(57)【要約】【課題】ＰＦＣ回路の出力電圧を安定に可変制御でき、回路部品の温度上昇を防ぐことができる技術を提供する。【解決手段】ランプ９６の点灯開始時には、基準電圧演算部１３４３によりメモリ１３４５の高圧用基準電圧が差分演算部１３４２に出力され、計時部１３４４で時間計測が開始される。ＰＦＣ回路１３の出力電圧は、高圧用基準電圧となるよう制御され、ランプ点灯用高圧回路９５１に入力される。ランプ点灯用高圧回路９５１は、高圧用基準電圧によって高電圧のランプ電圧を出力してランプ９６で放電させる。計時部１３４４によりランプ点灯開始時から所定時間に達した旨が通知されると、基準電圧演算部１３４により入力ＡＣ電圧に対応する通常基準電圧がメモリ１３４５から差分演算部１３４２に出力され、ＰＦＣ回路１３の出力電圧が通常基準電圧に制御される。バラスト回路９５２は、通常基準電圧によってランプ電圧の定電力制御を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電圧を昇圧して出力電圧が所定の基準電圧となるように制御する力率改善回路と、該力率改善回路の前記出力電圧を降圧してランプにランプ電圧を出力するランプ電圧供給回路とを備えた放電ランプ点灯装置であって、
前記力率改善回路は、ランプ点灯開始時から所定時間は、出力電圧が前記ランプを放電させるために必要な高圧用基準電圧となるように制御し、前記所定時間経過後は、前記出力電圧が前記高圧用基準電圧よりも低い通常基準電圧となるように制御する
ことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記力率改善回路は、入力ＡＣ電圧に対応して前記通常基準電圧を変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記ランプ電圧供給回路は、
前記高圧用基準電圧を降圧して前記ランプに放電開始させるランプ電圧を出力するランプ点灯用高圧回路と、
前記通常基準電圧を降圧して前記ランプを通常点灯させる一定のランプ電圧を出力するバラスト回路と
を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記所定時間は、６秒間であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項に記載の放電ランプ点灯装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＦＣ回路を備えた放電ランプ点灯装置及びプロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は、プロジェクタ用光源等に用いられる従来の放電ランプ点灯装置９００の回路図である。放電ランプ点灯装置９００には、ＡＣ電源９１とＡＣ整流ダイオード９２とＰＦＣ（Power Factor Correction）回路９３と平滑コンデンサ９４とランプ電圧供給回路９５とランプ９６とが設けられている。
【０００３】
ＡＣ電源９１は、ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２４０Ｖの範囲でＡＣ電圧を供給する。供給されるＡＣ電圧は、国や地域によって異なり、例えば、日本ではＡＣ１００Ｖであり、北米ではＡＣ１２０Ｖであり、欧州ではＡＣ２４０Ｖである。つまり、この電源回路は、各国共通仕様となっており、ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２４０Ｖのワールドワイドに対応している。
【０００４】
ＡＣ電源９１から供給されるＡＣ電圧は、交流波形（正弦波）であり、ＡＣ整流ダイオード９２によって半波又は全波整流されて直流に変換され、その後、平滑コンデンサ９４によって脈流が平滑化される。
【０００５】
このような、コンデンサインプット型の変換回路では、無効電力が増加して力率が悪化する。また、日本や欧州など多くの国において、高調波規制（ＩＥＣ６１０００−３−２）が実施されている。そのため、コンデンサインプット型の変換回路を用いる場合、力率を改善させないと高調波規制を満足させることができない。そのため、ＰＦＣ回路９３によって力率改善が行われる。
