KR101066125B1 - 고압 방전등 점등장치 및 점등방법 - Google Patents

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Abstract

교류전류를 공급했을 때에 전극간에 온도차를 발생하는 고압 방전등이어도, 그 온도차를 없애서 안정점등시의 아크 이동 및 이것에 기인하는 플리커를 억제한다. 램프전류가 미리 설정된 기준 주기로 공급되는 기준 주기 전류와, 그것보다 짧은 주기의 단주기 전류로 이루어지고, 기준 주기 전류의 반주기마다, 다음 반주기와 동일한 극성으로부터 반대 극성으로 극성반전 하는 단주기 전류를 1주기 공급한 전류파형으로 형성되고, 단주기 전류의 극성반전 전후의 듀티비를 임의로 설정 가능하게 했다.
램프전, 고압 방전, 점등장치, 램프전류, 기준 주기 전류, 단주기 전류, 반주기, 극성반전, 전류파형, 듀티비, 램프전류 형성수단, 고압 방전등 점등장치

Description

고압 방전등 점등장치 및 점등방법{HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMP OPERATION DEVICE AND OPERATION METHOD}
본 발명은 교류의 램프전류를 공급하여 고압 방전등을 점등시키는 고압 방전등 점등장치 및 점등방법에 관한 것이다.
액정 프로젝터 등 백라이트용 광원 장치에 사용되는 고압 방전등 점등장치는 직류전원으로부터 공급되는 전류를 소정의 점등 주파수의 직사각형파 전류로 변환하여 고압 방전등의 점등 극성을 바꾸면서 점등시키게 되어 있다.
도 13은 이러한 종래의 고압 방전등 점등장치(31)를 도시하고, 직류전원(2)으로부터 출력된 직류전력을 초퍼회로(3)에 입력하고, 스위칭 소자(4)의 듀티비를 PWM 제어회로(32)로 컨트롤 함으로써 적절한 직류전류로 변환한 조정전류(IC)가 풀 브리지 회로(5)에 입력된다.
풀 브리지 회로(5)에서는, 이그나이터 회로(6)에 의해 시동된 고압 방전등(L)에 대하여, 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2가 풀 브리지 컨트롤 회로(33)에 의해 예를 들면 100Hz 정도의 주파수에서 번갈아 도통되어, 저주파 직사각형파로 이루어지는 램프전류(IL)가 형성되고, 이것에 의해 고압 방전등(L)이 점 등된다.
그런데, 최근, 액정 프로젝터 등의 백라이트 광원으로서 고압 수은등으로 교체하여 초고압 수은등이 사용되고 있다.
이 초고압 수은등은 점등 중의 증기분압이 극히 높고(106Pa 정도 이상), 아크방전이 방전관의 중심에 모여 휘도도 온도도 높으므로, 연속스펙트럼을 발생하고, 광색도 백색에 가까워 연색성도 양호하고, 발광 효율이 높다는 메리트가 있다.
그렇지만, 저주파 직사각형파만으로 점등하는 종래의 고압 방전등 점등장치에서는, 초고압 수은등에서의 아크 이동을 제어할 수 없기 때문에, 아크 이동에 의해 수광부분에 들어가는 광의 양이 크게 변화되고, 이것을 액정 프로젝터에 사용하면, 스크린 조도 변화가 커져서 스크린상에 플리커가 발생한다는 문제를 생기게 했다.
특히, 액정 프로젝터의 소형화, 경량화에 따라, 광원의 반사경의 소형화, 고조도화가 진행되고, 이것에 의해, 수광부분인 액정소자도 소형화 되고 있기 때문에, 아크 이동량이 같아도 이것에 기인하는 스크린상의 플리커에의 영향이 크다.
고압 방전등의 플리커는 음극측에서 양극측으로 향하는 아크가 형성될 때에, 전자가 뛰어 나오는 기점이 되는 아크 스폿이 이동함으로써 생긴다.
일반적으로, 전극 온도가 균일하면 전극간 거리가 가장 가까운 점(전극 선단에 형성되는 돌기 등)이 아크 스폿이 되고, 평행평판 전극과 같이 거리가 일정하면 온도가 가장 높은 점이 아크 스폿이 된다.
따라서, 아크 스폿을 컨트롤 하려고 하는 경우, 우선, 전극간에 온도차가 없는 상태에서, 전극상에 국부적으로 고온부를 형성하여 아크 스폿을 고정하면, 플리커를 억제할 수 있는 것으로 생각된다.
이 대책으로서, 본 출원인은, 교류의 램프전류를 공급하여 고압 방전등을 점등시킬 때에, 미리 설정된 점등 주파수의 직사각형파 형상의 기준 주기 전류의 극성이 반전할 때마다 기준 주기 전류로 바꿈으로써 주파수가 높은 직사각형파 형상의 단주기 전류를 1주기 공급함과 동시에, 그 단주기 전류의 전류값을 기준 주기 전류보다 높게 한 램프전류를 공급하는 고압 방전등 점등장치를 제안하고, 이것에 의해 고압 방전등을 점등한 바 아크 스폿이 고정되어, 스크린상의 플리커를 억제할 수 있었다.
[특허문헌 1] 일본 특개 2001-244088
즉, 고압 방전등을 교류점등시키는 경우, 대향하는 2개의 전극이 음극과 양극으로 번갈아 전환되면서 점등되는데, 이때에 음극으로부터 뛰어 나온 전자가 양극에 충돌함으로써 방전을 일으켜, 전자가 충돌하는 양극은 음극보다도 온도가 상승한다.
따라서, 상술한 바와 같은 램프전류를 공급한 경우에는, 전극간에 동일조건의 교류전류가 공급되어 어느쪽의 전극도 동일하게 음극과 양극으로 바뀌므로, 어느쪽의 전극도 동일하게 온도가 상승하여, 온도차가 생기지 않고, 게다가, 전극상에는 국부적으로 고온부가 형성되어 아크 스폿이 고정된다.
그러나 최근에는, 조광제어 기능, 수시 전력변동 기능 등, 고부가가치적인 기능을 갖는 고압 방전등이나 초고압 방전등이 제조되고 있고, 이러한 고압 방전등에서는, 전술한 바와 같은 램프전류를 공급해도, 플리커를 유효하게 억제할 수 없는 경우가 있는 것이 밝혀졌다.
이 경우, 전극간에 동일조건의 교류전류를 공급해도 전극의 구조, 방전등의 구조, 반사경에 의한 영향, 부속 기기류의 위치, 그것들의 열용량이나 전열특성 등에 기인하여, 전극간에 온도차를 생기게 하는 것으로 생각된다.
그 결과, 아크 스폿이 고정되지 않아 플리커가 생기기 쉬워질 뿐만 아니라, 전극표면으로의 금속증기의 부착이나 전극마모에 의한 변형량에 차를 생기게 하여, 전극간의 크기에 차가 생기고, 교류점등 시키려고 하는 경우에 아크 스폿의 제어가 보다 곤란하게 된다는 문제를 일으켰다.
그래서, 발명자는 여러 실험을 행한 결과, 램프전류를 조작함으로써 전극온도를 일정하게 유지할 수 있고, 그 결과, 플리커를 경감할 수 있는 것을 발견했다.
즉, 전극간에 동일조건으로 전류를 흘려보냈을 때에 전극간에 온도차를 생기게 하는 경우에는, 저온측이 되는 전극에 대하여 양극이 되는 시간이 길어지는 램프전류를 공급하면 되고, 게다가, 그 시간비율은, 고압 방전등의 종류에 따라 각각 다른 최적값이 존재하고, 같은 형식의 고압 방전등이면 그 최적값은 동일하다는 것도 판명되었다.
또한, 시간비율을 최적값에 설정한 뒤에, 단주기 전류를 그 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽에서 전류값을 점증시키거나 점감시키거나 하는 경사파로 함으로써, 고압 방전등의 종류에 따라서는, 더한층 효과적으로 플리커를 억제할 수 있 는 것이 밝혀졌다.
