放電灯点灯装置及びプロジェクタ
【課題】小型化及び高効率化を図ることが可能な放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】昇降圧回路１０は、直流電源２からの電圧をスイッチング制御部１３の制御により昇降圧し、電圧検出回路３０は、昇降圧回路１０の出力電圧を検出する。バラスト２０は、昇降圧回路１０に接続されており、ランプ４を定電力制御する。ランプ電圧検出回路２４０は、ランプ４に印加される電圧を検出する。出力回路２１は、ランプ電圧検出回路２４０により検出された電圧及び電圧検出回路３０により検出された電圧に基づく信号をスイッチング制御部１３へ出力する。スイッチング制御部１３は、この信号を受け、当該信号が略０となるよう、電圧を昇降圧する。
【解決手段】昇降圧回路１０は、直流電源２からの電圧をスイッチング制御部１３の制御により昇降圧し、電圧検出回路３０は、昇降圧回路１０の出力電圧を検出する。バラスト２０は、昇降圧回路１０に接続されており、ランプ４を定電力制御する。ランプ電圧検出回路２４０は、ランプ４に印加される電圧を検出する。出力回路２１は、ランプ電圧検出回路２４０により検出された電圧及び電圧検出回路３０により検出された電圧に基づく信号をスイッチング制御部１３へ出力する。スイッチング制御部１３は、この信号を受け、当該信号が略０となるよう、電圧を昇降圧する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプまたは高圧水銀ランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を投影してスクリーンに映像を表示する投影型表示装置（プロジェクタ）が存在する。このプロジェクタの光源にはメタルハライドランプ等の放電灯が使用され、この放電灯の始動と点灯維持とを行う為の放電灯点灯装置が用いられる。従来の放電灯点灯装置は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。図６は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図６において１００は従来の放電灯点灯装置であり、交流電源１０１に接続されたラインフィルタ１０２，整流ブリッジ１０３，昇圧コンバータ１０４，降圧コンバータ１０５，及びランプ１０７の起動時に動作するイグナイタ１０６により構成される。
【０００３】
交流電源１０１から出力された１００Ｖ〜２４０Ｖの交流は、ラインフィルタ１０２を経て整流ブリッジ１０３にて整流され、整流ブリッジ１０３の出力には略√２倍のピーク電圧（１４４Ｖ〜３４０Ｖ）が発生する。そして昇圧コンバータ１０４によりピーク電圧は、直流３８０Ｖまで昇圧される。バラストである降圧コンバータ１０５は、ランプ１０７のグロー放電時に１００Ｖ〜２００Ｖ、初期アーク放電時に１５Ｖ、定常アーク放電時に６０Ｖとなるよう電圧を降圧させる。またイグナイタ１０６はランプ１０７の絶縁破壊の際に用いられる回路であり、降圧コンバータ１０５の出力であるところの開放電圧が２００Ｖ〜３００Ｖの状態にあるときイグナイタ１０６は動作する。イグナイタ１０６はおよそ数キロＶ〜数十キロＶの電圧を発生して、放電灯内部ガスに絶縁破壊を発生せしめ、これを始動させる。
【特許文献１】特開平９−３２０７７２号公報
【特許文献２】特開２００１−３０７８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載した従来の放電灯点灯装置は昇圧コンバータの出力電圧が例えば３８０Ｖと一定であり、バラストの効率が良くないという問題があった。すなわち、従来の放電灯点灯装置は、ランプ電圧が、例えば５５Ｖ〜１２０Ｖと徐々に変化しているにもかかわらず、昇圧コンバータとバラストとが別々に動作し、昇圧コンバータから一定の電圧が継続して供給されるため、バラストの効率が低下するという問題があった。このように効率が大幅に変動する結果、放電灯点灯装置の小型化も困難になるという問題があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇圧回路に替えて昇降圧回路を用い、昇降圧回路の出力電圧を検出し、この検出した電圧及び放電灯に印加される電圧に基づく信号を昇降圧回路のスイッチング制御部へ出力してフィードバック制御を行うことにより、効率を向上させることができ、また装置の小型化を実現することが可能な放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を備えるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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において、電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧する昇降圧回路と、該昇降圧回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記昇降圧回路に接続され、前記放電灯の点灯制御を行うバラストと、前記放電灯に印加される電圧を検出する放電灯電圧検出回路と、前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び前記電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号を前記スイッチング制御部へ出力する出力回路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記出力回路は、前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧に所定の係数を乗じ、乗じた電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してあることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記出力回路は、前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧を略２倍し、略２倍後の電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記スイッチング制御部は、前記出力回路から出力される信号に基づき、前記電源からの電圧を昇降圧するよう構成してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記昇降圧回路と前記バラストとは絶縁されており、前記出力回路から前記スイッチング制御部へ出力される信号を伝送するフォトカプラをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るプロジェクタは、上述のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、昇降圧回路は、電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧し、電圧検出回路は、昇降圧回路の出力電圧を検出する。バラストは、昇降圧回路に接続されており、放電灯の点灯制御を行う。放電灯電圧検出回路は、放電灯に印加される電圧を検出する。出力回路は、放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号をスイッチング制御部へ出力する。出力回路においては、例えば、放電灯電圧検出回路により検出された電圧に所定の係数を乗じ、該乗じた電圧と電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号をスイッチング制御部へ出力する。
【００１３】
