JP2009521086A - ランプドライバ回路内の補助電源 - Google Patents

Abstract

ランプドライバ回路は、動作周波数を有する交流電流を、例えば蛍光ランプのようなランプへ供給してそのランプを動作させる。ランプをスイッチオフするため、交流電流の周波数を非動作周波数に変化させる。周波数変化により、ランプドライバ回路のインピーダンス要素のインピーダンスが変化する。その結果、ランプ電流が０まで減少してランプが消灯する。本発明によれば、非動作周波数を有する電流が、制御回路のような更なる回路へ供給される電圧を発生させるのに使用される。従って、ランプドライバ回路及び関連制御回路は、分離した電圧供給源を必要とすることなく、動作モード又はスタンバイ即ち非動作モードで動作できる。スタンバイモードでは、制御回路はランプドライバ回路を非動作モードから動作モードへ切り替えるように制御されることができ、それによってランプをオンに切り替えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、ランプドライバ回路、及びこのようなランプドライバ回路を使用してランプを作動させる方法に関する。特に、本発明は、スタンバイモードを有するランプドライバ回路に関する。

蛍光ランプを駆動するための公知の電子式ランプドライバ回路は、ランプをオンまたはオフに切替えるための通常の電源スイッチと共に使用するように設計されている。ランプ及びランプドライバ回路がスイッチオフされると、それらは電源スイッチによって電源から切り離され、ランプ及び／またはランプドライバ回路で電力は消費されなくなる。

制御されたバラスト回路、即ち制御されたランプドライバ回路内でランプのデジタル制御が可能になり、ランプのスイッチングは電子制御信号によって遂行される。従って、ランプドライバ回路は電源スイッチによってスイッチオフされるのではなく、スタンバイモードにされる。スタンバイモードにおいては、ランプドライバ回路は、例えば、ランプをスイッチオンするための命令またはその状態をコントローラへ報告するための命令を待っている。このようなスタンバイモードでは、制御信号の受信を可能にするために、及びこのような制御信号に応答して動作できるようにするために少量の電力が必要である。

スタンバイモードを有する公知のバラスト回路では、ランプドライバ回路と統合されている分離した別個のスイッチドモード電源を用いて補助電源が作られている。補助電源を備えたこのような回路は高価であり、複雑な回路である。

本発明の目的は、分離した別個の電源を必要とせずに、スタンバイモードを有するランプドライバ回路を提供することである。

本発明の一実施の形態によるランプドライバ回路は、交流電流供給回路を含む。この電流供給回路はインピーダンス要素を含む。インピーダンス要素はランプを動作状態に駆動するための動作周波数を有する電流を供給し、またランプを非動作状態に駆動するためのスタンバイ周波数を有する電流を供給するように構成されている。ランプドライバ回路は、ランプドライバ回路に作動的に結合されている電圧供給回路を更に含み、電圧供給回路はランプが非動作状態にある時に、ある電圧を発生するようになっている。

本発明のランプドライバ回路においては、ランプは、ランプに供給される交流電流の動作周波数を使用して動作させられる。ランプをオフにスイッチさせるには、別の周波数、即ち非動作周波数を使用する。他の周波数を使用するので、インダクタンス及び／またはキャパシタンスのようなインピーダンス要素のインピーダンスが変化する。その結果、電流はランプを通って流れなくなるが、ランプに並列に接続されているキャパシタまたは他の何等かの要素を通って流れることができる。従って、ランプは消灯するが、電流はランプに並列のキャパシタまたは他の何等かの要素を通って流れ続ける。有利なことに、残っている電流は、ランプドライバ回路が制御入力信号に応答できるようにする供給電圧としての電圧を発生させるのに使用することができる。

補助電源は、例えば制御回路に給電するための公知のランプドライバ回路から、及び制御信号を使用する減光能力を有するランプドライバ回路から公知である。補助電源は、一般的にランプドライバから導出されたＨＦ信号の支援を受けるように作られている。しかしながら、これら公知のランプドライバ回路はスタンバイモードを有していない。ランプドライバ内に一般的に適用されている力率補正（ＰＦＣ）回路内の集積回路に給電する補助電源についても同じことが言える。

