JP2005327661A - Lighting device of high-pressure discharge lamp, and electronic apparatus using it - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等始動時に高圧パルスを印加する高圧放電灯の点灯装置およびそれを用いたデータプロジェクター等の電子機器に関するものである。 The present invention relates to a lighting device for a high-pressure discharge lamp that applies a high-pressure pulse at the time of starting, such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp, and an electronic apparatus such as a data projector using the same.
従来、高圧放電灯(以下では放電灯と呼ぶ)の点灯中に放電アークが不安定になり放電灯にフリッカーが生じていた。それは、放電アークの起点が移動することによるものでその原因として、交流電流で動作させる場合に前記放電灯の陽極と陰極の動作機構の違いにより、高圧蒸気中の放電では陽極起点が比較的大きいのに対し陰極起点が非常に小さいため陽極起点中のどこに陰極起点ができるか一定しないためで、一定させるには交流電流の極性反転直前に陽極起点の温度を最大に上昇させ陽極起点中の陰極起点を安定させることが必要となる。 Conventionally, a discharge arc has become unstable during lighting of a high-pressure discharge lamp (hereinafter referred to as a discharge lamp), and flicker has occurred in the discharge lamp. This is due to the movement of the starting point of the discharge arc. As a cause of this, when operating with an alternating current, the anode starting point is relatively large in the discharge in high-pressure steam due to the difference in operating mechanism between the anode and cathode of the discharge lamp. On the other hand, since the cathode starting point is very small, it is not constant where the cathode starting point can be made in the anode starting point. It is necessary to stabilize the starting point.
そこで、図10は従来の放電灯を有する点灯装置の放電灯に供給する交流電圧、交流電流、電力波形図であり、交流電圧(Vla)の波高値は放電灯の放電電圧で固定されるので、放電灯に供給する電力は交流電流(Ila)により制御する。 FIG. 10 is a waveform diagram of AC voltage, AC current, and power supplied to the discharge lamp of a lighting device having a conventional discharge lamp. The peak value of the AC voltage (Vla) is fixed by the discharge voltage of the discharge lamp. The electric power supplied to the discharge lamp is controlled by alternating current (Ila).
ここでフリッカー対策として放電灯の交流電流を図10−2に示すように交流電流の半周期(時間t0〜t1)において、電流を徐々に増加させる。 Here, as a countermeasure against flicker, the AC current of the discharge lamp is gradually increased in a half cycle (time t0 to t1) of the AC current as shown in FIG. 10-2.
交流電流の負側の半周期(時間t1〜t2)においても電流を徐々に負側に増加させる。 The current is gradually increased to the negative side also in the negative half cycle (time t1 to t2) of the alternating current.
その結果、図10−3に示すように放電灯電力は交流電流の半周期の極性反転直前(時間t1)において、最大とすることができ、放電灯の電極の温度が極性反転の直前で高い値に上昇するため放電アークが同一個所から発生し放電アークの安定性を増大して前記高圧放電灯のフリッカーを制御する点灯方法である。 As a result, as shown in FIG. 10-3, the discharge lamp power can be maximized immediately before the polarity inversion of the half cycle of the alternating current (time t1), and the temperature of the electrode of the discharge lamp is high immediately before the polarity inversion. In this lighting method, the discharge arc is generated from the same location and the stability of the discharge arc is increased to control the flicker of the high pressure discharge lamp.
ここで、高圧放電灯を光源とするデータプロジェクター等の電子機器において、通常は高圧放電灯の輝度を最大で使用し高圧放電灯に供給する電力を例えば130W供給する。図10−2−(a)に示す電力最大時の波形のように交流電流の半周期(時間t0〜t1)において、交流電流は時間の経過と共に増加させる率を少なくする。そして、室内をすこし暗くしてデータプロジェクターの高圧放電灯の輝度を最小(省エネルギーモード等)の設定にすると画面が見やすくなり、省エネルギーにもなる。この時、高圧放電灯に供給する電力は例えば110Wとなり、上記のフリッカーがより発生し易く、また目に感じやすいので、図10−2−(b)に示す電力最小時の波形のように交流電流の半周期(時間t0〜t1)において、交流電流は時間の経過と共に増加させる率を大きくする。 Here, in an electronic apparatus such as a data projector using a high pressure discharge lamp as a light source, normally, 130 W of power supplied to the high pressure discharge lamp is supplied by using the maximum brightness of the high pressure discharge lamp. As shown in the waveform at the time of maximum power shown in FIG. 10-2- (a), in the half cycle of the alternating current (time t0 to t1), the rate of increase of the alternating current with the passage of time decreases. When the room is darkened and the brightness of the high pressure discharge lamp of the data projector is set to the minimum (energy saving mode or the like), the screen becomes easy to see and energy saving is achieved. At this time, the power supplied to the high-pressure discharge lamp is, for example, 110 W, and the above flicker is more likely to occur and is easy to feel. Therefore, the alternating current is as shown in the waveform at the minimum power shown in FIG. 10-2- (b). In the half cycle of the current (time t0 to t1), the rate at which the alternating current increases with time increases.
