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。
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， 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。
技术方案 3 的发明在技术方案 2 的发明中， 其特征在于， 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。
技术方案 4 的发明在技术方案 2 的发明中， 其特征在于， 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三种状态， 该三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、 仅将上述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 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。
技术方案 5 的发明在技术方案 1 ～ 4 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 6 的发明在技术方案 5 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 7 的发明在技术方案 6 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 8 的发明在技术方案 1 ～ 7 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 9 的发明在技术方案 3 或 4 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 10 的发明在技术方案 9 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 11 的发明在技术方案 9 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 12 的发明在技术方案 9 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 13 的发明在技术方案 8 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 14 的发明的特征在于， 具备技术方案 1 ～ 13 中任一项所述的放电灯点 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 5 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 7 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 8 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 9 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。