JP4705254B2 - ２重制御調光用バラスト装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は調光可能なバラスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
調整可能な照明レベルを持つけい光ランプに電力を供給するための既存のバラスト回路においては、調光コントロールするために多くの異なった方法が使われている。調光制御をするための１つの一般的な方法は、トライアックのような、位相制御デバイスを使用するものである。位相制御デバイスは、交替電流（交流）電力供給信号の点弧の位相角を変更するために使われている。調光用バラスト回路は、それぞれの点弧位相角に基づいて、制御可能な状態で蛍光ランプを調光する。
【０００３】
調光制御するための、もう１つの人気が高い方法は、ＡＣ電力供給信号ではなく、０から１０Ｖの直流インプットのような、直流（ＤＣ）インプットに基づいている。この方法では、直流インプットの大きさに基づいて、インバータ回路が制御可能な形で蛍光ランプを調光する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の制御法は個別のランプ回路に適用する際、専用の制御回路を必要とするため、設計および製作に都度人手と時間を要する。そのため多数の調光制御法と互換性があり、そして多くのランプ用途のために使用できるバラスト装置が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は請求項において詳細に記載されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例は、２重制御調光バラスト装置を提供する。２重制御調光用バラスト装置の実施例は、２つの調光用制御を可能とし、そして提供することができる。２つの調光用制御とは、電力ラインベースの調光制御と、非電力ラインベースの調光制御とである。電力ラインベースの調光制御は、トライアックによって生成されたフェーズカットＡＣ電力信号の点弧角に応答することが望ましい。非電力ラインベースの調光制御は、ＤＣ制御信号に応答することが望ましい。本発明の実施例は、多数の調光制御法と互換性があるバラストを提供することができ、そしてそれは多くのランプ用途のために使われることができる。
【０００７】
【実施例】
添付図面と関連して以下の詳細な説明を参照することによって、本発明の特徴がいっそう明白になり、そして、本発明が最も良く理解されるであろう。
【０００８】
この本明細書で使われているような用語「ランプ」は、一般に放電ランプを含んでいる。これは同様に、けい光ランプだけではなく他のタイプの、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのような、放電ランプをも含んでいる。
【０００９】
図１は、ランプ２０をコントロールするための２重制御調光用バラスト装置の実施例のブロック図である。装置はＡＣ電力ライン２２および２４からメイン電力を受け取る。ＡＣ電力ライン２２および２４は、それぞれ「ホット」および「ニュートラル」、あるいはそれぞれ「サプライ」および「コモン」として参照されている。
【００１０】
フェーズカット用トライアック２６は、ＡＣ電力ライン２２に結合されて、ランプ２０を調光するために電力ライン形の制御を提供する。フェーズカット用トライアック２６は、フェーズカット電力信号の点弧角を変化させる。それによって調光制御信号をコード化する。２重制御調光バラスト装置は点弧角に基づいてランプ２０を調光することができる。
【００１１】
非電力ライン形調光制御信号は、インプット３０および３２を通して受け取ることができる。非電力ライン形調光制御信号は、インプット３０および３２間に印加される直流電圧を含んでいることが望ましい。その直流電圧は、０ＶＤＣから１０ＶＤＣのような範囲の中で変化することができる。その直流電圧は、ＡＣ電力供給信号のそれよりも、小さい振幅しか持っていない。さらに２重制御調光用バラスト装置は、直流電圧に基づいてランプ２０を調光することができる。
【００１２】
ＥＭＩ（電磁障害）フィルター３４が、トライアック２６のアウトプット、ＡＣ電力ライン２４および接地ライン３６に結合されている。ＥＭＩフィルター３４は、そこに接続されている整流器３８にＡＣ信号を提供する。整流器３８はＡＣ信号を整流して、そこに接続されている力率補正（ＰＦＣ）／インバータ回路４０へ印加する。ＰＦＣ／インバータ回路４０は、整流器３８から受け取った電力に基づいて、そして調光レベルインプット４２から受け取った調光レベルコマンド信号に基づいて、ランプ２０をコントロールし、そしてそれに電力を供給する。
【００１３】
点弧角−ＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ４４が、整流器３８のアウトプットに結合されている。点弧角−ＰＷＭコンバータ４４は、パルス化された信号を発生させる。そのパルス幅は整流器３８のアウトプットの点弧角に基づいて変調されている。
【００１４】
低域フィルターのような、フィルター４６が、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４に応答することができる。フィルター４６は、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４からのパルス幅と関連した直流電圧レベルを持つ信号を作り出す。フィルター４６からの信号は調光レベルコマンド信号を提供するために調光レベルインプット４２に印加される。ＰＦＣ／インバータ回路４０は、調光レベルインプット４２における調光レベルコマンド信号に基づいてランプ２０を調光する。そのために、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４と、フィルター４６と、ＰＦＣ／インバータ回路４０とは、フェーズカット用トライアック２６によって発生された点弧角に基づいて、ランプ２０を調光するために協力作用する。
【００１５】
電圧−ＰＷＭコンバータ５０は、インプット３０および３２に応答する。電圧−ＰＷＭコンバータ５０は、パルス化された信号を発生させる。そのパルスの幅はインプット３０と３２との間の電圧に基づいてパルス変調されている。
【００１６】
オプトカプラ５２は、電圧−ＰＷＭコンバータ５０をフィルター４６に結合させる。オプトカプラ５２は、電圧−ＰＷＭコンバータ５０およびインプット３０と３２を、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４から光学的に分離させる。
【００１７】
フィルター４６は、電圧−ＰＷＭコンバータ５０からのパルス幅と関連する直流電圧レベルを持つ信号を作り出す。フィルター４６からの信号は、調光レベルコマンド信号を提供するために、調光レベルインプット４２に印加される。ＰＦＣ／インバータ回路４０は、調光レベルコマンド信号に基づいてランプ２０を調光させる。そのために、電圧−ＰＷＭコンバータ５０と、オプトカプラ５２と、フィルター４６と、ＰＦＣ／インバータ回路４０とは、インプット３０と３２との間の電圧に基づいてランプ２０を調光するように協力作用する。
【００１８】
図２は、図１の２重制御調光用バラスト装置の実現手段の回路図である。点弧角−ＰＷＭコンバータ４４は、マイクロコントローラー６０を含んでいる。マイクロコントローラー６０は、抵抗器６４を通して図１の整流器３８に結合されたインプット６２を持っている。ツェナーダイオード７０が、インプット６２とバラスト接地との間に結合されている。マイクロコントローラー６０は、インプット６２において受け取られた点弧角を、アウトプット７２において提供されるパルス幅変調された信号へ変換するようにプログラムされている。
【００１９】
回路４５は、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４からのアウトプット７２を受け入れる。回路４５は、トランジスター７４と、抵抗器７５と、ツェナーダイオード７６と、そして抵抗器８０とを含んでいる。点弧角−ＰＷＭコンバータ４４からのアウトプット７２は、抵抗器７５を通ってトランジスター７４のベースに結合されている。トランジスター７４は、バラスト接地に結合されているエミッタと、そしてツェナーダイオード７６と抵抗器８０の直列結合体によって電源ラインＶＣＣに結合されているコレクタを持っている。トランジスター７４のコレクタは、フィルター４６のインプットに結合される。
