CN1161005C - 电介质势垒放电灯光源装置 - Google Patents

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Abstract

一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)，上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电。

Description

电介质势垒放电灯光源装置
技术领域
本发明涉及利用因所谓电介质势垒放电而使放电用气体发光和发热的光源装置，例如，涉及因excimer发光而发生紫外线等的电介质势垒放电灯和兼用荧光体的称之为惰性气体灯的电介质势垒放电灯等的光源装置。
背景技术
利用电介质势垒放电(又称臭氧发生器放电或无声放电。参照电工学会发行的修订版“放电手册”，平成1年6月再版第7次印刷发行，第263页)作为臭氧发生器和电介质势垒放电灯的激发灯(excitonlamp)(例如日本公开的专利，平成2年第7353号公报)，或作为惰性气体荧光灯(例如日本公开的专利，平成9年第199285号公报)，特别有效。
在电介质势垒放电中，在电极(5、6)之间的放电空间存在1片或2片电介质。
图1表示存在2片电介质(7、8)的电介质势垒放电灯(1)。
附带说一下，在图1的电介质势垒放电灯(1)中，灯的密封体(2)兼作上述电介质(7、8)。
因介于放电空间(3)和电极(5、6)间的电介质(7、8)的作用，从电极(5、6)来的电流不直接流过放电空间(3)，而通过电介质(7、8)起电容器的作用来使电流流过。
即，因电介质的极化而在各电介质(7、8)的放电空间(3)一侧的面上感应出与各电介质(7、8)的电极一侧的面大小相等符号相反的电荷，在中间是放电空间(3)的相对的电介质(7、8)的两个面之间进行放电。
因此，当电介质势垒放电灯(1)点灯时，在其两端的电极(5、6)上施加例如10KHz～11MHz、1KV～10KV的高压交流电。
关于应加的电压、频率和电压波形，可以根据电介质势垒放电灯(1)的结构、放电用气体成分和压力等因素选择与用途对应的最佳条件。
当然，这里包含称之为高频放电或电场放电等放电形态、或者它们和电介质势垒放电的中间放电形态。
如前所述，电介质势垒放电灯非常有用，但正如前面所说，必须施加高电压，这就包含由此引起的安全问题。
例如，当上述给电装置(9)的输出端子(10、11)是连接器时，发生接触不良的可能性必然存在，因输出端子(10、11)是高电压的充电部，只要有轻微的接触不良，由于本身放电而流过电流，表面上看完全是正常点灯状态，所以，不能立刻发现这种接触不良现象。
万一，若真的发生了这样的现象，由于因接触不良部分的异常放电引起的局部发热和发光，周围的绝缘物等不久就会变质、性能下降，有时，还能导致火灾。
此外，万一，当电极(5、6)产生图9所示那样的断裂时，在该断裂的地方，如上所述也会因本身放电而流过电流，从而产生局部发热。
当电介质势垒放电灯(1)是将电极(5、6)覆盖在灯密封体(2)上形成时，若密封体(2)产生裂缝，因电极(5、6)同时被切断，所以，从道理上讲，完全可能发生这样的状况。
进而，在灯密封体(2)的表面两端的电极(5、6)的间隙部分，由于产生沿该面放电，也会产生局部发热。
此外，在分别与两端电极(5、6)连接的电线上，因隔着该绝缘层产生电介质势垒放电，也会产生局部发热。
此外，在上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到给电装置(9)的输出端子(10、11)之间的部分，因连接器等的接触不良、焊接不良和电路板线路的断裂等导通不良，故发生接触不良或导通不良的可能性必然存在。但是，只要有轻微的接触不良，由于本身放电而流过电流，表面上看完全是正常点灯状态，所以，不能立刻发现这种接触不良现象。万一，若真的发生了这样的现象，由于因接触不良部分的异常放电引起的局部发热和发光，周围的绝缘物等不久就会变质、性能下降，有时，还能导致火灾。
这样的异常放电可以利用光检测器检测由此引起的发光。
此外，也可以利用温度检测器进行检测，还可以利用声波检测器或振动检测器进行检测。
进而，利用臭氧检测器检测因异常放电的紫外线而发生的臭氧，在原理上也是可能的。
但是，如前所述，因能够产生异常放电的地方是在很宽的部位连续分布的，故若使用上述光、温度、声音、振动、臭氧等检测器来检测异常放电，可靠性差，而且不经济，所以，迄今为止的安全对策还停留在通过使用绝缘耐久力强的部件材料来降低异常放电的发生概率。
本发明要解决的课题在于提供一种电介质势垒放电灯光源装置，对于在电介质势垒放电灯光源装置的上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到给电装置(9)的输出端子(10、11)之间的部分有可能发生的异常放电，能够防止它所带来的危害，而且既安全又经济。
发明内容
为了解决该课题，本发明的第1方面是一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)；其特征在于：上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电；
