JP2006185666A

JP2006185666A - 点灯装置

Info

Publication number: JP2006185666A
Application number: JP2004376043A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Nakai; 良幸中井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-27
Filing date: 2004-12-27
Publication date: 2006-07-13

Abstract

【課題】制御回路を故障した場合でも、電力が大きくならず、高圧放電灯の破壊を抑制することを目的としている。
【解決手段】高圧水銀ランプ等の高圧放電灯２１と、高圧放電灯２１の初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２２と、高圧放電灯２１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路２３とを備え、ＰＷＭ回路２０のＯＮ−ＯＦＦパルス波は、基準値とスレッシュ値との間を振幅長とした所定三角波において、交流ランプ電圧の電圧値に応じて規定した規定値に基づき、規定値以上の期間をＯＮ期間とし、規定値未満の期間をＯＦＦ期間として形成した構成である。
【選択図】図１

Description

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を各種電子機器に搭載した点灯装置に関するものである。

以下、従来の点灯装置について図面を参照しながら説明する。

図５は従来の点灯装置のブロック図、図６は同点灯装置の等価回路図である。

図５、図６において、従来の点灯装置は、高圧水銀ランプ等の高圧放電灯１と、高圧放電灯１の初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２と、高圧放電灯１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路３とを備えている。

また、上記の交流変換回路３には、駆動用の駆動回路４を接続するとともに、制御回路５からのＰＷＭ制御信号によって、直流電源の電圧を数十ｋＨｚの高周波の電圧に変換し平滑して、所望の出力電圧を発生させるＤＣ−ＤＣコンバータ回路６を接続している。

この交流変換回路３は、直列に接続した第１スイッチ７および第２スイッチ８と、直列に接続した第３スイッチ９および第４スイッチ１０とを互いに並列接続し、かつ、高圧放電灯１の一端側を第１スイッチ７と第２スイッチ８との間に接続するとともに、高圧放電灯１の他端側を第３スイッチ９と第４スイッチ１０との間に接続して形成したものである。

さらに、この交流変換回路３には直流電圧を印加するが、交流変換回路３に接続した駆動回路４によって、第１スイッチ７〜第４スイッチ１０の通電の切り替えタイミングを制御して駆動させており、第１スイッチ７から高圧放電灯１を介して第４スイッチ１０へ通電する第１通電と、第３スイッチ９から高圧放電灯１を介して第２スイッチ８へ通電する第２通電とを交互に切り替えることによって、通常始動用の交流ランプ電圧を高圧放電灯１に印加している。

上記の高圧放電灯の一般的な構成は、以下の通りである。

一般的な高圧放電灯１は、図７に示すように、石英ガラスからなる発光管１１と、この発光管１１の両端から延在する封止部１２と、この封止部１２からリード部１３を介して発光管１１に突出させた一対の電極１４とを有している。

発光管１１の内部には、水銀、アルゴン等の希ガス、臭素等の微量のハロゲンが封入されており、電極１４は、タングステンからなっている。

この高圧放電灯１の動作原理は、一対の電極１４間に初期始動用の交流始動電圧が印加されると、電極１４間が絶縁破壊して放電路が形成され、その後、通常始動用の交流ランプ電圧の印加によって、電極１４間にアーク放電が発生する。この放電によって、発光管１１内の温度が上昇し、水銀が加熱・気化され、電極１４間のアーク中心部で水銀原子が励起されて発光するものである。高圧放電灯１の水銀蒸気圧が高いほど、プロジェクタ等の光源として適しているが、発光管１１の物理的耐圧強度の観点から、１５〜２０ＭＰａ（１５０〜２００気圧）程度の範囲に水銀蒸気圧に設計されることが多い。

この発光管１１内では、アーク放電による電極１４の温度上昇によって、タングステンが蒸発して発光管１１の内壁に付着する。この発光管１１内に付着したタングステンは、発光管１１内に封入したハロゲンと反応して、ハロゲン化タングステンになるとともに、このハロゲン化タングステンは発光管１１内を浮遊し、温度の高い電極１４の先端に達すると、再び、もとのハロゲンとタングステンに解離して、タングステンは電極１４の先端に戻る。いわゆるハロゲンサイクルが繰り返される。

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、特許文献２が知られている。
特開２００４−８７４７３号公報特開２００４−１３４１７６号公報