【０００６】
ＰＦＣ回路９３は、ＡＣ整流ダイオード９２と平滑コンデンサ９４との間に設けられており、コイル９３１とスイッチング素子９３２と整流ダイオード９３３とスイッチング素子コントローラ９３４と誤差アンプ９３５とを備えている。ＰＦＣ回路９３は、昇圧回路を兼ねており、高周波でスイッチングすることにより力率を改善する。
【０００７】
誤差アンプ９３５には、基準電圧となる固定値（ここでは約ＤＣ３８５Ｖ）とＰＦＣ回路９３の出力電圧とが入力される。誤差アンプ９３５は、基準電圧とＰＦＣ回路９３の出力電圧とを比較して、その差分電圧をスイッチング素子コントローラ９３４に出力する。スイッチング素子コントローラ９３４は、差分電圧に基づいて、ＰＦＣ回路９３の出力電圧が基準電圧（約ＤＣ３８５Ｖ）となるようにスイッチング素子９３２を制御する。
【０００８】
これにより、ＰＦＣ回路９３は、ＡＣ１００Ｖ〜ＡＣ２４０Ｖの入力ＡＣ電圧を昇圧して、約ＤＣ３８５Ｖの一定電圧を出力する。
【０００９】
ＰＦＣ回路９３から出力されたＤＣ電圧は、平滑コンデンサ９４により脈流が平滑化されて、ランプ電圧供給回路９５に入力される。
【００１０】
ランプ電圧供給回路９５は、降圧回路であり、ランプ（放電ランプ）９６の点灯に必要なランプ電圧を出力する。一般的に、ランプ９６の放電（始動）開始時に必要となるランプ電圧は、ランプ９６の電極に放電させるため高電圧となり、ＤＣ３００Ｖ程度である。その後、放電が安定してランプ９６が通常点灯するときに必要となるランプ電圧は、ランプ９６の種類や点灯時間によって異なるがＤＣ６０Ｖ〜ＤＣ１５０Ｖ程度の範囲で一定電圧である。このことから、ランプ電圧供給回路９５は、ＰＦＣ回路９３からの入力電圧が約ＤＣ３８５Ｖあれば、安定してランプ電圧を出力可能である。
【００１１】
ランプ電圧供給回路９５は、ランプ点灯用高圧回路９５１とバラスト回路９５２とを備えている。ランプ点灯用高圧回路９５１は、ランプ９６の放電開始時に必要となる高電圧出力を行い、ＰＦＣ回路９３からの入力電圧約ＤＣ３８５Ｖを約ＤＣ３００Ｖに降圧してランプ９６に出力する。ランプ９６が通常点灯すると、バラスト回路９５２が、定電力制御を行い、ＰＦＣ回路９３からの入力電圧約ＤＣ３８５Ｖを約ＤＣ６０Ｖ〜１５０Ｖに降圧してランプ９６に出力する。
【００１２】
図４は、従来の放電ランプ点灯装置９００におけるランプ電圧とＰＦＣ回路９３の出力電圧とのシーケンス図である。図４（ａ）に示すように、ランプ電圧は、放電開始時に約ＤＣ３００Ｖである。ランプ９６が点灯すると（放電開始時）、ランプ電圧は、不安定な放電のため、約ＤＣ０Ｖに大きく下がり、その後徐々に上昇して、一定電圧（図示では約ＤＣ８０Ｖ）となる。一方、ＰＦＣ回路９３の出力電圧は、ランプ電圧の変化に関係なく、約ＤＣ３８５Ｖの一定値である。
【００１３】
このような従来の放電ランプ点灯装置９００では、ＰＦＣ回路９３の入出力電圧差は、入力ＡＣ電圧が１００Ｖのとき、約ＤＣ２４４Ｖ（入力電圧約ＤＣ１４１Ｖ、出力電圧約ＤＣ３８５Ｖ）であり、入力ＡＣ電圧が２４０Ｖのとき、約ＤＣ４５Ｖ（入力電圧約ＤＣ３３９Ｖ、出力電圧約ＤＣ３８５Ｖ）である。また、バラスト回路９５２の入出力電圧差は、最大約ＤＣ３２５Ｖ（入力電圧約ＤＣ３８５Ｖ、出力電圧約ＤＣ６０Ｖ〜ＤＣ１５０Ｖ）である。
【００１４】
従来の放電ランプ点灯装置９００では、ランプ点灯用高圧回路９５１で必要となる高電圧が出力されるように、ＰＦＣ回路９３の出力電圧が一定に設定されている。そのため、ＰＦＣ回路９３及びバラスト回路９５２の入出力間電圧差が大きく、回路損失が大きくなって回路部品の温度上昇を招いていた。そのため、従来の放電ランプ点灯装置９００では、損失の小さい素子を用いたり、ファンを別途設けたりして、温度対策を行わなければならなかった。
【００１５】
これについて、ＰＦＣ回路の出力電圧を可変制御する技術が知られている。例えば、特許文献１には、負荷回路の状態に合わせてＰＦＣ回路の出力電圧を可変制御する技術が開示されている。