(발명이 이루고자 하는 기술적 과제)
그래서 본 발명은, 이러한 발명자의 지견에 기초하여 이루어진 것으로, 교류전류를 공급했을 때에 전극간에 온도차를 발생하는 고압 방전등이어도, 그 온도차에 기인하는 플리커를 유효하게 억제할 수 있게 하는 것을 기술적 과제로 하고 있다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
이 과제를 해결하기 위해서, 청구항 1의 발명은, 교류의 램프전류를 공급하여 고압 방전등을 점등시키는 고압 방전등 점등장치에 있어서, 상기 램프전류가, 미리 설정된 기준 주기로 공급되는 기준 주기 전류와, 그것보다 짧은 주기의 단주기 전류로 이루어지고, 기준 주기 전류의 반주기마다, 다음 반주기와 같은 극성으로부터 반대 극성으로 극성반전 하는 단주기 전류가 1주기 공급된 전류파형으로 형성됨과 동시에, 상기 단주기 전류의 극성반전 전후의 듀티비를 임의로 설정하는 램프전류 형성수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
또, 청구항 2의 발명은, 램프전류가 미리 설정된 기준 주기로 공급되는 기준 주기 전류와, 그것보다 짧은 주기의 단주기 전류를 1주기씩 번갈아 바꿔넣은 전류파형으로 형성되고, 상기 기준 주기 전류 및 단주기 전류의 어느 한쪽 또는 양쪽의 극성반전 전후의 듀티비를 임의로 설정하는 램프전류 형성수단을 구비한 것을 특징으로 한다.
(발명의 효과)
본원 발명에 의하면, 램프전류로서 공급되는 단주기 전류나 기준 주기 전류의 극성반전 전후의 듀티비를 임의로 설정할 수 있으므로, 저온측의 전극이 양극으로서 동작하는 시간이 길어지도록 듀티비를 설정함으로써, 저온측의 전극 온도를 상승시켜서, 각 전극의 온도를 거의 동일하게 할 수 있고, 온도차에 기인하는 아크 스폿의 이동을 없애, 플리커를 억제할 수 있다.
여기에서, 점등하려고 하는 고압 방전등과 동형의 고압 방전등을 사용하고, 전극의 양극 및 음극이 되는 시간비율에 대해 플리커가 가장 적어지는 최적값을 미리 측정해 두면, 램프전류의 듀티비를 그 최적값에 따라 설정할 수 있으므로, 고압 방전등의 종류마다 점등장치를 설계할 필요도 없이, 어느 고압 방전등이라도 1종류의 점등장치로 그 플리커를 유효하게 억제할 수 있다.
또, 청구항 3과 같이, 단주기 전류의 극성반전 전후의 적어도 한쪽에서 전류값을 점증시키거나, 점감시키는 경사파로 할 수 있으므로, 경사파를 사용한 쪽이 더 효과적으로 플리커를 억제할 수 있는 고압 방전등에도 사용할 수 있다.
또한, 청구항 4와 같이, 단주기 전류의 극성반전 전후의 적어도 한쪽의 전류값을 기준 주기 전류의 전류값보다 높게 설정하고, 특히, 청구항 5와 같이, 단주기 전류의 전류값을 기준 주기 전류의 전류값의 1.2배 이상 5배 이하로 하면, 전극의 아크 스폿부를 따뜻하게 하는데 가장 효과가 있으므로, 아크 스폿이 이동하기 어렵게 되어, 플리커를 더욱 유효하게 방지할 수 있다.
청구항 6과 같이, 기준 주기 전류의 주기를 1/60초 이상으로 하면 그 극성반전시의 점멸에 의한 플리커는 볼 수 없게 되고, 1/500초 이하로 하면 음향적 공명 현상이 발생하지도 않는다.
또한, 단주기 전류의 주기를 기준 주기의 1/4배 이상으로 하면, 그 전류값을 기준 주기 전류보다 높게 설정한 경우이어도, 전극에 걸리는 부하가 그정도로 많아지지 않으므로, 심한 전극마모의 문제를 일으키는 일이 없다.
또, 기준 주기의 1/30배 이하로 함으로써 전극의 아크 스폿부를 효율적으로 따뜻하게 하여, 아크 스폿의 이동에 기인하는 플리커를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 점등장치에서 생성되는 램프전류를 도시하는 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 점등장치를 도시하는 블럭도,
도 3은 각 신호파형을 도시하는 설명도,
도 4는 램프전류의 형성과정을 도시하는 설명도,
도 5는 다른 램프전류를 도시하는 설명도,
도 6은 다른 램프전류를 도시하는 설명도,
도 7은 다른 램프전류를 도시하는 설명도,
도 8은 본 발명의 다른 점등장치에서 생성되는 램프전류를 도시하는 설명도,
도 9는 본 발명에 따른 다른 점등장치를 도시하는 블럭도,
도 10은 합성파의 형성 수순을 도사하는 설명도,
도 11은 램프전류의 형성 수순을 도시하는 설명도,
도 12는 램프전류의 다른 예를 도시하는 설명도,
도 13은 종래의 점등장치를 도시하는 블럭도이다.
(부호의 설명)
1 고압 방전등 점등장치 3 초퍼회로
5 풀 브리지 회로 L 고압 방전등
11 램프전류 형성수단 12 기준 주기 신호 출력장치
13 단주기 신호 출력장치 14 합파 회로
16 풀 브리지 컨트롤 회로 17 PWM 제어회로
23 전류조정기 28 파형설정기
IL 램프전류 IB 기준 주기 전류
IH 단주기 전류
본 예에서는, 교류전류를 공급했을 때에 전극간에 온도차를 발생하는 고압 방전등이어도, 그 온도차를 없애 안정 점등시의 아크 이동 및 이것에 기인하는 플리커(flicker)를 억제한다고 하는 과제를 램프전류파형에 개량을 가함으로써 실현했다.
이하, 본 발명을 도면에 도시하는 실시예에 기초하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 점등장치에서 생성되는 램프전류를 도시하는 설명도, 도 2는 본 발명에 따른 점등장치를 도시하는 블럭도, 도 3은 각 신호파형을 도시하는 설명도, 도 4는 램프전류의 형성과정을 도시하는 설명도, 도 5∼도 7은 다른 램 프전류를 도시하는 설명도, 도 8은 본 발명의 다른 점등장치에서 생성되는 램프전류를 도시하는 설명도, 도 9는 본 발명에 따른 다른 점등장치를 도시하는 블럭도, 도 10은 합성파의 형성 수순을 도시하는 설명도, 도 11은 램프전류의 형성 수순을 도시하는 설명도, 도 12는 램프전류의 다른 예를 도시하는 설명도이다.
(실시예 1)
도 1은 고압 방전등에 공급되는 램프전류(IL), 기준 주기 전류(IB), 단주기 전류(IH)의 파형이다.
그리고, 램프전류(IL)는, 미리 설정된 기준 주기로 공급되는 주기 1/500초 이상 1/60초 이하의 기준 주기 전류(IB)와, 주기가 그 1/30배 이상 1/4배 이하로 설정된 단주기 전류(IH)로 이루어지고, 기준 주기 전류(IB)의 극성이 반전하여 그 반주기(HC)가 개시될 때마다, 기준 주기 전류(IB)로 바꾸어서 그 동일 극성쪽으로부터 반대 극성쪽으로 극성반전 되는 단주기 전류(IH)가 1주기만 공급되게 되어 있다.
기준 주기 전류(IB)의 점등 주기를 1/500초 이상 1/60초 이하로 한 것은, 1/60초를 초과하면 극성 반전시에 생기는 점멸을 볼 수 있게 되어 플리커를 생기게 하고, 1/500 미만으로 하면 음향적 공명 현상이 발생하기 때문이다.
또, 단주기 전류(IH)의 주기를 기준 주기 전류(IB)의 1/30 이상 1/4배 이하로 설정한 것은, 기준 주기 전류(IB)의 1/4배를 초과하면 그 전류값을 기준 주기 전 류(IB)보다 높게 설정한 경우에 전극에 부하가 지나치게 걸려서 심한 전극마모의 문제를 일으키기 때문이며, 1/30배 미만으로 하면, 전극의 아크 스폿부를 따뜻하게 할 수 없게 되어, 아크 스폿이 이동하여 플리커를 생기게 하는 원인이 되기 때문이다.
단주기 전류(IH)는 점등시키려고 하는 고압 방전등에 따라, 그 극성반전 전후의 듀티비 DR=d1/(d1+d2)이 미리 설정된 임의의 값으로 조정되어서 출력된다.
고압 방전등은 그 종류마다 플리커를 방지할 수 있는 최적의 듀티비가 다르기 때문에, 미리 실험에서 구해진 듀티비로 설정함으로써, 램프의 종류마다 점등장치를 설계할 필요도 없이, 1종류의 점등장치로 대응할 수 있다.
또, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 적어도 한쪽의 반주기의 전류값이 기준 주기 전류(IB)의 전류값보다 높게 설정되고, 본 예에서는 쌍방의 전류값이 기준 주기 전류(IB)의 전류값의 1.2배 이상 5배 이하로 설정되어 있다.
전류값을 1.2배 이상 5배 이하로 하는 것은, 전극의 아크 스폿부를 가장 효과적으로 따뜻하게 하여 아크 스폿을 이동하기 어렵게 하기 위해서이며, 이것에 의해 플리커를 유효하게 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 단주기 전류(IH)는 그 극성반전 전후에 걸쳐 전류값이 일정한 직사각형파이어도, 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 점증 또는 점감시켜서 경사파로 하는 경우이어도 좋다.
도 2에 도시하는 고압 방전등 점등장치(1)는 도 1에 도시하는 램프전류(IL)를 공급하여 고압 방전등(L)을 점등시키는 것으로, 직류전원(2)으로부터 출력된 전력을 초퍼회로(3)에 입력하여, 스위칭 소자(4)의 듀티비를 컨트롤 함으로써 적절한 전류로 변환한 후, 풀 브리지 회로(5)에 입력한다.
풀 브리지 회로(5)는 이그나이터 회로(6)에 의해 시동되는 고압 방전등(L)에 대해, 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2를 번갈아 도통시켜, 그 직류전력을 소정의 타이밍으로 반전시켜서 교류의 램프전류(IL)을 생성하도록 이루어져 있다.
상기 초퍼회로(3) 및 풀 브리지 회로(5)에는, 미리 설정된 주기의 기준 주기 전류(IB)의 극성이 반전하여 그 반주기(HC)가 개시될 때마다, 기준 주기 전류(IB)로 바꾸어서 그 동일 극성쪽으로부터 반대 극성쪽으로 극성반전 하는 단주기 전류(IH)를 1주기만 공급하는 램프전류 형성수단(11)이 접속되어 있다.
이 램프전류 형성수단(11)은 아날로그 회로 또는 마이크로컴퓨터로 형성되고, 기준 주기 전류(IB)에 주기가 동일한 기준 주기 신호(SB)를 생성하는 기준 주기 신호 출력장치(12)와, 단주기 전류(IH)와 주기가 동일한 단주기 신호(SH)를 생성하는 단주기 신호 출력장치(13)와, 이것들을 합성하여 램프전류(IL)와 동일한 타이밍으로 극성반전 하는 합성신호(MS)를 생성하는 합파기(14)를 구비함과 동시에, 각각의 타이밍을 동기시키기 위한 클록펄스(CP)를 출력하는 클록펄스 발진기(15)를 구 비하고 있다.
그리고, 램프전류 형성수단(11)에는, 합파기(14)로부터 출력된 그 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍에 기초하여 풀 브리지 회로(5)의 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2를 번갈아 도통시키는 스위치 신호를 출력하는 풀 브리지 컨트롤 회로(16)와, 초퍼회로(3)의 스위칭 소자(4)을 PWM 제어함으로써 램프전류(IL)의 전류값이나 단주기 전류(IH)의 파형을 조정하는 PWM 제어회로(17)가 접속되어 있다.
이하, 도 3을 참조하면서, 램프전류 형성수단(11)에 대해 상세히 설명한다.
기준 주기 신호 출력장치(12)는 1/500초 이상 1/60초 이하의 범위에서 기준 주기를 설정함으로써, 그 주기에 따라 클록펄스(CP)에 동기한 타이밍 신호(TS1)를 반주기마다 출력하는 기준 주기 설정기(18)와, 그 타이밍 신호(TS1)에 동기하여 극성반전 하는 기준 주기 신호(SB)를 생성하는 기준 주기 신호 생성기(19)를 구비하고 있다.
단주기 신호 출력장치(13)는 기준 주기의 1/30배 이상 1/4배 이하의 범위의 주기를 설정함으로써, 그 주기에 따라 1주기마다 클록펄스(CP)에 동기한 타이밍 신호(TS2)를 출력하는 단주기 설정기(20)와, 그 1주기중의 극성반전 전후의 듀티비(DR)를 설정함으로써, 그 듀티비(DR)에 따라 클록펄스(CP)에 동기한 극성반전의 타이밍 신호(TS3)를 출력하는 듀티비 설정기(21)와, 상기 각 타이밍 신호(TS2, TS3)에 따라 소정 주기(주파수) 및 소정 듀티비(DR)의 단주기 신호(SH)를 생성하는 단주기 신호 생성기(22)를 구비하고 있다.
합파기(14)에는, 상기 기준 주기 신호 출력장치(12) 및 단주기 신호 출력장치(13)에서 생성된 기준 주기 신호(SB) 및 단주기 신호(SH)와, 점등 주파 설정기(18) 및 고주파 설정기(20)에서 생성된 타이밍 신호(TS1 및 TS2)가 입력된다.
그리고, 기준 주기에 따른 타이밍 신호(TS1)가 입력될 때까지, 기준 주기 신호(SB)를 도통하고, 단주기 신호(SH)를 차단한다.
또, 타이밍 신호(TS1)가 입력되고나서 다음에 타이밍 신호(TS2)가 입력되기 까지의 사이는 기준 주기 신호(SB)를 차단하고, 단주기 신호(SH)를 1주기만 도통시킨다. 또한, 이 경우에 있어서, 기준 주기 신호(SB)가 극성반전 하여 정(正)일 때는 단주기 신호(SH)를 그대로 도통시키고, 극성반전 하여 부(負)일 때는 단주기 신호(SH)의 정부를 바꾸어서 도통시키고 있다.
이것에 의해, 평상시는 기준 주기 신호(SB)가 출력됨과 동시에, 기준 주기 신호(SB)의 극성이 반전하여 반주기가 개시될 때마다 기준 주기 전류(SB)로 바꾸어서 그 동일 극성측으로부터 반대 극성측으로 극성 반전하는 단주기 신호(SH)를 1주기만 공급하는 합성신호(MS)가 출력되게 된다.
그리고, 풀 브리지 컨트롤 회로(16)는 이 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍에 기초하여, 풀 브리지 회로(5)의 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2를 번갈아 도통하는 스위치 신호를 출력하고, 이것에 의해, 램프전류(IL)가 합성신호(MS)에 동기하여 극성반전 된다.
또한, 합파기(14)는 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 전류값을 설정하는 전류조정기(23)를 통하여 PWM 제어회로(17)에 접속되어 있다.
이 전류조정기(23)는 램프전류(IL)의 기준 주기 전류(IB)의 전류값에 따른 통상전류 설정 신호를 출력하는 기준전류 설정기(24)와, 기준 주기 전류(IB)의 1.2배 이상 5배 이하로 설정된 단주기 전류(IH)의 전류값에 따른 과전류 설정 신호를 출력하는 과전류 설정기(25)를 구비하고 있다.
또, 각 설정기(24 및 25)로부터 출력되는 통상전류 설정 신호(DS1) 및 과전류 설정 신호(DS2)를 택일적으로 패스시킨 전류 설정 신호(DS)를 PWM 제어회로(17)에 공급하는 게이트(26)와, 이 게이트(26)를 제어하는 게이트 콘트롤러(27)를 구비하고 있다.
게이트 콘트롤러(27)는 기준 주기 신호(SB)의 반주기에 동기하는 타이밍 신호(TS1)와, 단주기 신호의 1주기 및 극성반전에 동기하는 타이밍 신호(TS2 및 TS3)에 기초하여, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 높게 하는 게이트 신호(GS1∼GS3)를 출력한다.
극성반전 전에만 전류값을 높게 하는 경우에는, 타이밍 신호(TS1)가 입력되고 나서, 다음 타이밍 신호(TS3)가 입력되기 까지의 동안만 고레벨로 유지되는 게이트 신호(GS1)가 출력된다.
또, 극성반전 후에만 전류값을 높게 하는 경우에는, 타이밍 신호(TS1)의 입력 후, 최초의 타이밍 신호(TS3)가 입력되고나서, 다음 타이밍 신호(TS2)가 입력되기 까지의 동안만 고레벨로 유지되는 게이트 신호(GS2)가 출력된다.
극성반전 전후 모두, 즉 1주기의 전류값을 높게 하는 경우에는, 타이밍 신호(TS1)의 입력 후, 다음 타이밍 신호(TS2)가 입력되기 까지의 동안만 고레벨로 유지되는 게이트 신호(GS3)가 출력된다.