上述给电装置(9)具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的电压大致相关的量的输出量检测装置(23)、用来向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电的驱动电路(21)和用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)，上述驱动电路(21)可以根据上述能力控制电路(25)生成的能力调整信号(22)设定其供电能力，上述能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，上述异常放电检测电路(14)检测偏离由上述能力调整信号(22)决定的能力设定上限的情况和偏离由上述能力调整信号(22)决定的能力设定下限的情况中的至少一种情况。
本发明的第2方面是一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)；其特征在于：上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电；
上述给电装置(9)具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)、用来向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电的驱动电路(21)和用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)，上述驱动电路(21)可以根据上述能力控制电路(25)生成的能力调整信号(22)设定其供电能力，上述能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，上述异常放电检测电路(14)检测上述能力调整信号(22)所具有的在规定频率范围内的涨落成分是否在规定的水准以上。
本发明的第3方面是一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)；其特征在于：上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电；
上述给电装置(9)在上述驱动电路(21)的后级具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)，上述异常放电检测电路(14)检测由上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)所具有的在规定频率范围内的涨落成分是否在规定的水准以上。
附图说明
图1是用来说明本发明的第1方面的构成的简化方框图和电介质势垒放电灯的原理图。
图2是用来说明本发明的第2方面的构成的简化方框图。
图3是本发明的根据信号的涨落检测异常放电的异常放电检测电路的简化方框图。
图4是用来说明本发明的第4方面的构成的简化方框图。
图5是本发明的第1实施例的一个简化构成图。
图6是本发明的第1实施例的各部波形的原理图。
图7是本发明的第2实施例的一个简化构成图。
图8是本发明的第2实施例的各部波形的原理图。
图9是用来说明电介质势垒放电灯的破裂和电极断裂的原理图。
具体实施方式
对本发明的第1方面，使用表示其原理的简化图进行说明。
上述异常放电检测电路(14)不使用检测光、声、热和化学物质等的特别的异常放电检测器，而输入从给电装置(9)的给电电路(15)本来具有的电路构成元件来的、或从增加的电路元件来的信号(17)，根据该信号(17)的特性和成分检测已发生或正在发生异常放电。
当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述异常放电检测电路(14)将对检测到异常的回答(18)送给许可给电的电路部(16)，许可给电的电路部(16)使许可向上述给电电路(15)给电用的信号(19)无效。
通过这样的构成，即使发生异常放电的地点的很宽的范围内连续分布，也能够利用一个异常放电检测电路(14)可靠地检测出异常放电，使给电电路(15)停止给电，所以，大大提高了电介质势垒放电灯光源装置的安全性。
此外，因不使用价格多半很贵的检测光、声、热和化学物质等的特别的异常放电检测器，故本发明的电介质势垒放电灯光源装置非常经济。
此外，因可以构成为使异常放电检测电路(14)只存在给电装置(9)的内部，而在发生异常放电的部分、即上述给电装置(9)的输出端子(10、11)部、上述电极(5、6)部或上述给电装置(9)的输出端子(10、11)和电极(5、6)的连接装置(12、13)、后述的图5和图7的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述输出端子(10、11)的线路的周围不存在异常放电检测电路(14)，所以，能够省掉从给电装置(9)向检测器的连接等的多余的连线，能大大提高电介质势垒放电灯光源装置的可靠性。
再有，上述的许可给电的电路部(16)可以执行锁存电路的功能，一旦从上述异常放电检测电路(14)接收到对上述检测到异常的回答(18)时，在不进行切断电源等复位动作的前提下，使上述许可给电用信号(19)处于无效状态。
此外，在许可给电的电路(16)中，可以从外部输入外部控制信号(20)，用来命令电介质势垒放电灯光源装置的电介质势垒放电灯(1)的点灯和熄灯，在外部控制信号(20)命令点灯的状态下，而且只有在没有接收到对上述检测到异常的回答(18)时，才向上述给电电路(15)发送许可给电用的信号(19)。
