CN1703133A

CN1703133A - 高压放电灯的点亮装置

Info

Publication number: CN1703133A
Application number: CN 200510075865
Authority: CN
Inventors: 石塚明朗
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2005-11-30
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP4578861B2; CN1703133B; JP2005340064A

Abstract

本发明揭示一种高压放电灯的点亮装置。在这种用DC/DC变换电路使加在输入侧的直流电压降压或升压后，利用DC/AC逆变电路将直流功率变换成交流功率，该交流功率供给高压放电灯的点亮装置上，在用近似矩形波点亮的所述高压放电灯的电流的极性反转时，将所述DC/DC变换电路的输出电压设定在相对所述高压放电灯稳定点亮时的电压的1.5倍及1.5倍以上。

Description

高压放电灯的点亮装置

相关申请的交叉参考

本申请是以在先的2004年5月28日提交的日本专利申请2004-159010的优先权及2005年4月1日提交的2005-106257日本专利申请为基准并要求享受该优先权的利益，这些在先申请的全部内容作为参考包含在本申请中。

技术领域

本发明涉及汽车用前大灯的点亮等所用的高压放电灯的点亮装置。

背景技术

现有高压放电灯的点亮装置中，产生直流电流的电压供给源的输入一侧连接供给电压用的电源，电压供给源的输出一侧连接将直流电流变换成交流电流的换流器，利用交流的灯电流使连接该输出一侧的高压放电灯点亮。另外，电压供给源连接在灯电流的各个半周期上产生电流脉冲的手段(例如日本专利申请公开发表10-501919号公报)。

在现有的用交流的灯电流点亮高压放电灯的点亮装置中，由于有灯电流的极性反转，所以难以取得电极的温度平衡，放电稳定性恶化。由此，在电极表面上弧光放电的基点移动，产生称为闪光的闪烁现象。而且，这一闪烁现象尤其在汽车的前大灯使用的高压放电灯上格外显著。其原因是刚点亮的功率相对稳定点亮时的功率为供给两倍左右功率的特殊点亮方式。

对于这一问题，上述专利文献的高压放电灯点亮装置中，利用产生连接电压供给源的电流脉冲的手段在灯电流的后半部分将和灯电流的极性同极的电流脉冲重叠在灯电流上，通过这样以图增加放电的稳定性、制止闪烁的发生。

但专利文献1的点亮方法中，在以稳定的功率点亮为前提的情况下，只加上脉冲状的电流，除此以外的时间段不得不使灯电流下降而将灯点亮。由此可知，难以稳定放电，并且产生闪烁。

另外，在点亮不封入水银的高压放电灯时，点亮初期的功率投入时间比封入水银的高压放电灯长，期间由于大电流流过，在这段时间中为了不让电极变形或熔化故设计得粗大。因此，在不封入水银的高压放电灯点亮上，将灯电流重叠的方法可以说是一种在灯电流被重叠的时间以外难以再稳定放电，并容易产生闪烁的手段。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能制止闪烁发生的高压放电灯的点亮装置。

本发明的第1方面，例如在用DC/DC变换电路将加在输入一侧的直流电压降压或升压后，利用DC/DC变换电路将直流功率变换成交流功率，将该交流功率供高压放电灯，并使该高压放电灯点亮的高压放电灯点亮装置中，在用近似矩形波点亮的所述高压放电灯的电流极性反转时，将所述DC/DC变换电路的输出电压相对所述高压放电灯稳定点亮时的电压设定在其1.5倍及1.5倍以上。

附图说明

图1为本发明第1实施方式的高压放电灯的点亮装置的电路构成图，图2为对提高图1示出的点亮装置的极性反转中DC/DC变换电路的电压的动作进行说明用的时序图。

图3为对输入图2的信号时输出波形的极性反转时附近进行说明用的说明图，图4为本发明第2实施方式的高压放电灯的点亮装置的电路构成图。

图5为说明控制电路的矩形波用的时序图，图6为说明图5示出的控制电路控制DC/AC逆变电路动作用的等效电路图。

图7为说明图6示出的电路动作中输出波形的极性反转时附近用的说明图，图8为表示图6示出的电路动作之外的输出波形用的图。

图9为表示应用本发明的单灯头型高压放电灯的结构图。图10为表示本发明第3实施方式的高压放电灯的点亮装置的电路构成例的图。

图11为说明图10示出的本发明第3实施方式的点亮装置动作用的波形图。

图12为说明本发明其它实施方式用的波形图，图13为表示汽车前大灯用不含水银的高压放电灯上投入功率的特性图。

具体实施方式

以下，参照附图说明利用本发明的实施方式的高压放电灯的点亮装置。

第1实施方式

图1表示本发明第1实施方式的高压放电灯的点亮装置的电路构成。

该点亮装置由直流电源V1、开关S1、DC/DC变换电路1、输出电压检测电路2、输出电流检测电路3、DC/AC逆变电路4、点亮电路5、高压放电灯6、及控制它们的控制电路等构成。

DC/DC变换电路1由电容器C1、开关元件Q1、功率MOS驱动电路11、PWM比较电路12、锯齿波发生电路13、变压器T1构成变压器T的初级侧，由变压器T2、二极管D1、电容器C2构成与DC/AC逆变电路4连接的变压器T的次级侧，由变压器T3。二极管D2、电容器C3构成连接点亮电路5的变压器T的次级侧。

以下，说明变压器T的初级侧的变压器T1的连接关系。例如用MOSFET构成的开关元件Q1与直流电源V1、开关S1、及变压器T1串联连接，其栅极连接功率MOS驱动电路11。功率MOS驱动电路11连接PWM比较电路12，其非倒相输入端连接锯齿波发生电路13。电容器C1通过开关S1与直流电源V1并联连接。

