專利名稱：高壓放電燈點亮裝置、照明器具和投影儀用的光源點亮裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及使高壓水銀燈及金屬鹵化物燈等高亮度高壓放電燈點亮的高壓放電
燈點亮裝置、及使用該裝置的照明器具和投影儀用的光源點亮裝置。
背景技術：
圖1是表示高壓放電燈點亮裝置的基本結構的電路圖。從直流電源1提供的電壓通過向下變換器(down converter)2被降壓，其輸出通過極性反轉電路3被轉換為矩形波交流電壓。在起動時通過諧振電路4產生高電壓，該諧振電路4由與極性反轉電路3的輸出相連接的電容器C2和電感器2構成。電壓檢測電路5檢測施加給高壓放電燈La的電壓。
這種高壓放電燈點亮裝置在開始高壓放電燈的點亮的情況下，使配置于極性反轉電路3的對角位置的開關元件Q2與Q5、 Q3與Q4的對(pair)在高頻下交替地開啟/關閉(0N/0FF)，由此使在諧振電路4的兩端之間產生幾十kHz 幾百kHz的高頻電壓。借助諧振電路4的諧振作用，使該高頻電壓升壓，并對開關元件Q2 Q5的驅動頻率進行掃頻，直到電容器C2達到所期望的電壓，在達到所期望的高壓的諧振電壓后，將驅動頻率固定，保持產生高電壓。并且，利用該高壓的諧振電壓使高壓放電燈La擊穿(breakdown)。
如上所述，在起動時利用諧振電路4施加高頻電壓的諧振起動型高壓放電燈點亮裝置中，為了獲得使高壓放電燈擊穿的較高的諧振電壓，使極性反轉電路3以諧振電路4的電感器L2和電容器C2的諧振頻率(或者諧振頻率的奇數分之一的頻率)開關，在某個固定時間，利用該諧振產生高壓放電燈的起動電壓。把這種模式稱為起動(點火ignition)模式。 然后，為了迅速將高壓放電燈的電極預熱，將極性反轉電路3的頻率降低為比以點火模式動作的驅動頻率低的驅動頻率，由此增加流向高壓放電燈的電流，將高壓放電燈的電極預熱。把這種模式稱為預熱模式。 在該預熱模式之后，向高壓放電燈施加低頻的矩形波電壓，持續電弧放電，保持高
壓放電燈的點亮。把這種模式稱為通常點亮模式或穩定模式。下面，說明以往的控制示例。
(以往示例1) 圖19表示在點火模式區間沒有擊穿的情況下施加給高壓放電燈的電壓、及極性反轉電路的驅動頻率隨時間的變化。圖20表示在點火模式區間擊穿的情況下施加給高壓放電燈的電壓、流向高壓放電燈的電流及極性反轉電路的驅動頻率隨時間的變化。在點火模式區間，把施加給高壓放電燈La的電壓設為比穩定點亮時的點亮頻率足夠高的頻率，使極性反轉電路3的開關元件Q2與Q5、 Q3與Q4的對在高頻下交替地開關動作。
但是，在以像點火模式區間那樣比較高的頻率驅動極性反轉電路3時，負載電路的阻抗升高，很難流過將高壓放電燈預熱用的電流。因此，用于使高壓放電燈擊穿的點火模式的區間，根據高壓放電燈的個體差異、再起動時的滅燈后的經過時間所帶來的高壓放電燈的溫度及氣壓，在擊穿之前的時間產生偏差，所以通常在足夠長的固定時間的期間的點
4火模式區間之后，為了將高壓放電燈的電極預熱而設置預熱模式區間，該預熱模式區間在 預先假設了下述動作的固定的時間持續并用于流過高頻電流，所述動作包括將極性反轉電 路的驅動頻率設定為低于點火模式區間的頻率，降低負載電路的阻抗，增加流向高壓放電 燈的電流，使高頻電流正負對稱地流過。 并且，在高壓放電燈的電極預熱后，轉入通常點亮模式區間即穩定模式，使開關元 件Q2與Q5、 Q3與Q4的對在低頻下交替地開啟/關閉來保持點亮，以在高壓放電燈的兩端 產生幾十Hz 幾百Hz的低頻電壓。 如上所述，在預先按照固定時間來設定在起動時使高壓放電燈擊穿的點火模式、 和將高壓放電燈的電極預熱的預熱模式的控制中，向將高壓放電燈的電極適當預熱的預熱 模式的轉移是在結束點火模式之后，所以導致產生切換控制的時滯(time lag)，擔心起動 性能惡化。(以往示例2) 在圖21、圖22所示的以往示例2的控制中，在由于高壓放電燈的產品偏差或接近 壽命期限而使得起動電壓上升的情況下，為了確保良好的起動動作，在預定的頻率范圍內 進行掃頻(swe印)的同時進行起動控制，以使配置于極性反轉電路3的對角位置的開關元 件Q2與Q5、Q3與Q4的對交替地開啟/關閉，并使驅動頻率通過諧振電路4的諧振點。