(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流入力電圧を制御して放電ランプを電力制御するチョッパ回路と、前記放電ランプを始動させるための高圧パルスを発生させる高圧パルス発生回路とを備えたランプ用電源装置であって、
前記チョッパ回路は、
オンオフ動作を行うことにより前記放電ランプを電力制御するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、
前記制御部の動作を停止させる動作停止手段と、
電源オン時から第１の所定時間の間、前記動作停止手段を動作させる第１のタイマー回路とを有して構成し、
前記高圧パルス発生回路は、
前記放電ランプを始動させるための高圧パルスを発生させるパルス発生部と、
前記放電ランプへ供給されるランプ電圧を検出し、前記ランプ電圧がしきい値以上の場合には、前記パルス発生部を制御して高圧パルスの発生を停止させるランプ電圧検出手段と、
電源オン時から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間の間、前記ランプ電圧検出手段のしきい値を前記直流入力電圧の電圧値未満に設定し、第２の所定時間経過後は前記しきい値を前記直流入力電圧の電圧値以上に設定する第２のタイマー回路とを有して構成することを特徴とするランプ用電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプを光源としたプロジェクタ等に使用されるランプ用電源装置に係わるものであり、特にランプの破壊を防止できるランプ用電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属蒸気中の放電発光を利用した放電ランプには、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等がある。これらの放電ランプは、絶縁破壊を起こして始動させるために、高い始動電圧を必要とする。又、放電ランプは、これに流れる電流が増えると、ランプの端子電圧が減少するように電力で制限される性質を有する。
図５は、従来例のランプ用電源装置を示す回路図である。図５において、この電源装置は、主に直流入力電圧(直流電源)１、チョッパ回路２、高圧パルス発生回路９、放電ランプ１２より構成されており、以下、説明する。
【０００３】
チョッパ回路２は、非絶縁型のスイッチングレギュレータであり、入力と出力間を電気的に絶縁することはできないが、絶縁型のスイッチングレギュレータであるコンバータ回路に比較して、回路構成が簡単で、コストも安くできる。又、放電ランプの実際の電圧値から考えても、チョッパ回路の方が適している場合が多く、ランプ用電源装置にはチョッパ回路が使用される比率が高い。
チョッパ回路２は、スイッチング素子３、転流ダイオード４、コイル５、平滑容量(コンデンサ)６、電流検出抵抗７、制御部８とから成り、直流電源１により与えられた直流入力を受けて、制御部８により、スイッチング素子３をオン・オフ制御することにより、コイル５及び平滑容量６への電荷の蓄積・放出を行い、放電ランプ１２への供給電力を調整する。
【０００４】
この制御部８は、チョッパ回路２の出力電圧、即ち、図中Ａ点の電圧をランプ電圧情報として検出し、又、電流検出抵抗７にはランプ電流が流れ、その電流値に応じた電圧降下が生じるから、図中Ｂ点の電圧をランプ電流情報として検出して、スイッチング素子３を制御することにより、放電ランプ１２の電力制御を行っている。
高圧パルス発生回路９は、高圧トランス１０とパルス発生部１１とから成り、パルス発生部１１で発生したパルスを、高圧トランス１０で昇圧して１０ｋＶ〜３０ｋＶ程度の高圧パルスを生成し、放電ランプ１２に絶縁破壊を起こして、放電ランプ１２を始動させる。
【０００５】
