CN102958262B - 放电灯点亮装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种防止在正常点亮中产生脉冲、使灯长寿命以及可靠性高的放电灯点亮装置。放电灯点亮装置(10)具备直流电力生成电路(14)、(16)，其从外部电力生成直流电力；矩形波生成电路(18)，其将上述直流电力转换为矩形波交流电力；以及脉冲产生电路(20)，其对上述矩形波生成电路所输出的矩形波电力叠加脉冲状高电压来进行放电灯(22)的起动。而且，放电灯点亮装置(10)具备：灯电压检测单元(32)，其对供给到上述放电灯(22)的灯电压进行数字检测；以及脉冲产生指令单元(34)，其在上述灯电压检测单元(32)的检测值达到无负载电压的判断水平的情况下，向上述脉冲产生电路(20)发出脉冲产生指令。

Description

放电灯点亮装置

技术领域

本发明涉及一种向使用于放电灯点亮装置的脉冲产生电路发出脉冲产生指令的控制电路的改善。

背景技术

放电灯需要具备称为稳定器的点亮装置，该点亮装置起到如下作用：在放电灯起动时开始放电，即产生破坏放电灯电极之间的绝缘的脉冲状高电压，另外在点亮后抑制伴随电极间电压(灯电压)的急剧下降而产生的过剩电流的导通。

另一方面，最近除了上述作用以外，为了防止放电灯的闪烁等而通用高频点亮、矩形波点亮，为了实现这些点亮方式而通用使用半导体元件形成降压斩波电路、桥电路等来获取希望的高频、矩形波的电子式放电灯点亮装置。

在灯起动时，首先灯电压检测部检测灯电压，如果判断为该灯电压为无负载状态的水平，则微计算机等向脉冲产生装置发出产生脉冲状高电压的指令。专利文献1公开有如下构成的放电灯点亮电路：检测电力转换电路的电压以及电流，向由变压器和晶体管构成的高压产生电路的晶体管输入触发信号来对灯施加起动高压。

图3示出以往的放电灯点亮装置的一例。该点亮装置具备功率因数改善电路14、降压斩波电路16、全桥电路18以及脉冲产生电路20。另外，具有接受来自控制电源电路26的DC电压来进行动作的控制电路124。设置在该控制电路124中的灯电压检测部132检测灯电压的模拟值并将该模拟值提供给脉冲产生指令部。在稳定点亮中检测出足够低于无负载电压的灯电压。然而，当在灯22的点亮中产生中断时，检测出的灯电压上升到无负载电压。脉冲产生指令部134根据灯电压的检测值来判断是否为无负载状态(灯熄灭)，在无负载状态的情况下向脉冲产生电路20发出脉冲产生指令。这样，通过检测灯电压的无负载状态来执行重新起动。

专利文献1：日本特开2003-100488号公报(图1)

发明内容

发明要解决的问题

在灯正常点亮后，如果是使用期间短的灯，则灯电压收敛在足够低于无负载电压的水平。然而，当越接近灯寿命而使用期间越长时，稳定点亮中的灯电压变高，接近无负载电压。因此，在模拟式的灯电压检测器中有时产生如下情况：只要灯电压接近无负载电压，则尽管灯稳定点亮，也误检测为无负载电压而产生不必要的起动脉冲。因此，有时导致光闪烁、灯故障。

本发明是鉴于上述以往技术而作出的，其要解决的课题在于提供一种防止在正常点亮中产生脉冲、使灯长寿命以及可靠性高的放电灯点亮装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明所涉及的放电灯点亮装置，直流电力生成电路，其从外部电力生成直流电力；矩形波生成电路，其将上述直流电力转换为矩形波交流电力；以及脉冲产生电路，其对上述矩形波生成电路所输出的矩形波电力叠加脉冲状高电压来进行放电灯的起动，并且，该放电灯点亮装置还具备：灯电压检测单元，其对供给到上述放电灯的灯电压进行数字检测；以及脉冲产生指令单元，其在上述灯电压检测单元的检测值达到规定的无负载电压的判断水平的情况下，向上述脉冲产生电路发出脉冲产生指令。

并且，本发明所涉及的放电灯点亮装置优选还具备：输入电压检测单元，其对上述直流电力生成电路的输入电压进行数字检测；以及输入电压判断单元，其根据上述输入电压检测单元的检测值来将输入电压的检测信号提供给上述脉冲产生指令单元，其中，上述脉冲产生指令单元在上述灯电压的检测值达到上述无负载电压的判断水平且存在上述输入电压的检测信号的情况下，发出上述脉冲产生指令。

