JP2007173023A - Discharge lamp lighting device and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は放電灯を点灯させる放電灯点灯装置及びこれを用いた画像表示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 and an image display device using the same.
従来の放電灯点灯装置の構成例を図2に示す。直流電源Eから供給される電圧をスイッチング素子Q1、ダイオードD1、インダクタL1からなるチョッパ回路1で制御し、その制御された出力をコンデンサC1で平滑する。その出力はフルブリッジ型のスイッチング回路2により交流に変換される。始動時はこの交流変換された電圧を放電灯Laに印加する。また、その始動時に高圧パルス発生回路4より高圧パルスを出力し、放電灯Laの電極間をブレークダウンし、放電を開始する。放電が開始された後は、チョッパ回路1の出力電流Io、出力電圧Voを検出し、制御回路3で放電灯Laの安定後に一定の電力を供給できるようにしている。
A configuration example of a conventional discharge lamp lighting device is shown in FIG. The voltage supplied from the DC power source E is controlled by the chopper circuit 1 including the switching element Q1, the diode D1, and the inductor L1, and the controlled output is smoothed by the capacitor C1. The output is converted into alternating current by a full bridge
特許文献1には直流高圧放電灯を点灯させる回路の実施の形態10において、インダクタとコンデンサの直列回路に高周波電圧を印加し、共振用のコンデンサに発生する電圧により、ダイオードを介してパルス発生用のコンデンサを充電し、その充電電圧が放電ギャップのブレークオーバー電圧に達すると、パルス発生用のコンデンサからパルストランスの1次巻線に電流を流し、パルストランスの2次巻線に高圧パルスを発生させる構成が記載されているが、放電ギャップをブレークオーバーさせるには、高い電圧が必要であり、共振回路の電流も大きくなって部品にかかるストレスは大きくなる。また、共振カーブの急峻なところで共振させる必要があるため、共振用のインダクタ、コンデンサの部品ばらつきによりパルス発生用のコンデンサに発生する電圧のばらつきは大きくなる。また、電力制御用のダウンコンバータの出力電圧を変更した場合は、動作周波数、共振用のインダクタ、コンデンサの再選定が必要であった。
図2は上記の特許文献1の直流点灯回路を交流点灯に置き換えたものである。この回路では放電ギャップGAPをブレークオーバーさせる高い電圧を確保するには、共振回路の部品であるインダクタL2、コンデンサC2にかかるストレスも大きなものとなる。また、インダクタL2、コンデンサC2の部品ばらつきにより、コンデンサC3に発生する電圧のばらつきも大きくなってしまう。 FIG. 2 is obtained by replacing the DC lighting circuit of Patent Document 1 with AC lighting. In this circuit, in order to secure a high voltage that breaks over the discharge gap GAP, the stress applied to the inductor L2 and the capacitor C2 that are components of the resonance circuit also becomes large. In addition, due to variations in the components of the inductor L2 and the capacitor C2, variations in voltage generated in the capacitor C3 also increase.
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、放電灯の始動用の高圧パルス発生回路のコンデンサの充電にLC共振を利用する点灯装置において、共振回路のストレスを低減し、また、従来よりもばらつきが大きな部品を使用しても、パルス発生用コンデンサに発生する電圧のばらつきを小さくできる放電灯点灯装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such points, and in a lighting device that uses LC resonance for charging a capacitor of a high-voltage pulse generation circuit for starting a discharge lamp, the stress of the resonance circuit is reduced, and It is an object of the present invention to provide a discharge lamp lighting device that can reduce variations in voltage generated in a pulse generating capacitor even when components having larger variations than conventional ones are used.
