專(zhuān)利名稱(chēng)：高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)用前大燈的點(diǎn)亮等所用的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置中，產(chǎn)生直流電流的電壓供給源的輸入一側(cè)連接供給電壓用的電源，電壓供給源的輸出一側(cè)連接將直流電流變換成交流電流的換流器，利用交流的燈電流使連接該輸出一側(cè)的高壓放電燈點(diǎn)亮。另外，電壓供給源連接在燈電流的各個(gè)半周期上產(chǎn)生電流脈沖的手段(例如日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)發(fā)表10-501919號(hào)公報(bào))。
在現(xiàn)有的用交流的燈電流點(diǎn)亮高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置中，由于有燈電流的極性反轉(zhuǎn)，所以難以取得電極的溫度平衡，放電穩(wěn)定性惡化。由此，在電極表面上弧光放電的基點(diǎn)移動(dòng)，產(chǎn)生稱(chēng)為閃光的閃爍現(xiàn)象。而且，這一閃爍現(xiàn)象尤其在汽車(chē)的前大燈使用的高壓放電燈上格外顯著。其原因是剛點(diǎn)亮的功率相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的功率為供給兩倍左右功率的特殊點(diǎn)亮方式。
對(duì)于這一問(wèn)題，上述專(zhuān)利文獻(xiàn)的高壓放電燈點(diǎn)亮裝置中，利用產(chǎn)生連接電壓供給源的電流脈沖的手段在燈電流的后半部分將和燈電流的極性同極的電流脈沖重疊在燈電流上，通過(guò)這樣以圖增加放電的穩(wěn)定性、制止閃爍的發(fā)生。
但專(zhuān)利文獻(xiàn)1的點(diǎn)亮方法中，在以穩(wěn)定的功率點(diǎn)亮為前提的情況下，只加上脈沖狀的電流，除此以外的時(shí)間段不得不使燈電流下降而將燈點(diǎn)亮。由此可知，難以穩(wěn)定放電，并且產(chǎn)生閃爍。
另外，在點(diǎn)亮不封入水銀的高壓放電燈時(shí)，點(diǎn)亮初期的功率投入時(shí)間比封入水銀的高壓放電燈長(zhǎng)，期間由于大電流流過(guò)，在這段時(shí)間中為了不讓電極變形或熔化故設(shè)計(jì)得粗大。因此，在不封入水銀的高壓放電燈點(diǎn)亮上，將燈電流重疊的方法可以說(shuō)是一種在燈電流被重疊的時(shí)間以外難以再穩(wěn)定放電，并容易產(chǎn)生閃爍的手段。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能制止閃爍發(fā)生的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置。
本發(fā)明的第1方面，例如在用DC/DC變換電路將加在輸入一側(cè)的直流電壓降壓或升壓后，利用DC/DC變換電路將直流功率變換成交流功率，將該交流功率供高壓放電燈，并使該高壓放電燈點(diǎn)亮的高壓放電燈點(diǎn)亮裝置中，在用近似矩形波點(diǎn)亮的所述高壓放電燈的電流極性反轉(zhuǎn)時(shí)，將所述DC/DC變換電路的輸出電壓相對(duì)所述高壓放電燈穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的電壓設(shè)定在其1.5倍及1.5倍以上。
圖1為本發(fā)明第1實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的電路構(gòu)成圖，圖2為對(duì)提高圖1示出的點(diǎn)亮裝置的極性反轉(zhuǎn)中DC/DC變換電路的電壓的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明用的時(shí)序圖。
圖3為對(duì)輸入圖2的信號(hào)時(shí)輸出波形的極性反轉(zhuǎn)時(shí)附近進(jìn)行說(shuō)明用的說(shuō)明圖，圖4為本發(fā)明第2實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的電路構(gòu)成圖。
圖5為說(shuō)明控制電路的矩形波用的時(shí)序圖，圖6為說(shuō)明圖5示出的控制電路控制DC/AC逆變電路動(dòng)作用的等效電路圖。
圖7為說(shuō)明圖6示出的電路動(dòng)作中輸出波形的極性反轉(zhuǎn)時(shí)附近用的說(shuō)明圖，圖8為表示圖6示出的電路動(dòng)作之外的輸出波形用的圖。
圖9為表示應(yīng)用本發(fā)明的單燈頭型高壓放電燈的結(jié)構(gòu)圖。圖10為表示本發(fā)明第3實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的電路構(gòu)成例的圖。
圖11為說(shuō)明圖10示出的本發(fā)明第3實(shí)施方式的點(diǎn)亮裝置動(dòng)作用的波形圖。
圖12為說(shuō)明本發(fā)明其它實(shí)施方式用的波形圖，圖13為表示汽車(chē)前大燈用不含水銀的高壓放電燈上投入功率的特性圖。
具體實(shí)施例方式
以下，參照
利用本發(fā)明的實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置。
第1實(shí)施方式圖1表示本發(fā)明第1實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的電路構(gòu)成。
該點(diǎn)亮裝置由直流電源V1、開(kāi)關(guān)S1、DC/DC變換電路1、輸出電壓檢測(cè)電路2、輸出電流檢測(cè)電路3、DC/AC逆變電路4、點(diǎn)亮電路5、高壓放電燈6、及控制它們的控制電路等構(gòu)成。
DC/DC變換電路1由電容器C1、開(kāi)關(guān)元件Q1、功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11、PWM比較電路12、鋸齒波發(fā)生電路13、變壓器T1構(gòu)成變壓器T的初級(jí)側(cè)，由變壓器T2、二極管D1、電容器C2構(gòu)成與DC/AC逆變電路4連接的變壓器T的次級(jí)側(cè)，由變壓器T3。二極管D2、電容器C3構(gòu)成連接點(diǎn)亮電路5的變壓器T的次級(jí)側(cè)。
以下，說(shuō)明變壓器T的初級(jí)側(cè)的變壓器T1的連接關(guān)系。例如用MOSFET構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件Q1與直流電源V1、開(kāi)關(guān)S1、及變壓器T1串聯(lián)連接，其柵極連接功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11。功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11連接PWM比較電路12，其非倒相輸入端連接鋸齒波發(fā)生電路13。電容器C1通過(guò)開(kāi)關(guān)S1與直流電源V1并聯(lián)連接。
以下，說(shuō)明連接DC/AC逆變電路4的變壓器T的次級(jí)側(cè)的變壓器T2、T3的連接關(guān)系。變壓器T2與二極管D1串聯(lián)連接，電容器C2通過(guò)二極管D1與變壓器T2并聯(lián)連接。
以下，說(shuō)明連接點(diǎn)亮電路5的變壓器T的次級(jí)側(cè)的連接關(guān)系。變壓器T3和變壓器T2與二極管D1間的中點(diǎn)、及二極管D2串聯(lián)連接，構(gòu)成向點(diǎn)亮電路5的輸出。電容器C3通過(guò)二極管D2與變壓器T3串聯(lián)連接。
輸出電壓檢測(cè)電路2由串聯(lián)連接的電阻R1、R2、R3組成，該電路較電容器C2更近輸出一側(cè)，并與電容器C2并聯(lián)連接。
輸出電流檢測(cè)電路3由電阻R4組成，在輸出電壓檢測(cè)電路2和DC/AC逆變電路4之間，并與各自的低壓側(cè)連接。
DC/AC逆變電路4例如由MOSEFT組成的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5、驅(qū)動(dòng)電路14～17、矩形低頻發(fā)生電路18、緩沖器BUF、逆變器INV構(gòu)成。