また、交流放電灯の輝度が最大(供給電力130W)の時は、フリッカーが目立ちにくく、交流電流のピーク値が大きいと高圧放電灯の寿命に影響がある可能性があり前記のように交流電流の増加率を変えたフリッカー抑制の点灯方法を使用する。 When the luminance of the AC discharge lamp is maximum (power supply 130 W), flicker is not noticeable, and if the peak value of the AC current is large, the life of the high-pressure discharge lamp may be affected. Use a flicker-suppressed lighting method that changes the rate of increase.
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
この従来の点灯方法においては、高圧放電灯の輝度を最大(130W)と最小(110W)の2段階の切り替えでは有効である。しかし、高圧放電灯の輝度を最大(130W)から最小(110W)までを、投影する画面の明るさや部屋の明るさに応じて、例えば16段階でスムーズに変化させたい場合、高圧放電灯の輝度が最小(110W)から中位(120W)までは、フリッカーを抑制する交流電流を図10−2−(b)の電力最小時の波形を行い、中位(122W)から最大(130W)までは図10−2−(a)の電力最大時の波形を使っている。しかし、交流放電灯の輝度が中位(120W)から(122W)に変化させたときフリッカーを抑制する交流電流の増加信号が図10−2−(b)から図10−2−(a)となり、波形の変化が大きく輝度の変化を感じるという問題点を有していた。 This conventional lighting method is effective when the luminance of the high-pressure discharge lamp is switched in two steps: maximum (130 W) and minimum (110 W). However, when it is desired to smoothly change the brightness of the high pressure discharge lamp from the maximum (130 W) to the minimum (110 W) according to the brightness of the screen to be projected and the brightness of the room, for example, in 16 steps, the brightness of the high pressure discharge lamp From the minimum (110 W) to the middle (120 W), the alternating current that suppresses flicker is the waveform at the time of the minimum power in FIG. 10-2- (b), and from the middle (122 W) to the maximum (130 W) The waveform at the time of maximum power in Fig. 10-2- (a) is used. However, when the luminance of the AC discharge lamp is changed from the middle level (120 W) to (122 W), the AC current increase signal that suppresses flicker is changed from FIG. 10-2- (b) to FIG. 10-2- (a). The problem is that the waveform changes greatly and the brightness changes.
前記の放電灯電力を120Wから122Wに変化させた場合でも、交流電流を時間の経過と共に増加させる方法は、平均電流としては、変化が少なく優れた方法であるが、変化させる瞬間では、短時間の平均電力も変化してしまう。 Even when the discharge lamp power is changed from 120 W to 122 W, the method of increasing the alternating current with the passage of time is an excellent method with little change as the average current. The average power will also change.
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので高圧放電灯の点灯中に簡単な回路構成で高圧放電灯の輝度をスムーズに変化させ、かつフリッカーを抑制する点灯方法とそれを用いた電子機器において高圧放電灯の長寿命化を提供することを目的とするものである。 The present invention solves the above-described conventional problems, and a lighting method for smoothly changing the luminance of a high-pressure discharge lamp with a simple circuit configuration while the high-pressure discharge lamp is lit and suppressing flicker, and an electronic device using the same An object of the present invention is to provide a long-life high-pressure discharge lamp in an apparatus.
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、交流電流で高圧放電灯を点灯する際に、任意の電圧により高圧放電灯に供給する電力を可変制御すると共に、前記交流電流の電流値が矩形波の転流後から複数の階段波で所定電流まで増加し、その後、複数の階段波で転流前まで増加するような波形を、任意の電圧により前記複数の階段波の振幅を変化させ、高圧放電灯の電力が一定になるように前記交流電流の平均電流を制御し、高圧放電灯を点灯させる回路を備えた高圧放電灯の点灯装置である。 According to the first aspect of the present invention, when the high pressure discharge lamp is lit with an alternating current, the electric power supplied to the high pressure discharge lamp is variably controlled with an arbitrary voltage, and the current value of the alternating current is a rectangular wave. After the commutation, the waveform increases to a predetermined current with a plurality of staircase waves, and then increases until the commutation with a plurality of staircase waves. A lighting device for a high pressure discharge lamp comprising a circuit for controlling the average current of the alternating current so that the electric power of the discharge lamp becomes constant and lighting the high pressure discharge lamp.
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、高圧放電灯の点灯中に高圧放電灯の輝度をスムーズに変化でき、かつ安定したフリッカー低減効果が得られる。 In the lighting method of the high pressure discharge lamp according to the present invention, the luminance of the high pressure discharge lamp can be changed smoothly during the lighting of the high pressure discharge lamp, and a stable flicker reduction effect can be obtained.
