JP2012531701A - 蛍光ランプのための電子バラスト - Google Patents

Abstract

ランプ負荷に給電するための電子バラストについて記載する。電子バラストは、交流電圧を供給するようハーフブリッジ構成で配置されるインバータと、少なくとも１つのランプ負荷回路とを有する。インバータは、直流供給電圧を受ける直流端子に接続される上スイッチと、インバータのインバータ端子で交流電圧を生成するようハーフブリッジ構成で配置される第１の下スイッチとを有する。第１のダイオード及び第２の下スイッチが直列に接続される。この直列配置は、第１の下スイッチと並列に接続される。ランプ負荷に給電するランプ負荷回路は、第１のダイオードと第２の下スイッチとの間のノードに接続される。インバータが蛍光ランプに給電し、且つ、ランプ負荷回路が蛍光ランプの電極を熱する加熱回路を有するとき、加熱回路は、加熱変圧器と、加熱変圧器の一次巻線と並列に接続される第２の下スイッチとを有する。そのようにして、加熱回路は、蛍光ランプに供給される電流又は蛍光ランプの動作条件とは無関係に動作し且つ制御され得る。

Description

本発明は、照明システムの分野に係り、特に蛍光ランプに係る。蛍光ランプの点灯の前に、蛍光ランプの電極は（予め）加熱される。本発明は、１又はそれ以上の蛍光ランプ及び加熱回路のような他のランプ負荷回路を動作させる電子バラストを提供する。

蛍光ランプの電極を熱する加熱回路を備える蛍光ランプ用の電子バラストは、例えば、米国特許出願公開第２００７／０２９６３５５号明細書（特許文献１）又は米国特許第５８５４５３８号明細書（特許文献２）において記載されている。蛍光ランプの電極を加熱又は予熱するために、キャパシタと、加熱変圧器の一次巻線と、スイッチ又はスイッチング素子との直列接続が用いられてよい。加熱変圧器は、例えば、加熱電流を電極に供給するよう配置される二次巻線を設けられてよい。

このような配置の欠点は、加熱スイッチがオフ状態にある場合に、加熱が決して十分にオフされ得ないことである。これは、全てのタイプのスイッチが寄生キャパシタを有し、これにより加熱変圧器の一次巻線に漏れ電流が流れて、電極を流れる加熱電流を引き起こすという事実に起因する。この（漏れ）加熱電流は、１００％のランプ放電電流では必然的でない。しかしながら、それは、より低い蛍光ランプドライバエネルギ効率の一因となり、従って望ましくない。

一般的に、電子バラストは、交流（ＡＣ）電力を蛍光ランプに供給するハーフブリッジ（ＨＢ）インバータを有する。蛍光ランプに供給される電力を決定するために、かかるインバータは、しばしば、ハーフブリッジインバータの下側スイッチと直列に抵抗を設けられる。この抵抗は、例えば、ランプ電力の測定又は推定を提供するよう、平均ＨＢ入力電力を測定するために用いられる。ランプ電力を表す信号を得ることは、調光のために有用でありうる。信号がランプ電力を表すために、信号は、他の電力成分によって影響されるべきではない。

しかしながら、従来の加熱回路においては、加熱電流は、また、抵抗を通って流れるよう配置されることがある。結果として、ランプ電力を決定又は推定するために抵抗を用いることは、従来の加熱回路が用いられる場合には結果を生じさせる可能性がある。別の従来のランプ負荷回路が並列に接続される場合も同様である。

更に、欧州特許第１１９１８２４号明細書（特許文献３）においては、加熱変圧器の一次巻線に並列に接続されるスイッチを有する加熱回路を直列共振ランプ負荷回路と直列に設けることが提案されている。しかしながら、かかる回路では、変圧器の加熱電流を制御する、比較的大きくて高価なスイッチが設けられる必要がある。

米国特許出願公開第２００７／０２９６３５５号明細書 米国特許第５８５４５３８号明細書 欧州特許第１１９１８２４号明細書

上記の欠点のうち少なくとも１つを解消する、ランプ負荷、特に誘導性ランプ負荷のための電子バラストを提供することが望ましい。

従って、本発明の一態様において、ランプ負荷に給電する電子バラストであって：
直流供給電圧を受ける直流端子に接続される上スイッチと、インバータのインバータ端子で交流電圧を生成するハーフブリッジ構成で配置される第１の下スイッチとを有する前記インバータ；
第１のダイオード及び第２の下スイッチを有し、前記第１の下スイッチと並列に接続される直列配置；及び
前記第１のダイオードと前記第２の下スイッチとの間のノードに接続され、前記ランプ負荷に給電するランプ負荷回路
を有する電子バラストが提供される。

本発明に従う電子バラストは、使用時に蛍光ランプに給電するための交流電圧を供給することができるハーフブリッジインバータを有する。インバータは、例えば、直流電圧に接続され、上スイッチ及び下スイッチの適切なスイッチングによって直流電圧を交流電圧に変換することができる。インバータの端子で得られる交流電圧は、ランプ負荷回路に供給される。ランプ負荷回路は、蛍光ランプに接続可能な直列共振回路を形成してよい。ランプ負荷回路は、特に、誘導性ランプ負荷回路であってよい。

