CN101754531A - 点灯装置及使用该点灯装置的照明器具 - Google Patents

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CN101754531A CN200910253291A CN200910253291A CN101754531A CN 101754531 A CN101754531 A CN 101754531A CN 200910253291 A CN200910253291 A CN 200910253291A CN 200910253291 A CN200910253291 A CN 200910253291A CN 101754531 A CN101754531 A CN 101754531A
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前原稔
平松明则
小林正喜
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Abstract

本发明涉及点灯装置及使用该点灯装置的照明器具。在使用逆变器式点灯装置的照明器具中能够点灯荧光灯型LED灯。具有通过在电源接通后的规定期间将比荧光灯(7)的额定电压低的输出电压施加在灯输出端子(a-c)间来检测荧光灯型LED灯的安装的功能，若检测到荧光灯型LED灯的安装，则输出适合于荧光灯型LED灯的电压，当在电源接通后的规定期间没有检测到荧光灯型LED灯的安装的情况下，进行适合于荧光灯(7)的预热、启动、点灯的动作。

Description

点灯装置及使用该点灯装置的照明器具
技术领域
本发明涉及使荧光灯或荧光灯型LED灯点灯的点灯装置及使用该点灯装置的照明器具。
背景技术
以往，从各公司销售荧光灯型LED灯。在图2中表示荧光灯型LED灯的概况。此外，在图3中表示等价电路图。这样的荧光灯型LED灯是将安装在基板上的多个LED连接在灯电极间的结构，在以往型的荧光灯照明器具中，通过代替安装荧光灯而安装荧光灯型LED灯，作为实现长寿命且省电的产品被销售。但是，作为安装荧光灯型LED灯的荧光灯照明器具，逆变器式的照明器具不适合的情况较多。
在专利文献1(日本特开2003-168580号公报)中，公开了通过在不同种类的荧光灯中共用高频率点灯电路而实现了成本降低的点灯装置。在该专利文献1的技术中，检测荧光灯的灯电流，根据灯电流的差异判断荧光灯的种类，基于判断结果控制对荧光灯供给的电力。但是，并不是判断荧光灯与荧光灯型LED灯的差异的技术。
专利文献1：日本特开2003-168580号公报
在现有技术中，逆变器式的照明器具不适合于荧光灯型LED灯的原因被认为是，在逆变器式的照明器具中，在荧光灯的启动时对灯输出端子间输出比额定点灯电压高的电压，对荧光灯型LED灯输出过量的电压而造成损坏。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而做出的，目的是使得即使在使用逆变器式的点灯装置的照明器具中也能够将荧光灯型LED灯点灯。
技术方案1的发明为了解决上述问题，是以高频率使荧光灯点灯的点灯装置，其特征在于，具有检测荧光灯型LED灯的安装的功能，若检测到荧光灯型LED灯的安装，则输出适合于荧光灯型LED灯的电压。
技术方案2的发明在技术方案1的发明中，其特征在于，具有通过在电源接通后的规定期间将比荧光灯的额定电压低的输出电压施加在灯输出端子间来检测荧光灯型LED灯的安装的功能，当在上述规定期间没有检测到荧光灯型LED灯的安装的情况下，进行适合于荧光灯的预热、启动、点灯的动作。
技术方案3的发明在技术方案2的发明中，其特征在于，在电源接通后的规定期间施加在灯输出端子间的输出电压是直流电压，通过检测到因该直流电压的施加而在灯输出端子间流过了电流，来检测荧光灯型LED灯的安装。
技术方案4的发明在技术方案2的发明中，其特征在于，在电源接通后的规定期间施加在灯输出端子间的输出电压是高频电压，通过检测到因该高频电压的施加而在灯输出端子间流过了规定以上的电流，来检测荧光灯型LED灯的安装。