連接關(guān)系為開(kāi)關(guān)元件Q2和Q3、及開(kāi)關(guān)元件Q4和Q5分別串聯(lián)連接，并且它們與DC/DC變換電路2的輸出端并聯(lián)連接。成為所謂全橋式轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)成。而且從開(kāi)關(guān)元件Q2和Q3、開(kāi)關(guān)元件Q4和Q5各自的連接點(diǎn)開(kāi)始設(shè)置DC/AC逆變電路4的輸出端。開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的各個(gè)柵極上連接驅(qū)動(dòng)電路14～17，驅(qū)動(dòng)電路15、16通過(guò)緩沖器BUF、驅(qū)動(dòng)電路14、17通過(guò)逆變器INV，再通過(guò)以后將敘述的SW2連接矩形低頻振蕩電路18。
點(diǎn)亮電路5由電容器C4、C5、脈沖變壓器L、氣體過(guò)壓保險(xiǎn)絲GA組成。電容器C4和DC/AC逆變電路4的輸出端的兩端并聯(lián)連接。電容器C5通過(guò)變壓器T3的輸出端和電阻R5串聯(lián)連接。脈沖變壓器L與DC/AC逆變電路4的輸出的一端串聯(lián)連接。而且脈沖變壓器L與相對(duì)電容器C5并聯(lián)連接的氣體過(guò)壓保險(xiǎn)絲GA連接。
高壓放電燈6是一種放電空間中不含水銀，使取而代之的金屬鹵化物及稀有氣體蒸發(fā)，從而發(fā)光的燈。通過(guò)點(diǎn)亮電路5的脈沖變壓器L連接DC/AC逆變電路4的輸出端。
另外，作為控制DC/DC變換電路1的開(kāi)關(guān)元件Q1用的控制電路的構(gòu)成，采用差動(dòng)放大電路7、基準(zhǔn)電壓V2、電阻R8、點(diǎn)亮檢測(cè)電路21、點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22、目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23、除法電路24、滅燈時(shí)間計(jì)時(shí)器25、開(kāi)關(guān)SW2、差動(dòng)放大電路8。延遲電路26、邏輯電路27、開(kāi)關(guān)SW3、開(kāi)關(guān)元件Q6、電阻R9～R12。
差動(dòng)放大電路7由OP放大器19、二極管D3、電阻R6、電容器C6組成。OP放大器19的輸入的非倒相輸入端連接輸入電壓檢測(cè)電路2的電阻R1和電阻R2、R3之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)，倒相輸入端分別連接基準(zhǔn)電壓V2，輸出端與二極管D3串聯(lián)連接。另外，OP放大器19和二極管D3間的串聯(lián)連接還與電阻R6及電容器C6并聯(lián)連接。而且，差動(dòng)放大電路7的輸出端通過(guò)電阻R8連接PWM比較電路12的倒相輸入端。
差動(dòng)放大電路8由OP放大器20、二極管D4、電阻R7、電容器C7組成，連接關(guān)系和差動(dòng)放大電路7相同。OP放大器20的輸入的非倒相輸入端連接輸入電流檢測(cè)電路3的電阻R4和DC/AC逆變電路4之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)，倒相輸入端連接除法電路24。
除法電路24通過(guò)輸入電壓檢測(cè)電路2的電阻R1、R2和電阻R3之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)、電阻R1、R2和電阻R3之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)、點(diǎn)亮檢測(cè)電路21、點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22連接目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23。另外，點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22通過(guò)熄燈時(shí)間計(jì)時(shí)器23連接點(diǎn)亮檢測(cè)電路21。另外，點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22和目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23各自一有輸入就在規(guī)定時(shí)間后切換，或分別連接所開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)SW2、SW3。而且，差動(dòng)放大電路8的輸出端通過(guò)電阻R8連接PWM比較電路12的倒相輸入端。
另外PWM比較電路12的倒相輸入端連接電阻R9、R10之間和集電極，而且和與電阻R10并聯(lián)配置的晶體管TR1連接。晶體管TR1的基極和將矩形低頻發(fā)生電路18和延遲電路26的輸出波形組合輸出的邏輯電路27、開(kāi)關(guān)SW3、及電阻R11連接。
以下，說(shuō)明該實(shí)施方式的電路動(dòng)作。當(dāng)開(kāi)關(guān)S1一合上，例如利用從+幾伏乃至幾十伏的車(chē)用電池即直流電源V1在電容器C1上產(chǎn)生電壓。該電容器C1起抑制由于直流電源的輸出電流的變化引起的電壓微小變化的作用。
電容器C1上一產(chǎn)生電壓，雖然圖中未示出，但電壓供給OP放大器19。這時(shí)的非倒相輸入端的電壓為零，由于倒相輸入端連接基準(zhǔn)電壓V2，故從OP放大器19輸出低電平。該電壓通過(guò)二極管D3輸入PWM比較電路12的倒相輸入端，和鋸齒波發(fā)生電路13的鋸齒波比較，生成PWM波。而且PWM比較電路12的輸出電壓輸入功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11，使開(kāi)關(guān)元件Q1開(kāi)關(guān)。
在變壓器T的次級(jí)側(cè)的變壓器T2上，通過(guò)初級(jí)側(cè)開(kāi)關(guān)元件Q1開(kāi)關(guān)動(dòng)作產(chǎn)生升壓后的電壓。變壓器T2產(chǎn)生的電壓形成的電流通過(guò)二極管D1，對(duì)電容器C2充電。電容器C2的兩端電壓按照輸出電壓檢測(cè)電路2的電阻R1、R2和電阻R3分壓并檢測(cè)，該檢測(cè)結(jié)果輸入差動(dòng)放大電路7的OP放大器19的非倒相輸入端。
此時(shí)，OP放大器的倒相輸入端連接基準(zhǔn)電壓2，在輸入電壓值比基準(zhǔn)電壓還低的情況下，由于PWM比較電路12的倒相輸入端沒(méi)有輸入，故其作用使得變壓器T的次級(jí)側(cè)電壓升高，電容器C2的電壓也升高。本實(shí)施方式中，為了調(diào)整OP放大器的增益插入與OP放大器并聯(lián)連接的電阻R6，使用電容器C6是為了使輸出的相位延遲，使點(diǎn)亮裝置整體的動(dòng)作穩(wěn)定。
變壓器T3上產(chǎn)生的電壓形成的電流通過(guò)二極管D2和電阻R5對(duì)點(diǎn)亮電路5的電容器C5充電、這里，電容器C3主要用來(lái)作為對(duì)來(lái)自變壓器T3的電壓進(jìn)行濾波用的濾波電容器。電容器C5的電壓若變得十分高直至足夠使氣體過(guò)壓保險(xiǎn)絲GA絕緣破壞的電壓，則氣體過(guò)壓保險(xiǎn)絲GA電氣導(dǎo)通，在脈沖變壓器L上電流開(kāi)始流動(dòng)。通過(guò)這樣，高壓脈沖加在高壓放電燈6上，高壓放電燈6絕緣破壞，作輝光放電。
這里，電容器C4對(duì)于高壓放電燈6作為不使高壓脈沖向DC/AC逆變電路4倒流用的濾波器起作用。而且在高壓脈沖加在高壓放電燈6上后，由于電容器C5的電壓變低，所以氣體過(guò)壓保險(xiǎn)絲GA再度成為絕緣狀態(tài)，點(diǎn)亮電路5實(shí)際上變成不動(dòng)作的狀態(tài)。這里，到這個(gè)時(shí)刻為止，開(kāi)關(guān)S2的狀態(tài)如圖中所示，為切斷驅(qū)動(dòng)電路14～17和矩形低頻發(fā)生電路18的連接的狀態(tài)。
如高壓放電燈6絕緣破破壞，并產(chǎn)生輝光放電，則向電容器C2充電的電荷經(jīng)DC/AC逆變電路4作為燈電流急劇地流向高壓放電燈6。由于這一電流高壓放電燈6從輝光放電轉(zhuǎn)到弧光放電開(kāi)始點(diǎn)亮。此后的點(diǎn)亮維持一種稱(chēng)為直流點(diǎn)亮的點(diǎn)亮狀態(tài)，所謂直流點(diǎn)亮意即在較長(zhǎng)的時(shí)間、維持相同的極性。
