WO2005072020A1

WO2005072020A1 - 放電ランプ点灯装置、照明装置、プロジェクタ

Info

Publication number: WO2005072020A1
Application number: PCT/JP2004/012518
Authority: WO
Inventors: Katsuyoshi Nakada; Hirofumi Konishi; Junichi Hasegawa; Koji Watanabe; Kiyoaki Uchihashi; Toshiaki Sasaki
Original assignee: Matsushita Electric Works, Ltd.
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2005-08-04
Also published as: US7692391B2; EP1708548A4; US20080218094A1; CN100591185C; EP1708548A1; CN1906978A

Abstract

　放電ランプ点灯装置。始動手段は、放電ランプの第１端と第１キャパシタの正電圧側との間に接続される第２インダクタと、そのインダクタと共振回路を構成する第２キャパシタと、直流電源の正端子と放電ランプの第２端との間に接続される第２スイッチング素子と、放電ランプの第２端と第１キャパシタの負電圧側との間に接続される第３スイッチング素子と、両スイッチング素子を制御する始動制御手段とを含む。始動制御手段は、始動モードの場合に、共振回路の共振電圧を放電ランプの始動に寄与するように、両スイッチング素子を交互にオン／オフする。この発明によれば、始動手段からのノイズが低減可能である。

Description

明細書

放電ランプ点灯装置、照明装置、プロジェクタ

技術分野

[0001] 本発明は、始動モードで放電ランプに始動用電圧を印加し、始動モード後の定常点灯モードで放電ランプに定常点灯用の直流電力を供給する放電ランプ点灯装置、照明装置およびプロジェクタに関するものである。

背景技術

[0002] DC放電ランプ用の放電ランプ点灯装置は、定常点灯モードで、放電ランプに定常点灯用の直流電力を供給するために、降圧型コンバータを備えている。また、 DC放電ランプカタルハライドランプなどの高圧放電ランプ (HIDランプ）である場合には、パルストランスにより数 kV—数十 kVの高圧パルスを発生するィグナイタが具備される (例えば、特開平 10-144488号公報参照）。

[0003] し力しながら、上記パルストランスが数 kV—数十 kVの高圧ノ^レスを放電ランプに印加するとき、そのパルストランスから電磁誘導ノイズ (フラックス）が放射されるため、放電ランプ点灯装置および周辺回路がそのノイズにより誤動作を起こす課題がある。発明の開示

[0004] そこで、本発明の目的は、放電ランプに始動用電圧を印加する始動手段からのノィズを低減することにある。

[0005] 本発明の放電ランプ点灯装置は、正端子および負端子を持つ直流電源に接続される降圧型コンバータと、この降圧型コンバータを制御するコンバータ制御手段と、降圧型コンバータからの直流電力により第 1端および第 2端を持つ放電ランプに直流電圧を印加する第 1キャパシタと、始動モードの場合に放電ランプに始動用電圧を印加する始動手段とを備える。降圧型コンバータは、ダイオードと、第 1スイッチング素子と、第 1インダクタとにより構成される。ダイオードは、力ソードおよびアノードを持ち、そのアノードが直流電源の負端子および第 1キャパシタの負電圧側に接続される。第 1スイッチング素子は、ダイオードの力ソードと直流電源の正端子との間に接続される。第 1インダクタは、ダイオードの力ソードと第 1キャパシタの正電圧側との間に接続される。コンバータ制御手段は、始動モード後の定常点灯モードの場合に、第 1キヤパシタを介して放電ランプに定常点灯用の直流電力を供給するように、第 1スィッチング素子を高周波でオン/オフする。本発明の特徴として、始動手段は、第 2インダクタと、第 2キャパシタと、第 2スイッチング素子と、第 3スイッチング素子と、始動制御手段とを含む。第 2インダクタは、放電ランプの第 1端と第 1キャパシタの正電圧側との間に接続される。第 2キャパシタは、放電ランプと並列に接続され、第 2インダクタと共振回路を構成する。第 2スイッチング素子は、直流電源の正端子と放電ランプの第 2端との間に接続される。第 3スイッチング素子は、放電ランプの第 2端と第 1キャパシタの負電圧側との間に接続される。始動制御手段は、第 2スィッチング素子および第 3スイッチング素子を制御する。定常点灯モードの場合には、始動制御手段は、第 2 スイッチング素子をオフに保持しながら、第 3スイッチング素子のオン期間を含むように動作する。始動モードの場合には、始動制御手段は、共振回路の共振電圧を放電ランプの始動に寄与するように、第 2スイッチング素子および第 3スイッチング素子を交互にオン/オフする。このように、共振回路の共振電圧を放電ランプの始動に寄与することにより、始動手段からのノイズが低減可能である。

