(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプのための電磁安定器であり、
電源電圧を受け取るための入力端子と、
ランプを受けるためのランプコネクタ端子と、
前記ランプコネクタ端子に並列に結合される制御可能な半導体スイッチと、
前記制御可能な半導体スイッチに直列に接続される電流センサと、
前記電流センサに応答する、前記制御可能な半導体スイッチを制御するための制御回路とを有する電磁安定器であって、
通常モードでの動作時、前記制御回路が、前記電流センサから受け取った電流検出信号に応答して、前記電流検出信号が、前記制御可能な半導体スイッチ中を電流が流れていること示す場合には、前記制御可能な半導体スイッチをオンに切り換え、前記電流検出信号が、前記制御可能な半導体スイッチ中を電流が流れていないこと示す場合には、前記制御可能な半導体スイッチをオフに切り換える電磁安定器。
【請求項２】
前記ランプコネクタ端子に直列に接続されるインピーダンスであって、少なくともインダクタを有するインピーダンスと、
前記ランプコネクタ端子に並列に接続される入力端子を持つ電子スイッチング回路とを有し、
前記電子スイッチング回路が、
前記入力端子に並列に結合される前記制御可能な半導体スイッチと、
前記制御可能な半導体スイッチの制御入力部に結合される出力部を持ち、前記電流センサの出力部に結合される検出入力部を持つ前記制御回路とを有し、
前記制御回路が、前記制御可能な半導体スイッチを導電状態にするような前記制御可能な半導体スイッチのための第１制御信号を前記制御回路が生成する予熱モードで動作することが可能であり、
前記制御回路が、前記予熱モード後に、前記制御可能な半導体スイッチを非導電状態にするような前記制御可能な半導体スイッチのための第２制御信号を前記制御回路が生成する点弧モードで動作することが可能であり、
前記制御回路が、ランプ電流が流れており、前記制御回路が、通常、前記制御可能な半導体スイッチを非導電状態に保つような前記制御可能な半導体スイッチのための前記制御回路の第２制御信号を維持する通常モードで動作することが可能であり、
前記制御回路が、前記通常モードで動作している間、前記制御回路の検出入力部において受け取った前記電流検出信号に応答して、前記電流検出信号が、前記制御可能な半導体スイッチ中を電流が流れていること示す場合には、前記制御可能な半導体スイッチのための前記制御回路の第１制御信号を生成し、前記電流検出信号が、前記制御可能な半導体スイッチ中を電流が流れていないこと示す場合には、前記制御可能な半導体スイッチのための前記制御回路の第２制御信号を生成する請求項１に記載の電磁安定器。
【請求項３】
前記電子スイッチング回路が、前記入力端子に接続され、正の出力端子及び負の出力端子を持つ整流器を有し、前記正の出力端子と前記負の出力端子との間に、前記制御可能な半導体スイッチ及び前記電流センサの直列回路が接続される請求項２に記載の電磁安定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは、放電ランプのスイッチングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプ、例えば、よく知られているＴＬランプは、電磁安定器（ＥＭ安定器）によって駆動されることが一般に知られている。図１は、ランプ２のためのこのような従来のＥＭ安定器１を図示している概略的なブロック図である。この例の安定器１は、駆動されるべきランプ２と直列のインダクタＬ及びコンデンサＣと、前記ランプに並列の一般にバイメタル設計の機械的スイッチＳとを有する。安定器１は、欧州においては一般に230V、50Hzの電源との接続のための入力端子３を更に持つ。ランプコネクタ端子は、４で示されており、ランプ電極は、５で示されている。このような従来の安定器の場合には、ランプは、電源のスイッチングによって、オン及びオフにだけ切り換えられ得る。
【０００３】
より洗練された設計においては、機械的スイッチは、例えばマイクロコントローラなどのインテリジェント制御装置によって操作される制御可能な半導体スイッチに置き換えられる。図２は、このような安定器１０を図示している概略的なブロック図である。図１の例と比較して、機械的スイッチＳが、電子スイッチング回路２０に置き換えられている。この電子スイッチング回路２０は、ランプ２に並列に接続される入力端子２２、２３を持ち、正の出力端子２４及び負の出力端子２５を持つ（４ダイオードブリッジとして示されている）全波整流器２１を有する。電子スイッチング回路２０は、正の端子２４と負の端子２５との間に接続される、ＭＯＳＦＥＴとして示されている半導体スイッチ２６を更に有する。 
【０００４】
電子スイッチング回路２０は、スイッチ２６の制御端子に接続される制御出力部２８ａを持つ制御装置２８を更に有する。制御装置２８は、端子２４、２５からその電力を引き出してもよく、又は外部回路（図示せず）からその電力を引き出してもよい。制御装置２８は、有線又は無線リンク、例えばＲＦを介して外部回路（図示せず）を通じて伝送される外部コマンド信号に応答し得る。
【０００５】
