(57)【要約】本発明は、電源によって動作する放電ランプに供給される出力電力を制御する電力制御装置において、実際のランプ電力レベルを決定する電力レベル決定手段と、前記決定されたランプ電力レベルと指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定する誤差決定手段と、前記誤差が指定されたウィンドウ内に入る場合、前記電源によって前記ランプに供給される出力電力レベルを維持し、前記誤差が前記指定されたウィンドウ外である場合、前記電源によって前記ランプに供給される出力電力レベルを前記基準電力レベルに向けて調節する出力電力決定手段とを具える電力制御装置に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源によって動作する放電ランプに供給される出力電力を制御する電力制御装置において、
実際のランプ電力レベルを決定する電力レベル決定手段と、
前記決定されたランプ電力レベルと指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定する誤差決定手段と、
前記誤差が指定されたウィンドウ内である場合、前記電源によって前記ランプに供給される出力電力レベルを維持し、前記誤差が前記指定されたウィンドウ外である場合、前記電源いよって前記ランプに供給される出力電力レベルを前記基準電力レベルに向けて調節する出力電力決定手段とを具えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力制御装置において、前記ウィンドウの幅が、前記ランプ電力におけるリップルを超えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電力制御装置において、前記ウィンドウの幅が、前記指定された基準電力レベルに依存することを特徴とする電力制御装置。
【請求項４】
請求項１、２又は３に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段が、前記ウィンドウ幅を低い基準電力レベルに向けて減少させ、前記ウィンドウ幅を高い基準電力レベルに向けて増加させる手段を具えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段は、前記ウィンドウ幅を最大ウィンドウ幅と最小ウィンドウ幅との間で変化させる手段を具え、前記最大ウィンドウ幅と前記最小ウィンドウ幅の比を、好適には約１／１０以上としたことを特徴とする電力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力制御装置において、前記最大ウィンドウ幅と前記最小ウィンドウ幅との比が、最大出力電力と最小出力電力との比と同じオーダであり、予め決められた最小ウィンドウ幅及び予め決められた最大ウィンドウ幅の境界によって制限されることを特徴とする電力制御装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段が、前記基準電力レベルを、前記出力電力決定手段に入力される予め格納された公称ランプ電力レベル及び減光レベルに基づいて決定する手段を具えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段が、前記誤差が前記ウィンドウ外である場合、各々第１補償又は第２補償によって前記出力電力レベルを反復的に増加又は減少し、前記誤差が前記ウィンドウ内である場合、前記出力電力レベルを維持する手段を具えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段が、前記誤差がメインウィンドウ内であるが前記メインウィンドウのサブウィンドウ外である場合、各々第３又は第４補償によって前記電源によって供給される出力電力レベルを増加又は減少する手段を具え、前記第３及び第４補償が各々前記第１及び第２補償より小さいことを特徴とする電力制御装置。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の電力制御装置において、前記補償が、前記出力電力手段に予め格納された係数Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３及びＣ４であることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１１】
