CN102036456B - 放电灯点亮装置及照明器具 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种在启动时不易发生灭灯的放电灯点亮装置及照明器具。在启动动作中，通过仅将构成全桥电路的开关元件(Q1～Q4)中的一个开关元件(Q3)维持为阻断状态，使对放电灯输出的灯电压中产生直流成分。由此，能够确保在放电灯点亮的定时ts之后流到放电灯中的灯电流，所以能够抑制灭灯。

Description

放电灯点亮装置及照明器具

技术领域

本发明涉及放电灯点亮装置及照明器具。 

背景技术

以往，提供一种使利用了高压的金属蒸气中的电弧放电的HID灯那样的放电灯点亮的放电灯点亮装置(例如参照专利文献1)。 

作为这种放电灯点亮装置，例如有图21所示的结构。该放电灯点亮装置具备将从交流电源1输入的交流功率变换为规定电压的直流功率并输出的直流电源部2、将直流电源部2输出的直流功率变换为交流功率并输出给放电灯DL的点亮部3、和控制点亮部3的控制部4。 

如果详细地说明，则直流电源部2具备经由适当的熔断器或滤波器连接在交流电源上且低压侧的直流输出端连接在地电位上的二极管电桥DB、连接在二极管电桥DB的直流输出端间的电感L3与开关元件Q5的串联电路、和并联连接在开关元件Q5上的二极管D5与输出电容器C5的串联电路，使输出电容器C5的两端电压为输出电压。即，直流电源部2是在二极管电桥DB的输出端间连接有公知的升压变换器(升压斩波电路)的结构。进而，直流电源部2具备以将输出电容器C5的两端电压(即直流电源部2的输出电压)保持为一定的“On Duty”(导通占空比)将开关元件Q5周期性地驱动为导通阻断的电源驱动电路21。 

点亮部3是所谓的全桥型的逆变器电路，具有两组分别连接在直流电源部2的输出端间的两个开关元件Q1～Q4的串联电路。点亮部3的各开关元件Q1～Q4分别是例如MOSFET，具有寄生二极管(体二极管)，以使寄生二极管的正向相对于直流电源部2的输出为反向的形式连接。开关元件Q1～Q4中的低电压侧的两个开关元件Q2，Q4分别经由作为电流检测用电阻的检测电阻R2连接在直流电源部2的低电压侧的输出端上。放电灯DL由也称作高压放电灯的HID灯构成，一端经由第1电感L1连接在一个 上述串联电路的开关元件Q3，Q4(将其中的高电压侧的开关元件Q3以下称作第3开关元件Q3、将低电压侧的开关元件Q4以下称作第4开关元件Q4)的连接点上，并且另一端经由第2电感L2连接在另一个上述串联电路的开关元件Q1，Q2(将其中的高电压侧的开关元件Q1以下称作第1开关元件Q1、将低电压侧的开关元件Q2以下称作第2开关元件Q2)的连接点上。进而，为了减少纹波(ripple)，在第2电感L2和放电灯DL的串联电路上并联地连接着第1电容器C1。此外，低电压侧的开关元件Q2，Q4与检测电阻R2之间的连接点分别经由使阴极朝向地电位的两个二极管D1，D2与电阻的串联电路连接在地电位上。这些二极管D1，D2是使流到第2电容器C2和第2电感L2构成的共振电路中的共振电流旁通以使其不流到检测电阻R2中的元件。进而，第2电感L2设有抽头，成为自动变压器，该抽头经由第2电容器C2与电阻R1的串联电路连接在上述两个二极管D1，D2的连接点上。 

控制部4包括分别将点亮部3的各开关元件Q1～Q4驱动为导通阻断的驱动电路41，42、和控制驱动电路41，42的控制用集成电路40。这样的控制部4能够用公知技术实现，所以省略详细的图示及说明。 

控制用集成电路40连接在检测电阻R2与开关元件Q2，Q4之间的连接点、和第2电感L2与开关元件Q1，Q2之间的连接点上。即，控制用集成电路40基于检测电阻R2的两端电压，检测从点亮部3向放电灯DL的输出电流(以下称作“灯电流”)，并且基于第2电感L2与开关元件Q1，Q2之间的连接点相对于地电位的电位，检测从点亮部3向放电灯DL的输出电压(以下，称作“灯电压”)。进而，在第1电感L1中，设有具有连接在地电位上的抽头的二次绕组线，该二次绕组线的两端分别经由二极管D 3，D4连接在控制用集成电路40上。 

以下，说明上述放电灯点亮装置的动作。如果投入电源，则控制部4进行用来使放电灯DL的放电开始所需要的高电压从点亮部3输出给放电灯DL的启动动作。具体而言，周期性地将点亮部3的各开关元件Q1～Q4驱动为导通阻断，以使相互位于对角的位置的开关元件Q1～Q4彼此被同时导通、并且相互串联连接的开关元件Q1～Q4彼此被交替地导通。该驱动为导通阻断的频率设为第2电感L2和第2电容器C2构成的共振电路的 共振频率(例如为基准共振频率360kHz的三分之一的作为2次共振频率的120kHz)。在该启动动作中，在第2电感L2与第2电容器C2之间的连接点上产生的共振电压被作为自动变压器的第2电感L2升压后，输出给放电灯DL，由此在放电灯DL中开始放电(即点亮)。如果放电灯DL开始点亮，则电流开始流到放电灯DL中，通过在第1电感L1的二次绕组线中感应并经由二极管D3，D4流入的电流，控制部4检测到放电灯DL的点亮，转移到接着的电极加热动作。 

