CN101662872A - 放电灯点亮装置、头灯装置和具有该头灯的车辆 - Google Patents

Abstract

一种放电灯点亮装置，包括：DC电源；反相器，其用于以预定的反相时间间隔使从所述DC电源输出的所述DC功率反相，以便向放电灯提供方波AC功率；以及控制器，其用于控制所述DC电源的输出功率，所述控制器执行同步操作并且控制所述DC电源，使得在功率增加周期中除了所述输出暂时增加周期之外的周期期间输出的DC功率大于在额定功率周期中除了所述输出暂时增加周期之外的周期期间输出的DC输出功率。此外，所述控制器控制所述DC电源，使得在所述输出增加周期的至少一部分中，所述输出暂时增加周期的输出功率的增量和所述输出暂时增加周期的长度中的至少一个比所述额定功率周期中的小。

Description

放电灯点亮装置、头灯装置和具有该头灯的车辆

技术领域

本发明涉及一种放电灯点亮装置、一种头灯装置以及一种装备有该头灯的车辆。

背景技术

传统上，放电灯点亮装置用于点亮高压放电灯，例如金属卤化物灯等。这种放电灯点亮装置采用方波点亮技术以避免声谐振现象，并且已用于对例如聚光灯、投影仪和车辆的头灯装置的光源的点亮中。

这种放电灯点亮装置具有输出DC功率的DC电源和反相器，该反相器以预定的反相时间间隔使从DC电源输出的DC功率的极性反相，从而获得方波AC功率，然后将方波AC功率提供给放电灯。

在上述放电灯点亮装置中，在反相器的输出的极性被反相时(在下文中，简称为“反相”)，因为从反相器到放电灯的输出电流暂时减小，所以放电灯的电极的温度下降，从而使得反相后的放电灯的放电不稳定，因此引起放电灯的闪烁或熄灭，或产生电噪声。为了防止这种问题，例如日本专利申请特许公开H10-501919和2002-110392公开了一种在快反相之前或反相之后立即暂时地增加反相器的输出功率(在下文中，简称为“输出功率”)的技术。如H10-501919中所描述，如果输出功率在快反相之前增加，则放电灯中的温度下降将得到限制。同样，如2002-110392中所描述，在反相立即增加输出功率有助于在放电灯的电极的温度下降后快速恢复温度。通过这种方式，放电灯中的放电变得稳定，因此放电灯的闪烁或熄灭，或电噪声能够得到限制。

但是，如果将在输出功率一个周期中的平均值设置得太高，则放电灯上的电应力增加，从而缩短放电灯的使用寿命。

发明内容

考虑到上述情况，本发明提供一种放电灯点亮装置，其能够使得放电灯的闪烁和熄灭现象最小化，并且在限制放电灯上的电应力的同时降低电噪声；一种头灯装置，其具有所述放电灯点亮装置；以及一种装备有所述头灯装置的车辆。

根据本发明的第一方面，提供了一种放电灯点亮装置，包括：DC电源，其用于输出DC输出功率；反相器，其用于以预定的反相时间间隔使从所述DC电源输出的DC功率反相，以便向放电灯提供方波AC功率；以及控制器，其用于控制DC电源的输出功率，其中，所述控制器执行同步操作，所述同步操作用于在反相器每次快反相之前和/或反相之后立即存在的输出暂时增加周期中暂时增加DC电源的输出功率，其中，所述控制器控制所述DC电源，使得在功率增加周期中除了输出暂时增加周期之外的周期期间输出的DC功率比在额定功率周期中除了输出暂时增加周期之外的周期期间输出的DC输出功率大，所述额定功率周期是在此期间向所述放电灯提供额定功率的周期，而所述功率增加周期是从启动放电灯到开始额定功率周期的周期，并且其中，所述控制器控制所述DC电源，使得在所述输出增加周期的至少一部分中，所述输出暂时增加周期的输出功率的增量和所述输出暂时增加周期的长度中的至少一个比所述额定功率周期中的小。

