CN102047762A - 高压放电灯点灯装置及照明器具 - Google Patents

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鸭井武志
强力健史
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Abstract

高压放电灯点灯装置(10)具有电源电路(20、30、40、50)和起动电路(60)。电源电路(20、30、40、50)具有分别与高压放电灯(90)的一对电极(91、92)电连接的一对输出端(55、56)。电源电路(20、30、40、50)对一对输出端(55、56)间施加高压放电灯(90)的维持点灯用的交流电压。起动电路(60)对高压放电灯(90)的一对电极(91、92)间施加起动用脉冲电压。起动电路(60)构成为具有如下输出特性,即随着用于与高压放电灯(90)连接的输出配线(83)的长度变长,起动用脉冲电压的电压值变高,输出配线(83)的长度超过预定值时,起动用脉冲电压的电压值变小。

Description

高压放电灯点灯装置及照明器具
技术领域
本发明涉及一种高压放电灯点灯装置及照明器具。
背景技术
以往,提供有使高压放电灯点灯的照明器具。并且,高压放电灯也被称作HID(High Intensity Discharge;高强度气体放电)灯。
上述照明器具具有高压放电灯点灯装置和保持高压放电灯点灯装置的器具本体。
如日本国公开特许公报63-150891所述,高压放电灯点灯装置构成为基于从外部的交流电源(例如,商用交流电源)输入的交流电使高压放电灯点灯。
这种高压放电灯点灯装置例如具有:二极管电桥、升压斩波电路、降压斩波电路、极性反转电路、起动电路、控制电路。
二极管电桥全波整流交流电源的电压。
升压斩波电路将二极管电桥的输出电压升压至规定值。
降压斩波电路将升压斩波电路的输出电压降压至规定值。
极性反转电路以规定的频率将降压斩波电路的输出电压变换为极性反转的矩形波交流电压,并施加于高压放电灯的一对电极间。
控制电路分别控制升压斩波电路、降压斩波电路和极性反转电路。
起动电路为了使高压放电灯产生绝缘击穿并使其起动,而向高压放电灯的一对电极间赋予起动用的脉冲电压。起动用的脉冲电压是电压值较高的高压脉冲电压。起动电路例如利用脉冲变压器构成。
然而,在上述照明器具中,一般而言,高压放电灯使用一对输出配线与高压放电灯点灯装置电连接。这里,输出配线的长度例如为数米时,一对输出配线间的寄生电容的电容值变大到不可忽视的程度。尤其,如像VVF电缆这样两根输出配线平行配置的情况下,一对输出配线间的电容值变得非常大。例如,在VVF电缆中,电容值每1m为80pF。因此,在长度为10m的VVF电缆中,电容值则为800pF。
一对输出配线间的电容值影响施加于高压放电灯的一对电极间的脉冲电压的电压值。即,输出配线越长(一对输出配线间的电容值越大),起动用的脉冲电压的电压值(起动用的脉冲电压的峰值)越低。
在以往的高压放电灯点灯装置中,随着输出配线变长(随着一对输出配线间的电容值变大),起动用的脉冲电压的电压值单调减少。由此,输出配线的长度有时成为高压放电灯起动不良的原因。
为了避免这种高压放电灯的起动不良,可以考虑将起动用的脉冲电压的电压值设定为足够大的值,从而即使在输出配线较长的情况下也可以施加恰当电压值的起动用的脉冲电压。例如,如果增大起动电路的脉冲变压器的匝数比,则可以提高起动用的脉冲电压。
然而,如果增大起动电路的脉冲变压器的匝数比,则在输出配线较短时,会产生起动用的脉冲电压过高的问题。并且,如果根据输出配线的长度而起动用的脉冲电压的电压值有偏差,则高压放电灯的点灯的定时也会有偏差。
发明内容
本发明是鉴于上述事由而成的,其目的在于提供一种能够降低用于与高压放电灯连接的一对输出配线的影响的高压放电灯点灯装置及照明器具。
本发明涉及的高压放电灯点灯装置具有电源电路和起动电路。上述电源电路具有与高压放电灯的一对电极分别电连接的一对输出端。上述电源电路向该一对输出端间施加上述高压放电灯的维持点灯用的交流电压。上述起动电路对上述高压放电灯的一对电极间施加起动用脉冲电压。上述起动电路构成为具有如下输出特性,即:随着用于与上述高压放电灯连接的输出配线的长度变长,上述起动用脉冲电压的电压值变高,在上述输出配线的长度超过预定值时,上述起动用脉冲电压的电压值变小。
根据本发明,与以往所示随着上述输出配线变长,上述起动用脉冲电压的电压值单调减少的情况相比,能够减小上述起动用脉冲电压相对于上述输出配线的长度变化的电压值的变化幅度。因此,能够降低上述输出配线的影响。因此,即使是上述输出配线较长的情况下,也能够使上述高压放电灯点灯,相反即使是上述输出配线较短的情况下,也能够防止上述起动用脉冲电压过高。
优选为,上述起动电路具有脉冲变压器。上述起动电路构成为,将上述脉冲变压器的一次电压值为规定值时的二次电压作为上述起动用脉冲电压施加于上述高压放电灯的一对电极间。上述脉冲变压器的匝数比及耦合系数被设定为上述起动电路具有上述输出特性的值。
更优选为,将上述一次绕组的匝数设为N1,将上述二次绕组的匝数设为N2,将上述高压放电灯起动所需的上述起动用脉冲电压的标准值范围的中值设为Vpm,将上述规定值设为VN1时,满足下式。
[数1]
N 2 N 1 < Vpm VN 1
更优选为,将可看作与上述脉冲变压器的一次绕组并联连接的电容成分的电容值设为Cx,将上述脉冲变压器的漏电感设为LL,将上述高压放电灯起动时上述一次电压值从0达到上述规定值的时间设为T时,满足下式。
[数2]
T > 1 2 &pi; LL &times; Cx
优选为,上述起动电路具有脉冲变压器和与该脉冲变压器的一次绕组并联连接的并联电容器。上述起动电路构成为,将上述脉冲变压器的一次电压值为规定值时的二次电压作为上述起动用脉冲电压施加于上述高压放电灯的一对电极间。上述并联电容器的电容值被设定为上述起动电路具有上述输出特性的值。
更优选为,将上述并联电容器的电容值设为Cp,在将设想使用范围内的上述输出配线最短时的上述输出配线间的电容成分作为等效电路置换为在上述脉冲变压器的一次绕组的两端间与上述并联电容器串联连接的虚拟电容器时的情况下,将上述虚拟电容器的电容值设为Cx,将上述脉冲变压器的漏电感设为LL,将上述高压放电灯起动时上述脉冲变压器的一次电压值从0达到上述规定值的时间设为T时,满足下式。
[数3]
T > 1 2 &pi; LL &times; ( Cx &times; Cp Cx + Cp )
优选为,上述起动电路构成为,具有脉冲变压器,并将上述脉冲变压器的一次电压值为规定值时的二次电压作为上述起动用脉冲电压施加于上述高压放电灯的一对电极间。并且,高压放电灯点灯装置具有电压上升单元。上述电压上升单元以上述一次电压从0达到上述规定值的时间成为上述起动电路具有上述输出特性的时间的方式,使上述脉冲变压器的一次电压上升。
更优选为,上述电压上升单元具有:与上述脉冲变压器的一次绕组串联连接的可变阻抗电路;和控制可变阻抗电路的控制电路。上述控制电路构成为,以上述一次电压值从0到达上述规定值的时间成为上述起动电路具有上述输出特性的时间的方式,控制上述可变阻抗电路。
