专利名称：放电灯点亮装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放电灯点亮装置，其用于使高压水银灯及金属卤化物灯等高亮度 高压放电灯点亮。
背景技术：
近年，金属卤化物灯等高亮度放电灯作为各种 光源开始普及，其长寿命被要求。图1为使高压放电灯点亮的现有的放电灯点亮装置的电路图，图2为图1所示的 点亮装置在起动时的动作波形图，记载了极性反转(逆变器，inverter)电路的驱动频率、 降压转换器(down converter)的输出电压以及施加于放电灯的谐振电压随时间变化的情 况。在图1及图2中，由直流电源1供给的电压由降压转换器2控制，其输出端具有极性反 转(逆变器)电路3，极性反转(逆变器)电路3的输出连接有由电容器C2和电感L2构成 的串联的谐振电路4。对施加于放电灯的电压，在规定期间内，以比稳定点亮时的点亮频率高的频率，使 极性反转(逆变器)电路3的开关元件Q2和Q5、Q3和Q4的对交替地高频地进行开关动作。这样的放电灯点亮装置，在放电灯的点亮开始的情况下，通过使对角位置配置的 开关电路及开关电路组与开关电路及开关电路组交替地接通断开，使两连接端间产生数 IOkHz 数IOOkHz的高频电压。由这个高频电压使谐振电路4谐振升压，在电容器C2上产 生高压的谐振电压。而且，放电灯通过这个高压的谐振电压进行点亮。控制电路根据电压 检测电路5的检测电压对放电灯的点亮进行检测时，使开关电路的各组交替地接通断开来 维持点亮，以使两连接端上产生数IOHz 数IOOHz的低频电压。另外，根据文献1 (特开2004-95334号公报)中记载的放电灯点亮装置，为了即使 是在放电灯的制品有偏差、或其使用寿命快到期的情况下，在起动电压上升时，也能确保良 好的起动动作，而使对角位置配置的开关元件Q2、Q5及开关元件Q3、Q4的组交替地接通 断 开，在规定的频率范围内边扫描(swe印)边进行起动控制，以使驱动频率通过谐振电路的 谐振点。另外，一面要得到与上述频率驱动时大致同等的电压振幅，一面要使构成谐振电 路4的部件小型化，从这个观点出发，也有用电桥部频率的奇数倍(2n+l、n为自然数)的频 率作为起动控制时的点亮频率的情况。这个电压振幅随倍数升高而递减，但特别地，当设定 为3倍时，既能得到与由谐振频率f0的频率驱动时大致同等程度的电压振幅，又能实现谐 振电路4的小型化，该谐振频率f0由与放电灯串联连接的电感和并联连接的电容决定。将 这个3次谐波的谐振电压应用于放电灯起动的例子公开于专利文献2 (特表2005-507554 号公报)。例如，如图3所示，极性反转(逆变器)电路3的频率逐渐向谐振点接近时，由于 一般的镇流器的控制方法几乎都是数字式控制，扫描的频率阶段地发生变化。阶段变化的 频率的间隔(刻& )即使为数％，谐振电压与其频率的可变百分比不成比例，产生以2次函数方式升高的谐振电压。因此，为了细微地设定谐振电压，使用了分辨率高、能实现细微的 频率控制的控制电路。另一方面，在现有电路中，存在以下情况放电灯在由谐振电路4开始点亮后不 久，存在放电灯La的电极没有均勻变热的情况。因此，点亮后不久的高频电流不能正负对 称地流动，相对于零电流，电流非对称地流动的状态会持续。例如专利文献3 (专利2878350 号公报)和专利文献4(专利2975032号公报)中记载的放电灯点亮装置。电流非对称地 流动的状态下，相对于电流对称地流动的状态下的电流峰值，约近1.5倍 2倍的电流峰值 的高频电流流动，对灯的电极造成大的损害。另外，以这种状态，向稳定点亮(低频点亮) 状态移动时，有时会对灯的电极造成大的损害，最坏的情况会使电极从根部折损。进一步地，在现有电路中，设定起动模式以及预热模式，使向稳定点亮(低频点 亮)状态移动，该预热模式将高频电流变为正负对称地流动所经过的时间设定为预先假定 的固定时间，或者其判别放电灯La点亮后，设定高频电流流动的时间等。另外，作为预热模式时的高频的非对称电流的抑制方法，由谐振电路4的电感的 阻抗来限制流经处于该放电灯进行绝缘破坏(击穿)，极性反转(逆变器)电路3以高频进 行动作期间的放电灯中流动的高频电流。