(57)【要約】放電ランプを動作させるためのバラスト回路において、該放電ランプは共振によって点火される。点火中、ランプ電圧は、ランプ電圧測定回路によって測定され、基準値と比較される。回路装置の動作は、測定結果に依存して適応される。前記ランプの点火前に、前記ランプ電圧測定回路が適切に機能するかが試験される。点火は、前記ランプ電圧測定回路が適正に機能している場合にしか試みられない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ランプを点火し、動作させる回路装置であり、
−供給電圧源との接続のための入力端子と、
−前記入力端子に結合される、供給電圧から高周波電圧を生成するためのインバータであって、スイッチング手段及び該スイッチング手段の導電状態を制御するための制御回路が装備されるインバータと、
−前記インバータの出力端子間に結合される負荷回路であって、誘導素子と直列に配設され、容量素子によってシャントされるランプ接続端子を有する負荷回路と、
−ランプ電圧測定回路であって、
−前記放電ランプの両端間の電圧を表わす第１信号を生成するための回路部I、
−ランプ電圧の所望の値を表わす第２信号を生成するための回路部II、及び
−回路部Iの出力端子に結合される第１入力端子と、回路部IIの出力端子に結合される第２入力端子とが装備される比較器を有するランプ電圧測定回路と、
−前記比較器の出力端子に結合される、前記回路装置の動作状態を変更するための回路部IIIとが装備される回路装置であって、前記回路装置に、
−実際のランプ電圧が前記所望の値より小さい第１動作状態に前記回路装置を維持するための、前記制御回路に結合される始動回路と、
−前記第１動作状態の間に前記第２信号より前記第１信号を大きくするための、前記ランプ電圧測定回路内に含まれる試験回路とが更に装備されることを特徴とする回路装置。
【請求項２】
前記回路部Iが、第1インピーダンス及び第２インピーダンスが装備される分圧器を有し、前記試験回路が、スイッチング素子及び第３インピーダンスを有し、前記第２インピーダンスをシャントする直列構成を有することを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項３】
前記分圧器が容量性のものであり、前記第３インピーダンスが静電容量を有することを特徴とする請求項２に記載の回路装置。
【請求項４】
前記回路部IIが、第1インピーダンス及び第２インピーダンスが装備される分圧器を有し、前記試験回路が、スイッチング素子及び第３インピーダンスを有し、前記第２インピーダンスをシャントする直列構成を有することを特徴とする請求項１に記載の回路装置。
【請求項５】
前記回路装置が、前記ランプが点火しているかどうかを決定するための、前記回路部IIIに結合される回路部IVを更に有することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の回路装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回路装置及び高圧放電ランプを有する投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを点火し、動作させる回路装置であって、
−供給電圧源との接続のための入力端子と、
−前記入力端子に結合される、供給電圧から高周波電圧を生成するためのインバータであって、スイッチング手段及び該スイッチング手段の導電状態を制御するための制御回路が装備されるインバータと、
−前記インバータの出力端子間に結合される負荷回路であって、誘導素子と直列に配設され、容量素子によってシャントされるランプ接続端子を有する負荷回路と、
−ランプ電圧測定回路であって、
−前記放電ランプの両端間の電圧を表わす第１信号を生成するための回路部I、
−ランプ電圧の所望の値を表わす第２信号を生成するための回路部II、及び
−回路部Iの出力端子に結合される第１入力端子と、回路部IIの出力端子に結合される第２入力端子とが装備される比較器を有するランプ電圧測定回路と、
−前記比較器の出力端子に結合される、前記回路装置の動作状態を変更するための回路部IIIとが装備される回路装置に関する。
【０００２】
本発明はまた、高圧放電ランプ及びこのような回路装置を有する投影装置にも関する。
【背景技術】
【０００３】
このような回路装置は一般に知られている。
【０００４】
