KR100664336B1

KR100664336B1 - 회로 장치

Info

Publication number: KR100664336B1
Application number: KR1020007009213A
Authority: KR
Inventors: 헤빈가마이클에이; 묀흐홀거; 리더에르샤베르
Original assignee: 코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
Priority date: 1998-12-21
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2007-01-02
Also published as: DE69912101D1; DE69912101T2; EP1057375A1; CN1291418A; JP2002533884A; EP1057375B1; WO2000038481A1; US6278244B1; JP4491144B2; CN1291418B; KR20010041163A

Abstract

본 발명은 전압 공급원에 연결하는 입력 단자(terminal)와, 램프를 연결하는 램프 연결 단자와, 입력 단자에 연결되어 연속적인 주기의 전류를 램프에 공급하며, 상기 전류의 주기와 중첩되는 전류 펄스를 생성하는 펄스 생성 수단을 포함하고 있는 전력 공급 수단을 포함하는 고압 방전 램프를 동작시키는 회로 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 도입부에서 언급된 종류의 회로 장치는 영상 기록 신호를 통해 가진 펄스 생성 수단을 동기화시키기 위한 수단을 포함하고 있다.

Description

회로 장치{CIRCUIT ARRANGEMENT}

본 발명은 고압 방전 램프를 동작시키는 회로 장치에 관한 것으로 이 회로 장치는

전압 공급원에 연결되는 입력 단자(terminal)와,

램프(lamp)를 연결하는 램프 연결 단자와,

입력 단자에 연결되어 연속적인 주기의 전류를 상기 램프에 공급하며, 상기 전류의 주기와 중첩되는 전류 펄스를 상기 램프에 생성하는 제어 수단을 포함하는 전력 공급 수단을 포함하고 있다.

이러한 장치는 미국 특허 제 5,608,294에 공지되어 있다. 공지된 회로 장치는 고압 방전 램프의 플리커링(flickering)을 억제하는 수단을 제공하며, 특히 프로젝션 텔레비젼 장비와 같은 프로젝션 시스템에서 고압 방전 램프의 작동에 적당하다. 상기 공지된 회로 장치에서 상기 램프에는 양극성의 연속되는 블럭 형상의 주기적인 전류가 공급된다. 플리커링의 억제는 램프 전류의 주기 중 소정된 부분의 끝부분에서 램프 전류 주기에 동일 극성을 가진 부가적인 전류 펄스(pulse)를 공급함으로써 행해진다. 이렇게 재형성된 전류 주기에 의하여 전극의 온도는 상대적으로 높은 값까지 올라가는데, 이 높은 온도는 방전 아크(arc)의 안정도를 증가시키며 이는 방전 아크는 각 음극 위상에서 전극의 같은 위치에서 생겨나기 때문이며 이렇게 하여 플리커링은 실질적으로 억제된다. 규칙적인 시퀀스의, 바람직하게는 각기 연속하는 주기로 추가 전류가 공급된다. 이 플리커링 억제는, 방전 상태에서의 약간의 불안정은 프로젝션 시스템과 같은 광학 시스템에서는 프로젝션 화면의 플리커링으로 변하므로 매우 중요하다.

작동된 램프가 액정 디스플레이(liquid crystal display)(이후에는 LCD 디스플레이라고 부른다.) 프로젝션 시스템의 일부를 형성하는 환경에서, 비 정규적인 밝기의 요동(fluctuations)은 투영된 영상에 나타날 수 있다. 특히 이 요동이 다른 밝기의 움직이는 점의 인상을 주는 레이트로 나타날 때에는, 관람자를 괴롭히게 된다.

본 발명은 언급된 단점을 실질적으로 극복함과 동시에 동작중에 램프의 플리커링을 실질적으로 억제하는 고압 방전 램프를 동작하는 회로 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 도입부에서 언급된 종류의 회로 장치는 이 목적을 위해서 회로 장치가 영상 기록 신호를 통해 제어 수단을 동기화시키기 위해 개조된다는 점을 특징으로 한다.

본 발명은 인식된 밝기 차이의 정확한 이유가 무엇이건간에 인간의 눈으로는 더이상 분별하기 어려우며 동시에 아크 안정성을 유지하는 이점이 있다.

