专利名称：无电极放电灯点灯装置、灯泡形无电极荧光灯及放电灯点灯装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及放电灯点灯装置及无电极放电灯点灯装置，特别涉及可调光的灯泡形无电极荧光灯。
背景技术：
荧光灯比白炽灯效率高，而且寿命长，所以从地球环境保护以及经济性的观点出发而广泛普及。近年来，无电极灯泡形荧光灯比现有的有电极灯泡形荧光灯寿命长数倍，所以作为经济性的光源而引人注目，处于需求增加的趋势。
此外，将荧光灯和点灯电路一体化了的灯泡形荧光灯在住宅、旅馆、饭馆等中作为节能光源而引人注目，也因为能够取代灯泡直接使用的便捷性而正在普及。该灯泡形荧光灯除了有电极荧光灯以外，还开发出无电极的荧光灯。
随着灯泡形荧光灯的普及，产生了下述需要希望与可调光的白炽灯同样，对灯泡形荧光灯也进行调光。更详细地说，在住宅或旅馆中，人们进行读书、或者与家族团圆等各种生活行为，为了得到适合这些生活行为的舒适的光环境，用户希望得到适合各个场合的亮度，寻求这种功能。灯泡不是通过放电来发光的，所以只调整供给功率就能够容易地进行调光。而荧光灯的发光通过放电来进行，所以只像灯泡那样调整供给功率，难以实现能实际应用水平的可调光的荧光灯。
最近，按照希望与灯泡的情况同样利用已有的灯泡调光器来改变亮度这一用户的需要，开发出连接在灯泡调光器上、能够调光点灯的有电极灯泡形荧光灯(例如，(日本)特开平11-111486号公报)。
然而，实际情况是，可调光的无电极灯泡形荧光灯尚未被开发出来。
本申请人在开发可调光的灯泡形无电极荧光灯的过程中新发现有以下课题。
在与灯泡调光器相位控制过的交流电压的开启和间歇驱动的点灯期间“开”的定时同步来改变点灯期间和熄灭期间之比而进行调光的无电极放电灯点灯装置中，由于逆变器电路(DC/AC变换电路)的工作延迟，有时点灯期间“开”的定时比相位控制过的交流电压的开启延迟。由于该延迟，有时尽管调光器根据相位控制过的交流电压的开启而“开”，但是调光器内包含的双向可控硅的维持电流值以下的期间在开启紧后发生，双向可控硅再次断开，相位控制过的交流电压变形，即调光器误操作(详细情况将在实施方式部分中进行说明)。由此，灯泡形无电极荧光灯发生闪烁或不点灯(即，不连续的光束变化)，给用户以异样的感觉。即，有下述问题如果在白炽灯的情况下，即使调光，光束的变化也是连续的，所以在使用过可调光的白炽灯的用户使用可调光的灯泡形无电极荧光灯的情况下，对闪烁或不点灯等不连续的光束变化很敏感，感到很异样。
因此，本发明就是鉴于这种问题而提出的，其目的在于提供一种无电极放电灯点灯装置、灯泡形无电极荧光灯及放电灯点灯装置，通过防止调光器的误操作(误运转)而抑制了不连续的光束变化的产生。
发明内容
为了实现上述目的，本发明的无电极放电灯点灯装置被电连接在调光器上来使用，其特征在于，包括无电极放电灯；和点灯电路，向上述无电极放电灯施加高频电压；上述点灯电路包含AC/DC变换部，将从上述调光器输出的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部，将上述直流电压变换为高频电压，在点灯期间将上述高频电压施加到上述无电极放电灯上而使其点灯，在熄灭期间停止产生上述高频电压而使上述无电极放电灯熄灭，从而间歇驱动上述无电极放电灯；以及调光控制部，检测上述相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，来(1)输出改变上述DC/AC变换部的点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号，并且(2)在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间内，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。
这里，上述调光器包含使电流双向流过的开关元件；上述阈值是上述开关元件用于维持开启状态的最低电流值。具体地说，上述调光器中包含的开关元件是双向可控硅；上述阈值是上述双向可控硅的维持电流值。
由此，在调光器的双向可控硅开启后直至产生高频电流的期间内，使维持电流值以上的电流强制性地流过双向可控硅，在双向可控硅的开启期间内，电流持续流过双向可控硅，避免了电流断续流过所引起的故障、即放电灯的闪烁等的发生。
作为这种电流牵引电路，在上述调光控制部中可以设有定时电路，输出表示上述延迟时间以上的期间的信号；和开关元件，在从上述定时电路输出的信号所示的上述期间内，使上述阈值以上的电流经电阻元件流过上述AC/DC变换部的输出端子间。此时，上述调光控制部最好还包含调光控制信号输入电路，输出表示上述相位控制过的交流电压开启的信号；和光耦合器等的信号传递电路，将从上述调光控制信号输入电路输出的信号以电绝缘的状态传递到上述定时电路。这是因为降低了噪声，工作更稳定。
此外，上述定时电路可以包含电容器；微分电路，对从上述信号传递电路传递的信号进行微分；开关元件，根据上述微分电路的输出使上述电容器的充电或放开始电；以及比较器，比较上述电容器的电位和预定电位，将其比较结果作为表示上述延迟时间以上的期间的信号来输出。也可以在现成的定时器IC上外置电容器等。
