(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号に応じ、ＨＩＤランプ制御信号を発生するバラストマイクロコントローラ（２００）と、ＨＩＤランプ（２１６）に並列に動作的に接続された並列容量性回路（２１４）と、前記並列容量性回路（２１４）に動作的に接続された誘導性回路（２１２）と、前記ＨＩＤランプ制御信号に応じて前記誘導性回路（２１２）に電力を切り替える手段と、前記ＨＩＤランプ（２１６）を監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生する手段とを具える、点弧及び動作制御がある高周波電子バラストと、使用方法とを提供する。一実施例において、前記ＨＩＤランプフィードバック信号は、点弧電圧信号（２６６）であってもよい。他の実施例において、前記ＨＩＤランプフィードバック信号は、感知されたレール電圧信号（２５６）、感知されたランプ電流信号（２６４）、及び感知されたランプ電力信号（２５８）であってもよい。
2005515589.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号に応じ、ＨＩＤランプ制御信号を発生するバラストマイクロコントローラと、
前記ＨＩＤランプ制御信号に応じ、ＶＣＯ出力信号を発生する電圧制御発振器（ＶＣＯ）と、
前記ＶＣＯ出力信号に応じ、ハイゲート信号及びローゲート信号を発生するドライバと、
電力を供給するレール電圧出力部と、
前記ハイゲート信号に応じ、前記電力を受ける第１スイッチと、
前記ローゲート信号に応じ、前記第１スイッチとコモンとの間に動作的に接続された第２スイッチと、
第１端及び第２端を有し、前記第２端を前記コモンに動作的に接続された並列容量性回路と、
前記並列容量性回路の第１端と、前記第１スイッチと第２スイッチとの間の接続点との間に動作的に接続された誘導性回路とを具えるバラストマイクロコントローラを具えることを特徴とする電子バラスト用点弧及び動作制御回路。
【請求項２】
請求項１に記載の点弧及び動作制御回路において、前記ＨＩＤランプフィードバック信号は点弧電圧信号であり、前記ＨＩＤランプ制御信号は掃引信号であることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項３】
請求項２に記載の点弧及び動作制御回路において、直流オフセット回路をさらに具え、前記直流オフセット回路は、前記並列容量性回路と並列に動作的に接続され、前記誘導性回路から感知されたインダクタ電流を受けることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項４】
請求項２に記載の点弧及び動作制御回路において、クランプ回路をさらに具え、前記クランプ回路は、前記誘導性回路からの感知されたインダクタ電流と、前記レール電圧出力部からの感知されたレール電圧出力電圧とに応じ、
前記クランプ回路は、インダクタ電流制御信号を発生し、前記インダクタ回路は、前記インダクタ電流制御信号に応じることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項５】
請求項２に記載の点弧及び動作制御回路において、前記ＶＣＯは、前記点弧電圧信号に応じることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項６】
請求項１に記載の点弧及び動作制御回路において、前記ＨＩＤランプフィードバック信号は感知されたランプ電流信号であり、前記ＨＩＤランプ制御信号は掃引信号であることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項７】
請求項１に記載の点弧及び動作制御回路において、前記ＨＩＤランプフィードバック信号は感知されたレール電圧信号、感知されたランプ電流信号、及び感知されたランプ電力信号であり、前記ＨＩＤランプ制御信号は電力基準信号であることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項８】
請求項１に記載の点弧及び動作制御回路において、
感知されたランプ電力信号及び電力基準信号に応じ、電力誤差信号を発生する第１演算増幅器と、
前記電力誤差信号及び感知されたランプ電流信号に応じ、合計誤差信号を発生する第２演算増幅器とをさらに具え、
前記ＨＩＤランプフィードバック信号は、感知されたレール電圧信号、感知されたランプ電流信号、及び感知されたレール電圧信号であり、前記ＨＩＤランプ制御信号は前記合計誤差信号であることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項９】
請求項８に記載の点弧及び動作制御回路において、減光回路をさらに具え、前記減光回路は減光信号を発生し、前記バラストマイクロコントローラは前記減光信号に応じることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項１０】
請求項８に記載の点弧及び動作制御回路において、キャリブレーション回路をさらに具え、前記キャリブレーション回路はキャリブレーション信号を発生し、前記バラストマイクロコントローラは前記キャリブレーション信号に応じることを特徴とする点弧及び動作制御回路。
【請求項１１】
ＨＩＤランプ用電子バラストに関する点弧及び動作制御の方法において、
少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号に応じ、ＨＩＤランプ制御信号を発生するバラストマイクロコントローラを設けるステップと、
前記ＨＩＤランプに並列に動作的に接続された並列容量性回路を設けるステップと、
前記並列容量性回路に動作的に接続された誘導性回路を設けるステップと、
前記ＨＩＤランプ制御信号に応じて前記誘導性回路に電力を切り替えるステップと、
前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電ランプ（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法において、所定のＨＩＤランプフィードバック信号に関するＨＩＤランプ制御信号を供給するルックアップテーブルを前記バラストマイクロコントローラに格納するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法において、
定数を前記バラストマイクロコントローラに格納するステップと、
前記定数を使用して所定のＨＩＤランプフィードバック信号に関するＨＩＤランプ制御信号を計算するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記定数を前記バラストマイクロコントローラに格納するステップが、キャリブレーション信号に応じて定数を前記バラストマイクロコントローラに格納するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１１に記載の方法において、前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高強度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生するステップが、前記ＨＩＤランプを監視し、点弧電圧信号を発生するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
前記誘導性回路を監視し、検知されたインダクタ電流を発生するステップと、
前記検知されたインダクタ電流に応じて、前記ＨＩＤランプの両端間に直流オフセット電圧を印加するステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
