CN100579329C - 高辉度放电灯点亮装置和照明装置 - Google Patents

Abstract

提供一种稳定点亮高辉度放电灯的高辉度放电灯点亮装置。电感L2、L3在高辉度放电灯8的辉光放电开始时饱和。在高辉度放电灯8的电弧放电开始时，电感L2、L3处于不饱和状态，以二秒左右提供数百mA程度的电流来启动。当高辉度放电灯8变为通常的点亮状态时，在与无负荷时的主电路23的共振频率基本一致的46kHz的恒定频率下，反相器电路22动作。

Description

高辉度放电灯点亮装置和照明装置

技术领域

本发明涉及一种稳定点亮高辉度放电灯的高辉度放电灯点亮装置和照明装置。

背景技术

以前，作为这种放电灯点亮装置，已知例如特开昭62-241295号公报中记载的结构。在该特开昭62-241295号公报中记载的放电灯点亮装置具备LC共振型反相器电路，该反相器电路以比LC共振频率高的步骤进行动作，启动、点亮具有灯丝的放电灯。之后，反相器电路以高的频率开始振荡，在不启动放电灯的程度下以低的次级电压的状态来预热灯丝，同时，从振荡开始后使反相器电路的频率降低，接近LC共振频率，从而次级电压上升，达到启动放电灯的电压。之后，再降低反相器电路的频率，点亮放电灯。

但是，该特开昭62-241295号公报中记载的放电灯点亮装置在使频率连续变化来变化次级电压时难以进行控制。另外，在荧光灯的情况下，在短时间内电压变高后，进行启动和点亮，在高辉度放电灯的情况下，特别是因为使用氖(Ne)、氩(Ar)，从而为了电弧转变，需要一秒至二秒左右的高开路电压，在使这种频率变化的结构的情况下，不能得到充分的时间、开路电压。

另一方面，为了防止反相器电路的噪声，可听区域必须在20kHz以上，同时，多使用100kHz以下，以免噪声措施变复杂，在较常用的振荡频率为20kHz至100kHz的频率区域内，存在高辉度放电灯声音共鸣的区域。因此，使用例如反相器电路的高辉度放电灯声音共鸣区域中的不产生声音共鸣的所谓稳定窗内的中央频率。

但为，因为该稳定窗的频率区域非常窄，所以在固定设计反相器电路频率的情况下，因电路部件的参差不齐而导致灯功率变化大，同时，在产生声音共鸣的情况下，无论频率比稳定窗高或低，回避声音共鸣的对策都变为复杂。

另外，可以在反相器电路的振荡频率为不产生声音共鸣的程度非常高的频率后，点亮高辉度放电灯。

但是，当反相器电路的振荡频率变高时，开关损耗变大。

另外，可以在反相器电路的振荡频率为不产生声音共鸣的程度非常低的频率后，点亮高辉度放电灯。

但是，当反相器电路的振荡频率变低时，因为电感必然变大，所以在使用线圈的情况下，线圈大型化。

发明解决的问题

如上所述，特开昭62-241295号公报中记载的放电灯点亮装置在连续变化频率后变化次级电压时，控制变复杂。另外，在高辉度放电灯的情况下，为了电弧转变，需要一秒至二秒左右的高开路电压，在使这种频率变化的结构的情况下，不能得到充分的时间、开路电压。

另外，当使用反相器电路较常用的振荡频率为20kHz至100kHz的频率区域的稳定窗内的中央频率时，因为稳定窗的频率区域非常窄，所以灯功率变化大，在产生声音共鸣的情况下，无论频率比稳定窗高或低，对策都复杂，当反相器电路的振荡频率为不产生声音共鸣的程度非常高的频率时，开关损耗变大，相反，为非常低的频率时，存在大型化的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供稳定点亮高辉度放电灯的高辉度放电灯点亮装置和照明装置。

解决问题的方法

本发明的第1方面所述的高辉度放电灯点亮装置具备主电路，包含LC共振电路，同时连接高辉度放电灯；和反相器电路，该主电路连接输出侧，通过该主电路，启动、点亮高辉度放电灯，以主电路的LC共振电路无负荷时的共振频率动作，反相器电路以主电路的LC共振电路无负荷时的共振频率动作，通过辉光放电状态，可提高次级开路电压，在电弧移动时也可确保高的次级电压。

本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置是根据本发明的第1方面所述的高辉度放电灯点亮装置，LC共振电路具有电感器，该电感器在高辉度放电灯的辉光放电开始时饱和，在辉光放电和电弧放电时不饱和，高辉度放电灯通过施加点亮前的绝缘破坏所需的高电压，开始辉光放电，可在短时间内开始高辉度放电灯的辉光放电，即使在电感饱和的状态下，对电路的压力也小。因为辉光、电弧移动时需要放出热电子，所以通过使电感器不饱和，可以维持电弧移动所需的时间、较高的电压，不对电路施加压力。

