JP4774285B2 - 放電ランプ点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば投射型ディスプレイなどの表示装置に用いる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投射型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。

投射型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、メタルハイドライドランプや高圧水銀ランプなどの高圧放電ランプが使用されている。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の高電圧を発生させるイグナイタ回路を備えたものがあった（例えば、下記特許文献１参照）。
特開平1０−３９９６号公報

従来の放電ランプ点灯装置では、ちらつき低減のためにパルス電流を重畳した場合に、パルス電流波形がランプ電圧により変化し、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適用が難しいという欠点を有している。
また、従来の放電ランプ点灯装置は不要輻射が大きいという欠点を有している。

本発明の第１の目的は、パルス電流波形をランプ電圧に依らず略一定にすることができる放電ランプ点灯装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することにある。

前記第１の目的を達成するため、第１の本発明は、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ＰＷＭ制御回路を有する電力制御回路と、ランプ電流にパルス電流を重畳するパルス電流重畳回路を備えた放電ランプ点灯装置において、前記ＰＷＭ制御回路に用いられている誤差増幅器の入力電圧をランプ電圧に依らず略一定にする手段を設け、前記誤差増幅器の入力電圧を略一定にする手段が、当該誤差増幅器の入力にランプ電圧が高い時に増幅率が高くなる可変増幅器を設ける手段であることを特徴とするものである。

前記第２の目的を達成するため、第２の本発明は、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ＰＷＭ制御回路を有する電力制御回路と、ランプ電流にパルス電流を重畳するパルス電流重畳回路を備えた放電ランプ点灯装置において、
前記ＰＷＭ制御回路に用いられている誤差増幅器の入力電圧をランプ電圧に依らず略一定にする手段を設けるとともに、
前記ＰＷＭ制御回路の発振周波数を時間的に変化させる回路を設け、
前記誤差増幅器の入力電圧を略一定にする手段が、当該誤差増幅器の入力にランプ電圧が高い時に増幅率が高くなる可変増幅器を設ける手段であることを特徴とするものである。

前記第１の本発明は前述のような構成になっており、パルス電流波形をランプ電圧に依らず略一定にすることができる放電ランプ点灯装置の提供が可能となる。

前記第２の本発明は前述のような構成になっており、不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置の提供が可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。
図９は、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における投射型ディスプレイの概略構成図である。

図に示すように、リフレクタ７４と高圧放電ランプ７５は、カラーフィルターを配置したカラーホイールなどのシーケンシャルカラー装置７８を経て画像表示デバイス７３の背面から光を照射する光源を構成している。画像表示デバイス７３を透過した光は、光学系７２によりスクリーン７１に投射される。画像表示デバイス７３は例えば液晶ディスプレイであり、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愚答されて画像が表示されるので、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として透過型の例を示したが、反射型でも同様に構成できる。

放電ランプ点灯装置７７は、高圧放電ランプ７５の起動と点灯制御の機能を備えている。

図４は、シーケンシャルカラー信号とランプ電流との関係を示す説明図である。図中の５６はシーケンシャルカラー信号、５７はランプ電流、５８は同期信号である。

ランプ電流５７にはちらつき防止のためパルス電流が重畳されているが、このパルス電流はバラストに供給された同期信号５８により、シーケンシャルカラー信号５６のＲ，Ｇ，Ｂ信号のいずれかに期間に合致して出す必要がある。ここではＢ信号の期間に合致した例を示している。色合いを変化させないためには、パルス電流がＢ期間内に収まる必要があるが、ランプ電圧が上がると実線から点線のように立上り、立下りが変化し、立下り部分では同図に示すようにＲ期間に入ってしまう場合があった。従って、パルス電流の立上り、立下りが短く変化しないことが必要になる。