영상 기록 신호에는 대개 동기 신호가 공급되므로, 영상 기록 신호의 이 동기 신호가 제어 수단의 동기화에 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 바람직한 실시예에서 제어 수단은, 입력단에서 영상 기록 동기화 신호를 수신하면 전류 펄스의 생성을 트리거하는 마이크로콘트롤러(microcontroller)를 포함하는 것이 바람직하다. 다른 바람직한 실시예에서 전력 공급 수단은 반대 극성을 가진 연속하는 주기의 램프 전류를 공급하는 정류 수단을 포함하되, 영상 기록 동기화 신호는 정류 주파수를 형성하는데에 사용된다. 다른 바람직한 실시예에서 제어 수단의 마이크로콘트롤러는 임계 주파수 값이 제공되어, 이 값과 검출된 영상 기록 동기화 신호 주파수를 비교하고, 만약 후자가 임계 전압보다 클 경우에, 동기화 신호 주파수와 동일한 정류 주파수를 정의한다. 동기화 주파수가 임계값보다 낮을 경우, 마이크로콘트롤러는 정류 주파수를 동기화 주파수의 2배로 규정한다. 당업자에게는 여기서 기술된 마이크로콘트롤러에 의해서 수행된 기능이 마이크로콘트롤러없이 구성된 회로에 의해서도 똑같이 잘 구현되고 수행된다는 것은 명백해 질 것이다. 그러나 마이크로콘트롤러를 포함한 실시예는, 다른 형태의 프로젝션 시스템에서 사용할 때, 단지 마이크로콘트롤러의 소프트웨어를 개조하기만 하면 된다 이점을 가진다.
본 발명의 상기의 그리고 부가되는 측면은 도면을 참조하여 더 상세히 설명될 것인데, 여기서

도 1은 본 발명에 따른 회로 장치의 도식적인 구성을 나타내는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 회로 장치의 실시예의 도 1에 따른 제어 수단을 나타내는 도면,

도 3은 도 1에 따른 장치에 의해서 제공되는 램프 전류의 그래프.

도 1에서, K1과 K2는 공급 전압을 공급하는 전압 공급원에 연결되는 입력 단자를 나타낸다. K1과 K2에 연결된 I는 직류 공급 전류를 생성하는 수단이다. 수단(I)의 출력 단자는 각기 정류자(II)의 입력 단자에 연결되어 있다. 정류자(II)의 출력 단자는 램프 연결 단자에 의해 고압 방전 램프(La)에 연결되어 있는데, 이 램프에는 서로 전극 거리로 배치된 적어도 두 개의 주 전극이 제공된다. III은 수단(I)을 제어함으로써 램프에 공급되는 전류의 연속되는 주기의 형태를 제어하며 램프의 전류 주기와 중첩되는 전류 펄스를 생성하는데 적합한 제어 수단이다. 수단(I), 정류자(II)와 제어 수단(III)이 모여서 전압 공급 수단(A)을 구성하고, 이는 입력 단자에 연결되어서 연속되는 주기의 전류로 이루어진 램프 전류를 고압 방전 램프에 공급한다.
도 1에 나타난 회로 구성의 동작은 다음과 같다. 입력 단자(K1, K2)가 전압 공급원에 연결되었을 때, 수단(I)은 전압 공급원에 의해 공급된 전압으로부터 직류 공급 전류를 생성한다. 정류자(II)는 이 직류 전류를 양극성을 가진 연속하는 주기의 교류 전류로 바꾼다. 이렇게 형성되어 램프(La)에 공급되는 전류의 연속하는 주기의 형태는 제어 수단(III)에 의해서 제어된다. 설명된 실시예의 실제의 구현에서 수단(I)은 스위치 모드 전력 회로, 예를 들면 벅(Buck) 또는 다운 컨버터(down converter)가 이어지는 정류기 브리지(bridge)에 의해 형성된다. 정류자(II)는 바람직하게 전 브리지 회로를 포함한다. 정류자 수단(II)에는 램프 점화 회로도 포함되어 있는 것이 바람직하다.

도 2에는 수단(I)을 제어하는 제어 수단(III)이 좀 더 상세히 도시되어 있다. 제어 수단(III)은 램프 전압을 검출하는 입력단(1)을 포함하는데, 예를 들면 램프 전압을 나타내는 신호를 형성하는 램프에 연결된 단자(L1, L2)에 대한 전압이다. 바람직하게는, 신호를 나타내는 램프 전압은 연결 부분(L3)에서의 전압 검출에 의해 형성되며, 이렇게 감지된 전압은 램프 점화 회로에서 생성된 점화 전압에 방해받지 않을 직류 전압이 된다. 제어 수단(III)은 입력단(2)을 더 포함하여 수단(I)의 스위치 모드 전력 회로 변환기의 유도 수단(L)을 통한 전류를 검출하는데, 이 변환기는 적어도 하나의 스위치를 가지며 출력 단자(3)는 스위치 모드 전력 회로의 스위치를 도전 및 비도전 상태로 주기적으로 스위칭하여 변환기의 유도 수단(L)을 통과하는 전류를 제어한다. 입력단(1)은 마이크로콘트롤러(MC)의 연결 핀(P1)에 연결되어 있다. 마이크로콘트롤러의 연결 핀(P3)은 스위칭 회로(SCI)의 입력(4)에 연결되어 있다. 입력단(2)은 스위칭 회로(SCI)의 입력(5)에 연결되어 있으며, 출력단(O)는 출력 단자(3)에 연결되어있다. 마이크로콘트롤러(MC)는 연결 핀(P2)을 통해 입력단(6)에 더 연결되며 동기화 신호를 영상 기록 신호로부터 동기화 펄스를 통해서 수신한다. 마이크로콘트롤러(MC)의 핀(P4)의 부가적인 연결은 부가적인 스위칭 회로(SCII)에 연결되어 있는데, 이 스위칭 회로는 제어 수단(III)의 출력 단자(7)를 통해서 정류 수단(II)을 스위칭한다.

