CN101742792A - 放电灯点灯装置以及使用该装置的照明器具及投影机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化的放电灯点灯装置、以及使用它的照明器具及投影机。放电灯点灯装置具备对放电灯施加矩形波电压的极性反转电路、对放电灯施加启动用输出电压的共振电路(2)、输出电压检测用的电压检测电路(3)、和基于电压检测电路的检测结果设定矩形波电压的频率以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压的控制电路(4)。共振电路由插入在极性反转电路的第1输出端(P1)与放电灯之间的自耦变压器形成的共振电感器(T20)和插入在共振电感器的中间抽头与极性反转电路的第2输出端(P2)之间的共振电容器构成。电压检测电路基于共振电容器(C20)的电位检测输出电压。

Description

放电灯点灯装置以及使用该装置的照明器具及投影机
技术领域
本发明涉及放电灯点灯装置以及使用该放电灯点灯装置的照明器具及投影机。
背景技术
以往，提出了使金属卤化物灯及高压水银灯等的高压放电灯(也称作高亮度放电灯、HID灯)点灯的放电灯点灯装置(高压放电灯点灯装置)(例如参照特许文献1)。
这样的放电灯点灯装置如图9所示，具备对放电灯La施加极性以规定的频率反转的矩形波电压的(施加在放电灯La的两电极间的)点灯电路100、对放电灯La施加对应于该点灯电路100的矩形波电压的频率的输出电压的(施加在放电灯La的两电极间的)共振电路200、检测该共振电路200的输出电压的电压检测电路300、和控制电路400。
点灯电路100主要具有PFC电路110、向下变换器电路110、和极性反转电路112。
PFC电路110是基于从交流电源AC得到的电力输出直流电压的电路，具备滤波器110a、整流器110b、和向上变换器电路110c。滤波器110a由两个电容器(电容)C100、C101、和扼流线圈(普通模式扼流线圈)LF构成。此外，向上变换器电路110c用来将整流器110b的输出电压升压，由电感器L100、二极管D100、开关Q100、电阻器R100、电容器C102、C103等构成。这样的向上变换器电路110c的开关Q100受升压控制部113控制。
向下变换器电路111用来将向上变换器电路110c的输出电压降压，由开关Q101、二极管D101、电感器L101等构成。这样的向下变换器电路111的开关Q101受降压控制部114控制。此外，点灯电路100具备放电灯La的灯电流检测用的电阻器R101、向下变换器电路111的输出电压平滑用的电容器C104、向下变换器电路111的输出电压检测用的电阻器R102、R103。
极性反转电路112是用来对放电灯La施加(对放电灯La的两电极间施加)极性以规定的频率反转的矩形波电压的电路。极性反转电路112是由4个开关Q102～Q105构成的全桥电路。在极性反转电路112中，开关Q102与开关Q103的连接点是第1输出端，开关Q104与开关Q105的连接点是第2输出端。将放电灯La插入到上述输出端之间。
共振电路200通过由线圈形成的共振电感器L200、和共振电容器C200构成。共振电感器L200插入在极性反转电路112的一个输出端与放电灯La的一个电极之间。共振电容器C200与放电灯La并联连接。共振电路200的共振频率由共振电感器L200的电感和共振电容器C200的电容决定。该共振电路200的输出电压等于其共振电压，由上述共振频率和点灯电路100的矩形波电压的频率及振幅决定。
电压检测电路300使用电容器C300～C304、电阻器R301～R304、和二极管D300、D301构成。该电压检测电路300检测共振电感器L200与共振电容器C200的连接点的电位。
控制电路400主要进行极性反转电路112的各开关Q102～Q105的导通/断开控制。
这里，为了使放电灯La点灯，需要对放电灯La施加比启动电压高的电压而引起绝缘破坏。
因此，控制电路400作为动作模式而具备用来启动放电灯La的启动模式。在启动模式中，控制电路400基于电压检测电路300的检测结果，设定点灯电路100的矩形波电压的频率，以使共振电路200的输出电压超过放电灯La的启动电压。
专利文献1：日本特表2005-507554号公报
然而，上述那样的高压放电灯的启动电压一般很高，例如在启动模式中也有需要施加3000V那样的电压的情况。因此，需要设计电压检测电路300以使其为高耐压、即能够承受高电压。具体而言，可以考虑增多电压检测电路300的电路部件的部件件数而使对各个部件施加的电压变低、或在电压检测电路300的电路部件中使用高耐压的部件等。
这里，在如前者那样增多部件件数的情况下，当然电压检测电路300的电路规模变大。此外，在如后者那样使用高耐压的部件的情况下，也因为一般高耐压的部件与低耐压的部件相比尺寸较大，所以电压检测电路300的电路规模还是变大。
因此，在以往的放电灯点灯装置中，电压检测电路300不免大型化，结果有放电灯点灯装置整体也大型化的问题。
此外，如图9所示，在共振电路200仅具有单一的共振电感器L200的情况下，共振电路200能够输出的输出电压由向下变换器电路111的输出电压决定。因此，为了对放电灯La施加最佳的电压，需要使向下变换器电路111的输出电压变高。但是，如果使向下变换器电路111的输出电压变高，则产生了需要在极性反转电路112的开关Q102～Q105中使用高耐压的开关元件的需要，并且还产生损耗增大的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述问题点而做出的，其目的是提供一种能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化的放电灯点灯装置、以及使用它的照明器具及投影机。
