF1は一定であるので、基準電圧Ｖ_REF1とＶ_sとの差が増加する。増幅器４２はこの差を増幅して、Ｖ_REF1とＶ_sとの差に比例した制御信号２８を出力する。従って、Ｖ_sが減少すると共に制御信号２８の大きさが増加して、これにより安定器１４の出力電力がより高いレベルに増加する。結果として、ランプ１６に供給される電流／電力が増加する。
【００１５】
入力３０を電力ラインから切り離すと（即ち、電力ラインのいずれの線も入力３０に接続しなければ）、抵抗器Ｒ2はキャパシタＣ1の放電径路として機能する。キャパシタＣ1の放電により、トランジスタＱ1のゲート３２が回路接地の電位にされて、これによりトランジスタＱ1がオフ状態になる。トランジスタＱ1がオフ状態になると、抵抗器Ｒ3はＲ4と並列でなくなる。このため、等価な検出抵抗は今度は抵抗器Ｒ4の抵抗に等しくなる。結果として、検出電圧Ｖ_sが増加して一定の基準電圧Ｖ_REF1に近づいて、これにより基準電圧Ｖ_REF1と検出電圧Ｖ_sとの差が減少する。従って、制御信号２８の大きさは、入力３０を電力ラインのいずれかの線に接続した時に比べて小さくなる。結果として、ランプ１６に供給される電流／電力が減少する。
【００１６】
従って、制御信号２８は、入力３０を開放状態にするか、電力ラインのいずれかの線に接続するかに応じて、第１の所定の大きさ（即ち電圧レベル）または第２の所定の大きさのいずれかを有することができる。
【００１７】
以上で説明したように、制御信号２８は安定器段１４を制御して、ランプ１６に供給する電流または電力を制御する。本発明によれば、安定器段１４を、入力回路及び追加的な回路を有するように構成して、この入力回路は、入力２６に入力される制御信号２８を受信して、この追加的な回路は、制御信号２８が安定器段１４のフィードバックループの動作特性を変化させることを可能にする。一具体例では、安定器段１４が、スイッチ回路、及び複数の抵抗器から成る分圧回路網を具えて、この分圧回路網は、前記フィードバック回路内の誤差増幅器に基準電圧を供給する。制御信号２８が第１の大きさを有すれば、前記スイッチ回路は前記複数の抵抗器の１つを前記分圧回路網から切り離して、これにより第１の基準電圧が前記誤差増幅器に供給される。結果として、安定器段１４は第１の電力レベルをランプ１６に供給する。制御信号２８が第２の大きさを有すれば、前記スイッチ回路は前記複数の抵抗器を前記分圧回路網に組み入れて、これにより第２の基準電圧が前記誤差増幅器に供給される。結果として、安定器段１４は第２の電力レベルをランプ１６に供給する。他の具体例では、安定器段１４を、スイッチ回路及びこれに対応する抵抗網を有するように構成して、この抵抗網の抵抗器は前記フィードバック回路内のゲイン回路に関連する。このスイッチ回路は、制御信号２８によって制御される。制御信号２８が第１の大きさを有すれば、このスイッチ回路は、特定の抵抗器を前記フィードバックループ内のゲイン回路に組み入れて、これによりゲイン回路のゲインを変化させて、前記フィードバックループ全体のゲインも変化させる。結果として、安定器段１４は第１の電力レベルをランプ１６に供給する。制御信号２８が第２の大きさを有すれば、前記スイッチ回路は、特定の抵抗器を前記フィードバックループのゲイン回路から外して、これによりゲイン回路のゲインを変化させて、前記フィードバックループ全体のゲインも変化させる。結果として、安定器段１４は第２の電力レベルをランプ１６に供給する。さらに、制御信号２８を用いれば、例えばパルス幅変調（ＰＷＭ）、電流制御、周波数制御、等の多くの適切な方式のいずれかによって、安定器段１４の出力電力を制御することができる。一具体例では、制御信号２８を、ＤＣ／ＤＣバック・コンバータのピーク電流モードパルス幅変調と組み合わせて用いる。
【００１８】
段階的な減光を行うために、基準電圧Ｖ_REF1を所定増分だけ減少させて、検出電圧Ｖ_sとＶ_REF1との差を減少させて、これにより制御信号２８の大きさを減少させることができる。結果として、ランプ１６が全輝度の所定割合に減光される。以下の説明は、本発明の他の具体例に関するものであり、これらの具体例は、基準電圧Ｖ_REF1の大きさを変化させることによって、ランプ１６の段階的減光を行うことができる。
【００１９】
電子動作または手動のスイッチ（図示せず、現在技術で既知である）を用いて、入力３０を、電力ラインの１つの線に接続すること、及び１つの線から切り離すことができる。
【００２０】