前記誘導性回路を監視し、検知されたインダクタ電流を発生するステップと、
前記検知されたインダクタ電流が予め決められた値を超えた場合、前記誘導性回路を流れる電流をクランプするステップとをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法において、前記検知されたインダクタ電流が予め決められた値を超えた場合、前記誘導性回路を流れる電流をクランプするステップが、前記誘導性回路を流れる電流をクランプし、前記ＨＩＤランプへの電圧を、検知されたレール電圧出力電圧に制限するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１１に記載の方法において、前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生するステップが、前記ＨＩＤランプを監視し、検知されたランプ電流信号を発生するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１１に記載の方法において、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生するステップが、前記ＨＩＤランプを監視し、検知されたレール電圧信号と、検知されたランプ電流信号と、検知されたランプ電力信号とを発生するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１１に記載の方法において、前記バラストマイクロコントローラへの減光信号に応じ、前記ＨＩＤランプを減光するステップをさらに含むことを特徴とする方法。
【請求項２２】
ＨＩＤランプ用電子バラストに関する点弧及び動作制御のシステムにおいて、
少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号に応じ、ＨＩＤランプ制御信号を発生するバラストマイクロコントローラと、
前記ＨＩＤランプに並列に動作的に接続された並列容量性回路と、
前記並列容量性回路に動作的に接続された誘導性回路と、
前記ＨＩＤランプ制御信号に応じて前記誘導性回路へ電力を切り替える手段と、
前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生する手段とを具えることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、所定のＨＩＤランプフィードバック信号に関するＨＩＤランプ制御電流を供給するルックアップテーブルを前記バラストマイクロコントローラに格納する手段をさらに具えることを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２２に記載のシステムにおいて、
定数を前記バラストマイクロコントローラに格納する手段と、
前記定数を使用して所定のＨＩＤランプフィードバック信号に関するＨＩＤランプ制御電流を計算する手段とをさらに具えることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項２４に記載のシステムにおいて、前記定数を前記バラストマイクロコントローラに格納する手段が、キャリブレーション信号に応じて定数を前記バラストマイクロコントローラに格納する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生する手段が、前記ＨＩＤランプを監視し、点弧電圧信号を発生する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載のシステムにおいて、
前記誘導性回路を監視し、検知されたインダクタ電流を発生する手段と、
前記検知されたインダクタ電流に応じて前記ＨＩＤランプの両端間に直流オフセット電圧を印加する手段とをさらに具えることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２６に記載のシステムにおいて、
前記誘導性回路を監視し、検知されたインダクタ電流を発生する手段と、
前記検知されたインダクタ電流が予め決められた値を超えた場合、前記誘導性回路を流れる電流をクランプする手段とをさらに具えることを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載のシステムにおいて、前記検知されたインダクタ電流が予め決められた値を超えた場合、前記誘導性回路を流れる電流をクランプする手段が、前記誘導性回路を流れる電流をクランプし、前記ＨＩＤランプへの電圧を、検知されたレール電圧出力電圧に制限する手段をさらに具えることを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生する手段が、前記ＨＩＤランプを監視し、検知されたランプ電流信号を発生する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記ＨＩＤランプを監視し、前記少なくとも１つの高輝度放電（ＨＩＤ）ランプフィードバック信号を発生する手段が、前記ＨＩＤランプを監視し、検知されたレール電圧信号と、検知されたランプ電流信号と、検知されたランプ電力信号とを発生する手段を具えることを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記バラストマイクロコントローラへの減光信号に応じて前記ＨＩＤランプを減光する手段をさらに具えることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２００１年１２月２１日に出願された高周波バラストというタイトルの引例の米国仮出願第６０／３４２９５１号から優先権を請求し、この引例をここに含む。
【０００２】
本開示の技術分野は、高周波バラストシステム、特に、点弧及び動作制御がある高周波電子バラストである。
【背景技術】
【０００３】
水銀蒸気、金属ハロゲン化物、高圧ナトリウム及び低圧ナトリウムのような高輝度放電（ＨＩＤ）ランプは、種々の照明作業に使用される。ＨＩＤランプは、効率的であり、所定の量の電気に関して高い光出力を与える。しかしながら、ＨＩＤランプの点弧及び動作特性は、バラスト設計において問題を示す。現代のバラストは、効率、複雑さ及びコストの問題を示す。
【０００４】
ＨＩＤランプは、オフの場合の開回路から、点弧するときわめて低いインピーダンスに変化する。ＨＩＤランプを点弧するのに高い点弧電圧が必要であるが、高い点弧電圧はバラストのストレスを増大させ、バラストの寿命を減らす。
【０００５】
ＨＩＤランプの再点弧は、追加の問題を示す。消灯すると、ＨＩＤランプは、再点弧が可能になる前に冷却を必要とする。さもないと、点弧回路は、ＨＩＤランプを適度な点弧電圧において再点弧することができない。点弧電圧を高い値に上昇させることによって再点弧を促進させようとすることは、ＨＩＤランプ及びランプソケットの電圧制限によって制限される。
【０００６】
点弧後、ＨＩＤランプ用バラストは、効率的に動作する必要がある。ＨＩＤランプにおける電力を一定に保ち、ライン電圧の変動とＨＩＤランプの劣化につれて一定の照明を保持しなければならない。一般に、ＨＩＤランプは、リアクタ、定ワット数自動変圧器（ＣＷＡ）又は高リアクタンスバラストのような磁気バラストを使用する。電力損失は効率を制限する。例えば、ＣＷＡ又は高リアクタンスバラストは、４００ワットシステムに関して４５ないし５５ワットの電力を損失するおそれがある。より洗練された動作制御システムはより効率的であるが、高価な構成要素を必要とし、これらの用途を制限する。
【０００７】