此外，不管上述间歇指令信号决定的调光状态是全光状态及减光状态中的哪一个，上述调光控制部都最好在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间内，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。由此，不管调光状态是何种状态，都不发生不连续的光束变化。
此外，上述调光控制部也可以还包含锯齿波信号产生电路，产生与上述相位控制过的交流电压开启的定时同步的锯齿波信号或三角波信号；调光指令信号产生电路，产生具有与上述相位控制过的交流电压的开启的期间对应的电压的调光指令信号；以及比较器，比较上述锯齿波信号或三角波信号和上述调光指令信号，并将其比较结果作为上述间歇指令信号来输出。此时，上述调光控制部最好还包含调光控制信号输入电路，输出表示上述相位控制过的交流电压的开启的信号；和光耦合器等的信号传递电路，将从上述调光控制信号输入电路输出的信号以电绝缘的状态传递到上述锯齿波信号产生电路。这是因为降低了噪声，工作更稳定。
此外，上述锯齿波信号产生电路可以包含电容器；微分电路，对从上述信号传递电路传递的信号进行微分；开关元件，根据上述微分电路的输出使上述电容器的充电或放电开始；以及输出电路，将上述电容器的电位作为上述锯齿波信号或三角波信号来输出。也可以用单稳态多谐振荡器等使用IC的电路来构成。
此外，为了实现上述目的，本发明的灯泡形无电极荧光灯被电连接在调光器上来使用，其特征在于，包括无电极荧光灯；点灯电路，向上述无电极荧光灯施加高频电压；以及灯头，将上述调光器和上述点灯电路电连接；上述无电极荧光灯、上述点灯电路以及上述灯头呈灯泡形而被一体化；上述点灯电路包含AC/DC变换部，将从上述调光器经灯头输入的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部，将上述直流电压变换为高频电压，在点灯期间将上述高频电压施加到上述无电极荧光灯上而使其点灯，在熄灭期间停止产生上述高频电压而使上述无电极荧光灯熄灭，从而间歇驱动上述无电极荧光灯；以及调光控制部，检测上述相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，来(1)输出改变上述DC/AC变换部的点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号，并且(2)在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间内，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。即，也可以在上述无电极放电灯点灯装置上加上灯头，并且将无电极荧光灯用作无电极放电灯，整体呈灯泡形来一体构成。
这里，上述无电极荧光灯也可以具有凹陷部；在上述凹陷部中，插入了被施加上述高频电压的感应线圈。
再者，为了实现上述目的，本发明的放电灯点灯装置被电连接在调光器上来使用，其特征在于，包括放电灯；和点灯电路，向上述放电灯施加高频电压；上述点灯电路包含AC/DC变换部，将从上述调光器输出的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部，将上述直流电压变换为高频电压，在点灯期间将上述高频电压施加到上述放电灯上而使其点灯，在熄灭期间停止产生上述高频电压而使上述放电灯熄灭，从而间歇驱动上述放电灯；以及调光控制部，检测上述相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，来(1)输出改变上述DC/AC变换部的点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号，并且(2)在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间内，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。即，本发明不仅能够实现为无电极放电灯及无电极放电灯点灯装置，而且也能够实现为有电极放电灯及有电极放电灯点灯装置。
图1是本发明实施方式1的无电极放电灯点灯装置(灯泡形无电极荧光灯)的结构的方框图。
图2是实施方式1的灯泡形无电极荧光灯的结构的示意性剖视图。
图3是调光器的电路图。
图4是定时电路的电路图。
图5是锯齿波产生电路的电路图。
图6是间歇调光点灯状态下的各种波形的波形图。
图7是调光器误操作的状态下的各种波形的波形图。
图8是调光器正常工作的状态下的各种波形的波形图。
图9是本发明实施方式2的放电灯点灯装置的电路结构图。
具体实施例方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。在以下附图中，为了使说明简洁，对基本上具有同一功能的构件附以同一标号。
(实施方式1)图1是本发明实施方式1的放电灯点灯装置的结构的电路方框图。该放电灯点灯装置是用于放电灯的一种——无电极荧光灯的可调光的点灯装置，大的电路结构由点灯电路4和无电极荧光灯3构成。本图除了本实施方式的放电灯点灯装置以外，还一并显示了交流电源1及调光器2。