その他、スイッチング制御部におけるスイッチのオン・オフ制御は、デューティ比を略５０％とすることが好ましい。そこで、出力回路は、放電灯電圧検出回路により検出された電圧を略２倍し、該略２倍後の電圧と電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号をスイッチング制御部へ出力する。スイッチング制御部は、この差に基づく信号を受け、当該信号に基づき、電源からの電圧を昇降圧する。
【００１４】
本発明にあっては、トランスを介在させることにより昇降圧回路とバラストとを絶縁する。また、出力回路からスイッチング制御部へ出力される信号は、絶縁状態を確保すべくフォトカプラにより伝送される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にあっては、昇降圧回路は、電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧し、電圧検出回路は、昇降圧回路の出力電圧を検出する。出力回路は、放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号をスイッチング制御部へ出力する。スイッチング制御部は、この信号を受け、当該信号に基づき、電源からの電圧を昇降圧する。このように構成したので、ランプ電圧の変動に応じて最適な電圧が、昇降圧回路により昇降圧され、装置の効率向上及び小型化を実現することが可能となる。
【００１６】
本発明にあっては、トランスを介在させることにより昇降圧回路とバラストとを絶縁する。また、出力回路からスイッチング制御部へ出力される信号は絶縁状態を確保すべくフォトカプラにより伝送する。これにより、効率の向上に加え、絶縁により電源に起因する感電を解消できる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、１は放電灯点灯装置であり、放電灯点灯装置１は、直流電源２、昇降圧回路１０、バラスト２０、イグナイタ３、及び放電灯（以下、ランプと称す）４を含んで構成される。昇降圧回路１０としては、例えばＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductance Converter）コンバータ、ＣｕｋコンバータまたはＺｅｔａコンバータの他、後述するような絶縁型の昇降圧回路１０が用いられる。本実施の形態においては、昇降圧回路１０としてＳＥＰＩＣコンバータを適用した例について説明する。
【００１８】
直流電源２には並列に分圧抵抗１７、１８が接続されている。分圧抵抗１７と分圧抵抗１８との間の接続線はスイッチング制御部１３へ接続されており、昇降圧回路１０での昇降圧前の入力電圧が、スイッチング制御部１３へ入力される。直流電源２に並列に接続される平滑コンデンサ１４には、昇降圧回路１０が接続されている。
【００１９】
昇降圧回路１０は、チョークコイル１９、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)またはバイポーラトランジスタを用いたパワースイッチ素子１６、パワースイッチ素子１６を制御するスイッチング制御部１３、コンデンサ１６１、１６４、ダイオード１６３及びチョークコイル１６２を含んで構成される。なお、昇降圧回路１０の構成は一般的なＳＥＰＩＣコンバータと同様であるため詳細な説明を省略する。
【００２０】
スイッチング制御部１３は、パワースイッチ素子１６のゲートに接続されており、スイッチング制御部１３のゲートをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりオン・オフする。昇降圧回路１０により昇圧または降圧された電圧はバラスト２０へ供給される。昇降圧回路１０とバラスト２０との間にはランプ４と並列に接続される電圧検出回路３０が設けられている。電圧検出回路３０は直列に第１分圧抵抗３１及び第２分圧抵抗３２が接続されており、昇降圧回路１０の出力電圧を検出する。第１分圧抵抗３１と第２分圧抵抗３２との間に接続される接続線は、出力回路２１に接続されており、昇降圧回路１０の出力電圧が、出力回路２１へ入力される。
【００２１】
バラスト２０はＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを用いたパワースイッチ素子２７、パワースイッチ素子２７を制御する第２スイッチング制御部２７１、パワーダイオード２２、チョークコイル２８、平滑用コンデンサ２３、ランプ電圧検出回路２４０、電流検出抵抗２６及び出力回路２１を含む一般的な降圧型コンバータである。パワースイッチ素子２７はランプ４に直列に接続されている。パワースイッチ素子２７のゲートは第２スイッチング制御部２７１に接続されている。第２スイッチング制御部２７１は出力回路２１からの定電力制御に従いゲートをＰＷＭ制御によりオン・オフすることにより、ランプ４に印加する電圧を降圧する。
【００２２】
なお、本実施の形態におけるバラスト２０は、ランプ４のグロー放電時に１００Ｖ〜２００Ｖ、初期アーク放電時に１５Ｖ、定常アーク放電時に６０Ｖとなるよう電圧を降圧させる例につき説明する。またイグナイタ３はランプ４の絶縁破壊の際に用いられる回路であり、バラスト２０の出力であるところの開放電圧が２００Ｖ〜３００Ｖの状態にあるとき動作する。イグナイタ３はおよそ数キロＶ〜数十キロＶの電圧を発生して、ランプ４の内部ガスに絶縁破壊を発生せしめ、これを始動させる。
【００２３】
パワーダイオード２２及びスイッチングに起因するリップルを低減する平滑用コンデンサ２３と共に、ランプ４に対して並列に接続されるランプ電圧検出回路２４０は、ランプ４に印加されるランプ電圧を検出し、検出したランプ電圧を出力回路２１へ出力する。ランプ電圧検出回路２４０は直列に接続される第１分圧抵抗２４及び第２分圧抵抗２５から構成され、第１分圧抵抗２４と第２分圧抵抗２５との間から引き出される接続線は、出力回路２１に接続されている。またランプ４には直列に電流検出抵抗２６が接続されており、ランプ４を流れる電流が出力回路２１へ入力される。
【００２４】
出力回路２１は定電力制御に係る信号を第２スイッチング制御部２７１へ出力する。第２スイッチング制御部２７１は、ランプ４を定電力制御すべくパワースイッチ素子２７をオン・オフする。また出力回路２１は、ランプ電圧検出回路２４０により検出されたランプ電圧に所定の係数を乗じ、乗算後のランプ電圧と電圧検出回路３０により検出される電圧との差に係る信号をスイッチング制御部１３へ出力する。スイッチング制御部１３は、係数乗算後のランプ電圧と電圧検出回路３０により検出される電圧との差を０とするようにパワースイッチ素子１６をオン・オフする。
【００２５】
図２は出力回路２１の回路構成を示すブロック図である。出力回路２１は、ランプ電圧及びランプ電流により求まるランプ電力を所定の目標電力（例えば１６５Ｗ）と比較し、その偏差を第２スイッチング制御部２７１へ出力する回路、並びに、ランプ電圧に所定係数を乗じた値と昇降圧回路１０の出力電圧との偏差をスイッチング制御部１３へ出力する回路であり、例えば図２に示すマイコン内蔵型の回路が用いられる。出力回路２１は電圧検出用非反転アンプ２２１，電流検出用非反転アンプ２２２、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器２２３，２２４，３０１、マイコン２２５、Ｄ／Ａ（デジタル−アナログ）変換器２２６、３０５、乗算器３０３、係数記憶部３０４、及び第２マイコン３０２を含んで構成される。なお、図１における平滑用コンデンサ２３等の図示は適宜省略している。
【００２６】
電圧検出用非反転アンプ２２１はランプ電圧検出用の第１分圧抵抗２４及び第２分圧抵抗２５に接続されており、第１分圧抵抗２４及び第２分圧抵抗２５により分圧されたランプ電圧を所定の増幅率にて増幅する。増幅された後のランプ電圧は、電圧検出用非反転アンプ２２１の出力端子に接続されるＡ／Ｄ変換器２２３によりデジタル化され、マイコン２２５及び乗算器３０３へ入力される。
