(57)【要約】本発明は、直流を交流パルス電圧に変換する回路を提案する。回路は、２又は４の制御可能な半導体スイッチと、対応するコントローラユニットとを有する。コントローラユニットは、プリセット制御モードにより、２又は４の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御する。回路が誘電体バリア放電（ＤＢＤ）ランプのドライバ回路として使用されるとき、ＤＢＤランプの発光効率は改善される。
2012532408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流を交流パルス電圧に変換する回路であって：
負荷を駆動するよう構成されるコンバータ回路であって、第１の制御可能な半導体スイッチと、第２の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有し、前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記キャパシタの直列回路は、前記変圧器の一次側と直列に接続され、前記第２の制御可能な半導体スイッチは、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路と並列に接続されるコンバータ回路；及び
第１のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するよう構成され、それにより、前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチは、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間に、前記第１の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第２の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるようにするコントローラユニット
を有する回路。
【請求項２】
前記負荷は起動モード又は通常動作モードにおいて動作し、
当該回路は、前記負荷の動作モードを検出するよう構成される検出器を更に有し、
前記コントローラユニットは、更に、前記負荷が前記通常動作モードにおいて動作する場合には、前記第１のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するよう構成される、
請求項１に記載の回路。
【請求項３】
前記コントローラユニットは、更に、前記負荷が前記起動モードにおいて動作する場合に、前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチが、ｔ６＋ｔ７＝Ｔ、ｔ８＋ｔ９＝Ｔ且つｔ６＜ｔ８である時間期間Ｔの間、前記第１の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ６の期間は閉じられ、次いで時間ｔ７の期間は開かれ、前記第２の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ８の期間は開かれ、次いで時間ｔ９の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第２のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチを制御するよう構成される、請求項２に記載の回路。
【請求項４】
直流を交流パルス電圧に変換する回路であって：
負荷を駆動するよう構成されるコンバータ回路であって、第３の制御可能な半導体スイッチと、第４の制御可能な半導体スイッチと、第５の制御可能な半導体スイッチと、第６の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有し、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの直列回路は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの直列回路と並列に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の一方の端子は、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの中点に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の他方の端子は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの中点に接続されるコンバータ回路；及び
第３のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するよう構成され、それにより、前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチは、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間に、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるようにするコントローラユニット
を有する回路。
【請求項５】
前記負荷は起動モード又は通常動作モードにおいて動作し、
当該回路は、前記負荷の動作モードを検出するよう構成される検出器を更に有し、
前記コントローラユニットは、更に、前記負荷が前記通常動作モードにおいて動作する場合には、前記第３のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するよう構成される、
請求項４に記載の回路。
【請求項６】
前記コントローラユニットは、更に、前記負荷が前記起動モードにおいて動作する場合に、前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが、ｔ６＋ｔ７＝Ｔ、ｔ８＋ｔ９＝Ｔ且つｔ６＜ｔ８である時間期間Ｔの間、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ６の期間は閉じられ、次いで時間ｔ７の期間は開かれ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ８の期間は開かれ、次いで時間ｔ９の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第４のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチを制御するよう構成される、請求項５に記載の回路。