其次，对于本发明的第2方面，使用图2的表示其原理的简化图进行说明。
向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电功率的驱动电路(21)主要由驱动用DC电源(27)、推挽、半桥、全桥、回描等各种方式的逆变器和升压变压器构成，这样，通过至少调整驱动用DC电源(27)的电压，可以调整供给灯(1)的功率。
供给灯(1)的功率、即驱动电路(21)的能力利用能力调整信号(22)进行电调整和设定。
用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的电压大致相关的量的输出量检测装置(23)假定是检测供给灯(1)的电压的装置，这在图2中作为一个例子示出，作为这时的检测量，可以是峰值、RMS值、或绝对值的平均值等。
或者，如前所述，当驱动电路(21)是通过调整驱动用DC电源(27)的电压来调整供给灯(1)的功率时，也可以检测驱动用DC电源(27)的电压。
用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，结果，供给灯(1)的功率控制成与输出量目标信号(26)的大小对应的大致一定的值。
现在，假如设计成能力调整信号(22)和供给灯(1)的功率正相关，即，能力调整信号(22)越大，供给灯(1)的功率越大。
这时，假如能力调整信号(22)比正确值明显小，这意味着没有达到所需要的功率消耗，例如，如前所述，在给电装置(9)的输出端子(10、11)等连接部发生放电，或者，如图9所示产生电极(5、6)的断裂，怀疑整体上没有有效地利用功率。
或者相反，假如能力调整信号(22)比正确值明显大，这意味着有某种意想不到的功率消耗，例如，如前所述，可以怀疑，在灯密封体(2)的表面上两端的电极(5、6)的间隙部分发生沿面放电，或者，在与两端电极(5、6)分别连接的导线上越过其绝缘层发生电介质势垒放电，由此引起发热。
因此，作为异常放电检测电路(14)，平时监视能力调整信号(22)，若检测出能力调整信号(22)比正确值明显小、在预定的阈值以下或者能力调整信号(22)比正确值明显大、在预定的阈值以上，通过将对检测到上述异常的回答(18)送给上述许可给电的电路部(16)，可以安全地使给电装置停止工作，防患于未然。
再有，能力调整信号(22)的上述阈值对于实际的给电装置(9)和灯(1)的组合，有必要通过实验决定。
此外，当然，若异常放电检测电路(14)监视的信号不是能力调整信号(22)本身，而是由能力调整信号(22)派生的信号，或是与能力调整信号(22)相关的其它信号，其作用完全一样。
再有，当在从给电装置(9)的变压器(81或114)内部和变压器的次级输出端子到灯(1)的电极(5、6)的线路上某处发生短路时，能力调整信号(22)比正确值大很多，反之，当不能向灯(1)供给全部功率、发生无负载开路状态时，能力调整信号(22)比正确值小很多。
这时，通过密切注意能力调整信号(22)的电平，就可以区别这些现象和前述的异常放电现象，但在这里必要性不大。
这是因为，无论是异常放电、短路、或无负载开路，都是异常状态，从安全上看，尽可能快地停止给电装置的动作都是上策。
其次，对于本发明的第3方面，使用图2和图3的表示其原理的简化图进行说明。
再有，本发明的第3方面和上述第2方面的构成相似，但异常放电检测电路(14)的功能不同。
当发生异常放电时，因它本来就是一种不稳定的现象，故能力调整信号(22)的电平会出现起伏。
因此，在异常检测电路(14)中，通过使能力调整信号(22)通过高通滤波器(29)得到的能力调整信号的高频成分信号(30)，利用由整流电路、峰值保持电路构成的检波电路(32)生成用以检测出所生成的能力调整信号的高频成分信号(30)的振幅的能力调整信号的起伏信号(33)，对此，当比较器(37)检测出该起伏信号超过与预定的阈值对应的能力调整信号起伏的界限信号(35)时，将对检测到上述异常的回答(18)送给上述许可给电的电路部(16)，由此，可以使给电装置安全停止，防止事故的发生。
再有，对于实际的给电装置(9)和灯(1)的组合，上述高通滤波器(29)的截止频率必须根据引起异常放电的起伏的高频成分由实验决定。
当必须避免驱动电路(21)等的电噪声的影响时，上述高通滤波器(29)若是具有使不要的高频成分截止的功能的带通滤波器，则效果更好。
此外，高通滤波器输出信号振幅的上述阈值对于实际的给电装置(9)和灯(1)的组合必须由实验决定。
当然，若异常放电检测电路(14)监视的信号不是能力调整信号(22)本身，而是由能力调整信号(22)派生的信号，或是与能力调整信号(22)相关的其它信号，其作用完全一样。
用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)不仅是检测供给灯(1)的电压的装置，也可以是检测流过灯(1)的电流的装置，此外，作为这时的检测的量，可以是峰值、RMS值、绝对值的平均值等。
进而，也可以是检测驱动用DC电源(27)的电压的装置。
其次，对于本发明的第4方面，使用图3和图4的表示其原理的简化图进行说明。
再有，因异常放电检测电路(14)的用于异常放电检测的信号分析的原理与本发明的第3方面相同，故使用相同的图3进行说明，在图3中，将本发明的第4方面的符号用括弧括起来，以示区别。
