专利名称：放电灯点亮装置及照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过使开关元件通断而将对交流电源进行整流滤波后得到的直流电源变换为交流输出的放电灯点亮装置及照明设备。
背景技术：
在现有技术中，作为用于放电灯点亮装置的逆变装置，有一种备有图8所示电路结构的型式，该电路的结构为，由二极管电桥之类的整流电路RE进行全波整流，由逆变电路INV将整流电路RE的直流输出电压变换为高频交流输出后，供给放电灯等灯负载L，并在逆变电路INV的后级侧设有谷值限幅电路(埋谷电路)1。
如进行更具体的说明，则逆变电路INV具有如下的结构通过与整流电路RE的正极侧输出连接的阻抗要素Z(可以是电容器、电感器、电阻器的任何一种，也可以是这些元件的组合)将正极侧的开关元件Q1和负极侧的开关元件Q2的串联电路连接在整流电路RE的直流输出端之间，进一步将由电容器C2、C3及电感器L1构成的串联谐振电路与开关元件Q2的串联电路连接在整流电路RE的直流输出端之间，并将灯负载L与电容器C2并联连接。
谷值限幅电路1，具有如下的结构将使用于谷值限幅的整流电容器Ca(以下，简称为电容器)通过电感器La与阴极连接于开关元件Q1和阻抗要素Z的连接点的二极管Da的阳极侧连接的串联电路、使用于谷值限幅的整流电容器Cb(以下，简称为电容器)通过电感器Lb与阳极连接于整流电路RE的负极侧输出的二极管Dc的阴极侧连接的串联电路及电容器Cc与逆变电路INV的两个开关元件Q1、Q2的串联电路并联连接，并将阳极连接于开关元件Q1、Q2的连接点的二极管Db的阴极与二极管Da和电感器La的连接点连接，将阴极连接于开关元件Q1、Q2的连接点的二极管Dd的阴极与二极管Dc和电感器Lb的连接点连接。电容器Ca、Cb是电解电容器，具有远大于电容器Cc的电容值。对各开关元件Q1、Q2，假定采用MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，但也可以采用将二极管以反并联方式连接的双极型晶体管。
两个开关元件Q1、Q2，在图中未示出的适当的控制电路的控制下，以高频交替地通断。因此，当开关元件Q2接通时，从整流电路RE或谷值限幅电路1沿电容器C3、灯负载L及电容器C2、电感器L1、开关元件Q2的路径流过谐振电流，而当开关元件Q1接通时，使电容器C3放出电荷并沿阻抗要素Z、开关元件Q1、电感器L1、灯负载L及电容器C2、电容器C3的路径流过谐振电流。
这里，在谷值限幅电路1中，当开关元件Q1接通时，通过二极管Db、电感器La对电容器Ca进行充电，当开关元件Q2接通时，通过电感器Lb、二极管Dd对电容器Cb进行充电。在灯正常点亮时，谷值限幅电路1的输出即电压Vdc(＝开关元件Q1、Q2的串联电路的两端电压)，如图2(a)所示，具有使波形与交流电压AC的整流电压Vre(整流电路RE的直流输出)的峰部相同的峰部电压Vdc1和电压与由电容器Ca、Cb滤波后的电压相等的谷部电压Vdc2交替反复的波形。即，由于整流电压Vre的峰部高谷部低，如在逆变电路INV的电源中只使用了谷值限幅电路1，则将使从逆变电路INV向灯负载L供给的电流以整流电压Vre的峰部大谷部小的形式变化。其次，如在逆变电路INV的电源中只使用了来自交流电源AC的输入，则逆变电路INV中的谐振条件将随整流电压Vre的变化而变化，因整流电压Vre的变化引起的对灯负载L的供给电流的变化，将以整流电压Vre高时向灯负载L供给的电流少而整流电压Vre低时向灯负载L供给的电流多的方式变化。就是说，与整流电压Vre的变化对应的向灯负载L供给的电流的变化模式，可以通过采用与来自交流电源AC的输入反相的谷值限幅电路1而将电流波形的峰值减低，其结果是，从逆变电路INV向灯负载L供给的电流的波形，变为其峰值在整流电压Vre的峰部和谷部之间的形状，因而使负载电流的变化减小。
进一步，在谷值限幅电路1中，由于使滤波电容器Ca、Cb的充电电流分别流过开关元件Q1、Q2，所以可以减低开关元件Q1、Q2的应力。另外，在对开关元件Q1、Q2进行了频率控制、负载控制的情况下，由于从输入侧看去时对电容器Ca、Cb的充电电流基本保持一定，所以能够减小负载电流的变化，而且还可以减小输入电流的畸变恶化。换句话说，可以扩展控制范围。此外，当投入电源时(直到使逆变电路INV动作的期间)，对因交流电源AC的阻抗分量和电容值小的电容器Cc引起的开关元件Q1、Q2两端的电压Vdc的升压，由于通过二极管Dd、Db与电容器Ca、Cb串联连接，所以也能对电压Vdc的升压进行抑制。
