(57)【要約】本発明は高周波で電気エネルギーを高輝度放電（ＨＩＤ）ランプに供給する装置に関する。当該装置は、実質的に正弦波である電圧を第１周波数及び第１振幅で生成するよう構成される少なくとも１つの高周波第１電源と、当該第１電源に接続され、共振周波数が第１周波数と実質的に等しい少なくとも１つの圧電変圧器と、実質的に正弦波である電圧を第１周波数の奇数調波の周波数及び第１振幅の奇数分数の振幅で生成するようそれぞれ構成されるいくつもの第２電源と、第２電源に接続されるいくつもの圧電変圧器とを有する。
2006511049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気エネルギーを高周波でＨＩＤランプに供給する装置であって：
実質的に正弦波である電圧を第１周波数及び第１振幅で生成するよう構成される少なくとも１つの高周波第１電源；及び
該第１電源に接続され、共振周波数が前記第１周波数と実質的に等しい少なくとも１つの圧電変圧器；を有し、
実質的に正弦波である電圧を前記第１周波数の奇数調波周波数及び前記第１振幅の奇数分数の振幅で生成すべくそれぞれ構成されるいくつもの第２電源；及び、
それぞれが前記第２電源の１つに接続されるいくつもの圧電変圧器；
を特徴とする装置。
【請求項２】
前記第２電源の数が３に等しいことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記電源がそれらの周波数を変調するよう構成され、
前記第１電源の周波数と前記第２電源の周波数との間の関係が維持される
ことを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の装置。
【請求項４】
前記圧電変圧器がそれらの機能を実行する範囲内で、前記周波数が変調されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
すべての電源の周波数が単一の生成器を介して制御されることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の装置。
【請求項６】
当該装置が該装置に接続されるランプの振動を検出するトランスデューサを有し、
該トランスデューサが前記ランプで変調を検出する場合に、前記電源で生成される電圧の周波数が変調される、
ことを特徴とする請求項３又は４の何れか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーを高周波で高輝度放電（ＨＩＤ）ランプに供給する装置に関し、当該装置は、実質的に正弦波である電圧を第１周波数及び第１振幅で生成すべく構成される少なくとも１つの高周波第１電源と、該第１電源に接続され共振周波数が実質的に第１周波数に等しい少なくとも１つの第１圧電変圧器とを有する。
【背景技術】
【０００２】
係る装置は、Ｈ．ＫａｄｅｄｈａｓｈｉによるＥｌｅｃｔｒｉｃ  ｂａｌｌａｓｔ  ｕｓｉｎｇ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ  ｆｏｒ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐｓ、ＩＥＥＥ  ＰＥＳＣ９８の出版物により公知である。
【特許文献１】特開平１１−３５４８５７号公報
【非特許文献１】Ｈ．Ｋａｄｅｄｈａｓｈｉ、Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｂａｌｌａｓｔ  ｕｓｉｎｇ  ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｒａｎｓｆｏｒｅｒｓ  ｆｏｒ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｌａｍｐｓ、ＩＥＥＥ  ＰＥＳＣ９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
圧電変圧器は、２対の電極を伴う圧電性結晶により、或いは、１対の電極をそれぞれ伴う機械的に結合された圧電素子により形成される。
【０００４】
ＡＣ電圧の第１電極対への印加は、圧電素子の機械的振動を導く。その結果、ＡＣ電圧が他方の電極対で生み出される。関連部品の適切な寸法により、２つの電圧間の比率が決定される。
【０００５】
圧電変圧器の蛍光ランプへの使用は、圧電素子の使用がバラストのサイズの実質的な縮小を可能にし、イグニションユニットの使用を回避し、バラストの効率を増加させ、かつ、高い操作温度を可能にする点で有利である。
【０００６】
それにもかかわらず、これら圧電変圧器の使用は、ランプの破壊の原因ともなり得るランプ自身の音響共振の不利点を軽減できない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、音響共振の問題が軽減された高輝度放電（ＨＩＤ）ランプのための上記サプライ装置を提供することである。
【０００８】
この目的は、いくつもの第２電源及びいくつもの圧電変圧器を有する上記装置により実現される。当該第２電源のそれぞれは、実質的に正弦波である電圧を生成すべく印加される。当該正弦波は、第１周波数の奇数調波の周波数及び第１振幅の奇数分数の振幅を有する。当該圧電変圧器のそれぞれは第２電源の１つに接続される。
【０００９】
周波数が第１電源の周波数の奇数倍であり、振幅が第１電源の振幅の奇数分の１である第２電源の使用は、方形波のフーリエ合成の近似を形成する。音響共振の生成には、パワースペクトルが関連する。方形波のパワースペクトルは平坦であり、音響振動の励振が回避され得る。
【００１０】
特開平１１−３５４８５７号公報は、ロードにパワーを供給すべく非正弦波の周期的電圧を生成するために、フーリエ合成を利用するパワーサプライ装置を開示する。これは、高圧ガス放電ランプの音響共振の問題を扱わない一般的な出願書類である。
【００１１】
