高壓放電燈點亮裝置和照明器具的製作方法

2023-04-25 04:14:21 2

專利名稱：高壓放電燈點亮裝置和照明器具的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於點亮高壓放電燈的高壓放電燈點亮裝置以及使用該裝 置的照明器具。
背景技術：
緊湊型高壓放電燈提供高光通量，類似於點光源，並且對其光分布的 控制簡單。因此，近些年來廣泛地使用它們來代替白熾燈或滷鎢燈。
為了點亮這種高壓放電燈，存在放電燈點亮裝置，其高頻地接通並且
斷開DC電壓，並且經由電感器和電容器用低頻方波輸出來操作高壓放電 燈。當使用高頻功率點亮高壓放電燈時，由於聲共振，電弧放電變得不穩 定，並且該電燈會閃爍或熄滅。但是，由低頻方波點亮會提供穩定並且連 續的電弧放電。
圖8顯示了常規的放電燈點亮裝置的電路配置。來自商用電源1的AC 電壓輸出由整流器2進行整流、由升壓斬波電路3進行平滑化並且由電容 器Cl生成為DC電源E。然後，由DC/DC轉換器4對DC電源E的電源 電壓VE進行轉換，DC/DC轉換器4對穩定地點亮高壓放電燈La所必要的 電燈電流或電燈功率進行控制。由DC/AC變換器6將控制在期望的值的輸 出轉換成低頻方波輸出，然後將其提供給高壓放電燈La。為了開啟高壓放 電燈La，必須引起高電壓的介質擊穿。為此，在起始脈衝生成電路7中生 成高壓脈衝來開啟高壓放電燈La。需要高達數十KV的高壓脈衝來開啟高 壓放電燈La。
高壓放電燈的開啟的特徵在於高壓放電燈La的介質擊穿以及其接下來 從輝光放電轉變成電弧放電，並且控制將要在獨立操作狀態的最佳條件下 供應的能量以及在開啟之後維持穩定的電燈狀態是很重要的。為此目的， 需要檢測電燈電壓，並且可以在點亮狀態判決電路(比較器CP1)和操作 狀態切換控制電路(微機8)的幫助下實現期望的控制，其中，點亮狀態判決電路判斷高壓放電燈La是處於己點亮狀態還是未點亮狀態，操作狀態切 換控制電路根據預定的操作階段，切換並且控制DC/DC轉換器4、 DC/AC 變換器6和起始脈衝生成電路7中的至少一個的操作狀態。
下文描述的前提是微機控制適用於用上述狀態轉換來實現的控制。將 參考圖9來解釋對放電燈La上電之後的狀態轉換以及在每個狀態中所需要 的控制。
首先，將"開啟階段"定義為這樣一種狀態，在該狀態中在上電之後 輸出起始脈衝來引起放電燈的擊穿，並且因此開始輝光放電。然後，開啟 階段所需要的控制包括:由起始脈衝生成電路7執行"起始脈衝的輸出"、 由DC/DC轉換器4執行"輝光放電的輸出電流控制"以及由DC/AC變換 器6執行"電燈電極預熱和用於避免電燈熄滅的低頻控制"。
圖IOA和IOB顯示了 "輝光放電輸出電流控制"的實例。當對電燈施 加恆定的電流時，可以將電燈電極預熱。因此，對於輝光放電輸出電流控 制，如圖IOA所示將恆定電流施加到電燈而不管電燈電壓，從而如圖10B 所示電燈功率與電燈電壓成正比地增加和減小。電燈電壓Vg在輝光放電期 間的範圍是從200V到300V，並且該電壓極不穩定地增加或減小。
接下來，當發生從輝光放電到電弧放電的轉變時，如圖9所示電燈電 壓立即下降。電燈電壓Vs在此時的範圍是從大約20V到30V。將"穩定點 亮階段"定義為這樣一種狀態，在該狀態中，在轉變成電弧放電並且穩定 地對電燈點亮之後，電燈電壓被穩定成額定電壓Vr。那麼，其中所需要的 控制包括由起始脈衝生成電路7執行"起始脈衝的停止"、由DC/DC轉 換器4執行"電弧放電輸出電流的控制"以及由DC/AC變換器6執行"用 於避免聲共振現象的低頻控制"。
