JP4727587B2 - 照明装置用安定器の熱保護 - Google Patents

Description

本願は、２００３年１１月１２日に申請さた米国特許出願番号第１０／７０６，６７７号に対して優先権を主張し、この参照によりその全体が本明細書に組み込まされるものである。

本発明は、照明装置用安定器の熱保護に関する。特に、本発明は能動的熱管理と、安定器の過熱状態が検知された時に安定器から照明装置に安全に電力を提供し続け、安定器を安全に動作させる保護回路とを有する安定器に関するものである。

照明装置用安定器は、標準線間電圧と周波数を特定の種類の照明装置に好適な電圧と周波数に変換する装置である。通常、安定器は１若しくはそれ以上の蛍光灯を受け付ける照明器具の一構成要素である。照明器具は２以上の安定器を有してもよい。

安定器は、一般に、定められた動作温度の範囲内で動作するように設計されている。安定器の最高動作温度を超える要因は、照明装置と安定器との不適切な整合、不適切な放熱、照明器具の不十分な通気など様々である。過熱状態が改善されない場合は、前記安定器や照明装置が損傷される又は破壊されることがある。

いくつかの従来技術による安定器は、過熱状態の検知の際に前記安定器を停止する回路を有する。これは通常、安定器の温度を感知する感熱式カットアウトスイッチを用いて実行される。カットアウトスイッチが過熱状態を検知すると、その供給電圧が遮断され、安定器が停止する。その後、正常な安定器の温度が回復した時には、前記スイッチにより安定器への電圧供給を復帰させることができる。その結果、照明装置のちらつきが起こったり、及び／又は長期にわたって照明が得られなくなる。ちらつきや照明の喪失は不快の原因となり得る。その上、その原因が明らかでなく、照明制御スイッチ、ブレーカ、更には配線などの他の電気系統の故障ではないかと勘違いすることもあり得る。

照明装置用安定器は、過熱状態が検知された場合に、温度センサーに応答し、前記安定器によって提供される出力電流を制限する温度感知回路と制御回路とを有する。前記制御回路は、前記過熱状態が検知されている間、前記安定器を（安定器を停止させることなく）継続動作させながら許容範囲の動作温度を復元するように前記出力電流を能動的に調節する。前記出力電流は、前記の感知された温度が許容範囲の温度に戻るまで減少したレベルで保持される。

前記出力電流については、種々の調節方法が開示されている。１実施例においては、過熱状態の間、前記出力電流が線形的に調節される。もう１つの実施例においては、過熱状態の間、出力電流はステップ関数に従って調節される。さらに他の実施例においては、前記電流出力に対して線形およびステップ関数調節の両方が異なる組み合わせで採用されている。原理的には、前記線形関数は線形関数または非線形関数を含めてどんなの連続減少関数によっても代替できる。前記出力電流の漸進的な線形調節は、一見して照度に相対的に微小な変化を提供する傾向があるのに対し、問題が発生し、是正がなされたことを使用者に知らせるために、段階的な調節を使用して明らかな変化を作り出すこともできる。

本発明は、前記安定器に接続された蛍光灯の明るさを調節する調光制御器に応答するタイプの調光型安定器の用途に特に（但しこれに限定されずに）適している。一般に、調光制御器の調節は前記安定器に供給される出力電流を変化させる。これは、前記安定器の出力回路内の１若しくはそれ以上のスイッチングトランジスタに供給される切り替え信号のデューティサイクル、周波数、またはパルス幅を変化させる事により実行される。これらスイッチングトランジスタは出力スイッチと呼ばれることもある。出力スイッチとは、デューティサイクル及び／又はスイッチング周波数を変化させて前記安定器の出力電流を制御するトランジスタのようなスイッチである。前記安定器の出力回路内の共振回路は前記スイッチからの出力を受け取り、略正弦波（交流）出力電圧及び電流を前記照明装置に提供する。前記デューティサイクル、周波数、又はパルス幅は、調光制御器によって提供される、位相制御された交流調光信号を受け取るＤＣ／ＤＣコンバータの出力に応答する制御回路によって制御される。前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力は、前記調光信号のデューティサイクルの値に応じた大きさを持つ直流信号である。通常、ＤＣ／ＤＣコンバータには、照度の上限及び下限を設定する目的で、一対の電圧クランプ（上限クランプ及び下限クランプ）が配置される。前記下限クランプは前記安定器の最小出力電流レベルを、前記上限クランプは最大出力電流レベルを設定する。

本発明の１実施例によれば、安定器の温度センサーは、感知された安定器の温度が閾値を超えた場合、前記感知された安定器の温度に従って上限クランプ電圧を動的に調節するフォールドバック形保護回路に連結されている。前記上限クランプ電圧の調節量は前記感知された安定器の温度と前記閾値の差による。もう１つの実施例によれば、本発明を実践するにあたって、前記上限クランプ及び下限クランプを採用する必要はない。その代わり、前記フォールドバック形保護回路が倍率器と交信し、この倍率器が更に前記制御回路と交信するようにしてもよい。この実施例において、前記制御回路は前記倍率器の出力に応答して前記切り替え信号のデューティサイクル、パルス幅、又は周波数を調節する。

本発明は、上述に従って非調光型安定器と接続して採用することもできる。具体的には、安定器温度センサー及びフォールドバック形保護機能が上述のように提供されており、前記安定器の温度が前記閾値を超えると、前記フォールドバック形保護回路が前記制御回路と交信して前記１若しくはそれ以上の切り替え信号のデューティサイクル、パルス幅、又は周波数を変化させる。

