CN101686594A - 高压放电灯点亮装置和使用该高压放电灯点亮装置的灯具 - Google Patents

Abstract

一种高压放电灯点亮装置，包括：DC电源电路；供电电路，用于将来自所述DC电源电路的输出转换成要供应给高压放电灯的方波AC输出；启动电路，用于向所述高压放电灯施加用于灯启动的高压输出；控制电路；以及半波放电检测电路，用于检测半波放电。所述检测电路在灯启动初期检测半波放电，所述控制电路控制具有较大幅值负载电压的一个极性的方波半周期的电压幅值和具有较小幅值负载电压的另一极性的方波半周期的电压幅值，使其彼此近似相等。

Description

高压放电灯点亮装置和使用该高压放电灯点亮装置的灯具

技术领域

本发明涉及一种高压放电灯点亮装置和一种使用该高压放电灯点亮装置的灯具。

背景技术

尽管已经广泛地将高压放电灯用作高亮度和高光输出的灯，但需要一种被称为稳定器的点亮装置用于稳定点亮，这种稳定器是一种放电灯。点亮装置主要包括由电感构成的铜铁型装置和利用电子电路开关控制的电子型装置。近年来，考虑到省电的因素，电子型装置已得到迅速增加。

(常规范例1)

图48示出了电子型高压放电灯点亮装置的范例。这种高压放电灯点亮装置包括：整流器DB，连接到商用AC电源1，用于对其AC电压进行整流；DC电源电路2，用于接收整流器DB整流过的电压作为输入并输出DC电压Vdc；倒相电路4，用于将DC电压Vdc转换成方波AC电压并将其施加到高压放电灯DL；起动电路5，用于产生高电压以启动和重新启动高压放电灯DL；检测电路单元6，用于检测高压放电灯DL的状态；控制电路7，用于控制倒相电路4的开关元件Q3到Q6；以及控制电路9，用于控制DC电源电路2的开关元件Q1。

检测电路单元6装备有：检测电路6a，用于检测施加到高压放电灯DL两端的电压；以及半波放电检测单元6b，用于接收检测电路6a的输出并检测是否存在半波放电状态。

控制电路7装备有：点亮决定单元7a，用于根据检测电路单元6的检测结果在高压放电灯DL点亮和不点亮之间做决定；开关电路7b，用于接收点亮决定单元7a的点亮决定信号并将倒相电路4的工作切换到用于产生启动高压放电灯DL的高电压的第一工作状态以及用于使高压放电灯DL稳定点亮的第二工作状态；以及运算电路7c，用于接收检测电路单元6的检测结果以确定开关元件Q5和Q6的斩波频率和导通时长。运算电路7c的输出通过开关电路7b，然后在第二工作状态期间控制开关元件Q3到Q6中的每一个。

控制电路9装备有Vdc检测电路9a，用于检测DC电源电路2的输出电压Vdc；以及Q1控制电路9b，用于根据Vdc检测电路9a的检测结果控制开关元件Q1。

图49示出了图48的高压放电灯点亮装置相应部分的波形。其中示出了从输入商用AC电源1到高压放电灯DL稳定点亮的操作，从上到下示出了商用AC电源1的AC电压Vs、充当DC电源电路2的升压斩波电路的输出电压Vdc、高压放电灯，例如高强度放电灯(HID灯)DL的两端电压Vo、灯电流Io、点亮决定单元7a的输出以及开关元件Q3到Q6的工作状态。

在输入商用AC电源1时，DC电源电路2通过允许控制电路9以几十KHz频率接通和断开开关元件Q1，在高压放电灯DL不点亮的不点亮状态期间和高压放电灯DL点亮的点亮状态期间都将DC电压Vdc保持恒定在预定值，并根据DC电压Vdc适当控制脉冲宽度。而且，DC电源电路2用于改善来自商用AC电源1的输入功率因子并抑制输入电流失真。

当DC电压Vdc达到预定值时，倒相电路4开始其工作。在这个时间段中，高压放电灯DL处于未点亮状态，这等价于开路状态，于是，高压放电灯DL处于等效阻抗接近无穷大的高阻态。此时，倒相电路4在其第一工作状态开始工作，用于启动高压放电灯DL，以预定频率f0(大约几百kHz)交替重复开关元件Q3和Q6的接通状态和开关元件Q4和Q5的接通状态。

频率f0是接近包括脉冲变压器L3的主线圈N1和电容器C3的串联谐振电路的谐振频率fr的频率，其中在主线圈N1中产生正弦波的高电压。主线圈N1中产生的正弦波高电压被脉冲变压器L3的主线圈N1和副线圈N2之间的绕组比率提升，并通过电容器C2被施加到高压放电灯DL。结果，高压放电灯DL介电击穿并启动。

在启动高压放电灯DL时，高压放电灯DL变为接近短路的低阻状态，高压放电灯DL两端电压Vo降低到大约为0V。如果高压放电灯DL的两端电压Vo低于点亮决定电压的阈值，点亮决定单元7a判定高压放电灯DL被点亮，然后点亮决定单元7a的输出信号从H电平变成L电平，并被输入到控制电路7的开关电路7b。开关电路7b接收该信号并将倒相电路4的工作切换到第二工作状态，用于稳定地点亮高压放电灯DL。

在倒相电路4的第二工作状态期间，以预定频率fa(大约几百Hz)交替接通和断开开关元件Q3和Q4。此时，开关元件Q5和Q6重复以下操作：在开关元件Q3接通的时间段期间，以预定频率fb(大约几十kHz)接通和断开开关元件Q6，在开关元件Q4接通的时间段期间，以预定频率fb(大约几十kHz)接通和断开开关元件Q5。通过这种极性反转型降压斩波操作，将频率为fa的方波AC电压施加到高压放电灯DL。此时，电容器C2和电感器L2充当降压斩波电路的滤波电路，开关元件Q5和Q6中并入的反并联二极管充当降压斩波电路的再生电流输运二极管。

在刚启动灯之后，高压放电灯DL两端的电压低，随着灯中电压和温度变高而升高，然后，在到达额定值时，高压放电灯DL变为稳定的点亮状态。

控制电路7通过检测电路6a检测高压放电灯DL的状态，并基于高压放电灯DL两端电压由运算电路7C适当控制开关元件Q5和Q6的斩波频率或接通时长，从而向高压放电灯DL提供适当功率，并稳定地点亮高压放电灯DL。

在常规范例中，在启动过程中，停止半波放电检测功能，以防止错误检测。于是，在高压放电灯DL偏移到稳定点亮状态之后开始检测操作。如果检测到半波放电，则判定高压放电灯DL寿命的末期已经到来，从而将放电灯DL转移到保护操作，以停止或减小照明装置的输出。

(常规范例2)

图50示出了另一高压放电灯点亮装置的范例。这种高压放电灯点亮装置包括：整流器DB，连接到商用AC电源1，用于对其AC电压进行整流；DC电源电路2，用于接收整流器DB整流过的电压作为输入并输出DC电压Vdc；降压斩波电路3，受到控制以利用DC电压Vdc作为功率源向高压放电灯DL提供适当功率；倒相电路4，用于将降压斩波电路3的DC输出转换成方波AC电压并将其施加到高压放电灯DL；启动脉冲发生电路，用于产生和施加启动高压放电灯DL所需的高电压；以及控制电路，用于控制以上部件以正常工作。

将介绍启动脉冲发生电路配置的细节。启动脉冲发生电路装备有：脉冲变压器PT，其副线圈N2连接在倒相电路4的输出和高压放电灯DL之间；电压响应型开关元件Q7，当两端电压超过预定值时其是接通的；串联在脉冲变压器PT的主线圈N1和开关元件Q7之间的电容器C7；以及并联到开关元件Q7的电阻器R7，用于控制当开关元件Q7断开时为电容器Q7充电的电流。

将描述控制电路的配置。半波放电检测电路单元6、点亮决定单元7a和功率因子改善控制电路单元9可以具有与图48相同的配置。降压斩波输出检测单元7d检测降压斩波电路3的输出电压，降压斩波控制电路单元8控制开关元件Q2，以根据降压斩波电路3的输出电压具有预定电流，以向高压放电灯DL提供适当的功率。极性反转控制电路7e对倒相电路4的开关元件Q3到Q6进行开关控制。

在下文中，将参考图51的波形图描述这种电路的运行。在不点亮高压放电灯DL期间，降压斩波电路3输出比稳定点亮期间高压放电灯DL的电压更高的DC电压以平稳地启动高压放电灯DL，由倒相电路4将其转换成方波AC电压并将其通过启动脉冲发生电路施加到高压放电灯DL。

在启动脉冲发生电路中，通过脉冲变压器PT的主线圈N1和电阻器R7为电容器C7充电。在这里，将倒相电路4的输出电压和电容器C7的电压Vc7之和施加到电压响应型开关元件Q7。其间，如果倒相电路4的输出电压值几乎等于降压斩波电路3的输出电压值并且将降压斩波电路3的输出电压设置为Vc2，当方波稳定时，提供了电压|Vc2|-|Vc7|，于是无法达到开关元件Q7的接通电压并接通开关元件Q7。然而，如果方波电压的极性被反转，电容器C7的电压不会迅速改变，因为电阻器R7连接到其上，并将电压|Vc2|+|Vc7|施加到开关元件Q7，由此达到开关元件Q7的接通电压并接通开关元件Q7。

于是，陡脉冲电流在脉冲变压器N1的主线圈N1中流动，并且在副线圈N2中产生是由绕组比率在主线圈N1中产生的电压多倍的高电压，并利用连接到降压斩波电路3的输出端的电容器C2和启动脉冲发生电路的电容器C7作为功率源将其施加到高压放电灯DL，由此介电击穿高压放电灯DL。

在启动高压放电灯DL时，由点亮决定单元7a检测高压放电灯DL的启动，由降压斩波输出检测单元7d检测降压斩波电路3的输出电压，由降压斩波控制电路单元8控制开关元件Q2以根据输出电压具有预定电流，并通过倒相电路4向高压放电灯DL供应具有矩形波形的适当功率，于是稳定地点亮高压放电灯DL。

众所周知，高压放电灯DL处于所谓的“半波放电”状态，这是寿命末期的异常情况之一，在这种状态下，放电是不对称的，因为放电仅是从一个电极形成的，或从一个电极的放电被抑制。在“半波放电”的情况下，不能进行正常的点亮控制，于是存在高压放电灯点亮装置异常发热或构成高压放电灯点亮装置的电子部件电应力增加的风险。因此，提供了一种高压放电灯点亮装置，其具有安装于其中的半波放电检测电路单元6并具有保护功能，用于在检测到高压放电灯DL的半波放电时停止镇流器的工作。

图52示出了通过检测图50的高压放电灯点亮装置中的半波放电实现的保护功能的工作图。通过由图50的半波放电检测电路单元6检测降压斩波电路3的输出电压变化来检测半波放电现象。如果检测到半波放电，通过停止从降压斩波控制电路单元8到开关元件Q2的控制信号来停止向高压放电灯DL供电。

