JP2008519413A - 離れた位置にコンデンサを配置された電子バラスト - Google Patents

Abstract

離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストは、第１の筐体（３４）と、第２の筐体（３６）と、交流−直流変換器（２２）と、交流−直流変換器（２２）へ動作上接続された直流バス（２４）と、直流バス（２４）へ動作上接続されたランプドライバ（２６）と、コンデンサ線（３０）により直流バス（２４）へ接続された蓄積コンデンサ（３２）とを有する。交流−直流変換器（２２）、直流バス（２４）、及びランプドライバ（２６）は第１の筐体（３４）に配置され、蓄積コンデンサ（３２）は第２の筐体（３６）に配置される。第１の筐体（３４）は、第２の筐体（３６）から熱的に絶縁され且つ物理的に離されている。

Description

本発明は、概して、電子バラスト、更に具体的には、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストに関する。

一般的に、照明用途のための電子バラストは、２つのエネルギー変換段、即ち、交流幹線電圧を直流電圧へ変換する交流−直流変換器と、直流バス電圧からランプを駆動するランプドライバとを使用する。直流バスは、エネルギー蓄積素子としてコンデンサを有する。このコンデンサは、直流バス電圧をほぼ一定値に保つ。

動作中、電子バラストは、電力半導体及び他の受動部品での抵抗損失から熱を発生させる。発生する熱は、バラスト筐体の内部温度を周囲温度よりも高くするので、バラスト筐体内部の部品は、周囲温度よりも高い状態で動作する。現在の電子バラストでは、蓄積コンデンサは筐体内部に配置され、より高い筐体温度で動作する。コンデンサの寿命は、通常動作温度よりも高い動作温度の増大に伴って２の累乗だけ縮められるので、筐体における動作温度が高くなればなるほどコンデンサの寿命は縮まる。例えば、コンデンサが通常動作温度を１０度上回った状態で動作する場合には、コンデンサの寿命は半分に縮まるが、コンデンサが通常動作温度を１０度下回った状態で動作する場合には、コンデンサの寿命は倍になる。

照明用途では、電子バラストは、温かい空気が溜まる天井近くの照明器具に実装される。例えばＨＩＤ及び白熱灯などの光源によって発生する熱プルームは、また、照明器具の温度を上昇させる。照明器具の周りの上昇した周囲温度は、照明器具及びバラストの内部動作温度を増大させ、コンデンサを高い動作温度に置く。コンデンサは電子バラストの主要部品であるため、高い動作温度により、早過ぎるコンデンサ故障及び早期のバラスト交換、リソースの消耗並びに追加メンテナンスの負担が生ずる。

上記欠点を解決する、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストを有することが望ましい。

本発明の１つの態様は、第１の筐体；第２の筐体；交流−直流変換器；該交流−直流変換器へ動作上接続される直流バス；該直流バスへ動作上接続されるランプドライバ；及び、コンデンサ線により前記直流バスへ動作上接続される蓄積コンデンサを有する電子バラストを提供する。前記交流−直流変換器、前記直流バス、及び前記ランプドライバは、前記第１の筐体に配置され、前記蓄積コンデンサは、前記第２の筐体に配置され、前記第１の筐体は、前記第２の筐体から熱的に絶縁され且つ物理的に離される。

本発明の他の態様は、交流−直流変換器と、直流バスと、ランプドライバとを収容する第１の収容手段；蓄積コンデンサを収容する第２の収容手段；及び、前記直流バスと前記蓄積コンデンサとを電気的に接続する接続手段を有する電子バラストシステムを提供する。前記第１の収容手段は、前記第２の収容手段から熱的に絶縁され且つ物理的に離される。

本発明の他の態様は、第１の筐体；第２の筐体；幹線入力へ動作上接続される交流−直流変換器；該交流−直流変換器へ動作上接続される直流バス；該直流バスへ動作上接続され、ランプ出力部へ動作上接続されるランプドライバ；前記直流バスの両端に動作上接続されるフィルタ；及び、コンデンサ線により前記フィルタへ動作上接続される蓄積コンデンサを有する電子バラストを提供する。前記交流−直流変換器、前記直流バス、前記フィルタ、及び前記ランプドライバは、前記第１の筐体に配置され、前記蓄積コンデンサは、前記第２の筐体に配置され、前記第１の筐体は、前記第２の筐体から熱的に絶縁され且つ物理的に離される。

本発明の上記並びに他の特徴及び利点は、添付の図面に関連して読まれる目下好ましい実施例の以下の詳細な記載からより明らかとなるであろう。詳細な記載及び図面は、限定するというよりむしろ、単に本発明の説明するに過ぎない。本発明の適用範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等によって決められる。

