CN101336032A - 放电灯点亮控制装置及电源电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电灯点亮控制装置，恒定电流控制部(5)是通过向逆变器(8)送出控制信号来控制放电灯的点亮的装置，包括：存储单元(32)，其存储放电灯的灯特性；和CPU(28)，其取得所安装的放电灯的种类信息，根据所取得的种类信息从存储单元(32)读取灯特性，并向逆变器(8)送出控制信号以使得到与所读取的灯特性一致的输出。由此，在放电灯的点亮控制装置中能以低价的构成实现最佳的灯控制。

Description

放电灯点亮控制装置及电源电路

技术领域

本发明涉及一种放电灯点亮控制装置，特别是涉及在恒定功率控制之前进行恒定电流控制的放电灯点亮控制装置。

背景技术

放电灯按照放电气体的压力而分类为低压放电和高压放电。高压放电灯又进一步分类为氙灯、高压水银灯、卤化物灯等。金属卤化物灯是在高蒸汽压水银放电中添加了各种金属卤化物(metal halide)的高压放电灯。

作为控制这些放电灯的点亮的方法，一般在稳定状态的点亮时，为了抑制耗电的增加，要进行恒定功率控制。另一方面，金属卤化物灯等高压放电灯，由于在绝缘破坏后的数分钟内点亮电压低，所以在此期间进行恒定电流控制。即，最初进行恒定电流控制，在电压达到规定的值之后进行恒定功率控制。

用于向放电灯供给电力的电源装置，主要备有：灯驱动电路(逆变器)；和用于对其进行反馈控制的放电灯点亮控制装置。

然而，作为放电灯的点亮条件，需要按照放电灯的每个规格合理地选择起始时的电流值及控制特性。如果选择错误，就会导致灯电极的老化，从而缩短灯寿命。

为了处理上述问题，使用了在灯中备有存储器的灯单元的放电灯点亮控制装置已为人所知(例如，参照专利文献1)。在该装置中，如果灯单元被安装于高压放电点亮装置，则控制器读入存储于灯单元的存储器中的最佳点亮条件(额定瓦特数、可变更的瓦特数范围、适当的点亮频率、电路损耗的修正值等)，并根据数据来控制灯驱动电路。控制器存储所驱动的灯的点亮状况(点亮时间、电压/电流值)，在下一次的灯点亮指示时，调出上一次的点亮状况的正常/异常及累计点亮时间来进行控制。这样，能在电源装置中安装多种灯。

专利文献1：特开平2002-341442号公报

在上述现有的放电灯点亮控制装置中，由于灯的更换是按每个灯单元进行的，所以需要准备存储了多个灯的个数的最佳点亮条件的存储器。因此，灯单元价格变高，装置整体价格也变高。

发明内容

本发明的课题是在放电灯的点亮控制装置中以低价的构成实现最佳的灯控制。

本发明的一个观点所涉及的放电灯点亮控制装置，通过向逆变器送出控制信号来控制放电灯的点亮，包括：存储装置，其存储放电灯的灯特性；和控制部，其取得所安装的放电灯的种类信息，根据所取得的种类信息从存储装置读出灯特性，并向逆变器送出控制信号以得到与所读出的灯特性一致的输出。

在该装置中，能够根据所安装的放电灯信息来控制灯特性，所以能够安全地使用多个灯，其结果可以维持灯的寿命。特别是，放电灯由于不需要备有存储单元，所以可以实现低价的构成。