利用图22对电极加热动作进行说明。另外，在图22中，横轴是时间，Q1～Q4的曲线分别表示该标号的开关元件导通的期间，将流到第1电感L1中的电流从放电灯DL侧流动的方向(图21中的朝右)设为正(即在图22中描绘在比表示零的横线靠上侧的极性)。在以后所示的图中也同样。在电极加热动作中，控制部4如图22所示，首先，将相互位于对角的位置的开关元件Q1～Q4的组的一个组的各开关元件(例如第1开关元件Q1和第4开关元件Q4)分别导通，将另一个组的各开关元件(例如第2开关元件Q2和第3开关元件Q3)分别阻断。于是，流到第1电感L1中的电流(以下称作“电路电流”)逐渐增加，在各电感L1，L2中分别储存能量。并且，如果电路电流达到规定值，则控制部4将已导通的组的一个开关元件(例如第4开关元件Q4)阻断。然后，在经过了规定时间后的定时，将另一个开关元件(例如第1开关元件Q1)也阻断。在开关元件Q1～Q4的三个以上被阻断的期间中，虽然通过来自各电感L1，L2的能量的释放，电路电流也流到包括刚才还导通的开关元件Q1，Q4的寄生二极管和直流电源部2的输出电容器C5在内的回路中，但电路电流逐渐减少。并且，如果电路电流达到零，则将上述一个组的各开关元件Q1，Q4分别导通，以下将同样的动作重复规定次数。然后，如图22的右半部所示，将开关元件Q1～Q4中的维持为阻断状态的组与被进行导通阻断控制的组替换。在上述例子中，将第1开关元件Q1和第4开关元件Q4分别维持为阻断状态，对第2开关元件Q2和第3开关元件Q3开始上述那样的导通阻断控制。由此使电路电流的极性反转，将同样的导通阻断控制重复规定次数。然后，通过再次变更导通阻断控制的开关元件Q1～Q4的组而使电路电流的极性反转，以下重复同样的动作。上述那样的电路电流的极性的反转以100Hz～200Hz的 频率进行。 

如果电极加热动作中灯电压达到规定电压，则控制部4转换到用来维持放电灯DL的点亮的稳定点亮动作。在稳定点亮动作中，控制部4如图23所示，首先，将相互位于对角的位置的开关元件Q1～Q4的组的一个组的各开关元件(例如第1开关元件Q1和第4开关元件Q4)分别导通，将另一个组的各开关元件(例如第2开关元件Q2和第3开关元件Q3)分别阻断。于是，电路电流逐渐增加，在各电感L1，L2中分别储存能量。并且，如果电路电流达到规定值，则控制部4将已导通的组的一个开关元件(例如第4开关元件Q4)阻断。于是，虽然通过来自各电感L1，L2的能量的释放，电路电流也流到包括刚才还导通的开关元件Q1，Q4的寄生二极管和直流电源部2的输出电容器C5在内的回路中，但电路电流逐渐减少。并且，如果电路电流达到零，则再次使上述一个开关元件(在上述例子中是第4开关元件Q4)导通，将同样的动作重复规定次数。然后，如图23的右半部所示，将开关元件Q1～Q4中的维持为阻断状态的组与有可能被导通控制的组替换。在上述例子中，将第1开关元件Q1和第4开关元件Q4分别维持为阻断状态，对第2开关元件Q2和第3开关元件Q3开始上述那样的导通阻断控制。由此使电路电流的极性反转，将同样的导通阻断控制重复规定次数。然后，通过再次变更导通阻断控制的开关元件Q1～Q4的组，使电路电流的极性反转，以下重复同样的动作。上述那样的电路电流的极性的反转的频率设为例如100Hz～200Hz。 

[专利文献1]日本特许第4240998号公报 

在上述放电灯点亮装置中，在启动动作中，与然后的电极加热动作及稳定点亮动作相比，向放电灯DL输出的频率设得非常高。因而，即使在启动动作中放电灯DL开始点亮，由于电流流到并联连接在放电灯DL上的第1电容器C1中，也容易因放电灯DL中的放电维持所需要的灯电流不足而发生灭灯。 

