放電燈點火裝置的制作方法

專利名稱：放電燈點火裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于放電燈高頻點火的放電燈點火裝置，所述放電燈采用一種逆變器電路。
通常，在放電燈點火裝置中，啟動放電所需要的高電壓被施加到放電燈上。當此放電燈被做成能夠進行放電燈的微弱點火(dimming lighting)時，啟動處于微弱點火狀態的放電燈，需要在啟動微弱點火時，向放電燈提供一個比保持微弱點火所需能量高的能量，從而產生了微弱點火涉及到提供較大能量而伴隨出現的閃光的問題。
特別是，當此微弱點火被用來啟動照度的相對比值低于50%的照明(相對于額定照明下的照度為100%而言)時，閃光問題是驚人的。
用逆變器電路獲得的、用高頻點火放電燈以及用斬波電路來改善裝置的輸入失真的放電燈點火裝置已在美國專利號為5，144，195的美國專利中公開，起動時，放電燈點火裝置中的放電燈燈絲經預熱，預熱時間從逆變器電路的振蕩開始到斬波電路的啟動為止，從而延長放電燈的壽命，減小任一非常態時出現的次級電壓。然而，這種裝置還是未能提供對放電燈進行微弱點火的技術思想，也未能在啟動微弱點火時防止閃光的發生。
另一方面，美國專利號為4，392，087的專利文獻中公開了另一例構成微弱點火的放電燈點火裝置，這種裝置用相位控制的方法來實現微弱點火。然而，這種裝置的困難點在于，它未能在保持穩定點火狀態的情況下實現微弱點火，并且仍然未能提供任何一種能夠限制任何輸入失真的斬波器結構，未能公開任何在啟動微弱點火時限制閃光發生的技術思想。
美國專利號為4，952，849的專利文獻中還公開了另一種在放電燈點火起動時或在空載狀態時減小次級電壓的裝置，在這種裝置中，在啟動點火放電燈時，用逐漸降低逆變器電路的振蕩頻率的方法來減小電壓，以便點火放電燈而提高空載狀態下的頻率。然而，在這種已知裝置中，也未能揭示微弱點火的技術思想，包括啟動微弱點火時用來限制閃光的措施。
在另一美國專利號為4，461，980的專利文獻中，揭示了一種在空載狀態下，用間歇振蕩逆變器電路的方法減小次級電壓有效值的點火裝置，但是這種裝置同樣未能提供微弱電火的技術思想，包括在啟動微弱點火時用來限制閃光的任何措施。
另外，在美國專利號為4，791，338的專利文獻中，描述了一種在啟動放電燈的點火時，把脈沖電壓提供給次級電壓的裝置，但這種裝置存在一個問題，即很難僅僅用把脈沖電壓提供給次級電壓的方法來可靠地限制在放電燈的微弱點火啟動時發生的閃光。
另外，美國專利號為5，170，099的專利文獻中，建議在微弱點火時，用把一直流電壓施加到此放電燈上的方法來實現放電燈的穩恒點火，即使在低光通量微弱點火時也是這樣。然而，在啟動微弱點火時，也未能可靠地防止閃光的發生。
因此，本發明的一個主要目的在于提供一種放電燈點火裝置，這種放電燈點火裝置能夠用一高頻對放電燈點火的方法來限制輸入失真，能夠在啟動微弱點火時防止閃光的發生，因而即使在光通量很低，如相對照度比低于1%的情況下，仍然能夠實現穩定的微弱點火。
按照本發明，上述發明目的可以用一放電燈點火裝置來實現，在所述點火裝置中，來自交流電源的交流電通過第一轉換裝置被轉換成一直流電，此直流電再通過第二轉換裝置被轉換成一高頻電流，一包含一放電燈的負載電路與第二轉換裝置的輸出端相連，且第一轉換裝置的驅動跟在第二轉換器的驅動之后，其特征在于，在其微弱點火時，用一電壓施加裝置把一脈沖形電壓斷續地施加到放電燈上。
根據本發明所述上述結構，可以在啟動微弱點火或者在微弱點火時，用斷續施加脈沖形電壓的方法，有效地降低次級電壓，特別是能在啟動微弱點火時有效地防止閃光的發生。
下文中，從結合附圖對最佳實施例對本發明的詳細描述中，本發明的其他發明目的和優點將變得清楚起來。


圖1是本發明一種實施例中，放電燈點火裝置的電路圖;
圖2是圖1所述點火裝置工作的波形圖;
圖3是本發明另一種放電燈點火裝置實施例方框圖;
圖4是圖3所述實施例的工作波形圖;
圖5至圖8是本發明所述放電燈點火裝置相應于每一種其他實施例的工作波形圖;
圖9是本發明所述放電燈點火裝置的另一方面的波形圖;
圖10至圖12是本發明所述放電燈點火裝置更多實施例的工作波形圖;
圖13是本發明所述放電燈點火裝置另一方面的工作波形圖;
圖14是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的方框圖;
圖15是圖14所述實施例的工作波形圖;
圖16是本發明所述另一種實施例的工作波形圖;
圖17至圖19是本發明更多實施例中放電燈點火裝置的電路方案圖;
圖20和圖21是本發明另一種實施例中放電燈點火裝置的基本結構方框電路圖;
