JP2005535086A - ガス放電ランプのためのドライバ - Google Patents
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Abstract
ガス放電ランプを駆動するための2段電子安定器(301;401)が、二つのブリッジ入力端子(261;262)の間に接続される第一のバッファコンデンサ(251)及び第二のバッファコンデンサ(252)の直列構成体を有するハーフブリッジ順方向整流(HBCF)段(250)と、整流されたAC主電源入力電圧を受けるのに適した少なくとも一つの入力回路(330)を有する誘導性エネルギ貯蔵バッファ(320;420)を有し、前記バッファは少なくとも二つの出力回路(340;350)を更に有し、前記各々の出力回路は、前記バッファコンデンサ(251;252)を個別に充電するための前記ハーフブリッジ順方向整流(HBCF)段(250)の各々のバッファコンデンサ(251;252)に結合される二重フライバックコンバータ段(310;410)とを有する。
Description
本発明は概してガス放電ランプ(gas discharge lamp)のためのドライバに関する。より具体的には本発明はメタルハロゲンランプ(metal halide lamp)のためのドライバに関する。
広く知られているように、ガス放電ランプのためのドライバは、ガス放電ランプに所要の量の電流をもたらすように作用し、それ自体は整流されたAC主電源(rectified AC mains)から自身の電力を受ける。よく知られている従来のドライバは3段設計仕様を有する。第一の段は、整流されたAC主電源入力電圧を受けると共にこの入力電圧をより高いDC出力電圧に変換するアップコンバータ(up−converter)を有する。第二の段は、アップコンバータからDC出力電圧を受け、自身の出力部でより低いDC電圧(ランプ電圧)及び所要のランプ電流をもたらすダウンコンバータを有する。このダウンコンバータは電流源特性を有する。すなわち当該ダウンコンバータはランプ電流をほぼ一定の値に制御する。第三の段は、通常約100Hzのオーダの周波数でランプ電流の方向を規則的に変化させる整流器(commutator)を有する。すなわち、ランプはほぼ一定の電流の大きさで動作させられるが、ランプ電流は非常に短い期間(整流期間(commutating period))内で自身の方向を規則的に変化させる。
このような3段電子安定器設計仕様(three−stage electronic ballast design)はよく機能するが、より複雑になると共に比較的高価になるという不利点を有する。より少ないコンポーネントしか有さず、それ故に費用が低減されるという利点を有する代わりの設計仕様は、整流及びランプ電流制御機能が1段に組み合わされる2段設計仕様を有する。このように当該2段電子安定器は、整流されたAC主電源入力電圧を受けると共により高いDC出力電圧をもたらすための第一の段のアップコンバータを有する。第二の段として、この2段電子安定器は、ハーフブリッジ順方向整流段(HBCF(half−bridge forward commutating stage))を有する。通常当該HBCFは三つの分岐(branch)を有する。第一の分岐は、第一の段からDC電圧を受ける入力端子の間で直列に接続される二つのスイッチを有する。第二の分岐は、前記二つの入力端子の間で直列に接続される二つのコンデンサを有する。ランプを有する第三の段は、一方で前記二つのスイッチの間のノードと、他方で前記二つのコンデンサの間のノードとの間に接続される。
上記の2段設計仕様は、上記の3段設計仕様に対して不利となる状況がもたらされる。これらの状況は、主にガス放電ランプが非対称な電流動作を示すときにもたらされる。この非対称電流動作はランプ自体の所望されない特性となり得る。この非対称な電流動作の発生可能性(chance)は、ランプが自身の動作寿命の終わりに近付くとき特に重要となる。
