專利名稱：在工作模式之間提供平穩(wěn)轉(zhuǎn)換的燈驅(qū)動(dòng)器控制單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燈驅(qū)動(dòng)器的控制單元，特別是用于超高性能(UHP)光源如包含于投影系統(tǒng)中的光源的燈驅(qū)動(dòng)器的控制單元。本發(fā)明的控制單元對高壓汞(HPM)或高強(qiáng)度放電(HID)燈是特別有用的。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有設(shè)計(jì)中，功能是點(diǎn)然高壓汞(HPM)燈，產(chǎn)生高電壓。在燈點(diǎn)燃后，它通過有限的電流緩慢升溫。當(dāng)燈已達(dá)到滿功率時(shí)，它轉(zhuǎn)換到功率控制以保持燈功率恒定。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，在設(shè)計(jì)中定義了許多模式。這些模式有1.空閑模式(燈關(guān)閉)。
2.校準(zhǔn)模式(定義燈電流傳感器電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)零電流水平)。
3.點(diǎn)燃模式(燈被點(diǎn)然，產(chǎn)生大約5 kV的電壓，恒定電流流過燈)。
4.預(yù)備(run-up)模式(燈電壓因通過燈的有限電流而緩慢上升，下變換器(down-converter)以非常低的占空比轉(zhuǎn)換)。
5.正常工作模式(在燈已達(dá)到一定電壓后，進(jìn)入功率控制算法)。
如果發(fā)出‘關(guān)燈’指令、如果檢測到的燈電壓太高或者如果檢測到的燈電流太低，則再次進(jìn)入空閑模式。
美國專利申請No.US 2003/0127993公開了一種高頻電子鎮(zhèn)流器。高頻鎮(zhèn)流器在氣體放電燈的啟動(dòng)操作中建立氣體放電燈的燈電流。在對應(yīng)點(diǎn)燃模式的電極加熱階段，電壓電平基本上維持恒定。在對應(yīng)預(yù)備模式的電弧管(arc tube)加熱階段，電壓升高以達(dá)到燈的工作電流水平。建立大于或等于預(yù)備電流水平的燈電流的工作電流水平。
這樣做的缺點(diǎn)是下變換器的轉(zhuǎn)換特性較差并且燈不能平穩(wěn)預(yù)備。另一缺點(diǎn)是燈驅(qū)動(dòng)器在不同工作模式之間的轉(zhuǎn)換不平穩(wěn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種燈驅(qū)動(dòng)器控制單元，其提供在燈驅(qū)動(dòng)器的不同工作模式之間的平穩(wěn)轉(zhuǎn)換，特別是在點(diǎn)燃模式和上升模式之間。
本發(fā)明的另一目的是提供一種燈驅(qū)動(dòng)器控制單元，其與現(xiàn)有燈驅(qū)動(dòng)器相比改善了轉(zhuǎn)換特性。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述及其它目的的實(shí)現(xiàn)是通過提供一種燈驅(qū)動(dòng)器控制單元，其用于控制燈在至少點(diǎn)燃模式、預(yù)備模式和正常工作模式過程中的操作，該控制單元包括-在點(diǎn)燃模式中最初向燈提供預(yù)定初始電流值的裝置，-在點(diǎn)燃模式中隨后將所提供的電流升高到預(yù)定的最大值的裝置。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述及其它目的的實(shí)現(xiàn)是通過提供一種在至少點(diǎn)燃模式、預(yù)備模式和正常工作模式過程中控制燈驅(qū)動(dòng)器的方法，該方法包括的步驟有-在點(diǎn)燃模式中最初向燈提供預(yù)定初始電流值，-在點(diǎn)燃模式中隨后將所提供的電流升高到預(yù)定的最大值。
由于事實(shí)上在點(diǎn)燃模式中升高所提供的電流，所以燈平穩(wěn)地啟動(dòng)并且甚至已在點(diǎn)燃模式中升溫以獲得更高的燈電壓。此外，改善了燈的轉(zhuǎn)換特性。