また、特許文献２には、整流された入力ＡＣ電圧にＰＦＣ回路のＤＣ出力電圧を追従させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００７−１５１２０８号公報
【特許文献２】特表２００４−５０８７９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１の技術では、ランプ電圧に合わせてＰＦＣ回路の出力電圧を変化させることになるため、点灯時の不安定なランプ放電でランプ電圧が不安定に変化するときに、ＰＦＣ回路の出力電圧を安定に制御することができなかった。
【００１８】
また、特許文献２の技術では、入力ＡＣ電圧のみによってＰＦＣ回路の出力電圧を制御するため、ランプ点灯時の放電に必要な高電圧の出力制御を行うことができなかった。
【００１９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ＰＦＣ回路の出力電圧を安定に可変制御でき、回路部品の温度上昇を防ぐことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の放電ランプ点灯装置は、入力電圧を昇圧して出力電圧が所定の基準電圧となるように制御する力率改善回路と、該力率改善回路の前記出力電圧を降圧してランプにランプ電圧を出力するランプ電圧供給回路とを備えた放電ランプ点灯装置であって、前記力率改善回路は、ランプ点灯開始時から所定時間は、出力電圧が前記ランプを放電させるために必要な高圧用基準電圧となるように制御し、前記所定時間経過後は、前記出力電圧が前記高圧用基準電圧よりも低い通常基準電圧となるように制御することを特徴とする。
また、前記力率改善回路は、入力ＡＣ電圧に対応して前記通常基準電圧を変更可能であってもよい。
また、前記ランプ電圧供給回路は、前記高圧用基準電圧を降圧して前記ランプに放電開始させるランプ電圧を出力するランプ点灯用高圧回路と、前記通常基準電圧を降圧して前記ランプを通常点灯させる一定のランプ電圧を出力するバラスト回路とを備えてもよい。
また、前記所定時間は、６秒間であってもよい。
本発明のプロジェクタ装置は、上記に記載の放電ランプ点灯装置を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ＰＦＣ回路の出力電圧を安定に可変制御でき、回路部品の温度上昇を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る実施形態の放電ランプ点灯装置を示すブロック図である。
【図２】図１に示す放電ランプ点灯装置におけるランプ電圧とＰＦＣ回路の出力電圧とのシーケンス図である。
【図３】従来の放電ランプ点灯装置を示すブロック図である。
【図４】図３に示す放電ランプ点灯装置におけるランプ電圧とＰＦＣ回路の出力電圧とのシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本実施形態の放電ランプ点灯装置１００と従来の放電ランプ点灯装置９００とでは、ＰＦＣ回路の構成が異なっている。以下では、従来の放電ランプ点灯装置９００と同様の機能を示す構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２４】
図１に示すように、ＰＦＣ回路１３は、力率改善回路であり、コイル９３１とスイッチング素子９３２と整流ダイオード９３３とマイコン１３４とを備えている。マイコン１３４は、スイッチング素子コントローラ１３４１と差分演算部１３４２と基準電圧演算部１３４３と計時部１３４４とメモリ１３４５とを有し、ＰＦＣ回路１３の出力電圧制御を行う。ここでは、スイッチング素子コントローラ１３４１と差分演算部１３４２と基準電圧演算部１３４３と計時部１３４４とメモリ１３４５とが、部品点数の削減のため、マイコン１３４により１チップ化されている。
【００２５】