根据本发明的第二方面，提供了一种头灯装置，其包括上述的放电灯点亮装置，以及由所述放电灯点亮装置点亮的放电灯。

根据本发明的第三方面，提供了一种车辆，其包括上述的头灯装置。

根据本发明，在后反相周期或前反相周期中，电路部件或放电灯上的电应力得到抑制。

附图说明

结合附图，本发明的目的和特征从以下优选实施例的描述中将变得显而易见，其中：

图1A到1E是根据本发明的第一实施例的操作的示意图；

图2是第一实施例的电路框图；

图3是描述第一实施例的操作的流程图；

图4是经历的时间与目标功率值之间的关系的示意图；

图5A是第一实施例中灯电流的波形的示意图，而图5B至5D是第一实施例的各个不同替代示例中的灯电流的波形的示意图；

图6是第一实施例中灯电流的实际波形的示例的示意图；

图7是在根据本发明的第二实施例中经历的时间与增量之间的关系的示例的示意图；

图8A和8B是第二实施例中灯电流的波形的示意图，其中图8A示出了经历的时间是4秒的状态，而图8B示出了经历的时间是50秒的状态；

图9是第二实施例中经历的时间与增量之间的关系的另一示例的示意图；

图10是第二实施例中输出功率与增量之间的关系的示例的示意图；

图11是第二实施例中输出功率与增量之间的关系的另一示例的示意图；

图12是第二实施例中电压检测值与增量之间的关系的示例的示意图；

图13是第二实施例中电压检测值与增量之间的关系的另一示例的示意图；

图14是第二实施例中电流检测值与增量之间的关系的示例的示意图；

图15是第二实施例中电流检测值与增量之间的关系的另一示例的示意图；

图16A和16B是在根据本发明的第三实施例中灯电流的波形的示例的示意图，其中图16A示出了经历的时间是4秒的状态，而图16B示出了经历的时间是50秒的状态；

图17是第三实施例中经历的时间与倍增因数之间的关系的示例的示意图；

图18A和18B是在图17的示例中灯电流的波形的示意图，其中图18A示出了经历的时间是4秒的状态，而图18B示出了经历的时间是50秒的状态；

图19是第二实施例中经历的时间与倍增因数之间的关系的另一示例的示意图；

图20是第三实施例中输出功率与倍增因数之间的关系的示例的示意图；

图21是第三实施例中输出功率与倍增因数之间的关系的另一示例的示意图；

图22是第三实施例中电压检测值与倍增因数之间的关系的示例的示意图；

图23是第三实施例中电压检测值与倍增因数之间的关系的另一示例的示意图；

图24是第三实施例中电流检测值与倍增因数之间的关系的示例的示意图；

图25是第三实施例中电流检测值与倍增因数之间的关系的另一示例的示意图；

图26是在根据本发明的第四实施例中经历的时间与上升时间之间的关系的示例的示意图；

图27A和27B是第四实施例中灯电流的波形的示意图，其中图27A示出了经历的时间是4秒的状态，而图27B示出了经历的时间是50秒的状态；

图28是第四实施例中经历的时间与上升时间之间的关系的另一个示例的示意图；

图29是第四实施例中输出功率与上升时间之间的关系的示例的示意图；

图30是第四实施例中输出功率与上升时间之间的关系的另一示例的示意图；

图31是第四实施例中电压检测值与上升时间之间的关系的示例的示意图；

图32是第四实施例中电压检测值与上升时间之间的关系的另一示例的示意图；

图33是第四实施例中电流检测值与上升时间之间的关系的示例的示意图；

图34是第四实施例中电流检测值与上升时间之间的关系的另一示例的示意图；

图35是第四实施例的变型示例的关键部分的电路框图；

图36是图35中的变型示例的操作的示例的示意图；

图37是第四实施例的另一变型示例的电路框图；

图38是第四实施例的又一变型示例的电路框图；

图39是第四实施例的另一变型的示例中，在后反相周期和前反相周期中控制信号的频率与经历的时间之间的关系的示例的示意图；

图40A和40B是图39中变型的示例中灯电流的波形的示意图，其中图40A示出了经历的时间是4秒的状态，而图40B示出了经历的时间是50秒的状态；

图41是其中使用了本发明的实施例的示例的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照构成实施例的一部分的附图具体描述本发明的实施例。

(第一实施例)

如图2所示的本实施例的放电灯点亮装置1包括DC/DC转换器2，其用作DC电源，用于转换从DC电源E输入的DC功率的电压值；反相器3，其用于交替变换从DC/DC转换器2输出的DC功率的极性，以将其输出至放电灯La；以及控制器4，其用于控制DC/DC转换器2和反相器3。此外，在反相器3与放电灯La之间设置点火器5，以产生用于启动放电灯La的高电压。

为了详细说明，将DC电源E的低电压侧上的输出端连接到地。DC/DC转换器2是公知的反激转换器(flyback converter)，其包括具有主线圈P1的变压器T1，该线圈一端连接到在DC电源E的高电压侧上的输出端，而另一端经由开关元件Q1连接到地；输出电容C1，其具有连接到地的一端；以及二极管D1，其阳极连接到输出电容C1的另一端，而其阴极经由变压器T1的次级线圈S1连接到地，其中，输出电容C1的两端都是DC/DC转换器的输出端。控制器4输出控制信号，该信号是PWM(脉宽调制)信号，用于接通和断开DC/DC转换器2的开关元件Q1，以控制DC/DC转换器2的输出功率。

此外，反相器3是全桥式反相器电路，其包括两个串联电路，即，两个开关元件Q2和Q4组成的一个串联电路，以及两个开关元件Q3和Q5组成的另一串联电路，并联地连接在DC/DC转换器2的输出端，其中，在串联Q2/Q4和Q3/Q5之间的节点用作反相器3的输出端。在每个串联电路的两个开关元件，即Q2/Q4和Q3/Q5交替地接通和断开，而对角布置的开关元件，即，Q2/Q5和Q3/Q4同时接通和断开时，反相器3将DC/DC转换器2的输出DC功率转换为方波AC功率，以输出该功率。

点火器5包括电容Cs，其连接在反相器3的输出端与变压器T2之间，该变压器的主线圈P2和次级线圈S2中的每一个的一端连接到反相器3的一个输出端。主线圈P2的另一端经由火花间隙(spark gap)SG1连接到反相器3的另一输出端。而次级线圈S2的另一端经由放电灯La连接到反相器3的另一输出端。

控制器4包括用于控制反相器3的反相决定单元41；目标功率存储单元42，其用于存储DC/DC转换器2的输出功率的目标功率值(即，从反相器3到放电灯La的输出功率，在下文中，将简称为“输出功率”)；以及目标电流计算单元43，用于检测来自DC/DC转换器2的输出电压，并基于所检测到的输出电压(在下文中，将简称为“电压检测值”)和存储在目标功率存储单元42中的目标功率值，来计算来自DC/DC转换器2的输出电流的目标电流值。控制器4还包括目标电流调整单元44，其通常产生调整的目标电流值，该目标电流值不大于从目标电流计算单元43输出的目标电流值，但是，在反相器3将将其输出的极性反相之前和之后，在预定的周期期间产生调整的目标电流值，该目标电流值不小于来自目标电流计算单元43的目标电流值；以及控制信号产生单元45，用于检测DC/DC转换器2的输出电流，以产生用于控制DC/DC转换器2的控制信号，使得所检测到的输出电流(在下文中，将简称为“电流检测值”)大约为从目标电流调整单元44输出的所调整的目标电流值。由于可以通过公知的技术来实现控制器4，所以在此将省略对控制器4的详细的描述。

具体而言，反相器3包括驱动单元(未示出)，其用于接通和断开每个开关元件Q2到Q5。如图1所示，控制器4的反相决定单元41将方波反相信号输入到反相器3。在没有输出反相信号的周期中(即，在反相决定单元41的输出是L电平的周期中)，反相器3的驱动单元接通一对对角布置的开关单元Q2和Q5(在下文，将简称为“第一开关元件”)和另一对对角布置的开关单元Q3和Q4(在下文中，将简称为“第二开关元件”)中的一对，而关闭另一对。

