JP2005203198A - Discharge lamp lighting device and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、メタルハライドランプ等の放電灯を点灯する放電灯点灯装置と、これを用いた投影装置に関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp such as a metal halide lamp, and a projection device using the same.
メタルハライドランプ等の放電灯は、内部の電極間で起こる放電により発光するため、これを点灯させる際には、数十ｋＶ程度の高電圧パルスを電極に印加して放電を開始させる必要がある。一般に、この高電圧パルスは、例えば特許文献１に記載されているように、イグナイタと称される高電圧発生装置を使って発生させている。
Since a discharge lamp such as a metal halide lamp emits light due to a discharge that occurs between internal electrodes, it is necessary to start discharge by applying a high-voltage pulse of about several tens of kV to the electrodes. In general, the high voltage pulse is generated by using a high voltage generator called an igniter, as described in
図９は、一般的なイグナイタの構成例を示す図である。
図９の例に示すイグナイタは、直流電圧の入力端子３０１および３０２、抵抗３０３、キャパシタ３０４および３０８、半導体スイッチ３０５、トランス３０６および３１０、ダイオード３０７、放電ギャップ３０９、ならびに、高電圧パルスの出力端子３１１および３１２を有する。
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration example of a general igniter.
The igniter shown in the example of FIG. 9 includes DC
抵抗３０３およびキャパシタ３０４は、直流電圧の入力端子３０１および３０２の間に直列に接続される。
トランス３０６の一次巻線は、半導体スイッチ３０５を介して、キャパシタ３０４と並列に接続される。トランス３０６の二次巻線は、ダイオード３０７を介して、キャパシタ３０８と並列に接続される。
The
The primary winding of the
トランス３１０は、一次巻線Ｗ１ならびに二次巻線Ｗ２およびＷ３を有する。
一次巻線Ｗ１は、放電ギャップ３０９を介して、キャパシタ３０８と並列に接続される。二次巻線Ｗ２の一方の端子は入力端子３０１に接続され、他方の端子は出力端子３１１に接続される。二次巻線Ｗ３の一方の端子は入力端子３０２に接続され、他方の端子は出力端子３１２に接続される。
この出力端子３１１および３１２から放電灯３１３へ、放電開始用の高電圧パルスおよび放電開始後の直流電圧が供給される。
Transformer 310 has a primary winding W1 and secondary windings W2 and W3.
The primary winding W1 is connected in parallel with the
A high voltage pulse for starting discharge and a direct current voltage after starting discharge are supplied from the
入力端子３０１および３０２の間に、例えば３００Ｖ程度の高電圧が供給されると、抵抗３０３を介してキャパシタ３０４が充電され、その電圧が徐々に上昇する。
When a high voltage of, for example, about 300 V is supplied between the
キャパシタ３０４の充電電圧がある電圧、例えば２００Ｖに達すると、半導体スイッチ３０５がオンしてキャパシタ３０４が放電される。この放電により、キャパシタ３０４の電圧はゼロ近くまで低下し、抵抗３０３を介して再び充電される。
すなわち、キャパシタ３０４においては、抵抗３０３とキャパシタ３０４の時定数に応じた一定の周期で充放電が繰り返される。
When the charging voltage of the
That is, in the
上述した充放電動作によってキャパシタ３０４の放電電流がトランス３０６の一次巻線に流れると、その度に、トランス３０６の二次巻線にも電流が発生し、これがダイオード３０７を介してキャパシタ３０８に流れ込んで、キャパシタ３０８が充電される。すなわち、キャパシタ３０４が放電される度にキャパシタ３０８が充電されて、その電圧が徐々に上昇する。
When the discharge current of the
キャパシタ３０８の充電電圧がある電圧、例えば８００Ｖに達すると、放電ギャップ３０９において放電が起こり、キャパシタ３０８に蓄えられた電荷がトランス３１０の一次巻線Ｗ１に流れる。これにより、二次巻線Ｗ２およびＷ３にはそれぞれ高電圧パルスが発生し、これを更に合成した電圧が、出力端子３１１および３１２より出力される。
When the charging voltage of the
高電圧パルスによって放電灯３１３の放電が始まると、スイッチ３０５はオフ状態に設定され、高電圧パルスの発生が停止される。このとき、出力端子３１１および３１２からは、入力端子３０１および３０２より入力される直流電圧が二次巻線Ｗ２およびＷ３を介して出力される。
When the discharge of the
ところで、このような従来のイグナイタにおいて発生する高電圧パルスの波形は、トランス３１０の巻線間の容量や漏れインダクタンスなどに起因した共振現象の影響によって、正弦波状の整った波形とはならず、正負非対称の乱れた波形になる。
高電圧パルス発生時にける各部の波形の一例を、図１０〜図１２に示す。
By the way, the waveform of the high voltage pulse generated in such a conventional igniter does not become a sinusoidal waveform due to the influence of the resonance phenomenon caused by the capacitance between the windings of the transformer 310 or the leakage inductance, It becomes a distorted waveform with positive and negative asymmetry.
An example of the waveform of each part when a high voltage pulse is generated is shown in FIGS.
