專(zhuān)利名稱：放電燈供電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如作為投影儀等光學(xué)裝置光源使用的、高壓水銀放電燈和金屬鹵化物燈等高亮度放電燈(HID燈)點(diǎn)燈用的放電燈供電裝置。
背景技術(shù)：
液晶投影機(jī)和DLP(TM)(德州儀器公司)投影機(jī)等光學(xué)裝置用的光源裝置中，把高亮度放電燈及其點(diǎn)燈用的供電裝置組合在一起使用。
關(guān)于放電燈的驅(qū)動(dòng)有以下兩種一種是放電燈的兩個(gè)極的電極極性，即一個(gè)是陰極，另一個(gè)是陽(yáng)極這種關(guān)系不變的DC驅(qū)動(dòng)；另一種是陰極和陽(yáng)極的關(guān)系大體上周期性地交替變化的AC驅(qū)動(dòng)。并且，在AC驅(qū)動(dòng)中，該極性變化的速度，即驅(qū)動(dòng)頻率可能在數(shù)10赫茲到數(shù)兆赫茲很寬的頻率下驅(qū)動(dòng)。
關(guān)于向上述放電燈供應(yīng)放電電流用的供電裝置的結(jié)構(gòu)，大體來(lái)說(shuō)，用于AC驅(qū)動(dòng)的供電裝置是，在DC驅(qū)動(dòng)用的供電裝置中的削波電路等鎮(zhèn)流電路之后增加了極性反轉(zhuǎn)用的變換電路。
所以，DC驅(qū)動(dòng)也好，AC驅(qū)動(dòng)也說(shuō)，在這種放電燈啟動(dòng)時(shí)，除上述變換電路外，供電裝置的作用和放電燈的動(dòng)作是相同的，所以，以下主要簡(jiǎn)單說(shuō)明DC驅(qū)動(dòng)的情況。
供電裝置的起動(dòng)程序的最初是向放電燈施加所謂無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓。使發(fā)生高電壓的啟動(dòng)器工作，在上述放電燈的兩極間施加高電壓，使放電空間內(nèi)發(fā)生絕緣擊穿，由此電荷開(kāi)始放電。若絕緣擊穿成功，則轉(zhuǎn)換到所謂輝光放電。以下利用

圖13，詳細(xì)說(shuō)明輝光放電和電弧放電時(shí)的燈電壓VL和燈電流IL的關(guān)系。
輝光放電，與電弧放電相比，一般，前者放電電壓高，電流密度低。這時(shí)的燈，在圖13中，例如對(duì)應(yīng)于點(diǎn)J00所示的狀態(tài)。在輝光放電期間，電極尤其陰極的溫度充分上升，當(dāng)達(dá)到能放射熱電子的溫度時(shí)，放電狀態(tài)轉(zhuǎn)移到電弧放電。
在剛轉(zhuǎn)換到電弧放電之后，燈電壓例如為10V左右的低電壓，所以，若這時(shí)欲向燈內(nèi)投入額定功率，則必須流過(guò)過(guò)大的電流。因此，通常，如圖13的點(diǎn)J02所示，對(duì)供電裝置電路進(jìn)行控制使其只能流過(guò)比某一定水平的電流控制值ILO小的燈電流。
在剛轉(zhuǎn)換到電弧放電后，較低的燈電壓，隨燈的溫度升高而升高，像箭頭Y03那樣進(jìn)行轉(zhuǎn)換，不久，如點(diǎn)J03所示，利用上述電流限制值范圍內(nèi)的燈電流能向燈內(nèi)施加額定功率。
在此，恒定功率特性曲線Fp0表示燈上所加的功率等于額定功率值的條件，即燈電壓VL和燈電流IL的積為一定的條件，對(duì)供電裝置電路進(jìn)行控制，以便在燈電流小于上述電流限制值ILO的區(qū)域內(nèi)，燈電壓VL和燈電流IL的關(guān)系大體上位于該恒定功率特性曲線Fp0上。
當(dāng)燈的溫度進(jìn)一步升高時(shí)，沿著恒定功率特性曲線Fp0如箭頭Y04所示進(jìn)行轉(zhuǎn)換，最終燈電壓的上升達(dá)到飽和，例如在點(diǎn)J04所示的位置上達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。
在此，應(yīng)當(dāng)注意的是，上述電流限制值ILO的設(shè)定沒(méi)有多大自由度。當(dāng)上述電流限制值ILO過(guò)大時(shí)，構(gòu)成供電裝置的FET等開(kāi)關(guān)元件和二極管等半導(dǎo)體器件、扼流圈等線圈類(lèi)等大功率元件的發(fā)熱增大，所以，必須采用更大型的開(kāi)關(guān)元件和二極管、線圈類(lèi)，或者增大散熱片，增大冷卻風(fēng)機(jī)，結(jié)果，必然是光學(xué)裝置體積增大，重量增加，成本提高。相反，當(dāng)上述電流限制值ILO過(guò)小時(shí)，利用上述點(diǎn)J03所示的電流限制值范圍內(nèi)的燈電流能向燈內(nèi)加入額定功率之前所需的時(shí)間增加，燈達(dá)到實(shí)用亮度前的待機(jī)時(shí)間增長(zhǎng)。所以，光學(xué)裝置的成本和尺寸、重量等物質(zhì)性制約、以及光學(xué)裝置達(dá)到能使用之前的待機(jī)時(shí)間所造成的實(shí)用性的制約，造成上述電流限制值ILO的設(shè)定范圍有限。
輝光放電的燈電壓高，電弧放電的燈電壓低，但供電裝置的方式無(wú)論是哪一種，一般都是對(duì)電壓高的負(fù)荷供電困難；對(duì)電壓低的負(fù)荷供電容易。向燈內(nèi)供電用的供電裝置，例如以圖14所示的降壓限幅方式為例進(jìn)行說(shuō)明。在此情況下，鎮(zhèn)流電路Bx′的供電能力，利用開(kāi)關(guān)元件Qx為導(dǎo)通狀態(tài)的占空因數(shù)比來(lái)進(jìn)行控制。當(dāng)放電燈Ld為輝光放電狀態(tài)時(shí)，由于燈電壓高，所以，即使流入到燈內(nèi)的電流減小，也必須使上述占空因數(shù)比為較大的值。另一方面，當(dāng)放電燈Ld為電弧放電狀態(tài)時(shí)，由于燈電壓低，所以即使流入燈內(nèi)的電流增大，也必須使上述占空因數(shù)比為較小的值。
但是，從上述輝光放電向電弧放電的轉(zhuǎn)換，發(fā)生得非常緊急。所以，對(duì)開(kāi)關(guān)元件Qx的占空因數(shù)比進(jìn)行控制的電路，從占空因數(shù)比的大值到小值，必須進(jìn)行緊急(快速)控制。通常由于產(chǎn)生延遲，所以從輝光放電到電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)的燈電壓和燈電流的狀態(tài)的軌跡變成圖13所示概念的箭頭Y01那樣，大都是超過(guò)電流限制值ILO的過(guò)沖電流流入燈內(nèi)。
從電路技術(shù)上若采用響應(yīng)速度快的元件，則似乎能夠防止這種控制延遲，但實(shí)際上在這種開(kāi)關(guān)電路中，只能按照對(duì)開(kāi)關(guān)元件Qx進(jìn)行通斷的每個(gè)周期的離散的定時(shí)來(lái)進(jìn)行能力控制，即使與對(duì)開(kāi)關(guān)元件Qx進(jìn)行通斷的周期相比，響應(yīng)時(shí)間縮短，也只是動(dòng)作不穩(wěn)定，不能解決問(wèn)題。
另一方面，通過(guò)提高對(duì)開(kāi)關(guān)元件Qx進(jìn)行通斷的頻率，能在使動(dòng)作穩(wěn)定的狀態(tài)下提高應(yīng)答速度。但是在燈電流中，開(kāi)關(guān)元件Qx通斷所引起的波紋成分的頻率越高，越容易產(chǎn)生放電燈Ld的聲音共鳴現(xiàn)象，所以，此方法要提高響應(yīng)速度也有限制。因此，所謂聲音共鳴現(xiàn)象是指接收上述波紋成分的燈電流的擾動(dòng)，在放電燈的放電空間內(nèi)出現(xiàn)聲波的駐波，等離子體振動(dòng)，從而產(chǎn)生發(fā)光閃爍，或者有時(shí)放電中斷的現(xiàn)象。
上述過(guò)沖電流對(duì)燈造成損壞，尤其促使陰極材料急劇熔化和蒸發(fā)，并且，蒸發(fā)的陰極材料附著到燈封裝體的內(nèi)面上，因此，產(chǎn)生燈黑化，使光的透射率降低，結(jié)果造成燈壽命縮短。
這種壽命縮短，由于是發(fā)生在燈啟動(dòng)時(shí)，所以取決于燈的閃爍起動(dòng)次數(shù)。近幾年，為了防止地球變暖，要求節(jié)約能量，對(duì)上述光學(xué)裝置希望盡量頻繁地關(guān)燈。但是，上述電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)的壽命縮短取決于燈的閃爍起動(dòng)的次數(shù)。所以，從燈壽命的觀點(diǎn)來(lái)看，盡量避免頻繁關(guān)燈的使用方法比較有利。但這種用法不符合上述節(jié)省能源的要求。
發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的在于解決背景技術(shù)所存在的問(wèn)題，即高亮度放電燈電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈壽命縮短的問(wèn)題。
為了解決該問(wèn)題，本發(fā)明1所述的一種供電裝置，對(duì)相對(duì)配置了一對(duì)電極的放電燈進(jìn)行起動(dòng)，并向上述電極供應(yīng)放電電流，其特征在于上述供電裝置是控制成，以免流入到上述放電燈內(nèi)的電流超過(guò)規(guī)定的電流限制值，在上述放電燈直到轉(zhuǎn)換至電弧放電之前，上述電流限制值是第1限制值，然后把上述電流限制值改變成第2限制值，上述第1限制值為上述第2限制值的70％以下，而且，上述放電燈從轉(zhuǎn)換到電弧放電后0.2ms(毫秒)以上的期間，使上述電流限制值保持第1限制值。本發(fā)明2所述的一種供電裝置，對(duì)相對(duì)配置了一對(duì)電極的放電燈進(jìn)行起動(dòng)，并向上述電極供應(yīng)放電電流，其特征在于上述供電裝置是控制成，以免流入到上述放電燈內(nèi)的電流超過(guò)規(guī)定的電流限制值，在上述放電燈直到轉(zhuǎn)換至電弧放電之前，上述電流限制值是第1限制值，然后把上述電流限制值改變成第2限制值，上述第1限制值為上述第2限制值的70％以下，而且，上述放電燈從轉(zhuǎn)換到電弧放電后徐徐改變上述電流限制值，使上述電流限制值在達(dá)到第2限制值的90％以上之前的時(shí)間為1ms以上。
作用圖1表示DC驅(qū)動(dòng)方式的放電燈供電裝置Ex結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化的一例。在供電裝置Ex中，降壓限幅型鎮(zhèn)流電路Bx從PFC等DC電源Mx接收電壓供應(yīng)后進(jìn)行動(dòng)作。在上述鎮(zhèn)流電路Bx中，利用FET等開(kāi)關(guān)元件Qx來(lái)對(duì)從DC電源Mx來(lái)的電流進(jìn)行通斷，通過(guò)扼流圈Lx向?yàn)V波電容器Cx內(nèi)充電，該電壓加到放電燈Ld上，能使電流流入到放電燈Ld內(nèi)。
