JP2009004152A - 放電ランプ点灯装置およびプロジェクタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 放電のための両極の電極の先端に、突起が形成される点灯条件が存在する放電ランプを点灯するための放電ランプ点灯装置であって、
極性反転モードに基づいてインバータの極性反転動作を規定するインバータ制御信号を生成するインバータ制御回路を有しており、
放電ランプの始動直後の初期点灯期間を除いた定常点灯状態の期間においては、
インバータ制御回路は、極性反転モードが第2のモードであるときは、第1のモードであるときよりも、出力電流に含有されるDC成分が増加するインバータ制御信号を生成するように動作するように構成する。
【選択図】図1
Description
放電ランプ(Ld)に給電するための給電回路(Ux)からの出力は、インバータ(Ui)を介して、前記放電ランプ(Ld)の主放電のための電極(E1,E2)に接続される。前記給電回路(Ux)としては、後述する図12に記載の降圧チョッパ回路など、前記インバータ(Ui)としては、後述する図13に記載のフルブリッジ回路などによって構成したものとすることができる。
本図の(a)はランプ電圧(VL)を、(b)は極性反転モード信号(Sc)を、(c)は定常点灯状態であるか否かの別を表す定常点灯状態信号(Ss)をそれぞれ表す。ここでは、前記極性反転モード信号(Sc)がローレベルのときは前記第1のモード、ハイレベルのときは前記第2のモードであり、前記定常点灯状態信号(Ss)がローレベルのときは初期点灯期間、ハイレベルのときは定常点灯状態期間であるとしている。
放電ランプ(Ld)は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部(11)を有する。この発光部(11)の中には一対の電極(E1,E2)が2ミリメートル以下の間隔で対向配置している。また、発光部(11)の両端部には封止部(12)が形成される。この封止部(12)には、モリブデンよりなる導電用の金属箔(13)が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔(13)の一端には電極(E1,E2)の軸部が接合しており、また、金属箔(13)の他端には外部リード(14)が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。
また前記したように、電極(E1,E2)間に発生するランプ電圧(の絶対値)は、前記ランプ電圧検出手段(Vx)によって検出される。
インバータ(Ui)は、FET等のスイッチ素子(Q1,Q2,Q3,Q4)を用いたフルブリッジ回路により構成してある。それぞれのスイッチ素子(Q1,Q2,Q3,Q4)は、それぞれのゲート駆動回路(G1,G2,G3,G4)により駆動され、前記ゲート駆動回路(G1,G2,G3,G4)は、一方の対角要素の前記スイッチ素子(Q1)と前記スイッチ素子(Q3)がオン状態の位相においては、他方の対角要素の前記スイッチ素子(Q2)と前記スイッチ素子(Q4)はオフ状態に維持され、逆に他方の対角要素の前記スイッチ素子(Q2)と前記スイッチ素子(Q4)がオン状態の位相においては、一方の対角要素の前記スイッチ素子(Q1)と前記スイッチ素子(Q3)はオフ状態に維持されるよう、インバータ制御回路(Uf)により生成されるインバータ制御信号(Sf1,Sf2)により制御される。前記した2つの位相の切換えを行うときは、前記スイッチ素子(Q1,Q2,Q3,Q4)の全てがオフ状態になる、デッドタイムと呼ばれる期間が挿入される。
すなわち、例えば、(c)において「×」を付した、連続した複数個のタイミングにおける極性反転動作が行われず、(c)において「○」を付した、連続した2個のタイミングにおける極性反転動作が行われるように、前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成する。これにより、(b)においては、前記極性反転モードが前記第2のモードであるときは、正側極性の期間が長く、負側極性の期間が短く、したがって全体として正側極性のDC成分が含有される出力電流(IL’)が実現している。
インバータ制御回路(Uf)は、前記インバータ(Ui)の極性状態に対応するビット信号であるインバータ極性信号(Sfs)を保持する、Dフリップフロップを用いて構成されたインバータ極性レジスタ(Ufs)を有している。図1に記載の前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)の生成は、前記インバータ極性信号(Sfs)およびその論理反転信号であるインバータ極性信号論理反転信号(Sfs*)を元にして行う。ただし、前記インバータ極性レジスタ(Ufs)のクロック信号である前記インバータ極性反転パルス信号(So3)は、前記したデッドタイム期間を挿入するために、モノステーブルマルチバイブレータ(A33)に入力され、前記モノステーブルマルチバイブレータ(A33)は、入力信号の立ち上がりを受けて一定の時間幅のデッドタイム信号(Sdt)を生成する。論理ゲート(A34,A35)には、前記インバータ極性信号(Sfs)、前記インバータ極性信号論理反転信号(Sfs*)が入力され、またそれぞれにデッドタイム信号(Sdt)が入力されるため、互いにデッドタイム期間で隔てられた前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)が生成される。
