专利名称：无电极放电灯点亮装置以及照明设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无电极放电灯点亮装置以及照明设备。
背景技术：
图21显示了传统无电极放电灯点亮装置的配置。参考标记50a和50b为适于连接到电源的连接端。参考标记50表示用于从所述电源电压产生高频脉冲电流的电流源。所述电流源50的输出端连接到调制器51的输入端，并且所述调制器51将所述高频脉冲电流的振幅调制为在预定的调制频率上具有预定的占空比的方波电流。所述调制器51的输出端连接到振幅调节电路52的输入端，所述振幅调节电路52用于调节所述已调制的方波电流的振幅。低压汞放电灯La连接在所述振幅调节电路52的输出端和接地端之间。参考标记53表示用于调节占空比的占空比调节电路，且参考标记54表示用于调节调制频率的调制频率调节电路。所述占空比调节电路53的输出端连接到所述调制器51的输入端，且所述调制频率调节电路54的输出端也连接到所述调制器51的另一个输入端。
因此，除了所述调制频率和振幅外，所述被调制的方波形高频脉冲电流的占空比也可以被调节，因此，扩大了根据预定光通量调节的光学色点范围。同时，增大了从灯发射的光的光学色点的位置的范围而不依赖于来自所述灯的光通量的值(例如，参见专利文件1)。
同样公知的是将无电极放电灯点亮装置用于通过使用光调制调节器改变提供给无电极放电灯的电压的频率从而控制对光的调制(例如，参见专利文件2)。
专利文件1日本专利号3092955 专利文件2日本专利公开号63-158796 在专利文件1中公开的传统放电灯点亮装置通过施加电压到电极来点亮负载的放电灯，所述电极形成在所述放电灯的发光体上，并且电解所述发光体中的气体。用于所述放电灯点亮装置的电路形成电流环，所述电流环中的电流从电路中的一个输出端经由照明管线流向所述发光体的一个电极，再经由发光体中的等离子体流到发光体的另一个电极，且然后经由另一个照明管线流到所述电路的另一个输出端。
磁场的分量噪声通过如上所述形成的电流环产生，但是仅仅在所述发光体于外部可见时所述磁场的分量噪声才会很大。通过屏蔽电流环中的大部分电流，所述磁场的分量噪声可以通过屏蔽而中断。
然而，如专利文件2中所公开的，在具有用于点亮无电极放电灯的感应线圈的无电极放电灯点亮装置中，从所述感应线圈所产生的磁场被用作提供电能给所述无电极放电灯的装置。在这种情况下，当所述磁场被金属或其它类似物屏蔽时，电能无法被提供到所述无电极放电灯中的等离子体，因此不可能点亮。而且，所述无电极放电灯中的等离子体形成环形，并且当所述环形中的大部分等离子体被屏蔽时，光不能被外部发送，因此损害了光学输出。
在这样的具有所述感应线圈的无电极放电灯点亮装置中，由于所述电流环不能被金属屏蔽从而抑制了所述磁场的分量噪声，因此，需要在电路元件中增加噪声抑制部件，从而导致所述装置的尺寸增大和成本提高。
发明内容
本发明致力于解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种通过简化噪声抑制部件而具有小尺寸和低成本的无电极放电灯点亮装置，以及一种具有所述无电极放电灯点亮装置的照明设备。
根据本发明的第一方面，提供了一种无电极放电灯点亮装置，该装置包括卷绕在无电极放电灯附近的感应线圈；用于输出DC电压的电源电路；具有至少一个开关元件的反相器电路，且该反相器电路将从所述电源电路输出的DC电压转换为高频电压并且输出所述高频电压到所述感应线圈；以及频率变换装置，该频率变换装置用于通过改变点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出到所述感应线圈的高频电压的频率来分散噪声的频率。
根据上述配置，由于从所述放电灯点亮装置产生的磁场的分量噪声被分散，因此所述噪声的峰值被减小。因此，与应用到所述感应线圈的电压为单一频率的情况相比，上述配置可以减小对其他设备的噪声影响以及大幅减少噪声抑制部件的数量，因此实现了尺寸和成本的减小。
根据本发明的第二方面，根据第一方面的频率变换装置可以离散地改变从所述反相器电路输出到感应线圈的电压的频率。
根据上述配置，可以增大选择应用到所述感应线圈的电压的频率的自由度，从而从宽广的频率范围中选择频率。
根据本发明的第三方面，根据第一方面的频率变换装置可以连续地改变从所述反相器电路输出到感应线圈的电压的频率。
根据上述配置，由于所述反相器电路的工作频率被连续地改变，因此可以减小作用到电路元件上的压力。