図１０は、キャパシタ３０８の電圧Ｖ５の波形を示す図であり、縦軸が電圧、横軸が時間を示す。縦軸の１目盛りは５００Ｖであり、横軸の１目盛りは５ｍｓである。図１０の例において、キャパシタ３０８は、１８ｍｓ程度の周期で充放電を繰り返されており、その放電時の電圧は８００Ｖ程度である。
FIG. 10 is a diagram illustrating a waveform of the voltage V5 of the
図１１は、図１０に示す電圧Ｖ５の波形における放電時の波形を拡大した図である。縦軸の１目盛りは５００Ｖであり、横軸の１目盛りは０．５μｓである。放電後、キャパシタ３０８の電圧には非常に大きな共振の振動が生じている。
FIG. 11 is an enlarged view of a waveform during discharge in the waveform of voltage V5 shown in FIG. One scale on the vertical axis is 500 V, and one scale on the horizontal axis is 0.5 μs. After the discharge, a very large resonance vibration is generated in the voltage of the
図１２は、キャパシタ３０８の放電時に発生するトランス３１０の二次巻線の電圧Ｖ６およびＶ７と、これを合成した出力端子の電圧Ｖ８の波形を示す図である。縦軸の１目盛りは１０ｋＶであり、横軸の１目盛りは０．５μｓである。
図１２から分かるように、高電圧パルスの波形は正負が非対称の乱れた波形になっている。
FIG. 12 is a diagram showing waveforms of voltages V6 and V7 of the secondary winding of the transformer 310 generated when the
As can be seen from FIG. 12, the waveform of the high voltage pulse is a disordered waveform in which positive and negative are asymmetric.
この波形の乱れは、トランス３１０の巻線間容量や漏れインダクタンス等によって影響されるため、製造誤差による形状の違いや温度、電流などの要因で変動し、一定しない。そのため、波形が更に大きく乱れて、片方の極性に過大な振幅の電圧が発生すると、放電灯の電極を傷めて寿命を劣化させる恐れがある。 Since the waveform disturbance is affected by the interwinding capacitance of the transformer 310, leakage inductance, and the like, it fluctuates due to differences in shape due to manufacturing errors, temperature, current, and the like, and is not constant. Therefore, if the waveform is further disturbed and a voltage with an excessive amplitude is generated in one polarity, the electrode of the discharge lamp may be damaged and the life may be deteriorated.
また、こうした波形の乱れを整えるために、例えば大きなサイズのフィルターを設けたり、不要な輻射を抑えるためのシールドを設けたりする必要が生じるため、装置のサイズや重量が大きくなる不利益がある。 Further, in order to correct such waveform disturbance, for example, it is necessary to provide a large-size filter or a shield for suppressing unnecessary radiation, which disadvantageously increases the size and weight of the apparatus.
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、放電灯に放電開始用に供給するパルス電圧の波形の乱れを抑えることができる放電灯点灯装置と、そのような放電灯点灯装置を備えることによって信頼性の向上を図ることができる投影装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of suppressing the disturbance of the waveform of the pulse voltage supplied to the discharge lamp for the start of discharge, and such a discharge lamp lighting. It is an object of the present invention to provide a projection apparatus that can improve reliability by including the apparatus.
本発明の第１の発明は、放電灯の放電開始用のパルス電圧を発生する放電灯点灯装置であって、電荷蓄積回路と、上記電荷蓄積回路に蓄積された電荷を放電する放電回路と、上記放電回路による放電電流を第１の巻線に入力し、該入力電流に応じた上記パルス電圧を第２の巻線より出力するトランスと、上記電荷蓄積回路を放電時とは逆の極性で充電する向きに流れる上記第１の巻線からの電流を、上記電荷蓄積回路が迂回される経路で、上記第１の巻線に還流する電流バイパス回路とを有する。 A first invention of the present invention is a discharge lamp lighting device for generating a pulse voltage for starting discharge of a discharge lamp, a charge storage circuit, a discharge circuit for discharging the charge stored in the charge storage circuit, A discharge current from the discharge circuit is input to the first winding, and the pulse voltage corresponding to the input current is output from the second winding, and the charge storage circuit has a polarity opposite to that during discharge. A current bypass circuit that circulates current from the first winding flowing in the charging direction to the first winding in a path that bypasses the charge storage circuit.
本発明の第２の発明は、投影する画像の光源として用いる放電灯と、該放電灯の放電開始用のパルス電圧を発生する放電灯点灯装置とを有する投影装置であって、上記放電灯点灯装置は、電荷蓄積回路と、上記電荷蓄積回路に蓄積された電荷を放電する放電回路と、上記放電回路による放電電流を第１の巻線に入力し、該入力電流に応じた上記パルス電圧を第２の巻線より出力するトランスと、上記電荷蓄積回路を放電時とは逆の極性で充電する向きに流れる上記第１の巻線からの電流を、上記電荷蓄積回路が迂回される経路で、上記第１の巻線に還流する電流バイパス回路とを有する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a projection apparatus comprising a discharge lamp used as a light source for an image to be projected and a discharge lamp lighting device for generating a pulse voltage for starting discharge of the discharge lamp, wherein the discharge lamp is lit. The apparatus inputs a charge storage circuit, a discharge circuit for discharging the charge stored in the charge storage circuit, and a discharge current generated by the discharge circuit to the first winding, and applies the pulse voltage corresponding to the input current. The current output from the first winding that flows in the direction in which the transformer that outputs from the second winding and the charge storage circuit is charged with a polarity opposite to that at the time of discharging is passed through the path that bypasses the charge storage circuit. And a current bypass circuit that recirculates to the first winding.
