JP2017073403A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 放電ランプの点灯性を改善する。
【解決手段】 電源回路４が起動信号に応動して、放電ランプ２に一時的に高電圧を重畳した動作電圧を出力する。起動信号の供給時には動作している過小電流検出回路４６が、放電ランプ２へ電源回路４から供給される出力電流が所定値より小さいとき、異常検出信号を出力する。過小電流検出回路４６の異常検出信号に応じて制御装置３６が電源回路４を停止させる。起動信号の供給時から予め定めた時間に亘って誤検出待ち時間タイマ５０が、過小電流検出回路４６を無効化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、放電ランプを点灯するための放電ランプ点灯装置に関する。

放電ランプの点灯装置としては、例えば特許文献１に開示されているようなものがある。特許文献１の技術では、放電ランプの異常アークを、ランプに流れる電流及びランプに印加される電圧に基づいて検出する。

特開２００４−３１１１９９号公報

特許文献１では、アークジャンプやアークフリッカ等のアークの異常を検出しているが、例えば放電ランプに流れる電流を検出する技術を利用して、放電ランプに流れる電流が予め定めた基準電流よりも小さくなったとき、異常を検出したとして、放電ランプでの電力供給を中止して消灯させることが考えられる。しかし、この技術では、放電ランプの点灯初期のランプ状態が不安定な時にはランプを流れる電流が前記基準電流よりも小さく、まだ放電ランプが点灯していないにも拘わらず、誤って異常と検出し、不用意に放電ランプへの電力供給を中止することがあり、これでは、放電ランプが頻繁に点灯失敗する。

本発明は、放電ランプが頻繁に点灯失敗することを防止した放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の放電ランプ点灯装置は、電源手段を有している。この電源手段は、起動信号に応動して、放電ランプに一時的に高電圧を重畳した動作電圧を出力する。前記起動信号の供給時には動作している異常検出手段が、前記放電ランプへ前記電源手段から供給される出力電流が所定値より小さいとき、異常検出信号を出力する。前記異常検出手段の異常検出に応じて前記電源手段を制御手段が停止させる。前記起動信号の供給時から予め定めた時間に亘って前記異常検出手段を無効化手段が無効化する。

このように構成した放電ランプ点灯装置では、起動信号の供給時から予め定めた時間中に、起動信号の供給時から動作している異常検出手段が異常を検出しても、電源手段が停止されることはない。従って、放電ランプが点灯初期時の不安定な状態にあるとき、誤って放電ランプへの電源供給を停止させることはない。また、既に放電ランプに異常が生じている場合には、予め定めた時間が経過すると、異常検出手段が有効化されるので、直ちに放電ランプの異常が検出され、放電ランプへの電源供給が停止される。また、予め定めた時間の経過後に放電ランプに異常が生じると、異常検出手段によって直ちに異常が検出され、放電ランプへの電源供給が停止される。

前記予め定めた時間中に前記電流検出手段が前記異常検出信号を出力し、それが消失した後、再度前記電流検出手段が前記異常検出信号を出力したとき、前記電源手段が前記高電圧を再度重畳することができる。

このように構成すると、予め定めた時間中に、一度放電ランプの点灯に失敗しても、高電圧が再度重畳されるので、放電ランプの点灯の可能性を高めることができる。

前記高電圧の再重畳の回数を計数する計数手段を設けることもできる。この場合、前記計数手段の計数が予め定めた数以上になったとき、前記電源手段を停止させる。

このように構成すると、予め定めた回数以上にわたって、高電圧の重畳を繰り返しても、放電ランプを点灯することができていない場合は、例えば放電ランプの故障と判断できるので、放電ランプへの電源供給を停止することができる。

上述した態様において、前記無効化手段は、前記起動信号に応動し、前記予め定めた時間を計時するタイマとすることができる。

さらに、前記タイマに対する前記予め定めた時間を変更する変更手段を設けることもできる。

例えば放電ランプの寿命に近づいてきて、放電ランプが点灯するまでに要する時間が長くなっているような場合、前記予め定めた時間で無効化を中止すると、放電ランプの異常と検出されて、放電ランプへの電源供給が停止される。しかし、変更手段によってタイマに対して予め定めた時間を長く変更すると、放電ランプが点灯する可能性を高めることができる。