図１は、本発明に従って作られる、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストの系統図である。電子バラスト２０は、幹線入力１６から主電力を受け取って、ランプ出力部１８でランプに電力を供給する。電子バラスト２０は、直流バス２４を介してランプドライバ２６へ動作上接続された交流−直流変換器２２と、直流バス２４の両端に接続されたフィルタ２８と、蓄積コンデンサ３２をフィルタ２８へ接続するコンデンサ線３０とを有する。交流−直流変換器２２、直流バス２４、ランプドライバ２６、及びフィルタ２８は、第１の筐体３４に配置される、蓄積コンデンサ３２は、第２の筐体３６に配置され、１つのコンデンサ、あるいは、並列及び／又は直列に接続された多数のコンデンサであっても良い。第１の筐体３４及び第２の筐体３６は、互いから熱的に絶縁される。１つの実施例では、フィルタ２８は除去され、コンデンサ線３０は直流バス２４へ直接的に接続される。代替の実施例では、フィルタ２８は、第１の筐体３４の外側で第１の筐体３４に配置されても良い。

交流−直流変換器２２、直流バス２４、ランプドライバ２６、及び蓄積コンデンサ３２は、電子バラストで一般的に用いられるような従来部品である。交流−直流変換器２２、直流バス２４、及びランプドライバ２６は、電子バラスト２０の熱発生部品である。即ち、それらは、電子バラストの動作中に熱を発生させるＭＯＳＦＥＴ、ダイオード、抵抗、磁性部品などを含む。蓄積コンデンサ３２はほとんど熱を発生させないが、その寿命が動作温度によって影響を受ける。第１の筐体３４にある熱発生部品から熱的に絶縁された第２の筐体３６に蓄積コンデンサ３２を配置することは、蓄積コンデンサ３２をより低い温度に保ち、コンデンサの動作寿命を延ばす。

第１の筐体３４及び第２の筐体３６は、例えばプラスチック筐体又は金属筐体など、電子バラスト部品を保持するために適した如何なる筐体であっても良い。筐体は、例えば換気スロット及び／又は冷却ファンなどの冷却機能を有することができる。１つの実施例では、筐体は、第１の筐体３４及び第２の筐体３６が互いから熱的に絶縁される限り、冷却機能のために照明器具の一部を使用することができる。第２の筐体３６が金属である場合、第２の筐体３６と接地との間の接地線は、筐体を接地するために使用されうる。１つの実施例では、第２の筐体３６は、例えば、１つ又は複数の蓄積コンデンサの周囲に配置されたケーシングなど、蓄積コンデンサ３２に不可欠である。代替の実施例では、第２の筐体３６は除去され、蓄積コンデンサ３２は筐体を伴わずに実装される。

フィルタ２８は、直流バス２４からコンデンサ線３０への高周波電流フローを低減又は防止するために適した如何なるフィルタであっても良い。示される例では、フィルタ２８は、フィルタコンデンサ３８と、差動モードＥＭＩコイル４０と、共通モードＥＭＩコイル４２とを有する。共通モードＥＭＩコイル４２は、第１のＥＭＩコイル４４と、第２のＥＭＩコイル４６とを有し、第１のＥＭＩコイル４４及び第２のＥＭＩコイル４６は磁気的に結合されている。フィルタコンデンサ３８は、直流バス２４の両端に並列に接続されている。差動モードＥＭＩコイル４０及び第１のＥＭＩコイル４４は、直流バス２４の１つの側と、蓄積コンデンサ３２の１つの側へ接続されたコンデンサ線３０の第１の導体との間に直列に接続されている。第２のＥＭＩコイル４６は、直流バス２４の他の側と、蓄積コンデンサ３２の他の側へ接続されたコンデンサ線３０の第２の導体との間に直列に接続されている。

交流−直流変換器２２及びランプドライバ２６における電力半導体のスイッチングは、スイッチング周波数で高周波電流を発生させる。フィルタ２８は、直流バス２４からコンデンサ線３０への高周波電流フローを低減して、コンデンサ線３０での電磁干渉（ＥＭＩ）の発生を回避する。例えばフィルムコンデンサなどであるフィルタコンデンサ３８は、高周波電流がフィルタコンデンサ３８を流れるように、第１の筐体３４に十分な静電容量を与えるよう一定の大きさにされる。蓄積コンデンサ３２に直列に接続された差動モードＥＭＩコイル４０は、また、蓄積コンデンサ３２を流れる高周波電流を抑制する。差動モードＥＭＩコイル４０及び共通モードＥＭＩコイル４２は、電子バラスト２０が電磁気適応（ＥＭＣ）要求を満足することを確実にする。当業者には明らかなように、フィルタの必要条件は、望まれる電子バラストの特定の構造と、特定の部品の遮蔽とに依存する。１つの実施例では、フィルタ２８は除去され、コンデンサ線３０は直流バス２４へ直接的に接続される。