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种在启动时不易发生灭灯的放电灯点亮装置及照明器具。 

技术方案1的发明的特征在于，具备：点亮部，至少包括相对于放电灯并联连接的电容器和连接在放电灯上的共振电路，对上述放电灯输出交流功率；以及控制部，控制点亮部；控制部在使放电灯的点亮开始时，以放电灯中的放电开始所需要的电压被输出到放电灯的程度，将控制点亮部的启动动作持续规定时间，以使点亮部的输出的频率充分接近于包含在点亮部中的共振电路的共振频率，在启动动作中，控制部控制点亮部，以使向放电灯输出的输出电压中产生直流成分；点亮部由被输入直流功率而输出交流功率的全桥型的逆变器电路构成；控制部在启动动作中，通过使在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的组中的一个组的控制相对于另一个组的控制为非对称，使向放电灯输出的输出电压中产生直流成分；在点亮部中，各开关元件分别具有相对于被输入的直流功率为反方向的寄生二极管；控制部在启动动作中，控制点亮部，以便周期性地交替重复两种状态，该两种状态是将在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的组中的一个组的各开关元件分别导通而将另一个组的各开关元件分别阻断的状态和仅将上述另一个组的开关元件中的一个导通而将其他三个开关元件分别阻断的状态。 

根据该发明，由于通过在向放电灯输出的输出电压中产生的直流成分确保向放电灯输出的输出电流，所以与在向放电灯输出的输出电压中不产生直流成分的情况相比，在启动动作中不易发生放电灯的点亮开始后的灭灯。 

技术方案2的发明在技术方案1的发明中，其特征在于，控制部在启动动作中，使点亮部的动作的频率在包括点亮部中含有的共振电路的共振频率在内的规定的扫描（sweep）频率范围内逐渐变化。 

根据该发明，不论电路部件的离差如何，在启动动作中都能够将用于放电灯的点亮开始而足够高的电压可靠地输出给放电灯。 

技术方案3的发明在技术方案2的发明中，其特征在于，控制部在启动动作中，使点亮部的动作的频率从扫描频率范围的上限的频率到下限的频率逐渐下降。 

技术方案4的发明在技术方案3的发明中，其特征在于，控制部在启 动动作中，周期性地进行多次点亮部的动作的频率的变化，在使点亮部的动作的频率成为扫描频率范围的下限的频率之后，且在使点亮部的动作的频率成为扫描频率范围的上限的频率之前，持续规定时间使点亮部的动作的频率成为比扫描频率范围的上限的频率低并且比扫描频率范围的下限的频率高的频率。 

根据该发明，与在将点亮部的动作的频率设为扫描频率范围的下限的频率之后立即就设为扫描频率范围的上限的频率的情况相比，不易发生放电灯的灭灯。 

技术方案5的发明在技术方案1的发明中，其特征在于，控制部在启动动作中，控制点亮部，以使向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性至少反转1次。 

根据该发明，与向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性不反转的情况相比，能够抑制因放电灯的一个电极的加热不足造成的不点亮、以及损耗仅集中在放电灯的一个电极中造成的寿命缩短。 

技术方案6的发明在技术方案1的发明中，其特征在于，控制部在启动动作中，至少切换1次使在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的组中的哪个组作为上述一个组，在切换时，控制部控制点亮部以便持续规定时间进行使并联连接在放电灯上的电容器的两端电压逐渐下降的过渡动作。 

根据该发明，在伴随着控制的切换从而向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性反转时，与不进行过渡动作的情况相比，能够抑制并联连接在放电灯上的电容器被急剧地放电带来的电流的峰值。 

技术方案7的发明在技术方案6的发明中，其特征在于，过渡动作是，将在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的上述一个组与上述另一个组交替地周期性地导通，并且使之前作为上述一个组的各开关元件的导通占空比（On Duty）比之前作为上述另一个组的各开关元件的导通占空比高。 

技术方案8的发明在技术方案6的发明中，其特征在于，过渡动作是周期性地循环重复三种状态，该三种状态是将之前作为上述一个组的各开关元件分别导通并且将之前作为上述另一个组的各开关元件分别阻断的状态、将之前作为上述另一个组的各开关元件分别导通并且将之前作为上述 一个组的各开关元件分别阻断的状态和将之前作为上述另一个组的开关元件的一个导通并且将其他三个开关元件分别阻断的状态。 

技术方案9的发明在技术方案6的发明中，其特征在于，过渡动作是，在将之前作为上述一个组的各开关元件分别阻断并且将之前作为上述另一个组的开关元件的一个导通的状态下，将之前作为上述另一个组的开关元件的另一个周期性地导通阻断。 

技术方案10的发明在技术方案5的发明中，其特征在于，点亮部具有在放电灯的点亮后向放电灯输出的输出电流中叠加尖峰状的成分的尖峰叠加机构。 

技术方案11的发明的特征在于，具备技术方案1所述的放电灯点亮装置、以及分别保持由放电灯点亮装置点亮的放电灯和放电灯点亮装置的器具本体。 

发明效果： 

根据技术方案1的发明，具备：点亮部，至少包括相对于放电灯并联连接的电容器和连接在放电灯上的共振电路，对上述放电灯输出交流功率；以及控制部，控制点亮部；控制部在使放电灯的点亮开始时，以放电灯中的放电开始所需要的电压被输出到放电灯的程度，将控制点亮部的启动动作持续规定时间，以使点亮部的输出的频率充分接近于包含在点亮部中的共振电路的共振频率，在启动动作中，控制点亮部，以使向放电灯输出的输出电压中产生直流成分，所以能够通过在向放电灯输出的输出电压中产生的直流成分确保向放电灯输出的输出电流，所以与向放电灯输出的输出电压中不产生直流成分的情况相比，在启动动作中不易发生放电灯的点亮开始后的灭灯。 