当发生异常放电时，因本来就是不稳定的现象，故在驱动电路后级的电路部分中电压和电流发生起伏，或者，产生噪声，该起伏重叠在从用来检测与供给设置在该部分的上述电介质势垒放电灯(1)的电力大致相关的量的输出量检测装置(23)来的输出量检测信号(24)上。
因此，在异常放电检测电路(14)中，通过使输出量检测信号(24)通过高通滤波器(29)得到的输出量检测信号(24)的高频成分信号(31)，利用由整流电路、峰值保持电路构成的检波电路(32)生成用以检测所生成的输出量检测信号的高频成分信号(31)的振幅的输出量检测信号的起伏信号(34)，对此，当比较器(37)检测出该起伏信号超过与预定的阈值对应的输出量检测信号起伏的界限信号(36)时，将对检测到上述异常的回答(18)送给上述许可给电的电路部(16)，由此，可以使给电装置安全停止，防止事故的发生。
再有，对于实际的给电装置(9)和灯(1)的组合，上述高通滤波器(29)的截止频率必须根据引起异常放电的起伏的高频成分由实验决定。
当必须避免驱动电路(21)等的电噪声的影响时，上述高通滤波器(29)若是具有使不要的高频成分截止的功能的带通滤波器，则效果更好。
设定滤波器的通带频率，使包含在输出量检测信号(24)中的加在灯(1)上的高压交流电本身的频率成分完全截止，这一点尤其重要。
此外，高通滤波器输出信号振幅的上述阈值对于实际的给电装置(9)和灯(1)的组合，必须由实验决定。
图5是作为本发明的第2方面的一个实施例的第1实施例的一个简化构成图，下面，用它来进行说明。
升压斩波DC电源(49)主要由斩波器门驱动电路(43)、斩波器开关元件(45)、电感(46)、二极管(47)和平滑电容器(48)构成。
第1实施例中的输出量检测信号(24)的斩波输出电压信号(52)，为了使其平均值不受斩波器开关元件(45)的占空比的影响，通过二极管(50)、电容器(51)检测出来，但对精度要求不高的情况，也可以省略它，直接将升压斩波DC电源(49)的输出电压作为斩波输出电压信号(52)。
再有，这里，升压斩波DC电源(49)与平滑电容器(39)和输入DC电源(38)连接，此外，还与控制电路用DC电源电路(40)连接。
控制电路用DC电源电路(40)的输出带有平滑电容器(42)，控制电路用DC电源线(41)是向给电装置的必要的各部分电路共同供电的线路。
锯齿波发生器(53)生成频率由电阻(55)的电阻值和电容(56)的电容值决定的周期的锯齿波信号(54)。
用比较器(57)比较从锯齿波发生器(53)来的锯齿波信号(54)和能力调整信号(22)通过二极管(58)生成的有效能力调整信号(62)，当锯齿波信号(54)比有效能力调整信号(62)大时，生成高电平的原时钟信号(63)，输入D触发器(64)和选择器(65)。
D触发器(64)由原时钟信号(63)的下降沿触发每翻转一次，选择器(65)根据D触发器(64)的状态生成2相的原门信号(66、67)。
因为是这样的构造，所以，在第1实施例的电路中，能力调整信号(22)和供给灯(1)的功率、即输出量检测信号(24)是负相关。
由二极管(58)、二极管(59)和电阻(60)构成的最大值选择电路选择能力调整信号(22)和最大占空比规定信号(61)中的电压较高的信号作为有效能力调整信号(62)。
因此，在熄灯状态下，因最大占空比规定信号(61)的电压和控制电路用DC电源线(41)的电压大致相等，故选择最大占空比规定信号(61)作为有效能力调整信号(62)，因此，不生成原时钟信号(63)。
这时因为将极板锯齿波信号(54)的电压最大值设计得比控制电路用DC电源线(41)的电压低得多，其电压差大于二极管(59)的正向电压。
在亮灯状态下，原门信号(66、67)作为逆变器的门驱动信号(77、78)，经由缓冲晶体管(68、69)和电阻(70、71)构成的缓冲电路送往逆变器的门驱动电路(75、76)。
逆变器门驱动信号(77、78)经二极管(72、73)，利用电阻(74)进行相加，作为具有逆变器的门驱动信号(77、78)的2倍频率的斩波器门驱动信号(44)，输入到上述斩波器门驱动电路(43)。
逆变器的门驱动电路(75、76)将升压斩波DC电源(49)作为驱动用DC电源(27)，驱动由逆变器开关元件(79、80)和变压器(81)构成的推挽型逆变器，对作为给电装置(9)的负载的电介质势垒放电灯(1)施加大致是方波的电压。
大致是方波的灯电压的振幅由驱动用DC电源(27)的输出电压调整，驱动用DC电源(27)的输出电压由上述斩波器门驱动信号(44)的占空比调整。
再有，在第1实施例中，从逆变器门驱动信号(77、78)生成斩波器门驱动信号(44)，但这是因为，对电介质势垒放电灯(1)施加大致是方波的电压，如前所述，电介质势垒放电灯(1)因插在放电空间(3)个电极(5、6)之间的电介质(7、8)的原因，电流不直接从电极(5、6)流向放电空间(3)，利用使电介质(7、8)起电容器的作用使电流流过，所以，若向灯(1)的电容器充电完毕，即使不切断给电装置(9)的电流，也自然会没有负载电流，因此，逆变器门驱动信号(77、78)的有效宽度没有实质的重要性。
当存在逆变器门驱动信号(77、78)的有效宽度变动的问题时，只要在它们之间插入单稳多谐振荡器等有效宽度一定的电路即可。
该电路的各部分波形如图6所示，(a)是锯齿波信号(54)和有效能力调整信号(62)的波形，(b)是斩波器门驱动信号(44)的波形，(c)和(d)是逆变器门驱动信号(77、78)的波形，(e)是电感(46)的电流波形，(f)是灯(1)的电压波形。