[0006] 本発明は、一次卷線および二次卷線を持つトランスを備え、一次卷線を第 2インダクタとして使用してもよい。この場合、二次卷線は、放電ランプと直列に接続される一方、その直列の組の二次卷線および放電ランプは、第 2キャパシタと並列に接続される。このように、一次卷線を通過する共振電流に応じた誘導電圧が第 2キャパシタの共振電圧に重畳するので、放電ランプに印加される始動電圧が増大される。

[0007] 本発明の第 2キャパシタは、第 1キャパシタの容量よりも小さな容量を持ってもよい。

このように、第 2キャパシタカ S、第 1キャパシタの容量よりも小さな容量を持つので、共振電流が低減される一方、第 1キャパシタが、第 2キャパシタの容量よりも大きな容量を持つので、放電ランプのための第 1キャパシタのリップル電圧が低減される。

[0008] 本発明の始動制御手段は、定常点灯モードの場合に、第 3スイッチング素子をオン /オフするとともに、その第 3スイッチング素子のオン Zオフを第 1スイッチング素子のオン/オフと同期させてもょレ、。

[0009] 本発明の始動制御手段は、始動モードの場合に、共振回路のほぼ共振周波数で、第 2スイッチング素子および第 3スイッチング素子を交互にオン/オフしてもよい。

[0010] 本発明の始動制御手段は、始動モードの場合に、ほぼ周波数 fO X 1/ODDで、第 2スイッチング素子および第 3スイッチング素子を交互にオン/オフしてもよい。 fO は共振回路の共振周波数、 ODDは奇数である。この発明では、 LC共振回路に印加される方形波電圧の奇数調波の周波数が、その LC共振回路の共振周波数とほぼ等しくなるので、共振回路の共振電圧によって放電ランプが始動可能である。

[0011] 本発明の始動制御手段は、始動モードの場合に、連続スイープ周波数のスィッチング周波数または多段周波数のスイッチング周波数で、第 2スイッチング素子および第 3スイッチング素子を交互にオン Zオフしてもよい。また、始動制御手段は、スイツチング周波数を第 1周波数から第 2周波数にスイープするとともに、そのスイープ動作を繰り返すことが望ましい。さらに、第 1周波数は、前記第 2周波数よりも高いことが望ましい。

[0012] 本発明の始動制御手段は、始動モードと定常点灯モードとの間のグロ一一アーク遷移モードの場合に、始動モードでのスイッチング周波数よりも低いスイッチング周波数で、第 2スイッチング素子および第 3スイッチング素子を交互にオン/オフしてもよレ、。この発明においては、放電ランプは、ブレークダウン後、グロ一放電からアーク放電に好適に遷移可能である。

[0013] したがって、本発明は、始動手段からのノイズ低減を達成し、放電ランプ点灯装置および放電ランプにより構成される照明装置、並びに放電ランプ点灯装置および放電ランプにより構成されるプロジェクタなどの機器において、ノイズ低減の利益および高い信頼性をもたらす。

図面の簡単な説明

[0014] 本発明の好ましい実施形態をさらに詳細に記述する。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な記述および添付図面に関連して一層良く理解されることになるであろう。

[図 1]本発明の好ましい第 1実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 2]図 1の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号を示す。

[図 3]本発明の好ましい第 2実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。 [図 4]本発明の好ましい第 3実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 5]図 4の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号を示す。

[図 6]本発明の好ましい第 4実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 7]図 6の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号を示す。

[図 8]図 6の放電ランプ点灯装置による共振電圧 (始動電圧）の波形を示す。

[図 9]本発明の好ましい第 5実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 10]図 9の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号を示す。

[図 11]本発明の好ましい第 6実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 12]図 11の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号を示す。

[図 13]図 11の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号およびその放電ランプ点灯装置による共振電圧 (始動電圧）を示す。

[図 14]図 11の放電ランプ点灯装置によって放電ランプがブレークダウンに至らな力た場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示す。

[図 15]図 11の放電ランプ点灯装置によって放電ランプがブレークダウンに至った場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示す。

[図 16]本発明の好ましい第 7実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 17]図 16の放電ランプ点灯装置のスイッチング素子への制御信号を示す。

[図 18]図 16の放電ランプ点灯装置によって放電ランプがブレークダウンに至らな力た場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示す。

[図 19]図 16の放電ランプ点灯装置によって放電ランプがブレークダウンに至った場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示す。