优选控制部向逆变器送出控制信号，以使逆变器进行恒定电流控制和恒定功率控制。

在该装置中，可以使逆变器进行恒定电流控制和恒定功率控制。

优选灯特性包括恒定功率控制时的功率值和用于产生电弧的最低电流值二者。

在该装置中，可以控制逆变器使得在最佳的点亮条件下对放电灯进行点亮。

优选恒定电流控制包括：第1恒定电流控制；和第2恒定电流控制，输出比第1恒定电流控制时的电流值大的电流值。

在该装置中，由于在第2恒定电流控制之前执行第1恒定电流控制，所以可以防止启动时电极的温度急剧地上升。其结果可以延长灯的寿命。

优选，第1恒定电流控制时的电流值与用于产生电弧的最低电流值相等。

在该装置中，在第1恒定电流控制步骤中，可靠地产生电弧而不会在启动时使电极的温度急剧上升。

优选恒定电流控制还包括：在第1恒定电流控制与第2恒定电流控制之间，使电流逐渐变大的电流变化控制。

在该装置中，由于电极缓慢地被加温，因此不会使电极的温度在瞬间上升。因此，可以延长灯的寿命。

本发明的其他观点所涉及的电源电路包括：逆变器；和能够对逆变器进行控制的技术方案1～6中任一项所述的放电灯点亮控制装置。

在该装置中，由于能够根据所安装的放电灯的信息来控制灯特性，所以能够安全地使用多个灯，其结果可以维持灯的寿命。特别是，由于放电灯不需要备有存储单元，所以可以实现低价的构成。

(发明效果)

本发明所涉及的放电灯点亮控制装置及电源电路，由于能够根据所安装的放电灯的信息来控制灯特性，所以能够安全地使用多个灯，其结果可以维持灯的寿命。特别是，由于放电灯不需要备有存储单元，所以可以实现低价的构成。

附图说明

图1是作为本发明的一种实施方式的光源用电源的电路方框图。

图2是放电灯的每个规格的恒定功率特性(电流-电压特性)线图。

图3是用于说明作为本发明的一种实施方式的放电灯点亮控制动作的流程图。

图4是用于说明作为本发明的一种实施方式的放电灯点亮控制动作的曲线图，其表示以时间作为参数的灯电流的变化。

图中：1-电源装置，2-输入端子，3-直流-直流转换部，4-输入侧整流器，5-电流控制部，6-功率因数改善电路，7-恒定功率控制部，8-高频逆变器，10-变压器，12-输出侧整流器，14-输出端子，16-电流检测器，18-电压检测器，20-第一加法器，22-第一误差放大器，24-控制电路，28-CPU，30-输出指令生成部，32-存储单元，34-乘法器，36-第二加法器，38-第二误差放大器。

具体实施方式

在图1中表示作为本发明的一种实施方式的电源装置1。电源装置1是用于对金属卤化物灯那样的高压放电灯进行点亮控制的装置。电源装置1备有：输入端子2，其由商用的交流电源输入交流电压；和输出端子14，其输出直流电压到放电灯(未进行图示)。在输入端子2与输出端子14之间按顺序配置有：输入侧整流器4、功率因数改善电路6、高频逆变器8、变压器10、输出侧整流器12。

输入侧整流器4是用于通过整流及平滑将交流电压转换成直流电压的电路。

高频逆变器8是用于将直流电压转换成高频电压的直流-高频转换器。高频逆变器8备有多个半导体开关元件(例如，IGBT，功率用FET或双极性晶体管)。通过来自下述的控制电路24的控制信号，半导体开关元件高速地反复导通截止，将直流信号转换成高频信号。变压器10将输入的高频电压进行降压来转换到规定的高频电压。输出侧整流器12是将高频电压转换成直流电压的高频-直流转换器。以上所述的高频逆变器8、变压器10以及输出侧整流器12作为直流-直流转换部3发挥功能。

接着，对用于控制高频逆变器8的动作的电流控制部5进行说明。电流控制部5包括：电流检测器16、第1加法器20、第1误差放大器22、控制电路24、CPU28和存储单元32构成。

