CN100579328C - 高压放电灯点灯装置及照明器具 - Google Patents

Abstract

一种高压放电灯点灯装置，至少具有包括限流要素的稳定器(3)、和产生高压脉冲电压的高压脉冲产生电路(4)，其用于使外管内处于近似真空状态的高压放电灯(2)点灯，其具有：判别放电灯(2)的点灯/不点灯的点灯判别机构(8)、设定规定时间的定时电路(9)、和停止所述脉冲电压的产生的脉冲停止控制机构(10)，在通过所述点灯判别机构(8)判别出点灯之后判别出不点灯的情况下，在所述定时电路(9)所设定的时间内，停止高压脉冲电压的产生。

Description

高压放电灯点灯装置及照明器具

技术领域

本发明涉及一种用于使高压放电灯点灯的放电灯点灯装置及使用该放电灯点灯装置的照明器具。

背景技术

一般，在这种放电灯点灯装置中，为了启动高压放电灯而具有将高压脉冲施加给灯的高压脉冲产生电路。其一个实例如图5所示。图中，1是交流电源，2是高压放电灯，3是稳定器，4是高压脉冲产生电路，5是脉冲变压器，6是电容，7是开关元件。如果开关元件7从断开状态变化为接通状态，则经由电容6，脉冲状的电流会在变压器5的初级线圈N1中流过，所以，在脉冲变压器5的次级线圈N2中会产生脉冲状的高电压。由此，高压放电灯2的绝缘被破坏，开始放电。如果高压放电灯2点灯，则经由稳定器3，会从交流电源1向高压放电灯2供给电力。

公知的是，如果这种高压放电灯在熄灯后立即再点灯，则在灯温度高的状态下，发光管内部的气压变高，会处于难以启动的状态，例如，需要尝试大约20分钟的启动。如果高压放电灯2不点灯，则开关元件7反复进行接通、断开，会继续高压脉冲的产生。继续施加该高压脉冲，会成为噪声的产生原因，由于对电路元件施加了应力(stress)，所以不优选。

因此，在专利文献1(特开平6-260289号公报)中，尝试了下述方案，即，设定与点灯继续时间对应的延迟时间来施加高压脉冲，从而将高压脉冲的施加时间缩小到最小限度。

另一方面，这种高压放电灯在寿命末期时，会从内管(发光管)泄漏气体，该气体积存在外管内，在施加高压脉冲时，有时会在放电灯外管内支撑发光管的金属部之间，发生异常放电(下面称作外管内放电)(参照图6)。该状态下，放电灯的外管玻璃和插头螺纹部(灯头部)处于高温状态，会产生能量损失。而且，由于该外管内放电会使支撑发光管的金属部的温度升高，从而超过放出热电子的热电子界限温度，所以，在该部位处于容易放电状态。结果，当施加高压脉冲时，在支撑该发光管的金属部之间开始放电，处于所谓的外管内放电的异常放电状态。在上述的专利文献1的构成中，对于外管内放电的回避没有寻求相应的对策，可能在将寿命末期的放电灯连接到电路中时，发生外管内放电。

另外，在高压放电灯的寿命末期时，所能预见的其他异常放电状态可以举出半波放电。这是由于随着高压放电灯的寿命减少，单侧的电极恶化而产生的，在该状态下，流入高压放电灯的灯电流形成为正负非对称，在单侧处于近似短路状态，在另一方处于大致无负载状态。在铜铁型稳定器的情况下，流过直流电流，由于单侧极性流过通常二次短路电流的3倍以上的电流，所以成为稳定器恶化的原因。作为其对策，一般的方法是在稳定器中追加温度熔断器或过热保护器(thermal protector)等元件，但是，由于温度熔断器是非恢复型的，所以，即使灯发生了一次半波放电，稳定器也不可以使用，另外，由于过热保护器是恢复型的，所以可以反复进行多次点灯、不点灯，优选其作为对策手段。

因此，在专利文献2(特开2002-352969号公报)中，在检测出半波放电之后，遮断从稳定器向高压放电灯的电力供给，则根据来自用于检测已遮断这一现象的遮断检测机构的信号，来保持点火器(高压脉冲产生电路)的动作停止。根据该构成，能够对产生半波放电时的稳定器的恶化、高压放电灯的点灯、不点灯的反复防患于未然。

专利文献1：特开平6-260289号公报

专利文献2：特开2002-352969号公报

但是，根据上述构成，需要电力供给的遮断机构，例如可以举出，过热保护器或MOSFET等功率系的半导体元件，由于这些元件一般价格昂贵、体积庞大，所以，成为稳定器高成本化、大型化的原因。