一実施形態において、ランプ負荷回路は、例えば、インダクタンスＬ及びキャパシタＣの直列接続を有することができ、蛍光ランプはキャパシタＣに並列に接続可能である。ランプ負荷回路は、更に、インダクタンスＬと直列に、又は蛍光ランプと直列に、従ってキャパシタＣと並列に接続される直流遮断キャパシタを有することができる。

一実施形態において、第２のダイオードが、前記ノードと前記直流端子との間に接続される。この第２のダイオードは、フリーホイールダイオードとして働く。

簡単な実施形態において、前記直列配置は、前記インバータ端子に接続される。

代替の実施形態において、電子バラストは、前記直流端子に接続される第１の電力端子と、前記第１のダイオードに接続される第２の電力端子と、前記インバータ端子に接続される制御端子とを有するフォロワ回路を更に有する。共通の上スイッチを有する多数の並列なインバータを備えるバラストにおいては、このフォロワ回路は、１倍線形増幅器として働き、第１のインバータの下側スイッチを流れる電流が他のインバータの下側スイッチを流れないようにする。フォロワ回路は、例えば、ＭＯＳＦＥＴを有するソースフォロワ回路、又はバイポーラトランジスタを有するエミッタフォロワ回路であってよい。

代替の実施形態において、前記フォロワ回路がＭＯＳＦＥＴを有するとき、前記制御端子は前記上スイッチの制御端子に接続され、前記第１の電力端子は前記直流端子に接続され、前記第２の電力端子は前記第１のダイオードに接続される。

一実施形態において、電子バラストのランプ負荷回路は加熱回路であってよい。本発明に従う電子バラストにおいて適用される加熱回路は、蛍光ランプの１又はそれ以上の電極に電力を供給する加熱変圧器を有する。加熱変圧器は、（例えば、キャパシタを介して）インバータの交流電圧に接続される一次巻線と、該一次巻線と並列に接続される第２の下（加熱回路）スイッチとを有する。第２の下スイッチを動作させることで、加熱変圧器の一次巻線を流れる電流が制御され得る。

本発明に従う電子バラストのインバータは、ハーフブリッジ構成で配置される２つのスイッチを有する。かかる構成において、２つのスイッチ、例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）（例えば、ＮＭＯＳタイプのＭＯＳＦＥＴ）は、インバータの供給電圧（例えば、直流電圧又は整流された交流電圧）の間に直列接続される。供給電圧の高電圧側に接続されるスイッチは上スイッチと呼ばれ、下スイッチとも呼ばれて上スイッチと直列に接続される第２のスイッチは、例えば、直接に、又は抵抗等のインピーダンスを介して、接地に接続されてよい。上スイッチ及び下スイッチの動作を交互にすることによって、交流電圧が、２つのスイッチの間に配置されるインバータ端子で生成され得る。

一実施形態において、ランプ負荷回路は、更に、ランプ負荷と直列に接続されるランプ負荷キャパシタを有し、ランプ負荷キャパシタ及びランプ負荷は、第２の下スイッチに並列に接続される。ランプ負荷回路が加熱回路である場合において、加熱回路キャパシタは、一次巻線と直列に接続され、加熱回路キャパシタ及び一次巻線は、下（加熱回路）スイッチに並列に接続される。

本発明に従う電子バラストにおいて、ランプ負荷及び下スイッチの並列接続により、同じ上スイッチを共有する多数の並列なインバータのうち１つは、交流電圧がその１つのインバータのランプ負荷に供給されないように、その１つのインバータの下スイッチを開放状態に保つことによって完全にオフされ得る。そのような配置は、電子バラストの動作の効率の改善をもたらしうる。一例として、例えば特許文献１又は２において開示されるような、従来の加熱回路配置を考えると、加熱は、一次巻線と直列に接続されるスイッチを開くことによってオフされる。しかし、ＦＥＴ又はＭＯＳＦＥＴのような電子スイッチの寄生キャパシタンスの存在と、加熱変圧器の一次巻線に対する交流電圧の印加とにより、漏れ電流は加熱変圧器の一次側を流れ、更に電極を流れる加熱電流を引き起こす。この（漏れ）電流に伴う損失（変圧器及び電極の両方で起こる損失）は、ランプ放電電流に寄与しないので電力損失と見なされ、従って、蛍光ランプを有する照明用途のエネルギ効率は低下する。

本発明の一実施形態においては、電子バラストのランプ負荷及び下側のインバータスイッチは、場合により、他のインバータ及びランプ負荷回路と並列に接続される。

加熱回路の適用において、特許文献３において開示されるような、ランプ負荷回路と直列に配置される加熱回路を有する電子バラストと比較して、加熱回路スイッチのための電力要求は低減され得、従って、より小さく且つより安価なスイッチが得られる。

