(57)【要約】【課題】フィラメントがランプ点灯の前に適切に予熱され、ランプの通常動作中にフィラメント加熱で消費される電力が小さいかまたは無く、必要とされる回路構成を簡便かつ低コストで実現できる安定器を提供すること。【解決手段】フィラメント加熱点灯制御回路が、（ａ）予熱フェーズ中、共振出力回路が（ｉ）第１の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、（ii）第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントに対して第１のレベルの加熱を実現し、（ｂ）該予熱フェーズ後の通常動作フェーズ中に、該共振出力回路が（ｉ）該第２の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、（ii）該気体放電ランプの第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントに対して、該第１のレベルの加熱と比較して僅かな第２のレベルの加熱を実現するように、該インバータおよび該共振出力回路を制御するように動作する、安定器。【選択図】図１
2008282812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントを有する少なくとも１つの気体放電ランプに給電するための安定器において、
動作周波数を有するインバータ出力電圧を供給するように動作するインバータと、
該インバータと該気体放電ランプとの間に結合された共振出力回路と、
該共振出力回路および該インバータに結合されたフィラメント加熱点灯制御回路
とが設けられており、
該共振出力回路は第１の共振周波数と、該第１の共振周波数より十分に大きい第２の共振周波数を有し、
該フィラメント加熱点灯制御回路は、
（ａ）予熱フェーズ中、該共振出力回路が（ｉ）該第１の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、（ii）該少なくとも１つの気体放電ランプの第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントに対して第１のレベルの加熱を実現し、
（ｂ）該予熱フェーズ後の通常動作フェーズ中に、該共振出力回路が（ｉ）該第２の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、（ii）該気体放電ランプの第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントに対して、該第１のレベルの加熱と比較して僅かな第２のレベルの加熱を実現する
ように、該インバータおよび該共振出力回路を制御するように動作することを特徴とする、安定器。
【請求項２】
前記第１の共振周波数は前記第２の共振周波数より少なくとも約２．５倍大きいオーダにある、請求項１記載の安定器。
【請求項３】
前記フィラメント加熱点灯制御回路は、
（ａ）前記共振出力回路内の電圧を監視し、
（ｂ）監視されている該電圧が指定レベルに達すると該電圧に応答して、前記インバータの動作周波数を所定の予熱期間にわたって第１の現在値に維持する予熱フェーズを実施し、
（ｃ）該予熱フェーズの完了に応答して、該インバータの動作周波数が前記気体放電ランプの点灯および動作のために該第１の現在値から低減するのを許可する動作フェーズを実施する
ように動作する、請求項１記載の安定器。
【請求項４】
前記共振出力回路は、
第１の共振コンデンサと、
補助共振コンデンサと、
該補助共振コンデンサに直列に結合された電子的スイッチ
とを有し、
該補助共振コンデンサと該電子的スイッチとは直列回路を構成し、該直列回路は該第１の共振コンデンサに並列に結合されており、
前記フィラメント加熱点灯制御回路は、
（ａ）前記予熱フェーズ中に該電子的スイッチをデアクティベートし、
（ｂ）前記通常動作フェーズ中に該電子的スイッチをアクティベートすることにより、該補助共振コンデンサが該第１の共振コンデンサに有効に並列に結合される
ように動作する、請求項１記載の安定器。
【請求項５】
前記共振出力回路は、
第１の共振コンデンサと、
補助共振コンデンサと、
該補助共振コンデンサに並列に結合された電子的スイッチ
とを有し、
該補助共振コンデンサと該電子的スイッチとは並列回路を構成し、該直列回路は該第１の共振コンデンサに直列に結合されており、
前記フィラメント加熱点灯制御回路は、
（ａ）前記予熱フェーズ中に該電子的スイッチをデアクティベートすることにより、該補助共振コンデンサが該第１の共振コンデンサに有効に直列に結合され、
（ｂ）前記通常動作フェーズ中に該電子的スイッチをアクティベートする
ように動作する、請求項１記載の安定器。
【請求項６】
第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントを有する少なくとも１つの気体放電ランプに給電するための安定器において、
インバータ出力端子を有し、該インバータ出力端子において動作周波数を有するインバータ出力電圧を出力するように動作するインバータと、
該インバータ出力端子と該気体放電ランプとの間に結合された共振出力回路と、
該共振出力回路と該インバータとに結合されたフィラメント加熱点灯制御回路
とが設けられており、
該共振出力回路は、
（ｉ）該第１のランプフィラメントおよび該第２のランプフィラメントそれぞれを加熱するための加熱電圧と、
（ii）該気体放電ランプを点灯するための点灯電圧と、
（iii）該気体放電ランプを動作させるための大きさが制限された電流
とを供給し、
該共振出力回路は、
第１の共振コンデンサと、
該第１の共振コンデンサに結合された補助共振コンデンサと、
該補助共振コンデンサに結合された電子的スイッチ
とを有し、
該フィラメント加熱点灯制御回路は、
（ａ）該共振出力回路内の電圧を監視し、
（ｂ）監視されている該電圧が指定レベルに達した場合に該電圧に応答して、予熱フェーズを実施し、
（ｃ）該予熱フェーズの完了に応答して、動作フェーズを実施する
ように動作し、
該予熱フェーズでは、
（ｉ）該共振出力回路内の電子的スイッチがオフされ、
（ii）該インバータの動作周波数が所定の予熱期間にわたって第１の現在値に維持され、
該動作フェーズでは、
（ｉ）該共振出力回路内の電子的スイッチがオンされ、
（ii）該気体放電ランプの点灯および動作のために、該インバータの動作周波数が該第１の現在値から低減するのが許可される
ことを特徴とする、安定器。
【請求項７】
前記共振出力回路は直列共振型の出力回路を有する、請求項６記載の安定器。
【請求項８】
前記共振出力回路は、
前記気体放電ランプの第１のフィラメントに結合するために適合された第１の出力接続部および第２の出力接続部と、
該気体放電ランプの第２のフィラメントに結合するために適合された第３の出力接続部および第４の出力接続部と、
該インバータ出力端子に結合された１次側巻線と、第１の２次側巻線と、第２の２次側巻線とを有する共振インダクタと、
該共振インダクタの第１の２次側巻線に直列に結合された第１のフィラメントコンデンサと、
該共振インダクタの第２の２次側巻線に直列に結合された第２のフィラメントコンデンサと、
該第４の出力接続部と回路アースとの間に結合された直流（ＤＣ）ブロックコンデンサと、
該第１の共振コンデンサと回路アースとの間に結合された分圧コンデンサ
とを有し、
該第１のフィラメントコンデンサおよび該第１の２次側巻線は該第１の出力接続部と該第２の出力接続部との間に直列に結合されており、
該第２のフィラメントコンデンサおよび該第２の２次側巻線は該第３の出力接続部と該第４の出力接続部との間に直列に結合されており、
該第１の共振コンデンサは該第２の出力接続部と第１のノードとの間に結合されており、
該分圧コンデンサは該第１のノードと回路アースとの間に結合されており、
該補助共振コンデンサおよび該電子的スイッチは、該第２の出力接続部と回路アースとの間に結合された直列回路として構成されている、請求項６記載の安定器。
【請求項９】
前記共振出力回路は、
前記気体放電ランプの第１のフィラメントに結合するために適合された第１の出力接続部および第２の出力接続部と、