ランプドライバ回路内の今までも利用可能な交流電流のような信号を使用する電源のさらなる長所は、低コストであり、必要な容積及び面積が比較的小さくて済むことである。

一実施の形態においては、ランプドライバ回路はキャパシタを含み、このキャパシタは電圧を発生するための電圧供給回路内にも含まれている。従って、電圧供給回路及びランプドライバ回路は結合されている。当業者ならば、交流電流が流れているキャパシタを使用して、どのように電圧を発生させ得るかは容易に理解されよう。

一実施の形態においては、ランプドライバ回路はインダクタンスを含み、このインダクタンスは変成器の一次巻線である。変成器の二次巻線は、電圧供給回路内に含まれている。電流供給回路から供給される交流電流に応答して電圧供給回路内にある電圧を発生するために、一次巻線と二次巻線との間の結合が使用される。電圧供給回路は、発生した電圧を整流するために、変成器の二次巻線に直列に接続された整流回路を更に含むことができる。

一実施の形態においては、二次巻線は分割巻線であり、分割巻線の中央端子はマス（mass）に接続され、第１端子及び第２端子は整流回路に接続されている。従って、交流電圧は効率的に直流電圧に変換される。

一実施の形態においては、整流回路は、二次巻線の第１の端子に接続されている第１のダイオードと、二次巻線の第２の端子に接続されている第２のダイオードとを含み、電気的に共通端子と第１及び第２のダイオードに接続されている出力端子との間のノードに直流電圧が発生する。オプションとして、発生された直流電圧を平滑するために、出力端子と電気的に共通の端子との間にキャパシタを接続することができる。

一実施の形態においては、整流回路は全波整流器ブリッジであり、整流器ブリッジの第１及び第２の交流端子は二次巻線の第１の端子及び第２の端子に結合され、整流器ブリッジの第１の直流端子は電気的に共通の端子に接続されている。直流電圧は、電気的に共通の端子と整流器ブリッジの第２の直流端子に接続されている出力端子との間に発生する。オプションとして、発生された直流電圧を平滑するために、出力端子と電気的に共通の端子との間にキャパシタを接続することができる。

別の実施の形態においては、電圧供給回路は、交流供給電流を受けるためにランプドライバ回路に接続され、また交流供給電流を適当な電圧に変換するように構成されている。当業者ならば、このような電圧供給回路をどのように設計し、ランプドライバ回路内に組み込むことができるかは容易に理解されよう。

一面において、本発明は更に、照明システムを提供する。本照明システムは、本発明によるランプドライバ回路と、ランプドライバ回路に結合されていて交流電流を受けるようになっている蛍光ランプと、ランプドライバ回路の電圧供給回路に結合されていて供給電圧を受け、またランプドライバ回路に結合されていて制御入力に応答して蛍光ランプに供給される交流電流の周波数を制御するようになっている制御回路とを含む。

一面において、本発明は、ランプに交流電流を供給するランプドライバによって駆動してランプを動作させる方法を更に提供する。本方法は、ランプを動作状態に駆動するために動作周波数を有する交流電流をランプドライバ回路によって供給するステップと、ランプを非動作状態に駆動するためにスタンバイ周波数を有する交流電流をランプドライバ回路によって供給するステップと、ランプが非動作状態にある時に、スタンバイ周波数を有する交流電流を使用して、ある電圧を発生させるステップとを含む。

本発明のこれらの、及び他の面は、以下の添付図面に基づく実施の形態の詳細な説明から明白になるであろう。

図１は、蛍光ランプＦＬを動作させるための従来技術のランプドライバ回路を示している。ランプドライバ回路は、直流電圧を受けるための２つの入力端子Ｉ１，Ｉ２を含んでいる。高周波数インバータ回路は、スイッチ要素Ｓ１，Ｓ２、インダクタＬ１及びキャパシタＣ１，Ｃ２を含み、直流電圧を回路ノードＮ１とＮ２との間の交流電流に変換する。キャパシタＣ３は、蛍光ランプＦＬの電極を加熱する加熱電流を調整し、蛍光ランプＦＬを点灯させるために使用される。制御回路ＣＣは、スイッチＳ１，Ｓ２の制御端子に接続されている。

図１のランプドライバ回路の動作は当技術分野で公知である。スイッチＳ１及びＳ２は、スイッチＳ１及びＳ２が交互に導電するように切り替えられるべく、制御回路ＣＣによって制御される。なお、スイッチＳ１，Ｓ２のどちらも導通しない期間が存在してもよい。インダクタＬ１，ランプＦＬ及びキャパシタＣ３のインピーダンスによって、適当な交流電流が発生され、蛍光ランプＦＬに供給される。制御回路ＣＣによって制御されるスイッチＳ１，Ｓ２のスイッチング周波数が、発生される交流供給電流の周波数を決定する。インダクタＬ１，蛍光ランプＦＬ及びキャパシタＣ３のインピーダンスは、周波数に依存して流れることができる電流の量を決定する。

