專利名稱：高壓放電燈起動器裝置和車輛前燈裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于開啟基本上無水銀的高壓放電燈的高壓放電燈起動器裝置，以及使用高壓放電燈起動器裝置的車輛前燈裝置。
背景技術(shù)：
日本專利申請KOKAI發(fā)布第11-238488號(現(xiàn)有技術(shù)1)揭示基本上無水銀的、用放電媒體進(jìn)行充電的金屬鹵素?zé)?，所述放電媒體包括第一鹵化物，它是所要求的發(fā)光金屬鹵化物；第二鹵化物，與第一鹵化物的金屬相比較，這是不常在可見光范圍輻射光的一種金屬鹵化物；以及一種稀有氣體。雖然金屬鹵素放電燈不象傳統(tǒng)金屬鹵素放電燈那樣實(shí)際上是大環(huán)境-負(fù)荷的無水銀，但是由于可以增加金屬鹵素放電燈的燈電壓以提供所要求的燈電源，所以金屬鹵素放電燈是優(yōu)良的。在這方面，高壓放電燈是優(yōu)點(diǎn)。注意日本專利申請KOKAI發(fā)布第11-86795號揭示實(shí)質(zhì)上與現(xiàn)有技術(shù)1相同的技術(shù)。
此外，在2000年12月4日舉行的光源物理特性應(yīng)用的第15次會議上的研究材料的69頁到73頁(由照明工程協(xié)會出版)中揭示包括基于NaI-ScI3的金屬鹵化物加上InI的無水銀車輛金屬鹵素?zé)?現(xiàn)有技術(shù)2)。
另一方面，在車輛前燈中使用的諸如金屬鹵素?zé)糁惖母邏悍烹姛糁?，要求在短時間中不低于預(yù)定量的光，已知在低溫起動時間期間提供大于額定燈電源的燈電源而降低光量上升時間的一種技術(shù)。一般，在起動時間的開始，把約70瓦的燈電源提供給額定功率為35瓦的燈。燈電源隨時間的增加或隨燈電壓的增加而降低。最后，使燈電源穩(wěn)定在額定燈電源上。在這種傳統(tǒng)上包含水銀的高壓放電燈(此后稱之為“含水銀的燈”)的情況中，具有低沸點(diǎn)的水銀首先蒸發(fā)而輻射光，然后當(dāng)腔流明穩(wěn)定增加時，發(fā)光金屬鹵化物蒸發(fā)而對初始的光輻射作出貢獻(xiàn)。為了這個原因，如果從水銀輻射的光等于或大于起動開始時的預(yù)定量，則輻射光的金屬發(fā)生起始光輻射將要相當(dāng)長的時間。為了更具體地說明，緊接在起動之后，即使把約70瓦的大功率施加于燈用于光輻射，也會使水銀蒸汽壓力在約2秒鐘中飽和。此后，即使施加小于70瓦的燈電源，也可以預(yù)期相同于穩(wěn)定光輻射時間中的光量。簡單地說，從輻射光的金屬鹵化物的蒸發(fā)開始到從輻射光的金屬的光輻射變成占主導(dǎo)地位可以有數(shù)十秒的時間。因?yàn)檫@樣，即使高壓放電燈的形狀、輻射光的金屬鹵化物的內(nèi)容以及附加到腔的鹵化物的分布改變，也可以得到相當(dāng)穩(wěn)定的光量上升特性。
對比之下，在不包含水銀的高壓放電燈(為了方便起見，此后稱之為無水銀的燈)中，由于在起動的開始不能期望來自水銀的光輻射，所以首先是諸如氙之類的稀有氣體輻射光，然后所包括的鹵化物形式的輻射光的金屬起動光輻射。
然而，與含水銀的燈比較，在無水銀的燈中需要極高的溫度使輻射光的金屬鹵化物汽化。因?yàn)檫@樣，為了在相同的時間中得到與含水銀的燈相同的光量，必須在比含水銀的燈更長的時間中施加不小于額定燈電源2.5倍的燈電源。然而，當(dāng)施加這種燈電源時，包含在燈中的金屬鹵化物突然汽化，其結(jié)果是光輻射量比在額定燈電源電源下的穩(wěn)定光輻射增加兩到三倍。
圖1是曲線圖，示出當(dāng)把2.5倍額定燈電源的燈電源施加到無水銀的燈時，在起動時間期間的燈電壓(VI)、燈電流(II)以及光輸出(L)的變化。在曲線圖中，水平軸表示時間，而垂直軸表示VI、II和L中的每一個的量值。在某些區(qū)域中，光輻射L尖銳地增加，這意味著金屬鹵化物突然汽化。
在無水銀的燈中，如上所述，當(dāng)在沒有任何控制而發(fā)生金屬鹵化物的強(qiáng)汽化時，輻射了顯著地超過額定光的大光量。結(jié)果，在車輛前燈裝置的情況中，會使對面行駛車輛的駕駛員強(qiáng)烈地耀眼，這是極危險的。
此外，在無水銀的燈中，由于沒有從水銀輻射的光，所以即使提供相同的燈電源，高壓放電燈的光量上升特性的變化也會變得更顯然。把這種光量上升特性的變化歸因于高壓放電燈的形狀、輻射光的金屬鹵化物的內(nèi)容以及附加到腔的輻射光的金屬鹵化物的分布狀態(tài)。因?yàn)檫@樣，從起動到金屬鹵化物突然汽化的時間變化。
為了處理上述問題，考慮通過預(yù)測強(qiáng)汽化的開始時間而操縱所提供的燈電源，以同時降低所發(fā)生的金屬鹵化物的強(qiáng)汽化。然而，如果在光量上升特性變化影響下的金屬鹵化物開始強(qiáng)汽化之前降低燈電源，光輻射量可觀地降低到與上述情況相反的、低于穩(wěn)定光輻射時間的一個水平上。結(jié)果，提供給路面的照度就不夠了。這也是極危險的。
本發(fā)明的揭示本發(fā)明的目的是提供一種高壓放電燈起動器裝置，這種裝置能夠在開啟無水銀燈時恰當(dāng)?shù)乜刂平饘冫u化物強(qiáng)度(intensive)汽化，使光強(qiáng)落在可以接受的范圍內(nèi)，還提供使用高壓放電燈起動器裝置的一種車輛前燈裝置。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種高壓放電燈起動器裝置，這種裝置受無水銀燈光量上升特征的影響很小，還提供使用高壓放電燈起動器裝置的一種車輛前燈裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的一種高壓放電燈起動器裝置包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置，所述控制裝置允許起動器電路起動高壓放電燈，并且提供兩倍額定燈電源的較大燈電源，所述控制裝置控制起動器電路降低燈電源，致使光輸出不是顯著地大于穩(wěn)定光輻射時間的光輸出以及光輸出不是快速增加的，當(dāng)充入在高壓放電燈中的金屬鹵化物突然汽化時，就在此后逐漸降低燈電源，以致穩(wěn)定在額定燈電源上。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例以及以后的實(shí)施例中，術(shù)語的定義和技術(shù)意義是相同的，并定義如下，除非另行指出。在第一實(shí)施例中，高壓放電燈不是基本結(jié)構(gòu)單元，然而，根據(jù)第一實(shí)施例的本發(fā)明是基于基本無水銀的高壓放電燈是穩(wěn)定地開啟的先決條件的。相應(yīng)地，說明將從高壓放電燈的要點(diǎn)開始，并轉(zhuǎn)到第一實(shí)施例的特征。
<高壓放電燈>
(放電介質(zhì))在第一實(shí)施例中開啟的高壓放電燈包括特定的放電媒體。首先，媒體是基本無水銀的。在第一實(shí)施例中，短語“基本無水銀”意味著根本不包含水銀，然而，在氣密腔中可能存在小于2mg/cc，最好不大于1mg/cc的水銀。然而，在環(huán)境的觀點(diǎn)上，要求不包含水銀。在傳統(tǒng)放電燈中，通過水銀蒸汽的功效而保持放電燈的電特性，對于短電弧型，實(shí)際在氣密腔中包含20到40mg/cc的水銀，某些情況中是50mg/cc。與這種傳統(tǒng)類型比較，上述水銀量實(shí)質(zhì)上是低的。
接著，充入稀有氣體。最好使用氙作為稀有氣體。充入稀有氣體的原因是它不但作為起動氣體和在開啟燈之后立即加速光量上升，而且在穩(wěn)定的光輻射時間期間還是一種緩沖氣體。為了這些原因，希望以高壓充入稀有氣體，例如，5到15atm(大氣壓)。在范圍內(nèi)，有可能在起動之后使升高光通量的時間加速到4秒，以在車輛前燈的前表面的代表點(diǎn)處給出8000cd(燭光)的發(fā)光強(qiáng)度。
此外，充入金屬鹵化物。金屬鹵化物包括至少一種輻射光的金屬的鹵化物。輻射光的金屬的鹵化物的例子有鈉(Na)、鈧(Sc)、以及諸如鏑(Dy)之類稀土金屬的鹵化物。此外，可以充入鈉(Na)、鈧(Sc)、以及銦(In)的鹵化物作為輻射光的金屬的鹵化物。
此外，包括另一種輻射光的金屬的鹵化物作為與上述輻射光的金屬的鹵化物不同的第二金屬鹵化物。第二金屬鹵化物具有相當(dāng)高的蒸氣壓力以及在可見光范圍中的相當(dāng)?shù)偷墓廨椛洹?br> 從包括諸如鎂(Mg)，鐵(Fe)、鈷(Co)、鉻(Cr)、鋅(Zn)、鎳(Ni)、錳(Mn)、鋁(Al)、銻(Sb)、鈹(Be)、錸(Re)、鎵(Ga)、鈦(Ti)、鋯(Zr)以及鉿(Hf)之類的金屬的組中選擇一個或多個鹵化物作為第二金屬鹵化物。
由于要在第一實(shí)施例中使用的高壓放電燈包括第二金屬鹵化物代替?zhèn)鹘y(tǒng)上使用的水銀，如上所述，如果通過施加兩倍額定燈電壓的較大燈電源來開啟燈，則過了一會第二金屬鹵化物就突然汽化。此時，如果沒有執(zhí)行特定的控制，則光輻射極度地和尖銳地增加。
(高壓放電燈的其它結(jié)構(gòu)單元)在第一實(shí)施例的高壓放電燈中，下列結(jié)構(gòu)單元不是必需的，但是如果按需要把它們添加到燈中，則在車輛前燈裝置中會特別有效。
1.氣密腔氣密腔具有形成在其中的放電空間。相當(dāng)厚的壁圍繞氣密腔的放電空間，所述壁是由諸如石英玻璃或透光陶瓷之類高熔點(diǎn)的和透光的材料制成的。放電空間幾乎是圓柱形的，并且被所述壁圍繞，所述壁沿軸向的中間部分比兩端較厚。
2.電極把一對電極安排在氣密腔的兩端，以致最好離開6mm或更小的距離而相互面對。此外，在起動時間，可以通過施加直流電流來開啟燈。當(dāng)電極對作為陽極使用時，即使施加不小于兩倍額定燈電源的燈電源，如果在電極的尖端部分處形成比軸部分具有較大直徑的燈泡部分，則這些電極對于如此不小于兩倍額定燈電源的燈電源可能會變成阻力。
3.額定燈電源額定燈電源一般是250瓦或更小，最好是100瓦或更小，更好是60瓦或更小。在車輛前燈中使用的高壓放電燈中，額定燈電源一般是80瓦或更小，最好是60瓦或更小，更好是約35瓦或更小。
<起動器電路>
起動器電路是指一種裝置，用于把保持光輻射狀態(tài)所需要的電能量提供給高壓放電燈，同時適當(dāng)?shù)乜刂齐娔芰?。把起動器電路配置成不但根?jù)控制裝置執(zhí)行控制把燈電源提供給高壓放電燈，而且還限制電流，為的是使高壓放電燈穩(wěn)定地輻射光?？梢酝ㄟ^提供直流電流或交流電流來開啟高壓放電燈。另一方面，可以從預(yù)定時間開始提供直流電流，而在此后可以提供交流電流來代替直流電流。在每種情況中，最好考慮操作的方便性、正確性和可靠性而通過電子方法操作起動器電路。交流電壓可以具有矩形波。此外，可以配置高壓放電燈，致使在高壓放電燈的穩(wěn)定光輻射期間提供額定功率。
接著，根據(jù)待施加到高壓放電燈的電壓而限制高壓放電燈的電流的裝置必需具有合適的阻抗。然而，當(dāng)使用開關(guān)調(diào)整器來合乎要求地控制直流電源電壓時，作為結(jié)構(gòu)單元的一個電感器通過切換還起到限流元件的功能，可以省略限流元件而在外部提供。