本発明の請求項2に記載の発明は、交流電流で高圧放電灯を点灯する際に、任意の電圧により高圧放電灯に供給する電力を制御すると共に、前記交流電流の電流値が矩形波の転流後から終了時に向けて徐々に増加する波形を、任意の電圧により前記交流電流の増加波形の振幅を変化させ、高圧放電灯の電力が一定になるように前記交流電流の平均電流を制御し、高圧放電灯を点灯させる回路を備えた高圧放電灯の点灯装置である。
The invention according to
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、簡単な回路構成で、ランプフリッカーを低減しつつ放電灯の輝度変化を少なくすることが可能である。 With the lighting method of the high-pressure discharge lamp according to the present invention, it is possible to reduce the change in luminance of the discharge lamp while reducing lamp flicker with a simple circuit configuration.
本発明の請求項3に記載の発明は、任意の電圧として、PWM信号を積分して得られた電圧をA/Dコンバータでデジタル信号に変換し、前記デジタル信号をデコードしてスイッチ回路を制御し、高圧放電灯の電圧またはそれに比例する電圧を分圧する分圧比を可変させ、前記分圧電圧に応じた電流を高圧放電灯に流す制御を行うマイクロコンピュータとそのマイクロコンピュータの制御信号により高圧放電灯に電力を供給するコンバータの供給電力を制御する回路を備えた請求項1、請求項2記載の高圧放電灯の点灯装置である。
According to a third aspect of the present invention, as an arbitrary voltage, a voltage obtained by integrating the PWM signal is converted into a digital signal by an A / D converter, and the digital signal is decoded to control the switch circuit. Then, the voltage dividing ratio for dividing the voltage of the high-pressure discharge lamp or a voltage proportional thereto is varied, and the high-voltage discharge is controlled by a microcomputer for controlling the flow of the current corresponding to the divided voltage to the high-pressure discharge lamp and the control signal of the microcomputer. 3. The lighting device for a high pressure discharge lamp according to
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、外部からのPWM信号により容易に放電灯の輝度をコントロールすることが可能となり、簡単な回路構成で、ランプフリッカーを低減しつつ放電灯の不要な輝度変化を少なくすることが可能となる。 According to the lighting method of the high pressure discharge lamp according to the present invention, it is possible to easily control the brightness of the discharge lamp by an external PWM signal, and an unnecessary brightness change of the discharge lamp is reduced with a simple circuit configuration while reducing lamp flicker. Can be reduced.
本発明の請求項4に記載の発明は、任意の時間オン・オフ可能なマイクロコンピュータの複数の出力端子にそれぞれ抵抗の一端を接続し、前記抵抗の他端を共通にし、第一の定電流源を構成する第一のトランジスタと第二のトランジスタと第三のトランジスタのいずれかに接続し、他方2個のトランジスタの出力と第二の定電流源を構成する第四のトランジスタと第五のトランジスタの出力に接続し、第二の定電流源を前記マイクロコンピュータでオン・オフし、第一の定電流源の電源を任意の電圧で可変する波形発生器を有する高圧放電灯の点灯装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, one end of a resistor is connected to each of a plurality of output terminals of a microcomputer that can be turned on / off for an arbitrary time, the other end of the resistor is made common, and a first constant current is provided. The first transistor, the second transistor, and the third transistor that constitute the source are connected to any one of the transistors, the output of the other two transistors, the fourth transistor that constitutes the second constant current source, and the fifth transistor A lighting device for a high pressure discharge lamp having a waveform generator connected to the output of a transistor, turning on and off a second constant current source with the microcomputer, and changing a power source of the first constant current source with an arbitrary voltage. is there.
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、簡単な回路構成で、ランプフリッカーを低減する波形を発生させ、その波形の振幅を容易に制御することが可能となる。 According to the lighting method of the high-pressure discharge lamp according to the present invention, it is possible to generate a waveform for reducing lamp flicker and easily control the amplitude of the waveform with a simple circuit configuration.
本発明の請求項5に記載の発明は、交流電流で高圧放電灯を点灯する際に、前記交流電流の電流波形が矩形波の転流後から終了時に向けて徐々に増加する波形を、高圧放電灯に流れる交流電流の平均電流を増幅した電圧により前記徐々に増加する交流電流波形の振幅を変化させ、高圧放電灯の電力が一定になるように交流電流の平均電流を制御し高圧放電灯を点灯させる回路を備えた高圧放電灯の点灯装置である。 According to the fifth aspect of the present invention, when a high pressure discharge lamp is lit with an alternating current, a waveform in which the current waveform of the alternating current gradually increases from the commutation of the rectangular wave toward the end is obtained. The voltage of the alternating current flowing through the discharge lamp is amplified to change the amplitude of the gradually increasing alternating current waveform, and the average current of the alternating current is controlled so that the electric power of the high pressure discharge lamp becomes constant. It is the lighting device of the high pressure discharge lamp provided with the circuit which lights up.