本发明的第3方面所述的高辉度放电灯点亮装置是根据本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置，反相器电路使高辉度放电灯辉光放电开始时的动作频率作为与电感饱和状态下的LC共振电路无负荷时的共振频率相等的频率，使高辉度放电灯的辉光放电时的频率作为与电感器不饱和状态下的LC共振电路无负荷共振频率相等的频率，通过将高辉度放电灯的辉光放电开始时的频率和辉光放电和辉光、电弧转换时的频率之一作为LC共振电路的无负荷共振频率，可容易地控制。所谓辉光放电和辉光、电弧转换时的频率是指包含高辉度放电灯的共振频率，因为辉光放电和辉光、电弧转换时的高辉度放电灯为高阻抗，所以表现为无负荷。因此，通过动作，即使是维持辉光放电而需要高电压的高辉度放电灯(例如封入Ne的高辉度放电灯)，也可维持辉光放电，提高启动性。

本发明的第4方面所述的高辉度放电灯点亮装置是根据本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置，具备辉光放电检测部件，检测高辉度放电灯的辉光放电；和降低输出部件，在该辉光放电检测部件检测出辉光放电后，使反相器电路的动作频率作为比电感器不饱和状态下LC共振电路无负荷时的共振频率高的频率，在可维持辉光放电的范围内，降低输出电压，在检测出辉光放电后，以比无负荷时的共振频率高的频率进行滞相动作，同时，使反相器电路的输出电压降低以进行高效动作。从而，通过动作，使辉光放电时输入高辉度放电灯的电压降低，可抑制高辉度放电灯的电极溅射，可抑制灯的黑化。

本发明的第5方面所述的高辉度放电灯点亮装置是根据本发明的第1方面所述的高辉度放电灯点亮装置，反相器电路以不产生高辉度放电灯的声音共鸣的频率区域内任一方的端部附近的频率进行动作，因为点亮高辉度放电灯，所以在产生声音共鸣的情况多的情况下，容易判断出点亮频率高或低，从而通过控制，使点亮频率变为不产生声音共鸣的频率区域内的另一侧，可不产生声音共鸣。

本发明的第6方面所述的高辉度放电灯点亮装置是根据本发明的第5方面所述的高辉度放电灯点亮装置，具备检测高辉度放电灯的声音共鸣的声音共鸣检测部件，因为当该声音共鸣检测部件检测声音共鸣时，反相器电路的动作频率的频率变化到不产生声音共鸣的频率区域之另一侧，所以若使频率变化到在接近一般设定的频率侧的产生声音共鸣的区域中，作为与频率偏移侧相反侧的不产生声音共鸣的频率区域的另一侧，则可降低声音共鸣的产生，从而使频率变化到不产生声音共鸣的频率区域的另一侧，不产生声音共鸣。

本发明的第7方面所述的高辉度放电灯点亮装置是根据本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置，具备计时器部件，在该计时器部件计时的规定时间内，在辉光放电检测部件未检测到辉光放电的情况下，将反相器电路复位为动作开始状态，在没有辉光放电的状态下，从动作开始状态返回开始辉光放电的动作。

本发明的第8方面所述的照明装置具备本发明的第1方面至第7方面之一所述的高辉度放电灯点亮装置；和安装由该高辉度放电灯点亮装置点亮的高辉度放电灯的器具主体，所以可达到各自的作用。

附图的简要描述

图1是表示本发明的高辉度放电灯点亮装置一实施例的电路图。

图2是表示照明装置的剖面图。

图3是表示次级电压和频率的关系的图表。

图4是表示次级电压、漏电流和振荡器的输入电压的波形图。

图5是表示空载时间长的情况下的场效应晶体管的电流的图表。

图6是表示空载时间短的情况下的场效应晶体管的电流的图表。

图7是表示其它实施例的高辉度放电灯点亮装置的电路图。

图8是表示稳定窗和频率的关系的说明图。

图9是表示其它实施例的高辉度放电灯点亮装置的电路图。

图10是表示无负荷次级电压的波形图。

图11是表示放大无负荷次级电压的波形图。

图12是表示输入功率和无负荷次级电压的脉冲宽度与温度上升的关系的图表。

图13是表示其它实施例的高辉度放电灯点亮装置的电路图。

图14是表示反相器电路的输出电压和次级电压与频率的关系的图表。

图15是计时表示施加在高辉度放电灯上的电压的变化的波形图。

图16是表示反相器电路的输出电压和灯电压对电流值的关系的图表。

发明实施例

下面参照附图来说明本发明的照明装置的一实施例。

图1是表示高辉度放电灯点亮装置的电路图，图2是表示照明装置的剖面图。

如图2所示，照明装置具有筒状的器具主体1，在该器具主体1的基端侧设计灯座2，在前端侧通过筒状的保护体3设置发光部4。发光部4设置具有照射开口5的抛物旋转体状的反射镜6，在照射开口5内装配具有透光性的盖体7。另外，在反射镜6中装配陶瓷金属强光灯等高辉度放电灯(High Intensity Discharge Lamp：HID)8。

