(57)【要約】ガス放電ランプ（１）を駆動するためのドライバ（１１０，２１０）であって、１つの出力端子（１８）と１つの入力端子（１１）との間に接続され、中央タップ（１５）を有する自動変圧器として実施される誘導性バラスト（１４）と、第２出力端子（１９）と第２入力端子（１２）との間に接続されるトリアック（１３０）を有する。前記バラストの前記中央タップは、コンデンサ（１５０）を介して前記第２出力端子（１９）に接続されている。制御ユニット（２２０）は、前記１つの入力端子（１１）において入力電圧（ＶＩＮ）の位相をセンスするためのセンス入力部（２２６）を有し、前記入力電圧（ＶＩＮ）のゼロクロスの後に所定位相（φＰ）においてトリアック（１３０）をトリガするために適合され、前記所定位相（φＰ）はΔφ＋１０°乃至Δφ＋１５°の範囲内であり、Δφは前記入力電圧（ＶＩＮ）についてのランプ電流（ＩＬ）の公称位相遅延である。
2006504225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプを駆動するためのドライバであって：
ＡＣ入力電圧を受ける第１入力端子および第２入力端子；
前記ランプの電極への接続のための第１入力端子および第２出力端子；
前記出力端子と直列に接続された第１制御可能スイッチであって、制御入力部を有する、第１制御可能スイッチ；
前記出力端子の１つにおいて大きい電圧パルスを生成するための制御可能電圧生成手段；並びに
前記ＡＣ入力電圧のゼロクロスの後に所定位相において前記第１制御可能スイッチを制御するためおよび前記電圧生成手段を制御するための制御ユニット；
を有することを特徴とするドライバ。
【請求項２】
請求項１に記載のドライバであって：
前記制御可能電圧生成手段は、前記１つの出力端子に接続される出力端部を有する自動変圧器として実施され且つ中央タップをさらに有する誘導性バラストを有し；
前記ドライバは、前記誘導性バラストの前記中央タップに接続される１つの端子を有するコンデンサをさらに有する；
ことを特徴とするドライバ。
【請求項３】
請求項２に記載のドライバであって、前記コンデンサの他の端子は他の前記出力端子に接続される、ことを特徴とするドライバ。
【請求項４】
請求項２に記載のドライバであって：
前記コンデンサの前記他の端子は第２制御可能スイッチに接続され、直列に組み合わされた前記コンデンサおよび前記第２制御可能スイッチは前記出力端子と並列に接続され；
前記制御ユニットは前記制御可能スイッチの制御入力部に接続される出力端子を有する；
ことを特徴とするドライバ。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれに記載のドライバであって、前記制御ユニットは、前記入力電圧のゼロクロスを検出するために、前記入力端子の１つに連結されるゼロクロス検出器に接続される感知入力部を有する、ことを特徴とするドライバ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれに記載のドライバであって、前記制御可能スイッチは各々取りアックを有する、ことを特徴とするドライバ。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれに記載のドライバであって、前記所定時間はΔφ乃至９０°の範囲内にあり、Δφは、定常状態の動作の間に前記入力電圧についてのランプ電流の位相遅延である、ことを特徴とするドライバ。
【請求項８】
請求項７に記載のドライバであって、前記所定時間はΔφ＋１０°乃至Δφ＋１５°の範囲内である、ことを特徴とするドライバ。
【請求項９】
請求項７に記載のドライバであって、Δφは７０°に略等しく、前記所定時間は８５°に略等しい、ことを特徴とするドライバ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれに記載のドライバであって、前記制御ユニットは、数秒のオーダーとすることが可能である所定のイグニッション段階の間に、前記入力電圧の各々のゼロクロスの後に前記所定時間に１回だけ前記制御可能スイッチを連続的にスイッチングするために適合され、前記制御ユニットは前記イグニッション段階の後の定常状態の動作の間に導電状態に少なくとも前記第１制御可能スイッチを連続的に保つために適合される、ことを特徴とするドライバ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれに記載のドライバであって、制御ユニットは調光信号入力部を有し、その調光信号入力部において調光信号を受けることに応じて、前記制御ユニットは、前記入力電圧の各々のゼロクロスの後であって、好適にはΔφ乃至９０°の範囲内にある前記調光パルス位相の後に、所定の調光パルス位相において１回だけ前記制御可能スイッチを前記制御ユニットがスイッチングする調光段階に入るために、適合される、ことを特徴とするドライバ。
【請求項１２】
ガス放電ランプを駆動するためのドライバであって、好適には請求項１乃至９に記載のドライバであり：
ＡＣ入力電圧を受ける第１および第２入力端子；
前記ランプの電極への接続のための第１および第２出力端子；
前記出力端子と直列に接続される第１制御可能スイッチであって、制御入力部を有する、第１制御可能スイッチ；
前記出力端子の１つにおいて前記ランプのために動作電圧を生成するための制御可能電圧生成手段；
前記出力端子と直列に接続される制御可能安全スイッチであって、制御入力部を有する、制御可能安全スイッチ；
前記電圧生成手段を制御するためであって、前記第１制御可能スイッチを制御するための制御ユニットであり、前記制御可能安全スイッチを制御するための安全出力部をさらに有し、前記安全出力部において交流の安全信号を生成するために適合される、制御ユニット；並びに
前記制御可能安全スイッチの前記制御入力部と前記制御ユニットの前記出力部との間に接続される動作手段であって、その入力部において交流信号を受けることに応じてのみ前記制御可能安全スイッチのための動作信号を生成するために適合される、動作手段；
を有することを特徴とするドライバ。
【請求項１３】
請求項１２に記載のドライバであって、前記動作手段は、前記制御ユニットの前記安全出力部と前記制御可能安全スイッチの前記制御入力部との間に直列に連結されるコンデンサを有する、ことを特徴とするドライバ。
【請求項１４】
