CN1310577A - 照明装置用亮灯装置和照明装置 - Google Patents

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Abstract

无须设置特别的振荡电路就可以对照明装置进行调光的亮灯装置,具备:从商用交流电压生成直流电压的有源变换器4;切换所生成的直流电压,通过含有并联到放电管的电容器CR并根据该放电管1的等效阻抗决定谐振频率的谐振电路,向该放电管1供给高频电流的逆变器5。有源变换器4具有调节直流电压数值的三端双向可控硅开关元件7,逆变器5的开关器件Q1和Q2用在谐振电路中流动的谐振电流的相位进行控制,进行自激振荡。

Description

照明装置用亮灯装置和照明装置
本发明涉及照明装置用亮灯装置，特别是涉及逆变器方式的照明装置用亮灯装置和逆变器方式的照明装置。
近年来，把从商用交流电压变换成高频交流电压后再加到放电管上的逆变器方式照明装置开始广为使用起来。在该方式的照明装置中，放电管既可以是具备灯丝的通常的荧光灯，也可以是使用由激励线圈放出来的磁力线使之发生等离子体而不具备灯丝的无电极荧光灯。人们知道，在这样的逆变器方式的照明装置中具备调光功能，例如，在特开平8-37092号公报中所述的亮灯电路中，采用使供往谐振电路的交流电压的频率进行变化的办法，使流入放电管的电流数量发生变化来调整亮度。
在上述现有的亮灯装置中，为了使供往谐振电路的电流的频率发生变化，使用发生所希望频率的方波的可变频率的振荡电路，由于将增加元件个数故价格增高。此外为了改变照明装置的亮度，要想使频率变化，就必须对照明装置内的亮灯装置进行操作，故不能从远距离地点调整照明装置的亮度。
本发明的课题是使逆变器方式的照明装置的调光成为可能而无须设置特别的振荡电路。本发明的另外的课题是使得可以从远距离地点进行照明装置的调光。
上述课题可以借助于下述照明装置用亮灯装置来解决。该照明装置用亮灯装置，具备从商用交流电压生成直流电压的直流电压生成装置，和切换所生成的直流电压，通过含有与应当亮灯的放电管并联连接的电容器并对应于该放电管的等效阻抗来决定谐振频率的第1谐振电路装置，把高频电流供给该放电管的第1开关装置，其特征是：上述直流电压生成装置具有调节上述直流电压数值的控制装置，上述开关装置用在上述第1谐振电路装置中流动的谐振电流的相位进行控制。
在该亮灯装置中，虽然当使供往第1开关装置的直流电压发生变化，使高频交流电压的振幅发生变化时，流入放电管的电流数值也将发生变化，但是，由于放电管具有负阻特性，故放电管的等效阻抗也将发生变化，因此，第1谐振电路的谐振频率也将与之对应地变化，第1开关装置的开关频率也将变化，因而在第1谐振电路中流动的交流电流的频率发生变化。当交流电流的频率发生变化时，与放电管并联的电容器的阻抗发生变化，在放电管和该电容器中流动的电流的比发生变化，因而放电管的辉度发生变化。即，仅仅改变供往第1开关装置的直流电压，供往谐振电路和放电管的高频交流电流的频率就自动地变化，在放电管中流动的电流发生变化，因而改变亮度。因此，就不再需要以往一直必须的规定开关装置的开关频率的特别的振荡电路。
上述第1开关装置，可以由采用加上由在第1谐振电路装置中流动的电流得到的控制信号的办法，使交互地变成为导通、非导通的彼此串联连接的2个开关器件、和使上述控制信号的相位发生变化的装置构成。采用控制开关器件导通定时的办法，可以防止开关器件因寄生电容的充放电而发热的现象。
上述直流电压生成装置，由从上述商用交流电压供给电流确立上述直流电压的第1电容器，使来自上述商用直流电压的电流供往第2谐振电路装置，并把在该第2谐振电路装置中积蓄的电荷向上述第1电容器中移动的第2开关装置构成，该第2开关装置和上述第1开关装置可以兼用。如果这样地构成，则可以放大供往开关装置的直流电压。
