CN1342034A

CN1342034A - 放电灯点亮装置

Info

Publication number: CN1342034A
Application number: CN01124849A
Authority: CN
Inventors: 小南智; 高桥健一郎; 业天正芳; 宫崎光治
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2002-03-27
Anticipated expiration: 2021-06-28
Also published as: EP1168893A1; JP2002015892A; US20020047645A1; US6657401B2; DE60106336T2; CN100466878C; DE60106336D1; EP1168893B1

Abstract

一种放电灯点亮装置,具有荧光灯3,将进行相位控制的输入交流电压转换为直流电压的AC/DC转换部6,从输入交流电压来计算调光控制信号的调光控制部7,和将来自AC/DC转换部6的直流电压转换为高频电压后施加到荧光灯3上、并对应于调光控制信号来调光点亮荧光灯3的DC/AC转换部9。DC/AC转换部具有维持并调光点亮荧光灯点亮的第一工作模式,和在熄灭荧光灯的状态下施加比荧光灯的启动电压低的电压的第二工作模式。即使荧光灯为熄灭时也能检测出进行相位控制的交流电压的导通期间,再启动荧光灯。

Description

放电灯点亮装置

发明领域

本发明涉及输入进行相位控制的交流电压的放电灯，具体而言，是涉及调光点亮荧光灯的放电灯点亮装置。

发明背景

相对于白炽电灯泡而言，荧光灯具有高效率、长寿命的特征，以家庭用照明为中心而被广泛普及。特别是因为一体形成荧光灯和高频倒相器的灯泡形荧光灯可照样安装在白炽电灯泡用插座中，所以从节省能源、节省资源的观点来看，扩大了其用途。

可是，近年来，随着即使是灯泡形荧光灯也想以与白炽电灯泡一样调光的愿望的增加，开发了可调光的灯泡形荧光灯。白炽电灯泡的调光一般是使用调光器来输入进行相位控制的交流电压的方式。因此，在灯泡形荧光灯中进行调光时，输入进行相位控制的交流电压、并可调光点亮的点亮电路是必要的。特开平11-111486号公报中记载了作为输入进行相位控制的交流电压、并可调光点亮荧光灯的放电灯点亮电路的一个实例。特开平11-111486号公报中的点亮电路具有检测输入进行相位控制的交流电压的导通期间的检测部，对应于检测的导通期间来变化荧光灯的亮度。

在上述已有的放电灯点亮装置中，当不点亮荧光灯时，仅等效地将点亮电路的电源平滑用电容器连接在调光器上。因此，负载特性变为容量性，调光器进行误工作，如图6A、6B所示实例，调光器的输出波形变为与进行相位控制的电压波形不同的不稳定电压波形。即，对于图6A所示的灯点亮时的波形，当进一步调光并暂时熄灭荧光灯时，变为图6B所示波形，不能检测出进行相位控制的交流电压的正确导通期间。为此调节调光器以使荧光灯从熄灭状态开始启动时，不能再启动对应于导通期间的荧光灯。另外，还产生点亮电路误工作和荧光灯闪光等问题。

发明概述

为了解决上述已有问题，本发明的目的在于提供一种灯点亮装置，输入进行相位控制的交流电压，调光点亮荧光灯，即使在荧光灯熄灭的状态下也能检测出进行相位控制的交流电压的导通期间，对应于导通期间能再启动荧光灯，同时防止荧光灯闪光等点亮电路的误工作。

为了解决上述问题，本发明的放电灯点亮装置具有放电灯，将进行相位控制的输入交流电压转换为直流电压的AC/DC转换部，从进行相位控制的输入交流电压来计算调光控制信号的调光控制部，和将AC/DC转换部的输出电压转换为高频电压后施加到放电灯上的同时、对应于调光控制信号来调光点亮放电灯的DC/AC转换部。DC/AC转换部具有将维持放电灯点亮的电压施加到放电灯上的第一工作模式，和在熄灭放电灯的状态下将比放电灯的启动电压低的电压施加到放电灯上的第二工作模式。

根据该构成，即使荧光灯为熄灭时也能检测出进行相位控制的交流电压的导通期间，能进行对应于导通期间的荧光灯的再启动。另外，因为即使在荧光灯熄灭时也施加比启动电压低的电压，所以荧光灯不会闪光。

在上述构成中，DC/AC转换部可构成为对应于调光控制信号来切换第一工作模式和第二工作模式。

另外，上述构成中最好具有检测放电灯的灯特性的灯特性检测部，DC/AC转换部构成为对应于灯特性检测部的输出信号而从第一工作模式切换为第二工作模式。例如，由灯特性检测部检测荧光灯的点亮、熄灭时，通过从第一工作模式切换为第二工作模式，可当然防止点亮电路的故障。在该构成中，可检测作为灯特性的灯电压、灯电流、灯功率、光输出中的至少一个。

