CN1575083A - 高亮度放电灯的点灯装置以及其点灯方法 - Google Patents

高亮度放电灯的点灯装置以及其点灯方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种高亮度放电灯的点灯装置以及其点灯方法。本发明实现车载用金属卤灯的点灯装置的小型、低成本，使用DC－AC一级升压高频点的方式简化电路结构，为了满足金属卤灯特有的要求，在变压器(4c)的初级侧与直流电源(1)并联配置放电生长用电容器(2a)，确保绝缘破坏后的放电生长，由于使变压器的小型与高电压相对立，因此在变压器的初级侧设置升压电路(2d)，在次级侧设置倍压电路，另外，由于变压器的小型与放电的稳定性对立，因此在预定的最小频率以及最大频率的范围内，扫描点灯频率驱动灯管，使得中心频率位于80kHz到120kHz，相同频率不持续10msec以上。

Description

高亮度放电灯的点灯装置以及其点灯方法
技术领域
本发明涉及作为汽车前照灯等的光源使用的金属卤灯等的高亮度放电灯的点灯装置及其点灯方法。
背景技术
近年来，作为汽车用的前照灯，代替卤灯管，使用金属卤灯。金属卤灯是HID(高强度充电)灯的一种，与卤灯管相比较，具备高发光效率，高色温和长寿命的特征。
在金属卤灯的发光管内部，封入将钠、钪等多种金属与碘等卤素卤化后的卤化金属、作为起动气体的高压氙和水银。金属卤灯的发光首先在常温下由作为气体的氙进行起动放电，通过氙的电弧放电，发光内部成为高温，随着管内温度上升，水银蒸发，达到电弧放电，管内进一步成为高温。随着管内温度的进一步上升，卤化金属蒸发，达到电弧放电，可以得到高发光效率而且高色温的发光。另外，水银具有连接氙与卤化金属的放电的作用，而近年来也提供了没有封入水银的金属卤灯。
在金属卤灯的点灯装置中，如上述那样，对于多种物质要求按照顺序持续进行放电，使得放电不会消失。即，必须跟踪发生变化的灯的负载特性，控制放电。
如上述那样，在金属卤灯的点火电路中具有与在一般的家庭照明或者液晶显示屏的背景灯中使用的荧光灯(低压水银蒸汽放电灯)的点火电路极其不同的特有的要求。
作为满足上述要求的使用了金属卤灯的车载用前照灯的点灯装置，例如有在专利文献1中记载的装置。在本说明书中，把记载在该专利文献1中的电路结构从电路上的特征出发称为「全桥低频点灯方式」。
上述那样的全桥低频点灯方式满足在金属卤灯的点灯中必要的要求，而且可以实现能够比较小型，比较低价格的点灯装置，但是当前希望进一步小型和低价格。
另一方面，在液晶屏的背景灯中使用的荧光灯的点灯装置中，彻底进行了小型和低价格的结果，一般使用把来自直流电源的电压用推挽方式的DC-AC转换器变换为交流波形，用高频波点灯的方法。作为其例子，有在专利文献2中记载的点火电路，在本说明书中把记载在该专利文献2中的电路结构从电路上的特征出发称为「DC-AC一级升压高频点灯方式」。
在上述DC-AC一级升压高频点灯方式中，点火电路内的电力变换由于通过推挽方式的DC-AC转换器仅从DC向AC进行一次，因此简化了电路结构。进而，通过高频点灯，能够使占据装置体积很大部分的晶体管小型化，从而能够实现点灯装置的小型和低成本。但是在把这种电路方式使用在金属卤灯的点灯装置中的情况下，必须满足金属卤灯特有的要求，从而还没有实现。
【专利文献1】
特开2002-352989号公报
【专利文献2】
特开平7-211472号公报
如上述那样，在全桥低频点灯方式中，放电生长用电容器并联连接在发生电压的变压器的次级侧输出上。因此，需要高耐压的电容器，成为高亮度放电灯点灯装置的低成本和小型的障碍。
