JP2003068484A - 放電灯装置およびそれを用いた投影装置 - Google Patents

放電灯装置およびそれを用いた投影装置

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voltage
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公一 加藤
Masamichi Ishikawa
正道 石川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 横および縦の長さが短く放熱効率の高い放電
灯装置を提供する。 【解決手段】 放電灯装置10の金属ケース11は、有
底箱状に形成されている。金属ケース11の内側底面に
セラミック基板12とDC/DCコンバータのパワーM
OSトランジスタ42とが取り付けられ、金属ケース1
1の開口側にパワーMOSトランジスタ42およびセラ
ミック基板12から放電灯装置10の厚み方向に離れプ
リント基板13が取り付けられている。セラミック基板
12には、パワーMOSトランジスタ42をスイッチン
グして放電灯の電力を制御する放電灯制御回路20と、
放電灯に加える電圧をパルス波形にするHブリッジ回路
21とが搭載されている。プリント基板13には放電灯
に加える電圧を発生する高圧コイル51等が搭載されて
いる。放電灯制御回路20、Hブリッジ回路21および
パワーMOSトランジスタ42が発生する熱は、効率良
く金属ケース11に伝導する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯を点灯する
放電灯装置およびそれを用いた投影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】放電灯に加える電圧を発生し、かつ制御
する放電灯装置は、DC/DCコンバータ、放電灯制御
回路および高電圧発生回路を有している。DC/DCコ
ンバータは入力電圧をパワー素子でスイッチングするこ
とにより出力電圧を変圧し、放電灯制御回路はDC/D
Cコンバータのパワー素子をオン、オフすることにより
放電灯の電力を制御している。高電圧発生回路は放電灯
が点灯を開始するときの放電電圧(以下、「放電灯が点
灯を開始するときの放電電圧」を始動電圧という)を発
生する。DC/DCコンバータと放電灯制御回路と高電
圧発生回路とを2次元的に同一面上に配置すると、放電
灯装置の横方向および縦方向の長さが長くなるという問
題がある。また、放電灯制御回路は主に半導体素子で構
成されているので、DC/DCコンバータのパワー素子
が発生する熱により作動温度が上昇すると、誤動作を起
こしやすい。
【0003】特開平7−14683号公報に開示されて
いる放電灯装置では、放電灯制御回路とパワー素子と高
電圧発生回路とを設置する金属ケースの内面に放電灯制
御回路およびパワー素子を設置し、金属ケースの外面に
高電圧発生回路を設置している。放電灯制御回路および
パワー素子と高電圧発生回路とを放電灯装置の厚み方向
である3次元方向に配置しているので、放電灯装置の横
方向および縦方向の長さを短くすることができる。ま
た、放電灯制御回路およびパワー素子で発生した熱が金
属ケースに伝導し金属ケースから放熱されることによ
り、パワー素子で発生した熱が放電灯制御回路に伝導す
ることを防止しようとしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属ケ
ースの内面に設置されているパワー素子および放電灯制
御回路で発生した熱が金属ケースの外面に設置されてい
る高電圧発生回路に伝導し、高電圧発生回路の高圧コイ
ル等の部品の性能または耐久性が低下する恐れがある。
【0005】本発明の目的は、横および縦の長さが短く
放熱効率の高い放電灯装置を提供することにある。本発
明の他の目的は、放熱効率が高く小型の投影装置を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1または
3記載の放電灯装置によると、DC/DCコンバータ、