【請求項７】
誘電体バリア放電ランプを駆動する駆動回路であって、
請求項１乃至３のうちいずれか一項又は請求項４乃至６のうちいずれか一項に記載の回路を有する駆動回路。
【請求項８】
直流を交流パルス電圧に変換するコンバータ回路を制御する方法であって、前記コンバータ回路は、負荷を駆動するよう構成され、前記コンバータ回路は、第１の制御可能な半導体スイッチと、第２の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有し、前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記キャパシタの直列回路は、前記変圧器の一次側と直列に接続され、前記第２の制御可能な半導体スイッチは、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路と並列に接続される、方法において：
前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチが、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間、前記第１の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第２の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第１のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するステップ
を有する方法。
【請求項９】
前記負荷は起動モード又は通常動作モードにおいて動作し、当該方法は：
前記負荷の動作モードを検出するステップ；及び
前記負荷が前記通常動作モードにおいて動作する場合に前記制御ステップを実行するステップ
を更に有する、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記負荷が前記起動モードにおいて動作する場合に、前記検出ステップの後に：
前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチが、ｔ６＋ｔ７＝Ｔ、ｔ８＋ｔ９＝Ｔ且つｔ６＜ｔ８である時間期間Ｔの間、前記第１の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ６の期間は閉じられ、次いで時間ｔ７の期間は開かれ、前記第２の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ８の期間は開かれ、次いで時間ｔ９の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第２のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するステップ
を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
直流を交流パルス電圧に変換するコンバータ回路を制御する方法であって、前記コンバータ回路は、負荷を駆動するよう構成され、前記コンバータ回路は、第３の制御可能な半導体スイッチと、第４の制御可能な半導体スイッチと、第５の制御可能な半導体スイッチと、第６の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有し、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの直列回路は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの直列回路と並列に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の一方の端子は、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの中点に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の他方の端子は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの中点に接続される、方法において：
前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間に、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第３のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するステップ
を有する方法。
【請求項１２】
前記負荷は起動モード又は通常動作モードにおいて動作し、当該方法は：
前記負荷の動作モードを検出するステップ；及び
前記負荷が前記通常動作モードにおいて動作する場合に前記制御ステップを実行するステップ
を更に有する、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記負荷が前記起動モードにおいて動作する場合に、前記検出ステップの前に：
前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが、ｔ６＋ｔ７＝Ｔ、ｔ８＋ｔ９＝Ｔ且つｔ６＜ｔ８である時間期間Ｔの間、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ６の期間は閉じられ、次いで時間ｔ７の期間は開かれ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ８の期間は開かれ、次いで時間ｔ９の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第４のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチを制御するステップ
を更に有する請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流を交流パルス電圧に変換する回路に係り、特に、誘電体バリア放電ランプを駆動するドライバ回路に係る。
【背景技術】
【０００２】
誘電体バリア放電（「ＤＢＤ」とも呼ばれる。）は、「無音放電」としても知られている。キセノン充填を有する誘電体バリア放電ランプは、周囲温度とは無関係の安定した動作、即時の光生成、長寿命、高エネルギＵＶ放射、水銀がないこと等の利点のために、幅広い関心を集めている。
【０００３】