以下，说明连接DC/AC逆变电路4的变压器T的次级侧的变压器T2、T3的连接关系。变压器T2与二极管D1串联连接，电容器C2通过二极管D1与变压器T2并联连接。

以下，说明连接点亮电路5的变压器T的次级侧的连接关系。变压器T3和变压器T2与二极管D1间的中点、及二极管D2串联连接，构成向点亮电路5的输出。电容器C3通过二极管D2与变压器T3串联连接。

输出电压检测电路2由串联连接的电阻R1、R2、R3组成，该电路较电容器C2更近输出一侧，并与电容器C2并联连接。

输出电流检测电路3由电阻R4组成，在输出电压检测电路2和DC/AC逆变电路4之间，并与各自的低压侧连接。

DC/AC逆变电路4例如由MOSEFT组成的开关元件Q2～Q5、驱动电路14～17、矩形低频发生电路18、緩冲器BUF、逆变器INV构成。

连接关系为开关元件Q2和Q3、及开关元件Q4和Q5分别串联连接，并且它们与DC/DC变换电路2的输出端并联连接。成为所谓全桥式转换电路的构成。而且从开关元件Q2和Q3、开关元件Q4和Q5各自的连接点开始设置DC/AC逆变电路4的输出端。开关元件Q2～Q5的各个栅极上连接驱动电路14～17，驱动电路15、16通过缓冲器BUF、驱动电路14、17通过逆变器INV，再通过以后将叙述的SW2连接矩形低频振荡电路18。

点亮电路5由电容器C4、C5、脉冲变压器L、气体过压保险丝GA组成。电容器C4和DC/AC逆变电路4的输出端的两端并联连接。电容器C5通过变压器T3的输出端和电阻R5串联连接。脉冲变压器L与DC/AC逆变电路4的输出的一端串联连接。而且脉冲变压器L与相对电容器C5并联连接的气体过压保险丝GA连接。

高压放电灯6是一种放电空间中不含水银，使取而代之的金属鹵化物及稀有气体蒸发，从而发光的灯。通过点亮电路5的脉冲变压器L连接DC/AC逆变电路4的输出端。

另外，作为控制DC/DC变换电路1的开关元件Q1用的控制电路的构成，采用差动放大电路7、基准电压V2、电阻R8、点亮检测电路21、点亮时间计时器22、目标功率数值设定电路23、除法电路24、灭灯时间计时器25、开关SW2、差动放大电路8。延迟电路26、逻辑电路27、开关SW3、开关元件Q6、电阻R9～R12。

差动放大电路7由OP放大器19、二极管D3、电阻R6、电容器C6组成。OP放大器19的输入的非倒相输入端连接输入电压检测电路2的电阻R1和电阻R2、R3之间的电压检测点，倒相输入端分别连接基准电压V2，输出端与二极管D3串联连接。另外，OP放大器19和二极管D3间的串联连接还与电阻R6及电容器C6并联连接。而且，差动放大电路7的输出端通过电阻R8连接PWM比较电路12的倒相输入端。

差动放大电路8由OP放大器20、二极管D4、电阻R7、电容器C7组成，连接关系和差动放大电路7相同。OP放大器20的输入的非倒相输入端连接输入电流检测电路3的电阻R4和DC/AC逆变电路4之间的电压检测点，倒相输入端连接除法电路24。

除法电路24通过输入电压检测电路2的电阻R1、R2和电阻R3之间的电压检测点、电阻R1、R2和电阻R3之间的电压检测点、点亮检测电路21、点亮时间计时器22连接目标功率数值设定电路23。另外，点亮时间计时器22通过熄灯时间计时器23连接点亮检测电路21。另外，点亮时间计时器22和目标功率数值设定电路23各自一有输入就在规定时间后切换，或分别连接所开关的开关SW2、SW3。而且，差动放大电路8的输出端通过电阻R8连接PWM比较电路12的倒相输入端。

另外PWM比较电路12的倒相输入端连接电阻R9、R10之间和集电极，而且和与电阻R10并联配置的晶体管TR1连接。晶体管TR1的基极和将矩形低频发生电路18和延迟电路26的输出波形组合输出的逻辑电路27、开关SW3、及电阻R11连接。

以下，说明该实施方式的电路动作。当开关S1一合上，例如利用从+几伏乃至几十伏的车用电池即直流电源V1在电容器C1上产生电压。该电容器C1起抑制由于直流电源的输出电流的变化引起的电压微小变化的作用。

电容器C1上一产生电压，虽然图中未示出，但电压供给OP放大器19。这时的非倒相输入端的电压为零，由于倒相输入端连接基准电压V2，故从OP放大器19输出低电平。该电压通过二极管D3输入PWM比较电路12的倒相输入端，和锯齿波发生电路13的锯齿波比较，生成PWM波。而且PWM比较电路12的输出电压输入功率MOS驱动电路11，使开关元件Q1开关。

在变压器T的次级侧的变压器T2上，通过初级侧开关元件Q1开关动作产生升压后的电压。变压器T2产生的电压形成的电流通过二极管D1，对电容器C2充电。电容器C2的两端电压按照输出电压检测电路2的电阻R1、R2和电阻R3分压并检测，该检测结果输入差动放大电路7的OP放大器19的非倒相输入端。

此时，OP放大器的倒相输入端连接基准电压2，在输入电压值比基准电压还低的情况下，由于PWM比较电路12的倒相输入端没有输入，故其作用使得变压器T的次级侧电压升高，电容器C2的电压也升高。本实施方式中，为了调整OP放大器的增益插入与OP放大器并联连接的电阻R6，使用电容器C6是为了使输出的相位延迟，使点亮装置整体的动作稳定。

变压器T3上产生的电压形成的电流通过二极管D2和电阻R5对点亮电路5的电容器C5充电、这里，电容器C3主要用来作为对来自变压器T3的电压进行滤波用的滤波电容器。电容器C5的电压若变得十分高直至足够使气体过压保险丝GA绝缘破坏的电压，则气体过压保险丝GA电气导通，在脉冲变压器L上电流开始流动。通过这样，高压脉冲加在高压放电灯6上，高压放电灯6绝缘破坏，作辉光放电。

