WO2002102120A1 - Dispositif d'amorçage d'une lampe a decharge et dispositif projecteur - Google Patents

Dispositif d'amorçage d'une lampe a decharge et dispositif projecteur Download PDF

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PCT/JP2002/005746
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Toshio Suzuki
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Sony Corporation
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Definitions

  • the present invention is, c BACKGROUND
  • a discharge lamp lighting instrumentation i3 ⁇ 4 lighting a discharge lamp and a projector device the discharge lamp is widely used in various fields, for example, It is also used as a light source for LCD projector devices.
  • the current control method when the discharge lamp is turned on is approximately 1.5 to 2 times the steady-state current of the discharge lamp immediately after induction when the lamp lighting switch is turned on.
  • the set value of the current to be fixed after ignition may be reduced.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and is intended to provide a discharge lamp lighting device and a projector device which are inexpensive, have excellent reliability, and can prolong the life of the discharge lamp. The purpose is to provide.
  • a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp, and applies a starting voltage to the discharge lamp at the time of starting to light the discharge lamp.
  • Starting means voltage detecting means for detecting the voltage of the discharge lamp, and current control means for controlling the current supplied to the discharge lamp based on the detection result of the voltage detecting means, wherein the current control means is provided after the ignition Controlling the current supplied to the discharge lamp based on the detection result of the voltage detection means, and changing the current supplied to the discharge lamp to a predetermined current value larger than the steady current of the discharge lamp. Up to a predetermined rate of increase continuously.
  • the discharge lamp lighting device configured as described above includes current control means for controlling the current supplied to the discharge lamp based on the detection result of the voltage detection means.
  • this control means the discharge lamp Based on the voltage detection result, control is performed to continuously change the current head supplied to the discharge lamp after the induction to a predetermined current value larger than the steady-state current of the discharge lamp so as to have a predetermined increase rate based on the voltage detection result. .
  • the current amount is continuously changed at a predetermined increase rate to a predetermined current value which is larger than the steady-state current of the discharge lamp after the initiation. To supply current to the discharge lamp.
  • the voltage correction setting means is configured to The current supplied to the discharge lamp is continuously changed at a predetermined increase rate by correcting the detection voltage after the session from a predetermined voltage value so as to continuously decrease at a predetermined decrease rate. it can.
  • control means is provided with power setting control means for controlling a target power value of the power setting means for controlling the current supplied to the discharge lamp
  • power setting: control means comprises: By controlling the target power value after the above-mentioned guidance so as to increase continuously at a predetermined increase rate, the current supplied to the discharge lamp is continuously changed at a predetermined increase rate. Can be realized.
  • this discharge lamp lighting device i by controlling the amount of current in this way, in this discharge lamp lighting device i, the current supplied to the discharge lamp gradually increases, so that the electrodes of the discharge lamp gradually and gradually. It will be warmed. As a result, the heat load on the electrodes is reduced, and the thermal fatigue of the electrodes is reduced, so that the consumption of the electrodes is reduced.
  • a projector device that projects the light emitted from the discharge lamp to the outside can be configured using the discharge lamp lighting device having the above-described features.
  • a device that modulates light emitted from the discharge lamp based on an input video signal and emits the modulated light can be used.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one configuration example of the discharge lamp.
  • FIG. 3 is a characteristic diagram showing current and voltage states in a conventional discharge lamp lighting device.
  • FIG. 4 is a characteristic diagram showing states of current and voltage in the embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a configuration diagram illustrating a configuration example of a control circuit.
  • FIG. 6 shows the input V i to the control circuit 6 and the output V from the control circuit 6.
  • FIG. 4 is a view showing a displacement state of the slab.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration example of a discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block circuit diagram showing an example of a main circuit configuration in the case where control is performed by the voltage correction setting circuit of FIG. 7 to gradually increase the current after the lamp lighting switch ON.
  • FIG. 9 is a waveform chart for explaining the operation of the circuit of FIG.
  • FIG. 10 is a block circuit diagram showing an example of a circuit configuration of a main part in the case where control is performed by the power setting control circuit of FIG. 7 to gradually increase the current after the lamp lighting switch ON.
  • FIG. 11 is a waveform diagram for explaining the operation of the circuit of FIG.
  • FIG. 1.2 is a block diagram showing a schematic configuration of a projector device using a discharge lamp as an embodiment of the present invention.
  • BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention.
  • the discharge lamp lighting device to which the present invention is applied includes an igniter 2 serving as a starting means for applying a starting voltage to the discharge lamp 1 to start the discharge lamp 1 at startup, and a voltage applied to the discharge lamp 1.
  • a voltage detection circuit 3 which is a voltage detection means for detecting the current
  • a current detection circuit 4 which is a current detection means for detecting a current flowing through the discharge lamp 1
  • It is provided with a current control circuit section 5 which is a current control means for controlling the current flowing through the discharge lamp 1 based on the output result (or controlling the power supplied to the discharge lamp 1).
  • the current control circuit section 5 includes a control circuit 6, a PWM controller 7, and a down converter 8, which are connected in this order.
  • a DC power supply 9 is connected to an input terminal of the downconverter 8, so that a mist flow is supplied to the discharge lamp lighting device.
  • the DC power supply 9 for example, a power supply configured to have a voltage of about 300 V to 400 V by an active filter output or the like can be used.
  • the input terminal of the igniter 2 is connected to the output terminal of the downconverter 8, and after the DC current supplied from the DC power supply 9 is controlled and converted to an appropriate magnitude through the downconverter 8, Supplied to igniter 2.
  • the output terminal of the igniter 2 is connected to the input terminal of the discharge lamp 1, and the direct current flowing from the down converter 8 to the igniter 2 is supplied to the discharge lamp 1 as it is.
  • the discharge lamp 1 includes a connector 11, a reflector 12, an electrode 13, and a heat-resistant glass 14 covering the electrode 13, as shown in FIG. It is configured to supply an induction voltage, a lamp current, etc. Various gases are sealed in the heat-resistant glass 14, and the electrode 13 is configured to discharge in the heat-resistant glass 14.
  • the discharge lamp to which the discharge lamp lighting device according to the present invention can be applied is not particularly limited, and the voltage changes until stable, for example, a discharge lamp such as a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, and a xenon lamp. Any of them can be used.
  • a discharge lamp such as a metal halide lamp, a high-pressure mercury lamp, and a xenon lamp. Any of them can be used.
  • a voltage detection circuit 3 and a current detection circuit 4 are branched, and the output terminal of the voltage detection circuit 3 and the current detection circuit The output terminals of 4 are respectively connected to the input terminals of the control circuit 6 in the current control circuit section 5.
  • the current control circuit unit 5 controls the current supplied to the discharge lamp 1 after the induction.
  • the current control circuit section 5 includes the control circuit 6, the PWM controller 7, and the down converter 8, which are connected in this order. Then, the control circuit 6 starts controlling the current supplied to the discharge lamp 1 based on the detection result of the voltage detection means, and reduces the voltage supplied to the discharge lamp 1 to an appropriate amount. The current is controlled based on the detection result of the detection circuit 3.
  • the control of the current supplied to the discharge lamp 1 is performed by controlling the voltage applied to the discharge lamp 1. That is, in the discharge lamp lighting device, the amount of current supplied to the discharge lamp 1 is controlled by changing and controlling the voltage applied to the discharge lamp 1.
  • the current control circuit section 5 controls the electric power supplied to the discharge lamp 1 to be a predetermined constant value, and the detection voltage of the voltage detection circuit 3 and the current detection circuit 4
  • the operation of the downconverter 8 is controlled so that the product (detected power value) is multiplied by the detected current (power value).
  • the resistance value of the discharge lamp 1 immediately after the induction is extremely low, the detection voltage value decreases, and the current value for supplying constant power becomes too large.
  • the current immediately after induction is limited to, for example, approximately 1.5 to 2 times the steady current.
  • the conventional discharge lamp lighting device uses the current supplied to the discharge lamp immediately after ignition (time t is ) when the discharge lamp is turned on (the lamp current a shown by the solid line in the figure). ) Is fixed to approximately 1.5 to 2 times the steady-state current of the discharge lamp in the steady state, and control is performed to continue to supply current to the discharge lamp. After a certain period of time, the discharge state of the discharge lamp is stabilized, and when the voltage of the discharge lamp (the lamp voltage b indicated by a broken line in the figure) rises to a predetermined level, the current supplied to the discharge lamp is reduced. Was controlled to return to the steady state current.
  • the set value of the current to be fixed after the initiation may be reduced.
  • the discharge state of the discharge lamp is stabilized as the power supplied to the discharge lamp increases, the voltage of the discharge lamp rises extremely slowly if the set value of the current to be fixed after the initiation is reduced. There is a problem that it takes time to stabilize the discharge lamp.
  • this discharge lamp lighting device stabilizes discharge lamp 1 in the same time as the conventional discharge lamp lighting device after the induction, and one discharge lamp 1 has a large current.
  • the control is performed to reduce the flowing time.
  • the current (the amount of current supplied to the discharge lamp 1 after time ti J (the lamp current indicated by the solid line in the figure) a) is changed continuously at a predetermined increase rate.
  • a predetermined value (hereinafter, referred to as a maximum current value) larger than the steady-state current of the discharge lamp 1, that is, When the power state stabilizes and the voltage of the discharge lamp 1 (lamp voltage b in the dashed line in the figure) rises to a predetermined level, the amount of current is reduced at a predetermined rate to the steady current of the discharge lamp 1 and maintained. Let it.
  • this discharge lamp lighting device by controlling the amount of current in this way, in this discharge lamp lighting device, the current supplied to the discharge lamp 1 gradually increases, so that the electrode 13 of the discharge lamp 1 gradually changes. It will be made and warmed. As a result, the heat load on the electrode 13 can be reduced, so that the thermal fatigue of the electrode 13 can be reduced, and the consumption of the electrode 13 can be reduced. As a result, in this discharge lamp lighting device, it is possible to prevent the life of the discharge lamp 1 from being shortened due to the consumption of the electrode 13, and to prolong the life of the discharge lamp 1.
  • the maximum current value and the rate of increase of the current are not particularly limited. What is necessary is just to set suitably according to various conditions, such as 1 kind.
  • the time until the discharge state of discharge lamp 1 stabilizes depends on the type of discharge lamp 1, the maximum current value, although there is a slight difference depending on various conditions such as the rate of increase of the current, there is only a few seconds at most, so that there is no problem in practical use of the discharge lamp 1.
  • this discharge lamp lighting device it is possible to stabilize the discharge lamp 1 at the same time as the conventional discharge lamp lighting device.
  • the current amount may be reduced after maintaining the maximum current value for a predetermined time, or the current amount may be reduced when the maximum current value is reached. This may also be set as appropriate in accordance with various conditions such as the rare type of the discharge lamp 1 in correlation with the increase rate of the current.
  • control circuit 6 of the current control circuit section 5 for example, a configuration having a circuit as a main part as shown in FIG. 5 can be used.
  • the circuit shown in FIG. 5 shows a main part of the control circuit 6, and the input Vi to the circuit shown in FIG. 5 is a voltage based on the detection result of the voltage detection circuit 3 as described later.
  • V K V B XR 2 / (R i + R 2 )
  • V K V B XR 2 / (R i + R 2 )
  • the circuit of FIG. 5 is more specifically described in conjunction with FIG. 7, FIG. 10 and FIG. This corresponds to a power setting control circuit 60 described later.
  • the value of the resistor R, and R 2 can be freely set and changed.
  • the values of the resistors Ri and R 2 are set as the resistance R.