當(dāng)把交流電流(AC)施加于高壓放電燈時，必須處理與AC頻率相關(guān)的情況，致使燈不產(chǎn)生有聲的諧振。當(dāng)高壓放電燈具有如在車輛前燈裝置中所使用的相當(dāng)小的放電容器時，可以使用具有不大于約2kHz頻率的交流電流而不會有任何實(shí)際問題。
此外，在起動器電路中，可以設(shè)置無負(fù)載輸出電壓為200到600V。
<控制裝置>
控制裝置控制待施加于起動器電路的燈電源，如下所述。更具體地，控制裝置(1)控制起動時的燈電源，(2)控制金屬鹵化物突然汽化期間的燈電源，以及(3)控制額定燈電源處的穩(wěn)定燈電源，以便保持穩(wěn)定的光輻射?，F(xiàn)在，將討論各個控制操作如下。此外，(4)控制燈電源的一種方法以及(5)將說明高溫起動。
(1)起動期間的控制起動期間的控制是在高壓放電燈起動時執(zhí)行的一種控制，更具體地，如文字所說明的那樣，是在開啟燈的開始時間中執(zhí)行的一種控制。更具體地，執(zhí)行控制以促進(jìn)光通量的上升。為了這個目的，最好在范圍內(nèi)的燈電源大于兩倍和小于三倍待施加于高壓放電燈的額定燈電源。更具體地，在額定燈電源是35瓦的情況中，最好通過施加約76到110V范圍內(nèi)的燈電源來開啟高壓放電燈。在起動時間處，主要由于稀有氣體和氣體壓力幾乎恒定或逐漸增加而發(fā)生放電。因此，當(dāng)通過施加額定電流開啟燈時，待施加燈電源幾乎變成恒定。此外，因?yàn)槠饎訒r間的控制，在額定光輻射時間由于稀有氣體的放電，高壓放電燈輸出光輻射的約50％。注意，在起動時間期間的控制一般約執(zhí)行1到5秒，最好，約2到4秒。
(2)金屬鹵化物突然汽化期間的控制當(dāng)金屬鹵化物突然汽化時，執(zhí)行控制使燈電源降低，致使光輸出不是顯著地大于穩(wěn)定光輻射時間的光輸出，致使當(dāng)金屬鹵化物突然汽化時，光輸出不是快速地增加。然而，如果降低燈電源的時間過早，換言之，如果在金屬鹵化物突然汽化之前使燈電源顯著地降低，則光輸出顯著地低于穩(wěn)定光輻射時間的光輸出。為了這個原因，可以適當(dāng)?shù)卮_定降低的定時和量值。注意，短語“光輸出不是顯著地大于穩(wěn)定光輻射時間的光輸出”的意思是光輸出在不大于兩倍穩(wěn)定操作時間期間的光輻射的范圍內(nèi)。
更具體地說，通過檢測金屬鹵化物的突然汽化以及根據(jù)檢測同時降低待施加燈電源，在適當(dāng)?shù)亩〞r處執(zhí)行降低燈電源可以進(jìn)行優(yōu)良的控制。如此，即使各個高壓放電燈的特性變化，可以控制各個燈合乎要求地輻射光而無特性變化的任何影響。在這種控制狀態(tài)中，可以把燈電源充分降低到所要求的量值。
另一方面，存在另一種優(yōu)良控制方法，在這種方法中適當(dāng)?shù)亟档蜔綦娫础Ｔ谶@種方法中，考慮各個高壓放電燈的特性變化而預(yù)先設(shè)置盡可能地窄但是足以包括金屬鹵化物突然汽化的定時的時間范圍，然后，按充分考慮下設(shè)置的適當(dāng)?shù)慕档退俾试谄饎訒r間降低所提供的燈電源。在這個時間周期期間，當(dāng)待施加燈電源降低速率時，可以使用階段(3)中設(shè)置的比降低速率較小的中間速率。注意，時間范圍一般約為0.4到4秒(約在起動之后的1.4到10秒)，最好，約1到2秒(約在起動之后的3到6秒)。由于這種控制，即使在金屬鹵化物突然汽化之前稍降低燈電源，光輸出也不會極度的增加或降低而超過預(yù)定范圍，因此屬于可接受的范圍。
術(shù)語光輸出的“可接受的范圍”是指在穩(wěn)定光輻射時間期間的光輸出的50到200％的范圍。
(3)在額定燈電源處穩(wěn)定燈電源的控制執(zhí)行在額定燈電源處使燈電源穩(wěn)定的控制，以便把光輻射狀態(tài)轉(zhuǎn)變到穩(wěn)定光輸出狀態(tài)，換言之，在從起動的約一分鐘中，到穩(wěn)定光輸出狀態(tài)。在這個時間周期中的控制可以根據(jù)當(dāng)金屬鹵化物突然汽化時在階段(2)期間執(zhí)行的控制方式靈活地修改。
更具體地說，當(dāng)檢測到金屬鹵化物突然汽化時，根據(jù)檢測立刻降低在檢測時刻提供的燈電源。根據(jù)連續(xù)降低速率使燈電源降低到額定燈電源。
對比之下，按適當(dāng)?shù)亩〞r通過降低燈電源來執(zhí)行金屬鹵化物突然汽化時刻的控制，降低燈電源可以按比階段(2)中所執(zhí)行的較大的降低速率開始而逐漸降低降低速率。
注意，短語“在從起動起的約一分鐘中”是指在起動之后的40到70秒的范圍。此外，在上述階段(2)和(3)的控制操作中，可以連續(xù)地或分級地降低待施加燈電源。
(4)控制燈電源的方法可以在反饋方式中通過改變參考電源，即，額定燈電源，來控制燈電源。注意，在根據(jù)第一實(shí)施例的高壓放電燈的情況中，由于通過金屬鹵化物的蒸汽壓力來確定燈電壓，所以可以通過控制額定燈電流來控制額定燈電源。
(5)高溫起動第一實(shí)施例提供一種裝置，用于解決在低溫起動期間與燈電源控制相關(guān)聯(lián)的問題，如上所述?？梢允褂萌魏畏椒ㄔ诟邷叵缕饎痈邏悍烹姛?；然而，最好，可以使用下述方法。
術(shù)語“高溫起動”的意思是在高于室溫的溫度下執(zhí)行起動，例如，在接近使高壓放電燈穩(wěn)定工作的溫度的一個溫度下執(zhí)行起動。因此，所謂的“熱再起動”相應(yīng)于高溫起動。
更具體地，在高溫起動期間，提供接近額定燈電源的燈電源。短語“接近額定燈電源”是指在額定燈電源的150％范圍中的燈電源，更好，從120到140％的范圍。
注意，根據(jù)高壓放電燈的溫度以及在無光輻射時間期間或光輻射時間期間的燈電流量值來區(qū)分低溫起動和高溫起動，所述無光輻射時間期間是在燈關(guān)斷之后通過的時間。
此外，例如，可以容易地通過改變待施加到高壓放電燈的電壓執(zhí)行待施加到高壓放電燈的燈電源的控制。如果需要，可以根據(jù)高壓放電燈的無光輻射時間連續(xù)地控制待施加燈電源。
此外，根據(jù)初步的實(shí)驗(yàn)或仿真，有可能事先確定在高溫起動期間待施加到高壓放電燈的燈電源量是多少。事先按列表數(shù)據(jù)的形式把燈電源和溫度(不管溫度是高還是低)之間的關(guān)系存儲在存儲器中，根據(jù)計算從存儲器讀出需要的數(shù)據(jù)，從而自動控制起動器電路。
<其它結(jié)構(gòu)>
如果需要，可以添加一個點(diǎn)火器。在本發(fā)明中，即使點(diǎn)火器的脈沖輸出電壓需要大到比含水銀的高壓放電燈的電壓更大的某個程度，在成本、大小和重量方面也不會使得到本發(fā)明發(fā)生困難。
<第一實(shí)施例的功能>
在第一實(shí)施例中，在不高于室溫的低溫下起動含有稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈。緊接在起動之后，把大于額定燈電源兩倍的燈電源提供給燈。當(dāng)金屬鹵化物突然汽化時，降低燈電源，致使燈輸出不會增加到顯著地大于穩(wěn)定光輻射的程度，并且輸出不會快速增加。相應(yīng)地，即使金屬鹵化物突然汽化，光量也不會遠(yuǎn)遠(yuǎn)地大于或小于額定光量。因此，不會使對面行駛車輛的駕駛員強(qiáng)烈地耀眼，而且道路表面的照明不會顯著地降低。
在金屬鹵化物突然汽化之后，燈電源逐漸降低，使之穩(wěn)定在額定燈電源處。因此，光輻射平穩(wěn)地轉(zhuǎn)到穩(wěn)定狀態(tài)。具有這種機(jī)構(gòu)，從起動時間到穩(wěn)定光輻射時間，可以安全執(zhí)行道路表面的照明。
如上所述，在第一實(shí)施例中，使用基本無水銀的高壓放電燈。因此，該燈沒有環(huán)境負(fù)荷的問題，并且能夠快速升高光通量。因此，把該燈應(yīng)用于車輛前燈裝置，可以充分滿足車輛前燈的規(guī)格。
然而，第一實(shí)施例的應(yīng)用不限于車輛前燈。可以把第一實(shí)施例應(yīng)用于各種使用。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置，所述控制裝置控制起動器電路，以把燈電源提供給高壓放電燈，以如此的方式在第一時間區(qū)期間提供大于兩倍額定燈電源的第一燈電源；在第二時間區(qū)期間提供第二燈電源，第二燈電源從第一燈電源以1到8瓦/秒的降低速率而降低；以及在第三時間區(qū)期間提供第三燈電源，第三燈電源從第二燈電源逐漸降低到額定燈電源，其中，定義第一時間區(qū)為緊接在高壓放電燈的起動之后的1到20秒的時間；定義第二時間區(qū)為接著第一時間區(qū)的、設(shè)置在0.4到9秒中的時間；以及定義第三時間區(qū)為接著第二時間區(qū)，并緊接在起動之后的40到70秒中的時間。
根據(jù)第二實(shí)施例，提供一種高壓放電燈起動器裝置，能夠考慮到包含在基本無水銀的高壓放電燈中的金屬鹵化物的汽化特性的變化而受到相同的控制，即使有變化的話。此外，高壓放電燈起動器裝置能夠使光通量平穩(wěn)地上升到額定光量。因此，可以安全地執(zhí)行道路表面的照明。為了更具體地說明，把控制模式分成下列三個步驟，以在金屬鹵化物突然汽化的作用方面保護(hù)燈，并允許高壓放電燈在起動之后的40到70秒中成功地轉(zhuǎn)到穩(wěn)定發(fā)光狀態(tài)。
在第一模式中，在第一時間區(qū)中把第一燈電源提供給燈，所述第一時間區(qū)設(shè)置在緊接在起動之后的1到20秒的范圍中，最好，2到4秒。從起動器電路把大于兩倍額定燈電源的、最好小于三倍額定燈電源的第一燈電源提供給高壓放電燈。結(jié)果，在第一時間區(qū)中，主要是使稀有氣體放電，得到幾乎恒定的光輻射量，約為穩(wěn)定時間期間的光輻射的50％。
在第二模式中，把第二燈電源提供給第二時間區(qū)，所述第二時間區(qū)是從第一時間區(qū)連續(xù)過來的，最好是1到2秒。在0.4到9秒的范圍中設(shè)置第二時間區(qū)。第二時間區(qū)包括金屬鹵化物突然汽化的時間?？紤]高壓放電燈之間的變化而設(shè)置時間區(qū)。第二燈電源從第一燈電源以1到8瓦/秒的降低速率逐漸降低。結(jié)果，在第二時間區(qū)中，即使發(fā)生金屬鹵化物突然汽化，光輸出也逐漸向額定光量增加，或通過某種程度的上沖向額定光量增加。
在第三模式中，在從第二時間區(qū)連續(xù)過來的第三時間區(qū)中把第三燈電源提供給燈。在緊接在起動之后的40到70秒中設(shè)置第三時間區(qū)。在這個時間區(qū)期間，輸出光，同時抑制金屬鹵化物突然汽化，此后，所提供的燈電源向額定燈電源穩(wěn)定。如果需要的話，為了使所提供的燈電源逐漸接近額定燈電源，可以以大于8瓦/秒的降低速率(這大于第二燈電源的最大降低速率)來降低所提供的燈電源。結(jié)果，在緊接起動之后的第三時間區(qū)的結(jié)束處，達(dá)到提供額定燈電源，并輸出額定光量。
