(57)【要約】  ランプ電極（２、３）を有し、電極の少なくとも一方（２）が２つの電極ターミナル（２ａ、２ｂ）を有するフィラメントで構成されている放電ランプ（１）を駆動する方法は、第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中、放電ランプ（１）で放電ランプ電流（ＩL）を発生するステップと、第２時間インターバル（ｔ２〜ｔ３）中、放電ランプ電流（ＩL）を遮断するステップと、両時間インターバル（ｔ１〜ｔ３）中、一方の電極（２）に電極加熱電流（ＩC）を流すステップを備え、第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中の放電ランプ電流の大きさ（ＩL1）は、公称電流の大きさ（ＩNOM）の９０％未満であり、電極加熱電流（ＩC）は、一方の電極（２）の高温時抵抗（ＲH）が低温時抵抗（ＲC）の４．３〜４．７倍の範囲内に設定され、第２時間インターバル中の電極加熱電流は第１時間インターバル中の電流よりも大である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ電極（２、３）を有し、前記電極のうちの少なくとも一方（２）が、２つの電極ターミナル（２ａ、２ｂ）および室温での低温時の抵抗ＲCを有するフィラメントとして構成されている放電ランプ（１）を駆動するための方法において、
第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中に、前記２つのランプ電極（２、３）の間で、前記一方の電極（２）をカソードとして作動させて、前記放電ランプ（１）に放電ランプ電流（ＩL）が流れるようにするステップと、
第２時間インターバル（ｔ２〜ｔ３）中に、前記放電ランプ電流（ＩL）を遮断するステップと、
双方の時間インターバル（ｔ１〜ｔ３）中に、前記一方の電極（２）を電極加熱電流（ＩC）が通るように、前記一方の電極（２）の前記２つの電極ターミナル（２ａ、２ｂ）に電極加熱電圧（ＶC）を印加するステップとを備え、
前記第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中に、前記ランプに供給される電力は、前記放電ランプ電流（ＩL）が公称電流の大きさ（ＩNOM）未満の大きさ（ＩL1）を有するような値となっており、前記公称電流の大きさ（ＩNOM）は、付加的に電極加熱電流が流されることなくランプが連続放電モードで作動されるときに、高温時の抵抗ＲHが低温時の抵抗ＲCの４．３〜５．１倍になる作動温度を前記一方の電極（２）が有するような値となっており、
前記一方の電極（２）の高温時の抵抗（ＲH）が低温時の抵抗（ＲC）の４．３〜５．１倍の前記範囲内となるように、前記電極加熱電流（ＩC）の大きさが設定されている、放電ランプ（１）を駆動するための方法。
【請求項２】
前記第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中に、前記放電ランプ電流（ＩL1）は、前記公称電流の大きさ（ＩNOM）の０.９倍未満である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電極加熱電流（ＩC）の大きさは、前記一方の電極（２）の高温時の抵抗ＲHが低温時の抵抗ＲCの約４.７倍となるように設定されている、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記電極加熱電流（ＩC）の大きさは、前記一方の電極（２）の高温時の抵抗ＲHが低温時の抵抗ＲCの約α倍となるように、前記ランプ電流のデューティサイクルΔに関連して設定されており、αは４.７−σから４.７＋σの範囲内であり、０.０５≦Δ≦０.７においてσ＝０.１６６＋０.３３・Δである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中に、前記電極加熱電流（ＩC）は、前記公称電流の大きさ（ＩNOM）の０．