具体实施方式
(实施方式1)
图1是表示有关本发明的实施方式1的高压放电灯点灯装置的结构的模块图。该点灯装置具备对高压放电灯DL供给电力的电力供给电路1、产生使高压放电灯DL的放电开始的启动用高电压的启动电压产生电路2、和控制上述电力供给电路1及启动电压产生电路2的控制电路3。控制电路3具有判断高压放电灯DL的点灯/非点灯的点灯判断单元31。基于该点灯判断单元31的判断结果,切换使用来开始高压放电灯DL的放电的启动电压产生电路2动作的第1动作期间(启动模式)、和高压放电灯DL开始放电后维持稳定的电弧放电的第2动作期间(点灯模式)而动作。在第1动作期间中,控制电路3进行控制,以使启动电压产生电路2产生启动用高电压。在第2动作期间中,控制电路3控制电力供给电路1以使其成为适合于高压放电灯DL维持电弧放电的输出。
控制电路3作为计测第1动作期间(启动模式)的动作信息的计测单元而具备第1动作期间计数部32。作为基于该计测单元的计测结果控制第1动作期间的动作的单元而具备比较部33和启动电压产生电路控制部34。在比较部33中,将由第1动作期间计数部32计测的启动电压产生时间与规定的限制时间比较,如果超过了规定的限制时间,则通过启动电压产生电路控制部34使启动电压产生电路2的动作停止。
控制电路3具备点灯时间计数部35,该点灯时间计数部35在从1次的启动或再启动的启动用高电压的产生起开始放电、向电弧放电转移的动作过程中,如果点灯判断单元31判断为点灯而移动到第2动作期间,则计测第2动作期间的持续时间。如果第2动作期间的持续时间达到规定的基准时间,则通过复位单元36将第1动作期间计数部32的计数值复位。
图2是表示本实施方式的具体电路结构的电路图。电力供给电路1由全波整流电路DB、升压斩波电路11、降压斩波电路12和极性反转电路13构成。全波整流电路DB连接在商用交流电源Vs上,是将其交流电压整流、输出脉动电流电压的二极管桥式电路。升压斩波电路11将由全波整流电路DB整流的电压作为输入而输出升压后的直流电压Vdc。降压斩波电路12被控制为将直流电压Vdc作为电源,对高压放电灯DL供给适当的电力。极性反转电路13将降压斩波电路2的直流输出变换为矩形波交流电压,施加在高压放电灯DL上。
对升压斩波电路11的电路结构进行说明。在全波整流电路DB的输出端上,并列连接着输入电容器C1,并且连接着电感器L1与开关元件Q1的串联电路,在开关元件Q1的两端上,经由二极管D1连接着平滑电容器C2。开关元件Q1的导通/断开由控制电路3的斩波控制部11b控制。通过以比商用交流电源Vs的商用频率充分高的频率导通/断开控制开关元件Q1,将全波整流电路DB的输出电压升压为规定的直流电压Vdc而对平滑电容器C2充电,并且进行使电路具有电阻性的功率因数改善控制以使来自商用交流电源Vs的输入电流和输入电压的相位不偏差。另外,也可以在全波整流电路DB的交流输入端设置高频率泄露阻止用的滤波器电路。
降压斩波电路12具有用来对作为负载的高压放电灯DL供给目标电力的稳定器的功能。此外,通过控制电路3可变控制降压斩波电路12的输出电压,以使其从启动时起经过电弧放电转移期间到稳定点灯期间为止对高压放电灯DL供给适当的电力。
对降压斩波电路12的电路结构进行说明。作为直流电源的平滑电容器C2的正极经由开关元件Q2、电感器L2连接在电容器C3的正极上,电容器C3的负极连接在平滑电容器C2的负极上。在电容器C3的负极上连接着再生电流通电用的二极管D2的阳极,二极管D2的阴极连接在开关元件Q2与电感器L2的连接点上。
对降压斩波电路12的电路动作进行说明。开关元件Q2被控制电路3的斩波控制部12b的输出以高频率导通/断开驱动,当开关元件Q2为导通时,从作为直流电源的平滑电容器C2经由开关元件Q2、电感器L2、电容器C3流过电流,当开关元件Q2为断开时,经由电感器L2、电容器C3、二极管D2流过再生电流。由此,将直流电压Vdc降压后的直流电压对电容器C3充电。通过由斩波控制部12b改变开关元件Q2的占空比(导通时间占一个周期的比例),能够对在电容器C3中得到的电压进行可变控制。