更优选为,上述电源电路具有:输出直流电流的直流电源电路;和由场效应晶体管构成的全桥型的逆变电路。上述逆变电路构成为,将由上述直流电源电路获得的直流电流转换为极性以规定的频率反转的矩形波交流电流,并供给至上述高压放电灯及上述脉冲变压器的一次绕组。上述电压上升单元具有控制上述逆变电路的场效应晶体管的控制电路。上述控制电路构成为,以上述一次电压值从0达到上述规定值的时间成为上述起动电路具有上述输出特性的时间的方式,逐渐增加对上述场效应晶体管的栅极赋予的电位。
更优选为,将可看作与上述脉冲变压器的一次绕组并联连接的电容成分的电容值设为Cx,将上述脉冲变压器的漏电感设为LL,将上述高压放电灯起动时上述一次电压值从0达到上述规定值的时间设为T时,满足下式。
[数4]
T > 1 2 &pi; LL &times; Cx
优选为,上述起动电路构成为,上述输出配线的长度在设想使用的上述输出配线的长度范围内时,上述起动用脉冲电压值超过上述高压放电灯的起动电压值。
更优选为,上述起动电路构成为,上述输出配线的长度为上述范围内的最短值时的上述起动用脉冲电压值与上述输出配线的长度为上述范围内的最长值时的上述起动用脉冲电压值的差为500V以下。
这种情况下,与将上述输出配线的长度为最短值时与最长值时的之间的上述起动用脉冲电压值的差设为500V以上的情况相比,上述输出配线的长度在设想的范围内时,上述起动用脉冲电压值可取的值的范围变小。
优选为,上述起动电路构成为,上述预定值在设想使用的上述输出配线的长度范围内最短的上述输出配线的长度以下。
这种情况下,上述输出配线的长度为设想范围内的最短值时,上述起动用脉冲电压值确实成为最大值。并且,上述输出配线的长度为设想范围内的最长值时,上述起动用脉冲电压值确实成为最小值。因此,与在设想为上述预定值的上述输出配线的长度范围内的情况相比,上述起动用脉冲电压值的最大值与最小值的掌握变得容易。
本发明涉及的照明器具具有:高压放电灯点灯装置;保持该高压放电灯点灯装置的器具本体。上述高压放电灯点灯装置具有电源电路和起动电路。上述电源电路具有分别与高压放电灯的一对电极电连接的一对输出端。上述电源电路向该一对输出端间施加上述高压放电灯的维持点灯用的交流电压。上述起动电路对上述高压放电灯的一对电极间施加起动用脉冲电压。上述起动电路构成为具有如下输出特性,即:随着用于与上述高压放电灯连接的输出配线的长度变长,上述起动用脉冲电压的电压值变高,上述输出配线的长度超过预定值时,上述起动用脉冲电压的电压值变小。
根据本发明,与以往所示随着上述输出配线变长上述起动用脉冲电压的电压值单调减小的情况相比,能够减小上述起动用脉冲电压相对于上述输出配线的长度变化的电压值的变化幅度。因此,能够降低上述输出配线的影响。因此,即使在上述输出配线较长的情况下,也能够使上述高压放电灯点灯,相反,即使在上述输出配线较短的情况下,也能够防止上述起动用脉冲电压变得过高。
附图说明
图1是实施方式1的高压放电灯点灯装置的电路框图。
图2是使用了上述的高压放电灯点灯装置的照明器具的示意图。
图3是上述的高压放电灯点灯装置的动作的说明图。
图4是表示输出配线长与起动用脉冲电压的电压值的关系的曲线图。
图5是表示输出配线长与起动用脉冲电压的电压值的关系的曲线图。
图6是表示输出配线长与起动用脉冲电压的电压值的关系的曲线图。
图7是表示输出配线长与起动用脉冲电压的电压值的关系的曲线图。
图8是表示输出配线长与起动用脉冲电压的电压值的关系的曲线图。
图9是表示实施方式1的高压放电灯点灯装置的动作的说明图。
图10是表示输出配线长与起动用脉冲电压的电压值的关系的曲线图。
图11是表示输出配线长与基本振荡电压值的关系的曲线图。
图12是表示输出配线长与寄生振荡电压值的关系的曲线图。
图13是实施方式3的高压放电灯点灯装置的电路框图。
图14是上述的高压放电灯点灯装置的动作的说明图。
图15是表示上述的高压放电灯点灯装置中的输出配线长与起动用脉冲电压的关系的曲线图。
图16是实施方式4的高压放电灯点灯装置的要部的电路框图。
图17是上述的高压放电灯点灯装置的动作的说明图。
图18是上述的高压放电灯点灯装置的动作的说明图。
图19是表示起动用脉冲电压及寄生脉冲电压相对于配线电容值的关系的曲线图。
图20是表示起动用脉冲电压及寄生脉冲电压相对于配线电容值的关系的曲线图。
图21是表示起动用脉冲电压及寄生脉冲电压相对于配线电容值的关系的曲线图。
图22是表示起动用脉冲电压及寄生脉冲电压相对于配线电容值的关系的曲线图。
图23是表示起动用脉冲电压及寄生脉冲电压相对于配线电容值的关系的曲线图。
图24是表示起动用脉冲电压及寄生脉冲电压相对于配线电容值的关系的曲线图。
图25是上述的极性反转驱动部的动作说明图。
图26是上述的高压放电灯点灯装置的变更例的要部的电路框图。
图27是上述的高压放电灯点灯装置的变更例的动作说明图。
图28是实施方式5的高压放电灯点灯装置的要部的电路框图。
图29是上述的高压放电灯点灯装置的动作说明图。
具体实施方式
(实施方式1)
如图1所示,本实施方式的高压放电灯点灯装置10基于通过外部的交流电源AC获得的电力,使高压放电灯90点灯。
高压放电灯点灯装置10用于例如图2所示的照明器具80。照明器具80具有:收纳及保持高压放电灯点灯装置10的器具本体81;保持高压放电灯90的灯体82。高压放电灯点灯装置10经由一对输出配线83与高压放电灯90电连接。输出配线83例如是VVF电缆。
高压放电灯点灯装置10具有整流电路20、升压斩波电路30、降压斩波电路40、极性反转电路50、起动电路60、控制电路70。
整流电路20全波整流交流电源AC的交流电压(输入交流电压)。整流电路20例如是二极管电桥等。
升压斩波电路30将整流电路20的输出电压升压并输出。升压斩波电路30是被称作升压变换器的公知的电路,并具有输入电容器31、电感器32、二极管33、输出电容器34、开关元件35。输入电容器31被插入到整流电路20的输出端间。电感器32的一端与整流电路20的高电压侧的输出端连接。二极管33的阳极与电感器32的另一端连接。输出电容器34的一端与二极管33的阴极连接,另一端与整流电路20的低电压侧的输出端连接。开关元件35的一端与电感器32和二极管33的节点连接,另一端与整流电路20和输出电容器34的节点连接。升压斩波电路30中,输出电容器34的两端分别为输出端。
降压斩波电路40将升压斩波电路30的输出电压降压并输出。降压斩波电路40是被称作降压变换器的公知的电路,并具有开关元件41、电感器42、输出电容器43、二极管44。开关元件41、电感器42和输出电容器43构成串联电路。该串联电路被插入到升压斩波电路30的输出端间。二极管44的阳极与升压斩波电路30的低电压侧的输出端和输出电容器43的节点连接。并且,二极管44的阴极与开关元件41和电感器42的节点连接。降压斩波电路40中,输出电容器43的两端分别为输出端。
