CN1741702A - 放电灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种放电灯点灯装置，在该装置中，采取随着时间经过，使投入功率值的最大容许值降低的电路保护对策，以便在发生负载异常等时，不继续进行过大的过渡功率投入。在该装置中，将放电灯从冷却状态到开始点灯从而达到固定点灯状态为止的过渡期，在投入了超过额定功率的最大初始功率后，随着时间经过，使对该放电灯的投入功率降低。设置最大功率限制电路，用于进行限制以便在过渡期中的投入功率不超过在最大初始功率投入后，随着时间经过降低的上限功率线(M1或者M2)。由此，在负载异常时，过大的过渡功率投入不持续超过需要时间，可以实现发热量的抑制、防止热破坏等。

Description

放电灯点灯装置

技术领域

本发明涉及用于在放电灯点灯装置中，在将放电灯从冷却状态点灯时发生了负载异常等的情况下，不持续地超过需要对放电灯进行过大功率投入的技术。

背景技术

在汽车用照明等使用放电灯的情况下，在该放电灯开始点灯后，需要使光束迅速上升，在点灯之后提供大于固定点灯时的投入功率的功率，进行过渡功率控制，以便随着时间经过使输入功率降低。例如，将额定功率35W的金属卤化物灯从其发光管冷却的状态开始点灯的情况下(所谓‘冷启动’)，过渡性地投入60至80W左右的功率，同时根据灯的状态(主要是灯电压)以及从电源接入时刻开始经过的时间来运算的控制值，使投入功率逐渐降低，最终收敛到额定值的功率控制。

关于点灯电路的功率损失，随着被输出的功率的增加，在冷启动时那样对灯的投入功率大的情况下的损失大，发热量变大。

在正常的灯点灯中，即使暂时增大过渡期的投入功率，其时间顶多为数秒左右，在点灯电路的耐热设计上有可以充分耐热的规格，但是需要在由于某种原因产生了负载异常等情况下采取对策。

例如，灯壳的泄漏和水淹、或者由于制造不良和经年恶化引起的不适合(水银量过小、发光管的内压降低等)，灯异常等发生的情况下，或者在灯的连接部中成为和与灯并联连接低电阻等价的电路状态而引起了事故等的情况下，通过点灯电路中设置的检测电路检测的灯电压持续为到任何时候都不上升的状态，其结果，产生向灯持续投入过大的功率的可能性。

因此，已知有监视对放电灯提供的功率，在放电灯点灯后对放电灯进行了超过应推移功率的功率供给的情况下，截断对放电灯的功率供给的结构方式(例如参照专利文献1)。而且，在具有根据灯电压的检测信息判断的正常点灯状态中，判断灯电压是否收敛到正常范围的功能的结构的情况下，在灯电压小于等于预先规定的基准值的情况下，判断其为点灯异常，从而可以通过截断对放电灯的供给功率来保护电路。

〔专利文献1〕实开平7-8997号公报

但是，在以往的结构中，存在没有充分的对策来保护电路免于因负载异常等时引起的发热，以及用于保护的成本上升等问题。

例如，在具有回扫型结构的直流-直流变换电路的点灯装置中，采用高频开关方式而实现小型化的情况下，因为装置整体的热容量变小，所以如果发生异常时持续过大的投入功率，则产生与热乱串和热破坏等相关的危险。

发明内容

因此，本发明的课题是在放电灯点灯装置中，随着时间经过，使投入功率值的最大值(允许上限值)降低而采取电路保护对策，使得在发生负载异常等时，不继续进行过大的过渡功率投入。

本发明为了解决上述课题，提供一种放电灯点灯装置，在使放电灯从冷却状态到开始点灯从而达到固定点灯状态为止的过渡期，在投入了超过额定功率的最大初始功率后，随着时间经过，使对该放电灯的投入功率减少，其特征在于，该装置设置了用于进行限制的最大功率限制电路，该电路使得所述过渡期的投入功率不超过在投入所述最大初始功率后随着时间经过而降低的上限功率线。