【００２７】
電流検出用非反転アンプ２２２はランプ電流検出用の電流検出抵抗２６（例えば高精度の５０ｍΩ抵抗等）に接続されており、電流検出抵抗２６にて変換された電圧を所定の増幅率にて増幅する。増幅されたランプ電流にかかる電圧は電流検出用非反転アンプ２２２の出力端子に接続されるＡ／Ｄ変換器２２４によりデジタル化され、マイコン２２５へ入力される。マイコン２２５は図示しないプロセッサ及びメモリを備え、目標とする所定の目標電力Ｐｅｘｐを記憶している。マイコン２２５のプロセッサは、Ａ／Ｄ変換器２２３及び２２４から出力されたランプ電圧及びランプ電流に係る値を乗算しランプ電力Ｐｄｅｔを算出する。
【００２８】
マイコン２２５のプロセッサはメモリから読み出した目標電力Ｐｅｘｐと、算出したランプ電力Ｐｄｅｔとの偏差を算出し、これに負の利得を乗じた操作信号をマイコン２２５の出力側に接続されるＤ／Ａ変換器２２６へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２２６は操作信号をアナログ化し、第２スイッチング制御部２７１へ出力する。
【００２９】
図１に示すように第２スイッチング制御部２７１はパワースイッチ素子２７のゲートに接続されている。ランプ電力Ｐｄｅｔが目標電力Ｐｅｘｐよりも大きい場合、すなわち偏差が正の場合、負の操作信号が出力回路２１から出力され、第２スイッチング制御部２７１はこれを受けてランプ４へ供給される電力が減少するようパワースイッチ素子２７を制御する。具体的には、第２スイッチング制御部２７１からパワースイッチ素子２７へ出力するパルスのデューティ比を小さくする。一方、ランプ電力Ｐｄｅｔが目標電力Ｐｅｘｐよりも小さい場合、すなわち偏差が負の場合、正の操作信号が出力回路２１から出力され、第２スイッチング制御部２７１はこれを受けてランプ４へ供給される電力が増加するようパワースイッチ素子２７を制御する。具体的には、第２スイッチング制御部２７１からパワースイッチ素子２７へ出力するパルスのデューティ比を大きくする。このフィードバック制御により偏差が０となった場合に、マイコン２２５及び第２スイッチング制御部２７１の応答が停止し、再び定常状態へ移行することになる。
【００３０】
一方、乗算器３０３はＡ／Ｄ変換器２２３から出力されるランプ電圧に係数記憶部３０４に記憶した係数を乗じる。なお、この係数は好ましくは２であり、回路設計に応じて適宜１．５４〜２．８６の値を採用すればよい。すなわち、ＰＷＭ制御においてはデューティ比を約５０％とすることが効率の面で良く、そのため、ランプ電圧検出回路２４０により検出されるランプ電圧を、昇降圧回路１０の出力電圧の約５０％とすることが好ましい。
【００３１】
例えば定格安定動作時におけるランプ電圧が６０Ｖの場合、昇降圧回路１０における出力電圧は１２０Ｖであることが好ましい。また、ランプ４の寿命末期には、ランプ電圧が例えば９０Ｖに上昇するが、この場合、昇降圧回路１０における出力電圧は１８０Ｖであることが好ましい。ただし、５０％に限るものではなく、共振等が存在することから、回路設計に応じて適宜３５％〜６５％（係数は約１．５４〜２．８６）の値とすればよい。以下では係数記憶部３０４に２が記憶されているものとして説明する。
【００３２】
乗算器３０３は２倍後のランプ電圧を第２マイコン３０２へ出力する。一方、電圧検出回路３０で検出された昇降圧回路１０の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３０１によりデジタル化され、デジタル化された電圧が第２マイコン３０２へ入力される。第２マイコン３０２は乗算器３０３から出力される２倍後のランプ電圧からＡ／Ｄ変換器３０１から入力される電圧を減じ、その偏差に基づく操作信号をＤ／Ａ変換器３０５へ出力する。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換器３０５から出力される偏差に基づく操作信号はスイッチング制御部１３へ出力され、スイッチング制御部１３は偏差に基づく操作信号に従い、パワースイッチ素子１６を制御する。すなわち、２倍後のランプ電圧が昇降圧回路１０の出力電圧よりも大きい場合、偏差は正であり、正の操作信号が出力回路２１から出力される。スイッチング制御部１３はこれを受けて昇降圧回路１０の出力電圧が上昇するようパワースイッチ素子１６を制御する。具体的には、スイッチング制御部１３からパワースイッチ素子１６へ出力するパルスのデューティ比を大きくする。
【００３４】
一方、２倍後のランプ電圧が昇降圧回路１０の出力電圧よりも小さい場合、偏差は負であり、負の操作信号が出力回路２１から出力される。スイッチング制御部１３はこれを受けて昇降圧回路１０の出力電圧が降下するようパワースイッチ素子１６を制御する。具体的には、スイッチング制御部１３からパワースイッチ素子１６へ出力するパルスのデューティ比を小さくする。このフィードバック制御により偏差が０となった場合に、第２マイコン３０２及びスイッチング制御部１３の応答が停止し、再び定常状態へ移行することになる。なお、本実施の形態においてはデジタル演算回路を用いた例につき説明したが、アナログ乗算回路を用いて実現しても良いことはもちろんである。
【００３５】
実施の形態２
実施の形態２は昇降圧回路１０とバラスト２０とを絶縁した形態に関する。図３は実施の形態２に係る放電灯点灯装置１の構成を示す回路図である。昇降圧回路１０とバラスト２０とは、変圧器であるトランス６及びフォトカプラ５により互いに絶縁されている。昇降圧回路１０は、ラインフィルタ１１を介して交流電源２に接続される。バラスト２０は、トランス６及び信号伝送素子であるフォトカプラ５により、昇降圧回路１０に対して絶縁されている。
【００３６】
昇降圧回路１０は、例えば自励型フライバック方式のコンバータ（RCC: Ringing Choke Converter）が用いられる。この昇降圧回路１０は、ラインフィルタ１１を介して交流電源２に接続されており、交流電源２からの交流を全波整流及び平滑するためのブリッジ回路１２、平滑コンデンサ１４、ＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを用いたパワースイッチ素子１６，パワースイッチ素子１６を制御するスイッチング制御部１３及びこれに接続される起動抵抗１５を含んで構成される。トランス６は、パワースイッチ素子１６にその一端が接続された１次コイル６１、２次コイル６２及びスイッチング制御部１３に接続された帰還コイル６３を備え、スイッチング制御部１３によるパワースイッチ素子１６の制御により、昇圧及び降圧を行う。またスイッチング制御部１３はバラスト２０からの制御信号を伝送するフォトカプラ５にも接続されている。
【００３７】
次に昇降圧回路１０の動作について説明する。図示しないシステム全体のスイッチは、例えば交流電源２とラインフィルタ１１の接続ラインに直列に挿入されている。このシステムスイッチがオフの状態においては、交流電源２からの電力は放電灯点灯装置１には供給されず、スイッチング制御部１３は動作せず、パワースイッチ素子１６のゲート電圧Ｖｇｓはゼロボルトであり、オフの状態である。システムスイッチがオンにされ、交流電源２から電力が供給された場合、ブリッジ回路１２及び平滑コンデンサ１４により交流電圧が整流及び平滑される。その後ライン１５１の電圧が上昇し、起動抵抗１５経由でスイッチング制御部１３に電力が供給されて動作を開始し、パワースイッチ素子１６にもゲート電圧がかかることになる。パワースイッチ素子１６のゲート電圧Ｖｇｓが所定電圧以上となった場合、パワースイッチ素子１６はオンとなる。
【００３８】
