一種投影儀光源驅(qū)動(dòng)裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種投影儀光源驅(qū)動(dòng)裝置，投影儀光源采用可更換燈芯投影燈結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極，高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極為彈頭狀電極構(gòu)型，投影儀光源燈芯泡殼內(nèi)注入汞和氬氣體，該投影儀光源燈芯泡殼內(nèi)還注入有溴化汞、氧和85Kr氣體，可以使短弧超高壓汞燈在2KV時(shí)就能擊穿形成穩(wěn)定電弧放電。本實(shí)用新型提供的與投影儀光源相配的啟動(dòng)裝置，由電源輸入部分、恒功率電路、全橋驅(qū)動(dòng)電路、全橋倒相電路、點(diǎn)火電路、電流檢測(cè)電路、電壓檢測(cè)電路、單片機(jī)、恒功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路、恒功率電路控制、通訊接口組成。本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)更低的啟動(dòng)電壓及更短的啟動(dòng)時(shí)間，提高投影燈源的穩(wěn)定性及壽命。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種投影儀光源驅(qū)動(dòng)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種投影儀光源，尤其設(shè)計(jì)一種超低啟動(dòng)電壓的投影儀光源及其驅(qū)動(dòng)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]投影儀現(xiàn)在所用主流燈源產(chǎn)品為短弧超高壓汞燈，其基本原理是在密封的石英玻璃管放電泡殼內(nèi)充入汞及鹵素，在泡殼內(nèi)同時(shí)設(shè)置兩個(gè)極尖相對(duì)的電極。在兩個(gè)電極接上啟動(dòng)高壓電壓時(shí)，兩電極之間產(chǎn)生高電位差的同時(shí)產(chǎn)生高熱，將汞汽化成高壓汞蒸汽，高壓汞蒸汽在高電壓差作用下，受激發(fā)而放電，完成燈的啟動(dòng)并進(jìn)入工作狀態(tài)。但這種燈泡殼體積很小，自然電離獲得初始電子的數(shù)量極其有限，故燈的擊穿電壓極高，通常達(dá)到20KV。燈的控制電路要產(chǎn)生如此高的啟動(dòng)電壓，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制作困難、成本高，而且壽命也短。因此有必要設(shè)計(jì)一種超低啟動(dòng)電壓的投影儀光源。
[0003]并且投影燈作為一種耗材，需要經(jīng)常更換?，F(xiàn)在市場(chǎng)上主要有菲利浦、0SRAM、USHIO等少數(shù)幾個(gè)廠家的產(chǎn)品，根據(jù)不同的應(yīng)用與特點(diǎn)使用了各式各樣的燈及驅(qū)動(dòng)器，大家都根據(jù)自己燈的特點(diǎn)使用了各種各樣不同的點(diǎn)燈器。在這種狀況下，各種各樣的燈造成維修市場(chǎng)替換困難，只能使用各廠原裝燈，不但成本較高，而且貨源困難。而且當(dāng)出現(xiàn)需更換的時(shí)候，我們往往將燈全部換掉，這樣就會(huì)造成了本不需要更換的燈架與反光杯材料，造成了很大的浪費(fèi)。
[0004]為了解決啟動(dòng)電壓低的問(wèn)題，專(zhuān)利CN 201623003U描述了一種啟動(dòng)電壓低的超高壓汞燈。該文詳細(xì)介紹了一種可以降低啟動(dòng)電壓的燈芯產(chǎn)品，如圖1所示。此項(xiàng)實(shí)用新型包含一個(gè)充有汞及鹵素元素的石英玻璃放電泡殼6、放電泡殼兩端的燈腳(12、18)、放電泡殼內(nèi)置的兩個(gè)極尖相對(duì)的電極(16、17)，兩個(gè)電極均通過(guò)鑰帶(13、14、15)分別從各自的引腳引出。兩個(gè)電極中的一個(gè)電極的鑰帶被隔斷成(14、15)兩部分，在燈腳內(nèi)的鑰帶隔斷的兩個(gè)部分之間形成一個(gè)密封的小泡殼8，并在該小泡殼內(nèi)充入氬氣，另一個(gè)電極的引出端連接一根鎢絲7，該鎢絲跨過(guò)放電泡殼，纏繞在帶小泡殼的燈腳上。在啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電壓通過(guò)纏繞在有小泡殼的鎢絲與與另一電極間形成高電位差，由于氬的電離電位在5KV左右，小泡殼里的IS氣被擊穿后產(chǎn)生較強(qiáng)的光線，近距離的照射在放電泡殼內(nèi)的萊上，形成光激發(fā)，產(chǎn)生光電離，造成放電管內(nèi)的汞擊穿電壓大大降低，并且放電泡殼外的鎢絲與放電泡殼內(nèi)的另一電極還形成一個(gè)附加電場(chǎng)，也使放電管泡殼內(nèi)的汞更容易擊穿放電，從而放電泡殼內(nèi)的汞能在5KV的電壓下迅速啟動(dòng)，隨后進(jìn)入正常的發(fā)光狀態(tài)。這種超高壓汞燈啟動(dòng)電壓仍然需要5KV，還具有很大的改善余地。