在第一发明中，其特征在于，具备对放电灯施加极性以规定的频率反转的矩形波电压的点灯电路、对放电灯施加对应于该点灯电路的矩形波电压的频率的输出电压的共振电路、检测该共振电路的输出电压的电压检测电路、和在放电灯的启动时基于电压检测电路的检测结果设定上述矩形波电压的频率以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压的控制电路；点灯电路具有将从直流电源得到的直流电压变换为上述矩形波电压而对插入在一对输出端间的放电灯施加的极性反转电路；共振电路通过由自耦变压器形成的共振电感器和共振电容器构成，共振电感器插入在极性反转电路的一个输出端与放电灯之间，共振电容器插入在共振电感器的中间抽头与极性反转电路的另一个输出端之间；电压检测电路基于共振电容器的电位检测输出电压。
根据该发明，使用自耦变压器作为构成共振电路的共振电感器，在该共振电感器的中间抽头上连接着共振电容器。因此，在共振电感器的两端间，产生将分路绕线(连接在极性反转电路的一个输出端上的共振电感器的端部与中间抽头之间的绕线)的两端间电压对应于分路绕线与串联绕线(连接在放电灯上的共振电感器的端部与中间抽头之间的绕线)的圈数比进行了升压的电压。因而，共振电容器的两端间电压变得比实际对放电灯施加的输出电压低。由此，能够在维持输出电压的同时使由电压检测电路检测的电位变低，不需要使用高耐压的部件作为构成电压检测电路的电气部件、或增加电气部件的数量等。结果，能够提高放电灯的启动性。由此，能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化。此外，如上所述，由于能够将通过由自耦变压器构成的共振电感器进行了升压的电压施加给放电灯，所以可以不提高输入到极性反转电路中的直流电压。因此，在极性反转电路中可以不使用高耐压的电路部件，还能够防止损耗的增大。
在第二发明中，其特征在于，具备对放电灯施加极性以规定的频率反转的矩形波电压的点灯电路、对放电灯施加对应于该点灯电路的矩形波电压的频率的输出电压的共振电路、检测该共振电路的输出电压的电压检测电路、和在放电灯的启动时基于电压检测电路的检测结果设定上述矩形波电压的频率以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压的控制电路；点灯电路具有极性反转电路、降压电感器和降压电容器，极性反转电路将从直流电源得到的直流电压变换为上述矩形波电压而对插入在一对输出端间的放电灯施加，降压电感器插入在极性反转电路的一个输出端与放电灯之间，降压电容器插入在降压电感器与放电灯的连接点和极性反转电路的另一个输出端之间；共振电路具有由自耦变压器形成的共振电感器、和共振电容器，共振电感器插入在极性反转电路的另一个输出端与放电灯之间，共振电容器插入在共振电感器的中间抽头与直流电源的正极或负极之间；电压检测电路基于共振电容器的电位检测共振电路的输出电压。
根据该发明，使用自耦变压器作为构成共振电路的共振电感器，在该共振电感器的中间抽头上连接着共振电容器。因此，在共振电感器的两端间，产生将分路绕线(连接在极性反转电路的一个输出端上的共振电感器的端部与中间抽头之间的绕线)的两端间电压对应于分路绕线与串联绕线(连接在放电灯上的共振电感器的端部与中间抽头之间的绕线)的圈数比进行了升压的电压。因而，共振电容器的两端间电压变得比实际对放电灯施加的输出电压低。由此，能够在维持输出电压的同时使由电压检测电路检测的电位变低，不需要使用高耐压的部件作为构成电压检测电路的电气部件、或增加电气部件的数量等。结果，能够提高放电灯的启动性。由此，能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化。此外，不需要与极性反转电路另外地设置降压斩波电路等，所以能够使电路规模变小，能够实现进一步的小型化及低成本化。此外，如上所述，由于能够将通过由自耦变压器构成的共振电感器进行了升压的电压施加给放电灯，所以可以不提高输入到极性反转电路中的直流电压。因此，在极性反转电路中可以不使用高耐压的电路部件，还能够防止损耗的增大。
在第三发明中，其特征在于，具备对放电灯施加极性以规定的频率反转的矩形波电压的点灯电路、对放电灯施加对应于该点灯电路的矩形波电压的频率的输出电压的共振电路、检测该共振电路的输出电压的电压检测电路、和在放电灯的启动时基于电压检测电路的检测结果设定上述矩形波电压的频率以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压的控制电路；点灯电路具有极性反转电路、降压电感器、第1降压电容器和第2降压电容器，极性反转电路将从直流电源得到的直流电压变换为上述矩形波电压而对插入在一对输出端间的放电灯施加，降压电感器插入在极性反转电路的一个输出端与放电灯之间，第1降压电容器插入在降压电感器与放电灯的连接点和直流电源的正极之间，第2降压电容器插入在上述连接点和直流电源的负极之间；共振电路具有由自耦变压器形成的共振电感器、和共振电容器，共振电感器插入在极性反转电路的另一个输出端与放电灯之间，共振电容器插入在共振电感器的中间抽头与上述连接点之间；电压检测电路基于共振电容器的电位检测共振电路的输出电压。
