JP3677787B2 - ランプ点灯装置及び映像表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば、自動車に搭載可能な液晶映像表示装置等のランプ点灯装置及びディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば液晶を用いて映像を表示できる液晶プロジェクタが知られている。液晶プロジェクタでは、そのスクリーンパネルをできる限り明るくすることにより、よりクリアな映像をみることができる。通常、スクリーンパネルを明るくするために、液晶プロジェクタは、ハロゲンランプやメタルハライドランプ等により照射される。これらのランプは、ファンで強制空冷されることにより、その自己発熱が抑えられている。
【０００３】
上述のランプを用いた車載用の液晶プロジェクタや一般照明には、そのランプ電源としてスイッチング電源が多く用いられる。これにより、フィラメントを小さくすることができる。また、ランプ全体の大きさを小さくできると共に、点光源に近いものとすることができる。通常、スイッチング電源には過電力保護回路が装備されている。過電力保護回路が動作するのは、定格の数倍程度以上の負荷の時であり、定格の２０％〜３０％増程度では動作しない。
【０００４】
ところで、ハロゲンランプは全く同一形状、同一口金で６０Ｗ、７５Ｗ、１００Ｗ等の電力のものが製造市販されている。従って、例えば６０Ｗランプ用に設計したプロジェクタに対して、ユーザが故意に、または誤って、７５Ｗ以上のランプを使用する場合がありうる。特に、液晶プロジェクタでは、スクリーンパネルを明るくするために、故意に定格を越えたランプが使用されると考えられる。この場合、過電力保護回路は動作しない。また、ランプは、同一形状及び同一口金なので、定格を越えたランプが取り付けられたか否かをメカニカルに検出することはできない。
【０００５】
図８は、ハロゲンランプ等の照明に用いられるランプ点灯装置の回路図である。電源は、整流／平滑回路５１で整流、平滑された後、高周波トランス５４の一次側に供給される。この一次側の一端にはスイッチング素子５２が接続され、他端にはスイッチング素子５３が接続される。スイッチング素子５２及び５３は、スイッチング制御回路（発振回路）５６によりそのオン／オフが制御される。スイッチング素子５２と５３との接続点は、スイッチング制御回路５６に接続されると共に、負荷電流検出用抵抗５７を介して接地される。
【０００６】
高周波トランス５４の二次側コイルの一方には、ランプ（ハロゲンランプ等）５５が接続される。また、二次側コイルの他方には、入力電圧変化検出用整流／平滑回路５８が接続され、この検出出力がスイッチング制御回路５６に供給される。
【０００７】
このように構成されたスイッチング電源において、高周波トランス５４の二次側が単絡されて異常負荷電流が発生すると、負荷電流検出用抵抗５７によりこの異常が検出され、スイッチング制御回路５６にその検出値が供給される。これにより、スイッチング素子５２及び５３に対するスイッチング制御回路５６の発振がオフされて、スイッチング電源が保護されることになる。この場合、保護回路が動作する負荷電流の大きさは、定格の数倍以上であり、その許容量が大きく設定されているのが普通である。つまり、例えば６０Ｗ定格のランプ専用のランプ点灯装置に対し７５Ｗのランプが取り付けられても、それを判別することはできない。また仮に細かく設定したとしても電源装置が非安定化であるため、一次側の電源変動が二次側に出力されてしまうことがある。従って、例えば入力電圧が１０％上昇した時に６０Ｗランプを使用している場合と、入力電圧が１０％低下した時に７５Ｗのランプを使用している場合とを判別することができない。
【０００８】
図９は、図８に示された回路において、負荷電流検出用抵抗５７に発生する電圧を増幅及び整流し、その入力電圧に対する変化を６０Ｗのランプと７５Ｗのランプにつき測定したものである。図９からも分かるように、入力電圧を８５Ｖから１１５Ｖまで変化させると、６０Ｗランプを負荷とした時の検出レベルと７５Ｗを負荷とした時の検出レベルとでは、斜線部で示すオーバーラップ領域が発生してしまう。このオーバーラップ領域では、どの程度の負荷が用いられているのかを判別することができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、定格通りの負荷が取り付けられているのか否かを判別できないまま、ランプを使用するのは危険である。まして、定格を越えた電力のランプが取り付けられると、電源が過負荷状態で動作し続けて危険である。特に、液晶プロジェクタ等では、比較的小さなランプハウスをファンで強制空冷しているので、セット全体としても危険である。
