JP4088049B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、出力が可変である直流電源回路を備え、高圧放電灯を含む負荷回路に直流電源回路から電力を供給して高圧放電灯を点灯させるようにした放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プロジェクタや車両の前照灯などに用いる高輝度の点光源としてメタルハライドランプや超高圧水銀ランプのような高圧放電灯が普及してきている。この種の高圧放電灯を点灯させるための安定器としては、小型・軽量であることから電子回路式安定器を備えた放電灯点灯装置が広く用いられている。高圧放電灯を上述のような光源として用いる場合には光出力を一定に保つことが要求されるから、高圧放電灯の安定点灯状態では定電力を供給することが必要であって、多くの放電灯点灯装置においては、高圧放電灯への給電経路に、降圧型のチョッパ回路を直流電源回路として挿入し、チョッパ回路の出力を調節することによって高圧放電灯に供給する電力を一定に維持する構成が採用されている。
【０００３】
ところで、高圧放電灯は始動直後であって電極や発光管の温度が十分に上昇していない期間には立ち消えしやすいものである。立ち消えを抑制するには投入する電流を大きくすればよいから、始動から安定点灯状態（定格点灯状態）に到達するまでは定格電流値よりも大きい定電流を高圧放電灯に供給することが考えられている。すなわち、図９に示すように、高圧放電灯を始動させてから（図９におけるピークは始動用の高圧パルスを印加した時点に対応する）安定点灯状態に移行するまでの始動期間Ｔｓにおいてはランプ電流を放電維持に必要な電流値として規定した維持電流Ｉａに保つようにし、安定点灯状態である定常期間Ｔｔに移行すれば定電力が供給されるようにするのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、高圧放電灯が始動してから安定点灯状態に移行するまでの始動期間Ｔｓに高圧放電灯に定電流を供給する技術では、始動期間Ｔｓの初期であるグロー放電のように高圧放電灯のインピーダンスが大きい期間と、高圧放電灯が点灯（アーク放電に移行）した後のようにインピーダンスが比較的小さい期間とにおいて同じ電流が供給されることになる。つまり、安定点灯状態に近付いて電極や発光管の温度が上昇した状態でも始動直後と同じ電流が供給されるから、供給される電流が過剰になる可能性がある。この場合、高圧放電灯の電極が過熱されて電極を損耗し、高圧放電灯の寿命が短くなる可能性がある。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高圧放電灯が安定点灯状態に到達するまでの間において供給される電流を適正化することによって、始動性を確保しながらも高圧放電灯の電極の損傷を抑制することができる放電灯点灯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】
請求項１の発明は、スイッチング素子を備えた直流電源回路と、前記スイッチング素子のオンオフを制御することにより前記直流電源回路の出力を制御する制御回路と、高圧放電灯を含み前記直流電源回路により電力が供給される負荷回路とを備え、前記負荷回路が、前記直流電源回路の出力電圧を交番電圧に変換して前記高圧放電灯に印加する極性反転回路を備え、前記制御回路は、放電灯を始動させる高圧パルスを発生した後に、前記高圧放電灯が安定点灯状態に移行するまでの期間において前記直流電源回路の出力電流を始動直後よりも低減させる出力制御部と、前記制御回路は、回路動作の開始後において前記高圧放電灯の点灯開始を検出する点灯判別部とを備え、前記出力制御部では前記直流電源回路の出力電流の電流値を、回路動作の開始から前記極性反転回路が前記高圧放電灯に印加する電圧を反転させる周期の１周期より長く設定した不感期間の経過以降で前記点灯判別部により前記高圧放電灯の点灯開始が検出されるまでの第１期間と、点灯開始が検出された後に安定点灯状態に移行するまでの第２期間との２段階に分けて設定していることを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１期間における電流値を前記高圧放電灯の放電維持に要求される電流値で規定し、前記第２期間における電流値を安定点灯状態への移行に要求される電流値で規定していることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記出力制御部が前記高圧放電灯の安定点灯状態においては前記直流電源回路の出力を定電力に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記第２期間における電流値が前記高圧放電灯の安定点灯状態における前記直流電源回路の出力電圧の最小値に対応する電流値に設定され、前記第１期間における電流値が前記第２期間の電流値よりも高く設定されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記出力制御部が前記高圧放電灯の安定点灯状態においては前記直流電源回路の出力を定電力に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記第２期間における電流値が前記高圧放電灯の安定点灯状態における前記直流電源回路の出力電圧の最小値に対応する電流値より高く設定され、前記第１期間における電流値が前記第２期間の電流値よりも高く設定されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下になると前記高圧放電灯の点灯開始として検出することを特徴とする。