CN104039060B - 光源装置及投影机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及光源装置及投影机。即使在串联地连接的多个发光元件之中的任意发光元件发生开路故障的情况下,也维持其他的发光元件的发光并减轻发光元件的老化。该光源装置具备串联地连接的多个发光元件(11~16)和并联地连接于发光元件之中的至少一个发光元件的开路故障检测部(211)、故障检测维持部(212)和短路部(213);开路故障检测部对并联地连接的发光元件(11)的开路故障进行检测;故障检测维持部在开路故障检测部检测到开路故障的情况下转变为该开路故障时的电路状态,并维持转变后的该电路状态;短路部在故障检测维持部维持开路故障时的电路状态的情况下使检测到开路故障的发光元件的两端短路。
Description
技术领域
本发明涉及光源装置及投影机。
背景技术
在通过固体光源进行发光的光源中,多为在电源输出串联地连接多个发光元件并以电流控制进行驱动的情况。在该连接状态下,若一个发光元件在端子间开路的状态下发生故障,则串联地连接的正常的发光元件全部无法驱动。作为其对策,提出将以比发光元件各个的驱动时的端子间电压高的电压进行工作的齐纳二极管与发光元件并联地进行连接(例如,参照专利文献1及专利文献2)。该情况下,若发光元件在开路模式下发生故障,则齐纳二极管成为导通状态而使电流流过,并通过向其他的串联发光元件供给电流而对固体光源进行驱动。
专利文献1日本特开2011—222124号公报
专利文献1日本特开2009—59835号公报
在此,在使用齐纳二极管的情况下,因为齐纳二极管发热,所以必需散热。也可考虑代替齐纳二极管,将以比发光元件各个的驱动时的端子间电压高的电压开始工作的闸流晶体管或三端双向可控硅开关元件等的自导通元件与发光元件并联地进行连接。在自导通元件的情况下,虽然如果与齐纳二极管相比较则发热少,但是伴随着在工作时急剧的端子电压的下降,从驱动电源侧相对于发光元件流动大的冲流。并且若一旦驱动停止,则保护短路元件返回到截止,在再次驱动时,再次成为导通状态而流动冲流。该冲流的重复招致其他的正常的发光元件的老化。尤其是,例如在用于调光而进行PWM驱动的情况下,按每PWM驱动脉冲流动冲流,存在发光元件的老化显著的问题。
发明内容
于是本发明的一个方式鉴于所述问题而作出,目的在于提供即使在串联地连接的多个发光元件之中的任意的发光元件发生开路故障的情况下,也可以维持其他的发光元件的发光并减轻发光元件的老化的光源装置及投影机。
(1)本发明的一个方式为光源装置,分别具备:多个发光元件,其串联地连接;和开路故障检测部、故障检测维持部和短路部,其对于所述多个发光元件之中的至少一个发光元件并联地连接,所述开路故障检测部对并联地连接的发光元件的开路故障进行检测,所述故障检测维持部在所述开路故障检测部检测到开路故障的情况下转变为该开路故障时的电路状态,并维持转变后的该电路状态,所述短路部在所述故障检测维持部维持所述开路故障时的电路状态的情况下使检测到所述开路故障的发光元件的两端短路。
由此,即使在串联地连接的多个发光元件之中的任意的发光元件发生开路故障的情况下,也能够使开路故障的发光元件短路原封不动,且能够维持其他的发光元件的发光。而且,因为通过维持开路故障时的电路状态来使开路故障的发光元件的两端短路原封不动,所以在再次开始发光元件的驱动的情况下从使发光元件的两端短路的状态开始驱动。因此,由于冲流不会重复流过发光元件,所以能够减轻由于冲流产生的发光元件的老化。
(2)并且,本发明的一个方式作为所述的光源装置,所述短路部具备FET,其FET其漏极连接于所述发光元件的一端且源极连接于所述发光元件的另一端,所述短路部通过使所述FET的漏极和源极成为导通状态而使所述发光元件的两端短路。
由此,FET因为能够以基本为0欧姆而使开路故障的发光元件的两端短路所以在FET的损耗基本为0W,能够降低发热。其结果,在维持开路故障时的电路状态的情况下,存在光源装置不用散热结构的优点。
(3)并且,本发明的一个方式作为所述的光源装置,所述故障检测维持部具备在所述开路故障检测部检测到开路故障的情况下熔断的熔丝,所述故障检测维持部在所述熔丝熔断的情况下维持所述FET的漏极和源极的导通状态。
由此,通过在熔丝熔断的情况下维持FET的漏极和源极的导通状态,而能够使发光元件的两端短路原封不动。由此,在再次开始发光元件的驱动的情况下从使发光元件的两端短路的状态开始驱动。因此,因为冲流不会反复流过发光元件,所以能够减轻由于冲流产生的发光元件的老化。
(4)并且,本发明的一个方式作为所述的光源装置,所述短路部对所述FET的栅极电位的变化进行抑制,直到所述熔丝熔断为止。
由此,不依赖于熔丝的两端的电压地,FET的栅极电压能够成为固定且高的状态,且FET能够成为截止的状态原封不动。因此,因为FET为截止的状态原封不动,直到熔丝完全地熔断为止,所以能够向熔丝供给一定的电流直到熔丝完全地熔断为止。其结果,能够防止在熔丝的熔断中花费的时间变长。
(5)并且,本发明的一个方式作为所述的光源装置,所述熔丝的一端连接于与具备所述熔丝的故障检测维持部并联地连接的发光元件的下一级以后的发光元件的阴极或前级以前的发光元件的阳极。
由此,因为能够在熔丝的两端施加充分的电压,所以能够使熔丝可靠地熔断。
(6)并且,本发明的一个方式作为所述的光源装置,所述故障检测维持部具备电容器和多个晶体管,所述故障检测维持部在所述开路故障检测部检测到开路故障的情况下通过在所述电容器蓄积电荷并使所述多个晶体管的导通状态固定来维持所述FET的漏极和源极的导通状态。
由此,通过维持FET的漏极和源极的导通状态,而能够使发光元件的两端短路原封不动。由此,在再次开始发光元件的驱动的情况下从使发光元件的两端短路的状态开始驱动。因此,因为冲流不会反复流过发光元件,所以能够减轻由于冲流产生的发光元件的老化。
(7)并且,本发明的一个方式作为所述的光源装置,所述开路故障检测部具备齐纳二极管,该齐纳二极管具有比在所述发光元件正常工作时施加于两端的电压高的击穿电压,所述故障检测维持部在向所述齐纳二极管施加所述击穿电压以上的电压的情况下转变为所述开路故障时的电路状态,并维持转变后的该电路状态。
由此,因为当发光元件正常工作时电流并未流过齐纳二极管,所以故障检测维持部并不转变为开路故障时的电路状态。另一方面,在发光元件开路故障,向齐纳二极管施加击穿电压以上的电压的情况下,通过转变为开路故障时的电路状态并维持该转变的电路状态,而能够使发光元件的两端短路原封不动。
(8)并且,本发明的一个方式为投影机,其分别具备:多个发光元件,其串联地连接;调制部,其对从所述发光元件出射的光进行调制;和开路故障检测部、故障检测维持部和短路部,其对于所述多个发光元件之中的至少一个发光元件并联地连接,所述开路故障检测部对并联地连接的发光元件的开路故障进行检测,所述故障检测维持部在所述开路故障检测部检测到开路故障的情况下转变为该开路故障时的电路状态,并维持转变后的该电路状态,所述短路部在所述故障检测维持部维持所述开路故障时的电路状态的情况下使检测到所述开路故障的发光元件的两端短路。
由此,即使在串联地连接的多个发光元件之中的任意的发光元件发生开路故障的情况下,也能够使开路故障的发光元件短路原封不动,且能够维持其他的发光元件的发光。而且,因为通过维持开路故障时的电路状态,使开路故障的发光元件的两端短路原封不动,所以在再次开始发光元件的驱动的情况下从使发光元件的两端短路的状态开始驱动。因此,因为冲流不会重复流过发光元件,所以能够减轻由于冲流产生的发光元件的老化。
附图说明
图1是表示第一实施方式中的光源装置的构成的简要框图。
图2是表示第二实施方式中的光源装置的构成的简要框图。
图3是表示第二实施方式中的最上级的保护电路的电路图。
图4是表示第二实施方式中的最下级的保护电路的电路图。
图5是表示第三实施方式中的光源装置的构成的简要框图。
图6是表示第三实施方式中的最上级的保护电路的电路图。
图7是表示第三实施方式中的最下级的保护电路的电路图。
图8是表示第四实施方式中的光源装置的构成的简要框图。
图9是表示第四实施方式中的最上级的保护电路的电路图。
图10是表示第四实施方式中的最下级的保护电路的电路图。
图11是表示投影机的构成的简要框图。
附图标记说明:
1、1b、1c、1d 光源装置
3 投影机
10 驱动电源