一般的に、点灯装置では、高圧放電灯１に印加される交流ランプ電圧が変化した場合、高圧放電灯１の明るさを一定に保つように、制御回路５によって、高圧放電灯１に通電される交流ランプ電流を制御（電力が一定になるように制御）している。

この交流ランプ電圧の変化は、ハロゲンサイクルによる電極１４へのタングステンの蒸発と解離に起因して生ずる場合があり、電極１４へのタングステンの解離量が多くなって電極１４間が短くなると、交流ランプ電圧の電圧値は小さくなり、電極１４からのタングステンの蒸発量が多くなって電極１４間が長くなると、交流ランプ電圧の電圧値は大きくなる。

この際、交流ランプ電圧の電圧値が低下しすぎて、交流ランプ電流が過剰に大きくなると、点灯装置に用いる電子部品を破壊する可能性があるために、交流ランプ電流には制限電流値が規定されている。

しかし、上記構成では、制御回路５が故障した場合、交流ランプ電圧の電圧値が大きくなっても、交流ランプ電流の電流値を小さくするように制御されないために、電力が大きくなって、高圧放電灯を破壊するという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するもので、制御回路を故障した場合でも、電力が大きくならず、高圧放電灯の破壊を抑制することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、特に、高圧放電灯に交流ランプ電圧を印加する交流変換回路と、前記交流変換回路に直流電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータ回路とを備え、前記交流ランプ電圧の電圧値が所定電圧値以上になると、前記高圧放電灯に印加する交流ランプ電圧の電圧値と前記高圧放電灯に通電する交流ランプ電流の電流値とを、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路にフィードバックして、前記交流ランプ電圧の電圧値に応じて、前記交流ランプ電流の電流値を制御する制御手段を設けた構成である。

上記構成により、高圧放電灯に印加される交流ランプ電圧が変化した際、高圧放電灯の明るさを一定に保つように、高圧放電灯に通電される交流ランプ電流を制御する制御回路が故障したとしても、交流ランプ電圧の電圧値が所定電圧値以上になると、交流ランプ電圧の電圧値と高圧放電灯に通電する交流ランプ電流の電流値とを、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路にフィードバックして、交流ランプ電圧の電圧値に応じて、交流ランプ電流の電流値を制御する制御手段を設けているので、高圧放電灯が破壊されるのを防止できる。

以下、実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における点灯装置のブロック図、図２は同点灯装置の等価回路図、図３はＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係を示す特性波形図、図４は所定電圧値に達した場合におけるＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係を示す特性波形図である。

図１、図２において、本発明の一実施の形態における点灯装置は、高圧水銀ランプ等の高圧放電灯２１と、高圧放電灯２１の初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２２と、高圧放電灯２１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路２３とを備えている。

イグナイタ回路２２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６から発生した所望の直流電圧を、バリスタ、アレスタ等のスイッチ素子とコンデンサを用いて交流変換し、一次巻線２７と二次巻線２８を有するトランス２９を用いて、初期始動用の交流ランプ電圧として高圧放電灯２１に印加している。

ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６は、制御回路２５からのＰＷＭ制御信号をＰＷＭ回路２０が受け、ＰＷＭ回路２０から出力するＯＮ−ＯＦＦパルス波のＯＮ−ＯＦＦ期間を変化させて、直流電源の電圧を数十ｋＨｚの高周波の電圧に変換し平滑して、所望の直流電圧を交流変換回路２３に印加している。ＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係は、図３に示すようになる。

特に、このＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６は、ＰＷＭ回路２０とコイルとを組み合わせて形成したチョッパー型昇降圧回路であって、交流ランプ電圧の電圧値が所定電圧値以上になると、高圧放電灯２１に印加する交流ランプ電圧の電圧値と高圧放電灯２１に通電する交流ランプ電流の電流値とを、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６にフィードバックして、交流ランプ電圧の電圧値に応じて、交流ランプ電流の電流値を制御する制御手段を設けている。

この制御手段は、ＰＷＭ回路２０から出力されるＯＮ−ＯＦＦパルス波のＯＮ−ＯＦＦ期間を変化させて、交流ランプ電圧の電圧値に応じて、交流ランプ電流の電流値を制御するようにしている。この際、交流ランプ電圧の電圧値は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６から交流変換回路２３に印加される直流電圧の分圧を分圧回路１９でモニタして算出している。