１倍に少なくとも等しいか、またはそれよりも大きな大きさ（ＩCC）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２時間インターバル（ｔ２〜ｔ３）中に、前記電極加熱電流（ＩC）は、前記第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中の前記電極加熱電流の大きさ（ＩCC）よりも実質的に大きな大きさ（ＩCH）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２時間インターバル（ｔ２〜ｔ３）中に、前記電極加熱電流（ＩC）は、前記第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）における前記放電ランプ電流（ＩL1）と前記電極加熱電流の大きさ（ＩCC）との合計に実質的に等しい大きさ（ＩCH）を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第２時間インターバル（ｔ２〜ｔ３）中に、前記電極加熱電流（ＩC）は、前記第１時間インターバル（ｔ１〜ｔ２）中における前記電極加熱電流の大きさ（ＩCC）に実質的に等しい大きさ（ＩCH）を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
デューティサイクル（Δ＝（ｔ１〜ｔ２）／（ｔ１〜ｔ３））は、少なくとも５％に等しいか、またはそれより大きい、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
デューティサイクル（Δ＝（ｔ１〜ｔ２）／（ｔ１〜ｔ３））は、大きくて７０％に等しいか、またはそれより小さい、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２時間インターバル（ｔ２〜ｔ３）中に、前記２つの電極ターミナル（２ａ、２ｂ）にわたる高温時の電圧（Ｖ2H）を測定すると共に、前記２つの電極ターミナル（２ａ、２ｂ）を通過する高温時の電流（ＩCH）を測定し、前記高温時の電圧（Ｖ2H）と前記高温時の電流（ＩCH）との間の比として、前記高温時の電極抵抗ＲHを計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
２つの電極ターミナル（２ａ、２ｂ）を有するフィラメントとして構成された少なくとも１つの電極（２；２１、２２、２３）を有する少なくとも１つの放電ランプ（１；Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を駆動するためのランプドライバデバイス（１００；２００；５００）であって、前記ドライバデバイスは請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されているランプドライバデバイス。
【請求項１３】
常時前記ランプのうちの少なくとも１つがオンとなっている間、他のランプがオフとなるように、複数の放電ランプ（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）を駆動するための、請求項１２に記載のランプドライバデバイス（２００）。
【請求項１４】
請求項１３に記載のランプドライバデバイスを備える、スキャニングバックライトシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して放電ランプ、特に蛍光ランプを駆動するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、通常チューブ状の透明容器（代表的にはガラス製）を一般に備え、この容器は、かかるチューブの両端に配置された２つの電極を有する。チューブは、一般にアルゴンを５０％よりも多く含む特定のガス雰囲気を含む。作動時には前記雰囲気内で放電が生じるよう、電極に電源が接続される。ランプが放電作動する間、前記電極にかけられる電圧は、ランプ電圧として表される代表的な値を有し、ランプを通過する電流はランプ電流として表される代表的な値を有する。ランプ電流は、一般に駆動電源、すなわちドライバによって制御できるが、ランプは、ランプのタイプに応じた代表的な公称作動電圧値および作動電流値を有する。ランプは、公称作動パラメータ（すなわち公称電圧および公称電流）で連続的に作動でき、これら公称作動条件では、ランプは設計仕様に従った代表的な光強度を発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ランプを所定のスイッチング周波数で交互にオンオフにスイッチングするスイッチモードで蛍光ランプを作動させるのが望ましい状況がある。
【０００４】
例えば、光出力を低減（すなわちランプを減光）したい場合がある。ランプをスイッチモードで作動するとき、ランプはオン時間中にしか光を発生せず、オフ時間中には光を発生しない。スイッチング周波数は、望ましくないフリッカー現象を防止するために一般に１００Ｈｚ以上に選択される。次に、人の眼はデューティサイクル（すなわち全スイッチング時間に対するオン時間の比）に応じた平均光強度を見るにすぎない。別の実施例では、多数の蛍光ランプのアレイに１つの蛍光ランプが配置される場合があり、これらランプを交互にオンオフにスイッチングすることが望ましい。かかる応用の例として、例えば液晶テレビで使用されているようなスキャニングバックライトユニットを挙げることができる。
