JP2012501046A - 高輝度放電ランプを動作させるための方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、高輝度放電（HID）ランプを動作させるための照明システムであり、入力電圧をDC電流に変換するための変換器と、前記DC電流を交流駆動電流に変換するための、前記変換器に結合される整流器と、前記DC電流を調節するための、前記変換器の出力部と入力部との間に接続される電圧制御フィードバックループと、前記フィードバックループを制御するための処理装置とを有する照明システムであって、前記処理装置が、測定したランプ電流に応じて前記フィードバックループの利得レベルを調節するよう適合される照明システムを提供する。前記フィードバックループは、１つ以上の調節可能な利得レベルを持つ。前記処理装置は、駆動電流遷移に続く前記ランプ電流のオーバーシュート又はアンダーシュートを制限するよう、前記１つ以上の利得レベルを調節する。前記処理装置は、前記ランプ電流の立ち上がり及び／又は立下り遷移を用いて、VCLの利得レベルを調節することができる。

Description

本発明は、高輝度放電ランプを動作させるための方法及びシステムに関する。

高輝度放電（HID）ランプは、例えば融解石英又は融解アルミナで作成される、透光性の又は透明な管の中に収容される電極間の電気アークによって光を生成する一種の電気ランプである。管には、ガスと金属塩との両方が充填される。前記ガスは、最初のアークストライクを容易にする。アークが始まると、アークは、金属塩を加熱し、蒸発させ、プラズマを形成し、これは、アークによって生成される光の強度を非常に増大させ、その電量消費を低減させる。高輝度放電ランプは、一種のアーク灯である。HIDランプのタイプの光生成要素は、耐火性エンベロープ（アークチューブ）内に閉じ込められる十分に安定したアーク放電である。

HIDランプは、蛍光灯及び白熱灯と比べて、より高い発光効率を持つ。なぜなら、それらの放射線のより多くの割合が、熱ではなく可視光になるからである。それらの全体的な発光効率も、ずっと高い。即ち、それらは、電気入力のワット当たりでより多くの量の光出力を与える。

HIDランプのアークチューブ内では、光強度、相関色温度、演色評価数（CRI）、エネルギ効率及び寿命の所望の特性に依存して、多様なタイプの化学作用が用いられる。様々なHIDランプは、例えば、水銀蒸気ランプ、メタルハライド（MH）ランプ、セラミックMHランプ、高圧及び低圧ナトリウム蒸気ランプ、並びにキセノンショートアークランプを含む。

例えば石英及びセラミックメタルハライドランプは、ほぼ中性白色の光を発するよう作成され得る。中性白色の光は、TV及び映画制作、映写機及びプロジェクタ、屋内又は夜間のスポーツゲーム、自動車のヘッドライト、並びに水族館照明などの、通常の色の見た目が重要である用途に有用である。

放電ランプは、投影システムにおいて用いられる場合、好ましくは、交流電流で駆動される。アーク付着を安定させるために、電流パルスが用いられ得る。これらのパルスは、アークジャンプを効果的に防止する役割を果たす。しかしながら、電流パルスは、時間を通じて一様でない光放射をもたらし、タイムシーケンシャル・カラーディスプレイを備える投影システムにおいては、カラーアーチファクトを引き起こし得る。

この問題は、放電ランプの寿命挙動によって更に複雑になる。一般に、ランプの電気的特性は、その寿命の間に変化する。通常、電極のバーンバック(burn-back)により、ランプ電圧が増大する。従って、動作電力を一定に保つためには、ランプ電流が減少される必要がある。

HIDランプは、漸増負性インピーダンスを持ち、それ故、電流制御安定器と直列に動作されなければならない。しかしながら、パワーエレクトロニクスをベースとしたHID又はUHPの安定器は、理想的な電流源としての機能を果たさない。従って、結果として生じるシステムのパフォーマンスは、ランプ及び安定器のダイナミクス、所謂ランプ・安定器相互作用に依存する。幾つかの組み合わせは、十分に減衰されない傾向があり、振動ランプ電流をもたらす。幅広いHID又はUHPランプを動作させるためには、ランプ・安定器相互作用のアクティブ制御が望ましい。この制御はまた、小さい電流オーバーシュート及び過臨界減衰が望ましい場合に通常電力動作又は低電力動作において安定したランプ動作を達成する必要がある。

従来技術は、システムの不足減衰状態を把握するために、適応電圧制御フィードバックループ（VCL）を開示している。HID又はUHPランプを駆動するためのVCLの原理は、例えば、Philipsの特許出願WO-2006/056918-A1に記載されている。

