CN101815393A - 放电灯照明装置及具有该装置的照明设备 - Google Patents

Abstract

一种放电灯照明装置，包括：将直流电转换为交流电的电源转换单元；用于生成高电压以启动放电灯的启动单元；控制所述电源转换单元的控制单元；以及检测输出至所述放电灯的电流的幅值的灯电流检测单元。在所述放电灯的启动中，所述控制单元在通过使用由所述启动单元生成的所述高电压执行用于启动所述放电灯的启动操作之后、进入将来自所述电源转换单元的所述交流电输出至所述放电灯以保持所述放电灯的照明的正常操作之前，执行电极加热操作，在该电极加热操作中所述控制单元使所述电源转换单元的输出功率的频率相对较高以加热所述放电灯的各个电极。在所述电极加热操作期间，所述控制单元以反馈方式控制所述电源转换单元，使得由所述灯电流检测单元检测出的所述输出电流的所述幅值变为预定的目标电流幅值。

Description

放电灯照明装置及具有该装置的照明设备

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。

在启动期P1之后，该控制单元2过渡至执行电极加热操作的电极加热期P2。在图18的示例中，电极加热期P2期间的操作频率与启动期P1期间的频率保持一致。

在执行例如预定时段的电极加热操作之后，控制单元2进入执行正常操作的正常期P3。一过渡至正常期P3后，灯电压Vla即随放电灯中的温度升高而缓慢升高数分钟而后趋于稳定。在正常操作中，操作频率f在例如数十赫兹到数百赫兹的范围内改变。

在图18的示例中，在正常期P3期间，控制单元2通过执行PWM控制，来控制针对放电灯La的输出功率。具体而言，以取决于将输出至放电灯La的功率的占空比以及远高于操作频率f的频率，控制单元2导通和截止开关元件Q1至Q4中一组串联连接的开关元件Q3和Q4，而不必在即使分别对角放置的开关元件Q1和Q2导通的时段期间保持开关元件Q3和Q4导通。

在图18的示例中，由于在启动期P1和电极加热期P2使用了相同的操作频率，因此灯电流Ila的幅值小于充分加热放电灯La的电极所需的幅值。

有鉴于此，提出了如图19所示的技术，其中在从启动期P1进入电极加热期P2时降低操作频率f。此处，如图20所示，由于灯电流Ila的幅值|Ila|单调地随操作频率f的增加而降低，因此控制单元2使电极加热期P2期间的操作频率f低于启动期P1终止时的操作频率f，从而可降低灯电压Vla，由此增加灯电流Ila。

因此，可使灯电流Ila(即，其幅值)在电极加热期P2期间足够大，通过从辉光放电至弧光放电的过渡使放电灯La稳定放电。另外，在放电灯La的电极在电极加热期P2期间被加热时，由于放电灯La的电极之间的温差导致的不对称电流通过电极加热期P2被降低。

此外，在图19的示例中，随控制单元2在启动期P1期间将操作频率f从远高于截止谐振频率逐步降低至截止谐振频率，灯电压Vla缓慢升高。

另外，在图19的示例中，操作频率f在电极加热期P2期间也降低且在电极加热期P2期间的操作频率f的两个值为预设值。

利用上述放电灯照明装置，由于在电极加热期P2期间放电灯La的放电从辉光放电过渡至弧光放电，因此在过渡至正常操作之后的放电趋于稳定并与没有电极加热操作的情况相比避免了闪烁。

然而，由于负载电路的阻抗因为电路部件的特性差异，或放电灯La，或环境温度而发生变化，因此，当如在传统示例中那样，在电极加热操作期间预设操作频率f的值时，灯电流在电极加热操作期间可能不够大。这导致放电灯La的照明在随后的正常操作期间不稳定。相反，灯电流可能过大，从而造成对电路部件或放电灯La过大的电气应力(electrical stress)。

发明内容

鉴于上述内容，本发明的一个目的在于提供可在电极加热操作期间优化输出至放电灯的电流的放电灯照明装置以及具有该放电灯照明装置的照明设备。

根据本发明的权利要求1，提供一种放电灯照明装置，包括：将直流电转换为交流电的电源转换单元；与放电灯一起连接于所述电源转换单元的输出端之间的启动单元，用于生成高电压以启动所述放电灯；控制所述电源转换单元的控制单元；以及检测输出至所述放电灯的电流的幅值的灯电流检测单元。