【０００５】
ランプを適正に作動させるには、ランプの雰囲気を横切ってアノードにランプ電流を搬送する電子を放出できるように、カソードが所定の作動温度を有しなければならない。カソードの温度がかなり低い場合、次のオン時間中にランプ電流を再点弧することが困難となる。そして、再点弧に高電圧の点弧パルスの使用が要求される。
【０００６】
他方、カソードの温度が過度に高い場合、その結果ガラスチューブが加熱され、周辺も加熱され、チューブ内の水銀圧力が上昇することになる。
【０００７】
更にランプ電極には、エミッタ材料（一般にバリウム）が提供されている。使用中、このエミッタ材料は消費されるが、その消費量は電極の温度に大きく依存する。エミッタ材料の量は有限である。エミッタ材料が完全に消費された場合、ランプの寿命は尽きることになる。従って、電極の温度が高いと、エミッタ材料の消費量が大きくなり、これによってランプの寿命は短くなる。
【０００８】
従って、カソードの作動温度は、あらかじめ定めた所定のマージン内になければならないことが分かっている。
【０００９】
カソードは、ランプの放電電流によって加熱される。ランプをスイッチモードで作動させて減光するとき、ランプの放電電流はランプのオン時間中にしかカソードを加熱できない。ランプ電流のデューティサイクルが小さくなると、ランプ放電電流からカソードに入力される熱も同じように減少し、この結果、電極はより低温となる。
【００１０】
この問題を防止するために、カソードに電流を流すことにより、カソードに付加的な熱を供給することが知られている。ＡＣ作動の場合、双方の電極がカソードとして作動することができるので、双方の電極に電気加熱手段から供給される。
【００１１】
図１の略図を参照し、かかるランプシステムの基本動作について説明する。細長いランプ１は第１電圧源４に接続された対向する電極２および３を有し、電圧源４はランプ電圧ＶLを供給する。この電圧源は、ランプ電力源としても示されている。本説明ではランプ電力源４は、負の出力ターミナル４ａおよび正の出力ターミナル４ｂを有するＤＣ電源とみなす。負の出力ターミナル４ａに接続されたランプ電源２は、ランプのカソードであり、反対の電極３はアノードである。カソード２は、２つのターミナル２ａおよび２ｂを有する螺旋状のフィラメントとして構成されている。第１カソードターミナル２ａが、負の電源ターミナル４ａに接続されている。第２の電圧源５は、電極ターミナル２ａおよび２ｂに接続された出力ターミナルを有し、この第２の電圧源も電極電力源として示されている。第２の電力源５の極性は重要なものではないが、第２の電力源５は、一般に第１電極ターミナル２ａに接続された負の出力ターミナルを有し、更に一般に第２の電極ターミナル２ｂに接続された正の出力ターミナルを有する。
【００１２】
ランプ１は、対称的な構造を有するようにできると理解できよう。この場合、アノードは同じように螺旋状のフィラメントとして構成される。
【００１３】
第１の制御可能なスイッチＳ１が、ランプ１およびランプ電力源４に直列に配置されている。更に、電流制限デバイスＣLが、ランプ１およびランプ電力源４に直列に配置されている。第２の制御可能なスイッチＳ２が、ランプフィラメント２および電極電力源５に直列に配置されている。これらスイッチＳ１およびＳ２は、コントローラ１０によって制御される。コントローラ１０は、第１スイッチＳ１を交互に開閉する制御を行うように構成されている。図２は、この結果得られるランプ電流ＩLを略図で示す。時間ｔ1のとき、第１スイッチＳ１は閉となり、公称電流値ＩNOMを有するランプ電流ＩLが流れる。時間ｔ2では、第１スイッチＳ１が開となるので、ランプ電流が遮断され、値０を有するランプ電流ＩLが示されている。時間ｔ3では、第１スイッチＳ１は再び閉となり、上記動作が繰り返される。第１時間ｔ1から第３時間ｔ3までの時間周期は、電流周期Ｔとして示されている。ランプ電流が流れる第１時間ｔ1から第２時間ｔ2までの期間は、オン時間ｔONとして表される。デューティサイクルΔは、Δ＝ｔON／Ｔとして定義される。
【００１４】
カソード２の加熱を行うため、第２スイッチＳ２を閉じることによって加熱電流がカソード２に加えられる。
【００１５】
ランプ電極を電子的に加熱するかかるケースでは、電極加熱電流の大きさを適当に設定するという課題がある。このことは、減光を達成するためにランプを減光モードで作動させる際の、既に存在する問題であるが、可変減光を達成するようランプのデューティサイクルを変える場合に、この問題は更に深刻となる。