【００２０】
電圧−ＰＷＭコンバータ５０は、インプット３０とインプット３２との間に結合されたコンデンサー８２を含んでいる。ダイオード８４は、インプット３０に結合されたカソードと、トランジスター８６のベースに結合されたアノードとを持っている。トランジスター８６は、電源ラインＶＣＣに結合されているコレクタと、そして抵抗器９０および９２の直列結合体によって電源ラインＶＣＣに結合されているベースとを持っている。ツェナーダイオード９４は、コントロール接地と、抵抗器９０と９２の接合部との間に結合されている。ここに使われているように、「コントロール接地」は「バラスト接地」とは別であって、そして独立していると理解されるべきである。２つの接地はアース接地に関して実際に非常に異なった電位にある。トランジスター９６は、抵抗器９０と９２の接合部に結合されたゲートと、インプット３２に結合されたドレインと、そしてコントロール接地に結合されたソースとを持っている。トランジスター８６は、抵抗器１００と１０２の直列結合体を通してコントロール接地に結合されているエミッタを持っている。
【００２１】
抵抗器１００と１０２の接合部は、部品番号ＴＬ４９４を持つような、ＰＷＭ制御回路１０６の不感時間制御装置（ＤＴＣ）のインプット１０４に結合される。電圧−ＰＷＭコンバータ５０における前述のコンポーネントは、ＤＴＣインプット１０４へ印加するために、抵抗器１００および１０２の値に基づいて、インプット３０と３２の間の電圧を分割するように作用する。前述のコンポーネントはさらに、ＤＴＣインプット１０４に印加される最大および最小電圧を制限するように作用する。
【００２２】
ＰＷＭ制御回路１０６は、タイミング抵抗器１１０およびタイミングコンデンサー１１２によってコントロールされるオンチップ発振器を持っている。ＰＷＭ制御回路１０６はまた、オンチップの、第１のエラーアンプと、そして第２のエラーアンプとを持っている。第１のエラーアンプの非反転インプット１１３と、そして第２のエラーアンプの非反転インプット１１４とは、それぞれ接地されている。第１のエラーアンプの反転インプット１１５と、第２のエラーアンプの反転インプット１１６は、オンチップ基準レギュレータの基準端子１１７に結合されている。
【００２３】
ＰＷＭ制御回路１０６は、コレクタ端子１１８とエミッタ端子１１９によってアクセスされるオンチップアウトプットトランジスターを持っている。コレクタ端子１１８は電源ラインＶＣＣに結合している。エミッタ端子１１９は、抵抗器１２０を通してオプトカプラ５２のインプットに結合されている。
【００２４】
上の構成では、ＰＷＭ制御回路１０６は、エミッタ端子１１９において、パルス化された信号を発生させる。この信号は、ＤＴＣインプット１０４における電圧に依存して変調されるパルス幅を持っている。
【００２５】
オプトカプラ５２は、バラスト接地に結合されたエミッタアウトプットと、そしてツェナーダイオード７６と抵抗器８０の直列結合体を通して電源ラインＶＣＣに結合されたコレクタアウトプットとを持っている。オプトカプラ５２のコレクタアウトプットと、そしてトランジスター７４のコレクタの両方は、フィルター４６のインプットに結合されている。
【００２６】
このフィルター４６は、低域通過フィルターを形成する抵抗器１４０およびコンデンサー１４２を含んでいる。フィルター４６は、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４によって発生させられた信号か、あるいは電圧−ＰＷＭコンバータ５０によって発生させられた信号かの、いずれかのパルス幅に基づいたＤＣレベルを持つ信号を出力する。
【００２７】
望ましい部品番号およびコンポーネントの値が表１に示されている。しかしながら、代替の部品番号、および／または代替のコンポーネント値を持つ代替の実施例もまた本発明の範囲内にあることに注意すべきである。
【００２８】
【表１】
【００２９】
図３において説明されるように、ＰＦＣ／インバータ回路４０は、ハーフブリッジタイプのインバータ６００と、そして直列共振出力回路７００とに結び付けられた、ブースト用コンバータ５００として実現することができる。
【００３０】
ブースト用コンバータ５００は、インダクタ５１０と、トランジスター５２０と、ブースト制御回路５３０と、整流器５４０と、そしてエネルギー貯蔵コンデンサー５５０とを含んでいる。ブースト用コンバータ５００は、整流器３８（図１）のアウトプットにおける全波整流された（しかし実質的にろ過されていない）電圧を受け入れて、そしてコンデンサー５５０両端間に、フィルターされた、実質的にＤＣ出力とされた電圧を提供する。コンデンサー５５０両端間の直流電圧は、整流器３８のアウトプットにおける全波整流された電圧のピークよりも大きい値を持っている。さらに、適切に設計され、そしてコントロールされるとき、ブーストコンバータ５００は、高度の力率補正を提供する。それでＡＣ幹線から取り込まれる電流はＡＣ幹線電圧と実質的に同相である。ブースト用コンバータ５００はまた、ＡＣ幹線から取り込まれた電流が実質的にＡＣ幹線電圧と同じ波形を持っていることを確実にする。
【００３１】
インバータ６００は、第１のトランジスター６１０と、第２のトランジスター６２０と、ドライバ回路６４０と、そしてコンパレーター回路６６０とを含んでいる。ドライバ回路６４０は、実質的に相補的な方法でトランジスター６１０，６２０をオンおよびオフする。すなわち、トランジスター６１０がオンであるときには、トランジスター６２０がオフとなっており、そして逆もまた同様である。ドライバ回路６４０がトランジスター６１０，６２０を反転整流する周波数は、外部調光インプットに応えて変化することができる。それによってランプに調整可能な照明レベルを提供する。
【００３２】
共振アウトプット回路７００は、変圧器と、第１コンデンサー７２０と、第２コンデンサー７３０と、そしてランプ電流感知回路７４０とを含んでいる。変圧器はインダクタとしての機能を果たす一次巻線７１２を持っている。一次巻線７１２と第１コンデンサー７２０とは一緒に、二重の機能を提供する直列共振回路として機能する。すなわち、（ｉ）ランプを点灯させるための高電圧を供給し、そして（ｉｉ）ランプ点灯の後は、ランプに供給される電流を制限する。２次巻線７１４，７１６は、ランプのカソードを加熱するための電力を提供する。第２のコンデンサー７３０は、ＤＣ阻止コンデンサーとして役立っており、これはランプに供給される電流が実質的にＡＣである（すなわち、わずかしか、あるいは全くＤＣコンポーネントを持たない）ことを確実にする。ランプの電流感知回路７４０は、ダイオード７４２，７４４および抵抗器７４６を含んでいる。抵抗器７４６両端間に発生する電圧は、ランプ電流の値に比例している。ダイオード７４２，７４４は、ランプ電流の正の半周期を抵抗器７４６に通し、一方ランプ電流の負の半周期については抵抗器７４６をバイパスすることを許すように「ステアリングする」ために役立つ。ランプ電流のモニタリングを可能にするためにランプ電流の正の半周期しか抵抗器７４６を通って流れる必要がないため、ダイオード７４２,７４４のステアリング機能は抵抗器７４６内での不必要な追加の電力損失を防止する。
【００３３】
ドライバ回路６４０は、周波数制御インプット６４４を持つドライバ集積回路（ＩＣ）６４２を含んでいる。ドライバＩＣ６４２は、例えば、工業用部品番号ＩＲ２１５５を使って実現することができる。ドライバＩＣ６４２は、インプット６４４とバラスト接地の間に存在する実効抵抗によって決定される周波数において、インバータトランジスターの相補的なスイッチングを提供する。インプット６４４とバラスト接地との間に存在する実効抵抗は、抵抗器６４６，６４８の値と、コンパレーター回路６６０のアウトプット６６８において提供される信号に依存している。
【００３４】
コンパレーター回路６６０は、演算増幅器ＩＣ６６２を含んでいる。この演算増幅器はインプット６６４，６６６およびアウトプット６６８とを持っている。演算増幅器ＩＣ６６２は、例えば、工業用部品番号ＬＭ２９０４によって実現することができる。図３では、ＩＣ６６２のピン１、２および３が、ＩＣ内部の演算増幅器（オペアンプ）のインプットおよびアウトプットに対応している。いっそう特定すると、ピン１は内部的にオペアンプのアウトプットに接続され、ピン２はオペアンプの反転（−）インプットに接続され、そしてピン３はオペアンプの非反転（＋）インプットに接続されている。
