專利名稱：放電燈鎮(zhèn)流器、照明裝置和投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放電燈鎮(zhèn)流器、照明裝置和投影機(jī)，其在起動(dòng)模式中將起動(dòng)電壓施加在放電燈上，并且在起動(dòng)模式之后的穩(wěn)定工作模式中提供給燈直流(DC)功率用以穩(wěn)定工作(照明)。
背景技術(shù)：
用于DC放電燈的放電燈鎮(zhèn)流器包括降壓轉(zhuǎn)換器，以便提供給燈DC功率，用以使其在穩(wěn)定工作模式下穩(wěn)定工作。而且，在燈為諸如金屬鹵化物燈等高壓放電燈(HID燈)的情況下，鎮(zhèn)流器設(shè)有點(diǎn)火器，其利用脈沖變壓器產(chǎn)生從幾kV到幾十kV的高電壓脈沖(例如參見(jiàn)日本專利公開(kāi)號(hào)H10-144488)。
然而，當(dāng)上述變壓器提供給燈從幾kV到幾十kV的高壓時(shí)，電磁感應(yīng)噪音(通量)從變壓器輻射出來(lái)，因此存在一個(gè)問(wèn)題，即噪音使得鎮(zhèn)流器和周邊電路不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是降低來(lái)自將起動(dòng)電壓施加在放電燈上的起動(dòng)裝置的噪音。
本發(fā)明的放電燈鎮(zhèn)流器包括降壓轉(zhuǎn)換器，其連接到具有正極端子和負(fù)極端子的DC電源；轉(zhuǎn)換器控制裝置，其控制該轉(zhuǎn)換器；第一電容器，其通過(guò)來(lái)自轉(zhuǎn)換器的DC功率將DC電壓施加在具有第一端和第二端的放電燈上；和起動(dòng)裝置，其在起動(dòng)模式下將起動(dòng)電壓施加在放電燈上。轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成具有二極管、第一開(kāi)關(guān)元件和第一電感。二極管具有陰極和陽(yáng)極，陽(yáng)極連接到DC電源的負(fù)極端子和第一電容器的負(fù)電壓側(cè)。第一開(kāi)關(guān)元件連接在二極管的陰極和DC電源的正極端子之間。第一電感連接在二極管的陰極和第一電容器的正電壓側(cè)之間。在起動(dòng)模式之后的穩(wěn)定工作模式下，轉(zhuǎn)換器控制裝置以高頻開(kāi)啟和關(guān)斷第一開(kāi)關(guān)元件，以便經(jīng)由第一電容器將用于穩(wěn)定工作的DC功率提供給放電燈。對(duì)于本發(fā)明的一個(gè)方案而言，起動(dòng)裝置包括第二電感、第二電容器、第二開(kāi)關(guān)元件、第三開(kāi)關(guān)元件和起動(dòng)控制裝置。第二電感連接在放電燈的第一端和第一電容器的正電壓側(cè)之間。第二電容器與放電燈并聯(lián)連接并且與第二電感一起形成諧振電路。第二開(kāi)關(guān)元件連接在DC電源的正極端子和放電燈的第二端之間。第三開(kāi)關(guān)元件連接在放電燈的第二端和第一電容器的負(fù)電壓側(cè)之間。起動(dòng)控制裝置控制第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。在穩(wěn)定工作模式下，起動(dòng)控制裝置工作以包括第三開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間，同時(shí)保持第二開(kāi)關(guān)元件關(guān)斷。在起動(dòng)模式下，起動(dòng)控制裝置交替開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件，以便提供諧振電路的諧振電壓，用于起動(dòng)放電燈。因此，通過(guò)提供用于起動(dòng)放電燈的諧振電壓，能夠降低來(lái)自起動(dòng)裝置的噪音。
本發(fā)明可以包括具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的變壓器，并使用初級(jí)線圈作為第二電感。在這種情況下，次級(jí)線圈與放電燈串聯(lián)連接，同時(shí)次級(jí)線圈與放電燈的串聯(lián)組合與第二電容器并聯(lián)連接。這樣，響應(yīng)于通過(guò)初級(jí)線圈的諧振電流的感應(yīng)電壓被疊加到第二電容器上的諧振電壓上，以至于增加了施加在燈上的起動(dòng)電壓。
本發(fā)明的第二電容器的電容可以比第一電容器小。這樣，第二電容器的電容比第一電容器小，因此降低了諧振電流；而第一電容器的電容比第二電容器大，因此降低了用于燈的第一電容器上的脈動(dòng)電壓。
在穩(wěn)定工作模式下，本發(fā)明的起動(dòng)控制裝置可以開(kāi)啟和關(guān)斷第三開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)使第三開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)啟和關(guān)斷與第一開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)啟和關(guān)斷同步。
在起動(dòng)模式下，本發(fā)明的起動(dòng)控制裝置近似地以諧振電路的諧振頻率交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。
