专利名称：高压放电灯点亮装置及照明器具的制作方法
技术领域：
本发明涉及可以点亮高压水银灯、金属卤化物灯等的高亮度高压放电
灯(HID灯)的高压放电灯点亮装置及利用该装置的照明器具。
背景技术：
作为现有技术，例如在日本专利第2871891号公报中提出了以下方案 稳定器存储或推测额定点亮了灯时的灯电压，并根据该值来控制下次启动 灯时的灯功率。然而，在该文献中，主要记载了与同一个灯的经年变化相 应的功率控制或重新启动状态(热重启)时的功率控制，因此不能为了驱 动额定功率不同的灯而控制功率。
在日本特开2005-19137号公报中记载了具备描述了高压放电灯的灯 电压-灯功率的输出功率特性的数据表，在灯电压为额定灯电压VI到寿命 末期的灯电压V2 (>V1)为止的范围内进行恒定功率控制，若灯电压超过 V2，则以灯电流比恒定功率控制时还大的方式进行控制。该文献记载的技 术即使在驱动寿命接近末期的灯时也要确保必需的照度，因此不能进行与 寿命初期的灯的特性的差异相对应的功率的控制。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于针对发光管所包含的 气体成分的差异或发光管形状差异等所连接的负载的差异而言，根据每个 放电灯不同的特性，最佳地控制从高压放电灯点亮装置向负载输出的功 率。
为了解决上述课题，本发明涉及的高压放电灯点亮装置的特征在于， 包括存储单元，其针对高压放电灯的额定灯电压范围及比额定灯电压范 围还低的灯电压范围而言，存储了多种作为灯电压-灯功率的数据表的输出 功率特性；最小灯电压检测单元，其在启动所述高压放电灯时输出规定的功率，以检测电弧放电移行后的最小灯电压或包含最小灯电压的规定期间 的最小灯电压等同值；选择单元，其判断由所述最小灯电压检测单元检测 出的最小灯电压或最小灯电压等同值处于预先设定的多个电压范围中的 哪个电压范围内，以选择与该电压范围对应的数据表；和控制单元，其参
照由所述选择单元选出的数据表，控制提供给所述高压放电灯的功率。
图1是本发明的实施方式1的电路图。
图2是采用了本发明的第一实施方式涉及的动作说明图。 图3是表示本发明的实施方式1的输出特性的特性图。 图4是表示用于本发明的实施方式1的最小灯电压检测电路的构成的 电路图。
图5是本发明的实施方式3的动作说明图。 图6是本发明的实施方式4的动作说明图。 图7是表示本发明的实施方式5的照明器具的外观的立体图。
具体实施例方式
(实施方式1)
在图1中示出本发明的实施方式1涉及的高压放电灯点亮装置1的电 路图。该高压放电灯点亮装置1还被称为用于得到稳定的放电的稳定器。 该高压放电灯点亮装置1由直流电源电路部2、逆变器电路部3构成。逆 变器电路部3由降压斩波电路与极性反转电路5构成。再有，高压放电灯 点亮装置l包括控制直流电源电路部2的动作的直流电源控制部6;控 制逆变器电路部3的动作的逆变器控制部7;向各控制部6、 7提供电源电 压的控制电源部8。
直流电源电路部2由对交流电源10进行全波整流的整流器DB1、和 电感器L1、幵关元件Q1、 二极管D1与电容器C1所组成的升压斩波电路 构成。直流电源电路部2将来自工业交流电源10的交流输入变换为直流 输出后向逆变器电路部3供给。直流电源控制部6控制开关元件Ql的接 通/断开，以使在A点得到的电容器C1的直流电压变为规定值。作为该直流电源控制部6，可以采用市场上出售的功率因数改善控制用的集成电路 等0
降压斩波电路4由开关元件Q2、 二极管D2、电感器L2和电容器C2 构成，输出将来自直流电源电路部2的输入电压降压后的直流电压。降压 斩波电路4被用作稳定化要素，其通过控制开关元件Q2的接通/断开来调 节提供给放电灯(lamp) 11的功率。在此，降压斩波电路4的动作是一般 性的技术，因此省略说明。另外，二极管D7是开关元件Q2的反向并联 二极管。
极性反转电路5通过利用来自逆变器控制部7的控制信号，以几十 几百Hz的低频交替地接通/断开开关元件Q3、 Q6的对与Q4、 Q5的对， 从而向放电灯ll提供矩形波交流电力。其中，在放电灯ll启动时以高频 使开关元件Q3、 Q4交替地接通/断开，将通过电感器L3与电容器C3的 谐振作用而被升压的高电压施加在放电灯U上，以使其绝缘破坏。另外， 二极管D3-D6是各开关元件Q3-Q6的反向并联二级管。
