(57)【要約】  共振点火回路（１１）は、スイッチ点火枝路及び共振点火枝路を利用する。スイッチ点火枝路は、スイッチ節点（Ｎ１）と直列に接続された点火スイッチ（Ｍ１、Ｍ２）の対を有する。共振点火枝路は、点火コイル（Ｌ２）及び点火変圧器（Ｔ２）を有する。点火コイル（Ｌ２）は、スイッチ節点（Ｎ１）及び点火変圧器（Ｔ２）の１次巻線と直列に接続される。動作中、点火コイル（Ｌ２）の直列インダクタンスは、点火変圧器（Ｔ２）の共振インダクタンスより少なくとも５０倍大きい。及び点火変圧器（Ｔ２）は、１次巻線と２次巻線の間に空隙を有し、それにより電源から見た共振点火枝路の電力段のインピーダンスを出力キャパシタンスの全範囲にわたり常に誘導性であることを助ける。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振点火回路であって：
スイッチ節点と直列に接続された第１の点火スイッチ及び第２の点火スイッチを有するスイッチ点火枝路；及び
前記スイッチ節点と接続され、直列に接続された点火コイル及び点火変圧器を有する共振点火枝路、を有し、電源から見た前記共振点火枝路の電力段のインピーダンスは、前記共振点火枝路の出力キャパシタンスの全範囲にわたり誘導性である、共振点火回路。
【請求項２】
前記点火コイルの直列インダクタンスは、前記点火変圧器の共振インダクタンスより少なくとも５０倍大きい、請求項１記載の共振点火回路。
【請求項３】
前記点火変圧器は、空隙を設けられたコアの周りに巻かれた１次巻線及び２次巻線を有する、請求項１記載の共振点火回路。
【請求項４】
前記第１の点火スイッチ及び前記第２の点火スイッチは、前記第１の点火スイッチと前記第２の点火スイッチを相補的方法で、導通状態と非導通状態の間を前記共振ランプ点火装置の共振点火特性全体を包含する周波数掃引にわたり切り替えるために、点火スイッチ制御部と接続される、請求項１記載の共振点火回路。
【請求項５】
前記共振点火枝路は、蓄積キャパシターを更に有し；及び
前記点火コイル、前記点火変圧器の１次巻線、及び前記蓄積キャパシターは、前記スイッチ節点と電力入力線との間に直列に接続される、請求項１記載の共振点火回路。
【請求項６】
前記共振点火枝路は、共振キャパシターを更に有し；及び
前記共振キャパシター及び前記点火変圧器の２次巻線は、並列に接続される、請求項１記載の共振点火回路。
【請求項７】
バラストであって：
共振点火回路を有し、前記共振点火回路は、
スイッチ節点と直列に接続された第１の点火スイッチ及び第２の点火スイッチを有するスイッチ点火枝路、及び
前記スイッチ節点と接続され、直列に接続された点火コイル及び点火変圧器を有する共振点火枝路、を有し、電源から見た前記共振点火枝路の電力段のインピーダンスは、前記共振点火枝路の出力キャパシタンスの全範囲にわたり誘導性であり；並びに
前記バラストは点火スイッチ制御部を更に有し、前記点火スイッチ制御部は、
前記第１の点火スイッチと前記第２の点火スイッチとに接続され、前記第１の点火スイッチと前記第２の点火スイッチを相補的方法で、導通状態と非導通状態の間を前記共振ランプ点火装置の共振点火特性全体を包含する周波数掃引にわたり切り替える、バラスト。
【請求項８】
前記点火コイルの直列インダクタンスは、前記点火変圧器の共振インダクタンスより少なくとも５０倍大きい、請求項７記載のバラスト。
【請求項９】
前記点火変圧器は、空隙を設けられたコアに巻かれた１次巻線及び２次巻線を有する、請求項７記載のバラスト。
【請求項１０】
前記共振点火枝路は、蓄積キャパシターを更に有し；及び
前記点火コイル、前記点火変圧器の１次巻線、及び前記蓄積キャパシターは、前記スイッチ節点と電力入力線との間に直列に接続される、請求項７記載のバラスト。
【請求項１１】
前記共振点火枝路は、共振キャパシターを更に有し；及び
前記共振キャパシター及び前記点火変圧器の２次巻線は、並列に接続される、請求項７記載のバラスト。
【請求項１２】
ランプ駆動装置であって：
共振点火回路を有し、前記共振点火回路は、
