(57)【要約】スイッチング装置は、連続する逆の極性の期間を持つ電圧において高圧放電ランプを動作させる。前記スイッチング装置は、電力供給源を接続する入力端子と、動作されるべき前記ランプを接続する出力端子と、スイッチモード電源及び前記スイッチモード電源を制御する制御手段と、前記ランプの両端の電圧に対応するランプ信号を形成する手段とを具備する。本発明により、前記スイッチング装置は、前記高圧放電ランプを介する直流電流及び／又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧を検出する手段を具備する。
2004506306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続する逆の極性の期間を持つ電圧において高圧放電ランプを動作させるスイッチング装置であり、
− 電力供給源を接続する入力端子と、
− 動作されるべき前記ランプを接続する出力端子と、
− スイッチモード電源及び該スイッチモード電源を制御する制御手段と、
− 前記ランプの両端の電圧に対応するランプ信号を形成する手段とを有するスイッチング装置であって、前記高圧放電ランプを介する直流電流、又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧を検出する手段を有することを特徴とするスイッチング装置。
【請求項２】
前記高圧放電ランプを介する直流電流、又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧の検出が前記ランプ信号によって行なわれることを特徴とする請求項１に記載のスイッチング装置。
【請求項３】
前記ランプ信号の形成が時系列電圧検出に関し、前記検出を行なう手段が連続的な電圧検出を比較する比較手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のスイッチング装置。
【請求項４】
前記比較手段が前記連続的な電圧検出の間の電圧差を確定するのに適していることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング装置。
【請求項５】
当該スイッチング装置が整流子を具備し、前記ランプ信号の形成が前記スイッチモード電源の出力部と前記整流子との間で行なわれることを特徴とする請求項２に記載のスイッチング装置。
【請求項６】
前記検出手段が、各電圧検出の後に、確定された前記電圧差と平均電圧との間の比較の結果に基づいて度数計が保持され、前記度数計において閾値を超えると、前記スイッチモード電源をスタンバイモードに切り換えるための制御信号が生成されるというアルゴリズムを実行するために適当に用いられ得ることを特徴とする請求項４に記載のスイッチング装置。
【請求項７】
前記連続的な電圧検出が前記連続する逆の極性の期間の各期間における電圧検出によって行なわれることを特徴とする請求項３に記載のスイッチング装置。
【請求項８】
前記平均電圧が、最後の４つの前記連続する逆の極性の期間における電圧検出の移動平均から形成されることを特徴とする請求項６に記載のスイッチング装置。
【請求項９】
前記度数計が、前記確定された電圧差が前記平均電圧の５０％を超える場合に１だけ増やされることを特徴とする請求項６又は８に記載のスイッチング装置。
【請求項１０】
前記度数計が、前記確定された電圧差が前記平均電圧の５０％以下である場合に１だけ減らされることを特徴とする請求項６又は８に記載のスイッチング装置。
【請求項１１】
高圧放電ランプを動作させるために適当に用いられ得る請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のスイッチング装置を具備する投影装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続する逆の極性の期間を持つ電圧において高圧放電ランプを動作させるスイッチング装置であり、
− 電力供給源を接続する入力端子と、
− 動作されるべき前記ランプを接続する出力端子と、
− スイッチモード電源及び該スイッチモード電源を制御する制御手段と、
− 前記ランプの両端の電圧に対応するランプ信号を形成する手段とを有するスイッチング装置に関する。
【０００２】
本発明はまた、高圧放電ランプを動作させるために適当に用いられ得るスイッチング装置を有する投影装置（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ ａｐｐａｒａｔｕｓ）にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
冒頭の段落に記載のタイプのスイッチング装置は、国際特許出願公開第ＷＯ００／３６８８２号（出願人整理番号：Ｄ９８１６１）から既知である。この既知のスイッチング装置は、ランプを介する電流の形状が連続する逆の極性の期間を持つ供給電圧の各期間に対して調整され得るようにしてマイクロプロセッサによってランプに供給される電力を制御することを可能にする手段を有する。ランプを介して流れる電流の形状は、ランプの両端の電圧に対応するランプ信号に基づいて調整される。この方式においては、ランプのフリッカー及び不安定燃焼（ｕｎｓｔａｂｌｅ ｂｕｒｎｉｎｇ）がかなり抑えられ得る。既知のスイッチング装置は、とりわけ、投影型テレビ受像機などの投影システムの中の高圧放電ランプを動作させるために適当に用いられ得る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、既知のスイッチング装置の不利な点は、該既知のスイッチング装置は、非常に複雑であり、更に、例えば、長期間にわたるランプの非対称動作（ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ）の結果としてのランプの破損に対する保護を提供していないことにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、前記不利な点を打ち消す手段を提供することにある。これは、本発明に従って、当該スイッチング装置が高圧放電ランプを介する直流電流又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧を検出する手段を有することを特徴とする冒頭の段落に記載のタイプのスイッチング装置によって達成される。