这里，电容器C4对于高压放电灯6作为不使高压脉冲向DC/AC逆变电路4倒流用的滤波器起作用。而且在高压脉冲加在高压放电灯6上后，由于电容器C5的电压变低，所以气体过压保险丝GA再度成为绝缘状态，点亮电路5实际上变成不动作的状态。这里，到这个时刻为止，开关S2的状态如图中所示，为切断驱动电路14～17和矩形低频发生电路18的连接的状态。

如高压放电灯6绝缘破破坏，并产生辉光放电，则向电容器C2充电的电荷经DC/AC逆变电路4作为灯电流急剧地流向高压放电灯6。由于这一电流高压放电灯6从辉光放电转到弧光放电开始点亮。此后的点亮维持一种称为直流点亮的点亮状态，所谓直流点亮意即在较长的时间、维持相同的极性。

这里，输出电压检测电路2利用电阻R1和电阻R2、R3的分压检测电压，输入点亮检测电路21。点亮检测电路21将电容器C2的电荷供给高压放电灯6，检测电压的下降。

根据这一检测，使点亮时间计时器22开始计时，在从计时开始经过规定时间后开关S2切换。通过这样，变成连接驱动电路14～17和矩形低频发生电路18的状态。

开关S2一切换，矩形低频发生电路18输出的矩形低频波经緩冲器BUF和逆变器INV输入驱动电路14～17，对开关元件Q2～Q5进行开关控制。

用这一控制，不断反复开关元件Q2、Q5导通时，开关元件Q3、Q4截止，开关元件Q2、Q5截止时，开关元件Q3、Q4导通的两种状态，即开关元件Q2～Q5反复极性反转。通过这样，在DC/AC逆变电路4的输出一侧产生近似矩形波的交流电，高压放电灯6转到稳定时的点亮发光。

这里，所谓‘近似矩形波’意即具有接近矩形波所持有的瞬时上升、下降或平坦的特性的波形的情形。即上升、下降需要数十微秒，并基本上保持平坦的特性，有时也包括某些部分凸出或凹陷那样的情形。

以下，对高压放电灯6的恒定功率控制进行说明。利用输出电压检测电路2和输出电流检测电路3的测定结果进行该恒定功率控制。输出电压检测电路2的电压检测结果输入除法电路24，再利用根据点亮时间计时器22来的输出动作的目标功率数值设定电路23，在该状态下应供给高压放电灯6的功率也输入除法电路24。

因而，从除法电路24输出选择理想电流值用的信号，输入差动放大电路8的OP放大器20的倒相输入端。而且，电流检测电路3的电流检测结果输入OP放大器20的非倒相输入端，这一比较产生的信号输入PWM比较电路12的倒相输入端。因此，开关元件Q1的占空系数变化，对高压放电灯6进行恒定功率控制。

另外，PWM比较电路12的倒相输入端连接在极性反转开始时，向开关元件Q1发送增加电压的信号，在极性反转时发送使电压停止增加的信号用的电路。参照图2示出的对提高极性反转中的DC/DC变换电路的电压的动作说明用的时序图，现对这一电路的动作进行说明。

由矩形低频发生电路18产生的矩形波通过逻辑电路按照和矩形低频发生电路18相同的波形，和由延迟规定时间的延迟电路26产生的矩形波一起取“异”后成为脉冲状的输出波形(a)。该脉冲状的输出波形一输入晶体管TR1的基极在输入高电平时就变成导通状态，低电平时就变成截止状态。而且，在晶体管TR1导通的期间，使向PWM比较电路12的倒相输入端输入的信号下降，一旦变成截止的期间，则在规定的时间后就复原为原来的状态。

结果，由于通过PWM比较电路12的倒相输入端的输入信号下降，从而成为仅在该下降的时间里加宽开关元件Q1的导通时间的信号，所以就将DC/DC变换电路1的输出电压升得比通常要高。通过这样，高压放电灯6不存在造成放电延迟的电流没有流过的时间，变成近似矩形波的点亮波形。

本实施方式中，逻辑电路27的输出波形的高电平时间设定在从DC/AC逆变电路4的开关元件Q2～Q5的极性切换后开始，高压放电灯6上流的灯电流I_L过零的时间。所要的高电平的时间通过预先经实验测定好，从而能进行设定。这里所谓‘过零’是指电流变成零的时刻。

高电平的前沿的设定时期可以在DC/AC逆变电路4的开关元件Q2～Q5的极性即将切换的时间之前或之后。在这种情况下，能升高DC/DC变换电路1的规定期间的输出电压。但若就在此后，这一电压的增加变缓，若在之前，则由于灯电流I_L增加，所以最理想的情况是在DC/AC逆变电路4开关元件Q2～Q5的极性切换后时。

另外，之所以设定高电平的后沿时间是由于极力制止灯电流I_L过度增加。这是因为在恒定功率控制上如灯电流I_L过度增加则在其它的部分上必须降低这部分过度增加的电流，防止由于其产生不稳定放电。

图3为对输入图2的信号时输出波形的极性反转时附近进行说明用的说明图。这里，V_DC/DC为电容器C2两端的电压、即DC/DC变换电路1的输出电压，V_L、I_L分别为高压放电灯6的灯电压、灯电流，分别以图1示出的方向为基准。另外t1为DC/AC逆变电路4的开关元件Q2～Q5的极性反转的时刻，t2表示灯电流11过零的时刻。

图中，t1以前为只有DC/AC逆变电路2的开关元件Q3、Q4是导通状态，从DC/DC变换电路1供给稳定的功率。这时的DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC为约45V的恒压，灯电压VL为稳定时的电压即约45V，灯电流I_L约为0.77A，为负的恒定电压及流着恒定电流。