根据本发明的第四方面，根据第一到第三方面中的任意一个的从反相器电路输出的电压的频率变化范围可以小于一数值，该数值可以通过将在点亮无电极放电灯时从反相器电路输出的电压的平均频率除以另一数值而得到，该另一数值可以通过将所述无电极放电灯以平均频率点亮时的所述感应线圈两端的阻抗的虚部除以其实部而得到。
根据上述配置，可以极大的减小点亮时的闪烁现象。
根据本发明的第五方面，根据第一到第四方面中的任意一个的从反相器电路输出的电压的频率变化范围可以大于一数值，该数值可以通过将在点亮无电极放电灯时从反相器电路输出的电压的平均频率除以另一数值而得到，该另一数值可以通过将在平均频率下启动所述无电极放电灯时的所述感应线圈接线端之间的阻抗的虚部除以其实部而得到。
根据上述配置，几乎不会发生中途熄灭的状况，因此，实现了可靠性的提升。
根据本发明的第六方面，根据第一到第五方面中的任意一个的从反相器电路输出的电压的频率变化范围可以大于通过将在点亮无电极放电灯时从反相器电路输出的电压的平均频率乘以0.005而得到数值，并且小于通过将所述平均频率乘以0.1而得到的数值。
根据上述配置，可以减小反相器电路的压力，因此实现了可靠性的提升。
根据本发明的第七方面，根据第一到第六方面中的任意一个的在点亮无电极放电灯时从反相器电路输出的电压的平均频率可以小于或者等于500kHz。
根据上述配置，由于噪声抑制部件可以被简化，因此可以实现尺寸和成本的减小，以及通过降低频率实现效率和性能上的提高。
根据本发明的第八方面，根据第一到第七方面中的任意一个的从反相器电路输出的电压的频率变化范围相对于某一频率的高频侧和低频侧可以是均衡的，该频率为在点亮无电极放电灯时从反相器电路输出到感应线圈的功率为最大时的频率。
根据上述配置，当所述反相器电路的工作频率被改变时，可以很容易地控制输出功率，从而实现了设备尺寸和设备成本的减小。
根据本发明的第九方面，提供了一种照明设备，该设备包括根据所述第一到第八方面中的任意一个的无电极放电灯点亮装置；主体，该主体用于安装所述无电极放电灯点亮装置；以及无电极放电灯，该无电极放电灯由来自所述无电极放电灯点亮装置的电能供电。
根据上述照明设备的配置，可以获得与所述第一到第八实施例中的任意一个相同的优点。
图1为显示了根据本发明第一实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图2为显示了根据第一实施例的频率信号的波形的图示； 图3为显示了根据第一实施例的施加到感应线圈的电压的FFT波形的图示； 图4为显示了根据本发明第二实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图5为显示了根据第二实施例的频率信号的波形的图示； 图6为显示了根据第二实施例的施加到感应线圈的电压的FFT波形的图示； 图7为显示了根据本发明第三实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图8为显示了根据第三实施例的在点亮时感应线圈两端的阻抗的图示； 图9为显示了根据第三实施例的频率和功率之间的变化范围的关系的图示； 图10为显示了根据本发明第四实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图11为显示了根据第四实施例的在点亮时的感应线圈两端的阻抗的图示； 图12为显示了根据第四实施例的频率和线圈电压之间的变化范围的关系的图示； 图13为显示了根据本发明第六实施例的无电极放电灯的示意性的结构图； 图14(a)和14(b)为显示了根据本发明第七实施例的频率和功率之间的变化范围的关系的图示； 图15为显示了根据本发明第八实施例的频率和功率之间的变化范围的关系的图示； 图16为显示了根据第八实施例的输出到反相器电路的输出电压的频率的时间分布的图示； 图17为显示了根据本发明第九实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图18为显示了根据本发明第十实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图19为显示了根据本发明第十一实施例的无电极放电灯点亮装置的电路图； 图20为显示了根据本发明第十二实施例的照明设备的部分分解的侧面图； 图21为显示了传统的无电极放电灯点亮装置的电路图。
具体实施例方式 在下文中，将会参考附图详细描述本发明可效仿的实施方式。