通常の状況下で電流期間の半分の期間の間に一方向に流れる電流は、第二のランプ期間の半分の期間の間に逆方向にフライング(flying)する電流と正確に同じ大きさを有する一方、更に第一のランプ期間の半分の期間は、第二のランプ期間の半分の期間と正確に同じ継続期間を有する。このような状況において、前記二つのコンデンサの間の前記ノードにおける電圧は入力電圧の半分になるであろう。しかしながら上記の非対称の状況において前記ノードにおける電圧は、前記コンデンサのうちの一方が他方のコンデンサよりも多くの電流を供給することを必要とするという事実のために、入力端子のうちの一つの電圧にシフトされるであろう。
50%と異なるデューティサイクルでランプを駆動することが所望される状況において同様の問題が発生する。通常、ランプ電流のデューティサイクルは正確に50%となり、このデューティサイクルは、全ランプ期間で割られるランプ期間の半分の継続期間として規定される。ここでもランプ期間の半分の期間における電流の大きさが他の半分のランプ期間における電流の大きさに等しいが、一方の半分のランプ期間の継続期間が他方の半分のランプ期間の継続期間と異なる場合、前記コンデンサのうちの一方は、他方よりも多くの電流を供給する必要があり、前記二つのコンデンサの間の前記ノードにおける電圧レベルは入力端子のうちの一つの電圧レベルにシフトする。
上記の問題は、当該コンデンサがない従来の3段設計仕様において発生しない。更に50%と異なるデューティサイクルでランプを駆動することは、ただ整流器スイッチのスイッチングのための適切なタイミングを選択することによって、当該従来の3段設計仕様において比較的容易である。
従って本発明の目的は、2段コンバータの利点が3段コンバータの利点と組み合わされるガス放電ランプのための電子安定器を提供することにある。
更に特定されることに本発明の目的は、比較的少量のコンポーネント、及びそれ故に比較的低い費用を含むように2段設計仕様を有し、第二の段としてハーフブリッジ順方向整流段を有し、非対称な電流に対処することが可能であり、前記二つのコンデンサの間のノードにおける電圧シフトの問題が解消される、ガス放電ランプのための電子安定器を提供することにある。
本発明の重要な態様によれば電子安定器は第一の段として二重フライバックコンバータを有し、各々のフライバックは前記コンデンサのうちの各々一つに結合され、当該二重フライバックコンバータ回路は、各々のコンデンサを他のコンデンサからほぼ独立して充電する力率(パワーファクタ)補正回路(power factor correction circuit)として作用するので、動作中の電圧シフトは回避されるか、又は比較的小さな程度及び許容可能な程度に制限される。
本発明のこれら及び他の態様、特徴、及び利点は、同じ参照番号は同じ又は同様の部分を示す図面を参照して本発明によるドライバの好ましい実施例の以下の記載によって更に説明されるであろう。
図1は、従来の3段設計仕様による代表的な電子安定器101を示す。
電子安定器101は、第一の段のアップコンバータ110、第二の段のダウンコンバータ120、及び第三の段の整流器130を有する。アップコンバータ段110の入力部は、プレコンディショナ(前調整器(pre−conditioner))と、入力部102で受けられるAC主電源入力電圧をフィルタリング及び整流するための整流器とを備えていてもよい。当該プレコンディショナは、ある一つの入力端子に直列に接続される第一のインダクタ103と、他の入力端子に接続される第二のインダクタ104と、前記インダクタ103及び104の出力端子に並列に接続されるコンデンサ105とを有していてもよい。プレコンディショナは、例えばダイオードブリッジのような整流ユニット106を更に有していてもよい。このように自身の入力部において、アップコンバータ110は整流されたAC主電源電圧を受ける。
電子安定器101は、アップコンバータ110の一つの入力端子に接続される共通(コモン)レール(common rail)107を有し、レール107は全三つの段に対して共通であり、この共通レール107における電圧レベルはゼロ電圧として参照されるであろう。アップコンバータ110は、アップコンバータ110の一つの入力端子に結合される一つの端子を有するインダクタ111と、インダクタ111に接続される自身のアノード及びアップコンバータ110の出力部に結合される自身のカソードを有するダイオード112との直列構成体を有する。第一の制御ユニット115によって制御される制御可能なスイッチ(MOSFET)113が、共通レール107と、前記インダクタ111と前記ダイオード112との間のノードとの間に接続される。バッファコンデンサ114がアップコンバータ110の出力部に並列に接続される。