另外，作为其他的电路结构，还有一种将图8的阻抗要素Z置换为二极管并按正向从整流电路RE连接到谷值限幅电路1的形式，在这种电路结构中，当开关元件Q2在整流电压Vre的峰部接通时在通过电容器C3的路径上流过电流，但在谷部则不流过该电流，从而使逆变电路INV中的谐振条件随整流电压Vre的变化而变化。因此，因整流电压Vre的变化而产生的对灯负载的供给电流，将以整流电压Vre高时供给的电流少而整流电压Vre低时供给的电流多的方式变化。于是，与上述图8的现有例一样，与整流电压Vre的变化对应的向灯负载L供给的电流的变化模式，可以通过设置与来自交流电源AC的输入反相的谷值限幅电路1而将向灯负载L供给的电流的变化减小，此外，还可以减低开关元件Q1、Q2的应力。另外，作为其他的电路结构，还有一种在逆变电路INV中采用了半桥式电路的形式。(例如，参照专利文献1)进一步，图9示出具有多个灯负载L的放电灯点亮装置的电路结构，备有由阴极与整流电路RE的负载侧输出连接的二极管D17、阴极与二极管D17的阳极连接而阳极连接于谷值限幅电路1的负极侧的二极管D18及与二极管D18并联连接的电容器C22构成的阻抗要素Z，并将包含灯负载L的多个负载谐振电路K连接在二极管D17、D18的连接点和开关元件Q1、Q2的连接点之间，各负载谐振电路K，由电容器C2、C3、电感器L1的串联电路和与电容器C2并联连接的灯负载L构成。此外，谷值限幅电路1，将图8的电感器La、Lb去掉，并置换为插接在开关元件Q1、Q2的连接点与二极管Db、Dd的连接点之间的电感器Lab。
另外，在照明设备中，提供着安装了上述放电灯点亮装置的型式。
特开平9-260077号公报(段落序号 ～ ，图1～图6)发明内容(发明要解决的课题)在上述现有的放电灯点亮装置中，兼用着输入电流畸变改善电路和对负载的高频供电电路，在图8的结构中，可以根据由开关元件Q1、二极管Db、电感器La、及开关元件Q2、二极管Dd、电感器Lb构成的削波电路的输出与由开关元件Q1、Q2、电感器L1、电容器C2、隔直电容器C3、阻抗要素Z构成的逆变电路的各电力消耗的平衡改变作为谷值限幅电路1的输出的电压Vdc的状态。灯正常点亮时的电压Vdc(参照图2(a))，具有使波形与交流电压AC的整流电压Vre的峰部相同的峰部电压Vdc1和电压与由电容器Ca、Cb滤波后的电压相等的谷部电压Vdc2交替反复的波形。与此不同，在从起动到灯负载L点亮的期间，为延长灯的使用寿命而进行的灯丝预热时及无负载时(灯负载L全部去掉)，与正常点亮时相比为轻负载，该轻负载时及灯寿命末期时的电压Vdc(参照图2(b)的2点锁线)比整流电压Vre的峰值高，峰部电压Vdc1与谷部电压Vdc2的差值变小，与灯正常点亮时的电压Vdc相比，升压到高电压，因而有可能使构成放电灯点亮装置的电子部件(例如，电容器Ca、Cb、开关元件Q1、Q2等)的耐压超过容许值而导致损坏。此外，如为防止损坏而采用高耐压部件则将使成本提高。进一步，在灯的寿命末期，在灯负载L两端的灯丝之间不放电的状态下在灯丝上仍继续流过预热电流，并将继续进行电压Vdc的升压动作。
进一步，在这种兼用了输入电流畸变改善电路和对负载的高频供电电路的电路中，交流电源AC的电源电压变化对电压Vdc的影响大，在图2(a)所示的灯正常点亮时的电压Vdc波形中，交流电压AC的整流电压Vre的峰部与电压Vdc的峰部电压Vdc1的波形相同，因而电源电压将直接影响到电压Vdc。就是说，如电源电压升高，则电压Vdc也升高。因此，当交流电源AC的电源电压增加时，有可能在上述升压动作的同时使电压Vdc进一步升高。
另外，图10中示出的灯点亮时的谐振曲线Y1、Y2、Y3。表示交流电源AC的电源电压为额定值、额定值×0.9、额定值×0.8的各种情况下的各谐振曲线，当交流电源AC的电源电压大幅度降低时，如继续进行点亮动作，则电源电压降低得越多谐振曲线越是向高频侧移动，谐振曲线Y1～Y3的各同相频率f01、f02、f03，也是电源电压降低得越多越是向高频侧移动，因而与逆变电路INV的动作频率finv相比，存在着f01＜f02＜finv＜f03的关系。另外，当逆变电路INV的动作频率finv低于同相频率时为相位超前区域，当高于同相频率时为相位滞后区域，所以，在谐振曲线Y3上为相位超前区域的动作，在开关元件Q1、Q2上将产生过大的应力。如相位超前区域内的动作时间长，则有可能因开关元件Q1、Q2的热损坏而使点亮装置也遭到损坏。
本发明是鉴于上述问题而开发的，其目的是提供一种在轻负载时、灯寿命末期时及电源电压升高时能够防止装置损坏且因可以采用低耐压部件而使成本降低的放电灯点亮装置及照明设备。
