JP2006278203A - Lighting device of high pressure discharge lamp, and electronic equipment 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に高圧パルスを印加し点灯させ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 is lit by applying a high-pressure pulse to a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, or the like, and an electronic apparatus such as a data projector using the same.
高圧放電灯(ランプ)は小型で高輝度が得られるが、電極や高圧ガス等の物性的なバラツキや時間的変化、温度によりランプ電圧が変化し、輝度が変化しやすい。そこで、高圧放電灯には常に一定電力を供給して輝度の安定を図る高圧放電灯装置が必要となる。 The high-pressure discharge lamp (lamp) is small and can provide high brightness, but the lamp voltage changes easily due to variations in physical properties such as electrodes and high-pressure gas, temporal changes, and temperature, and the brightness tends to change. Therefore, a high-pressure discharge lamp device that constantly supplies constant power to the high-pressure discharge lamp to stabilize the brightness is required.
図8は上記高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。図8において、高圧放電灯11に一定電力を供給するために直流電源1からの電力はDC−DCコンバーター50で電力制御し、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コンバーター50は、制御回路25で制御する。制御回路25は高圧放電灯11のランプ電圧55とランプ電流56を常に検出し、DC−DCコンバーター50が一定電力を供給するようにPWM制御信号15cを出力する。そして、直流電源1からの電力はDC−DCコンバーター50で数十kHzの高周波の電圧に変換し、平滑してランプ出力電力を得る。また、高圧放電灯11には最初に高電圧(約20kV)を印加して点灯させるイグナイタ回路6が交流変換回路51を介して接続される。前記交流変換回路51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11に交流電力を供給する。点灯波形発生回路17は、マイクロコンピュータ17aから数十〜百数十Hzの矩形波信号24を出すと共に、ランプフリッカー低減の為のスロープ信号18cを発生させる。
FIG. 8 is a block diagram showing the configuration of the high pressure discharge lamp lighting device. In FIG. 8, in order to supply constant power to the high pressure discharge lamp 11, the power from the
その結果、高圧放電灯の交流ランプ電流は半周期の開始からスロープ状に増加する電流を発生し、このスロープ電流の後半の部分で高圧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抑制する。 As a result, the AC lamp current of the high-pressure discharge lamp generates a current that increases in a slope from the start of the half cycle, and the electrode temperature of the high-pressure discharge lamp increases to a high value immediately before the polarity reversal in the latter half of this slope current. As a result, the discharge arc is generated from the same location, and the stability of the discharge arc is increased to suppress flicker of the high-pressure discharge lamp.
ここで、ランプ電圧(Vla)と交流ランプ電流(Ila)、スロープ信号(Fla)、ランプ電力(Pla)とすると、本制御は
Pla=Vla×Ila/Fla=一定 となるものである。
Here, assuming that the lamp voltage (Vla), the AC lamp current (Ila), the slope signal (Fla), and the lamp power (Pla), this control is such that Pla = Vla × Ila / Fla = constant.
そこで、交流ランプ電流(Ila)とランプ電圧(Vla)の関係は
Ila=Pla×Fla/Vla(Pla×Fla=一定 とするものであるから)
ランプ電圧(Vla)が上昇すると交流ランプ電流(Ila)は反比例して減少する動作となる。
Therefore, the relationship between the AC lamp current (Ila) and the lamp voltage (Vla) is Ila = Pla × Fla / Vla (because Pla × Fla = constant).
When the lamp voltage (Vla) increases, the AC lamp current (Ila) decreases in inverse proportion.
又、以前の制御回路25はランプ電圧55とランプ電流56を検出し、その2信号を掛け算器16を用いて掛け算し、その出力結果を基準値と比較してPWM制御信号58を出力し、DC−DCコンバーター50を制御していた。
The
図9に掛け算器の等価回路を含む制御回路25による高圧放電灯点灯装置の回路構成図を示す。
FIG. 9 shows a circuit configuration diagram of a high pressure discharge lamp lighting device by a
ランプ電圧55は抵抗55aと55bで分圧し、増幅器(バッファ)56を介して抵抗56aで電流(I1)に変換して、増幅器25aを用いトランジスタ25dに流す。又、ランプ電流は増幅器26で増幅して抵抗26aで電流(I2)に変換して、増幅器25hを用いてトランジスタ25fに流す。電流I1とI2はLOG変換され加算される。その出力はトランジスタ25eの出力電流(I3)であり逆LOG変換され増幅器25qで出力電圧となる。
The
I3=I1×I2 である。 I3 = I1 × I2.