极性反转电路50将降压斩波电路40的输出电压转换为交流电压(以规定的频率极性反转的矩形波电压)。极性反转电路50具有四个开关元件51~54。开关元件51、52以及开关元件53、54分别构成串联电路。该两个串联电路相互并联连接。相互并联连接的两个串联电路被插入到降压斩波电路40的输出端间。极性反转电路50中,开关元件51与开关元件52的节点为一方的输出端(第一输出端)55。并且,开关元件53与开关元件54的节点为另一方的输出端(第二输出端)56。开关元件51~54是场效应晶体管。即,极性反转电路50是通过场效应晶体管构成的全桥型的逆变电路。
整流电路20、升压斩波电路30、和降压斩波电路40构成输出直流电流的直流电源电路。
并且,极性反转电路50将由上述直流电源电路获得的直流电流转换为极性以规定的频率反转的矩形波交流电流,并供给至高压放电灯90以及起动电路60的后述脉冲变压器61的一次绕组611。
因此,在高压放电灯点灯装置10中,通过上述直流电源电路和极性反转电路50,构成高压放电灯90的维持点灯用的电源电路。
控制电路70分别控制升压斩波电路30、降压斩波电路40、极性反转电路50。控制电路70具有:升压控制部71、降压控制部72、和极性反转驱动部73。
升压控制部71具有:检测升压斩波电路30的输出电压的升压检测部711;和通断驱动开关元件35的升压驱动部712。升压驱动部712以升压检测部711检测出的输出电压成为规定目标值的负荷比,通断驱动开关元件35。
降压控制部72具有:检测降压斩波电路40的输出电压的降压检测部721;和通断驱动开关元件41的降压驱动部722。降压驱动部722以与由降压检测部721检测出的输出电压相应的负荷比,通断驱动开关元件41。并且,降压驱动部722基于降压检测部721检测出的输出电压,判断高压放电灯90是否点灯。并且,降压驱动部722在判断为高压放电灯90未点灯时,与判断为高压放电灯90点灯时相比,将降压斩波电路40的输出电压升高。
极性反转驱动部73向各开关元件51~54输出驱动信号。输入了高电平的驱动信号的开关元件接通,输入了低电平的驱动信号的开关元件断开。极性反转驱动部73向各开关元件51~54输出驱动信号,从而使相互位于对角的开关元件51~54彼此被同时通断,且相互串联连接的开关元件51~54彼此被交替通断。即,极性反转驱动部73交替变换开关元件51、54接通且开关元件52、53断开的状态和开关元件52、53接通且开关元件51、54断开的状态。
由于控制电路70可通过公知技术实现,因此省略详细图示及说明。
起动电路60向高压放电灯90赋予起动用脉冲电压(以下称“起动脉冲”)。在高压放电灯点灯装置10中,使用输出配线83,将二次绕组612的另一端与高压放电灯90的一个电极(第一电极)91连接,将极性反转电路50的第二输出端56与高压放电灯90的另一个电极(第二电极)92连接。由此,起动电路60介于极性反转电路50和高压放电灯90之间。起动电路60具有作为升压变压器的上述脉冲变压器61、开关元件62、串联电容器63、电阻器64、并联电容器65。
脉冲变压器61的二次绕组612的一端与极性反转电路50的第一输出端55连接。脉冲变压器61的一次绕组611的一端与二次绕组612的一端连接。一次绕组611的另一端通过由开关元件62及电阻器64构成的并联电路和串联电容器63,与极性反转电路50的第二输出端56连接。开关元件62是双向两端晶闸管。由此,开关元件62在开关元件62的两端间的电压V62超过转折电压(接通电压)时接通。
串联电容器63、开关元件62、电阻器64构成在高压放电灯90起动时向脉冲变压器61的一次绕组611的两端间施加电压(一次电压)V611的电压生成部。
起动电路60构成为,将脉冲变压器61的一次电压V611值为规定值(一次电压V611的峰值)VN1时的二次电压V612作为起动脉冲施加于高压放电灯90的一对电极91、92间。
并联电容器65与脉冲变压器61的一次绕组611并联连接。并且,并联电容器65的电容值C65被设定为高于脉冲变压器61的一次绕组611的寄生电容C611及二次绕组612的寄生电容C612。
然而,并联电容器65为改善高压放电灯90的起动性而设置。这里,参照图3,对没有并联电容器65的情况下的高压放电灯点灯装置10的动作进行说明。图3(a)表示开关元件52、53的驱动信号S52、53。图3(b)表示开关元件51、54的驱动信号S51、54。图3(c)表示极性反转电路50的输出电压V50的值。图3(d)表示串联电容器63的两端间的电压(充电电压)V63的值。图3(e)表示施加于开关元件62的两端间的电压V62的值。图3(f)表示起动脉冲的值(以下称为“起动脉冲值”)Vp。图3(g)表示施加于高压放电灯90的一对电极91、92间的电压(以下称为“灯电压”)V90的值。并且,图3(a)~(g)的横轴是时间。
在起动时,通过从脉冲变压器61的一次绕组611和电阻器64中流过的电流,串联电容器63被充电。此时,电压V62的值不超过开关元件62的转折电压的值。因此开关元件62保持断开的状态。另一方面,在极性反转电路50中极性反转时,在开关元件62的两端间施加有合计极性反转电路50的输出电压V50的值和串联电容器63的充电电压V63的值大小的电压。因此,开关元件62接通,在脉冲变压器61的一次绕组611的两端间施加有电压。由此在脉冲变压器61的二次绕组612上感应有二次电压V612。其结果,起动脉冲被施加于高压放电灯90的一对电极91、92之间,高压放电灯90起动(开始点灯)。
起动脉冲的主要成分的频率f1是串联电容器63及一次绕组611、和输出电容器43构成的谐振电路的谐振频率。将一次绕组611的电感设为L611,将串联电容器63的电容值设为C63,将输出电容器43的电容值设为C43时,频率f1用下式(1)表示。
[数5]
f 1 = 1 2 &pi; L 611 &times; ( C 43 &times; C 63 C 43 + C 63 ) &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 1 )
灯电压V90含有高于频率f1的频率成分。在灯电压V90的频率变高时,用于高压放电灯91的起动所需程度的较高电压施加于高压放电灯90的一对电极91、92之间的时间不够。这种情况下,有可能发生高压放电灯90的起动不良。可以考虑上述较高频率成分起因于脉冲变压器61的各绕组611、612的寄生电容C611、612。于是,通过在起动电路60中设置并联电容器65,而达到抑制上述较高频率成分,改善高压放电灯90的起动性的目的。
然而,高压放电灯点灯装置10的特征在于,起动电路60具有随着输出配线83的长度(以下称“输出配线长”)L变长,起动脉冲值Vp变大(起动脉冲增高),输出配线长L超过预定值时起动脉冲值Vp变小(起动脉冲降低)的三角形的输出特性(以下称“三角形输出特性”)。即,在将起动脉冲值Vp作为输出配线长L的函数来考虑时,该函数具有极大点。在该极大点上,输出配线长L为上述预定值,起动脉冲值Vp为极大值(峰值)。
