JP2009533807A - 電子安定器（ｅｖｇ）における低減された損失出力 - Google Patents

Abstract

殊に、ガス放電ランプの作動用の電子安定器を開示する。ここでは従来のパワー半導体に加えて別のパワー半導体が設けられている。この別のパワー半導体は、静的作動に必要なパワーを供給する。これによって、高い損失出力を有する高出力ＭＯＳ電界効果トランジスタが静的作動にも使用されることが回避される。

Description

技術分野
本発明は、第１のパワー半導体、殊にMOS電界効果トランジスタを備えた電子安定器（ＥＶＧ）に関する。このパワー半導体の出力は、始動時パワーに合わせて設計されている。

従来技術
電子安定器（ＥＶＧ）は殊にランプの場合には次のために使用される。すなわち、はじめに低周波の電源電圧が整流され、次に高周波インバータを用いて高周波の矩形電圧に変換されるために使用される。これによって例えば、ランプの作動効率は高まり、寿命がより長くなる。

殊に、蛍光灯または省エネルギーランプ等の放電ランプは、電流を制限するために、安定器によって駆動されなければならない。この場合にはランプの点弧は高い電圧によって行われなければならない。このためにＥＶＧに高い、いわゆる始動時パワーが供給されなければならない。このような始動時パワーはランプのタイプによって、数百ボルトから数ｋＶになる。静的な作動時、すなわち、ガス放電体の点弧後には、電流は再び低減される。なぜなら放電ランプの作動には僅かな電圧で足りるからである。

安定器内では電圧供給は、パワー半導体が担っている。このパワー半導体の設計は、必要な始動時パワーに合わされなければならない。従って主に高出力のＭＯＳ電界効果トランジスタが使用される。しかしこの高出力ＭＯＳ電界効果トランジスタは、ランプが静的な作動に移行したときに、高い損失出力を有する。

発明の開示
従って本発明の課題は、従来のソリューションより効率が改善された電子安定器を提供することである。

上述の課題は、出力が始動時パワーに合わせて設計されている第１のパワー半導体（殊にＭＯＳ電界効果トランジスタ）を備えた電子安定器によって解決される。ここでこの電子安定器は少なくとも１つの第２のパワー半導体を含んでいる。

これによって始動フェーズ、すなわちスタート時には、２つのパワー半導体が使用される。これは非常に高い始動時パワーの供給を可能にする。他方で、静的な作動時には第１のパワー半導体が遮断され、第２のパワー半導体のみが静的なパワーを供給する。これによってより小さく設計されたパワー半導体の使用が可能になる。この結果、格段に出力が節約され、同じようにシステムの総体的な効率が改善される。

さらに、小さく設計されたパワー半導体を使用することによって、半導体が１つのみ使用される場合に必要な駆動部出力が極めて高いという問題が解決される。この駆動部出力は高い切り換え周波数の利点を打ち消してしまう。なぜならこれによって効率が悪化するからである。しかし、非常に高い周波数に良好に適する特別なパワー半導体は非常に高価であり、これは同じように、製造コストに悪影響を与える。さらに、小さいパワー半導体は、組み込まれるハウジングの大きさが小さくてよい、という利点を有している。

これらの複数のパワー半導体が異なった大きさに設計されている実施例は特に有利である。殊に有利には、静的な駆動のために、第２のパワー半導体が使用される。この第２のパワー半導体の出力は、第１のパワー半導体の出力よりも格段に低い。

静的作動時には始動時パワーの約１／３しか必要でないとすると、例えば第２のパワー半導体の出力も第１のパワー半導体の１／３でよい。

別の有利な実施例では、パワー半導体の起動ないし遮断を制御する制御ユニットが設けられている。パワー半導体が相互に並列に配置されている場合には、スイッチ（例えば遮断コンタクト）が駆動制御されることによって駆動制御が行われる。このスイッチは第１のパワー半導体を遮断し、これによって第２のパワー半導体のみが出力を供給する。

別の利点および有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

図面の簡単な説明
以下で、本発明を図面に基づいてより詳細に説明する。しかしここで例示された図は、本発明を図示された実施例に制限するものではない。

図面
図１は、従来技術のＥＶＧの概略的な部分回路図であり；
図２ａは、始動フェーズにおける、本発明によるＥＶＧの第１の実施例の概略的な部分回路図であり；
図２ｂは、静的作動時における、本発明によるＥＶＧの図２ａに示された実施例における概略的な部分回路図であり；
図３は、本発明によるＥＶＧの第２の実施例の概略的な部分回路図である。

発明の有利な実施形態
図１〜３には、電子安定器の本発明に関連する構成素子のみが示されている。ここで同じ参照番号は同一のまたは同様の構成素子を示している。

図１は、従来のＥＶＧの部分回路図を示しており、ＥＶＧの選択された構成部分として駆動部２とパワー半導体４と変圧器６を示している。ここでこの駆動部は矩形制御信号を出力し、パワー半導体はここには図示されていないランプのスタート過程に必要なパワーを出力するように設計されており、変圧器は、例えばランプに接続される出力側８でランプに出力される電圧をコントロールする。