[0005]為了解決更換造成的浪費(fèi)問(wèn)題，專(zhuān)利CN 101676795A描述了一種可更換燈芯投影燈，如圖2所示，這種結(jié)構(gòu)的投影燈可以打開(kāi)反光杯，在投影機(jī)內(nèi)進(jìn)行燈芯更換，其組成包括兩個(gè)反光杯，其中一個(gè)反光杯10是一個(gè)球面或近似壞面的反光杯，二次反光杯9是一個(gè)橢圓球反光杯，一次反光杯10前端有一開(kāi)口，還包括一個(gè)燈芯11，燈芯可拆卸地安裝在燈芯支架上，使得燈芯位于一次反光杯和二次反光杯之間，且燈芯相對(duì)于反光杯的光學(xué)軸線對(duì)稱(chēng)安裝。光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)就保證了電極間距對(duì)光路系統(tǒng)的采集效率影響較低，燈芯位置允許偏移的距離可能達(dá)到傳統(tǒng)光源的兩倍以上。所以使得可拆卸燈芯的方案得以方便實(shí)現(xiàn)，因?yàn)?，即使更換后燈芯的空間位置發(fā)生輕微變化也不會(huì)影響光源的輸出。
[0006]為提高投影儀光源的啟動(dòng)性能并減少電極冷濺射損耗，專(zhuān)利CN 101826438 A描述一種高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極，一是采用純鎢材料作為電極芯桿，采用鎢合金作為絲圈。在短弧超高壓汞燈放電時(shí)電極尖的溫度在2700-3000K，在這種溫度范圍下，熔點(diǎn)最高的純鎢材料也有10-8 —10-6 (g.cm2/s)數(shù)量級(jí)的蒸發(fā)速率，如果采取其它材料，蒸發(fā)速率將更高，對(duì)電極的損耗將更大，同時(shí)與其它材料相比，純鎢材料的抗濺射性更高，對(duì)減少啟動(dòng)時(shí)輝光放電產(chǎn)生的冷濺射及工作狀態(tài)下高能粒子的碰撞產(chǎn)生的熱濺射對(duì)電極的損耗，提高電極的壽命。二是采用釷鎢絲作為絲圈。原因之一是因?yàn)榧冩u桿芯具有較高的逸出功，會(huì)造啟動(dòng)電壓過(guò)高，電路設(shè)計(jì)難度較大；原因之二是絲圈處較電極尖而言溫度一般不超過(guò)2000K，所以對(duì)抗濺射性的要求會(huì)有所降低，鎢合金雖較純鎢材料而言存在熔點(diǎn)較低，抗濺射性相對(duì)較差的特點(diǎn)，但相對(duì)于其它材料而言也屬于可用的高熔點(diǎn)和高抗濺射性材料。最重要的是鎢合金在逸出功、熱導(dǎo)率、功耗、抗結(jié)晶和機(jī)械加工方面作為電極材料比純鎢具有更好的性能。在工作階段，電極絲圈的最高溫度低于2000K，對(duì)于大多數(shù)的鎢合金而言并不會(huì)產(chǎn)生明顯的熱耗蝕，同時(shí)由于放電并不發(fā)生于絲圈之間，因此絲圈并不存在熱濺射損耗。而由于鎢合金高熱導(dǎo)率的特點(diǎn)，絲圈溫度上升快，使燈的啟動(dòng)時(shí)電極預(yù)熱時(shí)間縮短，同時(shí)鎢合金材料的低逸出功特性使絲圈在電有電位差的作用下向芯桿饋送電子，彌補(bǔ)純鎢材料芯桿本身電子發(fā)射率不足，在芯桿放電尖端產(chǎn)生高密度熱電子發(fā)射，并迅速形成電子雪崩，使輝光放電在較短時(shí)間內(nèi)過(guò)渡到弧光放電。因此能有效提高燈的啟動(dòng)性能并減少電極冷濺射損耗。
[0007]為了提高電極的穩(wěn)定性，專(zhuān)利201877402A描述了一種實(shí)用穩(wěn)定的彈頭狀電極構(gòu)型，如圖3所示，包括純鎢的桿芯3，纏繞在鎢桿的端的鎢絲內(nèi)層1、鎢絲內(nèi)層為單向螺纏繞；纏繞在鎢絲外內(nèi)層外側(cè)的鎢絲外層2，鎢絲外層的纏繞方向和鎢絲內(nèi)層相反，設(shè)置在鎢桿上且和鎢絲同一端的子彈型狀的電極頭4，如圖4所示。具有金相組織密實(shí)的子彈頭形狀的電極頭和高比表面積的鎢絲圈散熱體，通過(guò)整體比例的匹配，恰當(dāng)協(xié)調(diào)了短弧超高壓汞燈的電極熱負(fù)荷承載性和熱遲滯問(wèn)題的尖銳矛盾。在這種電極構(gòu)型坯體制成后，可采用電火花或激光加工工藝進(jìn)行電極頭端部熔制成型，加工后的電極頭具有形似“子彈頭”的端部外形，熔制后密實(shí)的純鎢金相結(jié)構(gòu)和與端部緊密連接的絲圈，且絲圈的尾端圓整，無(wú)殘留絲頭。