그리고 어느 경우도, 각각의 게이트 신호(GS1∼GS3)가 저레벨로 유지되고 있는 동안은 기준전류 설정기(24)로부터 출력된 통상전류 설정 신호(DS1)가 게이트(26)를 패스하여 PWM 제어회로(17)에 공급되고, 이것에 의해 PWM 제어회로(17)로부터 출력되는 초퍼 신호(CS)에 의해 스위칭 소자(4)가 낮은 듀티비로 온 오프 된다.
또, 고레벨로 유지되고 있는 동안은, 과전류 설정기(25)로부터 출력된 과전류 설정 신호(DS2)가 게이트(26)를 패스하여 PWM 제어회로(17)에 공급되고, 이것에 의해 PWM 제어회로(17)로부터 출력되는 초퍼 신호(CS)에 의해 스위칭 소자(4)가 높은 듀티비로 온 오프 된다.
즉, PWM 제어회로(17)에 공급되는 전류 설정 신호(DS)는 기준 레벨의 통상전류 설정 신호(DS1)와, 고레벨의 과전류 설정 신호(DS2)로 이루어지고, 그 레벨에 따라 초퍼 신호(CS)의 듀티비가 변화되므로, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 한쪽 또는 양쪽에 동기하는 부분의 전류값을 기준 주기 전류(IB)의 1.2배 이상 5배 이하로 설정할 수 있다.
또한, 과전류 설정기(25)에는, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 적어도 한쪽에 있어서 전류값을 점증 또는 점감시켜 경사파로 하는 파형설정기(28)가 접속되어 있다.
이 파형설정기(28)는 과전류 설정기(25)로부터 출력되는 전류 설정 신호(DS2)를 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후에서 각각 점증 또는 점감시키기 위한 컨트롤 신호를 출력한다.
램프전류(IL)의 전류값은 초퍼 신호(CS)의 듀티비에 비례하고, 듀티비는 전류 설정 신호(DS)의 레벨에 의존하므로, 이 레벨을 경시적으로 변화시킴으로써 단주기 전류(IH)를 경사파로 할 수 있다(도 7 참조).
이상이 본 발명의 1구성예이며, 다음에 그 작용에 대해 설명한다.
우선, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 듀티비(DR)에 대해, 점등시키려고 하는 고압 방전등(L)과 동형의 방전등에 대해 미리 실험을 행하고, 플리커를 억제할 수 있는 최적값을 구해 둔다.
또, 단주기 신호(IH)의 극성반전 전후의 파형에 대해서도, 점등시키려고 하는 고압 방전등(L)과 동형의 방전등에 대해 미리 실험을 행하고, 플리커를 억제할 수 있는 최적의 파형으로서, 극성반전 전후의 적어도 한쪽에 대해 전류값을 점증 또는 점감시키는 경사파로 해야 할 것인지 아닌지를 결정해 둔다.
그리고, 출력시키려고 하는 램프전류(IL)를 형성하기 위해서, 사용하는 고압 방전등(L)에 따른 점등 주파수와, 단주기 전류(IH)의 주기(주파수) 및 듀티비(DR)를 설정하면, 점등 주파 설정기(18), 단주기 설정기(20), 듀티비 설정기(21)로부터 타이밍 신호(TS1∼TS3)가 출력되고, 이것들에 기초하여, 기준 주기 신호 출력장치(12) 및 고주기 신호 출력장치(13)로부터 각각 기준 주기 신호(SB) 및 단주기 신호(SH)가 합파기(14)에 대해 출력되고, 합파기(14)로부터 합성신호(MS)가 풀 브리지 컨트롤 회로(16)에 대해 출력된다(도 3 참조).
그리고, 램프전류(IL)의 단주기 전류(IH) 부분의 극성반전 후에만 전류값을 높게 설정하려고 하는 경우에는, 게이트 콘트롤러(27)로부터 타이밍 신호(TS1)의 입력 후, 최초의 타이밍 신호(TS3)가 입력되고나서, 다음 타이밍 신호(TS2)가 입력되기 까지의 동안만 고레벨로 유지되는 게이트 신호(GS2)를 출력시킨다.
이것에 의해, 도 4에 도시하는 바와 같이, 전류조정기(23)로부터 PWM 제어회로(17)에 대해 출력되는 전류 설정 신호(DS)는, 게이트 신호(GS2)가 저레벨일 때는 기준전류 설정 신호(DS1)가 출력되고, 고레벨일 때는 과전류 설정 신호(DS2)가 출력된다.
이때의 방전등 점등장치(1)의 직류전원(2)으로부터 출력된 직류전력(DW)은 초퍼 신호(CS)에 의해 듀티비가 컨트롤 되는 스위칭 소자(4)에 의해, 전류 설정 신호(DS)가 저레벨일 때는 기준 주기 전류(IB)에 따른 전류로 조정됨과 동시에, 고레벨일 때는 단주기 전류(IH)에 따른 전류로 조정되어, 이 조정전류(IO)가 초퍼회로(3)로부터 풀 브리지 회로(5)에 출력된다.
풀 브리지 회로(5)에서는, 풀 브리지 컨트롤 회로(16)로부터 출력된 스위치 신호에 의해, 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2가 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍과 동기하여 번갈아 도통된다.
따라서, 풀 브리지 회로(5)로부터는, 합성신호(MS)에 동기하여 극성반전된 램프전류(IL)가 출력됨과 동시에, 조정전류(IO)의 과전류 부분은 합성신호(MS)의 단주기 신호(SH)의 극성반전 후의 부분에 동기되므로, 램프전류(IL)는 단주기 전류(IH)의 극성반전 후에만 과전류가 흐른다.
그리고, 이렇게 출력된 램프전류(IL)로 고압 방전등(L)을 점등시키면, 단주 기 전류(IH)의 듀티비가 그 고압 방전등(L)의 플리커를 방지하는 최적값으로 설정되어 있으므로, 확실하게 플리커를 방지할 수 있다.
또한, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전에만 전류값을 높게 하고 싶은 경우에는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 타이밍 신호(TS1)가 입력되고나서, 다음 타이밍 신호(TS3)가 입력되기 까지의 동안만 고레벨로 유지되는 게이트 신호(GS1)를 게이트 콘트롤러(27)로부터 출력시키면, 초퍼 신호(CS)에 의해 극성반전 전에만 듀티비가 높게 되므로, 단주기 전류(I2)의 극성반전 전에 동기하는 부분만이 과전류로 된 조정전류(IO)가 초퍼회로(23)로부터 출력된다.
따라서, 이것을 풀 브리지 회로(5)에서 극성 반전시키면, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전에만 전류값이 높아진다.
또, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후 모두, 즉 1주기의 전류값을 높게 하고 싶은 경우에는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 타이밍 신호(TS1)의 입력 후, 다음 타이밍 신호(TS2)가 입력되기 까지의 동안, 고레벨로 유지되는 게이트 신호(GS3)를 게이트 콘트롤러(27)로부터 출력시키면, 초퍼 신호(CS)에 의해 단주기 전류(IH)의 1주기분에 동기하는 부분의 듀티비가 높아지고, 따라서, 그 1주기분이 과전류로 된 조정전류(IO)가 초퍼회로(3)로부터 출력된다.
따라서, 이것을 풀 브리지 회로(5)에서 극성반전시키면, 단주기 전류(IH)의 1주기분의 전류값이 높아진다.
또한, 단주기 전류(IH)를 경사파로 하고 싶은 경우에는, 과전류 설정기(25)로부터 출력되는 전류 설정 신호(DS2)를 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후에서 각각 점증 또는 점감시키는 컨트롤 신호를 파형설정기(28)로부터 출력시킴으로써, 도 7에 도시하는 바와 같이, 초퍼회로(3)로부터, 단주기 전류(IH)의 1주기에 동기하는 부분이 경사파의 과전류로 된 조정전류(IO)가 출력된다.
따라서, 이 조정전류(IO)를 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍에 동기시켜 풀 브리지 회로(5)에서 극성반전시키면, 각각, 단주기 전류(IH)가 극성반전 전후에서 경사파로 된 램프전류(IL)가 얻어진다.
또한, 도 7에서, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 한쪽만을 경사파로 하고, 다른쪽을 직사각형파로 하고 싶은 경우에는, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후에 대응시켜, 경사파로 하고 싶은 부분에 대응하는 전류 설정 신호(DS2)를 점증 또는 점감시키는 컨트롤 신호를 파형설정기(28)로부터 출력시키면 된다.