根据该发明，使用自耦变压器作为构成共振电路的共振电感器，在该共振电感器的中间抽头上连接着共振电容器。因此，在共振电感器的两端间，产生将分路绕线(连接在极性反转电路的一个输出端上的共振电感器的端部与中间抽头之间的绕线)的两端间电压对应于分路绕线与串联绕线(连接在放电灯上的共振电感器的端部与中间抽头之间的绕线)的圈数比进行了升压的电压。因而，共振电容器的两端间电压变得比实际对放电灯施加的输出电压低。由此，能够在维持输出电压的同时使由电压检测电路检测的电位变低，不再需要使用高耐压的部件作为构成电压检测电路的电气部件、或增加电气部件的数量等。结果，能够提高放电灯的启动性。由此，能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化。此外，不再需要与极性反转电路另外地设置降压斩波电路等，所以能够使电路规模变小，能够实现进一步的小型化及低成本化。此外，如上所述，由于能够将通过由自耦变压器构成的共振电感器进行了升压的电压施加给放电灯，所以可以不提高输入到极性反转电路中的直流电压。因此，在极性反转电路中可以不使用高耐压的电路部件，还能够防止损耗的增大。
在第四发明中，如第一至第三发明中任一项所述的发明，其特征在于，上述控制电路在上述放电灯的启动时在规定的频率范围内使上述矩形波电压的频率变化，以使上述矩形波电压的频率接近目标频率；上述目标频率是上述共振电路的共振频率的奇数分之一的频率。
根据该发明，能够利用与共振电路的共振频率附近的共振曲线大致同样的曲线，能够确保对放电灯施加的电压。进而，由于能够使共振电路的共振电感器的电感值变小，所以能够实现小型化及低成本化。
在第五发明中，如第一至第四发明中任一项所述的发明，其特征在于，上述共振电容器由多个电容器的串联电路构成；上述电压检测电路基于多个电容器中的某一个的电位检测上述输出电压。
根据该发明，与共振电容器由单一的电容器构成的情况相比，能够使由电压检测电路检测的电位进一步降低。因此，能够采用更低耐压的电路作为电压检测电路。由此，能够实现进一步的小型化及低成本化。
在第六发明中，其特征在于，具备第一至第五发明中任一项所述的放电灯点灯装置、和安装着通过该放电灯点灯装置点灯的放电灯的器具主体。
根据该发明，能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化。
在第七发明中，其特征在于，具备第一至第五发明中任一项所述的放电灯点灯装置、和安装着通过该放电灯点灯装置点灯的放电灯的投影机主体。
根据本发明，能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化。
本发明起到能够在确保放电灯的启动性的同时实现小型化及低成本化的效果。
附图说明
图1是实施方式1的放电灯点灯装置的电路结构图。
图2是上述放电灯点灯装置的启动时的动作说明用的波形图。
图3是上述放电灯点灯装置的另一例的电路结构图。
图4是实施方式2的放电灯点灯装置的电路结构图。
图5是上述放电灯点灯装置的动作说明用的波形图。
图6是上述放电灯点灯装置的另一例的电路结构图。
图7是实施方式3的放电灯点灯装置的电路结构图。
图8是实施方式4的放电灯点灯装置的电路结构图。
图9是以往的放电灯点灯装置的电路结构图。
符号说明
1点灯电路
2共振电路
3电压检测电路
4控制电路
12极性反转电路
La放电灯
nc中间抽头
P1第1输出端
P2第2输出端
T20共振电感器
C17降压电容器
C18第1降压电容器
C19第2降压电容器
C20共振电容器
L12降压电感器
具体实施方式
(实施方式1)
本实施方式的放电灯点灯装置是使金属卤化物灯或高压水银灯等高压放电灯(也称作高亮度放电灯、HID灯)点灯的高压放电灯点灯装置。
本实施方式的放电灯点灯装置基于从交流电源AC得到的电力，使作为高压放电灯的放电灯La点灯，如图1所示，具备点灯电路1、共振电路2、电压检测电路3和控制电路4。另外，在本实施方式中，作为交流电源AC，假设为频率60Hz、有效值(额定值)100V的商用交流电源。
点灯电路1主要具有PFC(power factor correction)电路(功率因数改善电路)10、向下变换器电路11、和极性反转电路(逆变电路)12。
PFC电路10是基于从交流电源AC得到的电力输出直流电压的电路。PFC电路10具备滤波器10a、整流器10b和向上变换器电路10c。滤波器10a由两个电容器(电容)C10、C11和扼流线圈(普通模式扼流线圈)CL构成。整流器10b由对交流电源AC输出的交流电流进行全波整流的二极管桥等构成。
向上变换器电路10c以升压斩波电路为主构成要素，为了将整流器10b的输出电压升压而使用。在本实施方式中，向上变换器电路10c使用电感器L10、二极管D10、开关Q10、电阻器R10和电容器C12、C13构成。这里，电容器C12是插入在整流器10b的输出端子间的平滑用的电容器。电感器L10的一端连接在整流器10b的高电位侧输出端子上，另一端连接在二极管D10的阳极上。开关Q10是MOSFET等半导体开关元件，插入在电感器L10的另一端与整流器10b的低电位侧的输出端子之间。电阻器R10是电流检测用的电阻器，插入在开关Q10与整流器10b的低电位侧的输出端子之间。电容器C13是向上变换器电路10c的输出电压平滑用的电容器，插入在二极管D10的阴极与基准电位点(地)之间。
向下变换器电路11包括降压斩波电路，为了将向上变换器电路10c的输出电压降压而使用。在本实施方式中，向下变换器电路11由开关Q11、二极管D11、和电感器L11构成。开关Q11是MOSFET等的半导体开关元件，插入在电容器C13的高电位侧的端子与电感器L11之间。二极管D11的阴极连接在开关Q11与电感器L11之间，阳极经由电阻器R11接地。这里，电阻器R11是灯电流检测用的电阻器。此外，在电感器L11与二极管D11的串联电路上，并联连接着电容器C14。电容器C14是使向下变换器电路11的输出电压平滑化的平滑电容器。此外，在电容器C14上，并联连接着电阻器R12、R13的串联电路。该串联电路是用来检测向下变换器电路11的输出电压的分压电路。