另外，在全桥低频点灯方式中，由于变压器的小型与灯管的稳定性相互对立，因此把用于升压的DC-DC转换器单元和用于交流化的逆变器单元分离。从而，成为多级变换，增加了电路的元件数量，成为高亮度放电灯点灯装置的小型、低成本的障碍。
另外，如果要满足点灯金属卤灯所必要的要求，则需要在放电起动期间，为了在热状态下能够产生绝缘破坏，在灯两端发生大约20kV以上的高电压脉冲的功能。但是在使用了DC-AC一级升压高频点灯方式的电路中，为了升压到高电压，需要增加逆变器的变压器的线圈数，变压器体积大，成为高亮度放电灯点灯装置的小型、低成本的障碍。
进而，在使用了DC-AC一级升压高频点灯方式的电路中，由于变压器的驱动频率和灯管的点灯频率相同，因此为了放电的稳定如果要以低频点灯，则变压器体积大，成为高亮度放电灯点灯装置的小型、低成本的障碍。
发明内容
本发明是为了解决上述的课题而产生的，目的在于得到能够在金属卤灯中进行正常点灯的、使用DC-AC一级升压高频点灯方式的、小型廉价的高频放电灯点灯装置及其点灯方法。
本发明的高亮度放电灯点灯装置，在变压器的初级侧设置多个电源和多个开关元件，通过反复闭合、断开多个开关元件，使得在变压器的次级侧发生电压比初级侧电压高的高频交流电压。
本发明的高亮度放电灯点灯方法在绝缘破坏以后，在放电过渡期间和恒定放电期间的至少一个期间内，在高亮度放电灯的电压的中心频率为80kHz以上120kHz以下的范围内把频率进行调制，驱动高亮度放电灯。
本发明的高亮度放电灯点灯方法，把与设置在变压器初级侧的直流电源并联连接的放电生长用电容器充电得到所希望的电压；通过反复闭合、断开多个开关元件，使得设置在上述变压器次级侧的间隙开关动作用电容器充电到成为间隙开关的导通电压的电压；然后，通过在高亮度放电灯两端施加由于闭合上述间隙开关发生的脉冲电压的反相感应电压，使得上述高亮度放电灯发生绝缘破坏；在发生上述绝缘破坏以后，从充电了的上述放电生长用电容器向上述高亮度放电灯供给能量，调整上述开关元件的驱动波形的占空比，通过使投入的上述高亮度放电灯的电力大于额定电力，使光束迅速上升；在光束上升以后，调整上述开关元件的驱动波形的占空比，把投入到上述高亮度放电灯的电力保持为额定电力。
附图说明
图1示出本发明实施形态1的高亮度放电灯点灯装置的电路。
图2示出本发明实施形态1的高亮度放电灯点灯装置点灯时的灯管的电压、电流的波形。
图3示出在本发明实施形态1的高亮度放电灯点灯装置中，没有使用频率扫描波形时的点灯频率与放电的状态。
图4示出在本发明实施形态1的高亮度放电灯点灯装置中，灯管电压、电流在点灯频率为84.5kHz下对于时间的变化。
图5是图4的A部分的放大图。
图6示出与图5的放电位置相对应的电弧放电的形状。
图7是在本发明实施形态1的高亮度放电灯点灯装置中，使用了频率扫描波形时的点灯频率与放电的状态。
图8示出本发明实施形态2的高亮度放电灯点灯装置的次级侧的间隙开关两端的电压变化，初级侧的放电生长用电容器电压以及对于逆变器的信号的关系。
具体实施方式
说明本发明的高亮度放电灯点灯装置的一个实施形态。
首先，说明在车载用的金属卤灯的点灯中所必需的4个熔断器。另外，以下说明中的熔断器A、B、C与图2的A、B、C相对应。另外，该图中的O在后面一节中详细地进行说明，表示放电待机时间。
A.放电起动期间
放电起动期间的灯管的负荷状态根据前一次放电结束后的经过时间而不同。在前一次放电结束后，经过充分时间，管内温度下降到常温附近，管内压力低的状态下，绝缘破坏电压低。把该状态称为冷状态。另外，在前一次放电结束后，没有经过充分时间，管内温度依然是高温，管内压力依然较高的状态下，绝缘破坏电压比冷状态高。把该状态成为热状态。在放电开始期间，即使在绝缘破坏电压高的热状态下，也需要施加数十kV的高电压使得可靠地发生绝缘破坏。
