(57)【要約】本発明は、照明電子機器の分野において電気アークを除去するための装置及び方法に関する。電気アークが生成される可能性があるか否かは、照明回路ループでの電流変化を監視することにより判断される。電気アークが生成されうる場合には、照明回路ループは、電気アークを除去するように、予め設定された時間期間の間切断され、電気アークを生成する電圧状態を除去する。照明回路ループが切断される所定時間を過ぎると、照明回路ループは正常に接続され、正常且つ変化を受けることなく動作する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気アークを除去するための装置であって：
照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、対応するモニタ信号を出力するモニタ手段；
電気アークが前記照明回路ループで生成される可能性があるか否かを判断するよう前記モニタ信号を所定の基準値と比較し、前記モニタ信号が前記所定の基準値に達する場合にトリガ信号を出力する比較手段；及び
電気アークを除去するために前記トリガ信号に従って、予め設定された時間期間の間、前記照明回路ループを切断する制御手段；
を有する装置。
【請求項２】
前記モニタ手段は、前記照明回路で電流信号変化を監視するための相互インダクタを有する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記トリガ信号は、前記所定の基準値に達したモニタ信号を有する、請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記制御手段は、制御信号発生手段及びスイッチ手段を有し、
前記制御信号発生手段は、前記スイッチ手段に前記予め設定された時間期間の間切断させるために、前記トリガ信号に従って制御信号を出力する、請求項１又は２記載の装置。
【請求項５】
前記制御信号発生手段は、前記予め設定された時間期間を決定する時間設定手段を有する、請求項４記載の装置。
【請求項６】
照明電気信号の出力を制御する照明回路手段；及び
照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、対応するモニタ信号を出力するモニタ手段と、
電気アークが前記照明回路ループで生成される可能性があるか否かを判断するよう前記モニタ信号を所定の基準値と比較し、前記モニタ信号が前記所定の基準値に達する場合にトリガ信号を出力する比較手段と、
電気アークを除去するために前記トリガ信号に従って、予め設定された時間期間の間、前記照明回路ループを切断する制御手段とを有する電気アークを除去するための手段；
を有するバラスト。
【請求項７】
前記モニタ手段は、前記照明回路で電流信号変化を監視するための相互インダクタを有する、請求項６記載のバラスト。
【請求項８】
前記制御手段は、制御信号発生手段及びスイッチ手段を有し、
前記制御信号発生手段は、前記スイッチ手段に前記予め設定された時間期間の間切断させるために、前記トリガ信号に従って制御信号を出力する、請求項６又は７記載のバラスト。
【請求項９】
前記制御信号発生手段は、前記スイッチ手段の切断のための時間が前記予め設定された時間期間であると決定する時間設定手段を有する、請求項８記載のバラスト。
【請求項１０】
電気アークを除去するための方法であって：
（ａ）照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、対応するモニタ信号を生成するステップ；
（ｂ）電気アークが前記照明回路ループで生成される可能性があるか否かを判断するよう前記モニタ信号を所定の基準値と比較するステップ；
（ｃ）前記モニタ信号が前記所定の基準値に達する場合に、トリガ信号を生成するステップ；及び
（ｄ）電気アークを除去するために前記トリガ信号に従って、予め設定された時間期間の間、前記照明回路ループを切断するステップ；
を有する方法。
【請求項１１】
前記トリガ信号は、前記所定の基準値に達したモニタ信号を有する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ステップ（ａ）に従う前記電気信号の変化は、電流信号変化を有する、請求項１０又は１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して照明電子機器に関し、更に具体的には、電気アークを除去するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプの点灯の際に、従来の電子バラストの重要な機能の１つは、接続された蛍光ランプを即座に起動することである。この目的のために、蛍光ランプがランプホルダに取り付けられていない場合に、電子バラストは、通常、ランプホルダにおいて蛍光ランプとの導通接続の接点で比較的高い電圧（例えば６００Ｖ）を保たなければならない。蛍光ランプがランプホルダに接続されて、電源を入れられた後、この電圧は、比較的低い電圧、即ち、蛍光ランプの導通作動電圧へと自動的に下がる。