发明内容

本发明鉴于现有技术所具有的上述问题点，其目的在于，提供一种可以回避在高压放电灯的寿命末期继续发生所能预见的外管内放电状态和半波放电状态的放电灯点灯装置及搭载该放电灯点灯装置的照明器具。

为了实现上述目的，本发明如图1所示，是至少具有包括限流要素的稳定器3、和产生高压脉冲电压的高压脉冲产生电路4，并用于使外管内处于近似真空状态的高压放电灯2点灯的放电灯点灯装置，其具有：判别放电灯2的点灯/不点灯的点灯判别机构8、设定规定时间的定时电路9、和停止所述脉冲电压的产生的脉冲停止控制机构10，在通过所述点灯判别机构8判别出点灯之后判别出不点灯的情况下，在所述定时电路9所设定的时间内，停止高压脉冲电压的产生，所述定时电路的设定时间，是在放电灯外管内并且在被密闭的发光管内以外的金属部的温度冷却到在所述金属部的异极之间至少不能产生放电的温度为止的时间。

根据本发明，当在高压放电灯的寿命末期时发生了外管内放电之际，通过判别正常点灯/异常点灯的判别机构来判别异常点灯，在判别之后，通过设置一种在支撑发光管的金属部的温度冷却到不能产生外管内放电的温度为止所需要的时间内使高压脉冲的产生停止的机构，可以避免外管内放电现象的继续。另外，即使在检测出半波放电时没有遮断从稳定器向高压放电灯的电力供给，仅通过使高压脉冲电压的产生停止，也能够在几乎所有的情况下，使放电停止，从而可以防止异常放电状态的继续。

附图说明

图1是本发明实施方式1的高压放电灯点灯装置的电路图。

图2是本发明实施方式2的高压放电灯点灯装置的电路图。

图3是用于图2的高压放电灯点灯装置的动作说明的波形图。

图4是本发明实施方式3的高压放电灯点灯装置的电路图。

图5是以往的高压放电灯点灯装置的电路图。

图6是表示高压放电灯的构造的说明图。

图中：1-电源，2-高压放电灯，3-稳定器，4-高压脉冲产生电路，5-脉冲变压器，6-电容，7-开关元件，8-点灯判别机构，8a、8b-遮断检测机构，9-定时(timer)电路，10-脉冲停止控制机构，11-半波放电检测机构，12-计数电路，13-感温遮断机构，21-外管，22-发光管，23、24-金属部，25-芯柱(stem)，26-灯头部，C1-电容，DB1、DB2-全波整流器，PC-光耦合器，Q1、Q2-开关元件，R1、R2、R3-电阻。

具体实施方式

图1表示本发明实施方式1的高压放电灯点灯装置。在本实施方式中，在高压放电灯2的两端连接有点灯判别机构8，可以对正常点灯/异常点灯进行判别。当在高压放电灯2的寿命末期时发生了外管内放电之际，只要点灯判别机构8是能够够判别为异常点灯的机构，则不管其具体的构成，这里，通过判别灯电压的高/低，来判别正常点灯与异常点灯。分压用的电阻R1、R2、R3的串联电路并联连接在高压放电灯2的两端，在电阻R3的两端施加将灯电压分压的交流电压。通过全波整流器DB1对该交流电压进行全波整流，其整流输出经由电压响应式开关元件Q1施加到作为绝缘型信号传递机构的光耦合器PC的发光元件。在正常点灯时，以电阻R3的两端电压不超过电压响应式开关元件Q1的转折电压(breakover voltage)的方式，来设定分压电阻R1、R2、R3的分压比。在灯电压比正常点灯时高的时候，通过电压响应式开关元件Q1转折，电流流过作为绝缘型传递机构的光耦合器PC的发光元件，产生光信号，通过感光该光信号来导通光耦合器PC的感光元件，点灯判别机构8输出异常点灯的判别信号。