在t1，由于只有DC/AC逆变电路2的开关元件Q3、Q4是导通状态，故当切换到只有开关元件Q2、Q5导通的状态时，灯电压V_L、灯电流I_L慢慢接近零。这是由于积累在脉冲变压器L上的能量释放的缘故，这一释放时间与脉冲变压器L的能量积累量成比例。而且，当脉冲变压器L积累的能量全部释放时，灯电流I_L变成零。还有，在脉冲变压器L的能量释放时间中，DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC由于电容器C2正在充电电压不断上升。本发明中，在这一时间上，为了再提高DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC，电压升得比通常还要高。

而在灯电流I_L变成0后的瞬间，灯电压V_L及反转后的灯电流I_L流出。这是由于利用本发明在高压放电灯6上流过的电流的极性反转时，DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC相对稳定点亮时的电压升压至其的1.5倍及1.5倍以上。

这样，可以确认通过对于灯电流I_L始终保持有电流在流动的状态，不会产生放电延迟等，不会产生闪烁。。即，图中，此时的DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC为75V，稳定时的灯电压V_L为45V，升压至1.7倍。

还有，在不使用本发明的高压放电灯的点亮装置上，DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC相对稳定时的灯电压V_L约为1.3倍左右。此时，灯电流I_L变成0后，变成短时间里没有电流流动的波形，可以确认在高压放电灯6上产生闪烁。

在这以后，灯电压V_L、灯电流I_L经上升、下降，慢慢接近稳定点亮时的值。

该实施方式中，DC/AC逆变电路4的开关元件Q2～Q5极性反转，直至高压放电灯6上流过的灯电流I_L过零为止的期间，通过加长开关元件Q1的占空比的导通时间能使灯电流I_L过零时的DC/DC变换电路1的输出电压升压。而且，通过将DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC相对高压放电灯6稳定点亮时的灯电压V_L升压至其1.5倍及1.5倍以上。从而能防止高压放电灯6闪烁。

另外，本实施方式中，由于相比现有的方式是一种增加电压值点亮的方式，故不必增加元件的数量？(日文—耐量)。即点亮装置的成本不会增加或外形变大，能防止高压放电灯的闪烁。

第2实施方式

图4为表示本发明第2实施方式的高压放电灯的点亮装置的电路构成图。对于该第2实施方式的各部分，和图1的第1实施方式的高压放电灯的点亮装置的各部分相同的部分标注同一标号，其说明省略。

第2实施方式与第1实施方式不同之处为调节开关元件Q1的占空比，不是提高DC/DC变换电路1的输出电压的方式，故只有差动放大电路7或差动放大电路8来的信号才影响PWM比较电路12的倒相输入端。

另外，连接开关SW2的功能也包括的控制电路28。代替緩冲器BUF和逆变器INV和开关SW2。利用控制电路28，矩形低频发生电路25的矩形波如图5的说明控制电路的矩形波用的时序图所示，分别变换成输入开关元件Q2～Q5的信号。这里，图中的(a)～(d)表示各种开关状态的时间。

图6(A)～图6(D)为说明图5示出的控制电路的DC/AC逆变电路动作用的等效电路图。这里，图5的S2～S5是开关元件Q2～Q5的开关动作的简图、D2～D5分别表示MOSFET的开关元件Q2～Q5的寄生二极管。另外，图6A～图6D对应于图5中的各个时间(a)～(d)。

开关元件Q2～Q5由控制电路28各自输入图6A～图6D的矩形波，DC/AC逆变电路4动作。第1种控制的图6A中，只是开关元件Q3、Q4为导通状态，开关S4、高压放电灯6、脉冲变压器L、开关S3导通。因此，从DC/DC变换电路1及电容器C2开始电流流动。

第3种控制的图6B中，只是位于DC/AC逆变电路4低压侧的两个开关元件Q3、Q5导通，开关S3、高压放电灯6、脉冲变压器L、开关S5导通，构成闭合电路。因而，在该闭合电路内由于流着积累在脉冲变压器L内的能量产生的电流，所以脉冲变压器L的能量不会一下子释放，能延长至全部放光的时间。另外，来自DC/DC变换电路1的电流不会在DC/AC逆变电路4上流动，沿对电容器C2充电的方向流动。

第2种控制的图6C中，只有开关元件Q2、Q5是导通状态，开关S2、高压放电灯6、脉冲变压器L、开关S5导通。因而，来自DC/DC变换电路1及电容器C2的电流按照和图6A时相反的方向在高压放电灯6上流动，灯电压V_L、灯电流I_L相对图6A成为相反的极性。

第3种控制的图6D中，虽成为和图6B相同的电路状态，但利用脉冲变压器L积累的能量由开关S3、高压放电灯6、脉冲变压器L、开关S5组成的闭合电路上的电流的流向变成和图6B相反的流向。以后，稳定时用矩形波的点亮动作反复图6A～图6D的状态。

图7为说明图6示出的电路动作中输出波形的极性反转时附近用的说明图。这里，图7中的(a)～(c)与图5中的(a)～(c)对应。

现对图7进行说明，(a)的后半部由于从DC/DC变换电路1供给稳定的功率，故DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC为约45V的恒定电压，灯电压V_L稳定时的电压为约45V，灯电流I_L约077A，为负的电压及电流正在流动。

当从图6A的状态切换到图6B时，灯电压V_L、灯电流I_L慢慢地电压、电流接近0。这是由于如上述的第1实施方式说明过的那样，积累在脉冲变压器L中的能量释放的缘故。这里，本实施方式为了成为图6B的状态，积累在脉冲变压器L中的能量不易消失，完全变成0的时间延长。而期间电容器C2继续充电，电压不断上升。