燈的預(yù)定的起始電流值優(yōu)選在0.1A到0.5A之間，這取決于燈的規(guī)格。
所提供電流的預(yù)定的最大值優(yōu)選在3.5A到4.0A之間，這取決于燈的規(guī)格。最優(yōu)選地，所提供電流的預(yù)定最大值大約為3.7A。
升高裝置優(yōu)選適于至少基本上線性地升高電流。這是一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)殡娮釉O(shè)備通常更平穩(wěn)地轉(zhuǎn)換到最終值。此外，可以提高燈的壽命。
燈驅(qū)動(dòng)器可以包括下變換器和振蕩器(alternator)。在該實(shí)施例中，控制單元還適于改變下變換器的占空比以實(shí)現(xiàn)電流換向。從而控制燈電流的幅度和流經(jīng)燈的電流的方向。因此，在預(yù)備階段獲得更好的下變換器轉(zhuǎn)換特性。
下變換器的占空比可以通過改變數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸出來改變，從而將設(shè)定水平改變?yōu)檎_的占空比。
在現(xiàn)有技術(shù)中，下變換器和振蕩器在點(diǎn)燃階段轉(zhuǎn)換。振蕩器在相對高頻下轉(zhuǎn)換，頻率優(yōu)選100kHz以上，以便產(chǎn)生點(diǎn)燃電壓。當(dāng)燈熄滅時(shí)，燈電流流過，這由下變換器控制。在點(diǎn)燃模式之后，振蕩器通常由高頻下降為相對低頻，優(yōu)選1kHz以下，并且燈驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)入預(yù)備模式。因此，預(yù)備時(shí)燈電壓通常較低。下變換器必須實(shí)現(xiàn)在其正常的頻率范圍之外的非常低和高的占空比以控制燈電流。通過改變下變換器的占空比以獲得電流換向，解決了上述問題。優(yōu)選地，以這樣一種方式改變占空比，即下變換器的輸出電壓低于或高于在換向端呈現(xiàn)的平均電壓。假定頻率足夠高，換向端的平均電壓依賴于轉(zhuǎn)換周期的占空比。
控制單元還可以適用于控制振蕩器在預(yù)備模式中維持運(yùn)行在高頻(即優(yōu)選100kHz以上)，并且當(dāng)測得的燈電壓等于預(yù)定值時(shí)使頻率降低。
在現(xiàn)有燈驅(qū)動(dòng)器中，振蕩器只在高頻運(yùn)行一段特定的固定時(shí)間，即在點(diǎn)燃模式期間。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，在預(yù)備模式過程中維持高頻。因此，頻率的降低必須依據(jù)預(yù)備模式的結(jié)束，而不是依據(jù)特定的時(shí)間間隔。可以通過測量燈電壓檢測預(yù)備模式的結(jié)束。當(dāng)燈電壓達(dá)到預(yù)定值時(shí)，預(yù)備模式結(jié)束并進(jìn)入正常工作模式。相應(yīng)地下變換器端需要進(jìn)行修正。這可以通過改變占空比以獲得與下變換器的新輸出電壓相應(yīng)的正確的燈電流來實(shí)現(xiàn)。該輸出電壓因換向端電壓的改變和燈點(diǎn)燃時(shí)的齊納特性而改變。
控制單元可以有利地在燈驅(qū)動(dòng)器中實(shí)現(xiàn)，燈驅(qū)動(dòng)器進(jìn)而可以插入投影系統(tǒng)，投影系統(tǒng)還包括超高性能(UHP)光源。例如，UHP光源可以是高壓汞(HPM)或高強(qiáng)度放電(HID)燈?？蛇x地，燈驅(qū)動(dòng)器可以在照明系統(tǒng)、光源或顯示系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，例如投影顯示系統(tǒng)。包括所述燈驅(qū)動(dòng)器的顯示系統(tǒng)也可以用于直視LCD系統(tǒng)?？商鎿Q地或額外地，控制單元和/或燈驅(qū)動(dòng)器可以用于任何其它適合的裝置。
根據(jù)下文所述實(shí)施例本發(fā)明的這些和其它方面將得以闡明并變得明顯。


圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的燈驅(qū)動(dòng)器的電路圖。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的燈驅(qū)動(dòng)器的電路圖。電路的右側(cè)用作下變換器1，電路的左側(cè)用作振蕩器2。
下變換器1包括第一電容器3、第二電容器4、電感線圈5、第一場效應(yīng)晶體管(FET)6和第二FET 7。下變換器1的占空比確定了輸出電流，即電感線圈5的電流。
振蕩器2包括電容器8、電感線圈9、第一場效應(yīng)晶體管(FET)10和第二FET 11。當(dāng)?shù)诙袷幤?FET 11導(dǎo)通時(shí)，施加在燈上的電壓為施加在電容器3上的電壓。另一方面，當(dāng)?shù)谝徽袷幤?FET 10導(dǎo)通時(shí)，燈電流改變方向，并且施加在燈上的電壓為電源電壓減去施加在電容器3上的電壓。電路的右側(cè)具有兩個(gè)功能。它產(chǎn)生點(diǎn)燃電壓以點(diǎn)燃燈，并且在點(diǎn)燃模式結(jié)束后它作為低頻振蕩器。電容器8和電感線圈9一起構(gòu)成諧振電路。
根據(jù)本發(fā)明，點(diǎn)燃模式和預(yù)備模式是分別定義的。當(dāng)進(jìn)入點(diǎn)燃模式，選擇下變換器1的初始值，當(dāng)燈點(diǎn)燃時(shí)實(shí)現(xiàn)相對低的流經(jīng)燈的電流。隨后，在點(diǎn)燃模式階段，燈電流升高，優(yōu)選地線性升高到最大值。這保證了燈平穩(wěn)啟動(dòng)并且甚至已在點(diǎn)燃模式中升溫。此外，燈電壓將因燈升溫而更高。由于更高的燈電壓，在電容器3中呈現(xiàn)更高的能量水平，從而防止下變換器1不進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且防止燈熄滅。
在電路的點(diǎn)燃階段，下變換器1和振蕩器2進(jìn)行轉(zhuǎn)換。振蕩器2在高頻模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，優(yōu)選頻率大于100kHz，以便在電容器8上產(chǎn)生點(diǎn)燃電壓。當(dāng)燈熄滅時(shí)燈電流流過，這將由下變換器1控制。點(diǎn)燃模式之后振蕩器2將其轉(zhuǎn)換頻率從高頻降低到相對低頻，優(yōu)選低于1kHz，并且燈驅(qū)動(dòng)器將進(jìn)入預(yù)備模式。
然而在一個(gè)實(shí)施例中，振蕩器2在點(diǎn)燃模式之后保持在相對高頻轉(zhuǎn)換。這具有換向端的中點(diǎn)大約為干線電壓一半的作用。燈電流的換向可以通過改變下變換器1的占空比實(shí)現(xiàn)，方式是以電容器3上的電壓低于或高于干線電壓的一半。從而電流換向。這樣的優(yōu)點(diǎn)是進(jìn)一步提高了在燈的預(yù)備階段下變換器的轉(zhuǎn)換特性。此外，在該實(shí)施例中下變換器1將總是在振蕩器諧振電路8、9的振動(dòng)頻率之上轉(zhuǎn)換。最后，在該實(shí)施例中不需要低次數(shù)轉(zhuǎn)換裝置。
換向端的高頻轉(zhuǎn)換必須根據(jù)預(yù)備模式的結(jié)束而結(jié)束。這一時(shí)刻可以通過測量燈電壓檢測到。當(dāng)燈電壓達(dá)到特定水平時(shí)，預(yù)備模式結(jié)束并且燈進(jìn)入正常工作模式。燈電壓可以很容易地通過從電容器3上的電壓減去干線電壓的一半測量得到。此外，下變換器1端需要通過調(diào)整參考電流Iref進(jìn)行修正，參考電流在預(yù)備模式中施加于12處。這可以通過改變下變換器1的占空比實(shí)現(xiàn)，以便得到與新的輸出電壓相應(yīng)的正確的燈電流?？梢酝ㄟ^改變數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)的輸出改變占空比。