在该放电灯照明装置中，在所述放电灯的启动中，所述控制单元在通过使用由所述启动单元生成的所述高电压执行用于启动所述放电灯的启动操作之后、进入将来自所述电源转换单元的所述交流电输出至所述放电灯以保持所述放电灯的照明的正常操作之前，执行电极加热操作，在该电极加热操作中所述控制单元使所述电源转换单元的输出功率的频率相对较高以加热所述放电灯的各个电极；并且在所述电极加热操作期间，所述控制单元以反馈方式控制所述电源转换单元，使得由所述灯电流检测单元检测出的所述输出电流的所述幅值变为预定的目标电流幅值。

根据本发明的权利要求2，在权利要求1所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元包括降低所输入的直流电的电压的降压斩波器电路，以及将输出自所述降压斩波器电路的直流电交流化的全电桥电路。

根据本发明的权利要求3，在权利要求1所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元包括全电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述全电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

根据本发明的权利要求4，在权利要求1所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元包括半电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述半电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

根据本发明的权利要求5，在权利要求1至4中任一项所述的放电灯照明装置中，在所述启动操作之后、开始所述电极加热操作之前，所述控制单元执行至少一个频率降低操作以将所述电源转换单元的所述输出频率降低至预定频率。

根据本发明的权利要求6，在权利要求5所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元的所述输出频率在从所述启动操作的结束至所述电极加热操作的开始的频率降低期期间的下降量大于所述电源转换单元的所述输出频率在所述电极加热操作中与该频率降低期等长的时段期间中的最大下降量。

根据本发明的权利要求7，在权利要求5所述的放电灯照明装置中，从所述启动操作的结束至所述电极加热操作的开始的所述频率降低期被设定为短于所述电极加热操作的持续时间。

根据本发明的权利要求8，提供一种照明设备，其包括权利要求1至4中任一项所述的放电灯照明装置，以及用于容纳所述放电灯照明装置的外壳。

根据本发明的权利要求9，提供一种放电灯照明装置，包括：将直流电转换为交流电的电源转换单元；与放电灯一起连接于所述电源转换单元的输出端之间的启动单元，用于生成高电压以启动所述放电灯；控制所述电源转换单元的控制单元；检测输出至所述放电灯的电流的幅值的灯电流检测单元；以及检测输出至所述放电灯的电压的幅值的灯电压检测单元。

在所述放电灯照明装置中，在所述放电灯的启动中，所述控制单元在通过使用由所述启动单元生成的所述高电压执行启动所述放电灯的启动操作之后、进入将来自所述电源转换单元的所述交流电输出至所述放电灯以保持所述放电灯的照明的正常操作之前，执行电极加热操作，在该电极加热操作中所述控制单元使所述电源转换单元的输出功率的频率相对较高以加热所述放电灯的各个电极；并且在所述电极加热操作期间，所述控制单元以反馈方式控制所述电源转换单元，使得由所述灯电流检测单元检测出的所述输出电流的所述幅值，基于由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压的所述幅值变为目标电流幅值。

根据本发明的权利要求10，在权利要求9所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元包括降低所输入的直流电的电压的降压斩波器电路，以及将输出自所述降压斩波器电路的直流电交流化的全电桥电路。

根据本发明的权利要求11，在权利要求9所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元包括全电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述全电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

根据本发明的权利要求12，在权利要求9所述的放电灯照明装置中，所述电源转换单元包括半电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述半电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

根据本发明的权利要求13，在权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置中，所述目标电流幅值的数量为两个或更多。

根据本发明的权利要求14，在权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置中，所述控制单元基于由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压幅值判定所述放电灯中的放电是辉光放电还是弧光放电，并基于所述判定的结果确定所述目标电流幅值。

根据本发明的权利要求15，在权利要求13所述的放电灯照明装置中，所述控制单元将所述目标电流幅值设定为随着由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压幅值的增加而降低。

根据本发明的权利要求16，在权利要求15所述的放电灯照明装置中，所述控制单元将所述目标电流幅值设定为通过将预定的目标功率除以由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压幅值而获得的值。