在第二實(shí)施例中，可以得到一種高壓放電燈起動器裝置，即使從認(rèn)為適合于高壓放電燈的范圍選擇的金屬鹵化物具有不同的汽化特性，所述高壓放電燈起動器裝置也可以通過恒定電流操作從起動穩(wěn)定地把光通量增加到額定光量。
根據(jù)第二實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置的本發(fā)明的第三實(shí)施例的一種高壓放電燈起動器裝置，其中，控制裝置包括目標(biāo)燈電源設(shè)置電路，以前存儲了第一目標(biāo)燈電源，它大于高壓放電燈的兩倍額定功率，待在第一時間區(qū)中堤供；第二目標(biāo)燈電源，它從第一目標(biāo)燈電源按1到8瓦/秒的降低速率隨時間的經(jīng)過而降低，待在第二時間區(qū)中提供；以及第三目標(biāo)燈電源，它從第二目標(biāo)燈電源逐漸降低到額定燈電源，待在第三時間區(qū)中提供；光輻射時間測量定時器，它測量高壓放電燈光輻射時間，并根據(jù)光輻射時間從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路輸出目標(biāo)燈電源；實(shí)際燈電源檢測裝置，它檢測提供給高壓放電燈的實(shí)際燈電源；以及燈電源調(diào)整裝置，它對目標(biāo)燈電源和實(shí)際燈電源進(jìn)行比較，并根據(jù)目標(biāo)燈電源和實(shí)際燈電源之間的差調(diào)整實(shí)際燈電源。
在第三實(shí)施例中，定義適合于進(jìn)行第二實(shí)施例的較佳電路配置。更具體地，預(yù)先把第一到第三時間區(qū)和待在各個時間區(qū)中提供的輸入燈電源以列表數(shù)據(jù)的形式存儲在目標(biāo)燈電源設(shè)置電路中。此外，通過光輻射時間測量定時器測量緊接在起動之后的通過時間。具有這種配置，通過把光輻射時間測量定時器的數(shù)據(jù)輸出到目標(biāo)燈電源設(shè)置電路，可以根據(jù)緊接在起動之后的通過時間從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路輸出目標(biāo)燈電源。
另一方面，可以通過實(shí)際燈電源檢測裝置檢測提供給高壓放電燈的燈電源。實(shí)際燈電源檢測裝置分別通過燈電壓檢測裝置檢測燈電壓以及通過燈電流檢測裝置檢測燈電流，然后，通過使用乘法電路使兩個檢測值相乘。如此，可以檢測實(shí)際燈電源。另一方面，可以檢測實(shí)質(zhì)上正比于燈電壓和燈電流的電信號來執(zhí)行對它們的檢測。例如，當(dāng)把交流燈電源提供給高壓放電燈的起動器電路通過使用斬波電路和DC-AC(直流-交流)轉(zhuǎn)換電路把斬波電路的直流輸出轉(zhuǎn)換成交流時，可以檢測輸出電壓和輸出電流。這是因?yàn)閬碜詳夭娐份敵鲭妷号c燈電壓成正比，并且來自斬波電路的輸出電流與燈電流成正比。當(dāng)使從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路讀出的目標(biāo)燈電源除以燈電壓時，可以得到運(yùn)算的目標(biāo)電流。既然是這樣，可以檢測實(shí)際燈電流來代替實(shí)際燈電源。
接著，用于對目標(biāo)燈電源與實(shí)際燈電源進(jìn)行比較和調(diào)整實(shí)際燈電源的燈電源調(diào)整裝置是一種裝置，用于以反饋方式把等于目標(biāo)燈電源的燈電源提供給高壓放電燈。為了執(zhí)行這種功能而不失效，可以使用差分放大器。更具體地說明，如果把目標(biāo)燈電源或正比于目標(biāo)燈電源的一個值輸入到差分放大器的輸入端中之一，以及把實(shí)際燈電源或正比于實(shí)際燈電源的一個值輸入到另外的輸入端，則它們之間的差就是輸出。根據(jù)差的輸出，可以在消除差的方向上改變起動器電路的燈電源輸出。例如，當(dāng)使用斬波電路和DC-AC轉(zhuǎn)換電路時，可以通過脈寬調(diào)制(PWM)來控制斬波器，以改變起動器電路的輸出。
在第三實(shí)施例中，有可能得到具有相當(dāng)簡單的電路配置的、以及在每個時間區(qū)中正確和快速地控制燈電源的高壓放電燈起動器裝置，從而執(zhí)行穩(wěn)定和適當(dāng)?shù)恼彰鳌?br> 本發(fā)明的第四實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置實(shí)質(zhì)上與第三實(shí)施例中的裝置相同，除了控制裝置包括開啟檢測裝置之外，所述開啟檢測裝置檢測高壓放電燈的開啟，并當(dāng)檢測到開啟時，起動輻射時間測量定時器來測量輻射時間。
第四實(shí)施例定義開啟檢測裝置檢測到高壓放電燈的開啟的特征，并且根據(jù)檢測，光輻射時間測量定時器起動光輻射時間的測量。不特別限定用于檢測高壓放電燈的開啟的開啟檢測裝置。例如，開啟檢測裝置可以檢測來自高壓放電燈的光輻射，或伴隨光輻射所產(chǎn)生的熱。另一方面，開啟檢測裝置可以通過檢測電路中電信號的變化來檢測燈的開啟。例如，可以通過檢測燈電壓或與燈電壓正比的一個電壓以及燈電流或與燈電流正比的一個燈電流而檢測開啟。
此外，配置光輻射時間測量定時器，以通過由開啟檢測裝置檢測的開啟來起動定時器的功能。
在第四實(shí)施例中，在實(shí)際開啟高壓放電燈之后，光輻射時間測量定時器開始所述功能。因此，可以正確地測量光輻射時間，其結(jié)果是可以正確地控制燈電源。
第五實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置實(shí)質(zhì)上與第一實(shí)施例中的裝置相同，除了控制裝置包括目標(biāo)燈電源設(shè)置電路，配置成存儲待在第一時間區(qū)中提供的以及大于高壓放電燈的兩倍額定燈電源的第一目標(biāo)燈電源，以及存儲待在第二時間區(qū)中提供的和從第一目標(biāo)燈電源隨時間的經(jīng)過而逐漸降低的第二目標(biāo)燈電源，其中，定義第一時間區(qū)為從起動到充入高壓放電燈的金屬鹵化物突然汽化的時間，而定義第二時間區(qū)為第一時間區(qū)的一個繼續(xù)，并設(shè)置在緊接在起動之后的40到70秒的范圍中；光輻射時間測量定時器，它測量從起動到高壓放電燈開啟的時間；鹵化物突然汽化檢測裝置，它檢測在起動之后充入高壓放電燈的金屬鹵化物突然汽化的時間；以及開啟檢測裝置，它檢測高壓放電燈的開啟。
這時，光輻射時間測量定時器與開啟檢測裝置和鹵化物突然汽化檢測裝置一致工作以允許目標(biāo)燈電源設(shè)置電路當(dāng)開啟檢測裝置檢測到高壓放電燈的開啟時，輸出第一目標(biāo)燈電源；當(dāng)鹵化物突然汽化檢測裝置檢測到金屬鹵化物的突然汽化時，通過把時間區(qū)切換到第二時間區(qū)而輸出第二目標(biāo)燈電源，以及此后；以及根據(jù)光輻射時間輸出目標(biāo)燈電源。
在第五實(shí)施例中，定義合適的電路配置，用于根據(jù)第五實(shí)施例而執(zhí)行。更具體地，配置電路，使得通過使用鹵化物突然汽化檢測裝置來檢測充入高壓放電燈中的金屬鹵化物的突然汽化。不特別限定用于檢測金屬鹵化物的突然汽化的裝置。當(dāng)發(fā)生金屬鹵化物突然汽化時，內(nèi)部壓力增加。結(jié)果，燈電壓增加和燈電源增加，同時光輸出暫時地增加。為了這個原因，如果檢測到燈電壓、燈電源和燈輸出中的任何一個的變化，則可以檢測到金屬鹵化物突然汽化。
在第五實(shí)施例中，通過把時間區(qū)分成第一和第二時間區(qū)而控制燈電源。在第一時間區(qū)中，分配第一目標(biāo)燈電源，而在第二時間區(qū)中分配第二目標(biāo)燈電源。定義第一時間區(qū)作為發(fā)生金屬鹵化物突然汽化之前的時間周期。定義第二時間區(qū)為從發(fā)生金屬鹵化物突然汽化到光輻射穩(wěn)定的時間。根據(jù)高壓放電燈的特性的差，在兩個時間區(qū)之間的邊界線變化。因此，根據(jù)鹵化物突然汽化檢測裝置執(zhí)行的檢測來確定時間區(qū)的邊界線。
此外，事先把第一和第二目標(biāo)燈電源存儲在目標(biāo)燈電源設(shè)置電路中。在第五實(shí)施例中，可以使第二目標(biāo)燈電源以足夠大的降低速率降低，以抑制從金屬鹵化物突然汽化而導(dǎo)致的光輸出增加。
此外，通過開啟檢測裝置和鹵化物突然汽化檢測裝置來控制光輻射時間測量定時器。更具體地說明，在第一時間區(qū)中，在開啟檢測裝置的控制下，從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路輸出第一目標(biāo)燈電源。對比之下，在第二時間區(qū)中，在鹵化物突然汽化檢測裝置檢測到金屬鹵化物突然汽化的時間處。根據(jù)檢測，把光輻射時間切換到第二時間區(qū)，從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路輸出第二目標(biāo)燈電源。結(jié)果，起動器電路輸出第二目標(biāo)燈電源，它在控制裝置的控制下逐漸降低。接著，降低從高壓放電燈輸出的光，并且穩(wěn)定在額定光輸出上。輻射光變成穩(wěn)定。
在第五實(shí)施例中，電路配置是相當(dāng)簡單的。由于可以簡化控制模式，所以可以正確地控制燈電源而無失效。
本發(fā)明的第六實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置實(shí)質(zhì)上與第五實(shí)施例的裝置相同，除了鹵化物突然汽化檢測裝置通過監(jiān)測至少相應(yīng)于高壓放電燈的燈電壓的電壓而檢測鹵化物的突然汽化之外。
第六實(shí)施例定義的配置適合于電氣地檢測鹵化物的突然汽化。更具體地，在高壓放電燈中的金屬鹵化物突然汽化伴隨燈電壓的增加，通過監(jiān)測相應(yīng)于燈電壓的電壓可以直接或間接檢測到燈電壓的增加。然而，在緊接在高壓放電燈的起動之后的第一時間區(qū)中的燈電壓根據(jù)各個燈而變化，即，分布在25到30伏之間。燈電壓的絕對值經(jīng)常不是恒定的。相應(yīng)地，最好，在第一時間區(qū)中，如果燈電壓在起動之后的0.4到0.6秒的合適的時間范圍中相對地增加約1到3伏，則確定發(fā)生了鹵化物突然汽化。注意，通過起動時間處的沖擊電流的作用，在從起動的0.3秒的周期中，金屬鹵化物是散射的。由于在這個周期期間燈電壓是不穩(wěn)定的，所以在這種不穩(wěn)定周期之后，希望盡快地檢測到燈電壓的變化。