圖22至26是圖20和圖21所述結構工作的說明性波形圖;
圖27是本發明所述另一種實施例中放電燈上點火裝置的基本結構電路方框圖;
圖28是圖27所述實施例工作的說明性波形圖;
圖29是實施圖27所述基本結構的詳細電路圖;
圖30是本發明另一種實施例中放電燈點火裝置的電路圖;
圖31是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的電路圖;
圖32是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的電路圖;
圖33是說明圖32所述實施例工作的說明性波形圖;以及圖34是圖32所述實施例工作的流程圖。
結合附圖對本發明所述各相應實施例進行說明時，應該理解，本發明不應僅局限于所述實施例，而應在所述權利要求的范圍內，可以包括各種可能的變異、修正和同等結構。
圖1是本發明所述放電燈點火裝置的一種實施例，圖2為本實施例的工作波形，其中，一升壓斬波電路11在交流電源開關SW閉合后的t1時間間隔內保持停頓狀態。這里，通過把交流電壓轉變成直流電壓的裝置DB，把平滑的直流電壓Vcl施加到一逆變器電路12上，其峰值為Vp，而施加到放電燈15上的電壓V5的幅度較小，從而可以有足夠大的預熱電流被提供給放電燈15，而不會使放電燈啟動放電。放電燈15預熱以后，升壓斬波電路11被激勵，使平滑直流電壓Vp在逆變器電路12處被升壓至電壓Vdc。這樣，這種結構使得電壓升高的電平比值不致于對放電燈15進行點火，或者，即使當升壓比值較大時，逆變器電路12中的開關元件Q2和Q3的“開”周期被控制，從而將電壓限制在不啟動放電的電平上。所以，電壓V5僅在每一時間間隔t3內被升壓，從而獲得通過逆變器12斷續地施加到放電燈15上的脈沖形電壓，控制所述脈沖形電壓，從而逐步提高此電壓電平，直至放電燈15開始放電。
下文中將對本發明作進一步詳述，包括圖1中所示整個電路的運行狀況。現在，當電源開關SW接通時，來自交流電源的交流電壓經整流裝置OB整流，經電容C1平滑的直流電壓通過二極管D1施加到逆變器電路12。此時，斬波電路11中的開關元件Q1保持非導通狀態，不產生斬波動作。這里，電容C1處的電壓被提供給逆變器電路12，電容C2通過電阻R1接收此電壓，并充電。當電容C2中的充電電壓達到DIAC Q4的轉折電壓時，電容C2中所聚集的電荷通過開關元件Q3的基極和發射極放電，從而使開關元件Q3導通。然后，電流反饋變壓器CT的次級線圈n2和n3的反饋電流分別通過電阻R2和R3被提供給開關元件Q2和Q3的基極，使開關元件Q2和Q3交替地導通和截止。
此時，這個將由直流系統進行轉換的電壓是在開關元件Q3的集電極和發射極兩端產生的，此電壓通過耦合電容C9被施加到變壓器T3的初級線圈。耦合電容C9切斷所有直流分量，而使高頻交流分量通過變壓器T3的次級線圈。相應地，可以在變壓器T3的次級線圈得到一高頻交流電壓，此高頻交流電壓經電阻R8和電容C6整流和平滑，從而得到斬波控制電路13的驅動電源。選擇變壓器T3初級和次級線圈的最佳圈數，可以獲得供斬波控制電路B使用的直流驅動電壓e。
隨著斬波控制電路13被激勵，升壓斬波電路11中的開關元件Q1便導通和截止。伴隨著斬波電路11的激勵，其相當高的輸出電壓使逆變器電路12受到驅動。如果此時電路處于靜態，則通過由電感L2和電容C3、C4組成的諧振電路，把一高頻高電壓施加到帶有預熱電容C5的放電燈15上。
更具體地說，上述脈沖形電壓的控制，可以按照施加到相關逆變器控制電路14上的脈沖形信號電壓V6，通過改變逆變器電路12中的開關元件Q3的導通時間而實現，以達到間歇振蕩。即，在開關元件Q3的導通周期內，用改變開關元件Q5的方法來迫使開關元件Q3處于截止狀態，元件Q5被插在開關元件Q3的基極和電路14之間，從而可以改變開關元件Q3的導通周期。這種改變使開關元件Q2和Q3的導通周期不平衡，振蕩頻率也發生變化，逆變器電路12的輸出可以在一較寬范圍內發生變化。按照本發明，甚至在相對照度比低于0.5%的較低光通量的情況下，也能啟動微弱點火而無閃光。
上述圖1和圖2所述實施例中，逆變器電路連接采用的是串聯連接結構，也可以采用單石(single-stone)(單只開關元件)逆變器電路或者一推挽制電路。