(解决课题的手段)本发明第1部分的放电灯点亮装置，备有对交流电源进行整流的整流电路、与整流电路的输出端连接并将直流电源变换为高频输出后供给灯负载的逆变电路，该放电灯点亮装置的特征在于逆变电路，由相互串联连接并交替通断的第1及第2开关元件、插装在整流电路的直流输出端之间和两开关元件的串联电路之间的阻抗要素、备有电容器及电感器并将与阻抗要素的串联电路连接在至少一个开关元件的两端子之间同时用于取出对灯负载的输出的谐振电路构成，还备有谷值限幅电路，将第1及第2整流元件的串联电路以反并联的方式与第1开关元件的两端连接，将第1电感器与第1滤波电容器的串联电路连接在第1及第2整流元件的连接点和第2开关元件上的与第1开关元件的连接点的相反一侧的端子之间，将第3及第4整流元件的串联电路以反并联的方式与第2开关元件的两端连接，将第2电感器与第2滤波电容器的串联电路连接在第3及第4整流元件的连接点和第1开关元件上的与第2开关元件的连接点的相反一侧的端子之间；及控制电路，根据由第1及第2滤波电容器中的至少一个滤波后的电压的变化改变第1及第2开关元件的动作频率从而抑制第1及第2开关元件的串联电路的两端电压的升压。
按照本发明，在轻负载时、灯寿命末期时及电源电压升高时能够防止装置损坏，且因可以采用低耐压部件而使成本降低。
本发明第2部分的放电灯点亮装置，备有对交流电源进行整流的整流电路、与整流电路的输出端连接并将直流电源变换为高频输出后供给灯负载的逆变电路，该放电灯点亮装置的特征在于逆变电路，由相互串联连接并交替通断的第1及第2开关元件、插装在整流电路的直流输出端之间和两开关元件的串联电路之间的二极管、备有电容器及电感器并将与二极管的串联电路连接在至少一个开关元件的两端子之间同时用于取出对灯负载的输出的谐振电路构成，还备有谷值限幅电路，将第1及第2整流元件的串联电路以反并联的方式与第1开关元件的两端连接，将第1电感器与第1滤波电容器的串联电路连接在第1及第2整流元件的连接点和第2开关元件上的与第1开关元件的连接点的相反一侧的端子之间，将第3及第4整流元件的串联电路以反并联的方式与第2开关元件的两端连接，将第2电感器与第2滤波电容器的串联电路连接在第3及第4整流元件的连接点和第1开关元件上的与第2开关元件的连接点的相反一侧的端子之间；及控制电路，根据由第1及第2滤波电容器中的至少一个滤波后的电压的变化改变第1及第2开关元件的动作频率从而抑制第1及第2开关元件的串联电路的两端电压的升压。
按照本发明，在轻负载时、灯寿命末期时及电源电压升高时能够防止装置损坏，且因可以采用低耐压部件而使成本降低。
本发明第3部分的放电灯点亮装置，备有对交流电源进行整流的整流电路、与整流电路的输出端连接并将直流电源变换为高频输出后供给灯负载的逆变电路，该放电灯点亮装置的特征在于逆变电路，是由相互串联连接并交替通断的第1及第2开关元件、备有电容器及电感器并连接在至少一个开关元件的两端子之间同时用于取出对灯负载的输出的谐振电路构成的半桥式电路，还备有谷值限幅电路，将第1及第2整流元件的串联电路以反并联的方式与第1开关元件的两端连接，将第1电感器与第1滤波电容器的串联电路连接在第1及第2整流元件的连接点和第2开关元件上的与第1开关元件的连接点的相反一侧的端子之间，将第3及第4整流元件的串联电路以反并联的方式与第2开关元件的两端连接，将第2电感器与第2滤波电容器的串联电路连接在第3及第4整流元件的连接点和第1开关元件上的与第2开关元件的连接点的相反一侧的端子之间；及控制电路，根据由第1及第2滤波电容器中的至少一个滤波后的电压的变化改变第1及第2开关元件的动作频率从而抑制第1及第2开关元件的串联电路的两端电压的升压。
按照本发明，在轻负载时、灯寿命末期时及电源电压升高时能够防止装置损坏，且因可以采用低耐压部件而使成本降低。
本发明第4部分，其特征在于在本发明的第1部分～第3部分的任何一部分中，将第3电感器插装在第1及第2整流元件的串联电路和第3及第4整流元件的串联电路的连接点之间，并由第3电感器置换第1及第2电感器的全部或一部分。
按照本发明，可以将第1及第2电感器置换为1个电感器，或可以使各电感器小型化。
本发明第5部分，其特征在于在本发明的第1部分～第3部分的任何一部分中，备有检测灯负载的寿命末期状态的装置、及当检测出灯负载的寿命末期状态时使逆变电路的动作停止的装置。
按照本发明，可以防止在灯负载的寿命末期时预热电流继续流过灯丝的情况下所担心的灯丝的发热，从而可以避免产生热应力。
本发明第6部分，其特征在于在本发明的第5部分中，备有检测无负载状态的装置、及当检测出无负载状态时使逆变电路的动作停止的装置或使逆变电路进行间歇动作的装置。
按照本发明，可以减低无负载时的不必要的电力消耗。
本发明第7部分，其特征在于在本发明的第1部分～第3部分的任何一部分中，备有当由第1及第2滤波电容器滤波后的电压超过了规定电压时保护逆变电路的装置。
按照本发明，当因负载异常及部件故障而产生异常升压时，可以进行对逆变电路的保护动作，以防放电灯点亮装置损坏。
本发明第8部分，其特征在于在本发明的第1部分～第3部分的任何一部分中，将多个谐振电路相互并联连接，并备有从各谐振电路取出输出的多个灯负载，还备有检测各灯负载的寿命末期状态的装置、及当检测出1个以上的任何灯负载的寿命末期状态时使逆变电路的动作停止的装置。