在起動(dòng)模式下，本發(fā)明的起動(dòng)控制裝置近似地以頻率f0×1/ODD交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件，其中f0是諧振電路的諧振頻率，ODD是奇數(shù)。在本發(fā)明中，由于施加在LC諧振電路上的方波電壓的奇次諧波頻率變成近似等于諧振電路的諧振頻率，因此能夠利用諧振電路的諧振電壓來(lái)起動(dòng)燈。
在起動(dòng)模式下，本發(fā)明的起動(dòng)控制裝置可以以連續(xù)掃描頻率的切換頻率或者多級(jí)頻率的切換頻率交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。而且優(yōu)選的是，起動(dòng)控制裝置從第一頻率到第二頻率掃描切換頻率，同時(shí)該裝置重復(fù)掃描操作。更優(yōu)選的是，第一頻率高于第二頻率。
在起動(dòng)模式和穩(wěn)定工作模式之間的增長(zhǎng)-電弧轉(zhuǎn)變模式下，本發(fā)明的起動(dòng)控制裝置可以以比起動(dòng)模式下的切換頻率低的切換頻率交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。在本發(fā)明中，優(yōu)選該燈能夠在擊穿之后從增長(zhǎng)放電轉(zhuǎn)變到電弧放電。
因此，在諸如由鎮(zhèn)流器和燈所構(gòu)成的照明裝置、由鎮(zhèn)流器和燈所構(gòu)成的投影機(jī)等設(shè)備中，本發(fā)明降低了來(lái)自起動(dòng)裝置的噪音，并且提供了噪音降低和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。


現(xiàn)在將詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。參照以下詳述和附圖可以更清楚地了解本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖2示出了圖1的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)；圖3是根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第三優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖5示出了圖4的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)；圖6是根據(jù)本發(fā)明第四優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖7示出了圖6的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)；圖8示出了通過(guò)圖6的鎮(zhèn)流器的諧振電壓(起動(dòng)電壓)的波形；圖9是根據(jù)本發(fā)明第五優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖10示出了圖9的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)；圖11是根據(jù)本發(fā)明第六優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖12示出了圖11的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)；圖13示出了圖11的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的信號(hào)和通過(guò)該鎮(zhèn)流器的諧振電壓(起動(dòng)電壓)的波形；圖14示出了在通過(guò)圖11的鎮(zhèn)流器放電燈沒(méi)有被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流；
圖15示出了在通過(guò)圖11的鎮(zhèn)流器放電燈被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流；圖16是根據(jù)本發(fā)明第七優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖17示出了圖16的鎮(zhèn)流器的開(kāi)關(guān)元件的控制信號(hào)；圖18示出了在通過(guò)圖16的鎮(zhèn)流器放電燈沒(méi)有被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流；圖19示出了在通過(guò)圖16的鎮(zhèn)流器放電燈被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流；圖20是根據(jù)本發(fā)明第八優(yōu)選實(shí)施例的放電燈鎮(zhèn)流器的電路圖；圖21(a)示出了在圖20的鎮(zhèn)流器中的脈沖變壓器的配置的另一個(gè)例子；圖21(b)示出了在圖20的鎮(zhèn)流器中的脈沖變壓器的配置的再一個(gè)例子；和圖21(c)示出了在圖20的鎮(zhèn)流器中的脈沖變壓器的配置的又一個(gè)例子。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了用于放電燈DL1(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器10。該鎮(zhèn)流器10包括與具有正極端子和負(fù)極端子的DC電源DC1相連接的降壓轉(zhuǎn)換器11；以及電容器C11，其通過(guò)來(lái)自轉(zhuǎn)換器11的DC功率來(lái)將DC電壓施加在具有第一端和第二端的燈DL1上；而且鎮(zhèn)流器10還包括轉(zhuǎn)換器控制器(轉(zhuǎn)換器控制裝置)12和起動(dòng)器(起動(dòng)裝置)13。