請求項1の発明によれば、上記の課題を解決するために、図1に示すように、直流電源Eに接続された負荷電力調整用のチョッパ回路1と、チョッパ回路1の出力に接続された平滑用の第1のコンデンサC1と、インダクタL2と第2のコンデンサC2の直列回路よりなるLC共振回路と、平滑用の第1のコンデンサC1の直流電圧を放電灯Laの無負荷時及び点灯直後の一定期間は高周波に変換して前記LC共振回路に印加するスイッチング回路2と、放電灯Laを始動させるための高圧パルス発生回路4とからなる放電灯点灯装置であって、前記高圧パルス発生回路4は、前記LC共振回路の共振電圧により充電される第3のコンデンサC3と、放電灯Laと直列に2次巻線n2を接続されたパルストランスL3と、該パルストランスL3の1次巻線n1に第3のコンデンサC3の蓄積電荷を放電せしめる放電スイッチ(放電ギャップGAP)とを備え、前記LC共振回路のインダクタL2をトランス構造とし、インダクタL2の2次巻線N2の電圧で第3のコンデンサC3を充電することを特徴とするものである。
According to the first aspect of the present invention, in order to solve the above-described problem, the load power adjustment chopper circuit 1 connected to the DC power source E and the output of the chopper circuit 1 are connected as shown in FIG. The smoothing first capacitor C1, an LC resonance circuit composed of a series circuit of an inductor L2 and a second capacitor C2, and the direct current voltage of the smoothing first capacitor C1 are used when the discharge lamp La is not loaded and is lit. A discharge lamp lighting device comprising a
ここで、インダクタL2の2次巻線N2の電圧で第3のコンデンサC3を充電する具体的な態様として、図1に示すように、第2のコンデンサC2の電圧にインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成、図6に示すように、第1のコンデンサC1の電圧にインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成、図9に示すように、インダクタL2の2次巻線N2の電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成を含むものとする。 Here, as a specific mode of charging the third capacitor C3 with the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2, as shown in FIG. 1, the voltage of the second capacitor C2 is set to the secondary winding of the inductor L2. A configuration in which the third capacitor C3 is charged with a voltage obtained by adding the voltage of N2, as shown in FIG. 6, a third voltage is obtained by adding the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2 to the voltage of the first capacitor C1. 9 includes a configuration for charging the capacitor C3, and a configuration for charging the third capacitor C3 with the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2, as shown in FIG.
請求項2の発明は、請求項1において、スイッチング回路2の動作周波数fは、図13に示すように、LC共振回路の無負荷時の共振電圧と高周波動作時の共振電圧とが略一致する周波数feと無負荷時の共振周波数fo1との間に設定したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the operating frequency f of the
請求項3の発明によれば、図2の構成において、図14に示すように、インダクタL2をトランス構造とし、インダクタL2の2次巻線N2を放電灯Laと直列に接続し、第2のコンデンサC2の電圧とインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧を放電灯Laに印加することを特徴とする。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、請求項1〜3において、図15に示すように、放電スイッチ(放電ギャップGAP)の両端もしくは第3のコンデンサC3の両端に抵抗R2を並列接続したことを特徴とする。 According to a fourth aspect of the invention, in the first to third aspects, as shown in FIG. 15, a resistor R2 is connected in parallel to both ends of the discharge switch (discharge gap GAP) or both ends of the third capacitor C3. And
請求項5の発明によれば、図21、図22に示すように、請求項1〜4の放電灯点灯装置をプロジェクタのような画像表示装置に使用することを特徴とする。
According to the invention of
請求項1の発明によれば、インダクタの1次巻線と2次巻線の巻数比に応じて昇圧された共振電圧によりパルス発生用の第3のコンデンサを充電できるので、共振電圧の低いところで共振させることができ、共振回路に印加される電圧、電流が小さくなり、ストレスが軽減できるため、小型で安価な部品を使用することができる。また、共振電圧の低いところは共振カーブの傾きが緩やかなので、共振電圧のばらつきが小さくなり、インダクタやコンデンサの部品ばらつきを大きく許容することができるため、部品の選別が不要になり、選別費用を削減できる。 According to the first aspect of the present invention, the third capacitor for generating a pulse can be charged with the resonant voltage boosted in accordance with the turns ratio of the primary winding and the secondary winding of the inductor. Since resonance can be achieved, voltage and current applied to the resonance circuit can be reduced, and stress can be reduced, small and inexpensive parts can be used. Also, since the slope of the resonance curve is gentle at low resonance voltages, the variation in resonance voltage is small, and component variations in inductors and capacitors can be greatly tolerated, eliminating the need for component selection and reducing the selection cost. Can be reduced.
