JP4671807B2 - 光源用電源装置 - Google Patents

Description

高圧水銀蒸気放電ランプやメタルハライドランプ等の放電ランプの安定した点灯と、立ち消えなどの異常現象が発生しない小型の経済性に富む電源装置。

従来，放電ランプの電源として定電流特性を持つ電源装置や，点弧時に高電圧の高周波電力を発生させて，点灯した後は直流の電流を安定化させる特性を持たせた電源が提供されてきた。プロジェクタ用の放電ランプの場合には，安定した起動と小型化と経済性が重要で、使用目的に合わせた光源用電源が提供されてきた。光源用電源の開示した文献として下記の特許文献１があり、この文献の（段落０００２）に，「スイッチ素子、リアクトル、ダイオード、平滑コンデンサ、を構成要素とする降圧チョッパからなる直流給電回路と、起動時に動作させるスタータと、電力を一定にするランプ制御回路とで構成されている」。

同文献の（段落０００４）に「起動する場合は高い電圧をランプに印加した状態で、スタータを動作させてグロー放電を開始させる」「グロー放電から初期のアーク放電に移行する。初期のアーク放電電圧は低く１０〜５０ボルト」「熱アークでなく特殊なアーク放電である場合が多い、この種のアーク放電は再点灯した場合にも発生する」「放電電圧の低いアーク放電から放電電圧の高いグロー放電に移行するため出力電圧を瞬時に上昇させる能力が必要である」。同号（段落０００８）に，「電源装置に、急峻な電圧上昇が実現できない為に、放電ランプの立ち消えを生じる事態がしばしば発生する」以上のようにランプの性質に合致する特性を持つ電源装置にするために、特許文献１の図１（この申請明細書の図３に転記した）に示されたスタータ部は、スイッチ素子Ｓ１と高電圧トランスＴ１及びギャップＧ１と高電圧トランスＴ２の高価につく高電圧部材を二組必要とした電源装置の小型・軽量化を阻害する構成となっていた。

「特開２００２−１１７９９０号」公報，「放電ランプ用給電装置」

小型・軽量化は光源用電源装置に強く要求されていて、ランプ性質に合致する特性を持つ新規な構成部材による簡素化された回路の電源を構成することが課題であった。

上記課題を解決するために，高価な部材である二組の高電圧部材を必要としていたが、これを一組で同様の特性を持つ回路を創ることに着眼して次のような構成を考究した。

請求項１に関しては、交流入力端子に接続された入力側整流回路、入力側整流回路に一方端子が接続される平滑コンデンサを介して接続された第１リアクトルと第１ダイオードの直列接続体を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路に直列接続される高圧パルストランスの２次コイル、該２次コイルに直列に負荷の放電ランプが接続される出力端子、から構成される電源主回路であるランプ給電ユニット，
該高圧パルストランスの１次コイルとコンデンサの直列接続体、該コンデンサ直列接続体とサイリスタ等のトリガー手段との並列接続体で形成されたスタータ機能を持つパルス電力ユニット、との二つのユニットを具備し、該パルス電力ユニットのコンデンサが時定数回路を介して該第１リアクトルと該第１ダイオードの接続点に結ばれ、該パルス電力ユニットの該高圧パルストランスの１次コイルが該平滑コンデンサの他方端子に接続されることを特徴とした光源用電源装置とした。

請求項２に関しては、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、主回路に直列接続のエネルギー蓄積用の第１リアクトルと、これに直列接続されたダイオードと平滑コンデンサの正端子が接続され、該第１リアクトルと該ダイオード接続点に力率改善回路の一端子が接続され、該平滑コンデンサの他端子に力率改善回路の他端子が接続され、高力率ＤＣ−ＤＣコンバータ回路である請求項１記載の光源用電源装置とした。

請求項３に関しては、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、主回路に直列接続の該第１リアクトルと、これに直列接続されたダイオードを介してスイッチング素子が直列接続され、更に第２リアクトルと直列接続される前記高圧パルストランスの２次コイルの一端が接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路である請求項１記載の光源用電源装置とした。