并且， 從獲得與按照上述頻率進行驅動時大致相同的電壓振幅、同時使構成諧振電路4的部件小 型化的觀點出發，有時在預定的頻率范圍掃頻的同時進行極性反轉電路4的起動控制，以 使得驅動頻率通過諧振頻率的奇數分之一 (1/(2n+l)，n是自然數)的頻率。基于奇數倍頻 率的諧振電壓的振幅隨著倍率升高而逐漸減小，尤其在設定為3倍時，能夠獲得與按照諧 振頻率進行驅動時大致相同的電壓振幅，能夠實現諧振電路4的小型化，其中該諧振頻率 是根據與高壓放電燈串聯連接的電感器L2和與高壓放電燈并聯連接的電容器C2確定的。
以往示例2與以往示例1的控制相比，由于在點火模式時進行通過諧振點的掃頻， 所以在點火模式下對點亮電路的應力(stress)比較大。但是，通過使用對l/3倍、l/5倍這 樣的諧振電路的諧振頻率的奇數分之一進行掃描(swe印)的驅動頻率，能夠獲得大致相同 的電壓振幅，同時能夠減輕應力。 在高壓放電燈以點火模式點亮時，與以往示例1的控制相比，由于被驅動控制成 為比諧振點(或者諧振點的奇數分之一)低的頻率，所以具有能夠增大高壓放電燈中流過 的電流的效果。但是，在以往示例2的控制中，還不足以將剛剛起動后的高壓放電燈的電極 加熱，需要進一步提高起動性能。 專利文獻1 (日本特表2005-507553號公報)公開了一種高壓放電燈點亮裝置，如 圖1的基本結構所示，將極性反轉電路3與向下變換器2的輸出連接，將把電感器L2和電 容器C2串聯連接而成的諧振電路4與極性反轉電路3的輸出連接，將高壓放電燈La與諧 振用的電容器C2并聯連接。并且，提出了在起動時將極性反轉電路3的驅動頻率設定為接 近諧振電路4的諧振頻率的奇數分之一頻率。
現有技術文獻專利文獻1日本特表2005-507553號公報 本發明要解決的問題是，如上所述，在諧振起動型的高壓放電燈點亮裝置中，使高 壓放電燈擊穿的點火模式的區間，根據高壓放電燈的個體差異、再起動時的滅燈后的經過
5時間所帶來的高壓放電燈的溫度及氣壓，擊穿之前的時間產生偏差，所以通常設定為幾秒 左右的固定時間。因此，該區間在高壓放電燈擊穿后驅動頻率也比較高，所以流向高壓放電 燈的電流減少，轉入預熱模式之前的時間有時不能有效地將高壓放電燈預熱，在最差的情 況下高壓放電燈產生中途熄滅，有時反復進行滅燈和點火，對高壓放電燈造成極大應力。
發明內容
本發明就是鑒于這種情況而提出的，其要解決的技術問題是提供一種高壓放電燈 點亮裝置，在點火模式區間能夠轉入可以最適當地將高壓放電燈的電極預熱的預熱模式， 而避免反復滅燈和點火的現象，并且不會大幅增加產生高電壓的點火模式區間的時間。
為了解決上述問題，第一技術方案的高壓放電燈點亮裝置如圖1所示具有直流 電源1 ;向下變換器2，對所述直流電源1的電壓進行降壓；極性反轉電路3，對所述向下變 換器2的直流輸出進行極性反轉后施加給高壓放電燈La ;電感器L2與電容器C2的串聯諧 振電路4，與所述極性反轉電路3的輸出連接，并向高壓放電燈La提供起動電壓；和控制電 路6，控制極性反轉電路3的驅動頻率，所述控制電路6具備點火模式，用于通過所述極性 反轉電路3向所述高壓放電燈La施加高頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放 電燈La的電極預熱；和通常點亮模式，用于施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之 后在高壓放電燈La中持續產生電弧放電，其特征在于，如圖2 圖5所示，在點火模式區 間，一次或多次地插入預熱模式區間的頻率以下的低頻率。 為了解決上述問題，第二技術方案的高壓放電燈點亮裝置如圖7所示具有直流 電源1 ;極性反轉電路3，使所述直流電源1的輸出極性反轉；降壓斬波用的濾波器電路 (Ll， Cl)，連接在極性反轉電路3的輸出和高壓放電燈La之間；電感器L2與電容器C2的串 聯諧振電路4，與所述極性反轉電路3連接，并向高壓放電燈La提供起動電壓；和控制電路 6，控制極性反轉電路3的驅動頻率，所述控制電路5具備點火模式，用于通過所述極性反 轉電路3向所述高壓放電燈La施加高頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放電 燈La的電極預熱；和通常點亮模式，用于施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之后 在高壓放電燈La中持續產生電弧放電，其特征在于，如圖2 圖5所示，在點火模式區間， 一次或多次地插入預熱模式區間的頻率以下的低頻率。 