この場合、本発明の放電ランプ点灯装置(Ex)において、前記インバータ制御回路(Uf)は、前記極性反転モードが前記第2のモードであるときは、負側極性の期間が存在せず、したがって全体としてAC成分が含有されない出力電流(IL’)を実現するよう前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成する。
本発明の放電ランプ点灯装置(Ex)において、前記インバータ制御回路(Uf)は、前記極性反転モード信号(Sc)がハイレベルとなって、前記極性反転モードが前記第2のモードとなって以降、時点(t21)までは、正側極性の期間が長く、負側極性の期間が短く、したがって全体として正側極性のDC成分が含有される出力電流(IL’)が実現され、前記時点(t21)以降、前記極性反転モード信号(Sc)がローレベルになって、前記極性反転モードが前記第1のモードに戻るまでは、負側極性の期間が長く、正側極性の期間が短く、したがって全体として負側極性のDC成分が含有される出力電流(IL’)が実現されるよう、前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成する。
本発明の放電ランプ点灯装置(Ex)において、前記インバータ制御回路(Uf)は、前記極性反転モード信号(Sc)がハイレベルとなって、前記極性反転モードが前記第2のモードとなって以降、時点(t22)までは、正側極性の期間のみを有して、負側極性の期間が存在しない、したがってAC成分が含有されない出力電流(IL’)が実現され、前記時点(t22)以降、前記極性反転モード信号(Sc)がローレベルになって、前記極性反転モードが前記第1のモードに戻るまでは、負側極性の期間のみを有して、正側極性の期間が存在しない、したがってAC成分が含有されない出力電流(IL’)が実現されるよう、前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成する。
この例では、本発明の放電ランプ点灯装置(Ex)において、前記インバータ制御回路(Uf)は、時点(t32)で前記極性反転モードを前記第2のモードに変更する際に発現させるDC成分の極性が、前回において前記極性反転モードを前記第2のモードに変更した際、すなわち時点(t31)で発現させたDC成分の極性である正側極性と逆の負側極性になるよう前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成する。
この例では、本発明の放電ランプ点灯装置(Ex)において、前記インバータ制御回路(Uf)は、時点(t43)で前記極性反転モードを前記第2のモードに変更する際に発現させるDC成分の極性が、前回において前記極性反転モードを前記第2のモードに変更した際、すなわち時点(t41)で発現させたDC成分の極性である正側極性と逆の負側極性になるよう前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成する。
本発明の放電ランプ点灯装置(Ex)によって始動・点灯される放電ランプ(Ld)から発せられた光束(Ox1)は、必要に応じて設けられる、凹面鏡や集光レンズ等を含むコンデンサ光学系(Oc)を通過した光束(Ox1’)を経て、回転カラーホイールなどの動的色フィルタ(Of)により色順次光束(Ox2)に変換される。前記色順次光束(Ox2)は、DMD(TM)やLCD、LCOS(反射型の液晶表示パネル)などを用いた空間変調素子(Om)によって色順次の画像光束(Ox3)に変調され、投影レンズ(Op)によって、プロジェクタと一体の、あるいはプロジェクタの外部に設けられたスクリーン(Os)に投影画像が形成される。
このような場合、極性反転モードが第2のモードである期間における出力電流(IL’)の負側極性の期間、すなわち出力電流(IL’)に含有されるDC成分の極性と反対の極性の期間長さ(τ31,τ32,τ33)は不均等になるが、それでも構わない。このように、インバータ(Ui)の極性反転から次の極性反転までの時間間隔が不均等な場合においても、本発明は適用可能である。
このような条件にある放電ランプ点灯装置において、前記第1の電圧(Vt1)を例えば60V、前記第2の電圧(Vt2)を例えば65Vに設定して本発明を併用することにより、定格点灯でも調光点灯でもランプ電圧(VL)を常に適切に制御することが可能な放電ランプ点灯装置を実現することができる。
12 封止部
13 金属箔
14 外部リード
20a 球部
20b 軸部
21 突起
A31 論理和ゲート
A32 論理積ゲート
A33 モノステーブルマルチバイブレータ
A34 NOR論理ゲート
A35 NOR論理ゲート
Cpt コンデンサ
Cx 平滑コンデンサ
Dx フライホイールダイオード
E1 電極
E2 電極
Et 補助電極
Ex 放電ランプ点灯装置
Fx 給電制御回路
G1 ゲート駆動回路
G2 ゲート駆動回路
G3 ゲート駆動回路
G4 ゲート駆動回路
Gx ゲート駆動回路
IL ランプ電流
IL’ 出力電流
IL” 出力電流
Ix ランプ電流検出手段
Ld 放電ランプ
Lx チョークコイル
Mx DC電源
Oc コンデンサ光学系
Of 動的色フィルタ
Om 空間変調素子
Op 投影レンズ
Os スクリーン
Ox 画像処理部
Ox1 光束
Ox1’ 光束
Ox2 色順次光束
Ox3 画像光束
Q1 スイッチ素子
Q2 スイッチ素子
Q3 スイッチ素子
Q4 スイッチ素子
Qx スイッチ素子
Sc 極性反転モード信号
Sdt デッドタイム信号
Sf1 インバータ制御信号
Sf2 インバータ制御信号
Sfs インバータ極性信号
Sfs* インバータ極性信号論理反転信号
Sg ゲート駆動信号