図１は、本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置のブロック図である。同図において、符号１は第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、６，７，１２は抵抗器、１３は高圧放電ランプ、１８はランプオン信号入力端子、１９は第２の電源入力端子、２１はドライブ回路、２２はＰＷＭ制御回路、２３は過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）、２６はイグナイタ回路、３１はタイマー回路、３２はスイッチ回路（ＳＷ回路）、４０はパルス電流重畳回路であり、図に示すような接続関係になっている。

一点鎖線で示すように前記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と抵抗器６，７，１２とドライブ回路２１とＰＷＭ制御回路２２とで電力制御回路３３を構成し、前記抵抗器６，７，１２による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により、高圧放電ランプ１３に対する出力電圧及び電流が制御される。前記イグナイタ回路２６は、高電圧パルスを発生させて高圧放電ランプ１３を起動する機能を有している。

前記過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）２３は、過電圧発生時に電力制御回路３３の動作を停止する。前記タイマー回路３１は、起動時に前記過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）２３の動作を停止する信号を出力する。スイッチ回路（ＳＷ回路）３２は、端子１８に入力されるランプオン信号により、第２の電源入力端子１９からＰＷＭ制御回路２２への電源供給を制御する。

図２は、図１で示したＰＷＭ制御回路２２とパルス電流重畳回路４０の第１の回路例を示す回路図である。同図において、４１は制御回路、４２はＭＯＳ−ＦＥＴ、4３，４４は抵抗器、４５はＰＷＭ制御回路２２中のＲＣ発振回路、４６，４７は電圧制御増幅器ＶＣＡ、４８はＰＷＭ出力端子、４９はランプ電流検出電圧入力端子、５０はランプ電圧検出電圧入力端子、５１は演算回路（１）、５２は誤差増幅器、５３はコンパレータである。前記ＰＷＭ出力端子４８、ランプ電流検出電圧入力端子４９ならびにランプ電圧検出電圧入力端子５０は、図１にも示されている。

図２に示されているように、ＲＣ発振回路４５と誤差増幅器５２とコンパレータ５３によって、ＰＷＭ制御回路２２が構成されている。また、制御回路４１とＭＯＳ−ＦＥＴ４２と抵抗器４３，４４と電圧制御増幅器ＶＣＡ４６，４７と演算回路（１）５１によって、パルス電流重畳回路４０が構成されている。

同図に示されているように、ランプオン信号入力端子１８が、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２に接続されている。ランプ電流検出電圧入力端子４９が、抵抗器４４に接続されている。ランプ電圧検出電圧入力端子５０が、制御回路４１と演算回路（１）５１に接続されている。また、電圧制御増幅器ＶＣＡ４６ならびに電圧制御増幅器ＶＣＡ４７の出力信号が、誤差増幅器５２の非反転端子ならびに反転端子にそれぞれ入力される。

次にＰＷＭ制御回路２２とパルス電流重畳回路４０の動作を、図２ならびに図３を用いて説明する。

ランプ電流検出電圧入力端子４９からのランプ電流検出電圧は、抵抗器４４ならびに電圧制御増幅器４６を経て誤差増幅器５２の非反転端子に入力される。

また、ランプ電圧検出電圧入力端子５０からのランプ電圧検出電圧は、演算回路５１ならびに電圧制御増幅器４７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、ランプ電圧に応じて最適なランプ電流を基準電圧として電圧制御増幅器４７に出力する。

コンパレータ５３の反転端子には誤差増幅器５２の出力電圧が、非反転端子にはＲＣ発振回路４５の発振波形がそれぞれ入力され、コンパレータ５３によって得られたＰＷＭ出力波形が端子４８からドライブ回路２１に入力される。

ランプオン信号入力端子１８に同期信号５８が入力されると、ＭＯＳ−ＦＥＴ４２は同期信号５８（図４参照）がローレベルでオフ、ハイレベルでオンする。従って、同期信号５８がハイレベルの時は、ランプ電流検出電圧入力端子４９からの信号が抵抗器４４，４３で分圧されるので、図４に示すようにランプ電流５７にパルス電流が重畳する。