【００１０】
従って、この発明の目的は、取り付けられたランプが定格通りのランプか否かを検出することができ、これにより、安全に使用することができるランプ点灯装置及び映像表示装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、定格電力のランプと、該定格電力のランプと同一形状で定格電力を超えたランプとを識別するランプ点灯装置であって、
オンオフ制御される二つのスイッチング手段と、
タップを有する一次巻線であって、タップに整流入力電圧が供給され、両端に二つのスイッチング手段の一方にそれぞれ接続される一次巻線、第一の二次巻線、および第二の二次巻線を有するとともに、第一の二次巻線に得られる電圧をランプに供給するトランスと、
スイッチング手段と基準電位との間に挿入される抵抗を有し、該抵抗の両端電圧からランプに流れる負荷電流を検出する第１の検出手段と、
トランスの第二の二次巻線に得られる電圧を整流する整流回路および該整流回路により整流された電圧を平滑する平滑回路を有し、該平滑回路からの出力により入力電圧を検出する第２の検出手段と、
第１の検出手段の出力電圧から第２の検出手段の出力電圧を減算する減算手段と、
減算手段からの出力レベルに基づきランプが定格電力のランプであるか否かを判別する判別手段と
を備えることを特徴とするランプ点灯装置である。
【００１２】
また、この発明は、ランプからスクリーンに投射される光により映像を表示する映像表示装置であって、
定格電力のランプと、該定格電力のランプと同一形状で定格電力を超えたランプとを識別するランプ点灯装置を備え、
ランプ点灯装置は、
オンオフ制御される二つのスイッチング手段と、
タップを有する一次巻線であって、タップに整流入力電圧が供給され、両端に二つのスイッチング手段の一方にそれぞれ接続される一次巻線、第一の二次巻線、および第二の二次巻線を有するとともに、第一の二次巻線に得られる電圧をランプに供給するトランスと、
スイッチング手段と基準電位との間に挿入される抵抗を有し、該抵抗の両端電圧からランプに流れる負荷電流を検出する第１の検出手段と、
トランスの第二の二次巻線に得られる電圧を整流する整流回路および該整流回路により整流された電圧を平滑する平滑回路を有し、該平滑回路からの出力により入力電圧を検出する第２の検出手段と、
第１の検出手段の出力電圧から第２の検出手段の出力電圧を減算する減算手段と、
減算手段からの出力レベルに基づきランプが定格電力のランプであるか否かを判別する判別手段と
を備えることを特徴とする映像表示装置である。
【００１３】
【作用】
異常負荷電流が負荷電流検出用抵抗７により検出される。この検出出力が入力変化補正用アンプ１５に印加される。また、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８の出力電圧が入力変化補正用アンプ１５に印加される。入力変化補正用アンプ１５では、印加された信号に基づいて負荷レベルの検出がなされる。
【００１４】
【実施例】
以下、この発明によるランプ点灯装置の実施例に関して、図面を参照して説明する。図１は、この発明が適用されたランプ点灯装置の第１の実施例を表す回路図である。この回路は、入力電圧変化を検出し、この検出値を負荷レベル入力補正用アンプに適当なレベルで入力し、入力電圧変化があっても、出力信号が一定となるような回路である。
【００１５】
図１において、電源は、整流／平滑回路１で整流、平滑された後、高周波トランス４の一次側に供給される。一次側の一端にはスイッチング素子２が接続され、他端にはスイッチング素子３が接続される。スイッチング素子２及び３は、スイッチング制御回路６によりそのオン／オフが制御される。スイッチング素子２と３との接続点は、負荷電流検出用抵抗７を介して接地される。
【００１６】
高周波トランス４の二次側コイルの一方には、ランプ５が接続される。ランプ５は、例えばハロゲンランプである。また、二次側コイルの他方には、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８が接続される。この検出出力がスイッチング制御回路６に供給されると共に、入力電圧変化検出抵抗８及び９で分圧される。なお、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８は、スイッチング制御回路６の電源と共用とされる。
