CN101507365A - 放电灯点亮装置及照明器具 - Google Patents

Abstract

针对放电灯的额定灯电压范围、具有用于供给恒定电力的一个输出电力特性曲线的同时，针对额定灯电压范围为止的灯电压、具有多个输出电力特性曲线(W1、W2、W3)。具备最小灯电压检测部件，其在高压放电灯启动之后，根据被初始设置的输出电力特性曲线对高压放电灯供给灯电力时，检测弧光放电转移后的最小灯电压。在规定的最小灯电压范围中，所述最小灯电压检测部件检测出的最小灯电压越大，从所述多个输出电力特性曲线(W1、W2、W3)中重新设置越大的输出电力特性曲线，进行之后的电力控制。

Description

放电灯点亮装置及照明器具

技术领域

本发明涉及一种点亮高压水银灯、金属卤化物灯(metal halide lamp)等高亮度高压放电灯(HID灯)的放电灯点亮装置及使用该点亮装置的照明器具。

背景技术

作为现有的技术，例如在专利第2871891号公报中提出了稳定器存储或推断使灯额定点亮时的灯电压，根据该值，控制下次启动灯时的灯电力的方案。

可是，在专利第2871891号公报中记载的技术中，把着重点放在控制与灯的时效变化等对应的光束开始形成、与再启动状态(热启动)中的启动对应的电力。因此，专利第2871891号公报中记载的技术不是近年来公知的、为吸收发光管内部不纯气体的影响导致的灯的启动性的偏差而控制灯电力的技术。

近年来，从节省能源等的观点出发，向市场投放改善对提供给灯的电力的发光效率的非常高效的灯。可是，在追求高效率的过程中，因变更灯的发光管内部的密封气体结构，结果也出现极端地减少水银量的灯。就这种水银量极端少的灯而言，比现有的灯易受发光管内部的不纯气体(例如氢)的影响。具体地说，水银量极端少的灯在启动灯之后产生的弧光放电变得不稳定。尤其是，水银量极端少的灯在启动灯之后发光管内的温度低、密封在发光管内部的气体未蒸发的状态中，由于电极间的电子移动不活跃，所以明显产生弧光放电变得不稳定的现象。因此，在不纯气体混入得多的灯中，存在刚启动之后的弧光放电不稳定而产生中途熄灭之虞。

作为相对地推测包含于灯内部的不纯气体量的特性，举出灯启动并转移至弧光放电后的最小灯电压Vmin。当利用具备某个灯电压-灯电力特性的稳定器，在灯启动后供给灯电力时，发光管内部的不纯气体量越多，最小灯电压Vmin越高，发光管内部的不纯气体越少，最小灯电压Vmin越小。即，最小灯电压Vmin越高的灯，弧光放电的维持越不稳定，越易发生灯的中途熄灭。

另外，为了稳定维持灯启动之后的弧光放电，只要从稳定器对灯供给更多的电力即可。掌握在灯的制造工序中混入的不纯气体的最大量、具体地说最小灯电压Vmin的最大值，即便对于该最小灯电压Vmin的值为最大的灯，也在使灯启动之后从稳定器供给尽量维持弧光放电的灯电力。根据该方法，可在启动灯之后不引起灯的中途熄灭，稳定转移至额定点亮。

可是，在采用上述方法时，存在如下问题：对不纯气体的混入量少的灯而言，被供给过大的灯电力，引起电极磨损，变成短寿命。并且，即便是刚生产之后混入很多不纯气体的灯，若长时间持续额定点亮，则由于不纯气体吸附于外管内部具备的收气器(getter)上，缓慢地改善灯的启动性，所以与上述不纯气体少的灯同样，也会被过大地供给灯启动后的电力。

发明内容

本发明为解决上述问题而作出，其目的在于提供一种放电灯点亮装置，即便是灯中包含的不纯气体多、灯启动后的弧光放电变得不稳定的灯，也不引起灯的中途熄灭而稳定转移至额定点亮，且不会对灯中包含的不纯气体少而刚启动之后不需要很多灯电力的灯供给过大的电力。