在判别为异常点灯时，将该判别信号传递到定时电路9，在所期望的延迟时间内通过脉冲停止控制机构10来停止高压脉冲电压。只要脉冲停止控制机构10是能够使高压脉冲产生电路4不动作的机构，则不管其具体的构成，但是，这里通过将开关元件7的两端短路，来使高压脉冲的产生停止。即，在开关元件7的两端连接全波整流器DB2的交流端子侧，在全波整流器DB2的直流段子侧连接短路用的开关元件Q2，通过定时电路9的输出，来使该开关元件Q2在所期望的延迟时间内接通。由此，因为可以阻止开关元件7接通瞬间电容6的充放电电流作为脉冲电流而流动，所以不产生高压脉冲。这里，使用了双极晶体管作为开关元件Q2，但是也可以使用MOSFET。如果经过定时电路9的延迟时间，开关元件Q2断开，则开关元件7的两端被断开。开关元件7由电压响应式开关元件构成，如果通过交流电源1周期性的极性反向，使得交流电源电压与电容器6的充电电压的重叠电压超过开关元件7的转折电压，则开关元件7接通，此时，电容6的充放电电流作为脉冲电流流过脉冲晶体管5的初级线圈，从而产生了高压脉冲。

当在通过点灯判别机构8判别为正常点灯之后，判别为异常点灯(包括不点灯)的情况下，定时电路9以在规定的延迟时间内将脉冲停止控制机构10的开关元件Q2维持为接通状态的方式而动作。这里，为了判别正常点灯，例如，在额定灯电压以下的状态持续了大约30秒钟时，可以判别为处于正常点灯状态。之后，如果灯电压超过额定灯电压而变得异常得高，则可以判别为处于外管内放电那样的异常点灯状态，或者，通过立即熄灯则变为不点灯(无负载状态)。因此，恰当地设定点灯判别机构8的分压电阻R1～R3的分压比，在电源导入后，如果来自点灯判别机构8的异常判别信息(光耦合器PC的接通信号)不输入定时电路9的状态持续了大约30秒钟，则判别为高压放电灯2处于正常点灯状态。而且，然后，如果来自点灯判别机构8的异常判别信息(光耦合器PC的接通信号)输入到定时电路9，则到定时电路9经过规定的延迟时间，向开关元件Q2输出接通信号。

定时电路9的延迟时间设定为放电灯外管内的支撑发光管的金属部的温度变为热电子界限温度以下的时间，且根据放电灯的规格与点灯装置的散热结构不同而不同，但是一般选定在大约2～10分钟的范围内，更优选在大约3～5分钟的范围内选定最佳值(例如，大约4分钟)。另外，定时电路9的各端子中与光耦合器PC的感光元件连接的端子是输入端子，与晶体管Q2的基极连接的端子是输出端子，与晶体管Q2的发射极连接的端子是接地端子，与脉冲变压器5和高压放电灯2连接的端子是电源端子。

根据上述构成，可以判别高压放电灯2的正常点灯/异常点灯，防止在高压放电灯2的寿命末期时继续发生所预见的外管内放电。

在本实施方式中，虽然例示了点灯判别机构8通过电压检测判别异常点灯的构造，但是，也可以是通过变流器等的使用，基于电流检测来判别异常点灯的构造。而且，定时电路9也可以使用微型计算机(例如，东芝制TMC47C243M)等构成。

另外，由于认为当再次导通电源时，优选重新开始高压脉冲的产生的情况是很多的，所以，点灯判别机构的判别输出或定时电路，通过电源遮断而被复位(返回到初始状态)为好。

实施方式2

图2表示本发明实施方式2的高压放电灯点灯装置。在本实施方式中，至少具有包含限流要素的稳定器3、产生高压脉冲电压的高压脉冲产生电路4，在使外管内处于近似真空状态的高压放电灯2点灯的放电灯点灯装置中，具有检测放电灯2的半波放电的半波放电检测机构11、停止所述脉冲电压的产生的脉冲停止控制机构10，在通过所述半波放电检测机构11检测出半波放电的情况下，利用所述脉冲停止控制机构10来停止高压脉冲电压的产生。另外，具有设定规定时间的定时电路9，在通过所述半波放电检测机构11检测出半波放电的情况下，在所述定时电路9所设定的时间内停止高压脉冲电压的产生。

这里，半波放电检测机构11对灯波形(灯电流或灯电压)的每半周期的差分进行检测，在其值超过规定值时，判别为半波放电。在本实施方式中，将半波放电检测机构11连接在高压放电灯2的两端，从而可以检测出半波放电。如上所述，半波放电现象是由于随着高压放电灯寿命的减少单侧的电极恶化而产生的，在该状态下，流过高压放电灯的灯电流正负非对称，在单侧处于大致短路状态，在另一方处于大致无负载状态。因此，通过检测出灯电流正负非对称地流动，可以判别出半波放电，在图2的电路中，通过检测出灯电压为正负非对称而判别为半波放电。即，在一方的极性下，高压放电灯2处于大致短路状态，所以灯电压变低；在另一方极性下，高压放电灯2处于大致无负载状态，所以灯电压变高，由此，通过判别该状态的继续，来判别半波放电。

