CN1674755A - 放电灯点灯装置以及照明装置 - Google Patents

Abstract

能够在直流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器的容量上不受限制地使用额定功率不同的放电灯。不会产生因预热过剩导致灯寿命缩短以及损耗不必要的功率。而且，不会增加为预热而使用的零部件数量。在直流电源电路(4)上连接逆变器电路(10)，在逆变器电路的MOS型FET12上并联连接镇流用的第2电感器(15)以及谐振用电容器(16)构成的串联电路，并且同时在谐振用电容器上并联连接放电灯(17)并构成谐振电路。在第2电感器(15)的次级上添设一对的预热绕组(18a，18b)，将一个预热绕组(18a)与放电灯的一个的灯丝(17a)连接，将另一个预热绕组(18b)与放电灯另一个的灯丝(17b)连接并形成预热电路。将逆变器电路的振荡频率设定在谐振电路无负载时的谐振频率附近。

Description

放电灯点灯装置以及照明装置

技术领域

本发明涉及能够点亮额定功率不同的多种的放电灯的放电灯点灯装置以及具备该放电灯点灯装置的照明装置。

背景技术

以往，作为这种放电灯点灯装置，具备：设有串联连接在直流电源电路的输出端子之间且以高频交替地导通、截止的一对开关元件的逆变器电路；与各开关元件的任意一个并联连接并且至少由一个电感器、电容器及放电灯构成的谐振电路，谐振电路的电容器通过放电灯的灯丝与放电灯并联连接，到放电灯开始点灯的规定的预热时间内从逆变器电路向放电灯的灯丝供给预热电流，对于由成为规定全光束的灯电流为大致一定的、额定功率不同的多种的荧光灯构成的放电灯，正常点灯时，与放电灯种类无关地以设定在谐振电路无负载时的谐振频率附近的第1频率使逆变器电路工作，与使用放电灯的种类无关地，取直流电源电路输出电压为320V～440V范围的任意值(例如，专利文献1等)。

已知，在变形半桥形逆变器电路的中点即串联连接的一对开关元件中的一个开关元件上，通过隔直电容器并联连接预热变压器和电容器的串联电路，预热变压器具有作为次级绕组的2个预热绕组，用该各预热绕组进行放电灯的灯丝预热(例如，专利文献2等)。

〔专利文献1〕特开2002-117996号公报

〔专利文献2〕特开2003-168584号公报

然而，专利文献1所记载的方案由于是通过谐振电路的电容器流过预热电流，预热电流量则由灯电压、逆变器电路的工作频率以及谐振电容器的容量来决定。因此，为了不使放电灯寿命恶化，存在必须是预热电流为适量的限制。

又，在装有灯电压为2倍以上的放电灯的情况下，流过灯丝的电流与灯电压成比例且为2倍，以灯电压最低的灯来设计预热量的情况下，对于灯电压高的灯，由于预热电流为约2倍，因预热过剩灯寿命会缩短或者产生不必要的功率损耗，再者，若以灯电压高的灯来涉及预热量的情况下，对于灯电压低的放电灯，有预热不的问题。

如此，对于电容器预热方式，若使用于额定功率不同的多个放电灯时，对于直流电源电路的输出电压VDC和谐振电路的电容器电容量会产生一定的限制，由于在放电灯点灯过程中流过的预热电流量直接依赖于灯电压，存在预热过剩或预热不足的问题。

专利文献2记载的方案由于为形成预热电路而使用专用的预热变压器及电容器，因此，存在使用的部件的个数增加、构造复杂化的问题。

发明内容

对于适用于额定功率不同的多种的放电灯的放电灯点灯装置，本发明提供一种在电路设计上对于直流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器电容量不会产生限制并且即使适用额定功率不同的多种的放电灯也不会产生预热过剩或预热不足等问题、而且为预热而使用的零部件数量不会增加的放电灯点灯装置以及具备该放电灯点灯装置的照明装置。