這里，輸出電壓檢測(cè)電路2利用電阻R1和電阻R2、R3的分壓檢測(cè)電壓，輸入點(diǎn)亮檢測(cè)電路21。點(diǎn)亮檢測(cè)電路21將電容器C2的電荷供給高壓放電燈6，檢測(cè)電壓的下降。
根據(jù)這一檢測(cè)，使點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22開(kāi)始計(jì)時(shí)，在從計(jì)時(shí)開(kāi)始經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后開(kāi)關(guān)S2切換。通過(guò)這樣，變成連接驅(qū)動(dòng)電路14～17和矩形低頻發(fā)生電路18的狀態(tài)。
開(kāi)關(guān)S2一切換，矩形低頻發(fā)生電路18輸出的矩形低頻波經(jīng)緩沖器BUF和逆變器INV輸入驅(qū)動(dòng)電路14～17，對(duì)開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。
用這一控制，不斷反復(fù)開(kāi)關(guān)元件Q2、Q5導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4截止，開(kāi)關(guān)元件Q2、Q5截止時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4導(dǎo)通的兩種狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5反復(fù)極性反轉(zhuǎn)。通過(guò)這樣，在DC/AC逆變電路4的輸出一側(cè)產(chǎn)生近似矩形波的交流電，高壓放電燈6轉(zhuǎn)到穩(wěn)定時(shí)的點(diǎn)亮發(fā)光。
這里，所謂‘近似矩形波’意即具有接近矩形波所持有的瞬時(shí)上升、下降或平坦的特性的波形的情形。即上升、下降需要數(shù)十微秒，并基本上保持平坦的特性，有時(shí)也包括某些部分凸出或凹陷那樣的情形。
以下，對(duì)高壓放電燈6的恒定功率控制進(jìn)行說(shuō)明。利用輸出電壓檢測(cè)電路2和輸出電流檢測(cè)電路3的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行該恒定功率控制。輸出電壓檢測(cè)電路2的電壓檢測(cè)結(jié)果輸入除法電路24，再利用根據(jù)點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22來(lái)的輸出動(dòng)作的目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23，在該狀態(tài)下應(yīng)供給高壓放電燈6的功率也輸入除法電路24。
因而，從除法電路24輸出選擇理想電流值用的信號(hào)，輸入差動(dòng)放大電路8的OP放大器20的倒相輸入端。而且，電流檢測(cè)電路3的電流檢測(cè)結(jié)果輸入OP放大器20的非倒相輸入端，這一比較產(chǎn)生的信號(hào)輸入PWM比較電路12的倒相輸入端。因此，開(kāi)關(guān)元件Q1的占空系數(shù)變化，對(duì)高壓放電燈6進(jìn)行恒定功率控制。
另外，PWM比較電路12的倒相輸入端連接在極性反轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，向開(kāi)關(guān)元件Q1發(fā)送增加電壓的信號(hào)，在極性反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)送使電壓停止增加的信號(hào)用的電路。參照?qǐng)D2示出的對(duì)提高極性反轉(zhuǎn)中的DC/DC變換電路的電壓的動(dòng)作說(shuō)明用的時(shí)序圖，現(xiàn)對(duì)這一電路的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
由矩形低頻發(fā)生電路18產(chǎn)生的矩形波通過(guò)邏輯電路按照和矩形低頻發(fā)生電路18相同的波形，和由延遲規(guī)定時(shí)間的延遲電路26產(chǎn)生的矩形波一起取“異”后成為脈沖狀的輸出波形(a)。該脈沖狀的輸出波形一輸入晶體管TR1的基極在輸入高電平時(shí)就變成導(dǎo)通狀態(tài)，低電平時(shí)就變成截止?fàn)顟B(tài)。而且，在晶體管TR1導(dǎo)通的期間，使向PWM比較電路12的倒相輸入端輸入的信號(hào)下降，一旦變成截止的期間，則在規(guī)定的時(shí)間后就復(fù)原為原來(lái)的狀態(tài)。
結(jié)果，由于通過(guò)PWM比較電路12的倒相輸入端的輸入信號(hào)下降，從而成為僅在該下降的時(shí)間里加寬開(kāi)關(guān)元件Q1的導(dǎo)通時(shí)間的信號(hào)，所以就將DC/DC變換電路1的輸出電壓升得比通常要高。通過(guò)這樣，高壓放電燈6不存在造成放電延遲的電流沒(méi)有流過(guò)的時(shí)間，變成近似矩形波的點(diǎn)亮波形。
本實(shí)施方式中，邏輯電路27的輸出波形的高電平時(shí)間設(shè)定在從DC/AC逆變電路4的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的極性切換后開(kāi)始，高壓放電燈6上流的燈電流IL過(guò)零的時(shí)間。所要的高電平的時(shí)間通過(guò)預(yù)先經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定好，從而能進(jìn)行設(shè)定。這里所謂‘過(guò)零’是指電流變成零的時(shí)刻。
高電平的前沿的設(shè)定時(shí)期可以在DC/AC逆變電路4的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的極性即將切換的時(shí)間之前或之后。在這種情況下，能升高DC/DC變換電路1的規(guī)定期間的輸出電壓。但若就在此后，這一電壓的增加變緩，若在之前，則由于燈電流IL增加，所以最理想的情況是在DC/AC逆變電路4開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的極性切換后時(shí)。
另外，之所以設(shè)定高電平的后沿時(shí)間是由于極力制止燈電流IL過(guò)度增加。這是因?yàn)樵诤愣üβ士刂粕先鐭綦娏鱅L過(guò)度增加則在其它的部分上必須降低這部分過(guò)度增加的電流，防止由于其產(chǎn)生不穩(wěn)定放電。
圖3為對(duì)輸入圖2的信號(hào)時(shí)輸出波形的極性反轉(zhuǎn)時(shí)附近進(jìn)行說(shuō)明用的說(shuō)明圖。這里，VDC/DC為電容器C2兩端的電壓、即DC/DC變換電路1的輸出電壓，VL、IL分別為高壓放電燈6的燈電壓、燈電流，分別以圖1示出的方向?yàn)榛鶞?zhǔn)。另外t1為DC/AC逆變電路4的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的極性反轉(zhuǎn)的時(shí)刻，t2表示燈電流11過(guò)零的時(shí)刻。
圖中，t1以前為只有DC/AC逆變電路2的開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4是導(dǎo)通狀態(tài)，從DC/DC變換電路1供給穩(wěn)定的功率。這時(shí)的DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC為約45V的恒壓，燈電壓VL為穩(wěn)定時(shí)的電壓即約45V，燈電流IL約為0.77A，為負(fù)的恒定電壓及流著恒定電流。
在t1，由于只有DC/AC逆變電路2的開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4是導(dǎo)通狀態(tài)，故當(dāng)切換到只有開(kāi)關(guān)元件Q2、Q5導(dǎo)通的狀態(tài)時(shí)，燈電壓VL、燈電流IL慢慢接近零。這是由于積累在脈沖變壓器L上的能量釋放的緣故，這一釋放時(shí)間與脈沖變壓器L的能量積累量成比例。而且，當(dāng)脈沖變壓器L積累的能量全部釋放時(shí)，燈電流IL變成零。還有，在脈沖變壓器L的能量釋放時(shí)間中，DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC由于電容器C2正在充電電壓不斷上升。本發(fā)明中，在這一時(shí)間上，為了再提高DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC，電壓升得比通常還要高。