根据本发明的权利要求17，在权利要求16所述的放电灯照明装置中，所述目标功率高至足以保持所述放电灯中的放电。

根据本发明的权利要求18，在权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置中，所述控制单元控制所述电源转换单元的输出频率。

根据本发明的权利要求19，提供一种照明设备，包括权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置，以及用于容纳所述放电灯照明装置的外壳。

利用权利要求1的配置，所述控制单元通过由所述灯电流检测单元检测出的输出电流的幅值的反馈来控制电源转换单元，使得在所述电极加热操作期间输出电流的幅值变为目标电流幅值。因此，输出至所述放电灯的电流可变为期望值。

利用权利要求6的配置，所述电源转换单元的输出频率在从所述启动操作的结束至所述电极加热操作的开始的频率降低期期间的下降量大于所述电源转换单元的输出频率在所述电极加热操作中与该频率降低期等长的时段期间中的最大下降量。因此，与未执行频率降低操作的情况相比，输出至放电灯的电流的幅值可在短时间内达到目标电流幅值，从而提高了启动能力。

利用权利要求7的配置，从终止所述启动操作至开始所述电极加热操作的时段可设定为短于所述电极加热操作的持续时间。因此，与从终止所述启动操作至开始所述电极加热操作的时段长于所述电极加热操作的持续时间的情况相比，可以迅速开始所述电极加热操作，从而提高了启动能力。

利用权利要求9的配置，输出至放电灯的电流的幅值可通过反馈控制，基于输出电压的幅值变为目标电流幅值，因此，在电极加热操作期间输出至所述放电灯的电流可被控制以具有期望值。

附图说明

本发明的目的和特性将通过以下结合附图对实施例的描述而显然，其中：

图1示出根据本发明第一实施例的操作频率和电流幅值随时间变化的示例；

图2为根据本发明第一实施例的放电灯照明装置的电路框图；

图3示出本发明第一实施例中电流幅值与电压幅值之间关系的示例；

图4为根据第一实施例的改进示例的放电灯照明装置的电路框图；

图5为根据第一实施例的另一改进示例的放电灯照明装置的电路框图；

图6示出根据本发明第二实施例的电流幅值和电压幅值随时间变化的示例；

图7为根据本发明第二实施例的放电灯照明装置的电路框图；

图8为解释在本发明第二实施例中基于电压幅值确定目标电流幅值的方法的视图；

图9示出根据本发明第二实施例的电流幅值和电压幅值随时间变化的另一示例；

图10示出在三个不同操作频率下电压幅值与电流幅值之间的关系；

图11为解释在本发明第二实施例中基于电压幅值确定目标电流幅值的方法的另一示例的视图；

图12为根据第二实施例的改进示例的放电灯照明装置的电路框图；

图13为根据第二实施例的另一改进示例的放电灯照明装置的电路框图；

图14为其中包括放电灯照明装置的照明设备的一个示例的立体图；

图15为其中包括放电灯照明装置的照明设备的另一示例的立体图；

图16为其中包括放电灯照明装置的照明设备的再一示例的立体图；

图17为传统示例的电路框图；

图18为解释在传统示例中，输入至全电桥电路的各个开关元件的驱动信号的电压、灯电压和灯电流随时间变化的视图；

图19示出在另一传统示例中灯电压和操作频率随时间变化的示例；以及

图20示出灯电流幅值与操作频率之间关系的示例。

具体实施方式

下文中，将参照构成本申请一部分的附图更详细地描述本发明的实施例。

(第一实施例)

下文中，将参照图1到图3详细描述根据本发明的第一实施例。根据第一实施例的放电灯照明装置具有与图17和图18所示的放电灯照明装置基本相同的配置，因此省略其相同部分的描述和介绍。

如图1所示，在启动期P1期间，控制单元2重复从上限到下限的范围内降低操作频率f的操作，该范围的中值为140kHz，该中值对应于截止谐振频率430kHz的1/3。控制单元2结束启动操作的时刻可以是，例如通过已知技术检测出放电灯La开始放电的时刻，或者是在启动操作开始之后经过足以启动放电灯La的预定时段的时刻。