請求項１２または１３に記載のドライバであって、前記動作手段は、前記制御ユニットの前記安全出力部と前記制御可能安全スイッチの前記制御入力部との間に直列に連結されるＡＣ／ＤＣ変換器を有する、ことを特徴とするドライバ。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４のいずれに記載のドライバであって、前記制御ユニットは、ユーザからのタイマーコマンドを受けるためにタイマー設定入力部を有し：
前記制御ユニットは、前記タイマーコマンドにより決定される期間の間に閉状態において前記第１制御可能スイッチを動作させるために適合され；
前記制御ユニットは、前記タイマーコマンドにより決定される前記期間の間にその安全出力部において前記交流の安全信号を生成するためにさらに適合される；
ことを特徴とするドライバ。
【請求項１６】
請求項１２乃至１５のいずれに記載のドライバであって、前記制御可能安全スイッチはリレーとして実施される、ことを特徴とするドライバ。
【請求項１７】
有利なＵＶ光を生成するために少なくとも１つのガス放電ランプを収容するランプハウジングであって、対象について所定の高さに配置されるために適合される、ランプハウジング；並びに
前記ガス放電ランプを駆動するために請求項１乃至１６のいずれに記載のドライバをさらに有するタニング装置；
を有することを特徴とするタニング装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載のタニング装置であって：
請求項１９に記載のドライバ；並びに
前記制御ユニットの入力部に連結された検出器をさらに有する前記タニング装置；
を有し、
前記検出器は、前記対象の上方の前記ランプハウジングの前記高さを表す信号を提供するために適合され；
前記制御ユニットは前記検出器から受ける信号に応じて調光段階に入るために適合される；
ことを特徴とするタニング装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載のタニング装置であって：
前記ランプハウジングは拡張可能ポストの上端部に接続され；
前記検出器は前記ポストと一体化され、前記ポストの長さを表す信号を生成するために適合される；
ことを特徴とするタニング装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載のタニング装置であって、前記検出器は前記ランプハウジングに一体化された距離測定センサであり、前記対象の上方の前記ランプハウジングの前記高さを測定するために適合され、前記検出器は、例えば、反射音または反射光に基づいて動作する、ことを特徴とするタニング装置。
【請求項２１】
好適には請求項１７乃至２０のいずれに記載のタニング装置であって：
有利なＵＶ光を生成するために少なくとも１つのガス放電ランプを収容するランプハウジング；
前記ガス放電ランプを駆動するために請求項１乃至２０のいずれに記載のドライバを有するタニング装置；
を有し、前記タニング装置は、
実質的にＵＶＡを通過させ且つ実質的にＵＶＢをブロックするようにデザインされた、ランプの前に配置されたフィルタガラス；
制御可能冷却手段；並びに
前記制御可能冷却手段を制御するための制御ユニット
をさらに有する、ことを特徴とするタニング装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のタニング装置であって：
前記制御可能冷却手段は冷却空気を吹き付けるためのブロワを有し、また、好適には、制御可能空気バルブを有し；
前記制御ユニットは前記ブロワのモーター速度を制御するために適合され、可能であればまたはその代わりとして、前記制御ユニットは前記制御可能空気バルブを制御するために適合される；
ことを特徴とするタニング装置。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載のタニング装置であって、前記制御ユニットは、所定の関係に従ってランプ電力に関して前記冷却手段を制御するために適合される、ことを特徴とするタニング装置。
【請求項２４】
請求項２１または２２に記載のタニング装置であって：
前記ランプハウジングは、温度センサであって、実際のフィルタガラスの温度を表すセンサ信号を生成するために前記フィルタガラスに一体化された、センサをさらに備え、前記センサの出力部は前記制御ユニットのセンサ入力部に接続され；
前記制御ユニットは、前記センサ信号により表される前記実際のフィルタガラスの温度が所定の所望値に保たれるように、前記冷却手段を制御するために適合される；
ことを特徴とするタニング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、誘導性負荷回路を駆動する装置に関し、特に、ガス放電ランプを有する回路に関する。さらに詳細には、本発明は、そのようなガス放電ランプの起動位相の間に生じる問題に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス放電ランプを駆動するためのドライバは周知である。一般に、それらのドライバは、ＡＣ幹線電圧を受けることおよびガス放電ランプを駆動するために適する電力にこの入力幹線電圧を変換することが意図されている。ガス放電ランプに特有の問題は起動位相に関連する。オフの後にガス放電ランプを起動するために、ドライバは起動回路を備える。
【０００３】
起動回路は、一般に周知である。起動回路がガス放電ランプを起動することに成功するという意味で、起動回路が満足のいくように機能するが、従来の起動回路は、幹線において比較的大きい非対称ピーク電流をもたらす。これは好ましくない。負荷に直列に接続されたＮＴＣ抵抗を用いてそのような大きいピーク電流を抑制することは、すでに知られている。しかしながら、不利点は、それらの構成要素の電流制限能力は、比較的短い時間のみであって、典型的には、１０ミリ秒のオーダーのみ継続する一方、大きいピーク電流が生じ得る起動位相は、一般に、数百ミリ秒の間続き、１秒以上に及ぶことさえある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の重要な目的は、ガス放電ランプの起動位相の間の電流ピークが起こらないようにすることである。
【０００５】
本発明のさらなる目的は、電流ピークを生じることなく、ガス放電ランプを調光することができる調光能力をもつドライバを提供することである。