また、チョッパ回路の出力電圧を変更した場合にも、インダクタの1次巻線と2次巻線の巻数比の変更のみでパルス発生用の第3のコンデンサの充電電圧を調整することができるため、動作周波数、インダクタ、コンデンサの再設定が不要になり、設計変更に要する時間も短縮できる。 Even when the output voltage of the chopper circuit is changed, the charging voltage of the third capacitor for generating the pulse can be adjusted only by changing the turns ratio of the primary winding and the secondary winding of the inductor. This eliminates the need for resetting the operating frequency, inductor, and capacitor, and shortens the time required for design changes.
請求項2の発明によれば、無負荷時と高周波動作時は同じ周波数でスイッチング回路を動作させながら、その動作周波数を無負荷時の共振電圧と高周波動作時の共振電圧とが略一致する周波数と無負荷時の共振周波数との間に設定することで、高周波動作時の共振回路のコンデンサに発生する電圧は必ず無負荷時よりも低くなり、高圧パルス発生回路が動作しなくなる。これにより、高周波動作時に高圧パルス発生回路が動作することによる過電流を無くすことで、放電灯の電極へのストレスが小さくなり、放電灯の寿命改善ができる。 According to the second aspect of the present invention, the switching circuit is operated at the same frequency during no load and at a high frequency operation, and the operation frequency is a frequency at which the resonance voltage at the no load and the resonance voltage at the high frequency operation substantially coincide with each other. And the resonance frequency at no load, the voltage generated in the capacitor of the resonance circuit at high frequency operation is always lower than that at no load, and the high voltage pulse generation circuit does not operate. Thereby, by eliminating the overcurrent caused by the operation of the high-voltage pulse generation circuit during high-frequency operation, the stress on the electrode of the discharge lamp is reduced, and the life of the discharge lamp can be improved.
請求項3の発明によれば、放電灯に印加される無負荷2次電圧が高くなり、高周波動作時に立消えが起こりそうになった時に点灯維持し易くなり、立消え時の高圧パルスによる再点灯動作による放電灯の電極へのストレスが小さくなり、放電灯の寿命改善ができる。
According to the invention of
請求項4の発明によれば、定常動作時の出力極性反転時の異常なオーバーシュート電圧により高圧パルス発生回路が動作することを防止でき、定常時に高圧パルス発生回路が動作することによる過電流を無くすことで、放電灯の電極へのストレスが小さくなり、放電灯の寿命改善ができる。 According to the fourth aspect of the invention, it is possible to prevent the high voltage pulse generation circuit from operating due to an abnormal overshoot voltage at the time of output polarity reversal during normal operation, and to prevent overcurrent due to operation of the high voltage pulse generation circuit during normal operation. By eliminating, the stress on the electrode of the discharge lamp is reduced, and the life of the discharge lamp can be improved.