該気体放電ランプの第２のフィラメントに結合するために適合された第３の出力接続部および第４の出力接続部と、
該インバータ出力端子に結合された１次側巻線と、第１の２次側巻線と、第２の２次側巻線と、補助２次側巻線とを有する共振インダクタと、
該共振インダクタの第１の２次側巻線に直列に結合された第１のフィラメントコンデンサと、
該共振インダクタの第２の２次側巻線に直列に結合された第２のフィラメントコンデンサと、
該第４の出力接続部と回路アースとの間に結合された直流（ＤＣ）ブロックコンデンサと、
該補助２次側巻線に直列に結合された結合コンデンサ
とを有し、
該第１のフィラメントコンデンサおよび該第１の２次側巻線は該第１の出力接続部と該第２の出力接続部との間に直列に結合されており、
該第２のフィラメントコンデンサおよび該第２の２次側巻線は該第３の出力接続部と該第４の出力接続部との間に直列に結合されており、
該結合コンデンサと該補助２次側巻線との直列結合体は前記フィラメント加熱点灯制御回路に結合されており、
該第１の共振コンデンサは該第２の出力接続部と第１のノードとの間に結合されており、
該補助共振コンデンサおよび該電子的スイッチは、該第１のノードと回路アースとの間に結合された並列回路として構成されている、請求項６記載の安定器。
【請求項１０】
前記インバータは、
実質的に直流（ＤＣ）の電圧源を受け取る入力側と、
インバータ出力端子と、
少なくとも１つの第１のインバータスイッチと、
少なくとも１つの前記第１のインバータスイッチと接続されており、且つ前記第１のインバータスイッチを前記動作周波数において整流するインバータ駆動回路とを有し、該インバータ駆動回路は、
ＤＣ電圧源から動作電流を受け取るＤＣ給電入力側と、
電圧制御発振器（ＶＣＯ）入力側
とを有し、
前記動作周波数は前記ＶＣＯ入力側に供給される電圧に依存して設定されている、請求項６記載の安定器。
【請求項１１】
前記フィラメント加熱点灯制御回路は、
前記共振出力回路に結合された電圧検出回路と、
該電圧検出回路と前記インバータ駆動回路のＶＣＯ入力側との間に結合された周波数ホールド回路と、
該共振出力回路の電子的スイッチと該周波数ホールド回路とに結合されたタイミング制御回路
とを有する、請求項１０記載の安定器。
【請求項１２】
前記電圧検出回路は検出出力側を有し、前記共振出力回路内の監視されている電圧が前記指定レベルに達した場合に該電圧に応答して該検出出力側で検出信号を供給するように動作する、請求項１１記載の安定器。
【請求項１３】
前記電圧検出回路は、
前記共振出力回路に結合されたアノードと、カソードとを備えた第１のダイオードと、
該第１のダイオードのアノードに結合されているカソードと、回路アースに動作可能に結合されているアノードとを備えた第２のダイオードと、
フィルタ抵抗器とフィルタコンデンサとの直列結合体を有するローパスフィルタと、
前記検出出力側と接続されているアノードと、前記フィルタ抵抗と前記フィルタコンデンサとの間の接続点に接続されているカソードとを備えたツェナーダイオード
とを有し、
該フィルタ抵抗器は該第１のダイオードのカソードに結合されており、該直列結合体は該第１のダイオードのカソードと回路アースとの間に結合されている、請求項１２記載の安定器。
【請求項１４】
前記タイミング制御回路は、前記共振出力回路の電子的スイッチに結合された第１の出力側と、前記周波数ホールド回路に結合された第２の出力側とを有する、請求項１１記載の安定器。
【請求項１５】
前記タイミング制御回路はプログラミング可能なマイクロコントローラを有し、
該プログラミング可能なマイクロコントローラは前記予熱フェーズ中、
（ｉ）前記共振出力回路の電子的スイッチをデアクティベートするために前記第１の出力側で予熱制御信号を出力し、
（ii）前記周波数ホールド回路をイネーブルするために前記第２の出力側でイネーブル信号を出力する
ように動作する、請求項１４記載の安定器。
【請求項１６】
前記周波数ホールド回路は、前記検出信号とイネーブル信号とに応答して、前記ＶＣＯ入力側に供給される電圧を所定の期間にわたって現在のレベルに実質的に維持するように動作する、請求項１５記載の安定器。
【請求項１７】
前記周波数ホールド回路はさらに、
ベースとエミッタとコレクタとを有する第１の電子的スイッチと、
前記タイミング制御回路の第２の出力側に結合されたゲートと、回路アースに結合されたソースと、該第１の電子的スイッチのエミッタに結合されたドレインとを有する第２の電子的スイッチと、
前記電圧検出回路の検出出力側と該第１の電子的スイッチのベースとの間に結合された第１のバイアス抵抗器と、
該第１の電子的スイッチのベースと回路アースとの間に結合された第２のバイアス抵抗器と、
前記インバータ駆動回路のＶＣＯ入力側と該第１の電子的スイッチのコレクタとの間に結合されたプルダウン抵抗器
とを有する、請求項１６記載の安定器。
【請求項１８】
第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントを有する少なくとも１つの気体放電ランプに給電するための安定器において、
インバータと、共振出力回路と、フィラメント加熱点灯制御回路とを有し、
該インバータは、
実質的に直流（ＤＣ）の電圧源を受け取るための入力側と、
インバータ出力端子と、
少なくとも１つの第１のインバータスイッチと、
該少なくとも１つの第１のインバータスイッチに結合されたインバータ駆動回路
とを有し、
該インバータ駆動回路は該第１のインバータスイッチを動作周波数で整流するように動作し、ＤＣ電圧源から動作電流を受け取るためのＤＣ給電入力側と、電圧制御発信器（ＶＣＯ）入力側とを有し、該動作周波数は、該ＶＣＯ入力側に供給された電圧に依存して設定され、
該共振出力回路は該インバータ出力端子と該気体放電ランプとの間に結合されており、
（ｉ）該第１のランプフィラメントおよび該第２のランプフィラメントそれぞれを加熱するための加熱電圧と、
（ii）該気体放電ランプを点灯するための点灯電圧と、
（iii）該気体放電ランプを動作させるための大きさが制限された電圧
とを供給するように動作し、
該共振出力回路は、
第１の共振コンデンサと、
該第１の共振コンデンサに結合された補助共振コンデンサと、
該補助共振コンデンサに結合された電子的スイッチ
とを有し、
該フィラメント加熱点灯制御回路は、
該共振出力回路に結合された電圧検出回路と、
該電圧検出回路と該インバータ駆動回路のＶＣＯ入力側との間に結合された周波数ホールド回路と、
該共振出力回路の電子的スイッチと該周波数ホールド回路とに結合されたタイミング制御回路
とを有することを特徴とする、安定器。
【請求項１９】
前記電圧検出回路は、
前記周波数ホールド回路に結合された検出出力側と、
前記共振回路に結合されたアノードと、カソードとを備えた第１のダイオードと、
該第１のダイオードの前記アノードに結合されているカソードに結合されており、かつ、回路アースに動作可能に結合されているアノードとを備えた第２のダイオードと、
フィルタ抵抗器とフィルタコンデンサとの直列結合体を有するローパスフィルタと、
前記検出出力側と接続されているアノードと、前記フィルタ抵抗器と前記フィルタコンデンサとの間の接続点に接続されているカソードとを備えたツェナーダイオード
とを有し、
該フィルタ抵抗器は該第１のダイオードのカソードに結合されており、該直列結合体は該第１のダイオードのカソードと回路アースとの間に結合されている、請求項１８記載の安定器。
【請求項２０】
前記タイミング制御回路はプログラミング可能なマイクロコントローラを有し、該プログラミング可能なマイクロコントローラは、
（ｉ）前記共振出力回路の電子的スイッチに結合された第１の出力側と、
（ii）前記周波数ホールド回路に結合された第２の出力側
とを有する、請求項１９記載の安定器。
【請求項２１】
前記周波数ホールド回路はさらに、
ベースとエミッタとコレクタとを有する第１の電子的スイッチと、
前記タイミング制御回路の第２の出力側に結合されたゲートと、回路アースに結合されたソースと、該第１の電子的スイッチのエミッタに結合されたドレインとを有する第２の電子的スイッチと、