アップコンバータ110は自身の出力部において、整流されたAC主電源電圧よりも高い電圧レベルを有するDC電圧をもたらす。
ダウンコンバータ120は、ダウンコンバータ120の出力部に接続される一つの端子を有するインダクタ121と、第二の制御ユニット125によって制御される制御可能なスイッチ123との直列構成体を有し、制御可能なスイッチ123は前記インダクタ121と前記ダイオード112との間に接続される。ダウンコンバータ120は、共通レール107に接続される自身のアノードを有すると共に前記インダクタ121と前記制御可能なスイッチ123との間のノードに接続される自身のカソードを有するダイオード122を更に有する。フィルタコンデンサ124はダウンコンバータ120の出力部に並列に接続される。
ダウンコンバータ120はほぼ電流源として動作し、自身の出力部において低減された電圧レベルでほぼ一定の電流をもたらす。
整流器段130は、整流器の入力部と共通レール107との間に接続される二つの制御可能なスイッチ(MOSFET)131及び132の第一の直列構成体と、ここでも前記入力部と前記共通レール107との間に接続される二つの制御可能なスイッチ133及び134の第二の直列構成体とを有する。整流器段130は、イグナイタ回路136と関連して、ガス放電ランプ140及びイグナイタコイル(点弧子コイル(igniter coil))135の直列構成体を更に有する。前記イグナイタコイル135及びランプ140の直列構成体は、一方で前記スイッチ131と132との間のノードAと、他方で前記スイッチ133と134との間のノードBとの間に接続される。フィルタコンデンサ137はイグナイタコイル135及びランプ140の直列構成体に並列に接続される。
制御可能なスイッチ131、132、133、及び134は、第三の制御ユニット138によって制御される。三つの制御ユニット115、125、及び138は、一つの組み合わせ制御ユニットに結合されてもよい。
アップコンバータ110の第一の制御ユニット115は、アップコンバータの出力電圧がほぼ一定になるように制御可能なスイッチ113を制御する。そのためアップコンバータ110の出力電圧はダイオード112のカソードにおいて測定され、測定信号(measuring signal)は前記制御ユニット115にもたらされるが、簡略化のためこれは図1に示されていない。アップコンバータ110の出力電圧を制御することは、制御可能なスイッチ113のデューティサイクルを制御することによってなされる。
ダウンコンバータ120の第二の制御ユニット125は、ダウンコンバータ120の出力電力レベルがほぼ一定になるように制御可能なスイッチ123を制御する。そのためダウンコンバータ120の入力電流を表す測定信号は前記制御ユニット125にもたらされるが、簡略化のためこれは図1に示されていない。出力電力を制御することは、制御可能なスイッチ123のデューティサイクルを制御することによってなされる。
整流器段130の第三の制御ユニット138は、ダウンコンバータ120の出力電流が交互の方向でランプ140にもたらされるように四つの制御可能なスイッチ131乃至134を制御する。半分のランプ期間において、スイッチ132及び133が開かれている(非導通である)間、スイッチ131及び134は閉じられている(導通される)ので、ダウンコンバータ120からの出力電流は、ノードAからノードBへの方向でランプ140にもたらされる。他の半分のランプ期間において、スイッチ132及び133が閉じられている(導通される)間、スイッチ131及び134は開かれているので(非導通なので)、ダウンコンバータ120からの出力電流は、逆方向でランプ140にもたらされる。
従来、整流器段130の第三の制御ユニット138は50%のデューティサイクルで四つのスイッチ131乃至134を制御するので、半分のランプ期間の継続期間は、他の半分のランプ期間の継続期間と正確に同じになる。しかしながら50%と異なるデューティサイクルでランプ140を動作させることが所望される場合、このことは、当業者にとって明らかとなるように、四つのスイッチ131乃至134の適切な制御によって容易に実現され得る。