【０００３】
蛍光ランプが取り付けられない時間の間、ランプホルダでの導通接続の接点で保たれる高電圧は、危険な幾つかの要素を引き起こしうる。例えば、蛍光ランプが接続又は切断される場合に、蛍光ランプのピンとランプホルダにおける導通接続との間では、電気アークが生成されうる。深刻な場合には、電気アークは、ユーザの個人及び資産の安全性を危険にさらす。
【０００４】
安全性を確保するよう、多数の製品安全性証明機関（例えば、合衆国保険業者研究所）は、電子バラストがアーク試験を通過することを要求する。そうでない場合には、彼らは、対応する安全性証明書の発行を拒否しうる。対応する安全性証明書の欠如は、製品の市場開発に確実に影響を及ぼしうる。
【０００５】
蛍光ランプの取り付け又は取り外し時の電気アーク生成を防ぐよう、ある電子バラスト製造者は、電気アークの生成を防止又は除去することが可能な電子バラストを開発した。しかし、それらは、電子バラストのある良好な性能（例えば、全高調波歪み又は電磁干渉）を犠牲にしてそれを実現している。あるいは、電子バラストの製造の結果、接続される蛍光ランプを瞬時に且つ自動的に起動する機能を直接的に失う。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って、電気アークを除去し、安全性を確保し、照明回路の元々の良好な性能に影響を及ぼさない、電気アークを除去するための装置及び方法を提供することが必要とされる。
【０００７】
本発明は、従来技術の欠点を解決するために、照明回路において蛍光ランプとランプホルダとの間の導通接続での電気アークを除去するための装置及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態に従って、電気アークを除去するための装置であって、照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、対応するモニタ信号を出力するモニタ手段、電気アークが前記照明回路ループで生成される可能性があるか否かを判断するよう前記モニタ信号を所定の基準値と比較し、前記モニタ信号が前記所定の基準値に達する場合にトリガ信号を出力する比較手段、及び、電気アークを除去するために前記トリガ信号に従って、予め設定された時間期間の間、前記照明回路ループを切断する制御手段、を有する装置が提供される。
【０００９】
本発明の一実施形態に従って、照明電気信号の出力を制御する照明回路手段、及び、照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、対応するモニタ信号を出力するモニタ手段と、電気アークが前記照明回路ループで生成される可能性があるか否かを判断するよう前記モニタ信号を所定の基準値と比較し、前記モニタ信号が前記所定の基準値に達する場合にトリガ信号を出力する比較手段と、電気アークを除去するために前記トリガ信号に従って、予め設定された時間期間の間、前記照明回路ループを切断する制御手段とを有する電気アークを除去するための手段、を有する電子バラストが提供される。
【００１０】
本発明の一実施形態に従って、電気アークを除去するための方法であって、照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、対応するモニタ信号を生成するステップ、電気アークが前記照明回路ループで生成される可能性があるか否かを判断するよう前記モニタ信号を所定の基準値と比較するステップ、前記モニタ信号が前記所定の基準値に達する場合に、トリガ信号を生成するステップ、及び、電気アークを除去するために前記トリガ信号に従って、予め設定された時間期間の間、前記照明回路ループを切断するステップ、を有する方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって提供される装置及び方法により、電気アークがランプホルダの導通接続と蛍光ランプとの間に生成されると、照明回路ループは、電気アークを除去するように、切断されて、電気アークが生成されない状態にされる。照明回路ループは、予め設定された時間期間の間切断された後、取り付けられた蛍光ランプの通常動作の開始及び制御を含むその通常の動作状態へ戻るよう再び接続される。蛍光ランプが取り付けられない場合に、高電圧は、取り付けられる蛍光ランプを起動するためにランプホルダの導通接続の接点で保持される。照明回路の他の特性は、照明回路の通常動作状態の下、決して影響を及ぼされない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、本発明の目的及び、より明瞭且つ明示的にされた目的を理解するための態様とともに、添付の図面及び特許請求の範囲を参照してなされる説明により更に広範に理解される。
【００１３】
以下、添付の図面及び実施例を基に、更に詳細な記載を提示する。
【００１４】
