CN103379720B - 放电灯点亮装置、以及包括该装置的前照灯和车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种放电灯点亮装置、以及包括该装置的前照灯和车辆。所述放电灯点亮装置包括：电力转换器，用于从电源接收电力，将所述电力转换成放电灯所需的电压并将所述电压供给至所述放电灯；以及控制器，用于对所述电力转换器进行控制以驱动所述放电灯。所述控制器根据预定的电力曲线来对供给至所述放电灯的电力进行控制。所述控制器对所述电力曲线进行控制以基于所述电源的电源电压、周围温度、装置温度、放电灯温度和放电灯电压至少之一而改变，并且在所述放电灯温度等于或小于基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，将最大电力值的持续时间段设置为预定时间段。

Description

放电灯点亮装置、以及包括该装置的前照灯和车辆
技术领域
本发明涉及一种对包括诸如金属卤素灯等的高强度放电灯(HID灯)的放电灯进行驱动的放电灯点亮装置、以及包括该放电灯点亮装置的前照灯和车辆。
背景技术
HID灯由于它们的亮度高而用在车辆应用中。由于对于车辆而言确保较早的可视性很重要，因此需要放电灯在启动时使光通量迅速增加。传统上，放电灯点亮装置例如通过供给与该放电灯启动时的额定电力相比过大的电力(以下称为最大电力)来实现光通量的迅速增加。在启动之后，放电灯点亮装置使电力沿着指数电力曲线下降为稳态电力(例如，参见日本专利2946384和日本专利3280563)。在这种情况下，稳态电力是指使放电灯稳定地点亮的电力，其中该稳态电力等于或小于作为能够安全地使用放电灯的最大值的额定电力。
传统的放电灯点亮装置执行恒定电力控制。因此，在电源电压下降的情况下，传统的放电灯点亮装置通过增加流经该装置的电路的电流量来获得最大电力值。这可能会造成该电路内的发热量增加，并且导致该电路的异常操作。此外，在最大电力值根据电源电压的下降而下降、并且长时间进行最大电力的施加的情况下，也可能发生相同的问题。可以通过大幅降低最大电力值来防止由于长时间施加最大电力而造成电路的异常操作。然而，在这种情况下，放电灯的点亮可能变得不稳定。
发明内容
有鉴于此，本发明提供如下一种放电灯点亮装置、以及使用该放电灯点亮装置的前照灯和车辆，其中该放电灯点亮装置即使在电源电压下降、或者周围温度或该装置或灯的温度上升的情况下，也能够在不会造成电路的异常操作的情况下稳定地驱动放电灯。
根据本发明的第一方面，提供一种放电灯点亮装置，包括：电力转换器，用于接收从电源供给的电力，将所述电力转换成放电灯所需的电压并将所述电压供给至所述放电灯；以及控制器，用于对所述电力转换器进行控制以驱动所述放电灯，其中，所述控制器进行以下：对供给至所述放电灯的电力进行控制以跟随如下预定的电力曲线，其中在所述电力曲线中，所述电力根据点亮时间从最大电力值呈指数衰减为稳态电力值；控制所述电力曲线以使其基于所述电源的电源电压、周围温度、装置温度、放电灯温度和放电灯电压至少之一而改变；以及在所述放电灯温度等于或小于基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，将所述电力曲线的最大电力值的持续时间段设置为预定时间段。
根据本发明，在启动时供给至放电灯的电力曲线根据电源电压、周围温度、装置和灯的温度以及/或者放电灯的电压而改变的情况下，将该电力曲线中的最大电力值的持续时间段设置为恒定时间段。因而，可以抑制电路的热异常操作并且稳定地点亮放电灯。
在所述放电灯点亮装置中，所述最大电力值的持续时间段等于或大于100msec。
优选地，所述最大电力值的持续时间段等于或小于10sec。
所述控制器可以根据所述电源电压的下降来减小所述电力曲线的最大电力值。
优选地，在所述电源电压等于或小于第一电压的情况下，所述控制器减小所述电力曲线的最大电力值。
此外，所述控制器根据所述周围温度或所述装置温度的上升来减小所述电力曲线的最大电力值。
优选地，在所述周围温度或所述装置温度等于或大于第一温度的情况下，所述控制器减小所述电力曲线的最大电力值。
此外，所述控制器根据所述电源电压的下降以及所述周围温度或所述装置温度的上升至少之一来减小所述电力曲线的最大电力值，以及在所述最大电力值等于或小于第一电力值的情况下，将所述最大电力值设置为所述第一电力值，并且将所述最大电力值的持续时间段减小为所述预定时间段以下。
优选地，所述第一电力值等于或大于稳定点亮期间的额定电力的1.2倍。
此外，所述控制器根据所述最大电力值和所述第一电力值之间的差来改变所述最大电力值的持续时间段的减小量。
在所述电源电压等于或小于点亮所述放电灯所需的第二电压的情况下，所述控制器可以使所述电力曲线的最大电力值减小为所述第一电力值以下。
优选地，在所述周围温度等于或大于第二温度的情况下，所述控制器使所述电力曲线的最大电力值减小为所述第一电力值以下。
此外，所述控制器对所述放电灯的熄灭时间计时，并且在所述放电灯的温度高于所述基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，所述控制器根据紧挨所述放电灯的点亮之前的放电灯温度或熄灭时间来改变所述电力曲线的最大电力值。