電圧制御ループ（VCL）の減衰レベルは、好ましくは、フィードバック又は陰極降下電圧ステップのような副作用を防止するために、可能な限り低い。他方、小さすぎる減衰は、不安定なランプ電流挙動をもたらし得る。減衰レベルの平均的な設定のためには、標準電流遷移（例えば駆動電流整流）の間の電流オーバーシュートが用いられる。減衰レベルを増大させることにより、オーバーシュートは小さくなる。しかしながら、ゼロ電流オーバーシュート又はアンダーシュートを目指すと、高すぎる減衰レベルと、不安定なランプ・安定器挙動をもたらし得る。難しい波形遷移を安定させるためには、更なる手段が講じられる必要がある。画像アーチファクトを防止するためには、光が、従って、ランプ電流が、所定の電流設定に非常に正確に従う必要がある。

今まで、これは、ランプの寿命の間、満足なランプ性能が達成される、経験的制御テーブル又は繰り返し学習制御（ILC）を用いて実現されている。UHPアプリケーションのためのILCのアルゴリズムは、Philipsの特許出願WO-2006/046199-A1において開示されている。市販UHP装置は、ロバストなILCの手法に基づいている。しかしながら、価格低下により、よりコスト効率の良い解決策が必要である。

本発明は、上記のことを鑑みて、ランプ電流を設定するためのよりコスト効率の良い解決策を提供することを目的とする。

それ故、本発明は、高輝度放電（HID）ランプを動作させるための照明システムであり、
− 入力電圧を所定のDC電流に変換するための変換器と、
− 前記DC電流を前記ランプを駆動するための交流駆動電流に変換するための、前記変換器に結合される整流器と、
− 前記DC電流を調節するための、前記変換器の出力部と入力部との間に接続される電圧制御フィードバックループと、
− 前記フィードバックループを制御するための処理装置とを有する照明システムであって、前記処理装置が、測定したランプ電流(Ilamp)に応じて前記フィードバックループの減衰レベルを調節するよう適合される照明システムを提供する。

本発明の照明システムは、前記ランプ電流を測定することができる。前記測定したランプ電流は、差を決定するために、予め設定された駆動電流と比較される。続いて、前記フィードバックループの前記減衰レベルが（一時的に）調節される。本発明のシステムは、非常に柔軟であり、相対的に単純且つ安価である。前記システムは、ランプ・安定器相互作用の変化を補償することができ、従って、前記ランプの早めの交換の必要性を取り除き、前記ランプの経済的耐用年数を増加させる。

実施例においては、前記フィードバックループは、第１減衰レベルと、少なくとも１つの調節可能な第２減衰レベルとを持つ。前記第２減衰レベルは、整流又は電流パルスなどの駆動電流遷移の後のランプ電流偏差を補償するのに用いられ得る。前記第２減衰レベルは、所定の期間中、アクティブであり得る。前記期間は、駆動電流遷移の後の前記ランプ電流の設定時間に適合されることができ、相対的に短くてもよい。更に、前記第１減衰レベルは、平均減衰レベルを所定の範囲内に保つことができる。また、（より低い）前記第１減衰レベルは、前記第２減衰レベルが増大する場合の不安定なランプ・安定器挙動を防止する。

別の実施例においては、前記処理装置は、
− 前記ランプ電流を測定し、
− 前記ランプ電流を用いて高い基準値を計算し、
− 前記ランプ電流及び前記駆動電流を用いて低い基準値を計算し、
− 立下りエッジの遷移の後の、測定した前記ランプ電流が、前記低い基準値より低い場合には、前記減衰レベルを増大させる、又は
− 前記立下りエッジの遷移の後の、前記測定したランプ電流が、前記低い基準値より高い場合には、前記減衰レベルを減少させるよう適合される。

別の実施例においては、前記処理装置は、
− 前記ランプ電流を測定し、
− 前記ランプ電流を用いて高い基準値を計算し、
− 立ち上がりエッジの遷移の後の、測定した前記ランプ電流が、前記高い基準値より高い場合には、前記減衰レベルを増大させる、又は
− 前記立ち上がりエッジの遷移の後の、前記測定したランプ電流が、前記高い基準値より低い場合には、前記減衰レベルを減少させるよう適合される。