在降压斩波电路12的输出上连接着极性反转电路13。极性反转电路13是由开关元件Q3~Q6构成的全桥电路,通过由来自极性反转控制电路13a的控制信号将开关元件Q3、Q6的对和Q4、Q5的对交替地导通,将降压斩波电路12的输出电力变换为矩形波交流电力而供给到高压放电灯DL中。作为负载的高压放电灯DL是金属卤化物灯或高压水银灯那样的高亮度高压放电灯(HID灯)。
启动电压产生电路2由将2次绕线N2连接在极性反转电路13的输出与高压放电灯DL之间的脉冲变压器PT、当两端的电压超过规定值时导通的电压响应型的开关元件Q7、与脉冲变压器T1的1次绕线N1及开关元件Q7串联连接的电容器C4、和与开关元件Q7并联连接并当开关元件Q7为导通时将电容器C4充电的电阻R1构成。
在启动电压产生电路2中,经由脉冲变压器PT的1次绕线N1、电阻R1将电容器C4充电。这里,对于电压响应型的开关元件Q7,施加极性反转电路13的输出电压与电容器C4的电压Vc4的和。极性反转电路13的输出电压与降压斩波电路12的输出电压值Vc3是大致相同的,在矩形波电压的稳定时,开关元件Q7的两端电压成为|Vc3|-|Vc4|,没有达到开关元件Q7的导通电压,开关元件Q7不会导通。
但是,如果矩形波电压的极性反转,则因为被经由电阻R1充电,所以电容器C4的电压不急速地变化,对开关元件Q7施加|Vc3|+|Vc4|的电压,达到开关元件Q7的导通电压,使开关元件Q7导通。由此,将电容器C3及C4作为电源,在脉冲变压器T1的1次绕线N1中流过陡峭的脉冲电流,在2次绕线N2中,产生使在1次绕线N1中产生的电压成为卷数比倍的电压,施加在高压放电灯DL上。
接着,对控制电路3进行说明。通过控制电路3控制上述升压斩波电路11、降压斩波电路12、极性反转电路13以使其适当地动作。此外,通过由控制电路3控制降压斩波电路12和极性反转电路13,控制启动电压产生电路2的启动电压的产生和停止。
控制电路3中,作为控制升压斩波电路11的单元,具备检测升压斩波电路11的输出电压Vdc的输出检测部11a、和控制开关元件Q1以使由输出检测部11a检测到的输出电压Vdc成为一定的电压的斩波控制部11b。
此外,作为控制降压斩波电路12的单元,具备检测降压斩波电路12的输出电压的输出检测部12a、和控制开关元件Q2以成为对应于由输出检测部12a检测到的输出电压的规定的输出电流的斩波控制部12b。通过这些电路控制降压斩波电路12,以使其对高压放电灯DL供给适当的电力。
此外,作为控制极性反转电路13的单元,具备进行极性反转电路13的开关元件Q3~Q6的控制的极性反转控制电路13a。
进而,控制电路3具备根据降压斩波电路12的输出电压判断高压放电灯DL的点灯/非点灯的点灯判断单元31、接受点灯判断单元31的判断结果并计测点灯时的经过时间的点灯时间计数部35、计测启动电压产生电路2的动作时间的第1动作期间计数部32、将由第1动作期间计数部32计测的启动电压产生电路2的动作时间与规定的限制时间比较的比较部33、接受比较部33的结果并控制启动电压产生电路2的动作及停止的启动电压产生电路控制电路34、和在由点灯时间计数部35计测的点灯时间经过了规定的基准时间的情况下将由第1动作期间计数部32计测的启动电压产生电路2的动作时间复位的复位单元36。
在图2中,将控制电路3的结构功能性地模块化表示,但也可以将控制电路3的全部或一部分替换为微型计算机,通过软件来实现控制电路3的功能。
图3是本实施方式的动作波形图。在高压放电灯DL为非点灯时,作为用来使高压放电灯DL启动的第1动作期间,降压斩波电路12输出比高压放电灯DL的稳定点灯时的电压高的直流电压,通过极性反转电路13变换为矩形波交流电压,经由启动电压产生电路2对高压放电灯DL施加。如果通过启动用高电压的施加而高压放电灯DL启动,则切换为维持稳定的电弧放电的第2动作期间。如果高压放电灯DL中断,则高压放电灯DL的两端电压上升。如果检测到该情况、由点灯判断单元31判断高压放电灯DL为未点灯,则回到第1动作期间。
