專利名稱：高壓放電燈亮燈裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種使液晶投影儀等使用的高壓放電燈亮燈的高壓放電燈亮燈裝置。
圖5所示電路由開關元件Q1、直流電源、開關元件Q2～Q5、由二極管D2～D5組成的全橋電路2、和點火器4構(gòu)成亮燈電路。
該圖所示的亮燈電路邊從直流電源向全橋電路2供給電壓、電流，邊使全橋電路2的開關元件Q2、Q5、開關元件Q3、Q4交互導通，向高壓放電燈3供給交流矩形波電壓，使高壓放電燈3亮燈。
在起動高壓放電燈時，從上述點火器4向放電燈3施加高壓脈沖，起動放電燈。
上述構(gòu)成的放電燈亮燈裝置，為了防止全橋電路2的交叉電流，防止構(gòu)成全橋電路2的開關元件Q2～Q5和電功率控制開關元件Q1破損，通常設置使全橋電路2的開關元件Q2～Q5全部關斷的被稱為空載時間Td的期間。
但是，具有該空載時間的低頻矩形波一被施加到高壓放電燈上，流向高壓放電燈的電流產(chǎn)生間斷，有時會產(chǎn)生滅燈和引導峰等問題。
為了防止因空載時間Td造成的電流間斷，例如，公知的有特公平6-101388公報記載的技術。
上述公報記載的技術是，設置和放電燈串聯(lián)的電感，與該串聯(lián)電路并聯(lián)設置電容器，形成LC諧振電路，在矩形波的空載時間期間，使上述電感和電容器產(chǎn)生串聯(lián)諧振，通過使振動電流流向放電燈，來消除不流通電流的期間。
但是，上述公報記載的方法，例如，C3＝0.1μF的大電容器連接在全橋電路的后段。所以，很難迅速輸出全橋電路2的開關元件Q2～Q5的矩形波，高壓放電燈的放射光產(chǎn)生瞬間變暗的不良現(xiàn)象。在使用于投射型投影儀裝置的光源時，這種亮度降低是致命問題。另外，L2需要使用1mH的大規(guī)格品，所以很難做到亮燈電源的小型化·輕量化。
此外，把C3、L2作成上述數(shù)值時，流向高壓放電燈的振動電流為頻率約16kHz、周期約63μsec，因此容易產(chǎn)生波形振動和過沖、下沖。
為了解決上述課題，本發(fā)明采取了以下措施。
(1)提供一種具有給電裝置的高壓放電燈亮燈裝置，該給電裝置具有轉(zhuǎn)換電路，4個開關元件連接成橋型，邊設計使所有開關元件關斷的空載時間，邊向上述高壓放電燈供給交流電流，在轉(zhuǎn)換電路的前段設置電容器，以便在上述空載時間時，形成向上述高壓放電燈供給電流的回路，同時在上述轉(zhuǎn)換電路的后段設置電感元件，串聯(lián)連接高壓放電燈，和上述電容器一起形成上述回路。
利用儲蓄在電感中的能量，使上述電感元件的電感L的值LL大于在上述空載時間期間可以持續(xù)流向上述高壓放電燈的電流值。
即，把上述電感元件的電感L的值設為LL，放電燈的亮燈電壓設為VL(V)，流向放電燈的電流設為IL(A)，上述空載時間設為Td(秒)時，形成關系LL≥VL/IL·Td。
(2)上述(1)中的電感元件的至少一部分是由點火變壓器形成。
本發(fā)明通過采用上述構(gòu)成，利用儲蓄在上述電感元件中的能量，可以在空載時間期間向高壓放電燈流過電流，能夠防止因交流矩形波的死區(qū)而產(chǎn)生的滅燈。另外，上述電感元件的值LL不必作成較大值，所以交流矩形波可以迅速上升、下降，能夠改善高壓放電燈瞬間變暗的問題，此外也能做到亮燈電源的小型輕量化。
圖2是表示在空載時間期間放電燈有電流流過的模式圖。
圖3是表示本發(fā)明的第2實施例的高壓放電燈亮燈裝置的構(gòu)成圖。
圖4是表示本發(fā)明的第3實施例的高壓放電燈亮燈裝置的構(gòu)成圖。
圖5是表示放電燈亮燈裝置的構(gòu)成的示例圖。
以下，使用實施例來說明本發(fā)明。


圖1是表示本發(fā)明的第1實施例的高壓放電燈亮燈裝置的構(gòu)成圖。