従来技術において使用されるパワー半導体４は、ガス放電ランプの点弧に必要な電圧を供給する。このために、高い電圧要求によって、高出力パワー半導体、例えば高出力ＭＯＳ電界効果トランジスタが必要とされる。このようなＭＯＳ電界効果トランジスタは問題なく、ガス放電ランプの点弧に必要なパワーを供給することができるが、ランプの静的作動時にも、すなわち点弧過程後にも、多くのエネルギーを必要とするので、高い損失出力が生じてしまう。この結果、同じように、ＥＶＧの効率が悪化してしまう。さらに、ここで使用されるＭＯＳ電界効果トランジスタは比較的大きく、ＥＶＧの所望の小型化は構成素子によって制限されてしまう。

従って本発明では、２つの小さいパワー半導体を使用することを提案する。これらのパワー半導体は共同して、点弧のために高い出力を供給するが、静的な作動時には１つのパワー半導体しか使用されない。

このような本発明のＥＶＧは、図２ａおよび図２ｂに示されている。ここで図２ａはスタート状態におけるＥＶＧの回路を示しており、図２ｂは静的作動時のＥＶＧの回路を示している。

本発明に相応して、ここに示された実施例においては、第１のパワー半導体４と第２のパワー半導体４’が使用されており、これらのパワー半導体は並列に接続されている。さらにスイッチング素子１０が設けられている。このスイッチング素子は、パワー半導体４をアクティブにする、ないしはディアクティブにするのに適している。

図２ａには、ＥＶＧの始動フェーズが示されている。すなわち、例えばガス放電ランプを点弧するために高い電圧が供給されなければならない状態である。このためにスイッチ１０は閉成された位置にあり、これによって２つのパワー半導体４、４’が並列に接続される。この結果、それらの出力が補い合われる。

ガス放電ランプがその静的な作動に移行すると、第１のパワー半導体４は遮断される。このために、図２ｂに示されているように、スイッチ１０が開放される。従って、出力は第２のパワー半導体４’のみを介して出力される。この第２のパワー半導体４’は単独で小さい出力のみを供給すればよいので、第２のパワー半導体はこの小さい出力に合わせて最適化される。これによって、ＥＶＧの損失出力は格段に低減される。

第２のパワー半導体４’の出力が付加的に、第１のパワー半導体４の出力よりも低い実施例は特に有利である。静的な作動時にはしばしば、スタート過程に必要な出力の１／３が供給されればよいので、これは可能である。これは図２ａおよび図２ｂにおいて次のことによって概略的に示されている。すなわち第２のパワー半導体４’が第１のパワー半導体４よりも小さく示されていることによって概略的に示されている。この結果、さらにパワーが節約される。

さらに、切り換え過程に対して小さいパワー半導体のみが応答することによって、消費されるエネルギーは格段に低くなる。これによって、システムの総体的な効率が改善される。

図３には、本発明によるＥＶＧの第２の実施例の部分回路図が示されている。これは、スイッチ１０が駆動部２内に組み込まれているという点において、図２ａおよび２ｂに示された実施例と異なっている。これは例えば制御ユニット１２によって実現される。この制御ユニットは２つの線路１４および１４’によってアクセス可能である。従って、第１および第２のパワー半導体４、４’はパワーを供給することができる、または線路１４をブロックして、パワー半導体４を遮断することができる。

殊にガス放電ランプの作動のための電子安定器が開示されている。ここでは従来のパワー半導体に加えて別のパワー半導体が設けられている。この別のパワー半導体は、静的作動に必要なパワーを供給する。

Claims (10)

1. 電子安定器（ＥＶＧ）であって、
   当該電子安定器は、出力が始動時パワーに合わせて設計されている第１のパワー半導体（４）、殊にＭＯＳ電界効果トランジスタを備えている形式のものにおいて、
   前記電子安定器は少なくとも１つの第２のパワー半導体（４’）を含んでいる、
   ことを特徴とする電子安定器。
2. 前記第２のパワー半導体（４’）は、前記第１のパワー半導体（４）とは異なる出力を有している、請求項１記載の電子安定器。
3. 前記第２のパワー半導体（４’）は、前記第１のパワー半導体（４）より低い出力を有している、請求項１または２記載の電子安定器。
4. 前記第１および第２のパワー半導体（４、４’）は並列に配置されている、請求項１、２または３記載の電子安定器。
5. さらに制御ユニット（１２）が設けられており、当該制御ユニットは、前記第１および第２のパワー半導体（４、４’）を駆動制御する、請求項１から４までのいずれか１項記載の電子安定器。
6. 前記制御ユニット（１２）は前記第１および第２のパワー半導体（４、４’）を次のように駆動制御する、すなわち、始動時パワーの供給のために前記第１および第２のパワー半導体（４、４’）が並列に接続され、これによって２つのパワー半導体によって始動時パワーが供給されるように駆動制御する、請求項１から５までのいずれか１項記載の電子安定器。
7. 前記安定器は始動時パワーによるスタート過程後に、静的パワーによる静的作動に切り換えられ、静的作動に対する前記パワーは前記第２のパワー半導体（４’）によって供給される、請求項１から６までのいずれか１項記載の電子安定器。
8. 前記制御ユニット（１２）は前記第１および／または第２のパワー半導体（４、４’）を次のように駆動制御する、すなわち静的パワーが前記第２のパワー半導体によって供給されるように駆動制御する、請求項７記載の電子安定器。
9. さらにスイッチング素子（１０）が設けられており、当該スイッチング素子は、前記第１のパワー半導体（４）が遮断されるように設計されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の電子安定器。
10. 前記スイッチング素子（１０）は制御ユニットによって駆動制御される、請求項９記載の電子安定器。

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