逆变器控制部7利用电容器C2的电压检测放电灯11的灯电压Vla， 还通过利用电阻Rl检测斩波电流而检测灯电流，以成为与灯电压Via相 应的灯功率Wla的方式控制开关元件Q2 (控制单元)。
进而，向开关元件Q3-Q6提供控制信号，以控制极性反转动作。
降压斩波电路4的输出端电压与放电灯11启动之后放电灯11的灯电 压Via基本相等，用逆变器控制部7将该输出电压的分压值作为灯电压 Via的等同值读入。逆变器控制部7根据所读入的灯电压Via或灯电压Via 等同值，决定提供给放电灯ll的灯功率Wla，通过对开关元件Q2进行接 通/断开控制，从而生成所希望的灯功率Wla。逆变器控制部7存储有对应 于放电灯11的启动时检测出的灯电压Via而向放电灯11供给的灯功率 Wla的数据表(以下称为"功率曲线图")(存储单元)。灯功率Wla是该 逆变器控制部7通过根据灯电压Via并参照功率曲线图而决定的。
该高压放电灯点亮装置1如图2所示，具备检测规定期间的灯电压Via 的功能，该规定期间的灯电压包含放电灯11启动并移行到电弧放电后的 最小灯电压Vmin或作为其等同值的最小灯电压Vmin。该功能由逆变器控 制部7具备。逆变器控制部7以与所检测出的最小灯电压Vmin对应的方式，针对检测出最小灯电压Vmin时的灯电压Via而设置有至少两个以上 的电压范围A、 B、 C。
在启动放电灯11之后，高压放电灯点亮装置1沿着初始设定过的功率 曲线图，提供与灯电压Vla相应的灯电流Ila。在此，高压放电灯点亮装置 1读入启动后的最小灯电压Vmin的等同值。具体是，如图4所示，用电 阻R2-R6与电容器C4分压并平滑灯启动后的降压斩波电路4的输出电压， 并用逆变器控制部7所装载的最小灯电压检测IC1进行读入。启动后的灯 电压Vla随着时间的经过，呈现图2所示的位移，IC1从该电压位移中捕 捉最小灯电压Vmin并读入。由此，逆变器控制部7检测放电灯11启动并 移行到电弧放电后的最小灯电压Vmin。
逆变器控制部7将检测出的最小灯电压Vmin的值与逆变器控制部7 内的基准电压(电压范围A、 B、 C)进行比较，并根据该比较结果来选择 功率曲线图。
图3表示装载在本发明的高压放电灯点亮装置1内的"功率曲线图"。 该功率曲线图是包含以下内容的数据表，即放电灯11的额定灯电压范 围(区域)内的灯电压Vla与灯功率Wla的关系；比该额定灯电压范围还 低的灯电压范围(区域)内的灯电压Vla与灯功率Wla的关系。制作多个 被称为Wl、 W2、 W3的该功率曲线图并存储于逆变器控制部7内。在此， 本发明的特征在于具备多个"功率曲线图"，具有与图2所示的最小灯电 压Vmin的电压范围A、 B、 C相同数目或者以下数目的灯电压-灯功率的 数据表W1、 W2、 W3。
例如，逆变器控制部7在检测到处于图2的电压范围A内的最小灯电 压VminA的情况下，作为之后的输出特性而重新设定图3的功率曲线图 Wl。再有，在逆变器控制部7检测到处于图2的电压范围B内的最小灯 电压VminB的情况下，作为之后的输出特性而重新设定图3的功率曲线 图W2。进而，逆变器控制部7在检测到处于图2的电压范围C内的最小 灯电压VminC的情况下，作为之后的输出特性而重新设定图3的功率曲 线图W3。由此，逆变器控制部7作为根据启动放电灯11时检测出的最小 灯电压Vmin来选择数据表的选择单元起作用，作为根据该数据表来控制 提供给放电灯ll的功率的控制单元起作用。其中，在放电灯ll启动之后
6初始设定的输出特性可以是Wl、 W2、 W3的任意一个，也可以另外设定 最小灯电压Vmin判定用的输出特性。
在放电灯11为高压放电灯的情况下，所封入的气体的成分或发光管的 形状差异等和所检测的最小灯电压Vmin的值之间存在某种程度的相关 性。由此，若针对所检测出的最小灯电压Vmin而设定考虑了同一放电灯 11的制造偏差的程度的电压范围，则根据放电灯11启动时的最小灯电压 Vmin的检测值，能够识别放电灯ll的种类(发光管结构、颜色温度、瓦 特数的差异等)。
