CN1895006A - 用于点亮高压放电灯的装置及具有该装置的照明器具 - Google Patents

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Abstract

即使由于在电缆(104)的导体(105a)之间发生的放电，而使得降压斩波电路(3)的直流输出电压从熄灯时或无负载时的电压降低，点灯判断部(26a)也不会将该放电误判断为放电灯(4)的放电。因此，若使定时器部(29)继续工作并间歇地施加高压脉冲电压，在导体(105)间不发生连续的放电，可以防止电缆(104)的异常发热。另外，当在放电灯(4)产生外管内放电的情况，点灯判断部(26a)不会误判断为点灯状态，所以可以抑制各部或灯座(102)灯的异常发热。

Description

用于点亮高压放电灯的装置及具有该装置的照明器具
技术领域
本发明涉及用于点亮高亮度放电灯的高压放电灯的装置(以下称作“点灯装置”)、和具有这样的点灯装置的照明器具。
背景技术
作为高压放电灯的一种的高亮度放电灯(HID灯)是高亮度的灯，且有些种类是高效率的灯，所以被广泛应用于各种领域。尤其，近年来，具有高显色性的金属卤化物灯发挥其特征，被用作室内的店铺的聚光灯或嵌顶灯(downlight)。因此，灯具的设计也变得重要起来，希望有更小型的灯具。因此，正普及一种照明器具，其不是将收纳灯的灯具、和作为点灯装置的镇流器形成为一体的形态的照明器具，其形态是将灯具和镇流器相互分开设置，并由电缆等的布线连接。
尤其，在为了启动灯而从镇流器输出高压脉冲电压的照明器具中，若对电缆连续施加高压的脉冲电压，则容易引起布线的老化。因此，需要使用可以承受由高压的脉冲电压的施加带来的累积应力的布线，从而产生不利于成本的问题。在专利文献1中，记载着解决了这样的问题的点灯装置(以下称作“现有例1”)。
现有例1具有：测算高压放电灯的初启动所需的时间(典型为10秒)的第一定时器；使该第一定时器以一定周期(典型为2分钟)间歇工作的第二定时器；和为了高压放电灯的再启动而使第一以及第二定时器工作至少充分的时间(典型为20分钟)以上的第三定时器。而且，仅在第一定时器的测算时间内使触发器工作，而经过第三定时器的测算时间后使触发器不工作。这样，在现有例1中，为了高压放电灯的初启动而使触发器工作充分的时间，为了高压放电灯的再启动而使触发器在充分的时间内反复工作。因此，可以尽可能地降低灯不点亮时高压脉冲电压带来的电噪声的产生和布线的老化的可能性。
然而，现有例1是使用了磁回路的镇流器(所谓铜铁镇流器)。但是，近年来，为了求得镇流器的轻量化、小型化以及高功能化，使用众多的电子部件的电子镇流器正成为点灯装置的主流。
图25是表示现有的电子镇流器(点灯装置)的一例(以下称作“现有例2”)电路框图。现有例2具有：对来自商用电源即交流电源AC的电压进行全波整流的整流电路1；将由整流电路1整流后的脉动电压变换为所希望的直流电压的升压斩波电路2；将从升压斩波电路2输出的直流电压降压的降压斩波电路3；通过使从降压斩波电路3输出的直流电压以数十～数百Hz的低频交变，来对高压放电灯4(以下称作“放电灯4”)施加矩形波电压的极性反转电路5；和对放电灯4施加启动用的高压脉冲电压的触发器31。
升压斩波电路2具有公知的结构，其具有斩波扼流圈(chopper choke)8、整流元件7、开关元件6、平滑电容器9，通过由第一控制电路10来PWM控制开关元件6，从而在平滑电容器9的两端得到被升压为所希望的电平的直流输出电压Vdc。降压斩波电路3具有公知的结构，其具有开关元件11、整流元件12、斩波扼流圈13、平滑电容器14，通过由第二控制电路15来PWM控制开关元件11，从而在平滑电容器14的两端得到被降压为所希望的电平的直流输出电压。其中，由于具有这样的结构的升压斩波电路2以及降压斩波电路3是公知的，所以省略其工作的详细说明。
触发器部31具有在极性反转电路5和放电灯4之间插入二次绕组的脉冲变压器20、对脉冲变压器20的一次绕组施加脉冲电压的脉冲发生器21，通过使高压脉冲电压叠加到由极性反转电路5极性反转的矩形波电压，来启动放电灯4。
在升压斩波电路2的触发器8设有二次绕组。降由该二次绕组感应出的交流电压通过二极管18整流，由电阻19限流的同时，由电容器16进行平滑，从而得到第一以及第二控制电路10、15的工作电源。但是，为了使电容器16两端的电压在第一以及第二控制电路10、15的工作电压以上，需要使升压斩波电路2工作，向触发器8流动某一值以上的电流。另外，也需要通过三端子调节器等使电容器16的输出稳定化。
专利文献1：日本专利第2562816号公报。
但是，在现有例1中，有产生布线受损、灯具和电缆之间不完全连接(例如，忘记连接等)的情况。此时，由触发器产生的高压脉冲电压大致为3～5kV(即，3kV以上5kV以下)。因此，包覆电缆的导体的绝缘体的厚度为1.0mm左右的情况，有在相邻导体间产生绝缘破坏而产生放电的情况。此时，触发器停止工作，与正常点灯时同程度的电力从铜铁镇流器经由布线被供给，从而担心在电缆产生异常发热。
高压放电灯有随着点灯时间的经过，灯电压上升的倾向。因此，在现有例1那样的铜铁镇流器中，由于灯电压的上升使得再启动电压也上升，其结果是存在不能维持点灯，而引起中断的情况。与此相对，在现有例2那样的电子镇流器中，即使在高压放电灯的寿命末期，与铜铁镇流器相比可以较低地抑制再启动电压。因此，轻易不会中断，其结果是延长了高压放电灯的寿命。