請求項８、９又は１０に記載の電力制御装置において、前記補償の１つ又はそれ以上が前記誤差レベルに依存することを特徴とする電力制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電力制御装置において、前記ランプに供給される出力電力レベルのデューティ比又は前記出力電力レベルが、
Ｐｎ＝Ｐｎ−１＋Ｋｐ（Ｅｎ−Ｅｎ−１）＋ＫｉＥｎ
を満たし、ここで、Ｐｎは時間ｎにおいて前記ランプに供給される出力電力レベル（のデューティ比）であり、Ｐｎ−１は時間ｎ−１において前記ランプに供給される出力電力レベル（のデューティ比）であり、Ｅｎ及びＥｎ−１は各々時間ｎ及びｎ−１における誤差であり、Ｋｐは比例ゲインであり、Ｋｉは積分ゲインであることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１３】
請求項１ないし１２のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記電力レベル決定手段が、
前記ランプの両端間の実際の電圧を決定する手段と、
前記ランプにおける実際の電流を決定する手段と、
前記実際の電力レベルを前記実際の電圧及び実際の電流から決定する手段とを具えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段及び誤差決定手段が、インタフェース回路に接続したプログラム可能マイクロコントローラを具えることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の電力制御装置において、前記出力電力決定手段を、スイッチングを制御することによって前記出力電力を制御する前記電源の１つ又はそれ以上のスイッチング素子に接続することができることを特徴とする電力制御装置。
【請求項１６】
放電ランプに電力を供給する装置において、
電力を前記ランプに供給する電源と、
前記ランプ電力の実際のレベルを決定する電力レベル決定手段と、
前記決定されたランプ電力レベルと指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定する誤差決定手段と、
前記電源に接続し、前記誤差が指定されたウィンドウ外になる場合にのみ、前記ランプに供給すべき出力電力を前記基準電力レベルに向けて調節するように前記出力電力を制御する出力電力決定手段とを具えることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置において、前記直流電源が制御可能であり、前記電力決定手段が、前記出力電力を調節するように前記直流電源の出力電圧を制御することを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１６に記載の装置において、動作周波数が制御可能であり、前記電力決定手段が、前記出力電力を調節するように前記直流電源の出力電圧を制御することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１６ないし１８のいずれか１項に記載の装置において、前記電源がスイッチモード電源であることを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１６ないし１９のいずれか１項に記載の装置において、前記電源が一定周波数パルス幅変調形式のものであることを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１６ないし２０のいずれか１項に記載の装置において、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の電力制御装置を具えることを特徴とする装置。
【請求項２２】
電源によって動作する放電ランプに供給される電力を制御する方法において、
前記ランプによって消費される電力の実際の電力レベルを決定するステップと、
前記実際のランプ電力レベルと指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定するステップと、
前記誤差が指定されたウィンドウ内に入る場合、前記ランプに供給される出力電力レベルを維持するステップと、