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、放電灯に流れる電流に応じてランプフリッカーを低減する波形の振幅を制御するものであり、放電灯の輝度を外部電圧により制御すれば、それに対応する放電灯電流が決まり、フリッカ低減信号の振幅も自動的に設定されることが可能となる。 In the lighting method of the high pressure discharge lamp according to the present invention, the amplitude of the waveform for reducing the lamp flicker is controlled in accordance with the current flowing through the discharge lamp, and if the brightness of the discharge lamp is controlled by an external voltage, the discharge corresponding thereto is controlled. The lamp current is determined and the amplitude of the flicker reduction signal can be automatically set.
本発明の請求項6に記載の発明は、交流電流で高圧放電灯を点灯する際に、前記交流電流の電流波形が矩形波の転流後から終了時に向けて徐々に増加する波形を、高圧放電灯の電力が一定になる制御において高圧放電灯の電圧から交流電流の平均電流を算出するマイクロコンピュータからの電流制御信号により、交流電流の電流波形が矩形波の転流後から終了時に向けて徐々に増加する振幅を変化させる回路を備えた高圧放電灯の点灯装置である。 According to the sixth aspect of the present invention, when a high pressure discharge lamp is lit with an alternating current, a waveform in which the current waveform of the alternating current gradually increases from the commutation of the rectangular wave toward the end is obtained. In the control where the electric power of the discharge lamp is constant, the current control signal from the microcomputer that calculates the average current of the alternating current from the voltage of the high-pressure discharge lamp causes the current waveform of the alternating current to end after the commutation of the rectangular wave. A lighting device for a high pressure discharge lamp having a circuit for changing gradually increasing amplitude.
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、放電灯の放電電圧が変化しても放電灯の電力を一定にする制御信号が放電灯電流と比例することを利用しランプフリッカーを低減する波形の振幅を制御するものであり、放電灯の輝度を外部電圧により制御すれば、それに対応するフリッカ低減信号の振幅も自動的に設定されることが可能となる。 In the lighting method of the high pressure discharge lamp according to the present invention, the amplitude of the waveform that reduces the lamp flicker by utilizing the fact that the control signal for making the power of the discharge lamp constant even when the discharge voltage of the discharge lamp changes is proportional to the discharge lamp current. If the luminance of the discharge lamp is controlled by an external voltage, the corresponding flicker reduction signal amplitude can be automatically set.
本発明の請求項7に記載の発明は、請求項1から請求項6のいずれか一つの高圧放電灯の点灯装置を第二のマイクロコンピュータからのPWM信号により電圧可変制御して使用することを特徴とした電子機器である。 According to a seventh aspect of the present invention, the lighting device for a high pressure discharge lamp according to any one of the first to sixth aspects of the present invention is used with a voltage variably controlled by a PWM signal from a second microcomputer. It is a featured electronic device.
本発明による高圧放電灯を搭載した電子機器を制御する上記第二のマイクロコンピュータはその電子機器が投影する画面の明るさや、部屋の明るさに応じて本発明による高圧放電灯をPWM信号により容易に放電灯の輝度をコントロール可能であり、簡単な回路構成で、ランプフリッカーを低減しつつ放電灯の不要な輝度変化を少なくすることが可能となる。 The second microcomputer for controlling the electronic device equipped with the high-pressure discharge lamp according to the present invention can easily control the high-pressure discharge lamp according to the present invention by the PWM signal according to the brightness of the screen projected by the electronic device and the brightness of the room. In addition, it is possible to control the luminance of the discharge lamp, and with a simple circuit configuration, it is possible to reduce unnecessary flickering of the discharge lamp while reducing lamp flicker.
本発明は交流電流で高圧放電灯を点灯する際に、任意の電圧により高圧放電灯に供給する電力を可変制御すると共に、前記交流電流の電流波形が、矩形波の転流後から複数の階段波で増加し、転流前まで増加するような波形を任意の電圧により前記複数の階段波の振幅を変化させ、前記交流電流の平均電流を一定に制御することにより高圧放電灯を点灯させる点灯装置であり、簡単な回路構成で高圧放電灯の輝度をスムーズに変化させ、ランプフリッカーを低減しつつ放電灯の不要な輝度変化を少なくし、本高圧放電灯を用いた電子機器はランプの長寿命化を提供することができるという効果を奏するものである。 The present invention variably controls the power supplied to the high pressure discharge lamp with an arbitrary voltage when the high pressure discharge lamp is lit with an alternating current, and the current waveform of the alternating current has a plurality of steps after the commutation of the rectangular wave. A waveform that increases with the wave and increases until the commutation, and changes the amplitude of the plurality of staircase waves with an arbitrary voltage, and turns on the high-pressure discharge lamp by controlling the average current of the alternating current to be constant This is a device that smoothly changes the brightness of high-pressure discharge lamps with a simple circuit configuration, reduces lamp flicker, and reduces unnecessary changes in brightness of the discharge lamp. Electronic equipment using this high-pressure discharge lamp is There is an effect that it is possible to provide life extension.