一実施形態において、本発明に従う電子バラストは、前記インバータの前記第１の下スイッチ、前記第２の下スイッチ及び前記上スイッチ、並びに場合により更なる下スイッチのスイッチングを制御する制御ユニットを有する。

本発明の上記の及び他の態様は、以下の詳細な記載を参照することで、より容易に認識されるとともにより良く理解され、添付の図面に関連して検討される。図面において、同じ参照符号は、同じ部分を表す。

当該技術で知られている蛍光ランプ用電子バラストの回路図を概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第１実施例の回路図を概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第１の実施例のシミュレーション結果のグラフを概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第２実施例の回路図を概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第３実施例の回路図を概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第４実施例の回路図を概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第５実施例の回路図を概略的に表す。 本発明に従う電子バラストの第６実施例の回路図を概略的に表す。

図１は、当該技術で知られている蛍光ランプ用電子バラスト１０を概略的に表す。電子バラスト１０は、直流供給電圧を受ける直流端子３５に接続される上スイッチ３０（例えば、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ））、及び端子５０を介して上スイッチ３０と接続される下スイッチ４０（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）の直列接続を有するハーフブリッジ構成にある（長方形で示された）インバータ２０を有する。図１の実施形態において、インバータ２０の機能は、（デカップリング）キャパシタンス１０５を介して（長方形で示された）蛍光ランプ１００に接続される直列共振回路を形成するインダクタンス６０及びキャパシタンス７０を有するランプ負荷へ（端子５０を介して）交流電圧を供給することである。蛍光ランプ１００は、２つの電極１１０及び１２０（夫々、抵抗によって表されている。）を有する。加熱回路１６０は、ランプ負荷回路と並列に端子５０に接続されている。電極１１０、１２０は、夫々、（長方形で示された）加熱回路１６０の加熱変圧器１５０の二次巻線１３０、１４０に並列に接続されている。加熱回路１６０の加熱変圧器１５０は、更に、一次巻線１７０を有する。加熱回路１６０は、更に、加熱変圧器１５０の一次巻線１７０と直列に接続されるスイッチ１８０（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）及び（デカップリング）キャパシタンス１８５を有する。

スイッチ１８５は、ランプ１００を起動する前に電極１１０、１２０の予熱をオン又はオフするために、制御信号１９６の入力時にマイクロコントローラ又は他のデバイス若しくは制御ユニット１９５によってオン及びオフにされ得る。スイッチ１８０は、特定の調光レベルでのランプ１００の動作の間に加熱を加えるためにも使用され得る。スイッチ１８０は、電極の加熱量を制御するよう制御ユニット１９５によってパルス幅変調信号を供給され得る。制御ユニット１９５は、上スイッチ３０及び下スイッチ４０のスイッチングを制御してもよい。

当業者によって認識されるように、全てのタイプの電子スイッチは寄生キャパシタを有するので、スイッチ１８０及び一次巻線１７０の直列接続は、使用時に、加熱変圧器１５０の一次巻線１７０に漏れ電流を流して、たとえスイッチ１８０がオフ（非導通）状態にあるとしても、二次巻線１３０、１４０及び電極１１０、１２０を流れる加熱電流を引き起こす。

図１は、下スイッチ４０と直列に接続されているシャント抵抗１９０又は他のインピーダンスを更に示す。シャント抵抗１９０は、例えば、平均インバータ入力電力を測定するために使用されてよく、それにより、ランプ電力の推定を提供する。これは、特に、調光のために有用である。図示される配置において、当業者には明らかなように、加熱回路１６０及び電極１１０、１２０に供給される加熱電力、インピーダンス６０での電力損失、スイッチ４０での電力損失も、下スイッチ４０が閉じられる場合に、シャント抵抗１９０によって測定される。蛍光ランプが減光される（従って、比較的小さい電力しか要しない）場合に、電極を十分に高い温度に保つために、加熱が加えられることがある。加熱電力が同様にシャント抵抗１９０によって測定されることにより、特に、低い調光レベルで、図１に示される加熱回路は、蛍光ランプ１００に供給される電力を推定又は測定するためにシャント抵抗１９０を用いる場合には極めて適さないことが分かる。

図２は、本発明に従う蛍光ランプ用電子バラストの第１実施例を概略的に表す。電子バラスト１０は、直流電圧を受ける直流端子３５に接続される上スイッチ３０と、端子５０を介して上スイッチ３０と接続される下スイッチ４０とを有するハーフブリッジ構成にあるインバータ２０を有する。端子５０に接続されるランプ負荷回路は、（デカップリング）キャパシタンス１０５を介して蛍光ランプ１００に接続される直列共振回路を形成するインダクタンス６０及びキャパシタンス７０を有する。図２の電子バラスト１０は、蛍光ランプ１００の２つの電極１１０及び１２０に並列に接続される二次巻線１３０、１４０と、一次巻線１７０とを有する加熱変圧器１５０を有する（長方形で示された）加熱回路１６５を更に有する。加熱回路１６５は、（デカップリング）キャパシタンス２３０を介して加熱変圧器１５０の一次巻線１７０に並列に接続される加熱回路スイッチ２００を更に有する。キャパシタンス２３０及び加熱回路スイッチ２００を接続する端子２４０は、ダイオード２１０を介して端子５０に接続されている。