B(B-1).放电生长期间
绝缘破坏前的灯管的电阻大到数MΩ。绝缘破坏后，在灯管的电阻急剧地降低到数十Ω以后，随着管内温度、压力的上升，上升到恒定状态的数百Ω。在放电的体积过程中，与灯管电阻的急剧降低相对应，如果没有为了持续进行放电而投入充分的能量，则放电不稳定，发生放电的消失。另外，在放电的阴极表面过程中，也必须投入充分的能量使得能够释放热电子维持电弧放电。从而，绝缘破坏前后需要投入充分的能量使得不会引起放电的消失。
B(B-2).光束上升期间
作为车载用的前照灯，必须在预定的时间内获得所希望的光束。为此，需要在短时间内提供比恒定放电期间的额定电力35W大的电力，例如70W左右，通过向灯管投入充分的能量，在使短时间内使光束5上升。
B.过渡放电期间
B-1的放电生长期间、B-2的光束上升期间在时间上不能够明确地划分，作为总体称为B.过渡放电期间。在该过渡放电期间中，由于绝缘破坏后的灯管负荷在热状态和冷状态下不同，因此必须判断热状态与冷状态，调整所投入的能量。即，热状态下，绝缘破坏后的灯管电阻高，在短时间内上升到恒定状态的电阻，另外，在短时间内达到所希望的光束。因此，对于热状态，在与冷状态相同的时间，投入放电生长用、光束上升用的能量，成为过剩的能量投入，使灯管寿命降低。反之，尽管处于冷状态，但是如果没有在充分时间内提供放电生长用、光束上升用的能量，则将产生放电的消失，另外，至能够得到所希望光束的时间加长。
C.恒定放电期间
在卤化金属的电弧放电中的恒定点灯时，必需恒定地保持额定电力35W，必须稳定地持续放电。在金属卤灯中，点灯频率是最重要的因素，需要根据后述的音响共振现象选择放电不会成为不稳定的频率。鉴于以上说明的车载用的金属卤灯的点灯中所必需的4个熔断器说明实施形态。
实施形态1
参照图1～图7说明实施形态1。图1是实施形态1的高亮度放电灯点灯装置的电路图，图2是高亮度放电灯点灯装置的点灯时的灯管的电压、电流波形。另外，图3示出在高亮度放电灯点灯装置中，没有使用频率扫描波形时的点灯频率与放电状态。另外，图4示出了在高亮度放电灯点灯装置中，点灯频率为84.5kHz下的灯管电压、电流对于时间的变化，图5是放大了图4的A部分的图，图6示出与图5的放电位置相对应的电弧放电的形状。进而图7示出使用了频率扫描波形时的点灯频率与放电状态。另外，图4的A部分是为了说明电弧放电而示出的部位。
如图1所示，高亮度放电灯点灯装置构成为具备直流电源1，放电生成电路2，DC-AC逆变器电路4，点火电路5，控制电路6，点亮金属卤灯7。
直流电源1发生12V的直流电压，供给到放电生长电路2。负电位一侧连接到地线3。
放电生长用电容器2是用于在放电生长期间在HID灯管上提供充分能量的电路，由放电生长用电容器2a，用于使放电生长用电容器2a的电压大于直流电源的升压电路2b，在放电起动前发挥作用使得没有从放电生长用电容器2a向直流电源1流过电流，在恒定放电期间发挥作用使得以低损失流过来自直流电源1的电流的同步整流用开关元件2c，使得没有从放电生长用电容器2a向直流电源1流过电流的反相阻止二极管2d，控制开关元件2c的同步整流用控制电路2e构成。
DC-AC逆变器电路4是把直流电源1的电压或者放电生长用电容器2a的电压升压，变换为AC的电路，由构成半桥的开关元件4a、4b，用于进行推挽动作的变压器4c构成。
点火电路5是发生在放电起动期间产生绝缘破坏的高电压脉冲的电路，由二极管5a，电容器5b，二极管5c，间隙开关动作用的电容器5d，间隙开关5e，点火用的变压器5f，用于与变压器5f的电感共振的电容器5g构成。二极管5a，电容器5b，二极管5c，间隙开关动作用的电容器5d是用于使输出到变压器4c的次级侧的电压升压的倍压电路。