此外，所述控制器对所述放电灯的熄灭时间计时，并且在所述放电灯的温度高于所述基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，所述控制器根据紧挨所述放电灯的点亮之前的放电灯温度或熄灭时间来改变所述电力曲线的最大电力值的持续时间段。
控制器可以基于从电源供给的电流值来检测输入电流的异常增加，并且在检测到异常增加的情况下，控制器可以在将最大电力值的持续时间段设置为预定时间段以下的状态下减小供给至放电灯的电力。
控制器可以基于输入电力和输出电力之间的差来计算电力转换器的电路损耗值，并且根据该电路损耗值来检测电路的异常，并且在检测到电路的异常的情况下，控制器可以在将最大电力值的持续时间段设置为预定时间段以下的状态下减小供给至放电灯的电力。
根据本发明的第二方面，提供一种车辆的前照灯，其包括上述的放电灯点亮装置。
根据本发明的第三方面，提供一种车辆，其包括上述的放电灯点亮装置。
附图说明
通过以下结合附图对实施例的说明，本发明的目的和特征将变得明显，其中：
图1示出包括根据本发明第一实施例的放电灯点亮装置的车辆的照明系统；
图2是图1所示的照明系统的电路图；
图3是示出由根据本发明第一实施例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线的图；
图4A是示出相对于电源电压的最大电力值的图，并且图4B是示出相对于周围温度的最大电力值的图；
图5是示出在向放电灯供电的情况下该放电灯的电压和电流的时序图；
图6是示出电力曲线和相对照度曲线之间的关系的图；
图7是示出由根据第一实施例的第一变形例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线的图；
图8A～8C是示出根据第一实施例的第二变形例的最大电力值和电源电压之间的关系的示例的图；
图9A～9C是示出根据第一实施例的第三变形例的最大电力值和周围温度之间的关系的示例的图；
图10示出根据本发明第二实施例的放电灯点亮装置的电路图；
图11A是示出图10所示的计时器的示例的电路图，并且图11B是示出所经过的熄灭时间和图11A所示的计时器电路中的电容器的剩余电荷量之间的关系的图；
图12A是由根据第二实施例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线，图12B是示出相对于所经过的熄灭时间的最大电力值的图，并且图12C是示出相对于所经过的熄灭时间的放电灯的温度的图；
图13A示出由根据第二实施例的第一变形例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线，并且图13B是示出相对于所经过的熄灭时间的最大电力值的持续时间段的图；
图14A示出由根据第二实施例的第二变形例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线，图14B是示出相对于所经过的熄灭时间的最大电力值的图，并且图14C是示出相对于所经过的熄灭时间的最大电力值的持续时间段的图；
图15A是示出由根据本发明第三实施例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线的图，并且图15B是示出针对要设置为最大电力值的值与最大电力值的下限值之差的持续时间段A的图；
图16A和16B是示出根据第三实施例的变形例的针对最大电力值的下限值和设置值之间的差所设置的持续时间段的图；
图17是示出由根据本发明第四实施例的放电灯点亮装置供给至放电灯的电力曲线的图；
图18A是示出电源电压相对于在点亮开始之后经过的时间急剧下降的图，图18B是示出此时的输入电流的图，并且图18C是示出此时的输出电力的图；
图19A是示出基于电源电压(V)所设置的最大电力值(W)的从Wp0的减小量的图，并且图19B是示出基于周围温度所设置的最大电力值(W)的从Wp0的减小量的图；
图20是根据另一变形例的放电灯点亮装置的电路图；以及
图21是根据又一变形例的放电灯点亮装置的电路图。
具体实施方式
将根据本发明的放电灯点亮装置设置在例如使用HID灯的车辆的前照灯中。该放电灯点亮装置对供给至放电灯的电力进行控制，以使得该电力根据如下电力曲线而改变，其中在该电力曲线中，电力与点亮时间相对应地从预定的最大电力值呈指数衰减为预定的稳态电力值。该电力曲线根据电源电压、周围温度、装置和灯的温度以及/或者放电灯的电压而改变。
在根据本发明的放电灯点亮装置中，在放电灯的温度等于或小于基准温度的状态下进行放电灯的点亮的冷启动时，对电力曲线进行控制，从而与最大电力值的变化无关地使最大电力值保持特定持续时间段。利用该结构，即使在放电灯点亮装置进行恒定电力控制并且流经电路的电流由于电源的输出电压下降而增加的情况下，用以对电路加热的时间也保持恒定，由此防止了电路的热异常操作。
此外，由于最大电力值的持续时间段恒定，因此与持续时间段延长的情况相比，可以将最大电力值设置为较高的值。因而，可以抑制电路的热异常操作并且稳定地点亮放电灯。另外，可能存在如下例外情况：例如在放电灯的点亮和熄灭之后、在放电灯的温度高于基准温度的状态下再次进行放电灯的点亮的热重启的情况下，或者在高温或低电源电压的情况下，需要使最大电力值减小为不能点亮放电灯的值。在这些情况下，优选缩短最大电力值的持续时间段，由此在防止装置电路的热异常操作的同时确保放电灯的点亮启动性能。