技术方案5的发明是一种具备技术方案1～4中任一项所述的点灯装置的照明器具。
根据本发明，通过具有荧光灯型LED灯的检测功能，若检测到荧光灯型LED灯则输出适合于荧光灯型LED灯的电压，在使用逆变器式点灯装置的荧光灯照明器具中，不仅能够使荧光灯点灯，也能够使荧光灯型LED灯点灯。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1的结构的模块电路图。
图2是表示在本发明中使用的荧光灯型LED灯的概略结构的立体图。
图3是表示在本发明中使用的荧光灯型LED灯的内部结构的电路图。
图4是用于本发明的实施方式1的动作说明的波形图。
图5是表示本发明的实施方式2的结构的电路图。
图6是用于本发明的实施方式2的动作说明的波形图。
图7是表示本发明的实施方式3的结构的电路图。
图8是用于本发明的实施方式3的动作说明的波形图。
图9是表示本发明的实施方式4的结构的电路图。
图10是用于本发明的实施方式4的动作说明的波形图。
图11是表示本发明的实施方式5的结构的电路图。
图12是用于本发明的实施方式5的动作说明的波形图。
图13是表示本发明的实施方式6的照明器具的外观的立体图。
标号说明
1点灯装置
2高频电源部
3直流电源部
4载荷判断部
5切换机构
6电流检测机构
具体实施方式
(实施方式1)
图1是表示本发明的实施方式1的概略结构的模块图。点灯装置1具备高频电源部2、直流电源部3和载荷判断部4。高频电源部2具有对灯输出端子a-c间输出高频电压的功能。此外，直流电源部3具有对灯输出端子a-c间输出直流电压的功能。高频电源部2和直流电源部3由切换机构5根据载荷判断部4的判断结果来选择。载荷判断部4具备高频电源部2和直流电源部3的动作/不动作以及输出调节的功能。在电源接通后的规定期间(检测期间)，载荷判断部4不选择高频电源部2而选择直流电源部3，对灯输出端子a-c间输出较低的直流电压。此时，具有如下功能：通过由电流检测机构6判断在灯输出端子a-c间是否流过电流，判断连接在灯输出端子a-c间的载荷是荧光灯7(参照图1)还是荧光灯型LED灯8(参照图2、图3)。
荧光灯7在放电管的两端具备灯丝f1、f2，一个灯丝f1连接在灯输出端子a-b间，另一个灯丝f2连接在灯输出端子c-d间。
荧光灯型LED灯8是在与荧光灯7大致相同形状的透光性壳体中收纳有多个LED和点灯电路9的结构，点灯电路9与LED的串联电路经由二极管D11～D14的桥电路和二极管D21～D24的桥电路连接于灯输出端子a～d。点灯电路9也可以是限流电阻。
在图4中表示荧光灯7和荧光灯型LED灯8的安装时的点灯波形。图4(a)是安装着荧光灯7的情况，图4(b)是安装着荧光灯型LED灯8的情况。在图4(b)中，虚线是图4(a)的高频电压的包络线，可知在安装着荧光灯型LED灯8的情况下，如安装着荧光灯7时那样的高电压没有施加在灯上。
在本实施方式中，在电源接通后的规定期间(检测期间)，将比荧光灯7的额定电压低的直流电压输出到灯输出端子a-c间，在此期间判断灯的种类。由于荧光灯型LED灯8的等价电路是图3那样的，所以即使是比荧光灯7的额定电压低的直流电压，如果施加在灯输出端子a-c间也流过电流。在检测到该电流的情况下，判断为安装着荧光灯型LED灯8，然后，对灯输出端子a-c间输出比电源接通后的规定期间高的直流电压，以充分的输出使荧光灯型LED灯8点灯。
另一方面，在荧光灯7连接在灯输出端子a～d上的情况下，即使输出比额定电压低的直流电压也不流过电流。因而，根据输出了直流电压时的电流的有无，能够检测灯种类。
在电源接通后的规定期间没有检测到灯输出端子a-c间流动的电流的情况下，载荷判断部4判断为安装着荧光灯7，由切换机构5选择高频电源2，然后，以荧光灯7的点灯所需要的预热、启动、点灯的顺序进行动作。具体而言，在预热期间进行控制，以将施加在荧光灯7的两端的电压维持得比启动电压低、并且在两灯丝f1、f2中流过充分的预热电流，在启动期间进行控制，以对荧光灯7的两端施加比额定电压高的电压，在点灯期间施加荧光灯7的额定电压。
(实施方式2)