随意に、前記処理装置は、前記駆動電流の遷移の後、或る時間間隔の間、前記ランプ電流の多数のサンプルを取得するよう適合される。

前記フィードバックループは、第１抵抗器と、前記第１抵抗器に並列に接続される直列の第２抵抗器及びダイオードとを含み得る。

付加的な特徴及び利点は、同封の図面、及び対応する以下の記載から明らかであろう。

投影システムの例示的な図を示す。 図１の投影システムのランプを駆動するための電流パルスシーケンスのグラフを示す。 本発明による照明システムの実施例の図を示す。 本発明による照明システムの別の実施例の図を示す。 本発明の照明システムの実際的な例による設定駆動電流Iset及びVCL減衰レベルの例示的なグラフを示す。 設定駆動電流Iset、ランプ電流Ilamp及びVCL減衰レベルの例示的なグラフを示す。 設定駆動電流Iset、ランプ電流Ilamp及びVCL減衰レベルの例示的なグラフを示す。 設定駆動電流Iset、ランプ電流Ilamp及びVCL減衰レベルの例示的なグラフを示す。 設定駆動電流Iset、ランプ電流Ilamp及びVCL減衰レベルの例示的なグラフを示す。 図４の実施例の詳細な実際的な例の図を示す。

一種のHIDランプ、超高圧（UHP）ランプは、Philipsの発明であり、投影システムのための好ましい光源になっている。UHPランプの管の中の圧力は、例えば、約２００気圧より大きい。UHPランプの不利な点は、電極の表面における電極の取り付けの不安定性である。この不安定な挙動は、フリッカのような、画像において目に見える影響をもたらし得る。投影システムにおけるUHPランプの利用は、これらのランプによって生成される光の品質に、新しい、より厳しい要件を課す。ランプ電流の変化は、ランプの光出力の変化につながり、これは、投影される像における望ましくない色彩効果をもたらし得る。パルス動作UHPランプシステムのより詳細な説明については、WO-00/36883を参照されたい。

例示的な投影システム１０（図１）は、電子安定器１４によって駆動されるランプ１２を含む。投影システム１０は、各々が異なる一定のカラー光出力を持つ一連のカラー期間を生成するカラーフィルタを含み得る。ランプは、安定器によって駆動される場合、カラーフィルタの方向に光１６を放射する。カラーフィルタは、例えば、着色されたセグメントを持つ回転可能なカラーホイール１８である。ホイールは、例えば、３つのセグメントR、G、Bを持ち、ここで、R=赤色、G=緑色、B=青色である。ホイール１８は、２つの又は４つ以上のカラーセグメントを有してもよい。光１６のスペクトル分布は、ランプ及びランプ電流に依存するが、ほぼ全ての色を含むであろう。カラーホイール１８は回転するので、色変調光シーケンス２０が生成される。シーケンス２０は、投影スクリーン３０の方へ向けられる。随意に、スクリーン３０とランプ１２との間に、必要な場合に光出力レベルを下げるシャッタが配設される。カラーフィルタ１８が、或るカラーセグメントから別のセグメントへ切り替わる場合、フィルタによって一時的に光が遮られる。カラー期間の合間のこの（相対的に短い）期間は、スポーク期間と呼ばれる。

上記の投影システムは、時系列システムである。時系列は、ランプ１２が、光路中の、回転するカラーホイール１８を用いて、異なる時点には異なる色を生成することを意味する（図１）。カラーホイールのセグメンテーションは、演色と、輝度と、グレースケールクオリティとの間のトレードオフに依存する。異なるカラーホイールの各々に対して、対応するランプ電流パルスシーケンスが設計される。投影システムの詳細な説明については、例えば、WO-2006/056926-A1を参照されたい。

画像フレーム５０（図２）は、例えば、２つの画像サブフレーム５２、５４を有する。各画像サブフレームは、連続的なカラー期間を含む或る光シーケンス２０を有する。カラー期間６０、６２、６４、６６、６８、７０は、各々、例えば、青色、ターコイズ色、赤色、マゼンタ色、緑色及び黄色に対応する。

図２は、駆動電流７２も示している。x軸は、時間tを表しており、y軸は、所定の最適又は基本駆動電流が１００％として示される所定の最適又は基本駆動電流のパーセンテージとして駆動電流値を表している。基本駆動電流は、方形波交流電流である。各画像サブフレーム５２、５４は、基本駆動電流の半周期の期間に対応する。

駆動電流７２は、各カラー期間中、ほぼ一定であってもよく、又はグレースケール解像度を改善するよう暗パルス（１０２、１０４、１０８）で終わってもよい。従って、カラー期間のシーケンスは、第１電流パルス８０、８２、８４、８６、８８、９０のシーケンス５６を含む。前記シーケンスは、周期的に繰り返す。シーケンス５６は、各々のカラー期間の合間のスポーク期間中に終わる暗パルス期間１０２、１０４、１０８も有する。暗パルス期間中、駆動電流７２は、例えば基本駆動電流の約２５％乃至５０％まで、一時的に減らされる。スポーク期間は、或る一定のカラー期間から別の一定のカラー期間への遷移を含む。