上述本发明的另外的课题，可以用具有通信功能的照明装置用亮灯装置来解决。该亮灯装置具备由通过电灯线供给的商用交流电压生成高频电流，供往应当亮灯的放电管的逆变器部分、和通过该电灯线与外部之间进行通信的接口部分，其特征是：上述逆变器部分具备由通过电灯线供给的商用交流电压生成直流电压的直流电压生成装置、切换所生成的直流电压，通过含有与上述放电管并联连接的电容器的谐振电路向该放电管供给高频电流的开关装置、和根据从外部供给的信号控制该开关装置的开关的驱动电路，上述通信接口部分具备包括与亮灯控制有关的信息在内把已重叠到上述商用交流电压上的模拟信号，从该商用交流电压中抽取出来的滤波装置、和根据来自该滤波装置的信息，使上述驱动电路装置生成规定开关的开始、停止和开关频率中的至少一者的数字控制信号的装置、和把该数字控制信号送往上述驱动电路装置的亮灯控制装置。
若使用具有通信功能的该亮灯装置，则可以借助于通过电灯线从外部发送信号的办法，使加在放电管上的交流电压的频率变化，因此可以从远距离地点调整放电管的亮度。
上述逆变器部分具备把有关亮灯状态的信息作为数字亮灯状态信号而生成的第1传感器，上述通信接口部分可以把来自该第1传感器的数字亮灯状态信号变换成模拟信号，重叠到商用交流电压上后，通过电灯线送往外部，此外，该逆变器部分还具备检测放电管的有无和放电管的寿命末期的第2传感器，上述通信接口部分，可以把含有由上述第1传感器和该第2传感器检测出来的信息的数字亮灯状态信号变换成模拟信号，重叠到商用直流电压上，并通过电灯线送往外部。借助于此，就可以以良好的效率进行照明装置的管理和维修作业。
上述亮灯装置可以具有存储装置，用于存储在从放电管开始亮灯后的一定期间以最大光束使之亮灯，在经过了该期间后，进行控制使得用比最大光束小的光束亮灯的控制图形。借助于此，就可以效率良好地使用照明装置，可以削减能耗。
图1是本发明的实施例1的框图。
图2是说明本发明的亮灯装置的原理的说明图。
图3是说明调光器的导通相位角控制的动作的说明图。
图4的波形图示出了现有的亮灯装置的调光器输出电压与逆变器供给直流电压之间的关系。
图5是本发明的亮灯装置的实施例1的电路图。
图6的曲线图对比地示出了在使用有源变换器和不使用有源变换器的情况下，调光器的导通相位角与逆变器供给直流电压之间的关系。
图8是本发明的实施例2的亮灯装置的电路图。
图9的曲线图示出了图8的亮灯装置中的调光器的导通相位角与逆变器供给直流电压与灯泡功率的关系。
图10的曲线图示出了图8的亮灯装置中的灯泡功率与灯泡的亮度的关系。
图11是使用本发明的照明装置的照明系统的构成图。
图12的波形图示出了重叠到商用交流电压上的亮灯控制信号。
图13是本发明的具有通信功能的亮灯装置的实施例1的电路图。
图14是在图13的亮灯装置中使用的滤波电路的电路图。
图15是本发明的具有通信功能的亮灯装置的实施例2的电路图。
图16的电路图示出了图15的亮灯装置的栅极驱动电路的细节。
图17是本发明的具有通信功能的亮灯装置的实施例3的电路图。
图18是图17的亮灯装置的电源电路的说明图。
图19示出了图17的亮灯装置的电源电路的变形例。
图20示出了本发明的具有通信功能的亮灯装置的亮灯控制图形的例子。
图21是本发明的具有通信功能的亮灯装置的实施例4的电路图。
图2是说明本发明亮灯装置的原理的说明图。放电管1既可以是具备灯丝的通常的荧光灯泡，此外，也可以是用由励磁线圈放出的磁力线使之产生等离子体的无电极荧光灯泡等不具备灯丝的照明灯泡。借助于控制装置6把用来进行辉度调整等的控制信号重叠到商用交流电源AC上，检测控制信号的开关装置2把与控制信号相应的直流电压或用来控制放电管1的信号提供给逆变器5。
图1是本发明的亮灯装置的实施例1的框图。商用交流电源AC用作为控制装置的调光器7进行相位控制，如图3所示，仅仅在相当于用箭头表示的的导通相位角的期间才输出电压。用虚线表示的波形是向调光器7输入的商用电源电压。在图1中，调光器7的输出电压被整流器整流，该整流电压被作为开关装置的有源变换器4变换成与导通相位角相应的电压。加到逆变器5上的电压，是用变换器4得到的直流电压，逆变器5把该直流电压变换成高频交流电压，加到放电管1上使之亮灯。
现有的逆变器方式的亮灯电路，用整流器3对商用交流电源AC进行整流，为了用平滑脉动电流的电容器得到直流，对于调光器7变成为容性阻抗，在调光器7的三端双向可控硅开关元件导通之后，立即从交流电源AC流入陡峻的冲流，调光器7误动作。图4示出了现有的亮灯装置中的调光器的输出电压、来自AC电源的输入电流和直流电压的波形。在直流电压变得比调光器7的输出电压还低的时候，从AC电源流入冲流，由于调光器不能正常地动作，故存在着调光器7的输出电压不能进行相位角控制的问题。