另外，点灯电路1具备控制向上变换器电路10b的开关Q10的升压控制部13。升压控制部13例如以逻辑电路、或微型计算机为主构成要素。升压控制部13参照由电阻器R10检测到的电流值，执行开关Q10的导通/断开控制，以使电容器C13的两端子间电压(即向上变换器电路10b的输出电压)成为规定电压。另外，开关Q10的控制例如通过从升压控制部13对开关Q10施加PWM信号来进行。
此外，点灯电路1具备控制向下变换器电路10b的开关Q11的降压控制部14。降压控制部14例如以逻辑电路、或微型计算机等为主构成要素。降压控制部14参照由电阻R12、R13检测到的电压值，执行开关Q11的导通/断开控制，以使电容器C14的两端子间电压(即向下变换器电路11的输出电压)成为规定电压。另外，开关Q11的控制例如通过从降压控制部14对开关Q11施加PWM信号来进行。
极性反转电路12是用来对放电灯La施加(对放电灯La的两电极间施加)极性以规定的频率反转的矩形波电压的电路。极性反转电路12由4个开关Q12～Q15构成。更详细地讲，极性反转电路12是具有分别连接在电容器C14上的由开关Q12、Q13构成的串联电路及由开关Q14、Q15构成的串联电路的全桥电路。在极性反转电路12中，开关Q12与开关Q13的连接点是第1输出端P1，开关Q14与开关Q15的连接点是第2输出端P2，将放电灯La插入在这些输出端P1、P2间。另外，开关Q12～Q15是MOSFET等的半导体开关元件。
上述点灯电路1的PFC电路10、向下变换器电路11、升压控制部13及降压控制部14与交流电源AC一起构成直流电源。由此，极性反转电路12将从上述直流电源得到的直流电压(即向下变换器电路11的输出电压)变换为上述矩形波电压，施加在插入于一对输出端P1、P2间的放电灯La的两电极间。
共振电路2是对放电灯La施加对应于点灯电路1的矩形波电压的频率的输出电压的电路，由共振电感器T20和共振电容器C20构成。共振电感器T20插入在极性反转电路12的第1输出端P1与放电灯La的一个电极之间。在本实施方式的共振电路2中，共振电感器T20是所谓的自耦变压器，1次绕线n1和2次绕线n2串联地连接。此外，从1次绕线n1与2次绕线n2之间引出有中间抽头(抽头)nc。在本实施方式中，1次绕线n1是连接在极性反转电路12的第1输出端P1上的共振电感器T20的端部与中间抽头nc之间的绕线，被用作分路绕线。此外，2次绕线n2是连接在放电灯La上的共振电感器T20的端部与中间抽头nc之间的绕线，被用作串联绕线。共振电容器C20插入在共振电感器T20的中间抽头nc与极性反转电路12的第2输出端P2之间。
在本实施方式的共振电路2中，由共振电感器T20的1次绕线n1和共振电容器C20构成LC串联共振电路。该LC串联共振电路的共振频率由共振电感器T20的1次绕线n1的电感、和共振电容器C20的电容决定。此外，上述LC串联共振电路的共振电压由上述LC串联共振电路的共振频率和点灯电路1的矩形波电压的频率及振幅决定。
该共振电路2的输出电压是与共振电感器T20的两端间电压相等的电压。共振电感器T20的两端间电压等于将上述LC串联共振电路的共振电压对应于1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比(即分路绕线与串联绕线的圈数比)进行了升压的电压。例如，如果上述圈数比是1∶1，则对放电灯La施加与共振电容器C20的两端间电压的2倍的电压相等的输出电压。
电压检测电路3用来检测共振电路2的输出电压。电压检测电路3使用电容器C30～C32、电阻器R30～R34、二极管D30、D31和开关Q30构成。在该电压检测电路3中，电容器C30的一端连接在共振电感器T20的中间抽头nc上。电容器C30的另一端经由电容器C31连接在电容器C14的低电位侧端子上。此外，在电容器C30的另一端上，连接着二极管D30的阴极、和二极管D31的阳极。二极管D30的阳极连接在电容器C14的低电位侧端子上。将电阻器R30～R33依次串联连接而构成分压电路。该分压电路插入在二极管D31的阴极与地之间。在上述分压电路的电阻器R33上，并联连接着电容器C32，还并联连接着电阻器R34与开关Q30的串联电路。
上述电压检测电路3对控制电路4输出由上述分压电路将等于共振电容器C20的电位的绝对值的电压分压而得到的电压(在本实施方式中是电阻器R33的两端间电压)作为检测电压。这里，开关Q30用来改变上述分压电路的分压比，由双极晶体管等的半导体开关元件构成。这样的开关Q30被控制电路4导通/断开控制。
根据这样的电压检测电路3，通过适当设定分压比，即使在共振电容器C20的电位较高的情况下，也能够将检测电压设定为能够由控制电路4检测的水平。例如，即使在共振电容器C20的电位是1500V的情况下，也能够设定分压比以使检测电压为5V。
控制电路4进行极性反转电路12的各开关Q12～Q15的导通/断开控制。另外，控制电路4例如以微型计算机等为主构成要素。此外，各开关元件Q12～Q15的控制通过从控制电路14对开关元件Q12～Q15施加PWM信号来进行。
这里，高压放电灯具有以下特性，即：在引起绝缘破坏之后，经过辉光放电开始电弧放电，然后在发光管内的温度均匀化而变为稳定的状态的时刻，点灯电压成为大致一定。因而，为了使高压放电灯点灯而需要产生绝缘破坏。
因此，控制电路4具有启动模式和点灯模式两种动作模式。