以上のように、本発明によれば、起動信号の供給時に動作している異常検出手段を使用している場合でも、無効化手段を設けることによって、放電ランプの点灯性を改善することができる。

本発明の一実施形態の放電ランプ点灯装置のブロック図である。 図１の放電ランプ点灯装置の制御回路のブロック図である。 放電ランプが正常に点灯した場合の図１の点灯装置の各部の波形図である。 放電ランプが一度点灯失敗して再度点弧が行われた場合の図１の点灯装置の各部の波形図である。 放電ランプが正常に点灯し、異常検出待ち時間の経過後に異常を検出した場合の図１の点灯装置の各部の波形図である。 放電ランプが異常検出待ち時間内に点灯せずに、異常検出待ち時間経過後直ちに異常を検出した場合の図１の点灯装置の各部の波形図である。 図２のＣＰＵ５２が行う処理を示すフローチャートである。 図２のＣＰＵ５２が行う処理の１つの変形例の一部を示す図である。 図２のＣＰＵ５２が行う処理の１つの変形例の一部を示す図である。

本発明の一実施形態の放電ランプ点灯装置は、例えばプロジェクタが備えている放電ランプ２を点灯するためのもので、図１に示すように電源手段、例えば電源回路４を有している。電源回路４は、商用交流電源６からの交流電圧を、整流回路８において整流し、その整流出力の力率を力率改善（ＰＦＣ）回路１０によって改善して、インバータ１２によって高周波電圧に変換して、変圧器１４の１次巻線１４ｐに供給する。

変圧器１４は、２つの２次巻線１４ｓ１と１４ｓ２とを有している。２次巻線１４ｓ１の一端は、基準電位点、例えば接地電位に接続され、他端にはダイオ−１６のアノードが接続されている。ダイオード１６のカソードと２次巻線１４ｓ１との間に発生した整流電圧は、イグナイタ回路１８を介して放電ランプ２の一端に供給される。放電ランプ２の他端は接地電位に接続されている。

２次巻線１４ｓ２の両端のうち、一端は２次巻線１４ｓ１に接続され、他端は、ダイオード２０と、高電圧重畳開閉手段、例えばリレー（ＲＹ）接点２２との直列回路を介してコンデンサ２４の一端に接続されている。コンデンサ２４の他端は、リアクトル２６を介して２次巻線１４ｓ１の一端に接続されている。リレー接点２２が閉じられているとき、直列に接続された２次巻線１４ｓ１と１４ｓ２との間に発生している高周波電圧がダイオード２０によって整流される。この整流電圧は、ダイオード１６のカソードと２次巻線１４ｓ１の一端との間に発生している整流電圧よりも大きい。これら２つの整流電圧は、ダイオード１６のカソードと２次巻線１４ｓ１の一端との間に接続された抵抗器２８と、ダイオード１６のカソードとコンデンサ２４の一端との間に接続された抵抗器３０とによって重畳されて、その重畳電圧は、イグナイタ回路１８を介して放電ランプ２に供給される。リレー接点２２が開放されたとき、リアクトル２６に発生した逆起電力に基づく電流を環流させるために、ダイオード３２のアノードがリアクトル２６と２次コイル１４ｓ１との接続点に接続され、ダイオード３２のカソードが、ダイオード１６と抵抗器２８との接続点に接続されている。このようにインバータ１２、変圧器１４、ダイオード１６、２０、３２、リレー接点２２、コンデンサ２４、リアクトル２６、抵抗器２８、３０及びイグナイタ回路１８によって直流−直流コンバータが構成されている。

インバータ１２は、複数の半導体スイッチング素子、例えばＩＧＢＴまたはＭＯＳＦＥＴを有し、これらをオン、オフ制御することによって高周波電圧を発生している。この半導体スイッチング素子の制御と、リレー接点２２との制御のために、電源回路４の出力電圧である抵抗器２８の両端間電圧が電圧検出器３３によって検出され、また電源回路４からの出力電流が、リアクトル２６に直列に接続された変流器３４によって検出される。

