(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導駆動ガス放電ランプアセンブリの２次回路であって，該誘導駆動ガス放電ランプアセンブリは誘導電源から分離可能であり，該誘導電源から電磁誘導で受電でき，
間隔を保つ第１電極及び第２電極をガス内に有するランプと，
前記第１電極及び前記第２電極に接続された２次コイルであって，前記誘導電源の１次回路との誘導結合を介して受電でき，前記誘導電源の前記１次回路から分離可能である，２次コイルと，
前記２次コイルと対向するように，前記第１電極と前記第２電極との間に直列に接続された予熱コンデンサであって，前記２次回路が前記誘導結合を介して受電した電力は，前記ガス及び前記予熱コンデンサのうち少なくとも一つに転送される，予熱コンデンサと，
を備える２次回路。
【請求項２】
前記予熱コンデンサは，予熱周波数の電力が前記２次回路に印加されているときは，前記予熱コンデンサを通る電流経路が前記ガスを通る電流経路よりも低いインピーダンスを有し，点灯周波数の電力が前記２次回路に印加されているときは，前記予熱コンデンサを通る前記電流経路が前記ガスを通る前記電流経路よりも高いインピーダンスを有するように選択された特性を有する請求項１に記載の２次回路。
【請求項３】
前記２次コイルと前記第１電極との間に直列に接続された第２コンデンサを更に含む請求項２に記載の２次回路。
【請求項４】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記予熱コンデンサと，前記第２コンデンサとの共振周波数にほぼ等しい請求項３に記載の２次回路。
【請求項５】
前記点灯周波数は，前記２次コイルと，前記第２コンデンサとの共振周波数にほぼ等しい請求項３に記載の２次回路。
【請求項６】
周波数制御器及び１次コイルを備える１次回路と，
２次コイルと，ガス放電ランプと，予熱コンデンサと，を備え，前記1次回路から分離可能な２次回路であって，前記ガス放電ランプは間隔を保つ第１電極及び第２電極をガス内に有し，前記予熱コンデンサは，前記２次コイルと対向するように，前記第１電極と前記第２電極との間に直列に接続され，前記２次コイルは前記１次コイルから分離可能であり，誘導結合を介して前記１次コイルから受電し，前記誘導結合を介して受電した電力は，前記ガス及び前記予熱コンデンサの少なくとも一つに転送される，２次回路と，
予熱周波数では，前記予熱コンデンサが前記第１電極から前記第２電極へ前記ガスを通じて電流が流れることを阻止し，点灯周波数では，前記予熱コンデンサが前記第１電極から前記第２電極へ前記ガスを通じて電流を流すように選択的に動作する前記周波数制御器と，
を備えるガス放電ランプアセンブリ。
【請求項７】
前記２次回路は，点灯コンデンサを含む請求項６に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記点灯コンデンサは，前記２次コイルと前記第１電極との間に直列に接続される請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記予熱コンデンサと，前記点灯コンデンサと，の直列共振周波数にほぼ等しいように更に規定される請求項８に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記点灯周波数は，前記２次コイルと，前記点灯コンデンサと，の共振周波数にほぼ等しいように更に規定される請求項９に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
間隔を保つ第１電極と第２電極をガス内に有するガス放電ランプを起動し，点灯させる方法であって，前記ガス放電ランプは誘導電源から電磁誘導で受電し，前記ガス放電ランプは前記誘導電源から分離可能であり，
前記ガス放電ランプの２次回路と誘導結合を形成するように，予熱周波数で前記誘導電源の１次回路に電力を印加するステップであって，前記２次回路は前記１次回路から分離可能であり，前記ガス放電ランプに接続された２次コイルと，該２次コイルと対向するように，前記第１電極と前記第２電極との間に直列に接続された予熱コンデンサとを備え，前記電力は，前記予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスが，前記ガスを通る電流経路のインピーダンスより低くなる前記予熱周波数で印加される，ステップと，
前記２次回路と前記誘導結合を形成するように，点灯周波数で前記誘導電源の前記１次回路に電力を印加するステップであって，前記電力は，前記予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスが，前記ガスを通る電流経路のインピーダンスより高くなる前記点灯周波数で印加される，ステップと，