第１のスイッチ節点と直列に接続された第１の点火スイッチ及び第２の点火スイッチを有するスイッチ点火枝路、及び
前記第１のスイッチ節点と接続され、直列に接続された点火コイル及び点火変圧器を有する共振点火枝路、を有し、電源から見た前記共振点火枝路の電力段のインピーダンスは、前記共振点火枝路の出力キャパシタンスの全範囲にわたり誘導性であり；並びに
前記ランプ駆動装置は定常状態ランプ駆動装置を更に有し、前記共振点火回路及び前記定常状態ランプ駆動装置は、点火及び定常状態でランプを動作するよう接続される、ランプ駆動装置。
【請求項１３】
前記点火コイルの直列インダクタンスは、前記点火変圧器の共振インダクタンスより少なくとも５０倍大きく、それにより前記電源から見た前記共振点火枝路の電力段のインピーダンスは、前記共振点火枝路の出力キャパシタンスの全範囲にわたり誘導性である、請求項１２記載のランプ駆動装置。
【請求項１４】
前記点火変圧器は、空隙を設けられたコアに巻かれた１次巻線及び２次巻線を有する、請求項１２記載のランプ駆動装置。
【請求項１５】
前記第１の点火スイッチ及び前記第２の点火スイッチは、前記第１の点火スイッチと前記第２の点火スイッチを相補的方法で、導通状態と非導通状態の間を前記共振点火回路の共振点火特性全体を包含する周波数掃引にわたり切り替えるために、点火スイッチ制御部と接続される、請求項１２記載のランプ駆動装置。
【請求項１６】
前記共振点火枝路は、蓄積キャパシターを更に有し；及び
前記点火コイル、前記点火変圧器の１次巻線、及び前記蓄積キャパシターは、前記スイッチ節点と電力入力線との間に直列に接続される、請求項１２記載のランプ駆動装置。
【請求項１７】
前記共振点火枝路は、共振キャパシターを更に有し；及び
前記共振キャパシター及び前記点火変圧器の２次巻線は、並列に接続される、請求項１２記載のランプ駆動装置。
【請求項１８】
前記共振キャパシター及び前記点火変圧器の２次巻線の並列接続は、前記ランプの第１の端子と接続される、請求項１７記載のランプ駆動装置。
【請求項１９】
前記定常状態ランプ駆動装置は、
第２のスイッチ節点と直列に接続された第１の駆動スイッチ及び第１ダイオードを有する第１の駆動スイッチ枝路；
前記第２の節点及び前記ランプの第２の端子と接続された第１の駆動コイル；
第３のスイッチ節点と直列に接続された第２の駆動スイッチ及び第２のダイオードを有する第２の駆動スイッチ枝路；及び
前記第３のスイッチ節点及び前記ランプの前記第２の端子と接続された第２の駆動コイル、を有する請求項１８記載のランプ駆動装置。
【請求項２０】
前記第１の駆動スイッチ及び前記第２の駆動スイッチは、前記第１の駆動スイッチと前記第２の駆動スイッチを切り替えるために、駆動スイッチ制御部と接続され、それにより、相補的方法で導通状態と非導通状態の間を切り替えられる、請求項１９記載のランプ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にガス放電ランプ（例えば高輝度放電ランプ）の駆動装置に関する。本発明は、特に、最大２０メートルまで離れた安定状態でランプを点火可能なハーフブリッジ整流フォワード段（「ＨＢＣＦ」）型のランプ駆動装置内で利用される共振点火装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、指定代理人が本発明と同一であり、参照されることにより全て本願明細書に組み込まれる。特許文献１は、図１に図示されるような共振点火回路１０を開示している。示されるように、共振点火回路１０のスイッチ点火枝路は、電力入力線ＶＨ及びＶＬの対の間に、スイッチ節点Ｎ１と直列に接続された点火スイッチＭ１及びＭ２（例えばＭＯＳＦＥＴ）の対を利用する。共振点火回路１０の共振点火枝路は、点火キャパシターＣ１（例えば２２００ｐＦ）、１次磁化インダクタンスＬｍ（例えば５μＨ）を備える点火変圧器Ｔ１、点火コイルＬ１（例えば１２０μＨ）及び蓄積キャパシターＣ２（例えば２２０ｎＦ）を利用する。点火変圧器Ｔ１は、位相が１８０度ずれている１次巻線及び２次巻線の巻数比１：７を有する磁気コアを有する。点火キャパシターＣ１及び点火変圧器Ｔ１の２次巻線は、共振出力節点Ｎ２及びＮ３の対の間に並列に接続される。点火コイルＬ１、点火変圧器Ｔ１の１次巻線及び蓄積キャパシターＣ２は、スイッチ節点Ｎ１及び電力入力線ＶＬの間に直列に接続される。
