JP5030017B2 - High pressure discharge lamp lighting device - Google Patents
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Description
本発明は高圧放電灯を点灯させるための高圧放電灯点灯装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a high pressure discharge lamp lighting device for lighting a high pressure discharge lamp.
近年、高圧放電灯点灯装置の電子化による小型、軽量化が進み、図7に示すような降圧チョッパ回路20、フルブリッジ回路30、およびイグナイタ回路40の組合せにより高圧放電灯50を高周波始動させ、その後、低周波の矩形波で安定に点灯させる高圧放電灯点灯装置がプロジェクタに用いられている(例えば、特許文献1)。
In recent years, the high pressure discharge lamp lighting device has become smaller and lighter due to the digitization, and the high
図7の従来回路の動作を説明する。降圧チョッパ回路20は、その制御に関する回路として、抵抗25、26及び27からなる検出回路並びにPWM制御回路28を含む。PWM制御回路28は、抵抗27によりランプ電流に比例したランプ電流信号を、抵抗26によりランプ電圧に比例したランプ電圧信号を検出し、ランプ電流信号とランプ電圧信号を乗算器またはマイクロコンピュータにて演算した電圧信号と、予め高圧放電灯の定格ランプ電圧時に定格ランプ電力で点灯できるようにし設定した基準電圧とを誤差増幅器にて比較し、ランプ電流信号とランプ電圧信号を乗算した電圧信号が一定になるようにトランジスタ21のデューティ比をパルス幅制御し、高圧放電灯50を適正な電力にて点灯させるものである。
The operation of the conventional circuit of FIG. 7 will be described. The step-down
次に、降圧チョッパ回路20の制限された直流出力を受けて動作するフルブリッジ回路30の動作は、トランジスタ31及び34とトランジスタ32及び33がブリッジ制御回路35にて制御される周波数にて交互に導通・非導通を繰り返すことにより、降圧チョッパ回路20の直流出力を交流電流に変換し、高圧放電灯50に供給するものである。
始動制御回路60は、後述するパルス電圧検出回路49からの検出結果を受けてフルブリッジ回路30の動作周波数を制御する。
Next, the operation of the
The
ここで高圧放電灯50の始動時においては、一定時間、ブリッジ制御回路35で制御される周波数を数十kHzに高めることにより、トランジスタ31、34とトランジスタ32、33の中点に接続されたチョークコイル36とコンデンサ37の直列回路が共振され、チョークコイル36のインダクタンスとコンデンサ37の容量とブリッジ制御回路35の周波数で決まる正弦波の周波数の高い共振電圧がチョークコイル36およびコンデンサ37端に発生し、コンデンサ37に並列に接続されている高圧放電灯50端にもその高周波の共振電圧が印加される。
Here, when starting the high-
高圧放電灯50を始動させるためのイグナイタ回路40の動作は、先に説明したブリッジ制御回路35によりフルブリッジ回路30が数十kHzの高周波で動作しているコンデンサ37端に発生する高周波の正弦波電圧を受け、チョークコイル36とコンデンサ37の接続点側がプラス電位のときにダイオード41、抵抗43、コンデンサ45の向きに電流が流れコンデンサ45が充電される。
高周波の正弦波電圧の極性が反転し、チョークコイル36とコンデンサ37の接続点がマイナス電位のときはコンデンサ46、抵抗44、ダイオード42の向きに電流が流れコンデンサ46が充電される。
The operation of the
When the polarity of the high-frequency sine wave voltage is reversed and the connection point between the
上記動作を繰り返すことにより、コンデンサ45とコンデンサ46の直列回路端の電位は徐々に上昇していく。一般的にはコンデンサ37端に発生する電圧は、図8の周波数特性図に示すように、動作周波数がチョークコイル36のインダクタンスとコンデンサ37の容量で決まる共振周波数f0にある時が最大(理想回路においては無限大)である。
By repeating the above operation, the potential at the end of the series circuit of the
従来回路のパルス電圧発生時の動作を図8及び図10で説明する。まず、図10のt0において、フルブリッジ回路30を例えばスタート周波数fsで動作を開始させ、時間と共に周波数を高めていくと、図8から分かるように共振電圧は二次曲線的に上昇していく。
The operation of the conventional circuit when generating a pulse voltage will be described with reference to FIGS. First, at t 0 in FIG. 10, when the
図10のt1において、周波数f1にて放電ギャップ48が電圧V1にてブレークダウンすると、それを電圧検知回路49で検出し、t1以降フルブリッジ回路30の周波数を固定することにより一定間隔のパルス電圧が継続して発生することになる。
この時のチョッパ回路20の出力電圧は、例えば380Vの入力直流電圧を受け、設定された一定の電圧、例えば200Vを出力している。
When the
At this time, the output voltage of the
なお、降圧チョッパ回路20の出力電圧を例えば200V程度に制限することが以下の理由により望ましい。
放電開始後について、放電中のランプ電圧は一般的には高くても150V程度が上限となるので、ランプに過渡的な状態が起こらない限りそれより高い出力電圧は不要である。そして、フルブリッジ回路30に使用するトランジスタ(MOSFET等)は一般に耐圧が低いものほどオン抵抗が小さく、かつ価格が低い。このことを踏まえて、150V以上の耐圧では200V〜250V耐圧のトランジスタを用いるのが妥当である。