また、ランプの明るさが変化するフリッカーを軽減するスロープ信号18も抵抗18dにより電流(I4)変換し、増幅器25nを用いてトランジスタ25gに流すと
I3=I1×I2/I4 となり、ランプ電流にスロープ信号18に比例した電流波形が得られる。
Further, the
以上のように、掛け算器16(図9においては制御回路25から増幅器15、増幅器25qを除いた回路)はIC化されているが回路構成は複雑で、負極性の電源25V(−12V等)が必要であり、電流をトランジスタの特性を利用してLOG変換−逆LOG変換する為各トランジスタがバラツキ、その選別が必要で高価であった。
As described above, the multiplier 16 (in FIG. 9, the circuit obtained by removing the
そこで、図1における高圧放電灯点灯装置の回路構成図はランプ電流56をレベルシフト回路で差動増幅器に取り込み簡単な回路構成で精度のよい回路構成とした。
Therefore, in the circuit configuration diagram of the high pressure discharge lamp lighting device in FIG. 1, the
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。
ここで、近年、電子機器の小型化はどんどん進み、低コストでより高性能な高圧放電灯点灯装置が望まれる。 Here, in recent years, electronic devices have been further miniaturized, and a high-performance high-pressure discharge lamp lighting device is desired at a low cost.
上記の従来技術で説明したように高圧放電灯であるランプの電極の先端が時間と共に消耗しても(ランプ電圧が上昇する)ランプの明るさを一定に制御する必要がある。その為にランプに供給する電力を常に一定に制御する電力制御回路25が必要不可欠である。その制御の中心となる掛け算器16はIC化されているが回路構成は複雑で、負極性の電源(−12V等)が必要であり、電流をトランジスタの特性を利用してLOG変換−逆LOG変換する為各トランジスタがバラツキ、その選別が必要で高価であるという問題点を有していた。
As described in the above prior art, even if the tip of the electrode of the lamp, which is a high pressure discharge lamp, is consumed over time (the lamp voltage increases), it is necessary to control the brightness of the lamp to be constant. For this purpose, a
本発明は、上記従来の問題点を解決するものであり、高圧放電灯点灯装置の電力制御回路はランプ電流56をレベルシフト回路で差動増幅器に取り込むと共に交流変換回路51の4個のスイッチング素子による電力ロスを補正する。簡単な回路構成で、安価で高精度にランプの輝度を一定にして、制御を安定にする高圧点灯装置とそれを用いた電子機器を安価で小型化すると共にランプの性能と寿命を延ばすことを目的とするものである。
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and the power control circuit of the high pressure discharge lamp lighting device incorporates the
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、高圧放電灯(交流ランプ)に電力を供給する直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータと、前記コンバータの出力を前記交流ランプ電流に変換して前記交流ランプに供給する交流変換回路と、前記交流ランプに流れる電流を電圧変換した、交流ランプ電流検出電圧を基準電源の極性側に電圧レベルシフトし前記差動増幅器の入力の一方に接続する第1のレベルシフト回路と、前記差動増幅器の入力の他方に前記基準電源からの第2のレベルシフト回路を接続すると共に、前記コンバータ出力電圧に比例した電圧を電流変換し前記差動増幅器の電流源とし、前記差動増幅器の電流出力を電圧変換した電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器出力により前記直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータの出力を制御する手段と前記高圧放電灯の電力を一定に補正する手段を備えた高圧放電灯装置であり、簡単な回路構成で安価でありながら高精度にランプの輝度を一定にして、制御を安定にする効果が得られる。
The invention according to
本発明の請求項2に記載の発明は、高圧放電灯の電力を一定に補正する手段であり、交流ランプ電流検出電圧を基準電源の極性側に電圧レベルシフトし前記差動増幅器の入力の一方に接続する第1のレベルシフト回路に電力を補正する第一の抵抗を挿入するか、前記差動増幅器の入力の他方に前記基準電源からの第2のレベルシフト回路に電力を補正する第二の抵抗を挿入する手段を備えた請求項1記載の高圧放電灯装置であり、簡単な回路構成で安価でありながら高精度にランプの輝度を一定にする効果が得られる。
The invention according to