图4是表示本实施方式的启动时的控制的流程图。如果在#1进行电源接通,则在#2开始第1动作期间(启动模式),在#3通过点灯判断单元31判断高压放电灯DL是否已启动。在第1动作期间计数部32中,计测到高压放电灯DL启动、点灯判断单元31判断为点灯为止的产生了启动用高电压的时间(#4)。在高压放电灯DL因某种原因而不启动、或者没有连接高压放电灯DL而对高压放电灯点灯装置施加了商用电源的情况下,启动电压产生电路2持续动作,持续产生启动用高电压。此时,在比较部33中将产生了启动用高电压的时间与规定的限制时间比较(#5)。在第1动作期间的持续时间的计数值超过了规定的限制时间的情况下,从启动电压产生电路控制部34对极性反转控制电路13a发送控制信号,以使其将极性反转电路13的开关元件Q3~Q6断开,通过使极性反转电路13的动作停止,使启动电压产生电路2的动作停止(#6)。
如果高压放电灯DL启动,则通过点灯判断单元31检测到高压放电灯DL已启动的情况(#3),转移到用来使高压放电灯DL稳定地点灯的第2动作期间(#7)。在第2动作期间中,通过输出检测部12a检测降压斩波电路12的输出电压,通过斩波控制部12b控制降压斩波电路12的动作,以成为对应于输出电压的规定的输出电流,经由极性反转电路13对高压放电灯DL供给矩形波状的适当的电流,使高压放电灯DL稳定地维持点灯。
在点灯时间计数部35中,接受到由点灯判断单元31检测到高压放电灯DL 已启动的情况,对高压放电灯DL的点灯时间计数(#8)。在中途高压放电灯DL中断的情况下,回到#2而再开始第1动作期间(#9)。如果高压放电灯DL的点灯时间经过规定的基准时间(#10),则通过复位单元36将由第1动作期间计数部32计测的产生了启动用高电压的时间(第1动作期间的持续时间的计数值)复位(#11)。
图5是概念性地表示本实施方式的启动时的动作的说明图。横轴是动作开始后的经过时间,纵轴概略地表示高压放电灯DL的两端电压的包络线。图5(A)是连接着寿命末期的高压放电灯的情况下的动作。在此情况下,通过启动用高电压使高压放电灯启动,虽然暂且形成电弧放电,但不能维持稳定的放电,所以第2动作期间没有持续超过基准时间。于是,在计测的启动用高电压的产生时间(第1动作期间的持续时间的计数值)没有被复位的状况下重复启动→点灯→灭灯的动作。不久,如果启动用高电压的产生时间的累积经过了比较部33中的限制时间,则启动电压产生电路2的动作停止,能够抑制启动用高电压的产生的持续。
另一方面,图5(B)是连接着正常的高压放电灯的情况下的动作。在通常的正常的高压放电灯中,也在启动过程中,在通过启动用高电压进行的向绝缘破坏→辉光放电→电弧放电的转移过程中能够看到中断或半波放电的现象,但其持续时间较短。因而,在高压放电灯DL的启动后,例如只要在0.5秒左右中维持电弧放电并持续第2动作期间,就可以说其后发生中断的可能性较低。所以,如果持续规定的基准时间(例如0.5秒以上)维持稳定的电弧放电,则通过复位单元36将第1动作期间计数部32的计测时间复位。然后,即使在因某种原因而高压放电灯DL发生中断的情况下,也只要是经过了在比较部33中设定的基准时间之后,就能够从初始状态进行启动用高电压的产生。由此,对于高压放电灯DL的再启动所需要的时间,能够确保足够的启动用高电压的产生时间。
此外,在高压放电灯DL稳定点灯后,在因某种原因而发生了中断时,需要为了再启动而产生启动用高电压并对高压放电灯DL施加。假如考虑到高压放电灯DL足够稳定而将复位第1动作期间计数部32的计测时间的定时设定得非常长,则在计测时间被复位之前发生中断的可能性变高。在此情况下,在再启动时不能确保足够的启动电压产生时间。由此,判断是否复位的基准时间可以说优选地设定为例如0.5秒至30秒左右的时间。
(实施方式2)
图6是有关本发明的实施方式2的高压放电灯点灯装置的电路图。与实施方式1不同的点是具有用来间歇地产生启动用高电压的启动电压间歇定时器34a,并且在由点灯时间计数部35计测的点灯时间经过了基准时间的情况下,通过复位单元36将启动电压间歇定时器34a的计数复位。其他结构及动作与实施方式1相同,所以省略重复的说明。
在图7中表示本实施方式的控制的流程图。在图4的控制中,通过将#2的第1动作期间用#2a~#2d的控制的组合构成,将第1动作期间分割为启动电压产生期间和启动电压休止期间。此外,在#10中第2动作期间持续了基准时间以上时,将第1动作期间中的启动电压产生期间T1的计数复位。