在熄灯状态、即点灯开关(82)断开的状态下，因晶体管(95)经电阻(87)导通，经电阻(90)流过的电流全部流入晶体管(95)，电容器(92)的电压不上升。
当为了转到点灯状态而接通点灯开关(82)时，因经电阻(83)、电阻(84)流过电流，使晶体管(93)导通而使电阻(85)的电压上升，故经电阻(86)已导通的晶体管(94)截止，因此，电阻(88)脱离短路状态，到此为止与控制电路用DC电源线(41)的电压大致相等的最大占空比规定信号(61)的电压下降到比由电阻(88)和电阻(89)分压的电压低。
这时的电压越低，则斩波器门驱动信号(44)的占空比的上限变大，所以，可以与作为目标的规定功率进行对照来调整电阻(88)的电阻值，使给电装置(9)的最大功率保持适当的富余量。
当最大占空比规定信号(61)的电压下降时，因由二极管(58)、二极管(59)和电阻(60)形成的最大值选择电路的作用，有效能力调整信号(62)下降到发挥给电装置(9)的最大功率的水平，生成原时钟信号(63)，激活斩波器门驱动电路(43)，开始驱动斩波器开关元件(45)，使升压斩波驱动电源(49)的输出电压上升，接着激活逆变器门驱动电路(75、76)，开始驱动逆变器开关元件(79、80)，开始对电介质势垒放电灯(1)施加高压交流电。
直到升压斩波DC电源(49)的输出电压上升，斩波输出电压信号(52)由可变电阻(96)和电阻(97)的分压电压比由决定该目标电压的电阻(101、102)的分压电压低，所以，作为由运算放大器(98)和积分电容器(99)构成的误差积分电路(100)的输出的能力调整信号(22)饱和，几乎为0伏。
为此，电流不流过二极管(103)和电阻(104)，因此，因二极管(105)不流过电流，晶体管(106)不导通，此外，在这一时刻，晶体管(95)也不导通，所以，电容器(92)的电压以由电阻(90)的电阻值和电容器(92)的电容决定的速度开始上升。
但是，在刚开始点灯之后，如前所述，因有效能力调整信号(62)是在发挥给电装置(9)的最大功率的水平上，故升压斩波DC电源(49)的输出电压、从而灯电压急剧上升，能确保电介质势垒放电灯(1)开始点灯必需要的初始施加电压，能可靠地进行开始点灯。
此外，这时，斩波器输出电压信号(52)的电压由电阻(101、102)的分压电压决定，即使暂时超过上述目标值也没有问题，可以控制能力调整信号(22)，使其以由误差积分电路(100)的时间常数决定的速度开始上升，很快使斩波器输出电压信号(52)的电压和该目标值一致。
当能力调整信号(22)上升到由电阻(104)决定的水准时，晶体管(106)导通，电容器(92)的电压被复位在大致0伏。
但是，在该时刻或其后的时刻，如前所述，在灯密封体(2)的表面两端的电极(5、6)的间隙部分发生沿面放电，或在分别与两端电极(5、6)连接的电线内产生超越该绝缘层的电介质势垒放电，进而，在给电装置(9)的输出端子(10、11)等连接部产生放电，或在变压器(81或104)内部和从变压器的次级输出端子到给电装置(9)的输出端子(10、11)之间产生放电，从而发生消耗多余功率的情况，这时，因斩波器门驱动信号(44)的占空比被限定在由电阻(88)的电阻值决定的最大占空比规定信号(61)的水准上，故斩波输出电压信号(52)的电压由电阻(101、102)的分压电压决定，能力调整信号(22)达不到上述目标值，也上升不到由电阻(104)决定的水平，二极管(103)和电阻(104)没有电流流过，因此，因二极管(105)没有电流流过，，故晶体管(106)不导通，电容器(92)的电压开始上升。
若该电压上升超过大致由电阻(88)和电阻(89)的分压所决定的电压，则连接成发射极跟随器形式的晶体管(91)使电阻(89)的电压、即最大占空比规定信号(61)上升到和电容器(92)的电压大致相等的水平。
电容器(92)的电压持续上升，最大占空比规定信号(61)的电压很快达到和控制电路用DC电源线(41)的电压大致相等的水平，停止生成原时钟信号(63)，能使本发明的给电装置安全地停止，从而防止事故的发生。
相反，如上所述在给电装置(9)的输出端子(10、11)等连接部产生放电，或电极(5、6)象图9所示那样断裂时，因没有消耗总的目标功率，故误差积分电路(100)使能力调整信号(22)上升，以便与这样的负载过轻的状态对应。
当伴随能力调整信号(22)的上升、经二极管(107)在电阻(110)上产生的电压比由稳压二极管(111)和电阻(112)决定的电压电平高时，因二极管(109)不流过电流，故到此为止一直导通的晶体管(113)截止。
这时，因经晶体管(113)流过电阻(104)的电流被截断，故电阻(104)的电压下降，因二极管(105)没有电流流过，故晶体管(106)不导通，电容器(92)的电压开始上升。
与上述同样，若该电压上升超过大致由电阻(88)和电阻(89)的分压所决定的电压，则连接成发射极跟随器形式的晶体管(91)使电阻(89)的电压、即最大占空比规定信号(61)上升到和电容器(92)的电压大致相等的水平。
电容器(92)的电压持续上升，最大占空比规定信号(61)的电压很快达到和控制电路用DC电源线(41)的电压大致相等的水平，停止生成原时钟信号(63)，能使本发明的给电装置安全地停止，从而防止事故的发生。