第一实施例
图1示出具有前照灯和根据本发明第一实施例的放电灯点亮装置1的车辆3的照明系统4的结构。照明系统4包括：用作前照灯的放电灯2；放电灯点亮装置1，用于驱动放电灯2；以及12V的DC(直流)电源6，其经由开关5连接至放电灯点亮装置1。可选地，放电灯点亮装置1可以安装到前照灯中。
图2是照明系统4的电路图。放电灯点亮装置1包括电力转换器7，其中该电力转换器7将DC电源6的电源电压(V)转换成放电灯2所需的电压。控制器8对电力转换器7进行控制以驱动放电灯2。检测器9输出控制器8所需的检测值。
电力转换器7包括：DC/DC转换器7a；全桥逆变器7b，用于将从DC/DC输出的DC电压转换成低频方波AC(交流)电压；以及点火器7c，用于将该AC电压转换成高电压脉冲并将该高电压脉冲输出至放电灯2。DC/DC转换器7a由反激型构成，并且通过改变开关晶体管(以下称为晶体管)Q1的驱动频率或ON(接通)占空，使来自DC电源6的电压升降压成放电灯2所需的电压。
检测器9包括电源电压检测器9a，其中该电源电压检测器9a用于检测从DC电源6输出的电源电压并将该电源电压输出至控制器8。此外，检测器9包括温度检测器9b，其中该温度检测器9b用于检测周围温度、点亮装置的温度和放电灯的温度，并将检测到的温度输出至控制器8。
基于DC/DC转换器7a的输出电流检测值，控制器8对DC/DC转换器7a的输出电力进行控制以跟随如下预定的电力曲线，其中该电力曲线使供给至放电灯2的电力根据点亮之后的时间从最大电力值呈指数衰减为稳态电力值。控制器8对该电力曲线进行控制从而基于检测器9检测到的值而改变。在冷启动时，控制器8将该电力曲线中的最大电力值的持续时间段设置为恒定时间段。
在控制器8中，存储器8a存储最大电力值、稳态电力值和电力曲线。最大电力限制器8b基于检测器9的检测值对来自存储器8a的输出进行校正。
最大电力限制器8b包括如下信息的表，其中在该表中，使检测器9的各检测值与最大电力值的减小量等相关联。最大电力限制器8b基于该信息来校正并输出从存储器8a输出的电力曲线。
此外，控制器8包括目标电流计算器8c和差分放大器8d。目标电流计算器8c将来自最大电力限制器8b的输出电力目标值除以DC/DC转换器7a的输出电压检测值，并且获得输出电流目标值。差分放大器8d对该输出电流目标值和DC/DC转换器7a的输出电流检测值之间的差进行放大并输出。将差分放大器8d的输出作为控制信号施加至晶体管Q1。也就是说，控制器8向DC/DC转换器7a的晶体管Q1输出控制信号，以使得DC/DC转换器7a的输出电流检测值变为与输出电流目标值相同。通过上述结构，控制器8对从电力转换器7输出至放电灯2的电力曲线进行控制。
以下将说明图2所示的电路的操作。DC/DC转换器7a在平滑电容器C1的下游侧包括具有输出控制用的晶体管Q1的变压器T1、平滑电容器C2和二极管D1。逆变器7b包括以全桥结构连接的晶体管Q2～Q5。点火器7c包括变压器T2、和横跨变压器T2的一次侧连接有火花间隙SG1的储能电容器Cs。
在开关5接通的状态下接通晶体管Q1时，电流流经变压器T1的一次侧线圈P1和晶体管Q1。然而，由于因二极管D1而导致没有电流流经变压器T1的二次侧线圈S1，因此能量储存在变压器T1中。然后，在晶体管Q1断开的情况下，电流在变压器T1的二次侧线圈S1→平滑电容器C2→二极管D1的路径内流动，并且储存在变压器T1内的能量移动至平滑电容器C2。由于放电灯2在点亮之前处于开路状态，因此电容器C2的电压上升。
此时，构成全桥逆变器的晶体管Q2和Q5接通，并且晶体管Q3和Q4断开。因此，电容器Cs的电压上升。在电容器Cs两端的电压等于或大于预定值的情况下，火花间隙SG1被击穿，并且瞬时向变压器T2的一次侧线圈P2施加了电压。此外，将通过使该电压乘以变压器T2的匝数比所获得的高电压(约几十kV)施加至变压器T2的二次侧线圈S2。通过施加该高电压，放电灯2被击穿。此时，电流从DC/DC转换器7a流向放电灯2，并且放电灯2开始电弧放电并点亮。
在放电灯2点亮之后，按指定时间间隔交替控制全桥逆变器7b的输出。控制器8利用差分放大器8d将输出电流检测值与输出电流目标值进行比较，并且通过将与该差相对应的控制信号输出至DC/DC转换器7a的晶体管Q1来对DC/DC转换器7a的输出电压进行控制。利用上述操作，放电灯点亮装置1可以稳定地点亮放电灯2。
电力曲线的控制
图3是示出由实线表示的存储在存储器8a中的电力曲线的图。在该图中，纵轴表示输出电力目标值(W)，并且横轴表示从点亮开始起的经过时间(s)。该电力曲线与使用35W的额定电力的无水银灯的放电灯2相对应。利用该电力曲线，供给至放电灯的电力随着时间经过而从最大电力值Wp0(70～90W)呈指数衰减为稳态电力值(例如，额定电力35W)。稳态电力值是指放电灯稳定地点亮的电力值，并且等于或小于能够安全地使用放电灯的额定电力。将最大电力值Wp0设置为例如放电灯2的额定电力的约两倍的值。一般车辆通常所配备的DC电源在初始使用阶段的稳态电压为12V并且其额定电压为14V。
作为放电灯2的点亮，存在冷启动和热重启。在冷启动时，在放电灯的温度等于或小于基准温度(例如，25℃)的状态下进行点亮。在热重启时，在使放电灯熄灭一次之后，在该灯的温度高于基准温度的状态下进行再点亮。图3所示的电力曲线属于冷启动。在该电力曲线中，在经过了使最大电力值Wp0维持预定时间段A1(约4秒)的持续时间段A(s)之后，电力在衰减时间段B(例如，约40～50秒)内衰减到稳态电力值。
