JP2005514758A

JP2005514758A - ガス放電ランプ用回路

Info

Publication number: JP2005514758A
Application number: JP2003559201A
Authority: JP
Inventors: ハーイェーファンカステレンドルフ
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2005-05-19
Anticipated expiration: 2022-12-20
Also published as: EP1466508A1; AU2002358230A1; CN1613277B; JP4558323B2; WO2003059022A1; CN1613277A; DE60227708D1; US20050116663A1; EP1466508B1; US7518318B2; ATE401763T1

Abstract

本発明は、予め決められた周波数の幹線電圧に接続し、前記幹線電圧を整流する第１サブ回路と、前記第１サブ回路に接続され、ランプに必要な交流電流、好適には方形波電流を供給する第２サブ回路と、前記第１及び第２サブ回路に接続され、前記第１サブ回路によって整流された幹線電圧の変化する成分に支配される前記交流電流の周波数を制御する制御回路とを具えるランプ用回路に関する。

Description

本発明は、ランプ回路に関する。

このような回路は、ガス放電ランプ、特に蛍光ランプ又はハロゲン化金属ランプを正確な方法で機能させる目的で、出願人によって売りに出されている。ハロゲン化金属ランプは、例えば、比較的高い点弧電圧（約３５００−５０００Ｖ）を必要とし、その後、１つ又はそれ以上の中間段階を経て達した通常動作の段階中、前記回路は、できるだけ一定な電流を前記ハロゲン化金属ランプに、例えば１００Ｖの動作電圧において供給しなければならない。このようなランプは、短いタイムスケールにおいて負のインピーダンス特性を有し、したがって、電流を制御されなければならない。

このようなランプ及び関連する回路は、今、これらの比較的高い光出力の結果として、これらの市場価値を、特に、ショッピングセンタ、公共建築等において照明している。しかしながら、既知の回路は、いくつかの点において、複雑化され、かさばり、これは、構成要素及び製造コストの観点において望ましくない。

本発明は、
予め決められた周波数の幹線電圧に接続し、前記幹線電圧を整流する第１サブ回路と、
前記第１サブ回路に接続され、ランプに必要な交流電流を供給する第２サブ回路と、
前記第１及び第２サブ回路に接続され、前記第１サブ回路によって整流された幹線電圧の変化する成分に支配される前記交流電流の周波数を制御する制御回路とを具えるランプ用回路を提供する。

本発明によって、このような回路は、このような回路におけるバッファキャパシタが、サイズにおいて相当に、例えば１０の因数によって減少されることができるため、より簡単であまりかさばらないように具体化することができる。ドライアウトの結果として制限された寿命しか持つことができない現在利用可能な電解キャパシタは、さらに、より小さい容量値を有するより堅牢なフィルムキャパシタによって置き換えられることができる。

前記第１サブ回路は、好適には、一般的に言って１個又はそれ以上のコイル及びキャパシタを有するフィルタと、（電子スイッチ）を具える、ブーストコンバータ又はフライバックコンバータとの組み合わせにおけるブリッジ整流器のような整流器回路と、出力端子に結合されたバッファキャパシタとを具えるプリコンディショナを具える。

他の好適実施例において、前記第２サブ回路は、直流電流を安定化させるコンバータ回路と、ランプの通常動作中、例えば＋／−１００Ｖの所望のレベルの方形波電流を供給するスイッチング装置とを具える。

他の好適実施例において、前記制御回路は、一方の側において前記第１サブ回路における（電子）スイッチに、他方の側において前記スイッチング装置部分における１個又はそれ以上の（電子）スイッチに接続され、整流器によって制御されたランプ電流の位相及び／又は周波数が、例えば５０Ｈｚ又はその倍数（米国及び日本に関して、６０Ｈｚ又はその倍数）の変化する成分にしたがって制御されるようにする。

本発明の他の好適実施例において、前記第２サブ回路によって供給される交流電流の周波数は、前記第１サブ回路によって整流された幹線電圧の変化する成分の周波数と等しくされる。

本発明の他の好適実施例において、前記制御回路は、前記第２サブ回路によって供給される交流電流の位相を、これが前記第１サブ回路によって供給される整流された幹線電圧の変化する成分の位相と同じになるように制御する。