図2は、第一の段のアップコンバータ110及び第二の段のハーフブリッジ順方向整流段250を有する2段型の従来の電子安定器201を概略的に示す。第一の段のアップコンバータ110は、図示されているように上記議論のアップコンバータと同じであってもよい。更にフィルタコンポーネント103、104、及び105と、第一の段のアップコンバータ110の入力部に結合される整流器106とは上記議論のコンポーネントと同じであってもよい。このように第二の段のHBCF250は、自身の入力部においてアップコンバータ110の昇圧されたDC出力電圧(boosted DC output voltage)を受ける。
第二の段のHBCF250は、入力部(ノード261)と共通レール107(ノード262)との間に接続される二つのバッファコンデンサ(通常電解コンデンサ)251及び252の直列構成体を有する。これら二つのコンデンサ251と252との間のノードはAで示されている。第二の段のHBCF250は、ここでも前記入力部と前記共通レール107との間に接続される二つの制御可能なスイッチ253及び254の直列構体を更に有する。前記二つのスイッチの間のノードはBで示されている。前記制御可能なスイッチは制御ユニット255によって制御される。
前記二つのノードAとBとの間にランプ分岐が接続される。このランプ分岐は、ランプ240、イグナイタコイル236に関連するイグナイタコイル235、及び電流制限コイル(current limiting coil)256の直列構成体を有する。フィルタコンデンサ237は前記イグナイタコイル235及び前記ランプ240の直列構成体に並列に接続される。
図2に示されている2段電子安定器201と図1に示されている3段電子安定器101との回路間の比較から、図2に示されている2段設計仕様は、図1に示されている3段設計仕様よりもあまり複雑にならず、それ故にあまり高価にならないことが明らかに分かる。更なる簡略化として、アップコンバータ110のバッファコンデンサ114は省略されてもよく、自身のタスクはHBCF250のバッファコンデンサ251及び252の直列構成体によって実行される。
動作中、制御ユニット255は制御可能なスイッチ253及び254を以下のように制御する。第一の半分のランプ期間の間、第一のスイッチ253は開かれており(非導通であり)、一方第二のスイッチ254は比較的高い周波数で繰り返して開閉させられる。これによりランプ電流はノードAからノードBに流され、電流制限コイル256は第二のスイッチ254の高周波数スイッチングと共にランプ電流の制限をもたらす。第二の半分のランプ期間において状況は逆転する。すなわち第二のスイッチ254は開かれており(非導通であり)、第一のスイッチ253は比較的高い周波数で開閉スイッチングされ、これによりランプ電流はノードBからノードAの方向に流される。
このプロセスにおいて、バッファコンデンサ251及び252は充電される。ランプ240が対称電流(symmetric current)で動作させられる場合、すなわち二つの半分のランプ期間が等しい継続期間及び等しい電流の大きさを有する場合、更にランプ240が対称的な動作を示す場合、前記二つのコンデンサ251と252との間のノードAにおける電圧レベルは平均して入力電圧の半分(すなわちアップコンバータ110の出力電圧の半分)の値をとるであろう。
しかしながら、ランプ240が非対称態様で動作する場合、又は制御ユニット255がスイッチ253及び254を非対称態様(50%と異なるデューティサイクル)で制御する場合、一方のコンデンサは常に一貫して他方のコンデンサよりも多く充電されるであろう。そのため、ノードAにおける電圧レベルは入力電圧レベルにまで昇圧(rise)させられるか、又は共通レール電圧レベルまで降圧(drop)させられるかの何れかになるであろう。
図3は本発明による電子安定器301の実施例を概略的に示す。当該電子安定器は、図2に示されている2段設計仕様の好ましい複雑度と比較して、比較的低い複雑度を有しているが、上記不利点をもたらすことなく非対称ランプ電流を処理し得る。本発明によりもたらされる2段電子安定器301は第一の段の電圧コンバータ310と、図2に関して上記議論の従来のHBCF250と同じでもよい第二の段のHBCF250とを有する。AC主電源電圧を受け、フィルタリングし、整流するために、電子安定器301は、上記議論のようにフィルタコンポーネント103、104、及び105と整流器106とを備えていてもよい。