在电力到达稳态电力值的稳定时间段C内，通过输出恒定电力来稳定地进行稳定点亮。此外，图3示出在最大电力值Wp0基于环境温度(周围温度、装置温度和/或灯温度)以及电源电压分别减小为预定值Wp1和Wp2的情况下的电力曲线，后面将参考图4A和4B来进行说明。在以下说明中，尽管使用周围温度作为环境温度的示例，但可以使用装置温度或者周围温度和装置温度这两者。
图4A是示出根据检测器9检测到并输出的DC电源6的电源电压(V)的下降所设置的最大电力值(W)的图。图4B是示出根据检测器9检测到并输出的周围温度(°C)的上升所设置的最大电力值(W)的图。最大电力限制器8b包括采用表的形式的与图4A和4B所示的图有关的信息。
在来自检测器9的输出为初始值Va0的情况下，将最大电力值设置为Wp0。在来自检测器9的输出从Va0下降为Va1的情况下，基于该图来指定相对于Wp0的减小量Wva1。此外，在周围温度为室温Ta0的情况下，将最大电力值设置为Wp0。在周围温度Ta1高于Ta0的情况下，基于该图来指定相对于Wp0的减小量Wta1。因而，由Wva1和Wta1的总和来确定最大电力值的减小量。结果，通过Wp0-Wva1-Wta1的计算来获得最大电力值Wp1(图3)。
最大电力限制器8b将所获得的限制之后的最大电力值Wp1输出至目标电流计算器8c。最大电力限制器8b设置图3中由虚线表示的最大电力值Wp1(<Wp0)的电力曲线。在该电力曲线中，将持续时间段A设置为预定时间段A1。通过基于从最大电力限制器8b输出的最大电力值进行计算来获得衰减时间段B。还可以采用如下结构：将与各最大电力值相对应的电力曲线的信息存储在存储器8a中，并且最大电力限制器8b从存储器8a读取相应电力曲线的信息。例如，在最大电力值进一步减小为Wp2(<Wp1)(图3)的情况下，最大电力限制器8b将持续时间段A设置为预定时间段A1，并且设置由虚线表示的最大电力值Wp2的电力曲线。
还可以通过使用图4A或4B的图来基于电源电压或周围温度对最大电力值进行控制。
在放电灯点亮装置1中，即使在恒定电力控制下流经电路的电流由于DC电源的输出电压下降而增加的情况下，也将最大电力值的持续时间段A设置为预定时间段A1，由此防止了电路的热异常操作。因而，即使在将放电灯点亮装置1设置在例如车辆的引擎室内并且在高温下使用的情况下，也可以保护装置1的电路免于热应力，并且还可以使放电灯2的光通量迅速上升。此外，由于放电灯点亮装置1不通过缩短电力曲线的衰减时间段B来增加每单位时间的衰减量，因此可以在无闪烁的情况下稳定地点亮放电灯2。
将说明设置最大电力值的持续时间段A的基准。图5示出在从放电灯的点亮起到以稳态电力稳定点亮的经过时间内放电灯的电压和电流。在图5中，(a)示出DC电源电压，(b)示出放电灯电压，(c)示出放电灯电流，并且(d)示出各时间段的名称以及电力曲线的时间段A～C。放电灯2在经过了点亮之前的无负荷时间段之后，利用从点火器7c输出的高电压(启动)脉冲来开始放电。
紧挨在放电开始之后，设置周期比稳定点亮期间的点亮频率的周期长的电极加热时间段。在该电极加热时间段内，放电灯2的电压与稳定点亮时间段相比低，并且供给至放电灯2的电力高。因此，流经放电灯2的电流达到最大，并且放电灯2中的发热量变得较高。结果，放电灯2的电极温度快速上升，并且放电尽早稳定。
在改变电极加热时间段内供给至放电灯2的电力的情况下，放电灯2有可能中途熄灭。因此，期望在电极加热时间段内供给至放电灯2的电力恒定。电极加热时间段的长度根据放电灯2的状态(温度等)而改变，并且通常将最大值设置为约100ms。
例如，从放电灯2的预期使用寿命(电极的劣化和灯的白浊/黑化)的观点，通常将电极加热时间段的电流时间积设置为约60～70mAsec以下。考虑到放电灯2的重启等，放电灯电流可以等于或小于1A。在放电灯电流例如约为0.8A的情况下，电极加热时间段为70mAsec/0.8A=87.5msec。因而，考虑到若干制造误差等，优选将维持最大电力值的预定时间段A1设置为至少100msec。
图6示出施加至放电灯2的电力曲线和通过根据该电力曲线施加电力所生成的光通量上升曲线的示例。在该图中，将根据电力曲线CA1向放电灯2施加电力的情况下的相对照度表示为相对照度曲线CA2，并且将根据电力曲线CB1向放电灯2施加电力的情况下的相对照度表示为相对照度曲线CB2。如电力曲线CA1那样，在将最大电力值连续输出了长于10sec的情况下，光通量陡峭地上升。假定灯的稳定点亮时的照度为100%，则产生了照度为130%以上的闪光。
因此，在车辆前照灯的情况下，可能会使行人目眩。此外，供给至放电灯2的电力变得过度并且造成电极的过早磨损。结果，放电灯的预期使用寿命缩短。此外，由于大的电流流过点亮装置的电路，因此热应力较大并且热异常操作的风险提高。因此，为了防止这些问题，期望将最大电力值的持续时间段抑制为10sec以下。通过上述，优选将维持最大电力值的预定时间段A1设置为等于或大于100msec并且等于或小于10sec。
第一实施例的第一变形例