降壓轉(zhuǎn)換器11構(gòu)造成具有二極管D11、開(kāi)關(guān)元件Q11和電感L11。二極管D11具有一個(gè)陰極和一個(gè)陽(yáng)極，并且該陽(yáng)極連接到電源DC1的負(fù)極端子和電容器C11的負(fù)電壓側(cè)。
開(kāi)關(guān)元件Q11連接在二極管D11的陰極和電源DC1的正極端子之間。例如，該元件Q11是一個(gè)具有二極管(本體二極管)BD11的功率型MOSFET，并且它的漏極和源極分別連接到電源DC1的正極端子和二極管D11的陰極。二極管BD11的陰極和陽(yáng)極也分別連接到功率型MOSFET的漏極和源極。電感L11連接在二極管D11的陰極和電容器C11的正電壓側(cè)之間。
轉(zhuǎn)換器控制器12構(gòu)造成具有低阻抗電阻R10(電流檢測(cè)裝置)、串聯(lián)電阻R11和R12(電壓檢測(cè)裝置)、運(yùn)算電路121和PWM(脈寬調(diào)制)電路122，并且控制轉(zhuǎn)換器11。
電阻R10位于電容器C11的負(fù)電壓側(cè)和起動(dòng)器13的開(kāi)關(guān)元件Q13之間，并且檢測(cè)燈電流。電阻R11和R12與電容器C11并聯(lián)連接，并且檢測(cè)燈電壓(電容器C11上的電壓)。
在起動(dòng)模式之后的穩(wěn)定工作模式下，運(yùn)算電路121基于通過(guò)電阻R10所檢測(cè)出的燈電流和通過(guò)電阻R11和R12所檢測(cè)出的燈電壓來(lái)計(jì)算出燈功率，然后計(jì)算目標(biāo)功率和燈功率之間的差(電壓)。PWM電路122控制開(kāi)關(guān)元件Q11(的柵極)的控制信號(hào)的脈沖寬度，以使通過(guò)電路121所計(jì)算出的差變成零。
簡(jiǎn)而言之，轉(zhuǎn)換器控制器12以高頻開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q11，以便在穩(wěn)定工作模式下經(jīng)由電容器C11將用于穩(wěn)定工作的DC功率(目標(biāo)功率)提供給燈DL1。
起動(dòng)器13構(gòu)造成具有電感L12、電容器C12(其電容小于電容器C11的電容)、開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13、以及控制開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13的起動(dòng)控制器(起動(dòng)控制裝置)130，并且在起動(dòng)模式下將起動(dòng)電壓施加在燈DL1上。
電感L12連接在燈DL1的第一端和電容器C11的正電壓側(cè)之間。電容器C12與燈DL1并聯(lián)連接并且與電感L12一起形成諧振電路。電感L12和電容器C12還構(gòu)成了低通濾波器。例如，電感L12的值可以為600μH，電容器C12的值可以為3300pF。
例如，開(kāi)關(guān)元件Q12是一個(gè)具有二極管(本體二極管)BD12的功率型MOSFET，并且它的漏極和源極分別連接到電源DC1的正極端子和燈DL1的第二端。例如，開(kāi)關(guān)元件Q13是一個(gè)具有二極管(本體二極管)BD13的功率型MOSFET，并且它的漏極和源極分別連接到燈DL1的第二端和電容器C11的負(fù)電壓側(cè)。每個(gè)本體二極管的陰極和陽(yáng)極分別為功率型MOSFET的漏極和源極。
起動(dòng)控制器130構(gòu)造成具有脈沖發(fā)生電路131和組織(organization)電路132。在起動(dòng)模式下，脈沖發(fā)生電路131交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13，以便由上述諧振電路的諧振電壓來(lái)起動(dòng)燈DL1。在起動(dòng)模式下，第一實(shí)施例中的電路131近似以諧振電路的諧振頻率(例如，115KHz)交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13，以便通過(guò)諧振電壓確保燈DL1的起動(dòng)電壓。
在穩(wěn)定工作模式下，組織電路132工作以便包括開(kāi)關(guān)元件Q13的接通時(shí)間，同時(shí)保持開(kāi)關(guān)元件Q12關(guān)斷。在第一實(shí)施例中，電路132在穩(wěn)定工作模式下開(kāi)啟開(kāi)關(guān)元件Q13，然后保持其導(dǎo)通，同時(shí)保持開(kāi)關(guān)元件Q12關(guān)斷。