電流プラトー８０は、ブリリアントなパルスと呼ばれる。ブリリアントなパルス８０の間、駆動電流は、例えば基本駆動電流の約１２５％乃至１５０％まで、基本駆動電流に対して一時的に増やされる。ブリリアントなパルス８０は、投影システムのカラーバランスの調節の一翼を担う。

シーケンス５６は、駆動電流７２の、従って、（交流電流の場合の）ランプ電流の、極性の変化の直前に、随意に、アンチフラッタパルス１００を含み得る。アンチフラッタパルス１００は、例えば経年劣化ランプの、アーク付着を安定させるために、挿入され得る。

更に、暗いシーンの間中、シャッタ２６が、スクリーン３０上の光量を減らし得る（図１）。

好ましくは、暗パルス期間１０２、１０４、１０８は、第１電流パルス８０乃至９０より短い。スポーク期間中に生成される光は、カラー画像を生成するのに用いられることができない。スポーク期間中の光出力は、完全に遮られてもよく、又は色に関係なく、投影される画像全体を明るくするのに用いられてもよい。

安定器１４は、方形波基本駆動電流、及びランプ１２のアークを安定させるための電流パルスを生成する。電流パルスは、駆動電流７２を供給するよう基本駆動電流に付加される。基本駆動電流は、１つの画像フレーム５０の継続期間に対応する周期を持つ。

図２においては、基本駆動電流の振幅が１００％と示されている。安定器１４は、図２においてパルス８２、８５、８８及び９０における矢印によって示されているように、カラー期間中の駆動電流７２を増減させる第１電流パルスを生成する。第１電流パルスは、カラー期間のうちの１つ以上の間、基本駆動電流に重畳される。第１電流パルスは、カラー期間の全継続期間の間中アクティブであってもよく、又はカラー期間のほんの一部の間だけアクティブであってもよい。第１電流パルスは、各々のカラー期間の間、基本駆動電流に対して駆動電流を効果的に増減させる。

第１電流パルスを用いる技術は、カラーシーケンス２０のうちの或る色を増やし得る。或る色を増減させるのに第１パルスを用いることは、輝度及び色温度にかなりの影響を与え、（白色を増やす）高い輝度又は（赤色を増やす）低い色温度を可能にする。

カラー期間中の、暗パルス（１０２、１０４、１０８）による駆動電流７２の振幅変調、従って、ランプ電流の振幅変調は、例えば、グレースケールにおいて２ビットまでの追加をもたらすことを可能にする、且つ／又はディザノイズの目覚しい減少をもたらす。交流駆動電流７２の同じ半周期の間に２つのタイプの電流パルス（第１電流パルス及び暗パルス期間）を用いることは、アークの安定化に対する柔軟なアプローチを可能にする。

画像アーチファクトの発生を防止するため、光１６は、上記の設定に正確に従わなければならず、それ故、ランプ電流も、上記の設定に正確に従わなければならない。安定器１４が、ランプ１２を駆動する。従って、安定器は、駆動電流及び結果として生じるランプ電流を正確に制御しなければならない。

図３に示されているように、安定器は、例えば、変換器２００と、整流器２０２と、電圧制御ループ（VCL）２０４と、マイクロプロセッサ２０６とを含む。

変換器２００は、電源のような電力源に接続され得る。変換器２００は、例えば、交流電源電圧をDC電圧に変換するための、及び／又はDC電圧を別のDC電圧、例えばより高いDC電圧に変換するためのバックコンバータである。

整流器２０２は、変換器２００の出力部に接続され、入力電圧を方形波電流に変換するよう適合される。方形波電流は、ランプ１２に供給される。整流器は、例えば、２つの電子スイッチを含むハーフブリッジ回路、又は４つの電子スイッチを含むフルブリッジ回路を有する。他の実施例においては、整流器は、パルス幅変調（PWM）又はクラスＤスイッチング増幅装置を含み得る。整流器は、所定の出力電流を供給するために任意の数の電子スイッチを含み得る。

VCL２０４は、変換器２００と整流器２０２との間のノード２１０に接続される。VCLは、その他方の端部において、変換器２００に接続され、従って、フィードバックループを形成する。VCLは、ノード２１０における電圧を測定するよう適合される。

