JP2008052925A - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、希ガスを主体とする放電媒体が封入された外面電極型の誘電体バリア放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting an outer surface electrode type dielectric barrier discharge lamp in which a discharge medium mainly composed of a rare gas is enclosed.
従来の誘電体バリア放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置は、一読取周期中に発生する繰り返し波形を有するランプ電流のパルス数を一定にして画像読取手段の発光白色バランスを確実に向上させるものであるとしている。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、同期信号により一定の周期毎に回路の発振を停止させていた。また、この同期信号の周期は画像読取手段により変化する。この変化に基づき放電ランプを駆動した場合、ランプ電流パルス数が変動してしまいランプ光量が変化する、という問題があった。
The technique of the above-described
この発明の目的は、異なる同期信号が入力された場合でもランプ光量をほぼ一定に安定化させることのできる放電灯点灯装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of stabilizing the lamp light amount substantially constant even when different synchronization signals are input.
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、内部に希ガスを主体とする放電媒体が封入された透明なガラス製のバルブ、該バルブの内面または外面に配設された一対の電極を備えた外面電極型の放電ランプと、異なる間隔の矩形波を有する第1および第2の同期信号と、前記直流電源の直流電圧を高電圧に変換する電圧変換回路と、前記第1および第2の同期信号に基づき、前記電圧変換回路の変換電圧を制御する制御回路と、前記電圧変換回路で生成された電圧を、前記制御回路から生成されたスイッチング信号に基づき、前記第1および第2の同期信号に関係なく前記放電ランプの光量を一定させる駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを具備したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a discharge lamp lighting device according to the present invention is disposed on the inner or outer surface of a transparent glass bulb in which a discharge medium mainly containing a rare gas is enclosed. An external electrode type discharge lamp having a pair of electrodes, first and second synchronizing signals having rectangular waves with different intervals, a voltage conversion circuit for converting a DC voltage of the DC power source into a high voltage, and the first A control circuit for controlling a conversion voltage of the voltage conversion circuit based on the first and second synchronization signals, and a voltage generated by the voltage conversion circuit based on the switching signal generated from the control circuit. And drive voltage generating means for generating a drive voltage for making the light quantity of the discharge lamp constant irrespective of the second synchronization signal.
この発明によれば、周期が異なる同期信号が入力された場合でも、ランプ光量の変化を抑制することでランプ光量の安定化を実現させることが可能となる。 According to the present invention, even when synchronization signals having different periods are input, it is possible to realize stabilization of the lamp light amount by suppressing a change in the lamp light amount.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、この発明の放電灯点灯装置の一実施形態について説明するための回路構成図である。図2は誘電体バリア放電ランプである外面電極型放電ランプの一部を切欠して示す断面図、図3はその縦断面図である。図4は主要部品の展開図、図5は外面電極型放電ランプの等価回路図である。 FIG. 1 is a circuit configuration diagram for explaining an embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention. FIG. 2 is a sectional view showing a cutout part of an outer surface electrode type discharge lamp which is a dielectric barrier discharge lamp, and FIG. 3 is a longitudinal sectional view thereof. FIG. 4 is a development view of main components, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of an outer electrode type discharge lamp.
図1を説明する前に、先ず図2〜図5を参照して外面電極型の誘電体バリア放電ランプの構造について説明する。
放電ランプ100は、透光性のバルブ11外面に放電を生起させるための一対の電極121,122を有している。電極121,122は、少なくとも一方がバルブ11の内面に設けても構わない。
Before describing FIG. 1, the structure of an outer surface electrode type dielectric barrier discharge lamp will be described first with reference to FIGS.