因此，对于电流在通常点亮时的低频下流动的份 量，阻抗几乎可以忽略，但当高频电流要流动时，由于这个谐振电路4的电感成为阻抗，因 此通过使极性反转(逆变器)电路3的驱动频率变化，使与放电灯串联连接的阻抗变大，抑 制了起动时的非对称电流的峰值电流。例如，在令谐振电路4的电感为ΙΟΟμΗ、极性反转(逆变器)电路3的高频动作以 40kHz动作，非对称电流的峰值电流(Io-P)为约8A的情况下(若对称，峰值电流(Io-P)约 为4A)，这时的谐振电路4的电感的阻抗coL约为25。为使该非对称电流的峰值降为大约 一半，通过将极性反转(逆变器)电路3的驱动频率升高至80kHz，从而谐振电路4的电感 的阻抗变为约50 Ω，从而使非对称电流的峰值减半。
另外，相反地，高频电流向对象移动时为使放电灯的电极的预热加快，要增大高频 电流，为此通过降低极性反转(逆变器)电路3的驱动频率，从而降低谐振电路4的电感的 阻抗，增大电流。如上所述，在使用于产生起动时的谐振电路4所引起的谐振电压的极性反转(逆 变器)电路3的驱动频率、以及对放电灯的电极进行预热的模式下的驱动频率可变的控制 中，在放电灯熄灯的情况下，从再预热模式到起动模式，有必要对使放电灯中产生高电压的 驱动频率进行切换控制，对控制进行切换的时滞产生了。进一步地，与谐振电压的产生一样，由于一般的镇流器的控制方法几乎都是数字 式控制，可变频率阶段地发生变化。因此，为了细微地设定频率，使用了分辨率高、能实现细 微频率控制的控制电路。不然，使用不能进行细微频率控制的控制电路，有高频电流的微调 整难的问题。专利文献1 JP特开2004-95334号公报专利文献2 JP特表2005-507554号公报专利文献3 JP专利第2878350号公报专利文献4 专利第2975032号公报由以上说明可见，现有点亮装置，一般地为使高压放电灯点亮，起动时由谐振电路等施加高频的谐振电压，由谐振电路的谐振电压使高压放电灯起动，此谐振电压由极性反 转(逆变器)电路的驱动频率调整、并检测出谐振电压，设定为所希望的谐振电压，从而使 放电灯点亮。在此装置中，放电灯击穿、移动到稳定点亮(低频点亮)状态前，放电灯中有 高频电流流动，但放电灯击穿后不久，处于不是由电极的前端放电而是根部放电的状态、或 者单侧的电极不能充分预热的状态时，在放电灯中流动的高频电流相对于零电流是非对称 的电流流动。
这样，在放电灯中流动的高频电流相对于零电流是非对称的电流流动的状态时， 相对于对称状态下的电流峰值，约近1. 5倍 2倍的电流峰值的高频电流流动，对灯的电极 造成大的损害，最坏的情况是导致电极从根部折损。另外，存在起动时的高频电流的电流不足造成的电极预热不足所引起的放电灯的 损害，例如由电极溅射造成黑化等问题。另外，由于谐振电路的电感和电容的偏差、以及极性反转(逆变器)电路的驱动频 率在计算机中设定时的设定频率的步进间隔的大小，起动电压及在高频时的放电灯中流动 的电流中产生了大的偏差。为了抑制这个偏差，要选定或选择电感、电容的公差非常小的电 感、电容。另外，能细微设定极性反转(逆变器)电路的驱动频率的设定频率的高性能控制 电路是必要的。因此，电路构成部件的成本变高了。
发明内容
本发明正是鉴于上述问题而提出的，其目的在于，提供一种放电灯点亮装置，其用 于抑制由谐振电路的电感、电容、极性反转电路的驱动频率引起的偏差，抑制施加于放电灯 的起动电压、在放电灯中流动的高频电流的偏差，实现与此相伴的起动的稳定性。为了解决上述课题，本发明涉及的放电灯点亮装置，在放电灯点亮开始后不久易 发生的状态为放电灯的电极没有均勻地变热、点亮后不久的高频电流没有正负对称地流 动、电流相对于零电流非对称地流动，该放电灯点亮装置的特征在于，为了抑制上述状态持 续时过大电流的峰值、及抑制谐振电路的谐振电压的偏差，在谐振电压及高频电流的设定 方法中，通过使极性反转(逆变器)电路的驱动频率的设定和降压转换器的输出可变，进行 谐振电压、高频电流的微调整。根据本发明，可以抑制由极性反转(逆变器)电路的驱动频率引起的偏差，抑制施 加于放电灯的起动电压、流经放电灯的高频电流的偏差，实现随之而来的起动的稳定性。
图1是表示现有例的构成的电路图。图2是现有例的动作说明图。图3是现有例的动作说明图。图4是表示本发明的实施例1的电路方框图。图5是表示本发明的实施例1的动作的说明图。图6是表示本发明的实施例1的动作的其他例的说明图。图7是表示本发明的实施例1的动作的另一其他例的说明图。图8是表示本发明的实施例1的动作的其他例的说明图。