図中の同じ参照番号は、同一の、類似する、又は対応する特徴又は機能を表す。
【００１５】
本特許の発明概念は、以下の通りである。蛍光ランプの取り外し又は取り付けによりランプホルダでの導電接続（ｌｉｖｅ  ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）の接点と蛍光ランプのピンとの間で生成される電気アークは、照明回路ループにおいて出力電流の比較的大きな変化（即ち、ｄｉ／ｄｔが高い。）を引き起こす。従って、照明回路の変化率を監視することにより電気アークが生成される可能性があるかどうかが判断されうる。生成された電気アークの存在下で、照明回路ループは、電気アークを除去するように、予め設定された時間期間の間（例えば１００ｍｓ）切断されて、電気アークを生成する電圧状態を除去する。予め設定された時間期間内に、蛍光ランプは取り外された過程にあり、照明回路ループがその通常動作の電気的特性を保つことは必要とされない。従って、照明回路ループは切断される。予め設定された時間期間外に、照明回路ループは、正常に接続されており、正常且つ変化を受けることなく作動する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態に従う電気アークを除去するための手段１００のブロック図である。図１に示されるように、手段１００は、照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視し、モニタ信号を出力するモニタ手段１１０を有する。モニタ手段１１０は、照明回路ループの電流信号又は特定の抵抗素子の電圧信号を監視することができる。電気アークが生成される場合に、モニタ手段１１０が照明回路で監視した電気信号には比較的大きな変化がある（例えば、ｄｉ／ｄｔが高い。）。モニタ結果に従って、モニタ手段１１０は、対応するモニタ信号を出力しうる。
【００１７】
手段１００は、また、モニタ手段１１０から入力されたモニタ信号を所定の基準値と比較し、モニタ信号が所定の基準値に達する場合にトリガ信号を出力する比較手段１２０を有する。照明回路ループでは、電気アークに加えて、回路電圧の変動のような要素が、また、電気信号の変動を引き起こしうるが、これらの要素によって引き起こされた変動は、たいてい比較的小さい。電気信号の変動が電気アーク又は他のいずれかの要素によって引き起こされたかを判断するよう、モニタ信号と比較される所定の基準値が設けられるべきである。モニタ信号が所定の基準値に達する場合に、（電気アークが実際には回路ループ内で生成されたかどうかに関わらず）電気アークは照明回路ループで生成されたと判断され、トリガ信号は然るべく出力される。そうでない場合には、電気信号の変動は、照明回路ループで電気信号の通常の変動の範囲内であると判断される。
【００１８】
手段１００は、また、比較手段１２０の出力比較結果に従って照明回路ループの状態を制御する制御手段１３０を有する。比較手段１２０がトリガ信号を出力し、電気アークが照明回路ループで生成された、あるいは生成されうることを示す場合に、制御手段１３０は、電気アークを除去するために電気アークを生成するための電圧状態を存在させないよう、照明回路ループを切断して、対応する電圧を除去し、あるいは、対応する電圧を低下させる（例えば、照明回路ループにおいて整流回路と反転回路との間の回路を切断すること等。）。
【００１９】
照明回路ループは、切断されたままである場合には、蛍光ランプを即座に起動するのが不可能な状態にし、更には正常に作動させない。更に述べると、照明回路ループがその通常動作状態へ戻ることを可能にするよう、照明回路ループは、予め設定された時間期間の間だけ切断されうる。切断がその期間の最後まで続く場合に、照明回路ループは、照明回路ループで接続された蛍光ランプが即座に起動し、正常に動作可能であることを確実にするよう再び接続されうる。あるいは、十分に高い電圧が、蛍光ランプが取り付けられていないランプのホルダの導通接続の点で蛍光ランプを起動するよう保持される。
【００２０】
電気アークを除去するために本発明によって提供される手段により、電気アークが生成される、あるいは生成されうる場合に、電気アークを除去するように、照明回路ループは切断され、電気アークの生成を引き起こす電圧は除去又は低減される。電気アークを除去するために本発明によって提供される手段は、通常動作時の照明回路の性能に影響を及ぼさない。蛍光ランプが正常に動作する場合に、電気アークは、蛍光ランプのピンがランプホルダにうまく接続されていない（接続不良）場合に生成される可能性がある。このような場合に、電気アークを除去するために本発明によって提供される手段は、電気アークを除去するよう作動する。
【００２１】
図２は、照明回路と電気アークを除去するための手段との接続を明示する簡略した概略図である。図２に示されるように、モニタ手段１１０は、照明回路ループにおいて電気信号の変化を監視する。これは、通常、照明回路の出力回路の電気信号の変化を監視することによって実現される。例えば、モニタ手段１１０は、挿入された照明回路の出力回路へ接続された相互インダクタを有しても良い。その相互インダクタは、そのコイルの１つを介して、照明回路の出力回路の電気信号の変化を監視し、相互インダクタの他のコイルにおいて対応する誘導信号を誘導する。