[0008]投影機(jī)光源一直以來(lái)都由各大主流廠家控制，國(guó)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了燈芯的國(guó)產(chǎn)化及以此燈芯形成的投影燈的國(guó)產(chǎn)化，但沒(méi)有配套的驅(qū)動(dòng)器技術(shù)。所以無(wú)法完成對(duì)投影機(jī)整機(jī)生產(chǎn)廠家的配套供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)投影機(jī)核心光源系統(tǒng)的完全國(guó)產(chǎn)化。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實(shí)用新型提供一種超低啟動(dòng)電壓的投影儀光源及其驅(qū)動(dòng)裝置，以實(shí)現(xiàn)更低的啟動(dòng)電壓及更短的啟動(dòng)時(shí)間，提高投影燈源的穩(wěn)定性及壽命O
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:[0011]一種投影儀光源，采用可更換燈芯投影燈結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極，所述高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極為彈頭狀電極構(gòu)型，投影儀光源燈芯泡殼內(nèi)注入汞和氬氣體，其特征在于該投影儀光源燈芯泡殼內(nèi)還注入有鹵化物(比如溴化汞、滇化鉀、碘化鉀等)、氧氣體和氪85 (以下簡(jiǎn)稱(chēng)85Kr)氣體。
[0012]本實(shí)用新型的投影儀光源采用【背景技術(shù)】中可更換燈芯投影燈結(jié)構(gòu)，并采用【背景技術(shù)】中高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極和彈頭狀電極構(gòu)型。另外本實(shí)用新型泡殼中加入了鹵化物形成鹵鎢循環(huán)。同時(shí)還加入壓力約為IO4Pa包含氬氣體和氧氣體的混合氣體，氧氣體占混合氣體總體積的0.1%-0.5%，促進(jìn)鹵化物如溴化汞的還原作用。在投影儀光源工作時(shí)放電電極溫度達(dá)到約3000K，在這個(gè)溫度下，溴化汞化分解，電極處于熔融狀態(tài)，大量鎢分子蒸發(fā)，在泡殼處遇到較低的溫度約1000K，鎢分子與溴分子形成溴化汞，并向高溫處移動(dòng)，移動(dòng)到電極放電處遇3000K溫度則再次分解，鎢分子重回電極尖，溴分子重回泡殼處，為下次鹵鎢循環(huán)做準(zhǔn)備。
[0013]更進(jìn)一步的，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，每只投影儀光源中85Kr氣體的含量為100?3000貝克。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在50W - 400W弧光管中填充100?3000貝克的85Kr足以明顯改善燈的啟動(dòng)性能，若加入85Kr太多會(huì)造成資源浪費(fèi)，成本增加，不利環(huán)保及出口。但具體加入85Kr的量可以根據(jù)投影燈功率的需求做相應(yīng)的變化；另外經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，投影燈利用氬氣可以降低啟動(dòng)電壓到約5KV，再加入100?3000貝克的85Kr后可以使短弧超高壓汞燈在2KV時(shí)就能擊穿形成穩(wěn)定電弧放電。
[0014]更進(jìn)一步的，投影儀光源燈芯泡殼內(nèi)還注入有濃度>0.15mg/mm3的萊和IO3?IO5Pa混合氣體，優(yōu)選加入IO4Pa混合氣體，其中混合氣體包括氬氣體、氧氣體，所述氧氣體占混合氣體總體積的0.1%-0.5%。
[0015]本實(shí)用新型還提出一種投影儀光源的驅(qū)動(dòng)裝置，包括:
[0016]電源輸入部分，用于接受外部直流電源，為恒功率電路提供穩(wěn)定輸入電壓；
[0017]恒功率電路，用于將電源輸入部分提供的輸入電壓調(diào)整至投影儀光源所需工作電壓；