另外，还具备灯电压存储单元，该灯电压存储单元存储至少一个以上的、过去的规定时间以内的灯电压的检测值。另外，优选在基于上述灯电压的检测值和上述灯电压存储单元的过去的检测值而灯电压的增量大于等于基准的情况下，上述脉冲产生指令单元发出上述脉冲产生指令。

并且，优选在上述灯电压的增量大于等于上述基准之后且激增的该灯电压的水平持续了规定时间以上的情况下，上述脉冲产生指令单元发出上述脉冲产生指令。

这样在本发明中，使用能够进行数字检测的灯电压检测部来对灯电压进行高分辨率检测，因此能够防止误检测为灯电压达到无负载电压。其结果是，不会产生如下情况：接近寿命的灯虽然正常点亮，但只要灯电压的检测值上升到接近无负载电压的值或者达到无负载电压，就误检测为无负载状态(灯熄灭)。

并且，在接近寿命的灯的点亮中产生中断的情况下，还能够使用所获取的数字数据的历史记录信息来检测灯电压中断并发出脉冲产生指令来尝试重新点亮。即，将在正常点亮后的过程中产生的灯电压的急剧下降、之后缓慢上升的曲线记录为数字数据的历史记录信息，因此能够将伴随产生中断而产生的灯电压的急剧上升与正常点亮中的上升曲线明确地区别开来，能正确地检测中断。

因而，根据本发明的放电灯点亮装置，能够提供防止在正常点亮中产生脉冲、使灯长寿命以及可靠性高的放电灯点亮装置。

附图说明

图1是表示本发明的放电灯点亮装置的整体结构图的图。

图2是表示上述放电灯点亮装置的灯电压的变化的曲线图。

图3是表示以往的放电灯点亮装置的整体结构图的图。

附图标记说明

12：交流电源；14：功率因数改善电路；16：降压斩波电路；18：全桥电路；20：脉冲产生电路；22：灯(放电灯)；24：控制电路；26：控制电源电路；28：输入电压检测部；30：输入电压判断部；32：灯电压检测部；34：脉冲产生指令部。

具体实施方式

以下根据附图说明本发明的优选实施方式。

图1示出本发明的一个实施方式所涉及的放电灯点亮装置10的概要结构。

本实施方式所涉及的放电灯点亮装置(也仅称为稳定器)10具备：功率因数改善电路14，其将商用交流电源12的交流电流充分升压并将输出直流电压控制为固定，并且降低输入电流的高次谐波成分；降压斩波电路16，其通过脉宽调制来进行电流控制；全桥电路18，其通过构成为全桥的开关元件将该降压斩波电路16所输出的直流点亮电力转换为矩形波交流电力；以及脉冲产生电路20，其产生起动用脉冲。

功率因数改善电路14、降压斩波电路16的具体的电路结构没有特别限定。例如，功率因数改善电路14是具备升压变压器、开关元件、二极管、输出侧电容器以及开关元件用的驱动器的电路，通过利用驱动器对开关元件的动作进行控制来在输出侧电容器的端子之间产生被升压后的固定的直流电压。

另外，降压斩波电路16是例如具备开关元件、扼流线圈、二极管、输出侧电容器以及开关元件用的驱动器的电路，通过脉宽调制对该开关元件的平均电流进行控制，该扼流线圈使该调制电流平滑，该降压斩波电路16也可以通过驱动器对开关元件进行动作控制。

全桥电路18具备桥连接的开关元件以及控制该开关元件的接通/断开的驱动器，输出高频矩形波点亮电力。

此外，还能够设为使用兼具降压斩波电路16和全桥电路18的功能的全桥型的降压斩波电路、半桥型的降压斩波电路的放电灯点亮装置。另外，对于开关元件的驱动单元，也可以不使用驱动器而使用模拟控制IC作为驱动单元。

脉冲产生电路20使用脉冲变压器，具有与灯22并联连接的初级侧变压器和晶体管、以及与灯22串联连接的次级侧变压器。在该电路中，来自微计算机的脉冲产生指令成为三端双向开关元件的触发信号，产生起动脉冲。起动脉冲叠加到全桥电路18的输出而施加到灯22。

脉冲产生电路的结构不限于此，只要是至少能够基于来自外部的产生指令来产生起动脉冲的结构即可。

本实施方式的放电灯点亮装置10具备使用了微计算机(微机)的控制电路24，微计算机向各开关元件的驱动器提供接通/断开定时信号。因此，在控制电路24中设置对灯电压进行数字检测的AD转换器，微计算机使用灯电压的检测值来运算针对各驱动器的定时信号并输出。这样，通过微计算机设定最适合所连接的灯22的电流值、电压值以及矩形波频率。

