TWI258322B - Lighting apparatus for discharge lamp and illumination appliance - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種放電燈點燈裝置及照明器具。 【先前技術】 作為習知的放電燈點燈裝置，已知有一種在將1對開 關元件串聯連接在直流電源上，並將包括電感器、電容器 及放電燈的諧振負載電路並聯連接在一開關元件上，且利 用各開關元件的開關動作將直流電壓變換為高頻電壓而供 給放電燈之裝置中，減少開關元件及電感器的電力損失而 謀求電力轉換效率的提高之技術（例如參照專利文獻1)。 [專利文獻1]曰本專利早期公開之特開平1〇_243661號公報 但是，在減少開關元件及電感器的電力損失而謀求電 力轉換效率的提高之技術中，存在控制變得複雜化之問 題。而且，有可能使電感器的限流作用變小而無法使放電 燈穩定地點燈維持。 【發明内容】 本發明提供一種可降低無效功率並可謀求電力轉換效 率的提高之放電燈點燈裝置及照明器具。而且，本發明還 提供一種可降低從預熱時變化到起動電壓施加時的電路應 力之放電燈點燈裝置及照明器具。而且，本發明還提供二 1258322 15664pif#doc 種可縮小電容器且可使放電燈穩定地點燈維持之放電燈點 燈裝置及照明器具。 1”'' 而且，本發明還提供一種可充分地確保輸出電壓的控 制寬度之放電燈點燈裝置及照明器具。而且，本發明還^ 供一種可降低電路損失的放電燈點燈裝置及照明器具。 本發明之第1項的放電燈點燈裝置包括：反相電路， 對=關元件進行打開、關控制，並將直流電源電壓變換 ，南頻電壓；諧振貞載電路，由該反相電路被供給高頻電 壓，且包括電感器、電容器及以一定的點燈頻率被點燈之 放電燈；控”電路，進行控制關用較放電燈的點燈週期 短2週期連縯生成對開關元件進行打開、關閉驅動之脈衝 電C，並對该脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期相對應 之正弦波電壓的波形變化進行脈衝寬度調製，而從反相電 路向放電燈供給大致正弦波形的電流。 “ β、藉由像這樣將對開關元件進行打開、關閉控制之脈衝 ^壓的導通寬度，依據與點燈週期相對應之正弦波的波形 變化進行脈衝寬度調製，可由反相電路向放電燈供給大致 正弦波形的電流，所以可削減無效功率並謀求電力變換效 率的提高。 、 ’本發明之第2項的放電燈點燈裝置包括··反相電路， 對^關元件進行打開、關閉控制，並將直流電源電壓變換 ^頻電壓；雜貞載電路，由該反相電路被供給高頻電 墊’且包括電感器、電容器及以一定的點燈頻率被點燈之 文電k，控制電路，進行控制，以對開、關驅動開關元件 1258322 15664pif.doc $驅動頻率進行可變控制，並對放電燈在進行了一定時間 ==加一定時間的起動電壓，且在燈起動後進 :雷3 :制，並至少在從預熱時的基準驅動頻率向起 缓動頻率之切換時進行控制使頻率緩 點^、⑽r的點燈維持控制中連續生成利用較放電燈的 點k週期短的週期對開關元件進行打開 電tr該脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期相對庫 變化進行脈衝寬度調製，而從反相; 路向放電燈供給大致正弦波形的電流。 由於對脈衝電壓的導通寬度 ㈣ 的波形變化進行脈衝寬度調製，== 弦波形的電流’所以可削減無效功率 換效率的提高。而ι由於至少在從預執時 ^基準驅動頻率向起動電壓施加時的基準驅動頻率之切換 時進行控做_緩緩變化，所以可減小電路應^。、 而且’本發明之第3項的放電燈點燈裝 交換為F5J頻笔壓 -tvh Ιψ^ ^ ^ 高頻電壓，且包括電^負及由該反相電路被供給 點严之放雷f批#二〇。甩合。。及以一疋的點燈頻率被 開關元件進行打開、關閉驅動之脈波;的 變化進行脈衝寬度調製，並從反相電路向放電St: I258^?pif.doc 正弦波形的電流。 由於將脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期相對應之 正弦波電壓的波形變化進行脈衝寬度調製，而從反相電路 供給大致正弦波形的電流，所以可削減無效功率 而。某求電力轉換效率的提高。 而且本叙明之弟4項為在第3項的放電燈點燈裝置 二將各_所魅之脈衝㈣的脈衝寬度，依據正弦波 電壓的區間内的平均值進行脈衝寬度調製。 ^而且，本發明之第5項的放電燈點燈裝置包括··反相 $ ’對開關元件進行打開、關閉控制，並將直流電源電 f變換為向頻電壓；譜振負載電路，由該反相電路被供給 回頻電壓’且包括電感II、電容器及以―定的點燈頻率被 =燈之放電燈；控制，進行控制關用較放電燈的點 燈週期短的週期連續生成對關元件進行㈣、關閉驅動 之脈衝電壓，並對該脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期 相對應之正弦波電壓的波形變化進行脈衝寬度調製，而從 反相電路向放電燈供給大致正弦波形的電流；燈電流檢測 裝置，對放電燈中所流過的燈電流進行檢測；回饋控制裝 置，依據該燈電流檢測裝置所檢測的燈電流量，對與點燈 週期相對應之正弦波電壓波形的振幅，以使燈電流變得一 定之形態進行可變控制，其中該點燈週期用於對導通 進行脈衝寬度調製。 、又 由於對脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期相對應之 正弦波電壓的波形變化進行脈衝寬度調製，並從反相電路 1258322 15664pif.doc ，可削減無效功率 地點燈維持。…一減小電感器且可使放電燈穩定 壓變換為高頻電壓；俯控制’並將直流電源電 高頻電壓，且包括電路，㈣反減路被供給 點燈之放電燈；"二、：谷裔及以一定的點燈頻率被 燈週期短的獅仃㈣關綠放電燈的點 功連、’生成對開關元件進行打開、 :=弦=脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期 反相；路而访番s[的波形變化進行脈衝寬度調製，而從 裳置，#放雷ϊϊ供給大致正弦波形的電流；燈電流檢測 置，依所流過的燈電流進行檢測；回饋控制裝 週期‘對：、:、檢測裝置所檢測的燈電流量，對與點燈 波電壓波形的解，以使燈電流變得一 :亍二Si控制，其中該點燈週期用於對導通寬度 下脈衝電壓的導通寬度依據與點燈週期相對應之 ㈣波形變化進行脈衝寬度調製，並從反相電路 向放電燈供給大歧科形的紋，糾可誠無效3 1258322 15664piftdoc 並謀求電力轉換效率的提高。而且 置檢測放電燈所流過的燈 ^且電流檢測裝 量，對與用於對導通寬戶/刀L 、办又上口亥檢測的燈電流 對應之正弦波電壓波形:頻週期相 態進行可變控制，所⑽夠減 &定之形 地點燈維持。 ❹且了使放電燈穩定 而且’本發明之第7項為在第卜2、 明中’使放電燈的點燈頻率為 ^ 6^的發 (>色），並在放雷押、隹-1 衝电堡的頻率為fc 輸出電麼頻率特性中Γ將^率振負载電路的 率纪成分的輸㈣和頻 出二將頻率fS成分的輸出電壓Vs和頻率fc成分的幹 出電壓Vc設定為Vs>Vc， 战刀的輸 電壓可變可使供給到放電燈日^電==弦= 確保輸出電壓的控制寬度。 ^了又此夠充分地 π而ί丄本發明之第8項為在第7項的發明甲’於放電 k進仃額杨作_雜負载電 放$ 的點燈頻率fs之偏备，力—Τ财對放電燈 葬此，可、成 、叫 eg〜40deg之間進行設定。 ^在電感為部分上所產生的電力，能夠降低諧 振負載電路的電路損失。 - 雷75 t ’本發明之第9項為在第8項的發明中，對直流 ’則__于額定動作時的譜振負 負載電壓所包含的、放電燈的點燈頻率fs成 刀的貝政值VLrms’和反相電路的輪出電壓所包含的、放 11 ^f.doc 電^點燈頻率fs齡的實效值vi聰大致相等 ’能夠降 .比藉此’可減少在電感11部分上所產生的電力 低5白振負载電路的電路損失。 明中而二電本 = 之第1〇項是在第卜2、3、5或6祕 y &制電路將脈衝寬度調製的調製度設定為Q8以上。 可4低電路損失，並得到大致正弦波形的輸出。