在灯电流I_L变成0之同时，切换成图6C的电路状态。于是，在瞬间，灯电压V_L及灯电流I_L的极性反转，就在此后，灯电压V_L瞬时上升至接近DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC的电压。然后，经下降、上升，慢慢地接近稳定时的电压值。另外，灯电流I_L也从电流为0的时候开始，经上升、下降，慢慢地接近稳定时的电流值。

该灯电流I_L的极性反转时的DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC相对高压放电灯6的灯电压升压到其的约1.7倍。

这里，如和图3的第1实施方式的极性反转时附近的波形作比较，可知灯电流I_L变成0以前的时间延长，其间DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC变高。

本实施方式中，通过延长脉冲变压器L能量释放所要的时间，从而能加长电容器C2的充电时间将DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC提高到规定电压。

还有，本实施方式中，当然不限于上述的实施方式，也可以作以下的变更。

例如将MOSFET那样具有寄生二极管的开关元件用于开关元件Q2～Q5的情况下，可以控制成在图6B的状态下，只有开关S3接通，在图6D的状态下，只有开关S5接通。

另外，在图6B及图6D的电路状态下，虽开关元件Q2～Q5的低压侧导通，但也可以高压侧导通。另外，图6B和图6D中，高压侧和低压侧可切换。

另外，如图8的其它输出波形的说明图那样，也可以灯电流I_L变成0稍些经过一点时间后，切换DC/AC逆变电路的开关元件的极性，可以确认，在这种情况下能制止闪烁发生。

但这限于以下的场合，即在高压放电灯6上电流没有流过的时间小于等于20μs，而且灯电流I_L的极性反转时，相对稳定时的灯电压V_L充分提高DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC。

还有，本发明当然不限于上述的实施方式，例如也可作以下的变更。

在本发明的电流极性反转时，DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC和高压放电灯6稳定点亮时的电压V_L间的关系V_DC/DC/V_L最好大于等于1.7倍，这时，对于闪烁特别有效。另外，虽然不设V_DC/DC/V_L的上限，但即使选尽可能大的值也能得到本发明的效果。

作为一种别的手段，即在加在本发明的高压放电灯6上的灯电流的极性即将反转之前，将DC/DC变换电路1的输出电压选为相对高压放电灯6稳定时的点亮电压的1.5倍及其以上的手段，有将点亮电路5的电感器L做得充分大的方法。该方法即使用现有DA/CA逆变电路4的动作通过增大电感器L的能量，从而如同第2实施方式那样能延长高压放电灯6的灯电压VI极性反转前的时间。通过这样，能延长电容器C2的充电时间，并提高DC/DC变换电路1的输出电压V_DC/DC。

另外，可以通过减小电容器C2的容量，提高电压的上升速度，从而在电感器L的能量耗尽之前提高DC/DC变换电路1的输出电压。但用该方法由于电容器C2的容量不足，考虑到在输出电流上脉动增加，电路动作变得不稳定等因素，所以最好提高DC/DC变换电路1的动作频率、降低脉动。

另外，DC/AC逆变电路4的开关元件Q2～Q5即将极性反转之前，若其它的部分重叠放电不会不稳定那样程度的，例如时间宽度小于等于灯电流波形半周期的5％，电流值相对稳定电流值1.5倍左右的脉冲电流，则对于闪烁再能取得效果。

第3实施方式

本发明能适用于放电灯的电极的温度各不相同的，例如汽车的前大灯等单灯头型高压放电灯的点亮装置。现对这样的本发明的实施方式说明如下。

一般汽车的前大灯等单灯头型高压放电灯30具有图3所示的结构。即与发光管31内对向设置的电极32a、32b连接金属箔33a、33b，这些金属箔33a、33b连接从外部外加功率用的外部引线34a、34b。这种结构的单灯头型高压放电灯如图3所示，虽然沿灯头方向大量散热，但相反方向的散热与前者比则明显地少，所以产生放电的电极32a、32b前端的温度不同。这一电极前端温度的差异在产生发光分布不均匀之同时，还使放电灯的寿命显著缩短。

用本发明的这一实施方式能获得一种可以防止上述单灯头型式的高压放电灯寿命缩短的点亮装置。

以下，利用附图说明本发明的实施方式。图10表示本发明一实施方式的点亮装置的电路构成例子。图10中，和图1相同的电路标注相同的编号、标号。

该点亮装置由直流电源V1、开关SW1、DC/DC变换电路1、输出电压检测电路2、输出电流检测电路3、DC/AC逆变电路4、点亮电路5、单灯头型式高压放电灯6、及控制它们的控制电路等构成。

DC/DC变换电路1所含的变压器T由初级侧的变压器T1和次级侧的变压器T2、T3组成。在进行降压或升压的DC/DC变换电路1中由电容器C1、开关元件Q1、功率MOS驱动电路11、PWM比较电路12、锯齿波发生电路13及变压器T1构成变压器T1的初级侧。利用变压器T2、二极管D1、电容器C2构成连接DC/AC逆变电路4的变压器T的次级侧。另外，利用变压器T3、二极管D2、及电容器C3构成连接点亮电路5的变压器T的次级侧。

以下，说明变压器T的初级侧的连接关系。例如MOSFET的开关元件Q1与直流电源V1、开关SW1及变压器T1串联连接，开关元件Q1的栅极连接功率MOS驱动电路11。

功率MOS驱动电路11连接PWM比较电路12的输出端，PWM比较电路12的非倒相输入端连接锯齿波发生电路13的输出端。电容器C1经开关SW1与直流电源V1并联连接。如将在以后详细叙述的那样，本实施方式的特征在于，改变由PWM比较电路12供给DC/DC变换电路的功率MOS驱动电路11的脉冲宽度。