それぞれの前記実施例において、温度カットオフスイッチを採用し、前記安定器の温度が最大温度閾値を超えた場合に前記供給電圧を断って（従来技術のように）前記安定器を完全に停止する事もできる。

本発明のその他の機能については、以下に示す好適な実施例の具体的な説明によって明らかにされる。

ここで図面に目を向けると、図１及び図２の、従来技術による標準的な非調光型及び調光型安定器の機能ブロック図の中に示す、それぞれ類似の要素には類似の番号を付す。図１を参照すると、標準的な非調光型安定器は、線間印加電圧１００ａ、ｂ間（典型的には１２０ＶＡＣ、６０Ｈｚ）をより高い電圧（典型的には４００〜５００ＶＤＣ）に変換する前段のＡＣ／ＤＣコンバータ１０２を有する。容量１０４は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１０２の１０３ａ、ｂ間の高圧出力を安定させる。容量１０４両端の高電圧は後段のＤＣ／ＡＣコンバータ１０６に入力され、このＤＣ／ＡＣコンバータは典型的には４５ＫＨｚ〜８０ＫＨｚで１００〜４００ＶＡＣの出力を端末１０７ａ、ｂ間に発生させ、典型的には１若しくはそれ以上の照明装置である負荷１０８を駆動する。通常、前記安定器は感熱式カットアウトスイッチ１１０を有する。過熱状態を検知し次第、前記感熱式カットアウトスイッチ１１０は１００ａにおいて供給電圧を断って前記安定器を停止する。前記安定器の温度が通常又は許容範囲内に戻った事を前記カットアウトスイッチが検知すると、前記供給電圧は復帰する。

上述の説明は図２にも適用され、図２には後段のＤＣ／ＡＣコンバータ１０６の追加詳細が記載されており、前記安定器を調光制御器２１６からの調光信号２１７に応答させる回路２１８、２２０、及び２２２が含まれている。前記調光制御器２１６は、どんな位相制御型調光器であってもよく、壁に取り付け可能なものでもよい。図２のタイプの市販の調光型安定器の例としては、本発明の譲受人である、米国ペンシルバニア州Ｃｏｏｐｅｒｓｂｕｒｇ市のＬｕｔｒｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ， Ｃｏ．， Ｉｎｃ．から販売されている型番ＦＤＢ−Ｔ５５４−１２０−２が挙げられる。周知の通り、前記調光信号は、図４ａに示されたタイプの位相制御された交流調光信号であって、前記調光信号のデューティサイクルであり、よって前記調光信号の実行電圧は前記調光駆動器の調節によって変化する。図４ｂにグラフで示すように、調光信号２１７は、位相制御された前記調光信号２１７を前記調光信号のデューティサイクルの値に応じて変化する大きさを有する直流電圧信号２１９に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２１８を駆動する。信号２１９が前記調光信号２１７に略線形的に追従することが観察される。但し、クランプ回路２２０はこの略線形関係を以下のように修正する。

前記信号２１９は、安定器駆動回路２２２を促し、少なくとも１つの切り替え制御信号２２３ａ、ｂを生成する。図２に示す前記切り替え制御信号２２３ａ、ｂは、前記後段コンバータ１０６における変換機能（ＤＣ／ＡＣ）の出力スイッチを駆動する代表的な技術である。出力スイッチは、デューティサイクル及び／又はスイッチング周波数を変化させて前記安定器の出力電流を制御するスイッチである。前記切り替え制御信号は、共振回路２１２、２１３に連結した出力スイッチ２１０、２１１の開閉を制御する。図２には一対の切り替え制御信号２２３ａ、ｂが描かれているが、１つの切り替え信号のみを使用する同等の機能を使用してもよい。電流検出器２２８は前記安定器駆動回路２２２に対して出力（負荷）電流フィードバック信号２２６を提供する。前記切り替え制御信号のデューティサイクル、パルス幅、又は周波数は、（前記回路２２０によるクランピングの対象である）前記信号２１９のレベル及び前記フィードバック信号２２６に応じて変化し、前記安定器によって供給される出力電圧と電流を決定する。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータ内の上限及び下限クランプ回路２２０は前記ＤＣ／ＤＣコンバータの出力２１９を制限する。前記ＤＣ／ＤＣコンバータにおける前記上限及び下限クランプ回路２２０の効果を図４ｃにグラフで示す。前記上限及び下限クランプ回路２２０が、本来線形の前記信号２１９を４００及び４０１のレベルにおいて、それぞれ上限と下限をクランプすることが分かる。このようにして、前記上限及び下限クランプ回路２２０は調光の最小レベルと最大レベルを設定する。

通常、温度カットオフスイッチ１１０（図１）も併せて用いられる。ここまでは全て従来の技術について説明した。

図３は本発明を採用した調光型安定器のブロック図である。具体的には、図２の調光型安定器は、安定器温度信号３０５をフォールドバック形保護回路３１０に提供する安定器温度感知回路３００を有するように変形されている。以下に説明するように、前記フォールドバック形保護回路３１０は適切な調節信号３１５を前記上限及び下限クランプ回路２２０’に提供し、前記上限遮断レベル４００を調節する。機能的にはクランプ回路２２０’は図２のクランプ回路２２０と同様であるが、前記クランプ回路２２０’は更に、前記上限クランプ電圧（即ち４００レベル）を動的に調節する調節信号３１５に応答する。