圖IIA和11B中顯示了 "電弧放電輸出電流的控制"的實例。對於電 弧放電輸出電流的控制，根據電燈電壓控制電燈電流，以便使電燈電壓控 制為尤其恆定保持在額定電燈電壓Vr左右，其中額定電燈電壓Vr通常為 大約IOOV。
最後，在穩定點亮狀態中，當DC電源E的電源電壓由於電源1的中 斷而減低時，易於辨別放電燈。為了儘可能地防止電源電壓下降，將輸出 功率設置得低於額定功率。通常，輸出功率大約為額定功率的50%。將該
5中所需要的控制包括如在穩定點
亮狀態中那樣由起始脈衝生成電路7執行"起始脈衝的停止"、由DC/DC 轉換器4執行"50%輸出功率控制"以及由DC/AC變換器6執行"用於避 免電燈熄滅的低頻控制"。
在圖12所示的流程圖中顯示了以上所述的控制。在上電之後，將用於 點亮判決的門限電壓Vth設置為預定值Vthl， Vthl低於DC電源E的電源 電壓並且高於穩定點亮狀態中的額定電燈電壓Vr (步驟10)。不管任何操 作狀態都基於門限電壓Vth=Vthl來執行電燈La的控制。
在點亮判決步驟Sll中，將電燈電壓Vla與門限電壓Vth比較。如果 Vth〉Vla(步驟S11為是)，則認為電燈La處於已點亮狀態，於是在步驟S12 中進行穩定點亮的控制。如果不滿足Vth〉Vla (步驟Sll為否)，則認為電 燈La處於未點亮狀態，於是在步驟S13中進行開啟的控制並且回到步驟 Sll。在穩定點亮的控制中，在步驟S14中將檢測的電源電壓Vb與參考電 壓Vref進行比較。如果Vref^Vb (步驟S14為是)，則認為處於能量中斷狀 態，於是在步驟S15中進行能量中斷(燈光變暗)的控制並且回到步驟Sll。 如果在步驟S14中不滿足Vre&Vb，則不認為處於能量中斷狀態，所以繼續 穩定點亮的控制(步驟S16)並且回到步驟Sll。
日本專利申請公開H09-069395、 H07-106071和2007-257989中描述了 這樣的公開內容，在該描述中點亮裝置的運行狀態的切換和控制取決於放 電燈的狀態。
H09-069395描述了這樣一種技術，在該技術中DC/DC轉換器的輸出特 性的改變取決於在電燈開啟時期的電燈電壓和在電燈壽命最後時期的電燈 電壓，但是該技術沒有對開啟期間的電燈電壓變化進行直接響應。 H07-106071描述了這樣一種技術，該技術檢測電燈電壓，以便基於所檢測 的電燈電壓來控制起始脈衝生成電路的操作/停止。2007-257989描述了這樣 一種技術，該技術允許輸出功率低於能量中斷狀態中的額定輸出。
在這些常規技術中，將用於判決放電燈是否處於已點亮狀態的門限設 置為僅參考"穩定點亮狀態"來指定的單個預定值Vthl，其中一般將門限 Vthl設置得高於穩定點亮狀態期間的額定電燈電壓Vr，並且低於DC電源 E的電源電壓VE， BP， Vr<Vthl<VE。假如也考慮電燈壽命最後時期，則穩定點亮狀態期間的額定電燈電壓Vr的範圍大約為100V到150V;並且當考 慮到諸如AC輸入電壓之類的條件時，DC電源E的電源電壓Ve的範國大 約為300V到450V。因此，Vthl的範圍為150V<Vthl<300V，並且一般將 Vthl的範圍指定為大約200V到250V。該值是"穩定點亮階段"中的最佳 門限。
不考慮用於諸如早先定義的"開啟階段"和"能量中斷階段"之類的 情況的門限電壓的其中一個原因是"開啟階段"僅持續非常短的時間段， 因此認為該短時階段期間的控制不是很重要。並且，也可以認為"能量中 斷階段"不是很重要，因為在該階段後電路通常轉為停止。