また、放電開始前について、共振回路やイグナイタ回路の負担(昇圧比)を減らすために降圧チョッパ回路20の出力電圧を上記の200V又は250V耐圧トランジスタの使用上限に設定するのが妥当である。ここで、安定点灯時のトランジスタの電圧ディレーティングを80%とした場合、その使用上限はそれぞれ160V又は200Vとなる。降圧チョッパ回路20の出力電圧が160Vでは上記ランプ電圧150Vに対して十分なマージンがとれないので、降圧チョッパ回路20の出力電圧を200Vとして250V耐圧トランジスタを使用して設計するのが妥当である。
上記より、降圧チョッパ回路20の出力電圧を例えば200Vに制限すれば、低発熱化、低コスト化の観点から最も有利な条件で回路全体を構成できる。
Note that it is desirable to limit the output voltage of the step-down
After the start of discharge, the lamp voltage during discharge is generally about 150 V at the maximum even if it is high, so an output voltage higher than that is not required unless a transient state occurs in the lamp. A transistor (MOSFET or the like) used for the
Further, it is appropriate to set the output voltage of the step-down
From the above, if the output voltage of the step-down
上記のように放電ギャップ48がブレークダウンすると、パルストランス47の二次巻線には、一次巻線に印加された電圧に対してパルストランス47の昇圧比に応じたパルス電圧が発生し、その電圧はコンデンサ37を介して高圧放電灯50に印加されるため、高圧放電灯50がそのパルス電圧により絶縁破壊され放電を開始することになる。
When the
しかし、実使用上においてはチョークコイル36のインダクタンスとコンデンサ37の容量には、それぞれバラツキがあり、しかも高圧放電灯点灯装置と高圧放電灯50を接続する電線のインダクタンスと容量もこの共振に影響を及ぼすため、図9に示すように、共振周波数f0はf0’へ移行したりf0”へ移行したりしてしまう。
However, in actual use, the inductance of the
そのため、放電ギャップ48がブレークダウンする電圧V1が得られる周波数もf1’からf1”までバラツキが生じ、これらのバラツキを吸収するにはフルブリッジ回路30の動作周波数をバラツキの最小値より若干低い周波数のfsから、バラツキの最大値より若干高い周波数のfeまで周波数を徐々に高める制御を行う必要がある。
ところで、上述したように、従来の高圧放電灯点灯装置のイグナイタ回路40は、ブリッジ回路30の周波数をfsから時間と共に高めていく制御をすることにより、コンデンサ37端に発生する共振電圧も徐々に高くなる方向で変化していくため、共振条件にバラツキがあっても確実に放電ギャップ48をブレークダウンさせることは可能である。
By the way, as described above, the
しかし、一般的には放電ギャップ48端のインピーダンスは、放電ギャップ48がブレークダウン電圧に達するまでは極めて無限大に近い値であるものの、例えば高圧放電灯点灯装置を長時間使用し続けることにより、放電ギャップ48端に埃が付着し、かつ湿度が高い環境で使用していると、放電ギャップ48端に付着した埃が原因で放電ギャップ48端のインピーダンスが低下しブレークダウン前でもリーク電流が流れてしまう場合がある。
However, in general, the impedance at the end of the
すると放電ギャップ48は、インピーダンスが低下したことによるリーク電流の影響で図11に示すように、放電ギャップ48がブレークダウンするのに必要な共振電圧が図11の破線(図10)に示す正常動作時より高くなってしまう場合がある。
Then, as shown in FIG. 11, due to the influence of the leakage current due to the decrease in the impedance of the
更に図9を用いて詳細に説明すると、例えばチョークコイル36とコンデンサ37の共振周波数がバラツキ内で一番小さいf0’の時に放電ギャップ48端のインピーダンスが低下してしまうと、本来は周波数f1’で放電ギャップ48がブレークダウンする電圧V1に達して周波数が周波数f1’で固定されるはずが、リーク電流によりブレークダウン電圧に達せず更に周波数の高いところまでシフトしてしまうことになる。
More specifically, referring to FIG. 9, for example, if the impedance at the end of the
ここで、周波数の上限をfeとすると、チョークコイル36とコンデンサ37の共振周波数のバラツキによってはチョークコイル36とコンデンサ37で決まる共振周波数(例えばf0’)とブリッジ回路の上限周波数feが非常に近い値になってしまう場合もある。
ここで、共振周波数付近では動作周波数の変化に対して共振電圧が急峻に変化するので、周波数制御のステップ(階調)が粗いと共振電圧が適切なポイントを超えて高くなりすぎるオーバーシュートを引き起こしてしまう場合があった。
Here, assuming that the upper limit of the frequency is fe, the resonance frequency (for example, f 0 ′) determined by the
Here, since the resonance voltage changes steeply with respect to the change in the operating frequency near the resonance frequency, if the frequency control step (gradation) is rough, the resonance voltage will exceed the appropriate point and cause an overshoot that becomes too high. There was a case.
