(57)【要約】  フィラメント１５１を具備するランプ１５０に接続可能なプログラム起動バラスト１００が開示される。当該バラストは、フィラメント１５１を加熱するように構成された加熱ユニット１７０と、ランプ１５０を点灯又は消灯するための信号を受信するように構成された受信器１８０と、受信器１８０の出力に基づいてランプ１５０を点灯又は消灯するように構成された制御回路１６０と、を含む。加熱ユニット１６０は、ランプを点灯するための信号が受信器１８０によって受信される前に、フィラメント１５１を加熱するとともに、ランプを消灯するための信号が受信器１８０によって受信された後、フィラメント１５１を加熱し続けるように構成される。
2014516462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントを持つ少なくとも１つのランプに結合可能なバラストであって、
前記ランプに結合されることが可能なインバータと、
前記ランプに結合されることが可能で、且つ、前記フィラメントを一定の加熱状態に保つ加熱回路と、
前記インバータ及び前記加熱回路に結合されるコントローラと、
前記加熱回路に結合される信号受信器と、を有し、
前記信号受信器からの出力に基づいて、前記コントローラは、前記ランプを点灯させる、バラスト。
【請求項２】
前記信号受信器は、占有センサからの信号を受信する、請求項１記載のバラスト。
【請求項３】
前記信号は、ディジタル信号である、請求項２記載のバラスト。
【請求項４】
前記信号は、アナログ信号である、請求項２記載のバラスト。
【請求項５】
前記信号受信器は、前記バラスト内に組み込まれる、請求項２記載のバラスト。
【請求項６】
前記信号受信器は、前記占有センサからの前記信号を受信するための２つのワイヤ入力構造を持つ、請求項５記載のバラスト。
【請求項７】
前記信号受信器は、前記占有センサからの前記信号を受信するための１つのワイヤ入力構造を持つ、請求項５記載のバラスト。
【請求項８】
前記信号受信器は、前記占有センサからの前記信号を受信するための入力電力ライン結合構造を持つ、請求項５記載のバラスト。
【請求項９】
前記信号受信器は、前記占有センサからの前記信号を受信するための無線受信器入力を持つ、請求項５記載のバラスト。
【請求項１０】
前記ランプは、蛍光灯である、請求項５記載のバラスト。
【請求項１１】
蛍光灯を点灯するための方法であって、
入力電力が前記蛍光灯に付与された場合に、前記蛍光灯のフィラメントを加熱するステップと、
前記入力電力が付与された後、且つ、前記蛍光灯の点灯を指示する第１の信号が受信された場合に、前記蛍光灯を点灯するステップと、
前記蛍光灯の消灯を指示する第２の信号が受信された場合に、前記蛍光灯を消灯するステップと、
前記第２の信号に基づいて前記蛍光灯が消灯された場合に、前記フィラメントの加熱を維持するステップと、
を有する、方法。
【請求項１２】
フィラメントを具備する少なくとも１つのランプを結合するための接続を有するバラストであって、
前記フィラメントを加熱する加熱ユニットと、
前記ランプを点灯又は消灯するための信号を受信する受信器と、
前記受信器の出力に基づいて、前記ランプを点灯又は消灯する制御回路と、を有し、
前記加熱ユニットは、前記ランプを点灯するための前記信号が前記受信器によって受信される前に、前記フィラメントを加熱する、バラスト。
【請求項１３】
前記加熱ユニットは、前記ランプを消灯するための前記信号が前記受信器によって受信された後、前記フィラメントを加熱し続ける、請求項１２記載のバラスト。
【請求項１４】
前記信号は、ディジタル信号である、請求項１３記載のバラスト。
【請求項１５】
前記信号は、アナログ信号である、請求項１３記載のバラスト。
【請求項１６】
前記信号受信器は、前記バラスト内に組み込まれる、請求項１３記載のバラスト。
【請求項１７】
前記受信器は、前記信号を受信するための２つのワイヤ入力構造を持つ、請求項１３記載のバラスト。
【請求項１８】
前記受信器は、前記信号を受信するための１つのワイヤ入力構造を持つ、請求項１３記載のバラスト。
【請求項１９】
前記受信器は、前記信号を受信するための入力電力ライン結合構造を持つ、請求項１３記載のバラスト。
【請求項２０】