根据技术方案2的发明，控制部在启动动作中，使点亮部的动作的频率在包括点亮部中含有的共振电路的共振频率在内的规定的扫描频率范围内逐渐变化，所以不论电路部件的离差如何，在启动动作中都能够将用于放电灯的点亮开始而足够高的电压可靠地输出给放电灯。 

根据技术方案4的发明，控制部在启动动作中，周期性地进行多次点亮部的动作的频率的变化，且在使点亮部的动作的频率成为扫描频率范围的下限的频率之后，在使点亮部的动作的频率成为扫描频率范围的上限的 频率之前，持续规定时间使点亮部的动作的频率成为比扫描频率范围的上限的频率低并且比扫描频率范围的下限的频率高的频率，与将点亮部的动作的频率设为扫描频率范围的下限的频率之后立即设为扫描频率范围的上限的频率的情况相比，不易发生放电灯的灭灯。 

根据技术方案5的发明，控制部在启动动作中，控制点亮部，以使向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性至少反转1次，所以与向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性不反转的情况相比，能够抑制因放电灯的一方的电极的加热不足造成的不点亮、以及损耗仅集中在放电灯的一个电极中造成的寿命缩短。 

根据技术方案6的发明，在伴随着控制的切换而向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性反转时，与不进行过渡动作的情况相比，能够抑制并联连接在放电灯上的电容器被急剧地放电带来的电流的峰值。 

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1中点亮部的各开关元件的导通阻断状态、和灯电压与灯电流的时间变化的说明图。 

图2是表示在实施方式1的启动动作中点亮部的各开关元件的导通阻断状态和流到第1电感中的电流的时间变化的说明图。 

图3是表示在实施方式1中没有判断出放电灯的点亮的情况下的动作的说明图。 

图4是表示灯电压的有效值与灯功率的关系的一例的说明图。 

图5是表示在本发明的实施方式2中点亮部的各开关元件的导通阻断状态、和灯电压与灯电流的时间变化的说明图。 

图6是表示在实施方式2的启动动作中点亮部的各开关元件的导通阻断状态和流到第1电感中的电流的时间变化的说明图。 

图7是表示对实施方式2和实施方式1分别使动作频率从140kHz逐渐下降到70Hz的一个扫描动作(sweep)中的、灯电流的变化的模拟结果的说明图。 

图8是表示在本发明的实施方式3中点亮部的各开关元件的导通阻断状态、和灯电压与灯电流的时间变化的说明图。 

图9是表示在实施方式3中向第1开关元件的栅极输入的输入电压、向第3开关元件的栅极输入的输入电压和灯电压的波形的例子的说明图。 

图10是将图9的波形的主要部分放大后的说明图。 

图11是将图10的波形的主要部分放大后的说明图。 

图12是表示在实施方式3中灯电压与灯电流的波形的例子的说明图。 

图13(a)是表示从图12的灯电流中除去了尖峰状的成分后的波形的说明图，图13(b)是将图13(a)的主要部分放大后的说明图。 

图14是表示在实施方式3中启动动作中的灯电压与灯电流的关系的例子的说明图。 

图15是表示在发明的实施方式4的启动动作中点亮部的各开关元件的导通阻断状态和灯电流的时间变化的说明图。 

图16是表示在实施方式4的变更例的启动动作中点亮部的各开关元件的导通阻断状态和灯电流的时间变化的说明图。 

图17在实施方式4的另一变更例的启动动作中点亮部的各开关元件的导通阻断状态和灯电流的时间变化的说明图。 

图18是表示采用了上述结构的照明器具的一例的立体图。 

图19是表示采用了上述结构的照明器具的另一例的立体图。 

图20是表示采用了上述结构的照明器具的再另一例的立体图。 

图21是表示放电灯点亮装置的一例的电路块图。 

图22是表示上述放电灯点亮装置的电极加热动作中的点亮部的各开关 元件的导通阻断状态和流到第1电感中的电流的时间变化的说明图。 

图23是表示上述放电灯点亮装置的稳定点亮动作中的点亮部的各开关元件的导通阻断状态和流到第1电感中的电流的时间变化的说明图。 

标号说明 

3点亮部 

4控制部 

5照明器具 

51器具本体 

C1第1电容器 

C2第2电容器(权利要求书中的尖峰叠加机构的一部分) 

L2第2电感(权利要求书中的尖峰叠加机构的一部分) 

P1启动动作 

P11过渡动作 

Q1～Q4开关元件 

具体实施方式

以下，参照附图对用来实施方式本发明的优选的实施方式进行说明。 

(实施方式1) 