在图8中表示本实施方式的动作的概念图。横轴是动作开始后的经过时间,纵轴概略地表示高压放电灯DL的两端电压的包络线。在使高压放电灯DL启动的第1动作期间中,启动电压产生电路2通过作为启动电压产生电路控制部的启动电压间歇定时器34a的周期,将产生启动用高电压的启动电压产生期间T1和使启动用高电压的产生动作休止的启动电压休止期间T0交替地重复。
如果用图7的流程图说明,则在#2a开始启动电压产生期间,在#3中如果是未点灯,则在#2b中持续启动电压产生期间直到经过启动电压产生期间T1。如果经过了启动电压产生期间T1,则在#4~#6中第1动作期间的持续时间是限制时间以内时,在#2c中开始启动电压休止期间,在#2d中持续启动电压休止期间直到经过启动电压休止期间T0。
如果通过在启动电压产生期间T1中产生的启动用高电压使高压放电灯DL启动,则通过点灯判断单元31检测到高压放电灯DL已启动(#3),转移到用来将高压放电灯DL稳定地点灯的第2动作期间(#7),并且通过点灯时间计数部35开始点灯时间的计测(#8)。在点灯时间经过基准时间之前,如果高压放电灯发生中断,则通过点灯判断单元31再次向第1动作期间转移,产生启动用高电压。如果用图7的流程图说明,则在#10中经过基准时间之前,如果在#9中判断为未点灯,则回到#2a,再开始第1动作期间的启动电压产生期间。此时,由于启动电压间歇定时器34a没有被复位,所以从之前的启动电压产生期间的中途的定时起再开始启动电压产生期间的计数动作。
在反复出现在点灯时间经过基准时间之前中断的现象的情况下,如果启动用高电压的产生时间的合计达到启动电压间歇定时器34a的启动电压产生期间(#2b),则转移到启动电压休止期间,使启动用高电压的产生休止(#2c)。如果经过启动电压休止期间(#2d),则再次转移到启动电压产生期间(#2a),产生启动用高电压,使高压放电灯启动。
在高压放电灯启动并转移到第2动作期间之后,如果将点灯动作持续基准时间以上,则通过复位单元36将启动电压间歇定时器34a复位,所以,其后在因某种原因而高压放电灯DL中断的情况等的再启动中,成为从初始状态开始的动作,能够确保充分的启动电压产生期间。
另外,在第1动作期间的持续时间的计数值超过了规定的限制时间的情况下,通过使极性反转电路13的动作停止而使启动电压产生电路2的动作停止,这与实施方式1相同(#4~#6)。
如上所述,高压放电灯在稳定点灯后的再启动时,发光管内部变为高温、高压,即使在刚灭灯之后施加启动用高电压也不再启动。然后,随着高压放电灯的温度下降,绝缘破坏电压也逐渐下降,通过启动用高电压产生绝缘破坏,产生辉光放电。进而,如果温度下降,则通过启动用电压产生绝缘破坏,产生辉光放电后,向电弧放电转移,成为稳定的点灯状态。在该过程中,有短时间向电弧放电转移之后再次发生中断的情况。
高压放电灯点灯装置在向电弧放电转移的情况下,进行控制以流过对应于高压放电灯的电压的规定的电流来供给适当的电力,以使得迅速地向稳定的点灯状态转移,但在再启动时向电弧放电转移后再次发生了中断的情况下,高压放电灯点灯装置重复第1动作期间和第2动作期间。
这里,如上述专利文献3那样,在检测到从高压放电灯的点灯状态向灭灯状态的变化时、或者在检测到从灭灯状态向点灯状态的变化时,如果无条件地将启动过程中的动作信息复位,则每当高压放电灯发生中断时启动电压间歇定时器34a的计数动作都被复位到初始状态,所以每当高压放电灯的中断时就从初始状态开始施加启动用高电压,绝缘破坏→辉光放电→电弧放电→中断→启动用高电压的施加的循环被持续。结果,高压放电灯的温度不下降,发生再启动时间变得比通常长、或者不能再启动而持续施加启动用高电压的不良状况。在这样的情况下,通过使启动电压产生期间T1比从初始状态起计数的情况更快地结束并转移到启动电压休止期间T0,来使高压放电灯DL的温度下降是有效的。