前記受信器は、前記信号を受信するための無線受信器入力を持つ、請求項１３記載のバラスト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子バラストに関し、より具体的には、占有信号受信器と、素早い起動を可能にするためにランプフィラメントへ一定の熱を供給する熱コントローラとを含むプログラム起動バラストに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子ランプバラストは、１又は複数の蛍光灯及び／又は高輝度放電（ＨＩＤ）ランプを給電するために、適切な起動及び動作電気状態を供給するためのソリッドステート電子回路を用いる。さらに、優れた照明能力と、電子バラストの使用をコスト効果的にする省エネルギーとを提供する、高効率且つ高周波の電子バラストが知られている。電子バラストは、フルレンジ調光モデルのほか、定常光においても利用可能である。
【０００３】
電子バラストの最初の主なカテゴリは、瞬時起動バラストである。従来の瞬時起動バラストは、高電圧（約６００ボルト）を用いてランプのカソードを加熱することなく、ランプを起動する。このような従来の瞬時起動バラストは、エネルギー効率が最も良いタイプの電子バラストの１つである。しかしながら、かかる瞬時起動バラストの欠点は、これらが、ランプから起動可能回数を最小にすることである。これは、ランプの寿命を短くする放射性の酸素が、ランプの起動毎に、冷たいカソード表面から放射されるためである。このタイプの従来のバラストは、ランプが頻繁にオンオフされない設置場所で最も良く用いられる。
【０００４】
図１は、従来の電子蛍光灯瞬時起動バラストシステム１０を示している。当該バラストは、電磁妨害（ＥＭＩ：ElectroMagnet Interference）フィルタ２０と、ブリッジダイオード（Ｄ１〜Ｄ４）と、力率補正（ＰＦＣ：Power Factor Correction）コンバータ３０と、インバータ４０と、１又は複数のランプ５０と、を含む。バラストシステム１０の入力に入力電圧が付与された場合、バラストシステム１０は、ランプのフィラメントを予熱することなく、ランプ５０を瞬時に起動する。ランプ５０のスイッチング寿命は、約２０００乃至約８０００サイクルである。
【０００５】
バラストの第２の主なカテゴリは、プログラム起動バラストである。従来のプログラム起動バラストは、ラピッドスタートバラストのより発展したバージョンである。従来のプログラム起動バラストは、まず、ランプのフィラメントに電力を付与し、次いで、（カソードが予熱されることを可能とするために、）短い遅延後、アークを生じさせるためにランプに電圧を印加する。かかる従来のプログラム起動バラストは、最も良い寿命を付与し、ランプの起動可能回数を最大化する。このため、プログラム起動バラストは、動作感知式スイッチを具備する診察室及びトイレなどの、極めて頻繁な給電サイクルを必要とするアプリケーションにおいて好ましい。
【０００６】
図２は、従来の電子蛍光灯プログラム起動バラストシステム１１を示している。当該バラストシステム１１は、ＥＭＩフィルタ２１と、ブリッジダイオード（Ｄ１〜Ｄ４）と、ＰＦＣコンバータ３１と、インバータ４１と、予熱回路６１と、コントローラ７１と、１又は複数のランプ５１と、を含む。ランプ５１は、直列又は並列に接続され得る。図２に示されるように、ランプ５１は、並列に接続されている。ランプ５１の１又は複数のフィラメント５２の共通接続（即ち、ランプ５１の右側）は、直列又は並列であってもよい。図２に示されるように、フィラメント５２は並列である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、従来のプログラム起動バラストは、点火前に、ランプのフィラメントを予熱する。このことは、ランプがより長いスイッチング寿命を有することを可能にする。予熱時間は、設計に依存して、約０．５秒乃至１．５秒であろう。ランプのスイッチング寿命は、５００００サイクル以上に達し得る。対照的に、上述のように、フィラメントを予熱することなくランプを瞬時に点火するために高電圧を供給する瞬時起動バラストを用いるランプのスイッチング寿命は、極めて短く、２０００乃至８０００サイクルにしか達し得ない。