【０００３】
動作中、ＤＣ供給電圧は、電力入力線ＶＨ及びＶＬ（例えば４００Ｖ≦ＶＨ−ＶＬ≦５００Ｖ）の間に印加される。そして点火スイッチ制御部（「ＳＣ」）２０は、通常通り、点火スイッチＭ１及びＭ２を相補的方法で、導電状態と非導電状態の間を切り替え周波数ＦＳで切り替える。良く知られているように、点火変圧器Ｔ１の両端の変圧器電圧は、切り替え周波数ＦＳが共振点火枝路の共振周波数ＦＲに等しい場合は常に、最大振幅である。このように、点火スイッチ制御部２０により制御される、共振点火回路１０の如何なる周波数掃引も、共振点火枝路の共振周波数ＦＲを含むべきである。しかしながら、バラストは、節点Ｎ２、Ｎ３からバラストケーブル３０を介しランプと接続され、共振点火回路１０により点火されるランプ（示されない）の遠隔での安定化を助ける。従って、バラストケーブル３０は、追加出力キャパシタンス（例えば１００ｐＦ／Ｍ）を、共振点火回路１０の共振点火枝路に導入し得る。それにより、共振点火枝路の共振周波数ＦＲは、未知の程度まで低減される。更に、節点Ｎ２、Ｎ３の間の如何なる疎接触も、非常に急激でランダムな変化を出力キャパシタンスに導入し得る。このような出力キャパシタンスの急激な変化は、結果としてスイッチＭ１及びＭ２のゼロ電圧スイッチング（「ＺＶＳ」）の損失及び過熱による自壊を生じ得る。
【特許文献１】欧州特許出願第０４１００７３１．１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
照明産業は、従って、ＨＢＣＦ型の駆動装置内で利用される共振ランプ点火装置（例えば共振点火回路１０）により点火されるランプの遠隔での安定化に関する既存技術を向上すべく絶えず努力している。
【０００５】
この目的のため、本発明は、可変容量性負荷の下で、電源から見た電力段のインピーダンスが出力キャパシタンスの全範囲にわたり常に誘導性であるよう保証することにより、スイッチのＺＶＳを保証する共振ランプ点火装置の新しい独自の構造的配置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある形式は、スイッチ点火枝路及び共振点火枝路を利用する共振点火回路である。スイッチ点火枝路は、スイッチ節点と直列に接続された点火スイッチの対を有する。共振点火枝路は、点火コイル及び点火変圧器を有する。点火コイルは、スイッチ節点及び点火変圧器の１次巻線と直列に接続される。動作中、共振点火枝路は、電源から見た共振点火枝路の電力段のインピーダンスが、出力キャパシタンスの全範囲にわたり常に誘導性であることを助ける。点火コイルの直列インダクタンスは、点火変圧器の共振インダクタンスより少なくとも５０倍大きい。及び／又は点火変圧器は、１次巻線と２次巻線の間に空隙を有し、空隙を設けられたコアを作成し、及びそれにより電源から見た共振点火枝路の電力段のインピーダンスが出力キャパシタンスの全範囲にわたり常に誘導性であることを助ける。
【０００７】
本発明の第２の形式は、点火スイッチ制御部及び前述の共振点火回路を利用するバラストである。点火スイッチ制御部は、共振ランプ点火装置のスイッチを相補的方法で、導電状態と非導電状態の間を特定の周波数範囲で切り替え可能である。
【０００８】
本発明の第３の形式は、前述の共振点火回路及び定常状態ランプ駆動装置を利用する駆動装置である。共振点火回路及び定常状態ランプ駆動装置は、ランプの点火及び定常状態動作を助ける。
【０００９】