第一实施例 如图1所示，根据本发明第一实施例的无电极放电灯点亮装置A包括卷绕在无电极放电灯La附近的感应线圈3；用于将从AC电源输入的电流转换为预定的DC输出的电源电路1；具有至少一个开关元件的反相器电路2，该反相器电路2将从所述电源电路1输出的DC电压转换为高频电压并且将所述高频电压提供给所述感应线圈3；用于输出频率信号的频率信号产生电路4；用于输出具有对应于所述频率信号的频率的振荡信号的振荡电路5；以及用于响应所述振荡信号而驱动所述反相器电路1中的开关元件的驱动电路6。
所述频率信号产生电路4包括振荡电路40以及计数器电路41。所述计数器电路41重复产生频率信号，该频率信号的振幅基于所述振荡电路40的振荡周期而以台阶形变化。
所述振荡电路5输出具有对应于所述频率信号振幅的频率的振荡信号，所述驱动电路6以所述振荡信号的频率驱动所述反相器电路2中的开关元件，并且所述反相器电路2通过施加高频电压到感应线圈3而启动并点亮所述无电极放电灯La，所述高频电压通过所述开关元件的开关操作而产生。
更确切地说，在第一实施例中，从反相器电路2输出到感应线圈3的电压的频率被以预定模式改变。确切地，在三个离散的频率f1、f2以及f3之间变换的高频电压被重复并且周期性地施加到所述感应线圈3，如图3所示，三个离散频率f1、f2以及f3存在于施加到所述感应线圈3的电压的FFT波形中。因此，由于从所述放电灯点亮装置A产生的磁场的分量噪声被分成三个频率部分，所述噪声的峰值被降低，因此减小了噪声对其他装置的影响。另外，噪声抑制部件可以被简化，因此实现了设备尺寸和成本的减小。
在第一实施例中，可以增大选择施加到所述感应线圈3的电压的频率的自由度，从而从宽广的频率范围中选择频率。
第二实施例 如图4所示，根据本发明第二实施例的无电极放电灯点亮装置A包括卷绕在无电极放电灯La附近的感应线圈3；用于将从AC电源输入的电流转换为预定的DC输出的电源电路1；具有至少一个开关元件的反相器电路2，该反相器电路2将从所述电源电路1输出的DC电压转换为高频电压并且将所述高频电压施加给所述感应线圈3；用于输出频率信号的频率信号产生电路4；用于输出具有对应于所述频率信号的频率的振荡信号的振荡电路5；以及用于响应所述振荡信号而驱动所述反相器电路1中的开关元件的驱动电路6。
所述频率信号产生电路4包括DC电源电路42以及微分电路43。如图5所示，所述微分电路43重复地产生频率信号，该频率信号的振幅以锯齿波形变化。
所述振荡电路5输出具有对应于所述频率信号振幅的频率的振荡信号，所述驱动电路6以所述振荡信号的频率驱动所述反相器电路2的开关元件，并且所述反相器电路2通过施加高频电压到感应线圈3而启动并点亮所述无电极放电灯La，所述高频电压通过所述开关元件的开关操作而产生。
更确切地说，在第二实施例中，从反相器电路2输出到感应线圈3的电压的频率被以预定的模式改变。确切地，从频率f4到频率f5连续变换的高频电压被重复并且周期性地施加到所述感应线圈3，如图6所示，施加到所述感应线圈3的电压的FFT波形中存在于f4到f5的频率范围中。因此，由于从所述放电灯点亮装置A产生的磁场的分量噪声被分散到f4到f5的频率范围中，所述噪声的峰值被降低，因此减小了噪声对其他装置的影响。另外，噪声抑制部件可以被简化，因此实现了设备尺寸和成本的减小。
根据所述第二实施例，由于所述反相器电路2的工作频率被连续地改变，因此可以减小作用到电路元件上的压力。
第三实施例 在本发明的第三实施例中，如图7所示，限定了根据第一或第二实施例的无电极放电灯点亮装置A中从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围Δf。
在图7中，反相器电路2包括开关元件S 1和S2的串联电路，所述开关元件S1和S2具有连接在电源电路1的输出端之间的FET；电感L1和电容C1的串联电路，该串联电路并联到所述开关元件S2上；以及电容C2，该电容C2的一端连接到所述电感L1和所述电容C1之间的连接点。感应线圈3通过所述电容C2连接在所述电容C1的两端之间。通过使用驱动电路6交替导通和关闭所述开关元件S1和S2，高频电压被施加到所述感应线圈3，从而启动并点亮无电极放电灯La。