控制电路6是根据目的用于改变点灯波形的电路，由决定基本点灯波形的频率的频率决定电路6a，检测电压或者电流，根据占空比控制电力的电力控制电路6b构成。
其次参照图2说明高亮度放电灯点灯装置的动作，按照点灯上述车载用金属卤灯时所要求的条件进行说明。
O.放电待机期间
如果闭合没有图示的点灯开关，则从控制电路6向开关元件4a、4b输入栅极信号，反复把开关元件4a、4b导通、关断，在次级侧发生变压器4c的匝数倍数的电压。这里，DC-AC逆变器的开关元件4a、4b的驱动频率为了实现变压器4c的小型化，最好在100kHz附近驱动。在本实施形态中，由于使用DC-AC一级升压高频点灯方式，因此不需要以往所需要的DC-DC转换器用的高频开关，由于能够把使用了该高频开关时发生的热进行放热的能力安排到释放逆变器的开关所发生的热量，因此能够有效地实施逆变器的高频动作。
另外，如果闭合点灯开关，则升压电路2b也开始动作，把直流电源1的电压升压，开始把放电生长用电容器2a充电。即使放电生长用电容器2a的电位比电源的电位高，但由于同步整流用的开关元件2c关断，因此也不会反向流过电流。图1中，为了防止电流的反向流动而使用同步整流用的开关元件2c，而以低成本和小型为目的，也可以使用二极管。但是，在使用了二极管的情况下，由于比开关元件的导通电阻大，因此必须考虑损耗增大。
下面使用具体的电压值进行说明。作为直流电源1的电压，假设用车载用的蓄电池，并且取为12V。如果用升压电路2b升压，则放电生长用电容器2a充电到24V，在变压器4c的初级侧加入24V。如果把变压器4c的匝数比取为1∶17，则在变压器次级侧发生400V左右的电压。
在次级侧，使用倍增压电路升压。在变压器4c的输出是正(图1中上侧是+)的情况下，通过二极管5a把电容器5b充电。然后，如果变压器4c的输出翻转成为负(图1中上侧是-)则通过来自电容器5b的放电电流，把间隙开关动作用的电容器5d充电。这时，由于变压器4c的输出是负，因此在间隙动作用的电容器5d的两端发生变压器4c输出一倍的大致800V的电压，在间隙开关5e的两端同样地加入大约800V。
A.放电起动期间
在把间隙开关5e的导通电压取为大约800V的情况下，如果间隙开关动作用的电容器5e的电压成为大约800V，则间隙开关5e导通。而且，在变压器5f的初级线圈中流过脉冲电流，在次级线圈中发生大约20kV的高电压，在灯管7两端电极上加入高电压。该高电压由于超过了冷状态以及热状态的放电开始电压，因此引起绝缘破坏。
如果总结从蓄电池电压到间隙开关5e的导通电压的升压过程，则成为直流电源1的蓄电池的电压12V通过倍压电路2b升压到2倍的24V，把放电生长用电容器2a充电了以后，通过变压器4c升压到大约400V，由倍压电路升压到2倍的大约800V，在间隙开关5e两端加入大约800V。
如上述那样以三级升压的理由是在HID灯管的点灯过程中，需要间隙开关5e的导通电压的仅是绝缘破坏的情况，在绝缘破坏以后维持放电的期间，电压只要是85V左右就很充分，只要投入电力即可。由此，从变压器4c的小型化的观点出发，把变压器4c的升压抑制得很低，极力减小匝数比。而且，在绝缘破坏时所需要的电压由初级侧的升压电路2b或者次级侧的倍压电路升压。绝缘破坏后使初级侧的升压电路2b的升压功能停止。由此间隙开关5e不会在绝缘破坏后导通。另外，初级侧的升压电路2b与次级侧倍压电路的升压比例的分配分别以2倍进行了说明，而也可以考虑元件的耐压、体积等采用不同的分配。
B(B-1).放电生长期间