共振周波数がバラツキ内で一番小さいf0’の共振回路の時に放電ギャップ48端のインピーダンスが低下し、仮にブリッジ回路の上限周波数fe(≒f0’)近傍で放電ギャップ48がブレークダウンすると、チョークコイル36とコンデンサ37には最大電圧V0に近い電圧が発生し続けるため、ダイオード41、42が過電圧により故障したり、抵抗43、44が過電圧により発煙を引き起こしたりコンデンサ37、チョークコイル36が過電圧で故障してしまうことがある。
When the resonance circuit has the smallest resonance frequency f 0 ′ within the variation, the impedance at the end of the
本発明の第1の側面は、直流電源部と、直流電源部の出力を受け高圧放電灯へ供給される電力を制限する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路の制限された直流出力を交流出力に変換し高圧放電灯に供給するフルブリッジ回路と、フルブリッジ回路のスイッチング動作により共振電圧を発生する共振回路と、共振回路による共振電圧を利用して高圧放電灯を始動させるためのパルス電圧を発生させるとともにパルス電圧が発生したことを検知するパルス電圧検知回路を持つイグナイタ回路からなる高圧放電灯点灯装置において、さらに、パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて降圧チョッパ回路の出力電圧を制御する第1の制御手段を備え、第1の制御手段が、高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、パルス電圧の発生が検知されるまで降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めるよう構成された高圧放電灯点灯装置である。
さらに、パルス電圧検知回路の検知結果に基づいてフルブリッジ回路の動作周波数を制御する第2の制御手段を備え、降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで高めてもパルス電圧の発生が検知されない場合に、第2の制御手段が、パルス電圧の発生が検出されるまでフルブリッジ回路の動作周波数を設定範囲内で共振回路の共振周波数に徐々に近づけるよう構成した。
A first aspect of the present invention includes a DC power supply unit, a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp in response to the output of the DC power supply unit, and the limited DC output of the step-down chopper circuit to an AC output. A full bridge circuit that converts and supplies the high pressure discharge lamp, a resonance circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the full bridge circuit, and a pulse voltage for starting the high pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit And a high pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the occurrence of the pulse voltage, and further controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit. 1 control means, and the first control means detects the generation of a pulse voltage at the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging. A high pressure discharge lamp lighting device configured to gradually increase the output voltage of the step-down chopper circuit to the set upper limit value until.
Further, the second control means for controlling the operating frequency of the full bridge circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit is provided, and the generation of the pulse voltage is not detected even if the output voltage of the step-down chopper circuit is increased to the set upper limit value. In this case, the second control means is configured to gradually bring the operating frequency of the full bridge circuit closer to the resonance frequency of the resonance circuit within the set range until generation of a pulse voltage is detected.
本発明の第2の側面は、直流電源部と、直流電源部の出力を受け高圧放電灯へ供給される電力を制限する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路の制限された直流出力を交流出力に変換し高圧放電灯に供給するフルブリッジ回路と、フルブリッジ回路のスイッチング動作により共振電圧を発生する共振回路と、共振回路による共振電圧を利用して高圧放電灯を始動させるためのパルス電圧を発生させるとともにパルス電圧が発生したことを検知するパルス電圧検知回路を持つイグナイタ回路からなる高圧放電灯点灯装置において、さらに、パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて降圧チョッパ回路の出力電圧を制御する第1の制御手段を備え、第1の制御手段が、高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、パルス電圧検知回路によって検出されるパルスの発生頻度が所定値を超えるまで降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めるよう構成された高圧放電灯点灯装置である。
さらに、パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて、フルブリッジ回路の動作周波数を制御する第2の制御手段を備え、降圧チョッパ回路の出力電圧を上限値まで高めてもパルスの発生頻度が所定値を超えない場合に、第2の制御手段が、パルス電圧の発生が検出されるまでフルブリッジ回路の動作周波数を設定範囲内で共振回路の共振周波数に徐々に近づけるよう構成した。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a DC power supply unit, a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp in response to the output of the DC power supply unit, and the limited DC output of the step-down chopper circuit as an AC output. A full bridge circuit that converts and supplies the high pressure discharge lamp, a resonance circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the full bridge circuit, and a pulse voltage for starting the high pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit And a high pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the occurrence of the pulse voltage, and further controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit. 1 control means, and the first control means uses a pulse voltage detection circuit at the start-up time before the high-pressure discharge lamp starts discharging. Frequency of pulses detected Te is high pressure discharge lamp lighting device configured to increase gradually to set the upper limit the output voltage of the step-down chopper circuit until it exceeds a predetermined value.