本発明によれば、上記放電回路によって上記電荷蓄積回路の蓄積電荷が放電されると、該放電電流が上記トランスの第１の巻線に流れ、この第１の巻線の電流に応じた電圧が上記トランスの第２の巻線に発生し、放電開始用のパルス電圧として放電灯に供給される。このとき、上記電荷蓄積回路を放電時とは逆の極性で充電する向きに流れる上記第１の巻線からの電流は、上記電流バイパス回路によって、上記電荷蓄積回路が迂回される経路で上記第１の巻線に還流される。
そのため、上記第１の巻線の巻線間容量成分や漏れインダクタンスなどのインピーダンス成分と上記電荷蓄積回路との共振現象により、上記電荷蓄積回路を逆極性に充電しようとする上記第１の巻線からの電流は、上記電荷蓄積回路へ流入することなく上記第１の巻線へ還流される。これにより、上記の共振現象による電圧や電流の振動が抑えられ、上記第２の巻線に発生する電圧波形の乱れが小さくなる。
According to the present invention, when the stored charge of the charge storage circuit is discharged by the discharge circuit, the discharge current flows through the first winding of the transformer, and a voltage corresponding to the current of the first winding. Is generated in the second winding of the transformer and supplied to the discharge lamp as a pulse voltage for starting discharge. At this time, the current from the first winding that flows in the direction in which the charge storage circuit is charged with a polarity opposite to that at the time of discharge is transferred to the first path by a path that bypasses the charge storage circuit by the current bypass circuit. 1 is returned to the winding.
Therefore, the first winding that attempts to charge the charge storage circuit with a reverse polarity due to a resonance phenomenon between the charge storage circuit and an impedance component such as an interwinding capacitance component or leakage inductance of the first winding. Current flows back to the first winding without flowing into the charge storage circuit. As a result, voltage and current oscillations due to the resonance phenomenon are suppressed, and the disturbance of the voltage waveform generated in the second winding is reduced.
本発明において、上記電流バイパス回路は、電流を一方向に流す一方向導通回路であって、少なくとも上記電荷蓄積回路または上記第１の巻線に並列に接続された一方向導通回路を含んでも良い。
また、この一方向導通回路は、１つまたは複数の直列もしくは並列に接続されたダイオードを含んでも良い。
In the present invention, the current bypass circuit is a one-way conduction circuit that allows a current to flow in one direction, and may include at least the one-way conduction circuit connected in parallel to the charge storage circuit or the first winding. .
The one-way conduction circuit may include one or a plurality of diodes connected in series or in parallel.
また、上記電荷蓄積回路は、１つまたは複数の直列もしくは並列に接続されたキャパシタを含んでも良い。 The charge storage circuit may include one or a plurality of capacitors connected in series or in parallel.
上記放電回路は、放電を生じさせるための間隙を設けた電極回路、または、電流を双方向に流すことが可能な半導体スイッチ回路を含んでも良い。 The discharge circuit may include an electrode circuit provided with a gap for generating discharge, or a semiconductor switch circuit capable of flowing a current bidirectionally.
また、本発明は、上記放電灯に電力を供給する電源回路を有しても良い。
この場合、上記第２の巻線は、一方の端子が上記電源回路の第１の出力端子に接続され、他方の端子が上記パルス電圧の第１の出力端子に接続された第３の巻線と、一方の端子が上記電源回路の第２の出力端子に接続され、他方の端子が上記パルス電圧の第２の出力端子に接続された第４の巻線とを含んでも良い。
The present invention may also include a power supply circuit that supplies power to the discharge lamp.
In this case, the second winding has a third winding in which one terminal is connected to the first output terminal of the power supply circuit and the other terminal is connected to the first output terminal of the pulse voltage. And a fourth winding having one terminal connected to the second output terminal of the power supply circuit and the other terminal connected to the second output terminal of the pulse voltage.
本発明によれば、放電灯に放電開始用に供給するパルス電圧の波形の乱れを抑えることができる。また、パルス電圧の波形の乱れを抑えることで、放電灯の寿命が改善し、放電灯を光源とした投影装置の信頼性を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, disorder of the waveform of the pulse voltage supplied for a discharge start to a discharge lamp can be suppressed. Further, by suppressing the disturbance of the waveform of the pulse voltage, the life of the discharge lamp is improved, and the reliability of the projection apparatus using the discharge lamp as a light source can be improved.
図１は、本発明の実施形態に係る投影装置の構成の一例を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a projection apparatus according to an embodiment of the present invention.
