(57)【要約】  放電ランプ点灯装置の電源との誤結線による損傷から放電ランプ点灯装置を保護する方法と装置。保護装置は、検出器、コンパレータ、および抑制器を含む。検出器は、放電ランプ点灯装置に関連する少なくとも一つの監視ポイントをサンプリングして少なくとも一つの検知電圧を得る。コンパレータは少なくとも一つの検知電圧と基準電圧とを比較する。抑制器は、コンパレータが放電ランプ点灯装置と電源との誤結線が存在すると判定するときに放電ランプ点灯装置の動作を抑制する。
2009529208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプ点灯装置を電源との誤結線による損傷から保護する装置であって、以下の構成を備える
検出器、この検出器は放電灯点灯装置に関連する少なくとも一つの監視ポイントをサンプルして、少なくとも一つの検知電圧を得る、
コンパレータ、このコンパレータは上記の少なくとも一つの検知電圧を基準電圧と比較する、
抑制器、この抑制器は、上記の比較の結果が電源と放電灯点灯装置との誤結線を示す場合に、放電灯点灯装置の動作を抑制する。
【請求項２】
請求項１の装置において、
上記の少なくとの一つの検知電圧は、上記放電灯点灯装置の極性反転回路に関連するスイッチング素子の結合点での電圧をサンプリングすることによって得られる。
【請求項３】
請求項２の装置において、
上記抑制器は、上記の少なくとも一つの検知電圧が上記の基準電圧を超えた時に上記の誤結線があることを判定する。
【請求項４】
請求項３の装置において、
上記の基準電圧は、商用電源の√２倍よりも低い。
【請求項５】
請求項１の装置において、
上記の少なくとの一つの検知電圧は、上記の放電灯点灯装置のＤＣ電源供給部の出力電圧をサンプリングして得られ、上記コンパレータは上記のサンプル出力電圧が上記の基準電圧を超えない場合に、電源と上記の放電灯点灯装置との誤結線があることを判定する。
【請求項６】
請求項１の装置において、
上記の少なくとも一つの検知電圧は、上記の放電灯点灯装置の降圧チョッパーの出力電圧をサンプリングして得られ、上記コンパレータは上記のサンプル出力電圧が上記の基準電圧を超えない場合に、電源と上記の放電灯点灯装置との誤結線があることを判定する。
【請求項７】
請求項１の装置において、
上記の少なくとも一つの検知電圧は、上記の放電灯点灯装置の整流器の出力電圧をサンプリングして得られ、上記コンパレータは上記のサンプル出力電圧が上記の基準電圧を超えない場合に、電源と上記の放電灯点灯装置との誤結線があることを判定する。
【請求項８】
放電ランプ点灯装置を電源との誤結線による損傷から保護する方法であって、
放電灯点灯装置に関連する少なくとも一つの監視ポイントをサンプルして、少なくとも一つの検知電圧を得る、
上記の少なくとも一つの検知電圧を基準電圧と比較し、
上記の少なくとも一つの検知電圧を上記の基準電圧との比較の結果が電源と放電灯点灯装置との誤結線を示す場合に、放電灯点灯装置の動作を抑制する。
【請求項９】
請求項８の方法において、
上記電源と上記放電ランプ点灯装置との誤結線が存在する時に、上記放電ランプ点灯装置の極性反転回路のスイッチング動作を抑制する。
【請求項１０】
請求項８の方法において、
上記放電ランプ点灯装置の極性反転回路での一対のスイッチング要素の結合点での出力電圧を検知し、
検知した出力電圧と上記の基準電圧との比較によって出力電圧が基準電圧を超えたことが示された時に、一対のスイッチング要素のスイッチング動作を抑制する。
【請求項１１】
請求項８の方法において、
少なくとも一つの検知電圧と上記基準電圧との比較により上記の少なくとも一つの検知出力電圧が基準電圧を超えたことが示された時に、上記放電ランプ点灯装置の極性反転回路のスイッチング動作を抑制する。
【請求項１２】
請求項８の方法において、
少なくとも一つの検知電圧と上記基準電圧との比較により上記の基準電圧が上記の少なくとも一つの検知出力電圧を超えたことが示された時に、上記放電ランプ点灯装置の極性反転回路のスイッチング動作を抑制する。
【請求項１３】
放電ランプの点灯させる装置であって、以下の構成を備える
ＤＣ電源、このＤＣ電源は外部の電圧入力器からのＡＣ電源を受けて、所定のＤＣ電圧を発生する、
ＤＣ電源コントローラ、このＤＣ電源コントローラは上記のＤＣ電源のスイッチング要素の動作を制御する、
インバータ、このインバータは上記の所定のＤＣ電圧を放電ランプと点灯させるのに十分なＡＣ電圧に変換する複数のスイッチング要素を備える、
インバータコントローラ、このインバータコントローラは上記のインバータの上記の複数のスイッチング要素の動作を制御する、
外部出力器、この外部出力器は上記インバータからの上記ＡＣ電圧を上記放電ランプに供給する、
補助電源、この補助電源は外部電力入力器からの上記電源に基づいて、上記ＤＣ電源コントローラと上記インバータコントローラを動作させる動作電圧を発生する、この補助電源は、上記ＡＣ電源が上記外部出力器へ供給されていても、上記インバータコントローラを動作させる動作電圧を発生させるように構成される、
保護器、この保護器は上記放電ランプ点灯装置から得られる検知電圧と基準電圧との比較に応じて、上記インバータの複数のスイッチング要素の動作を抑制するように動作する。
【請求項１４】
請求項１３の装置において、
上記の検知電圧は、上記インバータの一対の複数のスイッチング要素の結合点での電圧であり、上記保護器は上記の検知電圧が上記の基準電圧を超えると判定された時に複数のスイッチング要素の動作を抑制し、検知電圧が基準電圧を下回ると判定された時に、複数のスイッチング要素の動作を可能とする。
【請求項１５】
請求項１３の装置において、
上記の検知電圧は、上記のＤＣ電源の所定のＤＣ電圧であり、上記保護器は上記の所定のＤＣ電圧が上記の基準電圧を下回ると判定した時に、上記の複数のスイッチング要素の動作を抑制し、上記の所定のＤＣ電圧が上記の基準電圧を超えたと判定した時には、複数のスイッチング要素の動作を可能とする。
【請求項１６】
請求項１３の装置において、
上記インバータは降圧チョッパーを有し、上記検知電圧は上記降圧チョッパーの出力電圧であり、上記保護器は上記降圧チョッパーの出力電圧が上記基準電圧を超えると判定した時に上記の複数のスイッチング要素の動作を抑制し、上記降圧チョッパーの出力電圧が上記基準電圧を下回ると判定した時に、上記スイッチング要素の動作を可能とし、上記基準電圧は上記降圧チョッパーの通常の出力電圧よりも十分小さい。
【請求項１７】
請求項１３の装置において、
上記インバータは降圧チョッパーを有し、上記検知電圧は上記降圧チョッパーの出力電圧であり、上記保護器は上記降圧チョッパーの出力電圧が上記基準電圧を下回ると判定した時に上記の複数のスイッチング要素の動作を抑制し、上記降圧チョッパーの出力電圧が上記基準電圧を超えると判定した時に、上記スイッチング要素の動作を可能とし、上記基準電圧は上記降圧チョッパーの通常の出力電圧と近似する。
【請求項１８】
請求項１３の装置において、
上記ＤＣ電源は昇圧整流器を備え、上記検知電圧はＡＣ−ＤＣ整流器の出力電圧であり、上記保護器は、上記ＡＣ−ＤＣ整流器の出力電圧が上記基準値を下回ると判定した時に、上記複数のスイッチング要素の動作を抑制し、上記ＡＣ−ＤＣ整流器の出力電圧が上記基準値を超えると判定した時に上記複数のスイッチング要素の動作を可能とし、上記基準電圧は商用電源よりも十分に小さい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを点灯するための放電ランプ点灯装置、および放電ランプ点灯装置を含む点灯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、インバータ技術を採用する電気バラストが、放電ランプを点灯するための放電ランプ点灯装置として広く使用されるようになってきている。従来、内蔵型バラスト（ＯＥＭ型バラストとも称する）が、生産される商用放電ランプ点灯装置の一般的な形式であった。ＯＥＭ型バラストは、点灯器具工場へ運ばれる放電ランプ点灯装置として定義され、工場では、工場で生産された点灯器具に放電ランプ点灯装置（バラスト）を組み込み、その後、販売のために完成品を出荷する。
【０００３】
近年、いわゆる「屋内型バラスト」（改良型バラストとも称する）への需要が高まってきている。改良型バラストは、予め現場に据え付けられている少なくとも一つの点灯器具との接続のために現場に運ばれる放電ランプ点灯装置を備える。改良型バラストは通常、点灯器具の近くに配置されるか、あるいは器具自体に配線することができる。