既知の回路装置においては、放電ランプは、インバータによって生成される高周波電圧の周波数を、負荷回路内に含まれる誘導素子及び容量素子の共振周波数に近い値に調節することによって点火される。この周波数においては、放電ランプの両端間の電圧の振幅は、この電圧が放電ランプを点火するであろうように比較的高い。しかしながら、共振に近い周波数においては、誘導素子が部分的に飽和する可能性がある。この飽和は、共振周波数を増大させるであろう、そのため、ランプ電圧の振幅も増大させるであろう。ランプ電圧のこの増大は誘導素子の更なる飽和をもたらす可能性があり、故に、ランプ電圧はより一層増大する、というように続く。ランプ電圧のこの増大は、負荷回路内に含まれる誘導素子及び容量素子の両端間だけでなく、ランプコネクタ、ランプワイヤ、ランプハウジング及びランプソケットにも危険な電圧をもたらし得る。更に、点火中の非常に高いランプ電圧は、回路の構成要素及び放電ランプ自体の両方に損傷を与え得る。これらの理由のため、ランプ電圧を測定し、該ランプ電圧を制御する必要がある。これは、ランプ電圧測定回路によって行なわれる。第１回路部Iは、ランプ電圧を表わす第１信号を生成する。比較器は、第２回路部IIによって生成され、ランプ電圧の所望の値を表わす第２信号と第１信号を比較するのに用いられる。第１信号が第２信号を上回る場合、回路部IIIは、回路装置の動作状態を変更する。例えば、回路部IIIは、インバータがもはや高周波電圧を生成しないように、インバータ内に含まれるスイッチング手段の制御を終了させることが出来る。他の例においては、ランプ電圧測定回路は、ランプ電圧制御ループの一部であることができ、該ランプ電圧制御ループにおいて、回路部IIIは、制御回路を介して、ランプ電圧が幾らか低減されるように高周波電圧の周波数を幾らかより高い値に調節する。回路部IIIの正確性に関係なく、ランプ電圧測定回路は適切に機能している必要がある。例えば、回路部Iにおける接触不良のために第１信号の値が低すぎる場合には、ランプの両端間の電圧は、所望の値よりはるかに高い値に達し、ランプ、回路装置又は両方の損傷をもたらし、ユーザにとって危険な動作状況をもたらすであろう。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、ランプ電圧測定回路の動作不良に起因する回路装置及び／又は放電ランプの損傷、並びに危険な動作状況を防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
それ故、冒頭の段落において言及されているような回路装置が、前記回路装置に、
−実際のランプ電圧が前記所望の値より小さい第１動作状態に前記回路装置を維持するための、前記制御回路に結合される始動回路と、
−前記第１動作状態の間に前記第２信号より前記第１信号を大きくするための、前記ランプ電圧測定回路内に含まれる試験回路とが更に装備されることを特徴とする。
【０００７】
前記第１動作状態における動作条件は、高いランプ電圧による前記放電ランプ又は前記回路装置の損傷が回避されるように選ばれる。前記第１動作状態は、例えば、前記ランプ電圧が比較的低くなるように、前記制御回路が前記インバータ内に含まれる前記スイッチング手段を制御する周波数を比較的高い値に維持することによって実現され得る。前記試験回路は、前記ランプ電圧の比較的低い値にもかかわらず、前記ランプ電圧測定回路が適正に機能している場合には、確実に、前記比較器の前記出力端子にある電圧が変化するように前記第１信号が前記第２信号より大きくなるようにする。前記出力端子における電圧が実際に変化する場合には、前記第１動作状態は放棄され、前記制御回路は、前記インバータ内に含まれる前記スイッチング手段を、前記放電ランプの両端間の電圧の振幅が増大されるような周波数に制御し、故に、前記ランプは点火される。これは、前記放電ランプが点火するまで、前記インバータ内の前記スイッチング手段が制御される周波数を前記負荷回路の前記共振周波数に近い値に維持することによってなされ得る。他の例においては、前記インバータ内の前記スイッチング手段が制御される周波数は、前記ランプが点火するまで、高い値から前記共振周波数に近い値まで何回も掃引され得る。前記第１動作状態の間に前記比較器の出力部における電圧が変化しない場合には、これは、前記ランプ電圧測定回路が適正に機能していないことを示している。前記回路部IIIは、確実に、前記放電ランプを点火しようとする試みがなされないようにする。前記回路部IIIは、例えば、前記制御回路に結合され、確実に、前記インバータ内に含まれる前記スイッチング手段がもはや導電状態及び非導電状態にされないようにすることが出来る。他の例においては、前記回路部IIIは、前記供給電圧源をオフにし得る。
【０００８】