而且，在上述開(kāi)關(guān)元件Qx為導(dǎo)通狀態(tài)期間，利用通過(guò)開(kāi)關(guān)元件Qx的電流，直接向?yàn)V波電容器Cx內(nèi)充電，以及向作為負(fù)荷的放電燈Ld內(nèi)供應(yīng)電流。同時(shí)，以電流的形式在扼流線圈Lx內(nèi)存儲(chǔ)能量，在上述開(kāi)關(guān)元件Qx為導(dǎo)通狀態(tài)期間，把以電流形式存儲(chǔ)在扼流線圈Lx內(nèi)的能量，通過(guò)旁路二極管Dx向?yàn)V波電容器Cx內(nèi)充電、以及向放電燈Ld內(nèi)供應(yīng)電流。
在啟動(dòng)器Ui內(nèi)，通過(guò)電阻Ri，用燈電壓VL來(lái)對(duì)電容器Ci充電。當(dāng)對(duì)柵驅(qū)動(dòng)電路Gi進(jìn)行激活時(shí)，由閘流晶體管等構(gòu)成的開(kāi)關(guān)元件Qi進(jìn)行導(dǎo)通，于是上述電容器Ci通過(guò)變電壓器Ki的初級(jí)線圈Pi進(jìn)行放電，在次級(jí)線圈Hi內(nèi)發(fā)生高壓脈沖。
在啟動(dòng)器Ui的次級(jí)線圈Hi內(nèi)發(fā)生的高壓，能與鎮(zhèn)流電路Bx的輸出電壓相重疊，施加到電極E1、E2之間，使放電燈Ld開(kāi)始放電。供電控制電路Fx生成具有占空因數(shù)比的柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg，上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg通過(guò)柵驅(qū)動(dòng)電路Gx施加到上述開(kāi)關(guān)元件Qx的柵極端子上，這樣來(lái)控制從上述DC電源Mx來(lái)的電流的通斷。
在結(jié)構(gòu)上，上述放電燈Ld的電極E1、E2之間流過(guò)的燈電流IL、以及電極E1、E2之間產(chǎn)生的燈電壓VL，能利用電流檢測(cè)裝置Ix和電壓檢測(cè)裝置Vx來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。另外，上述電流檢測(cè)裝置Ix，是利用分流電阻很容易實(shí)現(xiàn)；而上述電壓檢測(cè)裝置Vx，是利用分壓電阻很容易實(shí)現(xiàn)。
從上述電流檢測(cè)裝置Ix來(lái)的燈電流信號(hào)Si、以及從上述電壓檢測(cè)裝置Vx來(lái)的燈電壓信號(hào)Sv，被輸入到供電控制電路Fx內(nèi)，根據(jù)這時(shí)的放電燈Ld的放電狀態(tài)不同，也就是說(shuō)，根據(jù)其是非放電狀態(tài)，還是輝光放電狀態(tài)(有時(shí)還根據(jù)其是什么樣的輝光放電)，以及是電弧放電狀態(tài)(有時(shí)還根據(jù)其是什么樣的電弧放電狀態(tài))等，對(duì)上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比進(jìn)行反饋方式的控制，以便減小燈電流IL和燈電壓VL，或者作為該電流和電壓的積的燈功率，與其目標(biāo)值的差。
以下利用表示本發(fā)明人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的圖3、圖4，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的效果。圖3、圖4表示利用不同的供電裝置來(lái)使相同種類(lèi)的燈開(kāi)亮5分鐘，關(guān)閉5分鐘這樣的開(kāi)關(guān)周期反復(fù)進(jìn)行約500次的情況下的燈的輸出光亮的衰減。
供試燈采用了在由石英玻璃構(gòu)成的密封體中按照放電空間的容積每1立方毫米封入0.15mg的水銀和溴、氬的、額定功率為150W的燈。
當(dāng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，放電燈Ld的安裝相對(duì)于由晶體玻璃構(gòu)成的拋物面鏡來(lái)說(shuō)，電極E1、E2之間的電弧區(qū)域位于上述拋物面鏡的焦點(diǎn)上，燈的輸出光量，在離開(kāi)上述電極E1、E2之間的電弧區(qū)域1m的距離處，利用照度計(jì)來(lái)測(cè)量與光束的大體中央部相對(duì)應(yīng)的地點(diǎn)的照度。在圖3、圖4中，按照以實(shí)驗(yàn)初始的照度為100％的標(biāo)準(zhǔn)，用縱軸來(lái)表示照度維持率。
根據(jù)本發(fā)明的權(quán)利要求1的發(fā)明，利用下述第1實(shí)施方式從原理上來(lái)說(shuō)明供電裝置Ex的構(gòu)成，通過(guò)采用這樣的圖7的供電控制電路Fx1，表示出作為上述供電裝置Ex的輸出的燈電流IL和燈電壓VL的關(guān)系，即輸出電流電壓特性，將其作為上述放電燈轉(zhuǎn)換到電弧放電之前，上述電流限制值變成第1限制值IL1這樣的圖2的點(diǎn)Poa、點(diǎn)Pob、點(diǎn)Poc、點(diǎn)P11、點(diǎn)P1e互相連接起來(lái)而構(gòu)成的特性曲線Fg1。在對(duì)上述放電燈向電弧放電的轉(zhuǎn)換進(jìn)行檢測(cè)后，利用把上述電流限制值對(duì)第1限制值的保持時(shí)間τ1，如箭頭Y12所示把上述電流限制值變更成為第2限制值，上述第1限制值IL1與上述第2限制值IL2的比值k＝IL1/IL2、以及上述保持時(shí)間τ1具有各種不同值的供電裝置的情況下的、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的照度維持率，如圖3的測(cè)量結(jié)果所示。
各測(cè)量是2個(gè)燈的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值。并且，對(duì)上述電流限制值由第2限制值IL2根據(jù)在背景技術(shù)部分中所述的物質(zhì)性的制約和實(shí)用性的制約而定為3.4A。對(duì)此，作比較用的實(shí)驗(yàn)，具有在圖13中所示的特性曲線Fg0這樣的輸出電流電壓特性的、過(guò)去的供電裝置的情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的、照度維持率約為65.5％，在圖3中把該實(shí)驗(yàn)結(jié)果表示為k＝1，τ1＝0ms。
根據(jù)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果，在上述比的值k為70％(0.7)以下的情況下，與過(guò)去相比，照度維持率得到改善，并且，在上述保持時(shí)間τ1為0.2ms以上的情況下，其改善效果很大。所以，可以看出采用本發(fā)明的權(quán)利要求1的發(fā)明的放電燈供電裝置能解決高亮度放電燈的電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈的壽命縮短的問(wèn)題。
而且，本發(fā)明1的發(fā)明效果，上述電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)的過(guò)沖電流在過(guò)去的放電燈中如圖13所示的概念性的箭頭Y01所示。但在本發(fā)明中，過(guò)沖電流發(fā)生在設(shè)置了上述電流限制值較小的第1限制值IL1的狀態(tài)下。所以，如圖2中表示概念性的箭頭Y11所示，估計(jì)是減小的結(jié)果。
并且，根據(jù)本發(fā)明2的發(fā)明，在下述第2實(shí)施方式中從原理上來(lái)說(shuō)明供電裝置Ex的結(jié)構(gòu)，通過(guò)利用這種圖9的供電控制電路Ex2，在上述放電燈轉(zhuǎn)換到電弧放電之前，是上述特性曲線Fg1所示的特性，但在檢測(cè)出上述放電燈向電弧放電的轉(zhuǎn)換之后，如箭頭Y12所示把上述電流限制值更改為第2限制值時(shí)，徐徐進(jìn)行更改，在上述電流限制值達(dá)到第2限制值的90％以上之前，需要轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2，在上述比的值k和上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2具有各種不同值的供電裝置的情況下，通過(guò)與上述權(quán)利要求1有關(guān)的實(shí)驗(yàn)相同的實(shí)驗(yàn)，獲得了實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)的照度維持率，即圖4的測(cè)量結(jié)果。
而且，在該測(cè)量結(jié)果中，對(duì)上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2的值列出了稍有不同的一定范圍，其原因是在上述供電控制電路Fx2中，利用電阻R12來(lái)設(shè)定上述比的值k，專(zhuān)門(mén)用電容器c12來(lái)設(shè)定上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2，即使把上述電容器c12的靜電電容作為一定值，也是在改變上述電阻R12的阻值時(shí)，上述電流限制值達(dá)到第2限制值的90％以上之前，轉(zhuǎn)換時(shí)間在圖4所示的有一定差別的范圍內(nèi)進(jìn)行變化。
從該實(shí)驗(yàn)結(jié)果中可以看出在上述比值k為70％(0.7)以下的情況下，與過(guò)去相比照度維持率有所改善，并且，在上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2為1ms以上的情況下，其改善效果增大。所以，采用本發(fā)明權(quán)利要求2的發(fā)明的放電燈供電裝置，能解決在高亮度放電燈的電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈壽命縮短的問(wèn)題。
而且，本發(fā)明2的發(fā)明效果，上述電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)的過(guò)沖電流，在過(guò)去的放電燈中，如圖13中所示的概念性的箭頭Y01所示，但在本發(fā)明中，過(guò)沖電流是在從上述電流限制值較小的第1限制值IL1向電流限制值較大的第2限制值IL2的轉(zhuǎn)換尚未充分進(jìn)行的狀態(tài)下發(fā)生的。所以如圖2中所示的概念性的箭頭Y11所示，估計(jì)是燈電壓減小的結(jié)果。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是表示利用DC驅(qū)動(dòng)方式來(lái)簡(jiǎn)化內(nèi)部觸發(fā)方式的本發(fā)明的放電燈供電裝置的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖2是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的供電裝置輸出電流電壓特性一例的概念圖。
圖3是表示對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案1的發(fā)明的放電燈供電裝置的照明維持度進(jìn)行測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