在原始情況中適用δ=UlaUi.]]>在新的情況中適用δ=1/2+UlaUi.]]>盡管已經(jīng)結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是并非要局限于這里給出的特定形式。相反，本發(fā)明的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。在權(quán)利要求中，術(shù)語包括沒有排除其它元件或步驟的存在。另外，盡管在不同的權(quán)利要求中可能包含單獨(dú)的特征，但是這些特征能夠有利地結(jié)合，并且在不同權(quán)利要求中包含的內(nèi)容并不意味著特征的結(jié)合是不可行和/或無利的。另外，單數(shù)引用并未排除復(fù)數(shù)。因此，所述“一”、“第一”、“第二”等的引用并未排除復(fù)數(shù)。此外，權(quán)利要求中的參考符號將不被解釋為對范圍的限制。
權(quán)利要求
1.一種燈驅(qū)動(dòng)器控制單元，用于控制燈在至少點(diǎn)燃模式、預(yù)備模式和正常工作模式過程中的操作，該控制單元包括-在點(diǎn)燃模式中最初向燈提供預(yù)定初始電流值的裝置，-在點(diǎn)燃模式中隨后將提供的電流升高到預(yù)定的最大值的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的控制單元，其中升高裝置適周于至少基本線性地升高電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的控制單元，其中燈驅(qū)動(dòng)器包括下變換器和振蕩器，控制單元還適用于改變下變換器的占空比以便獲得電流換向。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的控制單元，還用于控制振蕩器以使其在預(yù)備模式階段維持運(yùn)行在高頻，并且當(dāng)測得的燈電壓等于預(yù)定值時(shí)使頻率降低。
5.一種燈驅(qū)動(dòng)器，包括根據(jù)權(quán)利要求1的控制單元。
6.一種投影系統(tǒng)，包括超高性能(UHP)光源和根據(jù)權(quán)利要求5的燈驅(qū)動(dòng)器。
7.一種照明系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求5的燈驅(qū)動(dòng)器。
8.一種顯示系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求5的燈驅(qū)動(dòng)器。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)，所述顯示系統(tǒng)是投影顯示系統(tǒng)。
10.一種直視LCD系統(tǒng)，包括根據(jù)權(quán)利要求8的顯示系統(tǒng)。
11.一種光源，包括根據(jù)權(quán)利要求5的燈驅(qū)動(dòng)器。
12.一種在至少點(diǎn)燃模式、預(yù)備模式和正常工作模式中控制燈驅(qū)動(dòng)器的方法，該方法包括的步驟有-在點(diǎn)燃模式中最初向燈提供預(yù)定初始電流值，-在點(diǎn)燃模式中隨后將所提供的電流升高到預(yù)定的最大值。
全文摘要
一種燈驅(qū)動(dòng)器的控制單元，用來在各種工作模式中控制燈。在點(diǎn)燃模式中將流經(jīng)燈的電流由第一初始值升高，優(yōu)選地，線性升高到最大值。燈平穩(wěn)啟動(dòng)并已在點(diǎn)燃模式中升溫。導(dǎo)致更高的燈電壓和提高的轉(zhuǎn)換特性。通過改變下變換器的占空比以獲得換向可以得到進(jìn)一步提高。通過在預(yù)備模式中使振蕩器維持運(yùn)行在高頻(＞100kHz)甚至可以進(jìn)一步得到提高。
文檔編號H05B41/288GK101019470SQ200580024535
公開日2007年8月15日 申請日期2005年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月21日
發(fā)明者L·H·C·德布羅沃, P·J·齊爾斯特拉 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司