図３は、パルス電流の立下り時間ｔｆ（図４参照）とランプ電圧との関係を示した図である。図中の線５４はパルス電流の立下り時間の電圧特性線で、ランプ電圧が高くなるほど立下り時間ｔｆが比例的に増加する特性を有している。

この原因を解析した結果、誤差増幅器５２の入力電圧が、ランプ電圧が高くなるほど小さくなるためであることが分かった。そこで本発明では、電圧制御増幅器４６，４７と制御回路４１により、ランプ電圧が高くなると電圧制御増幅器４６，４７の増幅率を上げて、誤差増幅器５２の入力電圧がランプ電圧が高くなっても小さくならないようにしている。

図５（ａ），（ｂ）は誤差増幅器５２の入力電圧（Ｖ＋，Ｖ−）とランプ電圧との関係を示す図で、図中の線５９は誤差増幅器５２の入力電圧特性線（１）、線６０は誤差増幅器５２の入力電圧特性線（２）である。

誤差増幅器５２の入力電圧（Ｖ＋，Ｖ−）とランプ電圧との関係は、制御回路４１の構成により、図５（ａ）の入力電圧特性線（１）５９に示すようにあるランプ電圧以上で増幅率を切り替えて上げる方法でも良いし、図５（ｂ）の入力電圧特性線（２）６０に示すようにランプ電圧に対し連続的に増幅率を変化させて誤差増幅器５２の入力電圧がランプ電圧に依らず一定とする方法でも良い。

この結果、パルス電流波形をランプ電圧に依らず略一定にすることができるので、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。

図６は、図１で示したＰＷＭ制御回路２２とパルス電流重畳回路４０の第２の回路例を示す図である。同図において、６１は演算回路（２）、６２は基準電圧入力端子で、図に示すような接続関係にある。

前記図５（ｂ）では誤差増幅器５２の入力電圧（Ｖ＋，Ｖ−）は一定なので、Ｖ−に一定の基準電圧を加えるようにしても良い。本回路例はこれに対応するもので、誤差増幅器５２の反転端子に一定の基準電圧を印加する基準電圧入力端子６２が接続されている。

Ｖ＋端子には演算回路（２）６１により、ランプ電流検出電圧入力端子４９からのランプ電流検出電圧と、ランプ電圧検出電圧入力端子５０からのランプ電圧検出電圧を乗算すると、ランプ電力一定を実現できる。その他の動作は図５に示す回路と同じであるので、それらの説明は省略する。

この回路においても、パルス電流波形をランプ電圧に依らず略一定にすることができるので、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。

図７は、ＰＷＭ制御回路２２とパルス電流重畳回路４０の第３の回路例を示す図である。同図において、６３はＭＯＳ−ＦＥＴ、６４，６５は抵抗器であり、図に示すような接続関係にある。本回路例において前記第２の回路例と相違する点は、ＭＯＳ−ＦＥＴ６３ならびに抵抗器６４，６５を追加した点である。

本回路例では、ランプオン信号入力端子１８からの同期信号５８をＭＯＳ−ＦＥＴ６３にも加えている。抵抗器６４，６５はＲＣ発振回路４５の発振周波数を決める抵抗であり、同期信号５８のハイレベル，ローレベルにより発振周波数が切り替わるようになっている。

このようにＭＯＳ−ＦＥＴ６３ならびに抵抗器６４，６５を用いて電力制御回路のスイッチング周波数を時間的に変化させるようにしたので、特定の周波数に不要輻射エネルギーが集中せず、不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。

図８は、ＰＷＭ制御回路２２とパルス電流重畳回路４０の第４の回路例を示す図である。本回路例において前記第１の回路例と相違する点は、ＭＯＳ−ＦＥＴ６３ならびに抵抗器６４，６５を追加した点である。