在上述任一构成中，可构成为通过使DC/AC转换部变化驱动频率来调光点亮。在该构成中，可构成为第一工作模式下的DC/AC转换部的驱动频率最大值为f1、第二工作模式下的DC/AC转换部的驱动频率最大值为f2时，f2比f1大。

在以上任一构成中，具有灯头，可形成一体构成AC/DC转换部、调光控制部、DC/AC转换部和放电灯的灯泡形荧光灯。

附图简述

图1是本发明实施例1中的放电灯点亮装置的构成图；

图2是表示图1中调光控制部的一个实例的电路图；

图3是表示来自图2的调光控制部的调光控制信号的一个实例的图；

图4是表示图1中DC/AC转换部的一个实例的电路图；

图5是表示本发明实施例2中灯泡形荧光灯的透视图；

图6A是表示已有技术中从荧光灯点亮时的调光器中输出的电压的波形图；

图6B是表示已有技术中从荧光灯熄灭时的调光器中输出的电压的波形图。

发明详细描述

实施例1

图1表示本发明实施例1中的放电灯点亮装置的构成。1为输出交流电压的交流电源，例如为60Hz、100V的电源。2为调光器，对交流电压1进行相位控制。作为调光器2，可使用由三端双向可控硅开关元件等构成的公知调光器。3为作为放电灯的荧光灯，4为向荧光灯3供电并使荧光灯点亮的点亮电路。

点亮电路4由线路滤波器5、AC/DC转换部6、调光控制部7、DC/AC转换部9和灯特性检测部8构成。线路滤波器5由电感元件、电容器等构成，阻止交流电源1中发出高频噪声。AC/DC转换部6为将从调光器2输出的进行相位控制的交流电压转换为直流电压用的组件，由整流电路、平滑电容器等构成，通过线路滤波器5来整流平滑输入的交流电压后转换为直流电压。调光控制部7计算来自进行相位控制的交流电压的调光控制信号。DC/AC转换部9将来自AC/DC转换部6的直流电压转换为高频电压，对应于来自调光控制部7的调光控制信号来调光点亮荧光灯3。DC/AC转换部9具有将维持点亮的电压施加到荧光灯3上的第一工作模式，和在熄灭荧光灯3的状态下将比其启动电压低的电压施加到荧光灯3上的第二工作模式。灯特性检测部8检测荧光灯3的灯特性。

图2表示调光控制部7的一个实例。调光控制部7由电阻11、12、15、16、二极管13、14和电容器17构成。由电阻11、12、二极管13来分压、整流输入的进行相位控制的交流电压，通过二极管14、电阻16，由电容器17来平滑。电容器17的电压为相当于进行相位控制的交流电压导通期间的电压，作为调光控制信号被提供给DC/AC转换部9。因为在进行相位控制的交流电压的导通期间使用者可通过调光器2来任意设定，所以如图3所示，调光控制信号对应于导通期间进行变化。调光控制信号例如变为指令由输出电压V1100％点亮、由V210％点亮的信号。另外，如果在第一工作模式中调光控制信号变为V3，则变为指令向第二工作模式切换的信号。在第二工作模式中如果调光控制信号变为V4，则变为向第一工作模式切换的信号。关于第一工作模式和第二工作模式的定义如后所述。另外，电阻15为使向电容器17充电的电荷放电的电阻。

图1中的灯特性检测部8向DC/AC转换部9输出表示荧光灯3异常熄灭的信号，即指令从第一工作模式向第二工作模式切换的信号。可通过检测例如灯电压、灯电流、灯功率或光输出来进行点亮、熄灭的判断。例如如果并联于荧光灯3来插入电阻可检测灯电压。例如如果串联于荧光灯3来插入电阻可检测灯电流。例如如果检测出灯电压和灯电流并由乘法电路进行计算可检测灯功率。例如如果使用光电二极管可检测光输出。对应于荧光灯3的异常熄灭，来进行由灯特性检测部8的指令向第二工作模式切换的信号输出。通过例如DC/AC转换部9的输出状态和荧光灯3的熄灭检测的组合可检测异常熄灭。即，当DC/AC转换部9的输出处于第一工作模式时，在检测出荧光灯3的熄灭情况下，作为异常熄灭。由此，输出指令向第二工作模式切换的信号。