  • the voltage corresponding to the supply voltage to the discharge lamp 1 can be controlled to a desired “V k + V F ”. Therefore, output V. That is, the upper limit of the voltage corresponding to the voltage applied to the discharge lamp 1 can be controlled.
  • the current supplied to the discharge lamp 1 can be controlled by controlling the voltage applied to the discharge lamp 1, so that the upper limit value of the voltage applied to the discharge lamp 1 is controlled.
  • the upper limit of the current supplied to the discharge lamp 1 can be controlled.
  • the resistance R By changing the value of V, the output V from the circuit shown in Fig. 5 of control circuit 6. Can be set to a desired increase rate. Therefore, by controlling the rate of increase in the voltage applied to the discharge lamp 1, the rate of increase in the current supplied to the discharge lamp 1 can be controlled to a desired rate.
  • control circuit 6 since the main part configuration of the control circuit 6 can be constituted by a simple circuit as shown in FIG. 5, it is excellent in reliability and can be manufactured at low cost. It is.
  • the output V controlled by the control circuit 6 as described above. Is input to the PWM controller 7 and is used as a control signal of the PWM controller 7.
  • the PWM controller 7 receives the output V from the control circuit 6.
  • the duty ratio of the ONZOFF of the semiconductor switch provided in the PWM controller 7 is controlled in accordance with the control signal, and this controlled signal is input to the down converter 8.
  • the down converter 8 controls the value of the DC current supplied from the DC power supply 9 to a predetermined value based on the signal input from the PWM controller 7 and outputs it.
  • this discharge lamp lighting device it is possible to supply the discharge lamp 1 with a current controlled by the above-described feedback control so as to continuously change at a desired increase rate.
  • control circuit 6 is not limited to this, and various configurations having the above-described functions are possible. Can be used.
  • this discharge lamp lighting device realizes a discharge lamp lighting device that is excellent in reliability due to its inexpensive configuration and that can extend the life of the discharge lamp 1. Next, the operation of the discharge lamp lighting device will be described.
  • a predetermined DC current is supplied from the DC power supply 9 to the igniter 2 to charge the capacitor in the igniter 2.
  • a high voltage is generated, and this high voltage is applied to the discharge lamp 1.
  • the application of this high voltage causes dielectric breakdown between the electrodes 13 of the discharge lamp 1 and causes breakdown.
  • the charging load of the capacitor in the igniter 2 is discharged via the discharge lamp 1, and power is continuously supplied to the discharge lamp 1, and the discharge lamp 1 is turned on.
  • the lighting of the discharge lamp 1 is detected as a voltage change in the voltage detection circuit 3, and the detection result is input to the control circuit 6 of the current control circuit unit 5.
  • the current supplied to the discharge lamp 1 is detected by the current detection circuit 4.
  • the detection result of the current detection circuit 4 is input to the control circuit 6 of the current control circuit section 5.
  • the voltage applied to the discharge lamp 1 is detected by the voltage detection circuit 3.
  • the detection result of the voltage detection circuit 3 is input to the control circuit 6 of the current control circuit unit 5.
  • the control circuit 6 of the current control circuit unit 5 starts controlling the current supplied to the discharge lamp 1 after the initiation based on the detection result input from the voltage detection circuit 3 and supplies the current to the discharge lamp 1.
  • Current is continuously changed at a predetermined increase rate. Further, when the current value reaches the maximum current value, that is, when the discharge state of the discharge lamp 1 is stabilized, and when the voltage of the discharge lamp 1 rises to a predetermined level, the amount of current is reduced to the steady current of the discharge lamp 1. Decrease at a predetermined rate and maintain it.
  • control signal controlled by the control circuit 6 as described above is input to the PWM controller 7 and used as a control signal of the PWM controller 7.
  • the PWM controller 7 controls the ONZOFF duty ratio of the semiconductor switch provided in the PWM controller 7 in accordance with the input V0 of the control circuit 6 and converts the controlled signal into a down converter 8 To enter.
  • the down converter 8 controls the value of the DC current supplied from the DC power supply 9 to a predetermined value based on the control signal input from the PWM controller 7, II Output to discharge lamp 1 via igniter 2. Thereby, the lighting of the discharge lamp 1 is maintained.
  • the discharge lamp lighting device configured as described above can greatly reduce the time when a large current that is larger than the steady current flows through the discharge lamp as compared with the conventional discharge lamp lighting device. it can.
  • the load of heat on the electrode can be reduced, and the thermal fatigue of the electrode can be reduced, so that the consumption of the electrode can be reduced. Therefore, in this discharge lamp lighting device, it is possible to prevent the life of the discharge lamp from being shortened due to the consumption of the electrodes.
  • the current control means in this discharge lamp lighting device can be realized with a simple configuration, it is excellent in reliability and can be manufactured at low cost.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a more specific configuration example of the discharge lamp lighting device shown in FIG. Parts in FIG. 7 corresponding to the respective parts in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
  • a DC voltage of about 300 V to 400 V, specifically, a DC voltage of, for example, 370 V is obtained. It is output and sent to downconverter 8.
  • the downconverter 8 is a step-down switching power supply, which switches an input DC voltage at a frequency of, for example, about 50 kHz to 100 kHz, and then smoothes the voltage so that the lamp (discharge lamp) is required for normal lighting. For example, voltage conversion (step-down) to a DC voltage of about 50 V to 100 V is performed.
  • the switching operation of the down converter 8 is performed by controlling the pulse width and the frequency from the control circuit 70 (corresponding to the PWM controller 7 and the like in FIG. 1) so that the output power becomes constant. Controlled.
  • the output from the down converter 8 is sent to the igniter 2 in the induction section via the full bridge 22.
  • the igniter 2 has an output transformer (not shown) for the ignition.
  • a pulse voltage is supplied to the primary winding, and from the secondary winding (output winding) to 5 k to 20 k.
  • a pulse signal of about V is generated and output.
  • the output from the igniter 2 is supplied to the lamp (discharge lamp) 1.
  • the igniter control circuit 21 in FIG. 7 is for stopping the ignition operation in response to the lamp ON detection circuit 23 detecting that the lamp has been turned on by the ignition.
  • the example of FIG. 7 shows a circuit configuration for an AC lamp. In the case of a circuit configuration for a DC lamp, the full bridge 22 becomes unnecessary.
  • Voltage detection circuit 3 detects the divided voltage output from the voltage dividing resistors R 3 1, R 3 2, the detection voltage output may multipliers 4 2, the power setting switching circuit 6 2, and the lamp ON detection circuit 2 3 Sent to The detection output from the lamp ON detection circuit 23 is sent to the voltage correction setting circuit 30, the power setting control circuit 60, and the igniter control circuit 21.
  • the output terminal of the voltage correction setting circuit 3 0 through the diode D 3 1, is connected to the output terminal of the voltage detection circuit 3, the voltage correction setting circuit 3 0 of the output voltage + V F (Daio over de forward The higher one of the direction voltage drop) and the detection voltage from the voltage detection circuit 3 is sent to the multiplier 42 and the power setting switching circuit 62.
  • the current detection circuit 4 detects an output current from the down converter 8 by detecting a voltage generated at the resistor 41, and sends the output current to the multiplier 42.
  • the multiplier 42 calculates the output power from the down converter 8 by multiplying the detection voltage from the voltage detection circuit 3 by the detection voltage from the current detection circuit 4.
  • Each output from the power setting control circuit 60, the power setting switching circuit 62, and the multiplier 42 is sent to the power setting circuit 61.
  • the output from the power setting circuit 61 is sent to the control circuit 70 as target power, and the control circuit 70 controls the switching operation (eg, pulse width) of the down converter 8 by controlling the switching operation (pulse width, etc.). Then, control is performed so that the output power from down converter 8 finally reaches the target power.
  • the current supplied to the discharge lamp after the above-mentioned induction or after the lamp is turned on is larger than the steady current of the discharge lamp. Up to a certain current value, at a certain increase rate Control to increase continuously.
  • FIG. 7 shows both the voltage correction setting circuit 30 and the power setting control circuit 60, at least one of them may be used, and the other may be omitted. More specifically, it may be used either voltage correction setting circuit 3 0 and either configuration consisting Daio one de D 31, or consist power setting control circuit 6 0 ⁇ beauty power setting switching circuit 6 2 configuration.
  • the multiplier 42 in FIG. 7 and the voltage correction setting “ ⁇ circuit 30, or the power setting control circuit 60, the power setting circuit 61, the power setting circuit 62, etc. It is provided in the current control circuit 5, and can be considered to correspond approximately to the control circuit 6.
  • the control circuit 70 in FIG. 7 substantially corresponds to the PWM circuit 7 in FIG.
  • the present invention is not limited to the pulse width control, but controls the output current (or output power) from the downconverter 8 by frequency control, pulse width and frequency control.
  • FIG. 8 shows an example of a main circuit configuration example in the case where the voltage correction setting circuit 30 performs control such that the discharge lamp current gradually increases when the lamp lighting switch is turned on or after the above-mentioned induction.
  • FIG. 9 is a waveform diagram for explaining the operation of FIG.
  • the voltage indicates the output voltage from the DC power supply (DC power supply) 9 in FIG. 7, and the voltage V 2 and the current It indicate the output voltage and the output current from the down converter 8 in FIG. 7, respectively.
  • the voltage V 3 is 8 odor Te indicates the voltage supplied a voltage detector to the multiplier 4 2 by the dividing resistor R 31, R 32, voltage V- is the voltage correction setting circuit 3 in 0
  • the partial pressure for the voltage detection resistor R: t I the connection point of R 32 is connected the anode of the diode D 2 of the clamp, and the force saw de diodes D 31, Daio force Sword once D 2 is connected to the + Vcc terminal of the circuit power supply, Anodo da Io de D 31 is connected to the voltage dividing resistor R 3, the connecting point of the voltage correction setting circuit 3 within 0. Therefore, the voltage V 3 at the connection point of the voltage dividing resistor R 3 , the voltage dividing detection voltage detected by the voltage dividing resistors R 31 and R 32 , the anode of the diode D 2 Either the voltage or the diode power source voltage is supplied to the multiplier 42 as a final detection voltage.
  • the circuit power supply voltage + Vcc is set to, for example, +15 V, but is not limited to this.
  • Voltage correction setting circuit 3 0 + resistor divider between Vcc power supply terminal and ground (GND) terminal is inserted and connected, c
  • This capacitor C capacitor d is connected in parallel with the resistor, PNP type transistor T r E Mi jitter during one collector is connected, the output from the lamp oN detection circuit 2 3 in the base of the transistor Tr 3 is supplied.
  • the output from the lamp ON detection circuit 23 is 0 V when OFF and + Vcc (for example, +15 V) when ON. Therefore, when the lamp is off, transistor Tr 3 is turned on and capacitor C! And short-circuited ends of the (short), after the lamp ON the charge in the capacitor C transistor Tr 3 is OFF is accumulated.
  • the output voltage from the DC power supply (DC power supply) 9 in FIG. 7 is reduced by outputting a predetermined DC voltage, for example, 370 V, from the state before the lamp lighting switch is turned on. Supplied to converter 8.
  • a predetermined DC voltage for example, 370 V
  • the igniter 2 starts the above-described ignition operation, so that the resistance value of the discharge lamp 1 decreases and the supply voltage to the discharge lamp 1 decreases. I do.
  • the lamp ON detection circuit 23 in FIG. 7 detects this voltage drop, and outputs a lamp ON detection signal, for example, a signal that rises from 0 V to + Vcc (for example, +15 V). This lamp ON detection signal is sent to the igniter control circuit 21 of FIG.