또한, 도 4 또는 도 5에서, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후 한쪽의 전류가 높게 된 쪽을 경사파로 하고 싶은 경우에는, 과전류 설정기(25)로부터 출력되는 전 류 설정 신호(DS2)를 점증 또는 점감시키면 된다.
본 발명의 고압 방전등 점등장치(1)를 사용하여 정격 램프 전력 135W의 동종의 초고압 수은 방전등에 대해, 도 4에 도시하는 램프전류파형을 사용하여, 기준 주기 신호(SB)의 점등 주파수를 100Hz, 단주기 신호(SH)의 주기를 1/2000초(주파수: 2kHz)로 하고, 9종류의 상이한 듀티비(DR)=1/9, 2/8, 3/7, 4/6, 5/5……9/1로, 정상 점등시의 램프전류값보다도 3배 정도의 과입력의 전류값으로 점등시키는 에이징 시험을 행하여 스크린 조도 측정을 행한 바, 듀티비(DR)=3/7일 때가, 가장 유효하게 아크의 이동에 수반되는 스크린 조도 변화를 감소시킬 수 있고, 스크린상에서의 플리커를 방지할 수 있었다.
또한, 램프전류(IL)의 단주기 전류(IH)의 극성반전 후의 전류를 점증 또는 점감시켜서 경사파로 하는 경우, 일정한 직사각형파로 하는 경우에 대해, 스크린의 조도측정을 행한 바, 전류가 점증시키는 경사파로 했을 때의 쪽이, 보다 효과적으로 플리커를 방지할 수 있었다.
여기에서, 기준 주기 신호(SB)의 주기를 1/60초 미만으로 하면 점멸을 볼 수 있게 되어 플리커를 생기게 하고, 1/500초 보다도 크게 하면 음향적 공명 현상이 발생한다.
또, 단주기 신호(SH)의 주기를 기준 주기 신호의 1/4배 보다 크게 하면, 전극에 부하가 걸려서 심한 전극마모를 일으키고, 1/30배 미만이면, 전극의 아크 스 폿부를 따뜻하게 할 수 없게 되어, 아크 스폿이 이동하고, 플리커를 일으키게 된다.
또한, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 기준 주기 전류(IB)의 전류값의 1.2배 이상 5배 이하로 하는 것은, 전극의 아크 스폿부를 따뜻하게 하는데 가장 효과가 있어, 아크 스폿이 이동하기 어려워지기 때문이다.
또, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 듀티비를 가변으로 함으로써, 고압 방전 등의 종류마다 상이한 최적의 듀티비로 설정할 수 있으므로, 고압 방전등 점등장치(1)를 고압 방전등(L)의 종류마다 설계하는 수고나 번거로움을 없앨 뿐만 아니라, 제조 코스트가 경감되어, 재고관리를 용이하게 하여, 생산효율을 향상시킬 수 있다는 메리트가 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 초고압 수은등 등의 고압 방전등(L)의 종류에 구애받지 않고, 아크 스폿의 이동을 억제하여, 아크의 이동을 감소시킬 수 있으므로, 스크린 조도 변화를 감소시켜 스크린상에서의 플리커를 방지할 수 있다.
또한, 고압 방전등(L)의 램프 전력에 따라, 주기, 전류값, 듀티비 등의 각 요소를 각각의 설정범위 내에서 조정함으로써, 확실하게 스크린상의 플리커를 방지할 수 있다.
(실시예 2)
도 8은 고압 방전등에 공급되는 램프전류(IL), 기준 주기 전류(IB), 단주기 전류(IH)의 파형으로서, 램프전류(IL)는 미리 설정된 기준 주기(TB)에서 발진하는 주기 1/500초 이상 1/60초 이하의 직사각형파로 이루어지는 기준 주기 전류(IB)와, 주기(TH)가 그 1/30배 이상 1/4배 이하로 설정된 도 8에 도시하는 단주기 전류(IH)가 1주기씩 번갈아 공급되어서 형성된다.
기준 주기 전류(IB)의 기준 주기(TB)를 1/500초 이상 1/60초 이하로 한 것은, 1/60초를 초과하면 극성반전시에 생기는 점멸을 볼 수 있게 되어 플리커를 생기게 하고, 1/500초 미만으로 하면 음향적 공명 현상이 발생하기 때문이다.
또, 단주기 전류(IH)의 주기(TH)를 기준 주기 전류(IB)의 기준 주기(TB)의 1/30 이상 1/4배 이하로 설정한 것은, 기준 주기 전류(IB)의 1/4배를 초과하면, 그 전류값을 기준 주기 전류(IB)보다 높게 설정한 경우에 전극에 부하가 지나치게 걸려서 심한 전극마모의 문제를 일으키기 때문이며, 1/30배 미만으로 하면, 전극의 아크 스폿부를 따뜻하게 할 수 없게 되어, 아크 스폿이 이동하여 플리커를 생기게 하는 원인이 되기 때문이다.
기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)는 점등시키려고 하는 고압 방전등에 따라 그 극성반전 전후의 듀티비 DB=b1/b2 및 DH=h1/h2가 미리 설정된 임의의 값으로 조정되어서 출력된다.
이것에 의해 전극간에 동일조건으로 전류를 흘렸을 때에 전극간에 온도차를 발생하는 고압 방전등에 있어서, 저온측이 되는 전극에 대하여 양극으로 되는 시간이 길어지는 램프전류를 공급할 수 있어, 전극간의 온도차에 기인하는 플리커를 방지할 수 있다.
게다가, 그 시간비율은 고압 방전등의 종류에 따라 각각 다른 최적값이 존재하고, 같은 형식의 고압 방전등이라면 그 최적값은 동일하므로, 미리 실험에서 구해진 듀티비를 설정할 필요도 없고, 램프의 종류마다 점등장치를 설계할 필요도 없이 1종류의 점등장치로 대응하게 된다.
또, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 일방 또는 쌍방의 반주기의 전류값을 기준 주기 전류(IB)의 전류값보다 높게 할 수 있고, 본 예에서는 극성반전 후의 전류값이 기준 주기 전류(IB)의 전류값의 1.2배 이상 5배 이하로 설정되어 있다.
전류값을 1.2배 이상 5배 이하로 하는 것은 전극의 아크 스폿부를 가장 효과적으로 따뜻하게 해서 아크 스폿을 이동하기 어렵게 하기 위해서이며, 이것에 의해 플리커를 유효하게 방지할 수 있기 때문이다.
또한, 단주기 전류(IH)는 그 극성반전 전후에 걸쳐 전류값이 일정한 직사각형파이어도, 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 점증 또는 점감시켜서 경사파로 하는 경우이어도 좋다.
도 9에 도시하는 고압 방전등 점등장치(40)는, 도 8에 도시하는 램프전류 (IL)를 공급하여 고압 방전등(L)을 점등시키는 것으로, 직류전원(2)으로부터 출력된 전력을 초퍼회로(3)에 입력하고, 스위칭 소자(4)의 듀티비를 컨트롤 함으로써 적절한 전류로 조정한 후, 그 조정전류(IC)를 풀 브리지 회로(5)에 입력한다.
풀 브리지 회로(5)는 쌍을 이루는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2를 번갈아 도통시켜, 그 직류전력을 소정의 타이밍으로 반전시켜서 교류의 램프전류(IL)를 생성하고, 이그나이터 회로(6)에 의해 시동되는 고압 방전등(L)에 대해 출력하도록 이루어져 있다.
상기 초퍼회로(3) 및 풀 브리지 회로(5)에는, 미리 설정된 기준 주기(TB)의 기준 주기 전류(IB)와, 그것보다 짧은 주기(TH)의 짧은 단주기 전류(IH)와를 1주기씩 바꾸는 전류파형으로 램프전류(IL)를 형성함과 동시에, 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 어느 한쪽 또는 양쪽의 극성반전 전후의 듀티비(DB, DH)를 임의로 설정할 수 있는 램프전류 형성수단(41)이 접속되어 있다.