図６は図５中の高圧パルス発生回路の詳細回路図である。図６において、チョッパ回路２の出力電圧が、高圧パルス発生回路９へ供給され、パルス発生部１１において、抵抗１３を介して容量(コンデンサ)１４を充電する。放電ランプ１２の点灯前は、チョッパ回路２の負荷インピーダンスは高いので、チョッパ回路２の出力電圧は高く、直流電源１からの直流入力（例えば、２００Ｖ〜４００Ｖ）に近い値となる。そこで、容量１４の充電電圧が、２方向性２端子サイリスタ１５のブレークオーバー電圧に達するとサイリスタ１５が導通し、瞬時に容量１４が放電され、この過渡現象によってトランス１６の１次巻線にパルス電圧が発生する。
【０００６】
トランス１６の２次巻線に発生する昇圧されたパルス電圧は、高圧整流ダイオード１７と高圧容量(コンデンサ)１８で整流され、この電圧が放電ギャップ１９のしきい値電圧に達すると、放電ギャップ１９が放電する。この過渡現象によって高圧トランス１０の１次巻線にパルス電圧が発生し、高圧トランス１０の２次巻線に発生する約２０ｋＶ程度のパルスが放電ランプ１２へ供給され、放電ランプ１２に絶縁破壊を起こさせ、始動させる。
放電ランプ１２が始動して点灯すると、ランプ電圧、即ち、チョッパ回路２の出力電圧が急激に数十Ｖまで下がるので、サイリスタ１５は非導通となり、高圧パルスの発生は停止する。即ち、高圧パルス発生回路９は放電ランプ１２の始動と共に自己停止する。
【０００７】
ところが、放電ランプが未接続だったり、放電ランプが不良だったり、あるいは、消灯後の時間経過が少なくランプ内部の気圧が高かったりすると、放電ランプの始動が起きず、高圧パルスを発生し続けることとなり、安全性や電力消費からも好ましくないので、これを防止するために、図６のタイマー回路２１とスイッチ素子２０が設けられている。放電ランプ１２の点灯前は、スイッチ素子２０は導通しており、前記説明の如く高圧パルスが発生するが、タイマー回路２１で定められた時間（例えば、１秒〜十数秒）経過後に、スイッチ素子２０を非導通(開放)にするので、高圧パルスの発生は停止する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記の如く、チョッパ回路２は、非絶縁型のスイッチングレギュレータであるから、入出力間を電気的に絶縁することができない。スイッチング素子３が、何らかの理由、例えば、スイッチング素子３自体の短絡破壊やスイッチング素子３の電極間に導体異物が混入により短絡した場合には、直流入力電圧１が放電ランプ１２に印可され、放電ランプに過大電流（たとえば、数十Ａ〜百Ａ以上）が流れ、放電ランプは瞬時に破壊してしまう。このランプ破壊は、短絡後瞬時（例えば、１００μｓ〜１ｍｓ未満）に起こるから、短絡状態を検出してからでは破壊を回避するのは困難である。放電ランプが破壊すると、ランプ交換が必要となるが、放電ランプは非常に高価であり、又交換の手間も掛かるので、放電ランプの破壊は大きな問題であった。
【０００９】
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、チョッパ回路のスイッチング素子自体の短絡破壊やスイッチング素子の電極間に導体異物が混入して短絡した等の場合にも、点灯前にスイッチング素子の短絡の有無を検知して、高圧パルスの発生を抑制するので、放電ランプの破壊を未然に防止でき、高価な放電ランプ代金の支払や交換の手間が不要となるランプ用電源装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、直流入力電圧を制御して放電ランプを電力制御するチョッパ回路と、前記放電ランプを始動させるための高圧パルスを発生させる高圧パルス発生回路とを備えたランプ用電源装置であって、前記チョッパ回路は、オンオフ動作を行うことにより前記放電ランプを電力制御するスイッチング素子と、前記スイッチング素子のオンオフを制御する制御部と、前記制御部の動作を停止させる動作停止手段と、電源オン時から第１の所定時間の間、前記動作停止手段を動作させる第１のタイマー回路とを有して構成し、前記高圧パルス発生回路は、前記放電ランプを始動させるための高圧パルスを発生させるパルス発生部と、前記放電ランプへ供給されるランプ電圧を検出し、前記ランプ電圧がしきい値以上の場合には、前記パルス発生部を制御して高圧パルスの発生を停止させるランプ電圧検出手段と、電源オン時から前記第１の所定時間より短い第２の所定時間の間、前記ランプ電圧検出手段のしきい値を前記直流入力電圧の電圧値未満に設定し、第２の所定時間経過後は前記しきい値を前記直流入力電圧の電圧値以上に設定する第２のタイマー回路とを有して構成することを特徴とするランプ用電源装置を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施例を示す回路図である。図１において、図５に示す従来例と同一部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
