JP5056921B2 - 半導体光源装置、半導体光源制御方法及び投影装置 - Google Patents
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Description
図13は、上記特許文献に記載された技術を含む、直列接続された複数のLED(発光ダイオード)の駆動と異常(短絡)検出とを行なう回路の一般的な構成例を示す図である。同図で、駆動対象の光源ユニット10が、複数、例えば4個のLED10A〜10Dを直列接続して構成される。この光源ユニット10のLED10Aのアノードに対して動作用電源電圧Vinが印加される。この動作用電源電圧Vinはまた、光源ユニット10の駆動を行なう駆動回路11にも与えられる。
光源ユニット10のLED10A〜10Dの両端、すなわちLED10AのアノードとLED10Dのカソード間の電圧値を電圧監視回路12が検出する。この電圧監視回路12の検出した電圧値をレベルシフタ13で所定の比率で降圧し、降圧した結果を制御回路14へ送出する。
m×Vop(min)<n×ΔVop(max)
の関係が設計上で成立する場合は、正常時の光源ユニット10の合計動作電圧の最小値(min)と、一部短絡を生じた異常時の光源ユニット10の合計動作電圧の最大値(max)の大小が逆転するため、異常を検出する閾値電圧が設定不可能となり、本方式での異常検出が行なえなくなる。
以下、本発明の第1の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
上記光源ユニット20の各LED20A〜20Dに対して、抵抗RpA〜RpDを並列接続し、これら抵抗RpA〜RpDに後述する一定の電流を流すための定電流源22を最下段の抵抗RpDと接地電位との間に接続する。
駆動回路21が光源ユニット20を発光するべく駆動していない状態で、定電流源22により抵抗RpA〜RpDに電流を流すと、その電流によって各抵抗RpA〜RpDの両端にはある一定の電圧が発生する。
図2は、LED20A(〜20D)の動作電流Iopに対する動作電圧Vopの特性例を示す図である。図3は、上記図2の低電流部分を電流(横軸)方向に拡大したものである。
31は入出力コネクタ部であり、例えばピンジャック(RCA)タイプのビデオ入力端子、D−sub15タイプのRGB入力端子、及びUSB(Universal Serial Bus)コネクタを含む。
上記ダイクロイックミラー44は、赤色光を透過する一方で、緑色光及び青色光を反射する。上記ダイクロイックミラー46は、緑色光を反射する一方で、青色光を透過する。
この操作部54は、データプロジェクタ装置30の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置30専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光するレーザ受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をCPU51へ直接出力する。
図5は、このデータプロジェクタ装置30の電源オン当初に実行する初期設定処理の一部を抽出して示すフローチャートで、その制御はCPU51がプログラムメモリ53に記憶されている動作プログラムやデータ等を読出し、メインメモリ52に展開させた上で実行する。
図8は、直列接続された複数のLEDの駆動と短絡の検出とを行なう光源装置の回路構成を示す図である。同図中、検出対象である光源ユニット20、光源ユニット20を構成するLED20A〜20D、この光源ユニット20を駆動する駆動回路21、これらLED20A〜20Dとそれぞれ並列接続された抵抗RpA〜RpDについては上記図1と同様の構成であるので、同一符号を用いてそれらの説明は割愛する。
制御回路62では、分圧回路61の分圧値をA/D変換部62aでデジタル化した後に、その電圧値に応じて光源ユニット20中で短絡を生じているLEDの数を判定し、その判定結果に応じた制御信号を上記駆動回路21に送出する。
このような構成とすることで、上記図1に示した回路構成に比して、よい大幅に回路構成を簡素化しながらも、直列接続された半導体光源素子の短絡を確実に検出することが可能となる。
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図9は、直列接続された複数のLEDの駆動と短絡の検出とを行なう光源装置の回路構成を示す図である。同図で、駆動対象の光源ユニット70が、複数、例えば4個のLED70A〜70Dを直列接続して構成される。
まず、本実施形態における動作原理を説明しておく。
ここでは、光源ユニット70の動作電圧をVop、ダイオード71Dの順方向電圧をVf、スイッチングトランジスタ71Eのオン電圧をVsatとする。スイッチングトランジスタ71EのオンデューティDutyは、以下の式
Duty=(Vop+Vf)/Vin−Vsat+Vf …(1)
で表せる。
Duty≒Vop/Vin …(2)