前記電圧検出回路の検出出力側と該第１の電子的スイッチのベースとの間に結合された第１のバイアス抵抗器と、
該第１の電子的スイッチのベースと回路アースとの間に結合された第２のバイアス抵抗器と、
前記インバータ駆動回路のＶＣＯ入力側と該第１の電子的スイッチのコレクタとの間に結合されたプルダウン抵抗器
とを有する、請求項２０記載の安定器。
【請求項２２】
前記共振出力回路は、
前記気体放電ランプの第１のフィラメントに結合するために適合された第１の出力接続部および第２の出力接続部と、
該気体放電ランプの第２のフィラメントに結合するために適合された第３の出力接続部および第４の出力接続部と、
該インバータ出力端子に結合された１次側巻線と、第１の２次側巻線と、第２の２次側巻線とを有する共振インダクタと、
該共振インダクタの第１の２次側巻線に直列に結合された第１のフィラメントコンデンサと、
該共振インダクタの第２の２次側巻線に直列に結合された第２のフィラメントコンデンサと、
該第４の出力接続部と回路アースとの間に結合された直流（ＤＣ）ブロックコンデンサと、
該第１の共振コンデンサと回路アースとの間に結合された分圧コンデンサ
とを有し、
該第１のフィラメントコンデンサおよび該第１の２次側巻線は該第１の出力接続部と該第２の出力接続部との間に直列に結合されており、
該第２のフィラメントコンデンサおよび該第２の２次側巻線は該第３の出力接続部と該第４の出力接続部との間に直列に結合されており、
該第１の共振コンデンサは該第２の出力接続部と第１のノードとの間に結合されており、
該分圧コンデンサは該第１のノードと回路アースとの間に結合されており、
該補助共振コンデンサおよび該電子的スイッチは、該第２の出力接続部と回路アースとの間に結合された直列回路として構成されている、請求項２１記載の安定器。
【請求項２３】
前記共振出力回路は、
前記気体放電ランプの第１のフィラメントに結合するために適合された第１の出力接続部および第２の出力接続部と、
該気体放電ランプの第２のフィラメントに結合するために適合された第３の出力接続部および第４の出力接続部と、
該インバータ出力端子に結合された１次側巻線と、第１の２次側巻線と、第２の２次側巻線と、補助２次側巻線とを有する共振インダクタと、
該共振インダクタの第１の２次側巻線に直列に結合された第１のフィラメントコンデンサと、
該共振インダクタの第２の２次側巻線に直列に結合された第２のフィラメントコンデンサと、
該第４の出力接続部と回路アースとの間に結合された直流（ＤＣ）ブロックコンデンサと、
該補助２次側巻線に結合された結合コンデンサ
とを有し、
該第１のフィラメントコンデンサおよび該第１の２次側巻線は該第１の出力接続部と該第２の出力接続部との間に直列に結合されており、
該第２のフィラメントコンデンサおよび該第２の２次側巻線は該第３の出力接続部と該第４の出力接続部との間に直列に結合されており、
該結合コンデンサと該補助２次側巻線との直列結合体は前記制御回路に結合されており、
該第１の共振コンデンサは該第２の出力接続部と第１のノードとの間に結合されており、
該補助共振コンデンサおよび該電子的スイッチは、該第１のノードと回路アースとの間に結合された並列回路として構成されている、請求項２１記載の安定器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的には放電ランプに給電するための回路に関する。より詳細には本発明は、１つまたは複数の気体放電ランプへ供給されるフィラメント加熱電圧および点灯電圧を制御するための回路を含む安定器に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体放電ランプ用の電子的安定器はしばしば、２つのグループに分類されることが多く、ランプをどのように点灯するかにしたがって、予熱型とインスタントスタート型とに分類されることが多い。予熱型の安定器では、ランプフィラメントは最初、比較的高いレベル（たとえば７Ｖのピーク）で、制限された期間にわたって（たとえば１秒以下にわたって）予熱され、その後に、適度に高い電圧（たとえば５００Ｖのピーク）がランプに印加されてランプは点灯される。インスタントスタート型の安定器ではランプフィラメントは予熱されないので、ランプを点灯するためには格段に高い始動電圧（たとえば１０００Ｖのピーク）が必要とされる。インスタントスタート型の動作は特定の利点を提供し、たとえばランプを比較的低い周辺温度で点灯できるという利点や、ランプの通常の動作中のフィラメント加熱に係る電力の消費がないことに起因してエネルギー効率が比較的高い（すなわちワットあたりの光出力が比較的高い）という利点を提供するということが一般的に認知されている。それに対して、予熱型動作は通常、ランプ寿命をインスタントスタート型動作より著しく長くする。
【０００３】
多くの既存の予熱型安定器では、ランプの通常の動作中（すなわちランプの点灯後）にランプのフィラメントの加熱で、著しく大量の電力が無駄に消費される。したがって、ランプの点灯後のフィラメント電力が格段に低減されるかまたは排除される予熱型安定器を提供することが望まれる。現在、この目的に取り組んでいる公知のアプローチが少なくとも３つ存在する。
【０００４】
「受動的」手法と称され、通常はいわゆる「ラピッドスタート型」安定器で使用されてきた第１のアプローチでは、フィラメントを、ランプの点灯のために高い電圧も供給する出力トランスで巻線を介して加熱する。このアプローチの公知の欠点は、ランプが点灯して動作開始した後にフィラメント加熱電力を低減できる程度に、このアプローチが内在的に制限されることである。米国特許第５９９８９３０号の本発明の背景の欄に、このアプローチに内在する問題の詳細な議論が記載されている。この公報の関連部分は、引用によって本願発明の開示内容に含まれることとする。
【０００５】
第２のアプローチは、別個のフィラメント加熱トランスを１つまたは複数の電子的スイッチ（たとえばパワートランジスタ、たとえば電界効果トランジスタ）との組み合わせで使用して、ランプの点灯前にランプフィラメントの予熱を行う。ランプが点灯されると、電子的スイッチはデアクティベートされ、ランプフィラメントがさらに加熱されることが阻止される。このアプローチの使用は実に成功しており、ランプ点灯後のランプの加熱を完全に排除するという利点を有する。しかしこのアプローチは、著しく大量の付加的な回路要素（たとえばフィラメント加熱トランス、１つまたは複数のパワートランジスタ等）を必要とするという甚大な欠点を有する。このことにより、このアプローチの具現化は非常に高コストになり、とりわけ、２つ以上のランプに給電するために安定器を使用する場合、複数の電子的スイッチと関連の回路構成とが必要とされ、この具現化は非常に高コストになる。
【０００６】
いわゆる「プログラムスタート型」安定器でも共通して使用される第３のアプローチでは、インバータはランプフィラメントを予熱するための１つの周波数（すなわち予熱周波数）で動作した後、ランプの点灯および動作を行うために別の周波数（すなわち通常動作周波数）に「掃引」される。このような安定器のための通常の回路トポロジーは、電圧供給されるインバータ（たとえばハーフブリッジ型）と直列共振出力回路とを有し、該直列共振出力回路は共振インダクタを有し、該共振インダクタは通常、ランプフィラメントの加熱を行うための２次側巻線を有する。このトポロジーは幅広く、多くの通常のタイプのランプに給電するためのプログラムスタート型安定器で有効に使用されている。このアプローチは、自己発振式のインバータを有する安定器で実現するのが困難および／または高コストであり、これは典型的には、駆動型インバータを有する安定器で使用される。しかしさらに重要なのは、このアプローチは、ランプ点灯後のフィラメント加熱の完全な排除に近いことでさえも実現できないという決定的な制限を有する。このような制限は、次のことに起因する。すなわち、このようなアプローチを実現するために通常使用されるタイプの回路構成では、予熱周波数と動作周波数との比は典型的には、１．６または１．７以外には制限されないので、通常動作中にランプフィラメントの加熱でなお著しく大きな電力量が不必要に消費される。
