CN101932178B - 放电灯点亮装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够使放电灯升温的放电灯点亮装置,该放电灯点亮装置在放电灯启动时的开关频率扫描后的固定时间内施加交流电压,一面避开灯固有的音响共鸣频率、一面使放电灯的电流增大。该装置在放电灯启动时,在用奇数除LC串联电路的谐振频率后得到的值的频率附近扫描施加在电感(L23)和电容器(C24)的LC串联电路上的交流电压的开关频率,在扫描后,使开关频率成为扫描过的频率附近或比其更高的频率,并控制DC-AC逆变器电路(23)的开关元件(Q22~Q25)的导通/断开的占空比,在1次或多次重复进行此放电灯启动时的工作后,使开关频率成为比扫描过的频率附近更低的频率,点亮放电灯。
Description
技术领域
本发明涉及一种点亮放电灯的放电灯点亮装置。
背景技术
过去,作为此种放电灯点亮装置,在专利文献1中公开了图4这样的使用用于通过施加交流电压来点亮放电灯的全桥型逆变器电路的放电灯点亮装置。在此,在LC串联电路上施加交流电压,在此LC串联电路的电容器的两端连接放电灯。在放电灯启动时,通过施加LC串联电路的谐振频率附近的高的频率的交流电压,来提供放电灯启动所需的高的电压。如图5所示,在此放电灯启动时,在谐振频率附近扫描逆变器电路的开关频率,在扫描后固定时间使其成为比谐振频率更低的频率。在1次或多次重复进行此放电灯启动时的工作后,上述开关频率向比LC串联电路的谐振频率低得多的频率迁移,以低的电压点亮灯。
上述开关频率在扫描后固定时间成为比谐振频率更低的频率是由于放电灯升温,目的在于防止从启动时的高的频率向点亮时的低的频率迁移时的灯的熄灭。
专利文献1:JP特表2005-507553号公报
发明内容
但是,由于扫描后的固定时间的交流电压施加的开关频率比LC串联电路的谐振频率低,所以在与灯固有的音响共鸣频段相符合的情况下,存在导致灯破裂等不合格的可能性。
本发明的目的在于,提供一种在放电灯启动时的开关频率扫描后的固定时间的交流电压施加中,一面避开灯固有的音响共鸣频率、一面使放电灯的电流增大,且能使放电灯升温的放电灯点亮装置。
为了解决上述问题,本发明的放电灯点亮装置,包括:提供第一值的直流电压的直流电压输入端子;将上述第一值的直流电压转换成第二值的直流电压、且包括开关元件的DC-DC转换器电路;检测上述DC-DC转换器电路的输出电压的输出电压检测电路;将从上述DC-DC转换器电路输出的直流电压转换成任意频率的交流电压、且包括开关元件和LC串联电路的DC-AC逆变器电路;用于检测在放电灯中流动的灯电流的灯电流检测电路;以及根据由上述输出电压检测电路检测出的输出电压的值、和由上述灯电流检测电路检测出的灯电流的值,分别控制上述DC-DC转换器电路及上述DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开的控制电路;其特征在于,在放电灯启动时,上述控制电路在用奇数除上述LC串联电路的谐振频率后得到的值的频率附近,扫描上述DC-AC逆变器电路的开关频率,在扫描后,使上述开关频率成为扫描过的频率附近或比其更高的频率,并控制上述DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开的占空比;在1次或多次重复进行此放电灯启动时的工作后,使上述开关频率成为比扫描过的频率附近更低的频率,并点亮放电灯。
此外,在本发明中,优选在上述放电灯启动时,在上述开关频率的扫描后,控制上述DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开的占空比,以便按照导通时间比断开时间更长的占空比来重复上述开关频率的2个周期以上,接着按照断开时间比导通时间更长的占空比来重复接下来的2个周期以上,各次重复以相同的周期数交替进行重复。
此外,在本发明中,上述放电灯启动时的上述开关频率的扫描可以是从高的频率侧向低的频率侧的扫描。
此外,在本发明中,上述放电灯启动时的上述开关频率的扫描可以是从低的频率侧向高的频率侧的扫描。
此外,在本发明中,优选上述DC-AC逆变器电路由半桥电路或全桥电路构成。
发明效果
根据本发明,在放电灯启动时,通过在用奇数除LC串联电路的谐振频率后得到的值的频率附近扫描DC-AC逆变器电路的开关频率,在扫描后,使开关频率成为扫描过的频率附近或比其更高的频率,并控制DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开的占空比,就能一面避开灯固有的音响共鸣频率、一面使放电灯的电流增大,从而能防止灯破裂等不合格。
附图说明
图1是本发明的实施例的放电灯点亮装置的电路方框图。
图2是图1实施例中的施加在开关元件Q22、Q25上的PWM脉冲的波形图、在放电灯中流动的灯电流的波形图、和表示上述PWM脉冲的开关频率的图。