11~16 发光元件
21~26 保护电路
31 调制部
32 投影光学***
211、211c、211d、261、261c、261d 开路故障检测部
212、212c、212d、262、262c、262d 故障检测维持部
213、213b、213c、263、263b、263c 短路部
214、214b、214c、264、264b、264c EFT栅极驱动部
215、265 短路电路
具体实施方式
第一实施方式
以下,关于本发明的实施方式,参照附图详细地进行说明。图1是表示第一实施方式中的光源装置1的构成的简要框图。光源装置1具备驱动电源10、发光元件11~16的六个发光元件及保护电路21~26的六个保护电路。发光元件11~16按顺序串联地连接。发光元件例如为发光二极管。发光元件11~16在向阳极施加有预定的电压(例如,3.3V~5.0V的电压)的情况下进行发光。发光元件11中,阳极连接于驱动电源,阴极连接于发光元件12的阳极。同样地,发光元件12中,阳极连接于发光元件11的阴极,阴极连接于发光元件13的阳极。同样地,发光元件13中,阳极连接于发光元件12的阴极,阴极连接于发光元件14的阳极。同样地,发光元件14中,阳极连接于发光元件13的阴极,阴极连接于发光元件15的阳极。同样地,发光元件15中,阳极连接于发光元件14的阴极,阴极连接于发光元件16的阳极。发光元件16中,阳极连接于发光元件15的阴极,阴极连接于驱动电源10。还有,发光元件11~16也可以为激光二极管(Laser Diode:LD)。
驱动电源10作为一例为恒流源。驱动电源10向发光元件11的阳极供给恒定电流。由此,电流在发光元件11~16流动,发光元件11~16发光。驱动电源10的两端的电压例如为20V~40V。
保护电路21并联地连接于发光元件11。同样地,保护电路22并联地连接于发光元件12,保护电路23并联地连接于发光元件13,保护电路24并联地连接于发光元件14,保护电路25并联地连接于发光元件15,保护电路26并联地连接于发光元件16。
接下来,关于保护电路21的电路构成进行说明。还有,保护电路22及23的电路构成因为与保护电路21的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。保护电路21具备开路故障检测部211、故障检测维持部212及短路部213。开路故障检测部211、故障检测维持部212及短路部213并联地连接于发光元件11。
开路故障检测部211对并联地连接的发光元件11的开路故障进行检测。在此开路故障检测部211具备齐纳二极管ZD11及电阻R11。
齐纳二极管ZD11中,阴极连接于高电位线H21,阳极介由电阻R12与NPN晶体管T11的基极连接,介由电阻R11连接于低电位线L21。高电位线H21为连接于发光元件11的阳极的布线。低电位线L21为连接于发光元件11的阴极的布线。
故障检测维持部212在开路故障检测部211检测到开路故障的情况下,转变为该开路故障时的电路状态,并维持该转变的电路状态。在此故障检测维持部212具备熔丝F11、电阻R13、二极管D11、NPN晶体管T11及电阻R12。熔丝F11其一方电极连接于高电位线H21,另一方电极介由电阻R13与二极管D11的阳极连接,而且另一方电极介由电阻R14连接于pMOS晶体管Q12的栅极。
二极管D11其阳极介由电阻R13连接于熔丝F11,阴极连接于NPN晶体管T11的集电极。
NPN晶体管T11其集电极连接于二极管D11的阴极,基极介由电阻R12及齐纳二极管ZD11连接于高电位线H21,发射极连接于低电位线L21。
短路部213在故障检测维持部212维持开路故障时的电路状态的情况下,使检测到开路故障的发光元件11的两端短路。在此短路部213具备FET栅极驱动部214及短路电路215。
FET栅极驱动部214具备电阻R14、电阻R15及电阻R16。电阻R14其一端连接于熔丝F11和电阻R13,另一端连接于pMOS晶体管Q12的栅极、电阻R15及电阻R16。电阻R15其一端连接于高电位线H21,另一端连接于pMOS晶体管Q12的栅极、电阻R14及电阻R16。电阻R16其一端连接于电阻R14、电阻R15及pMOS晶体管Q12的栅极,另一端连接于发光元件13的阴极。
短路电路215具备pMOS(Metal-Oxide-Semiconductor,金属氧化物半导体)晶体管Q12。pMOS晶体管Q12为p沟道型的场效应晶体管(FieldEffect Transistor:FET)。pMOS晶体管Q12的源极连接于高电位线H21。pMOS晶体管Q12的栅极介由电阻R15连接于发光元件11的阳极及pMOS晶体管Q12的源极,介由电阻R14连接于熔丝F11,介由电阻R16连接于发光元件13的阴极。pMOS晶体管Q12的漏极连接于低电位线L21。还有,虽然在本实施方式中,作为一例,短路电路215具备有pMOS晶体管Q12,但是并不限于此短路电路215也可以代替pMOS晶体管Q12而具备其他的p沟道型的FET。
接下来,关于保护电路21的工作进行说明。首先,关于发光元件11正常地工作的情况下的保护电路21的工作进行说明。齐纳二极管ZD11的齐纳击穿电压超过发光元件11的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件11正常地工作的情况下,因为在齐纳二极管ZD11并未流过电流,所以NPN晶体管T11为截止状态。并且,因为熔丝F11并未熔断,所以熔丝F11的两端的电压约为0V,pMOS晶体管Q12的栅极电位与源极电位接近,pMOS晶体管Q12为截止状态。
接下来,关于发光元件11开路故障(断开)的情况下的保护电路21的工作进行说明。在发光元件11开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件11而使齐纳二极管ZD11的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD11的两端的电压达到齐纳击穿电压(例如,5.0V)以上,则电流从齐纳二极管ZD11的阴极朝向阳极开始流动。因此,NPN晶体管T11的基极电位成为高电平,NPN晶体管T11成为导通状态。由此,从驱动电源10向熔丝F11供给电流。
若从发光元件11开路故障(断开)起经过某时间,则以通过流动从驱动电源10供给的电流而产生的热熔断熔丝F11。若熔丝F11熔断,则因为pMOS晶体管Q12中的栅极和介由电阻R14的源极的连接断开,所以pMOS晶体管Q12的栅极电压通过电阻R15和电阻R16决定。因为pMOS晶体管Q12的栅极介由电阻R16连接于向下二级的发光元件13的阴极,所以在熔丝F11断开的情况下,pMOS晶体管Q12的栅极电压拉下为向下二级的发光元件13的阴极的电压。因此,pMOS晶体管Q12的栅极电压成为低电平,pMOS晶体管Q12成为导通状态。在如此地熔丝F11断开的情况下,预先决定电阻R15和电阻R16的电阻值,使得pMOS晶体管Q12的栅极电压成为低电平。若pMOS晶体管Q12成为导通状态,则电流在pMOS晶体管Q12的源极、漏极间流动,能够使发光元件11的两端短路。由此,因为pMOS晶体管Q12使向开路故障的发光元件11流入的电流旁通而向发光元件12供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件12~16进行驱动。并且,通过使熔丝F11熔断,因为供给pMOS晶体管Q12的栅极电压的电路的连接改变,所以在再次开始发光元件12~16的驱动的情况下,pMOS晶体管Q12从导通状态开始驱动。因此,因为不会反复流动冲流,所以保护电路21能够减轻通过冲流产生的发光元件12~16的老化。
在本实施方式中,因为必需使pMOS晶体管Q12的栅极电压比源极电压下降5V以上,所以用于使pMOS晶体管Q12完全地导通,使pMOS晶体管Q12的栅极介由电阻R16连接于向下二级(二级下)的发光元件13的阴极。由此,pMOS晶体管Q12能够使栅极电压比源极电压在例如6.6V~10V的范围下降。
还有,虽然在本实施方式中,作为一例说明了pMOS晶体管Q12的栅极连接于向下二级的发光元件13的阴极,但是并不限于此,pMOS晶体管Q12的栅极也可以连接于向下一级或三级以上的发光元件的阴极。