図１に例示する投影装置は、放電灯点灯装置１と、放電灯２と、映像信号処理部３と、ドライバ４と、液晶パネル５と、照射レンズ６とを有する。
The projection device illustrated in FIG. 1 includes a discharge
放電灯点灯装置１は、放電灯２を点灯させるための装置であり、点灯に必要な電圧Ｓ１を発生して放電灯２に供給する。
The discharge
放電灯２は、水銀等の成分を含むガス中において放電を起こすことにより発光するランプであり、例えばメタルハライドランプや超高圧水銀ランプなどが含まれる。
The
映像信号処理部３は、ＮＴＳＣ方式などの所定形式の映像信号を入力して処理し、液晶パネル５の駆動に必要な形式の信号に変換する。
The video signal processing unit 3 receives and processes a video signal of a predetermined format such as the NTSC system, and converts it into a signal of a format necessary for driving the
ドライバ４は、映像信号処理部３より出力される信号の電圧・電流振幅を、液晶パネル５の駆動に必要な振幅に変換する。
The driver 4 converts the voltage / current amplitude of the signal output from the video signal processing unit 3 into an amplitude necessary for driving the
液晶パネル５は、投影画像の画素に対応する複数の液晶素子を含んで構成され、ドライバ４から供給される駆動信号に応じて各液晶素子の光透過率を変化させる。
The
照射レンズ６は、液晶パネル５を透過する放電灯２からの光の進路を調節し、適切な形状およびサイズの画像をスクリーン７上に投影する。
The irradiation lens 6 adjusts the path of light from the
図２は、図１に示す放電灯点灯装置１の構成の一例を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the discharge
図２に例示する放電灯点灯装置１は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０１と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２と、イグナイタ１０３と、制御部１０４と、電源スイッチ１０５と、制御部用電源１０６とを有する。
The discharge
ＡＣ−ＤＣコンバータ１０１は、ＡＣラインより入力される交流電圧を例えば３００〜４００Ｖ程度の直流電圧に変換するスイッチング電源である。
The AC-
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０１の出力電圧を５０〜３００Ｖ程度の直流電圧に降圧するスイッチング電源であり、そのスイッチング周波数は例えば５０〜１００ｋＨｚ程度である。
ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２は、点灯開始時において出力電圧を３００Ｖ程度の比較的高い電圧に設定する。点灯開始後の一定期間は、出力電流が所定の値となるように定電流制御を行う。また、放電灯２の放電状態がグロー放電からアーク放電へ移行して、発光光量に応じた一定の電力が放電灯２において消費される期間においては、その出力電力が所定の値となるように定電力制御を行う。
The DC-
The DC-
イグナイタ１０３は、制御部１０４から点灯開始時に出力される制御信号に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の出力電圧を５〜２０ｋＶ程度の高電圧パルスに昇圧し、放電灯２に供給する。また、放電灯２において放電が開始された後は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の出力電圧をそのまま放電灯２に供給する。
The
制御部１０４は、例えばマイクロコンピュータ等のプロセッサを含んで構成されており、放電灯点灯装置１の全体的な動作を制御する。すなわち、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０１およびＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の起動や停止、イグナイタ１０３における高電圧パルスの発生等を制御する種々の制御信号を生成する。
The
制御部用電源１０６は、制御部１０４に供給する電源電圧を生成する電源である。電源スイッチ１０５がオンすると、制御部用電源１０６から制御部１０４に電源電圧が供給され、制御部１０４が起動する。
The control
図３は、イグナイタ１０３の構成の一例を示す図であり、放電灯２も併せて図示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
図３に例示するイグナイタ１０３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２より出力される直流電圧の入力端子２０１および２０２、抵抗２０３、キャパシタ２０４および２０８、半導体スイッチ２０５、トランス２０６および２１１、ダイオード２０７および２０９、放電ギャップ２１０、ならびに、放電灯２へ供給する高電圧パルスの出力端子２１２および２１３を有する。
キャパシタ２０８は、本発明の電荷蓄積回路の一実施形態である。
放電ギャップ２１０は、本発明の放電回路の一実施形態である。
トランス２１１は、本発明のトランスの一実施形態である。
ダイオード２０９は、本発明の電流バイパス回路の一実施形態である。
The
The
The
抵抗２０３およびキャパシタ２０４は、直流電圧の入力端子２０１および２０２の間に直列に接続される。
The
トランス２０６の一次巻線は、半導体スイッチ２０５を介して、キャパシタ２０４と並列に接続される。
トランス２０６の二次巻線は、ダイオード２０７を介して、キャパシタ２０８と並列に接続される。すなわち、ダイオード２０７のアノードがトランス２０６の二次巻線に接続され、そのカソードがキャパシタ２０８に接続される。
The primary winding of the
The secondary winding of the
キャパシタ２０８には、ダイオード２０９が並列に接続される。ダイオード２０９のカソードは、ダイオード２０７のカソードとキャパシタ２０８との接続点に共通に接続され、ダイオード２０９のアノードは、キャパシタ２０８の他方の端子に接続される。
A
トランス２１１は、一次巻線Ｗ１１と、二次巻線Ｗ２１およびＷ２２とを有する。
一次巻線Ｗ１１は、放電ギャップ２１０を介して、キャパシタ２０８およびダイオード２０９の並列回路と並列に接続される。
二次巻線Ｗ２１の一方の端子は入力端子２０２に接続され、他方の端子は出力端子２１３に接続される。二次巻線Ｗ２２の一方の端子は入力端子２０１に接続され、他方の端子は出力端子２１２に接続される。
この出力端子２１２および２１３から放電灯２へ、放電開始用の高電圧パルスおよび放電開始後の直流電圧が供給される。
The
Primary winding W11 is connected in parallel with the parallel circuit of
One terminal of the secondary winding W21 is connected to the
A high voltage pulse for starting discharge and a DC voltage after the start of discharge are supplied from the
次に、上述した構成を有する投影装置の動作を説明する。 Next, the operation of the projection apparatus having the above-described configuration will be described.