如該圖所示，本實施例的電路由供給直流電壓的降壓斷續(xù)開關電路1，連接在降壓斷續(xù)開關電路1的輸出端、把直流電壓變換為交流矩形波電壓供給高壓放電燈3(以下稱為放電燈3)的全橋型轉(zhuǎn)換電路2(以下稱為全橋電路2)，和串聯(lián)連接放電燈3的電感L2構(gòu)成。
如前面所述，點火裝置串聯(lián)連接上述放電燈3，以便在起動放電燈時把高壓脈沖施加給放電燈3，但在該圖中省略了這部分的圖示。
上述放電燈3被用作前述投射型投影儀裝置等的光源，例如是短路點火型超高壓放電燈，例如，可以使用下述放電燈。
·發(fā)光管的內(nèi)容積100mm3·電極間距離1.0mm·水銀封入量0.25mg/mm3·稀有氣體封入氬氣100Torr另外，上述放電燈的亮燈條件如下。
·放電燈電功率60～400W范圍，例如200W·放電燈電流0.6～7.0A范圍，例如2.8A·放電燈電壓60～130V范圍，例如70V降壓斷續(xù)開關電路1由開關元件Q1、二極管D1、電感L1和平滑電容器C1構(gòu)成，通過未圖示的控制電路控制上述開關元件Q1的導通/關斷，通過全橋電路2控制供給放電燈3的電流或電功率。
全橋電路2由下述元件構(gòu)成，即，由連接成橋狀的晶體管和FET組成的開關元件Q2～Q5，和逆向并聯(lián)連接該開關元件Q2～Q5的二極管D2～D5。
上述開關元件Q2～Q5由未圖示的驅(qū)動電路所驅(qū)動，向放電燈3供給交流矩形波電流，使放電燈3亮燈。
即，使開關元件Q2、Q5、開關元件Q3、Q4交替導通，按照降壓斷續(xù)開關電路1→開關元件Q2→放電燈3→電感L1→開關元件Q5→降壓斷續(xù)開關電路1、以及降壓斷續(xù)開關電路1→開關元件Q4→電感L1→放電燈3→開關元件Q3→降壓斷續(xù)開關電路1的路徑，向放電燈3供給交流矩形波電流，使放電燈3亮燈。
驅(qū)動上述開關元件Q2～Q5時，為了防止開關元件Q2～Q5同時導通，如前所述，進行交流矩形波的極性切換時，設置使開關元件Q2～Q5全部關斷的期間(空載時間Td)。
供給放電燈3的交流矩形波輸出頻率為60～1000Hz范圍，例如是200Hz。上述死區(qū)期間通常在0.5μs～10μs范圍內(nèi)，交流矩形波輸出頻率為200Hz時，空載時間Td例如選定約1μs。
本實施例為了防止放電燈3在上述死區(qū)期間滅燈，在全橋電路2的輸出端設有串聯(lián)連接放電燈3的電感L2(電感元件)。利用儲蓄在該電感L2中的能量，在進行矩形波的極性切換時的死區(qū)期間，通過由該電感L2、二極管D2～D5、降壓斷續(xù)開關電路1的平滑電容器C1形成的回路使放電燈3流過電流，防止放電燈3滅燈。
即，在上述死區(qū)期間，利用儲蓄在電感L2中的能量，使電流沿著電感L2→放電燈3→二極管D2→平滑電容器C1→二極管D5→電感L2、或電感L2→二極管D4→平滑電容器C1→二極管D3→放電燈3→電感L2的回路流過，從而即使在沒有來自全橋的矩形波電流的時候，放電燈3也有電流流過。
圖2是表示在空載時間期間放電燈有電流流過的模式圖。
在該圖中，Td是空載時間期間，在該期間通過儲蓄在電感L2中的能量，使電流沿該圖虛線所示流過前述回路。
儲蓄在上述電感L2中的能量大小需要是該圖斜線部分的面積以上的能量。
如果把上述空載時間期間設為Td(秒)，上述矩形波電壓的大小(施加給放電燈的電壓稱為亮燈電壓)設為VL(V)，流過放電燈3的電流設為IL(A)，電感L2的大小設為LL(H)，則儲蓄在電感L2中的能量為1/2×LL×IL2。另外，如果設放電燈電功率為W(＝VL×IL)，則上述斜線部分的能量為1/2×W×Td。
因此，為了放電燈3在上述空載時間期間持續(xù)有電流流過，需要使1/2×L×I2≥1/2×W×Td。
上述公式可以替換為1/2×LL×IL2≥1/2×VL×IL×Td，所以上述電感L2的值需要選定為以下值。