マイクロプロセッサ２０６は、VCL、変換器及び整流器の制御のために、VCL、変換器及び整流器に接続される。マイクロプロセッサ２０６は、変換器２００の出力を制御するよう適合され、前記出力は、ランプ１２のための設定駆動電流にほぼ対応する。マイクロコントローラは、ランプ１２を通る実際のランプ電流を取得又は測定するために整流器２０２にも結合される。

随意に（図４）、安定器１４のフィードバックパスは、第１抵抗器２１２、第２抵抗器２１４及びダイオード２１６も含む。第１抵抗器は、直列の第２抵抗器２１４及びダイオード２１６に並列に接続される。フィードバックパスは、VCL２０４と変換器２００との間の接続部である。

電圧制御ループ（VCL）の減衰レベルは、陰極降下電圧ステップのフィードバックのような副作用の発生を防止するために、好ましくは、可能な限り低い。更に、高すぎる減衰は、不安定なランプ電流挙動をもたらし得る。平均利得設定のためには、標準電流遷移（例えば方形波駆動電流整流）の間の電流オーバーシュートが用いられる。減衰レベルを増大させることにより、オーバーシュートは減少する。しかしながら、ゼロ・オーバーシュート又はアンダーシュートを目指すと、高すぎる減衰と、不安定なシステム挙動をもたらし得る。難しい駆動電流波形遷移を更に安定化させる手段を講じることは好ましい。

VCLの減衰レベルは、VCL利得レベルと関連がある。実際的な実施に依存して、減衰レベルは、VCL利得レベルに正比例又は反比例し得る。

VCL減衰レベルは、マイクロプロセッサ２０６のソフトウェア又はハードウェアによって制御され得る。この手順においては、駆動電流遷移が識別され、素早い整定（settling）及び低いオーバーシュートのために反復処理において最適化される。駆動電流の立下りエッジの最適化は、試験で、不足減衰立ち上がりエッジをもたらすことが試験で明らかになった。減衰レベルの変更は、駆動電流の立ち上がりエッジの最適化することができ、立下りエッジの素早い整定時間をゆるやかにする。立ち上がりエッジ電流遷移は、非線形のランプ・安定器相互作用挙動により、異なるVCL減衰レベル、次いで、立下りエッジ電流遷移を必要とすることが分かった。

本発明の照明システムは、（低周波方形波）ランプ電流に重畳されるパルスのシーケンスを最適化するために波形依存VCL減衰レベルを利用する。

本発明は、以下の例示的な実施例、即ち、
１．ランプ電流の波形と同期される調節可能なVCL減衰レベル（図３）と、
２．非対称回路を含む調節可能なVCL減衰レベル（図４）とを含む。

VCL減衰レベルは、反復的に、ランプ電流の正の遷移及び負の遷移の間又は間中、適切な減衰レベルを供給するよう、（一時的に）調節され得る。マイクロプロセッサ２０６は、VCL減衰レベルを調節するよう適合される。マイクロプロセッサは、適切なハードウェア及び／又はソフトウェアアルゴリズムを含む。

マイクロプロセッサは、ランプ電流の正及び／又は負のエッジのためのVCL減衰レベルを規定する。付加的なハードウェアが、ランプ電流の正及び／又は負の立ち上がりエッジに対応する一定量を減衰レベルに付加してもよい。

図５は、y軸が、ランプに供給される駆動電流Iset、及び対応するVCL減衰レベルDを表している例示的なグラフを示している。x軸は、時間tを表している。駆動電流は、図２に示されている電流７２と比較されることができ、第１電流パルス期間２２０及び第２（暗又は明）電流パルス期間２２２を持つ。駆動電流の立ち上がりエッジを含む第２電流パルス期間２２２の間、減衰レベルDは一時的に増大される。

図５の例においては、減衰レベルDは、２つの異なるレベル２３０、２３２を含む。減衰レベルは、相対的に低い基本減衰レベル２３２に設定される。駆動電流Isetがより高い振幅へ切り替わる（立ち上がりエッジの）前に、減衰レベルは、第２減衰レベル２３０へ増大する。第２減衰レベルは、下で説明するように、駆動電流遷移後の測定ランプ電流のオーバーシュート又はアンダーシュートに依存して調節され得る。減衰レベルDは、或る時間間隔の間、第２減衰レベル２３０へ増大される。マイクロプロセッサは、時間間隔を調節することができる。時間間隔は、例えば、駆動電流のステップ、遷移の前又は後の駆動電流の振幅、駆動電流の立下り時間又は立ち上がり時間などに依存して調節され得る。