【００１７】
負荷電流検出用抵抗７の一端は、抵抗１１を介して入力変化補正用アンプ１５の非反転入力端子に接続される。一方、入力電圧変化検出抵抗８と９との接続点は、抵抗１０及び入力電圧変化補正オン／オフスイッチ２２を介して、入力変化補正用アンプ１５の反転入力端子に接続される。この反転入力端子は、抵抗１３を介して接地される。入力変化補正用アンプ１５の出力は、抵抗１４及びコンデンサ１６からなるフィルタを介して出力端子１７から取り出される。なお、このフィルタは、負荷レベル検出出力の平滑と、ランプ起動時のラッシュ電流によるオーバーシュート抑制との動作をするものである。また、入力変化補正用アンプ１５の出力端子は、抵抗１２を介して入力変化補正用アンプ１５の反転入力端子に接続される。
【００１８】
図１に示される回路では、高周波トランス４の二次側が単絡されて異常負荷電流が発生すると、負荷電流検出用抵抗７によりこの異常が検出される。これにより、入力変化補正用アンプ１５の非反転入力端子に電圧が印加される。また、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８の出力電圧が入力電圧変化検出抵抗８と９とにより分圧されると共に、入力電圧変化補正オン／オフスイッチ２２を介して入力変化補正用アンプ１５の反転入力端子に印加される。入力変化補正用アンプ１５では、負荷レベルの検出がなされ、この検出値に対応して、出力端子１７に供給される信号に対して補正がなされる。
【００１９】
図２は、入力電圧変化に対して、出力端子１７で得られる検出レベル変化を示すグラフである。図２からもわかるように、６０Ｗランプの検出レベルと７５Ｗランプの検出レベルとは、レベル差約０．５Ｖを保ったまま検出絶対レベルが一定となる。従って、この回路の後段に適当な比較器を用いることにより、二種類のランプを安定に判別することができる。なお、二種類のランプの相対レベル差は入力変化補正用アンプ１５の増幅度で決まるので、このレベル差を大きくすることも小さくすることも容易である。
【００２０】
図３は、この発明が適用されたランプ点灯装置の第２の実施例を表す回路図である。なお、図３において、図１と同じ符号が付されている部分は、同一の回路とする。図３において、負荷検出電圧が負荷電流検出用抵抗７に供給される。これにより、検出電圧が入力変化補正用アンプ１５の非反転入力端子に供給される。入力変化補正用アンプ１５の反転入力端子は、抵抗１３を介して接地される。また入力変化補正用アンプ１５の出力端子は、抵抗１２を介して反転入力端子に接続される。入力変化補正用アンプ１５の出力信号は、抵抗１４及びコンデンサ１６からなるフィルタを介して、比較器１９の反転入力端子に供給される。
【００２１】
一方、高周波トランス４の二次側にある入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８の出力信号が入力電圧変化検出抵抗８及び９で分圧される。抵抗８と抵抗９との接続点は、比較器１９の非反転入力端子に接続される。比較器１９では、検出レベル出力と入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８の出力が比較される。従って、この場合、比較器１９の比較レベルには、入力電圧変化が反映されていることになる。図１に示される回路の代わりに図３に示されるような回路を組んだ場合でも、図１に示される回路と同様の効果を得ることができる。
【００２２】
図４は、商用周波数の電源に対応するために、高周波トランスの代わりに通常のトランスを用いた場合のランプ点灯装置の回路図である。なお、図４において、図１と同じ符号が付されている部分は、同一の回路を示す。トランス２１の二次側コイルの一端には、ランプ５の一端が接続される。ランプ５の一端は、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８、入力電圧変化検出抵抗８及び９を介して接地される。入力電圧変化検出抵抗８と９との接続点は、抵抗１０を介して入力変化補正用アンプ１５の反転入力端子、抵抗１２の一端及び抵抗１３の一端に接続される。抵抗１３の他端は接地される。
【００２３】
