JP2007148003A - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス電流の立上がり、立下りの高速化を可能とする放電ランプ点灯装置を提供しようとするものである。
【解決手段】上記課題は、ランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路とを含む放電ランプ点灯装置において、前記電力制御回路のＰＷＭ制御回路に供給する発振波形を制御して直接デユーティを可変する構成によって達成できる。
【選択図】図３

Description

本発明は、放電ランプ点灯装置に係り、特に、シーケンシャルカラー再生方式のディスプレイに好適な放電ランプ点灯装置に関するものである。

従来、シーケンシャルカラー再生方式のディスプレイの光源としては、変換効率が高く、点光源に近いものが得やすい理由から、メタルハライドランプや高圧水銀ランプ等の高圧放電ランプが使用されており、高圧放電ランプの点灯には、点灯に必要な電圧及び電流を供給する専用の放電ランプ点灯装置が使用されている。

従来の放電ランプ点灯装置では、ランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路と、放電ランプを起動するため高電圧を発生させるイグナイタ回路を備えたものが提案されている。(例えば、特許文献１参照)
特開平１０−３９９６号公報

しかしながら、上述した特許文献１に記載された放電ランプ点灯装置では、画像のちらつき低減のためにパルス電流をランプ電流に重畳した場合に、パルス電流の立上がり、立下りが遅いため画像の色合いが変わってしまう等シーケンシャルカラー再生方式のディスプレイに適用するのが難しいという問題がある。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を改善し、パルス電流の立上がり、立下りの高速化を可能とする放電ランプ点灯装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明による第１の手段としては、ランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電流を制御する電力制御回路を含む放電ランプ点灯装置において、
前記電力制御回路のＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御回路に入力される発振波形を制御する発振制御回路を設け、当該発振制御回路からＰＷＭ制御回路に送信される発振信号の発振波形をランプ点灯信号に応じて切り換えて、当該ＰＷＭ制御回路から出力されるＰＷＭ信号のデューティを可変とすることにより、パルス電流をランプ電流に重畳させることを特徴とする放電ランプ点灯装置としたものである。

本発明による第２の手段としては、前記第１の手段記載の放電ランプ点灯装置において、前記発振制御回路の発振信号の発振波形を、当該発振制御回路の発振回路の発振周波数設定用抵抗器の抵抗値を前記ランプ点灯信号に応じて変化させて切り換えることを特徴とする放電ランプ点灯装置としたものである。

本発明による第３の手段としては、前記第１の手段記載の放電ランプ点灯装置において、前記発振制御回路の発振信号の発振波形を、当該発振制御回路の発振回路の発振周波数設定用コンデンサの容量値を前記ランプ点灯信号に応じて変化させて切り換えることを特徴とする放電ランプ点灯装置としたものである。

本発明によれば、前記電力制御回路のＰＷＭ制御回路の発信波形を制御して直接発振波形のデユーティを可変とするようにしたので、パルス電流の立上がり、立下りの高速化が可能となる。

以下、本発明に係わる放電ランプ点灯装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係わる放電ランプ点灯装置を使用したシーケンシャルカラー再生方式の投射型ディスプレイの概略構成を示す図で、この投射型ディスプレは、高圧放電ランプ７５とカラーフィルタを配置したカラーホイール等のシーケンシャルカラー装置７８と、画像表示デバイス７３とスクリーン７１とから構成され、後述する放電ランプ点灯装置７７によって制御された高圧放電ランプ７５から発光された光線は、リフレクター７４によって、前方(図中右方)に集光され、シーケンシャルカラー装置７８を介して画像表示デバイス駆動回路７６によって駆動制御された液晶ディスプレイ等の画像表示デバイス７３に照射され、この画像表示デバイス７３を透過した光は、拡大レンズ等の光学系７２によって画像が拡大されてスクリーン７１に投射される。画像表示デバイス７３は、画像表示デバイス駆動回路７６によりシーケンシャルカラー信号で駆動されて画像が表示されてスクリーン７１上に大画面の画像が得られる。ここでは、画像表示デバイス７３として透過型の例を示しているが、反射型であっても同様に構成できることは、言うまでもない。