在点灯模式中，控制电路4控制各开关Q12～Q15，以使开关Q12、Q15为导通、开关Q13、Q14为断开的状态(第1状态)和开关Q12、Q15为断开、开关Q13、Q14为导通的状态(第2状态)交替地切换。由此，对极性反转电路12的输出端P1、P2间施加矩形波电压。这里，该矩形波电压的频率由第1状态和第2状态切换的时间决定。在该点灯模式中，矩形波电压的频率例如设定为100Hz左右。
另一方面，在启动模式中，控制电路4基于电压检测电路3的检测结果，设定点灯电路1的矩形波电压的频率，以使共振电路2的输出电压超过放电灯La的启动电压。这里，控制电路4在规定的频率范围内使矩形波电压的频率变化，以使矩形波电压的频率接近目标频率。在本实施方式中，控制电路4在使矩形波电压的频率从高频率侧向低频率侧变化，在共振电路2的输出电压成为超过放电灯La的启动电压的规定电压时，将矩形波电压的频率固定。在此情况下，上述目标频率是共振电路2的共振频率(上述LC串联共振电路)的共振频率。
以下，参照图2(a)～(d)说明启动模式时的控制电路4的动作。另外，以下设共振电路2的上述LC串联共振电路的共振频率是100kHz、上述规定电压是3000V、共振电感器T20的1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比为1∶1、电压检测电路3的检测电压相对于共振电容器C20的两端间电压的大小是1/300而进行说明。此外，在图2中，(a)表示共振电路2的输出电压的时间变化的包络线，(b)表示共振电容器C20的两端间电压的时间变化的包络线，(c)表示矩形波电压的频率的时间变化，(d)表示电压检测电路3的检测电压的时间变化。
在该例中，使矩形波电压的频率变化的范围基于上述LC串联共振电路的共振频率决定。在本实施方式中，将矩形波电压的最大频率设定为120kHz，将最小频率设定为95kHz。此外，共振电路2的共振电感器T20的1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比是1∶1。因此，在共振电容器C20的两端间电压成为1500V时，共振电路2的输出电压成为3000V。并且，在共振电容器C20的两端间电压是1500V时，电压检测电路3的检测电压是5V。由此，在控制电路4中，采用5V作为是否将矩形波电压的频率固定的阈值。
因而，在启动模式中，控制电路4首先将矩形波电压的频率设定为120kHz(时刻t1)。然后，控制电路4使矩形波电压的频率降低。随之，上述LC串联共振电路的共振电压及共振电路2的输出电压上升，并且电压检测电路3的检测电压也上升。
并且，如果电压检测电路3的检测电压成为5V(时刻t2)，则控制电路4将矩形波电压的频率固定(在图2(c)中固定为105kHz)。由此，共振电路2的输出电压被维持为3000V。然后，在时刻t3、t4、t5、t5、t6…重复同样的动作。并且，在放电灯La点灯后，控制电路4从启动模式转移为点灯模式。另外，放电灯La是否点灯的判断例如可以利用由电阻器R11检测到的放电灯La的灯电流进行。这样的技术点是以往公知的事项，所以省略说明。
如上所述，在本实施方式的放电灯点灯装置中，作为构成共振电路2的共振电感器T20而使用自耦变压器，将共振电容器C20连接在该共振电感器T20的中间抽头nc上。因此，在共振电感器T20的两端间，产生将作为分路绕线(连接在极性反转电路12的第1输出端P1上的共振电感器T20的一端部与中间抽头nc之间的绕线)的1次绕线n1两端间的电压对应于1次绕线n1与作为串联绕线(连接在放电灯La上的共振电感器T20的另一端部与中间抽头nc之间的绕线)的2次绕线n2的圈数比进行了升压的电压。即，通过调节共振电感器T20的1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比，能够设定共振电路2的输出电压。
因而，根据本实施方式的放电灯点灯装置，共振电容器C20的两端间的电压变得比实际对放电灯La施加的共振电路2的输出电压低。由此，能够在维持共振电路2的输出电压的同时使由电压检测电路3检测到的电位变低。因此，不再需要使用高耐压的部件作为构成电压检测电路3的电气部件、或增加电气部件的数量。由此，能够提高放电灯La的启动性。因而，能够在确保放电灯La的启动性的同时实现小型化及低成本化。特别是，自耦变压器与绝缘型变压器相比具有容易小型化的优点。
此外，如上所述，能够对放电灯La施加通过由自耦变压器构成的共振电感器T20进行了升压的电压，所以可以不提高输入到极性反转电路12中的直流电压(向下变换器电路11的输出电压)。因此，可以在极性反转电路12中不使用高耐压的电路部件，例如可以在开关Q12～Q15中不使用高耐压的开关元件，此外还能够防止损耗的增大。
另外，在上述例子中，例示了共振电感器C20的1次绕线n1与2次绕线n2的绕线比是1∶1的情况，但并不意味着限定于此。
另外，如上所述，控制电路4在规定的频率范围内使矩形波电压的频率变化，以使矩形波电压的频率接近于目标频率。这里，在上述例子中，将上述目标频率设定为共振电路2的共振频率。但是，该目标频率也可以是共振电路2的共振频率的奇数分之一的频率。例如，在共振电路2的共振频率是300kHz的情况下，可以将作为其三分之一的100kHz设为上述目标频率。在此情况下，例如与上述例子同样，可以将矩形波电压的最大频率设定为120kHz，将最小频率设定为95kHz。
如果这样，则能够利用与共振电路2的共振频率附近的共振曲线大致同样的曲线。因此，能够在降低矩形波电压的频率的同时确保对放电灯La施加的电压(共振电路2的输出电压)。进而，由于能够使共振电路2的共振电感器T20的电感值变小，所以能够实现小型化及低成本化。另外，上述目标频率并不限于共振电路2的共振频率的三分之一，只要是五分之一、七分之一等的奇数分之一就可以，此外也可以是与奇数分之一的值接近的值。
