(57)【要約】本発明は、高圧放電アークランプ（１２）を給電する電子回路及び方法に関する。この電子回路はＡＣ−ＤＣコンバータを具え、この目的のために２つの可制御スイッチング素子（Ｔ１，Ｔ２）を動作電圧Ｕ＋と基準電位点（１０）との間にハーフブリッジの形態に接続する。この回路は更に２段フィルタ回路を具える。ランプは第２フィルタ段のコイルＬignに接続し、このコイルの同じ接続端子をキャパシタＣignを経て基準電位点（１０）に接続する。回路をできるだけ小さく且つ安価にするとともに、高周波数妨害ピーク及び強い回路電流を回避するために、第１フィルタ段のコイルＴｒfiltを３つのタップを有するものとする。第１外側タップをハーフブリッジの出力端子に接続し、第２中心タップをコイルＬignの第２接続端子に接続し、第３外側端子をキャパシタＣfiltを経て基準電位点（１０）に接続する。
2005536845.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電アークランプを給電する電子回路であって、該電子回路は、各ブリッジ岐路に少なくとも一つの可制御スイッチング素子を具えた交流電流を供給するハーフブリッジと、少なくとも２つのコイルと、４つのキャパシタと、高圧放電アークランプ用の２つの接続端子とを具え、前記ハーフブリッジは動作電圧供給用接続端子と基準電位供給用接続端子との間に接続され、前記第１コイルの第１接続端子が前記高電圧放電アークランプ用の第１接続端子に接続されるとともに少なくとも前記第１キャパシタを経て前記基準電位供給用接続端子に接続され、前記高圧放電アークランプ用の第２接続端子が少なくとも前記第２キャパシタを経て前記動作電圧供給用接続端子に接続されるとともに少なくとも前記第３キャパシタを経て前記基準電位供給用接続端子に接続されている電子回路において、
前記第２コイルが少なくとも３つのタップを有し、その第１外側タップが前記ハーフブリッジの出力端子に接続され、その第２中心タップが前記第１コイルの第２接続端子に接続され、その第３外側タップが少なくとも第４キャパシタを経て前記基準電位供給用接続端子に接続されていることを特徴とする電子回路。
【請求項２】
前記第１キャパシタ及び前記第４キャパシタは各々前記基準電位用接続端子に直接接続されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路。
【請求項３】
前記第１キャパシタ及び前記第４キャパシタは各々前記第３キャパシタを経て前記基準電位用接続端子に接続され且つ前記第２キャパシタを経て前記動作電圧用接続端子に接続されていることを特徴とする請求項１記載の電子回路。
【請求項４】
前記第１コイルの第１接続端子が更に第５キャパシタを経て前記動作電圧用接続端子に接続され、及び／又は、前記第２コイルの第３外側タップが更に第６キャパシタを経て前記動作電圧用接続端子に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電子回路。
【請求項５】
前記ハーフブリッジの出力端子が更に少なくとも１つの他のキャパシタを経て前記基準電位用接続端子に接続されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の電子回路。
【請求項６】
前記ハーフブリッジの出力端子が更に少なくとも１つの他のキャパシタを経て前記動作電圧用接続端子に接続されていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の電子回路。
【請求項７】
前記第２コイルと前記第４キャパシタからなる配置が、前記第２コイルの中心タップに対して、前記ハーフブリッジの前記可制御トランジスタが常規動作中にスイッチされるスイッチング周波数で阻止フィルタを形成することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の電子回路。
【請求項８】
前記第１コイルと前記第１キャパシタを具える共振回路の共振周波数が、前記第２コイルと前記第４キャパシタからなる配置が前記第２コイルの中心タップに対して阻止フィルタを形成する周波数より高いことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の電子回路。
【請求項９】
前記第１コイルと前記第１キャパシタを具える共振回路の共振周波数が、前記第２コイルと前記第４キャパシタからなる配置が前記第２コイルの中心タップに対して阻止フィルタを形成する周波数の奇数倍であることを特徴とする請求項８に記載の電子回路。
【請求項１０】