電圧検出器３３が出力した出力電圧検出信号は、図２に示すように制御手段、例えば制御装置３６の入力端子３８に供給され、変流器３４が出力した出力電流検出信号は、制御装置３６の入力端子４０に供給される。また、制御装置３６の入力端子４２には、この放電ランプ２の点灯（オン）を指示するランプオン信号も供給されている。このランプオン信号は、例えばこの放電ランプが使用されているプロジェクタのスイッチをユーザーが操作することによって発生する。出力電圧検出信号、出力電流検出信号及びランプオン信号は、インバータ制御部４４に供給される。インバータ制御部４４は、ランプオン信号が供給されている期間中、出力電流検出信号及び出力電圧検出信号に基づいて、インバータ１２の各半導体スイッチング素子をオン、オフ制御するためのインバータ信号がインバータ１２に供給される。

入力端子４０に供給された出力電流検出信号は、異常検出手段、例えば過小電流検出回路４６に供給され、出力電流検出信号が、予め定めた過小電流基準値に対応する過小電流基準値信号よりも小さいとき、過小電流検出信号を出力する。また入力端子３８に供給された出力電圧検出信号は、異常検出手段、例えば電圧異常検出回路４８に供給され、出力電圧検出信号が、予め定めた過大電圧に対応する過大電圧基準信号よりも大きいか、予め定めた過小電圧に対応する過小電圧基準信号よりも小さいとき、異常検出信号を出力する。

入力端子４２に供給されたランプオン信号は、無効化手段、例えば誤検出待ち時間タイマ５０にも供給される。誤検出待ち時間タイマ５０は、ランプオン信号の立ち上がりに応動して、図示しないクロック信号のカウントを開始して、予め定めた誤検出待ち時間に対応する数だけクロック信号をカウントするまで無効化信号を発生する。

これら過小電流検出信号、異常検出信号及び無効化信号は、例えばＣＰＵ５２に供給される。ＣＰＵ５２は、これら信号に基づいて、リレー接点２２やインバータ制御部４４を、図３乃至図６に示すように制御する。なお、いずれの場合も、当初には、リレー接点２２は、閉じられており、インバータ１２は停止し、過小電流検出信号も発生しているとする。

図３は、放電ランプ２がランプオン信号の供給に応じて正常に点灯する場合で、図３（ｃ）に示すようにランプオン信号が供給されると、同図（ｆ）に示すようにインバータ信号がインバータ制御部４４からインバータ１２に供給され、インバータ１２が高周波電圧を発生し、かつリレー接点２２が閉じられていることによって、同図（ａ）に示すように放電ランプ２には、当初に高電圧が印加された出力電圧が放電ランプ２の点弧用に供給される。これに伴って同図（ｂ）に示すように出力電流が上昇を開始する。この出力電流が過小電流基準信号以下の間、同図（ｄ）に示すように過小電流検出回路４６が過小電流検出信号をＣＰＵ５２に供給しているが、異常検出待ち時間が経過していないので、誤検出待ち時間タイマ５０が無効化信号をＣＰＵ５２に供給している。その結果、ＣＰＵ５２は、インバータ制御部４４に停止信号を供給せず、インバータ１２は動作を継続する。やがて、同図（ｂ）に示すように出力電流が過小電流基準値を超えると、放電ランプ２が点灯を開始し、同図（ｄ）に示すように過小電流検出信号が消失し、これに伴いＣＰＵ５２は、リレー接点２２を開放し、同図（ａ）に示すように高電圧の重畳が中止される。

やがて異常検出待ち時間が経過した後、正常に放電ランプ２の点灯状態が維持されたとする。やがて、同図（ｃ）に示すようにランプオン信号がオフとなり、これに伴いＣＰＵ５２がインバータ制御部４４にインバータ信号を停止させる。その結果、同図（ａ）に示すように出力電圧が低下し、かつ同図（ｂ）に示すように出力電流が過小基準電流よりも小さくなり、同図（ｄ）に示すように過小電流検出信号が発生し、ＣＰＵ５２は同図（ｅ）に示すようにリレー接点２２を閉じる。