[0018]電壓檢測(cè)電路，用于檢測(cè)投影儀光源工作電壓，并生成電壓檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)；
[0019]電流檢測(cè)電路，用于檢測(cè)投影儀光源工作電流，并生成電流檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)；
[0020]恒功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路，用于在單片機(jī)控制下驅(qū)動(dòng)恒功率電路變壓；
[0021]全橋驅(qū)動(dòng)電路，用于在單片機(jī)控制下驅(qū)動(dòng)全橋倒相電路逆變；
[0022]全橋倒相電路，用于將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，并提供給點(diǎn)火電路；
[0023]點(diǎn)火電路，用于啟動(dòng)投影儀光源；
[0024]通訊接口，用于實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外接設(shè)備的連接；
[0025]單片機(jī)，用于根據(jù)接收到的電壓檢測(cè)信號(hào)和電流檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)恒功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路、全橋驅(qū)動(dòng)電路；還用于生成投影儀光源狀態(tài)信號(hào)發(fā)送給通訊接口。
[0026]更進(jìn)一步的，還包括溫度檢測(cè)電路，用于在單片機(jī)的控制下對(duì)投影儀光源進(jìn)行溫度檢測(cè)，并將溫度檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)。為了點(diǎn)燈器有一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境，或者在故障過(guò)載的情況下，相應(yīng)MOS管會(huì)造成快速升溫的問(wèn)題，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)，需要對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)控，這里采用以NTC IOK的電阻來(lái)對(duì)PCB板(MOS管散熱區(qū))溫度進(jìn)行檢測(cè)，在超過(guò)80度的時(shí)候，單片機(jī)控制芯片實(shí)現(xiàn)保護(hù)機(jī)制，切斷恒功率電路的輸出，同時(shí)切斷全橋的上下橋臂以
確保安全。
[0027]本實(shí)用新型還提出一種驅(qū)動(dòng)裝置的投影儀光源啟動(dòng)方法，包含如下步驟:
[0028](I)產(chǎn)生點(diǎn)燈脈沖將投影儀光源有效擊穿，并使投影儀光源進(jìn)入輝光放電狀態(tài)；
[0029](2)當(dāng)檢測(cè)到投影儀光源進(jìn)入輝光放電狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)投影儀光源產(chǎn)生1.5-2.0倍最大工作電流的維持電流，并保持維持電流5秒到25秒；
[0030](3)將步驟(2)所述維持電流降低至1.0-1.5倍最大工作電流，然后對(duì)投影儀光源進(jìn)行電壓檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到投影儀光源進(jìn)入穩(wěn)定工作電壓時(shí)，將降低后的維持電流進(jìn)一步降低到投影儀光源正常工作電流，投影儀光源進(jìn)入弧光放電狀態(tài)；
[0031](5)保持投影儀光源電壓檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到投影儀光源進(jìn)入老化工作電壓時(shí)，切斷恒功率電路輸出。
[0032]更進(jìn)一步的，設(shè)點(diǎn)燈失敗次數(shù)N=0，若所述步驟(I)、步驟(2)、步驟(3)或步驟(4)執(zhí)行失敗使投影儀光源未進(jìn)入弧光放電狀態(tài)，點(diǎn)燈失敗次數(shù)N=N+1，并返回步驟(I)重復(fù)執(zhí)行步驟(I)到步驟(4)，若N>4，驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，需重新開(kāi)機(jī)才能啟動(dòng)投影儀光源。以保證安全、可靠點(diǎn)燈。