  • the output voltage V 2 from the down converter 8 reaches, for example, about 300 V by the above-described induction operation, as shown in FIG.
  • the duration Td drops to about 10 V, but it may take about 1 to 3 seconds in some cases.
  • the output current I from the downconverter 8 once rises to about 20 A and then falls.
  • Lamp ON detection signal from the lamp ON detection circuit 2 3 in this case is also sent to the transistor Tr 3 of the voltage correction setting circuit 3 0 8, the transistor Tr 3 is turned OFF, charge is accumulated in the contact condenser
  • the voltage correction setting circuit 30 The voltage V at the connection point of the resistors R 3 and R changes as shown in FIG. 9, and the final detection voltage V 3 supplied to the hook 42 changes accordingly as shown in FIG. .
  • the circuit power supply voltage + V (e.g. + 1 5 V) only from the forward 3 ⁇ 4 hypotensive content of diode D 2 high charge ⁇ , i.e.,
  • V + Vcc + V
  • the voltage V ⁇ at the connection point of the resistor R 3 and the resistance value of the resistor R a and the resistance value of the resistor R a It gradually decreases based on the time constant according to the capacitance value of the capacitor C t. That is, the voltage V ,, at the connection point of the resistor R 3 , is a predetermined time T AA determined by the time constant from the circuit power supply voltage + Vcc (for example, +15 V) at the ON time t ON. Later, the above voltage + Vcc is divided by the resistor R 3 , and the divided voltage V
  • V + VccX (R 32 Bas R 31 + R 32)) - V
  • This voltage V 3 is sent to a multiplier 42 as a final detection voltage, and is multiplied by the detection current output from the current detection circuit 4 in FIG. 7 to obtain a target current for power control. Power. Therefore, when the detection voltage output that gradually decreases during the time T AA is sent to the multiplier 42, the down converter 8 outputs the output current I through the control circuit 70 from the power setting circuit 61 in FIG. As shown in Fig. 9, t is controlled so as to gradually increase. This output current is controlled so as to continuously increase the current supplied to the discharge lamp 1 to a steady current, for example, +3 A which is 1.5 times +2 A. These current values are examples, and the present invention is not limited to these values.
  • the interval T A the time of lamp ignition switch ON from (t. N) to time t tl is the lamp resistance is low lamp voltage constant period, for example at about 2 0 s 9 0 seconds
  • the section T B from time t to time t 12 a ramp voltage rising period of the resistance value of the lamp increases, these intervals T lambda, the sum of the T beta, for example, 3 0 seconds to 2 minutes.
  • the present invention is not limited to these numerical values.
  • the ward question T C of the time t 12 after the discharge state of the lamp is a section of the stable steady state.
  • Output voltage V 2 from down converter 8 in this steady state is, for example, +70 V, and output current It is +2 A.
  • the present invention is, of course, not limited to these numerical values. Further, the voltage detection output to the multiplier 4 2 V. ', And, the voltage V 1 3 which definitive in the steady state, voltage dividing resistors R 3 1, the voltage detected by the R 32 for the voltage detection, to That is,
  • V! 3 V 2 X (R 3 2 / (R 31 + R 32>)
  • FIG. 0 and FIG. 11 show a specific example for controlling the power setting control circuit 60 in FIG. 7 so that the discharge lamp current after the above-mentioned induction gradually increases.
  • FIG. 10 is a block circuit diagram showing a specific example of the power setting control circuit 60 and its peripheral circuits
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the circuit of FIG. 10.
  • connection point of the voltage-dividing resistors R 31 and R 32 for voltage detection is connected to the anode of a diode D 2 for clamping, and the power source of the diode D 2 is + Vcc of the circuit power supply. Connected to terminal.
  • the voltage correction setting circuit 30 is not used.
  • the voltage Ve at the connection point of the voltage dividing resistor R 3 becomes either the voltage dividing detection voltage detected by the voltage dividing resistor R 31 or the anode voltage of the diode D 2 , and this voltage V 6 I Multipliers 42 and This is supplied to the power setting switching circuit 62.
  • the output from the lamp ON detection circuit 23 is supplied to the power setting control circuit 60 as the input voltage Vi.
  • the resistor R 9 , the capacitor C 2 , the diode, and the resistor R 7 R 8 are connected to the resistor [FIG. . , Capacitor C :. , A diode D and a resistor Ri R 2, respectively.
  • the output voltage V 5 (V in FIG. 5) from the power setting control circuit 60 is supplied to the power setting circuit 61.
  • Lamp lighting switch ON time t As the N before and after operation, the output voltage V 2 and an output current IL from the down converter 8 of Figure 7 is that described in conjunction with FIG 9 and substantially Similarly, also, from the lamp ON detection circuit 2 3 Is the lamp lighting switch ON time t. 0 V at OFF before N , lamp ON switch ON time t. When ON after N, it becomes + Vcc (for example, +15 V). Dividing resistors R 3, the voltage V 6 of the contact ⁇ of, as shown in FIG.
  • the output voltage V 5 (V in FIG. 5) of the power setting control circuit 60 is determined by dividing the output V i from the lamp ON detection circuit 23 by the resistance R 9 , the capacitor C 2, and the resistance R 7 R 8 . since the output is integrated by the time constant circuit, as shown in FIG. 1 1, the lamp lighting sweep rate Tutsi oN time t oN with a predetermined time constant, the voltage waveform so as to increase to continuous voltage V 21 .
  • the voltage V 21 is the resistance R 7 and divided voltage power supply voltage + Vcc is the partial pressure by R 8 (+ VccX R 7 / (R 7 + R 8)) and diode D- forward voltage drop V F plus the voltage (+ VccX R 7 / (R 7 + R 8 ) + V F ).
  • the power supply voltage VB is divided by the resistor and R 2.
  • the divided voltage V K (Vk V B XR 2 / (R! + R2)) and the forward voltage drop V F of diode KD It is equivalent to "VK + VF".
  • the output voltage V 5 of the power setting control circuit 6 0 is sent to the power setting circuit 61, the control target power is set, the target power output (detection power) child from multiplier 4 2 Thus, the output power from down converter 8 in FIG. 7 is controlled. That is, the control 0 target power in the power setting circuit 6 in 1. is set according to the output voltage V 5 from the power setting configuration Toro Lumpur circuit 6 0.
  • the present invention is not limited to these numerical values.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a schematic configuration of a projector device using the above-described discharge lamp lighting device.
  • the projector device shown in FIG. 12 equalizes the lamp (discharge lamp) 101 that is driven to emit light by the above-described discharge lamp lighting device, and the light emitted from the lamp 101.
  • Integrator 1 2 1 that illuminates the object L9
  • Condenser lens 1 2 2 that converges the principal ray emitted from lessnessrator 1 2 1 toward each part of the object so as to be parallel, and illuminated by the light emitted from condenser lens 1.2 2
  • a light valve (123 to 125) that modulates and outputs incident light based on an input video signal, and a screen 1 that outputs video light output from the light valve.
  • a projection lens 1 26 for projecting the projection lens 2 7.
  • the integrator 121 is composed of, for example, a multi-lens array in which element lenses are arranged vertically and horizontally in a matrix, and outputs light emitted from the lamp 101 with an intensity distribution at each corresponding location. Each of the element lenses illuminates the entire light bulb, thereby making the light incident on the light bulb uniform.
  • the light valve is configured to include the incident-side polarizing plate 123, the liquid crystal panel 124, and the output-side polarizing plate 125, and the predetermined light passing through the incident-side polarizing plate 123.
  • the liquid crystal panel 124 rotates (polarizes) the polarization direction of the light of the polarization direction of the light with the voltage applied based on the video signal, and the polarization component of the light with the rotated polarization direction in the predetermined direction is emitted.
  • an output (outgoing light) is generated by modulating the incident light based on the video signal.
  • a PS converter that converts the light emitted from the lamp into light having a substantially predetermined polarization direction is provided near the integrators 1.2 and 1. Is also good.
  • the color separation means including a dichroic mirror and the color synthesizing means including a dichroic prism correspond to the three primary colors.
  • the projector device may be configured using the three light valves.
  • the modulation of the LCD panel 124 is performed by decoding the video signal input to the input terminal 1.16, for example, a video signal, and converting it into the three primary colors of RGB.
  • a video signal processing means 1 17 that performs processing such as conversion of the number of pixels according to the element array of 24, and a voltage is applied to each pixel of the liquid crystal panel 124 by the output from this video signal processing means 117. This is performed by a well-known configuration with a driver 118 that drives the motor.
  • the light emitted by turning on the lamp 101 is transmitted to the integrator
  • the direction of the principal ray of the light (luminous flux) going to each part of the liquid crystal panel 1 24 is made almost parallel by the condenser lens 1 2
  • the light passes through the LCD panel 124.
  • the light passing through the output polarizer 125 is projected onto the screen 127 by the projection lens 126 projecting the image of the liquid crystal panel 124 onto the screen 127.
  • the projector device displays an image based on the input image signal on the screen 127.
  • the starting system has the above-described discharge lamp lighting device that is operated by the DC power supply 109 that supplies electric power converted into a DC voltage from the external AC power supply 110.
  • the lamps 101, igniter 102, voltage detection circuit 103, current detection circuit 1.04, downconverter 108, and DC power supply 109 in 2 are the same as those shown in Figs. 1 and 7 above. They correspond to a discharge lamp 1, an igniter 2, a voltage detection circuit 3, a current detection circuit 4, a down converter 8, and a DC power supply 9, respectively.
  • the power control circuit 106 and the PWM controller 107 in FIG. 12 are the control circuit 6 and the PWM controller 7 in FIG. 1 described above, or the multiplier 42 and the power setting circuit 6 in FIG.
  • the starting system shown in Fig. 12 has a CPU 113 that is a system microcomputer that controls the entire system of the projector device, and a power switch that gives an ON command (or OFF command) to the CPU 113 by operating the user. 1 and a standby power supply 1 1 1.
  • the CPU 113 controls the entire system.
  • a starting control means for controlling the operations of the DC power supply 109, the PWM controller 107, and the igniter 102 is provided.
  • the CPU 113 receives an ON command from the power switch 112 according to a system control program read from a ROM (not shown), and outputs a predetermined control command to a control target.
  • the CPU 113 has a timer function and controls the timing of control commands.
  • the start (or stop) of the power supply to the downconverter 108 is controlled by the command S1 from the CPU 113.
  • the semiconductor switch provided on the output side from the active filter to the downconverter 108 is ON / OFF controlled by the command S1.
  • the PWM controller 107 of the discharge lamp lighting device controls the start (or stop) of the supply of the pulse to the downconverter 1.08 by the command S2 from the CPU 1.13.
  • a rectangular wave having a predetermined duty ratio can be obtained by a comparator that generates a logical output by comparing a triangular wave generated by an internal oscillator with a predetermined DC level.
  • the lighting command S3 to the inverter 102 instructs the start of the discharge lamp lighting operation described above.
  • the user in a so-called standby state in which the projector device is in a non-operating state and the minimum functions necessary for starting operation by the standby power supply are in an active state, the user operates the power switch 1.12.
  • an ON command S0 is given to the CPU 113.
  • the CPU 113 first outputs a command S1 to turn on the DC power supply.
  • Power supply from the power supply 109 to the down-converter 108 starts.
  • the CPU 11.3 measures the time from receiving the ON command SO with a timer, and turns on the output of the PWM controller 107 when a predetermined time elapses, for example, 2 to 3 seconds.