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下になり、かつランプ電圧が点灯検知電圧以下である状態が規定の検知期間継続すると前記高圧放電灯の点灯開始として検出することを特徴とする。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転時におけるランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下である状態を計数し、計数値が規定した判定値に達すると前記高圧放電灯の点灯開始として検出することを特徴とする。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記点灯判別部では、前記判定回数に達する前に前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転時におけるランプ電圧が規定の点灯検知電圧を超えると計数値を破棄することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯の点灯開始が検出された後にランプ電圧が規定の点灯検知電圧を超える状態の継続する期間が規定した判定時間に達すると、前記出力制御部に前記高圧放電灯を再始動させる指示を与えることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記点灯判別部が前記出力制御部に再始動を指示する際には、前記判定回数よりも少ない再始動判定回数を設定し、再始動判定回数を前記判定回数として用いることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
（実施の形態）
本実施形態では、プロジェクタの光源に用いる高圧放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置を例示し、高圧放電灯には点光源とみなせる程度に電極間距離の小さいメタルハライドランプあるいは超高圧水銀ランプを用いるものとする。
【００１９】
図１に示すように、図示しない直流電源から直流電圧が入力される降圧型のチョッパ回路１を直流電源回路として備え、チョッパ回路１から出力される直流電圧を極性反転回路２により交番電圧に変換して高圧放電灯（以下、単に「放電灯」という）ＤＬに印加する構成を有する。また、極性反転回路２と放電灯ＤＬとの間には、放電灯ＤＬの点灯のための高電圧を発生するイグナイタ３が挿入される。すなわち、チョッパ回路１は、極性反転回路２とイグナイタ３と放電灯ＤＬとからなる負荷回路に電力を供給する。
【００２０】
チョッパ回路１および極性反転回路２の動作は、制御回路４により制御される。制御回路４には、チョッパ回路１とは別に設けられチョッパ回路１と共通の直流電源から直流電圧が入力されるスイッチング電源である制御電源回路５から給電される。すなわち、チョッパ回路１と制御電源回路５との入力は共通であって、ローパスフィルタＬＦを介して図示しない直流電源に接続され、直流電源からたとえば３７０Ｖの直流電圧が入力される。ローパスフィルタＬＦはチョッパ回路１および制御電源回路５のスイッチング周波数以上の高周波を阻止する。
【００２１】
直流電源としては、たとえば商用電源をダイオードブリッジからなる整流回路により整流し、昇圧型のチョッパ回路により昇圧するものを用いる。昇圧型のチョッパ回路は、商用電源からの入力電流に休止期間を生じさせないように設計することが可能であるから、昇圧型のチョッパ回路におけるスイッチング素子のスイッチング周波数を比較的高く設定し、スイッチング周波数以上の高周波を阻止するローパスフィルタを商用電源との間に挿入することによって、商用電源からの入力電流波形をほぼ滑らかに連続させた歪の少ない波形とすることができる。しかも、昇圧チョッパ回路は、入力電流の包絡線の波形を整流回路の出力電圧波形にほぼ比例させることができるから、商用電源からの入力電流の位相を入力電圧の位相にほぼ一致させて高い入力力率を得ることができる。要するに、昇圧型のチョッパ回路は、外部へのノイズの発生を少なくし、かつ高力率を得るための力率改善回路として用いられる。なお、直流電源には電池電源のような他の構成のものを用いることも可能である。
【００２２】
チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ１はＭＯＳＦＥＴからなり、このスイッチング素子Ｑ１を介して直流電源に接続されたインダクタＬ１を備える。つまり、直流電源の正極と極性反転回路２との間にスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との直列回路が挿入される。スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との接続点にはダイオードＤ１のカソードが接続され、ダイオードＤ１のアノードは直流電源の負極に接続される。さらに、インダクタＬ１とダイオードＤ１との直列回路にはコンデンサＣ１と電流検出用の抵抗Ｒｓとの直列回路が並列に接続される。コンデンサＣ１の両端電圧は極性反転回路２に入力電圧として印加される。スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソースはパルストランスＰＴ１の２次巻線に接続され、スイッチング素子Ｑ１のオンオフはパルストランスＰＴ１を介して制御回路４から与えられる制御信号によって制御される。スイッチング素子Ｑ１のオンオフのスイッチング周波数は比較的高く設定される。
【００２３】
この構成により、スイッチング素子Ｑ１のオン期間にスイッチング素子Ｑ１を通して直流電源からインダクタＬ１にエネルギが蓄積され、スイッチング素子Ｑ１のオフ期間にはインダクタＬ１のエネルギがコンデンサＣ１とダイオードＤ１とを通る経路で放出され、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される。言い換えると、ダイオードＤ１はスイッチング素子Ｑ１のオン時にインダクタＬ１に蓄積されたエネルギをコンデンサＣ１を通る経路で回生させるために設けられている。このような動作によって、コンデンサＣ１の両端電圧は入力された直流電圧に対して降圧される。入力電圧に対する出力電圧の比（降圧比＝出力電圧／入力電圧）はスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比により決まる。つまり、スイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比を制御回路４で変化させることによりチョッパ回路１の出力電圧が可変になる。
【００２４】
チョッパ回路１の出力電圧は、制御回路４に設けた判定部４１を通して電力監視部４２に入力され、チョッパ回路１の出力電流に相当する抵抗Ｒｓの両端電圧は制御回路４に設けた電流監視部４３に入力される。ここに、チョッパ回路１の出力電圧は放電灯ＤＬのランプ電圧に代用され、チョッパ回路１の出力電流は放電灯ＤＬのランプ電流に代用される。後述するように、判定部４１はチョッパ回路１の出力電圧が放電灯ＤＬのランプ電圧について設定した定電力制御範囲である期間には出力電圧に比例する電圧を電力監視部４２に入力し、定電力制御範囲を逸脱する期間には電力監視部４２に定電圧を入力するように構成されている。定電力制御範囲は、放電灯ＤＬをほぼ定格で点灯させる電圧範囲として定格電圧に基づいて規定してある。上述のように、チョッパ回路１の出力電圧はランプ電圧を反映しているから、判定部４１に出力電圧を入力する経路とは別にチョッパ回路１の出力電圧を取り出して制御回路４の点灯判別部４４に入力し、点灯判別部４４において放電灯ＤＬの点灯状態を判別する。点灯判別部４４において監視される放電灯ＤＬの点灯状態は後述するように判定部４１の動作に影響する。
【００２５】
チョッパ回路１の出力電流は上述のように電流監視部４３により監視され、電流監視部４３で検出された電流値も電力監視部４２に入力される。電力監視部４２では入力された電流値と電圧値とを乗算することによってチョッパ回路１の出力電力を求め、この出力電力が一定値に保たれるように制御信号生成部４６に指示を与えてスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比を制御する。つまり、チョッパ回路１から極性反転回路２に対して定電力を供給することになる。また、判定部４１から定電圧が出力されている間には電力と電圧とが一定であるから、チョッパ回路１からは定電流が出力されることになる。
【００２６】
極性反転回路２は、４個のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６からなるブリッジ回路であって、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が直列接続されてブリッジ回路の一方のアームを形成し、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６が直列接続されてブリッジ回路の他方のアームを形成している。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６にはＭＯＳＦＥＴを用いている。ブリッジ回路の各アームはそれぞれコンデンサＣ１に並列接続されており、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６はそれぞれ駆動回路ＤＶ３〜ＤＶ６を介して制御回路４の駆動信号生成部４５に接続される。駆動信号生成部４５では２値の駆動信号を生成する。この駆動信号により、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６の組とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の組とのオンオフが交互に反転するように制御される。