為了解決上述問題，第三技術方案的高壓放電燈點亮裝置如圖9所示具有直流 電源l ;極性反轉電路3，使所述直流電源1極性反轉；與所述直流電源l并聯連接的兩個電 容器C4、 C5的串聯電路；降壓斬波用的電感器L1，連接在所述極性反轉電路3的一個輸出 端和所述兩個電容器C4、 C5的連接點之間；負載電路，與所述兩個電容器C4、 C5的連接點 及所述極性反轉電路3的另一個輸出端連接；電感器L2與電容器C2的串聯諧振電路4，與 所述極性反轉電路3的輸出連接，并向高壓放電燈La提供起動電壓；和控制電路6，控制極 性反轉電路3的驅動頻率， 所述控制電路6具備點火模式，用于通過所述極性反轉電路向所述高壓放電燈 La施加高頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放電燈La的電極預熱；和通常點 亮模式，用于施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之后在高壓放電燈La中持續產生 電弧放電，其特征在于，如圖2 圖5所示，在點火模式區間， 一次或多次地插入預熱模式區 間的頻率以下的低頻率。
第四技術方案的特征在于，在第一 第三技術方案中，在點火模式下對極性反轉 電路3的驅動頻率進行頻率掃描，以使該驅動頻率接近諧振電路4的電感器L2和電容器C2 的諧振頻率的奇數分之一的頻率。 第五技術方案的特征在于，在第一 第四技術方案中，如圖10 圖12所示，將諧 振電路4的電感器L2設為變壓器的一次繞組nl和二次繞組n2為加極性的自耦變壓器結 構，將一次繞組nl與諧振電路4的電容器C2串聯連接，并且將二次繞組n2與高壓放電燈 La串聯連接。 第六技術方案的特征在于，在第一 第五技術方案中，具有在點火模式時檢測高 壓放電燈La的點亮的單元，如圖15所示在檢測到點亮后馬上或者如圖16所示在檢測到點 亮后經過預定時間后，轉入預熱模式。 第七技術方案是具有第一 第六技術方案中的任一項所述的高壓放電燈點亮裝 置的照明器具(圖18)。 第八技術方案是具有第一 第六技術方案中的任一項所述的高壓放電燈點亮裝 置的投影儀用的光源點亮裝置(圖17)。
發明效果 根據本發明，在使高壓放電燈點亮的點火模式下，以較短的間隔插入預熱模式以 下的低頻率，并將該頻率夾在中間，所以在點火模式區間也能夠將高壓放電燈的電極加熱， 同時轉入可以適當將高壓放電燈預熱的預熱模式，然后轉入通常點亮模式，持續進行電弧 放電并穩定點亮。
圖1是本發明的實施方式1的電路圖。圖2是本發明的實施方式1的動作說明圖。圖3是本發明的實施方式1的動作說明圖。圖4是本發明的實施方式1的動作說明圖。圖5是本發明的實施方式1的動作說明圖。圖6是本發明的實施方式1的一個變形示例的電路圖。圖7是本發明的實施方式2的電路圖。圖8是本發明的實施方式2的動作說明圖。圖9是本發明的實施方式2的一個變形示例的電路圖。圖10是本發明的實施方式3的電路圖。圖11是本發明的實施方式3的一個變形示例的電路圖。圖12是本發明的實施方式4的電路圖。圖13是表示在本發明中使用的直流電源的一例的電路圖。圖14是本發明的實施方式5的動作說明圖。圖15是本發明的實施方式5的動作說明圖。圖16是本發明的實施方式5的動作說明圖。圖17是使用本發明的高壓放電燈點亮裝置的投影儀的概要結構圖。圖18是使用本發明的高壓放電燈點亮裝置的照明器具的立體圖。
圖19是以往示例1的動作說明圖。 圖20是以往示例1的動作說明圖。 圖21是以往示例2的動作說明圖。 圖22是以往示例2的動作說明圖。 標號說明 1直流電源；2向下變換器；3極性反轉電路；4諧振電路；5電壓檢測電路；6控制
