JP2009064581A - 高圧放電灯点灯装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】異常の発生を早期に検知し、素早く保護動作に移行することができる高圧放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】高圧放電灯に電力を供給する点灯回路と、高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路と、点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路からなる高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯の始動前の段階で、始動回路に電圧を発生させ、点灯回路電流の値があらかじめ設定された電流値の範囲から外れた場合に所定の保護動作を行う制御手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は高圧放電灯を点灯させるための高圧放電灯点灯装置の改良に関する。

近年、高圧放電灯点灯装置の電子化が進んでいる。高圧放電灯点灯装置は、絶縁状態にある高圧放電灯に高電圧を印加して、絶縁破壊させた後に電流を流すことが主たる機能としている。そのため高圧放電灯点灯装置内に導電性の埃が入ると、内部の高電圧のため、装置内部で絶縁破壊して放電したり、部品故障を招いたりする可能性がある。

従来、このような高圧放電灯点灯装置の異常時保護対策としては、入力電流が多くなった場合に、高圧放電灯点灯装置への電力供給を遮断する電流ヒューズを入れたり、高圧放電灯点灯装置の温度を検知して温度が高くなった場合に高圧放電灯点灯装置を停止する温度保護回路を備えたりするのが一般的である。特に、放電や故障が発生した回路部分によっては、正常に高圧放電灯が点灯した場合と入力電流に大差ない場合があり、回路を遮断する電流ヒューズが動作しないことがあることを考慮して、特定部位の温度検知による保護を強化するものが開示されている（例えば、特許文献１及び２）。

例えば、特許文献１では始動回路に用いるパルストランス（１６）付近にサーマルプロテクタ（２９）を設けて、サーマルプロテクタがパルストランスの異常な温度上昇を検知すると電源を遮断する構成が開示されている。また、特許文献２には、始動回路に用いるスイッチング素子（１２）が短絡故障した場合に始動回路用の抵抗（１４）が過負荷となり発熱・発火するのを防止するために、その抵抗に温度ヒューズ（２１）を接触配置し、抵抗の温度上昇時に入力を遮断する構成等が開示されている。
特開２００２−７５６７７号公報 特開２００４−１５８２０３号公報

しかし、温度保護回路を用いる場合、温度が上昇するまで時間がかかるため、異常発生から保護回路動作までにタイムラグがあり、装置内部での放電が継続してしまった場合には発火事故となる恐れがある。また、温度検出素子を用いる場合、温度検出素子の特性ばらつき、その配置、または装置の周囲温度によって保護動作開始までの時間が大きく変動するので正確な保護動作を行うことが難しいという問題もあった。

また、特許文献１及び２のように予想される故障の箇所が特定されていればその箇所の保護手段を強化すればよいが、上述したように埃による故障は回路のどの箇所に発生するかは予想できるものではなく、特定箇所の保護手段の強化は有効な対策とはならない。従って、あらゆる箇所の故障に対しても、それを包括的かつ迅速に検出して保護動作を行う点灯装置とする必要がある。

本発明の第１の側面は、高圧放電灯に電力を供給する点灯回路と、高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路と、点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路からなる高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯の始動前の段階で、始動回路に電圧を発生させ、点灯回路電流の値があらかじめ設定された電流値の範囲から外れた場合に所定の保護動作を行う制御手段を備えた高圧放電灯点灯装置である。
ここで、始動回路に発生させる電圧を高圧放電灯の必要とする始動電圧よりも低い電圧とすることが望ましい。

本発明の第２の側面は、高圧放電灯を点灯する点灯回路と、高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路と、点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路と、高圧放電灯に流れる放電灯電流を測定する放電灯電流測定回路と、点灯回路電流と放電灯電流を比較する比較手段からなる高圧放電灯点灯装置において、始動回路が高圧放電灯を始動させるための動作を終了した後に、比較手段による比較値が、あらかじめ設定された比較値の範囲から外れた場合に所定の保護動作を行う制御手段を備えた高圧放電灯点灯装置である。

本発明の第３の側面は、上記第１及び第２の側面の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、高圧放電灯が取り付けられるレフレクタ、及び少なくとも高圧放電灯点灯装置を内包する筐体を備えた光源装置である。

本発明の第４の側面は、高圧放電灯に電力を供給する点灯回路、高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路、点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路、並びに点灯回路電流に基づいて少なくとも点灯回路を制御する制御手段からなる高圧放電灯点灯装置を制御する方法であって、高圧放電灯の始動前において、制御手段が、（Ａ）始動回路に電圧を発生させるステップ、（Ｂ）点灯回路電流を点灯回路電流測定回路から取得するステップ、（Ｃ）点灯回路電流が所定範囲内にあるか否かを判定するステップ、及び（Ｄ）点灯回路電流が所定範囲外の場合に点灯回路に保護動作を発動するステップからなる方法である。