在常规范例中，在启动过程中，停止半波放电检测功能，以防止错误检测。于是，在高压放电灯DL转换到稳定点亮状态之后开始检测操作。如果检测到半波放电，将气体放电灯DL转换到保护运行，以停止或减小点亮装置的输出。

(常规范例3)

图54是日本专利特开申请No.2005-100829中披露的高压放电灯点亮装置的电路图。向DC电源电路2并联电容器Ce1和Ce2的串联电路和开关元件Q5与Q6的串联电路。在电容器Ce1和Ce2的连接点以及开关元件Q5和Q6的连接点之间连接电感器L2和电容器C2的串联电路。通过起动电路5的脉冲变压器PT的副线圈将高压放电灯DL连接到电容器C2的两端。开关元件Q5和Q6由MOSFET构成，其中包括反向并联的二极管。额外提供由二极管D9、开关元件Q9和电感器L9构成的辅助斩波电路9。

图55示出了从未点亮状态到点亮状态各部分的工作波形。施加到开关元件Q5、Q6和Q9的控制信号具有图55中所示的工作波形。

由控制电路71输出的控制信号通过驱动电路72控制开关元件Q5和Q6的接通和断开。在稳定点亮期间，在第一期间T1中，以高频接通和断开开关元件Q5，于是开关元件Q6被断开。在第二时间段T2中，以高频接通和断开开关元件Q6，于是开关元件Q5被断开。电容器Ce1和Ce2具有充分大的电容，在时间段T1和T2交替变化的时间段上电容器Ce1的电压Vce1和电容器Ce2的电压Vce2不会变化。DC电源电路2的电压Vdc被电容器Ce1和Ce2分压，于是Vdc＝Vce1+Vce2。如果电容器Ce1和Ce2的电容几乎相同，则

在第一时间段T1中，当开关元件Q5接通时，电流按照电容器Ce1、开关元件Q5、电感器L2、电容器C2(起动电路5和高压放电灯DL)和电容器Ce1的次序流动。当开关元件Q5断开时，由电感器L2中存储的能量使电流按照电感器L2、电容器C2(起动电路5和高压放电灯DL)、电容器Ce2、开关元件Q6(其反向并联的二极管)和电感器L2的次序流动。

在第二时间段T2中，当开关元件Q6接通时，电流按照电容器Ce2、电容器C2(高压放电灯DL和起动电路5)、电感器L2、开关元件Q6和电容器Ce2的次序流动。当开关元件Q6断开时，由电感器L2中存储的能量使电流按照电感器L2、开关元件Q6(其反向并联的二极管)、电容器Ce、电容器C2(高压放电灯DL和起动电路5)和电感器L2的次序流动。因此，在稳定点亮期间，高压放电灯DL的电压Vo变为图55右侧所示的低频方波电压(周期T1和T2在周期T3之后)。

在高压放电灯DL的未点亮状态期间，起动电路5产生高脉冲电压用于启动。在图55的左侧(周期T3之前)示出了起动电路5工作的未点亮状态期间的工作波形。在高压放电灯DL的未点亮状态期间，灯电压Vo的幅值为Vdc/2，向其上叠加高脉冲电压，由此达到峰值电压Vp。

根据第三常规范例，在未点亮状态以及从高压放电灯DL启动到确定过渡到电弧放电之间的时间段中，仅以高频接通和断开开关元件Q5，保持开关元件Q6断开，由此通过进行DC启动(DC电压输入)防止半波放电。如果在从未点亮状态过渡到点亮状态时发生半波放电，电流在放电灯DL中仅沿一个方向流动。然而，如果仅接通和断开开关元件Q5，即使不能打开放电灯DL，也可以防止由于发生半波放电而导致电流仅沿一个方向流动。

如图55的灯电压Vo波形所示，在从灯DL启动到确定过渡到电弧放电的时间段中，设置几十秒到几分钟的时间段T3，在时间段T3中，在未点亮状态下仅不断接通和断开开关元件Q5，从而稳定放电，之后也接通和断开开关元件Q6，以便与开关元件Q5交替切换。

在用于稳定放电的时间段T3中，在开关元件Q5接通的同时，电流I1通过电感器L2在高压放电灯DL(和电容器C2)中流动，从而在电感器L2中存储能量。当开关元件Q5断开时，电感器L2中存储的能量被释放，电流I1’通过电容器Ce2、开关元件Q6反向并联的二极管和电感器L2在高压放电灯DL(和电容器C2)中流动。此时，从电容器Ce1释放的能量被施加到电容器Ce2。

然而，在时间段T3中仅驱动开关元件Q5，因此在进行DC启动时没有用于释放电容器Ce2中存储的能量的路径，于是仅仅导致在电容器Ce2中存储了电压。因此，以虚线表示的辅助斩波电路9被安装在图54的电路中，以提供要在电容器Ce2中充电的能量的释放路径。

通过增加如图54所示的辅助斩波电路9，如果电容器Ce2中存储的电压超过预定值，接通开关元件Q9，通过开关元件Q9释放电容器Ce2中所充的能量并存储在电感器L9中。接下来，当开关元件Q9断开时，通过二极管D9释放电感器L9中存储的能量并在电容器Ce1中充电。此时，以高频接通和断开开关元件Q9。结果，可以释放电容器Ce2中存储的能量并可以防止施加过电压。

众所周知，“半波放电”现象不仅发生在上述寿命末期中，而且发生于启动高压放电灯DL期间。图53A到53C示出了波形，该波形示出了在启动期间发生的“半波放电”，其中图53A示出了展示第一常规范例(图48的电路)中启动期间“半波放电”一个范例的波形，图53B和53C示出了展示第二常规范例(图50的电路)中启动期间“半波放电”的一个范例的波形，图53A和53B表示在半波放电时间段之后从放电到典型全波的过渡，图53C表示继续半波放电。

出现“半波放电”是因为从其向阳极电极发射电子的阴极电极不能从辉光放电过渡到电弧放电，这是由于来自阴极电极的热电子发射不稳定造成的。其原因可能是电极温度低、粘附杂质等。

启动期间的“半波放电”是如图53A和53B所示引起正常点亮的过程期间发生的现象。于是，如果运行了用于由前述半波放电检测电路单元6通过检测来停止镇流器工作的保护功能，就会发生故障，即未点亮高压放电灯DL。因此，从高压放电灯DL启动开始的预定时间段内停止前述保护功能。

日本专利特开申请No.2005-100829公开了如图54和55所示的高压放电灯点亮装置，还公开了一种技术，其中，通过控制开关元件，使得在从高压放电灯DL启动到可靠过渡到电弧放电的时间段T3中施加DC电压，从而防止半波放电，但因为增加了辅助斩波电路9，导致部件数量增多。此外，一旦施加DC电压，且确定地过渡到电弧放电，高压放电灯的电弧灯管温度增高，容易从两个电极发射电子，于是使过渡到稳定点亮更容易。然而，在施加DC电压的情况下，一个电极固定为阳极，相对电极固定为阴极，于是根据DC电压的持续时间，在两个电极的状态之间容易产生差异。此外，根据高压放电灯的类型或状态改变用于可靠抑制半波放电发生的DC电压施加时间，因此非常难以适当设置DC电压施加时间。

此外，如果“半波放电”继续进行，则在两个电极的状态之间产生差异，难以过渡到稳定的全波放电。此外，由于在一侧电弧放电，导致高压放电灯的电弧灯管内部蒸汽压增大，也难以维持“半波放电”。尽管因为发生熄火使高压放电灯返回到未点亮状态，电弧灯管内部也具有高温高压。于是，必需要一直等到电弧灯管中温度与压力降低以进入所谓的重新启动模式并再次启动高压放电灯为止，这使得启动高压放电灯较为耗时。

发明内容

考虑到以上问题，本发明提供了一种高压放电灯点亮装置，在启动高压放电灯期间发生半波放电的情况下，这种装置能够迅速转换到适当的全波放电。

根据本发明的第一方面，提供了一种高压放电灯点亮装置，包括：DC电源电路；供电电路，用于将来自所述DC电源电路的输出转换成将供应给高压放电灯的方波AC输出；启动电路，用于向所述高压放电灯施加用于灯启动的高压输出；控制电路，用于控制所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路；以及半波放电检测电路，用于检测半波放电，在半波放电中，方波AC输出的两个不同极性的两个半周期的负载电压或负载电流彼此不对称。所述半波放电检测电路在从所述高压放电灯介电击穿直到所述高压放电灯的灯电压接近额定灯电压的灯启动初期检测所述半波放电，如果检测到两个不同极性的负载电压差或负载电流差的绝对值大于所述放电灯正常点亮期间方波AC输出两个不同极性的负载电压差或负载电流差的最大变化，则判定发生了半波放电。此外，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，所述控制电路调节所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路的至少一个的每个的输出，由此控制负载电压幅值较大的一个极性的方波半周期电压幅值和负载电压幅值较小的另一极性的方波半周期电压幅值，使其彼此接近。

根据本发明的第二方面，提供了一种高压放电灯点亮装置，包括：DC电源电路；供电电路，用于将来自所述DC电源电路的输出转换成要供应给高压放电灯的方波AC输出；启动电路，用于向所述高压放电灯施加用于灯启动的高压输出；控制电路，用于控制所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路；以及半波放电检测电路，用于检测半波放电，在半波放电中，方波AC输出的两个不同极性的两个半周期的负载电压或负载电流彼此不对称。所述半波放电检测电路在从所述高压放电灯介电击穿直到所述高压放电灯的灯电压接近额定灯电压的灯启动初期检测所述半波放电，如果检测到两个不同极性的负载电压差或负载电流差的绝对值大于所述放电灯正常点亮期间方波AC输出两个不同极性的负载电压差或负载电流差的最大变化，则判定发生了半波放电情况。此外，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，所述控制电路将所述高压放电灯关闭预定时间段并然后重新启动所述灯，且其中重新启动所述灯时，所述控制电路调节所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路的至少一个的每个的输出，由此控制负载电压幅值较大的一个极性的方波半周期的电压或电流幅值，使其近似等于负载电压幅值较小的另一极性的方波半周期的电压或电流幅值。

根据本发明的第三方面，提供了一种灯具，所述灯具包括本发明第一和第二方面的高压放电灯点亮装置之一。

根据本发明，如果检测到另一极性的电压差或电流差的绝对值大于正常点亮期间方波AC输出的每个半周期的电压差或电流差的最大变化，半波放电检测电路在从高压放电灯介电击穿到达到高压放电灯的近似额定灯电压的启动初期判定已发生半波放电现象。

所述控制电路进行控制，通过一旦半波放电检测电路判定有半波放电时调节DC电源电路、供电电路和启动电路的至少一个的输出，使得具有较大幅值的负载电压的极性的方波半周期的电压值与具有较小幅值的负载电压的极性的方波半周期的电压值彼此近似相等，由此实现到半波改善模式操作的过渡以有助于在阴极周期中从电极放电，并在预定时间段上使高压放电灯熄灭。