【０００４】
改良型バラストは通常、入力端子部と出力端子部とを含む。入力端子部はたとえば、電導線が接続される端子ブロック、あるいは、単にバラストをＡＣ電力を供給する商用電源に接続する電気ワイヤを備える。出力端子部はたとえば、電気ワイヤが接続される端子ブロック、あるいは、単にバラストを点灯装置（すなわち、放電ランプ）に接続する電気ワイヤを備える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特にバラストが、限定はされないが、たとえば天井などの設置者にとって見えにくい場所に据え付けられる場合、器具メーカーによるＯＥＭバラストの設置と比較して、電気技術者や素人の手による改良型バラストの設置は、結線エラーが生じる可能性が高い。たとえば、設置者は、出力端子と入力端子とを間違え、商用電源を出力端子に接続した後、商用電源をオンにして（以降、この状況を入力−出力誤接続と称する）、バラストに損傷を及ぼす場合がある。また、設置者は、商用電源が入力端子に接続され、高圧放電ランプが出力端子に接続されている間、アースに電気的に接地される器具に出力端子の１端（または両端）を意図せず接続して（以降、この状況を接地誤接続と称する）、結果的に、商用電源が誤って配線されたバラストに印加されるときバラストに損傷を及ぼす場合がある。
【０００６】
入力−出力誤接続が降圧チョッパーと極性反転との組み合わせ接続形態を備えるバラストで生じるときの放電ランプ点灯装置の動作を、本発明の放電ランプ点灯装置の一部を示す図２を参照して説明する。以下の説明は降圧チョッパー回路を採用する放電ランプ点灯装置に関して行うが、分析は降圧チョッパー回路を省略するフルブリッジ回路に関する分析と非常に類似していることに留意されたい。
【０００７】
設置者が誤って商用電源１１０を外部出力部１１２に接続し、外部電源をオンにすると、ＡＣ電源電圧が商用電源１１０から外部出力部１１２を介して、スイッチング要素Ｑ３およびＱ４に関連する接続点Ｂとスイッチング要素Ｑ５およびＱ６に関連する接続点Ｃとに印加される。これが発生すると、ＡＣ電源電圧はそれぞれスイッチング要素Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、およびＱ６の寄生ダイオードであるダイオードＤ３、Ｄ４、Ｄ５、およびＤ６によって形成されるダイオードブリッジにより整流される。整流された電圧は、降圧チョッパー回路１０４のインダクタＬ２およびダイオードＤ７（スイッチング要素Ｑ２の寄生ダイオード）を介してＤＣ電源部１０２のコンデンサＣ１に印加されて、コンデンサＣ１を充電する。
【０００８】
コンデンサＣ１が充電されると、コンデンサＣ１上の電圧（すなわち、図２の点上の電圧）が補助電源部１０９を制御するように供給されて、ＤＣ電源コントローラ１０７およびインバータコントローラ１０８に電力を供給する。動作のための電源電圧（電力）を供給されると、インバータコントローラ１０８は、高圧放電ランプ１１３を点灯するためのスイッチング動作を開始する。すなわち、スイッチング要素Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、およびＱ６が図５に示されるようにオンおよび／またはオフにされて、降圧チョッパー回路１０４から出力されるＤＣ電圧を交流に切り替えて極性反転回路１０５内のイグナイタ回路と併せて高パルス電圧を生成する。高パルス電圧は外部出力部１１２を介して高圧放電ランプ１１３に印加される。
【０００９】
商用電源１１０からのＡＣ電源電圧が外部出力部１１２を介してバラストへ、スイッチング要素Ｑ３およびＱ４の接続点Ｂとスイッチング要素Ｑ５およびＱ６の接続点Ｃまで印加されているので、スイッチング要素Ｑ４がインバータコントローラ１０８によってオンにされると、スイッチング要素Ｑ４およびダイオードＤ６を介して接続点Ｃから接続点Ｂへの電流路が形成される。分流が外部出力部１１２に接続される商用電源１１０を通って接続点Ｃから接続点Ｂへと流れる。よって、スイッチング要素Ｑ４、ダイオードＤ４、およびスイッチング要素Ｇ６（寄生ダイオードＤ６を伴う）のうち一つまたはそれ以上が損傷を負うか破損する。
【００１０】
同様に、スイッチング要素Ｑ６がインバータコントローラ１０８によってオンに切り替えられると、スイッチング要素Ｑ６およびダイオードＤ４を通って接続点Ｂから接続点Ｃまでの電流路が形成される。外部出力部１１２に接続される商用電源１１０を通って、接続点ＢとＣとの間に分流が流れる。よって、スイッチング要素Ｑ６、ダイオードＤ６、および、寄生ダイオードＤ４を有するスイッチング要素Ｑ４のうち一つまたはそれ以上が損傷を負うか破損する場合がある。
【００１１】
よって、問題が生じる。具体的には、設置者が誤って商用電源１１０を外部出力部１１２に接続すると、放電ランプ点灯装置１０１が故障することがある。このような問題は上記の例に限定されないことに留意されたい。電源電圧が外部出力部１１２に印加されるときは必ず、上述の問題は、ａ）補助電源部１０９が他の回路ブロックの動作のために商用電源１１０からの電力供給を生成する、（ｂ）スイッチング動作が、インバータコントローラ１０８が補助電源部１０９によって付勢されるとすぐにＡＣ電圧を外部出力部１１２に供給するようにインバータ部１０３に関して開始される、および（ｃ）外部出力部の出力端子を調査するインピーダンスが、インバータ部のスイッチング動作のために極めて小さくなる、という構成を有する放電ランプ点灯装置に関して生じる場合がある。
【００１２】
以下に、本発明の保護器（後述する）が含まれない、降圧チョッパーと極性反転の組み合わせ接続形態を有するバラストで接地誤接続が生じる場合の放電ランプ点灯装置１０１の動作を説明する。以下の分析は、降圧チョッパー回路を省略するフルブリッジ接続形態でも同様であることに留意されたい。
【００１３】
設置者が誤ってアースを介して商用電源１１０の１端を外部出力部１１２の１端（または両端）に直接または間接的に接続し、商用電源１１０が外部受電部１１１に接続されている間に外部電源をオンにすると、ＡＣ電源電圧が商用電源１１０からスイッチング要素Ｑ３およびＱ４の接続点Ｂおよび／またはスイッチング要素Ｑ５およびＱ６の接続点Ｃに供給される。ＡＣ電源電圧はブリッジＤＢ１によって整流され、（インダクタＬ１およびダイオードＤ１を介して）コンデンサＣ１に印加されて、コンデンサＣ１を商用電源電圧のピーク値まで充電する。
【００１４】
コンデンサＣ１が充電されると、コンデンサＣ１上の電圧（たとえば、図２の接続点での電圧）が補助電源部を付勢し、次に、ＤＣ電源回路１０２およびインバータ部１０３の動作のために、ＤＣ電源コントローラ１０７およびインバータコントローラ１０８にそれぞれ電力を供給する。電力の供給後、インバータコントローラ１０８はスイッチング動作を開始して、上述したように高圧放電ランプ１１３を点灯する。すなわち、スイッチング要素Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、およびＱ６が図５に示されるようにオンおよび／またはオフにされて、ＯＦＦ、降圧チョッパー回路から出力されるＤＣ電圧を交流に切り替えて極性反転回路１０５のイグナイタ回路と併せて高パルス電圧を生成する。高パルス電圧は、外部出力部１１２を通って高圧放電ランプ１１３に印加される。
【００１５】
商用電源１１０の１端がスイッチング要素Ｑ３およびＱ４の接続点Ｂおよび／またはｏｆスイッチング要素Ｑ５およびＱ６の接続点Ｃに接続されるため、スイッチング要素Ｑ４がインバータコントローラ１０８によってオンに切り替えられると、接続点Ｂからスイッチング要素Ｑ４、ブリッジＤＢ１、商用電源１１０、そして接続点Ｂに戻る電流路が形成される。その結果、超低インピーダンス路が形成されて、分流がスイッチング要素Ｑ４を流れる。よって、スイッチング要素Ｑ４が損傷を負ったり破損したりする場合がある。
【００１６】
同様に、スイッチング要素Ｑ６がインバータコントローラ１０８によってオンに切り替えられると、接続点Ｃからスイッチング要素Ｑ６を通る低インピーダンス電流路が形成される。分流が接続点Ｃから商用電源１１０を通り接続点Ｃに戻って流れて、スイッチング要素Ｑ６が損傷を負ったり破損したりする可能性がある。
【００１７】
したがって、商用電源１１０が外部受電部１１１に接続されている間に、設置者が誤って商用電源１１０の１端を外部出力部１１２の１端または両端に直接的（または間接的）にアースを介して接続すると、放電ランプ点灯装置１０１が損傷を負う場合がある。