但是，在现有例2那样的电子镇流器中，由于不引起中断，所以对高压放电灯施加了比铜铁镇流器更大的负载。因此，存在高压放电灯的内部的发光管老化而引起裂缝等情况。尤其，在为了提高发光效率而将包覆发光管的外管被做成真空的高压放电灯中，存在发光管内的发光物质等通过裂缝等泄漏到外管内的情况。此时，由于为中空的外管内变得不是真空，从而气体的压力上升，在外管内的电位差存在的导体间，会引起放电(弧光放电)(以下，将这样在外管内产生的弧光放电称作“外管内放电”)。若产生外管内放电，则从镇流器向高压放电灯供给超过额定电流值的过电流。此时，镇流器的温度上升，高压放电灯的灯头、器具的灯座或电缆也比通常时发热，有导致寿命缩短的危险。这样的外管内放电不光是在电子镇流器，在铜铁镇流器也同样会引起。
作为事前防止外管内放电的方法，公知在外管内封入氮等惰性气体的方法。但是此时，由于外管内的惰性气体使得发光管的热容易传递到外部。因此，发光管的温度降低，由此产生发光效率降低的问题。另外，在引起外管内放电而产生过电流时，作为切断过电流的方法，公知在高压放电灯的灯头内配置电流保险丝，因过电流使电流保险丝熔断而切断供给电力的方法。
但是，由于在高压放电灯的启动时，流过比稳定点灯时更大的电流，所以需要使用在该电流流过时不熔断的电流保险丝。因此，即使产生外管内放电而流过过电流的情况，有些电流的电流值至熔断电流保险丝为止需要长时间，或未能熔断。由此，通过电流保险丝不能可靠地防止镇流器或灯座等的温度上升。另外由于灯头的温度变成高温，所以电流保险丝氧化而变成非导体，有不能点灯的危险。
发明内容
本发明是为了解决上述现有问题而做出的发明，其目的在于提供即使当在向高压放电灯供电的供电路产生不良情况、或在高压放电灯产生外管内放电的情况，也能防止产生异常发热的高压放电灯的点灯装置及使用了该点灯装置的照明器具。
为了达到上述目的而作出的本发明所涉及的点灯装置(高压放电灯点灯装置)，包括点灯电路部、触发器部、点灯判断部、第一～第三定时器部。这里，点灯电路部对从外部电源向高压放电灯(以下称作“放电灯”)供给的电压以及电流的至少一方进行调整，来点灯放电灯。触发器部对放电灯施加启动用的高压脉冲电压。点灯判断部判断放电灯是否处于点灯状态。第一定时器部在由点灯判断部判断为放电灯不是点灯状态的期间，能仅以预先设定的可工作时间使触发器部工作(容许)。第二定时器部以预先设定的时间间隔使第一定时器部反复间歇地工作。第三定时器部测算放电灯的再启动至少需要的再启动时间，并且在经过再启动时间后使触发器部停止工作。
如上所述，第一定时器部在由点灯判断部判断为放电灯不是点灯状态的期间，能仅以预先设定的可工作时间使触发器部工作。由此，例如在形成向放电灯供电的供电路的电缆没有与放电灯连接的状态下，即使因从触发器部输出的高压脉冲电压而在电缆的导体间产生放电，点灯判断部判断放电灯不是点灯状态。而且，使第一～第三定时器部继续工作，间歇地施加高压脉冲电压。因此，在放电灯不产生外管内放电，防止电缆的异常的发热。另外，在放电灯产生外管内放电的情况，点灯判断部也会判断放电灯不是点灯状态。因此，即使在第一定时器部工作中产生外管内放电，在第二定时器部使第一定时器部中止期间，停止向放电灯的供电。由此，外管内放电无法继续，抑制各部或灯座灯的异常的发热。
本发明所涉及的点灯装置优选，还包括：第四定时器部，其测算通过第一以及第二定时器部的工作而从触发器部向放电灯施加了高压脉冲电压的总时间；和第五定时器部，其在由第四定时器部测算的总时间经过了预先设定的时间后，以比第二定时器部的所述时间间隔长的预先设定的时间间隔，取代第二定时器部，反复间歇地使第一定时器部工作。此时，可以从放电灯充分冷却之后施加高压脉冲电压，可以缩短再启动所需的时间。
本发明所涉及的点灯装置也可以是，还包括：第六定时器部，其在第一定时器部的所述可工作时间内，可以使触发器部工作；和第七定时器部，其以预先设定的时间间隔使第六定时器部反复间歇地工作。此时，可以确保最低限的启动性的同时，可以防止外管内放电的发生。
在本发明所涉及的点灯装置中，优选：按照放电灯的不点亮时的点灯电路部的输出电压的有效值小于预先设定的值的方式来设定第一定时器部的所述可工作时间和第二定时器部的所述时间间隔。
另外，优选：按照在放电灯的不点亮时，不超过构成点灯电路部、触发器部、点灯判断部或第一～第七定时器机构的电路部件的最大额定值的方式来设定第一定时器部的所述可工作时间和第二定时器部的所述时间间隔。此时，可以抑制电路部件的老化，求得装置整体的长寿命化。这里，优选所述电路部件的最大额定值是该电路部件的温度、电流、电压以及功率的至少1个的额定值。
在本发明所涉及的点灯装置中，第一以及第二定时器部可以是根据温度来开闭接点的恢复型的温度响应开关。
在本发明所涉及的点灯装置中，优选触发器部刚开始工作之后的第一定时器部的所述可工作时间被设定得相对较长。此时，提高放电灯充分冷却的状态下的启动(初启动)时的启动性。另外，更优选的是，触发器部刚开始工作之后的第一定时器部的所述可工作时间被设定为对放电灯的启动充分的时间。
在本发明所涉及的点灯装置中，优选按照在放电灯不发生外管内放电的方式来设定第一定时器部的所述可工作时间与第二定时器部的所述时间间隔。
在本发明所涉及的点灯装置中，点灯电路部可以为铜铁镇流器。此时，优选触发器部在从外部电源向点灯电路部供给的交流电源电压的峰值附近输出单一的高压脉冲电压。这样一来，可以确保最低限的启动性的同时，可以防止外管内放电的发生。
在本发明所涉及的点灯装置中，点灯电路部也可以为电子镇流器。此时，优选点灯电路部输出矩形波交流，触发器部使启动用的高压脉冲电压叠加于点灯电路部的输出矩形波电压。这里，触发器部利用谐振电压产生高压脉冲电压。
另外，优选触发器部以输出矩形波电压的每半周期叠加1次单一的高压脉冲电压。这样一来，可以确保最低限的启动性的同时，可以防止外管内放电的发生。这里，优选触发器部在将输出矩形波电压的半周期分成前半和后半两部分时的前半部分叠加高压脉冲电压。此时，更优选的是触发器部在输出矩形波电压刚极性反转之后，叠加高压脉冲电压。