图2是图1所示的放电灯点灯装置被实现为灯泡形无电极荧光灯的情况下的灯泡形无电极荧光灯的剖视图。该灯泡形无电极荧光灯包括无电极荧光灯3；点灯电路4(电路板54)，向无电极荧光灯3施加高频电压；以及灯头56，被电连接在点灯电路4(电路板54)上。在图2所示的电路板54上，形成图1所示的点灯电路4。具体地说，在电路板54上，安装了构成点灯电路4的各种电路部件，并且实施了布线。
如图2所示，灯泡形无电极荧光灯由无电极荧光灯3、点灯电路4(电路板54)以及灯头56呈灯泡形一体化而成。这里，无电极荧光灯3包括具有凹入部17a的放电玻壳17，在凹入部17a中，插入了由磁心16a和线圈16b组成的感应线圈16。线圈16b与电路板54电连接，在电路板54的周围，设有容纳电路板54的套55。在套55的下部，安装着灯头56(例如，白炽灯用E26型)，灯头56与电路板54电连接。通过将该灯头56拧入到白炽灯灯座中来供电，从而能够点灯无电极荧光灯3。通过灯头56输入的交流电压例如是由外部的相位控制装置(图1所示的调光器2，典型的是白炽灯调光器等)相位控制过的交流电压。
图1所示的交流电源1例如是60Hz、100V的市电(商用电源)，将调光器2连接在其上。
调光器2是用双向可控硅进行相位控制的调光器，如图3所示，由下述部分构成双向可控硅2b，它是使电流双向流过的开关元件；双向触发二极管2c，向双向可控硅2b的栅极施加触发信号；电容器2d及可变电阻2e，调整双向触发二极管2c产生触发信号的相位；以及电容器2a及电感器2f，构成高频噪声滤波器。其中，作为调光器2，可以使用白炽灯调光器。
在这种调光器2中，根据交流电源1的输出电压经可变电阻2e对电容器2d进行充电，接着，电容器2d两端的电压达到双向触发二极管2c的击穿电压后，电容器2d中积蓄的电荷通过双向触发二极管2c来放电。这里得到的脉冲信号触发双向可控硅2b，在触发后的交流电源1的交流电压的半周中的其余部分使双向可控硅2b导通。因此，通过改变可变电阻2e的电阻值，从调光器2将相位控制过的交流电压(例如，后述具有图8(a)的相位控制电压波形的交流电压)供给到点灯电路4。即，所谓相位控制过的电压，是在特定的相位区间上电压为零的交流电压，这里，是每隔半周在特定的相位区间上电压为零的交流电压。
点灯电路4具有AC/DC变换部5，将相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部6，将由AC/DC变换部5变换过的直流电压变换为高频电压；以及调光控制部7，控制AC/DC变换部5及DC/AC变换部6。其中，AC/DC变换部5、DC/AC变换部6及调光控制部7分别也可以称为平滑直流电压变换部、逆变器部及检测部(检测机构)。
该点灯电路4经对交流电源1的电压进行相位控制的调光器2被连接在交流电源1上。点灯电路4通过产生与由调光器2相位控制过的电压的开启期间对应的高频电压，来点灯无电极荧光灯3。
AC/DC变换部5将从调光器2供给的被相位控制过的电压变换为直流。该AC/DC变换部例如由二极管桥和平滑电容器等构成。
DC/AC变换部6将由AC/DC变换部5变换过的直流电压变换为高频电压，并且在点灯期间内将高频电压施加到无电极荧光灯3(即，无电极荧光灯3的感应线圈16)上，在熄灭期间内停止产生高频电压来熄灭无电极荧光灯，从而间歇驱动无电极荧光灯3。为此，如图1所示，该DC/AC变换部6由振荡部8、和开关电路9、驱动电路10、开关元件(MOSFET 11、12)、谐振电感器13、谐振电容器14、15构成。这里，在谐振电容器15上串联连接着感应线圈16，进而感应线圈16和谐振电容器15的串联电路与谐振电容器14并联连接。感应线圈16和无电极放电玻壳17构成无电极荧光灯3。感应线圈16由铁氧体磁心16a和线圈16b构成，被布置在放电玻壳具有的凹入部17a中。
调光控制部7具有2个功能。第1功能是所谓的电流牵引功能不管调光状态是全光状态及减光状态中的哪一个，都在被相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间以上的期间内使阈值以上的电流(例如，阈值的2倍的电流)流过上述AC/DC变换部5的输出端子间。这里，所谓“阈值”，是指调光器2中包含的双向可控硅2b的维持电流值，是维持导通状态所需的最低电流值。第2功能是检测调光器2的输出电压、即被相位控制过的交流电压的开启，向DC/AC变换部6(特别是开关电路9)输出改变点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号。即，该调光控制部7具有输出使开启和DC/AC变换部6的间歇驱动的点灯的定时同步的信号，换言之，可以称为同步型占空比调制电路。调光控制部7为了实现这2个功能，包括调光控制信号输入部A 18、光耦合器19、锯齿波产生电路20、光耦合器26、定时电路27、开关元件28、电阻29、调光控制信号输入部B 21、调光指令信号产生电路22、以及比较器24。
调光控制信号输入部A 18包含对从调光器2输出的被相位控制过的电压进行微分的电路等，将表示被相位控制过的电压的开启的脉冲输出到光耦合器19及26。
光耦合器19及26使调光控制信号输入部A 18和定时电路27之间及调光控制信号输入部A 18和锯齿波产生电路20之间电绝缘，用光来传递信号。它们是为了降低噪声(杂音)、提高性能而设的。
