(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に結合する入力端子と、固有周波数を持ち、かつ電圧依存放電素子を備えた発生回路と、パルス変圧器と、当該パルス変圧器の二次巻線とランプ結合点との間の電気的接続線とを有する高圧放電ランプを活性化する回路において、
前記パルス変圧器の二次巻線の部分が容量性手段により分流されることを特徴とする点灯回路。
【請求項２】
請求項１に記載の点灯回路において、
前記パルス変圧器の二次巻線と前記ランプ結合点とが同調回路の一部を形成し、前記同調回路の同調が前記パルス発生回路の前記固有周波数に又は近傍になるように選択されることを特徴とする点灯回路。
【請求項３】
請求項１に記載の点灯回路において、
前記パルス変圧器の前記二次巻線及び前記ランプ結合点とが同調回路の一部を形成し、前記同調回路の同調が前記パルス発生回路の固有周波数の偶数次の高調波に又は近傍になるように選択されることを特徴とする点灯回路。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の点灯回路において、
前記二次巻線が、第１及び第２の二次巻線から構築されることを特徴とする点灯回路。
【請求項５】
請求項４に記載の点灯回路において、
前記第１及び第２の二次巻線が、等しい大きさで、かつ前記ランプ結合点に対して対称的に設けられ、これら二次巻線の各々が容量性手段により部分的に分流されることを特徴とする点灯回路。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、電源に接続する入力端子と、固有周波数を有し、かつ電圧依存放電素子を備えたパルス発生回路と、パルス変圧器と、パルス変圧器の二次巻線とランプ結合点との間の電気的結合部とを備えた高圧放電ランプを点灯する点灯回路に関する。
背景技術
上述の点灯回路は、ヨーロッパ特許出願公開第EP-A-0398432号から既知である。
この既知の回路は、プロジェクションテレビシステムにおける高圧放電ランプの動作及び起動用の回路の一部を形成するものである。大きさ及び発光効率に係る課題に適した電球には、特別な要件が課される。この結果、１０kVより大きい（時には２０kVより大きい）電圧の点灯パルスが、信頼できるランプの点灯のために要求される。この点灯回路に課される他の要件は、全く又はほとんど冷えていない消灯されたランプを、迅速に再点灯できなければならないというものである。この様な温状態の再点灯は、点灯パルスの振幅に対応する振幅の再点灯パルスを必要とする。
既知の点灯回路において、パルス変圧器におけるパルス電圧が、二次巻線から直接的にランプ結合点に供給される。
点灯パルスの発生は、同調ＬＣ回路において発生する共振により、既知の点灯回路において実現する。この同調ＬＣ回路においては、電圧上昇網の容量性手段の電圧が、放電素子の放電電圧に到るまで上昇される。効率的な動作のため、電源では、点灯パルス発生の過程で、数十kHzの比較的高い周波数で整流が成される。パルス発生回路の固有周波数は、パルス変圧器の一次巻線と、電圧上昇網の容量性手段とで形成された同調回路の周波数である。結合されたランプが点灯され、かつ安定したアーク放電が形成されると、電源の整流周波数が、比較的低い値に変化する。放電開始から適当な放電が実現される瞬間までの放電によるランプの様相は、点灯段階と呼ばれる。この点灯段階において、高い整流周波数を選択することは、比較的小さな部品の使用を実現し、一方で、十分に高い電圧の発生が比較的短時間で実現するであろう。しかしながら、これには前提条件として、電源回路にランプの状態に依存して整流周波数を変更する手段が設けられねばならない。
既知の点灯回路の問題は、ランプの放電開始直後、ランプに電流を供給する電源の引き継ぎに存在する。この引き継ぎと呼ばれる様相は、既知の回路の種々の場合における望まない傾斜、即ち、電流の供給が非常にゆっくりなされる傾斜を示し、この結果、ランプ中のイオン化が損なわれ、そして新たな点灯パルスが必要となる。
発明の開示
本発明は、上述の問題点の解法を提供することを目的とする。
この目的は、本発明による上述の点灯回路が、パルス変圧器の二次巻線の一部が容量性手段により分流されることにより達成される。
本願発明者は、放電開始直後、非常に短く高い電流値ピークが発生可能であることを見いだした。本発明による手段がこの電流値ピークを強力に減衰させ、この結果、より長い期間にわたって電流がランプを流れ、それに応じて放電容器中のイオン化が発生することが驚くべきことに見いだされた。これは、良好な引き継ぎ様相を促進する。