此外,对某种高压放电灯来说,有时在达到稳定点灯之前的短时间点灯后灭灯的情况下,如果立即接通电源则高压放电灯陷于难以启动的状态的情况。例如,图24表示将高色彩再现·高效率的金属卤化物灯短时间点灯后灭灯而经过一定时间后再接通电源的情况下,调查是否能够再启动的结果。如图24所示,在10秒到30秒左右的短时间点灯后灭灯的情况下,根据灭灯时间可以看到再启动失败的区域(用三角形包围的区域)。这是特别在包含有金属碘化物的高压放电灯中能够看到的现象,由于启动用高电压,作为水银化合物的汞齐或碘化物飞散而附着在电极周边的管壁周边上,沿着管壁产生容易放电的路径,沿着该放电路径形成放电。通常,随着持续放电而发光管内部变为高温、高压,它们也蒸发,转移到稳定的点灯状态,但如果在它们蒸发之前的短时间点灯中灭灯,则高压放电灯的发光管内部维持不稳定的状态,要逐渐回到初始的状态。在该不稳定的状态下,虽然通过启动用高电压启动,但碘化物消耗了形成放电的电子,持续发生中断的模式。
在成为这样的状态的情况下,通过将高压放电灯暂且灭灯并休止规定时间,使高压放电灯回到初始状态,能够使启动变得容易。具体而言,如本实施方式那样通过启动电压间歇定时器34a间歇地施加启动电压,并在启动电压产生期间T1中高压放电灯不启动的情况下在启动电压休止期间T0中使向高压放电灯的启动用高电压的施加休止那样的控制是有效的。但是,在转移到第2动作期间之后高压放电灯中断的情况下,如果无条件地将启动电压间歇定时器34a复位,则在再启动时成为从初始状态开始的启动,所以不容易向启动电压休止期间T0转移,首先被施加启动电压产生期间T1的启动用高电压,成为绝缘破坏→辉光放电→电弧放电→中断→启动用高电压的施加的循环被持续的情况,与通常的再启动相比启动时间变长。所以,如本实施方式那样,如果在第2动作期间持续基准时间以上的时刻将启动电压间歇定时器34a复位,则在第2动作期间仅短时间持续的情况下不将启动电压间歇定时器34a复位,所以在其后的再启动时,不是从初始状态开始的启动,而是能够经过短时间的启动电压产生期间和充分的启动电压休止期间,高压放电灯成为容易启动的状态之后,再次转移到启动电压产生期间。由此,能够使高压放电灯回到初始状态、使启动变得容易。
(实施方式2′)
图9是有关本发明的实施方式2的一个变形例的高压放电灯点灯装置的电路图。在图6中,被复位单元36复位的是启动电压间歇定时器34a,但在图9的电路中,将由第1动作期间计数部32计测的、第1动作期间的持续时间的计数值也同时复位。
在图10中表示本实施方式的控制的流程图。在图7的控制中,当第2动作期间持续了基准时间以上时,在#11a中将第1动作期间中的启动电压产生期间的计数复位,并且在#11中将第1动作期间的持续时间的计数也同时复位。
在图11中表示本实施方式的动作的概念图。横轴是动作开始后的经过时间,纵轴概略地表示高压放电灯DL的两端电压的包络线。在图11的动作中,是在图8的动作中在将启动电压间歇定时器34a复位的定时、将第1动作期间的持续时间的计数值也同时复位。
这样,通过将第1动作期间的持续时间的计数值也同时复位,从而在高压放电灯的再启动时,能够充分确保启动用高电压的产生时间直到经过#5的限制时间。
(实施方式2″)
图12表示本发明的实施方式2的另一变形例的控制的流程图。是在图10的控制中,使将第1动作期间中的启动电压产生期间的计数值(在#2b的判断中使用的计数值)复位的定时、和将第1动作期间的持续时间的计数值(在#5的判断中使用的计数值)复位的定时为不同的定时。电路结构与图9相同就可以。
在图13中表示本实施方式的动作的概念图。横轴是动作开始后的经过时间,纵轴概略地表示高压放电灯DL的两端电压的包络线。在图13的动作中,是在图11的动作中,将复位启动电压间歇定时器34a的定时与复位第1动作期间的持续时间的计数值的定时分开。即,在第2动作期间经过了规定时间的时刻将启动电压间歇定时器34a复位,在第2动作期间经过了基准时间的时刻将第1动作期间的持续时间的计数值复位。
另外,#5的限制时间、#10的基准时间、#10a的规定时间的名称是为了区别它们而使用的方便的称呼,分别也可以改称作第1基准时间、第2基准时间、第3基准时间。#5的限制时间是用来将第1动作期间的持续时间限制为认为不优选第1动作期间持续到其以上的时间以内的时间,#10的基准时间是作为判断是否将第1动作期间的持续时间的计数值复位的基准的时间,#10a的规定时间是指适合于将第1动作期间中的启动电压产生期间的计数值复位的规定的时间。
(实施方式3)