パワースイッチ素子１６がオンした場合、１次コイル６１に電流が流れ、両端ａｂ間に電圧が発生する。なお、１次コイル６１のａ側が正極である。同じく、２次コイル６２及び帰還コイル６３にも巻き数比に応じた電圧が発生する。なお、帰還コイル６３及び１次コイル６１は同極であり、帰還コイル６３のｅ側が正極となり、２次コイル６２のｄ側が正極となる。帰還コイル６３の正極（ｅ側）はスイッチング制御部１３を介してパワースイッチ素子１６のゲートに接続されている。つまり、パワースイッチ素子１６がオンの場合、オン状態を維持する帰還コイル６３の極性側に接続されている。
【００３９】
続いて、スイッチがオフからオンへ移行するまでの動作を説明する。パワースイッチ素子１６がオフとなった瞬間、２次コイル６２のｃ側に正電圧が発生し、パワースイッチ素子１６がオンの間にトランス６に蓄えられた電力がバラスト２０へ出力される。トランス６の電力がゼロになった場合、残留した電力が帰還コイル６３のｅ側に、正の電圧を発生させる結果、スイッチが再びオンとなる。スイッチング制御部１３は以上のオン・オフ制御を繰り返し行う。
【００４０】
トランス６の出力には電圧検出回路３０が接続されており、昇降圧回路１０の出力電圧を検出する。電圧検出回路３０により検出された出力電圧は出力回路２１へ出力される。出力回路２１は、電圧検出回路３０により検出された電圧とランプ電圧検出回路２４０により検出された電圧との差に係る信号を、フォトカプラ５を介してスイッチング制御部１３へ出力する。なお、バラスト２０の他の構成については実施の形態１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４は実施の形態２に係る出力回路２１の回路構成を示すブロック図である。実施の形態１と異なり、Ｄ／Ａ変換器３０５とスイッチング制御部１３との間にフォトカプラ５が設けられている。第２マイコン３０２は乗算器３０３から出力される２倍後のランプ電圧から、Ａ／Ｄ変換器３０１を介して電圧検出回路３０から出力される電圧を減じ、その偏差に基づく操作信号をＤ／Ａ変換器３０５へ出力する。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換器３０５からフォトカプラ５を介して出力される偏差に基づく操作信号はスイッチング制御部１３へ出力され、スイッチング制御部１３は偏差に基づく操作信号に従い、パワースイッチ素子１６を制御する。
【００４３】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
実施の形態３
上述した放電灯点灯装置１は例えばプロジェクタに適用される。図５はプロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。プロジェクタ３００は、実施の形態１の放電灯点灯装置１、ランプ４、反射鏡３２１、カラーホイール３２０、映像形成素子（以下、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device（登録商標）と称す）３６０、映像形成素子制御回路３７０、投射レンズ３８０、ファン３３０、主制御部３９０及び映像信号処理部３９１を含んで構成される。
【００４５】
主制御部３９０は、図示しないメモリに記憶したプログラムに従い、上述したハードウェア各部を制御する。映像信号は映像信号処理部３９１へ入力される。映像信号処理部３９１は、同期分離及びスケーリング等、映像信号の処理を行い、処理後の映像信号を映像形成素子制御回路３７０へ出力する。プロジェクタ３００では、ランプ４から発せられた白色光が集光され、カラーホイール３２０に照射される。カラーホイール３２０は、赤、青及び緑色の光学フィルタが円周方向に沿って配列形成された円盤として構成されており、図示しない駆動モータによって高速回転されるようになっている。
【００４６】
カラーホイール３２０の回転に伴って、ランプ４から出射された光の光路に各色フィルタが順次挿入され、カラーホイール３２０に照射された白色光が赤色光、緑色光、青色光の各単色光に時分割で色分離される。そして、分離された各単色光は、反射鏡３２１へと送られ、ＤＭＤ３６０に照射される。なお、ＤＭＤに代えて液晶パネルを用いても良い。ＤＭＤ３６０は映像形成素子制御回路３７０によって駆動制御されている。映像形成素子制御回路３７０は、入力された映像信号に従ってＤＭＤ３６０を駆動する。具体的には、入力された映像信号に従ってＤＭＤ３６０の各セルや微小ミラーをオンまたはオフさせることによって、照射された単色光を画素単位で反射して光変調を行い、画像光を形成する。形成された画像光は、投射レンズ３８０に入射され、投射レンズ３８０によって不図示のスクリーン等に拡大投射される。
【００４７】
放電灯点灯装置１はランプ４の点灯及び消灯を制御する。ファン３３０はランプ４またはプロジェクタ３００内を冷却するためのものであり、図示しないモータにより駆動される。なお、本実施の形態においては放電灯点灯装置１をプロジェクタ３００へ適用する形態につき説明したが、これに限るものではなく、一般照明等に適用しても良い。
【００４８】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び２と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】出力回路の回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態２に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態２に係る出力回路の回路構成を示すブロック図である。
【図５】プロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 放電灯点灯装置
２ 直流電源、交流電源
３ イグナイタ
４ ランプ（放電灯）
５ フォトカプラ
６ トランス
１０ 昇降圧回路
１１ ラインフィルタ
１３ スイッチング制御部
１４ 平滑コンデンサ
１５ 起動抵抗
１６ パワースイッチ素子
２０ バラスト
２１ 出力回路
２２ パワーダイオード
２３ 平滑用コンデンサ
２４ 第１分圧抵抗
２５ 第２分圧抵抗
２６ 電流検出抵抗
２７ パワースイッチ素子
２８ チョークコイル
３０ 電圧検出回路
２２５ マイコン
２４０ ランプ電圧検出回路
２７１ 第２スイッチング制御部
３０２ 第２マイコン
３０３ 乗算器
３０４ 係数記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタルハライドランプまたは高圧水銀ランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を備えるプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光を投影してスクリーンに映像を表示する投影型表示装置（プロジェクタ）が存在する。このプロジェクタの光源にはメタルハライドランプ等の放電灯が使用され、この放電灯の始動と点灯維持とを行う為の放電灯点灯装置が用いられる。従来の放電灯点灯装置は、例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。図６は従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図６において１００は従来の放電灯点灯装置であり、交流電源１０１に接続されたラインフィルタ１０２，整流ブリッジ１０３，昇圧コンバータ１０４，降圧コンバータ１０５，及びランプ１０７の起動時に動作するイグナイタ１０６により構成される。
【０００３】
交流電源１０１から出力された１００Ｖ〜２４０Ｖの交流は、ラインフィルタ１０２を経て整流ブリッジ１０３にて整流され、整流ブリッジ１０３の出力には略√２倍のピーク電圧（１４４Ｖ〜３４０Ｖ）が発生する。そして昇圧コンバータ１０４によりピーク電圧は、直流３８０Ｖまで昇圧される。バラストである降圧コンバータ１０５は、ランプ１０７のグロー放電時に１００Ｖ〜２００Ｖ、初期アーク放電時に１５Ｖ、定常アーク放電時に６０Ｖとなるよう電圧を降圧させる。またイグナイタ１０６はランプ１０７の絶縁破壊の際に用いられる回路であり、降圧コンバータ１０５の出力であるところの開放電圧が２００Ｖ〜３００Ｖの状態にあるときイグナイタ１０６は動作する。イグナイタ１０６はおよそ数キロＶ〜数十キロＶの電圧を発生して、放電灯内部ガスに絶縁破壊を発生せしめ、これを始動させる。