【０００６】
本発明に従うスイッチング装置の利点は、ランプの動作における不所望な長期の非対称性を比較的単純な方法で検出することが出来ることにある。前記ランプの非対称動作は、該ランプが少なくとも２つの連続する逆の極性の期間に及ぶ時間の長さにわたって直流電圧及び／又は直流電流を効果的に伝える（ｃａｒｒｙ）という事実に基づいている。前記高圧放電ランプを介する直流電流又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧の検出は、好ましくはランプ信号によって行われる。これは、前記スイッチング装置の複雑さが依然として限られているという利点を持つ。
【０００７】
本発明に従うスイッチング装置の有利な実施例においては、ランプ信号の形成は時系列電圧検出（ｔｉｍｅ−ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）に関し、前記検出を行う手段は、連続的な電圧検出を比較する比較手段を含む。この方式においては、連続的な電圧検出の間の電圧差が有利に確定され得る。
【０００８】
好ましくは、スイッチング装置が整流子を具備し、ランプ信号がスイッチモード電源の出力部と前記整流子との間で形成される。このことは、前記整流子の不適切な作用（ｉｍｐｒｏｐｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｇ）も検出されるという重要な利点を持つ。一般に整流子スイッチのうちの１つの不適切な切り換えの結果としての前記整流子の不適切な作用は、ランプの直流電流動作又は直流電圧動作の重要な要因である。熱検出によって前記整流子の適切な作用を監視する可能性は、高圧放電ランプのスイッチング回路中の整流子がしばしば４つのスイッチング素子を有するという事実を考慮すると、この熱検出が、非常に複雑な手順をもたらすであろう少なくとも２つの、好ましくは４つの熱検出回路を必要とすることから、実施困難である。
【０００９】
スイッチング装置の有利な実施例において、検出手段は、各電圧検出の後に、確定された電圧差と平均電圧との間の比較の結果に基づいて度数計が保持され、前記度数計において閾値を超えると、スイッチモード電源をスタンバイモードに切り換えるための制御信号が生成されるというアルゴリズムを実行するために適当に用いられ得る。
【００１０】
驚くべきことに、連続的な電圧検出に関しては、連続する逆の極性の期間の各期間における電圧検出で十分であることが分った。この結果、スイッチング装置は比較的単純なままである。検出されるべきランプ信号が比較的多くのノイズを含有する場合に、前記スイッチング装置において例えばアナログ低域通過フィルタの形態のフィルタ回路を用いることは有利であり得る。別のあり得るフィルタ技術は、例えば前記連続する逆の極性の期間の各期間につき２つ以上の電圧検出を平均するデジタルフィルタ技術である。
【００１１】
好ましくは、平均電圧は、最後の４つの連続する逆の極性の期間における電圧検出の移動平均（ｍｏｖｉｎｇ ａｖｅｒａｇｅ）から形成される。これは、基準値として用いられる平均電圧が個々のランプと関連付けられるという重要な利点を持つ。この結果、個々のランプの間の特性における開きはスイッチング装置の信頼性の高い作用に対してさしたる影響を及ぼさない。
【００１２】
実験において、確定された電圧差が平均電圧の５０％を超える場合には、この電圧差が、ランプを介する直流電流又は該ランプの両端の直流電圧の発生の評価基準として用いられ得ることが分った。このような場合には、１だけ度数計を増やすことで、前記ランプを介して流れる前記直流電流又は該ランプの両端に印加される前記直流電圧の周波数を監視することが可能となる。好ましくは、前記確定された電圧差が前記平均電圧の５０％以下である場合には、前記度数計が１だけ減らされる。このようにして、前記ランプを介する前記電流又は該ランプの両端の前記電圧における偶発的変動（ａｃｃｉｄｅｎｔａｌ ｆｌｕｃｔｕａｔｉｏｎ）の影響は、単純且つ信頼性の高い方式でかなり除かれる。
【００１３】
本発明のこれら及び他の特徴を以下に記載の実施例を参照して説明し、明らかにする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、連続する逆の極性の期間を持つ電圧において高圧放電ランプを動作させるのに適したスイッチング装置を示しており、前記スイッチング装置において、Ｋ１及びＫ２は電力供給源を接続する入力端子であり、Ｌ１及びＬ２は動作されるべき高圧放電ランプＬＡを接続する出力端子である。Ｉはスイッチモード電源を表わし、ＩＩは整流子を表わし、ＩＩＩはスイッチモード電源及び整流子を制御する制御手段を表わす。スイッチング装置は、ランプの両端の電圧に対応するランプ信号を形成する手段ＶＤを更に有する。スイッチング装置はまた、高圧放電ランプを介する直流電流又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧を検出する手段ＤＣＭを有する。
【００１５】
ランプ信号を形成する手段ＶＤは、スイッチモード電源の出力部と整流子との間の接続点Ｌ３に接続される。この結果、ランプ信号は、スイッチモード電源の出力部における電圧検出として形成される。