具体而言，将分压用的电阻R1、R2、R3的串联电路并联连接到高压放电灯2的两端，通过全波整流器DB1对电阻R3的两端电压进行全波整流，并利用小容量的电容器C1进行滤波，将通过电容器C1进行了滤波的电压波形向计数电路12输入。电容器C1的容量与其放电电阻(未图示)的时间常数被设定为比交流电源1的周期短，在半波放电的情况下，计数电路12的输入波形变成图3那样的脉冲状，通过计数电路12来计数脉冲数。如果计数的总和达到规定次数，则判别为半波放电，向定时电路9传递异常判别信号，在所期望的延迟时间内通过停止控制机构10来停止高压脉冲电压。

根据本发明者们的研究可以明了，当高压放电灯发生了半波放电的情况下，通过在半波放电之际，停止脉冲施加，几乎所有的放电灯都不能维持点灯，而是立即熄灭。因此，通过上述构成，可以防止在高压放电灯的寿命末期时继续发生所预见的半波放电现象。

在本实施方式中，虽然作为半波放电检测机构使用了电压检测，但是，也可以通过变流器等的使用，基于电流检测来构成半波放电检测机构。而且，作为定时电路9也可以使用微型计算机(例如，东芝制TMC47C243M)等而构成。

另外，由于认为当再次导通电源时，优选重新开始高压脉冲的产生的情况是很多的，所以，半波放电检测机构的检测输出或定时电路，通过电源遮断而被复位为好。

实施方式3

图4表示本发明实施方式3的高压放电灯点灯装置。在本实施方式中，至少具有包含限流要素的稳定器3、和产生高压脉冲电压的高压脉冲产生电路4，在使外管内处于近似真空状态的高压放电灯2点灯的放电灯点灯装置中，具有设定规定时间的定时电路9；检测出异常温度上升，来遮断向放电灯的电力供给的恢复型感温遮断机构13；检测出发生了遮断的遮断检测机构8a、8b，在通过所述遮断检测机构8a、8b检测出发生了遮断时，在所述定时电路9所设定的时间内停止高压脉冲电压的产生。

在本实施方式中，通过感温遮断机构13来监视脉冲变压器5的温度。该温度遮断机构13是过热保护器那样的自动恢复型温度检测/遮断机构，具有如下的功能，即如果检测出检测温度的异常上升，则遮断通电，并且如果检测温度下降，则自动恢复，重新开始通电。

如果感温遮断机构13处于暂时遮断状态，则即使随后自动恢复，重新开始通电，也会通过脉冲停止控制机构10在定时电路9设定的所期望的延迟时间内，停止高压脉冲电压。这里，通过定时电路9的延迟时间被设定得比过热保护器的自动恢复所需要的时间长，可以不频繁地反复进行点灯、不点灯，而且，当再次点灯时，通过将放电灯外管内的支撑发光管的金属部的温度变为热电子界限温度以下，可以防止异常放电状态继续。

可是，像过热保护器这样的感温遮断机构13，使用例如双金属接点那样，如果周围温度异常上升，则基于双金属的变形而使得接点分开，如果周围温度下降，则基于双金属的复原而使得接点闭合的简单机构的情况很多，所以，不具备将遮断状态向外部传递的信号输出端子。因此，在感温遮断机构13检测出异常温度，处于遮断状态时，为了启动定时电路9，在本实施方式中，设置了遮断检测机构8a、8b。该遮断检测机构8a、8b具有与在图1中所说明的点灯判别机构8相同的结构，当施加到分压电阻R1～R3的交流电压高时，经由光耦合器PC将异常判别信号传递到定时电路9。

首先，当脉冲变压器5的温度状态在正常温度范围时，像过热保护器那样的感温遮断机构13处于导通状态，遮断检测机构8a的电压响应式的开关元件Q1处于断开状态。

接着，如果脉冲变压器5的温度状态变为异常温度范围，则像过热保护器那样的敢问遮断机构13处于非导通状态，放电灯2熄灭。此时，电压被施加在从交流电源1，经由稳定器3、分压电阻R1、R2、R3，脉冲变压器5的初级线圈、次级线圈，定时电路9的电源端子、接地端子、全波整流器DB2的二极管，返回到交流电源1的路径上，电阻R3的两端电压上升，电压响应式的开关元件Q1接通，从而经由作为绝缘型信号传递机构的光耦合器PC，异常判别信号被传递到定时电路9。由此，定时电路9开始动作，在所期望的延迟时间内通过停止控制机构10，使高压脉冲的产生停止。该延迟时间如上所述设定为3～5分钟左右，在放电灯外管内的支撑发光管的金属部的温度变为热电子界限温度以下为止的期间，不产生高压脉冲。