【００２７】
極性反転回路２の一方のアームを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点と、他方のアームを構成するスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点との間にはインダクタＬ２とコンデンサＣ２との直列回路が接続され、コンデンサＣ２の両端間にはイグナイタ３に設けた出力トランスＴ１の２次巻線と放電灯ＤＬとの直列回路が並列に接続される。したがって、極性反転回路２の上述の動作によって、放電灯ＤＬの両端に印加される電圧の極性は交互に反転し、放電灯ＤＬに交番した矩形波電圧が印加されることになる。ここに、放電灯ＤＬとして定格電圧の比較的低いものを用いることにより、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６には低容量・低耐圧の小型のものを用いることが可能であり、高容量・高耐圧のものを用いる場合に比較するとオン抵抗が小さくなるから、発熱量を抑制することができる。言い換えると、入力した電力エネルギのうち光出力に利用されずに熱損失として無駄に消費されるエネルギの低減につながり、エネルギ利用効率がよく発熱量の比較的少ない放電灯点灯装置を提供することが可能になる。
【００２８】
ところで、本実施形態において用いる放電灯ＤＬは、点灯直後には水銀の蒸気圧が低いからランプ電圧は低い値になり、水銀蒸気圧の上昇に伴ってランプ電圧が上昇する。したがって、安定点灯状態（定格点灯状態）に短時間で到達させるには、投入する電流を大きくすればよいが、実際には放電灯ＤＬの電極の損傷を抑制するには定格電流値に対してやや大きい程度（１．５倍程度）の電流値に制限する必要がある。そこで、安定点灯状態に移行するまでの間にはチョッパ回路１の出力電流を定電流とし、安定点灯状態に達した後には光出力を安定させるためにチョッパ回路１の出力電力を定電力とするように制御する。すなわち、チョッパ回路１の出力電力が定電力になるように制御する期間は、チョッパ回路１の出力電圧が放電灯ＤＬの定格電圧に基づいて設定されている定電力制御範囲内である期間であって、チョッパ回路１の出力電圧が定電力制御範囲内である間には放電灯ＤＬに定電力が供給されて放電灯ＤＬが安定点灯状態で点灯する。なお、放電灯ＤＬの安定点灯状態は点灯判別部４４においてチョッパ回路１の出力電圧に基づいて判定する。
【００２９】
ただし、本実施形態では、図２に示すように、放電灯ＤＬの始動（アーク放電の開始）から安定点灯状態に移行するまでの始動期間Ｔｓにおいて、イグナイタ３から高圧パルスＰｈを発生した後に放電灯ＤＬの点灯状態を点灯判別部４４で判別し、放電灯ＤＬが点灯（アーク点灯に移行）していればチョッパ回路１の出力電流を始動直後よりも小さい定電流に変更する。点灯判別部４４で放電灯ＤＬの点灯状態を判別するのは、放電灯ＤＬに高圧パルスＰｈを印加してから不感期間Ｔｘの経過以降であって、不感期間Ｔｘは極性反転回路２が放電灯ＤＬに印加する電圧を反転させる周期の１周期よりは長い時間（たとえば、０．６秒）に設定されている。この時間は放電灯ＤＬが始動してからアーク放電に移行するまでの時間程度に設定してある。図２では時刻ｔ１以降において点灯判別部４４で放電灯ＤＬの点灯状態を判別しており、時刻ｔ１で放電灯ＤＬが点灯していると判断された状態を示している。点灯判別部４４における放電灯ＤＬの点灯状態の判別は、ランプ電圧（実施例では、チョッパ回路１の出力電圧）に基づいて行っており、図３に示すように、適宜の点灯検知電圧Ｖｄ（たとえば、２２０Ｖ）を設定し、回路動作の開始から不感期間Ｔｘが経過した時刻ｔ１以降において、チョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄ以下になると放電灯ＤＬの点灯開始として検出する。ここで、チョッパ回路１の出力電圧は放電灯ＤＬに印加する電圧の極性の反転時に検出する構成を採用している。なお、図３においてＶｂは、放電灯ＤＬにおいて絶縁破壊が生じて放電が開始される電圧を示す。
【００３０】
しかして、図２に示す例では、回路動作の開始から時刻ｔ１までが第１期間、時刻ｔ１以降で安定点灯状態が点灯判別部４４で検出されるまでの期間が第２期間になる。第１期間においてはチョッパ回路１から出力する電流を高圧放電灯ＤＬの放電維持に要求される維持電流Ｉａ（たとえば、３．８Ａ）に設定し、第２期間においてはチョッパ回路１から出力する電流を安定点灯状態への移行に要求される点灯電流Ｉｂ（たとえば、３．２Ａ）に設定する。