前記ハーフブリッジの前記スイッチング素子を制御する制御回路と、前記ハーフブリッジの出力端子と前記第２コイルとの間に配置され前記第２コイルを流れる電流を測定する電流センサとを具え、該電流センサが測定結果を前記制御回路に供給し、該制御回路が前記電流センサの測定結果に基づいて前記スイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１〜９の何れかに記載の電子回路。
【請求項１１】
前記制御回路は、
当該電子回路の点弧動作中相補パルスを供給する第１周波数発生器と、
当該電子回路の常規動作中トリガパルスを供給する第２周波数発生器と、
所望のランプ電流変化に従って電流基準信号とランプ電流方向を供給する波形発生器と、
前記電流センサの測定結果を前記波形発生器からの電流基準信号と比較し、所望の正のランプ電流の場合にその比較出力が反転する比較器と、
相補出力を有するフリップフロップであって、前記第２周波数発生器のトリガパルスによりセットされ、前記比較器の高レベル出力信号によりリセットされ、所望の正のランプ電流の場合にその相補出力が反転されるフリップフロップと、
点弧動作と常規動作の間の切り替えを行うプロセスコントローラであって、該コントローラは、常規動作のために、前記フリップフロップの相補信号の一つ一つを前記ハーフブリッジのスイッチング素子の一つ一つに供給してそれぞれのスイッチ素子を、正のランプ電流が所望の場合には、前記第２周波数発生器がトリガパルスを発生する瞬時に基準電位側のスイッチング素子をスイッチオンするとともに動作電圧側のスイッチング素子をスイッチオフし、且つ前記電流センサの測定値が前記波形発生器の基準値を下まわるとき、基準電位側のスイッチ素子をスイッチオフするとともに動作電圧側のスイッチ素子をスイッチオンし、所望の負のランプ電流に対しては、前記第２周波数発生器がトリガパルスを発生する瞬時に動作電圧側のスイッチング素子をスイッチオンするとともに基準電位側のスイッチング素子をスイッチオフし、且つ前記電流センサの測定値が前記波形発生器の基準値を上まわるとき、動作電圧側のスイッチ素子をスイッチオフするとともに基準電位側のスイッチ素子をスイッチオンするように制御するプロセスコントローラと、
を具えることを特徴とする請求項１０記載の電子回路。
【請求項１２】
前記第１周波数発生器は前記第１コイルと前記第１キャパシタを具える直列同調回路の共振周波数に対応する周波数で前記相補パルスを提供し、且つ前記第２周波数発生器は、当該電子回路の常規動作のために、前記第２コイルと前記第４キャパシタの配置が前記第２コイルの中心タップに対して阻止フィルタを形成する周波数に対応する周波数で前記トリガパルスを提供することを特徴とする請求項１１記載の電子回路。
【請求項１３】
前記プロセスコントローラは、前記第１周波数発生器により提供される前記相補パルスを点弧フェーズ中前記ハーフブリッジのスイッチング素子に供給してこれらのスイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１１又は１２記載の電子回路。
【請求項１４】
前記プロセスコントローラは、点弧フェーズの終了後に、前記第２周波数発生器により提供される前記トリガパルスの周波数を短時間の間前記第２コイルと前記第４キャパシタの配置が前記第２コイルの中心タップに対して阻止フィルタを形成する周波数より低い周波数に切り替えることを特徴とする請求項１３記載の電子回路。
【請求項１５】
請求項１−１４の何れかに記載の電子回路によって高圧放電ランプを点灯する方法において、前記ハーフブリッジの前記スイッチング素子は毎回ほぼゼロ電圧スイッチングが生ずるように制御することを特徴とする放電ランプ点灯方法。
【請求項１６】
請求項１−１４の何れかに記載の電子回路によって高圧放電ランプを点灯する方法において、前記高圧放電ランプ用接続端子間に接続された高圧放電ランプを点弧するために、前記ハーフブリッジのスイッチング素子は点弧フェーズ中前記第１コイルと前記第１キャパシタからなる共振回路の共振周波数又はその奇数倍の周波数でほぼ正確にスイッチさせることを特徴とする放電ランプ点灯方法。
【請求項１７】
請求項１−１４の何れかに記載の電子回路と、該電子回路の前記高圧放電ランプ用接続端子間に接続された高圧放電ランプとを具えた照明装置。
【請求項１８】