スイッチ２６が、オフ、即ち、非導電状態である間、電源出力がオンに切り換えられると仮定する。電源からの電圧は、ランプを起動するのに不十分である。ランプの起動は、制御装置２８によって２つのステップでなされる。第１ステップは、スイッチ２６のオンへの切り換え、即ち、スイッチ２６を導電状態にするようなスイッチ２６のための制御信号Ｓｃの生成を含む。ここで、ＡＣ電流が、インダクタＬ及びランプ電極５を流れ、ランプ電極５を加熱するであろう。第２ステップにおいては、制御装置２８が、スイッチ２６を再びオフに切り換える、即ち、制御装置２８が、スイッチ２６を非導電状態にするようなスイッチ２６のためのその制御信号Ｓｃを生成する。この中断の結果として、インダクタＬが、ランプの絶縁破壊及び点弧をもたらす高い電圧を発生し、故に、ランプ内の電極５の間をランプ電流が流れる。
【０００６】
インダクタＬによって誘起される点弧電圧の大きさは、電流回路を中断する時点にインダクタに蓄えられているエネルギE(L)の量に依存し、それは、E(L) = 0.5・L・I2と表され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
問題は、インダクタＬによって誘起される電圧が、全てがランプ２に並列に接続された後であるスイッチ２６にも印加されるという事実に関連する。通常、ランプは、誘起電圧がその最大値に達する前に点弧するが、もしかしたら、ランプはすぐには点弧しないかもしれない。このような場合には、誘起電圧の最大値が、スイッチに印加され、前記スイッチは、この電圧に耐えることができず、アバランシェ・モード(avalanche mode)で電流を導通するであろう。このような電流は、スイッチを破壊させ得る。これを防止するため、制御装置２８は、予熱電流の中断のタイミングを、それが最大電流と一致しないように設定するようプログラムされ得る。適切なタイミングは、例えば、電流周期の86%である。コイルが600mHのインダクタンスを持ち、瞬時コイル電流が約0.75Aである、70Wのランプの例示的な状況の場合には、インダクタに蓄えられるエネルギE(L)は、約170mJである。通常のスイッチの場合、前記スイッチが耐えることができるアバランシェエネルギ量は約350mJである。
【０００８】
しかしながら、ユーザが、電源のスイッチングによってランプ２をオフに切り換えることも可能である。または、もしかしたら、ランプは、故障し、動作を停止するかもしれない。いずれの場合においても、電流位相に対するタイミングがランダムであるという違いがあるが、それが、最大ランプ電流と一致するかもしれず、従って、スイッチに非常に高い電圧ピークをもたらすかもしれないので、上記のシナリオも起こる。上記の例においては、最大ランプ電流は約1.6Aであり、スイッチに印加されるエネルギは約770mJである。
【０００９】
本発明の目的は、上記の問題が解決される、とりわけ、電子スイッチが高い誘導電圧パルスから保護される、電子スイッチング回路を備える安定器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明によれば、制御装置２８が、スイッチがオフである間に電流がスイッチを流れているかどうかを監視し、流れている場合には、スイッチをそのオン状態に切り換えるよう適合される。この場合、流れ続ける電流は、もはやスイッチに悪影響を及ぼさず、スイッチは、その小さな抵抗ＲＤＳｏｎに基づいてエネルギの幾らかを放散し得る。
【００１１】
他の有利な詳細は、従属請求項において言及されている。
【００１２】
本発明のこれら及び他の態様、特徴及び利点は、図面に関連する１つ以上の好ましい実施例の以下の記載によって更に説明される。図面において、同じ参照符号は、同じ又は同様の部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】機械的スイッチを備える従来のＥＭ安定器を図示している概略的なブロック図である。
【図２】制御可能な半導体スイッチを備えるＥＭ安定器を図示している概略的なブロック図である。
【図３】本発明による制御可能な半導体スイッチを備えるＥＭ安定器を図示している概略的なブロック図である。
【図４】本発明のハードウェア実施例を概略的に図示しているブロック図である。
【図５】本発明のソフトウェア実施例を概略的に図示しているフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図３は、上記のような回路２０の全素子に更に加えてスイッチ２６と直列の電流センサ１２７を有する電子スイッチング回路１２０を持つ、広く参照符号１１０によって示されている、本発明による安定器の実施例を概略的に図示しているブロック図である。電流センサは、小さな抵抗器として実施されてもよいが、この実施例においては、ダイオードとして示されている。制御装置２８は、電流センサ１２７からの出力信号を受け取るための検出入力部２８ｂを持つ。
【００１５】
図４は、本発明のハードウェア実施例を概略的に図示しているブロック図である。制御装置２８は、検出入力部２８ｂに接続される正の入力部を持ち、負の入力部において基準電圧Ｕｒｅｆを受け取る比較器４１を有する。制御装置２８は、比較器４１の出力部に接続される或る入力部を持ち、別の入力部においてイネーブル信号Ｓｅを受け取るＡＮＤゲート４２を更に有する。制御装置２８は、ＡＮＤゲート４２の出力部に接続される或る入力部を持ち、別の入力部において制御信号Ｓｃを受け取るＯＲゲート４３を更に有する。
【００１６】
予熱及び点弧の段階の間、イネーブル信号ＳｅはＬＯＷであり、ＡＮＤゲート４２からの出力信号はＬＯＷである。従って、スイッチ２６のスイッチング状態は、制御信号Ｓｃだけで決定され、制御信号Ｓｃは、予熱電流を生成するようスイッチ２６を閉じる場合はＨＩＧＨであり、点弧を引き起こすようスイッチを開ける場合はＬＯＷに切り換えられる。