图9是表示本发明的实施例1的动作的另一其他例的说明图。图10是表示本发明的实施例1的其他方式的电路方框图。图11是表示本发明实施例2的构成的电路图。图12是本发明实施例2的动作说明图。图13是本发明实施例2的动作说明图。图14是本发明实施例3的动作说明图。
图15是本发明实施例3的动作说明图。图16是本发明实施例4的动作说明图。图17是本发明实施例4的动作说明图。
图18是本发明实施例4的其他的动作说明图。图19是本发明实施例4的其他的动作说明图。图20是本发明实施例5的动作说明图。图21是本发明实施例7的用于投影机的光源点亮装置的概略构成图。图22(a)、(b)是本发明实施例8的照明器具的概略构成图。图中1-电源电路，2、200_降压转换器，3-极性反转电路，4-谐振电路，5-电压 检测电路，6-控制电路，7-降压转换器控制电路，100-直流电源，300-逆变器电路，310-谐 振部，400-点亮检测电路，410-逆变器驱动电路，420-降压驱动电路，430-升压驱动电路， La-高压放电灯
具体实施例方式以下，参照附图对为实施本发明的实施方式进行说明。(实施例1)本实施例1，如图4所示，具有降压转换器电路200，其用于对由直流电源100输 入的直流电力降压后输出；逆变器电路300，其用于将降压转换器电路200输出的直流电力 变换为交流电力后供给到放电灯La。本实施例1中的放电灯La也是一种被称为HID (High Intensity Discharge，即高强度放电)灯的高压放电灯。这种高压放电灯包括例如高压水 银灯、金属卤化物灯等。降压转换器(Down Converter)电路200也是一种被称为Buck Converter或降压 形转换器的周知电路，具有串联电路，其连接于直流电源100的输出端之间，由开关元件 Q1、电感器Ll和输出电容器Cl组成；二极管D1，其阳极连接于直流电源100的低电压侧的 输出端和输出电容器Cl之间的连接点，阴极连接于开关元件Ql和电感器Ll之间的连接 点，将输出电容器Cl的两端作为电路200的输出端。进而，本实施例1还具有降压驱动电 路420，其用于对开关元件Ql进行导通截止驱动。另外，直流电源100的低电压侧的输出端 和输出电容器Cl之间连接有电阻Rl，降压驱动电路420基于电阻Rl的两端的电压(即，根 据电阻Rl检测出降压转换器电路200的输出电压)，通过对开关元件Ql的导通截止的占 空比进行反馈控制，从而控制降压转换器电路200的输出电压。由于这样的降压驱动电路 420用周知技术可以实现，在此省略详细说明及图示。逆变器电路300，是一种全桥型的逆变器电路，具有共计4个开关元件Q2 Q5，其 每两个一组构成的串联电路并联连接于降压转换器电路200的输出端之间。另外，一方的串联电路的开关元件Q4、Q5连接于放电灯La的另一端。进而，逆变器电路300，还具有谐 振部310，其由以下部分组成电感器L3，其一端连接于一方的串联电路的开关元件Q2、Q3 的连接点上，另一端连接于放电灯La的一端；电容器C2，其和放电灯La并联。进而本实施例1还具有逆变器驱动电路410，其为了使开关元件Q2 Q5中相互对 角而置的开关元件Q2 Q5同时被导通截止，且相互串联连接的开关元件Q2 Q5之间被 交替地导通截止，而对各开关元件Q2 Q5分别进行导通截止驱动。另外，本实施例1，还具 有点亮检测电路400，其连接于电感L3和放电灯La的连接点、和降压转换器电路200的低 电压侧的输出端之间。点亮检测电路400，分别检测放电灯La的点亮和熄灯，并且在放电灯 La的点亮被检测的期间中，检测出在放电灯La中流动的电流(以下，称为“灯电流”)为正 负非对称的(即，根据方向而峰值不同)电流(以下，称为“非对称电流”)的状态(以下， 称为“非对称状态”)。由于如上所述的点亮检测电路400和逆变器驱动电路410用周知技 术可以实现，在此省略详细说明及图示。接下来，用图5说明本实施例1的动作。