[0033]有益效果:(I)本實(shí)用新型通過(guò)投影儀光源泡殼內(nèi)加入惰性氣體氬和85Kr氣體，使投影儀光源實(shí)現(xiàn)低到2KV的啟動(dòng)電壓，而市場(chǎng)上相同產(chǎn)品都在5KV左右的啟動(dòng)電壓；(2)本實(shí)用新型采用【背景技術(shù)】中的可更換燈芯投影燈結(jié)構(gòu)，以及高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極和彈頭狀電極構(gòu)型，以有效提高燈的啟動(dòng)性能，并兼容市場(chǎng)上各種不同品牌，不同型號(hào)投影燈產(chǎn)品；(3)本實(shí)用新型與投影儀光源配套的驅(qū)動(dòng)電子裝置，優(yōu)化點(diǎn)燈器的點(diǎn)燈電路，進(jìn)一步降低啟動(dòng)電壓，改善啟動(dòng)能量分布狀況；并實(shí)現(xiàn)對(duì)投影機(jī)整機(jī)生產(chǎn)廠家的配套供應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)投影機(jī)核心光源系統(tǒng)的完全國(guó)產(chǎn)化。(4)本實(shí)用新型還提出投影儀光源的啟動(dòng)方法，以確保點(diǎn)燈啟動(dòng)時(shí)，能可靠產(chǎn)生輝光放電，能可靠地從輝光放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到弧光放電狀態(tài)，能長(zhǎng)久的保證燈的可靠穩(wěn)定運(yùn)行。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1為一種啟動(dòng)電壓低的超高壓汞燈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖2為一種可更換燈芯投影燈結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036]圖3為一種實(shí)用穩(wěn)定的彈頭狀電極構(gòu)型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖4為一種實(shí)用穩(wěn)定的彈頭狀電極構(gòu)型彈頭狀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038]圖5為本實(shí)用新型提供的驅(qū)動(dòng)裝置原理圖。
[0039]圖6為正常驅(qū)動(dòng)狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)裝置電壓電流及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0040]圖7為穩(wěn)定狀態(tài)下驅(qū)動(dòng)裝置電壓電流及開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)信號(hào)。
[0041]圖8為本實(shí)用新型提供的投影燈啟動(dòng)方法啟動(dòng)階段的功率特性曲線。
[0042]圖9為本實(shí)用新型提供的投影燈啟動(dòng)方法啟動(dòng)階段的電壓特性曲線。
[0043]圖10為本實(shí)用新型提供的投影燈啟動(dòng)方法啟動(dòng)階段的電流特性曲線。
[0044]圖11為本實(shí)用新型多次脈沖點(diǎn)火波形圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0045]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0046]本實(shí)用新型提供的一種投影儀光源，采用可更換燈芯投影燈結(jié)構(gòu)和高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極，所述高強(qiáng)度氣體放電燈用高性能電極為彈頭狀電極構(gòu)型，投影儀光源燈芯泡殼內(nèi)注入濃度>0.15mg/mm3的萊和IO4Pa包含気氣體和氧氣體的混合氣體,氧氣體占兩者總體積的0.1%-0.5%。