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1の回路図である。以下、その回路構成と動作について説明する。直流電源Eから供給される電圧をスイッチング素子Q1、ダイオードD1、インダクタL1からなるチョッパ回路1で制御し、その制御された出力をコンデンサC1で平滑する。その出力はスイッチング回路2により交流に変換される。ここでは、スイッチング回路2としてフルブリッジ型の極性反転回路を用いており、スイッチング素子Q2,Q5とスイッチング素子Q3,Q4が交互にオン・オフすることで直流−交流変換しているが、定常点灯時に低周波出力または直流出力、無負荷時と始動直後に高周波出力が可能な回路であれば、構成は図示された回路には限定されない。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of Embodiment 1 of the present invention. The circuit configuration and operation will be described below. The voltage supplied from the DC power source E is controlled by the chopper circuit 1 including the switching element Q1, the diode D1, and the inductor L1, and the controlled output is smoothed by the capacitor C1. The output is converted into alternating current by the
スイッチング回路2は無負荷時に制御回路3によりインダクタL2の1次巻線N1とコンデンサC2の共振周波数の奇数分の1の周波数付近で高周波動作を行なう。この時にインダクタL2の1次巻線N1、コンデンサC2のLC共振によりコンデンサC2に発生する昇圧された電圧とインダクタL2の2次巻線N2に発生する電圧を加算した電圧を抵抗R1、ダイオードD2を介してコンデンサC3に充電する。この充電電圧が放電ギャップGAPのブレークオーバー電圧に達すると、コンデンサC3からパルストランスL3の1次巻線n1に電流が流れ、その電流でパルストランスL3の2次巻線n2に電圧が発生する。この電圧が高圧パルスであり、この高圧パルスにより放電灯Laがブレークダウンし、コンデンサC1、スイッチング回路2、インダクタL2、放電灯La、パルストランスL3の2次巻線n2というループで電流が流れ始める。スイッチング回路2は点灯直後の一定期間は無負荷時と同じ高い周波数で交番動作し、その後、数十Hz〜数百Hzの定常動作に移行する。
The
インダクタL2の1次巻線N1の一端と2次巻線N2の一端が接続されるが、接続箇所は1次巻線N1の巻き終わりと2次巻線N2の巻き始め、もしくは1次巻線N1の巻き始めと2次巻線N2の巻き終わりとする。 One end of the primary winding N1 and one end of the secondary winding N2 of the inductor L2 are connected to each other at the connection end of the primary winding N1 and the winding start of the secondary winding N2, or the primary winding. Let N1 be the start of winding and end winding of the secondary winding N2.
図2はインダクタL2をトランス構造としていない場合の比較回路例である。図3に示すコンデンサC3の電圧VC3を発生させる場合、図2の回路では図3のfbの範囲で部品ばらつきを設定する必要がある。 FIG. 2 shows an example of a comparison circuit when the inductor L2 does not have a transformer structure. When the voltage VC3 of the capacitor C3 shown in FIG. 3 is generated, it is necessary to set the component variation in the range of fb in FIG. 3 in the circuit of FIG.
これに対して、図1の本発明の回路の場合は、図3のfaの範囲で部品ばらつきを設定し、出力される電圧VC3’をインダクタL2の1次巻線N1と2次巻線N2の巻数比でVC3の範囲に昇圧するため、図2の回路に比べて部品ばらつきを広い範囲で設定することができる。 On the other hand, in the case of the circuit of the present invention shown in FIG. 1, the component variation is set in the range of fa in FIG. 3, and the output voltage VC3 ′ is changed between the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the inductor L2. Therefore, the component variation can be set in a wider range than the circuit of FIG.
また、チョッパ回路1の出力電圧を変更した場合は、インダクタL2の1次巻線N1と2次巻線N2の巻数比を変えることで、チョッパ回路1の出力電圧変更前のコンデンサC3の電圧VC3に調整することができる。 When the output voltage of the chopper circuit 1 is changed, the voltage VC3 of the capacitor C3 before changing the output voltage of the chopper circuit 1 is changed by changing the turn ratio of the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the inductor L2. Can be adjusted.