图3是表示图1的实施例及现有例中的LC串联电路的输入电压和电容器C24两端电压的升压比的频率特性的图。
图4是现有的放电灯点亮装置的电路方框图。
图5是现有的放电灯点亮装置中的施加在开关元件Q22、Q25上的PWM脉冲的波形图、在放电灯中流动的灯电流的波形图、和表示上述PWM脉冲的开关频率的图。
图6是另一现有例的施加在开关元件Q22、Q25上的PWM脉冲的波形图、在放电灯中流动的灯电流的波形图、和表示上述PWM脉冲的开关频率的图。
符号说明
CN21、CN22、CN23 连接器
C21、C22、C24 电容器
D21 二极管
L21、L22、L23 电感
Q21~Q25 开关元件
R21~R23 电阻
2 AC/DC 转换电路
4、6 控制电路
21 调节器
22 降压斩波电路
23 DC-AC 逆变器电路
24、27 驱动器
26 数字控制电路
具体实施方式
下面,参照附图,说明本发明的放电灯点亮装置的实施例。
实施例
作为本实施例的放电灯点亮装置是点亮在前投式投影机(frontprojector)中使用的放电灯的装置,在图1中示出其电路方框图。
参照图1,放电灯点亮装置首先在输入直流电压的连接器CN21上连接由电感L21和电容器C21构成的低通滤波器,在次级连接调节器21,并且在其后级连接降压斩波电路22。此降压斩波电路22由用FET等半导体开关元件构成的开关元件Q21、二极管D21、电感L22、电容器C22、电阻R21构成,经由驱动器27在开关元件Q21上连接数字控制电路26。
由电感L21和电容器C21构成的低通滤波器,进行从连接器CN21输入的直流电压的稳定化、噪声的去除等。调节器21用于生成数字控制电路26的电源电压,从调节器21输出的电压被作为数字控制电路26的电源电压使用。
降压斩波电路22是用于将输入的直流电压降压到所希望的电压值的电路,通过数字控制电路26来控制开关元件Q21的导通/断开,成为得到所希望的输出电压的结构。从降压斩波电路22输出的输出电压,由电阻R22及R23进行分压,将此分压过的电压输入到数字控制电路26。由此,数字控制电路26能监视降压斩波电路22的输出电压,用于得到固定的输出电压的控制成为可能。
在本实施例中,虽然由于假设输入电压较高的情况,而设为降压斩波电路,但毫无疑问,输入电压较低的情况等可以设为升压斩波电压,或者可根据情况设为升降压斩波电路。
降压斩波电路22的输出还被连接到DC-AC逆变器电路23。DC-AC逆变器电路23由4个开关元件Q22~Q25、电感L23、电容器C23、用于驱动开关元件Q22~Q25的驱动器24构成,构成为所谓全桥电路。在本实施例中,虽然在DC-AC逆变器电路23中使用全桥电路,但毫无疑问也可以根据情况使用半桥电路、推挽电路(push-pull circuit)等。
驱动器24根据来自数字控制电路26的指令信号,通过开关元件Q22和Q25、Q23和Q24的组合,互补地使它们导通/断开。由此,DC-AC逆变器电路23将直流电压转换成交流电压,在此生成的交流电压被施加在电感L23和电容器C24的LC串联电路上。此外,对于放电灯(未图示),从电容器C24的两端经由连接器CN23提供交流电压。
在相当于负载的高压放电灯中流动的灯电流,在稳态点亮时与等效地在电感L22中流动的电流一致。因此,利用作为设置在降压斩波电路22内的电流检测电阻而起作用的电阻R21,检测灯电流,用数字控制电路26进行监视。
连接到数字控制电路26的连接器CN22,用于与前投式投影机等设备侧的微机等连接,通过此连接器就能进行放电灯点亮装置的工作状况、输出电压和输出电流的指令信号等的交换的通信。
在此,说明放电灯启动时的工作。为了获得用于放电灯启动所需的高的电压,在放电灯启动时,设在电感L23和电容器C24的LC串联电路上施加的交流电压的开关频率为用奇数除此LC串联电路的谐振频率后得到的值的频率附近,在此频率附近如图2所示,扫描开关频率。例如如果电感L23的值为275μH,电容器C24的值为550pF的话,则谐振频率为409kHz。在用3除此谐振频率后得到的值的频率附近扫描频率的时候,只要在136kHz附近扫描开关频率即可,即只要图2中的f1至f3的开关频率扫描是例如150kHz到120kHz的扫描即可。
如果能得到用于放电灯启动所需的电压,则不限于用3除谐振频率后得到的值的频率,也可以是用1、5、7、9或它们以上的奇数除谐振频率后得到的值的频率。此外,虽然设开关频率扫描为从高的频率侧向低的频率侧,但也可以相反地,从低的频率侧向高的频率侧。
在连接放电灯的电容器C24的两端产生用于放电灯启动所需的高的电压。图3示出LC串联电路的输入电压和电容器C24两端电压的升压比的频率特性。在谐振频率下由于LC串联电路的阻抗变为最小,所以流过的电流变得最大。由此,在电容器C24两端产生高的电压。此外,在用3以上的奇数除谐振频率后得到的值的频率的情况下,虽然峰值电压下降,却为同样的频率特性。
一旦给予用于放电灯启动所需的高的电压,则放电灯绝缘就会被破坏,成为辉光放电状态。但是在此时刻,由于灯电极没有充分地变热,所以担心在向常规的点亮时的开关频率即低的频率迁移的时候放电灯熄灭。