現(xiàn)在參考圖2說(shuō)明放電燈鎮(zhèn)流器10的工作。在起動(dòng)模式下，近似以諧振電路的諧振頻率交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q12開(kāi)啟時(shí)，DC電源DC1將方波電壓主要施加在電容器C12、電感L12和電容器C11上。在這種情況下，通過(guò)方波電壓的基頻(即，Q12、Q13的切換頻率)成分，諧振電流主要流過(guò)由電源DC1、開(kāi)關(guān)元件Q12、電容器C12、電感L12和電容器C11構(gòu)成的閉合電路，或者流過(guò)由電感L12、電容器C11、電阻R10、開(kāi)關(guān)元件Q13(BD13)和電容器C12構(gòu)成的閉合電路。當(dāng)諧振電流反轉(zhuǎn)其方向時(shí)，該電流主要流過(guò)由電容器C12、開(kāi)關(guān)元件Q13、電阻R10、電容器C11和電感L12構(gòu)成的閉合電路。通過(guò)諧振工作，將電容器C12上的諧振電壓施加在燈DL1上，從而起動(dòng)了燈DL1。在燈DL1起動(dòng)之后，工作模式切換到穩(wěn)定工作模式。
在穩(wěn)定工作模式下，保持開(kāi)關(guān)元件Q12關(guān)斷，并且開(kāi)啟開(kāi)關(guān)元件Q13且保持其導(dǎo)通，同時(shí)以高頻開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q11，以便經(jīng)由電容器C11提供給燈DL1用于穩(wěn)定工作的DC功率。通過(guò)分別保持開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13關(guān)斷和開(kāi)啟，鎮(zhèn)流器10的電路構(gòu)造成用于DC工作(照明)的電路。
當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q11開(kāi)啟時(shí)，充電電流經(jīng)由開(kāi)關(guān)元件Q11和電感L11從電源DC1流到電容器C11，從而電容器C11被充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)元件Q11關(guān)斷時(shí)，通過(guò)電感L11中聚集的能量而再生的電流經(jīng)由二極管D11從電感L11流到電容器C11。開(kāi)關(guān)元件Q11的接通時(shí)間由來(lái)自PWM電路122的控制信號(hào)的脈寬控制，從而提供給燈DL1用于穩(wěn)定工作的DC功率。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，能夠通過(guò)諧振電路的諧振電壓起動(dòng)燈DL1而不使用脈沖變壓器，因此能夠降低來(lái)自將起動(dòng)電壓施加在燈DL1上的起動(dòng)器13的噪音。而且，由于起動(dòng)電壓是交流的，因此抑制了燈DL1的電極磨損。此外，電容器C12的電容小于電容器C11的電容，因此可以降低諧振電流；同時(shí)，電容器C11的電容大于電容器C12的電容，因此可以降低用于燈DL1(DC放電燈)的電容器C11上的脈動(dòng)電壓。
在替代實(shí)施例中，在起動(dòng)模式下脈沖發(fā)生電路131近似以f0×1/ODD的頻率(切換頻率)交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13，其中f0是上述諧振電路的諧振頻率，ODD是奇數(shù)(例如，3)。在該實(shí)施例中，由于施加在LC諧振電路上的方波電壓的奇次諧波頻率變成近似等于諧振電路的諧振頻率，因此與第一實(shí)施例相同，能夠通過(guò)諧振電路的諧振電壓確保燈DL1的起動(dòng)電壓。例如，當(dāng)電感L12的值為100μH、電容器C12的值為2200pF時(shí)，切換頻率為115KHz。根據(jù)本實(shí)施例，能夠精簡(jiǎn)(compact)諧振電路。也可以降低切換頻率(例如，1/3，1/5，1/7，……)。
圖3示出了用于放電燈DL2(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器20。與第一實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器20的特征在于起動(dòng)器23中的具有初級(jí)線圈n1和次級(jí)線圈n2的變壓器T，而第一實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)器13中設(shè)有電感L12。
在該第二實(shí)施例中，圖1中的電感L12被初級(jí)線圈n1所替代。次級(jí)線圈n2用于將響應(yīng)于通過(guò)初級(jí)線圈n1的諧振電流的感應(yīng)電壓疊加到電容器C22上的諧振電壓上。線圈n2與燈DL2串聯(lián)連接，而線圈n2和燈DL2的串聯(lián)組合與電容器C22并聯(lián)連接。在圖3中，線圈n2還直接串聯(lián)連接到線圈n1。利用變壓器T的匝數(shù)比(n1∶n2)可以調(diào)節(jié)感應(yīng)電壓的電平。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，由于將響應(yīng)于通過(guò)初級(jí)線圈n1的諧振電流的感應(yīng)電壓疊加到電容器C22上的諧振電壓上，因此可以增加施加在燈DL2上的起動(dòng)電壓。