請求項１−１４の何れかに記載の電子回路を用いる静止画像又は動画像ディジタル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電アークランプを給電する電子回路及びこのような給電回路で高圧放電アークランプを点灯する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電アークランプは、例えば最近のデータ及びビデオプロジェクタに使用されている。このようなランプは極めて高い出力を有するとともに、特に短い放電アークを特徴とする。光学的法則に基づいて、このようなランプと小さな光学系を用いて、高い発光効率、即ち明るい画像を発生するプロジェクタを製造することができる。これはプロジェクタのサイズの低減とともにコストの低減ももたらす。
【０００３】
しかし、同時に、このようなプロジェクタ内の電子構成要素の寸法及びコストに関して新たな要件が生じている。ここで不可欠の電子構成要素は高圧放電アークランプ用の電子給電回路（安定器とも呼ばれている）である。
【０００４】
給電回路は、まず第１に、ランプを点弧する短期間の間数キロボルトの範囲の電圧を発生させる仕事を有し、これはアーク放電を開始させるために必要である。次の動作時に、給電回路は、ランプにおける平均出力が一定になるようにランプを流れる電流を制御する仕事を有する。この場合の特徴は、高圧アーク放電ランプは一般に負性電流−電圧特性を有し、制限された電流を供給し得る給電回路を必要とすることである。ランプ電流を一定に維持することは、電圧制限回路の場合には極めて難しい。このため、更に、高圧放電アークランプを低周波数方形波交流電流で動作させることが通常行われている。これにより直流電流給電の場合より一層均等なランプ電極への負荷が得られるとともに一定でフリッカのないランプ輝度が得られる。
【０００５】
高圧放電アークランプを給電する種々の電子回路が既知である。これらの回路は、通常、一定のＤＣ電圧を給電され低周波数交流電流をその出力に供給するＤＣ−ＡＣコンバータブリッジ回路を具えている。
【０００６】
特に少数の電力構成要素で動作するように設計された給電回路がＵＳ６，０２０，６９１に記載されている。少数の電力構成要素は、給電回路にハーブブリッジ回路の形態のＤＣ−ＡＣコンバータを使用することによって達成している。この給電回路を図９に示す。
【０００７】
この給電回路はハーフブリッジを具え、該ハーフブリッジは２つのブリッジ岐路の各岐路内にトランジスタＱ１，Ｑ２を有する。トランジスタＱ１，Ｑ２を制御するために、制御デバイス９１が設けられている。ハーフブリッジは、回路の給電のために、一方の側が端子Ｖbus９２を経てＤＣ電圧源に接続され、他方の側が基準電位点０に接続されている。制御デバイス９１はトランジスタＱ１，Ｑ２を、ハーフブリッジの出力端子、即ち２つのトランジスタＱ１，Ｑ２間の接続点にＡＣ電流が供給されるように制御する。トランジスタＱ１，Ｑ２の各々はそれぞれに並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ２を有し、このダイオードは基準電位点から電源電圧の方向に導通する。直列に配置された２つのキャパシタＣａ，Ｃｂがハーフブリッジと並列に且つ電源電圧と基準電位点との間に接続されている。これらのキャパシタＣａ．Ｃｂは、よく使用されているフルブリッジ回路を具えるＤＣ−ＡＣコンバータの第２ハーフブリッジの代わりである。
【０００８】
２段低域通過フィルタがハーフブリッジの出力端子と２つのキャパシタＣａ，Ｃｂ間の接続点との間に接続されている。この２段低域通過フィルタの第１フィルタ段は常規動作中における高周波数妨害を低減するように設計され、第２フィルタ段は主として高周波数点弧電圧を発生するように設計される。この目的のために、第１フィルタ段は第１コイルＬ１と第３キャパシタＣ１を具え、第２フィルタ段は第２コイルＬ２と第４キャパシタＣ２を具える。コイルＬ１の第１端子はハーフブリッジの出力端子に接続され、その第２端子はキャパシタＣ１を経て２つのキャパシタＣａ，Ｃｂ間の接続点に接続される。更に、コイルＬ１の第２端子はコイルＬ２の第１端子に接続される。コイルＬ２の第２端子は、一方では、キャパシタＣ２を経て、他方では、高圧放電アークランプＬＭＰと抵抗Ｒｓの直列配置を経て、キャパシタＣａ，Ｃｂ間の接続点に接続される。コイルＬ２とキャパシタＣ２を具える第２フィルタ段は、コイルＬ１とキャパシタＣ１を具える第１フィルタ段よりも高い共振周波数を有するものとするのが好ましい。２つのキャパシタＣａ，Ｃｂは、ランプ電流の低周波数成分を収容し得るように十分に大きく設計して電圧変動が大きくなりすぎないようにする必要がある。
【０００９】
電流センサ９３はランプＬＭＰと抵抗Ｒｓとの間の電流を検知し、これをパラメータとして制御デバイスに供給する。
【００１０】