此外，在输出反相信号的周期中(即，当反相决定单元41的输出是H电平时的周期)，驱动单元断开Q2到Q5的所有开关元件，而在结束反相信号的输出时(即，在反相决定单元41的输出再次改变到L电平时)，驱动单元相对于在输入之前的反相信号之前的状态，使开关单元Q2到Q5中的每一个的ON/OFF状态反相。也就是说，在提供了从控制器4到反相器3的反相信号之后，反相器3的输出被反相。反相器3的输出的频率对应于反相信号的频率的一半。

此外，反相决定单元41基于例如电流检测值来决定放电灯La的点亮状态，并且在反相决定单元41决定关闭放电灯La的时间周期将反相信号保持在L电平。换句话说，在提供了功率之后，直到放电灯La被点亮之前，第一开关单元Q2和Q5保持在ON状态，而第二开关单元Q3和Q4保持在OFF状态。然后，随着从DC/DC转换器2的输出电压的增加，反相器3的输出电压的幅值逐渐增加，因此在火花间隙SG1的两端上的电压逐渐地增加。之后，如果在火花间隙SG1中发生击穿，则在变压器T2的主线圈P2中流动的电流将急剧增加，这又产生变压器T2的次级线圈S2的感应电动势。通过例如几十kV的高电压(该电压是来自感应电动势的电压与来自反相器3的输出电压的叠加的电压)，在放电灯La中启动电弧放电(即，放电灯La启动并且被点亮)。在此之后，反相信号开始从反相决定单元41输出，该单元已确定放电灯La被打开，因此通过反相器3来初始化方波AC功率的输出。

现在，将参照图3描述该实施例的操作。首先，在提供电源的步骤S1中操作开始，在步骤S2，对用于控制器4的单元的操作的各种变量进行初始化，随后，在步骤S3中将反相器3中的启动操作初始化为反相决定单元41不输出反相信号。也就是说，在步骤S3中仅仅在反相器3中对角布置的两个开关元件Q2和Q5被打开，以便通过点火器5启动放电灯La。接下来，在步骤S4中，反相决定单元41决定是否点亮放电灯La；并且如果确定不点亮放电灯La，则继续步骤S3中的启动操作。

以此同时，如果在步骤S4中确定点亮放电灯La，则处理继续到步骤S5，其中反相器3开始输出方波AC功率到放电灯La。在步骤S5中，目标电流计算单元43检测DC/DC转换器2的输出电压，以获得电压检测值。

目标电流计算单元43存储例如：三个最近获取的电压检测值，并且对四个电压检测值进行平均，所述四个电压检测值包括新获得的电压检测值和所存储的三个电压检测值，以得到在控制中使用的平均电压值。之后，通过使用在控制中的多个电压检测值的平均电压值，将三个所存储的电压检测值之中最早的值更新为新获得的值，噪声的影响可以得到抑制。

此外，控制器4包括计数单元(未示出)，其用于为在步骤S4中确定放电灯La被点亮之后对所经历的时间(在下文中，将简称为“经历的时间”)进行计数。根据由计数单元所计数的经历的时间，目标电流计算单元43从目标功率存储单元42读取目标功率值。这里，目标功率存储单元42将目标功率值存储为经历的时间的函数，例如，以数据表格的形式。例如，如图4中所示，在经历的时间的范围为从0到4秒时，目标功率值设置为75W，而在经历的时间的范围为从4到50秒时，以递减的下降的速率逐渐降低到34W，而在经历的时间长于50秒时，目标功率值保持为34W。也就是说，在经历的时间到达50秒之后，在额定功率周期中，执行保持目标功率为34W的额定功率的正常操作，而在直到正常操作被初始化之后的时间周期中，执行输出增加操作，其用于将目标功率值增加到比额定功率大的值(在下文中，将简称为“输出(或功率)增加周期”)。此外，相对于经历的时间，由于在目标功率值中的变化与反相器3的输出周期相比要慢得多，所以可以认为在反相器3的一个输出周期的期间目标功率值实际上是恒定的。

因为放电灯La的温度通过输出增加操作而迅速增加，如上所述，所述输出增加操作是在点亮放电灯La的初始阶段执行的，所以与没有进行输出增加操作的情况相比，可以在较短的时间内使放电灯La的照明输出稳定。恒定的正常功率称为放电灯La的额定功率，例如：在图2所示的放电灯点亮装置1的操作稳定之后，需要向放电灯提供的功率。目标电流计算单元43获得目标电流值，该目标电流值是通过从目标功率存储单元42读取的目标功率值根据经历的时间除以平均电压值来获得的，并且向目标电流调整单元44输出由此获得的目标电流值。

此外，反相决定单元41基于由计数单元所计数的经历的时间来决定定时，以将反相信号输出给反相器3，并且向目标功率调整单元44提供输出增加信号(即，开启输出增加信号)，其用于暂时增加DC/DC转换器2的输出功率。从预定的前反相周期TI2(在反相信号的输出的快启动之前)的启动到预定的后反相周期TI1(在反相信号的输出结束之后立即)的结束，输出增加信号为ON。在从目标电流计算单元43输入目标电流值时，目标电流调整单元44在步骤S6中决定输出增加信号是否是ON。如果输出增加信号是ON，则目标电流调整单元44向控制信号产生单元45输出第一更新的目标电流值，该值是在步骤S7中通过向从目标电流计算单元43输入的目标电流值增加预定的增量来获得的。如果输出增加信号是OFF，则目标电流调整单元44向控制信号产生单元45输出第二更新的目标电流值，该值是通过从目标电流计算单元43输入的目标电流值中减去预定的减量来获得的。所述增量大约是放电灯La的额定电流值的0.1到1倍。例如，如果额定电流值是0.4A，则将增量设置为0.04A到0.4A，并且如果额定电流值是0.8A，则将增量设置为0.08A到0.8A。减量是适当地选择的值，以保持放电灯La的平均电流等于从目标电流计算单元43输入的目标电流。