図4は実施の形態1での無負荷時のコンデンサC3の出力電圧波形図、図5は高周波動作時のコンデンサC3の出力電圧波形図である。無負荷時と高周波動作時のスイッチング回路2の動作周波数は同じであるが、後述の図13に示す周波数fcに設定することにより、無負荷時には高圧パルス発生回路4の放電ギャップGAPがブレークオーバーする高い電圧が発生し、高周波動作時には放電ギャップGAPがブレークオーバーできない電圧までコンデンサC3の電圧VC3は低下する。
FIG. 4 is an output voltage waveform diagram of the capacitor C3 when there is no load in the first embodiment, and FIG. 5 is an output voltage waveform diagram of the capacitor C3 during high frequency operation. Although the operating frequency of the
本実施の形態1では、高圧パルス発生回路4の放電スイッチとして、所定のブレークオーバー電圧で導通する放電ギャップGAPを用いているが、電圧応答型の2端子サイリスタ(SSS、サイダックなど)を用いても良い。以下の実施の形態においても同様である。
In the first embodiment, a discharge gap GAP that conducts at a predetermined breakover voltage is used as a discharge switch of the high-voltage
(実施の形態2)
図6は本発明の実施の形態2の回路図である。基本的な回路構成は図1と同様であるが、インダクタL2の1次巻線N1と2次巻線N2の接続形態が異なり、接続箇所は、1次巻線N1の巻き始めと2次巻線N2の巻き始め、もしくは1次巻線N1の巻き終わりと2次巻線N2の巻き終わりとなる。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a circuit diagram of the second embodiment of the present invention. The basic circuit configuration is the same as in FIG. 1, but the connection form of the primary winding N1 and the secondary winding N2 of the inductor L2 is different, and the connection location is the start and secondary winding of the primary winding N1. The winding start of the line N2 or the winding end of the primary winding N1 and the winding end of the secondary winding N2 is performed.
上述の実施の形態1では、第2のコンデンサC2の電圧にインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成であったのに対して、本実施の形態2では、第1のコンデンサC1の電圧にインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成となっている。 In the first embodiment described above, the third capacitor C3 is charged with a voltage obtained by adding the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2 to the voltage of the second capacitor C2. In the second embodiment, the third capacitor C3 is charged with a voltage obtained by adding the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2 to the voltage of the first capacitor C1.
図7は実施の形態2での無負荷時のコンデンサC3の出力電圧波形図、図8は高周波動作時のコンデンサC3の出力電圧波形図である。この実施の形態2においても、無負荷時と高周波動作時のスイッチング回路2の動作周波数は同じであるが、後述の図13に示す周波数fcに設定することにより、無負荷時には高圧パルス発生回路の放電ギャップGAPがブレークオーバーする高い電圧が発生し、高周波動作時には放電ギャップGAPがブレークオーバーできない電圧までコンデンサC3の電圧VC3は低下する。
FIG. 7 is an output voltage waveform diagram of the capacitor C3 during no load in the second embodiment, and FIG. 8 is an output voltage waveform diagram of the capacitor C3 during high frequency operation. Also in the second embodiment, the operating frequency of the
(実施の形態3)
図9は本発明の実施の形態3の回路図である。基本的な回路構成は図1と同様であるが、インダクタL2の1次巻線N1と2次巻線N2は接続されていない。また、実施の形態1や実施の形態2のように極性を固定する必要はない。
(Embodiment 3)
FIG. 9 is a circuit diagram of
上述の実施の形態1又は2では、第2のコンデンサC2又は第1のコンデンサC1の電圧にインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成であったのに対して、本実施の形態3では、インダクタL2の2次巻線N2の電圧で第3のコンデンサC3を充電する構成となっている。 In the first or second embodiment described above, the third capacitor C3 is charged with a voltage obtained by adding the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2 to the voltage of the second capacitor C2 or the first capacitor C1. On the other hand, in the third embodiment, the third capacitor C3 is charged with the voltage of the secondary winding N2 of the inductor L2.
図10は図9の実施の形態3での無負荷時のコンデンサC3の電圧VC3であり、図11は図9の実施の形態3での高周波動作時のコンデンサC3の電圧VC3である。コンデンサC3の電圧VC3は無負荷時の方が高周波動作時よりも高くなる。 FIG. 10 shows the voltage VC3 of the capacitor C3 when there is no load in the third embodiment of FIG. 9, and FIG. 11 shows the voltage VC3 of the capacitor C3 during the high frequency operation of the third embodiment of FIG. The voltage VC3 of the capacitor C3 is higher when there is no load than during high frequency operation.
図12は無負荷時共振点fo1と高周波動作時共振点fo2と定常時点灯周波数faの関係を示している。 FIG. 12 shows the relationship between the no-load resonance point fo1, the high-frequency operation resonance point fo2, and the steady-state lighting frequency fa.