LL≥VL/IL×Td通過把滿足上述條件的電感L2串聯(lián)連接在放電燈3上，可以在空載時間期間Td向放電燈3供給電流，能夠防止滅燈。
上述亮燈條件中，上述電感L2的值為20μH～600pH范圍，例如約是300pH。
如上所述，向放電燈3串聯(lián)連接點火裝置時，選定電感L2的值時，使上述電感L2的電感值與上述點火裝置的電感值的和達到上述值即可。
另外，儲蓄在上述電感L2的能量通過平滑電容器C1沿上述回路流過，被充電到平滑電容器C1中，所以為了抑制平滑電容器C1的電壓上升，平滑電容器C1的值優(yōu)選為0.1μF以上，優(yōu)選在0.2μF～1μF的范圍內(nèi)。
如上所述，本實施例向放電燈3串聯(lián)設置電感L2，把該電感L2的值選定為LL≥VL/IL×Td，所以即使在空載時間期間，利用儲蓄在電感L2中的能量，也能使放電燈3持續(xù)流過電流，可以防止放電燈3滅燈。
電感L2的值約是上述的20μH～600pH，不必使用上述公知例(特公平6-101388號公報)那么大容量的電感L、電容器C，所以全橋電路輸出的交流矩形波可以迅速上升、下降，不會產(chǎn)生上述的放電燈瞬間變暗的問題。
圖3表示本發(fā)明的第2實施例。
本實施例把串聯(lián)連接放電燈3的點火裝置的點火變壓器的電感用作儲蓄能量的電感，以便在上述空載時間期間使放電燈3有電流流過。
在該圖中，對和上述圖1相同的部分付與相同標號，本實施例用點火裝置4的點火變壓器TrI來取代上述電感L2，串聯(lián)連接在放電燈3上，旁路電容器Cp1并聯(lián)連接在上述放電燈3和點火變壓器TrI的串聯(lián)電路上，以便使點火裝置4產(chǎn)生的高壓脈沖旁通。
上述點火變壓器TrI的電感值選定為滿足上述條件LL≥VL/IL×Td的值。
本實施例的電路動作和上述第1實施例相同，利用未圖示的驅(qū)動電路驅(qū)動全橋電路2的開關元件Q2～Q5，向放電燈3供給交流矩形波電流，使放電燈3亮燈。
在空載時間期間中，利用儲蓄在點火變壓器TrI中的能量，使電流沿著點火變壓器TrI→放電燈3→二極管D2→平滑電容器C1→二極管D5→點火變壓器TrI、或點火變壓器TrI→二極管D4→平滑電容器C1→二極管D3→放電燈3→點火變壓器TrI的回路流過，使放電燈3有電流流過。
如上所述，即使在空載時間期間，本實施例也可以利用儲蓄在點火變壓器4a中的能量使放電燈3持續(xù)流過電流，能夠防止放電燈3滅燈。
點火變壓器TrI的電感值也是上述第1實施例說明的20μH～600pH，所以全橋電路輸出的交流矩形波可以迅速上升、下降，不會產(chǎn)生上述的放電燈瞬間變暗的問題。
上述旁路電容器Cp1只要具備使點火裝置4產(chǎn)生的高壓脈沖旁通的功能即可，所以其容量值在4000pF以下，優(yōu)選1000pF～2000pF。
上述公知實例(特公平6-101388號公報)也在放電燈和電感的串聯(lián)電路上并聯(lián)連接有電容器，但該電容器用于使上述的電感和電容器產(chǎn)生串聯(lián)諧振，使振動電流流過放電燈，該電容器需要使用例如約0.1μF的電容器。與此相對，本實施例使用的上述旁路電容器Cp1的容量在4000pF以下，即使設計了上述旁路電容器Cp1，給交流矩形波電壓的上升、下降帶來的影響也小，所以不會產(chǎn)生放電燈3瞬間變暗的問題。
圖4表示本發(fā)明的第3實施例，本實施例在全橋電路2的輸出端設置共態(tài)軛流圈L3，防止由于點火裝置的高壓脈沖，對全橋電路等電子部件破損。
在該圖中，對和上述圖3相同的部分付與相同標號，本實施例和第2實施例相同，把點火裝置的點火變壓器4a的電感用作儲蓄能量的電感，以便在上述空載時間期間使放電燈3有電流流過。
上述點火變壓器4a的電感值選定為滿足上述條件LL≥VL/IL×Td的值。