컨버터가 벅 또는 다운 컨버터이고 정류자가 4개의 스위치에 결합하여 완전한 브리지 역할을 하는 도 2에 나타난 회로 구성의 동작은 다음과 같다. 마이크로콘트롤러(MC)에는 적어도 2개의 값을 가진 컨버터 피크 전류 값(converter peak current value)의 테이블(table)을 가진 소프트웨어가 제공되는데, 이 2개의 값중 낮은 값은 디폴트값에 대응하고, 높은 값은 동기화 펄스의 발생에 대응한다. 연결 핀(P2)에서 동기화 펄스가 발생할 때 마이크로콘트롤러의 소프트웨어는 타이머를 동작시키고, 연결 핀(P3)에 컨버터 피크 전류 테이블로부터 높은 값을 제공한다. 소정된 시간 후에 이렇게 시작된 타이머는 연결핀(P4)에서 신호를 제공하며 이 신호는 스위칭 회로(SCII)를 트리거하여 스위칭 신호를 생성하며, 이 스위칭 신호에 의해 정류자는 전류를 정류한다. 설명된 실제 실시예에서 4 브리지 스위치를 스위칭하는 이 수단은 도전에서 비도전 상태로 그리고 그 반대로 각각 쌍으로 스위치된다. 동시에, 타이머는 마이크로콘트롤러를 트리거하여 컨버터 피크 전류 테이블로부터 기본값을 선택하고 이 값을 연결핀(P3)에 제공한다. 새로운 동기화 펄스가 입력단(6)에 도달하자마자 상기 설명된 시퀀스가 재시작된다. 동기화 펄스의 발생과 스위치 회로(SCII)의 트리거 사이의 예정된 시간은 2개의 연속하는 동기화된 펄스 사이의 시간 간격 중 프로그래밍된 부분으로서 소프트웨어에 의해서 계산된다. 상기 실시예의 세이브 동작을 위해서, 동기화 신호가 없을 때 소프트웨어에는 정류 스위칭 주파수를 세팅(setting)하는 기본값이 제공된다. 설명된 실시예에서 이 프로그래밍된 부분은 8%이다. 이렇게 발견된 컨버터 피크 전류 값은 스위칭 회로(SCI)의 입력단(4)에 보내어지며 입력단(2)에서 검출된 신호와 비교하는데 참조로 사용되며, 또한 스위칭 회로(SCI) 입력단(5)으로 보내진다. 이 전류값 비교에 기초하여, 스위칭 회로는 출력(O)에 스위칭 오프 신호를 생성하며, 이것은 검출된 전류가 피크 전류 값과 같을 때에 비 도전 상태에서 다운 컨버터의 스위치를 스위칭한다. 결과적으로 유도 수단을 통하는 전류가 감소될 것이다. 컨버터 스위치는 도전 수단(L)이 0이 될 때까지 전류 비도전 상태로 유지된다. 컨버터 전류가 0이 되는 것을 검출할 때, 스위칭 회로(SCI)는 출력(O)에서 스위치 온(on) 신호를 생성하여 다운 컨버터가 도전되게 한다. 유도 수단(L)을 통한 전류는 피크 전류 값이 될 때까지 증가되기 시작한다. 이런 스위칭 회로(SCI)는 예를 들면, WO97/14275에 공지되어 있다. 이렇게 해서 동기화 펄스가 수신되는 각각의 시간과 정류자가 전류의 정류를 하는 각각의 시간에 피크 전류의 값이 리프레시(refresh)된다. 바람직하게 컨버터 피크 전류 값의 테이블은 램프 전압 값이라 불리는 다수의 값의 세트를 포함한다. 따라서 램프 전압의 연결 핀(P1)에서 감지된 값에 기초하여 해당하는 전류 피크 값이 선택된다.