【００１８】
上記の問題は上述の例に限定されないことに留意されたい。同様の問題が、（ａ）補助電源部１０９が、その他の回路ブロックの動作のために商用電源からの電力供給を生成する、（ｂ）インバータコントローラ１０８が補助電源１０９によって付勢されるとすぐに、スイッチング動作がインバータ部１０３に対して開始され外部出力部１１２にＡＣ電圧を供給する、および（ｃ）入力端子の１端と出力端子１１２の１端または両端間を調べるインピーダンスが、インバータ部１０３のスイッチング動作のために極めて小さくなる、という構成を有する放電ランプ点灯装置１０１に関して生じることがある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上述の課題に対応する。本発明の特徴によると、入力−出力誤接続および／または接地誤接続による故障の発生を回避するまたは最小限にとどめることができる。本発明では、補助電源部１０９は、インバータコントローラ１０８が付勢されるように、最初の起動で意図的に付勢される。放電ランプ点灯装置の電気的接続特徴を判定し、放電ランプ点灯装置の極性反転回路を安全に動作させることができるか否かを判定する機能を果たす保護器が設けられる。保護器が、電気的接続特徴が誤結線状態を表すと判定する場合、保護器は放電ランプ点灯装置のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６の動作を抑制する。
【００２０】
上述の目的を達成するため、本発明の放電ランプ点灯装置は、外部受電部、ＤＣ電源部、インバータ部、外部出力部、コントローラ、および補助電源部を含む。外部受電部は外部電源から入力電圧を受け取る。ＤＣ電源部は、外部受電部で受け取った電源電圧から調整ＤＣ電圧を生成する。インバータ部は、ＤＣ電源部によって生成されたＤＣ電圧を周期的なＡＣ電圧に変換して高圧放電ランプを点灯する。外部出力部は、インバータ部によって生成されたＡＣ電圧を外部の放電ランプに供給する。インバータコントローラは、インバータ部の動作を制御する。ＤＣ電源部の出力に接続される補助電源部は、インバータコントローラの動作のために電源電圧を生成する。
【００２１】
この構成によると、商用電源電圧が外部出力部に印加されると、補助電源部はインバータコントローラの動作のために電源電圧を生成し、保護器は放電ランプ点灯装置を故障から守る機能を果たす。
【００２２】
たとえ商用ＡＣ電源の１端が、商用ＡＣ電源電圧が外部受電部に印加されている間に、外部出力部の１端または両端にアースを介して直接的または間接的に接続されるとしても、保護器は放電ランプ点灯装置を故障から守るように機能する。
【００２３】
保護器は、検出器、コンパレータ、および抑制器を備える。コンパレータは、検出器によってサンプリングされる放電ランプ点灯装置の内部回路の少なくとも一つの点間の電圧（または、電圧の等価値）と基準電圧（または、基準電圧の等価値）とを比較する。抑制器は、ＡＣ電源電圧が放電ランプ点灯装置（バラスト）に印加されてから、スイッチング動作が外部出力部への出力電圧のインバータ部に関して開始されるまでの期間の比較結果に基づき、極性反転回路のスイッチング動作を抑制する。
【００２４】
上記によると、調整ＤＣ電圧は、外部受電部から受け取った電源電圧から、ＤＣ電源部によって生成される。調整ＤＣ電源部電圧は、インバータ部によって周期的ＡＣ電圧に変換される。ＡＣ電圧は外部出力部に供給されて、放電ランプを付勢する。電源電圧が誤って外部出力部に印加される、あるいは、ＡＣ電源がまだ外部受電部に接続されている間にＡＣ電源の１端がアースを介して直接または間接的に誤って外部出力部の１端または両端に接続される場合、内部回路の２つの点間の電圧が検出され比較される。比較に応じて、インバータ部の動作が選択的に防止される。その結果、電源および内部スイッチング要素を通る分流ループの形成が回避されることによって、放電ランプ点灯装置（バラスト）に対する損傷が防止される。
【００２５】
本発明の目的によると、放電ランプ点灯装置を放電ランプ点灯装置と電源との誤結線による損傷から守る装置が開示される。保護器は、放電ランプ点灯装置に関連する少なくとも一つの監視ポイントをサンプリングして少なくとも一つの検知電圧を得る検出器と、少なくとも一つの検知電圧と基準電圧を比較するコンパレータと、比較の結果が放電ランプ点灯装置と電源との誤結線の存在を示すときに放電ランプ点灯装置の動作を抑制する抑制器とを含む。
【００２６】
本発明の特徴によると、少なくとも一つの検知電圧は、放電ランプ点灯装置の極性反転回路に関連するスイッチング要素の接続点での電圧をサンプリングすることによって得られる。抑制器は、少なくとも一つの検知電圧が、商用電源の２の平方根（たとえば、約１．４１４）倍小さい基準電圧より大きいときに誤結線が存在すると判定する。
【００２７】
本発明の別の特徴によると、少なくとも一つの検知電圧が、放電ランプ点灯装置のＤＣ電源部の出力電圧をサンプリングすることによって得られ、コンパレータは、サンプリングされた出力電圧が基準電圧を超えないときに放電ランプ点灯装置と電源との誤結線が存在すると判定する。もしくは、少なくとも一つの検知電圧が放電ランプ点灯装置の降圧チョッパーの出力電圧をサンプリングすることによって得られ、コンパレータは、サンプリングされた出力電圧が基準電圧を超えないときに放電ランプ点灯装置と電源との誤結線が存在すると判定する。またさらに、少なくとも一つの検出電圧が放電ランプ点灯装置の整流器の出力電圧をサンプリングすることにより得られる。そして、コンパレータは、サンプリングした出力電圧が、基準電圧よりを越えたとき、電源と放電ランプ点灯装置との誤結線が存在すると判定する。
【００２８】
本発明の別の目的によると、放電ランプ点灯装置と電源との誤結線による損傷から放電ランプ点灯装置を保護するための方法が開示される。放電ランプ点灯装置に関連する少なくとも一つの監視ポイントが検出され、基準電圧と比較される少なくとも一つの検知電圧を得る。極性反転回路のスイッチング動作などの放電ランプ点灯装置の動作は、少なくとも一つの検知電圧と基準電圧との比較結果が、放電ランプ点灯装置と電源との誤結線が存在すると判定するときに抑制される。
【００２９】
本発明の特徴によると、出力電圧は、放電ランプ点灯装置の極性反転回路での一対のスイッチング要素の接続点で検出され、一対のスイッチング要素のスイッチング動作は、検出された出力電圧と基準電圧との比較が、検出された出力電圧が基準電圧を超えることを示すときに抑制される。
【００３０】
本発明の別の特徴によると、放電ランプ点灯装置の極性反転回路のスイッチング動作は、少なくとも一つの検知電圧と基準電圧との比較が、少なくとも一つの検知電圧が基準電圧を超えることを示すときに抑制される。
【００３１】
本発明のさらに別の特徴は、放電ランプ点灯装置の極性反転回路のスイッチング動作は、少なくとも一つの検知電圧と基準電圧との比較が、基準電圧が少なくとも一つの検知電圧を超えることを示すときに抑制される。
【００３２】
本発明の別の目的によると、放電ランプを点灯するための装置が開示される。該装置は、外部受電器からのＡＣ電源に応答して所定のＤＣ電圧を生成するＤＣ電源部と、ＤＣ電源部のスイッチング要素の動作を制御するＤＣ電源コントローラと、所定のＤＣ電圧を放電ランプを点灯するのに十分なＡＣ電圧に変換する複数のスイッチング要素を有するインバータと、インバータの複数のスイッチング要素の動作を制御するインバータコントローラと、インバータから放電ランプにＡＣ電圧を供給する外部出力器と、外部の受電器からの電源に基づきＤＣ電源部コントローラおよびインバータコントローラに電力を供給するための動作電圧を生成する補助電源であって、ＡＣ電源が外部出力器に供給されたとしてもインバータコントローラに電力を供給するための動作電圧を生成するように構成される補助電源と、放電ランプ点灯装置から得られる監視電圧と基準電圧との比較に応じてインバータの複数のスイッチング要素の動作を抑制するように動作する保護器と、を含む。
【００３３】
本発明の特徴によると、監視電圧は、インバータの一対の複数のスイッチング要素の接続点での電圧を表し、保護器は、監視電圧が基準電圧を超えると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を抑制し、監視電圧が基準電圧を下回ると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を可能にする。