【０００６】
本発明は、大きい電流ピークが、一方で、イグニッション直後のランプの挙動により、他方で、ランプの誤ったイグニッションの時点によるという本発明者の認識に、一部、基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記電流ピークをもたらす物理的機構の理解にさらに基づいている。この理解に基づいて、本発明は、起動の間に、ランプ電流の位相に関連して特定時点においてイグニッションパルスを生成することを提供する。
【０００８】
本発明の以上のおよび他の側面、特徴および優位性については、同じ参照番号が同じまたは類似する構成要素を示す図面を参照して好適な実施形態を以下の詳述において、さらに説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、ランプ電極２および３を有するが図放電ランプを駆動するための従来のドライブ１０のブロック図を模式的に示している。駆動回路１０は、代表的には、２３０ＶのオーダーのＡＣ幹線電圧Ｖｉｎに接続するための入力端子１１および１２を有する。従来のドライバ１０は、ランプ１、スイッチ１３およびバラスト装置１４を有する。バラスト装置１４は、受けた幹線電圧をより大きい電圧に変換するために機能し、一般に、中央タップ１５をもつ自動変圧器として実行される。ランプおよびバラスト装置の直列の組み合わせは幹線電源への誘導性負荷を有する。
【００１０】
従来のドライバ１０は、バラスト装置１４の中間端子１５に接続された１つの端子２１を有する起動回路２０と、１つのランプ電極２に接続された第２端子２２と、他のランプ電極３に接続された第３端子２３とをさらに有する。後にさらに詳細に説明するように、従来のドライバ１０の起動回路２０は、ＡＣ電圧正弦波の正の半サイクルおよび負の半サイクルの両方の間に、ランプ電極２、３間でイグニッションパルスを生成するためにデザインされる。代表的には、各々の半周期の間のイグニッションパルス数は２以上である。イグニッションパルスの後、ガス放電ランプが点弧されたとき、起動回路はその点弧パルスの点弧を停止する。
【００１１】
以下、が図放電ランプの電気的挙動については、制限は高流電圧Ｖｉｎにより供給される誘導性負荷Ｌにより電流ＩＬの波形を模式的に示す図２を参照して説明する。その負荷電流ＩＬはランプの電流と同じであり、それ故、以後この電流ＩＬをランプ電流としても表すこととする。さらに、ランプ電圧は、実質的にランプ電流と同位相である。
【００１２】
一般に知られているように、誘導性負荷に対して、電圧に対して電流は遅延し、即ち、入力幹線電圧Ｖｉｎと負荷電流ＩＬの位相との間の位相差Δφが存在する。理想的な状態において、負荷は純粋な誘導性負荷として挙動する場合、この位相差Δφは９０°より小さく、位相遅延Δφの正確な値は実際のバラスト装置と実際のランプ１の組み合わせに依存する。例えば、特定の実際的な状態に対して、ランプが起動したばかりであり、尚も比較的冷たいとき、この位相遅延Δφは７０°のオーダーであり、図２に示した値である。ランプの温度が上昇するとき、位相遅延Δφは減少し、約４０秒のオーダーの時間の期間において一般に達する定常状態においては、位相遅延Δφはこの実際の状況においては、役４５°乃至５０°である。以下において、位相遅延Δφは、ランプ１とバラスト装置１４の組み合わせの特性と考えられる。
【００１３】
しかしながら、ランプが起動するとき、問題が生じる。ガス放電ランプが起動するとき、その電極はいまだに動作可能な温度に達していない。ランプ電極がそれらの定常状態の動作可能温度に達するまでに幾らかの時間を要し、その時間は、一般に、０．５秒のオーダーである。ウォーミングアップ位相の間に、２つのランプ電極は非対称にウォームアップされることが可能であり、このことは、ウォーミングアップの期間の間に、前記２つのランプ電極の間に温度差が存在することを意味する。この温度差は、ランプのバーン電圧におけるオフセットをもたらす。また、バラスト装置自身は、ＤＣオフセットをもたらす。全体的に、ＤＣオフセットは、バラスト装置を通って流れる電流におけるＤＣオフセットをもたらす、バラスト装置における電圧をもたらす。ランプバラストによる最大有効電流は、磁気材料の量に依存する上限を有する、バラストのコア材料における最大有効磁束密度に関連する。この材料が磁気飽和に達する場合、バラストの誘導性の値は非常に減少し、その結果、ランプ電流はさらに増加する。それ故、ランプ電流は、４０Ａおよびそれ以上のオーダーのピーク値に達することが可能である。
【００１４】
本発明の特性に従って、特に起動位相におけるが図放電ランプを駆動する方法であって、そのような大きいランプ電流の発生が、一方で、ランプ電流の振幅を制限し、他方で、次の半分の周期の間の特定の時間の間にゼロ水準に保たれることを確実にする、方法を提案する。本発明のさらなる特徴に従って、同じ原理をランプを調光するために用いることができる。
【００１５】
本発明の特有の特徴に従って、電圧パルスに関して適切なタイミングで、実質的に同時にイグニッションパルスと起動パルスとを生成することにより、これを達成することができる。さらに詳細には、前記パルスは、好適には、Δφと９０°との間の時間窓の範囲内において、位相遅延Δφの後に時間窓の範囲内に生成される。最も好適には、前記パルスは、Δφより１０乃至１５°遅延してパルス位相φｐにおいて生成される。
【００１６】
本発明の特徴にさらに従って、上記方法を実行するために適合される、起動回路とイグニッション回路の組み合わせを有するガス放電装置を駆動するためのドライバを提供する。
【００１７】
図２において、幹線電圧Ｖｉｎのゼロクロスは０°とみなされる。ランプイグニッションパルスをＰＬに示し、それらランプイグニッションパルスのタイミングをイグニッションパルス位相φＰとして示し、幹線電圧周期に関して°を単位として示す。
【００１８】
従来の起動回路においては、イグニッションパルスＰＬの位相φＰは、代表的には、電圧周期の正の半分に関して４０°と９０°との間の範囲内のどこかおよび負の電圧の半分に関して２２０°と２７０°との間のどこか位置している。イグニッションパルスＰＬの位相φＰの正確な値は、ランダムであるかまたは前記範囲のいずれかの所定値に固定されることが可能である。しかしながら、従来の起動回路にはランプ電流ＩＬの実際の位相遅延Δφが考慮されておらず、イグニッションパルスＰＬの位相φＰは全く適切ではなく、ランプの起動時に、このことは大きい非対称突入電流に導かれることとなる。