在本发明所涉及的点灯装置中，从点灯电路部向高压放电灯的供电例如经由电缆进行，该电缆的结构是：将导体用厚度1mm以下的绝缘体包覆而构成的多根电线，被具有绝缘性的外皮包覆。此时，优选点灯电路部输出以数十～数百赫兹的低频交变的矩形波电压。另外，优选触发器部使3～5kV的高压脉冲电压叠加于点灯电路部的矩形波输出电压。
在本发明所涉及的点灯装置中，优选高压放电灯的额定灯功率为35～75瓦特，第一定时器部的所述可工作时间为3～5秒，第二定时器部的所述时间间隔为1～3秒。另外，更优选的是高压放电灯的额定灯功率为150瓦特，第一定时器部的所述可工作时间为0.5～1.5秒，第二定时器部的所述时间间隔为1～3秒。
本发明所涉及的照明器具，具有本发明所涉及的所述任一点灯装置。该照明器具包括：壳体，其收纳点灯电路部以及触发器部；灯座，其与高压放电灯的灯头连接；灯具，具有反射高压放电灯放射出来的光的反射器；和电缆，其结构为将导体由绝缘体包覆而构成的多根电线被具有绝缘性的外皮包覆。而且，通过电缆，将点灯电路部以及触发器部与灯座连接。根据该照明器具，可以起到与本发明所涉及的所述任一点灯装置同样的作用，可以抑制电缆或灯座的发热。
发明效果
根据本发明，可以提供即使在产生向放电灯供电的供电路产生不良情况，或在放电灯产生外管内放电的情况，也能防止产生异常发热的点灯装置以及照明器具。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的点灯装置结构的电路框图。
图2是构成实施方式1所涉及的点灯装置的极性反转电路以及触发器部的电路图。
图3是表示实施方式1所涉及的点灯装置的定时器部的动作的图。
图4是表示实施方式1所涉及的点灯装置的触发器部的动作的图。
图5是表示实施方式1所涉及的点灯装置的动作的图。
图6是截断一部分的实施方式1所涉及的点灯装置的俯视图。
图7A是实施方式1所涉及的点灯装置的三芯电缆的剖面图。
图7B是实施方式1所涉及的点灯装置的二芯电缆的剖面图。
图8是表示实施方式1所涉及的点灯装置的定时器部的其他动作的图。
图9是表示实施方式1所涉及的点灯装置的触发器部的其他动作的图。
图10是表示实施方式1的1个变形例所涉及的点灯装置结构的电路框图。
图11是表示图10所示的点灯装置的动作的图。
图12是表示实施方式的另1个变形例所涉及的点灯装置结构的电路框图。
图13是表示图12所示的点灯装置的动作的图。
图14A是表示实施方式的又1个变形例所涉及的点灯装置的触发器部的动作的图。
图14B是表示实施方式的又1个变形例所涉及的点灯装置的动作的图。
图15是表示实施方式2所涉及的点灯装置的动作的图。
图16是构成实施方式3所涉及的点灯装置的极性反转电路以及触发器部的电路图。
图17是表示实施方式4所涉及的点灯装置的动作的图。
图18是表示实施方式4所涉及的点灯装置的动作的图。
图19是表示实施方式5所涉及的点灯装置结构的电路框图。
图20是表示实施方式5所涉及的点灯装置的动作的图。
图21是表示实施方式5的变形例所涉及的点灯装置的动作的图。
图22是表示构成实施方式6所涉及的点灯装置的极性反转电路以及触发器部的电路图。
图23A是表示实施方式6所涉及的点灯装置的动作的图。
图23B是表示实施方式6所涉及的点灯装置的动作的图。
图24A是表示实施方式6的变形例所涉及的点灯装置的动作的图。
图24B是表示实施方式6的变形例所涉及的点灯装置的动作的图。
图25是表示现有的点灯装置(现有例2)结构的电路框图。
图中：1-整流电路；2-升压斩波电路；3-降压斩波电路；4-高压放电灯(放电灯)；5-极性反转电路；6-开关元件；7-整流元件；8-斩波扼流圈；9-平滑电容器；10-第一控制电路；11-开关元件；12-整流元件；13-斩波扼流圈；14-平滑电容器；15-第二控制电路；16-电容器；18-二极管；19-电阻；20-脉冲变压器；21-脉冲发生器；24-分压电阻；25-分压电阻；26-第二控制电路；26a-点灯判断部；29一定时器部；31-触发器部。
具体实施方式
本申请是基于在日本提出申请的特愿2003-415373号的，其内部全面地编入于此。下面，参照添加的附图对本发明的实施方式进行具体说明。另外，在添加的附图中，对共通的构成要素赋予同一参考号码。
(实施方式1)
如图1所示，实施方式1所涉及的放电灯(高压放电灯)的点灯装置(电子镇流器)的基本结构与图25所示的现有例2是共通的。即，实施方式1所涉及的点灯装置具有：对来自商用电源即交流电源AC的电压进行全波整流的整流电路1；将由整流电路1整流后的脉动电压变换为所希望的直流电压的升压斩波电路2；对从升压斩波电路2输出的直流电压进行降压的降压斩波电路3；通过以数十～数百Hz的低频使从降压斩波电路3输出的直流电压交变，从而对放电灯4(高压放电灯)施加矩形波电压的极性反转电路5；和对放电灯4施加启动用的高压脉冲电压31。另外，为了避免说明的重复，省略与现有例共通的结构要素的说明。
图2表示构成图1所示的点灯装置的极性反转电路5以及触发器部31的具体的电路结构。极性反转电路5由包括4个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的桥式电路构成。在降压斩波电路3的两输出端之间，降相互串联连接的2个开关元件Q1、Q2和相互串联连接的2个开关元件Q3、Q4相互并联连接。而且，在开关元件Q1和开关元件Q2的接点、与开关元件Q3和开关元件Q4的接点之间，经由触发器部31连接放电灯4。极性反转电路5使互相相邻的2个开关元件Q1、Q4、与互相相邻的2个开关元件Q2、Q3交替地接通，以数十～数百Hz的低频使从降压斩波电路3输出的直流电压交变，以此对放电灯4施加矩形波电压。