【０００７】
したがって必要なのは、次のような予熱型安定器である。すなわち、
（ｉ）フィラメントがランプ点灯の前に適切に予熱され、
（ii）ランプの通常動作中にフィラメント加熱で消費される電力が小さいかまたは無く、
（ii）必要とされる回路構成を簡便かつ低コストで実現できる
予熱型安定器が必要とされる。そのような安定器は従来技術を遥かに上回る利点を有する。
【０００８】
１つまたは複数の共振出力回路を使用する既存の予熱型安定器には、共振出力回路の実効共振周波数が多数のファクタに起因する変動を受けるという別の問題が存在する。このような変動は基本的に、とりわけ、ランプのフィラメントを適切に予熱するのに適した電圧を生成する要件と大きく衝突する。
【０００９】
当業者に公知であるように、共振回路の実効共振周波数は、共振インダクタのインダクタンスおよび共振コンデンサのキャパシタンスを含む所定のパラメータに依存する。実際には、これらのパラメータは構成要素の公差の影響を受け、また著しく大きい量で変動する可能性もある。付加的に、共振回路の実効共振周波数は安定器をランプに接続するリード線の長さおよび／または電気的な配線の性質による影響も受ける。電気的な配線により寄生容量（「浮遊容量」とも称される）が生じ、この寄生容量は共振回路の実効共振周波数を実効的に変化させ、このことによって、安定器によってランプのフィラメントに供給される予熱電圧の大きさに影響を及ぼす。このようなパラメータの変化により、適切な予熱電圧がランプのフィラメントに供給されることを保証するためのインバータの動作周波数を事前に（すなわち先験的に）規定することが困難になり、かつ／または、非現実的になる。
【００１０】
パラメータ変動から生じる上記の問題は、安定器が複数の共振回路を有する場合、かつ／または、安定器出力接続部とランプとの間の配線が著しく長い場合に一層深刻化する。後者の場合、これによって生じる寄生容量が非常に重要なファクタとなる。したがって、事前に規定された所与のインバータ動作周波数で、共振出力回路によって提供されるフィラメント予熱電圧の大きさは著しく変化する可能性があり、また場合によっては、所望のようにランプフィラメントの予熱を行うのに十分でないか、もしくは少なくとも理想的なものには遥かに及ばないという検証結果が出る場合もある。
【特許文献１】米国特許第５９９８９３０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって次のような安定器、すなわち、共振出力回路に影響するパラメータ変動を補償して、安定器がランプフィラメントの適切なレベルの予熱を実現することを保証できる安定器を提供する必要性が存在する。そのような能力を有する安定器は従来技術を遥かに上回る利点を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題は、
動作周波数を有するインバータ出力電圧を供給するように動作するインバータと、
該インバータと該気体放電ランプとの間に結合された共振出力回路と、
該共振出力回路および該インバータに結合されたフィラメント加熱点灯制御回路
とが設けられている安定器において、
該共振出力回路は第１の共振周波数と、該第１の共振周波数より十分に大きい第２の共振周波数を有し、
該フィラメント加熱点灯制御回路は、
（ａ）予熱フェーズ中、該共振出力回路が（ｉ）該第１の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、（ii）該少なくとも１つの気体放電ランプの第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントに対して第１のレベルの加熱を実現し、
（ｂ）該予熱フェーズ後の通常動作フェーズ中に、該共振出力回路が（ｉ）該第２の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、（ii）該気体放電ランプの第１のランプフィラメントおよび第２のランプフィラメントに対して、該第１のレベルの加熱と比較して僅かな第２のレベルの加熱を実現する
ように、該インバータおよび該共振出力回路を制御するように動作する安定器によって解決される。
【実施例】
【００１３】
図１に、フィラメント７２，７４の対を有する気体放電ランプ７０に給電するための安定器１０が示されている。安定器１０は、インバータ２００と、共振出力回路４００と、フィラメント加熱点灯制御回路６００を有する。
【００１４】
安定器１０の動作中、インバータ２００は動作周波数を有するインバータ出力電圧を供給する。共振出力回路４００はインバータ２００とランプ７０との間に結合されており、第１の共振周波数と第２の共振周波数とを有する。第１の共振周波数は、第２の共振周波数より格段に高くなるように選択される。フィラメント加熱点灯制御回路６００（以下では単に「制御回路６００」とも称する）は、インバータ２００および共振出力回路４００に結合されている。動作中、制御回路６００はインバータ２００および共振出力回路４００を次のように制御する。
【００１５】
ランプフィラメント７２，７４が予熱される予熱フェーズでは、共振出力回路４００は、
（ｉ）第１の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、
（ii）ランプフィラメント７２，７４に対して第１のレベルの加熱を提供する。
【００１６】
（予熱フェーズに続く）ランプ７０が点灯されて通常のように動作する通常動作フェーズでは、共振出力回路４００は、
（ｉ）第２の共振周波数に相応する実効共振容量を有し、
（ii）ランプフィラメント７２，７４に対して第２のレベルの加熱を供給する。第２のレベルの加熱は、第１のレベルの加熱と比較して無視できる程度である（たとえば、第１のレベルの約１０％等のオーダにある電力レベルのみを有する）。
【００１７】
有利には、ここで詳細に説明されるように、第１の共振周波数は第２の共振周波数より少なくとも約２．５倍大きいオーダに選択される。通常動作フェーズ中にランプフィラメント７２，７４の加熱に消費される電力量を低減し、かつ、予熱フェーズ中にランプフィラメント７２，７４を適切に予熱するために供給される電力量が十分であることが保証するためには、第１の周波数（すなわち予熱周波数）と第２の周波数（すなわち通常動作周波数）とが比較的大きく分離されているのが望ましい。たとえば安定器１０の有利な実施形態では、第１の周波数は約１０５ｋＨｚのオーダになるように選択され、かつ、第２の周波数は約４２ｋＨｚのオーダになるように選択される。
【００１８】
上記の機能性を実現するために、制御回路６００は共振出力回路４００内の電圧を監視するように構成されている。この監視されている電圧が指定レベル（すなわち、出力回路４００がフィラメント７２，７４の適切なレベルの予熱を実現していることに相応するレベル）に達したことに応答して、制御回路６００は、インバータ２００の動作周波数が第１の現在値（たとえば１０５ｋＨｚ等）に所定の予熱期間（たとえば５００ｍｓ等）にわたって維持される予熱フェーズが実施されるように動作する。予熱フェーズの完了に応答して、制御回路６００は動作フェーズを実施するように動作する。この動作フェーズ中には、ランプ７０を点灯および動作させるため、インバータ２００の動作周波数は第１の現在値からより低い値（たとえば４２ｋＨｚ等）に低減される。
【００１９】
図１に示されているように、インバータ２００は入力側２０２とインバータ出力端子２０４とを有する。動作中にインバータ２００は入力側２０２を介して実質的に直流（ＤＣ）の電圧ＶＲＡＩＬを受け取る。ＶＲＡＩＬは典型的には、適切な整流回路（例えば全波ブリッジ整流器と力率改善（power factor correcting）ＤＣ／ＤＣコンバータとの組み合わせ、例えばブーストコンバータ）によって供給され、この整流回路は、慣用されている交流（ＡＣ）電圧源（例えば６０Ｈｚで１２０Ｖｒｍｓまたは２７７Ｖｒｍｓ）から電力を受け取る。たとえばＶＲＡＩＬは、約４６０Ｖのオーダにある大きさを有するように選択される。動作中にインバータ２００はインバータ出力端子２０４において（また回路アースに関して）、典型的には約２０，０００ヘルツよりも高く選定されている動作周波数を有するインバータ出力電圧を供給する。