【００１９】
しかしながら、本発明の重要な特徴に従って、起動位相の間に、イグニッションパルスのタイミングは実際の電流位相に関連して実行される。さらに詳細には、イグニッションパルス位相φＰを、ランプ電流ＩＬの実際の位相遅延より大きくなるようにとる。本発明の他の重要な特徴に従って、ランプ電流は、ゼロに近づくとすぐにゼロにされ、次のイグニッションパルスまで、ゼロパルスに保たれる。
【００２０】
図２の第４のグラフは、起動位相の間に得られるランプ電流ＩＬＳの波長を示している。イグニッションパルスＰＬの発生において、ランプ電流ＩＬＳは大きくなり始める。しかしながら、イグニッションパルスＰＬはランプの位相遅延Δφより大きいため、ランプ電流ＩＬＳは、第２のグラフにおいて示すような定常状態の条件下でランプ電流ＩＬより遅延して大きくなりはじめ、それ故、ランプ電流ＩＬＳは定常状態の状況においてランプ電流を比較して常に小さい。
【００２１】
また、ランプ電流ＩＬＳは、定常状態の条件下のランプ電流ＩＬが有したのと略同じ時点ｔ２にピーク値を有するが、そのピーク値ＩＭはここでは小さい。
【００２２】
また、起動位相の間に、定常状態の状況におけるランプ電流ＩＬがゼロに達した時間（Δφ＋９０°）より速い時間ｔ３にランプ電流ＩＬＳはゼロに達することが、図２から理解できる。本発明に従って、ランプ電流ＩＬＳは、次のイグニッションパルスＰＬが生成される時間（φＰ＋９０°）まで、ゼロ水準を保つ。
【００２３】
従って、ランプ電流ＩＬＳは、定常状態の状況下でランプ電流ＩＬの元々のゼロクロス（Δφ＋９０°）の前に始まり、前記元々のゼロクロスの後に終わる、暗期間ｔＤの間にオフになる。
【００２４】
結果的に得られるランプ電流の制限は、ランプ電圧におけるオフセットの有効な場合にバラストの飽和が、少なくとも大きい範囲に対して、起こらないようにする。
【００２５】
幹線の周期の各々の半分の暗期間の間に電流がゼロに保たれるという事実は、新しいイグニッションパルスが生成される前に、一種の回路のリセットをもたらす。この結果、非対称な現象を起こす可能性のある効果的な抑制がもたらされる。
【００２６】
イグニッションパルス位相φＰの正確な値は、起動位相の間に、ランプ電流の波長に対して大きな影響を与えることが、上記から明らかである。φＰが小さ過ぎる場合は、ランプのイグニッションの後、幹線における非対称電流パルスにそれ自身により導くことが可能である飽和に、バラストが移行することが生じ得る。φＰが大き過ぎる場合は、ランプの確実なイグニッションに対しては、ランプへのエネルギー入力は不十分である。
【００２７】
代表的には、起動回路は特定のバラストおよびランプの組み合わせのためにデザインされ、それ故、ランプ電流と幹線電圧との間のパルス遅延Δφは、予め、比較的高精度のデザイン値である。それ故、位相遅延Δφのデザイン値より大きい所定の固定値においてイグニッションパルス位相φＰの正確な値を設定することが可能である。
【００２８】
好適には、イグニッションパルス位相φＰはΔφから９０°までの範囲内の所定値に設定される。
【００２９】
さらに好適には、イグニッションパルス位相φＰはΔφ＋１０°からΔφ＋１５°までの範囲内の所定値に設定されるが、９０°より大きくない。
【００３０】
Δφが約７０°である、代表的な実際的な状況下では、イグニッションパルス位相φＰについての適切な値は８５°であることが分かった。
【００３１】
図３Ａは、ガス放電ランプ１のためのドライバ１１０の第１実施形態を模式的に示している。ドライバ１１０は、ランプ１に直列に接続される第１トリガ可能スイッチ１３０とバラスト１４を有し、この第１トリガ可能スイッチはトリガ入力部１３１を有する。示したような好適な実施形態においては、第１トリガ可能スイッチはトライアックである。
【００３２】
ドライバ１１０は、入力端子１２に接続された１つの端子と自動変圧器バラスと１４の中央端子にコンデンサを介して接続された他の端子とを有する第２トリガ可能スイッチ１４０をさらに有する。この第２トリガ可能スイッチはまた、好適には、図示するように、トリアックとして実施される。
【００３３】
ドライバ１１０は、トリアック１３０のトリガ入力部１３１に接続された第１出力部１２３を有し、第２トリアック１４０のトリガ入力部１４１に接続された第２出力部１２４を有する制御ユニット１２０を有する。制御ユニット１２０はアナログ構成要素により実施されるが、好適には、正確なタイミングをとることが容易であるように、その制御ユニットはマイクロ制御器として実施される。他の実施もまた可能である。制御ユニット１２０は、当業者にはっきり理解されるであろうように、例えば、適切なプログラミングにより上記のような方法を実行するために適合される。
【００３４】
当業者にはっきり理解されるであろうように、マイクロ制御器は、第１トリアック１３０および第２トリアック１４０それぞれをトリガすることに対して、出力部１２３および１２４において適切なトリガパルスを生成するために適合される。第２トリアック１４０をトリガする結果、自動変圧器バラスト１４によりイグニッションパルスの生成がもたらされる。第１トリアック１３０をトリガすることにより、ランプ電流がスイッチングされる。
【００３５】
以下に、ソフト開始位相について、より詳細に説明する。
【００３６】
イグニッションパルスの生成
制御ユニット１２０が、例えば、開始信号入力部１２１に接続されるユーザ制御スイッチＳにより、ランプ１を開始するためのコマンドを受ける場合、制御ユニット１２０は、幹線パルスに関して特定の所定イグニッションパルス位相φＰで出力部１２３および１２４においてトリガパルスを生成し始める。このために、マイクロ制御器１２０は、入力端子１１とマイクロ制御器１２０のセンス入力部１２６との間に接続される、高抵抗値（代表的には、１ＭΩのオーダー）をもつ抵抗として容易に実施されることが可能であるゼロクロス間出回路１２５と繋がっている。好適には、出力部１２３および１２４におけるトリガパルスは同時に生成されるが、少しの時間差は許容可能である。
【００３７】