圖3為本發明所述放電燈點火裝置的另一種實施例，它采用如圖4所示的波開工作，此實施列的特征在于，在包含放電燈15的負載電路中插入了一個脈沖發生電路17。本實施例中，在接通交流電源時或者以后，逆變器電路12的驅動先于斬波電路11，并使預熱電流流入放電燈15。然后，驅動斬波電路11，使平滑直流電壓VCl升壓。這里，用斬波電路11的電壓升壓比保持較低的方法，或者用保持逆變器電路12的開關元件導通周期較短的方法，使施加到放電燈15的電壓V51較低，從而保持提供給放電燈15的能量相當小。現在，用脈沖發生電路17，在電壓V51上迭加上脈沖形電壓V52，使得放電燈電壓V5滿足V5＝V51+V52，從而可以得到圖1所述實施例的同樣效果。施加到放電燈15上的脈沖形電壓可以與逆變器電路12的輸出同步，或者，如果不同步，電壓為一寬脈寬電壓。另外，圖3所述逆變器電路12也可以采用如圖1所述實施例的其他某種電路結構。
圖5是本發明所述另一種實施例的波形圖。在前述圖4所示實施例中，激勵逆變器電路12，先使放電燈15預熱，然后斬波電路11開始運行，從而得到施加到放電燈15上的脈沖形電壓，而本實施例則是在接通交流電源以后，通過逆變器電路12對放電燈15進行預熱，然后再施加脈沖形電壓。此脈沖形電壓的施加，使得可以平滑地實現低光通量微弱啟動。其次，當脈沖形電壓值穩定時，驅動斬波電路11。斬波電路11在這種計時關系激勵下，放電燈15開始放電，并且，因為放電燈已經處于能夠穩定點亮的狀態，所以斬波電路11以相當穩定的方式運行。另外，因為放電燈15處于低光通量微弱點火的狀態，并且在消耗電功率，所以當斬波電路11的輸出電壓VCl升高到升壓電壓Vdc時，過沖電壓(overshoot voltage)產生就相當難。應該理解的是，上述結構不僅適用于前述圖1或圖3所述實施例，也可適用于任一采用微弱點火結構的電路，可以得到同樣效果。
圖6是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的工作波形圖，其中，從波形可以清楚地看出，斬波電路11是與施加脈沖形電壓的同時被激勵的。電路以這種計時關系運行，從斬波電路11的啟動點開始施加脈沖形電壓，所以提供給負載電路的能量更大，在起動斬波電路11時，可以防止發生在斬波輸出電壓VCl中出現的過沖電壓。另外，因為斬波電路11是與施加的脈沖形電壓同時啟動的，所以，施加到放電燈15上的電壓有效值在作用到先前的預熱以后被平滑地增大。所以，除了由于施加脈沖形電壓而改善了啟動性以外，基本應用的電平也逐漸上升，可以實現比上述圖2所述運行更平滑的點火。
圖7是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的工作波形，其中，從波形可以清楚地看出，在接通電源先行預熱放電燈15以后，激勵逆變器電路12，然后施加脈沖形電壓，并且在脈沖形電壓的峰值逐步上升的過程中，斬波電路11開始工作。電路以這種計時關系運行，可以在啟動斬波電路11時，已經開始施加脈沖形電壓，因而提供給負載電路的能量很大，斬波電路輸出電壓VCl上升到升壓電壓Vdc時出現的過沖電壓相對較難發生。另外，因為在本實施例中，斬波電路11的輸出電壓VCl在逐漸放大脈沖形電壓的過程中被放大，所以，可以以前述圖6所述實施例相同的方式進行平滑的放電起動。另外，因為基本波形的幅度是在脈沖形電壓的峰值與基本波形電壓的某個差異點處被放大的，此二電壓值之間的差異可以被保持得不過分大，所以電路壓力可以減小，并能有效地防止噪聲等的發生。
圖8是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的工作波形，其中，從波形可以清楚地看出，逆變器電路12是在接通電源先行預熱放電燈15以后被激勵的，在激勵斬波電路11以前，保持施加脈沖形電壓，電路11的激勵發生在脈沖形電壓的峰值穩定以前，而斬波電路11的升壓輸出電壓Vdc的穩定發生在脈沖形電壓的穩定之后。裝置以這種計時關系運行，可以在斬波電路輸出電壓VCl上升到升壓電壓Vdc時，有效地防止過沖電壓的發生。另外，在本實施例中，斬波電路11是在脈沖形電壓的峰值接近最大值時激勵的，從而使施加到放電燈15上的電壓V5的有效值更大。相應地，在低溫或類似的狀態下，當放電很難起動時，用施加脈沖形電壓的方法，使放電燈電壓V5的有效值升高至接近放電的起動點，從而即使在低溫或類似的狀態下，也能以平滑的方式實現點火操作。另外，在開始點火時，用施加脈沖形電壓的方法，可以以穩定的方式有效地保持低光通量微弱點火，而不會引起閃光。在這種情況下，也正如圖9所示的那樣，裝置的這種結構可使脈沖形電壓在接近放電點火的起動點處達到峰值，并且可以獲得同樣效果，只要斬波電路11工作的計時關系與上述相同。
圖10是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例中的工作波形，在這種結構中，在進行低光通量微弱點火時，可以用施加與起動點火相同的脈沖形電壓來穩定保持低光通量點火。如圖所示，此時可用放電燈電壓V51的任一變化值改變施加到放電燈上的電壓有效值，這是由于可以將微弱點火降低到低光通量的緣故，并且即使在低光通量點火時，仍可以保持穩定的點火狀態。