圖4是表示對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案2的發(fā)明的放電燈供電裝置的照明維持度進(jìn)行測(cè)量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
圖5是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的供電控制電路的結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖6是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的降壓削波電路動(dòng)作的圖。
圖7是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的第1實(shí)施方式的供電控制電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖8是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的第1實(shí)施方式和第2實(shí)施方式的輸出電流電壓特性的一例的概念圖。
圖9是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的第2實(shí)施方式的供電控制電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖10是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的第2實(shí)施方式的電流限制值的變化的一例的圖。
圖11是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的第3實(shí)施方式的輸出電流電壓特性的一例的概念圖。
圖12是表示本發(fā)明的放電燈供電裝置的第3實(shí)施方式的供電控制電路結(jié)構(gòu)的一例的圖。
圖13是表示用于實(shí)驗(yàn)的比較對(duì)照的供電裝置的輸出電流電壓特性的概念圖。
圖14是表示過(guò)去的放電燈供電裝置的結(jié)構(gòu)被簡(jiǎn)化的一例的圖。
實(shí)施方式首先，說(shuō)明按照本發(fā)明技術(shù)方案1的發(fā)明的第1實(shí)施方式。圖5表示供電控制電路Fx被簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)。上述燈電壓信號(hào)Sv被輸入到綜合控制部Xpu中的AD變換器Adc內(nèi)，變換成具有適當(dāng)位數(shù)的數(shù)字的燈電壓數(shù)據(jù)Sxv，被輸入到微處理器裝置Mpu。
在此，微處理器裝置Mpu包括cpu和程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘脈沖發(fā)生電路、時(shí)間計(jì)數(shù)器、數(shù)據(jù)信號(hào)的輸出入用的IO控制器等。
微處理器裝置Mpu，根據(jù)已參照了上述燈電壓數(shù)據(jù)Sxv的計(jì)算、以及與這時(shí)的系統(tǒng)狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的條件判斷，生成下述削波能力控制電路Ud用的削波能力控制目標(biāo)數(shù)據(jù)Sxt。上述削波能力控制目標(biāo)數(shù)據(jù)Sxt通過(guò)DA變換器Dac而被變換成模擬的削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，通過(guò)端子Tt而被輸入到削波能力控制電路Ud內(nèi)。
向削波能力控制電路Ud內(nèi)通過(guò)端子Tv而輸入上述燈電壓信號(hào)Sv；通過(guò)端子Ti而輸入上述燈電流信號(hào)Si。并且，根據(jù)燈電壓VL而決定的，用于規(guī)定允許的燈電流的上限值的燈電流上限信號(hào)Sk，由燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc來(lái)產(chǎn)生，從端子Tk進(jìn)行輸入。
在上述削波能力控制Ud內(nèi)，上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，通過(guò)按需要而設(shè)置的放大器或緩沖器Ad1和二極管Dd1，而且，上述燈電流上限信號(hào)Sk，通過(guò)按需要而設(shè)置的放大器或緩沖器Ad2和二極管Dd2，與上拉電阻Rd1的一端相連接，生成削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2。而且，上述上拉電阻Rd1的另一端，與具有適當(dāng)電壓的參考電壓源Vd1相連接。
所以，上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2是與上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St相對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd3，或者與上述燈電流上限信號(hào)Sk相對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd4中的、選擇出的某一不大的信號(hào)。
也就是說(shuō)，上述綜合控制部Xpu，例如用上述燈電壓數(shù)據(jù)Sxv來(lái)除與額定功率相對(duì)應(yīng)的常數(shù)，計(jì)算出為達(dá)到額定功率所需的燈電流IL值，利用生成與該值相對(duì)應(yīng)的值等某種方法，生成上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，即便在其是不適當(dāng)?shù)那闆r下，也能在上述削波能力控制電路Ud內(nèi)，對(duì)上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2進(jìn)行限制，從硬件上使燈電流IL不超過(guò)上述燈電流上限信號(hào)Sk。
附帶說(shuō)一下，通過(guò)上述AD變換器Adc和微處理器裝置Mpu進(jìn)行的控制，由于動(dòng)作速度慢(或者速度快，但成本提高)，所以，例如在燈的放電狀態(tài)急劇變化等情況下，由于其動(dòng)作延遲，可能出現(xiàn)上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St不適當(dāng)，所以，在硬件上構(gòu)成這種電流限制功能，從燈和供電裝置保護(hù)的觀點(diǎn)出發(fā)也是有益的。
另一方面，上述燈電流信號(hào)Si，通過(guò)根據(jù)需要而設(shè)置的放大器或緩沖器Ad3和二極管Dd3，連接到一端接地Gndx的下拉電阻Rd5的另一端上，生成控制對(duì)象信號(hào)Sd5。
再有，上述燈電壓信號(hào)Sv利用比較器Cmv來(lái)與具有與上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓相對(duì)應(yīng)的電壓的參考電壓源Vd2的電壓進(jìn)行比較，如果上述燈電壓信號(hào)Sv大于無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓，那么晶體管Qd1變成截止或工作狀態(tài)，使電流從適當(dāng)?shù)碾妷涸碫d3中通過(guò)電阻Rd4和二極管Dd4，流入到上述下拉(プルダゥン)電阻Rd5內(nèi)，這樣能提高上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5的電平。
相反，如果上述燈電壓信號(hào)Sv小于無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓，那么，上述晶體管Qd1變成導(dǎo)通狀態(tài)，所以，來(lái)自上述電壓源Vd3的電流被短路，上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5對(duì)應(yīng)于上述燈電流信號(hào)Si。
這是因?yàn)?，由上述下拉電阻Rd5和二極管Dd3、二極管Dd4構(gòu)成的電路，是由于對(duì)應(yīng)于各二極管的陽(yáng)極側(cè)的信號(hào)Sd6和信號(hào)Sd7中的任一不小的一方的電壓被選擇出的，而在下拉電阻Rd5內(nèi)產(chǎn)生的。
而且，對(duì)于上述比較器Cmv，在其輸出端子和非倒相輸入端子內(nèi)插入正反饋電阻(圖示從略)等，使比較動(dòng)作具有滯后現(xiàn)象，這樣，能防止在比較輸出發(fā)生變化時(shí)的無(wú)用振蕩現(xiàn)象。
通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，即使在輸出電流幾乎停止，上述燈電流信號(hào)Si幾乎沒(méi)有的狀態(tài)下，也能在上述燈電壓信號(hào)Sv將要大于上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓時(shí)，利用上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5的急劇上升，從硬件上把燈電壓VL一直限制在大約無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓以下。
上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2由電阻Rd2和電阻Rd3來(lái)進(jìn)行分壓，輸入到運(yùn)算放大器Ade的倒相輸入端子內(nèi)。另一方面，上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5輸入到上述運(yùn)算放大器Ade的非倒相輸入端子上。并且，上述運(yùn)算放大器Ade的輸出信號(hào)Sd1，通過(guò)積分電容器Cd1和升速電阻Rd6而反饋到倒相輸入端子上，所以，上述運(yùn)算放大器Ade作為誤差積分電路使用，由于對(duì)上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2的電阻Rd2和電阻Rd3所產(chǎn)生的分電壓與上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5的電壓之差進(jìn)行積分。
連接了為規(guī)定時(shí)間常數(shù)用的電阻Rd0和電容器Cd0的振蕩器Osc，發(fā)生圖6a所示的鋸齒波信號(hào)Sd0，該鋸齒波信號(hào)Sd0和上述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1，由比較器Cmg進(jìn)行比較。