定时电路27是决定上述延迟期间、即被相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间以上的预先被设定的一定时间的电路，如图4所示，由微分电路271、二极管272、晶体管273、比较器274、电阻275及电容器276等构成。从光耦合器26输入表示开启的开始的脉冲后，该脉冲通过微分电路271，使晶体管273只在一瞬间导通。由此，电容器276的积蓄电荷暂时被放电后，再次由经电阻275的电流开始向电容器276进行充电。其结果是，根据电阻275和电容器276所决定的时间常数，比较器274的正相输入端子的电位上升，该电位和比较器274的反相输入端子的电位的比较结果从比较器274被输出。其结果是，比较器274输出表示上升延迟时间以上的预先设定的一定时间的正电压的脉冲。
开关元件28是在从定时电路27输出正电压的期间内使AC/DC变换部5的高电位端的输出端子经电阻29接地的驱动晶体管。这里，AC/DC变换部5的低电位端的输出端子接地，所以该开关元件28起强制性地使电阻29所决定的一定电流流过AC/DC变换部5的输出端子间的作用，即牵引电流的作用。电阻29被设定为使维持电流值以上的电流流过调光器2的双向可控硅2b的电阻值。由此，不管调光状态是全光状态及减光状态中的哪一个，都能够在被相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间以上的期间内使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部5的输出端子间，即，使维持电流值以上的电流持续流过调光器2的双向可控硅2b，避免了调光器2的误操作所引起的无电极荧光灯3的闪烁或不点灯等故障。
从调光控制信号输入部A 18输出的脉冲经光耦合器19被输入到锯齿波产生电路20。
锯齿波产生电路20例如如图5所示，由微分电路201、二极管202、晶体管203及电容器204等构成。微分电路201被连接在产生与相位控制过的交流电压的开启及关掉同步的脉冲波的光耦合器19的晶体管的集电极端子上。在微分电路201的输出端子上，连接着二极管202的阳极端；而在二极管202的阴极端，连接着放电晶体管203的基极端子。在放电晶体管203的集电极端子和发射极端子间，连接着充放电电容器204。通过这种结构，锯齿波产生电路20能够产生与相位控制过的电压的开启同步的锯齿波。
通过来自光耦合器19的脉冲波，微分电路201的输出信号成为与脉冲波的上升沿和下降沿同步的微分波，通过使用漏电流低的二极管202，只有与上升沿同步的微分波被输入到晶体管203的基极端子，上述晶体管的集电极端子和发射极端子间连接的电容器204由光耦合器19的上升沿触发而重复充放电，产生锯齿波。
调光控制信号输入部B 21是半波整流电路。调光指令信号产生电路22是平滑电路等。来自调光器2的被相位控制过的交流电压由调光控制信号输入部B 21进行半波整流后，由调光指令信号产生电路22进行平滑化，成为直流电压的调光指令信号，被输入到比较器24的反相输入端子。该调光指令信号是与从调光器2输出的被相位控制过的电压的有效电压对应的直流电压，即随着开启时间的长度而升高的电压信号。
比较器24例如是运算放大器，将输入到反相输入端子的锯齿波电压和输入到正相输入端子的调光指令信号的电压进行比较的结果作为间歇调光信号来输出。该间歇调光信号被输入到DC/AC变换部6的开关电路9，使开关电路9开/关。其结果是，在输入到比较器24的正相输入端子的锯齿波的电压小于输入到比较器24的反相输入端子的调光指令信号的电压的期间内，开关电路9成为开，从DC/AC变换部6产生高频电压，无电极荧光灯3点灯；而在锯齿波的电压大于调光指令信号的电压的期间内，开关电路9成为关，从DC/AC变换部6不产生高频电压，所以无电极荧光灯3熄灭。由此，从DC/AC变换部6将同步型占空比调制过的高频，即从调光器2输出的被相位控制过的交流电压的开启同步、而且只按其开启期间对应的占空比来产生的高频电压施加到无电极荧光灯3，变得可调光。
这样，调光控制部7具有输出使开启和DC/AC变换部6的间歇驱动的点灯的定时同步的信号的结构，这是因为，同步能够更好地执行调光操作。
接着，说明如上构成的本实施方式1的放电灯点灯装置的动作。
首先，交流电源1的输出电压由调光器2进行相位控制，接着，该相位控制过的交流电压由AC/DC变换部5变换为直流电压。
接着，按振荡部8的驱动频率f1(kHz)的输出，DC/AC变换部6的MOSFET 11、12的驱动电路10驱动，MOSFET 11和12交替通、断，从而由AC/DC变换部5平滑过的直流电压被变换为高频电压。
然后，该高频电压被施加到由谐振电感器13、谐振电容器14、15、感应线圈16组成的谐振电路上。利用流过感应线圈16的电流在无电极放电玻壳17内产生交流电磁场，然后，由该交流电磁场供给的能量激励无电极放电玻壳17内密封的发光气体(未图示)而发光。作为发光气体，例如使用水银、氪、氙等，或者它们的混合气体。有时也可以使用无水银、只有稀有气体的气体。