图14是有关本发明的实施方式3的高压放电灯点灯装置的电路图。与实施方式1、2不同的点是在电力供给电路1中,使用将降压斩波电路12与极性反转电路13一体化的极性反转型降压斩波电路14这一点、和作为启动电压产生电路2而使用共振型升压电路这一点。
极性反转型降压斩波电路14是在开关元件Q3、Q4的连接点与开关元件Q5、Q6的连接点之间连接着作为降压斩波电路的输出滤波器的电感器L2与电容器C3的串联电路的结构。
启动电压产生电路2通过由脉冲变压器PT和电容器C4构成的共振电路构成,将施加在极性反转型降压斩波电路14上的直流电压Vdc作为电源,通过极性反转型降压斩波电路14的开关元件Q3~Q6的高频率的开关动作,产生对高压放电灯DL施加的用于启动/再启动的共振升压电压。
控制电路3控制升压斩波电路11的开关元件Q1、和极性反转型降压斩波电路14的开关元件Q3~Q6。控制电路3具有检测升压斩波电路11的输出电压Vdc的输出检测部11a、和根据输出检测部11a的检测结果控制开关元件Q1的斩波控制部11b。此外,具备检测高压放电灯DL的状态的输出检测部12a、和根据其检测结果判断高压放电灯DL的点灯/非点灯的点灯判断单元31。
极性反转·输出控制电路14a具备根据点灯判断单元31的判断信号将极性反转型降压斩波电路14的动作切换为用来产生高压放电灯DL的启动用高电压的第1动作期间(启动模式)、和用来使高压放电灯DL稳定地点灯的第2动作期间(点灯模式)的功能。运算电路12c具备根据由输出检测部12a检测到的高压放电灯DL的两端电压决定开关元件Q5及Q6的动作频率及导通期间的运算功能。运算电路12c的输出通过极性反转·输出控制电路14a在第2动作期间中控制各开关元件Q3~Q6。在第1动作期间中,根据启动电压间歇定时器34a的周期,使产生启动用高电压的启动电压产生期间、和将动作休止的启动电压休止期间交替地重复。
点灯时间计数部35接受点灯判断单元31的判断结果而计测点灯时的经过时间。第1动作期间计数部32在第1动作期间中计测启动电压产生电路2产生了启动电压的时间。比较部33将由第1动作期间计数部32计测的启动电压产生电路2的动作时间与规定的限制时间比较。启动电压间歇定时器34a接受来自比较部33的比较结果,经由启动电压产生电路控制部34控制启动电压产生电路2的动作及停止。复位单元36在由点灯时间计数部35计测的点灯时间经过了规定的基准时间的情况下,至少将由第1动作期间计数部计测的启动电压产生电路2的动作时间复位。此外,也可以将启动电压间歇定时器34a同时复位。
图15是本实施方式的动作波形图。如果接通商用交流电源Vs,则控制电路3使升压斩波电路11的开关元件Q1以几十kHz左右导通/断开,通过根据直流电压Vdc适当控制脉冲宽度,在高压放电灯DL没有点灯的非点灯时、以及高压放电灯DL点灯的点灯时都使直流电压Vdc一定而成为规定值。此外,升压斩波电路11还具有提高从商用交流电源Vs的输入功率因数、抑制输入电流失真的功能。
如果直流电压Vdc达到规定值,则极性反转型降压斩波电路14开始动作。在此时刻,高压放电灯DL是没有点灯的非点灯状态,高压放电灯DL是与开放状态相同、等价阻抗接近于无限大的高阻抗状态。此时,极性反转型降压斩波电路14在用来启动高压放电灯DL的第1动作期间(启动模式)中开始动作,使开关元件Q3和Q6为导通的状态、和开关元件Q4和Q5为导通的状态以规定的频率f0(几百kHz左右)交替地重复。该频率f0是接近于由脉冲变压器PT的1次绕线n1和电容器C4构成的串联共振电路的共振频率fr的频率,在1次绕线n1中产生正弦波状的高电压。将在1次绕线n1中产生的正弦波状的高电压通过脉冲变压器PT的1次绕线n1与2次绕线n2的卷数比升压,经由电容器C3施加在高压放电灯DL上。由此,高压放电灯DL绝缘破坏而启动。
在第1动作期间计数部32中,计测到高压放电灯DL启动而点灯判断单元31判断为点灯为止的产生了启动用高电压的时间。在高压放电灯DL因某种原因而没有启动、或者没有连接高压放电灯DL而对高压放电灯点灯装置施加了商用电源的情况下,启动电压产生电路2持续动作,持续产生启动用高电压,但在比较部33中,通过将产生了启动用高电压的时间与规定的限制时间比较,并在超过了限制时间的情况下使启动电压间歇定时器34a停止,向极性反转·输出控制电路14a发送控制信号以将极性反转型降压斩波电路14的开关元件Q3~Q6断开,将极性反转型降压斩波电路14的动作停止,由此使启动电压产生电路2的动作停止。