本発明による回路装置であって、前記回路部Iが、第１インピーダンス及び第２インピーダンスが装備される分圧器を有し、前記試験回路が、スイッチング素子及び第３インピーダンスを有し、前記第２インピーダンスをシャントする直列構成を有する回路装置の場合は良好な結果が得られた。通常動作の間、前記始動回路は、前記スイッチング素子を導電状態に制御する。前記第２インピーダンスと、前記第３インピーダンスとが、並列であり、一緒に、該第２インピーダンスのインピーダンス値より（ずっと）低いインピーダンス値を持つインピーダンスを表わす。しかしながら、前記第１動作状態の間、前記始動回路は、確実に、前記スイッチング素子が非導電状態に維持されるようにする。その結果、前記第３インピーダンスは前記第２インピーダンスと並列ではなくなり、故に、前記第２インピーダンスのインピーダンス値は低減されない。それ故、前記第２インピーダンスの両端間にある電圧は、前記第１動作状態の間、通常動作の間より、前記分圧器の両端間にある電圧の大きな割合を示す。前記ランプ電圧が前記分圧器の両端間にある場合には、前記ランプ電圧のうちの前記第２インピーダンスの両端間にある割合は、前記第１動作状態の間、通常動作の間より（ずっと）高い。従って、前記第２インピーダンスの両端間の電圧から前記第１信号を導き出すことによって、前記ランプ電圧の比較的低い振幅にもかかわらず、前記第１動作状態の間前記第１信号が比較的高いということが実現される。適切に機能するために、前記分圧器は、抵抗性のもの又は容量性のものである必要がある。電力損失を回避するため、前記分圧器が容量性のものであり、前記第３インピーダンスが静電容量を有することが好ましい。
【０００９】
他の例においては、前記回路部IIが、第１インピーダンス及び第２インピーダンスが装備される分圧器を有するかもしれず、前記試験回路が、スイッチング素子及び第３インピーダンスを有し、前記第２インピーダンスをシャントする直列構成を有するかもしれない。前記第１動作状態の間、前記始動回路は、前記スイッチング素子を導電状態に制御する。前記第２インピーダンスと、前記第３インピーダンスとが、並列であり、一緒に、該第２インピーダンスのインピーダンス値より（ずっと）低いインピーダンス値を持つインピーダンスを表わす。しかしながら、通常動作の間、前記始動回路は、確実に、前記スイッチング素子が非導電状態に維持されるようにする。その結果、前記第３インピーダンスは前記第２インピーダンスと並列ではなくなり、故に、前記第２インピーダンスのインピーダンス値は低減されない。それ故、前記第２インピーダンスの両端間にある電圧は、前記第１動作状態の間、通常動作の間より、前記分圧器の両端間にある電圧の小さな割合を示す。一定DC電圧が前記分圧器の両端間にあり、前記第２インピーダンスの両端間の電圧が前記第２信号として選ばれる場合、前記第２信号は、前記第１動作状態の間、通常動作の間より低い。このようにして、比較的低い前記ランプ電圧及び結果として生じる前記第１信号の低い値にもかかわらず、前記第１動作状態の間、前記第１信号が前記第２信号より大きいということが達成される。
【００１０】
好ましくは、本発明による回路装置は、前記ランプが点火しているかどうかを決定するための、前記回路部IIIに結合される回路部IVを有する。異常な状況下では、前記放電ランプは、前記第１動作状態の間に該放電ランプの両端間の比較的低い電圧の影響を受けて点火するかもしれない。これが起こる場合には、前記放電ランプの両端間の電圧は劇的に低下し、故に、たとえ前記ランプ電圧測定回路が適正に機能していても、前記第１信号は前記第２信号より小さくなり、該ランプ電圧測定回路内に含まれる前記比較器の出力部における電圧は変化しないであろう。この状況において回路部IIIによって前記回路装置が不動作状態にされるのは望ましくない。しかしながら、前記回路部IVが前記ランプが点火していると決定する場合には、前記第１動作状態の間に前記比較器の前記出力端子における電圧が変化しない場合であっても、回路部IIIは前記回路装置を不動作状態にしない。
【００１１】
図面を参照して、本発明による回路装置の実施例を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、K1’及びK2’は電圧源との接続用の端子である。入力端子K1’及びK2’は、スイッチング素子Sd、誘導素子L1及び出力コンデンサCoutの直列構成によって接続される。端子K2’は、ダイオードD1によってスイッチング素子Sd及び誘導素子L1の共通端子に接続される。CSGは、スイッチング素子Sdを交互に導電状態及び非導電状態にするための制御信号を生成するための回路部である。回路部CSGの出力端子は、スイッチング素子Sdの制御電極に結合される。スイッチング素子Sd、回路部CSG、誘導素子L1、ダイオードD1及び出力コンデンサCoutは、共に、ダウンコンバータのタイプのDC-DCコンバータを形成する。