従って、安定器段１４の入力２６は、追加的な安定器段を必要とせずに、２つの出力電力レベル間の選択を可能にする。この特徴は、安定器段１４を、次の２つの状態：即ち、第１の定格電力、例えば100ワットのランプに給電する第１状態、及び、より低い第２の定格電力、例えば70ワットのランプに給電する第２状態、のいずれかに構成することを可能にする。
【００２１】
以上の説明では特定の構成要素について説明してきたが、これらの構成要素について適切な代替及び／または変更を行うことができることは明らかである。例えば、回路を適切に変更すれば、Ｎ−チャンネルＭＯＳＦＥＴの代りにＰ−チャンネルＭＯＳＦＥＴを用いることができる。こうした変更は、回路が逆の動作を行うことも可能にし、例えば、電力を供給する際にＱ1をオフ状態にして、電力を供給しない際にＱ1をオン状態にすることができる。さらに、トランジスタＱ1、抵抗器、及びキャパシタを、多数ある他の構成にして、特定の抵抗器両端の電圧降下を変化させるか、あるいは、増幅器４２のゲインを変化させることができることは明らかである。こうした変更のすべて、及び当業者が容易に行い得る他の変更のすべては、明らかに本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【００２２】
[実施例２]
図２に、本発明の他の実施例を示す。照明システム１００は、第１の定格電力を有するランプ、またはより低い定格電力を有する第２のランプに給電して、同時に、いずれかのランプの段階的な減光を行うべく構成されている。照明システム１００は大略的には、図１の照明システム１０に回路１０２を追加して、基準電圧Ｖ_REF1を除いたものである。回路１０２は、基準電圧Ｖ_REF1を置き換える基準電圧Ｖ_REF2を供給する。これにより、以上で説明したのと同様の方法で、２レベルの制御信号２８を発生する。しかし、回路１０２は、制御信号２８がいずれのレベルを示しても、ランプ１６の段階的な減光を行う。回路１０２は、電力ラインのいずれかの線に接続するための入力１０４を具えている。入力１０４を電力ラインのいずれかの線に接続すると、半波整流されたライン電圧信号Ｖ3が、回路接地を基準にして入力１０４に発生する。制御回路１０２は、トランジスタＱ2及び抵抗器Ｒ7、Ｒ8を具えている。抵抗器Ｒ7とＲ8は分圧回路網を形成して、電圧Ｖ3を、トランジスタＱ2の動作に適した電圧レベルＶ4に低下させる。抵抗器Ｒ7は、入力１０４に流れ込む電流も制限する。一具体例では、トランジスタＱ2がＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、ゲート１０６、ソース１０８、及びドレイン１１０を有する。しかし、他の適切なトランジスタも使用可能である。回路１０２はさらに、抵抗器Ｒ8の両端に結合したフィルタ・キャパシタＣ4及びツェナーダイオードＤ2を具えている。キャパシタＣ4は、電圧Ｖ4のＡＣ成分をフィルタ除去して、これによりトランジスタＱ2の動作に適したＤＣ電圧が生成される。ツェナーダイオードＤ2は、トランジスタＱ2のゲート１０６に印加される電圧を制限する。好適な具体例では、抵抗器Ｒ7及びＲ8の値は、まず電圧Ｖ4がトランジスタＱ2を完全に動作させるのに十分な大きさになることが保証されるような値に選択し、さらに抵抗器Ｒ8とキャパシタＣ4による時定数が比較的長くなることが保証されるような値に選択する。電力ラインを入力１０４から外すと、キャパシタＣ4は抵抗器Ｒ8によって放電される。基準電圧Ｖ_REF3をトランジスタＱ2のドレイン１1０に供給する。回路1０２はさらに、抵抗器Ｒ9、Ｒ10、及びＲ11を具えている。トランジスタＱ2がオン状態になると、抵抗器Ｒ9が抵抗器Ｒ10に並列接続されて、これにより、抵抗器Ｒ9とＲ10の並列結合と、この並列結合と直列の抵抗器Ｒ11から成る分圧回路網が形成される。基準電圧Ｖ_REF2は、抵抗器Ｒ9、Ｒ10、及びＲ11の接続点で得られ、第１の大きさを有する。トランジスタＱ2がオフ状態になると、抵抗器Ｒ9の接続が開放されて、これにより抵抗器Ｒ10とＲ11から成る分圧回路網をなす抵抗網が構成される。この結果、基準電圧Ｖ_REF2は、前記第１の大きさより大きい第２の大きさを有する。
【００２３】
増幅器４２は、増幅器４２の反転（−）入力に供給される検出電圧Ｖ_sと基準電圧Ｖ_REF2との差を増幅する。基準電圧Ｖ_REF2の大きさを、前記第１の大きさと前記第２の大きさとの間で変化させれば、制御信号２８は、ランプ１６が全輝度で動作することを可能にする大きさか、ランプ１６の減光を行う大きさのかいずれかになる。