を有する方法。
【請求項１２】
予熱周波数の電力を印加する前記ステップは，前記ランプを予熱するのに十分な時間実行される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
予熱周波数の電力を印加する前記ステップは，前記ランプを予熱するのに十分な所定の時間実行される請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記２次回路に接続された点灯コンデンサと，前記予熱コンデンサと，の共振周波数にほぼ等しい請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記点灯周波数は，前記２次コイルと前記２次回路に接続された点灯コンデンサとの共振周波数にほぼ等しい請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
間隔を保つ１対の電極をガス内に有するガス放電ランプを起動し，点灯させる方法であって，前記ガス放電ランプは誘導電源から電磁誘導で受電し，前記ガス放電ランプは前記誘導電源から分離可能であり，
前記ガス放電ランプの２次回路と誘導結合を形成するように，予熱周波数で前記誘導電源の１次回路に電力を印加するステップであって，前記２次回路は前記１次回路から分離可能であり，前記ガス放電ランプに接続された２次コイルと，該２次コイルと対向するように，前記ガス放電ランプの各電極間に接続された予熱コンデンサとを備え，前記電力は，前記予熱コンデンサを通って前記各電極の一方から前記各電極の他方へ電流が流れるように選択した前記予熱周波数で印加される，ステップと，
前記２次回路と前記誘導結合を形成するように，点灯周波数で前記誘導電源の前記１次回路に電力を印加するステップであって，前記電力は，前記ガスを通って前記各電極の一方から前記各電極の他方へ電流が流れるように選択した前記点灯周波数で印加される，ステップと，
を有する方法。
【請求項１７】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記２次回路に接続された点灯コンデンサと，前記予熱コンデンサと，の直列共振周波数にほぼ等しい請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記点灯周波数は，前記２次コイルと，前記２次回路に接続された点灯コンデンサと，の直列共振周波数にほぼ等しい請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
前記予熱周波数は，前記点灯周波数のほぼ２倍に等しい請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記予熱周波数の電力を印加するステップは，約１秒間から約５秒間実行される請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
誘導駆動ガス放電ランプアセンブリの誘導電力供給システムであって，
予熱周波数及び点灯周波数で動作するタンク回路を備えた１次回路であって，該タンク回路の共振周波数を選択的に変更する共振周波数制御器を備える１次回路と，
間隔を保つ第１電極及び第２電極をガス内に有するランプと，
前記タンク回路から分離可能な２次コイルであって，前記第１電極及び前記第２電極に接続され，前記タンク回路との誘導結合を介して受電する，２次コイルと，
前記２次コイルと対向するように，前記第１電極と前記第２電極との間に直列に接続された予熱コンデンサと，
を備えるシステム。
【請求項２２】
前記予熱コンデンサは，予熱周波数の電力が前記２次回路に印加されているときは，前記予熱コンデンサを通る電流経路が前記ガスを通る電流経路よりも低いインピーダンスを有し，点灯周波数の電力が前記２次回路に印加されているときは，前記予熱コンデンサを通る前記電流経路が前記ガスを通る前記電流経路よりも高いインピーダンスを有するように選択された特性を有する請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記２次コイルと前記第１電極との間に直列に接続された第２コンデンサを更に含む請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記予熱コンデンサと，前記第２コンデンサとの共振周波数にほぼ等しい請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記点灯周波数は，前記２次コイルと，前記第２コンデンサとの共振周波数にほぼ等しい請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