本实施方式的基本结构与在图21中说明的以往例是共通的，关于共通的部分省略说明。 

本实施方式与在图21～图23中说明的以往例相比，启动动作的内容不同。 

如果具体地说明，则在本实施方式中，如图1所示，在启动动作P1中，通过交替地切换第1状态和第2状态，即通过将点亮部3的开关元件中的一个(在图中是第3开关元件Q3)维持为阻断状态，使点亮部3的输出电压(即放电灯DL的两端电压。以下称作“灯电压”)中产生直流成分，所述第1状态是将相互位于对角的位置的一个组的各开关元件(在图中是第1开关元件Q1和第4开关元件Q4)分别导通而将另一个组的各开关元件(在图中是第2开关元件Q2和第3开关元件Q3)分别阻断，所述第2状态是 将上述另一个组的一个开关元件(在图中是第2开关元件Q2)导通而将其他各开关元件分别阻断。在本实施方式中，被驱动为导通阻断的各开关元件Q1，Q2，Q4的“On Duty”分别设为约50％。另外，在图1中，灯电压及灯电流分别以图21中的朝右为正。在以后所示的图中也是同样的。 

即，在放电灯DL没有点亮的期间中，在开关元件Q1～Q4中的相互位于对角的位置的两个被导通的第1状态下，通过以直流电源部2的输出电容器C5为电源的电流流到由被导通的两个开关元件(在图中是第1开关元件Q1和第4开关元件Q4)、第1电容器C1、第1电感L1、和直流电源部2的输出电容器C5构成的回路中，将第1电容器C1充电，并且在第1电感L1中储存能量。此外，在开关元件Q1～Q4中的仅一个被导通的第2状态下，以第1电感L1为电源的电流流到由被导通的一个开关元件(在图中是第2开关元件Q2)和位于该开关元件的对角的位置的开关元件(在图中是第3开关元件Q3)的寄生二极管、第1电感L1、和直流电源部2的输出电容器C5构成的回路中，从而储存在第1电感L1中的能量被释放。结果，流到第1电感L1中的电流成为图2所示那样的单向(在图中是正方向)的三角波，通过该电流将第1电容器C1充电，将对应于第1电容器C1的两端电压的直流成分叠加在从点亮部3向放电灯DL的输出电压中。在上述动作中，通过第2电感L2和第2电容器C2的共振电路产生的共振电压，在放电灯DL中开始辉光放电，进而，通过第1电容器C1的放电，促进从上述辉光放电向电弧放电的转移，在这里放电灯DL开始点亮。 

此外，在本实施方式中，启动动作P1即使在中途如图1中用ts表示的定时那样开始放电灯DL的点亮而开始流过灯电流，规定的启动时间(例如900ms)也被继续。在放电灯DL的点亮后的启动动作P1中，放电灯DL代替第1电容器C1构成上述回路。此外，第2电感L2和第2电容器C2构成的共振电路在放电灯DL点亮后的定时ts之后的启动动作P1中，将具有与点亮部3的开关元件Q1～Q4的导通阻断切换的定时同步的峰值的尖峰状的电流叠加在灯电流中，通过该电流也抑制了放电灯DL的灭灯。 

此外，在启动动作P1中，重复多次使点亮部3的动作的频率(即各开关元件Q1～Q4的导通阻断的频率。以下称作“动作频率”)从包括点亮部3的第2电感L2和第2电容器C2构成的共振电路的共振频率(例如为基 准共振频率360kHz的三分之一的作为2次共振频率的120kHz)的规定的扫描频率范围的上限到下限逐渐下降的扫描动作。由此，不论第2电感L2及第2电容器C2的特性的离差如何，都能够在启动动作P1中的某个时刻可靠地使动作频率与上述共振频率一致或充分接近。另外，在图中扫描动作的次数为4次，但实际上扫描动作在一个启动动作P1中进行例如98次。此外，扫描动作中的动作频率的变化并不限于如上述那样使动作频率从扫描频率范围的上限到下限逐渐下降，也可以使动作频率从扫描频率范围的下限到上限逐渐上升。或者，也可以构成为，将使动作频率逐渐上升的扫描动作和使动作频率逐渐下降的扫描动作交替地重复，使动作频率在扫描频率范围的上限与下限之间往复。 

控制部4(控制用集成电路40)在启动动作P1的结束时、即上述启动时间的经过时，判断放电灯DL是否已点亮，在判断放电灯DL没有点亮的情况下，如图3所示，持续规定的第1停止时间T1(例如5秒)使点亮部3停止(即，将各开关元件Q1～Q4分别维持为阻断状态)之后，开始再次的启动动作P1。控制部4如上述那样隔着第1停止时间T1将启动动作P1重复规定次数(例如6次)，在该一系列的动作(以下、称作“试动作”)的最后的启动动作P1结束时，如果还是判断为放电灯DL没有点亮，则为了使放电灯DL内的压力暂且下降而持续比第1停止时间T1长的规定的第2停止时间T2(例如90秒)使点亮部3停止，再次开始上述试动作。即使将上述那样的试动作持续规定的上限时间T3(例如30分)重复进行也不能检测到放电灯DL的点亮的情况下，控制部4以后不开始启动动作P1。 