以下，说明DC/AC逆变电路4连接的变压器T的次级侧的连接关系。变压器T2与二极管D1串联连接，电容器C2经二极管D1，与变压器T2并联连接。接着，说明点亮电路5连接的变压器T的次级侧的连接关系。变压器T3与变压器T2和二极管D1的中点、及二极管D2串联连接，构成向点亮电路5的输出。电容器C3经二极管D2与变压器T3并联连接。

输出电压检测电路2由串联连接的电阻R1、R2、及R3组成，该输出电压检测电路2在电容器C2外的输出一侧，并与电容器C2并联连接。输出电流检测电路3由电阻R4组成，在输出电压检测电路2和DC/AC逆变电路4之间，而且与各自的低压侧连接。

DC/AC逆变电路4由例如MOSFET组成的开关元件Q2、Q3、Q4、Q5、驱动电路14、15、16、17、矩形低频发生电路18、缓冲器BUF、逆变器INV构成。连接关系为开关元件Q2和Q3、以及开关元件Q4、Q5分别串联连接，它们与DC/DC变换电路1的输出端并联连接，构成所谓全桥式电路。

然后，开关元件Q2、Q3、开关元件Q4、Q5从各自的连接点开始设置DC/AC逆变电路4的输出端，连接点亮电路5的输入端。开关元件Q2、Q3、Q4、Q5各自的栅极连接驱动电路14、15、16、17，驱动电路15、16经缓冲器BUF、驱动电路14、17经逆变器INV再经以后要叙述的SW2，连接矩形低频发生电路18。

点亮电路5输入DC/AC逆变电路4的交流输出点亮单灯头型式高压放电灯6。

单灯头型式高压放电灯30放电空间中不含水银，是一种使金属卤化物及稀有气体取而代之蒸发发光的灯，经点亮电路5的脉冲变压器(图中未示出)，连接DC/AC逆变电路4的输出端。

另外，利用差动放大电路7、基准电压源V2、电阻R8、点亮检测电路21、点亮时间计时器22、目标功率数值设定电路23、除法电路24、熄灯时间计时器25、开关SW2、延迟电路26、逻辑电路37、开关SW3、触发器38、晶体管TR1、电阻R9、R10、R11、R12、R13、R14、R15作为控制DC/DC变换电路1的开关元件Q1用的控制电路的构成。

当用点亮检测电路21检测出点亮时，该检测信号输入点亮时间计时器22及熄灯时间计时器25，在规定时间后，点亮时间计时器22控制开关SW2使矩形低频发生电路18的输出供给緩冲器BUF及逆变器INV。

差动放大电路7及差动放大电路8由各运算放大器、二极管、电阻、电容器组成。差动放大电路7的运算放大器的输入的非倒相输入端连接输出电压检测电路2的电阻R1、和R2、R3之间的电压检测点。另外，运算放大器的倒相输入端分别连接基准电压源V2，运算放大器的输出端与二极管D3串联连接。另外，差动放大电路7的运算放大器和二极管间的串联连接还与电阻和电容器并联连接。而且，差动放大电路7的输出端经电阻R8连接PWM比较电路12的倒相输入端。

差动放大电路8的运算放大器的非倒相输入端与输出电流检测电路3的电阻R4和DC/AC逆变电路4之间的电压检测点连接。该运算放大器的倒相输入端连接除法电路24。

除法电路24经输出电压检测电路2的电阻R2和R3之间的电压检测点、点亮检测电路21、点亮时间计时器22连接目标功率数值设定电路23。另外，点亮时间计时器22通过熄灯时间计时器25连接点亮检测电路21。另外，点亮时间计时器22连接一有输入在规定时间后就进行切换的开关SW2。目标功率数值设定电路23连接一有输入就开关动作的开关SW3。而且，差动放大电路8的输入端经电阻R8连接PWM比较电路12的倒相输入端。

另外，PWM比较电路12的倒相输入端连接电阻R9的一端。电阻R9的另一端连接电阻R10的一端，电阻R10的另一端连接直流电源V1的负端。

另一方面，矩形低频发生电路18的输出端和延迟电路26的输出端连接逻辑电路37的两个输入端。该逻辑电路37是输出‘异’的倒相信号的电路。该逻辑电路37的输出端连接开关SW3的一端。开关SW3的另一端连接触发器38的输入端，该触发器38的两个输出端分别连接电阻R11和电阻R14的一端。电阻R11的另一端连接晶体管TR1的基极及电阻R12的一端。电阻R14的另一端连接晶体管TR2的基极及电阻R15的一端。电阻R12的另一端及电阻R15的另一端连接直流电源V1的负端。晶体管TR1的集电极连接电阻R9和电阻R10的连接点。晶体管TR2的集电极经电阻R13连接电阻R9和电阻R10的连接点。晶体管TR1、TR2的发射极连接直流电源V1的负端。

晶体管TR1和电阻R11、R12的构成与晶体管TR2和电阻R14、R15的构成相同。电阻R9和电阻R10的连接点与晶体管TR1的集电极串联连接，晶体管TR2的集电极经电阻R13连接。

以下，说明本发明这一实施方式的电路动作。当开关SW1一合上，例如利用从十几伏至几十伏的汽车用电池的直流电源V1在电容器C1上形成电压。该电容器C1起抑制由于直流电源输出电流的变化造成的电压变动的作用。

电容器C1上一旦形成电压，虽图中未示出，但电压供给差动放大电路7的运算放大器。此时，该运算放大器的非倒相输入端的电压为零，由于倒相输入端连接基准电压源V2，故该运算放大器输出低电平。该电压经二极管D3输入PWM比较电路12的倒相输入端，和锯齿波发生电路13输出的锯齿波进行比较，生成PWM波作为PWM比较电路12的输出。然后，PWM比较电路12的输出电压输入功率MOS驱动电路11，使开关元件Q1开关动作。

变压器T的次级侧上，通过初级侧上开关元件Q1开关动作，而产生升压过的电压。变压器T2上产生的电压形成的电流通过二极管D1对电容器C2充电。按照输出电压检测电路2的电阻R1、R2和电阻R3电容器C2两端电压能分压并检测出来，这一检测结果输入差动放大电路7的运算放大器的非倒相输入端。