図２の（Ａ）は、画像表示デバイス駆動回路７６から画像表示デバイス７３に送給されるシーケンシャルカラー信号６０で、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）信号を示し、図２の（Ｂ）は、後述する放電ランプに供給されるランプ電流６２と画像のちらつき防止のためにこのランプ電流６２に重畳されるパルス電流６１を示し、図２の（Ｃ）は、バラストに供給された同期信号６３を示している。ここで、パルス電流６１は、前記同期信号６３のローレベル信号６４の発生の間、シーケンシャルカラー信号６０のＲ、Ｇ、Ｂ信号のいずれかに、ローレベル信号６４の期間に合致するように後述するＰＷＭ制御回路の出力端子から出力される必要があり、図２では、Ｂ信号の期間に合致した例を示している。この場合に、パルス電流６１は、画像の色合いを変化させないために、パルス電流６１の立上りと立下りを急峻とする必要があり、しかも高速で送給される同期信号６３のローレベル信号６４に対応して高速でパルス電流６１の立上がりと立下りをさせる必要がある。

図３は、本発明による一実施形態の放電ランプ点灯装置の回路図を示し、１は、放電ランプ１３を点灯するための商用の交流電源が供給される第１の電源入力端子、２はＭＯＳ−ＦＥＴ、３はダイオード、４はチョークコイル、５はコンデンサ、６、７及び１２は抵抗器、８は電力制御回路、９は点灯回路、１８は、前記同期信号６３が入力されるランプオン信号入力端子、１９はＰＷＭ制御回路２２を動作させる第２の電源入力端子、２１は、ＰＷＭ制御回路２２から送給される信号によってＭＯＳ−ＦＥＴ２を駆動するドライブ回路、２３は、放電ランプ１３の点灯中に、点灯回路９のランプ電圧として抵抗器６で過電圧を検出した際に、信号をＰＷＭ制御回路２２に送給して放電ランプ１３の動作を停止させる過電圧保護回路、２６は、放電ランプ１３を起動するため高電圧を発生するイグナイタ回路、３１は、放電ランプ１３の起動時に発生する過電圧によって、過電圧保護回路２３が動作しないように、所定時間過電圧保護回路２３の作動を停止させるためのタイマー回路、３２はランプオン信号入力端子１８からのランプ点灯信号（この実施形態では、前記同期信号６３）に応じて第２の電源入力端子１９から供給されるＰＷＭ制御回路２２への電源を断続するスイッチ回路、４０は、ランプオン信号入力端子１８からのランプ点灯信号によってＰＷＭ制御回路２２へ送給される発振信号の発振波形を切り換え制御する発振制御回路、４８は、ＰＷＭ制御回路２２によって出力されるＰＷＭ信号出力端子である。

この実施形態の放電ランプ点灯装置は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２と、ダイオード３とチョークコイル４と、コンデンサ５と、放電ランプの点灯回路のランプ電圧を検出するための抵抗器６及び７と、前記点灯回路のランプ電流を検出するための抵抗器１２と、ドライブ回路２１と、ＰＷＭ制御回路２２を有する電力制御回路８を備えており、前記抵抗器６，７及び１２によって検出される点灯回路９のランプ電圧及びランプ電流の検出結果に応じてＰＷＭ制御回路２２によって、点灯回路９のランプ電圧及びランプ電流が制御される。

ＰＷＭ制御回路２２は、ランプ電流検出電圧端子４９から供給される検出ランプ電流に対応する電圧と、ランプ電圧検出電圧端子５０から供給される検出ランプ電圧とから点灯回路９への電力が、例えば、一定となるようにＰＷＭ信号出力端子４８から出力されるＰＷＭ信号のパルス幅を制御すると共に、発振制御回路４０から発信される発振信号の発振波形に応じてＰＷＭ信号のパルス幅を切り換えて直接デユーティを可変としている。