周波数制御器及びタンク回路を備えた１次回路であって，該周波数制御器は予熱周波数及び点灯周波数で選択的に動作し，前記タンク回路の共振周波数を選択的に変更する手段を更に備える１次回路と，
２次コイルと，ガス放電ランプと，予熱コンデンサと，を備え，前記1次回路から分離可能な２次回路であって，前記ガス放電ランプは間隔を保つ第１電極及び第２電極をガス内に有し，前記予熱コンデンサは，前記２次コイルと対向するように，前記第１電極と前記第２電極との間に直列に接続され，前記２次コイルは前記タンク回路から分離可能であり，誘導結合を介して前記タンク回路から受電し，前記誘導結合を介して受電した電力は，前記ガス及び前記予熱コンデンサの少なくとも一つに転送され，前記予熱コンデンサは前記予熱周波数の電力が前記２次回路に供給されたときは，前記第１電極から前記第２電極へ前記ガスを通じて電流が流れることを阻止し，前記予熱コンデンサは前記点灯周波数の電力が前記２次回路に供給されたときは，前記第１電極から前記第２電極へ前記ガスを通じて電流が流れるようにする２次回路と，
を備えるガス放電ランプアセンブリ。
【請求項２７】
前記タンク回路の共振周波数を変更する前記手段は，前記タンク回路の容量を変更する手段を含む請求項２６に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
前記タンク回路の共振周波数を変更する前記手段は，前記タンク回路のインダクタンスを変更する手段を含む請求項２６に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
前記２次回路は点灯コンデンサを含む請求項２６に記載のアセンブリ。
【請求項３０】
前記点灯コンデンサは，前記２次コイルと前記第１電極との間に直列に接続される請求項２９に記載のアセンブリ。
【請求項３１】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記予熱コンデンサと，前記点灯コンデンサと，の直列共振周波数にほぼ等しいように更に規定される請求項３０に記載のアセンブリ。
【請求項３２】
前記点灯周波数は，前記２次コイルと，前記点灯コンデンサとの共振周波数にほぼ等しいように更に規定される請求項３１に記載のアセンブリ。
【請求項３３】
前記タンク回路の共振周波数を変更する前記手段は，前記１次回路が前記点灯周波数の電力を前記２次コイルに印加しているときは，前記共振周波数が前記点灯周波数にほぼ対応するように調整し，前記１次回路が前記予熱周波数の電力を前記２次コイルに印加しているときは，前記共振周波数が前記予熱周波数にほぼ対応するよう調整にする制御回路を含む請求項３２に記載のアセンブリ。
【請求項３４】
間隔を保つ第１電極及び第２電極をガス内に有するガス放電ランプを起動し，点灯させる方法であって，前記ガス放電ランプは誘導電源から電磁誘導で受電し，該誘導電源は，タンク回路及びタンク回路共振周波数制御器を備える１次回路を含み，前記ガス放電ランプは前記誘導電源から分離可能であり，
前記ガス放電ランプの２次回路と誘導結合を形成するように，予熱周波数で前記誘導電源の前記１次回路に電力を印加するステップであって，前記２次回路は前記１次回路から分離可能であり，前記ガス放電ランプに接続された２次コイルと，該２次コイルと対向するように，前記第１電極と前記第２電極との間に直列に接続された予熱コンデンサとを備え，前記電力は，前記予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスが，前記ガスを通る電流経路のインピーダンスより低くなる前記予熱周波数で印加される，ステップと，
予熱周波数の電力を２次回路に印加する前記ステップで，前記タンク回路の共振周波数を，前記予熱周波数にほぼ対応するように調整するステップと，
前記２次回路と前記誘導結合を形成するように，点灯周波数で前記誘導電源の前記１次回路に電力を印加するステップであって，前記電力は，前記予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスが，前記ガスを通る電流経路のインピーダンスより高くなる前記点灯周波数で印加される，ステップと，
点灯周波数の電力を２次回路に印加する前記ステップで，前記タンク回路の共振周波数を，前記点灯周波数にほぼ対応するように調整するステップと，
を有する方法。
【請求項３５】