本発明の第５の側面は、高圧放電灯に電力を供給する点灯回路、高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路、点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路、高圧放電灯に流れる放電灯電流を測定する放電灯電流測定回路、並びに点灯回路電流及び放電灯電流に基づいて点灯回路を制御する制御手段からなる高圧放電灯点灯装置を制御する方法であって、高圧放電灯の始動後において、制御手段が、（Ａ）点灯回路電流及び放電灯電流をそれぞれ点灯回路電流測定回路及び放電灯電流測定回路から取得するステップ、（Ｂ）点灯回路電流と放電灯電流の比較値が所定範囲内にあるか否か判定するステップ、及び（Ｃ）比較値が前記所定範囲外の場合に点灯回路に保護動作を発動するステップからなる方法である。

本発明の高圧放電灯点灯装置によれば、高圧放電灯点灯装置内部での放電や部品故障が発生しても、早期に検出して電力供給停止などの措置をとることが出来る。また、放電や故障が特定の部品に発生することを前提としていないので、より包括的な保護回路を構成することができる。

次に、実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る第１の実施形態の高圧放電灯点灯装置を示すブロック図である。１は電源、２は点灯回路、３は始動回路、４は高圧放電灯、５は点灯回路電流測定回路、６は制御手段である。

電源１は直流電源または交流電源を整流した直流電源である。
点灯回路２は、高圧放電灯４に流れる電流を調整して電力の制御を行い、安定に点灯させる。その回路方式は、降圧チョッパ回路、ハーフブリッジ回路、フルブリッジ回路など各種回路を使用することが出来、またこれらを組み合わせても良い。そして高圧放電灯の点灯は直流点灯および交流点灯のどちらでも良い。
始動回路３は高電圧を印加して高圧放電灯４を始動させる。その電圧は高圧放電灯４の種類により、数百Ｖから数十ｋＶとなる。
高圧放電灯４は、メタルハライドランプや高圧水銀灯など、各種の高圧放電灯が使用できる。

点灯回路電流測定回路５は、高圧放電灯４が始動する前の段階で、始動回路３が電圧を発生している状態のときの、点灯回路２に流れる電流（Ｉｍ）を測定する。放電灯点灯装置が正常に動作している場合、電流（Ｉｍ）は安定していて、ある一定の範囲内（Ｉｍ１＜Ｉｍ＜Ｉｍ２）にある。しかし、高圧放電灯点灯装置内部で部品故障などが発生した場合、電流（Ｉｍ）は変動し、故障の内容により、Ｉｍ１以下となるかあるいはＩｍ２以上となる。

なお、上記の電流（Ｉｍ）測定時は、高圧放電灯４の始動前の故障有無の判断の段階であるので高圧放電灯４が始動に必要とする高い電圧を始動回路３に発生させる必要はない。言い換えると、始動回路３に発生させる電圧は、故障の有無を判断できる程度の電圧であればよく、仮に故障が発生していたときに異常を拡大させないためにも、高圧放電灯４が始動するよりも若干低い電圧とすることが望ましい。

制御手段６は、電流（Ｉｍ）がＩｍ１＜Ｉｍ＜Ｉｍ２の範囲を外れた場合に、点灯装置２を停止させるなどして、異常が拡大することを防ぐ。また図に示してはいないが、高圧放電灯点灯装置が外部との通信機能を持っている場合には、エラー情報を出力しても良い。

なお、Ｉｍ２≦Ｉｍとなる例として、始動回路３内のパルス発生用トランスの故障など（そのパルストランスが実装されている付近の基板の延焼も含む）により始動回路３の入力インピーダンスが低下した場合が想定される。
また、Ｉｍ≦Ｉｍ１となる例として、始動回路３内の小信号系回路でインピーダンスが低下し、本来その小信号系回路によってトリガされるはずであった大電流系回路が動作しなくなった場合が想定される。この場合であっても、インピーダンス低下の部位によっては関連する部品が過負荷となり（例えば、定電圧源に接続された直列部品のうちの一方のインピーダンスが低下すれば他方の負荷は大きくなる）、放置すればその部品から発煙・発火を誘発してしまう場合があるので、点灯回路２の停止など何らかの保護動作を行う必要がある。なお、上記故障が発煙・発火の危険がないような故障であっても、あるいは、例えば単なる部品の開放故障であっても、始動不能となった装置の動作を停止して無駄な電力を消費しないことが望ましいことは言うまでもない。