次に、ＰＷＭ制御回路２２と発振制御回路４０の一具体例について、図４及び図５に基づいて説明する。

図４は、ＰＷＭ制御回路２２と発振制御回路４０の一つの具体的な回路図を示し、図５は、発振制御回路４０からＰＷＭ制御回路２２に供給される発振信号の発信波形を示し、４１はコンパレータ、４２はＭＯＳ−ＦＥＴ、４３、４４は発振周波数設定用抵抗器、４５は、発振周波数設定用コンデンサ４６の充電電流が発振周波数設定用抵抗器４３及び４４に流れる電流に比例するように構成されたＲＣ発振回路、４７は後述する基準電圧Ｖ２の入力端子、５１は演算回路、５２は誤差増幅器、５３はコンパレータ、６４は発振周波数設定用抵抗器４３と４４を並列接続し、発振周波数設定用コンデンサ４６を使用した際の発振波形６６は発振周波数設定用抵抗器４４と発振周波数設定用コンデンサ４６を使用した場合の発振波形である。なお、図４中の符号１８、４８、４９及び５０は、前記図３で説明したように、それぞれ、ランプオン信号(同期信号６３)の入力端子、ＰＷＭ信号出力端子、ランプ電流検出電圧端子、ランプ電圧検出電圧端子である。

先ず、ＰＷＭ制御回路２２の動作について説明すると、抵抗器１２によって検出されたランプ電流検出電圧は、その入力端子４９を通じて誤差増幅器５２の非反転端子に入力され、一方、抵抗器６によって検出されたランプ電圧検出電圧は、その入力端子５０を通じて、演算回路５１を経て誤差増幅器５２の反転端子に入力される。演算回路５１は、前記検出されたランプ電圧検出電圧から点灯回路９のランプ電圧を算出し、このランプ電圧に応じて、一定電力となるランプ電流を算出し、このランプ電流から抵抗器１２による電圧を求め、誤差増幅器５２の反転端子に入力する。誤差増幅器５２では、ランプ電流検出電圧と比較し、その差に応じてこの誤差増幅器５２から出力信号Ｖ１(図５参照)を出力し、この出力信号Ｖ１をコンパレータ５３の反転端子に入力し、一方、コンパレータ５３の反転端子には、発振制御回路４０のＲＣ発振回路４５の発振波形が入力されている。

今、発振制御回路４０のＭＯＳ−ＦＥＴ４２がオンとなるかコンパレータ４１の出力がローレベルとなった場合には、発振周波数設定用抵抗器４３が発振周波数設定用抵抗器４４に並列接続され、これらの抵抗器と発振周波数設定用コンデンサ４６で決まる時定数の発振周波数を有する図５に示す発振波形６５(前記コンデンサ６４の波形)の発振信号が前記コンパレータ５３に入力され、この発振信号と前記出力信号Ｖ１との比較によってＤ１のパルス幅(図５参照)のＰＷＭ信号が出力端子４８から出力されることになる。従って前記出力信号Ｖ１の電圧の変動に応じてＤ１のパルス幅が微小変動しながらドライブ回路２１を駆動し、ランプ電力が、例えば一定になるように制御されながら図２で示すランプ電流６２が点灯回路９に流れることになる。

次に、この放電ランプ点灯装置では、画像のちらつきを防止するため、図２に示すように、同期信号６３のローレベル信号６４に対応させてランプ電流６２にパルス電流６１を重畳させる必要があるが、このパルス電流６１の重畳について説明する。