按照本发明，即使多个灯负载中有1个到达寿命末期状态时，也可以防止在预热电流继续流过灯丝的情况下所担心的灯丝的发热，从而可以避免产生热应力。
本发明第9部分，其特征在于在本发明的第1部分～第3部分的任何一部分中，备有当交流电源的电压降低到使逆变电路在相位超前区域内动作的电压以下时使逆变电路的动作停止的装置或使逆变电路进行间歇动作的装置。
按照本发明，伴随着交流电源的电压降低，可以避免逆变电路在相位超前区域内动作时在逆变电路中产生的应力。可望提高可靠性。
本发明第10部分的照明设备，其特征在于安装了本发明的第1部分～第3部分的任何一部分所述的放电灯点亮装置。
按照本发明，可以取得与本发明第1部分～第9部分的任何一部分相同的效果。
如上所述，在本发明中，备有进行反馈控制的控制电路，根据逆变电路内的电压变化改变开关元件的动作频率从而抑制逆变电路内的电压的升高，所以，具有在轻负载时、灯寿命末期时及电源电压升高时能够防止装置损坏且因可以采用低耐压部件而使成本降低的效果。
图1是表示本发明实施方式1的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图2示出该放电灯点亮装置的电压波形，图2(a)是灯正常点亮时波形，图2(b)是轻负载时及灯寿命末期时的波形。
图3是表示本发明实施方式2的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图4是表示本发明实施方式3的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图5是表示本发明实施方式4的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图6是表示本发明实施方式5的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图7是表示本发明实施方式6的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图8是表示现有的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图9是表示现有的备有多个负载的放电灯点亮装置的电路结构的图。
图10是表示放电灯点亮装置的与不同的电源电压对应的逆变电路的动作频率的图。
符号说明1-谷值限幅电路；2-逆变控制电路；3-控制电源电路；AC-交流电源；RE-整流电路；FB-反馈控制电路；INV-逆变电路；Q1、Q2-开关元件；L-灯负载；Z-阻抗要素；C2、C3、Ca、Cb、Cc-电容器；L1、La、Lb-电感器；Da、Db、Dc、Dd-二极管。
具体实施例方式
以下，根据
本发明的实施方式。
(实施方式1)图1示出的本实施方式的放电灯点亮装置的电路结构及基本动作，与现有例的图8大致相同，只是在现有的放电灯点亮装置中设置了逆变控制电路2、从整流电压Vre向逆变控制电路2等供给电源的控制电源电路3，对相同的结构标以同一符号而将说明省略。逆变控制电路2，备有反馈控制电路FB，输入谷值限幅电路1的电感器La和电容器Ca的串联电路两端的电压作为谷部电压检测信号S1，并从谷部电压检测信号S1检测由电容器Ca滤波后的电压即电压Vdc的谷部电压Vdc2(参照图2(a)、图2(b))。然后，反馈控制电路FB，分别输出根据谷部电压Vdc2改变了动作频率的驱动信号SH、SL，从而执行驱动逆变电路INV的开关元件Q1、Q2进行通断动作的反馈控制。这时，如谷部电压Vdc2升高(如谷部电压检测信号S1大)，则通过提高动作频率并使动作频率远离同相频率而将谷部电压Vdc2控制为向减低的方向变化，从而使电压Vdc降低。相反，如谷部电压Vdc2降低(如谷部电压检测信号S1小)，则通过减低动作频率并使动作频率趋近同相频率而将谷部电压Vdc2控制为向升高的方向变化，从而使电压Vdc增加。
因此，以往在轻负载时及灯寿命末期时的电压Vdc，如图2(b)的电压Vdc(2点锁线)所示，与电源电压(整流电压Vre)小相比显著升高，但是，本实施方式的电压Vdc，如图2(b)的电压Vdc(实线)所示，通过由逆变控制电路2进行上述反馈控制，可以抑制在轻负载时及灯寿命末期时的升压，从而能防止部件的损坏。
另外，由于逆变控制电路2将谷部电压检测信号S1用作反馈信号，所以使对电压Vdc的升压抑制效果进一步提高。其原因是，如将轻负载时及灯寿命末期时的峰部电压Vdc1的升高部分与谷部电压Vdc2的升高部分进行比较，则可以清楚地看出谷部电压Vdc2的升高部分要大得多。