【００３５】
コンパレーター回路６６０が、２つの信号を比較する。すなわち、（ｉ）ランプ電流感知回路７４０からのランプ電流フィードバック信号と、そして（ｉｉ）フィルター４６（図１）のアウトプット４２において提供された調光レベルコマンド信号、である。コンパレーター回路６６０は、２つの量の間のどんな相違にでも応えて、ピン１において適切なアウトプットを提供する。それに続いて、ピン１におけるアウトプットは、インバータドライバＩＣ６４２のインプット６４４とバラスト接地との間に存在する実効抵抗をコントロールし、そしてそれは次に、ドライバＩＣ６４２がインバータトランジスターを切り替え整流する周波数を決定する。
【００３６】
ドライバ回路６４０およびコンパレーター回路６６０に実質的に類似の回路の詳細な作用は、合衆国特許第５,４５７,３６０号の中でより詳細に説明されている。その開示は参照されて、本明細書に含まれている。
【００３７】
図４は、ランプ２２０をコントロールするための２重制御調光バラスト装置の代替的実施例のブロック図である。この装置は、ＡＣ電力ライン２２２および２２４から幹線電力を受け取る。ＡＣ電力ライン２２２および２２４は、それぞれ「ホット」および「ニュートラル」、あるいはそれぞれ「サプライ」および「コモン」として参照することができる。
【００３８】
フェーズカット用トライアック２２６は、ＡＣ電力ライン２２２に結合されて、ランプ２２０を調光するために電力ライン形の制御を提供することができる。フェーズカット用トライアック２２６は、フェーズカット電力信号の点弧角を変えて、その中の調光制御信号をコード化する。２重制御調光バラスト装置は、点弧角に基づいてランプ２２０を調光することができる。
【００３９】
非電力ライン形調光制御信号は、インプット２３０および２３２を通して受け取り可能である。 非電力ライン形調光制御信号は、インプット２３０と２３２との間に印加された直流電圧を含んでいることが望ましい。この直流電圧は、０ＶＤＣから１０ＶＤＣまでのような範囲の中で変化できる。この直流電圧は、ＡＣ電力信号の振幅よりも小さな振幅を持っていることが望ましい。この２重制御調光バラスト装置は、点弧角のみならず、直流電圧に基づいてランプ２２０を調光することができる。
【００４０】
ＥＭＩフィルター２３４はトライアック２２６のアウトプットと、ＡＣ電力ライン２２４と、そしてアース接地ライン２３６に結合される。ＥＭＩフィルター２３４は、それに結合された整流器２３８にＡＣ信号を提供する。整流器２３８は、フィルターされたＡＣ信号を整流して、それに結合されたＰＦＣ／インバータ回路２４０へ印加する。ＰＦＣ／インバータ回路２４０は、整流器２３８から受け取った電力と、そしてインプット２４２から受け取った周波数制御信号とに基づいて、ランプ２２０をコントロールして、そしてそれに電力を供給するためにある。
【００４１】
点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４は、整流器２３８のアウトプットに結合される。点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４は、パルス化された信号を発生させる。そのパルス幅は整流器２３８のアウトプットの点弧角に基づいて変調される。
【００４２】
オプトカプラ２４５が、点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４を、低域フィルターのような、フィルター２４６に結合する。フィルター２４６は、点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４からのパルス幅と関係する直流電圧レベルを持っている信号を作り出す。フィルター２４６からの信号は、インプット２３０に印加されれる。オプトカプラ２４５は、点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４および他のバラスト回路をインプット２３０および２３２から光学的に絶縁する。
【００４３】
調光調整回路２４８は、インプット２３０および２３２に、フィルター２４６のアウトプットに、そしてライン２４９からの感知されたランプ電流信号に、応答する。調光調整回路２４８は、感知されたランプ電流と、そしてインプット２３０および２３２に印加された直流電圧信号とを基にして周波数制御信号を作り出す。調光調整回路２４８は、オプトカプラ２５０によってインプット２４２に結合される。ＰＦＣ／インバータ回路２４０は、オプトカプラ２５０から受け取った周波数制御信号に基づいて、ランプ２２０を調光する。
【００４４】
点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４と、オプトカプラ２４５と、フィルター２４６と、調光調整回路２４８と、オプトカプラ２５０と、そしてＰＦＣ／インバータ回路２４０とは、フェーズカット用トライアック２２６によって作り出された点弧角に基づいて協力作用してランプ２２０を調光する。調光調整回路２４８と、オプトカプラ２５０と、そしてＰＦＣ／インバータ回路２４０とは、インプット２３０と２３２との間の電圧に基づいてランプ２２０を調光するよう協力作用する。
【００４５】
図５は、図４の点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４と、オプトカプラ２４５と、フィルター２４６の実現手段の回路図である。点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４は、マイクロコントローラー２６０を含んでいる。マイクロコントローラー２６０は、抵抗器２６４を通して図４の整流器２３８に結合されたインプット２６２を持っている。インプット２６２は、ツェナーダイオード２７０を通して接地されている。マイクロコントローラー２６０は、インプット２６２において受け取られた点弧角を、アウトプット２７２において提供されるパルス幅変調された信号に変換するようにプログラムされている。アウトプット２７２は、抵抗器２９２を通してオプトカプラ２４５に結合される。
【００４６】
オプトカプラ２４５は、バラスト接地に結合されたエミッタアウトプットと、抵抗器２９４を通して１０Ｖ電源ラインに結合されたコレクタアウトプットを持っている。コンデンサー２９６は、オプトカプラ２４５のコレクタアウトプットをバラスト接地に結合させる。抵抗器３００は、オプトカプラ２４５のコレクタアウトプットをトランジスター３０２のベースに結合させる。トランジスター３０２のエミッタは、バラスト接地に接続されている。トランジスター３０２のコレクタは、抵抗器３０４によって１０Ｖの電源ラインに結合されている。
【００４７】
トランジスター３０２のコレクタは、抵抗器３０６とダイオード３１０および３１２との直列結合体によってインプット２３０に結合されている。ダイオード３１０と３１２との接合部は、コンデンサー３１４によってバラスト接地に結合されている。
【００４８】
上で説明された点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４の実現手段は、アウトプット２７２において、ＰＷＭ信号を発生させる。その信号のデューティサイクルは、整流器３８からの整流されたフェーズカット電圧に応答して変化する。図６および図７は、フェーズカット調光器がバラストと直列に使われるときの、整流された電圧の例を示している。図６は、およそ完全導通条件に関する整流された電圧波形３２０を示している。この条件では、ランプ電流はおよそ１８０ｍＡである。図７は、およそ９０°の導通条件に関する整流された電圧波形３２２を示している。この条件では、ランプ電流はおよそ８０ｍＡである。
【００４９】
図６はさらに、整流された電圧波形３２０に基づいてアウトプット２７２において発生された、パルス化された波形３２４を示している。図７はさらに、整流された電圧波形３２２に基づいてアウトプット２７２において発生された、パルス化された波形３２６を示している。オプトカプラ２４５と、トランジスター３０２を含む電気回路とは、アウトプット２７２において発生された波形を絶縁して、そして再生させるために協力作用する。トランジスター３０２のコレクタに存在する再生された波形は、およそ１０Ｖの振幅を持っている。コンデンサー３１４の両端間の電圧は、再生された波形のパルス幅に基づいたＤＣレベルを持っている。このＤＣレベルは、約１０ＶＤＣ（図６の波形３３０）から約１ＶＤＣ（図７の波形３３２）まで変動する。それによって約０から１０ＶＤＣにコントロールされる調光用バラストの光線アウトプットを調光することができる。