此外，在第六實(shí)施例中，待測目標(biāo)不限于燈電壓或相應(yīng)于燈電壓的電壓。如果需要，可以通過其它電變量之間的相關(guān)來檢測金屬鹵化物突然汽化。例如，燈電流趨向于隨金屬鹵化物突然汽化而一起降低。因此，在燈電壓增加或相應(yīng)于燈電壓的電壓增加的時刻，同時觀察到燈電流的降低或相應(yīng)于燈電流的電流的降低，就可以檢測到發(fā)生了金屬鹵化物突然汽化。如此，可以進(jìn)一步提高檢測的正確度和可靠性。
此外，當(dāng)再起動燈時，必須在短時間中提供最大功率，緊接在這之后，必須降低燈電源。為了這個原因，必須盡快地檢測再起動之后的燈電壓。然而，從再起動到光輻射穩(wěn)定的時間隨燈而變化(由于高壓放電燈之間的變化和光輻射時間變化)。為了設(shè)置最優(yōu)化條件，最好進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中使用許多燈重復(fù)進(jìn)行再起動。
在第六實(shí)施例中，可以通過相當(dāng)簡單的電路配置在電氣上檢測金屬鹵化物突然汽化。
根據(jù)本發(fā)明的第七實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置所述控制裝置允許起動器電路起動高壓放電燈以及提供大于兩倍額定燈電源的燈電源所述控制裝置確定是否應(yīng)該逐漸降低燈電源；以及所述控制裝置控制起動器電路逐漸降低燈電源，為的是穩(wěn)定額定燈電源，同時幾乎連續(xù)地增加燈電壓。
在第七實(shí)施例中，由于高壓放電燈的光量上升特性變化，在緊接起動之后把大燈電源提供給燈之后燈電源逐漸降低到額定燈電源的時間周期(為了方便起見，此后稱之為“降低時間”)期間，根據(jù)各個高壓放電燈而改變所述時間周期。已經(jīng)注意到時間周期的變化而制造第七發(fā)明。為了更具體地說明，如果把降低時間設(shè)置得過早，則在降低燈電源過程期間光量臨時降低，結(jié)果是延遲了光量的上升。如果光量顯著地增加，則如果在車輛前燈中使用起動器裝置，則它將導(dǎo)致安全問題。相反，如果把降低時間設(shè)置得過晚，則光量快速上升，結(jié)果是燈電源達(dá)到兩到三倍額定燈電源，如上所述。
在第七實(shí)施例中，作出是否應(yīng)該使燈電源逐漸降低的判定。不特別限定判定的頻度和檢測的裝置。更具體地，可以在降低燈電源的每個單個步驟，或每兩個或多個步驟作出判定。在燈電源連續(xù)降低時，可以間斷地進(jìn)行判定。注意，可以在0.01到0.5秒，最好是0.1到0.2秒，的范圍內(nèi)設(shè)置判定周期的合適的值。既然是這樣，重復(fù)執(zhí)行判定。如果作出不應(yīng)該降低的判定，則使燈電源保持恒定。當(dāng)降低燈電源時通過確定燈電壓、光量等的變化可以作出判定。最好通過測量燈的光量來執(zhí)行判定，因?yàn)榭梢灾苯颖O(jiān)測光量的變化。然而，即使通過測量電壓的變化來作出判定，也可以根據(jù)以前得到的光量和燈電壓之間的相關(guān)性而間接地測量燈的光量。如果燈電壓降低或穩(wěn)定(level off)，則判定不應(yīng)該降低燈電源。
直到來自燈的光輻射穩(wěn)定了才需要執(zhí)行上述判定?？梢栽跓綦娫窗锤呓档退俾式档推陂g的周期中執(zhí)行判定。如果需要，可以在光輻射穩(wěn)定在穩(wěn)定狀態(tài)期間的周期中進(jìn)行判定。此外，短語“幾乎連續(xù)地增加燈電壓”的意思是平均燈電壓連續(xù)地增加。因此，可以在短時間周期中增加或降低燈電壓。
接著，將描述燈電源的降低。當(dāng)作出判定應(yīng)該降低燈電源時，通過控制起動器電路來降低待提供給高壓放電燈的燈電源。更具體地，向額定燈電源逐漸降低燈電源而無需降低光量，甚至是無需臨時地降低光量。可以分級或連續(xù)地降低燈電源。注意，任何電路裝置可以控制燈電源。例如，在電路中配置實(shí)際燈電源運(yùn)算裝置以及目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置。通過比較來自兩個裝置的輸出來執(zhí)行控制，并使實(shí)際燈電源等于目標(biāo)燈電源。另一方面，在電路中配置目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置、除法裝置、實(shí)際燈電源運(yùn)算裝置以及實(shí)際燈電流檢測裝置。通過除法裝置把從目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置得到的目標(biāo)燈電源除以實(shí)際燈電壓，從而得到目標(biāo)燈電流。另一方面，通過比較實(shí)際燈電流和目標(biāo)燈電流可以作出控制，并使實(shí)際燈電流等于目標(biāo)燈電流。
在第七實(shí)施例中，在判定是否降低燈電源之后降低燈電源。因此，即使高壓放電燈的光量上升特性不同，也在連續(xù)增加燈電壓時降低燈電源，并穩(wěn)定在額定燈電源上。結(jié)果，光量較早地上升。如果把如此的裝置應(yīng)用于諸如車輛前燈之類的應(yīng)用，則可以得到安全照明。
根據(jù)第八實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；控制裝置，它控制起動器電路起動高壓放電燈；從起動器電路提供大于兩倍額定燈電源的燈電源；當(dāng)在高壓放電燈的光量小于穩(wěn)定光輻射時間期間的光量的狀態(tài)中降低燈電源時，根據(jù)高壓放電燈的光輻射狀態(tài)判定是否應(yīng)該降低燈電源；以及當(dāng)判定應(yīng)該降低燈電源時，逐漸降低燈電源，為的是穩(wěn)定在額定燈電源上；當(dāng)判定不應(yīng)該降低燈電源時，增加燈電源或使燈電源返回到降低燈電源以前的水平。
第八實(shí)施例定義合適的配置，用于連續(xù)地判定是否應(yīng)該降低燈電源。在開啟電源之后，在通過起動脈沖電壓的施加而起動高壓放電燈之后，在開始處光量以脈沖形式暫時地增加，緊接在后，光量降低。此后，光量隨時間增加，然后穩(wěn)定在額定光量上。在大多數(shù)情況中，在起動之后的約1秒中，光量最低。在第八實(shí)施例中，從光量仍然小的階段就開始是否應(yīng)該降低燈電源的判定。短語“光量仍然小的階段”可以是起動之后的約4秒。簡短地說，可以在光量仍然小的階段開始判定，只要光量仍然小的階段包括在判定周期中。
當(dāng)降低燈電源時，進(jìn)行是否應(yīng)該降低燈電源的判定。當(dāng)作出不應(yīng)該降低的判定時，燈電源返回到燈電源降低之前的狀態(tài)。如此，實(shí)質(zhì)上沒有降低燈電源。由于在預(yù)定的時間間隔處重復(fù)執(zhí)行燈電源的降低，所以每次降低燈電源時進(jìn)行判定。因此，即使高壓放電燈的光量上升特性不同，還是在光量增加的同時降低燈電源，并在一會兒之后穩(wěn)定在額定燈電源上。
可以分級或連續(xù)地執(zhí)行燈電源的降低。可以按合適的時間間隔進(jìn)行判定。要求盡可能平穩(wěn)地改變燈電源，以及盡可能頻繁地執(zhí)行判定。因此，最好以0.01到0.5秒的時間間隔執(zhí)行判定，更好是0.1到0.2秒。
通過測量高壓放電燈的燈電源或光量的變化可以作出判定，如上所述。更具體地，比較降低之前和之后的測量值，以得到測量值之間的差，可以根據(jù)差來作出判定。按第七實(shí)施例中的相同方式來終止判定。
在第八實(shí)施例中，根據(jù)高壓放電燈的光量上升特性而降低燈電源。在允許光量增加直到起動之后的至少40秒時，可以平穩(wěn)地降低燈電源，并穩(wěn)定在額定燈電源上。結(jié)果，使光量加速上升。
本發(fā)明的第九實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置實(shí)質(zhì)上與第八實(shí)施例中的裝置相同，除了根據(jù)燈電壓的增加和降低來判定是否應(yīng)該降低燈電源之外。
第九實(shí)施例限定了一種合適的裝置，用于確定是否應(yīng)該降低燈電源。根據(jù)與光量進(jìn)行比較的燈電壓可以簡單和容易地作出判定。在降低燈電源之前或之后可以通過比較燈電壓而容易地測量燈電壓的增加或降低。例如，把降低燈電源之前的燈電壓數(shù)據(jù)存儲在存儲器裝置中。然后在降低燈電源之后測量燈電壓，并與從存儲器裝置讀出的存儲的燈電壓進(jìn)行比較。如果起動器電路由個人計算機(jī)數(shù)字地控制，則可以容易地執(zhí)行精確控制。此時，可以使用個人計算機(jī)的存儲器來執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入和數(shù)據(jù)讀出。
本發(fā)明人通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在光量和無水銀的燈的燈電壓之間存在顯然的相關(guān)性。根據(jù)這個發(fā)現(xiàn)來執(zhí)行第九實(shí)施例。現(xiàn)在，參考圖2到7，將說明無水銀的燈的光量上升特性的變化以及上述相關(guān)性如下。
圖2到7示出當(dāng)通過輸出特性相同的高壓放電燈起動器裝置開啟燈時，相對于不同光量上升特性的三種無水銀的燈的光量和燈電壓隨光輻射時間的變化。圖2是相對于第一無水銀的燈的曲線圖，在圖3中放大了曲線圖的要點(diǎn)部分。圖4是相對于第二無水銀的燈的曲線圖，在圖5中放大了曲線圖的要點(diǎn)部分。圖6是相對于第三無水銀的燈的曲線圖。在每幅曲線圖中，水平軸表示光輻射時間(秒)，而垂直軸表示光量和燈電壓的相對值。曲線R和曲線V分別示出光量和燈電壓。在相同的制造過程中幾乎同時制造這些無水銀的燈，并具有圖9示出的結(jié)構(gòu)。將在以后描述結(jié)構(gòu)的詳細(xì)說明。額定燈電源是35瓦。在起動開始處的額定燈電壓約為31伏。燈之間約有±3伏的差。
圖7示出為用于開啟第一到第三無水銀的燈的高壓放電燈起動器裝置而設(shè)定的目標(biāo)燈電源特性。在曲線圖中，水平軸和垂直軸分別表示時間(秒)和輸出功率(W)。更具體地，在從起動到5.5秒的第一時間區(qū)中提供大于額定燈電源2.5倍的恒定第一目標(biāo)燈電源。在1.5秒到約7秒的第二時間區(qū)中提供按2.3瓦/秒的降低速率降低的第二目標(biāo)燈電源。此后，在直到燈以額定燈電源輻射光的第三時間區(qū)中提供從第二目標(biāo)燈電源逐漸降低到額定燈電源的第三燈電源。更具體地，在圖7中，對待提供給高壓放電燈的燈電源的目標(biāo)值進(jìn)行編程。從附圖可以明白，在第三區(qū)中的燈電源的降低速率在開始處較高，隨時間逐漸降低。
在圖2和3中示出的第一無水銀的燈中，光量緩和地上升。在從約7秒處開始的第三時間區(qū)中，起動了燈電源向額定燈電源的連續(xù)降低。在起動之后到10秒的時間區(qū)中，光量在平均上緩和地增加。