前記安定器温度感知回路３００は耐温度係数特性を定めたサーミスタ、又は他のタイプの温度感知型サーモスタット装置若しくは回路を１若しくはそれ以上有してもよい。フォールドバック形保護回路３１０は閾値と温度信号３０５との比較に応答して調節信号３１５を生成する。比較の結果、過熱状態であると判断された場合、前記フォールドバック形保護回路は線形出力（線形応答生成器を用いて）、ステップ関数出力（ステップ応答生成器を用いて）、又は両者の組み合わせを提供してもよい。原理的には、図３に示す典型的な線形関数は線形、非線形を含め、どんな連続関数で代替してもよい。単純化及び明確化の目的で、線形連続関数の例を用いる。ただし、当然のことながら、その他の連続関数も同等に用いられるものである。厳密にどの関数を用いようと、前記フォールドバック形保護回路３１０が過熱状態を指摘した場合は前記上限クランプのレベル４００は通常の動作レベルから低下する。前記上限クランプのレベル４００を下げる事により、前記安定器駆動回路２２２に対する駆動信号２１９’が調節され、前記切り替え制御信号２２３ａ、ｂのデューティサイクル、パルス幅、又は周波数が変化し、その結果、前記安定器によって負荷１０８に提供される出力電流が減少する。通常の状況では、出力電流が減少することにより前記安定器の温度が下がる。安定器の多少の温度低下も信号３１５に反映され、その結果、前記上限クランプのレベル４００が上昇し、及び／又は通常状態に復帰する。図５ａ〜５ｄは過熱状態の間の前記出力電流の調節の様々の例をグラフで示す。これらの例が全てではなく、その他の関数又は関数の組み合わせを採用してもよい。図５ａの例では、前記安定器温度が閾値Ｔ１を超える時に出力電流が線形的に調節される。前記安定器温度がＴ１を超えた場合、前記フォールドバック形保護回路３１０が制限入力を前記クランプ回路２２０’の上限クランプ部分に提供し、前記出力電流が１００％から予め設定された最小値にまで線形的に減少するように、前記上限クランプのレベル４００を線形的に低下させる。以下に更に詳しく述べるように、温度Ｔ１にてういては、フォールドバック形保護回路３１０の閾値を適切に選択することにより、事前に設定してもよい。過熱状態の間、前記出力電流は、前記安定器温度が安定して常態への復帰が許されるまで、前記の線形領域５１０において動的に調節できる。蛍光灯はしばしば、前記照明装置の飽和領域（照明装置の電流の漸進的変化が照度に対して必ずしも相応の変化をもたらさない領域）で使用されるため、前記出力電流の線形的調節の結果による照度の変化は一見して相対的に微小であり得る。例えば、（前記照明装置が飽和している時の）出力電流の４０％減少は知覚的には１０％の照度の低下に過ぎない事もある。

図３に示す本発明の実施例は、たとえ前記出力電流が最大値（１００％）よりも少なくても、前記負荷の出力電流を線形領域５１０に制限する。例えば、図５ａに基づき、前記調光制御信号２１７については、前記照明負荷１０８を例えば最大負荷電流の８０％で操作するように設定してもよい。前記温度がＴ１の温度よりも上昇した場合、前記温度がＴ１＊の値に達するまで線形制限応答は作動しない。線形電流制限はこの値において発動し、前記出力電流を線形領域５１０に制限し得る。これにより、たとえ前記照明装置の本来の設定が１００％未満の負荷電流となっていても前記の最大（１００％）線形制限特性曲線を利用することができる。本発明の電流制限作用により前記温度が下がると、前記調光制御信号２１７が変化しない限り前記照明負荷電流は再度本来の設定の８０％のレベルに戻る。

図５ｂの例では、前記安定器温度が閾値Ｔ２を超えた場合、出力電流はステップ関数に従って減少できる。前記安定器温度がＴ２を超えた場合、前記フォールドバック形保護回路３１０は制限入力を前記クランプ回路２２０’の上限部分に提供し、前記上限クランプのレベル４００を引き下げる。これにより、供給される出力電流は直ちに１００％からＬ１のレベルまで低下する。前記安定器温度が許容範囲内の動作温度Ｔ３に戻ると、前記フォールドバック形保護回路３１０はここでもステップ関数に従って前記出力電流を直ちに１００％に戻す。復元温度Ｔ３はＴ２よりも低い事に注目すべきである。このように、前記フォールドバック形保護回路３１０はヒステリシスを示す。ヒステリシスの活用は、前記安定器が高温から復帰中に、Ｔ２付近での発振の防止を助ける。出力電流の急激な変化は照度に明らかな変化を来たし、問題が発生し、是正がなされた事を使用者に知らしめ得る。

図５ｃの例では、出力電流の調節に線形関数及びステップ関数の両方が採用されている。Ｔ４とＴ５の間の安定器温度については、１００％とＬ２のレベルの間で出力電流の線形的調節が行なわれる。しかし、前記安定器温度がＴ５を超えると、供給される出力電流はＬ２のレベルからＬ３のレベルまで直ちに低下する。前記安定器温度が許容範囲内の動作温度Ｔ６まで戻ると、前記フォールドバック形保護回路３１０が再度ステップ関数に従って前記出力電流をＬ４のレベルまで戻し、前記出力電流は再度動的に線形的に調節される。復帰温度Ｔ６がＴ５よりも低い事に注目すべきである。このように、前記フォールドバック形保護回路３１０がヒステリシスを示し、ここでもＴ５付近での共振が防止される。１００％とＬ２の間の前記出力電流の調節の結果、照度の変化は一見して相対適に微小であるが、Ｌ２とＬ３の間の前記出力電流の急激な変化の結果は照度に明らかな変化を来たし、問題が発生し、是正がなされた事を使用者に知らしめ得る。