ＤＢＤランプは、連続点灯又はパルス点灯により動作することができる。パルス動作は、変更されるガス圧に関連して、ランプの有意により高い発光効率をもたらすことが示されている。高効率のＤＢＤランプのために、パルス動作は好ましくは、一方、連続動作は、一般的に、効率要求が高くない用途において使用される。
【０００４】
点灯の前に、ＤＢＤランプは、完全に近い容量性負荷である。これは、２つの電極が、幾何学的に互いに近い一方で、誘電体材料により封じ込められているという事実に起因する。点灯の後、ガス放電によって導入される付加的なキャパシタンス及び損失成分が存在する。このように、あらゆるＤＢＤランプのための標準の電気的モデルは、２つのキャパシタンス及び１つの抵抗から成る。通常、ＤＢＤランプの点灯は約５ｋＶｐｐの電圧を必要とし、通常動作モードにおいては、駆動電圧は約３ｋＶｐｐであり、一方、ランプ力率は０．３よりも低い。更に、動作周波数及び駆動電圧のｄｖ／ｄｔは、ランプ効率及び放電安定性に影響を及ぼす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、ＤＢＤランプの高い発光効率のために適合された適切なパルス電圧を有して如何にして回路を設計すべきかは、解消される必要がある問題である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、一実施形態において、直流を交流パルス電圧に変換する回路の実施形態を提案する。当該回路は、２又は４の制御可能な半導体スイッチと、対応するコントローラユニットとを有する。コントローラユニットは、プリセット制御モードにより２又は４の制御可能な半導体スイッチの開閉を夫々制御する。
【０００７】
本発明の実施形態に従って、直流を交流パルス電圧に変換する回路であって、コンバータ回路及びコントローラユニットを有する回路が提案される。前記コンバータ回路は、負荷を駆動するよう構成され、第１の制御可能な半導体スイッチと、第２の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有する。前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記キャパシタの直列回路は、前記変圧器の一次側と直列に接続され、前記第２の制御可能な半導体スイッチは、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路と並列に接続される。前記コントローラユニットは、第１のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するよう構成され、それにより、前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチは、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間に、前記第１の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第２の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉される。
【０００８】
本発明の他の実施形態に従って、直流を交流パルス電圧に変換する回路であって、コンバータ回路及びコントローラユニットを有する回路が提案される。前記コンバータ回路は、負荷を駆動するよう構成され、第３の制御可能な半導体スイッチと、第４の制御可能な半導体スイッチと、第５の制御可能な半導体スイッチと、第６の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有する。前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの直列回路は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの直列回路と並列に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の一方の端子は、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの中点に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の他方の端子は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの中点に接続される。前記コントローラユニットは、第３のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するよう構成され、それにより、前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチは、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間に、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉される。
【０００９】
本発明の他の実施形態に従って、ＤＢＤランプを駆動する駆動回路であって、上述された直流を交流パルス電圧に変換する回路を有する駆動回路が提案される。
【００１０】
本発明の他の実施形態に従って、直流を交流パルス電圧に変換する回路を制御する方法であって、該回路はコンバータ回路及びコントローラユニットを有する方法が提案される。前記コンバータ回路は、負荷を駆動するよう構成され、第１の制御可能な半導体スイッチと、第２の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有する。前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記キャパシタの直列回路は、前記変圧器の一次側と直列に接続され、前記第２の制御可能な半導体スイッチは、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路と並列に接続される。当該方法は、前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチが、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間、前記第１の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第２の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第１のプリセット制御モードにより前記第１の制御可能な半導体スイッチ及び前記第２の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するステップを有する。