ランプオン信号の入力端子１８に前記図２の（Ｃ）で示す同期信号６３が入力された場合、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２は、同期信号６３がハイレベルでオンし、ローレベルでオフとなる。一方、コンパレータ４１の反転端子には、端子４７の基準電圧Ｖ２(図５参照)が、また非反転端子には、発振周波数設定用コンデンサ４６の電圧が入力されているので、コンデンサ４６の電圧が前記基準電圧Ｖ２以下となる場合には、コンパレータ４１の出力がローレベルとなり、発振周波数設定用抵抗器４３と４４が並列接続される。発振周波数設定用コンデンサ４６の電圧が基準電圧Ｖ２以上の場合には、抵抗器４３と４４が並列接続されるか否かは、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２がオン動作するか否かに依存し、ＭＯＳ−ＦＥＴがオン動作、即ち、同期信号６３がハイレベルの場合は、抵抗器４３と４４が並列接続され、図５の発振波形６５の発振信号がＰＷＭ制御回路２２のコンパレータ５３の非反転端子に入力され、前述のように、パルス幅Ｄ１のＰＷＭ信号が出力端子４８から出力されることになる。

次に、発振周波数設定用コンデンサ４６の電圧が基準電圧Ｖ２以上で、かつＭＯＳ−ＦＥＴ４２がオフ動作した場合、即ち、同期信号６３がローレベルの場合には、抵抗器４３と４４が並列接続されず、抵抗器４４のみが作動するため、時定数が変わり、コンパレータ５３の非反転端子に入力される発振信号の発信波形が図５の発振波形６６のように変化し、パルス幅Ｄ２を有するようになり、ＰＷＭ信号のデユーティが大きくなって、ランプ電流６２にパルス電流６１が重畳されることになる。このような変化は、同期信号６３がローレベルに変化するとほぼ同時に生ずるので、パルス電流６１の立上がり、立下りが急峻になり、しかも、同期信号６３の変化に適切に対応することができるので、画像の色合いの変化を抑制することができる。

以上のように、ランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路とを含む放電ランプ点灯装置において、前記電力制御回路のＰＷＭ制御回路に供給する発振波形を制御して直接デユーティを可変するようにしたので、パルス電流の立上がり、立下りが高速化し、シーケンシャルカラー再生方式の投射型ディスプレイに最適な放電ランプ点灯装置を提供することができる。

前記具体例では、発振制御回路４０を発振回路の発振周波数設定用抵抗器の抵抗値を変化させることによって、デユーティを変化させるようにしたが、発振周波数設定用コンデンサの容量値を変化させても同様の効果を達成することができる。

次に、図６に基づき、その一具体例について説明する。

図６は、前記図５のＰＷＭ制御回路２２と発振制御回路４０と基本構成は、略同一のＰＷＭ制御回路２２と発振制御回路４０の一つの具体例を示し、図中、図５と同一部品については同一符号を付している。図６において、５４はＭＯＳ−ＦＥＴ、５５は発振周波数設定用抵抗器、５６は電源端子、５７は発振周波数設定用コンデンサである。

発振周波数設定用コンデンサ４６と５７の充電電流が発振周波数設定用抵抗器４４に流れる電流と比例するようにＲＣ発振回路は構成されている。

コンパレータ４１の反転端子には端子４７の基準電圧Ｖ２が、また非反転端子には、コンデンサ４６の電圧が入力されているので、コンデンサ４６の電圧がＶ２以下のときはコンパレータ４１の出力がローレベルとなって、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２がオフとなり、コンデンサ５７はコンデンサ４６に並列接続されない状態となり、図５の発振波形６５の発振信号がコンパレータ５３に入力されることになる。