このように、異常検出待ち時間内であっても、放電ランプ２が点灯するまで過小電流が流れるが、異常検出は行われず、インバータ１２の停止は行われない。

図４は、放電ランプ２がランプオンの信号の供給に応じて点弧されたが、正常に点灯せずに、異常検出待ち時間内でも点弧のリトライが行われる場合で、出力電流が過小基準電流を超えて、リレー接点２２が開かれる点までは、図３の場合と同様である。但し、正常に点灯していないので、同図（ｂ）に示すように出力電流が過小基準値以下に低下し、過小電流検出回路４６が過小電流検出信号を同図（ｄ）に示すように出力し、その結果、同図（ｅ）に示すようにリレー接点２２が再び閉じられ、同図（ａ）に示すように再度高電圧が出力電圧に重畳され、点弧のリトライが行われる。その結果、同図（ｂ）に示すように出力電流が過小基準電流より大きくなり、同図（ｄ）に示すように過小電流検出信号が消失し、リレー接点２２が開かれる。

このように異常検出待ち時間内であっても、放電ランプの点灯失敗時には、過小電流検出信号が発生しても、インバータ１２の停止は行われずに、放電ランプ２に対して再点弧が行われる。なお、一度、再点弧しても、放電ランプ２が点灯しない場合、更に再点弧が行われる。

図５は、放電ランプ２が正常に点灯したが、異常待ち時間の経過後に、出力電流が過小基準電流よりも小さくなった場合のものである。異常待ち時間の経過までは、図３の正常に放電ランプ２が点灯した場合と同様である。異常待ち時間の経過後に、なんらかの異常により、同図（ｂ）に示すように、出力電流が過小基準電流以下になると、同図（ｄ）に示すように過小電流検出信号が発生して、ＣＰＵ５２は、同図（ｆ）に示すようにインバータ信号を停止させる。これに伴って、同図（ａ）に示すように出力電圧の放電ランプ２への供給が停止される。また、ＣＰＵ５２は、リレー接点２２を閉じて、次回の放電ランプ２の点灯に備える。なお、図示していないが、出力電流の異常の他に、出力電圧が過大基準電圧よりも大きくなるか、過小基準電圧よりも小さくなった場合、電圧異常検出回路４８が異常検出信号をＣＰＵ５２に供給し、上述したのと同様に、ＣＰＵ５２は、インバータ信号を停止させ、リレー接点２２を閉じる。

このように異常検出待ち時間の経過後に、なんらかの異常が発生すると、インバータ１２が停止され、リレー接点２２が閉じられる。

図６は、放電ランプ２の点灯に失敗した場合のもので、同図（ｃ）に示すようにランプオン信号が供給され、同図（ｆ）に示すようにインバータ信号がインバータ１２に供給されて、同図（ｅ）に示すようにリレー接点２２が閉じられており、同図（ａ）に示すよう高電圧が重畳された出力電圧が放電ランプ２に供給されていても、放電ランプ２が点灯せず、出力電流が過小基準電流よりも小さく、同図（ｄ）に示すように過小電流検出信号が発生している状態でも、異常検出待ち時間中には、ＣＰＵ５２はインバータ信号の供給を継続している。しかし、異常検出待ち時間が経過すると、ＣＰＵ５２は、同図（ｆ）に示すようにインバータ信号を停止させ、インバータ１２を停止させる。なお、リレー接点２２は、閉じられた状態をインバータ１２が停止した後も継続する。