在此情况下，相位控制过的电压的开启的定时由调光控制部7检测出，生成与该开启同步的间歇指令信号，传递给开关电路9。其结果是，在间歇指令信号被传递到开关电路9的期间(开期间，即无电极荧光灯3的点灯期间)内，开关电路成为开，使MOSFET 11、12的驱动电路10“开”。而在间歇指令信号未被传递到开关电路9的期间(关期间，即无电极荧光灯3的熄灭期间)内，开关电路9成为关，MOSFET 11、12的驱动电路10成为“关”。在开关电路开的期间内，MOSFET 11、12按驱动频率f1(Hz)交替重复开/关。来自调光控制部7的间歇指令信号决定的开关电路的开期间和关期间之比按照调光器2相位控制过的电压的“开”期间的变化来变化，与此相应，MOSFET11、12的开期间和关期间之比(称为占空比)变化。即，通过改变该占空比，向无电极荧光灯3输入的电能变化，进行无电极荧光灯3的调光。
这里，简单说明在本实施方式的灯泡形无电极荧光灯中点灯电路4向无电极荧光灯3施加的高频电压的频率f1。本实施方式的频率与一般实用的ISM频带的几MHz相比，是1MHz以下(例如，50～500kHz)的比较低的频率范围。使用该低频率范围的频率的理由如下所述。首先，在几MHz那样的比较高的频率范围内工作的情况下，用于抑制从点灯电路(电路板)内的高频电源电路产生的线路噪声的噪声滤波器是大型的，高频电源电路的体积变大。此外，在从灯辐射或传播的噪声为高频噪声的情况下，由于法令对高频噪声设有非常严格的管制，为了通过该管制，需要设昂贵的屏蔽来加以使用，在降低成本方面成为大的障碍。而在1MHz～50kHz左右的频率范围内工作的情况下，作为构成高频电源电路的构件，可以使用一般作为电子设备用的电子构件来使用的廉价的通用品，并且可以使用尺寸小的构件，所以能够降低成本及实现小型化，优点很大。但是，本实施方式的无电极荧光灯不限于1MHz以下的工作，也可以在几MHz等的频率范围内工作。
以下，用图6所示的时序图来详细说明调光控制部7的工作。图6(a)示出相位控制信号，图6(b)示出开启检测信号，图6(c)示出调光指令信号，图6(d)示出锯齿波，图6(e)示出间歇指令信号，图6(f)示出光输出的波形(时间变化)。横轴是时间轴，是所有这些信号(图6(a)～(f))的共同尺度。
图6(a)所示的相位控制电压是图1中的调光器2的输出电压，被输入到图1所示的调光控制部7中的调光控制信号输入部A 18中。然后，由该调光控制信号输入部A 18进行全波整流，接着，被减压为适合驱动光耦合器19的电压(例如2V)，施加到光耦合器19上。
与由调光器2相位控制过的电压开启同时，输入到光耦合器19的被全波整流过的电压开启。接着，在光耦合器19的上升时间(例如20μs)后，光耦合器19中内置的发光二极管发光。由于该发光，从构成光耦合器19的晶体管输出与相位控制电压a的开启及关掉同步的脉冲波。该脉冲波被输入到锯齿波产生电路20，通过微分电路201和二极管202，成为只与相位控制电压a的开启同步的开启检测信号(图6(b))。
该开启检测信号被输入到锯齿波产生电路20的放电晶体管203的基极端子。其结果是，放电晶体管203的发射极和集电极间连接的电容器进行充放电，经缓冲放大器(运算放大器构成的电压跟随器)，作为锯齿波(图6(d))来输出。
另一方面，相位控制电压(图6(a))被输入到图1所示的调光控制部7中的调光控制信号输入部B 21，由该调光控制信号输入部B 21进行半波整流。然后，由调光指令信号产生电路22对相位控制过的电压的半波整流部分进行积分，输出调光指令信号(图6(c))。
在比较器24中，向正相输入端子输入锯齿波(图6(d))，向反相输入端子输入调光指令信号(图6(c))，根据两个信号的电位差，来输出表示它们的比较结果的间歇指令信号(图6(e))。其中，图6(e)示出从比较器24实际输出的信号的逻辑的反转。间歇指令信号被传递到开关电路9，在间歇指令信号“开”期间内，来自振荡部8的时钟信号(驱动频率f1(kHz))被供给到驱动电路10，DC/AC变换部6的MOSFET 11、12由驱动频率f1(kHz)驱动，得到光输出(图6(f))。
该间歇指令信号(图6(e))的“开”状态被持续到锯齿波(图6(d))的电位高于调光指令信号(图6(c))的电位。电位关系反转后，间歇指令信号(图6(e))成为“关”，传递给开关电路9，MOSFET 11、12的驱动停止，熄灯。
这样，锯齿波(图6(d))的电位和调光指令信号(图6(c))的电位关系决定间歇指令信号(图6(e))的占空比，然后，间歇指令信号“开”的期间内的点灯、“关”的期间内的熄灭被重复，得到间歇调光过的光输出(图6(f))。
其中，在锯齿波产生电路20中，为了即使在充放电电容器204的电荷完全被放电的情况下，也确保一定的电位，如图5所示，在放电晶体管203的发射极端子上连接着3个二极管。这些二极管的正向电压约为0.6V，所以锯齿波的最低电位成为约1.8V。锯齿波由相位控制过的电压开启的信号触发来进行充放电，所以即使相位控制过的电压的导通角变化，也维持一定的波形。另一方面，调光指令信号对相位控制过的电压的半波整流部分进行了积分，所以其电位变化，达到锯齿波的某一定电位(最低电位)以下后，间歇指令信号全部进入“关”期间，在相位控制过的电压的某个导通角以下(锯齿波的最低电位和调光指令信号的电位相等的导通角以下)，DC/AC变换部6的MOSFET 11、12的驱动停止，熄灯。这样，通过调整锯齿波的最低电位，能够用来自调光器的相位控制过的电压的任意相位等级，来停止DC/AC变换部6的MOSFET 11、12的驱动，熄灯。