本発明の請求項3に記載の発明は、高圧放電灯(交流ランプ)に電力を供給する直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータと、前記コンバータの出力を前記交流ランプ電流に変換して前記交流ランプに供給する交流変換回路と、前記交流ランプに流れる電流を電圧変換した、交流ランプ電流検出電圧を基準電源の極性側に抵抗とダイオードで電圧レベルシフトし前記差動増幅器の入力の一方に接続する第3のレベルシフト回路と、前記差動増幅器の入力の他方に前記基準電源からダイオードと抵抗による第4のレベルシフト回路を接続し、前記コンバータ出力電圧に比例した電圧を電流変換し前記差動増幅器の電流源とし、前記差動増幅器の電流出力を電圧変換した電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器出力により前記直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータの出力を制御する手段と前記高圧放電灯の電力を一定に補正する手段を備えた高圧放電灯装置であり、第3のレベルシフト回路と第4のレベルシフト回路内のダイオードを差動増幅器を構成するIC(集積回路)内に取り込め、部品点数の削減と小型化が可能となる。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a DC-DC converter or an AC-DC converter that supplies power to a high-pressure discharge lamp (AC lamp), and an output of the converter is converted to the AC lamp current to convert the AC. AC converter circuit supplied to the lamp, and AC lamp current detection voltage obtained by voltage-converting the current flowing in the AC lamp is shifted to the polarity side of the reference power supply by a voltage level with a resistor and a diode and connected to one of the inputs of the differential amplifier And a third level shift circuit connected to the other input of the differential amplifier from the reference power supply by a diode and a resistor to convert a voltage proportional to the converter output voltage into a current. A comparator that compares a voltage obtained by converting the current output of the differential amplifier with a reference voltage as a current source of a dynamic amplifier; A high-pressure discharge lamp device comprising means for controlling the output of a current-DC converter or an AC-DC converter and means for correcting the power of the high-pressure discharge lamp to be constant, a third level shift circuit and a fourth level shift A diode in the circuit can be incorporated in an IC (integrated circuit) constituting a differential amplifier, and the number of parts can be reduced and the size can be reduced.
本発明の請求項4に記載の発明は、高圧放電灯の電力を一定に補正する手段として、前記差動増幅器の電流源として前記コンバータ出力電圧に比例した電圧から一定電圧(例えばトランジスタのベース・エミッタ電圧)を差し引いた電圧を電流変換し前記差動増幅器の電流源とし、前記差動増幅器の電流出力を電圧変換した電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器出力により前記直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータの出力を制御する手段を備えた請求項3記載の高圧放電灯装置で、簡単な回路構成を取り安価でありながら高精度にランプの輝度を一定にする効果が得られる。
According to a fourth aspect of the present invention, as means for correcting the power of the high-pressure discharge lamp to be constant, as a current source of the differential amplifier, a voltage proportional to the converter output voltage is used as a current source of the differential amplifier. A voltage obtained by subtracting the emitter voltage) is converted into a current source for the differential amplifier, a voltage obtained by converting the current output of the differential amplifier is compared with a reference voltage, and the DC- 4. The high pressure discharge lamp device according to