图4~图8是表示起动脉冲值Vp和输出配线长L的关系的曲线图。在图4~图8的各图中,横轴是输出配线长L[m],纵轴是起动脉冲值Vp[kV]。图4表示在匝数比n为4的脉冲变压器61中,使耦合系数k不同时的起动电路60的输出特性的变化。同样,图5表示匝数比n为6的情况,图6表示匝数比n为8的情况,图7表示匝数比n为10的情况,图8表示匝数比n为12的情况。并且,在图4~图8的各图中,曲线图G11表示耦合系数k为0.800的情况,曲线图G12表示耦合系数k为0.880的情况,曲线图G13表示耦合系数k为0.928的情况,曲线图G14表示耦合系数k为0.956的情况,曲线图G15表示耦合系数k为0.974的情况,曲线图G16表示耦合系数k为0.984的情况,曲线图G17表示耦合系数k为0.990的情况,曲线图G18表示耦合系数k为0.998的情况。在图4~图8所示的例子中,将脉冲变压器61的一次电压V611的峰值VN1设为约600V。
然而,起动脉冲值Vp可以视为基本振荡电压值Vpa与寄生振荡电压值Vpb的和(即,Vp=Vpa+Vpb)。
基本振荡电压值Vpa是基于由输出电容器43、一次绕组611、串联电容器63、并联电容器65、和输出配线83间的寄生电容的电容值(以下称“配线电容值”)C83构成的谐振电路的成分。
寄生振荡电压值Vpb是基于由可视为与一次绕组611并联连接的电容成分(以下称“并联电容成分”)、和脉冲变压器61的漏电感构成的谐振电路的成分。
在图4~图8的各图中,曲线图G18中几乎不含有寄生振荡电压值Vpb。即,曲线图G18表示基本振荡电压值Vpa。因此,曲线图G11~G17与曲线图G18的起动脉冲值Vp的差表示寄生振荡电压值Vpb。
例如,在匝数比n为4时的曲线图G14中,输出配线长L为0m时的起动脉冲值Vp是约3100V。这可以考虑是约2600V的基本振荡电压值Vpa与约500V的寄生振荡电压值Vpb的和。与此相对,峰值VN1=600V与匝数比n=4的积是2400V。即,起动脉冲值Vp大于峰值VN1与匝数比n的积。
于是,在起动电路60中,与用峰值VN1除以所使用的高压放电灯90中的起动脉冲值Vp的标准值范围的中值Vpm(例如,标准值的范围为4.0kV~5.0kV时,Vpm=4.5kV)的值(=Vpm/VN1)相比,将匝数比n设为较小。即,在起动电路60中,将一次绕组611的匝数设为N1,将二次绕组612的匝数设为N2时,其满足下式(2)。
[数6]
N 2 N 1 < Vpm VN 1 &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 2 )
如图4~图8所示的曲线图所明示,脉冲变压器61的匝数比n(=N2/N1)及耦合系数k使起动电路60的输出特性发生改变。
考虑到该点,在高压放电灯点灯装置10中,将脉冲变压器61的匝数比n及耦合系数k设定为起动电路60具有上述三角形输出特性(起动电路60的输出特性为上述三角形输出特性)的值。
根据以上所述的本实施方式的高压放电灯点灯装置10,与以往所示的随着输出配线83变长起动脉冲值Vp单调减少的情况相比,能够减小起动脉冲值Vp相对于输出配线83的长度变化的变化幅度。由此,能够降低输出配线83的影响。因此,即使是输出配线83较长的情况下,也能够使高压放电灯90点灯。并且,即使是输出配线83较短的情况下,也能够防止起动脉冲电压值Vp变得过高。
尤其是,在本实施方式的高压放电灯点灯装置10中,使用脉冲变压器61,使起动电路60具有上述三角形输出特性。因此,根据本实施方式的高压放电灯点灯装置10,无需另外设置用于使起动电路60的输出特性成为上述三角形输出特性的电路等。
然而,配线电容值C83对于并联电容成分的影响(即对于起动脉冲值Vp的影响),与一次绕组611的两端间串联连接于并联电容器65的电容器(以下称“虚拟电容器”)的电容值等效。这里,虚拟电容器的电容值是n2×C83。因此,匝数比n越大,输出配线83变长时的起动脉冲值Vp的下降幅度越大。
产生并联电容成分的主要的要因是输出配线83间的寄生电容和并联电容器65。并且,其他的要因有脉冲变压器61的各绕组611、612的寄生电容C611、C612等,但与输出配线83间的寄生电容和并联电容器65相比,影响较小。
这里,将配线电容值C83考虑为与上述虚拟电容器的电容值等效时,并联电容成分的电容值能够视为上述虚拟电容器与并联电容器65的串联电路的电容值。基本振荡电压值Vpa的频率(以下,称“基本振荡频率”)fa用下式(3)表示。并且,将脉冲变压器61的漏电感(即漏阻抗的电感成分)设为LL时,寄生振荡电压值Vpb的频率(以下,称“寄生振荡频率”)fb用下式(4)表示。
[数7]
Figure BPA00001258474500142
如图9所示,一次电压V611的值从0变为峰值VN1、或从峰值VN11变为0需花费时间T(参照图9。以下称“一次电压上升时间”)。上升时间T与耦合系数k的值无关是一定的。并且,图9(a)表示极性反转电路50的输出电压V50的值的时间变化。图9(b)表示串联电容器63的充电电压V63的值的时间变化。图9(c)表示开关元件62的两端间的电压V62的值的时间变化。图9(d)表示一次电压V611的值的时间变化。
寄生振荡电压值Vpb的极大值是一次电压上升时间(一次电压变动时间)T与寄生振荡频率fb成为T=1/4fb的关系的点。1/4fb相对于配线电容值C83(即相对于输出配线长L)单调增加。由此,为了在设想的输出配线长L的范围内(以下,称“设想范围”)使寄生振荡电压值Vpb具有极大点,需要满足T>1/4fb1。fb1是输出配线长L为设想范围内的最短值时的寄生振荡频率。所谓设想范围是指设想实际上用于高压放电灯90与高压放电灯点灯装置10的连接的输出配线83的长度范围。
为了满足T>1/4fb1,通过以公知的方法调整耦合系数k来调整漏电感LL即可。将输出配线长L为设想范围内的最短值时的并联电容成分的电容值设为Cx时,T>1/4fb1可以改写为下式(5)。
[数8]
T > 1 2 &pi; LL &times; Cx &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 5 )
这里,在与输出配线长L的关系中,起动脉冲值Vp在设想范围内具有极大点是增加量超过减少量的时候。上述增加量是寄生振荡电压值Vpb的极大值与输出配线长L为0时的寄生振荡电压值Vpb的差。上述减少量是输出配线长L为寄生振荡电压值Vpb成为极大值的值时的基本振荡电压值Vpa、与输出配线长L为0时的基本振荡电压值Vpa的差。为了使上述增加量超过上述减少量,如上所述地适当选择匝数比n和耦合系数k即可。
并且,看图4~图8可知,耦合系数k越高,漏电感LL越小。因此,极大点(起动脉冲值Vp的极大值)的位置在右侧(即输出配线长L较长的位置)。由此,能够抑制起动脉冲值Vp随着输出配线长L的延长而降低。因此,在输出配线长L有变长可能性的情况下,希望增高耦合系数k。