【００３４】
本発明の別の特徴によると、監視電圧はＤＣ電源部の所定のＤＣ電圧を表し、保護器は、所定のＤＣ電圧が基準電圧を下回ると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を抑制し、ＤＣ電源が基準電圧を超えると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を可能にする。
【００３５】
本発明の変形によると、インバータは降圧チョッパーを含み、監視電圧は降圧チョッパーの出力電圧を表す。保護器は、降圧チョッパーの出力電圧が基準電圧を超えると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を抑制し、降圧チョッパーの出力電圧が基準電圧を下回ると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を可能にする。この変形では、基準電圧は、降圧チョッパーの通常出力電圧を相当下回る。
【００３６】
別の変形によると、インバータは降圧チョッパーを含み、監視電圧は降圧チョッパーの出力電圧を表す。保護器は、降圧チョッパーの出力電圧が基準値を下回ると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を抑制し、降圧チョッパーの出力電圧が基準値を超えると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を可能にするように機能する。この変形では、基準電圧は降圧チョッパーの通常出力電圧に近似する。
【００３７】
別の変形によると、ＤＣ電源部は昇圧チョッパーを含み、監視電圧はＡＣ−ＤＣ電圧コンバータの出力電圧を表す。保護器は、ＡＣ−ＤＣ電圧コンバータの出力電圧が基準値を下回ると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を抑制し、ＡＣ−ＤＣ電圧コンバータの出力電圧が基準値を超えると判定されたときに複数のスイッチング要素の動作を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明の例示的な実施形態の非限定例を用い、複数の図面を参照して以下の詳細な説明において本発明をさらに説明する。図面全体を通じて、同じ参照符号は類似部分を表す。
【００３９】
図１〜３は、限定はされないが、たとえば、水銀または金属ハロゲンランプなどの高圧放電ランプを点灯する本発明の放電ランプ点灯装置の各種実施形態を示す。各放電ランプ点灯装置（電気バラストとも称する）１０１は、ＤＣ電源部１０２、インバータ１０３、ＤＣ電源コントローラ１０７、インバータコントローラ１０８、補助電源１０９、および外部出力１１２を備える。
【００４０】
ＤＣ電源部１０２は、たとえば、商用電源１１０によって供給されるＡＣ電源電圧を調整ＤＣ電圧に変換する。ＡＣ電源は、たとえば、端子ブロックまたはワイヤを有する外部受電器１１１を介してＤＣ電源部１０２に供給される。インバータ１０３は、ＤＣ電源部１０２からの出力を受け取って、高圧放電ランプ１１３を点灯するのに利用される矩形波ＡＣ電力出力を生成する。ＤＣ電源コントローラ１０７はＤＣ電源部１０２の動作を制御し、インバータコントローラ１０８はインバータ１０３の動作を制御する。補助電源１０９は、ＤＣ電源コントローラ１０７およびインバータコントローラ１０８を動作させるための供給電圧を生成する。たとえば、端子ブロックまたはワイヤを有する外部出力１１２は、インバータ１０３から出力された矩形波ＡＣ電力を、外部に接続された高圧放電ランプ１１３に供給する。高圧放電ランプ１１３への言及は付属品および／またはランプ金具を含むと理解される。
【００４１】
ＤＣ電源部１０２は、入力されたＡＣ電源電圧を上げて調整ＤＣ電圧を生成する、いわゆる昇圧チョッパー回路を備える。図１〜３の実施形態では、ＤＣ電源部１０２は、入力されたＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換するダイオードブリッジＤＢ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング要素Ｑ１、およびコンデンサＣ１を備える。ただし、ＤＣ電源部１０２の構成は本発明の範囲から逸脱せずに変更できると理解される。
【００４２】
図１および図２に示される実施形態では、インバータ１０３は、降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５を備える。図３に示される実施形態は、降圧チョッパー回路１０４を採用していない。降圧チョッパー回路１０４は、ＤＣ電源部１０２からのＤＣ電圧を降圧させ、インバータコントローラ１０８により供給される第１の制御信号に従い高圧放電ランプ１１３に供給される電力を調節する。開示される実施形態では、降圧チョッパー回路１０４はスイッチング要素Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ５、および、スイッチング要素Ｑ２に対する寄生ダイオードとしての役割を果たすダイオードＤ７を備える。降圧チョッパー回路１０４の構成は本発明の範囲から逸脱せずに変更できると理解される。
【００４３】
極性反転回路１０５は、インバータコントローラ１０８によって供給される第２の制御信号に従い、（図１および図２の降圧チョッパー回路１０４によって、あるいは図３のＤＣ電源部１０２から直接供給される）ＤＣ電圧を交流に切り替えることによって、矩形波ＡＣ電力を生成する。極性反転回路１０５は、フルブリッジ回路とイグナイタ回路を備える。フルブリッジ回路は、直列に接続されるスイッチング要素Ｑ３およびＱ４、および直列に接続されるスイッチング要素Ｑ５およびＱ６によって形成される。数千ボルトの高電圧パルスを生成して高圧放電ランプ１１３を起動（点火）するイグナイタ回路は、パルス変圧器Ｔ１、コンデンサＣ８、スイッチング要素Ｑ７（限定はされないが、たとえば、ＳＡＩＤＡＣのような電圧反応素子）、およびレジスタＲ１０を備える。また、極性反転回路の開示される構造は、単に本発明を説明するために提示されているため、本発明の範囲から逸脱せずに変形および変更が可能であると理解されたい。
【００４４】
スイッチング要素Ｑ２〜Ｑ６はたとえば、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ）を備える。ただし、本発明の範囲から逸脱せずに別の種類のスイッチング要素を採用できると理解される。各スイッチング要素Ｑ２〜Ｑ６の寄生ダイオードＤ７およびＤ３〜Ｄ６は、逆方向に接続される。接続（監視）点での電圧（ＤＣ電源回路１０２から出力される電圧に相当）は補助電源１０９に供給される。上述したように、補助電源１０９はＤＣ電源コントローラ１０７およびインバータコントローラ１０８への供給電圧を生成し供給する。
【００４５】
スイッチング要素Ｑ３およびＱ４の接続（監視）点Ｂと、スイッチング要素Ｑ５およびＱ６の接続（監視）点Ｃはとは、パルス変圧器Ｔ１および外部出力部１１２を介して外部の高圧放電ランプ１１３に接続される（図２を参照）。
【００４６】
上記の説明は、たとえば、図２で示されるような、パルス点火での降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５を有する放電ランプ点灯装置に関して行った。限定はされないが、たとえば、降圧チョッパー回路が排除され、極性反転回路のみを残す放電ランプ点灯装置など、他の接続形態も可能である。極性反転回路の接続形態は、たとえば、フルブリッジ回路およびイグナイタ回路を含むことができる。図３は、降圧チョッパー回路を含まないフルブリッジ構成を有する放電ランプ点灯装置の例を示す。図３に示す実施形態では、スイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６は、降圧チョッパー回路と極性反転回路の両方の機能を果たす。
【００４７】
本説明では、イグナイタ回路は通常パルス点火と称される。パルス点火に関連する他の構成要素と共にパルス変圧器Ｔ１が２つの相互接続されるＲＬＣ／セミネットワーク１１４および１１５と置き換えられる場合は、共振点火と称される他の種類の点火も可能である。ネットワーク１１４および１１５は、パルス点火または共振点火のいずれかのための一般的な回路接続形態を形成する。図４は、ネットワーク１１４および１１５の可能な一構成を示す。パルス点火または共振点火の具体的な構成は本発明の動作にとって極めて重要ではなく、開示されている構成は本発明の理解を助けるために提示された非限定的な例である。