另外，在放电灯点亮装置10中设置有向各驱动器提供驱动电压的控制电源电路26。向控制电源电路26提供向功率因数改善电路14提供的输入电压的一部分，在控制电源电路26中转换(DC/DC转换)为规定的驱动电压之后向各驱动器提供驱动电压。

开关元件用的驱动器基于定时信号，在该定时将接通/断开的驱动电压施加到开关元件的栅极。

本发明的特征在于，在控制电路24中还设置有：输入电压检测部28，其检测向功率因数改善电路14提供的输入电压；输入电压判断部30，其判断是否存在该输入电压；灯电压检测部32，其检测灯电压；以及脉冲产生指令部34，其根据该灯电压的检测值来发出脉冲产生指令。

输入电压检测部28具有对供给到控制电源电路26的输入电压进行检测的AD转换器。输入电压判断部30监视输入电压的检测值，在检测出规定值以上的输入电压的情况下，将该检测信号提供给脉冲产生指令部34。

灯电压检测部32具有AD转换器，该AD转换器将全桥电路18的前级、即降压斩波电路16所输出的直流输出电压检测为灯电压。脉冲产生指令部34监视灯电压的检测值，在判断为灯电压为无负载电压以上的情况下，向脉冲产生电路20发出脉冲产生指令。但是，编程为以存在来自输入电压判断部30的检测信号为条件来发出产生指令。此外，控制电路24能够将灯电压检测部32的数字检测值使用于针对各驱动器的定时信号的运算。

使用图2说明本实施方式的放电灯正常点亮的情况下的灯电压的变化。

检测到无负载电压而产生起动脉冲

首先，当通过输入交流电源而功率因数改善电路14的输入电压成为规定值以上时，输入电压判断部30根据输入电压检测部28的检测值将输入电压的检测信号提供给脉冲产生指令部34。另外，伴随着交流电源的输入而功率因数改善电路14、降压斩波电路16以及全桥电路18依次起动，全桥电路18的输出电压超过无负载电压的判断水平。在本实施方式中，无负载电压为240V左右，但是一般为200V以上。因此，针对例如使用开始之初的灯电压为90V，将无负载电压的判断水平设定为240V以上且325V以下。此外，该设定范围为一例，无负载电压的判断水平根据灯而不同。这是因为，例如灯电压存在90V、130V、250V等，根据灯电压设定无负载电压的判断水平。

当输出电压超过该判断水平时，基于来自灯电压检测部32的检测值而检测出无负载电压以上的灯电压，脉冲产生指令部34向脉冲产生电路20发出产生指令。由此，向灯22施加叠加了脉冲状高电压的无负载电压来点亮灯22。当点亮时灯电压急剧下降，因此停止产生脉冲。

点亮检测和稳定点亮

通过灯电压检测部32始终获取起动中的灯电压。因此，刚刚点亮之后检测出灯电压的急剧下降，从而检测出点亮。该电压下降通常设为20V以下。接着，灯电压开始上升。如果点亮达到稳定状态，则灯电压的上升也变得缓慢。如果是使用期间短的灯，则灯电压描绘出缓和的曲线之后收敛到70V以上且本实施方式中为110V以下的灯电压。此外，关于该灯电压的收敛值，也根据灯不同而为各种值。

如图2所示，这种灯电压时时刻刻的变化是放电灯的特殊的性质，在通常的点亮装置中考虑这种特殊性而恰当地检测异常点亮等，根据需要切断输出电力来保护放电灯。

中断产生和重新起动

说明起动中或者稳定点亮中产生灯22的中断的情况。灯电压检测部32检测出由于中断而上升到无负载电压的判断水平以上的灯电压，因此脉冲产生指令部34发出产生指令来通过脉冲产生电路20执行重新起动。由此，能够在中断后短时间内重新点亮。

使用期间长的灯的点亮

在正常点亮后，如果是使用期间短的灯，则灯电压收敛在足够低于无负载电压的水平。然而，当使用期间变长时，稳定点亮中的灯电压变高而接近无负载电压。将其用图2中的虚线来表示。因此，在以往的模拟式的灯电压检测器中有时产生以下情况：只要灯电压接近无负载电压，则虽然是灯稳定点亮，也误检测为无负载电压而产生不必要的起动脉冲。

在本发明中，利用AD转换器对灯电压进行数字检测，因此即使接近寿命的灯电压接近无负载电压，如果没有达到无负载电压的判断水平，就不会将其误检测为无负载电压，能够防止产生不必要的起动脉冲。