發明Π’本發日f之第U項為—種照具，包括：本 項至第10項中的任一項所述的放電燈點燈裝 罝，具有該放電燈點燈裝置的照明器具主體。 如利用本發明的第丨項至第1〇項，可提供一種能夠降 ^無效功率並能夠謀求電力轉換效率的提高之放電燈點燈 裝置。 利用本發明的第U項，可提供一種能夠降低無效功 率並肖b夠滿求電力轉換效率的提高之照明器具。 而且，如利用本發明的第2項，還可提供一種能夠降 低從預熱時變化為起動電壓施加時的電路應力之放電燈點 燈裝置。 ^

而且，如利用本發明的第5項及第6項，還可提供一 種月b夠細小電感裔且使放電燈穩定地點燈維持之放電燈點 燈裝置。 ~ 而且，如利用本發明的第7項，還可提供一種能夠使 供給到放電燈的輸出電壓可變，並能夠充分地確保輸出電 壓的控制寬度之放電燈點燈裝置。 而且，如利用本發明之第8項及第9項，還可提供一 12 1258322 15664pif.doc 種能夠減少電感器部分所產生的電力而降低諧振負載電路 的電路損失之放電燈點燈裝置。 而且，如利用本發明之第10項，還可提供一種能夠減 少電路損失並得到大致正弦波形的輸出之放電燈點燈裝 置。 ^為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。

【實施方式】 下面，參照圖示對本發明的實施形態進行說明。 (第1實施形態）

一如圖1所不，在直流電源1上連接高頻反相電路2。 前述高頻反相電路2作為開關元件，將i對M〇s型FET3 4的串^電路連接在别述直流電源〗上，並將前述ρ抓 的漏極端子φ聯式地通過第丨電容嚣5、電感器6而連指 在放電燈7的-燈絲電極7a的—端上，且將源極端子連指 在前述放電们的另-祕 7b的1上。在前述放駕 燈7的各燈絲電極7 a、7 b的另—關連接有驗流過預對 電流的第2電容器8。 前述電感器6、放電燈7及第2電容器8構成包括以 串聯諧振電路的雜負載電路。而且，前述第i電容器^ 為直流截止用的電容器。在前述各M〇s型fet3、4上， 並列連接有二極體9、1〇。 13 1258322 15664plf.doc 在前述各腦型FET3、4的柵極上，連接有驅動電 路η、12，且各驅動電路n、12可利用構 min所發出的信號而被驅動控制。前述 對應型㈣4、15構成，而且，前述 = 對應型助6、17構成，並分別將來自咖3的= 放大而對前述各M〇S型FET3、4的栅極 關閉驅動信號。 7間 刖述CPU13内置計時器，並根據 18所存儲的資料，對供給到前述各驅動電= i==卜即，前述CPU13在啟動操作開始後： :口圖所不’首先進行一定時間預敎，缺後施 =定㈣的起始用高電麼，並在燈點燈後進行點燈維持 率，預熱躺絲作鮮設^高基準頻 ί動5頻率而向驅動電路11、12輸出信號，且 交互i行開_動眺基準頻特前述各M0S型FET3、4 間，m’ir、㈣間㈣熱結錢進从動電壓施加期 不柿叙你*、項率下降而切換為起動時的基準頻率。此時， 段性下降秒級這樣的短暫時間内急速下降而是階 變化期間，被$定二起動時的基準頻率。該階段性下降的 於放電；^7 為例如約i〇msec左右。在該起動期間， 於放=燈7上施加起_高電壓。 然後，經過—定時間，在放電燈7開始點燈後，進入 14 1258322 15664plf.doc 急速下降^階段神在職級這樣的短暫時間内 : 降，並轉換到點燈時的基準頻率。 錢放電燈7點燈維持的控·間，如使放電燈 Ξα自2的高頻電壓被高頻點燈時的點燈週 FET3、4谁r Λ 刀 在各區間生成對M〇S型