但是，當處於電燈壽命最後時期的電燈或者開啟性能差的電燈與上述 放電燈點亮裝置結合時，"幵啟階段"將長時間持續，並且在此期間可能無 法正確識別放電燈的狀態。因此，可能無法在正確的控制下執行最初希望 的操作，從而可能發生開啟失敗或者不能穩定點亮。此外，"能量中斷階段" 也必須處理瞬時功率失敗，包括在非常短的時間段中能量暫時斷開並且以 後立即接通的情況。在該情況中，常規的點亮裝置難以正確地識別放電燈 的狀態，從而由於不正確的識別則必須進行期望的操作之外的不期望的控 制。

發明內容
鑑於以上描述，本發明提供了一種能夠根據高壓放電燈的狀態或者電 源的狀態來進行穩定狀態判決並且穩定地點亮放電燈的高壓放電燈點亮裝置。
根據本發明的第一方面，提供了一種高壓放電燈點亮裝置，包括 DC/DC轉換器，用於將DC電源的電源電壓轉換成期望的DC電壓並且穩 定地點亮高壓放電燈；DC/AC變換器，用於將該DC電壓轉換成AC電壓； 起始脈衝生成電路，用於生成該高壓放電燈的開啟所需要的高壓；點亮狀 態判決單元，用於通過檢測電燈電壓然後將該電燈電壓的檢測值與預定的 判決門限進行比較來判決該高壓放電燈的已點亮/未點亮狀態；以及操作狀 態切換控制單元，用於根據該高壓放電燈的開啟、穩定點亮和能量中斷階 段中的預定操作階段，將 /DC轉換器、DC/AC變換器以及起始脈衝生成電路中的至少一個的操作狀態切換到另一個操作狀態，並且控制該操作狀 態，其中判決門限針對每個操作階段而改變。
此外，優選地，在放電燈的預定操作階段之中該放電燈經歷起始脈衝 導致的介質擊穿並且發生從輝光放電到電弧放電的轉變的開啟操作階段 中，在進行了電弧放電之後將判決門限電壓設置得低於穩定點亮操作階段 中的判決門限電壓。
優選地，在該放電燈開啟期間的操作階段中，將判決門限電壓設置得 明顯低於該放電燈的輝光放電電壓。
此外，優選地，提供用於判決DC電源的電壓狀態的電源電壓判決電路， 並且，在預定操作階段之中該DC電源的電源電壓低於預定值的能量中斷操 作階段中，將該判決門限電壓設置得低於穩定點亮操作階段中的判決門限 電壓。
優選地，在該能量中斷操作階段中，根據DC電源的電源電壓的降低，
將判決門限電壓設置得相對低。
根據本發明的第二方面，提供了一種具有上述的高壓放電燈點亮裝置 的照明器具。
如上所述，本發明根據高壓放電燈的狀態或者電源的狀態，針對每個 預定操作階段將判決門限改變成最佳值，從而在本發明所需要的控制之下 進行非常穩定的狀態判決並且穩定地點亮放電燈。


通過以下結合附圖所給出的實施例的描述，本發明的目的和特徵將變
得更顯而易見，其中
圖1是顯示了本發明的第一實施例的配置的電路圖2是用於解釋本發明的第一實施例的操作的流程圖3是顯示了本發明的第二實施例的配置的電路圖4是用於解釋本發明的第二實施例的操作的流程圖5是顯示了本發明的第三實施例的配置的電路圖6是用於解釋本發明的第四實施例的操作的流程圖7A到7C是根據本發明的第五實施例的照明器具的透視圖；圖8是常規技術的電路圖9是常規技術中的電燈電壓的時間變化的說明圖； 圖IOA和10B是常規技術中的輝光放電的控制的說明圖； 圖IIA和IIB是常規技術中的電弧放電的控制的說明圖； 圖12是用於解釋常規技術的操作的流程圖。
具體實施例方式