并且，本发明的特征在于，在使用期间长的灯稳定点亮的状态下，即使该灯电压达到无负载电压的判断水平，也能够与中断导致的无负载电压区别开来而继续稳定点亮，并且在稳定点亮中产生中断的情况下，能够正确地检测该中断。

例如，在将无负载电压的判断基准设定为240V~325V的范围内的值的情况下，寿命末期的灯稳定点亮中的灯电压也有可能达到该判断水平。在以往的模拟检测的判断中，无法区别是由于中断而达到判断水平还是寿命末期的灯稳定点亮中的灯电压达到判断水平。但是，在寿命末期的灯电压处于稳定点亮状态而达到判断水平的情况下，灯电压以缓慢的上升曲线达到判断水平(图2)。与此相对，在灯产生中断的情况下，灯电压急剧上升而达到判断水平。因而，通过监视点亮后的灯电压的时时刻刻的变化(电压曲线)，能够正确地区别是由于中断而使灯成为无负载状态还是持续稳定点亮。

在本发明中，对灯电压进行数字检测，因此能够以高分辨率获取灯电压的检测值，能够将灯电压的历史记录用作判断材料。例如，将灯电压在极短时间内急升而达到判断基准的情况判断为无负载状态。另外，将不伴随急升而达到判断基准的情况视为灯持续稳定点亮而不判断为无负载状态。能够以这种判断来监视灯的点亮状态。

在本实施方式中，设置灯电压存储单元36来至少存储一个以上过去的规定时间(1秒左右)以内的电压检测值。并且，脉冲产生指令部34在灯电压的增量为例如20V/msec以上时判断为达到无负载电压。或者，为了与噪声区别，也可以在灯电压激增后该电压水平例如持续20msec以上的情况下判断为达到无负载电压。关于上述的灯电压的增量的基准、电压水平持续的规定时间，根据使用开始之初的灯电压等的灯的种类来设定恰当的数值。

这样在本发明的放电灯点亮装置10中，能够在灯电压检测部32中使用AD转换器来进行灯电压的高分辨率检测，因此能够防止错误地检测为灯电压达到无负载电压。其结果是不会产生如下情况：虽然是接近寿命的灯正常点亮，但是只要灯电压的检测值上升到接近无负载电压的值或者达到无负载电压，就误检测为无负载状态(灯熄灭)。

并且，如果在接近寿命的灯的点亮中产生中断，则还能够使用所获取的数字数据的历史记录信息来检测灯电压中断并发出脉冲产生指令来尝试重新点亮。即，将在正常点亮后的过程中产生的灯电压的急剧下降、之后缓慢上升的曲线记录为数字数据的历史记录信息，因此能够将伴随产生中断而产生的灯电压的急剧的上升与正常点亮中的上升曲线明确地区别开来，能够正确地检测中断。

因而，根据本发明的放电灯点亮装置，能够提供防止在正常点亮中产生脉冲、使灯长寿命以及可靠性高的放电灯点亮装置。

本申请主张2011年8月25日申请的日本国专利申请2011-183370号的优先权并引入到本申请。

Claims (3)

1.一种放电灯点亮装置，具备：

直流电力生成电路，其从外部电力生成直流电力；

矩形波生成电路，其将上述直流电力转换为矩形波交流电力；以及

脉冲产生电路，其对上述矩形波生成电路所输出的矩形波电力叠加脉冲状高电压来进行放电灯的起动，

该放电灯点亮装置的特征在于，还具备：

灯电压检测单元，其对供给到上述放电灯的灯电压进行数字检测；

脉冲产生指令单元，其向上述脉冲产生电路发出脉冲产生指令；以及

灯电压存储单元，其存储至少一个以上的、过去的规定时间以内的灯电压的检测值，

其中，在基于上述灯电压的检测值和上述灯电压存储单元的过去的检测值而灯电压的增量大于等于基准的情况下，上述脉冲产生指令单元判断为上述灯电压达到无负载电压，发出上述脉冲产生指令。

2.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，还具备：

输入电压检测单元，其对上述直流电力生成电路的输入电压进行数字检测；以及

输入电压判断单元，其根据上述输入电压检测单元的检测值来将输入电压的检测信号提供给上述脉冲产生指令单元，

其中，上述脉冲产生指令单元在上述灯电压的检测值达到上述无负载电压的判断水平且存在上述输入电压的检测信号的情况下，发出上述脉冲产生指令。

3.根据权利要求1或2所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

在上述灯电压的增量大于等于上述基准之后且急剧增加的该灯电压的水平持续了规定时间以上的情况下，上述脉冲产生指令单元发出上述脉冲产生指令。