【００４８】
図４は、本発明で使用可能なネットワーク１１４および１１５の例を示す。図示される例では、ネットワーク１１４は容量性素子Ｃ１００およびＣ１０２と、誘導性要素Ｌ１００およびマルチタップ誘導性要素Ｌ１０２を備え、ネットワーク１１５は誘導性要素Ｌ１０４を備える。
【００４９】
容量性素子Ｃ１００の第１の端部は図１および図３に示されるように終点Ｂとマルチタップ誘導性要素Ｌ１０２の第１の端部に電気的に接続される。容量性素子Ｃ１００の第２の端部は、誘導性要素Ｌ１００の第１の端部とネットワーク１１５の誘導性要素Ｌ１０４の第１の端部とに電気的に接続される。誘導性要素Ｌ１００の第２の端部は図１Ａおよび図１Ｃに示されるように終点２０３に電気的に接続される。マルチタップ誘導性要素Ｌ１０４の第２の端部は図１Ａおよび図１Ｃに示されるように終点２０２に電気的に接続され、タップは図１Ａおよび図１Ｃに示されるように、容量性素子Ｃ１０２の第１の端部に電気的に接続される。容量性素子Ｃ１０２の第２の端部は図１および図３に示されるように終点Ｏに電気的に接続され、誘導性要素Ｌ１０４の第２の端部は図１および図３に示されるように終点Ｃに電気的に接続される。本発明の分野から逸脱せずに、別のネットワークも使用できると理解される。
【００５０】
以下、図１および図２に示されるように、降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５を有する回路接続形態に関する放電ランプ点灯装置１０１の動作シーケンスについて説明する。外部電源スイッチ（図示せず）をオンにすることによって通常供給される、外部受電部に接続された商用電源１１からのＡＣ電源電圧は、ＤＣ電源回路１０２を介してＤＣ電圧に変換される。開示される実施形態では、ＤＣ電源回路１０２は、ダイオードブリッジＤＢ１、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、およびコンデンサＣ１を備える。コンデンサＣ１に充電されるＤＣ電圧は補助電源部１０９に供給され、それが所定の電圧をＤＣ電源コントローラ１０７およびインバータコントローラ１０８に供給する。
【００５１】
開示される実施形態では、補助電源部１０９は、限定はされないが、たとえば、約数十ボルト〜数百ボルトの一定のＤＣ電圧を出力するＤＣ−ＤＣコンバータ回路を備える。ＤＣ−ＤＣコンバータの構造は当業者にとって既知であるため、詳細な説明は省略する。
【００５２】
補助電源部１０９からの供給電圧で付勢されるＤＣ電源コントローラ１０７およびインバータコントローラ１０８は、ＤＣ電源回路１０２およびインバータ部１０３に供給される制御信号を生成する。インバータ部１０３は、高圧放電ランプ１１３を点灯するためのスイッチング動作を開始する。具体的には、高圧放電ランプ１１３が点灯されていないとき、ＤＣ電源回路１０２から生成されたＤＣ電圧を受け取る降圧チョッパー回路１０４はインバータコントローラ１０８からの信号を受信して、用途により許可される最大電圧を出力する。降圧チョッパー回路１０４から出力されるＤＣ電圧を受け取る極性反転回路１０５は、入力ＤＣ電圧を交流に切り替えてイグナイタ回路の動作を開始させ、外部高圧放電ランプ１１３を起動（点灯）させる。
【００５３】
図５は、極性反転回路１０５のスイッチング動作を示す。スイッチング要素Ｑ３およびＱ６がオンにされたときスイッチング要素Ｑ４およびＱ５をオフにする、およびその逆によって、極性反転回路１０５の接続点Ｂと接続点Ｃ間の電圧（たとえば、図２を参照）は、矩形波電圧Ｖｂ−ｃとなる（図６（ａ）を参照）。電圧Ｖｂ−ｃは、降圧チョッパー回路１０４から出力されるＤＣ電圧を交流にすることによって形成される。レジスタＲ１０およびコンデンサＣ８によって形成される時定数に依存する矩形波電圧Ｖｂ−ｃの受領後、コンデンサＣ８は図６（ｂ）に示されるように次第に電圧ＶＣ８まで充電される。
【００５４】
スイッチング要素Ｑ７は、コンデンサＣ８上の電圧がスイッチング要素Ｑ７のブレークオーバ電圧Ｖｂｏに達するとオンにされる。一般的には、スイッチング要素Ｑ７のブレークオーバ電圧Ｖｂｏは、放電ランプ１１３が点灯していないときに降圧チョッパー回路１０４の最大出力電圧より小さく、高圧ランプ１１３が点灯しているときに出力電圧より大きくなるように設計される。スイッチング要素Ｑ７がオンにされると、コンデンサＣ８に堆積した電荷が、コンデンサＣ８、スイッチング要素Ｑ７、およびパルス変圧器Ｔ１の一次巻線Ｎ１を介して放電される。パルス変圧器Ｔ１で生成されたパルス電圧は昇圧（上昇）されて、高パルス電圧（たとえば、数千ボルトに等しい）はパルス変圧器Ｔ１の二次巻線Ｎ２で生成される。高パルス電圧は矩形波電圧Ｖｂ−ｃに重畳されて、高圧放電ランプ１１３の２端間で電圧Ｖｌａ（図６（ｃ）を参照）を生成する。
【００５５】
高圧放電ランプ１１３の２端間の高パルス電圧を印加することによって、高圧放電ランプ１１３が点火される（起動される）。高圧放電ランプ１１３のインピーダンスは急速に低下後、安定状態に近づきながら次第に上昇する。インバータコントローラ１０８は、降圧チョッパー回路１０４のスイッチング周波数およびデューティサイクルを判定し、高圧放電ランプ１１３のインピーダンスに基づき、スイッチング要素Ｑ２を動作させるのに必要な制御信号を生成する。降圧チョッパー回路１０４から出力されるＤＣ電圧は、高圧放電ランプ１１３の２端間の電圧Ｖ１ａの絶対値とほぼ等しい値となる。極性反転回路１０５は、高圧放電ランプ１１３が起動された後も、図５に示されるようなスイッチング動作を継続する。
【００５６】
降圧チョッパー回路を省略し共振点火またはパルス点火を採用するフルブリッジ放電ランプ点灯回路の動作原理も同様であることに留意されたい。
【００５７】
以下の説明は、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態に関して述べられている。類似の要素には、各種実施形態全体を通じて同じ参照符号を付しているため、重複する説明は省略する。本明細書に示される実施形態は非限定的で、実施形態は本発明を説明する目的で提示される。よって、本発明はここに示されるものに限定されるべきではない。本明細書に開示されるものの変形および変更は、本発明の範囲から逸脱せずに明確に想像することができる。
【００５８】
本発明の放電ランプ点灯装置で採用される保護器の第１の実施形態を図１〜３および図７を参照して説明する。
【００５９】
放電ランプ点灯装置１０１は、限定はされないが、たとえば、接続点Ｂで電圧ＶＢを、接続点Ｃで電圧ＶＣを検知するプロセッサＩＣ１０１などの電圧検出器を含む（図７を参照）。開示される実施形態では、スケールレジスタＲ１〜Ｒ５は、変換値Ｖｂと等しくなるように接続点Ｂでの電圧ＶＢを線形に小さくするために使用される。同様に、スケールレジスタＲ６〜Ｒ１０は、接続点Ｃでの電圧ＶＣを変換値Ｖｃへ線形に小さくするために使用される。スケール電圧ＶｂおよびＶｃは、それぞれプロセッサＩＣ１０１のＡ／Ｄコンバータ入力端子３および４に印加される。図７に示されるように、第１の任意の平滑コンデンサ（符号なし）を、電圧Ｖｂを平滑化するためスケールレジスタＲ４およびＲ５の接続点の間に設けてもよい。同様に、第２の任意の平滑コンデンサ（符号なし）を電圧Ｖを平滑化するため、スケールレジスタＲ９およびＲ１０の接続点に設けてもよい。ただし、そのような平滑コンデンサは現在のプロセッサでは通常必要とされないため、省略できることに留意されたい。
【００６０】
接続点Ｂでの電圧または接続点Ｃでの電圧は、開示される実施形態においては約４６５Ｖに等しく、ＤＣ電源回路１０２の出力電圧とほぼ同じ電圧である。スケールレジスタＲ１〜Ｒ５とスケールレジスタＲ６〜Ｒ１０の分圧比は、プロセッサＩＣ１０１のＡ／Ｄコンバータ端子３および４に印加される変換値ＶｂまたはＶｃが、ほとんどの用途で通常５Ｖであるプロセッサに許可される最大値より低くなるように設定される。変換値Ｖｂおよび／または変換値Ｖｃは、プロセッサＩＣ１０１によって１０ビットデータとして読み取られる。接続点ＢまたはＣでの出力電圧が約４６５Ｖのとき、すなわち、変換値ＶｂまたはＶｃが約５Ｖのとき、Ｄ１０２４の最大データ値がプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。誤差を考慮し、計算を容易にするため、ＶｂまたはＶｃの変換値は、接続点ＢおよびＣでの出力電圧がそれぞれ５００Ｖとほぼ等しくなるときに５Ｖとほぼ等しくなるように選択される。