在第三实施例中，假定在点亮无电极放电灯La时从反相器电路2输出到感应线圈3的电压的平均频率为fav，在以所述平均频率fav点亮所述无电极放电灯时，所述感应线圈3两端间的阻抗Z1的虚部为X1，其实部为R1(参见图8)，且通过将所述虚部X1除以所述实部R1而获得的值为Q1＝X1/R1，从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围Δf满足下述表达式 Δf<fav/Q1 这里，在无电极放电灯点亮装置A中，不同于电极放电灯点亮装置，由于反相器电路2的输出被通过感应线圈3而提供给无电极放电灯La中的等离子体，在点亮时所述感应线圈3的两端间的阻抗Z1具有虚部X1。除了提供给电极放电灯中的等离子体的电流分量，所述提供给感应线圈3的电流包括作为感应线圈3的激励电流而流动的电流分量，该电流分量可以被模拟为并联到等离子体的电阻且该电流分量不存在于电极放电灯中。因此，反相器电路2的负载的Q值大于电极放电灯的负载的Q值，并且输出功率P的变化大于工作频率f的变化。
如图9所述，当在点亮无电极放电灯La时从反相器电路2输出到感应线圈3的功率P的最大功率为Pm，并且所述频率f偏离Δf时，所述反相器电路2的输出功率改变了Pm/2，其中Δf＝fav/Q1，因此使用户感觉到闪烁现象。然而，在第三实施例中，可以通过使无电极放电灯运行在频率f的变化范围Δf下而极大地减少闪烁现象，其中Δf<fav/Q1。
第四实施例 在本发明的第四实施例中，如图10所示，限定了根据第一或第二实施方式的无电极放电灯点亮装置A中从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围Δf。
在图10中，反相器电路2包括电感L3和开关元件S3的串联电路，该开关元件S3连接在电源电路1的输出端之间；以及连接到所述开关元件S3的电感L3、电容C3和电容C4的串联电路。感应线圈3连接到所述电容C4。通过使用驱动电路6交替导通和关闭所述开关元件S3，高频电压被施加给所述感应线圈3，从而启动并点亮无电极放电灯La。
在第四实施例中，假定在点亮无电极放电灯La时从反相器电路2输出到感应线圈3的电压的平均频率为fav，在启动所述无电极放电灯La时所述感应线圈3两端间的阻抗Z2的虚部为X2，其实部为R(参见图11)，且通过将所述阻抗Z2的虚部X2除以所述实部R2而获得的值为Q2＝X2/R2，从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围△f满足下述表达式 Δf>fav/Q2 这里，不同于电极放电灯点亮装置，在无电极放电灯点亮装置A中，反相器电路2的输出通过感应线圈3而提供给无电极放电灯La中的等离子体。当由于周围温度等类似情况的变化而引起所述等离子体的电阻值增大时，电流不能被提供给所述等离子体，而被消耗为激励电流。因此，由于即使给感应线圈3提供高电压也仅使得激励电流流动，因此，很难将电能提供给所述等离子体，并且因此可能发生中途熄灭。当发生照明中断时，便不再产生所述等离子体。因此，所述感应线圈3的Q值非常大。在这种情况下，通过周期性且重复性地改变从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f，所述感应线圈3可以具有高电压，从而重新产生所述等离子体。
图12显示了感应线圈3关于频率的电压特性。在电压峰值Vm处，频率变化范围Δf(>fav/Q2)为当感应线圈3的电压为
时的频宽的两倍或者更多。在这种情况下，通过周期性且重复性地在所述频率改变范围Δf(>fav/Q2)内改变输出到感应线圈3的高频电压的频率f，所述感应线圈3可以具有高电压，从而重新点亮无电极放电灯La。
当无电极放电灯La在被点亮很长时间后熄灭时，放置在所述无电极放电灯附近的感应线圈3具有高温。当所述无电极放电灯La在被点亮短时间后突然熄灭时，所述感应线圈3具有低温。因此，当所述中途熄灭发生时，所述感应线圈3的温度并不一致，并且因此，由于温度上的不一致，所述感应线圈3的自感系数也不一致。因此，即使在中途熄灭发生时，也可以通过周期性且重复性地在所述频率改变范围Δf(>fav/Q2)内改变输出到感应线圈3的高频电压的频率f来完全地重新点亮所述无电极放电灯。
第五实施例 根据第五实施例的无电极放电灯点亮装置A具有与第一到第四实施例中的任意一个相同的结构。当在点亮无电极放电灯La时从反相器电路2输出到感应线圈3的电压的平均频率为fav时，从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围Δf满足下述表达式 0.005×fav<Δf<0.1×fav 所述反相器电路2被设计为在点亮时具有高效率且在启动时具有减小的效率。在所述无电极放电灯点亮装置A中，需要在启动时施加高电压给所述感应线圈3。因此，在启动时输出大功率时，会有过大的压力作用到所述反相器电路2上。