本発明による点灯回路は、パルス変圧器の二次巻線と、容量性手段と、ランプ結合端子とにより形成される回路が、異なる周波数の信号が同調回路において強力に低減されるにも関わらず、パルス発生回路で発生したパルスは僅かな損失で接続されたランプの点灯パルスに変換されるという利点を有する。この同調は、パルス発生回路の固有周波数に存在するように選択されても良い。この様な同調は、点灯パルスの効率的な結合のためにのみ望ましいのではなく、半導体スイッチが高周波信号により欠陥を有するようになることの相殺にも望ましい。有利な実施例において、同調が、偶数次の高調波、特に固有周波数の第２高調波に又は近傍に存在するように選択される。これにより、発生したパルスにおける更なる上昇が、より大きな部品を必要とせずに実現できることが驚くべきことに見いだされた。一方、高調波の使用は、パルス発生回路、特により小さなパルス変圧器の更なる小型化をもたらす。
適当な動作状態におけるランプでは、二次巻線が、無視できるインピーダンスを形成し、これに応じて、認識可能な消費を発生しない。これは、フィルタの素子としての使用に基本的に適する抵抗手段とは対照的である。
望ましくは、二次巻線が、等しい寸法の第１及び第２の二次巻線から構築され、そしてランプ結合点に対して対称的に配置される。各二次巻線は、容量性手段により部分的に分流される。これは、パルス発生がもたらす干渉領域の発生を相殺する手段として特に望ましい。同軸導体をランプ結合点に使用することは、この目的のためには必要としない。
【図面の簡単な説明】
第１図はテレビシステムのランプの点灯及び動作用の回路のブロック図である。
第２図はランプを点灯するために利用する第１図の一部を示す回路図である。
第３図は第１及び第２図の回路により発生した電圧を示す波形図である。
発明を実施するための最良の形態
以下に実施例の図面を参照して本願発明の前述及び更なる特徴を説明する。
第１図のＡ，Ｂは、電圧源、例えば直流200〜400Ｖの電源に結合する結合端子である。入力フィルタIでは濾波を実施する。他の実施例では、端子Ａ，Ｂは、220V,50Hzの商用電源に結合される結合端子を形成する。ここでは、供給電圧の整流をフィルタIで実施する。フィルタIは同様にこの場合は、回路の動作のために、電源電圧の歪みを防止する構成を有する。
部品IIは、整流回路IIIに従属されるスイッチモード電源を形成する。整流回路は、方形波電圧の整流電源として動作する。この整流回路IIIは、入力端子Ｃ，Ｄを介してランプ回路Ｖに結合される。このランプ回路は、パルス発生回路IVとランプＬが結合されるランプ結合点Ｅ，Ｆを有する。第１図の回路の一部を形成するランプ回路Ｖを、第２図に示す。
第２図において、入力端子Ｃがパルス変圧器１に結合される。この変圧器１の一次巻線１０は、電圧上昇網２を介して入力端子Ｃ，Ｄ間の電圧依存放電素子３に直列結合される。変圧器１の第１の二次巻線１１は、一方で、デカップリングコンデンサ７と自己インダクタンス８との直列回路を介して入力端子Ｃに結合される。他方では、第１の二次巻線１１は、ランプ結合点Ｅに導体４を介して結合される。即ち、パルス変圧器の二次巻線とランプ結合点との間の電気的結合を形成する。第１の二次巻線は、容量性手段を形成するコンデンサ４１により部分的に分流される。変圧器１の第２の二次巻線１２は、一方で、自己インダクタンス５を介して入力端子Ｄに結合され、他方で、ランプ結合点Ｆに結合される。第２の二次巻線は、容量性手段を形成するコンデンサ４２により部分的に分流される。自己インダクタンス５は、整流スイッチを介して大きすぎる流入電流に対する保護を提供する。
容量性、誘導性及び整流の手段の電圧上昇網２は、一方で自己インダクンス８のタップ８０に結合され、他方で電圧依存放電素子３に結合された抵抗２１及びダイオード２３を備えた第１分岐を有する。この網は同様に、一方で自己インダクンス８のタップ８０に結合され、他方でパルルス変圧器１の一次巻線１０に結合された抵抗２２とダイオード２４を備えた第２分岐を有する。二つの抵抗２１，２２は、２つのコンデンサ２５，２６の直列配置により相互結合される。これらコンデンサの基準結合点２００は、自己インダクンス５を介して入力端子Ｄに結合される。変圧器１、電圧上昇網２、電圧依存放電素子３、該放電素子を分流する漏れ抵抗３ａはパルス発生回路１Ｖを形成する。二次巻線１１，１２の部分５１，５２は、容量性手段４１，４２と共に、点灯期間にフィルタを形成する。同様に、ランプ結合点Ｅ，Ｆもフィルタの一部を形成する。フィルタの同調は、パルス発生回路の固有周波数に対応して、回路の構成が、パルス発生回路、即ちコンデンサ２５，２６と、パルス変圧器１の一次巻線１０により形成された回路により固有周波数の第２高調波用のバンドパスフィルタを形成するように選択される。
付け加えると、自己インダクンス５，８は、コンデンサ６により相互結合され、自己インダクンス８とコンデンサ６とがパルス発生時に同調ＬＣ回路を形成する。パルス発生時、電圧上昇網２の容量性手段２５，２６の電圧が、同調ＬＣ回路６，８に生じる共振により、放電素子３の放電電圧まで上昇される。