因此，根据上述实施方式1涉及的高压放电灯点亮装置1，可以决定 最适于所插入的放电灯11各自的特性的灯电压Via与灯功率Wla的输出 特性。由此，可以将从放电灯11经启动过程到稳定点亮为止的灯功率Wla 控制为最佳值，且在放电灯11移行到稳定点亮后，可以将提供给放电灯 11的灯功率Wla控制为最佳值。
(实施方式2)
接着，对本发明的实施方式2涉及的高压放电灯装置1进行说明。 实施方式2涉及的高压放电灯点亮装置1，在上述的实施方式1的高 压放电灯点亮装置l中，根据如上所述那样检测出的最小灯电压Vmin范 围的大小，逆变器控制部7选择的数据表Wl、 W2、 W3也按照顺序来分 配大小。
艮P，高压放电灯点亮装置1在所检测出的最小灯电压Vmin进入多个 最小灯电压Vmin电压范围中假设最高的高压范围A内的情况下，与之对 应的灯电压-灯功率的数据表也选择额定功率值最高的数据表W3，以控制 与放电灯11对应的输出。再有，高压放电灯点亮装置1在所检测出的最 小灯电压Vmin进入中间的电压范围B的情况下，与之对应的灯电压-灯功 率的数据表也选择额定功率值在中间的数据表W2，以控制与放电灯11对 应的输出。进而，高压放电灯点亮装置1在所检测出的最小灯电压Vmin 进入最低的电压范围C的情况下，与之对应的灯电压-灯功率的数据表也 选择额定功率值最低的数据表Wl，以控制与放电灯11对应的输出。
例如，在为发光管所包含的气体成分、发光管的形状相同的放电灯ll但瓦特数不同的放电灯11的情况下，最小灯电压Vmin按照顺序从瓦特数
大的放电灯11开始变大。利用该放电灯11的特征，根据所检测出的最小
灯电压Vmin范围的大小，高压放电灯点亮装置1控制放电灯11之际参照 的数据表W1、 W2、 W3也按照顺序来分配大小。由此，实施方式2涉及 的高压放电灯点亮装置1与实施方式1的高压放电灯点亮装置1相比，能 够实现构成逆变器控制部7的控制电路的简化。
(实施方式3)
接着，对本发明的实施方式3涉及的高压放电灯点亮装置1进行说明。
在上述的高压放电灯点亮装置l中，为了检测瓦特数不同的放电灯ll， 考虑在预先设定最小灯电压Vmin的电压范围时因为制造上的偏差的大小 或瓦特数的大小的近似等而导致最小灯电压Vmin能取的电压范围重合的 情况。在图5的例子中，电压范围A与电压范围B部分重合，电压范围B 与电压范围C部分重合。
假设在检测到电压范围A、 B、 C重合的部分的最小灯电压Vmin的值 时，实施方式3涉及的高压放电灯点亮装置1的逆变器控制部7除了进行 根据实施方式1或实施方式2所示的最小灯电压Vmin相应的电压范围来 选择数据表的处理以外，还进行以下处理检测灯电压Vla随着时间经过 而产生的上升的斜率(灯电压斜率检测单元)，根据该灯电压Via上升时 的斜率，重新选择灯电压-灯功率的数据表。
一般而言，因为额定灯功率低的放电灯11的发光管形状较小，故灯电 压Vla的上升比较急剧。例如，在是呈现灯电压Vla随着时间的经过而产 生的上升的斜率较急剧的举动的放电灯11的情况下，选择存储于逆变器 控制部7的数据表中的、额定灯功率低的数据表后进行设定。由此，可以 提高放电灯11的发光管的形状差异的判别精度。
在图5所示的例子中，逆变器控制部7在检测出进入电压范围B与电 压范围C双方的最小灯电压VminB的情况下，因为灯电压Via上升的斜 率较平缓，故判断为额定灯功率较大，选择相当于电压范围B的数据表。 在检测出仅进入电压范围C的最小灯电压VminC的情况下，逆变器控制 部7选择相当于电压范围C的数据表。这样，根据实施方式3涉及的高压放电灯点亮装置1，在因为放电灯
ll在制造上的偏差而导致最小灯电压Vmin能取得的电压范围重复的情况 下，通过根据灯电压Vla的斜率来选择某一电压范围，可以选择与该电压 范围对应的数据表。
(实施方式4)