【００１６】
上記の例に従うスイッチング装置の実際的な実施例において、このスイッチング装置は、フィリップス製のＵＨＰ１３２Ｗタイプのランプを動作させるために適当に用いられ得る。整流子は、定期的に２つずつ導通状態及び非導通状態にされる４つのＭＯＳＦＥＴスイッチを有する。上記の例において、整流子スイッチの切り換えは、一定の周波数、例えば９０Ｈｚで行われる。他の例においては、整流子の切り換えは、制御信号によって投影システムからのビデオ信号と同期をとられる。スイッチモード電源は、制御手段、例えばＰＷＭから生じる制御信号により高周波数で導通状態及び非導通状態にされるスイッチング素子を具備するバックコンバータ又は（ステップ）ダウンコンバータである。ブーストコンバータ又は（ステップ）アップコンバータがバックコンバータ又は（ステップ）ダウンコンバータに先行しても良い。接続点Ｌ３に接続される抵抗分圧器（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｄｉｖｉｄｅｒ）は、ランプの両端の電圧に対応するランプ信号を形成する手段ＶＤの一部を形成する。抵抗分圧器上のタップにおける電圧の、上記の場合には時系列電圧検出としてランプ信号を形成する手段ＶＤの一部は、フィリップス製の８３７４７タイプのプログラマブルＩＣ ８０Ｃ５１の一部を形成する。下記のようなアルゴリズムを具備するプログラマブルＩＣはまた、高圧放電ランプを介する直流電流又は該高圧放電ランプの両端の直流電圧を検出する手段ＤＣＭを形成する。このＩＣはまた、制御手段ＩＩＩの一部を形成する。手段ＤＣＭは、連続的な電圧検出を周期的に比較する役割を果たす。
【００１７】
度数計に対しては、ＩＣに収容されるＲＡＭメモリの使用がなされる。実際的な例においては、スイッチモード電源は、度数計が７５０に達するや否やスタンバイモードに切り換えられる。スイッチモード電源のスタンバイモードにおいては、制御手段が、スイッチモード電源の出力部における電圧がランプにおいて放電が維持され得ないほど低くなることを確かならしめる。
【００１８】
図２及び図３においては、横軸に沿って時間がプロットされており、縦軸に沿って電圧がプロットされている。図２に示されている電圧図においては、ＶＬ１が、ランプの非対称動作が行われない場合の接続ランプの両端の電圧の変化を示している。時点ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４及びｔ５において、電圧に連続する逆の極性の期間を持たせる整流子の整流が行われる。斯くして、ｔ１とｔ２との間の期間及びｔ３とｔ４との間の期間が正の極性を持つ期間を形成する一方で、ｔ２とｔ３との間の期間及びｔ４とｔ５との間の期間は負の極性の期間である。手段ＶＤによる周期的な電圧検出は、Ｓ１に従う変化を持つランプ信号の形成をもたらす。
【００１９】
図３においては、同様に、ＶＬ２が、ランプの非対称動作が行われる場合の接続ランプの両端の電圧の変化を形成し、この場合には、直流電流が前記ランプを介して流れる、又は直流電圧が前記ランプの両端に印加される。この場合に、電圧検出のランプ信号の形状はＳ２に対応する。
【００２０】
本明細書に記載の例のプログラマブルＩＣが具備するアルゴリズムが図４において概略的に示されている。ＳＴＡＲＴによって示されている、ランプを起動（ｉｇｎｉｔｅ）し、安定燃焼状態に達した後に、時点ｔｎにおいて電圧検出が行われ、前記電圧検出の結果はＵｌｎによって示される。次いで、平均電圧
【数１】
2004506306.tif 000003
が最後の４つの結果Ｕｌｎ乃至Ｕｌ（ｎ−４）から算出され、ＵｌｎとＵｌ（ｎ−１）との間の電圧における差が算出される。次いで、比較手段は、電圧における差Ｕｖが平均電圧
【数２】
2004506306.tif 000004
のある割合（ｆｒａｃｔｉｏｎ）ｆ、例えば５０％を超えるかどうかを決定するために比較ＣＩを行う。超える場合には、度数計Ｔが１だけ増やされる。次いで、次の比較ＣＩＩにおいては、度数計のコンテンツが制限値Ｇに達しているかどうかが決定される。達している場合には、スイッチモード電源がスタンバイモードＳＢＭに切り換えられる。達していない場合には、後続の電圧検出が行われる。比較ＣＩが、Ｕｖが平均電圧
【数３】
2004506306.tif 000005
の前記割合ｆ以下であることを明らかにする場合には、度数計Ｔのコンテンツが１だけ減らされ、後続の電圧検出が行われる。
【００２１】
本明細書に記載の例は、投影システム、とりわけライトバルブプロジェクタ（ｌｉｇｈｔ ｖａｌｖｅ ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ）の一部を形成する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスイッチング装置を概略的に示す。
【図２】公称動作時の電圧の電圧図を示す。
【図３】直流電流動作時の電圧の電圧図を示す。
【図４】図１によるスイッチング装置において用いられるアルゴリズムを概略的に示す。
【国際公開パンフレット】
2004506306.tif 000006
2004506306.tif 000007
2004506306.tif 000008
2004506306.tif 000009
2004506306.tif 000010
2004506306.tif 000011
2004506306.tif 000012
2004506306.tif 000013
2004506306.tif 000014
2004506306.tif 000015
【国際調査報告】
2004506306.tif 000016
2004506306.tif 000017
2004506306.tif 000018