图7示出根据第一实施例的第一变形例的放电灯点亮装置所使用的电力曲线。如图7所示，最大电力值基于DC电源6的电源电压和/或环境温度而改变为低于Wp0的Wp1和Wp2，并且稳态电力值分别改变为Wb1(<35W)和Wb2(<Wb1)的低值。此外，在这种情况下，将最大电力值的持续时间段A设置为预定时间段A1。设置电力曲线的方法与在第一实施例的放电灯点亮装置1中相同，并且将省略针对该方法的重复说明。通过采用上述结构，放电灯点亮装置1可以抑制电路的热异常操作，并且稳定地点亮放电灯2。
第一实施例的第二变形例
图8A～8C示出作为表存储在图2所示的最大电力限制器8b中的、表示最大电力值(W)和电源电压(V)之间的关系的图(图4A)的变形例。
利用图8A所示的图，在电源电压的范围为初始值Va0～Va2(第一电压)的情况下，将最大电力值设置为初始值Wp0。在电源电压从Va2下降为Va3时，最大电力值与该下降量相对应地从初始值Wp0减小为Wpv2。因而，可以在宽的电源电压范围内使放电灯2的光通量迅速上升。根据装置的电路的输出性能来确定Va2的值。然而，在用于车辆的前照灯的额定电压为14V的蓄电池的情况下，考虑到电路内的电压下降，将Va2的值设置为约10～13V。
利用图8B所示的图，在电源电压的范围为初始值Va0～Va4的情况下，将最大电力值设置为初始值Wp0。在电源电压为Va4～Va5的情况下，最大电力值以斜率相对缓和的低的减小率减小为Wpv3。在电源电压等于或小于Va5的情况下，最大电力值以斜率相对陡峭的高的减小率减小，从而更加可靠地防止装置电路的热异常操作。
利用图8C所示的图，在电源电压的范围为初始值Va0～Va6的情况下，将最大电力值设置为初始值Wp0。在电源电压从Va6下降为Va7的情况下，最大电力值与电源电压的下降量成比例地从初始值Wp0减小为下限值Wpv4，其中该下限值Wpv4是点亮放电灯2所需的最小电力。在电源电压等于或小于Va7的情况下，将最大电力值固定为下限值Wpv4。然后，即使在电源电压低的情况下，放电灯点亮装置1也可以在抑制电路的热异常操作的情况下稳定地点亮放电灯2。
尽管如上示出这些图，但可以使用其它图来设置最大电力值响应于电源电压的下降而减小的电力曲线。
第一实施例的第三变形例
图9A～9C示出图4B所示的图的变形例，并且表示在使用周围温度作为图2所示的最大电力限制器8b中要使用的环境温度的示例的情况下、最大电力(W)和周围温度之间的关系。
利用图9A所示的图，在周围温度的范围为初始值Ta0～Ta2(第一温度)的情况下，将最大电力值设置为初始值Wp0。在周围温度从Ta2上升为Ta3的情况下，最大电力值与该温度上升量成比例地从初始值Wp0减小为Wpt2。因此，可以在宽的温度范围内使放电灯2的光通量迅速上升。第二温度Ta2的值是根据装置电路的输出性能所确定的。然而，在用于车辆的前照灯的额定电压为14V的蓄电池的情况下，考虑到电路内的各组件的热应力(例如，晶体管Q1的结温度)，将Ta2的值设置为约80～100°C。
利用图9B所示的图，在周围温度的范围为初始值Ta0～Ta4的情况下，将最大电力值设置为初始值Wp0。在周围温度从Ta4上升为Ta5的情况下，最大电力值以斜率相对缓和的低的减小率减小为Wpt3。在周围温度等于或大于Ta5的情况下，最大电力值以斜率相对陡峭的高的减小率减小，从而更加可靠地防止装置电路的热异常操作。
利用图9C所示的图，在周围温度的范围为初始值Ta0～Ta6的情况下，将最大电力值设置为初始值Wp0。在周围温度从Ta6上升为Ta7的情况下，最大电力值与该温度上升量成比例地从初始值Wp0减小为下限值Wpt4，其中该下限值Wpt4是点亮放电灯2所需的最小电力。在周围温度等于或大于Ta7的情况下，将最大电力值固定为下限值Wpt4。因而，即使在周围温度高的情况下，放电灯点亮装置1也可以在抑制电路的热异常操作的情况下稳定地点亮放电灯2。
代替上述图，可以使用其它图，只要这些图示出设置了表示最大电力目标值根据周围温度或放电灯点亮装置1的温度的上升而减小的曲线即可。
第二实施例
图10示出根据本发明第二实施例的放电灯点亮装置10的电路图。将相同的附图标记分配至与根据第一实施例的放电灯点亮装置1的组件相同或相似的组件，并且将省略重复说明。放电灯点亮装置10在如下状态下进行再点亮的热重启时，进行控制以对最大电力值和最大电力值的持续时间段中的任一个或这两者进行限制，其中在该状态下，从放电灯2熄灭起直到再次点亮为止的时间段短，并且放电灯2的温度高于基准温度(例如，25°C)。
由于在热重启时利用比冷启动时低的电力来点亮放电灯2，因此放电灯点亮装置10基于对紧挨再点亮之前的放电灯的温度或所经过的熄灭时间的检测值来进行限制。通过采用这种控制，可以防止在热重启时向放电灯2供给与冷启动中相同的电力，并且相应地防止光通量增加，由此抑制了电极的过早磨损和闪光的发生。因而，放电灯点亮装置10可以在抑制电路的热异常操作的情况下稳定地点亮放电灯2。
放电灯点亮装置10使用商用AC电源11。商用AC电源11经由开关12连接至AC/DC转换器13。将从AC/DC转换器13输出的DC电压作为电源电压供给至放电灯点亮装置10。放电灯点亮装置10具有结构与放电灯点亮装置1有所不同的控制器14。在控制器14的各组件中，将相同的附图标记分配至与控制器8的组件相同或相似的组件，并且将省略重复说明。