トリアック１３０および１４０をトリガした後、コンデンサ１５０における電流は共振する方式で増加し、実際の幹線電圧の値の２倍になるまでコンデンサ１５０を変化させる。バラスト１４は自動変圧器として実施されるため、実際の幹線電圧にコンデンサ１５０において共振する方式で増加する電圧を加えたものは、バラスト１４の出力１６まで変圧され、それ故、バラスト１４はその出力１６において非常に大きいイグニッションパルスを効果的に生成し、このイグニッションパルスの大きさは、代表的には、２．５ｋＶまたはそれ以上の範囲内にある。実際のイグニッションパルスの大きさは、特に、イグニッション時における幹線電圧の実際の値と、コンデンサ１５０の容量値と、バラスト１４の一次、二次巻線比に依存する。イグニッションパルスの幅は、特に、コンデンサ１５０の容量により規定されるＬＣ−時間の関係と、バラスト１４の一次の半分であって、即ち、入力端子１７と中央端子１５との間の部分、の誘導値とに依存する。適切であることが分かった実施形態において、ＬＣ−時間の関係は約４乃至５ｋＨｚの共振周波数に対応するが、この共振周波数は、代表的には、３乃至６ｋＨｚの範囲内において選択されることが可能であり、他の周波数もまた可能である。
【００３８】
ランプ電流の増加
バラスト１４およびコンデンサ１５０は、バラスト１４の出力１６において生成されるイグニッションパルスの大きさが、イグニッションパルスがランプ電極２、３間に加えられる時点に機能停止するランプ１のイグニッション閾値より十分大きくなるように、デザインされている。その結果、ランプ電流ＩＬＳはランプ１を通って流れる。この場合、ランプ電流ＩＬＳは、イグニッションパルス位相φＰが固有の電流パルス遅延Δφより大きいという事実のために、制限された最大値ＩＭにのみ達することができる（図２における時間ｔ２）。これについては図４に示されており、実験的な設定において測定されるトリガパルスＰＬについての電流ＩＬＳを示している。この段階における電流のピーク値ＩＭは約２Ａであることが、図４から明確に分かる。
【００３９】
ランプ電流の減少
幹線電圧Ｖｉｎが正弦波であって、最大値に達した後、減少するため、ランプ電流ＩＬＳはまた、その最大値に達した後、減少する。次いで、ある時点（図２における時間ｔ３）に、ランプ電流ＩＬＳは、第１トリアック１３０が導電状態から非導電状態に移行し、ランプ電流が０になるような、第１トリアック１３０の電流維持水準を通過する。この時点はまた、減衰時点ｔｅとして表される。
【００４０】
トリアック１３０および１４０の次のトリガパルスはφＰ＋１８０°において生成され、再び、ランプが機能停止になり、ランプ電流がランプ１を流れるようになるが、ここでは、反対方向に流れる。同じ幹線電圧周期内のこの第２トリガ時点は、図４においてはφＰ２で表されている。それ故、図４および２からはっきり分かるように、ランプ電流ＩＬＳは、ｔｅとｔＰ２との間の暗期間ｔＤの間には０に保たれる。φＰとｔｅとの間の期間であって、電流がランプ１を通って流れる間は、活性期間ｔＡと表される。上記の実験的設定においては、暗期間ｔＤは実質的にはｔＡと等しく、図４からはっきり理解できる。
【００４１】
開始段階の間に、上記の現象は１８０°毎に繰り返される。トリガパルスは、予測される電流遅延位相Δφより大きい値を有するように特別に選択されたイグニッションパルス位相φＰにおいて生成される。各々のトリガパルスは、イグニッションパルスがバラスト１４により生成されるようにし、各々のイグニッションパルスはランプ１が再び機能停止になるようにする。開始段階の間に、新しいイグニッションパルスが各々の暗期間ｔＤの後に生成されるため、ランプ１はいずれのタイムリーでないｄｅ−ｉｏｎｉｚｅする機会を得ることはない。
【００４２】
ピーク値の増加
イグニッション段階の間に、ランプ電流のピーク値ＩＭはその後の活性期間ｔＡにおいて増加する。図５は、図４に関する異なる時間スケールにおけるランプ電流ＩＬＳを示すグラフである。イグニッション段階は、例えば約２．５秒のように、十分長くとられる。図５においては、時間スケールの水平方向の総時間は３．２秒に相当する。このグラフにおいて、イグニッション段階はＡにより示されている。イグニッション段階Ａは、２つの副段階に分割されることができ、図５においてはＡ１およびＡ２で示されている。イグニッション段階Ａの第１副段階Ａ１の間に、ランプ電流の最大値ＩＭは、非対称な方式になるかもしれないが、増加する。これについては、第１副段階Ａ１内の後の方の時点において得られる図４に類似するグラフである図６に示している。正の電流ピークは負の電流ピークより大きさが大きいことが、具体的には、図６の左の半分において、はっきりと理解できる。しかしながら、その後の電流ピーク間の暗期間ｔＤのために、この技術の段階の問題点は効果的に抑えられる。
【００４３】
約１秒後、電流パルスのピークの大きさＩＭはもはや増加しなくなる。このことは、図５の第２副段階Ａ２への遷移を必要とする。ランプはここで十分機能しており、もはやいずれの非対象現象も現さなくなる。
【００４４】
特に、第１副段階Ａ１の間に、減衰時点ｔｅは増加したランプ電流のために後方の時点にシフトするので、暗期間ｔＤは短くなる。このことは、すでに図６に示しており、また、図６に類似しているが、イグニッション段階Ａの終了時についての図７に示している。イグニッション段階Ａの後、第１トリアック１３０が連続的にトリガされる、ランプ１の標準的な動作段階Ｂに移行される。第２トリアックはまた、連続的にトリガされることが可能であるが、これは関連性がない。
【００４５】
標準的動作
このような遷移は、図７において、はっきりと分かる。ここで、少なくとも第１トリアック１３０は一定の短絡回路であるとみなすことができ、ランプ回路は、ランプ１、バラスト１４およびコンデンサ１５０によってのみ効果的に特徴付けられる。バラストが略飽和に近づいたことにより、ここで、ランプ電流が略三角形形状となったことが、図７において理解され、数十秒後であって、典型的には、３０乃至５０秒後に、電流は減少し、電圧は増加し、波形はよりサイン波形状になる。
【００４６】
スイッチオフ
ランプのスイッチをオフにすることが所望される場合、制御ユニット１２０はトリガパルスを生成することを単純に停止する。
【００４７】
図３Ａのドライバ１１０は２つの制御可能スイッチを有する。図３Ｂは、１つの制御可能スイッチであって、この場合、トリアック１３０のみを有する本発明に従ったドライバ２１０の実施形態を示している。コンデンサ１５０は、ドライバ１１０にあるような自動変圧器バラスト１４の中央タップ１５に接続される１つの端子を有し、ランプ１とトリアック１３０との間のノードに接続される他の端子を有する。マイクロ制御器２２０は、トリアック１３０のトリガ入力部１３１に接続されるその出力部２２３にトリガパルスを生成するためにのみ必要である。