本发明中为了解决上述课题，其特征在于，具备：存储有数据表格的存储部件，该数据表格表示针对放电灯的额定电压范围设置了用于供给恒定电力的一个供给电力的输出电力特性曲线，并且表示针对低于额定电压范围的低电压范围的电压设置了多个供给电力的多个输出电力特性曲线；最小电压检测部件，在所述放电灯的启动后，根据所述多个输出电力特性曲线中的被初始设置的任一个输出电力特性曲线，对所述放电灯供给电力时，检测弧光放电转移后的最小电压或包含最小电压的规定期间内的电压即最小电压相当值；和控制部件，在由所述最小电压检测部件检测出的规定的最小电压范围中，重新设置所述多个输出电力特性曲线中的、由所述最小电压检测部件检测出的最小电压或最小电压相当值越大、对所述放电灯供给越大的供给电力的输出电力特性曲线，根据该重新设置的输出电力特性曲线，控制对所述放电灯供给的电力。

附图说明

图1是采用了本发明的放电灯点亮装置的电路图。

图2是表示用于本发明实施方式1所涉及的放电点亮装置中的输出电力特性曲线的特性图。

图3是表示本发明实施方式2中的输出电力特性曲线的特性图。

图4是表示采用了本发明的放电灯点亮装置的最小灯电压检测电路的结构的电路图。

图5是表示本发明的放电灯点亮装置中弧光放电转移后降压斩波(chopper)电路的输出电压的变移的说明图。

图6是表示本发明实施方式4的照明器具的外观立体图。

具体实施方式

(实施方式1)

图1示出本发明实施方式1所涉及的放电灯点亮装置1的电路图。该放电灯点亮装置1具备直流电源电路部2和逆变器电路部3。逆变器电路部3由降压斩波电路4和极性反转电路5构成。并且，放电灯点亮装置1具备：控制直流电源电路部2的动作的直流电源控制部6；控制逆变器电路3的动作的逆变器控制部7；对直流电流控制部6及逆变器控制部7供给电源电压的控制电源部8。

该放电灯点亮装置1作为稳定器发挥功能，对放电灯11供给高压脉冲电力，开始点亮该放电灯11，在弧光放电稳定之后，对放电灯11供给稳定的电流、使放电灯11点亮。

直流电源电路部2具备：与交流电源10连接、进行全波整流的整流器DB1；和由电感器L1、开关元件Q1、二极管D1和电容器C1构成的升压斩波电路。直流电源电路部2将由商用的交流电源10供给的交流电力转换成直流电力后提供给逆变器电路3。直流电源控制部6控制开关元件Q1的接通、断开，以使在二极管D1与电容器C1的连接点即A点处得到的电容器C1的直流电压成为规定值。作为该直流电源控制部6，可使用市场销售的电力改善控制用的集成电路等。

降压斩波电路4由开关元件Q2、二极管D2、电感器L2和电容器C2构成。降压斩波电路4使由直流电源电路部2供给的直流的输入电压降低。这里，就降压斩波电路4的动作而言，由于是一般的技术，所以省略说明，用作通过控制开关元件Q2的接通/断开来调节对放电灯11供给的电力的稳定化要素。另外，二极管D7是开关元件Q2的反并联二极管。

极性反转电路5利用从逆变器控制部7输出的控制信号，以几十～几百Hz的低频率、使开关元件Q3、Q6的对和Q4、Q5的对交替地接通。由此，极性反转电路5对放电灯11供给矩形的交流电力。但是，极性反转电路5在开始点亮放电灯11的启动时，以高频率、使开关元件Q3、Q4交替地接通、断开，对放电灯11施加利用电感器L3和电容器C3的共振作用升压后的高电压、来破坏绝缘。另外，二极管D3～D6是各开关元件Q3～Q6的反并联二极管。

逆变器控制部7通过检测电容器C2中蓄积的电压，来检测对放电灯11施加的施加电压Vla，并且，通过利用电阻R1检测斩波电流，来检测对放电灯11供给的电流。逆变器控制部7在未图示的存储器(存储部件)中存储了表示输出电力特性曲线的数据表格，该输出电力特性曲线表示如后述图2所述的当前施加电压与应提供给放电灯11的电力(下面称为供给电力)的关系的输出电力特性曲线。

逆变器控制部7根据输出电力特性曲线，控制降压斩波电路4的开关元件Q2的开闭，以使成为与检测出的施加电压Vla对应的供给电力Wla。并且，逆变器控制部7对极性反转电路5的开关元件Q3～Q6供给控制信号，控制极性反转动作。