接着，说明调光时(从全光模式减光)调光器的误操作的发生机制和其造成的不连续的光束变化(所谓的闪烁)发生的机制。
图7示出在图1的调光控制部7中不设光耦合器26、定时电路27、开关元件28以及电阻29的情况下的各种信号的波形。图7(a)示出相位控制电压的波形(调光器输出电压波形)，图7(b)示出点灯电路的输入电流的波形，图7(c)示出DC/AC变换部(逆变器部)的MOSFET的漏极电流的波形。
比较图7(a)所示的相位控制电压和图7(c)所示的漏极电流的各波形可知，在相位控制电压成为开启的T1，漏极电流不流动，在T2，漏极电流流动。即，可知，间歇驱动的点灯的定时比相位控制电压的开启的定时发生延迟(T2-T1)。由于该动作延迟，尽管调光器已开启，却发生点灯电路的输入电流、即调光器的电流不流动的期间X(＝T2-T1)。如果调光器中不流过电流，则不能确保调光器内的双向可控硅的维持电流，在DC/AC变换部稳定工作之前的期间内，双向可控硅断开，即，调光器“关”，如图7(a)的相位控制电压的波形所示，波形的一部分成为凹陷的形状，成为调光器的误操作波形。相位控制信号成为误操作波形后，根据该波形来生成调光指令信号，所以调光指令信号不稳定，其结果是，间歇指令信号也变得不稳定，间歇调光点灯状态的点灯期间和不点灯期间(熄灭期间)之比变动，所以发生不连续的光束变化(调光不匀，所谓的闪烁)。不连续的光束变化在可调光的白炽灯中不发生，所以给用户以异样感。
接着，用图8所示的时序图来说明图1所示的调光控制部7抑制调光时调光器的上述误操作的情况。
图8示出如图1所示在调光控制部7中设有光耦合器26、定时电路27、开关元件28以及电阻29的结构中的各种信号的波形。图8(a)示出相位控制电压的波形(调光器输出电压波形)，图8(b)示出点灯电路4的输入电流的波形，图8(c)示出DC/AC变换部6的MOSFET12的漏极电流的波形，图8(d)示出点灯电路4的输入电流的增加量的波形。
如图8(d)的增加电流的波形所示，通过在调光控制部7中设光耦合器26、定时电路27、开关元件28以及电阻29，没有相对于相位控制电压的开启的延迟时间，在由定时电路27设定的“开”时间的期间内(相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间(期间X)以上的期间内)，从AC/DC变换部5的高电位端的输出端子向地(AC/DC变换部5的低电压端的输出端子)流过调光器2的双向可控硅2b的维持电流值(阈值)以上的电流。
由此，如图8(c)所示，DC/AC变换部6的MOSFET 12的漏极电流波形即使比与相位控制电压波形的开启的定时同步的间歇驱动的点灯的定时发生延迟，但也如图8(d)的增加电流和图7(b)的输入电流相加所得的波形——图8(b)的输入电流波形所示，能够在调光器2开启后直至关掉的期间内，持续流过调光器2的维持电流值以上的电流，能够得到没有调光器2的误操作的正常的图8(a)所示的相位控制电压波形。
如上所述，根据本实施方式，能够确保调光器2的维持电流，在DC/AC变换部6动作之前的期间内，调光器2也不“关”，持续“开”的状态。因此，图8(a)所示的相位控制电压所示，调光器2的输出波形成为没有调光器2的误操作的正常波形，由此，调光指令信号稳定，进而间歇指令信号也稳定，间歇调光中的点灯状态的点灯期间和不点灯期间(熄灭期间)之比的变动降低，所以不发生不连续的光束变化。因此，消除了上述给用户的异样感的问题。
即，根据本实施方式，在相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间以上的期间内，在AC/DC变换部5的输出端子间流过阈值以上的电流，所以实现了不发生不连续的光束变化(调光不匀、闪烁)的稳定的调光，不会给用户以异样感。本实施方式的放电灯点灯装置能连接在已有的调光器2上，所以能够代替灯泡。由此，附带调光功能的灯泡形无电极荧光灯能进一步普及。
其中，所谓“相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间以上的期间”，考虑平均延迟时间，则最好是1.5[ms]以上。此外，使阈值以上的电流始终流过AC/DC变换部的输出端子间也没关系，但是如果持续流过一般的调光器2中所用的双向可控硅2b的维持电流，则持续消耗1～2W的功率，所以始终持续流过电流不好。因此，“相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部6产生高频电压的延迟时间以上的期间”最好在功耗能够容许的4[ms]以下。
此外，在图1所示的结构中，设有光耦合器26、定时电路27、开关元件28以及电阻29，在相位控制过的交流电压开启后直至DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间内，在AC/DC变换部的输出端子间流过阈值以上的电流的结构，但是只要能够防止由调光器2相位控制过的交流电压的开启时刻以后的维持电流不足造成的调光器2的误操作，则也可以是其他结构。例如，也可以通过使用电容器来取代电阻29，在相位控制过的交流电压的开启以后的某个时间内，在AC/DC变换部的输出端子间通过电容器的阻抗流过电流的结构。