【０００８】
さらに、省エネルギー目的で、照明システムは、感知領域において人が存在しているかどうかに依存して、照明をオン／オフするための占有センサ（図２では図示省略）を用いることが知られている。かかる占有センサからの信号は、入力電力をオン／オフに切り替えるため、バラストシステムの外部の制御回路によって用いられる。感知領域に人が入った場合、占有センサは、制御回路に信号を送信し、入力電力をオンにする（即ち、接続する）。しかしながら、照明が点灯される前に常に遅延時間があり、これは好ましくない。
【０００９】
例えば、特開平１０−１３４９６６号公報の要約には、蛍光灯照明器具が、人感センサを備えることが記載されている。センサによる人の検出に応答して、蛍光灯の負荷を変更する（即ち、点灯する）ためにコントローラが用いられる。出願人によって理解されるように、まず、人が検出された場合、蛍光灯のフィラメントは、蛍光灯が点火される前に予熱されなければならない（これにより遅延が生じる）。センサの近傍から人が去った場合、コントローラは、負荷を除去し（即ち、蛍光灯を消灯し）、照明器具をスタンバイモードにする。スタンバイモードは、予熱状態又はオフ状態（予熱無し）であってもよい。予熱状態は、人が上記近傍に戻った場合に、蛍光灯が素早く点灯することを可能にする。オフ状態は、人が上記近傍に戻った場合に、蛍光灯が点灯される前に再予熱されることを必要とする。しかしながら、どちらのスタンバイモードにおいても、人が上記近傍に入った場合に、少なくとも最初は、予熱が行われなければならない。
【００１０】
点灯及び消灯を周期的に行なうために、電子バラストを必要とする照明システムにおいて、照明は、瞬時に、又は、極めて短い遅延時間で、点灯しなければならず、また、ランプ寿命を短くしてはならない。従来のプログラム起動バラストは、上記のように、第２の要件を満たすことができる一方、従来の瞬時起動バラストは、第１の要件を満たすことができるが、両方の要件を満たす電子バラストは、当該技術分野において知られていない。
【００１１】
従って、電子バラストの技術分野において、上記従来の電子バラストの欠点に対処する要求が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、従来のプログラム起動バラストシステムに比して、ランプのスイッチング寿命を縮めない瞬時起動バラストシステムを提供する。
【００１３】
この点で、本発明の一態様は、加熱されたフィラメントを具備する蛍光灯を素早く起動できる電子バラストを提供する。当該ランプは、占有信号又は他のスイッチング装置に従って、オン／オフされ得る本発明のバラストシステムによって駆動される。しかしながら、ランプのフィラメントは、オフ時間の間も加熱された状態を維持される。ランプが点灯される必要がある場合、上記バラストシステムは、ランプを瞬時に点火する。ランプのフィラメントはオフ時間の間加熱されているため、ランプのスイッチング寿命は短くならない。本発明のバラストシステムは、瞬時起動の要件と長いスイッチング寿命の要件との両方を満たす。
【００１４】
本発明の一態様は、それぞれがフィラメントを持つ１又は複数のランプに結合されることができるバラストに関する。当該バラストは、ランプに接続されることができるインバータと、ランプに接続されるとともに、各ランプのフィラメントを一定の加熱状態に維持するように構成された加熱回路とを含む。また、上記バラストは、インバータ及び加熱回路に接続されたコントローラと、加熱回路に接続された信号受信器とを含む。信号受信器からの出力に基づいて、コントローラは、ランプを点灯又は消灯させる。
【００１５】
本発明の他の態様は、蛍光灯を点灯するための方法に関する。当該方法は、入力電力が蛍光灯に付与された場合に、蛍光灯のフィラメントを加熱するステップと、入力電力が付与された後、且つ、蛍光灯の点灯を指示する第１の信号が受信された場合に、蛍光灯を点灯するステップとを含む。また、当該方法は、蛍光灯の消灯を指示する第２の信号が受信された場合に、蛍光灯を消灯するステップと、第２の信号に基づいて蛍光灯が消灯された場合に、フィラメントの加熱を維持するステップとを含む。
【００１６】