図１では、チョッパ回路２に、制御部８の動作をオン・オフできる動作停止手段２２と動作停止手段２２を制御するタイマー回路(第１のタイマー回路)２３を設けている。タイマー回路２３は、電源オンから第１の所定時間の間、動作停止手段２２を制御して、制御部８の動作を停止させて、スイッチング素子３を開放状態とし、チョッパ回路２の動作を停止させるので、直流入力電圧(直流電源)１から直流入力を受けても、出力電圧は発生しない。
【００１２】
一方、高圧パルス発生回路９には、ランプ電圧検出手段２４とタイマー回路２５(第２のタイマー回路)を設けている。ランプ電圧検出手段２４は、ランプ電圧、即ち、チョッパ回路２の出力電圧を検出し、あるしきい値電圧以上と判断した場合には、パルス発生部１１を制御して、その後の電圧に関わらず継続してパルス発生を行わせないようにする。タイマー回路２５は、ランプ電圧検出手段２４の検出電圧のしきい値を制御し、電源オンから第２の所定時間の間、しきい値を直流入力電圧１未満に下げておき、その後の時間は、しきい値を直流入力電圧１以上に高くする。タイマー回路２５で定める第２の所定時間は、タイマー回路２３で定める時間よりも短く設定される。
【００１３】
図２は図１の動作を説明するための図である。図２において、横軸は電源オンからの時間、縦軸は電圧であり、実線がチョッパ回路２の正常時及び短絡時の出力電圧、破線がランプ電圧検出手段２４の検出電圧のしきい値を表している。電源オン時、既にスイッチング素子３が短絡していれば、チョッパ回路２の出力電圧は、直流入力電圧１の電圧値とほぼ同等となって現れるので、ランプ電圧検出手段２４の検出電圧のしきい値以上となり、電圧検出手段２４により検出され、いったん検出されると継続してパルス発生部１１を動作させないように作用するから、放電ランプ１２は始動しない。
【００１４】
一方、スイッチング素子３が正常であれば、電源オンの当初は、チョッパ回路の出力電圧は現れず、電圧検出手段２４は検出しない。タイマー回路２３による第１の所定時間が経過して制御部８が動作を開始すると、チョッパ回路２の出力電圧は、直流入力電圧１に近い電圧となるが、この時は既に第２の所定時間が経過後で、電圧検出手段２４の検出電圧のしきい値は直流入力電圧１以上に高くなっているので、電圧検出手段２４で検出されず、高圧パルス発生回路９は動作を開始して、放電ランプ１２に絶縁破壊を起こして、放電ランプ１２を始動させる。
【００１５】
図３は図１中のチョッパ回路の詳細回路図である。主に、動作停止手段２２とタイマー回路２３の具体的回路を示している。図３において、動作停止手段２２は、トランジスタ３１，３２と抵抗３３，３４とから成り、チョッパ回路２の制御部８への供給電圧を制御することにより、その動作をオン・オフする。直流電源２６は、直流入力電圧１とほぼ同時に電圧を発生するが、その電圧値は低く、例えば、１０Ｖ〜２０Ｖ程度であり、制御部８を駆動するために使用される。しかし、直流電源２６が動作しても、トランジスタ３２が導通していなければ、制御部８には電流が供給されず、制御部８は動作しないのでスイッチング素子３も動作せず、チョッパ回路２の出力電圧は発生しない。
【００１６】
トランジスタ３２を導通させるには、前段のタイマー回路２３からトランジスタ３１のベースへ電圧が供給され、トランジスタ３１が導通して、トランジスタ３２のベース電流を流す必要がある。タイマー回路２３は、抵抗２７，３０、容量２８、ツェナーダイオード２９とから成り、直流電源２６で発生した電圧を、抵抗２７を介して容量２８を充電し、この充電電圧がツェナーダイオード２９のツェナー電圧に達するとツェナーダイオード２９を導通し、後段の動作停止手段２２のトランジスタ３１を導通させる。従って、抵抗２７、容量２８、ツェナーダイオード２９により定められた時間だけ、動作停止手段２２によって制御部８の動作開始を遅らせることとなる。