【００５０】
望ましい部品番号とコンポーネント値が表２に示されている。しかしながら、代替の部品番号および／または代替のコンポーネント値を持つ、代替の実施例もまた本発明の範囲の中にあることに注意すべきである。
【００５１】
【表２】
【００５２】
こうして、２重制御調光バラストの望ましい実施例を含むいくつかの実施例がここに説明された。
【００５３】
明らかにされた本発明は、多くの方法で変更され得るものであり、そして特に明示されて、上に説明された望ましい形式以外の多くの実施例を想定することができるということは、当業技術に熟練した人たちに明白であろう。例えば、代替の実施例では、いくつかの対のコンポーネントが望ましい形式のように直接結合されるよりはむしろ、間接的に結合されることもできる。そのために、ここに使われるような「結合された」という用語は、直接的に結合されることと、そして間接的に結合されることの両方を含んでいる。間接的に結合されるという言い方は、１対のコンポーネントが１つあるいはそれ以上の中間のコンポーネントによって結合されることを意味している。さらに、ここに開示されたフェーズカット用トライアックの代わりに、代替の位相制御調光器を用いることもできる。
【００５４】
したがって、添付されている請求項は、本発明の真の精神と範囲の中にある
発明のすべての変更をカバーするように意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】二重制御調光バラスト装置の１つの実施例のブロック図である。
【図２】図１の装置における、電圧−ＰＷＭコンバータと、点弧角−ＰＷＭコンバータと、オプトカプラと、そしてフィルターの、望ましい実現手段の回路図である。
【図３】図１の装置におけるＰＦＣ／インバータの望ましい実現手段の回路図である。
【図４】ランプをコントロールするための、２重制御調光バラスト装置の代替実施例のブロック図である。
【図５】図４の装置における、点弧角−ＰＷＭコンバータと、オプトカプラと、そしてフィルターの望ましい実現手段の回路図である。
【図６】図５の実現手段における、近似的にフル導通条件のための波形の例を示す図である。
【図７】図５の実現手段における、近似的に９０度の導通条件のための波形の例を示す図である。
【符号の説明】
２０ ランプ
２２，２４ ＡＣ電力ライン
２６ トライアック
３０，３２ インプット
３４ フィルター
３６ 接地ライン
３８ 整流器
４０ 力率補正（ＰＦＣ）／インバータ回路
４２ 調光レベルインプット
４４ 点弧角−ＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ
４５ 回路
４６ フィルター
５０ 電圧−ＰＷＭコンバータ
５２ オプトカプラ
６０ マイクロコントローラー
６２ インプット
７２ アウトプット
７４ トランジスター
７５ 抵抗器
７６ ツェナーダイオード
８０ 抵抗器
８２ コンデンサー
８４ ダイオード
８６ トランジスター
９０，９２ 抵抗器
９４ ツェナーダイオード
９６ トランジスター
１００，１０２ 抵抗器
１０４ 不感時間制御装置インプット
１０６ ＰＷＭ制御回路
１１０ タイミング抵抗器
１１２ タイミングコンデンサー
１１３，１１４ 非反転インプット
１１５，１１６ 反転インプット
１１７ 基準端子
１１８ コレクタ端子
１１９ エミッタ端子
１２０ 抵抗器
１４０ 抵抗器
１４２ コンデンサー
２２０ ランプ
２２２，２２４ ＡＣ電力ライン
２２６ トライアック
２３０，２３２ インプット
２３４ フィルター
２３６ アース接地ライン
２３８ 整流器
２４０ ＰＦＣ／インバータ回路
２４２ インプット
２４４ 点弧角−ＰＷＭコンバータ
２４５ オプトカプラ
２４６ フィルター
２４８ 調光調整回路
２４９ ライン
２５０ オプトカプラ
２６０ マイクロコントローラー
２６２ インプット
２７０ ツェナーダイオード
２７２ アウトプット
２９２，２９４，３００ 抵抗器
３０２ トランジスター
３０４，３０６ 抵抗器
３１０，３１２ ダイオード
３１４ コンデンサー
３２０，３２２，３２４，３２６，３３０ 電圧波形
５００ ブースト用コンバータ
５１０ インダクタ
５５０ コンデンサー
６００ インバータ
６１０，６２０ トランジスター
６４０ ドライバ回路
６４２ ドライバ集積回路
６４４，６４６，６４８ 周波数制御インプット
６６０ コンパレーター回路
６６２ 演算増幅器
６６４，６６６ インプット
６６８ アウトプット
６６８ アウトプット
７００ 直列共振出力回路
７１２ 一次巻線
７１４，７１６ ２次巻線
７２０，７３０ コンデンサー
７４０ ランプ電流感知回路
７４２，７４４ ダイオード
７４６ 抵抗器
【発明の属する技術分野】
本発明は調光可能なバラスト装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
調整可能な照明レベルを持つけい光ランプに電力を供給するための既存のバラスト回路においては、調光コントロールするために多くの異なった方法が使われている。調光制御をするための１つの一般的な方法は、トライアックのような、位相制御デバイスを使用するものである。位相制御デバイスは、交替電流（交流）電力供給信号の点弧の位相角を変更するために使われている。調光用バラスト回路は、それぞれの点弧位相角に基づいて、制御可能な状態で蛍光ランプを調光する。
【０００３】
調光制御するための、もう１つの人気が高い方法は、ＡＣ電力供給信号ではなく、０から１０Ｖの直流インプットのような、直流（ＤＣ）インプットに基づいている。この方法では、直流インプットの大きさに基づいて、インバータ回路が制御可能な形で蛍光ランプを調光する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の制御法は個別のランプ回路に適用する際、専用の制御回路を必要とするため、設計および製作に都度人手と時間を要する。そのため多数の調光制御法と互換性があり、そして多くのランプ用途のために使用できるバラスト装置が必要とされている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は請求項において詳細に記載されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例は、２重制御調光バラスト装置を提供する。２重制御調光用バラスト装置の実施例は、２つの調光用制御を可能とし、そして提供することができる。２つの調光用制御とは、電力ラインベースの調光制御と、非電力ラインベースの調光制御とである。電力ラインベースの調光制御は、トライアックによって生成されたフェーズカットＡＣ電力信号の点弧角に応答することが望ましい。非電力ラインベースの調光制御は、ＤＣ制御信号に応答することが望ましい。本発明の実施例は、多数の調光制御法と互換性があるバラストを提供することができ、そしてそれは多くのランプ用途のために使われることができる。
【０００７】
【実施例】
添付図面と関連して以下の詳細な説明を参照することによって、本発明の特徴がいっそう明白になり、そして、本発明が最も良く理解されるであろう。
【０００８】
この本明細書で使われているような用語「ランプ」は、一般に放電ランプを含んでいる。これは同様に、けい光ランプだけではなく他のタイプの、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのような、放電ランプをも含んでいる。
【０００９】
図１は、ランプ２０をコントロールするための２重制御調光用バラスト装置の実施例のブロック図である。装置はＡＣ電力ライン２２および２４からメイン電力を受け取る。ＡＣ電力ライン２２および２４は、それぞれ「ホット」および「ニュートラル」、あるいはそれぞれ「サプライ」および「コモン」として参照されている。
【００１０】
フェーズカット用トライアック２６は、ＡＣ電力ライン２２に結合されて、ランプ２０を調光するために電力ライン形の制御を提供する。フェーズカット用トライアック２６は、フェーズカット電力信号の点弧角を変化させる。それによって調光制御信号をコード化する。２重制御調光バラスト装置は点弧角に基づいてランプ２０を調光することができる。
【００１１】
