CN101668375A - 负载控制装置及照明器具 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种负载控制装置及照明器具，根据本发明的放电灯点灯装置，可抑制来自直流电源的直流电压不同的情况下的起动时间的偏差及放电灯的安装状态的错误判定。此放电灯点灯装置具备：谐振电路13，对放电灯FL施加对应于逆变电路12的输出频率的电压；以及安装检测部15，检测对于谐振电路13的输出侧的放电灯FL的安装。控制电路16控制对于放电灯FL的供给电力，且通过将该安装检测部15的检测输出和既定的检测临限值进行比较来判定该放电灯FL的安装，并控制对于该放电灯FL所施加的供给电力。控制电路16根据来自直流电源11的直流电压的大小来使检测临限值变化。

Description

负载控制装置及照明器具

技术领域

本发明涉及一种通过将来自安装检测部的检测输出和既定的检测临限值进行比较，而可以判定对于谐振电路的输出侧的负载的安装的负载控制装置及具备此负载控制装置的照明器具。

背景技术

先前，在作为此种负载控制装置的放电灯点灯装置中，例如，包括：半桥(half bridge)式的逆变电路，使交流或直流的输入电源平滑及升压或降压而获得的直流电压转换成交流电压；以及LC谐振电路，连接在此逆变电路的输出间并具备电感器及电容器；且通过此LC谐振电路的谐振作用，而使安装在此LC谐振电路的输出侧的热阴极(hot cathode)式放电灯启动、点灯。此种放电灯点灯装置具备通过对逆变电路的输入电压进行电阻分压所获得的直流电压，来检测放电灯的灯丝(filament)的安装检测部即检测电路，且将来自此检测电路的检测输出和预先设定的检测临限值进行比较，并以此检测临限值为基准来判定有无安装放电灯(例如参照专利文献1)。

[专利文献1]日本专利特开2008-123911号公报(第4-5页，图3)

但是，在所述负载控制装置中，由于检测电路对输入电压进行分压，因此如果检测临限值级别(level)相对于输入电压为固定，那么当输入电压相对较低时，到启动为止的时间(起动时间)变长，另一方面，当输入电压相对较高时，存在错误判定负载的安装状态之虞。

由此可见，上述现有的负载控制装置的放电灯点灯装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切的结构能够解决上述问题，此显然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的负载控制装置及照明器具，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改进的目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的负载控制装置的放电灯点灯装置存在的缺陷，而提供一种新型结构的负载控制装置以及具备此负载控制装置的照明器具，所要解决的技术问题是使其可以抑制来自直流电源的直流输出不同的情况下的起动时间的偏差及负载的安装状态的错误判定，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。为达到上述目的，依据本发明的第1发明所述的负载控制装置，包括：直流电源，产生直流输出；逆变电路，具有至少一个开关元件，通过此开关元件的开关动作使来自该直流电源的直流输出转换成交流；负载电路，输出侧可以装卸负载，并对所安装的负载施加该逆变电路的输出；安装检测部，检测对于所述负载电路的输出侧的负载的安装；控制机构，通过使该开关元件进行开关动作而可以控制对于负载的供给电力，并且通过将来自该安装检测部的检测输出和既定的检测临限值进行比较来判定对于负载电路的输出侧的负载的安装，并根据此判定来控制对于该负载的供给电力；以及可变机构，根据来自该直流电源的直流输出的大小和输入到该直流电源中的交流电源的交流输出的大小的至少任一者，来使该控制机构中的检测临限值变化。

直流电源例如可为电池电源及整流化直流电源中的任一者。另外，当直流电源为整流化直流电源时，可以是平滑化及非平滑化直流电源的任一者。此外，可以根据所需而将包含直流斩波器(direct current chopper)等的开关调节器(switching regulator)的直流-直流转换器(converter)组合至整流化直流电源中。

逆变电路只要是通过例如场效应晶体管(field effect transistor)等的开关元件的动作而将直流电压转换成高频电压后输出，那么可以是半桥(half bridge)式、全桥(full bridge)式等任一者。

负载电路是指例如具备电感器及电容器等，通过谐振对被施加的逆变电路的输出进行波形转换，并且对谐振的程度进行调整来对负载施加该负载的各种动作模式所对应的所需的电压的谐振电路等。

负载例如可以使用热阴极形放电灯即热阴极形荧光灯或高压放电灯等的放电灯，但并不限定于这些。

安装检测部例如是对通过电阻器等的阻抗(impedance)元件来将直流电源的直流输出予以分压后所获得的电压进行测定者。

控制机构例如以如下方式而构成，即，通过使逆变电路的开关元件的开关频率可变来控制对于负载的供给电力。另外，控制机构也可以是例如具备中央处理器(Central Processing Unit，CPU)及随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等并由软件(software)来控制者、或者也可以由硬件(hardware)构成半导体集成电路。