電源スイッチ１０５がオンし、制御部用電源１０６から制御部１０４へ電源電圧が供給されると、制御部１０４が起動して、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０１およびＤＣ−ＤＣコンバータ１０２に起動を指示する制御信号が供給され、そのスイッチング動作が開始される。
これにより、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０１から例えば３００〜４００Ｖ程度の直流電圧が出力され、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２からは例えば３００Ｖ程度の直流電圧が出力される。
When the
As a result, a DC voltage of about 300 to 400 V, for example, is output from the AC-
次いで、制御部１０４からイグナイタ１０３に対して高電圧パルスの発生を指示する制御信号が与えられると、半導体スイッチ２０５においてキャパシタ２０４の充放電動作が開始される。
すなわち、入力端子２０１および２０２に印加されるＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の３００Ｖ程度の直流電圧により、抵抗２０３を介してキャパシタ２０４に充電電流が流れ、その電圧が徐々に上昇する。キャパシタ２０４の電圧が例えば２００Ｖを超えると、半導体スイッチ２０５がオンになり、キャパシタ２０４の電荷が放電される。この放電により、キャパシタ２０４の電圧はゼロ近くまで低下する。その後、キャパシタ２０４は、入力端子２０１および２０２に印加される直流電圧によって充電されて、その電圧が再び上昇する。
こうしたキャパシタ２０４の充放電動作は、抵抗２０３とキャパシタ２０４の時定数に応じた一定の周期で繰り返される。
Next, when a control signal instructing the
That is, a charging current flows to the
Such charging / discharging operation of the
キャパシタ２０４の放電電流がトランス２０６の一次巻線に流れると、その度に、トランス２０６の二次巻線にも電流が発生し、これがダイオード２０７を介してキャパシタ２０８に流れ込んで、キャパシタ２０８が充電される。すなわち、キャパシタ２０４が放電される度にキャパシタ２０８が充電されて、その電圧が徐々に上昇する。
Whenever the discharge current of the
キャパシタ２０８の充電電圧がある電圧、例えば８００Ｖに達すると、放電ギャップ２１０において放電が起こり、キャパシタ２０８に蓄えられた電荷がトランス２１１の一次巻線Ｗ１１に流れる。これにより、二次巻線Ｗ２１およびＷ２２にはそれぞれ高電圧パルスが発生し、これを更に合成した電圧が、出力端子２１２および２１３より出力される。
When the charging voltage of the
一方、トランス２１１の各巻線（Ｗ１１、Ｗ２１、Ｗ２２）は、巻線間の容量や漏れインダクタンスなどの寄生的なインピーダンス成分を有しているため、高電圧パルスには、これらの成分に起因する共振成分が含まれる。特に、トランス２１１の一次側回路（キャパシタ２０８）のインピーダンスが、上述した巻線の寄生的なインピーダンスや、トランス２１１の二次側回路（放電灯２など）のインピーダンスなどと影響し合うと、高電圧パルスに大きな波形の乱れが引き起こされる。
On the other hand, each winding (W11, W21, W22) of the
キャパシタ２０８と上述したインピーダンス成分との間で共振が起こると、キャパシタ２０８から一次巻線Ｗ１１に流れる放電電流は、キャパシタ２０８の電圧がゼロになった後も同一方向に流れ続ける。すなわち、キャパシタ２０８は、共振電流によって放電時とは逆の極性に充電される。
When resonance occurs between the
ところが、図３に示すように、キャパシタ２０８にはダイオード２０９が並列に接続されているため、逆極性の充電電圧がダイオード２０９の順方向電圧より大きくなると、一次巻線Ｗ１１からキャパシタ２０９へ流れ込む電流は、キャパシタ２０８を迂回してダイオード２０９に流れ、一次巻線Ｗ１１に還流される。そのため、キャパシタ２０８とトランス２１１その他のインピーダンス成分との共振による電圧・電流の振動が大幅に減衰し、トランス２１１の二次側に発生する高電圧パルスの波形の乱れが非常に小さくなる。
However, as shown in FIG. 3, since the
高電圧パルスによって放電灯２の放電が始まると、スイッチ２０５がオフ状態に固定され、高電圧パルスの発生が停止される。このとき、出力端子２１２および２１３からは、入力端子２０１および２０２より入力されるＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の直流電圧が二次巻線Ｗ２２およびＷ２１を介して出力される。
When the discharge of the
放電の開始直後、放電灯２の急激なインピーダンス低下によって、出力端子２１２および２１３の電圧は急激に下がる。この電圧の低下した状態において、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２は定電流モードで動作し、放電灯２には一定の電流が供給される。
Immediately after the start of the discharge, the voltage at the
放電状態がグロー放電からアーク放電へ移行し、発光量に応じた一定の電力が放電灯２によって消費される状態になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２は定電力モードで動作し、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２から放電灯２へ一定の電力が供給される。このとき、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の出力電圧は、例えば５０〜１００Ｖ程度になる。