此外，如果在启动动作P1结束时判断为放电灯DL已点亮，则控制部4转移到稳定点亮动作P2。另外，也可以与以往例同样地经过电极加热动作(未图示)后转移到稳定点亮动作P2。电极加热动作及稳定点亮动作P2的内容可以与图22及图23所示的以往例同样。在电极加热动作及稳定点亮动作P2中，例如可以利用图4所示那样的、从点亮部3对放电灯DL输出的功率(以下称作“灯功率”)与灯电压的关系。 

根据上述结构，通过在启动动作P1中使灯电压产生直流成分，在放电灯DL的点亮开始后能够确保灯电流，所以与启动动作P1中的灯电压不包含直流成分的情况相比能够抑制灭灯的发生。 

(实施方式2) 

本实施方式的基本结构与实施方式1是共通的，关于共通的部分省略说明。 

本实施方式的启动动作P1的内容与实施方式1不同，如图5所示，在点亮部3中周期性地循环重复第1状态、中间状态以及第2状态，所述第1状态是将点亮部3中相互位于对角的位置的开关元件的组中的一个组的各开关元件(在图5的前半部中是第1开关元件Q1及第4开关元件Q4、在图5的后半部中是第2开关元件Q2及第3开关元件Q3)分别导通而将另一个组的各开关元件分别阻断，所述中间状态是仅将上述一个组的开关元件中的一个(在图5的前半部中是第1开关元件Q1，在图5的后半部中是第2开关元件Q2)导通而将其他三个开关元件分别阻断，所述第2状态是仅将上述另一个组的开关元件的中的一个(在图5的前半部中是第2开关元件Q2，在图5的后半部中是第1开关元件Q1)导通而将其他三个开关元件分别阻断。即，点亮部3中，使相互位于对角的位置且同时被导通的开关元件中的上述一个(在图5的前半部中是第1开关元件Q1、在图5的后半部中是第2开关元件Q2)的导通占空比比上述另一个(在图5的前半部中是第4开关元件Q4、在图5的后半部中是第3开关元件Q3)的导通占空比大。在上述中间状态下，电流流过例如在图5的前半部中包括第1开关元件Q1、第1电感L1、和第3开关元件Q3的寄生二极管在内的回路那样的、不包括直流电源部2的输出电容器C5的闭回路中，从而流到第1电感L1中的电流成为大致一定。由此，如图6所示，流到第1电感L1中的电流成为梯形状的波形。 

这里，在图7中，对于实施方式1的情况用曲线B表示使动作频率从140kHz到70Hz逐渐下降的一个扫描动作中的、灯电流的变化的模拟结果，对于本实施方式的情况用曲线A表示使动作频率从140kHz到70Hz逐渐下降的一个扫描动作中的、灯电流的变化的模拟结果。在图7中，横轴是时间，左端是作为扫描动作的开始时刻的动作频率为140kHz的时刻，右端是作为扫描动作的结束时刻的动作频率为70kHz的时刻。这里，在实施方式1中，在启动动作P1中流到第1电感L1中的电流如图2所示那样为三角波，相对于此，在本实施方式中，流到第1电感L1中的电流成为图6所示 那样的梯形状的波形，由此，如图7所示，灯电流的峰值被抑制得较低。因而，作为第1电感L1等的电路部件可以使用更小型的部件，所以能够实现放电灯点亮装置的小型化。 

进而，在从启动动作P1开始时经过了启动时间的一半(例如450ms)的时刻tc，通过将在上述动作中作为一个组的开关元件与作为另一个组的开关元件替换，换言之通过将维持为阻断状态的开关元件从第3开关元件Q3变更为第4开关元件Q4，使点亮部3的输出的直流成分的极性反转。由此，能够防止因仅在放电灯DL的一个电极中加热不足造成的放电灯DL的不点亮、以及因损耗持续集中在放电灯DL的一个电极中而造成的短寿命化。此外，通过由第2电感L2和第2电容器C2构成的共振电路使灯电流中产生的尖峰状的成分，抑制如上述那样极性被反转时的放电灯DL的灭灯。即，上述共振电路是权利要求书中的尖峰叠加机构。上述那样的极性的反转也可以在启动动作P1中进行多次。 

(实施方式3) 

本实施方式的基本结构与实施方式1是共通的，关于共通的部分省略说明。 

在本实施方式中，也与实施方式2同样，在从启动动作P1开始时经过了启动时间的一半(例如450ms)后的时刻tc，通过将维持为阻断状态的开关元件从第3开关元件Q3变更为第4开关元件Q4，使点亮部3的输出的直流成分的极性反转。由此，与实施方式2同样，能够防止因仅在放电灯DL的一个电极中加热不足造成的放电灯DL的不点亮、以及因损耗持续集中在放电灯DL的一个电极中而造成的短寿命化。此外，如上述那样通过由第2电感L2和第2电容器C2构成的共振电路使灯电流中产生的尖峰状的成分，抑制极性被反转时的放电灯DL的灭灯。即，上述共振电路是权利要求书中的尖峰叠加机构。上述那样的极性的反转也可以在启动动作P1中进行多次。 