デカップリングコンデンサ７及び自己インダクンス８は、制御スイッチ９により分流される。このスイッチは、パルス発生時には開放されている。この問、変圧周波数が安定なランプ動作に依存する比較的低い値に変化し、スイッチ９が閉じる。
上述の実施例の応用において、その点灯回路は、フィリップス社製の100Ｗの高圧水銀ランプ（型番UHP-100）の点灯及び動作に適する。このランプの定格ランプ電圧は８５Ｖで、定格ランプ電流周波数は180Hzである。
ここに述べた実施例の応用において、この点灯回路は、結合端子Ａ，Ｂに直流200〜400Ｖの供給電圧に結合するように設計される。部品I及びIIは、それぞれ入力フィルタ及びダウンコンバータである。ダウンコンバータは、点灯時、ダウンコンバータの出力に160Ｖの電圧を、そしてランプの安定動作時に８５Ｖの電圧を得るための電力制御を備える。
整流回路IIIは、フルブリッジ回路として構築される。この整流回路は、点灯時におよそ160Ｖの正弦波電圧を供給し、そしてランプの安定動作時に８５Ｖの方形波電圧を供給する。
ランプの点灯は、以下のように実施する。整流回路が６０kHzの周波数で整流することにより、電圧の共振発生がＬＣ回路６，８で実現する。この共振は、ランプ結合点に800Ｖの尖頭電圧をもたらす。電圧上昇網の２つのダイオード２３，２４は、コンデンサ２５，２６とともに、タップ８０の領域において、およそ550Ｖの尖頭電圧が、コンデンサ２５，２６において最大1100Ｖに上昇される事態をもたらす。電圧依存放電素子は、電圧上昇網の満足な動作を実現するための漏れ抵抗３ａ（１０ＭΩ）により分流される800Ｖの放電電圧が設定された、シーメンス社製造の放電間隙（Spark gap）である。実際、網のコンデンサの電圧が良好に規定される事態をもたらす。この分流抵抗は、安全を確保する理由から望ましい。同様に安全の観点から、ＰＴＣ抵抗（図示せず）を電圧上昇網のコンデンサと自己インダクンス５との間に設けても良い。コンデンサ２５，２６の各々は、120nFの値を持ち、抵抗インピーダンス２１，２２は３３ｋΩの値を持つ。
パルス変圧器は、フェライトロッドコアと、３巻回の一次巻線と、そしてそれぞれ１１巻回の７セクションを有する第１及び第２の二次巻線とを有する。一次巻線及び二次巻線の何れも、直径500μ２のワイヤから形成される。一次及び二次巻線の間の結合は、ここでは0.7である。二つの二次巻線の相互の結合は、0.9である。変圧器は、短絡回路の一次巻線を持つ二次巻線において、364μHの大きさの漏れ自己インダクンスを有する。各二次巻線は２２０ｐFのキャパシタにより３つのセクションにおいて分流される。
発生したパルスは、およそ２０kVの電圧を有する。発生した点灯パルスは、第３図に示されている。第３図Ａは、パルス変圧器１の一次巻線における電圧パルスを示す。第３図Ｂは、パルス変圧器１の二次巻線における電圧パルスを示す。時間ｔは、１単位が500nSの間隔で水平方向に図示されている。電圧Ｖは、ｋＶの単位で垂直軸に図示されている。
第３図Ｂから明らかなように、発生したパルスは、１０kVのパルスレベルで、200nSの幅ｂを有する。第３図Ａのパルスは、１MHzの周波数を有する。第３図Ｂのパルスは、２MHzの周波数を有する。
発生したパルスは、点灯していないランプの放電をもたらす。ランプはその放電開始直後にゆっくり起動を開始し、そしていくらかの時間経過後に安定動作状態に到る。ここで前述のランプにおいては、およそ700mS経過後に発生することが見つかり、その後、ランプ電圧が定格値へと更に上昇する。ランプの放電開始後に１ｓ経過すると、整流回路の整流周波数が180Hzに低減され、そしてランプが通常動作状態に到らされる。
ランプが消灯され、まだ冷えていない場合、発生したパルスが３０ｓ以内に温再点灯を生じる。
上述の実施例と同様に、電圧上昇網が、自己インダクンスのタップ８０に結合され、自己インダクンス８とコンデンサ６との間に結合を設けることが同様に可能である。
分流コンデンサ４１，４２の値の選択は、厳密ではない。上述の回路における各コンデンサについては、150pF〜400pFの間に望ましくは位置すればよいことが実験的に見いだされた。この範囲内のより高い値は、迅速な温再点灯を一般的にもたらすであろう。この範囲外のコンデンサの値は、パルス光の低下をもたらした。
より一般的には、容量性手段の値は、以下の数式が成立するように選択される。
2.2＜ｎ2Ｃｓ／Ｃｐ＜8.8
ここで、ｎはパレス変圧器の巻線比、Ｃｓはパレス変圧器の二次巻線を分流する容量性手段の値、そしてＣｐはパルス発生回路の総合コンデンサ値である。
【図１】
0003801204.tif 000002
【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
0003801204.tif 000005