圖4示出了用于放電燈DL3(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器30。與第一實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器30的特征在于起動(dòng)器33的起動(dòng)控制器330中設(shè)有斷續(xù)組織電路332，而第一實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)器13的起動(dòng)控制器130中設(shè)有組織電路132。
在穩(wěn)定工作模式下(圖5)，第三實(shí)施例中的斷續(xù)組織電路332保持開(kāi)關(guān)元件Q32關(guān)斷，并且開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q33，同時(shí)電路332使開(kāi)關(guān)元件Q33的開(kāi)啟和關(guān)斷與開(kāi)關(guān)元件Q31的開(kāi)啟和關(guān)斷同步。
根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例，與第一實(shí)施例相同，能夠降低來(lái)自將起動(dòng)電壓施加在燈DL3上的起動(dòng)器33的噪音。第三實(shí)施例的斷續(xù)組織電路332也可以應(yīng)用到第二實(shí)施例的起動(dòng)控制器230中。
圖6示出了用于放電燈DL4(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器40。與第一實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器40的特征在于起動(dòng)器43的起動(dòng)控制器430中還設(shè)有頻率掃描電路433，而第一實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)控制器130包括脈沖發(fā)生電路131和組織電路132。
在起動(dòng)模式下(圖7)，第四實(shí)施例中的頻率掃描電路433通過(guò)脈沖發(fā)生電路431以連續(xù)掃描頻率的切換頻率交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q42和Q43。連續(xù)掃描頻率的范圍包括由電感L42和電容器C42所構(gòu)成的諧振電路的諧振頻率，并且當(dāng)諧振頻率為115KHz時(shí)，該范圍設(shè)置為例如50KHz至160KHz。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，起動(dòng)電壓能夠包括諧振電路的諧振電壓(圖8)，而沒(méi)有電感L42和電容器C42各自的不均勻度的影響。因此，可以使用該起動(dòng)電壓來(lái)起動(dòng)燈DL4。第四實(shí)施例中的頻率掃描電路433也可以應(yīng)用于第二實(shí)施例中的起動(dòng)控制器230或者第三實(shí)施例中的起動(dòng)控制器330。
在替代實(shí)施例中，連續(xù)掃描頻率的上述范圍(基本上)包括頻率f0×1/ODD，其中f0是諧振電路的諧振頻率，ODD是奇數(shù)。根據(jù)本實(shí)施例，起動(dòng)電壓能夠包括諧振電路的諧振電壓，并且與第四實(shí)施例一樣，利用起動(dòng)電壓可以起動(dòng)燈DL4。
圖9示出了用于放電燈DL5(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器50。與第一實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器50的特征在于起動(dòng)器53的起動(dòng)控制器530中還設(shè)有頻率步進(jìn)電路534，而第一實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)控制器130包括脈沖發(fā)生電路131和組織電路132。
在第五實(shí)施例中，頻率步進(jìn)電路534在起動(dòng)模式下通過(guò)脈沖發(fā)生電路531以多級(jí)頻率的切換頻率交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q52和Q53。如圖10所示，多步頻率的上述切換頻率包括例如步降頻率f51、f52或f53(f51＞f52＞f53)。在優(yōu)選實(shí)施例中，頻率f51近似設(shè)置為由電感L52和電容器C52所構(gòu)成的諧振電路的諧振頻率，同時(shí)設(shè)置頻率f52和f53使得在燈DL5擊穿之后，燈DL5的燈電流步進(jìn)升高。
根據(jù)本發(fā)明的第五實(shí)施例，能夠通過(guò)具有近似于諧振電路的諧振電壓的起動(dòng)電壓來(lái)起動(dòng)燈DL5，而且燈DL5在擊穿之后能夠理想地從增長(zhǎng)放電(grow discharge)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹?。因此，能夠改善燈DL1的起動(dòng)性能(防止不發(fā)光)。第五實(shí)施例的頻率步進(jìn)電路534也可以應(yīng)用于第二實(shí)施例中的起動(dòng)控制器230或者第三實(shí)施例中的起動(dòng)控制器330。