【００４８】
図３Ｂのドライバ２１０は、当業者に理解されるであろうように、図３Ａのドライバ１１０と同じ方法で動作し、制御器１１０が略同時に２つの出力部１２３および１２４においてトリガパルスを生成されることを考慮する。ドライバ２１０の有利点は、それが必要とする構成要素が少なくてすむことである。
【００４９】
上記においては、本発明について、起動問題を解決することの関連で説明した。標準的動作においては、トリアックは連続的にトリガされる。しかしながら、本発明はまた、ランプを調光するため、即ち、標準的電力より小さい電力にのいてランプを動作するために、特に有用である。
【００５０】
調光動作
図３Ａを参照するに、例えば、調光信号入力部１２２に接続されたユーザ制御スイッチＤによりランプ１を調光するためのコマンドを、通常動作中に、受ける場合、制御ユニット１２０は、幹線位相に関して特定の所定の調光パルス位相φｄで出力部１２３および１２４において、再びトリガパルスの生成を開始する。電力出力、即ち、ランプまたは調光水準に導入される電力は、電流パルス遅延Δφに関する調光パルス位相φｄのタイミングに依存する。さらに詳細には、φＡ＝φｄ−Δφとして定義される調光角φＡが略０である場合、ランプ電力は略通常の電力であり、殆ど調光は起こらない。調光角φＡが増加する場合、暗期間ｔＤは増加し、電流振幅ＩＭは減少し、それ故、ランプ電力は減少し、調光量は増加する。
【００５１】
調光は、幹線に電流ピークを生成することなく、この方法において達成されることができることに留意する必要がある。連続的な調光は、調光角φＡを連続的に変化させることにより可能であることにさらに留意する必要がある。
【００５２】
調光以外に、２つの離散的光強度水準、即ち、電力水準ＰＬ（低い）およびＰＨ（高い）において動作を可能にすることはまた好ましい。最新技術においては、これは、補助バラストがメインバラストと並列の状態でスイッチング可能であるデザインにより実現される。この場合、メインバラストは低電力水準ＰＬについてデザインされる一方、補助バラストは、高電力水準ＰＨと低電力水準ＰＬとの間の差に等しい差電力ＰＤについてデザインされる。装置が低電力水準ＰＬで動作することが所望される場合、メインバラストのみが使用される。装置が高電力水準ＰＨにおいて動作することが所望される場合、補助バラストは、並列な状態でメインバラストと共にスイッチングされる。この先行技術の解決方法の不利点は、第２バラスト、スイッチおよび装置において第２バラストとスイッチとを接続するための配線を必要とすることである。
【００５３】
本発明のさらなる特徴に従って、１つのバラストのみが必要であり、このバラストは高電力水準ＰＨについてデザインされる。装置がこう電力水準ＰＨにおいて動作することが所望される場合、そのバラストは通常電力で動作する。低電力水準ＰＬで動作することが所望される場合、装置は上記のように調光される。
【００５４】
上記において、説明したユーザ制御スイッチＤは、ユーザがランプを調光したいことを知らせる。しかしながら、調光能力は安全手段として用いられることがまた可能である。例として、図８は、例えば、ハウジング３０３を有すると、垂直方向の動作可能位置に置くことができるポスト３０２と、優位性のある紫外光を生成するためにデザインされる種類の、上記のような、１つまたはそれ以上のガス放電ランプ１を収容し且つポスト３０２に接続される１つまたはそれ以上のランプハウジング３０１とを有するソラリウム等のタニング装置３００を模式的に示している。動作において、ハウジング３０１は、ユーザがランプ１の下に横になることができるベッドのような支持台３０４の上に置かれる。ランプ１を駆動するために、装置３００は、便宜上、図８のハウジング内に描いている、本発明の実施形態に従った、１つまたはそれ以上のドライバ１１０または２１０を有する。
【００５５】
ポスト３０２の長さにより示されるように、ランプ１とベッド３０４との間の垂直方向の距離が特定の標準値を有するとき、装置３００は、生成されるべき特定の公称の光電力のためにデザインされる。この垂直方向の距離が小さ過ぎる場合、光強度はユーザにとって大き過ぎることとなる。
【００５６】
本発明のさらなる特徴に従って、装置３００は、ポスト３０２に一体化された検出器３０５を有し、ポスト３０２の長さ、即ち、前記垂直方向の距離を表す信号を、例えば調光信号入力部１２２、２２２において、制御ユニット１２０、２２０に供給する。制御ユニット１２０、２２０は、検出器信号に応じてランプまたは複数のランプ１を調光するために適合され、ポスト３０２の長さが公称より小さいにも拘わらず、ユーザにより受けられる光強度が所定の公称範囲内にあるような方法で、本発明の上記の方法に従って実行される。
【００５７】
さらに洗練された実施形態においては、装置３００は、少なくとも１つのランプハウジング３０１に一体化された検出器３０６を有し、この検出器３０６は、前記ランプハウジング３０１と前記ランプハウジング３０１の下の対象との間の垂直方向の距離を直接測定するためにデザインされ、例えば、測定される前記垂直方向の距離を表す信号を、調光信号入力部１２２、２２２において、制御ユニット１２０、２２０に供給する。この距離検出器３０６は、例えば、ＰＳＤ（位置敏感型検出器）を有することが可能である。適切な実施形態においては、位置敏感型検出器３０６は、送信波に基づいて動作することが可能であり、音波（超音波送受波器）または光波のような反射波を検出することが可能である。そのような検出器はそれ自体が知られているため、最新の検出器をここで適用することができ、それらのデザインおよび動作についてのさらなる説明は、ここでは必要ない。
【００５８】
上記の方法は、照射装置が照射される対象における好ましい光強度を生成するために予想されるいずれの状況においても適用することが可能であることは、当業者に理解される必要がある。
【００５９】