控制信号产生单元45检测DC/DC转换器2的输出电流，以获得电流检测值。控制信号产生单元45还存储例如三个最近获得的电流检测值，其包括最新的以及接下来的三个最近获得的值并且在需要时对其进行更新，并且对四个电流检测值(包括新获得的电流检测值和所存储的三个电流检测值)进行平均，以得到在控制中使用的平均电流值。因此，在三个所存储的电流检测值中的最早的值被更新为新获得的值。也就是说，控制信号产生单元45产生调节平均电流值的控制信号，以成为目标电流值，并且在步骤S9中向DC/DC转换器2输入控制信号。具体而言，例如，控制信号产生单元45具有误差放大器，该放大器提供与平均电流值与目标电流值之间的差别对应的输出电压值，从而产生控制信号，该控制信号是PWM信号，其具有取决于误差放大器的输出电压值的ON的占空比。如上所述，通过使用对控制中的多个电流检测值进行平均获得的平均电流值，噪声的影响能够得到抑制。

步骤S10到S13描述了反相决定单元41的操作。在步骤S10中，反相决定单元41决定输出反相信号的定时，即，基于经历的时间，决定其是否是与预定的反相周期对应的定时，其中，反相周期代表反相信号被重复地产生的周期。如果是输出反相信号的定时，则在步骤S11，反相决定单元41向反相器3输出反相信号。来自反相器3的输出频率的范围从几百Hz到几千Hz。也就是说，反相时间周期的范围从几百μs到几ms。此外，在步骤S12中基于经历的时间，反相决定单元41确定该周期是否是既不属于后反相周期TI1、前反相周期TI2，也不属于反相信号输出周期(在下文中，将简称为“恒定功率周期”)，以在步骤S13中关闭输出增加信号(如果该周期属于恒定功率周期)，如果不是，则在步骤S14中开启输出增加信号。

直到功率断开，在如上所述的步骤S5到S14中的操作继续。此外，诸如故障检测和保护操作的公知的技术，和/或根据周围环境的温度改变DC/DC转换器2的输出功率可以在本实施例中适当地组合。

这里，后反相周期TI1和前反相周期TI2设置得短于反相时间周期(即，在反相器3的图1中所示的一个周期T20的1/4)的一半。也就是说，如果反相时间周期长于400μs，则后反相周期TI1可以例如设置为50μs，而前反相周期TI2可以设置为200μs。

根据上述配置，通过增加在前反相周期TI2的输出功率，在反相期间放电灯La中的温度下降得到抑制。此外，通过增加在后反相周期TI1期间的输出功率，在反相期间放电灯La的电极中温度下降之后的温度恢复得到促进，从而稳定了放电灯La中的放电，并且抑制了闪烁或光熄灭现象和/或电噪声。此外，由于将后反相周期TI1和前反相周期TI2两者都设置得短于反相时间周期的一半，所以与将后反相周期TI1或前反相周期TI2设置得长于反相时间周期的一半的情况相比，放电灯La上的电应力得到限制。因此，放电灯La的寿命将不容易缩短。

这里，在周期T30期间，对反相器3的输出电流(灯电流)，即，DC/DC转换器2的输出电流(在下文中，将简称为“输出电流”)取绝对值是有必要的，其中，在图1中输出增加信号为off时电流不小于额定功率周期中的放电灯La的额定电流(在下文中，将简称为“额定电流”)的50％，以防止在额定功率周期(恒定功率周期)中的周期T30期间放电灯La的电极中的温度下降。在此使用的功率周期表示将额定功率施加到放电灯La的期间的周期，即，在图4所示的示例中，经历的时间是50秒后的周期。这里，后反相周期TI1和前反相周期TI2的输出电流被设置为额定电流的p(p＞1)倍，而在周期T30期间的输出电流被设置为额定电流的s(s＜1)倍，此外，一个后反相周期TI1和一个前反相周期TI2的和是反相器3的一个周期T20的t(t＜0.5)倍，用于将反相器3的一个周期T20中的输出电流的绝对值的平均值设定为放电灯La的额定电流的条件能够定义如下：

px2t+sx(1-2t)＝1，

这里，假定反相信号的宽度是小到可忽略。

可以重写上述等式如下：

s＝(1-px2t)/(1-2t)

也就是说，用于将反相器3的一个周期T20中的输出电流的绝对值的平均值设定为放电灯La的额定电流，并且用于使得在周期TI1和TI2之间的周期T20期间的输出电流不小于额定电流的50％(即，s≥0.5)的条件能够表示如下：

(1-px2t)/(1-2t)＞0.5

可以重写上述等式如下：

t＞0.25/(p-0.5)

换句话说，如果后反相周期TI1的长度和前反相周期TI2的长度相同，则当p＝1.1时，满足上述条件的周期TI1和TI2中的每一个的长度(即，t/2)的上限大约是一个周期T20的20.8％，当p＝1.5时，大约是一个周期T20的12.5％，假定p＝2时，大约是一个周期T20的8.3％。因此，如果后反相周期TI1的长度设置为与前反相周期TI2相等，则在恒定功率周期的期间，在后反相和前反相周期TI1和TI2中的每一个的长度范围从一个周期T20的百分之几到20.8％时，会防止温度下降。

此外，与图1A至1E，或5A中所示的后反相周期TI1和前反相周期中反相器3的方形输出电流波形不同的是，如图5B、5D和6所示，输出电流可以从在从前反相周期TI2开始到前反相周期TI2结束的周期T30期间提供的输出电流线性地增加(即，增量从0线性地增加)。此外，如在图5C、5D和6中所示，输出电流可以以曲线的形状(即，增量按照曲线从最大减小到0)从后反相周期T1的开始到后反相周期的结束减小。当采用上述配置时，与在前反相周期TI2的一开始输出电流(增量)突然改变的情况相比，能够减小电路部件或放电灯La上的电应力。

还可以使得在前反相周期TI2的输出功率大于后反相周期TI1的输出功率，而不是使得在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的输出功率的输出功率相等。通过采用这种配置，在反相期间，放电灯La的电极中的温度下降将得到限制，这又使得能够进一步减少闪烁或照明熄灭现象和/或电噪声。

但是，还可以使得在前反相TI2中的输出功率小于在后反相周期TI1中的输出功率。还可以只提供后反相周期TI1和前反相周期TI2中的一个。

(第二实施例)