圖11是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的工作波形。還是參見圖10所述實施例，在低光通量微弱點火和點火啟動時，使用同一脈沖形電壓會冒風險，脈沖的峰值會變得極高，施加脈沖形電壓時放電燈所消耗的功率增加，并且在低于預定微弱點火比的狀態下，即降低放電燈電壓V51的電平，低光通量微弱點火也變得不可能。就這點而言，在起動微弱點火時，電壓的施加在所要求的電平上進行，然而，在放電燈點亮以后，如圖11所示，電壓逐漸變化，一直到放電燈在低光通量微弱點火的時刻用來維持放電燈穩定點火所需的脈沖形電壓的最小電平，并且能夠充分擴展可維持點火的低光通量的范圍。按照本發明，甚至在相對照度比低于0.5%的低光通量的情況下，可以啟動微弱點火而不會出現閃光，并且可以在相對照度比低于0.5%的低光通量的情況下實現連續微弱點火。
圖12為本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的工作波形，這種結構在微弱點火時，施加的脈沖形電壓比起動點火所施加的脈沖形電壓要高。現在，在施加如圖12所示的脈沖形電壓的情況下，可以使放電燈在某種微弱點火比的情況下點火發亮，并且在微弱點火時脈沖形電壓是任意可變的情況下，可以按照脈沖形電壓改變微弱點火比。
然而在上述各實施例中，起動點火和微弱點火的脈沖形電壓，正負兩側呈對稱，也可以施加如圖13所示的不對稱的脈沖形電壓。
現在參見圖14，這是本發明所述放電燈點火裝置又一種實施例的方框圖，與圖3所示實施例相比，本實施例在負載電路中插入的一個由一個直流電壓源Va和一個二極管D7組成的串聯電路，與脈沖發生電路17并聯。這樣，由脈沖發生電路17產生的任何高于直流電壓Va的電壓受到二極管D7的箝住，從而不允許任何超過直流源電壓Va的電壓施加到此放電燈上(見圖15)。當施加到放電燈15上的電壓V5為放電燈點火起動所需的電壓時，斬波電路11和脈沖發生電路17的工作計時關系可以與上述實施例中的工作計時關系相同。對于在低光通量微弱點火期間施加的脈沖形電壓，與起動點火的情況相似，也可以提供非對稱的脈沖形電壓，只要此電壓處于低光通量微弱點火所需要的電壓電平，并在微弱點火時施加帶有復位功能的對稱脈沖形電壓。另外，當直流源電壓Va＝0時，可以僅以一個方向把圖16所示的工作對稱的脈沖形電壓施放加到放電燈15上。
圖17為本發明所述放電燈上點火裝置另一種實施例的方框圖，其中，逆變器電路12的輸出電壓通過一由電感L21和L22組成的串聯電路施加到一由放電燈15和電容C5組成的并聯電路上。對于與放電燈15串聯連接的電感L21和L22，施加的平衡電壓是從逆變器電路12的輸出電壓中扣除施加到放電燈15上去的放電燈電壓V5。在這種情況下，與由單只電感組成的結構相比，本實施例將一個作為限流元件的電感一分為二，(電感L21和L22)，可以減弱該電感所產生的磁場強度，從而可以顯著減小放電燈或其周圍元件所產生的噪聲。另外，這里把單只電感一分為二只是個例子，用作限流元件的電感也可以分為多于3個的n個元件，從而可以顯著地限制執行微弱點火時產生的噪聲。
在圖18所示本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的方框圖中，插入的二個電感L21和L22位于放電燈15的兩側，這樣可以穩定放電燈15兩端的電壓，并可以減小放電燈15產生的噪聲。
圖19是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的電路圖，其中，兩電感L21和L22相互串聯，并連接在放電燈15的燈絲與二極管D2和D3的連接點之間，所述二極管D2和D3與平滑電容C1并聯，并且流過放電燈的放電燈電流可以足以減小噪聲。
圖20是本發明所述放電燈點火裝置又一種實施例方框圖，本實施例也采用了一種平滑實現降低微弱點火至低光通量范圍的結構。本實施例中采用一高頻電源22和一直流電源疊加裝置24，高頻電源22的詳細描述見圖21。所以，此高頻電源22包含把交流電源產生的電壓轉換成直流電壓Vdc的斬波電路11，把直流電壓Vdc轉換成一高頻的逆變器電路12，把逆變器12的高頻輸出施加到放電燈15的諧振電路26，用逆變器12的高頻輸出對放電燈15的燈絲進行預熱的預熱電路27，對放電燈15進行放電燈電壓Vb檢測的檢測裝置28，以及用檢測裝置28的輸出對斬波電路11進行反饋控制的控制裝置32。直流電源疊加裝置24包括一直流轉換電路29的串聯電路，用來產生具有逆變器電路12高頻輸出的直流電壓;一阻抗元件30，用來把直流轉換電路29的輸出直流電壓提供給放電燈15;以及二極管31。