放電ランプ用電力制御回路及びその動作方法というタイトルのネロネ（Ｎｅｒｏｎｅ）に対する米国特許第４９２８０３８号明細書は、閉じた誘導ループを有する形式の放電ランプに供給される電力を制御する回路及び方法を開示しており、前記閉じた誘導ループが、直流入力段を有する電源と、前記電源自身内のスイッチ手段のスイッチング周波数によって制御される出力電力とによって動作され、これによって、前記スイッチ手段が導通する場合、電流が前記閉じた誘導ループに流れ、前記スイッチ手段が非導通の場合、電流は前記閉じた誘導ループに流れない。
【０００８】
一定電力で放電ランプを動作するスイッチング回路というタイトルで本発明と同じ譲受人に譲渡されたブロム（Ｂｌｏｍ）に対する米国特許第５２３５２５５号明細書は、可変入力電圧を有し、前記入力電流を駆動回路によって発生され前記入力電力及び基準信号に比例する信号から形成された駆動信号によって制御するために周期的に切り替わるスイッチング手段を設けられたスイッチモード電源によって、実質的に一定電力において放電ランプを動作する回路配置を記載している。
【０００９】
基本波共振回路及び高調波共振回路の双方と、直流オフセットとを有する電子点弧強化回路というタイトルのビアズレー（Ｂｅａｓｌｅｙ）に対する米国特許第５７９６２１６号明細書は、変圧器を有する高周波電子バラストを開示しており、前記変圧器は、一次フラックス経路を経て二次巻線に結合された一次巻線を有し、前記一次フラックス経路からフラックスを、調節可能であってもよいエアギャップを含む二次フラックス経路によってそらすことができる。
【００１０】
高周波動作される高輝度放電ランプを点弧する方法というタイトルのビアズレー（Ｂｅａｓｌｅｙ）に対する米国特許第５９１４５７１号明細書は、高周波動作される高輝度放電ランプを、非正弦波によって駆動される二重共振回路によって点弧する方法及び回路網を記載し、直流オフセット回路網を使用し、代表的に交流印加電圧のピーク値の整数倍における直流電圧をランプに印加する代わりの実施例を含む。
【００１１】
金属ハロゲン化物ランプルーメン低下改善というタイトルのコリンズ（Ｃｏｌｌｉｎｓ）に対する米国特許第６３６９５２２号明細書は、ランプ寿命を通じてルーメン低下を低減するように改善設計されたバラスト及び金属ハロゲン化物ランプを記載しており、前記回路は、高電圧開始パルスを発生するように構成された高周波電子バラストを具え、金属ハロゲン化物ランプは、イオン化可能媒体を含むアーク管を具え、前記アーク管の対向する端中に密封された主電極を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述した欠点を克服する点弧及び動作制御がある電子バラストを得ることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様は、点弧及び動作制御がある電子バラストを提供する。
【００１４】
本発明の他の態様は、より低い点弧電圧において点弧を与える点弧及び動作制御がある電子バラストを提供する。
【００１５】
本発明の他の態様は、より低い点弧電圧においてより速い高温再点弧を与える点弧及び動作制御がある電子バラストを提供する。
【００１６】
本発明の他の態様は、効率的な電力制御を与える点弧及び動作制御がある電子バラストを提供する。
【００１７】
本発明の他の態様は、電力損失を減少する点弧及び動作制御がある電子バラストを提供する。
【００１８】
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、添付した図面と共に読まれる以下の現在の好適実施例の詳細な説明からより明らかになるであろう。詳細な説明及び図面は、添付した請求項及びこれらの等価物によって規定される本発明の範囲を制限するのではなく、単なる本発明の例証である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラストのブロック図を示す。ブロック間のいくつかの接続を、図解の明瞭さのために省略した。電子バラスト１００は、幹線電圧１２０によって給電される電源１１０と、高輝度放電（ＨＩＤ）ランプ１４０に給電するランプ電力回路１３０と、バラスト制御回路１５０とを具える。電源１１０は、電子バラスト１００に関する電力を適応及び調節し、ランプ電力回路１３０は、電力をＨＩＤランプ１４０に供給し、バラスト制御回路１５０は、電子バラスト１００の動作を制御する。
【００２０】
電源１１０は、電源１１０の入力部における電磁妨害（ＥＭＩ）フィルタ１１２と、バックアップ白熱ランプ１１６に給電する１２０Ｖ電源１１４と、力率補正（ＰＦＣ）回路１１７と、バラスト制御回路１５０に給電する補助低電圧電源１１８とを具える。ランプ電力回路１３０は、キャパシタバンク１３４と、共振ハーフブリッジ１３６と、点弧回路１３８とを具える。バラスト制御回路１５０は、減光回路１５２と、力率補正（ＰＦＣ）制御回路１５４と、マイクロコントローラ回路１５６と、電力調整回路１５８と、電流調整回路１６０と、ドライバ回路１６２とを具える。
【００２１】
図２Ａ−２Ｃは、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用電源の図式的な図を示す。図２Ａを参照し、幹線電圧は、端末接続部Ｘ１、Ｘ２及びＸ３に印加される。前記幹線電圧は、約１８０Ｖから３０５Ｖまで変化してもよく、代表的に約２００Ｖから２７７Ｖである。幹線電圧に接続されたＥＭＩフィルタ１１２は、変圧器Ｌ３と、キャパシタＣ１、Ｃ２、Ｃ４、Ｃ６と、ブリッジ整流器ＢＤ１とを具える。回路保護を、突入電流リミッタＲＴ１及び電圧抑制バリスタＲＶ１によって与えることができる。ＥＭＩフィルタ１１２の出力は、Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ電力として前記低電圧電源に続く。補助ライン電圧は、変圧器Ｌ３の後にタップされ、前記１２０Ｖ電源に幹線電圧信号Ｖｍａｉｎｓとして供給される。
【００２２】
図２Ｂを参照し、１２０Ｖ電源１１４は、２００−２７７ボルトＡｕｘ＿Ｌｉｎｅ電力を１２０ボルトにステップダウンし、電力を前記バックアップ白熱ランプに供給する。ＨＩＤランプは、電力が供給された後約１分間生じるウォームアップ段階中、低光出力を有する。ＨＩＤランプは、また、再点弧されることができる前に、代表的に約５ないし１５分間クールダウンを必要とする。前記バックアップ白熱ランプは、前記ＨＩＤランプが点灯していない又は低レベルで点灯している場合、照明を与える。前記バックアップ白熱ランプは、ハロゲンランプ又は望まれるようななにか他の１２０Ｖランプであってもよい。１２０Ｖ電源１１４は、前記電子バラストがエネルギーを与えられるときはいつでもエネルギーを与えられる。前記バラスト制御回路からのＥＬＯＮ信号は、１２０Ｖ電源１１４が電力を前記バックアップ白熱ランプに供給するときを決定する。前記ＥＬＯＮ信号は、前記ＨＩＤランプ電力が、前記ＨＩＤランプが実質的な光を供給していないことを示す公称ＨＩＤランプ電力の半分のような予め決められた設定点より小さい場合は常に、光をターンオンする。
【００２３】
１２０Ｖ電源１１４は、Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ電圧信号に応じてＡｕｘ  Ｌｉｎｅゼロ交差信号を供給する比較回路と、前記Ａｕｘ  Ｌｉｎｅゼロ交差信号及びＡｕｘ  Ｌｉｎｅ電圧振幅信号に応じて１２０Ｖ駆動信号を供給する１２０Ｖマイクロコントローラと、前記１２０Ｖ駆動信号に応じて１２０Ｖ電力を前記バックアップ白熱ランプに供給する１２０Ｖドライバ回路とを具える。前記バラスト制御回路からのＥＬＯＮ制御信号は、前記比較回路及び１２０Ｖマイクロコントローラを切り替え、求められるように前記バックアップ白熱ランプへの１２０Ｖ電力をターンオン及びターンオフする。