ランプ240は、ランプ出力部263の出力端子263aと263bとの間に接続され、第一のランプ出力端子263aはイグナイタコイル235に結合され、第二のランプ出力端子263bは電流制限コイル256に結合される。
第一の段のDC/DCコンバータ310は、本発明の基本動作原理によれば、誘導性エネルギ貯蔵バッファ(inductive energy strage buffer)320と、少なくとも一つの入力回路330と、第二の段のHBCF250の第一及び第二のバッファコンデンサ251及び252にそれぞれ関連付けられる二つの出力回路340及び350とを有する二重フライバック(double fly−back)設計仕様により実現される。図3に示されている実施例301において、誘導性エネルギ貯蔵バッファ320は、第一の終端端子(end terminal)322、第二の終端端子323、及び中央端子324を備える電磁コイル321を有する。
第一の入力端子322と中央端子324との間のコイル部分は第一のコイル部(coil section)321Aとして示されており、中央端子324と第二の終端端子323との間のコイル部分は第二のコイル部321Bとして示されている。
第一の入力端子322は整流器106の正出力端子に接続され、中央端子324は整流器106の負出力端子に接続される。このように第一のコイル部321Aを含む入力回路330が規定される。この入力回路330において、制御可能なスイッチ(好ましくはMOSFET)325が含まれる。示されている例においてこの制御可能なスイッチ325は負の整流器出力部と中央コイル端子324との間に構成される。制御可能なスイッチ325は制御ユニット326によって制御される。
第一の出力回路340は、第一のバッファコンデンサ251に並列に接続される第二のコイル部321Bによって規定される。より具体的には、第一のダイオード341は、第二のコイル終端端子323に接続される自身のアノードを有すると共にノードAと逆の第一のバッファコンデンサ251の終端端子、すなわち第一のブリッジ入力端子261に接続される自身のカソードを有する。第二の出力回路350は、HBCF250の第二のバッファコンデンサ252に並列に接続される第一のコイル部321Aによって規定される。より具体的には、第二のダイオード351は、第一の終端端子322に接続される自身のカソードを有すると共にノードAと逆の第二のバッファコンデンサ252の終端端子、すなわち第二のブリッジ入力端子262に接続される自身のアノードを有する。中央コイル端子324は、第一の出力回路340及び第二の出力回路350に共通の共通導体(common conductor)311によってノードAに接続される。
この二重フライバックコンバータ310の動作は以下のようになる。制御ユニット326は制御可能なスイッチ325を、自身の開(非導通)状態から自身の閉(導通)状態に繰り返しスイッチングするように制御する。制御可能なスイッチ325が閉じられている場合、入力電流は、図3において矢印Iinによって示されているように自身の第一の終端端子322から自身の中央端子324に第一のコイル部321Aを通じて流れる。この入力電流は電磁エネルギで誘導性エネルギ貯蔵バッファ320を充電する。制御可能なスイッチ325が開かれているとき、当該電流はもはや入力回路330において流れ得ないので、誘導性エネルギ貯蔵バッファ320は出力電流を生成することによって放電し始める。この出力電流はコイル321内で充電入力電流Iinと同じ方向を有する。より具体的には、中央端子324から第二の終端端子323に流れ、第一のダイオード341及び第一のバッファコンデンサ251を通ってノードAに流れ、共通導体311を通って中央端子324に戻る第一の出力電流は第二のコイル部321Bによって生成される。この第一の出力電流は図3において矢印Iout,1によって示されている。同様に、第一の終端端子322から中央端子324に流れ、共通導体311を通ってノードAに流れ、第二のバッファコンデンサ252を通って流れ、第二のダイオード351を通って第一の終端端子322に戻る第二の出力電流Iout,2は第一のコイル部321Aによって生成される。このように第一及び第二のバッファコンデンサ251及び252は、第一の出力電流Iout,1及び第二の出力電流Iout,2によってそれぞれ個別に充電される。