之后，当重新启动时，能够防止启动过程中出现半波放电现象的持续时间，因为通过调节DC电源电路、供电电路和启动电路的至少一个的输出，执行半波改善控制，使得具有较大幅值的负载电压的极性的方波半周期的电压值与具有较小幅值的负载电压的极性的方波半周期的电压值彼此近似相等，从而有助于在阴极周期从电极放电。结果，能够迅速过渡到稳定点亮模式。

附图说明

从结合附图给出的优选实施例的以下描述，本发明的目的和特征将变得显而易见，在附图中：

图1是本发明第一实施例的电路图；

图2是本发明第一实施例的工作波形图；

图3是本发明第二实施例的电路图；

图4是本发明第二实施例的工作波形图；

图5是本发明第三实施例的电路图；

图6是本发明第三实施例的工作波形图；

图7是本发明第三实施例的工作波形图；

图8是本发明第四实施例的电路图；

图9是本发明第四实施例的工作波形图；

图10是本发明第四实施例的工作波形图；

图11是本发明第五实施例的工作波形图；

图12是本发明第五实施例的工作波形图；

图13是本发明第五实施例的工作波形图；

图14是本发明第六实施例的工作波形图；

图15是本发明第六实施例的工作波形图；

图16是本发明第六实施例的工作波形图；

图17是本发明第七实施例的工作波形图；

图18是本发明第七实施例的工作波形图；

图19是本发明第八实施例的工作波形图；

图20是本发明第九实施例的电路图；

图21是本发明第九实施例的工作波形图；

图22是本发明第九实施例的修改范例的电路图；

图23是本发明第九实施例修改范例的工作波形图；

图24是本发明第十实施例的工作波形图；

图25是本发明第十实施例的工作波形图；

图26是本发明第十实施例的工作波形图；

图27是本发明第十实施例的工作波形图；

图28是本发明第十一实施例的工作波形图；

图29是本发明第十二实施例的工作波形图；

图30是本发明第十三实施例的工作波形图；

图31是本发明第十四实施例的工作波形图；

图32是本发明第十五实施例的工作波形图；

图33是本发明第十五实施例的工作波形图；

图34是本发明第十六实施例的工作波形图；

图35是本发明第十七实施例的工作波形图；

图36是本发明第十七实施例的工作波形图；

图37是本发明第十八实施例的工作波形图；

图38是本发明第十八实施例的工作波形图；

图39是本发明第十九实施例的工作波形图；

图40是本发明第二十实施例的工作波形图；

图41是本发明第二十一实施例的工作波形图；

图42是本发明第二十一实施例的工作波形图；

图43是本发明第二十二实施例的工作波形图；

图44是本发明第二十三实施例的工作波形图；

图45是本发明第二十四实施例的工作波形图；

图46是本发明第二十五实施例的工作波形图；

图47A到47C是示出了本发明第二十六实施例的灯具外观的透视图；

图48是第一常规范例的电路图；

图49是第一常规范例的工作波形图；

图50是第二常规范例的电路图；

图51是启动时第二常规范例的工作波形图；

图52是稳定点亮之后发生半波放电时第二常规范例的工作波形图；

图53A到53C是示出了第一和第二常规范例中刚刚启动之后的半波放电的工作波形图；

图54是第三常规范例的电路图；以及

图55是第三常规范例的工作波形图。

具体实施方式

在下文中，将参考形成实施例一部分的附图详细描述本发明的实施例。

(实施例1)

图1示出了本发明第一实施例的点亮装置的电路图。AC电源1被整流器DB进行全波整流，并由DC电源电路2转换成DC电压。DC电源电路2由升压斩波电路构成，升压斩波电路具有电感器L1、开关元件Q1、二极管D1和电容器C1。由功率因子改善控制电路单元9以高频接通和断开DC电源电路2的开关元件Q1。可以利用市场上买得到的集成电路(MC33262等)容易地实现功率因子改善控制电路单元9。尽管未示出，由功率因子改善控制电路单元9监测开关元件Q1的电流、电感器L1的电流以及DC电源电路2的输入和输出电压，将来自商用AC电源1的AC输入转换成预定DC电压，进行功率因子改善控制以为电路带来电阻，使得输入电流的相位和输入电压的相位彼此相同。

充当功率变换电路的降压斩波电路3和倒相电路4连接到DC电源电路2的输出端。降压斩波电路3包括开关元件Q2、二极管D2、电感器L2和电容器C2，是一个输出通过对输入电压降压获得的DC电压的电路，被用作稳定器，该稳定器通过来自降压斩波控制电路单元8的PWM信号控制开关元件Q2的接通与断开来调节供应到高压放电灯DL的功率。

倒相电路4是包括开关元件Q3到Q6的全桥电路。由于用来自控制电路单元7的控制信号以几十到几百Hz的低频交替接通一对开关元件Q3和Q6以及一对开关元件Q4和Q5，倒相电路4向放电灯DL供应方波AC电。此外，一旦启动，以几十到几百kHz的高频交替接通开关元件Q3和Q4，该频率接近谐振启动电路5的谐振频率或接近其整数分之一的频率，由此向高压放电灯DL供应高压用于启动。

谐振启动电路5由谐振升压电路、电容器C3的串联电路以及电阻器R3构成，谐振升压电路包括连接在高压放电灯DL一端和开关元件Q3、Q4的连接点之间的脉冲变压器L3，电阻器R3插入于脉冲变压器L3的中间抽头和地之间。

控制电路单元7通过检测单元(未示出)检测高压放电灯DL的灯电压Vo和灯电流Io，基于其检测结果对开关元件Q2进行接通与断开控制，对降压斩波电路3的开关元件Q2进行控制并对倒相电路4的开关元件Q3到Q6进行控制以向高压放电灯DL供应期望的电流或功率。例如，通过包括微型计算机来配置控制电路单元7。

放电灯DL是高亮度高压放电灯(HID)，例如金属卤化物灯或高压汞灯。

半波放电检测电路单元6检测启动过程中的半波放电状态，当在启动过程中检测到半波放电状态时将控制电路单元7的工作切换到半波改善模式。

为了利用这种电路使高压放电灯DL从无负载(未点亮)状态到达稳定的点亮状态，点亮装置经历如下三个主要过程。

无负载模式：高压放电灯DL处于未点亮状态下，通过在构成谐振电路的脉冲变压器L3的主线圈N1和电容器C3的LC谐振频率(或谐振频率的整数分之一)附近交替接通/断开开关元件Q3和Q4产生的谐振脉冲电压被升高脉冲变压器L3的绕组比率(N2/N1)倍，且被施加在灯电极之间，由此介电击穿高压放电灯DL并实现过渡到启动模式。

启动模式：在由谐振脉冲电压介电击穿高压放电灯DL时，进行从辉光放电到电弧放电的过渡。在从开始电弧放电到电弧灯管温度稳定的过程中，灯电压Vo在几分钟内从几V逐渐升高到稳定电压。

稳定点亮模式：在点亮高压放电灯DL之后过去几分钟时，高压放电灯DL的电弧灯管的温度升高并变得稳定，灯电压Vo变得几乎恒定，点亮在这种状态下继续。

然而，可能会发生半波放电，导致在刚启动后AC点亮的放电灯的一对电极之间在正负周期中电子发射不对称。发生这个问题是因为在阴极周期中不能将一个电极从辉光放电转移到电弧放电。换言之，这个问题是由不稳定形成电极亮斑导致的，即由热电子发射不稳定导致的。如果这种半波放电状态继续，灯可能会熄灭，这成为损坏灯起动性的一个因素。

在本发明中，如图2的“半波检测”周期所示，半波放电检测电路单元6检测到半波放电状态持续了预定时间段，半波放电状态由发生正常放电的方波半周期(灯电压：Vt1)和不发生正常放电的方波半周期(灯电压：Vt2)构成，将控制电路单元7的工作切换到半波改善模式。

在这里，对于半波放电的检测而言，当半波放电检测电路单元6在接通开关元件Q3和Q6期间检测到的灯电压(绝对值)和半波放电检测电路单元6在接通开关元件Q4和Q5期间检测到的灯电压(绝对值)之间的电压差高于预定判断阈值时，判定发生了半波放电。例如，如果正常放电期间正负极性的灯电压之间的差异小于20V，优选将半波放电检测的判断阈值设置为20V。

此外，在检测到高于半波放电检测判断阈值的电压差时，对于判断发生哪种极性的正常放电以及未发生哪种极性的正常放电，将检测到的灯电压Vt1和Vt2中较高一个判定为未发生正常放电的极性可能是合适的。

在半波改善模式中，如图2所示，在极性反转到未发生正常放电(未发生热电子发射)的极性之前设置高频切换工作周期。于是，像在无负载模式中那样，利用启动电路5产生谐振电压，并有助于放电，使得高压放电灯DL可以迅速转换到稳定点亮状态。根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了对称放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

至于是否实现了到正常放电的过渡，如果检测到的灯电压Vt1′和Vt2′之间的电压差落在正常放电时正负极性之间灯电压差异的变化范围(例如小于20V)之内，可以判定实现了到正常放电的过渡。

如上所述，如果在预定时间段内检测到在高压放电灯启动过程中的半波放电状态持续时间，则再次执行谐振操作，使得在未发生正常放电的极性中也导致放电，并有助于电场发射的引发。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例2)

图3示出了本发明第二实施例的点亮装置的电路图。在本实施例中，省掉了图1的降压斩波电路3，而是以低频驱动开关元件Q3和Q4，以高频驱动开关元件Q5和Q6，从而在单个电路中组合了第一实施例的降压斩波电路3和倒相电路4的功能。亦即，在稳定点亮期间，以低频交替接通和断开开关元件Q3和Q4，以低频交替进行在开关元件Q4接通期间开关元件Q5的高频接通/断开操作以及在开关元件Q3接通期间开关元件Q6的高频接通/断开操作，由此向高压放电灯DL供应低频方波电压。在这里，电感器L2和电容器C2充当着降压斩波电路的低通滤波器。此外，开关元件Q5和Q6中包括的反向并联二极管充当着降压斩波电路的再生电流输运二极管。

作为启动电路5，使用了包括脉冲发生器PG和脉冲变压器PT的组合的高压发生电路，以取代图1中的谐振升压电路。脉冲发生器PG是产生施加到脉冲变压器PT的主线圈的脉冲电压的电路。在这里，脉冲发生器PG是能够响应于来自控制电路单元7的命令在给定的定时产生启动脉冲电压的电路。关于脉冲发生器PG的具体电路配置，脉冲发生器PG可以与例如常规范例(图50)具有相同配置，只要其在极性刚刚反转之后产生脉冲电压即可，但用于产生启动脉冲的开关元件Q7的接通/断开优选可由控制电路单元7控制。

