JPH06503203A - 低ワット金属ハロゲン化物ランプ装置 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 低ワツト金属ハロゲン化物ランプ装置 発明の背景 本発明は直接高効率の低ワツト金属ハロゲン化物アーク放電ランプに関し、特に 低ワツト電球を含む装置と、そのための関連した操作回路に関連する。本発明の 直接の応用は直流バラスト金属ハロゲン化物アーク放電ランプ装置である。

従来技術である金属ハロゲン化物ランプは一般に、いわゆる高電力型で、３５か ら４０ワット以上の電力を有し、金属ハロゲン化物アーク放電ランプを操作する ための複雑で高価な制御回路を含んでいた。放電ランプ型誘導的で容量式バラス トは、全電力キロヮット当たりにして重く、（全電力入力の１０から２０％と） 高い電力消費型であり、又高価であった。高い効率、つまり高いシーメンス／ワ ット比を持つ低ワツト金属ハロゲン化物ランプへの要求が増すにつれ、効率を損 なうことなしに、より高い能率で金属ハロゲン化物ランプをスタートシ、操作す るための新しく、改良された回路と装置を開発が待たれていた。定格ライト出力 が電球の平均寿命に対して保持される結果となるように、小型化された装置が手 の届かない個所に配置される時に、電球の長時間使用に対して自動的補償のため の手段を提供する目的でこれらの低電力型ランプの小型化の必要性もあった。更 に、ランプの寸法が小さくなると、金属ハロゲン化物電球の方法をしばしば変え る必要があるような数多くの応用性が必要視されて来た。金属ハロゲン化物電球 の物理的な位置を変えることは操作特性、そしてライト出力を変動させることは 周知である。

金属ハロゲン化物アーク放電ランプは下記の３つの基本的な制御事項がある。つ まり、十分な開始電圧、ランプ電流制御、そして各半サイクルごとのランプの交 流操作再点火である。これらの要求事項のため、バラストは傾向として、大きい 変圧器、放電ランプと電力供給間に接続されるインダクターとキャパシター、フ ィードバック回路、変圧器中の特別な可変磁石通路、あるいは多変圧器巻きを具 備することになる。

又、金属ハロゲン化物低ワツト・ランプは特に遠隔位置にも適応するように小型 化されている場合は、あらゆる危険性があり、そのため操作の安全性が考慮すべ き大切な点となる。放電ランプの従来の制御方法は、一般に放電ランプ操作の安 全性は考慮に入れてない。

発明の目的及び概要 従って、本発明の目的は、従来の技術に帰着する欠点をなくすような金属ハロゲ ン化物ランプと操作装置を提供することである。

本発明の他の目的は、金属ハロゲン化物放電ランプのより効果的で安全な操作を 可能とする単純化したランプ操作と制御回路、そして装置を提供することである 。

本発明の他の目的は、適切なバラストとランプ操作のためのフィードバックを必 要としない金属ハロゲン化物ランプと制御系を提供することである。

本発明の他の目的は、金属ハロゲン化物ランプと制御装置を提供することであり 、これらの中に緊急時シャットダウンが不必要な放電を阻止するために設けられ ている。

本発明の他の目的として、金属ハロゲン化物ランプと制御装置を提供し、更にそ の中に過ワット・アラームがランプ寿命の使用限界を指示するために供給されて いることである。

本発明の他の目的は、電球の寿命期待値、そして使用中の電球の物理的な総べて の位置に対して一定なライト出力を維持するバラスト制御を具備した金属ハロゲ ン化物ランプ装置を提供することである。

本発明の他の目的として、低ワツト金属ハロゲン化物放電ランプの制御用の低電 力消費の高効率制御装置を提供することである。

本発明の他の目的は、経済的でコンパクトな金属ハロゲン化物アーク放電ランプ とバラスト制御装置を提供することである。

本発明の他の目的に、装置の中で回路ボードの占める場所を最小限にしえるよう に、小型化が容易である低ワツト金属ハロゲン化物放電ランプと制御装置を供給 することである。