触发器部31具有：将二次绕组插入极性反转电路5和放电灯4之间的脉冲变压器20；相对于脉冲变压器20的二次绕组以及放电灯4并联连接的电容器21a以及电阻21b；与脉冲变压器20的一次绕组串联连接且与电容器21a并联连接的双向开关元件等的电压响应元件21c。而且，通过从极性反转电路5输出的矩形波电压对电容器21a充电。这里，若电容器21a两端的电压超过电压响应元件21c的击穿电压，则电压响应元件变为接通。其结果，蓄积在电容器21a的电荷经由电压响应元件21c和脉冲变压器20的一次绕组被放电。由此，在脉冲变压器20的二次绕组产生被升压后的高压脉冲电压。
第一控制电路10由通用的有源滤波器IC(例如摩托罗拉公司制的33262DR2)构成，PWM控制升压斩波电路2的开关元件6。第二控制电路26由模拟IC构成，PWM控制降压斩波电路3的开关元件11的同时，控制极性反转电路5的4个开关元件Q1、Q2、Q3、Q4的接通/断开。在第二控制电路26是由点灯判断部26a。点灯判断部26a将由分压电阻24、25对与放电灯4的灯电压相当的降压斩波电路3的直流的输出电压进行分压而得到的检测电压Vx与规定的阈值比较。然后，若检测电压Vx比阈值低，则判断为放电灯4为点灯状态，使判断信号接通。另一方面，若检测电压Vx比阈值高，则放电灯4不处于点灯状态，即，判断为熄灯状态或无负载状态，断开判断信号。
点灯判断部26a的判断信号被输入定时器部29。定时器部29在判断信号从接通变为断开时被启动开始工作，而当判断信号从断开变为接通时停止工作。另外，第二控制电路26由通用的开关调节器用控制IC(例如，日本电气株式会社制的μPC494)构成，而点灯判断部26a由比较器IC构成。
定时器部29例如由8位的微型计算机(例如东芝株式会社制的YMP47C102M等)构成。而且，定时器部29测算：能使定时器部31工作的规定时间(以下称作“可工作时间”)T1；反复计算可工作时间T1时的时间间隔(以下称作“间歇时间”)T2；用于放电灯4的再启动的充分的时间(以下称作“再启动时间”)T3。
如图3所示，定时器部29以每个间歇时间T2反复输出具有可工作时间T1的脉冲宽的方形脉冲，然而从开始输出方形脉冲后在经过了再启动时间T3的时刻，停止方形脉冲的输出。另外，不使用微型计算机，可以组合通用的定时器IC(例如日本电气株式会社制的μPC1555和松下电器产业株式会社制的AN6780等)构成定时器29。
若接通交流电源AC，则第一控制电路启动，使升压斩波电路2工作。另外，第二控制电路26也启动，使降压斩波电路3。此时，由于放电灯4处于熄灯状态，所以降压斩波电路3的直流的输出电压变为比点灯状态时高很多的高电压值(大约300V)。为此，检测电压Vx超过阈值，从点灯判断部26a对定时器部29输出的判断信号变为断开，定时器部29被触发。而且，从定时器部29对第二控制电路26输出图3所示的方形脉冲。
这里，在方形脉冲的接通期间、即可工作时间T1，第二控制电路26使降压斩波电路3以及极性反转电路5工作，从触发器部31输出3～5kV的高压脉冲电压。另一方面，在方形脉冲的断开期间、即间歇时间T2，第二控制电路26使降压斩波电路3以及极性反转电路5停止，使来自触发器部31的高压脉冲电压的输出停止。
进而，如图4以及图5所示，触发器部31间隔间歇时间T2仅工作可工作时间T1。由此，对放电灯4施加叠加于矩形波电压的高压脉冲电压。另外，图5是表示在可工作时间T1将高压脉冲电压叠加于矩形波电压的状态的波形图。
定时器部29在开始可工作时间T1的测算时，再启动时间T3的测算也开始。而且，至经过再启动时间T3为止放电灯4启动而从点灯判别部26a输出的判断信号接通的情况，例如放电灯4在寿命末期不启动的情况，或放电灯4被安装于灯座的情况(无负载的情况)，停止方形脉冲的输出。其结果，第二控制电路26使降压斩波电路3以及极性反转电路5停止。由此，来自触发器部31的高压脉冲电压的输出也停止。
另一方面，若在经过再启动时间T3之前放电灯4启动，则降压斩波电路3的直流的输出电压降低至放电灯的额定灯电压(90～100V)。其结果，由于检测电压Vx比阈值低，所以从点灯判断部26a对定时器部29输出的判断信号从断开变为接通，定时器部29停止工作。另外，即使在放电灯4中断时，从点灯判断部26a输出到定时器部29的判断信号从接通变化为断开，定时器部29被启动，进行上述工作。
例如，如图6所示，使用了实施方式1所涉及的点灯装置的照明器具，由收纳点灯装置的壳体100、具有半球状的反射器101以及灯座102的灯具103、配置在壳体100与灯具103之间且成为从点灯装置向放电灯4供电的供电路的电缆104构成。
如图7A以及图7B所示，电缆104是下述的扁平电缆(例如VVF电缆等)，即截面为圆形的导体105a被绝缘体105b包覆的2～3根电线105，被绝缘性的外皮(sheath)106包覆。一般用于此种照明器具的电缆104，导体105a的直径大多为1.6～2.0mm。另外，绝缘体105b的厚度为0.8mm左右。
由此，一旦产生电缆104受损、或灯具103和电缆104的不完全连接(例如，忘记连接等)，则从触发器部31输出的3～5kV的高压脉冲电压被施加给厚度为1.6mm左右的绝缘体105b。因此，存在绝缘体105b会产生绝缘破坏，在相邻的导体105a之间发生放电的可能性。而且，由于在导体105a之间发生的放电，降压斩波电路3的直流的输出电压从熄灯时或无负载时的电压(大约300V)开始降低。但是，若将点灯判断部26a的阈值设定为适当的值，则不会发生将这样的放电误判断为放电灯4的放电的现象。这里，若使定时器部29继续工作，间歇施加高压脉冲电压，则在导体105a之间不会产生连续的放电，防止电缆104的异常发热。
