JP2007294313A - 放電灯点灯装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】音響共鳴を放電灯に発生させ、放電灯を振動させて不純物を除去することが可能な放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】DC−DCコンバータ6は、スイッチ61をオンまたはオフすることにより電力をランプ4に供給する。リップル電流発生回路230は、平滑コンデンサ23及びスイッチング素子231から構成され、スイッチング素子231をオフすることによりリップル電流を発生させる。制御回路5は、DC−DCコンバータ6及びリップル電流発生回路230に接続され、スイッチ61のスイッチング周波数を第1周波数から、ランプ4にて音響共鳴が発生する第2周波数へ変更する。制御回路5は、リップル電流発生回路230のスイッチング素子231をオフすることにより、リップル電流を発生させランプ4に音響共鳴を発生させる。
【選択図】図1
【解決手段】DC−DCコンバータ6は、スイッチ61をオンまたはオフすることにより電力をランプ4に供給する。リップル電流発生回路230は、平滑コンデンサ23及びスイッチング素子231から構成され、スイッチング素子231をオフすることによりリップル電流を発生させる。制御回路5は、DC−DCコンバータ6及びリップル電流発生回路230に接続され、スイッチ61のスイッチング周波数を第1周波数から、ランプ4にて音響共鳴が発生する第2周波数へ変更する。制御回路5は、リップル電流発生回路230のスイッチング素子231をオフすることにより、リップル電流を発生させランプ4に音響共鳴を発生させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置に関する。
近年、プロジェクタまたは車両の前照灯等に用いる高輝度の点光源として、メタルハライドランプ等の放電灯が普及している(例えば、特許文献1参照)。メタルハライドランプは、水銀、メタルハライド(金属ハロゲン化物)及び希ガスが封入されたガラス製の発光管の内部に、対向する一対の棒状の放電電極を収めている。このような放電電極の陰極側には、発光管の放電始動電圧を低減するためのトリガー線が接続されている。放電している放電電極間のアーク中心部では、ガス温度が約5000Kとなり、メタルハライドが金属とハロゲンとに熱解離し、熱解離した金属原子が光を発する。
特開平11−162406号公報
しかしながら、放電によって発光管自体が高温となるため、発光管のガラスが一部気化する。この発光管が冷却された場合、気化していたガラス等が不純物として放電電極に付着することになる。かかるガラス等の不純物は絶縁体であるため、放電電極間の放電を阻害し、最終的には光源が点灯できなくなるという問題を招来する。
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチング周波数を変更し、またリップル電流を発生させることにより、音響共鳴を放電灯に発生させ、放電灯電極を振動させて不純物を除去することが可能な放電灯点灯装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、電力を低減させてから音響共鳴を発生させることにより、不純物の除去が可能であると共に、音響共鳴による放電灯の損傷を未然に防止することが可能な放電灯点灯装置を提供することにある。
本発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置において、スイッチをオンまたはオフすることにより電力を放電灯に供給するコンバータと、リップル電流を発生させるリップル電流発生回路と、前記コンバータ及び前記リップル電流発生回路に接続され、前記スイッチのスイッチング周波数を第1周波数から第2周波数へ変更し、前記リップル電流発生回路を起動させる制御回路とを備えることを特徴とする。
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記制御回路は、前記コンバータが放電灯へ供給する電力を第1電力から、該第1電力よりも低い第2電力へ切り替えた後に、前記スイッチのスイッチング周波数を第1周波数から第2周波数へ変更し、前記リップル電流発生回路を起動してリップル電流を発生させるよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記リップル電流発生回路は、前記コンバータと放電灯との間に設けられるコンデンサ及びスイッチング素子から構成され、前記制御回路により前記スイッチング素子をオフすることによりリップル電流を発生させるよう構成してあることを特徴とする。
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記制御回路は、前記スイッチのスイッチング周波数を第1周波数から、前記放電灯にて音響共鳴が発生する第2周波数へ変更するよう構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、コンバータは、スイッチをオンまたはオフすることにより電力を放電灯に供給する。また、リップル電流発生回路は、例えば、コンバータと放電灯との間に設けられるコンデンサ及びスイッチング素子から構成され、スイッチング素子をオフすることによりリップル電流を発生させる。制御回路は、これらコンバータ及びリップル電流発生回路に接続され、コンバータのスイッチのスイッチング周波数を第1周波数から、放電灯にて音響共鳴が発生する第2周波数へ変更する。また、制御回路は、リップル電流発生回路のスイッチング素子をオフすることにより、リップル電流を発生させるようにしたので、放電灯に音響共鳴が発生する。