再点火の問題を最小にし、高電圧スタートが可能な金属ハロゲン化物ランプ・バ ラストを提供することも本発明の他の目的である。

本発明の他の目的は、更に製造と操作が経済的である金属ハロゲン化物ランプ・ バラストを提供することである。

本発明の他の目的は、金属ハロゲン化物アーク放電ランプ用の改良された直流バ ラストを提供することである。

低ワツト金属ハロゲン化物放電ランプが低電圧直流電源が操作され、調節可能な デユーチー・サイクル・オスシレータと、主バラスト変圧器巻きをフィードする ドライバーを持つ電圧制御回路とスイッチにより制御されるので、二次側の特性 が不測のアークが発生する前に、金属ハロゲン化物放電ランプのシャットダウン 操作用緊嘗時シャアトダウン回路と電力感知とあいまって、ランプに対する完全 なスタートし、自動エイジングそして位置補償を実施することができる。

図面の簡単な説明 図１は本発明の代表的な金属ハロゲン化物放電電球を示す図である。

図２は図１のランプ用の制御回路のブロック・ダイヤグラムを示す図である。

図３はランプ制御回路のスイッチングと電圧調整部の模式図である。

図４は図１の操作回路の模式図である。

図５は本発明による変圧器の電力、電流と電圧の相関図である。

好ましい実施例の詳細な説明 図１を参照すると、高効率で小型化あるいは中小型化応用に適した低電圧入力、 低電力の金属ハロゲン化物放電電球がある。この型の電球は、米国特許第５１３ ８２２８号に記載されている。この種の低ワツト電球は一般に、ランプ電極を通 して３５から４０ボルトの操作電圧が必要であり、このアークを達成するための ランプのスタート時には、１０００の位の高いボルトが要求される。従って、低 ワツトのランプにおいても、制御要求が複雑であるばかりか、注意して制御され ていないと、高電圧ゆえの危険性がある。又、低ワツト応用には、ライト出力が より重要となる傾向があり、変動も厳密に制御する必要がある。

従って、低電圧直流電源から低ワツト金属ハロゲン化物放電ランプを操作するた めに特別なバラスト制御装置と回路を開発した。図２に図示されているように、 水系は電圧制御機１２からなり、これは一般にランプｌＯを作動させ制御する目 的で、標準の鉛電池からの定格１２ボルトを持ち、更にオスシレータ／ドライバ 部１４、主バラスト変圧器１６、フィルタ／スタータ部１８、そしてワット感知 と緊急時シャットダウン部２０をも具備している。一般に、電圧制御器１２にお ける出力での電池電圧は電池の型式、使用時間、あるいは状態で変動するので、 ランプに適切に入力するために制御することが必要である。電池入力電圧は系の 他の部分の操作のためにも定格で一定な出力電圧値を与えるためにチョップ・ア ップとプロセスされることが必要である。ランプ１０の操作用に必要なレベルま で電圧をステップ・アップする変圧器Ｉ６の一次側に与えられる電圧を供給する ために、オスシレータ２２とオスシレータ・ドライバのパッケージ１４は３５か ら４５キロヘルツの範囲で操作される。ドライバ２４は変圧器に供給されるオス シレータ出力のデユーチー・サイクルの制御が可能なようにオスシレータ・ドラ イバ部１４の中に配置される。一般に、デユーチー・サイクルは５０％近くに設 定される。主電力変圧器１６の二次側からのステップ・アップされた電圧は整流 され、ランプ１０の中にアークを発生させ、スタート後のランプの操作を接続す るために、スタータ／フィルタ回路に供給される。

変圧器１６の二次側における電力出力は感知され、２つの異なる参照電圧に比較 される。１つは、電球１０がその定格寿命サイクルの終了近くに到達することを 指示するアラーム・ライトを点火するもので、他の１つは、ランプ１０用のスタ ート回路の火事を防ぎ、これが原因でのスパーク、あるいは高電圧の危険な状態 にもなり得ることをも防止するために、直ちにオスシレータ２２をシャット・ダ ウンするものである。

図３と図４を参照すると、本発明を実施できるように、制御系の回路が図示され ている。図３の回路は基本的には図２のブロック図中の電圧制御器１２に囲まれ たところであり、本発明によると、バラスト用の定格電力供給を示す。これは約 ４０キロヘルツでスイッチするスイッチング・チップ３２からなり、入力電圧を 小さい部分にチョップしたり、入力電圧が変動したり負荷が変化したりした場合 に、インダクター３４にエネルギーを一次的に蓄えておくことにより操作される 。従って、３０における入力電圧は６から１５．７直流ボルトに変化し、回路は 自動的に補償し、叉点３６において１５±１％の一定電圧を保つ。これは１１か ら１５ワツトの範囲上で約９５％の電力効率において達成され、金属ハロゲン化 物放電電球を操作するための残りのバラスト使用のための定格直流電力を供給す る。