となる。この(2)式を変形して
Vop≒Vin×Duty …(3)
とすることにより、動作用電源電圧Vinが一定であれば、デューティを計測することで、上記図13に示したようなアナログからデジタルに変換する複雑な回路と検出プロセスとを採用することなく、LED70A〜70D中の短絡等による光源ユニット70の電圧Vopの変動を、駆動回路71の出力するオン/オフ信号のデューティ(Duty)の変動により容易に、且つきわめて正確に知ることができる。また、電源電圧Vinの値がわかれば、計算により光源ユニット70の電圧Vopの値を容易に求めることができる。
図10は、この光源装置に電源が供給されて光源ユニット70が駆動される発光動作時に、1チップ・マイクロコンピュータである制御回路72が実行する処理内容のフローチャートである。
そのため、LEDアレイの周辺をできる限り簡素な回路構成としながらも、直列接続された各LEDアレイの動作電圧を検出する回路での検出誤差を極力廃することで、LEDアレイ中での短絡をきわめて正確に検出することができるため、その検出結果に応じて、色バランスを崩すことなく、可能な限りの明るさで投影動作を実行できる。
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図11は、直列接続された複数のLEDの駆動と短絡の検出とを行なう光源装置の回路構成を示す図である。同図で、駆動対象の光源ユニット80が、複数、例えば4個のLED80A〜80Dと各LEDのカソード側の開閉スイッチ81A〜81Dを直列接続して構成される。
さらに、この駆動回路83に対して制御回路84が接続される。この制御回路84は、光源ユニット80からエラー監視信号を受取り、その内容に応じて駆動回路83の動作を制御する制御信号を送出する。
光源ユニット80内のLED80Aのアノードが、PNPタイプのトランジスタQa1のエミッタに接続され、同トランジスタQa1のベースが抵抗Ra1を介してLED80Aのカソードと接続される。同トランジスタQa1のコレクタが抵抗Rb1を介して、NPNタイプのトランジスタQs1のベースと接続される。
光源ユニット80が駆動されていない初期状態では、各LED80A〜80Dの両端子間で電圧が発生していないため、トランジスタQa1〜Qa4はベース電流が流れずにオフ状態となっている。したがって、トランジスタQs1〜Qs4にもベース電流が供給されず、オフ状態となる。
Claims (11)
- 直列接続された複数の半導体光源素子と、
上記複数の半導体光源素子を駆動する駆動回路と、
上記複数の半導体光源素子それぞれに並列接続された複数の抵抗と、
上記駆動回路による複数の半導体光源素子の非発光駆動時に上記複数の抵抗に所定の電流を流す定電流源と、
上記定電流源により所定の電流が流された状態で上記複数の半導体光源素子全体に印加される電圧値を検出する電圧監視手段と、
上記電圧監視手段で検出した電圧値に基づいて上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする半導体光源装置。 - 直列接続された複数の半導体光源素子と、
上記複数の半導体光源素子を駆動する駆動回路と、
上記複数の半導体光源素子それぞれに並列接続された複数の抵抗と、
上記駆動回路による複数の半導体光源素子の非発光駆動時に上記複数の抵抗に印加される電圧を予め設定された比で分圧する分圧回路と、
上記分圧回路で分圧された電圧値に基づいて上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする半導体光源装置。 - 直列接続された複数の半導体光源素子と、
上記複数の半導体光源素子に対し、電源の直流電圧の印加時間デューティを可変して異なる直流電圧で駆動するDC/DCコンバータによる駆動回路と、
上記電源の直流電圧値と、上記駆動回路での印加時間デューティとに基づいて上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする半導体光源装置。 - 上記複数の半導体光源素子の温度を検出する温度検出手段をさらに具備し、
上記判定手段は、上記温度検出手段での検出結果に基づいて、上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数の判定結果と、上記駆動回路による印加時間デューティの少なくとも一方を補正する
ことを特徴とする請求項3記載の半導体光源装置。 - 直列接続された複数の半導体光源素子と、
上記複数の半導体光源素子を駆動する駆動回路と、
上記複数の半導体光源素子それぞれに対応付けて直列に接続された複数の開閉スイッチ回路と、
上記複数の半導体光源素子それぞれに並列接続され、当該半導体光源素子に印加される電圧から素子の短絡を検出し、その検出結果により当該半導体光源素子に対応付けて直列接続された開閉スイッチ回路を開状態とする複数の電圧検出手段と、