When the discharge state shifts from glow discharge to arc discharge and a certain amount of power corresponding to the amount of light emission is consumed by the
このようにして放電灯２が発光すると、その光は、液晶パネル５、照射レンズ６を介してスクリーン７に出射される。液晶パネル５の各液晶素子の光透過率がドライバ４の駆動信号に応じて調節されることにより、スクリーン７上には、映像信号Ｓｖに応じた画像が投影される。
When the
図４は、放電ギャップ２１０によってキャパシタ２０８が放電される時の電圧Ｖ１の波形の一例を示す図であり、縦軸が電圧、横軸が時間を示す。縦軸の１目盛りは５００Ｖであり、横軸の１目盛りは０．５μｓである。
図１１に示す従来回路と比較して分かるように、放電後の共振による振動が大幅に減衰している。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a waveform of the voltage V1 when the
As can be seen from comparison with the conventional circuit shown in FIG. 11, the vibration due to resonance after discharge is significantly attenuated.
図５は、キャパシタ２０８の放電時に発生するトランス２１１の二次巻線の電圧Ｖ２およびＶ３と、これを合成した出力端子の電圧Ｖ４の波形の一例を示す図である。縦軸の１目盛りは１０ｋＶであり、横軸の１目盛りは０．５μｓである。
図５から分かるように、高電圧パルスの波形は、正負の振幅のバランスがとれた乱れの殆ど無い正弦波になっている。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the waveforms of the voltages V2 and V3 of the secondary winding of the
As can be seen from FIG. 5, the waveform of the high voltage pulse is a sine wave with a balance between positive and negative amplitudes and almost no disturbance.
図５に示す高電圧パルスの振動は、二次側巻線（Ｗ２１，Ｗ２２）の巻線間容量や、巻線抵抗、インダクタンス、放電灯２のインピーダンスなど、主としてトランス２１１の二次側回路のインピーダンスによって生じる共振の振動であり、トランス２１１の一次側回路のインピーダンス（すなわちキャパシタ２０８）の影響が殆どなくなっている。そのため、高電圧パルスの波形は、トランスの形状の違いや温度、電流などの要因で変動することなく安定している。また、トランス２１１の一次側回路と二次側回路のインピーダンスが影響し合う複雑な共振が抑えられるため、乱れの小さい整った高電圧パルスが得られる。
The vibration of the high voltage pulse shown in FIG. 5 is mainly caused by the secondary side circuit of the
以上説明したように、本実施形態によれば、放電ギャップ２１０によってキャパシタ２０８の蓄積電荷が放電されると、この放電電流がトランス２１１の一次巻線Ｗ１１に流れ、一次巻線Ｗ１１の電流に応じた電圧がトランスの二次巻線Ｗ２１，Ｗ２２に発生し、放電開始用のパルス電圧として放電灯２に供給される。このとき、キャパシタ２０８を放電時とは逆の極性で充電する向きに流れる一次巻線Ｗ１１からの電流は、ダイオード２０９によって、キャパシタ２０８が迂回される経路で一次巻線Ｗ１１に還流される。
そのため、一次巻線Ｗ１１の巻線間容量や漏れインダクタンスなどのインピーダンス成分とキャパシタ２０８との共振現象により、キャパシタ２０８を逆極性に充電しようとする一次巻線Ｗ１１からの電流は、キャパシタ２０８へ流入することなく、一次巻線Ｗ１１へ還流される。したがって、上記の共振現象による電圧や電流の振動を抑えることができ、トランス２１１の二次巻線に発生する高電圧パルスの波形の乱れを抑えることができる。
As described above, according to the present embodiment, when the accumulated charge of the
Therefore, the current from the primary winding W11 that attempts to charge the
高電圧パルスが乱れの少ない正弦波状の波形となり、その正負の振幅バランスが整うことから、点灯時の火花放電による電極の消耗が均一化して、放電灯の寿命を向上させることができる。 Since the high voltage pulse has a sinusoidal waveform with little disturbance and the positive / negative amplitude balance is adjusted, the consumption of the electrode due to the spark discharge at the time of lighting can be made uniform, and the life of the discharge lamp can be improved.