以上説明したように、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、電力制御回路のＰＷＭ制御回路における誤差増幅器の入力電圧をランプ電圧に依らず略一定に構成することにより、パルス電流波形をランプ電圧に依らず略一定にすることができるので、シーケンシャルカラー再生方式の投影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。

また、前記電力制御回路のスイッチング周波数を時間的に変化させるようにしたので、特定の周波数に不要輻射エネルギーが集中せず、不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。

前記実施形態では放電ランプ点灯装置を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用いる場合について説明したが、本発明に係る放電ランプ点灯装置はこれに限定されるものではなく、高圧放電ランプを点灯する他の装置にも適用可能である。

本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置の回路図である。 その放電ランプ点灯装置に用いるＰＷＭ制御回路とパルス電流重畳回路の第１の回路例を示す図である。 ランプ電圧と重畳するパルス電流の立下り時間との関係を示す特性図である。 シーケンシャルカラー信号とランプ電流と同期信号との関係を示した図である。 誤差増幅回路の入力電圧特性図である。 本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御回路とパルス電流重畳回路の第２の回路例を示す図である。 本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御回路とパルス電流重畳回路の第３の回路例を示す図である。 本発明の実施形態に係るＰＷＭ制御回路とパルス電流重畳回路の第４の回路例を示す図である。 本発明の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。

符号の説明

１…第１の電源入力端子、２…ＭＯＳ−ＦＥＴ、３…ダイオード、４…チョークコイル、５…コンデンサ、６，７…抵抗器、１２…抵抗器、１３…高圧放電ランプ、１８…ランプオン信号入力端子、１９…第２の電源入力端子、２１…ドライブ回路、２２…ＰＷＭ制御回路、２３…過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）、２６…イグナイタ回路、３１…タイマー回路、３２…スイッチ回路、３３…電力制御回路、４０…パルス電流重畳回路、４１…制御回路、４２…ＭＯＳ−ＦＥＴ、４３，４４…抵抗器、４５…ＲＣ発振回路、４６，４７…可変増幅器、４８…ＰＷＭ出力端子、４９…ランプ電流検出電圧入力端子、５０…ランプ電圧検出電圧入力端子、５１…演算回路（１）、５２…誤差増幅器、５３…コンパレータ、５４…パルス電流の立下り時間の電圧特性、５６…シーケンシャルカラー信号、５７…ランプ電流、５８…同期信号、５９…誤差増幅器の入力電圧特性１、６０…誤差増幅器の入力電圧特性２、６１…演算回路（２）、６２…基準電圧入力端子、６３…ＭＯＳ−ＦＥＴ、６４，６５…抵抗器、７１…スクリーン、７２…光学系、７３…画像表示デバイス、７４…リフレクタ、７５…高圧放電ランプ、７６…駆動回路、７７…ランプ点灯装置、７８…シーケンシャルカラー装置。

Claims (2)

1. 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ＰＷＭ制御回路を有する電力制御回路と、ランプ電流にパルス電流を重畳するパルス電流重畳回路を備えた放電ランプ点灯装置において、
   前記ＰＷＭ制御回路に用いられている誤差増幅器の入力電圧をランプ電圧に依らず略一定にする手段を設け、
   前記誤差増幅器の入力電圧を略一定にする手段が、当該誤差増幅器の入力にランプ電圧が高い時に増幅率が高くなる可変増幅器を設ける手段であることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
2. 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ＰＷＭ制御回路を有する電力制御回路と、ランプ電流にパルス電流を重畳するパルス電流重畳回路を備えた放電ランプ点灯装置において、
   前記ＰＷＭ制御回路に用いられている誤差増幅器の入力電圧をランプ電圧に依らず略一定にする手段を設けるとともに、
   前記ＰＷＭ制御回路の発振周波数を時間的に変化させる回路を設け、
   前記誤差増幅器の入力電圧を略一定にする手段が、当該誤差増幅器の入力にランプ電圧が高い時に増幅率が高くなる可変増幅器を設ける手段であることを特徴とする放電ランプ点灯装置。

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