图5是本发明的实施方式2的电路图。本实施方式是实现实施方式1的动作的具体的电路例子。图5的点灯装置由直流电源部11和逆变器部12构成。直流电源部11包括将交流电源Vs全波整流的整流器DB、由连接在该整流器DB的输出上的电感器L1、开关元件Q1和二极管D1构成的升压斩波器(chopper)电路、和使升压斩波器电路的输出变平滑的电解电容器C1，向逆变器部12供给直流电压。逆变器部12由构成半桥型的逆变器的开关元件Q2、Q3的串联电路构成，在开关元件Q3的两端上连接着载荷电路。
a、b、c、d是灯输出端子，对a、c间输出向灯的点灯电压。电容器C2是连接荧光灯7的情况下的共振电容器，与电感器L2构成共振电路。电容器C3是直流切断用电容器。使电容器C3作为直流切断用电容器动作是在灯输出端子a～d上连接着荧光灯7的情况，通过将并联连接的开关元件Q5关闭(OFF)，电容器C3作为直流切断用电容器发挥作用。
电容器C4是平滑电容器。使电容器C4作为平滑电容器动作是在灯输出端子上连接着荧光灯型LED灯8的情况，通过将串联连接的开关元件Q4开启(ON)，在开关元件Q3的两端上连接着电容器C4和电感器L2，作为通过降压斩波器输出使荧光灯型LED灯8的各LED点灯的情况下的输出电容器使用。在此情况下，通过同时将开关元件Q5开启而将直流切断用电容器C3短路，使该直流切断用电容器C3无效化。
在图6中表示本实施方式的动作波形。图6(a)表示连接着荧光灯型LED灯8的情况下的、图6(b)表示连接着荧光灯7的情况下的开关元件Q2、Q3、Q4、Q5的控制信号波形。
通过图6(a)说明连接着荧光灯型LED灯8的情况下的动作。在电源接通后的规定期间(检测期间)，将开关元件Q4、Q5开启并将开关元件Q3关闭，通过使开关元件Q2开启、关闭动作，作为降压斩波器进行动作。在开关元件Q2开启时，电流以电容器C1→开关元件Q2→电感器L2→灯(端子a→c)→开关元件Q5→电容器C1的路径进行流动，并且电流以电容器C1→开关元件Q2→电感器L2→电容器C4→开关元件Q4→电容器C1的路径进行流动，将电容器C1作为电源，将能量储存在电感器L2中，并使电流在灯和电容器C4中流动。
若开关元件Q2关闭，则以电感器L2→灯(端子a→c)→开关元件Q5→开关元件Q3的内置二极管→电感器L2的路径流过再生电流，并且以电感器L2→电容器C4→开关元件Q4→开关元件Q3的内置二极管→电感器L2的路径流过再生电流，将储存在电感器L2中的能量向灯、电容器C4释放。
若在检测期间在灯中检测到电流流动，则判断为在灯输出端子a-c间连接着荧光灯型LED灯8，为了输出适合于荧光灯型LED灯8的直流电压，控制开关元件Q2的开启、关闭的频率以使其适当变低。电流检测机构没有图示，只要将电流检测电阻插入到灯电流流过的路径的某处就可以，例如也可以检测开关元件Q5的漏极、源极间电阻引起的电压下降。
另一方面，通过图6(b)说明连接着荧光灯7的情况下的动作。电源接通后的规定期间(检测期间)的开关元件Q2～Q5的开启、关闭状态与图6(a)的情况是同样的。
但是，在荧光灯7的情况下，在降压斩波器的输出电压下不点灯，结果在灯输出端子(a→c)间没有流过电流。若检测到在电源接通后的规定期间(检测期间)没有流过电流的情况，则判断为不是荧光灯型LED灯8，进行荧光灯7的点灯动作。
具体而言，将开关元件Q4、Q5都关闭，将降压用斩波器的电容器C4从电路切离，成为将直流切断用电容器C3串联地连接在灯输出端子上的状态。此外，开始将开关元件Q3与开关元件Q2互补地进行开启、关闭动作，将高频输出电压输出到灯输出端子a-c间。使开关元件Q2、Q3的开关频率在预热、启动、点灯的各期间适当降低，对灯输出端子a-c间输出适当的高频电压，能够使荧光灯7达到点灯。
本实施方式通过设置仅使构成半桥逆变器的开关元件Q2、Q3中的一个开启、关闭的期间来作为降压斩波器动作，能够对灯输出端子a-c间输出直流电压，所以能够将逆变器的开关元件Q2或电感器L2兼用作降压斩波器的构成元件，能够降低成本。
(实施方式3)