【００２４】
ダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３及びＤ４を具えるフルブリッジは、前記２４０−２７７電圧Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ電力を整流する。整流された信号は、Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ基準信号を、電圧調整器Ｕ２によって調整された後、比較器Ｕ１に供給する。前記整流された信号は、また、可変Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ電圧信号を、抵抗Ｒ１及びＲ２を具える分圧器によって増減された後、比較器Ｕ１に供給する。比較器Ｕ１は、Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ基準信号をＡｕｘ＿Ｌｉｎｅ電圧信号と比較し、Ａｕｘ  Ｌｉｎｅゼロ交差信号を１２０ＶマイクロコントローラＵ３に供給する。Ａｕｘ  Ｌｉｎｅゼロ交差信号は、Ａｕｘ  Ｌｉｎｅ周波数を決定するのに使用される。
【００２５】
Ａｕｘ＿Ｌｉｎｅ電力は、抵抗Ｒ３及びＲ４を具える分圧器によって増減され、ダイオードＤ５、キャパシタＣ１０及び抵抗Ｒ３、Ｒ４によってさらに調節された後、Ａｕｘ  Ｌｉｎｅ電圧振幅信号として１２０ＶマイクロコントローラＵ３に供給される。
【００２６】
１２０ＶマイクロコントローラＵ３は、Ａｕｘ  Ｌｉｎｅゼロ交差信号及びＡｕｘ  Ｌｉｎｅ電圧振幅信号を使用し、トライアックＱ１に関する１２０Ｖ駆動信号を決定する。１２０ＶマイクロコントローラＵ３は、予めプログラムされたルックアップテーブルを用い、Ａｕｘ  Ｌｉｎｅ電圧振幅信号に基づき、Ａｕｘ  Ｌｉｎｅゼロ交差信号によって示されるようなＡｕｘ  Ｌｉｎｅ周波数に関して補正されたトライアックＱ１の所望のタイミング／位相角度を調べる。１２０Ｖ駆動信号は、トライアックＱ１を、変圧器Ｔ１を経て切り替え、良好に調整された１２０Ｖ電力を前記バックアップ白熱ランプに供給する。１２０Ｖ電源１１４は、前記バックアップ白熱ランプの寿命を増すであろう良好に調整された１２０Ｖ電力を供給し、前記バックアップ白熱ランプに過電圧保護を与える。
【００２７】
前記バラスト制御回路からのＥＬＯＮ制御信号は、オプティカルアイソレータＩＳＯ１を切り替え、前記バックアップ白熱ランプへの１２０Ｖ電力を望まれるようにターンオン及びオフする。１２０Ｖ電力をターンオフするために、オプティカルアイソレータＩＳＯ１は前記基準電圧を、比較器Ｕ１及び１２０ＶマイクロコントローラＵ３におけるマスタクリアピンに接地する。
【００２８】
図２Ｃは、本発明によって形成された力率補正及び低電圧電源の図式的な図を示す。力率補正回路１１７は、前記ＥＭＩフィルタの出力電圧を受け、補助低電圧電源１１８及び前記ランプ電源回路に供給される電力をブーストする。
【００２９】
力率補正回路１１７は、高力率及び低全高調波歪みを与える。力率補正回路１１７は、前記ランプ電力回路に供給するレール電圧を幹線電圧に関して調節し、幹線電圧に関係なく固定されたレール電圧を保持することによって生じる電力損失を低減する。力率補正回路１１７は、変圧器Ｔ２と、スイッチＱ３と、ダイオードＤ１０とを具える。幹線電圧Ｖｍａｉｎｓは、抵抗Ｒ１０を通過し、幹線電圧信号Ｖｍａｉｎｓを前記バラスト制御回路におけるＰＦＣ制御回路に供給する。前記ＰＦＣ制御回路は、幹線電圧信号Ｖｍａｉｎｓと、ＰＦＣ電流信号Ｉｐｆｃと、ＰＦＣ電力信号Ｖｐｆｃとを処理し、ＰＦＣゲート信号Ｇｐｆｃを力率補正回路１１７へ返す。ＰＦＣゲート信号Ｇｐｆｃは、スイッチＱ３を、出力電圧要求及び入力電流要求の双方が満たされるように循環させる。一実施例において、レール電圧Ｖｒａｉｌは、特定の幹線電圧に関する個別の値に設定することができる。例えば、前記幹線電圧が約２１０−２１５より下の場合、前記レール電圧は、約４００Ｖに設定することができる。同様に、約２１０ないし２２５ボルトと、約２５０ボルトより上の幹線電圧に関して、前記レール電圧は、約４５０ボルトと、約４６５ないし４８０ボルトに各々設定することができる。当業者は、異なった幹線電圧範囲及びレール電圧が特定の用途に適すように使用できることを理解するであろう。変圧器Ｔ２は、また、ゼロ電流入力信号ＺＣｉｎを前記ＰＦＣ制御回路に供給し、変圧器Ｔ２における電流がゼロに達したときを示す。変圧器Ｔ２は、また、電力を、Ｖｄｉｍｍ＋及びＶｄｉｍｍ−を経て前記バラスト制御回路における調光回路に供給する。力率補正回路１１７は、電圧信号を、ＰＦＣ電圧信号Ｖｐｆｃ及び増減されたＰＦＣ出力電圧信号Ｖｐｆを経て前記バラスト制御回路に供給する。
【００３０】
補助低電圧電源１１８は、電力を前記バラスト制御回路の構成要素に供給する。補助低電圧電源１１８は、電力を力率補正回路１１７の出力部から得て、１５ボルトにおける低電力を、スイッチモード電源ＩＣ  Ｕ５を使用して発生する。電圧調整器Ｑ５は、スイッチモード電源ＩＣ  Ｕ５からの出力を調整する。電圧調整器Ｑ５の出力部は、電力を、Ｖｃｃｐｆｃラインを経て前記ＰＦＣコントローラに供給し、電力を、＋１５ラインを経て他のバラスト制御回路構成要素に供給する。
【００３１】
図３は、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラストに関するランプ電力回路の図式的な図を示す。ランプ電力回路１３０は、キャパシタバンク１３４と、共振ハーフブリッジ１３６と、イグナイタ１３８とを具える。キャパシタバンク１３４は、エネルギーバッファとして作用する。共振ハーフブリッジ１３６は、前記ＥＭＩフィルタから電力を受け、この電力を変換し、前記ＨＩＤランプを駆動する。イグナイタ１３８は、ランプ始動中、高電圧を前記ＨＩＤランプに供給する。
【００３２】
前記力率補正回路の出力部におけるキャパシタバンク１３４は、電解キャパシタＣ１５及びＣ１６を具える。共振ハーフブリッジ１３６は、スイッチＱ７、Ｑ９と、インダクタＬ４と、キャパシタＣ１７とを具える。前記ＨＩＤランプへの電力は、インダクタＬ４及びキャパシタＣ１７と、高ゲート信号Ｈｇａｔｅ及び低ゲート信号Ｌｇａｔｅに各々応じたスイッチＱ７及びＱ９の交互スイッチングの周波数とによって制御される。高ゲート信号Ｈｇａｔｅ及び低ゲート信号Ｌｇａｔｅと、これらの個々のグランドＨＳｏｕｒｃｅ及びＬＳｓｏｒｃｅとは、前記バラスト制御回路によって供給される。
【００３３】
共振ハーフブリッジ１３６からの信号は、また、情報を前記バラスト制御回路に供給する。ランプ電力信号Ｐｓｅｎｓｅ＋は、抵抗Ｒ１２の両端間の電圧を測定することによって供給され、共振ハーフブリッジ１３６への電力入力を示す。検知されたランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋ないしＩｓｅｎｓｅ−は、インダクタＬ４及びキャパシタＣ１７と直列に取り付けられた変圧器Ｔ３を流れる電流を測定することによって供給される。前記ＨＩＤランプに関する電圧は、前記ランプ電力を前記ランプ電流によって除算することによって決定することができる。
【００３４】
イグナイタ１３８は、インダクタＬ４及びキャパシタＣ１７の接続部に動作的に接続された直流オフセット回路１３９と、インダクタＬ４における二次巻線とキャパシタＣ１９とに動作的に接続されたクランプ回路１３７とを具える。前記ＨＩＤランプに関する点弧電圧は、インダクタＬ４とキャパシタＣ１９との間の共振と、直流オフセット回路１３９によってキャパシタＣ１７に印加された直流オフセット電圧とによって発生される。前記共振は、基本振動共振である。
