(57)【要約】【解決手段】    本願発明は、ガス放電ランプを作動させるためのランプドライバ回路に関する。このランプドライバ回路は、スイッチモード電源装置（ＳＭＰＳ）、およびガス放電ランプ（Ｌａ）に電流を供給するための第１および第２の出力端子（ＯＴ１，ＯＴ２）を有する。ランプドライバ回路は更に、ＳＭＰＳ回路およびアース端子（ＧＴ）間に接続される出力コンデンサ（ＣＯ）を有し、かつ、ランプ電流を測定するためにアース端子（ＧＴ）および第２の出力端子（ＯＴ２）の間に接続される電気抵抗分流器（Ｒｓｈ）を有する。差動電圧測定器を必要とする追加的な電気抵抗分流器を設置する代わりに、ＳＭＰＳ出力電流を測定するための出力電流検出回路は、ランプドライバ回路内に存在する。出力電流検出回路は、検知コンデンサ（ＣＳ）に直列に接続される検出抵抗器（ＲＳ）を有し、この直列接続は、出力コンデンサと並列に接続されている。
2010512636.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス放電ランプを作動させるためのランプドライバ回路であって：
スイッチモード電源装置（ＳＭＰＳ）回路と；
前記ガス放電ランプにランプ電流を供給するための第１および第２の出力端子；
前記ＳＭＰＳ回路とアース端子との間に接続される出力コンデンサと；
ランプ電流を測定するための、前記アース端子と前記第２の出力端子との間に接続される電気抵抗分流器と；
ＳＭＰ出力電流を測定するための出力電流検出回路とを有し、前記出力電流検出回路は、検知コンデンサに直列接続される検出抵抗器を有しており、前記直列接続は、前記出力コンデンサに並列に接続されている、
ランプドライバ回路。
【請求項２】
前記検知コンデンサおよび前記検出抵抗器の前記直列接続は、前記第１の出力端子と前記第２の出力端子との間に接続され、前記検知コンデンサおよび前記検出抵抗器間のノードの電圧が、前記ＳＭＰＳ出力電流と実質的に比例している、請求項１記載のランプドライバ回路。
【請求項３】
前記検知コンデンサおよび前記検出抵抗器の前記直列接続は、前記第１の出力端子と前記アース端子との間に接続され、前記出力電流検出回路は更に、第１の抵抗器および第２の抵抗器の直列接続を含み、前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器の前記直列接続は、前記第２の出力端子と前記検知コンデンサおよび前記検出抵抗器間の第１のノードとの間に接続され、前記第１の抵抗器および前記第２の抵抗器間の第２のノードの電圧が前記ＳＭＰＳ出力電流と実質的に比例している、請求項１記載のランプドライバ回路。
【請求項４】
前記第１のおよび／または前記第２の抵抗器の抵抗は、前記検出抵抗器の抵抗より実質的に大きい、請求項３記載のランプドライバ回路。
【請求項５】
前記検知コンデンサの静電容量は、前記出力コンデンサの静電容量より比率Ｎだけ小さい、請求項１記載のランプドライバ回路。
【請求項６】
前記検出抵抗器の抵抗値は、前記電気抵抗分流器の抵抗値より比率Ｎだけ大きい、請求項５記載のランプドライバ回路。
【請求項７】
前記比率Ｎは、１０より大きく、特にＮ＝１０００より大きい、請求項５または６記載のランプドライバ回路。
【請求項８】
前記ＳＭＰＳ回路は、バックコンバータ、ブーストコンバータ、バックブーストコンバータを含むグループから選択される、請求項１記載のランプドライバ回路。
【請求項９】
請求項１に従ったランプドライバ回路と、ガス放電ランプ、特にウルトラ・ハイ・プレッシャ（ＵＨＰ）ガス放電ランプとを有するランプ集成部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス放電ランプを作動させるためのランプドライバ回路に関する。より詳細には、照明コントロールのためのランプ電流を測定するための分流（shunt）抵抗を有するランプドライバ回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
今日では、ガス放電ランプ、特にウルトラ・ハイ・プレッシャ（ＵＨＰ）ランプは、ビーマー（beamer）およびプロジェクションテレビ・システムで使われている。この種のアプリケーションは、適切な照明条件を提供するために、良好な照明コントロールを必要とする。出力光の品質は、とりわけ、ランプに供給される電流の電流プロファイルに依存する。ＵＨＰランプのランプ特性、特に動特性は、そのライフタイムの中で変化してゆく。したがって、その全てのライフタイムに亘って、ＵＨＰランプを流れる電流を正確にコントロールすることは難しい。