図５ｄの例では、温度Ｔ７とＴ８の間の出力電流の調節に一連のステップ関数が採用されている。具体的には、Ｔ７において出力電流が１００％からＬ５のレベルまで段階的に減少しており、Ｔ８において、出力電流がＬ５のレベルからＬ６のレベルまでもう一段階減少している。温度の低下と復帰に伴い、Ｔ１１においてＬ６のレベルからＬ５のレベルまで出力電流が段階的に増加しており、Ｔ１２においてＬ５のレベルから１００％まで出力電流がもう一段階増加している（Ｔ７及びＴ８付近での発振防止のために、各ステップ関数はこのようにヒステリシスを持っている）。しかし、Ｔ９とＴ１０の間の安定器温度においては、前記出力電流はＬ６とＬ７の間で線形的調節が採用されている。ここでも、図３のフォールドバック形保護回路３１０内のステップ応答生成器及び線形応答生成器（以下に説明）が、種々の温度設定の閾値の設定を可能にする。出力電流における１若しくはそれ以上の段階的調節は照度に明らかな変化を来たし得、反面、線形的調節は相対的に微小であり得る。

それぞれの前記例において、極度な過熱状態が検知された場合には前記供給電圧を断ち、前記安定器を停止するように、図１に図示する１１０のように感熱式カットアウトスイッチを用いてもよい。図６は、図３の実施例の抽出部分の回路レベルでの実装の一例を図示している。前記フォールドバック形保護回路３１０は線形応答生成器６１０及びステップ応答生成器６２０を有する。調節信号３１５は、クランプ回路２２０’の上限クランプ６３０を経由してＤＣ／ＤＣコンバータ２１８’の出力段６６０を駆動する。下限クランプ６４０も示す。

温度感知回路３００は、温度上昇に伴って出力電圧の上昇を示す集積回路素子であってもよい。前記温度感知回路３００は線形応答生成器６１０及びステップ応答生成器６２０に入力する。前記ステップ応答生成器６２０は前記線形応答生成器６１０と並列に接続されており、両者とも温度従属的に作動して調節信号３１５を生成する。

前記線形応答生成器６１０の温度閾値は分圧器Ｒ３、Ｒ４によって設定され、前記ステップ応答生成器６２０の温度閾値は分圧器Ｒ１、Ｒ２によって設定される。前記ステップ応答生成器６２０のヒステリシス特性は、この分野では周知のフィードバックを用いて実現される。

下限クランプ６４０の閾値は単にＶＤＩＶ１と符号された分圧器によって設定される。位相制御された前記調光信号２１７は、コンパレータ６５０の一方の入力に提供される。コンパレータ６５０の他方の入力には、ＶＤＩＶ２と符号された分圧器の電圧が入力される。前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２１８’の出力段６６０は前記制御信号２１９’を供給する。

当業者には、前記線形応答生成器６１０および前記ステップ応答生成器６２０の温度閾値を、前記フォールドバック形保護回路３１０によって線形関数の後にステップ関数が続くように（図５ｃ参照）、又はその逆となるように設定できることが明白となる。シーケンシャルステップ関数は二つの応答生成器６２０（図５ｄのステップＬ５及びＬ６を参照）の活用によって実現できる。同様に、逐次線形応答は前記ステップ応答生成器６２０をもう１つの線形応答生成器６１０に取り替えることで実現できる。線形関数のみ（図５ａ）又はステップ関数のみ（図５ｂ）が所望の場合は、それぞれに応じた応答生成器のみが採用される。前記フォールドバック形保護回路３１０は、例えばもう一段の並列段を追加することにより２種類若しくはそれ以上の関数を生成するように設計できる。例えば、図５ｄの関数は、もう一段のステップ応答生成器６２０を前記フォールドバック形保護回路に導入し、適切な温度閾値を設定することで得られる。

図７は、本発明のもう１つの実施例に係る調光型安定器のブロック図である。ここでも、図２の調光型安定器は、フォールドバック形保護回路３１０に対して安定器温度信号３０５を提供する安定器温度感知回路３００を有するように変形されている。前記フォールドバック形保護回路３１０’は、前例同様に調節信号３１５’を生成し、過熱状態時の後段のＤＣ／ＡＣコンバータ１０６の応答を変形する。建前として、前記調光制御器２１６からの位相制御された調光信号２１７、及び前記上限及び下限クランプ２２０の出力は、例えば図２の調光型安定器に使用される前記制御信号２１９を生成するよう作動する。しかし図７の構成では、前記制御信号２１９と前記調節信号３１５’が倍率器７００によって合成される。その結果としての乗積信号７０１はフィードバック信号２２６と連動して前記安定器駆動回路２２２’を駆動する。安定器駆動回路２２２’は、以下に述べるように安定器駆動回路２２２とは異なる倍率の入力を有し得る事を除けば、図３の安定器駆動回路２２２と同様の機能を果たす。

前例と同様に、通常の動作において、調光制御器２１６は位相制御された調光信号２１７をＤＣ／ＤＣコンバータ２１８送信するように作動する。前記ＤＣ／ＤＣコンバータ２１８は入力２１９を前記倍率器７００に提供する。前記倍率器の他方の入力は調節信号３１５’である。

通常の温度状態では、前記調節信号３１５’は乗数１．０に調整されているため、前記倍率器７００は前記信号２１９によってのみ影響される。機能的には、調節信号３１５’は、倍率の効果を除いて図３の３１５と同様である。過熱状態では、前記フォールドバック形保護回路３１０’は前記調節信号３１５’が１．０未満の乗数となるように倍率調整する。従って、前記信号２１９と前記調整信号３１５’の乗積は１．０未満となり、これにより前記駆動信号７０１を縮尺し、負荷１０８への出力電流を減少させる。