【００１６】
電極加熱電流は、直接電極の温度に影響を及ぼす。かくして、電極の電流が過度に小さい場合、電極の温度は点弧のために不適当となり得る。他方、電極の電流が過度に大きい場合、電極は過度に高温となり得る。更に、電極の電流がより大きいと、電気損失（Ｉ2Ｒ）もより大きくなる。
【００１７】
電極の単位長さ当たりのエミッタ材料の量は、所定の最大値を有する。ランプの寿命を長くするには、電極の長さを長くすることが知られている。しかしながら、電極スパイラルの長さを長くすると、電極の抵抗も増加し、このことは電気損失も増加させる。
【００１８】
エミッタの消費量を低減するよう、電極電流の最適な大きさを使用する場合、長い寿命を維持しながら、電極のエミッタ材料の総量を低減できるが、このことは電極の長さを短くし、この結果、抵抗が小さくなり、よって電気損失を少なくできることを意味する。
【００１９】
特願昭６２−３２４８５４号（１９８９年６月２８日に公開された特開平１−１６３９９８号）は、電極加熱電流を使用する電気放電ランプのための駆動回路を開示しており、この回路では、電極加熱電力が一定のデューティサイクルでオンオフに切り換えられ、ランプ電力が同じ周波数でオンオフに切り換えられる。ランプ電力は、電極加熱電力のオフ周期中にしかオンにスイッチングされない。図２には、かかるケースで、この結果生じるランプ加熱電流ＩCも示されている。ランプを減光するためにランプ電力のデューティサイクルが変えられるようになっている。従って、ランプ電力がオンにスイッチングされるときには、電極加熱電力は印加されない。更に、ランプ電力も電極加熱電力も印加されない時間が存在する。ランプ電力を印加する少なくとも直前に電極加熱電力を印加することは有利であるが、この作動方法は最適な状態を生じさせないことが分かっている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の重要な特徴によれば、ランプ電流のオフ周期中だけでなく、ランプ電流のオン周期中にも、カソードに加熱電流が流される。本発明の更なる重要な特徴によれば、ランプ電流のオフ周期中の加熱電流は、ランプ電流のオン周期中の加熱電流よりも大きく、好ましくは、ランプ電流のオフ周期中の加熱電流は、オン時間中のランプ電流と加熱電流との合計に等しい。本発明の更に別の重要な特徴によれば、オン周期中のランプ電流は、公称電流の５０％未満であり、デューティサイクルは７０％未満である。
【００２１】
かかる設定では、電極内の温度分布は一様であり、カソードの温度低下は、比較的少ないので、すべての減光条件（すなわちすべての電力設定）において、ランプの極めて長い寿命を達成することができる。または、電極のサイズを小さくし、よって寿命を維持しながら、電気損失を少なくすることが可能である。
【００２２】
以下、添付図面を参照し、次の記載により本発明の上記およびそれ以外の態様、特徴および利点について更に説明するが、図中、同じ参照番号は同一または類似する部品を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図３は、蛍光ランプ１を駆動するためのランプドライバデバイス１００のブロック図を略図で示す。図１に示されたデバイスと比較した場合、重要な差異は電極電力源１５０がコントローラ１１０によって制御される制御可能な電源となっている点にある。
【００２４】
より詳細に説明すれば、コントローラ１１０は、第１スイッチＳ１を制御するための第１制御信号ＳC1を供給する第１出力１１１を有している。コントローラ１１０は、第２スイッチＳ２を制御するための第２制御信号ＳC2を供給する第２制御出力１１２を更に有する。コントローラ１１０は、電極電源１５０を制御するための電力制御信号ＳCPを発生するための第３制御出力１１３も有する。
【００２５】
電極電源１５０は、ランプ電極２に直接接続された第１出力ターミナル１５１、および第２の制御可能なスイッチＳ２の入力ターミナルａおよびｂにそれぞれ接続された第２および第３出力ターミナル１５２および１５３を有する。第２の制御可能なスイッチＳ２は、コントローラ１１０から受信される第２制御信号ＳC2に応じて、第１入力ターミナルａまたは第２入力ターミナルｂのいずれかに接続される出力ターミナルｃを有するタイプとなっている。第２の制御可能なスイッチＳ２の出力ターミナルｃは、第２電極ターミナル２ｂに接続されている。電極電源１５０は、コントローラ１１０からの電力制御信号ＳCPを受信する制御入力１５４を更に有する。
【００２６】