図1は本発明による高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。図1の高圧放電灯点灯装置の基本部分は、前記直流電源1からDC−DCコンバータ50、交流変換回路51を介して高圧放電灯11に接続される。前記DC−DCコンバータ50は制御回路14からのPWM制御信号58により直流電源1の電圧を数十KHzの高周波の電圧に変換し、平滑して高圧放電灯への出力電圧を得る。前記制御回路14は前記高圧放電灯11に供給する出力電流を可変するように制御している。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention. The basic part of the high pressure discharge lamp lighting device of FIG. 1 is connected to the high
ここで、高圧放電灯11を最初に高電圧(約20KV)を印加して点灯させるイグナイタ6が交流変換回路51を介して前記高圧放電灯11に接続される。
Here, the
前記交流変換回路は4個のスイッチング素子で構成され、それぞれのスイッチング素子は駆動回路52で切り替え制御することにより高圧放電灯に交流電力を供給する。点灯波形発生回路18からは、数十から数百Hzの矩形波信号24を出し駆動回路52で交流変換駆動信号に加工する。さらに前記点灯波形発生回路18からは高圧放電灯のフリッカー低減のための階段信号18osと高圧放電灯の出力電力制御信号18ocを出力する。増幅器34は電源32の電圧により増幅率が変わる増幅器であり階段信号18osの振幅を変化させて階段可変信号34osを出力する。制御回路14において、この2つの信号34osと18ocの合成信号と抵抗23で検出した放電灯の出力電流と比較し、PWM制御信号58を得る。
そして、
放電灯電流(Ila)=放電灯電力(Pla)/放電灯電圧(Vla)
であるから、比例定数をαとすると
放電灯出力電力制御信号18oc=α×放電灯電流(Ila)=α×(Pla/Vla)
により放電灯11の電力を一定制御し、明るさを一定に保つことができる。
The AC conversion circuit is composed of four switching elements, and each switching element is switched and controlled by a
And
Discharge lamp current (Ila) = Discharge lamp power (Pla) / Discharge lamp voltage (Vla)
Therefore, if the proportionality constant is α, the discharge lamp output
Thus, the power of the
図7に放電灯電圧55に対する放電灯出力電力制御信号18ocと放電灯平均電流の動作特性図を示す。
FIG. 7 shows an operating characteristic diagram of the discharge lamp output
また、電力可変回路70は、放電灯電圧(Vla)に印加される電圧55を分圧して点灯波形発生回路18に入力する分電圧を可変して、放電灯電力を可変させる機能を持つ。
The
(実施の形態1)
以下、実施の形態1において、特に本発明の請求項1、請求項2に記載の発明について説明する。図2は本発明の実施の形態1における放電灯の回路構成図、図3はその動作を示す動作波形図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second embodiments of the present invention will be described in the first embodiment. 2 is a circuit configuration diagram of the discharge lamp according to
図2において、放電灯11は前記直流電源1からDC−DCコンバータ50、交流変換回路51を介して接続される。前記DC−DCコンバータ50はスイッチング素子2、PWM回路12、ダイオード3、チョークコイル4および平滑コンデンサ5で構成され、前記スイッチング素子2はPWM回路12からの駆動信号により数十KHzの高周波でオン、オフ動作して直流電源1の電圧を数十KHzの高周波の電圧に変換し、ダイオード3、チョークコイル4および平滑コンデンサ5で平滑される。前記PWM回路12を制御回路14で制御する。
In FIG. 2, the
制御回路14は、基準電源59から抵抗14bと抵抗14dと高圧放電灯電流検出抵抗23とを直列接続しその他端を接地すると共に前記基準電源59から抵抗14aと抵抗14cとを直列接続しその他端を接地するブリッジ回路から成る。
The
そして、波形発生回路18からのランプフリッカー低減のための階段信号18osは増幅器34で電源32の電圧によりその振幅を変化させて階段可変信号34osを出し、ランプ出力電力制御信号18ocとを抵抗15と抵抗16で合成し、抵抗14aと抵抗14cの交点に入力する。
Then, the staircase signal 18os for reducing the lamp flicker from the
また、DC−DCコンバータ50の出力電圧55(放電灯電圧にほぼ等しい)は点灯波形発生回路18内の抵抗18eと抵抗18fで分圧し、A/Dコンバータ18dに入力する。A/Dコンバータ18dの出力からマイクロコンピュータ18aは放電灯11に最適な電流を流せるようにD/Aコンバータ18cへの出力値を下記の(式1)から計算し放電灯出力電力制御信号18ocを得る。