此外，半波放电检测电路单元6检测启动过程中的半波放电状态，一旦在启动过程中检测到半波放电状态，将控制电路单元7的工作切换到半波改善模式。

为了利用这种电路使高压放电灯DL从无负载(未点亮)状态到达稳定的点亮状态，点亮装置经历如下三个主要过程。

无负载模式：高压放电灯DL处于未点亮状态下，由脉冲发生器PG产生的脉冲电压被脉冲变压器PT升高，且通过电容器C2被施加在高压放电灯DL的电极之间，由此介电击穿高压放电灯DL并实现过渡到启动模式。

启动模式：在由高脉冲电压介电击穿高压放电灯DL时，进行从辉光放电到电弧放电的过渡。在从开始电弧放电到电弧灯管温度稳定的过程中，灯电压Vo在几分钟内从几V逐渐升高到稳定电压。

稳定点亮模式：在点亮高压放电灯DL之后过去几分钟时，高压放电灯DL的电弧灯管的温度升高并变得稳定，灯电压Vo变得几乎恒定，点亮在这种状态下继续。

然而，可能会发生半波放电，导致在刚启动后AC点亮的高压放电灯的一对电极之间在正负周期中电子发射不对称。发生这个问题是因为在阴极周期中不能将一个电极从辉光放电转换到电弧放电。换言之，这个问题是由电极亮斑的不稳定形成导致的，即由热电子发射不稳定导致的。如果这种半波放电状态继续，灯可能会熄灭，这成为损坏灯起动性的一个因素。

在本发明中，如图4的“半波检测”周期所示，半波放电检测电路单元6检测到半波放电状态持续了预定时间段，半波放电状态由发生正常放电的方波半周期(灯电压：Vt1)和不发生正常放电的方波半周期(灯电压：Vt2)构成，然后切换到半波改善模式。

在这里，对于半波放电的检测而言，当半波放电检测电路单元6在接通开关元件Q3期间(在开关元件Q6斩波期间)检测到的灯电压(绝对值)和半波放电检测电路单元6在接通开关元件Q4期间(在开关元件Q5斩波期间)检测到的灯电压(绝对值)之间的电压差高于预定判断阈值时，判定发生了半波放电。例如，如果正常放电期间正负极性的灯电压之间的差小于20V，优选将半波放电检测的判断阈值设置为20V。

此外，在检测到高于半波放电检测判断阈值的电压差时，对于判断发生哪种极性的正常放电以及未发生哪种极性的正常放电，将检测到的灯电压Vt1和Vt2中较高一个判定为未发生正常放电的极性可能是合适的。

在半波改善模式中，在未发生正常放电(未发生热电子发射)的极性的方波半周期中，利用启动电路5施加脉冲电压，像在无负载模式中那样，有助于放电，使得高压放电灯DL能够迅速转换到稳定点亮状态。根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了对称放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

至于是否实现了到正常放电的过渡，如果检测到的灯电压Vt1′和Vt2′之间的电压差落在正常放电时正负极性之间灯电压差的变化范围(例如小于20V)之内，可以判定实现了到正常放电的过渡。

如上所述，如果在预定时间段上检测到在高压放电灯启动过程中的半波放电状态持续时间，则施加脉冲电压，使得在未发生正常放电的极性中也导致放电，并促进电场发射的引发。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例3)

图5示出了本发明第三实施例的点亮装置的电路图。在本实施例中，使用半桥型倒相电路作为电力变换电路。在本实施例中，倒相电路4还充当第一实施例的降压斩波电路3。将电感器L2和电容器C2的串联电路用作降压斩波器的低通滤波器。开关元件Q5和Q6的串联电路与DC电源电路2的电解电容器C4和C5的串联电路并联，电容器C2和电感器L2的串联电路连接在电容器C4和C5的连接点与开关元件Q5和Q6的连接点之间，高压放电灯DL通过脉冲变压器PT的副线圈与电容器C2并联。

由控制电路单元7的控制信号以几十到几百Hz的低频交替进行开关元件Q5几十到几百kHz高频的接通/断开周期和开关元件Q6几十到几百kHz高频的接通/断开周期，由此在电容器C2的两端产生低频方波电压。

此外，作为启动电路5，使用了包括脉冲发生器PG和脉冲变压器PT的组合的高压发生电路，以取代图1中的谐振升压电路。脉冲发生器PG是在倒相电路4刚刚极性反转之后产生脉冲电压的电路，可以与常规范例具有相同配置(图50)。

此外，半波放电检测电路单元6检测启动过程中的半波放电状态，一旦在启动过程中检测到半波放电状态时将控制电路单元7的工作切换到半波改善模式。

为了利用这种电路使高压放电灯DL从无负载(未点亮)状态到达稳定的点亮状态，点亮装置经历如下三个主要过程。

无负载模式：高压放电灯DL处于未点亮状态下，由脉冲发生器PG产生的脉冲电压被从脉冲变压器PT的主线圈到副线圈升高，并被叠加在方波电压上，且被施加在电极之间，由此介电击穿高压放电灯DL并实现过渡到启动模式。

启动模式：在由脉冲电压介电击穿高压放电灯DL时，进行从辉光放电到电弧放电的过渡。在从开始电弧放电到电弧灯管温度稳定的过程中，灯电压Vo在几分钟内从几V逐渐升高到稳定电压。

稳定点亮模式：在点亮高压放电灯DL之后过去几分钟时，高压放电灯DL的电弧灯管的温度升高并变得稳定，灯电压Vo变得几乎恒定，点亮在这种状态下继续。

然而，可能会发生半波放电，导致在刚启动后AC点亮的高压放电灯的一对电极之间在正负周期中电子发射不对称。发生这个问题是因为在阴极周期中一个电极不能实现从辉光放电到电弧放电的过渡。换言之，这个问题是由电极亮斑的不稳定形成导致的，即由热电子发射不稳定导致的。如果这种半波放电状态继续，灯可能会熄灭，这成为损坏灯起动性的一个因素。

在本发明中，如图6的“半波检测”周期所示，半波放电检测电路单元6检测到半波放电状态持续了预定时间段，半波放电状态由发生正常放电的方波半周期(灯电压：Vt1)和不发生正常放电的方波半周期(灯电压：Vt2)构成，然后切换到半波改善模式。

在这里，对于半波放电的检测而言，当半波放电检测电路单元6在开关元件Q5斩波期间检测到的灯电压(绝对值)和半波放电检测电路单元6在开关元件Q6斩波期间检测到的灯电压(绝对值)之间的电压差高于预定判断阈值时，判定发生了半波放电。例如，如果正常放电期间正负极性的灯电压之间的差小于20V，优选将半波放电检测的判断阈值设置为20V。

此外，在检测到高于半波放电检测判断阈值的电压差时，对于判断发生哪种极性的正常放电以及未发生哪种极性的正常放电，优选将检测到的灯电压Vt1和Vt2中较高一个判定为未发生正常放电的极性。

在半波改善模式中，在未发生正常放电(未发生热电子发射)的极性的方波半周期中，利用启动电路5施加脉冲电压，像在无负载模式中那样，有助于放电，使得高压放电灯DL能够迅速转换到稳定点亮状态。根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了对称放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

此外，在半波改善模式中，将DC电压Vdc升高到比根据极性反转到未发生正常放电的极性的正常时更高的电压(图6)。此时，DC电压Vdc的增长时长可以是如图7所示的刚刚极性反转之后的预定时间。亦即，控制电路调节DC电源电路或供电电路的输出，使得仅在具有更大幅值负载电压的极性的方波半周期的整个供电时间段期间，或者仅在具有更大幅值负载电压的极性的方波半周期的供电周期开始部分期间增大DC电源电路或供电电路的输出电压幅值。通过从控制电路单元7向功率因子改善控制电路单元9应用升压命令来进行DC电压Vdc的升高可能是适当的。

尽管未示出具体电路配置，功率因子改善控制电路单元9通过电阻分压电路对DC电压Vdc进行分压，并控制开关元件Q1的脉冲宽度，使得DC电压Vdc具有预定值。于是，优选通过临时将电阻分压电路的分压比切换到低水平来临时提高升压比。

因此，迅速将高压放电灯转换到稳定点亮状态。根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了对称放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

至于是否实现了到正常放电的过渡，如果检测到的灯电压Vt1′和Vt2′之间的电压差落在正常放电时正负极性之间灯电压差异的变化范围(例如小于20V)之内，可以判定实现了到正常放电的过渡。

如上所述，如果在预定时间段上检测到在高压放电灯启动过程中的半波放电状态持续时间，则在预定时间内升高未发生正常放电一侧的DC电源电路2的输出电压Vdc，由此实现在产生再点亮电压时保持点亮。而且，在形成作为热电子发射源的热点时，可能会有瞬时电流源。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例4)

图8示出了本发明第四实施例的点亮装置的电路图。在本实施例中，省掉了图1的降压斩波电路3，而是在稳定点亮期间以低频驱动开关元件Q3和Q4，以高频驱动开关元件Q5和Q6，从而在单个电路中组合了第一实施例的降压斩波电路3和倒相电路4的功能。亦即，在稳定点亮期间，以低频交替接通和断开开关元件Q3和Q4，以低频交替进行在开关元件Q4接通期间开关元件Q5的高频开关操作以及在开关元件Q3接通期间开关元件Q6的高频开关操作，由此向高压放电灯DL供应低频方波电压。

在这里，电感器L2和电容器C2充当着降压斩波电路的低通滤波器。此外，开关元件Q5和Q6中包括的反向并联二极管充当着降压斩波电路的再生电流输运二极管。图1的谐振升压电路被用作启动电路5，于是，在启动期间，以高频驱动开关元件Q3和Q4，由此通过谐振操作产生用于启动的高压。

为了利用这种电路使高压放电灯DL从无负载(未点亮)状态到达稳定的点亮状态，点亮装置经历如下三个主要过程。

无负载模式：高压放电灯DL处于未点亮状态下，通过在构成谐振电路的脉冲变压器L3的主线圈N1和电容器C3的LC谐振频率(或谐振频率的整数分之一)附近交替接通/断开开关元件Q3和Q4产生的谐振脉冲电压被升高脉冲变压器L3的绕组比率(N2/N1)倍，且被施加在灯电极之间，由此介电击穿高压放电灯DL并实现过渡到启动模式。

启动模式：在由谐振脉冲电压介电击穿高压放电灯DL时，进行从辉光放电到电弧放电的过渡。在从开始电弧放电到电弧灯管温度稳定的过程中，灯电压Vo在几分钟内从几V逐渐升高到稳定电压。

稳定点亮模式：在点亮高压放电灯DL之后过去几分钟时，高压放电灯DL的电弧灯管的温度升高并变得稳定，灯电压Vo变得几乎恒定，点亮在这种状态下继续。

然而，可能会发生半波放电，导致在刚启动后AC方式导通的高压放电灯的一对电极之间在正负周期中电子发射不对称。发生这个问题是因为在阴极周期中不能将一个电极从辉光放电转移到电弧放电。换言之，这个问题是由不稳定形成电极亮斑导致的，即由热电子发射不稳定导致的。如果这种半波放电状态继续，灯可能会熄灭，这成为损坏灯起动性的一个因素。