램프 전압의 검출은 램프를 통하여 구현되는 전류의 형태에 의존하는 각 주기 동안 반복적으로 행해지며, 마이크로콘트롤러(MC)의 내장 타이머에 의해 제어된다. 램프 전압을 검출용 램프 파라미터로 사용하는 것은 램프의 와트수 제어를 본질적으로 마이크로콘트롤러 소프트웨어에 도입할 수 있게 한다는 이점이 있다. 램프 전류 자체가 와트수 제어의 감지를 위한 파라메타로 사용되는 경우에 램프 전압의 부가적인 검출이 필요할뿐아니라, 마이크로콘트롤러의 부가적인 제어 과정 또한 필요하다. 다운 컨버터는 바람직한 실시예에서 45kHz 내지 75kHz의 범위에서 동작한다.
본 발명에 따른 회로 장치의 상기 설명된 실시예를 실제로 구현하는 최종 램프 전류가 동기화 신호와 함께 도 3의 그래프에 나타나 있다. 수평 축을 따라서 시간(t)이 나타나 있다. 수직축을 따라서 곡선 AA의 전류(I)와 곡선 BB의 전압(V)이 나타나 있다. 곡선 AA는 평균값 Im을 가지는 양극성의 연속적인 주기를 포함하는 램프 전류를 나타내며, 각 주기에는 값 I3와 중첩된 전류 펄스가 제공된다. 동기화 신호를 나타내는 곡선(BB)은 동기 펄스(SP)를 포함한다.

이제까지 설명된 회로 장치의 실제적인 실시예는 UHP 타입의, 필립스사에서 만든, 고압 방전 램프의 동작에 사용되었다. 100 와트의 공식적인 전력 소비와 단지 1.3mm의 전극 거리를 가지는 램프가 도 3에 따라서 동작되었다. 상기 전류의 값은 Im = 1.25A이다. 상기 실시예는 140Hz 내지 280Hz의 범위의 동기화 신호 주파수를 가지는 동기화 펄스로 동작하였다. 정류 수단(II)의 동작 주파수 180Hz에 따른 동기화 펄스의 부재시 주기 지속기간(tp)은 5.6ms이며, 90Hz의 램프 전류를 초래한다. 마이크로콘트롤러(MC)로서 필립스사가 만든 각 주기동안 램프 전압을 한번 검출하게 프로그래밍된 P87C749EBP가 적당하다고 보여진다. 동기화 펄스의 발생에 있어서 도 3에 나타난 것처럼 전류 펄스는 각각의 반주기의 마지막 8%동안 램프 전류에 중첩되어서 1.4*Im인 전류(I3)를 초래하여 플리커링이 실질적으로 억제되었으며, LCD가 제공된 프로젝션 시스템에 사용되었을때 LCD 디스플레이에 비정규적인 밝기 요동없이 실질적으로 디스플레이한다.

Claims

고압 방전 램프를 동작시키는 회로 장치에 있어서,

전압 공급원에 연결되는 입력 단자(terminal)와,

상기 램프에 연결하는 램프 연결 단자와,

상기 입력 단자에 연결되어 연속적인 주기의 전류를 상기 램프에 공급하며, 상기 전류의 주기와 중첩되는 전류 펄스를 상기 램프에 생성하는 제어 수단을 포함하는 전력 공급 수단을 포함하되,

상기 제어 수단을 영상 기록 신호와 동기화시키는

회로 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 영상 기록 신호에는 동기화 신호가 제공되고,

상기 제어 수단을 동기화시키는데 상기 동기화 신호가 사용되는

회로 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 영상 기록 동기화 신호를 입력단에서 수신할 때 전류 펄스의 생성을 트리거하는 마이크로콘트롤러(microcontroller)가 상기 제어 수단에 제공되는

회로 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 전력 공급 수단은 양극성을 가진 연속적인 전류 주기의 램프 전류를 공급하는 정류 수단을 포함하며,

상기 영상 기록 동기화 신호는 정류 주파수를 규정하는데 사용되는

회로 장치.
제 4 항에 있어서,

상기 제어 수단의 상기 마이크로콘트롤러에는 검출된 영상 기록 동기화 신호 주파수를 비교하기 위한 임계 주파수 값이 제공되는

회로 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 마이크로콘트롤러는 상기 동기화 신호 주파수가 상기 임계 값보다 클 때 상기 정류 주파수를 상기 동기화 신호 주파수와 같게 규정하는

회로 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 마이크로콘트롤러는 상기 동기화 주파수가 상기 임계 값보다 작을 때에 상기 정류 주파수를 상기 동기화 주파수의 2배로 규정하는

회로 장치.