本発明の請求項5に記載の発明は、高圧放電灯(交流ランプ)に電力を供給する直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータと、前記コンバータの出力を前記交流ランプ電流に変換して前記交流ランプに供給する交流変換回路と、前記交流ランプに流れる電流を電圧変換した交流ランプ電流検出電圧を基準電源の極性側に第3の抵抗と第1のダイオードと第4の抵抗で電圧レベルシフトし前記差動増幅器の入力の一方に接続する第3のレベルシフト回路と、前記差動増幅器の入力の他方に前記基準電源から前記第4の抵抗と第2のダイオードと第5の抵抗による第4のレベルシフト回路を接続すると共に、前記コンバータ出力電圧に比例した電圧を電流変換し前記差動増幅器の電流源とし、前記差動増幅器の電流出力を電圧変換した電圧と基準電圧を比較する比較器と、前記比較器出力により前記直流−直流コンバータもしくは交流−直流コンバータの出力を制御する手段と前記高圧放電灯の電力を一定に補正する高圧放電灯装置を備えた電子機器であり、ランプの輝度をより精度良く一定にすると共にランプフリッカーを軽減する信号をランプ点灯時に利用し、よりランプの点灯性を良くすることが可能となる。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a DC-DC converter or an AC-DC converter that supplies power to a high-pressure discharge lamp (AC lamp), and an output of the converter is converted to the AC lamp current to convert the AC. A voltage level shift of the AC conversion circuit supplied to the lamp and the AC lamp current detection voltage obtained by converting the current flowing through the AC lamp to the polarity side of the reference power supply is shifted by the third resistor, the first diode, and the fourth resistor. A third level shift circuit connected to one of the inputs of the differential amplifier, and a fourth of the fourth resistor, the second diode, and the fifth resistor from the reference power source to the other input of the differential amplifier. The level shift circuit is connected, and a voltage proportional to the converter output voltage is converted into a current source of the differential amplifier, and the current output of the differential amplifier is converted into a voltage. A comparator for comparing the pressure and the reference voltage, means for controlling the output of the DC-DC converter or AC-DC converter by the output of the comparator, and a high-pressure discharge lamp device for correcting the power of the high-pressure discharge lamp to be constant. This makes it possible to improve the lamp lighting performance by using a signal that makes the lamp brightness more constant and more accurate and reduces lamp flicker when the lamp is turned on.
本発明は、高圧放電灯点灯装置の電力制御回路はランプ電流をレベルシフト回路で差動増幅器に取り込むと共に交流変換回路51の4個のスイッチング素子による電力ロスを補正する。簡単な回路構成で、安価で高精度にランプの輝度を一定にして、制御を安定にする高圧点灯装置とそれを用いた電子機器を安価で小型化すると共にランプの性能と寿命を延ばすという効果を奏するものである。
In the present invention, the power control circuit of the high pressure discharge lamp lighting device takes in the lamp current into the differential amplifier by the level shift circuit and corrects the power loss due to the four switching elements of the
以下本発明の実施の形態を添付図面によって説明する。なお、説明にあたっては従来技術と同一部分は同一番号を付して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, the same parts as those in the prior art are denoted by the same reference numerals.
(実施の形態1)
以下、実施の形態1について、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。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and second aspects of the present invention will be described with respect to the first embodiment.
図1は本発明による高圧放電灯点灯装置の回路構成図と図2はその動作を示す動作波形図である。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention, and FIG. 2 is an operation waveform diagram showing its operation.
