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図面 (6)

課題

高圧放電灯始動特性を向上させた放電灯点灯装置を実現する。

解決手段

電源11から入力される直流電圧をDC/DCコンバータ12にて降圧し、DC/ACインバータ15に供給する。インバータ15では入力された直流電力交流電力に変換し、ランプ始動回路16で高圧電圧を発生させて高圧放電灯17に供給し、高圧放電灯17を点灯する。制御部18はコンバータ12を駆動する出力パルスdをPWM制御部19から出力させ、インバータ15のスイッチ素子SW1,SW2とSW3,SW4を交互にオンオフさせるため駆動パルス信号gをフルブリッジドライバ20から出力させる。この駆動パルス信号gは、DC/DCコンバータ12を駆動する出力パルスdによりDC/DCコンバータ12から十分が出力が得られる1〜30m秒後に駆動するようにした。

概要

背景

従来の放電灯点灯装置は、直流電源電圧をDC/DCコンバータ部で昇圧または降圧し、出力された出力電圧インバータ回路部で交流電圧に変換し、この交流電圧に基づきイグナイタ部で高圧パルスを発生させ放電灯始動させる。このとき、DC/DCコンバータとDC/ACインバータは、同時に動作させている。(例えば、特許文献1)
特開2006−278012公報

概要

高圧放電灯始動特性を向上させた放電灯点灯装置を実現する。電源11から入力される直流電圧をDC/DCコンバータ12にて降圧し、DC/ACインバータ15に供給する。インバータ15では入力された直流電力交流電力に変換し、ランプ始動回路16で高圧電圧を発生させて高圧放電灯17に供給し、高圧放電灯17を点灯する。制御部18はコンバータ12を駆動する出力パルスdをPWM制御部19から出力させ、インバータ15のスイッチ素子SW1,SW2とSW3,SW4を交互にオンオフさせるため駆動パルス信号gをフルブリッジドライバ20から出力させる。この駆動パルス信号gは、DC/DCコンバータ12を駆動する出力パルスdによりDC/DCコンバータ12から十分が出力が得られる1〜30m秒後に駆動するようにした。

目的

この発明の目的は、高圧放電灯のランプ始動電圧を高くしてランプの始動特性を向上させた放電灯点灯装置およびこれを用いた画像投影装置を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
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請求項1

ランプ点灯制御信号に応じて入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するDC/DCコンバータと、前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯投入するDC/ACインバータと、前記放電灯始動時に、該放電灯高電圧印加する高圧パルス発生部と、前記高電圧の検出信号に基づいて前記放電灯の点灯制御を行う制御回路部と、を具備し、点灯スタート信号が入力されたとき、前記DC/DCコンバータと前記DC/ACインバータの動作開始タイムラグを設けたことを特徴とする放電灯点灯装置

請求項2

前記DC/ACインバータは、前記DC/DCコンバータを動作させた後、1〜30m秒後に動作させることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。

請求項3

点灯スタート信号が入力されたとき、前記制御回路部から出力される前記DC/DCコンバータのオン信号と前記DC/ACインバータの駆動パルス信号にタイムラグを設けたことを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。

請求項4

前記制御回路部から前記DC/DCコンバータのオン信号を出力させたのち、1〜30m秒後に前記DC/ACインバータの駆動パルス信号を出力することを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。

請求項5

請求項1〜4の何れかの放電灯点灯装置と、前記高圧放電灯を光源とし、該光源から放射される光に基づき画像を表示する画像投影装置本体と、を具備したことを特徴とする画像投影装置。

技術分野

0001

この発明は、例えば液晶プロジェクタ光源として用いられる高圧放電灯放電灯点灯装置およびこれを用いた画像投影装置に関する。

背景技術

0002

従来の放電灯点灯装置は、直流電源電圧をDC/DCコンバータ部で昇圧または降圧し、出力された出力電圧インバータ回路部で交流電圧に変換し、この交流電圧に基づきイグナイタ部で高圧パルスを発生させ放電灯始動させる。このとき、DC/DCコンバータとDC/ACインバータは、同時に動作させている。(例えば、特許文献1)
特開2006−278012公報