図８は、図７の実施例における温度に対する出力電流の応答を図示する。図５ａに示す応答のように、負荷電流１００％の時に、温度Ｔ１を超えた範囲では、電流制限関数は線形的に減少し続けることができる。しかし、図５ａとは対照的に、より低い初期電流の設定における図７の実施例の応答はより即時的である。図７の倍率器の実施例において、温度がＴ１の温度閾値に達し次第、電流制限が開始される。例えば、前記の照明装置１０８の動作電流は、倍率器７００への入力信号２１９の元である調光制御信号２１７によって８０％のような最大値よりも低いレベルに設定されていてもよい。前記温度がＴ１のレベルにまで上昇すると仮定した場合、前記倍率器の入力信号３１５’は１．０を下回るレベルに直ちに減少を始め、それによって、前記駆動信号７０１の出力が減少し始める。従って、閾値温度Ｔ１を超えた範囲では、前記の１００％時の電流制限応答特性曲線８１０は前記の８０％時の電流応答特性曲線８２０とは異なる。

当業者にとっては、前記倍率器７００はアナログ倍率器であっても、デジタル倍率器であってもよい事は明白である。従って、前記倍率器の入力の前記駆動信号は使用される倍率器７００の種類に応じてアナログ又はデジタルとなる。図９は本発明の、例えば図２の種類のような、上限及び下限クランプ回路、又はＤＣ／ＤＣコンバータを使用しない非調光型安定器への用途を図示する。前例のように、安定器温度信号３０５をフォールドバック形保護回路３１０"に提供する安定器温度感知回路３００が備えられている。前記フォールドバック形保護回路３１０"は調節信号３１５"を安定器駆動回路２２２に提供する。上限クランプのレベルを調節する代わりに、前記調節信号３１５"が安定器駆動回路２２２に直接提供される。それ以外は前述の図３の機能と動作の説明、及び図５ａ〜図５ｄの例が適用できる。

ここに説明した本発明実施のための回路は、前記安定器とは別に又は隔離して実装できるが、前記安定器自体と共に実装するか又は密閉する事が好ましい。

当業者には、本発明の装置や方法の中で、本発明の趣旨又は範囲を逸脱しない限り、種々の変更や変形がなされてもよい事は明白である。例えば、電流制限の実施の可能な形態の１つとして線形減少関数を開示したが、本発明の趣旨から逸脱しない限り、電流制限機構として、その他の連続減少関数、更には非線形減少関数を使用してもよい。このように、本発明は、これら変更や変形が添付の請求の範囲及びその相当物の範囲内である前提において、本発明の変更や変形を含むことを意図している。

図１は、従来技術による非調光型安定器の機能ブロック図である。 図２は、従来技術による調光型安定器の機能ブロック図である。 図３は、調光型安定器と接続して採用された本発明の１実施例の機能ブロック図である。 図４ａは、標準的な調光制御器の位相制御された出力をグラフで示す。 図４ｂは、標準的なＤＣ／ＤＣコンバータの出力を、グラフで示す。 図４ｃは、標準的なＤＣ／ＤＣコンバータの出力に対する上限及び下限クランプ回路の効果を、グラフで示す。 図５ａは、安定器の温度が閾値Ｔ１よりも高い時の安定器の出力電流を線形的に調節する本発明の実施例の動作をグラフで示す。 図５ｂは、安定器温度が閾値Ｔ２よりも高い時には前記安定器の出力電流をステップ関数に従ってＬ１レベルまで減少させ、安定器温度が通常温度Ｔ３にまで下がった時には出力電流をステップ関数に従って１００％に増加させる、本発明の実施例の動作をグラフで示す。 図５ｃは、安定器の出力電流を温度閾値Ｔ４とＴ５の間で線形的に調節し、安定器温度が閾値Ｔ５に達したか、又はそれを超えた場合は安定器の出力電流をＬ２レベルからＬ３レベルまでステップ関数に従って減少させ、安定器温度が閾値Ｔ６にまで下がった時には出力電流をステップ関数に従ってＬ４レベルまで増加させる、本発明の実施例の動作をグラフで示す。 図５ｄは、安定器の出力電流をそれぞれの閾値に応じたぞれぞれの段階に調節し、出力電流の段階的な減少で安定器温度を十分通常な状態に戻せない場合に、更に安定器の出力電流をＬ６とＬ７のレベルの間で線形的に調節する、本発明の実施例の動作をグラフで示す。 図６は、図５ｃの出力電流特性を示す図３の実施例の回路レベルでの実装を図示する。 図７は、調光型安定器と接続して使用する、本発明のもう１つの実施例の機能ブロック図である。 図８は、図７の実施例における、温度に対する出力電流の応答特性である。 図９は、非調光型安定器に採用できる本発明の実施例の機能ブロック図である。

Claims (47)