而在燈電流IL變成0后的瞬間，燈電壓VL及反轉(zhuǎn)后的燈電流IL流出。這是由于利用本發(fā)明在高壓放電燈6上流過(guò)的電流的極性反轉(zhuǎn)時(shí)，DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC相對(duì)穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的電壓升壓至其的1.5倍及1.5倍以上。
這樣，可以確認(rèn)通過(guò)對(duì)于燈電流IL始終保持有電流在流動(dòng)的狀態(tài)，不會(huì)產(chǎn)生放電延遲等，不會(huì)產(chǎn)生閃爍。。即，圖中，此時(shí)的DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC為75V，穩(wěn)定時(shí)的燈電壓VL為45V，升壓至1.7倍。
還有，在不使用本發(fā)明的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置上，DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC相對(duì)穩(wěn)定時(shí)的燈電壓VL約為1.3倍左右。此時(shí)，燈電流IL變成0后，變成短時(shí)間里沒(méi)有電流流動(dòng)的波形，可以確認(rèn)在高壓放電燈6上產(chǎn)生閃爍。
在這以后，燈電壓VL、燈電流IL經(jīng)上升、下降，慢慢接近穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的值。
該實(shí)施方式中，DC/AC逆變電路4的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5極性反轉(zhuǎn)，直至高壓放電燈6上流過(guò)的燈電流IL過(guò)零為止的期間，通過(guò)加長(zhǎng)開(kāi)關(guān)元件Q1的占空比的導(dǎo)通時(shí)間能使燈電流IL過(guò)零時(shí)的DC/DC變換電路1的輸出電壓升壓。而且，通過(guò)將DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC相對(duì)高壓放電燈6穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的燈電壓VL升壓至其1.5倍及1.5倍以上。從而能防止高壓放電燈6閃爍。
另外，本實(shí)施方式中，由于相比現(xiàn)有的方式是一種增加電壓值點(diǎn)亮的方式，故不必增加元件的數(shù)量？(日文—耐量)。即點(diǎn)亮裝置的成本不會(huì)增加或外形變大，能防止高壓放電燈的閃爍。
第2實(shí)施方式圖4為表示本發(fā)明第2實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的電路構(gòu)成圖。對(duì)于該第2實(shí)施方式的各部分，和圖1的第1實(shí)施方式的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置的各部分相同的部分標(biāo)注同一標(biāo)號(hào)，其說(shuō)明省略。
第2實(shí)施方式與第1實(shí)施方式不同之處為調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)元件Q1的占空比，不是提高DC/DC變換電路1的輸出電壓的方式，故只有差動(dòng)放大電路7或差動(dòng)放大電路8來(lái)的信號(hào)才影響PWM比較電路12的倒相輸入端。
另外，連接開(kāi)關(guān)SW2的功能也包括的控制電路28。代替緩沖器BUF和逆變器INV和開(kāi)關(guān)SW2。利用控制電路28，矩形低頻發(fā)生電路25的矩形波如圖5的說(shuō)明控制電路的矩形波用的時(shí)序圖所示，分別變換成輸入開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的信號(hào)。這里，圖中的(a)～(d)表示各種開(kāi)關(guān)狀態(tài)的時(shí)間。
圖6(A)～圖6(D)為說(shuō)明圖5示出的控制電路的DC/AC逆變電路動(dòng)作用的等效電路圖。這里，圖5的S2～S5是開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的開(kāi)關(guān)動(dòng)作的簡(jiǎn)圖、D2～D5分別表示MOSFET的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的寄生二極管。另外，圖6A～圖6D對(duì)應(yīng)于圖5中的各個(gè)時(shí)間(a)～(d)。
開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5由控制電路28各自輸入圖6A～圖6D的矩形波，DC/AC逆變電路4動(dòng)作。第1種控制的圖6A中，只是開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4為導(dǎo)通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)S4、高壓放電燈6、脈沖變壓器L、開(kāi)關(guān)S3導(dǎo)通。因此，從DC/DC變換電路1及電容器C2開(kāi)始電流流動(dòng)。
第3種控制的圖6B中，只是位于DC/AC逆變電路4低壓側(cè)的兩個(gè)開(kāi)關(guān)元件Q3、Q5導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)S3、高壓放電燈6、脈沖變壓器L、開(kāi)關(guān)S5導(dǎo)通，構(gòu)成閉合電路。因而，在該閉合電路內(nèi)由于流著積累在脈沖變壓器L內(nèi)的能量產(chǎn)生的電流，所以脈沖變壓器L的能量不會(huì)一下子釋放，能延長(zhǎng)至全部放光的時(shí)間。另外，來(lái)自DC/DC變換電路1的電流不會(huì)在DC/AC逆變電路4上流動(dòng)，沿對(duì)電容器C2充電的方向流動(dòng)。
第2種控制的圖6C中，只有開(kāi)關(guān)元件Q2、Q5是導(dǎo)通狀態(tài)，開(kāi)關(guān)S2、高壓放電燈6、脈沖變壓器L、開(kāi)關(guān)S5導(dǎo)通。因而，來(lái)自DC/DC變換電路1及電容器C2的電流按照和圖6A時(shí)相反的方向在高壓放電燈6上流動(dòng)，燈電壓VL、燈電流IL相對(duì)圖6A成為相反的極性。
第3種控制的圖6D中，雖成為和圖6B相同的電路狀態(tài)，但利用脈沖變壓器L積累的能量由開(kāi)關(guān)S3、高壓放電燈6、脈沖變壓器L、開(kāi)關(guān)S5組成的閉合電路上的電流的流向變成和圖6B相反的流向。以后，穩(wěn)定時(shí)用矩形波的點(diǎn)亮動(dòng)作反復(fù)圖6A～圖6D的狀態(tài)。
圖7為說(shuō)明圖6示出的電路動(dòng)作中輸出波形的極性反轉(zhuǎn)時(shí)附近用的說(shuō)明圖。這里，圖7中的(a)～(c)與圖5中的(a)～(c)對(duì)應(yīng)。
現(xiàn)對(duì)圖7進(jìn)行說(shuō)明，(a)的后半部由于從DC/DC變換電路1供給穩(wěn)定的功率，故DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC為約45V的恒定電壓，燈電壓VL穩(wěn)定時(shí)的電壓為約45V，燈電流IL約077A，為負(fù)的電壓及電流正在流動(dòng)。
當(dāng)從圖6A的狀態(tài)切換到圖6B時(shí)，燈電壓VL、燈電流IL慢慢地電壓、電流接近0。這是由于如上述的第1實(shí)施方式說(shuō)明過(guò)的那樣，積累在脈沖變壓器L中的能量釋放的緣故。這里，本實(shí)施方式為了成為圖6B的狀態(tài)，積累在脈沖變壓器L中的能量不易消失，完全變成0的時(shí)間延長(zhǎng)。而期間電容器C2繼續(xù)充電，電壓不斷上升。