但是，當(dāng)比較時(shí)，對(duì)上述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd施加了偏置電壓Vd4的信號(hào)Sd8與上述鋸齒波信號(hào)Sd0進(jìn)行比較。
在上述鋸齒波信號(hào)Sd0的電壓高于上述信號(hào)Sd8電壓期間，生成高電平的上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg，通過(guò)端子Tg從上述削波能力控制電路Ud進(jìn)行輸出。
如上所述，在結(jié)構(gòu)上，上述信號(hào)Sd8是在誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1上施加了偏置，所以，即使上述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1為零，也能使上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比為小于100％的某一最大值，即最大占空因數(shù)Dxmax以下。
在圖6a和b中，表示上述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1以及其中增加了偏值的信號(hào)Sd8、上述鋸齒波信號(hào)Sd0和上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的關(guān)系。
從上述供電控制電路Fx輸出的上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg被輸入到上述柵驅(qū)動(dòng)電路Gx內(nèi)，其結(jié)果，完成了一種把上述燈電流信號(hào)Si和上述燈電壓信號(hào)Sv反饋到開(kāi)關(guān)元件Qx的動(dòng)作中的反饋控制系統(tǒng)。
而且，在構(gòu)成上述圖5所示的削波能力控制電路Ud時(shí)，可采用德州儀器公司制的TL494等對(duì)上述運(yùn)算放大器Ade和振蕩器Osc、比較器Cmg等進(jìn)行集成的市場(chǎng)銷(xiāo)售的集成電路。
在上述圖5中，上述供電控制電路Fx內(nèi)的上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc被示為模塊，未示出其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。在圖7中表示具體示出了結(jié)構(gòu)的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1的供電控制電路Fx1被簡(jiǎn)化的實(shí)施方式。
在開(kāi)始時(shí)，來(lái)自綜合控制部Xpu的控制信號(hào)Sa是低電平，因此，晶體管Q12為截止?fàn)顟B(tài)。從端子Tf向燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1內(nèi)輸入燈電壓信號(hào)Sv，利用比較器來(lái)與參考電壓源Vd2的電壓進(jìn)行比較，如果上述燈電壓信號(hào)Sv大于上述參考電壓源V12電壓，那么，上述比較器Cm11輸出高電平信號(hào)，所以，通過(guò)二極管D11來(lái)對(duì)電容器C11進(jìn)行充電，同時(shí)，通過(guò)電阻R13、電阻R14，使晶體管Q11變成導(dǎo)通狀態(tài)，因此，具有適當(dāng)電壓值的電壓源V11的電壓由電阻R11和電阻R12進(jìn)行分壓，從端子Tj輸出較低電平的燈電流上限信號(hào)Sk。
相反，在上述燈電壓信號(hào)Sv低于上述參考電壓源V12的電壓時(shí)，上述比較器Cm11輸出低電平信號(hào)，所以，上述晶體管Q11變成截止或工作狀態(tài)，上述電壓源V11的電壓，通過(guò)上述電阻R11，作為高電平的燈電流上限信號(hào)Sk進(jìn)行輸出。
但是，在此情況下，上述比較器Cm11應(yīng)當(dāng)使上述電容器C11進(jìn)行放電。由于上述二極管D11是反向的，故通過(guò)電阻R15進(jìn)行放電，因此，輸出上述較高電平的燈電流上限信號(hào)Sk，其延遲量與上述比較器Cm11為低電平時(shí)相比，大體上相當(dāng)于由上述電容器C11的靜電電容和上述電阻R15的電阻值的積而計(jì)算出的時(shí)間常數(shù)。也就是說(shuō)，由上述二極管D11、上述電阻R15、上述電容器C11而構(gòu)成的部分，作為僅在上述比較器Cm11從高電平轉(zhuǎn)移到低電平時(shí)才工作的延遲電路來(lái)使用。
所以，圖7所示的上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1，把由上述參考電壓源參考電壓源Vd2的電壓所決定的電位VLt1作為界限，在燈電壓VL高于該界限電壓VLt1的情況下，把燈電流IL限制在上述電流限制值的第1限制值IL1上，在燈電壓VL低于該界限電壓VLt1的情況下，把燈電流IL限制在上述電流限制值的第2限制值IL2上，為此，對(duì)上述電壓源V11的電壓和電阻R11及電阻R12所產(chǎn)生的分壓比加以規(guī)定即可，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定這些關(guān)系，即可使上述電流限制值的第1限制值IL2與第2限制值IL1的比值k達(dá)到希望的值。
并且，使上述界限電壓VLt1低于輝光放電時(shí)能產(chǎn)生的燈電壓的下限值，高于剛從輝光放電轉(zhuǎn)換到電弧放電后的燈電壓的下限值，為了能檢測(cè)出當(dāng)上述比較器Cm11為低電平時(shí)燈的放電狀態(tài)為電弧放電，而決定上述參考電壓源Vd2的電壓即可。
再者，在檢測(cè)出上述放電燈向電弧放電的轉(zhuǎn)換之后，在把上述電流限制值更改為第2限制值之前保持在第1限制值上的、上述保持時(shí)間τ1，其給定的方法是對(duì)上述電容器C11的靜電電容和上述電阻R15的電阻值加以規(guī)定，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定這些關(guān)系，即可使上述保持時(shí)間τ1達(dá)到希望值。
利用這種鎮(zhèn)流電路Bx的結(jié)構(gòu)，選擇上述燈電流上限信號(hào)Sk作為削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，綜合控制部Xpu把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定到充分高，在從輝光放電時(shí)和電弧放電剛轉(zhuǎn)換后起，到經(jīng)過(guò)上述保持時(shí)間τ1止的期間內(nèi)的輸出電流電壓特性，是如上所述，連接圖2的點(diǎn)P0a、點(diǎn)P0b、點(diǎn)P0c、點(diǎn)P11、點(diǎn)P1e的特性曲線Fg1所表示的特性。并且，從電弧放電剛轉(zhuǎn)換后起到經(jīng)過(guò)上述保持時(shí)間τ1之后止的期間內(nèi)的輸出電流電壓特性，是連接圖8的點(diǎn)P0a、點(diǎn)P0b、點(diǎn)P0c、點(diǎn)P11、點(diǎn)P12、點(diǎn)P13、點(diǎn)P0e的特性曲線Fg2所表示的特性。
其中，點(diǎn)P12和點(diǎn)P13中的電壓大致相同，是由上述界限電壓VLt1所規(guī)定的值。并且，點(diǎn)P11、點(diǎn)P12中的電流大致相同，是由上述電流限制值的第1限制值IL1所規(guī)定的值，另外，點(diǎn)P13和點(diǎn)P0e中的電流大致相同，相當(dāng)于由上述電流限制值的第2限制值IL2所規(guī)定的值。
以下簡(jiǎn)單地說(shuō)明具有圖7所示的供電控制電路Fx1作為供電控制電路Fx的供電裝置Ex，能達(dá)到上述圖2、圖8的特性曲線Fg1、Fg2所示的特性的原因。
一般，降壓削波電路是利用輸入電壓和輸出電壓的電壓差來(lái)使輸出電流流動(dòng)的，所以，輸出電壓越高，輸出電流供給能力越小，相反，輸出電壓越低，輸出電流供給能力越大。換言之，輸出電流越小，能輸出的電壓越高；相反，輸出電流越大，能輸出的電壓越低。
上述特性曲線Fg1、Fg2的點(diǎn)P0a，與發(fā)生上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)，從點(diǎn)P0a到點(diǎn)P0b的平坦部分，燈電流IL不流動(dòng)或者很小，因此，如上所述，由于燈電壓信號(hào)Sv要大于無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓，上述晶體管Qd1變成截止或激活(有源)狀態(tài)，利用削波能力控制電路Ud的反饋控制功能，使柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比從上述最大占空因數(shù)比Dxmax向下降低，控制燈電壓信號(hào)Sv不要超過(guò)無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓。除了從點(diǎn)P0a到點(diǎn)P0b的部分以外，其他部分，燈電壓信號(hào)Sv低于無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓，所以，上述晶體管Qd1處于導(dǎo)通狀態(tài)。
另一方面，上述特性曲線Fg1、Fg2的從點(diǎn)P0b到點(diǎn)P0d的部分，上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5對(duì)應(yīng)于上述燈電流信號(hào)Si。如上所述，上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，設(shè)定為充分高的值，為此選擇上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St作上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2。并且，如上所述，上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比不能超過(guò)上述最大占空因數(shù)比Dxmax，所以，上述燈電流信號(hào)Si達(dá)到由上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，即上述燈電流上限信號(hào)Sk所規(guī)定的水平，上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比保持在上述最大占空因數(shù)比Dxmax的固定狀態(tài)。