駆動電流のより高いレベル又は振幅への切り替えは、正のエッジ又は立ち上がりエッジと示される。駆動電流のより低いレベルへの切り替えは、負のエッジ又は立下りエッジと示される。

整定時間及びオーバーシュートに関するランプ電流波形パフォーマンスは、駆動電流の各々の遷移に対して３つ以上のVCL減衰レベルを導入することによって、更に改善され得る。遷移は、ランプ電流の立ち上がりエッジ及び／又は立下りエッジを含み得る。

VCL減衰レベルを調節するため、マイクロプロセッサは、
１．駆動電流遷移の後、適切な時間間隔の間、ランプ電流オーバーシュートを測定するステップと、
２．ランプ電流の観察されるサンプルの最大値を規定するステップと、
３．所定のステップでVCL減衰レベルを増大させる又は減少させるステップと、
４．再度、ランプ電流応答を測定するステップと、
５．駆動電流遷移の後のランプ電流のオーバーシュートが減っている場合には、再度、所定のステップで減衰レベルを増大させ、さもなければ、減衰レベルを停止する又は減少させるステップと、
６．駆動電流遷移の後にランプ電流のアンダーシュートがある場合には、所定のステップでVCL減衰レベルを減少させるステップとを実施する。

所定のステップは、可能な限り小さいステップであり得る。例えば、マイクロプロセッサは、レジスタの最下位ビットのような所定のステップを決定し得る。

好ましい電流遷移は、駆動電流の最大の変化を供給する立下りエッジ遷移である。

駆動電流の波形が立下りエッジを持たない場合は、最も高い立ち上がりエッジを持つ駆動電流遷移が好ましい。

アルゴリズムは、例えば、所定の時間間隔の間、実行され、即ち、アルゴリズムは、前記時間間隔の終わりに終了する。

アルゴリズムは、例えば、電源を入れた後に、又は電力レベルが変えられる場合に、実行される。また、アルゴリズムは、所定の時間間隔で、例えば、５分若しくは１０分ごとに、又は２時間ごとに繰り返され得る。

立下りエッジを用いる例

図６乃至９は、各々、時間tを表す、一致するx軸を持つ３つのグラフを示している。上のグラフの縦のy軸は、設定駆動電流Isetを表している。中央にあるグラフのy軸は、ランプ電流Ilampを表している。下のグラフのy軸は、減衰レベルD、即ち、VCLの（調節可能な）減衰レベルを表している。

図６乃至９は、本発明による照明システムの使用例を明らかにしている。図６及び７は、ランプ電流の立下りエッジに依存するVCL減衰レベルの調節に関する。図８及び９は、ランプ電流の立ち上がりエッジに依存するVCL減衰レベルの調節に関する。

まず、減衰レベルDが、所定の基本減衰レベルに設定される。基本減衰レベルは、図５におけるレベル２３０に相当し、図６乃至９の下のグラフにおいて示されている。

第２に、安定器１４が、多数のランプ電流サンプル３００を取得する。サンプル３００の平均値が、高い基準値（HighRef）を構成する。高い基準値は、例えば、２つのサンプル３００の平均値である。

測定ランプ電流Ilampの振幅が、高い基準値未満に減少するとき、多数の第２サンプル３１０が取得される。第２サンプルは、測定期間Tm中に、取得される。図６及び７は、１０個のサンプル３１０を示している。しかしながら、所定の精度を達成するのに十分であるあらゆる数のサンプル３１０が考えられる。

低い基準値（LowRef）は、高い基準値と、設定駆動電流Isetの下落値を乗算することによって、計算される。例えば、
HighRef = 100H
下落値 = 25%
LowRef = 100H × 25% = 25H
ここで、100Hは、例示的な値であり、マイクロプロセッサのレジスタの可能な限り小さいステップの１００倍の値を表している。

次のステップにおいては、時間間隔Tm中の立下りエッジ遷移の後の電流オーバーシュート（図６におけるOS）又はアンダーシュート（図７におけるUS）が計算される。

最も低い値を取得することによって、サンプルの最小値を規定する。

低い基準値（LowRef）からこの最小値を減算することによって、オーバーシュート（OS）又はアンダーシュート（US）を決定する。

オーバーシュート（OS）は、最も小さいサンプル３１０が、低い基準値より小さいことを意味し（図６）、システムが不足減衰されていることを示す。その後、減衰レベルが、小さいステップ、例えば、マイクロプロセッサ２０６のレジスタの１最下位ビット（LSB）で増大される。フィードバックパスの減衰レベルの増大は、矢印３２０によって示されている。