【００３５】
直流オフセット回路１３９は、ダイオードＤ１２、Ｄ１４、Ｄ１６と、キャパシタＣ２１、Ｃ２３、Ｃ２５と、抵抗Ｒ１４と、ダイオードＤ１８とを具える。直流オフセット回路１３９は、直流オフセット電圧をキャパシタＣ１７に供給し、点弧電圧の発生中のスイッチＱ７及びＱ９における電流を減少する。前記直流オフセット電圧の大きさは、前記インダクタ電圧の固定比率である。前記直流オフセット電圧は、インダクタＬ４を流れる電流によって決定されるインダクタＬ４における共振電圧によって制御される。フィードバックループは、変圧器Ｔ３がインダクタＬ４を流れる電流を測定し、検知されたランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋ないしＩｓｅｎｓｅ−を前記バラスト制御回路におけるバラストマイクロコントローラに供給するときに与えられる。前記バラスト制御回路は、Ｈｇａｔｅ、Ｌｇａｔｅ、Ｈｓｏｕｒｃｅ及びＬｓｏｕｒｃｅ信号によって周波数掃引を制御し、Ｑ７及びＱ９を切り替える。前記直流オフセット電圧は、特定の用途に応じて約１ｋＶと２．５ｋＶとの間に設定することができる。
【００３６】
ハードウェア制御／制限回路も、インダクタＬ４における電圧を制御するのに設けられる。前記ハードウェア制御／制限回路は、コイルＬ６と、ダイオードＤ２１と、キャパシタＣ２７と、抵抗Ｒ１６と、ツェナーダイオードＤ２０とを具える。コイルＬ６を流れる電流は、電圧を発生し、この電圧は、ダイオードＤ２１によって整流され、キャパシタＣ２７によってフィルタ処理され、電圧制御発振器（ＶＣＯ）フィードバック信号ＶＣＯｆｂを発生する。前記ＶＣＯフィードバック信号は、前記バラスト制御回路における電圧制御発振器（ＶＣＯ）にフィードバック制御及び制限として供給され、前記バラスト制御回路がインダクタＬ４における電圧を制御することを可能にする。一実施例において、コイルＬ６は、飽和コイルであり、ダイオードＤ２４、Ｄ２５、Ｄ２６、Ｄ２７のスイッチングの影響を低減する。
【００３７】
クランプ回路１３７は、インダクタＬ４の二次巻線と、ダイオードＤ２４、Ｄ２５、Ｄ２６、Ｄ２７の整流ブリッジと、キャパシタＣ２９と、ダイオードＤ２１とを具える。クランプ回路１３７は、二次巻線電圧が高過ぎになると導通し、したがって、インダクタＬ４における電圧を回路グランドより上のレール電圧に制限する。インダクタＬ４の二次巻線の巻線比は、クランプ回路１３７が導通する電圧を設定するのに使用することができる。
【００３８】
他の実施例において、前記バラスト制御回路からの点弧スイッチに応じる点弧スイッチ（図示せず）を、キャパシタＣ１９と直列に設けることができる。前記点弧スイッチは、前記バラスト制御回路に供給された制御情報に基づいたＨＩＤランプの点弧に対する肯定的な制御をバラスト制御回路に与えることができる。
【００３９】
図４Ａ−４Ｆは、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラストに関するバラスト制御回路の回路網を示す。図４Ａは、本発明によって形成された電子バラスト用の減光回路の図式的な図を示す。アナログ減光信号は、ジャックＪ２において減光回路１５２によって受けられた相互に又は自動的に調節可能な入力信号である。前記アナログ減光信号は、０−１０ボルト、または特定の用途に関して要求されるような他の電圧範囲であってもよい。バラスト制御回路１５０における減光回路１５２は、正の温度係数（ＰＴＣ）過電流プロテクタＲＴ２及びツェナーダイオードＤ３０によって、ジャックＪ２における高い入力電圧から保護される。前記アナログ減光信号は、電圧制御発振器Ｕ９に供給し、電圧制御発振器Ｕ９は、前記アナログ減光信号を、前記アナログ減光信号に比例する周波数を有する周波数減光信号Ｄｉｍｍに変換する。周波数減光信号Ｄｉｍｍは、光カプラＩＳＯ１に供給し、光カプラＩＳＯ１は、減光回路１５２出力を前記マイクロコントローラ回路から分離する。前記力率補正回路は、電力を、Ｖｄｉｍｍ＋及びＶｄｉｍｍ−を経て減光回路１５２に供給し、電圧調整器Ｕ７は電圧安定化を与える。
【００４０】
図４Ｂは、本発明によって形成された電子バラスト用のバラスト制御回路１５０における力率補正（ＰＦＣ）制御回路１５４の図式的な図を示す。力率補正Ｕ１０を使用し、ＰＦＣ制御回路１５４は、前記力率補正回路からの幹線電圧信号Ｖｍａｉｎｓと、ＰＦＣ電流信号Ｉｐｆｃと、ＰＦＣ電圧信号Ｖｐｆｃとを処理し、ＰＦＣゲート信号Ｇｐｆｃを前記力率補正回路へ返す。ＰＦＣ制御回路１５４は、ゼロ電流入力信号ＺＣｉｎを受け、前記ＰＦＣ回路における変圧器における電流がゼロに達したときを示す。
【００４１】
特定の幹線電圧範囲に関する目標レール電圧は、抵抗Ｒ２０、Ｒ２１、Ｒ２２及びＲ２３の抵抗アレイによって設定される。前記バラストマイクロコントローラは、幹線電圧信号Ｖｍａｉｎｓに応じ、電源力率電圧信号Ｖｐｆ＿３、Ｖｐｆ＿２、Ｖｐｆ＿１及びＶｐｆ＿０を供給し、これらの電源力率電圧信号は、前記抵抗アレイにおける種々の抵抗を回路グランドに切り替える。前記抵抗アレイは、可能なレール電圧に対応する異なった電圧を供給し、これらの電圧は、力率補正Ｕ１０へのＰＦＣ電圧信号Ｖｐｆｃをバイアスする。
【００４２】
図４Ｃ及び４Ｄは、本発明によって形成された電子バラストに各々関するマイクロコントローラ回路及びバラストマイクロコントローラの詳細の図式的な図を示す。バラストマイクロコントローラＵ１２は、前記電子バラスト及びバラスト制御回路の主要な制御構成要素である。マイクロコントローラ回路１５６は、前記電子バラスト全体に渡る種々のパラメータにおける情報を受け、制御信号を種々の構成要素に供給する。発振器Ｙ１は、代表的に約４ＭＨｚの発信信号をバラストマイクロコントローラＵ１２に供給する。バラストマイクロコントローラＵ１２は、前記補助低電圧電源から１５Ｖ電力を受ける前記電力調整回路から５Ｖ電力を受ける。ＥＥＰＲＯＭ  Ｕ１４は、バラストマイクロコントローラＵ１２に供給された情報を格納し、前記電子バラストを、適当な電力レベル、ランアップ電流及び点弧電圧に適合させる。
【００４３】
前記減光回路からの減光信号Ｄｉｍｍは、バラストマイクロコントローラＵ１２に命令し、前記ＨＩＤランプへの電力を、前記電力調整回路への電力基準信号Ｐｒｅｆを調節することによって設定するマイクロコントローラ回路１５６への入力である。
【００４４】
掃引信号は、マイクロコントローラ回路１５６から前記ドライバ回路への出力であり、周波数を掃引し、点弧中に必要な電圧を発生する。前記掃引信号は、点弧電圧信号Ｖｉｇｎの関数である。前記掃引信号は、また、定常状態動作中のランプ電流周波数を変調し、アーク安定性を増す。前記定常状態動作は、本願と同じ譲受人に譲渡され、参照によってここに含まれる米国特許出願第１０／０４３５８６号明細書において記載されている。
【００４５】
電力基準信号Ｐｒｅｆは、バラストマイクロコントローラＵ１２からの出力であり、前記電力調整回路に前記電力基準信号を供給し、前記処理された感知された電力信号と比較し、前記ＨＩＤランプの出力を調節する。電力基準信号Ｐｒｅｆは、前記ＨＩＤランプ電力を制御し、測定されたレール電圧Ｖｐｆ及び感知された電力信号Ｐｗｒの関数である。電力基準信号Ｐｒｅｆは、前記周波数減光信号Ｄｉｍｍと、ＥＥＰＲＯＭ  Ｕ１４からのキャリブレーション定数との関数であってもよい。ＳＣＬ及びＳＤＡ信号は、電力レベル、ランアップ電流、および点弧電圧のようなＥＥＰＲＯＭ  Ｕ１４からの格納情報をバラストマイクロコントローラＵ１２に伝達する。
【００４６】