誘導素子L1及び出力コンデンサCoutの共通端子は、入力端子K1に接続される。端子K2’は、入力端子K2に接続される。入力端子K1及びK2は、スイッチング素子S1及びS2の直列構成によって接続され、且つスイッチング素子S3及びS4の直列構成によって接続される。回路部BCは、スイッチング素子S1乃至S4の導電状態を制御するための制御回路である。そのため、回路部BCの各々の出力端子は、スイッチング素子S1、S2、S3及びS4の各々の制御電極に結合される。回路部BCは、ダウンコンバータと共に端子K1’及びK2’が接続される電圧源によって形成される供給電圧源によって供給される供給電圧から高周波電圧を生成するためのインバータをスイッチング素子S1乃至S4と共に形成する。スイッチング素子S1乃至S4は、共に、インバータ内に含まれるスイッチング手段を形成する。制御回路BCの第1入力端子は、回路部SCの出力端子に接続される。回路部SCは、実際のランプ電圧が所望の値より小さい第1動作段階に回路装置を維持するための始動回路である。スイッチング素子S1及びS2の共通端子は、インバータの第1出力端子を形成する。スイッチング素子S3及びS4の共通端子は、インバータの第２出力端子を形成する。インバータの第1出力端子は、誘導素子Lign、ランプ接続端子K3、容量素子Cres及びランプ接続端子K4の直列構成を有する負荷回路によって第２出力端子に接続される。UHP（超高圧）タイプの放電ランプLAはランプ接続端子に接続される。
【００１３】
ランプは、コンデンサC1及びコンデンサC2の直列構成によってシャントされる。この直列構成は容量分圧器を形成する。コンデンサC2は、コンデンサC3及びスイッチング素子Qの直列構成によってシャントされる。スイッチング素子Qの制御電極は、回路部TC’の出力端子に結合される。回路部TCは、スイッチング素子Qの導電状態を制御するための回路部である。コンデンサC2の各々の側部は、ダイオードブリッジなどの整流器を有する回路部RECTの各々の入力端子に接続される。コンデンサC4は、回路部RECTの出力端子を接続する。コンデンサC4は、オーム抵抗器Rによってシャントされる。
【００１４】
コンデンサC1、C2及びC4、回路部RECT並びにオーム抵抗器Rは、共に、放電ランプの両端間の電圧を表わす第1信号を生成するための回路部Iを形成する。抵抗器Rの第１端部は、比較器COMPの第１入力端子に接続される。比較器COMPの第２入力端子は、回路部IIの出力端子に接続される。回路部IIは、ランプ電圧の所望の値を表わす第２信号を生成するための回路部を形成する。回路部TC’、スイッチング素子Q及びコンデンサC3は、共に、第１動作状態の間に第２信号より第１信号を大きくするための試験回路を形成する。回路部I、回路部II、比較器COMP及び試験回路は、共に、ランプ電圧測定回路を形成する。比較器COMPの出力端子は、回路部IIIの第１入力端子に接続される。回路部IIIは、回路装置の動作状態を変更するための回路部である。回路部IIIの第２入力端子は、回路部IVの出力端子に接続される。回路部IVは、ランプが点火しているかどうかを決定するための回路部である。回路部IVの入力端子は入力端子K1に接続される。回路部IIIの第１出力端子は、制御回路BCの第２入力端子に接続され、回路部IIIの第２出力端子は、回路部TC’の入力端子に接続される。
【００１５】
この記載及び図１において明示的に名前が付けられている回路部の多くはマイクロプロセッサ及びソフトウェアを利用して実現されてもよいと述べることが出来る。
【００１６】
図１に示されている回路装置の動作は以下の通りである。
【００１７】
端子K1’及びK2’が電圧源に接続される場合、回路部CSGは、高周波でスイッチング素子Sdを導電状態及び非導電状態にする。この結果、電圧源によって供給される電圧の振幅より低い振幅を持つDC電圧が入力端子K1及びK2の間にある。このDC電圧は、インバータのための供給電圧としての役割を果たす。回路装置が始動された直後、回路部SCは、確実に、回路装置が第１動作状態に維持されるようにする。この第１動作状態においては、回路部BCは、比較的高周波でスイッチング素子S1及びS4とスイッチング素子S2及びS3とを交互に導電状態にする。スイッチング素子S1及びS4が導電状態である場合には、スイッチング素子S2及びS3は非導電状態であり、逆の場合も同様である。スイッチング素子が制御される比較的高周波のため、ランプ電圧は比較的小さく、故に、第1動作状態においては、ランプLAの損傷及び回路装置の損傷は回避される。第1動作状態の間、回路部TC’は、スイッチング素子Qを非導電状態に制御する。