[0047]工作中的鹵鎢循環(huán)提高燈的使用壽命及點(diǎn)光源的穩(wěn)定性。在本實(shí)用新型的技術(shù)中，加入了溴化汞形成鹵鎢循環(huán)，同時(shí)主動(dòng)加入一定量的氧氣，促進(jìn)鹵化物如溴化汞的還原作用。在燈工作時(shí)放電電極溫度達(dá)到約3000K，在這個(gè)溫度下，溴化汞化分解，電極處于熔融狀態(tài)，大量鎢分子蒸發(fā)，在泡殼處遇到較低的溫度約1000K，鎢分子與溴分子形成溴化汞，并向高溫處移動(dòng)，移動(dòng)到電極放電處遇3000K溫度則再次分解，鎢分子重回電極尖，溴分子重回泡殼處，為下次鹵鎢循環(huán)做準(zhǔn)備。 [0048]在本實(shí)用新型中還需加入活化劑，進(jìn)一步增加常態(tài)下自由電子的數(shù)量，降低放電燈啟動(dòng)過(guò)程時(shí)間及啟動(dòng)電壓值。在本實(shí)用新型中，充入85Kr作為啟動(dòng)劑，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)每支燈中有100~3000貝克的85Kr就可以使燈很容易點(diǎn)燃。太多造成資源浪費(fèi)，成本增加，不利環(huán)保及出口。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在50W - 400W弧光管中填充100~3000貝克的85Kr足以明顯改善燈的啟動(dòng)性能。經(jīng)過(guò)實(shí)際驗(yàn)證，在加入100~3000貝克的85Kr后可以使短弧超高壓汞燈在2KV時(shí)就能擊穿形成穩(wěn)定電弧放電。
[0049]下表列出不同比活度的一些數(shù)據(jù)，供廠家使用:
[0050]
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[0051]如圖5所示，本實(shí)用新型還提出一種與投影儀光源配套的驅(qū)動(dòng)電子裝置，優(yōu)化點(diǎn)燈器的點(diǎn)燈電路，進(jìn)一步降低啟動(dòng)電壓，改善啟動(dòng)能量分布狀況。本驅(qū)動(dòng)裝置由電源輸入部分19、恒功率電路20、全橋驅(qū)動(dòng)電路21、全橋倒相電路22、點(diǎn)火電路23、電流檢測(cè)電路24、電流檢測(cè)電路25、單片機(jī)26、恒功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路27、恒功率電路控制28、通迅接口 29組成。其中單片機(jī)26包括電流模塊30、電壓模塊31、驅(qū)動(dòng)控制32和保護(hù)電路33。
[0052]電源輸入部分19從電源輸入部分CNl接入直流電源，通過(guò)電感器與電容器組成的濾波器，濾除噪聲，為后級(jí)的恒功率電路20提供穩(wěn)定的輸入電壓。此處輸入電壓值選用320-400VDC，其后級(jí)連接恒功率電路20形式的降壓電路，這里因?yàn)檩斎腚妷狠^高選擇為降壓電路，當(dāng)然如果供電采用蓄電池供電的話(huà)，我們也可以用升壓電路作為恒功率電路20。
[0053]恒功率電路20由功率調(diào)整開(kāi)關(guān)Q1、續(xù)流二極管D1、儲(chǔ)能電感L1、濾波電容Cl組成。恒功率電路的目的是希望將輸入的直流電壓降低到超高壓短距弧光放電燈正常工作需要保持的電壓值，這里推薦用于85Vrms。輸出電壓值一般保持在工作電壓的1.2倍，約lOOVpeak。對(duì)于恒功率電路，本實(shí)例選擇續(xù)流二極管為快速肖特基快速二極管BYV29X，儲(chǔ)能電感為PC40磁芯材料，EF35磁芯，電感量不少于200uH。
[0054]在燈未被有效擊穿而穩(wěn)定點(diǎn)亮工作的時(shí)候，通過(guò)電流檢測(cè)電路25檢測(cè)投影燈電壓進(jìn)行判斷，如果沒(méi)有點(diǎn)亮，此時(shí)將通過(guò)單片機(jī)，控制Ql工作于一個(gè)較低的頻率，使Cl端的電壓維持在約380VDC左右，H橋電路通過(guò)點(diǎn)火電路完成點(diǎn)亮燈的過(guò)程。在實(shí)際應(yīng)用中也可以通過(guò)電流檢測(cè)電路24來(lái)判斷燈是否正常工作。
[0055]在燈穩(wěn)定點(diǎn)亮的狀態(tài)下，通過(guò)電壓檢測(cè)能得知。此時(shí)會(huì)通過(guò)單片機(jī)26輸出控制L6562D PWM集成電源控制芯片，輸出不同占空比的PWM波形，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路9驅(qū)動(dòng)調(diào)整管Ql，確保Cl端電壓為相應(yīng)于燈的正常工作電壓的值的約1.2倍，大概在100左右。