在下文中將參考作為本發明的一部分的附圖來描述本發明。 即使對於穩定點亮階段之外的其它階段，正確地識別放電燈的狀態也 是至關重要的。這裡，考慮判決門限以便即時在如上所述的輝光放電之後 的"開啟階段"期間能夠正確地識別放電燈的狀態，在開啟階段期間的輝 光放電狀態中的電燈電壓Vg的範圍是從200V到300V，並且在考慮了電 燈壽命的最後時期之後的穩定點亮階段中的額定電燈電壓Vr的範圍是從 IOOV到150V。然後，通過VKVth2〈Vg的關係來定義門限電壓Vth2， Vth2 判決"開啟"階段中的輝光放電狀態和"穩定點亮階段"中的穩定點亮狀 態，並且它的值的範圍非常窄，艮卩，150V<Vth2<200V。另夕卜，如以前所解 釋的那樣，輝光放電狀態中的電燈電壓Vg非常不穩定，所以人們容易發現 其可能低於200V，因此不能說150V到200V的範圍能保證足夠的設計餘
另一方面，在從輝光放電到電弧放電的轉變中，眾所周知，電燈電壓 在首先下降到範圍大約從20V到30V的低壓Vs之後，轉變成額定電燈電 壓Vr，這是高壓放電燈的特性。即，在從輝光放電到電弧放電的轉變中， 通過Vs<Vth3<Vg的關係來定義判決門限電壓Vth3，其中Vth3<Vthl。並 且，Vth3的範圍在30V和200V之間(30V<Vth3<200V)，這覆蓋了非常廣 的範圍。
同時，當考慮設立判決門限來正確地識別即使處於"能量中斷階段" 中的放電燈的狀態時，問題在於如果確定DC電源E的電源電壓Ve低於判 決門限並且如果DC/DC轉換器4是降壓斬波電路，那麼，由於電燈電壓不 會超過輸入電源電壓，所以會錯誤地將未點亮的電燈認為是已點亮的電燈。 這還可以通過這樣一種事實來解釋，即如果在能量中斷階段期間DC電源E的電源電壓VE下降到低於預設的門限Vthl ，則不能滿足前述的Vr<Vthl<VE 條件中的Vthl<VE。
考慮到想要達到的最初目標，通過依據電源電壓VE的降低而降低判決 門限來避免該錯誤判決。至少在能量中斷階段期間，將判決門限設置得低 於電源電壓VE， (<VE)來避免錯誤判決是有益的。gp，對於能量中斷階段 的狀態轉變，通過Vr〈Vth^VE，來定義判決門限Vth4，其中Vth4〈Vthl。並 且，Vth4的範圍大約是從100V到200V (100V<Vth4<200V)。
當電源電壓斷開以及當電源電壓由於負載的突然改變而變得過低時， 類似地執行"能量中斷階段"中的操作。
第一實施例
圖1是本發明的第一實施例的電路圖。在下文中，將詳細描述該電路 的配置。DC電源E對應於平滑電容器C1的DC電壓，該電壓是通過對商 用AC電源1進行整流和平滑化來獲得的，並且升壓斬波電路3的輸出電壓 連接到二極體電橋DB的輸出。但是，DC電源E不限於此，而是可以為電 池或任意商用DC電源。
包括二極體電橋DB的整流器2對商用AC電源1進行全波整流，以便 輸出紋波電壓。將電感器L1與開關元件Q1的串聯電路連接到二極體電橋 DB的輸出端。將平滑電容器C1經由二極體D1連接到開關元件Q1的兩端。 電感器L1、開關元件Q1、 二極體D1和平滑電容器C1組成升壓斬波電路
在斬波控制電路9的控制之下接通和斷開開關元件Ql 。通過使用可商 用的IC電路(例如，MC 33262等等)可以容易地實現斬波控制電路9。由 於開關元件Q1的通漸(ON/OFF)控制發生的頻率明顯高於商用AC電源 1的商業頻率，所以將二極體電橋DB的輸出電壓升壓到所需要的DC電壓， 以便存儲在平滑電容器C1中，並且進行功率因子改進控制，其中功率因子 改進控制對該電路添加電阻來防止來自商用AC電源1的輸入電流與輸入電 壓不同相。另外，可以在二極體電橋DB的AC輸入端提供濾波器電路，用 於抑制高頻洩露。