另外，在图1所示的例子中，极性反转电路12是全桥电路(全桥形的变换器电路)，但也可以是图3所示那样的、半桥电路(半桥形的变换器电路)。另外，在图3中，为了附图的简化，将交流电源AC及PFC电路10图示为直流电源DC。此外，在图3所示的放电灯点灯装置中，只有极性反转电路12与图1所示的装置不同，所以对于同样的部分赋予相同的标号而省略说明。
图3所示的极性反转电路12由开关Q12、Q13和电容器C15、C16构成。在该极性反转电路12中，由开关Q12、Q13构成的串联电路、和由电容器C15、C16构成的串联电路分别并联连接在电容器C14上。如果是图3所示的放电灯点灯装置，也能够发挥与图1所示的放电灯点灯装置同样的效果。
以上所述的本实施方式的放电灯点灯装置能够在嵌顶灯、或射灯等照明器具中使用。这样的照明器具(未图示)具备本实施方式的放电灯点灯装置、和安装着通过该放电灯点灯装置点灯的放电灯La的器具主体(未图示)。根据这样的照明器具，能够在确保放电灯La的启动性的同时实现小型化及低成本化。此外，本实施方式的放电灯点灯装置也能够在投影机中使用。这样的投影机(未图示)具备本实施方式的放电灯点灯装置、和安装着通过该放电灯点灯装置点灯的放电灯La的投影机主体(未图示)。根据这样的投影机，能够在确保放电灯La的启动性的同时实现小型化及低成本化。当然，后述的实施方式2～4的放电灯点灯装置也同样能够在照明器具及投影机中使用。
(实施方式2)
在本实施方式的放电灯点灯装置中，如图4所示，主要是点灯电路1和控制电路4与实施方式1不同。另外，关于本实施方式的其他结构与实施方式1同样，所以对于同样的部分赋予相同的标号而省略说明。
本实施方式的点灯电路1代替向下变换器电路11(参照图1)而具有降压电感器L12和降压电容器C17，在这一点与实施方式1不同。另外，本实施方式的点灯电路1与实施方式1同样，具有PFC电路10和极性反转电路12。但是，在图4中，为了附图的简化，将交流电源AC及PFC电路10图示为直流电源DC。
极性反转电路12与实施方式1同样，由4个开关Q12～Q15构成。这里，降压电感器L12插入在极性反转电路12的输出端P2与放电灯La的电极(电连接在输出端P2上的电极)之间。此外，降压电容器C17插入在降压电感器L12与放电灯La的连接点、和极性反转电路12的输出端P1之间。
即，在本实施方式的点灯电路1中，由开关Q12～Q15、降压电感器L12和降压电容器C17构成降压斩波电路。
本实施方式的共振电路2与实施方式1同样，具有由自耦变压器构成的共振电感器T20和共振电容器C20。共振电感器T20插入在极性反转电路12的输出端P1与放电灯La的电极(电连接在输出端P1上的电极)之间。共振电容器C20插入在共振电感器T20的中间抽头nc与直流电源DC的负极之间。另外，电压检测电路3的电容器C30的一端与实施方式1同样连接在共振电感器T20的中间抽头nc上。
本实施方式的控制电路4与实施方式1同样，作为动作模式而具备启动模式和点灯模式。但是在本实施方式的控制电路4中，点灯模式中的开关Q12～Q15的控制内容与实施方式1不同。另外，启动模式中的开关Q12～Q15的控制内容与实施方式1是同样的。
以下，参照图5对本实施方式中的控制电路4的动作进行说明。在图5中，(a)表示施加在放电灯La的两电极间的电压(灯电压)的时间变化，(b)表示放电灯La的灯电流的时间变化。此外，在图5中，(c)～图5(f)分别表示开关Q12～Q15各自的导通/断开的时间变化。
本实施方式的控制电路4在点灯模式中，交替地进行在使开关Q12导通、开关Q13、Q14断开的状态下以规定频率导通/断开开关Q15的控制(第1控制)、和在使开关Q14导通、开关Q12、Q15断开的状态下以规定频率导通/断开开关Q13的控制(第2控制)。由此，对放电灯La的两电极间施加矩形波电压。另外，上述规定频率是比矩形波电压的频率高的频率。例如，在矩形波电压的频率是几百Hz时，上述规定频率设定为几百Hz～几十kHz。
在本实施方式的点灯电路1中，如上所述，具备降压电感器L12和降压电容器C17。因此，在上述第1控制中，由开关Q15、降压电感器L12和降压电容器C17构成降压斩波电路。此时的矩形波电压的电压值对应于开关Q15的导通/断开的频率而增减。另一方面，在上述第2控制中，由开关Q13、降压电感器L12和降压电容器C17构成降压斩波电路。此时的矩形波电压的电压值对应于开关Q13的导通/断开的频率而增减。
即，在本实施方式的点灯电路1中，将极性反转电路12的一部分(开关Q13、Q15)兼用作降压斩波电路。
因而，根据本实施方式的放电灯点灯装置，除了与实施方式1同样的效果以外，由于不再需要与极性反转电路12另外地设置降压斩波电路(向下变换器电路11)等，所以能够使电路规模变小，能够实现进一步的小型化及低成本化。另外，在图4中，共振电容器C20插入在共振电感器T20的中间抽头nc与直流电源DC的负极之间。但是，也可以构成为，共振电容器C20插入在共振电感器T20的中间抽头nc与直流电源DC的正极之间。
另外，图6表示本实施方式的其他放电灯点灯装置。图6所示的点灯电路1代替向下变换器电路11而具有降压电感器L13、第1降压电容器C18和第2降压电容器C19，在这一点与实施方式1不同。另外，图6所示的点灯电路1与实施方式1同样，具有PFC电路10和极性反转电路12。但是，在图9中，为了附图的简化，将交流电压AC及PFC电路10图示为直流电源DC。