接着，对本发明的实施方式4涉及的高压放电灯点亮装置1进行说明。 本发明的实施方式4涉及的高压放电灯点亮装置1如下所述，S卩在 上述的实施方式1-3的高压放电灯点亮装置1中，如图6所示，检测最小 灯电压Vmin，在该最小灯电压Vmin与针对灯电压Via而设置的多个电压 范围A、 B、 C的任意一个都不对应的情况下，使与放电灯11对应的输出 停止。具体是，逆变器控制部7使逆变器电路部3的降压斩波电路4与极 性反转电路5的动作停止。
根据本实施方式涉及的高压放电灯点亮装置1，在将合适的放电灯以 外的放电灯11 (瓦特数不同、异常状态的放电灯11等)作为负载来连接 的情况下，可以停止对放电灯ll的输出，将放电灯11的破损等的危险性 防患于未然。
(实施方式5)
接着，对本发明的实施方式5进行说明。实施方式5是将上述实施方 式1-4的任意一个高压放电灯点亮装置1用于照明器具的方式。
图7中示出釆用了本发明的高压放电灯点亮装置1的照明器具的构成 例。(a)、 (b)分别是在聚光灯中采用HID灯的例子，(c)是在向下照光 中采用了HID灯的例子，在图中，101是收纳了上述的高压放电灯点亮装 置1 (稳定器)的框体，11是高压放电灯，12是安装了高压放电灯11的 灯体，13是布线。也可以将这些照明器具多个组合来构筑照明系统。
(工业上的可利用性) 根据本发明，利用由于高压放电灯的发光管所包含的气体成分的不同 或发光管的形状差异等导致电弧放电移行后的最小灯电压不同的特性，可以根据最小灯电压的检测值进入预先设定的多个电压范围中的哪一个范 围内来选择输出功率特性，可以根据按照每个放电灯而不同的特性而最佳 地控制输出功率特性。
权利要求
1. 一种高压放电灯点亮装置，包括存储单元，其针对高压放电灯的额定灯电压范围及比额定灯电压范围还低的灯电压范围而言，存储了多种作为灯电压-灯功率的数据表的输出功率特性；最小灯电压检测单元，其在启动所述高压放电灯时输出规定的功率，以检测电弧放电移行后的最小灯电压或包含最小灯电压的规定期间的最小灯电压等同值；选择单元，其判断由所述最小灯电压检测单元检测出的最小灯电压或最小灯电压等同值处于预先设定的多个电压范围中的哪个电压范围内，以选择与该电压范围对应的数据表；和控制单元，其参照由所述选择单元选出的数据表，控制提供给所述高压放电灯的功率。
2. 根据权利要求l所述的高压放电灯点亮装置，其特征在于， 由所述最小灯电压检测单元检测出的最小灯电压或最小灯电压等同值越处于预先设定的多个电压范围中的高的范围内，所述选择单元越选择 额定功率输出高的数据表。
3. 根据权利要求l所述的高压放电灯点亮装置，其特征在于， 该装置还设有灯电压斜率检测单元，其检测根据时间的经过的灯电压的斜率，所述选择单元将根据由所述最小灯电压检测单元检测出的最小灯电 压而选出的数据表，重新选择为基于由所述灯电压斜率检测单元检测出的 根据时间的经过的灯电压的斜率的数据表。
4. 根据权利要求l所述的高压放电灯点亮装置，其特征在于，在由所述最小灯电压检测单元检测出的最小灯电压或最小灯电压等 同值并未进入预先设定的多个电压范围的任一范围内的情况下，停止向所 述高压放电灯的功率输出。
5. —种照明器具，其具备权利要求1-4中任一项所述的高压放电灯点亮装置。
全文摘要
本发明提供一种高压放电灯点亮装置及照明器具，其中为了针对发光管所包含的气体成分的不同或发光管的形状差异等所连接的负载差异而在多个放电灯(11)的每一个中对从放电灯点亮装置(1)输出的功率进行最佳控制，相对于高压放电灯(1)的额定灯电压范围及比额定灯电压范围还低的灯电压范围而言，设置多种作为灯电压-灯功率的数据表的输出功率特性W1、W2、W3，具备最小灯电压检测单元(7)，其在启动高压放电灯(11)之际输出规定的功率，以检测电弧放电移行后的最小灯电压Vmin，根据所检测出的最小灯电压Vmin进入预先设定的多个电压范围A、B、C的哪一个范围内，选择各自对应的灯电压-灯功率的数据表W1、W2、W3。
文档编号H05B41/24GK101507366SQ20078003172
公开日2009年8月12日 申请日期2007年5月23日 优先权日2006年8月25日
发明者松崎宣敏, 福田健一 申请人:松下电工株式会社