【００３１】
ここにおいて、点灯電流Ｉｂは、放電灯ＤＬの安定点灯状態（つまり、定電力に保っている期間）におけるチョッパ回路１の出力電圧の最小値に対応する電流値に設定すれば、定電流を供給している間においても電流値が安定点灯状態での最大電流値に制限されるから、放電灯ＤＬに供給される電流が安定点灯状態と同程度になり、放電灯ＤＬの電極の過熱を防止することができる。また、点灯電流Ｉｂを安定点灯状態におけるチョッパ回路１の出力電圧の最小値に対応する電流値よりも大きく設定すれば、放電灯ＤＬが点灯してから安定点灯状態に移行するまでの時間を比較的短くすることができる。
【００３２】
上述の構成によって、回路動作の開始直後にはチョッパ回路１の出力電流を比較的大きくすることによって放電灯ＤＬに大きな電力を供給することで始動性を確保し、しかも安定点灯状態に近付くとチョッパ回路１の出力電流を低減させることによって、放電灯ＤＬに過剰な電流が流れるのを防止することができる。その結果、放電灯ＤＬの電極の損耗を抑制することができる。しかも、チョッパ回路１から定電流を出力する期間（始動期間Ｔｓ）において、電流値を２段階に規定しているから制御が容易であり、さらに放電灯ＤＬの点灯を確認するまでの時間を極性反転の１周期よりも長く設定しているから、比較的長い期間にわたって大きな電流を放電灯ＤＬに供給することができ、放電灯ＤＬの電極や発光管の温度上昇不足による立ち消えが生じにくくなる。
【００３３】
（参考例１）
上述した実施の形態では、点灯判別部４４において不感期間Ｔｘの経過後にチョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄ以下であると放電灯ＤＬが点灯していると判断していたが、放電灯ＤＬが点灯したと判断した後に放電灯ＤＬが立ち消えする場合もある。そこで、本例では、チョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄ以下である状態が規定した検知期間継続すると放電灯ＤＬが点灯開始であると判定するようにしてある。この構成によって、放電灯ＤＬが立ち消えした場合には点灯と判定しないことになり、放電灯ＤＬが点灯していることを確実に検出することができ、放電灯ＤＬの電極の損耗を確実に抑制することができる。言い換えると、放電灯ＤＬが点灯を開始した後に電極や発光管の温度上昇不足によって立ち消えしたような場合に、放電灯ＤＬが点灯したと誤認することが防止される。
【００３４】
ところで、上述した実施の形態のように、チョッパ回路１の出力電圧を検出するタイミングを放電灯ＤＬに印加する電圧の極性が反転したときに設定すれば、チョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄになる状態が極性反転毎に連続して所定の判定回数生じたときに、チョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄ以下である状態が検知期間継続したとみなすことができる。つまり、放電灯ＤＬに印加する電圧の極性を反転させる構成を採用しながらも、放電灯ＤＬの点灯判別を確実に行うことができる。また、この構成では判定回数を適宜に設定することによって、不感期間Ｔｘに相当する期間の後に放電灯ＤＬの点灯と判別することになるから、不感期間Ｔｘを設定しなくてもよい。
【００３５】
また、図４に示すように、点灯判別部４４においてチョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄ以下である状態が連続して判定回数に達する前に点灯検知電圧Ｖｄを超えたときには、計数値を破棄（つまり、リセット）し、あらためて判定回数に達するまで計数する。図では判定回数に達するまでの時間をＴｙで表してある。
【００３６】
ところで、放電灯ＤＬへの印加電圧の極性反転毎にチョッパ回路１の出力電圧を監視しているときに、図５に示すように、チョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄを超える状態が比較的長時間に亘って継続することがある。このような状態は、放電灯ＤＬの立ち消えにより生じると考えられるから、チョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄを超える状態が規定した判定時間Ｔｚ（たとえば、２０ｍ秒）に達すると、出力制御部（判定部４４と電力監視部４２と電流監視部４３と制御信号生成部４６とからなる）に指示を与えて放電灯ＤＬを再始動させる。この構成によって、放電灯ＤＬが点灯を開始した後に立ち消えしたような場合に再始動のための動作が行われることになり、放電灯ＤＬを確実に始動させることができる。
【００３７】