在本发明中，如图9和10所示，半波放电检测电路单元6检测到半波放电状态持续了预定时间段，然后实现到半波改善模式的过渡。

在附图中，Ip目标值表示斩波器电流峰值的目标值，L2电流值表示电感器L2中流动的电流的瞬间值。电感器L2中流动的电流由检测单元(未示出)检测并输入到控制电路单元7中。当L2电流达到Ip目标值时，控制电路单元7断开被高频驱动的开关元件。而且，当L2电流变成零时，接通被高频驱动的开关元件。

更具体而言，如果在开关元件Q3接通的方波半周期中接通了开关元件Q6，电感器L2中流动的电流组件增大，当到达Ip目标值时，开关元件Q6断开。然后，电感器L2中存储的能量作为再生电流通过开关元件Q5中反向并联的二极管流动，电感器L2中流动的电流组件减小，当电流变为零时，再次接通开关元件Q6。

此外，如果在开关元件Q4接通的方波半周期中接通了开关元件Q5，电感器L2中流动的电流逐渐增大，当到达Ip目标值时，开关元件Q5断开。然后，电感器L2中存储的能量作为再生电流通过开关元件Q6中反向并联的二极管流动，电感器L2中流动的电流组件减小，当电流变为零时，再次接通开关元件Q5。

至于半波模式的检测，作为在驱动开关元件Q3和Q6时检测灯电压Vt1并在驱动开关元件Q4和Q5时检测灯电压Vt2的结果，当|Vt1-Vt2|处于预定判断阈值的范围之内时判定发生了半波放电。例如，如果正常时正负极性的灯电压之间的差异小于20V，可以将半波放电检测的判断阈值设置为20V＜|Vt1-Vt2|＜Vdc。

此外，在检测到处于半波放电检测判断阈值范围之内的值时，对于判断发生哪种极性的正常放电以及未发生哪种极性的正常放电，将检测到的灯电压Vt1和Vt2中较高一个判定为未发生正常放电的极性可能是合适的。

在半波改善模式中，在未发生正常放电的(辉光放电)极性的方波半周期中，临时增大电流控制目标值(Ip目标值)，如图9所示，由此促进放电，使得高压放电灯DL能够迅速转换到稳定点亮状态。

或者，可以使未发生正常放电的极性的方波半周期比如图10所示的正常周期(t2)更长，以使电极预热并促进放电。

此外，尽管因为图10中T2′＞T2，由关系T2＜T2′延伸了方波的1个周期，但通过改变发生正常放电的方波半周期和未发生正常放电的方波半周期之间的占空比，同时维持方波1周期相等，也能够实现相同的效果。

根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了几乎对称的放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

至于是否发生了正常放电，作为在驱动开关元件Q3和Q6时检测灯电压Vt1′和在驱动开关元件Q4和Q5时检测灯电压Vt2′的结果，优选在|Vt1′-Vt2′|小于正常时正负极灯电压之间差异的变化(例如20V)时判定发生了正常放电。

如上所述，如果在预定时间段上检测到在高压放电灯DL启动过程中的半波放电状态持续时间，则增大电流目标值以从辉光放电极性也发起电弧放电，由此在形成了作为热电子发射源的热点时实现瞬时电流源。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

在上述实施例的每个中，例示了降压斩波电路和全桥电路(图1)的组合、充当降压斩波电路的全桥电路(图3和8)以及也充当降压斩波电路的半桥电路(图5)作为电力变换电路，例示了使用谐振电路的启动电路(图1和8)和使用脉冲发生器PG和脉冲变压器PT的启动电路(图3和5)作为启动电路。然而，无需说明，本发明不受其限制，可以适当地改变它们的具体电路配置。这也适用于以下各实施例。

(实施例5)

图11到13示出了本发明第五实施例的运行。可以采用第一到第四实施例的电路配置之一，例如图8的配置。如果刚启动之后正常点亮侧的方波半周期灯电压高于预定阈值，则如图11所示，在启动第一到第四实施例中解释的半波改善模式之前或同时，降低发生正常放电的极性的电流峰值目标值(Ip目标值)，从而减慢电弧灯管中蒸汽压的升高速度。这也促进了从未发生正常放电的极性发起热电子发射，由此迅速使高压放电灯转换到稳定点亮状态。

此外，如图12和13所示，通过使发生正常放电的极性的方波占空宽度短于未发生正常放电的极性的方波占空宽度也可以实现相同效果。尽管图12的范例示出在t1＝t2的状态下将方波占空宽度控制为t1′＜t1＝t2＜t2′，图13的范例示出了通过将方波周期缩短为t1＞t2得到t1′＜t1＝t2。

如前文所述，根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了几乎对称的放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

如上所述，在第一到第四实施例所述启动半波改善模式之前或与之同时改变发生正常放电的极性的电流量。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例6)

图14到16示出了本发明第六实施例的运行。可以采用第一到第四实施例的电路配置之一，例如图8的配置。

如果刚启动之后正常点亮侧的方波半周期灯电压低于预定阈值，则如图14所示，在启动第一到第四实施例中解释的半波改善模式之前或同时，提高发生正常放电的极性的电流峰值目标值，从而提高未发生正常放电的极性的电极温度。这也促进了热电子发射的启动，由此迅速使高压放电灯转换到稳定点亮状态。

此外，如图15和16所示，通过使发生正常放电的极性的方波占空宽度长于未发生正常放电的极性的方波占空宽度也可以实现相同效果。尽管图15的范例示出在T1＝T2的状态下将方波占空宽度控制为t2′＜t1＝t2＜t1′，图13的范例示出了通过将方波周期缩短为T1＞T2得到t2′＜t1＝t2。

如前文所述，根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了几乎对称的放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

如上所述，在第一到第四实施例所述启动半波改善模式之前或与之同时改变发生正常放电的极性的电流量。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例7)

图17和18示出了本发明第七实施例的运行。可以采用第一到第四实施例的电路配置之一，例如图8的配置。

采用第一到第六实施例中所述的半波改善模式，提高极性反转频率以促进放电，由此使高压放电灯能够迅速转换到稳定点亮状态。此时，可以将极性反转频率固定到比如图17所示的正常点亮期间更高的频率，或者可以如图18所示进行变化。根据半波改善模式，如果检测到在正负周期中形成了几乎对称的放电，高压放电灯点亮装置终止半波改善模式，并被控制在正常稳定点亮模式中。

在这里，如第四实施例的图10所示，在增大未发生正常放电的极性的占空宽度以促进放电的情况下，已经降低了极性反转频率，于是不能进行对第七实施例的频率提高的控制。因此，必需要由任一个单元来改善半波放电。

如上所述，与第一到第六实施例的半波改善模式同时提高极性反转频率。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例8)

图19示出了本发明第八实施例的运行。可以采用第一到第四实施例的电路配置之一，例如图8的配置。

在第一到第七实施例中所述的半波改善模式中，如图19所示，根据发生正常放电的方波半周期的灯电压Vo采用适当控制，或改变控制目标值(Ip目标值)可以针对灯的每种状态实现启动的改善。

在下文中，将解释图19的控制。如果检测到半波模式且当时的灯电压为图中的Vt1a，则开始半波改善模式。在这种半波改善模式A中，增大了电流峰值目标值(Ip目标值)，在发生正常放电的极性中进一步加快了热电子发射，以提高电子接触的电极温度。

在未发生正常放电的极性中，一形成作为热电子发射源的热点，就有电流流动。此外，在从发生正常放电的方波半周期到未发生正常放电的方波半周期进行极性反转时，产生启动电压，以促进电场发射。

在Vt1b的情况下，由于半波模式的检测或由于在半波改善模式A的状态下灯电压的增大，灯电压是高的，控制电路单元7进行半波改善模式B的控制。在半波改善模式B中，与半波改善模式A中相比，进一步提高了未发生正常放电的极性中的电流峰值目标值，以增大发起热电子发射之后的电流水平，同时降低发生正常放电的极性中的电流峰值目标值，以促进降低电弧灯管中蒸汽压的操作。

如上所述，针对高压放电灯的每种状态采用第一到第七实施例的控制或改变控制目标值。于是，消除了高压放电灯的不对称放电状态，高压放电灯迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例9)

图20示出了本发明第九实施例的点亮装置的电路图。AC电源1被整流器DB进行全波整流，并由DC电源电路2转换成DC电压Vdc。DC电源电路2包括升压斩波电路，升压斩波电路具有电感器L1、开关元件Q1、二极管D1和电容器C1。

由控制电路单元7以高频接通和断开DC电源电路2的开关元件Q1。尽管未示出，由控制电路单元7监测开关元件Q1的电流、电感器L1的电流以及DC电源电路2的输入和输出电压，将来自商用AC电源1的AC输入转换成预定DC电压，进行功率因子改善控制以为电路带来电阻，使得输入电流的相位和输入电压的相位彼此相同。

将供电电路P连接到DC电源电路2的输出，供电电路P充当用于控制供应到高压放电灯DL的电力的稳定器。尽管图20示出了降压斩波电路3和倒相电路4被组合成供电电路P的电路配置，如常规范例中所述，可以将降压斩波电路3的功能用作倒相电路4。

降压斩波电路3包括开关元件Q2、二极管D2、电感器L2和电容器C2，是一个输出通过对输入电压降压获得的DC电压的电路。此外，降压斩波电路3被用作稳定器，稳定器用来自控制电路单元7的PWM信号控制开关元件Q2的开关，从而调节供应到高压放电灯DL的电力。

倒相电路4是包括开关元件Q3到Q6的全桥电路。由于用来自控制电路单元7的控制信号以几十到几百Hz的低频交替接通一对开关元件Q3和Q6以及一对开关元件Q4和Q5，该倒相电路4向放电灯DL供应方波AC电。

此外，在启动时，以几十到几百kHz的高频交替接通一对开关元件Q3和Q6以及一对开关元件Q4和Q5，该频率接近谐振启动电路5的谐振频率或接近来自控制电路单元7的控制信号的其整数分之一的频率，由此向高压放电灯DL供应高压用于启动。

谐振启动电路5包括连接到倒相电路4的输出的电感器L3和电容器C3的LC串联谐振电路，高压放电灯DL与电容器C3并联。

由半波放电检测电路单元6检测灯电压Vo。此外，控制电路单元7通过检测单元(未示出)检测高压放电灯DL的灯电流Io、开关元件Q2的电流和电感器L2的电流，基于其检测结果对开关元件Q2进行开关控制，对降压斩波电路3的开关元件Q2进行控制并对倒相电路4的开关元件Q3到Q6进行控制以向高压放电灯DL供应期望的电流或功率。通过包括例如微型计算机来配置该控制电路单元7。

放电灯DL是高亮度高压放电灯(HID)，例如金属卤化物灯或高压汞灯。如果在启动时被介电击穿，高压放电灯变成低阻状态，灯电压Vo降低到几V，但之后，灯电压Vo在几分钟内逐渐升高到稳定电压并在额定灯电压(几十到几百V)处变得几乎恒定，因此高压放电灯继续在这种状态下被点亮。