[0056]本實(shí)用新型中的點(diǎn)火電路23由點(diǎn)火變壓器Tl、高壓觸發(fā)管D2，充電電容C2，放電電阻R4，次級(jí)平滑電容C2，點(diǎn)火控制電路繼電器RAL1，開(kāi)關(guān)Q6共同組成。在沒(méi)有點(diǎn)燈的時(shí)候，我們會(huì)控制恒功率電路提供高于燈工作電壓的電壓，一般為380V左右，啟動(dòng)瞬間充電電容C2電壓為零，利用電容端電壓不能突變的特性，高壓觸發(fā)管D2會(huì)擊穿，在點(diǎn)火變壓器Tl的初級(jí)產(chǎn)生一個(gè)突變的脈沖，利用變壓器Tl的次級(jí)與初級(jí)10:1的變比，在次級(jí)會(huì)生成約4KV的高電壓，形成對(duì)超高壓短距弧光放電燈的有效擊穿，產(chǎn)生輝光放電。如果點(diǎn)火失敗，在換向的過(guò)程中，電容C2中的電量會(huì)通過(guò)放電電阻R4消耗掉，反向后產(chǎn)生另一個(gè)點(diǎn)火脈沖。當(dāng)點(diǎn)火成功后，燈電壓會(huì)降到一個(gè)較低的值，一般會(huì)在約100伏的峰峰值，這樣就不足擊穿高壓觸發(fā)管D2，確保在燈有效擊穿后不會(huì)出現(xiàn)不必要的點(diǎn)火脈沖，一是節(jié)約能源，另一方面也能確保燈的穩(wěn)定工作，減少電極濺射，造成電極損耗，減少燈的使用壽命。在實(shí)際就用中，我們?yōu)榱私档蛦未螁?dòng)脈沖能量過(guò)大造成冷濺射，我們可以降低啟動(dòng)變壓器原副邊的匝比，降低啟動(dòng)電壓峰值，減少一次脈沖寬度，而使用將一個(gè)峰值多改為多峰值低能量啟動(dòng)，來(lái)與ULI燈的配套，其工作波形如圖11所示。
[0057]本實(shí)例中全橋驅(qū)動(dòng)電路21、全橋倒相電路22采用的是H全橋電路，Q2與Q5 —對(duì)，Q4與Q3—對(duì)，單片機(jī)控制芯片通過(guò)H橋驅(qū)動(dòng)電路34 (本實(shí)例采用芯片IRS2453)產(chǎn)生PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)H橋?qū)ㄍ瓿蓮闹绷鞯浇涣鞯霓D(zhuǎn)變，芯片IRS2453具有內(nèi)部自舉電路，可以很方便的在單電源下完成H橋上下臂的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)，芯片IRS2453可以通過(guò)簡(jiǎn)單的外接電容，生成與MOS管導(dǎo)通截止時(shí)間相符的死區(qū)時(shí)間，確保H橋上下臂不能同時(shí)導(dǎo)通，確保倒相器安全可靠的工作。圖6為一種在電流后部脈沖后部加脈沖，以變功率的方式來(lái)提高換向時(shí)電極熱平衡的方式從而降低燈工作頻率交提高燈壽命的換換向控制設(shè)計(jì)實(shí)例，其頻率一般在50-100HZ，圖7是采用非常標(biāo)準(zhǔn)的方波輸出進(jìn)行控制(配置合適的死區(qū)時(shí)間，提高電路安全性)ULI燈工作狀態(tài)的一種設(shè)計(jì)實(shí)例，因沒(méi)有增加換向預(yù)熱脈沖，所以我們將工作頻率一般設(shè)計(jì)為300-500HZ。這兩種方式我們都設(shè)計(jì)成了 150-200W的驅(qū)動(dòng)裝置并付諸于實(shí)際應(yīng)用，經(jīng)驗(yàn)證，都能很好的實(shí)現(xiàn)ULI燈的超低啟動(dòng)電壓(約1.8KV)，較低的啟動(dòng)維持時(shí)間，長(zhǎng)期很定維持電弧，提高ULI壽命的設(shè)計(jì)目的。實(shí)現(xiàn)了燈配驅(qū)動(dòng)器的完全國(guó)產(chǎn)化，也為投影儀廠家提供全國(guó)產(chǎn)化的燈源供應(yīng)提供了可能。
[0058]通迅接口電路29為了實(shí)現(xiàn)區(qū)別化及簡(jiǎn)單化的接口模式，對(duì)接口使用了簡(jiǎn)單的電平模式進(jìn)行通訊，完成啟、?？刂?，工作狀態(tài)指示、及省電模式控制等。根據(jù)投影儀研發(fā)需求，可擴(kuò)充模擬串口通迅方式。如果需要還可提供相應(yīng)的無(wú)線組網(wǎng)的智能控制。[0059]本實(shí)用新型還提出一種與驅(qū)動(dòng)裝置配套的投影儀光源啟動(dòng)方法，在單片機(jī)26中，為確保點(diǎn)燈啟動(dòng)時(shí)，能可靠產(chǎn)生輝光放電，能可靠地從輝光放電狀態(tài)轉(zhuǎn)換到弧光放電狀態(tài)，能長(zhǎng)久的保證燈的可靠穩(wěn)定運(yùn)行，本實(shí)用新型針對(duì)這點(diǎn)在控制算法上進(jìn)行了優(yōu)化，采取了最符合超高壓短距弧光放電燈物理特性的啟動(dòng)時(shí)序，圖8是啟動(dòng)階段的功率特性曲線，附圖9是啟動(dòng)階段的電壓特性曲線，附圖10是啟動(dòng)階段的電流特性曲線。