本申请的发明者们通过实验，得到了如下所述的认识。即，在下述的条件下，若将阈值设定为与降压斩波电路3的直流的输出电压为160V时的检测电压Vx相当的值，则不会发生由点灯判断部26a将导体105a之间的放电误判断为点灯。
(条件)
(1)高压脉冲电压的峰值为5kV。
(2)300V时的脉冲宽约为2.5微妙。
(3)负载是降压斩波电路3的电路3的直流的输出电压约为300V时的额定灯功率为150W的金属卤化物灯。
在相同条件下，对放电灯4(上述金属卤化物灯)施加高压脉冲电压，测算从辉光放电过度到弧光放电为止所需的时间(启动时间)。其结果，在从放电灯4的发光管的气压充分下降的状态开始启动时(初启动)，判断初启动时间约为0.5秒。由此，若将定时器部29的可工作时间T1设为约1秒，将间歇时间T2设为约2秒，则当在电缆104与灯具103没有连接的状态下接通交流电源AC时，判断抑制了电缆104的导体105a之间的放电引起的发热。
另外，即使在放电灯4产生外管内放电的情况，也不会产生点灯判断部26a将该状态误判断为点灯状态。由此，即使可工作时间T1期间产生外管内放电，间歇时间T2期间停止向放电灯4的供电，外管内放电不继续。因此，抑制各部或灯座102等的异常发热。
但是，一般由于放电灯(高压放电灯)在再启动时发光管内的气压上升，所以变得难以启动。因此，例如在金属卤化物灯的情况，至发光管内的气压降低而可以再启动为止，通过在熄灯后需要3分钟以上的时间。另外，在再启动时，存在即使放电灯产生绝缘破坏而变为辉光放电状态，也不会立即过度到弧光放电的情况。此时，若以短的间歇时间T2施加高压脉冲电压，则放电灯因辉光放电而升温，放电灯更加难以启动。由此，优选在放电灯充分冷却之后施加高压脉冲电压。
由此，如图8以及图9所示，只要不使定时器部29工作即可。即，通过反复可工作时间T1以及间歇时间T2，来测算从触发器部31向放电灯4施加高压脉冲电压的总时间T4。而且，总时间T4在初启动时，若经过认为充分启动的规定时间(＜T3，以比间歇时间T2长的间歇时间T5(＞T2)反复可工作时间T1进行间歇工作。这样一来，通过放电灯4充分冷却之后施加高压脉冲电压，从而可以缩短再启动所需的时间，且可以抑制电缆104的老化。
本申请的发明者们通过实验，准备3个额定灯功率为70W的金属卤化物灯(松下电器产业株式会社制的MT70E-LW/PG)，关于接下来的2个情况，比较再启动所需的时间。
(1)第一情况：将可工作时间T1设为约5秒，将最初的间歇时间T2设为约2秒，将总时间T4设为约28秒，将后来的间歇时间T5设为约25秒。
(2)第二情况：将可工作时间T1设为约5秒，将间歇时间T2设为约2秒。
其结果，在第一情况下，全部的3个金属卤化物灯都需要约3分钟的时间来进行再启动。在第二情况下，再启动需要时间最长的需要11分钟以上的时间。这里，将可工作时间T1设为约5秒的理由如下所述。即，在一般额定灯功率一般为70W的金属卤化物灯中，与额定灯功率为35W或150W的灯相比，从辉光放电过度到弧光放电为止需要长时间，所以需要在启动时尽可能地在第一次的可工作时间T1内使其启动。另外，在再启动时，因放电灯4的个体差异或周围的环境而使得再启动所需的时间产生较大变动，所以通常即使再启动所需的时间多少变长一些也不能解决问题。
在所述的实施方式1中，使用降压斩波电路3以及极性反转电路5，向放电灯4供给低频的矩形波电压/电流。但是，可以使用图10所示的全桥型的逆变电路43或图12所示的半桥型的逆变电路52。
在图10所示的全桥型的逆变电路43中，在升压斩波电路2的两输出端之间，连接着包括4个开关元件S1、S2、S3、S4和4个二极管D1、D2、D3、D4的桥式电路。具体而言，在升压斩波电路2的两输出端之间，相互串联连接的2个开关元件S1、S2，相互串联连接的2个二极管D1、D2，相互串联连接的2个二极管D3、D4，以及相互串联连接的2个开关元件S3、S4，被相互并联连接。另外，在该桥式电路中，二极管D1、D2以及二极管D3、D4，相对于升压斩波电路2的直流的输出电压，反方向(反向并联)连接。而且，在开关元件S1和开关元件S2的接点以及二极管D1和二极管D2的接点、与开关元件S3和开关元件S4的接点以及二极管D3和二极管D4的接点之间，连接着包括放电灯4的负载电路和触发器部31。
控制电路42控制开关元件S1、S2、S3、S4的接通/断开。如图11所示，控制电路42以低频(数十～数百Hz)，使互相不相邻的2个开关元件S1、S4以高频接通/断开的期间、和互相不相邻的2个开关元件S2、S3以高频接通/断开的期间交替地反复，从而向放电灯4供给矩形波的灯电压。
在图12所示的半桥型的逆变电路52中，在整流电路1的两输出端之间，相互串联连接的2个平滑电容器C1、C2，和相互串联连接的2个二极管D5、D6，被相互并联连接。另外，二极管D5、D6相对于整流电路1的直流的输出电压，反方向(反向并联)连接。而且，在平滑电容器C1和平滑电容器C2的接点、与开关元件S5和开关元件S6的接点以及二极管D5和二极管D6的接点之间，连接着包括放电灯4的负载电路和触发器部31。
控制电路42控制开关元件S5、S6的接通/断开。如图13所示，控制电路42以低频(数十～数百Hz)，使一方的开关元件S5以高频接通/断开的期间、和另一方的开关元件S6以高频接通/断开的期间交替地反复，从而向放电灯4供给矩形波的灯电压。
然后，由点灯判断部(未图示)判断放电灯4是否处于点灯状态。这里，仅在判断为不是点灯状态时，利用定时器(未图示)，以每个间歇时间T2反复可工作时间T1的触发器部38的动作。由此，抑制电路104灯的异常发热。