因此，在启动时，所述感应线圈3的Q值被设计为100或者更大。然后，由于所述Q值为100或者更大，允许感应线圈3具有高压的频率范围可以通过将从反相器电路2输出的电压的频率f改变为平均频率fav的1/200而得到。
另外，由于需要通过感应线圈3提供电能给无电极放电灯La的等离子体，因此，负载通常具有电抗部分。因此，所述反相器电路2在点亮时利用谐振执行电路操作。当所述反相器电路2的工作频率的变化范围被设置的很宽时，谐振电路运行在很宽的工作范围，因此很难在合适的时间控制所述反相器电路2的开关操作。因而，通过将从所述反相器电路2输出的电压的频率f抑制在对应于平均频率fav的1/10的变化范围内，可以恰当地控制所述反相器电路2的开关操作。
因此，可以减小所述反相器电路2的压力，从而实现了可靠性的增强。
第六实施例 根据第六实施例的无电极放电灯点亮装置A具有与第一到第五实施例中的任意一个相同的结构。图13为示意性地显示了根据该第六实施例的无电极放电灯La的截面图。
所述无电极放电灯La具有凹入部分100，该凹入部分100构造为从外部表面延伸到其中部；棒状金属体101，该棒状金属体101放置在所述凹入部分100内；磁体(铁心)102，该磁体(铁心)102由锰制成且放置在所述金属体101的外围；以及感应线圈3，该感应线圈3卷绕在所述铁心102上。
通过这种方式，由于感应线圈3被放置在所述无电极放电灯La的凹入部分100中，因此，可以很容易地在所述无电极放电灯La中产生电压，从而加强启动特性。
在第六实施例中，从反相器电路2输出到感应线圈3的电压的平均频率为500kHz或者更低。通常地，通过降低所述反相器电路2的工作频率，由于反相器电路2中的开关元件的损耗的减小，导致作用到电子元件的压力减小，从而实现了效率的增大和尺寸的减小。此外，由于由锰制成的磁体102可以被使用而且薄膜电容可以被用作电容，因此可以实现所述元件尺寸的减小和成本的降低。
然而，当所述反相器电路2的平均工作频率被降低到500kHz或者更低时，所述噪声主要包括磁场分量。由于原则上所述无电极放电灯点亮装置A给等离子体提供电能，因此很容易产生所述磁场的分量噪声。因而，当所述工作频率较低时，所述磁场的分量噪声可能会增大。
然而，根据所述第六实施例，通过周期性且重复性地改变在启动和点亮所述无电极放电灯La时输出到感应线圈3的高频电压的频率，即使当所述反相器电路2运行在500kHz或者更低的平均工作频率时，所述噪声也能够被减小。因此，通过减小噪声抑制部件的数量可以实现尺寸和成本的降低，而且通过降低频率可以实现效率的提高和尺寸的减小。
第七实施例 根据本发明第七实施例的无电极放电灯点亮装置A具有与所述第一到第五实施例中的任意一个相同的结构。如图14(a)所示，在点亮无电极放电灯La时从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围Δf的高频范围和低频范围相对于频率fm是对称的，其中在点亮时从反相器电路2输出到感应线圈3的功率P在所述频率fm时是最大的。从反相器电路2输出的功率P在所述频率fm两侧的高频范围和低频范围内具有相同的特性。
因此，当所述反相器电路2的工作频率被改变后，输出控制变得更加简单，从而实现了所述装置尺寸和成本上的减小。例如，当所述反相器电路被允许运行在图14B中的四个点X1到X4时，通过允许反相器电路同时运行在点X1和X4以及点X2和X3，功率控制可以仅通过两个点而被充分执行。
第八实施例 根据本发明第八实施例的无电极放电灯点亮装置A具有与所述第一到第五实施例中的任意一个相同的结构。如图15所示，在点亮无电极放电灯La时从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的变化范围Δf被形成在高于频率fm的频率范围内，其中在点亮时从反相器电路2输出到感应线圈3的功率P在所述频率fm时是最大的。
在高频范围内，在所述反相器电路2的开关元件中流动的电流以落后相位运行，而不管无电极放电灯La中等离子体的状态。另一方面，在低频范围，在所述开关元件中流动的电流可以根据所述无电极放电灯La中的等离子体的状态而以超前相位运行，从而给所述开关元件施压并且因此损坏所述开关元件。
此外，不同于电极放电灯点亮装置，在无电极放电灯点亮装置A中，由于反相器电路2的输出被通过感应线圈3而提供给无电极放电灯La中的等离子体，因而在点亮时所述感应线圈3的两端间的阻抗Z1具有虚部X1。除了提供给电极放电灯中的等离子体的电流分量，提供给感应线圈3的电流还包括作为感应线圈3的激励电流的电流分量，该作为感应线圈3的激励电流的电流分量可以被模拟为并联到等离子体的电阻且该电流分量并不存在于电极放电灯中。因此，很难通过使用电路结构检测无电极放电灯La中的等离子体的状态，从而需要复杂的电路结构以具体实施所述等离子体的状态检测。
