JPH09512952A - 点灯回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、電源に結合する入力端子Ｃ，Ｄと、通常周波数を持ち、かつ電圧依存放電素子３を備えたパルス発生回路IVと、パルス変圧器１と、当該パルス変圧器の二次巻線１１，１２とランプ結合点Ｅ，Ｆとの間の電気的紡合とを有する高圧放電ランプＬを活性化する回路に関する。本発明によると、二次巻線が容量性素子４１，４２によりに部分的に遮断される。この遮断は、ランプの放電開始後の電流の流れを制御する。

Description

【発明の詳細な説明】 点灯回路 技術分野 本発明は、電源に接続する入力端子と、通常周波数を有し、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、特別な要求が課される。この結果、１０kV以上（時に は２０kV以上）の電圧の起動パルスが、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更なる要求は、全く若しくは完全には冷えていな い消灯ランプを、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、電圧上昇網のコンデンサ 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放電が成され る。パルス発生回路の通常周波数は、パルス変圧器の一次巻線と、電圧上昇網の 容量性素子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。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、 放電段階と呼ばれる。この放電段階において、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、特に高い電圧の発生が比較的短時 間で実現するであろう。これは前提条件として、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、ランプの放電直後、ランプに電流を供給する電源の 管理に存在する。この管理と呼ばれる様相は、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が容量 性素子により遮断されることにより達成される。 本願発明者は、放電直後、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鈍らせ、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予期せず見いだされた。これは、良好な管理様相を促進す る。 本発明による点灯回路は、パルス変圧器の二次巻線と、容量性素子と、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の損失が僅かで あるランプ結合素子へ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、パルス発生回路の通常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の影響を受け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、偶数倍の高調波、特に通常周波数の第２高調波の上若しくは近傍 に存在するように選択される。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予期せず見いだされた。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 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、容量性素子 により部分的に遮断される。これは、パルス発生がもたらす干渉領域の発生を相 殺する寸法として特に望ましい。疑似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２の二次巻線１１がランプ結合点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、容量性素子を形成するコンデンサ４１により部分的に 遮断される。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、容量性素子を形成するコンデンサ４２により部分的に遮断される。 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、誘導性の整流手段の電圧上昇網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とダイオ ード２３を備えた第１分岐を有する。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、そして電圧依存放電素子３、漏れ抵抗３ａによりそれぞ れパルス発生回路IVから遮断される。二次巻線１１，１２の部分５１，５２は、 容量性素子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 紡合点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 の通常周波数に対応して選択される。回路の構成は、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 り通常周波数の第２高調波用のバンドパスフィルタを形成する。 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の容量性素子２５，２６の電圧が、同調ＬＣ回路６ ，８に生じる共振によりにより、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 り遮断される。このスイッチは、パルス発生時に解放される。この間、変圧周波 数が適当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、そしてランプの適当な動作時に８５Ｖの 電圧を得るための電力制御を備える。 変圧器IIIは、全波整流回路として構築される。この変圧器は、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。変圧器が６０kHzの周波数で変圧す 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55 0Ｖ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）により遮断される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。この遮断抵抗は、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500μmのワイヤから形成される。補及び二次巻 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、365μHの大きさの 漏れ自己インダクンスを有する。 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。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。ランプの放電後に１ｓ経過すると、変圧器の変 換周波数が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の温点灯 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。 遮断コンデンサ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す 。 より一般的には、容量性素子の値は、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はパルス変圧器の巻線比、Ｃｓはパルス変圧器の二次巻線を遮断す る容量性素子の値、そしてＣｐはパルス発生回路の総合コンデンサ値である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電源に結合する入力端子と、通常周波数を持ち、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 との間の電気的結合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素子により遮断されることを特徴 とする点灯回路。 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が、前記パルス発生回路の前 記通常周波数に若しくは近傍に位置するように選択される同調を実現する同調回 路の一部を形成することを特徴とする点灯回路。 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が、前記パルス発生回 路の通常周波数の偶数倍の高調波に若しくは近傍に位置するように選択される同 様を実現する同調回路の一部を形成することを特徴とする点灯回路。 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。 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 して対照的に設けられ、これら二次巻線が容量性素子により部分的に遮断される ことを特徴とする点灯回路。