在放电灯11启动后，降压斩波电路4的输出端电压与放电灯11的施加电压Vla大致相等。降压斩波电路4的输出端电压的分压值作为施加电压Vla的相当值而由逆变器控制部7读取。逆变器控制部7根据作为施加电压Vla的相当值读取的值，确定应提供给放电灯11的供给电力Wla，通过对开关元件Q2进行接通/断开控制，生成期望的供给电力Wla。供给电力Wla根据存储在逆变器控制部7的存储器(存储部件)中的输出电力特性曲线算出。该输出电力特性曲线作为与读取的施加电压Vla对应地应提供给放电灯11的供给电力Wla的数据表格，被存储在逆变器控制部7的存储器中。

图2中示出了表示施加于本发明实施方式1所涉及的放电灯点亮装置1之放电灯11的电压与应提供给放电灯11的电力的关系的输出特性、即输出电力特性曲线。该输出电力特性曲线的特征在于，在施加于放电灯11的电压低的低电压区域中，对施加电压设置多个供给电力。另外，该输出电力特性曲线也可是如后述图3所示的曲线。

低灯电压区域中的电力曲线W1是可从刚启动之后的弧光放电起稳定点亮在放电灯11的生产过程中包含最大量的不纯气体的放电灯11、即最小灯电压Vmin最高的放电灯11的输出特性。电力曲线W2是可从刚启动之后的弧光放电起稳定点亮最小灯电压Vmin的值为中间程度的放电灯11的输出特性。电力曲线W3是从刚启动之后的弧光放电起稳定点亮最小灯电压Vmin低的放电灯11的输出特性。

并且，在上述放电灯点亮装置1中具备如下功能：使放电灯11启动，对转移至弧光放电之后的最小施加电压Vmin或包含作为该最小施加电压Vmin的相当值的最小施加电压的规定期间的施加电压(最小施加电压相当值Vmin’)进行检测。放电灯点亮装置1可根据检测出的电压值，切换上述低电压区域中的输出电力特性曲线。

即，在根据输出电力特性曲线W1～W3之一的初始输出电力特性曲线，提供了刚启动放电灯11之后的供给电力时，放电灯点亮装置1利用后述的逆变器控制部7的最小施加电压检测功能，检测因不纯气体的量不同而在最小施加电压Vmin中出现差异。在检测出的最小施加电压Vmin大时，放电灯点亮装置1将之后的输出特性切换成输出电力特性曲线W1，在检测出的最小施加电压Vmin为中间程度时，将之后的输出特性切换成输出电力特性曲线W2，在检测出的最小施加电压Vmin小时，将之后的输出特性切换成输出电力特性曲线W3。由此，放电灯点亮装置1边稳定维持启动放电灯11之后的弧光放电，边提供适于该放电灯11的供给电力，不会过大地提供供给电力，可防止放电灯11的电极磨损。

这种放电灯点亮装置1中被初始设置的输出电力特性曲线，当将放电灯11的生产过程中包含很多不纯气体的放电灯11设为适合灯时，希望选定与输出电力特性曲线W1相同的输出特性，当将不纯气体的包含量相对少的放电灯11设为适合灯时，希望选定W2或W3。

当假设利用选定了输出电力特性曲线W2、W3的放电灯点亮装置1，使不纯气体多的放电灯11点亮时，还考虑了在刚启动放电灯11之后产生放电灯11熄灭的中途熄灭的情况，但在刚启动放电灯11之后产生中途熄灭时，在下次的放电灯11启动时将输出电力特性曲线W1选定为初始设置时的输出电力特性曲线。由此，放电灯点亮装置1在以后使不纯气体多的放电灯11点亮时，避免重复在刚启动放电灯11之后放电灯11熄灭的中途熄灭。

具体地说，逆变器控制部7检测放电灯11启动并转移至弧光放电之后的最小施加电压相当值Vmin’。如图4中逆变器控制部7的最小灯电压检测电路的一实例所示，逆变器控制部7利用电阻R2～R6和电容器C4，对放电灯11启动后的降压斩波电路4的输出电压进行分压及平滑，由最小施加电压检测IC7a读取。

放电灯11启动后降压斩波电路4的输出电压表示如图5所示的变移。图5中纵轴表示降压斩波电路4的输出电压，横轴表示放电灯11启动后的经过时间。最小施加电压检测IC7a读取放电灯11启动后降压斩波电路4的输出电压的变移。最小施加电压检测IC7a读取在放电灯11启动后经过规定时间后的时刻t1至时刻t2的规定期间中的任意时机中的降压斩波电路4的输出电压。该时刻t1至时刻t2的规定期间中的施加电压包含放电灯11的最小施加电压Vmin。该时刻t1至时刻t2的规定期间中的任意时机预先设置在最小施加电压检测IC7a中。最小施加电压检测IC7a将读取的降压斩波电路4的输出电压V～Vmin的电压值检测为最小施加电压相当值Vmin’。