【特許文献１】特開平９−３２０７７２号公報
【特許文献２】特開２００１−３０７８９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２に記載した従来の放電灯点灯装置は昇圧コンバータの出力電圧が例えば３８０Ｖと一定であり、バラストの効率が良くないという問題があった。すなわち、従来の放電灯点灯装置は、ランプ電圧が、例えば５５Ｖ〜１２０Ｖと徐々に変化しているにもかかわらず、昇圧コンバータとバラストとが別々に動作し、昇圧コンバータから一定の電圧が継続して供給されるため、バラストの効率が低下するという問題があった。このように効率が大幅に変動する結果、放電灯点灯装置の小型化も困難になるという問題があった。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、昇圧回路に替えて昇降圧回路を用い、昇降圧回路の出力電圧を検出し、この検出した電圧及び放電灯に印加される電圧に基づく信号を昇降圧回路のスイッチング制御部へ出力してフィードバック制御を行うことにより、効率を向上させることができ、また装置の小型化を実現することが可能な放電灯点灯装置及び該放電灯点灯装置を備えるプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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において、電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧する昇降圧回路と、該昇降圧回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、前記昇降圧回路に接続され、前記放電灯の点灯制御を行うバラストと、前記放電灯に印加される電圧を検出する放電灯電圧検出回路と、前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び前記電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号を前記スイッチング制御部へ出力する出力回路とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記出力回路は、前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧に所定の係数を乗じ、乗じた電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してあることを特徴とする。
【０００８】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記出力回路は、前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧を略２倍し、略２倍後の電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してあることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記スイッチング制御部は、前記出力回路から出力される信号に基づき、前記電源からの電圧を昇降圧するよう構成してあることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る放電灯点灯装置は、前記昇降圧回路と前記バラストとは絶縁されており、前記出力回路から前記スイッチング制御部へ出力される信号を伝送するフォトカプラをさらに備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るプロジェクタは、上述のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明にあっては、昇降圧回路は、電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧し、電圧検出回路は、昇降圧回路の出力電圧を検出する。バラストは、昇降圧回路に接続されており、放電灯の点灯制御を行う。放電灯電圧検出回路は、放電灯に印加される電圧を検出する。出力回路は、放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号をスイッチング制御部へ出力する。出力回路においては、例えば、放電灯電圧検出回路により検出された電圧に所定の係数を乗じ、該乗じた電圧と電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号をスイッチング制御部へ出力する。
【００１３】
その他、スイッチング制御部におけるスイッチのオン・オフ制御は、デューティ比を略５０％とすることが好ましい。そこで、出力回路は、放電灯電圧検出回路により検出された電圧を略２倍し、該略２倍後の電圧と電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号をスイッチング制御部へ出力する。スイッチング制御部は、この差に基づく信号を受け、当該信号に基づき、電源からの電圧を昇降圧する。
【００１４】
本発明にあっては、トランスを介在させることにより昇降圧回路とバラストとを絶縁する。また、出力回路からスイッチング制御部へ出力される信号は、絶縁状態を確保すべくフォトカプラにより伝送される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明にあっては、昇降圧回路は、電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧し、電圧検出回路は、昇降圧回路の出力電圧を検出する。出力回路は、放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号をスイッチング制御部へ出力する。スイッチング制御部は、この信号を受け、当該信号に基づき、電源からの電圧を昇降圧する。このように構成したので、ランプ電圧の変動に応じて最適な電圧が、昇降圧回路により昇降圧され、装置の効率向上及び小型化を実現することが可能となる。
【００１６】
本発明にあっては、トランスを介在させることにより昇降圧回路とバラストとを絶縁する。また、出力回路からスイッチング制御部へ出力される信号は絶縁状態を確保すべくフォトカプラにより伝送する。これにより、効率の向上に加え、絶縁により電源に起因する感電を解消できる等、本発明は優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
実施の形態１
以下本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、１は放電灯点灯装置であり、放電灯点灯装置１は、直流電源２、昇降圧回路１０、バラスト２０、イグナイタ３、及び放電灯（以下、ランプと称す）４を含んで構成される。昇降圧回路１０としては、例えばＳＥＰＩＣ（Single Ended Primary Inductance Converter）コンバータ、ＣｕｋコンバータまたはＺｅｔａコンバータの他、後述するような絶縁型の昇降圧回路１０が用いられる。本実施の形態においては、昇降圧回路１０としてＳＥＰＩＣコンバータを適用した例について説明する。
【００１８】