予熱周波数の電力を印加する前記ステップは，前記ランプを予熱するのに十分な時間実行される請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記の各調整ステップのうち少なくとも一つは，前記タンク回路の容量を変化させるステップを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】
前記の各調整ステップのうち少なくとも一つは，前記タンク回路のインダクタンスを変化させるステップを含む請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
間隔を保つ１対の電極をガス内に有するガス放電ランプを起動し，点灯させる方法であって，前記ガス放電ランプは誘導電源から電磁誘導で受電し，前記ガス放電ランプは前記誘導電源から分離可能であり，
１次回路に接続されたタンク回路の共振周波数が予熱周波数に実質的に一致するように調整するステップと，
前記ガス放電ランプの２次回路と誘導結合を形成するように，前記予熱周波数で前記誘導電源の前記１次回路に電力を印加するステップであって，前記２次回路は前記１次回路から分離可能であり，前記ガス放電ランプに接続された２次コイルと，該２次コイルと対向するように，前記の各電極間に接続された予熱コンデンサとを備え，前記予熱周波数は，前記予熱コンデンサを通って前記各電極の一方から前記各電極の他方へ電流が流れるように選択される，ステップと，
前記タンク回路の共振周波数が点灯周波数に実質的に一致するように調整するステップと，
前記２次回路と前記誘導結合を形成するように，前記点灯周波数で前記誘導電源の前記１次回路に電力を印加するステップであって，前記点灯周波数は，前記ガスを通って前記各電極の一方から前記各電極の他方へ電流が流れるように選択される，ステップと，
を有する方法。
【請求項３９】
前記の各調整ステップのうち少なくとも一つは，前記タンク回路の容量と，前記タンク回路のインダクタンスと，のうち少なくとも一つを変更するステップを含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記予熱周波数は，前記２次コイルと，前記２次回路に接続された点灯コンデンサと，前記予熱コンデンサとの直列共振周波数にほぼ等しく，
前記点灯周波数は，前記２次コイルと，前記点灯コンデンサとの直列共振周波数にほぼ等しい請求項３９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガス放電ランプに関し，より詳細にはガス放電ランプを起動し，駆動する回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプは広範な応用に用いられている。従来のガス放電ランプは，ランプスリーブ内に互いに間隔を保つ電極対を含む。ガス放電ランプは通常不活性ガスで満たされている。多くの応用では，光出力を強化するか，別の影響を与えるように金属蒸気がガスに加えられる。点灯（ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）中は，ガスを通じて電極間を電流が流れる。これによってガスが放電光を発する。光の波長（すなわち色）は，種々のガス及びガス内の種々の添加物を用いて変えることができる。いくつかの応用，例えば従来の蛍光灯ではガスが紫外光を放出し，その紫外光がランプスリーブ内部に塗布された蛍光体によって可視光に変換される。
【０００３】
従来のガス放電ランプの点灯原理は比較的直截的であるが，従来のガス放電ランプは通常，特別な起動過程を必要とする。例えば，従来のガス放電ランプを起動する従来の過程は，電極を予熱して電極の周囲に多量の電子を発生させ（「予熱」段階），そしてガスを通じて電極間にアーク放電を生じさせるのに十分な強度の電流スパイクを電極間に印加する（「点火（ｓｔｒｉｋｅ）」段階）。ガスを通じたアーク放電が起きると，ランプの点灯を維持するために必要な電力は非常に小さいので，電力は減少される。
【０００４】
多くの応用では，電極を直列に接続し，白熱ランプのフィラメントのように電極間に電流を通じて電極を予熱する。電極を通じて電流が流れると，電極の固有抵抗によって電子が励起される。電極が十分に予熱されると電極間に直接の電気接続が形成され，それによってガスを通る経路が電極間を電気が流れる唯一の経路となる。ほぼ同時に，電極に印加する電力を増加させ，電子が電極間にアーク放電を起こすのに十分な電位差を与える。
【０００５】