上記のように、本発明は、ガス放電ランプの調光動作を可能にする。これは、上記のように、照射強度を制御することができるという事実のみのために、既に優位性がある。しかしながら、さらなる優位性は、ここでは、装置自身の動作温度を特定の所望値に保つことが容易であることであって、このことは、下で説明するように、ソラリウム等のタニング装置に用いられるようなＵＶ光生成ランプを有するアプリケーションにおいて特に有用である。
【００６０】
当業者に理解されるであろうように、ガス放電ランプにより生成されるＵＶ光は、ＵＶＡおよびＵＶＢで表される２つの成分を有する。ＵＶＡはタニングの目的のためには有利な光であるが、ＵＶＡは不利である。残念ながら、光出力において有利なＵＶＡ光の寄与は比較的小さく、それ故、大きい強度のＵＶＢの生成を有する有用なＵＶＡを得るためには、大きい強度のランプを使用することが必要である。ＵＶＢ光が人に達することを回避するために、光出力は、実質的にすべてのＵＶＡを通過させ、実質的にすべてのＵＶＢをブロックするフィルタによりフィルタリングされる必要がある。ＵＶＡとＵＶＢとはスペクトルにおいて互いにまったく近いため、そのようなフィルタは非常にシャープなフィルタ特性を有している必要がある。これらの要求に適合する適切なガラスは、当該技術分野で周知である。そのような周知のフィルタガラスにおける問題は、フィルタ特性が温度依存性であることである。
【００６１】
一般に、ガス放電ランプは、光出力に反映する特定の許容範囲内で製造される。しかしながら、ユーザは大き過ぎる強度にさらされる必要がある一方、ユーザは特定の有用な強度を予想しているため、装置仕様は、ＵＶＡ出力が特定範囲内にあることを要求する。光出力におけるＵＶＡの量は、ランプ電力に直接依存することが知られている。それ故、上記のような本発明の調光能力を用いて、ランプにより生成されるＵＶＡの量を直接操作することが可能である。従って、本発明は、ランプが製造された後の較正方法を見越している。そのような較正方法において、ランプはドライバに連結され、スイッチをオンにされる。次いで、定常状態において、ＵＶＡの量が制御された条件下で測定される。測定されるＵＶＡの量（強度）は特定仕様に一致する必要がある。測定された強度が大き過ぎる場合、ランプ電力は、測定された強度が仕様と一致するような方法で、減少される（上記の本発明に従った調光動作）。
【００６２】
それ故、許容範囲を小さくすること、または排除の割合を減少させることが可能である。
【００６３】
ランプのランプハウジングは、特定の公称のランプ電力に従ってデザインされた。このデザインに従って、ランプハウジングは特定の公称の動作温度を前提とする。しかしながら、ランプが調光される場合、即ち、低いランプ電力において動作される場合、ランプハウジングは低い動作温度を得る。このことは、フィルタの温度のために重要であり、また、上記のように、ＵＶＢ出力量のために重要である。
【００６４】
図１０に示す、本発明のさらなる特徴に従って、タニング装置５００のランプハウジング５０１は制御可能な冷却手段５６０を備えている。さらに、制御ユニットはそのような冷却手段を制御するために適合されている。この制御ユニットは別個の制御ユニットとすることが可能であるが、図に示すように、ランプ１の動作を制御するために既に上で述べたドライバ５１０の制御ユニット５２０と同じ制御ユニットとすることが可能である。
【００６５】
優位性のある実施形態において、冷却手段５６０は、冷却空気５６３を吹き付けるためのブロワ５６１を有する。温度制御を行うために、前記制御ユニット５２０はブロワのモーター速度を制御することが可能であるが、また、冷却手段５６０は制御ユニット５２０により制御される制御可能空気バルブ５６２を有することが可能である。
【００６６】
当業者にはっきり理解されるであろうように、例えば、式またはテーブルのような、制御ユニット５２０に関連する記憶装置に記憶されることが可能である所定の関係に従って、制御ユニット５２０は、ランプ電力に関して前記冷却手段を制御するために適合されることが可能である。前記関係は特定のランプの種類に対しては固定されることが可能であり、または、それは各々の個々のランプに対して確立することが可能である。
【００６７】
上記のように、較正方法は、特定のＵＶＡ水準を得るためにランプ電力を設定した後、特定のＵＶＢ水準を得るように適切なフィルタの動作温度を得るために、適切な値に冷却電力を設定する段階を有することがまた、可能である。
【００６８】
さらに洗練された実施形態において、ランプハウジング５０１は、温度センサ５７０であって、好適には、実際のフィルタガラス温度を表すセンサ信号を生成するためにフィルタガラス５１１に一体化されたセンサであって、そのセンサの出力部は制御ユニット５２０のセンサ入力部５２９に接続される、センサを備える。制御ユニット５２０は、センサ信号により表される実際のフィルタガラス温度が所定の好ましい値を保つように、前記冷却手段５６０を制御するために適合される。
【００６９】
本発明は、ソラリウム等のようなタニング装置に用いられるようなＵＶ光生成ランプを特に意図するさらなる安全手段を提供するが、このさらなる安全手段は、誘導性負荷であって、特にガス放電ランプを駆動するためのいずれの装置において適用可能である。タニング装置の場合に、照射は所定時間の間なされ、それ以上はなされず、この時間はタニングスキームに従ってユーザにより選択されることが、一般に知られている。この目的のために、タニング装置は、ユーザにより設定されるタイマーを有し、このタイマーの目的は、ユーザにより設定された期間が終了したときに、装置のランプのスイッチをオフにすることである。しかしながら、いずれの理由のために、このタイマーがタニング装置のランプのスイッチをオフにすることに失敗した場合、バーニングの危険性が生じる。
【００７０】
それ故、タニング装置の安全性を高めるために、タイマー回路が機能しなくなった場合であっても、ランプのスイッチを自動的にオフにする安全スイッチに対する要求がある。さらに精巧な本発明の実施形態に従って、上記のドライバは、そのような安全手段を組み込むために比較的容易に適合されることができる。
【００７１】
図９は、前記安全手段が組み込まれた、本発明に従ったドライバのさらなる実施形態４１０を模式的に示すブロック図である。制御ユニット４２０は、上記のように、調光信号入力部４２２、起動信号入力部４２１、位相感知入力部４２６およびトリガ信号出力部４２３を有することが可能である。さらに、制御ユニット４２０は、所望の照射長さを表す、ユーザからタイマーコマンドを受けるためのタイマー設定入力部４２７を有する。当業者に理解されるであろうように、制御ユニット４２０は、起動信号入力部４２１におうて起動コマンドＳを受けるときに、ランプ１を起動するため、および、制御ユニット４２０がトリアック１３０をトリガすることを停止する時点で、ユーザからのタイマーコマンドＴによる設定された時間の終了まで、ランプ１の動作を継続するために、適合される。