ランプを点弧するために必要な高電圧を得るために、第２コイルＬ２と第２キャパシタＣ２からなる共振回路は、制御デバイス９１による回路の適切な制御によって励振される。その結果として極めて高い電流が回路に生じ、キロボルト範囲の点弧電圧を発生させる必要がある場合には、この電流は常規ランプ電流の１０倍程度になり得る。このことは、コイルＬ２はこのような電流で飽和しないように構成する必要があることを意味する。また、第２フィルタ段Ｌ２，Ｃ２が第１フィルタ段Ｌ１，Ｃ１より高い共振周波数を有する場合、ハーフブリッジＱ１，Ｑ２の既に強く減衰されたＡＣ電圧が共振回路の励振に使用可能になるのみである。この減衰されたＡＣ電圧は同調回路Ｌ２，Ｃ２に特に高いＱを要求し、これに応じて構成要素の提供に高い費用がかかる。更に、常規動作中ランプに高電圧と低ＡＣ成分を同時に維持する要件は回路に比較的高い電流の発生を導く結果となる。最後に、コイルとキャパシタの上記の配置は少なくとも点弧フェーズ中に高い高周波数妨害ピークを導く結果となる。
【発明の開示】
【００１１】
本発明の目的は、上述した欠点を現存する利点を損なうことなく解消し得る、図９に示すような高圧放電アークランプ給電用電子回路を開発することにある。本発明の目的は、特に、回路に高い高周波数妨害ピーク及び強い電流を生じることなく高圧放電アークランプを給電し得る、できるだけ小さく且つできるだけ経済的な電子回路を提供することにある。
【００１２】
この目的は、請求項１に記載の電子回路で達成される。
本発明は、２段フィルタの第１段が２つの端子を有するコイルの代わりに３つのタップを有するコイルを具えることを特徴とする。第２フィルタ段のコイルはこの３タップコイルの中心タップに接続され、この３タップコイルの一方の外側タップはハーフブリッジの出力端子に、他方の外側タップはキャパシタを経て基準電位点に接続される。このような実施例によれば、回路の異なる動作モードに対してコイルの異なる機能を付与することができる。
【００１３】
原理的には、３タップを有するコイルとこのコイルに接続されたキャパシタの組合せは直列同調回路に相当する。このような同調回路がその共振周波数より上で動作する場合、キャパシタの両端間の電圧変化(gradient)は同調回路の入力における電圧変化に対し逆位相になる。タップコイルは一種の誘導性分圧器とみなせ、その中心タップには両端の電圧の重畳された値が得られる。２つの電圧が逆位相の場合には、２つの部分巻線の比の適正な選択により２つの電圧を互いに相殺することが達成される。従って、３タップを有するコイルとこのコイルに接続されたキャパシタの配置は所定の正確に規定された阻止周波数に対して阻止フィルタの機能をなす。
【００１４】
従って、本発明の利点は、すべての高周波数成分を選択可能な阻止周波数に対してランプ内で抑圧することができる点にある。
【００１５】
同時に、３タップを有するコイルはすべての他の周波数に対しては阻止作用をもたない単なる分圧器として作用する。また動作周波数が阻止周波数より著しく高い場合には、第１フィルタ段のフィルタ作用のためにハーフブリッジの出力信号の強い減衰又はダンピングが生じない。これにより、第２フィルタ段の同調回路のＱを、点弧に必要な電圧増大を損なうことなく既知のハーフブリッジ回路の場合より低くすることができる。
【００１６】
３タップコイルとキャパシタの組合せは阻止フィルタ作用を有するため、ハーフブリッジのスイッチング周波数がフィルタの阻止周波数に一致する場合には第１フィルタ段のキャパシタは慣例の回路の場合より著しく小さくすることができる。
【００１７】
本発明の有利な実施例は従属請求項から明らかになる。
３タップコイルの中心タップとこのコイルに接続されたキャパシタの寸法設計が重要である。両構成要素は、ランプの常規動作中に優勢なハーフブリッジの出力端子における主周波数成分が３タップコイルの中心タップで消滅するように設計する。ハーフブリッジの出力端子における電圧はこの主周波数の倍数成分を具え、これらの倍数成分は抑圧されない。しかし、妨害周波数は整数倍だけ高いために、これらの倍数成分に対して有効なフィルタを後続のコイルに得ることができる。従って、スイッチモード電源のベース周波数の特に複雑なフィルタリングを特に小さい構成要素によって達成することができる。
【００１８】
しかし、第２フィルタ段は、その共振周波数が第１フィルタ段の阻止周波数よりかなり上に位置するように設計するのが好ましい。これにより、この周波数での回路の動作時にランプ点弧が可能になり、励振信号が強くダンピングされることがなく、またフィルタ構成要素によって極めて高い電流が発生されることもない。
【００１９】
本発明のタイプの有利な実施例及び利点は以下に図面を参照して記載する本発明による電子回路の実施例の説明から明らかになる。
【００２０】