接下来,关于保护电路26的电路构成进行说明。还有,保护电路24及25的电路构成因为与保护电路26的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。保护电路26在以下点与保护电路21不同:为了得到使FET成为导通状态的栅极电位,具备n沟道FET而非p沟道FET;为了得到使n沟道FET成为导通状态的导通栅极电压,n沟道FET的栅极介由电阻R26,连接于向上二级(二级上)的发光元件14的阳极。并且,保护电路26因为成为具备n沟道FET的构成,所以其他的电路构成也与保护电路21不同。以下,关于保护电路26的电路构成的详情进行说明。
保护电路26具备开路故障检测部261、故障检测维持部262及短路部263。开路故障检测部261、故障检测维持部262及短路部263并联地连接于发光元件16。
开路故障检测部261对并联地连接的发光元件16的开路故障进行检测。在此,开路故障检测部261具备齐纳二极管ZD21及电阻R21。齐纳二极管ZD21中,阳极连接于低电位线L26,阴极介由电阻R21连接于高电位线H26,介由电阻R22连接于PNP晶体管T21的基极。高电位线H26为连接于发光元件16的阳极的布线。低电位线L26为连接于发光元件16的阴极的布线。
故障检测维持部262在开路故障检测部261检测到开路故障的情况下,转变为该开路故障时的电路状态,并维持该转变的电路状态。在此,故障检测维持部262具备熔丝F21、电阻R23、二极管D21、PNP晶体管T21及电阻R22。熔丝F21其一方电极连接于低电位线L26,另一方电极介由电阻R23连接于二极管D21的阴极,而且另一方电极介由电阻R24连接于p沟道FET(Q22)的栅极。
二极管D21中,阴极介由电阻R23连接于熔丝F21,阳极连接于PNP晶体管T21的集电极。
PNP晶体管T21中,集电极连接于二极管D21的阳极,基极介由电阻R22连接于齐纳二极管ZD21的阴极及电阻R21,发射极连接于高电位线H26。
短路部263在故障检测维持部262维持发光元件16的开路故障时的电路状态的情况下,使检测到开路故障的发光元件16的两端短路。在此短路部263具备FET栅极驱动部264及短路电路265。
FET栅极驱动部264具备电阻R24、电阻R25及电阻R26。电阻R24一端连接于熔丝F21和电阻R23,另一端连接于nMOS晶体管Q22的栅极、电阻R25及电阻R26。电阻R25一端连接于低电位线L26,另一端连接于nMOS晶体管Q22的栅极、电阻R24及电阻R26。电阻R26一端连接于电阻R24、电阻R25及nMOS晶体管Q22的栅极,另一端连接于高电位线H26。
短路电路265具备nMOS晶体管Q22。nMOS晶体管Q22为n沟道型的场效应晶体管(Field Effect Transistor:FET)。nMOS晶体管Q22其源极连接于低电位线L26。nMOS晶体管Q22其栅极介由电阻R25连接于发光元件16的阴极及nMOS晶体管Q22的源极,介由电阻R25连接于熔丝F21,介由电阻R26连接于发光元件13的阴极。nMOS晶体管Q22其漏极连接于高电位线H26。还有,虽然在本实施方式中,作为一例,短路电路265具备有nMOS晶体管Q22,但是并不限于此,短路电路265也可以代替nMOS晶体管Q22而具备其他的n沟道型的FET。
接下来,关于保护电路26的工作进行说明。首先,关于发光元件16正常地工作的情况下的保护电路26的工作进行说明。齐纳二极管ZD21的齐纳击穿电压超过发光元件16的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件16正常地工作的情况下,因为在齐纳二极管ZD21电流并不流动,所以PNP晶体管T21为截止状态。并且,因为熔丝F21未熔断,所以熔丝F21的两端的电压约为0V,nMOS晶体管Q22的栅极电位与源极电位接近,nMOS晶体管Q22为截止状态。
接下来,关于发光元件16开路故障(断开)的情况下的保护电路26的工作进行说明。在发光元件16开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光16而使齐纳二极管ZD21的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD21的两端的电压成为齐纳击穿电压以上(例如,5.6V),则电流从齐纳二极管ZD21的阴极朝向阳极开始流动。此时,因为在齐纳二极管ZD21施加预先确定的齐纳击穿电压(例如,5.0V),所以PNP晶体管T21的基极电位成为低电平,PNP晶体管T21成为导通状态。由此,从驱动电源10向熔丝F21供给电流。
若经过时间,则熔丝F21因通过从驱动电源10供给的电流而产生的热熔断。若熔丝F21熔断,则因为nMOS晶体管Q22中的栅极和介由电阻R24的源极的连接断开,所以nMOS晶体管Q22的栅极电压通过电阻R25和电阻R26决定。因为nMOS晶体管Q22的栅极介由电阻R26连接于向上二级的发光元件14的阳极,所以在熔丝F21断开的情况下,nMOS晶体管Q22的栅极电压拉升为向上二级的发光元件14的阳极的电压。因此,nMOS晶体管Q22的栅极电压成为高电平,nMOS晶体管Q22成为导通状态。如此地预先确定电阻R25和电阻R的电阻值,使得在熔丝F21断开的情况下,nMOS晶体管Q22的栅极电压成为高电平。若nMOS晶体管Q22成为导通状态,则电流在nMOS晶体管Q22的源极、漏极间流动,能够使发光元件16的两端短路。由此,因为nMOS晶体管Q22使向开路故障的发光元件16流入的电流旁通而向驱动电源10供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件11~15进行驱动。并且,因为通过使熔丝F21熔断而供给nMOS晶体管Q22的栅极电压的电路的连接改变,所以在再次开始发光元件11~15的驱动的情况下,nMOS晶体管Q22从导通状态开始驱动。因此,因为冲流不会反复流动,所以保护电路26能够减轻通过冲流产生的发光元件11~15的老化。
在本实施方式中,因为必需使nMOS晶体管Q22栅极电压比源极电压上升5V以上,所以为了使nMOS晶体管Q22完全地导通,而使nMOS晶体管Q22的栅极介由电阻R26连接于向上二级的发光元件14的阳极。由此,nMOS晶体管Q22能够使栅极电压比源极电压例如在6.6V~10V的范围上升。
还有,虽然在本实施方式中,作为一例而说明了nMOS晶体管Q22的栅极连接于向上二级的发光元件14的阳极,但是并不限于此,nMOS晶体管Q22的栅极也可以连接于向上一级或三级以上的发光元件的阳极。
以上,第一实施方式中的保护电路21在发光元件11开路故障的情况下,通过熔丝熔断,能够使pMOS晶体管Q12的栅极电位成为低电平。因为pMOS晶体管Q12的栅极连接于发光元件13的阴极,所以FET栅极驱动部214能够在pMOS晶体管Q12供给充分的导通栅极电压。因此,通过在pMOS晶体管Q12供给充分的栅极导通电压,pMOS晶体管Q12能够基本以0欧姆使开路故障的发光元件11的两端短路。由此,在保护工作时的保护电路21中的损耗也基本为0W而能够减少发热。同样地,在保护电路22~26具备的FET的损耗也基本为0W而能够减少发热。
在记载于专利文献1的现有方式中,因为通过在齐纳二极管产生比正常工作时的发光元件大的电力损耗而产生热,所以需要对该热进行散热的结构。并且,即使代替齐纳二极管而使自身导通元件与发光元件并联地连接,若与齐纳二极管相比自身导通元件也较小,然而自身导通元件也通过在电流流动期间继续导通状态并产生电力损耗而产生热。相对于其,在本实施方式中,因为通过以FET使发光元件短路几乎没有热,所以相比于现有方式具有不用保护电路的散热结构的优点。同样地,存在不用保护电路22~26的散热结构的优点。
并且,虽然仅在熔丝断开的瞬间冲流流动,但是通过使熔丝F11熔断而改变供给FET的栅极电压的电路的连接,而在再次开始驱动的情况下FET从导通状态开始驱动。因此,因为冲流不会反复流动,所以保护电路21能够减轻通过冲流而产生的发光元件11~16的老化。同样地,保护电路22~26能够减轻通过冲流而产生的发光元件11~16的老化。
而且,因为熔丝的熔断必需某程度的能量,所以熔丝不会因从外部输入的意料外的外部脉冲噪声等而断开。由此,即使存在一些脉冲噪声也能够防止保护电路21~26误工作。