DC/DC轉換器4，即作為功率轉換電路的降壓斬波電路，連接到DC 電源E。 DC/DC轉換器4具有穩流器的功能，穩流器用於向作為負載的高壓放電燈La供應目標功率。並且，可變地控制DC/DC轉換器4的輸出電 壓，以便為通過電弧放電轉變周期從開啟階段到穩定點亮階段的高壓放電 燈La供應最佳功率。
現在描述DC/DC轉換器4的電路配置。將與DC電源E相對應的平滑 電容器Cl的正電極經由開關元件Q2和電感器L2連接到電容器C2的正電 極；並且將電容器C2的負電極連接到平滑電容器C1的負電極。將用於導 通恢復電流的二極體D2的陽極連接到電容器C2的負電極；並且將二極體 D2的陰極連接到開關元件Q2與電感器L2的連接點。
現在描述DC/DC轉換器4的操作。由來自微機8的控制信號，高頻地 接通和斷開開關元件Q2。當開關元件Q2接通時，來自DC電源E的電流 流過開關元件Q2、電感器L2和電容器C2;並且當開關元件Q2斷開時， 恢復電流流過電感器L2、電容器C2和二極體D2。因此，將DC電壓，即 DC電源E的降壓DC電壓，存儲在電容器C2中。通過由微機8改變開關 元件Q2的接通佔空比(ON duty)(在一個周期中接通時間所佔的比例)， 可變地控制電容器C2處所獲得的電壓。
將DC/DC轉換器4的輸出連接到DC/AC變換器6， g卩，極性反轉電路。 DC/AC變換器6是全橋電路，其包括開關元件Q3和Q6。隨著開關元件對 Q3和Q6以及開關元件對Q4和Q5在來自微機8的控制信號的控制之下低 頻地輪流接通，將DC/DC轉換器4的輸出功率轉換成方波AC功率並且將 其供應給高壓放電燈La。作為負載的高壓放電燈La是高亮度高強度放電 (HID)電燈，例如，金屬滷化物燈和高壓水銀燈。
起始脈衝生成電路7僅在高壓放電燈La的開啟階段運行，以生成用於 高壓放電燈La的介質擊穿的高強度脈衝電壓。起始脈衝生成電路7包括 變壓器主線圈電路和變壓器T1的副線圈N2，變壓器主線圈電路將充有特 定電壓值Vc的電容器C3、變壓器T1的主線圈N1、電感器L3以及在來自 微機8的控制信號的控制之下接通和斷開的開關元件Q7串聯；變壓器Tl 將在變壓器Tl的主線圈處生成的脈衝電壓升壓N2/N1倍，其中，N2/N1 是主線圈Nl與副線圈N2的繞數比，並且假設變壓器耦合係數是1。副線 圈N2將高強度脈衝電壓疊加到DC/AC變換器6的輸出上，以便將高強度 脈衝電壓施加到高壓放電燈La。電容器C4是高頻旁路電容，其阻止從變壓器Tl所生成的高壓脈衝返 回DC/AC變換器6的輸入端。電容器C4、變壓器Tl的副線圈N2以及高 壓放電燈La組成閉合串聯電路。當從變壓器Tl的副線圈N2生成高強度脈 衝電壓時，將其經由電容器C4施加到高壓放電燈La的兩端。
微機8形成輸出控制電路，微機8根據高壓放電燈La的狀態，輸出正 確地控制DC/DC轉換器4的開關元件Q2以及DC/AC變換器6的開關元件 Q3禾口Q6的控帝lJ信號。微機8監視流過電阻器Rs (其為電流檢測電阻5) 的負載電流，並且控制DC/DC轉換器4的開關元件Q2的接通佔空比，以 確保將最佳功率施加到高壓放電燈La。並且，微機8控制開關元件Q3和 Q6以低的頻率接通和斷開。