然而,优选地,起动电路60构成为,在输出配线L在设想范围内时,起动脉冲值Vp为超过高压放电灯90的起动电压的大小。例如,可以考虑高压放电灯90的起动所需的起动脉冲值Vp为3.5kV~5kV,作为输出配线长L设想0m~10m的情况。这种情况下,如果将匝数比n设为6,耦合系数k设为0.980~0.990,则能够在设想范围内确保起动脉冲值Vp。
并且,优选地,起动电路60构成为,上述恒定值成为设想范围内的最短输出配线长L以下。即,如果将设想范围内的输出配线长L的最短值设为起动脉冲值Vp为极大点时的输出配线长L以上(即在说明书等中禁止使用短于在该极大点时的输出配线长L的输出配线83),则在设想范围内,起动脉冲值Vp相对于输出配线长L单调减少。这里,将起动用脉冲电压Vp取极大点的输出配线长L设为设想范围内的情况下,需要确认在设想范围内的输出配线长L的最长值和最短值的哪一个时起动脉冲值Vp成为最小值。将设想范围内的输出配线长L的最短值设为长于起动脉冲值Vp在极大点时的输出配线长L的情况下,输出配线长L为最短值时,起动脉冲值Vp确实成为最大值。并且,在输出配线长L为设想范围内的最长值时,起动脉冲值Vp确实成为最小值。因此,起动脉冲值Vp的最小值和最大值的掌握变得容易。
并且,优选为设想范围内的输出配线长L为最短值时的起动脉冲值Vp与设想范围内的输出配线长L为最长值时的起动脉冲值Vp相同。如此,与设想范围内的输出配线长L为最短值时的起动脉冲值Vp与设想范围内的输出配线长L为最长值时的起动脉冲值Vp不同的情况相比,相对于设想范围内的输出配线长L,能够缩小起动脉冲值Vp可取值的范围。由此能够抑制高压放电灯90的点灯定时的偏差。例如,如图4的曲线图G13所示,如果将匝数比n设为4,耦合系数k设为0.928,则设想范围内的输出配线长L为最短值时的起动脉冲值Vp与设想范围内的输出配线长L为最长值时的起动脉冲值Vp大致相同。
实际上,高压放电灯90及各电路部件分别存在特性的偏差。因此,将设想范围内的输出配线长L为最短值时的起动脉冲值Vp设为与设想范围内的输出配线长L为最长值时的起动脉冲值Vp严格地相同是困难的。
因此,不能使设想范围内的输出配线长L为最短值时的起动脉冲值Vp与设想范围内的输出配线长L为最长值时的起动脉冲值Vp相同的情况下,优选为将起动脉冲值Vp的最大值与最小值的差抑制在500V以下。即,优选为起动电路60构成为,输出配线长L为设想范围内的最短值时的起动脉冲值Vp与输出配线长L为设想范围内的最长值时的起动脉冲值Vp的差在500V以下。
这种情况下,与输出配线83的长度为设想范围内的最短值时与最长值时之间的起动脉冲值Vp的差在500V以上的情况相比,能够缩小输出配线83的长度为设想范围内时起动脉冲值Vp可取值的范围。
(实施方式2)
本实施方式的高压放电灯点灯装置10的电路构成与实施方式1的电路构成相同。因此,在本实施方式的高压放电灯点灯装置10中,也挪用图1及图9。
图10是表示起动脉冲值Vp与输出配线长L的关系的曲线图。在图10中,横轴是输出配线长L[m],纵轴是起动脉冲值Vp[kV]。在图10中,曲线图G21~G27分别表示并联电容器65的电容值C65为1pF、9nF、18nF、22nF、33nF、47nF、100nF的情况。即,图10表示使并联电容器65的电容值C65各异时的起动电路60的输出特性的变化。
图11是表示基本振荡电压值Vpa与输出配线长L的关系的曲线图。在图11中,横轴是输出配线长L[m],纵轴是基本振荡电压值Vpa[kV]。
图12是表示寄生振荡电压值Vpb与输出配线长L的关系的曲线图。在图12中,横轴是输出配线长L[m],纵轴是寄生振荡电压值Vpb[kV]。
在图11及图12中,也与图10相同,曲线图G21~G27分别表示并联电容器65的电容值C5为1pF、9nF、18nF、22nF、33nF、47nF、100nF的情况。
从图10所示的曲线图可知,并联电容器65的电容值C65使起动电路60的输出特性发生变化。
考虑到该点,在高压放电灯点灯装置10中,不是将脉冲变压器61的匝数比n及耦合系数k,而是将并联电容器65的电容值C65设定为起动电路60具有上述三角形输出特性(起动电路60的输出特性成为上述三角形输出特性)的值。
因此,根据本实施方式的高压放电灯点灯装置10,与实施方式1相同,与如以往所示随着输出配线83变长而起动脉冲值Vp单调减少的情况相比,能够减小起动脉冲值Vp相对于输出配线83的长度变化的变化幅度。因此,根据本实施方式的高压放电灯点灯装置10,能够降低输出配线83的影响。因此,即使是输出配线83较长的情况下,也能够使高压放电灯90点灯。并且,即使是输出配线83较短的情况下,也能够防止起动脉冲值Vp变得过高。
尤其是,在本实施方式的高压放电灯点灯装置10中,利用并联电容器65,使起动电路60具有上述三角形输出特性。因此,无需另外设置用于使起动电路60的输出特性成为上述三角形输出特性的电路等。
在本实施方式的高压放电灯点灯装置10中,寄生振荡电压值Vpb的极大点也是上升时间T(参照图9)和寄生振荡频率fb成为T=1/4fb的关系的点。因此,为了在设想范围内使寄生振荡电压值Vpb具有极大点,需要满足T>1/4fb1。这里,将输出配线长L为设想范围内的最短值时的上述虚拟电容器的电容值n2×C83设为Cx。并且,将并联电容器65的电容值C65设为Cp。这种情况下,T>1/4fb1使用上式(4),可以改写为下式(6)。
[数9]
T > 1 2 &pi; LL &times; ( Cx &times; Cp Cx + Cp ) &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 6 )
这里,如果上述增加量超过上述减少量,则在设想范围内起动脉冲值Vp在与输出配线长L的关系中具有极大点。为了使上述增加量超过上述减少量,如上所述地适当选择并联电容器65的电容值C65即可。
优选为,起动电路60构成为,在设想范围内,起动脉冲值Vp收纳在所希望的范围内。例如,可以考虑所设想的输出配线长L(即设想范围)为0m~10m,且高压放电灯90的起动所需的起动脉冲值Vp的范围(图10中的“高压放电灯起动电压范围”)是3kV~5kV的情况。这种情况下,如果安装高压放电灯90的插座(未图示)及输出配线83的耐压在5kV以上,则将并联电容器65的电容值C65设为10nF~22nF即可。
并且,本实施方式的高压放电灯点灯装置10与实施方式1相同,可以用于图2所示的照明器具80。这一点在后述的实施方式3~5中也相同。
(实施方式3)
如图13所示,本实施方式的高压放电灯点灯装置10A具有整流电路20、升压斩波电路30、降压斩波电路40、极性反转电路50、起动电路60A、和控制电路70A。
高压放电灯点灯装置10A在起动电路60A的电源不是极性反转电路50而是升压斩波电路40这一点上,与实施方式2的高压放电灯点灯装置10不同。并且,关于整流电路20、升压斩波电路30、降压斩波电路40、和极性反转电路50与实施方式1相同,因此省略说明。
起动电路60A具有脉冲变压器61、并联电容器65、起动电源部66、电容器67、和开关元件68。