非電力ライン形調光制御信号は、インプット３０および３２を通して受け取ることができる。非電力ライン形調光制御信号は、インプット３０および３２間に印加される直流電圧を含んでいることが望ましい。その直流電圧は、０ＶＤＣから１０ＶＤＣのような範囲の中で変化することができる。その直流電圧は、ＡＣ電力供給信号のそれよりも、小さい振幅しか持っていない。さらに２重制御調光用バラスト装置は、直流電圧に基づいてランプ２０を調光することができる。
【００１２】
ＥＭＩ（電磁障害）フィルター３４が、トライアック２６のアウトプット、ＡＣ電力ライン２４および接地ライン３６に結合されている。ＥＭＩフィルター３４は、そこに接続されている整流器３８にＡＣ信号を提供する。整流器３８はＡＣ信号を整流して、そこに接続されている力率補正（ＰＦＣ）／インバータ回路４０へ印加する。ＰＦＣ／インバータ回路４０は、整流器３８から受け取った電力に基づいて、そして調光レベルインプット４２から受け取った調光レベルコマンド信号に基づいて、ランプ２０をコントロールし、そしてそれに電力を供給する。
【００１３】
点弧角−ＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ４４が、整流器３８のアウトプットに結合されている。点弧角−ＰＷＭコンバータ４４は、パルス化された信号を発生させる。そのパルス幅は整流器３８のアウトプットの点弧角に基づいて変調されている。
【００１４】
低域フィルターのような、フィルター４６が、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４に応答することができる。フィルター４６は、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４からのパルス幅と関連した直流電圧レベルを持つ信号を作り出す。フィルター４６からの信号は調光レベルコマンド信号を提供するために調光レベルインプット４２に印加される。ＰＦＣ／インバータ回路４０は、調光レベルインプット４２における調光レベルコマンド信号に基づいてランプ２０を調光する。そのために、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４と、フィルター４６と、ＰＦＣ／インバータ回路４０とは、フェーズカット用トライアック２６によって発生された点弧角に基づいて、ランプ２０を調光するために協力作用する。
【００１５】
電圧−ＰＷＭコンバータ５０は、インプット３０および３２に応答する。電圧−ＰＷＭコンバータ５０は、パルス化された信号を発生させる。そのパルスの幅はインプット３０と３２との間の電圧に基づいてパルス変調されている。
【００１６】
オプトカプラ５２は、電圧−ＰＷＭコンバータ５０をフィルター４６に結合させる。オプトカプラ５２は、電圧−ＰＷＭコンバータ５０およびインプット３０と３２を、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４から光学的に分離させる。
【００１７】
フィルター４６は、電圧−ＰＷＭコンバータ５０からのパルス幅と関連する直流電圧レベルを持つ信号を作り出す。フィルター４６からの信号は、調光レベルコマンド信号を提供するために、調光レベルインプット４２に印加される。ＰＦＣ／インバータ回路４０は、調光レベルコマンド信号に基づいてランプ２０を調光させる。そのために、電圧−ＰＷＭコンバータ５０と、オプトカプラ５２と、フィルター４６と、ＰＦＣ／インバータ回路４０とは、インプット３０と３２との間の電圧に基づいてランプ２０を調光するように協力作用する。
【００１８】
図２は、図１の２重制御調光用バラスト装置の実現手段の回路図である。点弧角−ＰＷＭコンバータ４４は、マイクロコントローラー６０を含んでいる。マイクロコントローラー６０は、抵抗器６４を通して図１の整流器３８に結合されたインプット６２を持っている。ツェナーダイオード７０が、インプット６２とバラスト接地との間に結合されている。マイクロコントローラー６０は、インプット６２において受け取られた点弧角を、アウトプット７２において提供されるパルス幅変調された信号へ変換するようにプログラムされている。
【００１９】
回路４５は、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４からのアウトプット７２を受け入れる。回路４５は、トランジスター７４と、抵抗器７５と、ツェナーダイオード７６と、そして抵抗器８０とを含んでいる。点弧角−ＰＷＭコンバータ４４からのアウトプット７２は、抵抗器７５を通ってトランジスター７４のベースに結合されている。トランジスター７４は、バラスト接地に結合されているエミッタと、そしてツェナーダイオード７６と抵抗器８０の直列結合体によって電源ラインＶＣＣに結合されているコレクタを持っている。トランジスター７４のコレクタは、フィルター４６のインプットに結合される。
【００２０】
電圧−ＰＷＭコンバータ５０は、インプット３０とインプット３２との間に結合されたコンデンサー８２を含んでいる。ダイオード８４は、インプット３０に結合されたカソードと、トランジスター８６のベースに結合されたアノードとを持っている。トランジスター８６は、電源ラインＶＣＣに結合されているコレクタと、そして抵抗器９０および９２の直列結合体によって電源ラインＶＣＣに結合されているベースとを持っている。ツェナーダイオード９４は、コントロール接地と、抵抗器９０と９２の接合部との間に結合されている。ここに使われているように、「コントロール接地」は「バラスト接地」とは別であって、そして独立していると理解されるべきである。２つの接地はアース接地に関して実際に非常に異なった電位にある。トランジスター９６は、抵抗器９０と９２の接合部に結合されたゲートと、インプット３２に結合されたドレインと、そしてコントロール接地に結合されたソースとを持っている。トランジスター８６は、抵抗器１００と１０２の直列結合体を通してコントロール接地に結合されているエミッタを持っている。
【００２１】
抵抗器１００と１０２の接合部は、部品番号ＴＬ４９４を持つような、ＰＷＭ制御回路１０６の不感時間制御装置（ＤＴＣ）のインプット１０４に結合される。電圧−ＰＷＭコンバータ５０における前述のコンポーネントは、ＤＴＣインプット１０４へ印加するために、抵抗器１００および１０２の値に基づいて、インプット３０と３２の間の電圧を分割するように作用する。前述のコンポーネントはさらに、ＤＴＣインプット１０４に印加される最大および最小電圧を制限するように作用する。
【００２２】
ＰＷＭ制御回路１０６は、タイミング抵抗器１１０およびタイミングコンデンサー１１２によってコントロールされるオンチップ発振器を持っている。ＰＷＭ制御回路１０６はまた、オンチップの、第１のエラーアンプと、そして第２のエラーアンプとを持っている。第１のエラーアンプの非反転インプット１１３と、そして第２のエラーアンプの非反転インプット１１４とは、それぞれ接地されている。第１のエラーアンプの反転インプット１１５と、第２のエラーアンプの反転インプット１１６は、オンチップ基準レギュレータの基準端子１１７に結合されている。
【００２３】
ＰＷＭ制御回路１０６は、コレクタ端子１１８とエミッタ端子１１９によってアクセスされるオンチップアウトプットトランジスターを持っている。コレクタ端子１１８は電源ラインＶＣＣに結合している。エミッタ端子１１９は、抵抗器１２０を通してオプトカプラ５２のインプットに結合されている。
【００２４】
上の構成では、ＰＷＭ制御回路１０６は、エミッタ端子１１９において、パルス化された信号を発生させる。この信号は、ＤＴＣインプット１０４における電圧に依存して変調されるパルス幅を持っている。
【００２５】
オプトカプラ５２は、バラスト接地に結合されたエミッタアウトプットと、そしてツェナーダイオード７６と抵抗器８０の直列結合体を通して電源ラインＶＣＣに結合されたコレクタアウトプットとを持っている。オプトカプラ５２のコレクタアウトプットと、そしてトランジスター７４のコレクタの両方は、フィルター４６のインプットに結合されている。
【００２６】
このフィルター４６は、低域通過フィルターを形成する抵抗器１４０およびコンデンサー１４２を含んでいる。フィルター４６は、点弧角−ＰＷＭコンバータ４４によって発生させられた信号か、あるいは電圧−ＰＷＭコンバータ５０によって発生させられた信号かの、いずれかのパルス幅に基づいたＤＣレベルを持つ信号を出力する。
【００２７】