ここで、再始動の際には、放電灯ＤＬの電極や発光管の温度がある程度上昇していると考えられるから、上述した判定回数よりも少ない再始動判定回数を設定しておき、再始動の指示後にはチョッパ回路１の出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄ以下になる状態が再始動判定回数に達したときに放電灯ＤＬが点灯したと判断する。このような構成を採用すれば、再始動した場合でも比較的短い時間で放電灯ＤＬの点灯を確認することができる。つまり、再始動判定回数を設定しない場合に比較して、短い時間で電流値を低減させた状態に以降することになるから、放電灯ＤＬの電極の損耗を抑制することが可能になる。他の構成および動作は実施の形態と同様である。
【００３８】
（参考例２）
上述した構成例では、チョッパ回路１の出力電圧をランプ電圧に代用し、この出力電圧が点灯検知電圧Ｖｄか否かを判定することによって、放電灯ＤＬの点灯を検出する構成を採用していた。これに対して本例では、図６に示すように、制御回路４にタイマ部４８を設け、回路動作の開始から放電灯ＤＬが点灯すると予測される一定時間をタイマ部４８で時限するとともに、タイマ部４８での時限期間とタイマ部４８での時限終了後から放電灯ＤＬが安定点灯状態に移行するまでの間との２段階で、チョッパ回路１の出力電流を変化させる構成を採用している。つまり、チョッパ回路１の出力電流を定電流とする期間（始動期間）において、チョッパ回路１の出力電圧とは無関係にタイマ部４８により時限した時間によって第１期間と第２期間との２段階に分けて電流値を設定しているのである。第１期間においては高圧放電灯ＤＬを温めるように電流値が設定される。なお、図示例では回路動作の開始が外部から指示される構成としているが、通常は電源投入時を回路動作の開始とすればよい。各段階の電流値は実施の形態と同様に設定する。
【００３９】
本例の構成によれば、図７に示すように、回路動作の開始から一定時間Ｔｕが経過するまでの間に、チョッパ回路１の出力電圧が点灯判定電圧Ｖｄを超えたとしても、タイマ部４８の時限動作がリセットされることはなく、一定時間Ｔｕの経過後に電流値を切り換える。したがって、実施の形態と同様に、始動性を確保しながらも高圧放電灯の電極の損耗を抑制することができる。しかも、放電灯ＤＬの点灯を確認するための構成が不要であってオープン制御になるから構成が簡単である。他の構成および動作は実施の形態と同様である。
【００４０】
なお、上述した各構成例では、始動期間におけるチョッパ回路１の出力電流の電流値を２段階に設定したが多段階に設定することも可能である。
【００４１】
（参考例３）
本例は、参考例２と同様に回路動作の開始からタイマ部４８によって一定時間Ｔｖ（図８参照）を時限するものであるが、チョッパ回路１の出力電流を定電流とするのではなく、一定時間Ｔｖの間に電流値を徐々に低減させるようにしたものである。一定時間Ｔｖは放電灯ＤＬが安定点灯状態に達すると予測される時間よりやや短い程度に設定される。図８において電流値Ｉｃは安定点灯状態における電流値を示している。
【００４２】
本例の構成によれば、放電灯ＤＬが点灯するまでは比較的大きい電流を与えて始動性を高めることができ、点灯後には安定点灯状態に近付くにつれて電流値を徐々に低減させることによって、放電灯ＤＬの電極および発光管の温度が低い期間には比較的大きい電流を流して温度の上昇速度を高め、電極および発光管の温度が上昇すれば電流を低減させて電極の損耗を抑制することができる。他の構成および動作は実施の形態と同様である。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明の構成によれば、回路動作の開始直後には直流電源回路の出力電流を大きくするように制御することによって高圧放電灯に大きな電力を供給することで始動性を確保し、しかも安定点灯状態に近付くと直流電源回路の出力電流を低減させることによって、高圧放電灯に過剰な電流が流れないようにしているから、高圧放電灯の電極の損耗を抑制することができる。また、電流値を２段階に規定しているから制御が容易であり、さらに高圧放電灯の点灯開始が検出されるまでは比較的大きい電流を確保するから、高圧放電灯の電極や発光管の温度上昇不足による立ち消えが生じにくい。
【００４４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記第１期間における電流値を前記高圧放電灯の放電維持に要求される電流値で規定し、前記第２期間における電流値を安定点灯状態への移行に要求される電流値で規定しているものであり、電流値を２段階に規定し、高圧放電灯の点灯開始が検出されるまでは比較的大きい電流を供給し、点灯開始後には比較的小さい電流を供給するから、始動性を確保しながらも高圧放電灯の電極の損耗を抑制することができる。
【００４５】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、前記出力制御部が前記高圧放電灯の安定点灯状態においては前記直流電源回路の出力を定電力に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記第２期間における電流値が前記高圧放電灯の安定点灯状態における前記直流電源回路の出力電圧の最小値に対応する電流値に設定され、前記第１期間における電流値が前記第２期間の電流値よりも高く設定されているものであり、第２期間における電流値が安定点灯状態での最大電流値に制限されるから、高圧放電灯に流れる電流が安定点灯状態と同程度になり、高圧放電灯の電極の過熱を防止することができる。