起動回路は，広範な方法による広範な構成及び動作を用いる。一応用では，電力供給回路は，特定範囲の電力が供給されたときだけ二つの電極間に予熱電流を印加するように構成されたトランス対を含む。電力の周波数を変えることによって，予熱動作を選択的に制御することができる。この電力供給回路は，機能はするものの，二つの追加のトランスを用いる必要があり，電力供給回路の費用及びサイズを劇的に増加させる。更に，この回路は電力供給回路とランプとの間に直接の電気接続を含む。直接の電気接続はいくつかの欠点を有する。例えば，直接の電気接続を行うには，ランプを設置又は撤去するときにユーザが電気接続（及び時には機械的接続）を行う必要がある。更に直接電気接続は，電力供給回路とランプとの間が橋絡（ｂｒｉｄｇｅ）されるという比較的高い電気的問題のリスクがある。
【０００６】
いくつかの応用では，ガス放電ランプは誘導結合によって給電される。これは，例えば電線接続などの直接電気接続の必要性をなくし，また電力供給回路とガス放電ランプとの間をある程度絶縁する。誘導結合は直接電気接続に対して種々の利点をもたらすが，誘導結合を利用すると起動過程が複雑になる。誘導システムにおいて，起動回路の動作を制御する一つの方法は，電極間を選択的に直接電気接続することができる磁気制御リードスイッチを提供することである。この起動器構成は信頼性があるものの，電磁石とリードスイッチとの間が近接している必要がある。また上記二つの部品間に特定の方向付けが必要である。まとめると，これらの要求条件は，電力供給回路の設計及び構成，並びにランプ回路全体に重要な制約を与える可能性がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は，２次回路に印加する電力の周波数を変えることによって，予熱モード及び点灯モードで選択的に動作できるガス放電ランプの誘導電力供給回路を提供する。一実施例では，誘導電力供給回路は一般に，１次コイルに印加される電力の周波数を変えるための周波数制御器を備えた１次回路と，１次コイルから誘導受電する２次コイルと，ガス放電ランプ及び予熱コンデンサを備える２次回路と，を含む。予熱コンデンサは，予熱周波数範囲内で１次コイルが動作しているときはランプを予熱し，点灯周波数範囲内で１次コイルを動作しているときは正常なランプ点灯をさせるように選択される。一実施例では，予熱コンデンサはランプ電極間に直列に接続される。
【０００８】
一実施例では，予熱コンデンサと，予熱周波数と，点灯周波数とは，予熱周波数ではランプを通る電流経路のインピーダンスが，電極を通る電流経路のインピーダンスより高く，点灯周波数ではランプを通る電流経路のインピーダンスが，電極を通る電流経路のインピーダンスより低いように選択される。
【０００９】
一実施例では，２次回路は，２次コイルとランプとの間に直列に配置された点灯コンデンサを更に含む。点灯コンデンサの容量は，２次コイルのインダクタンスと実質的に平衡するように選択してもよい。この実施例では，予熱コンデンサは，点灯コンデンサの容量にほぼ等しい容量を有してもよい。
【００１０】
一実施例では，１次回路は，予熱周波数及び点灯周波数で共振するようになっている。一実施例では，１次回路は可変容量を有するタンク回路と，該タンク回路の容量を選択的に変えることができる制御器と，を含む。１次回路は，可変インダクタのようなタンク回路の共振周波数を変更するための代替回路を含んでもよい。
【００１１】
一実施例では，可変共振周波数タンク回路は，１又は複数のスイッチを動かすことによって選択的に動作するようにした多数のコンデンサを含んでもよい。このスイッチは，およそ予熱周波数で１次コイルが共振を起こすようにタンク回路の実効容量が設定された第１位置と，およそ点灯周波数で１次コイルが共振を起こすようにタンク回路の実効容量が設定された第２位置と，の間で動かすことができる。
【００１２】
一実施例では，タンク回路は，第１コイルと接地の間に接続されたタンク点灯コンデンサと，予熱コンデンサと並列に，スイッチを含む線に沿って，１次コイルと接地との間に接続されたタンク予熱コンデンサと，を含む。このスイッチは，予熱コンデンサを選択的に有効又は無効にするように動かすことができ，それによって，１次コイルの共振周波数を予熱周波数と点灯周波数とに切り替えることができる。
【００１３】
別の態様では，本発明はガス放電ランプを起動し，点灯させる方法を提供する。この態様の一実施例では，本方法は，ランプを通る電流経路のインピーダンスが予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスより高くなる予熱周波数の電力を，ランプを予熱するのに十分な時間，２次回路に印加することによってランプを予熱するステップと，ランプを通る電流経路のインピーダンスが予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスより低くなる点灯周波数の電力を２次回路に印加することによってランプを点灯させるステップと，を含んでもよい。