The
バルブ11には、図3の断面図にも示すように、蛍光体層13、一対の電極121,122、アパーチャ14、透光性樹脂シート15および透光性絶縁チューブ16を有している。
As shown in the sectional view of FIG. 3, the
バルブ11は、細長く、例えば両端が気密に封止された直径10mm、実効長370mmの例えば石英ガラスであり、一端に排気チップオフ部111を有する。バルブ11の内部には、放電媒体として例えばキセノンを封入している。蛍光体層13は、バルブ11の内面に長手方向に沿ったスリット状の部分以外の部分に形成する。
The
電極121,122は、それぞれ例えばアルミ箔からなり、図3に示すように、平行に離間対向させてバルブ11の外面に貼着する。電極121,122は、予め後述する透光性樹脂シート15の一面に粘着し、透光性樹脂シート15をバルブ11の外周に巻き付けることによってバルブ11の外面の所定位置に配設するようになっている。
The
透光性樹脂シート15を展開して示す図4のように、電極121,122は、透光性樹脂シート15上に波形状の電極主部41,42を形成し、電極主部41,42のそれぞれ同一方向の一端に端子接続部43,44を一体形成している。電極主部41,42は、バルブ11の長手方向の大部分にわたり延在するように構成している。端子接続部43,44にはそれぞれ端子45,46を例えば導電性接着剤を用いて電気的に接続する。端子接続部43,44は、端子45,46との接触面積が大きくなるように方形状に形成している。また、端子45,46は、透光性樹脂シート15および透光性熱収縮チューブである透光性絶縁チューブ16から外部に突出している。
As shown in FIG. 4 in which the
アパーチャ14は、バルブ11の長手方向に沿って、蛍光体層13が形成されていないスリット状部分である。従って、バルブ11のアパーチャ14の部分は、バルブ11を介してバルブ11の内部を素通しで見ることができる。
The
透光性樹脂シート15は、例えば透明なPET(Polyethylene Terephthalate)からなり、バルブ11の実質的全長にわたる長さで、かつバルブ11の周囲方向に対してアパーチャ14の上から被覆するような幅を有している。上述したように、一面に一対の電極121,122を所定間隔で貼着している。さらに、その上にアクリル系粘着材を塗布して、バルブ11の外面に貼着している。これにより電極121,122は、アパーチャ14を挟んでその両側の位置に配設され、アパーチャ14の上に透光性樹脂シート15が貼着される。
The
透光性絶縁チューブ16は、透明フッ素系樹脂からなり、電極121,122およびアパーチャ14の上からバルブ11の全周を被覆している。
The
放電ランプ100の等価回路は、図5に示すように、コンデンサCin1、負荷抵抗RLおよびコンデンサCin2による直列回路と、コンデンサCout1,Cout2の並列回路によって構成している。コンデンサCin1,Cin2は、電極121,122とバルブ11の内面との間に形成される静電容量である。従って、コンデンサCin1,Cin2の静電容量は、電極121,122の面積、バルブ11の構成材料であるガラスの比誘電率および厚さにより決定する。このように、放電ランプ100は、少なくとも容量性を有する。
As shown in FIG. 5, the equivalent circuit of the
ここで、図1を参照して、この発明の放電灯点灯装置について説明する。 Here, the discharge lamp lighting device of the present invention will be described with reference to FIG.
図1において、21は例えば24Vの直流電源であり、直流電源21の負極は接地し、正極は電解コンデンサC1を介して接地するとともに、例えばマイコンで構成される制御回路22および電圧変換回路23を構成するチョークコイルLの一端に接続する。
In FIG. 1,
電圧変換回路23は、チョークコイルLの他端をダイオードD1のアノードに接続するとともにソースが接地されたスイッチング用のMOS型FETトランジスタQ1のドレインに接続する。トランジスタQ1のゲートは抵抗R1を介して制御回路22に接続されるとともに、抵抗R2を介してトランジスタQ1のソースに接続する。ダイオードD1のカソードはコンデンサC2を介して接地する。
The
電圧変換回路23の出力端であるダイオードD1とコンデンサC2の接続点は、帰還電圧制御回路24の抵抗R3の一端に接続するとともに、放電ランプ100の駆動電圧を生成する手段であるインバータ回路25を構成するトランスTRの一次側コイルL1,L2の接続点に接続する。
A connection point between the diode D1 and the capacitor C2 which is the output terminal of the
帰還電圧制御回路24は、抵抗R3の他端に抵抗R4を直列接続して接地する。抵抗R3,R4の接続点はコンデンサC3を介して接地するとともに、抵抗R5を介してエミッタが接地されたNPN型トランジスタQ2のコレクタに接続する。トランジスタQ2はベース・エミッタ間に抵抗を接続し、ベースから抵抗を介して制御回路22にも供給される同期信号が供給される制御端子CRに接続する。抵抗R3,R4の接続点は、制御回路22に接続する。同期信号は、放電ランプ100をモノクロ/カラー対応に切り換えるためのものである。
The feedback
制御回路22はMOS型FETトランジスタQ3,Q4をスイッチング制御するための駆動信号を出力し、この駆動信号をトランジスタQ3,Q4のゲートに供給する。トランジスタQ3,Q4のソースはそれぞれ接地し、トランジスタQ3のドレインは一端が電圧変換回路23の出力端に接続されたコイルL1の他端に接続し、トランジスタQ4のドレインは一端が電圧変換回路23の出力端に接続されたコイルL2の他端に接続する。一端が接地されたトランスTRの2次側コイルL3の両端は、図3で説明した放電ランプ100の電極121,122にそれぞれ接続する。コイルL3は、1次側コイルL1,L2よりも多い巻線数とし、高い電圧を誘起させるように設定される。
The
次に、図6〜図8のタイミングチャートを参照して図1の点灯装置の動作について説明する。 Next, the operation of the lighting device of FIG. 1 will be described with reference to the timing charts of FIGS.