因此，在本发明中，在过渡功率控制中，可以避免在负载异常时超过必要时间地持续进行过大的功率投入，可以抑制发热量，防止热破坏等。

按照本发明，可以防止由于持续对放电灯的过渡的投入功率而引起的热的损害，充分地采取电路保护对策。

而且，如果本发明的放电灯点灯装置是以下结构，即包括：用于接受直流输入电压从而变换为希望的直流电压的直流-直流变换电路；以及用于控制对所述放电灯的投入功率的控制电路，所述控制电路具有：误差运算部；以及根据来自该误差运算部的控制信号，生成控制信号并将其发送到所述直流-直流变换电路的控制信号生成部，作为所述误差运算部的一个输入信号，提供规定的基准信号，作为另一个输入信号，提供对根据放电灯的电压或者电流的检测信息计算的功率控制信号叠加了所述最大功率限制电路的输出信号的信号，则可以使投入功率的容许上限值随时间经过降低，而不导致控制结构的复杂化和显著的成本上升等。

例如，如果构成为由上限功率线限制的功率值随着时间的经过，按照指数函数或者一次函数降低的结构，则对电路结构的简化等有效。

附图说明

图1是表示本发明的基本结构例的图。

图2是用于对过渡投入功率的时间性变化进行说明的曲线图。

图3是表示本发明的主要部分的电路结构例的图。

图4是表示本发明的一例最大功率限制电路的结构的图。

图5是表示本发明的另一例最大功率限制电路的结构的图。

具体实施方式

图1是表示本发明的放电灯点灯装置1的基本结构例的图。

来自直流电源2的直流电压通过点灯开关3的投入，经由未图示的噪声滤波器电路提供给直流-直流变换电路4。

直流-直流变换电路4接受来自直流电源2的直流输入电压，将其变换为希望的直流电压，例如使用回扫型DC-DC变换器。即，在变压器T和在该变压器的初级侧具有开关元件SW的电路结构中，通过后述的控制电路的控制信号驱动开关元件SW。

直流-交流变换电路5被设置用于将直流-直流变换电路4的输出电压变换为交流电压以后提供给放电灯6。例如在H桥(或者全桥(full bridge)型)的电路结构中，利用四个半导体开关元件sw1～4构成两个臂，具有用于分别驱动各臂的开关元件的驱动电路(驱动器)，通过相反地导通/截止控制两组开关元件对，输出交流电压。

设置用于产生高压脉冲信号(启动脉冲)，从而启动放电灯6的启动电路7，该信号被重叠在直流-交流变换电路5输出的交流电压后被施加在放电灯6上。而且，在本例中，利用触发变压器和可控硅整流器、电容器等构成。

控制电路8具有用于控制放电灯6的供给功率的功率控制部。例如在将放电灯6从冷却状态开始点灯，达到固定点灯状态的过渡期中，进行功率控制，使得在投入了超过额定功率的最大初始功率后，随着时间经过，使对放电灯6的投入功率降低，向固定点灯状态转移。

作为用于取得对于灯电压和灯电流或者与其相当的电压或者电流的检测信号的电路，在本例中，在直流-直流变换电路4的后级设置检测部9，如果灯状态的检测信号(参照电压检测信号‘VL’或者电流检测信号‘IL’)被发送到控制电路8，则在控制电路8中，通过对直流-直流变换电路4发送控制信号(将其记为‘So’)而控制其输出电压(生成后的So被发送到直流-直流变换电路4的开关元件SW来进行驱动控制)。而且，作为开关控制方式，已知例如PWM(脉冲宽度调制)方式，PFM(脉冲频率调制)方式。

在控制电路8中设置最大功率限制电路8a，用于在放电灯6达到稳定的固定点灯状态之前的过渡期的对放电灯6的投入功率进行限制，使其不超过最大初始功率的投入后随着时间经过而降低的上限功率线。由此，在产生了负载异常等的情况下，限制对应于经过时间的最大功率值(容许上限值)，以便不对放电灯6超过需要地持续进行过大的功率投入。

图2是将横轴取时间‘t’，纵轴取投入功率‘Pw’，例示在冷启动时从投入电源时开始的Pw的随时间变化的图。图中的‘Po’表示最大初始功率，在‘0≤t≤To’的期间，向放电灯提供一定的功率(而且，关于To取固定值，但是，放电灯点灯前的熄灭时间越长，可能越加长To值)。而且‘Pc’表示额定功率。

曲线Ga、Gb、Gc、Gd例示因放电灯的个体差异引起的投入功率的随时间的变化的差别，根据与各个放电灯有关的灯状态等的不同，在投入功率变化中判断离散。

但是，关于各放电灯的投入功率变化，可以定义对应于经过时间而降低的最大容许值(或者上限值)，曲线M1和M2在放电灯的正常点灯中，例示了作为绝对不能超过的功率变化的上限功率线(或者被允许的最大功率线)。