进一步，借助于上述反馈控制对电压Vdc的升压抑制效果，可以减低对构成放电灯点亮装置的电子部件的施加电压，因而可以对电子部件使用低耐压部件，从而能降低放电灯点亮装置的成本。此外，即使是灯正常点亮时的交流电源AC的电源电压变化，也同样能将电压Vdc大致控制为一定值，因而可以将灯负载L的输出大致保持一定。
(实施方式2)图3示出实施方式1的放电灯点亮装置的具体电路结构，逆变控制电路2，备有半桥式驱动IC即控制IC1(在本实施方式中，为ST微电子生产的L6574)。此外，在交流电源AC与整流电路RE之间连接滤波电路F，在整流电路RE的输出端子之间连接电容器C10，并从整流电路RE的正极侧输出端到逆变电路INV按正向连接着二极管D10。阻抗要素Z，由二极管D11和电容器C11的并联电路构成，二极管D11，从整流电路RE到谷值限幅电路1按正向连接。逆变电路INV，由FET构成开关元件Q1、Q2，开关元件Q1，在栅极-源极之间连接电阻R11，并通过电阻R10将栅极连接于控制IC1的高位侧输出引脚P15，同时在栅极-漏极之间连接电容器C24，开关元件Q2，在栅极-源极之间连接电阻R13，并通过电阻R12将栅极连接于控制IC1的低位侧输出引脚P11。其中，引脚P14，与高位侧的开关元件Q1的源极连接，并在其与引脚P16之间连接着自举电容器C21。
以下，对采用了控制IC1(L6574)的逆变电路INV的结构、动作进行说明。首先，为点亮灯负载L，在用于设定产生起动电压的起动时频率的起动时频率设定引脚P2上施加恒定电压，并根据由连接于起动时频率设定引脚P2的电阻R14和电容器C12的串联电路及电阻R15决定的电流及时间常数设定起动时频率。这时，如流过起动时频率设定引脚P2的电流大则使起动时的频率提高，如电流小则使起动时的频率减低。此外，预热时间由连接于预热时间设定引脚P1的电容器C22设定，并由连接于振荡频率设定引脚P3的电容器C23设定设置在内部的振荡器的振荡频率。而引脚P13是NC(不连接)引脚。
在用于设定灯负载L的点亮时频率的点亮频率设定引脚P4上施加恒定电压，如流过点亮频率设定引脚P4的电流大则使点亮频率提高，如电流小则使点亮频率减低。
引脚P5～P7，构成控制IC1内部装有的运算放大器的各端子，引脚P5是运算放大器的输出端子，引脚P6是运算放大器的反相输入端子，引脚P7是运算放大器的同相输入端子，输出引脚P5，通过电阻R17及二极管D12连接于引脚P4，二极管D12以与输出引脚P5的输出相反的方向连接。在输出引脚P5-输入引脚P6之间，连接电阻R18和电容器C13的并联电路，将电阻R19、R20的串联电路与反相输入引脚P6连接，并将电容器C14与电阻R20并联连接，同相输入引脚P7与点亮频率设定引脚P4连接。然后，将谷部电压检测信号S1通过电阻R21输入到电阻R19、R20的连接点，由谷部电压检测信号S1调整输出引脚P5的运算放大器输出，并根据输出引脚P5的运算放大器输出通过二极管D12、电阻R17改变流过点亮频率设定引脚P4的电流的抽出量，从而改变灯负载L的点亮时频率。接着，分别从引脚P15、P11输出根据谷部电压Vdc2改变了动作频率的驱动信号SH、SL。如上所述，通过进行采用了谷部电压检测信号S1的反馈控制而改变逆变电路的动作频率从而将电压Vdc控制为一定值，所以，即使在轻负载时、灯寿命末期时及电源AC的电压电源电压变动时，也可以抑制电压Vdc的升高，因而能够防止部件的损坏。
以下，对用于检测灯负载L的寿命末期的灯寿命末期检测电路2a进行说明。灯寿命末期检测电路2a，用于检测灯负载L的寿命末期，该电路包括连接在灯负载L和电感器L1的连接点与整流电路RE的负极侧输出之间的电阻R22、R23的串联电路、连接在电阻R22、R23的连接电与控制IC1的停止引脚P8之间的电容器C15、二极管D14和齐纳二极管ZD1的串联电路、通过电容器C15与电阻R23并联连接的二极管D13、通过二极管D14与二极管D13并联连接的电阻R24及滤波用电容器C16、通过齐纳二极管ZD1与电容器C16并联连接的电容器C17及电阻R25。灯寿命末期检测电路2a的输出(齐纳二极管ZD1和电阻R25的连接点)，与控制IC1的停止引脚P8连接，当对停止引脚P8输入信号时，控制IC1停止驱动信号SH、SL的输出。另外，在灯负载L的寿命末期时灯电压升高，所以灯寿命末期检测电路2a将检测到的灯电压变换为直流电压后施加于电容器C16，如电容器C16的两端电压超过由齐纳二极管ZD1的齐纳电压设定的阈值，则检测到灯寿命末期，并向控制IC1的停止引脚P8输出逆变动作停止信号。因此，在灯负载L的寿命末期时，逆变控制电路2可以迅速地将逆变电路INV转移到停止状态，因而可以避免因灯丝发热而产生的热应力。