但是，在高压放电灯用的镇流器中，当额定输出电压超过300V时，应该将该镇流器设为绝缘型，或应该设置联锁功能(即，在卸下放电灯时自动切断输出的功能)(“电器用品的技术基准的说明”参照别表第6)。因此，在实施方式1所涉及的点灯装置中，优选按以使电灯4的不点亮时的输出电压的有效值小于300V的方式来设定可工作时间T1以及间歇时间T2。
即，如图14A以及图14B所示，输出电压的有效值C(Vrms)由：高压脉冲电压叠加了的可工作时间T1内的输出电压(矩形波电压)的有效值A(Vrms)、与间歇时间T2的输出电压的有效值B(Vrms)的平均值表示。由此，即使当可工作时间T1内的输出电压的有效值A(Vrms)超过300V时，通过适当地设定可工作时间T1和间歇时间T2，可以将输出电压的有效值C(Vrms)抑制为小于300V。另外，图14B是表示在可工作时间T1，高压脉冲电压被叠加于矩形波电压的状态的波形图。
(实施方式2)
下面，对本发明的实施方式进行具体说明。实施方式所涉及的点灯装置(或照明器具)具有的特征是，按照在放电灯4的不点亮时不超过构成各部的电路部件的最大额定值的方式来设定可工作时间T1以及间歇时间T2。实施方式2所涉及的点灯装置的电路结构以及动作由于与实施方式1是共通的，所以省略其说明。另外，适当参照实施方式1所涉及的图。
在实施方式2中，例如着眼于触发器部31的构成部件(电路部件)即电阻21。然后，如图15中的曲线图(a)所示，在对放电灯4施加叠加了高压脉冲电压的矩形波电压时，如图15中的曲线图(b)、(c)、(d)所示，适当地设定可工作时间T1以及间歇时间T2，使得电阻21b两端的电压、流过电阻21b的电流、由电阻21b消耗的功率的有效值分别不超过电阻21b的最大额定值。而且，如图15中的曲线图(e)所示，优选适当地设定可工作时间T1以及间歇时间T2，使得电阻21b的温度不超过容许值tmax。
根据实施方式2，在放电灯4的不点亮时，当连续施加叠加了高压脉冲电压的矩形波电压时，以往，通过对产生了超过最大额定值的电压施加、电流通电、功率消耗、或超过容许范围的温度上升的构成部件，间歇地施加叠加了高压脉冲电压的矩形波电压，从而可以将电压、电流、功率抑制在最大额定值以下，并且将温度抑制在容许范围内。由此，抑制构成部件的老化，可以求得装置等体的长寿命化。
另外，在实施方式2中，作为设定可工作时间T1以及间歇时间T2的条件的对象，例示了触发器部31的构成部件即电阻21b。但是，设定条件的对象并非限定于电阻21b。该对象只要是在放电灯4的不点亮时，当连续施加叠加了高压脉冲电压的矩形波电压时，产生超过最大额定值的电压施加、电流消耗、功率消耗、或超过容许范围的温度上升的构成部件即可。
(实施方式3)
下面，对本发明的实施方式3进行具体说明。实施方式3所涉及的点灯装置(或照明器具)的特征是，作为第一以及第二定时器机构，使用根据温度来开闭接点的恢复型的温度响应开关。
如图16所示，在实施方式3中，过热保护装置或双金属开关那样的恢复型的温度响应开关21d，在触发器部31的电阻21b和放电灯4之间串联连接。这里，温度响应开关21d靠近配置于电阻21b。但是，除此以外的结构由于是与实施方式1共通的，所以省略其说明。另外，适当参数实施方式1所涉及的图。
由此，若接通交流电源AC，则第一控制电路10启动，使升压斩波电路2工作。另外，第二控制电路26也启动，使降压斩波电路3以及极性反转电路5工作。由此，矩形波电流流过，触发器部31的电阻21b发热。这里，温度响应开关21d闭合其接点，直至电阻21b的温度上升并超过工作温度为止。因此，触发器部31工作，高压脉冲电压被重叠于矩形波电压。然后，若电阻21b的温度超过工作温度，则温度响应开关21d断开其接点。因此，触发器部31停止工作，电流不流动。其后，若电阻21b的温度降低且变为比工作温度低，则温度响应开关21d闭合接点，其结果触发器部31再次工作。即，在实施方式3中，温度响应开关21d闭合接点的期间为可工作时间T1。另一方面，温度响应开关21d断开接点的期间为间歇时间T2。
靠近配置温度响应开关21d的温度检测的对象并非限定于触发器部31内的部件。只要是在将高压脉冲电压重叠于矩形波电压的可工作时间T1中发热量比点灯时增加的部件，什么样得部件都可以。插入温度响应开关21d得电路内的位置也并非限定于触发器部31内。只要是结果能将高压脉冲电压叠加于矩形波电压，什么样的位置都可以。另外，作为恢复型得温度响应开关21d，也可以使用通过自发热而使接地断开得双金属开关等。
(实施方式4)
下面，对本发明得实施方式4进行具体说明。一般，放电灯(高压放电灯)在发光管内的温度充分冷却的状态(初启动状态)下，必须激励发光管内的封入物而过度到弧光放电。但是，在初启动状态下，由于电极也冷却，所以为了放出热电子而需要充分对电极进行升温。由此，在初启动时，与发光管内变为高温的再启动时相比，向弧光放电的过度所需的高压脉冲电压的施加时间变长。
因此，如图17所示，在实施方式4中，电源刚接通之后的可工作时间T1’比其后的可工作时间T1长，提高了初启动时的启动性。初启动时的高压脉冲电压的施加时间(可工作时间T1’)根据过去的实验·验证，优选约为5～10秒。
如图18中的曲线图(b)所示，在发光管内的发光物质等泄漏到外管内的异常的放电灯(以下衬座“异常灯”)中，外管内温度随着高压脉冲电压的施加而上升。而且，若外管内温度超过热电子界限温度，则在外管内过渡到弧光放电而产生外管内放电(参照图18中的曲线图(b)中的曲线β)。因此，即使在这样的异常灯中，优选适当地设定可工作时间T1’、T1以及间歇时间T2，使得不产生外管内放电。
本申请的发明者们通过实验，将间歇时间T2固定在10秒，以每2秒使可工作时间T2从2秒变化到14秒，确认在异常灯中是否产生外管内放电。在该实验中，外管内放电在可工作时间T1为12秒以下不发生，在14秒时发生。由此，从防止外管内放电的发生的观点出发，优选将可工作时间T1’、T1设为约10秒以内。