【００１１】
本発明の他の実施形態に従って、直流を交流パルス電圧に変換する回路を制御する方法であって、該回路はコンバータ回路及びコントローラユニットを有する。前記コンバータ回路は、負荷を駆動するよう構成され、第３の制御可能な半導体スイッチと、第４の制御可能な半導体スイッチと、第５の制御可能な半導体スイッチと、第６の制御可能な半導体スイッチと、キャパシタと、変圧器とを有する。前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの直列回路は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの直列回路と並列に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の一方の端子は、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの中点に接続され、前記キャパシタ及び前記変圧器の一次側の直列回路の他方の端子は、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチの中点に接続される。当該方法は、前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである時間期間Ｔの間に、前記第３の制御可能な半導体スイッチ及び前記第５の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチが時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の期間は開かれ、次いで時間ｔ５の期間は閉じられるモードにおいて、周期的に又は非周期的に開閉されるように、第３のプリセット制御モードにより前記第３の制御可能な半導体スイッチ、前記第４の制御可能な半導体スイッチ、前記第５の制御可能な半導体スイッチ及び前記第６の制御可能な半導体スイッチの開閉を制御するステップを有する。
【００１２】
本発明の回路がＤＢＤランプのような容量性負荷のドライバ回路として使用されるとき、ＤＢＤランプの発光効率は改善される。
【００１３】
本発明の上記の及び他の目的、特徴及びメリットは、添付の図面に関連して検討される以下の詳細な記載から、より明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】直流を交流パルス電圧に変換する回路の回路図である。
【図２ａ】本発明の実施形態に従う図１の第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２のための第１のプリセット制御モードを示す説明図である。
【図２ｂ】第１及び第２の制御可能な半導体スイッチが図２ａに示される第１のプリセット制御モードによって制御される場合のＤＢＤランプの電圧及び電流の波形を表す、点灯モードにおいて動作するＤＢＤランプに対応する説明図である。
【図２ｃ】第１及び第２の制御可能な半導体スイッチが図２ａに示される第１のプリセット制御モードによって制御される場合のランプの電圧及び電流の波形を表す、通常動作モードにおいて動作するＤＢＤランプに対応する説明図である。
【図３】本発明の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する回路の回路図である。
【図４】図３の第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２のための第２のプリセット制御モードと、ＤＢＤランプが点灯モードにおいて動作する場合のＤＢＤランプの対応する電圧及び電流波形とを示す説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する回路の回路図である。
【図６】図５の第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の第３のプリセット制御モードの概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する回路の回路図である。
【図８】図７の第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の第３のプリセット制御モードの概略図である。
【図９】本発明の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する回路を制御する方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する回路を制御する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
全ての図面を通して、同じ参照符号は、同じステップ、特性、手段、又はモジュールを表すために使用される。
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して詳細に記載する。
【００１７】
図１は、本発明に従って、負荷１０５（例えば、ＤＢＤランプ）を駆動する駆動回路の回路図である。駆動回路は、コンバータ回路１０１、コントローラユニット１０３、電源１０４及び負荷１０５を有する。コンバータ回路１０１及びコントローラユニット１０３は、直流を交流パルス電圧に変換する回路１００を形成する。当然、回路１００は他の機能ユニットを有してよい。電源１０４は直流電源であり、該直流電源は、交流電源（例えば、主電源）から変換されてよい。
【００１８】
コンバータ回路１０１は、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１、第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２、キャパシタ１０１３及び変圧器１０１４を有する。第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及びキャパシタ１０１３の直列回路は、変圧器１０１４の一次側と直列に接続され、第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２は、キャパシタ１０１３及び変圧器１０１４の一次側の直列回路と並列に接続される。図１は、漏れインダクタクタンスＬｒ、励磁インダクタンスＬｍ、寄生キャパシタンスＣｓ及び１：ｎの一次側対二次側の巻線比を有する変圧器１０１４の等価回路を表し、ｎの値は、実際の回路の必要条件に従って変更され得る点に留意すべきである。第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２は、バイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ等の半導体デバイスから成ってよい。
