[发明专利]放电灯照明装置及具有该装置的照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及放电灯照明装置及照明设备。

背景技术

通常，针对开关诸如高压放电灯或称作高强度放电灯(HID，HighIntensity Discharge Lamp)的热阴极型放电灯的放电灯照明装置，已提出了包括将直流电转换为交流电的电源转换单元以及控制该电源转换单元的控制单元的放电灯照明装置。

例如，图17示出了此类放电灯照明装置。下文中，将参照图17详细介绍放电灯照明装置1。

参照图17，放电灯照明装置1包括将如市电(commercial power source，商用电源)的交流电源(AC)提供的交流电转换为直流电的直流(DC)电源E。

该直流电源E具有二极管电桥(DB)，其低电压输出端接地，用于对从交流电源输入的交流电进行充分整流；二极管D0，其阳极经由电感器L0连接至二极管电桥DB的高电压输出端而其阴极经由输出电容C0接地；开关元件Q0，其一端与电感器L0和二极管D0的连接点连接而另一端接地；以及驱动电路(未示出)，其控制开关元件Q0的导通/截止以保持直流电源E的稳定输出电压，即，输出电容C0之间的电压。换言之，直流电源E具有已知的升压转换器(升压斩波器电路，boosting chopper circuit)连接于二极管电桥DB输出端之间的配置。

此外，放电灯照明装置1包括具有四个开关元件Q1至Q4的全电桥电路，该全电桥电路用作将从直流电源E输入的直流电转换为交流电的电源转换单元。场效应管(FET)可用作开关元件Q1至Q4。

另一方面，在直流电源E的输出端之间并联有两个串联电路，这两个串联电路分别包括两个开关元件，例如，开关元件Q1和Q2以及开关元件Q3和Q4。全电桥电路的一个输出端，即，包括在两个串联电路的其中之一的开关元件Q1和Q2之间的节点，经由自耦变压器(auto-transformer)AT的全次级线圈连接至放电灯La的一端(即，一个电极)。

并且，设置在自耦变压器AT中的触头(tap)经由第一电容C1接地。该全电桥电路的另一输出端，即，包括在另一串联电路中的开关元件Q3和Q4的连接点，经由电感器L1连接至放电灯La的另一端(即，另一个电极)。此外，第二电容C2连接于包括在所述一个串联电路中的开关元件Q1和Q2的连接点以及电感器L1和放电灯La的连接点之间。因此，连接在电源转换单元的输出端之间的是谐振电路(下文称之为“负载电路”)，该谐振电路包括自耦变压器AT、第一电容C1、第二电容C2和电感器L1，以及放电灯La。

另外，放电灯照明装置1包括控制单元2，用于分别控制包括在电源转换单元中的开关元件Q1至Q4。控制单元2以如下方式控制开关元件Q1至Q4：开关元件Q1至Q4中对角放置的两个开关元件同时导通而其中串联连接的两个开关元件交替导通和截止。因此，从直流电源E输入的直流电转换为交流电，该交流电的频率等于由导通/截止驱动引起的极性反转的频率(下文称为“操作频率”)。

在此类放电灯照明装置1中，提出了一种在放电灯La启动过程中控制单元2执行电极加热操作的技术。具体而言，在通过使电源转换单元的输出电压相对较高来执行启动放电灯的启动操作之后，进入从电源转换单元输出交流电至放电灯L以转换保持放电灯La的照明的正常操作之前，控制单元2使电源转换单元的输出功率的频率相对较高以加热放电灯La的每个电极(参见，例如，日本国际专利申请公开No.2005-507553)。

将参照图18详细说明上述控制单元2的操作。在图18中，上方的四个波形表示分别输入至开关元件Q1至Q4的驱动信号，具体而言，开关元件Q1至Q4的栅源电压。各个开关元件Q1至Q4在相应驱动信号处于高(H)电位的时段导通而在所述驱动信号处于低(L)电位的时段截止。在图18中，水平轴表示时间。

当输入功率时，控制单元2首先开始启动操作以启动放电灯La的放电。在执行启动操作的启动期P1期间，控制单元2在放电灯La截止的状态下通过将操作频率设置到负载电路的谐振频率(下文称之为“截止谐振频率”)，例如，数万赫兹到数十万赫兹，而使输出至放电灯La的电压Vla(下文称之为“灯电压”)足够高。

所述截止谐振频率为包括开关元件Q1和Q2的连接点与自耦变压器AT的触头之间的一部分(初级线圈部分)以及第一电容C1的谐振电路的谐振频率(或其一奇数分之一)。当在启动期P1期间经自耦变压器AT提升的灯电压Vla变为启动所需的电压，即辉光放电启动时，放电灯La启动且输出至放电灯La的输出电流Ila(下文称之为“灯电流”)开始流动。亦即，自耦变压器AT和第一电容C1包括在启动单元中。