半波放电检测电路单元6检测启动过程(灯电压逐渐升高的过程)中的半波放电状态，当在启动过程中检测到半波放电状态时将控制电路单元7的工作切换到半波改善模式。

在下文中将参考图21描述具体操作。首先，如启动周期Ta中所示，在输入商用AC电源1时，通过形成一对开关元件Q3和Q6以及一对开关元件Q4和Q5，以高频交替接通和断开开关元件Q3到Q6，通过启动电路5的LC谐振操作产生高压。

之后，倒相电路4的开关元件Q3到Q6在低频下工作，将图21所示的低频方波电压施加到高压放电灯DL的两端。如果未使高压放电灯DL进入点亮状态，重复以上操作，但通过操作倒相电路4的开关元件Q3到Q6，使得可以在图21中所示的反转极性中交替施加低频电压。

在通过LC谐振操作获得的高压启动高压放电灯DL时，如图中点A那样降低高压放电灯DL两端的电压。然而，由于在刚刚启动高压放电灯DL之后放电变得不稳定，所以一个极性的电压降低，但另一极性的电压未降低，如半波放电检测周期Tb中所示。在图21的下部示出了此时的灯电流Io的波形。观察灯电流Io的波形，一个极性的电流和另一个极性的电流具有不同的值。这种现象被称为半波放电。

在这里，尽管图21的灯电流Io波形展示了电流在两个极性中都流动的状态，但常常会在一个极性中根本没有电流流动。亦即，半波放电状态是指一个极性的电流或电压和另一个极性的电流或电压大于设定的电压值或电流值并变得不平衡的状态。简而言之，半波放电状态是另一极性的电压差或电流差的绝对值大于半波放电判断阈值的状态。

始终由半波放电检测电路单元6检测施加到高压放电灯DL两端的灯电压Vo。于是，如果半波放电状态持续预定时间段Tb，电力变换电路P(降压斩波电路3和倒相电路4)停止向高压放电灯DL供电。这是图中的断开时间段Td。

在过去断开时间段Td之后，操作供电电路P以便再次启动高压放电灯DL。此时，在重新启动时间段期间，供电电路P优选从在半波放电检测周期Tb中具有较小幅值负载电流的极性开始，施加用于启动的高压和方波半周期的负载电压。

结果，在过去断开周期Td之后重新启动时几乎不会发生半波放电现象。而且，如图21所示，在高压放电灯DL在高压下击穿之后，两个极性的负载电压同时降低，从而保持了良好的起动性。

这一系列操作允许高压放电灯DL被重新启动而不会继续半波放电。

尽管图20的电路图和图21的波形图表明，通过LC串联谐振电路的谐振操作产生用于启动的高压，但用于产生高压的启动电路5的配置不限于此。

(实施例9′)

图22是第九实施例的修改范例的电路图。在这个电路中，启动电路5具有不同的配置，脉冲发生器PG和脉冲变压器PT被组合。脉冲发生器PG是产生施加到脉冲变压器PT的主线圈的脉冲电压的电路。在这里，脉冲发生器PG是能够响应于来自控制电路单元7的命令在给定时刻产生启动脉冲电压的电路。关于脉冲发生器PG的具体电路配置，脉冲发生器PG可以与例如常规范例(图50)具有相同配置，只要其在例如刚刚极性反转之后产生脉冲电压即可，但用于产生启动脉冲的开关元件Q7的开关优选可由控制电路单元7控制。

将在图23中描述具体操作。首先，如图中的启动周期Ta中所示，在输入商用AC电源1时，通过形成一对开关元件Q3和Q6以及一对开关元件Q4和Q5，从启动开始以低频交替操作倒相电路4的开关元件Q3到Q6，并将图23所示的低频方波电压施加到高压放电灯DL的两端。

脉冲发生器PG在低频方波电压的极性反转时产生脉冲电压。由脉冲变压器PT对这一脉冲电压进行升压，并从脉冲变压器PT的副线圈通过电容器C2将其施加到高压放电灯DL的两端。如果未使高压放电灯DL进入点亮状态，重复以上操作并通过操作倒相电路4的开关元件Q3到Q6，使得可以在图21中所示的反转极性中交替施加低频电压。

在通过脉冲发生操作获得的高压启动高压放电灯DL时，如图中点A那样降低高压放电灯DL两端的电压。然而，由于在刚刚启动高压放电灯DL之后放电变得不稳定，所以一个极性的电压降低，但另一极性的电压未降低，如半波放电检测周期Tb中所示。在图23的下部示出了此时的灯电流Io的波形。观察灯电流Io的波形，一个极性的电流和另一个极性的电流具有不同的值。这种现象被称为半波放电。

在这里，尽管图23的灯电流Io波形展示了电流在两个极性中都流动的状态，但常常会在一个极性中根本没有电流流动。亦即，半波放电状态是指一个极性的电流或电压和另一个极性的电流或电压大于设定的电压值或电流值并变得不平衡的状态。简而言之，半波放电状态是另一极性的电压差或电流差的绝对值大于半波放电判断阈值的状态。

始终由半波放电检测电路单元6检测放电灯DL两端的电压Vo。于是，如果半波放电状态持续预定时间段Tb，电力变换电路P停止向放电灯DL供电。这是图中的断开时间段Td。

在过去断开时间段Td之后，操作供电电路P以便再次启动高压放电灯DL。此时，在重新启动时间段期间，供电电路P优选从在半波放电检测周期Tb中具有较小幅值负载电流的极性开始，施加用于启动的高压和方波半周期的负载电压。

通过这种操作，在过去断开时间段Td之后重新启动时几乎不会发生半波放电现象。而且，如图23所示，在高压放电灯DL在高压下击穿之后，两个极性的负载电压同时降低，从而保持了良好的起动性。

这一系列操作允许高压放电灯DL被重新启动而不会继续半波放电。

(实施例10)

将参考图24到27描述本发明的第十实施例。第十实施例介绍了半波放电检测时间段Tb中半波放电检测的具体形式。其电路配置可以与图20或22的配置相同。

在高压放电灯中，由于电极温度不均匀等，在刚刚启动之后可能看到半波放电。然而，通常在启动期间在半波放电之后，放电变为两极且稳定。

如上所述，本实施例能够防止在启动后的短时期(在半波放电连续发生的情况下在该时期内甚至在一定时间之后可以以良好的精确度检测到半波放电)之内检测半波放电。将参考图24和25解释具体操作。

在图24中，在高压放电灯DL的启动时间段Ta之后，在点A处灯介电击穿，然后在点B处发起半波放电检测。结果，变得能够忽略高压放电灯DL刚刚启动之后发生的半波放电(点A和点B之间的半波)。此时，将点A和点B之间的时间段设置成足以供高压放电灯DL在被检测半波放电导致关闭之后由重新启动来理解启动的时间长度。

图24是这样的范例，其中，如果图中极性(1)和(2)之间的电压差绝对值大于半波放电判断阈值，则判定发生半波放电。

图25是这样的范例，其中，计算图中极性(1)和(2)之间的电压差绝对值，仅在第一电压差和第二电压差不同时才认为发生了半波放电。

图26是这样的范例，其中，在高压放电灯DL刚刚启动之后(具体而言，，例如从恰在灯介电击穿的点A之后的转换点)发生半波放电检测的启动(点B)，当半波放电状态时间段重复多次时认为发生了半波放电。例如，在图26中，当半波放电状态发生五次(五个周期)时认为发生了半波放电。

图27是这样的范例，其中，在高压放电灯DL刚刚启动之后(具体而言，，例如从恰在灯介电击穿的点A之后的转换点)发生半波放电检测的启动(点B)，当预定时期之内发生半波放电状态的比例超过预定值时判定发生了半波放电。例如，如果在十次中半波放电状态时间段发生超过六次，则检测到发生了半波放电。在图示的范例中，当半波放电状态在十次中发生七次(7个周期)时，即比例为十比七时，认为发生了半波放电。

(实施例11)

将参考图28描述本发明的第十一实施例。其电路配置可以与图22的相同。与第一和第二实施例的差异在于，在断开时间段Td之前提供半波放电抑制控制(或启动促进控制)时间段Tc。

对于图28中所示的半波放电抑制控制时间段Tc的操作，在判定在半波放电检测时间段Tb中发生了半波放电时，在预定时间段内操作启动电路5，从而在半波放电检测时间段Tb中向具有高压值的极性(或具有低电流值的极性)施加高压脉冲。通过这种操作，通过施加高压脉冲，在半波放电检测时间段Tb中几乎没有电流流经的极性中，电流容易流动。结果，高压放电灯DL变得容易恰在断开时间段Td之前放电，由此抑制了过去断开时间段Td之后重新启动时发生半波放电。

(实施例12)

将参考图29描述本发明的第十二实施例。其电路配置可以与图20的相同。在第十二实施例中，通过谐振操作执行在启动和重新启动灯时施加高压的方法，在半波放电抑制控制时间段Tc期间，向在半波放电检测时间段Tb中具有高压值的极性(或具有低电流值的极性)施加与DC电压叠加的谐振高压。

通过这种操作，即使在谐振下进行产生用于启动的高压的方法，也可以向在半波放电检测时间段Tb中几乎没有电流流动的极性施加高压。结果，高压放电灯DL变得容易恰在断开时间段Td之前放电，由此抑制了重新启动时发生半波放电。

(实施例13)

将参考图30描述本发明的第十三实施例。其电路配置可以与图22的相同。在第十三实施例中，在半波放电抑制控制时间段Tc中，将电流控制目标值IPref增大到高于对于在半波放电检测时间段Tb中具有高压值的极性(或具有低电流值的极性)而言的正常基准值，由此提高灯电流的水平。

在这里，电流控制目标值IPref是降压斩波电路3的斩波器电流的峰值目标值。电感器L2中流动的斩波器电流被检测装置(未示出)检测并输入到控制电路单元7，当电感器L2中流动的电流达到电流控制目标值IPref时，控制电路单元7断开降压斩波电路3的开关元件Q2。而且，当流经二极管D2的再生电流变为零时，降压斩波电路3的开关元件Q2导通。可以通过增大电流控制目标值IPref来提高灯电流的水平。

结果，恰在断开时间段Td之前为温度低且电子难以飞出一侧的电极预热，由此使得两个电极温度均匀并抑制重新启动时半波放电的发生。

(实施例14)

将参考图31描述本发明的第十四实施例。其电路配置可以与图22的相同。在本发明的第十四实施例中，在半波放电抑制控制时间段Tc中，使在半波放电检测时间段Tb中电压值较大的极性(或电流值较小的极性)的方波半周期长于正常时间。

结果，恰在断开时间段Td之前为温度低一侧的电极预热，由此使得两个电极温度均匀并抑制重新启动时半波放电的发生。

(实施例15)