本实施例的基本配置与第一实施例的相同，因此，将省略对这些共用部分的说明和解释。

在第一实施例中增量具有固定的特定值，但与第一实施例不同的是在本实施例中增量允许改变。

对于增量的变化，例如，在0秒与4秒之间的所经历的时间期间的增量保持在最小值(在图7中是0.2A，在图9中是0A)，然后在4秒到50秒之间所经历的时间期间，增量可以逐渐地、线性地增加到最大值，例如0.4A。也就是说，在功率增加周期期间，增量变得小于额定功率周期中的增量。例如，在图7所示的示例中，在经历的时间是4秒时，如图8A所示，增量变为0.2A；而在经历的时间是50秒或更长时，如图8B中所示，增量变为0.4A。通过以这种方式改变增量，在功率增加周期中，放电灯La和/或电路部件上的电应力可以得到限制，同时限制了在正常周期中的闪烁或照明熄灭现象和/或电噪声。

或者，目标电流调整单元44可以用于检测来自DC/DC转换器2的输出功率，并且在输出功率与在功率增加周期开始时的最大目标功率值对应时，增量可以设置为如图10和11中所示的最小值(图10中是0.2A，而在图11中是0A)；并且在输出功率与在正常周期中的额定目标功率值对应时，增量可以设置为最大值，例如0.4A。此外，如果输出功率是在额定功率与最大功率之间的特定范围内，则随着输出功率增加，可以将增量设置得比越小。

此外，如图12和13中所示，在电压检测值与在功率增加周期开始(启动)时预计测量的电压检测值例如20V对应时，增量可以设置为最小值(在图12中是0.2A，而在图13中是0A)；并且在电压检测值与预计在正常周期中所测量的放电灯La的额定电压例如85V对应时，可以将增量设置为最大值(例如，0.4A)。在图12的示例中，在电压检测值增加时，增量逐渐地、线性地增加，假如电压检测值落入预定的范围内。在图13所示的示例中，如果电压检测值低于30V，则增量具有最小值，并且如果电压检测值不小于30V，则增量具有最大值。也就是说，由于放电灯La的特性，在电压检测值变低时，预计输出功率会变大。因此，在电压检测值低时，增量设置得小，使得在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的输出功率变得不至于过大。

同样，如图14和15中所示，在电流检测值与预计在功率增加周期一开始(启动)时检测到的电流检测值例如2.6A对应时，增量可以设置为最小值(在图14中是0.2A，而在图15中是0A)；并且在电流检测值与预计在额定功率周期中所检测的电流检测值对应时(即，放电灯La的额定电流，例如，0.4A)，增量可以设置为最大值，例如0.4A。同样，在图14和15中所示的示例中，随着电流检测值的增加，增量逐渐地、线性地减小，假如电流检测值落入预定的范围(在图15的示例中是2.2A到2.6A)。

此外，在以下期间中，分别将增量设置为0：在图9所示的示例中经历的时间是0秒与4秒之间的期间；在图11所示的示例中，输出功率不小于60W的周期期间；在图13所示的示例中，在电压检测值低于30V的周期期间；以及在图15所示的示例中，在电流检测值不小于2.6A的周期期间。也就是说，在上述周期中的每一个中，没有提供后反相周期TI1和前反相周期TI2，并且DC/DC转换器2的输出电流保持恒定。具有这些配置，与增量没有被设置为0的情况相比，放电灯La上的电应力减小。

(第三实施例)

本实施例的基本配置与第一实施例相同，因此，将省略对这些共用的部分的说明和解释。

本实施例与第一实施例的不同之处在于：在第一实施例中，目标电流调整单元44在后反相周期TI1和前反相周期TI2中，向来自目标电流计算单元43的输入目标电流值增加恒定的增量，以增加目标电流值，但是在本实施例中，目标电流调整单元44将来自目标电流计算单元43的输入目标电流值乘以不小于1的倍增因数，以提供在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的所增加的目标电流值。例如，如果倍增因数是2，并且额定功率周期中的目标电流值是2.6A，则后反相周期TI1和前反相周期TI2中的目标电流值将变为5.2A，如图16A中所示。如图16B中所示，如果额定功率周期中的目标电流值是0.4A，则后反相周期TI1和前反相周期TI2中的目标电流值将变为0.8A。

此外，与第二实施例中的增量是变量一样，倍增因数也可以变化。

例如，如图17和19所示，倍增因数可以在经历的时间是0秒与4秒之间的期间，保持在最小值(在图17中是1.1，在图19中是1)，然后在经历的时间是4秒到50秒之间的期间，倍增因数逐渐地、线性地从最小值增加到例如为2的最大值。也就是说，在功率增加周期中倍增因数比在额定功率周期中的倍增因数小。例如，在图17所示的示例中，在经历的时间是4秒时，倍增因数是1.1，如图18A中所示；而在经历的时间是50秒或更长时，倍增因数变为2，如图18B中所示。通过以这种方式改变倍增因数，在功率增加周期中，放电灯La或电流部件的电应力可以得到限制，同时确保限制在额定功率周期中的闪烁或照明熄灭现象和/或电噪声。

或者，目标电流调整单元44可以用于检测来自DC/DC转换器2的输出功率，如图20和21中所示，并且在功率增加周期开始时，输出功率与最大目标功率值对应时，倍增因数可以设置为最小值(在图20中是1.1，在图21中是1)；并且在输出功率与在额定功率周期中假定的额定目标功率值对应时，倍增因数可以设置为最大值，例如2。在图20所示的示例中，在输出功率在预定的范围内时，倍增因数随着输出功率的增加而逐渐地、线性地减小。在图21所示的示例中，如果输出功率低于60W，则倍增因数具有最大值，而如果输出功率不小于60W，则倍增因数具有最小值。