発明が解決しようとする課題

0003

上記した特許文献1の技術は、DC/DCコンバータとDC/ACインバータを同時に動作を開始させるようにしているため、直流電圧最大出力電圧まで上昇しきらない状態から、ランプ始動動作が開始されることになり、安定したランプ始動特性が得られない、という問題があった。

0004

この発明の目的は、高圧放電灯のランプ始動電圧を高くしてランプ始動特性を向上させた放電灯点灯装置およびこれを用いた画像投影装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0005

上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、ランプ点灯制御信号に応じて入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するDC/DCコンバータと、前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するDC/ACインバータと、前記放電灯始動時に、該放電灯に高電圧印加する高圧パルス発生部と、
前記高電圧の検出信号に基づいて前記放電灯の点灯制御を行う制御回路部と、点灯スタート信号が入力されたとき、前記DC/DCコンバータと前記DC/ACインバータの動作開始タイムラグを設けたことを特徴とする。

発明の効果

0006

この発明によれば、DC/DCコンバータ回路の出力電圧が完全に立ち上がった後に、DC/ACインバータ回路を動作させたことで、ランプ始動電圧を高くしランプの始動特性の向上を図ることができる。

発明を実施するための最良の形態

0007

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

0008

図1は、この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための回路構成図である。
図1において、11は直流電源であり、この電源11の直流電圧を降圧させるDC/DCコンバータ12に供給する。DC/DCコンバータ12は、電源11の正極から例えばMOS型FETトランジスタによるスイッチ素子SWを介してチョークコイルLの一端とアノード接地されたダイオードDのカソードにそれぞれ接続する。コイルLの他端は平滑用コンデンサC1を介して接地するとともに、ランプ電圧検出部13を介して接地する。ランプ電圧検出部13の接地側とコンデンサC1の接地側との間にランプ電流検出部14を介在させる。

0009

DC/DCコンバータ12出力は、DC/DCコンバータ12から出力される直流電圧を交流電力に変換するDC/ACインバータ15を構成する例えばMOS型FETトランジスタによるスイッチ素子SW1〜SW4を組み合わせたフルブリッジのスイッチ素子SW1,SW4に接続する。スイッチ素子SW1はスイッチ素子SW3を介して接地し、スイッチ素子SW4はスイッチ素子SW2を介して接地する。スイッチ素子SW1,SW3の接続点とスイッチ素子SW3,SW2の接続点間には、振動波形形成および電流制限用のコンデンサC2を介挿接続する。スイッチ素子SW1とSW2は同時にオンオフし、スイッチ素子SW3とSW4は同時にオンオフするが、極性反転信号によりそれぞれ逆にオンオフ動作が行われる。

0010

コンデンサC2の両端は、ランプ点灯時に高圧パルス電圧を発生させるランプ始動回路16に接続し、ランプ始動回路16の出力を高圧放電灯17に供給する。

0011

18は制御回路であり、制御回路18はスタート端子Stに供給されるスタート信号aに基づき、PWM制御部19をオンオフする制御信号b、PWM制御部19のデューティを制御するデューティ制御信号cをそれぞれ出力する。

0012

PWM制御部19はDC/DCコンバータ12を、デューティ制御信号cに基づくデューティで駆動する出力パルスdを出力する。制御回路18には、DC/DCコンバータ12のランプ電圧検出部13の電圧検出信号eとランプ電流検出部14の電流検出信号fをそれぞれ供給する。

0013

さらに、制御回路18は、フルブリッジドライバ20に制御信号を供給し、フルブリッジドライバ20からDC/ACインバータ15のスイッチ素子SW1,SW2とSW3,SW4を交互にオンオフさせ、DC/ACインバータ15の出力から交流電圧を生成するための駆動パルス信号gを出力する。駆動パルス信号gは、出力パルスdに基づき駆動されるDC/DCコンバータ12の出力が所望の値なった時間後に発生するようにしてある。

0014

次に、図1の動作について図2および図3タイミングチャートとともに説明する。

0015

先ず、高圧放電灯17を点灯させるためにスタート端子Stに、図2(a)に示すスタート信号aが供給された制御回路18は、図2(b)に示す制御信号bをPWM制御部19に供給してオン制御させるとともに、PWM制御部19から出力される信号のデューティを制御するための、図2(c)に示すデューティ制御信号cを供給する。スタート時のデューティ制御信号cは、予め制御回路18に記憶されたテーブル情報と高圧放電灯17の駆動情報に基づき生成を行う。