差动放大电路7的运算放大器的倒相输入端的输入连接基准电压源V2，并输入电压值低于基准电压源V2时，由于PWM比较电路12的倒相输入端上无输入，故所起的作用为使变压器T次级侧的电压升压，电容器C2的电压升高。这里，为了调整运算放大器的增益插入与运算放大器并联连接的电阻，并为了使输出的相位延迟，点亮装置整体的动作稳定而使用电容器C6。通过上述一系列的举措DC/DC变换电路输出恒定电压。

变压器T3产生的电压形成的电流经二极管D2和电阻R5，对点亮电路5的电容器(图中未示出)充电。使用该电容器主要作为对来自变压器T3的电压进行滤波用的滤波电容器。该电容器的电压若变得充分高，则电流开始在脉冲变压器(图中未示出)上流动。通过这样，高压脉冲加在高压放电灯6上，高压放电灯6绝缘破坏，产生辉光放电。这里，虽图中未示出，但点亮电路5的输入端与电容器并联连接，该电容器作为不让外加在高压放电灯6上的高压脉冲倒流入DC/AC逆变电路4用的滤波器起作用。该时刻以前，开关2为使驱动电路14～17和矩形低频发生电路18的连接断开的状态。

当高压放电灯6绝缘破坏产生辉光放电时，对电容器C2充电的电荷经DC/AC逆变电路4作为灯电流急剧地流向高压放电灯6。由于该电流高压放电灯6从辉光放电转到弧光放电，并开始点亮。此后的点亮在较长的时间内维持一种保持相同极性的称为直流点亮的点亮状态。

这里，输出电压检测电路2利用电阻R1及电阻R2和电阻R3的分压检测电压，这一分压电压输入点亮检测电路21。点亮检测电路21中，电容器C2的电荷供给高压放电灯6，检测电压的下降。根据这一检测点亮时间计时器22开始计时，从计时开始起经过规定的时间后，开关SW2切换。通过这样，变成驱动电路14～17和矩形低频发生电路18连接的状态。

开关S2一旦切换，矩形低频波就通过緩冲器BUF和逆变器INV输入驱动电路14～17，对开关元件Q2～Q5进行开关控制。这一开关控制反复在开关元件Q2、Q5导通时，开关元件Q3、Q4截止，在开关元件Q2、Q5截止时，开关元件Q3、Q4导通的两种状态，即开关元件Q2～Q5反复进行极性反转。

利用该开关元件Q2～Q5的极性反转动作，近似矩形波的交流电在DC/AC逆变电路4的输出侧产生，高压放电灯30转到稳定时的点亮状态。

这里，所谓‘近似矩形波’意即具有接近矩形波所持有的瞬时上升、下降或平坦的特性的波形的情形。即上升、下降需要数十微秒，并基本上保持平坦的特性，也包括某些部分的波形凸出或凹陷那样的情形。

以下，对高压放电灯6的恒定功率控制进行说明。利用输出电压检测电路2和输出电流检测电路3的测定结果进行该恒定功率控制。输出电压检测电路2的电压检测结果输入除法电路24，再利用根据点亮时间计时器22来的输出动作的目标功率数值设定电路23，在该状态下应供给高压放电灯6的功率(目标功率值)也输入除法电路24。因此，除法电路24根据电阻R1和电阻R2的连接点的电位除目标功率值，除法电路24输出作为理想的电流值用的信号。该输出信号输入差动放大电路8的运算放大器的倒相输入端。

另一方面，差动放大电路8的运算放大器的非倒相输入端输入电流检测电路3的电流检测结果，这一比较的信号输入PWM比较电路12的倒相输入端。PWM比较电路12的输出输入功率MOS驱动电路11，根据该输入信号相应改变开关元件Q1的占空比。由此，就能对高压放电灯6进行恒定功率控制。

另外，向PWM比较电路12的倒相输入端连接在极性反转的规定时间前发送使开关元件Q1增加电压的信号，在极性反转时发送使电压停止增加信号用的电路。关于该电路的动作利用图11示出的波形图，对提高极性反转中DC/DC变换电路的电压的动作进行说明。

矩形低频发生电路18输出的矩形波(图11(a))、和与矩形低频发生电路18输出相同波形而且由延迟规定时间的延迟电路26产生的矩形波(图11(b))在逻辑电路37取EX-NOR，即取‘异’的反相得到脉冲状的输出。

图11(C)示出的脉冲状的输出波形经开关SW3输入触发电路38。触发电路38的Q1输出端输出图11(d)所示的波形，Q2端子输出图11(e)所示的波形。如图11的波形图所示，逻辑电路37的输出脉冲用触发电路38分配。

触发电路Q1的输出(d)如是低电平，则晶体管TR1变为截止状态，但一变为高电平，该晶体管TR1就变为导通状态，PWM比较电路12的倒相输入端成为电阻R8和电阻R9的分压电位。另外，触发电路Q2的输出(e)若是低电平，则晶体管TR2处于截止状态，但一变为高电平，该晶体管TR2就变为导通状态，PWM比较电路12的倒相输入端变成电阻8、和电阻9及电阻13的分压电位。

因而，PWM比较电路12的倒相输入端如图11(f)所示，就交替输入有深度不同的凹陷dp1、dp2的波形。这一波形从PWM比较电路12输入功率MOS驱动电路11作为占空比的变化。

因此，高压放电灯6的灯电流变成图11(g)所示的波形。该灯电流波形的后端有重叠脉冲H1、H2，这些脉冲的大小h1、h2互不相同交替出现。

单灯头型式高压放电灯上由于是单灯头所以在左右部位散热各异，难以使电极温度相等。因此，容易在温度高的一方的电极产生熔融而在温度低的一方的电极上产生飞溅。

因此，在高压放电灯30上流过灯电流使得图11(g)示出的大的重叠脉冲H1加在图9示出的电极35b上。这样做就能使单灯头型式高压放电灯30的两个电极进行象加了相同电压那样地放电。