上記駆動回路により上記複数の半導体光源素子全体に印加される電圧の変化から上記複数の開閉スイッチ回路の少なくとも1つが開状態となったことを判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする半導体光源装置。 - 直列接続された複数の半導体光源素子、及び上記複数の半導体光源素子を駆動する駆動回路を備えた半導体光源装置の制御方法であって、
上記複数の半導体光源素子に同数の抵抗を並列に接続し、
上記駆動回路による複数の半導体光源素子の非発光駆動時に定電流源により上記複数の抵抗に所定の電流を流し、
上記定電流源により所定の電流が流された状態で上記複数の半導体光源素子全体に印加される電圧値を検出し、
上記検出した電圧値に基づいて上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数を判定する
ことを特徴とする半導体光源制御方法。 - 直列接続された複数の半導体光源素子、及び上記複数の半導体光源素子を駆動する駆動回路を備えた半導体光源装置の制御方法であって、
上記複数の半導体光源素子に同数の抵抗を並列に接続し、
上記駆動回路による複数の半導体光源素子の非発光駆動時に上記複数の抵抗に印加される電圧を予め設定された比で分圧し、
上記分圧された電圧値に基づいて上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数を判定する
ことを特徴とする半導体光源制御方法。 - 直列接続された複数の半導体光源素子、及び上記複数の半導体光源素子に対し、電源の直流電圧の印加時間デューティを可変して異なる直流電圧で駆動するDC/DCコンバータによる駆動回路を備えた半導体光源装置の制御方法であって、
上記電源の直流電圧値と、上記駆動回路での印加時間デューティとに基づいて上記複数の半導体光源素子中で短絡している素子数を判定することを特徴とする半導体光源制御方法。 - 直列接続された複数の半導体光源素子、及び上記複数の半導体光源素子を駆動する駆動回路を備えた半導体光源装置の制御方法であって、
上記複数の半導体光源素子それぞれに対応付けて直列に複数の開閉スイッチ回路を接続し、
上記複数の半導体光源素子それぞれに、当該半導体光源素子に印加される電圧から素子の短絡を検出し、その検出結果により当該半導体光源素子に対応付けて直列接続された開閉スイッチ回路を開状態とする複数の電圧検出手段を並列接続し、
上記駆動回路により上記複数の半導体光源素子全体に印加される電圧の変化から上記複数の開閉スイッチ回路の少なくとも1つが開状態となったことを判定する
ことを特徴とする半導体光源制御方法。 - 複数の半導体光源素子を直列接続した半導体光源素子アレイを複数設け、それぞれ異なる色の光を発する上記各半導体光源素子アレイを時分割で発光駆動する光源と、
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力された画像信号に基づいて表示素子により画像を表示させ、上記光源から時分割で入光される複数色の光を上記表示素子で反射あるいは透過させてカラーの光像を形成し、投影対象に向けて投影する投影手段と、
上記各半導体光源素子アレイを構成する個々の半導体光源素子にそれぞれ並列接続した複数の抵抗と、
上記各半導体光源素子アレイ毎に設けられ、当該半導体素子アレイの非発光駆動時に上記複数の抵抗に所定の電流を流す定電流源と、
上記各半導体光源素子アレイ毎に設けられ、上記定電流源により所定の電流が流された状態で上記半導体光源素子アレイ両端に印加される電圧値を検出する複数の電圧監視手段と、
上記複数の電圧監視手段で検出した電圧値に基づいて上記各半導体光源素子アレイ中で短絡している素子数を判定する複数の判定手段と、
上記複数の判定手段での判定結果に応じて上記光源及び上記投影手段の少なくとも一方の動作を調整する投影制御手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。 - 複数の半導体光源素子を直列接続した半導体光源素子アレイを複数設け、それぞれ異なる色の光を発する上記各半導体光源素子アレイに対し、電源の直流電圧の印加時間デューティを可変して異なる直流電圧で時分割で駆動する光源と、
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力された画像信号に基づいて表示素子により画像を表示させ、上記光源から時分割で入光される複数色の光を上記表示素子で反射あるいは透過させてカラーの光像を形成し、投影対象に向けて投影する投影手段と、
上記各半導体光源素子アレイ毎に設けられ、上記電源の直流電圧値と、上記印加時間デューティとに基づいて上記各半導体光源素子アレイ中で短絡している素子数を判定する複数の判定手段と、
上記複数の判定手段での判定結果に応じて上記光源及び上記投影手段の少なくとも一方の動作を調整する投影制御手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
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