Furthermore, a second control means for controlling the operating frequency of the full bridge circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit is provided, and the frequency of generation of pulses is a predetermined value even if the output voltage of the step-down chopper circuit is increased to the upper limit value. The second control means is configured to gradually bring the operating frequency of the full bridge circuit closer to the resonance frequency of the resonance circuit within the set range until generation of a pulse voltage is detected.
本発明の第3の側面は、上記第1又は第2の側面の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、高圧放電灯が取り付けられるリフレクタ、及び少なくとも高圧放電灯点灯装置を内包する筐体を備えた光源装置である。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a high pressure discharge lamp lighting device according to the first or second aspect, a high pressure discharge lamp, a reflector to which the high pressure discharge lamp is attached, and a housing containing at least the high pressure discharge lamp lighting device. Light source device.
本発明の第4の側面は、直流電源部の出力を受け高圧放電灯へ供給される電力を制限する降圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路の制限された直流出力を交流出力に変換し高圧放電灯に供給するフルブリッジ回路、フルブリッジ回路のスイッチング動作により共振電圧を発生する共振回路、共振回路による共振電圧を利用して高圧放電灯を始動させるためのパルス電圧を発生させるとともにパルス電圧が発生したことを検知するパルス電圧検知回路を持つイグナイタ回路、及びパルス電圧検知回路の検知結果に基づいて降圧チョッパ回路の出力電圧又はフルブリッジ回路の動作周波数を制御する始動制御回路からなる高圧放電灯点灯装置を制御する方法であって、高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、(A)始動制御回路が、パルス電圧の発生が検知されるまで降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めていくステップを含む方法である。
さらに、(B)降圧チョッパ回路の出力電圧を上限値まで高めてもパルス電圧の発生が検知されない場合に、始動制御回路が、パルス電圧の発生が検出されるまでフルブリッジ回路の動作周波数を設定範囲内で共振回路の共振周波数に徐々に近づけていくステップを含むようにした。
A fourth aspect of the present invention is a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the direct-current power supply unit, and converts the limited direct-current output of the step-down chopper circuit into an alternating-current output. The full bridge circuit to be supplied, the resonance circuit that generates the resonance voltage by the switching operation of the full bridge circuit, the pulse voltage for generating the pulse voltage for starting the high-pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit and the generation of the pulse voltage A high-pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the output voltage and a start control circuit for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit or the operating frequency of the full bridge circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit In the starting method before the high pressure discharge lamp starts discharging, (A) the start control circuit The method comprising the step of gradually increase the output voltage of the step-down chopper circuit to the set upper limit value until occurrence of the voltage is detected.
(B) If the generation of the pulse voltage is not detected even if the output voltage of the step-down chopper circuit is increased to the upper limit, the start control circuit sets the operating frequency of the full bridge circuit until the generation of the pulse voltage is detected. A step of gradually approaching the resonance frequency of the resonance circuit within the range is included.
本発明の高圧放電灯点灯装置によれば、何らかの原因で放電ギャップ48端のインピーダンスが低下し、共振用コンデンサ37端の電圧が高くなりすぎてしまうことによってイグナイタ回路40に接続されているダイオード41、42が過電圧により故障したり、抵抗43、44が過電圧により発煙を引き起こしたり、コンデンサ37、チョークコイル36が過電圧で故障したりしてしまうことを効果的に防止できる。
According to the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention, the impedance at the end of the
次に、実施の形態について説明する。
図1は本発明に係る高圧放電灯点灯装置の第1の実施の形態を示す回路構成図であり、図7に示した従来例のものと同一または対応する部材については、同一の番号を付して、その説明を省略する。
Next, embodiments will be described.
FIG. 1 is a circuit configuration diagram showing a first embodiment of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention. The same or corresponding members as those in the conventional example shown in FIG. Therefore, the description is omitted.