起动电源部66是使升压斩波电路40的输出电压升压的升压变换器。起动电源部66具有一端与升压斩波电路40的高电压侧的输出端连接的电感器661。电感器661的另一端与二极管662的阳极连接。二极管662的阴极与输出电容器663的一端连接。输出电容器663的另一端与升压斩波电路40的低电压侧的输出端连接。电感器661与二极管662的节点与开关元件664的一端连接。开关元件664的另一端与升压斩波电路40和输出电容器663的节点连接。在起动电源部66中,输出电容器663的两端分别为输出端。
在高压放电灯点灯装置10A中,一次绕组611的一端与起动电源部66的高电压侧的输出端连接。并且,一次绕组611的另一端经由开关元件68与起动电源部66的低电压侧的输出端连接。并且,在起动电路60中,电容器67的一端与第一电极91连接。并且,电容器67的另一端经由二次绕组612与第二电极92连接。
控制电路70A除上述的升压控制部71、降压控制部72、以及极性反转驱动部73外,还具有起动电路控制部74。起动电路控制部74构成为对开关元件664、68分别进行驱动控制。具体而言,起动电路控制部74向各开关元件64、68输出驱动信号。输入了高电平的驱动信号的开关元件64、68接通,输入了低电平的驱动信号的开关元件64、68断开。
参照图14,对高压放电灯点灯装置10A的动作进行说明。图14(a)表示开关元件52、53的驱动信号S52、S53的值的时间变化。图14(b)表示开关元件51、54的驱动信号S51、S54的值的时间变化。图14(c)表示极性反转电路50的输出电V50的值的时间变化。图14(d)表示开关元件664的驱动信号S64的值的时间变化。图14(e)表示输出电容器663的两端间的电压(充电电压)V663的值的时间变化。图14(f)表示开关元件68的驱动信号S68的值的时间变化。图14(g)表示起动脉冲值Vp的时间变化。图14(h)表示灯电V90的值的时间变化。
起动电路控制部74,与极性反转控制部73对极性反转电路50的开关元件51~54进行通断的切换同步地使开关元件68接通。更详细而言,起动电路控制部74从极性反转电路50的输出电压V50下降的定时开始,仅在规定时间使开关元件68接通。上述规定时间是短于极性反转电路50的输出电压V50的周期一半的时间。
起动电路控制部74在开关元件68断开期间对开关元件664进行通断驱动,并使直流电从起动电源部66输出。由此,使起动电源部66的输出电压(即输出电容器663的充电电压V663)逐渐上升。其后,起动电路控制部74使开关元件664断开的同时,使开关元件68接通。由此,向脉冲变压器61的一次绕组611的两端间施加电压(脉冲电压)。其结果,二次绕组612上感应有二次电压V612,并向高压放电灯90的一对电极91、92间施加起动用脉冲。
在实施方式2的高压放电灯点灯装置10中,将并联电容器65的电容值C65设为例如100nF的较大值时,能够降低输出配线长L对起动脉冲值Vp的影响。然而,难以确保高压放电灯90的起动所需的起动脉冲值Vp。
图15是表示起动脉冲值Vp与输出配线长L的关系的曲线图。在图15中,横轴是输出配线长L[m],纵轴是起动脉冲值Vp[kV]。
在图15中,如实施方式2所述,曲线图G27表示并联电容器65的电容值C65为100nF的情况。同样,曲线图G28、G29也是并联电容器65的电容值C65为100nF。
这里,曲线图G28表示将一次电压V611的峰值VN1设为曲线图G27时的1.5倍的情况下的起动脉冲值Vp与输出配线长L的关系。即,将起动电源部66的输出电容器663的充电电压V663设为实施方式2中的开关元件62的转折电压Vs-on的1.5倍。这样的话,输出配线长L在0m~10m的范围内,能够确保高压放电灯90的起动所需的起动脉冲值Vp。
曲线图G29表示将一次电压V611的峰值VN1设为曲线图G27时的2.0倍的情况下的起动脉冲值Vp与输出配线长L的关系。即,进一步升高起动电源部66的输出电容器663的充电电压V663,并设为开关元件62的转折电压Vs-on的2倍。这样的话,即使在输出配线长L更长(输出配线83更长)的情况下,也能够确保高压放电灯90起动所需的起动脉冲值Vp。
如上所述,在本实施方式的高压放电灯点灯装置10A中,由于升高了将开关元件68接通时的输出电容器663的充电电压V663,因此即使在将并联电容器65的电容值C65增大的情况下,也能够升高脉冲变压器61的一次电压V611的峰值VN1。
因此,根据本实施方式的高压放电灯点灯装置10A,能够将输出配线长L对起动脉冲值Vp的影响抑制得较低的同时,增大起动脉冲值Vp。其结果,能够防止增大并联电容器65的电容值C65引起的脉冲变压器61的一次电高压放电灯90的起动性的恶化。
(实施方式4)
如图16所示,本实施方式的高压放电灯点灯装置10B,起动电路60B的构成与实施方式1的高压放电灯点灯装置10不同。并且,虽然在图16中省略了一部分图示,但高压放电灯点灯装置10B与实施方式1的高压放电灯点灯装置10相同地具有整流电路20、升压斩波电路30、降压斩波电路40、极性反转电路50、和控制电路70。
起动电路60B在不具有开关元件62和电阻器64这一点上,与实施方式1的起动电路60不同。
在实施方式4、5中,将脉冲变压器61的二次绕组612设为有效电感器613和漏电感器614的串联电路。有效电感器613是与二次绕组612的有效电感对应的电感器。漏电感器614是与脉冲变压器61的漏电感(即漏阻抗的电感成分)对应的电感器。
图17(a)表示极性反转电路50的输出电压V50的值的时间变化。图17(b)表示串联电容器63的充电电压V63的值的时间变化。图17(c)表示一次电压V611的值的时间变化。图17(d)表示灯电压V90的值的时间变化。
如图17所示,一次电压V611的绝对值通常小于极性反转电路50的输出电压V50的绝对值。然而,在极性反转电路50中刚切换开关元件51~54的通断后,串联电容器63的充电电压V63重叠。此时,一次电压V611的绝对值成为极性反转电路50的输出电压V50的绝对值的约2倍。
图18是极性反转电路50中开关元件51~54的通断刚切换前后的高压放电灯点灯装置10B的动作的说明图。图18(a)表示极性反转电路50的输出电压V50的值的时间变化。图18(b)表示一次电压V611的值的时间变化。图18(c)表示二次电压V612的值的时间变化。图18(d)表示可看作漏电感器614的两端间电压的电压(以下、称“寄生振荡电压”)V614的值的时间变化。图18(e)表示灯电压V90的值的时间变化。图18(f)表示一次绕组611中流动的电流I611的值的时间变化。
看图18可知,一次电压V611的值从0到达峰值VN1需要花费一定程度的时间(上升时间)T。在起动电路60B中,上升时间T与极性反转电路50的输出电压(即向起动电路60B的输入电压)V50的电压值从0到达峰值的时间Tin大致一致。