图7是本发明的实施方式3的电路图。本实施方式是实现实施方式1的动作的另一具体例。图7的点灯装置由直流电源部11和逆变器部12构成。直流电源部11是与图5同样的结构，将直流电压向逆变器部12供给。逆变器部12由将开关元件Q2、Q3的串联电路和开关元件Q6、Q5的串联电路并联连接而成的半桥型逆变器构成。电容器C4与开关元件Q4的串联电路经由电感器L2连接在开关元件Q3的两端上，通过将开关元件Q4开启，能够使电容器C4作为降压斩波器的输出电容器动作。
在图8中表示本实施方式的动作波形。图8(a)表示连接着荧光灯型LED灯8的情况下的、图8(b)表示连接着荧光灯7的情况下的开关元件Q2、Q3、Q4、Q5、Q6的控制信号波形。
首先，通过图8(a)说明连接着荧光灯型LED灯8的情况下的动作。在电源接通后的规定期间(检测期间)，开关元件Q5、Q4开启，开关元件Q3、Q6关闭，开关元件Q2进行开启、关闭动作。通过降压斩波器的输出电压，电容器C4和灯(a→c)被施加一定电压，在荧光灯型LED灯8中流过电流。通过在电源接通后的规定期间(检测期间)检测到流过电流，判断为连接着荧光灯型LED灯8，为了在检测期间的结束后输出适合于荧光灯型LED灯8的电压，所以使开关元件Q2的开启、关闭频率适当地降低。
接着，通过图8(b)说明连接着荧光灯7的情况下的动作。电源接通后的规定期间(检测期间)的开关元件Q2～Q6的开启、关闭状态与图8(a)的情况是同样的。但是，在荧光灯7的情况下，在降压斩波器的输出电压下不点灯，结果在灯输出端子(a→c)间不流过电流。若检测到在电源接通后的规定期间(检测期间)没有流过电流的情况，则判断为不是荧光灯型LED灯8，进行荧光灯7的点灯动作。
在本实施方式中，通过开关元件Q2与Q5同步地开启、关闭，开关元件Q3与Q6同步地以与开关元件Q2反转的相位开启、关闭，作为全桥逆变器进行动作。此时，通过开关元件Q4关闭，将电容器C4从载荷电路切离。
(实施方式4)
图9是本发明的实施方式4的电路图。本实施方式是实现实施方式1的动作的另一具体例。图9的点灯装置由直流电源部11和逆变器部12构成。直流电源部11是与图5同样的结构，将直流电压向逆变器部12供给。逆变器部12具有开关元件Q2、Q3的串联电路、连接在开关元件Q2、Q3的连接点上的直流切断用电容器C3、和共振及限流用电感器L2，将直流电源部11的+端子a和电感器L2的端子c作为灯输出端子，将共振电容器C2连接在灯的非电源侧输出端子b-d间。在载荷是荧光灯7(参照图1)的情况下，在端子a-b间和端子c-d间分别连接灯丝f1、f2。以上的结构与通常的电容器预热式的半桥逆变器的结构是同样的。
在本实施方式中，还在电感器L2的端子c和直流电源部11的一端子之间设有二极管D4与开关元件Q4的串联电路。通过将开关元件Q4开启，灯输出端子(a→c)被连接在电容器C1的两端上，直流电压被输出。电流检测机构没有图示，只要将电流检测电阻插入在灯电流流过的路径的某处就可以，例如也可以使作为开关元件Q4的双极晶体管在不饱和区域中开启，检测其集电极、发射极间电压。
在图10中表示本实施方式的动作波形。图10(a)表示连接着荧光灯型LED灯8的情况下的、图10(b)表示连接着荧光灯7的情况下的开关元件Q2、Q3、Q4的控制信号波形。
首先，通过图10(a)说明连接着荧光灯型LED灯8的情况下的动作。在电源接通后的规定期间(检测期间)，只有开关元件Q4为开启，开关元件Q2、Q2关闭。由此，在灯端子(a→c)上被输出在电容器C1中产生的直流电压。通过该直流电压，在灯输出端子中流过电流，所以能够检测出连接着荧光灯型LED灯8。在此情况下，直流电源部11的升压斩波器最好输出比荧光灯7的动作时低的电压。这是因为，由于通常的升压斩波器的输出电压为商用交流电压的2倍左右(有效值)，所以有对于荧光灯型LED灯7为过量的电压的情况。或者，也可以限定于在电源接通后的规定期间(检测期间)和接着的检测到荧光灯型LED灯8的情况下的动作而将升压斩波器停止。