前記誤差が前記指定されたウィンドウ外である場合、前記ランプに供給される出力電力レベルを前記基準電力レベルに向けて調節するステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、前記ウィンドウ幅が前記指定された基準電力レベルに依存することを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の方法において、前記ウィンドウ幅が低い基準電力レベルに向けて減少し、高い基準電力レベルに向けて増加することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２２、２３又は２４に記載の方法において、前記ウィンドウ幅が、最大ウィンドウ幅と最小ウィンドウ幅との間で可変であり、前記最大ウィンドウ幅及び最小ウィンドウ幅の比が約１／１０又はそれ以上であることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項２２ないし２５のいずれか１項に記載の方法において、前記基準電力レベルを、予め設定された公称ランプ電力及び入力減光レベルによって決定することを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項２２ないし２６のいずれか１項に記載の方法において、請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の電力制御装置及び／又は請求項１６ないし２１のいずれか１項に記載の装置を用いることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電源によって動作する蛍光灯、ハロゲンランプ等のような放電ランプに供給される電力を制御する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力制御装置又はバラストは、放電ランプに供給される電力を制御するのに広く使用されている。バラストを用い、前記放電ランプの予熱及び点灯を最適にし、選択された光強度を維持する目的と、前記放電ランプの固定された、しかし調節可能な電力レベルへの制御された減光の目的とに対し、前記放電ランプへの一定電力を維持することができる。
【０００３】
米国特許明細書第５９１０７１３号は、アナログ電力制御システムを開示し、このシステムにおいて、ランプ電流検知回路がランプにおける電流の信号表現を供給し、前記信号をフィードバックループにおいて使用し、電源を前記ランプに対して調節する。この電力制御システムは、前記ランプにおける電流を安定させることを目的とする。しかしながら、ランプ電力を安定させるような電源の調節は実現されない。
【０００４】
米国特許明細書第４９２８０３８号は、電力スイッチのスイッチング周波数によって制御される電源を有するアナログ電力制御回路を開示する。ランプに供給される電力を、前記ランプに置ける電流の代わりに前記電力スイッチ自身を流れる検知された電流に基づいて制御する。
【０００５】
米国特許明細書第５８０６０５５号は、アナログ制御ループをディジタル制御ループによって近似するディジタルバラスト（電力制御装置）を開示する。このディジタルバラストは、比較的低いコストの電力制御を与える。ディジタルバラストは、アナログバラストと比較して多目的に使え、複雑な制御及びタイミング処理のより容易な実現を可能にする。
【０００６】
一般に、ランプの電源は幹線であり、したがって、信号はリップル（一般に１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ）を含む電源によって供給される。このリップルは、測定されたランプ電圧及び／又は測定されたランプ電流のような制御ループ信号においても存在する。前記制御ループ信号を使用するディジタル制御は、前記リップルを打ち消すことに挑戦する。これは、標本化周波数及びリップルの混合を生じるかもしれず、この混合は、目に見える光フリッカを結果として生じる前記制御ループにおける不安定を生じるかもしれない。
【０００７】
本発明の目的は、改善された安定性を有する、放電ランプに供給される電力を制御する電力制御装置及び方法を提供することである。
【０００８】
本発明の第１態様によれば、電源によって動作する放電ランプに供給される出力電力を制御する電力制御装置において、
実際のランプ電力レベルを決定する電力レベル決定手段と、
前記決定されたランプ電力レベルと指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定する誤差決定手段と、