可变机构例如与控制机构一起设置在共用的半导体集成电路中。

此处，例如，当使用放电灯作为负载时，对于此放电灯的灯丝的电流供给量不仅由负载电路来决定，而且也由连接在灯丝上的电容器的电容来决定，通常，如果增大此电容器的电容，那么阻抗成分变小，供给电流量变大。另外，当对热阴极形放电灯进行调光时，由于放电灯电流值变小，因此必需将灯丝加热到适当的温度。因此，如果为了利用辅助加热电路来适当地设定供给到灯丝中的电流，而将电容器的电容设定得更大，那么另一方面会产生放电灯的安装的误检测的问题。因此，通过使安装检测用的检测临限值可变来抑制误检测，可以将辅助加热用的电容器的电容设定得更大，并可以适当地设定灯丝辅助加热。

第2发明所述的负载控制装置根据第1发明所述的负载控制装置，其检测临限值为来自直流电源的直流输出的函数。

所谓直流输出的函数是指例如对应于直流输出的增减而增减的一次函数等。再者，只要设定此直流输出的函数的上限值、下限值或它们两者，就可以限制能够动作的电源电压。

本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。为达到上述目的，依据本发明的第3发明所述的照明器具，包括：能够安装作为负载的放电灯的器具本体；以及使放电灯点灯的第1发明或第2发明所述的负载控制装置。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明负载控制装置及照明器具至少具有下列优点及有益效果：

根据第1发明所述的负载控制装置，根据来自直流电源的直流输出的大小和输入到直流电源中的交流电源的交流输出的大小的至少任一者，利用可变机构来使控制机构的检测临限值变化，借此可以抑制来自直流电源的直流输出不同的情况下的起动时间的偏差及负载的安装状态的错误判定。

根据第2发明所述的负载控制装置，除了第1发明所述的负载控制装置的效果以外，使检测临限值确实地对应于直流输出。

根据第3发明所述的照明器具，通过利用第1发明或第2发明所述的负载控制装置来控制作为负载的放电灯，可起到所述各个效果。

综上所述，本发明提供一种放电灯点灯装置，其可抑制来自直流电源的直流电压不同的情况下的起动时间的偏差及放电灯的安装状态的错误判定。此放电灯点灯装置具备：谐振电路，对放电灯FL施加对应于逆变电路的输出频率的电压；以及安装检测部，检测对于谐振电路的输出侧的放电灯FL的安装。控制电路控制对于放电灯FL的供给电力，且通过将该安装检测部的检测输出和既定的检测临限值进行比较来判定该放电灯FL的安装，并控制对于该放电灯FL所施加的供给电力。控制电路根据来自直流电源的直流电压的大小来使检测临限值变化。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是表示本发明的一实施形态的负载控制装置的电路图。

图2是表示本发明的一实施形态的从投入电源后经过的时间和由安装检测部所检测的检测电压的关系的图。

图3是表示本发明的一实施形态的直流电压和检测临限值的关系的图。

图4是本发明的一实施形态的应用了负载控制装置的照明器具的立体图。

10：作为负载控制装置的放电灯点灯装置

11：直流电源

12：逆变电路

13：作为负载电路的谐振电路

15：安装检测部

16：具有控制机构及可变机构的功能的控制电路

19：预热电路

41：器具本体

42：插座

C1、C2、C3、C4、C5：电容器

FL：作为负载的放电灯

FLa、FLb：灯丝

L：谐振电感

L1：一次线圈

L2a、L2b：二次线圈

R1、R2、R3：电阻器

Q1、Q2：作为开关元件的场效应晶体管

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的负载控制装置及照明器具其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效获得一更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

图1是负载控制装置的电路图，图2是表示从投入电源后经过的时间和由安装检测部所检测的检测电压的关系的图，图3是表示直流电压和检测临限值的关系的图，图4是应用了负载控制装置的照明器具的立体图。

如图1所示，作为负载控制装置的放电灯点灯装置10，是在直流电源11的输出侧连接着逆变电路12，所述逆变电路12将来自此直流电源11的直流输出(直流电压)转换成高频交流电压后输出，在此逆变电路12的输出侧连接着作为输出对应于此逆变电路12的输出频率的电压的负载电路的谐振电路13，且在此谐振电路13的输出侧可装卸地安装作为负载的例如热阴极形荧光灯等的放电灯FL。另外，对放电灯FL的安装进行检测的安装检测部15连接在此放电灯点灯装置10，且此安装检测部15连接在对逆变电路12的动作进行控制的控制电路16。