本発明にあっては、コンバータが放電灯へ供給する電力を第1電力から、該第1電力よりも低い第2電力へ切り替えた後に、スイッチング周波数を第1周波数から第2周波数へ変更し、リップル電流発生回路を起動してリップル電流を発生させるので、音響共鳴が発生した場合でも、放電灯の損傷を防止することが可能となる。
本発明にあっては、制御回路は、コンバータのスイッチのスイッチング周波数を第1周波数から、放電灯にて音響共鳴が発生する第2周波数へ変更する。そしてこれと共に、制御回路は、リップル電流発生回路のスイッチング素子をオフすることにより、リップル電流を発生させるようにしたので、放電灯に音響共鳴を発生させることが可能となる。また、音響共鳴に伴い、放電灯が振動し電極に付着した不純物が除去され、放電灯の長寿命化を図ることができ、また高い信頼性を確保することが可能となる。
本発明にあっては、コンバータが放電灯へ供給する電力を第1電力から、該第1電力よりも低い第2電力へ切り替えた後に、スイッチング周波数を第1周波数から第2周波数へ変更し、リップル電流発生回路を起動してリップル電流を発生させるので、音響共鳴が発生した場合でも、低電力であるので放電灯の損傷を防止することが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
実施の形態1
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において1は放電灯点灯装置であり、DC−DCコンバータ6、電源2、リップル電流発生回路230、整流ダイオード22、イグナイタ3、メタルハライドランプ等のランプ(放電灯)4、ランプ電圧検出用の第1分圧抵抗24及び第2分圧抵抗25、ランプ電流検出用の電流検出抵抗26、並びに制御回路5等を含んで構成される。なお、本実施の形態においては液晶プロジェクタ等に用いられるメタルハライドランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に適用する例を示す。
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図1は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において1は放電灯点灯装置であり、DC−DCコンバータ6、電源2、リップル電流発生回路230、整流ダイオード22、イグナイタ3、メタルハライドランプ等のランプ(放電灯)4、ランプ電圧検出用の第1分圧抵抗24及び第2分圧抵抗25、ランプ電流検出用の電流検出抵抗26、並びに制御回路5等を含んで構成される。なお、本実施の形態においては液晶プロジェクタ等に用いられるメタルハライドランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置に適用する例を示す。
DC−DCコンバータ6は、図1に示すとおり一般的な降圧コンバータの回路構成をなし、制御回路5によるスイッチ61のPWM(Pulse Width Modulation)制御によりランプ4に定電力を供給する。DC−DCコンバータ6から出力される電圧は、整流ダイオード22を経て平滑コンデンサ23により平滑され、平滑された後の電圧がランプ4へ印加される。第1分圧抵抗24及び第2分圧抵抗25はランプ4に対して並列に接続されており、ランプ電圧を検出し、制御回路5へランプ電圧を出力する。また電流検出抵抗26はランプ4に直列に接続されており、ランプ電流を検出する。電流検出抵抗26により検出されたランプ電流に対応する電圧は制御回路5へ出力される。
イグナイタ3はランプ4へ突入電流を流し、ランプ4をアーク放電に移行させる。アーク放電が維持されランプ4が定常状態へ移行した後は、制御回路5内の定電力制御回路51によるランプ4の定電力制御が行われる。リップル電流発生回路230はランプ4に対して並列に接続されており、相互に直列に接続される平滑コンデンサ23及びMOSFET等のスイッチング素子231を含んで構成される。制御回路5は、スイッチング素子231のオンまたはオフの切り替え制御を行うことにより、リップル電流発生回路230の停止または始動を切り替える。
リップル電流発生回路230を起動させる場合、制御回路5はスイッチング素子231をオフとする。これにより平滑コンデンサ23の容量が減る結果、ランプ4に波高値の高いリップル電流が発生する。一方、リップル電流発生回路230を停止する場合、制御回路5はスイッチング素子231をオンとする。この場合、整流ダイオード22を経た電圧は、平滑コンデンサ23により平滑されランプ4に供給される。スイッチング素子231がオンの場合、平滑コンデンサ23の容量が増加する結果、リップル電流が減る。これによりランプ4の安定動作の維持及びフリッカーを抑圧することができる。
制御回路5は定電力制御回路51及び周波数記憶部52を含んで構成される。周波数記憶部52は例えばメモリで構成され、ランプ4をアーク放電状態で安定動作させる第1周波数及びランプ4に音響共鳴が発生する第2周波数を記憶している。制御回路5は、図示しないスイッチから、ランプ4の消灯信号が出力された場合、周波数記憶部52に記憶した周波数を第1周波数から第2周波数へ切り替え、DC−DCコンバータ6へ出力する。DC−DCコンバータ6は、切り替えられた周波数に従いスイッチ61をオンまたはオフする。第1周波数及び第2周波数は、ランプ4の電極形状または定格電力等により異なるが、例えば第1周波数を75kHzとした場合、第2周波数を45kHz、80kHzまたは120kHzとすれば良い。