具体的には、ＰＷＭ回路２０のＯＮ−ＯＦＦパルス波は、基準値とスレッシュ値との間を振幅長とした所定三角波において、交流ランプ電圧の電圧値に応じて規定した規定値に基づき、規定値以上の期間をＯＮ期間とし、規定値未満の期間をＯＦＦ期間として形成している。交流ランプ電圧の電圧値が所定電圧値以上になった場合におけるＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係は、図４に示すようになる。

また、交流変換回路２３は、直列に接続した第１スイッチ３０および第２スイッチ３１と、直列に接続した第３スイッチ３２および第４スイッチ３３とを互いに並列接続し、且つ、高圧放電灯２１の一端側をトランス２９の二次巻線２８を介して第１スイッチ３０と第２スイッチ３１との間に接続するとともに、高圧放電灯２１の他端側を第３スイッチ３２と第４スイッチ３３との間に接続して形成したものである。第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３にはＦＥＴを用いている。

さらに、この交流変換回路２３に直流電圧が印加される際には、交流変換回路２３に接続した駆動回路２４によって、第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３の通電の切り替えタイミングを制御して駆動させており、第１スイッチ３０から高圧放電灯２１を介して第４スイッチ３３へ通電する第１通電と、第３スイッチ３２から高圧放電灯２１を介して第２スイッチ３１へ通電する第２通電とを交互に切り替えることによって、通常始動用の交流ランプ電圧を高圧放電灯２１に印加している。

上記構成のように、高圧放電灯２１に印加される交流ランプ電圧が変化した際、高圧放電灯２１の明るさを一定に保つように、高圧放電灯２１に通電される交流ランプ電流を制御する制御回路２５が故障したとしても、交流ランプ電圧の電圧値が所定電圧値以上にあると、高圧放電灯２１に印加する交流ランプ電圧の電圧値と高圧放電灯２１に通電する交流ランプ電流の電流値とを、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６にフィードバックして、交流ランプ電圧の電圧値に応じて、交流ランプ電流の電流値を制御するので、電力が必要以上に大きくならず、高圧放電灯２１が破壊されるのを防止できる。

以上のように本発明の点灯装置は、交流ランプ電圧の電圧値を制限し、高圧放電灯の破壊を抑制するので、各種の点灯装置に用いることができる。

本発明の一実施の形態における点灯装置のブロック図同点灯装置の等価回路図ＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係を示す特性波形図所定電圧値に達した場合におけるＰＷＭ制御信号とＯＮ−ＯＦＦパルス波と直流電圧の電圧値との関係を示す特性波形図従来の点灯装置のブロック図同点灯装置の等価回路図同点灯装置の高圧放電灯の断面図

符号の説明

１９分圧回路
２０ＰＷＭ回路
２１高圧放電灯
２２イグナイタ回路
２３交流変換回路
２４駆動回路
２５制御回路
２６ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
２７一次巻線
２８二次巻線
２９トランス
３０第１スイッチ
３１第２スイッチ
３２第３スイッチ
３３第４スイッチ

Claims

高圧放電灯に交流ランプ電圧を印加する交流変換回路と、前記交流変換回路に直流電圧を印加するＤＣ−ＤＣコンバータ回路とを備え、前記交流ランプ電圧の電圧値が所定電圧値以上になると、前記高圧放電灯に印加する交流ランプ電圧の電圧値と前記高圧放電灯に通電する交流ランプ電流の電流値とを、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路にフィードバックして、前記交流ランプ電圧の電圧値に応じて、前記交流ランプ電流の電流値を制御する制御手段を設けた点灯装置。
前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、ＰＷＭ回路とコイルとを組み合わせて形成したチョッパー型昇降圧回路であって、前記制御手段は、前記ＰＷＭ回路から出力されるＯＮ−ＯＦＦパルス波のＯＮ−ＯＦＦ期間を変化させて、前記交流ランプ電圧の電圧値に応じて、前記交流ランプ電流の電流値を制御するようにした請求項１記載の点灯装置。
前記ＰＷＭ回路のＯＮ−ＯＦＦパルス波は、基準値とスレッシュ値との間を振幅長とした所定三角波において、前記交流ランプ電圧の電圧値に応じて規定した規定値に基づき、規定値以上の期間をＯＮ期間とし、規定値未満の期間をＯＦＦ期間として形成した請求項２記載の点灯装置。