极性反转电路12与实施方式1同样，由4个开关Q12～Q15构成。这里，降压电感器L13插入在极性反转电路12的输出端P2与放电灯La的电极(电连接在输出端P2上的电极)之间。此外，第1降压电容器C18插入在降压电感器L13与放电灯La的连接点、和直流电源DC的正极之间，第2降压电容器C19插入在上述连接点(降压电感器L13与放电灯La的连接点)和直流电源DC的负极之间。
即，在本实施方式的点灯电路1中，由开关Q12～Q15、降压电感器L13、和第1及第2降压电容器C18、C19构成降压斩波电路。
并且，在图6所示的放电灯点灯装置中，也构成为，控制电路4在点灯模式中交替地进行上述第1控制和上述第2控制。
在图6所示的点灯电路1中，如上所述，具备降压电感器L13、和第1及第2降压电容器C18、C19。因此，上述第1控制时的矩形波电压的电压值对应于开关Q15的导通/断开的频率而增减。另一方面，上述第2控制时的矩形波电压的电压值对应于开关Q13的导通/断开的频率而增减。即，在图6所示的点灯电路1中，也与图4所示的结构同样，将极性反转电路12的一部分(开关Q13、Q15)兼用作降压斩波电路。
因此，根据图6所示的放电灯点灯装置，除了与实施方式1同样的效果以外，由于不再需要与极性反转电路12另外地设置降压斩波电路(向下变换器电路11)等，所以能够使电路规模变小，能够实现进一步的小型化及低成本化。
(实施方式3)
在本实施方式的放电灯点灯装置中，如图7所示，主要是共振电路2与实施方式1不同。另外，关于本实施方式的其他结构与实施方式1同样，所以对于同样的部分赋予相同的标号而省略说明。
本实施方式的共振电路2与实施方式1同样，由共振电感器T20和共振电容器C20构成。但是，本实施方式的共振电容器C20是多个(在图示例中是两个)电容器C21、C22的串联电路。
并且，在本实施方式中，电压检测电路3的电容器C30的一端不是连接在中间抽头nc上，而是连接在电容器C21与电容器C22之间。由此，在本实施方式的电压检测电路3中，检测电容器C21与电容器C22之间的电位作为共振电容器C20的电位。即，电压检测电路3基于多个电容器C21、C22中的任一个的电位，检测共振电路2的输出电压。
这里，电容器C21、C22间的电位由共振电容器C20的两端间电压和各电容器C21、C22的静电电容决定。例如，在共振电感器T20的1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比是1∶1的情况下，当共振电路2的输出电压是3000V时，共振电容器C20的两端间电压为1500V。此时，如果电容器C21与电容器C22的静电电容的比是1∶1，则各电容器C21、C22的两端间电压分别为750V。因此，能够使由电压检测电路3检测的电位成为相当于共振电路2的输出电压的1/4的电位。
如上所述，根据本实施方式的放电灯点灯装置，与共振电容器C20由单一的电容器构成的情况(实施方式1所示的情况)相比，能够使由电压检测电路3检测的电位变得更低。因此，作为电压检测电路3能够采用更低耐压的电路。由此，能够实现进一步的小型化及低成本化。
另外，在本实施方式中，例示了电容器C21与电容器C22的静电电容的比是1∶1的情况，但并不意味着限定于此。此外，共振电容器20也可以不是两个电容器C21、C22，而由更多的电容器的串联电路构成。进而，本实施方式的技术思想也能够适用于实施方式2。
(实施方式4)
在本实施方式的放电灯点灯装置中，如图8所示，主要是共振电路2与实施方式1不同。另外，关于本实施方式的其他结构，与实施方式1相同，所以对于同样的部分赋予相同的标号而省略说明。
本实施方式的共振电路2由两个共振电感器T20、T21、和1个共振电容器C20构成。一个共振电感器T20插入在极性反转电路12的第1输出端P1与放电灯La的一个电极之间。另一个共振电感器T21插入在极性反转电路12的第2输出端P2与放电灯La的另一个电极之间。这些共振电感器T20、T21都是自耦变压器，1次绕线(分路绕线)n1和2次绕线(串联绕线)n2串联地连接。此外，从1次绕线n1与2次绕线n2之间引出了中间抽头nc。并且，共振电容器C20插入在一个共振电感器T20的中间抽头nc与另一个共振电感器T21的中间抽头nc之间。
在本实施方式的共振电路2中，由各共振电感器T20、T21的1次绕线n1和共振电容器C20构成LC串联共振电路。因此，本实施方式的共振电路2的输出电压为与将共振电感器T20的两端间电压和共振电感器T21的两端间电压相加的电压相等的电压。此外，各共振电感器T20、T21的两端间电压等于将1次绕线n1的两端间的电压对应于1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比(即分路绕线与串联绕线的圈数比)进行了升压的电压。因此，如果各共振电感器T20、T21的圈数是相同的，并且其1次绕线n1与2次绕线n2的圈数比是1∶1，则共振电感器T20的中间抽头nc的电位的绝对值成为共振电路2的输出电压的1/4。
如以上所述，根据本实施方式的放电灯点灯装置，能够使由电压检测电路3检测的电位变得更低。因此，作为电压检测电路3能够采用更低耐压的电路。由此，能够实现进一步的小型化及低成本化。另外，在本实施方式中，例示了各共振电感器T20、T21的圈数比是1∶1的情况，但并不意味着限定于此。此外，本实施方式的技术思想也能够适用于实施方式2、3。
上述所有实施例及变形例能够适当组合来实施，在上述实施例中言及的数值等是例示性的，可以变更。
以上，参照附图对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明当然并不限于相关的例子。显然，如果是本领域的技术人员，则在权利要求书记载的技术范围内想到各种变形例或修正例，关于这些当然也认为是属于本发明的技术范围的。