J 了1、關閉驅動的脈衝電壓，且使該脈衝電 开二 燈週期τ相對應之正弦波電壓的波

即’對導通寬度進行脈衝寬度調製， 照中—大—中ϋ—大的形態進行變化。然 後’ CPU13將該_ 了脈衝寬度調製的錢供給到驅動電 路11，亚從該驅動電路u向M0S型FET3供給圖3所示 的驅動信號’進行打開、關閉驅動。而且，CPU13向驅動 電，12供給與向驅動電路給的信號相比，打開、關 閉完全相反的信號’並從該驅動電路12向m〇sfet4供給 驅動彳§號，進行打開、關閉驅動。 ,、 在點燈維持控制期間，CPU13藉由將反相電路2的j 對MOS型FET3、4以這樣的時序進行打開、關閉驅動， 可在反相電路2的MOS型FET4的兩端間產生如圖4所示 那樣的脈衝電壓，並使該脈衝電壓波形被供給到由第i電 容器5、電感器6、放電燈7及第2電容器8構成的諧振Z 載電路。在諧振負載電路中，利用電感器6和電容器8的 濾波效果而除去諧波分量，使在放電燈7上所施加的電壓 15 1258322 15664pif.doc ，形形，如圖5麻那樣的大致正弦波的電 此，可在放電燈7中流過大致正弦波形的電流。措 由將放電燈7進行點燈後的點燈維持控制中，料 =放電燈7的點燈週期τ進行! 二 的各區間生成對MOS型财3、4進 過刀別 ⑽電燈7供給大致正弦波;的S化二= …、效功率。藉此，可謀求電力轉換效率的提高。 行了而二電燈7將動作頻率設定為高基準頻率並進 騎間的預測後，使動作頻率下降到起動時的基準 2、’進仃起動電壓的施加’但由於此時可使動作頻率階 二::ΐΓ1 起=的基準頻率’所以可減小該轉換 ^且’雖然在從起動時而使放電燈7進行點燈時，t在 降，但此時也是階段性下降並轉換到點燈維 符時的基準頻率，所以可減小電路應力。 (第2實施形態） 。另外，對與前述實施形態相同的部分付以相同 號，並省略詳細的說明。 “該實施形態如圖6所示，取代CPU而使用硬體電路， ，反相電路2的各M0S型FET3、4進行打開、關閉控制: P ’设置對產生頻率fL的正弦波電壓之正弦波電壓源21、 16 1258322 15664p|fe|je 弦波電壓源2l所產生.料 ，員率之三角波信號的三角波信號源羊: 弦波電壓源2i的正弦波電壓和來自三來自^逑， 角波信號進行比較，在正弦波電顯=紅的二 輸出高準位信號，並在三角波信號電===壓高時 信號之比健23，且將前述比較器 =出低準位 ，電路1卜並通過反相電路24供給到二給: 則述正弦波電壓源21所產生之正弦隹 。攸 電燈7的點燈週期，即點燈頻率相對應電1、頻率反與放 =這種構成中，當從正弦波電麵2ι輸出圖7 心 製之如圖7⑻所示的rr_re_、匕間進仃脈衝見度調 通過反相電路24供給到。給到軸電路11且 而使内的正弦咖的平均值 的期η滅丁 間變化’平均值越小輸出低準位 長，平均值越大輸出高準位的期間 驅動電路u利用’也丁脈衝寬度調製。 M〇S ^ FET3 ^t.TH } p, 7 rK. ^ 打開、關閉驅動，驅動電路12利用將 圖二”形進行反轉之波形的赚號，對助： 進仃打開、關閉驅動。 土 型_的兩端間且，、二期=:於反t相電路2的Mos /、 返弟1實施形悉同樣地產生如圖4 17 1258322 15664pif.doc 所示那樣驗衝電壓，且舰衝糕的触 6和電容器8㈣波效果而被除去。這樣—來里 燈7上施加如圖5所示那樣的大致正弦波的電壓波形。藉 此，可使放電燈7巾流過A致正弦波形的電流。因此，即 =實Ϊ形態中’也可得到能夠降低無效功率並謀求電 力轉換效率的提高之效果。 (第3實施形態）

另外，對與前述實施形態相同的部分付以相同的符 號’並’略詳細地朗。該實施形態是檢聰電流並進行 回饋控制。 如圖8所7F’在放電：)：登7的另-燈絲電極71)上連接構 成燈電流檢測裝置的變㈣25。即，在燈絲電極7b的各 端連接第1、第2線圈25a、25b的-端，並將第i線圈25a 的另-端連接在MOS型FET4的源極端子上，將第2卷線 25b的另一端連接在電容器8上。

而且，$又置與如述各線圈25a、25b磁結合的第3線圈 25c’並在戎線圈25c的兩端間連接由二極體電橋構成之全 波整流電路26的輸入終端。 在前述全波整流電路26的輸出終端間連接電阻27和 電容器31的並聯電路，並將該輸出終端間所產生的輸出電 壓，通過電阻32供給到誤差放大器28的反相輸入終端 (-)。該誤差放大器28的非反相輸入終端（+ )被供給基 準電壓Vref。前述誤差放大器28可將來自全波整流電路 26的輸出電壓和基準電壓％#的差進行放大並輸出。 18 1258322 15664plf.doc 將來自前述誤差放大器28的輸出供給到乘法器29。 而且，向前述乘法器29輸入來自正弦波電壓源21的正弦 波電壓。前述乘法器29將來自前述正弦波電壓源？！的正 弦波電壓和來自前述誤差放大器28的輸出進行乘法運 算，並使正弦波電壓的振幅可變而供給到比較器23。前述 比較器23將來自前述演算法器29的正弦波電壓和來自三 角波信號源22的三角波信號進行比較。 在這種構成中，流過放電燈7的燈電流由變壓器.25 被檢測。即，當燈電流通過第1線圈25a流過時，在第3 線圈25c上產生感應電壓。此時通過電容器8流過之電流 的影響’因弟1線圈25a和第2線圈25b的關係而被除去。 這樣一來，在第3線圈25c上產生只由燈電流造成的感應 電壓。 〜〜 在該第3線圈25c上所產生的感應電壓由燈電流的朝 向而使極性反轉，所以形成交流電壓並施加在全波整流電 路26的輸入終端上。而且，從全波整流電路26的輸出終 端輸出全波整流電壓’且該全波整流電壓利用電阻27和電 容器31的並聯電路被平滑化，而形成直流電壓。該直流電 壓被輸入到誤差放大器28的反相輸入終端（_)。 在放電燈7中，當燈電流處於固定狀態時，在誤差放 大器28的反相輸入終端（-)所輸入的直流電壓與基準電 壓Vref大致相等，此時來自誤差放大器28的輸出形成與 Vref大致相等的值。因此，來自乘法器29的電壓波形^ 圖9 (a)中以波形V10所表示的，形成與來自正弦波電壓 19 1258322 15664piHdoc