図３で判るように、チョップ３２でチョップされた電力出力は点３６において定 格１５±１％の電圧を供給するために整流され、円滑化される。電力供給が正し い方法で操作されていることを指示するために、ＬＥＤ指示ライト３８がある。

＋Ｖとして指示されている３６における電圧出力は、“ｐｌｕｓ　Ｖ”の総べて の位置で図４の回路に供給される。

直接接続は避けるべきである。

この１５±１％の定格電圧は主電力変圧器の二次の必要な電圧電流特性でランプ を操作する目的もさることながら、下記により詳細に説明するように、電力出力 感知と緊急時シャット・ダウン回路での使用目的と比較する上で、安定な内部参 照電圧を供給するためにも必要である。

バラスト・ネットワークにより制御されるべく金属／’％口ゲン化物ランプの操 作を完全に援助するために、いかなるレベルを選択すればよいかといった要求さ れるレベルにおける出力電圧を保持する目的で、図３で示した回路は“使用ずみ 電圧”対“蓄えられた電圧”の関係でのデユーチー・サイクルを自動的に変動す る。

さて図４を参照すると、図２のオスシレータ・ドライバ・モジュール１４は一般 にチップ４０、レジスター、キャパシター、これらに関係するダイオード、そし て主電力変圧器１６の一次側に接続されたドライバ・チップ４２を囲む。このモ ジュールは、基本交流電力を電球１０用の主電力変圧器１６の一次側に供給する 機能を持つ。金属ハロゲン化物アーク放電ランプｌＯを操作するために必要な電 圧を主変圧器の二次側で供給する目的で、主電力変圧器を介してステップ・アッ プされ得る交流電源を発生するために、簡単なタイマー・チョップ４０が４０キ ロヘルツ・オスシレータで操作する。必要な変圧器出力ワットを±１％以内に保 持するように、ドライバ・チップ４２はオスシレータ４０を約５０％のデユーチ ー・サイクルで操作するように調節される。よって、変圧器の一次側における定 格電圧と、プリセットされたデユーチー・サイクルの混合で、電力変圧器１６の 一次側への好ましいプリセット電力入力が決定され、目的のワットが変圧器１６ の二次側でのランプ１０を作動できるようにする。

本発明のバラスト系の次ぎの部分は、いま上で説明した、オスシレータ４０とド ライバー４２に接続する一次側と、整流器４６とインダクター４８を介して金属 ハロゲン化物放電アーク・ランプ１０への入力に接続する二次側をそれぞれ持つ 主電力変圧器１６である。電球１０の開始用に必要な１２キロボルトのスタート 電圧のトリガーを発生するために、スパーク・ギャップ５０がインダクター４８ と変圧器の他の側の間で供給される。インダクター４８はスパーク・ギャップ５ ０接続を完全にするために、適切なレジスター５２を持つ。チャージング・キャ パシター５４はランプ１０に供給されるスタートφパルスのためのエネルギーを 与えるためにある。明らかに、主電力変圧器１６への入力は４０キロヘルツであ るので、４０キロヘルツの直流部分を持つ。

この部分は、ランプＩＯの操作要求値を満たし、他のシグニッション問題をなく すために、又ランプ１０の安定操作のためにも、仮に整流器４６で整流されてい たとしても、円滑にされるような鋸歯状の直流パルスの形状をしている。

本発明の電力感知そして緊急時シャット・ダウン回路と関係して後でより詳細に 説明するように、高インピーダンス電圧ドライバ・ネットワーク５６−５８は主 電力変圧器１Ｇの二次側の整流された出力を通って接続される。ランプ１０用電 力操作回路、ＲＣネットワーク５６．５８の操作の説明は省略する。