图4表示DC/AC转换部9的一个实例。图4中，21、22为开关元件，23为截断直流分量的电容器。24为限制流向荧光灯3的灯电流的扼流圈，25为在预热荧光灯3的电极的同时在两端上产生共振电压的电容器。26为驱动开关元件21、22的驱动电路。AC/DC转换部9通过交替开/关开关元件21、22，将来自AC/DC转换部6的直流电压转换为高频电压，通过由扼流圈24、电容器23、25构成的共振电路，向荧光灯3施加高频电压。驱动电路26对应于来自调光控制部7的调光控制信号和来自灯特性检测部8的信号，切换第一工作模式和第二工作模式。在来自灯特性检测部8的信号指示第二工作模式的情况下，来自灯特性检测部8的信号优先于调光控制信号。

在第一工作模式下，驱动电路26对应于来自调光控制部7的调光控制信号，以例如50kHz-70kHz来驱动开关元件21、22。在第二工作模式下，以例如100kHz来驱动开关元件21、22。另外，设定这些驱动频率，以在第一工作模式下，向荧光灯3施加足以调光点亮荧光灯3的电压，在第二工作模式下，在荧光灯3熄灭的状态下，向荧光灯3施加比启动电压低很多的电压。

下面说明如此构成的放电灯装置的工作。

首先说明第一工作模式。荧光灯3维持施加来自DC/AC转换部9的高频电压的点亮，DC/AC转换部9根据来自调光控制部7的调光控制信号，通过变化驱动频率来进行调光。荧光灯3的光输出电平依赖于DC/AC转换部9的驱动频率，驱动频率低时变亮，驱动频率高时变暗。在一个实施例中，在50kHz下点亮时变得最亮，在70kHz下点亮时变得最暗。这是因为包含荧光灯3、电容器23、25、扼流圈24的负荷电网的阻抗通过驱动频率进行变化，并且流入荧光灯3的电流进行变化。

当DC/AC转换部9以第一工作模式工作时，通过操作调光器2，当来自调光控制部7的调光控制信号电平变为V3时，从第一工作模式切换为第二工作模式。因为切换为第二工作模式时驱动频率上升为100kHz，所以流入荧光灯3的电流急剧减少，荧光灯3不能维持放电而熄灭。DC/AC转换部9虽然继续工作，但在电容器25中发生荧光灯3不能启动的低电压、例如100V的电压。因此，虽然荧光灯3熄灭，但因为DC/AC转换部9继续工作，所以从调光器2看到的负荷特性表示与已有技术时的容量性不同的特性，调光器2正常工作。即，即使荧光灯3熄灭，但因为调光器2正常工作，所以也能检测出进行相位控制的交流电压的正确导通期间。另外，因为在电容器25中经常发生比荧光灯3的启动电压低的100V电压，所以不会发生荧光灯3闪光等点亮电路4的误工作。

另一方面，在DC/AC转换部9以第二工作模式工作时，通过操作调光器2将来自调光控制部7的调光控制信号的电平变为V4时，从第二工作模式切换为第一工作模式。当切换为第一工作模式时，驱动频率从100kHz开始下降，通过发生在电容器25中的高电压来再启动荧光灯3。之后，DC/AC转换部9通过来自调光控制部7的信号来调光点亮荧光灯3。

但是，当荧光灯3的周围温度低时，特别是在进一步调光时，由于自身发热不足，所以温度不上升，存在未点亮就熄灭的情况。另外，存在荧光灯3的寿命末期等荧光灯3不启动的情况。灯特性检测部8检测这种情况下的荧光灯3的点亮、熄灭，以第二工作模式使DC/AC转换部9工作。由此，防止了点亮电路4的故障。

根据上述实施例1，DC/AC转换部9具有以50kHz-70kHz的驱动频率调光点亮荧光灯3的第一工作模式和在荧光灯3熄灭的状态下以100kHz进行驱动以向荧光灯3施加100V的电压的第二工作模式，对应于来自调光控制部7的调光控制信号来切换第一工作模式和第二工作模式。由此，即使荧光灯3熄灭是也可检测出进行相位控制的交流电压的导通期间，可进行对应于导通期间的荧光灯3的熄灭、再启动。

另外，即使在荧光灯3的熄灭中，因为向荧光灯3施加比启动电压低的100V的电压，所以荧光灯3不会闪光。另外，通过由灯特性检测部8检测荧光灯3的点亮、熄灭，并从第一工作模式切换为第二工作模式，可当然防止点亮电路4的故障。

实施例2

图5表示本发明实施例2中放电灯点亮装置的构成。图5中，51为作为放电灯的弯曲形荧光灯，52为白炽电灯泡用E26型等灯头。53为电路板，安装有构成与图1所示实施例1相同的点亮装置的各电路部件56。54为盖，一端安装灯头52，在内部容纳电路板53。55为球体，具有透光性，覆盖荧光灯51的周围来配置。