望ましい部品番号およびコンポーネントの値が表１に示されている。しかしながら、代替の部品番号、および／または代替のコンポーネント値を持つ代替の実施例もまた本発明の範囲内にあることに注意すべきである。
【００２８】
【表１】
図３において説明されるように、ＰＦＣ／インバータ回路４０は、ハーフブリッジタイプのインバータ６００と、そして直列共振出力回路７００とに結び付けられた、ブースト用コンバータ５００として実現することができる。
【００３０】
ブースト用コンバータ５００は、インダクタ５１０と、トランジスター５２０と、ブースト制御回路５３０と、整流器５４０と、そしてエネルギー貯蔵コンデンサー５５０とを含んでいる。ブースト用コンバータ５００は、整流器３８（図１）のアウトプットにおける全波整流された（しかし実質的にろ過されていない）電圧を受け入れて、そしてコンデンサー５５０両端間に、フィルターされた、実質的にＤＣ出力とされた電圧を提供する。コンデンサー５５０両端間の直流電圧は、整流器３８のアウトプットにおける全波整流された電圧のピークよりも大きい値を持っている。さらに、適切に設計され、そしてコントロールされるとき、ブーストコンバータ５００は、高度の力率補正を提供する。それでＡＣ幹線から取り込まれる電流はＡＣ幹線電圧と実質的に同相である。ブースト用コンバータ５００はまた、ＡＣ幹線から取り込まれた電流が実質的にＡＣ幹線電圧と同じ波形を持っていることを確実にする。
【００３１】
インバータ６００は、第１のトランジスター６１０と、第２のトランジスター６２０と、ドライバ回路６４０と、そしてコンパレーター回路６６０とを含んでいる。ドライバ回路６４０は、実質的に相補的な方法でトランジスター６１０，６２０をオンおよびオフする。すなわち、トランジスター６１０がオンであるときには、トランジスター６２０がオフとなっており、そして逆もまた同様である。ドライバ回路６４０がトランジスター６１０，６２０を反転整流する周波数は、外部調光インプットに応えて変化することができる。それによってランプに調整可能な照明レベルを提供する。
【００３２】
共振アウトプット回路７００は、変圧器と、第１コンデンサー７２０と、第２コンデンサー７３０と、そしてランプ電流感知回路７４０とを含んでいる。変圧器はインダクタとしての機能を果たす一次巻線７１２を持っている。一次巻線７１２と第１コンデンサー７２０とは一緒に、二重の機能を提供する直列共振回路として機能する。すなわち、（ｉ）ランプを点灯させるための高電圧を供給し、そして（ｉｉ）ランプ点灯の後は、ランプに供給される電流を制限する。２次巻線７１４，７１６は、ランプのカソードを加熱するための電力を提供する。第２のコンデンサー７３０は、ＤＣ阻止コンデンサーとして役立っており、これはランプに供給される電流が実質的にＡＣである（すなわち、わずかしか、あるいは全くＤＣコンポーネントを持たない）ことを確実にする。ランプの電流感知回路７４０は、ダイオード７４２，７４４および抵抗器７４６を含んでいる。抵抗器７４６両端間に発生する電圧は、ランプ電流の値に比例している。ダイオード７４２，７４４は、ランプ電流の正の半周期を抵抗器７４６に通し、一方ランプ電流の負の半周期については抵抗器７４６をバイパスすることを許すように「ステアリングする」ために役立つ。ランプ電流のモニタリングを可能にするためにランプ電流の正の半周期しか抵抗器７４６を通って流れる必要がないため、ダイオード７４２,７４４のステアリング機能は抵抗器７４６内での不必要な追加の電力損失を防止する。
【００３３】
ドライバ回路６４０は、周波数制御インプット６４４を持つドライバ集積回路（ＩＣ）６４２を含んでいる。ドライバＩＣ６４２は、例えば、工業用部品番号ＩＲ２１５５を使って実現することができる。ドライバＩＣ６４２は、インプット６４４とバラスト接地の間に存在する実効抵抗によって決定される周波数において、インバータトランジスターの相補的なスイッチングを提供する。インプット６４４とバラスト接地との間に存在する実効抵抗は、抵抗器６４６，６４８の値と、コンパレーター回路６６０のアウトプット６６８において提供される信号に依存している。
【００３４】
コンパレーター回路６６０は、演算増幅器ＩＣ６６２を含んでいる。この演算増幅器はインプット６６４，６６６およびアウトプット６６８とを持っている。演算増幅器ＩＣ６６２は、例えば、工業用部品番号ＬＭ２９０４によって実現することができる。図３では、ＩＣ６６２のピン１、２および３が、ＩＣ内部の演算増幅器（オペアンプ）のインプットおよびアウトプットに対応している。いっそう特定すると、ピン１は内部的にオペアンプのアウトプットに接続され、ピン２はオペアンプの反転（−）インプットに接続され、そしてピン３はオペアンプの非反転（＋）インプットに接続されている。
【００３５】
コンパレーター回路６６０が、２つの信号を比較する。すなわち、（ｉ）ランプ電流感知回路７４０からのランプ電流フィードバック信号と、そして（ｉｉ）フィルター４６（図１）のアウトプット４２において提供された調光レベルコマンド信号、である。コンパレーター回路６６０は、２つの量の間のどんな相違にでも応えて、ピン１において適切なアウトプットを提供する。それに続いて、ピン１におけるアウトプットは、インバータドライバＩＣ６４２のインプット６４４とバラスト接地との間に存在する実効抵抗をコントロールし、そしてそれは次に、ドライバＩＣ６４２がインバータトランジスターを切り替え整流する周波数を決定する。
【００３６】
ドライバ回路６４０およびコンパレーター回路６６０に実質的に類似の回路の詳細な作用は、合衆国特許第５,４５７,３６０号の中でより詳細に説明されている。その開示は参照されて、本明細書に含まれている。
【００３７】
図４は、ランプ２２０をコントロールするための２重制御調光バラスト装置の代替的実施例のブロック図である。この装置は、ＡＣ電力ライン２２２および２２４から幹線電力を受け取る。ＡＣ電力ライン２２２および２２４は、それぞれ「ホット」および「ニュートラル」、あるいはそれぞれ「サプライ」および「コモン」として参照することができる。
【００３８】
フェーズカット用トライアック２２６は、ＡＣ電力ライン２２２に結合されて、ランプ２２０を調光するために電力ライン形の制御を提供することができる。フェーズカット用トライアック２２６は、フェーズカット電力信号の点弧角を変えて、その中の調光制御信号をコード化する。２重制御調光バラスト装置は、点弧角に基づいてランプ２２０を調光することができる。
【００３９】
非電力ライン形調光制御信号は、インプット２３０および２３２を通して受け取り可能である。 非電力ライン形調光制御信号は、インプット２３０と２３２との間に印加された直流電圧を含んでいることが望ましい。この直流電圧は、０ＶＤＣから１０ＶＤＣまでのような範囲の中で変化できる。この直流電圧は、ＡＣ電力信号の振幅よりも小さな振幅を持っていることが望ましい。この２重制御調光バラスト装置は、点弧角のみならず、直流電圧に基づいてランプ２２０を調光することができる。
【００４０】
ＥＭＩフィルター２３４はトライアック２２６のアウトプットと、ＡＣ電力ライン２２４と、そしてアース接地ライン２３６に結合される。ＥＭＩフィルター２３４は、それに結合された整流器２３８にＡＣ信号を提供する。整流器２３８は、フィルターされたＡＣ信号を整流して、それに結合されたＰＦＣ／インバータ回路２４０へ印加する。ＰＦＣ／インバータ回路２４０は、整流器２３８から受け取った電力と、そしてインプット２４２から受け取った周波数制御信号とに基づいて、ランプ２２０をコントロールして、そしてそれに電力を供給するためにある。
【００４１】
点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４は、整流器２３８のアウトプットに結合される。点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４は、パルス化された信号を発生させる。そのパルス幅は整流器２３８のアウトプットの点弧角に基づいて変調される。
【００４２】
オプトカプラ２４５が、点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４を、低域フィルターのような、フィルター２４６に結合する。フィルター２４６は、点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４からのパルス幅と関係する直流電圧レベルを持っている信号を作り出す。フィルター２４６からの信号は、インプット２３０に印加されれる。オプトカプラ２４５は、点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４および他のバラスト回路をインプット２３０および２３２から光学的に絶縁する。