如果通过在启动电压产生期间中产生的启动用高电压使高压放电灯DL启动,则高压放电灯DL成为接近于短路的低阻抗状态,高压放电灯DL的两端电压下降到约0V。如果高压放电灯DL的两端电压低于点灯判断电压阈值,则点灯判断单元31判断高压放电灯DL已点灯,将该判断信号输入到运算电路12c中。运算电路12c接受到该信号,将极性反转型降压斩波电路14的动作切换为用来使高压放电灯DL稳定地点灯的第2动作期间(点灯模式)。
极性反转型降压斩波电路14在第2动作期间(点灯模式)中,反复进行以下动作:开关元件Q3和Q4以规定的频率fa(几百Hz左右)交替地导通/断开,此时开关元件Q5及Q6在开关元件Q3为导通的期间中,开关元件Q6以规定的频率fb(几十kHz左右)导通/断开,在开关元件Q4为导通的期间中,开关元件Q5以规定的频率fb(几十kHz左右)导通/断开的动作。通过该极性反转型降压斩波动作,对高压放电灯DL施加频率fa的矩形波交流电压。此时,电容器C3和电感器L2作为降压斩波电路的滤波器电路发挥功能,内置在开关元件Q5、Q6中的逆并联二极管作为降压斩波电路的再生电流通电用二极管发挥功能。
高压放电灯DL在刚启动后灯两端电压较低,随着发光管内部变为高温、高压,灯两端电压上升而达到额定值,成为稳定点灯状态。在控制电路3中,通过输出检测部12a检测高压放电灯DL的状态,通过由运算电路12c根据高压放电灯DL的两端电压适当地控制开关元件Q5、Q6的斩波频率及导通期间,进行控制以将适当的电力供给到高压放电灯DL中,使高压放电灯DL稳定点灯。
在使高压放电灯DL启动的第1动作期间中,启动电压产生电路2通过启动电压间歇定时器34a的周期,使产生启动用高电压的启动电压产生期间、和使动作休止的启动电压休止期间交替地重复。如果通过在启动电压产生期间中产生的启动用高电压使高压放电灯DL启动,则通过点灯判断单元31转移到用来将高压放电灯DL稳定地点灯的第2动作期间,并且通过点灯时间计数部35开始点灯时间的计测。如果在点灯时间经过基准时间之前高压放电灯DL发生中断,则接受点灯判断单元31的判断结果,极性反转·输出控制电路14a再次向第1动作期间转移,产生启动用高电压。此时,由于启动电压间歇定时器34a没有被复位,所以从之前的启动电压产生期间的中途的定时开始动作。
如果用图15的例子进行说明,则在最初的启动电压产生期间T1中,高压放电灯DL没有启动,转移到启动电压休止期间。在接着的启动电压产生期间T2中,高压放电灯DL启动,转移到第2动作期间。但是,由于在经过基准时间之前高压放电灯DL中断,在启动电压间歇定时器34a没有被复位的状态下再次向第1动作期间转移。在此情况下,启动电压间歇定时器34a从之前的启动电压产生期间的中途的定时开始动作,经过T3(=T1-T2)的较短的启动电压产生期间,迅速地向启动电压休止期间转移。即,在反复出现在点灯时间经过基准时间之前中断的现象的情况下,如果启动用高电压的产生时间的合计达到了启动电压间歇定时器34a的启动电压产生期间,则转移到启动电压休止期间,使启动用高电压的产生休止。在该休止期间中,高压放电灯DL的发光管的温度下降,变得容易启动。此外,即使是图24中例示那样的特性的高压放电灯,也由于发光管的内部回到初始状态而使再启动失败的概率变低。
如果经过启动电压休止期间,则再次转移到启动电压产生期间,产生启动用高电压,使高压放电灯启动。在接着的启动电压产生期间T4中,高压放电灯DL启动,转移到第2动作期间。此时,由于在T4<T1的阶段中启动,所以在启动电压间歇定时器34a的启动电压产生期间中计数值本来还残留(T1-T4)计数值。但是,如果第2动作期间较长地持续而在高压放电灯DL中断之前经过基准时间,则在该时刻启动电压间歇定时器34a被复位。即,如果在高压放电灯启动并转移到第2动作期间之后经过基准时间,则通过复位单元36将由第1动作期间计数部32计测的启动电压产生时间及启动电压间歇定时器34a复位,所以在因某种原因而高压放电灯中断的情况等的再启动中,成为从初始状态开始的动作,能够确保足够的启动电压产生期间。在该阶段中高压放电灯DL中断的情况下,下次的启动电压产生期间不是从中途开始计数的(T1-T4)的长度,而是最大持续T1的期间。