源2i的正賊電觀形的鹽倍之電壓大致相等的電壓 =。比較器23對來自該乘法器29的正弦波電壓波形和 來f三肖波信號源22的三驗信號進行比較，並在來自乘 法器29的正弦波電壓較來自三角波信號源22的三角 號電壓高時’輸出高準位信號’而在來自乘法器2 9的正^ 波電壓為來自三角波信號源22的三角波信號電壓以下 時’輸出低準位信號，所以從比較器23所輸出的脈衝電壓 形成圖9 (b)所示的狀態。因此，此時在放電燈7上施加 如圖9(d)中以波形V2〇所示的電壓波形。 在该狀悲下，當放電燈7的燈電流增加時，全波整流 電路26的輸出增大，且在誤差放大器28的反相輸入終端 ()上所輸入的電壓變得大於基準電壓vref，來自誤差 放大器28的輸出變得小於基準電壓Vref。因此，來自乘 法器29的電壓波形如圖9 (a)中以波形vu所表示的， 與^弦波電壓源21所發出的正弦波電壓波形的Vref倍之

電壓波形相比，振幅變小。即，來自乘法器29的電壓波形 的振幅變小。 因此’從比較器23所輸出的脈衝電壓形成一種如圖9 。(〇所示，以低準位期間在tl的區間變長，而且在t2的 ，間變短之形態被控制的脈衝電壓。結果，放電燈7中所 肌過的電流波形如圖9 (d)中以波形21所表示的，振幅 變小且燈電流的增加受到抑制。 而且’當放電燈7的燈電流減少時，全波整流電路26 的輪出變小，且在誤差放大器28的反相輸入終端（一）上 20 1258322 15664plf.doc 所=入的電壓變得小於基準電壓v㈣，來

^波心的振中田反而變大’且從比較器23戶斤輸出之脈衝 壓，形成一種以低準位期間在tl白勺區間變短，而且在t2 的區間變長之形態被控制的脈衝電壓。結果，放電燈 所流過的電流的域變大且燈電流喊少受到抑制。 一—利用這種^控制，可使放電燈7中流過的電流保持 疋而且，由於利用這種回饋控制可得到燈電流的限产 作用效果，所以即使❹容量小的電感器6，作為整體ς 可得到充分雜流_。目此，可使放電歡紋地點燈維 持。S然’即使在該實施形態中，也可與前述實施形能 樣地利用簡單的控制而謀求電力轉換效率的提高。Μ (第4實施形態） 该實施形悲與第3實施形態同樣地，對燈電流進行檢 測並進行回饋控制。另外，對與第3實施形態相同的部分 付以相同的符號，並省略詳細的說明。

圖10所示，取代圖8的正弦波電壓源21及乘法器29, 而使用電壓控制振盪器（VC0) 30。其他的構成與圖8相 同。將來自誤差放大器28的輸出供給到前述電壓控制振盪 器30,並將該電壓控制振盪器3〇的輸出供給到比較器 在放電燈7中，當燈電流處於固定狀態時，在誤差放 大器28的反相輸入終端（_)所輸入的直流電壓與基準電 壓Vref大致相等，此時來自誤差放大器28的輸出形成與 Vref大致相等的值。藉此，電壓控制振盪器3〇如圖u(a' 21 1258322 15664pif.doc 中以=V3r所表Γ的，輪出基準頻社的正弦波電麗。 所-的比1^23所輪出的脈衝電壓形成圖11⑻ 所不的狀態。因此，在放電燈 波形V4G所表示的電流。 a ii⑷tu 在该狀態下，當放雷、丨攻>7 ΛΛ咏+、士 電路％ _增大:時，全波整流 )上所輸入的電壓變得大於基準電壓二相= vref ° 5 制振屋為30如圖Π (a)中以波形v 的正弦波電壓的頻率較基準頻率乩高。不、 雨 電壓控制振盪器、30輸出的正弦波電壓在比較哭23 源22的三角波信號電壓進行:較。 t 來電壓控制振蓋器30的正弦波電壓較來自 二角波信縣22的三肖波信號 號，而在來自電壓控制振盈器3〇的正弦二= 波信號源22的三角波信號電壓以下時，‘‘準位； 因此’當電麵制顧器30細之正弦 ，，從比較器23所輸出的脈衝電壓如圖u (c) ==電燈7上所施加的電壓波形如圖;1⑷ 制。 的，頻率增高且燈電流的增加受到抑 的二當流減少時，全波整流電路％ 所輸入的電壓變得小於基準錢v的來自誤=大—器)2上8 22 1258322