以下，说明控制电源电路3。控制电源电路3，用于向逆变控制电路2供给电源，该电路包括与电感器L1进行磁耦合且一端与整流电路RE的负极侧输出连接的二次线圈L10、连接在二次线圈L10的另一端与控制IC1的电源引脚P12之间的二极管D15和电阻R26的串联电路、连接在阻抗要素Z的输出侧与电源引脚P12之间的电阻R27、连接在电源引脚P12与GND(接地)引脚P10之间的齐纳二极管ZD2和滤波用电容器C18的并联电路，GND引脚P10，与整流电路RE的负极侧输出连接。于是，在灯负载L点亮时，向电源引脚P12供给的电力，从通过了电阻R26的路径和通过了电阻R27的路径的两个系统供给，所以可以向逆变控制电路2供给足以使逆变电路INV继续动作的电力。具体地说，将电感器L1的二次线圈L10的感应电压通过二极管D15和电阻R26供给电源引脚P12，并且还将整流电路RE的输出通过电阻R27供给电源引脚P12，电源电压，由齐纳二极管ZD2决定。
与此相反，在无负载时，仅由通过了电阻R27的一个系统的路径向电源引脚P12供给电力。该通过了电阻R27供给的电力，是可以由逆变控制电路2将逆变电路INV起动的电力，但不是能足以使其继续动作的电力，因而使逆变电路INV进行反复起动的间歇动作。另外，在已通过灯负载L进行了上述通过电阻R27的电力供给的情况下，因无负载时对电源引脚P12的电力供给为零，所以，使逆变电路INV停止。这样，由于在无负载时使逆变电路INV进行间歇动作或停止，所以不会使电压Vdc升高，进一步可以减低不必要的电力消耗。
另外，在上述控制电源电路3中，当交流电源AC的电源电压降低时，使电压Vdc降低，因而使通过电阻R27供给的电力减低，进一步也使对灯负载L的输出降低，所以，从二次线圈L10通过电阻R26供给的电力也减低。因此，当交流电源AC的电源电压在使逆变电路INV在相位滞后区域内动作的最低电压以上时，控制电源电路3，供给可以使逆变控制电路2动作的电压以上的电力，因此逆变控制电路2使逆变电路INV正常动作，相反，当交流电源AC的电源电压在使逆变电路INV在相位滞后区域内动作的最低电压以下时，控制电源电路3，供给使逆变控制电路2不能继续动作的电力，因此进行使逆变电路INV的动作反复起动的间歇动作，或使其变为停止状态。因此，伴随着交流电源AC的电源电压的降低，当逆变电路INV在相位超前区域内动作时可以避免在开关元件Q1、Q2中产生大的应力，因而可以提供可靠性更高的放电灯点亮装置。
以下，说明异常电压检测电路2b。异常电压检测电路2b，用于检测电压Vdc的异常电压，该电路由连接在控制IC1的复位引脚P9与谷部电压检测信号S1输出之间的电阻R28、连接在控制IC1的复位引脚P9与整流电路RE的负极侧输出之间的电阻R29和电容器C20的并联电路构成，当对复位引脚P9输入信号时，控制IC1将逆变动作复位。然后，当输入到异常电压检测电路2b的谷部电压检测信号S1(即电压Vdc的谷部电压Vdc2)超过按控制IC的规格设定的阈值时，控制IC1将逆变电路INV的动作复位而返回初始状态(灯预热状态)。因此，当因负载异常及部件故障而使电压Vdc异常升高时，可以将逆变电路INV复位而进行保护动作，以防放电灯点亮装置损坏。在不进行这种保护动作的情况下，将使电容器Ca、Cb的两端电压超过额定电压，从而使电容器Ca、Cb的内部温度上升同时使内部压力升高，并有可能将防爆阀冲开而发出破裂声，同时还可能使内部气体漏向外部。此外，当检测出电压Vdc的异常电压时如想要将逆变电路INV的动作停止，只需将异常电压检测电路2b的输出与输入信号时使驱动信号SH、SL的输出停止的控制IC1的引脚P8连接即可。
(实施方式3)图4的实施方式，具有将实施方式1的电路(参照图1)中的阻抗要素Z置换为二极管D11的结构。在这种电路结构中，当开关元件Q2在整流电压Vre的峰部接通时在通过电容器C3的路径上流过电流，但在谷部则不流过该电流，从而使逆变电路INV中的谐振条件随整流电压Vre的变化而变化。因此，因整流电压Vre的变化而产生的对灯负载的供给电流，将以整流电压Vre高时供给的电流少而整流电压Vre低时供给的电流多的方式变化。于是，与上述图8的现有例一样，与整流电压Vre的变化对应的向灯负载L供给的电流的变化模式，可以通过设置与来自交流电源AC的输入反相的谷值限幅电路1而将向灯负载L供给的电流的变化减小，此外，还可以减低开关元件Q1、Q2的应力。
另外，逆变控制电路2，与实施方式1一样，如谷部电压Vdc2升高(如谷部电压检测信号S1大)，则通过提高动作频率并使动作频率远离同相频率而将谷部电压Vdc2控制为向减低的方向变化，从而使电压Vdc降低。相反，如谷部电压Vdc2降低(如谷部电压检测信号S1小)，则通过减低动作频率并使动作频率趋近同相频率而将谷部电压Vdc2控制为向升高的方向变化，从而使电压Vdc增加。因此，通过由逆变控制电路2进行上述反馈控制，可以抑制在轻负载时及灯寿命末期、及电源AC的电源电压变化时的升压，从而能防止部件的损坏。