이 램프전류 형성수단(41)은, 아날로그 회로 또는 마이크로컴퓨터로 형성되고, 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 주기(TB 및 TH), 각각의 듀티비(DB 및 DH)를 설정하는 기초 데이터 설정기(42)와, 이들 데이터에 기초하여 소정의 타이밍 신호(TS11∼TS13)를 생성하여 출력하는 타이밍 신호 생성기(43)와, 기준 주기 전류 (IB) 및 단주기 전류(IH)의 극성반전 타이밍과 동일한 1주기분의 기준 주기 신호파(WB) 및 단주기 신호파(WH)를 생성하고, 각각을 소정의 타이밍으로 개별적으로 출력하는 기준 주기 신호발진기(44) 및 단주기 신호발진기(45)와, 각발진기(44 및 45)로부터 출력된 기준 주기 신호(SB) 및 단주기 신호(SH)를 합성하여 램프전류(IL)와 동일한 타이밍으로 극성반전 하는 합성신호(MS)를 생성하는 합파기(46)와, 각각의 타이밍을 동기시키는 클록펄스(CP)를 출력하는 클록펄스 발진기(47)를 구비하고 있다.
그리고, 램프전류 형성수단(41)에는, 합파기(46)로부터 출력된 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍에 기초하여 풀 브리지 회로(5)의 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2를 번갈아 도통시키는 스위치 신호를 출력하는 풀 브리지 컨트롤 회로(48)와, 초퍼회로(3)의 스위칭 소자(4)를 PWM 제어함으로써 램프전류(IL)의 전류값이나 단주기 전류(IH)의 파형을 조정하는 PWM 제어회로(49)가 접속되어 있다.
이하, 도 10을 참조하면서, 램프전류 형성수단(41)으로 합성신호(MS)를 생성할 때까지의 수순에 대해 설명한다.
우선, 주기 설정기 및 듀티비 설정기로서 기능하는 기초 데이터 설정기(42)에, 점등하려고 하는 고압 방전등(L)에 따라, 기준 주기 전류(IB)의 기준 주기(TB)를 1/500초 이상 1/60초 이하의 범위에서 설정하고, 단주기 전류(IH)의 주기(TH)를 그 1/30배 이상 1/4배 이하의 범위에서 설정함과 동시에, 각각의 듀티비(DB=b1/(b1+b2) 및 DH=h1/(h1+h2)를 설정하면, 기준 주기 신호발진기(44)에서 도 10(a)에 도시하는 파형의 기준 주기 신호파(WB)가 생성되고, 단주기 신호발진기(45)에서 도 10(b)에 도시하는 파형의 단주기 신호파(WH)가 생성된다.
타이밍 신호 생성기(43)에서는, 기초 데이터 설정기(42)에 설정된 각 데이터에 기초하여, 클록펄스(CP)에 동기시킨 3종류의 타이밍 신호(TS11∼TS13)가 출력된다(도 10(c) 및 도 11 참조).
타이밍 신호(TS11)는 기준 주기 신호파(WB)를 출력하는 트리거가 되는 신호이고, 기준 주기(TB)+주기(TH)의 시간 간격으로 출력되는 타이밍 펄스(TP11)로 구성된다.
타이밍 신호(TS12)는 단주기 신호파(WH)를 출력하는 트리거가 되는 신호이고, 기준 타이밍 펄스(TP11)가 출력되고나서 기준 주기(TB) 경과 후에 출력되는 타이밍 펄스(TP12)로 구성된다.
타이밍 신호(TS13)는 단주기 전류(IH)의 극성반전 타이밍에 동기시키기 위한 것으로, 타이밍 펄스(TP12)가 출력되고나서, 주기(TH)와 듀티비(DH)에 의해 정해지는 극성반전까지의 시간(DH×TH)이 경과할 때마다 출력되는 타이밍 펄스(TP13)로 구성된 다.
기준 주기 신호발진기(44)에서는, 기준 주기 전류(IB)의 극성반전 타이밍과 동일한 1주기분의 기준 주기 신호파(WB)를 생성하고, 타이밍 신호(TS11)의 타이밍 펄스(TP11)가 입력될 때마다 1주기씩 출력함으로써 기준 주기 신호(SB)를 출력한다.
단주기 신호발진기(45)에서는, 기준 주기 전류(IH)의 극성반전 타이밍과 동일한 1주기분의 기준 주기 신호파(WH)를 생성하여, 타이밍 신호(TS2)의 타이밍 펄스(TP12)가 입력될 때마다 1주기씩 출력함으로써 단주기 신호(SH)를 출력한다.
합파기(46)에는, 기준 주기 신호발진기(44) 및 단주기 신호발진기(45)에서 생성된 기준 주기 신호(SB) 및 단주기 신호(SH)가 입력되고, 이것들이 중첩되어서, 기준 주기 신호파(WB)와 단주기 신호파(WH)가 1주기씩 번갈아 출력되는 합성신호(MS)가 생성되어, 풀 브리지 컨트롤 회로(48)에 출력된다.
이 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍은 램프전류(IL)의 극성반전 타이밍과 동일하므로, 풀 브리지 컨트롤 회로(48)에서는, 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍에 기초하여, 풀 브리지 회로(5)의 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2를 번갈아 도통하는 스위치 신호를 출력하고, 이것에 의해, 직류로 공급되는 전류가 합성신호(MS)에 동기하여 극성반전 되어 교류의 램프전류(IL)로 된다.
또, 상기 타이밍 신호 생성기(43)는 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 전류값을 설정하는 전류조정기(51)를 통하여 PWM 제어회로(49)에 접속되어 있다.
이 전류조정기(51)는 램프전류(IL)의 기준 주기 전류(IB)의 전류값에 따른 기준전류 설정 신호(DS1)를 출력하는 기준전류 설정기(52)와, 기준 주기 전류(IB)의 1.2배 이상 5배 이하로 설정된 단주기 전류(IH)의 전류값에 따른 과전류 설정 신호(DS2)를 출력하는 과전류 설정기(53)를 구비하고 있다.
또, 각 설정기(52 및 53)로부터 출력되는 기준전류 설정 신호(DS1) 및 과전류 설정 신호(DS2)를 택일적으로 패스시킨 전류 설정 신호(DS)를 PWM 제어회로(49)에 공급하는 게이트(54)와, 이 게이트(54)를 제어하는 게이트 콘트롤러(55)를 구비하고 있다.
게이트 콘트롤러(55)는 상기 각 타이밍 신호(TS11∼TS13)에 기초하여, 도 11(a)∼(d)에 도시하는 바와 같이, 기준전류 설정 신호(DS1)와 과전류 설정 신호(DS2)를 전환하는 게이트 신호(GS11∼GS13)를 출력한다.
게이트 신호(GS11)는, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전에만 전류값이 높은 램프전류(IL)를 형성하는 경우에 사용되고, 타이밍 신 호(TS12)의 타이밍 펄스(TP12)가 입력되고나서, 타이밍 신호(TS13)의 타이밍 펄스(TP13)가 입력되는 동안만 고레벨로 된다.
게이트 신호(GS12)는 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, 단주기 전류(IH)의 극성반전 후에만 전류값이 높은 램프전류(IL)를 형성하는 경우에 사용되고, 타이밍 신호(TS13)의 타이밍 펄스(TP13)가 입력되고나서, 타이밍 신호(TS11)의 타이밍 펄스(TP11)가 입력되는 동안만 고레벨로 된다.
또한, 게이트 신호(GS13)는, 도 11(c)에 도시하는 바와 같이, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후 모두, 즉 1주기 동안, 전류값이 높은 램프전류(IL)를 형성하는 경우에 사용되고, 타이밍 신호(TS12)의 타이밍 펄스(TP12)가 입력되고나서, 타이밍 신호(TS11)의 타이밍 펄스(TP11)가 입력되는 동안, 고레벨로 된다.
또한, 단주기 전류(IH)의 전류값이 항상 기준 주기 전류(IB)의 기준전류와 동일한 램프전류(IL)를 형성하는 경우에는, 도 11(d)에 도시하는 바와 같이, 항상 저레벨로 유지되는 게이트 신호(GS14)를 출력시키면 된다.
그리고 어느 경우도, 각각의 게이트 신호(GS11∼GS14)가 저레벨로 유지되어 있는 동안은, 기준전류 설정기(52)로부터 출력된 기준전류 설정 신호(DS1)가 게이트(54)를 패스하여 PWM 제어회로(49)에 공급되고, 이것에 의해 PWM 제어회로(49)로부 터 출력되는 초퍼 신호(CS)에 의해 스위칭 소자(4)가 저듀티비로 온 오프 동작을 행하므로, 직류전원(2)으로부터 출력된 전력의 전류값이 예를 들면 기준 주기 전류(IB)의 전류값으로서 설정된 정격전류로 공급되게 된다.