その結果、コンデンサC1及びC2の直列構成の両端間にあるランプ電圧の比較的大部分が、コンデンサC2の両端間及び回路部CRECTの入力端子間に存在する。回路部CRECTは、コンデンサC2の両端間にあるAC電圧を整流する。整流電圧は、コンデンサC4及び抵抗器Rによって平滑化され、比較器COMPの第1入力端子にある。比較器COMPの第1入力端子にあるこの電圧が、ランプ電圧を表わす第1信号である。回路部TC’、スイッチング素子Q及びコンデンサC3によって形成される試験回路のため、第1信号の値は、回路装置の始動後間もなく比較的高い値まで増大する。それ故、低いランプ電圧にもかかわらず、第1信号の値は、回路部IIによって生成され、比較器COMPの第２入力端子にある第２信号より高い値まで増大する。幾つかの状況に区別され得る。
【００１８】
第１状況においては、ランプは点火されておらず、ランプ電圧測定回路は適正に機能している。この第１状況においては、比較器COMPの出力端子における電圧は、ローからハイに変化し、出力コンデンサCoutの両端間の電圧は、点火直後のランプを通る非常に高い電流に起因する値の急減を示さない。回路部IIIは、確実に、第１動作状態が終了されるようにする。スイッチング素子Qは導電状態にされ、その後、回路部BCは、ランプの両端間に点火電圧が生成されるようにスイッチング素子S1乃至S4を制御する。この点火電圧は、ランプ電圧測定回路によって、安全であり、ランプ又は回路装置に損傷を与えないレベルに制御される。ランプが点火した場合、回路部BCは、ランプの次の動作段階に対応するようにスイッチング素子S1乃至S4を制御する。高圧放電ランプの場合には、これらは「テイクオーバ(take-over)」及び定常動作である。この文脈では、「テイクオーバ」という用語は、ランプが点火した直後のランプの挙動及びランプの対応動作を示すのに用いられる。定常動作の間、DC-DCコンバータは、電流源として動作させられ、インバータは、低い周波数（例えば60Hz）でランプを通る電流を整流する整流子として動作させられる。
【００１９】
第２状況においては、ランプは点火しており、ランプ電圧測定回路は、適正に機能している又は適正に機能していない。この第２状況においては、点火直後のランプの両端間の電圧は非常に低いことから、比較器COMPの出力端子における電圧はローからハイに変化しない。しかしながら、出力コンデンサCoutの両端間の電圧は、点火直後のランプを通る非常に高い電流に起因する値の急減を示す。この急減は、回路部IVの出力端子における電圧をローからハイに変化させる。この結果、回路部IIIは、確実に、第１動作状態が終了されるようにする。スイッチング素子Qは導電状態にされ、ランプが高圧放電ランプである場合には、その後、回路部BCは、ランプの「テイクオーバ」及び定常動作に対応するようにスイッチング素子S1乃至S4を制御する。
【００２０】
第３状況においては、ランプは点火しておらず、ランプ電圧測定回路は適正に機能していない。この第３状況においては、比較器COMPの出力端子における電圧は、ローからハイに変化せず、出力コンデンサCoutの両端間の電圧は、点火直後のランプを通る非常に高い電流に起因する値の急減を示さない。回路部IIIは、確実に、第１動作状態が終了され、その後、インバータが事実上オフにされるように回路部BCがもはやスイッチング素子S1乃至S4を制御しないようにする。
【００２１】
本発明はまた、インバータがハーフブリッジ回路である実施例、及びインバータが電圧源によって給電され、インバータのスイッチング素子が定常動作の間「順方向整流モード(commutating forward mode)」に制御される実施例において実施されるのにも適していると述べることが出来る。「順方向整流モード」においては、ランプ電流の各方向のために、インバータのスイッチング素子のうちの１つが、高周波（例えば35kHz）で動作され、負荷回路内の誘導素子及びダイオード（例えば、FETとして実施される別のスイッチング素子のボディダイオード）と共にダウンコンバータを形成する。このタイプの実施例においても、ランプ電流の方向は低周波で転換される。電流の各方向のために、インバータの別のスイッチング素子は高周波で動作される。このタイプの実施例においては、ランプを通る電流は、高周波で動作されるスイッチング素子によって制御され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による回路装置の実施例を該回路装置に接続される放電ランプLAと共に示す。
2006525638.tif 000003
【国際調査報告】
2006525638.tif 000004
2006525638.tif 000005
2006525638.tif 000006