在上述特性曲線Fg1、Fg2的從點(diǎn)P0b到點(diǎn)P11的部分中，從點(diǎn)P0b到點(diǎn)P0c的像雙曲線樣的部分，對(duì)應(yīng)于由上述開(kāi)關(guān)元件Qx和上述扼流線圈Lx、上述旁路二極管Dx構(gòu)成的上述降壓削波電路以斷續(xù)方式(不連續(xù)方式)動(dòng)作的狀態(tài)。
再者，從點(diǎn)P0c到點(diǎn)P11或點(diǎn)P0d的右向下的比較平坦的部分，對(duì)應(yīng)于上述降壓削波電路以連續(xù)方式工作的狀態(tài)。在此，上述所謂降壓削波電路的斷續(xù)方式，是指如圖6c所示，根據(jù)上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg對(duì)開(kāi)關(guān)元件Qx進(jìn)行通斷控制的扼流線圈Lx，存在其電流Icoil大致為0的期間Tn的狀態(tài)，并且，所謂連續(xù)方式，是指如圖6d所示，不存在扼流線圈Lx的電流Icoil大致為0的期間Tn狀態(tài)。
一般，在占空因數(shù)比固定，以斷續(xù)方式工作的降壓削波電路中，其輸出電壓隨輸出電流的增加而降低。
而且，按照單純的近似邏輯，占空因數(shù)duty cycle比固定，以連續(xù)方式工作的降壓削波電路的輸出電壓，不隨輸出電流而變化，而是保持一定值，即DC電源Mx乘上最大占空因數(shù)比Dxmax，在現(xiàn)實(shí)的降壓削波電路中，輸出電壓隨輸出電流的增大而降低，所以，從點(diǎn)P0c到P11的部分是右下降特性。
如上所述，降壓削波電路，輸出電壓越低，輸出電流供給能力越大，所以，從點(diǎn)P11起，若燈電壓VL進(jìn)一步下降，則燈電流IL增高，要超過(guò)上述電流限制值的第1限制值IL1，所以，與上述燈電流信號(hào)Si相對(duì)應(yīng)的上述控制對(duì)象信號(hào)Sd5，能消除與上述燈電流上限信號(hào)Sk相對(duì)應(yīng)的上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2的上述電阻Rd2和電阻Rd3所產(chǎn)生的分壓電壓的差，因此誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1上升，使上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比下降，這樣，使燈電流IL保持在上述電流限制值的第1限制值IL1上。上述特性曲線的Fg1從點(diǎn)P11到點(diǎn)P1e、或者從上述特性曲線的從點(diǎn)P11到點(diǎn)P12的燈電流IL為一定的部分就這樣產(chǎn)生。
在上述特性曲線Fg2中，從點(diǎn)P12起，燈電壓VL進(jìn)一步下降，當(dāng)達(dá)到上述界限電壓VLt1以下時(shí)，如上所述，燈電流IL保持在比上述電流限制值的第1限制值IL1大的上述電流限制值的第2限制值IL2上。上述特性曲線Fg1的從點(diǎn)P13到點(diǎn)P0e的燈電流IL為一定的部分，就這樣產(chǎn)生。
以下簡(jiǎn)單地說(shuō)明具有上述圖7所示的供電控制電路Fx1作為供電控制電路Fx的上述圖1所示的本發(fā)明的放電燈供電裝置的啟動(dòng)前、啟動(dòng)、輝光放電、電弧放電轉(zhuǎn)換、正常狀態(tài)向電弧放電的收束的各過(guò)程、以及實(shí)際的控制要點(diǎn)。
當(dāng)啟動(dòng)該供電裝置時(shí)，綜合控制部Xpu，如前所述，選擇上述燈電流上限信號(hào)Sk作為上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定到充分高，使輸出電流電壓特性達(dá)到上述圖2所示的特性曲線Fg1的狀態(tài)。
這時(shí)，放電燈Ld熄滅，燈電流IL不流動(dòng)，所以，形成發(fā)生無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓的狀態(tài)，即與點(diǎn)P0a相對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。在此，通過(guò)使啟動(dòng)器Ui動(dòng)作，如上所示在上述電極E1、E2之間加高電壓，使絕緣發(fā)生破壞，開(kāi)始輝光放電。
輝光放電期間的系統(tǒng)的狀態(tài)，上述特性曲線Fg1上的從點(diǎn)P0c到點(diǎn)P11的部分，或者從點(diǎn)P11到點(diǎn)P1e的部分的電壓高的區(qū)域(通常為150V以上)中的某一點(diǎn)，例如點(diǎn)J10中，暫時(shí)停留，當(dāng)電極的溫度充分上升時(shí)，放電形態(tài)轉(zhuǎn)換到電弧放電。
這樣，燈電壓變成上述界限電壓VLt1以下。在上述保持時(shí)間τ1經(jīng)過(guò)之前，特性曲線Fg1上的從點(diǎn)P11到點(diǎn)P1e的部分的、電壓低的區(qū)域(通常為20V以下)內(nèi)的、上述電流限制值被限制在第1限制值IL1上的點(diǎn)J11處，繼續(xù)進(jìn)行電弧放電。上述保持時(shí)間τ1經(jīng)過(guò)后，上述電流限制值被更改為上述第2限制值IL2，所以轉(zhuǎn)換到特性曲線Fg2上的從點(diǎn)P13到點(diǎn)P0e的部分的、上述點(diǎn)J11的電壓所大致對(duì)應(yīng)的電壓的點(diǎn)J12上。
而且，這樣，上述電流限制值被更改成為上述第2限制值IL2之后，燈的放電狀態(tài)，有時(shí)也從電弧放電返回到輝光放電。由于上述圖7所示的上述二極管D11的作用，上述電容器C11快速充電，所以，在返回到輝光放電時(shí)，上述電流限制值立即返回到上述第1限制值IL1上。
另一方面，如上所述，當(dāng)燈轉(zhuǎn)換到電弧放電時(shí)，燈電壓VL急劇下降，所以，通過(guò)AD變換器Adc來(lái)檢測(cè)燈電壓信號(hào)Sv的綜合控制部Xpu，能檢測(cè)出燈電壓VL的急劇降低?；蛘?，如上所述，在燈轉(zhuǎn)換到電弧放電后，返回到輝光放電后再轉(zhuǎn)換到電弧放電，或者，對(duì)其進(jìn)行多次重復(fù)后轉(zhuǎn)換到電弧放電，為防備這種情況，可以等待適當(dāng)時(shí)間經(jīng)過(guò)后檢測(cè)燈電壓VL的降低，這樣能檢測(cè)出燈已轉(zhuǎn)換到電弧放電。
若已檢測(cè)出了燈已轉(zhuǎn)換到電弧放電，則由綜合控制部Xpu來(lái)選擇燈電流上限信號(hào)Sk作為在此之前的上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定到足夠高，取代這種動(dòng)作的方法是大體上定期地檢測(cè)燈電壓VL，用被檢測(cè)出的燈電壓VL來(lái)除被設(shè)定的目標(biāo)功率，計(jì)算出目標(biāo)電流，以此作為上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，開(kāi)始重復(fù)設(shè)定的動(dòng)作。
如上所述，在電弧放電的初始期間內(nèi)，燈的溫度尚不太高，計(jì)算出的目標(biāo)電流超過(guò)上述電流限制值的第2限制值IL2，所以，不能達(dá)到目標(biāo)電流，隨著時(shí)間經(jīng)過(guò)，燈電壓上升，計(jì)算出的目標(biāo)電流達(dá)到上述電流限制值的第2限制值IL2以下，能把設(shè)定的目標(biāo)功率送入到燈內(nèi)。并且，以后，燈的狀態(tài)，沿恒定功率特性曲線Fp0進(jìn)行推移，并且，如上所述，燈的狀態(tài)達(dá)到正常狀態(tài)。
但是，在上述圖8中，特性曲線Fg2在點(diǎn)P12附近，位于恒定功率特性曲線Fp0的下面。如上所述，上述削波能力控制電路Ud的削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，從上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St所對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd3或者上述燈電流上限信號(hào)Sk所對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd4中選擇某一不大的信號(hào)，所以在特性曲線Fg2位于恒定功率特性曲線Fp0下邊的條件下，優(yōu)先于恒定功率特性曲線Fp0，發(fā)現(xiàn)了特性曲線Fg2。
為了防止發(fā)生這種故障，在檢測(cè)出了上述燈轉(zhuǎn)換到電弧放電時(shí)，由上述綜合控制部Xpu把上述控制信號(hào)Sa設(shè)定為高電平，這樣使上述晶體管Q12為導(dǎo)通狀態(tài)，阻止上述晶體管Q11變成導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)果，在燈電壓VL高于上述界限電壓VLt1的電弧放電的情況下，能禁止發(fā)現(xiàn)燈電流IL被限制在上述電流限制值的第2限制值IL2上的功能。
當(dāng)然，當(dāng)不存在上述輝光放電的特性曲線位于電弧放電特性曲線下邊的條件時(shí)，能省略安裝以下功能，即得用上述晶體管Q12來(lái)阻止上述晶體管11的動(dòng)作。
如以上看到的那樣，這樣設(shè)計(jì)供電裝置，利用上述電路常數(shù)的設(shè)定方法，能把上述電流限制值的第1限制值IL2與第2限制值IL1的比值k設(shè)定到70％以下的希望值上；能把轉(zhuǎn)換到電弧放電后把上述電流限制值更改為第2限制值IL2前的上述第1限制值IL1的上述保持時(shí)間τ1設(shè)定到0.2ms以上的希望值上。
這樣，如在作用部分中所述的那樣，具有上述圖1、圖5、圖7所示的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的供電裝置，能解決當(dāng)高亮度放電燈的電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)，燈的壽命縮短的問(wèn)題。
以下說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求2的第2實(shí)施方式。圖9表示供電控制電路Fx2的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，其中對(duì)上述圖5中所示的上述供電控制電路Fx中的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc，采用了其具體結(jié)構(gòu)已示出的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc2。
該燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc2，除去了上述圖7所示的上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1的上述二極管D11、上述電阻R15、上述電容器C11，與上述晶體管Q11相并聯(lián)增加了電容器c12。與這些更改無(wú)關(guān)的部分的動(dòng)作，和對(duì)采用上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1的說(shuō)明完全相同。