接着，通过图10(b)对连接着荧光灯7的情况下的动作进行说明。电源接通后的规定期间(检测期间)的开关元件Q2～Q4的开启、关闭状态与图10(a)的情况是同样的。但是，在荧光灯7的情况下，在电容器C1的直流电压下不点灯，结果在灯输出端子(a→c)间不流过电流。在检测期间的结束后，将开关元件Q4关闭，将灯输出端子c从电容器C1切离，通过将开关元件Q2、Q3交替地开启、关闭的半桥逆变器动作，对灯输出端子a-c输出高频电压，进行预热、启动、点灯的各动作。
具体而言，在预热时，通过以比电感器L2和电容器C2的无载荷共振频率足够高的频率将开关元件Q2、Q3交替地开启、关闭，对灯输出端子a-c间输出比荧光灯7的启动电压低的高频电压。由此，经由一对灯丝f1、f2(参照图1)和电容器C2流过预热电流，成为能够释放热电子的状态。接着，在启动时，通过以与电感器L2和电容器C2的无载荷共振频率的接近的频率将开关元件Q2、Q3交替地开启、关闭，对灯输出端子a-c间输出比荧光灯7的预热电压高的高频电压。由此，荧光灯7启动。然后，在点灯时，通过以比与电感器L2、电容器C2和荧光灯7的载荷阻抗相对应的点灯时共振频率高的适当的频率(滞后模式)将开关元件Q2、Q3交替地开启、关闭，对灯输出端子a-c间输出与荧光灯7的额定电压相当的高频电压。由此，能够使荧光灯7正常地额定点灯。该预热、启动、点灯的各动作对于其他实施方式也是同样的。
(实施方式5)
图11是本发明的实施方式5的电路图。在本实施方式中，是通常的半桥逆变器的结构，不是在电源接通后的规定期间(检测期间)对灯输出端子a-c间施加直流电压的结构，而将逆变器动作的输出电压设为较低的电压(例如比预热时低的高频电压)。
在图12中表示本实施方式的动作波形。图12表示对连接着荧光灯型LED灯8的情况下的灯输出端子a-c间施加的电压波形。
在本结构中，在连接着荧光灯7(参照图1)的情况下，也以端子a→灯丝f1→端子b→共振电容器C2→端子d→灯丝f2→端子c的路径流过电流。但是，由于在检测期间输出的电压是比预热状态的输出电压低的电压，所以在上述路径中流动的电流也较小。
另一方面，在连接着荧光灯型LED灯8的情况下，电流从灯输出端子(a→c)直接流到荧光灯型LED灯8中，所以与荧光灯7的情况相比为较大的电流。根据该电流值的大小的差异，能够判断是荧光灯7还是荧光灯型LED灯8。
在判断为荧光灯型LED灯8的情况下，如图12所示，使逆变器部12的开关频率变化，以便输出适合于荧光灯型LED灯8的交流电压。另一方面，在判断为连接着荧光灯7的情况下，进行预热、启动、点灯的通常的逆变器动作。
(实施方式6)
在图13中例示搭载了实施方式1～5的放电灯点灯装置的照明器具的外管。照明器具30具备组装有实施方式1～5中任一项所述的点灯装置的器具主体31、和用来将点灯装置与灯FL电气地连接的一对插座32，灯FL的电极拆装自如地安装在插座32中。灯FL是荧光灯7(参照图1)或荧光灯型LED灯8(参照图2、图3)的哪种都能够使用。这里，作为荧光灯而例示了直管型荧光灯，但也可以将本发明应用在圆形荧光灯的点灯装置中。

Claims (5)

1.一种点灯装置，该点灯装置以高频率使荧光灯点灯，其特征在于，
具有检测荧光灯型LED灯的安装的功能，若检测到荧光灯型LED灯的安装，则输出适合于荧光灯型LED灯的电压。
2.如权利要求1所述的点灯装置，其特征在于，
具有通过在电源接通后的规定期间将比荧光灯的额定电压低的输出电压施加在灯输出端子间来检测荧光灯型LED灯的安装的功能，当在上述规定期间没有检测到荧光灯型LED灯的安装的情况下，进行适合于荧光灯的预热、启动、点灯的动作。
3.如权利要求2所述的点灯装置，其特征在于，
在电源接通后的规定期间施加在灯输出端子间的输出电压是直流电压，通过检测因该直流电压的施加而在灯输出端子间流过了电流，来检测荧光灯型LED灯的安装。
4.如权利要求2所述的点灯装置，其特征在于，
在电源接通后的规定期间施加在灯输出端子间的输出电压是高频电压，通过检测因该高频电压的施加而在灯输出端子间流过了规定以上的电流，来检测荧光灯型LED灯的安装。
5.一种照明器具，其特征在于，
具备权利要求1～4中任一项所述的点灯装置。
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