図２は、ランプが動作状態または非動作状態の何れにある時にも、ある電圧を発生する電圧供給回路を含む、ランプドライバ回路の一実施形態を示している。このランプドライバ回路の基本的部分は図１に示すランプドライバ回路と同一であり、直流電圧入力端子Ｉ１，Ｉ２、スイッチＳ１，Ｓ２、第１のインダクタＬ１、第１，第２及び第３のキャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ３、蛍光ランプＦＬ及び制御ＣＣを含む。以下に説明するように、制御回路ＣＣは、図１に示され、及び、図１に関して記載された制御回路と同一でなくてよい。

電圧供給回路は、第２のインダクタＬ２、この第２のインダクタＬ２のそれぞれの端子に接続されている第１及び第２のダイオードＤ１及びＤ２を含む。第２のインダクタＬ２は分割巻線であり、その中央端子は電気回路コモン、即ちグラウンドに接続されている。第４のキャパシタＣ４が、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２と電気回路コモン、即ちグラウンドとの間に接続されている。第４のキャパシタＣ４と第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２との間に、出力電圧端子Ｖoutが設けられている。

第１のインダクタＬ１及び第２のインダクタＬ２は、それぞれ変成器の一次巻線及び二次巻線として示されており、従って、第１及び第２のインダクタＬ１，Ｌ２は結合されている。インダクタＬ１，Ｌ２間の結合は、交流電流が第１のインダクタＬ１を流れる時に第２のインダクタＬ２に交流電流が発生することを提供する。

第２のインダクタＬ２に発生した交流電流はその交流電流の位相に応じて、中央端子から第１の端子へ、または第２の端子へ、次いでそれぞれ第１のダイオードＤ１へ、または第２のダイオードＤ２へ流れる。第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２は、電流が第４のキャパシタＣ４から第２のインダクタＬ２へ向かって流れるのを阻止する。

第２のインダクタＬ２に発生した電流は第４のキャパシタＣ４へ流れ、キャパシタＣ４を充電する。従って、第４のキャパシタＣ４にまたがって電圧が発生する。この電圧は、出力電圧端子Ｖoutへ印加される。

ランプＦＬがオフの時に出力電圧端子Ｖoutに電圧を供給するために、ランプＦＬを通って流れる電流の量が０まで減少するように交流電流の周波数を変えることによってランプＦＬをスイッチオフさせる。キャパシタＣ３を通る残っている電流は、出力電圧端子に所望の電圧を供給するのに適している。制御回路ＣＣは、周波数を制御するように構成されている。従って、図２の制御回路は、スイッチＳ１，Ｓ２を少なくとも２つの異なる周波数、即ち、動作周波数と非動作周波数で制御するように構成されている。これに対して図１の従来技術のランプドライバ回路では、制御回路は１つの所定周波数だけでスイッチを制御するように構成されている。

図３は、図２に示すランプドライバ回路での使用のため、スイッチＳ１，Ｓ２に接続されている適当な制御回路の一実施形態を示している。この制御回路は、このようなランプドライバ回路に一般的に使用されている従来技術の集積回路ＩＣを含む。集積回路ＩＣは、スイッチＳ１，Ｓ２の制御端子にそれぞれ接続されている２つの制御端子ＣＴ１，ＣＴ２を含んでいる。半ブリッジ電圧端子ＨＢ、及び電気コモン（又はマス）端子ＧＮＤはそれぞれ回路ノードに接続されている。抵抗端子ＲＴ及びキャパシタンス端子ＣＴは、抵抗Ｒ１及び第６のキャパシタＣ６からなるＲＣ回路に接続されている。端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、図２に示すようなさらなる回路要素に接続することができる。

ＲＣ回路（Ｒ１，Ｃ６）のインピーダンス特性が、スイッチＳ１，Ｓ２に適用されるスイッチング周波数を決定する。第２のスイッチング周波数を得るために、第５のキャパシタＣ５と直列の第３のスイッチＳ３が、第６のキャパシタＣ６と並列に接続されている。第３のスイッチＳ３は、手動制御可能または電子制御可能である。第３のスイッチＳ３は、例えば、適当なトランジスタであることができる。