前記誤差が指定されたウィンドウ内である場合、前記電源によって前記ランプに供給される出力電力レベルを維持し、前記誤差が前記指定されたウィンドウ外である場合、前記電源いよって前記ランプに供給される出力電力レベルを前記基準電力レベルに向けて調節する出力電力決定手段とを具える。前記出力電力レベルを、前記基準電力レベル、例えば前記ランプのユーザによって設定された（減光）レベルと、実際の電力レベルとの間の差が、前記指定された値を超える場合にのみ調節する。この値を、前記ランプによって消費される電力におけるリップルより大きくなるように選択する。前記基準電力レベルと測定されたランプ電力レベルとの間の差が小さい場合、この差をリップルによって生じたものと考え、したがって保証動作を行わない。
【０００９】
ディジタル電力制御装置において、実際の電力レベルと結果として生じる誤差とを、例えば５００Ｈｚのクロックレートによって反復的に決定し、前記出力パワーレベルを前記基準レベルに向けて反復的に調節する。
【００１０】
一方において、前記ウィンドウを、前記リップルを除去するのに十分なほど広くすべきである。他方において、前記ウィンドウを、減光されたランプの十分な電力制御を与えるのに十分なほど狭くすべきである。したがって、好適実施例において、前記ウィンドウの幅を、前記指定された基準電力レベルに依存するように決定する。直流電源電圧におけるリップルが、前記電源の電流消費が低い出力電力において低下するために、出力電力レベルが減少すると共に低下するにつれ、前記ウィンドウは、より低い基準電力レベルの方へ固定される。
【００１１】
他の好適実施例において、前記出力電力決定手段は、前記ウィンドウ幅を最大ウィンドウ幅と最小ウィンドウ幅との間で変化させる手段を具え、前記最大ウィンドウ幅と前記最小ウィンドウ幅との比を、好適には約１／１０以上とする。最小ウィンドウ幅を、（例えば、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータの分解能によって決定される）入力及び／又は出力分解能により生じるリミットサイクル発振を打ち消すように維持するべきである。したがって、前記最大及び最小ウィンドウ幅を、使用する電子回路網（マイクロコントローラ）の分解能に依存して可変とする。高い解像度を有するマイクロコントローラの場合において、大きい比が好適である。
【００１２】
他の好適実施例において、前記出力電力決定手段は、前記基準電力レベルを予め格納された公称ランプ電力レベル及び減光レベルに基づいて決定する手段を具え、前記基準電力レベルは前記出力電力決定手段への入力である。これは、異なった形式（５０Ｗ、６０Ｗ等）のランプに好適な前記電力制御装置を形成する。ランプ形式間の変更は、公称電力の値のみの変更を伴い、前記公称電力値を、好適には、後に説明すべきマイクロコントローラに格納し、前記電力制御装置を特定の形式のランプに適合させる。
【００１３】
他の好適実施例において、１つ以上の補償は前記誤差レベルに依存する。前記誤差が大きい場合、前記制御装置は、前記出力電力を、比較的大きいステップサイズを使用して反復的に補償し、前記誤差が小さい場合、前記制御装置は、前記出力電力を、比較的小さいステップサイズを使用して反復的に補償する。
【００１４】
他の好適実施例において、前記出力電力決定手段及び誤差決定手段は、インタフェース回路（ＩＦＣ）に接続したプログラム可能マイクロコントローラ（ＭＣ）を具える。前記マイクロコントローラは、ソフトウェアをそのメモリに格納することによってプログラム可能である。前記制御装置の異なったランプ形式への適合と、複雑な制御及びタイミング処理を実現することとを、前記マイクロコントローラにおいて動作するソフトウェアの適合によって達成することができる。
【００１５】
好適実施形態において、前記出力電力決定手段を、前記電源の１つ以上のスイッチング素子に接続し、前記スイッチング素子のスイッチングを制御することによって前記出力電力を制御することができる。前記ランプに供給される出力電圧は、この実施例において、前記スイッチング素子のデューティ比に依存する。
【００１６】
本発明の他の態様によれば、好適には前述の電力制御装置を具え、電力を放電ランプに供給する装置において、
電力を前記ランプに供給する電気デューティ比制御電源と、
前記ランプ電力の実際のレベルを決定する電力レベル決定手段と、
前記決定されたランプ電力レベルと、指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定する誤差決定手段と、