但是，圖20和21所述結構存在一個需要解決的問題。這就是，當直流電壓Vdc比放電燈電壓Vb高得多時，即Vdc＞＞Vb，需要如圖22所示的一個等效電路ZO，此等效電路呈現出逆變器電路12和諧振電路26的阻抗，并滿足Vdc＝VZ+Vb。相應地，直流電壓Vdc比放電燈電壓Vb高得越多，阻抗ZO上的電壓降Vz就越大，從而就要冒施加到逆變器電路12和諧振電路26上的電壓變大的風險，這一電路部分的功耗隨電壓增加而增加，由此降低了電路效率。
如果直流電壓Vdc比放電燈電壓b要小得多，即Vdc＜＜Vb，參見圖23，只要放電燈15的發光度相同，不管直流電壓Vdc為何值，放電燈15耗用的功率(Wb＝Wb×Ib)大體上恒定。這里，在向放電燈15提供相同功率時，如果直流電壓Vdc較低，則輸入電流增大。如果直流電壓Vdc比放電燈電壓Vb低，即Vdc＜Vb，則必須提高電壓值，以便能用增強諧振的方法來獲取所要求的放電燈電壓Vb，此時諧振電流增大，無功功率增加，并且效率降低。所以可以理解，無論直流電壓Vdc過高或過低，效率都降低。
正如所描述的那樣，直流電壓Vdc和電路效率之間的關系是由放電燈電壓Vb的值確定的。所以，根據放電燈電壓Vb設置直流電壓Vdc的值，可以使放電燈點火裝置具有出色的電路效率。考慮圖24所示的直流電壓Vdc的最佳值，用Vx表示的放電燈電壓Vb的有效值如圖24中的虛線表示。這里，直流電壓Vdc的設置，使Vdc＝2Vx(如圖所示)，使效率達到最佳值，相對于放電燈電壓Vb而言不會使直流電壓Vdc過高或過低。然而在實踐中，逆變器電路12和諧振電路26具有阻抗成分ZO，考慮到這一點，需要把直流電壓設置成Vdc＝2Vx+Vz，并且實際上最好把直流電壓Vdc設置成是放電壓的有效值Vx的2.0至2.5倍高。
另外，在進行微弱點火時，放電燈電壓Vb也隨著放電燈電流Ib而變化，如圖25所示。在這種情況下，視微弱點火的程度而定，仍然有電路效率降低的風險。就是說，與完全點火相比，按照微弱點火的程度，進行微弱點火的時候，放電燈功率有可能減小，但逆變器電路12或類似器件處的功耗變化較小，且光通量越低，電路效率的降低更甚。這里，因為至今直流電壓Vdc的值是按照放電燈電流Ib的峰值VP(有效值)設置的，即使在低光通量的情況下，也能保持極佳的電路效率。這就是說，當放電燈電壓Vb的有效值的峰值如圖25中所示的VP時，則直流電壓Vdc＝Vp+Vz。實踐中，把直流電壓Vdc設置成大約是放電燈電壓Vb的有效值峰值Vp的2.0至2.5倍。
再參見圖21，對直流電壓Vdc進行反饋控制，從而就本發明所述放電燈電壓Vb的有效值峰值Vp而言，有Vdc＝Vp+Vz，如圖25所示。例如，在對放電燈(FLR-40)進行微弱點火控制時，此放電燈FLR-40在微弱點下，其放電燈電壓Vb的峰值在低溫時上升到約為180V。這里，當直流電壓Vdc(＝VP+Vz)的值被設置約為360V至450V時，可以使電路效率極佳，并且可在一寬范圍內進行連續微弱點火。另外，本實施例中，逆變器電路可以采用半橋型(half-bridge type)或全橋型(full-bridge type)。另一方面，當采用單石式逆變器電路時，此電路有一升壓動作，并且公式Vdc＝Vp+Vz不再適用。另外，如果所采用的斬波電路11為升壓型的，只要可以獲得預定的直流電壓Vdc，同樣可以采用其他結構的斬波電路。
在上施實施例中，直流電壓Vdc是在微弱點火時用放電燈電壓Vb的峰值Vp來設置的，從而當放電燈15的光學輸出較高(放電燈電壓Vb較低)時，電路效率較低。因此，考慮到這點，用檢測放電燈電壓Vp有效值Vx的檢測裝置28來改變直流電壓Vdc，不僅可以在低光通量的范圍內提高電路效率，而且可以在完全點火的情況下提高電路效率，從而使Vdc＝2.0至2.5Vx的關系總能被滿足。直流電壓Vdc和放電燈電流Ib之間的關系的一個例子如圖26所示，其中，不管光通量的輸出變化如何，直流電壓Vdc的值總是2Vb，并且可以用平滑的方式實現把微弱點火降低到相當低的光通量。
圖27是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例的基本結構圖。現參考圖28來描述這種結構的運行。接通電源開關SW，使控制電源電壓Vcc通過一電阻RO上升至電壓V2。當電壓Vcc上升到電壓V2后，斷開電源開關SW，控制電源電壓Vcc就降低。這里，如果逆變器電路12是t5時刻開始工作，則從逆變器電路12通過二極管D8提供用于控制電源的電流，且控制電源電壓Vcc被提高到最高值Vt，此值為齊納二極管ZD2的齊納電壓。圖28中，逆變器電路12在t5時刻開始工作，在更早的時刻開始工作使通過二極管D8的電流供給在更早的啟動時刻開始，從而提高了控制電源電壓Vcc。