スイッチＳ３が導通している時は、第５及び第６のキャパシタＣ５，Ｃ６が並列に接続されるので、第６のキャパシタＣ６だけの場合に比して大きいキャパシタンスが得られる。従って、もしスイッチＳ３が非導通であれば、スイッチＳ１，Ｓ２のスイッチング周波数は非動作周波数に等しく、これによりランプは消灯する。もしスイッチＳ３が導通であれば、スイッチＳ１，Ｓ２のスイッチング周波数は動作周波数に等しく、これによりランプは点灯する。このように、第３のスイッチＳ３は、蛍光ランプＦＬをオンまたはオフにスイッチさせるために使用することができる。

図４は、本発明によるユーザ制御可能な蛍光ランプＦＬを示す回路図である。図３に示したようなランプドライバ回路ＬＤＣが、ランプＦＬに交流電流を供給するために蛍光ランプＦＬに接続されている。ランプドライバ回路ＬＤＣは、出力電圧端子Ｖout,１及びＶout,２を介してユーザ制御回路ＵＣＣへ適当な電圧を供給する電圧供給回路を含んでいる。ユーザ制御回路ＵＣＣは、ユーザ制御入力端子ＵＣＩ、及びランプドライバ回路ＬＤＣの制御入力ＣＩに接続されているユーザ制御出力ＵＣＯを含む。ランプドライバ回路ＬＤＣの制御入力ＣＩは、第３のスイッチ（図３，Ｓ３，電子的に制御可能（図示せず））の状態を制御し、従って、蛍光ランプＦＬの動作状態を制御する。適当な供給電圧が、入力端子Ｉ１，Ｉ２に印加される。

動作状態においては、動作周波数を有する交流電流がランプＦＬに供給される。適当な電圧がユーザ制御回路ＵＣＣに供給され、ユーザ制御回路ＵＣＣは、ランプドライバ回路ＬＤＣを制御して動作周波数の交流電流を供給させる。

ユーザ制御入力端子ＵＣＩを通してのユーザ入力に応答して、ユーザ制御回路ＵＣＣはランプドライバ回路ＬＤＣを制御して動作周波数を適当な所定の非動作周波数へ変化させ（例えば、高くする）、それによってランプＦＬをオフに切り替える。ユーザ制御回路ＵＣＣへの電圧供給は、残っている交流電流によって維持される。以上のように、蛍光ランプＦＬはスイッチオフされるが、ランプドライバ回路ＬＤＣは、ユーザ制御回路ＵＣＣに必要な適当な電圧を供給するためにオンのままである。

ユーザ制御入力端子ＵＣＩは、如何なる種類の入力端子であっても差し支えない。例えば、この入力端子はワイヤレス通信（無線周波数、赤外線等）入力端子であることも、または有線の端子であることもできる。また、ユーザ制御回路ＵＣＣと通信するユーザ制御デバイスとの双方向通信も存在し得る。

以上に本発明の実施の形態を詳述したが、記述した実施の形態が本発明の単なる例に過ぎず、本発明が種々の形状で実現できることを理解されたい。したがって、ここで開示された特定の構造及び機能の詳細は、制限として解釈すべきではなく、単に特許請求の範囲の基礎として、及び、当業者が実際上任意の詳細な構成で種々に本発明を用いるために教示する代表的な基礎として解釈すべきである。さらに、ここで使用されている用語及び言いまわしは、制限することを意図したものではなく、むしろ本発明の理解可能な記述を提供することを意図している。

ここで用いられる不定冠詞“ａ”又は“ａｎ”は、１又は１以上として定義される。ここで用いられる複数形の用語は、２又は２以上として定義される。ここで用いられる用語“別の”は、少なくとも２番目の又はそれ以上のものとして定義される。ここで用いられる“及び／又は”を含む用語は、含む（制限しない言葉）として定義される。ここで用いられる用語“結合”は、必ずしも直接でなく、必ずしも有線によるものでなく、連結されることとして定義される。

従来技術のランプドライバ回路及び蛍光ランプを示す図である。 本発明によるランプドライバ回路及び電圧供給回路の一実施形態を示す図である。 図２のランプドライバ回路で使用される制御回路の一実施形態を示す図である。 ランプがスイッチオフされている時に制御可能なランプドライバ回路及び蛍光ランプを含む本発明による照明システムの一実施形態を示す図である。