図１は本発明による電子回路の第１の実施例を示す。
この電子回路は、ハーフブリッジ式に、回路の電源電圧Ｕ＋と基準電位点１０とに接続された２つのパワートランジスタＴ１，Ｔ２を具える。２つの電解キャパシタＣDC2，ＣDC1の直列配置が回路の電源電圧Ｕ＋と基準電位点１０との間のハーフブリッジと並列に接続される。３つのタップを有するコイルＴｒfiltが、その第1タップでハーフブリッジの出力端子１１に接続される。コイルＴｒfillの中心タップは第２コイルＬignの第1端子に接続される。コイルＴｒfiltの第３外側タップ又は端子はキャパシタＣfiltを経て回路の基準電位点１０に直接接続される。コイルＴｒfilt及びキャパシタＣfiltは、回路の常規動作中に優勢なハーフブリッジの出力端子１１における主周波数成分がコイルＴｒfiltの中心タップで消滅するように設計する、即ち阻止周波数を形成するように設計する。
【００２１】
コイルＬignの第２端子は回路の基準電位１０を有する他のキャパシタＣignに接続される。更に、コイルＬignの第２端子は高圧放電アークランプ１２用の第１接続端子に接続される。高圧放電アークランプ１２用の第２接続端子は２つのキャパシタＣDC1及びＣDC2間の接続点に接続される。コイルＬign及びキャパシタＣignは、上述した阻止周波数より上に位置する共振周波数を有する同調回路を形成するように設計する。
【００２２】
更に、コイルＴｒfiltを流れる電流ｉ１を検知する電流センサ１３がハーフブリッジの出力端子１１とコイルＴｒfiltの第1端子との間に設けられる。電流センサ１３により測定された値は制御回路１４に供給される。この制御回路１４は、ランプ１２に所望の電流変化(gradient)が達成されるように受信した値に応じてハーフブリッジのトランジスタＴ１及びＴ２を交互にスイッチオン及びオフする。
【００２３】
図２は図１に示すハーフブリッジのトランジスタＴ１，Ｔ２を駆動する適切な制御回路１４の可能な実施例を示す。
【００２４】
この制御回路は、まず第１に、ランプ点弧のために、周波数Ｆ１を有する高周波数信号を発生する第１周波数発生器２１１を具え、この高周波数信号を２つの相補出力部２１２，２１３からマルチプレクサ２０１に供給する。ここで周波数Ｆ１は図１に示す回路のコイルＬignとキャパシタＣignからなる点弧回路の共振周波数にほぼ一致する。
【００２５】
更に、常規ランプ動作のために、この制御回路は周波数Ｆ２を有するパルスを発生する第２の周波数発生器２２１を具え、これらの各パルスはフリップフロップ２２２をセットする。周波数Ｆ２は回路の常規動作中におけるハーフブリッジ出力端子の主周波数成分を形成する。
【００２６】
図１の電流センサ１３により供給される電流ｉ１の測定値が比較器２２３に供給され、比較器２２３の第２入力端子に低周波数波形発生器２２４の出力信号が供給される。ここで波形発生器２２４からの信号は所望のランプ電流変化を表す。比較器２２３の出力と、ランプ１２の所望の瞬時電流方向を極性信号として示す波形発生器２２４の別の信号がＥＸＣＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２５に供給される。所望の正ランプ電流は波形発生器２２４により高レベル極性信号“１”の発生を生じ、従ってＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２５により比較器出力の反転を生ずる。ＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２５の出力はフリップフロップ２２２のリセット入力に接続される。ＥＸＣＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２５の高レベル出力信号“１”は毎回フリップフロップ２２２をリセットする。
【００２７】
フリップフロップ２２２は２つの相補出力信号Ｑ及びＱ’(‘は反転を示す)を供給する。この２つの出力信号は各々それぞれのＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２６，２２７を経てマルチプレクサ２０１に供給される。２つのＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２６，２２７の第２入力信号は波形発生器２２４の極性信号である。プロセスコントローラ２０２は、測定電流ｉ１に基づいてマルチプレクサを第２周波数発生器２１１の相補出力又はＥＸＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２６，２２７の相補出力の何れかに切り替える。選択された信号対はマルチプレクサ２０１によりそれぞれの遅延段２０３，２０４を経てパワートランジスタＴ１及びＴ２の制御端子に供給される。