另外，如果脉冲变压器5的温度状态返回到正常温度范围，则像过热保护器那样的感温遮断机构13返回到导通状态，但是，此时，由于定时电路9已经开始动作，所以，在脉冲停止控制机构10的开关元件Q2维持在接通状态的期间，不产生高压脉冲，由此，放电灯2不会点灯。另外，通过解除感温遮断机构13的遮断状态，使其返回到导通状态，虽然遮断检测机构8a、8b停止了异常判别信号的产生，但是，由于定时电路9已经开始了计时动作，所以，脉冲停止控制机构10的开关元件Q2维持在接通状态不变。

然后，定时电路9结束计时动作，如果经过了上述的延迟时间(大约3～5分钟左右)，则脉冲停止控制机构10的开关元件Q2处于断开状态，高压脉冲产生电路4能够产生高压脉冲，但是，此时，由于放电灯外管内的支撑发光管的金属部的温度已经变为热电子界限温度以下，所以，可以防止在高压放电灯寿命末期继续发生所预见的外管内放电。

这里，虽然对使用过热保护器作为感温遮断机构13的情况进行了例示，但是，也可以将例如像具有非线性的正温度特性的热变阻器那样，超过居里点后电阻急剧变高的电阻元件作为感温遮断机构13而使用。

而且，虽然对将通过电压检测来进行遮断检测的构成作为遮断检测机构8a、8b进行了例示，但是，也可以通过变流器等的使用，基于电流检测来进行遮断检测。并且，作为定时电路9也可以使用微型计算机(例如，东芝制TMC47C243M)等构成。

另外，由于认为当再次导通电源时，优选重新开始高压脉冲的产生的情况是很多的，所以，遮断检测机构的检测输出或定时电路，通过电源遮断而被复位为好。

虽然对图1、图2、图4的定时电路9，是在最初从输入异常判别信号之后开始计时所期望的延迟时间的定时电路进行了说明，但也可以使用在最后从输入异常判别信号之后开始计时所期望的延迟时间，即可再触发的定时电路。

图6是例示了通过本发明的点灯装置而被点灯的高压放电灯结构的说明图。图中，2是高压放电灯，21是外管，22是发光管(内管)，23、24是异极的金属部，25是芯柱(玻璃制)，26是灯头部(插入螺纹部)。外管21内处于近似真空状态，即使万一发光管(内管)22破碎，通过高压的放电气体基于外管21内的真空状态被稀释，也不会导致外管21破碎。相反，如果在寿命末期从发光管(内管)22慢慢泄露出放电气体，则通过泄露到外管21内的放电气体，在金属部23、24之间处于可以放电的状态。本发明在使具有这样结构的高压放电灯点灯时，可以防止在寿命末期继续外管内放电。

虽然没有特别地对将这种高压放电灯作为光源的照明器具的结构进行图示，但是，其例如包括：配置在高压放电灯2的背后，来决定配光特性的反射板；配置在高压放电灯2的外管21的前方的灯罩(globe)；安装有高压放电灯2的灯头部(插入螺纹部)26的插座；设置在该插座与交流电源1之间的所述任意一种点灯装置(图1、图2、图4)。

(工业上的可利用性)

本发明可以在使用了高压放电灯的照明器具，例如设施用照明器具或路灯等中使用。

Claims (4)

1.一种高压放电灯点灯装置，至少具有包括限流要素的稳定器、和产生高压脉冲电压的高压脉冲产生电路，用于使外管内处于近似真空状态的高压放电灯点灯，

所述高压放电灯点灯装置还具有：判别放电灯的点灯/不点灯的点灯判别机构；设定规定时间的定时电路；和停止所述脉冲电压的产生的脉冲停止控制机构，

在通过所述点灯判别机构判别出点灯之后判别出不点灯的情况下，在所述定时电路所设定的时间内，停止高压脉冲电压的产生，

所述定时电路的设定时间，是在放电灯外管内并且在被密闭的发光管内以外的金属部的温度冷却到在所述金属部的异极之间至少不能产生放电的温度为止的时间。

2.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，

所述点灯判别机构，通过电源遮断而被复位。

3.根据权利要求1或2所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，

至少在所述定时电路中使用了微型计算机。

4.一种照明器具，搭载了权利要求1或2所述的高压放电灯点灯装置。

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