本発明の前述の及び他の形式、特徴及び利点は、図を参照し与えられる、好適な実施例の以下の詳細な説明から更に明らかであろう。詳細な説明及び図は、本発明を単に説明するものであり、特許請求の範囲及びその等価物により定められる本発明の範囲を制限しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明のある創意に富んだ態様は、点火コイルの直列インダクタンスＬＳを有し、点火変圧器の共振インダクタンスＬＭを抑制することである。それによりＺＶＳは、出力キャパシタンスと無関係に特定周波数範囲内で達成される。ある実施例では、ＬＳ≧５０ＬＭであり、従ってＺＶＳは出力キャパシタンスと無関係に特定の周波数範囲内で達成される。
【００１１】
本発明の第２の創意に富んだ態様は、有意な空隙を有し空隙を設けられたコアを生成する点火変圧器を利用し、及びそれにより、点火変圧器の共振インダクタンスＬＭに対し点火コイルの直列インダクタンスＬＳの抑制を助ける点火変圧器の共振インダクタンスＬＭの所望の値を容易にすることである。
【００１２】
本発明の第３の創意に富んだ態様は、共振ランプ点火装置の全体の共振点火特性を包含する周波数範囲にわたり前後の周波数掃引を実施することである。
【００１３】
図２及び図３の以下の説明は、前述の本発明の創意に富んだ態様の１つ以上を組み込む本発明の例である実施例を提供する。
【００１４】
図２は、スイッチ点火枝路及び共振点火枝路を有する共振点火回路１１を図示する。共振点火回路１１のスイッチ点火枝路は、本願明細書に前述されたように、点火スイッチＭ１及びＭ２（例えばＭＯＳＦＥＴ）を利用する。共振点火回路１１の共振点火枝路は、点火キャパシターＣ１（例えば２２００ｐＦ）、点火変圧器Ｔ２（例えば５μＨ）、点火コイルＬ２（例えば１２０μＨ）及び蓄積キャパシターＣ２（例えば１５０ｎＦ）を利用する。点火変圧器Ｔ２のコアは、位相が１８０度ずれている１次巻線及び２次巻線の巻数比１：６を有する磁気コアを有する。点火キャパシターＣ１及び点火変圧器Ｔ２の２次巻線は、共振出力節点Ｎ２及びＮ３の対の間に並列に接続される。点火コイルＬ２、点火変圧器Ｔ２の１次巻線及び蓄積キャパシターＣ２は、スイッチ節点Ｎ１及び電力入力線ＶＬの間に直列に接続される。
【００１５】
動作中、ＤＣ供給電圧は、電力入力線ＶＨ及びＶＬ（例えば４００Ｖ≦ＶＨ−ＶＬ≦５００Ｖ）の間に印加される。そして点火スイッチ制御部２０は、通常通り、点火スイッチＭ１及びＭ２を相補的方法で、導電状態と非導電状態の間を、特定時間期間の間（例えば０．２−５．０秒）、共振点火装置の共振点火特性全体を包含する周波数掃引により、切り替える。
【００１６】
例えば、図３は、周波数掃引１４０ｋＨｚから１７０ｋＨｚの範囲で、共振周波数１５３ｋＨｚで動作する共振点火回路１１の、入力電圧１１０、電源電流１２０及び出力電圧１３０を図示する。ここで共振周波数１５３ｋＨｚは、基本出力キャパシタンスに相当する。電源から見たインピーダンスの位相１００も図３に描かれる。更に、図４は、入力電圧１１０、電源電流１２０及び出力電圧１３０を、共振点火回路１１が共振周波数１５４ｋＨｚで動作する時間領域で図示する。また図５は、入力電圧１１０、電源電流１２０及び出力電圧１３０を、共振点火回路１１が共振周波数１５０ｋＨｚで動作する時間領域で図示する。
【００１７】
また例として、図６は、周波数掃引１００ｋＨｚから１３０ｋＨｚの範囲で、共振周波数１１０ｋＨｚで動作する共振点火回路１１の、入力電圧１１０、電源電流１２０及び出力電圧１３０を図示する。ここで共振周波数１１０ｋＨｚは、基本出力キャパシタンスへの増加ΔＣ＝２．０ｎＦに相当する。再び、電源から見たインピーダンスの位相１００は図６に描かれる。更に、図７は、入力電圧１１０、電源電流１２０及び出力電圧１３０を、共振点火回路１１が共振周波数１１１ｋＨｚで動作する時間領域で図示する。また図８は、入力電圧１１０、電源電流１２０及び出力電圧１３０を、共振点火回路１１が共振周波数１０９ｋＨｚで動作する時間領域で図示する。
【００１８】