【００２４】
電子スイッチ回路または手動制御スイッチ（図示せず、現在技術で既知である）を用いて、電力ラインの１つの線（即ちライン電圧線または中性線）を、入力３０及び１０４に接続すること、及び切り離すことができる。
【００２５】
（例１）
次に、安定器システム１００を使用して、100ワットのランプに給電し、かつランプの段階的な減光を行う例を示す。まず、ランプ１６として100ワットのＨＩＤランプを用いる。入力３０を電力ラインの１つの線に接続する。結果として、抵抗器Ｒ3が検出抵抗器Ｒ4と並列に切換接続されて、制御信号２８の大きさが前記第１の大きさまたはレベルになって、これにより、安定器１４が100ワットのランプに給電するのに十分な電流／電力を出力する。ランプ１６の段階的減光を所望すれば、入力１０４を電力ラインのいずれかの線に接続する。結果として、トランジスタＱ2がオン状態になって、これにより抵抗器Ｒ9が抵抗器Ｒ10と並列になる。基準電圧Ｖ_REF2の増加、及び検出電圧Ｖ_sと基準電圧Ｖ_REF2との差分または誤差の減少が生じる。従って、制御信号２８の大きさは、ランプ１６を減光させるのに十分な量だけ減少する。ランプ１６の段階的な減光をもはや所望しなければ、入力１０４を電力ラインから外して、これによりトランジスタＱ2がオフ状態になる。結果として、抵抗器Ｒ9の接続が外れて分圧回路網から切り離されて、これにより基準電圧Ｖ_REF2の大きさが減光前のレベルに低下する
【００２６】
（例２）
次に、安定器システム１００を使用して、70ワットのランプに給電し、かつランプの減光を行う例を示す。まず、ランプ１６として70ワットのＨＩＤランプを用いる。入力３０は電力ラインから切り離す。結果として、抵抗器Ｒ3が回路から切り離されて、検出抵抗器Ｒ4のみが残る。これにより検出電圧Ｖ_sの増加が生じる。結果として、制御信号２８の大きさまたはレベルが、前記第１の大きさに比べてより小さい第２の大きさに低下して、安定器１４は、70ワットのランプの給電に適した、より小さい電流／電力を出力する。ランプ１６の段階的減光を所望すれば、入力１０４を電力ラインから外す。結果として、トランジスタＱ2がオフ状態になって、これにより抵抗器Ｒ9が回路から切り離される。このことは、基準電圧Ｖ_REF2の減少、及び検出電圧Ｖ_sと基準電圧Ｖ_REF2との差分または誤差の減少を生じさせる。従って、制御信号２８の大きさは、ランプ１６を減光させるのに十分な量だけ減少する。ランプ１６の段階的な減光をもはや所望しなければ、入力１０４を電力ラインに再接続して、これによりトランジスタＱ2がオン状態になる。結果として、抵抗器Ｒ9が分圧回路網に組み入れて、抵抗器Ｒ10と並列にして、これにより基準電圧Ｖ_REF2が減光前のレベルに増加する。
【００２７】
[実施例３]
図３に、本発明の電子安定器の他の実施例を示す。電子安定器システム２００は大略的に、制御回路２０１、ＡＣ／ＤＣ力率修正（ＰＦＣ）回路２０２、安定器段２０４、及びＨＩＤランプ１６を具えている。ＰＦＣ回路２０２と安定器段２０４は概ね同じ構成であり、前の説明に記載したように、それぞれＰＦＣ回路１２及び安定器段１４と同様に機能する。ＰＦＣ回路２０２は入力２０６及び２０６を具えて、これらの入力はそれぞれ、ライン電圧線、及び共通線または中性線に接続する。ＰＦＣ回路２０２と安定器段２０４の電力入力段との間に接続する。
【００２８】
制御回路２０１は、電力ラインのいずれかの線に接続するための入力２１４を具えている。入力２１４を電力ラインのいずれかの線に接続すると、半波整流されたライン電圧信号Ｖ5が、回路接地を基準に入力２１４に発生する。抵抗器Ｒ12とＲ13が分圧回路網を形成して、この分圧回路網は電圧Ｖ5を、トランジスタＱ3の動作に適した電圧Ｖ6に低下させる。抵抗器Ｒ12は、入力２１４に流れ込む電流も制限する。一具体例では、トランジスタＱ3がＮ−チャンネルＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、ゲート２１５、ソース２１６、及びドレイン２１８を有する。しかし、他の適切なトランジスタも使用可能である。フィルタ・キャパシタＣ5及びツェナーダイオードＤ3を抵抗器Ｒ13の両端に結合する。キャパシタＣ5は、電圧Ｖ6のＡＣ成分をフィルタ除去して、これによりトランジスタＱ3の動作に適したＤＣ電圧が生成される。ツェナーダイオードＤ3は、ゲート２１５に印加される電圧を制限する。好適な具体例では、抵抗器Ｒ12及びＲ13の値は、まず電圧Ｖ6がトランジスタＱ3を完全に動作させるのに十分な大きさになることが保証されるような値に選択し、さらに抵抗器Ｒ13とキャパシタＣ5による時定数が比較的長くなることが保証されるような値に選択する。電力ラインを入力２１４から外すと、キャパシタＣ5は抵抗器Ｒ12によって放電される。ドレイン２１８は回路接地に結合する。