在燈電流IL變成0之同時(shí)，切換成圖6C的電路狀態(tài)。于是，在瞬間，燈電壓VL及燈電流IL的極性反轉(zhuǎn)，就在此后，燈電壓VL瞬時(shí)上升至接近DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC的電壓。然后，經(jīng)下降、上升，慢慢地接近穩(wěn)定時(shí)的電壓值。另外，燈電流IL也從電流為0的時(shí)候開(kāi)始，經(jīng)上升、下降，慢慢地接近穩(wěn)定時(shí)的電流值。
該燈電流IL的極性反轉(zhuǎn)時(shí)的DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC相對(duì)高壓放電燈6的燈電壓升壓到其的約1.7倍。
這里，如和圖3的第1實(shí)施方式的極性反轉(zhuǎn)時(shí)附近的波形作比較，可知燈電流IL變成0以前的時(shí)間延長(zhǎng)，其間DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC變高。
本實(shí)施方式中，通過(guò)延長(zhǎng)脈沖變壓器L能量釋放所要的時(shí)間，從而能加長(zhǎng)電容器C2的充電時(shí)間將DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC提高到規(guī)定電壓。
還有，本實(shí)施方式中，當(dāng)然不限于上述的實(shí)施方式，也可以作以下的變更。
例如將MOSFET那樣具有寄生二極管的開(kāi)關(guān)元件用于開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的情況下，可以控制成在圖6B的狀態(tài)下，只有開(kāi)關(guān)S3接通，在圖6D的狀態(tài)下，只有開(kāi)關(guān)S5接通。
另外，在圖6B及圖6D的電路狀態(tài)下，雖開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的低壓側(cè)導(dǎo)通，但也可以高壓側(cè)導(dǎo)通。另外，圖6B和圖6D中，高壓側(cè)和低壓側(cè)可切換。
另外，如圖8的其它輸出波形的說(shuō)明圖那樣，也可以燈電流IL變成0稍些經(jīng)過(guò)一點(diǎn)時(shí)間后，切換DC/AC逆變電路的開(kāi)關(guān)元件的極性，可以確認(rèn)，在這種情況下能制止閃爍發(fā)生。
但這限于以下的場(chǎng)合，即在高壓放電燈6上電流沒(méi)有流過(guò)的時(shí)間小于等于20μs，而且燈電流IL的極性反轉(zhuǎn)時(shí)，相對(duì)穩(wěn)定時(shí)的燈電壓VL充分提高DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC。
還有，本發(fā)明當(dāng)然不限于上述的實(shí)施方式，例如也可作以下的變更。
在本發(fā)明的電流極性反轉(zhuǎn)時(shí)，DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC和高壓放電燈6穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的電壓VL間的關(guān)系VDC/DC/VL最好大于等于1.7倍，這時(shí)，對(duì)于閃爍特別有效。另外，雖然不設(shè)VDC/DC/VL的上限，但即使選盡可能大的值也能得到本發(fā)明的效果。
作為一種別的手段，即在加在本發(fā)明的高壓放電燈6上的燈電流的極性即將反轉(zhuǎn)之前，將DC/DC變換電路1的輸出電壓選為相對(duì)高壓放電燈6穩(wěn)定時(shí)的點(diǎn)亮電壓的1.5倍及其以上的手段，有將點(diǎn)亮電路5的電感器L做得充分大的方法。該方法即使用現(xiàn)有DA/CA逆變電路4的動(dòng)作通過(guò)增大電感器L的能量，從而如同第2實(shí)施方式那樣能延長(zhǎng)高壓放電燈6的燈電壓VI極性反轉(zhuǎn)前的時(shí)間。通過(guò)這樣，能延長(zhǎng)電容器C2的充電時(shí)間，并提高DC/DC變換電路1的輸出電壓VDC/DC。
另外，可以通過(guò)減小電容器C2的容量，提高電壓的上升速度，從而在電感器L的能量耗盡之前提高DC/DC變換電路1的輸出電壓。但用該方法由于電容器C2的容量不足，考慮到在輸出電流上脈動(dòng)增加，電路動(dòng)作變得不穩(wěn)定等因素，所以最好提高DC/DC變換電路1的動(dòng)作頻率、降低脈動(dòng)。
另外，DC/AC逆變電路4的開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5即將極性反轉(zhuǎn)之前，若其它的部分重疊放電不會(huì)不穩(wěn)定那樣程度的，例如時(shí)間寬度小于等于燈電流波形半周期的5％，電流值相對(duì)穩(wěn)定電流值1.5倍左右的脈沖電流，則對(duì)于閃爍再能取得效果。
第3實(shí)施方式本發(fā)明能適用于放電燈的電極的溫度各不相同的，例如汽車(chē)的前大燈等單燈頭型高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置?，F(xiàn)對(duì)這樣的本發(fā)明的實(shí)施方式說(shuō)明如下。
一般汽車(chē)的前大燈等單燈頭型高壓放電燈30具有圖3所示的結(jié)構(gòu)。即與發(fā)光管31內(nèi)對(duì)向設(shè)置的電極32a、32b連接金屬箔33a、33b，這些金屬箔33a、33b連接從外部外加功率用的外部引線(xiàn)34a、34b。這種結(jié)構(gòu)的單燈頭型高壓放電燈如圖3所示，雖然沿?zé)纛^方向大量散熱，但相反方向的散熱與前者比則明顯地少，所以產(chǎn)生放電的電極32a、32b前端的溫度不同。這一電極前端溫度的差異在產(chǎn)生發(fā)光分布不均勻之同時(shí)，還使放電燈的壽命顯著縮短。
用本發(fā)明的這一實(shí)施方式能獲得一種可以防止上述單燈頭型式的高壓放電燈壽命縮短的點(diǎn)亮裝置。
以下，利用
本發(fā)明的實(shí)施方式。圖10表示本發(fā)明一實(shí)施方式的點(diǎn)亮裝置的電路構(gòu)成例子。圖10中，和圖1相同的電路標(biāo)注相同的編號(hào)、標(biāo)號(hào)。
該點(diǎn)亮裝置由直流電源V1、開(kāi)關(guān)SW1、DC/DC變換電路1、輸出電壓檢測(cè)電路2、輸出電流檢測(cè)電路3、DC/AC逆變電路4、點(diǎn)亮電路5、單燈頭型式高壓放電燈6、及控制它們的控制電路等構(gòu)成。
DC/DC變換電路1所含的變壓器T由初級(jí)側(cè)的變壓器T1和次級(jí)側(cè)的變壓器T2、T3組成。在進(jìn)行降壓或升壓的DC/DC變換電路1中由電容器C1、開(kāi)關(guān)元件Q1、功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11、PWM比較電路12、鋸齒波發(fā)生電路13及變壓器T1構(gòu)成變壓器T1的初級(jí)側(cè)。利用變壓器T2、二極管D1、電容器C2構(gòu)成連接DC/AC逆變電路4的變壓器T的次級(jí)側(cè)。另外，利用變壓器T3、二極管D2、及電容器C3構(gòu)成連接點(diǎn)亮電路5的變壓器T的次級(jí)側(cè)。
以下，說(shuō)明變壓器T的初級(jí)側(cè)的連接關(guān)系。例如MOSFET的開(kāi)關(guān)元件Q1與直流電源V1、開(kāi)關(guān)SW1及變壓器T1串聯(lián)連接，開(kāi)關(guān)元件Q1的柵極連接功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11。
功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11連接PWM比較電路12的輸出端，PWM比較電路12的非倒相輸入端連接鋸齒波發(fā)生電路13的輸出端。電容器C1經(jīng)開(kāi)關(guān)SW1與直流電源V1并聯(lián)連接。如將在以后詳細(xì)敘述的那樣，本實(shí)施方式的特征在于，改變由PWM比較電路12供給DC/DC變換電路的功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11的脈沖寬度。