在控制電源電壓Vcc高于電壓V2的周期內，電源開關SW保持斷開狀態。當在t6時刻輸入一停止點火(light-off)控制信號時，逆變器電路12停止工作，通過二極管D8的電流中斷，由于逆變器控制電路14處的消耗，控制電壓Vcc降低，達到電壓V1，于是電源開關SW再次接通，直至控制電源電壓Vcc上升到電壓V2，在達到電壓V2后，電源開關SW就斷開。隨后，控制電源電壓Vcc被控制在電壓V1和V2之間。這里，電壓V1是逆變器控制電路14正常工作的電壓，若電壓超過此電壓值V1，逆變器電路12也開始正常工作。應該理解的是，采用這種控制方法，處于等待狀態的控制電源電壓Vcc可被控制在較低值，并且電阻RO處的功耗可被減小。
圖29是本實施例的具體電路結構，其中，交流電源AC通過含有電容C10、C11和濾波線圈FT的低通濾波電路，與全波整流器DB的交流輸入端相連，整流器的直流輸出端與平滑電容C1并聯，由三極管Q2和Q3組成的串聯電路跨接在電容C1兩端。三極管Q2和Q3的發射極分別與電阻R10和R11串聯。由三極管Q2和電阻R10組成的串聯電路，二極管D2連接成反向并聯關系，由三極管Q3和電阻R11組成的串聯電路，二極管D3連接成反向并聯關系，由三極管Q3和電阻R11組成的串聯電路，二極管D3連接成反向并聯關系。由三極管Q2和電阻R10組成的串聯電路，放電燈15和燈絲鄰電源一側的端子通過扼流圈L2和電容C3連接，而電容C5成并聯關系跨接在放電燈15的燈絲非鄰電源一側的端子兩端，逆變器控制電路14的輸出電壓分別通過每一驅動電路10A和11A施加到三極管Q2和Q3的基極。
電容C6通過限流電阻RO和金屬氧化物半導體(MOS)三極管QO，連接在平滑電容C1的兩端，而齊納二極管ZD2以并聯關系跨接于電容6。另外，由電容C12和齊納二極管ZD組成的并聯電路通過電阻R9跨接于平滑電容C1。在電容C12處可獲得的電勢被提供給MOS三極管QO的柵極。扼流圈L2的次極線圈L2的一端接地，另一端通過二極管D8與電容C8相連。此電容C8與電容C6并聯，組成逆變器控制電路14的電源。齊納二極管ZD3通過電阻R17，以及由電阻R14、R15和R16組成的串聯電路，跨接于電容C8的兩端。電阻R14和R15之間的連接點與比較器CP的負輸入端相連，而電阻R17和齊納二極管ZD3之間的連接點與比較器CP的正輸入端相連，比較器的輸出端通過電阻R35與三極管Q8的基極相連，并通過電阻R13與三極管Q7的基極相連。三極管Q8以并聯方式跨接于電阻R16，三極管Q7連接在三極管Q6的基和發射極之間，三極管Q6可在基極通過電阻R12牽引到電容C6主C8的電勢，三極管Q6以并聯方式跨接于齊納二極管ZD1。
現在來看圖29所示電路的工作情況，由電容C6和C8得到的控制電源電壓Vcc被施加到由電阻R17和齊納二極管ZD3組成的串聯電路，并且在齊納二極管ZD3處得到的基準電壓被提供給比較器CP的正輸入端。另外，控制電源電壓Vcc在電阻R14-R16上分壓，并被提供到比較器CP的負輸入端。從圖28可以清楚地知道，當Vcc＜V2時，比較器CP提供一高電平輸出，此時三極管Q7處于導通狀態，而三極管Q6處于截止狀態，且MOS三極管QO也處于導通狀態。當Vcc≥V2時，比較器CP逆轉，因而其輸出處于低電平，三極管Q7處于截止狀態，而三極管Q6導通，MOS三極管QO處于截止狀態。對電阻R14-R16和齊納二極管ZD3的電路常數進行這樣設置，比較器CP的輸出在控制電源電壓Vcc被降低到Vcc≤V2時再次處于高電平，則可以得到如圖28所示的同樣的工作狀況。
圖30是本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例電路的基本部分，其中，在上述圖29所描述的實施例中，在全波整流器DB的輸出端和平滑電容C1之間插入了升壓斬波電路11。在這種情況下，平滑電容C1通過由扼流圈L1和二極管D1組成的串聯電路，與全波整流器DB的輸出端相連，而由MOS三極管Q1和電阻R24組成的串聯電路與由二極管D1和電容C1組成的串聯電路相連。全波整流器DB的輸出電壓被由電阻R20和R21組成的串聯電路分壓，提供到斬波控制電路13。流過扼流圈L1的電流由此扼流圈L1的次線圈檢測，并通過電阻R22提供到斬波控制電路13。斬波控制電路13的輸出通過電阻R23提供給MOS三極管Q1的柵極，因此流過此三極管Q1的電流由電阻R24檢測并提供給斬波控制電路13。電容C1處的電壓被電阻R25和R26分壓并被提供到斬波控制電路13，此電路13對MOS三極管Q1作導通/截止控制，因而可在平滑電容C1處得到一預定電壓。這里，圖29所示電路中的MOS三極管QO的漏極通過電阻R10，與全波整流器DB的高電勢一側的輸出端相連。