[図 20]本発明の好ましい第 8実施形態による放電ランプ点灯装置の回路図である。

[図 21]図 20の放電ランプ点灯装置におけるパルストランスの配置の別例を示す。発明を実施するための最良の形態

図 1は放電ランプ DL1 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 10を示す。この放電ランプ点灯装置 10は、コンバータ制御部（コンバータ制御手段） 12と始動部 (始動手段） 13とのほかに、正端子および負端子を持つ直流電源 DC1に接続される降圧型コンバータ 11と、この降圧型コンバータ 11からの直流電力により第 1端および第 2端を持つ放電ランプ DLlに直流電圧を印加するキャパシタ C11とを備える。

[0016] 降圧型コンバータ 11は、ダイオード D11と、スイッチング素子 Q11と、インダクタ L1 1とにより構成される。ダイオード D11は、力ソードおよびアノードを持ち、そのアノードが直流電源 DC1の負端子およびキャパシタ C11の負電圧側に接続される。

[0017] スイッチング素子 Q11は、ダイオード D11の力ソードと直流電源 DC1の正端子との間に接続される。このスイッチング素子 Q11は、例えばダイオード（ボディ'ダイオード ) BD11を持つパワー MOSFETであり、そのドレインおよびソースは、それぞれ直流電源 DC1の正端子およびダイオード D11の力ソードに接続される。また、ダイオード BD11の力ソードおよびアノードは、それぞれそのパワー MOSFETのドレインおよびソースに接続される。インダクタ L11は、ダイオード D11の力ソードとキャパシタ C11 の正電圧側との間に接続される。

[0018] コンバータ制御部 12は、小抵抗 R10 (電流検出手段）と、直列の抵抗 Rl l , R12 ( 電圧検出手段）と、演算回路 121と、 PWM (パルス幅変調）回路 122とにより構成され、降圧型コンバータ 11を制御する。

[0019] 抵抗 R10は、キャパシタ C11の負電圧側と始動部 13のスイッチング素子 Q13との間に配置され、ランプ電流を検出する。抵抗 Rl l , R12は、キャパシタ C11と並列に接続され、ランプ電圧（キャパシタ C11の電圧）を検出する。

[0020] 演算回路 121は、始動モード後の定常点灯モードの場合に、抵抗 R10により検出されるランプ電流と抵抗 Rl l, R12により検出されるランプ電圧とに基づいて、ランプ電力を算出し、目標電力とそのランプ電力との差 (電圧）を計算する。 PWM回路 122 は、演算回路 121により計算された差をゼロにするように、スイッチング素子 Q11 (そのゲート）への制御信号のパルス幅を制御する。

[0021] 要するに、コンバータ制御部 12は、定常点灯モードの場合に、キャパシタ C11を介して放電ランプ DL1に定常点灯用の直流電力（目標電力）を供給するように、スイツチング素子 Q 11を高周波でオン/オフする。

[0022] 始動部 13は、インダクタ L12と、キャパシタ CI 1の容量よりも小さな容量を持つキヤパシタ C12と、スイッチング素子 Q12, Q13と、これらスイッチング素子 Q12, Q13を制御する始動制御部（始動制御手段） 130とにより構成され、始動モードの場合に放電ランプ DL1に始動用電圧を印加する。

[0023] インダクタ L12は、放電ランプ DL1の第 1端とキャパシタ C11の正電圧側との間に接続される。キャパシタ C12は、放電ランプ DL1と並列に接続され、インダクタ L12と共振回路を構成する。また、インダクタ L12およびキャパシタ C12は、ロー 'パス'フィルタを構成する。例えば、インダクタ L12の値は 600 μ Η、キャパシタ C12の値は 33 OOpFでもよレヽ。

[0024] スイッチング素子 Q12は、例えばダイオード（ボディ'ダイオード） BD12を持つパヮ一 MOSFETであり、そのドレインおよびソースは、それぞれ直流電源 DC 1の正端子と放電ランプ DL1の第 2端との間に接続される。スイッチング素子 Q13は、例えばダィオード（ボディ'ダイオード） BD 13を持つパワー MOSFETであり、そのドレインおよびソースは、それぞれ放電ランプ DL1の第 2端とキャパシタ C11の負電圧側との間に接続される。各ボディ ·ダイオードの力ソードおよびアノードは、それぞれそのパワー MOSFETのドレインおよびソースに接続される。