因此，在第八实施例中，由于所述变化范围Δf被形成在所述高频范围内，因此在开关元件中流过的电流处于落后相位，因而增强了可靠性。此外，可以在没有用于检测所述等离子体状态的电路结构的情况下来具体实施稳定的操作，从而实现了尺寸和成本的减小。
如图16所示，在从反相器电路2输出的电压的频率的时间分布中，所述变化范围Δf的低频侧的时间短于高频侧的时间。低频工作时比高频工作时更容易产生磁场的分量噪声，但是通过比变化范围Δf中的高频侧更大地缩短变化范围Δf中的低频侧的时间，影响外部装置的噪声的产生可以被抑制。原则上，所述噪声趋于与所述频率成反比而产生。因此，通过使输出到感应线圈3的电压的时间分布与所述频率成反比，效果可以更加明显。因此，可以减少噪声抑制部件的数量，从而实现所述装置尺寸和成本上的减小。
第九实施方式 如图17所示，根据本发明第九实施例的无电极放电灯点亮装置A包括卷绕在无电极放电灯La附近的感应线圈3；用于将从交流电源AC输入的AC转换为预定的DC输出的电源电路1；具有至少一个开关元件的反相器电路2，且该反相器电路2将从所述电源电路1输出的DC电压转换为高频电压并且将所述高频电压施加给所述感应线圈3；检测信号传送电路7；功率控制电路8；以及频率变化控制器9。
在反相器电路2中，电阻R1被串联到与第三实施例相似的反相器电路2中的开关元件S2上。电阻R1两端的电压被作为开关电流的检测值输出到所述检测信号传送电路7。所述检测信号传送电路7传送所述开关电流的检测值到所述功率控制电路8。
所述功率控制电路8包括运算放大器OP1；连接在所述检测信号传送电路7的输出端和所述运算放大器OP1的输入端之间的电阻R2。连接到所述运算放大器OP1的同相输入端的参考电压源E1；二极管D1串联电路，该二极管D1的一端连接到所述运算放大器OP1的输出端；以及电阻R3 RC振荡电路K1；连接到所述RC振荡电路K1的电阻连接端的电阻R4；以及连接到RC振荡电路K1的电容连接端的电容C5。所述RC振荡电路K1的电阻连接端还通过所述二极管D1连接到所述运算放大器OP1的输出端。所述RC振荡电路K1的振荡频率基于连接到所述电阻连接端的电阻的电阻值以及连接到所述电容连接端的电容的电容值而设置，并且该RC振荡电路K1的振荡输出端被连接到所述开关元件S1和S2的门极接线端。
当所述开关元件S2的开关电流增大并且通过电阻R1的电流的检测值大于参考电压源E1的参考电压时，所述运算放大器OP1的输出电压被反向到L级并且所述电阻R3被添加到用于确定所述RC振荡电路K1的振荡频率的电阻中，从而增大所述振荡频率。因此，由于所述开关元件S1和S2的工作频率被增大，因此由所述反相器电路2提供的功率会被减小。就是说，从所述反相器电路2输出的功率可以被稳定。
所述频率变化控制器9的输出端被连接到所述RC振荡电路K1的电阻连接端，并且所述频率变化控制器9具有通过改变所述RC振荡电路K1的振荡频率而在变化范围Δf内周期性且重复性地改变从反相器电路2输出到感应线圈3的高频电压的频率f的功能，所述变化范围Δf为根据第一到第八实施例中的任何一个的变化范围Δf。
根据上述的第九实施例，由于输出功率的稳定，可以加强可靠性，并且还可以实现所述装置的尺寸和成本的减小。
第十实施例 根据第十实施例的无电极放电灯点亮装置A包括与所述第九实施例中的无电极放电灯点亮装置基本相同的结构。然而，如图18所示，所述频率变化控制器9被省略且检测信号传送电路7是不同的。此外，在功率控制电路8中，电阻R7被设置在所述运算放大器OP1的同相输入端和参考电压源E1之间。
所述检测信号传送电路7包括电阻R6的串联电路、并联到所述电阻R6的电阻R5以及阶跃电压发生器Va。来自电阻R1的检测信号被输入到电阻R5和电阻R6之间的连接点，并且所述连接点的电压被输出到所述功率控制电路8。
如图2所示，所述阶跃电压发生器Va产生周期性重复的台阶形信号，并且可以通过将所述台阶形信号加入到所述检测电流信号中而周期性且重复性地改变从反相器电路2输出的高频电压的频率f。
根据上述的第十实施例，由于输出功率的稳定，可以增强可靠性，并且可以通过减少附加部件的数量而克服噪声，从而实现所述装置尺寸和成本的减小。