メモリ１３４５には、国や地域によって異なる入力ＡＣ電圧に対応して複数の基準電圧（以下、「通常基準電圧」と呼ぶ）が記憶されている。例えば、ＡＣ１００Ｖに対応してＤＣ２００Ｖの通常基準電圧、ＡＣ２４０Ｖに対応してＤＣ３６０Ｖの通常基準電圧が記憶されている。また、メモリ１３４５には、ランプ放電開始時の基準電圧、すなわちランプ点灯用高圧回路９５１のための基準電圧（以下、「高圧用基準電圧」と呼ぶ）として、ＤＣ３８５Ｖが記憶されている。
【００２６】
基準電圧演算部１３４３は、ＰＦＣ回路１３の目標出力電圧となる基準電圧を決定する。具体的には、基準電圧演算部１３４３は、入力ＡＣ電圧（ＡＣ整流ダイオード９２の出力電圧）の供給が開始されると、メモリ１３４５に記憶された高圧用基準電圧を取得して差分演算部１３４２に出力する。また、それとともに、基準電圧演算部１３４３は、計時部１３４４に時間の計測を開始させる。
【００２７】
差分演算部１３４２は、ＰＦＣ回路１３の出力電圧を取得して、基準電圧演算部１３４３からの基準電圧との差分を演算し、差分電圧をスイッチング素子コントローラ１３４１に出力する。
【００２８】
スイッチング素子コントローラ１３４１は、差分電圧に基づいて、スイッチング素子９３２を制御して、ＰＦＣ回路１３の出力電圧が基準電圧演算部１３４３で決定された高圧用基準電圧になるように制御する。ＰＦＣ回路１３から出力された高圧用基準電圧は、ランプ点灯用高圧回路９５１に入力され、ランプ点灯時に必要な高電圧のランプ電圧としてランプ９６に出力される。
【００２９】
一方、計時部１３４４は、時間計測を開始してから所定時間（ここでは、例えば「６秒」として以下説明する）に達すると、所定時間に達した旨を示す信号を基準電圧演算部１３４３に出力する。
【００３０】
基準電圧演算部１３４３は、計時部１３４４から所定時間に達した旨を示す信号を取得すると、メモリ１３４５を参照して、入力ＡＣ電圧に対応する通常基準電圧を取得して差分演算部１３４２に出力する。
【００３１】
そして、差分演算部１３４２によって、ＰＦＣ回路１３の出力電圧と通常基準電圧との差分が演算され、スイッチング素子コントローラ１３４１によって、ＰＦＣ回路１３の出力電圧が通常基準電圧となるように、差分演算部１３４２からの差分電圧に基づいてスイッチング素子９３２が制御される。そして、ＰＦＣ回路１３から出力された通常基準電圧は、バラスト回路９５２に入力され、ランプ９６の通常点灯に必要なランプ電圧としてランプ９６に出力される。
【００３２】
つまり、基準電圧演算部１３４３は、ランプ放電開始時には、ランプ９６に放電させるため、ランプ点灯用高圧回路９５１が必要とする高電圧となるように基準電圧を決定する。その後、基準電圧演算部１３４３は、計時部１３４４を介して、ランプ放電開始時から所定時間が経過したことを通知されると、バラスト回路９５２が必要とする電圧となるように、入力ＡＣ電圧に応じた基準電圧に切り替えている。
【００３３】
図２は、本実施形態のランプ電圧とＰＦＣ回路１３の出力電圧との関係を示すシーケンス図である。図２（ａ）はランプ電圧のシーケンス図であり、図２（ｂ）は入力ＡＣ電圧が１００Ｖである場合のＰＦＣ出力電圧のシーケンス図であり、図２（ｃ）は入力ＡＣ電圧が２４０Ｖである場合のＰＦＣ出力電圧のシーケンス図である。
【００３４】
図２（ａ）に示すように、ランプ電圧は、放電開始時に約ＤＣ３００Ｖである。そして、ランプ電圧は、ランプ９６の点灯時（放電開始時）に約ＤＣ０Ｖに下がり、その後徐々に上昇して一定電圧（図示では約ＤＣ８０Ｖ）となる。
【００３５】
一方、図２（ｂ）に示すように、ＰＦＣ回路１３の出力電圧は、放電開始時から６秒間は約ＤＣ３８５Ｖである。ランプ９６が点灯してもしばらくはランプ放電が不安定であるため、安定してランプ電圧が供給されるように、ＰＦＣ回路１３の出力電圧は、放電開始時から６秒間高電圧に保たれている。そして、放電開始時から６秒間経過後からは、ＰＦＣ回路１３の出力電圧が入力ＡＣ電圧に基づいて変更され、約ＤＣ２００Ｖとなる。なお、図２（ｂ）では、入力ＡＣ電圧が１００Ｖの場合を例に挙げており、例えば、入力ＡＣ電圧が２４０Ｖの場合、図２（ｃ）に示すように、放電開始時から６秒後からはＰＦＣ回路１３の出力電圧が約ＤＣ３６０Ｖとなる。