【００６１】
開示される実施形態では、基準電圧ＶＲＥＦ１は、５０ボルトとほぼ等しく設定される。この電圧は、商用電源１１０から供給される公称１２０ボルトのＡＣ電圧からの推定１０パーセントの偏差を反映する約１０８ボルトＡＣのピーク電圧よりも低いレベルに設定される。開示される実施形態では、基準電圧ＶＲＥＦ１の変換値ＶＲＥＦ１は、１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１に記憶される。変換値ＶＲＥＦ１は、それぞれ接続点ＢまたはＣでの最大出力電圧ＶＢまたはＶＣがＤ１０２４に設定されるとき、ＶＲＥＦ１（５０ボルトにほぼ等しい）の最大出力電圧ＶＢまたはＶＣ（５００ボルトにほぼ等しい）に対する比に基づき算出されるＤ１０２に設定される。
【００６２】
商用電源電圧１１０が上述の構成を有する放電ランプ点灯装置１０１に最初に印加されると、入力電圧の約１．４１４倍に等しい電圧が平滑化され、ＤＣ電源回路１０２のコンデンサＣ１に印加される。コンデンサＣ１（接続点Ａ）での電圧が補助電源部１０９に追加で供給されてプロセッサＩＣ１０１を起動する。
【００６３】
極性反転回路１０５のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６の切り替えを制御するための駆動制御信号を出力する条件として、インバータコントローラ１０８は、
Ｖｂ＜ＶＲＥＦ１、および
Ｖｃ＜ＶＲＥＦ１
の両方を満たすようにプロセッサＩＣ１０１で実行されるプログラムに基づき、変換値Ｖｂ（および／またはＶｃ）と変換値ＶＲＥＦ１とを比較するように構成される。
【００６４】
ＡＣ電源電圧が放電ランプ点灯装置１０１の外部受電部１１１に供給され、極性反転回路１０５が切り替えられていないとき、接続点Ｂでの出力電圧ＶＢ（または接続点Ｃでの出力電圧ＶＣ）は約０Ｖに等しい。よって、通常スイッチング動作は、フルライン周波数サイクル内のいつ何時でもＶｂ＜ＶＲＥＦ１およびＶｃ＜ＶＲＥＦ１を満たすように実行することができる。
【００６５】
一方、電源電圧１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部出力部１１２に意図せず接続される場合、ＡＣ電源電圧の約１．４１４倍のピーク値を有する半波整流電圧が極性反転回路１０５の接続点Ｂおよび／または接続点Ｃで現れる。フルライン周波数サイクル内のある点で、変換値Ｖｂは変換値ＶＲＥＦ１より大きい、および／またはＶｃはＶＲＥＦ１より大きいため、プロセッサＩＣ１０１は極性反転回路１０５をスタンバイ状態に維持する。したがって、極性反転回路１０５のスイッチング動作は開始されず、極性反転回路１０５のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６の損傷が回避される。
【００６６】
商用電源１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部受電部１１１に接続され、極性反転回路１０５が切り替えられていないときに外部出力部１１２の少なくとも一つの端部が（直接的または間接的に）アース接地に接続される場合、接続点Ｂでの出力電圧ＶＢおよび／または接続点Ｃでの出力電圧Ｃは、電源電圧の約１．１４１４倍のピーク値を有する半波整流電圧である。すなわち、フルライン周波数サイクル内のある点で、ＶｂはＶＲＥＦ１より大きくなり、および／またはＶｃはＶＲＥＦ１より大きくなる結果、プロセッサ１Ｃ１０１は極性反転回路１０５をスタンバイ状態に維持する。したがって、極性反転回路１０５のスイッチング動作は開始されず、極性反転回路１０５のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６への損傷が回避される。
【００６７】
上記の分析は、降圧チョッパー回路１０４を含まず、フルブリッジのみの接続形態のみを含むインバータ部１０３にも同等に適用可能であることに留意されたい。
【００６８】
本発明の第２の実施形態を以下に説明する。本発明の第２の実施形態の放電ランプ点灯装置１０１を、図１〜３、および図８を参照して説明する。
【００６９】
放電ランプ点灯装置１０１は、約１２０ボルト〜２７７ボルトの商用電源電圧入力に対する出力電圧ＶＣ１として約４６５ボルトの調整電圧を供給する昇圧チョッパー回路を含む。出力電圧ＶＣ１の変換方法は図８に示されるように構成される。具体的には、スケールレジスタＲ１１〜Ｒ１５は、出力電圧ＶＣ１を、電気的接地とスケールレジスタＲ１４およびＲ１５の接続点との間に接続される平滑コンデンサＣ９を含むことによって平滑化される変換値ＶＣ１まで線形に小さくするために使用される。平滑化された変換値ＶＣ１は、Ａ／Ｄ変換機能を含むプロセッサＩＣ１０１のＡ／Ｄコンバータ入力端子１に印加される。現在のプロセッサは十分高速であるため、平滑コンデンサＣ９はほとんどの用途で必要ではなく、本発明の動作に悪影響を及ぼさずに省略できることに留意されたい。
【００７０】
第２の実施形態では、ＤＣ電源回路の出力電圧ＶＣ１が４６５ボルトにほぼ等しいとき、分圧比は、プロセッサＩＣ１０１に印加される変換値ＶＣ１が、ほとんどの用途で通常５ボルトであるマイクロプロセッサによって許可される最大値よりも低くなるように設定される。変換値ＶＣ１が１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。出力電圧ＶＣ１が４６５ボルトにほぼ等しいとき、すなわち、変換値ＶＣ１が５ボルトにほぼ等しいとき、Ｄ１０２４の最大値がプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。誤差を考慮し、計算を容易にするため、変換値ＶＣ１は、出力電圧ＶＣ１が５００ボルトにほぼ等しいとき、５ボルトにほぼ等しくなるように選択される。
【００７１】
ＤＣ電源回路１０２の出力での公称出力電圧ＶＣ１（約４６５ボルトに等しい）を表す基準電圧ＶＲＥＦ４は、約４４０ボルトに設定される。この電圧は、出力電圧ＶＣ１の２〜３パーセントの偏差（４６５×０．９７＝４５１ボルト）より低いが、商用電源の３０５ボルトの最大電圧のピーク値（３０５×１．４１４＝４３１）よりも高いレベルに設定される。基準電圧ＶＲＥＦ４の変換値ＶＲＥＦ４は、１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１に記憶される。変換値ＶＲＥＦ４のデジタル形式は、ＶＲＥＦ４（約４４０ボルトに等しい）の最大出力電圧ＶＣ１（約５００ボルトに等しい）に対する比に基づき算出されるＤ９００に設定される。
【００７２】
開示される実施形態では、プロセッサＩＣ１０１は、インバータコントローラ１０８の一部を含む。ただし、保護器を備えるプロセッサＩＣ１０１とスケールレジスタとは、本発明の範囲から逸脱せずにインバータコントローラ１０８から分離させてもよい（すなわち、インバータコントローラ１０８内に組み込まない）。インバータコントローラ１０８は、降圧チョッパーおよび極性反転の組み合わせ接続形態における降圧チョッパー回路１０４のスイッチング要素Ｑ２と極性反転回路１０５のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６とを動作させる信号を出力する。（図３に示されるような）降圧チョッパー回路を含まないフルブリッジ接続形態の極性反転回路では、インバータコントローラ１０８は、フルブリッジ回路のみのスイッチング動作のための信号を出力する。
【００７３】
商用電源電圧が上述の構成を有する放電ランプ点灯装置１０１に最初に印加されると、入力電圧の約１．４１４倍の電圧が平滑化され、ＤＣ電源回路１０２のコンデンサＣ１に印加される。補助電源部１０９は電源電圧を出力して、コンデンサＣ１を通る電圧に基づきプロセッサＩＣ１０１を起動する。
【００７４】
降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５に対する駆動制御信号は、変換値ＶＣ１と変換値ＶＲＥＦ４との比較と、変換値ＶＣ１が変換値ＶＲＥＦ４より大きいという判定との結果として、プロセッサＩＣ１０１により実行される指示に従い、インバータコントローラ１０８によって選択的に出力される。この条件が満たされると、電源電圧が放電ランプ点灯装置１０１の外部受電部１１１に供給され、ＤＣ電源コントローラ１０７が、補助電源部１０９から出力される制御動作のための電源電圧を受け取った後に起動され、ＤＣ電源回路１０２が昇圧チョッパー回路動作を実行し、それによってＤＣ電源部の出力でコンデンサＣ１が約４６５ボルトまで充電される。すなわち、変換値ＶＣ１が変換値ＶＲＥＦ４より大きいため、通常スイッチング動作が行われる。