在作为另一现有例的图6中,在灯启动后到t1的期间,扫描开关频率,在重复同样的扫描后,在时间t4迁移到常规的点亮时的开关频率即低的频率。在作为另一现有例的图6中,由于在放电灯启动时实施仅开关频率的扫描,所以灯电流变大、流过的期间变短。为此,存在灯电极不能充分变热的可能性,在此情况下,担心在向常规的点亮时的开关频率即低的频率迁移的时候放电灯熄灭。
在作为现有例的图5中,在放电灯启动后到t1的期间扫描开关频率,按扫描后的开关频率来固定扫描后t1到t2的期间,在t2到t3的期间中再次扫描开关频率,使扫描后t3到t4的期间成为比扫描过的频率更低的频率的开关频率。在作为现有例的图5中,在t3到t4的期间中,灯电流IL增大、灯电极变热。
但是,在t3到t4的期间的开关频率即比扫描过的频率更低的频率与灯固有的音响共鸣频段相符合的情况下,有可能导致灯破裂等不合格。
本发明的特征即以在放电灯的绝缘破坏后,一面避开灯固有的音响共鸣频率一面增大放电灯的电流,使放电灯升温为目标,实施开关频率扫描后的DC-AC逆变器电路23的开关元件Q22~Q25的导通/断开的占空比的控制。参照图2,控制开关频率扫描后在t1到t2期间中施加在开关元件Q22、Q25上的PWM脉冲(VGS),以便按照导通时间长的占空比来重复最初的4周期,按照断开时间长的占空比来重复接下来的4周期。在此,施加在开关元件Q23、Q24上的PWM脉冲(VGS),虽然没有图示,但由于是全桥电路,所以毫无疑问,与施加在开关元件Q22、Q25上的PWM脉冲(VGS)是相反的逻辑。作为结果,如图2所示,灯电流IL增大了,放电灯升温。此外,在此占空比的控制时,由于开关频率是扫描过的频率附近或比其更高的频率,所以能避开放电灯的音响共鸣频率。在此的扫描过的频率虽然是用奇数除谐振频率后得到的值的频率附近,但此奇数例如是1、3、5、7、或9。
在1次或多次重复进行此放电灯启动时的工作、即开关频率扫描和此后的固定时间的占空比的控制后,使开关频率成为比扫描过的频率附近更低的频率,放电灯被继续点亮。此频率例如为370Hz,输入到LC串联电路的电压未进行升压,而被施加给放电灯。
在此,作为数字控制电路26,优选使用DSP(数字·信号·处理器)。作为其它数字控制电路,虽然考虑微型计算机等,但DSP在处理速度的迅速这点上有效。
Claims (4)
1.一种放电灯点亮装置,包括:
直流电压输入端子,其提供第一值的直流电压;
DC-DC转换器电路,其将上述第一值的直流电压转换成第二值的直流电压,并且包括开关元件;
输出电压检测电路,其检测上述DC-DC转换器电路的输出电压;
DC-AC逆变器电路,其将从上述DC-DC转换器电路输出的直流电压转换成任意频率的交流电压,并且包括开关元件和LC串联电路;
灯电流检测电路,其用于检测在放电灯中流动的灯电流;以及
控制电路,其根据由上述输出电压检测电路检测出的输出电压的值、和由上述灯电流检测电路检测出的灯电流的值,分别控制上述DC-DC转换器电路及上述DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开,
在放电灯启动时,上述控制电路在用奇数除上述LC串联电路的谐振频率后得到的值的频率附近,扫描上述DC-AC逆变器电路的开关频率,在扫描后,使上述开关频率成为扫描过的频率附近或比其更高的频率,并控制上述DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开的占空比,
在1次或多次重复进行此放电灯启动时的工作后,使上述开关频率成为比扫描过的频率附近更低的频率,并点亮放电灯,
并且,在上述放电灯启动时,在上述开关频率的扫描后,控制上述DC-AC逆变器电路的开关元件的导通/断开的占空比,以便按照导通时间比断开时间更长的占空比来重复上述开关频率的2个周期以上,接着按照断开时间比导通时间更长的占空比来重复接下来的2个周期以上,各次重复以相同的周期数交替进行重复。
2.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置,其特征在于,
上述放电灯启动时的上述开关频率的扫描是从高的频率侧向低的频率侧的扫描。
3.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置,其特征在于,
上述放电灯启动时的上述开关频率的扫描是从低的频率侧向高的频率侧的扫描。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置,其特征在于,
上述DC-AC逆变器电路由半桥电路或全桥电路构成。
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130911 |
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