0016

図2(d)に示すように、PWM制御部19の出力からは、制御信号cに基づくデューティの出力パルスdを生成し、この出力パルスdでDC/DCコンバータ12のスイッチ素子SWに供給する。

0017

DC/DCコンバータ12では、出力パルスdに基づきスイッチ素子SWをオンオフさせて電源11の直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を所定の直流電圧に変換して出力する。この直流電圧は、制御回路18から出力される図2(g)に示す駆動パルス信号gでDC/ACインバータ15のスイッチ素子SW1〜SW4をオンオフ制御する。例えば、スイッチ素子SW1,SW2は駆動パルス信号gがHiレベルのときにオンLoレベルのときにオフさせ、スイッチ素子SW3,SW4は駆動パルス信号gがLoレベルのときにオン、Hiレベルのときにオフさせる。駆動パルス信号gの周波数は、DC/DCコンバータ12よりも低い値に選定される。

0018

点灯の始動時および予熱時の駆動パルス信号gは、スタート信号aが供給されてから、1〜30m秒後に比較的高い例えば17kHz程度の周波数Hfでスイッチ素子SW1〜SW4を駆動させ、図3(h)に示す例えば220〜250V程度の交流電圧hを出力する。これ以降の通常点灯時の駆動パルス信号gは、比較的低い例えば90Hz程度の周波数Lfでスイッチ素子SW1〜SW4を駆動するようになっている。

0019

スイッチ素子SW1,SW2およびSW3,SW4を高い周波数Hfで交互にオンオフさせる期間は、ランプ始動回路16から高圧放電灯17に、図3(i)に示す25kV程度の高圧パルス電圧iを発生させる。高圧放電灯17は高圧パルス電圧iにより高圧放電灯17を構成する電極間絶縁破壊されて点灯が始動する。

0020

高圧放電灯17の点灯に伴い電圧検出信号eは、図2(e)に示すように駆動パルス信号gが高い周波数HfでDC/ACインバータ15を駆動している期間e1はノイズ重畳された状態の電圧を呈するが、低い周波数Lfで駆動している期間e2はノイズのない電圧が得られる。また、電流検出信号fは、図2(f)に示すように、駆動パルス信号gが高い周波数HfでDC/ACインバータ15を駆動している期間ではノイズが重畳された状態の電流を呈するが、低い周波数Lfで駆動している期間ではノイズのない電流が得られる。

0021

ランプ電圧検出部13で検出された電圧検出信号とランプ電流検出部14で検出された電流検出信号は、制御回路18に供給し、これら電圧検出信号と電流検出信号に基づき予め記憶されたテーブルに従い、DC/DCコンバータ12の出力であるランプ電力を決定している。

0022

このように、制御回路18は初めDC/DCコンバータ12を駆動させ、スタート信号aが供給されてから1〜30m秒後にDC/ACインバータ15を駆動させるようにしている。DC/ACインバータ15は、DC/DCコンバータ12が十分立ち上った状態でランプ始動回路16を駆動させることができる。このため、高圧放電灯17は十分高い電圧で絶縁破壊させ始動させることができ、高圧放電灯17の最初の高圧パルスでの不点灯防止を実現することが可能となる。このことは再点灯動作を抑えることを意味し、高圧放電灯17の電極の消耗を抑えることができ、高圧放電灯17の寿命を向上させることに寄与する。

0023

図4は、この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するためのフローチャートである。この実施形態は、制御回路18をマイクロコンピュータプログラムの処理によって実現したものである。以下、図1図3も参照しながら図4について説明する。

0024

まず、制御回路18は点灯始動させるためのスタート信号aがスタート信号供給端子stに供給されたかを判断し(S1)、スタート信号がHiレベルであれば、PWM制御部19をオンする制御信号bとデューティ制御信号cをそれぞれ出力する(S2)。

0025

このとき制御回路18からPWM制御部19に供給されるデューティ制御信号cは、電圧検出信号eおよび電流検出信号fに基づき定格電力を生成させるテーブルによるもので、このデューティ制御信号cに基づく出力パルスdを出力する(S3)。DC/DCコンバータ12では、出力パルスdに基づきスイッチ素子SWをオンオフさせて電源11の直流電圧をスイッチングさせ、所定の直流電圧に変換して出力する。