【００３６】
このように、ＰＦＣ回路１３の出力電圧は、ランプ放電開始時から６秒間において、ランプ点灯用高圧回路９５１に必要な高電圧となり、放電開始時から６秒後以降において、入力ＡＣ電圧に対応して変更される。つまり、ＰＦＣ回路１３の出力電圧は、ランプ放電開始時から６秒間とその後とで変更されている。
【００３７】
そのため、ランプ放電開始時から６秒後以降におけるランプ９６の通常点灯時には、ＰＦＣ回路１３の入出力電圧差は、入力ＡＣ電圧がＡＣ１００Ｖのとき、ＰＦＣ回路１３の出力電圧が約ＤＣ２００Ｖとなるから、約ＤＣ６０Ｖである。また、入力ＡＣ電圧がＡＣ２４０Ｖの場合、ＰＦＣ回路１３の入出力電圧差は、ＰＦＣ回路１３の出力電圧が約ＤＣ３６０Ｖとなるから、約ＤＣ２１Ｖである。
【００３８】
また、バラスト回路９５２の入出力電圧差は、ランプ放電開始時から６秒後以降におけるランプ９６の通常点灯時で、入力ＡＣ電圧がＡＣ１００Ｖの場合、入力電圧（ＰＦＣ回路１３の出力電圧）が約ＤＣ２００Ｖであり、出力電圧が約ＤＣ６０Ｖ〜ＤＣ１５０Ｖであるから、最大約ＤＣ１４０Ｖとなる。また、入力ＡＣ電圧がＡＣ２４０Ｖの場合、バラスト回路９５２の入出力電圧差は、ＰＦＣ回路１３の出力電圧がＤＣ３６０Ｖとなるから、約ＤＣ３００Ｖである。
【００３９】
つまり、入力ＡＣ電圧がＡＣ１００Ｖのとき、ＰＦＣ回路１３の入出力電圧差は、ＤＣ６０Ｖになり、従来のＰＦＣ回路９３の入出力電圧差約ＤＣ２４４Ｖから約１／４になっている。また、入力ＡＣ電圧がＡＣ１００Ｖのとき、バラスト回路９５２の入出力電圧差は、最大約ＤＣ１４０Ｖになり、従来の放電ランプ点灯装置９００におけるバラスト回路９５２の最大約ＤＣ３２５Ｖから約１／２になっている。
【００４０】
そのため、本実施形態の放電ランプ点灯装置１００では、特に入力ＡＣ電圧が小さい場合に、従来の放電ランプ点灯装置９００に比べて、ＰＦＣ回路１３及びバラスト回路９５２の損失が小さくなり、部品温度上昇を抑えることができる。なお、ランプ放電開始時から６秒間については、ＰＦＣ回路１３の入出力電圧差及びバラスト回路９５２の入出力電圧差が従来と同様に高いままであるが、この時間は６秒間のみであるため、このときの回路損失が大きくても部品温度上昇にはつながらない。
【００４１】
したがって、本実施形態によれば、ランプ点灯時に安定してＰＦＣ回路の出力電圧を制御でき、また、ランプの通常点灯時にＰＦＣ回路の出力電圧を小さくすることで回路損失を減らし、回路部品の温度上昇を防ぐことができる。そのため、本実施形態によれば、温度対策のためのファンを削減したり、損失の大きい安価な素子を用いたりすることができ、コストを低減することができる。
【００４２】
本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々様々に変更が可能であることは言うまでもない。例えば、本発明の放電ランプ点灯装置をプロジェクタ装置に実装できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４３】
１００、９００：放電ランプ点灯装置
９１：ＡＣ電源
９２：ＡＣ整流ダイオード
１３、９３：ＰＦＣ回路（力率改善回路）
９４：平滑コンデンサ
９５：ランプ電圧供給回路
９６：ランプ（放電ランプ）
９３１：コイル
９３２：スイッチング素子
９３３：整流ダイオード
９３４：スイッチング素子コントローラ
９３５：誤差アンプ
９５１：ランプ点灯用高圧回路
９５２：バラスト回路
１３４：マイコン
１３４１：スイッチング素子コントローラ
１３４２：差分演算部
１３４３：基準電圧演算部
１３４４：計時部
１３４５：メモリ
【図１】
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【図２】
2014017082.tif 000004
【図３】
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【図４】
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