在图5中，4张图分别以横轴作为时间，最 上面的图的纵轴为施加于放电灯La的电压(以下，称为“谐振电压”)VI，从上数第二张图 的纵轴为驱动频率f，从上数第三张图的纵轴为降压转换器电路200的输出电压(以下，称 为“ 直流输出电压”)Vd，最下面的图的纵轴为灯电流II。逆变器驱动电路410，从电源接通 开始，由点亮检测电路400检测放电灯La的点亮(S卩，由放电灯La放电的开始)的时刻Tl 后未检测出熄灯，而经过规定的预热时间到时刻T3的期间(以下，称为“起动期间”)中，周 期地反复进行扫描动作，使驱动频率f由规定的第1频率开始，向比第1频率低的规定的第 2频率f2逐渐地降低。即，起动期间的长度为以下时间的合计从电源接通到放电灯La的 点亮被点亮检测电路400检测出(Tl)的时间、和预热时间(T3-T1)。上述的预热时间是为 了对放电灯La的电极进行预热而设置的。而且，逆变器驱动电路410，在上述起动期间结束 后，维持驱动频率f为比第2频率f2低的稳定频率fs，进行稳定动作。起动期间的长度、 预热时间的长度分别为，例如数IOms 数100ms，第1频率Π及第2频率f2分别为，例如 数IOkHz 数IOOkHz的高频，稳定频率fs为，例如数IOHz 数IOOHz的低频。另外，将第 1频率π设定为比谐振部310的谐振频率(以下，仅称为“谐振频率”)的假定范围的上限 值更高的频率，将第2频率f2设定为比谐振频率的假定范围的下限值更低的频率。即，若 谐振频率在假定范围以内，在扫描动作中的某个时点驱动频率f与谐振频率一致。另外，降压驱动电路420，使直流输出电压Vd的值在起动期间内比起动期间结束 后时高。进一步地，降压驱动电路420，在由点亮检测电路400检测出放电灯La的点亮并且 检测出非对称状态的时刻Tl的前后，分别使直流输出电压Vd大致维持不变、且使直流输出 电压Vd在上述时点Tl后比上述时点Tl前低。这样，在由点亮检测电路400检测出非对称 状态的时点Tl，灯电流Il的峰值将降低。例如，非对称状态下的灯电流Il的峰值为8A时， 使直流输出电压Vd从200V降低20%后为160V，则灯电流的峰值降低到约为6A。S卩，逆变 器驱动电路410和降压驱动电路420构成了控制电路。此外，图5的T2表示由点亮检测电 路400不能检测出非对称状态的定时(timing)。根据上述构成，通过不仅对逆变器电路300中的驱动频率f进行控制，还对降压转 换器电路200的输出电压(直流输出电压Vd)进行控制，与仅对逆变器电路300中的驱动 频率f进行控制来控制对放电灯La的供给电力的情况相比，能将起动时放电灯La和电路部件的电应力抑制到更低水平。另外，由于起动时非对称电流发生的情况下降压转换器电路200的输出电压Vd 被降低，从而导致灯电流Ii的峰值被降低，由非对称电流而施加于电路部件的电应力被减 少。此外，如图6所示，在点亮检测电路400检测出非对称状态而降低直流输出电压Vd 的期间中，在点亮检测电路400检测出放电灯La熄灯的时刻T4，降压驱动电路420也可使 直流输出电压Vd上升，回到上述降低前电压。若采用这种构成，即使点亮检测电路400检 测出放电灯La的熄灯，与直流输出电压Vd只下降的情况相比，使放电灯La快速地再点亮 成为可能。另外，在非对称状态不能被点亮检测电路400检测出的定时T2，降压驱动电路420 可以改变直流输出电压Vd。对非对称状态不能被点亮检测电路400检测出后的直流输出电 压Vd，可以令其为与放电灯La相对应的适当的直流输出电压Vd，如图7所示可以返回到非 对称状态被检测出前的直流输出电压Vd，如图8的实线所示，可以令其为比非对称状态被 检测出前的直流输出电压Vd高的直流输出电压Vd，如图8的虚线所示，可以令其为比非对 称状态被检测出前的直流输出电压Vd低的直流输出电压Vd。进一步地，如图9所示，在非 对称状态不能被点亮检测电路400检测出的定时T2，逆变器驱动电路410结束扫描动作，直 到起动期间结束时T3，可以使驱动频率f为规定的预热频率fp。预热频率fp，可以根据放 电灯La的特性适当地选择。在图9的驱动频率f的图中，由实线所示，其可以为比第1频 率Π高的频率，图9的驱动频率f的图中，由虚线所示，其也可以为比第2频率f2低的频 率。增大预热频率fp时，由于电感器3的阻抗变高等原因，灯电流Il的振幅降低。