第二实施方式
接下来,关于第二实施方式进行说明。在第一实施方式中,若使电流流过熔丝F11,则因熔丝F11的温度上升而使熔丝F11的电阻值上升,并伴随于此而熔丝的两端的电压上升。由此,pMOS晶体管Q12的栅极电压下降,pMOS晶体管Q12开始成为导通状态,从而电流在pMOS晶体管Q12的源极和漏极之间流动,流过熔丝F11的电流变小。
相对于此,在第二实施方式中构成为,熔丝F11介由两个晶体管与pMOS晶体管Q12的栅极相连接。由此,因为直至熔丝F11完全地熔断为止,pMOS晶体管Q12为截止状态,因而直至熔丝F11完全地熔断为止流过熔丝F11的电流不会变小,所以能够防止直至熔丝F11熔断为止的时间变长。
以下,关于第二实施方式中的光源装置1b的构成进行说明。图2是表示第二实施方式中的光源装置1b的构成的简要框图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第二实施方式中的光源装置1b的构成相对于第一实施方式中的光源装置1的构成有以下变化:保护电路21变更为保护电路21b,保护电路22变更为保护电路22b,保护电路23变更为保护电路23b,保护电路24变更为保护电路24b,保护电路25变更为保护电路25b,保护电路26变更为保护电路26b。
接下来,关于保护电路21b的电路构成进行说明。还有,保护电路22b及23b的电路构成因为与保护电路21b的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。图3是第二实施方式中的最上级的保护电路21b的电路图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第二实施方式中的保护电路21b的构成相对于第一实施方式中的保护电路21的构成具有以下变化:短路部213变更为短路部213b,并且FET栅极驱动部214变更为FET栅极驱动部214b。
FET栅极驱动部214b为对pMOS晶体管Q12的栅极电位的变化进行抑制直至熔丝F11熔断为止的电路。FET栅极驱动部214b具备电阻R31、电阻R32、NPN晶体管T13、电阻R33、电阻R34、PNP晶体管T14、电阻R35、电阻R15及电阻R16。
NPN晶体管T13其基极介由电阻R31连接于熔丝F11及电阻R13,进而基极介由电阻R32连接于发光元件13的阴极。NPN晶体管T13其集电极介由电阻R34及电阻R33连接于高电位线H21。NPN晶体管T13其发射极连接于电阻R16及发光元件13的阴极。
PNP晶体管T14其基极介由电阻R34连接于NPN晶体管T13的集电极,且还介由电阻R33连接于高电位线H21。PNP晶体管T14其发射极连接于高电位线H21。PNP晶体管T14其集电极介由电阻R35连接于pMOS晶体管Q12的栅极、电阻R15及电阻R16。
接下来,关于保护电路21b的工作进行说明。首先,关于发光元件11正常地工作的情况下的保护电路21b的工作进行说明。齐纳二极管ZD11的齐纳击穿电压超过发光元件11的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件11正常地工作的情况下,因为NPN晶体管T11的基极电位为低电平且在NPN晶体管T11截止状态下电流并不流过熔丝F11,所以NPN晶体管T13的基极电位成为高电平,NPN晶体管T13成为导通状态。若NPN晶体管T13成为导通状态,则PNP晶体管T14的基极电位成为低电平,PNP晶体管T14成为导通状态。由此pMOS晶体管Q12的栅极电位与自身的源极电位接近,p沟道FETQ12为截止状态。
接下来,关于发光元件11开路故障(断开)情况下的保护电路12b的工作进行说明。在发光元件11开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件11而使齐纳二极管ZD11的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD11的两端的电压成为齐纳击穿电压(例如,5.0V)以上,则电流从齐纳二极管ZD11的阴极朝向阳极开始流动。因此,NPN晶体管T11的基极电位成为高电平,NPN晶体管T11成为导通状态。由此,从驱动电源10向熔丝F11供给电流。
在此,将熔丝F11和电阻R13的连接点称为节点NA。电阻R32相比于电阻R31例如具有大的电阻值。电阻R31例如为4.7kΩ,电阻R32例如为100kΩ。因此,即使从驱动电源10向熔丝F11流动电流而节点NA的电位稍微下降,NPN晶体管T13的栅极电压也几乎不变化地保持高电平。其结果,维持NPN晶体管T13的导通状态,维持PNP晶体管T14的导通状态,维持pMOS晶体管Q12的截止状态。由此,因为在直至熔丝F11熔断为止的期间,流过熔丝F11的电流不会变小,所以能够防止直至熔丝F11熔断为止花费的时间变长。
若从发光元件11开路故障(断开)起经过某预定时间,则因通过从驱动电源10供给的电流而产生的热而使熔丝F11熔断。若熔丝F11熔断,则因为节点NA和发光元件11的阳极的连接断开,所以节点NA的电位变低。由此,NPN晶体管T13的栅极电压成为低电平,NPN晶体管T13成为截止状态。
若NPN晶体管T13成为截止状态,则PNP晶体管T14的基极电位成为高电平,PNP晶体管T14成为截止状态。由此,pMOS晶体管Q12的栅极电压通过电阻R15和电阻R16决定。因为pMOS晶体管Q12的栅极介由电阻R16连接于向下二级的发光元件13的阴极,所以在熔丝F11断开的情况下,pMOS晶体管Q12的栅极电压拉下为向下二级的发光元件13的阴极的电压。因此,pMOS晶体管Q12的栅极电压成为低电平,pMOS晶体管Q12成为导通状态。如此地预先确定电阻R15和电阻R16的电阻值,使得在熔丝F11断开的情况下,pMOS晶体管Q12的栅极电压成为低电平。
若pMOS晶体管Q12成为导通状态,则电流在pMOS晶体管Q12的源极、漏极间流动,能够使发光元件11的两端短路。由此,因为pMOS晶体管Q12使向开路故障的发光元件11流入的电流旁通而向发光元件12供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件12~16进行驱动。
接下来,关于保护电路26b的电路构成进行说明。还有,保护电路24b及25b的电路构成因为与保护电路26b的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。图4是第二实施方式中的最下级的保护电路26b的电路图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第二实施方式中的保护电路26b的构成相对于第一实施方式中的保护电路26的构成具有以下变化:短路部263变更为短路部263b,FET栅极驱动部264变更为FET栅极驱动部264b。
FET栅极驱动部264b为对nMOS晶体管Q22的栅极电位的变化进行抑制直至熔丝F21熔断为止的电路。FET栅极驱动部264b具备电阻R41、电阻R42、PNP晶体管T23、电阻R43、电阻R44、NPN晶体管T24、电阻R45、电阻R25及电阻R26。
PNP晶体管T23其基极介由电阻R41连接于熔丝F21和电阻R23,且基极还介由电阻R42连接于发光元件13的阴极。PNP晶体管T23其集电极介由电阻R44及电阻R43连接于低电位线L26。PNP晶体管T23其发射极连接于电阻R26及发光元件13的阴极。
NPN晶体管T24其基极介由电阻R44连接于PNP晶体管T23的集电极,且还介由电阻R43连接于自身的发射极。NPN晶体管T24其发射极连接于低电位线L26。NPN晶体管T24其集电极介由电阻R45连接于nMOS晶体管Q22的栅极、电阻R25及电阻R26。
接下来,关于保护电路26b的工作进行说明。首先,关于发光元件16正常地工作的情况下的保护电路26b的工作进行说明。齐纳二极管ZD21的齐纳击穿电压超过发光元件16的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件16正常地工作的情况下,因为PNP晶体管T21为截止状态电流并不流过熔丝F21,所以PNP晶体管T23的栅极电压成为低电平,PNP晶体管T23成为导通状态。若PNP晶体管T23成为导通状态,则NPN晶体管T24的基极电位成为高电平,NPN晶体管T24成为导通状态。由此,nMOS晶体管Q22的栅极电位与自身的源极电位接近,nMOS晶体管Q22为截止状态。