本発明のこれら及び他の態様は、関連する図の参照と共に以下に説明される。

図１は、供給された交流電圧ｕ_ｉを整流し、これを所望の電圧レベルにするプリコンディショナ２を具えるランプ用回路１を示す。幹線３から流れる電流における必要条件に応じて、その力率及び高調波歪みを考慮して、前記プリコンディショナの構成要素値は適合される。干渉フィルタ４を加えることは、これらの必要条件を満たすのを助けることができる。前記プリコンディショナの一部はエネルギーバッファ５であり、それに続くサブ回路はこのエネルギーバッファ５に接続される。エネルギーバッファ５の両端間に４００Ｖのオーダにおける平均値を有する整流された電圧Ｕ_ＤＣは印加され、この電圧に、整流器７に供給される直流電流を安定化するスタビライザ６が接続され、整流器７において、ランプ９を点弧するイグナイタ８が配置される。整流器７は、例えば方形波電流ｉ_ｃをランプ９に供給し、ランプ９は、例えば、８０ｌｍ／Ｗの出力と、１００００時間のオーダの寿命とを有するハロゲン化金属ランプであり、ｕ_９は、ランプ９の両端間の電圧である。このような電子回路を使用するこのようなランプは、出願人によって供給され、３５−１５０Ｗの電力範囲におけるベアタイプ指定ＭＨ及びＣＤＭである。プレコンディショナ２と、スタビライザ６と、整流器７とに接続された制御回路１０は、上述した特性を与えるようにこれらのサブ回路を制御する。光レベルは、外部的に利用可能な光レベル制御１１によって制御（減光）されることができる。

図２は、回路１のより詳細な図であり、本発明の好適実施例を表し、前記回路が接続され、コイル１３及び１４とキャパシタ１５とから成る干渉フィルタ４が後に続く幹線電圧３を示す。プリコンディショナ２は、コイル１７及びＦＥＴ１８が後に続く両面整流器１６を具える。前記ＦＥＴが開いた後、コイル１７は、電圧を発生し、結果として、ダイオード１９を経て、図１におけるバッファキャパシタ５の仕事を行うバッファキャパシタ２０及び２１の両端間に直流電圧Ｕ_ＤＣを生じることによって、前記ＦＥＴの両端間の電圧を保持したい。キャパシタ２０と２１との間の接続部において、電圧値は（０．５Ｕ_ＤＣ）である。図２に示されるような好適実施例において、スタビライザ、整流器及びバッファキャパシタは、１個の回路２３、いわゆるハーフブリッジ整流フォワード（ＨＢＣＦ）２３において結合される。ＨＢＣＦは、制御回路１０によって決定された周波数において交互に導通又は非導通にされるＦＥＴ２４及び２５を具え、前記回路の点２２及び２６の両端間の電圧Ｕ_{２２，２６}は、交互にプラス又はマイナス半分の前記整流された電圧になる。コイル２７は、安定化された電流をランプ９及びコイル３０の直列接続に供給するために存在する。キャパシタ３１との組み合わせにおけるコイル３０は、コイル２７によって供給された負荷電流の変化する成分をフィルタ除去する。ダイオード２８及び２９は、ＦＥＴ２４及び２５と並列に配置され、コイル２７から格納されたエネルギーを開放する。ランプ９を点弧するために、イグナイタ（図示せず）は、ランプ９の始動中、トランス接続を経てコイル３０に結合され、前記イグナイタはキャパシタ３１と協働する。

本発明の他の可能な実施例は、図３において示されるようなフルブリッジ整流フォワード（ＦＢＣＦ）に関し、４個のＦＥＴ２４、２５、３２及び３３を具える。ＦＥＴ２３及び３３は交互に導通又は非導通にされ、ＦＥＴ２５及び３２は交互に導通又は非導通にされる。バッファキャパシタ５は、この場合において、整流された電圧ＵＤＣ全体が前記回路の点２２、２６の両端間に与えられるように、整流された電圧を供給するために存在する。

本発明の依然として他の実施例（図４）において、前記スタビライザ及び整流器は、ダウンコンバータ３７及びフルブリッジ整流器３８のように、別々に実施される。ダウンコンバータ３７は、ＦＥＴ３９と、ダイオード４０と、コイル４１と、キャパシタ４２とを具え、ＦＥＴ３９は、制御回路１０によってターンオン又はオフされる。ＦＥＴ２４及び３３とＦＥＴ２５及び３２とは、各々、交互に導通又は非導通にされる。

図５Ａ及び５Ｂは、前記回路における異なった場所における電圧を示す。幹線電圧は、約５０Ｈｚ−６０Ｈｚの周波数において２２０Ｖ−２４０Ｖである（図５Ａ）。バッファキャパシタにおける整流された電圧Ｕ_ＤＣ（図５）は、例えば４００Ｖの平均電圧レベルを有し、その上に存在する変化する成分は、バッファキャパシタ２０＋２１（図２）又は５（図３又は４）のキャパシタンスに依存するピークピーク値を有する１００Ｈｚ−１２０Ｈｚの基本周波数を有する。この変化する成分は、負荷が７０Ｗランプならば、６８μＦのバッファキャパシタンスにおいて例えば１０Ｖと、６．８μＦのバッファキャパシタンスにおいて例えば１００Ｖのピークピーク値を有する。

ＨＢＣＦ回路が使用された場合（図２）、電圧Ｈ_ＤＣの半分が、コイル２７及び３０とランプ９との直列接続の両端間に与えられる。ランプ電流ｉ_９（図５Ｃ）は、７０Ｗランプによって負荷が掛けられた場合、約０．８Ａの値を有する方形波電流である。ランプ９の両端間の約１００Ｖの電圧ｕ_９は、図５Ｄにおいて示される。整流の瞬時、すなわち、電流が方向を変化する瞬時の後、しかしながら、いわゆる再開ピーク５１が生じ、この間、前記ランプの両端間の電圧は、短い時間の間、１５０Ｖのオーダにおけるより高い値を呈する。供給された電圧、すなわち、理解可能な開回路電圧が、ここで、この再開ピークの電圧より低い場合、前記ランプは消弧する。