直流电源11例如为电池电源、或者将100V～242V等的交流或直流的输入电源整流化而成的直流电源等。

逆变电路12为半桥式反相器，其具有串联连接的两个作为开关元件的场效应晶体管(field effect transistor，FET)Q1、Q2。

谐振电路13具备连接在场效应晶体管Q2的两端的直流截止用的电容器C1、和作为电感器的镇流器扼流圈(ballast choke)即谐振电感L的一次线圈L1的串联电路，并且在此谐振电感L的一次线圈L1的输出侧，放电灯FL与电容器即谐振电容器C2并联连接。

放电灯FL相对于一方的灯丝FLa，并联连接着预热用的电容器C3和谐振电感L的二次线圈L2a的串联电路，相对于另一方的灯丝FLb，并联连接着预热用的电容器C4和谐振电感L的二次线圈L2b的串联电路，从而构成预热电路19。

安装检测部15是具备电阻器R1、R2、R3的电压检测电路，所述电阻器R1、R2、R3是相对于直流电源11，与谐振电感L的一次线圈L1、灯丝FLa、FLb一起构成和接地电位连接的串联电路的分压用的阻抗元件。

电阻器R1相对于高压侧(highside)的场效应晶体管Q1的漏极-源极间而与电容器C1并联连接。

电阻器R2相对于谐振电容器C2而与放电灯FL并联连接在灯丝FLa、FLb间。

电阻器R3相对于另一方的灯丝FLb而与直流截止用的电容器C5并联地和接地电位连接。

控制电路16分别与场效应晶体管Q1、Q2的栅极、直流电源11的正电位侧、以及安装检测部15的电阻器R3和另一方的灯丝FLb的连接点连接。而且，控制电路16具有以下控制机构的功能和可变机构的功能：所述控制机构的功能是通过对场效应晶体管Q1、Q2的开关动作进行控制而可以控制对于放电灯FL的供给电力，且通过将来自安装检测部15的检测输出即由电阻器R3进行分压所获得的检测电压和既定的检测临限值Vth进行比较，来判定对于谐振电路13的放电灯FL的安装并对供给电力进行控制；所述可变机构的功能是对直流电源11的直流输出即直流电压进行检测，并根据所检测出的直流电压的大小而使检测临限值Vth变化，并且如果放电灯点灯装置10起动，那么如图3的假想线(imaginary line)所示，使检测临限值Vth下降既定量、例如两成左右来使其具有滞后作用(hysteresis)。

此处，检测临限值Vth例如为来自直流电源11的直流电压的函数，例如为对应于直流电压的增减而增减的一次函数，而且设定有下限值Vth1及上限值Vth2。

再者，控制电路16可以是由硬件构成的半导体集成电路，也可以是搭载CPU或RAM并由软件控制的微型计算机等。

如此构成的放电灯点灯装置10可应用于如图4所示的照明器具。此照明器具包括：配置有放电灯点灯装置10的器具本体41，以及在此器具本体41的两端安装着直管形的放电灯FL的插座42等。

其次，对所述一实施形态的动作进行说明。

如果投入电源，那么由安装检测部15检测来自直流电源11的直流电压，借此使控制电路16对放电灯FL的安装进行检测。

由于放电灯FL的灯丝FLa、FLb可以认为是电阻，因此通过由包含灯丝FLa、FLb的安装检测部15的分压电路对来自直流电源11的直流电压进行分压所获得的直流电压的级别，可以检测放电灯FL的安装。

具体而言，如果投入电源，那么在没有安装放电灯FL的状态下，检测输出变成0V而未超过检测临限值Vth，因此控制电路16判定未安装放电灯FL，并立即停止场效应晶体管Q1、Q2的开关动作，从而停止来自逆变电路12的输出。

另外，在安装有放电灯FL的状态下，直流电压由电阻器R1、一方的灯丝FLa、电阻器R2、另一方的灯丝FLb及电阻器R3而分压。因此，此时的检测输出如图2所示，通过电容器C3、C4的充电而随着时间上升，如果超过检测临限值Vth，那么控制电路16对场效应晶体管Q1、Q2的开关动作进行控制并起动逆变电路12，由谐振电路13输出对应于逆变电路12的输出频率而升压的电压，并使用预热电路19对灯丝FLa、FLb进行预热等来适当地对放电灯FL进行启动控制，由此使放电灯FL点灯。

如上所述，由于当未检测出放电灯FL的安装时立即停止动作，因此由谐振电路13所产生的高电压不会从未安装放电灯FL的插座42中输出，另外，也可以使构成逆变电路12的场效应晶体管Q1、Q2的应力(stress)减小。