在替代實(shí)施例中，上述頻率f51近似為頻率f0×1/ODD，其中f0是諧振電路的諧振頻率，ODD是奇數(shù)。根據(jù)本實(shí)施例，與第四實(shí)施例一樣，能夠通過(guò)具有近似于諧振電路的諧振電壓的起動(dòng)電壓來(lái)起動(dòng)燈。
在另一替代實(shí)施例中，當(dāng)以頻率f52起動(dòng)燈DL5時(shí)，頻率f52近似設(shè)置為諧振電路的諧振頻率或者近似設(shè)置為頻率f0×1/ODD，其中f0是諧振電路的諧振頻率，ODD是奇數(shù)。
圖11示出了用于放電燈DL6(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器60。與第四實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器60的特征在于起動(dòng)器63的起動(dòng)控制器630中還設(shè)有重復(fù)電路635，而第四實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)控制器430包括脈沖發(fā)生電路431、組織電路432和頻率掃描電路433。
在第六實(shí)施例中，重復(fù)電路635在起動(dòng)模式下重復(fù)頻率掃描電路633的掃描操作。如圖12和圖13的例子所示，當(dāng)從頻率f61到頻率f62(＜f61)的連續(xù)掃描頻率的一個(gè)周期大約為400微秒并且起動(dòng)模式的周期為1秒時(shí)，掃描操作重復(fù)大約2500次。圖14示出了在燈DL6沒(méi)有被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流，圖15示出了在燈DL6被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流。
根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例，由于包括諧振電壓的起動(dòng)電壓重復(fù)施加在燈DL6上，因此能夠更好地起動(dòng)燈DL6。第六實(shí)施例的重復(fù)電路635也可以應(yīng)用于第五實(shí)施例中的起動(dòng)控制器530。
圖16示出了用于放電燈DL7(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器70。與第六實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器70的特征在于起動(dòng)器73的起動(dòng)控制器730中還設(shè)有轉(zhuǎn)變輔助電路736，而第六實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)控制器630包括脈沖發(fā)生電路631、組織電路632、頻率掃描電路633和重復(fù)電路635。
在起動(dòng)模式和穩(wěn)定工作模式之間的增長(zhǎng)-電弧轉(zhuǎn)變模式下(圖17)，第七實(shí)施例中的轉(zhuǎn)變輔助電路736通過(guò)脈沖發(fā)生電路731以比起動(dòng)模式中的切換頻率f71-f72(f71＞f72)低的切換頻率f73(＜f72)交替開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件Q72和Q73。基于到燈DL7擊穿所用的時(shí)間和引導(dǎo)燈DL7從增長(zhǎng)放電穩(wěn)定轉(zhuǎn)變到電弧放電的狀態(tài)，來(lái)設(shè)置增長(zhǎng)-電弧轉(zhuǎn)變模式的周期和切換頻率f73。例如，切換頻率f71-f72設(shè)置為具有115KHz并且起動(dòng)模式的周期設(shè)置為1秒，同時(shí)切換頻率f73設(shè)置為52KHz并且增長(zhǎng)-電弧轉(zhuǎn)變模式的周期設(shè)置為0.5秒。圖18示出了在燈DL7沒(méi)有被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流，圖19示出了在燈DL7被擊穿的情況下的諧振電壓(燈電壓)和燈電流。
根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例，能夠穩(wěn)定地引導(dǎo)燈DL7電弧放電，并且能夠使燈DL7穩(wěn)定地工作。
圖20示出了用于放電燈DL8(例如，諸如HID燈等DC放電燈)的放電燈鎮(zhèn)流器80。與第一實(shí)施例相比，該鎮(zhèn)流器80在起動(dòng)器83中還包括點(diǎn)火器837，而第一實(shí)施例的不同之處僅在于起動(dòng)器13包括電感L12、電容器C12、開(kāi)關(guān)元件Q12和Q13以及起動(dòng)控制器130。