高周波動作時はパルストランスL3の2次巻線n2が接続されるため、式1、式2に示すように、無負荷時とは共振点が変わる。無負荷時の共振点fo1は、インダクタL2の1次巻線N1のインダクタンス値をL2とすると、
fo1=1/2π√(L2・C2) …式1
となり、高周波動作時の共振点fo2は、パルストランスL3の2次巻線n2のインダクタンス値をL3とすると、
fo2=1/2π√{C2・L2・L3/(L2+L3)} …式2
となる。
Since the secondary winding n2 of the pulse transformer L3 is connected during high-frequency operation, the resonance point changes from when no load is applied, as shown in
fo1 = 1 / 2π√ (L2 · C2) Equation 1
The resonance point fo2 at the time of high frequency operation becomes L3 as the inductance value of the secondary winding n2 of the pulse transformer L3.
fo2 = 1 / 2π√ {C2 · L2 · L3 / (L2 + L3)}
It becomes.
このため、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3において、図13のようにコンデンサC3の電圧VC3は無負荷時の電圧よりも高周波動作時の方が小さくなるように、スイッチング回路2の交番動作周波数fを無負荷時の共振カーブと高周波動作時の共振カーブの交点feと無負荷時の共振点fo1の間に設定する。 For this reason, in the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment, as shown in FIG. 13, the voltage VC3 of the capacitor C3 is smaller in the high frequency operation than in the no-load voltage. 2 is set between the intersection point fe of the resonance curve at no load and the resonance curve at high frequency operation and the resonance point fo1 at no load.
例えば、スイッチング回路2の交番動作周波数を図13のfcにすると、無負荷時よりも高周波動作時の方が電圧VC3は小さくなる。スイッチング回路2の交番動作周波数を図13のfdにすると、無負荷時よりも高周波動作時の方が電圧VC3は大きくなる。
For example, when the alternating operating frequency of the
式2から分かるようにイグナイタL3の2次巻線n2のインダクタンス値L3を小さくすると、高周波動作時の共振点fo2は高くなり、図13のcの範囲は広くなる。
As can be seen from
このように設定することにより、実施の形態1、実施の形態2、実施の形態3いずれの場合もコンデンサC3の電圧VC3は無負荷時の方が高周波動作時よりも高くなる。 By setting in this way, the voltage VC3 of the capacitor C3 becomes higher in the no load state than in the high frequency operation in any of the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment.
(実施の形態4)
図14は本発明の実施の形態4の回路図である。基本的な回路構成は図1と同様であるが、インダクタL2の2次巻線N2を放電灯Laと直列になるように接続した。放電灯Laに対してコンデンサC2の電圧とインダクタL2の2次巻線N2の電圧を加算した電圧が印加されるため、図1の回路よりも無負荷2次電圧が高くなる。インダクタL2の1次巻線N1の一端と2次巻線N2の一端が接続されるが、接続箇所は1次巻線N1の巻き終わりと2次巻線N2の巻き始め、もしくは1次巻線N1の巻き始めと2次巻線N2の巻き終わりとなる。
(Embodiment 4)
FIG. 14 is a circuit diagram of
(実施の形態5)
図15は本発明の実施の形態5の回路図である。基本的な回路構成は図1と同様であるが、放電ギャップGAPの両端に抵抗R2を接続したものである。抵抗R2が無い場合で、スイッチング回路2の交番時のオーバーシュート電圧が大きい場合は、オーバーシュート電圧がコンデンサC3に充電されて、放電ギャップGAPがブレークオーバーし、パルストランスL3により高圧パルスが発生して、定常時に過電流が流れることがある。この定常時の大きなオーバーシュート電圧による放電ギャップGAPのブレークオーバーを無くすために抵抗R2を接続する。この抵抗R2は、点灯信号がオフした後のコンデンサC3の放電用の抵抗としても利用できる。図16にスイッチング回路2の交番時のオーバーシュート電圧の波形の例を示す。
(Embodiment 5)
FIG. 15 is a circuit diagram of
コンデンサC3の充放電条件は、無負荷時には図17の破線で示すように充電分が放電分より大きくなるように設定し、高周波動作時には図18の破線で示すように充電分が放電分よりも大きくならないように設定する必要がある。 The charging / discharging conditions of the capacitor C3 are set so that the charging amount is larger than the discharging amount as indicated by the broken line in FIG. 17 when there is no load, and the charging amount is higher than the discharging amount as indicated by the broken line in FIG. It is necessary to set so that it does not become large.