【００２９】
制御回路２０１はさらに、増幅器２１９を具えている。増幅器２１９は、反転（−）入力２２０、非反転（＋）入力２２２、及び出力２２４を具えている。抵抗器Ｒ14は、トランジスタＱ3のソース２１６と増幅器２１９の反転入力２２０との間に接続する。抵抗器Ｒ15は、反転入力２２０と回路接地との間に接続する。抵抗器Ｒ15及びＲ16が、増幅器２１９のゲインを設定する。所定の基準電圧Ｖ_REF3を非反転入力２２２に供給する。基準電圧Ｖ_REF3の発生については以下で説明する。制御信号２８は、増幅器２１９の出力２２４に出力される。増幅器２１９は誤差増幅器として構成する。従って制御信号２８は、基準電圧Ｖ_REF3と電圧Ｖ_inとの差を増幅したものである。増幅器２１９は、商業的に入手可能な多数の増幅器のいずれによっても実現可能である。
【００３０】
安定器システム２００はさらに、ランプ１６に供給される電力を検出する電流／電力センサ２３０を具えている。センサ２３０は、ランプ１６に供給される電力または電流の大きさまたはレベルを表わす信号を出力する。フィードバック抵抗器Ｒ16をセンサ２３２の出力に接続する。
【００３１】
トランジスタＱ3は、抵抗器Ｒ14、Ｒ15、及びＲ16から成る抵抗網への抵抗器Ｒ14の組み入れ、及びこの抵抗網からの切り離しを行って、これにより入力２２０に供給される入力電圧Ｖ_inのレベル、及び増幅器２１９のゲインが変化する。抵抗器Ｒ14が前記抵抗網内に組み入れられている際には、増幅器２１９のゲインＧは次の(1)式で表わされる：
Ｇ＝(Ｒ16/Ｒp)＋１ (1)
ここに、Ｒpは、抵抗器Ｒ14とＲ15の並列配置と等価な抵抗である。
抵抗器Ｒ14を前記抵抗網から切り離すと、増幅器２１９のゲインは次の(2)式で表わされる：
Ｇ＝(Ｒ16/Ｒ15)＋１ (2)
【００３２】
特に、トランジスタＱ3がオン状態である際には、抵抗器Ｒ14がＲ15に並列接続されて、これにより増幅器２１９のゲインが増加する。結果として、制御信号２８が第１の大きさを有して、この第１の大きさにより、比較的高いワット数のランプ（例えば100ワット）に給電するのに適した電力／電流を出力するように安定器段２０４を制御する。トランジスタＱ3がオフ状態である際には、抵抗器Ｒ14は開放状態になる。結果として、抵抗器Ｒ14が前記抵抗網から切り離されて、これにより増幅器２１９のゲインＧが減少する。結果として、制御信号２８の大きさが、前記第１の大きさに比べてより小さい第２の大きさに減少して、この第２の大きさは、安定器段２０４を制御して、比較的低いワット数（例えば70ワット）のランプに給電するのに適した電流／電力を出力するのに適している。
【００３３】
入力２１４を電力ラインの１つの線に接続すると、トランジスタＱ3がオン状態になって、抵抗器Ｒ14が前記抵抗網に組み入れられて、増幅器２１９のゲインが前記第１の大きさになる。入力２１４を電力ラインから切り離すと、トランジスタＱ3がオフ状態になって、抵抗器Ｒ14が前記抵抗網から切り離されて、増幅器２１９のゲインＧが減少して、制御信号２８が前記第２の大きさになる。
【００３４】
これに代わる具体例では、センサ回路２３０が安定器段２０４の内部に存在して、安定器段２０４が信号２３２を出力するように、安定器段２０４を構成する。
【００３５】
制御回路２０１はさらに、電力ライン（巣案和知ライン電圧線または中性線）の１つの線への接続、及びこの線からの切り離しを行うように構成した入力２５０を具えている。適切な電子動作または手動のスイッチを用いて、入力２５０を電力ラインの１つの線に接続し、そしてこの線から切り離すことができる。入力２５０を電力ラインのいずれかの線に接続すると、半波整流された電圧信号Ｖ7が、回路接地を基準にして入力２５０に発生する。抵抗器Ｒ17とＲ18が分圧回路網を形成して、この分圧回路網は電圧Ｖ7を、トランジスタＱ4の動作に適した電圧Ｖ8に低下させる。抵抗器Ｒ17は、入力２５０に流れ込む電流も制限する。一具体例では、トランジスタＱ4がＮ−チャンネルＭＯＳＦＥＴトランジスタであり、ゲート２５２、ドレイン２５４、及びソース２５６を有する。