在該第八實(shí)施例中，點(diǎn)火器837構(gòu)造成具有二極管D837、電容器C837、具有初級(jí)線圈n831和次級(jí)線圈n832的脈沖變壓器PT、以及間隙(gap)G，并且將響應(yīng)于施加在初級(jí)線圈n831上的電壓的脈沖電壓疊加到電容器C82上的諧振電壓上。二極管D837的陽(yáng)極連接在電感L82和燈DL8之間。電容器C837與二極管D837串聯(lián)連接，同時(shí)電容器C837和二極管D837的串聯(lián)組合(以下稱作“組合A”)與電容器C82并聯(lián)連接。線圈n831與間隙G串聯(lián)連接，同時(shí)線圈n831和間隙G的串聯(lián)組合與電容器C837并聯(lián)連接。線圈n832與燈DL8串聯(lián)連接，同時(shí)線圈n832和燈DL8的串聯(lián)組合與電容器C82和組合A中的每一個(gè)都并聯(lián)連接。
在起動(dòng)模式期間，經(jīng)由二極管D837將電容器C82上的諧振電壓(高頻峰值電壓)施加在電容器C837上，因此電容器C837上的電壓朝向間隙G的閾值電壓升高。當(dāng)電容器C837上的電壓達(dá)到間隙G的閾值電壓時(shí)，電容器C837對(duì)脈沖變壓器PT的初級(jí)線圈n831放電。因此，在變壓器PT的次級(jí)線圈n832中感應(yīng)出脈沖電壓。在這點(diǎn)上，脈沖電壓從燈DL8的正極端子(第一端)朝著其負(fù)極端子(第二端)產(chǎn)生電場(chǎng)。脈沖電壓還是響應(yīng)變壓器PT的匝數(shù)比(n831∶n832)而產(chǎn)生的。
在除了起動(dòng)模式以外的任一模式中，電容器C82上的諧振電壓未經(jīng)由二極管D837施加在電容器C837上，因此電容器C837上的電壓不會(huì)達(dá)到間隙G的閾值電壓。
根據(jù)本發(fā)明的第八實(shí)施例，通過(guò)將脈沖電壓疊加到電容器C82上的諧振電壓上來(lái)產(chǎn)生起動(dòng)電壓，能夠通過(guò)脈沖電壓降低諧振電壓，從而可以降低來(lái)自起動(dòng)器83的噪音。第八實(shí)施例的點(diǎn)火器837也可以應(yīng)用于上述每個(gè)實(shí)施例的起動(dòng)器中。
圖21示出了脈沖變壓器PT的配置的多種實(shí)例。在圖21(a)的配置中，脈沖電壓在起動(dòng)模式下產(chǎn)生從燈DL8的正極端子朝向其負(fù)極端子的電場(chǎng)。在圖21(b)的配置中，脈沖電壓在起動(dòng)模式下產(chǎn)生從燈DL8的負(fù)極端子朝向其正極端子的電場(chǎng)。在圖21(c)的配置中，脈沖變壓器PT具有次級(jí)線圈832a和832b，并且在起動(dòng)模式下，脈沖電壓產(chǎn)生從燈DL8的正極端子朝向其負(fù)極端子的電場(chǎng)和從燈DL8的負(fù)極端子朝向其正極端子的電場(chǎng)。
因此，在諸如由鎮(zhèn)流器和燈所構(gòu)成的照明裝置、由鎮(zhèn)流器和燈所構(gòu)成的投影機(jī)等設(shè)備中，本發(fā)明降低了來(lái)自起動(dòng)裝置(起動(dòng)器)的噪音，并且提供了噪音降低和高可靠性的優(yōu)點(diǎn)。特別是，在液晶投影機(jī)中，圍繞放電燈鎮(zhèn)流器放置有許多微電路，因此降低來(lái)自起動(dòng)裝置的噪音能夠提高可靠性。
盡管參考某些優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠不脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神和范圍而作出各種修改和變化。例如，實(shí)施例包括開(kāi)關(guān)元件，例如功率型MOSFET，但是這些元件也可以替換為雙極型晶體管和二極管。在另一個(gè)實(shí)例中，轉(zhuǎn)換器控制器(12、22、32、42、52、62或82)可以以特定脈寬的高頻率開(kāi)啟和關(guān)斷開(kāi)關(guān)元件(Q11、Q21、Q31、Q41、Q51、Q61、Q71或Q81)。
權(quán)利要求
1.一種放電燈鎮(zhèn)流器，包括降壓轉(zhuǎn)換器，其連接到具有正極端子和負(fù)極端子的直流電源；轉(zhuǎn)換器控制裝置，其控制該降壓轉(zhuǎn)換器；第一電容器，其通過(guò)來(lái)自該降壓轉(zhuǎn)換器的直流功率將直流電壓施加在放電燈上，所述燈具有第一端和第二端；和起動(dòng)裝置，其在起動(dòng)模式下將起動(dòng)電壓施加在該放電燈上；其中，所述降壓轉(zhuǎn)換器構(gòu)造成具有具有陰極和陽(yáng)極的二極管，所述陽(yáng)極連接到該直流電源的負(fù)極端子和第一電容器的負(fù)電壓側(cè)；第一開(kāi)關(guān)元件，其連接在該二極管的陰極和該直流電源的正極端子之間；以及第一電感，其連接在該二極管的陰極和第一電容器的正電壓側(cè)之間；并且所述轉(zhuǎn)換器控制裝置以高頻開(kāi)啟和關(guān)斷第一開(kāi)關(guān)元件，以便在起動(dòng)模式之后的穩(wěn)定工作模式下經(jīng)由第一電容器將用于穩(wěn)定工作的直流功率提供給該放電燈；所述起動(dòng)裝置包括第二電感，其連接在該放電燈的第一端和第一電容器的正電壓側(cè)之間；第二電容器，其與該放電燈并聯(lián)連接并且與第二電感一起形成諧振電路；第二開(kāi)關(guān)元件，其連接在該直流電源的正極端子和該放電燈的第二端之間；第三開(kāi)關(guān)元件，其連接在該放電燈的第二端和第一電容器的負(fù)電壓側(cè)之間；以及起動(dòng)控制裝置，其控制第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件；所述起動(dòng)控制裝置構(gòu)造成在起動(dòng)模式下交替開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件，以便提供該諧振電路的諧振電壓，用于起動(dòng)該放電燈；并且在穩(wěn)定工作模式下，所述起動(dòng)控制裝置工作以包括第三開(kāi)關(guān)元件的接通時(shí)間，同時(shí)保持第二開(kāi)關(guān)元件關(guān)斷。