第1方面的发明是一种放电灯点灯装置，其具有：直流电源电路；逆变器电路，与直流电源电路连接并且具有一个以上的开关元件；谐振电路，与上述开关元件连接，包含设置为不通过在电感器、放电灯及放电灯的灯丝中的电流的电容器；预热电路，在上述电感器的次级侧使预热绕组磁性耦合，通过将该预热绕组与上述放电灯的灯丝连接对该灯丝通预热电流；以及控制手段，在使得额定功率不同的放电灯点灯时，以与所述谐振电路无负载时的谐振频率大致相同的的点灯频率使上述逆变器电路工作以使得流过该放电灯的灯电流为大致恒定。

在该装置中，由于流过谐振电路的电容器的电流不流过放电灯的灯丝，因此，在进行电路设计的发明，不会对直流电源电路的输出电压以及谐振电路的电容器的容量产生限制。而且，即使使用额定功率不同的放电灯，谐振电路的电感器上产生的电压与灯电压的变化相比变化小，在使用额定功率不同的放电灯的情况下，即使灯电压发生变化，与电容器预热方式相比，对预热电流产生的影响能够减小，不会产生预热过剩或预热不足等的问题。

第2方面的发明是一种放电灯点灯装置，它是在额定功率不同的放电灯群中，比较最高灯电压对最低灯电压之比、与两者的各预热电流量之比时，预热电流量之比小。

第3方面的发明是一种放电灯点灯装置。具有：直接或间接检测流过所述放电灯的灯电流的检测手段；在使得额定功率不同的放电灯点灯时，根据所述检测手段的检测输出使上述逆变器电路工作以使得流过该放电灯的灯电流为大致恒定的控制手段。

第4方面的发明是在第1～3中任意一方面所述的放电灯点灯装置中，还具备在放电灯点灯后使流过预热电路的电流减少或截止的电流控制手段。

第5方面的发明是一种照明装置，它具备第1～3方面任意一方面所述的放电灯点灯装置；组装入该放电灯点灯装置的照明器具。

根据第1～第4方面的方面，对于适用于额定功率不同的多种的放电灯，能够提供下述的放电灯点灯装置，该放电灯点灯装置在进行电路设计的方面上也不会对直流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器的容量产生限制、且即使使用额定功率不同的多种的放电灯也不会产生预热过剩或预热不足等的问题、而且不会因预热过剩产生灯寿命缩短以及不会产生不必要的功率损耗、且为预热而使用的零部件数量不会增加。

根据第4方面的发明，能够提供一种使灯电压的变化对对预热电流几乎不产生影响并且在放电灯点灯时能够可靠地防止不需要的预热电流流过灯丝的放电灯点灯装置。

根据本发明第5方面的方面，对于适用于额定功率不同的多种的放电灯，能够提供下述的放电灯点灯装置，该放电灯点灯装置在进行电路设计的方面上也不会对直流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器的容量产生限制、且即使使用额定功率不同的多种的放电灯也不会产生预热过剩或预热不足等的问题、而且为预热而使用的零部件数量不会增加。

附图说明

图1是表示本发明第1实施形态的电路的结构图。

图2是表示本发明第2实施形态的电路的结构图。

图3是表示本发明第3实施形态的电路的结构图。

图4是表示本发明第4实施形态的组装入放电灯点灯装置的照明装置的立体图。

符号说明

2 全波整流器

4 直流电源电路

10 逆变器电路

11，12 MOS型FET

13 逆变器控制部

15 第2电感器

16 谐振用电容器

17 放电灯

17a，17b 灯丝

18a，18b 预热绕组

具体实施方式

(第1实施形态)

如图1所示，在交流电源1上连接由二极管桥式电路形成的全波整流器2的输入端子，在该全波整流器2的输出端子上并联连接电容器3。

在所述全波整流器2的输出端子上连接由升压斩波电路构成的直流电源电路4。所述直流电源电路4是，在全波整流器2的输出端子上通过斩波用的第1电感器5并联连接连接作为开关元件的第1MOS型FET(场效应晶体管)6，在该第1MOS型FET6上同极性地并联连接滤波电容器8，将从所述全波整流器2输出的脉动电压变换成所要求的直流电压。构成为由斩波控制部9对所述第1MOS型FET6进行开关控制。

在所述直流电源电路4的输出端子即所述滤波电容器8上连接逆变器电路10。所述逆变器电路10作为一对开关元件具备第2、第3MOS型FET11、12，将该各MOS型FET11、12的串联电路与所述滤波电容器8并联连接。由构成控制手段的逆变器控制部13对所述各MOS型FET11、12按照一定频率的高频交替地进行导通、截止控制。