図示されている実施例では、制御可能な電極電源１５０は、第２および第３出力ターミナル１５２および１５３でそれぞれ２つの異なる出力電圧Ｖ2CおよびＶ2Hを連続的に提供し、この場合、第３出力ターミナル１５３における第２出力電圧Ｖ2Hは、第２出力ターミナル１５２における第１出力電圧Ｖ2Cよりも高くなっている。第２スイッチＳ２の作動状態に応じ、第２スイッチＳ２の出力Ｃで提供されるランプ電圧は、第１出力電圧Ｖ2Cに等しいか、または第２出力電圧Ｖ2Hに等しい。改変例では、制御可能な電極電源１５０は、ランプ電極２ｂに直接接続された出力ターミナルだけを有するタイプでもよく、電源１５０は、１つの出力ターミナルで低出力電圧Ｖ2Cまたは高出力電圧Ｖ2Hを提供するように制御可能であってよい。この場合、別個の第２スイッチＳ２はもはや不要であり、コントローラ１１０がこの第２スイッチのための第２制御信号ＳC2を提供しなくてよい。
【００２７】
コントローラ１１０は、第２スイッチＳ２の出力ターミナルｃにおける電圧を表す（したがって、ランプ電極２での電圧低下を示す）電圧検出入力信号ＳVを受ける第１検出入力１１６を有する。コントローラ１１０は、スイッチ出力ターミナルｃからランプ電極２への接続に関連する電流センサ１１８によって供給される電流検出入力信号ＳIを受取る第２検出入力１１７を有する。この電流センサ１１８は、当業者には明らかであるように、任意の適当なタイプのものでよく、よって電流センサ１１８の細部を更に説明することは不要であろう。
【００２８】
電極電源１５０を電圧源とすることができ、よってこの結果得られる電極電流ＩCは、ランプ電極２の抵抗によって決定されるが、電極電源１５０は電流源であってもよく、よってこの場合、電極電流ＩCは電源１５０によって決定され、一方、電極電圧は電極の抵抗によって決定される。「電源」なる用語は双方の可能性をカバーするのに使用される。
【００２９】
時間の関数である一部の信号の挙動を示すタイミング図である図４も参照すると、ドライバデバイス１００の作動は次のようになる。
【００３０】
時間ｔ１に、コントローラ１１０は第１の制御可能なスイッチＳ１を閉じるように制御するので、公称電流値ＩNOMよりも小さい電流の大きさＩL1を有するランプ電流ＩLが流れる。図４は、この電流を定電流として示しているが、実際にはこの電流は約２０〜２００ｋＨｚの大きさの高周波成分を有し、電流の大きさＩL1はこの高周波電流の平均値となっている。
【００３１】
上記と同時に、コントローラ１１０は、出力ターミナルｃが第１入力ターミナルａに接続される作動状態に第２スイッチＳ２を切り換えるように制御し、これは第１作動状態ＡＣとして示される。この結果、図４に示されるように、ランプ電極２は低電極電圧Ｖ2Cを受ける。また、電極電流ＩCは、図４にも示されるように小さい大きさＩCCを有する。ここで、電極加熱電力は、ＰCC＝Ｖ2C・ＩCCと記載できる。
【００３２】
時間ｔ２に、コントローラ１１０は第１スイッチＳ１を開にするように制御するので、ランプ電流が遮断され、同時にコントローラ１１０は、第２制御信号ＳC2を発生し、出力ターミナルｃが第２入力ターミナルｂに接続される第２作動状態に第２スイッチＳ２を切り換え、これは第２作動状態ＢＣとして示される。この結果、電極電圧ＶCは高電圧の値Ｖ2Hに切り換えられ、電極電流ＩCは大きい電流の大きさＩCHまで増加する。ここで、電極加熱電力は、ＰCH＝Ｖ2H・ＩCHと記載できる。
【００３３】
時間ｔ３に、第１スイッチＳ１が再び閉じられ、第２スイッチＳ２は再び第１作動状態ＡＣへ切り換えられる。
【００３４】
ｔ１からｔ２の時間インターバルは、オン時間（周期）として示され、ｔ２からｔ３の時間インターバルは、オフ時間（周期）として示される。オン周期中、印加される電極加熱電流は実質的に一定であり、オフ周期中も実質的に一定であることに留意されたい。さらに、印加される電極加熱電流と、印加されるランプ電流とは、常時実質的に同時にスイッチングされることに留意されたい。
【００３５】
オン時間中は、ランプ電極２に入力される熱は、ランプ電流ＩLの電流の大きさＩL1および電極電流ＩCの電流の大きさＩCCによって決定される。オフ時間中は、ランプ電極２に入力される熱は、電極電流ＩCの電流の大きさＩCHによって決定される（より詳細には、対応する電力ＩCH×Ｖ2H）。これら３つの熱入力寄与分の結果として、ランプ電極２は所定の電極温度Ｔとなり、この温度は電流周期ｔ１〜ｔ３にわたって実質的に一定である。ドライバデバイスは、電極温度Ｔがある作動範囲内となるように作動するように構成されている。電極の抵抗を測定することに基づいて、この電極温度を監視するようにコントローラ１１０を構成してもよい。