另外，如图10所示，也可以由将外部的交流电源AC输入的交流电力变换为直流电 力的电路构成直流电源100。图10的直流电源100由以下构成滤波器电路110 ；整流平滑 部120，包括通过滤波器电路110对从交流电源AC输入的交流电力进行全波整流的二极管 电桥DB和对二极管电桥DB的输出进行平滑处理的电容器C5 ；升压转换器130，其用于将整 流平滑部120输出的直流电力进行升压并输出。滤波器电路110，由线性滤波器LF1、和线 性滤波器LFl两侧上分别设置的两个跨线电容器(across-the-line capacitor) C3, C4构 成。升压转换器(Up Converter) 130，是一种也被称为升压转换器(Boost Converter)或者 升压型转换器的周知电路，具有电感器L4，其一端连接于整流平滑部120的高电压侧的输 出端；二极管D2，其阳极连接于电感器L4的另一端；电容器C6，其一端连接于二极管D2的 阴极，另一端连接于整流平滑部120的低电压侧的输出端；开关元件Q6，其一端连接于电感 器L4和二极管D2的连接点，另一端通过电阻R2连接于整流平滑部120和输出电容器C6 的连接点，输出电容器C6的两端作为升压转换器130输出端。本实施例1还具有升压驱动 电路430，其通过与电阻R2的两端电压相对应的占空比来导通截止驱动开关元件Q6，从而 使直流电源100的输出电压维持一定水平。由于这样的升压驱动电路430用周知技术可以 实现，在此省略详细说明及图示。图10的例子，还具有起动电路500，其具有次级绕组与放电灯La串联连接的变压 器TR，用于生成放电灯La起动用的高压脉冲。由于这样的起动电路500用周知技术可以实 现，在此省略详细说明及图示。上述的各种放电灯点亮装置，可以用于周知的照明装置、投影机中的光源的点亮。
在上述实施例1中，由于控制电路基于点亮检测电路的检测结果还控制降压转换 器电路，因此与控制电路基于点亮检测电路的检测结果仅控制逆变器电路的情况相比，使 起动时的电应力的减少成为可能。在非对称状态被点亮检测电路检测出时，由于控制电路通过使降压转换器电路的 输出电压降低而使放电灯的输出电流的峰值降低，因此非对称状态下的电应力被减少。控制电路在非对称状态被点亮检测电路检测而使降压转换器的输出电压降低的 状态下，当放电灯的熄灯被点亮检测电路检测时，由于增大降压转换器电路的输出电压，因 此与放电灯的熄灯被点亮检测电路检测出仍保持降压转换器电路的输出电压降低的情况 相比，使放电灯快速地再点亮成为可能。(实施例2)图11表示了本发明的实施例2的高压放电灯点亮装置的构成。这个实施例2的 高压放电灯的装置，具有电源电路1，其用于从商用交流电源E得到直流电压；降压转换器 2，其用于对电源回路1供给的直流电压进行降压；极性反转电路3，其用于对降压转换器2 的输出电压极性反转。极性反转电路3的输出连接有由电容器C2和电感器L2构成的串联 谐振电路4，电容器C2的两端连接有高压放电灯La。另外，高压放电灯点亮装置，具有控制 电路6及降压转换器控制电路7。电源电路1，由以下构成二极管电桥DB，其用于对商用交流电源E进行全波整流； 功率因数改善电路PFC，其由升压斩波电路构成，该升压斩波电路用于对被全波整流的直流 电压高频地开关并输出被升压的直流电压；平滑电容器C0，通过前述的输出而被充电，该 电源电路一边改善来自商用交流电源E的输入功率因数，一边输出升压后的直流电压。降压转换器2是一种降压斩波电路，由被高频开关的开关元件Q1、能量积蓄用的 电感器Ll、以及再生电流通电用的二极管Dl构成，通过对开关元件Ql的脉冲宽度进行可变 控制，从而对由电源电路1输出的直流电压进行降压，对电容器Cl进行充电。极性反转电路3是一种全桥逆变器电路，由并联连接于电容器Cl两端的、开关元 件Q2、Q3的串联电路和开关元件Q4、Q5的串联电路构成，通过交替地切换开关元件Q2、Q5 为导通，开关元件Q3、Q4为截止状态，及开关元件Q2、Q5为截止，开关元件Q3、Q4为导通状 态，从而使电容器Cl的直流电压的极性反转而供给到负载电路。控制电路6，在放电灯La的点亮开始时，通过使配置在对角位置的开关元件Q2、Q5 和开关元件Q3、Q4交替地导通·截止，使谐振电路4两端产生数IOkHz 数IOOkHz的高 频电压。