以下，說(shuō)明DC/AC逆變電路4連接的變壓器T的次級(jí)側(cè)的連接關(guān)系。變壓器T2與二極管D1串聯(lián)連接，電容器C2經(jīng)二極管D1，與變壓器T2并聯(lián)連接。接著，說(shuō)明點(diǎn)亮電路5連接的變壓器T的次級(jí)側(cè)的連接關(guān)系。變壓器T3與變壓器T2和二極管D1的中點(diǎn)、及二極管D2串聯(lián)連接，構(gòu)成向點(diǎn)亮電路5的輸出。電容器C3經(jīng)二極管D2與變壓器T3并聯(lián)連接。
輸出電壓檢測(cè)電路2由串聯(lián)連接的電阻R1、R2、及R3組成，該輸出電壓檢測(cè)電路2在電容器C2外的輸出一側(cè)，并與電容器C2并聯(lián)連接。輸出電流檢測(cè)電路3由電阻R4組成，在輸出電壓檢測(cè)電路2和DC/AC逆變電路4之間，而且與各自的低壓側(cè)連接。
DC/AC逆變電路4由例如MOSFET組成的開(kāi)關(guān)元件Q2、Q3、Q4、Q5、驅(qū)動(dòng)電路14、15、16、17、矩形低頻發(fā)生電路18、緩沖器BUF、逆變器INV構(gòu)成。連接關(guān)系為開(kāi)關(guān)元件Q2和Q3、以及開(kāi)關(guān)元件Q4、Q5分別串聯(lián)連接，它們與DC/DC變換電路1的輸出端并聯(lián)連接，構(gòu)成所謂全橋式電路。
然后，開(kāi)關(guān)元件Q2、Q3、開(kāi)關(guān)元件Q4、Q5從各自的連接點(diǎn)開(kāi)始設(shè)置DC/AC逆變電路4的輸出端，連接點(diǎn)亮電路5的輸入端。開(kāi)關(guān)元件Q2、Q3、Q4、Q5各自的柵極連接驅(qū)動(dòng)電路14、15、16、17，驅(qū)動(dòng)電路15、16經(jīng)緩沖器BUF、驅(qū)動(dòng)電路14、17經(jīng)逆變器INV再經(jīng)以后要敘述的SW2，連接矩形低頻發(fā)生電路18。
點(diǎn)亮電路5輸入DC/AC逆變電路4的交流輸出點(diǎn)亮單燈頭型式高壓放電燈6。
單燈頭型式高壓放電燈30放電空間中不含水銀，是一種使金屬鹵化物及稀有氣體取而代之蒸發(fā)發(fā)光的燈，經(jīng)點(diǎn)亮電路5的脈沖變壓器(圖中未示出)，連接DC/AC逆變電路4的輸出端。
另外，利用差動(dòng)放大電路7、基準(zhǔn)電壓源V2、電阻R8、點(diǎn)亮檢測(cè)電路21、點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22、目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23、除法電路24、熄燈時(shí)間計(jì)時(shí)器25、開(kāi)關(guān)SW2、延遲電路26、邏輯電路37、開(kāi)關(guān)SW3、觸發(fā)器38、晶體管TR1、電阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15作為控制DC/DC變換電路1的開(kāi)關(guān)元件Q1用的控制電路的構(gòu)成。
當(dāng)用點(diǎn)亮檢測(cè)電路21檢測(cè)出點(diǎn)亮?xí)r，該檢測(cè)信號(hào)輸入點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22及熄燈時(shí)間計(jì)時(shí)器25，在規(guī)定時(shí)間后，點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22控制開(kāi)關(guān)SW2使矩形低頻發(fā)生電路18的輸出供給緩沖器BUF及逆變器INV。
差動(dòng)放大電路7及差動(dòng)放大電路8由各運(yùn)算放大器、二極管、電阻、電容器組成。差動(dòng)放大電路7的運(yùn)算放大器的輸入的非倒相輸入端連接輸出電壓檢測(cè)電路2的電阻R1、和R2、R3之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)。另外，運(yùn)算放大器的倒相輸入端分別連接基準(zhǔn)電壓源V2，運(yùn)算放大器的輸出端與二極管D3串聯(lián)連接。另外，差動(dòng)放大電路7的運(yùn)算放大器和二極管間的串聯(lián)連接還與電阻和電容器并聯(lián)連接。而且，差動(dòng)放大電路7的輸出端經(jīng)電阻R8連接PWM比較電路12的倒相輸入端。
差動(dòng)放大電路8的運(yùn)算放大器的非倒相輸入端與輸出電流檢測(cè)電路3的電阻R4和DC/AC逆變電路4之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)連接。該運(yùn)算放大器的倒相輸入端連接除法電路24。
除法電路24經(jīng)輸出電壓檢測(cè)電路2的電阻R2和R3之間的電壓檢測(cè)點(diǎn)、點(diǎn)亮檢測(cè)電路21、點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22連接目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23。另外，點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22通過(guò)熄燈時(shí)間計(jì)時(shí)器25連接點(diǎn)亮檢測(cè)電路21。另外，點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22連接一有輸入在規(guī)定時(shí)間后就進(jìn)行切換的開(kāi)關(guān)SW2。目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23連接一有輸入就開(kāi)關(guān)動(dòng)作的開(kāi)關(guān)SW3。而且，差動(dòng)放大電路8的輸入端經(jīng)電阻R8連接PWM比較電路12的倒相輸入端。
另外，PWM比較電路12的倒相輸入端連接電阻R9的一端。電阻R9的另一端連接電阻R10的一端，電阻R10的另一端連接直流電源V1的負(fù)端。
另一方面，矩形低頻發(fā)生電路18的輸出端和延遲電路26的輸出端連接邏輯電路37的兩個(gè)輸入端。該邏輯電路37是輸出‘異’的倒相信號(hào)的電路。該邏輯電路37的輸出端連接開(kāi)關(guān)SW3的一端。開(kāi)關(guān)SW3的另一端連接觸發(fā)器38的輸入端，該觸發(fā)器38的兩個(gè)輸出端分別連接電阻R11和電阻R14的一端。電阻R11的另一端連接晶體管TR1的基極及電阻R12的一端。電阻R14的另一端連接晶體管TR2的基極及電阻R15的一端。電阻R12的另一端及電阻R15的另一端連接直流電源V1的負(fù)端。晶體管TR1的集電極連接電阻R9和電阻R10的連接點(diǎn)。晶體管TR2的集電極經(jīng)電阻R13連接電阻R9和電阻R10的連接點(diǎn)。晶體管TR1、TR2的發(fā)射極連接直流電源V1的負(fù)端。
晶體管TR1和電阻R11、R12的構(gòu)成與晶體管TR2和電阻R14、R15的構(gòu)成相同。電阻R9和電阻R10的連接點(diǎn)與晶體管TR1的集電極串聯(lián)連接，晶體管TR2的集電極經(jīng)電阻R13連接。
以下，說(shuō)明本發(fā)明這一實(shí)施方式的電路動(dòng)作。當(dāng)開(kāi)關(guān)SW1一合上，例如利用從十幾伏至幾十伏的汽車(chē)用電池的直流電源V1在電容器C1上形成電壓。該電容器C1起抑制由于直流電源輸出電流的變化造成的電壓變動(dòng)的作用。
電容器C1上一旦形成電壓，雖圖中未示出，但電壓供給差動(dòng)放大電路7的運(yùn)算放大器。此時(shí)，該運(yùn)算放大器的非倒相輸入端的電壓為零，由于倒相輸入端連接基準(zhǔn)電壓源V2，故該運(yùn)算放大器輸出低電平。該電壓經(jīng)二極管D3輸入PWM比較電路12的倒相輸入端，和鋸齒波發(fā)生電路13輸出的鋸齒波進(jìn)行比較，生成PWM波作為PWM比較電路12的輸出。然后，PWM比較電路12的輸出電壓輸入功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11，使開(kāi)關(guān)元件Q1開(kāi)關(guān)動(dòng)作。
變壓器T的次級(jí)側(cè)上，通過(guò)初級(jí)側(cè)上開(kāi)關(guān)元件Q1開(kāi)關(guān)動(dòng)作，而產(chǎn)生升壓過(guò)的電壓。變壓器T2上產(chǎn)生的電壓形成的電流通過(guò)二極管D1對(duì)電容器C2充電。按照輸出電壓檢測(cè)電路2的電阻R1、R2和電阻R3電容器C2兩端電壓能分壓并檢測(cè)出來(lái)，這一檢測(cè)結(jié)果輸入差動(dòng)放大電路7的運(yùn)算放大器的非倒相輸入端。