荧光灯51和电路板53、电路板53和灯头52未图示地电连接，通过灯头52螺旋插入白炽电灯泡用插座中来供电，点亮荧光灯51。通过灯头52输入的交流电压为通过外部相位控制装置、例如白炽电灯泡用调光器等进行相位控制的交流电压。虽然在电路板53中安装有各电路部件56，但这里仅图示代表性的部件。在本实施例的荧光灯点亮装置中，与实施例1相同，即使在荧光灯熄灭的状态下也能检测出进行相位控制的交流电压的导通期间，对应于导通期间能再启动荧光灯，同时防止荧光灯闪光的点亮电路的误工作。

根据如上所述实施例2，即使将白炽电灯泡置换为荧光灯，也能稳定进行调光点亮。

另外，在实施例1中，虽然将商用交流电源1说明为60Hz、100V，但不言而喻，即使50Hz、100V等其它频率和电压也适用于本发明。另外，AC/DC转换部6也可构成为输入进行相位控制的交流电压并转换为直流电压，可使用采用升压断路器的有源滤波器电路、部分归还来自DC/AC转换部9的电压的部分平滑电路等公知的构成。另外，调光控制部7不限于图2所示构成，也可是其它构成，例如输出相当于导通期间的脉冲电压的构成，也可是可从进行相位控制的交流电压计算调光控制信号的构成。另外，DC/AC转换部9不限于串联倒相器，也可是其它构成，例如半桥式倒相器等，也可以是将来自AC/DC转换部6的直流电压转换为高频交流电压、并可调光点亮荧光灯3的构成。

另外，不言而喻，第一工作模式下的驱动频率50kHz-70kHz通过包含在负荷电网中的扼流圈24、电容器23、25的常数来进行变化，也可以是荧光灯3调光点亮时的其它频率。另外，在第二工作模式下的驱动频率100kHz也同样对应于负荷电网的常数变化，在荧光灯3熄灭时，如果能在荧光灯3上施加100V的电压，则也可是其它频率。另外，虽然在第二工作模式中向荧光灯3施加电压为100V，但并不限于此，也可是荧光灯3的启动电压以下的，例如200V。另外，灯特性检测部8不限于检测荧光灯3的点亮、熄灭的构成，例如也可检测荧光灯3的闪烁。因为闪烁表现为灯电流、灯电压、灯功率、光输出中的变动，所以可容易地检测出。

另外，在实施例2中，荧光灯5不限于弯曲形，也可是由电桥连接的其它形状、例如U字形灯，只要是荧光灯即可。另外，灯头52不限于白炽电灯泡用E26型，也可是其它形状灯头。另外，不限于具有球体55的灯泡形荧光灯，不言而喻，与球体55的有无无关，都可适用于本发明。

Claims

1.一种放电灯点亮装置，具有放电灯，将进行相位控制的输入交流电压转换为直流电压的AC/DC转换部，从所述进行相位控制的输入交流电压来计算调光控制信号的调光控制部，和将所述AC/DC转换部的输出电压转换为高频电压后施加到所述放电灯上的同时、对应于所述调光控制信号来调光点亮所述放电灯的DC/AC转换部，

所述DC/AC转换部具有将维持所述放电灯点亮的电压施加到所述放电灯上的第一工作模式，和在熄灭所述放电灯的状态下将比所述放电灯的启动电压低的电压施加到所述放电灯上的第二工作模式。

2.根据权利要求1的放电灯点亮装置，其特征在于：DC/AC转换部对应于调光控制信号来切换第一工作模式和第二工作模式。

3.根据权利要求1的放电灯点亮装置，其特征在于：具有检测放电灯的灯特性的灯特性检测部，DC/AC转换部对应于所述灯特性检测部的输出信号而从第一工作模式切换为第二工作模式。

4.根据权利要求3的放电灯点亮装置，其特征在于：灯特性检测部检测作为放电灯特性的灯电压、灯电流、灯功率、光输出中的至少一个。

5.根据权利要求1的放电灯点亮装置，其特征在于：DC/AC转换部通过变化驱动频率来进行调光点亮。

6.根据权利要求5的放电灯点亮装置，其特征在于：当在第一工作模式下的DC/AC转换部的驱动频率最大值为f1、在第二工作模式下的DC/AC转换部的驱动频率最大值为f2时，f2比f1大。

7.根据权利要求1至6中任一项的放电灯点亮装置，其特征在于：具有灯头，为一体构成AC/DC转换部、调光控制部、DC/AC转换部和放电灯的灯泡形荧光灯状态。