無負荷時のコンデンサC2とC3の充放電カーブの例を図19に示す。図中、コンデンサC3の充電後の電圧をV1、放電後の電圧をV2、充電時間をt1、放電時間をt2とすると、
V1=Vo×{1−exp(−t1/R1・C3)} …式3
V2=V1×exp(−t2/R2・C3) …式4
となる。抵抗R1、R2、コンデンサC3の値は、次の条件を満たすように設計する。
An example of charge / discharge curves of the capacitors C2 and C3 at no load is shown in FIG. In the figure, if the voltage after charging the capacitor C3 is V1, the voltage after discharging is V2, the charging time is t1, and the discharging time is t2,
V1 = Vo × {1-exp (−t1 / R1 · C3)}
V2 = V1 × exp (−t2 / R2 / C3)
It becomes. The values of the resistors R1, R2 and the capacitor C3 are designed so as to satisfy the following conditions.
無負荷時の充放電条件: V1−V2>0 …式5
高周波動作の充放電条件: V1−V2<0 …式6
Charging / discharging conditions at no load: V1-V2> 0
Charge / discharge conditions for high-frequency operation: V1-V2 <0 Equation 6
抵抗R2は放電ギャップGAPの両端ではなく、コンデンサC3の両端に接続しても良い。図6の実施の形態2、図9の実施の形態3、図14の実施の形態4においても抵抗R2を接続しても良い。 The resistor R2 may be connected not to both ends of the discharge gap GAP but to both ends of the capacitor C3. The resistor R2 may be connected also in the second embodiment in FIG. 6, the third embodiment in FIG. 9, and the fourth embodiment in FIG.
(実施の形態6)
図20は本発明の実施の形態6の回路図である。本実施の形態6は、図1に示した実施の形態1の交流点灯装置を、直流点灯装置に変更した場合の回路例を示す。無負荷時及び高周波動作時にはスイッチング素子Q2、Q3を交互に動作させることにより、放電灯Laを交流点灯させる。高周波動作を一定期間行なった後は、スイッチング素子Q2をオフし、スイッチング素子Q3をオンさせて放電灯Laを直流点灯させる。なお、上述の実施の形態2〜5についても、交流点灯装置に関して説明しているが、直流点灯装置にも適用できる。
(Embodiment 6)
FIG. 20 is a circuit diagram of Embodiment 6 of the present invention. The sixth embodiment shows a circuit example when the AC lighting device of the first embodiment shown in FIG. 1 is changed to a DC lighting device. The switching lamps Q2 and Q3 are alternately operated at the time of no load and at the time of high frequency operation, whereby the discharge lamp La is turned on by alternating current. After performing the high-frequency operation for a certain period, the switching element Q2 is turned off, the switching element Q3 is turned on, and the discharge lamp La is lit in direct current. In addition, although the above-described
(実施の形態7)
上述の各実施の形態の放電灯点灯装置は、プロジェクタやリアプロジェクションテレビのような画像表示装置の光源となる放電灯の点灯に用いられる。ここでは、プロジェクタに実装する場合を例示する。図21は画像表示装置30の内部構成を示す概略構成図である。図中、31は投光窓、32は電源部、33a,33b,33cは冷却用ファン、34は外部信号入力部、35は光学系、36はメイン制御基板、40は放電灯点灯装置、Laは放電灯である。破線で示した枠内にメイン制御基板36が実装されている。光学系35の途中には、放電灯Laからの光を透過または反射する画像表示手段(透過型液晶表示板または反射型画像表示素子)が設けられており、この画像表示手段を介する透過光または反射光をスクリーンに投射するように光学系35が設計されている。このように、放電灯点灯装置40は放電灯Laと共に画像表示装置30の内部に実装されているが、本発明の放電灯点灯装置40を採用することにより、従来よりも小型で安価な部品を使用することができる。また、放電灯Laの寿命を改善できるので、ランプ交換の頻度を少なくして、ユーザーの利便性を高めることができる。
(Embodiment 7)
The discharge lamp lighting device according to each of the above-described embodiments is used for lighting a discharge lamp serving as a light source of an image display device such as a projector or a rear projection television. Here, the case where it mounts in a projector is illustrated. FIG. 21 is a schematic configuration diagram showing an internal configuration of the
E 直流電源
1 チョッパ回路
2 スイッチング回路
3 制御回路
4 高圧パルス発生回路
Q1〜Q5 スイッチング素子