一方、トランス２１の二次側コイルの他端は、負荷電流検出用抵抗７の一端及び負荷電流用整流／平滑回路２０の入力側に接続される。負荷電流検出用抵抗７の他端は、ランプ５の他端、負荷電流用整流／平滑回路２０の入力側に接続される。負荷電流用整流／平滑回路２０の出力側は、抵抗１１を介して入力変化補正用アンプ１５の非反転入力端子に接続される。入力変化補正用アンプ１５の出力端子は、抵抗１２の他端に接続されると共に、抵抗１４及びコンデンサ１６からなるフィルタを介して出力端子１７に導出される。
【００２４】
このように回路を構成することで、商用周波数の電源の場合でも、図１や図３に示される回路と同様の効果を得られる。なお、負荷電流検出用抵抗７をトランス２１の一次側に設けることも可能である。また、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８を、ランプ５とは別の捲線とすることも可能である。
【００２５】
図５は、入力補正用アンプ１５の代わりにディスクリート素子（差動増幅器）２３を用いて構成した場合の回路図である。なお、図５において、図１と同じ符号が付されている部分は同一の回路とする。高周波トランス４の一次側にあるスイッチング素子２及び３は、図示せずもスイッチング制御回路によりそのオン／オフが制御される。スイッチング素子２及び３との接続点は、負荷電流検出用抵抗７を介して接地される。
【００２６】
高周波トランス４の二次側コイルの一方には、ランプ５が接続される。また、二次側コイルの他方には、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８が接続される。この検出出力がスイッチング制御回路に供給されると共に、入力電圧変化検出抵抗８及び９で分圧される。なお、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８は、スイッチング制御回路の電源と共用とされる。
【００２７】
負荷電流検出用抵抗７の一端は、差動増幅器２３の抵抗３１の一端に接続される。一方、入力電圧変化検出用整流／平滑回路１８は、抵抗８及び抵抗９を介して接地される。抵抗８と抵抗９との接続点は、差動増幅器２３のトランジスタ３２のベースに接続される。トランジスタ３２のコレクタは、抵抗３３の一端に接続される。また、抵抗３３の一端は、抵抗１４及びコンデンサ１６からなるフィルタを介して出力端子１７に導出される。抵抗３３の他端は、抵抗３４の他端及び抵抗３５の他端に接続される。抵抗３４の一端は、トランジスタ３６のコレクタに接続される。トランジスタ３６のベースは、抵抗３１の他端及び抵抗３５の一端に接続される。トランジスタ３２及びトランジスタ３６は、エミッタ接続され、抵抗３７を介して接地される。
【００２８】
上述のように、ディスクリート素子による差動増幅器で回路を構成した場合でも、上述の回路と同様の効果を得ることができる。また、ディスクリート素子の差動増幅器以外でも、これと同様の動作をするものであれば、全て使用可能である。
【００２９】
図６は、ランプ点灯装置を液晶プロジェクタ等のディスプレイ装置に適用した場合の第１のブロック図である。図６において、４１は液晶プロジェクタ全体の電源部であり、各部電源４０、電流検出回路４２及び保護回路４３からなる。電流検出回路４２としては、上述の実施例で示したランプ点灯装置が用いられている。電源部４１にＡＣ電源が入力され、これにより、他の回路全てに必要な電力が供給される。各部電源４０は、電流検出回路４２に接続される。電流検出回路４２では、ランプ４４の定格電力差による電流差が検出される。換言すれば、定格を越えたランプが装填された場合に、そのランプが定格を越えたランプであるということが検出される。定格を越えたランプであることが電流検出回路４２で検出されると、その検出出力が保護回路４３に供給される。これにより、保護回路４３が動作し、各部電源４０がオフされる。従って、ランプ４４がオフされる。なお、ランプ４は、ディスプレイ装置のバックライトとなっている。
【００３０】
図７は、ランプ点灯装置をディスプレイ装置に適用した場合の第２のブロック図である。なお、図７において、図６と同じブロックには同一符号が付される。液晶プロジェクタ全体の電源部４１は、各部電源４０、電流検出回路４２、保護回路４３及びスイッチ４６からなる。電流検出回路４２としては、上述の実施例で示したランプ点灯装置が用いられている。各部電源４０は、電流検出回路４２に接続される。電流検出回路４２では、図６で示したのと同様の動作がなされる。電流検出回路４２の検出出力は、保護回路４３に供給される。保護回路４３の出力は、ＬＥＤ等のウォーニングランプ４５及びスイッチ４６に供給される。装填されたランプが定格を越えたものであるという検出出力が電流検出回路４２から保護回路４３に供給されると、保護回路４３はウォーニングランプ４５を点灯すると共に、スイッチ４６をオフする。