直流電源２には並列に分圧抵抗１７、１８が接続されている。分圧抵抗１７と分圧抵抗１８との間の接続線はスイッチング制御部１３へ接続されており、昇降圧回路１０での昇降圧前の入力電圧が、スイッチング制御部１３へ入力される。直流電源２に並列に接続される平滑コンデンサ１４には、昇降圧回路１０が接続されている。
【００１９】
昇降圧回路１０は、チョークコイル１９、ＦＥＴ(Field Effect Transistor)またはバイポーラトランジスタを用いたパワースイッチ素子１６、パワースイッチ素子１６を制御するスイッチング制御部１３、コンデンサ１６１、１６４、ダイオード１６３及びチョークコイル１６２を含んで構成される。なお、昇降圧回路１０の構成は一般的なＳＥＰＩＣコンバータと同様であるため詳細な説明を省略する。
【００２０】
スイッチング制御部１３は、パワースイッチ素子１６のゲートに接続されており、スイッチング制御部１３のゲートをＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によりオン・オフする。昇降圧回路１０により昇圧または降圧された電圧はバラスト２０へ供給される。昇降圧回路１０とバラスト２０との間にはランプ４と並列に接続される電圧検出回路３０が設けられている。電圧検出回路３０は直列に第１分圧抵抗３１及び第２分圧抵抗３２が接続されており、昇降圧回路１０の出力電圧を検出する。第１分圧抵抗３１と第２分圧抵抗３２との間に接続される接続線は、出力回路２１に接続されており、昇降圧回路１０の出力電圧が、出力回路２１へ入力される。
【００２１】
バラスト２０はＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを用いたパワースイッチ素子２７、パワースイッチ素子２７を制御する第２スイッチング制御部２７１、パワーダイオード２２、チョークコイル２８、平滑用コンデンサ２３、ランプ電圧検出回路２４０、電流検出抵抗２６及び出力回路２１を含む一般的な降圧型コンバータである。パワースイッチ素子２７はランプ４に直列に接続されている。パワースイッチ素子２７のゲートは第２スイッチング制御部２７１に接続されている。第２スイッチング制御部２７１は出力回路２１からの定電力制御に従いゲートをＰＷＭ制御によりオン・オフすることにより、ランプ４に印加する電圧を降圧する。
【００２２】
なお、本実施の形態におけるバラスト２０は、ランプ４のグロー放電時に１００Ｖ〜２００Ｖ、初期アーク放電時に１５Ｖ、定常アーク放電時に６０Ｖとなるよう電圧を降圧させる例につき説明する。またイグナイタ３はランプ４の絶縁破壊の際に用いられる回路であり、バラスト２０の出力であるところの開放電圧が２００Ｖ〜３００Ｖの状態にあるとき動作する。イグナイタ３はおよそ数キロＶ〜数十キロＶの電圧を発生して、ランプ４の内部ガスに絶縁破壊を発生せしめ、これを始動させる。
【００２３】
パワーダイオード２２及びスイッチングに起因するリップルを低減する平滑用コンデンサ２３と共に、ランプ４に対して並列に接続されるランプ電圧検出回路２４０は、ランプ４に印加されるランプ電圧を検出し、検出したランプ電圧を出力回路２１へ出力する。ランプ電圧検出回路２４０は直列に接続される第１分圧抵抗２４及び第２分圧抵抗２５から構成され、第１分圧抵抗２４と第２分圧抵抗２５との間から引き出される接続線は、出力回路２１に接続されている。またランプ４には直列に電流検出抵抗２６が接続されており、ランプ４を流れる電流が出力回路２１へ入力される。
【００２４】
出力回路２１は定電力制御に係る信号を第２スイッチング制御部２７１へ出力する。第２スイッチング制御部２７１は、ランプ４を定電力制御すべくパワースイッチ素子２７をオン・オフする。また出力回路２１は、ランプ電圧検出回路２４０により検出されたランプ電圧に所定の係数を乗じ、乗算後のランプ電圧と電圧検出回路３０により検出される電圧との差に係る信号をスイッチング制御部１３へ出力する。スイッチング制御部１３は、係数乗算後のランプ電圧と電圧検出回路３０により検出される電圧との差を０とするようにパワースイッチ素子１６をオン・オフする。
【００２５】
図２は出力回路２１の回路構成を示すブロック図である。出力回路２１は、ランプ電圧及びランプ電流により求まるランプ電力を所定の目標電力（例えば１６５Ｗ）と比較し、その偏差を第２スイッチング制御部２７１へ出力する回路、並びに、ランプ電圧に所定係数を乗じた値と昇降圧回路１０の出力電圧との偏差をスイッチング制御部１３へ出力する回路であり、例えば図２に示すマイコン内蔵型の回路が用いられる。出力回路２１は電圧検出用非反転アンプ２２１，電流検出用非反転アンプ２２２、Ａ／Ｄ（アナログ−デジタル）変換器２２３，２２４，３０１、マイコン２２５、Ｄ／Ａ（デジタル−アナログ）変換器２２６、３０５、乗算器３０３、係数記憶部３０４、及び第２マイコン３０２を含んで構成される。なお、図１における平滑用コンデンサ２３等の図示は適宜省略している。
【００２６】
電圧検出用非反転アンプ２２１はランプ電圧検出用の第１分圧抵抗２４及び第２分圧抵抗２５に接続されており、第１分圧抵抗２４及び第２分圧抵抗２５により分圧されたランプ電圧を所定の増幅率にて増幅する。増幅された後のランプ電圧は、電圧検出用非反転アンプ２２１の出力端子に接続されるＡ／Ｄ変換器２２３によりデジタル化され、マイコン２２５及び乗算器３０３へ入力される。
【００２７】
電流検出用非反転アンプ２２２はランプ電流検出用の電流検出抵抗２６（例えば高精度の５０ｍΩ抵抗等）に接続されており、電流検出抵抗２６にて変換された電圧を所定の増幅率にて増幅する。増幅されたランプ電流にかかる電圧は電流検出用非反転アンプ２２２の出力端子に接続されるＡ／Ｄ変換器２２４によりデジタル化され、マイコン２２５へ入力される。マイコン２２５は図示しないプロセッサ及びメモリを備え、目標とする所定の目標電力Ｐｅｘｐを記憶している。マイコン２２５のプロセッサは、Ａ／Ｄ変換器２２３及び２２４から出力されたランプ電圧及びランプ電流に係る値を乗算しランプ電力Ｐｄｅｔを算出する。
【００２８】
マイコン２２５のプロセッサはメモリから読み出した目標電力Ｐｅｘｐと、算出したランプ電力Ｐｄｅｔとの偏差を算出し、これに負の利得を乗じた操作信号をマイコン２２５の出力側に接続されるＤ／Ａ変換器２２６へ出力する。Ｄ／Ａ変換器２２６は操作信号をアナログ化し、第２スイッチング制御部２７１へ出力する。
【００２９】
図１に示すように第２スイッチング制御部２７１はパワースイッチ素子２７のゲートに接続されている。ランプ電力Ｐｄｅｔが目標電力Ｐｅｘｐよりも大きい場合、すなわち偏差が正の場合、負の操作信号が出力回路２１から出力され、第２スイッチング制御部２７１はこれを受けてランプ４へ供給される電力が減少するようパワースイッチ素子２７を制御する。具体的には、第２スイッチング制御部２７１からパワースイッチ素子２７へ出力するパルスのデューティ比を小さくする。一方、ランプ電力Ｐｄｅｔが目標電力Ｐｅｘｐよりも小さい場合、すなわち偏差が負の場合、正の操作信号が出力回路２１から出力され、第２スイッチング制御部２７１はこれを受けてランプ４へ供給される電力が増加するようパワースイッチ素子２７を制御する。具体的には、第２スイッチング制御部２７１からパワースイッチ素子２７へ出力するパルスのデューティ比を大きくする。このフィードバック制御により偏差が０となった場合に、マイコン２２５及び第２スイッチング制御部２７１の応答が停止し、再び定常状態へ移行することになる。
【００３０】
一方、乗算器３０３はＡ／Ｄ変換器２２３から出力されるランプ電圧に係数記憶部３０４に記憶した係数を乗じる。なお、この係数は好ましくは２であり、回路設計に応じて適宜１．５４〜２．８６の値を採用すればよい。すなわち、ＰＷＭ制御においてはデューティ比を約５０％とすることが効率の面で良く、そのため、ランプ電圧検出回路２４０により検出されるランプ電圧を、昇降圧回路１０の出力電圧の約５０％とすることが好ましい。
【００３１】