接下来,关于发光元件16开路故障(断开)情况下的保护电路26b的工作进行说明。在发光元件16开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件16而使齐纳二极管ZD21的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD21的两端的电压成为齐纳击穿电压(例如,5.0V)以上,则电流从齐纳二极管ZD21的阴极朝向阳极开始流动。因为在齐纳二极管ZD21的两端施加一定的齐纳击穿电压,所以PNP晶体管T21的基极电位成为低电平,PNP晶体管T21成为导通状态。由此,从驱动电源10向熔丝F21供给电流。
在此,将熔丝F21和电阻R23的连接点称为节点NB。电阻R42相比于电阻R41例如具有大的电阻值。电阻R41例如为4.7kΩ,电阻R42例如为100kΩ。因此,即使从驱动电源10向熔丝F21流动电流而节点NB的电位稍微下降,PNP晶体管T23的栅极电压也几乎不变化地保持低电平。其结果,维持PNP晶体管T23的导通状态,维持NPN晶体管T24的导通状态,维持nMOS晶体管Q22的截止状态。由此,因为在直至熔丝F21熔断为止的期间,流过熔丝F21的电流不会变小,所以能够防止直至熔丝F21熔断为止花费的时间变长。
若从发光元件16开路故障(断开)起经过某预定时间,则通过从驱动电源10供给的电流来使熔丝F21熔断。若熔丝F21熔断,则因为节点NB和发光元件16的阴极的连接断开,所以节点NB的电位变低。由此,PNP晶体管T23的栅极电压成为低电平,PNP晶体管T23成为截止状态。
若PNP晶体管T23成为截止状态,则NPN晶体管T24的基极电位成为高电平,NPN晶体管T24成为截止状态。由此,n沟道FET(Q22)的栅极电压通过电阻R25和电阻R26决定。因为nMOS晶体管Q22的栅极介由电阻R26连接于向上二级的发光元件14的阳极,所以在熔丝F21断开的情况下,nMOS晶体管Q22的栅极电压拉升为向上二级的发光元件14的阳极的电压。因此,nMOS晶体管Q22的栅极电压成为高电平,nMOS晶体管Q22成为导通状态。如此地预先确定电阻R25和电阻R26的电阻值,使得在熔丝F21断开的情况下,nMOS晶体管Q22的栅极电压成为高电平。
若nMOS晶体管Q22成为导通状态,则电流在nMOS晶体管Q22的源极、漏极间流动,能够使发光元件16的两端短路。由此,因为nMOS晶体管Q22的使向开路故障的发光元件16流入的电流旁通而向驱动电源10供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件11~15进行驱动。
以上,第二实施方式的光源装置1b与第一实施方式的光源装置1相比,在熔丝F11介由两个晶体管与pMOS晶体管Q12的栅极连接的构成之点不相同。由此,不依赖于熔丝F11的两端的电压地,通过pMOS晶体管Q12的栅极电压处于一定且高的状态而pMOS晶体管Q12保持截止状态。因为直至熔丝F11完全地熔断为止,pMOS晶体管Q12保持截止状态,所以能够在熔丝F11供给一定的电流直至熔丝F11完全地熔断为止。其结果,除了第一实施方式的光源装置1的效果以外,保护电路21b能够防止熔丝F21的熔断花费的时间变长。同样地,除了第一实施方式的光源装置1的效果以外,保护电路26b能够防止熔丝F21的熔断花费的时间变长。
第三实施方式
接下来,关于第三实施方式进行说明。在第一实施方式及第二实施方式中,因为驱动电源10进行恒流控制,所以不能在熔丝施加直至预定的电压(例如,5V)。相对于此,在第三实施方式的保护电路中,通过使施加于熔丝的电压成为第一实施方式的3倍的电压(例如,15V),即使熔丝的电阻上升且假设在熔丝断开的瞬间施加于熔丝的两端的电压成为10V左右,也仍然能够使预定的电流(例如,2A)以上的电流流过熔丝。由此,即使熔丝的电阻上升,也能使大的电流继续流动,所以能够更可靠地使熔丝熔断。
以下,关于第三实施方式中的光源装置1c的构成进行说明。图5是表示第三实施方式中的光源装置1c的构成的简要框图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第三实施方式中的光源装置1c的构成相对于第一实施方式中的光源装置1的构成具有以下变化:保护电路21变更为保护电路21c,保护电路22变更为保护电路22c,保护电路23变更为保护电路23c,保护电路24变更为保护电路24c,保护电路25变更为保护电路25c,保护电路26变更为保护电路26c。
接下来,关于保护电路21c的电路构成进行说明。还有,保护电路22c及23c的电路构成因为与保护电路21c的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。图6是第三实施方式中的最上级的保护电路21c的电路图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第三实施方式中的保护电路21c的构成相对于第一实施方式中的保护电路21的构成具有以下变化:开路故障检测部211变更为开路故障检测部211c,故障检测维持部212变更为故障检测维持部212c,短路部213变更为短路部213c,FET栅极驱动部214变更为FET栅极驱动部214c。
开路故障检测部211c具备齐纳二极管ZD51及电阻R51。齐纳二极管ZD51其阳极连接于低电位线L21。并且齐纳二极管ZD51其阴极介由电阻R51连接于高电位线H21,进而介由电阻R52连接于PNP晶体管T51的基极。将齐纳二极管ZD51的阴极和电阻R51的连接点称为节点NC。
故障检测维持部212c具备电阻R52、PNP晶体管T51、电阻R53、二极管D51及熔丝F51。
PNP晶体管T51其基极介由电阻R52与节点NC连接,发射极连接于高电位线H21,集电极介由电阻R53连接于二极管D51的阳极。
二极管D51其阳极介由电阻R53连接于PNP晶体管T51的集电极,阴极连接于熔丝F51且还介由电阻R54连接于PNP晶体管T52的基极。熔丝F51其一端的电极连接于二极管D51的阴极,另一端的电极连接于发光元件13的阴极。
FET栅极驱动部214c具备电阻R54、电阻R55、PNP晶体管T52、电阻R56、电阻R15及电阻R16。
PNP晶体管T52其基极介由电阻R54连接于熔丝F51的一端和二极管D51的阴极,且还介由电阻R55连接于高电位线H21,发射极连接于高电位线H21。并且PNP晶体管T52其集电极介由电阻R56连接于pMOS晶体管Q12的栅极、电阻R15及电阻R16。
接下来,关于保护电路21c的工作进行说明。首先,关于发光元件11正常地工作的情况下的保护电路21c的工作进行说明。将齐纳二极管ZD51和电阻R51的连接点称为节点NC。齐纳二极管ZD51的齐纳击穿电压超过发光元件11的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件11正常地工作的情况下,因为在齐纳二极管ZD51并无电流流动,所以节点NC的电位维持为高的状态。其结果,因为PNP晶体管T51的基极电位成为高电平,所以PNP晶体管51为截止状态。并且,因为熔丝F51未熔断,所以熔丝F51的两端的电阻约为0Ω,PNP晶体管T52的基极电位拉向发光元件13的阴极的电位而成为低电平。其结果,因为PNP晶体管T52成为导通状态,所以pMOS晶体管Q12的栅极电位与源极电位接近,pMOS晶体管Q12为截止状态。
接下来,关于发光元件11开路故障(断开)情况下的保护电路21c的工作进行说明。在发光元件11开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件11而使齐纳二极管ZD51的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD51的两端的电压成为齐纳击穿电压(例如,5.6V)以上,则电流从齐纳二极管ZD51的阴极朝向阳极开始流动。此时,因为在齐纳二极管ZD51施加预先确定的齐纳击穿电压(例如,5.0V),所以PNP晶体管T51的基极电位成为低电平,PNP晶体管T51成为导通状态。由此,从驱动电源10介由PNP晶体管T51及二极管D51向熔丝F51供给电流。在熔丝F51,因为施加最大三倍量的发光元件间的电位(例如,15V),所以即使熔丝F51的电阻因热上升,也能够使充分的电流(例如,2A)流过熔丝F51。由此,能够使熔丝F51可靠地熔断。