このように制御回路5はランプ4に音響共鳴を発生させて電極のクリーニングを行う場合、周波数記憶部52に記憶した第2周波数を読み出してDC−DCコンバータ6のスイッチ61のスイッチング周波数を切り替えると共に、リップル電流発生回路230のスイッチング素子231をオフすることによりリップル電流を発生させる。これにより、音響共鳴が発生する第2周波数においてリップル電流が発生する結果、ランプ4に音響共鳴が発生し、電極が振動し不純物が除去される。
以上述べた音響共鳴の発生は、定電力制御回路51により、定格電力(以下、第1電力)よりも低い電力(以下、第2電力)のもとで行うことが好ましい。以下に定電力制御回路51の構成を説明する。なお、第1電力としては例えば50W、第2電力はこれよりも20%電力を低下させた40W等とすればよい。
図2は定電力制御回路51の構成を示す回路図である。定電力制御回路51は、ランプ電圧及びランプ電流により求まるランプ電力を所定の目標電力(本実施の形態では第1電力50Wまたは第2電力40W)と比較し、その偏差をスイッチ61へ出力する回路であり、例えば図2に示すマイコン内蔵型の定電力制御回路51が用いられる。定電力制御回路51は電圧検出用非反転アンプ221、電流検出用非反転アンプ222、A/D(アナログ−デジタル)変換器223,224、マイコン225、電力記憶部227及びD/A(デジタル−アナログ)変換器226を含んで構成される。
電圧検出用非反転アンプ221はランプ電圧検出用の第1分圧抵抗24及び第2分圧抵抗25に接続されており、第1分圧抵抗24及び第2分圧抵抗25により分圧されたランプ電圧を所定の増幅率にて増幅する。増幅された後のランプ電圧は、電圧検出用非反転アンプ221の出力端子に接続されるA/D変換器223によりデジタル化され、マイコン225へ入力される。
電流検出用非反転アンプ222はランプ電流検出用の電流検出抵抗26(例えば高精度の50mΩ抵抗等)に接続されており、電流検出抵抗26にて変換された電圧を所定の増幅率にて増幅する。増幅されたランプ電流にかかる電圧は電流検出用非反転アンプ222の出力端子に接続されるA/D変換器224によりデジタル化され、マイコン225へ入力される。電力記憶部227は例えばメモリであり、第1電力及び第2電力を記憶している。マイコン225は、ランプ4の通常点灯時においては、制御回路5の指示により目標電力を第1電力とすべく、電力記憶部227に記憶した第1電力を読み出し、目標電力Pexpとする。
一方、音響共鳴を発生させる場合、制御回路5の指示により、マイコン225は、電力記憶部227に記憶した第2電力を読み出し目標電力Pexpとする。マイコン225は、A/D変換器223及び224から出力されたランプ電圧及びランプ電流に係る値を乗算しランプ電力Pdetを算出する。
マイコン225は電力記憶部227から読み出した目標電力Pexpと、算出したランプ電力Pdetとの偏差を算出し、これに負の利得を乗じた操作信号をマイコン225の出力側に接続されるD/A変換器226へ出力する。D/A変換器226は偏差信号をアナログ化し、スイッチ61へ出力する。
図1に示すように制御回路5はスイッチ61に接続されており、偏差信号をスイッチ61へ出力する。ランプ電力Pdetが目標電力Pexpよりも大きい場合、すなわち偏差が正の場合、負の偏差信号が出力され、スイッチ61はこれを受けてランプ4へ供給される電力が減少するよう降圧制御を行う。一方、ランプ電力Pdetが目標電力Pexpよりも小さい場合、すなわち偏差が負の場合、正の偏差信号が出力され、スイッチ61はこれを受けてランプ4へ供給される電力が増加するよう昇圧制御を行う。このフィードバック制御により偏差が0となった場合に、スイッチ61の応答が停止し、再び定常状態へ移行することになる。
なお、定電力制御回路51は目標電力Pexpとランプ電力Pdetとの偏差を検出するものであれば、この構成に限るものではなく、例えばアナログ乗算回路を用いて実現しても良い。これにより、定電力制御回路51において、第1電力が目標電力とされている場合、第1電力を維持するよう定電力制御が行われる。一方、音響共鳴を発生させてランプ4の電極のクリーニングを行う場合、ランプ4の損傷を防止すべく、制御回路5は第2電力を選択するようマイコン225に指示し、これを受けて定電力制御回路51のマイコン225は第2電力を維持するよう定電力制御を行う。
以上のハードウェア構成において、本発明に係る処理の手順を、フローチャートを用いて説明する。図3は音響共鳴を発生させる手順を示すフローチャートである。制御回路5は図示しないスイッチからランプ4の消灯信号を受け付ける(ステップS31)。なお、本実施の形態においては音響共鳴の発生を消灯信号が入力された場合をトリガーとしたが、多段階にランプ電力を減少させるLPS(Low Power Shutdown)信号が入力された場合、またはユーザの意志により音響共鳴を発生させクリーニングを開始するための操作信号が図示しない操作部から入力されたこと等をトリガーに、音響共鳴を発生させても良い。