DC/DC轉換器4的輸出電壓由電阻器R4、 R5、 R6和R7的串聯電路分 壓，然後施加到比較器CP1的非反相輸入端。並且，施加到比較器CP1的 反相輸入端的是門限電壓，以便判決點亮狀態，其中該門限電壓是通過由 電阻器Rl、 R2和R3將控制電源電壓Vcc分壓而得到的。將開關元件Q8 與電阻器R3的兩端並聯。這樣，由於開關元件Q8的通斷受到從微機8輸 出的點亮判決信號的控制，變得能夠切換用於判決點亮狀態的門限電壓， 其中將該門限電壓施加到比較器CP1的反相輸入端。
當將高壓放電燈La點亮時，它的電燈阻抗很小，所以電容器C2上的 龜壓(其為DC/DC轉換器4的輸出)降低。如果到比較器CP1的非同相輸 入端的電壓(該電壓是通過對電容器C2上的電壓進行分壓所獲得的，並且 作為檢測電燈電壓Via)低於比較器CP1的反相輸入端的電壓，則比較器 CP1的輸出變成L (低)電平，並且判決高壓放電燈La處於已點亮狀態。 當未將高壓放電燈La點亮時，電燈阻抗高，所以電容器C2上的電壓(其 為DC/DC轉換器4的輸出)增加。如果到比較器CP1的非反相輸入端的電 壓(該電壓是通過對電容器C2上的電壓進行分壓所獲得的)等於或高於比 較器CP1的反相輸入端的電壓，則比較器CP1的輸出變成H (高)電平， 並且判決高壓放電燈La處於未點亮狀態。這樣，包括比較器CP1和分壓電 阻器R1到R7的電路可以作為點亮狀態判決電路。用單個電阻器來代替串 聯的電阻器R4到R6。
在所顯示的實施例中，比較器CP1判決電燈電壓，但是可以使用通過微機8的A/D轉換輸入埠 (未顯示)來獲得電燈電壓的任意軟體來進行 該判決。例如，將由電阻器R4到R7所分壓的電壓作為微機8的A/D轉換 輸入埠的數字值，並且可用於控制電燈功率並且與用於點亮判決的門限 比較，從而，辨別己點亮狀態和未點亮狀態。
圖2顯示了用於解釋該實施例的操作的流程圖。將初始門限Vth3設置 得高於開啟期間的電燈電壓Vs並且低於輝光放電期間的電燈電壓Vg。將 進行了點亮判決之後所設置的門限Vthl設置得高於額定電燈電壓Vr，並且 低於DC/DC轉換器4的輸入電源電壓VE。適於使初始門限Vth3低於在進 行了點亮判決之後所設置的門限Vthl，並且Vthl和Vth3的範圍為，例如， 150V<Vthl<300v並且30V<Vth3<200V。
具體地，在施加功率之後，微機接通開關元件Q8，以便將用於點亮判 決的門限電壓Vth設置為初始門限Vth3 (步驟S21)。在點亮判決步驟Sll， 將電燈電壓Vla與門限電壓Vth比較。如果Vth〉Vla (步驟Sll為是)，則 認為電燈La處於已點亮狀態，所以，在步驟S22中微機8斷開開關元件 Q8以便設置Vth=Vthl。然後，在步驟12中進行穩定點亮的控制，並且該 過程回到步驟Sll。如果不滿足Vtl^Vla (步驟S11為否)，則認為電燈La 處於未點亮狀態，所以微機8接通開關元件Q8以便設置Vth=Vth3，然後 在步驟S13中進行開啟的控制並且該過程回到步驟Sll。
第二實施例
圖3是本發明的第二實施例的電路圖。除了第一實施例的配置之外， 該實施例還包括用於判決電源電壓的比較器CP2以及分壓電阻器R8到 Rll，從而判決從DC電源E到DC/DC轉換器4的輸入電源電壓VE。由電 阻器R8到Rll的串聯電路對輸入電源電壓VE進行分壓，然後作為檢測電 源電壓Vb施加到比較器CP2的非反相輸入端。將參考電壓Vref施加到比 較器CP2的反相輸入端。如果Vb<Vref，則比較器CP2的輸出變成L電平， 隨後將其判決為能量中斷階段。通過有規律地監視比較器CP2的輸出，微 機8對開關元件Q8的通斷進行切換，以使得比較器CP1的反相輸入端的 輸出在能量中斷階段中變成Vth4，並且在穩定點亮階段中變成Vthl，並且 切換比較器CP1的門限以便確定點亮狀態。還可以使用單個電阻器來代替 串聯的電阻器R8到RIO。第二實施例中的電阻器Rl到R3與第一實施例中的電阻器R1到R3具有不同的阻值，以使得第一實施例中的Vth3與第二 實施例中的Vth4不同。