在控制器14中，计时器14a连接至最大电力限制器8b。计时器14a对自断开开关12以使放电灯2熄灭起直到接通开关12以使放电灯2接通为止的时间段OT(熄灭时间)计时，并将计时结果输出至最大电力限制器8b。最大电力限制器8b除来自检测器9的检测值以外，还基于来自计时器14a的计时结果校正并输出最大电力值。其它电路操作与放电灯点亮装置1的电路操作相同。此外，即使代替商用AC电源11而使用第一实施例的放电灯点亮装置1中使用的DC电源6作为电源的情况下，也可以以相同方式实现以下要说明的第二实施例及其变形例。
图11A示出计时器14a的示例。向计时器14a的一端施加电源电压(V)，并且计时器14a的另一端接地。计时器14a包括串联连接的两个电阻器R1和R2以及与电阻器R2并联连接的电容器C。在这两个电阻器R1和R2之间，设置有与开关12连动地运动的开关SW。开关SW可以是开关12。通过断开开关12(和开关SW)使放电灯2熄灭。因此，电容器C开始对放电灯2的点亮期间已累积的电荷进行放电。
然后，在接通开关12(和开关SW)并且点亮放电灯2的情况下，将表示电容器C的剩余电荷量的电位VT输出至最大电力限制器8b。图11B是示出电容器C的剩余电荷量(由电位VT表示的)COT与所经过的熄灭时间OT(s)之间的关系的图。作为示例，示出相对于熄灭时间OT1的电容器C的剩余电荷量COT。最大电力限制器8b基于电容器C的剩余电荷量COT来计算放电灯的温度或所经过的熄灭时间。
图12A是示出由放电灯点亮装置10供给至放电灯2的电力的电力曲线。图12B是示出相对于所经过的点亮时间(s)的最大电力值(W)的图。图12C是示出相对于所经过的点亮时间(s)的放电灯的温度(°C)的图的示例。最大电力限制器8b从最大电力值Wp0中减去基于熄灭时间OT0～OT2所获得的减小量和基于检测器9的检测值所获得的减小量。因而，在热重启时，放电灯点亮装置10可以在抑制电路的热异常操作的情况下稳定地点亮放电灯2。
如图12C所示，在所经过的熄灭时间是非常短的时间OT0的情况下，放电灯2的温度与放电灯2熄灭时的温度相同，由此可以最容易地再次点亮放电灯。因此，如图12B所示，对减小量进行设置以使得最大电力值从Wp0大幅减小为WpOT0。在所经过的熄灭时间为OT1的情况下，对减小量进行设置以使得最大电力值从Wp0减小为WpOT1。随着时间从OT1向着OT2经过，放电灯2的温度变得更低并且接近冷启动时的温度。在放电灯2的温度变为基准温度(室温25°C)的情况下，将最大电力值Wp0的减小量设置为0。
第二实施例的第一变形例
图13A示出根据第二实施例的放电灯点亮装置的第一变形例的电力曲线，并且图13B示出相对于所经过的熄灭时间的最大电力值的持续时间段A的图。在第一变形例中，在所经过的熄灭时间为短的时间OT0的情况下，最大电力值的持续时间段A从A1缩短为A5。由于在热重启时将放电灯2的电极加热至稳定所需的时间短，因而该控制成为可能。
在所经过的熄灭时间为OT1的情况下，最大电力值的持续时间段A从A1缩短为A4。随着熄灭时间从OT1变为OT2，放电灯2的温度变得更低并且接近冷启动时的温度。在放电灯2的温度变为基准温度(室温25°C)的情况下，将最大电力值的持续时间段A设置为初始值A1。因而，在热重启时，放电灯点亮装置10可以在抑制电路的热异常操作的情况下稳定地点亮放电灯2。
第二实施例的第二变形例
图14A是示出根据第二实施例的放电灯点亮装置的第二变形例的电力曲线的图。图14B是示出相对于所经过的熄灭时间OT(s)的最大电力值(W)的图，并且图14C是示出相对于所经过的熄灭时间OT(s)的最大电力值的持续时间段A(s)的图。在该变形例中，最大电力值及其持续时间段这两者根据所经过的熄灭时间而减小。
换句话说，随着所经过的熄灭时间变短，最大电力值和持续时间段大幅减小。在这些图中，在所经过的熄灭时间是最短的OT0的情况下，将最大电力值设置为WpA7，并且将持续时间段A设置为A7。随着所经过的熄灭时间段从OT0变长为OT1，最大电力值增加为WpA6并且持续时间段增加为A6。在所经过的熄灭时间变为OT2并且点亮条件与冷启动时的点亮条件相同的情况下，将最大电力值设置为Wp0，并且持续时间段A变为时间段A1。
利用该变形例，与改变最大电力值及其持续时间段中的一个的情况相比，放电灯点亮装置可以将最大电力值设置为较高的值，并且将持续时间段设置得较短。根据第二实施例的放电灯点亮装置的第二变形例，可以防止点亮装置电路的热异常操作，由此防止了由于热启动时光通量的增加以及电极的过早磨损等而导致发生闪光，并且实现了放电灯的快速再点亮。
第三实施例
根据第三实施例的放电灯点亮装置意图解决在如下情况下发生的问题：将最大电力值设置为开始放电灯2的点亮所需的下限值Wmin1(第一电力值)附近的值；以及周围温度约为第一实施例的放电灯点亮装置的电路可工作的上限值附近。也就是说，意图解决如下问题：例如，在施加至放电灯2的电力小于下限值的情况下，发生放电灯2的点亮故障或熄灭。放电灯点亮装置的结构与第一实施例的放电灯点亮装置1的结构相同，并且将使用放电灯点亮装置1的各组件的附图标记来进行说明。
图15A是示出根据第三实施例的放电灯点亮装置的电力曲线的图，并且图15B是示出基于如下差所设置的持续时间段A的图，其中该差为下限值Wmin1和基于检测器9的检测值要设置的最大电力值的设置值Wor之差。作为第一步骤，第三实施例的放电灯点亮装置的最大电力限制器(等同于图2所示的最大电力限制器8b)基于来自DC电源的电源电压和环境温度至少之一来获得最大电力值Wp0的减小量，然后获得要设置为最大电力值的设置值Wor。