電源力率電圧信号Ｖｐｆ＿３、Ｖｐｆ＿２、Ｖｐｆ＿１及びＶｐｆ＿０は、回路グランドを前記ＰＦＣ制御回路における抵抗アレイに与え、前記目標レール電圧を設定するバラストマイクロコントローラＵ１２からの出力である。Ｖｐｆ＿３、Ｖｐｆ＿２、Ｖｐｆ＿１及びＶｐｆ＿０の接地は、幹線電圧Ｖｍａｉｎｓの関数である。
【００４７】
Ｔｘ及びＲｘ信号は、バラストマイクロコントローラＵ１２と、前記電子バラストの外部の装置との、ポートＪ１を経た、ＲＳ２３２インタフェースプロトコルを使用する通信を与える。
【００４８】
入力電圧信号Ｖｍａｉｎｓは、ＰＦＣ制御回路１５４からバラストマイクロコントローラＵ１２への入力であり、前記幹線電圧レベルを示す。入力電圧信号Ｖｍａｉｎｓは、電源力率電圧信号Ｖｐｆ＿３、Ｖｐｆ＿２、Ｖｐｆ＿１及びＶｐｆ＿０に関する出力を設定するバラストマイクロコントローラＵ１２を決定する。
【００４９】
増減されたＰＦＣ出力電圧信号Ｖｐｆは、力率補正回路１１７からバラストマイクロコントローラＵ１２への入力であり、前記レール電圧を示す。
【００５０】
処理された電力信号Ｐｗｒは、前記電力調整回路からバラストマイクロコントローラＵ１２への入力であり、前記ＨＩＤランプへの電力を示す。ランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋で割った処理された電力信号Ｐｗｒは、前記ＨＩＤランプ電圧を与える。処理された電力信号Ｐｗｒと、増減されたＰＦＣ出力電圧信号Ｖｐｆと、ＥＥＰＲＯＭ  Ｕ１４からのキャリブレーション定数と、減光信号Ｄｉｍｍとは、前記ＨＩＤランプ電力を制御する電力基準信号Ｐｒｅｆを決定するのに使用される。
【００５１】
温度信号Ｔｓは、マイクロコントローラ回路１５６の過電流プロテクタＲＴ３からバラストマイクロコントローラＵ１２への入力であり、前記電子バラスとの温度を示す。温度信号Ｔｓは、前記電子バラストがダメージを回避するためにシャットダウンされるべきであることを決定するのに、バラストマイクロコントローラＵ１２によって使用することができ、前記バラストマイクロコントローラは、前記電子バラストを、シャットダウン信号ＳＤをトグルすることによってシャットダウンする。
【００５２】
点弧電圧信号Ｖｉｇｎは、前記イグナイタからバラストマイクロコントローラＵ１２への入力であり、点弧のために前記ＨＩＤランプに供給される電圧を示す。点弧電圧信号Ｖｉｇｎは、前記ＨＩＤランプを始動するための掃引信号Ｓｗｅｅｐの大きさを決定するのに、バラストマイクロコントローラＵ１２によって使用することができる。
【００５３】
ランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋は、前記共振ハーフブリッジから信号を受ける前記電流調整回路からバラストマイクロコントローラＵ１２への入力である。ランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋は、前記ＨＩＤランプへの電流を示し、ランアップ電流制限信号Ｉｗｏｒｍを制御するのに使用される。ランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋は、故障情況を決定するような機能に使用することができるランプ電圧を計算するのにも使用される。
【００５４】
バラストマイクロコントローラＵ１２は、前記ＨＩＤランプに関する電圧を、処理された電力信号Ｐｗｒをランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋で割ることによって決定することができる。バラストマイクロコントローラＵ１２は、処理された電力信号Ｐｗｒと、電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋と、計算されたＨＩＤランプ電圧とを使用し、前記ＨＩＤランプを制御するための電力基準信号Ｐｒｅｆの大きさを決定することができる。電力基準信号Ｐｒｅｆは、周波数減光信号Ｄｉｍｍと、ＥＥＰＲＯＭ  Ｕ１４からのキャリブレーション定数との関数であってもよい。
【００５５】
ＥＬＯＮ信号は、バラストマイクロコントローラＵ１２から前記１２０Ｖ電源への出力であり、前記１２０Ｖ電源が電力を前記バックアップ白熱ランプに供給するときを決定する。ＥＬＯＮ信号は、バラストマイクロコントローラＵ１２へのＰｗｒ信号によって示されるような前記ＨＩＤランプ電力が予め決められた設定点に達した場合は常に、前記バックアップ白熱ランプをターンオフする。約５０％の公称ＨＩＤランプ電力のような予め決められた設定点を、前記ＨＩＤランプが実質的な光を与える点を示すのに使用することができる。
【００５６】
ランアップ電流制限信号Ｉｗｏｒｍは、バラストマイクロコントローラＵ１２から前記ドライバ回路の電圧制御発振器への出力である。ランアップ電流制限信号Ｉｗｏｒｍは、ランプ電流制限レベルを設定し、低ＨＩＤランプ電圧においてランアップ電流を制限することを要求される。ランアップ電流制限信号Ｉｗｏｒｍは、前記ＨＩＤランプへの電流を示すランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋の関数である。
【００５７】
逆パワーオン信号−Ｐｗｒ＿Ｏｎは、バラストマイクロコントローラＵ１２を初期化するパワーアップ／リセット信号である。
【００５８】
シャットダウン信号ＳＤは、バラストマイクロコントローラＵ１２から前記ドライバ回路のハイ及びロー側ドライバへの出力である。シャットダウン信号ＳＤは、ランプが点弧しない、ランプ電圧が範囲外、バラスト温度が高い、および幹線電圧が低いといったような故障情況において、前記ＨＩＤランプをターンオフする。
【００５９】
図４Ｅは、本発明によって形成された電子バラスト用の電力調整回路１５８及び電流調整回路１６０の図式的な図である。電力調整回路１５８は、感知されたランプ電力信号を電力基準信号と比較し、電力誤差信号を決定し、この電力誤差信号は、電流調整回路１６０に渡される。電流調整回路１６０は、前記電力誤差信号と感知されたランプ電流とを使用し、合計誤差信号を決定し、この合計誤差信号は、ドライバ回路１６２に渡される。
【００６０】
電力調整回路１５８は、演算増幅器Ｕ１６及びＵ１７を含む。演算増幅器Ｕ１６は、前記共振ハーフブリッジ（図３参照）のスイッチＱ９を通る電力を示すランプ電力信号Ｐｓｅｎｓｅ＋を受ける。演算増幅器Ｕ１６は、前記ランプ電力信号を調整及び制限し、処理された電力信号Ｐｗｒを発生し、この処理された電力信号Ｐｗｒは、演算増幅器Ｕ１７と前記マイクロコントローラ回路とに供給される。演算増幅器Ｕ１７は、処理された電力信号Ｐｗｒを前記マイクロコントローラ回路からの電力基準信号Ｐｒｅｆと比較し、電力誤差信号Ｐｅｒｒを発生し、この電力誤差信号Ｐｅｒｒは、電流調整回路１６０に供給される。電力調整回路１５８は、前記マイクロコントローラ回路に電力を供給する電力調整器Ｕ２１も含む。
【００６１】
電流調整回路１６０は、演算増幅器Ｕ１８及びＵ１９を含む。演算増幅器Ｕ１８は、電力誤差信号Ｐｅｒｒを前記共振ハーフブリッジからの感知されたランプ電流信号Ｉｓｅｎｓｅ＋と比較し、電力／電流誤差信号ＰＩｅｒｒを発生し、この電力／電流誤差信号ＰＩｅｒは、演算増幅器Ｕ１９に供給される。演算増幅器Ｕ１９は、電力／電流誤差信号ＰＩｅｒｒを調整及び制限し、合計誤差信号Ｅｒｒを発生し、この合計誤差信号Ｅｒｒは、前記ドライバ回路に供給される。
【００６２】
前記マイクロコントローラ回路から演算増幅器Ｕ１９への掃引信号Ｓｗｅｅｐは、周波数を掃引し、点弧中に必要な電圧を発生し、定常状態動作中のランプ電流周波数を変調し、アーク安定性を増す。前記定常状態動作は、本願と同じ譲受人に譲渡され、参照によってここに含まれる米国特許出願第１０／０４３５８６号明細書において記載されている。
【００６３】