【００２８】
図１及び図２に示す回路による高圧放電ランプ１２の給電を以下に説明する。
【００２９】
点弧されてない状態では、高圧放電ランプ１２は遮断とみなされる。このことは、コイルＬignの電流はキャパシタＣignを経て流れることができるのみであることを意味する。その結果として、コイルＬignはキャパシタＣignにより補充され直列共振回路を形成する。いまハーフブリッジがこの直列共振回路の共振周波数で動作すると、共振回路Ｌign，Ｃignに高電圧が生起する。共振回路Ｌign，Ｃignの共振周波数がコイルＴｒfilt及びキャパシタＣfiltからなるフィルタの阻止周波数に等しくなければ、コイルＴｒfiltからなる誘導性分圧器が同調しないために、共振回路Ｌign，Ｃignの励振は依然として行われる。共振回路Ｌign，Ｃignの共振周波数が阻止周波数より著しく高い場合には、キャパシタＣfiltの両端間の電圧はほぼ一定であるものとみなせる。この場合、コイルＴｒfiltの中心タップの残留電圧はコイルＴｒfiltの巻数比に対応する。このことは、点弧回路Ｌign，Ｃignを励振するために任意所望の高周波数を、励振信号が第１フィルタ段Ｔｒfilt，Ｃfiltのフィルタ作用により強く減衰されることなく使用することを可能にする。
【００３０】
プロセスコントローラ２０２が、電流センサ１３から得られた電流ｉ１の測定値から、現時点では低周波数電流がコイルＴｒfiltを流れていないことを認識すると、ランプ１２は動作していないと結論する。このとき、プロセスコントローラ２０２はランプ１２の点弧のために第１周波数発生器２１１の相補出力２１２，２１３を遅延段２０３，２０４に直接スイッチする。これにより点弧回路Ｌign，Ｃignの共振周波数が励振され、この点弧回路がランプ１２の点弧用に数キロボルト程度の十分に高い電圧を発生する。同時に、ハーフブリッジの出力電流ｉ１は、コイルＴｒfiltの変成作用のために比較的低いままとなる。コイルＬignは点弧回路Ｌign，Ｃignの調整された高い共振周波数のランプ電流ｉlampに限定作用をなす。
【００３１】
点弧回路Ｌign，Ｃignの共振周波数が第１フィルタ段Ｔｒfilt，Ｃfiltの阻止周波数の正確に３倍であるとき、特に有利な状態が生ずる。この場合には、点弧回路Ｌign，Ｃignをハーフブリッジの出力端子１１の電圧Ｕ１の方形波変化の第３高調波により励振することができる。その結果、前記回路を常規動作中に通常の電流波形を維持するべくできるだけ小さい構成要素を用いて最適化する場合でも、回路の構成要素に生ずる電流振幅ｉ１が常規動作中より大きくならない。これを明らかにするために、図３に、ハーフブリッジの出力端子の電圧Ｕ１の方形波変化をボルト単位で、３倍の周波数を有するランプ両端間の電圧Ｕlampの変化をボルト単位で、ハーフブリッジの出力電流ｉ１の変化をミリアンペア単位で時間の関数として示す。
【００３２】
点弧動作は、ランプ１２を確実に点弧するためには、１秒以上、好ましくは２秒以上維持する必要がある。
【００３３】
点弧直後に、高圧放電ランプは、ランプ電極が十分に加熱されてアークモードに入るまで短時間の間２５０Ｖ以上の高い動作電圧を必要とする。しかし、通常の場合には、上記の回路は動作電圧Ｕ＋のたかだか半分のランプ電圧、即ち代表的には高くても４００Ｖの動作電圧の場合には２００Ｖのランプ電圧を発生することができるのみである。
【００３４】
動作電圧を人工的に上昇させるためにも共振作用を利用することができる。コイルＬignとキャパシタＣignからなる共振回路はこのためには適さない。その理由は、この共振回路が適切に設計された場合にはその負荷容量が不十分になるためである。しかし、コイルＴｒfiltとキャパシタＣfiltの配置は、通常その共振周波数以上で動作する共振回路も形成する。
【００３５】
プロセスコントローラ２０２は、最初に、遷移フェーズにおいて、マルチプレクサ２０１により、その入力信号として、第１周波数発生器２１１の相補出力信号の代わりに、ＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２６，２２７の出力信号を選択させる。更に、第２周波数発生器２２１の周波数Ｆ２がプロセスコントローラ２０２により共振回路Ｔｒfilt，Ｃfiltの共振周波数の方向に低減される。トランジスタＴ１，Ｔ２のトリガ動作は後に記載する常規動作におけるトリガ動作に対応する。低減周波数Ｆ２は中間周波数の電圧上昇を生じ、これはランプ１２に十分な電流を発生させて電極を加熱する。同時に、ランプ電流の強い上昇はコイルＴｒfiltのインダクタンスと周波数により阻止される。このような加熱フェーズ中におけるランプ電圧変化Ｕlamp及びハーフブリッジの出力電圧Ｕ１の変化を図４にボルト単位で時間の関数として示す。