接着，在所述逆变器电路10的第3MOS型FET12上并联连接直流截去用电容器14、镇流用的第2电感器15以及谐振用电容器16的串联电路，同时，将放电灯17的灯丝17a，17b的一端并联连接在所述谐振用电容器16上，由此形成谐振电路。

在所述第2电感器15的次级侧添设一对的预热绕组18a，18b，将一个预热绕组18a与所述放电灯17的一方的灯丝17a连接，将另一个预热绕组18b与所述放电灯17的另一方的灯丝17b连接，由此形成预热电路。

将所述逆变器控制部13对各MOS型FET11、12进行导通、截止控制时的频率设定在所述谐振电路无负载时的谐振频率附近。

对于这样的构造，当接入交流电源1时，从全波整流器2输出脉动电压并供给直流电源电路4。在直流电源电路4中由斩波控制部9对第1MOS型FET6进行开关控制，在FET6导通时在第1电感器5中积蓄能量，该积蓄的能量在FET6截止时通过二极管7释放并对滤波电容器8进行充电。如此，从滤波电容器8输出所希望的直流电压并供给逆变器电路10。

在逆变器电路10中，由逆变器控制部13对MOS型FET11、12以谐振电路中无负载时的谐振频率附近的频率进行导通、截止控制。如此，在第3MOS型FET12的两端间产生矩形波的高频电压并施加给谐振电路。由此，施加在第2电感器15上的电压发生变化，在预热绕组18a，18b产生规定的电压，由此，在放电灯17的各灯丝17a，17b产生预热电流。

在放电灯17点灯之前，在放电灯17的各灯丝17a，17b之间施加高电压，使各灯丝17a，17b进行预热。利用预热后起动电压点亮放电灯17。然后，当放电灯17开始点灯时，放电灯17的各灯丝17a，17b之间施加的电压下降。如此，在放电灯17上流过一定的额定灯电流，由此维持点灯。而且，各预热绕组18a，18b上产生电压也下降，流过预热电路的电流降低。

在该装置中，作为放电灯17，能够使用灯电流为相同、额定灯功率不同的H灯FHT24、FHT32、FHT42等。即使使用这样的额定灯功率不同的放电灯，如果使逆变器电路10的振荡频率为与谐振电路无负载时的谐振频率附近大致相同的频率，则由于无负载时的逆变器输出电压变高，逆变器的负载曲线大致为恒流特性，故能够将灯电流控制为恒定。

在使用额定灯功率不同的放电灯的情况下，点灯时的灯电压不同。在电容器预热方式的情况下，灯电压的变换原样地呈现为预热电流的变换。然而，即使点灯时灯电压发生变化，在第2电感器15上产生的电压也不会与其变化成比例地发生变化，变化小。因此，即使使用额定灯功率不同的放电灯，与电容器预热方式相比在点灯过程中流过预热电路的电流不会发生很大变化。

例如，在来自直流电源电路4的输出电压为410V、第2电感器15的电感为1.35mH、谐振用电容器16的电容为3300pF、点灯频率为77kHz的情况下，对于FHT24W的荧光灯，灯电流约为285mA、灯电压约为70V。对于FHT42W的荧光灯，灯电流与FHT24W的大致相同，灯电压约为140V。另外，这时第2电感器15上产生的电压在FHT24W时约为200V，在FHT42W时约为240V。即，即使灯电压为2倍，在第2电感器15上产生的电压也仅增加1/6左右。如此，相对于能够将灯电流控制为大致恒定的、额定功率最低的电压和最高的电压之比，能够将两者的预热电流量之比减小。

与此不同的是，在电容器预热方式中，由于预热量为2πf×灯电压，因此，灯电压成为2倍时，预热电流也为2倍。

如此，通过由产生在第2电感器15上的电压使得产生预热电流，即使从额定灯功率小的放电灯切换到额定功率大的放电灯，在灯丝17a，17b上也不会流过大的预热电流。由此，能够减少预热电流引起的功率损耗，能够防止因过剩灯电流造成的灯寿命缩短的情况。