對比之下，在圖4和5中示出的第二無水銀的燈中，光量較慢地上升。當(dāng)開始第三時間區(qū)時，起動了燈電源向額定燈電源的連續(xù)降低。在從開始到10秒的時間區(qū)中光量暫時降低，此后增加。在光量較低期間的這個周期中，燈電壓幾乎穩(wěn)定。
此外，在圖6示出的第三無水銀的燈中，從開始的約2秒光量突然增加，并在第二時間區(qū)期間連續(xù)增加。當(dāng)開始第三時間區(qū)時，光量首次開始降低。相應(yīng)地，由于無水銀的燈從起動到7秒輻射極亮的光，所以如果使用它作為車輛前燈的話，就使對面行駛車輛的駕駛員耀眼。即使在這種情況中，在第三時間區(qū)的開始處燈電壓也增加。
從上述說明可以理解，如果基于根據(jù)燈電壓的增加或降低來判定提供給高壓放電燈的燈電源是否應(yīng)該降低而降低燈電源，則可以使燈電源平穩(wěn)地降低到額定燈電源而不會降低或突然增加光量。
注意，當(dāng)根據(jù)燈電壓的絕對值進(jìn)行控制時，伴隨有下述問題。由于光量開始增加和達(dá)到穩(wěn)定輻射時間的量而燈電壓改變到(change to)2到3伏，如上所述，各個差是±3伏，例如，在當(dāng)燈電壓超過34伏時開始降低燈電源的前提下，如果無水銀的燈的起始燈電壓是28伏，則除非燈電壓的增加達(dá)到6伏，才起動燈電壓的降低。然而，當(dāng)燈電壓達(dá)到34伏時，已經(jīng)產(chǎn)生超過電源狀態(tài)。
在第九實(shí)施例中，根據(jù)燈電壓的增加或降低來作出判定。因此，即使無水銀的燈的光量上升特性根據(jù)燈而變化，也可以作出適當(dāng)?shù)呐卸?。此外，可以通過簡單的結(jié)構(gòu)和相當(dāng)?shù)偷某杀緛磉M(jìn)行判定。
根據(jù)第一到第九實(shí)施例中的任何一個的第十實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置進(jìn)一步包括包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈。
第十實(shí)施例包括基本無水銀的高壓放電燈、起動器電路以及控制裝置。
根據(jù)第十一實(shí)施例的車輛前燈裝置包括車輛前燈裝置主體和配置在車輛前燈裝置主體中的根據(jù)第十實(shí)施例的高壓放電燈起動器裝置。
術(shù)語“車輛前燈裝置主體”是從車輛前燈裝置拆除高壓放電燈起動器裝置的車輛前燈裝置的其余部分。
由于第十一實(shí)施例包括無水銀的高壓放電燈以及根據(jù)第一到第九實(shí)施例中的任何一個的高壓放電燈起動器裝置，所以即使不充入給出較大環(huán)境負(fù)荷的水銀光通量也快速上升。此外，可以得到預(yù)期具有長壽命的帶高壓放電燈的車輛前燈裝置。
附圖簡述圖1是曲線圖，示出在實(shí)質(zhì)上無水銀的金屬鹵化物燈的起動期間，燈電壓(VI)、燈電流(II)以及燈輸出(L)的變化；圖2是曲線圖，示出當(dāng)通過使用具有相同光輸出特性的高壓放電起動器裝置起動第一無水銀的燈時，光量和燈電壓對于光輻射時間的變化；圖3是曲線圖，示出經(jīng)過放大的圖2的要點(diǎn)部分；圖4是相對于第二無水銀的燈的、相似于圖2的曲線圖；圖5是曲線圖，示出經(jīng)過放大的圖4的要點(diǎn)部分；圖6是相對于第三無水銀的燈的、相似于圖2的曲線圖；圖7是曲線圖，示出在用于起動第一到第三無水銀的燈的高壓放電燈起動器裝置中設(shè)置的目標(biāo)燈電源特性；圖8是電路方框圖，示出本發(fā)明的高壓放電燈起動器裝置的第一實(shí)施例；圖9是高壓放電燈的縱向截面圖；圖10是曲線圖，示出光輻射時間和輸出電壓之間的關(guān)系；圖11是曲線圖，示出光輸出和燈電流對光輻射時間的變化；圖12是電路方框圖，示出本發(fā)明的高壓放電燈起動器裝置的第二實(shí)施例；圖13是電路方框圖，示出一種鹵化物突然汽化檢測裝置；圖14是曲線圖，示出光輻射時間和輸出電壓之間的關(guān)系；圖15是電路方框圖，示出本發(fā)明的高壓放電燈起動器裝置的第三實(shí)施例；圖16是曲線圖，示出目標(biāo)燈電源特性；圖17是曲線圖，示出一種無光輻射時間測量定時器的輸出特性；圖18是曲線圖，示出目標(biāo)燈電源和實(shí)際燈電源與時間之間的關(guān)系，其中時間寬度是經(jīng)過放大的；圖19是曲線圖，示出當(dāng)三種高壓放電燈具有不同光量上升特性時的光量上升；圖20是曲線圖，示出燈電壓的變化；圖21是曲線圖，示出燈電流的變化；圖22是電路方框圖，示出本發(fā)明的高壓放電燈起動器裝置的第四實(shí)施例；
圖23是本發(fā)明的車輛前燈裝置的一個實(shí)施例的透視圖；以及圖24是高壓放電燈的正視圖。
實(shí)施本發(fā)明的最佳模式現(xiàn)在，將參考


本發(fā)明的實(shí)施例。
圖8到11示出本發(fā)明的高壓放電燈起動器裝置的第一實(shí)施例。圖8是電路方框圖，而圖9是高壓放電燈的軸向截面圖。圖10是曲線圖，示出光輻射時間和輸出電壓之間的關(guān)系。圖11是曲線圖，示出光輸出和燈電流對光輻射時間的變化。
本實(shí)施例示出在車輛前燈裝置中使用的一個高壓放電燈起動器裝置。在附圖中，DC表示直流源；SW1表示電源開關(guān)；C1表示電解質(zhì)電容器；OC表示起動器電路；CC是控制裝置；IG是點(diǎn)火器以及HPL是高壓放電燈。下面將說明各個結(jié)構(gòu)單元。
直流電源DC包括提供12伏直流(DC)電壓的電池。
電源開關(guān)SW1串聯(lián)連接在直流電源DC和起動器電路OC(以后描述)之間，并負(fù)責(zé)開啟或關(guān)斷高壓放電燈HDL。
電解質(zhì)電容器C1通過電源開關(guān)SW與直流源DC并聯(lián)連接。
<起動器電路OC>
起動器電路OC包括開關(guān)調(diào)整器DC/DC以及逆變器DC/AC。
(開關(guān)調(diào)整器DC/DC)開關(guān)調(diào)整器DC/DC主要包括輸出變壓器T、開關(guān)裝置Q1、柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDCS、二極管D1以及濾波電容器C2。輸出變壓器T的初級繞組wp和開關(guān)裝置Q1串聯(lián)連接在電解質(zhì)電容器C1的兩個端子之間。開關(guān)裝置Q1包括MOSFET(MOS場效應(yīng)管)。與開關(guān)裝置Q1一起串聯(lián)地插入電阻器R1用于檢測開關(guān)電流。柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDCS產(chǎn)生柵極驅(qū)動信號，把該信號施加于開關(guān)裝置Q1的柵極和源極之間，并且還根據(jù)來自外部的控制信號輸入通過脈寬調(diào)制(PWM)控制柵極驅(qū)動信號。二極管D1和濾波電容器C2串聯(lián)連接到輸出變壓器T的次級繞組ws的兩個端子。
具有這種電路配置，在濾波電容器C2的兩個端子之間得到已經(jīng)增加的、受到控制的和經(jīng)濾波的開關(guān)調(diào)整器DC/DC的直流輸出電壓。
(逆變器DC/AC)逆變器DC/AC包括全波橋式逆變器，它包括四個開關(guān)裝置Q2到Q5、柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC1到GDC4、矩形波振蕩電路OSC、開關(guān)裝置SW2、反相器電路N以及非反相器電路Y。連接每一個都是MOSFET構(gòu)成的四個開關(guān)裝置Q2到Q5以形成橋式電路。橋式電路的輸入端連接到開關(guān)調(diào)整器DC/DC的直流輸出端。柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC1到GDC4中的每一個形成與輸出信號或來自矩形波振蕩電路OSC(以后描述)的直流電位同步的柵極驅(qū)動信號，并通過反相器電路N或非反相器電路Y，柵極驅(qū)動信號提供在相應(yīng)開關(guān)裝置Q2到Q5的柵極和源極之間，并使它導(dǎo)通。矩形波振蕩電路OSC振蕩輸出具有100Hz到2kHz頻率的矩形波輸出信號。開關(guān)裝置SW2經(jīng)由反相器電路N把來自矩形波振蕩電路OSC的輸出信號和直流電位選擇地連接到柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC1和GDC3，還經(jīng)由非反相器Y連接到柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC2和GDC4。
這樣，把來自矩形波振蕩電路OSC的輸出經(jīng)由開關(guān)裝置SW2和反相器電路N與非反相器電路Y施加于柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC1到GDC4，結(jié)果是開關(guān)裝置Q2、Q5和開關(guān)裝置Q3、Q4輪流切換，并執(zhí)行逆變器操作，然后可以從這些單元構(gòu)成的橋式電路的輸出端得到AC(交流)輸出電壓。此外，把DC(直流)電位經(jīng)由開關(guān)裝置SW2和反相器電路N與非反相器電路Y施加于柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC1到GDC4，結(jié)果是使開關(guān)裝置Q2和Q5導(dǎo)通，而開關(guān)裝置Q3和Q4截止。相應(yīng)地，可以通過選擇直流輸出和交流輸出中之一而通過直流或交流來起動高壓放電燈HPL。
<控制裝置CC>
控制裝置CC包括燈電壓檢測裝置LVD、燈電流檢測裝置LCD、開啟檢測裝置LD、光輻射時間測量定時器OT、非光輻射時間測量定時器LOT、目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP、實(shí)際燈電源檢測裝置RLPD以及燈電源調(diào)整裝置LPR。
(燈電壓檢測裝置LVD)燈電壓檢測裝置LVD包括一對電阻器R2和R3的串聯(lián)電路，該電路連接在提供開關(guān)調(diào)整器DC/DC的直流輸出電壓的濾波電容器C2的兩個端子之間。在電阻器R3的兩個端子處，可以得到與高壓放電燈HPL的燈電壓成正比的一部分電壓。
(燈電流檢測裝置LCD)燈電流檢測裝置LCD包括電阻器R4，把它插在開關(guān)調(diào)整器DC/DC的直流輸出端和逆變器DC/AC的直流輸入端之間。電阻器R4的電壓降正比于燈電流。
(開啟檢測裝置LD)開啟檢測裝置LD根據(jù)來自燈電壓檢測裝置LVD的輸出而起作用。更具體地，當(dāng)高壓放電燈HPL開始放電時，它的電極之間的電壓顯然低于以前出現(xiàn)的無負(fù)載電壓。開啟檢測裝置LD監(jiān)測燈電壓檢測裝置LVD檢測到的輸出，并且當(dāng)它檢測到檢測輸出的尖銳降低時，可以檢測高壓放電燈HPL的開啟。