如图2所示，根据本发明第一实施例的放电灯照明装置，包括检测灯电流Ila的幅值|Ila|(下文中称之为“电流幅值”)的灯电流检测单元3，且在电极加热期P2期间控制单元2利用反馈控制操作频率f，使得电流幅值|Ila|可达到预定的目标电流幅值It。

例如，如图20所示，在电流幅值|Ila|随操作频率f的增加而单调地降低的范围内调整操作频率f的情况下，如果由灯电流检测单元3检测出的电流幅值|Ila|小于目标电流幅值It，则控制单元2通过降低操作频率f来增加电流幅值|Ila|。相反，如果由灯电流检测单元3检测出的电流幅值|Ila|大于目标电流幅值It，则其通过增加操作频率f来降低电流幅值|Ila|。

在上述反馈控制中，操作频率f可阶跃变化或持续变化。此外，可规则地(间歇地)或者不断地(持续地)进行由灯电流检测单元3检测出的电流幅值|Ila|与目标电流幅值It之间的比较。在任何一种情况下，由于控制单元2和灯电流检测单元3均可由已知技术实现，因此将省略详细描述和介绍。在图1所示的示例中，由于上述控制，电极加热期P2期间的操作频率f被设定为大约30kHz，低于启动期P1期间的操作频率的中值140kHz并高于正常期P3期间的操作频率160Hz。

例如，可考虑当运行频率f为39kHz时如图3中曲线A所示的灯电压Vla的幅值|Vla|(下文中称之为“电压幅值”)和电流幅值|Ila|之间关系变化的情况，当操作频率f为41kHz时如图3中曲线B所示的电压幅值|Vla|和电流幅值|Ila|之间关系变化的情况，目标电流幅值为200mA。在此情况下，如果电压幅值|Vla|为150V，则在操作频率39kHz的情况下电流幅值|Ila|约为300mA，其超过了目标电流幅值。因此，控制单元2通过降低电流幅值|Ila|并将操作频率f增加例如2kHz，使电流幅值接近目标电流幅值。

在此实施例中，控制单元2通过反馈控制操作频率f使检测出的电流幅值|Ila|接近目标电流幅值，因此，可优化电极加热期P2期间的电流幅值|Ila|。

并且，在此实施例中，控制单元2执行操作频率经过两个阶段降至预定频率的频率降低操作，所述两个阶段即时段P4(以下称之为“频率降低期”)的开始和结束时，该频率降低期在启动期P1结束之后、电极加热期P2启动之前，在启动操作结束之后并不是立刻开始电极加热操作。在图1的示例中，操作频率f在频率降低操作的第一阶段降至140kHz与30kHz之间的中间频率，并且操作频率f在频率降低操作的第二阶段降至30kHz，因此，整体而言操作频率f以阶跃方式改变。

或者，在频率降低期P4期间，操作频率f可经单个频率降低操作即刻从140kHz降至30kHz，或以阶跃方式经三次或更多次频率降低操作降低，或经单个频率降低操作持续且缓慢地降低。

在此，频率降低期P4(即，从启动操作结束至电极加热操作开始的时段)被设定为短于电极加热期P2(即，电极加热操作的持续时间)。因此，与频率降低期P4长于电极加热期P2的情况相比，由于电流幅值|Ila|由反馈控制固定的时段变得相对较长，因此改进了启动该灯的性能。

另一方面，操作频率f在频率降低期P4期间的降低量大于操作频率f在电极加热期P2中与频率降低期P4相等时长的时段期间的最大降低量。因此，与未执行频率降低操作的情况相比，由于从启动操作结束至电流幅值|Ila|达到目标电流幅值时的时段缩短，因此也改进了启动该灯的性能。

放电灯照明装置的电路配置并不限于图2所示。在如图2所示的全电桥电路中，包括在图2的一个串联电路中的开关元件Q1和Q2可采用如图4所示的半电桥电路而由电容C0a和C0b替代。在图4的示例中，包括电容C0a和C0b的串联电路对应于直流电源E的升压斩波器电路的输出电容C0。电阻R1附加耦接于第一电容C1和地之间。