将参考图32和33描述本发明的第十五实施例。其电路配置可以与图22的相同。在本实施例中，将描述检测半波放电之后的中断时间(断开时间段Td)。

如图32所示，在判定在半波放电检测时间段Tb(图中的C点)中发生了半波放电时，在预定时间内实现到断开时间段Td的过渡，在断开预定时间之后，实现到半波放电避免时间段Te的操作的过渡。在这里，预定时间的断开时间段Td涉及到必然包括发生半波放电的极性和未发生半波放电的极性两者的时间段(至少一个时间段)。于是，高压放电灯DL可以完全熄灭，并暂时对高压放电灯DL的状态复位，实现到时间段Te的过渡。

此外，在图33中，中断点C与图32的不同。在图33中，当判定在半波放电检测时间段Tb中发生了半波放电时，必需要在两个极性中具有高压值的极性(或具有低压值的极性)的半周期过去后的时间点进行到断开时间段Td的过渡。在这种情况下，断开时间段Td的停止时间对应于半周期。因此，可以停止工作，彻底熄灭高压放电灯DL，并复位高压放电灯DL的状态，使得必然包括具有低压值的极性(未发生半波放电的极性)。

(实施例16)

将参考图34描述本发明的第十六实施例。其电路配置可以与图22的相同。在本实施例中，对于在半波放电避免时间段Te中施加高压，这对应于在重新启动高压放电灯DL时的半波改善控制，仅向在半波放电检测时间段Tb中具有高压值的极性(或具有低压值的极性)施加高压，有效促进了在半波放电检测时间段Tb中不容易放电的极性的放电。因此，可以相对于不容易放电的极性在高压下刚启动之后使方波电流流入高压放电灯DL中，并可以避免半波放电持续时间。

(实施例17)

将参考图35和36描述本发明的第十七实施例。图35是通过谐振操作产生启动高压的点亮装置(图20)的时序图，图36是通过脉冲发生操作产生启动高压的点亮装置(图22)的时序图。

在下文中，尽管将参考图35描述操作，但在图36中将执行相同操作。

始终由半波放电检测电路单元6检测高压放电灯的两端电压。于是，如果半波放电状态持续预定时间段Tb，供电电路P停止其工作以中断向高压放电灯DL供电。这对应于图中的断开时间段Td。在过去断开时间段Td之后，操作供电电路P以便再次启动高压放电灯DL。

在这里，在对应于重新启动时的半波改善控制的半波放电避免时间段Te中，供电电路P以与启动时间段Ta中相同的方式如图35所示重复高频操作、低频操作和中断。在这里，在半波放电检测时间段Tb中未降低电压的极性上，即不容易放电的极性上，在预定时间段内执行在半波放电避免时间段Te中的供电电路P的低频操作。

通过这种操作，可以仅使电流在在半波放电检测时间段Tb中没有电流流动的极性中流动，可以在时间段Te中升高在半波放电检测时间段Tb中没有电流流动的极性中的电极温度。

在半波放电避免时间段Te过去之后，供电电路P以和启动时间段Ta中相同的方式工作。而且，如图所示，通过施加用于启动的高压使高压放电灯DL击穿，然后同时降低两个极性的负载电压，于是维持了良好的起动性。

亦即，由于半波放电避免时间段T3的原因，能够升高在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性的电极温度。此外，当在半波放电避免时间段Te过去之后执行与启动时间段Ta中相同的操作时，两侧的电极温度变得几乎均匀，于是可以启动高压放电灯DP而不会继续有半波放电。

(实施例18)

将参考图37和38描述本发明的第十一实施例。图38是通过谐振操作产生启动高压的点亮装置(图20)的时序图，图37是通过脉冲发生操作产生启动高压的点亮装置(图22)的时序图。

在图37中，在断开时间段Td之后的半波放电避免时间段Te期间，再次操作供电电路P以延长在启动高压放电灯DL时的半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性时长，并使该极性中温度大大升高。此外，在半波放电避免时间段Te期间启动高压放电灯DL时，仅向在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性施加高脉冲电压，从而导致高脉冲电压下的介电击穿，并且必然将在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性用作灯电流流向的极性。通过这种控制，可以使两个电极的温度几乎均匀，可以防止半波放电持续时间，并可以确保良好的起动性。

图38是在LC谐振下产生启动高压时的工作波形图。同样，在这种情况下，如图37所示，在半波放电避免时间段Te期间，当在LC谐振电压下启动灯时，仅使时间段Tb期间没有电流流动的极性的方波半周期比正常时间长。

(实施例19)

将参考图39描述本发明的第十九实施例。其电路配置可以与图22的相同。在图22的电路中，在未点亮高压放电灯DL时，DC电源电路2的输出电压Vdc和供电电路P的输出电压值几乎相等。接下来，在点亮高压放电灯DL时，操作电路，使得供电电路P的输出电压等于灯电压Vo。

在图39中，Vdc表示在半波放电检测时间段Tb期间发生半波放电但该电压未降低的极性的电压，即，未点亮高压放电灯DL的极性的电压。如果半波放电持续预定时间段Tb，供电电路P停止其工作。这就是断开时间段Td。

在过去断开时间段Td之后，过渡回到用于启动高压放电灯DL的操作。然而，如图中半波放电避免时间段Te中所示，仅在在半波放电检测时间段电压未降低的极性中升高DC电源电路2的输出电压Vdc，使得在半波放电检测时间段Tb期间难以点亮高压放电灯DL的极性变为容易由所加高压导致放电的状态。通过这样做，不需要使DC电源电路2的输出电压Vdc始终保持在高电压，因此可以减小电路的压力。此外，可以防止半波放电持续时间。

(实施例20)

将参考图40描述本发明的第二十实施例。其电路配置可以与图22的相同。除了半波放电避免时间段Te的操作之外，本实施例与第十九实施例相同。

在本实施例中，检测在半波放电检测时间段Tb期间一个极性和另一个极性之间的电压差，基于该电压差设置半波放电避免时间段Te期间DC电源电路2的输出电压Vdc的升高。亦即，当电压差大时，使DC电源电路2的输出电压Vdc升高得大，当电压差小时，使DC电源电路2的输出电压Vdc升高得小。在包括放电和非放电期间的整个半波放电避免时间段Te中提高DC电源电路2的输出电压Vdc。

结果，可以进一步降低电路的压力，并可以防止半波放电持续时间。

(实施例21)

将参考图41和42描述本发明的第二十一实施例。图42是通过谐振操作产生启动高压的点亮装置(图20)的时序图，图41是通过脉冲发生操作产生启动高压的点亮装置(图22)的时序图。

时间段Te的操作与第十八实施例的不同。直到时间段Td的操作都与第十实施例完全相同，因此将省去相同的描述。在图41中，在断开时间段Td过去之后，当再次操作供电电路P以启动高压放电灯DL时，使在半波放电检测时间段Tb期间有很大电流流动的极性的期间短于正常时间，从而使该极性中的电极温升尽可能小。此外，在半波放电避免时间段Te期间，仅向在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性施加用于启动高压放电灯DL的重新启动高脉冲电压，从而导致高脉冲电压下的介电击穿，并且必然将在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性用作灯电流流向的极性。因此，可以使两个电极的温度几乎均匀，可以防止半波放电持续时间，并可以获得良好的起动性。

图42是当在LC谐振下产生高电压时的工作波形图。在这种情况下，如图41所示，在半波放电避免时间段Te期间，当在LC谐振电压下启动灯时，仅使在半波放电检测时间段Tb期间有很大电流流动的极性中的方波电压半周期比正常时间短。

(实施例22)

将参考图43描述本发明的第二十二实施例。其电路配置可以与图22的相同。在图22的电路中，当高压放电灯DL处于未点亮状态时，DC电源电路2的输出电压Vdc和供电电路P的输出电压值变得几乎彼此相等。接下来，在点亮高压放电灯DL时，操作电路，使得供电电路P的输出电压等于灯的两端电压Vo。

在图43中，DC电源电路2的输出电压Vdc表示在半波放电检测时间段Tb期间发生半波放电但该电压未降低的极性的电压，即，未点亮高压放电灯DL的极性的电压。如果半波放电持续预定时间段Tb，供电电路P停止其工作。这对应于断开时间段Td。在过去断开时间段Td之后，过渡回到用于启动高压放电灯DL的操作。

然而，如图中半波放电避免时间段Te中所示，仅在在半波放电检测时间段负载电压未降低的极性中降低DC电源电路2的输出电压Vdc，使得在半波放电检测时间段Tb期间容易点亮高压放电灯DL的极性变为难以由所加低压导致放电的状态。结果，可以降低DC电源电路2的输出电压Vdc，因此可以降低电路的压力，并进一步可以防止半波放电持续时间。

(实施例23)

将参考图44描述本发明的第二十三实施例。半波放电避免时间段Te的操作与第十一实施例中的不同。直到断开时间段Td的操作都与第十一实施例完全相同，因此将省去相同的描述。

在图44中，当断开时间段Td过去之后，当再次操作供电电路P以启动高压放电灯DL时，将在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性的电流控制目标值IPref升高到高于基准值的值，由此增大发起热电子发射之后的电流水平。

于是，消除了高压放电灯DL的不对称放电状态，高压放电灯DL迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例24)

将参考图45描述本发明的第二十四实施例。半波放电避免时间段Te的操作与第二十三实施例中的不同。直到断开时间段Td的操作都与第二十三实施例完全相同，因此将省去相同的描述。

在图45中，当断开时间段Td过去之后，当再次操作供电电路P以启动高压放电灯DL时，将在半波放电检测时间段Tb期间容易有电流流动的极性的电流控制目标值IPref降低到低于基准值的值，由此降低发起热电子发射之后的电流水平。此外，此时，可以将在半波放电检测时间段Tb期间没有电流流动的极性的电流控制目标值IPref升高到高于基准值的值。

于是，消除了高压放电灯DL的不对称放电状态，高压放电灯DL迅速转换成稳定点亮状态，由此实现了具有较少启动故障和良好起动性的高压放电灯点亮装置。

(实施例25)

将参考图46描述本发明的第二十五实施例。半波放电避免时间段Te的操作与第二十二实施例中的不同。直到断开时间段Td的操作都与第二十二实施例完全相同。

在图46中，DC电源电路2的输出电压Vdc表示在半波放电检测时间段Tb期间发生半波放电但该电压未降低的极性的电压，即，未点亮高压放电灯DL的极性的电压。如果半波放电持续预定时间段Tb，供电电路P停止其工作。这对应于断开时间段Td。在过去断开时间段Td之后，过渡回到用于启动高压放电灯DL的操作。

然而，如图中半波放电避免时间段Te中所示，仅在在半波放电检测时间段电压未降低的极性中降低DC电源电路2的输出电压Vdc，使得在半波放电检测时间段Tb期间容易点亮高压放电灯DL的极性变为难以由所加低压导致放电的状态。此外，如图46所示，利用短于半波放电避免时间段Te中的正常极性反转时间段的极性反转时间段操作放电灯。通过这样做，可以降低DC电源电路2的输出电压Vdc，因此可以减小电路的压力并且进一步可以在较短时间段内操作放电灯。结果，能够实现启动故障少且起动性可靠的高压放电灯点亮装置。