图19~图24表示关于使上升时间T分别不同的六类情况,灯电压V90的峰值及寄生振荡电压V614的峰值(以下,称“寄生脉冲值”)、与配线电容值C83的关系。图19~图24分别表示上升时间T为1ns、50ns、100ns、200ns、300ns、400ns的情况。
配线电容值C83相对于输出配线长L单调增加。并且,灯电压V90的峰值与起动脉冲值Vp相对应。因此,图19~图24也表示起动脉冲值Vp及寄生脉冲值与输出配线长L的关系。看图19~图24可知,至少上升时间T在50ns以上时,起动脉冲值Vp及寄生脉冲值无疑随着输出配线长L变长而增大,输出配线长L超过恒定值时则变小。即,起动脉冲值Vp及寄生脉冲值分别具有极大值(极大点)。
这里,灯电压V90含有:峰值相对于配线电容值C83大约单调减少的成分,和与该成分重叠的寄生振荡电压V614。因此,起动脉冲值Vp的极大点位于寄生脉冲值的极大点的左侧(输出配线长L较短且配线电容值C83较小的一侧)。即,在输出配线长L为设想范围内的条件下,为了使起动脉冲值Vp具有上述极大点,需要满足以下条件。即,需要使设想范围内的输出配线长L的最短值短于寄生脉冲值在极大点时的输出配线长L。
寄生振荡电压V614的振幅变为最大是T=1/4fk时。这里,fk是寄生振荡电压614的频率(以下,称“寄生振荡频率”),T是上升时间。1/4fk相对于配线电容值C83(即相对于输出配线长L)单调增加。
因此,为了满足上述条件,在输出配线长L为设想范围的最短值时必须为T>1/4fk。这里,寄生振荡频率fk可以用下式(7)表示。在下式(7)中,Cx是可看作与脉冲变压器61的一次绕组611并联连接的电容成分的电容值,LL是脉冲变压器61的漏电感。
[数10]
Figure BPA00001258474500231
使用上式(7)的话,T>1/4fk可以改写为下式(8)。
[数11]
T > 1 2 &pi; LL &times; Cx &CenterDot; &CenterDot; &CenterDot; ( 8 )
如实施方式1所述,电容值Cx可视为上述虚拟电容器与并联电容器65的串联电路的电容值。并且,上述虚拟电容器的电容值可视为是n2×C83。
并且,上升时间T越长,起动脉冲值Vp的极大点的位置越处于右侧(即输出配线83较长的一侧),从而进一步抑制随着输出配线83的延长的起动脉冲值Vp的下降。但是,上升时间T越长,起动脉冲值Vp整体越下降。因此,在图19~图24所示例子中,优选为上升时间T为例如300ns左右。
如以上所述,在本实施方式的高压放电灯点灯装置10B中,通过调整上升时间T,使起动电路60B具有上述三角形输出特性。
然而,在高压放电灯点灯装置10B中,极性反转电路50的开关元件51~54是场效应晶体管。并且,在开关元件51~54中,如图25所示,栅极-源极间的电压(以下,称“栅极电压”)Vgs的值变为规定的阈值电压Vth以上时,随着栅极电压Vgs变大,漏极-源极间的阻抗单调减少至约0。
因此,接通开关元件51~54时,如果使栅极电压Vgs逐渐上升,则开关元件51~54两端间的电压(即,漏极-源极间的电压)Vds逐渐下降,因此能够逐渐改变极性反转电路50的输出电压V50。即,能够通过极性反转驱动部73使各开关元件51~54的栅极电压Vgs上升的速度,来调整时间Tin(即上升时间T)。
在本实施方式的高压放电灯点灯装置10B中,极性反转驱动部73以上升时间T为规定时间(起动电路60具有上述三角形输出特性的时间)的方式,逐渐增加赋予开关元件51~54的栅极的电位。并且,在本实施方式的高压放电灯点灯装置10B中,控制电路70为以上升时间T为上述规定时间的方式使脉冲变压器611的一次电压V611上升的电压上升单元。
图26表示本实施方式的高压放电灯点灯装置10B的变更例。该变更例中的起动电路60B与实施方式1的起动电路60相同,具有开关元件62和电阻器64的并联电路。
图27是上述变更例的动作的说明图。图27(a)表示极性反转电路50的输出电压V50的值的时间变化。图27(b)表示开关元件62的两端间的电压V62的值的时间变化。图27(c)表示一次电压V611的值的时间变化。并且,图27中的时间T11是在极性反转电路50中开始极性反转动作的时间。
如图27所示,在输出电压V50的值到达开关元件62的转折电压之前(时间T12之前),一次电压611不上升。因此,上升时间T短于时间Tin。并且,开关元件62接通时,对应于输出电压V50的上升,使自身的阻抗逐渐下降直至成为最低值(约0)。并且,开关元件62的阻抗到达最低值的时间(时间T13),在输出电压V50的值到达峰值的时间(时间T14)之前。由此,在开关元件62的阻抗到达最低值之前的第一期间(T12-T13)中,与第一期间后极性反转电路50的输出电压V50的值到达峰值之前的第二期间(T13-T14)相比,一次电压V611的上升速度变快。
并且,使栅极电压Vgs逐渐上升的动作仅高压放电灯90的起动时即可。因此,通过降压驱动部722检测出高压放电灯90的点灯后(即高压放电灯90的正常点灯中),极性反转驱动部73也可以与起动时相比加快栅极电压Vgs的上升速度。这样,能够降低高压放电灯点灯装置10B的电力消耗。
(实施方式5)
如图28所示,本实施方式的高压放电灯点灯装置10C中,起动电路60C及控制电路70C与实施方式4不同。并且,关于本实施方式的整流电路20、升压斩波电路30、降压斩波电路40与实施方式1或4相同,因此省略图示及说明。并且,在图28中,省略控制电路70C的升压控制部71和降压控制部72的图示。
起动电路60C在代替开关元件62而具有可变阻抗电路69这一点上,与图26所示的起动电路60B不同。
可变阻抗电路69是两个开关元件691、692的串联电路。开关元件691的源电极与开关元件692的源电极连接。开关元件691的漏电极与一次绕组611连接,由此,可变阻抗电路69与一次绕组611串联连接。并且,开关元件692的漏电极与串联电容器63连接。
控制电路70C具有起动控制部74。起动控制部74与极性反转驱动部73同步地,分别通断驱动开关元件691、692。
图29是本实施方式的高压放电灯点灯装置10C的动作的说明图。图29(a)表示极性反转电路50的输出电压V50的值的时间变化。图29(b)表示开关元件691、692的栅极-源极间的电压Vgs的值的时间变化。图29(c)表示开关元件691、692的漏极-源极间的电压Vds的值的时间变化。图29(d)表示一次电压V611的值的时间变化。
如图14(b)所示,开关元件691、692分别具有与上述开关元件51~54的特性相同的特性。
起动控制部74以极性反转电路50的输出电压V50反转的定时开始接通动作。该接通动作是使各开关元件691、692的栅极-源极间电压Vgs逐渐上升的动作。上述接通动作在各开关元件691、692完全接通时(各开关元件691、692的阻抗约为0时)结束。
起动控制部74在上述接通动作结束后,流向一次绕组611的电流约为0时,分别接通各开关元件691、692。
在高压放电灯点灯装置10C中,与上述接通动作中起动控制部74使开关元件691、692的栅极-源极间电压Vgs上升的速度相对应地,上升时间T发生变化。