一般に、金属ハロゲン化物アーク放電ランプの操作においては、次ぎの３つの事 項が必要である。つまり、十分なスタート電圧、交流型バラスト用のランプ電流 制御とランプ再イグニッションである。バラスト回路は電球の異なる取りつけあ るいは配置が起因して発生する内部インピーダンスのようなランプ操作特性の変 化に対応し得なければならない。更に、オーバー・タイムやエイシンクの問題が あり、これらはランプ抵抗を増加させる傾向がある。このランプ抵抗は、もし適 切に補償されていないと、アークからのルーメンス出力を減少することでランプ のライト出力を減少させることになる。低電力低ワツトの金属ハロゲン化物ラン プは小型化された利用のしかたをされるので、ルーメンスの僅かな減少でも極端 に危険となる。又、仮ワット・ランプでのルーメンスの僅かな減少は比較的に、 利用者に気づきやすく、特に客観視できる。従って、低ワツト金属ハロゲン化物 ランプ用の好ましいバラスト系はこれを補償し、その定格寿命間を通して金属ハ ロゲン化物放電電球の出力を保持しなければならない。

前述したように、変圧器への電圧供給は一定であり、図３の電力供給、あるいは 他の電源から制限され、更にオスシレータ４０のデユーチー・サイクルが変圧器 に供給される電流を決定するので、制御され一定値に固定される入力ワットを知 ることができる。もしコア損失やワイヤ損失を差し引きと、主変圧器１６の二次 側回路に対する出力ワットが知れ、固定できる。ランプ１０に接続された時の主 変圧器１６の二次側回路に対しての電圧、電流、そして抵抗を決定するものは、 変圧器の巻き数、−次側の巻きの対応した二次側の巻き数、そして巻きのワイヤ ・ゲージである。

変圧器１６は低いかゼロ電流を持つ高い開回路電圧と低電圧高電流フル負荷状態 の特性を持つようにリーク・レアクタンス自動変圧器である。これらの特性は変 圧器とランプに関して図５に図示され、電極の摩耗あるいは負荷状態でのランプ のエイシンクに対処する自動的補償を供給する。変圧器１６の高電圧ゼロ負荷特 性はランプ１０の操作を開始するに必要な高いイグニッション電圧を供給するた めに利用される。ランプ１０が操作されていない場合は、それは変圧器１６の二 次側に対して開回路として現れる。二次側電圧出力は、それがスパーク・ギャッ プ５０が誘導するに必要な２３０ボルトを越えるまで増加する。

この時点で、スパーク・ギャップ５０は事実上アースに直接ショートし、インダ クター４８を介してキャパシター５４はランプ１０の作動を開始するに十分なエ ネルギーを持ったキロボルトのパルスを供給する。誘導が開始されると直ちに、 図５に図示されたようにランプ１０を操作し、スパーク・ギャップ５０を消却す るリーク・リアクタンス特性に対応して変圧器二次電圧は急速に減少する。

もし何かの原因で、ランプ１０がつかないと、スパーク・ギャップ５０は、電極 あるいは他の回路部品の不必要な摩耗ともなる、パルスしているランプ５０を引 き続きスパークし続ける。単一パルスではいつも総べての状態でランプ１０を点 火するには十分でないこともあるので、緊急時シャット・ダウン回路２ｏが発動 し、パラストとランプをシャット・オフするまで、レジスター５２を持つキャパ シター５５が約毎秒１回のわりで制御されたパルスを出す。

従って、操作にあたり、主電力変圧器１６の出力が先ず整流器４６により整流さ れ、ランプ１ｏの一方側に接続されるインダクター４８に供給される。開始する と、変圧器への入力電圧は急速に定格１５ボルトに到達し、これに対応して二次 電圧は、使用する回路とランプによるが、３ｏ。

ボルトあたり−に急速に増加するようになる。電圧が約２３０ボルトに達すると 、スパーク・ギャップ５ｏは上述のようにアークし、インダクター４８は自動変 圧器をピークする。インダクター４８は、−次側が８回巻きで、二次側がランプ １０に直接供給される電圧にして約４０倍多くなるように２３０回巻きになるよ うに、巻かれる。従って、スパーク・ギャップ５０の２３ブレイクダウン電圧は 、インダクター４８を介して電極ギャップを横切ってランプ１０をしてアークを ファイヤ・イニシエイトするに十分な約１２キロボルトにブーストされる。アー クがいったん達成されると、ランプを横切る電圧は、その操作電圧である３５か ら４０ボルトに速やかに減少し、スパーク・ギャップ５０は消滅する。この時点 で、主電圧変圧器１６により供給されるパルス化され整流された電圧から３５か ら４０ボルトの一定直流操作電圧を供給するためのスムージング装置としての機 能を持つことになる。