【００２２】
照明回路ループにおいて電気アークによって引き起こされた電気信号の変化は、通常はパルス信号であって、その振幅は比較的大きい（例えば、２０Ｖ又はそれ以上の大きさを有しうる。）が、存続時間は非常に短い（しばしばマイクロ秒）ので、モニタ手段１１０の相互インダクタに誘導される誘導信号は、また、同様のパルス信号である。比較的安定した信号として誘導パルス信号を用いることは、比較的困難である。パルス誘導信号を基に照明回路ループにおいて電子アークの生成を判断することを可能にするよう、モニタ手段１１０は、例えば、振幅の幅変調及び波形フィルタリングにより誘導信号を処理すべきであり、その場合にモニタ信号を出力する。
【００２３】
比較手段１２０は、モニタ手段１１０から受信したモニタ信号を所定の基準値と比較し、モニタ信号が所定の基準値に達する場合にトリガ信号を出力する。比較手段１２０によって出力されるトリガ信号は、比較の結果に従って発生した信号であっても良い。モニタ信号が所定の基準値に達する場合に、比較手段１２０はトリガ信号を出力する。即ち、モニタ信号が所定の基準値に達しない場合には、比較手段１２０は、トリガ信号とは異なる他の信号を出力する。また、比較手段１２０によって出力されるトリガ信号は、モニタ信号が所定の基準値に達する場合に、電気アークが照明回路ループで生成される、あるいは生成されうることを反映しうるので、比較手段１２０へ入力されるモニタ信号であっても良い。
【００２４】
比較手段１２０からトリガ信号を受信した後、制御手段１３０は、例えば、照明回路ループの反転回路と整流回路との間の回路を切断することにより、照明回路ループを切断する。図２に示されるように、制御手段１３０は、制御信号発生手段１３２及びスイッチ１３４を有しても良い。入力トリガ信号によってトリガされると、制御信号発生手段１３２は、制御信号を発生させて出力する。制御信号は、予め設定された時間期間（例えば、１００又は１５０ｍｓ）の間スイッチ１３４を停止して、前出の予め設定された時間期間の間に照明回路ループを切断する。
【００２５】
通常、予め設定された時間期間は、例えば１００ｍｓと比較的短い。従って、目下の時間期間内に、たとえ照明回路ループが切断されるとしても、照明回路ループでエネルギー蓄積素子（例えば、インダクタ又はコンデンサ）に蓄えられた電気は、照明回路が切断されていることによりランプホルダでの導通接続の点の電圧を零へと低下することを防ぐ。代わりに、電圧は比較的低い電位のままであり、電気アークを生成する状態を満たすことができない。従って、電気アークは、取り外された又は取り付けられた蛍光ランプのピンとランプホルダとの間では生成されない。スイッチ１３４は、予め設定された時間期間の間停止された後、照明回路ループがその接続状態、即ち、その通常動作状態へと戻るように、制御信号に従って回路を接続しうる。
【００２６】
図３は、照明回路と電気アークを除去するための手段との接続を実証する回路の簡略した概略図である。図３に示されるように、モニタ手段１１０は、コイルＬ１及びコイルＬ２（特定の回路では、Ｌ２がＬ１の電流変化を誘導するように、Ｌ１及びＬ２は互いに隣り合う。図３を簡単且つ整然とさせるよう、Ｌ１及びＬ２は分離されている。）を有する相互インダクタ１１２と、Π型電気フィルタ１１４と、インバータ回路１１６と、エミッタフォロワ回路１１８とを有する。本実施形態で、図１に対応するよう示される実施形態における比較手段１２０の比較機能は、制御信号発生手段１３２の時間設定手段１３３によって達成される。制御信号発生手段１３２及びスイッチ１３４は、ともに、照明回路ループの接続及び切断を制御するよう制御手段を形成する。比較手段１２０は、また、比較するための独立した手段であっても良い。
【００２７】
図３での信号の送信及び変化を明示するよう、図４は、図３に対応するよう示される照明回路の５個のノード（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＥ）での電気信号値ＶＡ、ＶＢ、ＶＣ、ＶＤ及びＶＥの変化を示す概略図を示す。
【００２８】
電気アークが蛍光ランプの取り外し又は取り付けにより照明回路ループで生成される場合に、照明回路の出力ループには電流信号の比較的大きなパルス変化が存在しうる。このパルス変化は、図４で曲線４１０によって示されるノードＡでのパルス信号ＶＡの変化曲線のように、相互インダクタ１１２のコイルＬ１を介して信号コイルＬ２で対応するパルス信号を誘導する。
【００２９】