Claims (15)

1.一种放电灯点灯装置，其特征在于，具备：
点灯电路，将极性以规定的频率反转的矩形波电压施加给放电灯；共振电路，将与该点灯电路的矩形波电压的频率对应的输出电压施加给放电灯；电压检测电路，检测该共振电路的输出电压；以及控制电路，在放电灯启动时根据电压检测电路的检测结果，设定上述矩形波电压的频率，以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压；
点灯电路具有极性反转电路，该极性反转电路将从直流电源得到的直流电压变换为上述矩形波电压，并施加给插入在一对输出端间的放电灯；
共振电路具有包括自耦变压器的共振电感器、以及共振电容器，共振电感器插入在极性反转电路的一方的输出端与放电灯之间，共振电容器插入在共振电感器的中间抽头与极性反转电路的另一方的输出端之间；
电压检测电路根据共振电容器的电位，检测输出电压。
2.如权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于，
上述控制电路在上述放电灯启动时，在规定的频率范围内使上述矩形波电压的频率变化，以使上述矩形波电压的频率接近目标频率；
上述目标频率是上述共振电路的共振频率的奇数分之一的频率。
3.如权利要求1或2所述的放电灯点灯装置，其特征在于，
上述共振电容器由多个电容器的串联电路构成；
上述电压检测电路根据多个电容器中的某一个的电位，检测上述输出电压。
4.一种照明器具，其特征在于，具备：
权利要求1或2所述的放电灯点灯装置；以及
器具主体，安装着由该放电灯点灯装置点灯的放电灯。
5.一种投影机，其特征在于，具备：
权利要求1或2所述的放电灯点灯装置；以及
投影机主体，安装着由该放电灯点灯装置点灯的放电灯。
6.一种放电灯点灯装置，其特征在于，具备：
点灯电路，将极性以规定的频率反转的矩形波电压施加给放电灯；共振电路，将与该点灯电路的矩形波电压的频率对应的输出电压施加给放电灯；电压检测电路，检测该共振电路的输出电压；以及控制电路，在放电灯启动时根据电压检测电路的检测结果，设定上述矩形波电压的频率，以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压；
点灯电路具有极性反转电路、降压电感器和降压电容器，极性反转电路将从直流电源得到的直流电压变换为上述矩形波电压并施加给插入在一对输出端间的放电灯，降压电感器插入在极性反转电路的一方的输出端与放电灯之间，降压电容器插入在降压电感器同放电灯的连接点与极性反转电路的另一方的输出端之间；
共振电路具有包括自耦变压器的共振电感器、以及共振电容器，共振电感器插入在极性反转电路的另一方的输出端与放电灯之间，共振电容器插入在共振电感器的中间抽头与直流电源的正极或负极之间；电压检测电路根据共振电容器的电位，检测共振电路的输出电压。
7.如权利要求6所述的放电灯点灯装置，其特征在于，
上述控制电路在上述放电灯启动时，在规定的频率范围内使上述矩形波电压的频率变化，以使上述矩形波电压的频率接近目标频率；
上述目标频率是上述共振电路的共振频率的奇数分之一的频率。
8.如权利要求6或7所述的放电灯点灯装置，其特征在于，
上述共振电容器由多个电容器的串联电路构成；
上述电压检测电路根据多个电容器中的某一个的电位，检测上述输出电压。
9.一种照明器具，其特征在于，具备：
权利要求6或7所述的放电灯点灯装置；以及
器具主体，安装着由该放电灯点灯装置点灯的放电灯。
10.一种投影机，其特征在于，具备：
权利要求6或7所述的放电灯点灯装置；以及
投影机主体，安装着由该放电灯点灯装置点灯的放电灯。
11.一种放电灯点灯装置，其特征在于，具备：
点灯电路，将极性以规定的频率反转的矩形波电压施加给放电灯；共振电路，将与该点灯电路的矩形波电压的频率对应的输出电压施加给放电灯；电压检测电路，检测该共振电路的输出电压；以及控制电路，在放电灯启动时根据电压检测电路的检测结果，设定上述矩形波电压的频率，以使共振电路的输出电压超过放电灯的启动电压；
点灯电路具有极性反转电路、降压电感器、第1降压电容器和第2降压电容器，极性反转电路将从直流电源得到的直流电压变换为上述矩形波电压并施加给插入在一对输出端间的放电灯，降压电感器插入在极性反转电路的一方的输出端与放电灯之间，第1降压电容器插入在降压电感器同放电灯的连接点与直流电源的正极之间，第2降压电容器插入在上述连接点与直流电源的负极之间；
共振电路具有包括自耦变压器的共振电感器、以及共振电容器，共振电感器插入在极性反转电路的另一方的输出端与放电灯之间，共振电容器插入在共振电感器的中间抽头与上述连接点之间；
电压检测电路根据共振电容器的电位，检测共振电路的输出电压。
12.如权利要求11所述的放电灯点灯装置，其特征在于，
上述控制电路在上述放电灯启动时，在规定的频率范围内使上述矩形波电压的频率变化，以使上述矩形波电压的频率接近目标频率；
上述目标频率是上述共振电路的共振频率的奇数分之一的频率。
13.如权利要求11或12所述的放电灯点灯装置，其特征在于，
上述共振电容器由多个电容器的串联电路构成；
上述电压检测电路根据多个电容器中的某一个的电位，检测上述输出电压。
14.一种照明器具，其特征在于，具备：
权利要求11或12所述的放电灯点灯装置；以及
器具主体，安装着由该放电灯点灯装置点灯的放电灯。
15.一种投影机，其特征在于，具备：
权利要求11或12所述的放电灯点灯装置；以及
投影机主体，安装着由该放电灯点灯装置点灯的放电灯。
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