しかし、他の適切なトランジスタも使用可能である。キャパシタＣ6は、電圧Ｖ8のＡＣ成分をフィルタ除去して、これによりトランジスタＱ4の動作に適したＤＣ電圧信号が生成される。ツェナーダイオードＤ4は、トランジスタＱ4のゲート２５２に印加される電圧を制限する。好適な具体例では、抵抗器Ｒ17及びＲ18の値は、まず電圧Ｖ8がトランジスタＱ4を完全に動作させるのに十分な大きさになることが保証されるような値に選択し、さらに抵抗器Ｒ18とキャパシタＣ6による時定数が比較的長くなることが保証されるような値に選択する。電力ラインを入力２５０から外すと、キャパシタＣ6は抵抗器Ｒ18によって放電される。基準電圧Ｖ_REF4をトランジスタＱ4のドレイン２５４に供給する。トランジスタＱ4がオン状態になると、抵抗器Ｒ19が抵抗器Ｒ20に並列接続されて、これにより、抵抗器Ｒ19とＲ20の並列結合と、この並列結合と直列の抵抗器Ｒ21から成る分圧回路網が形成される。基準電圧Ｖ_REF3は、抵抗器Ｒ19、Ｒ20、及びＲ21の接続点で得ることができ、そして抵抗器Ｒ19が抵抗器Ｒ20と並列である際に第１の大きさを有する。トランジスタＱ4がオフ状態になると、抵抗器Ｒ19の接続が開放されて、これにより抵抗器Ｒ20とＲ21から成る分圧回路網をなす抵抗網が構成される。この結果として、基準電圧Ｖ_REF3は前記第１の大きさより小さい第２の大きさを有する。
【００３６】
従って、トランジスタＱ4がオン状態になると、基準電圧Ｖ_REF3は前記第１のトランジスタＱ4がオフ状態になると、基準電圧Ｖ_REF3は、前記第１の値より小さい第２の値を有する。結果として、トランジスタＱ4がオン状態になると、電圧Ｖ_inと基準電圧Ｖ_REF3との差が増加して、これにより制御信号２８の大きさが増加する。トランジスタＱ4がオフ状態になると、基準電圧Ｖ_REF3が前記第２の大きさを有して、これによりＶ_REF3とＶ_inとの差が減少する。結果として、制御信号２８の大きさも減少する。基準電圧Ｖ_REF4、及び抵抗器Ｒ19、Ｒ20、及びＲ21の抵抗値は、制御信号２８の大きさが、ランプ１６の段階的な減光を行うのに十分な量だけ減少するような値に選定する。
【００３７】
（例３）
次に、照明システム２００を用いて、100ワットのランプに給電し、かつランプの段階的な減光を行う例を示す。まず、ランプ１６として100ワットのＨＩＤランプを用いる。入力２１４を、ライン電圧線または中性線のいずれかに接続する。結果として、抵抗器Ｒ14が抵抗器Ｒ15に並列接続されて、制御信号２８が第１の大きさまたはレベルになって、この大きさまたはレベルでは、安定器１４が、100ワットのランプに給電するのに十分な電流／電力を出力する。ランプ１６の段階的な減光を所望しなければ、入力２５０を電力ラインのいずれかの線に接続する。結果として、トランジスタＱ4がオン状態になると、抵抗器Ｒ19が回路に組み入れられて抵抗器20と並列になり、基準電圧Ｖ_REF3は、制御信号２８を第１の大きさに維持するような値になり、この第１の大きさは、100ワットのランプが通常の輝度になるように給電するのに適した大きさである。ランプ１６の段階的な減光を所望するならば、入力２５０を電力ラインから切り離す。結果として、トランジスタＱ4がオフ状態になって、これにより抵抗器Ｒ19が開放状態になる。これにより基準電圧Ｖ_REF3が所定の増分だけ減少する。このことは、電圧Ｖ_inと基準電圧Ｖ_REF3との差を減少させて、これにより制御信号２８の大きさが、ランプ１６の段階的な減光を行うための大きさに減少する。制御信号２８の大きさは、ランプ１６を減光させるのに十分な量だけ減少する。ランプ１６の段階的な減光をもはや所望しなければ、入力２５０を電力ラインのいずれかの線（即ちライン電圧線または中性線）に再接続して、これによりトランジスタＱ2がオン状態になる。結果として、抵抗器Ｒ9が前記分圧回路網に再び組み入れられて、これにより基準電圧Ｖ_REF3が段階的な減光前のレベルに増加する。
【００３８】
安定器１０、１００、及び２００は、商業的に入手可能な在室検知器またはセンサと組み合わせて使用することができる。こうした具体例では、これらの在室検知器またはセンサは、電力ラインのいずれかの線を、安定器システム１０、１００、及び２００の適切な入力に接続し、そしてこの接続を切り離して、ランプの段階的な減光を達成して、これによりエネルギーを節約してランプの動作寿命を延長する。
【００３９】