【００１４】
一実施例では，予熱周波数は，予熱コンデンサと点灯コンデンサとの結合容量を考慮した２次回路の共振周波数にほぼ対応し，点灯周波数は，点灯コンデンサの容量だけを考慮した２次回路の共振周波数にほぼ対応する。
【００１５】
一実施例では，本方法は，予熱段階では予熱周波数に一致し，点灯段階では点灯周波数に一致するように１次回路の共振周波数を変更するステップを更に含む。一実施例では，このステップは，予熱段階と点灯段階とでタンク回路の実効容量を変更するステップとして更に規定される。別の実施例では，このステップは，予熱段階と点灯段階とでタンク回路の実効インダクタンスを変更するステップとして更に規定される。
【００１６】
本発明は，ガス放電ランプを予熱し，起動し，点灯させる単純で効果的な回路及び方法を提供する。本発明は，最小数の部品を用いて複雑な機能を達成している。これによって回路全体の費用及びサイズが減少する。また本発明は，少数の部品だけを含み，それら部品は本質的に受動性であり，動作が複雑ではないので，信頼性を改善できる可能性がある。通常の応用では，１次回路が予熱周波数から点灯周波数に切り替わったとき，システムは自動的にランプを起動（すなわち点火）する。最初の切替えによって，ガスを通じて電極間にアーク放電を起こすのに十分な電圧が電極間に生じる。ランプが起動されるとランプを通るインピーダンスが低下し，ランプを通る電流経路のインピーダンスと，予熱コンデンサを通る電流経路のインピーダンスとの差が更に大きくなる。これによって，正常点灯中に予熱コンデンサを通る電流量が更に減少する。１次回路の共振周波数を選択的に調整できる応用では，予熱及び点灯双方の段階で効率のよい共振動作を行うように１次回路を変更することができる。更に，２次回路部品はランプの基部に容易に組み込むことができ，それによって実用的な実装を可能にする。
【００１７】
本発明のこれら及び別の目的と，利点と，特徴とは，現在の実施例の詳細な説明及び図面を参照すれば，容易に理解し認識できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例によるガス放電ランプシステムの簡単な図である。
【図２】２次回路及びタンク回路の回路図である。
【図３】ガス放電ランプを起動し，点灯させる方法の一般ステップを示すフローチャートである。
【図４】代替タンク回路の回路図である。
【図５】ガス放電ランプを起動し，点灯させる方法の一般ステップを示すフローチャートである。
【図６】第２の代替タンク回路の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施例によるガス放電ランプシステム１０を図１に示す。ガス放電ランプシステム１０は一般に，１次回路１２及びガス放電ランプ１６に給電する２次回路１４を含む。１次回路１２は，１次回路１２が誘導送電する電力の周波数を選択的に変える制御器２０を含む。２次回路１４は，１次コイル１８から誘導受電する２次コイル２２，及びガス放電ランプ１６を含む。２次回路１４は，２次コイル２２とランプ１６との間に接続された点灯コンデンサ３０と，ランプ電極２４及び２６の間に直列に接続された予熱コンデンサ３２と，を更に含む。制御器２０は，予熱コンデンサ３２を通る電流経路のインピーダンスが，ガス放電ランプ１６内のガスを通る電流経路のインピーダンスよりも低くなるように選択された予熱周波数の電力を２次回路１４に印加することによって，ランプ１６を予熱する。予熱後，制御器２０は，予熱コンデンサ３２を通る電流経路のインピーダンスが，ガス放電ランプ１６内のガスを通る電流経路のインピーダンスよりも高くなるように選択された点灯周波数の電力を２次回路１４に印加する。これによって予熱コンデンサ３２が非同調状態（ｄｅｔｕｎｅｄ）になり，次にガス放電ランプ１６内のガスを通る電流経路に沿って電流が流れることになる。
【００２０】
上述のとおり，本発明の一実施例の簡単な図が図１に示されている。図示した実施例では，１次回路１２は，１次コイル１８と，所望の周波数の電力を１次コイル１８に印加する周波数制御器２０と，を含む。図示した実施例の周波数制御器２０は，一般にマイクロコントローラ４０と，発振器４２と，駆動器４４と，インバータ４６と，を含む。発振器４２及び駆動器４４は個別部品であってもよいし，例えばマイクロコントローラ４０内のモジュールとして，マイクロコントローラ４０に組み込んでもよい。この実施例では，これらの部品は集合的にタンク回路４８を駆動する。より詳しく言えば，インバータ４６がＤＣ（直流）電源５０からタンク回路４８へＡＣ（交流）電力を供給する。タンク回路４８は１次コイル１８を含み，また想定する動作パラメータで１次コイル１８のインピーダンスと平衡するように選択されたコンデンサ５２も含んでよい。