前記電源に接続し、前記ランプに供給されるべき前記出力電力を、前記誤差が指定されたウィンドウ外である場合にのみ、前記基準電力レベルに向けて調節するように前記電源のデューティ比を制御する出力電力決定手段とを具える装置が提供される。この装置において、好適には、上述した電力制御装置を用いる。好適実施例において、前記直流電源を制御可能とし、前記電力決定手段が、前記直流電源の出力電圧（ＵＤＣ）を、前記出力電力を調節するように制御する。この実施例において、電源電圧変化方法を前記出力電力の制御に用いる。依然として他の好適実施例において、前記電源の動作周波数を制御可能とし、前記電力決定手段が、前記直流電源を、前記出力電力を調節するように制御する。この実施例において、周波数変化方法を前記出力電力の制御に用いる。
【００１７】
本発明の他の態様によれば、電源によって動作する放電ランプに供給される電力を制御する方法において、
前記ランプによって消費される電力の実際の電力レベルを決定するステップと、
前記実際のランプ電力レベルと、指定された基準電力レベルとの間の誤差を決定するステップと、
前記誤差が指定されたウィンドウ内に入る場合、前記ランプに供給される出力電力レベルを維持するステップと、
前記誤差が指定されたウィンドウ外である場合、前記ランプに供給される出力電力レベルを前記基準電力レベルに向けて調節するステップであって、前記ウィンドウの幅を好適には前記指定された基準電力レベルに依存させる、ステップとを含む方法が提供される。
【００１８】
他の利点、特徴及び詳細を、以下の本発明の好適実施例の説明において与える。この説明において、添付した図面を参照する。
【００１９】
本発明の好適実施例によるランプ電源は、一定周波数パルス幅変調（ＰＷＭ）形式のデューティ比制御電源であり、前記ランプの点灯と、通常動作と、減光動作とに同じ周波数を使用する。図１に示す実施例において、前記電源はハーフブリッジであり、方形波信号を発生し、前記ランプ点灯及び通常／減光動作の役に立つ。
【００２０】
前記電源は、対称モードにおいて動作する。前記２つのスイッチング素子のデューティ比は等しく、これらのオン時間は互いにスイッチング周波数の１／２だけ分離する。点灯段階において、ＬＣ結合Ｌｌａｍｐ、Ｃｌａｍｐは負荷が掛からず、前記ランプの両端間に高い電圧を発生する。これは、前記ランプの点灯を引き起こす。バーン段階において、前記ＬＣ結合Ｌｌａｍｐ及びＣｌａｍｐは前記ランプによって負荷が掛けられる。前記ランプに加えられる電力は、前記デューティ比によって決定される。したがって、前記ランプ電源は、１つのパラメータ、前記スイッチング素子のデューティ比によって制御される。
【００２１】
図１のブロック図において、ダイオードブリッジＢ１を幹線（２００Ｖ交流）に接続することを示す。ブリッジＢ１は、前記幹線を整流し、約３００Ｖの直流電源電圧を供給する。
【００２２】
前記ランプを駆動するハーフブリッジ駆動回路を示し、前記スイッチング素子を２つのパワートランジスタ（パワーＦＥＴ）Ｑ１及びＱ２によって形成する。スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートを、以下に説明すべき制御回路から生じる駆動信号ＧＨＢ１及びＧＨＢ２によって駆動する。
【００２３】
直流阻止キャパシタＣＤＣと、前記ランプを駆動するＬＣ結合Ｌｌａｍｐ、Ｃｌａｍｐと、パワートランジスタＱ１及びＱ２の各々に関する制御信号ＧＨＢ１及びＧＨＢ２を供給するインタフェース回路（ＩＦＣ）に接続したマイクロコントローラＭＣとをさらに示す。前記マイクロコントローラが比較的低い電圧（代表的に５Ｖ電源電圧）において動作するため、前記入力信号は０から５Ｖまでの範囲内でなければならず、したがって、前記マイクロコントローラが与えることができる出力信号もこの範囲内である。したがって、電圧及び電流を前記マイクロコントローラ（ＭＣ）に使用可能な表示信号に変換し、前記マイクロコントローラ（ＭＣ）からの制御信号をスイッチング素子Ｑ１及びＱ２に使用可能なドライバ信号に変換する前記インタフェース回路（ＩＦＣ）を設ける。マイクロコントローラＭＣに、Ａ／Ｄコンバータ及びＤ／Ａコンバータと、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）と、プログラム可能又はプログラム不可能及び／又はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）とを設ける。前記メモリにおいて制御ソフトウェアを格納する。
【００２４】