(光輻射時間測量定時器)當(dāng)光輻射時間測量定時器OT接收來自開啟檢測裝置LD的輸出時，定時器起動高壓放電燈HPL的光輻射時間的測量。把來自定時器的輸出送到目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP(以后描述)以及開關(guān)裝置SW2。
(非光輻射時間測量定時器LOT)當(dāng)來自開啟檢測裝置LD的輸出消失時，非光輻射時間測量定時器LOT起動操作，以測量高壓放電燈HPL的非光輻射時間。把來自定時器的輸出送到光輻射時間測量定時器OT，根據(jù)非光輻射時間改變光輻射時間測量定時器OT的初始值。
(目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP)目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP包括目標(biāo)燈電源存儲器LPM、除法電路DVC、積分電路ICC。目標(biāo)燈電源存儲器LPM根據(jù)光輻射時間存儲待提供給高壓放電燈HPL的目標(biāo)燈電源，并根據(jù)光輻射時間把目標(biāo)燈電源只發(fā)送到燈電源調(diào)整裝置(以后描述)。在本實(shí)施例中，通過在第一到第三時間區(qū)中除目標(biāo)燈電源而設(shè)置目標(biāo)燈電源，如在表1中所示。
表1時間區(qū)時間(秒) 目標(biāo)燈電源(瓦) 降低速率(瓦/秒)第一時間區(qū) 0.0 85.0 0.00第二時間區(qū) 3.4 85.0 3.13第三時間區(qū) 5.0 80.0 9.006.0 71.0 5.00
8.4 59.0 3.1310.0 54.0 2.0012.0 50.0 1.5014.0 47.0 1.5016.0 44.0 0.7520.0 41.0 0.6324.0 38.5 0.1838.0 36.0 0.1048.0 35.0 0.0060.0 35.0此外，將相對于表1進(jìn)行說明。第一時間區(qū)的范圍從0.0到3.4秒。在這個時間區(qū)中的第一目標(biāo)燈電源是85瓦，以及降低速率是0.00(瓦/秒)。相似地，第二時間區(qū)的范圍從3.4到5.0秒。在這個時間區(qū)中的第二目標(biāo)燈電源以恒定的降低速率3.13(瓦/秒)從初始第二目標(biāo)燈電源85瓦降低到80瓦。此外，第三時間區(qū)的范圍從5.0到48秒。第三目標(biāo)燈電源在48秒內(nèi)從初始值80瓦降低到35瓦，開始降低速率9(瓦/秒)，同時順序降低降低速率到0.00，到穩(wěn)定的光輻射狀態(tài)。
除法電路DVC使從目標(biāo)燈電源存儲器LPM發(fā)送的目標(biāo)燈電源除以從燈電壓檢測裝置LVD得到的燈電壓，以轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的目標(biāo)燈電流。積分電路ICC包括電阻器R5和電容器C3，并提供穩(wěn)定的目標(biāo)燈電流。
(實(shí)際燈電源檢測裝置RLPD)實(shí)際燈電源檢測裝置RLPD包括燈電流檢測裝置LCD以及檢測對應(yīng)于實(shí)際燈電源的實(shí)際燈電流。
(燈電源調(diào)整裝置LPR)燈電源調(diào)整裝置LPR包括第一差分放大電路DFA1以及第二差分放大電路DFA2。第一差分放大電路DFA1包括運(yùn)算放大器。目標(biāo)燈電流，即，目標(biāo)燈電源，輸入到它的反相輸入端，而實(shí)際燈電流，即，實(shí)際燈電源，輸入到它的非反相輸入端。這樣，在它的輸出端處輸出目標(biāo)燈電流(目標(biāo)燈電源)和實(shí)際燈電流(實(shí)際燈電源)之間的差。把輸出端連接到開關(guān)調(diào)整器DC/DC的柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDCS的控制輸入端。第二差分放大電路DFA2與第一差分放大電路DFA1并聯(lián)。把基準(zhǔn)電壓源E連接到反相輸入端，而把燈電壓檢測部分LVD的輸出端連接到非反相輸入端。基準(zhǔn)電壓源E的作用如同無負(fù)載電壓的反饋控制電路，負(fù)責(zé)在起動之前保持高壓放電燈HPL的輸出電壓恒定。
<點(diǎn)火器IG>
點(diǎn)火器IG具有慣常的結(jié)構(gòu)。當(dāng)接通電源開關(guān)SW1以提供預(yù)定的起動脈沖時，點(diǎn)火器就開始操作。把如此產(chǎn)生的起動脈沖施加于高壓放電燈HPL(以后描述)。
<高壓放電燈HPL>
高壓放電燈HPL具有圖9所示的結(jié)構(gòu)。更具體地，高壓放電燈HPL包括氣密腔1、放電媒體、沉積的金屬箔2、一對電極3，3以及引入線4。
氣密腔1包括包絡(luò)部分1a以及一對密封部分1b、1b。包絡(luò)部分1a具有空心的轉(zhuǎn)軸形式，容納在軸向上形成的長而窄的圓柱形放電空間1c。在包絡(luò)部分1a的兩端連續(xù)地形成密封部分1b、1b的對。
用帶狀的鉬形成沉積金屬箔2，并通過真空密封氣密地放在氣密腔1的密封部分1b、1b中。
一對電極3、3具有直桿狀的軸部分3a。電極軸的遠(yuǎn)端部分3b(電弧放電是從它開始的)是半球形曲面，其直徑不大于軸部分3a的直徑的一半，并且整個形成在遠(yuǎn)端部分上。近端部分3c伸出到氣密腔1的一對密封部分1b、1b中之一，并受到所述部分的支撐。遠(yuǎn)端部分中的每一個通過氣密腔1的包絡(luò)部分1a的兩端，并伸出到放電空間1c中。電極相互面對，并且相互離開5毫米或更小的距離。電極3、3的對中的每一個的近端連接到沉積金屬箔2的一端。通過焊接把引入線4連接到沉積金屬箔2的另一端，并且通過密封部分1b延伸到氣密腔1的外面。
用用于產(chǎn)生燈電壓的輻射光的金屬和金屬鹵化物以及氙氣充入氣密腔1，作為放電媒體。
氣密腔1由石英形成外徑6毫米，內(nèi)徑2.7毫米包絡(luò)長度7.0毫米電極3由鎢形成軸的直徑0.35毫米起動電弧的尖端部分的曲面半徑0.175毫米電極間的距離42毫米伸出長度1.4毫米放電媒體金屬鹵化物ScI3-NaI-ZnI2＝0.8毫克氙氣25℃時10個大氣電特性燈電源35瓦燈電壓42伏(穩(wěn)定時間處的值)<電路工作>
(在低溫起動期間的電路工作)在低溫起動中，使高壓放電燈HPL冷卻到至少室溫的程度，因?yàn)樽詮纳洗侮P(guān)斷以來已經(jīng)經(jīng)過足夠的時間。在這個狀態(tài)中，當(dāng)接通電源開關(guān)時，起動器電路OC的開關(guān)調(diào)整器DC/DC開始在逆變器DC/AC的輸入端之間提供按預(yù)定值控制的直流。由于已經(jīng)使開關(guān)裝置SW2切換到圖中的下側(cè)，所以開啟逆變器DC/AC的開關(guān)裝置Q3、Q4，并關(guān)斷開關(guān)裝置Q2、Q5。逆變器DC/AC的作用如同簡單的直流起動器電路，把直流電壓施加于點(diǎn)火器IG以及高壓燈HPL。接著，點(diǎn)火器IG產(chǎn)生高壓脈沖電壓，把高壓脈沖電壓施加于高壓放電燈HPL。結(jié)果，在施加DC(直流)電壓之下起動和開啟高壓放電燈HPL。換言之，通過直流開啟燈。一旦開啟了高壓放電燈，點(diǎn)火器IG輸出端的電壓下降到燈電壓，點(diǎn)火器IG停止產(chǎn)生高壓脈沖。
當(dāng)開啟高壓放電燈HPL時，開啟檢測裝置LD檢測到燈的開啟。接著，光輻射時間測量定時器OT開始它的工作(時間測量)；此時，非光輻射時間測量定時器LOT停止它的工作。根據(jù)非光輻射時間改變光輻射時間測量定時器OT的初始值。注意，在低溫起動時間期間，把光輻射時間的初始值設(shè)置在0秒。
接著，當(dāng)光輻射時間測量定時器OT工作達(dá)預(yù)定時間時，從光輻射時間測量定時器OT輸出控制信號到開關(guān)裝置SW2。結(jié)果，開關(guān)裝置SW2轉(zhuǎn)換到連接上面部分。如此，來自矩形波振蕩電路OSC的輸出信號通過開關(guān)裝置SW2、反相器電路N和非反相器電路Y，并施加于逆變器DC/AC的柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDC1到GDC4。結(jié)果，根據(jù)矩形波振蕩電路OSC的輸出信號的通和斷，柵極驅(qū)動信號驅(qū)動開關(guān)裝置Q2、Q5以及Q3、Q4，輪流地導(dǎo)通和截止。相應(yīng)地，開始了逆變器的工作。結(jié)果，交變電流開啟高壓放電燈HPL。
另一方面，光輻射時間測量定時器對光輻射時間進(jìn)行積分。每次得到積分值，即，光輻射時間，時，定時器把值發(fā)送到目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP的目標(biāo)燈電源存儲器LPM。目標(biāo)燈電源存儲器LPM發(fā)送對應(yīng)于光輻射時間的目標(biāo)燈電源，因此除法電路DVC接收。除法電路使目標(biāo)燈電源除以燈電壓，以轉(zhuǎn)換成目標(biāo)燈電流，并把它輸出到積分電路ICC。積分電路ICC使目標(biāo)燈電流穩(wěn)定，并在此后輸入目標(biāo)燈電流，即，把目標(biāo)燈電流輸入到燈電源調(diào)整裝置LPR中的第一差分放大電路DFA1的反相輸入端。另一方面，由于實(shí)際燈電流(實(shí)際燈電源)是輸入到非反相輸入端的，所以從第一差分放大電路DFA1的輸出端輸出目標(biāo)燈電流(目標(biāo)燈電源)和實(shí)際燈電流(實(shí)際燈電源)之間的差。把這個差進(jìn)一步輸入到開關(guān)調(diào)整器DC/DC的柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDCS的控制輸入端。
當(dāng)把差輸入開關(guān)調(diào)整器DC/DC的柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDCS的控制輸入端時，通過PWM(脈寬調(diào)制)來控制開關(guān)調(diào)整器DC/DC。結(jié)果，直流改變方向來減少差值。結(jié)果，把目標(biāo)燈電源輸入高壓放電燈HPL。因此，如在圖10中所示，在燈電源的控制下開啟高壓放電燈，所述燈電源使以前設(shè)置的目標(biāo)燈電源與光輻射時間的通過一起變化。
在圖10中示出本實(shí)施例的輸出功率對光輻射時間的變化。在圖中，水平軸表示光輻射時間(秒)，而垂直軸表示輸出電壓(瓦)。時間a表示第一時間區(qū)，時間b表示第二時間區(qū)，以及時間c表示第三時間區(qū)。設(shè)計一種金屬鹵化物使之在第二時間區(qū)b中汽化。從圖可以明白，燈電源與表1示出的目標(biāo)燈電源一起變化。