加熱回路の加熱回路スイッチ２００は、例えば、蛍光ランプ１００の起動前の予熱としての電極１１０、１２０の加熱をオン又はオフするために、制御信号１９６の入力時にマイクロコントローラ又は他のデバイス若しくは制御ユニット１９５によってオン又はオフされ得る。スイッチ２００は、特定の調光レベルでのランプ１００の動作の間に加熱を加えるためにも使用され得る。スイッチ２００は、電極の加熱量を制御するよう制御ユニット１９５によってパルス幅変調信号を供給され得る。制御ユニット１９５は、上スイッチ３０及び下スイッチ４０のスイッチングを制御してもよい。

蛍光ランプの電極の加熱が必要とされない場合に、加熱スイッチ回路２００は継続的にオフ（非導通又は開放）状態に保たれ得る。オフ状態では、一次巻線１７０と直列なダイオード２１０及びキャパシタ２３０の配置は、キャパシタ２３０が充電される場合に、電流が一次巻線１７０を流れないことを確かにする。図１に示される配置と比較して、加熱電力に対する加熱回路スイッチにおける寄生キャパシタの影響はこのようにして取り除かれ、それにより、例えば図１に示される又は特許文献１若しくは２において開示される配置と比較して電子バラストの効率を改善する。

加熱回路スイッチ２００が（上スイッチ３０がオフ状態にある状態で）閉じられるとき、加熱変圧器１５０の一次側での加熱電流が接地２２０に流れ込むことを可能にする電流経路が設けられる。加熱変圧器１５０の一次巻線１７０に並列に加熱回路スイッチ２２０を設けることによって、加熱回路スイッチ２００の閉成時に、加熱変圧器１５０の一次側での加熱電流が、先行技術において見られたように下スイッチ４０を通るのではなく、加熱回路スイッチ２００を通って接地２２０に流れ込むことを可能にする電流経路が設けられる。結果として、加熱電流は、インピーダンス又はシャント抵抗１９０を通って流れない。なお、シャント抵抗１９０は、図１を参照して先に説明されたように、蛍光ランプ１００に供給される電力の推定を得るために用いられてよい。そのようなものとして、例えばシャント抵抗１９０にかかる電圧の測定から得られる信号は、図１において示される加熱回路配置と比較して、ランプ電力のより良い推定を与えることができる。そのようなものとして、本発明に従う電子バラスト１０は、ランプ電力が、例えば、インバータの下スイッチ４０と直列なシャント抵抗１９０を介してインバータ入力電力を決定することによって、間接的に決定／推定／近似されることを可能にする。

本発明に従う電子バラストにおいて、図２から明らかなように、加熱回路スイッチ及び一次巻線は、例えば特許文献３において開示されるように、ランプ負荷回路と直列にではなく、ランプ負荷回路と並列に配置される。そうすることで、加熱回路スイッチ２００は、（インダクタンス６０及びキャパシタンス７０の直列共振回路によって形成される）ランプ負荷回路を通って流れる電流に合わせられる必要がない。従って、特許文献３において適用される加熱回路スイッチと比較して、本発明に従う電子バラストにおいて適用される加熱回路１６５の加熱回路スイッチ２００は、より小さく及び／又はより安価に選択されてよい。本発明に従う電子バラストにおいて適用される加熱回路配置は、低コストの部品の利用を可能にする。

一実施形態において、加熱回路スイッチ２００は、加熱回路スイッチ２００の動作を制御する制御ユニット１９５によりインバータの下スイッチ４０と同期して作動される。留意すべきは、一実施形態において、スイッチをオン又はオフするよう加熱回路スイッチ２００に信号を供給する制御ユニット１９５は、本発明に従う電子バラストのインバータ２０の上スイッチ３０及び下スイッチ４０の動作を制御するよう配置されてもよい点である。そのような配置においては、加熱回路スイッチ２００の制御は、インバータの下スイッチ４０の動作と同期するように簡易化される。一般的に、インバータの上スイッチ及び下スイッチは交互に作動して、夫々およそ５０％のデューティサイクルにある。従って、加熱回路スイッチ２００のデューティサイクルは、下スイッチ４０のデューティサイクルと等しく選択され得る。なお、加熱回路スイッチ２００は、（依然として下スイッチ４０と同期しながら）より小さいデューティサイクルで作動してよく、それにより、蛍光ランプの電極に供給される加熱電力を制御する。