对此，在图1所示的构成中，把有源变换器4设置为使得对于调光器7不能把亮灯电路看成是容性阻抗，作成为使得流入与调光器7的输出电压波形同样的输入电流。借助于此，可以实现白炽灯泡那样的电阻性负载，同时还可以消除电压和电流的相位差，实现高功率因数。
图5是上述本发明的实施例1的电路图。在图5中，把用由二极管电桥构成交流电源AC的整流器3进行整流得到的电压，通过由电感L2、L3和电容器4构成的低通滤波器，用谐振式的有源变换器4变换成直流电压。再用逆变器把该电压变换成高频电压供给放电管1使之进行高频亮灯。
有源变换器4和逆变器5兼用非互补式的2个电力半导体开关器件Q1、Q2。各个开关器件Q1、Q2是N沟功率MOSFET，具备输入电流的漏极端子、输出电流的源极端子和加控制电压的栅极端子，采用给栅极端子加或不加控制电压的办法使在漏极和源极之间流动的电流通流或切断。MOSFET在朝向源极端子的方向上并列地内置有二极管，变成为可以双向通电。以后，把内置Q1的二极管叫做QD1，把内置Q2的二极管叫做QD2。
在有源变换器4中，在低通滤波器的电感L2和电容器C4之间的接点和平滑用的电容器C1的高电位一侧之间，正向串联连接二极管D1和D2。此外，在D1和D2的接点与连接成半桥构造的Q1、Q2的接点间，插入使电容器C2和电感L1串联连接起来构成的谐振电路。
逆变器5具备连接在直流电源的正负极间的开关器件Q1、Q2，在Q2的漏极-源极上，连接使电感L4、LR和谐振用电容器CR串联连接起来构成的串联谐振电路。此外，放电管1并联地连接到谐振用电容器CR上。电感L5、L6是设置在电感L4上的反馈线圈，电感5与电容器C5并联连接起来连接到开关器件Q1的栅极-源极之间，电感L6与电容器C6并联连接起来连接到Q2的栅极-源极之间。
各个开关器件Q1、Q2借助于电感L5、L6反馈流入电感L4的高频电流，进行自激振荡。也可以把电感L4兼用为谐振用的电感。在这里，逆变器的开关频率设定为使得比由逆变器5的LR与谐振电容器CR决定的谐振频率高。即，把开关频率设定得比谐振频率高，使得与逆变器的输出电压比起来谐振电流相位滞后。
如果开关频率靠近谐振点，则谐振电路的阻抗就减小一个与上述靠近相应的量，就可以得到维持放电管的亮灯所必要的高电压。但是，若用这样的自激式的逆变器，则不可能任意地改变开关频率。因此，采用改变供给逆变器的直流电压的振幅的办法，控制放电管的功率，改变放电管的亮度。例如在降低直流电压的同时减少谐振电流，流入放电管的电流也将减少。由于放电管具有负阻特性，故随着电流的减少等效电阻值将增加。由于放电管并联连接到谐振用电容器上，故当放电管的电阻值增加后，谐振频率将增高，借助于自激振荡进行动作的逆变器的开关频率将自动地增高。因此，采用使谐振用电容器的阻抗减少，放电管的等效电阻增加，流入各自中去电流的比率发生变化的办法，改变放电管的功率。即，采用使逆变器的直流电压变化的办法，就可以使开关频率自动地变化，就可以进行放电管的功率控制。其次对根据调光器的导通相位角控制直流电流的有源变换器进行说明。
采用用高频使开关器件Q1、Q2交互地通(ON)、断(OFF)的办法，从交流电源AC向有源变换器4的电感L1和电容器C2流入电流，使二极管D1和D2的连接点的电压变化以使平滑用电容器C1充电。因此，由于输入电流相应于商用交流电源的电压进行流动，故采用使相应于开关而流动的高频电流通过低通滤波器的办法，如图6所示，输入电流将变成为与调光器7的输出电压波形同样的波形。加在逆变器上的直流电压，随着有源变换器4的电感L1和电容器C2的合成阻抗的大小而变化，因此，采用减小阻抗的办法，如图6所示，使直流电压变成为比调光器的输出电压还高是可能的。
此外，把由电感L1和电容器C2决定的谐振频率，设定得比逆变器的开关频率还低，使得在有源变换器中流动的谐振电流比逆变器的输出电压相位滞后。如果可以用调光器5控制交流电源电压的导通相位角，则电容器C1的充电电流将相应于该相位角而变化。为此，直流电压也将变化，直流电压对导通相位角的关系将变成为图7那样。