【００２０】
共振出力回路４００はインバータ出力端子２０４とランプ７０との間に接続されている。共振出力回路４００は、ランプ７０のフィラメント７２，７４に結合するために適合された少なくとも４つの出力接続部４０２，４０４，４０６，４０８を有する。より詳細には、第１の出力接続部４０２および第２の出力接続部４０４はランプ７０の第１のフィラメント７２に結合されるように適合されており、第３の出力接続部４０６および第４の出力接続部４０８はランプ７０の第２のフィラメント７４に結合されるように適合されている。有利には、ここで有利な実施形態で説明されているように、共振出力回路４００は直列共振型の出力回路として構成される。
【００２１】
動作中、共振出力回路４００はインバータ出力電圧を（インバータ出力端子２０４を介して）受け取り、（出力接続部４０２，４０４，４０６，４０８を介して）
（１）フィラメント７２，７４の予熱のための加熱電圧と、
（２）ランプ７０の点灯のための点灯電圧と、
（３）ランプ７０の動作用の大きさが制限された電流
とを供給する。たとえば、ランプ７２がＦ３２Ｔ８型のランプとして構成される場合、フィラメント７２，７４の予熱用の電圧は典型的には、約３．５Ｖｒｍｓのオーダになるように選択され、ランプ７２の点灯用の点灯電圧は典型的には、約３５０Ｖｒｍｓのオーダになるように選択され、大きさが制限された動作電流は典型的には、約１８０ｍＡのオーダになるように選択される。
【００２２】
フィラメント加熱点灯制御回路６００（以下では単に「制御回路６００」と称する）は、インバータ２００および共振出力回路４００に結合されている。動作中に制御回路６００は共振出力回路４００内の電圧を監視する。フィラメント予熱電圧（たとえば、ランプ点灯前の出力接続部４０２，４０４間の電圧と、出力接続部４０６，４０８間の電圧）がフィラメント７２，７４の適切な予熱に十分な大きさに達したことを示唆する指定レベルに、監視されている電圧が達したことに応答して、制御回路６００は予熱フェーズを実施するように動作する。予熱フェーズの完了後、制御回路６００はランプ７０の点灯および動作のための動作フェーズを実施するように動作する。
【００２３】
ここで、図２および３に示された有利な実施形態を参照すると、共振出力回路４００，４００′はそれぞれ、第１の共振コンデンサ４２２と、補助共振コンデンサ４３０と、電子的スイッチ４４０とを有する。補助共振コンデンサ４３０は第１の共振コンデンサ４２２に結合されている。電子的スイッチ４４０は補助共振コンデンサ４３０に結合されている。
【００２４】
ここでさらに詳細に説明されるように、出力回路４００，４００′の実効共振容量ひいては実効共振周波数を変化するために、電子的スイッチ４４０はフィラメント加熱点灯制御回路６００によって制御され（すなわち、最初にオフされた後にオンされ）、このことにより、ランプの所期のような動作および有効寿命と安定器２０，３０のエネルギー効率とに有利になるように、予熱フェーズおよび動作フェーズが実施される。
【００２５】
予熱フェーズ中、制御回路６００は２つの主要な制御機能を実現する。第１に制御回路６００は、（共振出力回路４００内の）電子的スイッチ４４０がオフされるように動作する。第２に制御回路６００は、インバータ２００の動作周波数が第１の現在値に所定の予熱期間（たとえば５００ｍｓ等）にわたって維持されるように動作する。動作周波数を予熱フェーズ中に第１の現在値に維持することにより、制御回路６００は共振出力回路４００に、フィラメント７２，７４の予熱に適切な電圧／電流／電力を適切なレベルで供給するようにさせる。
【００２６】
（予熱フェーズに続く）動作フェーズ中でも、制御回路６００は２つの主要な制御機能を実現する。第１に制御回路６００は、（共振出力回路４００内の）電子的スイッチ４４０がオンされるように動作する。第２に制御回路６００は、インバータ２００の動作周波数が第１の現在値から低減されるように動作する。この動作周波数は、ランプ７０の点灯に適した高い電圧を生成し、ランプ７０の動作のために大きさが制限された電流を生成するために、第１の現在値から低減するのを許可される。
【００２７】
したがって、電子的スイッチ４４０を予熱フェーズおよび動作フェーズで使用して、共振出力回路４００の実効共振容量を制御し、ひいては実効共振周波数を制御することが考えられる。以下で、図２および３に示された有利な実施形態を参照して、電子的スイッチ４４０の動作に関する詳細を説明する。
【００２８】
図２に、安定器１０の第１の有利な実施形態が図解されている（この安定器は、安定器２０として示され、以下でそのように称される）。
【００２９】
図２に示されているように共振出力回路４００は、第１の出力接続部４０２と第２の出力接続部４０４と第３の出力接続部４０６と第４の出力接続部４０８と、共振インダクタ（１次側巻線４２０と第１の２次側巻線４５０と第２の２次側巻線４６０とを有し、該２次側巻線４５０，４６０は１次側巻線４２０に磁気的に結合されていると解される）と、第１の共振コンデンサ４２２と、補助共振コンデンサ４３０と、電子的スイッチ４４０と、第１のフィラメントコンデンサ４５２と、第２のフィラメントコンデンサ４６２と、直流（ＤＣ）ブロックコンデンサ４２８と、分圧コンデンサ４２６とを有する。第１の出力接続部４０２および第２の出力接続部４０４はランプ７０の第１のフィラメント７２に結合されるように適合されており、第３の出力接続部４０６および第４の出力接続部４０８はランプ７０の第２のフィラメント７４に結合されるように適合されている。（共振インダクタの）１次側巻線４２０はインバータ出力端子２０４に結合されている。第１のフィラメントコンデンサ４５２は第１の２次側巻線４５０に直列に結合されており、第１のフィラメントコンデンサ４５２と第１の２次側巻線４５０とのこの直列結合体は、第１の出力接続部４０２と第２の出力接続部４０４との間に結合されている。第２のフィラメントコンデンサ４６２は第２の２次側巻線４６０に直列に結合されており、第２のフィラメントコンデンサ４６２と第２の２次側巻線４６０とのこの直列結合体は、第３の出力接続部４０６と第４の出力接続部４０８との間に結合されている。第１の共振コンデンサ４２２は第２の出力接続部４０４と第１のノード４２４との間に接続されている。分圧コンデンサ４２６は、第１のノード４２４と回路アース６０との間に接続されている。ＤＣブロックコンデンサ４２８は第４の出力接続部４０８と回路アース６０との間に接続されている。補助共振コンデンサ４３０および電子的スイッチ４４０は、第２の出力接続部４０４と回路アース６０との間に結合された直列回路として構成されている。
【００３０】
図２に示されているように電子的スイッチ４４０は、ゲート４４４とドレイン４４６とソース４４８とを有するＮチャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成することができ、ゲート４４４は制御回路６００に結合されており、ドレイン４４６は補助共振コンデンサ４３０に結合されており、ソース４４８は回路アース６０に結合されている。択一的に、電子的スイッチ４４０を多数の適切なパワースイッチングデバイスのうち任意のパワースイッチングデバイスによって実現することができ、たとえばトライアックによって実現することができる。
【００３１】
安定器２０の動作中、電子的スイッチ４４０は予熱フェーズ中にオフされる。電子的スイッチ４４０がオフされると、補助共振コンデンサ４３０は出力回路４００から有効に除去される（すなわち、補助共振コンデンサ４３０は出力回路４００の動作に影響しない）。すなわち予熱フェーズ中、出力回路４００の実効共振容量は、コンデンサ４２２の容量（それに、出力配線に起因して発生する何らかの寄生容量が加わったもの）にのみ等しい。
【００３２】
その逆に、動作フェーズ中は電子的スイッチ４４０はオンされる。電子的スイッチ４４０がオンされると、補助共振コンデンサ４３０は第１の共振コンデンサ４２２に有効に並列になる。すなわち動作フェーズ中は、出力回路４００の実効共振容量はコンデンサ４２２，４３０の容量の和（これに、出力配線に起因して発生する何らかの寄生容量等が加わったもの）に等しくなり、予熱フェーズ中の有効共振容量より大きくなる。したがって動作フェーズ中は、出力回路４００の実効共振周波数は予熱フェーズ中より低くなる。