電子バラスト１０によって生成されるＥＭＩを低減するとともに、スイッチング損失を減らすために、しばしば、キャパシタ３００が端子５０で加えられる。そのようなキャパシタ３００を加えることによって、提案される加熱回路、例えば、図２に示される実施形態は、依然として僅かながらインバータ入力電力測定に影響を及ぼしうることが観測された。これは、シミュレーションから得られた次のグラフ（図３）において表される。

図３の上のグラフは、動作中のインバータ２０の端子５０（図２参照）で得られる交流電圧Ｖａｃを（時間ｔの関数として）概略的に表す（インバータの上スイッチ及び下スイッチは交互にオン及びオフされ、例えば、夫々５０％のデューティサイクルで動作する。）。図３の下のグラフは、加熱回路スイッチ２００がインバータの下スイッチ４０と同期して作動する場合にノード２４０（図２参照）で得られる電圧Ｖｈｅａｔを（時間ｔの関数として）概略的に表す。観測され得るように、Ｖａｃ信号の立ち上がりの傾きは、立ち下がりの傾きよりも小さい。このような傾きの違いは、（例えば、端子５０に加えられた）キャパシタ３００が充電される場合に、それはインダクタンス６０を流れる電流によってのみ充電され、立ち下がりの間、このキャパシタ３００は、インダクタンス６０を流れる電流とダイオード２１０を流れる加熱変圧器の電流との和により放電されるという事実に起因する。加熱変圧器一次巻線１７０とキャパシタ３００との間に電流が流れることを回避するために、本発明に従う電子バラストの実施形態は、図４に示されるように改良される。

図４は、本発明に従う電子バラストの第２実施例を概略的に表す。図２に示された実施形態と比較して、次の追加及び変更が電子バラスト及びその加熱回路１６６に対してなされている。フリーホイールダイオード３１０が設けられ、加熱回路スイッチ２００を直流端子３５に接続する。本実施形態は、１倍（１×）線形増幅器として動作するデバイス３２０を更に有する。一例として、デバイス３２０はＭＯＳＦＥＴを有し、このＭＯＳＦＥＴのソースとゲートとの間にはダイオード４３０が接続されており、ダイオード４３０のアノードはＭＯＳＦＥＴのソースに接続されている（この場合に、デバイス３２０は、ソースフォロワとして知られている。）。デバイス３２０（のゲート）は、端子５０で得られるインバータ２０の交流電圧に、又はインバータ２０の上スイッチの制御端子（ゲート）３３０に接続されてよい。図４は、デバイス３２０が端子５０で得られるインバータ２０の交流電圧に接続されるＭＯＳＦＥＴであるところの、本発明に従う電子バラストの実施形態を概略的に表す。

図５は、本発明に従う電子バラストの第３実施例を概略的に表し、加熱回路１６７のデバイス３２０は、インバータ２０の上スイッチ３０の制御端子（ゲート）に接続された制御端子（ゲート）を有するＭＯＳＦＥＴである。

図６は、本発明に従う電子バラストの第４実施例を概略的に表し、加熱回路１６８のデバイス３２０はバイポーラトランジスタを有し、このバイポーラトランジスタのエミッタとベースとの間にはダイオード４３０が接続されており、ダイオード４３０のアノードはバイポーラトランジスタのエミッタに接続されている（この場合に、デバイス３２０はエミッタフォロワとして知られている。）。デバイス３２０（のベース）は、端子５０で得られるインバータ２０の交流電圧に接続されている。

更に、デバイス３２０及びフリーホイールダイオード３１０は別として、図４乃至６に示される本発明に従う電子バラストの実施形態は、図２に示された実施形態と同じ又は類似する構成要素及び同じ又は類似するトポロジを有してよい。

図４乃至６に従って、デバイス３２０は、上スイッチ３０が閉じられる場合に直流端子３５とダイオード２１０との間に接続を確立し、加熱回路１６６、１６７、１６８の各々のキャパシタンス２３０を充電するための電流を端子５０及びキャパシタ３００からではなく直流端子３５から引き込む。上スイッチ３０が開く場合に、電流は端子２４０から（フリーホイール）ダイオード３１０を通って直流端子３５へ流れる。電流は、望まれるように、シャント抵抗１９０を通って流れない。

図７は、並列に配置される複数のランプ負荷に給電する用較正されるバラスト７００を概略的に表す。図７に示される実施形態において、４つの負荷７１０、７２０、７３０、７４０のうち１又はそれ以上は、バラスト７００によって給電されてよい。負荷７１０、７２０、７３０の各々は、蛍光ランプ又は他の何らかの負荷であってよい。負荷７４０は、一次巻線１７０及び二次巻線１７２を有する変圧器１５０を有し、各々の二次巻線１７２は、キャパシタンス７４２及び自身に並列に接続された抵抗７４４の直列接続を有する。抵抗７４４は、加熱されるべき蛍光ランプの電極に相当しうる。