同时，以这一配置，执行PWM控制，其中，如图18的示例所示，在正常期P3期间，即使未发生开关时也可通过调整将要导通/截止的开关元件Q3和Q4的导通/截止占空比来控制输出至放电灯La的功率。

此外，如图5所示，可进一步设置降压斩波器电路4，其降低直流电源E的输出电压并将该降低的电压输出至全电桥电路。在此情况下，电源转换电路包括具有四个开关元件Q1至Q4的全电桥电路以及降压斩波器电路4。在该示例中，降压斩波器电路4包括一端耦接于位于直流电源E的高电位一侧的输出端而另一端经由电感器L2耦接于全电桥电路的输入端的开关元件Q5；阴极耦接于开关元件Q5与电感器L2的连接点而阳极耦接于地的二极管D1；以及耦接于全电桥电路的输入端，即降压斩波器电路4的输出端的电容C3。

此处，省略负载电路中的电感器L1和第二电容C2。在这一配置的情况下，由于控制单元2可通过调节降压斩波器电路4中的开关元件Q5的导通/截止占空比来控制供给放电灯的功率，因此即使在正常期P3期间也无需基于全电桥电路中的开关元件Q1到Q4的导通/截止占空比来执行PWM控制。

上述各种控制单元2和电流检测单元3可由公知的电路实现，因此省略对其进行详细描述和介绍。

(第二实施例)

下文中，将参照附图详细描述根据本发明的第二实施例。

本实施例具有与图17和图18所示的放电灯照明装置相同的基本配置，因此省略它们相同部分的描述和说明。

如图6所示，启动期P1期间，控制单元2执行启动操作，其中控制单元2重复从上限到下限的范围内降低操作频率f的操作，该范围的中值为140kHz，该中值对应于截止谐振频率430kHz的1/3。控制单元2结束启动操作的时刻可以是，例如由已知技术检测出的放电灯La开始放电的时刻，或者启动操作开始之后经过足以启动放电灯La的预定时段的时刻。

参照图7，根据本发明第二实施例的放电灯照明装置包括检测灯电流Ila的幅值|Ila|的灯电流检测单元31，以及检测灯电压Vla的幅值|Vla|的灯电压检测单元32。

在电极加热期P2期间，控制单元2反馈控制操作频率f，使得电流幅值|Ila|可达到基于由灯电压检测单元32检测出的电压幅值|Vla|确定的目标电流幅值It。

针对基于由灯电压检测单元32检测出的电压幅值|Vla|确定目标电流幅值It的方法，提出了目标电流幅值It基于电压幅值|Vla|逐步变化的方法。即，如图8所示，如果电压幅值|Vla|小于50V，则将目标电流幅值It设定为0.8A；如果电压幅值|Vla|在50V以上且小于150V，则将目标电流幅值It设置为0.6A；如果电压幅值|Vla|大于等于150V，则将目标电流幅值It设置为0.2A。

此处，假设放电灯La的额定电压为90V，如果电压幅值|Vla|大于等于150V，则放电灯中的放电可称为辉光放电；如果电压幅值|Vla|小于150V，则放电灯中的放电可称为弧光放电。在此实施例中，控制单元2可基于电压幅值|Vla|确定放电灯La中的放电是辉光放电还是弧光放电并基于该确定的结果决定目标电流幅值It。虽然在图6的示例中，电压幅值|Vla|在电极加热期P2期间未大于等于150V，但是如果在如图9所示的电极加热期P2期间电压幅值|Vla|大于等于150V，则目标电流幅值It仍为0.2A。

图10示出三个操作频率f，即39kHz、40kHz和41kHz下，电压幅值|Vla|与电流幅值|Ila|之间的关系。图10中，曲线F1表示当操作频率f为39kHz时电压幅值|Vla|与电流幅值|Ila|之间的关系；曲线F2表示当操作频率f为40kHz时电压幅值|Vla|与电流幅值|Ila|之间的关系；曲线F1表示当操作频率f为41kHz时电压幅值|Vla|与电流幅值|Ila|之间的关系。从图10中可以看出，随着操作频率f降低，电流幅值|Ila|增加，并因此，整体上阻抗降低。