【００３３】
出力回路４００の実効共振周波数が動作フェーズ中に低減され、かつインバータ２００の動作周波数がランプ７０の点灯および動作のために低減されるにつれ、動作フェーズ中にフィラメント７２，７４の加熱で消費される電力量は著しく低減される。当業者に理解できるように、予熱フェーズと動作フェーズとの間でインバータ動作周波数が顕著に（たとえば２．５倍以上）低減することにより、コンデンサ４５２，４６２のインピーダンスは顕著に（たとえば２．５倍以上）上昇し、このことに相応して、動作フェーズ中にフィラメント７２，７４に供給される電力量は劇的に低減する。
【００３４】
このようにして、電子的スイッチ４４０を補助共振コンデンサ４３０と関連して使用することにより、出力回路４００の実効共振容量および実効共振周波数を変化し、予熱フェーズ中に適切なレベルのフィラメント予熱を実現すると同時に、動作フェーズ中にランプフィラメントの加熱で消費される電力量を劇的に低減する。
【００３５】
図２に図解されているように、インバータ２００は有利には駆動ハーフブリッジ型（driven half-bridge type）のインバータとして実現されており、入力側２０２、インバータ出力端子２０４、第１のインバータスイッチ２１０、第２のインバータスイッチ２２０およびインバータ駆動回路２３０を有する。上記で言及したように、入力側２０２が実質的なＤＣ電圧ＶＲＡＩＬのソースを受け取ることに適合されている。第１のインバータスイッチ２１０および第２のインバータスイッチ２２０は有利にはＮチャネル型の電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって実現されている。インバータ駆動回路２３０はインバータＦＥＴ２１０，２２０に接続されており、またこのインバータ駆動回路２３０は、多数の入手可能なデバイスのうち任意のデバイスによって実現することができる。有利にはインバータ駆動回路２３０は適切な集積回路（ＩＣ）デバイス、例えばInternational Rectifier, Inc社製のＩＲ２５２０ハイサイドドライバＩＣによって実現されている。
【００３６】
安定器２０の動作中、インバータ駆動回路２３０は実質的に相補的なやり方で（すなわち、ＦＥＴ２１０がオンのときＦＥＴ２２０はオフ、ＦＥＴ２２０がオンのときＦＥＴ２１０はオフ）インバータＦＥＴ２１０，２２０を整流し、実質的に矩形波の電圧をインバータ出力端子２０４と回路アース６０との間に供給する。インバータ駆動回路２３０はＤＣ給電入力側２３２（２３０のピン１）および電圧制御発振器（ＶＣＯ）入力側２３４（２３０のピン４）を有する。ＤＣ給電入力側２３２は動作電流（すなわちインバータ駆動回路２３０の給電用の電流）をＤＣ電圧源＋ＶＣＣから受け取る。このＤＣ電圧源は典型的に約＋１５Ｖのオーダの電圧を供給するよう選定されている。インバータ２００の動作周波数はＶＣＯ入力側２３４に供給される電圧に依存して設定されている。より詳細には、ＶＣＯ入力側２３４に存在する瞬時電圧により、インバータ駆動回路２３０がインバータトランジスタ２１０，２２０を整流する瞬時周波数が決定される。殊に、ＶＣＯ入力側２３４における電圧が増加すると、周波数は低下する。当業者であれば、インバータ駆動回路２３０がインバータトランジスタ２１０，２２０を整流する瞬時周波数は、インバータ出力端子２０４と回路アース６０との間に供給されるインバータ出力電圧の基本周波数（本明細書においては「動作周波数」と称する）と同じであることが分かる。インバータ駆動回路２３０に関連する他の構成要素はコンデンサ２４４，２６２および抵抗器２４２，２４６，２４８を含み、これらの構成要素の動作は当業者には公知である。
【００３７】
有利には安定器２０は、（本願の「発明の背景」欄で説明したような）上記の問題を、次のことによって解決する。すなわち、第１のノード４２４の電圧を能動的に監視し、ランプ７０のフィラメント７２，７４を適切に予熱するために十分な電圧が（出力接続部４０２，４０４間と出力接続部４０６，４０８間とに）供給されることを保証する、インバータ２００の動作周波数を選択し、ランプ７０の点灯後、出力回路４００の実効共振周波数とインバータ２００の動作周波数とを変更することにより、ランプ７０の通常動作中にランプフィラメント７２，７４の加熱で消費される電力量が劇的に制限されるようにすることによって解決する。
【００３８】
第１のノード４２４の電圧は、２次側巻線４５０，４６０に存在する電圧（これらの電圧自体は、１次側巻線４２０の電圧に比例する）を表すので、ランプ７０のフィラメント７２，７４の適切な予熱のために供給されている電圧が適切であるか否かを示唆する。安定器２０に電力が印加された後、制御回路６００によりインバータの動作周波数を、少なくとも（第１のノード４２４における）監視される電圧が指定レベルに到達するまで低減することができる。この指定レベルに到達すると、制御回路６００は、ランプ７０の点灯を試行する前に十分に加熱される機会をフィラメントに与えるように、所定の時間にわたり動作周波数を第１の現在レベルに維持する（これにより、フィラメント予熱電圧は所望のレベルに維持される）。このようにして、安定器２０は自動的に（共振回路の構成要素の値の変化または安定器出力接続部４０２，４０４とランプ７０との間の配線による寄生容量に起因する）出力回路４００内のパラメータ変動を自動的に補償し、このことによって、適切なフィラメント予熱電圧がランプ７０に供給されることを保証する。予熱フェーズの完了に応答して安定器２０は、ランプ７０の点灯および動作を行うためにインバータ２００の動作周波数を低減し、かつ、出力回路４００の実効共振周波数を低減するように動作すると同時に、フィラメント７２，７４に供給される電力量を、予熱フェーズ中にフィラメント７２，７４に供給される電力量と比較して無視できるレベルまで低減するように動作する。
【００３９】
以下で、制御回路６００を実現するための有利な回路構成について、図２を参照しながら説明する。
【００４０】
図２に示されているように、制御回路６００は有利には、電圧検出回路６１０と、周波数ホールド回路７００と、タイミング制御回路７８０とを有する。電圧検出回路６１０、周波数ホールド回路７００およびタイミング制御回路７８０を実現するための有利な構造、ならびにこれらの回路の適切な動作の詳細を以下で説明する。
【００４１】
電圧検出回路６１０は共振出力回路４００に結合されており、検出出力側６１２を有する。動作中には電圧検出回路６１０は、監視される電圧（すなわち分圧コンデンサ４２６の電圧）が前記の指定レベルに到達したことに応答して、検出出力側６１２で検出信号を出力するのに使用される。上記で説明したように、監視される電圧は、出力接続部４０２，４０４および４０６，４０８を介してフィラメント７２，７４に供給されるフィラメント加熱電圧を表す。したがって、指定レベルにある監視されている電圧は、フィラメント加熱電圧が所望のレベル（たとえば３．５Ｖｒｍｓ）にあることに相応する。
【００４２】
図２に示されているように、電圧検出回路６１０は有利には、第１のダイオード６１６と、第２のダイオード６２２と、フィルタ抵抗器６２８およびフィルタコンデンサ６３２の直列結合体を含むローパスフィルタと、ツェナーダイオード６３４とを有する。第１のダイオード６１６はアノード６１８およびカソード６２０を有する。第２のダイオード６２２はアノード６２４およびカソード６２６を有する。第１のダイオード６１６のアノード６１８は第２のダイオード６２２のカソード６２６に結合されており、かつ、第１の共振出力回路４００に（すなわち第１のノード４２４に）も結合されている。第２のダイオード６２２のアノード６２４は回路アース６０に結合されている。フィルタ抵抗器６２８は第１のダイオード６１６のカソード６２０と、フィルタ抵抗器６２８とフィルタコンデンサ６３２との間の接続点に位置するノード６３０との間に接続されている。フィルタコンデンサ６３２はノード６３０と回路アース６０との間に接続されている。ツェナーダイオード６３４のカソード６３８はノード６３０と接続されている。ツェナーダイオード６３４のアノード６３６は検出出力側６１２と接続されている。