図４Ｆは、本発明によって形成された電子バラスト用のドライバ回路１６２の図式的な図を示す。ドライバ回路１６２は、前記ＨＩＤランプに供給されるべき所望の電力を示す合計誤差信号Ｅｒｒを前記電流調整回路から受け、高ゲート信号Ｈｇａｔｅ及び低ゲート信号Ｌｇａｔｅを前記共振ハーフブリッジに供給し、前記ＨＩＤランプへの電力を制御する。
【００６４】
ドライバ回路１６２は、電圧制御発振器（ＶＣＯ）Ｕ２４と、ドライバゲートＵ２６、Ｕ２７、Ｕ２８、Ｕ２９、Ｕ３０と、ハイ及びロー側ドライバＵ３２とを具える。ＶＣＯ  Ｕ２４は、前記電流調整回路から合計誤差信号Ｅｒｒを受け、合計誤差信号Ｅｒｒの電圧に比例するクロックドＶＣＯ出力信号ＶＣＯＵＴを供給する。前記マイクロコントローラ回路からのランアップ電流制限信号Ｉｗｏｒｍ又はランシャットダウン信号ＳＤは、必要ならＶＣＯ  Ｕ２４をシャットダウンし、前記ＨＩＤランプをターンオフすることができる。
【００６５】
前記ドライバゲートは、ＶＣＯ出力信号ＶＣＯＵＴを受け、このＶＣＯ出力信号ＶＣＯＵＴは、３つのドライバゲートＵ２６、Ｕ２７、Ｕ２８を通過し、ハイ入力信号Ｈｉｎを発生すると共に、２つのドライバゲートＵ２９及びＵ３０を通過し、ロー入力信号Ｌｉｎを発生する。奇数のドライバゲートを使用してハイ入力信号Ｈｉｎを発生し、偶数のドライバゲートを使用してロー入力信号Ｌｉｎを発生することは、結果として、反対の極性を有するハイ入力信号Ｈｉｎ及びロー入力信号Ｌｉｎを生じ、これら２つの信号間にむだ時間を有する。
【００６６】
ハイ及びロー側ドライバＵ２３は、前記ドライバゲートからのハイ入力信号Ｈｉｎ及びロー入力信号Ｌｉｎを調整し、ハイゲート信号Ｈｇａｔｅ及びローゲート信号Ｌｇａｔｅを前記共振ハーフブリッジに供給する。前記マイクロコントローラ回路からのランシャットダウン信号ＳＤは、必要ならＶＣＯ  Ｕ２４をシャットダウンし、前記ＨＩＤランプをターンオフすることができる。
【００６７】
図５Ａ−５Ｃは、本発明よって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用の点弧及び動作制御回路のブロック図を示す。図５Ａを参照し、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０４は、バラストマイクロコントローラ２００からの掃引信号２４０と、第２演算増幅器（ｏｐ  Ａｍｐ）２２０からの合計誤差信号２４２とに応じる。バラストマイクロコントローラ２００は、マイクロチップテクノロジー社によって製造されたＰＩＣ１６Ｃ７３Ｂ  ８ビットＣＭＯＳマイクロコントローラのような任意の汎用制御装置である。一般に、バラストマイクロコントローラ２００は、ＨＩＤランプフィードバック信号に応じ、ＨＩＤランプ制御信号を発生する。ＶＣＯ２０４は、ＶＣＯ出力信号２４６をドライバ２０６に供給し、ドライバ２０６は、ハイゲート信号２４８及びローゲート信号２５０を、各々第１スイッチ２０８及び第２スイッチ２１０に交互に供給する。レール電圧出力部２０２は、電力２５２を第１スイッチ２０８に供給する。スイッチされた電力２５４は、誘導性素子２２２及び容量性素子２２４を具える誘導性回路２１２を経て、ＨＩＤランプ２１６及び並列容量性回路２１４の両端間に供給される。感知されたレール電圧信号２５６は、レール電圧出力部２０２からバラストマイクロコントローラ２００に供給される。コモン３００は、回路コモンを与える。
【００６８】
第１演算増幅器（オペアンプ）２１８は、第２スイッチ２１０からの感知されたランプ電力信号２５８と、バラストマイクロコントローラ２００からの電力基準信号２６０とｗ比較し、電力誤差信号２６２を発生する。第２スイッチ２１０からの感知されたランプ電力信号２５８を、バラストマイクロコントローラ２００にも供給する。第２演算増幅器（オペアンプ）２２０は、第１オペアンプ２１８からの電力誤差信号２６２と、誘導性回路２１２からの感知されたランプ電流信号２６４とを比較し、合計誤差信号２４２を発生する。感知されたランプ電流信号２６４は、誘導性回路２１２の誘導性素子２２２と容量性素子２２４との間の接続部においてピックアップされ、バラストマイクロコントローラ２００に供給される。当業者は、感知されたランプ電流信号２６４は、誘導性回路２１２、又は、誘導性回路２１２と直列の任意の回路内のどこでもピックアップすることができることを理解するであろう。点弧電圧信号２６６は、誘導性回路２１２とＨＩＤランプ２１６との間の接続部においてピックアップされ、バラストマイクロコントローラ２００に供給される。
【００６９】
同じ要素は図５Ａと同じ参照番号を共有する図５Ｂは、本発明によって形成された点灯及び動作制御がある電子バラスト用の点弧回路のブロック図を示す。この例において、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０４は、バラストマイクロコントローラ２００からの掃引信号２０４に応じる。ＶＣＯ２０４は、ＶＣＯ出力信号２４６をドライバ２０６に供給し、ドライバ２０６は、ハイゲート信号２４８及びローゲート信号２５０を、各々第１スイッチ２０８及び第２スイッチ２１０に交互に供給する。レール電圧出力２０２は、電力２５２を第１スイッチ２０８に供給する。スイッチされた電力２５４は、誘導性素子２２２及び容量性素子２２４を具える誘導性回路２１２を経て、ＨＩＤランプ２１６及び並列容量性回路２１４の両端間に供給する。点弧電圧信号２６６は、誘導性回路２１２とＨＩＤランプ２１６との間の接続部においてピックアップされ、バラストマイクロコントローラ２００に供給される。前記点弧回路は、誘導性回路２１２と並列容量性回路２１４との間の共振を使用し、より高い高調波の必要なく、前記共振の基本振動において点弧電圧をＨＩＤランプ２１６に印加する。
【００７０】
ＨＩＤランプ２１６の点弧中、点弧電圧信号２６６は、バラストマイクロコントローラ２００がＨＩＤランプ２１６への所望の点弧電圧を制御できるように、フィードバック信号をバラストマイクロコントローラ２００に供給する。バラストマイクロコントローラ２００は、点弧電圧信号２６６に応じ、掃引信号２４０を供給する、マイクロチップテクノロジー社によって製造されたＰＩＣ１６Ｃ７３Ｂ  ８ビットＣＭＯＳマイクロコントローラのような任意の制御装置である。一実施例において、バラストマイクロコントローラ２００は、定数を格納し、計算を実行し、所望の点弧電圧信号２６６に関する所望の掃引信号２４０を得る。他の実施例において、バラストマイクロコントローラ２００は、所定の点弧電圧信号２６６に関する所望の掃引信号２４０を相関させ、供給するルックアップテーブルを格納することができる。
【００７１】
一実施例において、点弧電圧信号２６６は、ＶＣＯ２０４に供給することができる。ＶＣＯ２０４は、点弧電圧信号２６６に応じ、ＶＣＯ出力信号２４６を、バラストマイクロコントローラ２００からの掃引信号２４０と無関係に調節することができる。他の実施例において、ＶＣＯ２０４は、バラストマイクロコントローラ２００の制御に加えて、ＶＣＯ出力信号２４６の制御を与えることができる。ＶＣＯ２０４は、点弧電圧信号２６６が特定の設定点を超えた場合、掃引信号２４０にかかわらず、ＶＣＯ出力信号２４６をクランプするように設定することができる。
【００７２】
他の実施例において、感知されたランプ電流信号２６４は、誘導性回路２１２の誘導性素子２２２と容量性素子２２４との間の接続部においてピックアップすることができ、バラストマイクロコントローラ２００に供給することができる。バラストマイクロコントローラ２００は、点弧電圧信号２６６に加えて、又はこれの代わりに、感知されたランプ電流信号２６４をフィードバック信号として使用し、掃引信号２４０を決定することができる。
【００７３】