15664p|f.flQ 的輸出變得大於基準電壓Vref。藉此，電壓控制振盈器％ 使輸2的正弦波電壓的頻率較基準頻率fL低。 士 ^電壓控制振盪器30輸出之正弦波電壓的頻率變低 日H從比較器23所輸出之脈衝電壓也依此進行變化，使放 電燈7上所施加之電壓波形的頻率變低，抑制燈電流的減 少。 _—利用這種回饋控制，可使放電燈7中流過的電流保持 ^而且，藉由進行這樣的回饋控制，可得到燈電流的 限流作用效果，所以即使使用容量小的電感器6，作為整 2可得到充分的限流個。因此，可使放電燈穩定地點 & _持田然，即使在該實施形態中，也可與前述實施形 恕，樣地利用簡單的控制而謀求電力轉換效率的提高。 (第5實施形態） 知形態是在例如前述第2實施形態即圖6中，當 7的點燈頻率為fs，從比較器23所輸出的脈衝電 i敗ϊί4 fe(>fs)時，在使用了額定負載之譜振負載 =路的輸出電壓頻率特性中，以頻率fs成分的輸出電壓

AtSf°頻率&成分的輸$電壓ve形成Vs>Ve的關係之形 悲進行設定。 错由進行這樣的設定，使來自正弦波電壓源21的正弦 ;電壓進行變化，從而能夠使被供給到作為負載之放電燈 的輸th電壓可變’並能夠充分地確保輸出電壓的控制 見度。 在例如圖12所示，使來自三角波信號源22的三角波 23 1258322 15664pif.doc ㈣=為卜使來自正弦波電壓源21的正弦波信 二比產一^為〇.8,並使放電燈7的點燈頻率fs為50馳， ΪΓ二?所輪出的脈衝電壓的頻率fC為1Μ Η z的情況 角波作辦M 出為，在弦波信號S2的電壓為三 23所於二：電壓以下時使輸出4〔0〕，所以從比較器 所示的㈣脈衝寬度調製的脈衝電壓波形形成圖13 對二角波信號Μ的振幅為Μ時的正弦波 所二⑽lb5表不從比較器Μ輸出的脈衝電壓波形中 14所^的壯成分和頻率fC成分的實效值時，形成圖 實效值十圖在圖Μ中，標緣圖gl表示頻率fS成分的 加法運算的值成，、效值和頻率fe成分的實效值進行 =14的標繪圖可知，例如當正弦波信號幻的振幅 的每崎:士頻率fS成分的實效值大致為〇·4，頻率fc成分 頻逛f ^為〇 7，當正弦波信號S2的振幅為0·8時， 致為0 6，二的只效值也好頻率^成分的實效值也好都大 二.田正弦波信號S2的振幅為1.〇時，頻率fs成分 2效值大致為。.7,頻率纪成分的實效值大致:二 白轉而且，也可知在正弦波信號S2的振幅為〇.4以上 之頻率fs成分的實效值和頻率fG成分的實效值 之和大致在1.13保持一定。 24 1258322 15664plf.doc 田、 乂态一〜·同电/金供給到驅動電路11並 對反相電路2的MOS型FET3進行開關驅動，而且將該脈 衝電壓以反相電路進行反相並供給馳動電路12，對 電路2的廳型FET4進行開_動時，由反相電路2 產生圖^所^之經過了脈衝寬度調製的輸出電壓，並被供 電感器6、放電燈7及第2電容器: 給依據諧振負載電路的頻率特性之輪出。 电 供 即’對從反相電路2所輸出的經 輸出電壓中所包含的各辦心脈衝見度樣之 分可得到依據譜振負載電於這些各頻率成 口 輸出並被供給到放電燈7。 形的輸出，需要利用譜振負载輸出形成大致正弦波 率fc成分之譜波分量產生料、稱雜，使包括頻 的實如使解^成分 為〇.4’頻率fe成分的纽致| D的實效值大致 如對圖b所示的譜振 J :.7’但在這種情況下， 各頻率的電力，則作為在電阻^寺二貝電路由電源AC供給 壓’可得到圖17中以實 :端間所產生的輸出電 在圖π的等價電路中的=圖所示的特性。 電容器部分’ R表示放電燈=感ϋ部分，Cf表示 負义動作時的等價負載電 25 125832;— 阻。 而且，諧振負載電路的諧振頻率（l/2TWLr.Cf)被設 定得較頻率fs大，且較頻率fc低。 圖17中之實線的標繪圖gll表示AC的實效值大致為 0.4的情況，實線的標繪圖gl2表示AC的實效值大致為 0.7的情況。這相當於使正弦波信號S2的振幅為0.6時。 由圖14可知，當正弦波信號S2的振幅為0.6時，頻 率fs成分的實效值大致為0.4，頻率fc成分的實效值大致 為0.7，且其實效值的和大致一定。而且，當使正弦波信 號S2的振幅變化為0.8、1.0時，頻率fs成分的實效值增 大，頻率fc成分的實效值變小，但其實效值的和大致一 定，並不發生變化。 這一情況表示，當由來自比較器23的脈衝電壓驅動反 相電路2時，即使在由反相電路2所輸出之經過了脈衝寬 度調製的輸出電壓方面，也變得相同。即，當使正弦波信 號S2的振幅在0.6〜1.0的範圍内進行變化時，在來自反 相電路2的輸出電壓方面，頻率fs成分的實效值及頻率fc 成分的實效值分別進行變化，但其實效值的和大致一定。 而且，在圖17中，對AC的實效值大致為0.4時的頻 率fs之輸出電壓Vs和AC的實效值大致為0.7時的頻率 fc之輸出電壓Vcl的關係進行研究後發現，當形成兩者大 致相等這樣的Lr、Cr的設定時，即使使正弦波的振幅在 0.4〜1.0的範圍内進行變化，輸出電力的實效值也幾乎不 產生變化。 26 1258322 15664plf.doc 換a之，可知在頻 電壓變得大致相等之關仪的輸出電壓與頻率&的輸出 幅，在例如0.2〜i 〇的^中，即使使正弦波信號S2的振 燈7的最終輪出也如圖圍内進行變化時，被供給到放電 不產生變化。 ° 中以標繪圖g3所表示的，幾乎

/十H考考A

率fc的輸出電壓^^彼=’使頻率fs的輸出電壓Vs和与 知，如使電感器部分不同之情況’且由圖17的特性1 fc變化，則可設定為電各器部分Cf變化，或使頻^ 以在頻率fe 所以就此進行了實驗。