以上の説明では、特定の構成要素について説明してきたが、適切な代替及び変更を行うことができることは明らかである。さらに、回路が逆の動作を行うことを可能にする変更を行うことができる。例えば、回路１０２が安定器段１４を制御して、第１の定格電力（例えば100ワット）のランプまたは第２の定格電力（例えば70ワット）のランプの給電に所望される電流／電力を発生しつつ、回路１７がランプの段階的な減光を行うように、安定器システム１００を変更することができる。同様に、入力２５０に関連する回路が安定器段１４を制御して、第１の定格電力（例えば100ワット）のランプまたは第２の定格電力（例えば70ワット）のランプの給電に所望される電流／電力を発生しつつ、入力２１４に関連する残りの回路がランプの段階的な減光を行うように、安定器２００を変更することができる。安定器システム１０も同様の方法で変更することができる。
【００４０】
さらに、安定器段１４は、２つの異なる定格電力のランプ（例えば70ワット及び100ワット）のランプに給電するための２つの出力レベルを同時に発生するように変更することができる。こうした構成では、本発明の制御回路は、ランプの段階的な減光を両ランプ同時に行う。
【００４１】
これに加えて、本発明の各構成要素を他の多くの構成にして、特定の抵抗器両端の電圧降下を変化させるか、あるいは、増幅器４２及び２１８のゲインを変化させることができる。ここでは70ワット及び100ワットのランプを例として用いているが、他のワット数のランプを用いることができることは明らかである。なお、こうした変更のすべて、及び関連技術の当業者が容易に実施可能な他の変更のすべてが、本発明の範囲内にあるものと考えられる。
【００４２】
従って、本発明の制御回路は：
ａ）構成が比較的簡単であり、そして必要な構成要素は非常に少数かつ廉価である。
ｂ）ライン電圧から絶縁する必要のない構成要素を使用する。
ｃ）慣例の電子安定器システムのフィードバック回路と互換性がある。
ｄ）制御回路を特化する必要なしに、既存の低コストの在室センサと互換性がある。
ｅ）安定器段を置き換えなければならないことなしに、２種類以上のランプ（例えば70ワット及び100ワットのランプ）用の電子安定器システムを容易に構成することを可能にして、これにより同時に、製造業者、卸売業者、あるいは小売業者が在庫していなければならない安定器の数を減らすことができる。
ｆ）電子安定器システムを、例えば100〜277Vのように広範なプレコンディショナと容易に組み合わせることを可能にして、これにより、種々の用途、例えば100V、120V、127V、200V、230V、240V、277V、70W、及び100Wでの安定器システムの使用が可能になる。
ｇ）例えばＨＩＤランプ及び蛍光ランプのような、異なる種類のアーク放電ランプに使用可能である。
ｈ）照明システムの製造業者が、既存の電子安定器システムに対して、本発明による変更を行うことによって、既存の電子安定器システムを２種類のランプ用に改造することができる。
【００４３】
以上の説明では、本発明の原理、好適な実施例、及び動作のモードについて説明してきた。しかし、本明細書における権利を保護すべき発明は、開示した特定形態に限定されず、これらの特定形態は例示的なものであり、限定的なものではない。当業者は、本発明の範囲を逸脱することなしに、種々の変更を行うことができる。従って、以上の詳細な説明は、本質的に好適なものであると考えるべきであり、請求項に記載の本発明の範囲に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例による電子安定器システムを図式的に示す図である。
【図２】本発明の他の実施例による電子安定器システムを図式的に示す図である。
【図３】本発明のさらなる実施例による電子安定器システムを図式的に示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０安定器システム
１２ＡＣ／ＤＣ力率修正回路
１４安定器段
１６ランプ
１７制御回路
１８入力
２０入力
２２電圧線
２４中性線
２６入力
２８制御信号
３０入力
３２ゲート
３４ドレイン
３６ソース
４２増幅器
４４反転入力
４６非反転入力
４８出力
１００照明システム
１０２制御回路
１０４入力
１０６ゲート
１０８ソース
１１０ドレイン
２００電子安定器システム
２０２ＡＣ／ＤＣ力率修正回路
２０４安定器段
２０６入力
２０８入力
２１０電圧線
２１２中性線
２１４入力
２１５ゲート
２１６ソース
２１８ドレイン
２１９増幅器