0026

制御回路18は、スタート信号aが供給されてから1〜30m秒が経過したかを判断し(S4)、経過すればDC/DCコンバータ12から出力される直流電圧を、DC/ACインバータ15のスイッチ素子SW1〜SW4を駆動パルス信号gでオンオフ制御させ(S5)、DC/ACインバータ15から交流電圧を生成する。

0027

高圧放電灯17が点灯した以降の制御回路18は、通常の定格による高圧放電灯17の駆動を行う処理を実行する。

0028

このように、制御回路18をマイクロコンピュータによる処理を行った場合でも、DC/DCコンバータ12を始動させた後、1〜30m秒経過後にDC/ACインバータ15を駆動させることで、高圧放電灯17の不点灯を防止することが可能となり、延いては高圧放電灯17の寿命向上を図ることができる。

0029

このマイクロコンピュータによる処理を行う実施形態のハード構成でも、高圧放電灯17の点灯の状態を検出する情報としては、電圧あるいは電流検出の何れか一方に入力でも構わない。また、DC/ACインバータ15を構成するスイッチ素子SW1〜SW4はフルブリッジとしたが、スイッチ素子2個を使用するハーフブリッジでも構わない。

0030

図5は、この発明の画像投影装置に関する一実施形態について説明するための概略的な構成図である。図5の画像投影装置は、液晶プロジェクタの構成を示している。
図5において、表示装置本体100内にに示す放電灯点灯装置200が収納されている。放電灯点灯装置200により点灯される放電灯17から放射される光線束は、一対のダイクロイックミラーDM1,DM2によって3色の光線束に分離する。各色の光線束は、液晶シャッタLS1〜LS3にそれぞれ透過させた後、透過させた光線束をダイクロイックミラーDM3,DM4によって合成し、投光光学系POを通して投射させるようにしている。

0031

ダイクロイックミラーDM1,DM2は、例えば、赤色、青色の光線束のみを反射させ、他の色の光線束を透過させる選択反射性を有している。液晶シャッタLS1〜LS3は、多数の画素マトリクス状に配列して画素毎に光を透過させる状態と遮光する状態とを選択できるように構成したものであって、入力される画像信号に対応した表示パターンで光を透過させるようになっている。

0032

の構成の液晶シャッタLS1では、赤色、液晶シャッタLS2は青色の表示パターンを、液晶シャッタLS3は緑色の表示パターンを、それぞれ各色に対応して入力される画像信号に基づいて制御する。放電灯17からダイクロイックミラーDM1への光路上には、表示装置本体100を小型化し、かつ、赤外線紫外線等の不要光を除去するために、反射鏡M1が配設されており、光線束の進行方向が直角に方向転換されるようになっている。また、液晶シャッタLS1への入射光および液晶シャッタLS3の透過光は、それぞれ反射鏡M2,M3によって進行方向が直角に方向転換されて、液晶シャッタLS1〜LS3を透過した光線束がダイクロイックミラーDM3,DM4によって合成されるようになっている。

0033

ダイクロイックミラーDM3,DM4は、それぞれ青色、緑色の光線束のみを反射させ、他の色の光線束を透過させる。ここに、液晶シャッタLS1〜LS3の導入側にはコンデンサレンズC1〜C3が配設される。また、放電灯17には光線束を反射鏡Mに向かって反射する反射器Rが設けられている。

0034

この実施形態によれば、放電灯点灯装置により高圧放電灯の点灯始動特性を向上させたことにより、画像投影装置における高圧放電灯の寿命を向上させ、高圧放電灯の交換頻度を抑えることができる。

図面の簡単な説明

0035

この発明の放電灯点灯装置に関する一実施形態について説明するための回路構成図。
図1の動作について説明するための説明図。
図1の動作について説明するための図2に続く説明図。
この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための説明図。
この発明の画像投影装置に関する一実施形態について説明するための概念図。

符号の説明

0036

11直流電源
12 DC/DCコンバータ
13ランプ電圧検出部
14ランプ電流検出部
15 DC/ACインバータ
16ランプ始動回路
17高圧放電灯
18制御回路
19PWM制御部
20 フルブリッジドライバ

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