同样，如图22和23所示，在电压检测值与在功率增加周期一开始(启动)时预计检测到的电压检测值(例如20V)对应时，倍增因数可以设置为最小值(在图22中是1.1，在图23中是1)；并且在电压检测值与在正常周期中预计检测到的放电灯La的额定电压(例如85V)对应时，倍增因数可以设置为最大值，例如2。在图22所示的示例中，在电压检测值增加时，倍增因数逐渐地、线性地增加，假设电压检测值落入预定的范围。在图23所示的示例中，如果电压检测值低于30V，则倍增因数具有最小值，而如果电压检测值不低于30V，则倍增因数具有最大值。也就是说，由于放电灯La的特性，随着电压检测值变低，预计输出功率将变高。因此，在电压检测值低时，倍增因数设置得小，使得在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的输出功率变得不至于过大。

同样，如图24和25所示，在电流检测值与在功率增加周期一开始(启动)时预计检测到的电流检测值(例如2.6A)对应时，倍增因数可以设置为最小值(在图24中是1.1，在图25中是1)；并且当电流检测值与在额定功率周期中预计检测到的电流检测值(即，放电灯La的额定电流，例如0.4A)，倍增因数可以设置为最大值，例如2。在图24所示的示例中，随着电流检测值的增加，倍增因数逐渐地、线性地减小，假设电流检测值落入预定的范围内。在图25所示的示例中，如果电流检测值不小于预定值，则倍增因数具有最小值，并且如果电流检测值低于预定值，则倍增因数具有最大值。此外，在以下情况中分别将倍增因数设置为1：在图19所示的示例中在经历的时间是0秒与4秒之间的期间；在图21所示的示例中输出功率是60W或更大的周期期间；在图23所示的示例中电压检测值低于30V的周期期间；以及在图25所示的示例中电流检测值不小于预定的值的周期期间。也就是说，在上述周期的每一个中，没有提供后反相周期TI1和前反相周期TI2，并且来自DC/DC转换器2的输出电流保持恒定。具有这些配置，与倍增因数没有被设置为1的情况相比，放电灯La的电应力将减小。

(第四实施例)

本实施例的基本配置与第一实施例相同，因此，将省略对这些共用的部分的说明和解释。

本实施例与第一实施例的不同之处在于：在第一实施例中，前反相周期TI2的长度是固定的，但是在本实施例中，前反相周期TI2的长度(在下文中，将简称为“上升时间”)是变化的。

针对上升时间的变化，例如，如图26或图28所示，在经历的时间是0秒与4秒之间期间，上升时间保持在最小值(在图26中是50μs，而在图28中是0μs)，然后在经历的时间是4秒到50秒之间期间，上升时间可以逐渐地、线性地从最小值增加到最大值(例如，200μs)。也就是说，在功率增加周期中的上升时间比在额定功率周期中的上升时间短。例如，在图26所示的示例中，在经历的时间是4秒时，上升时间变为50μs，如图27A所示；而在经历的时间时50秒或更长时，上升时间变为200μs，如图27B所示。通过以这种方式改变上升时间，在功率增加周期中放电灯La和/或电路部件上的电应力能够得到限制，同时确保限制了在正常周期中的闪烁或照明熄灭现象和/或电应力。

反相检测单元41可以用于检测来自DC/DC转换器2的输出功率，并且输出功率与在功率增加周期开始时提供的最大目标功率值对应时，上升时间可以设置为最小值，如图29或图30所示(在图29中是50μs，而在图30中是0μs)；并且输出功率与在额定功率周期中提供的额定目标功率值对应时，上升时间可以设置为最大值，例如200μs。在图29所示的示例中，在输出功率在预定的范围内时，上升时间随着输出功率的增加而逐渐地、线性地缩短。在图30所示的示例中，如果输出功率低于60W，则上升时间具有最大值，而如果输出功率不小于60W，则上升时间具有最小值。

如图31和32所示，在电压检测值与功率增加周期一开始(启动)时预计检测到的电压检测值(例如20V)对应时，上升时间可以设置为最小值(在图31中是50μs，而在图32中是0μs)；并且在电压检测值与在正常周期中预计检测到的放电灯La的额定电压(例如85V)对应时，上升时间可以设置为最大值，例如，200μs。在图31和32所示的示例中，在电压检测值增加时，上升时间逐渐地、线性地增加，假如电压检测值落入预定的范围内。也就是说，由于放电灯La的特性，在电压检测值变低时，预计输出功率将变大。因此，在电压检测值低时，上升时间设置得短，使得在前反相周期TI2中的电应力能够得到限制。

同样，如图33和34所示，在电流检测值与功率增加周期一开始(启动)时预计检测到的电流检测值(例如2.6A)对应时，上升时间可以设置为最小值(在图33中是50μs，而在图34中是0μs)；并且在电流检测值与在额定功率周期中预计检测到的电流检测值(即，放电灯La的额定电流，例如，0.4A)对应时，上升时间可以设置为最大值，例如，200μs。在图33所示的示例中，随着电流检测值的增加，上升时间逐渐地、线性地减少，假如电流检测值落入预定的范围。在图34所示的示例中，如果电流检测值不小于2.2A，则上升时间具有最小值，而如果电流检测值低于预定的值，则上升时间具有最大值。

此外，在以下期间中分别将上升时间设置为0μs：在图28所示的示例中，经历的时间是0秒与4秒之间的期间；在图30所示的示例中，在输出功率是60W或更大的周期的期间；在图32所示的示例中，在电压检测值低于预定的值的周期的期间；以及在图34所示的示例中，在电流检测值不小于2.2A的周期的期间。也就是说，在上述周期的每一个中，没有提供前反相周期TI2，并且DC/DC转换器2的输出电流保持恒定，除了前反相周期TI1。具有这些配置，与上升时间没有被设置为0μs的情况相比较，放电灯La上的电应力将减小。

同样，尽管在本实施例中，假定前反相周期TI2的长度是可变的，但是可以假定后反相周期TI1的长度，或后反相周期TI1和前反相周期TI2两者的长度都是可变的，以提供相同的效果。