【００３６】
電極の抵抗は電極の温度によって影響を受けるので、電極の抵抗が電極の温度の信頼できる指示であることが知られている。電極の抵抗が低温の電極（すなわち室温）の電極の抵抗の約４.７±０.４倍大きい場合、電極の温度は適当な作動値を有することが分かっている。これは、次のような式で示される。
４.３≦ＲH／ＲC≦５.１    （１）
ここで、ＲCは低温時の電極の抵抗を示し、ＲHは高温時の電極の抵抗を示す。４.３〜５.１の上記範囲は、電極の抵抗の作動範囲として示されているが、他方、４.７の値は電極の抵抗の最適作動値として示されている。
【００３７】
上記のように、コントローラ１１０は、電極を制御するための３つの可能な熱源を有し、電極の抵抗の最適な作動値は、これら３つの熱源の数個の設定値により達成することができる。しかしながら、本発明者は前記３つの熱源の特定の設定値が重要な役割を果たすことを発見し、本発明は、以下説明するように、これら３つの熱源の設定値に対する一組の規則を提供する。
【００３８】
１．ランプ電流の大きさ
電極加熱なしに、連続的なランプ電流により電極の抵抗ＲH＝４.７・ＲCの最適な作動値を得ることが可能である。かかる作動に必要なランプ電流の大きさを、公称電流ＩNOMとして示す。本発明の第１の態様によれば、ランプのオン時間中のランプ電流の大きさＩL1の設定値を、公称電流ＩNOMよりも実質的に小さくなるように選択する。より詳細には、このランプ電流の大きさＩL1は、次の式に従って設定することが好ましい。
ＩL1≦０.９×ＩNOM    (２）
【００３９】
２．電極電流の大きさ
オン時間中の電極加熱電流ＩCCおよびオフ時間中のＩCH（の電力）により、所望の温度設定を達成するのに必要な残りの熱入力が提供される。基本的にはコントローラ１１０は、これら電流の大きさの組み合わせを選択する際に、ある程度の自由度を有する。次の式が満たされるように、これら電流の大きさを選択することが望ましい。
ＩCC≧０.１×ＩNOM    (３Ａ）
ＩCH≒ＩCC＋ＩL1    （３Ｂ）
式３Ｂは、電極を通過する全電流が時間に対して実質的に一定であることを意味する。改変例のアプローチでは、式３Ｂの代わりに次の式を適用することも可能である。
ＩCH＝ＩCC    （３Ｃ）
この式は、電極を通過する電極加熱電流が時間に対して実質的に一定であることを示す。
【００４０】
３．デューティサイクル
デューティサイクルは、比較的広い限度内で変えることができる。ランプ電流の大きさＩL1の設定が一定のままであるとき、電流の大きさＩCHおよびＩCCに対する設定は、デューティサイクルに依存し得る。本発明の重要な特徴によれば、このデューティサイクルは０％よりも大きく、１００％未満の値に設定される。好ましくは、デューティサイクルΔを、次の式に従って設定する。
５％≦Δ≦７０％    （４Ａ）
【００４１】
デューティサイクルが小さくなるにつれて作動範囲が小さくなるよう、電極抵抗の作動範囲をデューティサイクルΔに適合させることが好ましい。作動範囲が４.７−σから４.７＋σまで広がるように、作動範囲の幅のσを定めるとき、作動範囲の幅σを次の式に従って設定することが望ましい。
σ＝０．１６６＋０．３３・Δ  （０．０５≦Δ≦０．７に対して）    （４Ｂ）
【００４２】
本発明によれば、上記式に従ってランプを作動させる結果、極めて良好な性能が得られ、上記問題を低減できる。電極の温度分布は極めて一様となり、カソードの温度低下は、比較的小さくなる。特にすべてのデューティサイクルに対して極めて長い寿命が得られ、このことは、一般的にはデューティサイクルの減光作動が寿命を短くすると見なされているので、驚くべき結果である。本発明は、寿命を維持するか、または改善しながら、より小さい電極を有するランプを製造できるようにする。更に、単にデューティサイクルの設定および対応する電流設定を変えるだけで、所望するように高光出力ランプまたは低光出力ランプとして作動させることができる１つの一般的なランプ構造を製造することを可能にする。
【００４３】
ランプ電極２の低温時の抵抗ＲCはランプの固定された性質であることに留意されたい。代表的な用途では、ランプとコントローラ／電源は、固定された組み合わせとして製造され、かかるケースでは、低温時の抵抗ＲCの既知の値を、コントローラに関連するメモリ（１２０として示されている）内に記憶できる。さもなければ、この値はコントローラのソフトウェアに組み込んでもよい。コントローラ／電源とランプとを別々に製造し、例えばユーザーが後でこれらを組み合わせる場合、コントローラは低温時の抵抗ＲCを測定するための測定モードを有することができる。このモードでは、ランプ電流がない状態でランプ電極に小さい測定用電極電流ＩMを流し、この結果得られる電極電圧ＶMを測定し、よって次の式に従ってランプ電極２の低温時の抵抗ＲCを計算できる。