此外，在本实施方式中，控制部4如图8所示，在启动动作P1中，每当各个扫描动作结束，即，在将动作频率从扫描频率范围的下限向上限切换时，持续规定时间，进行将动作频率维持为比扫描频率范围的上限的频率(以下称作“上限频率”)低且比扫描频率范围的下限的频率(以下称作 “下限频率”)高的规定的中间频率的中间动作P10。 

这里，将动作频率是f时的灯电流的直流成分表示为I(f)、设上限频率为ft、设下限频率为fb、设中间频率为fm。于是，动作频率被从下限频率fb切换为中间频率fm时的灯电流的最低值表示为I(fm)-(I(fb)-I(fm))，动作频率被从中间频率fm切换为上限频率ft时的灯电流的最低值表示为I(ft)-(I(fm)-I(ft))。如果上述两个最低值相互相同，则考虑通过伴随着从下限频率fb向中间频率fm、从中间频率fm向上限频率ft的频率切替而产生的振动电流，能够避免因灯电流的最低值成为0而造成的放电灯DL的灭灯。所以，作为中间频率fm，优选地采用使上述最低值相互相等那样的、即I(fm)＝(2×I(ft)+I(fb))/3那样的中间频率fm。 

如果如上述那样在扫描动作间夹着中间频率下的动作，则与不夹着中间频率下的动作的情况相比，能够抑制因灯电流瞬间下降造成的放电灯DL的灭灯。 

在将直流电源部1的输出电压设为350V、将第1电感L1的感应系数设为680μH、将第1电容器C1的电容设为0.22μF、将第2电感L2的一次绕组线部分(并联绕组线)即比抽头更靠开关元件Q1，Q2侧(图2中的左侧)的部位的感应系数设为90μH、在第2电感L2中将一次绕组线部分的匝数为48匝、将整体的匝数设为48.5匝、将连接在第2电容器C2上的电阻R1分别用电阻值为6.2Ω的三个电阻的串联电路构成、将上限频率ft设为133kHz、将下限频率fb设为100kHz、将中间频率fm为115kHz的情况下，在图9～图12中表示灯电压的波形的例子，在图12、图13(a)、图13(b)中表示灯电流的波形的例子，在图14中用曲线VI表示启动动作P1中的灯电流与灯电压的关系。图10是将图9的一部分放大后的图，图11是将图10的一部分放大后的图，图13(b)是将图13(a)的一部分放大后的图，进而，图13(a)是从图12的灯电流的波形中除去了尖峰状的成分后的图。在图12的例子中，在启动动作P1开始之后，放电灯DL立即点亮且灯电流开始流动。此外，在上述例子中，扫描动作中的灯电压的绝对值的最大值为约1500V。这里，在图14中，虚线UL和曲线LL表示考虑为灯电流的容许范围的区域的上限和下限。即，认为如果灯电流比 上述区域小则放电灯DL的启动性差到不能容许的程度、如果灯电流比上述区域大则在放电灯DL上作用了高到不能容许的程度的电介质应力。此外，对于实施方式2也能够采用上述那样的中间动作P10。 

(实施方式4) 

本实施方式的基本结构与实施方式3是共通的，关于共通的部分省略说明。 

在实施方式3中，在启动动作P1中灯电流的直流成分的极性被反转时tc，通过将并联连接在放电灯DL上的第1电容器C1中已充电的电荷放电，电流瞬间性增加，该电流有可能对电路部件施加过度的电介质应力。所以，在本实施方式中，在启动动作P1中，在使灯电流的直流成分的极性反转时，进行使第1电容器C1的两端电压逐渐下降的过渡动作P11。 

过渡动作P11例如如图15所示，在点亮部3中将相互位于对角的位置的开关元件的组中的一个组和另一个组交替地驱动为导通阻断，使相互位于对角的位置的开关元件的组中的在此之前两者被驱动为导通阻断的一个组的各开关元件(在图15中是第1开关元件Q1及第4开关元件Q4)的导通占空比比另一个组的各开关元件(在图15中是第2开关元件Q2及第3开关元件Q3)的导通占空比大。 

根据上述结构，由于在过渡动作P11中第1电容器C1的两端电压逐渐下降，所以与没有进行过渡动作P11的情况相比，能够抑制在灯电流的直流成分的极性反转时第1电容器C1的放电电流造成的对电路部件的电介质应力。 

另外，过渡动作P11并不限于图15所示的结构，例如如图16所示，也可以为仅使上述另一个组的一个开关元件(在图16中是第3开关元件Q3)的导通占空比比其他三个开关元件的导通占空比小。如果进行其他表现，则图16的过渡动作P11是周期性地循环重复下述状态的动作，这些状态包括将之前作为上述一个组的各开关元件(在图16中是第1开关元件Q1和第4开关元件Q4)分别导通并且将在之前作为上述另一个组的各开关元件(在图16中是第2开关元件Q2和第3开关元件Q3)分别阻断的状态、将之前作为上述另一个组的各开关元件分别导通并且将之前作为上述一个组的各开关元件分别阻断的状态、以及将之前作为上述另一个组的开 关元件的一个(在图16中是第2的开关元件Q2)导通并且将其他三个开关元件分别阻断的状态。 