Further, the output voltage 55 (substantially equal to the discharge lamp voltage) of the DC-
放電灯出力電力制御信号18oc=α×放電灯電流(Ila)=α×(Pla/Vla)
(式1)
A/Dコンバータ18dに入力する電圧Vadは、抵抗18eと抵抗18f、抵抗18gの抵抗値をそれぞれ、R18e、R18f、R18gとすると
Vad=R18f/(R18e+R18f)×Vla (式2)
であり、R18fと並列にR18gを接続すると式2のVad電圧は低くなり、A/Dコンバータ18dを介してマイクロコンピュータ18aはVlaが低くなったと判断し、放電灯11に流す電流を増加させ、放電灯11に供給される電力が増加する。そこで、電力可変回路70は、電源32の電圧をA/Dコンバータで読み込みデコーダ回路でトランジスタ72、トランジスタ75をオン・オフさせ抵抗73、抵抗74を抵抗18fに並列接続して放電灯電圧(Vla)に印加される出力電圧55を更に分圧して、マイクロコンピュータ18aで放電灯電力を可変させる。
Discharge lamp output
(Formula 1)
The voltage Vad input to the A /
Vad = R18f / (R18e + R18f) × Vla (Formula 2)
When R18g is connected in parallel with R18f, the Vad voltage of
そしてマイクロコンピュータ18aの出力信号によりD/Aコンバータ18sからはランプフリッカー低減のための階段信号18osを発生させ増幅器34で電源32の電圧によりその振幅を変化させて階段可変信号34osを電圧−電流変換してブリッジ回路の抵抗14cに信号電流を流す。
A step signal 18os for reducing lamp flicker is generated from the D /
制御回路14において、この2つの信号34osと18ocの合成信号と抵抗23で検出したランプ出力電流をブリッジ回路に入力し、抵抗14aと抵抗14cの交点を比較器13の+入力に接続し、抵抗14bと抵抗14dの交点を比較器13の−入力に接続し、ランプ出力電流が小さいと比較器13の出力であるPWM制御信号58が上昇し、スイッチング素子2の導通期間が長くなり、交流変換回路51に供給する電力が増加し、ランプ出力電流を増加させるように制御する。
In the
ここで、ブリッジ回路の抵抗14aと抵抗14cの交点電圧及び抵抗14bと抵抗14dの交点電圧は電源59の電圧の半分以下に設定する。それにより比較器13の電源に負電源が必要でなく電源59と共用できる。また、比較器13の出力をフィードバックする抵抗57aとコンデンサ57bがブリッジ回路に接続でき制御の安定化が図れる。
Here, the crossing voltage of the
前記交流変換回路51は4個のスイッチング素子7、8、9、10と駆動回路52内の反転回路19、20で構成され、前記スイッチング素子7、8と9、10はそれぞれ直列接続され、前記スイッチング素子7と8の接続点と9、10の接続点にイグナイタ6を介して前記高圧放電灯11が接続される。これら前記スイッチング素子7、8、9、10はそれぞれU1、U2、U3、U4の駆動素子で駆動される。前記駆動素子U2、U4と駆動素子U1、U3は互いに出力極性を反対にしており、かつスイッチング素子7とスイッチング素子8及びスイッチング素子9とスイッチング素子10は同時に導通しないように、タイミング回路21でデッドタイムを設けている。前記タイミング回路21には点灯波形発生回路18内のマイクロコンピュータ18aから数十から数百Hzの矩形波信号24を出し、上述した駆動回路52で交流変換駆動信号に加工し、交流変換回路51で放電灯11を交流点灯させ続ける。
The
図3は放電灯11の交流駆動波形図である。図3−1は高圧放電灯11に印加される交流電圧波形であり、図3−2は高圧放電灯11に流れる交流電流波形であり、その平均電流(最小時)はランプフリッカー低減信号の振幅が大きく図3−2−(b)の電力最小時の波形であり、平均電流(最大時)はランプフリッカー低減信号の振幅が小さく図3−2−(a)の電力最大時の波形となる。その最小と最大の間をランプフリッカー低減信号の振幅と平均電流が徐々に変化させることができる。
FIG. 3 is an AC drive waveform diagram of the
上記で説明した電力可変回路70の機能は、マイクロコンピュータ18aに取り込むと回路の合理化が図れる。
The functions of the
請求項2では波形発生回路18からのランプフリッカー低減のための階段信号18os発生用のD/Aコンバータ18sで時間と共に出力を増加させることにより図3の交流電流に示す直線的増加するランプフリッカー低減信号が得られる。ただし、この方法はマイクロコンピュータ18aでの処理ソフトに占める時間が大きくなる。そこで、コンデンサに定電流を流し、ノコギリ波状の信号を作る方法もある。
According to the second aspect of the present invention, the ramp flicker reduction linearly increases as shown in the alternating current of FIG. 3 by increasing the output with time by the D /
(実施の形態2)