【０００３】
照明コントロールをインプリメントするためにマイクロプロセッサーベースのシステムを使用することが提案されている。例えば、反復的な学習を用いた方法による制御方式が利用できる。この種の方法においては、繰り返して実行される処理のための制御信号が、ランプの所望の特性および対応する実際の特徴の差が小さくなるように、反復的に更新される。上述の反復的学習制御方式においては、制御されるランプの特徴としてランプ電流が使用されてもよい。実際のランプ電流を測定するために、分流器、特に電気抵抗分流器をランプドライバ回路に取り入れることが知られている。なお、ランプドライバ回路は、スイッチモード電源装置（ＳＭＰＳ）（例えばバックコンバータまたはブーストコンバータ）、であってもよい。ＳＭＰＳを制御するために、出力電流を測定しなければならない。このため、更に電気抵抗分流器をランプドライバ回路に取り入れることが知られている。例えばアース線に配置される２つの電気抵抗分流器が存在することになるため、電気抵抗分流器全体での電圧降下を測定するために電気抵抗分流器のうちの１つの差電圧の測定を行うことは公知である。この種の差電圧の測定は信号処理回路（例えば差動アンプ）を必要とする。このように、２つの電気抵抗分流器を使用した直接の電流測定は、結果として複雑で高価なランプドライバ回路になってしまう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
［目的］
本発明の目的は、ガス放電ランプを駆動するための単純で費用対効果の高いランプドライバ回路を提供することである。単純で費用対効果の高いランプドライバ回路は、ランプ電流およびＳＭＰＳ出力電流を測定するのに適している。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
［発明の開示］
上記目的は、請求項１に基づくランプドライバ回路によって達成される。ランプドライバ回路は、スイッチモード電源装置（ＳＭＰＳ）回路を備えている。ランプドライバ回路は、ガス放電ランプにランプ電流を供給するための第１および第２の出力端子を有している。ガス放電ランプは、第１および第２の出力端子の間に接続可能である。ランプドライバ回路は更に、ＳＭＰＳ回路およびアース端子の間に接続される出力コンデンサを有している。ランプドライバ回路は更に、ランプ電流を測定するための、アース端子および第２の出力端子の間に接続される、電気抵抗分流器、およびＳＭＰＳ出力電流を測定するための、出力電流検出回路を有する。出力電流検出回路は、検知コンデンサに直列接続された検出抵抗器を有する。この直列接続は出力コンデンサと並列接続される。
【０００６】
ランプ電流は正確に測定可能である。その理由は、ランプ電流は電気抵抗分流器を使用して測定されるからである。電気抵抗分流器の一方の端子がアース端子に接続されるため、電気抵抗分流器の他の端子の電圧は電気抵抗分流器全体での電圧降下に等しい。それ故、前記他の端子の電圧は、ランプを流れる電流（すなわちランプ電流）と比例する。
ＳＭＰＳ出力電流は、ランプ電流および出力コンデンサに流れる電流の合計に実質的に等しい。ＳＭＰＳ出力電流と比例した電圧を測定するために、検知コンデンサおよび検出抵抗器の直列接続は、出力コンデンサに並列に接続される。前記直列接続の中を流れる電流は、出力コンデンサに流れる電流と実質的に比例している。出力コンデンサの電流および直列接続の中を流れる電流間の比率は、出力コンデンサの静電容量および検知コンデンサの静電容量間の比率に実質的に等しい。検出抵抗器を流れる電流は検出抵抗器全体での電圧降下となる。この電圧降下は出力コンデンサを流れる電流と実質的に比例している。この電圧降下および電気抵抗分流器全体での電圧降下を加算した値は、ＳＭＰＳ出力電流と比例している。
【０００７】
実施例において、検知コンデンサおよび検出抵抗器の直列接続は、第１の出力端子および第２の出力端子の間に接続される。この種の実施例において、検知コンデンサおよび検出抵抗器間のノードの電圧は、ＳＭＰＳ出力電流と実質的に比例している。本実施例において、強いＳＭＰＳ出力電流信号が、前記ノードで読み取ることが可能である。しかしながら、検知コンデンサおよび検出抵抗器に流れる電流が同様に電気抵抗分流器の中を流れるため、微少な構造的なミスマッチが発生する。
【０００８】