此外，本实施方式是灯泡形无电极荧光灯中应用的放电灯点灯装置，但是作为放电灯，也可以应用于没有荧光体的灯泡形无电极荧光灯。即，也可以是杀菌等那样在放电玻壳上不涂敷荧光体的无电极放电灯。此外，用途不限于一般照明用，例如也可以用于点灯具有对红斑效应或维生素D的生成有效的作用光谱的健康射线灯、或具有对植物的光合作用或形态形成有效的作用光谱的植物培育灯。再者，从图1所示的电路图也可知，本实施方式的结构不限于灯泡形，也可以是无电极荧光灯3和点灯电路4分离的无电极放电灯点灯装置。
此外，在调光控制部7中，可以用单稳态多谐振荡器等使用IC的电路，也可以用三角波产生电路来取代锯齿波产生电路20。再者，也可以用使用定时器IC(NEC公司的μPD5555C等)的电路来取代定时电路27。
(实施方式2)接着，说明本发明实施方式2的放电灯点灯装置。
图9是本发明实施方式2的放电灯点灯装置的电路结构图。该放电灯点灯装置是放电灯的一种——有电极荧光灯用的可调光的点灯装置，大的电路结构由点灯电路4a和有电极荧光灯3a构成。本图除了本实施方式的放电灯点灯装置以外，还一并显示了交流电源1及调光器2。
本实施方式的放电灯点灯装置与实施方式1的不同点是，放电玻壳17b是有电极的，以及用于点灯有电极荧光灯3a的点灯电路4a中的负载谐振电路。对与实施方式1同样的构件附以同一标号并省略其说明，以不同点为中心来进行说明。
在本实施方式的放电灯点灯装置中，如图9所示，由有电极荧光灯3a、谐振电感器13、谐振电容器15、谐振兼余热(预热)用的电容器14构成的LC谐振电路被连接在MOSFET 12的漏极端子和源极端子间。
在这种结构中，在LC谐振电路的电容器14的两端作为谐振电压而产生高电压后，流向放电玻壳17b内的2个电极的余热电流使电极的温度上升，容易从电极产生热电子后，放电玻壳17b发生绝缘击穿，开始放电。放电玻壳17b开始放电后，由谐振电感器13限制流过放电玻壳17b的电流，维持稳定的放电。
这样，能够用实施方式2的放电灯点灯装置来稳定地调光点灯可调光的有电极荧光灯。
如上所述，从实施方式1及2可知，本发明的放电灯点灯装置不仅包含无电极荧光灯3，而且也包含有电极荧光灯3a。但是对进行间歇驱动的点灯电路4来说，和与有电极荧光灯3a组合相比，更适合与无电极荧光灯3组合。即，这是因为，间歇驱动是重复开关的动作，所以在有电极荧光灯3a的情况下，其电极消耗剧烈，有时产生寿命缩短的问题。而在无电极荧光灯3的情况下，本来就不存在电极，所以不会发生这种问题。
产业上的可利用性本发明能够用作可调光的放电灯用的点灯装置，特别能够用作可调光的无电极放电灯点灯装置及灯泡形无电极荧光灯等。
权利要求
1.一种无电极放电灯点灯装置，被电连接在调光器上来使用，其特征在于，包括无电极放电灯；和点灯电路，向上述无电极放电灯施加高频电压；上述点灯电路包含AC/DC变换部，将从上述调光器输出的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部，将上述直流电压变换为高频电压，在点灯期间将上述高频电压施加到上述无电极放电灯上而使其点灯，在熄灭期间停止产生上述高频电压从而使上述无电极放电灯熄灭，由此间歇驱动上述无电极放电灯；以及调光控制部，检测上述相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，来(1)输出改变上述DC/AC变换部的点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号，并且(2)在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。
2.如权利要求1所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述调光器包含使电流双向流过的开关元件；上述阈值是上述开关元件用于维持开启状态的最低电流值。
3.如权利要求2所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述调光器中包含的开关元件是双向可控硅；上述阈值是上述双向可控硅的维持电流值。
4.如权利要求1所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述调光控制部包含定时电路，输出表示上述延迟时间以上的期间的信号；和开关元件，在从上述定时电路输出的信号所示的上述期间内，使上述阈值以上的电流经电阻元件流过上述AC/DC变换部的输出端子间。
5.如权利要求4所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述调光控制部还包含调光控制信号输入电路，输出表示上述相位控制过的交流电压的开启的信号；和信号传递电路，将从上述调光控制信号输入电路输出的信号以电绝缘的状态传递到上述定时电路。
6.如权利要求5所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述定时电路包含电容器；微分电路，对从上述信号传递电路传递的信号进行微分；开关元件，根据上述微分电路的输出使上述电容器的充电或放电开始；以及比较器，比较上述电容器的电位和预定电位，并将其比较结果作为表示上述延迟时间以上的期间的信号来输出。