【００７２】
しかしながら、トリガを伴わないで、トリアック１３０が短絡回路を構成する点で機能しなくなった場合、ランプ１は、制御ユニット４２０がトリアック１３０をトリガすることを停止する場合にオフになる。
【００７３】
他方、制御ユニット４２０が適正に機能しなくなった場合、例えば、制御ユニットがユーザにより設定された時間の終了を決定できないように、内部クロックが機能しなくなるため、制御ユニットはトリガリングモードに嵌まり込み、トリアック１３０をトリガすることを無制限に継続する。
【００７４】
これらの問題点を克服するために、ドライバ４１０は、ランプ１に直列状態で接続された制御可能な安全スイッチ４６０を有する。好適には、図に示すように、この制御可能な安全スイッチ４６０はリレーとして実施される。制御ユニット４２０は安全スイッチ４６０を駆動するために安全出力部４２８を有する。制御ユニット４２０は、正弦形状、ブロック形状、三角形状等とすることが可能である交流の安全信号を、その安全出力部４２８において生成するために適合される。コンデンサ４７０は、この安全出力部４２８とＡＣ／ＤＣ変換器４８０の入力部との間に連結され、その出力部は、制御可能な安全スイッチ４６０の制御入力部４６１に接続される。
【００７５】
起動信号入力部４２１における起動コマンドＳを受けることに応じて、制御ユニット４２０は、安全出力部４２８において前記交流の安全信号を生成することを開始するために、および、前記交流の安全信号を生成することを停止するために制御ユニット４２０が適合される時点に、ユーザからのタイマーコマンドにより設定される時間が終了するまで、前記交流の安全信号を生成し続けるために、適合される。
【００７６】
動作は以下のようである。ＡＣ／ＤＣ変換器４８０の入力部にコンデンサ４７０により通過された安全出力部４２８における安全信号は、ＤＣ電圧に変換され、制御可能な安全スイッチ４６０の制御入力部４６１に適用され、それ故、制御可能な安全スイッチ４６０は閉状態において動作される。ユーザにより設定された時間の終了時に、制御ユニット４２０はトリアック１３０のためにトリガパルスを生成することを停止し、また、制御可能な安全スイッチ４６０のために前記交流の安全信号を生成することも停止し、それ故、標準的環境において、トリアック１３０および安全スイッチ４６０の両方は開状態になり、ランプ１はオフになる。何ならかの理由により、トリアック１３０がオフになることに失敗した場合、制御可能な安全スイッチ４６０は開状態になるため、ランプ１はオフになる。制御ユニット４２０の内部（または、外部）クロックが機能しなくなった場合、または、制御ユニット４２０が何らかの理由で特定の状態に嵌まり込んだ場合、制御ユニット４２０はその安全出力部４２８においてもはや交流信号を生成しなくなるが、それに代えて、不確定の性質をもつ一定信号を生成する。次いで、コンデンサ４７０の出力信号と、特にＡＣ／ＤＣ変換器４８０の出力信号は０になり、それ故、制御可能な安全スイッチ４６０は、制御ユニット４２０はトリアック１３０をトリガリングし続ける場合でさえ、開状態になる。
【００７７】
交流であるとき、安全スイッチ４６０が交流電圧により動作されるために適合される場合、ＡＣ／ＤＣ変換器４８０は、原理的に省略される。
【００７８】
本発明は、幾つかの好適な実施形態を詳述することにより上記で説明したが、本発明はそのような実施形態に限定されるものではなく、むしろ、同時提出の請求の範囲に規定されるような本発明の保護される範囲内において、種々の変形および修正が可能であることを当業者は理解する必要がある。例えば、本発明の原理は、いずれの種類の誘導性負荷を駆動することにおいて適用可能である。
【００７９】
さらに、図３Ａおよび３Ｂに示した実施形態において、第１制御可能スイッチ１３０は、バラストから離れる方向のランプの側に配置される。それに代えて、このスイッチはまた、ランプから離れる方向のバラストの側に配置されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】従来のドライバの模式的なブロック図である。
【図２】ガス放電ランプにおける電圧および電流を示すグラフである。
【図３Ａ】ガス放電ランプのためのドライバについての本発明に従った第１実施形態の模式図である。
【図３Ｂ】ガス放電ランプのためのドライバについての本発明に従った第２実施形態の模式図である。
【図４】起動段階の間のイグニッションパルスに関してランプを流れる電流を示すグラフである。
【図５】大きい時間スケールの図４に類似するグラフである。
【図６】後半の時点の図４に類似するグラフである。
【図７】起動段階から標準動作への遷移における図４に類似するグラフである。
【図８】本発明の実施形態を組み込んだタニング装置を示す図である。
【図６】本発明に従った安全手段を備えたドライバを示す図である。
【図７】冷却手段を有する本発明に従ったタニング装置を示す図である。
【図１】
2006504225.tif 000003
【図２】
2006504225.tif 000004
【図３Ａ】
2006504225.tif 000005
【図３Ｂ】
2006504225.tif 000006
【図４】
2006504225.tif 000007
【図５】
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【図６】
2006504225.tif 000009
【図７】
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【図８】
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【図９】
2006504225.tif 000012
【図１０】
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【国際調査報告】
2006504225.tif 000014
2006504225.tif 000015