由于没有将谐振电路的谐振电流作为预热电流，因此，在谐振用电容器16中没有流过预热电流。因此，在进行电路设计的方面上来自直流电源电路4的输出电压及谐振用电容器16的容量不会收到限制，电路设计变得容易。

第2电感器15构成装置所必要的谐振电路，而并不是为预热专门使用的。因此，即使在第2电感器15的次级侧添设一对预热绕组18a，18b，也能够利用本来必要的部件来构成预热电路，因此，不会增加为预热所使用的零部件数量。因此，不会造成使用的零部件数量增加、构造复杂化。

(第2实施形态)

对于与上述实施形态相同的部分赋予同一符号，并省略详细说明。

如图2所示，在新增设检测灯电流的电流互感器21以及电流切断电路22的同时，在预热电路插入开闭开关23、24。其他与上述的实施形态相同。

即，构成为在谐振电路中串联插入上述电流互感器21的初级绕组并将产生在次级绕上座的电压供给上述电流切断电路22。在由预热绕组18a和放电灯17的一方的灯丝17a构成的预热电路中串联插入上述开闭开关23并且同时在由预热绕组18b和放电灯的另一方的灯丝17b构成的预热电路中串联掺入上述开闭开关24。

上述电流切断电路22对上述各开闭开关23，24进行开闭控制。即，流过电流互感器21的电流在预热时和点灯时不同，电流切断电路22观察该变化量并控制开闭开关23，24。

在该构造中，由于从接入电源到放电灯17开始点灯为止各开闭开关23，24闭合，故在预热电路中流过预热电流。然后，当放电灯17点灯并在放电灯17流过灯电流时，电流互感器21检测出该情况，并由电流切断电路22使各开闭开关23，24开放。如此，在放电灯17的点灯中，切断流过预热电路的电流。

因此，对于额定灯功率不同的放电灯的任何一个，在点灯中都能够可靠地切断预热电流。而且，在该实施形态中，对于使用于额定功率不同的多种的放电灯的情况，在进行电路设计的方面上不会产生对直流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器的容量产生限制的情况、即使使用额定功率不同的多种的放电灯也不会产生预热过剩及预热不足等的问题，因此，对于因预热过剩导致灯寿命缩短、不会产生不必要的功率损耗以及为预热而使用的零部件数量不会增加的情况，与上述第1实施形态发挥相同的作用效果。

接着，对于直接或间接检测流过放电灯的灯电流并且控制逆变器电路的振荡频率使灯电流为恒定的实施形态进行说明。

(第3实施形态)

对于与上述实施形态相同的部分采用同一符号，并省略详细说明。

如图3所示，预热电路的结构与第1实施形态相同。在放电灯17的另一方的灯丝17b和谐振用电容器16的另一端之间串联插入电流互感器21的初级绕组，将次级绕组与由二极管桥式电路构成的全波整流器25的输入端子连接。接着，在该全波整流器25的输出端子上并联连接电阻26和电容器27，从该电阻26和电容器27的并联电路将上述电流互感器21检测出的灯电流作为直流电压供给控制IC电路28。

上述控制IC电路28交替地对逆变器电路10的第2、第3MOS型FET11，12进行高频开关控制，同时根据来自上述电阻26和电容器27构成的并联电路的电压值改变开关频率进行控制以使得灯电流为恒定。

另一方面，将逆变器电路10的第2、第3MOS型FET11、12的连接点通过电容器31与二极管32的阴极连接，并且同时通过正向连接二极管33和稳压二极管34的阴极连接。将上述第3MOS型FET12的源极端子和上述二极管32的阳极以及上述稳压二极管34的阳极连接。然后，将滤波电容器35与上述稳压二极管34并联连接，将该滤波电容器35的两端间输出的电压作为电源电压供给上述控制IC电路28。

在这样的构造中，当放电灯点灯时，在放电灯17中流过大的灯电流。电流互感器21检测该灯电流，在次级绕组上产生电压。该电压由全波整流器25进行全波整流，在电阻26和电容器27构成的并联电路产生直流的电压。

控制IC电路28输入该直流电压，根据该电压值将、控制逆变器电路10的各MOS型FET11、12的开关频率以使得流过恒定的灯电流。如此，通过控制逆变器10的振荡频率，能够将灯电流控制为恒定。因此，在该情况下，作为放电灯也能够使用灯电流相同额定灯功率不同的H型灯FHT24、FHT32、FHT32、FHT42等。