逆变器控制部7根据读取的最小施加电压相当值Vmin’的值，从所述低电压区域中的多个输出电力特性曲线中重新设置一个，以后，为了根据重新设置的输出电力特性曲线、使放电灯11转移至稳定点亮状态，进行电力控制。

接着，说明刚启动放电灯11之后至放电灯11达到稳定的点亮状态之前放电灯点亮装置1的动作。

在刚启动放电灯11之后，放电灯点亮装置1依据被初始设置的输出电力特性曲线W1，提供与施加电压Vla对应的灯电流Ila。这里，放电灯点亮装置1读取启动放电灯11后的最小施加电压相当值Vmin’。在放电灯11的内部不纯气体包含得越多，该最小施加电压相当值Vmin’的值越大。

逆变器控制部7比较所读取的最小施加电压相当值Vmin’的值与存储在逆变器控制部7的内部存储器中的阈值Vref1、阈值Vref2(Vref1>Vref2)。结果，在最小施加电压相当值Vmin’≧Vref1时，作为之后的输出特性，逆变器控制部7重新设置输出电力特性曲线W1。在Vref2≦Vmin’<Vref1时，作为之后的输出特性，逆变器控制部7重新设置输出电力特性曲线W2。在Vmin’<Vref2时，作为之后的输出特性，逆变器控制部7重新设置输出电力特性曲线W3。

这样，通过重新设置对提供给放电灯11的电力进行控制的输出电力特性曲线，放电灯点亮装置1可在达到额定施加电压之前，对包含很多不纯气体的放电灯11供给更多的电力。结果，放电灯点亮装置1可稳定地维持包含很多不纯气体的放电灯11的弧光放电。另一方面，通过重新设置对提供给放电灯11的电力进行控制的输出电力特性曲线，放电灯点亮装置1可抑制对包含的不纯气体少的放电灯11的电力供给。结果，放电灯点亮装置1可避免对不纯气体少的放电灯11的电极继续过大地施压。

(实施方式2)

接着，说明本发明的实施方式2。

图3示出本发明实施方式2所涉及的放电灯点亮装置1的逆变器控制部7中存储的输出电力特性曲线。这里，本发明的特征在于，在逆变器控制部7的存储器中存储低电压区域中多个输出电力特性曲线的数据表格。另外，作为在启动放电灯11后的低电压区域中的输出电力特性曲线的初始值，选择输出为最大的输出电力特性曲线W1，逆变器控制部7根据输出电力特性曲线W1，进行刚启动放电灯11之后的电力控制。

将图3中示出的放电灯点亮装置1的输出电力特性曲线存储在逆变器控制部7的存储器中，来取代图2中示出的输出电力特性曲线。即使参照该输出电力特性曲线，由逆变器控制部7控制对放电灯11供给的电力，也可得到与上述效果同样的效果。

(实施方式3)

接着，说明本发明实施方式3所涉及的放电灯点亮装置1。由于该实施方式3所涉及的放电灯点亮装置1的基本电路结构与上述实施方式相同，所以通过对相同部分附以同一符号，省略详细的说明。

作为在启动放电灯11后的低电压区域中的输出电力特性曲线的初始设置，该实施方式3所涉及的放电灯点亮装置1选择图2或图3中输出最小的输出电力特性曲线W3。逆变器控制部7比较所读取的最小施加电压相当值Vmin’的值与存储在内部存储器中的阈值Vref3、阈值Vref4(Vref3>Vref4)。结果，在最小施加电压相当值Vmin’≧Vref3时，作为之后的输出特性，逆变器控制部7重新设置输出电力特性曲线W1。在Vref4≦最小施加电压相当值Vmin’<Vref3时，作为之后的输出特性，逆变器控制部7重新设置输出电力特性曲线W2。在最小施加电压相当值Vmin’<Vref4时，作为之后的输出特性，逆变器控制部7重新设置输出电力特性曲线W3。

在实施方式1或实施方式2中，作为输出电力特性曲线的初始值，选择输出最大的输出电力特性曲线W1。因此，在读取最小施加电压相当值Vmin’、重新设置输出电力特性曲线之前的期间，对放电灯11供给大的电力。例如，在市场上提供包含很多不纯气体的放电灯11的概率低时，每当启动时对不纯气体少的放电灯11供给过大的电力。