另外，在器具主体1内设置布线基板10，在该布线基板10上安装点亮高辉度放电灯8的高辉度放电灯点亮装置11。

如图1所示，高辉度放电灯点亮装置11在商用交流电压e上连接电阻R1、电感L1、定电压元件Z1和电容C1，在该电容C1上连接倍电压整流电路21。另外，该倍电压整流电路21具有二极管D1与二极管D2的串联电路、和电容C2与电容C3的串联电路，连接反相器电路22。

该反相器电路22以半电桥型连接作为开关元件的场效应晶体管Q1和场效应晶体管Q2的串联电路。另外，在场效应晶体管Q2上通过构成主电路23的直流截止用的内容C4、构成稳定扼流圈的电感L2和电感L3，以及进相振荡检测用电阻R2的串联电路连接高辉度放电灯8，与该高辉度放电灯8并联地连接电容C5和电容C6的串联电路。从而，由主电路23的电感L2、L3和电容C5、C6构成LC共振电路24。LC共振电路24的高辉度放电灯8为了得到破坏绝缘必需的高电压，通过以电感L2、L3饱和时的共振频率进行动作，得到辉光放电开始电压。高辉度放电灯8的辉光放电开始后的辉光放电时、辉光、电弧转换时和电弧放电时的电流比共振电流小，所以电感L2、L3不饱和。电感L2、L3在辉光放电开始时，流过大的共振电流，通过该共振电流饱和。

在场效应晶体管Q2上连接构成控制部件的兼作振荡器25的辅助电源的缓冲器电路26。该缓冲器电路26与场效应晶体管Q2连接电容C7、二极管D3和电容C8的串联电路，与该二极管D3和电容C8的串联电路并联地连接二极管D4。

另外，在场效应晶体管Q1和场效应晶体管Q2的栅极上连接振荡器25(菲利浦公司制UBA2021A)。在该振荡器25上连接电容C11、电容C12、电容C13、电阻R3和可变电阻R4等，由电阻R3、可变电阻R4和电容C12构成时间常数电路，设定振荡频率。另外，从倍电压整流电路21的正极侧通过启动电阻R5连接在振荡器25上，同时，振荡器25连接在电阻R2的两端。

在通过电阻R2的高辉度放电灯8的两端上连接电阻R6、电阻R7和电阻R8的串联电路。

与电阻R7和电阻R8的串联电路并联地连接二极管D5和电容C14的串联电路，由这些元件构成灯电压检测部件27。另外，与电容C14并联地连接电阻R11、齐纳二极管ZD1和电容C15的串联电路，齐纳二极管ZD1和电容C15的连接点连接在晶体管Q3的基极上，在晶体管Q3的基极、发射极之间连接电阻R12，晶体管Q3的集电极连接在振荡器25上。

与电阻R8并联地连接电容C16和二极管D6的串联电路，在二极管D6上连接二极管D7和电阻R14的串联电路，与该电阻R14串联地连接电容C17、电容C18和二极管D8的串联电路，作为开关元件的晶体管Q4的集电极、发射极和齐纳二极管ZD2和电阻R15的串联电路，电容C18和二极管D8的连接点连接在晶体管Q4的基极上，由这些元件形成计时器部件28。

在电阻R15上连接电容C19，在晶闸管Q5的栅极上连接齐纳二极管ZD2和电容C19的连接点，晶闸管Q5的阳极通过二极管D9连接到振荡器25上，晶闸管Q5的阴极连接到电阻R2和电阻R8的连接点上。另外，二极管D9和晶闸管Q5的连接点通过电阻R16连接到倍电压整流电路21的正极上。

下面说明上述实施例的动作。

首先，将商用交流电源e的交流电压经倍电压整流电压21升压和整流后提供给反相器电路22。之后，通过启动电阻R5向振荡器25提供微小电流，振荡器25交替导通、截止场效应晶体管Q1和场效应晶体管Q2。在振荡开始后，用高辉度放电灯点亮状态的两倍以上的频率开始振荡振荡器25。另外，在反相器电路22开始动作后，因为由此反相器电路22以高的频率振荡，所以振荡器25将缓冲器电路26作为电源来维持动作。仅在反相器电路22的振荡动作开始后，因为振荡频率高，所以才向振荡器25稳定地提供恒定电流电源。

在振荡器25振荡开始后，在通过进相振荡检测用电阻R2检测进相之前，使振荡频率降低。此时，动作频率与电感L2、L3的饱和时的共振频率一致。在高辉度放电灯8完全不放电的辉光放电开始时，电感L2、L3通过共振电流饱和，高电压输出。此时，在电容C5、C6的两端上开始高辉度放电灯8的辉光放电。

另一方面，在高辉度放电灯8的辉光放电时、辉光、电弧转换时，因为流过数百mA的微小电流，所以共振电流低，电感L2、L3不饱和。在这种状态下，提供两秒左右的灯电流，进行辉光、电弧转换，启动高辉度放电灯8。

这在例如封入氖和氩的、为了维持辉光放电必需高电压的高辉度放电灯8中有效。

当高辉度放电灯8处于通常的点亮状态下时，如图3所示，在与电感L2、L3在不饱和状态下的无负荷时的主电路23的共振频率基本一致的、20kHz以上例如46kHz的频率下，反相器电路22动作。即，用与电感L2、L3在不饱和状态下的无负荷时的共振曲线A1的共振点相同的点亮时的共振曲线A2对应的频率来点亮。由此，在高辉度放电灯8向电弧放电转换后，因为可以不产生声音共鸣的一定频率振荡，所以可从高辉度放电灯8的启动后到寿命末期以前稳定地点亮高辉度放电灯8。