在这里，对使用现有的变换器的情况下和设置本实施例中的有源变换器的情况下的直流电压的变化的不同进行说明。例如，在导通相位角从50度变化为150度的情况下，若用现有的变换器，则调光器将进行误动作的同时，直流电压从V1到V2仅仅变化ΔVa。另一方面，若用有源变换器，则直流电压从V3到V4仅仅变化ΔVb。直流电压V3、V4分别比V1、V2大，电压变化ΔVb比ΔVa大。通过使用有源变换器，就可以防止调光器的误动作，还可以使直流电压比商用交流电源电压还大。在本实施例中，采用增大供往逆变器5的直流电压的振幅变化的办法，使放电管的输出功率也变化得大。借助于此，就有可能使放电管的亮度相应于AC的导通相位角变化得大。
图8是本发明的亮灯装置的实施例2的电路图。在图8中，对那些与图5相同的构成要素赋予同一标号而省略其说明。在实施例2中，有源变换器4和逆变器5，兼用互补式的2个功率半导体开关器件Q1、Q3。与上述实施例1不同，开关器件Q1是N沟MOSFET，Q3是P沟MOSFET，二者互补。Q1的源极端子和漏极端子间内置回流二极管(以后，叫做QD1)。Q3的漏极端子和源极端子间内置回流二极管(以后，叫做QD3)。开关Q1、Q3的各个源极端子用公用的连接点S进行连接，各个栅极端子则用连接点G进行连接。向Q1、Q3的源极-漏间流动的电流，用连接点G和连接点S间的同一电压控制。
在连接点S和电容器C1的负极间，连接含有电容器Gf和谐振用电感LR、谐振用电容器CR和直流成分除去用电容器Cd的谐振负载电路，放电管1与CR并列地插入。谐振负载电路的电容器Cd也可以不要。此外，谐振负载电路也可以连接在连接点S和电容器C1的正极间。在这些谐振负载电路中流动的电流的频率，由各个器件的值决定。
采用使开关器件Q1、Q3交互地进行通断(ON OFF)的办法，在谐振负载电路中流动双向电流，使放电管亮灯。连接在开关Q1的漏极和源极间的电容器C7，调整两个开关的漏极-源极间的电压变化。电容器C7即便是连接在Q3的漏极-源极间也可以起到同样的作用。
在控制开关Q1和Q3的导通状态的栅极驱动电路中，含有连接到谐振负载电路上的电容器Cf。电容器Cf为了使栅极驱动电路动作，由在谐振负载电路中流动的电流获得驱动电压。在设电容器Cf的一端为F点时，在连接点G和F点之间，连接电感Lg和电容器Cs。电感Lg给对于在谐振负载电路中流动的电流的栅极和源极间的电压提供相位差。电容器Cs起着除去重叠到加在栅极和源极间的交流电压上的直流成分的作用。
在栅极和源极间并列地设有在相反方向上串联连接的齐纳二极管ZD1、ZD2。它们在开关器件Q1、Q3的栅极、源极间加上了过电压的情况下，起着防止器件损坏的作用。此外，在栅极和源极之间，连接电容器Cg，调整栅极、源极间的电压变化。即，在开关Q1、Q3交互地通断之际，起着对直到一方的开关断开，另一方的开关接通为止的空载时间进行补偿的作用。在开关Q1、Q3中流动的电流，是使在谐振负载电路中流动的电流和在有源变换器中流动的电流进行合成后的电流，在有源变换器中流动的电流，由于相应于商用交流电源的电压而进行变化，故开关Q1、Q3的电流也要进行变化。借助于此，开关Q1、Q3的栅极电压低于阈值，在切断的那一时刻，断开之际的电流的大小不同。在开关切断之后，由于开关Q1、Q3的寄生电容和电容器C7将借助于该电流而进行充电或放电，故开关的漏极和源极间的电压变化成直流电压的正电位或负电位的时间不同。在这里，如果在漏极和源极间的电压正在变化的期间内栅极电压超过了开关的阈值，则在电容器C7和开关Q1或Q3的路径中流动穿通电流，从而会招致开关发热。在本实施例中，借助于由上边所说的那样的电容器Cf、Cgs和电感Lg构成的驱动电路给开关的栅极电压提供恰当的相位差，来控制开关变成为ON的定时。可以相应于负载的谐振频率变化或在开关中流动的电流的大小来提供该相位差，防止穿通电流。