【００４３】
電圧検出回路６１０の動作中に、フィルタコンデンサ６３２に生じる電圧は、ノード４２４において監視されている電圧のフィルタリングされた正の半周期のバージョンである。フィルタ抵抗器６２８およびフィルタコンデンサ６３２は、監視されている電圧中にあるすべての高周波成分を抑圧するのに使用される。ノード６３０における電圧がツェナーダイオード６３４のツェナー降伏電圧に到達するとツェナーダイオード６３４は導通状態になり、第１のノード４２４における電圧（すなわち分圧コンデンサ４２６の電圧）が指定されたレベルに到達したことを示す電圧信号を検出出力側６１２に供給する。
【００４４】
タイミング制御回路７８０は（共振出力回路４００内の）電子的スイッチ４４０と周波数ホールド回路７００とに結合されている。より詳細には、タイミング制御回路７８０は第１の出力側７８４と第２の出力側７８２とを有する。第１の出力側７８４は電子的スイッチ４４０に結合されており、第２の出力側７８２は周波数ホールド回路７００に結合されている。タイミング制御回路７８０は有利には、例えばパーツ番号ＰＩＣ１０Ｆ５１０（Microchip, Inc.社製）のような適切なプログラミング可能なマイクロコントローラ集積回路によって実現され、このような集積回路は材料コストが比較的低く、また要求される動作電力が低いという利点を有する。
【００４５】
動作中、マイクロコントローラ７８０は（マイクロコントローラ７８０にプログラミングされた）内部タイミング機能にしたがって、（出力回路４００内の）電子的スイッチ４４０のタイミングおよびアクティベートを制御し、かつ、周波数ホールド回路７００に関連する機能の一部を制御するのに使用される。より詳細には、予熱フェーズ中、マイクロコントローラ７８０は、
（ｉ）電子的スイッチ４４０をデアクティベートするために第１の出力側７８４で予熱制御信号を供給し、
（ii）周波数ホールド回路７００をイネーブルするために第２の出力側７８２において信号をイネーブルする。
第１の機能に関しては、第１の出力側７８４における予熱制御信号は予熱フェーズの持続時間にわたって（すなわち所定の期間にわたって）供給され、予熱フェーズの完了に応答して、第１の出力側７８４におけるこの信号は、電子的スイッチ４４０をアクティベートする（すなわちオンする）レベル（たとえば１５Ｖ等）に戻る。第２の機能（すなわちイネーブル信号）に関する詳細は、周波数ホールド回路７００の有利な構造および動作を参照して以下で説明する。
【００４６】
周波数ホールド回路７００は、電圧検出回路６１０の検出出力側６１２と、インバータ駆動回路２３０のＶＣＯ入力側２３４と、タイミング制御回路７８０の第２の出力側とに結合されている。動作中は、検出出力側に６１２に存在する検出信号（これによりフィラメント予熱電圧が十分に高いレベルに到達したことが示される）と、マイクロコントローラ７８０の第２の出力側７８２に存在するイネーブル信号とに応答して、周波数ホールド回路７００は、ＶＣＯ入力側２３４に供給される電圧を所定の時間にわたって（すなわち予熱フェーズの持続時間にわたって）現在のレベルに実質的に維持する。ＶＣＯ入力側２３４の電圧を現在のレベルに維持することにより、インバータ２００の動作周波数は相応に維持され、ランプ７０のフィラメント７２，７４の適切な予熱に適した（２次側巻線４５０，４６０の）電圧が維持される。
【００４７】
図２に図解されているように、周波数ホールド回路７００は有利には、第１の電子的スイッチ７０２と、第２の電子的スイッチ７２０と、第１のバイアス抵抗器７１０と、第２のバイアス抵抗器７１２と、プルダウン抵抗器７１４とを有する。第１の電子的なスイッチ７０２は有利にはＮＰＮ型のバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）によって実現されており、このトランジスタはベース７０４、エミッタ７０８およびコレクタ７０６を有する。第２の電子的スイッチ７２０は有利には、ゲート７２２とドレイン７２４とソース７２６とを有する論理レベルＰチャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって実現される。ＦＥＴ７２０のゲート７２２はマイクロコントローラ７８０の第２の出力側７８２と接続されている。ＦＥＴ７２０のソース７２６は回路アース６０に結合されている。ＦＥＴ７２０のドレイン７２４はＢＪＴ７０２のエミッタ７０８に結合されている。第１のバイアス抵抗７１０は検出出力側６１２とＢＪＴ７０２のベース７０４との間に接続されている。第２のバイアス抵抗７１２はＢＪＴ７０２のベース７０４と回路アース６０との間に接続されている。プルダウン抵抗器７１４はインバータ駆動回路２３０のＶＣＯ入力側２３４とＢＪＴ７０２のコレクタ７０６との間に接続されている。
【００４８】
安定器２０の動作中、監視されている電圧が指定されたレベルに達したことを検出出力側６１２の電圧信号が示唆する場合、かつ、マイクロコントローラ７８０の第２の出力側７８２のイネーブル信号が適切なレベル（たとえば０Ｖ等）にある場合、周波数ホールド回路７００はアクティベートされる（すなわち、ＢＪＴ７０２およびＦＥＴ７２０は双方ともオンされる）。上記で言及されたようにマイクロコントローラ７８０は、予熱フェーズ中にＦＥＴ７２０がオンされるのを保証する。したがって予熱フェーズ中に、トランジスタ７０２，７２０双方がオンされると、インバータ駆動回路２３０のＶＣＯ入力側２３４における電圧がさらに上昇することを阻止するために、ＶＣＯ入力側２３４は実質的に、プルダウン抵抗器７０６を介して回路アース６０に結合される。したがってトランジスタ７０２，７２０がオンされ続けている間は、ＶＣＯ入力側２３４における電圧は現在値に実質的に維持され、インバータの動作周波数が現在値に実質的に維持される。このようにして周波数ホールド回路７００は、出力回路４００がランプフィラメント７２，７４の所望の予熱を行うのに適したレベルにインバータ動作周波数を維持するように動作する。
【００４９】
したがって当業者であれば、安定器２０はランプフィラメント７２，７４の適切な予熱を実現できる適切な動作周波数を効果的に「発見」するよう動作することが分かる。
【００５０】
予熱フェーズの完了に応答して、マイクロコントローラ７８０は（第２の出力側７８２を介して）ＦＥＴ７２０をデアクティベートする。ＦＥＴ７２０がオフされると、周波数ホールド回路７００は有効に作動不能になり、ＶＣＯ入力側２３４における電圧は上昇し、予熱フェーズ中、インバータ２００の動作周波数は比較的高いレベルから低減する。
【００５１】
ＦＥＴ７２０がオフされるのとほぼ同時に、電子的スイッチ４４０は、マイクロコントローラ７８０の第１の出力側７８４で出力される適切な電圧（たとえば＋１５Ｖ等）によってオンされる。電子的スイッチ４４０がオンされると、補助共振コンデンサ４３０は第１の共振コンデンサ４２２に有効に並列に結合され、出力回路４００の実効共振周波数は低減される。インバータ２００の動作周波数が低減されると、該動作周波数は場合によっては、ランプ７０の点灯に適した電圧が（出力接続部４０２，４０４の対の間と、出力接続部４０６，４０８の対の間とにそれぞれ）供給されるレベル（すなわち、上記の「第２の共振周波数」に相応する出力回路４００の実効共振周波数の近く）まで低減する。予熱フェーズ中に動作周波数が、それまで高かったレベルから劇的に低減されると、コンデンサ４５２，４６２のインピーダンスは相応に劇的に上昇され、動作フェーズ中にフィラメント７２，７４に供給される電圧量／電流量／電力量は大きく制限される。このようにして安定器２０は、ランプフィラメント７２，７４の加熱で消費される電力が非常に小さい動作フェーズを実現する。
【００５２】