制御回路22から出力される図6(a)に示す駆動信号aがトランジスタQ1のゲートに供給されると、トランジスタQ1はオン/オフ動作が行われる。トランジスタQ1がオンしたときにチョークコイルLにエネルギーを蓄積し、オフした瞬間に、蓄積されたエネルギー移行が負荷側に行われ、図6(b)に示す例えば5倍程度に昇圧された電圧出力bが得られる。移行したエネルギーは、ダイオードD1とコンデンサC2により整流され、電圧変換回路23の出力として図6(d)に示す直流の出力電圧Vdが得られる。出力電圧Vdは、図6(b)の電圧出力bのデューティにより異なってくる。つまり、電圧出力bのパルス幅が狭いと出力電圧Vdは大きく、パルス幅が広いと出力電圧Vdは小さい値となる。なお、図6(c)は図6(b)の電流波形を示す。
When the drive signal a shown in FIG. 6A output from the
制御回路22の制御端子CRに、例えば電圧が10V、周波数が1KHz程度の図7(e)に示すカラー用の同期信号eが制御回路22およびトランジスタQ2のベースに供給された場合、トランジスタQ2がオンする同期信号eがHiレベルの期間は、並列接続状態となる抵抗R4,R5に直列接続の抵抗R3との分圧比により、Loレベルの期間は抵抗R3,R4との分圧比による図7(f)の出力電圧を得る。この電圧をコンデンサC3で平滑し、図7(g)に示す直流電圧v1を得、トランスTRの同じ巻回数の一次側コイルL1,L2の接続点に供給する。
When the color synchronization signal e shown in FIG. 7E having a voltage of about 10 V and a frequency of about 1 KHz is supplied to the control terminal CR of the
トランジスタQ1をオン/オフする駆動信号aのデューティ、すなわち電圧出力bのデューティは、制御回路22に同期信号eの周波数により決定される。同期信号eは、制御回路22に供給され、この情報に基づきトランジスタQ2をオン/オフ制御し、直流電圧v1を制御回路22に帰還することで、駆動信号aのデューティを設定し、直流電圧Vdの値を決定している。
The duty of the drive signal a for turning on / off the transistor Q1, that is, the duty of the voltage output b is determined by the
また、制御回路22は、トランジスタQ3,Q4のゲートに、図7(h1),(h2)に示す反転した駆動信号h1,h2を供給し、トランジスタQ3,Q4を交互にスイッチングさせてトランスTRの1次側コイルL1,L2の接続点の電圧Vdに基づき、2次側コイルL3には巻線比に応じた、図7(i)に示す矩形波の高電圧Vaを発生させる。
In addition, the
ところで、駆動信号h1,h2は、同期信号eがHiレベルになるタイミングで、リセットされ、制御回路22の回路動作の遅れで時間tを経過後に再び交互にトランジスタQ3,Q4をオンオフさせる信号となる(図7(h2))。これは、制御回路22の回路構成の遅れによるものである。
By the way, the drive signals h1 and h2 are reset at the timing when the synchronization signal e becomes the Hi level, and become signals for alternately turning on and off the transistors Q3 and Q4 again after the time t has elapsed due to the delay of the circuit operation of the
次に、図8(e’)に示すモノクロ用の同期信号e’が制御回路22およびトランジスタQ2のベースに供給された場合を考える。
Next, consider a case where the monochrome synchronization signal e 'shown in FIG. 8 (e') is supplied to the
同期信号e’は、カラー用の同期信号e比べて例えば3倍の周波数に設定してある。トランジスタQ2がオン状態となる同期信号e’がHiレベルの期間は、並列接続状態の抵抗R4,R5に直列接続の抵抗R3との分圧比により、Loレベルの期間は抵抗R3,R4との分圧比による図7(f’)の出力電圧を得る。この電圧をコンデンサC3で平滑を行い、図7(g’)に示す直流電圧v2を得、トランスTRの同じ巻回数の一次側コイルL1,L2の接続点に供給する。 The synchronization signal e 'is set to a frequency that is, for example, three times that of the color synchronization signal e. During the period when the synchronization signal e ′ in which the transistor Q2 is turned on is in the Hi level, the voltage is divided between the resistors R4 and R5 in the parallel connection state and the resistance R3 in the series connection, and the resistance R3 and R4 are divided in the period during the Lo level. The output voltage of FIG. 7 (f ′) is obtained by the pressure ratio. This voltage is smoothed by the capacitor C3 to obtain the DC voltage v2 shown in FIG. 7 (g ') and supplied to the connection point of the primary side coils L1 and L2 of the same number of turns of the transformer TR.