バラスト７００において、上スイッチ７５０、例えば、ＮＭＯＳタイプのＭＯＳＦＥＴスイッチは、直流端子３５に接続されている。第１のインバータは、上スイッチ７５５と、端子７５５を介して上スイッチ７５０に接続された第１の下スイッチ７６０との直列接続によって形成される。第２のインバータは、端子７５５を介して第２の下スイッチ７７０に直列に接続された上スイッチ７５０と、ダイオード７２２とによって形成される。第３のインバータは、端子７５５を介して第３の下スイッチ７８０に直列に接続された上スイッチ７５０と、ダイオード７８２とによって形成される。第４のインバータは、端子７５５を介して第４の下スイッチ７９０に直列に接続された上スイッチ７５０と、ダイオード７９２とによって形成される。スイッチ７５０、７６０、７７０、７８０及び７９０は、負荷７１０、７２０、７３０及び７４０のうち１又はそれ以上に給電するために、１又はそれ以上の制御信号１９６の入力時にマイクロコントローラ又は他のデバイス若しくは制御ユニット１９５によってオン及びオフされる。

端子７５５に接続される第１のランプ負荷回路は、直列共振回路を形成するキャパシタンス７６３、インダクタンス７６４及びキャパシタンス７６５の直列接続を有する。インダクタンス７６４及びキャパシタンス７６５を相互接続する端子７６６で、直列共振回路は負荷７１０に接続されている。

ダイオード７７２を介して端子７５５に接続される第２のランプ負荷回路は、直列共振回路を形成するキャパシタンス７７３、インダクタンス７７４及びキャパシタンス７７５との直列接続を有する。インダクタンス７７４及びキャパシタンス７７５を相互接続する端子７７６で、直列共振回路は負荷７２０に接続されている。端子７７７で、直列共振回路は、（フリーホイール）ダイオード７７８を介して直流端子３５に接続される。

ダイオード７８２を介して端子７５５に接続される第３のランプ負荷回路は、直列共振回路を形成するキャパシタンス７８３、インダクタンス７８４及びキャパシタンス７８５との直列接続を有する。インダクタンス７８４及びキャパシタンス７８５を相互接続する端子７８６で、直列共振回路は負荷７３０に接続されている。端子７８７で、直列共振回路は、（フリーホイール）ダイオード７８８を介して直流端子３５に接続される。

ダイオード７９２を介して端子７５５に接続される第４のランプ負荷回路は、キャパシタンス７９３及び変圧器１５０の一次巻線１７０の直列接続を有する。ダイオード７９２及びキャパシタンス７９３を相互接続する端子７９７で、直列接続は、（フリーホイール）ダイオード７９８を介して直流端子３５に接続される。

図７から、ランプ負荷回路ごとに、対応するスイッチ７６０、７７０、７８０、７９０は夫々、負荷回路に並列に接続されることが分かる。スイッチ７５０は、全てのランプ負荷回路に共通である。

スイッチ７５０及びスイッチ７６０は、交互に、例えば、夫々５０％又はそれ以下のデューティサイクルを有して、開閉されてよい。スイッチ７５０及びスイッチ７７０は、交互に、例えば、夫々５０％又はそれ以下のデューティサイクルを有して、開閉される。スイッチ７７０は、スイッチ７６０とは無関係に、又はスイッチ７６０と組み合わせて、作動してよい。スイッチ７５０及びスイッチ７８０は、交互に、例えば、夫々５０％又はそれ以下のデューティサイクルを有して、開閉される。スイッチ７８０は、スイッチ７６０及び７７０とは無関係に、又はスイッチ７６０及び７７０のうち少なくとも一方と組み合わせて、作動してよい。スイッチ７５０及びスイッチ７９０は、交互に、例えば、夫々５０％又はそれ以下のデューティサイクルを有して、開閉されてよい。スイッチ７９０は、スイッチ７６０、７７０及び７８０とは無関係に、又はスイッチ７６０、７７０及び７８０のうち少なくとも１つと組み合わせて、作動してよい。スイッチ７９０のデューティサイクルは、例えば、蛍光ランプの電極の制御された予熱のために、実質的に５０％よりも小さくされてよい。代替的に、又は付加的に、低周波パルス幅変調が、マイクロコントローラ又は他のデバイス若しくは制御ユニット１９５から供給されるスイッチ７９０の高周波スイッチング制御信号に適用されてよい。

高圧側順方向電流（high-side forward current）が、全てのランプ負荷回路に対してスイッチ７５０によって導かれる。第１のランプ負荷回路の高圧側逆電流は、スイッチ７５０のボディダイオードによって導かれる。第２のランプ負荷回路の高圧側逆電流は、ダイオード７７８によって導かれる。第３のランプ負荷回路の高圧側逆電流は、ダイオード７８８によって導かれる。第４のランプ負荷回路の高圧側逆電流は、ダイオード７９８によって導かれる。