１つの実施例では、コンデンサ線３０は、接地線５０により幹線入力１６の共通部へ電気的に接続されたシールド４８を有する遮蔽導体対である。示される例では、接地線５０は、第１の筐体３４の外側を通る。代替の実施例では、接地線５０は、第１の筐体３４の内部に配置される。あるいは、接地線５０は、その一部が第１の筐体３４の内部に配置され、他の部分が第１の筐体３４の外部に配置される。他の代替の実施例では、コンデンサ線３０は、コンデンサ線３０が既成の長さで供給されうるように、あるいは、蓄積コンデンサ３２が第１の筐体３４の部品から独立に配置されるように、フィルタ２８及び／又は蓄積コンデンサ３２から容易に取り外される。

図２及び３は、本発明に従って作られる、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストの物理的配置の配置図である。図２及び３で、同じ要素は図１と同じ参照番号を共有する。第１の筐体及び第２の筐体は、熱的に絶縁され、且つ、物理的に離される。ここで、「熱的に絶縁される」とは、第１の筐体にある熱発生部品によって発生した熱が第２の筐体にある蓄積コンデンサの温度を上昇させないように絶縁されることをいう。コンデンサ線上を伝導によって伝わる熱発生部品からの如何なる熱も、蓄積コンデンサに達する前に消散する。

図２を参照すると、第１の筐体３４及び第２の筐体３６は、空間６０によって互いから物理的に離され、且つ、熱的に絶縁されている。空間６０は、望まれる如何なる大きさから成っても良い。例えば、第１の筐体３４は、部屋の中央にある天井照明器具に配置可能であり、第２の筐体３６は、部屋の角に配置可能である。コンデンサ線３０に加えて部品が空間６０に配置可能である。例えば、第１の筐体３４は、部屋の中央にある天井照明器具に配置可能であり、第２の筐体３６は、天井が空間６０に配置される場合にその天井の上に配置可能である。

図３を参照すると、第１の筐体３４及び第２の筐体３６は、第３の筐体６２によって互いから物理的に離され、且つ、熱的に絶縁されている。コンデンサ線３０に加えて部品は、第３の筐体６２に配置可能である。例えば、第１の筐体３４は、照明器具の一端に配置可能であり、ランプ及び他の照明器具部品は、第３の筐体６２に配置及び／又は取り付け可能であり、第２の筐体３６は、照明器具の反対の端に配置可能である。

本願で開示される本発明の実施例は、目下好ましいと考えられるが、様々な変更及び変形が本発明の適用範囲を逸脱することなく行われうる。本発明の適用範囲は、添付の特許請求の範囲に示されており、等価の意味及び範囲内にある全ての変更は特許請求の範囲に含まれる。

本発明に従って作られる、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストの系統図である。 本発明に従って作られる、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストの物理的配置の配置図である。 本発明に従って作られる、離れた位置にコンデンサを配置された電子バラストの物理的配置の配置図である。

Claims (24)