[0025] 始動制御部 130は、パルス発生回路 131と、編成回路 132とにより構成される。パノレス発生回路 131は、始動モードの場合に、上記共振回路の共振電圧で放電ランプ DL1が始動するように、スイッチング素子 Q12, Q13を交互にオン/オフする。第 1実施形態においては、始動モードの場合に、パルス発生回路 131は、上記共振回路の共振電圧で放電ランプ DL1の始動電圧を確保するべぐその共振回路のほぼ共振周波数（例えば 115KHz)で、スイッチング素子 Q12, Q13を交互にオン/オフする。

[0026] 編成回路 132は、定常点灯モードの場合に、スイッチング素子 Q12をオフに保持しながら、スイッチング素子 Q13のオン期間を含むように動作する。第 1実施形態においては、定常点灯モードの場合に、編成回路 132は、スイッチング素子 Q12をオフに保持しながら、スイッチング素子 Q 13をオンにし、そのオンを保持する。

[0027] 次に図 2を参照して放電ランプ点灯装置 10の動作について説明する。始動モードにおいて、スイッチング素子 Q12, Q13は、共振回路のほぼ共振周波数で交互にォン/オフされる。スイッチング素子 Q12がオンすると、直流電源 DC1が、電圧を方形波でキャパシタ CI 2、インダクタ LI 2およびキャパシタ CI 1に主に印加する。この場合、方形波電圧の基本周波数（ = Q12, Q13のスイッチング周波数)成分によって、共振電流が、直流電源 DC1、スイッチング素子 Q12、キャパシタ C12、インダクタ L1 2およびキャパシタ C11からなる閉回路、またはインダクタ L12、キャパシタ Cl l、抵抗 R10、スイッチング素子 Q13 (BD13)およびキャパシタ C12からなる閉回路に主に流れる。共振電流が反転すると、その共振電流は、キャパシタ C12、スイッチング素子 Q13、抵抗 R10、キャパシタ C11およびインダクタ L12からなる閉回路に主に流れる。この共振動作で、キャパシタ C12の共振電圧が放電ランプ DL1に印加し、これにより放電ランプ DL1が始動される。放電ランプ DL1の始動後、動作モードが定常点灯モードに遷移する。

[0028] 定常点灯モードにおいて、スイッチング素子 Q12はオフに保持され、スイッチング素子 Q 13はオンにされてオンに保持される一方、スイッチング素子 Q 11は、キャパシタ C11を介して放電ランプ DL1に定常点灯用の直流電力を供給するように、高周波でオン/オフされる。スイッチング素子 Q12, Q13をそれぞれオフ，オンに保持することにより、放電ランプ点灯装置 10の回路が直流点灯用の回路に編成される。

[0029] スイッチング素子 Q11がオンすると、充電電流が、直流電源 DC1からキャパシタ C1 1にスイッチング素子 Q11およびインダクタ L11を介して流れ、これによりキャパシタ C 11が充電される。スイッチング素子 Q11がオフすると、インダクタ L11の蓄積エネルギ一による回生電流力 \インダクタ LI 1からキャパシタ CI 1にダイオード Dl 1を介して流れる。スイッチング素子 Q11のオン時間力 SPWM回路 122からの制御信号のパノレス幅により制御され、これにより、定常点灯用の直流電力が放電ランプ DL1に供給される。

[0030] 本発明の第 1実施形態によれば、パルストランスを使用することなぐ共振回路の共振電圧によって放電ランプ DL1を始動可能であるので、放電ランプ DL1に始動用電圧を印加する始動部 13からのノイズを低減可能である。また、その始動用電圧が交流であるので、放電ランプ DL1の電極劣化が抑制される。さらに、キャパシタ C12が、キャパシタ C11の容量よりも小さな容量を持つので、共振電流を低減可能である一方、キャパシタ C11が、キャパシタ C12の容量よりも大きな容量を持つので、放電ランプ DL1 (DC放電ランプ）のためのキャパシタ CI 1のリップル電圧を低減可能である。

[0031] 一代替実施形態において、始動モードの場合に、パルス発生回路 131は、ほぼ周波数 (スイッチング周波数) fO X l/〇DDで、スイッチング素子 Q12, Q13を交互にオン/オフする。 fOは上記共振回路の共振周波数、 ODDは奇数 (例えば 3)である。この代替実施形態では、 LC共振回路に印加される方形波電圧の奇数調波の周波数が、その LC共振回路の共振周波数とほぼ等しくなるので、第 1実施形態と同様に、共振回路の共振電圧で放電ランプ DL1の始動電圧を確保することができる。例えば、インダクタ L12の値が ΙΟΟ μ Hであり、キャパシタ C12の値が 2200pFであるとき、スイッチング周波数は、 115KHzである。この代替実施形態によれば、共振回路を小型化可能である。また、スイッチング周波数の低減が可能になる（例えば、 1/3, 1 /5, 1/7, . . . )。