【００４６】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、前記出力制御部が前記高圧放電灯の安定点灯状態においては前記直流電源回路の出力を定電力に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記第２期間における電流値が前記高圧放電灯の安定点灯状態における前記直流電源回路の出力電圧の最小値に対応する電流値より高く設定され、前記第１期間における電流値が前記第２期間の電流値よりも高く設定されているものであり、高圧放電灯の安定点灯状態における最大電流値よりも大きい電流を第２期間において高圧放電灯に流すから、高圧放電灯が点灯してから安定点灯状態に移行するまでの時間を比較的短くすることができる。ここに、プロジェクタ用に用いる高圧放電灯では、点灯後に安定点灯状態の最大電流値を供給すると約６０秒で安定点灯状態に移行することが実験的に確認されており、第２期間において安定点灯状態の最大電流値よりも大きい電流を供給することによって、この時間をさらに短縮することが可能になる。
【００４７】
請求項５の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下になると前記高圧放電灯の点灯開始として検出するので、高圧放電灯の動作状態に合わせて電流値を切り換えることができ、高圧放電灯の電極の損耗を確実に抑制することができる。
【００４８】
請求項６の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下になり、かつランプ電圧が点灯検知電圧以下である状態が規定の検知期間継続すると前記高圧放電灯の点灯開始として検出するので、高圧放電灯が点灯していることを確実に検出することができ、高圧放電灯が点灯したことを確認してから電流値を切り換えることになり、高圧放電灯の電極の損耗を確実に抑制することができる。
【００４９】
請求項７の発明は、請求項２ないし請求項４の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転時におけるランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下である状態を計数し、計数値が規定した判定値に達すると前記高圧放電灯の点灯開始として検出するので、高圧放電灯に印加する電圧の極性が反転する構成を採用しながらも、放電灯が点灯したことを確実に検出することができ、高圧放電灯が点灯したことを確認してから電流値を切り換えることになり、高圧放電灯の電極の損耗を確実に抑制することができる。
【００５０】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、前記点灯判別部では、前記判定回数に達する前に前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転時におけるランプ電圧が規定の点灯検知電圧を超えると計数値を破棄するので、高圧放電灯の点灯が開始した後に電極や発光管の温度上昇不足によって立ち消えしたような場合に、高圧放電灯が点灯したと誤認することが防止される。
【００５１】
請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明において、前記点灯判別部では、前記高圧放電灯の点灯開始が検出された後にランプ電圧が規定の点灯検知電圧を超える状態の継続する期間が規定した判定時間に達すると、前記出力制御部に前記高圧放電灯を再始動させる指示を与えるので、高圧放電灯の点灯が開始した後に立ち消えしたような場合に再始動のための動作が行われるから、高圧放電灯を確実に始動させることができる。
【００５２】
請求項１０の発明は、請求項９の発明において、前記点灯判別部が前記出力制御部に再始動を指示する際には、前記判定回数よりも少ない再始動判定回数を設定し、再始動判定回数を前記判定回数として用いるので、高圧放電灯の点灯が開始された後に立ち消えした場合には、高圧放電灯の電極や発光管の温度が比較的高くなっているから、通常の判定回数よりも少ない再始動判定回数を設定して高圧放電灯の点灯の確認に要する時間を短縮し、電流値を低減させた第２期間に短時間で移行させることによって、高圧放電灯の電極の損耗を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示す回路図である。
【図２】 同上の動作説明図である。
【図３】 同上の動作説明図である。
【図４】 同上の動作説明図である。
【図５】 参考例１の動作説明図である。
【図６】 参考例２を示す回路図である。
【図７】 同上の動作説明図である。
【図８】 参考例３の動作説明図である。