即，用虚线表示的曲线M1表示随着To以后的时间经过，以指数函数方式降低的上限功率线，而且，用点划线表示的曲线M2表示随着To以后的时间经过，从以一次函数的方式降低开始变为固定值的上限功率线。

这样的上限功率线可以通过统计地调查放电灯的投入功率变化而在事前规定，通过最大功率限制电路8a进行抑制，使得过渡投入功率不超过上限功率线。

在冷启动时的过渡功率控制中，使投入功率的容许上限值根据经过时间降低，同时通过进行限制，使得放电灯无论怎样连接到点灯电路，过渡投入功率都不超过上限功率线所示的容许上限值，从而可以期待对发热对策的万全的对策。

图3是用于对包含了直流-直流变换电路4和控制电路8的主要部分的电路结构例进行说明的图。

图中所示的‘Vin’表示对直流-直流变换电路4的直流输入电压，‘Vout’表示直流-直流变换电路4的直流输出电压。

在变压器10的初级侧设置电容器11，初级线圈10p的始端被连接到该电容器11的一端，同时初级线圈10p的终端被连接到开关元件12(在本例中为N沟道FET)。

在变压器10的次级侧设置整流用的二极管13和平滑用的电容器14。次级线圈10s的始端被连接到初级线圈10p和开关元件12的连接点，同时次级线圈10s的终端被连接到二极管13的阳极。然后，电容器14的一端被连接到二极管13的阴极，从而其端子电压作为Vout对后级电路(直流-交流变换电路)输出。

在本例中，控制电路8具有功率运算部15、误差运算部17、控制信号生成部18。

功率运算部15具有第一运算部15a、第二运算部15b和偏移赋予电路15c。

第一运算部15a例如生成对应于从直流-直流变换电路4的输出取得的电压检测信号VL的输出电流(将其记为‘il’)，具有将VL作为输入的规定的函数产生电路(关于函数形式可以是任意形式)。第一运算部15a的输出经由电阻R1被送到误差运算部17。

第二运算部15b例如输出对应于通过被配置在直流-直流变换电路4的后级的灯电流检测用电阻所取得的电流检测信号IL的输出电流(将其记为‘i2’)，具有将IL作为输入的规定的函数产生电路(关于函数形式可以是任意形式)。第二运算部15b的输出经由电阻R2被送到误差运算部17。

关于偏移赋予电路15c，如图中恒压源的标号所表示的那样，规定的基准电压‘Eref’经由电阻R3被送到误差运算部17(参照输出电流‘i3’)。

然后，最大功率限制电路8a在通常的或者正规的功率控制中，在与功率运算部15的输出的关系中不产生影响，但是在由于功率运算部15的输出而持续的进行过大的过渡投入功率的情况下，为了防止功率损失增加和发热的原因而产生的损害，其输出经由电阻R4被送到误差运算部17(参照输出电流‘i4’)。

这样，作为误差运算部17中的一个输入信号，提供对根据放电灯的电压或者电流的检测信息计算的功率控制信号(i1至i3)重叠了最大功率限制电路8a的输出信号(i4)的信号。即，第一运算部15a、第二运算部15b、偏移赋予电路15c、最大功率限制电路8a被并联地配置，根据电阻R1至R4的各电阻值决定的加权系数进行加权加法，从而各部的控制信号(各输出电流的总和)被发送到误差运算部17。在本例中，该控制信号被输入到构成误差运算部17的误差放大器的负输入端子，向误差放大器的正输入端子提供以恒压源的标记表示的规定的基准电压‘Vref’(进行控制，使得控制信号的电平越高，对放电灯的供给功率越低)。

误差运算部17的输出信号被送到后级的控制信号生成部18而生成上述控制信号So。例如，在PWM方式的情况下，在控制信号生成部18中包含PWM比较器等，来自误差运算部17的误差信号被提供给该比较器。然后，向该比较器提供规定频率的斜波，生成根据两者的电平比较结果而变化的占空比的输出信号，提供给前述开关元件12。而且，在PFM方式中，根据来自误差运算部17的误差信号生成频率变化的输出信号，提供给前述开关元件12。