第十一实施例 根据第十一实施例的无电极放电灯点亮装置A具有与所述第九实施例中的无电极放电灯点亮装置基本相同的结构。然而，如图19所示，所述频率变化控制器9被省略。此外，在所述功率控制电路8中，串联的电阻R7和R8被设置在运算放大器OP1的同相输入端和参考电压源E1之间，并且电阻R9和正弦波电压发生器Vb的串联电路被并联到电阻R8和参考电压源E1的串联电路上。
通过将从所述正弦波电压发生器Vb输出的正弦波电压加入到所述参考电压源E1的参考电压并且周期性且重复性地改变输入到所述运算放大器OP1的参考电压，从反相器电路2输出的高频电压的频率f可以被周期性且重复性地改变。
根据上述的第十一实施例，由于输出功率的稳定，可靠性可以得到加强，并且可以通过减少附加部件的数量来克服噪声，从而实现所述装置尺寸和成本的减小。
锯齿波电压发生器可以被用来代替所述正弦波电压发生器Vb。
第十二实施例 图20为显示了使用了根据第一到第十一实施例的无电极放电灯点亮装置A的照明设备B的从侧面看的局部分解图。
所述照明设备B的主体200包括碗状球体201，该球体201的一端表面敞开；覆盖物202，该覆盖物202覆盖所述球体201的所述敞开表面；支撑物203，该支撑物203设置在所述球体201的另一端表面；热传导板204，该热传导板204被设置为覆盖所述支撑物203；以及盘状扩散板205，该扩散板205形成为这样的形状其宽度由所述热传导板204的外围到所述球体201的敞开表面递增。
所述无电极放电灯点亮装置A被容纳在电路箱体300中，该电路箱体300设置在所述支撑物203上。
无电极放电灯La包括凹入部分100，该凹入部分形成为从外表面延伸至中部；棒状金属体101，该棒状金属体101设置在所述凹入部分100中；磁体(铁心)102，该磁体(铁心)102由锰制成且设置在所述金属体101的外围；以及感应线圈3，该感应线圈3卷绕在所述铁心102上。所述金属体101延伸至所述凹入部分100的外侧并且连接到所述热传导板204上。因此，所述金属体101可以被稳定在稳定电压，从而进一步改善点亮属性。
此外，通过将所述金属体101连接到所述热传导板204，所述金属体101可以被固定并且所述凹入部分100的热量可以被传导到所述凹入部分的外侧以降低所述凹入部分100中的感应线圈3的温度。因此，可以抑制所述感应线圈3的绝缘损伤。也就是说，可以将低成本的绝缘材料用于所述感应线圈3并且增强所述绝缘材料的可靠性，从而具体实现了无电极放电灯点亮装置A以及具有长寿命的照明设备B。举一个关于寿命的例子，当光通量衰减70％时照明时间为60,000小时。因此，由于交互无电极放电灯La的频率被减小并且用于交互所述无电极放电灯La的照明设备B的机械装置可以被简化，从而可以具体实现低成本照明设备B。
工业实用性 根据上述的本发明，可以提供一种通过简化噪声抑制部件而具有小尺寸和低成本的无电极放电灯点亮装置以及一种照明设备。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1、一种无电极放电灯点亮装置，所述装置包括
感应线圈，卷绕在无电极放电灯附近；
电源电路，用于输出直流电压；
反相器电路，具有至少一个开关元件，且该反相器电路将从所述电源电路输出的直流电压转换为高频电压并且输出所述高频电压到所述感应线圈；以及
频率变换装置，用于通过改变在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出到所述感应线圈的所述高频电压的频率来分散噪声的频率。
2、根据权利要求1所述的无电极放电灯点亮装置，其中所述频率变换装置离散地改变从所述反相器电路输出到所述感应线圈的电压的频率。
3、根据权利要求1所述的无电极放电灯点亮装置，其中所述频率变换装置连续地改变从所述反相器电路输出到所述感应线圈的电压的频率。
4、根据权利要求1-3中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中从所述反相器电路输出的电压的频率变化范围小于一数值，该数值通过将在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出的电压的平均频率除以另一数值而得到，所述另一数值通过将在以所述平均频率点亮所述无电极放电灯时所述感应线圈两端的阻抗的虚部除以该阻抗的实部而得到。