差動(dòng)放大電路7的運(yùn)算放大器的倒相輸入端的輸入連接基準(zhǔn)電壓源V2，并輸入電壓值低于基準(zhǔn)電壓源V2時(shí)，由于PWM比較電路12的倒相輸入端上無(wú)輸入，故所起的作用為使變壓器T次級(jí)側(cè)的電壓升壓，電容器C2的電壓升高。這里，為了調(diào)整運(yùn)算放大器的增益插入與運(yùn)算放大器并聯(lián)連接的電阻，并為了使輸出的相位延遲，點(diǎn)亮裝置整體的動(dòng)作穩(wěn)定而使用電容器C6。通過(guò)上述一系列的舉措DC/DC變換電路輸出恒定電壓。
變壓器T3產(chǎn)生的電壓形成的電流經(jīng)二極管D2和電阻R5，對(duì)點(diǎn)亮電路5的電容器(圖中未示出)充電。使用該電容器主要作為對(duì)來(lái)自變壓器T3的電壓進(jìn)行濾波用的濾波電容器。該電容器的電壓若變得充分高，則電流開(kāi)始在脈沖變壓器(圖中未示出)上流動(dòng)。通過(guò)這樣，高壓脈沖加在高壓放電燈6上，高壓放電燈6絕緣破壞，產(chǎn)生輝光放電。這里，雖圖中未示出，但點(diǎn)亮電路5的輸入端與電容器并聯(lián)連接，該電容器作為不讓外加在高壓放電燈6上的高壓脈沖倒流入DC/AC逆變電路4用的濾波器起作用。該時(shí)刻以前，開(kāi)關(guān)2為使驅(qū)動(dòng)電路14～17和矩形低頻發(fā)生電路18的連接斷開(kāi)的狀態(tài)。
當(dāng)高壓放電燈6絕緣破壞產(chǎn)生輝光放電時(shí)，對(duì)電容器C2充電的電荷經(jīng)DC/AC逆變電路4作為燈電流急劇地流向高壓放電燈6。由于該電流高壓放電燈6從輝光放電轉(zhuǎn)到弧光放電，并開(kāi)始點(diǎn)亮。此后的點(diǎn)亮在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持一種保持相同極性的稱(chēng)為直流點(diǎn)亮的點(diǎn)亮狀態(tài)。
這里，輸出電壓檢測(cè)電路2利用電阻R1及電阻R2和電阻R3的分壓檢測(cè)電壓，這一分壓電壓輸入點(diǎn)亮檢測(cè)電路21。點(diǎn)亮檢測(cè)電路21中，電容器C2的電荷供給高壓放電燈6，檢測(cè)電壓的下降。根據(jù)這一檢測(cè)點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22開(kāi)始計(jì)時(shí)，從計(jì)時(shí)開(kāi)始起經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間后，開(kāi)關(guān)SW2切換。通過(guò)這樣，變成驅(qū)動(dòng)電路14～17和矩形低頻發(fā)生電路18連接的狀態(tài)。
開(kāi)關(guān)S2一旦切換，矩形低頻波就通過(guò)緩沖器BUF和逆變器INV輸入驅(qū)動(dòng)電路14～17，對(duì)開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。這一開(kāi)關(guān)控制反復(fù)在開(kāi)關(guān)元件Q2、Q5導(dǎo)通時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4截止，在開(kāi)關(guān)元件Q2、Q5截止時(shí)，開(kāi)關(guān)元件Q3、Q4導(dǎo)通的兩種狀態(tài)，即開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5反復(fù)進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)。
利用該開(kāi)關(guān)元件Q2～Q5的極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作，近似矩形波的交流電在DC/AC逆變電路4的輸出側(cè)產(chǎn)生，高壓放電燈30轉(zhuǎn)到穩(wěn)定時(shí)的點(diǎn)亮狀態(tài)。
這里，所謂‘近似矩形波’意即具有接近矩形波所持有的瞬時(shí)上升、下降或平坦的特性的波形的情形。即上升、下降需要數(shù)十微秒，并基本上保持平坦的特性，也包括某些部分的波形凸出或凹陷那樣的情形。
以下，對(duì)高壓放電燈6的恒定功率控制進(jìn)行說(shuō)明。利用輸出電壓檢測(cè)電路2和輸出電流檢測(cè)電路3的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行該恒定功率控制。輸出電壓檢測(cè)電路2的電壓檢測(cè)結(jié)果輸入除法電路24，再利用根據(jù)點(diǎn)亮?xí)r間計(jì)時(shí)器22來(lái)的輸出動(dòng)作的目標(biāo)功率數(shù)值設(shè)定電路23，在該狀態(tài)下應(yīng)供給高壓放電燈6的功率(目標(biāo)功率值)也輸入除法電路24。因此，除法電路24根據(jù)電阻R1和電阻R2的連接點(diǎn)的電位除目標(biāo)功率值，除法電路24輸出作為理想的電流值用的信號(hào)。該輸出信號(hào)輸入差動(dòng)放大電路8的運(yùn)算放大器的倒相輸入端。
另一方面，差動(dòng)放大電路8的運(yùn)算放大器的非倒相輸入端輸入電流檢測(cè)電路3的電流檢測(cè)結(jié)果，這一比較的信號(hào)輸入PWM比較電路12的倒相輸入端。PWM比較電路12的輸出輸入功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11，根據(jù)該輸入信號(hào)相應(yīng)改變開(kāi)關(guān)元件Q1的占空比。由此，就能對(duì)高壓放電燈6進(jìn)行恒定功率控制。
另外，向PWM比較電路12的倒相輸入端連接在極性反轉(zhuǎn)的規(guī)定時(shí)間前發(fā)送使開(kāi)關(guān)元件Q1增加電壓的信號(hào)，在極性反轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)送使電壓停止增加信號(hào)用的電路。關(guān)于該電路的動(dòng)作利用圖11示出的波形圖，對(duì)提高極性反轉(zhuǎn)中DC/DC變換電路的電壓的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
矩形低頻發(fā)生電路18輸出的矩形波(圖11(a))、和與矩形低頻發(fā)生電路18輸出相同波形而且由延遲規(guī)定時(shí)間的延遲電路26產(chǎn)生的矩形波(圖11(b))在邏輯電路37取EX-NOR，即取‘異’的反相得到脈沖狀的輸出。
圖11(C)示出的脈沖狀的輸出波形經(jīng)開(kāi)關(guān)SW3輸入觸發(fā)電路38。觸發(fā)電路38的Q1輸出端輸出圖11(d)所示的波形，Q2端子輸出圖11(e)所示的波形。如圖11的波形圖所示，邏輯電路37的輸出脈沖用觸發(fā)電路38分配。
觸發(fā)電路Q(chēng)1的輸出(d)如是低電平，則晶體管TR1變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，但一變?yōu)楦唠娖剑摼w管TR1就變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，PWM比較電路12的倒相輸入端成為電阻R8和電阻R9的分壓電位。另外，觸發(fā)電路Q(chēng)2的輸出(e)若是低電平，則晶體管TR2處于截止?fàn)顟B(tài)，但一變?yōu)楦唠娖?，該晶體管TR2就變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，PWM比較電路12的倒相輸入端變成電阻8、和電阻9及電阻13的分壓電位。
因而，PWM比較電路12的倒相輸入端如圖11(f)所示，就交替輸入有深度不同的凹陷dp1、dp2的波形。這一波形從PWM比較電路12輸入功率MOS驅(qū)動(dòng)電路11作為占空比的變化。
因此，高壓放電燈6的燈電流變成圖11(g)所示的波形。該燈電流波形的后端有重疊脈沖H1、H2，這些脈沖的大小h1、h2互不相同交替出現(xiàn)。
單燈頭型式高壓放電燈上由于是單燈頭所以在左右部位散熱各異，難以使電極溫度相等。因此，容易在溫度高的一方的電極產(chǎn)生熔融而在溫度低的一方的電極上產(chǎn)生飛濺。