高電圧発生回路および放電灯制御回路を構成する電気部
品を金属ケースの内側底面または開口側のいずれかに設
置している。放電灯装置の電気部品が放電灯装置の3次
元方向である厚み方向に設置されているので、放電灯装
置の2次元方向である横方向および縦方向の長さが短く
なる。
【0007】また、有底箱状に形成されている金属ケー
スの内側底面にパワー素子が設置され、パワー素子から
離れ金属ケースの開口側に高圧コイルを設置している。
パワー素子と高圧コイルとは放電灯装置の厚み方向に離
れ、パワー素子で発生した熱は金属ケースに伝導して金
属ケースから放熱されるので、パワー素子で発生した熱
が高圧コイルに伝導することを防止する。また、放電灯
制御回路の設置位置が金属ケースの内側底面または開口
側のいずれであってもパワー素子で発生した熱は放電灯
制御回路に伝導しにくい。高圧コイルと主に半導体素子
で構成されている放電灯制御回路の作動温度の上昇を防
止するので、高圧コイルおよび放電灯制御回路が正常に
作動し、寿命が延びる。
【0008】本発明の請求項2記載の放電灯装置による
と、放電灯制御回路が金属ケースの内側底面に設置され
ているので、放電灯制御回路で発生した熱は金属ケース
に伝導し金属ケースから放熱される。したがって、放電
灯制御回路の作動温度の上昇を防止できる。また、放電
灯制御回路と高圧コイルとが厚み方向に離れており、放
電灯制御回路で発生した熱が高圧コイルに伝導すること
を防止するので、高圧コイルの作動温度の上昇を防止で
きる。したがって、高圧コイルおよび放電灯制御回路が
正常に作動し、寿命が延びる。
【0009】本発明の請求項4記載の放電灯装置による
と、高圧コイルはパワー素子および放電灯制御回路と向
き合う面と反対側の開口側基板の面に金属ケースの外側
に向け搭載されているので、パワー素子、放電灯制御回
路および金属ケース内の熱で高圧コイルが加熱されるこ
とを防止できる。
【0010】本発明の請求項5記載の放電灯装置による
と、金属ケースおよび開口側基板の少なくともいずれか
一方に形成した通気孔を通り、金属ケースの内外を空気
が流通するので、放電灯装置の電気部品の温度上昇を防
止できる。したがって、放電灯装置が正常に作動し、寿
命が延びる。さらに、放電灯装置を構成する電気部品の
間隔を近づけても電気部品の温度上昇を防止できるの
で、放電灯装置を小型化できる。
【0011】本発明の請求項6記載の放電灯装置による
と、電力損失が大きいために作動温度が高くなる環状の
DC/DCトランスを設置している開口側基板に、DC
/DCトランスの中央部に当たる箇所に通気孔を形成し
ている。この通気孔を通り空気が流通するので、DC/
DCトランスおよびDC/DCトランス周囲の電気部品
の作動温度上昇を効果的に防止できる。
【0012】車両のヘッドライトに用いられる放電灯の
始動電圧と異なり、放電灯が照射する光によりスクリー
ン等に像を投影する本発明の請求項7記載の投影装置に
用いられる放電灯の始動電圧は低電圧である。放電灯点
灯開始時の放電灯装置の回路の電圧が低いので、高電圧
発生回路またはパワー素子からノイズが発生しにくい。
したがって、高電圧発生回路またはパワー素子をシール
ドする必要がなく、部品点数が減少するとともに、放電
灯装置の横方向および縦方向の長さが短くなる。さら
に、請求項1から6のいずれか一項記載の放電灯装置を
用いることにより、放電灯装置が発生する熱が金属ケー
スから収容ケースに伝導し収容ケースの外部に放熱され
る。収容ケース内の加熱を抑制し、収容ケース内に収容
される投影装置の部品の間隔を狭くしても投影装置内の
温度上昇を抑制できる。したがって、投影装置を小型化
できる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図に基づいて説明する。 (第1実施例)本発明の第1実施例による放電灯装置を
用いたプロジェクタを図2に示す。投影装置としてのプ
ロジェクタ1は、収容ケース60内に、放電灯装置1
0、放電灯61、集光レンズ62、ミラー63、液晶パ
ネル64、投光レンズ65、および複数の冷却ファン7