タンク回路４８は，直列共振タンク回路であってもよいし，並列共振タンク回路であってもよい。この実施例では，駆動器４４はインバータ４６内のスイッチを動作させるために必要な信号を供給する。次に駆動器４４は発振器４２によって設定された周波数で動作する。次に発振器４２は，マイクロコントローラ４０によって制御される。マイクロコントローラ４０は，PIC18LF1320のようなマイクロコントローラであってもよいし，より一般的なはん用マイクロプロセッサであってもよい。図示した１次回路１２は単なる例示であって，本質的には種々の周波数で誘導給電ができる任意の一時回路を本発明に組み込んでよい。本発明は，Ｋｕｅｎｎｅｎほかの米国特許第６，８２５，６２０号，"Inductively Coupled Ballast Circuit"（誘導結合バラスト回路），２００４年１１月３０日発行，に記載の誘導１次回路に組み込んでもよい。米国特許第６，８２５，６２０号をここに参照する。
【００２１】
上述のとおり，２次回路１４は，１次コイル１８から誘導受電する２次コイル２２と，ガス放電ランプ１６と，点灯コンデンサ３０と，予熱コンデンサ３２と，を含む。ここで図２を参照すると，ガス放電ランプ１６はランプスリーブ６０内で互いに間隔を保つ電極対２４及び２６を含む。ランプスリーブ６０は所望の不活性ガスが充てんされており，また所望であれば金属蒸気も含んでよい。ランプ１６は２次コイル２２に直列に接続されている。本実施例では，第１電極２４は２次コイル２２の一方のリードに接続され，第２電極２６は２次コイル２２の他方のリードに接続されている。本実施例では，点灯コンデンサ３０は２次コイル２２と第１電極２４との間に直列に接続されており，予熱コンデンサ３２は第１電極２４と第２電極２６との間に直列に接続されている。図２において，タンク回路４８は１次コイル１８及びコンデンサ５２を備えている。図２には示していないが，タンク回路４８はコネクタ４９によってインバータ４６と接続されている。
【００２２】
図３を参照してシステム１０の動作を説明する。本方法は一般に，予熱周波数の電力を２次回路１４に印加するステップ（ステップ１００）を含む。予熱周波数は，ランプを通る電流経路のインピーダンスが，予熱コンデンサ３２を通る電流経路のインピーダンスより高くなる周波数に選択される。一実施例では，周波数制御器２０は，点灯コンデンサ３０と，予熱コンデンサ３２と，２次コイル２２と，の直列共振周波数（ｆｓと記す）にほぼ等しい予熱周波数の電力を２次回路１４に印加することによって，ランプ１６を予熱する。本実施例におけるｆｓを計算する公式は下記のとおりである。予熱周波数において，予熱コンデンサ３２は十分に同調して電極２４及び２６の間に直接の電気接続を形成する。これによって予熱コンデンサ３２を通じて電極２４と２６とに直接電流が流れるようになる。この電流が電極２４及び２６を予熱する。システム１０は，電極２４及び２６が十分に予熱されるまで，予熱周波数の電力を供給する（ステップ１０２）。予熱段階の時間は応用毎に異なるが，通常は所定の時間であって，従来のガス放電ランプでは１秒から５秒の範囲であろう。予熱後，制御器２０は，ランプを通る電流経路のインピーダンスが，予熱コンデンサ３２を通る電流経路のインピーダンスより低くなる周波数に選択された点灯周波数の電力を２次回路１４に印加する（ステップ１０４）。本実施例では，点灯周波数は点灯コンデンサ３０の共振周波数（ｆｏと記す）にほぼ等しい。本実施例におけるｆｏを計算する公式は下記のとおりである。この周波数変更は，予熱コンデンサ３２を非同調にし，実効的にランプ１６を通る電流を生じる。この周波数変更は通常，予熱コンデンサが開放回路となるようにはしないが，ガス放電ランプ１６内のガスを通るアーク放電を生じさせるのに十分な量の電流が予熱コンデンサを通って流れることを制限する。結果として，点灯周波数への切替えによって，２次回路１４に発生した電力が，ランプスリーブ６０内のガスを通って一方の電極２４から他方の電極２６への電流経路を流れるようになる。初め，この周波数変更は，非同調になったコンデンサが，電極２４及び２６間に十分な電圧を与え，電流がガスを通してアーク放電を起こす。ランプが起動された後，ランプは点灯周波数で正常に点灯し続ける。換言すれば，２次回路１６に印加された周波数を一度変更することによって，ランプが予熱段階から起動（すなわち点火）段階を経て点灯段階へ移行する。
【００２３】
【数１】
0005497450.tif 000002
Ｌ      ２次コイルインダクタンス
Ｃ１    点灯コンデンサ容量
Ｃ２    予熱コンデンサ容量
ｆｓ    予熱周波数
ｆｏ    点灯周波数
【００２４】