在图8中，在启动时，若随着交流电源AC的电压上升电容器C1的直流电压增加，则电流在连接在Q1的漏极和栅极间的电阻R1、电感Lg、电容器Cs、Cf和连接在Q3的源极和漏极间的R2的路径中流动，连接点G的电压，即栅极和源极间的电压将渐渐增加。当栅极和源极间的电压超过了开关器件Q1的阈值电压时，Q1就接通，由于电流从连接点S向连接点F流动，故连接点F的电压将减小。因此，栅极和源极间的电压将很快地低于Q1的阈值电压，故Q1变成为切断。在这里，由于连接在连接点F和连接点S之间的电容器Cf和电容器Cgs和电感Lg构成LC谐振电路，故在LC谐振电路中流动的电流会因电容器Cf的些许电压变化而增加，于是，栅极和源极间的电压振幅增加。借助于这样的振荡现象，开始进行Q1、Q3交互地变成为接通和切断的开关动作。与上边所说的实施例1一样，采用用高频使开关器件Q1、Q3交互地进行通断的办法，电流从交流电源AC向有源变换器4流动，根据调光器7的输出使电容器C1充电，控制直流电压。
图9示出了在图8的实施例中的直流电压和灯泡功率与AC的导通相位角的关系。在图9中，当导通相位角变小时，直流电压慢慢地减少，灯泡功率与此相伴随地减小，灯泡的亮度与灯泡功率有图10所示那样的关系，当灯泡功率从18W减少到6W时，在亮度以18W为100％的情况下，在6W时将变成为40％。如上所述，在实施例2中，商用交流电源的导通角可以用调光器进行控制。即便是在电灯线上重叠有导通相位角控制信号的情况下，也可以根据该相位角控制信号调整放电管的输出功率。
图11是用本发明的照明装置构成的照明系统的构成图。该图，如图12所示，示出了把亮灯控制信号重叠到从电力企业40那里用电灯线41供给的商用交流电压上，控制已连接到电灯线上的多个亮灯装置100～103的照明系统。在图11中，连接在电力企业和电力用户间的电灯线上的入口42，例如起着电力企业监视电力用户的电力使用量，或者用来控制电力量接口的作用。串联连接在入口42和连接装置90～93之间的电灯线上的控制装置6，起着控制亮灯装置的集中终端的作用。亮灯装置100～103被连接到连接装置90～93上。
连接装置90～93具备已经预先存储好连接装置的安装位置信息的装置。为此，控制装置6就可以识别各个连接装置的位置，采用把该位置信息重叠到控制信号上的办法就可以个别地控制亮灯装置。此外，采用使连接装置对是否已连接上亮灯装置进行检测，并送往控制装置6的办法，控制装置就可以判断亮灯装置的有无。
进行照明装置的亮度的调整等的电学机器43可以连接到电灯线41上，并通过控制装置6在亮灯装置100～103之间进行信息通信。下边，对在这样的系统中，具有用电灯线41进行电灯线通信功能的亮灯装置进行说明。
图13示出了在上述照明系统中使用的具有通信功能的亮灯装置的实施例1。逆变器5由非互补式的2个功率半导体开关器件Q1、Q2和控制开关的导通状态的栅极驱动电路5a构成。在本实施例中，具备由耦合电容器22和滤波电路2a、信号放大电路2b、调制解调电路2c和亮灯控制电路2d构成的通信接口2，接收来自控制装置6的控制信号，此外，还向控制装置6发送信号。
耦合电容器22用来使电灯线和通信接口电隔离，也可以使用耦合变压器来取代耦合电容器22。含于通信接口2中的滤波电路2a，是仅仅通过在电灯线通信中所使用频段的信号，除去频段外信号的带通滤波器。该滤波器如图14所示，采用作成为对例如电容器23、25和开关27及运放26构成的带开关的电容滤波器进行组合的构成的办法，单片化是可能的。
信号放大电路2b在控制装置6和亮灯装置之间的通信距离长且信号在电灯线中传播过去的期间已经衰减的情况下，为了得到正确的信号，就要对信号进行放大。此外，在从亮灯装置把信号重叠到电灯线的交流电压上的情况下，也起着同样的信号放大的作用。调制解调电路2c，对从电灯线通过滤波电路2a、信号放大电路2b送来的模拟信号进行解调后输出数字信号，此外，对数字信号进行调制后输出模拟信号。亮灯控制电路2d解读从调制解调电路2c输出出来的数字信号，例如，如果是使放电管的亮度一直变暗到80％为止的指令，则输出控制信号使得逆变器的开关频率变得比现状高。在从栅极驱动电路5a送出通报逆变器状态的信号的情况下，就解读该信号并向调制解调电路2c输出数字信号。