以下、実施の形態2において、特に本発明の請求項3、請求項4に記載の発明について説明する。図4は本発明の実施の形態2における高圧放電灯の特に、点灯波形発生回路18内の簡易D/Aコンバータ18sa、マイクロコンピュータ18aと電力可変回路70の回路構成図である。図5はその動作を示す動作波形図である。
(Embodiment 2)
Hereinafter, in the second embodiment, the invention described in
本実施の形態における図4において、本発明の高圧放電灯点灯装置を内蔵する電子機器内のマイクロコンピュータ91から輝度を制御するPWM信号をフォトカプラ90を介して本発明の高圧放電灯点灯装置にPWM信号60を入力する。PWM信号60は抵抗61とコンデンサ62によって積分され直流電圧に変換して、増幅器63とマイクロコンピュータ18aの端子A/D1に印加される。まず、マイクロコンピュータ18aの端子A/D1で得られた電圧に応じてマイクロコンピュータ18aはトランジスタ72、トランジスタ75、トランジスタ18hをオン・オフし、放電灯11の電圧55を分圧する抵抗18e、抵抗18fにさらに抵抗73、抵抗74、抵抗18gを並列接続し上記PWM信号60に対応する分電圧Vadを発生させる。その分電圧Vadに応じて、マイクロコンピュータ18aは放電灯11に供給する電力を制御する。実施の形態では3個の抵抗をオン・オフするので輝度の可変は 2×2×2=8 の8階調となる。
In FIG. 4 in the present embodiment, a PWM signal for controlling the luminance from the
そして、マイクロコンピュータ18aはその端子P1,P2,P3を任意の時間オン・オフさせ抵抗39a、抵抗39b、抵抗39cを介してトランジスタ35と抵抗31に電流を流す(図5−(a))。第一の定電流源を構成するトランジスタ35とトランジスタ35a、トランジスタ35bの出力(電流吐き出し)と第二の定電流源を構成するトランジスタ37とトランジスタ36の出力(電流吸い込み)に接続し、トランジスタ36に接続した抵抗38をマイクロコンピュータ18aの端子P4(図5−(b):スイッチ切り替え信号18sc)からトランジスタ39をオンすると、第二の定電流源は第一の定電流源の2倍の電流を吸い込む設定にしておくと出力である階段信号34osaは(図5−(c):t0〜t8)のように吸い込み電流(負の階段波)となる。
Then, the microcomputer 18a turns on and off the terminals P1, P2, and P3 for an arbitrary time, and causes a current to flow through the
次に、マイクロコンピュータ18aの端子P4(図5−(b):スイッチ切り替え信号18sc)からトランジスタ39をオフすると、階段信号34osaは(図5−(c):t8〜t15)のように吐き出し電流(正の階段波)となる。
Next, when the
そして、制御信号であるPWM信号60が抵抗61とコンデンサ62で積分された直流電圧は増幅器63(バッファー)は第一の定電流源の電源として供給することでPWM信号60の変化に応じて抵抗31に流れる電流が変化し、図5−(c)の階段信号34osaの振幅を可変できる。
The DC voltage obtained by integrating the
また抵抗39a、抵抗39b、抵抗39cはその抵抗値により階段信号34osaの階段波形を直線状に増加させたり、放物線状にしたりすることが可能である。
The
(実施の形態3)
以下、実施の形態3において、特に本発明の請求項5に記載の発明について説明する。図6は実施の形態3における高圧放電灯の回路構成図であり、図7は高圧放電灯の動作特性図であり、放電灯電圧55が直線的に変化した場合、放電灯電力が130W一定であるので、放電灯平均電流は反比例の曲線となる。
(Embodiment 3)
Hereinafter, in the third embodiment, the invention described in
図6において、交流変換回路51を介して高圧放電灯11に供給された電力は交流電流で高圧放電灯を点灯させ、交流変換回路51から放電灯電流線(直流電流)56を介して制御回路14内の電流検出抵抗23に流す。そこで放電灯電流線には放電灯電流に比例した電圧が発生する。その電圧を反転増幅器80で電圧の増減を反転させ増幅すると放電灯電流が少ない時、高い電圧が得られ、放電灯電流が多い時、低い電圧が得られる。実施の形態1で説明したように、上記反転増幅器80の出力電圧によって増幅器34の出力を変化させ階段可変信号34osを発生させることにより高圧放電灯の電流(輝度)をスムーズに変化させ、かつフリッカー低減信号もスムーズに変化する。
In FIG. 6, the electric power supplied to the high
(実施の形態4)
以下、実施の形態4において、特に本発明の請求項6に記載の発明について説明する。図8は実施の形態4における高圧放電灯の回路構成図であり、図7は高圧放電灯の動作特性図である。
(Embodiment 4)
Hereinafter, in the fourth embodiment, the invention described in
図8の回路構成図において、基本動作は図2と同じである。 In the circuit configuration diagram of FIG. 8, the basic operation is the same as that of FIG.