第１のランプ負荷回路のための低圧側（low-side）順方向及び逆方向電流は、スイッチ７６０及びそのボディダイオードによって導かれる。第２のランプ負荷回路のための低圧側順方向及び逆方向電流は、スイッチ７７０及びそのボディダイオードによって導かれる。第３のランプ負荷回路の低圧側順方向及び逆方向電流は、スイッチ７８０及びそのボディダイオードによって導かれる。第４のランプ負荷回路の低圧側順方向及び逆方向電流は、スイッチ７９０及びそのボディダイオードによって導かれる。

スイッチ７６０、７７０、７８０及び７９０の各々の電流負荷は、夫々低い。スイッチ７６０、７７０、７８０及び７９０の各々を通る交流電流は、（所定の直流端子電圧に関し）対応するランプ負荷回路によって取り出される電力の直接的な指標である直流成分を有する。このように、特定の負荷回路のための電流測定は、測定された電流を平均化することによって、例えば、対応するスイッチと直列な（例えば、ＭＯＳＦＥＴスイッチのソース側にある）図２、４、５及び６に示されるシャント抵抗１９０によって、行われ得る。図７において、シャント抵抗は、破線ダイヤモンド７０５によって示されている。

図８は、並列に配置される複数のランプ負荷に給電する用較正される他のバラスト７００’を概略的に表す。図７の同じ回路部分に対応する図８の回路部分は、同じ参照符号を付されている。図７に示された実施形態に対して、次のような違いがある。ダイオード７６２が、下スイッチ７６０と端子７５５との間に直列に加えられている。第１のランプ府負荷回路は、端子７５５ではなく、ダイオード７６２と下スイッチ７６０との間の端子７６７に接続される。ダイオード７６８（フリーホイールダイオード）が加えられており、端子７６７と直流端子３５との間に接続される。第１、第２及び第３のランプ負荷回路は、キャパシタ７５３を有する。オーム抵抗７０５が、下スイッチ７６０と直列に配置されている。

図８に示される回路の動作中に、第１のランプ負荷回路の高圧側逆電流は、ダイオード７６８によって導かれる。その他の点では、図８に示される回路の動作は、図７の回路の動作と同じである。

図７に示された回路によって提供される利点に加えて、図８に示される回路においては、下スイッチの各々は、他の下スイッチとは無関係に作動することができる。この特徴によれば、各々のランプ負荷回路は、独立にアクティブ又は非アクティブにされ得る。これは、図７に示された回路においては十分に達成され得ない。

ランプ負荷に給電する電子バラストに係る様々な実施形態について記載してきた。これらの実施形態の一部においては、電子バラストは、交流電圧を供給するようハーフブリッジ構成で配置されるインバータと、少なくとも１つのランプ負荷回路とを有する。インバータは、直流供給電圧を受ける直流端子に接続される上スイッチと、インバータのインバータ端子で交流電圧を生成するようハーフブリッジ構成で配置される第１の下スイッチとを有する。第１のダイオード及び第２の下スイッチが直列に接続される。この直列配置は、第１の下スイッチと並列に接続される。ランプ負荷に給電するランプ負荷回路は、第１のダイオードと第２の下スイッチとの間のノードに接続される。インバータが蛍光ランプに給電し、且つ、ランプ負荷回路が蛍光ランプの電極を熱する加熱回路を有するとき、加熱回路は、加熱変圧器と、加熱変圧器の一次巻線と並列に接続される第２の下スイッチとを有する。そのようにして、加熱回路は、蛍光ランプに供給される電流又は蛍光ランプの動作条件とは無関係に動作し且つ制御され得る。ランプ負荷に給電する電子バラストの他の実施形態においては、電子バラストは、交流電圧を供給する変形ハーフブリッジ構成で配置されるインバータと、多数のランプ負荷回路とを有する。インバータは、直流供給電圧を受ける直流端子に接続される上スイッチと、インバータのインバータ端子で交流電圧を生成するよう変形ハーフブリッジ構成で配置される第１の下スイッチと直列な第１のダイオードとを有する。電子バラストは、直列に接続される第２のダイオード及び第２の下スイッチを更に有してよい。この直列配置は、第１のダイオード及び第１の下スイッチと並列に接続される。場合により、更なるダイオード及び更なる下スイッチを有する更なる直列配置が、第１のダイオード及び第１の下スイッチと並列に接続される。第１のランプ負荷に給電するランプ負荷回路は、第１のダイオードと第１の下スイッチとの間のノードに接続される。第２のランプ負荷に給電するランプ負荷回路は、第２のダイオードと第２の下スイッチとの間のノードに接続される。更なるランプ負荷は、更なるダイオードと更なる下スイッチとの間のノードに接続されてよい。インバータが蛍光ランプに給電し、且つ、ランプ負荷回路が蛍光ランプの電極を熱する加熱回路を有するとき、加熱回路は、加熱変圧器と、加熱変圧器の一次巻線と並列に接続される第３の下スイッチとを有する。そのようにして、加熱回路は、蛍光ランプに供給される電流又は蛍光ランプの動作条件とは無関係に動作し且つ制御され得る。