栅极驱动电路5a是向逆变器提供驱动信号，驱动高侧和低侧的开关器件Q1、Q2的电路。该驱动电路具备把以低侧为基准电压的驱动信号变换成以高侧为基准电压的信号的电平移动电路。此外，栅极驱动电路5a还内置振荡器，根据来自亮灯控制电路2d的控制信号，控制逆变器的开关频率，同时向亮灯控制电路2d传送开关频率信息，通报逆变器的亮灯状态。
图15示出了本发明的具有通信功能的亮灯装置的实施例2。在本实施例中，逆变器由连接在直流电源间的互补式开关构成，开关的控制信号的基准电位与直流电源的基准电位不同。这样的互补式开关的栅极驱动电路，其基准电位总是变动，要想向驱动电路传送信号，就必须使信号发送一侧和接收一侧电隔离。
在本实施例中，具备如图13所示那样的由耦合电容器22和滤波电路2a、信号放大电路2b、调制解调电路2c、亮灯控制电路2d构成的通信接口2，在含有栅极驱动电路5a的逆变器控制部分和通信接口2之间，为了使它们电隔离，同时进行双方间的信号传送，设有隔离器24。通信接口2与在图13中说明的接口是一样的，故省略其说明。
图16示出了驱动互补式开关Q1、Q2的栅极驱动电路5a的电路构成。连接在平滑用电容器C1的正电位和负电位之间的互补式开关Q1、Q3的控制节点G上，连接有使P沟晶体管Q4和N沟晶体管Q5进行漏极连接的CMOS晶体管的输出节点。此外，在基准节点S上则连接有使P沟晶体管Q6和N沟晶体管Q7进行漏极连接的CMOS晶体管的输出节点。从节点V1和V1G向CMOS晶体管上供给直流电压。通过缓冲器5从振荡器14向各个CMOS晶体管的控制输入送栅极驱动信号，根据该信号对开关器件的导通状态进行控制。振荡器14把通过隔离器24从亮灯控制电路2d送来的控制信号20作为输入，产生所希望的频率，控制开关频率，同时输出通报逆变器状态的状态信号21。
在图15中，在用控制装置6高速地控制多台亮灯装置的情况下，通信接口和逆变器的控制部分之间的信号传送速度也必须高速地进行，结果变成为隔离器21的性能将左右亮灯装置的应答性。
图17示出了具有具备与这样的要求对应的隔离器的通信功能的亮灯装置的实施例3。本实施例具备：具有与在图15中说明的实施例同样的接口功能的控制电路18和具有逆变器控制功能的驱动电路17。
控制电路18的互补信号发生器18e从亮灯控制电路18取得数字信号，此外，驱动电路17的互补信号发生器17c从栅极驱动电路17a取得数字信号，分别产生相位差180度的2个信号。该信号借助于驱动电路8、11分别向耦合电容器9、12输入，互补式信号变成为微分波形。驱动电路17的传感器电路10、控制电路18的传感器电路13，检测微分波形，输出脉冲的上升边、下降边的定时信息。驱动电路17的触发器17f、控制电路18的触发器18f，分别根据来自传感器电路10、13的定时信息，再生从亮灯控制电路和栅极驱动电路输入进来的数字信号。再生后的数字信号，分别通过缓冲器17g和18g输入到栅极驱动电路17a和亮灯控制电路。
耦合电容器9、12，具有使通信接口和逆变器的控制部分进行电隔离的同时使信号向双方传送的功能。如上所述，由于使用电容器的隔离器，其周边电路用逻辑电路构成，信号延迟小，故高速性是优良的。
驱动互补式开关Q1、Q3的栅极驱动电路17a，与在图16中说明的电路是一样的。在驱动电路17中具备检测放电管的有无和寿命末期的电路17b的情况下，当从该电路17b向栅极驱动电路17a输入寿命末期信号时，为了防止逆变器受损伤，可以使振荡器的振荡停止。
在现有技术所使用的非互补式开关中，为了驱动逆变器，必须有互为逆相位的2个控制信号，必须有电平移动电路，所以驱动电路就变成了高电压电路。对此，上述实施例的互补式开关的栅极驱动电路可以用使CMOS晶体管、振荡器和缓冲器组合起来的简单的电路构成，可以用一个控制信号控制逆变器，因此，驱动电路变成为低电压电路，组装到IC中是容易的。此外，使用电容器的隔离器，如上所述，可以由逻辑电路构成，包括通信接口在内，装配到同一个晶片上边是可能的。因此，可以使图17的用虚线围起来的部分单晶片化。
其次，用图18，对向驱动电路17和控制电路18供给电能的电源电路进行说明。