【００１９】
図２ａは、本発明の実施形態に従う図１の第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２のための第１のプリセット制御モードを示す説明図を表す。以下、一般性を失わずに、図２ａの第１のプリセット制御モードによって制御される図１の回路の動作工程について、負荷１０５がＤＢＤランプであるとして、詳細に記載する。図２ａは単一の時間期間Ｔに関する説明図であり、Ｔの値は一定であっても又は時間とともに変化してもよい点に留意すべきである。
【００２０】
時間期間Ｔの間、コントローラユニット１０３は、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１が時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれるようにそのスイッチを制御し、コントローラユニット１０３は、第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２が時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の間は開かれ、次いで時間ｔ５の間は閉じられるようにそのスイッチを制御する。なお、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである。実施形態において、ｔ１はｔ２よりもずっと短い。言い換えると、コントローラユニット１０３は、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２のための夫々の駆動信号Ｖ１０１１及びＶ１０１２を生成し、それらの信号を夫々第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２に印加する。図２ａ及び続く図４、図６及び図８において、高レベル電圧は、制御可能な半導体スイッチの閉成を可能にする電圧を表し、低レベル電圧は、制御可能な半導体スイッチの開成を可能にする電圧を表す。
【００２１】
ｔ１の値は時間期間Ｔの間の入力エネルギを決定する点に留意すべきである。Ｔの値は、ＤＢＤランプの電力要求及びコンバータ回路の電気パラメータに従って変更され得る。実施形態において、Ｔの値は５マイクロ秒（μｓ）から１０μｓであってよく、ｔ１の値は１００ナノ秒（ｎｓ）から１μｓであってよい。Ｔ及びｔ１の値は一定であっても、又は時間とともに変化してもよい。
【００２２】
通常、ＤＢＤランプの動作モードは２つの種類、すなわち、点灯（起動）モード及び通常動作モードに分類され得る。ＤＢＤランプの特性に従って、点灯の前に、すなわち、点灯モードにおいて、ＤＢＤランプは、完全に近い容量性負荷である。これは、２つの電極が、幾何学的に互いに近い一方で、誘電体材料により封じ込められているという事実に起因する。点灯の後、ガス放電によって導入される付加的なキャパシタンス及び損失成分が存在する。このように、あらゆるＤＢＤランプのための標準の電気的モデルは、２つのキャパシタンス及び１つの抵抗を有する。通常、ＤＢＤランプの点灯は約５ｋＶｐｐの電圧を必要とし、通常動作モードにおいては、駆動電圧は約３ｋＶｐｐである。
【００２３】
図２ｂ及び図２ｃは、夫々、点灯モード及び通常動作モードにおいて動作するＤＶＤランプに対応し、第１及び第２の制御可能な半導体スイッチが図２ａに示される第１のプリセット制御モードによって制御される場合のＤＢＤランプの電圧及び電流の波形を表す説明図である。図２ｃに示されるように、ＤＢＤランプが通常動作モードにおいて動作する場合、電圧及び電流の振幅は十分に抑制され、電気エネルギは有効に節約される。なお、図２ｂにおいては、ゆっくりとした電圧及び電流のダンピングに起因する多くの電気エネルギ損失が依然として存在する。
【００２４】
任意に、図１の回路１００は、図３に示されるように、検出器ユニット１０２を更に有することができる。点灯モードにおいて動作するＤＢＤランプに関して、図４に示される第１のプリセット制御モードが採用され得る。
【００２５】
最初に、検出器ユニット１０２は、ＤＢＤランプが点灯モード又は通常動作モードのいずれにおいて動作するのかを検出する。具体的に、検出器ユニット１０２は、ＤＢＤランプの２つの端子での電圧又はＤＢＤランプを流れる電流を検出することができる。先に記載されたように、点灯モードにおけるＤＢＤランプの端子での電圧は、通常動作モードにおけるよりもずっと高い。点灯モードにおいて、ＤＢＤランプを流れる平均電流は零であり、一方、通常動作モードにおいて、ＤＢＤランプを流れる平均電流は、零よりもずっと高い。
【００２６】
ＤＢＤランプが通常動作モードにおいて動作する場合に、コントローラユニット１０３は、図２ａの第１のプリセット制御モードにより第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２の開閉を制御する。
【００２７】
ＤＢＤランプが点灯モードにおいて動作する場合に、コントローラユニット１０３は、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２が周期的に又は非周期的に（すなわち、図４のＴの値は時間にわたって一定であるか又は変化する。）開閉されるように、図４の第２のプリセット制御モードにより、それらのスイッチを制御する。図４に示されるように、時間期間Ｔの間、コントローラユニット１０３は、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１が時間ｔ６の期間は閉じられ、次いで時間ｔ７の期間は開かれるようにそのスイッチを制御し、コントローラユニット１０３は、第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２が時間ｔ８の期間は開かれ、次いで時間ｔ９の期間は閉じられるようにそのスイッチを制御する。なお、ｔ６＋ｔ７＝Ｔ、ｔ８＋ｔ９＝Ｔ及びｔ６＜ｔ８である。
【００２８】
図４の下半分は、ＤＢＤランプが点灯モードにおいて動作する場合の、ＤＢＤランプの端子での電圧Ｖｌａｍｐ及びランプを流れる電流Ｉｌａｍｐの両方の波形の概略図を表す。図４に示されるように、図４の第２のプリセット制御モードが採用され、ＤＢＤランプが点灯モードにおいて動作する場合、電圧及び電流の夫々の振幅は十分に抑制され、電気エネルギは有効に節約される。