关于该装置，对于适用于额定功率不同的多种的放电灯的装置，在进行电路设计的方面上对电流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器的容量不会产生限制、即使使用额定功率不同的多种的放电也不会产生预热过剩及预热不足等的问题，因此，对于因预热过剩导致灯寿命缩短、不会产生不必要的功率损耗以及为预热而使用的零部件数量不会增加的情况，与上述第1实施形态发挥相同的作用效果。

在该实施形态中，也能够如图2所示那样设置电流切断电路，并利用该电流切断电路在放电灯点灯过程中开放插入在预热电路中的开闭开关切断电流。

(第4实施形态)

该实施形态对于组装入放电灯点灯装置的照明装置进行说明。

如图4所示，将放电灯点灯装置100组装入照明器具101内的中央背面部分，在设于该照明器具101的放电灯安装面的插口101a，101b之间插入放电灯17。该放电灯点灯装置100的结构可以为上述第1～第3实施形态的任意一个实施形态的结构。

如此，通过组装入上述各实施形态所记载的放电灯点灯装置中的任何有关，能够使用灯电流相同额定灯功率不同的各种放电灯。而且，在进行电路设计的方面上，能够实现直流电源电路的输出电压及谐振电路的电容器的容量不受限制的照明装置。即使使用额定功率不同的多种的放电灯，也不会产生预热过剩或预热不足等的问题，因此，能够实现不会因预热过剩导致灯寿命缩短及产生不必要的功率损耗的照明装置。而且。由于在预热电路中使用已有的电感，故为进行预热而使用的零部件数量不会增加。

Claims (5)

1.一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有：

直流电源电路；

逆变器电路，与直流电源电路连接并且具有一个以上的开关元件；

谐振电路，与上述开关元件连接并且包含电感器、放电灯及不通过放电灯的灯丝中流过的电流而设置的电容器；

预热电路，在上述电感器的次级侧使预热绕组磁耦合，并通过将该预热绕组与上述放电灯的灯丝连接对该灯丝通以预热电流；以及

控制手段，在将额定功率不同的放电灯点灯时、以与所述谐振电路无负载时的谐振频率大致相同的的点灯频率使上述逆变器电路工作以使得流过该放电灯的灯电流为大致恒定。

2.一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有：

直流电源电路；

逆变器电路，与直流电源电路连接并且具有一个以上的开关元件；

谐振电路，与上述开关元件连接，包含电感器、放电灯及不通过放电灯的灯丝中流过的电流而设置的电容器；

预热电路，在上述电感器的次级侧使预热绕组磁性耦合，通过将该预热绕组与上述放电灯的灯丝连接对该灯丝通预热电流；以及

控制手段，在使得额定功率不同的放电灯点灯时、以与所述谐振电路无负载时的谐振频率大致相同的点灯频率使上述逆变器电路工作以使得流过该放电灯的灯电流为大致恒定，

上述放电灯点灯装置这样构成，使得在所述额定功率不同的放电灯群中，比较最高灯电压对最低灯电压之比、和两者的各预热电流量之比时，预热电流量之比小。

3.一种放电灯点灯装置，其特征在于，具有：

直流电源电路；

逆变器电路，与直流电源电路连接并且具有一个以上的开关元件；

谐振电路，与上述开关元件连接，包含电感器、放电灯及不通过放电灯的灯丝中流过的电流而设置的电容器；

预热电路，在上述电感器的次级侧使预热绕组磁耦合，通过将该预热绕组与上述放电灯的灯丝连接对该灯丝通预热电流；

检测手段，直接或间接检测流过所述放电灯的灯电流；以及

控制手段，在使得额定功率不同的放电灯点灯时，根据所述检测手段的检测输出使上述逆变器电路工作以使得流过该放电灯的灯电流为大致恒定

4.如权利要求1～3中任意一项所述的放电灯点灯装置，其特征在于，

还具备在放电灯点灯后减少或切断流过预热电路的电流的电流控制手段。

5.一种照明装置，其特征在于，具备：

权利要求1～3中的任意一项所述的放电灯点灯装置；以及

装入该放电灯点灯装置的照明器具。

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