  • a command S2 is output, and a rectangular wave is supplied to the downconverter 108 to start its function.
  • the CPU 113 outputs the lighting command S3 to the igniter 102 and starts the lighting operation of the lamp 101. Then, in the projector device, the lighting operation as described in the above embodiment is started.
  • the power supply from the DC power supply 109 is started, and after a predetermined time of, for example, 2 to 3 seconds has elapsed and the output has been stabilized, the PWM converter for operating the down converter 108 is started. Since the rectangular wave is supplied from the controller 107, the downconverter 108 can be reliably operated. Further, after the downconverter 108 starts operating and power is supplied to the lamp 101, the power supply is started because the inverter 102 performs the lighting operation of the lamp 101. Being up The lighting device can be operated while reliably preventing the influence of the transient unstable state of the beam.
  • the current supplied to the lamp 101 after the identification is continuously reduced.
  • the time during which a large current, which is larger than the steady-state current, flows through the discharge lamp can be significantly reduced, and the heat source applied to the electrodes can be reduced. Since the thermal fatigue of the electrode can be reduced, the consumption of the electrode can be reduced. Therefore, in this projector device, it is possible to prevent the life from being shortened due to the exhaustion of the electrodes of the lamp 101, and to realize the current control means of the discharge lamp lighting device with a simple configuration. It can be manufactured with excellent reliability and at low cost.

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Description

明細書 放電灯点灯装置及びプロジェクタ装置 技術分野 本発明は、 放電灯を点灯させる放電灯点灯装 i¾及びプロジェクタ装置に関する c 背景技術 現在、 放電灯は、 種々の分野において広く用いられており、 例えば、 L C Dプ ロジェクタ装置等の光源と しても用いられている。 このような放電灯においては、 従来、 放電灯の点灯時の電流制御方法は、 ランプ点灯スィツチを O Nしたときの イダ二ッション直後に放電灯の定常電流の略 1. . 5倍〜 2倍の大きさの電流に固 定し、 一定時間経過後、 すなわち放電灯の放電状態が安定し、 放電灯の電圧が所 定のレベルまで上昇した時点で電流を絞り、 徐々に定常電流に戻すという制御を 行っていた。
しかしながら、 上述したような電流の制御方法では、 放電灯を点灯するたびに 放電灯に定常電流以上の大電流が流れるため、 放電灯に必要以上の大電流が流れ る時間が長くなり、 放電灯の電極の消耗が早くなり、 その結果と して放電灯の寿 命が短くなるという問題がある。
そこで、 放電灯の短寿命化を防止するためには、 放電灯の電極の消耗を少なく することが必要であり、 これには、 ィグニッシヨ ン後に固定する電流の設定値を 低くすれば良い。
しかしながら、 放電灯の放電状態は、 放電灯に供給する電流量が多いほど早く 安定するため、 ィグニッシヨン後に固定する電流の設定値を低く した場合、 放電 灯の電圧の上昇が極端に遅くなり、 放霞灯が安定するまでに時間がかかるという 問題がある。
また、 ィダニッション後の電流を数段階に分けて制御する方法も考えられる力 この場合には、 電流制御回路が複雑となるため、 放電灯点灯装置のコス トが高く なり、 また信頼性の面で不安が残る。
したがって、 安価であり、 且つ信頼性に優れ、 放電灯の長寿命化が可能な放電 灯点灯装置は、 未だ実現されていないのが現状である。 発明の開示 本発明は、 上述した従来の問題点に鑑みて創案されたものであり、 安価であり 信頼性に優れるとともに、 放電灯の長寿命化が可能な放電灯点灯装置及びプロジ ェクタ装置を提供することを目的とする。
以上のような目的を達成する本発明に係る放電灯点灯装置は、 放電灯を点灯さ せる放電灯点灯装置であって、 始動時に上記放電灯に始動電圧を印加して上記放 電灯を点灯させる始動手段と、 放電灯の電圧を検出する電圧検出手段と、 電圧検 出手段の検出結果に基づき放電灯に供給される電流を制御する電流制御手段とを 備え、 電流制御手段は、 ィグニッシヨ ン後、 電圧検出手段における検出結果に基 づき放電灯に供給される電流の制御を開始し、 且つ、 上記放電灯に供給される電 流を、 上記放電灯の定常電流より大である所定の電流値まで、 所定の増加率で連 続的に增加させることを特徴とするものである。
上記のように構成された本発明に係る放電灯点灯装置は、 電圧検出手段の検出 結果に基づき放電灯に供給される電流を制御する電流制御手段を備え、 この制御 手段においては、 放電灯の電圧の検出結果に基づき、 所定の増加率となるように ィダニッション後に放電灯に供給される電流堡を、 上記放電灯の定常電流より大 である所定の電流値まで連続的に変化させる制御を行う。
すなわち、 この放電灯点灯装置では、 放電灯を点灯させる際、 イダニッシヨ ン 後に、 所定の増加率で、 上記放電灯の定常電流より大である所定の電流値まで、 連続的に電流量を変化させて、 放電灯に対して電流を供給する。
これは、 上記電流制御手段に、 電圧検出手段からの検出結果を補正する電圧補 正設定手段を設け、 この電圧補正設定手段により補正された検出電圧に基づき放 電灯に供給される電流を制御するようにし、 この電圧補正設定手段は、 上記イダ 二ッション後の検出電圧を所定電圧値から所定の減少率で連続的に減少させるよ うに補正することにより、 上記放電灯に供給される電流を所定の増加率で連続的 に変化させることを実現できる。
また、 上記電流制御手段に、 上記放電灯に供給される電流を制御するための電 力設定手段の目標電力値を制御する電力設定コントロール手段を設け、 この電力 設 :コ ン ト ロール手段は、 上記ィダニッション後の上記目標電力値を所定の増加 率で迚続的に増加させるように制御することによ り、 上記放電灯に供給される電 流を所定の増加率で連続的に変化させることを実現できる。
このように電流量を制御することにより、 この放電灯点灯装置では、 従来の放 電灯点灯装置の場合と比較して、 放電灯に定常電流より も大である大電流が流れ る時間が大幅に減少する。
また、 このように電流量を制御することにより、 この放電灯点灯装 i では、 放 電灯に供給される電流は徐々に増加することとなるため、 放電灯の電極は、 徐々 にゆっく り と暖められることとなる。 その結果、 電極にかかる熱の負担が軽減し、 電極の熱疲労が軽減するため、 電極の消耗が少なく抑えられる。
さらに、 上述のような特徴を有する放電灯点灯装置を用いて、 放電灯から出射 される光を外部に投射するようなプロジェクタ装置を構成することができる。 こ のプロジェクタ装置と しては、 上記放電灯から出射される光を、 入力された映像 信号に基づき変調して出射するようなものを使用できる。
このプロジェクタ装置の場合も、 上記放電灯点灯装置と同様に、 放電灯に定常 電流より も大である大電流が流れる時間が大幅に減少し、 放電灯に供給される電 流は徐々に増加することとなるため、 放電灯の電極は、 徐々にゆつく り と暖めら れることとなって、 電極にかかる熱の負担が軽減し、 電極の熱疲労が軽減するた め、 電極の消耗が少なく抑えられる。 図面の簡単な説明 図 1は、 本発明を適用した放電灯点灯装置の実施の形態の概略構成を示すプロ ック図である。 図 2は、 放電灯の一構成例を示す概略断面図である。
図 3は、 従来の放電灯点灯装置における電流及び電圧の状態を示す特性図であ る。
図 4は、 本発明に係る放電灯点灯装置の実施の形態における電流及び電圧の状 態を示す特性図である。
図 5は、 制御回路の- -構成例を示す構成図である。
図 6は、 制御回路 6への入力 V i 及び制御回路 6からの出力 V。 の変位状態を 示す図である。
図 7は、 本発明を適用した放電灯点灯装置の実施の形態の構成例を示すプロッ ク図である。
図 8は、 図 7の電圧補正設定回路によりランプ点灯スィツチ O N後の電流を徐 々に増加させる制御を行う場合の要部回路構成例を示すブロック回路図である。 図 9は、 図 8の回路の動作を説明するための波形図である。
図 1 0は、 図 7の電力設定コン卜ロール回路によ りランプ点灯スィ ツチ O N後 の電流を徐々に増加させる制御を行う場合の要部回路構成例を示すプロック回路 図である。
図 1 1は、 図 1 0の回路の動作を説明するための波形図である。
図 1. 2は、 本発明の実施の形態と しての、 放電灯を用いたプロジェクタ装置の 概略構成を示すブロック図である。 発明を実施するための最良の形態 以下、 図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を詳説する。 図 1は、 本発明を適用した放電灯点灯装置の実施の形態の概略構成を示すプロ ック図である。
本発明を適用した放電灯点灯装置は、 図 1に示すように、 始動時に放電灯 1に 始動電圧を印加して放電灯 1を点灯させる始動手段であるィグナイタ 2と、 放電 灯 1にかかる電圧を検出する電圧検出手段である電圧検出回路 3と、 放電灯 1に 流れる電流を検出する電流検出手段である電流検出回路 4と、 電圧検出手段の検 出結果に基づき上記放電灯 1に流れる電流を制御 (あるいは放電灯 1に供給され る電力を制御) する電流制御手段である電流制御回路部 5 とを備えて構成されて いる。 そして、 電流制御回路部 5は、 制御回路 6 と、 P WMコン トローラ 7 と、 ダウンコンバータ 8 とがこの順に接続されて構成されている。