在输出侧整流器12与输出端子14之间连接有电流检测器16。电流检测器16生成负载电流检测信号(例如，负载电流检测电压)，其表示由输出侧整流器12供入放电灯的直流电流(负载电流)。来自电流检测器16的负载电流检测电压供入第1加法器20。在第1加法器20中还供入了来自CPU28的基准电压。CPU28读取存储于存储单元32中的各灯的按期间T1～T3的电流值，并将所述基准电压供入第1加法器20。第1加法器20计算负载电流检测电压与基准电压的差分，并将其供入第1误差放大器22。差分被供入第1误差放大器22的负输入端子，第1误差放大器22的正输入端子设置为基准电位点，例如接地电位点。因此，第1误差放大器22的输出信号(例如，输出电压)成为使第1加法器20的输出电压的符号反相后的信号。

第1误差放大器22将输出电压供入控制电路24。控制电路24控制高频逆变器8的半导体开关元件的导通期间，以使第1误差放大器22的输入电压为零，即，电流检测器16的负载电流检测电压与来自CPU28的基准电压相等。

接下来，对用于控制高频逆变器8的动作的恒定功率控制部7进行说明。恒定功率控制部7构成为包括：电流检测器16(上述)、电压检测器18、乘法器34、第2加法器36、第2误差放大器38、控制电路24(上述)、CPU28(上述)、输出指令生成部30。

在输出侧整流器12与输出端子14之间连接有电压检测器18。电压检测器18生成负载电压检测信号(例如，负载电压检测电压)，其表示由输出侧整流器12供入放电灯的直流电压(负载电压)。来自电压检测器18的负载电压检测电压供入乘法器34。并且，来自电流检测器16的负载电流检测电压也供入乘法器34，乘法器34将两电压值相乘来计算表示负载功率的负载功率显示信号(例如，负载功率显示电压)，而后将其供入第2加法器36。在第2加法器36中还从CPU28供入了作为灯恒定功率基准信号的恒定功率基准电压。CPU28按照来自输出指令生成部30的指令，将上述的基准电压供入第2加法器36。第2加法器36计算负载功率显示电压与基准电压的差分，并将其供入第2误差放大器38。差分供入第2误差放大器38的负输入端子，第2误差放大器38的正输入端子设置为基准电位点，例如接地电位点。因此，第2误差放大器38的输出信号(例如，输出电压)成为使第2加法器36的输出电压的符号反相后的信号。

第2误差放大器38将输出电压供入控制电路24。控制电路24控制高频逆变器8的半导体开关元件的导通期间，以使第2误差放大器38的输入电压为零，即，来自乘法器34的负载功率检测电压与来自CPU28的恒定功率基准电压相等。

图2是表示每个放电灯的灯特性(电流与电压的关系)的图形。Ia，Ib为恒定电流值，W1，W2是恒定功率值。

电源装置1如上所述，是用于对金属卤化物灯那样的高压放电灯进行点亮控制的装置，具体地说，就是按照恒定电流控制-恒定功率控制的顺序进行点亮控制。以下，对其理由进行说明。氙气灯例如是以几毫米的间隔在玻璃管内配置阳极和阴极，并在玻璃管内封入几个气压的氙气的灯。如果在该氙气灯的阳极与阴极之间流过恒定电流，则会在阳极的顶端与阴极的顶端之间产生电弧放电，此后进行稳定状态的点亮。另一方面，如果氙气灯经过长期使用而灯寿命将尽，则阳极及阴极消耗，或玻璃管内的气压下降而氙气灯的阻抗增加。其结果，在动作稳定状态下施加于氙气灯的电压将上升。因此，增加了氙气灯的消费功率，即，氙气灯的散热加大，由此可能引起阳极与阴极的溶解。因此，已知有如下述的抑制灯的消费功率的技术，其中，若施加于氙气灯的电压达到预定的电压值，就减少流过氙气灯的电流。特别是作为减少流过氙气灯的电流的技术，已知有若输出电压达到基准电压以上则进行恒定功率控制的技术。

图3是用于说明作为本发明的一种实施方式的放电灯的控制动作的流程图，由CPU28及程序来执行。表1表示存储于存储单元32的灯(恒定功率值为1kW)的各期间T1～T4(后述)电流基准值I_ref和功率基准值P_ref。并且，存储单元32按照每个灯种类存储有同样的信息。