另外，通过实验，将可工作时间T1固定在10秒，以每2秒使可工作时间T2从2秒变化到14秒，确认在异常灯中是否产生外管内放电。在该实验中，外管内放电在可工作时间T1为6秒以上不发生，在4秒以下发生。但是，当间歇时间T2过长时，放电灯在最初的可工作时间T1内不启动，则存在使用者误解为故障的可能性。由此，优选将间歇时间T1设为约10秒以内。
这样，若将可工作时间T1以及间歇时间T2分别设定为约10秒，则如图18中的曲线图(b)中的曲线β所示，即使在异常灯中，也能防止外管内温度达到热电子界限温度而产生外管内放电的现象。
(实施方式5)
下面，对本发明的实施方式5进行具体说明。
如图19所示，实施方式5所涉及的点灯装置具有：在交流电源AC和放电灯4之间插入的由扼流线圈构成的限流要素(铜铁镇流器)40；经由限流要素40对放电灯4施加启动用的高压脉冲电压的触发器部41；和控制触发器部41的动作的定时器电路部42。
触发器部41与例如专利文献1中公开的现有例1同样，具有串联电路，该串联电流具有连接于在限流要素40设有的抽头(tap)和交流电源AC之间的电容器以及三端双向可控硅开关元件。而且，通过电压响应元件开启该三端双向可控硅开关元件后，从限流要素40产生高压脉冲电压。定时器电路部42由通用的定时器IC等构成，测算可工作时间T1、间歇时间T2、再启动时间T3等，并且根据各时间T1、T2、T3控制触发器部41的电压响应元件或三端双向可控硅开关元件的动作。由此，定时器电路部42与实施方式1中的定时器部29同样地进行工作，每隔间歇时间T2，仅以可工作时间T1从触发器部41输出高压脉冲电压。
另外，在该点灯装置中，虽然没有图示，但设有基于从限流要素40施加给放电灯4的电压来判断放电灯4是否处于点灯状态的点灯判断电路。然后，在通过该点灯判断电路，判断为放电灯4处于点灯状态时，定时器电路部42开始工作，判断为非点灯状态时，定时器电路部42停止工作。
如图20所示，在该定时器部41中，以交流电源AC的电源电压Vac的半周期输出单一的高压脉冲电压VP。以往，为了提高启动性，以电源电压的每半周期输出多个高压脉冲电压。但是在该情况下，在异常灯中产生辉光放电时外管内温度上升，向外管内放电的过度的可能性变高。因此，在该触发器部41中，通过以电源电压Vac的每半周期输出单一的高压脉冲电压VP，从而确保最低限的启动性且抑制异常灯的辉光放电带来的功率消耗。
如图21所示，即使在实施方式1中，若以从极性反转电路5输出到放电灯4的矩形波电压Vx的每半周期叠加单一的高压脉冲电压VP，则得到同样的作用·效果。另外，为了提高由单一的高压脉冲电压VP实现的启动性，从触发器部41输出高压脉冲电压VP的定时优选在电源电压Vac的峰值附近，或相位为60～120度的范围。在实施方式1的情况，输出高压脉冲电压的定时优选在矩形波电压刚刚极性反转之后，或将半周期分为前半和后半时的前半部分。
(实施方式6)
下面，对本发明的实施方式6进行说明。实施方式6所涉及的点灯装置(或照明器具)的特征是，触发器部利用谐振电压产生高压脉冲电压。其他的结构以及动作是与实施方式1共通的。
如图22所示，实施方式6所涉及的触发器部31’具有谐振电路，该谐振电路由在极性反转电路5与放电灯4之间插入的电感器L1、和在电感器L1的抽头与地之间插入的电容器C1构成。若将该谐振电路的谐振频率设为f1，以频率f1交替接通/断开极性反转电路5的开关元件Q1、Q2，在开关元件Q1接通时，电容器C1被充电。另一方面，当开关元件Q2接通时，电容器C1的充电电荷被放电。因此，通过每隔间歇时间T2在可工作时间T1内反复该谐振动作，如图23A所示，可以在电感器L1产生高压脉冲电压。
在该情况下，若电感器L1的电感值以及电容器C1的电容值产生偏差，则谐振频率f1也产生偏差。因此，在包括谐振频率f1的频率范围内，若使开关元件Q1、Q2的开关频率连续变化，即向图23B所示那样扫描，则即使部件常数(电感值或电容值)也产生偏差，也可以利用谐振电路的峰值电压来产生高压脉冲电压。另外，图23B是表示在可工作时间T1中，使谐振电压(高压脉冲电压)扫描的状态的波形图。
另外，如图24A以及图24B所示，若在可工作时间T1设置输出高压脉冲电压的期间T11和不输出的中止期间T12，间歇地使触发器部31’工作，则即使当在异常灯中产生辉光放电时，也可以抑制外管内温度的上升，防止外管内放电的发生。这些期间T11、T12可以通过定时器部29来设定。即，定时器部29成为第六以及第七定时机构。
以上，本发明结合其特定的实施方式进行了说明，对于本领域工作人员来说，除此以外当然可以有众多的变形例以及修正例。因此，本发明并非被这样的实施方式所限定，应通过权利要求的范围来限定。
工业上的可利用性
如上所述，本发明所涉及的高压放电灯点灯装置尤其作为即使当在供电路产生不良情况、或产生外管内放电时也能防止异常发热的产生的点灯装置是有用的，并适用于具有高亮度放电灯等的高压放电灯的照明器具。

Claims (22)

1.一种高压放电灯点灯装置，包括：
点灯电路部，其对从外部电源向高压放电灯供给的电压以及电流的至少一方进行调整，来点亮高压放电灯；
触发器部，其对高压放电灯施加启动用的高压脉冲电压；
点灯判断部，其判断高压放电灯是否处于点灯状态；
第一定时器部，其在由点灯判断部判断高压放电灯不是点灯状态的期间，仅以预先设定的可工作时间使触发器部可以工作；
第二定时器部，其以预先设定的时间间隔使第一定时器部反复间歇地工作；和
第三定时器部，其测算高压放电灯的再启动至少需要的再启动时间，并且在经过再启动时间后禁止触发器部工作。
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，进一步包括：