图4表示了最大功率限制电路8a的结构例。

运算放大器19向其非反转输入端子提供规定的基准电压‘Vref’，运算放大器19的输出端子被连接到二极管20的阳极。

二极管20的阴极被连接到运算放大器19的反转输入端子，同时经由电阻21被连接到电容器22。

将来自未图示的电路(定时器电路等)的信号(以下将其记为‘STo’)经由电阻24提供给发射极接地的NPN晶体管23的基极，该晶体管23的集电极被连接到运算放大器19的输出端子。在从投入电源时开始到经过规定的时间(上述‘To’)为止的期间，信号STo被设为H(高)电平，因此，晶体管23成为导通状态，从而运算放大器19的输出信号被强制地设为L(低)电平。然后，在经过规定时间To以后，信号STo变化为L(低)电平的电平，晶体管23成为截止状态，经由电阻21开始电容器22的充电动作。

位于后级的运算放大器25，其非反转输入端子被连接到电容器22的一端。然后，运算放大器25的输出端子被连接到二极管26的阳极，该二极管26的阴极被连接到运算放大器25的反转输入端子和上述电阻R4。

在本结构中，信号STo为高电平期间，晶体管23为导通状态，禁止对电容器22的充电，但是经过规定时间To以后，如果信号STo变为低电平，则晶体管23成为截止状态，电容器22被充电。即，电容器22的电压随着时间经过而以指数函数方式上升(上限功率线为与该变化相反的关系，所以随着时间经过而以指数函数方式降低)。

通过利用包括电阻21和电容器22的时间常数电路(CR积分电路)，可以实现电路规模小的结构。

图5是表示最大功率限制电路的结构例8A的图。

在本例中，构成电流镜电路的PNP晶体管27、28、29和利用了两个晶体管30、31的电路被设置在运算放大器25的前级。

PNP晶体管27其发射极被连接到规定电压(Vcc)的电源线32，集电极经由电阻33接地。

集电极接地的PNP晶体管28，其基极被连接到晶体管27的集电极，其发射极被连接到晶体管27、29的基极。

PNP晶体管29，其基极被连接到晶体管27的基极，其发射极被连接到电源线32。然后，晶体管29的集电极经由电容器34接地。

信号STo经由电阻35提供给发射极接地的NPN晶体管30的基极，该晶体管30的集电极经由电阻36被连接到晶体管31的基极。

PNP晶体管31，其发射极被连接到电源线32，其集电极被连接到晶体管27、29的基极。

运算放大器25，其非反转输入端子被连接到电容器34和晶体管29的集电极。然后，运算放大器25的输出端子被连接到二极管26的阳极，该二极管26的阴极被连接到运算放大器25的反转输入端子和上述电阻R4。

在本结构中，在信号STo为高电平期间，晶体管30、31为导通状态，禁止对电容器34的充电，但是在经过规定时间To以后，如果信号STo变为低电平，则晶体管30、31为截止状态，通过晶体管29的集电极电流对电容器34充电。即，进行恒流下的充电动作，电容器34的电压随着时间经过而以一次函数的(直线的)方式上升(由于上限功率线被设为与该变化反相的关系，所以随着时间经过，以一次函数的方式降低)。

按照上述说明的结构，在过渡功率控制中，考虑放电灯的个体差异造成的投入功率与时间变化相关的离散，比想像的最大限度的功率值的时间变化还稍高的位置设定上限功率线，无论对于何种负载状态，都不进行超过该上限功率线的功率供给那样进行回避。由此，可以充分采取点灯装置的发热对策，可以应对装置的小型化等。

Claims (3)

1、一种放电灯点灯装置，被构成为，在使放电灯从冷却状态到开始点灯从而达到固定点灯状态为止的过渡期，在投入了超过额定功率的最大初始功率后，随着时间经过，使对该放电灯的投入功率减少，其特征在于，

该装置设置了最大功率限制电路，用于进行限制以使得所述过渡期的投入功率不超过在投入所述最大初始功率后随着时间经过而降低的上限功率线。

2、如权利要求1所述的放电灯点灯装置，其特征在于，包括：

用于接受直流输入电压从而变换为希望的直流电压的直流-直流变换电路；以及用于控制对所述放电灯的投入功率的控制电路，

所述控制电路具有：误差运算部；以及根据来自该误差运算部的信号，生成控制信号并将其发送到所述直流-直流变换电路的控制信号生成部，

作为所述误差运算部的一个输入信号，提供规定的基准信号，作为另一个输入信号，提供对根据放电灯的电压或者电流的检测信息计算的功率控制信号叠加了所述最大功率限制电路的输出信号的信号。

3、如权利要求2所述的放电灯点灯装置，其特征在于，

由所述上限功率线限制的功率值随着时间的经过，按照指数函数或者一次函数降低。

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