因此，燈轉(zhuǎn)換到電弧放電，上述晶體管Q11變成截止，上述電壓源V11的電壓由上述電阻R11和上述電阻R12進(jìn)行分壓，該電壓作為上述燈電流上限信號(hào)Sk進(jìn)行輸出，從該狀態(tài)起，到轉(zhuǎn)換到上述電壓源V11的電壓直接作為上述燈電流上限信號(hào)Sk進(jìn)行輸出的狀態(tài)為止，必須利用上述電阻R11和上述電阻R12來(lái)對(duì)上述電容器c12進(jìn)行充電，這期間，上述燈電流上限信號(hào)Sk徐徐上升。
由于采用這種結(jié)構(gòu)，在上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1中，轉(zhuǎn)換到電弧放電后，使上述電流限制值從上述第1限制值IL1更改為第2限制值IL2為止的上述保持時(shí)間τ1被插入。與此相比，在該燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc2中，轉(zhuǎn)換到電弧放電，把上述電流限制值從第1限制值IL1更改成為第2限制值IL2時(shí)，要慢慢進(jìn)行更改，使上述電流限制值達(dá)到第2限制值的90％以上之前需要轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2。
另一方面，上述電流限制值的第2限制值IL2相對(duì)于上述電流限制值為第1限制值IL1的比值k，與上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1完全相同，對(duì)上述電壓源V11的電壓、以及上述電阻R11和上述電阻R12所產(chǎn)生的分壓比加以規(guī)定即可，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定這些關(guān)系，即可使上述k值達(dá)到希望值。
并且，上述電容器c12由上述電阻R11和上述電阻R12進(jìn)行充電的速度，與上述電阻R11和上述電阻R12各自的阻值和以及上述電容器c12的靜電容量的積所計(jì)算出的時(shí)間常數(shù)成正比，所以，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定上述電容器c12的靜電容量，即可使上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2達(dá)到希望值。
而且，在定義上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2時(shí)，設(shè)定的不是上述電流限制值達(dá)到第2限制值的時(shí)間，而是達(dá)到上述第2限制值的90％以上之前的時(shí)間，當(dāng)使用上述圖9的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc2時(shí)，上述電流限制值的變化情況是取決于時(shí)間的函數(shù)Ix(t)，該函數(shù)，如圖10所示，把上述電流限制值的第2限制值IL2作為漸近值，按指數(shù)函數(shù)進(jìn)行變化，所以，上述電流限制值達(dá)到第2限制值的時(shí)間不能準(zhǔn)確地進(jìn)行定義，所以，改為采用達(dá)到上述第2限制值的90％的值IL2的時(shí)間。
利用這種鎮(zhèn)流電路Bx的結(jié)構(gòu)，來(lái)選擇上述燈電流上限信號(hào)Sk作為上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此，綜合控制部Xpu把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定到充分高，輝光放電時(shí)的輸出電流電壓特性，如上所述變成為連接圖2的點(diǎn)P0a、點(diǎn)P0b、點(diǎn)P0c、點(diǎn)P011、點(diǎn)P1e的特性曲線Fg1所示的特性。并且，從電弧放電轉(zhuǎn)換，超過(guò)上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2，經(jīng)過(guò)充分的時(shí)間后的輸出電流電壓特性，變成為連接圖8的點(diǎn)P0a、點(diǎn)P0b、點(diǎn)P0c、點(diǎn)P11、點(diǎn)P12、點(diǎn)P13、點(diǎn)P0e的特性曲線Fg2所示的特性。
如以上看到的那樣，這樣設(shè)計(jì)供電裝置，利用上述電路常數(shù)的設(shè)定方法，能把使上述電流限制值的第2限制值IL2與第1限制值IL1的比值k設(shè)定為70％以下的希望值；能把轉(zhuǎn)換到電弧放電后上述電流限制值從上述第1限制值IL1達(dá)到第2限制值IL2的90％之間的上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2設(shè)定為1ms以上的希望值。
這樣，如作用部分所述，具有圖1、圖5、圖9所示的結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的供電裝置，能解決高亮度放電燈的電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈壽命縮短的問(wèn)題。
以下說(shuō)明按照本發(fā)明權(quán)利要求2的發(fā)明的第3實(shí)施方式。前面對(duì)于上述電流限制值的第1限制值IL1和第2限制值IL2，說(shuō)明了上述圖2中的、特性曲線上的從點(diǎn)P11到點(diǎn)P1e的部分和從點(diǎn)P0d到點(diǎn)P0e的部分、或者上述圖8中的、特性曲線的從點(diǎn)P11到點(diǎn)P12的部分和從點(diǎn)P13到點(diǎn)P0e的部分等，這些部分的特性曲線與VL軸相平行，也就是說(shuō)，電流限制值不依存于燈電壓的情況。但是，將其適用于該部分的特性曲線不與VL軸相平行，也就是說(shuō)，電流限制值依存于燈電壓的情況下，本發(fā)明也能有效地發(fā)揮作用。
例如圖11所示，電弧放電轉(zhuǎn)換前的輸出電流電壓特性是連接點(diǎn)P30、點(diǎn)P32的特性曲線Fg31所表示的特性，在電弧放電轉(zhuǎn)換后，輸出電流電壓特性更改成為連接點(diǎn)P30、點(diǎn)P31、點(diǎn)P33、點(diǎn)P34的特性曲線Fg32所表示的特性，這也是，在電弧放電轉(zhuǎn)換前，按照與點(diǎn)P32相對(duì)應(yīng)的電流值對(duì)燈電流進(jìn)行實(shí)質(zhì)性限制；在電弧放電轉(zhuǎn)換后，按照與點(diǎn)P34相對(duì)應(yīng)的電流值對(duì)燈電流進(jìn)行實(shí)質(zhì)性限制。所以，能把這些電流限制值分別用作上述第1限制值IL1和上述第2限制值IL2。因?yàn)樯鲜鲭娀》烹姷某跏计陂g的燈電壓低，所以當(dāng)考慮輸出電流電壓特性時(shí)，將其看作是OV，即使燈電流受到上述第1限制值IL1或上述第2限制值IL2的限制，也是實(shí)質(zhì)上沒(méi)有大的差別。
圖12表示供電控制電路Fx3的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，其中，對(duì)上述圖5所示的供電控制電路Fx中的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc，采用其具體結(jié)構(gòu)已示出的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc3。
從端子Tf向上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc3輸入燈電壓信號(hào)Sv，利用比較器Cm31來(lái)與參考電壓源Vd2的電壓進(jìn)行比較，若上述燈電壓信號(hào)Sv的電壓高于上述參考電壓源Vd2的電壓，則晶體管Q31變成導(dǎo)通狀態(tài)，所以電阻R35短路，從運(yùn)算放大器A32的非反相輸入端子與地相連接的電阻值是僅由電阻R34產(chǎn)生的較小的值。
相反，上述燈電壓信號(hào)Sv的電壓低于上述參考電壓源Vd2的電壓的情況下，上述晶體管Q31變成截止或激活狀態(tài)，所以，電阻R35不短路，從運(yùn)算放大器A32的非反相輸入端子與地相連接的電阻值，是由電阻R34和電阻R35的和所產(chǎn)生的較大的值。
而且，對(duì)上述比較器Cm31，把正反饋電阻插入到該輸出端子和非反相輸入端子上(圖示從略)，使比較動(dòng)作具有滯后，這樣能防止比較輸出變化時(shí)的無(wú)用振蕩現(xiàn)象。
在上述運(yùn)算放大器A32的上述非反相輸入端子上，通過(guò)電阻R33來(lái)連接具有適當(dāng)電壓值的參考電壓源Vd31。
另一方面，上述燈電壓信號(hào)Sv通過(guò)根據(jù)需要而設(shè)置的放大器或緩沖器A31，并且通過(guò)電阻R31，輸入到上述運(yùn)算放大器A32的反相輸入端子上。并且，在上述運(yùn)算放大器A32的上述反相輸入端子上，通過(guò)電阻R32來(lái)反饋上述運(yùn)算放大器A32的輸出電壓，其結(jié)果，上述運(yùn)算放大器A32作為差動(dòng)放大電路使用。
這時(shí)，上述運(yùn)算放大器A32的輸出電壓Eo由下式1來(lái)表示。
Eo＝A+B·FEi-C·Ei (式1)式中，Ei是上述燈電壓信號(hào)Sv的電壓，A、B、C是正的常數(shù)，F(xiàn)Ei是Ei函數(shù)，當(dāng)上述晶體管Q31導(dǎo)通時(shí)為0；當(dāng)截止時(shí)為1。
但是，上述常數(shù)A、B、C的值可以從上述電阻R31、上述電阻R32、上述電阻R33，上述電阻R34、上述電阻R35的電阻值、上述放大器或緩沖器A31的增益、上述參考電壓源Vd31的電壓值中計(jì)算出來(lái)。
上述運(yùn)算放大器A32的輸出電壓Eo通過(guò)電阻R36從端子Tj進(jìn)行輸出，作為上述燈電流上限信號(hào)Sk輸入到上述削波能力控制電路Ud內(nèi)。從式1中可以看出上述燈電流上限信號(hào)Sk，在上述晶體管Q21為導(dǎo)通的區(qū)域，以及為截止的區(qū)域內(nèi)，燈電壓VL越高，按直線性變小。
上述鎮(zhèn)流電路Bx的輸出電壓，即燈電壓VL，利用比較器Cmv的作用，使其最終不超過(guò)上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓。所以可以看出在上述晶體管Q31導(dǎo)通的條件下，當(dāng)上述燈電壓VL達(dá)到上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓以上的適當(dāng)電壓時(shí)，上述燈電流上限信號(hào)Sk把燈電流IL限制在OA即可。