与えられた変圧器、ランプと回路因子に関して、ランプ抵抗に対する電圧、電流 あるいはワットの関係が図５に図示されている。図５において、１２ボルトの金 属ハロゲン化物アーク放電ランプに対するランプ抵抗が１００から１４０オーム の範囲で横軸に対して図示される。縦軸は３つの軸があり、１つは１０分の１ア ンプの電流、もう１つは３０から４５ボルトを、残りは１ｏから３０ワツト範囲 を示す。ある特殊な例において、ランプ１ｏは電力１２ワツトで１０８オームの 抵抗を示し、図示されているように、電圧、電流とワットの３本の線は点６ｏで 一致する。それぞれの変圧器１６は図５に示したと同様な関係図を示すが、スタ ート点は回路に組みこまれた後での経験的基礎によって決まる。図５の範囲以内 でランプがどこからスタートするかに関係せずに、ランプとバラスト回路のこれ に続く操作は図示された特性に従う。ランプ負荷は電極の摩耗により増加する傾 向があり、従って抵抗も増加する。図５上でランプ抵抗に沿って右側に移動する と、電圧、電流、ワットの変化が判る。負荷抵抗が増加すると、ランプを通過す る電流は減少傾向にあるが、電圧が増加するので、電流の減少よりも急速に減少 し、電力の僅かな増加となる。変圧器とランプ回路の設計を通してこれらの関係 を正しく調整することで、減少された電流によるランプ１０のルーメンスにおけ るいかなる減少も補償し、従って一定のランプ出力を保持できるように、ワット の増加を制御できる。同様に、もし搭載位置の変化によるランプ抵抗が変動する 場合は、操作点は図５の左から右に移動し、電力出力を±０．５％以内に一定と し、従ってランプ出力も一定となるように、自動的に回路が補償する。

例えば図５に図示されているように、図４の回路に配置された１２ワツト出力の ランプは３３０　ミリアンプの電流、１０８オームのランプ抵抗を伴う３６ボル トの電圧になることが判る。例えば仮に、図示された回路と変圧器１６の状態で ランプ抵抗が経時的に１３０オームに変化したとすると、電流は２１６ミリボル トに落ち、電圧は４３ボルトに増加し、電力は１３，１ワツトに増加する。これ らの総べてか変圧器の構造それらに付随した回路特性により自動的に発生する。

ルーメンスのランプ出力は、ランプへの電力の増加は電極摩耗あるいは増加する 間隔による損失をオフセットするので、本質的には一定値を保持する。よって、 図４の主電力変圧器１６と回路において、ランプ１０の寿命に対して一定のライ ト出力を保持するように、電球１０のエイジングは自動的に補償される。時間が ある程度経過すると、図５から判るように、抵抗値はもはや直線的に変化せず、 又回路も電球中の抵抗変化を補償しなくなる。通常、このことは有益なランプ寿 命が超過し、電球を破棄する必要があることを示唆している。

ランプがスタートするとスイッチ・オン／オフの必要がある電力変圧器上にいか なる付加的な巻き、フィードバック、スイッチングあるいは他の制御手段をも必 要としない金属ハロゲン化物低ワツト放電アーク・ランプに対する制御と操作回 路について紹介してきた。一旦このランプ系が操作開始すると、構造的に簡単で 高い効率の下でしかも非常に経済的な金属ハロゲン化物放電ランプ装置が得られ る。

図２と図４を参照すると、本発明の電力感知と緊急時シャット・ダウンの概念が 詳細に示されている。金属ハロゲン化物のアーク放電ランプは電極摩耗あるいは エイジングにより低下したライト出力に敏感であるのみならず、もしも金属ハロ ゲン化物アーク放電ランプに過多な電力が供給されると、ランプに危険な損傷を 与えかねず、極端にはランプを破損させることにもなる。かかるファイヤの危険 性を伴うようなバラストの過熱は、他の起り得る問題である。図５の線が常増線 の上で連続して増加していなくとも、ランプを使用する人の安全あるいはランプ が配置されている環境保全のためにも、ある制御と限界が取られるべきである。