【図９】 従来構成の動作説明図である。
【符号の説明】
１ チョッパ回路
２ 極性反転回路
３ イグナイタ
４ 制御回路
４１ 判定部
４２ 電力監視部
４３ 電流監視部
４４ 点灯判別部
４６ 制御信号生成部
４８ タイマ部
ＤＬ （高圧）放電灯
Ｑ１ スイッチング素子

Claims (10)

1. スイッチング素子を備えた直流電源回路と、前記スイッチング素子のオンオフを制御することにより前記直流電源回路の出力を制御する制御回路と、高圧放電灯を含み前記直流電源回路により電力が供給される負荷回路とを備え、前記負荷回路が、前記直流電源回路の出力電圧を交番電圧に変換して前記高圧放電灯に印加する極性反転回路を備え、前記制御回路は、放電灯を始動させる高圧パルスを発生した後に、前記高圧放電灯が安定点灯状態に移行するまでの期間において前記直流電源回路の出力電流を始動直後よりも低減させる出力制御部と、回路動作の開始後において前記高圧放電灯の点灯開始を検出する点灯判別部とを備え、前記出力制御部では前記直流電源回路の出力電流の電流値を、回路動作の開始から前記極性反転回路が前記高圧放電灯に印加する電圧を反転させる周期の１周期より長く設定した不感期間の経過以降で前記点灯判別部により前記高圧放電灯の点灯開始が検出されるまでの第１期間と、点灯開始が検出された後に安定点灯状態に移行するまでの第２期間との２段階に分けて設定していることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記第１期間における電流値を前記高圧放電灯の放電維持に要求される電流値で規定し、前記第２期間における電流値を安定点灯状態への移行に要求される電流値で規定していることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記出力制御部が前記高圧放電灯の安定点灯状態においては前記直流電源回路の出力を定電力に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記第２期間における電流値が前記高圧放電灯の安定点灯状態における前記直流電源回路の出力電圧の最小値に対応する電流値に設定され、前記第１期間における電流値が前記第２期間の電流値よりも高く設定されていることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記出力制御部が前記高圧放電灯の安定点灯状態においては前記直流電源回路の出力を定電力に保つように前記スイッチング素子を制御し、前記第２期間における電流値が前記高圧放電灯の安定点灯状態における前記直流電源回路の出力電圧の最小値に対応する電流値より高く設定され、前記第１期間における電流値が前記第２期間の電流値よりも高く設定されていることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
5. 前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下になると前記高圧放電灯の点灯開始として検出することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
6. 前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下になり、かつランプ電圧が点灯検知電圧以下である状態が規定の検知期間継続すると前記高圧放電灯の点灯開始として検出することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
7. 前記点灯判別部では、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転時におけるランプ電圧が規定の点灯検知電圧以下である状態を計数し、計数値が規定した判定値に達すると前記高圧放電灯の点灯開始として検出することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
8. 前記点灯判別部では、前記判定回数に達する前に前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転時におけるランプ電圧が規定の点灯検知電圧を超えると計数値を破棄することを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
9. 前記点灯判別部では、前記高圧放電灯の点灯開始が検出された後にランプ電圧が規定の点灯検知電圧を超える状態の継続する期間が規定した判定時間に達すると、前記出力制御部に前記高圧放電灯を再始動させる指示を与えることを特徴とする請求項７または請求項８記載の放電灯点灯装置。
10. 前記点灯判別部が前記出力制御部に再始動を指示する際には、前記判定回数よりも少ない再始動判定回数を設定し、再始動判定回数を前記判定回数として用いることを特徴とする請求項９記載の放電灯点灯装置。

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