同样，在本实施例中阐明的在上升时间中的变化可以与第二实施例中提到的增量的变化以及第三实施例中的倍增因数中的变化结合使用。

如果打开放电灯La时，放电灯La的温度有些高，例如如果在关闭放电灯La之后立即再次打开放电灯La，则与放电灯La的温度低的情况相比，能够使得功率增加周期更短。在这种情况下，为了减小电路部件或放电灯La上过度的电应力，使得功率增加周期更短同样是优选的。考虑到以上情况，优选地，为第一至第四实施例提供如图35所示的温度估计单元6，以估计放电灯La的温度。在这种情况下，控制器4可以用于从估计初始值而不是从0秒开始对经历的时间计数，其中，由温度估计单元6所估计的温度越高，所估计的初始值设置得越高。图35中所示的温度估计单元6包括并联电路，其包括电阻RD、电容CT以及电阻RC，所述电阻RD和电容CT的一端接地，电阻RC的一端经由开关SW连接到所述并联电路，而电阻RC的另一端连接到例如5V的恒定电源。开关的操作通过控制器4，例如反相决定单元41来控制，使得在打开放电灯La时，可以接通开关SW(即，关闭)，而在关闭放电灯La时，可以断开开关SW(即，打开)。也就是说，在放电灯La被点亮的同时，温度估计单元6的电容CT通过电阻RC来充电，而在放电灯La被关闭的同时，温度估计单元6的电容CT通过电阻RD来放电。因此，在打开放电灯La之后立即，即，接通开关SW之后立即，电容CT的充电电压输入到控制器4作为温度估计单元6的输出电压。在关闭放电灯La之后再次打开放电灯La时，关闭周期(即，再次打开放电灯La之前放电灯La仍然关闭期间的周期)越短，打开周期(即，放电灯La关闭之前放电灯La仍然打开期间的周期)就越长，温度估计单元6的输出电压就越高。也就是说，可以判断温度估计单元6的输出电压越高，放电灯La的温度就越高。例如在点亮放电灯La时，温度估计单元6的输出电压与经历的时间所估计的初始值之间的关系如图36中所示，控制器4存储且将所估计的初始值设置得比温度估计单元6的输出电压高(即，如果放电灯La的所估计的温度较高)。例如，在如图36所示的情况下，如果在放电灯La被点亮时，来自温度估计单元6的输出电压是1V，则经历的时间计数从30秒开始，这必然缩短功率增加周期30秒。可以采用靠近放电灯La布置的任意已知的温度传感器来代替温度估计单元6。在这种情况下，能够基于由温度传感器所检测的温度来估计放电灯La的实际的温度。

此外，在第一至第四实施例中的各控制器4可以变型为如图37中所示的控制器4’。图37中所示的控制器4’还包括：主电流检测单元46，其用于检测在DC/DC转换器2的变压器T1的主线圈P1中流动的电流(在下文中，将简称为“主电流”)；次级电流检测单元47，其用于检测在DC/DC转换器2的变压器T1的次级线圈S1中流动的电流(在下文中，将简称为“次级电流”)；以及D/A转换电路48，其用于对从控制信号产生单元45输出的t控制信号(PWM信号)执行D/A转换，以产生输出电压值，该值根据控制信号的ON的占空比而改变(即，当需要从DC/DC转换器2产生的电流越高，则从D/A转换电路48获得的输出电压值就越高)。控制器4’还包括：第一比较器CP1，其非反相输入端接地，而次级电流检测单元47连接到反相输入端；第二比较器CP2，其中主电流检测单元46连接到非反相输入端，并且D/A转换电路48连接到反相输入端；以及驱动电路49，其包括触发器电路，其中置位端连接到第一比较器CP1的输出端，而复位端连接到第二比较器CP2的输出端，并且Q端连接到DC/DC转换器2的开关元件Q1。

也就是说，在由次级电流检测单元47检测到的次级电流的值为0时，接通开关元件Q1，而在由主电流检测单元46检测到的主电流的值大于由控制信号产生单元45指引的电流值时，断开开关元件Q1。换句话说，在次级电流变为0时，由于接通了开关元件Q1，所以提高了变压器T1的效率，并且在基于主电流的反馈控制下来控制DC/DC转换器2的输出功率。此外，驱动电路49对开关元件Q1断开期间的时间量进行计数(在下文中，简称为“断开时间”)，因此，在断开时间达到预定的最大断开时间时，即使置位端不是H电平(即，即使次级电流不是0)，驱动电路49也接通开关元件Q1。

另外，驱动电路49具有控制最大断开时间的功能，例如，在放电灯La的温度低的状态下，以避免峰值电流的增加，该增加是在来自DC/DC转换器2的输出电压低并且次级电流的波形具有小梯度的情况下，开关元件Q1的开关频率下降引起的。另外，控制信号产生单元45输出控制信号的高8位的PWM信号和从不同的端输出控制信号的低8位的另一PWM信号，D/A转换电路48依次对两个PWM信号中的每一个执行D/A转换，并且增加两个已转换的信号，以输出16位分辨率的模拟信号。

此外，在第一到第四实施例中的各DC/DC转换器2可以由如图38中所示的常规降压转换器2’(降压斩波电路)来替代。在图38所示的示例中，转换来自AC电源的AC功率到DC功率的AC/DC转换器用作DC电源E，其用于向DC/DC转换器2’提供功率。该AC/DC转换器是滤波电路、整流和平滑电路，以及升压转换器的公知组合；因此，其详细的描述将省略。

或者，反相器3的开关元件还可以具有用作DC/DC转换器2’的开关元件的电路结构。由于它可以由公知的技术来实施，所以将省略该电路结构的详细的描述。

此外，在第一到第四实施例中，在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的输出功率可以通过使得目标电流值更大来增大。但是，这还可以通过增加目标功率值来实现。或者，如果放电灯点亮装置1用于控制电压检测值，以接近通过将目标功率值除以电流检测值获得的目标电压值，在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的输出功率能够通过增大目标电压值来增大。