【００２９】
図１又は図３における、直流を交流パルス電圧に変換する回路は、ハーフブリッジ回路に基づくが、これはフルブリッジ回路によって置換されてもよい。図５は、本発明の他実施形態に従ってフルブリッジ回路に基づく直流を交流パルス電圧に変換する回路５００の回路図を表す。
【００３０】
図５において、回路５００は、コンバータ回路５０１、コントローラユニット５０３、電源１０４及び負荷１０５を有する。コンバータ回路５０１は、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３、第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４、キャパシタ１０１３及び変圧器１０１４を有する。第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の直列回路は、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３の直列回路と並列に接続される。キャパシタ１０１３及び変圧器１０１４の一次側の直列回路の一方の端子は、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の中点に接続され、他方の端子は、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３の中点に接続される。
【００３１】
図５のコンバータ回路５０１と図１のコンバータ回路１０１との間の唯一の違いは、ブリッジ回路のタイプである点に留意すべきである。従って、コントローラユニット５０３は、図２の第１のプリセット制御モードと同じ制御モードにより半導体スイッチを制御することができる。
【００３２】
図６は、本発明の実施形態に従う図５の制御可能な半導体スイッチを制御するよう構成される第３のプリセット制御モードを示す説明図を表す。
【００３３】
以下、一般性を失わずに、図６の第３のプリセット制御モードによって制御される図５の回路の動作工程について、負荷１０５がＤＢＤランプであるとして、詳細に記載する。図６は単一の時間期間Ｔに関する説明図であり、Ｔの値は一定であっても又は時間とともに変化してもよい点に留意すべきである。
【００３４】
時間期間Ｔの間、コントローラユニット５０３は、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３が時間ｔ１の期間は閉じられ、次いで時間ｔ２の期間は開かれるようにそのスイッチを制御し、コントローラユニット５０３は、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４が時間ｔ１の期間は開かれ、次いで時間ｔ３の期間は閉じられ、次いで時間ｔ４の間は開かれ、次いで時間ｔ５の間は閉じられるようにそのスイッチを制御する。なお、ｔ１＋ｔ２＝Ｔ且つｔ１＋ｔ３＋ｔ４＋ｔ５＝Ｔである。実施形態において、ｔ１はｔ２よりもずっと短い。言い換えると、コントローラユニット５０３は、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３のための夫々の駆動信号Ｖ５０１１及びＶ５０１３を生成し、それらの信号を夫々第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３に印加する。コントローラユニット５０３は、更に、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４のための夫々の駆動信号Ｖ５０１２及びＶ５０１４を生成し、それらの信号を夫々第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４に印加する。
【００３５】
図６において、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３の駆動信号は、図２ａに示される第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１の駆動信号と同じである。第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の駆動信号は、図２ａに示される第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２の駆動信号と同じである。従って、図６の第３のプリセット制御モードが採用される場合に、ＤＢＤランプが点灯モード又は通常動作モードにおいて動作する場合のＤＢＤランプの端子での電圧及びランプを流れる電流の波形の概略図は、夫々、図２ｂ及び図２ｃにおいて示されている。
【００３６】
任意に、図５の回路５００は、図３に示されるような検出器ユニット１０２を更に有することができる。これは、図７に示されている。
【００３７】
最初に、検出器ユニット１０２は、ＤＢＤランプが点灯モード又は通常動作モードのいずれにおいて動作するのかを検出する。
【００３８】
ＤＢＤランプが通常動作モードにおいて動作する場合に、コントローラユニット５０３は、図６の第３のプリセット制御モードにより第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の開閉を制御する。
【００３９】
ＤＢＤランプが点灯モードにおいて動作する場合に、コントローラユニット５０３は、図８の第４のプリセット制御モードにより第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の周期的又は非周期的な開閉を制御する。
【００４０】
図８において、時間期間Ｔの間、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３は、時間ｔ６の間は閉じられ、次いで時間ｔ７の間は開かれ、他方、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４は、時間ｔ８の間は開かれ、次いで時間ｔ９の間は閉じられる。なお、ｔ６＋ｔ７＝Ｔ、ｔ８＋ｔ９＝Ｔ及びｔ６＜ｔ８である。
【００４１】