圖4是用於解釋該實施例的操作的流程圖。將穩定點亮階段的門限Vthl 設置得高於額定電燈電壓Vr，並且低於DC/DC轉換器4的輸入電源電壓 VE。將能量中斷階段期間的門限Vth4設置得高於額定電燈電壓Vr並且低 於能量中斷期間DC/DC轉換器4的輸入電源電壓VE'。適於使能量中斷階 段期間的門限Vth4低於穩定點亮階段期間的門限Vthl，並且Vthl和Vth2 的範圍為，例如，150V〈VthK300v並且100V<Vth4<200V。
具體地說，在施加功率之後，將用於點亮判決的門限電壓Vth設置為 Vthl (步驟S21)。在點亮判決步驟Sll，將電燈電壓Via與門限電壓Vth 比較。如果Vth〉Vla (步驟Sll為是)，則認為電燈La處於已點亮狀態，所 以在步驟S12中進行穩定點亮的控制。如果不滿足Vth〉Vla(步驟Sll為否)， 則認為電燈La處於未點亮狀態，所以微機8斷開開關元件Q8，以便設置 Vth=Vthl，然後在步驟S13中進行開啟的控制，並且該過程回到步驟Sll。 在穩定點亮的控制中，在步驟S14中將檢測的電源電壓Vb與參考電壓Vref 進行比較。如果Vref^Vb (步驟S14為是)，則認為處於能量中斷狀態，所 以微機8接通開關元件Q8以便設置Vth=Vth4。然後，在步驟S15中進行 能量中斷(燈光變暗)的控制並且該過程回到步驟Sll。如果在步驟S14 中不滿足Vref^Vb，則不認為處於能量中斷狀態，所以將Vth設置成Vthl。 然後，繼續穩定點亮的控制(步驟S16)，並且過程回到步驟Sll。
第三實施例
圖5是本發明的第三實施例的電路圖。除了第二實施例的配置之外， 由來自微機8的點亮判決信號來接通/斷開連接到電源E的電源偏壓電路的
開關元件Sw，從而反映用於判決點亮狀態的門限值的電源電壓VE的改變。
當開關元件Sw接通時，將根據DC電源E的DC電壓的偏壓電流經由電阻 器R12和R13的串聯電路供應到電阻器Rl和R2的連接點上，以便給予電 源電壓來可變地控制用於判決點亮狀態的門限值。即，可以以這樣一種方 式來配置該實施例，在該方式中門限電壓隨著電源電壓的降低而下降。可 以用單個電阻器來代替電阻器Rl和R2。
圖6是用於解釋上述第一和第二實施例的組合的流程圖。如第一實施例所示，將用於判決點亮狀態的初始門限預設為Vth3，然後其基於點亮判 決結果，隨著階段發展到穩定點亮階段而切換到Vthl。此後，當識別出能 量中斷階段後，將用於判決點亮狀態的門限改為Vth4。在該實施例中，可 以通過接通開關元件Sw和Q8兩者來獲得Vth4，並且可以通過斷開開關元 件Sw並且接通開關元件Q8來獲得Vth3。
將穩定點亮階段期間的門限Vthl設置得高於額定電燈電壓Vr，並且低 於從電源E到DC/DC轉換器4的輸入電壓VE。將初始門限Vth3設置得高 於開啟期間的電燈電壓Vs並且低於輝光放電期間的電燈電壓Vg。將能量 中斷階段期間的門限Vth4設置得高於額定電燈電壓Vr，並且低於能量中斷 期間DC/DC轉換器4的輸入電源電壓VE'。能量中斷階段期間的初始門限 Vth3和門限Vth4都低於穩定點亮階段期間的門限Vthl。例如，合適的電 壓滿足以下關係150V<Vthl<300v 、 30V<Vth3<200V 並且 100V<Vth4<200V。