使这个高频电压由谐振电路4的谐振作用升压，使电容器C2上产生高压的谐振电 压。而且，根据电压检测电路5的检测电压，控制电路6使开关元件Q2、Q5和开关元件Q3、 Q4的各组交替地导通·截止，由高压的谐振电压使放电灯La点亮。如果检测出放电灯La 的点亮，则在谐振电路4的两端施加数IOHz 数IOOHz的低频率的电压以维持点亮。控制电路6，将降压转换器2的输出电压由电阻R2、R3的串联电路分压后进行检 测。控制电路6为了使降压转换器2的输出电压为规定值，对降压转换器控制电路7提供 控制指令。例如，提供在电流检测电阻Rl中流动的开关电流的峰值作为控制指令。另外，由电压检测电路5检测出谐振电路4的谐振电压。用如图所示的构成可以 检测出谐振电路4的电感器L2和电容器C2的连接点的对地电压，但也可以在电感器L2上 设置次级绕组，检测出其次级绕组电压。另外，也可以检测出电容器C2的两端的电压。
控制电路6用通用的微型计算机能更好地实现，通过同时检测出降压转换器2的 输出电压和谐振电路4的谐振电压，组合控制极性反转电路3的驱动频率及降压转换器电 路2的输出电压，从而可以对谐振电路4进行高精度的控制。首先，按照阶段地接近谐振点的方式使极性反转电路3的驱动频率可变，并使谐 振电路4产生的谐振电压变化。判别谐振电压是否升压到所希望的电压值以上，在没有达 到所希望的电压值的情况下，按照在使极性反转电路3的驱动频率变化到下一个频率前， 使降压转换器2的输出电压上升且谐振电压处于所希望的电压值以上的方式，交替地反复 进行极性反转电路3的驱动频率的变化和使降压转换器2的输出电压上升的动作，调整谐 振电压以使处于所希望的电压值以上。图12表示了本实施例2的高压放电灯点亮装置的极性反转电路3的驱动频率、降 压转换器2的输出电压、放电灯La上被施加的谐振电压，图13表示了配合驱动频率的变 化，使降压转换器2的输出电压可变以及不可变时的谐振电路4的谐振电压的变化。接下来，由图12说明具体控制的一例。例如，在将谐振电压所希望的电压值设定 为700V的情况下，谐振电路4的电感为75 μ H、电容为IOnF时，按照39kHz — 38kHz — 37kHz 那样阶段地向谐振点接近的方式使极性反转电路3的驱动频率可变，在每次使驱动频率1 阶段变化时，将降压转换器2的输出电压按照185V — 200V的方式两阶段地切换。由此，即 使驱动频率的间隔幅度(刻&幅)相同，也可以对谐振电压进行极细微的控制。以上的控 制能由控制电路6的微型计算机实现。例如，降压转换器2的输出电压为200V时，假定极性反转电路3以38kHz驱动时的 谐振电压被升压至600V。接下来，设定降压转换器2的输出电压为185V，切换驱动频率从 38kHz到下一步的驱动频率37kHz来使极性反转电路3动作。这时谐振电压升压到650V。 接下来，驱动频率保持在37kHz不变，设定降压转换器2的输出电压为200V。由此，能够调 整到作为所希望的电压值而设定的700V。然而，虽然没有图示，但除了使用谐振电路4，还可以并用触发器(igniter)，其用 于产生使放电灯La起动或者再起动的高压脉冲。例如，构成的触发器由以下构成通过降 压转换器2的输出电压被充电的电容器、当此电容器的充电电压超过阀值时或者根据控制 电路6的指令导通的开关元件、通过这个开关元件将初级绕组连接于上述电容器1的脉冲 变压器。若在由谐振电路4产生所希望的电压值的定时，将脉冲变压器的次级绕组上产生 的高压脉冲施加于放电灯La，则即使是放电灯La难以起动的环境(例如再起动)，良好的 起动也成为可能。这也适用于以下各实施例。(实施例3)图14、图15表示了本发明的实施例3的高压放电灯点亮装置的极性反转电路的驱 动频率、降压转换器的输出电压、放电灯上被施加的谐振电压。电路构成与图11相同。与实施例2的不同点在于使极性反转电路的驱动频率以高于谐振电路的谐振点 的频率A逐渐地接近谐振点，若达到所希望的谐振电压Vp，则在图14中，按照使极性反转电 路的驱动频率一边逐渐地上升一边返回到频率A的方式扫描(sweep)，在图15中，令极性反 转电路的驱动频率从频率A开始重新扫描(swe印)。通过配合驱动频率的扫描(swe印)使 降压转换器的输出电压可变，从而使对谐振电压进行微调整成为可能，并能抑制由谐振电 路的电感、电容的偏差所引起的谐振电压的偏差，能稳定地供给对放电灯施加的电压。