このように点灯に失敗した場合には、異常検出待ち時間が経過すると、直ちにインバータ１２が停止される。

上述したように動作するために、ＣＰＵ５２は、図７に示すように処理を実行する。まず、ＣＰＵ５２は、ランプオン信号が入力されているか判断する（ステップＳ２）。この判断の答えがノーの場合、ＣＰＵ５２は、インバータ制御部４４にインバータ停止信号を供給し（ステップＳ４）、これによってインバータ制御部４４はインバータ信号を発生せず、インバータ１２を停止させる。ついでＣＰＵ５２は、過小電流未検出か判断する（ステップＳ４）。即ち、過小電流検出信号がＣＰＵ５２に供給されていないか判断する（ステップＳ６）。この判断の答えがノーの場合、即ち、過小電流が検出されている場合、ＣＰＵ５２は、リレー接点２２を閉じさせるオン信号をリレー接点２２に供給し（ステップＳ８）、再びステップＳ２を実行する。また、ステップＳ６の判断の答えがイエスの場合、即ち、過小電流が検出されていない場合、ＣＰＵ５２は、リレー接点２２を開放させるオフ信号をリレー接点２２に供給し（ステップＳ１０）、再びステップＳ２を実行する。

ステップＳ２の判断の答えがイエスの場合、即ち、放電ランプ２を点灯させる指示がＣＰＵ５２に供給されている場合、インバータ制御部４４にもランプオン信号が供給されていることにより、インバータ１２にはインバータ制御部４４からインバータ信号が供給されている。ステップＳ２の判断の答えがイエスの場合、ＣＰＵ５２は、過小電流未検出か判断する（ステップＳ１２）。この判断の答えがイエスの場合、即ち、過小電流が検出されている場合、放電ランプ２が点灯したことがあるか判断する（ステップＳ１４）。この判断は、例えば過小電流検出信号が過去に検出されていているか否かによって行う。

過去に過小電流検出信号が発生していなくて、ステップＳ１２で過小電流検出信号が発生していると判断されたならば、未だ放電ランプ２は点灯したことがないので、ステップＳ１４の判断の答えはノーとなる。過去に過小電流検出信号があるのに、ステップＳ１２で過小電流検出信号が発生していると、一旦放電ランプ２は点灯したが、完全に点弧していないので、この判断の答えはイエスとなる。

ステップＳ１４の判断の答えがノーの場合、ＣＰＵ５２は、リレー接点２２に初めての点弧としてオン信号を供給する（ステップＳ１６）。ステップＳ１４の判断の答えがイエスの場合、ＣＰＵ５２は、リレー接点２２に点弧のリトライ用としてオン信号を供給する（ステップＳ１８）。

ステップＳ１２の判断の答えがイエスの場合、即ち、過小基準電流より大きい出力電流が流れていると判断された場合、ＣＰＵ５２はリレー接点２２にオフ信号を供給する（ステップＳ２０）。これによって、出力電圧への高電圧の重畳が中止される。

ステップＳ１６、Ｓ１８またはＳ２０に続いて、ＣＰＵ５２に誤検出待ち時間タイマ５０から無効化信号が供給されているかＣＰＵ５２が判断する（ステップＳ２２）。この判断の答えがイエスの場合、まだ異常検出待ち時間は経過していないので、ＣＰＵ５２は、ステップＳ２を再び実行する。即ち、ランプオン信号が入力された後、異常検出待ち時間の間に、過小出力電流が検出された場合には、リレー接点にオン信号を供給されるが、インバータ１２を停止させることはなく、図３、図４、図５または図６の異常検出待ち時間中のように、ランプ点灯装置は動作する。

ステップＳ２２の判断の答えがノーの場合、即ち、異常検出待ち時間が経過すると、異常検出をＣＰＵ５２は開始する。即ち、ＣＰＵ５２は、過小電流が未検出であるか判断する（ステップＳ２４）。この判断の答えがイエスの場合、ＣＰＵ５２は、インバータ制御部４４にインバータ停止信号を供給し、インバータ１２を停止させ、かつリレー接点２２にオン信号を供給する（ステップＳ２６）。これによって、図５または図６における異常待ち時間経過に示すように、この点灯装置は動作する。なお、このとき、ＣＰＵ５２からプロジェクタにランプ異常を報知する信号を出力することもできる。ステップＳ２６の後、異常状態がリセットされるまでに行われる異常リセット待ち処理をＣＰＵ５２は実行する（ステップＳ２８）。