減衰レベルの増大後は、上記のステップが繰り返される。オーバーシュートが減少される場合には、減衰レベルは、もう１ステップ、例えば1LSB増大される。オーバーシュートが増大される場合には、減衰レベルは、小さいステップ（1LSB）で減少される。システムがVCL減衰レベルの２つの値の間で振動するのを防止するため、前記方法は、多くの回数、例えば約５回、同じ２つの値の間で交互に切り換えた後、終了される。

アンダーシュート（US）は、最も小さいサンプル３１０が、低い基準値より大きいことを意味し（図７）、システムが過減衰されていることを示す。システムは、減衰レベルを小さいステップ（1LSB）で減少させる。フィードバックパスの減衰レベルの減少は、矢印３２２によって示されている。

減衰レベルの減少後は、上記のステップが繰り返される。アンダーシュートの量が減少される場合には、システムは、後のステップにおいて減衰レベルを減少させる。それ以外の場合には、減衰レベルは、小さいステップ(1LSB)で増大される。

随意に、オーバーシュート又はアンダーシュートの平均値が計算される。オーバーシュート又はアンダーシュートの平均値は、VCL減衰レベルを調節するのに用いられる。例えば３つ乃至５つ測定値の平均値の使用は、精度を高め、不安定性が生じるのを防止する。

立ち上がりエッジを用いる例

上記の方法の代わりに、又は上記の方法に加えて、ランプ電流の立ち上がりエッジに関連するVCL減衰レベルを調節する方法が用いられ得る（図８、９）。

まず、VCL減衰レベルが、所定の基本減衰レベルに設定される。基本減衰レベルは、図５におけるレベル２３０に相当し、図８、９の下のグラフにおいて示されている。

第２に、安定器１４が、多数のサンプル３００を取得する。サンプル３００の平均値が、高い基準値（HighRef）を構成する。高い基準値は、例えば、２つのサンプル３００の平均値である。

図８及び９の例においては、設定駆動電流の立ち上がりエッジ３３０は、一定の傾きを持ち、即ち、di/dt = 定数である。設定駆動電流は、期間To中に低い値（例えば基本駆動電流の２５％）から高い値（例えば１００％）へ立ち上がる。

設定駆動電流が最も高い値に到達したとき、システムは、測定期間Tm中に、多数のサンプル３３２を取得する。図８、９は、１０個のサンプル３３２を示している。しかしながら、所定の精度を達成するのに十分であるあらゆる数のサンプル３３２が考えられる。

次のステップにおいては、サンプル３３２の最大値が、それらのうちの最も高い値を取得することによって、導き出される。

オーバーシュート（OS、図８）又はアンダーシュート（US、図９）を決定するため、サンプル３３２の前記最大値から高い基準値（HighRef）が減算される。

オーバーシュート（OS）は、サンプル３３２の最大値が、高い基準値より高いことを意味し（図８）、システムが不足減衰されていることを示す。その後、減衰レベルが、小さいステップ、例えば、マイクロプロセッサ２０６のレジスタの１最下位ビット（LSB）で増大される。フィードバックパスの減衰レベルの増大は、矢印３３４によって示されている。

全体的な利得の増大後は、上記のステップが繰り返される。オーバーシュートが減少される場合には、減衰レベルは、もう１ステップ、例えば1LSB増大される。オーバーシュートが増大される場合には、減衰レベルは、小さいステップ（1LSB）で減少される。システムがVCL減衰レベルの２つの値の間で振動するのを防止するため、前記方法は、例えば約５回、同じ２つの値の間で交互に切り換えた後、終了される。

アンダーシュート（US）は、最小値を持つサンプル３３２が、高い基準値より小さいことを意味し（図９）、システムが過減衰されていることを示す。システムは、減衰レベルを小さいステップ（1LSB）で減少させる。フィードバックパスの減衰レベルの減少は、矢印３３６によって示されている。

減衰レベルの減少後は、上記のステップが繰り返される。アンダーシュートの量が減少される場合には、システムは、後のステップにおいて減衰レベルDを減少させる。それ以外の場合には、減衰レベルは、小さいステップ(1LSB)で増大される。

随意に、オーバーシュート又はアンダーシュートの平均値が計算される。オーバーシュート又はアンダーシュートの平均値は、VCL利得を調節するのに用いられる。例えば３つ又は４つ測定値の平均値の使用は、精度を高め、不安定性が生じるのを防止する。