【００３１】
液晶プロジェクタのようなシステムに定格を越えたランプを装填すると、ランプ点灯せず、セットの加熱等を未然に防ぐことができる。また、定格を越えたランプであることを検出してただちに電源をオフすると、ユーザに故障であると判断されてしまうことがある。これに対し、ウォーニングランプを使用することで、このような誤認を防止することができる。
【００３２】
【発明の効果】
この発明に依れば、ランプ定格を正確に検出でき、安全性の高い照明システムを提供することができる。また、ユーザの不注意または故意により定格を越えたランプが装填された場合の危険性を大きく軽減することができる。さらに、ウォーニングランプを用いることで、ユーザに不適合のランプが使われていることを知らせ、危険を未然に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明が適用されたランプ点灯装置の第１の実施例を示す回路図である。
【図２】入力電圧変化に対する出力検出レベルの変化を示すグラフである。
【図３】この発明が適用されたランプ点灯装置の第２の実施例を示す回路図である。
【図４】通常のトランスを用いた場合のランプ点灯装置の回路図である。
【図５】ディスクリート素子でランプ点灯装置を構成した場合の回路図である。
【図６】ディスプレイ装置の第１のブロック図である。
【図７】ディスプレイ装置の第２のブロック図である。
【図８】従来の技術の説明に用いるスイッチング電源のブロック図である。
【図９】従来の技術における入力電圧変化に対する出力検出レベルの変化を示すグラフである。
【符号の説明】
５、４４、５５ ランプ
１５ 入力変化補正用アンプ
２１ トランス
２３ ディスクリート素子で構成された差動増幅器

Claims (2)

1. 定格電力のランプと、該定格電力のランプと同一形状で上記定格電力を超えたランプとを識別するランプ点灯装置であって、
   オンオフ制御される二つのスイッチング手段と、
   タップを有する一次巻線であって、上記タップに整流入力電圧が供給され、両端に上記二つのスイッチング手段の一方にそれぞれ接続される一次巻線、第一の二次巻線、および第二の二次巻線を有するとともに、第一の二次巻線に得られる電圧をランプに供給するトランスと、
   上記スイッチング手段と基準電位との間に挿入される抵抗を有し、該抵抗の両端電圧から上記ランプに流れる負荷電流を検出する第１の検出手段と、
   上記トランスの第二の二次巻線に得られる電圧を整流する整流回路および該整流回路により整流された電圧を平滑する平滑回路を有し、該平滑回路からの出力により上記入力電圧を検出する第２の検出手段と、
   上記第１の検出手段の出力電圧から上記第２の検出手段の出力電圧を減算する減算手段と、
   上記減算手段からの出力レベルに基づき上記ランプが上記定格電力のランプであるか否かを判別する判別手段と
   を備えることを特徴とするランプ点灯装置。
2. ランプからスクリーンに投射される光により映像を表示する映像表示装置であって、
   定格電力のランプと、該定格電力のランプと同一形状で上記定格電力を超えたランプとを識別するランプ点灯装置を備え、
   上記ランプ点灯装置は、
   オンオフ制御される二つのスイッチング手段と、
   タップを有する一次巻線であって、上記タップに整流入力電圧が供給され、両端に上記二つのスイッチング手段の一方にそれぞれ接続される一次巻線、第一の二次巻線、および第二の二次巻線を有するとともに、第一の二次巻線に得られる電圧をランプに供給するトランスと、
   上記スイッチング手段と基準電位との間に挿入される抵抗を有し、該抵抗の両端電圧から上記ランプに流れる負荷電流を検出する第１の検出手段と、
   上記トランスの第二の二次巻線に得られる電圧を整流する整流回路および該整流回路により整流された電圧を平滑する平滑回路を有し、該平滑回路からの出力により上記入力電圧を検出する第２の検出手段と、
   上記第１の検出手段の出力電圧から上記第２の検出手段の出力電圧を減算する減算手段と、
   上記減算手段からの出力レベルに基づき上記ランプが上記定格電力のランプであるか否かを判別する判別手段と
   を備えることを特徴とする映像表示装置。

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