再有，与二极管(107)并联插入的二极管(108)，使电流相加流过电阻(110)，若不如此，当伴随能力调整信号(22)的上升，在上述机构停止生成原时钟信号(63)时，在通过停止升压斩波DC电源(49)使斩波输出电压信号(52)很快自然下降时，误差积分电路(100)使能力调整信号降低，从而使斩波输出电压信号(52)恢复到目标值。
这样一来，失去了上述晶体管(113)截止的条件，重新生成原时钟信号(63)，此后，反复进行这一过程，所以，为了避免发生这样的不需要的动作，才插入二极管(108)。
当二极管(108)存在时，只要最大占空比规定信号(61)是高电压水平，即使能力调整信号(22)降低，因电阻(110)继续流过电流，故能够防止重新生成原时钟信号(63)。
二极管(108)实现的这样的锁存动作可以通过切断点灯开关(82)从而除去电容器(92)的电荷来复位。
如上所述，第1实施例按照本发明的第2方面构成，完全能够发挥本发明所具有的优点，能够避免可能发生的安全上不可忽视的重要事故的危险，这种危险在下述情况下都可能发生，即，在灯密封体(2)的表面两端的电极(5、6)的间隙部分发生沿面放电，或在分别与两端电极(5、6)连接的电线内产生超越该绝缘层的电介质势垒放电，进而，在给电装置(9)的输出端子(10、11)等连接部产生放电，或在变压器(81或104)内部和从变压器的次级输出端子到给电装置(9)的输出端子(10、11)之间产生放电，或象图9所示那样电极(5、6)发生断裂而产生放电。
此外，还同时具有这样的优点，即，如前所述，即使不发生放电，当在给电装置(9)的变压器(81或114)的内部和从变压器的次级输出端子到灯(1)的电极(5、6)的线路的某处发生短路时，或完全不向灯(1)供电，发生无负载的开路状态时，也能够使给电装置安全地停止，防止事故的发生。因而具有很高的价值。
图7是作为本发明的第4方面的一个实施例的第2实施例的一个简化构成图，下面，用它来进行说明。
图7是称之为回描逆变器方式的光源装置，变压器(114)的初级绕组的一端与输入DC电源(38)连接，另一端与逆变器开关元件(115)连接，逆变器开关元件(115)由门驱动电路(116)驱动。
比较器(57)将锯齿波发生器(53)来的锯齿波信号(54)与规定给电装置(9)的能力的占空比设定信号(118)进行比较，将其输出作为门驱动信号(117)经门(119)输入给驱动电路(116)。
该电路各部分的波形如图8所示，(a)是锯齿波信号(54)和占空比设定信号(118)的波形，(b)是门驱动信号(117)的波形，(c)是变压器(114)的初级电流波形，(d)是变压器(114)的次级电流波形。
变压器(114)的次级绕组的一端与电路的地连接，另一端作为高电压端子与灯(1)的电极(5、6)的一方连接。
灯(1)的电极的另一方经电阻(120)与电路的地连接。
通过测定电阻(120)两端的电压可以检测流过灯(1)的电流，所以，电阻(120)可以起用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)的作用。
电阻(120)也可以是电阻以外的元件，例如电容器等阻抗元件。
从电阻(120)来的输出量检测信号(24)利用二极管(121)只选择其正极性的成分，变换成与功率大致相关的量，利用由电容器(122)和电阻(123)形成的高通滤波器(29)只选择通过发生放电时出现的、变化剧烈或富含噪声的输出量检测信号的高频成分(31)。
通过的输出量检测信号的高频成分(31)利用二极管(124)和电容器(125)将其峰值作为输出量检测信号的起伏信号(34)保持下来，并与输出量检测信号的起伏界限信号(36)一起输入给比较器(37)。
再有，保持的输出量检测信号的起伏信号(34)的衰减速度由电阻(126)决定。
当输出量检测信号的起伏信号(34)比输出量检测信号的起伏界限信号(36)大时，比较器(37)将低电平的对已检测到异常的回答(18)输入给锁存电路(127)，锁存电路(127)使其输出的锁存输出信号(128)变成低电平，并将其保持下来。
当锁存输出信号(128)变成低电平时，比较器(57)的输出不能通过门(119)，所以，本发明的给电装置可以安全地停止，能够防止事故的发生。
再有，电阻(129)和电容器(130)在给电装置(9)的输入DC电源(38)接通时，自动使锁存电路(127)初始化，将锁存输出信号(128)置成高电平，也可以根据外部来的信号进行初始化，而不用电阻(129)和电容器(130)。
如上所述，第2实施例按照本发明的第4方面构成，完全能够发挥本发明所具有的优点，能够避免可能发生的安全上不可忽视的重要事故的危险，这种危险在下述情况下都可能发生，即，在灯密封体(2)的表面两端的电极(5、6)的间隙部分发生沿面放电，或在分别与两端电极(5、6)连接的电线内产生超越该绝缘层的电介质势垒放电，进而，在给电装置(9)的输出端子(10、11)等连接部产生放电，或象图9所示那样电极(5、6)发生断裂而产生放电。
本发明的第3方面的实施例没有特别图示，简单说来，可以通过将本发明的第2方面的实施例的图5所示构成中的内容置换成图7中的异常放电检测电路(14)来实现。
也可以实施本发明的第2方面、第3方面和第4方面中的2种或3种组合，这样一来，可以实现大大提高了异常放电检测的可靠性的电介质势垒放电灯光源装置。
这是由于因本发明的第2方面、第3方面和第4方面各自异常放电检测原理不同故作为系统引入冗余性的缘故。