電路；La高壓放電燈。
具體實施例方式(實施方式1) 圖1是表示適用本發明的實施方式1的高壓放電燈點亮裝置的基本結構的電路 圖。向下變換器2與直流電源1連接，極性反轉電路3與向下變換器2的輸出連接。電感 器L2與電容器C2的串聯電路連接在極性反轉電路3的開關元件Q2、Q3的連接點和開關元 件Q4、Q5的連接點之間。電感器L2與電容器C2的串聯電路構成諧振電路4。高壓放電燈 La與電容器C2的兩端并聯連接。在電感器L2和電容器C2的連接點上連接有電壓檢測電 路5。開關元件Q2 Q5由控制電路6控制開啟/關閉。 向下變換器2具有開關元件Ql和電感器Ll和二極管Dl。由控制電路7驅動開關 元件Q1在高頻下斷續地開啟/關閉，由此將直流電源1的電壓降壓后的電壓向電容器C1 進行充電。流向向下變換器2的開關元件Ql的電流由電流檢測電阻Rs檢測。并且，電容 器C1的直流電壓由電阻分壓電路檢測。這些檢測值被輸入控制電路7，用于控制開關元件 Ql的開啟時間寬度。另外，為了進行零交叉開關(zero cross switching)動作，也可以利 用電阻分壓電路檢測二極管D1的再生電流。 極性反轉電路3是使向下變換器2的輸出電壓的極性周期性地反轉并施加給高壓 放電燈La的電路，在圖1中利用全橋電路構成。全橋電路的輸出通過諧振電路4提供給高 壓放電燈La。 圖2是表示向在點火模式下沒有擊穿時的高壓放電燈La施加的電壓、極性反轉電 路3的驅動頻率的圖。圖2是表示向在點火模式下擊穿的高壓放電燈La施加的電壓、流向 高壓放電燈La的電流、極性反轉電路3的驅動頻率的圖。 在圖2、圖3中，作為一例表示把點火模式區間設為約1秒、把預熱模式區間設為約 3秒，然后轉入通常的點亮動作即穩定模式的動作。 在點火模式區間，為了在諧振電路4中產生高電壓，在約120kHz 約100kHz的頻 率范圍內進行掃頻(swe印)的同時進行控制，以使配置于極性反轉電路3的對角位置的開 關元件Q2與Q5、以及Q3與Q4的對在高頻下交替地開啟/關閉，并使得其驅動頻率通過諧 振電路4的諧振點，使產生該高電壓的時間持續約100ms，然后馬上在比預熱模式區間的驅 動頻率(約52kHz)低的頻率(約45kHz)下動作約20ms，并進行控制以便在點火模式區間 反復進行該動作。上述的設定時間和頻率只是一例，可以根據高壓放電燈的種類(功率、大 小)適當設定。 在點火模式結束后，設定極性反轉電路3的驅動頻率和驅動時間，以流過將高壓 放電燈La的電極預熱用的最適合的電流。例如，設預熱模式的驅動頻率約為52kHz，驅動時間約為3秒。 在該示例中，把在點火區間插入的頻率設為約45kHz，但是在設為與預熱模式時相 同的約52kHz時，當然也能夠獲得相同的效果。 在產生點火模式的高電壓的區間，在進行頻率掃描的約100ms后的短時間內(約 20ms左右)，以頻率為預熱模式時(約52kHz)以下的驅動頻率(約45kHz)進行動作，由此 使在短時間內也流過較大的電流，而且由于是短時間所以不會對高壓放電燈造成較大的應 力，能夠在高壓放電燈剛剛擊穿后馬上流過強制(押^込*)的電流，能夠消除點火模式時 的高壓放電燈的不穩定的輝光狀態。 并且，為了進一步降低電路的應力，利用電壓檢測電路5檢測在圖1所示的高壓放 電燈點亮裝置的諧振電路4中產生的電壓，并控制開關元件Q2 Q5的驅動頻率使其不低 于諧振電路4的諧振點(或者奇數分之一 )，能夠確保所期望的起動電壓，同時降低開關元 件Q2 Q5等的電應力及熱應力。該情況時的動作如圖4、圖5所示。 圖4是表示向在點火模式下沒有擊穿時的高壓放電燈La施加的電壓、極性反轉電 路3的驅動頻率的圖。圖5是表示向在點火模式下擊穿的高壓放電燈La施加的電壓、流向 高壓放電燈La的電流、極性反轉電路3的驅動頻率的圖。(實施方式r) 圖6是表示本發明的實施方式1的一個變形示例的電路圖。在該示例中，把構成 極性反轉電路3的四個開關元件Q2 Q5中的開關元件Q4、Q5替換為電容器C4、C5。關于 開關元件Q2、Q3的控制，可以與實施方式1相同，并能夠獲得相同的效果。與圖1所示的全 橋電路相比，施加給諧振電路4的電壓成為一半，但在圖6所示的半橋電路中，由于能夠省 略開關元件Q4、 Q5，所以能夠低成本構成。