D1、D2 ダイオード
C1〜C3 コンデンサ
R1、R2 抵抗
L1 チョッパ用インダクタ
L2 共振用インダクタ
L3 パルストランス
La 放電灯
E DC power supply 1
Claims (5)
前記高圧パルス発生回路は、前記LC共振回路の共振電圧により充電される第3のコンデンサと、放電灯と直列に2次巻線を接続されたパルストランスと、該パルストランスの1次巻線に第3のコンデンサの蓄積電荷を放電せしめる放電スイッチとを備え、
前記LC共振回路のインダクタをトランス構造とし、インダクタの2次巻線の電圧で第3のコンデンサを充電することを特徴とする放電灯点灯装置。 A chopper circuit for adjusting load power connected to a DC power source, a first capacitor for smoothing connected to the output of the chopper circuit, an LC resonance circuit comprising a series circuit of an inductor and a second capacitor, and a smoothing circuit A switching circuit for converting the DC voltage of the first capacitor into a high frequency for a certain period of time immediately after the discharge lamp is unloaded and immediately after lighting, and a high voltage pulse generation circuit for starting the discharge lamp; A discharge lamp lighting device comprising:
The high voltage pulse generation circuit includes a third capacitor charged by a resonance voltage of the LC resonance circuit, a pulse transformer having a secondary winding connected in series with a discharge lamp, and a primary winding of the pulse transformer. A discharge switch for discharging the accumulated charge of the third capacitor,
The discharge lamp lighting device characterized in that the inductor of the LC resonance circuit has a transformer structure, and the third capacitor is charged with the voltage of the secondary winding of the inductor.
前記高圧パルス発生回路は、前記LC共振回路の共振電圧により充電される第3のコンデンサと、放電灯と直列に2次巻線を接続されたパルストランスと、該パルストランスの1次巻線に第3のコンデンサの蓄積電荷を放電せしめる放電スイッチとを備え、
前記LC共振回路のインダクタをトランス構造とし、インダクタの2次巻線を放電灯と直列に接続し、第2のコンデンサの電圧とインダクタの2次巻線の電圧を加算した電圧を放電灯に印加することを特徴とする放電灯点灯装置。 A chopper circuit for adjusting load power connected to a DC power source, a first capacitor for smoothing connected to the output of the chopper circuit, an LC resonance circuit comprising a series circuit of an inductor and a second capacitor, and a smoothing circuit A switching circuit for converting the DC voltage of the first capacitor into a high frequency for a certain period of time immediately after the discharge lamp is unloaded and immediately after lighting, and a high voltage pulse generation circuit for starting the discharge lamp; A discharge lamp lighting device comprising:
The high voltage pulse generation circuit includes a third capacitor charged by a resonance voltage of the LC resonance circuit, a pulse transformer having a secondary winding connected in series with a discharge lamp, and a primary winding of the pulse transformer. A discharge switch for discharging the accumulated charge of the third capacitor,
The inductor of the LC resonance circuit has a transformer structure, the secondary winding of the inductor is connected in series with the discharge lamp, and a voltage obtained by adding the voltage of the second capacitor and the voltage of the secondary winding of the inductor is applied to the discharge lamp. A discharge lamp lighting device characterized by:
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