在圖11中示出本實(shí)施例的光輸出和燈電流對光輻射時間的變化，在圖中，水平軸表示時間，而垂直軸表示光輸出(L)和燈電流I1，通過任意的值來表示每一個。曲線L表示光輸出，而曲線IL表示燈電流。時間a、b、c表示第一時間區(qū)、第二時間區(qū)以及第三時間區(qū)。從圖可以理解，由于適當(dāng)?shù)乜刂茻綦娫?，即使在金屬鹵化物突然汽化的第二時間區(qū)期間也適當(dāng)?shù)乜刂茻綦娫?，所以光輸出從由于稀有氣體放電而輸出約50％的光的第一時間區(qū)平穩(wěn)地上升到輸出100％光的第三時間區(qū)。注意，在光輻射的開始處輻射脈沖形式的光。這是在從輝光到電弧的過渡時間期間引起的。然而，過渡時間是極短的。實(shí)質(zhì)上過渡時間不會影響發(fā)光。主要從電解質(zhì)電容器C2提供能量。
(在高溫起動期間的電路工作)高溫起動是短時間關(guān)斷高壓放電燈HPL(例如，10秒)，然后再起動。由于在以前關(guān)斷之后通過的時間較短，所以高壓放電燈HPL仍處于比室溫高的溫度條件。在燈管內(nèi)的金屬蒸汽壓力仍很高。既然是這樣，從非光輻射時間測量定時器LOT的輸出相當(dāng)?shù)?，光輻射時間測量定時器OT的初始值降低到10秒。從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP輸出的光的值變成54瓦，這與額定燈電源相當(dāng)接近。
另一方面，當(dāng)接通電源開關(guān)SW1時，通過開關(guān)調(diào)整器DC/DC的直流輸出電壓起動點(diǎn)火器IG的工作，以產(chǎn)生起動脈沖。結(jié)果，開啟高壓放電燈HPL使之輻射光。當(dāng)燈電壓檢測裝置LVD檢測到開啟時，光輻射時間測量定時器OT同步地開始它的工作，以及非光輻射時間測量定時器終止工作。
圖12到14示出本發(fā)明的高壓放電燈的第二實(shí)施例。圖12是電路方框圖。圖13是鹵化物突然汽化檢測裝置的電路方框圖。圖14是曲線圖，示出光輻射時間和輸出電壓之間的關(guān)系。在每一附圖中，使用相同的符號來指定圖8和10的相同的結(jié)構(gòu)單元，并且為了簡短起見，將省略任何進(jìn)一步的說明。本實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同在于增加了鹵化物突然汽化檢測裝置HVD以及補(bǔ)充電路CC，以及使用不同的目標(biāo)燈電源。
更具體地說，使鹵化物突然汽化檢測裝置HVD與開啟檢測裝置LD并聯(lián)連接。鹵化物突然汽化檢測裝置HVD包括后-起動燈電壓存儲器單元LVM以及比較單元CPC。后-起動燈電壓存儲器單元LVM存儲緊接在高壓放電燈HPL起動之后的燈電壓。術(shù)語“緊接在...起動之后”的意思是在起動之后約0.4到0.6秒。后-起動燈電壓存儲器單元LVM的存儲器數(shù)據(jù)輸入比較單元CPC的輸入端之一，并把隨時間變化的燈電壓輸入到另外的輸入端。當(dāng)輸入端之間的差符合1到3伏的預(yù)定值時，得到輸出。
此外，把校正電路CRC插在開啟檢測裝置LD和光輻射時間測量定時器OT之間，并且也受來自鹵化物突然汽化檢測裝置HVD的檢測輸出的控制。
另一方面，在本實(shí)施例中，分開的時間區(qū)，第一和第二時間區(qū)，中的每一個設(shè)置目標(biāo)燈電源，如在表2中所示。
表2時間區(qū)時間(秒) 目標(biāo)燈電源(瓦) 降低速率(瓦/秒)第一時間區(qū) 0.085.0 0.003.485.0 0.00第二時間 4.685.0 9.386.270.0 5.008.459.0 2.5010.0 54.0 2.0012.0 50.0 1.5014.4 47.0 1.8816.0 44.0 0.7520.0 41.0 0.6324.0 38.5 0.1838.0 36.0 0.1048.0 35.0 0.0060.0 35.0此外，將相對于表2進(jìn)行說明。第一時間區(qū)的范圍從0.0到4.6秒。第一時間區(qū)中的第一目標(biāo)燈電源是85瓦，以及降低速率是恒定值0.00(瓦/秒)。相似地，第二時間區(qū)的范圍從4.6到48秒。第二目標(biāo)燈電源以開始降低速率9.38(瓦/秒)從85瓦降低到35瓦達(dá)48秒，在該時刻低降低速率變成0.00，光輻射變成穩(wěn)定。
在圖13中示出本實(shí)施例中輸出功率隨光輻射時間的變化。在圖中，水平軸表示光輻射時間(秒)，而垂直軸表示輸出電壓(瓦)。時間a是第一時間區(qū)，而時間b是第二時間區(qū)。當(dāng)鹵化物突然汽化檢測裝置HVD檢測到金屬鹵化物突然汽化時，校正第二時間區(qū)的周期，然后，通過改變光輻射時間測量定時器OT來起動第二時間區(qū)。從圖可以明白，燈電源與表2中示出的目標(biāo)燈電源一起改變。
在本實(shí)施例中，當(dāng)鹵化物突然汽化檢測裝置HVD檢測到金屬鹵化物突然汽化時，控制校正電路CRC使之操作光輻射時間測量定時器OT以終止第一時間區(qū)，并開始第二時間區(qū)。如此，把第二目標(biāo)燈電源從目標(biāo)燈電源設(shè)置電路TLP輸出到燈電源調(diào)整裝置LPR來代替第一目標(biāo)燈電源。
圖15到21示出本發(fā)明的高壓放電燈起動器裝置的第三實(shí)施例。圖15是電路方框圖。圖16是示出目標(biāo)燈電源特性的曲線圖。圖17是示出非光輻射時間測量定時器的輸出特性的曲線圖。圖18是示出目標(biāo)燈電源和實(shí)際燈電源之間關(guān)系的曲線圖。在圖18中，圖中的時間寬度是經(jīng)過放大的。圖19是曲線圖，示出當(dāng)開啟光量上升特性不同的三個高壓放電燈時光量的上升。相似地，圖20是示出燈電壓變化的曲線圖，而圖21是示出燈電流變化的曲線圖。在每幅附圖中，使用相同的參考符號來指定圖8中相同的結(jié)構(gòu)單元，為了簡單起見，將省略進(jìn)一步的說明。
本實(shí)施例與其它實(shí)施例在原理上的不同在于它包括判斷裝置JC。判斷裝置JC具有一種裝置，用于通過燈電壓檢測裝置LVD輸入檢測輸出而得到第一燈電源；一種裝置，用于存儲它的測量值(檢測值)作為第一燈電壓；一種裝置，用于得到下次燈電壓增加的燈電壓作為第二燈電壓；一種裝置，用于從存儲器裝置讀出第一燈電壓，并從第二燈電壓中減去第一燈電壓；以及用于判斷的一種裝置，如果減法結(jié)果等于或大于預(yù)定值，則因此而判定燈電源可能降低，或如果減法結(jié)果沒有達(dá)到預(yù)定值則燈電源可能沒有降低。通過從光輻射時間測量定時器OT提供光輻射時間的數(shù)據(jù)，判斷裝置JC與燈電源的降低同步地測量燈電源。
另一方面，在本實(shí)施例中通過下述方式執(zhí)行燈電源的控制。對實(shí)際燈電源和目標(biāo)燈電源進(jìn)行比較，控制開關(guān)調(diào)整器使實(shí)際燈電源等于目標(biāo)燈電源。為了測量實(shí)際燈電源，燈電壓檢測裝置LVD和燈電源運(yùn)算裝置LWO，用于根據(jù)來自燈電流檢測裝置LCD的檢測輸出計算實(shí)際燈電源。為了得到目標(biāo)燈電源，配置了目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置LWG。把來自燈電源運(yùn)算裝置LWO的輸出和來自目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置LWG的輸出輸入到差分放大電路DFA的各個端子。接著，把根據(jù)它們的差的輸出輸入到開關(guān)調(diào)整器DC/DC的柵極驅(qū)動信號發(fā)生電路GDCS的PWM(脈寬調(diào)制)控制端子。結(jié)果，PWM控制了開關(guān)調(diào)整器DC/DC實(shí)際燈電源的直流輸出電壓，使實(shí)際燈電源接近目標(biāo)燈電源。
在目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置LWG中，目標(biāo)燈電源特性是以前設(shè)置的，如在圖16中所示。注意，在圖中目標(biāo)燈電源特性是不顯然的，并設(shè)置得稍微逐步改變。目標(biāo)燈電源特性包括第一目標(biāo)燈電源-第二目標(biāo)燈電源b以及第三目標(biāo)燈電源c。在起動到5秒的范圍內(nèi)提供第一目標(biāo)燈電源a和設(shè)置為85瓦，這是高壓放電燈HPL的額定燈電源35瓦的兩倍。在接著第一目標(biāo)燈電源a的1.5秒的時間周期期間提供第二目標(biāo)燈電源b，并以4瓦/秒的降低速率線性地降低到79W。在接著第二目標(biāo)燈電源b的44秒的時間周期期間提供第二目標(biāo)燈電源b，并逐漸降低到額定燈電源35瓦。在開始處降低速率較大，接著逐漸減小。相應(yīng)地，在開啟燈的50秒之后，光輻射變成穩(wěn)定。
在上述本實(shí)施例中，通過與圖7中所示出的進(jìn)行比較，可以更容易地理解目標(biāo)燈電源特性。提供第一目標(biāo)燈電源a的時間周期減少了0.5秒。第二目標(biāo)燈電源b的降低速率增加。這是因?yàn)榭紤]在各個高壓放電燈之間變化的不同的光量上升特性，根據(jù)高壓放電燈設(shè)置所述特性，展現(xiàn)最快的光量上升。
另一方面，如在圖17中所示，設(shè)置非光輻射時間測量定時器LOT，致使當(dāng)非光輻射時間增加時定時器輸出降低。從開始到第一個10秒，變化了不少于80％的總輸出。更具體地，，將對燈在光關(guān)斷之后的5秒中再開啟的情況進(jìn)行說明作為一個例子。由于在關(guān)斷之后的5秒中從非光輻射時間測量定時器LOT的輸出值是64，通過值64除以0.2得到的值12.8相應(yīng)于當(dāng)燈在室溫時開啟(冷起動)時的光輻射時間(秒)。非光輻射時間測量定時器LOT設(shè)置一計數(shù)器值，使得在12.8秒中開啟光。相應(yīng)地，在圖16中示出的目標(biāo)燈電源特性中，在12.8秒的時間點(diǎn)處提供46瓦的目標(biāo)燈電源而開啟高壓放電燈HPL。在12.8秒時間點(diǎn)之后，根據(jù)目標(biāo)燈電源特性使實(shí)際燈電源向額定燈電源降低，從而轉(zhuǎn)到穩(wěn)定的光輻射操作。
接著，參考圖18，將說明根據(jù)目標(biāo)燈電源特性降低實(shí)際燈電源的過程。在圖中，實(shí)線表示實(shí)際燈電源，虛線表示目標(biāo)燈電源特性，破折線表示當(dāng)根據(jù)不執(zhí)行降低的判斷進(jìn)行控制時的實(shí)際燈電源。在圖中，經(jīng)過的時間是從左邊到右邊。注意，與圖16比較，時間軸經(jīng)過大大地放大。更具體地，分級設(shè)置目標(biāo)燈電源。相反，在保持目標(biāo)燈電源為單個值的時間周期中，在多個時間中控制實(shí)際燈電源同時執(zhí)行判斷。由于實(shí)際燈電源的變化有慣性，所以實(shí)際燈電源的變化幾乎是連續(xù)的，但是有相當(dāng)小的分級。