1. 安定器から照明装置への出力電流を制御する回路であって、
   ａ）前記安定器に熱的に連結され、安定器温度Ｔｂを表す大きさを有する温度信号を提供する温度感知回路と、
   ｂ）前記温度信号の大きさが、Ｔｂが安定器の所定の望ましい最高温度Ｔ１を超えた事を示した時に、前記安定器を電流制限モードに移行させる事が可能な制御回路と
   を有し、
   前記安定器の継続動作中に、（ｉ）ステップ関数又は（ｉｉ）ステップ関数と連続関数の組み合わせのどちらか一方に従って、前記温度信号に応答して前記制御回路が出力電流を減少させるものである、回路。
2. 請求項１の回路において、前記連続関数が線形関数である。
3. 請求項１の回路において、前記制御回路は、前記電流制限モードにおける前記安定器の動作中に、Ｔｂが閾値温度Ｔ２以下であるという判断に応答して前記出力電流を増加し、ここで、Ｔ２はＴ１未満であり、前記の出力電流特性曲線は前記電流制限モードにおいてヒステリシスを示すものである。
4. 請求項３の回路であって、この回路は、
   Ｔ１を表す大きさを有する第１の閾値信号を提供する回路と、少なくとももう１つのＴ２を表す大きさを有する第２の閾値信号とを有するものである。
5. 請求項３の回路において、前記制御回路は、前記出力電流をステップ関数に従って増加させるものである。
6. 請求項３の回路において、前記制御回路は、前記出力電流をステップ関数に従って増減させるものである。
7. 請求項１の回路において、前記電流制限モードは、前記出力電流を線形関数に従って減少させる第１の状態と、第１の状態に続いて、前記出力電流をステップ関数に従って更に減少させる第２の状態を有するものである。
8. 請求項７の回路において、前記制御回路は、前記温度信号の大きさＴｂがＴ１を超えた事を示す時に前記安定器を電流制限モードの前記第１の状態に移行させ、前記温度信号の大きさＴｂがＴ１よりも高い温度Ｔ２を超えた事を示す時に第２の状態に移行させるものである。
9. 請求項８の回路において、前記制御回路は、前記安定器が前記電流制限モードの前記第２の状態で動作中に、ＴｂがＴ１とＴ２の間にある温度Ｔ３まで下がったとの判断に応答し、前記出力電流をステップ関数に従って増加させるものである。
10. 請求項１の回路において、前記電流制限モードは、前記出力電流を一連のステップ関数に従って減少させる第１の状態を有するものである。
11. 請求項１０の回路であって、この回路は、
    Ｔ１の大きさを表す第１の閾値信号と、Ｔ１よりも高い温度Ｔ２の大きさを表す第２の閾値信号とを提供する回路を有し、前記制御回路は、前記安定器が前記電流制限モードの前記第１の状態で動作中、ＴｂがＴ１に達したとの判断に応答して前記出力電流を第１のステップ関数に従って減少させ、ＴｂがＴ２に達したとの判断に応答して前記出力電流を第２のステップ関数に従って更に減少させるものである。
12. 請求項１１の回路において、前記回路はＴ１よりも低い温度Ｔ３の大きさを表す第３の閾値信号と、Ｔ２とＴ１の間の温度Ｔ４の大きさを表す第４の閾値信号とを提供し、且つ、前記制御回路は、前記安定器が前記電流制限モードの前記第１の状態で動作中に、ＴｂがＴ４まで下がったとの判断に応答して前記出力電流を第３のステップ関数に従って増加させ、Ｔｂが更にＴ３まで下がったとの判断に応答して前記出力電流を第４のステップ関数に従って更に増加させるものである。
13. 請求項１０の回路において、前記電流制限モードは、前記ステップ関数の最後の１つに続いて、前記出力電流を線形関数に従って更に減少させる第２の状態を有するものである。
14. 請求項１の回路であって、この回路は、さらに、
    Ｔｂが、Ｔ１よりも高い危険な最高温度に達したか又はこれを超えた時、前記安定器を停止するための温度遮断回路を有するものである。
15. 請求項１の回路において、前記制御回路は、前記安定器の少なくとも１つの出力スイッチを駆動する少なくとも１つの切り替え信号を生成し、ＴｂとＴ１の差に応答して前記少なくとも１つの切り替え信号のデューティサイクル、パルス幅、又は周波数のいずれか１つを変化させるものである。
16. 請求項１４の回路において、前記安定器は、調光制御器によって生成される位相制御された交流調光信号に応答する調光型安定器であって、前記制御回路は、
    前記調光信号を前記調光信号のデューティサイクルの値に従って変化する大きさを有する直流信号に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記安定器の少なくとも１つの出力スイッチを駆動する少なくとも１つの切り替え信号を生成する駆動回路と
    を有し、
    前記駆動回路は前記直流信号と前記出力電流を表すフィードバック信号に応答して前記少なくとも１つの切り替え信号を変化させる、制御回路である。
17. 請求項１５の回路において、前記制御回路は、前記直流信号の大きさが予め選択された上限を超える事を防止するクランプ回路をさらに有し、前記予め選択された上限は前記ＴｂとＴ１の差に応じて調節されるものである。
18. 請求項１４の回路において、前記安定器は、調光器によって生成される位相制御された交流調光信号に応答する調光型安定器であって、前記制御回路は、
    前記調光信号を前記調光信号のデューティサイクルの値に応じて変化する大きさを有する直流信号に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記直流信号と倍率調整されたＴｂとＴ１の差に応じた出力を提供する倍率回路と、
    前記安定器の少なくとも１つの出力スイッチを駆動する少なくとも１つの切り替え信号を生成する駆動回路と
    を有し、
    前記駆動回路は前記倍率器の出力及び前記出力電流を表すフィードバック信号とに応答して、前記少なくとも１つの前記切り替え信号を変化させるものである。