例如，将图7所示的构成中的由电阻(120)、二极管(121)和异常放电检测电路(14)形成的部分增加到图5所示的结构中，经增加的二极管使比较器(37)的输出与晶体管(106)的基极连接，由此，通过改变电路，即使当比较器(37)的输出是低电平时晶体管(106)也截止，这样就能够实现将本发明的第2方面、第3方面和第4方面进行组合的电介质势垒放电灯光源装置。
只是，上述增加二极管的方向，其负极在比较器(37)一侧，正极在晶体管(106)一侧。
在实施例中，作为驱动电路已举出推挽逆变器和回描逆变器的例子进行了说明，但本发明若使用其他方式、如半桥方式和全桥方式来构成驱动电路，同样可以有效地工作。
在实施例、特别是第1实施例中，示出了具体的电路构成，但本发明的优点不限于此，根据本发明的设计思想构成的电介质势垒放电灯光源装置都能有效地发挥本发明的优点。
当然，这是要下一番功夫的，在实际装置的设计业务中，对实施例中说明的电路动作的详细情况、例如信号的极性、具体电路元件的选择和增加、省略或因元件订购或经济方面的理由而进行的改变等革新措施都要投入精力。
例如，图5的稳压二极管(111)的电压，当使用市面上的齐纳二极管太小时，可以将必要个数的普通二极管按同一方向连接起来使用，或者，例如，考虑采用将第1实施例中出现的电路构成元件、如控制电路用DC电源电路(40)、锯齿波发生器(53)、逆变器门驱动电路(75、76)和运算放大器(98)等一部分或全部集成起来的市售集成电路(例如，德克萨斯仪器公司制的TL494或日本电气(株)制的μPC494等)等措施也属于上述革新范畴之内。
此外，当把与输出量检测装置(23)等异常放电检测有关的元件和给电装置(9)一体构成时，可以充分发挥本发明的优点，但如果因某种理由，把它们的一部分或全部与给电装置(9)的本体部分分开设置，用电缆来接收其信号，本发明的功能方面的优点也不会损失，能够得到有效地发挥。
当然，本发明作为放电用气体，使用任何一种气体都可以完全没有关系。
例如，水银等金属蒸气、称之为金属卤化物的气体或它们与卤素的混合物和化合物都有效。
此外，作为放电用气体，可以使用氖、氩、氪、氙、氡等惰性气体，或它们与氟、氯、溴等卤素混合物和化合物，利用激发发光生成紫外线等，适用于所谓电介质势垒放电激发灯。
再有，本发明在上述密封体(2)的里面或外面的至少一部分上形成荧光体层，利用放电用气体产生的放射光激励荧光体，发出可见光等，本发明对于这样的荧光灯也很有用。
若按照本发明，是一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)，上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到输出端子(10、11)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电，由此，对于在介质势垒放电灯的光源装置的上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和在从变压器的次级输出端子到电极(5、6)之间的部分可能发生的异常放电，能够防止其危险的发生，而且既安全又经济。
此外，上述给电装置(9)具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的电压大致相关的量的输出量检测装置(23)、用来向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压电的驱动电路(21)和用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)，上述驱动电路(21)可以根据上述能力控制电路(25)生成的能力调整信号(22)设定其供电能力，上述能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行负反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，上述异常放电检测电路(14)检测偏离由上述能力调整信号(22)决定的能力设定上限的情况和偏离由上述能力调整信号(22)决定的能力设定下限的情况中的至少一种情况，由此，对于在介质势垒放电灯的光源装置的上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和在从变压器的次级输出端子到电极(5、6)之间的部分可能发生的异常放电，能够防止其危险的发生，而且既安全又经济。
进而，上述给电装置(9)具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的电压大致相关的量的输出量检测装置(23)、用来向上述电介质势垒放电灯(1)供给交流高压电的驱动电路(21)和用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)，上述驱动电路(21)可以根据上述能力控制电路(25)生成的能力调整信号(22)设定其供电能力，上述能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，上述异常放电检测电路(14)检测上述能力调整信号(22)所具有的在规定频率范围内的涨落成分是否在规定的水准以上，由此，对于在介质势垒放电灯的光源装置的上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和在从变压器的次级输出端子到电极(5、6)之间的部分可能发生的异常放电，能够防止其危险的发生，而且既安全又经济。