Si ランプ電流検出信号
So 極性反転タイミング信号
So1 極性反転タイミング信補完信号
So2 原インバータ極性反転パルス信号
So3 インバータ極性反転パルス信号
Soc 信号
Soe インバータ極性反転有効化信号
Sop 変調周期初期化信号
Ss 定常点灯状態信号
Sv ランプ電圧検出信号
T01 ノード
T02 ノード
T11 ノード
T12 ノード
T21 ノード
T22 ノード
T31 ノード
T32 ノード
T41 ノード
T42 ノード
Uc 極性反転モード制御回路
Uf インバータ制御回路
Ufm タイミング信号補完回路
Ufs インバータ極性レジスタ
Ui インバータ
Uoe インバータ極性反転有効化制御回路
Us スタータ
Ux 給電回路
VL ランプ電圧
VL’ 出力電圧
Vt1 電圧
Vt2 電圧
Vx ランプ電圧検出手段
i41 電流値
i42 電流値
i43 電流値
t11 時点
t12 時点
t13 時点
t1s 時点
t1s’ 時点
t21 時点
t22 時点
t31 時点
t32 時点
t41 時点
t42 時点
t43 時点
t44 時点
τs 所定時間
Claims (8)
- 放電のための両極の電極(E1,E2)の先端に、突起が形成される点灯条件が存在する放電ランプ(Ld)を点灯するための放電ランプ点灯装置(Ex)であって、
前記放電ランプ点灯装置は、
前記放電ランプ(Ld)に給電する給電回路(Ux)と、
ランプ電圧(VL)を検出しランプ電圧検出信号(Sv)を生成するためのランプ電圧検出手段(Vx)と、
出力電圧(VL’)を極性反転して前記放電ランプ(Ld)に交流の出力電流(IL’)を流すためのインバータ(Ui)と、
前記ランプ電圧検出信号(Sv)に基づいて、少なくとも第1のモードと第2のモードとからなる極性反転モードを決定する極性反転モード制御回路(Uc)と、
前記極性反転モードに基づいて前記インバータ(Ui)の極性反転動作を規定するインバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成するインバータ制御回路(Uf)を有しており、
前記放電ランプ(Ld)の始動直後の初期点灯期間を除いた定常点灯状態の期間においては、
前記インバータ制御回路(Uf)は、前記極性反転モードが前記第2のモードであるときは、前記第1のモードであるときよりも、前記出力電流(IL’)に含有されるDC成分が増加する前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成するように動作し、
前記極性反転モード制御回路(Uc)は、前記極性反転モードが前記第1のモードであるときに、前記ランプ電圧(VL)が予め定めた第1の電圧(Vt1)よりも低いことを検知したときは、前記極性反転モードを前記第2のモードに変更し、前記極性反転モードが前記第2のモードであるときに、前記ランプ電圧(VL)が予め定めた第2の電圧(Vt2)よりも高いことを検知したときは、前記極性反転モードを前記第1のモードに変更することを特徴とする放電ランプ点灯装置。 - 前記極性反転モードが前記第2のモードである期間において、前記出力電流(IL’)にAC成分が含有されないことを特徴とする請求項1に記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記極性反転モードが前記第2のモードである期間において、前記インバータ制御回路(Uf)は、前記出力電流(IL’)に含有されるDC成分の極性が一方の極性から他方の極性に反転する動作を行うことを特徴とする請求項1から2に記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記第2の電圧(Vt2)は前記第1の電圧(Vt1)よりも高く、これらの電圧値を加算して2で除算した値に前記ランプ電圧(VL)が達したタイミングをもって、前記した前記出力電流(IL’)に含有されるDC成分の極性が一方の極性から他方の極性に反転する動作を行うことを特徴とする請求項3に記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記極性反転モードを前記第2のモードに変更した後に検出された前記ランプ電圧(VL)の最低値と前記第2の電圧(Vt2)とを加算して2で除算した値に前記ランプ電圧(VL)が達したタイミングをもって、前記した前記出力電流(IL’)に含有されるDC成分の極性が一方の極性から他方の極性に反転する動作を行うことを特徴とする請求項3に記載の放電ランプ点灯装置。
- 前記極性反転モードを前記第1のモードから前記第2のモードに変更する際に発現させるDC成分の極性を、前回において前記極性反転モードを前記第1のモードから前記第2のモードに変更した際に発現させたDC成分の極性と逆にすることを特徴とする請求項1から5に記載の放電ランプ点灯装置。
- 放電ランプにより発生された光束(Ox1)を利用して画像を投影表示するプロジェクタであって、前記放電ランプ(Ld)を始動し点灯するための放電ランプ点灯装置が請求項1から6に記載の放電ランプ点灯装置(Ex)であることを特徴とするプロジェクタ。
- 動的色フィルタ(Of)により色順次光束(Ox2)に変換し、前記色順次光束(Ox2)を利用して画像を投影表示するものであって、前記インバータ制御回路(Uf)は、前記動的色フィルタ(Of)の動作に同期して前記インバータ制御信号(Sf1,Sf2)を生成することを特徴とする請求項7に記載のプロジェクタ。
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