例えば定格安定動作時におけるランプ電圧が６０Ｖの場合、昇降圧回路１０における出力電圧は１２０Ｖであることが好ましい。また、ランプ４の寿命末期には、ランプ電圧が例えば９０Ｖに上昇するが、この場合、昇降圧回路１０における出力電圧は１８０Ｖであることが好ましい。ただし、５０％に限るものではなく、共振等が存在することから、回路設計に応じて適宜３５％〜６５％（係数は約１．５４〜２．８６）の値とすればよい。以下では係数記憶部３０４に２が記憶されているものとして説明する。
【００３２】
乗算器３０３は２倍後のランプ電圧を第２マイコン３０２へ出力する。一方、電圧検出回路３０で検出された昇降圧回路１０の出力電圧はＡ／Ｄ変換器３０１によりデジタル化され、デジタル化された電圧が第２マイコン３０２へ入力される。第２マイコン３０２は乗算器３０３から出力される２倍後のランプ電圧からＡ／Ｄ変換器３０１から入力される電圧を減じ、その偏差に基づく操作信号をＤ／Ａ変換器３０５へ出力する。
【００３３】
Ｄ／Ａ変換器３０５から出力される偏差に基づく操作信号はスイッチング制御部１３へ出力され、スイッチング制御部１３は偏差に基づく操作信号に従い、パワースイッチ素子１６を制御する。すなわち、２倍後のランプ電圧が昇降圧回路１０の出力電圧よりも大きい場合、偏差は正であり、正の操作信号が出力回路２１から出力される。スイッチング制御部１３はこれを受けて昇降圧回路１０の出力電圧が上昇するようパワースイッチ素子１６を制御する。具体的には、スイッチング制御部１３からパワースイッチ素子１６へ出力するパルスのデューティ比を大きくする。
【００３４】
一方、２倍後のランプ電圧が昇降圧回路１０の出力電圧よりも小さい場合、偏差は負であり、負の操作信号が出力回路２１から出力される。スイッチング制御部１３はこれを受けて昇降圧回路１０の出力電圧が降下するようパワースイッチ素子１６を制御する。具体的には、スイッチング制御部１３からパワースイッチ素子１６へ出力するパルスのデューティ比を小さくする。このフィードバック制御により偏差が０となった場合に、第２マイコン３０２及びスイッチング制御部１３の応答が停止し、再び定常状態へ移行することになる。なお、本実施の形態においてはデジタル演算回路を用いた例につき説明したが、アナログ乗算回路を用いて実現しても良いことはもちろんである。
【００３５】
実施の形態２
実施の形態２は昇降圧回路１０とバラスト２０とを絶縁した形態に関する。図３は実施の形態２に係る放電灯点灯装置１の構成を示す回路図である。昇降圧回路１０とバラスト２０とは、変圧器であるトランス６及びフォトカプラ５により互いに絶縁されている。昇降圧回路１０は、ラインフィルタ１１を介して交流電源２に接続される。バラスト２０は、トランス６及び信号伝送素子であるフォトカプラ５により、昇降圧回路１０に対して絶縁されている。
【００３６】
昇降圧回路１０は、例えば自励型フライバック方式のコンバータ（RCC: Ringing Choke Converter）が用いられる。この昇降圧回路１０は、ラインフィルタ１１を介して交流電源２に接続されており、交流電源２からの交流を全波整流及び平滑するためのブリッジ回路１２、平滑コンデンサ１４、ＦＥＴまたはバイポーラトランジスタを用いたパワースイッチ素子１６，パワースイッチ素子１６を制御するスイッチング制御部１３及びこれに接続される起動抵抗１５を含んで構成される。トランス６は、パワースイッチ素子１６にその一端が接続された１次コイル６１、２次コイル６２及びスイッチング制御部１３に接続された帰還コイル６３を備え、スイッチング制御部１３によるパワースイッチ素子１６の制御により、昇圧及び降圧を行う。またスイッチング制御部１３はバラスト２０からの制御信号を伝送するフォトカプラ５にも接続されている。
【００３７】
次に昇降圧回路１０の動作について説明する。図示しないシステム全体のスイッチは、例えば交流電源２とラインフィルタ１１の接続ラインに直列に挿入されている。このシステムスイッチがオフの状態においては、交流電源２からの電力は放電灯点灯装置１には供給されず、スイッチング制御部１３は動作せず、パワースイッチ素子１６のゲート電圧Ｖｇｓはゼロボルトであり、オフの状態である。システムスイッチがオンにされ、交流電源２から電力が供給された場合、ブリッジ回路１２及び平滑コンデンサ１４により交流電圧が整流及び平滑される。その後ライン１５１の電圧が上昇し、起動抵抗１５経由でスイッチング制御部１３に電力が供給されて動作を開始し、パワースイッチ素子１６にもゲート電圧がかかることになる。パワースイッチ素子１６のゲート電圧Ｖｇｓが所定電圧以上となった場合、パワースイッチ素子１６はオンとなる。
【００３８】
パワースイッチ素子１６がオンした場合、１次コイル６１に電流が流れ、両端ａｂ間に電圧が発生する。なお、１次コイル６１のａ側が正極である。同じく、２次コイル６２及び帰還コイル６３にも巻き数比に応じた電圧が発生する。なお、帰還コイル６３及び１次コイル６１は同極であり、帰還コイル６３のｅ側が正極となり、２次コイル６２のｄ側が正極となる。帰還コイル６３の正極（ｅ側）はスイッチング制御部１３を介してパワースイッチ素子１６のゲートに接続されている。つまり、パワースイッチ素子１６がオンの場合、オン状態を維持する帰還コイル６３の極性側に接続されている。
【００３９】
続いて、スイッチがオフからオンへ移行するまでの動作を説明する。パワースイッチ素子１６がオフとなった瞬間、２次コイル６２のｃ側に正電圧が発生し、パワースイッチ素子１６がオンの間にトランス６に蓄えられた電力がバラスト２０へ出力される。トランス６の電力がゼロになった場合、残留した電力が帰還コイル６３のｅ側に、正の電圧を発生させる結果、スイッチが再びオンとなる。スイッチング制御部１３は以上のオン・オフ制御を繰り返し行う。
【００４０】
トランス６の出力には電圧検出回路３０が接続されており、昇降圧回路１０の出力電圧を検出する。電圧検出回路３０により検出された出力電圧は出力回路２１へ出力される。出力回路２１は、電圧検出回路３０により検出された電圧とランプ電圧検出回路２４０により検出された電圧との差に係る信号を、フォトカプラ５を介してスイッチング制御部１３へ出力する。なお、バラスト２０の他の構成については実施の形態１と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００４１】
図４は実施の形態２に係る出力回路２１の回路構成を示すブロック図である。実施の形態１と異なり、Ｄ／Ａ変換器３０５とスイッチング制御部１３との間にフォトカプラ５が設けられている。第２マイコン３０２は乗算器３０３から出力される２倍後のランプ電圧から、Ａ／Ｄ変換器３０１を介して電圧検出回路３０から出力される電圧を減じ、その偏差に基づく操作信号をＤ／Ａ変換器３０５へ出力する。
【００４２】
Ｄ／Ａ変換器３０５からフォトカプラ５を介して出力される偏差に基づく操作信号はスイッチング制御部１３へ出力され、スイッチング制御部１３は偏差に基づく操作信号に従い、パワースイッチ素子１６を制御する。
【００４３】
本実施の形態２は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【００４４】
実施の形態３
上述した放電灯点灯装置１は例えばプロジェクタに適用される。図５はプロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。プロジェクタ３００は、実施の形態１の放電灯点灯装置１、ランプ４、反射鏡３２１、カラーホイール３２０、映像形成素子（以下、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device（登録商標）と称す）３６０、映像形成素子制御回路３７０、投射レンズ３８０、ファン３３０、主制御部３９０及び映像信号処理部３９１を含んで構成される。
【００４５】