また、 ダウンコンバータ 8の入力端子には、 図 1に示すように、 D C電源 9が 接続され、 放電灯点灯装置に霞流が供給されるよ うになっている。 ここで、 D C 電源 9と しては、 例えば、 アクティブフィルタ出力等で 3 0 0 V〜 4 0 0 V程度 の電圧に構成した電源を用いることができる。
ダウンコンバータ 8の出力端子には、 ィグナイタ 2の入力端子が接続されてお り、 D C電源 9から供給された直流電流が、 ダウンコンバータ 8を介して適当な 大きさに制御、 変換された後、 ィグナイタ 2に供給される。
また、 ィグナイタ 2の出力端子には、 放電灯 1の入力端子が接続されており、 ダウンコンバータ 8からィグナイタ 2に流れた直流電流がそのまま放電灯 1 に供 給される。
ここで、 放電灯 1は、 図 2に示すようにコネクタ 1 1 と、 リ フレクタ 1 2 と、 電極 1 3 と、 電極 1 3を覆う耐熱ガラス 1 4とを備え、 コネクタ 1 1から電極 1 3にイダニッシヨン電圧、 ランプ電流等が供給される構成とされている。 また、 耐熱ガラス 1 4内には、 種々のガスが封入されており、 電極 1 3が耐熱ガラス 1 4内で放電する構成とされている。
なお、 本発明に係る放電灯点灯装置が適用可能な放電灯は、 特に限定されるも のではなく、 安定までに電圧の変化する、 例えばメタルハライ ドランプ、 高圧水 銀ランプ、 キセノンランプ等の放電灯であれば、 何れも用いることができる。 また、 ダウンコンバータ 8の出力端子とィグナイタ 2の入力端子との間には、 電圧検出回路 3と電流検出回路 4とが分岐して配されており、 電圧検出回路 3の 出力端子及び電流検出回路 4の出力端子は、 それぞれ、 電流制御回路部 5におけ る制御回路 6の入力端子に接続されている。
電流制御回路部 5は、 イダ二ッショ ン後に放電灯 1に供給される電流を制御す るものである。 電流制御回路部 5は、 上述したように、 制御回路 6と、 P WMコ ントロ一ラ 7と、 ダウンコンバータ 8とがこの順に接続されて構成されている。 そして、 制御回路 6では、 電圧検出手段における検出結果に基づき放電灯 1に供 給される電流の制御を開始し、 且つ、 放電灯 1に供給される電流を適正な量にす ベく、 電圧検出回路 3の検出結果に基づき電流の制御が行われる。
また、 この放鼈灯点灯装置において、 放電灯 1に供給される電流の制御は、 放 電灯 1にかかる電圧を制御することにより行われる。 すなわち、 この放電灯点灯 装^においては、 放電灯 1にかかろ電圧を変化させ、 制御することによ り、 放電 灯丄に供給される電流量を制御する。
より具体的には、 電流制御回路部 5は、 放電灯 1.に供給される電力が所定の一 定値となるように制御するものであり、 電圧検出回路 3の検出電圧と電流検出回 路 4の検出電流との乗算値 (検出電力値) 力 目標となる所定の電力値 (目標電 力値) となるように、 ダウンコンバータ 8の動作が制御される。 ただし、 イダ二 ッショ ン直後の放電灯 1の抵抗値は非常に低くなって検出電圧値が低下し、 一定 の電力を供給ための電流値が大きくなり過ぎるため、 検出電圧を捕正したり、 目 標電力設定値をコントロ一ルすることで、 イダ二ッション直後の電流を例えば定 常電流の略 1 . 5倍〜 2倍の大きさに制限している。
ここで、 従来の放電灯点灯装置は、 図 3に示すように、 放電灯の点灯時におい て、 ィグニッシヨン (時点 t i s ) 直後に、 放電灯に供給される電流 (図中実線の ランプ電流 a ) の大きさを放電灯の定常状態における定常電流の略 1 . 5倍〜 2 倍の大きさに固定し、 放電灯に電流を供給し続けるという制御を行うものであつ た。 そして、 一定時間経過後、 放電灯の放電状態が安定し、 放電灯の電圧 (図中 破線のランプ電圧 b ) が所定のレベルまで上昇した時点で放電灯に供給される電 流を絞り、 徐々に定常電流に戻すという制御を行っていた。
しかしながら、 このような電流の制御方法では、 放電灯を点灯するたびに放電 灯に定常電流以上の大電流が流れるため、 放電灯に必要以上の大電流が流れる時 間が長くなり、 放電灯の電極の消耗が早くなり、 その結果として放電灯の寿命が 短くなつてしまう。
そこで、 放電灯の短寿命化を防止するためには、 放電灯の電極の消耗を少なく することが必要であり、 これには、 イダニッシヨン後に固定する電流の設定値を 低くすれば良い。 しかしながら、 放電灯の放電状態は、 放電灯に供給する電力が多いほど早く安 定するため、 イダニッシヨ ン後に固定する電流の設定値を低く した場合、 放電灯 の電圧の上昇が極端に遅くなり、 放電灯が安定するまでに時問がかかるという問 題がある。
また、 イダ二ッション後の電流を数段階に分けて制御する方法も考えられるが、 この場合には、 電流制御回路が複雑となるため、 放電灯/,':灯装置のコス 卜が高く なり、 また信頼性の面で不安が残る。
そこで、 これらの問題を解決するために、 この放電灯点灯装置は、 イダニッシ ヨン後に、 従来の放電灯点灯装置と同等の時間で放電灯 1 を安定させ、 1.つ放電 灯 1に大電流が流れる時間を減少させた制御を行うものである。
具体的には、 この放電灯点灯装置では、 電流制御回路部 5において、 図 4に示 すように、 イダニッシヨ ン (時点 t i J 後に放電灯 1に供給される電流量 (図中 実線のランプ電流 a ) を所定の増加率で連続的に変化させる。
そして、 放電灯 1に供給されろ電流量が放電灯 1の定常電流よりも大である所 定の値 (以下、 最大電流値と呼ぶ。 ) に達した時点で、 すなわち、 放電灯 1の放 電状態が安定し、 放電灯 1 の電圧 (図中破線のランプ電圧 b ) が所定のレベルま で上昇した時点で電流量を放電灯 1の定常電流まで所定の減少率で減少させ、 維 持させる。
このように電流量を制御することにより、 この放電灯点灯装置では、 従来の放 電灯点灯装置の場合と比較して、 放電灯 1に定常電流より も大である大電流が流 れる時間を大幅に減少させることができる。
また、 このように電流量を制御することにより、 この放電灯点灯装置では、 放 電灯 1に供給される電流は徐々に增加することとなるため、 放電灯 1の電極 1 3 は、 徐々にゆつく り と暖められることとなる。 その結果、 電極 1 3にかかる熱の 負担を軽減させることができるため、 電極 1 3の熱疲労を軽減させることができ、 電極 1 3の消耗を少なく抑えることができる。 その結果、 この放電灯点灯装置で は、 電極 1 3の消耗に起因して放電灯 1の寿命が短くなることを防止することが 可能となり、 放電灯 1の長寿命化が可能となる。
ここで、 最大電流値及び電流の増加率は、 特に限定されることはなく、 放電灯 1の種類等の諸条件により、 適宜設定されれば良い。
また、 イダ二ッショ ン後に所定の大電流を一定時間流す従来の放電灯点灯装置 と比較した場合、 放電灯 1の放電状態が安定するまでの時間は、 放電灯 1の種類、 最大電流値、 電流の増加率等の諸条件により多少の差はあるものの、 多くてもほ んの数秒程度の差しか生じないため、 放電灯 1の実用に関しては、 全く問題のな いレベルである。
すなわち、 この放電灯点灯装置においては、 従来の放電灯点灯装置と同等の時 問で放電灯 1を安定させることが可能である。
また、 最大電流値に到達後は、 最大電流値において所定の時間だけ維持した後、 電流量を減少させても良く、 また、 最大電流値に達した時点で電流量を減少させ ても良い。 これも、 電流の増加率と相関させて、 放電灯 1の稀類等の諸条件によ り、 適宜設定されれば良い。
ここで、 電流制御回路部 5の制御回路 6は、 例えば、 図 5に示すよ うな回路を 要部とする構成を用いることができる。
図 5に示す回路は制御回路 6の要部を示しており、 この図 5に示す回路への入 力 V iは、 後述するように電圧検出回路 3での検出結果に基づく電圧であり、 この 入力電圧 V iが 0から D C電源 9の出力電圧 VBまで徐々に上昇した場合、 図 5に 示す回路からの出力 V。を、 抵抗 R i及び R2により電源電圧 VBが分圧された分電 圧 V K (VK = V BX R2/(R i + R 2)) とダイオー ド D 1の順方向電圧降下分 V Fとを 加えた 「Vk + VF」 の値に制限することができる。 ここで、 出力 V。は、 放電灯 1 への供給電圧を制御するための、 あるいは供給電力を設定するための電圧であり、 図 5の回路は、 より具体的には、 図 7、 図 1 0、 図 1 1 と共に後述する電力設定 コントロール回路 6 0に相当するものである。
ここで、 抵抗 R,及び R2の値は、 自由に設定及び変更することができる。 これ により、 この図 5に示す回路では、 図 6に示すように、 回路への入力 V すなわ ち電圧検出回路 3での検出結果が 0から D C電源 9の出力電圧 V Bまで徐々に上昇 した場合において、 抵抗 Ri及び R2の値を、 抵抗 R。との問で、 !^《 1 。及び: 2 《R。の条件を満たす所定の値に設定することにより、 出力 V。、 すなわち放電灯 1への供給電圧に対応する電圧を所望の 「Vk + VF」 に制御することができる。 したがって、 出力 V。、 すなわち放電灯 1にかかる電圧に対応する電圧の上限値を 制御することができる。
そして、 上述したように、 放電灯 1にかかる電圧を制御することにより、 放電 灯 1に供給される電流を制御することができるため、 放電灯 1にかかる電圧の上 限値を制御することにより、 放電灯 1に供給される電流の上限値を制御すること ができる。
また、 抵抗 R。及びコンデンサ C。の値を変えることによ り、 制御回路 6の図 5 に示す回路からの出力 V。の増加率を所望の増加率に設定することができる。 した がって、 放電灯 1にかかる電圧の増加率を制御することにより、 放電灯 1に供給 される電流の増加率を所望の増加率に制御することができる。
また、 この放電灯点灯装置では、 制御回路 6の要部構成を図 5に示すような簡 略な回路により構成することができるため、 信頼性に優れ、 また、 安価に作製す ることが可能である。
そして、 上記のようにして制御回路 6において制御された出力 V。は、 P WMコ ントロ一ラ 7に入力され、 P WMコントローラ 7の制御信号と して用いられてい る。 P WMコントローラ 7は、 入力された制御回路 6の出力 V。に応じて P WMコ ントローラ 7内に備えられた半導体スィツチの O N Z O F Fのデューティ一比を 制御し、 この制御された信号をダウンコンバータ 8に入力する。
そして、 ダウンコンバータ 8では、 P WMコントローラ 7から入力された信号 に基づいて、 D C電源 9から供給された直流電流の電流値を所定の値に制御し、 出力する。
したがって、 この放電灯点灯装置では、 上述したようなフィードバック制御に より所望の増加率で連続的に変化するように制御された電流を放電灯 1に供給す ることが可能となる。
なお、 図 5に示した構成は、 制御回路 6の要部構成の一具体例であり、 制御回 路 6はこれに限定されることはなく、 上述した機能を有するものであれば種々の 構成のものを用いることが可能である。
以上、 詳説したように、 この放電灯点灯装置では、 安価な構成により、 信頼性 に優れるとともに、 放電灯 1の長寿命化が可能な放電灯点灯装置が実現される。 次に、 上記の放電灯点灯装置の動作について説明する。