直流電圧v2はv1よりも低い値となり、直流電圧v2が供給された制御回路22では、駆動信号aのオンデューティを広げ、直流電圧Vdの値を高くする。
The DC voltage v2 is lower than v1, and the
同期信号eが供給された場合は、同期信号e’が供給された場合に比べてインバータ回路15の電源となる直流電圧Vdの値が低くなり、放電ランプ100を駆動する電圧Vaは低くなる。
When the synchronization signal e is supplied, the value of the direct-current voltage Vd serving as the power source of the
逆に、同期信号e’が供給された場合は、直流電圧Vdは高くなるが、駆動電圧Vbは高くなる。駆動電圧Vaは電圧が低いが同期信号による発振休止期間において、図7(j)に示すようにランプ電流の抜け(破線)が少なく、駆動電圧Vbは電圧が高いが同期信号による発振休止期間が多く、図7(j’)に示すようにランプ電流の抜け(破線)が多い。この制御によって、放電ランプ100の光量を一定にすることができる。
Conversely, when the synchronization signal e 'is supplied, the DC voltage Vd increases, but the drive voltage Vb increases. The drive voltage Va is low, but in the oscillation suspension period due to the synchronization signal, the lamp current is not lost (broken line) as shown in FIG. 7J, and the drive voltage Vb is high, but the oscillation suspension period due to the synchronization signal is not. In many cases, as shown in FIG. 7 (j ′), there are many lamp current omissions (broken lines). By this control, the light quantity of the
このように、帰還電圧制御回路24から制御回路22に同期信号に基づいた帰還される帰還信号を変化させることにより、電圧変換回路23の出力電圧を変化させ、同期信号の違いによる放電ランプ100の光量をほぼ一定にすることができる。
Thus, by changing the feedback signal fed back from the feedback
この実施形態では、カラー用とモノクロ用の場合でも、放電ランプを駆動する電圧を同じような値に設定することにより、放電ランプの光量をほぼ一定に安定化させることができる。 In this embodiment, the light quantity of the discharge lamp can be stabilized substantially constant by setting the voltage for driving the discharge lamp to the same value for both color and monochrome.
図9は、この発明の他の実施形態について説明するための回路構成図である。この実施形態は、ソフトウェアに基づいて周期が異なるモノラル/カラー用に対応した同期信号が入力された場合でもモノラル/カラー用に適した放電ランプのランプ光量を安定に点灯させたものである。この実施形態は、帰還電圧制御回路24を削除するとともに、制御回路22をマイコンとしたものである。同期信号eとe’の周波数の関係は、上記実施形態と同じであるとして説明する。
FIG. 9 is a circuit configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention. In this embodiment, even when a synchronization signal corresponding to monaural / color having a different period is input based on software, the lamp light amount of the discharge lamp suitable for monaural / color is stably lit. In this embodiment, the feedback
以下、図6〜図8、図10に示す動作フローチャートを参照しながら、図9の動作について説明する。 The operation of FIG. 9 will be described below with reference to the operation flowcharts shown in FIGS.
先ず、制御回路22は、制御端子CRに供給される周波数が、図7(e)の同期信号か図8(e’)の同期信号かを判断する。同期信号eと判断した場合、この同期信号eに対応したデューティの図6(a)の駆動信号aをトランジスタQ1のゲートに供給し、トランジスタQ1をオンオフ制御する。電圧変換回路23の出力として同期信号eのデューティに基づいた直流電圧Vdを、インバータ回路25のトランスTRの1次側コイルL1,L2に供給する。
First, the
同期信号e’と判断した場合、この同期信号e’に対応したデューティの図6(a)の駆動信号aをトランジスタQ1のゲートに供給し、トランジスタQ1をオンオフ制御する。電圧変換回路23の出力として同期信号e’のデューティに基づいた直流電圧Vdを、インバータ回路25のトランスTRの1次側コイルL1,L2に供給する。
When it is determined that the signal is the synchronization signal e ', the drive signal a of FIG. 6A corresponding to the synchronization signal e' is supplied to the gate of the transistor Q1, and the transistor Q1 is turned on / off. A DC voltage Vd based on the duty of the synchronization signal e ′ is supplied to the primary side coils L <b> 1 and L <b> 2 of the transformer TR of the inverter circuit 25 as an output of the
トランスTRに供給される直流電圧Vdは、同期信号がe場合とe’の場合とでは同期信号eの場合が高くなる。 The DC voltage Vd supplied to the transformer TR is high in the case of the synchronization signal e when the synchronization signal is e and e ′.