この回路は負荷過少あるいは負荷過多の出力モードでは保持状態が許されない。

このことは、小型化された低ワツトのランプがしばしば遭遇する危険状態での適 応の際に重要である。

従って、ランプに供給される電力出力をモニターし、ランプを予めセットされた 安全限界以内に保持するための緊急シャット・ダウン回路と感知回路を供給して きた。

上述のように、変圧器１６の二次出力電圧を感知するために電圧ドライバ・ネッ トワーク５６が設けられ、この変圧器１６は、入力が注意深く制御されているの で、電力出力値に近づけられ、又制御と緊急シャット・ダウン用のプリセット標 準と比較される。図４にあるように、もしも通常操作状態でのランプｌＯにおけ る電圧が例えば３６ボルトとすると、点６２における電圧は約１０分の１の３． ６ボルトとなる。この３．６ボルトはその後、コンパレーター・ネットワーク中 のトランジスター６４に供給され、制御された電圧とアース間に接続されるレジ スター・ネットワーク中のポット６６でセットされた予め設定された電圧と比較 される。この電圧は、例えば４．３ボルトに設定でき、この値は基本的にはトラ ンジスター６４の０．７ボルトを介して点６２の電圧に標準ドロップを加算した ものである。

トランジスターの電圧がこの値を越えると、それはトランジスター６４上に戻り 、結果としてランプ１０が老朽化し、その有効使用寿命限界に近づいたことを指 示する制御パネル上にあるＬ　Ｅ　Ｄライトを点火する。これらの数は、もちろ んランプの期待寿命値に反映され、又必要な交換時期やスケジュールを適切に提 供するように経験的に選択できる。

キャパシター５８を伴って電圧ドライバ５６は、電圧コンパレーター・トランジ スター６４を各々の遷移に反応しないように１５秒の時定数が設けられている。

トランジスター６４用の第１のコンパレーター・ネットワークに供給される電圧 に組みこまれた１５秒の時定数により、ＬＥＤ　６８の赤ライトが点滅しないよ うになっている。従って、コンパレーターのレベルを越えた一時的な遷移がライ ト６８を点火しないことになる。赤ライトが、一旦点火した後で遷移による消点 火から避けるために、このサブシステムの中にヒステリシスを設けている。第２ のコンパレーター回路７０がランプが自動破壊をせず、ランプの故障あるいは危 険とか不必要な再スタートを防止するための他の“開回路”により系をシャット ・ダウンさせるために設けられである。ここでも、点６２からの電圧は、例えば ４ニアボルトの好ましい値にプリセットされつる他のネットワーク・ポット７２ からの電圧と比較されるためのトランジスター・チップ７１に供給される。この ことは、もしもランプ回路が“開”となると、レジスター・ネットワーク５６を 横切る電圧が４７ボルトを越え、トランジスター５６へ４．７ボルトを供給する ことを意味する。更に、トンシスター７１は直ちに誘導し、７４で示した抵抗可 能ネットワークを介して、オスシレータ・チップ４０へのフィード・バック電圧 上げ、又オスシレータを停止するので、主電力変圧器１６へ供給されていたいか なる電力もシャット・オフされる。この限界は明らかに、回路を保護し、損傷発 生前に装置を停止するために好ましいレベルで設定される。例えば、１つの実施 例では、第ルベルが１４ワツトに、第２緊急時シャット・ダウン・レベルが第２ 電力出力の１５ワツトにトラップされるように設定される。

緊急シャット・ダウン部は又７６で一般的に示したラッチング・ネットワークを 持ち、このラッチング・ネットワークは、全バラストがシャット・オフされ、完 全に再スタートされるまで、緊急時シャット・ダウン回路をオフの状態にラッチ する。これで、スタート時の繰り返しサイクルと、特殊環境あるいは危険操作状 態での系をパワー・アップする繰り返し作動をも防止できる。−置県がシャット ・オフされ、キャパシターが完全に放電されると、前述の最初の状態に再スター ト・サイクルが開始され、操作が開始する。もしも誤動作があると、系は直ちに 再びシャット・ダウンし、一般にはスタート・アップ時の３秒以内で、再びシャ ット・ダウンの状態にラッチされる。比較可能な電圧がトランジスター７８を作 動すると、トランジスター７１の誘導を介して、ラッチング回路が基本的に働く 。結果として、シャット・ダウン・ネットワークを介して６．８にトランスレー トし、オスシレータ−４０をシャット・オフするため、トランジスター７１を誘 導状態に保持する点８０において、トランジスター７８をして７．５ボルトの電 圧を供給することになる。