(实施方式4)图5的实施方式，具有如下的结构将一对开关元件Q1、Q2的串联电路、一对电容器Ce、Cf的串联电路、一对二极管De、Df的串联电路连接在谷值限幅电路1的两端之间，将电容器Ce、Cf的连接点与二极管De、Df的连接点连接，在该连接点与开关元件Q1、Q2的连接点之间插入了由电感器L1和电容器C2的串联电路构成的谐振电路，并将灯负载L连接在电容器C2的两端之间。此外，还以反并联的方式将开关元件Q1、Q2的串联电路与二极管D1、D2的串联电路连接。即，构成半桥式的逆变电路INV。另外，在本实施方式中，由二极管Db、Dd构成阻抗要素Z，于是，与上述图8的现有例一样，与整流电压Vre的变化对应的向灯负载L供给的电流的变化模式，可以通过设置与来自交流电源AC的输入反相的谷值限幅电路1而将向灯负载L供给的电流的变化减小，此外，还可以减低开关元件Q1、Q2的应力。
另外，逆变控制电路2，与实施方式1一样，如谷部电压Vdc2升高(如谷部电压检测信号S1大)，则通过提高动作频率并使动作频率远离同相频率而将谷部电压Vdc2控制为向减低的方向变化，从而使电压Vdc降低。相反，如谷部电压Vdc2降低(如谷部电压检测信号S1小)，则通过减低动作频率并使动作频率趋近同相频率而将谷部电压Vdc2控制为向升高的方向变化，从而使电压Vdc增加。因此，通过由逆变控制电路2进行上述反馈控制，可以抑制在轻负载时及灯寿命末期、及电源AC的电源电压变化时的升压，从而能防止部件的损坏。
(实施方式5)图6的实施方式中示出的谷值限幅电路1，将实施方式1～4中示出的谷值限幅电路1的电感器La、Lb去掉，并置换为插接在开关元件Q1、Q2的连接点与二极管Db、Dd的连接点之间的电感器Lab。该电感器Lab，插入到滤波用电容器Ca、Cb的充电路径上，由于只用1个电感器，因而有利于小型化。在上述各实施方式中使用的谷值限幅电路1，都可以置换为如本实施方式所示的结构。
另外，在图6中，在整流电路RE的直流输出端的正极侧与逆变电路INV之间，插入了一个用于阻止反向电流的二极管16。
(实施方式6)图7的实施方式的基本电路结构及动作与实施方式2相同，但备有由电感器L1和电容器C2、C3的串联电路及与电容器C2并联连接的灯负载L构成的多个负载谐振电路K。此外，还具有由阴极与整流电路RE的负载侧输出连接的二极管D17、阴极与二极管D17的阳极连接而阳极连接于谷值限幅电路1的负极侧的二极管D18及与二极管D18并联连接的电容器C22构成的阻抗要素Z，进一步，谷值限幅电路1，与实施方式5一样，具有插接在开关元件Q1、Q2的连接点与二极管Db、Dd的连接点之间的电感器Lab。
多个负载谐振电路K，相互并联连接，为精确地检测多个负载谐振电路K的灯负载L的寿命末期，灯寿命末期检测电路2a，对每个负载L备有由电阻R22、R23、电容器C15、二极管D13、D14构成并用于检测灯电压的灯电压检测电路20a，各灯电压检测电路20a的输出，通过二极管D14的OR(“或”)电路施加于电容器C16，如电容器C16的两端电压超过由齐纳二极管ZD1的齐纳电压设定的阈值，则检测到灯寿命末期，并向控制IC1的引脚P8(参照图3)输出逆变动作停止信号。因此，至少在任何一个灯负载L的寿命末期都可以检测灯电压的升高，逆变控制电路2，可以迅速地将逆变电路INV转移到停止状态，因而可以避免因灯丝发热而产生的热应力。
另外，只要是安装了实施方式1～6的任何一种放电灯点亮装置的照明设备，都可以取得与实施方式1～6的任何一个相同的效果。
权利要求
1.一种放电灯点亮装置，备有对交流电源进行整流的整流电路、与整流电路的输出端连接并将直流电源变换为高频输出后供给灯负载的逆变电路，其特征在于逆变电路，由相互串联连接并交替通断的第1及第2开关元件、插装在整流电路的直流输出端之间和两开关元件的串联电路之间的阻抗要素、备有电容器及电感器并将与阻抗要素的串联电路连接在至少一个开关元件的两端子之间同时用于取出对灯负载的输出的谐振电路构成，还备有谷值限幅电路，将第1及第2整流元件的串联电路以反并联的方式与第1开关元件的两端连接，将第1电感器与第1滤波电容器的串联电路连接在第1及第2整流元件的连接点和第2开关元件上的与第1开关元件的连接点的相反一侧的端子之间，将第3及第4整流元件的串联电路以反并联的方式与第2开关元件的两端连接，将第2电感器与第2滤波电容器的串联电路连接在第3及第4整流元件的连接点和第1开关元件上的与第2开关元件的连接点的相反一侧的端子之间；及控制电路，根据由第1及第2滤波电容器中的至少一个滤波后的电压的变化改变第1及第2开关元件的动作频率从而抑制第1及第2开关元件的串联电路的两端电压的升压。