図８において、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１及び第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３の駆動信号は、図４に示される第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１の駆動信号と同じである。第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の駆動信号は、図４に示される第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２の駆動信号と同じである。このように、図８の第４のプリセット制御モードが採用され、ＤＢＤランプが点灯モードにおいて動作する場合に、ＤＢＤランプの端子での電圧及びランプを流れる電流の夫々の波形の概略図は、図４において示されている。
【００４２】
図９は、本発明の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する図１の回路１００を制御する方法のフローチャートを表す。
【００４３】
ステップＳ９０１で、負荷１０５の動作モードが検出されている。実施形態において、ステップＳ９０１は、図３に示される検出器ユニット１０２によって実行され得る。
【００４４】
負荷１０５が通常動作モードにおいて動作する場合、次いでステップＳ９０２は、図２ａに示される第１のプリセット制御モードにより第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２を制御し、それにより、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２は、周期的に又は非周期的に開閉される。実施形態において、ステップＳ９０２は、図１又は図３のコントローラユニット１０３によって実行され得る。
【００４５】
負荷１０５が点灯モードにおいて動作する場合、次いでステップＳ９０３は、図４に示される第２のプリセット制御モードにより第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２を制御し、それにより、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２は、周期的に又は非周期的に開閉される。実施形態において、ステップＳ９０３は、図１又は図３のコントローラユニット１０３によって実行され得る。
【００４６】
図９において、ステップＳ９０１及びＳ９０３は任意のステップである点に留意すべきである。実施形態においては、ステップＳ９０２のみが含まれる。言い換えると、負荷１０５の動作モードを決定することは必要でない。負荷１０５が点灯モード又は通常動作モードのいずれにおいて動作しようと、第１の制御可能な半導体スイッチ１０１１及び第２の制御可能な半導体スイッチ１０１２の開閉は、常に、図２ａに示される第１のプリセット制御モードにより制御される。
【００４７】
図１０は、本発明の実施形態に従って直流を交流パルス電圧に変換する図５の回路５００を制御するよう構成される方法のフローチャートを表す。
【００４８】
ステップＳ１００１で、負荷１０５の動作モードが検出される。実施形態において、ステップＳ１００１は、図７に示される検出器ユニット１０２によって実行され得る。
【００４９】
負荷１０５が通常動作モードにおいて動作する場合、次いでステップＳ１００２は、図６に示される第３のプリセット制御モードにより第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４を制御し、それにより、それら４つのスイッチは、周期的に又は非周期的に開閉される。実施形態において、ステップＳ１００２は、図５又は図７のコントローラユニット５０３によって実行され得る。
【００５０】
負荷１０５が点灯モードにおいて動作する場合、次いでステップＳ１００３は、図８に示される第４のプリセット制御モードにより第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４を制御し、それにより、それらの４つのスイッチは、周期的に又は非周期的に開閉される。実施形態において、ステップＳ１００３は、図５又は図７のコントローラユニット５０３によって実行され得る。
【００５１】
図１０において、ステップＳ１００１及びＳ１００３は任意のステップである点に留意すべきである。実施形態においては、ステップＳ１００２のみが含まれる。言い換えると、負荷１０５の動作モードを決定することは必要でない。負荷１０５が点灯モード又は通常動作モードのいずれにおいて動作しようと、第３の制御可能な半導体スイッチ５０１１、第４の制御可能な半導体スイッチ５０１２、第５の制御可能な半導体スイッチ５０１３及び第６の制御可能な半導体スイッチ５０１４の開閉は、常に、図６に示される第３のプリセット制御モードにより制御される。
【００５２】
ｔ１乃至ｔ９の値は、実際の回路の必要条件に従って変更されてよく、ｔ１及びｔ２の値は、夫々の実施形態に関し同じであっても又は異なってもよい点に留意すべきである。検出器ユニット１０２、コントローラユニット１０３及びコントローラユニット５０３の機能は、単なるハードウェアによって、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせによって、実施されてよい。例えば、検出器ユニット１０２、コントローラユニット１０３及びコントローラユニット５０３の機能は、対応するプログラムを実行するＭＣＵによって実施されてよい。
【００５３】
以上、本発明の実施形態について記載してきた。本発明は前述の具体的な実施形態に制限されない点に留意すべきである。当業者は、添付の特許請求の範囲の適用範囲内で様々な変形及び変更を行うことができる。
【図１】
2012532408.tif 000003
【図２ａ】
2012532408.tif 000004
【図２ｂ】
2012532408.tif 000005
【図２ｃ】
2012532408.tif 000006
【図３】
2012532408.tif 000007
【図４】
2012532408.tif 000008
【図５】
2012532408.tif 000009
【図６】
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【図７】
2012532408.tif 000011
【図８】
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【図９】
2012532408.tif 000013
【図１０】
2012532408.tif 000014
【国際調査報告】
2012532408.tif 000015
2012532408.tif 000016
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