在图18中，含于驱动电路17中的栅极驱动电路的基准电位将变成为与电容器C1的电压，即与直流电源不同的电位，在这里，利用的是采用在谐振用电感LR中设置2次线圈L7，在电感LR中流动谐振电流的办法产生的2次线圈的电压。借助于该电压，在电容器C8中，充电电流通过二极管D3流动，变成为与C8两端的电压电位不同的直流电压源，供往驱动电路17的节点V1和V1G。另一方面，控制电路18的基准电位与C1的基准电位是相同的，采用把电阻R3和电容器C9连接在C1的正负电极间，用C1的电压进行充电的办法，得到直流电压。
在这里，控制电路18的基准电位与驱动电路17一样，也可以作成为与C1不同的电位，在这种情况下，如图19所示，在谐振用电感中再设置一个2次线圈，利用在该线圈中产生的2次电压。用该电压，通过二极管D4使电容器C3充电，把D3的两端电压供给与驱动电路17的节点V2和C1不同的基准电位的节点V2G。图18的亮灯装置的启动时的动作，与在图8中说明的自激式振荡现象是一样的，开关Q1、Q3虽然开始进行交互通断的开关动作，但是，由于在启动后，在谐振用电感LR中电流流动，且给驱动电路17加上直流电压，所以，将向利用驱动电路17的他激式驱动转移。
图20示出了用控制装置控制具有上边所说的那样通信功能的亮灯装置时的亮灯控制图形的例子。若在时刻t0开始亮灯，则随着放电管内部的水银蒸汽的上升，亮度渐渐地增加。在时刻t1达到100％的全光状态。若在时刻t2从控制装置发送节能运行模式的信号，则亮灯装置就把栅极驱动电路的开关频率控制得高一点，使灯泡功率稍许降低，使亮度保持约80％的状态。该节能运行模式，是这样一种模式：虽然会使放电管的亮度从全光状态变暗约20％，但是采用慢慢地变暗而不是急剧地改变亮度的办法，把亮灯装置控制为不会令人感到暗。在时刻t3，发送使放电管的亮度进一步降低的控制信号，亮灯装置提高开关频率，使灯泡功率进一步降低，进行调光。这样一来，采用用控制装置对亮灯装置进行控制的办法，借助于上边所说的节能运行模式，使得人们注意不到变暗那种程度地调整放电管的亮度，就可以减少亮灯装置的能耗。采用把放电管的状态，例如，灯泡的有无或寿命末期传达给控制装置的办法，放电管的交换等的维护管理将变得容易起来。
图21是本发明的具有通信功能的亮灯装置实施例4的电路图。该亮灯装置具备滤波电路51、信号放大电路52、调制解调电路53、亮灯控制电路54、栅极驱动电路55和放电管寿命末期检测电路56。在上边所说的图17的亮灯装置中，设置在通信接口和逆变器控制部分之间的隔离器，虽然使用的是电容器，但是在本实施例中，作为隔离器使用的是变压器19。这样一来，在使用变压器的情况下，通信接口的亮灯控制电路54解读从调制解调电路53输出的数字信号，并把与该信号对应的信号输出至变压器19。此外，在通过变压器19从逆变器控制部分发送逆变器的状态信号的情况下，解读该模拟信号并向调制解调电路53输出数字信号。栅极驱动电路53采用把通过变压器19送来的模拟信号作为输入，产生所希望的频率，控制开关频率的办法进行放电管1的调光。此外，当从寿命末期检测电路56输入信号时，为了防止逆变器的损伤，在停止振荡的同时，还把与该状态对应的模拟信号输出至变压器19。
倘采用本发明，则可以进行逆变器方式的照明装置的调光而无须设置特别的振荡电路。此外，还可以从远距离的地方进行逆变器方式的照明装置的调光。

Claims (16)

1．一种照明装置用亮灯装置，具备：从商用交流电压生成直流电压的直流电压生成装置，和切换所生成的直流电压，通过含有与应当亮灯的放电管并联的电容器并且对应该放电管的等效阻抗决定谐振频率的第1谐振电路装置，把高频电流供给该放电管的第1开关装置，上述直流电压生成装置具有调节上述直流电压数值的控制装置，上述开关装置的切换用在上述第1谐振电路装置中流动的谐振电流的相位进行控制。
2．权利要求1所述的照明装置用亮灯装置，其中，上述第1开关装置具备：采用加上由在第1谐振电路装置中流动的谐振电流得到的控制信号的办法，使交互地变成为导通、非导通的彼此串联连接的2个开关器件；和使上述控制信号的相位发生变化的装置。
3．权利要求1所述的照明装置用亮灯装置，其中，上述直流电压生成装置具备：从上述商用交流电压供给电流确立上述直流电压的第1电容器；把来自上述商用交流电压的电流供往第2谐振电路装置，并使在该第2谐振电路装置中积蓄的电荷向上述第1电容器中移动的第2开关装置，该第2开关装置和上述第1开关装置兼用。