【００３６】
ランプ１２が点弧し、その電極が十分に加熱された後に、図１の電子回路は常規動作に移ることができる。この目的のために、周波数発生器２２１の周波数Ｆ２は元の値に戻される。
【００３７】
通常は、最初に、２つのキャパシタＣDC1及びＣDC2は充電されており、両キャパシタ間の接続点の電圧は回路の動作電圧Ｕ＋の約半分になっているものと仮定することができる。多くの場合方形波によるトランジスタＴ１，Ｔ２の適切な制御によって、ランプ１２に低周波数の交流電流を発生させる必要がある。
【００３８】
制御回路１４によるこの制御をランプ電流ｉlampの正の半波について説明する。ここで、出発位置は、ランプ電流ｉlamp及びランプ両端間の電圧が正であり、且つコイルＴｒfiltの電流ｉ１も正であるものと仮定する。キャパシタＣfiltの両端間の電圧はほぼ動作電圧Ｕ＋の半分と正のランプ電圧の和である。フリップフロップ２２２はセットされていない。波形発生器２２４の極性信号は、ランプ電流が瞬時的に正であることを指示するために、ＥＸＣＬＵＳＩＮＥ−ＯＲ回路２２６，２２７はフリップフロップ２２２の相補出力Ｑ，Ｑ’を反転する。その結果、トランジスタＴ１がスイッチオンされ、トランジスタＴ２がスイッチオフされる。
【００３９】
ここでフリップフロップ２２２が第２周波数発生器２２１からのパルスによりセットされる。これによりフリップフロップ２２２のＱ出力に“１”が発生し、この信号が関連するＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２６により反転された後に遅延なしでトランジスタＴ１をスイッチオフする。フリップフロップ２２２のＱ’出力に“０”が発生し、この信号が反転後及び遅延時間ΔＴ経過後にトランジスタＴ２をスイッチオンする。遅延時間ΔＴはハーフブリッジの２つのトランジスタＴ１，Ｔ２が同時に導通し得ないようにするためである。
【００４０】
ハーフブリッジの出力１１の電圧はこのとき０ボルトである。このことは、コイルＴｒfiltの右側端子が高電位であるためにこのコイルの正電流ｉ１が急速に小さくなることを意味する。上述したように、この高電位はほぼ動作電圧のＵ＋の半分とランプ電圧の和になる。比較器２２３において波形発生器２２４により供給される基準値より電流ｉ１の測定値が低くなると、比較器２２３はその出力に低レベル信号“０”を出力する。この信号は、波形発生器２２４の極性信号が依然として高レベルであるために、ＥＸＣＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２５により反転され、フリップフロップ２２２をリセットする。これによりトランジスタＴ２が再びスイッチオフされ、トランジスタＴ１が遅延時間ΔＴ後に再びスイッチオンされる。
【００４１】
キャパシタＣfiltの両端間の電圧より高い動作電圧Ｕ＋がハーフブリッジの出力１１に再び供給されるため、コイルＴｒfiltの電流ｉ１が再び上昇する。この状態が周波数発生器２２１の次のパルスまで維持される。低周波数電流成分はキャパシタＣfiltを経て流れることができないため、低周波数成分はコイルＬignを経てキャパシタＣDC1及びＣDC2に入る。キャパシタＣignは小さい値を有するためにランプ１２が点弧したときのランプ電流ｉlampに対して無関係である。
【００４２】
図５は、コイルＴｒfiltを流れる電流ｉ１及びランプ電流ｉlampをアンペア単位でランプ電流の正の半波中における周波数発生器２２１の信号Ｆ２の２サイクルに亘って示す。破線は、ランプ電流の正の半波に対する波形発生器２２４の基準値である基準電流ｉrefを示す。
【００４３】
波形発生器２２４の基準値の上昇はこれと一緒に全電流の変化を平行に移動させること、即ちランプ電流ｉlampの平均値も正確に同程度に上昇すること明らかである。従って、これは、ランプ電流ｉlampの値の簡単な調整を可能にする。図５は、更に、コイルＴｒfiltの電流ｉ１は重畳ＤＣ成分にもかかわらずその符号を正のランプ電流ｉlampとともに変化することも示す。これにより、常規動作時も遷移動作時も所謂ゼロ電圧スイッチングの使用が可能になる。
【００４４】