これにより、点灯回路２と始動回路３との関係において包括的に異常を検出することができる。また、本実施形態は、温度の変化ではなく電気量（電流）の変化を検出するので異常の発生を早期に検知し、素早く保護動作に移行することができる。当然に、電流ヒューズを用いて、装置の入力電流が電流ヒューズの遮断電流（通常、装置の定格入力電流の数倍に設定される）を超える場合のみ保護動作を行うものとは異なり、より厳密な正常動作範囲を設定し、それに基づいて適切な保護動作を行うことができる。

図２は本発明に係る第２の実施形態の高圧放電灯点灯装置を示すブロック図であり、図１と同一または対応する部分については、同一の番号を付してその説明を省略する。
第１の実施形態の高圧放電灯点灯装置と異なる点は、高圧放電灯４に流れる電流を測定する放電灯電流測定回路７、および点灯回路電流測定回路５と放電灯電流測定回路７の測定値を比較する比較手段８を備えていることである。

その動作は、始動回路３が高圧放電灯４の始動のための動作を終了した後に、点灯回路電流測定回路５が点灯回路２に流れる電流（Ｉｍ）を、放電灯電流測定回路７が高圧放電灯４に流れる電流（Ｉｌ）をそれぞれ測定し、比較手段８が電流ＩｍとＩｌを比較する。

比較手段８の比較結果（ｋ＝Ｉｍ／Ｉｌ）は、高圧放電灯４が正常に点灯していれば、ある一定の範囲内（ｋ１＜ｋ＜ｋ２）にある。しかし、放電灯点灯装置内部で部品故障などが発生した場合、比較結果（ｋ）は変動し、故障の内容により、ｋ１以下となるかあるいはｋ２以上となる。

制御手段６は、比較結果（ｋ）がｋ１＜ｋ＜ｋ２の範囲を外れた場合に、異常が拡大しないような制御を行う。なお、比較結果は比（Ｉｍ／Ｉｌ）に限らず、差（Ｉｍ−Ｉｌ）など他の関数の演算結果としてもよい。

これにより、点灯回路電流と放電灯電流との関係において包括的に異常を検出することができる。また、本実施形態も、温度の変化ではなく電気量（電流）の変化を検出するので異常の発生を早期に検知し、素早く保護動作に移行することができる。

上記実施例では、高圧放電灯点灯装置内部において放電や部品故障などが発生した場合においても、発煙・発火事故などの不具合を迅速に防止できる高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用いたアプリケーションとしての光源装置を図３に示す。図３において、９は上記で説明した実施例の高圧放電灯点灯装置、１０は高圧放電灯４が取り付けられるレフレクタ、１１は高圧放電灯点灯装置９、高圧放電灯４及びレフレクタ１０を内蔵する筐体である。なお、図は実施例を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。

これにより、確実に発煙・発火等を未然に防止することができ、安全性及び信頼性の高いプロジェクタ等の光源装置を提供できる。

図４は図１に示した高圧放電灯点灯装置の制御方法のフローチャートである。
ステップＳ１００で電源が投入されると、ステップＳ１１０において、始動回路３に電圧を発生させる。これは制御回路６によって直接始動回路３の出力電圧を制御してもよいし、点灯回路２の出力を調節することによって間接的に始動回路３の出力電圧を制御してもよいし、双方を組み合わせてもよい。なお、上述したように、始動回路３に電圧を発生させる電圧は始動時よりも低い電圧であることが望ましい。
ステップＳ１２０において、制御手段６が点灯回路電流測定回路５から点灯回路電流（Ｉｍ）を取得する。

ステップＳ１３０において、制御手段６が、点灯回路電流（Ｉｍ）が所定範囲（Ｉｍ１＜Ｉｍ＜Ｉｍ２）内にあるか否かを判定する。
点灯回路電流（Ｉｍ）が所定範囲外（Ｉｍ≦Ｉｍ１、またはＩｍ２≦Ｉｍ）の場合には、ステップＳ１４０において、制御手段６が点灯回路２に保護動作（例えば、停止）を発動する。
点灯回路電流（Ｉｍ）が所定範囲内の場合には、ステップＳ１５０において始動動作に移行する。