現在，來考慮工作電壓Ve與斬波控制電路13的控制電源電壓Vcc之間的關系。當控制電源電壓Vcc比斬波控制電路13的工作電壓Ve低時，電路13就停止工作。在斬波電路11是升壓型的情況下，并且只要斬波電路11總是處于工作狀態時，對逆變器電路12的輸入電壓總是較高，并且斬波控制電路13涉及到不必要的功率損失，從而電壓處于圖28中所示的V2＜Ve＜V+將是最佳狀態。具有這樣的電壓設置，斬波電路11在逆變器電路12起動之后開始工作。另一方面，當逆變器電路12處于等待狀態時，有關系V1＜Vcc＜V2，斬波電路11自動停止其工作。
當本實施例中的斬波電路11為升壓型的時候，也可以采用任何電壓降落型電路，或可以得到升壓型和降落型斬波電路。當采用降落型電路時，對逆變器電路12的輸入電壓即使當斬波電路11處于恒定工作狀態時也并不高，電壓可以被設置成V1＞Ve。當逆變器電路12由于采用上述結構而停止工作時，由于具有電壓Vcc＞V1的關系，所以斬波電路11繼續工作。同時，重新起動逆變器電路12時，可以穩定進行向逆變器電路12供應電壓。
圖31所示本發明所述放電燈點火裝置的另一種實施例中，所采用的結構使提供給斬波控制電路13的電源受三極管Q9的導通/截止工作狀態的控制當提供給逆變器控制電路14的控制電源電壓Vcc超過預定值時，電流通過齊納二極管ZD4流入另一三極管Q10的基極，從而使三極管Q9導通，并且向斬波控制電路13供電。當控制電源電壓低于此預定值時，齊納二極管ZD4截止，另一方面，三極管Q10也截止，三極管P9可靠地截止。相應地，正確地設置齊納二極管ZD4的齊納電壓，當控制電源電壓Vcc低于此設定值時，可以可靠地停止向斬波控制電路13供電。
圖32為本發明所述放電燈點火裝置另一種實施例，其中，升壓型斬波電路11含有電感L1和開關元件Q1，電感L1和開關元件Q1與全波整流器DB的直流輸出端串聯，平滑電容C1通過二極管D1與開關元件Q1跨接在一起。此時，隨著開關元件Q1在高頻下的重復導通/截止操作，電感L1兩端感應出電壓，此電壓與全波整流器DB的輸出電壓疊加在一起，從而通過二極管D1對平滑電容C1充電。在平滑電容C1處得到的電壓經電阻R25和R26分壓，并反饋到斬波控制電路13，開關元件Q1執行導通/截止操作。例如，使載波電路11的輸出電壓約為400V，交流電源的全波整流電壓在斬波電路11的非工作時間內被提供到逆變器電路12。就是說，當交流電源電壓為100V時，對逆變器電路的輸入電壓V3在140V至400V這么寬的范圍內變化。輸入電壓V3在如此寬的范圍內變化，由電阻R31和R32對輸入電壓分壓所得到的電壓V7作為基準電壓被提供給電壓比較器CP，用來與電壓V4作比較，電壓V4是將開關元件Q2和Q3之間的連接點處電壓用電阻R29和R30分壓所得到的。用分壓輸入電壓V3而得到的基準電壓V7是這樣設置的，即如圖33所示，電壓V7取開關元件Q2導通時的電壓V21與開關元件Q2和Q3斷開時的電壓V22之間的中間值。采用這種設置方法，電壓比較器CP的基準電壓V7隨輸入電壓V3的變化而運行。另外，能夠可靠地對開關元件Q3的導通狀態以及開關元件Q2和Q3(見圖34)的斷開狀態進行檢測。
圖3，圖5-圖14，16-19，22-26，29-32以及34所示的實施例中，除參照附圖所描述的實施例以外，其他結構與圖1所述實施例相同或等價，可以獲得相同的功能和效果。
權利要求
1.一種放電燈點火裝置，其特征在于，它包括一交流電源，用來把交流電源產生的交流電轉換成直流電的第一轉換裝置，用來把所述直流電轉換成高頻電源的第二轉換元件；一負載電路，所述負載電路包括一放電燈，且所述負載電路與所述第二轉換元件的輸出端相連，用來驅動所述第一轉換裝置、并隨后驅動所述第二轉換裝置的裝置，一在微弱點火期間向所述放電燈斷續施加脈沖形電壓的電壓施加裝置，所述脈沖形電壓具有足以起動放電燈、但還不足以引起閃光的峰值和有效值。
2.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電壓施加裝置被構造成在所述第二轉換裝置的導通/斷開運行以后，產生所述脈沖形電壓，并用所述升高了的峰值穩定脈沖形電壓。
3.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置在產生所述脈沖形電壓時進行導通/斷開運行。
4.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置用來在所述脈沖形電壓的所述峰值的所述穩定之前，開始導通/斷開運行。