(实施例4)图16、图17表示了本发明的实施例4的高压放电灯的点亮装置的极性反转电路的 驱动频率、降压转换器的输出电压、放电灯上被施加的谐振电压。电路构成与图11相同。与实施例3的不同点在于，使降压转换器的输出电压可变的动作。如图16、图17 所示，通过使降压转换器的输出电压不是进行如图14、图15所示那样的阶段的可变动作， 而是进行上下连续可变的动作，从而能提供不改变谐振电路的规格而能将各种电压值施加 于放电灯的放电灯点亮装置。另外，如图18、图19所示，也可以配合驱动频率的扫描(swe印)使降压转换器的输 出电压线性可变，从而使谐振电压线性可变。(实施例5)图20表示了本发明的实施例5的高压放电灯点亮装置的极性反转电路的驱动频 率、降压转换器的输出电压、放电灯上被施加的谐振电压。电路构成与图11相同。与实施方式2 4的不同点在于，扫描(swe印)极性反转电路的驱动频率并接近 谐振点，使谐振电压逐渐升压，达到所希望的电压值Vpl前令降压转换器的输出电压不可 变，如果达到所希望的电压值Vpl，则使降压转换器的输出电压可变(上升)。降压转换器 的输出电压上升后，最终得到的谐振电压为电压值Vp2。根据本实施例5，通过仅在产生使放电灯起动的谐振电压的一部分期间内使降压 转换器的输出电压可变，可以使对部件的电应力整体地减少。(实施例6)一面要得到与以实施方式2 5所述的频率驱动时大致同等的电压振幅，一面要 使构成谐振电路4的部件小型化，从这个观点出发，即使将极性反转电路的起动控制时的 频率奇数倍(2n+l倍、η为自然数)后的高次谐波的频率作为谐振电路的谐振频率，同样的 动作也能实现。(实施例7)上述各实施例中的高压放电灯点亮装置被用于作为投影机的光源的高压放电灯 的点亮。图21是表示投影机的内部构成的概略图。图中，31为投光窗，32为电源部，33a、 33b,33c为冷却用的风扇，34为外部信号输入部，35为光学系，36为主控制基板，40为放电 灯点亮装置，La为放电灯。在虚线所示的框内实装主控制基板。光学系35被设计为光学 系35的途中，设置有透过或者反射来自放电灯La的光的图像显示单元(透过型液晶显示 板或者反射型图像显示元件)，通过这个图像显示单元使透过光或者反射光投射到屏幕。这 样，放电灯点亮装置40，与放电灯La —起被实装于投影机30的内部。通过采用本发明的放 电灯点亮装置，即使谐振电路的部件常数有偏差，也可以抑制起动电压的偏差，确保起动的 稳定性。另外，也可以在如背投电视、即将投影机和屏幕一体化的图像显示装置中，应用本 发明的高压放电灯点亮装置。(实施例8)图22表示了使用本发明的高压放电灯点亮装置的照明器具的构成例。同图(a) 为聚光灯中使用HID灯的例，同图(b)为嵌顶灯中使用HID灯的例。图中，La为高压放电 灯(HID灯)，81为装有高压放电灯的灯体，82为配线，83为容纳点亮装置电路的电子稳定器。可以将这些照明器具多种组合以构筑照明系统。通过将这些点亮装置用于上述的实施 例2 6的任一高压放电灯点亮装置，可以确保起动的稳定性。产业上的利用可能性本发明，也可以作为使高压水银灯及金属卤化物灯等各种高亮度高压放电灯点亮 的放电灯点亮装置来使用。
权利要求
1.一种放电灯点亮装置，具有 直流电源；降压转换器电路，其对由所述直流电源供给的直流电压进行降压； 极性反转电路即逆变器电路，其用于接收所述降压转换器电路的输出电压，使其极性 周期性地反转后施加于放电灯；谐振电路，其产生用于使所述放电灯起动的起动电压；和控制电路，其控制所述降压转换器电路、所述极性反转电路即逆变器电路及所述谐振 电路，从而控制所述放电灯的点亮，所述放电灯点亮装置的特征在于，还具有电压检测单元，其检测对所述直流电压进行降压的所述降压转换器电路的输出电压； 检测单元，其检测所述极性反转电路即逆变器电路的输出状态；和 输出电压决定单元，其基于由所述电压检测单元检测出的所述降压转换器电路的输出 电压以及由所述检测单元检测出的所述极性反转电路即逆变器电路的输出状态，决定所述 降压转换器电路的输出电压。