第二の段HBCF250の動作は普通の動作となる。制御ユニット255は、整流ランプ電流をもたらすようにスイッチ253及び254を制御する。ランプが非対称の動作を示す場合、又は制御ユニット255は、例えばユーザにより制御可能な入力デバイス(user−controllable input device)257から、制御ユニット255が50%と異なるデューティサイクルでスイッチ253及び254を駆動するように前記制御ユニットに命令する命令信号(command signal)Scommを受信する場合、バッファコンデンサ251及び252のうちの一方は他方よりも多く放電されてもよい。より速く放電されるバッファコンデンサは、他方よりも小さな電圧降下を示すであろう。その結果、このコンデンサを充電する、対応する出力電流はより高い電流の大きさを有するであろう。その結果、より速く放電されるコンデンサはより速く充電されることにもなる。
制御ユニット326は、フライバックコンバータ段310の出力電圧を表す測定信号を受信するように結合される電圧検出入力部(votage sensor input)326aを有すると共に、第三の制御可能なスイッチ325が所定の動作周波数で開閉スイッチングされるようにスイッチ駆動信号(switch actuating signal)を生成する。この場合当該測定信号はコンデンサ251及び252の直列構成体の間の電圧、すなわち端子261と262との間の電圧を表してもよい。制御ユニット326は、所定のレベルに出力電圧を保持するため、当該測定信号に応答して前記スイッチ駆動信号のデューティサイクルを適合させる。
図4は、図3に示されている実施例301に似ているが、誘導性エネルギ貯蔵バッファ320が、共通コア(common core)上に別個の入力巻き線及び出力巻き線を有する変圧器型貯蔵バッファ(tranformer−type storage buffer)420によって置換されている本発明による2段電子安定器の実施例401を概略的に示す。このようにこの実施例401の誘導性エネルギ貯蔵バッファ420は、整流器106の正出力端子に接続される一方の終端421aと、制御ユニット326を参照して上記と同様に電圧検出入力部423aを有する制御ユニット423によって制御される制御可能なスイッチ422を通ってこの整流器106の負出力端子に結合される自身の他方の終端421bとを有する入力巻き線421を有する。誘導性エネルギ貯蔵バッファ420は、HBCF250の第一のバッファコンデンサ251と並列に接続される第一の終端端子424a及び第二の終端端子424bを有する第一の出力巻き線424と、HBCF250の第二のバッファコンデンサ252と並列に接続される第一の終端端子425a及び第二の終端端子425bを有する第二の出力巻き線425とを有する。第一の出力巻き線424の第一の終端端子424aは、第二の出力巻き線425の第二の終端端子425bに接続されてもよく、この場合図3を参照して上記議論の第一の実施例301と同様に、このノードは共通導体311によってノードAに接続される。その場合、上記議論のダイオード341及び351と同様に、第一のダイオード426は第一の出力巻き線424の第二の終端端子424bと第一のバッファコンデンサ251との間に接続され、第二のダイオード427は第二の出力巻き線425の第一の終端端子425aと第二のバッファコンデンサ252との間に接続されるであろう。代わりに図4において破線で示されているように、第一のダイオード426は、ノードAと第一の出力巻き線424の第一の終端端子424aとの間に接続されるダイオード428によって置換されてもよく、第二のダイオード427は、ノードAと第二の出力巻き線425の第二の終端端子425bとの間に接続されるダイオード429によって置換されてもよい。この代わりの例の場合、共通導体311は省略され、第一の出力巻き線424の第一の終端端子424aは、第二の出力巻き線425の第二の終端端子425bに接続される必要がない。