电感L2、L3饱和时的共振曲线A0的共振点为共振曲线A1共振点以上的任意频率f01，频率因电感L2、L3的饱和水平而不同。

当处于高辉度放电灯8不点亮的不亮状态时，施加在高辉度放电灯8两端上的电压上升，灯电压检测部件27的电阻R6和电阻R7连接点的电位上升后，电容C14的电位上升。当该电容C14的电位为规定值以上时，齐纳二极管ZD1导通，向晶体管Q3提供基极电流，晶体管Q3导通，使提供给振荡器25的来自缓冲器电路26的电位Vcc比振荡维持电压低，停止来自辅助电源的电流提供，如图4所示，振荡停止，输出停止。当输出停止时，电阻R6和电阻R7的连接点的电位也下降，电容C14放电，电位下降。由此，当电容C14的电位比规定值低时，齐纳二极管ZD1截止，没有晶体管Q3的基极电流，晶体管Q3截止，将振荡器25复位为动作开始状态，从电阻R5向振荡器25流过启动电路，开始振荡。之后，从缓冲器电路26提供电流，反相器电路22以点亮所示的动作频率的2.5倍115kHz的频率动作后，变为通常的46kHz频率，输出增加。从而，通过电容C14反复充放电，如图4所示，间歇地向高辉度放电灯8施加电压，与高辉度放电灯8开始动作时交流的峰到峰电压为1-2kV相反，再启动时的交流峰到峰电压为20kV以上，高辉度放电灯8不点亮，维持不点亮状态。

当例如寿命末期等高辉度放电灯8的电压上升时，灯电压检测部件27的电阻R7和电阻R8的连接点的电位上升，电容C17的电位上升。当电容C17的电位变为规定值以上时，齐纳二极管ZD2导通，向晶闸管Q5的栅极施加触发电压，晶闸管Q5导通，停止从缓冲器电路26提供给振荡器25的电流供应。结果，因为振荡器25的电压Vcc比振荡维持电压低，所以振荡停止。因为从电阻R16向晶闸管Q5提供保持电流，所以在复位电流以前，通过持续停止振荡器25来停止反相器电路22的输出。

例如，当电感L2和电感L3饱和时，因为电感变小，所以主电路23的LC共振的共振频率变高。此时，反相器电路22变为进相振荡，在振荡器25产生场效应晶体管Q2的导通信号时，电阻R2中产生逆电压，向振荡器25输入电阻R2的逆电压，通过振荡器25来检测进相，在变为进相状态的情况下，振荡器25的振荡频率变高，反相器电路22的场效应晶体管Q1和场效应晶体管Q2的动作频率变高，动作从进相状态返回通常状态。结果，将振荡频率振制为与共振点一致的频率。

在高辉度放电灯8处于电弧放电的状态下，因为电感L2和电感L3未饱和，所以场效应晶体管Q 1和场效应晶体管Q2通常滞相振荡。但是，在高辉度放电灯8辉光放电以前和开始辉光放电时，流过微小电流，即所谓的产生无负荷次级电压时，因为电感L2和电感L3饱和，所以场效应晶体管Q1和场效应晶体管Q2双方都在截止的空载时间的状态下进相振荡，流过进相电流。

场效应晶体管Q1和场效应晶体管Q2双方都截止后，通常防止短路的空载时间设为1微秒，在产生无负荷次级电压时设为0.1微秒。

当模拟时，在空载时间为与通常相同的1微秒的情况下，如图5所示，虽然进相电流Ix产生时间较长，但在将空载时间设为通常的1/10的0.1微秒的情况下，如图6所示，进相振荡的期间变短，进相电流Ix仅短时间产生。

根据上述实施例，因为在反相器电路22启动后，将缓冲器电路26作为辅助电源，使振荡器25动作，所以不从启动电阻R5流过微小电流，从而小型化启动电阻R5。

另外，因为高辉度放电灯8没有热阴极，所以在辉光放电开始时不必放出热电子，从而可在短时间内开始辉光放电，即使电感L2和电感L3饱和，由于是短时间，所以也不成为问题。另一方面，当在电感L2和电感L3饱和状态下流过数十mA的电流时，因为电路的压力变大，所在在辉光放电时和电弧放电开始时，电感L2和电感L3不饱和。当考虑高辉度放电灯8在高温再启动时启动电压变高，将电感L2和电感L3的饱和抑制到辉光放电开始时的必需最小限，确保启动性能的同时，可实现电感L2和电感L3的小型化。

下面参照图7来说明其它实施例的高辉度放电灯点亮装置11。

图7是表示其它实施例的高辉度放电灯点亮装置的电路图。图7所示的高辉度放电灯点亮装置11通过商用交流电源e中的电阻R21、熔丝F1、电容C21和电感L11，连接在由二极管D11、二极管D12、二极管D13和二极管D14构成的作为全波整波电路的二极管电桥31的交流输入端子上，在该二极管电桥31的输出端子间连接平滑用电容C22。