(實施方式2) 圖7是表示本發明的實施方式2的電路圖。本實施方式利用極性反轉型降壓斬波 (cho卯er circuit)電路3來兼備圖1中的向下變換器2的功能。極性反轉型降壓斬波電 路3具有把直流電源1轉換為被降壓后的電壓振幅的矩形波交流電壓，并施加給高壓放電 燈La的功能。 極性反轉型降壓斬波電路3構成為將降壓斬波用電感器Ll與平滑用電容器Cl的 串聯電路，連接在由4個開關元件Q2 Q5構成的全橋電路的輸出端之間。降壓斬波用電 感器Ll與平滑用電容器Cl的串聯電路構成低通濾波器電路。將電感器L2與高壓放電燈 La的串聯電路與平滑電容器Cl的兩端連接，電感器L2與平滑電容器C2的串聯電路與全橋 電路的一個開關元件Q3的兩端連接。電感器L2與電容器C2的串聯電路構成諧振電路4， 該諧振電路4根據極性反轉型降壓斬波電路3的開關元件Q2 Q5的開關動作，產生施加 給高壓放電燈La的起動/再起動用的諧振電壓。 本實施方式的動作如圖8所示。極性反轉型降壓斬波電路3在高壓放電燈La不 點亮時反復進行使開關元件Q2和Q5的對以及開關元件Q3和Q4的對在預定的高驅動頻率 (幾百kHz左右)下交替地開啟/關閉的動作，以便產生用于起動高壓放電燈La的高的諧 振電壓。優選地，控制為，使極性反轉型降壓斬波電路3以隨時間而變動的驅動頻率進行動 作，在頻率變動中途的某個時間點，使驅動頻率接近諧振電路4的電感器L2與電容器C2的 諧振頻率。或者，將驅動頻率控制成為使其接近諧振電路4的電感器L2與電容器C2的諧振頻率的奇數分之一 (1/(2n+l)， n是自然數)的頻率。并且控制成為，將產生該高電壓的 時間設定為約100ms，在其后馬上在頻率為預熱模式區間的驅動頻率以下的頻率下動作約 20ms，在點火模式區間反復進行該動作。上述的時間設定只是一例，可以根據高壓放電燈的 種類(功率、大小)適當設定。 在點火模式結束后，在預熱模式(未圖示)下，設定極性反轉電路3的驅動頻率 (例如約52kHz)和驅動時間(例如約3秒)，以流過將高壓放電燈La預熱用的最適合的電 流。 然后，在穩定模式下，極性反轉型降壓斬波電路3的開關元件Q2和Q3在較低的驅 動頻率(幾百Hz左右)下交替開關。此時，開關元件Q4和Q5反復進行下述動作，S卩，在 開關元件Q20N時，開關元件Q5以較高的頻率(幾十k 幾百Hz左右)開關，在開關元件 Q30N時，開關元件Q4以較高的頻率(幾十k 幾百Hz左右)開關。通過該動作，高壓放電 燈La被提供頻率為幾百Hz左右的矩形波交流電力。 例如，在點火模式時，如圖2 圖5所示，在高頻下對極性反轉型降壓斬波電路3
進行頻率掃描(swe印)，同時使其動作，使該動作持續約100ms，然后馬上插入約20ms左右
的極性反轉電路3的驅動頻率(約45kHz)，使該反復動作在點火模式區間持續約1秒鐘，然
后在預熱模式的頻率(約52kHz)下動作約3秒鐘。在此，把在點火區間插入的頻率設為約
45kHz，但是在設為與預熱模式相同的約52kHz時，當然也能夠獲得相同的效果。 在本實施方式中，在產生點火模式的高電壓的區間，在產生高電壓的約100ms之
后的短時間內(約20ms左右)，在頻率為預熱模式時以下的驅動頻率(約45kHz)下動作，
由此在短時間內也能夠流過較大的電流，而且由于是短時間所以不會對高壓放電燈造成較
大的應力，能夠在高壓放電燈擊穿后馬上流過強制的電流，能夠消除點火模式時的高壓放
電燈的不穩定的輝光狀態。(實施方式2') 圖9是表示本發明的實施方式2的一個變形示例的電路圖。在該示例中，取代圖 7中的平滑用電容器Cl，連接與開關元件Q4及降壓斬波用電感器Ll成為并聯狀態的平滑 用電容器C4，并且，還連接與開關元件Q5及降壓斬波用電感器Ll成為并聯狀態的平滑用電 容器C5。并且，將圖7中的由與開關元件Q3并聯連接的電感器L2和電容器C2的串聯電路 構成的諧振電路4，連接在開關元件Q2、 Q3的連接點與電容器C4、 C5的連接點之間。在這 種結構中，通過與實施方式2相同的控制來驅動極性反轉型降壓斬波電路3，由此獲得相同 的效果。