[0032] 図 3は放電ランプ DL2 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 20を示す。この放電ランプ点灯装置 20は、インダクタ L12が始動部 13に具備される点でのみ異なる第 1実施形態と比較して、始動部 23に、一次卷線 nlおよび二次卷線 n2を持つトランス Tによって特徴付けられる。

[0033] この第 2実施形態では、図 1のインダクタ L12がー次卷線 nlと置き換えられる。二次卷線 n2は、一次卷線 nlを通過する共振電流に応じた誘導電圧を、キャパシタ C22 の共振電圧に重畳するために利用され、放電ランプ DL2と直列に接続される一方、その直列の組の二次卷線 n2および放電ランプ DL2は、キャパシタ C22と並列に接続される。また、図 3では、二次卷線 n2は、一次卷線 nlと直列に直接接続されている。誘導電圧のレベルは、トランス Tの卷数比 (nl : n2)により調整可能である。

[0034] 本発明の第 2実施形態によれば、キャパシタ C22の共振電圧に、一次卷線 nlを通過する共振電流に応じた誘導電圧を重畳するので、放電ランプ DL2に印加される始動電圧を増大可能である。

[0035] 図 4は放電ランプ DL3 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 30を示す。この放電ランプ点灯装置 30は、編成回路 132が始動部 13の始動制御部 130に具備される点でのみ異なる第 1実施形態と比較して、始動部 33の始動制御部 330に具備される間欠-編成回路 332によって特徴付けられる。 [0036] この第 3実施形態では、定常点灯モードの場合に、間欠一編成回路 332は、スイツチング素子 Q32をオフに保持し、スイッチング素子 Q33をオン/オフするとともに、そのスイッチング素子 Q33のオン/オフをスイッチング素子 Q31のオン/オフと同期させる（図 5)。

[0037] 本発明の第 3実施形態によれば、第 1実施形態と同様に、放電ランプ DL3に始動用電圧を印加する始動部 33からのノイズを低減可能である。また、第 3実施形態の間欠一編成回路 332は、第 2実施形態における始動制御部 230に適用可能である。

[0038] 図 6は放電ランプ DL4 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 40を示す。この放電ランプ点灯装置 40は、始動制御部 130がパルス発生回路 131および編成回路 132からなる点でのみ異なる第 1実施形態と比較して、始動部 43の始動制御部 430にさらに具備される周波数スイープ回路 433によって特徴付けられる。

[0039] この第 4実施形態では、始動モードの場合に、周波数スイープ回路 433は、パルス発生回路 431を通じて、連続スイープ周波数のスイッチング周波数で、スイッチング素子 Q42, Q43を交互にオン/オフする（図 7)。その連続スイープ周波数の範囲は、インダクタ L42およびキャパシタ C42により構成される共振回路の共振周波数を含み、例えば、その共振周波数が 115KHzであるとき、 50KHz— 160KHzに設定される。

[0040] 本発明の第 4実施形態によれば、インダクタ L42およびキャパシタ C42の各ばらつき値の影響無しに、始動電圧が共振回路の共振電圧を包含可能となり（図 8)、放電ランプ DL4はその始動電圧で始動可能である。また、第 4実施形態の周波数スィープ回路 433は、第 2実施形態における始動制御部 230または第 3実施形態における始動制御部 330に適用可能である。

[0041] 一代替実施形態において、上記連続スイープ周波数の範囲は、（ほぼ)周波数 fO

X 1/ODDを含む。 fOは共振回路の共振周波数、 ODDは奇数である。この代替実施形態によれば、第 4実施形態と同様に、始動電圧が共振回路の共振電圧を包含可能となり、放電ランプ DL4はその始動電圧で始動可能である。

[0042] 図 9は放電ランプ DL5 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 50を示す。この放電ランプ点灯装置 50は、始動制御部 130がパルス発生回路 131および編成回路 132からなる点でのみ異なる第 1実施形態と比較して、始動部 53の始動制御部 530にさらに具備される周波数ステップ回路 534によって特徴付けられる。