２２０反転入力
２２２非反転入力
２２４出力
２３０電流／電力センサ
２３２信号
２５０入力
２５２ゲート
２５４ドレイン
２５６ソース

Claims

電子安定器システムの出力電力を制御する制御回路であって、該制御回路が、ライン電圧線及び共通線から成る電力ラインを有する電源分岐回路と、アーク放電ランプに電力を供給する安定器段とを有して、該安定器段が、前記電源ラインに接続した入力と、前記アーク放電ランプに供給する電力を制御するためのフィードバックループを規定する内部電力制御フィードバック回路と、前記内部電力制御フィードバック回路の動作及び前記安定器段が出力する電力のレベルに影響を与える制御信号を受信する制御信号入力とを有する制御回路において、この制御回路が：
前記電力ラインの１つの線に接続するための入力を有する第１回路を具えて、該第１回路が、前記安定器段の前記制御信号入力に入力する制御信号を発生して、前記電力ラインの１つの線を前記第１回路の前記入力に接続すると、前記制御信号が第１の所定の大きさを有して、前記電力ラインを前記第１回路の前記入力から切り離すと、前記制御信号が第２の所定の大きさを有して；
前記制御回路がさらに、第１状態及び第２状態を有する第２回路を具えて、前記第１状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを所定増分だけ低減して、これにより前記アーク放電ランプの段階的な減光を行って、前記第２状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを維持する
ことを特徴とする電子安定器システムの出力電力制御回路。
前記第２回路が、前記電力ラインの１つの線の信号を受信する入力を具えて、
前記第２回路が、前記電力ラインの１つの線の信号が前記第２回路の入力に供給されたことに応答するように、前記第２回路を構成して、
前記電力ラインの１つの線を前記第２回路の前記入力に接続すると、前記第２回路が前記第１状態を有して、
前記電力ラインのいずれの線も前記第２回路の前記入力に接続しなければ、前記第２回路が前記第２状態を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
前記第１回路がさらに：
前記安定器段の入力電流を検出して、検出した電流にもとづく検出電圧を発生する検出回路と；
前記第１回路の前記入力を形成する入力を有し、かつ前記検出回路の動作を制御する第３回路とを具えて、前記電力ラインの１つの線を前記第３回路の前記入力に接続すると、前記第３回路が前記検出電圧を増加させる制御を行い、前記電力ラインのいずれの線も前記第３回路の前記入力に接続しなければ、前記第３回路が前記検出電圧を減少させる制御を行い、
前記第１回路がさらに第４回路を具えて、該第４回路が、前記検出電圧を所定の基準電圧と比較して、前記検出電圧と前記所定の基準電圧との差を表わす差信号を出力して、前記差信号が前記制御信号を規定することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
前記第２回路が、前記所定の基準電圧を所定増分だけ減少させる回路を具えて、これにより前記差信号の大きさ即ち前記制御信号の大きさを減少させて、これにより前記ランプの段階的な減光を行うことを特徴とする請求項３に記載の制御回路。
前記第１回路がさらに：
前記安定器段の入力電流を検出して、検出した電流にもとづく検出電圧を発生する検出回路と；
前記第１回路の前記入力を形成する入力を有し、かつ前記検出回路の制御を行う第３回路とを具えて、前記電力ラインのいずれの線も前記第３回路の前記入力に接続しなければ、前記第３回路が前記検出電圧を増加させて、前記電力ラインの１つの線を前記第３回路の前記入力に接続すると、前記第３回路が前記検出電圧を減少させて、
前記第１回路がさらに第４回路を具えて、該第４回路が、前記検出電圧を所定の基準電圧と比較して、前記検出電圧と前記所定の基準電圧との差を表わす差信号を出力して、前記差信号が前記制御信号を規定することを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
前記第２回路が、前記所定の基準電圧を所定増分だけ減少させて、これにより前記差信号の大きさ即ち前記制御信号の大きさを減少させて、これにより前記ランプの段階的な減光を行うことを特徴とする請求項５に記載の制御回路。
前記第１回路がさらに、
前記安定器段に入力される電流及び電圧を検出する検出回路と；