第四定时器部，其测算通过第一以及第二定时器部的工作而从触发器部向高压放电灯施加了高压脉冲电压的总时间；和
第五定时器部，其在由第四定时器部测算出的总时间经过了预先设定的时间后，以比第二定时器部的所述时间间隔长的预先设定的时间间隔，代替第二定时器部，反复间歇地使第一定时器部工作。
3.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，进一步包括：
第六定时器部，其在第一定时器部的所述可工作时间内，可以使触发器部工作；和
第七定时器部，其以预先设定的时间间隔使第六定时器部反复间歇地工作。
4.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
第一定时器部的所述可工作时间和第二定时器部的所述时间间隔，按照高压放电灯的不点亮时的点灯电路部的输出电压的有效值小于预先设定的值的方式来设定。
5.根据权利要求3所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
第一定时器部的所述可工作时间和第二定时器部的所述时间间隔，按照在高压放电灯的不点亮时，不超过构成点灯电路部、触发器部、点灯判断部或第一至第七定时器机构的电路部件的最大额定值的方式来设定。
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，
所述电路部件的最大额定值是关于该电路部件的温度、电流、电压以及功率中的至少1个的额定值。
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，
第一以及第二定时器部是根据温度来开闭接点的恢复型的温度响应开关。
8.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
触发器部刚开始工作之后的第一定时器部的所述可工作时间被设定得相对较长。
9.根据权利要求8所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
触发器部刚开始工作之后的第一定时器部的所述可工作时间被设定为对于高压放电灯的启动足够的时间。
10.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
第一定时器部的所述可工作时间与第二定时器部的所述时间间隔，按照在高压放电灯不发生外管内放电的方式来设定。
11.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
点灯电路部为铜铁镇流器。
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，
触发器部在从外部电源向点灯电路部供给的交流电源电压的峰值附近输出单一的高压脉冲电压。
13.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
点灯电路部为电子镇流器。
14.根据权利要求13所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
点灯电路部输出矩形波交流，触发器部使启动用的高压脉冲电压叠加于点灯电路部的输出矩形波电压。
15.根据权利要求14所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
触发器部对于输出矩形波电压的半周期，每1次叠加单一的高压脉冲电压。
16.根据权利要求15所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
触发器部，在将输出矩形波电压的半周期分成前半和后半两部分时的前半部分中叠加高压脉冲电压。
17.根据权利要求16所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
触发器部，在输出矩形波电压刚进行极性反转之后，叠加高压脉冲电压。
18.根据权利要求13所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
触发器部利用谐振电压产生高压脉冲电压。
19.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
从点灯电路部向高压放电灯的供电经由电缆进行，该电缆是用厚度1mm以下的绝缘体包覆导体而构成的多根电线，由具有绝缘性的外皮包覆所构成，
点灯电路部，输出以数十至数百赫兹的低频交变的矩形波电压，
触发器部，在点灯电路部的矩形波输出电压上叠加3～5kV的高压脉冲电压。
20.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
高压放电灯的额定灯功率为35～75瓦特，第一定时器部的所述可工作时间为3～5秒，第二定时器部的所述时间间隔为1～3秒。
21.根据权利要求1所述的高压放电灯点灯装置，其特征在于，
高压放电灯的额定灯功率为150瓦特，第一定时器部的所述可工作时间为0.5～1.5秒，第二定时器部的所述时间间隔为1～3秒。
22.一种照明器具，具有权利要求1～21中的任一项所述的高压放电灯点灯装置，且包括：
壳体，其收纳点灯电路部以及触发器部；
灯座，其与高压放电灯的灯头连接；
灯具，其具有反射高压放电灯所放射的光的反射器；和
电缆，通过将由绝缘体包覆导体而构成的多根电线由具有绝缘性的外皮包覆而构成，
通过所述电缆，将点灯电路部以及触发器部与灯座连接。
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