図1の高圧放電灯点灯装置は、従来の技術でも説明したように、直流電源1からDC−DCコンバーター50、交流変換回路51を介して高圧放電灯(交流ランプ)11に接続される。前記DC−DCコンバーター50は制御回路35からのPWM制御信号15c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、平滑してランプ出力電圧を得る。前記制御回路35はランプ電圧に応じて高圧放電灯11に供給する出力電流を可変しランプ電力が一定になるように制御している。
The high pressure discharge lamp lighting device of FIG. 1 is connected to a high pressure discharge lamp (AC lamp) 11 from a
ここで、本発明の高圧放電灯点灯装置の制御回路35は、高圧放電灯11に流れた交流ランプ電流は交流変換回路51のFET8又はFET10を流れ、レベルシフト回路30内の交流ランプ電流検出抵抗23に発生する電圧を基準電源30fの間で抵抗30aと抵抗30b+抵抗30eでレベルシフト(電圧:Vm)し差動増幅器Sを構成するトランジスタ35bのベースに入力する。又、前記差動増幅器Sを構成するトランジスタ35aのベースには基準電源30fを抵抗30cと抵抗30dの交点電圧(レベルシフト電圧:Vn)を入力する。
Here, in the
その結果、交流ランプ電流(Ila)は検出抵抗23で検出され、差動増幅器Sのトランジスタ35bとトランジスタ35aで電流増幅される。抵抗のバラツキを少なくする為に、抵抗30aと抵抗30cのそれぞれの抵抗値をR30a=R30c及び抵抗30bと抵抗30dのそれぞれの抵抗値をR30b=R30dに設定する。
As a result, the AC lamp current (Ila) is detected by the
そして、コンバータ出力電圧55(ほぼ放電灯11の電圧Vla)を抵抗55aと抵抗55bで分圧し、増幅器(バッファ)56で低インピーダンス化し抵抗56aで電流変換するとほぼ放電灯11の電圧Vlaに比例した電流(Ivla)が得られカレントミラーを構成するトランジスタ35iとトランジスタ35jで差動増幅器Sの電流源とする。増幅器(バッファ)56の出力に接続したトランジスタ56bは電流変換するカレントミラーのトランジスタ35iのベース−エミッタ間電圧(約0.7V)を打ち消すものである。
When the converter output voltage 55 (approximately the voltage Vla of the discharge lamp 11) is divided by the
よって差動増幅器Sの出力であるトランジスタ35bのコレクタ電流(Ic35b)とトランジスタ35aのコレクタ電流(Ic35a)は
ΔIc35a=−ΔIc35b=α×Ivla×Ila となる。
Therefore, the collector current (Ic35b) of the
そして、その出力はカレントミラーのトランジスタ35cとトランジスタ35dはカレントミラーのトランジスタ35hとトランジスタ35gで電流反転されカレントミラーのトランジスタ35eとトランジスタ35fとで減算される。その結果、トランジスタ35fとトランジスタ35gの合成出力は抵抗36に流れる(I36)。
The outputs of the
よって、I36=ΔIc35a−(−ΔIc35b)=2α×Ivla×Ila
そこで、抵抗36に発生する電圧(V36)は交流ランプ電流(Ila)と放電灯11の電圧Vlaの積に比例するので、コンパレータ15により基準電圧22と比較し、その出力でPWM制御回路12を制御するとDC−DCコンバーター50は高圧放電灯(交流ランプ)11に一定の電力を供給することが可能となる。
Therefore, I36 = ΔIc35a − (− ΔIc35b) = 2α × Ivla × Ila
Therefore, since the voltage (V36) generated in the
次に、レベルシフト回路30内の電力を一定に補正する手段である抵抗30eについて説明する。
Next, the
図2は、ランプ電圧:Vla(コンバータ出力電圧55)を40V〜130Vまで変化させた時の交流ランプ電流(Ila)とその積であるランプ消費電力をシミュレーションしたものである。 FIG. 2 is a simulation of the lamp power consumption, which is the product of the AC lamp current (Ila) when the lamp voltage: Vla (converter output voltage 55) is changed from 40V to 130V.