本発明の他の態様は、フィラメントを具備する少なくとも１つのランプへの結合のための接続を有するバラストに関する。当該バラストは、フィラメントを加熱するように構成された加熱ユニットと、ランプを点灯又は消灯するための信号を受信するように構成された受信器と、受信器の出力に基づいて、ランプを点灯又は消灯するように構成された制御回路とを含む。加熱ユニットは、（１）ランプを点灯するための信号が受信器によって受信される前に、フィラメントを加熱するとともに、（２）ランプを消灯するための信号が受信器によって受信された後、フィラメントを加熱し続けるように構成されている。
【００１７】
本発明の様々な実施形態の目的の１つは、瞬時に、又は、極めて短い遅延時間で、蛍光灯を起動することである。
【００１８】
本発明の様々な実施形態の他の目的は、従来のプログラム起動バラストに比して、ランプのスイッチング寿命を改善するバラストに向けられる。
【００１９】
本発明の様々な実施形態の他の目的は、瞬時に、又は、極めて短い遅延時間で、点灯しなければならず、また、ランプ寿命を縮めない照明システムにおけるランプを頻繁にオンオフするためのバラストを必要とする照明システムにおいて有用であるバラストに向けられる。
【００２０】
本発明の上記実施形態及び他の実施形態は、本発明の様々な特徴及び利点と同様に、添付の図面とともに読まれる、本発明の様々な実施形態の以下の詳細な説明から、更に明らかとなるであろう。詳細な説明及び図面は、単に、限定というよりむしろ本発明の例示であって、本発明の範囲は、添付の請求項及びその均等物によって定義される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、従来の電子蛍光灯瞬時起動バラストシステムを示している。
【図２】図２は、従来の電子蛍光灯プログラム起動バラストシステムを示している。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従ったバラストシステムを示している。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に従ったバラストシステムを示している。
【図５】図５は、本発明の他の実施形態に従ったバラストシステムを示している。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に従ったバラストシステムを示している。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下の説明は、本発明を実装する際の最良に予想されるモード及び実施形態である。この説明は、本発明の一般的な概念を例示する目的のために作られており、本発明を限定する意図はない。本発明の範囲は、添付の請求項を参照して最良に決定される。
【００２３】
図３は、本発明の第１の実施形態に従ったバラストシステム１００の図である。当該システム１００は、ＥＭＩフィルタ１２０と、ブリッジダイオード（Ｄ１〜Ｄ４）と、ＰＦＣコンバータ１３０と、インバータ１４０と、加熱回路１６０と、コントローラ１７０と、１又は複数のランプ１５０とを含む。ランプ１５０は、直列又は並列に接続され得る。図３に示されるように、ランプ１５０は、並列に接続されている。ランプ１５０の１又は複数のフィラメント１５１の共通接続（即ち、ランプ１５０の右側）は、直列又は並列であってもよい。図３に示されるように、フィラメント１５１は、並列である。
【００２４】
図２に示される従来のプログラム起動バラストシステム１１に比して、バラストシステム１００には、加熱コントローラ１６０に結合された占有信号受信ユニット１８０がある。加熱コントローラ１６０は、従来のコントローラ６１と置き換わり、加熱回路１７０は、従来の予熱回路７１と置き換わる。加熱コントローラ１６０は、加熱回路１７０を用いて、（電力がバラストシステム１００に供給されている限り、）ランプ１５０のフィラメント１５１を一定の加熱状態に維持するように構成されている。
【００２５】