在该电容C22上连接半桥型的反相器电路32。该反相器电路32与电容C22并联地连接作为开关元件的场效应晶体管Q11和场效应晶体管Q12的串联电路，电感L11和二极管D11的连接点通过启动电阻R22连接在场效应晶体管Q11的栅极上，在场效应晶体管Q12的源极、漏极之间连接启动电阻R23。另外，在场效应晶体管Q12的源极、漏极之间连接缓冲器电容C23。

在场效应晶体管Q12的源极、漏极之间通过兼作变压器Tr1的稳定磁轭功能的初级线圈Tr1a和直流截止用的电容C24连接高辉度放电灯8，与该高辉度放电灯8并联地连接共振用电容C25。另外，在场效应晶体管Q11的栅极和源极之间反极性地串联连接齐纳二极管ZD11和齐纳二极管ZD12，在场效应晶体管Q12的栅极和源极之间反极性地串联连接齐纳二极管ZD13和齐纳二极管ZD14。

在场效应晶体管Q11的栅极和源极之间连接电容C26、变压器Tr2的初级线圈Tr2a和变压器Tr1的次级线圈Tr1b的串联电路，在场效应晶体管Q12的栅极和源极之间连接电容C27、变压器Tr2的次级线圈Tr2b和变压器Tr1的次级线圈Tr1c的串联电路。

与高辉度放电灯8并联地连接灯电压检测用的电阻R24和电阻R25的串联电路，由这些电阻R24和电阻R25构成声音共鸣检测部件33，与电阻25并联地连接二极管D14、齐纳二极管ZD16和电容C28的串联电路，与电容C28并联地连接电阻R26，齐纳二极管ZD16和电阻R26的连接点连接在场效应晶体管Q14的栅极上，场效应晶体管Q14的源极连接在二极管电桥31的负极上，场效应晶体管Q14的漏极连接在齐纳二极管ZD13和齐纳二极管ZD14的连接点上，同时，连接在与电容C22并联连接的电阻R27、电阻R28和电阻R29的串联电路的电阻R27和电阻R28的连接点上。另外，与电阻R29并联地连接电容C29，电阻R28和电阻R29的连接点连接在场效应晶体管Q15的栅极上，该场效应晶体管Q15的漏极通过电容C30连接在场效应晶体管Q12的栅极上，源极连接在二极管电桥31的负极上，在源极、漏极之间连接电阻R30。

下面说明上述实施例的动作。

首先，将商用交流电源e的交流电压经二极管电桥31整流，并由电容C22进行平滑。另外，通过启动电阻R22、齐纳二极管ZD11、齐纳二极管ZD12和启动电阻R23导通场效应晶体管Q11。之后，交替导通、截止场效应晶体管Q11和场效应晶体管Q12，反相器电路32将电容C22平滑后的直流电压变为高频交流来点亮高辉度放电灯8。

另外，反相器电路32的动作频率在高辉度放电灯8不产生声音共鸣的图8所示频率区域内、即稳定窗A1、A2、A3之一中动作。以近似于作为任一方的下限附近的窗B1的频率fA2进行动作。图8所示的窗B1-B5为产生声音共鸣的频率区域。

在反相器电路32在稳定窗A2中动作的情况下，高辉度放电灯8不产生声音共鸣。另外，频率比20kHz低时，变压器Tr1和变压器Tr2等的绕线部件的线圈变大，装置大型化，相反，频率比100kHz高时，场效应晶体管Q11和场效应晶体管Q12的开关损耗变大，从而以频率为20kHz以上100kHz以下不产生声音共鸣的例如稳定窗A2下动作。

另一方面，高辉度放电灯8中产生声音共鸣的原因在于稳定窗A2中在接近于产生声音共鸣的窗B1的频率fA1下动作，所以一般认为窗B1的声音共鸣区域可变宽的情况占大部分。

其中，在高辉度放电灯8中产生声音共鸣的情况下，因为放电中产生波动，放电路径变长，高辉度放电灯8的灯电压上升，所以电阻R24和电阻R25的电压上升，齐纳二极管ZD16导通，向场效应晶体管Q14的栅极施加电压，截止场效应晶体管Q15，反相器电路32的动作频率升高。因此，通过升高反相器电路32的频率，变为比声音共鸣区域的窗B1高的频率，可停止高辉度放电灯8的声音共鸣。

在上述实施例中，在稳定窗下限附近动作，在产生声音共鸣的情况下，频率升高，相反，在稳定窗上限附近动作，在产生声音共鸣的情况下，频率降低，也可得到同样的效果。例如在图7所示的高辉度放电灯点亮装置中，通常使场效应晶体管Q15截止，在产生声音共鸣的情况下，可降低频率，来使场效应晶体管Q15导通。