或者，也可以将过渡动作P11如图17所示，设为将相互位于对角的位置的开关元件的组中的在此之前两者被驱动为导通阻断的一个组的各开关元件(在图17中是第1开关元件Q1及第4开关元件Q4)分别维持为阻断状态，将另一个组的开关元件的一个(在图17中是第2开关元件Q2)维持为导通状态，并将另一个(在图17中是第3开关元件Q3)周期性地驱动为导通阻断。 

此外，上述那样的各种过渡动作P11对于实施方式2也能够采用。 

在实施方式1～实施方式4中说明的各种放电灯点亮装置可以在例如图18～图20所示那样的照明器具5中使用。图18～图20的照明器具5分别具备收纳放电灯点亮装置的器具本体51、和保持放电灯DL的灯体52。此外，图18的照明器具5和图19的照明器具5分别具备将放电灯点亮装置和放电灯DL电气地连接的供电线53。图18的照明器具5是将器具本体51和灯体52都固定在天花板面上的嵌顶灯，图19的照明器具5和图20的照明器具5分别是灯体52相对于固定在天花板面等的安装面上的器具本体51可摆头地安装的聚光灯。上述那样的各种照明器具5可以通过公知的技术实现可能，所以省略详细的说明。 

Claims (11)

1.一种放电灯点亮装置，其特征在于，

具备：

点亮部，至少包括相对于放电灯并联连接的电容器和连接在放电灯上的共振电路，对上述放电灯输出交流功率；以及

控制部，控制点亮部；

控制部在使放电灯的点亮开始时，以放电灯中的放电开始所需要的电压被输出到放电灯的程度，将控制点亮部的启动动作持续规定时间，以使点亮部的输出的频率充分接近于包含在点亮部中的共振电路的共振频率，在启动动作中，控制部控制点亮部，以使向放电灯输出的输出电压中产生直流成分；

点亮部由被输入直流功率而输出交流功率的全桥型的逆变器电路构成，具有4个开关元件；

控制部在启动动作中，通过使在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的组中的一个组的控制相对于另一个组的控制为非对称，使向放电灯输出的输出电压中产生直流成分；

在点亮部中，各开关元件分别具有相对于被输入的直流功率为反方向的寄生二极管；

控制部在启动动作中，控制点亮部，以便周期性地交替重复两种状态，该两种状态是将在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的组中的一个组的各开关元件分别导通而将另一个组的各开关元件分别阻断的状态和仅将上述另一个组的开关元件中的一个导通而将其他三个开关元件分别阻断的状态。

2.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

控制部在启动动作中，使点亮部的动作的频率在包括点亮部中含有的共振电路的共振频率在内的规定的扫描频率范围内逐渐变化。

3.如权利要求2所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

控制部在启动动作中，使点亮部的动作的频率从扫描频率范围的上限的频率到下限的频率逐渐下降。

4.如权利要求3所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

控制部在启动动作中，周期性地进行多次点亮部的动作的频率的变化，在使点亮部的动作的频率成为扫描频率范围的下限的频率之后，且在使点亮部的动作的频率成为扫描频率范围的上限的频率之前，持续规定时间使点亮部的动作的频率成为比扫描频率范围的上限的频率低并且比扫描频率范围的下限的频率高的频率。

5.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

控制部在启动动作中，控制点亮部，以使向放电灯输出的输出电压的直流成分的极性至少反转1次。

6.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

控制部在启动动作中，对于使在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的组中的哪个组作为上述一个组至少进行1次切换，在切换时，控制部控制点亮部以便持续规定时间进行使并联连接在放电灯上的电容器的两端电压逐渐下降的过渡动作。

7.如权利要求6所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

过渡动作是，将在点亮部中相互位于对角的位置的开关元件的上述一个组与上述另一个组交替地周期性地导通，并且使之前作为上述一个组的各开关元件的导通占空比比之前作为上述另一个组的各开关元件的导通占空比高。

8.如权利要求6所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

过渡动作是周期性地循环重复三种状态，该三种状态是将之前作为上述一个组的各开关元件分别导通并且将之前作为上述另一个组的各开关元件分别阻断的状态、将之前作为上述另一个组的各开关元件分别导通并且将之前作为上述一个组的各开关元件分别阻断的状态和将之前作为上述另一个组的开关元件的一个导通并且将其他三个开关元件分别阻断的状态。

9.如权利要求6所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

过渡动作是，在将之前作为上述一个组的各开关元件分别阻断并且将之前作为上述另一个组的开关元件的一个导通的状态下，将之前作为上述另一个组的开关元件的另一个周期性地导通阻断。

10.如权利要求5所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

点亮部具有在放电灯的点亮后向放电灯输出的输出电流中叠加尖峰状的成分的尖峰叠加机构。

11.一种照明器具，其特征在于，具备权利要求1所述的放电灯点亮装置、以及分别保持由放电灯点亮装置点亮的放电灯和放电灯点亮装置的器具本体。

Images