如果通过绝缘破坏在灯管7中流过电流，则灯管电极间电压急剧下降。这时，从放电待机期间开始连续地使开关元件4a、4b反复导通、关断，来自直流电源1的能量，以及在放电待机期间充电的存储在放电生长用电容器2a中的能量作为放电生长用能量供给到灯管，生长放电，防止放电的消失。放电生长用电容器2a的电容值设定为在绝缘刚刚破坏以后，为了维持、生长放电而能够供给充分能量的值。另外，由于放电生长用电容器2a位于变压器的初级侧，因此可以是低电压的电容器，能够实现点灯装置的小型、低成本。
B(B-2).光束上升期间
在放电生长期间结束以后，也使开关元件4a、4b反复地导通、关断，在次级侧供给电力。在灯管7是冷状态的情况下，投入比额定电力35W大的例如70W的电力，在短时间内上升到所希望的光束。电力的调整通过改变开关元件4a、4b的占空比进行。在热状态的情况下，不经过该期间，转移到下一个恒定放电期间。
C.恒定放电期间
在光束上升了以后，进入到恒定放电期间。调整开关元件4a、4b的占空比，以额定35W恒定地反复放电。在恒定放电期间，为了避免由音响共振现象引起的不稳定放电，用在频率中加入了调制的频率扫描方式的波形进行点灯驱动。例如，以中心频率90kHz，调制频率1kHz，最小频率80kHz，最大频率100kHz的波形进行点灯驱动。从放电待机期间的点灯开始到点灯结束，连续地以频率扫描波形进行点灯驱动。
下面，说明用于避免音响共振现象的频率扫描方式。决定变压器体积的初级线圈数与频率成反比，频率越大，初级线圈数越少。因此，通过高频化，能够实现变压器的小型化。另一方面，频率越高，变压器的铁芯损失越大，温度越上升。本专利发明者们考虑了这些关系的结果，得出在车载用的点火电路中，以100kHz附近的频率设计变压器是最佳的结论。这一点也可以说在专利文献1记载的电路中，以100kHz驱动DC-DC转换器的变压器，成功实现变压器小型化，当前正在车载中使用的业绩出发得到的。
但是，如果用数kHz以上的高频点亮金属卤灯，则将发生音响共振现象，放电成为不稳定，产生消失的现象。关于该音响共振现象的详细情况例如在照明学会杂志，第77卷，第10号，平成5年的第29～36页(以下，记为「照明学会论文」)中报告。
如果依据上述照明学会论文，则如以下那样说明发生由音响共振现象引起的电弧放电的不稳定性的机理。即，沿着灯管内相互的反射方向行进的波形成驻波，驻波的振荡频率接近灯管具有的固有频率，驻波共振。所谓驻波，是支配点灯中的灯管的水银蒸汽的粗密波。驻波是压力分布不随时间变化的波，根据其形状，在灯管内产生不均匀的压力分布。在该压力分布中，由于电弧进行放电使得能量状态成为最低，因此驻波弯曲。
不限于上述照明学会论文，阅读了大量的说明音响共振现象的论文或者专利，在文章中假定理论公式，求发生音响共振的频率，不发生的频率，或者虽然发生音响共振但是电弧成为直线放电稳定的频率，但是，例如，即便使用在上述照明学会论文或者在专利第3189609号公报中公开的理论公式，也不一定能够说与实验得到的频率一致。
即，在高频点灯HID的情况下，难以从理论公式获得放电稳定的频率，在理论上也不能够求出至今为止提出来的对策方法是否有效。从而，在设计点火电路时，现状是只有通过实验求希望使用的频率的方法。
作为明确地示出实验结果的例子，有在特公平7-66866号公报(USP5121034)中公开的点灯方法。该方法中，作为避免由音响共振现象引起的不稳定放电的方法，使用在点灯频率中加入了频率调制的频率点灯扫描方式。根据频率扫描点灯方法，能够避免由音响共振现象引起的不稳定放电这一点如在上述照明学会论文或者特开昭61-165999号公报中公开的那样是众所周知的技术，而在特公平7-66866号公报中，通过示出实验结果，把频率扫描波形的中心频率限定在20kHz到80kHz，由此获得专利。