器部分Lr和電容器部分$出电壓大幅下降之形態對電石 兩端間所出現的輪出。刀=行：定’並測定在電阻以 時，得到圖η中以Λ的的實效值大致為〇. 的實效值大致為〇 7時，Θ g21表不的特性，當A 表示的特性。而且，由該:性：17中以虛線的標繪圖g2 〇·4時的頻率fs之輸雷< /知，AC的實效值大致J 時的頻率fc之輪雷' ^ Ml?AC的實效值大致為〇. 可知在這二電下，二關二形成V，。 二的範圍内進行變化/供給的振^在0.2- 圖18中以標緣圖g4所示地那樣進行^ 7的取終輸出女 燈7的點燈頻率為 义化。即，當使放電 率為fc (>fs)時，在使用二d之脈衝電虔的頻 之諧振_路的輸 將頻…分的輪出電壓Vs和頻率fc==，如 27 I2583a2P,d„, 的正又 s〉v c的關係，則藉由使來自正弦波電壓源21 ===化’可使供給到放電燈7的輸出電 —亚了充刀地確保輸出電壓的控制寬度。 〜猎此17使來自正弦波電壓源21的正弦波電㈣振幅 二i 電燈7進行調光控制。而且，也可簡單地控 |輸出以符合要點燈之放電燈7的額定值。 另外在圖17的實線標繪圖gl2中，如使頻率fc增 大，則頻率fc的輸出電壓Vcl下降。因此，為了藉由使來 自正弦波f壓源21的正弦波電壓的振幅變化而使供給到 巧燈7的輸出電壓可變，也可不變化電感器部η和電 各為部分Cf而使頻率fc增大。 另;外’該實施形態是關於適用於第2實施形態的情況 仃了說明，但並不限定於此，第i實施形態也好，第3、 4實施形態也好，都可適用。 (第6實施形態） 該實施形態是在當使放電燈7的點燈頻率為fs，從比 父器23所輸出的脈衝電壓的頻率為fc ( >fs)時，在使用 了玫電燈7的額定動作時的等價負載電阻之諧振負載電路 〇輪出電壓的頻率特性方面，以頻率fs成分的輸出電壓 :和頻率fc成分的輸出電壓Vc形成Vs>Vc的形態進行 叹定之第5實施形態中，還形成有下面的一個條件，即將 使用了額定負載之諧振負載電路的阻抗的對放電燈7的點 足類率fs之偏角’設定K_2〇deg〜40deg之間。 即’對供給到反相電路2的直流電壓VDC，用於將所 28 1258322 lS664pif.doc 需的電壓供給到放電燈7之電感器部分Lr和

Cf的組合無限存在。因此，單純地利用電感=部， 電容器部分Cf的組合，對減少無效功率並 ^ r 口 情況進行規定是困_。 損失之 另一方面，在圖16的等價電路中，從電源八匸 振負載電路的阻抗Z，形成Re(Z) +J.Im(z) 1/、（（1/R) +j«CW_。如將其以向量進行表示 成圖19所示的狀態。此時，阻抗z和實數部的Re (z/ 所形成的角度成為偏角。即，形成偏角=tan—i /Re (Z))的關係。 、、由圖19的向量可知，如減小偏角則可減少虛數部。這 可減少無效功率。因此，在諧振負載電路中，為了減少無 力率並卩牛低電路損失，可以I皆振負載電路的阻抗Z的偏 角進行規定。 例如，當使直流電壓VDC = 350V，點燈頻率fs = —出脈衝電壓的頻率fc==2隱Hz，並使放電燈7的額 定動作，的等價電阻為3觀，放電燈7的額定電流為 〇 37A 日守，使偏角按照-40deg、一 20deg、Odeg、20deg、 4〇deg、60deg進行變化，並將此時的電感器部分&上所 產生的電力VA進行標繪，可得到圖20所示的結果。 斤根據6亥圖2〇的結果，如將偏角在— 20deg〜40deg的 犯圍内進行較’财減小在賴ϋ部分Lf上所產生的電 f VA，並能夠減少無效功率。特別是在〇deg〜2〇deg的 範圍内’可充分減小在電感器部分Lr上所產生的電力 29 1258322 15664plf.doc VA，並大幅減少無效功率。