【００４３】
調光調整回路２４８は、インプット２３０および２３２に、フィルター２４６のアウトプットに、そしてライン２４９からの感知されたランプ電流信号に、応答する。調光調整回路２４８は、感知されたランプ電流と、そしてインプット２３０および２３２に印加された直流電圧信号とを基にして周波数制御信号を作り出す。調光調整回路２４８は、オプトカプラ２５０によってインプット２４２に結合される。ＰＦＣ／インバータ回路２４０は、オプトカプラ２５０から受け取った周波数制御信号に基づいて、ランプ２２０を調光する。
【００４４】
点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４と、オプトカプラ２４５と、フィルター２４６と、調光調整回路２４８と、オプトカプラ２５０と、そしてＰＦＣ／インバータ回路２４０とは、フェーズカット用トライアック２２６によって作り出された点弧角に基づいて協力作用してランプ２２０を調光する。調光調整回路２４８と、オプトカプラ２５０と、そしてＰＦＣ／インバータ回路２４０とは、インプット２３０と２３２との間の電圧に基づいてランプ２２０を調光するよう協力作用する。
【００４５】
図５は、図４の点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４と、オプトカプラ２４５と、フィルター２４６の実現手段の回路図である。点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４は、マイクロコントローラー２６０を含んでいる。マイクロコントローラー２６０は、抵抗器２６４を通して図４の整流器２３８に結合されたインプット２６２を持っている。インプット２６２は、ツェナーダイオード２７０を通して接地されている。マイクロコントローラー２６０は、インプット２６２において受け取られた点弧角を、アウトプット２７２において提供されるパルス幅変調された信号に変換するようにプログラムされている。アウトプット２７２は、抵抗器２９２を通してオプトカプラ２４５に結合される。
【００４６】
オプトカプラ２４５は、バラスト接地に結合されたエミッタアウトプットと、抵抗器２９４を通して１０Ｖ電源ラインに結合されたコレクタアウトプットを持っている。コンデンサー２９６は、オプトカプラ２４５のコレクタアウトプットをバラスト接地に結合させる。抵抗器３００は、オプトカプラ２４５のコレクタアウトプットをトランジスター３０２のベースに結合させる。トランジスター３０２のエミッタは、バラスト接地に接続されている。トランジスター３０２のコレクタは、抵抗器３０４によって１０Ｖの電源ラインに結合されている。
【００４７】
トランジスター３０２のコレクタは、抵抗器３０６とダイオード３１０および３１２との直列結合体によってインプット２３０に結合されている。ダイオード３１０と３１２との接合部は、コンデンサー３１４によってバラスト接地に結合されている。
【００４８】
上で説明された点弧角−ＰＷＭコンバータ２４４の実現手段は、アウトプット２７２において、ＰＷＭ信号を発生させる。その信号のデューティサイクルは、整流器３８からの整流されたフェーズカット電圧に応答して変化する。図６および図７は、フェーズカット調光器がバラストと直列に使われるときの、整流された電圧の例を示している。図６は、およそ完全導通条件に関する整流された電圧波形３２０を示している。この条件では、ランプ電流はおよそ１８０ｍＡである。図７は、およそ９０°の導通条件に関する整流された電圧波形３２２を示している。この条件では、ランプ電流はおよそ８０ｍＡである。
【００４９】
図６はさらに、整流された電圧波形３２０に基づいてアウトプット２７２において発生された、パルス化された波形３２４を示している。図７はさらに、整流された電圧波形３２２に基づいてアウトプット２７２において発生された、パルス化された波形３２６を示している。オプトカプラ２４５と、トランジスター３０２を含む電気回路とは、アウトプット２７２において発生された波形を絶縁して、そして再生させるために協力作用する。トランジスター３０２のコレクタに存在する再生された波形は、およそ１０Ｖの振幅を持っている。コンデンサー３１４の両端間の電圧は、再生された波形のパルス幅に基づいたＤＣレベルを持っている。このＤＣレベルは、約１０ＶＤＣ（図６の波形３３０）から約１ＶＤＣ（図７の波形３３２）まで変動する。それによって約０から１０ＶＤＣにコントロールされる調光用バラストの光線アウトプットを調光することができる。
【００５０】
望ましい部品番号とコンポーネント値が表２に示されている。しかしながら、代替の部品番号および／または代替のコンポーネント値を持つ、代替の実施例もまた本発明の範囲の中にあることに注意すべきである。
【００５１】
【表２】
こうして、２重制御調光バラストの望ましい実施例を含むいくつかの実施例がここに説明された。
【００５３】
明らかにされた本発明は、多くの方法で変更され得るものであり、そして特に明示されて、上に説明された望ましい形式以外の多くの実施例を想定することができるということは、当業技術に熟練した人たちに明白であろう。例えば、代替の実施例では、いくつかの対のコンポーネントが望ましい形式のように直接結合されるよりはむしろ、間接的に結合されることもできる。そのために、ここに使われるような「結合された」という用語は、直接的に結合されることと、そして間接的に結合されることの両方を含んでいる。間接的に結合されるという言い方は、１対のコンポーネントが１つあるいはそれ以上の中間のコンポーネントによって結合されることを意味している。さらに、ここに開示されたフェーズカット用トライアックの代わりに、代替の位相制御調光器を用いることもできる。
【００５４】
したがって、添付されている請求項は、本発明の真の精神と範囲の中にある
発明のすべての変更をカバーするように意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】二重制御調光バラスト装置の１つの実施例のブロック図である。
【図２】図１の装置における、電圧−ＰＷＭコンバータと、点弧角−ＰＷＭコンバータと、オプトカプラと、そしてフィルターの、望ましい実現手段の回路図である。
【図３】図１の装置におけるＰＦＣ／インバータの望ましい実現手段の回路図である。
【図４】ランプをコントロールするための、２重制御調光バラスト装置の代替実施例のブロック図である。
【図５】図４の装置における、点弧角−ＰＷＭコンバータと、オプトカプラと、そしてフィルターの望ましい実現手段の回路図である。
【図６】図５の実現手段における、近似的にフル導通条件のための波形の例を示す図である。
【図７】図５の実現手段における、近似的に９０度の導通条件のための波形の例を示す図である。
【符号の説明】
２０ ランプ
２２，２４ ＡＣ電力ライン
２６ トライアック
３０，３２ インプット
３４ フィルター
３６ 接地ライン
３８ 整流器
４０ 力率補正（ＰＦＣ）／インバータ回路
４２ 調光レベルインプット
４４ 点弧角−ＰＷＭ（パルス幅変調）コンバータ
４５ 回路
４６ フィルター
５０ 電圧−ＰＷＭコンバータ
５２ オプトカプラ
６０ マイクロコントローラー
６２ インプット
７２ アウトプット
７４ トランジスター
７５ 抵抗器
７６ ツェナーダイオード
８０ 抵抗器
８２ コンデンサー
８４ ダイオード
８６ トランジスター
９０，９２ 抵抗器
９４ ツェナーダイオード
９６ トランジスター
１００，１０２ 抵抗器
１０４ 不感時間制御装置インプット
１０６ ＰＷＭ制御回路
１１０ タイミング抵抗器
１１２ タイミングコンデンサー
１１３，１１４ 非反転インプット
１１５，１１６ 反転インプット
１１７ 基準端子
１１８ コレクタ端子
１１９ エミッタ端子
１２０ 抵抗器
１４０ 抵抗器
１４２ コンデンサー
２２０ ランプ
２２２，２２４ ＡＣ電力ライン
２２６ トライアック
２３０，２３２ インプット
２３４ フィルター
２３６ アース接地ライン
２３８ 整流器
２４０ ＰＦＣ／インバータ回路
２４２ インプット
２４４ 点弧角−ＰＷＭコンバータ
２４５ オプトカプラ
２４６ フィルター
２４８ 調光調整回路
２４９ ライン
２５０ オプトカプラ
２６０ マイクロコントローラー