まず、 イダニッシヨンを行う。 すなわち、 D C電源 9から所定の直流電流をィ ダナイタ 2に供給して、 ィグナイタ 2内のコンデンサを充電する。 そして、 当該 コンデンサの充電電圧が所定電圧に達すると高電圧が発生し、 この高電圧が放電 灯 1に印加される。 この高電圧の印加により、 放電灯 1の電極 1 3間で絶縁破壊 が生じ、 ブレークダウンが生じる。 その結果、 ィグナイタ 2内のコンデンサの充 電負荷が放電灯 1 を介して放電するとともに、 引き続き放電灯 1.に電力が供給さ れ、 放電灯 1 が点灯する。
ここで、 放電灯 1 の点灯は、 電圧検出回路 3における電圧の変化と して検出さ れ、 この検出結果は、 電流制御回路部 5の制御回路 6に入力される。
放電灯 1が点灯した後においては、 放電灯 1に供給される電流は、 電流検出回 路 4によって検出される。 そして、 この電流検出回路 4での検出結果は、 電流制 御回路部 5の制御回路 6に入力される。
また、 放電灯 1が点灯した後においては、 放電灯 1にかかる電圧は、 電圧検出 回路 3によって検出される。 そして、 この電圧検出回路 3での検出結果は、 電流 制御回路部 5の制御回路 6に入力される。
そして、 電流制御回路部 5の制御回路 6では、 電圧検出回路 3から入力された 検出結果に基づき、 ィダニッション後に放電灯 1に供給される電流の制御を開始 し、 且つ、 放電灯 1に供給される電流を所定の増加率で連続的に変化させる。 さらに、 電流値が最大電流値に達した時点で、 すなわち、 放電灯 1の放電状態 が安定し、 放電灯 1の電圧が所定のレベルまで上昇した時点で電流量を放電灯 1 の定常電流まで所定の減少率で減少させ、 維持させる。
そして、 上記のようにして制御回路 6において制御された制御信号を、 P WM コン トローラ 7に入力し、 P WMコントローラ 7の制御信号と して用いる。 P W Mコントローラ 7は、 入力された制御回路 6の出力 V 0に応じて P WMコント口 ーラ 7内に備えられた半導体スィツチの O N Z O F Fのデューティ比を制御し、 この制御された信号をダウンコンバータ 8に入力する。
そして、 ダウンコンバータ 8は、 P WMコントローラ 7から入力された制御信 号に基づいて、 D C電源 9から供給された直流電流の電流値を所定の値に制御し、 I I ィグナイタ 2を介して放電灯 1に対して出力する。 これにより、 放電灯 1の点灯 が維持される。
以上のように構成された放電灯点灯装置は、 従来の放電灯点灯装置の場合と比 較して、 放電灯に定常電流よりも大である大電流が流れる時問を大幅に減少する ことができる。
また、 電極にかかる熱の負担を蛏減させることができ、 電極の熱疲労を軽減す ることができるため、 電極の消耗を少なく抑えることができる。 したがって、 こ の放電灯点灯装置では、 電極の消耗に起因して放電灯の寿命が短くなることを防 止することが可能となる。
また、 この放電灯点灯装置における電流制御手段は、 簡略な構成にて実現でき るため、 信頼性に優れ、 且つ、 安価に作製することができる。
したがって、 本発明によれば、 安価であり信頼性に優れるとともに、 放電灯の 長寿命化が可能な放電灯点灯装置を提供することが可能となる。
次に、 図 7は、 上記図 1に示した放電灯点灯装置のより具体的な構成例を示す ブロック図である。 この図 7の上記図 1の各部と対応する部分には、 同じ指示符 号を付している。
この図 7において、 アクティブフィルタ等で構成された直流電源 (D C電源) 9からは、 3 0 0 V〜 4 0 0 V程度の直流電圧、 具体的には例えば 3 7 0 Vの直 流電圧が出力され、 ダウンコンバータ 8に送られる。 ダウンコンバータ 8は、 降 圧型スィツチング電源であり、 入力直流電圧を例えば 5 0 k Hz〜 1 0 0 k Hz程度 の周波数でスイッチングした後平滑することによって、 ランプ (放電灯) の通常 点灯に必要な、 例えば 5 0 V〜 1 0 0 V程度の直流電圧への電圧変換 (降圧) を 行っている。 このダウンコンバータ 8の上記スイ ッチング動作は、 コントロール 回路 7 0 (上記図 1の P WMコン トローラ 7等に相当) からのパルス幅制御や周 波数制御等が行われることにより、 一定の出力電力に制御される。
このダウンコンバータ 8からの出力は、 フルブリ ッジ 2 2を介してイダ-ッシ ョ ン部のィグナイタ 2に送られる。 ダウンコンバータ 8 とフルブリ ッジ 2 2 との 間には電圧検出のための分圧抵抗 R 3 1、 R 3 2と、 電流検出のための抵抗 4 1 とが 設けられている。 ィグナイタ 2は、 イダニッシヨ ン用出力 トランス (図示せず) を有し、 ランプ の点灯時に、 パルス電圧が 1次卷線に供給され、 2次卷線 (出力卷線) から 5 k 〜 2 0 k V程度のパルス信号を生成して出力するものであり、 このィグナイタ 2 からの出力がランプ (放電灯) 1に供給される。 なお、 図 7のィグナイタコン ト ロール回路 2 1は、 ィダニッショ ンによりランプ点灯されたことがランプ O N検 出回路 2 3で検出されたことに応じてィグニッショ ン動作を止めるためのもので ある。 また、 この図 7の例は、 A Cランプ用の回路構成を示し、 D Cランプ用の 回路構成の場合にはフルブリ ッジ 2 2が不要となる。
電圧検出回路 3は、 分圧抵抗 R 3 1、 R 3 2からの分圧出力を検出し、 検出電圧出 力は、 掛算器 4 2、 電力設定切替回路 6 2、 及びランプ O N検出回路 2 3に送ら れる。 ランプ O N検出回路 2 3からの検出出力は、 電圧補正設定回路 3 0、 電力 設定コントロール回路 6 0、 及びィグナイタコン トロール回路 2 1に送られる。 電圧補正設定回路 3 0の出力端子は、 ダイオード D 3 1を介して、 電圧検出回路 3 の出力端子に接続されており、 電圧補正設定回路 3 0の出力電圧 + V F (ダイォ ード の順方向電圧降下) と、 電圧検出回路 3からの検出電圧とのいずれか高 い方が、 掛算器 4 2及び電力設定切替回路 6 2に送られるようになつている。 電流検出回路 4は、 抵抗 4 1に生ずる電圧を検出することによりダウンコンパ ータ 8からの出力電流を検出し、 掛算器 4 2に送る。 掛算器 4 2は、 電圧検出回 路 3からの検出電圧と、 電流検出回路 4からの検出電圧とを乗算することによ り ダウンコンバータ 8からの出力電力を算出する。
電力設定コントロール回路 6 0、 電力設定切替回路 6 2、 及び掛算器 4 2から の各出力は、 電力設定回路 6 1に送られる。 電力設定回路 6 1からの出力は、 目 標電力と してコントロール回路 7 0に送られ、 このコン トロール回路 7 0がダゥ ンコンバータ 8のスイ ッチング動作 (パルス幅等) を制御することによって、 最 終的にダウンコンバータ 8からの出力電力が上記目標電力となるような制御が行 われる。
ここで、 上記図 Ίの電圧補正設定回路 3 0、 電力設定コントロール回路 6 0の いずれかにおいて、 上記ィダニッション後あるいはランプ O N後の放電灯に供給 される電流を、 放電灯の定常電流より大である所定の電流値まで、 所定の増加率 で連続的に増加させるような制御を行わせる。 図 7では、 電圧捕正設定回路 3 0 及び電力設定コントロール回路 6 0を共に図示しているが、 少なく とも一方のみ 用いればよく、 他方は省略可能である。 より具体的には、 電圧補正設定回路 3 0 及びダイォ一ド D31からなる構成か、 あるいは電力設定コントロール回路 6 0及 び電力設定切替回路 6 2からなる構成かのいずれかを用いればよい。
なお、 図 7の掛算器 4 2や、 電圧補正設定「'Ι路 3 0、 あるいは電力設定コン ト ロール回路 6 0、 電力設定回路 6 1、 電力設 ^替回路 6 2等は、 図 1の電流制 御回路 5内に設けられるものであり、 特に、 制御回路 6に略々対応すると考える ことができる。 また、 図 7のコン トロール回路 7 0は、 図 1の PWM回路 7に略 々対応するが、 パルス幅制御のみに限定されず、 周波数制御や、 パルス幅及び周 波数制御によって、 ダウンコンバータ 8からの出力電流 (あるいは出力電力) を 制御するものである。
以下、 上記図 7の構成のより詳細な具体例及び動作例について、 図 8〜図 1 1 を参照しながら説明する。
先ず、 図 8は、 上記電圧補正設定回路 3 0において、 ランプ点灯スィ ッチ ON 時あるいは上記ィダニッション後の放電灯電流が徐々に増加するような制御を行 わせる場合の要部回路構成例を示すブロック図であり、 図 9は、 この図 8の動作 を説明するための波形図である。 ここで、 電圧 は、 図 7の直流電源 (DC電 源) 9からの出力電圧、 電圧 V 2及び電流 I tは、 図 7のダウンコンバータ 8から の出力電圧及び出力電流をそれぞれ示している。 また、 電圧 V3 は、 図 8におい て、 上記分圧抵抗 R31、 R32により電圧検出されて掛算器 4 2に供給される電圧 を示し、 電圧 V- は、 電圧補正設定回路 3 0内の時定数回路の積分出力電圧を示 している。
すなわち、 図 8において、 上記電圧検出用の分圧抵抗 R:t I、 R32の接続点は、 クランプ用のダイオード D2 のアノード、 及びダイオード D31の力ソー ドに接続 されており、 ダイォ一ド D2 の力ソードは回路電源の + Vcc端子に接続され、 ダ ィォー ド D31のァノードは電圧補正設定回路 3 0内の分圧抵抗 R3、 の接続点 に接続されている。 従って、 分圧抵抗 R3、 の接続点の電圧 V3 については、 分圧抵抗 R31、 R32により検出された分圧検出電圧、 ダイオード D2 のアノード 電圧、 あるいはダイオード の力ソード電圧の何れかが、 最終的な検出電圧と して上記掛算器 4 2に供給されることになる。 なお、 回路電源電圧 + Vccは例え ば + 1 5 Vに設定されているが、 これに限定されるものではない。
電圧補正設定回路 3 0は、 + Vcc電源端子と接地 (GND) 端子との間に分圧抵 抗 が挿入接続され、 抵抗 に並列にコンデンサ d が接続されている c このコンデンサ C には、 P N P型トランジスタ T r のェミ ッタ一コレクタ間が 接続され、 この トランジスタ Tr3のベースには上記ランプ O N検出回路 2 3から の出力が供給されている。 このランプ O N検出回路 2 3からの出力は、 O F F時 に 0 V、 O N時に + Vcc (例えば + 1 5 V) となる。 従って、 ランプ O F F時に はトランジスタ T r3が O Nされてコンデンサ C! の両端を短絡 (ショート) して おり、 ランプ O N後はトランジスタ Tr3が O F Fされてコンデンサ C に電荷が 蓄積されて行く。
このような構成において、 図 7の直流電源 (D C電源) 9からの出力電圧 は、 例えばランプ点灯スィ ッチを O Nする前の状態から直流の所定電圧、 例えば 3 7 0 Vが出力されてダウンコンバータ 8に供給されている。 この状態において、 時刻 t 0Nにてランプ点灯スィツチを O Nすると、 ィグナイタ 2が上述したよ うな ィグニッシヨン動作を開始することにより、 放電灯 1の抵抗値が低下し、 放電灯 1への供給電圧が低下する。 この電圧低下を図 7のランプ O N検出回路 2 3が検 出し、 ランプ O N検出信号、 例えば 0 Vから + Vcc (例えば + 1 5 V) に立ち上 がる信号を出力する。 このランプ O N検出信号が図 1のィグナイタコントロール 回路 2 1に送られて、 ィグナイタ 2のイダニッシヨ ン動作を停止させる。 このと き、 ダウンコンバータ 8からの出力電圧 V2 は、 図 9に示すように、 上記イダ二 ッション動作により例えば 3 0 0 V程度にまで達した後、 通常は例えば 1 0 0 μ 秒程度の持続時間 Td で 1 0 V程度に低下するが、 場合によっては 1〜 3秒程度 かかることもある。 ダウンコンバータ 8からの出力電流 I も同様に、 一旦 2 0 A程度に上昇し、 その後低下する。