図１に示していないが、前記ランプの点灯前に電極を予め加熱する電極加熱回路、種々の形式の保護回路等を設けることもできる。
【００２５】
マイクロコントローラＭＣは、ソフトウェア制御の下で、方形波を出力し、この方形波を、前記インタフェース回路においてＲＣフィルタによって平均化し、リップル成分を除去する。結果として生じる直流電圧をインタフェース回路（ＩＦＣ）によって使用し、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の各々に関するドライバ信号ＧＨＢ１及びＧＨＢ２を発生する。したがって、前記ランプに対して前記電源を制御するデューティ比は、前記マイクロコントローラのメモリに格納されたソフトウェアによって制御され、決定される。
【００２６】
前記ランプにおける電力又は電流の安定性の機能と、点灯の最適化の機能と、予備加熱及び電極過熱の機能と、異なったランプ形式への適合の機能とを、前記マイクロコントローラにおいて動作するソフトウェアを適合させることによって達成することができる。これらの機能を、前記マイクロコントローラが、前記ランプにおける電流、前記ランプの両端間の電圧、電源電流及び電源電圧のような複数の物理量の測定を行うディジタル制御ループによって実現する。
【００２７】
Ｉｌａｍｐは、前記ランプにおいて流れる電流である。Ｉｌａｍｐを、種々の方法において決定することができる。図１の実施例において、Ｉｌａｍｐを、ランプ電流トランスによって決定し、ランプ電流トランスＴの一次巻線を、前記ランプの電極とグランドとの間に接続する。ランプ電流トランスＴの二次巻線の電圧を、ブリッジ回路（図示せず）において整流し、平均化する。結果として生じる信号は、ランプ電流Ｉｌａｍｐを表す。
【００２８】
Ｕｌａｍｐは、前記ランプの両端間の実際の電圧である。Ｕｌａｍｐを、種々の方法において決定することができる。図１の実施例において、Ｕｌａｍｐを、高オーミック分割器及び整流回路（ＤＲＶ）から得た電圧によって表す。
【００２９】
Ｉｓｕｐｐｌｙを、分割器ＤＩのシャント抵抗の両端間の平均電圧によって表し、Ｕｓｕｐｐｌｙを、分割器ＤＵからの平均電圧によって表す。
【００３０】
信号Ｉｌａｍｐ、Ｕｌａｍｐ、Ｕｓｕｐｐｌｙ及びＩｓｕｐｐｌｙをインタフェース回路（ＩＦＣ）に供給し、インタフェース回路（ＩＦＣ）は、これらの電圧を、前記マイクロコントローラに使用可能な表示信号に変換する。
【００３１】
実際のランプ電力を、前記ランプの両端間の電圧Ｕｌａｍｐと、前記ランプにおいて流れる電流Ｉｌａｍｐとを同時に測定し、次に、測定された電圧Ｕｌａｍｐ及び電流Ｉｌａｍｐを乗算することによって計算することができる。この乗算を、前記マイクロコントローラにおいて行う。例えば、以下の指数ディジタルフィルタを用いることによって平均電力レベルを計算することも考えられる。
Ｐｌａｍｐ，ｎ：＝Ｐｌａｍｐ，ｎ−１＊（１−ａ）＋ａ＊Ｉｌａｍｐ，ｎ−１＊Ｕｌａｍｐ．ｎ−１
ここで、Ｐｌａｍｐ，ｎは時間ｎに関して計算されたランプ電力値であり、Ｐｌａｍｐ，ｎ−１、Ｕｌａｍｐ．ｎ−１及びＩｌａｍｐ，ｎ−１は、時間ｎ−１に関する電力、電圧及び電流であり、ａは一定である（０＜ａ＜１）。
【００３２】
このようにして得られた制御入力電力Ｐｌａｍｐ，ｎを、実際の所望の電力レベル（目標レベル）を表す基準電力レベルＰｒｅｆと比較する。前記基準電力レベルを、マイクロコントローラＭＣのメモリに予め格納され、使用する特定のランプに依存する公称ランプ電力と、前記ランプの減光レベルを表す多数の予め格納された値の１つとを乗算することによって得る。前記減光レベルを、種々の方法において、例えば、オペレータによって動作すべきスイッチ（図示せず）の調節によって設定することができる。
【００３３】
前記マイクロコントローラにおいて動作するソフトウェアによって実現されるランプ電力制御手順は、前記ランプ電力を前記基準電力レベル又は減光レベルにしたがう値に維持することを目的とする。前記制御手順を、ファジールールセットを用いることによって、特に、前記ファジールールセットを積算ウィンドウ処理において用いることによって実現することができる。
【００３４】
前記積算ウィンドウ処理において、前記測定された電力レベルの前記基準電力レベルからの偏差（誤差）の大きさ及び符号は、どの動作を行うべきかを決定する。図２において、−Ｗ／２から＋Ｗ／２までに及ぶウィンドウを示す。前記偏差がこの｛−Ｗ／２，＋Ｗ／２｝ウィンドウ内である場合、補償動作を行わない。前記偏差が｛−Ｗ／２，＋Ｗ／２｝ウィンドウ外である場合、前記マイクロコントローラは補償動作を行い、結果として前記マイクロコントローラの出力の補償された値が生じる。これは結果として、ＧＨＢ１及びＧＨＢ２のデューティ比の補償された値と、したがって、出力ランプ電力Ｐｌａｍｐの補償された値とを生じる。