制御回路5は、マイコン225に対し、目標電力を第1電力から電力記憶部227に記憶した第2電力に切り替えるよう指示する(ステップS32)。定電力制御回路51のマイコン225は、電力記憶部227から第2電力を読み出し、目標電力に設定する。これにより、ランプ4は第2電力下での定電力制御が行われる(ステップS33)。この第2電力下での定電力制御は例えば30秒程度行われる。その後、制御回路5は周波数を第1周波数から第2周波数へ切り替える(ステップS34)。具体的には制御回路5は周波数記憶部52に記憶した第2周波数を読み出し、DC−DCコンバータ6のスイッチ61のスイッチング周波数を、音響共鳴が発生する第2周波数へ切り替える。
そして、制御回路5はリップル電流発生回路230を起動、すなわち、スイッチング素子231をオフし(ステップS35)、ランプ4にリップル電流を発生させる。これにより、ランプ4に音響共鳴が発生する(ステップS36)。なお、ステップS34の周波数切り替え処理及びステップS35のリップル電流発生回路230の起動処理は、本実施の形態の如くステップS34の周波数切り替え処理の後ステップS35のリップル電流発生回路230の起動処理を行う他、同時に処理、または、ステップS35のリップル電流発生回路230の起動処理の後、ステップS34の周波数切り替え処理を実行するようにしても良い。またステップ32における電力切り替え処理は必ずしも実行する必要はない。
制御回路5は図示しない計時部からの出力を参照し、所定時間を経過したか否かを判断する(ステップS37)。制御回路5は所定時間を経過していないと判断した場合(ステップS37でNO)、所定時間が経過するまで待機する。一方、制御回路5は所定時間を経過したと判断した場合(ステップS37でYES)、音響共鳴及びクリーニングを終了すべくランプ4を消灯する(ステップS38)。
2 電源
3 イグナイタ
4 ランプ(放電灯)
61 スイッチ
23 平滑コンデンサ
24 第1分圧抵抗
25 第2分圧抵抗
26 電流検出抵抗
1 放電灯点灯装置
6 DC−DCコンバータ
5 制御回路
51 定電力制御回路
52 周波数記憶部
225 マイコン
227 電力記憶部
231 スイッチング素子
3 イグナイタ
4 ランプ(放電灯)
61 スイッチ
23 平滑コンデンサ
24 第1分圧抵抗
25 第2分圧抵抗
26 電流検出抵抗
1 放電灯点灯装置
6 DC−DCコンバータ
5 制御回路
51 定電力制御回路
52 周波数記憶部
225 マイコン
227 電力記憶部
231 スイッチング素子
Claims (4)
- 放電灯の点灯を制御する放電灯点灯装置において、
スイッチをオンまたはオフすることにより電力を放電灯に供給するコンバータと、
リップル電流を発生させるリップル電流発生回路と、
前記コンバータ及び前記リップル電流発生回路に接続され、前記スイッチのスイッチング周波数を第1周波数から第2周波数へ変更し、前記リップル電流発生回路を起動させる制御回路と
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。 - 前記制御回路は、
前記コンバータが放電灯へ供給する電力を第1電力から、該第1電力よりも低い第2電力へ切り替えた後に、前記スイッチのスイッチング周波数を第1周波数から第2周波数へ変更し、前記リップル電流発生回路を起動してリップル電流を発生させるよう構成してある
ことを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装置。 - 前記リップル電流発生回路は、前記コンバータと放電灯との間に設けられるコンデンサ及びスイッチング素子から構成され、前記制御回路により前記スイッチング素子をオフすることによりリップル電流を発生させるよう構成してある
ことを特徴とする請求項1または2に記載の放電灯点灯装置。 - 前記制御回路は、前記スイッチのスイッチング周波数を第1周波数から、前記放電灯にて音響共鳴が発生する第2周波数へ変更するよう構成してある
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006122411A JP2007294313A (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | 放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006122411A JP2007294313A (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | 放電灯点灯装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007294313A true JP2007294313A (ja) | 2007-11-08 |
Family
ID=38764719
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006122411A Pending JP2007294313A (ja) | 2006-04-26 | 2006-04-26 | 放電灯点灯装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2007294313A (ja) |
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2006
- 2006-04-26 JP JP2006122411A patent/JP2007294313A/ja active Pending
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