【００１７】
図４は図１中の高圧パルス発生回路の詳細回路図である。主に、ランプ電圧検出手段２４とタイマー回路２５の具体的回路を示している。図４において、タイマー回路２５は、前記のタイマー回路２３と同じ回路構成であり、相違点は設定された第２の所定時間がタイマー回路２３の第１の所定時間よりも短い（例えば、半分）ことである。ランプ電圧検出手段２４は、トランジスタ４８、ツェナーダイオード４１、サイリスタ４３、ダイオード４６、及び、抵抗３９，４０，４２，４４，４７とから成る。もし、トランジスタ４８が導通していなければ、ランプ電圧は抵抗３９と４０で抵抗分割され、その電圧が、ツェナーダイオード４１のツェナー電圧とサイリスタ４３の動作開始ゲート電圧の和よりも高ければ、サイリスタ４３が導通し、ダイオード４６も導通し、スイッチ素子２０は、タイマー回路２１の制御に関係なく、常に開放状態となり、パルス発生回路は動作できないから、高圧パルスも発生しない。
【００１８】
又、タイマー回路２５からトランジスタ４８のベースへ電圧が供給され、トランジスタ４８が導通すれば、ランプ電圧は抵抗３９と抵抗４０，４７の並列抵抗値とによる抵抗分割となるから、サイリスタ４３が導通するためには、より高いランプ電圧が必要となる。そして、抵抗３９，４１，４７の定数を、サイリスタ４３が導通するのに必要なランプ電圧が、トランジスタ４８が非導通時には、直流入力電圧１未満の値（例えば、８０％程度）になるように、又、導通時には、直流入力電圧１以上の高い値（例えば、２倍程度）になるように設定する。
【００１９】
以上説明した如く、図３，図４において、もし、スイッチング素子３が短絡していれば、直流入力電圧１に電圧が発生した瞬間から、チョッパ回路２の出力電圧即ち、ランプ電圧はほぼ直流入力電圧１と同じであるから、サイリスタ４３が直ちに導通し、高圧パルスは発生せず、放電ランプ１２は始動できない。
又、スイッチング素子３が正常であれば、ランプ電圧が高くなるのは、ランプ電圧検出手段２４における検出電圧のしきい値が直流入力電圧１以上に高くなった後であるから、サイリスタ４３は開放のままで、パルス発生回路は正常に動作するから、高圧パルスが発生し、放電ランプ１２は始動する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明のランプ用電源装置は、チョッパ回路のスイッチング素子自体の短絡破壊やスイッチング素子の電極間に導体異物が混入して短絡した等の場合にも、点灯前にスイッチング素子の短絡の有無を検知して、高圧パルスの発生を抑制するので、放電ランプの破壊を未然に防止でき、高価な放電ランプ代金の支払や交換の手間が不要となるという極めて優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す回路図である。
【図２】図１の動作を説明するための図である。
【図３】図１中のチョッパ回路の詳細回路図である。
【図４】図１中の高圧パルス発生回路の詳細回路図である。
【図５】従来例のランプ用電源装置を示す回路図である。
【図６】図５中の高圧パルス発生回路の詳細回路図である。
【符号の説明】
１  直流入力電圧
２  チョッパ回路
３  スイッチング素子
４  転流ダイオード
５  コイル
６  平滑容量
７  電流検出抵抗
８  制御部
９  高圧パルス発生回路
１０  高圧トランス
１１  パルス発生部
１２  放電ランプ
２２  動作停止手段
２３  タイマー回路(第１のタイマー回路)
２４  ランプ電圧検出手段
２５  タイマー回路(第２のタイマー回路)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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