在此，如果在上述晶體管Q31為導(dǎo)通的條件下，燈電壓VL達(dá)到上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓時(shí)，上述燈電流上限信號(hào)Sk把燈電流IL限制在OA上的情況下，上述圖5所示的上述比較器Cmv和上述晶體管Qd1等的燈電壓VL不超過(guò)上述無(wú)負(fù)荷開(kāi)路電壓，為此所用的電路部分可以省略。
關(guān)于電流限制值的第1限制值IL1和第2限制值IL2的實(shí)現(xiàn)，在上述晶體管Q31導(dǎo)通的條件下，當(dāng)燈電壓VL為OV時(shí)，上述燈電流上限信號(hào)Sk把燈電流IL限制在電流限制值的第1限制值IL1上，并且在上述晶體管Q31截止的條件下，當(dāng)燈電壓VL為OV時(shí)，上述燈電流上限信號(hào)Sk把燈電流IL限制為電流限制值的第2限制值IL2，按此條件來(lái)決定上述式1的常數(shù)A、B、C即可。通過(guò)適當(dāng)設(shè)定這些關(guān)系，即可使上述電流限制值的第2限制值IL2與第1限制值IL1的比值達(dá)到規(guī)定值。
另一方面，為了使上述比較器Cm31門(mén)限值達(dá)到上述界限電壓VLt1，對(duì)上述參考電壓源Vd32的電壓加以規(guī)定即可。由上述比較器Cm31的輸出信號(hào)進(jìn)行控制的晶體管Q31上并排地設(shè)置了電容器C31，所以，和上述圖9所示的上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc2中的電容器c12的作用完全一樣，燈向電弧放電轉(zhuǎn)換，上述晶體管Q31截止，上述參考電壓源V31的電壓由上述電阻R34和電阻R35的合成電阻和上述電阻R33進(jìn)行分壓，從這樣的狀態(tài)轉(zhuǎn)換到由上述電阻R34和上述電阻R33分壓的狀態(tài)止，必須用上述電阻R33和電阻R34對(duì)上述電容器C31進(jìn)行充電，其間上述燈電流上限信號(hào)Sk徐徐上升。
通過(guò)采用這種結(jié)構(gòu)，在上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc3中，當(dāng)轉(zhuǎn)換到電弧放電，把上述電流限制值從上述第1限制值IL1更改為第2限制值IL2時(shí)，徐徐進(jìn)行更改，所以，通過(guò)適當(dāng)設(shè)定上述電容器C31的靜電電容，即可使上述電流限制值達(dá)到第2限制值的90％以上之前的上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2達(dá)到希望值。
而且，上述運(yùn)算放大器A32的輸出電壓Eo作為上述燈電流上限信號(hào)Sk進(jìn)行輸出，所以，必須把來(lái)自綜合控制部Xpu的控制信號(hào)Sa定為低電平，使晶體管Q32為截止?fàn)顟B(tài)，利用電阻R27來(lái)使晶體管Q33處于截止?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)來(lái)自綜合控制部Xpu的控制信號(hào)Sa為高電平時(shí)，晶體管Q32為導(dǎo)通狀態(tài)，并且，通過(guò)電阻R38使上述晶體管Q33也變成導(dǎo)通狀態(tài)，所以，上述燈電流上限信號(hào)Sk，不管上述運(yùn)算放大器A32的輸出電壓Eo如何，總是被固定在大致與參考電壓源V33相等的電壓上。并且該電壓值，為了大致上與上述電流限制值的第2限制值IL2相對(duì)應(yīng)，要對(duì)參考電壓源V33的電壓加以決定。
通過(guò)采用這種鎮(zhèn)流電路Bx來(lái)選擇上述燈電流上限信號(hào)Sk作為上述削波chopper驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定到充分高，這時(shí)，輸出電流電壓特性是連接圖11的點(diǎn)P30、點(diǎn)P32的特性曲線Fg31所示的特性。并且，從電弧放電轉(zhuǎn)換到超過(guò)上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2，經(jīng)過(guò)充分的時(shí)間后的輸出電流電壓特性，是連接點(diǎn)P30、點(diǎn)P31、點(diǎn)P33、點(diǎn)P34的特性曲線Fg32所示的特性。并且，轉(zhuǎn)換到電弧放電的狀態(tài)，例如假定是點(diǎn)J31，這時(shí)如箭頭Y32所示徐徐移動(dòng)，移動(dòng)到點(diǎn)J32。在此，點(diǎn)P31和點(diǎn)P33中的電壓大致相同，是由上述界限電壓VLt1所規(guī)定的值。
但是，如對(duì)上述從圖2的點(diǎn)P0b到點(diǎn)P11的部分所說(shuō)明的那樣，上述柵驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空因數(shù)比為上述最大占空因數(shù)比Dxmax的降壓削波電路中的以斷續(xù)方式進(jìn)行工作的狀態(tài)的有關(guān)特征、以及以連續(xù)方式進(jìn)行工作的狀態(tài)的有關(guān)特征，由于這兩種特征而產(chǎn)生的燈電壓VL的上限特性Fdw，使得受到特性曲線Fg31、Fg32的電力供給能力的制約。但這沒(méi)有問(wèn)題。
在起動(dòng)該供電裝置時(shí)，也是由綜合控制部Xpu，和上述第1實(shí)施方式所述的供電裝置的情況一樣，選擇出上述燈電流上限信號(hào)Sk作為上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此，把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定得充分高，使輸出電流電壓特性達(dá)到圖11所示的特性曲線Fg31的狀態(tài)。
并且，燈轉(zhuǎn)換到電弧放電，已確定變化成特性曲線Fg32時(shí)，上述綜合控制部Xpu和上述第1實(shí)施方式所述的供電裝置的情況一樣，也可以通過(guò)使上述控制信號(hào)Sa為高電平，而使上述晶體管Q32為導(dǎo)通狀態(tài)，然后使上述晶體管Q33為導(dǎo)通狀態(tài)，使上述燈電流上限信號(hào)Sk對(duì)應(yīng)于上述第2限制值IL2。
這樣一來(lái)，能在向電弧放電的轉(zhuǎn)換被確定后，離開(kāi)特性曲線Fg32的輸出電流電壓特性，沿著圖11所示的連接點(diǎn)P34和點(diǎn)P3f的恒定電流特性曲線，向恒定功率特性曲線Fp0轉(zhuǎn)移。此法能比沿特性曲線F2a移動(dòng)更快地達(dá)到恒定功率特性曲線Fp0。
這種輸出電流電壓特性的進(jìn)一步更改，在不需要迅速達(dá)到恒定功率特性曲線Fp0的情況下不需要，但在電弧放電的恒定功率特性曲線Fp0的常用區(qū)域(即在啟動(dòng)時(shí)和剛起動(dòng)后的發(fā)光較暗的區(qū)域除外的作為光源使用的情況下的電弧放電區(qū)域)，在特性曲線Fg32一邊位于下面的條件存在的情況下是需要的。
如以上看到的那樣，這樣設(shè)計(jì)供電裝置，利用上述電路常數(shù)的設(shè)定方法，能把上述電流限制值的第2限制值IL2與第1限制值IL1的比值k設(shè)定到70％以下的希望值；能使轉(zhuǎn)換到電弧放電后上述電流限制值從上述第1限制值IL1達(dá)到第2限制值IL2的90％的上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2設(shè)定到1ms以上的希望值。
通過(guò)這樣來(lái)設(shè)計(jì)供電裝置，如作用的部分內(nèi)所述的那樣，實(shí)現(xiàn)圖11所示的輸出電流電壓特性的具有上述圖1、圖5、圖12所述的結(jié)構(gòu)的、作為本發(fā)明的供電裝置，能解決高亮度放電燈電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈壽命縮短的問(wèn)題。
在上述圖12的上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc3中，說(shuō)明了通過(guò)設(shè)置上述電容器C31，基于權(quán)利要求2的發(fā)明的結(jié)構(gòu)情況，但是，除去上述電容器C31，代之以對(duì)上述比較器Cm31的輸出設(shè)置這樣一種延遲電路D1y3，即該延遲電路僅在和上述圖7的上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1中的上述二極管D11、上述電阻R15、上述電容器C11相同的、上述比較器Cm31從高電平轉(zhuǎn)換到低電平的情況下才工作，這樣，能形成基于權(quán)利要求1的發(fā)明的結(jié)構(gòu)。
在采用這種鎮(zhèn)流電路Bx結(jié)構(gòu)的情況下，選擇上述燈電流上限信號(hào)Sk作為上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定得充分高，這時(shí)從輝光放電時(shí)和電弧放電剛轉(zhuǎn)換后起到經(jīng)過(guò)上述保持時(shí)間τ1止的期間內(nèi)的輸出電流電壓特性，是連接圖11的點(diǎn)P30、點(diǎn)P32的特性曲線Fg31所示的特性。并且，從電弧放電剛轉(zhuǎn)換后到經(jīng)過(guò)了上述保持時(shí)間τ1后的期間內(nèi)的輸出電流電壓特性，能設(shè)定為連接點(diǎn)P30、點(diǎn)P31、點(diǎn)P33、點(diǎn)P34的特性曲線Fg32所示的特性。
在此前的實(shí)施方式中，說(shuō)明了上述電流限制值的第2限制值IL2與上述第1限制值IL1的比值k的實(shí)現(xiàn)、以及轉(zhuǎn)換到電弧放電后把上述電流限制值更改為第2限制值IL2之前的第1限制值IL1的上述保持時(shí)間τ1的實(shí)現(xiàn)、以及把上述電流限制值從第1限制值IL1更改為第2限制值IL2時(shí)，上述電流限制值達(dá)到第2限制值的90％以上之前所設(shè)定的上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2的實(shí)現(xiàn)等，本發(fā)明的重要?jiǎng)幼?，是利用供電控制電路Fx硬件結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
因此，利用上述綜合控制部Xpu的微處理器單元Mpu通過(guò)程序控制而實(shí)現(xiàn)的功能，被限定為對(duì)確定向電弧放電轉(zhuǎn)換的檢測(cè)、這時(shí)的控制信號(hào)Sa的輸出、或者為實(shí)現(xiàn)與各個(gè)時(shí)間的燈電壓相對(duì)應(yīng)的規(guī)定額定功率所用的燈電流值的計(jì)算、通過(guò)為其實(shí)現(xiàn)所用的上述AD變換器Dac的上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)St的設(shè)定、以及基本程序的控制等，但是，這些都是為了便于說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容，并不是任何實(shí)質(zhì)性的限制。