主制御部３９０は、図示しないメモリに記憶したプログラムに従い、上述したハードウェア各部を制御する。映像信号は映像信号処理部３９１へ入力される。映像信号処理部３９１は、同期分離及びスケーリング等、映像信号の処理を行い、処理後の映像信号を映像形成素子制御回路３７０へ出力する。プロジェクタ３００では、ランプ４から発せられた白色光が集光され、カラーホイール３２０に照射される。カラーホイール３２０は、赤、青及び緑色の光学フィルタが円周方向に沿って配列形成された円盤として構成されており、図示しない駆動モータによって高速回転されるようになっている。
【００４６】
カラーホイール３２０の回転に伴って、ランプ４から出射された光の光路に各色フィルタが順次挿入され、カラーホイール３２０に照射された白色光が赤色光、緑色光、青色光の各単色光に時分割で色分離される。そして、分離された各単色光は、反射鏡３２１へと送られ、ＤＭＤ３６０に照射される。なお、ＤＭＤに代えて液晶パネルを用いても良い。ＤＭＤ３６０は映像形成素子制御回路３７０によって駆動制御されている。映像形成素子制御回路３７０は、入力された映像信号に従ってＤＭＤ３６０を駆動する。具体的には、入力された映像信号に従ってＤＭＤ３６０の各セルや微小ミラーをオンまたはオフさせることによって、照射された単色光を画素単位で反射して光変調を行い、画像光を形成する。形成された画像光は、投射レンズ３８０に入射され、投射レンズ３８０によって不図示のスクリーン等に拡大投射される。
【００４７】
放電灯点灯装置１はランプ４の点灯及び消灯を制御する。ファン３３０はランプ４またはプロジェクタ３００内を冷却するためのものであり、図示しないモータにより駆動される。なお、本実施の形態においては放電灯点灯装置１をプロジェクタ３００へ適用する形態につき説明したが、これに限るものではなく、一般照明等に適用しても良い。
【００４８】
本実施の形態３は以上の如き構成としてあり、その他の構成及び作用は実施の形態１及び２と同様であるので、対応する部分には同一の参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】出力回路の回路構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態２に係る放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図４】実施の形態２に係る出力回路の回路構成を示すブロック図である。
【図５】プロジェクタのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図６】従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 放電灯点灯装置
２ 直流電源、交流電源
３ イグナイタ
４ ランプ（放電灯）
５ フォトカプラ
６ トランス
１０ 昇降圧回路
１１ ラインフィルタ
１３ スイッチング制御部
１４ 平滑コンデンサ
１５ 起動抵抗
１６ パワースイッチ素子
２０ バラスト
２１ 出力回路
２２ パワーダイオード
２３ 平滑用コンデンサ
２４ 第１分圧抵抗
２５ 第２分圧抵抗
２６ 電流検出抵抗
２７ パワースイッチ素子
２８ チョークコイル
３０ 電圧検出回路
２２５ マイコン
２４０ ランプ電圧検出回路
２７１ 第２スイッチング制御部
３０２ 第２マイコン
３０３ 乗算器
３０４ 係数記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧する昇降圧回路と、
該昇降圧回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記昇降圧回路に接続され、前記放電灯の点灯制御を行うバラストと、
前記放電灯に印加される電圧を検出する放電灯電圧検出回路と、
前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び前記電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号を前記スイッチング制御部へ出力する出力回路と
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記出力回路は、
前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧に所定の係数を乗じ、乗じた電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記出力回路は、
前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧を略２倍し、略２倍後の電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記スイッチング制御部は、
前記出力回路から出力される信号に基づき、前記電源からの電圧を昇降圧するよう構成してある
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記昇降圧回路と前記バラストとは絶縁されており、
前記出力回路から前記スイッチング制御部へ出力される信号を伝送するフォトカプラをさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１】
放電灯を点灯させる放電灯点灯装置において、
電源からの電圧をスイッチング制御部の制御により昇降圧する昇降圧回路と、
該昇降圧回路の出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記昇降圧回路に接続され、前記放電灯の点灯制御を行うバラストと、
前記放電灯に印加される電圧を検出する放電灯電圧検出回路と、
前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧及び前記電圧検出回路により検出された電圧に基づく信号を前記スイッチング制御部へ出力する出力回路と
を備えることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記出力回路は、
前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧に所定の係数を乗じ、乗じた電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記出力回路は、
前記放電灯電圧検出回路により検出された電圧を略２倍し、略２倍後の電圧と前記電圧検出回路により検出される電圧との差に係る信号を前記スイッチング制御部へ出力するよう構成してある
ことを特徴とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記スイッチング制御部は、
前記出力回路から出力される信号に基づき、前記電源からの電圧を昇降圧するよう構成してある
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記昇降圧回路と前記バラストとは絶縁されており、
前記出力回路から前記スイッチング制御部へ出力される信号を伝送するフォトカプラをさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の放電灯点灯装置を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−１７７０５０（Ｐ２００８−１７７０５０Ａ）
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９４９５（Ｐ２００７−９４９５）
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月３１日（２００８．７．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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