コンデンサ４６の電圧が基準電圧Ｖ２以上では、コンデンサ５７がコンデンサ４６に並列接続されるか否かは、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２のオン、オフ動作に依存することになる。ランプオン信号入力端子１８に、同期信号６３が入力されると、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２は同期信号６３がローレベルでオン、ハイレベルでオフする。同期信号６３がローレベルで、コンデンサ４６の電圧が基準電圧Ｖ２以上のときに、コンデンサ５７がコンデンサ４６に並列接続され、発振波形(コンデンサ４６の波形)は、図５の６６の波形のようになる。同期信号６３がハイレベルのときは、コンデンサ５７がコンデンサ４６に並列接続されず、発振波形は図５の６６の波形のようになる。この結果、コンパレータ５３の反転端子への入力電圧をＶ１とすると、コンパレータ５３の出力であるＰＷＭ信号の波形のデユーティは、同期信号６３のローレベルのときがハイレベルのときより大きくなるので、ランプ電流が増加し、パルス電流が重畳することになる。発振波形６５と６６の切り換えは瞬時に起こるので、パルス電流の立上り、立下りは極めて急峻かつ高速に行われる。

以上のように、この実施形態においても、前記図５で示す発振周波数設定用抵抗器の抵抗値を変化させてデユーティを可変する場合と同様の作用、効果を奏することができる。

本発明による放電ランプ点灯装置は、上述のように、シーケンシャルカラー再生方式のディスプレに好適に使用することができるが、ランプ電流を高速で変化させる必要がある他の用途の高圧放電ランプを点灯する装置としても適用可能である。

本発明の一実施形態に係わる放電ランプ点灯装置を使用するシーケンシャルカラー再生方式の投射型ディスプレイの概略構成図である。 (Ａ)はシーケンシャルカラー信号列を示す図、（Ｂ）は点灯回路内を流れるランプ電流の波形図、（Ｃ）は同期信号を示す図である。 本発明による一実施形態の放電ランプ点灯装置の回路図である。 本発明による一実施形態の放電ランプ点灯装置で使用されるＰＷＭ制御回路２２と発振制御回路４０の回路図である。 本発明による実施形態の発振制御回路４０で出力される発振信号の発信波形を示す図である。 本発明による他の実施形態の放電ランプ点灯装置で使用されるＰＷＭ制御回路２２と発振制御回路４０の回路図である。

符号の説明

１ 電源入力端子
２、４２、５４ ＭＯＳ−ＦＥＴ
３ ダイオード
４ チョークコイル
５ コンデンサ
６、７、１２ 抵抗器
８ 電力制御回路
９ 点灯回路
１３ 放電ランプ
１８ ランプオン信号入力端子
２１ ドライブ回路
２２ ＰＷＭ制御回路
４０ 発振制御回路
４１、５３ コンパレータ
４３、４４、５５ 発振周波数設定用抵抗器
４５ ＲＣ発振回路
４６、５７ 発振周波数設定用コンデンサ
４７ 基準電圧入力端子
４８ ＰＷＭ信号出力端子
４９ ランプ電流検出電圧端子
５０ ランプ電圧検出電圧端子
５１ 演算回路
５２ 誤差増幅器
６０ シーケンシャルカラー信号
６１ パルス電流
６２ ランプ電流
６３ 同期信号
６４ ローレベル信号
６５、６６ 発振波形

Claims (3)

1. ランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電流を制御する電力制御回路を含む放電ランプ点灯装置において、
   前記電力制御回路のＰＷＭ制御回路に入力される発振波形を制御する発振制御回路を設け、当該発振制御回路からＰＷＭ制御回路に送信される発振信号の発振波形をランプ点灯信号に応じて切り換えて、当該ＰＷＭ制御回路から出力されるＰＷＭ信号のデューティを可変とすることにより、パルス電流をランプ電流に重畳させることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、
   前記発振制御回路の発振信号の発振波形を、当該発振制御回路の発振回路の発振周波数設定用抵抗器の抵抗値を前記ランプ点灯信号に応じて変化させて切り換えることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
3. 請求項１記載の放電ランプ点灯装置において、
   前記発振制御回路の発振信号の発振波形を、当該発振制御回路の発振回路の発振周波数設定用コンデンサの容量値を前記ランプ点灯信号に応じて変化させて切り換えることを特徴とする放電ランプ点灯装置。

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