予熱周波数及び点灯周波数を決定する公式によって特定の周波数が得られるが，本願明細書及び請求項において，「予熱周波数」及び「点灯周波数」という用語は，それぞれ上記の計算された「予熱周波数」及び「点灯周波数」を含む周波数範囲を含むものと理解することが望ましい。一般に本システムの効率は，実際の周波数が計算された周波数からずれるとそれだけ損なわれる。通常の応用では，実際の予熱周波数及び実際の点灯周波数は計算された周波数の一定範囲内であることが望ましい。しかし厳密な制限はなく，回路が許容される効率で機能する限り，より大きい偏差が許容される。多くの応用では，予熱周波数はおよそ点灯周波数の２倍である。１次回路１２は，ガス放電ランプ１６の点灯が必要なくなるまで，２次回路１４に電力を印加し続けてよい（ステップ１０６）。
【００２５】
所望であれば，１次回路１２’は，１次回路１２’が予熱周波数及び点灯周波数双方で共振するように，選択的に調整可能な共振を有するように構成してもよい。この機能を組み込んだ一実施例では，１次回路１２’は，タンク回路４８’の共振周波数が予熱周波数及び点灯周波数に一致するように選択的に調整できる可変容量タンク回路４８’（図４参照）を含んでもよい。図４は，タンク回路４８’の容量を変える簡単な回路を示している。図示した実施例では，タンク回路４８’は，１次コイル１８’と接地との間に接続されたタンク点灯コンデンサ５２ａ’と，１次コイル１８’と接地との間に，タンク点灯コンデンサ５２ａ’と並列のスイッチを含む線によって接続されたタンク予熱コンデンサ５２ｂ’と，を含む。スイッチを含む線は，該スイッチを含む線を選択的に開放することができるスイッチ５３’を含み，それによってタンク回路４８’からタンク予熱コンデンサ５２ｂ’を実効的に除くことができる。スイッチ５３’の動作は，例えばマイクロコントローラ４０又は別の制御器である周波数制御器２０によって制御してもよい。スイッチ５３’は，リレー，ＦＥＴ，トライアック（登録商標），又は専用ＡＣスイッチデバイスなど，本質的に任意の種類の電気スイッチであってよい。
【００２６】
この代替回路の動作を，図５を参照して一般的に説明する。１次回路１２’は，タンク回路４８’の共振周波数を予熱周波数にほぼ等しく調整する（ステップ２００）。次に１次回路１２’は，予熱周波数の電力を２次回路に供給する（ステップ２０２）。１次回路１２’は，電極２４及び２６が十分に予熱されるまで，予熱周波数の電力を２次回路に供給し続ける（ステップ２０４）。各電極が十分に予熱されると，１次回路１２’は，タンク回路４８’の共振周波数を点灯周波数にほぼ等しく調整する（ステップ２０６）。１次回路１２’は，動作周波数を切り替えて，点灯周波数の電力を２次回路１４’へ供給する（ステップ２０８）。１次回路１２’は，必要がなくなるまで電力を供給し続けてもよい（ステップ２１０）。また，システム１０は，障害状態が起きた（例えば，ランプが切れた，若しくは取り外された，又は短絡が起きた）とき，動作を停止する障害論理も含んでよい。
【００２７】
並列及び直列のコンデンサ副回路を代替的に用いることによって，種々の容量を実現してもよい。例えば図６は代替タンク回路１２’’を示しており，タンク予熱コンデンサ５２ｂ’’がタンク点灯コンデンサ５２ａ’’と直列に接続されているが，スイッチ５３’’の動作によって，予熱コンデンサ５２ａ’’の周りの回路を短絡させて実効的に回路から予熱コンデンサ５２ｂ’’を取り除くためにスイッチを含む線が含まれる。
【００２８】
本発明を可変容量タンク回路４８’に関連して説明したが，本発明は，タンク回路４８’又は１次回路１２’の共振周波数を，予熱モードと点灯モードとで変える別の方法も含む。例えば１次回路は可変インダクタンスを含んでもよい。この代替実施例（図示していない）では，タンク回路は，可変インダクタと，該可変インダクタのインダクタンスを選択的に制御する制御器と，を含んでもよい。別の例（図示していない）として，タンク回路は，可変容量タンク回路に関連して上述したものとほとんど同じ方法で，制御器によって回路に接続及び切り離しできる多数のインダクタを含んでもよい。
【００２９】
上記の説明は本発明の現在の実施例に関するものである。添付の請求項に規定された本発明の精神及びより広い態様から逸脱することなく，種々の代替物及び変更物を作ることができ，それらは均等論を含む特許法の原理に従って解釈されるものとする。例えば，「一つの」，「この」，又は「前記の」などを用いた単数形のどの請求要素も，該要素を単数に限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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