このときのランプ O N検出回路 2 3からのランプ O N検出信号は、 図 8の電圧 補正設定回路 3 0のトランジスタ Tr3にも送られ、 トランジスタ Tr3が O F Fさ れ、 コンデンサお に電荷が蓄積されることによって、 電圧補正設定回路 3 0の 抵抗 R 3、 R の接続点の電圧 V が図 9のように変化し、 これに応じて掛篛器 4 2に供給される上記最終的な検出電圧 V 3 は、 図 9のように変化する。
すなわち、 上記ランプ点灯スィッチの O N時刻 t 0Nでは、 分圧抵抗 R n、 R からの分圧出力電圧が高くなるが、 上記最終的な検出電圧 V 3 は、 クランプ用の ダイオード D2 により所定のクランプ電 tEV にクランプされる。 このクランプ 電圧 は、 上記回路電源電圧 + V( : (例えば + 1 5 V) からダイオー ド D2 の 順方向 ¾圧降下分 だけ高い電^、 すなわち、
V = + Vcc+ V
である。 その後、 電圧補正設定回路 3 0内のトランジスタ Tr3が O F Fされてコ ンデンサ C t に電荷が蓄積され始めると、 抵抗 R 3、 の接続点の電圧 V- は、 抵抗 R a、 の抵抗値及びコンデンサ C t の容量値に応じた時定数に基づいて徐 々に低下して行く。 すなわち、 抵抗 R3、 の接続点の電圧 V,, は、 上記 ON時 刻 t ONでの上記回路電源電圧 + Vcc (例えば + 1 5 V) から、 上記時定数で決ま る所定の時間 TAA後に、 上記電圧 + Vccを抵抗 R3、 で分圧した分電圧 V
(= + VccX (R :i2/(R + R 32)) になる。 また、 このときの上記電圧 V3 は、 上記電圧 V4 がダイオード Dnを介して表れるから、 上記電圧 V からダイォー ド D31の順方向電圧降下分 だけ低い電圧となり、 所定時間 TAA経過後の電圧 V は、
V = + VccX (R32バ R31 + R32)) - V
となる。
この電圧 V3 は、 最終的な検出電圧と して掛算器 4 2に送られ、 上記図 7の電 流検出回路 4からの検出電流出力と乗算されることで、 電力制御のための目標電 力とされる。 従って、 上記時間 TAA間に徐々に低下する検出電圧出力が掛算器 4 2に送られるとき、 図 7の電力設定回路 6 1からコントロール回路 7 0を介して、 ダウンコンバータ 8は、 出力電流 I t が図 9に示すように徐々に増加するように 制御されることになる。 この出力電流 は、 定常電流、 例えば + 2 Aの 1. 5 倍の + 3 Aまで上記放電灯 1に供給される電流を連続的に増加させるように制御 される。 これらの電流値は一例であって、 本発明はこれらの数値に限定されるも のではない。 ここで、 図 9において、 ランプ点灯スィッチ O N時 ( t。N) から時刻 t t lまで の区間 TA は、 ランプの抵抗値が低いランプ電圧一定区間で、 例えば 2 0秒〜 9 0秒程度であり、 時刻 t から時刻 t 12まで区間 TB は、 ランプの抵抗値が上昇 するランプ電圧上昇区間であり、 これらの区間 ΤΛ 、 Τ Β の合計が例えば 3 0秒 〜 2分程度である。 本発明はこれらの数値に限定されるものではない。 また、 時 刻 t 12以降の区問 T C は、 ランプの放電状態が安定した定常状態の区間である。 この定常状態でのダウンコンバータ 8からの出力電圧 V 2 は、 例えば + 7 0 Vで あり、 出力電流 I t は + 2 Aである。 本発明はこれらの数値に限定されないこと は勿論である。 また、 掛算器 4 2への電圧検出出力 V .', と して、 上記定常状態に おける電圧 V 1 3は、 上記電圧検出用の分圧抵抗 R 3 1、 R 32で検出した電圧、 すな わち、
V! 3 = V 2 X (R 32/(R 31 + R 32>)
となる。
これらの図 8、 図 9と共に説明した具体例によれば、 放電灯に定常電流よ り も 大である大電流が流れる時間を低減でき、 電極にかかる熱の負担を軽減させるこ とができ、 電極の熱疲労を軽減することができるため、 電極の消耗を少なく抑え ることができ、 電極の消耗に起因して放電灯の寿命が短くなることを防止するこ とが可能となる。
次に、 図 ]. 0、 図 1 1は、 上記図 7の電力設定コントロール回路 6 0によ り上 記イダ二ッション後の放電灯電流が徐々に増加するような制御を行わせるための 具体例を説明するためのものであり、 図 1 0は、 上記電力設定コントロール回路 6 0及びその周辺回路の具体例を示すプロック回路図、 図 1 1は図 1 0の回路の 動作を説明するための波形図である。
図 1 0において、 上記電圧検出用の分圧抵抗 R 3 1、 R 32の接続点は、 クランプ 用のダイオード D2 のアノードに接続され、 ダイオード D2 の力ソー ドは回路電 源の + Vcc端子に接続されている。 この具体例では、 上記電圧補正設定回路 3 0 は用いていない。 この分圧抵抗 R3、 の接続点の電圧 Ve は、 分圧抵抗 R31、 により検出された分圧検出電圧、 あるいはダイオード D2 のアノー ド電圧の 何れかとなり、 この電圧 V6 I 最終的な検出電圧と して上記掛算器 4 2、 及び 電力設定切替回路 6 2に供給されることになる。 また、 ランプ ON検出回路 2 3 からの出力が、 電力設定コントロール回路 60に入力電圧 V iと して供給される。 この図 1 0に示す電力設定コントロール回路 6 0は、 上記図 5に示す回路構成 に相当するものであり、 抵抗 R9、 コンデンサ C2、 ダイオード 及び抵抗 R7 R8が、 図 5の抵抗 [ 。、 コンデンサ C:。、 ダイオー ド D 及び抵抗 Ri R2にそ れぞれ相当する。 この カ設定コン トロール回路 6 0からの出力電圧 V5 (図 5の V。) 力 電力設定回路 6 1に供給される。
ランプ点灯スィツチ O N時刻 t。N前後の動作と して、 図 7のダウンコンバータ 8からの出力電圧 V 2及び出力電流 I Lは、 上記図 9 と共に説明したものと略々同 様であり、 また、 ランプ ON検出回路 2 3からの出力 V; は、 ランプ点灯スイツ チ O N時刻 t。N前の O F F時に 0 V、 ランプ点灯スィ ツチ ON時刻 t。N後の O N 時に + Vcc (例えば + 1 5 V) となる。 分圧抵抗 R3、 の接綏点の電圧 V6 は、 図 1 1に示すように、 ランプ点灯スィツチの ON時刻 t ONにクランプ用のダイォ ード D 2 により所定のクランプ電圧 (V H = + VCC+ VF) にクランプされる c その後、 放電灯の抵抗値が低下し、 上記図 7のダウンコンバータ 8からの出力電 圧 V2 が低下するから、 図 1 1に示すように、 分圧抵抗 Rn R32の分電圧 V15 が最終的な検出電圧 Vs と して、 掛算器 4 2及び電力設定切替回路 6 2に供給さ れる。 この分電圧 V は、
Vis = V2 X (R32バ R31 + R32))
であり、 例えば 1 0 V程度である。
次に、 電力設定コントロール回路 6 0の出力電圧 V5 (図 5の V。) は、 ランプ ON検出回路 2 3からの出力 V i を、 抵抗 R9、 コンデンサ C2及び抵抗 R7 R8 の時定数回路で積分した出力となるから、 図 1 1に示すように、 ランプ点灯スィ ツチ ON時刻 t ONから所定の時定数で、 連続的に電圧 V21にまで増加するような 電圧波形となる。 この電圧 V21は、 抵抗 R7及び R8により電源電圧 + Vccが分圧 された分電圧 (+ VccX R7/(R7 + R8)) とダイオー ド D-の順方向電圧降下分 V Fとを加えた電圧 ( + VccX R7/(R7 + R8) + VF) であり、 これは、 上記図 5 と 共に説明したように、 抵抗 及び R2により電源電圧 VBが分圧された分電圧 V K (Vk = VBX R 2/(R! + R2)) とダイォ一 KD ,の順方向電圧降下分 VFとを加え た 「V K + V F」 に相当するものである。
この電力設定コントロール回路 6 0の出力電圧 V 5が電力設定回路 6 1に送られ, 制御目標電力が設定されることにより、 掛算器 4 2からの出力 (検出電力) がこ の目標電力となるように、 上記図 7のダウンコンバータ 8からの出力電力が制御 される。 すなわち、 電力設定回路 6 1.内での制御 0標電力が電力設定コン トロ ー ル回路 6 0からの出力電圧 V 5に応じて設定される。
ところで、 ランプ (放電灯) の点灯開始 に、 上述したようなランプ電圧一定 区間 T A (例えば 2 0秒〜 9 0秒程度) が経過すると、 ランプ電圧一定区間 T B となり、 上記図 7のダウンコンバータ 8からの出力電力が上昇して行く。 従って、 分圧抵抗 R :i l、 R 3 2の接続点の電圧 V 6 も図 1 1のように上昇し、 電力設定切替 回路 6 2に供給される。 電力設定切替回路 6 2は、 この電圧 V e を所定の閾値電 圧 と比較し、 時刻 t 1 3で比較結果が反転する。 この比較結果を電力設定切替 出力と して電力設定回路 6 1に送ることにより、 電力設定回路 6 1の設定目標電 力が切り替えられる。 例えば、 上記図 7のダウンコンバータ 8からの出力電力の 目標電力と して、 時刻 t 1 3前では 3 0 Wの立ち上げ時の目標電力であったものが、 時刻 t 1 3後では 1 4 0 Wの定常目標電力に切替設定される。 なお、 本発明はこれ らの数値に.限定されるものではない。
これらの図 1 0、 図 1 1 と共に説明した具体例によれば、 上記図 1〜図 5 と共 に説明した実施の形態と同様に、 放電灯に定常電流よりも大である大電流が流れ る時間を低減でき、 電極にかかる熱の負担を軽減させることができ、 電極の熱疲 労を軽減することができるため、 電極の消耗を少なく抑えることができ、 電極の 消耗に起因して放電灯の寿命が短くなることを防止することが可能となる。
次に、 上述したような本発明の実施の形態の放電灯点灯装置を用いて構成され る本発明の実施の形態となるプロジェクタ装置について、 図 1 2を参照しながら 説明する。
図 1 2は、 上述の放電灯点灯装置を用いたプロジェクタ装置の概略構成を示す ブロック図である。 この図 1 2に示すプロジヱクタ装置は、 上述の放電灯点灯装 置によ り点灯駆動されて光を出射するランプ (放電灯) 1 0 1 と、 ランプ 1 0 1 から出射された光を均一化して対象物を照明するィンテグレータ 1 2 1 と、 イン L9 テグレータ 1 2 1から出射され対象物の各場所に向かう主光線を平行になるよ う に集光する集光レンズ 1 2 2と、 集光レンズ 1. 2 2から出射された光により照明 される対象物であって、 入力された映像信号に基づき入射された光を変調して出 力するライ トバルブ ( 1 2 3〜 1 2 5 ) と、 ライ トバルブから出力された映像光 をスク リーン 1 2 7に投射する投射レンズ 1 2 6 とを有して構成される。
ィンテグレータ 1 2 1 は、 例えば素子レンズが縦横にマ トリ クス状に配置され たマルチレンズアレイ等により構成され、 ランプ 1 0 1から強度分布を持って出 射される光を、 対応する各場所の素子レンズがそれぞれライ トバルブ全体を照明 することにより、 ライ 卜バルブに入射される光を均一化する。