19. 請求項１の回路において、出力電流の増減は前記照明装置によって提供される照明を増加又は減少させ、且つ、前記減少は急激で人間にとって感知可能である。
20. 安定器であって、
    ａ）負荷に出力電流を提供し、且つ切り替え回路を有する出力回路と、
    ｂ）前記安定器の第１の閾値温度Ｔ１に関する基準情報を提供する基準生成器と、
    ｃ）安定器に動作温度情報Ｔｂを提供する温度感知装置と、
    ｄ）ＴｂがＴ１を超える差を表す大きさを有する第１の信号を提供する比較回路と、
    ｅ）前記切り替え回路に駆動信号を提供する制御回路であって、この制御回路は、ＴｂがＴ１よりも大きい事を前記比較回路が示した時に、前記比較回路によって提供される前記信号に応答し、前記安定器を継続動作させながら（ｉ）ステップ関数又は（ｉｉ）ステップ関数と連続関数の組み合わせのどちらか一方に従って前記安定器によって提供される出力電流を変化させるように、前記駆動信号のデューティサイクル、パルス幅、又は周波数のうち少なくとも１つを調節するものである、前記比較回路と
    を有する安定器。
21. 請求項２０の安定器において、前記基準生成器は、前記安定器のＴ１よりも低い第２の閾値温度Ｔ２に関する情報を提供し、前記比較回路はＴｂがＴ２を超えた差を表す大きさを有する第２の信号を提供し、且つ、前記制御回路はＴ１において前記比較回路からの前記第１の信号に応答して前記出力電流を第１の電流レベルまでステップ関数に従って減少させ、Ｔ２において前記比較回路からの前記第２の信号に応答して前記出力電流を前記第１の電流レベルよりも大きな第２の電流レベルまでステップ関数に従って増加させるものである。
22. 請求項２０の安定器において、前記制御回路は、前記比較回路からの信号に応答して前記出力電流をＴ１とＴ１よりも高い第２の閾値温度Ｔ２との間で線形的に減少させ、且つＴ２において前記出力電流をステップ関数に従って減少させるものである。
23. 請求項２２の安定器において、前記制御回路は、前記閾値温度Ｔ１とＴ２の間の第３の閾値温度Ｔ３において前記出力電流をステップ関数に従って増加させるものである。
24. 請求項２０の安定器において、前記負荷は照明装置であり、出力電流の変化は前記照明装置によって提供される照明に変化を来たし、且つ前記変化は急激で人間とって感知可能である。
25. 請求項２０の安定器であって、この安定器は、さらに、
    ＴｂがＴ１よりも高い危険な最高温度に達したか又は超えた場合、前記安定器を停止するための温度遮断回路を有するものである。
26. 請求項２０の安定器において、前記安定器は、調光制御器によって生成される位相制御された交流調光信号に応答する調光型安定器であって、前記制御回路は、
    前記調光信号を前記調光信号のデューティサイクルの値に応じて変化する大きさを有する直流信号に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記安定器の少なくとも１つの出力スイッチを駆動する少なくとも１つの切り替え信号を生成する駆動回路と
    を有し、
    前記駆動回路は、前記直流信号及び前記出力電流を表すフィードバック信号に応答して前記切り替え回路への前記少なくとも１つの切り替え信号を調節するものである。
27. 請求項２６の安定器において、前記制御回路は、前記直流信号の大きさが予め選択された上限を超える事を防止するクランプ回路をさらに有し、前記予め選択された上限は前記ＴｂがＴ１を超える差に応じて調節されるものである。
28. 請求項２０の回路において、前記安定器は、調光制御器によって生成される位相制御された交流調光信号に応答する調光型安定器であって、前記制御回路は、
    前記調光信号を前記調光信号のデューティサイクルの値に応じて変化する大きさを有する直流信号に変換するＤＣ／ＤＣコンバータと、
    前記直流信号と倍率調整されたＴｂとＴ１の差に応じた出力とを提供する倍率回路と、
    前記安定器の少なくとも１つの出力スイッチを駆動する少なくとも１つの切り替え信号を生成する駆動回路と
    を有し、
    前記駆動回路は前記倍率器の出力及び出力電流を表すフィードバック信号に応答して前記切り替え回路へ、前記少なくとも１つの切り替え信号を調節するものである。
29. 過熱防止された安定器であって、
    （ａ）供給電圧を受け取る前段ＡＣ／ＤＣコンバータと
    （ｂ）前記前段ＡＣ／ＤＣコンバータと連結し、負荷に出力電流を提供する後段ＤＣ／ＡＣコンバータと、
    （ｃ）前記安定器の温度Ｔｂを表す信号を提供するようになっている温度感知装置と、
    （ｄ）Ｔｂに応答した出力を提供する電流制限回路と、
    （ｅ）前記電流制限回路の出力に応答し、前記電流制限回路の出力に応じて前記後段ＤＣ／ＡＣコンバータを駆動する制御回路と
    を有し、
    前記電流制限回路は、前記制御回路を継続動作させながら、前記制御回路に、（ｉ）ステップ関数又は（ｉｉ）ステップ関数と線形関数の組み合わせのどちらか一方に従って、検知された過熱状態に応答して出力電流を調節させる安定器。
30. 請求項２９の安定器であって、この安定器は、さらに、
    前記安定器の温度が危険な最高温度に達したか又は超えた場合、前記安定器を停止するための温度遮断回路を有するものである。
31. 請求項２９の安定器において、前記制御回路は、Ｔｂが第１の閾値温度Ｔ１とＴ１よりも高い第２の閾値温度Ｔ２との間にある時に前記出力電流を線形的に減少させ、ＴｂがＴ２以上である時に前記出力電流をステップ関数に従って減少させるものである。
32. 請求項３１の安定器において、ＴｂがＴ２に達した後、前記制御回路は、Ｔ１とＴ２の間にある第３の閾値温度Ｔ３において前記出力電流をステップ関数に従って増加させるものである。