换言之，当电流幅值|Ila|小于目标电流幅值It时，控制单元2使操作频率增大；当电流幅值|Ila|大于目标电流幅值It时，控制单元2使操作频率减小，从而使电流幅值|Ila|接近目标电流幅值It。此外，图10示出了图6中示出的电极加热期P2中的三个子时段P2a、P2b和P2c的操作点。

如上所述，在第二实施例中，控制单元2执行反馈控制，在该反馈控制中控制单元2检测电压幅值|Vla|并基于电压幅值|Vla|使电流幅值|Ila|达到目标电流幅值It，因此，在电极加热期P2期间可使电流幅值|Ila|具有期望值。

目标电流幅值It的数量并不限于三个而可为两个、四个或更多。

除了上述基于电压幅值|Vla|逐步改变目标电流幅值It外，还可进行持续改变。另外，控制单元2可控制使向灯La输出的电功率成为目标电功率。亦即，因为当功率确定时电流与电压成反比，所以控制单元2执行的控制使目标电流幅值Ia为目标功率除以电压幅值|Vla|的值，因此，如图11所示，可使目标电流幅值It与电压幅值|Vla|成反比。

因此，向放电灯La输出的电功率基本恒定而与电压幅值|Vla|无关。为了抑制功耗，只要放电灯可保持放电，就优选使目标功率较低。

电路配置并不限于图7所示的配置。例如，除了图7所示的全电桥电路，还可采用如图12所示的包括在一个串联电路中的开关元件Q1和Q2由电容C0a和C0b所取代的半电桥电路。在图12的示例中，包括C0a和C0b的串联电路也用作直流电源E的升压斩波器电路的输出电容C0。电阻R1附加在第一电容C1与地之间。在此情况下，执行PWM控制，其中，如图18的示例所示，通过在未发生开关的时段期间控制将要导通的开关元件Q3和Q4的导通/截止占空比，来调节正常期P3期间向放电灯输出的输出功率。

或者，如图13所示，还可设置如图5所示的第一实施例的改进示例的降压斩波器电路4，其降低直流电源E的输出电压并将降低的电压输出至全电桥电路。降压斩波器电路4的配置和操作皆与图5所示的相同，因此省略其详细说明。

在图13的示例中，省略负载电路中的电感器L1和第二电容C2。因此，在启动操作中，通过包括自耦变压器AT和第一电容C1的谐振电路的谐振，将用于启动的高电压输出至放电灯La。亦即，启动单元仅包括自耦变压器AT和第一电容C1。

利用这一配置，由于控制单元2可通过调节降压斩波器电路4中的开关元件Q5的导通/截止占空比来控制提供给放电灯La的功率，因此即使在正常期P3期间也无需使用全电桥电路中的开关元件Q1至Q4的导通/截止占空比来执行PWM控制。

作为由控制单元2执行的反馈控制，除了如上所述的改变操作频率f以外，也可改变直流电源E的输出电压或改变降压斩波器电路4的输出电压。

如上所述的控制单元2、灯电流检测单元31和灯电压检测单元32可由公知的电路来实现，因此，省略其详细描述和说明。

上述放电灯照明装置1可用于例如图14到图16所示的照明设备5中。图14到图16所示的各个照明装置5均包括容纳放电灯照明装置1的外壳51，以及支撑放电灯La的灯体52。此外，如图14和图15所示的各个照明设备5均包括连接放电灯照明装置1和放电灯La的输电线53。

图14的照明设备5为下照(down light)式，其中外壳51和灯体52固定在天花板上，而图15和图16的照明装置5为射灯(spot light)式，其中灯体52枢轴安装在固定于例如天花板的安装平面的照明设备主体51上。以上各种照明设备5可由公知技术来实现，因此，省略其详细解释。

虽然已参照实施例示出并描述了本发明，但本领域技术人员将理解，在不脱离本发明权利要求确定的范围的情况下可作出各种变型和改进。

Claims (19)