本発明に係る高圧放電灯点灯装置において従来例と異なる点は、始動制御回路60において、パルス電圧検知回路49からの信号をブリッジ制御回路35の他にPWM制御回路28へフィードバックさせたところである。即ち、パルス電圧検知回路49からの入力に応じてPWM制御回路28へ信号を出力する第1の制御手段61、及びブリッジ制御回路35へ信号を出力する第2の制御手段62を備えた点である。
The high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention is different from the conventional example in that a signal from the pulse voltage detection circuit 49 is fed back to the
図2は本発明における制御方法を示す図であり、図2において従来例の図10と異なる点は、ブリッジ回路30の動作周波数を一定にし、第1の制御手段61によりチョッパ回路20の出力電圧を変化させているところである(t0〜t1)。
FIG. 2 is a diagram showing a control method according to the present invention. FIG. 2 is different from FIG. 10 of the conventional example in that the operating frequency of the
具体的には高圧放電灯50の始動前はフルブリッジ回路30の動作周波数を適当な共振電圧が得られる値に固定し、降圧チョッパ回路20の出力電圧を時間と共に高めていく制御を行う。
すると、コンデンサ37とチョークコイル36による共振電圧も降圧チョッパ回路20の出力電圧に比例し上昇していく。放電ギャップ48がブレークダウンすると、それをパルス電圧検知回路49で検出し、降圧チョッパ回路20の出力電圧を固定する。これによりイグナイタ回路40は一定間隔のパルス電圧を継続して発生することができる。
Specifically, before starting the high-
Then, the resonance voltage due to the
ここで、仮に放電ギャップ48端のインピーダンスが低下し、本来の共振電圧で放電ギャップ48がブレークダウンできなかったとしても、共振電圧は従来のように二次曲線的に上昇するのではなく、降圧チョッパ回路20の出力電圧に対して一次関数的に上昇する。
Here, even if the impedance at the end of the
例えば250V耐圧のトランジスタをフルブリッジ回路30に使用し、一定の共振周波数での放電ギャップ48がブレークダウンするバラツキ電圧の中心を200Vとすれば、放電電圧の上限値である150Vとトランジスタの耐圧250Vの間、すなわち200V±25%が降圧チョッパ回路20の制御範囲となる。
For example, if a transistor with a withstand voltage of 250 V is used for the
したがって、コンデンサ37、チョークコイル36の共振電圧も中心値に対して最大で25%上昇するだけであるため、放電ギャップ48のインピーダンスによっては放電ギャップ48がブレークダウンできない場合もあるが、イグナイタ回路40に接続されているダイオード41、42が過電圧により故障することや、抵抗43、44が過電圧により発煙を引き起こしたり、コンデンサ37、チョークコイル36が過電圧で故障したりすることを防止できる。
また、先に説明したように、周波数制御のみを行う従来の装置においては共振電圧がオーバーシュートしてしまう可能性があったが、デューティ比の変化に対して降圧チョッパ回路20の出力電圧は1次関数的にゆるやかに上昇するので、制御手段61によるデューティ比制御のステップ(階調)が多少粗くてもオーバーシュートしてしまうことはない。
Therefore, since the resonance voltage of the
Further, as described above, in the conventional device that performs only frequency control, there is a possibility that the resonance voltage may overshoot, but the output voltage of the step-down
図3は本発明の第2の実施例を示すものである。図9に示すように、コンデンサ37、チョークコイル36の共振電圧のバラツキ範囲f0’〜 f0”が広く、降圧チョッパ回路20の出力電圧を制御することだけでは確実に安定したパルス電圧を発生することができない場合に備えるものである。言い換えると、上記の25%程度の上昇に加えてさらに共振電圧の上昇を行うものである。
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. As shown in FIG. 9, the resonance voltage variation range f 0 ′ to f 0 ″ of the
まず、第1の実施例のように制御手段61によって降圧チョッパ回路20の出力電圧を高めていく制御を行い(t0〜t1)、設定された最大値まで到達しても放電ギャップ48のブレークダウンをパルス電圧検知回路49が検出しなかった場合は、その時点から制御手段62によってフルブリッジ回路30の動作周波数の上限を設定し、高めていく制御を行う(t1〜t2)。
First, as in the first embodiment, the control means 61 performs control to increase the output voltage of the step-down chopper circuit 20 (t 0 to t 1 ), and even if the set maximum value is reached, the
ここで上限周波数feは、コンデンサ37及びチョークコイル36の共振電圧のバラツキを考慮した上で、その周波数で停止しても過電圧により、ダイオード41、42が過電圧により故障したり、抵抗43、44が過電圧により発煙を引き起こしたり、コンデンサ37、チョークコイル36が故障したりしない周波数とする。
Here, the upper limit frequency fe takes into account variations in the resonance voltage of the
なお、第2の実施例では、フルブリッジ回路30の動作周波数を(進相側から共振周波数付近まで)高めて共振電圧を高くしていく制御を記載しているが、動作周波数を(遅れ位相側から共振周波数付近まで)下げて共振電圧を高くしていく制御を行ってもよい。 In the second embodiment, control for increasing the resonance voltage by increasing the operating frequency of the full bridge circuit 30 (from the phase advance side to the vicinity of the resonance frequency) is described. Alternatively, control may be performed in which the resonance voltage is increased by decreasing from the side to the vicinity of the resonance frequency.