若经过时间,通过从驱动电源10供给的电流所产生的热而使熔丝F51熔断。若熔丝F51熔断,则因为介由电阻R54的PNP晶体管T52的基极和发光元件13的阴极的连接断开,所以PNP晶体管T52的基极电压成为高电平,PNP晶体管T52成为截止状态。由此,pMOS晶体管Q12的栅极电压通过电阻R15和电阻R16决定。此时,因为pMOS晶体管Q12的栅极介由电阻R16连接于向下二级的发光元件13的阴极,所以nMOS晶体管Q22的栅极电压拉下为向下二级的发光元件13的阴极的电压。因此,pMOS晶体管Q12的栅极电压成为低电平,pMOS晶体管Q12成为导通状态。如此地预先确定电阻R15和电阻R16的电阻值,使得在熔丝F51断开的情况下,pMOS晶体管Q12的栅极电压成为低电平。若pMOS晶体管Q12成为导通状态,则电流在pMOS晶体管Q12的源极、漏极间流动,能够使发光元件11的两端短路。由此,因为pMOS晶体管Q12使向开路故障的发光元件11流入的电流旁通而向发光元件12供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件12~16进行驱动。
还有,虽然在本实施方式中,作为一例而说明了熔丝F51连接于向下二级的发光元件13的阴极,但是并不限于此,熔丝F51也可以连接于向下一级或三级以上的发光元件的阴极。若换言之,则熔丝F51的一端也可以连接于并联地连接具备熔丝F51的故障检测维持部212c的发光元件11的下一级以下的发光元件的阴极。
接下来,关于保护电路26c的电路构成进行说明。还有,保护电路24c及25c的电路构成因为与保护电路26c的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。保护电路26c与保护电路21c具有以下不同:为了得到使FET成为导通状态的栅极电位,而具备n沟道FET而非p沟道FET;为了得到使n沟道FET成为导通状态的导通栅极电压,n沟道FET的栅极介由电阻R26,连接于向上二级的发光元件14的阳极。而且,保护电路26c中,为了在熔丝施加大的电压,而将熔丝的一端连接于向上二级的发光元件14的阳极。因此,保护电路26c其他的电路构成也与保护电路21c不同。以下,关于保护电路26c的电路构成的详情进行说明。
图7是第三实施方式中的最下级的保护电路26c的电路图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第三实施方式中的保护电路26c的构成相对于第一实施方式中的保护电路26的构成具有以下变化:开路故障检测部261变更为开路故障检测部261c,故障检测维持部262变更为故障检测维持部262c,短路部263变更为短路部263c,FET栅极驱动部264变更为FET栅极驱动部264c。
开路故障检测部261c具备齐纳二极管ZD61及电阻R61。齐纳二极管ZD61其阳极连接于NPN晶体管T61的基极。而且阳极介由电阻R61连接于低电位线L26,阴极连接于高电位线H26。将齐纳二极管ZD61和电阻R61的连接点称为节点ND。
故障检测维持部262c具备电阻R62、NPN晶体管T61、电阻R63、二极管D61及熔丝F61。
NPN晶体管T61其基极介由电阻R62连接于节点ND,集电极介由电阻R63连接于二极管D61的阳极,发射极连接于低电位线L26。
二极管D61其阳极介由电阻R63连接于NPN晶体管T61的集电极,阴极介由熔丝F61及电阻R65连接于NPN晶体管T61的基极。
FET栅极驱动部264c具备电阻R64、电阻R65、NPN晶体管T62、电阻R66、电阻R25及电阻R26。
NPN晶体管T62其基极介由电阻R65连接于二极管D61的阴极及熔丝F61且还介由电阻R64连接于低电位线L26。NPN晶体管T62其集电极介由电阻R66连接于nMOS晶体管Q22的栅极、电阻R25及电阻R26,发射极连接于低电位线L26。
接下来,关于保护电路26c的工作进行说明。首先,关于发光元件16正常地工作的情况下的保护电路26c的工作进行说明。齐纳二极管ZD61的齐纳击穿电压超过发光元件16的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件16正常地工作的情况下,因为在齐纳二极管ZD61并无电流流动,所以NPN晶体管T61的基极电位拉向NPN晶体管T61的发射极电位。因此NPN晶体管T61的基极电位为低电平,NPN晶体管61为截止状态。其结果,因为在熔丝F61并无电流流动,所以NPN晶体管T62的基极电位成为低电平,NPN晶体管T62成为导通状态。若NPN晶体管T62成为导通状态,则nMOS晶体管Q22的栅极电位与自身的源极电位接近,nMOS晶体管Q22为截止状态。
接下来,关于发光元件16开路故障(断开)情况下的保护电路26c的工作进行说明。在发光元件16开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件16而使齐纳二极管ZD61的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD61的两端的电压成为齐纳击穿电压(例如,5.0V)以上,则电流从齐纳二极管ZD61的阴极朝向阳极开始流动。而且,通过在电阻R61流动电流而使节点ND的电位变高,因为NPN晶体管T61的基极电位成为高电平,所以NPN晶体管T61成为导通状态。由此,从驱动电源10向熔丝F61供给电流。因为在熔丝F61,施加最大三倍量(三个量)的发光元件间的电位(例如,15V),所以即使熔丝F61的电阻因热上升,也能够使充分的电流(例如,2A)流过熔丝F61。由此,能够使熔丝F61可靠地熔断。
若从发光元件16开路故障(断开)起经过某时间,则会因通过从驱动电源10供给的电流产生的热将熔丝F61烧断而熔断熔丝F61。若熔丝F61熔断,则NPN晶体管T62的基极电位成为低电平,NPN晶体管T62成为截止状态。由此,nMOS晶体管Q22的栅极电压通过电阻R25和电阻R26决定。因为nMOS晶体管Q22的栅极介由电阻R26连接于向上二级的发光元件14的阳极,所以在熔丝F61断开的情况下,nMOS晶体管Q22的栅极电压拉升为向上二级的发光元件14的阳极的电压。因此,nMOS晶体管Q22的栅极电压成为高电平,nMOS晶体管Q22成为导通状态。如此地预先确定电阻R25和电阻R26的电阻值,使得在熔丝F61断开的情况下,nMOS晶体管Q22的栅极电压成为高电平。
若nMOS晶体管Q22成为导通状态,则电流在nMOS晶体管Q22的源极、漏极间流动,能够使发光元件16的两端短路。由此,因为nMOS晶体管Q22使向开路故障的发光元件16流入的电流旁通而向驱动电源10供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件11~15进行驱动。
还有,虽然在本实施方式中,作为一例而说明了熔丝F61连接于向上二级的发光元件14的阳极,但是并不限于此,熔丝F61也可以连接于向上一级或三级以上的发光元件的阳极。若换言之,则熔丝F61的一端也可以连接于并联地连接具备熔丝F61的故障检测维持部262c的发光元件16的前级以前的发光元件的阳极。
以上,在第三实施方式中的保护电路中,因为在熔丝F51及F61施加最大三倍量的发光元件间的电位(例如,15V),所以即使假设熔丝的电阻上升而在熔丝F51及F61断开的瞬间施加于熔丝F51及F61的两端的电压成为10V左右,也能够使充分的电流流过熔丝F51及F61。如此地,因为即使熔丝F51及F61的电阻因热上升也能够使大的电流持续流过熔丝F51及F61,所以除了第一实施方式的效果之外,还能够比第一实施方式更可靠地使熔丝F51及F61熔断。
第四实施方式