【００７５】
一方、電源電圧が放電ランプ点灯装置１０１の外部出力部１１２に意図せず供給される場合、ＤＣ電源回路１０２はその入力端子で電圧を受け取らない。その結果、ＤＣ電源部のコンデンサＣ１は、極性反転回路１０５および降圧チョッパー回路を介して電源電圧の約１．４１４倍まで充電される。すなわち、ＶＣ１はＶＲＥＦ４より小さくなるため、プロセッサＩＣ１０１は放電ランプ駆動装置をスタンバイ状態に維持する。したがって、降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５に対するスイッチング動作が開始されず、極性反転回路１０５のスイッチング要素への損傷が防止される。
【００７６】
本発明の第３の実施形態を、図１、２、および図９を参照して説明する。
【００７７】
第３の実施形態では、降圧チョッパー回路１０４の出力に関連するコンデンサＣ５の出力電圧ＶＣ５がサンプリングされ、図９に示されるようにインバータコントローラ１０８に供給される。スケールレジスタＲ１６〜Ｒ２０は、電圧ＶＣ５を変換値ＶＣ５まで線形に小さくするように設けられる。図９は、電気的接地とスケールレジスタＲ１９およびＲ２０の接続点との間に接続される平滑コンデンサＣ１０によって平滑される変換値ＶＣ５のＤＣ電圧を示す。ただし、本発明の動作に影響を及ぼさずに平滑コンデンサＣ１０の装備を省略することができる。変換値ＶＣ５は、Ａ／Ｄ変換機能を有するプロセッサＩＣ１０１のＡ／Ｄコンバータ端子（図９のプロセッサＩＣ１０１のピン２）に印加される。
【００７８】
降圧チョッパー部１０４の出力電圧ＶＣ５がＤＣ電源回路１０２の出力電圧にほぼ等しい約４６５ボルトであるとき、分圧比は、プロセッサＩＣ１０１に印加される変換値ＶＣ５がほとんどの用途で約５ボルトであるプロセッサＩＣ１０１に許可される最大値より小さくなるように設定される。変換値ＶＣ５は１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。出力電圧ＶＣ５が約４６５ボルトに設定されるとき、すなわち、変換値ＶＣ５が約５ボルトに設定されるとき、プロセッサＩＣ１０１はＤ１０２４の最大値としてデータを読み取る。誤差を考慮し、計算を容易にするため、出力電圧ＶＣ５が約５００ボルトであるとき、ＶＣ５の変換値は約５ボルトに設定される。
【００７９】
また、降圧チョッパー回路１０４の出力での出力電圧ＶＣ５に対する基準電圧ＶＲＥＦ５は、降圧チョッパー回路１０４の通常出力電圧よりもかなり小さい約５０ボルトに設定される。この電圧は、商用電源１１０によって通常供給される１２０ボルトの公称電圧からの推定１０パーセントの偏差を反映する１０８ボルトのピーク電圧よりも低いレベルに設定される。基準電圧ＶＲＥＦ５の変換値ＶＲＥＦ５は、１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１に記憶される。変換値ＶＲＥＦ５は、降圧チョッパー回路１０４での出力電圧ＶＣ５の最大出力電圧がＤ１０２４に設定されるとき、ＶＲＥＦ５（約５０ボルトに等しい）の出力電圧ＶＣ５の最大出力電圧（約５００ボルトに等しい）に対する比に基づき算出されるＤ１０２にプロセッサＩＣ１０１において設定される。
【００８０】
商用電源電圧が上述の構成を有する放電ランプ点灯装置１０１に印加されると、上述したように、入力電圧の約１．４１４倍の電圧が平滑化され、ＤＣ電源回路１０２のコンデンサＣ１の出力端子に印加される。補助電源部１０９は、コンデンサＣ１での電圧に基づく制御動作のために電源電圧を出力し、プロセッサＩＣ１０１を起動する。
【００８１】
インバータコントローラ１０８は、変換値ＶＣ５とＶＲＥＦ５の比較に基づき、降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５に駆動制御信号を出力するか否かを判定する。以下の式が満たされるときに駆動信号が出力される。
【００８２】
ＶＣ５＜ＶＲＥＦ５
商用電源１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部受電部１１１に接続され、降圧チョッパー回路１０４が動作していないとき、降圧チョッパー回路１０４の出力電圧ＶＣ５は０ボルトにほぼ等しい。よって、変換値ＶＣ５が変換値ＶＲＥＦ５より小さいので、通常スイッチング動作を行うことができる。一方、外部電源１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部出力部１１２に意図せず接続される場合、たとえ降圧チョッパー回路１０４が動作していなくても、電源電圧の約１．４１４倍のＤＣ電圧がコンデンサＣ５を通って供給される。よって、変換値ＶＣ５は変換値ＶＲＥＦ５より大きく、プロセッサＩＣ１０１は放電ランプ点灯装置１０１をスタンバイ状態に維持する。すなわち、降圧チョッパー回路１０４および極性反転回路１０５は起動せず、極性反転回路１０５のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６への損傷が回避される。
【００８３】
本実施形態は、図３に示されるフルブリッジのみの接続形態では降圧チョッパー回路１０４が省略されるため、そうした接続形態には適用されないことに留意されたい。
【００８４】
本発明の第４の実施形態を、図１、２、および図９を参照して説明する。
【００８５】
第４の実施形態では、放電ランプ点灯装置１０１は、約１２０ボルト〜約２７７ボルトの商用電源入力電圧に対するＤＣ電源回路１０２の出力電圧ＶＣ１として約４６５ボルトの調整電圧を出力する昇圧チョッパー回路１０２を備える。降圧チョッパー回路１０４は、高圧放電ランプ１１３がオフにされるときに出力電圧ＶＣ１とほぼ同じＤＣ電圧を出力し、高圧放電ランプ１１３がオンにされている（すなわち、点灯されている）間に高圧放電ランプ１１３のインピーダンスに関連する電圧を出力する。上記降圧チョッパーの出力電圧ＶＣ５の変換方法は、上記第３の実施形態で説明されたように図９に示すように構成される。したがって、具体的な構成の説明は本実施形態では行わない。
【００８６】
第４の実施形態では、降圧チョッパー回路の出力電圧ＶＣ５がＤＣ電源回路１０２の出力電圧とほぼ同じである４６５ボルトにほぼ等しいと、分圧比は、プロセッサＩＣ１０１に印加される変換値ＶＣ５がプロセッサによって通常許可される最大値（すなわち、ほとんどの用途では５ボルト）より小さくなるように設定される。変換値ＶＣ５は、１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。出力電圧ＶＣ５が約４６５ボルトである、すなわち、変換値ＶＣ５が約５ボルトであるとき、Ｄ１０２４の最大データ値がプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。誤差を考慮し、計算を容易にするため、ＶＣ５の変換値は、出力電圧ＶＣ５が５００ボルトにほぼ等しいとき５ボルトにほぼ等しくなるように設定される。
【００８７】
また、降圧チョッパー回路１０４での出力電圧ＶＣ５（開示される実施形態では４６５ボルトの通常降圧チョッパー出力電圧とほぼ等しい）に対する基準電圧ＶＲＥＦ６は、たとえば、約４４０ボルトなどのわずかに低い値に設定される。この電圧は、出力電圧ＶＣ５からの２〜３パーセントの偏差（４６５×０．９７＝４５１ボルト）より低く、商用電源に対する３０５ボルトの最大電圧のピーク値（３０５×１．４１４＝４３１ボルト）よりも高いレベルに設定される。基準電圧ＶＲＥＦ６の変換値ＶＲＥＦ６は、１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１に記憶される。変換値ＶＲＥＦ６のデジタル形式は、ＶＲＥＦ６（４４０ボルトにほぼ等しい）の出力電圧ＶＣ１の最大出力電圧（５００ボルトにほぼ等しい）に対する比に基づき算出されるＤ９００に設定される。上述したように、プロセッサＩＣ１０１は開示される実施形態ではインバータコントローラ１０８の一部を含むが、プロセッサは、本発明の範囲から逸脱せずに、インバータコントローラから分離することができると理解される。