実施例において、検知コンデンサおよび検出抵抗器の直列接続は、第１の出力端子およびアース端子の間に接続される。電気抵抗分流器全体での電圧降下および検出抵抗器全体での電圧降下を加算するために、出力電流検出回路は更に、第１の抵抗器および第２の抵抗器の直列接続を有する。この直列接続は、第２の出力端子と検知コンデンサおよび検出抵抗器間の第１のノードとの間に接続される。このような実施例では、第１の抵抗器および第２の抵抗器の間に位置する第２のノードの電圧は、ＳＭＰＳ出力電流と実質的に比例している。第１および第２の抵抗器の直列接続の抵抗は、検出抵抗器の抵抗より実質的に大きいことが望ましい。本実施例において、ランプ電流に加えて、無視できるほどの電流が電気抵抗分流器の中を流れるが、これによって正確なランプ電流が測定される。
【０００９】
小さい部品の使用を可能にするために、実施例では、出力コンデンサの静電容量および検知コンデンサの静電容量間の比率Ｎは、比較的大きく、好ましくは１０より大きく、より好ましくは、比率Ｎ＝１０００あるいはそれ以上が選ばれる。
【００１０】
出力コンデンサの静電容量および検知コンデンサの静電容量の比率Ｎに関して異なる実施例においては、検出抵抗器の抵抗は、電気抵抗分流器の抵抗よりも、比率Ｎより大きくてもよい。したがって、電気抵抗分流器全体での電圧降下および検出抵抗器全体での電圧降下は、同様の比率であり、したがって、加算されてもよい。
【００１１】
本発明の態様において、ランプアセンブリは、上記の実施例のうちの１つに従うランプドライバ回路およびガス放電ランプ、特にウルトラ・ハイ・プレッシャ（ＵＨＰ）ガス放電ランプを有する。
【００１２】
以下、本発明を、添付の図面に従って説明するが、この説明は本発明を制限するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】２つの電気抵抗分流器を有する従来技術のランプドライバ回路を示す図である。
【図２】本発明によるランプドライバ回路の第１実施例を示す図である。
【図３】本発明によるランプドライバ回路の第２実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施例の詳細な説明］
図面において、同様の参照番号は、同様の要素を示す。図１を参照すると、従来技術におけるランプドライバ回路は、電源ＰＳから直流電圧を受け取るための入力端子ＩＴ１、ＩＴ２のセットを有する。ランプドライバ回路に含まれるスイッチモード電源装置（ＳＭＰＳ）回路は、スイッチング素子ＳＷ、ダイオードＤ１、インダクタＬ１を有する。図示されたＳＭＰＳ回路はバックコンバータであり、公知技術である。したがって、ＳＭＰＳ回路に有用な上述の要素に関する更に詳細な議論は省略する。なぜなら、当業者であれば、例えば、スイッチング素子ＳＷが半導体スイッチであってもよく、電源ＰＳが整流された電源の電圧であってもよいことを直ちに認識するからである。
【００１５】
ランプドライバ回路は、アース端子ＧＴによってアースに接続される。ランプドライバ回路は更に、ＳＭＰＳ回路の出力（すなわちインダクタＬ１の出力）に接続された出力コンデンサＣＯを有する。ランプドライバ回路は更に、第１の出力端子ＯＴ１および第２の出力端子ＯＴ２を有する。第１の出力端子ＯＴ１および第２の出力端子ＯＴ２の間にランプＬａが接続される。第１の電気抵抗分流器Ｒｓｈ１および第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２の直列接続は、第２の出力端子ＯＴ２およびアース端子ＧＴの間に接続される。第１および第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ１、Ｒｓｈ２間の端子に出力コンデンサＣＯが接続される。ランプＬａは、ガス放電ランプであり、特にウルトラ・ハイ・プレッシャ（ＵＨＰ）ガス放電ランプである。
【００１６】
動作において、電源ＰＳによって供給される直流電圧は、ランプＬａの動作に適した直流電圧に変換される。出力直流電圧および出力電流を制御するために、出力電流が測定されなければならない。これに対して制御回路（図示せず）を用いて、スイッチング素子ＳＷは、測定された出力電流に基づいて制御される。出力電流を測定するために、第１の電気抵抗分流器Ｒｓｈ１（すなわちアース端子に接続されない端子）の終端の電圧が測定される。出力コンデンサＣＯおよびランプＬａに出力電流が流れアースに戻るため、出力電流は第１の電気抵抗分流器Ｒｓｈ１によって電圧降下を発生する。この電圧降下は出力電流に実質的に比例した出力電流により生じる電圧ＶＳＭＰＳとなる。
【００１７】