また、トランスの形状や温度、電流などの要因で変動することなく安定した波形の高電圧パルスが得られることから、放電灯の点灯を開始させるまでの高電圧パルスの印加回数を減らすことができ、この点からも、放電灯の寿命を向上させることができる。また、点灯の失敗が少なくなり、放電灯の点灯特性が安定するため、装置の使い勝手が良くなる。 In addition, high voltage pulses with a stable waveform can be obtained without fluctuation due to factors such as transformer shape, temperature, and current, so the number of high voltage pulses applied before starting the discharge lamp can be reduced. Also from this point, the life of the discharge lamp can be improved. Moreover, since the failure of lighting is reduced and the lighting characteristics of the discharge lamp are stabilized, the usability of the apparatus is improved.
更に、高電圧パルス波形の乱れが少なくなり、周囲に放射されるノイズの周波数帯域が狭くなることから、比較的狭帯域のフィルターや限定的なシールドを使って効果的にノイズ成分を除去すること可能になる。そのため、従来必要だったフィルターやシールドの小型化や軽量化、更にはその削減も可能になる。 Furthermore, since the disturbance of the high voltage pulse waveform is reduced and the frequency band of noise radiated to the surroundings is narrowed, the noise component can be effectively removed using a relatively narrow band filter and a limited shield. It becomes possible. Therefore, it is possible to reduce the size and weight of filters and shields that have been required in the past, and to reduce them.
しかも、不安定で過大な振幅を有する異常な高電圧パルスの発生が抑えられることから、放電灯２の故障や、トランス２１１の巻線間における絶縁破壊の発生頻度が大幅に減り、装置の信頼性を向上させることができる。
In addition, since the generation of abnormal high voltage pulses having unstable and excessive amplitude can be suppressed, the frequency of occurrence of breakdown of the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々のバリエーションが存在し得る。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other variations may exist.
上述した実施形態では、キャパシタ２０８を逆極性に充電する共振電流のバイパス回路としてダイオード２０９が用いられているが、これに限らず、例えばトランジスタやサイリスタなど、電流を一方向に流すことが可能な素子（一方向導通素子）を用いて、同様な電流バイパス回路を構成しても良い。
In the above-described embodiment, the
また、この電流バイパス回路に含まれる一方向導通素子は１つでも複数でも良い。
例えば図６に示す回路では、図３に示す回路における１つのダイオード２０９が、直列接続された２つのダイオード２１４および２１５に置き換えられている。これにより、個々のダイオードに必要とされる耐電圧の定格を下げることが可能になる。
同様に、電流バイパス回路としてダイオードの並列回路を用いることによって、個々のダイオードに必要とされる電流の定格を下げることも可能である。
The current bypass circuit may include one or more unidirectional conducting elements.
For example, in the circuit shown in FIG. 6, one
Similarly, by using a parallel circuit of diodes as a current bypass circuit, it is possible to reduce the current rating required for each diode.
また、上述した実施形態では、電流バイパス回路としてのダイオード２０８がキャパシタ２０８と並列に接続されているが、本発明はこれに限定されない。例えば図７に示すように、一次巻線Ｗ１１と並列にダイオードを接続しても良い。
In the above-described embodiment, the
すなわち、図７に示す回路では、図１に示す回路におけるダイオード２０９が削除され、その代わりに、一次巻線Ｗ１１と並列接続されたダイオード２１６が設けられている。ダイオード２１６のカソードは、放電ギャップ２１０を介して、ダイオード２０７のカソードとキャパシタ２０８との接続中点に接続されており、ダイオード２１６のアノードは、キャパシタ２０８の他方の端子に接続されている。
That is, in the circuit shown in FIG. 7, the
放電ギャップ２１０において放電が生じて導通状態となると、キャパシタ２０８を逆極性に充電する向きに流れる共振電流は、キャパシタ２０８を迂回してダイオード２１６に流れ込み、一次巻線Ｗ１１に還流する。したがって、キャパシタ２０８への共振電流の流入を防止することができるため、図３の回路と同様に、高電圧パルスの波形の乱れを抑えることができる。
When a discharge occurs in the
また、上述した実施形態では、電荷蓄積回路としてキャパシタ２０８が用いられているが、これを複数の直列または並列に接続されたキャパシタに置き換えても良い。これにより、個々のキャパシタに必要とされる耐電圧やリップル電流の定格を下げることが可能になる。
In the above-described embodiment, the
また、上述した実施形態では、キャパシタ２０８に蓄積される電荷を放電する回路として放電ギャップ２１０が用いられているが、本発明はこれに限定されない。例えば、半導体スイッチ２０５と同様な、双方向の半導体スイッチを用いても良い。
In the embodiment described above, the
上述した実施形態において用いられる放電灯は、直流電圧によって駆動されるタイプのものであるが、これに限らず、例えば交流駆動型の放電灯を用いる装置についても本発明は適用可能である。 The discharge lamp used in the above-described embodiment is of a type driven by a DC voltage. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to an apparatus using an AC drive type discharge lamp, for example.
図８は、その構成の一例を示す図である。
図８に示す放電灯点灯装置は、図２に示す放電灯点灯装置におけるＤＣ−ＤＣコンバータ１０２とイグナイタ１０３との間に、交流スイッチ回路１０７が設けられている。交流スイッチ回路１０７は、例えば図８に示すようにフルブリッジ回路とその制御回路を含んでおり、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０２の直流電圧を例えば１００〜３００Ｈｚ程度の周波数で正負に交互に反転させて出力する。
その他、イグナイタ１０３における高電圧パルスの発生動作等は、上述した実施形態と同じであり、これと同様の効果を奏することが可能である。
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the configuration.