(實施方式3) 圖10是本發明的實施方式3的電路圖。與圖7所示的實施方式2的不同之處是， 采取使構成諧振電路4的電感器L2具有一次繞組nl和二次繞組n2的自耦變壓器(auto transformer)的結構。電感器L2的一次繞組nl和諧振用電容器C，與全橋電路的一個開 關元件Q3的兩端并聯連接。二次繞組n2插入到諧振用電容器C2和高壓放電燈La之間。 一次繞組nl和二次繞組n2被巻繞成加極性，向高壓放電燈La施加使一次繞組nl的諧振 電壓升壓后的高電壓。 在高壓放電燈不點亮時控制成為，使向高壓放電燈提供矩形波交流輸出的極性反 轉型降壓斬波電路3以隨時間而變動的驅動頻率進行動作，在頻率變動中途的某個時間點，使驅動頻率接近諧振電路4的電感器L2的一次繞組nl和電容器C2的諧振頻率、或者
接近諧振頻率的奇數分之一 (1/(2n+l)，n是自然數)的頻率。其他結構及動作與圖7所示
的電路相同。(實施方式3') 圖11是表示本發明的實施方式3的一個變形示例的電路圖。與9所示的結構的不 同之處是，采取使構成諧振電路4的電感器L2具有一次繞組nl和二次繞組n2的自耦變壓 器的結構。電感器L2的一次繞組nl與諧振用電容器C2的串聯電路，連接在開關元件Q2、 Q3的連接點與電容器C4、 C5的連接點之間。二次繞組n2插入到諧振用電容器C2和高壓 放電燈La之間。 一次繞組nl和二次繞組n2被巻繞成加極性，向高壓放電燈La施加使一 次繞組nl的諧振電壓升壓后的高電壓。其他結構及動作與圖9所示的電路相同。
(實施方式4) 圖12是本發明的實施方式4的電路圖。與圖l所示的實施方式的不同之處是，構 成諧振電路4的電感器采用兩個，并采取自耦變壓器的結構。將第1電感器L2的一次繞組 nl與開關元件Q2、 Q3的連接點連接，將第2電感器L2'的一次繞組nl'與開關元件Q4、 Q5 的連接點連接。電感器L2的一次繞組nl和諧振用電容器C2和電感器L2'的一次繞組nl' 的串聯電路，連接在開關元件Q2、Q3的連接點與電容器C4、C5的連接點之間。并且，將各個 電感器L2、L2'的二次繞組n2、n2'與高壓放電燈La串聯連接，利用高壓放電燈La和二次 繞組n2、n2'和諧振用電容器C2構成閉合回路。其他結構及動作與圖1所示的電路相同。
圖13是表示在上述各個實施方式中使用的直流電源1的一例的電路圖。具有二 極管橋DB，對商用交流電源Vs進行全波整流；和升壓斬波電路，被輸入來自二極管橋DB的 整流電壓，并生成直流電壓。開關元件Q6和電感器L3、二極管D3構成升壓斬波電路。線 濾波器(line filter) LF和電容器C6、 C7構成防止噪聲用濾波器電路。電容器C8用于高 頻旁通，向二極管橋DB的輸出端輸入脈動電壓。控制電路8使開關元件Q6在高頻下開啟 /關閉，由此改善功率因數，同時控制升壓斬波電路以便將升壓后的平滑的直流電壓向電容 器C3進行充電。另外，直流電源l不限于圖13示例的結構，只要是能夠輸出直流電壓的電 源，則可以是任何電源。 在以上的實施方式中，使用多個電路示例進行了說明，但本發明的高壓放電燈點
亮裝置為了使高壓放電燈點亮，在起動時通過諧振電路施加高頻電壓來使高壓放電燈點
亮，只要能夠在點火區間，在預定的頻率范圍內對極性反轉電路的驅動頻率進行掃頻，在各
個掃頻之間插入頻率為預熱模式區間的驅動頻率以下的頻率，從而改善起動性能即可，對
點亮電路的形式沒有特別限定。(實施方式5) 使用圖14 圖16說明本發明的實施方式5的控制動作。圖14是表示向在點火 模式下沒有擊穿時的高壓放電燈施加的電壓、極性反轉電路的驅動頻率的圖。圖15、圖16 是表示向在點火模式下擊穿的高壓放電燈施加的電壓、流向高壓放電燈的電流、極性反轉 電路的驅動頻率的圖。在本實施方式中，確保在實施方式1中敘述的點火模式區間(約1 秒)，并監視高壓放電燈的點亮狀態，在由電壓檢測電路5檢測到高壓放電燈點亮時，從點 火模式區間轉入預熱模式區間。 在圖15的控制示例中，檢測到高壓放電燈在點火模式區間的約100ms左右點亮，