同時にレベルシフト回路30内の抵抗30eを0Ω,20Ω,40Ωと変化させた時のランプ消費電力の特性を示す。抵抗30eの抵抗値を増やしていくとランプ電圧が上昇するに従って、ランプ消費電力は低下する。これは、図3に示す差動増幅器Sの特性による。図3の下図は差動増幅器Sの入力電圧(Vm−Vn)である。図3の上図はトランジスタ35bのコレクタ電流(Ic35b)とトランジスタ35aのコレクタ電流(Ic35a)の特性であり、差動増幅器Sの入力電圧(Vm−Vn)が大きくなるとコレクタ電流は直線的に増加せず、Ic35b=Io/(1+eq(Vm-Vn)/kT)で表される。Ioは電流源の電流、q/kは定数、Tは温度。
At the same time, the characteristics of lamp power consumption when the
そこで、抵抗30eを0Ω,20Ω,40Ωと変化させると、差動増幅器Aの入力電圧Vmは増加し、図3の下図の差動増幅器Sの入力電圧(Vm−Vn)範囲が“A”から“B”に移動し、図3の上図のトランジスタ35bのコレクタ電流(Ic35b)の動作範囲も“A”から“B”に移動する。その結果、図2に示したように、抵抗30eの抵抗値を増やしていくとランプ電圧が上昇するに従ってランプ消費電力は低下する特性となり、ランプ消費電力を一定にするように補正することが可能となる。
Therefore, when the
上記は、交流ランプ電流が流れる交流変換回路51のFET7とFET10又はFET9とFET8はそれぞれ固有の抵抗(R0)を持ち電力ロスが発生する。図2で、ランプ電圧:Vla(コンバータ出力電圧55)が直線的に増加すると交流ランプ電流(Ila)は逆数で減少する曲線となり、電力ロス=Ila×R0 であり同様の曲線を描く。その結果、抵抗30eを変化させると電力ロスの曲線と差動増幅器Sの出力電流曲線が打ち消され、ランプ消費電力を一定にするように補正することが可能となる。
In the above, the FET 7 and
又、制御回路35の電流出力は抵抗36で電圧に変換されるが、ランプの明るさが変化するフリッカーを軽減するスロープ信号18も前記抵抗36に加算し、ランプ電流にスロープ信号を容易に重畳することが可能である。
The current output of the
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の請求項3に記載の発明について説明する。
(Embodiment 2)
The second aspect of the present invention will be described below with reference to the second embodiment.
図4は本発明による高圧放電灯点灯装置の回路構成図と図5、図6はその動作を示す動作波形図である。 FIG. 4 is a circuit configuration diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention, and FIGS. 5 and 6 are operation waveform diagrams showing the operation thereof.
図4の高圧放電灯点灯装置は、実施の形態1でも説明したように、直流電源1からDC−DCコンバーター50、交流変換回路51を介して高圧放電灯(交流ランプ)11に接続される。前記DC−DCコンバーター50は制御回路35からのPWM制御信号15c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、平滑してランプ出力電圧を得る。前記制御回路35はランプ電圧に応じて高圧放電灯11に供給する出力電流を可変しランプ電力が一定になるように制御している。
The high pressure discharge lamp lighting device of FIG. 4 is connected to the high pressure discharge lamp (AC lamp) 11 from the
ここで、本発明の高圧放電灯点灯装置は制御回路35の差動増幅器Sと入力回路であるレベルシフト回路30Pについて説明する。
Here, the high-pressure discharge lamp lighting device of the present invention will be described with respect to the differential amplifier S of the
高圧放電灯11に流れた交流ランプ電流は交流変換回路51のFET8又はFET10を流れ、交流ランプ電流検出抵抗23に発生する電圧を増幅器26で増幅し、基準電源30fからダイオード30gでレベルシフトし、抵抗30bを介して増幅器26の出力に接続する。そのダイオード30gと抵抗30bの交点(Vm)を差動増幅器Sのトランジスタ35bのベースに入力する。又、前記差動増幅器Sを構成するトランジスタ35aのベースは基準電源30fをダイオード30hと抵抗30d+抵抗30eの交点電圧(レベルシフト電圧:Vn)を入力する。
The AC lamp current flowing through the high-pressure discharge lamp 11 flows through the
そして、コンバータ出力電圧55(ほぼ放電灯11の電圧Vla)を抵抗55aと抵抗55bで分圧し、増幅器(バッファ)56で低インピーダンス化し抵抗56aで電流変換するとほぼ放電灯11の電圧Vlaに比例した電流(Ivla)が得られトランジスタ35iとトランジスタ35jのカレントミラーで差動増幅器Sの電流源とする。
When the converter output voltage 55 (approximately the voltage Vla of the discharge lamp 11) is divided by the
上記の構成から、交流ランプ電流検出抵抗23に発生する電圧を増幅器26で増幅し、基準電源30fから抵抗30bを介してダイオード30gに電流を流すことによりダイオード30gの両端電圧(Vf)が変化し差動増幅器Sのトランジスタ35bとトランジスタ35aで電流増幅され、差動増幅器Sの電流源(トランジスタ35iとトランジスタ35j)からの放電灯11の電圧Vlaに比例した電流(Ivla)が変調され、抵抗36に電力を一定に制御する電流が得られる。
From the above configuration, the voltage generated in the AC lamp
ここで、請求項4について説明する。
Here,
図5の動作波形は差動増幅器Sの電流源(トランジスタ35iとトランジスタ35j)が一定の電流(例えば400μA)の時、交流ランプ電流検出抵抗23の増幅器26出力による差動増幅器Sの差動入力電圧(Vm−Vn)とトランジスタ35bのコレクタ電流(Icm)、トランジスタ35aのコレクタ電流(Icn)を表す。その結果は、差動入力電圧(Vm−Vn)の変化に対しコレクタ電流(Icm)の変化が少ない。これはダイオード30gに流す電流が増加してもダイオード30gの両端電圧(Vd)が増加しない。
The operation waveform of FIG. 5 shows the differential input of the differential amplifier S by the output of the
I=Is*eq(Vd)/kTの式から Vd=kT/q×log(I/Is)による。 From the equation : I = Is * e q (Vd) / kT According to Vd = kT / q × log (I / Is).