また、第1及び第2の実施例において、始動制御回路60でパルス電圧発生の有無だけでなくその頻度(例えば単位時間当たりの発生パルス数)などを判定し、パルスの頻度が所定値を超えたか否かを、降圧チョッパ回路20の出力電圧の上昇制御又はフルブリッジ回路30の動作周波数の上昇制御の継続/停止の判断材料としてもよい。これにより、ランプの確実な放電開始を導くことができる。
In the first and second embodiments, the
図4は第2の実施例における共振回路特性を説明する図であり、実線は降圧チョッパ回路20の出力電圧の上昇後の共振カーブを表し、破線は上昇前の共振カーブを表す。図4に示すように、第2の実施例では、出力電圧を最大限上昇させて共振回路への入力電圧を十分確保してから動作周波数を制御するようにしているので、共振カーブの比較的なだらかな部分を制御範囲(即ち設定上限)とすることができる。即ち、共振電圧の目標最大値Veについて、動作周波数の設定上限feと共振周波数f0とを離して設定できる。これにより、部品の特性ばらつき等の影響をより受け難い設計とすることができるとともに、上述したオーバーシュートの問題も回避できる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the resonance circuit characteristics in the second embodiment, where the solid line represents the resonance curve after the output voltage of the step-down
上記より、放電ギャップ48のインピーダンスが何らかの原因で低下しても、共振回路に過電圧が発生することがない信頼性・安全性の高い点灯装置を得ることができる。
From the above, it is possible to obtain a highly reliable and safe lighting device that does not generate an overvoltage in the resonance circuit even if the impedance of the
上記実施例では、共振回路に過電圧が発生しない信頼性・安全性の高い高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用いたアプリケーションとしてのプロジェクタを図5に示す。図5において、71は上記で説明した実施例の高圧放電灯点灯装置、72は高圧放電灯50が取り付けられるリフレクタ、73は高圧放電灯点灯装置71、高圧放電灯50及びリフレクタ72を内蔵する筐体である。なお、図は実施例を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。そして、図示されない映像系の部材等を筐体73内に適宜配置してプロジェクタが構成される。
In the above embodiment, a high-pressure discharge lamp lighting device with high reliability and safety that does not generate an overvoltage in the resonance circuit is shown. FIG. 5 shows a projector as an application using the high-pressure discharge lamp lighting device. In FIG. 5, 71 is a high pressure discharge lamp lighting device of the embodiment described above, 72 is a reflector to which the high
以上より、プロジェクタの設置場所の環境(埃、湿度など)に起因して放電ギャップ48のインピーダンスが何らかの原因で低下しても場合でも、確実かつ安全に始動動作を行えるプロジェクタを提供できる。
As described above, it is possible to provide a projector that can perform a start operation reliably and safely even when the impedance of the
図6は本発明の高圧放電灯点灯装置の制御方法(特に第2の実施例の場合)を示すフローチャートである。
ステップS100で電源が投入されると、回路動作が開始される(図3のt0に対応)。
ステップS200において、制御手段61によって降圧チョッパ回路20の出力電圧の上昇が行われる。ここで、ステップS205においてパルス電圧検出回路49によってパルス電圧が検出されず、かつ、ステップS210において降圧チョッパ回路20の出力電圧の設定上限値に達していない場合、ステップS200で降圧チョッパ回路20の出力電圧がさらに上昇される。
FIG. 6 is a flowchart showing a control method (particularly in the case of the second embodiment) of the high pressure discharge lamp lighting device of the present invention.
When the power is turned on in step S100, the circuit operation is started (corresponding to t 0 in FIG. 3).
In step S200, the output voltage of the step-down
ステップS205においてパルス電圧検出回路49によってパルス電圧が検出されず、かつ、ステップS210において降圧チョッパ回路20の出力電圧の上限値に達した場合、ステップS400に進む(図3のt1に対応)。
ステップS400において、制御手段62によってフルブリッジ回路30の動作周波数が共振周波数に近づけられる(ここでは、動作周波数は上昇される)。ここで、ステップS405においてパルス電圧検出回路49によってパルス電圧が検出されず、かつ、ステップS410においてフルブリッジ回路30の動作周波数の設定上限値に達していない場合、ステップS400でフルブリッジ回路30の出力周波数がさらに上昇される。
Pulse voltage is not detected by the pulse voltage detection circuit 49 in step S205, and when it reaches the upper limit value of the output voltage of the step-down
In step S400, the operating frequency of the
ステップS205又はS405において、パルス電圧が検出された場合、ステップS300に進み(図3のt2に対応)、その時点の降圧チョッパ回路20の出力電圧及びフルブリッジ回路30の動作周波数が固定され、パルスの印加が所定時間継続される。その後ランプの放電が開始されると安定点灯用の制御に移行する。
In step S205 or S405, when the pulse voltage is detected, the process proceeds to step S300 (corresponding to t 2 in FIG. 3), the operating frequency of the output voltage and the full-
ステップS405においてパルス電圧検出回路49によってパルス電圧が検出されず、かつ、ステップS410において、フルブリッジ回路30の動作周波数の設定上限値に達した場合は、回路(特に放電ギャップ48)が故障したものと判断して、降圧チョッパ回路20若しくはフルブリッジ回路30又はその両方を動作停止するなどの保護動作に移行する。
If the pulse voltage is not detected by the pulse voltage detection circuit 49 in step S405, and if the set upper limit value of the operating frequency of the
なお、回路部品のばらつき、放電ギャップ48の特性などから判断して、ステップS200〜S210によってステップS300への移行が確実に行えるような場合(第1の実施例に相当する場合)は、ステップS400〜S410を設けなくてもよい。
In addition, when judging from the variation of the circuit parts, the characteristics of the
また、上記の制御方法の変形例として、ステップS205及びS405について、パルス電圧の有無だけでなく、その頻度(例えば単位時間当たりの発生パルス数)などを始動制御回路60において判定し、パルスの頻度が所定値を超えた場合にステップS300に進むようにしてもよい。これにより、ランプの確実な放電開始を導くことができる。
As a modified example of the above control method, not only the presence / absence of a pulse voltage but also its frequency (for example, the number of generated pulses per unit time) is determined in the
以上より、放電ギャップ48のインピーダンスが何らかの原因で低下しても、共振回路に過電圧が発生することがない信頼性・安全性の高い点灯装置の制御方法を提供することができる。
As described above, it is possible to provide a highly reliable and safe control method for a lighting device in which overvoltage does not occur in the resonance circuit even when the impedance of the