【表1】

操作者利用未图示的输入装置，输入对所安装的放电灯进行特定的信息(瓦特数、规格等的各种信息)。或者，对放电灯进行特定的信息也可以经由其它设备或网络来赋予。

步骤S1检查是否确定了灯特定信息。如果已确定，则转移到步骤S2，参照存储单元32，检查在存储单元32中是否存储了关于所确定的灯的信息。如果未存储，例如，输出出错信息而后返回步骤S1。若多次发生出错信息也可结束处理。如果存储有关于所确定的灯的信息，则向输出指令生成部30通知恒定功率值，接着转移到步骤S3进行电流控制(后述)，而后转移到步骤S4进行恒定功率控制(后述)。

接着，利用图4来说明电流控制及恒定功率控制。图4是用于说明灯电流Io的时间变化的图。电源装置1中包括计算机程序，该计算机程序含有使计算机实施下述的放电灯控制方法的命令。

期间T1是从绝缘破坏时t1到电弧稳定时t2为止的期间。在期间T1，CPU28将基准电压供入第1加法器20，该基准电压表示从存储单元32读取的期间T1中的基准电流(例如，25A)。第1加法器20计算负载电流检测电压与基准电压的差分，并将其供入第1误差放大器22。第1误差放大器22将输出电压供入控制电路24。控制电路24控制高频逆变器8的半导体开关元件的导通期间，以使电流检测器16的负载电流检测电压与来自CPU28的基准电压相等。

期间T2是从t2开始电流值以坡状上升的期间。在期间T2，CPU28根据从存储单元32读取的期间T2中的基准电流的增加率(例如，5A/sec)将基准电压供入第1加法器20。第1加法器20计算负载电流检测电压与基准电压的差分，并将其供入第1误差放大器22。第1误差放大器22将输出电压供入控制电路24。控制电路24控制高频逆变器8的半导体开关元件的导通期间，以使电流检测器16的负载电流检测电压与来自CPU28的基准电压相等。并且，期间T1与期间T2合起来定义为启动期间。

期间T3是从电弧稳定时t3到灯的点亮电压达到规定值时t4为止的点亮开始期间。在期间T3，CPU28将基准电压供入第1加法器20，该基准电压表示从存储单元32读取的期间T3中的基准电流(例如，50A)。第1加法器20计算负载电流检测电压与基准电压的差分，并将其供入第1误差放大器22。第1误差放大器22将输出电压供入控制电路24。控制电路24控制高频逆变器8的半导体开关元件的导通期间，以使电流检测器16的负载电流检测电压与来自CPU28的基准电压相等。

期间T4是在恒定功率控制的状态下可对放电灯进行各种利用的稳定点亮期间。在期间T4，CPU28按照来自输出指令生成部30的指令，将上述的基准电压(例如，表示恒定功率值1kW的信号)供入第2加法器36。第2加法器36计算负载功率显示电压与基准电压的差分，并将其供入第2误差放大器38。第2误差放大器38将输出电压供入控制电路24。控制电路24控制高频逆变器8的半导体开关元件的导通期间，以使第2误差放大器38的输入电压为零，即，来自乘法器34的负载功率显示电压与来自CPU28的恒定功率基准电压相等。

并且，在图4中，Imin为产生电弧的最低电流值。Ir为在等待电压稳定的期间T3内流过的基准电流值。

作为一个例子，期间T2的基准电流值Ir设为100A，启动时的基准电流Imin设为60A左右较小的值。因此，即使发生过冲(overshoot)也没有问题。而且，虽然500W的灯流过33A的额定电流、7KW的灯流过180A的额定电流，但是对任一种情况，如果都使Imin＝0.6×Ir成立，则会得到适宜的结果。还有，期间T2(t2～t3)为10秒左右，期间T3(t3～t4)是在5～10秒的范围内。期间T1(t1～t2)是在1～2秒的范围内。

(发明效果)