【００８８】
商用電源１１０が上述の構成を有する放電ランプ点灯装置１０１に印加されると、上述したように、入力電圧の約１．４１４倍の電圧が平滑化され、ＤＣ電源回路１０２のコンデンサＣ１の出力端子に印加される。補助電源部１０９は、コンデンサＣ１の電圧に基づいて制御動作のために電源電圧を出力して、プロセッサＩＣ１０１の動作を制御する。
【００８９】
インバータコントローラ１０８は、降圧チョッパー回路１０４のためだけにスイッチング動作を開始する制御信号を出力するように動作する。具体的には、降圧チョッパー回路１０４が切り替えられて、ＤＣ電源回路１０２での出力電圧ＶＣ１（４６５ボルトにほぼ等しい）から降圧チョッパー回路１０４の出力電圧ＶＣ５を調整する。
【００９０】
変換値ＶＣ５およびＶＲＥＦ６は、プロセッサＩＣ１０１によって実行されるプログラムにより比較されて、極性反転回路１０５の動作状態を判定する。変換値ＶＣ５が変換値ＶＲＥＦ６より大きいとき、駆動制御信号が極性反転回路１０５に出力される
商用電源１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部受電部１１１に接続されると、補助電源部１０９は電圧をＤＣ電源コントローラ１０７に供給する。次に、ＤＣ電源回路１０２は昇圧チョッパー回路動作を実行し、それによりコンデンサＣ１が約４６５ボルトに充電される。降圧チョッパー回路１０４の出力電圧ＶＣ５はほぼ同じレベル（すなわち、４６５ボルト）になるので、変換値ＶＣ５は変換値ＶＲＥＦ６より大きく、工程は通常スイッチング動作に進んで放電ランプ１１３をオンにする。
【００９１】
一方、商用電源１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部出力部１１２に意図せず接続される場合、ＤＣ電源回路１０２はその入力端子でいかなる電圧も受け取らない。その結果、降圧チョッパー回路１０４のコンデンサＣ５は、極性反転回路１０５を介して商用電源電圧の約１．４１４倍に充電される。よって、変換値ＶＣ５は変換値ＶＲＥＦ６より小さく、プロセッサＩＣ１０１は放電ランプ点灯装置１０１をスタンバイ状態に維持するように動作する。したがって、極性反転回路１０５のスイッチング動作は開始されず、極性反転回路１０５のスイッチング要素Ｑ３〜Ｑ６への損傷が回避される。
【００９２】
本実施形態は、図３に示されるようなフルブリッジのみの接続形態では降圧チョッパー回路１０４が省略されるため、そうした接続形態には適用されないことに留意されたい。
【００９３】
本発明の第５の実施形態を以下に説明する。本発明の第５の実施形態は、図１〜３、および図１０を参照して説明する。
【００９４】
放電ランプ点灯装置１０１は、約１２０ボルト〜約２７７ボルトの商用電源電圧に対するＤＣ電源回路１０２による出力電圧ＶＣ１として約４６５Ｖの調整電圧を生成する昇圧チョッパー回路を含む。整流器ＤＢ１などのＡＣ−ＤＣ電圧整流器は、図１０に示されるように、インバータコントローラ１０８に供給される出力電圧ＶＤＢ１を供給する。スケールレジスタＲ２１〜Ｒ２５は、出力電圧ＶＤＢ１を変換値ＶＤＢ１まで線形に小さくするために使用される。変換値ＶＤＢ１はＡ／Ｄ変換機能を含むプロセッサＩＣ１０１のＡ／Ｄコンバータ端子（すなわち、図１０に示されるようにプロセッサＩＣ１０１のピン５）に入力される。さらに、現在のマイクロプロセッサは十分高速であるため、平滑コンデンサＣ１１は一般的に必要でないが、スケールレジスタＲ２４およびＲ２５の接続点と電気的接地間に平滑コンデンサを任意で設けることができる。
【００９５】
整流回路ＤＢ１の出力電圧ＶＤＢ１がほぼ４３１ボルトの最大値（３０５ボルトの最大ＡＣ電源電圧の１．４１４倍に相当）であるとき、分圧比は、プロセッサＩＣ１０１に印加される変換値ＶＤＢ１がほとんどの用途で通常５ボルトであるプロセッサによって許可される最大許容値を超えないように設定される。変換値ＶＤＢ１は１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。出力電圧ＶＤＢ１が４３１ボルトにほぼ等しいとき、すなわち、変換値ＶＤＢ１が５ボルトにほぼ等しいとき、Ｄ１０２４の最大データ値がプロセッサＩＣ１０１によって読み取られる。誤差を考慮し、計算を容易にするため、ＶＤＢ１の出力電圧が５００ボルトにほぼ等しいとき、ＶＤＢ１の変換値は５ボルトにほぼ等しくなるように選択される。
【００９６】
また、（出力電圧ＶＤＢ１に関連する）基準電圧ＶＲＥＦ７は、ほぼ５０ボルトに等しくなるように設定される。この電圧は、商用ＡＣ電源の公称電圧１２０ボルトから推定１０パーセントの偏差を反映するピーク電圧の１０８ボルトより低い（小さい）レベルに設定されるように選択される。基準電圧ＶＲＥＦ７の変換値ＶＲＥＦ７は、１０ビットデータとしてプロセッサＩＣ１０１に記憶される。変換値ＶＲＥＦ７は、整流回路ＤＢ１の最大出力電圧がＤ１０２４に設定されるとき、ＶＲＥＦ７（５０ボルトにほぼ等しい）の最大出力電圧ＶＲＥＦ７（５００ボルトにほぼ等しい）に対する比に基づき算出されるＤ１０２に設定される。
【００９７】
商用電源１１０が上述の構成を有する放電ランプ点灯装置１０１に印加されると、入力電圧の１．４１４倍にほぼ等しい電圧が平滑化され、ＤＣ電源回路１０２のコンデンサＣ１を通って印加される。補助電源部１０９は、コンデンサＣ１を通る電圧に基づき動作制御のための電源電圧を出力して、プロセッサＩＣ１０１を起動する。
【００９８】
インバータコントローラ１０８からの駆動制御信号は、プロセッサＩＣ１０１によって実行されるプログラムによる変換値ＶＤＢ１とＶＲＥＦ７の比較に応答して極性反転回路１０５を駆動するように選択的に出力される。
【００９９】
商用電源１１０が放電ランプ点灯装置１０１の外部受電部１１１に供給されると、出力電圧ＶＤＢ１は電源電圧の約１．４１４倍となる。その結果、変換値ＶＤＢ１は変換値ＶＲＥＦ７より大きい。したがって、通常のスイッチング動作を開始することができる。一方、商用電源１１０が、放電ランプ点灯装置１０１の外部出力部１１２に意図せず接続された場合、ダイオードＤ１が電圧逆流を防ぐため、出力電圧ＶＤＢ１は約０ボルトに等しくなる。よって、変換値ＶＤＢ１は変換値ＶＲＥＦ７より小さくなる。その結果、プロセッサＩＣ１０１は放電ランプ駆動装置１０１をスタンバイ状態に維持する。したがって、極性反転回路１０５のスイッチング動作は開始されず、極性反転回路１０５のスイッチング要素の損傷が回避される。
【０１００】
上記の例は説明のためだけに提供されており、決して本発明の限定として解釈すべきではない。本発明は例示的な実施形態を参照して説明されているが、本文書で使用される文言は、限定のための文言ではなく説明と図示のための文言であると理解すべきである。現在陳述および補正されている添付の請求項の範囲内で、本発明の範囲から逸脱せずにその局面において変更を加えることが可能である。本発明は本文書において特定の構造、材料、および実施形態に関して説明されているが、本発明はここに開示される細部に限定されず、むしろ添付の請求項の範囲に含まれるような、機能上等価な構造、方法、および使用のすべてに拡大される。
【０１０１】
本発明は上述の実施形態に限定されず、様々な変形および変更が本発明の範囲から逸脱せずに可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明に係る放電ランプ点灯装置の例示的な回路接続形態を示す。
【図２】本発明に係る放電ランプ点灯装置の例示的な回路接続形態を示す。
【図３】本発明に係る放電ランプ点灯装置の例示的な回路接続形態を示す。
【図４】図１および図３の回路接続形態で利用可能なＲＬＣネットワークの可能な一構成を示す。
【図５】図１および図２の放電ランプ点灯装置で採用されるスイッチング要素のスイッチング状態を示す。
【図６】無負荷期間と通常動作期間における放電ランプ点灯装置のいくつかのサンプリング点の波形を示す。
【図７】誤結線状態における放電ランプ点灯装置の回路への損傷を防ぐように動作する、本発明で使用される本発明のコンパレータの一例を示す。
【図８】本発明に係るコンパレータの別の例を示す。
【図９】本発明のコンパレータの一変形を示す。
【図１０】本発明のコンパレータの別の変形を示す。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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