マイクロプロセッサは、ランプ電流の正及び／又は負のエッジのためのVCL減衰レベルを規定する。付加的なハードウェアが、ランプ電流の正及び／又は負の立ち上がりエッジに対応する一定量を減衰レベルに付加してもよい（図４）。

図１０は、図４のシステムの実際的な実施例の詳細な回路図を示している。抵抗器、オペアンプ、ダイオード、コンデンサ及び他の電気部品が、それらのいつもの符号を用いて示されている。値はほんの一例として示されている。図１０の実施例は、左側にVCL入力を含み、VCL入力は、抵抗器R400を介してオペアンプU3へ供給される。増幅器U3の出力は、MOSFET Q400のゲートへ供給される。

図１０の実施例においては、VCL利得設定は、増幅器U3の利得レベルを調節することによって調節され得る。図１０のフィードバックループの減衰レベルは、利得レベルに反比例する。

実際的な実施例においては、画像フレーム５０（図２）は、約50乃至60Hzの周波数で繰り返される。従って、対応する基本駆動電流は、約50乃至60Hzの周波数を持つ。改善された画質を要求する、より高い繰り返し率を用いることも可能である。画像フレームは、例えば、約100乃至120Hzの周波数で繰り返されてもよい。基本駆動電流は、対応する約100乃至120Hzの周波数を持つであろう。

マイクロプロセッサは、約10乃至100kHz、例えば50kHzのサンプリングレートでランプ電流のサンプル（図６）を取得し得る。サンプルは、約1乃至100μs、例えば約20μs持続し得る。ランプ電流の立ち上がり及び／又は立下りエッジのサンプル数は、電流遷移ごとに、５乃至５０サンプルの範囲内であり、例えば約１０サンプルである。測定期間Tmは、例えば、5μs乃至約500μsの範囲内である。

本発明は上記の実施例に限定されない。例えば、異なる実施例の特徴は組み合わされ得る。添付の請求項の範囲内で、多くの他の修正例が考えられる。

Claims (9)

1. 高輝度放電ランプを動作させるための照明システムであり、
   入力電圧をDC電流に変換するための変換器と、
   前記DC電流を前記ランプを駆動するための交流駆動電流に変換するための、前記変換器に結合される整流器と、
   前記DC電流を調節するための、前記変換器の出力部と入力部との間に接続される電圧制御フィードバックループと、
   前記フィードバックループを制御するための処理装置とを有する照明システムであって、前記処理装置が、測定したランプ電流に応じて前記フィードバックループの減衰レベルを調節するよう適合される照明システム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、前記フィードバックループが、第１減衰レベルと、少なくとも１つの調節可能な第２減衰レベルとを持つシステム。
3. 請求項２に記載のシステムであって、前記第１減衰レベルが、前記第２減衰レベルより低いシステム。
4. 請求項２又は３に記載のシステムであって、前記フィードバックループが、調節可能な時間間隔の間、前記第２減衰レベルを持つシステム。
5. 請求項４に記載のシステムであって、前記調節可能な時間間隔が、時間間隔であって、前記時間間隔の間、前記フィードバックループが前記第１減衰レベルを持つ時間間隔に比べて、相対的に短いシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステムであって、前記処理装置が、
   前記ランプ電流を測定し、
   前記ランプ電流を用いて高い基準値を計算し、
   前記ランプ電流及び前記駆動電流を用いて低い基準値を計算し、
   立下りエッジの遷移の後の、測定した前記ランプ電流が、前記低い基準値より低い場合には、前記減衰レベルを増大させる、且つ／又は
   前記立下りエッジの遷移の後の、前記測定したランプ電流が、前記低い基準値より高い場合には、前記減衰レベルを減少させるよう適合されるシステム。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステムであって、前記処理装置が、
   前記ランプ電流を測定し、
   前記ランプ電流を用いて高い基準値を計算し、
   立ち上がりエッジの遷移の後の、測定した前記ランプ電流が、前記高い基準値より高い場合には、前記減衰レベルを増大させる、且つ／又は
   前記立ち上がりエッジの遷移の後の、前記測定したランプ電流が、前記高い基準値より低い場合には、前記減衰レベルを減少させるよう適合されるシステム。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステムであって、前記処理装置が、前記駆動電流の遷移の後、或る時間間隔の間、前記ランプ電流の多数のサンプルを取得するよう適合されるシステム。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載のシステムであって、前記フィードバックループが、
   第１抵抗器と、
   前記第１抵抗器に並列に接続される直列の第２抵抗器及びダイオードとを含むシステム。

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