【００１７】
次いで、制御装置２８は、通常動作モードに入る。通常動作モードの間、ランプは常時ともっている。このモードにおいては、イネーブル信号ＳｅはＨＩＧＨであり、制御信号ＳｃはＬＯＷである。電流がスイッチ２６を流れていない限り、ＡＮＤゲート４２からの出力信号は、ＬＯＷのままであり、スイッチは、開いたままである。（スイッチが開いていることからアバランシェ電流であるに違いない）スイッチ２６中の電流が十分な大きさに達するとすぐに、比較器４１は、ＨＩＧＨ信号を出力し、ＡＮＤゲート４２にＨＩＧＨ信号を出力させ、これは、ＯＲゲート４３にＨＩＧＨ信号を出力させ、故に、スイッチ２６が閉じられる。スイッチ２６は、スイッチ中の電流が消えたとき、自動的に開けられることに注意されたい。
【００１８】
図５は、本発明のソフトウェア実施例を概略的に図示しているフロー図である。 
【００１９】
ステップ５１において、制御装置２８が、それが、予熱段階又は点弧などのスイッチを流れる電流が許容されるモードで動作しているかどうかをチェックする。イエスである場合には、他の動作がされる必要はない。
【００２０】
ステップ５２において、制御装置２８が、スイッチを電流が流れているかどうかをチェックする。ノーである場合には、ステップ５３ａにおいて、制御装置２８が、スイッチをオフにするようなスイッチ２６のための制御信号を設定する、又はスイッチをオフに維持するようなスイッチ２６のための制御信号を維持する。イエスである場合には、ステップ５３ｂにおいて、制御装置２８が、スイッチをオンにするようなスイッチ２６のための制御信号を設定する、又はスイッチをオンに維持するようなスイッチ２６のための制御信号を維持する。
【００２１】
上記の実施例においては、整流器２１が、電流を一方向だけに伝導するよう動作されなければならない相対的に安価なＭＯＳＦＥＴの使用を可能にしていることに注意されたい。原則的に、その代わりに、二方向の電流で動作されることが可能な別のタイプの制御可能なスイッチを使用することも可能である。この場合には、整流器は省かれ得る。
【００２２】
要約すると、本発明は、ガス放電ランプ２のための電磁安定器１１０であって、
−  電源電圧を受け取るための入力端子３と、
−  ランプを受けるためのランプコネクタ端子４と、
−  ランプコネクタ端子に並列に結合される制御可能な半導体スイッチ２６と、
−  制御可能なスイッチ２６に直列に接続される電流センサ１２７と、
−  電流センサ１２７に応答する、制御可能なスイッチ２６を制御するための制御回路２８とを有する電磁安定器１１０を供給する。
【００２３】
通常モードでの動作時、制御回路２８は、電流センサから受け取った電流検出信号に応答して、前記電流検出信号が、制御可能なスイッチ２６中を電流が流れていること示す場合には、制御可能なスイッチ２６をオンに切り換え、前記電流検出信号が、制御可能なスイッチ２６中を電流が流れていないこと示す場合には、制御可能なスイッチ２６をオフに切り換える。
【００２４】
図面及び上述の説明において本発明を詳細に図示し、説明しているが、このような図及び説明は、説明的なもの又は例示的なものであって、限定するものではないとみなされるべきであることは、当業者には明らかであろう。本発明は、開示されている実施例に限定されない。それどころか、添付の請求項において規定されているような本発明の保護範囲内で幾らかの変形及び修正が可能である。例えば、コンデンサＣはなくてもよい。更に、本発明の発明骨子は、他の半導体スイッチをアバランシェ電流から保護するためにも、即ち、ランプ安定器のアプリケーションではない他のアプリケーションにおいても、適用され得る。
【００２５】
請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。請求項において列挙されている幾つかのアイテムの機能を単一のプロセッサ又は他のユニットが実現してもよい。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はそれの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体に記憶／分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムなどを介して、他の形態で分散されてもよい。請求項におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されてはならない。
【００２６】
上記において、本発明は、本発明による装置の機能ブロックを図示するブロック図を参照して説明されている。これらの機能ブロックの１つ以上は、このような機能ブロックの機能が個々のハードウェアコンポーネントによって実施されるハードウェアにおいて実施されてもよいが、これらの機能ブロックの１つ以上は、このような機能ブロックの機能が、コンピュータプログラムの１つ以上のプログラムライン、又はマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、ディジタルシグナルプロセッサなどのようなプログラム可能な装置によって実施されるように、ソフトウェアで実施されることも可能であることは理解されたい。
【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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