但是，在特公平7-66866号公报中，在频率超过50kHz的区域中，没有可以得到稳定放电的区域，另外，对于80kHz以上的点灯没有示出实验结果。从前面说过的理由出发，不能够根据20kHz～80kHz的实验结果推测80kHz以上的现象。
在这种技术背景中，本专利发明者们在100kHz附近的频率中，实验性地发现了使用频率扫描点灯方式，得到充分宽的稳定频率的条件。以下说明这一点。
图3示出频率恒定的波形(即，不是频率扫描)中的60kHz～130kHz的各频率中的管电压的上升部分以及目视观察放电状态的结果。管电压的上升部分示出放电不稳定性的定量评价，目视的放电状态观察示出放电的不稳定性的定性评价。如果电弧放电成为不稳定，则众所周知管电压上升。
图3所示的管电压是以1个周期的100倍的时间常数保持了施加在灯管两端的电极间的正极性电压峰值的值。另外，作为管电压的上升部分示出上述管电压随时间变动的最大值与最小值的差。即，如果电压的上升部分大，则电压变动大，放电的不稳定性大。另外，在测试中使用的HID灯管是飞利浦公司制造，D2R，额定85V，35W。
图3中，85kHz以下和18kHz以上，放电从绝缘破坏后几秒中以内消失(状态③)。认为该区域由于音响共振现象放电消失。在85kHz～88kHz，92kHz～101kHz，106kHz～108kHz中，放电持续，但是电弧放电的形状不断地变形，放电不稳定(状态②)。在该区域中也认为发生了轻度的音响共振频率。这些状态②以及状态③的放电不能够在点灯中使用。在88kHz～92kHz，101kHz～106kHz中，放电成为直线形，放电稳定(状态①)。只有该区域能够在点灯中使用，但是能够使用的频带非常狭窄。
在能够使用的频带狭窄的情况下，根据由灯管厂家的不同产生的差异或者灯管的个体差异，稳定放电频率产生偏移。即，在所有的灯管中并不共同存在放电稳定的频率。因此，为了扩展能够使用的频率，使用了在点灯频率中加入了调制的频率扫描方式，以下说明其根据。
图4～图6中详细地示出管电压变化与电弧放电的形状。电弧形状剧烈变化的频率是84.5kHz。图6所示的电弧放电的形状通过投射透镜放大，用高速摄像机拍摄了在屏幕上上下翻转投射的形状。在图5的示出管电压对于时间的变化的详细附图中标注的号码与图6的电弧放电形状的号码一致。
从这些附图中示出，当管电压低时，电弧放电成为直线形而稳定，但随着管电压上升，电弧形状弯曲，发生变化。其结果除去确认了从以往所说的管电压与音响共振现象引起的放电不稳定性具有相关性以外，还示出新的事实。这就是电弧放电从稳定状态变化到不稳定状态的时间(从图5中的①到③的时间)是大约10msec。即，示出由音响共振引起的驻波的生长时间是大约10msec，如果把固定的频率持续10msec以上，则能够阻止由音响共振引起的驻波的生长。该结果是通过提高管电压对于时间的抽样精度得到的，过去并没有这样高精度地测定的例子。
根据上述的实验结果，作为没有持续10msec以上的恒定频率的波形，对于某个中心频率，使用调制频率1kHz，距中心频率的频率振幅±10kHz的频率扫描波形，示出其效果。图7中示出中心频率与管电压上升部分的关系。与图3的没有使用频率扫描的情况相比较，可知扩展了稳定放电区域(状态①)。即，示出扩展了设定频率范围，使得吸收由于灯管厂家的不同引起的差异或者灯光的个体差。
另外，即使使用频率扫描点灯方式，在限于从60kHz到130kHz的频带中，也不能够在所有的频率得到稳定的放电。这一点考虑为是因为在进行频率扫描点灯的频率附近，用恒定频率点灯，需要具有稳定的频率。