作为第二步骤，最大电力限制器8b将所获得的Wor与下限值Wmin1进行比较并且获得差ΔWd。在设置值Wor小于下限值Wmin1的情况下，最大电力限制器8b将最大电力值设置为下限值Wmin1，并且根据设置值Wor和下限值Wmin1之差ΔWd来将最大电力值的持续时间段A设置为比时间段A1短的时间段Aor。通过进行该处理，可以点亮放电灯2，并且防止了装置电路的热异常操作。在第二步骤中，在设置值Wor等于或大于下限值Wmin1的情况下，最大电力限制值8b将最大电力值设置为所获得的设置值Wor。
图15B所示的图是持续时间段相对于差ΔWd从A1线性地减小为0的情况的示例。在差ΔWd达到最大值Wor_min的情况下，将持续时间段A设置为0(s)。
上述处理可以由包括具有CPU的运算处理系统或者FPGA的、利用软件执行上述处理的最大电力限制器8b来进行，或者可以在能够进行上述处理的硬件电路中实现。特别是在DC电源的电源电压异常下降或者周围温度异常上升的情况下，根据第三实施例的放电灯点亮装置可以防止放电灯2的点亮故障或渐暗，并且防止电力低于开始放电灯2的点亮所需的最小电力。
第三实施例的变形例
图16A和16B是示出根据下限值Wmin1和最大电力值的设置值Wor之间的差所设置的持续时间段A(s)的图的变形例。如图16A所示，持续时间段A具有下限值Amin。在例如使用额定电力为35W的车辆的前照灯所用的无水银HID灯作为放电灯2的情况下，将最大电力值的下限值Wmin1设置为能够正常点亮放电灯2的额定电力的至少1.2倍、即至少42W，并且将持续时间段的下限值Amin设置为至少几百msec。最大电力值的设置值Wor为如下值，其中该值用于在即使在点亮时间经过了几千个小时(灯的寿命通常被设置为1000～3000个小时的点亮时间)的情况下，也稳定地开始放电灯的点亮(在几百次测试中100%地开始点亮)。
在差ΔWd增大的情况下，有可能发生电路的热异常操作，并且为了防止发生这种情况，应当大幅减小施加至放电灯2的电力。在图16B的图中，持续时间段A随着ΔWd的增加而呈指数减小。因此，根据第三实施例的变形例的放电灯点亮装置即使在低电源电压和高温条件下也可以更加稳定地抑制电路的热异常操作，并且稳定地点亮放电灯2。
第四实施例
根据第四实施例的放电灯点亮装置意图应对以下情况：例如，在根据第一实施例的放电灯点亮装置1中，DC电源6的电源电压异常下降并且变得等于或小于点亮放电灯2所需的下限值；或者周围温度变得等于或高于稳定地点亮放电灯2所需的上限值。具体地，如图8C和9C所示，在电源电压等于或小于下限值Va7(第二电压)以及/或者周围温度等于或大于上限值Ta7(第二温度)的情况下，将最大电力值设置为小于下限值Wmin1的值、即放电灯2不发光的Wmin2(<Wmin1)。因此，根据第四实施例的放电灯点亮装置抑制了在电源电压异常下降或者环境温度异常上升的情况下的装置电路的热异常操作。
图17示出根据第四实施例的放电灯点亮装置中使用的电力曲线。图18A示出电源电压(V)相对于点亮开始之后的经过时间快速下降的情况，并且图18B和18C分别示出此时的输入电流(A)和输出电力(W)。
图19A示出根据电源电压(V)所设置的最大电力值(W)。在电源电压下降为Va7之后，将最大电力值设置为Wmin1，直到电源电压变为Va8为止。在电源电压小于Va8的情况下，最大电力值减小到下限值Wmin2。因此，放电灯2可能熄灭，但抑制了输入电流的增加，并且在根据第四实施例的放电灯点亮装置中抑制了装置电路的热异常操作。
图19B是示出根据周围温度所设置的最大电力值(W)的图。在周围温度的范围为Ta7～Ta8的时间段内，将最大电力值设置为Wmin1。在周围温度变得高于Ta8的情况下，最大电力值减小为Wmin2。因此，尽管放电灯2可能熄灭，但抑制了输入电流的增加，并且防止了电路的热异常操作。将在电源电压异常下降以及周围温度异常上升的情况下设置的输出电力值Wmin2预先存储在存储器8a或最大电力限制器8b中。
其它变形例
图20示出根据另一实施例的放电灯点亮装置20的电路图。将相同的附图标记分配至与根据第一实施例的放电灯点亮装置1相同或相似的组件，并且将省略针对这些组件的重复说明。放电灯点亮装置20还包括位于检测器9内的电源电流检测器20a。电源电流检测器20a检测从DC电源6供给的电流。通过添加电源电流检测器20a，最大电力限制器8b更加可靠地防止了电路的热异常操作。
最大电力限制器8b基于电源电流检测器20a检测到的DC电源6的电流值，检测由于电路组件的特性异常或者放电灯2的特性的急剧变化所引起的输入电流的异常增加。在检测到异常的情况下，最大电力限制器8b在将最大电力值的持续时间段A设置为预定时间段A1以下的状态下减小供给至放电灯2的电力，由此更加可靠地抑制电路的热异常操作。
图21示出根据又一实施例的放电灯点亮装置21的电路图。将相同的附图标记分配至与根据第一实施例的放电灯点亮装置1相同或相似的组件，并且将省略针对这些组件的重复说明。放电灯点亮装置21包括结构与图20所示的放电灯点亮装置20有所不同的控制器22。除了放电灯点亮装置1的控制器8的结构以外，控制器22还包括输入电力计算器22a、输出电力计算器22b和电路损耗计算器22c。