図５は図２に示した高圧放電灯点灯装置の制御方法のフローチャートである。
始動動作が終了してステップＳ２００において放電（安定点灯）が開始されると、ステップＳ２１０において、制御回路６が点灯回路電流測定回路５及び放電灯電流測定回路７から点灯回路電流（Ｉｍ）及び放電灯電流（Ｉｌ）をそれぞれ取得する。
ステップＳ２２０において、制御回路６が、点灯回路電流（Ｉｍ）と放電灯電流（Ｉｌ）の比較結果（ｋ＝Ｉｍ／Ｉｌ）が所定範囲内（ｋ１＜ｋ＜ｋ２）にあるか否かを判定する。
比較結果（ｋ）が所定範囲外（ｋ≦ｋ１、またはｋ２≦ｋ）の場合には、ステップＳ２３０において、制御回路６が点灯回路２に保護動作（例えば、停止）を発動する。
比較結果である比（ｋ）が所定範囲内の場合には安定点灯動作が継続される。

上記より、異常の発生を早期に検知し、素早く保護動作に移行する制御方法を得ることができる。

本発明に係る第１の実施形態の高圧放電灯点灯装置を示すブロック図である。 本発明に係る第２の実施形態の高圧放電灯点灯装置を示すブロック図である。 本発明の光源装置を示す図である。 図１に示した高圧放電灯点灯装置の制御方法のフローチャートである。 図２に示した高圧放電灯点灯装置の制御方法のフローチャートである。

符号の説明

１：電源
２：点灯回路
３：始動回路
４：高圧放電灯
５：点灯回路電流測定回路
６：制御手段
７：放電灯電流測定回路
８：比較手段
９：高圧放電灯点灯装置
１０：レフレクタ
１１：筐体

Claims (6)

1. 高圧放電灯に電力を供給する点灯回路と、前記高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路と、前記点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路からなる高圧放電灯点灯装置において、
   前記高圧放電灯の始動前の段階で、前記始動回路に電圧を発生させ、前記点灯回路電流の値があらかじめ設定された電流値の範囲から外れた場合に所定の保護動作を行う制御手段を備えた高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記始動回路に発生させる電圧が、前記高圧放電灯の必要とする始動電圧よりも低い電圧である高圧放電灯点灯装置。
3. 高圧放電灯を点灯する点灯回路と、前記高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路と、前記点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路と、前記高圧放電灯に流れる放電灯電流を測定する放電灯電流測定回路と、前記点灯回路電流と前記放電灯電流を比較する比較手段からなる高圧放電灯点灯装置において、
   前記始動回路が前記高圧放電灯を始動させるための動作を終了した後に、前記比較手段による比較値が、あらかじめ設定された比較値の範囲から外れた場合に所定の保護動作を行う制御手段を備えた高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項１から３いずれか一項に記載の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、該高圧放電灯が取り付けられるレフレクタ、及び少なくとも該高圧放電灯点灯装置を内包する筐体を備えた光源装置。
5. 高圧放電灯に電力を供給する点灯回路、前記高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路、前記点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路、並びに前記点灯回路電流に基づいて少なくとも前記点灯回路を制御する制御手段からなる高圧放電灯点灯装置を制御する方法であって、
   前記高圧放電灯の始動前において、前記制御手段が、
   （Ａ）前記始動回路に電圧を発生させるステップ、
   （Ｂ）前記点灯回路電流を前記点灯回路電流測定回路から取得するステップ、
   （Ｃ）前記点灯回路電流が所定範囲内にあるか否かを判定するステップ、及び
   （Ｄ）前記点灯回路電流が前記所定範囲外の場合に前記点灯回路に保護動作を発動するステップ
   からなる方法。
6. 高圧放電灯に電力を供給する点灯回路、前記高圧放電灯に高電圧を印加して始動させる始動回路、前記点灯回路に流れる点灯回路電流を測定する点灯回路電流測定回路、前記高圧放電灯に流れる放電灯電流を測定する放電灯電流測定回路、並びに前記点灯回路電流及び前記放電灯電流に基づいて前記点灯回路を制御する制御手段からなる高圧放電灯点灯装置を制御する方法であって、
   前記高圧放電灯の始動後において、前記制御手段が、
   （Ａ）前記点灯回路電流及び前記放電灯電流をそれぞれ前記点灯回路電流測定回路及び前記放電灯電流測定回路から取得するステップ、
   （Ｂ）前記点灯回路電流と前記放電灯電流の比較値が所定範囲内にあるか否か判定するステップ、及び
   （Ｃ）前記比較値が前記所定範囲外の場合に前記点灯回路に保護動作を発動するステップ
   からなる方法。

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