符号の説明

Ｃ１−Ｃ６ 第１−第６のキャパシタ
ＣＣ 制御回路
ＣＩ 制御入力
ＣＴ キャパシタンス端子
ＣＴ１，ＣＴ２ 制御端子
Ｄ１，Ｄ２ 第１，第２のダイオード
ＦＬ 蛍光ランプ
ＧＮＤ 電気コモン端子
ＨＢ 半ブリッジ電圧端子
Ｉ１，Ｉ２ 入力端子
Ｌ１，Ｌ２ 第１，第２のインダクタ
ＬＤＣ ランプドライバ回路
Ｎ１ 回路ノード
Ｒ１ 抵抗
ＲＴ 抵抗端子
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ スイッチ
Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３ 端子
ＵＣＣ ユーザ制御回路
ＵＣＩ ユーザ制御入力端子
ＵＣＯ ユーザ制御出力

Claims (11)

1. 交流電流供給回路を含むランプドライバ回路であって、上記電流供給回路は、インピーダンス要素を含み、且つ、ランプを動作状態に駆動するための動作周波数を有する電流を供給し、またランプを非動作状態に駆動するための非動作周波数を有する電流を供給するように構成されており、上記ランプドライバ回路は、上記ランプドライバ回路に作動的に結合されている電圧供給回路を更に含み、上記電圧供給回路は上記ランプが非動作状態にある時に、ある電圧を発生するようになっていることを特徴とするランプドライバ回路。
2. 上記ランプドライバ回路は、蛍光ランプを駆動するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のランプドライバ回路。
3. 上記ランプドライバ回路はキャパシタを含み、上記キャパシタは上記電圧を発生するために上記電圧供給回路に含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のランプドライバ回路。
4. 上記ランプドライバ回路はインダクタンスを含み、上記インダクタンスは変成器の一次巻線であり、上記変成器の二次巻線は、上記電流供給回路から供給される交流電流に応答して、ある電圧を上記電圧供給回路に発生するために上記電圧供給回路に含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載のランプドライバ回路。
5. 上記電圧供給回路は、上記変成器の二次巻線に直列に接続された、上記発生された交流電圧を整流するための整流回路を更に含むことを特徴とする請求項４に記載のランプドライバ回路。
6. 上記二次巻線は分割巻線であり、上記分割巻線の中央端子が電気的コモンに接続され、第１の端子及び第２の端子が上記整流回路に接続されていることを特徴とする請求項５に記載のランプドライバ回路。
7. 上記整流回路は、上記二次巻線の第１の端子に接続された第１のダイオードと、上記二次巻線の第２の端子に接続された第２のダイオードとを含み、上記電気的コモンと、上記第１及び第２のダイオードに接続されている出力端子との間のノードに直流電圧を発生するようになっていることを特徴とする請求項６に記載のランプドライバ回路。
8. 上記整流回路は全波整流ブリッジであり、この整流ブリッジの第１及び第２の交流端子は上記二次巻線の第１の端子及び第２の端子に結合され、上記整流ブリッジの第１の直流端子は上記電気的コモンに接続され、上記整流ブリッジの第２の直流端子と上記電気的コモンとの間に直流電圧を発生するようになっていることを特徴とする請求項５に記載のランプドライバ回路。
9. 上記非動作周波数は、上記動作周波数より高いことを特徴とする請求項１乃至８の何れか１項に記載のランプドライバ回路。
10. 照明システムであって、
    請求項1乃至９の何れか１項に記載のランプドライバ回路と、
    交流電流を受けるために上記ランプドライバ回路に結合された蛍光ランプと、
    上記ランプドライバ回路の電圧供給回路に結合されていて供給電圧を受け、且つ、上記ランプドライバ回路に結合されていて制御入力に応答して上記蛍光ランプに供給される上記交流電流の周波数を制御する制御回路と、を含むことを特徴とする照明システム。
11. ランプに交流電流を供給するランプドライバ回路によって駆動して上記ランプを動作させる方法であって、
    上記ランプドライバ回路によって動作周波数を有する交流電流を供給して、上記ランプを動作状態に駆動するステップと、
    上記ランプドライバ回路によってスタンバイ周波数を有する交流電流を供給して、上記ランプを非動作状態に駆動するステップと、
    上記ランプが非動作状態にある時に、スタンバイ周波数を有する交流電流を使用して、ある電圧を発生させるステップと、を含むことを特徴とする方法。

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