実際面では、限られた数の第２電源しか供給され得ず、方形波の生成は完全ではないことに留意すべきである。従って、パワースペクトルは完全には平坦にならず、すべての励振が回避できるわけではない。
【００１２】
現在利用できる情報では、１つの第１電源、２つの第２電源及び３つの圧電変圧器が、結局、製造コストと効率との間で最適な関係の装置を構成する。
【００１３】
前述の通り、実際の電源数及び変圧器数の制限は、ランプでの音響共振の問題を軽減する不完全な方形波をもたらすが、これらの問題を完全には回避しない。
【００１４】
それらの問題を回避するために、本発明の更なる好適な実施例は、第１電源の周波数と第２電源の周波数との間の関係を維持しながら、電源がそれらの周波数を調節するよう印加されるという特徴を提供する。
【００１５】
当該周波数の調整は、音響共振が励振される周波数帯域内に存在する周波数が恒常的に存在してしまうことを回避する。当該調整は、該周波数の連続的な変化を提供し、変調された信号のパワースペクトルが広い範囲にわたって拡がるようにする。これは、励振が生じる周波数帯域内でのパワーを低下させる。パラメータの適切な選択により、閾値であって、音響共振がその閾値以上なら発生し得るところの閾値の下にある範囲内にパワーを維持し得る。
【００１６】
留意すべき別の問題として、圧電変圧器の周波数−振幅変換特性がある。これらの変圧器はむしろ明白な周波数応答、すなわち結晶内の共振が発生する周波数の両サイドで、周波数特性の側面が急勾配である周波数応答を有する。これは、周波数の小さな変動が当該変圧器の２段側での電圧及びパワーの実質的な低下に帰着することを暗示する。
【００１７】
引き続き、本発明は添付図面の助けを借りて解明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は高圧ガス放電ランプを示し、当該ランプは、パワーコネクション２及びニュートラルコネクション３を有するコンセント使用のパワーサプライのようなパワーサプライにより電力供給される。
【００１９】
高周波パワーサプライを活用するために、同様に小型で高周波の回路は、基本周波数ｆｂによる信号を生成するよう構成される高周波生成器４を有する。この生成器の出力は、圧電変圧器５の入力に接続される。圧電変圧器５の出力はランプ１に接続される。
【００２０】
これまでに説明されたような回路は先行技術に従う。
【００２１】
本発明は第２生成器６を提供する。当該第２生成器６は、第１生成器４の周波数の３倍の周波数３ｆｂで、かつ、第１生成器４で生成される信号の振幅の３分の１の振幅での出力信号を生成すべく構成される。２つの生成器４及び６の間の周波数及び位相の関係を維持するために、第１生成器の出力信号が第２生成器に供給される。ここで、２つの信号間の関係は、方形波信号の第１次近似を形成するよう加算される。
【００２２】
第２生成器の出力信号は第２圧電変圧器７に供給され、その出力信号は第１圧電変圧器５の出力信号に加算される。結果的にもたらされる加算された信号は方形波信号に近似する。方形波信号は平坦なパワースペクトルを有し、ランプの音響共振がある程度回避されるようにする。
【００２３】
序文で記述したように、これは、その利点の利益を享受する本発明の第１実施例である。さらに多くの生成器及び圧電変圧器を使用することも可能である。
【実施例】
【００２４】
図２は、３つの生成器及び３つの圧電変圧器が使用される実施例を開示する。この実施例は、図１の生成器に加え、第３生成器８を有する。当該第３生成器は、第１生成器４の周波数の５倍の周波数５ｆｂで、かつ、第１生成器で生成される信号の５分の１の振幅である。これは方形波により近い近似を与え、ランプ１内での平坦なパワースペクトルが方形波により近似するようにする。
【００２５】
第３生成器８からの信号は、第３圧電変圧器９に供給され、その出力信号は、第１生成器５と第２生成器７との出力信号で加算された出力信号に加算される。
【００２６】
またこの場合、第１、第２並びに第３信号の周波数及び位相の間の関係が重要である。この第２実施例では、周波数ｆｂの参照信号を第１、第２及び第３生成器のそれぞれに供給する基本生成器が提供される。
【００２７】
ランプでの音響共振を回避するために、パワーサプライの周波数を変調することもまた可能である。制限された数の生成器及び圧電変圧器の供給は、音響共振を限定的にしか回避しない点に留意すべきである。すべての予防措置にもかかわらず、音響共振は生成され得る。周波数の変調は音響共振を回避するための別の特徴である。この第２実施例において、この特徴は基本生成器の出力信号の周波数ｆｂの変調により容易に実現され得る。
【００２８】
この変調は所定のプログラムに従って行われてもよい。プログラムの構成には当該タイプのランプの以前の経験を利用でき、装置はすぐにでもパワーを供給できる。また、圧電変圧器の動作に依存する周波数を考慮に入れるべきである。これらを考慮し、ノミナル周波数の周り約５％で周波数を変えることが好適である。
【００２９】
しかし、フィードバック構造を利用することもまた可能である。この構造はランプの近くに検出器１１を提供し、当該検出器はランプの音響共振を検出するよう配置される。当該検出器は音響検出器であってもよい。当該検出器の出力信号は基本生成器１０に供給される。当該検出器が間近の音響共振を検出する場合に、基本生成器がその周波数を変調できるようにするためである。
【００３０】
本発明の範囲から逸脱することなく、多数の修正が本発明になされ得ることは当業者にとって明白である。特に、３より多くの数の生成器及び圧電変圧器を利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１実施例に従った回路図である。
【図２】本発明の第２実施例に従った回路図である。
【図１】
2006511049.tif 000003
【図２】
2006511049.tif 000004
【国際調査報告】
2006511049.tif 000005
2006511049.tif 000006
2006511049.tif 000007