10:直流電源
20:チョッパ回路
21:トランジスタ
22:ダイオード
23:チョークコイル
24:コンデンサ
25、26、27:抵抗
28:PWM制御回路
30:フルブリッジ回路
31、32、33、34:トランジスタ
35:ブリッジ制御回路
36:チョークコイル
37:コンデンサ
40:イグナイタ回路
41、42:ダイオード
43、44:抵抗
45、46:コンデンサ
47:パルストランス
48:放電ギャップ
49:パルス電圧検知回路
50:高圧放電灯
60:始動制御回路
61:第1の制御手段
62:第2の制御手段
10: DC power supply 20: Chopper circuit 21: Transistor 22: Diode 23: Choke coil 24:
Claims (7)
該パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて該降圧チョッパ回路の出力電圧を制御する第1の制御手段、及び
該パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて該フルブリッジ回路の動作周波数を制御する第2の制御手段を備え、
該第1の制御手段が、該高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、パルス電圧の発生が検知されるまで該降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めるよう構成され、
該降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで高めてもパルス電圧の発生が検知されない場合に、該第2の制御手段が、パルス電圧の発生が検知されるまで該フルブリッジ回路の動作周波数を設定範囲内で前記共振回路の共振周波数に徐々に近づけるよう構成された高圧放電灯点灯装置。
A DC power supply unit, a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the DC power supply unit, and converts the limited DC output of the step-down chopper circuit into an AC output and supplies it to the high-pressure discharge lamp A full bridge circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the full bridge circuit, a pulse voltage for starting a high pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit, and a pulse voltage A high pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the occurrence of
First control means for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit, and a first control means for controlling the operating frequency of the full bridge circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit. 2 control means,
The first control means is configured to gradually increase the output voltage of the step-down chopper circuit to a set upper limit value until generation of a pulse voltage is detected at the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging. ,
If the generation of the pulse voltage is not detected even when the output voltage of the step-down chopper circuit is increased to the set upper limit value, the second control means sets the operating frequency of the full bridge circuit until the generation of the pulse voltage is detected. A high pressure discharge lamp lighting device configured to gradually approach the resonance frequency of the resonance circuit within a set range.
該パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて該降圧チョッパ回路の出力電圧を制御する第1の制御手段、及び
該パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて該フルブリッジ回路の動作周波数を制御する第2の制御手段を備え、
該第1の制御手段が、該高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、前記パルス電圧検知回路によって検出されるパルスの発生頻度が所定値を超えるまで該降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高め、
該降圧チョッパ回路の出力電圧を上限値まで高めてもパルスの発生頻度が該所定値を超えない場合に、該第2の制御手段が、パルスの発生頻度が該所定値を超えるまで該フルブリッジ回路の動作周波数を設定範囲内で前記共振回路の共振周波数に徐々に近づけていくよう構成された高圧放電灯点灯装置。
A DC power supply unit, a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the DC power supply unit, and converts the limited DC output of the step-down chopper circuit into an AC output and supplies it to the high-pressure discharge lamp A full bridge circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the full bridge circuit, a pulse voltage for starting a high pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit, and a pulse voltage A high pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the occurrence of
First control means for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit, and a first control means for controlling the operating frequency of the full bridge circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit. 2 control means,
The first control means sets the output voltage of the step-down chopper circuit until the frequency of occurrence of pulses detected by the pulse voltage detection circuit exceeds a predetermined value at the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging. Gradually increase to the set upper limit,
When the output frequency of the step-down chopper circuit does not exceed the predetermined value even if the output voltage of the step-down chopper circuit is increased to the upper limit value, the second control means performs the full bridge until the frequency of pulse generation exceeds the predetermined value. A high pressure discharge lamp lighting device configured to gradually bring the operating frequency of a circuit closer to the resonant frequency of the resonant circuit within a set range.