第二の実施例401の動作は、第一の実施例301の動作と同じになる。当該第二の実施例401の代表的な特徴は、示されているように入力巻き線421と出力巻き線424及び425との間にガルヴァーニ分離(galvanic separation)がもたらされ得ることにある。当該ガルヴァーニ分離が必要とされないか、又は所望されない場合、入力巻き線421の第一の終端端子421aは第二の出力巻き線425の第一の終端端子425aに接続されてもよい。
本発明は上記議論の実施例に限定されないが、様々なバリエーション及び変形例が従属請求項によって規定される本発明の保護範囲内で可能となることは当業者にとって明らかとなっているべきである。例えばフィルタコンデンサ237の代わりに、フィルタコンデンサが第二のランプ出力端子263bと第一のブリッジ入力端子261との間に接続されてもよく、及び/又はフィルタコンデンサが第二のランプ出力端子263bと第二のブリッジ入力端子262との間に接続されてもよい。
更に図4の実施例401の場合、スイッチ422を開くことにより、入力巻き線421の間に誘導性電圧ピークがもたらされ得ることは当業者にとって明らかとなっているべきである。当該ピークに対処するために入力回路は、それ自体知られているスナバ回路(snubber circuit)によってもたらされてもよい。
更に概して第一の出力巻き線321B;424と第二の出力巻き線321A;425との巻き線比は、本質的なことではないが1に等しくなるであろう。ある状況において1と異なる巻き線比を有することは有用となる。
要するに本発明は、ガス放電ランプを駆動するための2段電子安定器を提供する。第一の段として安定器は、二つのブリッジ入力端子の間に接続される第一のバッファコンデンサ及び第二のバッファコンデンサの直列構成体を有するハーフブリッジ順方向整流(HBCF)段を有する。第二の段として安定器は、整流されたAC主電源入力電圧を受けるのに適した少なくとも一つの入力回路を有する誘導性エネルギ貯蔵バッファを有する二重フライバックコンバータ段を有し、前記バッファは少なくとも二つの出力回路を更に有し、各々の出力回路は、前記バッファコンデンサを個別に充電するための前記ハーフブリッジ順方向整流段の各々のバッファコンデンサに結合される。このように本発明は、所望される場合50%と異なる可変デューティサイクルを有する整流電流でガス放電ランプを駆動し得る2段電子安定器を提供することに成功し、当該デューティサイクルは、レベルがデューティサイクルをセットすることによってセットされ得るDCコンポーネントでランプ電流をもたらすようにユーザによって可変的にセットされ得る。ガス放電ランプ、特にランプ電流においてDC電流レベルに依存する特性をもたらす光を有する種類のメタルハロゲンランプの場合、このことは特に有用となり得る。
Claims (14)
- ガス放電ランプ、特にHIDランプ、更に具体的にはメタルハロゲンランプを駆動するための2段電子安定器であって、
−二つのブリッジ入力端子の間に接続される第一のバッファコンデンサ及び第二のバッファコンデンサの直列構成体を有するハーフブリッジ順方向整流段と、
−整流されたAC主電源入力電圧を受けるのに適した少なくとも一つの入力回路を有する誘導性エネルギ貯蔵バッファを有し、前記バッファは少なくとも二つの出力回路を更に有し、前記各々の出力回路は、前記バッファコンデンサを個別に充電するための前記ハーフブリッジ順方向整流段の各々のバッファコンデンサに結合される二重フライバックコンバータ段と
を有する2段電子安定器。 - 前記ハーフブリッジ順方向整流段が、
−前記二つのブリッジ入力端子の間に接続される第一の制御可能なスイッチ及び第二の制御可能なスイッチの直列構成体と、
−一方で前記二つのバッファコンデンサの間の第一のノードと、他方で前記二つの制御可能なスイッチの間の第二のノードとの間に接続される電流制御インダクタ及びランプ出力部の直列構成体と、
−前記二つの制御可能なスイッチに可動的に結合され、第一の半分の期間において、前記第一のスイッチは開かれた状態に保持され、一方前記第二のスイッチは比較的高い周波数で開閉スイッチングさせられ、第二の半分の期間において、前記第二のスイッチは開かれた状態に保持され、前記第一のスイッチは比較的高い周波数で開閉スイッチングさせられるように各々の制御可能なスイッチの前記動作状態を制御するランプ電流制御ユニットと