图11(f)的波形的凹陷深度dp1、dp2由于取决于图10示出的电阻R8和电阻R9的阻值的分压比、电阻R8的阻值和电阻R9及电阻R13的阻值的合计值的分压比，所以调整电阻R13的阻值能找到上述凹陷深度dp1、dp2合适的值。

另外，该实施方式中，在即将极性反转之前由于将灯电流重叠加热电极后进行极性反转，所以即使如点亮初期投入大功率的汽车前大灯用高压放电灯等那样采用相对较粗电极的放电灯仍能防止闪烁的发生。

再有，在点亮初期投入比额定功率大的功率使光束尽快形成的汽车前大灯的情况下，如图13示出的点亮时间和投入功率的关系那样，例如虽然实际使用最大功率75W、额定功率35W的灯，但只要重叠灯电流时的最大功率小于等于75W，就不必增加元件数量？(日文—耐量)。即点亮电路的成本不会随此上升并外形变大，能防止高压放电灯产生闪烁。

因而，上述实施方式中，通过改变重叠在单灯头型式高压放电灯30的灯电流上的脉冲高度使得供给离灯头31远的电极35a的电流增大，而供给离灯头31近的电极35b的电流减小。

但是本发明也能做成不是改变重叠的脉冲高度，而是改变这些脉冲的宽度。在图12表示该实施方式的情况下，加在单灯头型式高压放电灯30上的电流波形。该例中、重叠在离灯头远的电极35a的电流上的脉冲H3的宽度w1比重叠在离灯头近的电极35b的电流上的脉冲H4的宽度大。在图11示出的电路上，通过改变触发电路38输出的脉宽从而完成改变这样重叠的脉宽。

这样做，能使电极35a的放电和电极35b的放电均等地进行，延长高压放电灯30的寿命。

如上所述，在终止一方的电流方向切换到另一方前合上开关SW1使输出电流增加，在规定时间后进行极性反转动作，在极性反转结束的时刻使开关SW1断开。在另一方向的极性反转时开关SW2合上，经过规定时间后进行极性反转，在极性反转结束的时刻开关SW2断开。由此，能生成如图11(g)示出的、重叠的脉冲电流的高度(量)在每个极性上不同的波形。

另外，对于改变时间上的重叠量，同样通过使开关SW1合上的时间和开关SW2合上的时间不对称，从而能生成如图12所示的波形。

还有，这时，开关SW1和开关SW也能兼用，例如，也能用微型计算机等的端口使其随着时间变化。

但是，也能使重叠在放电灯的电流上的脉冲高度和宽度两者不对称而电极35a、35b均等放电。另外，在不想改变灯电流的高度时可改变脉宽，在不想改变灯电流的频率时改变重叠的脉冲高度等，本发明能对上述方法作适当组合并实施。

Claims

1.一种高压放电灯的点亮装置，通过使DC/DC变换电路中的开关元件开/关从而使加在输入一侧的直流电压降压或升压后，利用DC/AC逆变电路的多个开关元件将直流功率变换成交流功率，再将该交流功率供给高压放电灯，使该高压放电灯点亮，其特征在于，

用近似矩形波的交流功率点亮的所述高压放电灯的电流的极性反转时，将所述DC/DC变换电路的输出电压相对所述高压放电灯稳定点亮时的电压设定在其1.5倍及1.5倍以上。

2.如权利要求1所述的高压放电灯的点亮装置，其特征在于，

在所述DC/AC逆变电路的所述开关元件即将极性反转之前或之后，向所述DC/DC变换电路发送使输出电压增加的信号，在所述高压放电灯的电流过零时，向所述DC/DC变换电路发送使输出电压停止增加的信号。

3.一种高压放电灯的点亮装置，其特征在于，包括

直流电源；

利用开关元件的开/关，使由所述直流电源输入的直流电压降压或升压后输出的DC/DC变换电路；

对降压或升压后的输出电压进行滤波的电容器；

利用多个开关元件的开/关，将所述电容器来的直流功率变换成交流功率的DC/AC逆变电路；

连接所述DC/AC逆变电路的输出侧，并具有引导所述DC/DC变换电路的输出电压的产生高压脉冲的脉冲变压器的点亮电路；以及

利用所述点亮电路，在外加高压脉冲后，由交流功率点亮的高压放电灯，

所述高压放电灯用近似矩形波点亮时，具有控制所述DC/AC逆变电路的所述开关元件使得第1极性的电流流过的第1种控制；控制所述DC/AC逆变电路的所述开关元件使得第2极性的电流流过的第2种控制；以及控制所述DC/AC逆变电路的所述开关元件使得所述DC/AC逆变电路的高压侧或低压侧导通的第3种控制。

4.一种高压放电灯的点亮装置，其特征在于，

在将交流灯电流供给高压放电灯的一对电极使高压放电灯点亮时，按照所述灯电流的半周期的规定数分之一产生电流脉冲，使该电流脉冲的极性和所述灯电流的极性相同，同时在这一产生的半周期的后部，根据所述一对电极的温度差，使重叠在所述灯电流上的所述电流脉冲的量不同。

5.如权利要求4所述的高压放电灯的点亮装置，其特征在于，

根据所述一对电极的温度差，使不同的所述电流脉冲的量为其高度。

6.如权利要求4所述的高压放电灯的点亮装置，其特征在于，

根据所述一对电极的温度差，使不同的所述电流脉冲的量为其宽度。

7.如权利要求4所述的高压放电灯的点亮装置，其特征在于，

根据所述一对电极的温度差，使不同的所述电流脉冲的量为其高度及宽度。