[0043] この第 5実施形態では、始動モードの場合に、周波数ステップ回路 534は、パルス発生回路 531を通じて、多段周波数のスイッチング周波数で、スイッチング素子 Q52 , Q53を交互にオン/オフする。図 10に示すように、上記多段周波数のスイッチング周波数は、例えばステップ 'ダウンの周波数 f51 , f52, f53 (f51 >f52 >f53)である。好適な実施形態では、周波数 f 51は、インダクタ L52およびキャパシタ C52により構成される共振回路のほぼ共振周波数に設定される一方、周波数 f52， f53は、放電ランプ DL5のブレークダウン後、放電ランプ DL5のランプ電流が段階的に増大するように、設定される。

[0044] 本発明の第 5実施形態によれば、放電ランプ DL5は、上記共振回路のほぼ共振電圧の始動電圧で始動可能であるほか、放電ランプ DL5は、ブレークダウン後、グロ一放電からアーク放電に好適に遷移可能である。この結果、放電ランプ DL1の始動性能 (不点の防止）を向上可能である。また、第 5実施形態の周波数ステップ回路 534 は、第 2実施形態における始動制御部 230または第 3実施形態における始動制御部 330に適用可能である。

[0045] 一代替実施形態において、上記周波数 f51は、ほぼ周波数 fO X 1/ODDである。

fOは上記共振回路の共振周波数、 ODDは奇数である。この代替実施形態によれば、第 5実施形態と同様に、放電ランプは、上記共振回路のほぼ共振電圧の始動電圧で始動可能である。

[0046] 別の代替実施形態において、放電ランプ DL5を周波数 f 52で始動する場合、周波数 f52は、上記共振回路のほぼ共振周波数またはほぼ周波数 fO X 1/ODDに設定される。 fOは上記共振回路の共振周波数、 ODDは奇数である。

[0047] 図 11は放電ランプ DL6 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 60を示す。この放電ランプ点灯装置 60は、始動制御部 430がパルス発生回路 431、編成回路 432および周波数スイープ回路 433からなる点でのみ異なる第 4実施形態と比較して、始動部 63の始動制御部 630にさらに具備される反復回路 63 5によって特徴付けられる。

[0048] この第 6実施形態では、始動モードの場合に、反復回路 635は、周波数スイープ回路 633によるスイープ動作を繰り返す。図 12，図 13の例に示すように、周波数 f61から周波数 f 62 (く f 61 )への連続スイープ周波数の 1サイクノレ力 S約 400 μ secであり、始動モードの期間が lsecであるとき、スイープ動作は、約 2， 500回繰り返される。図 14は放電ランプ DL6がブレークダウンに至らなかった場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示し、図 15は放電ランプ DL6がブレークダウンに至った場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示す。

[0049] 本発明の第 6実施形態によれば、共振電圧を含む始動電圧が放電ランプ DL6に繰り返し印加されるので、放電ランプ DL6がより好適に始動可能となる。また、第 6実施形態の反復回路 635は、第 5実施形態における始動制御部 530に適用可能である。

[0050] 図 16は放電ランプ DL7 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 70を示す。この放電ランプ点灯装置 70は、始動制御部 630がパルス発生回路 631、編成回路 632、周波数スイープ回路 633および反復回路 635からなる点でのみ異なる第 6実施形態と比較して、始動部 73の始動制御部 730にさらに具備される遷移補助回路 736によって特徴付けられる。

[0051] この第 7実施形態では、始動モードと定常点灯モードとの間のグロ一一アーク遷移モードの場合に、遷移補助回路 736は、パルス発生回路 731を通じて、始動モードでのスイッチング周波数 f71_f 72 (f 71 >f 72)よりも低いスイッチング周波数 f 7 3 (< f72)で、スイッチング素子 Q72， Q73を交互にオン Zオフする（図 17)。スイツチング周波数 f73およびグロ一—アーク遷移モードの期間は、放電ランプ DL7のブレイクダウンに至るまでの時間と、放電ランプ DL7のグロ一からのそのアークへの安定遷移に至る状態とに基づいて、設定される。例えば、スイッチング周波数 f 71— f 72は 115KHzに設定され、始動モードの期間は 1秒に設定される一方、スイッチング周波数 f73は 52KHzに設定され、グロ一—アーク遷移モードの期間は 0. 5秒に設定される。図 18は放電ランプ DL7がブレークダウンに至らなかった場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示し、図 19は放電ランプ DL7がブレークダウンに至った場合の共振電圧（ランプ電圧）およびランプ電流を示す。

[0052] 本発明の第 7実施形態によれば、放電ランプ DL7は、安定にアーク放電に至ることができ、安定に点灯することが可能になる。

[0053] 図 20は放電ランプ DL8 (例えば HIDランプなどの DC放電ランプ）用の放電ランプ点灯装置 80を示す。この放電ランプ点灯装置 80は、始動部 13が、インダクタ L12、キャパシタ C12、スイッチング素子 Q12, Q13、および始動制御部 130からなる点でのみ異なる第 1実施形態と比較して、始動部 83にィグナイタ 837をさらに備える。