因此，实施方式3的放电灯点亮装置1中，逆变器控制部7使放电灯11启动时读取的初始设置的输出电力特性曲线成为电力输出最小的输出电力特性曲线W3。由此，可避免对市场投放的大部分不纯气体少的放电灯11供给过大的电力。

这样，当选择对放电灯11供给最低电力来点亮放电灯11的输出电力特性曲线W3时，虽然在市场中发生的概率低，但是放电灯点亮装置1有可能使包含很多不纯气体的放电灯11点亮。这时，由于在刚启动放电灯11之后对放电灯11的供给的电力少，所以在逆变器控制部7读取最小施加电压相当值Vmin’、重新设置输出电力特性曲线之前，放电灯11有可能不维持弧光放电、发生中途熄灭。当在刚启动放电灯11之后放电灯11熄灭时，逆变器控制部7检测放电灯11的中途熄灭，将输出电力特性曲线的初始设置重新设置成电力输出最大的W1。之后，在再次使放电灯11启动时，可避免启动放电灯11之后的中途熄灭继续。

(实施方式4)

本发明的实施方式4如图6所示，是一种使用了上述本发明的放电灯点亮装置1的照明器具。

图6(a)、图6(b)分别是在聚光灯(spot light)中使用了相当于上述放电灯11的HID灯(高压放电灯)的结构例，(c)是在筒灯(downlight)中使用了相当于上述放电灯11的HID灯(高压放电灯)的结构例。图6中，21是存储放电灯点亮装置的电路的稳定器，11是放电灯，12是安装了放电灯的灯体，13是布线。也可组合多个该照明器具构筑照明系统。

通过使用所述实施方式1～实施方式3之一的放电灯点亮装置1作为这些点亮装置，即便是放电灯11中包含的不纯气体多、启动放电灯11之后的弧光放电的维持不稳定的放电灯11，也可不产生中途熄灭、转移至稳定的点亮状态。另外，即便是放电灯11中包含的不纯气体少、刚启动放电灯11之后不需要很多供给电力的放电灯11，也具有不供给过大的电力的优点。

产业上的可利用性

根据本发明，即便是放电灯中包含的不纯气体多、刚启动放电灯之后的弧光放电的维持不稳定的放电灯，也可不产生中途熄灭、转移至稳定的点亮状态。并且，具有即便在放电灯中包含的不纯气体少、刚启动放电灯之后不需要很多灯电流的放电灯中，也不供给过大电力的优点。

Claims (4)

1、一种放电灯点亮装置，具备：

存储有数据表格的存储部件，所述数据表格表示针对放电灯的额定电压范围设置了用于供给恒定电力的一个供给电力的输出电力特性曲线，并且表示针对低于额定电压范围的低电压范围的电压设置了多个供给电力的多个输出电力特性曲线；

最小电压检测部件，在所述放电灯的启动后，当根据所述多个输出电力特性曲线中的被初始设置的任一个输出电力特性曲线，对所述放电灯供给电力时，对在弧光放电转移后的最小电压或包含最小电压的规定期间内的电压即最小电压相当值进行检测；和

控制部件，在由所述最小电压检测部件检测出的规定的最小电压范围中，所述最小电压检测部件检测出的最小电压或最小电压相当值越大，重新设置所述多个输出电力特性曲线中的对所述放电灯供给越大的供给电力的输出电力特性曲线，根据该重新设置的输出电力特性曲线，控制对所述放电灯供给的电力。

2、根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于：

所述被初始设置的输出电力特性曲线是所述多个输出电力特性曲线中的、所述最小电压或所述最小电压相当值为规定的最小电压范围中的最大值时重新设置的设置了最高供给电力的输出电力特性曲线。

3、根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于：

所述被初始设置的输出电力特性曲线是到达所述额定电压范围之前的多个输出电力特性曲线中的、在最小电压或最小电压相当值是规定的最小电压范围中的最大值时重新设置的设置了最高供给电力的输出电力特性曲线以外的输出电力特性曲线，

所述控制部件，当在开始点亮所述放电灯后该放电灯熄灭时，将所述被初始设置的输出电力特性曲线重新设置成所述多个输出电力特性曲线中的、在最小电压或最小电压相当值为规定的最小电压范围中的最大值时重新设置的设置了最高供给电力的输出电力特性曲线之后，再次点亮放电灯。

4、一种搭载了权利要求1～3之一所述的放电灯点亮装置的照明器具。

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