또, 게이트 신호(GS11∼GS14)가 고레벨로 유지되어 있는 동안은, 과전류 설정기(53)로부터 출력된 과전류 설정 신호(DS12)가 게이트(54)를 패스하여 PWM 제어회로(49)에 공급되고, 이것에 의해 PWM 제어회로(49)로부터 출력되는 초퍼 신호(CS)에 의해 스위칭 소자(4)가 높은 듀티비로 온 오프 동작을 행하므로, 직류전원(2)으로부터 출력된 전력의 전류값이 예를 들면 기준 주기 전류(IB)의 전류값으로서 설정된 정격전류의 1.2배∼5배의 전류값으로 공급되게 된다.
즉, PWM 제어회로(49)에 공급되는 전류 설정 신호(DS)는, 기준전류 설정 신호(DS1)와 과전류 설정 신호(DS2)로 이루어지고, 그 레벨에 따라 초퍼 신호(CS)의 듀티비가 변화되므로, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 한쪽 또는 양쪽에 동기하는 부분의 전류값을 기준 주기 전류(IB)의 1.2배 이상 5배 이하로 설정할 수 있다.
또한, 과전류 설정기(53)에는, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 적어도 한쪽에서 전류값을 점증 또는 점감시켜서 경사파로 하는 파형설정기(56)가 접속되어 있다.
이 파형설정기(56)는 과전류 설정기(53)로부터 출력되는 전류 설정 신호 (DS2)를 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후에서 각각 점증 또는 점감시키기 위한 컨트롤 신호를 출력한다.
도 12(a)∼(d)는 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 어느 한쪽에서 전류값을 점증 또는 점감시킨 램프전류(IL)와, 각각의 램프전류(IL)를 형성하는 전류 설정 신호(DS) 및 조정전류(IC)를 도시하고, 도 12(e)∼(h)는 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 양쪽에서 전류값을 점증 또는 점감시킨 램프전류(IL)와, 각각의 램프전류(IL)를 형성하는 전류 설정 신호(DS) 및 조정전류(IC)를 도시한다.
조정전류(IC)의 전류값은 초퍼 신호(CS)의 듀티비에 비례하고, 듀티비는 전류 설정 신호(DS)의 레벨에 의존하므로, 도 12에 도시하는 바와 같이, 과전류 설정 신호(DS2)의 레벨을 경시적으로 변화시킴으로써, 램프전류(IL)의 단주기 전류(IH)를 경사파로 할 수 있다.
이상이 본 발명의 1구성예이며, 다음에 그 작용에 대해 설명한다.
우선, 점등시키려고 하는 고압 방전등(L)과 동형의 방전등에 대해 미리 실험을 행하고, 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 주기(TB 및 TH)와, 극성반전 전의 듀티비(DB 및 DH)에 대해 플리커를 억제할 수 있는 최적값을 구하고, 그 값을 기초 데이터 설정기(42)에 설정한다.
또, 마찬가지로, 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 전류값을 전류 설정기(52 및 53)에 설정함과 동시에, 과전류로 하는 경우에 그 전류값과 과전류로 하는 부분(극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽)을 게이트 콘트롤러(55)로 설정한다.
또한, 전류값을 점증 또는 점감시키는 경사파로 하는 경우에는, 경사파의 형상(점증·점감) 및 경사파로 하는 부분(극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽) 어느 부분을 경사파로 할지 파형설정기(56)에 설정한다.
이것에 의해, 타이밍 신호 생성기(43)로부터 3종류의 타이밍 신호(TS11∼TS13)가 출력되고, 기준 주기 신호발진기(44)로부터 출력된 기준 주기 신호(SB)와, 단주기 신호발진기(45)로부터 출력된 단주기 신호(SH)가 합파기(46)에서 중첩되어 합성신호(MS)가 생성되고, 이것이 풀 브리지 컨트롤 회로(48)에 출력된다.
또, 전류 설정기(52 및 53)로부터 출력되는 기준전류 설정 신호(DS1) 및 과전류 설정 신호(DS2)를 소정의 타이밍으로 전환 공급되는 전류 설정 신호(DS)가 게이트(54)를 통하여 PWM 제어회로(49)에 공급된다.
여기에서, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전의 전류값만을 기준전류보다 높은 과전류로 하는 경우에는, 도 11(a)에 도시하는 바와 같이, 게이트 콘트롤러(55)로부터 게이트 신호(GS1)를 출력시키면, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전에 대응하는 부분을 과전류 설정 신호(DS2)로 하고, 그밖의 부분을 기준전류 설정 신호(DS1)로 하는 전류 설정 신호(DS)가 PWM 제어회로(49)에 출력된다.
PWM 제어회로(49)로부터는 전류 설정 신호(DS)의 레벨에 따른 듀티비의 초퍼 신호(CS)가 출력되어, 이 초퍼 신호(CS)의 듀티비로 스위치 소자(4)가 온 오프 동작된다.
이것에 의해, 전원(2)으로부터 출력된 직류전력의 전류값이 조정되어, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전에 대응하는 부분이 과전류와 동일하고, 그 이외의 부분이 기준전류와 동일한 조정전류(IC)가 초퍼회로(3)로부터 풀 브리지 회로(5)에 출력된다.
그리고, 풀 브리지 회로(5)에서, 풀 브리지 컨트롤 회로(48)에 의해 합성신호(MS)와 동일한 극성반전 타이밍으로 쌍으로 되는 트랜지스터 TR1 및 TR1, TR2 및 TR2가 번갈아 도통되어, 조정전류(IC)가 합성신호(MS)와 동기하여 극성반전 되어서, 원하는 램프전류(IL)가 형성된다.
단주기 전류(IH)의 극성반전 후의 전류값만을 기준전류보다 높은 과전류로 하는 경우에는, 도 11(b)에 도시하는 바와 같이, 게이트 콘트롤러(55)로부터 게이트 신호(GS2)를 출력시키면, 단주기 전류(IH)의 극성반전 후에 대응하는 부분을 과전류 설정 신호(DS2)로 하고, 그밖의 부분을 기준전류 설정 신호(DS1)로 하는 전류 설정 신호(DS)가 PWM 제어회로(49)에 출력된다.
PWM 제어회로(49)로부터 출력된 초퍼 신호(CS)에 의해 스위치 소자(4)가 온 오프 동작되고, 전원(2)으로부터 출력된 직류전력의 전류값이 조정되어, 단주기 전 류(IH)의 극성반전 후에 대응하는 부분이 과전류와 동일하고, 그 이외의 부분이 기준전류와 동일한 조정전류(IC)가 초퍼회로(3)로부터 풀 브리지 회로(5)에 출력된다.
그리고, 풀 브리지 회로(5)에 의해, 조정전류(IC)가 합성신호(MS)와 동기하여 극성반전 되어, 원하는 램프전류(IL)가 형성된다.
단주기 전류(IH)의 극성반전 전후 쌍방의 전류값을 기준전류보다 높은 과전류로 하는 경우에는, 도 11(c)에 도시하는 바와 같이, 게이트 콘트롤러(55)로부터 게이트 신호(GS3)을 출력시키면, 단주기 전류(IH)의 1주기에 대응하는 부분을 과전류 설정 신호(DS2)로 하고, 기준 주기 전류(IB)의 1주기에 대응하는 부분을 기준전류 설정 신호(DS1)로 하는 전류 설정 신호(DS)가 PWM 제어회로(49)에 출력된다.
PWM 제어회로(49)로부터 출력된 초퍼 신호(CS)에 의해 스위치 소자(4)가 온 오프 동작되고, 전원(2)으로부터 출력된 직류전력의 전류값이 조정되어, 단주기 전류(IH)의 극성반전 후에 대응하는 부분이 과전류와 동일하고, 그 이외의 부분이 기준전류와 동일한 조정전류(IC)가 초퍼회로(3)로부터 풀 브리지 회로(5)에 출력된다.
그리고, 풀 브리지 회로(5)에 의해, 조정전류(IC)가 합성신호(MS)와 동기하여 극성반전되어, 원하는 램프전류(IL)가 형성된다.
단주기 전류(IH)의 전류값을 기준전류와 동일하게 하는 경우에는, 도 11(d) 에 도시하는 바와 같이, 게이트 콘트롤러(55)로부터 저레벨로 유지된 게이트 신호(GS4)를 출력시키면, 게이트 콘트롤러(55)로부터 게이트 신호(GS4)을 출력시키고, 전류 설정 신호(DS)로서 기준전류 설정 신호(DS1)가 연속하여 PWM 제어회로(49)에 출력된다.