図９は、共振点火回路１１及びランプの点火及び定常状態動作を助ける定常状態ランプ駆動装置を組み込んでいるランプ駆動装置１２を図示する。この目的のため、ランプＬＰ（例えばＨＩＤランプ）の一端は、共振節点Ｎ３に接続され、またフィルターキャパシター枝路は、フィルター節点Ｎ４と直列に接続されたキャパシターＣ３及びＣ４（例えば１５０μＦ）の対を利用する。フィルター節点Ｎ４は共振節点Ｎ２と接続される。キャパシターＣ３は、電力入力線ＶＨと抵抗Ｒ１を介し更に接続される。またキャパシターＣ４は、電力入力線ＶＬと更に接続される。
【００１９】
ランプＬＰの他端は、駆動節点Ｎ５と接続される。キャパシター駆動枝路は、駆動節点Ｎ５と直列に接続されたキャパシターＣ５及びＣ６（例えば１．０μＦ）の対を利用する。キャパシターＣ５は、電力入力線ＶＨと抵抗Ｒ１を介し更に接続される。またキャパシターＣ６は、電力入力線ＶＬと更に接続される。
【００２０】
定常状態スイッチ枝路は、スイッチ接点Ｎ６と直列に接続されたスイッチＭ３（例えばＭＯＳＦＥＴ）及びダイオードＤ１を利用する。スイッチ接点Ｎ６は、駆動インダクターＬ３（例えば１００μＨ）を介し駆動節点Ｎ５と接続される。スイッチＭ３は、電力入力線ＶＨと更に接続される。またダイオードＤ１は、電力入力線ＶＬと更に接続される。
【００２１】
定常状態スイッチ枝路は、スイッチ接点Ｎ７と直列に接続されたダイオードＤ２及びスイッチＭ４（例えばＭＯＳＦＥＴ）を利用する。スイッチ接点Ｎ７は、駆動インダクターＬ４（例えば１００μＨ）を介し駆動節点Ｎ５と接続される。ダイオードＤ２は、電力入力線ＶＨと抵抗Ｒ１を介し更に接続される。またスイッチＭ４は、電力入力線ＶＬと更に接続される。
【００２２】
バッファーキャパシターＣ７（例えば１５０μＦ）は、電力入力線ＶＨ及びＶＬと接続される。点火ランプＬＰ、点火電圧（例えば３ｋＶ＜ＶＨ−ＶＬ＜４ｋＶ）は、共振出力節点Ｎ３及びＮ３の間に印加される。そして従って、同一の電圧が節点Ｎ３及びＮ５の間に印加される。
【００２３】
動作中、点火スイッチ制御部２０は、通常通り、点火スイッチＭ１及びＭ２を相補的方法で、導電状態と非導電状態の間を、特定時間期間の間（例えば０．２−５．０秒）、共振点火装置の共振点火特性全体を包含する周波数掃引により、切り替える。
【００２４】
ランプＬＰを定常状態の方式で動作するため、駆動電圧（例えば１００Ｖ≦ＶＨ−ＶＬ≦１０７Ｖ）は、節点Ｎ３及びＮ５の間に印加される。また駆動スイッチ制御部２２は、通常通り点火スイッチＭ３及びＭ４を相補的方法で、導通状態及び非導通状態の間を定常状態周波数又は周波数範囲で切り替える。この定常状態動作の間、点火スイッチ制御部２０はまた、通常通り、点火スイッチＭ１及びＭ２を相補的方法で、導電状態と非導電状態の間を定常状態周波数又は周波数範囲で切り替え可能である。
【００２５】
本願明細書に開示された本発明の実施例は、現在好ましいと考えられるが、種々の変化及び変更は、本発明の精神と範囲から逸脱することなくなされ得る。本発明の範囲は、特許請求の範囲に示される。また意味及び等価物の範囲内の全ての変化は、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来知られている共振点火回路を図示する。
【図２】本発明による共振点火回路のある実施例を図示する。
【図３】図２の共振点火回路の第１の例である周波数掃引を図示する。
【図４】図２の共振点火回路の第１の例である周波数掃引を図示する。
【図５】図２の共振点火回路の第１の例である周波数掃引を図示する。
【図６】図２の共振点火回路の第２の例である周波数掃引を図示する。
【図７】図２の共振点火回路の第２の例である周波数掃引を図示する。
【図８】図２の共振点火回路の第２の例である周波数掃引を図示する。
【図９】本発明によるランプのある実施例を図示する。
【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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2008517439.tif 000013
2008517439.tif 000014