1. 第１の筐体；
   第２の筐体；
   交流−直流変換器；
   該交流−直流変換器へ動作上接続される直流バス；
   該直流バスへ動作上接続されるランプドライバ；及び
   コンデンサ線により前記直流バスへ動作上接続される蓄積コンデンサ；
   を有し、
   前記交流−直流変換器、前記直流バス、及び前記ランプドライバは、前記第１の筐体に配置され、
   前記蓄積コンデンサは、前記第２の筐体に配置され、
   前記第１の筐体は、前記第２の筐体から熱的に絶縁され且つ物理的に離される電子バラスト。
2. 前記直流バスと前記コンデンサ線との間に電気的に接続され、前記第１の筐体に配置されるフィルタを更に有する、請求項１記載の電子バラスト。
3. 前記フィルタは：
   フィルタコンデンサ；
   差動モードＥＭＩコイル；及び
   第２のＥＭＩコイルへ磁気結合された第１のＥＭＩコイルを有する共通モードＥＭＩコイル；
   を有し、
   前記フィルタコンデンサは、前記直流バスの両端に並列に接続され、
   前記差動モードＥＭＩコイル及び前記第１のＥＭＩコイルは、前記直流バスの第１の側と前記コンデンサ線の第１の導体との間に直列に接続され、
   前記第２のＥＭＩコイルは、前記直流バスの第２の側と前記コンデンサ線の第２の導体との間に直列に接続される、請求項２記載の電子バラスト。
4. 前記蓄積コンデンサは複数のコンデンサを有する、請求項１記載の電子バラスト。
5. 前記コンデンサ線は、共通に電気的に接続されたシールドを有する遮蔽導体対である、請求項１記載の電子バラスト。
6. 前記第２の筐体は接地金属筐体である、請求項１記載の電子バラスト。
7. 前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に形成された空間を更に有する、請求項１記載の電子バラスト。
8. 前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に配置された第３の筐体を更に有する、請求項１記載の電子バラスト。
9. 前記第１の筐体は、金属筐体及びプラスチック筐体を有するグループから選択される、請求項１記載の電子バラスト。
10. 前記第２の筐体は、金属筐体及びプラスチック筐体を有するグループから選択される、請求項１記載の電子バラスト。
11. 交流−直流変換器と、直流バスと、ランプドライバとを収容する第１の収容手段；
    蓄積コンデンサを収容する第２の収容手段；及び
    前記直流バスと前記蓄積コンデンサとを電気的に接続する接続手段；
    を有し、
    前記第１の収容手段は、前記第２の収容手段から熱的に絶縁され且つ物理的に離される電子バラストシステム。
12. 前記接続手段から高周波電流をフィルタ処理する手段を更に有する、請求項１１記載のシステム。
13. 前記接続手段を遮蔽する手段を更に有する、請求項１１記載のシステム。
14. 第１の筐体；
    第２の筐体；
    幹線入力へ動作上接続される交流−直流変換器；
    該交流−直流変換器へ動作上接続される直流バス；
    該直流バスへ動作上接続され、ランプ出力部へ動作上接続されるランプドライバ；
    前記直流バスの両端に動作上接続されるフィルタ；及び
    コンデンサ線により前記フィルタへ動作上接続される蓄積コンデンサ；
    を有し、
    前記交流−直流変換器、前記直流バス、前記フィルタ、及び前記ランプドライバは、前記第１の筐体に配置され、
    前記蓄積コンデンサは、前記第２の筐体に配置され、
    前記第１の筐体は、前記第２の筐体から熱的に絶縁され且つ物理的に離される電子バラスト。
15. 前記フィルタは：
    フィルタコンデンサ；
    差動モードＥＭＩコイル；及び
    第２のＥＭＩコイルへ磁気結合された第１のＥＭＩコイルを有する共通モードＥＭＩコイル；
    を有し、
    前記フィルタコンデンサは、前記直流バスの両端に並列に接続され、
    前記差動モードＥＭＩコイル及び前記第１のＥＭＩコイルは、前記直流バスの第１の側と前記コンデンサ線の第１の導体との間に直列に接続され、
    前記第２のＥＭＩコイルは、前記直流バスの第２の側と前記コンデンサ線の第２の導体との間に直列に接続される、請求項１４記載の電子バラスト。
16. 前記コンデンサ線は、共通に電気的に接続されたシールドを有する遮蔽導体対である、請求項１４記載の電子バラスト。
17. 前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に形成された空間を更に有する、請求項１４記載の電子バラスト。
18. 前記第１の筐体と前記第２の筐体との間に配置された第３の筐体を更に有する、請求項１４記載の電子バラスト。
19. 第１の筐体；
    交流−直流変換器；
    該交流−直流変換器へ動作上接続される直流バス；
    該直流バスへ動作上接続されるランプドライバ；及び
    コンデンサ線により前記直流バスへ動作上接続される蓄積コンデンサ；
    を有し、
    前記交流−直流変換器、前記直流バス、及び前記ランプドライバは、前記第１の筐体に配置され、
    前記第１の筐体は、前記蓄積コンデンサから熱的に絶縁され且つ物理的に離される電子バラスト。
20. 前記直流バスと前記コンデンサ線との間に電気的に接続され、前記第１の筐体に配置されるフィルタを更に有する、請求項１９記載の電子バラスト。
21. 前記フィルタは：
    フィルタコンデンサ；
    差動モードＥＭＩコイル；及び
    第２のＥＭＩコイルへ磁気結合された第１のＥＭＩコイルを有する共通モードＥＭＩコイル；
    を有し、
    前記フィルタコンデンサは、前記直流バスの両端に並列に接続され、
    前記差動モードＥＭＩコイル及び前記第１のＥＭＩコイルは、前記直流バスの第１の側と前記コンデンサ線の第１の導体との間に直列に接続され、
    前記第２のＥＭＩコイルは、前記直流バスの第２の側と前記コンデンサ線の第２の導体との間に直列に接続される、請求項２０記載の電子バラスト。
22. 前記蓄積コンデンサは複数のコンデンサを有する、請求項１９記載の電子バラスト。
23. 前記コンデンサ線は、共通に電気的に接続されたシールドを有する遮蔽導体対である、請求項１９記載の電子バラスト。
24. 前記第１の筐体は、金属筐体及びプラスチック筐体を有するグループから選択される、請求項１９記載の電子バラスト。

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