前記制御回路は、前記ランプに供給される方形波電流が前記バッファキャパシタの両端間の電圧と同期されるように、前記ＦＥＴを制御し、前記方形波電流は、電源電圧Ｕ_ＤＣの変化する成分の基本周波数に等しい周波数を有する。これは、整流の瞬時において、前記ランプに利用可能な電圧は、常に電源電圧Ｕ_ＤＣの平均値（半分）、開回路電圧（ＯＣＶ）に等しく、整流中、前記ＯＣＶは、常に、前記ランプの必要な再点弧電圧より高い値を有するように保証されることを意味する。前記ランプ回路は、エネルギーバッファのサイズを減少することによって最適化されることができ、その結果として、前記ランプの回路の寿命及び確実性も改善される。

本発明によるランプ用回路は、幹線から流れる電流における必要条件に関して、プリコンディショナを使用することによって最適化され、ガス放電ランプに利用可能な開回路電圧に関して最適化された回路である。加えて、バッファキャパシタのキャパシタンスは、減少させることができ、前記回路及びランプの寿命は増加され、前記回路のサイズは減少される。使用されるランプは、該ランプに利用可能な開回路電圧は常に該ランプによって要求される電圧より高いため、確実に点灯する。

本発明は、上述したその好適実施例に限定されず、要求された権利は、しかしながら請求項によって規定され、その範囲内で、多くの変形が予測されることができる。

本発明の好適実施例によるランプ用回路のブロック図を示す。好適実施例による図１の回路の一部の図を示す。他の実施例による図１の回路の一部の図を示す。他の実施例による図１の回路の一部の図を示す。その動作の説明として図１−４の回路における時間において変化する電圧及び電流値に関するグラフを示す。

Claims

予め決められた周波数の幹線電圧に接続し、前記幹線電圧を整流する第１サブ回路と、
前記第１サブ回路に接続され、ランプに必要な交流電流を供給する第２サブ回路と、
前記第１及び第２サブ回路に接続され、前記第１サブ回路によって整流された幹線電圧の変化する成分に支配される前記交流電流の周波数を制御する制御回路とを具えることを特徴とするランプ用回路。
請求項１に記載のランプ用回路において、前記第１サブ回路は、１個以上のコイル及びキャパシタを有するフィルタと、整流器回路と、（電子）スイッチと、その出力端子に結合されたバッファキャパシタとを具えることを特徴とするランプ用回路。
請求項１又は２に記載のランプ用回路において、前記第２サブ回路は、直流電流を安定化するコンバータ回路と、ランプの通常動作中、例えば＋／−０．８Ａの所望のレベルの方形波電流を供給するスイッチング装置とを具えることを特徴とするランプ用回路。
請求項１、２又は３に記載のランプ用回路において、前記制御回路は、一方の側において前記第１サブ回路における（電子）スイッチに、他方の側において前記スイッチング装置部分における１個又はそれ以上の（電子）スイッチに接続され、前記スイッチング装置によって制御されたランプ電流の位相及び／又は周波数が、例えば５０Ｈｚ又はその倍数（米国及び日本に関して、６０Ｈｚ又はその倍数）の変化する成分にしたがって制御されるようにしたことを特徴とするランプ用回路。
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のランプ用回路において、前記第２サブ回路によって供給される交流電流の周波数は、前記第１サブ回路によって整流された幹線電圧の変化する成分の周波数と等しくされたことを特徴とするランプ用回路。
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のランプ用回路において、前記制御回路は、前記第２サブ回路によって供給される交流電流の位相を、これが前記第１サブ回路によって供給される整流された幹線電圧の変化する成分の位相と同じになるように制御することを特徴とするランプ用回路。
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のランプ用回路において、前記第２サブ回路は、前記ランプを点弧するように前記ランプの両端間に電圧パルスを発生するイグナイタを具えることを特徴とするランプ用回路。
請求項１ないし７のいずれか１項に記載のランプ用回路において、前記整流された幹線電圧は４００Ｖの大きさのオーダであり、前記ランプの両端間の電圧は１００Ｖないし１５０Ｖの大きさのオーダであることを特徴とするランプ用回路。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のランプ用回路において、前記整流された幹線電圧の変化する成分は、１０−１００Ｖの大きさのオーダにおけるピークピーク値を有することを特徴とするランプ用回路。
供給された幹線電圧を整流し、それを所望の電圧レベルにするステップと、
交流電流を発生するステップとを含む、ランプを動作する方法において、
前記交流電流の周波数は、前記整流された幹線電圧の変化する成分に支配されて制御されることを特徴とする、ランプを動作する方法。
請求項１０に記載のランプを動作する方法において、前記交流電流の位相は、前記整流された幹線電圧の変化する成分の位相と等しいことを特徴とする、ランプを動作する方法。