この制御システム（図示せず）は、更に照明コントロールに適したものであってもよい。制御システムは、ランプＬａによるランプ電流の流れを制御してもよい。ランプ電流を測定するために、第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２は、第１の電気抵抗分流器Ｒｓｈ１およびランプＬａの間に配置される。ランプ電流だけが第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２の中を流れるので、第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２での電圧降下は、ランプ電流と実質的に比例している。しかしながら、ランプＬａに接続される第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２の終端のランプ電流により生じる電圧ＶＬは、第１の電気抵抗分流器Ｒｓｈ１での電圧降下および第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２での電圧降下の合計に、実質的に等しい。第２の電気抵抗分流器Ｒｓｈ２での電圧降下を測定するために、差動測定法を実行する必要がある。
【実施例】
【００１８】
差動測定法を実行することを避けるために、図１に示す回路と比較して、実施例に従って、図２に示すドライバは、同じバックコンバータＳＭＰＳ回路の構成を有するが、２つの電気抵抗分流器の代わりに、単一の電気抵抗分流器Ｒｓｈだけが存在する。電気抵抗分流器Ｒｓｈは、アース端子ＧＴおよびランプＬａ（第２の出力端子ＯＴ２）の間に接続される。出力コンデンサＣＯも同様にアース端子に接続される。これによって、ランプ側の電気抵抗分流器Ｒｓｈのランプ電流により生じる電圧ＶＬは、電気抵抗分流器Ｒｓｈでの電圧降下に実質的に等しい。したがって、電圧降下、すなわちランプ電流により生じる電圧ＶＬは、ランプ電流と実質的に比例する。検知コンデンサＣＳおよび検出抵抗器ＲＳの直列接続は出力コンデンサＣＯに並列に接続される。容量性の挙動によって、直列接続に流れる電流は、出力コンデンサＣＯに流れる電流に実質的に比例する。以下、検知コンデンサＣＳの静電容量は出力コンデンサＣＯの静電容量より比率Ｎだけ小さいと仮定する。すなわち式１となる。
【００１９】
【数１】
2010512636.tif 000003
その結果として、検知コンデンサＣＳによる電流は、実質的に出力コンデンサＣＯに流れる電流より比率Ｎだけ小さくなる。検知コンデンサＣＳの電流の流れが検出抵抗器ＲＳを通るため、検出抵抗器ＲＳでの電圧降下が発生する。
【００２０】
ＳＭＰＳ回路の電流出力、すなわちＳＭＰＳ回路のインダクタＬ１による電流出力、を測定することを可能とするために、出力コンデンサＣＯに流れる電流の電圧値（representative）、すなわち検出抵抗器ＲＳ全体での電圧降下は、ランプ電流により生じる電圧ＶＬに加算される必要がある。ランプ電流により生じる電圧ＶＬ、および検出抵抗器ＲＳの前記電圧降下を加算するために、これらの電圧は大きさ（magnitude）が類似している（comparable）必要がある。したがって、実施例で、検出抵抗器ＲＳの抵抗は、電気抵抗分流器Ｒｓｈの抵抗より比率Ｎだけ大きな値であり、このことにより比率Ｎだけ小さい電流を補償する。これは、上述したように検知コンデンサが比率Ｎだけ小さい静電容量であることに起因する。したがって、この実施例で、検知コンデンサＣＳおよび検出抵抗器ＲＳ間におけるノードの電圧はランプ電流により生じる電圧ＶＬおよび検出抵抗器ＲＳの電圧降下の合計に実質的に等しい。そして、これは出力コンデンサの電流と比例している。それ故、前記ノードの電圧がＳＭＰＳ回路の出力電流と実質的に比例しており、したがって、出力電流により生じる電圧ＶＳＭＰＳが利用される。
【００２１】
実際の実施例においては、出力コンデンサＣＯは１μＦが用いられてもよい。検知コンデンサは、１ｎＦの静電容量であってもよい。この場合Ｎは１０００となる。電気抵抗分流器Ｒｓｈの抵抗は２５ｍΩであってもよい。そして、検出抵抗器ＲＳの抵抗は２５Ωであってもよい。
図２に示すように、二次効果の数値は小さく、適用例にも依存するが、実際の電流値と比較して測定される電流値との構造的なミスマッチは許容できるものであると認識すべきである。図３は、より正確な実施例である。図３の実施例において、図２の実施例と比較して、検知コンデンサＣＳおよび検出抵抗器ＲＳの直列接続は、第１の出力端子ＯＴ１およびアース端子ＧＴの間に接続される。電気抵抗分流器Ｒｓｈはアース端子ＧＴおよびランプＬａ（第２の出力端子ＯＴ２）の間に接続される。これによって、電気抵抗分流器Ｒｓｈでの電圧降下に基づいてランプ電流を測定する。それはランプ電流により生じる電圧ＶＬに等しい。