この結果を、ランプ消費電力を一定にする制御でシミュレーションすると図6のようになる。 FIG. 6 shows a simulation result of this result by controlling the lamp power consumption to be constant.
図4の回路構成図は、トランジスタ35i補正無しの図であり、トランジスタ35i補正有りの場合は図1のように、増幅器56の出力にトランジスタ56bを付けて、トランジスタ35iのベース・エミッタ電圧をキャンセルした場合である。
4 is a diagram without transistor 35i correction. When transistor 35i is corrected, the
図6では、トランジスタ35i補正無しの場合のランプ消費電力は一定になるが、トランジスタ35i補正有りの場合のランプ消費電力は交流ランプ電流が大きくなる程(図6の左方向)ランプ消費電力は低い制御となる。 In FIG. 6, the lamp power consumption without the transistor 35i correction is constant, but the lamp power consumption with the transistor 35i correction becomes lower as the AC lamp current increases (leftward in FIG. 6). It becomes control.
上記回路はダイオード30g、ダイオード30hはトランジスタ35iとトランジスタ35jと同一のIC(集積回路)に組み込むことにより、部品のバラツキが少なくなり、点数の削減、コストの低減が図れる。
In the above circuit, the
(実施の形態3)
以下、実施の形態3は、本発明の請求項5に記載の発明について説明する。
(Embodiment 3)
In the following,
図7は本発明による高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。 FIG. 7 is a circuit diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention.
図7は、図4の高圧放電灯点灯装置の回路構成図の制御回路35のレベルシフト回路30Pを変形しレベルシフト回路30Qとし差動増幅器Sに入力する回路である。
FIG. 7 is a circuit that modifies the
すなわち、図7は、差動増幅器Sの電源35kから抵抗30iを介してダイオード30gとダイオード30hでレベルシフトし、差動増幅器Sの入力端子であるトランジスタ35b、トランジスタ35aに最適なバイアス電圧を与えるレベルシフト回路30Qであり、更に抵抗30eはランプ消費電力が一定になるように補正する手段である。
That is, in FIG. 7, the level is shifted by the
上記の結果、図4の基準電源30fを省略することが可能となり、上記回路はダイオード30g、ダイオード30hはトランジスタ35iとトランジスタ35jと同一のIC(集積回路)に組み込むことにより、部品のバラツキが少なくなり、部品点数の削減、コストの低減が図れる。
As a result, the
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 直流電源
2,7,8,9,10 スイッチング素子
6 イグナイタ回路
11 高圧放電灯(ランプ)
15c PWM制御信号
17 点灯波形発生回路
17a マイクロコンピュータ
18c スロープ信号
24 矩形波信号
25,35 制御回路
26,56 増幅器
30,30P,30Q レベルシフト回路
50 DC−DCコンバーター
51 交流変換回路
52 駆動回路
1
15c
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JPH05216709A (en) * | 1992-01-16 | 1993-08-27 | Maidasu Lab:Kk | Level conversion adaptor |
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