そのパルス信号がΠ型電気フィルタ１１４によってフィルタ処理され、インバータ回路１１６によって反転された後、その干渉はエミッタフォロワ回路１１８によって除去され、相互インダクタ１１２によって誘導されるパルス信号（例えば、図４において曲線４２０で示されるノードＢでのパルス電流信号ＶＢ）は時間設定手段１３３へ入力される。反転を行うために回路１１６を使用する理由は、本実施形態で使用される時間設定手段がマイナスのトリガ時間設定器（例えば、一般的な時間設定器５５５）であるためである。使用される時間設定器がマイナスにトリガをかける必要がないならば、電気アークを除去するための手段はインバータ回路１１６を必要としない。
【００３０】
本実施形態で、時間設定手段１３３は時間設定器５５５を使用する。それは、比較機能、即ち、モニタ手段１１０から入力されたモニタ信号を所定の基準値と比較することを実行するために用いられうる。モニタ信号が所定の基準値に達する場合に、時間設定手段１３３は動作するようトリガをかけられ、そうでない場合には、時間設定手段１３３は待機する。
【００３１】
トリガをかけられた後、時間設定手段１３３は制御信号を出力する。制御信号は、回路１３６を介してスイッチ１３４のゲートを接地へ接続させて停止する（例えば、図４において曲線４３０で示されるノードＣでの信号ＶＣの変化曲線）。結果として、照明回路の反転回路の入力は、照明回路のノードＤでの電圧が低減され（図４で曲線４４０によって示されるノードＤでの電気信号変化を参照。）、対応する回路の出力回路のノードＥでの対応する電圧（図４において曲線４５０で示されるノードＥでの電気信号変化を参照。）は、ランプホルダにおける蛍光ランプとの接続の接点での電圧が、電気アークが生成され得ないようなレベルまで低下するように、急低下する。
【００３２】
それは、照明回路ループが切断される場合に、ランプホルダでの蛍光ランプとの導通接続における電圧が零まで低減されない回路では、エネルギー蓄積素子（例えば、インダクタ及びコンデンサ）によって蓄えられるエネルギーの放出の結果である。照明回路を切断するための予め設定された時間が比較的長い場合には、ランプホルダでの蛍光ランプとの導通接続における電圧は零まで下がる。
【００３３】
スイッチ１３４の切断の時間が予め設定された時間に達した後、時間設定手段１３３は、もはや、時間設定制御信号を出力しない。従って、照明回路がその通常動作状態へ戻るように、回路１３６は停止し、スイッチ１３４のゲートの電圧は上昇し、導通が達成される。照明回路において、５個の抵抗器Ｒ１〜Ｒ５は、照明回路が導通状態にある場合に導通電圧信号をスイッチ１３４に供給するために用いられる。
【００３４】
電気アークを除去するために本発明によって提供される手段は、新しいバラストを形成するよう従来のバラストと共に組み込まれても良い。
【００３５】
図５は、本発明の実施形態に従う電気アークを除去するための方法のフローチャートである。照明回路の作動時に、照明回路ループにおける電気信号の変化は、対応するモニタ信号を発生させるよう常に監視される（ステップＳ５１０）。モニタ信号は、所定の基準値と比較される（ステップＳ５２０）。電気アークが照明回路ループで生成されうるか否かが、即ち、モニタ信号が所定の基準値に達するか否かを決定するよう、比較の結果を基に判断される（ステップＳ５３０）。モニタ信号が所定の基準値に達する場合に、電気アークは照明回路で生成されたと判断される。従って、照明回路ループは、予め設定された時間期間の間、切断される（ステップＳ５４０）。予め設定された時間期間の間の切断後、照明回路は再び接続されて、通常の作動状態でループを形成する。
【００３６】
本発明により、電圧状態は、照明回路において電気アークを生成するために除去され、照明回路は、ある時間期間の後にその通常の作動状態へ自動的に戻る。これは、安全性を確保し、照明回路の通常動作状態に決して影響を及ぼさない。
【００３７】
本発明は、実施形態と共に上記で説明された。明らかなように、当業者は、上述されたものに基づいて様々な置換、変形及び変更を行うことができる。更に言えば、全ての置換、変形及び変更は、本質的に本発明の特許請求の範囲の技術的範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に従う電気アークを除去するための手段１００のブロック図である。
【図２】照明回路と電気アークを除去するための手段との接続を明示する簡略した概略図である。
【図３】照明回路と電気アークを除去するための手段との接続を実証する回路の簡略した概略図である。
【図４】本発明に従う電気アークを除去するための手段の動作の過程で、図３で示された照明回路内の５個のノードにおける電気信号の値の変化を表す簡略した概略図である。
【図５】本発明の実施形態に従う電気アーク除去するための方法のフローチャートである。
【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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【国際調査報告】
2008510267.tif 000008
2008510267.tif 000009
2008510267.tif 000010