现有技术中，当使用反相器电路较常用的振荡频率为20kHz至100kHz的频率区域的稳定窗内的中央频率时，因为稳定窗的频率区域非常窄，因部件的参差不齐而导致功率变化大，在产生声音共鸣的情况下，无论频率比稳定窗高或低，对策都变得复杂，但在上述实施例中，在高辉度放电灯8中产生声音共鸣的情况多时，频率向高辉度放电灯8不产生声音共鸣的频率任一方的端部侧移动，例如，在设定为稳定窗下限的情况下，向较低侧移动，或在设定为稳定窗上限的情况下，向较高侧移动，所以在不产生声音共鸣的频率区域内的任一其它侧，例如在设定为稳定窗下限的情况下，向高侧移动频率，或在设定为上限的情况下，向低侧移动频率，可不产生声音共鸣。

在现有技术中，当反相器电路的振荡频率变为不产生声音共鸣的程度非常高的频率时，开关损耗变大，相反，当变为非常低的频率时，装置大型化，通过使用通常的频率，可防止开关损耗的增加和装置的大型化。

这种高辉度放电灯点亮装置特别是在点亮中发光管易产生变形的陶瓷高辉度放电灯中有效。

下面参照图9来说明其它实施例的高辉度放电灯点亮装置11。

图9是表示其它实施例的高辉度放电灯点亮装置的电路图，在商用交流电源e中上通过熔丝F2、电容C30、电容C31和电感L21连接由二极管D21、二极管D22、二极管D23和二极管D24构成的作为全波整波电路的二极管电桥41。另外，在该二极管电桥41上通过电阻R31连接平滑用电容C32。

与电容C33并联地连接他励式半桥型反相器电路42，该反相器电路42中作为开关元件的场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22串联连接。另外，与场效应晶体管Q22并联地连接电容C33。

在场效应晶体管Q22上连接具有LC共振电路的主电路43。该主电路43串联连接用作稳定磁轭的电感L22、直流截止用电容C34、电容C35和电容C36的并联电路和反并联连接的二极管D25和二极管D26构成的共振点检测电路44，与电容C36并联地连接高辉度放电灯8。

在场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22上连接驱动电路45。该驱动电路45具有由IC芯片构成的振荡器46，在该振荡器46上连接场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22的栅极。另外，在该振荡器46上连接二极管D27、电容C37、电阻R32和可变电阻R33，同时，通过电容C38连接共振点检测电路44。

与电容C32并联地连接二极管D28、电阻R34和电容C41的串联电路，在振荡器46上连接电阻R34和电容C41的连接点，与电容C41并联地连接齐纳二极管ZD21、电容C42和场效应晶体管Q23的源极和漏极。

另外，在通过共振点检测电路44的高辉度放电灯8的两端连接电阻R35和电阻R36的串联电路，与电阻R36并联地连接二极管D28和电容C43的串联电路，与该电容C43并联地连接电阻R37，通过齐纳二极管ZD22在场效应晶体管Q23的栅极上连接二极管D28和电阻R37的连接点。

在共振点检测电路44上连接可长时间计测的计时器电路48，该计时器电路48连接对电阻R37防止逆流用的二极管D31、电阻R41和电容C44的串联电路，与电容C44并联地连接电容C45、电阻R42和齐纳二极管ZD23的串联电路与程序装置单结晶体管Q24和电阻R43的串联电路，与电阻R42并联连接电容C46，在程序装置单结晶体管Q24的栅极上连接电阻R42和齐纳二极管ZD23的连接点。电容C44、电容C45和电阻R41构成时间常数电路。另外，程序装置单结晶体管Q24和电阻R43的连接点连接在场效应晶体管Q23的栅极上。

二极管D28和电阻R34的连接点通过电阻R44、电阻R45和电阻R46的串联电路连接二极管电桥41的负极，电阻R45和电阻R46的连接点通过二极管D32连接在场效应晶体管Q24的阳极上。

下面说明上述实施例的动作。

首先，由二极管电桥41全波整流商用交流电源e的交流电压，由驱动电路交替导通、截止反相器电路42的场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22。

用电阻R35和电阻R36分压检测高辉度放电灯8的灯电压，用二极管D28和电容C43来整流平滑，当产生无负荷次级电压时，导通齐纳二极管ZD22，向场效应晶体管Q23的栅极施加电压，使振荡器46的输入电压短路，使振荡器46停止，反相器电路42停止输出。通过停止振荡器46的振荡，电容C43的电荷放电，电容C43的电位下降，齐纳二极管ZD22截止，场效应晶体管Q23的栅极电压没有，截止场效应晶体管Q23，再动作振荡器46，从反相器电路42输出，如图10所示，在间歇脉冲状产生无负荷次级电压。

在产生无负荷次级电压时，因为电感L22饱和，所以场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22在通常点亮时以上发热，为了防止场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22超过必要地发热，使场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22处于额定温度以下，而形成脉冲状，但不必要缩短脉冲的产生时间，在缩短脉冲的产生时间时，因为成为无负荷放电灯8的启动差的原因，所以有必要适当缩短脉冲的产生时间。另外，电容C43的电压如图11的实线VC43所示，间歇脉冲状的灯电压如图11的实线VL所示。