Jr: ’當偏角低於—20deg時，在電感器部分& 土所=電力VA急劇增加。而且，當偏角超過夠 加 圍 定 2分U上所產生的電力VA同樣急劇地增 ^此，偏角低於-20deg的範圍和偏角超出4 ，效功f增多且電力損失增大，所以不佳。 =J由將偏角在—2〇deg〜權eg的範圍内進行設 在電感器部分Lr上所產生的電力Μ，並可降 路損^ ° ，由於可減少在電感器 上所產生的電力VA，所以使用的電感器6也可小 (苐7實施形態） 朗蚊在#使放電燈7的__fs，從比 t f 衝電壓的頻率為fe (>fs)時，在使用 特性方面， 致二將二：出上壓Vc形成Vs> Vc的形態進行 故雷P 7 2^ 载’振負載電路的阻抗的、對 的點燈頻率fs的偏角，設定於 ; 之苐6實施形熊中，：^私士士 g間 雷败？ ^ /成有下面的一個條件，即對反相 電路2上所施加的來自直流 、 進行設定，以使使用了額^ 1的直抓電源電壓VDC 負哉#ί &使用了M疋負载的譜振負載電路上產生的 、戟電i中所包含之放電燈7 VUms，和反相電路2 _山^且頻革刀的實效值 電路2的輪出電壓中所包含之放電燈7的 I258322P,d〇c 點燈頻率fs成分的實效值Virms大致相等。 在圖6所示之電路構成的放電燈點燈裝置中，假如使 放電燈7的點燈頻率fs=20kHz，脈衝電壓的頻率 fc二200kHz，對來自三角波信號源22的三角波信號之由正 弦波電壓源21所產生的正弦波電壓的調製度為0.9，放電 燈7的額定電流為0·37Α，傾斜電壓為my，且對來自直 流電源1的直流電源電壓VDC，將由第1電容器5、電感 器6、放電燈7及第2電容器8所構成之諧振負載電路的 阻抗偏角設定為Odeg，當將直流電源電壓VDC作為參數， 求各直流電源電壓VDC在電感器部分Lr上所產生的電力 VA時，可得到圖21所示的結果。 該圖21的標緣圖顯示使直流電源電壓vdc越高電减 器部分Lr上所產生的電力VA越低，且顯示使直流電源電 壓VDC越高，越可使電感器6小型化。 由反相電路2被供給到谐振負載電路的輸出電壓為脈 衝寬度調製波形，且在該波形中含有正弦波電壓的頻率成 分和脈衝電壓的頻率成分。而且，由於將振幅丨的三角波 信號由振幅0·9的正弦波電壓進行調製，所以來自反相電 路2之輸出電壓的調製度也為〇·9。即，來自反相電路2 的輸出電壓形成如圖22所示的電壓波形。 這裏所包含的調製信號成分可表示為Virms = VDC/ (2λ/2) ·α。這裏，Vlrms為反相電路2的輸出電壓所包含 之放電燈7的點燈頻率fs成分的實效值，α為調製度。 藉由對該實效值Virms進行設定，使其與使用了額定 31 1258322 15664plf.d〇c 負載之譜振負載電路上產生的負載電壓中所包含之放電燈 7的點燈頻率fs成分的實效值VLrms大致相等，可將直流 電源電壓VDC設定得較高。即，由於實效值VLrms相當 於傾斜電壓，所以在上述例子中，VLrms=U3v。由於α = 0.9,所以直流電源電壓VDC根據上述式子，為355V。 該電壓值形成可設定之直流電源電壓VDC的大致上限 值。另外，如使直流電源電壓VDC高於355V，則無法進 行必要的電感器部分Lr和電容器部分cf的設定。 這樣，可將直流電源電壓VDC設定得較高，並可藉 此減小在電感器部分Lr上所產生的電力VA，且能夠降低 々振負載電路的電路損失。而且，由於可減小在電感器部 分Lr上所產生的電力VA，所以使用的電感器6也可小型 化。 (弟8實施形態） 該實施形態所述的是具有前述各實施形態的放電燈點 燈装置之照明器具。 圖23所示為照明器具100,該照明器具1〇〇將放電燈 103安裝在照明器具主體101的插座1〇2上，並在内部將 前述各實施形態中的某一種放電燈點燈裝置作為放電燈點 燈裝置104而組入，且利用該放電燈點燈裝置1〇4使放電 燈103點燈。 這樣一來，能夠實現具有前述各實施形態的放電燈點 燈裝置之照明器具。即，能夠實現可謀求電力轉換效率的 提高之照明器具。而且，在使用了進行回饋控制的放電燈 32 1258322 15664pif.doc 點燈裝置之情況下，還可實現即使縮小電感器6也可使放 電燈穩定地點燈維持之照明器具。 而且，在使用對頻率fs成分的輸出電壓％和頻率fc ^的輸出電壓Vc進行設定，以形成Vs>vc的關係之放 電燈點燈裝置的情況下，可實現能夠充分地確保輸出電壓 的，度之照明器具。另外，藉由將諧振負載電路的阻 抗的、對放電燈的點燈頻率fs的偏角設定於·eg〜4()deg ΐ!二且對直流電源電壓進行設定，以使諧振負載電路 =的負載電壓所包含之放電燈的點燈頻率fs成分的實效 ^反^電路2的輸出電壓所包含之放電燈的點 =員率fs成力的Λ效值Vlrms Α致相等，從而可實現能夠 減y電路損失並能夠使電感器小型化之胛明哭具。 ==發明已以較佳實施例揭露如上，^並非用以 ^本舍明，任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神 許之更動與潤飾’因此本發明之保護 粑圍虽視_之巾請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 電路發明㈣1實施形態之部分構件的 =2二示為同實施形態中的’預熱期間、起動電壓施 :::維持控制期間之動作基準頻率和各個轉換時 圖3所不為對同實施形態的MOSFET進行打開、關門 33 1258322 15664plf.doc 驅動之驅動信號波形圖。 圖4所示為同實施形態的反相電路之m〇sfet的兩端 間所產生的電壓波形圖。 而

圖5所不為向同實施形態的放電燈之施加電壓波形 圖。 V 圖6所示為本發明的第2實施形態的電路構成圖。 圖7為用於說明同實施形態的脈衝電壓的發生動作之 電壓波形圖。 圖8所示為本發明的第3實施形態的電路構成圖。 圖9為用於說明同實施形態的動作之波形圖。 圖10所示為本發明的第4實施形態的電路構成圖。 圖11為用於說明同實施形態的動作之波形圖。 圖12所示為本發明的第5實施形態的三角波信號和正 弦波彳& 5虎之振幅的波形圖。 圖13所示為在同實施形態中從比較器所輸出之經過 了脈衝寬度調製的脈衝電壓波形圖。 圖14所示為在同實施形態中，從比較器所輸出的脈衝 電壓波形中包含的頻率fs成分和頻率fc成分之實效值及 其和的實效值的標繪圖。 、/ 圖15所示為同實施形態之反相電路的輸出電壓波形 圖。 彳乂 圖16所示為同實施形態的諧振負載電路之等價電路 的電路圖。 '胃 圖17所示為在從電源將各頻率的電力，改變實效值而 34 1258322 15664p|f.doc 對圖16表示的等價電路進行供給之情況下，於電阻R的 兩端間所產生之輸出電壓特性圖。 圖18所示為在同實施形態中，使Vs==Vc及Vs>Vc 並使正弦波信號的振幅變化時被供給放電燈的最終輸出標 繪圖。 圖19為用於說明本發明的第6實施形態之諧振負载電 路偏角的圖示。

圖20所示為同實施形態的偏角和電感器部分u所 生的電力VA之關係的標繪圖。

圖21所示為在本發明的第7同實施形態中，當將穿 負載電路的阻抗偏角設定為〇deg時，對直流電源電屢^ 乂 的電容器部分Lr所產生之電力VA的標繪圖。 C 圖22所示為同實施形態的反相電路之輸出電 圖。 形