前記検出回路が検出した電流を表わす信号を受信する入力を有する第３回路とを具えて、該段３回路が、前記検出した電流にもとづく第１の大きさを有する電圧を発生する第１状態と、前記検出した電流にもとづく第２の大きさを有する電圧を発生する第２状態とを有して、前記電力ラインの１つの線を前記第１回路の前記入力に接続すると、前記第３回路が前記第１状態を有して、前記電力ラインのいずれの線も前記第１回路の前記入力に接続しなければ、前記第３回路が前記第２状態を有して；
前記第１回路がさらに第４回路を具えて、該第４回路が、前記第３回路が発生した電圧を所定の基準電圧と比較して、前記第３回路が発生した電圧と前記所定の基準電圧との差を表わす差信号を出力して、前記差信号が前記制御信号を規定する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
前記第２回路が、前記所定の基準電圧を所定増分だけ減少させる回路を具えて、これにより前記差信号の大きさ即ち前記制御信号の大きさを減少させて、前記第２回路が前記第１状態にある際に、前記ランプの段階的な減光を行うことを特徴とする請求項７に記載の制御回路。
前記第１回路がさらに、
前記安定器段に入力される電流及び電圧を検出する検出回路と；
前記検出回路が検出した電流を表わす信号を受信する入力を有する第３回路とを具えて、該段３回路が、前記検出した電流にもとづく第１の大きさを有する電圧を発生する第１状態と、前記検出した電流にもとづく第２の大きさを有する電圧を発生する第２状態とを有して、前記電力ラインのいずれの線も前記第１回路の前記入力に接続しなければ、前記第３回路が前記第１状態を有して、前記電力ラインの１つの線を前記第１回路の前記入力に接続すると、前記第３回路が前記第２状態を有して；
前記第１回路がさらに第４回路を具えて、該第４回路が、前記第３回路が発生した電圧を所定の基準電圧と比較して、前記第３回路が発生した電圧と前記所定の基準電圧との差を表わす差信号を出力して、前記差信号が前記制御信号を規定する
ことを特徴とする請求項１に記載の制御回路。
前記第２回路が、前記所定の基準電圧を所定増分だけ減少させる回路を具えて、これにより前記差信号の大きさ即ち前記制御信号の大きさを減少させて、前記第２回路が前記第１状態にある際に、前記ランプの段階的な減光を行うことを特徴とする請求項９に記載の制御回路。
電子安定器システムが、
ライン電圧線と共通線から成る電力ラインを有する電源分岐回路と；
前記ライン電圧線及び前記共通線に接続するための入力、及びアーク放電ランプに電力を供給するための出力を有する安定器段とを具えて、該安定器段が、前記ランプに供給する電力を制御するためのフィードバックループを規定する内部電力制御フィードバック回路と、前記内部電力制御フィードバック回路の動作及び前記安定器段が出力する電力のレベルに影響を与える制御信号を受信する入力とを有して；
前記電子安定器システムがさらに、前記電力ラインの１つの線に接続するための入力を有する第１回路を具えて、該第１回路が、前記安定器段の前記入力に入力する制御信号を発生して、前記電力ラインの１つの線を前記第１回路の前記入力に接続すると、前記制御信号が第１の所定の大きさを有して、前記電力ラインのいずれの線も前記第１回路の前記入力に接続しなければ、前記制御信号が第２の所定の大きさを有して；
前記電子安定器システムがさらに、第１状態及び第２状態を有する第２回路を具えて、前記第１状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを所定増分だけ低減して、これにより前記アーク放電ランプの段階的な減光を行って、前記第２状態では、前記制御信号の前記第１及び第２の所定の大きさを維持して；
前記電子安定器システムがさらに、前記電力ラインの１つの線の、前記第１回路の前記入力への接続、及び前記入力からの切り離しを行うように構成したスイッチ回路を具えている
ことを特徴とする電子安定器システム。
前記第２回路が、前記電力ラインの１つの線に接続するための入力を具えて、
前記第２回路が、前記電力ラインの１つの線の信号が前記第２回路の入力に供給されたことに応答するように、前記第２回路を構成して、
前記電力ラインの１つの線を前記第２回路の前記入力に接続すると、前記第２回路が前記第１状態になって、
前記電力ラインのいずれの線も前記第２回路の前記入力に接続しなければ、前記第２回路が前記第２状態になる
ことを特徴とする請求項１１に記載の電子安定器システム。