输入电力计算器22a基于电源电压检测器9a和电源电流检测器20a的检测值来计算输入电力。输出电力计算器22b计算DC/DC转换器7a的输出电力。电路损耗计算器22c基于输入电力和输出电力之间的差来计算DC/DC转换器7a的电路损耗，并将所计算出的电路损耗输出至最大电力限制器8b。最大电力限制器8b基于电路损耗值来检测电路的异常。在检测到异常的情况下，最大电力限制器8b在将最大电力值的持续时间段A设置为预定时间段A1以下的状态下减小供给至放电灯2的电力，由此可靠地抑制电路的热异常操作。
本发明不限于上述实施例和变形例，并且可以在没有改变本发明的精神的范围内进行各种修改。此外，可以在本发明的精神内对上述实施例和变形例进行各种组合。
除了车辆的前照灯以外，本发明的放电灯点亮装置还可用在使用诸如高强度放电(HID)灯等的利用电弧放电来发光的放电灯的照明系统中。
尽管已经针对实施例示出和说明了本发明，但本领域技术人员应当理解，可以在没有背离如所附权利要求书所限定的本发明的范围的情况下进行各种改变和修改。

Claims (17)

1.一种放电灯点亮装置，包括：
电力转换器，用于接收从电源供给的电力，将所述电力转换成放电灯所需的电压并将所述电压供给至所述放电灯；以及
控制器，用于对所述电力转换器进行控制以驱动所述放电灯，
其中，所述控制器进行以下：对供给至所述放电灯的电力进行控制以跟随如下预定的电力曲线，其中在所述电力曲线中，所述电力根据点亮时间从最大电力值呈指数衰减为稳态电力值；控制所述电力曲线以使其基于所述电源的电源电压、周围温度、装置温度、放电灯温度和放电灯电压至少之一而改变；以及在所述放电灯温度等于或小于基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，将所述电力曲线的最大电力值的持续时间段设置为预定时间段。
2.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述最大电力值的持续时间段等于或大于100msec。
3.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述最大电力值的持续时间段等于或小于10sec。
4.根据权利要求2所述的放电灯点亮装置，其中，所述最大电力值的持续时间段等于或小于10sec。
5.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器根据所述电源电压的下降来减小所述电力曲线的最大电力值。
6.根据权利要求5所述的放电灯点亮装置，其中，在所述电源电压等于或小于第一电压的情况下，所述控制器减小所述电力曲线的最大电力值。
7.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器根据所述周围温度或所述装置温度的上升来减小所述电力曲线的最大电力值。
8.根据权利要求7所述的放电灯点亮装置，其中，在所述周围温度或所述装置温度等于或大于第一温度的情况下，所述控制器减小所述电力曲线的最大电力值。
9.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器根据所述电源电压的下降以及所述周围温度或所述装置温度的上升至少之一来减小所述电力曲线的最大电力值，以及在所述最大电力值等于或小于第一电力值的情况下，将所述最大电力值设置为所述第一电力值，并且将所述最大电力值的持续时间段减小为所述预定时间段以下。
10.根据权利要求9所述的放电灯点亮装置，其中，所述第一电力值等于或大于稳定点亮期间的额定电力的1.2倍。
11.根据权利要求9所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器根据所述最大电力值和所述第一电力值之间的差来改变所述最大电力值的持续时间段的减小量。
12.根据权利要求9所述的放电灯点亮装置，其中，在所述电源电压等于或小于点亮所述放电灯所需的第二电压的情况下，所述控制器使所述电力曲线的最大电力值减小为所述第一电力值以下。
13.根据权利要求9所述的放电灯点亮装置，其中，在所述周围温度等于或大于第二温度的情况下，所述控制器使所述电力曲线的最大电力值减小为所述第一电力值以下。
14.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器对所述放电灯的熄灭时间计时，并且在所述放电灯的温度高于所述基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，所述控制器根据紧挨所述放电灯的点亮之前的放电灯温度或熄灭时间来改变所述电力曲线的最大电力值。
15.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器对所述放电灯的熄灭时间计时，并且在所述放电灯的温度高于所述基准温度的状态下进行所述放电灯的点亮的情况下，所述控制器根据紧挨所述放电灯的点亮之前的放电灯温度或熄灭时间来改变所述电力曲线的最大电力值的持续时间段。
16.一种车辆的前照灯，其包括根据权利要求1至15中任一项所述的放电灯点亮装置。
17.一种车辆，其包括根据权利要求1至15中任一项所述的放电灯点亮装置。
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