作為上述操作的結(jié)果，即使高壓放電燈的光量上升特性有變化，在冷起動的情況中，燈電源也從高燈電源到額定燈電源合適地逐漸降低以調(diào)整到光輻射穩(wěn)定，從圖19的光量變化、圖20的燈電壓以及圖21的燈電流可以明白。注意，在圖中，曲線A表示圖2和3中示出的第一無水銀的燈；曲線B表示圖4和5中示出的第二無水銀的燈；以及曲線C表示圖6中示出的第三無水銀的燈。
圖22是電路方框圖，示出本發(fā)明的高壓放電燈的第四實(shí)施例。在圖中，使用相同的參考符號來指定圖15中的相同結(jié)構(gòu)單元，為了簡單起見，將省略進(jìn)一步的說明。在本實(shí)施例中，判斷裝置JC直接根據(jù)可能不降低燈電源的輸出而控制目標(biāo)燈電源運(yùn)算裝置LWG，從而使目標(biāo)燈電源回到降低之前的值。
接著，圖23和24示出本發(fā)明的車輛前燈裝置的實(shí)施例。圖23是透視圖，而圖24是高壓放電燈的正視圖。在每幅圖中，參考號11表示前燈裝置主體，12表示高壓放電燈，13A和13B表示高壓放電燈。
前燈主體11包括前透明面板11a、反光鏡11b、11c以及燈插座11d和安裝部分11e。使前透鏡11a成形，使之符合車輛的外表面，并具有諸如棱鏡之類的預(yù)定的光學(xué)裝置。把反射鏡11b、11c配置到每個高壓放電燈12，并給予必需的光輻射特性。把燈插座11d連接到高壓放電燈起動器裝置的輸出端，還連接到高壓放電燈12的基座。安裝部分11e是一種裝置，用于把前燈主體11裝配到車輛的預(yù)定位置。
高壓放電燈12包括光輻射管12a、包絡(luò)管12b、引線12c和基座12d。光輻射管12a具有圖15中示出的結(jié)構(gòu)，并且管的一端受到基座12d的支撐。包絡(luò)管12b圍繞光輻射管12a。引線12c從光輻射管12a的另一端伸出，并連接到沿光輻射管12a的基座。注意，12cI是一個絕緣管。把基座12d從后表面安裝到前燈主體11的反射鏡11b和11c。把燈插座11d連接到基座12d的后表面。如此，把兩個高壓放電燈12裝配到前燈裝置主體11，以構(gòu)成四路高壓前燈裝置。把每個高壓放電燈12的光輻射部分放置在前燈裝置主體11的反射鏡11b和11c的焦點(diǎn)上。
把每一個具有圖8中示出的結(jié)構(gòu)的高壓放電燈起動器裝置13A、13B放置在金屬容器13a中，用于加速高壓放電燈12開啟燈。
工業(yè)應(yīng)用性由于高壓放電燈起動器裝置能夠從起動到穩(wěn)定的光輻射時間十分正常地升高光通量，所以使用它可以穩(wěn)定地輻射光以及沒有環(huán)境負(fù)荷。高壓放電燈起動器裝置可以應(yīng)用于車輛前燈裝置。
權(quán)利要求
1.一種高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，它包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置，所述控制裝置使得起動器電路能夠起動高壓放電燈，并且提供大于所述額定燈電源的兩倍的燈電源；以及所述控制裝置控制所述起動器電路降低燈電源，致使光輸出不會顯著大于穩(wěn)定光輻射時間的光輸出，并且當(dāng)充入在高壓放電燈中的金屬鹵化物突然汽化時，光輸出不會快速增加；并且隨后，逐漸降低所述燈電源，使之穩(wěn)定在額定燈電源上。
2.一種高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，它包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置，所述控制裝置控制起動器電路，用以把燈電源提供給高壓放電燈，以如此的方式在第一時間區(qū)期間內(nèi)，提供大于額定燈電源兩倍的第一燈電源；在第二時間區(qū)期間內(nèi)，提供第二燈電源，所述第二燈電源從所述第一燈電源以1到8瓦/秒的降低速率而降低；以及在第三時間區(qū)期間內(nèi)，提供第三燈電源，所述第三燈電源從第二燈電源逐漸降低到所述額定燈電源，其中，定義第一時間區(qū)作為緊接在所述高壓放電燈的起動之后的1到20秒的時間；定義所述第二時間區(qū)作為接著第一時間區(qū)的、設(shè)置在0.4到9秒中的時間；以及定義第三時間區(qū)作為接著第二時間區(qū)，并緊接在起動之后的40到70秒中的時間。
3.如權(quán)利要求2所述的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，所述控制裝置包括目標(biāo)燈電源設(shè)置電路，以前存儲了第一目標(biāo)燈電源，它大于高壓放電燈額定功率的兩倍，待在第一時間區(qū)中提供；第二目標(biāo)燈電源，它從所述第一目標(biāo)燈電源中按1到8瓦/秒的降低速率隨時間的經(jīng)過而降低，待在第二時間區(qū)中提供；以及第三目標(biāo)燈電源，它從所述第二目標(biāo)燈電源逐漸降低到所述額定燈電源，待在第三時間區(qū)中提供；光輻射時間測量定時器，它測量所述高壓放電燈光輻射時間，并根據(jù)所述光輻射時間從所述目標(biāo)燈電源設(shè)置電路輸出目標(biāo)燈電源；實(shí)際燈電源檢測裝置，它檢測提供給所述高壓放電燈的實(shí)際燈電源；以及燈電源調(diào)整裝置，它對所述目標(biāo)燈電源和所述實(shí)際燈電源進(jìn)行比較，并根據(jù)所述目標(biāo)燈電源和所述實(shí)際燈電源之間的差調(diào)整所述實(shí)際燈電源。
4.如權(quán)利要求3所述的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，所述控制裝置包括開啟檢測裝置，它檢測所述高壓放電燈的開啟，并且當(dāng)檢測到開啟時，起動所述光輻射時間測量定時器以測量所述輻射時間。
5. 如權(quán)利要求1所述的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，所述控制裝置包括目標(biāo)燈電源設(shè)置電路，配置成存儲待在第一時間區(qū)中提供并且大于所述高壓放電燈額定燈電源兩倍的第一目標(biāo)燈電源，以及存儲待在第二時間區(qū)中提供并從所述第一目標(biāo)燈電源隨時間的經(jīng)過而逐漸降低的第二目標(biāo)燈電源，其中，定義第一時間區(qū)為從起動到充入所述高壓放電燈的金屬鹵化物突然汽化所需的時間，并定義所述第二時間區(qū)為從第一時間區(qū)起持續(xù)的一段時間，并設(shè)置在緊接在所述起動之后的40到70秒的范圍中；光輻射時間測量定時器，它測量從所述起動到所述高壓放電燈開啟的時間；鹵化物突然汽化檢測裝置，它檢測在起動之后充入所述高壓放電燈的金屬鹵化物突然汽化的時間；以及開啟檢測裝置，它檢測所述高壓放電燈的開啟，光輻射時間測量定時器，它與所述開啟檢測裝置和鹵化物突然汽化檢測裝置一起工作，以使所述目標(biāo)燈電源設(shè)置電路當(dāng)所述開啟檢測裝置檢測到所述高壓放電燈的開啟時，輸出所述第一目標(biāo)燈電源；當(dāng)所述鹵化物突然汽化檢測裝置檢測到金屬鹵化物的突然汽化時，通過把時間區(qū)切換到第二時間區(qū)而輸出第二目標(biāo)燈電源；以及此后，根據(jù)所述光輻射時間輸出目標(biāo)燈電源。
6.如權(quán)利要求5所述的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，所述鹵化物突然汽化檢測裝置通過監(jiān)測至少對應(yīng)于所述高壓放電燈的燈電壓的電壓而檢測鹵化物的突然汽化。
7.一種高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，它包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置所述控制裝置使得所述起動器電路能夠起動所述高壓放電燈以及提供大于額定燈電源兩倍的燈電源，所述控制裝置確定是否應(yīng)該逐漸降低所述燈電源；以及所述控制裝置控制起動器電路逐漸降低所述燈電源，為的是設(shè)定所述額定燈電源，同時幾乎連續(xù)地增加燈電壓。
8.一種高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，它包括起動器電路，能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈；以及控制裝置，所述控制裝置控制所述起動器電路；用以起動所述高壓放電燈，并且從所述起動器電路提供高于額定燈電源兩倍的燈電源；當(dāng)在所述高壓放電燈的光量比穩(wěn)定時間期間內(nèi)的光量小的狀態(tài)下降低所述燈電源時，根據(jù)所述高壓放電燈的光輻射狀態(tài)，確定是否應(yīng)該降低所述燈電源；以及當(dāng)判定應(yīng)該降低所述燈電源時，逐漸降低所述燈電源，使之設(shè)定在所述額定燈電源上，或者，當(dāng)判定不應(yīng)該降低所述燈電源時，將所述燈電源增大或返回到降低所述燈電源之前的水平。
9.如權(quán)利要求8所述的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，根據(jù)所述燈電壓的增加或降低來作出是否應(yīng)該降低所述燈電源的決定。
10.如權(quán)利要求1到9中任何一條所述的高壓放電燈起動器裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈。
11.一種車輛前燈裝置，其特征在于，它包括車輛前燈裝置主體和配置在所述車輛前燈裝置主體中的、根據(jù)權(quán)利要求10所述的高壓放電燈起動器裝置。
全文摘要
一種高壓放電燈起動器裝置包括起動器電路OC和控制裝置CC。起動器電路OC能夠起動包含稀有氣體和金屬鹵化物的基本無水銀的高壓放電燈HPL。控制裝置CC控制起動器電路OC起動高壓放電燈HPL，提供大于兩倍額定燈電源的燈電源，降低燈電源，致使光輸出不顯著地大于穩(wěn)定光輻射時間期間的光輸出，而且當(dāng)充入高壓放電燈HPL中的金屬鹵化物突然汽化時，光輸出不快速地增加，此后，逐漸降低燈電源使之穩(wěn)定到額定燈電源。
文檔編號H05B41/231GK1493175SQ0280530
公開日2004年4月28日 申請日期2002年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月29日
發(fā)明者石塚昭朗, 川鶴滋久, 久, 石 昭朗 申請人:哈利盛東芝照明有限公司