2.如權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器，包括具有初級(jí)線圈和次級(jí)線圈的變壓器；其中該初級(jí)線圈是第二電感；并且該次級(jí)線圈與該放電燈串聯(lián)連接，同時(shí)該次級(jí)線圈與該放電燈的串聯(lián)組合與第二電容器并聯(lián)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中第二電容器的電容比第一電容器的電容小。
4.如權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中在穩(wěn)定工作模式下，該起動(dòng)控制裝置開(kāi)啟和關(guān)斷第三開(kāi)關(guān)元件，同時(shí)使第三開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)啟和關(guān)斷與第一開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)啟和關(guān)斷同步。
5.如權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中在起動(dòng)模式下，該起動(dòng)控制裝置近似地以該諧振電路的諧振頻率交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。
6.如權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中在起動(dòng)模式下，該起動(dòng)控制裝置近似地以頻率f0×1/ODD交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件，其中f0是該諧振電路的諧振頻率，ODD是奇數(shù)。
7.如權(quán)利要求5所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中在起動(dòng)模式下，該起動(dòng)控制裝置以連續(xù)掃描頻率的切換頻率或者多級(jí)頻率的切換頻率交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。
8.如權(quán)利要求7所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中該起動(dòng)控制裝置從第一頻率到第二頻率掃描切換頻率，同時(shí)該裝置重復(fù)掃描操作。
9.如權(quán)利要求8所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中第一頻率高于第二頻率。
10.如權(quán)利要求5所述的放電燈鎮(zhèn)流器，其中在起動(dòng)模式和穩(wěn)定工作模式之間的增長(zhǎng)-電弧轉(zhuǎn)變模式下，該起動(dòng)控制裝置以比起動(dòng)模式下的切換頻率低的切換頻率交替地開(kāi)啟和關(guān)斷第二開(kāi)關(guān)元件和第三開(kāi)關(guān)元件。
11.一種照明裝置，包括權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器和放電燈。
12.一種投影機(jī)，包括權(quán)利要求1所述的放電燈鎮(zhèn)流器和放電燈。
全文摘要
放電燈操作裝置具有起動(dòng)裝置。該起動(dòng)裝置包括第二電感，其連接在放電燈的第一端和第一電容器的正電壓側(cè)之間；第二電容器，其與該電感一起構(gòu)成諧振電路；第二開(kāi)關(guān)元件，其連接在DC電源的正極端子和放電燈的第二端之間；第三開(kāi)關(guān)元件，其連接在放電燈的第二端和第一電容器的負(fù)電壓側(cè)之間；以及起動(dòng)控制裝置，其用于控制這兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件。在起動(dòng)模式下，起動(dòng)控制裝置交替地開(kāi)啟和關(guān)斷這兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件，以便提供諧振電路的諧振電壓來(lái)起動(dòng)放電燈。根據(jù)本發(fā)明，能夠降低來(lái)自起動(dòng)裝置的噪音。
文檔編號(hào)H05B41/20GK1906978SQ20048004080
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月22日
發(fā)明者中田克佳, 小西洋史, 長(zhǎng)谷川純一, 渡邊浩士, 內(nèi)橋圣明, 佐佐木俊明 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社