因此，在高壓放電燈30上流過(guò)燈電流使得圖11(g)示出的大的重疊脈沖H1加在圖9示出的電極35b上。這樣做就能使單燈頭型式高壓放電燈30的兩個(gè)電極進(jìn)行象加了相同電壓那樣地放電。
圖11(f)的波形的凹陷深度dp1、dp2由于取決于圖10示出的電阻R8和電阻R9的阻值的分壓比、電阻R8的阻值和電阻R9及電阻R13的阻值的合計(jì)值的分壓比，所以調(diào)整電阻R13的阻值能找到上述凹陷深度dp1、dp2合適的值。
另外，該實(shí)施方式中，在即將極性反轉(zhuǎn)之前由于將燈電流重疊加熱電極后進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)，所以即使如點(diǎn)亮初期投入大功率的汽車(chē)前大燈用高壓放電燈等那樣采用相對(duì)較粗電極的放電燈仍能防止閃爍的發(fā)生。
再有，在點(diǎn)亮初期投入比額定功率大的功率使光束盡快形成的汽車(chē)前大燈的情況下，如圖13示出的點(diǎn)亮?xí)r間和投入功率的關(guān)系那樣，例如雖然實(shí)際使用最大功率75W、額定功率35W的燈，但只要重疊燈電流時(shí)的最大功率小于等于75W，就不必增加元件數(shù)量？(日文—耐量)。即點(diǎn)亮電路的成本不會(huì)隨此上升并外形變大，能防止高壓放電燈產(chǎn)生閃爍。
因而，上述實(shí)施方式中，通過(guò)改變重疊在單燈頭型式高壓放電燈30的燈電流上的脈沖高度使得供給離燈頭31遠(yuǎn)的電極35a的電流增大，而供給離燈頭31近的電極35b的電流減小。
但是本發(fā)明也能做成不是改變重疊的脈沖高度，而是改變這些脈沖的寬度。在圖12表示該實(shí)施方式的情況下，加在單燈頭型式高壓放電燈30上的電流波形。該例中、重疊在離燈頭遠(yuǎn)的電極35a的電流上的脈沖H3的寬度w1比重疊在離燈頭近的電極35b的電流上的脈沖H4的寬度大。在圖11示出的電路上，通過(guò)改變觸發(fā)電路38輸出的脈寬從而完成改變這樣重疊的脈寬。
這樣做，能使電極35a的放電和電極35b的放電均等地進(jìn)行，延長(zhǎng)高壓放電燈30的壽命。
如上所述，在終止一方的電流方向切換到另一方前合上開(kāi)關(guān)SW1使輸出電流增加，在規(guī)定時(shí)間后進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)動(dòng)作，在極性反轉(zhuǎn)結(jié)束的時(shí)刻使開(kāi)關(guān)SW1斷開(kāi)。在另一方向的極性反轉(zhuǎn)時(shí)開(kāi)關(guān)SW2合上，經(jīng)過(guò)規(guī)定時(shí)間后進(jìn)行極性反轉(zhuǎn)，在極性反轉(zhuǎn)結(jié)束的時(shí)刻開(kāi)關(guān)SW2斷開(kāi)。由此，能生成如圖11(g)示出的、重疊的脈沖電流的高度(量)在每個(gè)極性上不同的波形。
另外，對(duì)于改變時(shí)間上的重疊量，同樣通過(guò)使開(kāi)關(guān)SW1合上的時(shí)間和開(kāi)關(guān)SW2合上的時(shí)間不對(duì)稱(chēng)，從而能生成如圖12所示的波形。
還有，這時(shí)，開(kāi)關(guān)SW1和開(kāi)關(guān)SW也能兼用，例如，也能用微型計(jì)算機(jī)等的端口使其隨著時(shí)間變化。
但是，也能使重疊在放電燈的電流上的脈沖高度和寬度兩者不對(duì)稱(chēng)而電極35a、35b均等放電。另外，在不想改變燈電流的高度時(shí)可改變脈寬，在不想改變燈電流的頻率時(shí)改變重疊的脈沖高度等，本發(fā)明能對(duì)上述方法作適當(dāng)組合并實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，通過(guò)使DC/DC變換電路中的開(kāi)關(guān)元件開(kāi)/關(guān)從而使加在輸入一側(cè)的直流電壓降壓或升壓后，利用DC/AC逆變電路的多個(gè)開(kāi)關(guān)元件將直流功率變換成交流功率，再將該交流功率供給高壓放電燈，使該高壓放電燈點(diǎn)亮，其特征在于，用近似矩形波的交流功率點(diǎn)亮的所述高壓放電燈的電流的極性反轉(zhuǎn)時(shí)，將所述DC/DC變換電路的輸出電壓相對(duì)所述高壓放電燈穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的電壓設(shè)定在其1.5倍及1.5倍以上。
2.如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，其特征在于，在所述DC/AC逆變電路的所述開(kāi)關(guān)元件即將極性反轉(zhuǎn)之前或之后，向所述DC/DC變換電路發(fā)送使輸出電壓增加的信號(hào)，在所述高壓放電燈的電流過(guò)零時(shí)，向所述DC/DC變換電路發(fā)送使輸出電壓停止增加的信號(hào)。
3.一種高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，其特征在于，包括直流電源；利用開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)/關(guān)，使由所述直流電源輸入的直流電壓降壓或升壓后輸出的DC/DC變換電路；對(duì)降壓或升壓后的輸出電壓進(jìn)行濾波的電容器；利用多個(gè)開(kāi)關(guān)元件的開(kāi)/關(guān)，將所述電容器來(lái)的直流功率變換成交流功率的DC/AC逆變電路；連接所述DC/AC逆變電路的輸出側(cè)，并具有引導(dǎo)所述DC/DC變換電路的輸出電壓的產(chǎn)生高壓脈沖的脈沖變壓器的點(diǎn)亮電路；以及利用所述點(diǎn)亮電路，在外加高壓脈沖后，由交流功率點(diǎn)亮的高壓放電燈，所述高壓放電燈用近似矩形波點(diǎn)亮?xí)r，具有控制所述DC/AC逆變電路的所述開(kāi)關(guān)元件使得第1極性的電流流過(guò)的第1種控制；控制所述DC/AC逆變電路的所述開(kāi)關(guān)元件使得第2極性的電流流過(guò)的第2種控制；以及控制所述DC/AC逆變電路的所述開(kāi)關(guān)元件使得所述DC/AC逆變電路的高壓側(cè)或低壓側(cè)導(dǎo)通的第3種控制。
4.一種高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，其特征在于，在將交流燈電流供給高壓放電燈的一對(duì)電極使高壓放電燈點(diǎn)亮?xí)r，按照所述燈電流的半周期的規(guī)定數(shù)分之一產(chǎn)生電流脈沖，使該電流脈沖的極性和所述燈電流的極性相同，同時(shí)在這一產(chǎn)生的半周期的后部，根據(jù)所述一對(duì)電極的溫度差，使重疊在所述燈電流上的所述電流脈沖的量不同。
5.如權(quán)利要求4所述的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，其特征在于，根據(jù)所述一對(duì)電極的溫度差，使不同的所述電流脈沖的量為其高度。
6.如權(quán)利要求4所述的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，其特征在于，根據(jù)所述一對(duì)電極的溫度差，使不同的所述電流脈沖的量為其寬度。
7.如權(quán)利要求4所述的高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置，其特征在于，根據(jù)所述一對(duì)電極的溫度差，使不同的所述電流脈沖的量為其高度及寬度。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置。在這種用DC/DC變換電路使加在輸入側(cè)的直流電壓降壓或升壓后，利用DC/AC逆變電路將直流功率變換成交流功率，該交流功率供給高壓放電燈的點(diǎn)亮裝置上，在用近似矩形波點(diǎn)亮的所述高壓放電燈的電流的極性反轉(zhuǎn)時(shí)，將所述DC/DC變換電路的輸出電壓設(shè)定在相對(duì)所述高壓放電燈穩(wěn)定點(diǎn)亮?xí)r的電壓的1.5倍及1.5倍以上。
文檔編號(hào)H05B41/00GK1703133SQ20051007586
公開(kāi)日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者石塚明朗 申請(qǐng)人:哈利盛東芝照明株式會(huì)社