通过反相器电路42的输出启动高辉度放电灯8，在启动时，因为电感L22饱和，所以大的共振电流流过电容C35和电容C36，无负载次级电压变高，点亮高辉度放电灯8。

将高辉度放电灯8点亮时的驱动频率作为稳定窗的上限或下限附近的频率，可防止高辉度放电灯8进行声音共振。

另一方面，不使高辉度放电灯8启动，在无负载次级电压以脉冲状产生的状态下，在无负载次级电压产生为脉冲状的时间内对计时器电路48的电容C44和电容C45进行充电，当无负载次级电压产生的合计时间变为规定时间以上，该电容C44的电压变为规定值以上、例如比齐纳二极管ZD23高0.6V时，程序装置单结晶体管Q24导通，向场效应晶体管Q23的栅极上施加栅极电压，短路振荡器46的输入电压，停止振荡器46。通过电阻R44和电阻R45向程序装置单结晶体管Q24提供闩电流，维持程序装置单结晶体管Q24的导通状态，维持振荡器46的停止状态。

无负荷次级电压的脉冲对于作为100Hz间隔变化脉冲宽度的情况下的时间的场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22的温度T如图12所示，随时间上升。因此，在脉冲间隔为100Hz时，使脉冲宽度为3m秒以下，则可防止场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22变为额定温度以上。

另外，通过电容C38向振荡器46输入共振点检测电路44的输出，反相器电路42进相动作，流过进相电流，电压上升时，振荡器46升高场效应晶体管Q21和场效应晶体管Q22的频率，解除反相器电路42的进相振荡状态。

在产生声音共鸣的情况下，使频率分别在稳定窗的中央侧的频率内变化，不产生共鸣。

根据上述实施例，通过使用齐纳二极管ZD22，可容易地设定无负荷次级电压的动作和不动作时间。

参照图13来说明其它实施例的高辉度放电灯点亮装置11。

图13是表示其它实施例的高辉度放电灯点亮装置的电路图，图13所示的高辉度放电灯点亮装置11是与图1所示高辉度放电灯点亮装置11基本相同的电路，与电容C7串联地连接电阻R51，与电阻R5串联地连接电阻R52，与电阻R3和可变电阻R4的串联电路并联地连接电容C51，并连接输出降低部件51。

该输出降低部件51与电阻R7和电阻R8的串联电路并联地连接二极管D41和电容C53的串联电路，对电容C53并联地连接电阻R53、作为辉光放电检测部件的齐纳二极管ZD31和电容C54的串联电路，在电容C54上并联连接电阻R54，在晶体管Q31的基极上连接齐纳二极管ZD31和电容C54的连接点，将晶体管Q31的发射极连接在电阻R54和电容C54的连接点上，晶体管Q31的集电极通过电阻R55连接到电阻R3和可变电阻R4的连接点上。

下面说明上述实施例的高辉度放电灯点亮装置11的动作。

基本动作与图1所示的高辉度放电灯点亮装置11相同。

首先，参照图14和图15来说明反相器电路22的动作频率。

在投入电源后，反相器电路22以反相器电路22的频率特性曲线B30的振荡f2进行动作，向高辉度放电灯8施加较低的电压。之后，以由电阻R2检测出进相电流以前，降低频率。在产生使高辉度放电灯8开始辉光放电的启动电压时，在曲线B30的共振点附近，因为LC共振电路24的电感L2、L3饱和，所以出现频率特性曲线B2。此时，由无负荷共振频率f01动作，产生高的脉冲电压。在高辉度放电灯8开始辉光放电后，在LC共振电路24的电感L2、L3不饱和的状态下和高辉度放电灯8微放电的状态下，以频率特性曲线B3的无负荷共振频率f02进行动作，向高辉度放电灯8施加比辉光放电开始时产生的脉冲低而比动作开始时高的电压。

因此，当产生使高辉度放电灯8开始辉光放电的脉冲电压时，高辉度放电灯8的灯电压上升，电阻R6、电阻R7和电阻R8的串联电路的电压上升，当作为辉光放电检测部件的齐纳二极管ZD31导通时，在电阻R53和电容C54确定的时间常数之后，晶体管Q31导通，与可变电阻R4并联地连接输出降低部件51的电阻R55，反相器电路22的动作频率升高，通过输出降低部件51，使施加在高辉度放电灯8上的电压降低到辉光放电可维持程度的低电压。

因为在辉光放电时流过原本微小的辉光放电的电流，所以虽然不是完全无负荷状态，但与电弧放电不同，因为辉光电流微小，所以可与无负荷时基本同样处理。区别在于：电感L2、L3在辉光放电开始前饱和，在辉光放电开始后不饱和。另外，当从辉光放电向高辉度放电灯8点亮的电弧放电状态转变时，辉光放电检测部件的齐纳二极管ZD31截止，晶体管Q31截止，频率变为低频率f1，施加在高辉度放电灯8上的电压变为比反相器电路22辉光放电开始前的动作开始时低的电压。