4．权利要求3所述的照明装置用亮灯装置，其中，上述第1开关装置的开关频率比上述第2谐振电路装置的谐振频率和无放电管时的上述第1谐振电路装置的谐振频率高。
5．权利要求1所述的照明装置用亮灯装置，其中，调整上述直流电压数值的控制装置由控制交流电源的导通相位角的器件构成。
6．一种具有通信功能的照明装置用亮灯装置，该亮灯装置具备由通过电灯线供给的商用交流电压生成高频电流并供往应当亮灯的放电管的逆变器部分、和通过该电灯线与外部之间进行通信的接口部分，
上述逆变器部分具备：由通过电灯线供给的商用交流电压生成直流电压的直流电压生成装置；切换所生成的直流电压，通过含有与上述放电管并联连接的电容器的谐振电路向该放电管供给高频电流的开关装置；和根据从外部供给的信号控制该开关装置的开关的驱动电路装置，
上述通信接口部分具备：包括与亮灯控制有关的信息在内把已重叠到上述商用交流电压上的模拟信号，从该商用交流电压中抽取出来的滤波装置；和根据来自该滤波装置的信息，使上述驱动电路装置生成规定开关的开始、停止和开关频率中的至少一者的数字控制信号的装置；和把该数字控制信号送往上述驱动电路装置的亮灯控制装置。
7．权利要求6所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其特征是：上述逆变器部分具备把有关亮灯状态的信息作为数字亮灯状态信号而生成的第1传感器，上述通信接口部分把来自该第1传感器的数字亮灯状态信号变换成模拟信号，重叠到商用交流电压上，通过电灯线送往外部。
8．权利要求7所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其特征是：具备使上述逆变器部分和上述通信接口部分电隔离的隔离器。
9．权利要求8所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其特征是：上述隔离器由电容器或变压器构成。
10．权利要求7所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其中，上述亮灯控制装置和上述栅极驱动电路装置具备：生成相位差180度的2个互补信号并分别作为控制信号和亮灯状态信号送出的互补信号产生装置：和用所接受到的互补信号分别再生控制信号和亮灯状态信号的装置。
11．权利要求10所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其特征是具备使上述逆变器部分和上述通信接口部分电隔离的电容器，上述再生装置具有根据来自该电容器的微分波形获得脉冲的上升沿、下降沿的信息的一对检测电路；根据来自该检测电路的信息再生信号的触发器；一时性地存储再生后的信号的缓冲器。
12．权利要求7所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其特征是：上述逆变器部分具备检测放电管的有无和放电管的寿命末期的第2传感器，上述通信接口部分，把包括由上述第1传感器和该第2传感器检测出来的信息在内的数字亮灯状态信号变换成模拟信号，重叠到商用直流电压上，并通过电灯线送往外部。
13．权利要求6所述的具有通信功能的照明装置用亮灯装置，其中，上述亮灯控制装置具有存储装置，用于存储在从放电管开始亮灯后的一定期间以最大光束使之亮灯，在经过了该期间后，进行控制使得用比最大光束小的光束亮灯的控制图形。
14．一种照明装置，具备权利要求6所述的亮灯装置和把该亮灯装置连接到电灯线上的连接装置，该连接装置具有：存储安装位置的存储装置；和通过电灯线把表明该安装位置的信号送往外部的发送装置。
15．权利要求14所述的照明装置，其中，上述连接装置具有产生表明已经连接上亮灯装置的信号，并送往上述发送装置的装置。
16．权利要求14所述的照明装置，其中，上述连接装置具有产生表明从电灯线所供给的电流的信号，并送往上述发送装置的装置。
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