0を収容している。収容ケース60内の装置はカバー7
1により覆われる。放電灯装置10の横および縦のうち
短い方の方向はプロジェクタ1の天地方向と同一であ
り、放電灯装置10の厚み方向に放電灯61が位置して
いる。放電灯装置10と放電灯61とは耐電圧の高いコ
ード55で電気的に接続されており、放電灯装置10か
ら加えられる電圧により放電灯61は発光する。放電灯
61が発光し照射する光は、集光レンズ62で集光さ
れ、ミラー63で方向を変えられた後、液晶パネル6
4、投光レンズ65を通ることにより、液晶パネル64
に表示されている像を図示しないスクリーンに投影す
る。放電灯装置10は金属ケース11の側面を収容ケー
ス60の内側底面に接触して収容ケース60に取り付け
られている。
【0014】次に、放電灯装置10の回路構成を図3に
示す。放電灯装置10は、放電灯制御回路20、Hブリ
ッジ回路21、フィルタ回路30、DC/DCコンバー
タ40および高電圧発生回路50を有している。放電灯
制御回路20は、放電灯装置10の電気部品を制御する
半導体素子からなる。Hブリッジ回路21は、放電灯制
御回路20から加えられるスイッチング信号によりパワ
ーMOSトランジスタをスイッチングし、放電灯61に
加える電圧をパルス波形にする回路である。フィルタ回
路30は、インダクタ31および電解コンデンサ32を
有し、図示しないAC/DCコンバータから得られた電
源電圧を平滑化する。
【0015】DC/DCコンバータ40は、DC/DC
トランス41、パワー素子であるパワーMOSトランジ
スタ42、ダイオード43およびコンデンサ44を有
し、電源電圧を昇圧するコンバータである。放電灯制御
回路20がパワーMOSトランジスタ42に加えるスイ
ッチング信号のデューティ比を制御することにより、D
C/DCコンバータ40から放電灯61に加わる電力が
制御される。ダイオード43およびコンデンサ44はD
C/DCトランス41の2次コイル側に発生する誘導電
圧を整流および平滑化する。
【0016】高電圧発生回路50は、高圧コイル51お
よび高圧コイル制御回路52を有している。高圧コイル
51は放電灯61に加える始動電圧を発生する。高圧コ
イル制御回路52は、高圧コイル51の1次コイル側に
流す電流を充電する図1に示すコンデンサ53とコンデ
ンサ53の放電をスイッチングするサイリスタ54とを
有している。
【0017】図1に示す金属ケース11は、例えばアル
ミで有底箱状に形成されており、底側基板であるセラミ
ック基板12とパワーMOSトランジスタ42とを内側
底面に取り付けている。金属ケース11の開口側に、パ
ワーMOSトランジスタ42およびセラミック基板12
から離れ開口側基板であるプリント基板13がねじ等で
取り付けられている。
【0018】セラミック基板12には、放電灯制御回路
20と、Hブリッジ回路21のパワーMOSトランジス
タと、DC/DCコンバータ40のダイオード43とが
搭載されている。セラミック基板12にパワーMOSト
ランジスタ42を搭載することは可能である。セラミッ
ク基板12をプリント基板で構成し、さらにプリント基
板上にパワーMOSトランジスタ42を搭載することも
可能である。パワーMOSトランジスタ42はベアチッ
プであり、絶縁材により形成されたヒートシンク45に
より金属ケース11に取り付けられている。ベアチップ
のパワーMOSトランジスタ42に代え、モールドパッ
ケージされたパワーMOSトランジスタを直接金属ケー
ス11の内側底面に取り付けてもよい。セラミック基板
12とパワーMOSトランジスタ42およびプリント基
板13とはリード線14で電気的に接続されている。
【0019】パワーMOSトランジスタ42、放電灯制
御回路20およびHブリッジ回路21と向き合う面と反
対側のプリント基板13の面に、インダクタ31、電解
コンデンサ32、入力信号コネクタ33、電源コネクタ
34、DC/DCトランス41、コンデンサ44、高圧
コイル51、コンデンサ53およびサイリスタ54が搭
載されている。
【0020】プロジェクタ1等の投影装置に用いる放電
灯61は始動電圧が低いので、パワーMOSトランジス