2.一种放电灯点亮装置，备有对交流电源进行整流的整流电路、与整流电路的输出端连接并将直流电源变换为高频输出后供给灯负载的逆变电路，其特征在于逆变电路，由相互串联连接并交替通断的第1及第2开关元件、插装在整流电路的直流输出端之间和两开关元件的串联电路之间的二极管、备有电容器及电感器并将与二极管的串联电路连接在至少一个开关元件的两端子之间同时用于取出对灯负载的输出的谐振电路构成，还备有谷值限幅电路，将第1及第2整流元件的串联电路以反并联的方式与第1开关元件的两端连接，将第1电感器与第1滤波电容器的串联电路连接在第1及第2整流元件的连接点和第2开关元件上的与第1开关元件的连接点的相反一侧的端子之间，将第3及第4整流元件的串联电路以反并联的方式与第2开关元件的两端连接，将第2电感器与第2滤波电容器的串联电路连接在第3及第4整流元件的连接点和第1开关元件上的与第2开关元件的连接点的相反一侧的端子之间；及控制电路，根据由第1及第2滤波电容器中的至少一个滤波后的电压的变化改变第1及第2开关元件的动作频率从而抑制第1及第2开关元件的串联电路的两端电压的升压。
3.一种放电灯点亮装置，备有对交流电源进行整流的整流电路、与整流电路的输出端连接并将直流电源变换为高频输出后供给灯负载的逆变电路，其特征在于逆变电路，是由相互串联连接并交替通断的第1及第2开关元件、备有电容器及电感器并连接在至少一个开关元件的两端子之间同时用于取出对灯负载的输出的谐振电路构成的半桥式电路，还备有谷值限幅电路，将第1及第2整流元件的串联电路以反并联的方式与第1开关元件的两端连接，将第1电感器与第1滤波电容器的串联电路连接在第1及第2整流元件的连接点和第2开关元件上的与第1开关元件的连接点的相反一侧的端子之间，将第3及第4整流元件的串联电路以反并联的方式与第2开关元件的两端连接，将第2电感器与第2滤波电容器的串联电路连接在第3及第4整流元件的连接点和第1开关元件上的与第2开关元件的连接点的相反一侧的端子之间；及控制电路，根据由第1及第2滤波电容器中的至少一个滤波后的电压的变化改变第1及第2开关元件的动作频率从而抑制第1及第2开关元件的串联电路的两端电压的升压。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于将第3电感器插装在第1及第2开关元件的连接点与第1及第2整流元件的串联电路和第3及第4整流元件的串联电路的连接点之间，并由第3电感器置换第1及第2电感器的全部或一部分。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于备有检测灯负载的寿命末期状态的装置、及当检测出灯负载的寿命末期状态时使逆变电路的动作停止的装置。
6.根据权利要求5所述的放电灯点亮装置，其特征在于备有检测无负载状态的装置、及当检测出无负载状态时使逆变电路的动作停止的装置或使逆变电路进行间歇动作的装置。
7.根据权利要求1～3中任一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于备有当由第1及第2滤波电容器滤波后的电压超过了规定电压时保护逆变电路的装置。
8.根据权利要求1～3中任一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于将多个谐振电路相互并联连接，并备有从各谐振电路取出输出的多个灯负载，还备有检测各灯负载的寿命末期状态的装置、及当检测出1个以上的任何灯负载的寿命末期状态时使逆变电路的动作停止的装置。
9.根据权利要求1～3中任一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于备有当交流电源的电压降低到使逆变电路在相位超前区域内动作的电压以下时使逆变电路的动作停止的装置或使逆变电路进行间歇动作的装置。
10.一种照明设备，其特征在于安装了权利要求1～3中任一项所述的放电灯点亮装置。
全文摘要
提供一种在轻负载时、灯寿命末期时及电源电压升高时能够防止装置损坏且因可以采用低耐压部件而使成本降低的放电灯点亮装置及照明设备。逆变控制电路(2)，备有反馈控制电路(FB)，从谷部电压检测信号(S1)检测由电容器(Ca)滤波后的谷部电压。然后，反馈控制电路(FB)，分别输出根据谷部电压(Vdc2)改变了动作频率的驱动信号(SH)、(SL)，从而执行驱动逆变电路(INV)的开关元件(Q1)、(Q2)进行通断动作的反馈控制。这时，如谷部电压(Vdc2)升高，则通过提高动作频率而将谷部电压(Vdc2)控制为向减低的方向变化，如谷部电压(Vdc2)降低，则通过减低动作频率而将谷部电压(Vdc2)控制为向升高的方向变化。
文档编号H02M7/538GK1638588SQ20041003182
公开日2005年7月13日 申请日期2004年3月30日 优先权日2003年12月22日
发明者清家宏, 西田聪彦 申请人:松下电工株式会社