さらに、該パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて該降圧チョッパ回路の出力電圧を制御する第1の制御手段を備え、
該第1の制御手段が、該高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、パルス電圧の発生が検知されるまで該降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めるよう構成された高圧放電灯点灯装置。
A DC power supply unit, a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the DC power supply unit, and converts the limited DC output of the step-down chopper circuit into an AC output and supplies it to the high-pressure discharge lamp A full bridge circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the full bridge circuit, a pulse voltage for starting a high pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit, and a pulse voltage In a high pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the occurrence,
Furthermore, the first control means for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit,
The first control means is configured to gradually increase the output voltage of the step-down chopper circuit to a set upper limit value until generation of a pulse voltage is detected at the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging. High pressure discharge lamp lighting device.
さらに、該パルス電圧検知回路の検知結果に基づいて該降圧チョッパ回路の出力電圧を制御する第1の制御手段を備え、
該第1の制御手段が、該高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、前記パルス電圧検知回路によって検出されるパルスの発生頻度が所定値を超えるまで該降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めていくよう構成された高圧放電灯点灯装置。
A DC power supply unit, a step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the DC power supply unit, and converts the limited DC output of the step-down chopper circuit into an AC output and supplies it to the high-pressure discharge lamp A full bridge circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the full bridge circuit, a pulse voltage for starting a high pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit, and a pulse voltage In a high pressure discharge lamp lighting device comprising an igniter circuit having a pulse voltage detection circuit for detecting the occurrence,
Furthermore, the first control means for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit,
The first control means sets the output voltage of the step-down chopper circuit until the frequency of occurrence of pulses detected by the pulse voltage detection circuit exceeds a predetermined value at the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging. A high pressure discharge lamp lighting device configured to gradually increase to the set upper limit.
5. A light source device comprising: the high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1; a high pressure discharge lamp; a reflector to which the high pressure discharge lamp is attached; and a housing that includes at least the high pressure discharge lamp lighting device.
前記高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、
(A)前記始動制御回路が、パルス電圧の発生が検知されるまで前記降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めていくステップ、及び
(B)前記降圧チョッパ回路の出力電圧を上限値まで高めてもパルス電圧の発生が検知されない場合に、前記始動制御回路が、パルス電圧の発生が検知されるまで前記フルブリッジ回路の動作周波数を設定範囲内で前記共振回路の共振周波数に徐々に近づけていくステップ
を含む方法。
A step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the DC power supply unit, a full bridge circuit that converts the limited DC output of the step-down chopper circuit to an AC output and supplies the high-pressure discharge lamp, A resonance circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the bridge circuit, and a pulse voltage detection that generates a pulse voltage for starting a high-pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit and detects the generation of the pulse voltage controlling igniter circuit, and a high pressure discharge lamp lighting device comprising a start control circuit for controlling the operation frequency of the output voltage and the full-bridge circuit of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit having a circuit A method,
At the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging,
(A) the start control circuit gradually increases the output voltage of the step-down chopper circuit to a set upper limit value until generation of a pulse voltage is detected; and (B) the output voltage of the step-down chopper circuit is set to an upper limit. If the generation of the pulse voltage is not detected even when the value is increased, the start control circuit gradually increases the operating frequency of the full bridge circuit to the resonance frequency of the resonance circuit within the set range until the generation of the pulse voltage is detected. A method that includes the step of approaching
前記高圧放電灯が放電を開始する前の始動時において、
(A)前記始動制御回路が、パルス電圧の発生が検知されるまで前記降圧チョッパ回路の出力電圧を設定上限値まで徐々に高めていくステップ
を含む方法。 A step-down chopper circuit that limits the power supplied to the high-pressure discharge lamp by receiving the output of the DC power supply unit, a full bridge circuit that converts the limited DC output of the step-down chopper circuit to an AC output and supplies the high-pressure discharge lamp, A resonance circuit that generates a resonance voltage by switching operation of the bridge circuit, and a pulse voltage detection that generates a pulse voltage for starting a high-pressure discharge lamp using the resonance voltage by the resonance circuit and detects the generation of the pulse voltage a method for controlling the igniter circuit, and a high pressure discharge lamp lighting device comprising a start control circuit for controlling the output voltage of the step-down chopper circuit based on the detection result of the pulse voltage detection circuit having a circuit,
At the start-up before the high-pressure discharge lamp starts discharging,
(A) A method including a step in which the start control circuit gradually increases the output voltage of the step-down chopper circuit to a set upper limit value until generation of a pulse voltage is detected.
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