11所以馬上轉入預熱模式，由此增加給高壓放電燈的強制電流。 另外，在圖16的控制示例中，同樣檢測到高壓放電燈在點火模式區間的約100ms 左右點亮，但不馬上轉入預熱模式，而是在使點火模式區間持續某種程度(在該示例中約 為600ms)，并轉入預熱模式。 高壓放電燈的點亮，除了利用電壓檢測電路5檢測之外，也能夠通過檢測流向高 壓放電燈的電流的增加、高壓放電燈的光輸出等來進行判定。另外，本實施方式的控制當然 也能夠適用于實施方式1 4的任一種電路結構。
(實施方式6) 圖17是本發明的實施方式6的概要結構圖。該裝置是具有以下單元的圖像顯示 裝置具有反射鏡21的高壓放電燈La ;實施方式1 5中的任一個的高壓放電燈點亮裝置 20 ;顯示圖像的圖像顯示元件22 ;將來自圖像顯示元件22的光聚光并投射到屏幕上的光學 系統23 ;和收納這些構成要素的殼體(未圖示)。圖像顯示元件22可以是透射型也可以是 反射型。(實施方式7) 圖18表示使用本發明的高壓放電燈點亮裝置的照明器具的結構示例。(a)、 (b)分別是聚光燈使用高壓放電燈的軌道燈(track light)應對器具的示例，(c)是筒燈 (downlight)使用高壓放電燈的示例，在圖中，15表示存放了點亮裝置的電路的電子鎮流 器，16表示安裝了高壓放電燈的燈體，17表示布線。也可以組合多個這些照明器具來構成 照明系統。這些點亮裝置通過使用前述實施方式1 5的高壓放電燈點亮裝置，能夠提供 一種照明器具，可以使高壓放電燈可靠地穩定地點亮，而且不會中途熄滅。
權利要求
一種高壓放電燈點亮裝置，具有直流電源；向下變換器，對所述直流電源的電壓進行降壓；極性反轉電路，對所述向下變換器的直流輸出進行極性反轉后施加給高壓放電燈；電感器與電容器的串聯諧振電路，與所述極性反轉電路的輸出連接，并向高壓放電燈提供起動電壓；和控制電路，控制極性反轉電路的驅動頻率，所述控制電路具備點火模式，用于通過所述極性反轉電路向所述高壓放電燈施加高頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放電燈的電極預熱；和通常點亮模式，用于施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之后在高壓放電燈中持續產生電弧放電，其特征在于，在點火模式區間，一次或多次地插入預熱模式區間的頻率以下的低頻率。
2. 根據權利要求1所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于，在點火模式下對極性反轉電路的驅動頻率進行頻率掃描，以使該驅動頻率接近諧振電 路的電感器和電容器的諧振頻率的奇數分之一的頻率。
3. 根據權利要求1或2所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于， 將諧振電路的電感器設為變壓器的一次繞組和二次繞組為加極性的自耦變壓器結構，將一次繞組與諧振電路的電容器串聯連接，并且將二次繞組與高壓放電燈串聯連接。
4. 根據權利要求1或2所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于， 具有在點火模式時檢測高壓放電燈的點亮的單元，在檢測到點亮后馬上或者在檢測到點亮后經過預定時間后，轉入預熱模式。
5. —種照明器具，具有權利要求1或2所述的高壓放電燈點亮裝置。
6. —種投影儀用的光源點亮裝置，具有權利要求1或2所述的高壓放電燈點亮裝置。
7. —種高壓放電燈點亮裝置，具有直流電源；極性反轉電路，使所述直流電源的輸出 極性反轉；降壓斬波用的濾波器電路，連接在極性反轉電路的輸出和高壓放電燈之間；電 感器與電容器的串聯諧振電路，與所述極性反轉電路連接，并向高壓放電燈提供起動電壓； 和控制電路，控制極性反轉電路的驅動頻率，所述控制電路具備點火模式，用于通過所述極性反轉電路向所述高壓放電燈施加高 頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放電燈的電極預熱；和通常點亮模式，用于 施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之后在高壓放電燈中持續產生電弧放電，其特征在于，在點火模式區間，一次或多次地插入預熱模式區間的頻率以下的低頻率。