ハーフブリッジの出力における主周波数成分は阻止周波数に対応する周波数Ｆ２であるため、この周波数成分はコイルＴｒfiltの中心タップで消滅する。キャパシタＣfiltの両端間の電圧はもはや一定とみなせず、かなりの変動を受ける。これらの変動は図５には電流変化ｉlampの一定変化からの偏差として反映されている。
【００４５】
ランプ電流ｉlamp及びランプ電圧は負の半波中は負である。この場合、キャパシタＣfiltの両端間の電圧は動作電圧Ｕ＋の半分とランプ電圧の負値の和である。波形発生器２２４は予定のランプ電流変化に従って“０”極性信号を供給する。このことは、ＥＸＣＬＵＳＩＶＥ−ＯＲ回路２２５，２２６，２２７が何の影響も与えず、これらは供給されたそれぞれの信号をそれらの出力にそのまま通すだけであることを意味する。最初に、コイルＴｒfiltの電流ｉ１は負であるものと仮定する。周波数発生器２２１のパルスが再びフリップフロップ２２２をセットするが、この場合にはトランジスタＴ１がスイッチオンされるとともに、トランジスタＴ２が遅延時間ΔＴ後にスイッチオフされる。次に、回路の動作電圧Ｕ＋がハーフブリッジの出力１１に供給される。この電圧はキャパシタＣfiltの両端間の電圧よりかなり高いため、コイルＴｒfiltの電流ｉ１は急速に上昇する。電流ｉ１が波形発生器２２４により供給される基準値を超えると、比較器２２３はその出力に“１”を出力し、これによりフリップフロップ２２２が再びリセットされ、トランジスタＴ１がスイッチオフされるとともに、トランジスタＴ２が遅延時間ΔＴ後にスイッチオンされる。このとき、ハーフブリッジの出力１１の電圧は０Ｖになる。キャパシタＣfiltの両端間の電圧は零より大きいため、コイルＴｒiltの電流ｉ１が再び生じる。
【００４６】
図６−８は図１の回路の可能な変更を示すが、これらの変更回路は図１の回路と同一の基本的機能を実行する。基本的構成は図１と同一であって、対応する構成要素には同一の参照符号を付してあるので、それぞれの相違点についてのみ以下に説明する。図６−８に示す制御回路も第１の実施例の制御回路と同一にすることができる。
【００４７】
図６に示す第１の変更例では、コイルＴｒfiltの第３外側タップをキャパシタＣfiltbを経て回路の動作電圧Ｕ＋にも接続する。図１のキャパシタＣfiltは図６では区別のためにＣfiltaと示されている。同様に、コイルＬignの第２端子もキャパシタＣignbを経て回路の動作電圧Ｕ＋に接続する。図１のキャパシタＣignは図６ではＣignaと示されている。
【００４８】
図７に示す第２の変更例では、キャパシタＣfilt及びＣignを回路の基準電位点に直接接しないで、キャパシタＣDC1，ＣDC2間の接続点に接続する。これから、コイルも共振回路を形成すべく設計されたそれぞれのキャパシタを経て回路の基準電位点に間接的に接続することもできること明らかである。
【００４９】
図８に示す第３の変更例では、追加のキャパシタＣdvdtb，Ｃdvdtaを各トランジスタＴ１，Ｔ２と並列にそれぞれ接続する。本例では、キャパシタＣdvdtb，ＣdvdtaはハーフブリッジのトランジスタＴ１，Ｔ２の切換え時の電圧上昇速度を制限するよう作用する。これらの追加のキャパシタの一つのみを用いることもできる。図８の実施例における電圧上昇速度を制限するキャパシタは図５につき述べたゼロ電圧スイッチングにおいて特に低いスイッチング損失をもたらす。
【００５０】
図１の回路の動作方法の説明は、キャパシタがハーフブリッジの出力電流及びランプ電流に対して高周波数式に等価的に配置された図１の回路のこれらの変更例及び他の変更例に有効である。同様に、構成要素のいくつかは、例えば追加の抵抗と直列に接続することもできる。
【００５１】
上述した実施例は本発明の多数の可能な実施例の数例を表しているにすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明による電子回路の第１の実施例を示す図である。
【図２】図１の電子回路の制御回路の一実施例の回路図である。
【図３】図１の電子回路の点弧フェーズ中の電流及び電圧勾配(変化度)の例を示す図である。
【図４】図１の電子回路のヒートアップフェーズ中の電圧勾配の例を示す図である。
【図５】図１の電子回路の常規動作フェーズ中の電流勾配の例を示す図である。
【図６】本発明による電子回路の第２の実施例を示す図である。
【図７】本発明による電子回路の第３の実施例を示す図である。
【図８】本発明による電子回路の第４の実施例を示す図である。
【図９】従来の高圧放電ランプ給電用電子回路を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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