이것에 의해, PWM 제어회로(49)로부터 출력된 초퍼 신호(CS)에 의해 스위치 소자(4)가 온 오프 동작되고, 전원(2)으로부터 출력된 직류전력의 전류값이 조정되어, 항상, 기준전류와 동일한 조정전류(IC)가 초퍼회로(3)로부터 풀 브리지 회로(5)에 출력된다.
또한, 단주기 전류(IH)를 경사파로 하는 경우에는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 과전류 설정 신호(DS2)를 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후에서 각각 점증 또는 점감시키는 컨트롤 신호를 파형설정기(56)로부터 과전류 설정기(53)에 출력시켜, 과전류 설정기(53)로부터 출력되는 과전류 설정 신호(DS2)를 경사지게 함으로써, PWM 제어회로(49)로부터 그 레벨 변화에 따른 듀티비 변화를 수반하는 초퍼 신호(CS)를 출력시키고, 단주기 전류(I2)에 대응하는 부분을 경사지게 한 조정전류(IC)가 출력된다.
따라서, 이 조정전류(IC)를 합성신호(MS)의 극성반전 타이밍에 동기시켜 풀 브리지 회로(5)에서 극성반전시키면, 각각, 단주기 전류(IH)가 극성반전 전후에서 경사파로 된 램프전류(IL)가 얻어진다.
본 발명의 고압 방전등 점등장치(40)를 사용하여 정격 램프 전력 135W의 동일 사양의 초고압 수은방전 등에 대해서, 도 11 및 도 12에 도시하는 여러 램프전류(IL)를 사용하여, 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 주기(TB 및 TH), 듀티비(DB 및 DH)를 다양하게 변화시켜서 설정하고, 정상점등시의 램프전류값보다도 3배 정도의 과입력의 전류값으로 점등시키는 에이징 시험을 행하여 스크린 조도 측정을 행한 바, 이하의 조건의 램프전류(IL)에서 점등시킨 경우에, 가장 유효하게 아크의 이동에 수반되는 스크린 조도 변화를 감소시킬 수 있고, 스크린상에서의 플리커를 방지할 수 있었다.
기준 주기 전류(IB)의 주기(TB)=1/100초,
기준 주기 전류(IB)의 듀티비(DB)=5/10(b1:b2=5:5),
단주기 전류(IH)의 주기(TH)=1/2000초,
단주기 전류(IH)의 듀티비(DH)=4/10(h1:h2=4:6),
과전류: 기준전류값의 2.2배
과전류부분: 단주기 전류(IH)의 극성반전 후
과전류부분의 파형: 점증
따라서, 이 초고압 수은방전등과 동일한 형식의 방전등을 점등시키는 경우에는, 실험에서 구한 각각의 값을 고압 방전등 점등장치(40)의 램프전류 형성수단(41)에 설정하여 점등시키면, 실험과 동일조건으로 점등시킬 수 있으므로, 그 결 과, 가장 유효하게 아크의 이동에 따르는 스크린 조도변화를 감소시키는 것을 기대할 수 있고, 전류값을 과입력이 아니라 정상점등시의 램프전류값으로 하는 이외는 실험과 동일조건으로 점등 시험을 한 바 스크린상에서의 플리커를 방지할 수 있었다.
또한, 기준 주기 전류(IB)의 기준 주기(TB)를 1/60초보다 길게 하면 점멸을 볼 수 있게 되어 플리커를 생기게 하고, 기준 주기를 1/500초 미만으로 하면 음향적 공명 현상이 발생한다.
또, 단주기 전류(IH)의 주기(TH)를 기준 주기(TB)의 1/4배보다 크게 하면 전극에 부하가 걸려 심한 전극마모를 일으키고, 주기(TH)를 기준 주기(TB)의 1/30배 미만으로 하면, 전극의 아크 스폿부를 따뜻하게 할 수 없게 되어, 아크 스폿이 이동하고, 플리커를 발생시키게 된다.
또한, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 기준 주기 전류(IB)의 전류값의 1.2배 이상 5배 이하로 하는 것은, 전극의 아크 스폿부를 따뜻하게 하는데 가장 효과가 있어, 아크 스폿이 이동하기 어려워지기 때문이다.
또, 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 듀티비를 가변하도록 함으로써, 고압 방전등의 종류마다 다른 최적의 듀티비로 설정할 수 있으므로, 고압 방전등 점등장치(40)를 고압 방전등(L)의 종류마다 설계하는 수고나 번거로움을 없앨 뿐만 아니라, 제조 코스트가 경감되어, 재고관리를 쉽게 하여, 생산효율을 향상시킬 수 있다는 메리트가 있다.
또, 기준 주기 전류(IB)는 단주기 전류(IH)에 비해 주기가 길기 때문에, 듀티비(DB)를 약간 바꾸는 것만으로, 각 전극에 공급되는 전력의 극성변화의 영향이 크다.
따라서, 일반적인 램프전류로 점등했을 때에 현저한 온도차가 생기는 고압 방전등을 점등시키는 경우에는, 우선, 기준 주기 전류(IB)의 듀티비(DB)로 대강 온도차를 없애고, 단주기 전류(IH)의 듀티비(DH)를 조정함으로써, 미세조정을 행하면 된다.
또, 전극간에 현저한 온도차가 발생하지 않는 경우에는, 상기한 바와 같이 단주기 전류(IH)의 듀티비(DH)만을 조정하면 족하다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 기준 주기 전류(IB) 및 단주기 전류(IH)의 극성반전 전후의 듀티비를 가변 조절할 수 있으므로, 교류전류를 공급했을 때에 전극간에 온도차를 발생하는 고압 방전등이어도, 듀티비를 그 고압 방전등에 따른 최적값으로 조절함으로써, 전극온도차를 없애고, 이것에 기인하는 플리커를 유효하게 억제할 수 있다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 고압 방전등(L)의 종류나 램프 전력에 따라, 주기, 전류값, 듀티비 등의 각 요소를 각각의 설정범위 내에서 조정함으로써, 확실하게 스크린상의 플리커 를 방지할 수 있다는 효과가 있다.
본 발명은 조도를 균일하게 하고, 또한, 플리커를 극히 적게 하는 것이 엄격하게 요구되는 액정 프로젝터 등의 백라이트용 광원 장치의 용도에 사용하기 적합하다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 교류의 램프전류를 공급하여 고압 방전등을 점등시키는 고압 방전등 점등장치에 있어서,
    상기 램프전류가 미리 설정된 기준 주기로 공급되는 기준 주기 전류와, 그것보다 짧은 주기의 단주기 전류를 1주기씩 번갈아 바꿔넣은 전류파형으로 형성되고,
    상기 기준 주기 전류 및 단주기 전류의 어느 한쪽 또는 양쪽의 듀티비를 극성반전 전후에서 시간이 상이한 값으로 설정하는 램프전류 형성수단을 구비하고,
    상기 램프전류 형성수단이 상기 단주기 전류의 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 기준주기 전류의 전류값보다 높게 설정하는 전류 조정기를 구비한 것을 특징으로 하는 고압 방전등 점등장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 램프전류 형성수단이 상기 단주기 전류의 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 점증 또는 점감시켜 경사파로 하는 파형설정기를 구비한 것을 특징으로 하는 고압 방전등 점등장치.
  4. 삭제
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 전류조정기에서, 단주기 전류의 전류값이 기준 주기 전류의 전류값의 1.2배 이상 5배 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 고압 방전등 점등장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 램프전류 형성수단이 기준 주기 전류의 기준 주기를 1/500초 이상 1/60초 이하, 단주기 전류의 주기를 기준 주기의 1/30배 이상 1/4배 이하로 설정하는 주기 설정기를 구비한 것을 특징으로 하는 고압 방전등 점등장치.
  7. 삭제
  8. 교류의 램프전류를 공급하여 고압 방전등을 점등시키는 고압 방전등 점등방법에 있어서,
    미리 설정된 기준 주기의 기준 주기 전류와, 그것보다 짧은 주기의 단주기 전류를 1주기씩 번갈아 바꿔넣은 전류파형으로 상기 램프전류를 형성하고,
    상기 기준 주기 전류 및 단주기 전류의 어느 한쪽 또는 양쪽의 듀티비를 극성반전 전후에서 시간이 상이한 값으로 조정하고,
    상기 단주기 전류의 극성반전 전후의 어느 한쪽 또는 양쪽의 전류값을 기준주기 전류의 전류값보다 높게 설정하는 것을 특징으로 하는 고압 방전등 점등방법.
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