[0054] この第 8実施形態では、ィグナイタ 837は、ダイオード D837と、キャパシタ C837と、一次卷線 n831および二次卷線 n832を持つパルストランス PTと、ギャップ Gとにより構成され、一次卷線 n831に印加する電圧に応じたノ^レス電圧を、キャパシタ CC82 の共振電圧に重畳する。ダイオード D837のアノードは、インダクタ L82と放電ランプ DL8との間に接続される。キャパシタ C837は、ダイオード D837と直列に接続される一方、その直列の組（以下「組 A」という。）のキャパシタ C837およびダイオード D837 は、キャパシタ C82と並列に接続される。パルストランス PTの一次卷線 n831は、ギヤップ Gと直列に接続される一方、その直列の組の一次卷線 n831およびギャップ Gは、キャパシタ C837と並列に接続される。パルストランス PTの二次卷線 n832は、放電ランプ DL8と直列に接続される一方、その直列の組の二次卷線 n832および放電ランプ DL8は、キャパシタ C82と、組 Aの各々と並列に接続される。

[0055] 始動モードの間、キャパシタ C82の共振電圧（高周波ピーク電圧）がダイオード D8 37を介してキャパシタ C837に印加されるので、キャパシタ C837の電圧がギャップ G のしきい電圧に向けて上昇する。キャパシタ C837の電圧がギャップ Gのしきい電圧に達すると、キャパシタ C837がパルストランス PTの一次卷線 n831に放電する。この結果、パルス電圧がパルストランス PTの二次卷線 n832に誘導される。このとき、パノレス電圧は、放電ランプ DL8の正端子（第 1端)からその負端子（第 2端）に向かう電界を発生する。また、パルス電圧は、パルストランス PTの卷数比（n831 : n832)に応じて発生される。

[0056] 始動モード以外のモードでは、キャパシタ C82の共振電圧がダイオード D837を介してキャパシタ C837に印加されないので、キャパシタ C837の電圧はギャップ Gのしきい電圧に達しない。

[0057] 本発明の第 8実施形態によれば、パルス電圧をキャパシタ C82の共振電圧に重畳することによって始動電圧が生成されるので、パルス電圧はその共振電圧の分だけ低減可能である。この結果、始動部 83からのノイズが低減可能である。また、第 8実施形態のィグナイタ 837は、上記各実施形態における始動部に適用可能である。

[0058] 図 21はパルストランス PTの配置の各種例を示す。図 21 (a)の配置では、始動モードで、パルス電圧は、放電ランプ DL8の正端子からその負端子に向力電界を発生する。図 21 (b)の配置では、始動モードで、パルス電圧は、放電ランプ DL8の負端子からその正端子に向力電界を発生する。図 21 (c)の配置では、パルストランス PT が二次卷線 832a, 832bを持ち、始動モードで、パルス電圧は、放電ランプ DL8の正端子からその負端子に向力電界および放電ランプ DL8の負端子からその正端子に向かう電界を発生する。

[0059] したがって、本発明は、始動手段（始動部）からのノイズ低減を達成し、放電ランプ点灯装置および放電ランプにより構成される照明装置、並びに放電ランプ点灯装置および放電ランプにより構成されるプロジェクタなどの機器にぉレ、て、ノイズ低減の利益および高い信頼性をもたらす。特に、液晶プロジェクタにおいては、放電ランプ点灯装置の周囲に精密な電子回路が多数配置されているので、始動手段のノイズを低減することが信頼性を向上可能にする。

[0060] 本発明を幾つかの好ましい実施形態について記述したが、この発明の本来の精神および範囲を逸脱することなぐ当業者によって様々な修正および変形が可能である。例えば、その実施形態は、パワー MOSFETなどのスイッチング素子を含む力ィポーラ'トランジスタおよびダイオードをそのようなスイッチング素子と代替してもよいまた另 IJ例として、合動モードの場合に、コンバータ制卸部（12, 22, 32, 42, 52, 6 2, 72, 82)は、所定のパルス幅の高周波でスイッチング素子（Ql l， Q21, Q31 , Q 41 , Q51 , Q61 , Q71, Q81)をオン/オフしてもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 正端子および負端子を持つ直流電源に接続される降圧型コンバータと、