此处，由于安装检测部15中的检测电压是将来自直流电源11的直流电压分压而成的电压，因此通过直流电压的级别所检测的值不同。在对应于100V～242V等不同的输入电压的电路构成中，输入电源时来自直流电源11的直流电压不同。由于谐振电路13是在控制电路16起动之后动作，因此如果该检测临限值Vth固定，那么如图2所示，到控制电路16动作为止的时间不同。即，在将电容器C3、C4并联连接在灯丝FLa、FLb来进行预热(加热)的本实施形态中，由于在投入电源的同时电容器C3、C4受到充电，因此检测电压达到该检测临限值Vth的级别为止的时间在很大程度上依赖于电压(图2中的时间t1、t2)。另外，由于将电容器C3、C4并联连接在灯丝FLa、FLb来进行预热(加热)，因此，例如在只有放电灯FL的灯丝FLa、FLb的一方安装在谐振电路13的输出侧的情况下，投入电源时电容器C3、C4的一方受到充电，借此使检测电压瞬间上升，如果此检测电压超过该检测临限值Vth，那么存在控制电路16作出安装有放电灯FL的错误判定，而导致放电灯点灯装置10进行在安装有放电灯FL的状态下的动作之虞。尤其，由于电源电压较大，而且为了确保调光点灯时的预热量而越增大电容器C3、C4的电容，则充电电压变得越大，因此所述错误判定的可能性变大。

因此，在本实施形态中，如图3所示，通过控制电路16对来自直流电源11的直流电压进行检测，并根据所检测出的来自直流电源11的直流电压的级别而使该检测临限值Vth的大小可变，可以抑制来自直流电源11的直流电压不同的情况下的放电灯点灯装置10的起动时间的偏差及放电灯FL的安装状态的错误判定。

即，如图2的假想线所示，当所检测出的来自直流电源11的直流电压较大时，控制电路16使该检测临限值Vth变大，当所检测出的来自直流电源11的直流电压较小时，控制电路16使该检测临限值Vth变小，借此不仅可以使放电灯点灯装置10以大致相等的时间T起动，而且可以根据因直流电压而不同的安装检测部15中的检测电压，来确实地判定有无安装放电灯FL。

另外，通过使该检测临限值Vth为来自直流电源11的直流电压的函数，可以使该检测临限值Vth确实地对应于直流电压，并且通过设定下限值和上限值，可以对放电灯点灯装置10能够动作的电源电压(来自直流电源11的直流电压)加以限制。

此外，由于控制电路16可以由半导体集成电路而构成，因此无须设置特别的构成。

再者，对于放电灯FL的灯丝FLa、FLb的电流供给量不仅由谐振电感L的构成来决定，也由电容器C3、C4来决定。通常，如果增大电容器的电容，那么阻抗成分变小，因此供给电流量变大。另外，当对热阴极形放电灯进行调光时，因为放电灯电流值变小，所以需要将灯丝加热到适当的温度。因此，由辅助加热电路来适当地设定供给到灯丝中的电流。于是，在调光电路中，将电容器C3、C4的电容设定得更大。另一方面，如果增大电容器C3、C4的电容，那么如上所述会存在放电灯FL的安装的误检测的问题。因此，通过使安装检测用的检测临限值Vth的级别可变来抑制误检测，借此在调光电路中可以将电容器C3、C4的电容设定得更大，并可以适当地设定灯丝辅助加热。

另外，在所述一实施形态中，控制电路16根据来自直流电源11的直流输出的大小来使该检测临限值Vth变化，但是例如也可以根据输入到直流电源11中的交流电源的交流输出的大小来使该检测临限值Vth可变，或者分别根据来自直流电源11的直流输出的大小及输入到直流电源11中的交流电源的交流输出的大小来使该检测临限值Vth可变。

此外，作为负载并不限定于放电灯FL。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1、一种负载控制装置，其特征在于包括：

直流电源，产生直流输出；

逆变电路，具有至少一个开关元件，通过此开关元件的开关动作使来自该直流电源的直流输出转换成交流；

负载电路，输出侧可以装卸负载，并对所安装的该负载施加该逆变电路的输出；

安装检测部，检测对于所述负载电路的输出侧的该负载的安装；

控制机构，通过使该开关元件进行开关动作而可以控制对于该负载的供给电力，并且通过使来自该安装检测部的检测输出和既定的检测临限值进行比较来判定对于该负载电路的输出侧的该负载的安装，并根据此判定来控制对于该负载的供给电力；以及

可变机构，根据来自该直流电源的直流输出的大小和输入到该直流电源中的交流电源的交流输出的大小的至少任一者，来使该控制机构中的检测临限值变化。

2、根据权利要求1所述的负载控制装置，其特征在于其中所述的检测临限值是来自该直流电源的直流输出的函数。

3、一种照明器具，其特征在于包括：

能够安装作为负载的放电灯的器具本体；以及

使放电灯点灯的权利要求1或2所述的负载控制装置。

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