安定器２０は、ランプにフィラメント予熱を実現する際の問題を経済的かつ高信頼性で解決し、かつ、それと同時にランプの通常動作中のフィラメントの無駄な加熱をすべて大きく制限する。さらに安定器２０は、共振出力回路４００におけるパラメータ変動（構成部分の公差および／または出力配線による寄生容量に起因するパラメータ変動、後者は等価共振容量を低減する効果を有する）を自動的に補償し、ランプ７０のフィラメント７２，７４の適切な予熱に適した電圧を高信頼性で、かつランプ７０の有効動作寿命を確保するように供給する。安定器２０は出力回路４００内の制御される電子的スイッチ４４０を使用して、ランプ７０の通常動作中のフィラメント加熱を低減して安定器２０およびランプ７０の動作エネルギー効率を格段に強化するように、出力回路４００の共振特性を有効に変化する。
【００５３】
図３に、安定器１０の第２の有利な実施形態が図解されている（この安定器は、安定器３０として示され、以下でそのように称される）。
【００５４】
安定器３０に関する有利な構造の大部分は（図２を参照しながら上記で説明した）安定器２０に関するものと同一である。より詳細には、インバータ２００および制御回路６００の有利な構造および詳細な動作は基本的に、安定器２０に関して上記で説明されたのと同一である。しかし、出力回路４００′の有利な構造および動作に関しては幾つかの特記すべき相違点が存在する。
【００５５】
図３に示されているように共振出力回路４００′は、第１の出力接続部４０２と第２の出力接続部４０４と第３の出力接続部４０６と第４の出力接続部４０８と、共振インダクタ（１次側巻線４２０と第１の２次側巻線４５０と第２の２次側巻線４６０と補助２次巻線４７０とを有し、該２次側巻線４５０，４６０，４７０はそれぞれ１次側巻線４２０に磁気的に結合されていると解される）と、第１の共振コンデンサ４２２と、補助共振コンデンサ４３０と、電子的スイッチ４４０と、第１のフィラメントコンデンサ４５２と、第２のフィラメントコンデンサ４６２と、直流（ＤＣ）ブロックコンデンサ４２８と、結合コンデンサ４７２とを有する。第１の出力接続部４０２および第２の出力接続部４０４はランプ７０の第１のフィラメント７２に結合されるように適合されており、第３の出力接続部４０６および第４の出力接続部４０８はランプ７０の第２のフィラメント７４に結合されるように適合されている。（共振インダクタの）１次側巻線４２０はインバータ出力端子２０４に結合されている。第１のフィラメントコンデンサ４５２は第１の２次側巻線４５０に直列に結合されており、第１のフィラメントコンデンサ４５２と第１の２次側巻線４５０とのこの直列結合体は、第１の出力接続部４０２と第２の出力接続部４０４との間に結合されている。第２のフィラメントコンデンサ４６２は第２の２次側巻線４６０に直列に結合されており、第２のフィラメントコンデンサ４６２と第２の２次側巻線４６０とのこの直列結合体は、第３の出力接続部４０６と第４の出力接続部４０８との間に結合されている。第１の共振コンデンサ４２２は第２の出力接続部４０４と第１のノード４２４との間に接続されている。ＤＣブロックコンデンサ４２８は第４の出力接続部４０８と回路アース６０との間に接続されている。補助共振コンデンサ４３０および電子的スイッチ４４０は、第１のノード４２４と回路アース６０との間に結合された並列回路として構成されている。結合コンデンサ４７２と補助２次側巻線４７０との直列結合体は制御回路６００に結合されている。
【００５６】
（図２に示された）出力回路４００と（図３に示された）出力回路４００′との間の重要な構造上の相違点は、制御回路６００が出力回路４００′内の電圧を監視できるようにするために、前者は分圧コンデンサ４２６を使用し、後者は、（共振インダクタの１次側巻線４２０に磁気的に結合された）補助２次側巻線４７０を使用することである。
【００５７】
図３に示されているように電子的スイッチ４４０は、ゲート４４４とドレイン４４６とソース４４８とを有するＮチャネル電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によって構成することができ、ゲート４４４は制御回路６００に結合されており、ドレイン４４６は補助共振コンデンサ４３０に結合されており、ソース４４８は回路アース６０に結合されている。択一的に、電子的スイッチ４４０を多数の適切なパワースイッチングデバイスのうち任意のパワースイッチングデバイスによって実現することができ、たとえばトライアックによって実現することができる。
【００５８】
安定器３０の動作中、電子的スイッチ４４０は予熱フェーズ中にオフされる。電子的スイッチ４４０がオフされると、補助共振コンデンサ４３０は第１の共振コンデンサ４２２に有効に直列に結合される。すなわち予熱フェーズ中は、出力回路４００′の実効共振容量はコンデンサ４２２，４３０の等価直列容量（それに、出力配線に起因して発生する何らかの寄生容量が加わったもの）に等しくなる。その結果、予熱フェーズ中は出力回路４００′の実効共振周波数は比較的高いレベルになる。
【００５９】
その逆に、動作フェーズ中は電子的スイッチ４４０はオンされる。電子的スイッチ４４０がオンされると、補助共振コンデンサ４３０は電子的スイッチ４４０によって有効にショートされ、出力回路４００′の動作に影響を及ぼさなくなる。換言すると動作中は、出力回路４００′の実効共振容量は第１の共振コンデンサ４２２の容量（これと、出力配線に起因して発生する何らかの寄生容量等が加わったもの）にのみ等しくなり、これは予熱フェーズ中の実効共振容量より大きくなる。その結果、動作フェーズ中は出力回路４００′の実効共振周波数は比較的低いレベルになる。
【００６０】
出力回路４００の実効共振周波数が動作フェーズ中に低減され、かつインバータ２００の動作周波数がランプ７０の点灯および動作のために低減されるにつれ、フィラメント７２，７４の加熱で消費される電力量は同様に著しく低減される。当業者に理解できるように、予熱フェーズと動作フェーズとの間でインバータ動作周波数が劇的に（たとえば２．５倍以上）低減することにより、コンデンサ４５２，４６２のインピーダンスは劇的に（たとえば２．５倍以上）上昇し、このことに相応して、動作フェーズ中にフィラメント７２，７４に供給される電力量は劇的に低減する。
【００６１】
このようにして、電子的スイッチ４４０を補助共振コンデンサ４３０と関連して使用することにより、出力回路４００′の実効共振周波数を変化し、適切なレベルのフィラメント予熱を実現すると同時に、動作フェーズ中にランプフィラメントの加熱で消費される電力量を大きく低減する。
【００６２】
本発明を特定の有利な実施形態に関連させて説明したが、当業者であれば本発明の新規の思想および範囲から逸脱することなく、多くの修正および変更をなすことができる。たとえば、ここで記載された有利な実施形態は特に、１つの気体放電ランプに給電するための安定器を対象としているが、２つ以上のランプに給電する安定器にも、２つ以上の直列共振回路を含む安定器にも、本発明の思想を（たとえば出力回路４００，４００′等に適切な変更を施して）容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の有利な実施形態による、気体放電ランプに給電するための安定器のブロック回路図である。
【図２】本発明の第１の有利な実施形態による、気体放電ランプに給電するための安定器の回路図である。
【図３】本発明の第２の有利な実施形態による、気体放電ランプに給電するための安定器の回路図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０        安定器
７０        気体放電ランプ
７２，７４  フィラメント
２００      インバータ
２０４      インバータ出力端子
２３０      インバータ駆動回路
４００      共振出力回路
４０２，４０４，４０６，４０８  出力接続部
６００      フィラメント加熱点灯制御回路
６１０      電圧検出回路
６２８      フィルタ抵抗器
６３２      フィルタコンデンサ
７００      周波数ホールド回路
７８０      タイミング制御回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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