此外，如果来自DC/DC转换器2的输出功率由如图2所示的示例中的输入控制信号(PWM信号)的ON的占空来改变，也可以通过其频率来改变，DC/DC转换器2可以由控制信号的频率来控制，该控制信号从控制器4输入到DC/DC转换器2。由控制信号的ON的占空所进行的控制可以与由控制信号的频率所进行的控制分开。例如，在图4所示的输出控制可以通过改变控制信号的ON的占空来进行，第三实施例中的倍增因数的控制能够通过改变控制信号的频率来实现，同时如图1所示，在输出增加信号为off的周期T30期间保持控制信号的频率恒定。具体而言，例如，不管经历的时间，设置在功率增加信号为off的周期T30中的控制信号的频率为208kHz，如图39所示，根据经历的时间，在功率增加信号为on的周期中的控制信号的频率可以在300kHz到500kHz之间改变，因此可以改变在后反相周期TI1和前反相周期TI2中的输出功率。例如，在经历的时间是4秒的时刻，从前反相周期TI2的一开始到后反相周期TI1的结束点控制信号的频率f2被设置为300kHz，如图40A所示。同样，在经历的时间是50秒的时刻，该周期中的控制信号的频率f2被设置为500kHz，如图40B所示，而不管经历的时间，在周期T30中的控制信号的频率f1是280kHz。

上述的放电灯点亮装置1和用于车辆头灯的放电灯La可以用在头灯装置中，并且可以安装在如图41所示的车辆CR上。在这种情况下，安装在车辆CR中的电池可以用作DC电源E。

虽然已经参照实施例对本发明进行了示出和描述，但是应理解的是，在不偏离由所附权利要求所限定的本发明的范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种修改和变型。

Claims (16)

1、一种放电灯点亮装置，包括：

DC电源，其用于输出DC输出功率；

反相器，其用于以预定的反相时间间隔使从所述DC电源输出的所述DC功率反相，以便向放电灯提供方波AC功率；以及

控制器，其用于控制所述DC电源的输出功率，

其中，所述控制器执行同步操作，所述同步操作用于在反相器每次快反相操作之前和/或刚反相操作之后立即存在的输出暂时增加周期中暂时增加所述DC电源的所述输出功率，

其中，所述控制器控制所述DC电源，使得在功率增加周期中除了所述输出暂时增加周期之外的周期期间输出的DC功率比在额定功率周期中除了所述输出暂时增加周期之外的周期期间输出的DC输出功率大，所述额定功率周期是在此期间向所述放电灯提供额定功率的周期，而所述功率增加周期是从启动所述放电灯到开始所述额定功率周期的周期，并且

其中，所述控制器控制所述DC电源，使得在所述输出增加周期的至少一部分中，所述输出暂时增加周期的输出功率的增量和所述输出暂时增加周期的长度中的至少一个比所述额定功率周期中的小。

2、根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器检测来自所述DC电源的输出电压和输出电流，并且通过所检测的输出电压来控制预定的目标功率值以获得目标电流值，并且控制所述DC电源，使得所检测的输出电流与除了所述输出暂时增加周期期间之外的所述周期期间的所述目标电流值一致，而所检测的输出电流与所述目标电流值和所述输出暂时增加周期期间的预定的增量的总和一致，在所述输出增加周期的至少一部分中的增量小于所述额定功率周期的增量。

3、根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器检测来自所述DC电源的输出电压和输出电流，并且通过所述所检测的输出电压来控制预定的目标功率值以获得目标电流值，并且控制所述DC电源，使得所检测的输出电流与除了所述输出暂时增加周期之外的所述周期期间的所述目标电流值一致，而在所述输出暂时增加周期期间所检测的输出电流与所述目标电流值和不小于1的预定的倍增因数的乘积一致，所述输出增加周期的至少一部分中的倍增因数小于所述额定功率周期中的倍增因数。

4、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器使得在所述输出增加周期的至少一部分中所述输出暂时增加周期的长度短于所述额定功率周期的长度。

5、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，在所述输出增加周期的至少一部分中，所述控制器使得来自所述DC电源的输出功率恒定，而不执行同步操作。

6、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，在所述输出增加周期中，所述控制器在除了所述输出暂时增加周期之外的所述周期期间逐渐减小来自所述DC电源的所述输出功率到所述额定功率，并且在所述输出暂时增加周期期间逐渐增加所述DC电源的输出功率的所述增量。

7、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器检测来自所述DC电源的输出电压，并且所检测的输出电压越低，在所述输出暂时增加周期期间来自所述DC电源的所述输出功率的增量设置得越小。

8、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，所述控制器检测来自所述DC电源的输出电流，并且在所述输出暂时增加周期期间，所检测的输出电流越高，来自所述DC电源的所述输出功率的增量设置得越小。

9、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，在所述放电灯启动时的预定的周期期间，所述控制器逐渐增加在所述输出暂时增加周期期间来自所述DC电源的所述输出功率的增量。

10、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，所述装置还包括温度估计单元，其用于估计所述放电灯的温度并且根据所估计的温度来产生输出，并且

其中，在通过所述温度估计单元估计的估计温度在所述功率增加周期一开始越高，所述控制器使得所述输出增加周期越短。

11、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，在所述反相器结束所述DC功率的极性反相之后紧接的后反相周期中，来自所述DC电源的所述输出功率立即进一步从所述额定功率周期的输出功率增加，在所述额定功率周期中，从所述后反相周期结束到前反相周期开始的周期期间，来自所述DC功率的所述输出功率保持恒定，并且

其中，所述后反相周期和所述前反相周期两者都设置成短于所述反相时间周期的一半。

12、根据权利要求11所述的放电灯点亮装置，其中，所述DC电源的所述输出电压从所述额定功率周期的结束到所述前反相周期或后反相周期的结束线性地增加。

13、根据权利要求11所述的放电灯点亮装置，其中，来自所述DC电源的所述输出电压从所述后反相周期的开始到所述额定功率周期的开始连续地或非线性地减小。

14、根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置，其中，对于每个额定功率周期来说，在所述额定功率周期之后紧邻的所述前反相周期中来自所述DC电源的所述输出功率的峰值不小于所述额定功率周期之前紧邻的所述后反相周期中来自所述DC电源的所述输出功率的峰值。

15、一种头灯装置，包括一种根据权利要求1至3中任意一项所述的放电灯点亮装置和由所述放电灯点亮装置所点亮的放电灯。

16、一种车辆，包括根据权利要求15所述的头灯装置。

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