因此,控制电路70C以上升时间T为规定时间(起动电路60C具有上述输出特性的时间)的方式,控制可变阻抗电路69。
在本实施方式的高压放电灯点灯装置10C中,与实施方式4不同,关于极性反转电路50的开关元件51~54无需调整栅极电压Vgs的上升速度。因此,根据本实施方式的高压放电灯点灯装置10C,与实施方式4相比,能够降低极性反转电路50的开关元件51~54中的电力消耗。
并且,开始上述接通动作的时机,在严格意义上讲,无需与极性反转电路50的输出电压V50的反转时机一致,也可以稍微晚于上述反转的时机。并且,在上述接通动作中,未必需要使两个开关元件691、692双方的栅极-源极间电压Vgs上升。例如,也可以对应于极性反转电路50的输出电压V50,使高电压侧的开关元件691、692的栅极-源极间电压Vgs上升。

Claims (14)

1.一种高压放电灯点灯装置,具备电源电路和起动电路,该电源电路具有与高压放电灯的一对电极分别电连接的一对输出端,并向该一对输出端间施加上述高压放电灯的维持点灯用的交流电压,该起动电路对上述高压放电灯的一对电极间施加起动用脉冲电压,该高压放电灯点灯装置的特征在于,
上述起动电路构成为具有如下输出特性,即:随着用于与上述高压放电灯连接的输出配线的长度变长,上述起动用脉冲电压的电压值变高,在上述输出配线的长度超过预定值时,上述起动用脉冲电压的电压值变小。
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,
上述起动电路构成为,具有脉冲变压器,并将上述脉冲变压器的一次电压值为规定值时的二次电压作为上述起动用脉冲电压施加于上述高压放电灯的一对电极间,
上述脉冲变压器的匝数比及耦合系数被设定为上述起动电路具有上述输出特性的值。
3.根据权利要求2所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
将上述一次绕组的匝数设为N1,
将上述二次绕组的匝数设为N2,
将上述高压放电灯起动所需的上述起动用脉冲电压的标准值范围的中值设为Vpm,
将上述规定值设为VN1时,满足下式,
[数1]
N 2 N 1 < Vpm VN 1 .
4.根据权利要求3所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
将可看作与上述脉冲变压器的一次绕组并联连接的电容成分的电容值设为Cx,
将上述脉冲变压器的漏电感设为LL,
将上述高压放电灯起动时上述一次电压值从0达到上述规定值的时间设为T时,
满足下式,
[数2]
T > 1 2 &pi; LL &times; Cx .
5.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
上述起动电路构成为,具有脉冲变压器和与该脉冲变压器的一次绕组并联连接的并联电容器,并将上述脉冲变压器的一次电压值为规定值时的二次电压作为上述起动用脉冲电压施加于上述高压放电灯的一对电极间,
上述并联电容器的电容值被设定为上述起动电路具有上述输出特性的值。
6.根据权利要求5所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
将上述并联电容器的电容值设为Cp,
在将设想使用的范围内上述输出配线最短时的上述输出配线间的电容成分,作为等效电路置换为在上述脉冲变压器的一次绕组的两端间与上述并联电容器串联连接的虚拟电容器的情况下,将上述虚拟电容器的电容值设为Cx,
将上述脉冲变压器的漏电感设为LL,
将上述高压放电灯起动时上述脉冲变压器的一次电压值从0达到上述规定值的时间设为T时,
满足下式,
[数3]
T > 1 2 &pi; LL &times; ( Cx &times; Cp Cx + Cp ) .
7.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,上述起动电路构成为,具有脉冲变压器,并将上述脉冲变压器的一次电压值为规定值时的二次电压作为上述起动用脉冲电压施加于上述高压放电灯的一对电极间,
具有电压上升单元,该单元以上述一次电压从0达到上述规定值的时间成为上述起动电路具有上述输出特性的时间的方式,使上述脉冲变压器的一次电压上升。
8.根据权利要求7所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
上述电压上升单元具有:与上述脉冲变压器的一次绕组串联连接的可变阻抗电路;和控制可变阻抗电路的控制电路,
上述控制电路构成为,以上述一次电压值从0到达上述规定值的时间成为上述起动电路具有上述输出特性的时间的方式,控制上述可变阻抗电路。
9.根据权利要求7所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
上述电源电路具有:输出直流电流的直流电源电路;和由场效应晶体管构成的全桥型的逆变电路,
上述逆变电路构成为,将由上述直流电源电路获得的直流电流转换为极性以规定的频率反转的矩形波交流电流,并供给至上述高压放电灯及上述脉冲变压器的一次绕组,
上述电压上升单元具有控制上述逆变电路的场效应晶体管的控制电路,
上述控制电路构成为,以上述一次电压值从0达到上述规定值的时间成为上述起动电路具有上述输出特性的时间的方式,逐渐增加对上述场效应晶体管的栅极赋予的电位。
10.根据权利要求7所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,
将可看作与上述脉冲变压器的一次绕组并联连接的电容成分的电容值设为Cx,
将上述脉冲变压器的漏电感设为LL,
将上述高压放电灯起动时上述一次电压值从0达到上述规定值的时间设为T时,
满足下式,
[数4]
T > 1 2 &pi; LL &times; Cx .
11.根据权利要求1、2、5、7中任一所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,上述起动电路构成为,在上述输出配线的长度在设想使用的上述输出配线的长度范围内时,上述起动用脉冲电压值超过上述高压放电灯的起动电压值。
12.根据权利要求11所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,上述起动电路构成为,上述输出配线的长度为上述范围内的最短值时的上述起动用脉冲电压值与上述输出配线的长度为上述范围内的最长值时的上述起动用脉冲电压值的差为500V以下。
13.根据权利要求1、2、5、7中任一所述的高压放电灯点灯装置,其特征在于,上述起动电路构成为,上述预定值在设想使用的上述输出配线的长度范围内最短的上述输出配线的长度以下。
14.一种照明器具,其特征在于,具有:权利要求1、2、5、7中任一所述的高压放电灯点灯装置;和保持该高压放电灯点灯装置的器具本体。
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