バラストシステム１００には、占有信号受信ユニット１８０が入力電力を直接的にオン／オフ切り替えしないという特徴がある。占有信号受信ユニット１８０が領域内に人が存在しているという信号を受信しない場合、占有信号受信ユニット１８０は、ランプ１５１を消灯するために、加熱回路１７０に信号を送信する。しかしながら、上述のように、加熱コントローラ１６０は、フィラメント１５１を加熱し続ける。占有信号受信ユニット１８０が領域内に人が存在しているという信号を受信した場合、占有信号受信ユニット１８０は、ランプ１５０を瞬時に点火するために、加熱コントローラ１６０に信号を送信する。フィラメント１５１は、オフ時間の間、加熱されたままであるので、ランプのスイッチング寿命は縮まらない。従って、バラストシステム１００は、頻繁な瞬時オン／オフ切り替えと、長いスイッチング寿命との両方の上記要件を満たす。
【００２６】
本発明の他の態様は、占有信号受信ユニット１８０が異なる態様を通じて実装され得るということである。図４に示される実施形態では、センサ１８１を用いた２つのワイヤ構造が示されている。図５に示される実施形態では、センサ１８２を用いた１つのワイヤ構造が示されている。図６に示される実施形態では、センサ１８３を用いた電力ライン結合が示されている。他の実施形態では、無線受信器／無線送信器（図示省略）が用いられてもよい。
【００２７】
当該技術分野における当業者によって明らかであるように、上記の各実施形態は、様々な用途及び利点を持つ。例えば、図４に示される２つのワイヤ構造は、システム１００への制御線から容易に絶縁され得る。図５に示される１つのワイヤ構造は、２つのワイヤ構造に比して容易に絶縁されないが、製造及び設置のための１つの追加的なワイヤのみで済む。図６に示される電力ライン結合構造は、追加的なワイヤを有さず、エンドユーザ／消費者にとって設置しやすいが、図４及び図５に示される実施形態に比して、設計が難しく、製造コストが大きい。
【００２８】
当該技術分野における当業者によって理解されるように、上記の様々な実施形態は、ランプ１５０を制御（点灯／消灯）するために用いられ得る様々なタイプの信号（ディジタルの「１」又は「０」、接地、ライン電圧など）を受信可能な占有信号受信ユニットを許容する。占有信号受信ユニット１８０は、好ましくは、外部のセンサから直接的に信号を受信するように構成される。従って、本発明の当該態様によれば、外部のセンサからの原信号（raw signal）は、任意の他の信号状態とは実質的に独立している。
【００２９】
バラストシステム１００は、占有信号受信ユニット１８０のための実装の１つのタイプのみに限定されず、異なるタイプのセンサと柔軟に結合するために、（バラストシステム１００において）複数の構成が用いられ得る。ある好ましい実施形態では、占有信号受信ユニットは、バラストシステム１００内に組み込まれる。これは、入力電力をカップリング／デカップリングするために用いられる従来の上記占有センサに比して、入力電力をカップリング／デカップリングするための（バラスト外部の）追加的な制御回路を必要とする。
【００３０】
図３〜図６を参照して、当該技術分野における当業者は、改善されたバラストシステムの設計のための本発明の多くの利点を理解するであろう。図３に示されるようなバラストシステム１００の様々な要素が、異なる態様、あるいは、アナログ回路又はマイクロコントローラベースのディジタル回路などの異なる回路において実装されることができ、インバータ１４０は、集積駆動ハーフブリッジ又は自己励振ハーフブリッジなどの異なるトポロジを有することができることも理解されるべきである。加熱回路１７０は、インバータ１４０から分離されてもよいし、又は、共振コイル（図示省略）などのインバータ１４０の幾つかの部品に結合されてもよい。
【００３１】
ここで開示された本発明の実施形態は、現段階で好ましいと考えられているものであり、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変形及び修正がなされてもよい。本発明の範囲は、添付の請求項によって示されており、均等物の意味及び範囲内で生じる全ての変更が、受けいれられるように意図される。
【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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【国際調査報告】
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