5.如權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置用來在所述脈沖形電壓的所述峰值的穩定前，立即開始導通/斷開運行。
6.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置用來在所述脈沖形電壓的所述峰值穩定時，開始導通/斷開運行。
7.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置在所述脈沖形電壓的所述峰值穩定后，開始導通/斷開運行。
8.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置提供直流輸出電壓發生多級變化的所述直流電源。
9.如權利要求8所述的裝置，其特征在于，所述直流輸出電壓至少在所述微弱點火開始時，及在微弱點火期間發生二級變化。
10.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二轉換裝置用來對所述放電燈先行預熱，所述第一轉換裝置的導通/斷開運行發生在第二轉換裝置的導通/斷開之后，所述電壓施加裝置在所述第一轉換置的所述運行之后產生所述脈沖形電壓、并逐步提高脈沖形電壓的所述峰值、直至所述點火穩定，所述裝置進一步包括改變第一轉換裝置所述直流電源的直流輸出電壓的裝置、從而使脈沖形電壓峰值大體穩定并成為一預定的放電燈輸出。
11.如權利要求10所述的裝置，其特征在于，所述電壓施加裝置在微弱點火期間，在一能夠保持所述微弱點火的電平上提供所述脈沖形電壓。
12.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電壓施加裝置在所述微弱點火期間，提供比微弱點火起動時所需脈沖形電壓高的所述脈沖形電壓，并在微弱點火期間改變脈沖形電壓。
13.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電壓施加裝置用來提供所述脈沖形電壓，所述脈沖形電壓的正負極性兩邊不對稱。
14.如權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述電壓施加裝置用來使所述脈沖形電壓的峰值在所述正負極性兩側中至少有一例保持在一預定值上。
15.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置包括一升壓型斬波裝置，并且所述第二轉換裝置包括一半橋型逆變器。
16.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二轉換裝置包括一逆變器裝置，并且所述電壓施加裝置用來改變所述逆變裝置的輸出電壓。
17.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第一轉換裝置包括一斬波裝置，以及一用來對所述斬波裝置接通和斷開電源的斬波控制裝置。
18.如權利要求17所述的裝置，其特征在于，它還進一步包括用來提供在二預定電壓值之間可變的控制電源電壓的裝置，所述斬波控制裝置在所述控制電源電壓超過所述二預定電壓值中的一個電壓值時進行倒相運行。
19.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置還進一步包括用來獲得一同步信號的裝置，所述同步信號用于所述第一轉換裝置在一寬范圍內相應于輸入電壓實現振蕩。
20.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，它還進一步包括按照施加到所述放電燈上的所述電壓峰值，對所述第一轉換裝置的輸出電壓進行反饋控制的裝置。
21.如權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二轉換裝置包括一劃分為二個以上的諧振電感。
全文摘要
一種放電燈點火裝置具有用來把交流電源轉換成直流電源的第一轉換裝置，以及把直流電源轉換成高頻電源的第二轉換裝置，第一轉換裝置的驅動發生在第二轉換裝置的驅動之后。所述裝置在微弱點火期間，斷續地把脈沖電壓施加到放電燈上，因而可有效地降低任何次級電壓，并且可以限制在微弱點火期間容易出現的任何閃光。
文檔編號H05B41/295GK1099216SQ9410404
公開日1995年2月22日 申請日期1994年4月23日 優先權日1993年4月23日
發明者奧山章雄, 黑木芳文, 山內得志, 大西尚樹, 光安啟, 清積克行 申請人:松下電工株式會社