ランプ１０に対するエイジング・ファクターが予め設定された値を越える時を指 示する第１のコンパレーターに加えて、緊急シャット・ダウン・ネットワークは 従来の技術ではなかった安全性が具備されている。例えば、もしもランプ１０が 、破損した電極、クラックの入ったエンベロープ、断続したランプあるいは他の この種の故障によりスタートし得ないとすると、当然想像できるように、主電力 変圧器１６は二次側電圧をしてスタート・レベルに急速に上昇させ、３５から４ ０ボルトの操作レベルを越え、結果として、点６２の電圧を点７２におけるコン パレータ一点の４．７ボルト以上に非常に上昇させ、トランジスター７１とラッ チング機構７６を介して直ちにシャット・ダウンをトリガーする。ランプの“開 回路”状態において、点６２における電圧が４．７ボルトを越え、トリガーがオ スシレータ４０の瞬時のシャット・ダウンをトリガーする前に、キャパシター５ ８は完全にチャージ・アップする必要がないので、時間遅れ回路は緊急用には有 効でない。前述の通り、この緊急時シャット・ダウン機構は、取り上げた例では 、通常約３秒必要である。通常、これは、故障の場合、スパーク・ギャップ５０ を介してランプのファイヤリングとかスパーク放電を防止するので、スタート時 電圧の１２キロボルトの危険性のあるビルドアップは避けられ、スパークなしで 、他の危険は放電のない状態が環境の中にできる。

従って、ランプに適応すると、バラスト系の出力を感知することで、危険な放電 、スパークあるいは危険な環境での破損したり、“開”ランプを始動しようとす る動作を防止するために、ランプのエイジングのみならず安全シャット・ダウン を提供した。これは、もしランプ電球自体の破損があったり、主電力変圧器出力 を外せないような系部品の故障があった場合、オペレーターあるいは装置に接触 する人を保護する。回路は簡単であり、非常に低い電力ドレンですみ、金属ハロ ゲン化物放電アーク・ランプ用のいかなる操作環境にも対応するように速やかに 作動することは明らかである。本回路は、フイードパツクあるいは他の複雑な制 御回路が必要でないので、直接作動し、自補償型であるので、バラストにより消 費される電力は非常に小さく、金属ハロゲン化物放電アーク・ランプへの効果パ ーセンテージも非常に小さい。この回路に必要な部品は非常に安価で、容易に製 造できるので、イニシャル・コストのみならず使用中のランニング・コストの両 点からも非常に経済的なバラスト回路である。