再进而，上述给电装置(9)在上述驱动电路(21)的后级具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)，上述异常放电检测电路(14)检测由输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)所具有的在规定频率范围内的涨落成分是否在规定的水准以上，由此，对于在介质势垒放电灯的光源装置的上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和在从变压器的次级输出端子到电极(5、6)之间的部分可能发生的异常放电，能够防止其危险的发生，而且既安全又经济。
工业上利用的可能性
本发明涉及利用所谓电介质势垒放电，使放电用气体发光发热，利用它的光源装置例如是利用激发发光产生紫外线等的电介质势垒放电灯和兼用荧光体的被称之为惰性气体灯等的电介质荧光放电灯光源装置。
作为放电用气体，使用任何一种气体都可以，水银等金属蒸气、称之为金属卤化物的气体或它们与卤素的混合物和化合物都有效。此外，作为放电用气体，可以使用氖、氩、氪、氙、氡等惰性气体，或它们与氟、氯、溴等卤素混合物和化合物，这些都有效。还有，在密封体(2)的里面或外面的至少一部分上形成荧光体层，利用放电用气体产生的放射光激励荧光体，发出可见光等，本发明对于这样的荧光灯也很有用。

Claims (3)

1.一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)；其特征在于：上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电；
上述给电装置(9)具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的电压大致相关的量的输出量检测装置(23)、用来向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电的驱动电路(21)和用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)，上述驱动电路(21)可以根据上述能力控制电路(25)生成的能力调整信号(22)设定其供电能力，上述能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，上述异常放电检测电路(14)检测偏离由上述能力调整信号(22)决定的能力设定上限的情况和偏离由上述能力调整信号(22)决定的能力设定下限的情况中的至少一种情况。
2.一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)；其特征在于：上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电；
上述给电装置(9)具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)、用来向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电的驱动电路(21)和用来调整上述驱动电路(21)的能力的能力控制电路(25)，上述驱动电路(21)可以根据上述能力控制电路(25)生成的能力调整信号(22)设定其供电能力，上述能力控制电路(25)对上述能力调整信号(22)进行反馈控制，使上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)与输出量目标信号(26)的误差变小，上述异常放电检测电路(14)检测上述能力调整信号(22)所具有的在规定频率范围内的涨落成分是否在规定的水准以上。
3.一种电介质势垒放电灯光源装置，具有电介质势垒放电灯(1)和用来向上述电介质势垒放电灯(1)的上述电极(5、6)供给高压交流电的给电装置(9)，上述电介质势垒放电灯(1)的构造是，具有充填了利用电介质势垒放电发光的放电用气体的放电空间(3)，在用来引起上述放电用气体的放电现象的两端电极(5、6)中的至少一方和上述放电用气体之间插入电介质(7、8)；其特征在于：上述给电装置(9)具有异常放电检测电路(14)，用来检测上述给电装置(9)内的变压器(81或114)内部和从变压器的次级输出端子到上述电极(5、6)之间的部分发生的异常放电，当上述异常放电检测电路(14)检测到异常放电时，上述给电装置(9)停止向上述电介质势垒放电灯(1)供给高压交流电，上述异常放电检测电路(14)没有检测光、声、热和化学物质等特别的异常放电检测器，只是根据上述给电装置(9)的电特性来检测异常放电；
上述给电装置(9)在上述驱动电路(21)的后级具有用来检测与供给上述电介质势垒放电灯(1)的功率大致相关的量的输出量检测装置(23)，上述异常放电检测电路(14)检测由上述输出量检测装置(23)生成的输出量检测信号(24)所具有的在规定频率范围内的涨落成分是否在规定的水准以上。
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