2.如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，具有起动模式，其为了使放电灯点亮而使所述极性反转电路即逆变器电路以用于使所述谐 振电路进行谐振的较高频率动作；和预热模式，其在通常点亮时与低频动作之间对所述放电灯的电极进行预热。
3.如权利要求2所述的放电灯点亮装置，其特征在于，具有 检测单元，其检测所述谐振电路的输出电压；和点亮检测单元，其检测所述放电灯的点亮、非点亮。
4.如权利要求1 3的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，交替地实施按照接近所述谐振电路的谐振点的方式扫描(sweep)所述极性反转电路 即逆变器电路的驱动频率的动作、以及使所述降压转换器电路的输出电压可变的动作，从 而将谐振电压调整到所希望的电压。
5.如权利要求1 4的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，使所述极性反转电路即逆变器电路的驱动频率进行扫描(swe印)动作，若达到所希望 的谐振电压值以上，则实施使所述降压转换器电路的输出电压可变的动作。
6.如权利要求1 5的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，所述放电灯点亮后不久的极性反转电路，按照高频动作时在放电灯中流动的电流为非 对称、对称时，在各个所述放电灯中流动的电流状态，使从所述降压转换器电路到所述极性 反转电路即逆变器电路的输出电压可变。
7.如权利要求1 6的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，所述放电灯点亮后不久的所述极性反转电路即逆变器电路在高频动作时发生熄灯时， 将所述降压转换器电路的输出电压返回到起动时的所述降压转换器电路的输出电压。
8.如权利要求1 7的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，令起动时和预热模式时的所述极性反转电路即逆变器电路的驱动频率在IOkHz以上， 通常点亮时的所述极性反转电路即逆变器电路的驱动频率在IkHz以下。
9.如权利要求1 7的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，所述谐振电路的谐振电压的检测以及点亮、非点亮的检测由所述谐振电路的电感的次 级侧绕组检测。
10.如权利要求1 7的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，所述谐振电路的谐振电压的检测以及点亮、非点亮的检测由所述谐振电路的电容检测。
11.如权利要求1 10的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，除所述谐振电路以外，还具备触发器电路，其用于产生使所述放电灯起动的起动电压。
12.如权利要求1 11的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于， 所述放电灯点亮装置用于照明装置点亮。
13.如权利要求1 11的任意一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于， 所述放电灯点亮装置是用于投影机的光源点亮装置。
全文摘要
本发明提供一种放电灯点亮装置，放电灯(La)点亮开始后不久容易发生的状态为放电灯(La)的电极没有均匀地变热、点亮后不久的高频电流没有正负对称地流动、电流相对于零电流非对称地流动，该放电灯点亮装置的特征在于，为了抑制上述状态持续时的过大电流的峰值、以及抑制谐振部(310)的谐振电压的偏差，在谐振电压及高频电流的设定方法中，通过使逆变器电路(300)的驱动频率的设定和降压转换器电路(200)的输出可变，进行谐振电压、高频电流的微调整。
文档编号H05B41/24GK102047766SQ20098011924
公开日2011年5月4日 申请日期2009年5月26日 优先权日2008年5月27日
发明者中田克佳, 中野智之, 渡边浩士, 长谷川纯一 申请人:松下电工株式会社