この降圧型コンバータを制御するコンバータ制御手段と、

前記降圧型コンバータからの直流電力により第 1端および第 2端を持つ放電ランプに直流電圧を印加する第 1キャパシタと、

始動モードの場合に前記放電ランプに始動用電圧を印加する始動手段とを備え、前記降圧型コンバータは、力ソードおよびアノードを持ちそのアノードが前記直流電源の負端子および前記第 1キャパシタの負電圧側に接続されるダイオードと、このダイオードの力ソードと前記直流電源の正端子との間に接続される第 1スイッチング素子と、前記ダイオードの力ソードと前記第 1キャパシタの正電圧側との間に接続される第 1インダクタとにより構成され、

前記コンバータ制御手段は、前記始動モード後の定常点灯モードの場合に、前記第 1キャパシタを介して前記放電ランプに定常点灯用の直流電力を供給するように、前記第 1スイッチング素子を高周波でオン/オフする

放電ランプ点灯装置であって、

前記始動手段は、前記放電ランプの第 1端と前記第 1キャパシタの正電圧側との間に接続される第 2インダクタと、前記放電ランプと並列に接続され、前記第 2インダクタと共振回路を構成する第 2キャパシタと、前記直流電源の正端子と前記放電ランプの第 2端との間に接続される第 2スイッチング素子と、前記放電ランプの第 2端と前記第 1キャパシタの負電圧側との間に接続される第 3スイッチング素子と、これら第 2スイツチング素子および第 3スイッチング素子を制御する始動制御手段とを含み、

この始動制御手段は、前記始動モードの場合に、前記共振回路の共振電圧を前記放電ランプの始動に寄与するように、前記第 2スィッチング素子および前記第 3スィツチング素子を交互にオン Zオフし、前記定常点灯モードの場合に、前記第 2スイツチング素子をオフに保持しながら、前記第 3スイッチング素子のオン期間を含むように動作する

ことを特徴とする放電ランプ点灯装置。

[2] 一次卷線および二次卷線を持つトランスを備え、前記一次卷線は前記第 2インダクタであり、

前記二次卷線は、前記放電ランプと直列に接続される一方、その直列の組の二次卷線および放電ランプは、前記第 2キャパシタと並列に接続されることを特徴とする請求項 1記載の放電ランプ点灯装置。

[3] 前記第 2キャパシタは、前記第 1キャパシタの容量よりも小さな容量を持つことを特徴とする請求項 1記載の放電ランプ点灯装置。

[4] 前記定常点灯モードの場合に、前記始動制御手段は、前記第 3スイッチング素子をオン/オフするとともに、その第 3スイッチング素子のオン Zオフを前記第 1スィッチング素子のオン/オフと同期させることを特徴とする請求項 1記載の放電ランプ点灯装置。

[5] 前記始動モードの場合に、前記始動制御手段は、前記共振回路のほぼ共振周波数で、前記第 2スイッチング素子および前記第 3スイッチング素子を交互にオン/ォフすることを特徴とする請求項 1記載の放電ランプ点灯装置。

[6] 前記始動モードの場合に、前記始動制御手段は、ほぼ周波数 fO X 1/ODDで、前記第 2スイッチング素子および前記第 3スイッチング素子を交互にオン/オフし、前記 fOは前記共振回路の共振周波数、前記 ODDは奇数であることを特徴とする請求項 1記載の放電ランプ点灯装置。

[7] 前記始動モードの場合に、前記始動制御手段は、連続スイープ周波数のスィッチング周波数または多段周波数のスイッチング周波数で、前記第 2スイッチング素子および前記第 3スイッチング素子を交互にオン/オフすることを特徴とする請求項 5記載の放電ランプ点灯装置。

[8] 前記始動制御手段は、前記スイッチング周波数を第 1周波数力第 2周波数にスィープするとともに、そのスイープ動作を繰り返すことを特徴とする請求項 7記載の放電ランプ点灯装置。

[9] 前記第 1周波数は、前記第 2周波数よりも高いことを特徴とする請求項 8記載の放電ランプ点灯装置。

[10] 前記始動モードと前記定常点灯モードとの間のグロ一一アーク遷移モードの場合に、前記始動制御手段は、前記始動モードでのスイッチング周波数よりも低レ、スィッチング周波数で、前記第 2スイッチング素子および前記第 3スイッチング素子を交互にオン/オフすることを特徴とする請求項 5記載の放電ランプ点灯装置。

[11] 請求項 1記載の放電ランプ点灯装置と、前記放電ランプとを備えることを特徴とする照明装置。

[12] 請求項 1記載の放電ランプ点灯装置と、前記放電ランプとを備えることを特徴とするプロジェクタ。