ライ トバルブは、 本実施の形態では、 入射側偏光板 1 2 3、 液晶パネル 1 2 4、 及び出射側偏光板 1 2 5を有して構成され、 入射側偏光板 1 2 3を通過した所定 の偏光方向の光について、 その偏光方向を液晶パネル 1 2 4が映像信号に基づき 印加される電圧により回転 (旋光) させ、 偏光方向が回転した光の所定方向の偏 光成分が出射侧偏光板 1 2 5を通過することにより、 映像信号に基づき入射した 光を変調した出力 (出射光) を生成する。
入射側偏光板 1 2 3に入射される光の偏光方向を揃えるため、 ランプからの出 射光を略々所定の偏光方向の光に変換する P Sコンバータをィンテグレータ 1· 2 1.の近傍に設けてもよい。 本実施の形態においては、 ライ トバルブを 1つ用いた 例を図示しているが、 ダイクロイ ツクミラー等で構成される色分離手段、 ダイク ロイックプリズム等で構成される色合成手段と共に、 3原色に対応する 3つのラ ィ 卜バルブを用いてプロジェクタ装置を構成するようにしてもよいことは勿論で める。
液晶パネル 1 2 4の変調は、 入力端子 1. 1 6に入力された映像信号、 例えばビ デォ信号をデコードして R G Bの 3原色信号と し、 A Z D変換を行った後に、 液 晶パネル 1 2 4の素子配列に合わせた画素数変換等の処理を行う映像信号処理手 段 1 1 7と、 この映像信号処理手段 1 1 7からの出力により液晶パネル 1 2 4の 各画素に電圧を印加するように駆動する ドライバ 1 1 8 との周知の構成によ り行 われる。
以上の構成により、 ランプ 1 0 1が点灯して出射された光は、 インテグレータ 1 2 1により均一化され、 集光レンズ 1 2 2により液晶パネル 1 2 4の各場所に 向かう光 (光束) の主光線の方向が略々平行にされて、 入射側偏光板 1. 2 3を通 過して液晶パネル 1 2 4に入射される。 液晶パネル 1 2 4の像をスク リーン 1 2 7上に投射する投射レンズ 1 2 6により、 出射侧偏光板 1 2 5を通過した光はス ク リーン 1 2 7上に投射され、 これによつてプロジェクタ装置は、 入力映像信号 に^づく映像をスク リーン 1 2 7 ヒに表示する。
次に、 ランプ 1 0 1が点灯されてランプ "1. 0 1から光が出射されるまでのプロ ジェクタ装置における始動システムについて説明する。 この始動システムは、 上 記図 1や図 7と共に説明した放電灯点灯装置と略々対応するものであるが、 以下、 図 1 2の構成に基づいて説明する。
図 1 2において、 始動システムは、 外部の交流電源 1 1 0から直流電圧に変換 された電力を供給する直流電源 1 0 9により動作する上述の放電灯点灯装置を有 しており、 この図 1 2中のランプ 1 0 1、 ィグナイタ 1 0 2、 電圧検出回路 1 0 3、 電流検出回路 1. 0 4、 ダウンコンバータ 1 0 8、 及び直流電源 1 0 9は、 上 記図 1、 図 7の放電灯 1、 ィグナイタ 2、 電圧検出回路 3、 電流検出回路 4、 ダ ゥンコンバータ 8、 及び D C電源 9にそれぞれ相当する。 また、 図 1 2中の電力 制御回路 1 0 6及び P WMコントロ一ラ 1 0 7は、 上記図 1の制御回路 6及び P W Mコントローラ 7、 あるいは上記図 7の掛算器 4 2、 電力設定回路 6 1及びコ ントロール回路 7 0等に対応する。 さらに、 図 1 2の始動システムは、 プロジェ クタ装置全体のシステムを制御するシステムマイコンである C P U 1 1 3 と、 ュ 一ザの操作により C P U 1 1 3に O N指令 (又は O F F指令) を与えるパワース イッチ 1 1 2と、 スタンバイ電源 1 1 1 とを有している。
この始動システムにおいて、 C P U 1 1 3はシステム全体を制御するものであ るが、 特に、 直流電源 1 0 9、 P WMコントローラ 1 0 7、 及びィグナイタ 1 0 2の動作を制御する始動制御手段と して機能する。 すなわち、 C P U 1 1 3は、 図示しない R O Mから読み出されたシステム制御プログラムにより、 パワースィ ツチ 1 1 2からの O N指令を受け、 所定の制御指令を制御対象に出力する。 また C P U 1 1 3は、 タイマ機能を有し、 制御指令のタイミングをコントロールして いる。 直流電源 1 0 9は、 C P U 1 1 3からの指令 S 1によ り、 ダウンコンバータ 1 0 8への電力供給の開始 (又は中止) が制御される。 具体的には、 アクティブフ ィルタからダウンコンバータ 1 0 8への出力側に設けられた半導体スィツチがこ の指令 S 1により ON · O F F制御される。
放電灯点灯装置の P WMコントローラ 1 0 7は、 C P U 1. 1 3からの指令 S 2 により、 ダウンコンバータ 1. 0 8へのパルスの供給の開始 (又は中止) が制御さ れる。 具 ί本的には、 内部発振器が生成する三角波と所定の DCレベルとを比較し て論理出力を生成するコンパレータにより所定のデューティ比の矩形波が得られ るが、 上記三角波の発振出力を上記指令 S 2により ON · OF F制御する。 イダ ナイタ 1 0 2への点灯指令 S 3は、 前述の放電灯点灯動作の開始を指令ずるもの である。
以上の構成において、 プロジェクタ装置が非動作状態であって、 スタンバイ電 源により動作開始に必要な最低限の機能が活動状態とされているいわゆるスタン バイ状態において、 ユーザがパワースィツチ 1. 1 2を ONすると、 ON指令 S 0 が C P U 1 1 3に与えられ、 この ON指令 S 0に基づき、 C PU 1 1 3が先ず直 流電源 ]. 0 9を ONにする指令 S 1を出力し、 直流電源 1 0 9からダウンコンパ ータ 1 0 8に電力供給が開始される。 一方で、 C P U 1 1. 3は、 ON指令 S Oを 受けてからの時間をタイマで計測し、 所定時問、 例えば 2〜 3秒経過すると、 P WMコン 卜ローラ 1 0 7の出力を ONにする指令 S 2を出力し、 ダウンコンバー タ 1 0 8がその機能を開始するための矩形波が供給される。 このようにランプ 1 0 1への電力供給の準備が整った後に、 C PU 1 1 3はィグナイタ 1 0 2に対し て点灯指令 S 3を出力し、 ランプ 1 0 1の点灯動作を開始することで、 プロジェ クタ装置において、 上記実施の形態に述べたような点灯動作が開始される。
以上のようにして、 直流電源 1 0 9からの電力供給が開始され、 例えば 2〜 3 秒の所定時間が経過してその出力が安定してから、 ダウンコンバータ 1 0 8を機 能させる P WMコントローラ 1 0 7からの矩形波が供給されるので、 ダウンコン バータ 1 08を確実に動作させることができる。 さらに、 ダウンコンバータ 1 0 8が動作を開始してランプ 1 0 1に電力が供給されるようになつてから、 ィダナ イタ 1 0 2がランプ 1 0 1の点灯動作を行うため、 電源供給が開始される立ち上 がりの過渡的な不安定な状態の影響を確実に防止して点灯装置を動作させること ができる。
放電灯点灯装匿の点灯動作が開始された後は、 上記図 1や図 7の実施の形態と 共に説明したように、 イダニッシヨン後のランプ 1 0 1に供給される電流を、 連 続的に徐々に増加するように制御することによって、 放電灯に定常電流よりも大 である大電流が流れる時間を大幅に減少することができ、 電極にかかる熱の負祖 を軽減させることができ、 電極の熱疲労を蛏減することができるため、 電極の消 耗を少なく抑えることができる。 したがって、 このプロジェクタ装置では、 ラン プ 1 0 1 の電極の消耗に起因して寿命が短くなることを防止することが可能とな り、 放電灯点灯装置の電流制御手段を簡略な構成にて実現でき、 信頼性に優れ、 且つ、 安価に作製することができる。
なお、 本発明は上述した記載に限定されるものではなく、 本発明の要旨を逸脱 しない範囲において適宜変更可能である。

Claims

請求の範囲
1 . 放電灯を点灯させる放電灯点灯装置であって、
始動時に上記放電灯に始動電圧を印加して上記放電灯を点灯させる始動手段と 上記放電灯の電圧を検出する電圧検出手段と、
上記電圧検出手段の検出結果に ¾づき上記放電灯に供給される電流を制御する 電流制御手段とを備え、
上記電流制御手段は、 イダ二ッショ ン後、 上記電圧検出手段における検出結果 に基づき上記放電灯に供給される電流の制御を開始し、 且つ、 上記放電灯に供給 される電流を、 上記放電灯の定常電流より大である所定の電流値まで、 所定の増 加率で連続的に増加させること
を特徴とする放電灯点灯装置。
2 . 上記電流制御手段は、 上記電圧検出手段からの検出結果を補正する電圧補正 設定手段を有し、 この電圧補正設定手段により補正された検出電圧に基づき上記 放電灯に供給される電流を制御するものであり、
この電圧補正設定手段は、 上記イダ二ッション後の検出電圧を所定電圧値から 所定の減少率で連続的に減少させるように捕正することにより、 上記放電灯に供 給される電流を所定の増加率で速続的に変化させること
を特徴とする請求の範囲第 1項記載の放電灯点灯装置。
3 . 上記電流制御手段は、 上記放電灯に供給される電流を制御するための電力設 定手段の目標電力値を制御する電力設定コントロール手段を有し、
この電力設定コントロール手段は、 上記ィグニッション後の上記目標電力値を 所定の増加率で連続的に増加させるように制御することにより、 上記放電灯に供 給される電流を所定の増加率で連続的に変化させること
を特徴とする請求の範囲第 1項記載の放電灯点灯装置。
4 . 放電灯と、
上記放電灯を点灯させる放電灯点灯装置と、
上記放電灯から出射される光を外部に投射する光学系と を有するプロジヱクタ装置において、
上記放電灯点灯装置は、
始動時に上記放電灯に始動電圧を印加して上記放電灯を点灯させる始動手段と 上記放電灯の電圧を検出する電圧検出手段と、
上記電圧検出手段の検出結果に基づき上記放電灯に供給される電流を制御する 電流制御手段とを備え、
上 電流制御手段は、 イダニッシヨ ン後、 上記電圧検出手段における検出結果 に基づき上記放電灯に供給される電流の制御を開始し、 且つ、 上記放電灯に供給 される電流を、 上記放電灯の定常電流より大である所定の電流値まで、 所定の增 加率で連続的に増加させること
を特徴とするプロジヱクタ装置。
5 . 上記光学系は、 上記放電灯から出射される光を、 入力された映像信号に基づ き変調して出射する手段を有すること
を特徴とする請求の範囲第 4项記載のプロジ-クタ装置。
6 . 上記電流制御手段は、 上記電圧検出手段からの検出結果を補正する電圧補正 設定手段を有し、 この電圧補正設定手段により補正された検出電圧に基づき上記 放電灯に供給される電流を制御するものであり、
この電圧補正設定手段は、 上記イダ二ッショ ン後の検出電圧を所定電圧値から 所定の減少率で連続的に減少させるように補正することにより、 上記放電灯に供 給される電流を所定の増加率で連続的に変化させること
を特徴とする請求の範囲第 4項記載のプロジェクタ装置。
7 . 上記電流制御手段は、 上記放電灯に供給される電流を制御するための電力設 定手段の目標電力値を制御する電力設定コントロール手段を有し、
この電力設定コン トロール手段は、 上記イダ二ッショ ン後の上記目標電力値を 所定の増加率で速続的に増加させるように制御することにより、 上記放電灯に供 給される電流を所定の増加率で連続的に変化させること
を特徴とする請求の範囲第 4項記載のプロジェクタ装置。
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