1.一种放电灯照明装置，包括：

将直流电转换为交流电的电源转换单元；

与放电灯一起连接于所述电源转换单元的输出端之间的启动单元，用于生成高电压以启动所述放电灯；

控制所述电源转换单元的控制单元；以及

检测输出至所述放电灯的电流的幅值的灯电流检测单元，

其中，在所述放电灯的启动中，所述控制单元在通过使用由所述启动单元生成的所述高电压执行用于启动所述放电灯的启动操作之后、进入将来自所述电源转换单元的所述交流电输出至所述放电灯以保持所述放电灯的照明的正常操作之前，执行电极加热操作，在该电极加热操作中所述控制单元使所述电源转换单元的输出功率的频率相对较高以加热所述放电灯的各个电极；并且

在所述电极加热操作期间，所述控制单元以反馈方式控制所述电源转换单元，使得由所述灯电流检测单元检测出的所述输出电流的所述幅值变为预定的目标电流幅值。

2.如权利要求1所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元包括降低所输入的直流电的电压的降压斩波器电路，以及将输出自所述降压斩波器电路的直流电交流化的全电桥电路。

3.如权利要求1所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元包括全电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述全电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

4.如权利要求1所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元包括半电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述半电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

5.如权利要求1至4中任一项所述的放电灯照明装置，其中在所述启动操作之后、开始所述电极加热操作之前，所述控制单元执行至少一个频率降低操作以将所述电源转换单元的所述输出频率降低至预定频率。

6.如权利要求5所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元的所述输出频率在从所述启动操作的结束至所述电极加热操作的开始的频率降低期期间的下降量大于所述电源转换单元的所述输出频率在所述电极加热操作中与该频率降低期等长的时段期间中的最大下降量。

7.如权利要求5所述的放电灯照明装置，其中从所述启动操作的结束至所述电极加热操作的开始的所述频率降低期被设定为短于所述电极加热操作的持续时间。

8.一种照明设备，包括权利要求1至4中任一项所述的放电灯照明装置，以及用于容纳所述放电灯照明装置的外壳。

9.一种放电灯照明装置，包括：

将直流电转换为交流电的电源转换单元；

与放电灯一起连接于所述电源转换单元的输出端之间的启动单元，用于生成高电压以启动所述放电灯；

控制所述电源转换单元的控制单元；

检测输出至所述放电灯的电流的幅值的灯电流检测单元；以及

检测输出至所述放电灯的电压的幅值的灯电压检测单元，

其中，在所述放电灯的启动中，所述控制单元在通过使用由所述启动单元生成的所述高电压执行启动所述放电灯的启动操作之后、进入将来自所述电源转换单元的所述交流电输出至所述放电灯以保持所述放电灯的照明的正常操作之前，执行电极加热操作，在该电极加热操作中所述控制单元使所述电源转换单元的输出功率的频率相对较高以加热所述放电灯的各个电极；并且

在所述电极加热操作期间，所述控制单元以反馈方式控制所述电源转换单元，使得由所述灯电流检测单元检测出的所述输出电流的所述幅值，基于由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压的所述幅值变为目标电流幅值。

10.如权利要求9所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元包括降低所输入的直流电的电压的降压斩波器电路，以及将输出自所述降压斩波器电路的直流电交流化的全电桥电路。

11.如权利要求9所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元包括全电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述全电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

12.如权利要求9所述的放电灯照明装置，其中所述电源转换单元包括半电桥电路，并且在所述正常操作期间，所述控制单元基于包括在所述半电桥电路中的开关元件的导通/截止占空比控制所述电源转换单元的所述输出功率。

13.如权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置，其中所述目标电流幅值的数量为两个或更多。

14.如权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置，其中所述控制单元基于由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压幅值判定所述放电灯中的放电是辉光放电还是弧光放电，并基于所述判定的结果确定所述目标电流幅值。

15.如权利要求13所述的放电灯照明装置，其中所述控制单元将所述目标电流幅值设定为随着由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压幅值的增加而降低。

16.如权利要求15所述的放电灯照明装置，其中所述控制单元将所述目标电流幅值设定为通过将预定的目标功率除以由所述灯电压检测单元检测出的所述输出电压幅值而获得的值。

17.如权利要求16所述的放电灯照明装置，其中所述目标功率高至足以保持所述放电灯中的放电。

18.如权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置，其中所述控制单元控制所述电源转换单元的输出频率。

19.一种照明设备，包括权利要求9至12中任一项所述的放电灯照明装置，以及用于容纳所述放电灯照明装置的外壳。

Images