ステップＳ２２の判断の答えがイエスの場合、電圧異常処理をＣＰＵ５２が実行する（ステップＳ３０）。この処理では、電圧異常検出回路４８から異常検出信号がＣＰＵ５２に供給されているかＣＰＵ５２が判断し、供給されていないなら、ステップＳ２が実行される。異常検出信号がＣＰＵ５２に供給されていると、ＣＰＵ５２は、インバータ制御部４４にインバータ停止信号を供給して、インバータ１２を停止させ、かつリレー接点２２を閉じ、上述した異常リセット待ち処理と同様な処理を行う。

上記の実施形態では、異常検出待ち時間は、一定の時間としたが、放電ランプ２の使用状況に応じて変化させることもできる。例えば寿命が近づいている放電ランプの場合、始動時、即ち出力電圧の供給が開示された時点での出力電圧が高くなるので、始動時の出力電圧を電圧検出器３３からＣＰＵ５２に供給しておき、図８に示すように始動時の出力電圧が所定値以上であるかＣＰＵ５２が判断し（ステップＳ３２）、その答えがイエスの場合、異常検出待ち時間を、今までの時間よりも、例えば予め定めた時間だけ長く設定する（ステップＳ３４）。即ち、ＣＰＵ５２を、誤検出待ち時間タイマ５０の誤検出待ち時間を変更する変更手段として使用することもできる。

上記の実施形態では、ステップＳ１８において、点弧のリトライを実行した後、ステップＳ２２の処理を実行したが、図９に示すようにステップＳ１８の処理の後、リトライの回数をカウントし（ステップＳ３６）、そのリトライ回数が所定回数以上であるか判断し（ステップＳ３８）、その判断の答えがノーの場合には、ステップＳ２２を実行し、その判断の答えがイエスの場合、インバータ制御部４４にインバータ停止信号を供給して、インバータ１２を停止させ、リレー接点２２にオン信号を供給する（ステップＳ４０）。このように構成すると、所定回数以上リトライしても、放電ランプ２が点灯しない場合には、放電ランプ２の異常とみなして、点灯装置を停止させることができる。

上記の実施形態では、異常検出手段として、過小電流検出回路４６と電圧異常検出回路４８とを設けたが、いずれか一方のみを設けることもできる。また、電圧異常検出回路４８は、出力過大電圧と出力過小電圧とを検出するように構成したが、いずれか一方のみを検出するようにすることもできる。上記の実施形態では、過小電流検出回路４６、電圧異常検出回路４８及び誤検出待ち時間タイマ５０を、ＣＰＵ５２と別個に設けたが、これら過小電流検出回路４６、電圧異常検出回路及び誤検出待ち時間タイマ５０を除去し、これらの機能をＣＰＵ５２によって実現することも可能である。

４ 電源回路
３６ 制御装置
５０ 誤検出待ち時間タイマ（無効化手段）

Claims (5)

1. 起動信号に応動して、放電ランプに一時的に高電圧を重畳した動作電圧を出力する電源手段と、
   前記起動信号の供給時には動作しており、前記放電ランプへ前記電源手段から供給される出力電流が所定値より小さいとき、異常検出信号を出力する異常検出手段と、
   前記異常検出手段の異常検出信号に応じて前記電源手段を停止させる制御手段と、
   前記起動信号の供給時から予め定めた時間に亘って前記異常検出手段を無効化する無効化手段とを、
   具備する放電ランプ点灯装置。
2. 請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、前記予め定めた時間中に前記異常検出手段が前記異常検出信号を出力し、それが消失した後、再度前記異常検出手段が前記異常検出信号を出力したとき、前記電源手段が前記高電圧を再度重畳する放電ランプ点灯装置。
3. 請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置において、前記高電圧の再重畳の回数を計数する計数手段が設けられ、前記計数手段の計数が予め定めた数以上になったとき、前記電源手段を停止させる放電ランプ点灯装置。
4. 請求項１乃至３いずれか記載の放電ランプ点灯装置において、前記無効化手段は、前記起動信号に応動し、前記予め定めた時間を計時するタイマである放電ランプ点灯装置。
5. 請求項４記載の放電ランプ点灯装置において、前記予め定めた時間を変更する変更手段を有する放電ランプ点灯装置。
   

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