8. 根據權利要求7所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于，在點火模式下對極性反轉電路的驅動頻率進行頻率掃描，以使該驅動頻率接近諧振電 路的電感器和電容器的諧振頻率的奇數分之一的頻率。
9. 根據權利要求7或8所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于， 將諧振電路的電感器設為變壓器的一次繞組和二次繞組為加極性的自耦變壓器結構，將一次繞組與諧振電路的電容器串聯連接，并且將二次繞組與高壓放電燈串聯連接。
10. 根據權利要求7或8所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于， 具有在點火模式時檢測高壓放電燈的點亮的單元，在檢測到點亮后馬上或者在檢測到點亮后經過預定時間后，轉入預熱模式。
11. 一種照明器具，具有權利要求7或8所述的高壓放電燈點亮裝置。
12. —種投影儀用的光源點亮裝置，具有權利要求7或8所述的高壓放電燈點亮裝置。
13. —種高壓放電燈點亮裝置，具有直流電源；極性反轉電路，使所述直流電源極性 反轉；與所述直流電源并聯連接的兩個電容器的串聯電路；降壓斬波用的電感器，連接在 所述極性反轉電路的一個輸出端和所述兩個電容器的連接點之間；負載電路，與所述兩個 電容器的連接點及所述極性反轉電路的另一個輸出端連接；電感器與電容器的串聯諧振電 路，與所述極性反轉電路的輸出連接，并向高壓放電燈提供起動電壓；和控制電路，控制極 性反轉電路的驅動頻率，所述控制電路具備點火模式，用于通過所述極性反轉電路向所述高壓放電燈施加高 頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放電燈的電極預熱；和通常點亮模式，用于 施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之后在高壓放電燈中持續產生電弧放電，其特征在于，在點火模式區間，一次或多次地插入預熱模式區間的頻率以下的低頻率。
14. 根據權利要求13所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于，在點火模式下對極性反轉電路的驅動頻率進行頻率掃描，以使該驅動頻率接近諧振電 路的電感器和電容器的諧振頻率的奇數分之一的頻率。
15. 根據權利要求13或14所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于， 將諧振電路的電感器設為變壓器的一次繞組和二次繞組為加極性的自耦變壓器結構，將一次繞組與諧振電路的電容器串聯連接，并且將二次繞組與高壓放電燈串聯連接。
16. 根據權利要求13或14所述的高壓放電燈點亮裝置，其特征在于， 具有在點火模式時檢測高壓放電燈的點亮的單元，在檢測到點亮后馬上或者在檢測到點亮后經過預定時間后，轉入預熱模式。
17. —種照明器具，具有權利要求13或14所述的高壓放電燈點亮裝置。
18. —種投影儀用的光源點亮裝置，具有權利要求13或14所述的高壓放電燈點亮裝置。
全文摘要
一種高壓放電燈點亮裝置，在點火模式下將高壓放電燈的電極加熱，同時轉入適合于高壓放電燈的預熱模式，然后轉入通常點亮模式使電弧放電持續進行，并穩定點亮。高壓放電燈點亮裝置具備以下模式點火模式，用于從極性反轉電路(3)通過諧振電路(4)向高壓放電燈(La)施加高頻電壓；預熱模式，用于在點火模式之后將高壓放電燈(La)的電極預熱；和通常點亮模式，用于施加低頻的矩形波電壓，以使得在預熱模式之后在高壓放電燈中持續產生電弧放電，在點火模式區間一次或多次地插入預熱模式區間的頻率以下的低頻率。
文檔編號H01J61/00GK101795526SQ20101010585
公開日2010年8月4日 申請日期2010年1月26日 優先權日2009年1月26日
發明者中田克佳, 中野智之, 渡邊浩士 申請人:松下電工株式會社