另外,如果由第1动作期间计数部32计测的启动电压的产生时间经过了由比较部33设定的限制时间,则将启动电压间歇定时器34a的动作停止,将从启动电压产生电路2的启动用高电压的产生停止,抑制连续的启动用高电压的产生,这与实施方式2是同样的。本实施方式的控制流程与图10相同就可以。
在本实施方式中叙述的极性反转型降压斩波电路及使用共振型升压电路的启动电压产生电路当然在其他实施方式中也能够使用。
(实施方式4)
图16是有关本发明的实施方式4的高压放电灯点灯装置的电路图。与前面的实施方式2不同的点是省略了点灯时间计数部35,代替它而由判断部37监视启动电压间歇定时器34a的启动电压产生期间的计时状态,在启动电压产生期间的结束时如果点灯判断单元31的判断结果是点灯则看作第2动作期间持续了基准时间以上。
在图17中表示本实施方式的控制的流程图。是将图10的#8、#10置换为图17的#8a、#10b的流程图。首先,代替在图10的#8中计数第2动作期间的持续时间,在图17的#8a中,继续第1动作期间的启动电压产生期间的计数。此外,代替在图10的#10中判断第2动作期间的持续时间是否经过了基准时间,在图17的#10b中,判断是否经过了第1动作期间的启动电压产生期间。其他动作与图10是相同的,如果经过第1动作期间的启动电压产生期间,则在#11a中将第1动作期间中的启动电压产生期间的计数复位,并且在#11中将第1动作期间的持续时间的计数也同时复位。
在图18中表示本实施方式的动作的概念图。概略地表示启动电压间歇定时器34a的启动电压产生期间定时器的动作和高压放电灯DL的两端电压的包络线。在第1动作期间中,由于在启动电压产生期间中产生的启动用高电压,高压放电灯启动,在转移到第2动作期间之后也继续启动电压间歇定时器34a的计数动作。在对应于启动电压产生期间的时间结束时,由判断部37读取点灯判断单元31的判断结果。在该时刻高压放电灯维持点灯,在第2动作期间持续的情况下,将启动电压间歇定时器34a及第1动作期间计数部32复位。该复位也可以对任意一方进行。
在高压放电灯因某种原因而没有启动、或者没有连接高压放电灯的状态下对高压放电灯点灯装置施加了商用电源的情况下,与前面的实施方式2同样,按照启动电压间歇定时器34a,重复启动电压产生期间和启动电压休止期间,继续第1动作期间。在比较部33判断由第1动作期间计数部32计测的第1动作期间的持续时间达到了限制时间的情况下,使启动电压产生电路2的动作停止(#5、#6)。
在本实施方式中,不需要计测高压放电灯启动并转移到第2动作期间之后的点灯时间的点灯时间计数部35,通过简单的结构,对于高压放电灯的寿命末期等的启动失败抑制不需要的启动用高电压的产生,确保安全性,并且对于正常的高压放电灯能够确保可靠的启动性及再启动性。
在到目前为止说明的实施方式中,例示了作为电力供给电路1而具备全桥结构的电路,但并不限于此,显然也能够使用半桥结构等。关于启动电压产生电路2,也例示了高频率驱动共振型升压电路的结构(图14)和使用在极性反转时产生启动脉冲的电压响应型开关元件Q7的结构(图2等),但并不限于这些,显然也可以使用以任意的定时产生启动脉冲的结构。例如,如果使用具有将具有控制电极的开关元件与脉冲变压器的1次绕线和电荷储存用电容器串联连接的结构的启动电压产生电路,则能够以将脉冲信号输入到控制电极中的定时产生启动脉冲。
(实施方式5)
在图19、图20中表示使用本发明的高压放电灯点灯装置的照明器具的结构。在图中,DL是高压放电灯,15是收纳有点灯装置的电路的稳定器,16是安装有高压放电灯DL的灯体,17是配线。也可以将这些照明器具组合多个而构成照明***。图20(a)、图20(b)分别是在射灯中使用高压放电灯的例子,图20(c)是在嵌顶灯中使用高压放电灯的例子。
通过在这些照明器具中使用上述高压放电灯点灯装置,对于高压放电灯的寿命末期等的启动失败,能够抑制不需要的启动用高电压的产生,确保省电和安全性,并且对于正常的高压放电灯,能够确保可靠的启动性及再启动性。