請求項４に関しては、前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、主回路に直列接続の該第１リアクトルと、これに直列接続された第１ダイオードを介してスイッチング素子が直列接続され、更に直列に第２リアクトルが接続され、第２リアクトルの入力端子に第２ダイオードのカソードが、第２リアクトルの出力端子に第２平滑コンデンサと第２スイッチング素子直列体を負側主回路との間に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路である請求項１記載の光源用電源装置とした。

以上の記述のように，従来は、二組を必要としていた高電圧部材であるスターターのトランスＴ１とＴ２を、新規の発想で一組のパルストランス（高電圧部材）で性能を実現することができたので小型・軽量化可能とし、部材の費用、組み立て工数が削減でき安価に製作できた。

本発明による実施の形態を図１のブロック図に示して説明する。入力端子ＡＣに入力側整流回路１が接続され、更に接続された第１リアクトル１１と第１ダイオード４の直列接続体を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６に直列接続される高圧パルストランスの２次コイル７、該２次コイル７に直列に負荷である放電ランプ２６が接続される出力端子１７、で構成される電源主回路であるランプ給電ユニット，及び高圧パルストランスの１次コイル１２と時定数回路１５の直列接続体、該時定数回路１５とサイリスタ等のトリガー放電回路Ｄで形成されたパルス電力ユニット１６、との二つのユニットを具備し、パルス電力ユニット１６の高圧パルストランスの１次コイル１２が時定数回路１５を介して第１リアクトルと第１ダイオードの接続点Ｐに結ばれ、該１次コイル１２が平滑コンデンサ１９の他極端子に接続される。力率改善手段３が第１リアクトル１１の第１ダイオード４との接続点と平滑コンデンサ１９の他極端子との間に接続されているので装置の力率が改善された。図３に示した従来のスタータに於けるＴ１、Ｔ２の二組の高電圧トランスとＳ１、Ｇ１の二組のトリガー手段が各々一組で同様の作用が達成された。

前記のブロック図の作用を、図２の回路図を参照しながら説明する。入力端子ＡＣに入力側整流回路１が接続され、平滑コンデンサ１９の接続点を介して接続された第１リアクトル１１と第１ダイオード４の直列接続体を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路６と、該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６に直列接続される高圧パルストランスの２次コイル７、該２次コイル７に直列に負荷の放電ランプ２６が接続される出力端子１７、から構成されるランプ給電ユニットである主回路が形成されている。

該高圧パルストランスの１次コイル１２とコンデンサ２５の直列接続体、該コンデンサ２５の直列接続体とサイリスタ等のトリガ手段２１との並列接続体で形成されたパルス電力ユニット１６、との二つのユニットを形成している。該パルス電力ユニット１６のコンデンサ２５が時定数用抵抗器１５を介して該第１リアクトル１１と第１ダイオード４の接続点Ｐに結ばれ、パルス電力ユニット１６の該高圧パルストランスの１次コイル１２が平滑コンデンサ１９の異極端子に接続される。

前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６は、主回路に直列接続のエネルギー蓄積用の第１リアクトル１１と、これに直列接続されたダイオード４と平滑コンデンサ５の正端子が接続され、該第１リアクトル１１と該ダイオード４との接続点Ｐに力率改善回路の一端子が接続され、該平滑コンデンサの他端子に力率改善回路の他端子が接続され、高力率ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の一部を形成する。

前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６は、第１リアクトルに直列接続された第１ダイオード４を介して第２スイッチング素子９が直列接続され降圧作用をする、更にエネルギー蓄積用の第２リアクトル１３と直列接続される前記高圧パルストランスの２次コイル７の入力端が接続される。