ＲC＝ＶM／ＩM    （５）
【００４４】
低温時の抵抗ＲCが時間に対して変化する場合、ランプの寿命中、この値は予め知ることができ、コントローラのメモリ内に記憶できるランプの特性ともなる。
【００４５】
ランプ作動中、コントローラ１１０は次の式に従い、オフ周期中の高温時の電極の抵抗ＲHを計算するように構成できる。
ＲH＝Ｖ2H／ＩCH    （６）
【００４６】
しかしながら、高温時の電極の抵抗ＲHも、予め知ることができるデバイスの性質として考慮することができる。より詳細には、電力入力の関数として抵抗ＲHの特性を予め決定することができ、この特性をメモリに記憶できる。そして、作動中、コントローラ１１０は実際に高温時の電極の抵抗ＲHを測定する必要はなく、所定の特性に従って選択された電極加熱電流に対する電力設定を選択するだけでよい。かかるケースでは、電極電圧（ＳV）および電極電流（ＳI）を測定するための検出器および対応する入力ターミナル１１６および１１７を省略することもできる。
【００４７】
図３の実施例では、ドライバデバイスは２つの機能的に分かれた電源（一方はランプ電流用であり、他方は電極加熱電流用である）と、電流の大きさを制御するためのコントローラとを有する。図５は、１つの共通電源４しか有しない簡略化されたドライバデバイス５００を略図で示す。ランプ１は、２つの電極フィラメント２、３を有し、各電極フィラメントはそれぞれ電極ターミナル２ａ、２ｂおよび３ａ、３ｂを有する。電源４は、電子バラスト５０５と共に直列に電極ターミナル２ａおよび３ａに接続されている。他方の電極ターミナル２ｂおよび３ｂは、電子負荷５３０がスイッチ５２０と並列に接続された状態で、コントローラ５１０によって制御される制御可能なスイッチ５２０に結合されている。電子バラスト５０５は、必要なランプ電流、特にＤＣ電流レベルとＨＦ電流成分との組み合わせの発生を供給する処理を行う。
【００４８】
オン時間
スイッチ５２０が開のとき、電源４および／またはバラスト５０５の出力電圧は、ランプ１で利用できる。ランプ１にはランプ電流ＩLが流れる。並列な負荷５３０には電極加熱電流ＩCCが流れる。バラスト５０５は供給電流、すなわちＩS＝ＩL＋ＩCCを供給する。
【００４９】
オフ時間
スイッチ５２０が閉のとき、ランプは短絡され、電極２、３およびスイッチ５２０を供給電流ＩSが電極加熱電流ＩCHとして流れる。この構成では、電子バラスト５０５および負荷５３０のインピーダンスによって供給される供給電流ＩSは上記複数の式を満たすように設定される。コントローラ５１０はデューティサイクルを制御し、このデューティサイクルの変化は、供給電流ＩSの適合化を必要としない。
【００５０】
図６は、図３の構成に基づく本発明の原理に従って複数のランプを駆動するのに適したドライバデバイス２００を略図で示す。図５の構成に基づく別の構成も可能である。図６の表示では、３つのランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３しか示されていないが、当然ながら本発明は２つのランプのアレイまたは４つ以上のランプのアレイにも適用できる。これらランプは、いずれも第１の電源Ｖ１に接続され、各ランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、ランプのアノード３１、３２、３３と正の電力レール４ｂとの間に直列接続された対応する１つの第１の制御可能なスイッチＳ11、Ｓ21、Ｓ31を有する。ドライバデバイス２００は、コントローラ２１０を有し、このコントローラは、第１の制御可能なスイッチＳ11、Ｓ21、Ｓ31にそれぞれ結合された制御出力２１１、２２１、２３１を有する。
【００５１】
各ランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれカソード２１、２２、２３を有し、このカソード２１、２２、２３はそれぞれ制御可能な電源Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31に接続されている。電極電源の各々は、図３を参照してこれまで説明した電極電源１５０と第２の制御可能なスイッチＳ２との組み合わせと均等であると見なすことができる。コントローラ２１０は、これら電極電源Ｖ11、Ｖ21、Ｖ31の制御入力にそれぞれ結合された制御出力ターミナル２１２、２２２、２３２を有する。
【００５２】