制御回路12の制御端子CRに対し、同期信号eが供給された場合は、トランジスタQ3,Q4に図7(h1),(h2)に示す駆動信号を、同期信号e’が供給された場合は、トランジスタQ3,Q4に図8(h1’),(h2’)に示す駆動信号を供給する。同期信号eが供給された場合は、同期信号e’が供給された場合に比べてインバータ回路15の電源となる直流電圧Vdの値が低くなり、駆動電圧Vaは低くなる。逆に、同期信号e’が供給された場合は、直流電圧Vdは高くなり、駆動電圧Vbも高くなる。
When the synchronization signal e is supplied to the control terminal CR of the
このように、同期信号eが供給された場合と同期信号e’が供給された場合とでは放電ランプ100を駆動する駆動電圧の値を同じように制御できる。この結果、放電ランプ100の光量を同期信号eか同期信号e’かに拘わらずほぼ一定にすることができる。
Thus, the value of the drive voltage for driving the
この実施形態では、カラー用とモノクロ用の異なる同期信号がそれぞれ制御回路に供給場合でも、制御回路のソフト処理に基づいて放電ランプを駆動する駆動電圧を制御することで、帰還電圧制御回路を省略できる等の簡単な構成で放電ランプの光量をほぼ一定に安定化させることが可能となる。 In this embodiment, even when different synchronization signals for color and monochrome are supplied to the control circuit, the feedback voltage control circuit is omitted by controlling the drive voltage for driving the discharge lamp based on the software processing of the control circuit. It is possible to stabilize the light quantity of the discharge lamp almost constant with a simple configuration.
100 放電ランプ
21 電源
22 制御回路
23 電圧変換回路
24 帰還電圧制御回路
25 インバータ回路
Q1,Q3,Q4 FETトランジスタ
Q2 トランジスタ
CR 制御端子
L チョークコイル
R1〜R5 抵抗
TR トランス
C1,C3 電解コンデンサ
C2 コンデンサ
100
Claims (2)
異なる間隔の矩形波を有する第1および第2の同期信号と、
前記直流電源の直流電圧を高電圧に変換する電圧変換回路と、
前記第1および第2の同期信号に基づき、前記電圧変換回路の変換電圧を制御する制御回路と、
前記電圧変換回路で生成された電圧を、前記制御回路から生成されたスイッチング信号に基づき、前記第1および第2の同期信号に関係なく前記放電ランプの光量を一定させる駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 A transparent glass bulb in which a discharge medium mainly composed of a rare gas is enclosed, and an external electrode type discharge lamp having a pair of electrodes disposed on the inner surface or outer surface of the bulb;
First and second synchronization signals having differently spaced rectangular waves;
A voltage conversion circuit for converting a DC voltage of the DC power source into a high voltage;
A control circuit for controlling a conversion voltage of the voltage conversion circuit based on the first and second synchronization signals;
Based on the switching signal generated from the control circuit, the voltage generated by the voltage conversion circuit is a driving voltage that generates a driving voltage that makes the light quantity of the discharge lamp constant regardless of the first and second synchronization signals. A discharge lamp lighting device comprising: a generating unit.
異なる間隔の矩形波を有する第1および第2の同期信号を供給して、直流電源の直流電圧を、前記第1および第2の同期信号に対応した高電圧に変換させる制御手段と、
前記高電圧を前記制御手段から生成されるスイッチング信号に基づき、前記第1および第2の同期信号に関係なく前記放電ランプの光量を一定させる駆動電圧を生成する駆動電圧生成手段とを具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。 A discharge lamp for lighting a discharge lamp of an outer surface electrode type comprising a transparent glass bulb in which a discharge medium mainly composed of a rare gas is enclosed, and a pair of electrodes disposed on the inner surface or the outer surface of the bulb. In the lighting device,
Control means for supplying first and second synchronization signals having rectangular waves of different intervals to convert a DC voltage of a DC power source into a high voltage corresponding to the first and second synchronization signals;
Drive voltage generation means for generating a drive voltage for making the light quantity of the discharge lamp constant regardless of the first and second synchronization signals based on the switching signal generated from the control means. A discharge lamp lighting device characterized by.
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