The discharge lamp lighting device shown in FIG. 8 is provided with an
In addition, the high voltage pulse generation operation and the like in the
１…放電灯点灯装置、２…放電灯、３…映像信号処理部、４…ドライバ、５…液晶パネル、６…照射レンズ、７…スクリーン、１０１…ＡＣ−ＤＣコンバータ、１０２…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１０３…イグナイタ、１０４…制御部、１０５…電源スイッチ、１０６…制御部用電源、１０７…交流スイッチ回路、２０１，２０２…入力端子、２０３…抵抗、２０４，２０８…キャパシタ、２０５…半導体スイッチ、２０６，２１１…トランス、２０７，２０９，２１４〜２１６…ダイオード、２１０…放電ギャップ、２１２，２１３…出力端子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
電荷蓄積回路と、
上記電荷蓄積回路に蓄積された電荷を放電する放電回路と、
上記放電回路による放電電流を第１の巻線に入力し、該入力電流に応じた上記パルス電圧を第２の巻線より出力するトランスと、
上記電荷蓄積回路を放電時とは逆の極性で充電する向きに流れる上記第１の巻線からの電流を、上記電荷蓄積回路が迂回される経路で、上記第１の巻線に還流する電流バイパス回路と、
を有する放電灯点灯装置。 A discharge lamp lighting device for generating a pulse voltage for starting discharge of a discharge lamp,
A charge storage circuit;
A discharge circuit for discharging the charge accumulated in the charge accumulation circuit;
A transformer that inputs a discharge current generated by the discharge circuit to a first winding and outputs the pulse voltage corresponding to the input current from a second winding;
A current that flows in the direction of charging the charge storage circuit in the opposite polarity to that at the time of discharging, and flows back to the first winding through a path that bypasses the charge storage circuit A bypass circuit;
A discharge lamp lighting device comprising:
請求項１に記載の放電灯点灯装置。 The current bypass circuit is a one-way conduction circuit that allows a current to flow in one direction, and includes at least the one-way conduction circuit connected in parallel to the charge storage circuit or the first winding.
The discharge lamp lighting device according to claim 1.
請求項２に記載の放電灯点灯装置。 The one-way conduction circuit includes one or more diodes connected in series or in parallel.
The discharge lamp lighting device according to claim 2.
請求項１に記載の放電灯点灯装置。 The charge storage circuit includes one or more capacitors connected in series or in parallel.
The discharge lamp lighting device according to claim 1.
請求項１に記載の放電灯点灯装置。 The discharge circuit includes an electrode circuit provided with a gap for causing discharge, or a semiconductor switch circuit capable of flowing a current bidirectionally,
The discharge lamp lighting device according to claim 1.
上記第２の巻線は、
一方の端子が上記電源回路の第１の出力端子に接続され、他方の端子が上記パルス電圧の第１の出力端子に接続された第３の巻線と、
一方の端子が上記電源回路の第２の出力端子に接続され、他方の端子が上記パルス電圧の第２の出力端子に接続された第４の巻線と、を含む、
請求項１に記載の放電灯点灯装置。 A power supply circuit for supplying power to the discharge lamp;
The second winding is
A third winding having one terminal connected to the first output terminal of the power supply circuit and the other terminal connected to the first output terminal of the pulse voltage;
A fourth winding having one terminal connected to the second output terminal of the power supply circuit and the other terminal connected to the second output terminal of the pulse voltage;
The discharge lamp lighting device according to claim 1.
上記放電灯点灯装置は、
電荷蓄積回路と、
上記電荷蓄積回路に蓄積された電荷を放電する放電回路と、
上記放電回路による放電電流を第１の巻線に入力し、該入力電流に応じた上記パルス電圧を第２の巻線より出力するトランスと、
上記電荷蓄積回路を放電時とは逆の極性で充電する向きに流れる上記第１の巻線からの電流を、上記電荷蓄積回路が迂回される経路で、上記第１の巻線に還流する電流バイパス回路と、
を有する投影装置。
A projection device having a discharge lamp used as a light source of an image to be projected and a discharge lamp lighting device for generating a pulse voltage for starting discharge of the discharge lamp,
The discharge lamp lighting device is
A charge storage circuit;
A discharge circuit for discharging the charge accumulated in the charge accumulation circuit;
A transformer that inputs a discharge current generated by the discharge circuit to a first winding and outputs the pulse voltage corresponding to the input current from a second winding;
A current that flows in the direction of charging the charge storage circuit in the opposite polarity to that at the time of discharging, and flows back to the first winding through a path that bypasses the charge storage circuit A bypass circuit;
A projection apparatus.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008123785A (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-29 | Seiko Epson Corp | Discharge lamp lighting device, and projector |
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2004
- 2004-01-14 JP JP2004007193A patent/JP2005203198A/en active Pending
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