更にコントローラ２１０は、ランプＬ１、Ｌ２、Ｌ３のそれぞれの電極電圧および電極電流に関する情報を受取る検出入力ターミナル２１３、２２３、２３３を有する。
【００５３】
図７には、ドライバデバイス２００の作動が示されている。時間ｔ１に、コントローラ２１０は、第１ランプＬ１の制御可能な第１スイッチＳ11を閉じるが、一方、第２および第３ランプの制御可能なスイッチＳ21およびＳ31は開である。従って、ランプ電流は、第１ランプＬ１のみに流れる。また、時間ｔ１に、コントローラ２１０は、第１電極電源Ｖ11に低電極加熱電流ＩC1Lを供給するように命令するので、コントローラ２１０は、上記のように、検出入力２１３で受取った電極電圧および電極電流情報に基づき、第１電極２１の高温電極の抵抗ＲH1を測定できる。
【００５４】
時間ｔ２に、コントローラ２１０は、第１の制御可能なスイッチＳ11を開にし、制御可能な第２スイッチＳ21を閉にするので、第１ランプＬ１はオフ状態となり、一方、第２ランプＬ２はオン状態となる。これと同時に、コントローラ２１０は、第２の電極電源Ｖ21を制御して、低電極加熱電流ＩC2Lを供給させ、これにより、コントローラ２１０は、第２ランプ電極２２の高温電極抵抗ＲH2を計算することができる。第１ランプＬ1に関し、コントローラ２１０は、第１電極電源Ｖ11を制御して、高電極加熱電流を供給させる。
【００５５】
時間ｔ３に、コントローラ２１０は、第２ランプＬ２の制御可能なスイッチＳ21を開にして、この第２ランプＬ２をオフ状態に切り換え、第３ランプＬ３の制御可能なスイッチＳ31を閉じて、第３ランプＬ３をオン状態に切り換える。これと同時に、コントローラ２１０は、第３電極電源Ｖ31を制御して、低電極加熱電流ＩC3Lを供給させ、これにより、コントローラ２１０は、検出入力２３３で受取った電圧および電流情報に基づき、第３ランプ電極２３の高温電極の抵抗ＲH3を計算することが可能となり、更にコントローラ２１０は、第２電極電源Ｖ21を制御して、高電極加熱電流ＩC2Hを供給させる。
【００５６】
時間ｔ４に、第１ランプＬ１は再びオンに切り換えられ、第３ランプはオフに切り換えられる。これと同時に、コントローラ２１０は、第３電極電源Ｖ31を制御して、高電極加熱電流ＩC3Hを供給させると共に、第１電極電源Ｖ11を制御して、低電極加熱電流ＩC1Lを供給させる。
【００５７】
当業者であれば、本発明はこれまで説明した実施例だけに限定されず、特許請求の範囲に記載した発明の保護範囲内で複数の変形および変更が可能であることが明らかである。
【００５８】
これまでの記載では、本発明にかかわるデバイスの機能的ブロックを示すブロック図を参照して、本発明について説明した。これら機能ブロックの１つ以上はハードウェアで構成でき、各機能ブロックの機能を個々のハードウェア部品によって実行できるが、これら機能ブロックの１つ以上は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またはマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタル信号プロセッサなどのようなプログラマブルデバイスによって、かかる機能ブロックの機能を実行するように、ソフトウェアで構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来技術にかかわるランプドライバ回路の基本構成を略図で示すブロック図である。
【図２】図１のランプ作動回路における一部の電流のタイミングを略図で示すタイミング図である。
【図３】本発明にかかわるランプドライバ回路の可能な実施例を略図で示すブロック図である。
【図４】図３のドライバ回路における一部の信号のタイミングを略図で示すタイミング図である。
【図５】本発明に係わるランプドライバ回路の別の可能な実施例を略図で示すブロック図である。
【図６】複数のランプを駆動するためのランプドライバ回路を略図で示すブロック図である。
【図７】図６のドライバ回路における一部の信号のタイミングを略図で示すタイミング図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    放電ランプ
２、３    ランプ電極
２ａ、２ｂ    電極ターミナル
ＩL    放電ランプ電流
ＩC    電極加熱電流
１００    ランプドライバデバイス
１１０    コントローラ
１５０    電極電源
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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