ン灯 補正書の写しく翻訳文）提出書 （特許法第１８４条の８）

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. １．目的の電力レベルにおいてアーク放電ランプを操作するに十分な直流電源、 当該直流電源の出力電圧を予め設定された値に調節するための手段、操作電力を ランプに供給するために前記直流電源に操作可能に接続され、二桁のキロヘルツ の範囲の周波数を持つ電力オスシレータである調節可能なデューテー・サイクル 、前記電力オスシレータ出力をランプ用操作電源に交換するために、前記調節可 能なデューテー・サイクル電力オスシレータに接続する一次側巻線とランプに接 続するように採用された二次側巻線をそれぞれ持つ変圧器、ランプに接続した場 合前記二桁のキロヘルツのオスシレータ出力を直流電圧に変換するための二次側 巻線に接続される整流器手段、ランプを点火するため電力オスシレータ出力から の高電圧パルスを二次側巻線に選択的に発生するための前記変圧器の二次側巻線 に接続された開始回路手段、ランプに接続した場合の必要な操作電力を供給する ために、予め設定された値に前記電力オスシレータのデューテー・サイクルを設 定する手段とからなる低ワット金属ハロゲン化物アーク放電ランプを操作するバ ラスト。
2. ２．アーク放電ランプに供給される電力出力を感知する手段と、予め設定された 値を超えた電力出力として表示されるように必要なランプ寿命を予告するための 手段に接続される指示手段を持つことを特徴とする請求項１に記載のバラスト。
3. ３．前記電力出力が予め設定された値を超えた場合に、前記調節可能なデューテ ー・サイクル電力オスシレータを遮断するための手段を持つことを特徴とする請 求項２に記載のバラスト。
4. ４．ランプがそれに接続され、定常状態で操作する場合に、前記変圧器の二次側 からの整流された電力−オスシレータ出力をフィルターにかけ、スムースにする 機能のある誘導的で容量性のある回路エレメントを前記開始回路が持つことを特 徴とする請求項１に記載のバラスト。
5. ５．前記誘導的で容量性のある回路エレメントが、アーク放電ランプの一側と、 又変圧器の二次側と直列に接続されるセンター・タップと、当該センター・タッ プからアーク放電ランプの他側に接続する予め設定されたブレイクダウン電圧を 持つスパーク・ギャップとからなることを特徴とする請求項４に記載のバラスト 。
6. ６．前記電力−オスシレータのデューテー・サイクルを設定するための手段が、 電力−オスシレータを前記変圧器の一次側巻線に接続あるいは断続するためのス イッチ手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のバラスト。
7. ７．前記調節可能なデューテー・サイクル電力−オスシレータが５０〜６０％か らのデューテー・サイクル設定値を持つことを特徴とする請求項１に記載のバラ スト。
8. ８．前記調節可能なデューテー・サイクル電力−オスシレータが３０から５０キ ロヘルツの間の周波数を持つことを特徴とする請求項１に記載のバラスト。
9. ９．前記変圧器がその電力出力が二次側負荷に直接比例し、二次側電流に逆比例 するように巻かれることを特徴とする請求項１に記載のバラスト。
10. １０．前記変圧器が、低電流を持つ高開回路電圧と、高電流特性を持つ低フル負 荷電圧を持つ漏電リアクタンス単巻変圧器であることを特徴とする請求項９に記 載のバラスト。
11. １１．開始時あるいは長時間使用目的のための増加される電圧がランプに自動的 に供給される結果となるように、前記変圧器磁石回路、ワイヤ・ゲージそして巻 数が、ランプ操作に必要な出力よりも高い二次電圧出力を選択的に提供さるよう に選べることを特徴とする請求項９に記載のバラスト。
12. １２．アーク放電ランプの内部抵抗が上がると、ランプからの出力を一定に保持 するようにアーク放電ランプに供給される電力を増加するために二次電流が減少 するよりも高い速度で変圧器の二次側は減少し、又変圧器の電圧出力が増加する 結果となるように、前記変圧器が巻かれることを特徴とする請求項９に記載のバ ラスト。
13. １３．高効率低ワット金属ハロゲン化物アーク放電ランプが、整流器手段、開始 手段そして主電力変圧器の二次側巻線に直列に接続されることを特徴とする請求 項１に記載のバラスト。
14. １４．前記アーク放電ランプが２から３５ワットの電力出力を持ち、３５から１ ５０ルーメンス／ワットの効率を持つことを特徴とする請求項１３に記載のバラ スト。
15. １５．前記アーク放電ランプが２．５、１２あるいは２０ワットの電力出力を持 つことを特徴とする請求項１４に記載のバラスト。
16. １６．前記直流電源の出力電圧を調節する手段が、直流電源が６ＶＤＣから１５ ．６ＶＤＣの範囲で変化している場合に、１１〜１５ワットの電源に対して１５ ＶＤＣプラスあるいはマイナス１％で前記出力電圧を保持するための回路手段を 含むことを特徴とする請求項１に記載のバラスト。
17. １７．アーク放電ランプを操作するに十分な直流電源を供給する工程、予め設定 された値に前記直流電源の電圧出力を調整する工程、ランプヘの操作電力を供給 する目的で二桁のキロヘルツの周波数を持つオスシレータを供給する工程、ラン プに必要な操作電力を供給するために、前記オスシレータのデューテー・サイク ルを予め設定された量に制御する工程・オスシレータの電圧と電流をランプを活 性化するために必要なレベルに変換するための変圧器を供給する工程、アーク放 電ランプを変圧器出力に接続する工程、ランプに直流電力を供給する目的で前記 変圧器のオスシレータ操作用電力を整流する工程と、アーク放電ランプヘの点火 パルスを選択的に供給するための前記変圧器出力の中での高電圧発生手段を供給 する工程とからなる低電力金属ハロゲン化物アーク放電ランプを制御し、操作す る方法。
18. １８．アーク放電ランプの内部抵抗が上がると、ランプからのライト出力を一定 に保持するようにアーク放電ランプに供給される電力を増加するために二次電流 が減少するよりも高い速度で変圧器の二次側は減少し、又変圧器の電力出力が増 加する結果となるように、前記変圧器が巻かれることを特徴とする請求項１７に 記載の方法。