【００３５】
上記説明を、どのようにして前記マイクロコントローラが１つの積算ウィンドウのみを使用する積算ウィンドウ制御処理を行うかに与えた。他の好適実施例において、前記マイクロコントローラは、図３に示すような２つ以上のウィンドウを使用する積算ウィンドウ制御処理を実現する。例えば、前記偏差が第１｛−Ｗ１／２，＋Ｗ１／２｝（サブ）ウィンドウ内である場合、補償を適用しない。前記偏差が第１（サブ）ウィンドウ｛−Ｗ１／２，＋Ｗ１／２｝外であるが、第２ウィンドウ｛−Ｗ２／２，＋Ｗ２／２｝内である場合、第１補償Ｃ１を適用し、前記偏差が第２ウィンドウ｛−Ｗ２／２，＋Ｗ２／２｝外である場合、第１補償Ｃ１より大きい第２補償Ｃ２を適用する。示した実施例において、補償Ｃ１及びＣ２を、前記出力電力を、各々比較的小さいステップサイズ及び比較的大きいステップサイズによって増加又は減少することによって実現する。例えば、オペレータが上述したスイッチを動作し、減光レベル、したがって、前記基準電力レベルをその元の値の半分に設定する場合、これは前記比較的広いウィンドウ外の負の偏差を生じ、結果として、前記マイクロコントローラは、出力電力レベルの速い減少によって応答する。前記偏差が前記比較的広いウィンドウ内の範囲に達したが、前記比較的狭いウィンドウ外となった後、この結果として、前記出力電力レベルのゆっくりした減少、又は、前記偏差が正になる場合は増加が生じる。
【００３６】
上記実施例において、前記補償を、一定値の比較的小さいステップサイズと比較的大きいステップサイズとして実現する。これは、前記補償が、前記測定された電力レベルの前記基準電力レベルからの偏差（誤差）と無関係であることを意味する。しかしながら、他の実施例において、前記ランプに供給される出力電力、又は、少なくとも前記ランプに供給される電力のデューティ比は、
Ｐｎ＝Ｐｎ−１＋Ｋｐ（Ｅｎ−Ｅｎ−１）＋ＫｉＥｎ
を満たし、ここでＰｉは時間ｎにおいて前記ランプに供給される出力電力レベル（のデューティ比）であり、Ｐｎは現在の標本の前記ランプに供給される出力電力レベル（のデューティ比）であり、Ｅｎ及びＥｎ−１は現在の標本及び前の標本の誤差であり、Ｋｐは比例ゲインであり、Ｋｉは積分ゲインである。ゲイン係数がＷ／２＜Ｅ＜＋Ｗ／２を満たす誤差信号に関して無効である場合、我々は１つのウィンドウ積算／比例ディジタル制御を有する。これは、２つ以上のウィンドウにも適用可能である。前記ゲイン係数が−Ｗ１／２＜Ｅ＜＋Ｗ１／２を満たす誤差信号に関して無効であり、−Ｗ２／２＜Ｅ＜−Ｗ１／２又は＋Ｗ１／２＜Ｅ＜＋Ｗ２／２ならば比較的小さい値を有し、Ｅ＜−Ｗ２／２又はＥ＞＋Ｗ２ならば比較的大きい値を有する場合、２つのウィンドウ積算／比例ディジタル制御が達成される。この実施例において、前記出力電力の補償は誤差Ｅに依存し、前記出力電力を補償する反復のプロセスは、比較的短い時間に集中する。
【００３７】
前記直流電源は整流された幹線であるため、前記電源によって供給される信号はリップル（一般に、１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚ）を含む。このリップルは、測定されたランプ電圧Ｕｌａｍｐ及び測定されたランプ電流Ｉｌａｍｐにおいても存在し、したがって、ランプ電力Ｐｌａｍｐの計算されたデューティ比においても存在する。前記ディジタル制御は、前記リップルを打ち消すことを試みる。これは、前記標本化周波数及びリップルの混合を生じるかもしれず、可視光フリッカを結果として生じる制御ループの不安定を引き起こすかもしれない。したがって、前記ウィンドウは、前記制御ループを安定に保つのに十分な幅を持たなければならない。前記測定されたランプ電力におけるリップルを減少するために、前記ウィンドウは、前記ランプの公称電力の少なくとも１０％の幅を有するべきである（すなわち、Ｗ＝０．１×Ｐｎｏｍｉｎａｌ）。５０Ｗ公称電力のランプに関する高周波電源は、例えば、＋／−２．５Ｗのアンチリップルウィンドウを必要とする（すなわち、Ｗ＝２．５）。前記出力電力レベルを５Ｗまで減光し、同じウィンドウを用いた場合、制御許容誤差は、２．５Ｗないし７．５Ｗである。後者の場合において、前記ウィンドウは、電力制御が不十分なほど広い。
【００３８】