7.如权利要求1所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，不管上述间歇指令信号决定的调光状态是全光状态及减光状态中的哪一个，上述调光控制部都在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。
8.如权利要求1所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述调光控制部还包含锯齿波信号产生电路，产生与上述相位控制过的交流电压开启的定时同步的锯齿波信号或三角波信号；调光指令信号产生电路，产生具有与上述相位控制过的交流电压开启的期间对应的电压的调光指令信号；以及比较器，比较上述锯齿波信号或三角波信号和上述调光指令信号，并将其比较结果作为上述间歇指令信号来输出。
9.如权利要求8所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述调光控制部还包含调光控制信号输入电路，输出表示上述相位控制过的交流电压的开启的信号；和信号传递电路，将从上述调光控制信号输入电路输出的信号以电绝缘的状态传递到上述锯齿波信号产生电路。
10.如权利要求9所述的无电极放电灯点灯装置，其特征在于，上述锯齿波信号产生电路包含电容器；微分电路，对从上述信号传递电路传递的信号进行微分；开关元件，根据上述微分电路的输出使上述电容器的充电或放电开始；以及输出电路，将上述电容器的电位作为上述锯齿波信号或三角波信号来输出。
11.一种灯泡形无电极荧光灯，其被电连接在调光器上来使用，其特征在于，包括无电极荧光灯；点灯电路，向上述无电极荧光灯施加高频电压；以及灯头，将上述调光器和上述点灯电路电连接；上述无电极荧光灯、上述点灯电路以及上述灯头呈灯泡形而被一体化；上述点灯电路包含AC/DC变换部，将从上述调光器经灯头输入的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部，将上述直流电压变换为高频电压，在点灯期间将上述高频电压施加到上述无电极荧光灯上而使其点灯，在熄灭期间停止产生上述高频电压而使上述无电极荧光灯熄灭，从而间歇驱动上述无电极荧光灯；以及调光控制部，检测上述相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，来(1)输出改变上述DC/AC变换部的点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号，并且(2)在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。
12.如权利要求11所述的灯泡形无电极荧光灯，其特征在于，上述无电极荧光灯具有凹陷部；在上述凹陷部中，插入了被施加上述高频电压的感应线圈。
13.如权利要求12所述的灯泡形无电极荧光灯，其特征在于，上述调光器包含使电流双向流过的开关元件；上述阈值是上述开关元件用于维持开启状态的最低电流值。
14.如权利要求13所述的灯泡形无电极荧光灯，其特征在于，上述调光器中包含的开关元件是双向可控硅；上述阈值是上述双向可控硅的维持电流值。
15.一种放电灯点灯装置，其被电连接在调光器上来使用，其特征在于，包括放电灯；和点灯电路，向上述放电灯施加高频电压；上述点灯电路包含AC/DC变换部，将从上述调光器输出的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部，将上述直流电压变换为高频电压，在点灯期间将上述高频电压施加到上述放电灯上而使其点灯，在熄灭期间停止产生上述高频电压而使上述放电灯熄灭，从而间歇驱动上述放电灯；以及调光控制部，检测上述相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，来(1)输出改变上述DC/AC变换部的点灯期间和熄灭期间之比的间歇指令信号，并且(2)在上述相位控制过的交流电压开启后直至上述DC/AC变换部产生高频电压的延迟时间以上的期间内，使阈值以上的电流流过上述AC/DC变换部的输出端子间。
全文摘要
本发明提供一种无电极放电灯点灯装置，其被电连接在调光器(2)上来使用，包括无电极荧光灯(3)；和点灯电路(4)，向无电极荧光灯(3)施加高频电压；点灯电路(4)包含AC/DC变换部(5)，将从调光器(2)输出的相位控制过的交流电压变换为直流电压；DC/AC变换部(6)，将直流电压变换为高频电压；以及调光控制部(7)，由电阻(29)、开关元件(28)及定时电路(27)等组成，用于检测来自调光器(2)的相位控制过的交流电压开启的定时，根据检测出的定时，在交流电压开启后直至DC/AC变换部(6)产生高频电压的延迟时间以上的期间内，使阈值以上的电流流过AC/DC变换部(5)的输出端子间。
文档编号H05B41/392GK1653863SQ0381076
公开日2005年8月10日 申请日期2003年8月22日 优先权日2002年9月12日
发明者高桥健一郎, 小南智, 宫崎光治, 仓地敏明, 竹田守, 长泻信义 申请人:松下电器产业株式会社