を更に有する請求項1に記載の2段電子安定器。 - 前記誘導性エネルギ貯蔵バッファの前記入力回路が、第一の巻き線及び前記第一の巻き線に直列に接続される第三の制御可能なスイッチを有し、前記誘導性エネルギ貯蔵バッファの前記第一の出力回路は、前記第一の巻き線に直列に接続される第二の巻き線を有し、前記第二の巻き線は、前記第一の巻き線に接続される第二の終端及び自由端を有し、前記第一の出力回路は、前記第二の巻き線の前記自由端と前記第一のブリッジ入力端子との間に結合される第一のダイオードと、前記第二の巻き線の前記第二の終端と前記二つのバッファコンデンサの間の前記第一のノードとの間に結合される共通導体とを更に有し、
前記誘導性エネルギ貯蔵バッファの前記第二の出力回路は前記第一の巻き線を有し、前記第一の巻き線は、前記第二の巻き線に接続される第二の終端及び自由端を有し、前記第二の出力回路は、前記第一の巻き線の前記自由端と前記第二のブリッジ入力端子との間に結合される第二のダイオード及び前記共通導体を更に有する
請求項1又は2に記載の2段電子安定器。 - 前記誘導性エネルギ貯蔵バッファの前記入力回路は、第一の巻き線及び前記第一の巻き線に直列に接続される第三の制御可能なスイッチを有し、前記誘導性エネルギ貯蔵バッファの前記第一の出力回路は、前記第一の巻き線に誘導性結合される第二の巻き線を有し、前記第二の巻き線は、前記第一のブリッジ入力端子に結合される第一の終端及び前記二つのバッファコンデンサの間の前記ノードに結合される第二の終端を有し、前記第一の出力回路は、前記第二の巻き線に直列に結合される第一のダイオードを更に有し、
前記誘導性エネルギ貯蔵バッファの前記第二の出力回路は、前記第一の巻き線に誘導性結合される第三の巻き線を有し、前記第三の巻き線は、前記第二のブリッジ入力端子に結合される第一の終端及び前記二つのバッファコンデンサの間の前記ノードに結合される第二の終端を有し、前記第二の出力回路は、前記第三の巻き線に直列に結合される第二のダイオードを更に有する
請求項1又は2に記載の2段電子安定器。 - 前記第一のダイオードが、前記第二の巻き線の第一の終端と前記第一のブリッジ入力端子との間に接続される請求項4に記載の2段電子安定器。
- 前記第一のダイオードが、前記第二の巻き線の第二の終端と前記ノードとの間に接続される請求項4に記載の2段電子安定器。
- 前記第二のダイオードが、前記第三の巻き線の第一の終端と前記第二のブリッジ入力端子との間に接続される請求項4乃至6の何れか一項に記載の2段電子安定器。
- 前記第二のダイオードが、前記第三の巻き線の第二の終端と前記ノードとの間に接続される請求項4乃至6の何れか一項に記載の2段電子安定器。
- 前記誘導性エネルギ貯蔵バッファは、前記第三の制御可能なスイッチに可動的に結合される出力電圧制御ユニットを有し、前記出力電圧制御ユニットは、前記二つのブリッジ入力端子の間で測定されるように、前記フライバックコンバータ段の前記出力電圧がほぼ所定の一定値に保持されるように前記第三の制御可能なスイッチの動作状態を制御する請求項1乃至8の何れか一項に記載の2段電子安定器。
- 前記出力電圧制御ユニットは、前記フライバックコンバータ段の前記出力電圧を表す測定信号を受信するために結合される電圧検出器入力部を有し、前記出力電圧制御ユニットは、前記第三の制御可能なスイッチが所定の動作周波数で開閉スイッチングされるようにスイッチ駆動信号を生成し、所定のレベルに出力電圧を保持するため、前記測定信号に応答して前記スイッチ駆動信号のデューティサイクルを適合させる請求項8又は9に記載の2段電子安定器。
- 前記測定信号が、前記第一のバッファコンデンサと第二のバッファコンデンサとの直列構成体の間の前記電圧を表す請求項10に記載の2段電子安定器。
- 前記ランプ電流制御ユニットは、ランプ電流がDCコンポーネントを有し得るように命令信号に応答して50%と異なり得る値で前記第一及び第二の制御可能なスイッチのデューティサイクルをセットする請求項2乃至11の何れか一項に記載の2段電子安定器。
- ガス放電ランプ、特にメタルハロゲンランプ、及び請求項1乃至12の何れか一項に記載の2段電子安定器を有する光発生部品。
- 前記ランプが、DC電流レベルに依存して光発生特性を変化させる種類である請求項13に記載の光発生部品。
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