依然として他の実施例において、クランプ回路２３０を設けることができる。クランプ回路２３０は、感知されたインダクタ電流２７０に応じ、インダクタ電流制御信号２７４を供給し、誘導性素子２２２を流れる電流を感知されたレール電圧出力電圧２７６に制限する。クランプ回路２３０は、ＨＩＤランプ抵抗が点弧中に低下するときにＨＩＤランプ２１６への電圧を制限し、延長された時間の間、前記点弧電圧を供給する。好例のクランプ回路は図３に示す。
【００７４】
図５Ｂを参照し、以前として他の実施例において直流オフセット回路２３２を設けることができる。直流オフセット回路２３２は、感知されたインダクタ電流２７０に応じ、ＤＣオフセット電圧２７２をＨＩＤランプ２１６の両端間に印加する。直流オフセット電圧２７２は、方形波又は正弦波電圧のみの印加から利用可能な電圧を超える追加の電圧をＨＩＤランプ２１６に点弧のために供給する。これは、誘導性回路２１２と並列容量性回路２１４との間の共振の基本振動によって印加しなければならない点弧電圧を低減する。好例の直流オフセット回路は図３に示す。
【００７５】
同様の構成要素は図５Ａと同じ参照番号を共有する図５Ｃは、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用演算回路のブロック図を示す。この例において、電圧制御発振器（ＶＣＯ）２０４は、第２演算増幅器（オペアンプ）２２０からの合計誤差信号２４２に応じる。ＶＣＯ２０４は、ＶＣＯ出力信号２４６をドライバ２０６に供給し、ドライバ２０６は、ハイゲート信号２４８及びローゲート信号２５０を各々第１スイッチ２０８及び第２スイッチ２１０に交互に供給する。レール電圧出力部２０２は、電力２５２を第１スイッチ２０８に供給する。スイッチされた電力２５４は、誘導性素子２２２及び容量性素子２２４を具える誘導性回路２１２を経てＨＩＤランプ２１６及び並列容量性回路２１４の両端間に供給される。感知されたレール電圧信号２５６は、レール電圧出力部２０２からバラストマイクロコントローラ２００に供給される。
【００７６】
第１演算増幅器（オペアンプ）２１８は、第２スイッチ２１０からの感知されたランプ電力信号２５８と、バラストマイクロコントローラ２００からの電力基準信号２６０とを比較し、電力誤差信号２６２を発生する。第２スイッチ２１０からの感知されたランプ電力信号２５８は、バラストマイクロコントローラ２００にも供給される。第２オペアンプ２２０は、第１オペアンプ２１８からの電力誤差信号２６２と、誘導性回路２１２からの感知されたランプ電流信号２６４とを比較し、合計誤差信号２４２を発生する。感知されたランプ電流信号２６４は、誘導性回路２１２の誘導性素子２２２と容量性素子２２４との間の接続部においてピックアップされ、バラストマイクロコントローラ２００に供給される。
【００７７】
ＨＩＤランプ２１６の動作中、感知されたレール電圧信号２５６と、感知されたランプ電流信号２６４と、感知されたランプ電力信号２５８とは、バラストマイクロコントローラ２００へのフィードバックを与え、これにより、バラストマイクロコントローラ２００は、ＨＩＤランプ２１６への所望の電力を、電力基準信号２６０を設定することによって制御できるようになる。一実施例において、バラストマイクロコントローラ２００は、所望のフィードバック信号に関する所望の電力基準信号２６０を得るために、定数を格納し、計算を実行する。他の実施例において、バラストマイクロコントローラ２００は、所望のフィードバック信号に関する所望の電力基準信号２６０を相関し、供給するルックアップテーブルを格納することができる。ＨＩＤランプ２１６への電力の制御は、第１オペアンプ２１８において感知されたランプ電力信号２５８と電力基準信号２６０とを比較して電力誤差信号２６２を発生し、第２オペアンプ２２０において電力誤差信号２６２と感知されたランプ電流信号２６４とを比較して合計誤差信号２４２を発生することによって、さらに調整される。合計誤差信号２４２は、ＶＣＯ２０４に供給され、ＶＣＯ２０４は、ＨＩＤランプ２１６への電力を、ＶＣＯ出力信号２４６を経て設定する。当業者は、特定の用途に関して望まれるなら、第１オペアンプ２１８及び第２オペアンプ２２０は、省略することができ、電力基準信号２６０はバラストマイクロコントローラ２００に直接供給してもよいことを理解するであろう。加えて、他の又は追加のシステム状態信号は、第１オペアンプ２１８又は第２オペアンプ２２０に供給することができる。
【００７８】
一実施例において、減光回路２２６は、減光信号２７８をバラストマイクロコントローラ２００に供給することができる。バラストマイクロコントローラ２００は、減光信号２７８に応じ、電力基準信号２６０を全電力の所望の分数に調節し、ＨＩＤランプ２１６を減光することができる。減光回路２２６は、手動又は自動入力信号に応じ、減光の程度を調節することができる。好例の減光回路は、図４Ａに示す。
【００７９】
図５Ｃを参照し、他の実施例において、キャリブレーション回路２２８は、キャリブレーション信号２８０をバラストマイクロコントローラ２００に供給することができる。バラストマイクロコントローラ２００は、キャリブレーション信号２８０に応じ、バラストマイクロコントローラ２００による計算において使用されるキャリブレーション定数を調節することができる。キャリブレーション信号２８０は、アナログ又はディジタル、シリアル又はパラレルであってもよく、バラストマイクロコントローラ２００において格納された値を更新し、前記電子バラスとの動作を改善することができる。キャリブレーション回路２２８は、入力信号に応じ、前記キャリブレーション定数を格納することができ、このような好例のキャリブレーション回路は図４Ｃに示し、このキャリブレーション回路はポートＪ１及びＥＥＰＲＯＭ  Ｕ１４を有する。
【００８０】
図１−５は、本発明の特定の用途及び実施例を例示し、本開示又は請求項の範囲をそこに示されるものに限定することを意図されない。例えば、使用される種々の電圧、電流及び電力信号は、多数の回路位置において、多数の方法を使用して決定することができる。本明細書を読み、これについて図面を調査することで、当業者には、本発明の無数の他の実施例が可能であり、これらのような実施例は予測され、現在請求されている発明の範囲内に入ることがすぐに明らかになるであろう。
【００８１】
ここに開示された本発明の実施例は、現在好適であると考えられるが、種々の変更及び変形は、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、行うことができる。本発明の範囲は、添付した請求項において示されており、等価物の意味及び範囲内に入るすべての変更は、そこに包含されるように意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラストのブロック図を示す。
【図２】Ａ−Ｃは、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用電源の図式的な図を示す。
【図３】本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用ランプ電力回路の図式的な図を示す。
【図４】Ａ−Ｆは、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用バラスト制御回路の回路網を示す。
【図５】Ａ−Ｃは、本発明によって形成された点弧及び動作制御がある電子バラスト用点弧及び動作制御回路のブロック図を示す。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【国際調査報告】
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