図8と図2の違いは、図2では波形発生回路18からのランプフリッカー低減のための階段信号18osは電源32の電圧により増幅器34の出力振幅を変化させて階段可変信号34osを出力するのに対して、図8では、増幅器34の出力振幅を変化させる電圧としてD/Aコンバータ18cの出力電圧を反転増幅器81で増幅した電圧を印加して階段可変信号34osを出力するものである。
The difference between FIG. 8 and FIG. 2 is that in FIG. 2, the staircase signal 18os for reducing the lamp flicker from the
発明の実施の形態の最初に説明したように
放電灯出力電力制御信号18oc=α×放電灯電流(Ila)=α×(Pla/Vla)
により放電灯11の電力を一定制御し、明るさを一定に保つことができ、図7に放電灯電圧55に対する放電灯出力電力制御信号18ocと放電灯平均電流の動作特性図を示す。
As explained at the beginning of the embodiment of the invention, the discharge lamp output
Thus, the power of the
よって、D/Aコンバータ18cの出力電圧を反転増幅した電圧は放電灯平均電流が大きい時に、低い電圧となり増幅器34に印加すると階段可変信号34osは小さくなり、D/Aコンバータ18cの出力電圧を反転増幅する増幅器81の出力電圧は放電灯平均電流が大きい時に低い電圧となり、増幅器34に印加すると階段可変信号34osは小さくなる。逆に放電灯平均電流が小さい時には、増幅器81の出力は高い電圧となり増幅器34に印加すると階段可変信号34osは大きくなる。
Therefore, the voltage obtained by inverting and amplifying the output voltage of the D /
すなわち、上記反転増幅器81の出力電圧によって増幅器34の出力を変化させ階段可変信号34osを発生させることにより高圧放電灯の電流(輝度)をスムーズに変化させた時、フリッカー低減信号もスムーズに変化する。
That is, when the current (brightness) of the high-pressure discharge lamp is smoothly changed by changing the output of the
(実施の形態5)
以下、実施の形態5において、特に本発明の請求項7に記載の発明について説明する。図9は実施の形態5における高圧放電灯の回路構成図である。
(Embodiment 5)
Hereinafter, in the fifth embodiment, the invention described in
図9の回路構成図において、基本動作は図8と同じである。 In the circuit configuration diagram of FIG. 9, the basic operation is the same as that of FIG.
ここで、上記反転増幅器81を反転せずにD/Aコンバータ18cの出力である放電灯出力電力制御信号18oc電圧によって増幅器34の出力を変化させ階段可変信号34osを発生させると高圧放電灯の電流(輝度)に比例したフリッカー低減信号が得られ、放電灯11の交流電流に同期して、画面の上下の明るさを補正する等の利用もフリッカー低減を行いながら可能である。
Here, if the output of the
(実施の形態6)
以下、実施の形態6において、特に本発明の請求項8に記載の発明について説明する。本実施の形態6は実施の形態2で説明したが、図4において、本発明の高圧放電灯点灯装置を内蔵する電子機器内のマイクロコンピュータ91から輝度を制御するPWM信号をフォトカプラ90を介して本発明の高圧放電灯点灯装置にPWM信号60を入力する。PWM信号60は抵抗61とコンデンサ62によって積分され直流電圧に変換して、増幅器63とマイクロコンピュータ18aの端子A/D1に印加される。まず、マイクロコンピュータ18aの端子A/D1で得られた電圧に応じてマイクロコンピュータ18aはトランジスタ72、トランジスタ75、トランジスタ18hをオン・オフし、放電灯11の輝度を制御する。また、PWM信号60により、振幅可変増幅器でランプフリッカー低減の信号を振幅制御することにより輝度に応じてランプフリッカー低減信号の振幅もスムーズに変化させることが可能である。
(Embodiment 6)
Hereinafter, in the sixth embodiment, the invention described in claim 8 of the present invention will be described. Although the sixth embodiment has been described in the second embodiment, in FIG. 4, the PWM signal for controlling the luminance is transmitted via the photocoupler 90 from the
よって、本発明による高圧放電灯を搭載した電子機器を制御する上記第二のマイクロコンピュータはその電子機器が投影する画面の明るさや、部屋の明るさに応じて本発明による高圧放電灯をPWM信号により容易に放電灯の輝度をコントロール可能であり、簡単な回路構成で、ランプフリッカーを低減しつつ放電灯の不要な輝度変化を少なくすることが可能となる。 Therefore, the second microcomputer for controlling the electronic device equipped with the high-pressure discharge lamp according to the present invention outputs the PWM signal according to the present invention as a PWM signal according to the brightness of the screen projected by the electronic device or the brightness of the room. Therefore, it is possible to easily control the luminance of the discharge lamp, and it is possible to reduce unnecessary luminance change of the discharge lamp while reducing lamp flicker with a simple circuit configuration.
本発明は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高圧放電灯の始動時に高圧パルスを印加するための点灯装置およびそれを用いたデータプロジェクター等の電子機器に好適である。 The present invention is suitable for a lighting device for applying a high-pressure pulse when starting a high-pressure discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp, and an electronic apparatus such as a data projector using the same.
1、32、64 直流電源
2、7、8、9、10 スイッチング素子
6 イグナイタ
11 高圧放電灯(ランプ)
13 比較器
14、54 制御回路
18、53 点灯波形発生回路
18c、18s、18sa D/Aコンバータ
18a、91 マイクロコンピュータ
24 矩形波信号
34、63 増幅器
50 DC−DCコンバータ
51 交流変換回路
52 駆動回路
58 PWM制御信号
60 PWM信号
70 電力可変回路
80、81 反転増幅器
1, 32, 64
13
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