另外，根据灯管的不同，有时在频率80kHz以上的区域中并不存在稳定区域。这种情况下即使使用扫描点灯方式也难以得到稳定的放电。
另外，发生由音响共振现象引起的放电不稳定性的频率根据管内声波变化。换言之，根据管内压力和温度发生变化。使用电力控制电路6b，在额定电力附近调整投入电力使得能够在该区域中产生稳定区域。
实施形态2
其次，参照图8说明高亮度放电灯点灯装置的实施形态2。实施形态2涉及减小为了在放电生长用电容器2a中进行存储所必需的电容量Ca的点灯方法。图8示出图1所示的次级侧间隙开关5e两端的电压以及初级侧的放电生长用电容器2a的电压与对于逆变器的信号的关系。另外，适当地参照在实施形态1的说明中所使用的图1～图7以及对于它们的说明。
放电生长用电容器2a除去在放电生长期间用于供给到灯管的能量以外，还必须存储用于使间隙开关5e能够上升到导通电压的能量。如果把间隙开关5e的导通电压记为Vg，与间隙开关5e并联连接的间隙开关动作用的电容器5d的电容量记为Cg，则为了上升到Vg所需要的能量Wg是
Wg＝1/2·Cg·Vg2                              (1)
如果把初级侧的电压记为Va，则为了使在初级侧的放电生长用电容器2a中存储该能量所需要的电容量Ca成为
Ca＝Cg·Vg2/Va2                               (2)
在该实施形态2中，涉及能够减小该Va的点灯方法。
在放电准备期间中，如果反复闭合、断开开关元件4a、4b，则把间隙开关动作用的电容器5d充电，电压逐渐上升。这时，为了把电容器5d充电，放电生长用电容器2a放电。在电容器5d的电位充电到0.9·Vg的时刻，使逆变器的驱动停止，再次把放电生长用电容器2a充电。在放电生长用电容器2a完全被充电的时刻再次开始逆变器的驱动。如果再次开始逆变器的驱动，则间隙开关的电容器5d的电位再次上升，在成为Vg的时刻间隙开关5e闭合。
如果做成这样的点灯方法，则为了上升到Vg所需要的能量可以是
Wg＝1/2·Cg·(Vg2-(0.9·Vg)2)                 (3)
为了使初级侧的放电生长用电容器2a存储该能量所需要的电容量Ca成为
Ca＝Cg·0.19·Vg2/Va2                         (4)
从而，能够减小放电生长用电容器2a的电容量。
虽然把成为停止逆变器的定时的间隙电容器5e两端的电压Vgs记为0.9·Vg，但是从式(4)可知，Vgs尽可能接近Vg能够减小放电生长用电容器2a的电容量。另外，乘入到Vgs上的系数由与间隙开关元件5e的元件分散性的关系决定。
在实施形态2中，叙述了在间隙开关动作用电容器5d的充电过程中，设定一次放电生长用电容器2a的再充电期间的方法，而也可以把再充电期间设定为二次以上。由此，能够进一步减小放电生长用电容器2a的电容量。
如上所述，如果依据本发明，则由于把来自直流电源的电压使用DC-AC逆变器变换为交流波形，使用以高频点亮灯管的「DC-AC一级升压高频点灯方式」，进而还由于在初级侧具备多个电源，在放电生长期间能够向HID灯管充分供给能量，因此具有能够简化电路结构，实现点亮HID灯管的装置的小型、低价格的效果。
如果依据本发明，则把与设置在上述高亮度放电灯点灯装置的变压器初级侧的直流电源并联连接的放电生成电容器充电，得到所希望的电压，同时，通过反复闭合、断开多个打开元件，在设置于变压器次级侧的间隙开关动作用电容器中，设置充电到成为间隙开关的导通电压的电压的放电准备期间，因此在随后的放电起动期间中，使间隙开关闭合，具有根据由此发生的脉冲电压的反相感应电压，能够把HID灯管进行绝缘破坏，能够进行稳定的点灯的效果。