圖23所示為本發明的第8實施形態之照明器

【主要元件符號說明】 1 :直流電源 2 :高頻反相電路

3、4 : MOS 型 FET 5 :第1電容器 6 :電感器 7 :放電燈 35 1258322 15664pif.doc

7a、7b :燈絲電極 8 :第2電容器 9、10 :二極體 11、12 :驅動電路 13 ： CPU 14、15、16、17 : MOS 型 FET 18 :記憶體 21 :正弦波電壓源 22 :三角波信號源 23 ··比較器 24 :反相電路 25 :變壓器 25a ··第1線圈 25b :第2線圈 25c :第3線圈 26 :全波整流電路 27 :電阻 28 :誤差放大器 29 :乘法器 30 ··電壓控制振盪器 31 :電容器 32 :電阻 100 :照明器具 101 :照明器具主體 36 1258322 15664pif.doc 102 :插座 103 :放電燈 104 :放電燈點燈裝置 AC :電源

Cf:電容器部分 Lr :電感器部分 R :電阻 VDC :直流電壓

37

Claims (1)

1. i4pif.doc 十、申請專利範圍： 1·一種放電燈點燈裝置，其特徵在於包括： 反相電路，對開關元件進行打開、關閉控制，並將直 流電源電壓變換為高頻電壓； 為振負載電路，由該反相電路被供給高頻電壓，且包 括電感器、電容器及以一定的點燈頻率被點燈之放電燈； 以及 且， 控1電路，進行控制以利用較放電燈的點燈週期短的 f期連績生成對開關元件進行打開、關閉驅動之脈衝電 壓，並對該脈衝電壓的導通寬度依據與前述點燈週期相對 應之正弦波電壓的波形變化進行脈衝寬度調製，而從前述 反相電路向前述放電燈供給大致正弦波形的電流。 2·種放電燈點燈裝置，其特徵在於包括： ^相電路，對開關元件進行打開、關控制，並將直 ^電源電壓變換為高頻電壓； :振貞載電路，由反相電路被供給錢電壓，且包括 定的點燈解被紐之放電燈；以 及 ㈣率^電路，進彳τ控制，以對開、關驅動開關元件的驅 3=2變控制’並對前述放電燈在進行了一定時間 行點燈^ ―定時間的起動電壓，且在燈起動後進 動電壓施加基熱時的基準驅動頻率向起 緩變化，心 皁驅動頻率之切換時進行控制使頻率緩 且在點燈轉㈣t連續生制雜前述放電 38 I2583^if.d〇£ 燈的點燈職短的職對前㈣航 動之脈衝電壓，並對該脈衝電壓的導通 之正弦波電壓的波形變化進行脈衝 流一述反相電路向前述放電燈供給大致正弦 3· 一種放電燈點燈裝置，其特徵在於包括： Α雷路，對開關元件進行打開、關閉控制，並將直 ^電源電壓變換為高頻電壓； 雷咸Π?Ϊ路，由反相電路被供給高頻電壓，且包括 乃’艺為、電谷裔及以-定的點燈頻率被點燈之放電燈；以 控制電路’進行控制以將放電燈點燈週期的 在該分割為η份的各區間生成對細 通:關閉驅動之脈波電壓，且將該脈衝的導 化前述點燈週期相對應之正弦波電壓的波形變 =I：、衝讀調製’並從前述反相電路向前述放電燈供 、、、5大致正弦波形的電流。 特徵利㈣第3項所述的放電燈點燈裝置，其 撼電路將各區間所產生之脈衝電_脈衝寬度，依 ;電壓的區間内的平均值進行脈衝寬度調製。 5·一種放電燈點燈裝置，其特徵在於包括·· 、、化ϋΐ電路，對開關元件進行打開、關閉控制，並將直 <電/原電壓變換為高頻電壓； 39 I2583224pif.doc 包括載電電容路^ 、' 疋的點燈頻率被點燈之放電燈； 週議生成對較=燈的點燈週期短的 對應之正弦波電壓的、冰犯料儿^ 〜 + 的波形變化進行脈衝寬度調製，而從前 電=大致正弦波形的， 測；以及電燈中所流過的燈電流進行檢 量二依據燈電流檢測裝置所檢測的燈電流 ί電3 期，應之正弦波電壓波形的振幅，以使 於對導^度:控制’其中該點燈週期用 6二種放電燈點燈裝置，其龍在於包括： 流電；換=進行打開、關_啊 電‘振’由反相電路被供給高頻電壓，且包括 Ur 定的點燈頻率被點燈之放電燈； 週期i續生成對以利用較放電燈的點燈週期短的 對應之1@#_ + 讀依據與祕點燈週期相 述反相二==脈衝寬度調製，而從前 ^ 夂大致正弦波形的電流； “檢翁置’對放電燈中所流過的燈電流進行檢 I2583^2P,doc 測；以及 、、六旦回=制裝置’依據该燈電流檢測裝置所檢測的燈電 對…點燈週期相對應之正弦波電壓波形的頻率，以 定之形態進行可變控制，其中該點燈週期 用於對V通覓度進行脈衝寬度調製。 點專利範圍第卜2、3、5或6項所述的放電燈 衝i壓的頻r咖_率為fs ’使脈 的諧務备哉垂: fs)，並在放電燈進行額定動作時 輪出電壓，率,成分的輸出電二=s成二的 拉料*如申5月專利辈&圍第7項所述的放電燈點燈裝置，其 於^在放紐進行敎動料的雜貞載電路的阻 ===觸點燈頻率fs之偏角，在-2(^〜夠 拉料*如申°月專利㈣第8項所述的放電燈點燈裝置，其 定· f直流電源電壓進行設定，以使放電燈進行額 燈的砂=振貞載電路產生之貞載電壓所包含的、放電 ί的、放電燈的點燈頻率fs成分的實效值w 10·如申請專利範圍第卜2、3、5或6項所述的放電 ’其特徵在於：控制電路將脈衝寬度調製的調 表度5又疋為0·8以上。 u.—種照明器具，其特徵在於包括： 41 1258322 15664plf.doc 如申請專利範圍第1至10項中的任一項所述的放電燈 點燈裝置；以及 具有放電燈點燈裝置的照明器具主體。 42