タ42および高圧コイル51からノイズが発生しにく
い。したがって、パワーMOSトランジスタ42および
高圧コイル51はノイズを遮断するシール部材に覆われ
ていない。
【0021】セラミック基板12に搭載されている放電
灯制御回路20およびHブリッジ回路21から発生する
熱は、セラミック基板12、金属ケース11から収容ケ
ース60に伝導し、プロジェクタ1の外部に放熱され
る。パワーMOSトランジスタ42が発生する熱は、ヒ
ートシンク45、金属ケース11から収容ケース60に
伝導し、プロジェクタ1の外部に放熱される。パワーM
OSトランジスタ42から金属ケース11に伝導した熱
は、金属ケース11からセラミック基板12に伝導する
よりも、金属ケース11から放熱するとともに収容ケー
ス60に伝導する。したがって、パワーMOSトランジ
スタ42の熱はセラミック基板12に搭載されている放
電灯制御回路20に伝導しにくい。したがって、放電灯
制御回路20の作動温度が上昇することを抑制し、放電
灯制御回路20が正常に動作する。さらに、放電灯制御
回路20の寿命が延びる。
【0022】プリント基板13に搭載されている高電圧
発生回路50を含む電気部品が、放電灯制御回路20お
よびパワーMOSトランジスタ42と向き合う面と反対
側のプリント基板13の面に搭載され、放電灯装置10
の外側に向いているので、プリント基板13に搭載され
ている電気部品に、放電灯制御回路20、Hブリッジ回
路21およびパワーMOSトランジスタ42および金属
ケース11内の熱が伝導しにくい。また、冷却ファン7
0により容易に冷却できる。したがって、プリント基板
13に搭載されている電気部品の作動温度が上昇するこ
とを抑制し、プリント基板13に搭載されている電気部
品が正常に動作する。さらに、プリント基板13に搭載
されている電気部品の寿命が延びる。
【0023】(第2実施例)本発明の第2実施例を図4
に示す。第1実施例と実質的に同一部分に同一符号を付
し説明を省略する。第1実施例ではプリント基板13に
搭載されている電気部品は放電灯制御回路20、Hブリ
ッジ回路21およびパワーMOSトランジスタ42と向
き合っている面と反対側のプリント基板13の面に搭載
されていたが、第2実施例では、放電灯制御回路20、
Hブリッジ回路21およびパワーMOSトランジスタ4
2と向き合うプリント基板13の面に電気部品が搭載さ
れている。放電灯装置の電気部品を取り付ける金属ケー
ス75は、第1実施例の金属ケース11に比べ、深くな
っている。
【0024】(第3実施例)本発明の第3実施例を図5
に示す。第1実施例と実質的に同一部分に同一符号を付
し説明を省略する。第3実施例の放電灯装置のDC/D
Cコンバータ80は、電源電圧を降圧するコンバータで
あり、パワーMOSトランジスタ81、インダクタ8
2、ダイオード83およびコンデンサ84で構成されて
いる。また第3実施例では、Hブリッジ回路を用いず、
直流電圧で放電灯61を点灯する。
【0025】(第4実施例)本発明の第4実施例を図6
に示す。放電灯装置100の金属ケース11がプリント
基板13と当接する開口部周囲に、複数の通気孔200
が形成されている。また、環状のDC/DCトランス4
1の中央部を含み、プリント基板13を貫通して複数の
通気孔210が形成されている。これ以外の構成は第1
実施例の放電灯装置1と実質的に同一であり、同一部分
に同一符号を付し説明を省略する。
【0026】この放電灯装置100を用いた図7に示す
プロジェクタ2において、冷却ファン70が作動する
と、冷却ファン70から送られた風が金属ケース11の
外から通気孔200、210を通って金属ケース11の
中に流入し、金属ケース11の中から通気孔200、2
10を通って金属ケース11の外に流出する。
【0027】プリント基板13が金属ケース11の開口
を塞いでいても、通気孔200、210を通り金属ケー
ス11の内外を流通する空気により、放電灯装置2を構
成する電気部品の作動温度の上昇を防止できる。さら
に、放電灯装置2を構成する電気部品の間隔を近づけて
も、金属ケース11の内外を流通する空気により電気部