前記直流電源におけるリップルは、前記高周波電源の電流消費が低い出力電力において低下するため、減光が増すにつれて減少する。図４は、５０Ｗの公称電力において駆動されている場合と、５Ｗの減光された電力レベルにおいて駆動されている場合とにおける前記ランプに対する直流電源電圧におけるリップルを示す。公称電力における最大リップルは約５Ｗであり、これは、前記公称電力の約１０％である。したがって、−２．５Ｗから＋２．５Ｗまでのウィンドウ（Ｗ１＝５Ｗ）が、前記制御ループを安定に保つのに十分である。５Ｗの減光電力レベルにおけるリップルは約５０ｍＷであり、これは前記ランプの公称電力の約０．１％である。この場合において、−２５ｍＷから２５ｍＷまで変化するウィンドウ（Ｗ１＝５０ｍＷ）が、前記制御ループを安定に保つのに十分である。したがって、前記ウィンドウは、より高い程度の減光に向かって引き締められる。
【００３９】
しかしながら、最小ウィンドウ幅を、（例えば、前記Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータの分解能によって決定される）入力及び／又は出力分解能の不足によって生じるリミットサイクル発振を打ち消すように維持すべきである。
【００４０】
好適実施例において、前記ウィンドウ幅を、マイクロコントローラ（ＭＣ）のメモリに、前記基準電力の関数として、又は、前記減光レベルの関数として予め格納する。
【００４１】
メモリテーブルにおいて、複数のウィンドウ幅値と対応する減光レベル値とを格納し、これらの値を、前記メモリから、オペレータによって設定された減光レベルに応じて検索する。図５は、前記ウィンドウ幅を前記ランプの減光レベルの関数として表す連続曲線を示す。前記ランプを５０Ｗの公称電力において動作する場合、５Ｗの最大ウィンドウ幅Ｗ１を用いる。前記制御許容誤差は、＋４７．５Ｗから＋５２．５Ｗであり、十分な電力制御を可能にする。前記ランプを５Ｗの減光電力レベルにおいて動作する場合、前記ウィンドウ幅は、反復的にしだいに１Ｗのウィンドウ幅Ｗ１に変わり、すなわち、そのしだいサイズの約１／５に減少する。この場合における制御許容誤差は、＋４．５Ｗから＋５．５Ｗであり、十分な電力制御を可能にする。
【００４２】
前記ランプを前記公称電力の１０％未満のさらなる減光電力レベルにおいて動作する場合、前記ウィンドウ幅を、前記幅が前記マイクロコントローラ及びそのＡ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータの分解能にとりわけ依存する最小ウィンドウ幅に達するまで、さらに減少する。
【００４３】
図５は、出力電力が減少すると共に線形的に減少するウィンドウ幅を示す。しかしながら、前記ウィンドウ幅の非線形減少、例えば、前記最大出力電力の領域における比較的遅い減少と、前記最小出力電力の領域における比較的速い減少とが有利であるかもしれない。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】放電ランプを動作する本発明の好適実施例を示すブロック図である。
【図２】出力電力と基準電力との間の偏差に用いるべき積算ウィンドウを示す。
【図３】出力電力と基準電力との間の偏差に用いるべき２つの積算ウィンドウを示す。
【図４】ランプを公称電力レベル及び減光電力レベルにおいて動作する場合のランプ電力におけるリップルのグラフを示す。
【図５】漸次変化ウィンドウに関して減光レベルの関数としてウィンドウ幅を示す。
【国際公開パンフレット】
2004527897.tif 000002
2004527897.tif 000003
2004527897.tif 000004
2004527897.tif 000005
2004527897.tif 000006
2004527897.tif 000007
2004527897.tif 000008
2004527897.tif 000009
2004527897.tif 000010
2004527897.tif 000011
2004527897.tif 000012
2004527897.tif 000013
2004527897.tif 000014
2004527897.tif 000015
2004527897.tif 000016
2004527897.tif 000017
2004527897.tif 000018
2004527897.tif 000019
【国際調査報告】
2004527897.tif 000020
2004527897.tif 000021