前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路６は、第２リアクトル１３の入力端に第２ダイオード１０のカソードが、第２リアクトル１３の出力端に第２コンデンサ２０と第３スイッチング素子１４との直列体を主回路負極との間に接続され昇圧作用をするＤＣ−ＤＣコンバータ回路とし、昇圧機能と降圧機能を直列に接続した。前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路を有するランプ給電ユニットは、第１リアクトル１１と、これに直列接続された第１ダイオード４を介して、第２スイッチング素子９が直列接続され、更に第２リアクトル１３と直列接続される前記高圧パルストランスの２次コイル７の一端が接続され、該高圧パルストランスの２次コイルの他端が放電ランプを介して入力側整流回路１の負極の出力端に接続される。

以上のように，簡素化された回路の電源を構成することによって、高価な高電圧部材が節減できたので、省資源に寄与し工業的価値が大きい。

本発明による一実施の形態を示すブロック図である。 本発明による一実施の形態を示す回路図である。 従来の装置（特許文献１の第１図）の回路図である。

符号の説明

１ 入力側整流回路
３ 力率改善手段
４ 第１ダイオード
５ 平滑コンデンサ
６ ＤＣ−ＤＣコンバータ
７ パルストランスの２次コイル
８ 第１スイッチ素子
９ 第２スイッチ素子
１０ 第２ダイオード
１１ 第１リアクトル
１２ パルストランスの１次コイル
１３ 第２リアクトル
１４ 第３スイッチ素子
１５ 時定数回路
１６ パルス電力ユニット
１７ 出力端子
１８ ダイオード
１９ 平滑コンデンサ
２０ コンデンサ
２１ トリガー手段（サイリスタ）
２２ ダイオード
２３ ダイオード
２４ コンデンサ
２５ コンデンサ
２６ 放電灯
ＡＣ 入力端子
Ｐ 接続点
Ｄ トリガー放電回路
Ｔ１、Ｔ２ 高電圧トランス

Claims (4)

1. 交流入力端子に接続された入力側整流回路、入力側整流回路に一方端子が接続される平滑コンデンサの接続点を介して接続された第１リアクトルと第１ダイオードの直列接続体を有するＤＣ−ＤＣコンバータ回路と、該ＤＣ−ＤＣコンバータ回路に直列接続される高圧パルストランスの２次コイル、該２次コイルに直列に負荷の放電ランプが接続される出力端子、から構成されるランプ給電ユニット，及び、該高圧パルストランスの１次コイルとコンデンサの直列接続体、該コンデンサ直列接続体とサイリスタ等のトリガ手段との並列接続体で形成されたパルス電力ユニット、との二つのユニットを具備し、該パルス電力ユニットのコンデンサが時定数手段を介して該第１リアクトルと該第１ダイオードの接続点に結ばれ、該パルス電力ユニットの該高圧パルストランスの１次コイルが該平滑コンデンサの他方端子に接続されることを特徴とした光源用電源装置。
   
2. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、主回路に直列接続のエネルギー蓄積用の第１リアクトルと、これに直列接続されたダイオードと平滑コンデンサの正端子が接続され、該第１リアクトルと該ダイオード接続点に力率改善回路の一端子が接続され、該平滑コンデンサの他端子に力率改善回路の他端子が接続され、高力率ＤＣ−ＤＣコンバータ回路である請求項１記載の光源用電源装置。
   
3. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、主回路に直列接続の該第１リアクトルと、これに直列接続されたダイオードを介してスイッチング素子が直列接続され、更に第２リアクトルと直列接続される前記高圧パルストランスの２次コイルの一端が接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路である請求項１記載の光源用電源装置。
   
4. 前記ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、主回路に直列接続の該第１リアクトルと、これに直列接続された第１ダイオードを介してスイッチング素子が直列接続され、更に直列に第２リアクトルが接続され、第２リアクトルの入力端子に第２ダイオードのカソードが、第２リアクトルの出力端子に第２平滑コンデンサと第２スイッチング素子直列体を負側主回路との間に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路である請求項１記載の光源用電源装置。

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