利用點(diǎn)火電路我們能很容易獲得使超高壓短距弧光放電燈有效擊穿進(jìn)入輝光放電的狀態(tài)，此時(shí)因?yàn)闊舻耐蝗粨舸╇妷航档停覀兝糜布姆椒ù_保電路及時(shí)響應(yīng)，同時(shí)我們維持較大的維持電流，確保不會(huì)造成電子流的中斷而形成熄火，當(dāng)燈電流穩(wěn)定維持預(yù)熱到一定時(shí)間，我們會(huì)以一個(gè)降到一個(gè)較低的電流，減少電極過(guò)熱產(chǎn)生的損耗，此時(shí)燈電壓進(jìn)入一個(gè)緩慢的上升階段，當(dāng)電壓達(dá)到燈穩(wěn)定工作的值時(shí)(約85Vrms)我們使燈電流進(jìn)一步降到正常工作電流，確保燈能穩(wěn)定工作。在燈點(diǎn)亮正常工作后，點(diǎn)燈器將維持一個(gè)動(dòng)態(tài)的平衡，基本處于一種恒電壓，恒電流，恒功率的狀態(tài)。隨著燈電極的老化與損耗，當(dāng)其工作電壓增加到約HOVrms的時(shí)候，我們認(rèn)為燈壽命到了，保護(hù)機(jī)制運(yùn)行，切斷恒功率電路的輸出，確保點(diǎn)燈器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本設(shè)計(jì)中，為保證可靠點(diǎn)燈，同時(shí)為了保證安全點(diǎn)燈，在燈損壞點(diǎn)燈失敗的時(shí)候，我們提供四個(gè)點(diǎn)燈脈沖，如果四個(gè)點(diǎn)燈脈沖仍不能有效點(diǎn)亮的話(huà)，我們會(huì)進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)，只有重新開(kāi)機(jī)才能確保再次點(diǎn)燈。
[0060]以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種投影儀光源的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:該驅(qū)動(dòng)裝置包括接受外部直流電源的電源輸入部分、檢測(cè)投影儀光源工作電壓的電壓檢測(cè)電路和檢測(cè)投影儀光源工作電流的電流檢測(cè)電路，所述電壓檢測(cè)電路將電壓檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)；所述電流檢測(cè)電路將電流檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)；根據(jù)接收到的電壓檢測(cè)信號(hào)和電流檢測(cè)信號(hào)驅(qū)動(dòng)投影儀光源的單片機(jī)分別發(fā)送變壓驅(qū)動(dòng)信號(hào)和逆變驅(qū)動(dòng)信號(hào)給恒功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路和全橋驅(qū)動(dòng)電路；檢測(cè)投影儀光源狀態(tài)的單片機(jī)將投影儀光源狀態(tài)信號(hào)通過(guò)通訊接口發(fā)送給外接設(shè)備； 所述驅(qū)動(dòng)恒功率電路變壓的恒功率MOS管驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送變壓信號(hào)給調(diào)整輸入電壓至投影儀光源所需工作電壓的恒功率電路，所述電源輸入部分向恒功率電路提供穩(wěn)定輸入電壓，所述恒功率電路發(fā)送直流電給全橋倒相電路；所述驅(qū)動(dòng)全橋倒相電路逆變的全橋驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送逆變信號(hào)給全橋倒相電路，所述將直流電逆變?yōu)榻涣麟姷娜珮虻瓜嚯娐吠ㄟ^(guò)點(diǎn)火電路啟動(dòng)投影儀光源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種投影儀光源的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于:該驅(qū)動(dòng)裝置還包括對(duì)投影儀光源進(jìn)行溫度檢測(cè)的溫度檢測(cè)電路，所述溫度檢測(cè)電路將溫度檢測(cè)信號(hào)發(fā)送給單片機(jī)。
【文檔編號(hào)】H05B37/02GK203492227SQ201320547808
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】沈立, 張蔚東, 余明云 申請(qǐng)人:江蘇森萊浦光電科技有限公司