接下来,关于第四实施方式进行说明。第四实施方式的保护电路构成为,故障检测维持部具备有锁存(闩锁)电路而非溶丝。以下,关于第四实施方式中的光源装置1d的构成进行说明。图8是表示第四实施方式中的光源装置1d的构成的简要框图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第四实施方式中的光源装置1d的构成相对于第一实施方式中的光源装置1的构成具有以下变化:保护电路21变更为保护电路21d,保护电路22变更为保护电路22d,保护电路23变更为保护电路23d,保护电路24变更为保护电路24d,保护电路25变更为保护电路25d,保护电路26变更为保护电路26d。
接下来,关于保护电路21d的电路构成进行说明。还有,保护电路22d及23d的电路构成因为与保护电路21b的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。图9是第四实施方式中的最上级的保护电路21d的电路图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第四实施方式中的保护电路21d的构成相对于第一实施方式中的保护电路21的构成具有以下变化:开路故障检测部211变更为开路故障检测部211d,故障检测维持部212变更为故障检测维持部212d。
开路故障检测部211d具备电阻R71及齐纳二极管ZD71。齐纳二极管ZD71其阳极连接于低电位线L21,阴极介由电阻R71连接于高电位线H21,且还连接于电容器C11,并介由电阻R72连接于PNP晶体管T71的基极,进一步连接于NPN晶体管T72的集电极。
故障检测维持部212d是在开路故障检测部211d检测到开路故障的情况下维持该开路故障时的电路状态的锁存电路。故障检测维持部212d具备电容器C11、电阻R72、PNP晶体管T71、电阻R73、电阻R74、NPN晶体管T72、电阻R75、电阻R76及PNP晶体管T73。
电容器C11其一端的电极连接于高电位线H21,另一端的电极介由电阻R72连接于PNP晶体管T71的基极且连接于NPN晶体管T72的集电极。
PNP晶体管T71其基极介由电阻R72连接于电容器C11的另一端及NPN晶体管T72的集电极,发射极连接于高电位线H21。PNP晶体管T71其集电极介由电阻R73连接于NPN晶体管T72的基极,并介由电阻R74或电阻R76连接于发光元件13的阴极且连接于PNP晶体管T73的基极。而且PNP晶体管T71其集电极介由电阻R75连接于高电位线H21。
NPN晶体管T72其基极介由电阻R73连接于PNP晶体管T71的基极及PNP晶体管T73的基极,且还介由电阻R73及电阻R74连接于发光元件13的阴极,并介由电阻R73及电阻R76连接于发光元件13的阴极。
PNP晶体管T73其基极连接于PNP晶体管T71的集电极,并介由电阻R74或电阻R76连接于发光元件13的阴极,且还介由电阻R75连接于高电位线H21。PNP晶体管T73其基极发射极连接于高电位线H21,集电极介由电阻R14连接于pMOS晶体管Q12的栅极、电阻R15及电阻R16。
接下来,关于保护电路21d的工作进行说明。首先,关于发光元件11正常地工作的情况下的保护电路21d的工作进行说明。齐纳二极管ZD71的齐纳击穿电压超过发光元件11的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件11正常地工作的情况下,在齐纳二极管ZD71并无电流流动,所以PNP晶体管T71的基极电位为高电平,PNP晶体管T71为截止状态。该情况下,因为PNP晶体管T73的基极电位由电阻R75和电阻R76决定且成为低电平,所以PNP晶体管T73成为导通状态。由此,pMOS晶体管Q12的栅极电位与源极电位接近,pMOS晶体管Q12为截止状态。
接下来,关于发光元件11开路故障(断开)情况下的保护电路21d的工作进行说明。在发光元件11开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件11而使齐纳二极管ZD71的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD71的两端的电压成为齐纳击穿电压(例如,5.0V)以上,则电流从齐纳二极管ZD71的阴极朝向阳极开始流动。该情况下,因为在齐纳二极管ZD71的两端施加齐纳击穿电压,所以PNP晶体管T71的基极电位成为低电平,PNP晶体管T71成为导通状态。
若PNP晶体管T71成为导通状态,则因为NPN晶体管T72的基极电位成为高电平,所以NPN晶体管T72成为导通状态。由此,PNP晶体管T71的基极拉向发光元件13的阴极的电位,此后,维持PNP晶体管T71的导通状态。因为PNP晶体管T71其基极介由电阻R72连接电容器C11并在电容器C11蓄积电荷而使PNP晶体管T71的基极电位维持为低电平,所以即使在通过PWM调光等引起短时间的电源断开的情况下,保护电路21d也能够维持PNP晶体管T71的导通状态。与此同时,因为即使存在假想以外的外部噪声也维持PNP晶体管T71的导通状态,所以能够防止保护电路21d的误工作。
因为维持PNP晶体管T71的导通状态,所以PNP晶体管T73的基极电位维持为高电平,PNP晶体管T73维持截止状态。由此,pMOS晶体管Q12的栅极电位拉向发光元件13的阴极的电压而成为低电平,pMOS晶体管Q12成为导通状态。由此,因为pMOS晶体管Q12使向开路故障的发光元件11流入的电流旁通而向发光元件12供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件12~16进行驱动。
还有,虽然在本实施方式中,作为一例而说明了pMOS晶体管Q12的栅极连接于向下二级的发光元件13的阴极,但是并不限于此,pMOS晶体管Q12的栅极也可以连接于向下一级或三级以上的发光元件的阴极。
接下来,关于保护电路26d的电路构成进行说明。还有,保护电路24d及25d的电路构成因为与保护电路26d的电路构成相同,所以将其详细的说明进行省略。图10是第四实施方式中的最下级的保护电路26d的电路图。还有,在与图1相同的要件附加相同的符号,并将其具体的说明进行省略。第四实施方式中的保护电路26d的构成相对于第一实施方式中的保护电路26的构成具有以下变化:开路故障检测部261变更为开路故障检测部261d,故障检测维持部262变更为故障检测维持部262d。
开路故障检测部261d具备电阻R81及齐纳二极管ZD81。齐纳二极管ZD81其阳极连接于PNP晶体管T82的集电极及电容器C21的一端的电极且还介由电阻R82连接于NPN晶体管T81的基极,阴极连接于高电位线H26。
故障检测维持部262d是在开路故障检测部261d检测到开路故障的情况下转变为该开路故障时的电路状态并维持该转变的电路状态的锁存电路。故障检测维持部262d具备电容器C21、电阻R82、NPN晶体管T81、电阻R83、电阻R84、PNP晶体管T82、电阻R85、电阻R86及NPN晶体管T83。
电容器C21其一端的电极介由电阻R82连接于NPN晶体管T81的基极且连接于PNP晶体管T82的集电极,另一端的电极连接于低电位线L26。
NPN晶体管T81其基极介由电阻R82连接于电容器C21的一端及PNP晶体管T82的集电极,发射极连接于低电位线L26,集电极介由电阻R83连接于PNP晶体管T82的基极,并介由电阻R84或电阻R86连接于发光元件13的阴极,且连接于NPN晶体管T73的基极,还介由电阻R85连接于低电位线L26。
PNP晶体管T82其基极介由电阻R83连接于NPN晶体管T81的基极及NPN晶体管T83的基极,且还介由电阻R83及电阻R84连接于发光元件13的阴极,并介由电阻R83及电阻R86连接于发光元件13的阴极。
NPN晶体管T83其基极连接于NPN晶体管T81的集电极,并介由电阻R84或电阻R86连接于发光元件14的阳极,且介由电阻R85连接于低电位线L26。NPN晶体管T83其发射极连接于低电位线L26,集电极介由电阻R24连接于nMOS晶体管Q22的栅极、电阻R25及电阻R26。