另外，在未检测出辉光放电的情况下，通过灯电压检测部件27，复位振荡器25，以与电源投入时相同的状态开始电感器22的动作，试着再次辉光放电。

根据上述实施例，如图16的实线D1所示，在封入电压值相对于辉光放电时的电流值低的氩气(Ar)的高辉度放电灯8的情况下，输出降低效果明显。即，在辉光放电时，如点P1所示，根据灯电流、灯电压，因为以较低的点动作，所以可以低的功率进行辉光放电，使辉光、电弧转变。从而抑制了高辉度放电灯8溅射。

另外，如氖-氩气(Ne-Ar)所示，在相对于电流值的电压值如点P1所示高的高辉度放电灯8中，当应降低输出时，不能维持辉光放电。在点亮这种高辉度放电灯8的情况下，因为使用图1所示的实施例的电路，所以不需要虚线D2所示的输出曲线，不必有输出降低部件。另外，因为使用氖-氩气，所以辉光放电时的灯电流溅射少。

发明效果

根据本发明的第1方面所述的高辉度放电灯点亮装置，反相器电路以主电路的LC共振电路无负荷时的共振频率动作，通过辉光放电状态，可提高次级开路电压，在电弧移动时也可确保高的次级电压。

根据本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置，在本发明的第1方面所述的高辉度放电灯点亮装置基础上，高辉度放电灯通过施加点亮前的绝缘破坏所需的高电压，开始辉光放电，可在短时间内开始高辉度放电灯的辉光放电，即使在电感饱和的状态下，对电路的压力也小。另一方面，因为电弧放电开始时需要放出热电子，所以通过使电感器不饱和，可以维持电弧移动所需的时间、较高的电压，可防止对电路施加压力。

根据本发明的第3方面所述的高辉度放电灯点亮装置，在本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置的基础上，通过将高辉度放电灯的辉光放电开始时的频率和辉光放电和辉光、电弧转换时的频率之一作为LC共振电路的无负荷共振频率，可容易地控制。

根据本发明的第4方面所述的高辉度放电灯点亮装置，在本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置的基础上，在检测出辉光放电后，以比无负荷时的共振频率高的频率进行滞相动作，同时，使反相器电路的输出电压降低以进行高效动作。

根据本发明的第5方面所述的高辉度放电灯点亮装置，在本发明的第1方面所述的高辉度放电灯点亮装置的基础上，在产生声音共鸣的情况多的情况下，容易判断出点亮频率高或低，从而通过控制，使点亮频率变为不产生声音共鸣的频率区域内的另一侧，可不产生声音共鸣。

根据本发明的第6方面所述的高辉度放电灯点亮装置，在本发明的第5方面所述的高辉度放电灯点亮装置的基础上，若使频率变化到在接近一般设定的频率侧的产生声音共鸣的区域中，作为与频率偏移侧相反侧的不产生声音共鸣的频率区域的另一侧，则可降低声音共鸣的产生，从而使频率变化到不产生声音共鸣的频率区域的另一侧，不产生声音共鸣。

根据本发明的第7方面所述的高辉度放电灯点亮装置，在本发明的第2方面所述的高辉度放电灯点亮装置的基础上，在没有辉光放电的情况下，开始辉光放电的动作可从动作开始状态返回。

根据本发明的第8方面所述的照明装置，因为具备安装由本发明的第1至第7方面之一所述的高辉度放电灯点亮装置点亮的高辉度放电灯的器具主体，所以可达到各自的作用。

Claims (5)

1.一种高辉度放电灯点亮装置，其特征在于：具备：

主电路，包含LC共振电路，同时连接高辉度放电灯；和

反相器电路，该主电路连接输出侧，通过该主电路，启动、点亮高辉度放电灯，以主电路的LC共振电路无负荷时的共振频率动作，

LC共振电路具有电感器，

该电感器在高辉度放电灯的辉光放电开始时饱和，在辉光放电和电弧放电时不饱和，

反相器电路使高辉度放电灯辉光放电开始时的动作频率作为与电感饱和状态下的LC共振电路无负荷时的共振频率相等的频率，

使高辉度放电灯的辉光放电时的频率作为与电感器不饱和状态下的LC共振电路无负荷共振频率相等的频率。

2.根据权利要求1所述的高辉度放电灯点亮装置，其特征在于：反相器电路以不产生高辉度放电灯的声音共鸣的频率区域内任一方的端部附近的频率进行动作，点亮高辉度放电灯。

3.根据权利要求2所述的高辉度放电灯点亮装置，其特征在于：具备检测高辉度放电灯的声音共鸣的声音共鸣检测部件，

当该声音共鸣检测部件检测声音共鸣时，反相器电路的动作频率的频率变化到不产生声音共鸣的频率区域之另一侧。

4.根据权利要求1所述的高辉度放电灯点亮装置，其特征在于：具备计时器部件，

在该计时器部件计时的规定时间内，在辉光放电检测部件未检测到辉光放电的情况下，将反相器电路复位为动作开始状态。

5.一种照明装置，其特征在于：具备权利要求1至4之一所述的高辉度放电灯点亮装置；和安装由该高辉度放电灯点亮装置点亮的高辉度放电灯的器具主体。

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