Claims (11)

1.一种高亮度放电灯点灯装置，其特征在于具备：
变压器；
设置在上述变压器初级侧的多个电源；
设置在上述变压器初级侧的多个开关元件；
通过反复闭合、断开上述多个开关元件，使得在上述变压器的次级侧发生电压比初级侧电压高的而且高频的交流电压的控制电路。
2.根据权利要求1所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于：
多个电源中的一个是直流电源，另一个是与该直流电源并联连接的放电生长用电容器。
3.根据权利要求2所述的高亮度放电灯点灯装置，其特征在于：
设置：使上述放电生长用电容器的电压高于上述直流电源的电压的升压电路、以及连接在该升压电路与放电生长用电容器之间的反相阻止二极管。
4.根据权利要求2所述的高亮度放电点灯装置，其特征在于：
设置：使上述放电生长用电容器的电压高于上述直流电源的电压的升压电路、以及连接在放电生长用电容器与直流电源之间的同步整流用的开关元件。
5.根据权利要求1所述的高亮度放电点灯装置，其特征在于：
在变压器的次级侧设置倍压电路，使得并联连接的间隙开关上的间隙开关动作用电容器的两端电压高于上述变压器次级侧发生的电压。
6.一种高亮度放电灯点灯方法，其特征在于：
在绝缘破坏以后，在放电过程期间和恒定放电期间的至少一个期间内，在驱动高亮度放电灯的电压的中心频率为80kHz以上120kHz以下的范围内把频率进行调制，驱动上述高亮度放电灯。
7.一种高亮度放电灯点灯方法，其特征在于：
把与设置在变压器初级侧的直流电源并联连接的放电生长用电容器充电得到所希望的电压，
通过反复闭合、断开设置在变压器初级侧的多个开关元件，使得设置在上述变压器次级侧的间隙开关动作用电容器充电到成为间隙开关的导通电压的电压，
然后，通过在高亮度放电灯两端施加由于闭合上述间隙开关而发生的脉冲电压的反相电动势，使得上述高亮度放电灯发生绝缘破坏，
在发生上述绝缘破坏以后，从充电了的上述放电生长用电容器向上述高亮度放电灯供给能量，调整上述开关元件的驱动波形的占空比，使投入到上述高亮度放电灯的电力大于额定电力，从而使光束迅速上升，
在光束上升以后，调整上述开关元件的驱动波形的占空比，把投入到上述高亮度放电灯的电力保持为额定电力。
8.根据权利要求7所述的高亮度放电灯点灯方法，其特征在于：
从放电生长期间到经过光束上升期间后的恒定放电期间，或者在这些期间的任一个期间内，调制驱动高亮度放电灯的电压的频率。
9.根据权利要求6或8所述的高亮度放电灯点灯方法，其特征在于：
根据放电稳定了的状态的高亮度放电灯两端电压而确定驱动电压的调制频率以及最小频率和最大频率，从而相同的驱动电压频率不持续预定时间以上，该预定时间是由于音响共振现象而放电成为不稳定的状态从而上述高亮度放电灯的两端电压开始上升的时间。
10.根据权利要求9所述的高亮度放电灯点灯方法，其特征在于：
确定调制频率以及最小频率和最大频率，使得相同的驱动电压频率不会持续10msec以上。
11.根据权利要求7所述的高亮度放电灯点灯方法，其特征在于：
在放电准备期间内，通过反复闭合、断开多个开关元件，使设置在变压器次级侧的间隙开关动作电容器充电到小于间隙开关的导通电压的电压，在该充电以后，通过断开上述开关元件，保持上述间隙开关动作电容器的两端电压的同时，把放电生长用电容器从直流电源充电到预定的电压，在该充电以后，通过反复闭合、断开上述多个开关元件，把上述间隙开关动作用电容器的两端电压充电到上述间隙开关的导通电压。
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