【００２２】
検知コンデンサＣＳおよび検出抵抗器ＲＳ間の第１のノードに、第１の抵抗器Ｒ１および第２の抵抗器Ｒ２の直列接続が接続される。この直列接続は、第２の出力端子ＯＴ２に更に接続される。
【００２３】
式１が依然として有効であると仮定すると、検知コンデンサＣＳに流れる電流は、出力コンデンサＣＯに流れる電流より比率Ｎだけ小さくなる。本実施例において、検知コンデンサＣＳによる電流は、２つに分割される。第１の部分は検出抵抗器ＲＳを流れ、第２の部分は第１および第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２の直列接続を流れる。
【００２４】
【数２】
2010512636.tif 000004
ここで、ＩＲＳは検出抵抗器ＲＳの中を流れる電流である。Ｉｃｏは出力コンデンサＣＯに流れる電流である。Ｎは式１で用いた比率である。ＩＲ１，Ｒ２は第１および第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２の直列接続の中を流れる電流である。出力電流により生じる電圧ＶＳＭＰＳは、第２の抵抗器Ｒ２およびランプ全体の電流により生じる電圧降下の合計の電圧ＶＬに等しい。以下に説明するように、出力電流により生じる電圧ＶＳＭＰＳはＳＭＰＳ回路の出力電流、特にインダクタＬ１の中を流れる電流、に実質的に比例している。
【００２５】
検出抵抗器ＲＳの抵抗が電気抵抗分流器Ｒｓｈの抵抗より比率Ｎだけ大きいと仮定すると、
【００２６】
【数３】
2010512636.tif 000005
検出抵抗器ＲＳの抵抗が第１の抵抗器Ｒ１の抵抗と比較して非常に小さい（insignificant）と仮定すると、
【００２７】
【数４】
2010512636.tif 000006
そして、以下のように定義する。
【００２８】
【数５】
2010512636.tif 000007
以下のように測定できる。
【００２９】
【数６】
2010512636.tif 000008
ここで、ＩＬＡはランプＬａの電流の流れである。第１および第２の抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、α＝１すなわちＲ１＝Ｒ２となるようにする。かつ、ＳＭＰＳ回路の出力電流が、実質的にランプの電流ＩＬａおよび出力コンデンサＩｃｏの電流の合計になることを考慮すると、式６は次の式７になる。
【００３０】
【数７】
2010512636.tif 000009
したがって、出力電流により生じる電圧ＶＳＭＰＳは、出力電流と実質的に比例する。実際的な実施例において、出力コンデンサが１μＦの静電容量を有してもよい。Ｎは１０００、検知コンデンサＣＳは１ｎＦの静電容量を有してもよい。電気抵抗分流器Ｒｓｈは２５ｍΩの抵抗値を有してもよい。検出抵抗器ＲＳは２５Ω、抵抗器Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ１ｋΩであってもよい。これによって、式４を満たす。
【００３１】
本発明の詳細な実施例が本願明細書において開示されるが、開示された実施例は、単に本発明の例示であることを理解されたい。これは、様々な形で実施できる。したがって、本願明細書において開示される特定の構造、機能的な詳細は制限するものと解釈されてはならない。単に請求項のベースとして、かつ事例として当業者に説明するためのものであり、当業者が本願発明を現実に適切に、詳細な構造を様々になし得るようにするためのものである。さらに、特定の手段がそれぞれ別の従属クレームに詳述されるという単なる事実は、これらの手段の組合せが有効に使うことができないことを示すものではない。
【００３２】
更に、本願明細書において用いられる用語および表現は、限定することを目的とせず、本発明を理解するためのものである。本願明細書において使われる語「ａ」または「ａｎ」は、１または１以上を意味する。本願明細書において使われるこれ以外の用語は、少なくとも２またはそれ以上を意味する。本願明細書において使われる「および／または」は「有する」（すなわち限定しない表現）を意味する。「接続される」という語は、結合していることを意味する。なお、これは直接的に線で結合している必要はない。
【図１】
2010512636.tif 000010
【図２】
2010512636.tif 000011
【図３】
2010512636.tif 000012
【国際調査報告】
2010512636.tif 000013
2010512636.tif 000014
2010512636.tif 000015