只要上述綜合控制部Xpu的性能允許，也可以改變結(jié)構(gòu)，利用上述綜合控制部Xpu來(lái)實(shí)現(xiàn)上述本發(fā)明的重要?jiǎng)幼鞯囊徊糠只蛉?。例如，能利用綜合控制部Xpu來(lái)實(shí)現(xiàn)上述保持時(shí)間τ1，并且，為了實(shí)現(xiàn)上述轉(zhuǎn)換時(shí)間τ2，充分利用上述綜合控制部Xpu，是最佳例之一。
在本發(fā)明的第2實(shí)施方式中，說(shuō)明了上述圖10所示的指數(shù)函數(shù)的上述電流限制值隨時(shí)間的變化Ix(t)。但是也可以對(duì)上述綜合控制部Xpu所生成的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行DA變換來(lái)實(shí)現(xiàn)上述變化，或者，在上述指數(shù)函數(shù)的變化以外，也可以實(shí)現(xiàn)直線性的變化等其他變化方式。在本發(fā)明的范圍內(nèi)可設(shè)法采用任意實(shí)施方式。
例如，如上所述在過(guò)去的實(shí)施方式中，說(shuō)明了由綜合控制部Xpu選擇上述燈電流上限信號(hào)Sk作為上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，為此把上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定得充分高，在向電弧放電的轉(zhuǎn)換被確定之前依靠上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc來(lái)對(duì)與燈電流有關(guān)的上述電流限制值進(jìn)行控制。但是，也可以這樣進(jìn)行，即由上述綜合控制部Xpu在檢測(cè)出電弧放電轉(zhuǎn)換之后，把上述電流限制值所需的隨時(shí)間變化Ix(t)，設(shè)定為上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St。
在這種情況下，對(duì)圖7所示的燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1尤其適用。在此情況下，上述綜合控制部Xpu在檢測(cè)出電弧放電轉(zhuǎn)換之后，把上述電流限制值隨時(shí)間的變化Ix(t)作為程序設(shè)定為上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，在此過(guò)程中，即使發(fā)生上述向電弧放電的返回，這也是如前所述，由比較器Cm11進(jìn)行檢測(cè)，使晶體管Q11即時(shí)進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，結(jié)果，上述削波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2選擇由上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1所生成的上述燈電流上限信號(hào)Sk，所以即使在上述綜合控制部Xpu的響應(yīng)速度慢的情況下也沒(méi)有問(wèn)題。
再者，在發(fā)生向上述電弧放電再轉(zhuǎn)換的情況下，上述綜合控制部Xpu必須對(duì)上述電流限制值隨時(shí)間的變化Ix(t)的再執(zhí)行用的程序進(jìn)行復(fù)位動(dòng)作。上述燈電流上限信號(hào)發(fā)生電路Uc1所具有的上述保持時(shí)間τ1，如果設(shè)定上述復(fù)位動(dòng)作所需要的時(shí)間以上的時(shí)間，那么，在上述保持時(shí)間τ1之前不管上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St如何，上述電流限制值都保持在第1限制值IL1上，所以，能準(zhǔn)確地進(jìn)行上述復(fù)位動(dòng)作。
前面對(duì)主要用于向放電燈供應(yīng)放電電流的供電裝置的結(jié)構(gòu)，已說(shuō)明了上述圖1所示的向放電燈內(nèi)加直流電壓使其放電的DC驅(qū)動(dòng)方式的供電裝置。如上所述，在起動(dòng)這種放電燈時(shí)，供電裝置的作用和放電燈的動(dòng)作，在AC驅(qū)動(dòng)方式中也是一樣的，所以例如，在上述鎮(zhèn)流電路Bx的后級(jí)上設(shè)置全橋式換流器而構(gòu)成的那種在放電燈上加交流電壓使其放電的AC驅(qū)動(dòng)方式的供電裝置中，也是本發(fā)明發(fā)揮完全相同的作用。并且，對(duì)上述鎮(zhèn)流電路Bx方式，說(shuō)明了降壓限幅方式，但是例如即使采用升壓限幅方式和反相限幅(升降壓限幅)方式的DC-DC變換器等其他方式的鎮(zhèn)流電路的裝置，也完全一樣能發(fā)揮本發(fā)明的作用。并且，關(guān)于起動(dòng)放電燈的方法，說(shuō)明了上述圖1所示的、把啟動(dòng)器Ui的高電壓加在電極E1、E2之間的方式的供電裝置。但是，把該電壓加到電極E1或電極E2中的某一個(gè)上和燈密封體的放電空間包圍部外面之間的方式，即所謂外部觸發(fā)方式的供電裝置中，也完全一樣能發(fā)揮本發(fā)明的作用。
本說(shuō)明書(shū)所述的電路結(jié)構(gòu)，為了說(shuō)明本發(fā)明的放電燈供電裝置的動(dòng)作和功能、作用，敘述了必要的最低限度的內(nèi)容。所以，在實(shí)施方式中說(shuō)明的電路動(dòng)作的詳細(xì)事項(xiàng)，例如，信號(hào)的極性、具體的電路元件的選擇和增加、省略、或者根據(jù)元件獲得的方便性和經(jīng)濟(jì)原因而進(jìn)行的更改等創(chuàng)意性措施，在實(shí)際的裝置的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)中，以努力工作為前題。
特別是為防止過(guò)電壓和過(guò)電流、過(guò)熱等破壞因素，對(duì)供電裝置的FET等開(kāi)關(guān)元件等電路元件進(jìn)行保護(hù)的機(jī)構(gòu)，或者，對(duì)隨供電裝置電路元件的動(dòng)作而發(fā)生的放射噪聲和傳導(dǎo)噪聲的發(fā)生次數(shù)予以減少并使已發(fā)生的噪聲不傳到外部所用的機(jī)構(gòu)，例如，緩沖電路和非線性電阻、箝位二極管(包括脈沖對(duì)脈沖方式)電流控制電路、公用方式或標(biāo)準(zhǔn)方式的雜波過(guò)濾扼流線圈、濾波電容器等，以根據(jù)需要對(duì)實(shí)施方式中所述的電路結(jié)構(gòu)的各部分進(jìn)行追加為前題。
本發(fā)明的放電燈供電裝置的結(jié)構(gòu)，并非僅限于本說(shuō)明書(shū)的實(shí)施方式中所述的電路方式的裝置，并且，不僅限定實(shí)施方式所述的輸出電流電壓特性的特性曲線的形狀。
再者，例如，上述圖5中的上述供電控制電路Fx的上述綜合控制部Xpu，對(duì)燈電壓VL所對(duì)應(yīng)的上述燈電壓信號(hào)Sv進(jìn)行AD變換，據(jù)此來(lái)設(shè)定上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St。關(guān)于和燈電流IL相對(duì)應(yīng)的上述燈電流信號(hào)Si，也對(duì)其進(jìn)行AD變換，對(duì)上述削波能力控制目標(biāo)信號(hào)St進(jìn)行校正設(shè)定，使已得的電流值與目標(biāo)電流值相一致。這樣，對(duì)各電路元件參數(shù)的誤差的影響進(jìn)行校正的這種高精度化和高功能化，或者相反，例如，廢除上述微處理器裝置Mpu用更簡(jiǎn)單的控制電路來(lái)代替的這種簡(jiǎn)單化等的供電裝置的結(jié)構(gòu)的多樣化的條件下，也能很好地發(fā)揮本發(fā)明的效果。
發(fā)明的效果符合本發(fā)明的放電燈供電裝置，能解決高亮度放電燈在電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈壽命縮短的問(wèn)題。
權(quán)利要求
1.一種放電燈供電裝置，對(duì)相對(duì)配置了一對(duì)電極的放電燈進(jìn)行啟動(dòng)，并向上述電極供應(yīng)放電電流，其特征在于上述供電裝置是控制成，以免流入到上述放電燈內(nèi)的電流超過(guò)規(guī)定的電流限制值，在上述放電燈直到轉(zhuǎn)換至電弧放電之前，上述電流限制值是第1限制值，此后把上述電流限制值改變?yōu)榈?限制值，上述第1限制值為上述第2限制值的70％以下，而且，上述放電燈從轉(zhuǎn)換到電弧放電后0.2ms(毫秒)以上的期間，使上述電流限制值保持第1限制值。
2.一種放電燈供電裝置，對(duì)相對(duì)設(shè)置了一對(duì)電極的放電燈進(jìn)行啟動(dòng)，并向上述電極供應(yīng)放電電流，其特征在于上述供電裝置是控制成，以免流入到上述放電燈內(nèi)的電流超過(guò)規(guī)定的電流限制值，在上述放電燈直到轉(zhuǎn)換至電弧放電之前，上述電流限制值是第1限制值，此后把上述電流限制值更改成第2限制值，上述第1限制值為上述第2限制值的70％以下，而且，上述放電燈從轉(zhuǎn)換到電弧放電后徐徐改變上述電流限制值，使上述電流限制值在達(dá)到第2限制值的90％以上之前的時(shí)間為1ms以上。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種具有高亮度放電燈的光源裝置的供電裝置，其可解決在電弧放電轉(zhuǎn)換時(shí)燈壽命縮短的問(wèn)題。為了解決該問(wèn)題，上述供電裝置進(jìn)行控制，以免流入到上述放電燈內(nèi)的電流超過(guò)規(guī)定的電流限制值，其功能是在上述放電燈轉(zhuǎn)換到電弧放電之前；上述電流限制值是第1限制值，然后把上述電流限制值更改成第2限制值，其結(jié)構(gòu)是上述第1限制值為上述第2限制值的70％以下，而且，上述放電燈轉(zhuǎn)換到電弧放電后0.2ms(毫秒)以上的期間，使上述電流限制值保持第1限制值。
文檔編號(hào)H05B41/38GK1462165SQ0313815
公開(kāi)日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2003年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月28日
發(fā)明者岡本昌士, 福田稔, 竹清敦 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社