5、根据权利要求1-4中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中从所述反相器电路输出的电压的频率变化范围大于一数值，该数值通过将在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出的电压的平均频率除以另一数值而得到，所述另一数值通过将在以所述平均频率启动所述无电极放电灯时所述感应线圈两端间的阻抗的虚部除以该阻抗的实部而得到。
根据PCT条约第19条修改的声明
在所修改的权利要求中，将递交的权利要求5中的“点亮所述无电极放电灯时”(第一页，25-26行)修改为“启动所述无电极放电灯时”以克服显而易见的笔误。
权利要求
1.一种无电极放电灯点亮装置，所述装置包括
感应线圈，卷绕在无电极放电灯附近；
电源电路，用于输出直流电压；
反相器电路，具有至少一个开关元件，且该反相器电路将从所述电源电路输出的直流电压转换为高频电压并且输出所述高频电压到所述感应线圈；以及
频率变换装置，用于通过改变在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出到所述感应线圈的所述高频电压的频率来分散噪声的频率。
2.根据权利要求1所述的无电极放电灯点亮装置，其中所述频率变换装置离散地改变从所述反相器电路输出到所述感应线圈的电压的频率。
3.根据权利要求1所述的无电极放电灯点亮装置，其中所述频率变换装置连续地改变从所述反相器电路输出到所述感应线圈的电压的频率。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中从所述反相器电路输出的电压的频率变化范围小于一数值，该数值通过将在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出的电压的平均频率除以另一数值而得到，所述另一数值通过将在以所述平均频率点亮所述无电极放电灯时所述感应线圈两端的阻抗的虚部除以该阻抗的实部而得到。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中从所述反相器电路输出的电压的频率变化范围大于一数值，该数值通过将在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出的电压的平均频率除以另一数值而得到，所述另一数值通过将在以所述平均频率点亮所述无电极放电灯时所述感应线圈两端的阻抗的虚部除以该阻抗的实部而得到。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中从所述反相器电路输出的电压的频率变化范围大于通过将在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出的电压的平均频率乘以0.005而得到的数值，并且小于通过将所述平均频率乘以0.1而得到的数值。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出的电压的平均频率小于或者等于500kHz。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的无电极放电灯点亮装置，其中从所述反相器电路输出的电压的频率变化范围的高频范围和低频范围相对于在点亮所述无电极放电灯时从所述反相器电路输出到所述感应线圈的功率为最大时的频率而对称。
9.一种照明设备，该设备包括根据权利要求1-8中任一项所述的无电极放电灯点亮装置；主体，所述无电极放电灯点亮装置固定于该主体上；以及无电极放电灯，该无电极放电灯由来自所述无电极放电灯点亮装置的电能供电。
全文摘要
提供一种由简化噪声抑制部件而具有小尺寸和低成本的无电极放电灯点亮装置和具有该无电极放电灯点亮装置的照明设备。频率信号发生电路 (4)的计数器电路(41)重复产生频率信号，该频率信号的振幅基于振荡电路(40)的振荡周期以台阶形变化。振荡电路(5)输出具有对应所述频率信号振幅的频率的振荡信号，驱动电路(6)以该振荡信号的频率驱动反相器电路(2)的开关元件，所述反相器电路(2)通过将高频电压施加到感应线圈(3)启动并点亮无电极放电灯La，该高频电压通过开关元件的开关操作产生。确切地说，在三个离散频率(f1、f2和f3)之间变换的高频电压被重复并且周期性地施加到感应线圈(3)，并因此从放电灯点亮装置A产生的磁场的分量噪声被分成三个频率分量。
文档编号H02M7/48GK101147428SQ200680009777
公开日2008年3月19日 申请日期2006年3月28日 优先权日2005年3月28日
发明者山本正平, 城户大志, 中城明 申请人:松下电工株式会社