品の作動温度の上昇を効率よく防止できるので、放電灯
装置2を小型化できる。
【0028】第4実施例では、金属ケース11およびプ
リント基板13の両方に通気孔を形成した。これに対
し、金属ケース11またはプリント基板13の一方に通
気孔を形成することも可能である。第4実施例では、第
1実施例と同じ構成の放電灯装置2において、金属ケー
ス11およびプリント基板13に通気孔を形成した。第
2実施例と同じ構成の放電灯装置においても、金属ケー
ス11およびプリント基板13に通気孔を形成し、電気
部品の作動温度の上昇を防止できる。
【0029】以上説明した本発明の上記複数の実施例で
は、放電灯装置の各電気部品を金属ケースの内側底面ま
たは開口側のいずれか、つまり放電灯装置の3次元方向
である厚み方向に配置したことにより、放電灯装置の2
次元方向である横方向および縦方向の長さが短くなる。
そして、放電灯装置の横および縦のうちいずれかをプロ
ジェクタの天地方向と同一にして収容ケース内に放電灯
装置を収容しているので、放電灯装置を収容するプロジ
ェクタを小型化できる。また、収容ケース内の部品の配
置によって、放電灯装置の厚み方向をプロジェクタの天
地方向にしてもよい。本発明の放電灯装置において、パ
ワーMOSトランジスタ42と高圧コイル51以外の各
電気部品は、金属ケースの内側底面または開口側のいず
れに設置してもよい。ただし、放熱量の大きい電気部品
は金属ケースの内側底面に設置し、比較的体格の大きい
電気部品は開口側に設置することが望ましい。
【0030】また、放電灯装置の熱は放電灯装置の金属
ケースからプロジェクタの収容ケースに伝導し、収容ケ
ースからプロジェクタの外部に放熱されるので、放電灯
装置からプロジェクタ内への放熱量を低減しプロジェク
タ内部の温度上昇を抑制できる。これにより、プロジェ
クタ内に設置する冷却ファンの個数を低減するととも
に、冷却ファンの発生する騒音を低減できる。さらに、
冷却ファンの小型化、または冷却ファンの回転数の低下
を実現できる。また、プロジェクタの放熱効率が高いの
で、収容ケース内の部品の間隔を狭くすることできる。
したがって、プロジェクタの小型化、消費電力の低下お
よび製造コストの低減が可能となる。
【0031】上記複数の実施例では、プロジェクタ等の
投影装置に本発明の放電灯装置を使用した。プロジェク
タに用いる放電灯の始動電圧は低く、さらにプロジェク
タから発生するノイズに対する規格は車両用の放電灯装
置ほど厳しくないので、上記複数の本実施例の放電灯装
置では、パワーMOSトランジスタ42および高電圧発
生回路50はノイズを遮断するシールド部材に覆われて
いない。本発明の放電灯装置は投影装置以外の装置にも
使用できる。放電灯装置を使用する装置において放電灯
装置から放電灯に加える始動電圧が高い場合、パワー素
子または高電圧発生回路をシールド部材で覆うことも可
能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)は本発明の第1実施例による放電灯装置
を示す断面図であり、(B)は(A)のB方向矢視図で
あり、(C)は(A)のC方向矢視図である。
【図2】(A)は第1実施例のプロジェクタを示す模式
図であり、(B)は(A)のB−B線断面図である。
【図3】第1実施例による放電灯装置を示す回路図であ
る。
【図4】本発明の第2実施例による放電灯装置を示す断
面図である。
【図5】本発明の第3実施例による放電灯装置を示す回
路図である。
【図6】(A)は本発明の第4実施例による放電灯装置
を示す断面図であり、(B)は(A)のB方向矢視図で
あり、(C)は(A)のC方向矢視図である。
【図7】(A)は第4実施例のプロジェクタを示す模式
図であり、(B)は(A)のB−B線断面図である。
【符号の説明】
1、2 プロジェクタ(投影装置) 10、100 放電灯装置 11、75 金属ケース 12 セラミック基板(底側基板) 13 プリント基板(開口側基板) 20 放電灯制御回路 40 DC/DCコンバータ 41 DC/DCトランス(DC/DCコンバータ) 42 パワーMOSトランジスタ(DC/DCコンバ