第四實施例
圖7A到7C顯示了使用本發明的高壓放電燈點亮裝置的照明器具的示 例性配置。圖7A和7B顯示了使用HID電燈作為點光源的實例，並且圖 7C顯示了使用HID電燈作為聚光燈的實例，其中La表示高壓放電燈，附 圖標記81表示安裝有高壓放電燈的照明器具主體，附圖標記82表示電線 並且附圖標記83表示穩流器，該穩流器具有點亮裝置的電路。可以對多個 該照明器具進行組合以構成點亮系統。
雖然關於實施例來顯示並且描述了本發明，但是本領域的熟練技術人 員將理解在不脫離由附屬的權利要求所定義的本發明的範圍的前提下，可 以進行各種改變和修改。
權利要求
1、一種高壓放電燈點亮裝置，包括DC/DC轉換器，用於將DC電源的電源電壓轉換成期望的DC電壓並且將高壓放電燈穩定地點亮；DC/AC變換器，用於將所述DC電壓轉換成AC電壓；起始脈衝生成電路，用於生成所述高壓放電燈的開啟所需要的高壓；點亮狀態判決單元，用於通過檢測電燈電壓然後將所述電燈電壓的檢測值與預定的判決門限進行比較來判決所述高壓放電燈的已點亮/未點亮狀態；操作狀態切換控制單元，用於根據所述高壓放電燈的開啟、穩定點亮和能量中斷階段中的預定操作階段，將所述DC/DC轉換器、所述DC/AC變換器以及所述起始脈衝生成電路中的至少一個的操作狀態切換到另一個操作狀態，並且控制所述操作狀態，其中所述判決門限針對每個操作階段而改變。
2、 如權利要求l所述的裝置，其中，在高壓放電燈的所述預定操作階 段之中所述放電燈經歷起始脈衝的介質擊穿並且發生從輝光放電到電弧放 電的轉變的開啟操作階段中，在進行了所述電弧放電之後將所述判決門限 電壓設置得低於所述穩定點亮操作階段中的判決門限電壓。
3、 如權利要求2所述的裝置，其中，在所述放電燈開啟期間的操作階 段中，將所述判決門限電壓設置得明顯低於所述放電燈的輝光放電電壓。
4、 如權利要求1所述的裝置，還包括電源電壓判決電路，用於判決所述DC電源的電壓狀態，其中在所述預定操作階段之中所述DC電源的電源電壓低於預定值的 能量中斷操作階段中，將所述判決門限電壓設置得低於所述穩定點亮操作 階段中的判決門限電壓。
5、 如權利要求4所述的裝置，其中，在所述能量中斷操作階段中，根 據所述DC電源的電源電壓的降低，將所述判決門限電壓設置得相對低。
6、 一種具有權利要求1到5中的任意一個所述的高壓放電燈點亮裝置 的照明器具。
全文摘要
一種高壓放電燈點亮裝置包括DC/DC轉換器，用於將DC電源的電源電壓轉換成期望的DC電壓並且將高壓放電燈穩定地點亮；DC/AC變換器，用於將該DC電壓轉換成AC電壓；起始脈衝生成電路，用於生成該高壓放電燈的開啟所需要的高壓。此外，該高壓放電燈點亮裝置包括點亮狀態判決單元，用於判決該高壓放電燈的已點亮/未點亮狀態；操作狀態切換控制單元，用於根據該高壓放電燈的開啟、穩定點亮和能量中斷階段中的預定操作階段，將DC/DC轉換器、DC/AC變換器以及起始脈衝生成電路中的至少一個的操作狀態切換到另一個操作狀態。
文檔編號H05B41/288GK101652012SQ20091016670
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月14日 優先權日2008年8月15日
發明者山原大輔, 強力健史, 松崎宣敏, 鴨井武志 申請人:松下電工株式會社