明細書及び特許請求の範囲で使用される語「ランプ負荷」は、蛍光ランプ、又はランプ電極加熱配置をさすが、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）照明装置等のソリッドステート照明装置をさすこともある。

必要に応じて、本発明の詳細な実施形態がここで開示されているが、当然に、開示される実施形態は単に本発明の例示に過ぎず、本発明は様々な形で具現可能である。従って、ここで開示されている特定の構造上及び機能上の詳細は、限定としてではなく、単に、特許請求の範囲の根拠として、及び実質上如何なる適切に詳述された構造においても本発明を様々に用いるよう当業者に教示する代表的な根拠として解されるべきである。更に、ここで使用される語及び言い回しは、限定することを目的とするのではなく、むしろ、本発明の分かりやすい説明を提供することを目的とする。

ここで使用される語「一又は１つ」は、１又は１よりも多いと定義される。ここで使用される語「複数」は、２又は２よりも多いと定義される。ここで使用される「他又は他方」は、少なくとも第２又はそれ以上と定義される。ここで使用される「含む」及び／又は「備える」は、「有する」と定義される（すなわち、他の要素又はステップを除外しない非拘束言語）。特許請求の範囲における如何なる参照符号も、特許請求の範囲の適用範囲又は本発明を限定すると解されるべきではない。

特定の手段が相互に異なる従属請求項において挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に用いられ得ないことを示すわけではない。

ここで使用される語「接続される」は、直接的又は間接的のいずれか一方であってよい。

単一のプロセッサ又は他のユニットは、特許請求の範囲において挙げられている制御ユニットの機能を満たしてよい。

Claims (14)

1. ランプ負荷に給電する電子バラストであって：
   直流供給電圧を受ける直流端子に接続される上スイッチと、インバータのインバータ端子で交流電圧を生成するハーフブリッジ構成で配置される第１の下スイッチとを有する前記インバータ；
   第１のダイオード及び第２の下スイッチを有し、前記第１の下スイッチと並列に接続される直列配置；及び
   前記第１のダイオードと前記第２の下スイッチとの間のノードに接続され、前記ランプ負荷に給電するランプ負荷回路
   を有する電子バラスト。
2. 前記ノードと前記直流端子との間に接続される第２のダイオード
   を更に有する請求項１に記載の電子バラスト。
3. 前記直列配置は、前記インバータ端子に接続される、
   請求項１に記載の電子バラスト。
4. 前記直流端子に接続される第１の電力端子と、前記第１のダイオードに接続される第２の電力端子と、前記インバータ端子に接続される制御端子とを有するフォロワ回路
   を更に有する請求項１に記載の電子バラスト。
5. 前記直流端子に接続される第１の電力端子と、前記第１のダイオードに接続される第２の電力端子と、前記上スイッチの制御端子に接続される制御端子とを有するフォロワ回路
   を更に有する請求項１に記載の電子バラスト。
6. 前記フォロワ回路は、ＭＯＳＦＥＴを有するソースフォロワ回路である、
   請求項４又は５に記載の電子バラスト。
7. 前記フォロワ回路は、バイポーラトランジスタを有するエミッタフォロワ回路である、
   請求項４に記載の電子バラスト。
8. 前記ランプ負荷回路は、蛍光ランプの電極を熱する加熱回路であり、該加熱回路は、前記蛍光ランプの前記電極に電流を供給するよう一次巻線及び二次巻線を有する加熱変圧器を有する、
   請求項１に記載の電子バラスト。
9. 前記第１の下スイッチ及び前記第２の下スイッチのうち少なくとも一方は、インピーダンスと直列に接続される、
   請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載の電子バラスト。
10. 前記インピーダンスは抵抗である、
    請求項９に記載の電子バラスト。
11. 前記インバータは、ＥＭＩを低減するよう前記インバータに接続されるインバータキャパシタを更に有する、
    請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の電子バラスト。
12. 前記第１の下スイッチ、前記第２の下スイッチ及び前記上スイッチのスイッチングを制御する制御ユニット
    を更に有する請求項１乃至１１のうちいずれか一項に記載の電子バラスト。
13. 複数のランプ負荷に給電する電子バラストであって：
    供給電圧源の極に結合する第１の直流端子及び第２の直流端子；
    直流供給電圧を受けるよう前記第１の直流端子に接続される上スイッチ；及び
    複数の直列配置
    を有し、
    各々の直列配置は、下スイッチ及び下ダイオードを有し、前記上スイッチと直列に配置され、前記第２の直流端子に接続され、
    各々の直列配置は、前記上スイッチトとともにインバータを形成し、
    各々のランプ負荷は、同じ直列配置に含まれる下スイッチと下ダイオードとの間の異なる負荷端子と、前記第２の直流端子とに接続され、
    各々の負荷端子は、（フリーホイール）ダイオードによって前記第１の直流端子に接続される、
    電子バラスト。
14. 前記ランプ負荷回路は、共振インダクタ及び共振キャパシタの直列配置を有する、
    請求項１又は１３に記載の電子バラスト。

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