恒定电流控制部5是通过向逆变器8送出控制信号来控制放电灯的点亮的装置，备有：存储单元32，其存储放电灯的灯特性；和CPU28，其取得所安装的放电灯的种类信息，根据所取得的种类信息从存储装置读取灯特性，并向逆变器8送出控制信号，以使得到与所读取的灯特性相一致的输出。

在该装置中，由于能够根据所安装的放电灯的信息来控制灯特性，所以能够安全地使用多个灯，其结果可以维持灯的寿命。特别是，由于放电灯不需要备有存储单元，所以可以实现低价的构成。

由于控制部以使逆变器进行恒定电流控制和恒定功率控制的方式向逆变器送出控制信号，所以可以使逆变器进行恒定电流控制和恒定功率控制。

由于灯特性包括恒定功率控制时的功率值和用于产生电弧的最低电流值二者，因此可以控制逆变器以使在最佳的点亮条件下对放电灯进行点亮。

灯特性表示为用于送出上述控制信号的指令值。而且，由于各指令值根据恒定电压控制时的电压值和用于产生电弧的最低电流值的组合而被指定，所以可以控制逆变器以使在最佳的点亮条件下将放电灯进行点亮。

由于恒定电流控制包括：第1恒定电流控制、和输出比第1恒定电流控制时的电流值更大的电流值的第2恒定电流控制，而且在第2恒定电流控制之前执行第1恒定电流控制，所以可以防止启动时电极的温度急剧上升。其结果可以延长灯的寿命。

由于第1恒定电流控制时的电流值与用于产生电弧的最低电流值相等，所以在第1恒定电流控制步骤中，可靠地产生电弧而不会在启动时使电极的温度急剧上升。

由于恒定电流控制还包括在第1恒定电流控制与第2恒定电流控制之间使电流逐渐变大的电流变化控制，所以电极被缓慢加温，而不会使电极的温度在瞬间上升。

(其他实施方式)

上述实施方式仅仅是本发明的一实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。

Claims (12)

1.一种放电灯点亮控制装置，通过向逆变器送出控制信号来控制放电灯的点亮，包括：

存储装置，其存储所述放电灯的灯特性；和

控制部，其取得所安装的放电灯的种类信息，根据所取得的种类信息从所述存储装置读出灯特性，并向所述逆变器送出控制信号以得到与所读出的灯特性一致的输出。

2.根据权利要求1所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述控制部向所述逆变器送出控制信号，以使所述逆变器进行恒定电流控制和恒定功率控制。

3.根据权利要求2所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述灯特性包括恒定功率控制时的功率值和用于产生电弧的最低电流值二者。

4.根据权利要求3所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述恒定电流控制包括：

第1恒定电流控制；和

第2恒定电流控制，输出比所述第1恒定电流控制时的电流值大的电流值。

5.根据权利要求4所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述第1恒定电流控制时的电流值与用于产生电弧的最低电流值相等。

6.根据权利要求5所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述恒定电流控制还包括：在所述第1恒定电流控制与所述第2恒定电流控制之间，使电流逐渐变大的电流变化控制。

7.根据权利要求4所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述恒定电流控制还包括：在所述第1恒定电流控制与所述第2恒定电流控制之间，使电流逐渐变大的电流变化控制。

8.根据权利要求2所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述恒定电流控制包括：

第1恒定电流控制；和

第2恒定电流控制，输出比所述第1恒定电流控制时的电流值大的电流值。

9.根据权利要求8所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述第1恒定电流控制时的电流值与用于产生电弧的最低电流值相等。

10.根据权利要求9所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述恒定电流控制还包括：在所述第1恒定电流控制与所述第2恒定电流控制之间，使电流逐渐变大的电流变化控制。

11.根据权利要求8所述的放电灯点亮控制装置，其特征在于，

所述恒定电流控制还包括：在所述第1恒定电流控制与所述第2恒定电流控制之间，使电流逐渐变大的电流变化控制。

12.一种电源电路，包括：逆变器、和能够对所述逆变器进行控制的权利要求1所述的放电灯点亮控制装置。

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