ータ、パワー素子) 43 ダイオード(DC/DCコンバータ) 44 コンデンサ(DC/DCコンバータ) 50 高電圧発生回路 51 高圧コイル(高電圧発生回路) 53 コンデンサ(高電圧発生回路) 54 サイリスタ(高電圧発生回路) 61 放電灯 70 冷却ファン 80 DC/DCコンバータ 81 パワーMOSトランジスタ(DC/DCコンバ
ータ、パワー素子) 82 インダクタ(DC/DCコンバータ) 83 コンデンサ(DC/DCコンバータ) 84 ダイオード(DC/DCコンバータ) 200、210 通気孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05B 41/24 H05B 41/24 K 41/282 41/29 Z (72)発明者 石川 正道 愛知県刈谷市昭和町1丁目1番地 株式会 社デンソー内 Fターム(参考) 3K014 AA01 EA01 LA01 LB01 MA03 MA08 3K072 AA11 AC11 AC17 AC20 CB10 DD07 EA03 FA09 GA03 GA05 GB03 GB18 GC04 HA10 3K083 AA28 AA50 AA79 AA91 BA02 BA05 BA25 BA26 BA33 BC14 BC16 BC47 BE40 CA32 EA03

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力電圧をパワー素子でスイッチングす
    ることにより出力電圧を変圧するDC/DCコンバータ
    と、 前記DC/DCコンバータの出力電圧を1次コイル側に
    加え、2次コイル側に発生する高電圧により放電灯の点
    灯を開始する高圧コイルを有する高電圧発生回路と、 前記パワー素子をオン、オフすることにより前記放電灯
    の電力を制御する放電灯制御回路と、 有底箱状の金属ケースであって、前記DC/DCコンバ
    ータ、前記高電圧発生回路および前記放電灯制御回路を
    構成する電気部品を内側底面または開口側のいずれかに
    設置している金属ケースとを備え、 前記パワー素子は前記金属ケースの内側底面に設置され
    ており、前記高圧コイルは前記パワー素子から離れ前記
    金属ケースの開口側に設置されていることを特徴とする
    放電灯装置。
  2. 【請求項2】 前記放電灯制御回路は前記金属ケースの
    内側底面に設置されていることを特徴とする請求項1記
    載の放電灯装置。
  3. 【請求項3】 前記金属ケースの開口側に設置され前記
    高圧コイルを搭載している開口側基板を備えることを特
    徴とする請求項1または2記載の放電灯装置。
  4. 【請求項4】 前記金属ケースの内側底面に設置され前
    記放電灯制御回路を搭載している底側基板と、前記金属
    ケースの開口側に設置され前記パワー素子および前記放
    電灯制御回路と向き合う面と反対側の面に前記高圧コイ
    ルを搭載している開口側基板とを備えることを特徴とす
    る請求項2記載の放電灯装置。
  5. 【請求項5】 前記金属ケースおよび前記開口側基板の
    少なくともいずれか一方に通気孔を形成していることを
    特徴とする請求項3または4記載の放電灯装置。
  6. 【請求項6】 前記DC/DCコンバータは環状のDC
    /DCトランスを有し、前記DC/DCトランスは前記
    開口側基板に設置されており、前記DC/DCトランス
    の中央部に位置する前記開口側基板に通気孔を形成して
    いることを特徴とする請求項5記載の放電灯装置。
  7. 【請求項7】 放電灯が照射する光により像を映し出す
    投影装置であって、 請求項1から6のいずれか一項記載の放電灯装置と、 前記放電灯装置と電気的に接続されている放電灯と、 前記放電灯および前記放電灯装置を収容し、前記金属ケ
    ースを取り付けている収容ケースと、 を備えることを特徴とする投影装置。
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