在全橋電路2的輸出端連接著阻止點火裝置的高壓脈沖通過的共態(tài)軛流圈L3，和使該高壓脈沖旁通的旁路電容器Cp1、Cp2。
本實施例的電路動作和上述第2實施例相同，利用未圖示的驅(qū)動電路驅(qū)動全橋電路2的開關元件Q2～Q5，向放電燈3供給交流矩形波電流，使放電燈3亮燈。
在空載時間期間中，利用儲蓄在點火變壓器TrI中的能量，使電流沿著點火變壓器TrI→放電燈3→共態(tài)軛流圈L3→二極管D2→平滑電容器C1→二極管D5→共態(tài)軛流圈L3→點火變壓器TrI、或點火變壓器TrI→共態(tài)軛流圈L3→二極管D4→平滑電容器C1→二極管D3→共態(tài)軛流圈L3→放電燈3→點火變壓器TrI的回路流過，使放電燈3有電流流過。
逆方向的電流流向共態(tài)軛流圈L3，所以各電流產(chǎn)生的磁通相互抵消，不會影響流過上述回路的電流。
本實施例和上述第1、第2實施例相同，即使在空載時間期間，也可以利用儲蓄在點火變壓器4a中的能量使放電燈3持續(xù)流過電流，能夠防止放電燈3滅燈。另外，全橋電路輸出的交流矩形波可以迅速上升、下降，不會產(chǎn)生上述的放電燈瞬間變暗的問題。
此外，和上述第3實施例相同，上述旁路電容器Cp1、Cp2的容量比較小，給交流矩形波電壓的上升、下降帶來的影響小，不會產(chǎn)生放電燈3瞬間變暗的問題。發(fā)明效果如上所述，本發(fā)明在全橋電路的輸出端設置電感，使該電感值滿足LL≥VL/IL×Td(放電燈的亮燈電壓為VL，流過放電燈的電流為IL，上述空載時間為Td)，所以能夠防止因交流矩形波的空載時間造成的滅燈，同時可以使交流矩形波迅速上升、下降，能夠改善放電燈瞬間變暗的問題。
因此，如果把本發(fā)明的高壓放電燈亮燈裝置適用于投射型投影儀光源，可以改善投影儀的圖像品質(zhì)。
權利要求
1.一種高壓放電燈亮燈裝置，由高壓放電燈和給電裝置構(gòu)成，高壓放電燈在由石英玻璃組成的放電容器上對置配置著一對電極，給電裝置向該高壓放電燈供給放電電流，其特征在于，上述給電裝置具有轉(zhuǎn)換電路，4個開關元件連接成橋型，邊設置使所有開關元件關斷的空載時間，邊向上述高壓放電燈供給交流電流；電容器，連接該轉(zhuǎn)換電路的前段，在上述空載時間時，形成向上述高壓放電燈供給電流的回路；和電感元件，處于上述轉(zhuǎn)換電路的后段，串聯(lián)連接上述高壓放電燈，同時和上述電容器一起形成上述回路，把上述電感元件的電感L的值設為LL(H)，放電燈的亮燈電壓設為VL(V)，流向放電燈的電流設為IL(A)，上述空載時間設為Td(秒)時，形成關系LL≥VL/IL·Td。
2.根據(jù)權利要求1所述的高壓放電燈亮燈裝置，其特征在于，所述電感元件的至少一部分由點火變壓器形成。
全文摘要
一種高壓放電燈亮燈裝置，防止產(chǎn)生于全橋型轉(zhuǎn)換電路空載時間時的滅燈，縮短轉(zhuǎn)換電路輸出波形的上升、下降時間的滯后，防止產(chǎn)生放射光瞬間變暗現(xiàn)象。供給由全橋型轉(zhuǎn)換電路(2)輸出的交流矩形波電流，使放電燈(3)亮燈。驅(qū)動全橋型轉(zhuǎn)換電路(2)時，設計使開關元件(Q2～Q5)全部關斷的期間(空載時間Td)，從而防止放電燈(3)滅燈，在全橋型轉(zhuǎn)換電路(2)的后段設有電感(L2)。把電感(L2)的值LL設成LL≥VL/IL·Td(放電燈的亮燈電壓VL、電流IL、空載時間Td)，利用儲蓄在該電感中的能量，使放電燈(3)在空載時間期間有電流流過。
文檔編號H05B41/28GK1476285SQ03148138
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月2日 優(yōu)先權日2002年7月2日
發(fā)明者鈴木義一, 有本智良, 良 申請人:優(yōu)志旺電機株式會社