33. 安定器の制御方法は、
    ａ）安定器の温度Ｔｂを測定する工程と、
    ｂ）Ｔｂと第１の基準Ｔ１とを比較する工程と、
    ｃ）ＴｂとＴ１の差の表示を提供する工程と、
    ｄ）前記工程ｃ）の結果に応じて前記安定器を継続動作させながら、（ｉ）ステップ関数又は（ｉｉ）ステップ関数と連続関数の組み合わせのどちらか一方に従って前記安定器より提供される出力電流を制御する工程と
    を有する制御方法。
34. 請求項３３の方法において、前記工程（ｄ）は、前記差に従って前記安定器の出力回路の少なくとも１つのスイッチに提供される少なくとも１つの切り替え信号のデューティサイクル、パルス幅、又は周波数のいずれか１つを変化させるものである。
35. 請求項３３の方法であって、この方法は、さらに、
    前記安定器の温度が危険な最高温度に達したか又は超えた場合に、前記安定器を停止するものである。
36. 請求項３３の方法において、前記工程（ｄ）は、第２の基準Ｔ２がＴ１よりも高く、ＴｂがＴ１とＴ２の間にある時は前記出力電流を線形的に減少させ、ＴｂがＴ２以上の時は前記出力電流をステップ関数に従って減少させるものである。
37. 請求項３６の方法において、前記工程（ｄ）は、ＴｂがＴ２に達した後、前記出力電流をＴ１とＴ２の間にある第３の基準Ｔ３においてステップ関数に従ってさらに増加させるものである。
38. 請求項３３の方法において、前記工程（ｄ）は、前記出力電流を一連のステップ関数に従って減少させるものである。
39. 請求項３８の方法において、前記工程(ｂ)は、ＴｂをＴ１よりも高い第２の基準Ｔ２とさらに比較し、前記工程（ｃ）は、ＴｂとＴ２の差の表示をさらに提供し、前記工程（ｄ）は、ＴｂがＴ１とＴ２の間にある時に前記出力電流をステップ関数に従って減少させ、ＴｂがＴ２以上の時に出力電流をステップ関数に従ってさらに減少させるものである。
40. 請求項３９の方法であって、この方法は、さらに、
    （ｅ）ＴｂがＴ１以上となった後で且つＴ２以上となる前に、ＴｂをＴ１よりも低い第３の閾値Ｔ３と比較する工程と、
    （ｆ）ＴｂとＴ３の差の表示を提供する工程と、
    （ｇ）前記工程（ｆ）の表示に応答する第３のステップ関数に従って前記出力電流を増加させる工程と、
    （ｈ）ＴｂがＴ２以上となった後に、ＴｂをＴ１とＴ２の間にある第４の閾値Ｔ４と比較する工程と、
    （ｉ）ＴｂとＴ４との差の表示を提供する工程と、
    （ｊ）前記工程（ｉ）の表示に応答する第４のステップ関数に従って前記出力電流を増加させる工程と
    を有するものである。
41. 請求項３３の方法において、前記安定器は、調光制御器によって生成される、位相制御された交流調光信号に応答し、前記出力電流は少なくとも１つの出力スイッチによって制御され、前記工程（ｄ）は、さらに、
    前記調光信号を前記調光信号のデューティサイクルの値に応じて変化する大きさを有する直流信号に変換する工程と、
    前記直流信号及び前記出力電流を表すフィードバック信号に応答して前記少なくとも１つの出力スイッチを制御する工程と
    を有するものである。
42. 請求項４１の方法において、前記工程（ｄ）は、前記直流信号の大きさが予め選択された上限を超えないようにクランプする工程をさらに有し、且つ、前記予め選択された上限はＴｂとＴ１の差に応じて調節されるものである。
43. 請求項３３の方法において、前記安定器は調光制御器により生成される、位相制御された交流調光信号に応答し、前記出力電流は少なくとも１つの出力スイッチによって制御され、前記工程（ｄ）は、
    （１）ＴｂとＴ１との表示された差を倍率調整する工程と、
    （２）前記調光信号を前記調光信号のデューティサイクルの値に応じて変化する大きさを有する直流信号に変換する工程と、
    （３）前記直流信号と、前記工程（１）で得られ前記倍率調整されたＴｂとＴ１の差を乗じる工程と、
    （４）前記工程（３）で得られた結果及び前記出力電流を表すフィードバック信号に応答して前記少なくとも１つの出力スイッチを制御する工程と
    を有するものである。
44. 請求項３３の方法において、前記出力電流の制御は、前記安定器に接続された照明装置によって提供される照明の増加と減少を来たし、且つ、前記減少は急激であり人間にとって感知可能である。
45. 安定器であって、
    （ａ）安定器の温度を表す安定器温度信号を提供する安定器温度センサーと、
    （ｂ）前記安定器温度信号を受け取り、前記安定器温度信号に応答するフォールドバック形保護信号を提供するフォールドバック形保護回路と、
    （ｃ）前記駆動信号を受け取り、少なくとも１つの切り替え制御信号を提供する安定器駆動回路と、
    （ｄ）前記少なくとも１つの切り替え制御信号を受け取り、出力電流を提供して照明装置を駆動する後段ＤＣ／ＡＣコンバータと
    を有し、
    前記出力電流は、（ｉ）ステップ関数又は(ｉｉ)ステップ関数と連続関数の組み合わせのどちらか一方に従って前記安定器温度信号に応答するものである、安定器。
46. 請求項４５の安定器であって、この安定器は、さらに、
    （ｅ）前記フォールドバック形保護信号を受け取り、前記安定器駆動回路への直流制御信号を提供する上限クランプを有するものである。
47. 請求項４５に係る安定器であって、この安定器は、さらに、
    （ｅ）前記照明装置に対して前記安定器によって供給されるべき最大電流を表す最大電流制限信号を提供する上限クランプと、
    （ｆ）前記フォールドバック形保護信号及び前記最大電流制限信号を受け取り、前記安定器駆動回路に直流制御信号を提供する倍率器とを有するものである。

Images