２６２ インプット
２７０ ツェナーダイオード
２７２ アウトプット
２９２，２９４，３００ 抵抗器
３０２ トランジスター
３０４，３０６ 抵抗器
３１０，３１２ ダイオード
３１４ コンデンサー
３２０，３２２，３２４，３２６，３３０ 電圧波形
５００ ブースト用コンバータ
５１０ インダクタ
５５０ コンデンサー
６００ インバータ
６１０，６２０ トランジスター
６４０ ドライバ回路
６４２ ドライバ集積回路
６４４，６４６，６４８ 周波数制御インプット
６６０ コンパレーター回路
６６２ 演算増幅器
６６４，６６６ インプット
６６８ アウトプット
６６８ アウトプット
７００ 直列共振出力回路
７１２ 一次巻線
７１４，７１６ ２次巻線
７２０，７３０ コンデンサー
７４０ ランプ電流感知回路
７４２，７４４ ダイオード
７４６ 抵抗器
Claims (5)
- 調光用バラスト装置において、
少なくとも１つの電力ライン形調光用制御インプットと、
少なくとも１つの非電力ライン形調光用制御インプットと、
電力ライン形調光用制御インプットに応答する、点弧角−パルス幅変調コンバータと、
非電力ライン形調光用制御インプットに応答する、電圧−パルス幅変調コンバータと、
点弧角−パルス幅変調コンバータと、電圧−パルス幅変調コンバータとに応答する低域通過フィルターと、
低域通過フィルターに応答する調光レベルコマンドインプットを持っている調光用バラスト回路と、
電圧−パルス幅変調コンバータを、低域通過フィルターに結合させるオプトカプラとを含み、
オプトカプラが、電圧−パルス幅変調コンバータに結合されたインプットと、バラスト接地に結合されたエミッタアウトプットと、そして低域通過フィルターに結合されたコレクタアウトプットとを持っており、
前記調光用バラスト装置が、
オプトカプラのコレクタアウトプットを電源ラインに結合させる、ツェナーダイオードと抵抗器の直列結合体と、
点弧角−パルス幅変調コンバータのアウトプットに結合されたベースと、オプトカプラのコレクタアウトプットに結合されたコレクタと、そしてバラスト接地に結合されたエミッタとを持っているトランジスターと、をさらに含む、ことを特徴とする調光用バラスト装置。 - 調光用バラスト装置において、
少なくとも１つの電力ライン形調光用制御インプットと、
少なくとも１つの非電力ライン形調光用制御インプットと、
電力ライン形調光用制御インプットに応答する、点弧角−パルス幅変調コンバータと、
非電力ライン形調光用制御インプットに応答する、電圧−パルス幅変調コンバータと、
点弧角−パルス幅変調コンバータと、電圧−パルス幅変調コンバータとに応答する低域通過フィルターと、
低域通過フィルターに応答する調光レベルコマンドインプットを持っている調光用バラスト回路と、
少なくとも１つの非電力ライン形調光用制御インプットが、第１インプットと第２インプットとを含み、
電圧−パルス幅変調コンバータが、
第１インプットを第２インプットに結合させるコンデンサーと、
ベースと、電源ラインに結合されたコレクタと、そしてエミッタとを持つ第１トランジスターと、
第１のトランジスターのベースを電源ラインに結合させる、第１抵抗器と第２抵抗器の直列結合体と、
第１インプットに結合されたカソードと、第１トランジスターのベースに結合されたアノードとを持つダイオードと、
第１抵抗器と第２抵抗器の接合部をコントロール接地に結合させるツェナーダイオードと、
第１抵抗器と第２抵抗器の接合部に結合されたゲートと、第２インプットに結合されたドレインと、そしてコントロール接地に結合されたソースとを持つ第２トランジスターと、
第１トランジスターのエミッタをコントロール接地に結合させる、第３抵抗器と第４抵抗器の直列結合体と、
第３抵抗器と第４抵抗器の接合部に結合されたインプットを持つパルス幅変調回路とを含む、ことを特徴とする調光用バラスト装置。 - 調光用バラスト装置において、
少なくとも１つの電力ライン形調光用制御インプットと、
少なくとも１つの非電力ライン形調光用制御インプットと、
電力ライン形調光制御インプットに応答する点弧角−パルス幅変調コンバータと、
点弧角−パルス幅変調コンバータに結合されたインプットと、コントロール接地に結合されたエミッタアウトプットと、コレクタアウトプットとを持つオプトカプラと、
オプトカプラのコレクタアウトプットを電源ラインに結合させる第１抵抗器と、
オプトカプラのコレクタアウトプットをコントロール接地に結合させる第１コンデンサーと、
ベースと、コレクタと、コントロール接地に結合されたエミッタとを持つトランジスターと、
オプトカプラのコレクタアウトプットをトランジスターのベースに結合させる第２抵抗器と、
トランジスターのコレクタを電源ラインに結合させる第３抵抗器と、
トランジスターのコレクタを非電力ライン形調光制御インプットに結合させる第４抵抗器、第１ダイオードおよび第２ダイオードの直列結合体と、
第１ダイオードと第２ダイオードの接合部をコントロール接地に結合させる第２コンデンサーと、を含む、ことを特徴とする調光用バラスト装置。 - 調光用バラスト装置において、
第１直流インプットと、
第２直流インプットと、
第１直流インプットを第２直流インプットに結合させる第１コンデンサーと、
ベースと、電源ラインに結合されたコレクタと、エミッタとを持つ第１トランジスターと、
第１トランジスターのベースを電源ラインに結合させる、第１抵抗器と第２抵抗器の直列結合体と、
第１直流インプットに結合されたカソードと、そして第１トランジスターのベースに結合されたアノードとを持つダイオードと、
第１抵抗器と第２抵抗器の接合部を、コントロール接地に結合させる第１ツェナーダイオードと、
第１抵抗器と第２抵抗器の接合部に結合されたゲートと、第２インプットに結合されたドレインと、そしてコントロール接地に結合されたソースとを持つ第２トランジスターと、
第１トランジスターのエミッタをコントロール接地に結合させる、第３抵抗器と第４抵抗器の直列結合体と、
第３抵抗器と第４抵抗器の接合部に結合されたインプットと、そしてアウトプットとを持つパルス幅変調回路と、
パルス幅変調回路のアウトプットに結合されたインプットと、バラスト接地に結合されたエミッタアウトプットと、コレクタアウトプットとを持つオプトカプラと、
オプトカプラのコレクタアウトプットを電源ラインに結合させる、第２ツェナーダイオードと第５抵抗器の直列結合体と、
電力ラインへ結合可能な整流器と、
整流器に結合された、点弧角−パルス幅変調コンバータと、
点弧角−パルス幅変調コンバータのアウトプットに結合されたベースと、オプトカプラのコレクタアウトプットに結合されたコレクタと、そしてバラスト接地に結合されたエミッタとを持つ第３トランジスターと、
オプトカプラのコレクタアウトプットに結合された低域通過フィルターと、
整流器に結合されたインバータ回路とを含み、
該インバータ回路は、低域通過フィルターに応答する調光レベルコマンドインプットを持つ、ことを特徴とする調光用バラスト装置。 - 調光用バラスト装置において、
第１直流インプットと第２直流インプットとを持つ調光調整回路と、
電力ラインへ結合可能な整流器と、
整流器に結合された、点弧角−パルス幅変調コンバータと、
点弧角−パルス幅変調コンバータに結合されたインプットと、コントロール接地に結合されたエミッタアウトプットと、コレクタアウトプットとを持つオプトカプラと、
オプトカプラのコレクタアウトプットを電源ラインに結合させる第１抵抗器と、
オプトカプラのコレクタアウトプットをコントロール接地に結合させる第１コンデンサーと、
ベースと、コレクタと、そしてコントロール接地に結合されたエミッタとを持つトランジスターと、
オプトカプラのコレクタアウトプットを、トランジスターのベースに結合させる第２抵抗器と、
トランジスターのコレクタを電源ラインに結合させる第３抵抗器と、
トランジスターのコレクタを、調光調整回路の第１インプットに結合させる、第４抵抗器、第１ダイオードおよび第２ダイオードの直列結合体と、
第１ダイオードと第２ダイオードの接合部を、コントロール接地に結合させる第２コンデンサーと、
整流器に結合されたインバータ回路とを含み、
該調光可能なインバータ回路は、調光レベルコマンドインプットを持っており、
前記調光用バラスト装置は、調光調整回路をインバータ回路の調光レベルコマンドインプットに結合させるオプトカプラを含む、ことを特徴とする調光用バラスト装置。
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