此外，无需说明，可以适当组合和采用第九到第二十五实施例的控制。

(实施例26)

图47A到47C示出了利用本发明的高压放电灯点亮装置的灯具的配置范例。图47A和47B中是将HID灯用作聚光灯的范例，图47C是将HID灯用作嵌顶灯的范例。在图中，DL为高压放电灯，附图标记81是其中安装有高压放电灯的灯体，附图标记82是电线，附图标记83是存放点亮装置电路的稳定器。

将上述高压放电灯点亮装置用作这种类型的点亮装置，可以防止启动期间的不对称放电状态持续时间，并可以使高压放电灯迅速转换到稳定点亮状态。于是，能够提供启动故障较少和起动性良好的灯具。此外，可以通过组合多个这种灯具来提供照明系统。

尽管已经相对于实施例展示和描述了本发明，但本领域的技术人员将要理解，可以做出各种变化和修改而不脱离如以下权利要求所界定的发明范围。

Claims (42)

1、一种高压放电灯点亮装置，包括：

DC电源电路；

供电电路，用于将来自所述DC电源电路的输出转换成要供应给高压放电灯的方波AC输出；

启动电路，用于向所述高压放电灯施加用于灯启动的高压输出；

控制电路，用于控制所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路；以及

半波放电检测电路，用于检测半波放电，在半波放电中，方波AC输出的两个不同极性的两个半周期的负载电压或负载电流彼此不对称，

其中，所述半波放电检测电路在从所述高压放电灯介电击穿直到所述高压放电灯的灯电压接近额定灯电压的灯启动初期检测所述半波放电，如果检测到所述两个不同极性的负载电压差或负载电流差的绝对值大于所述放电灯正常点亮期间方波AC输出两个不同极性的负载电压差或负载电流差的最大变化，则判定发生了所述半波放电，并且

其中，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，所述控制电路调节所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路中的至少一个中的每一个的输出，由此控制负载电压幅值较大的一个极性的方波半周期电压幅值和负载电压幅值较小的另一极性的方波半周期电压幅值，使其彼此接近。

2、根据权利要求1所述的灯点亮装置，其中，在所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期期间或恰在其之前，所述控制电路调节所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路中的至少一个中的每一个的输出。

3、根据权利要求2所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路调节所述启动电路的输出，使得在所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期期间施加用于所述灯启动的高压输出。

4、根据权利要求2所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路调节所述DC电源电路或所述供电电路的输出，使得仅在所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期的整个供电时间段期间，或仅在所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期的供电时间段的开始部分期间，增大所述DC电源电路或所述供电电路的输出电压幅值。

5、根据权利要求2所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路调节所述供电电路的输出，使得仅在所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期的整个供电时间段期间，或仅在所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期的供电时间段的开始部分期间，增大从所述供电电路供应的电流幅值。

6、根据权利要求2所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路调节所述供电电路的输出，从而将所述负载电压幅值较大的极性的方波半周期的供电周期设置得较长。

7、根据权利要求1所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路在所述负载电压幅值较小的极性的方波半周期期间调节所述DC电源电路或所述供电电路的输出。

8、根据权利要求7所述的灯点亮装置，其中，通过在所述负载电压幅值较小的极性的方波半周期的供电时间段期间减小来自所述DC电源电路或所述供电电路的供电电流或输出电压，控制所述高压放电灯的电弧灯管中的蒸汽压的升高，使其得到抑制。

9、根据权利要求7所述的灯点亮装置，其中，通过缩短所述负载电压幅值较小的极性的方波半周期的供电周期来控制所述高压放电灯电弧灯管中蒸汽压的升高，使其得到抑制。

10、根据权利要求7所述的灯点亮装置，其中，通过在所述负载电压幅值较小的极性的方波半周期的供电时间段期间增大来自所述供电电路的供电电流来控制所述高压放电灯的电极，使其被预热。

11、根据权利要求7所述的灯点亮装置，其中，通过延长所述负载电压幅值较小的极性的方波半周期的供电周期来控制所述高压放电灯的电极，使其被预热。

12、根据权利要求1到11中任一项所述的灯点亮装置，其中，在所述控制电路控制所述电压的绝对值时，将所述供电电路的方波AC输出频率设置成高于所述放电灯正常点亮期间的输出频率。

13、根据权利要求1到11中任一项所述的灯点亮装置，其中，基于所述高压放电灯的电气状态或点亮消逝时间来选择性调节所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路的输出。

14、一种灯具，所述灯具包括根据权利要求1到11中任一项所述的灯点亮装置。

15、一种高压放电灯点亮装置，包括：

DC电源电路；

供电电路，用于将来自所述DC电源电路的输出转换成要供应给高压放电灯的方波AC输出；

启动电路，用于向所述高压放电灯施加用于灯启动的高压输出；

控制电路，用于控制所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路；以及

半波放电检测电路，用于检测半波放电，在半波放电中，方波AC输出的两个不同极性的两个半周期的负载电压或负载电流彼此不对称，

其中，所述半波放电检测电路在从所述高压放电灯介电击穿直到所述高压放电灯的灯电压接近额定灯电压的灯启动初期检测所述半波放电，如果两个不同极性的负载电压差或负载电流差的绝对值大于所述放电灯正常点亮期间方波AC输出的两个不同极性的负载电压差或负载电流差的最大变化，则判定发生了半波放电情况，

其中，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，则所述控制电路将所述高压放电灯关闭预定时间段并然后重新启动所述灯，且其中在重新启动所述灯时，所述控制电路调节所述DC电源电路、所述供电电路和所述启动电路中的至少一个中的每一个的输出，由此控制负载电压幅值较大的一个极性的方波半周期的电压或电流幅值，使其近似等于负载电压幅值较小的另一极性的方波半周期的电压或电流幅值。

16、根据权利要求15所述的灯点亮装置，其中，如果连续检测到多次所述半波放电情况，则所述半波放电检测电路判定已发生半波放电。

17、根据权利要求15所述的灯点亮装置，其中，如果检测到的半波放电情况的累积次数等于或大于预定值，则所述半波放电检测电路判定已发生半波放电。

18、根据权利要求15所述的灯点亮装置，其中，如果在预定时间段内发生半波放电情况的比例等于或大于阈值，则所述半波放电检测电路判定已发生半波放电。

19、根据权利要求15所述的灯点亮装置，其中，所述半波放电检测电路在启动所述高压放电灯之后的预定时间开始判断所述半波放电情况。

20、根据权利要求19所述的灯点亮装置，其中，设置判断所述半波放电的预定时间，从而允许在关闭所述高压放电灯之后进行重新启动时立即启动所述高压放电灯。

21、根据权利要求15到20中任一项所述的灯点亮装置，其中，如果所述半波放电检测电路判定已发生所述半波放电，所述控制电路在将所述高压放电灯关闭所述预定时间段之前执行启动促进控制。

22、根据权利要求21所述的灯点亮装置，其中，所述启动促进控制涉及到由所述启动电路向在检测到所述半波放电时具有较大幅值的负载电压的极性施加高压。

23、根据权利要求21所述的灯点亮装置，其中，所述启动促进控制涉及到由所述启动电路向在检测到所述半波放电时具有较大幅值的负载电压的极性上叠加高频高压。

24、根据权利要求21所述的灯点亮装置，其中，所述启动促进控制涉及到由所述供电电路仅增大在检测到所述半波放电时具有较大幅值的负载电压的极性的方波半周期AC输出。

25、根据权利要求21所述的灯点亮装置，其中，所述启动促进控制涉及到在检测到所述半波放电时控制所述供电电路，使得仅针对具有较大幅值的负载电压的极性增大供电电流。

26、根据权利要求15到20中任一项所述的灯点亮装置，其中，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，则所述控制电路使所述高压放电灯熄灭预定时间段，所述预定时间段至少包括在检测到所述半波放电时负载电压幅值较小的极性的方波半周期。

27、根据权利要求26所述的灯点亮装置，其中，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，则从负载电压幅值较大的极性的方波半周期结束开始，所述控制电路在一个方波半周期上停止向所述高压放电灯供电。

28、根据权利要求26所述的灯点亮装置，其中，如果所述半波放电检测电路检测到所述半波放电，则所述控制电路在两个方波半周期期间停止向所述高压放电灯供电。

29、根据权利要求15到20中任一项所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路在重新启动灯时执行半波改善控制，在检测到所述半波放电时具有较大幅值负载电压的极性的方波半周期期间或恰在此之前执行所述半波改善控制。

30、根据权利要求29所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制重新启动涉及到由所述启动电路仅向在检测到所述半波放电时具有较大幅值的负载电压的极性施加用于灯启动的高压输出。

31、根据权利要求29所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及设置若干操作时间段，每个操作时间段包括施加用于灯启动的高压输出的时间段和在检测到所述半波放电时具有较大幅值负载电压的极性的方波半周期期间供电的时间段。

32、根据权利要求29所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及由所述供电电路仅增大在检测到半波放电达预定时间段时具有较大幅值负载电压的极性的方波半周期的长度。

33、根据权利要求29所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及在预定时间段上控制所述供电电路，以便仅针对在检测到半波放电时具有较大幅值负载电压的极性增大供电电流。

34、根据权利要求29所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及在预定时间段上控制所述供电电路的输出电压，以便仅针对在检测到半波放电时具有较大幅值负载电压的极性使输出电压得到增大。

35、根据权利要求34所述的灯点亮装置，其中，提高所述DC电源电路的DC输出电压以提高所述供电电路的输出电压。

36、根据权利要求15到20中任一项所述的灯点亮装置，其中，所述控制电路在重新启动灯时执行半波改善控制，在检测到所述半波放电时具有较小幅值负载电压的极性的方波半周期期间执行所述半波改善控制。

37、根据权利要求36所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及在预定时间段上控制所述供电电路，以便仅减小在检测到所述半波放电时具有较小幅值负载电压的极性的方波半周期。

38、根据权利要求36所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及在预定时间段上控制所述供电电路，以便仅针对在检测到所述半波放电时具有较小幅值负载电压的极性来减小供电电流。

39、根据权利要求36所述的灯点亮装置，其中，所述半波改善控制涉及在预定时间段上控制所述供电电路的输出电压，以便仅针对在检测到所述半波放电时具有较小幅值负载电压的极性使所述输出电压得到减小。

40、根据权利要求39所述的灯点亮装置，其中，降低所述DC电源电路的DC输出电压以降低所述供电电路的输出电压。

41、根据权利要求29所述的灯点亮装置，其中，在进行所述半波改善控制时，在预定时间段上控制所述供电电路的方波AC输出频率，使其高于检测所述半波放电期间的频率。

42、一种灯具，所述灯具包括根据权利要求15到20中任一项所述的灯点亮装置。

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