接下来,关于保护电路26d的工作进行说明。首先,关于发光元件16正常地工作的情况下的保护电路26d的工作进行说明。齐纳二极管ZD81的齐纳击穿电压超过发光元件16的驱动电压,例如为5.0V。因此,在发光元件16正常地工作的情况下,因为在齐纳二极管ZD81并无电流流动,所以NPN晶体管T81的基极电位拉向NPN晶体管T81的发射极电位。因此NPN晶体管T81的基极电位成为低电平,NPN晶体管T81为截止状态。该情况下,因为NPN晶体管T83的基极电位成为高电平,所以NPN晶体管T83成为导通状态。在此,决定电阻R85和电阻R86的电阻值,使得在NPN晶体管T81截止状态的情况下,NPN晶体管T83的基极电位成为高电平。由此,nMOS晶体管Q22的栅极电位与源极电位接近,nMOS晶体管Q22成为截止状态。
接下来,关于发光元件16开路故障(断开)情况下的保护电路26d的工作进行说明。在发光元件16开路故障的情况下,驱动电源10欲使恒定电流流过发光元件16而使齐纳二极管ZD81的两端的电压上升。若齐纳二极管ZD81的两端的电压成为齐纳击穿电压(例如,5.0V)以上,则电流从齐纳二极管ZD81的阴极朝向阳极开始流动。该情况下,因为在齐纳二极管ZD81的两端施加齐纳击穿电压,所以NPN晶体管T81的基极电位成为高电平,NPN晶体管T81成为导通状态。
若NPN晶体管T81成为导通状态,则因为PNP晶体管T82的基极电位拉向低电位线L26的电位而成为低电平,所以PNP晶体管T82成为导通状态。由此,NPN晶体管T81的基极拉向发光元件14的阳极的电位,此后,维持NPN晶体管T81的导通状态。因为NPN晶体管T81其基极介由电阻R82连接电容器C21并在电容器C21蓄积电荷而将NPN晶体管T81的基极电位维持为高电平,所以即使在通过PWM调光等引起短时间的电源断开的情况下,保护电路26d也能够维持NPN晶体管T81的导通状态。与此同时,因为即使存在假想以外的外部噪声也维持NPN晶体管T81的导通状态,所以能够防止保护电路26d的误工作。
因为维持NPN晶体管T81的导通状态,所以NPN晶体管T83的基极电位维持为低电平,NPN晶体管T83维持截止状态。由此,nMOS晶体管Q22的栅极电位拉向发光元件14的阳极的电压而成为高电平,nMOS晶体管Q22成为导通状态。由此,因为nMOS晶体管Q22使向开路故障的发光元件16流入的电流旁通而向驱动电源10供给,所以驱动电源10能够对其他的串联地连接的发光元件11~15进行驱动。
还有,虽然在本实施方式中,作为一例而说明了nMOS晶体管Q22的栅极连接于向上二级的发光元件14的阳极,但是并不限于此,nMOS晶体管Q22的栅极也可以连接于向上一级或三级以上的发光元件的阳极。
以上,在第四实施方式中,故障检测维持部212d具备电容器C11和多个晶体管,故障检测维持部212d在开路故障检测部211d检测到开路故障的情况下,通过在电容器C11蓄积电荷并对多个晶体管的导通状态进行固定而使p沟道FET(Q21)固定为导通状态。由此,能够基本以0欧姆而使开路故障的发光元件的两端短路。其结果,保护工作时的在保护电路的损耗也基本成为0W,与现有方式相比存在不用保护电路21d的散热结构的优点。同样地,存在不用保护电路22d~26d的散热结构的优点。
并且,在开路故障检测部211d一旦检测到发光元件的开路故障的情况下,维持故障检测维持部212d所具备的PNP晶体管T71的导通状态,而使电阻14和高电位线H21的连接总是断开。由此,p沟道FET(Q21)的栅极总是成为低电平,维持p沟道FET(Q21)的导通状态。其结果,在再次开始驱动的情况下,p沟道FET(Q21)从导通状态开始驱动。因此,因为冲流不会反复流动,所以保护电路21d能够减轻由于冲流产生的光源元件的老化。同样地,保护电路22d~26d能够减轻由于冲流产生的光源元件的老化。
而且,通过PNP晶体管T71的基极介由电阻R72连接电容器C11并在电容器C11蓄积电荷而将PNP晶体管T71的基极电位维持为低电平。因此,即使在通过PWM调光等引起短时间的电源断开的情况下,保护电路21d也能够维持PNP晶体管T71的导通状态。与此同时,因为即使存在假想以外的外部噪声也维持PNP晶体管T71的导通状态,所以能够防止保护电路21d的误工作。同样地,保护电路22d~26d能够维持NPN晶体管T81的导通状态。与此同时,因为即使存在假想以外的外部噪声也能维持NPN晶体管T81的导通状态,所以能够防止保护电路22d~26d的误工作。
还有,投影机也可以具备各实施方式中的光源装置的任一。图11是表示投影机3的构成的简要框图。例如投影机3也可以如示于图11地,基本具备光源装置1、相应于图像数据对从光源装置1的发光元件11~16出射的光进行调制并形成调制过的图像光L的调制部31和将图像光L投影于未图示的屏幕的投影光学***32。还有,虽然在图11的例中,投影机3具备有光源装置1,但是并不限于此,也可以具备其他的实施方式的光源装置1b~1d来代替光源装置1。
并且,虽然在各实施方式中,关于发光元件串联地连接六个的构成进行了说明,但是并不限于此,也可以串联地连接2~5个或7个以上发光元件。即,可以串联地连接多个发光元件。
并且,虽然在各实施方式中,对于各发光元件,并联地连接保护电路,但是并不限于此,可以对于发光元件之中的至少一个发光元件,并联地连接保护电路。若换言之,则光源装置可以对于多个发光元件之中的至少一个发光元件,分别具备并联地连接的开路故障检测部和故障检测维持部及短路部。
以上,虽然关于本发明的实施方式参照附图进行了详述,但是具体的构成并不限于该实施方式。各实施方式中的各构成及它们的组合等为一例,在不脱离本发明的主旨的范围内,可以进行构成的附加、省略、替换及其他的变更。并且,本发明并非通过实施方式限定,仅通过技术方案的范围限定。
Claims (8)
1.一种光源装置,其特征在于:
分别具备:
多个发光元件,其串联地连接;和
开路故障检测部、故障检测维持部和短路部,其分别与所述多个发光元件之中的至少一个发光元件并联地连接,
所述开路故障检测部对与其并联地连接的发光元件的开路故障进行检测,
所述故障检测维持部在所述开路故障检测部检测到所述开路故障的情况下转变为该开路故障时的电路状态,一旦转变为所述电路状态时,其后也维持转变后的该电路状态,
所述短路部,通过所述故障检测维持部维持所述开路故障时的电路状态,使检测到所述开路故障的发光元件的两端短路。
2.按照权利要求1所述的光源装置,其特征在于:
所述短路部具备FET,该FET其漏极连接于所述发光元件的一端且源极连接于所述发光元件的另一端,
所述短路部通过使所述FET的漏极和源极成为导通状态而使所述发光元件的两端短路。
3.按照权利要求2所述的光源装置,其特征在于:
所述故障检测维持部具备在所述开路故障检测部检测到开路故障的情况下熔断的熔丝,
所述故障检测维持部在所述熔丝熔断的情况下维持所述FET的漏极和源极的导通状态。
4.按照权利要求3所述的光源装置,其特征在于:
所述短路部对所述FET的栅极电位的变化进行抑制,直到所述熔丝熔断为止。
5.按照权利要求3所述的光源装置,其特征在于:
所述熔丝的一端连接于与具备所述熔丝的故障检测维持部并联地连接的发光元件的下一级以后的发光元件的阴极或前级以前的发光元件的阳极。
6.按照权利要求2所述的光源装置,其特征在于:
所述故障检测维持部具备电容器和多个晶体管;
所述故障检测维持部在所述开路故障检测部检测到开路故障的情况下通过在所述电容器蓄积电荷并使所述多个晶体管的导通状态固定而维持所述FET的漏极和源极的导通状态。
7.按照权利要求1~6中任一项所述的光源装置,其特征在于:
所述开路故障检测部具备齐纳二极管,该齐纳二极管具有比在所述发光元件正常工作时施加于两端的电压高的击穿电压,
所述故障检测维持部在向所述齐纳二极管施加所述击穿电压以上的电压的情况下转变为所述开路故障时的电路状态,并维持转变后的该电路状态。
8.一种投影机,其特征在于:
分别具备:
多个发光元件,其串联地连接;
调制部,其对从所述发光元件出射的光进行调制;和
开路故障检测部、故障检测维持部和短路部,其分别与所述多个发光元件之中的至少一个发光元件并联地连接,
所述开路故障检测部对与其并联地连接的发光元件的开路故障进行检测,
所述故障检测维持部在所述开路故障检测部检测到所述开路故障的情况下转变为该开路故障时的电路状态,一旦转变为所述电路状态时,其后也维持转变后的该电路状态,
所述短路部,通过所述故障检测维持部维持所述开路故障时的电路状态,使检测到所述开路故障的发光元件的两端短路。
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