(57)【要約】【課題】装置内の温度上昇に対して供給電力を低減しても、放電灯の立ち消えを防止できる放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電源Ｅの電圧を昇圧又は降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１の出力電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路部２と、放電灯４に高圧パルスを印加して放電灯４を始動させるイグナイタ部３と、放電灯４へ供給する電力を制御する電力制御部５１と、インバータ回路部２を制御するインバータ回路制御部５２と、装置内の温度を検出する温度検出部８とを具備し、装置内の温度が高い場合に、放電灯４への供給電力を低減されるようにした放電灯点灯装置であって、装置内の温度が高い場合に、装置内の温度が低い場合に比べ、インバータ回路部２の交流電圧の周波数を低くし、かつインバータ回路部２の交流電圧の極性反転時の出力を少なくとも定常時よりも上げる制御を行う。【選択図】図１
2006278012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源電圧を昇圧又は降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路部と、放電灯に高圧パルスを印加して放電灯を始動させるイグナイタ部と、放電灯へ供給する電力を制御する電力制御部と、インバータ回路部を制御するインバータ回路制御部と、装置内の温度を検出する温度検出部とを具備し、装置内の温度が高い場合に、放電灯への供給電力を低減されるようにした放電灯点灯装置であって、装置内の温度が高い場合に、装置内の温度が低い場合に比べ、インバータ回路部の交流電圧の周波数を低くし、かつインバータ回路部の交流電圧の極性反転時の出力を少なくとも定常時よりも上げる制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
直流電源電圧を昇圧又は降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部の出力電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路部と、放電灯に高圧パルスを印加して放電灯を始動させるイグナイタ部と、放電灯へ供給する電力を制御する電力制御部と、インバータ回路部を制御するインバータ回路制御部と、装置内の温度を検出する温度検出部とを具備し、装置内の温度が高い場合に、放電灯への供給電力を低減されるようにした放電灯点灯装置であって、装置内の温度上昇に関わらず、インバータ回路部の交流電圧の極性反転時の出力を少なくとも定常時よりも上げる制御を行い、装置内の温度が高い場合に、装置内の温度が低い場合に比べ、インバータ回路部の交流電圧の周波数を低くする制御を行うことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯される放電灯とを具備していることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３記載の光源装置と、光源装置の放電灯から放射される光を配光する配光装置とを具備していることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、並びに、これを用いた光源装置及び照明装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の放電灯点灯装置を図６に示す。この点灯装置は、直流電源Ｅ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１、インバータ回路部２、イグナイタ部３、放電灯４、制御部５、ランプ電圧検出部６、ランプ電流検出部７などから構成されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ部１にて直流電源Ｅの直流電圧を放電灯４が必要とする電圧まで昇圧し、インバータ回路部２では、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１の出力電圧（直流）を交流に変換している。イグナイタ部３では、高圧パルスを発生させ、放電灯４を始動させる。制御部５では、ランプ電圧検出部６から検出した放電灯４に印加される電圧（以下、ランプ電圧）とランプ電流検出部７から検出した放電灯４を流れる電流（以下、ランプ電流）を元に、放電灯４に供給する電力を設定し、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１やインバータ回路部２を制御する。
【０００３】
上記のような放電灯点灯装置においては、従来、点灯装置の発熱対策として、周囲温度の上昇や電源電圧の低下時に、放電灯４への供給電力を低減する手段が提案されている（特開２００２−３１９４９８号公報）。
【０００４】
一方、上記のような放電灯点灯装置において、インバータ回路部２の交流電圧の極性反転時の放電灯電圧を定常点灯時における放電灯電圧よりも上げることにより、放電灯電圧がゼロ電位と交差する点での放電灯の立消え防止手段が提案されている（特開平８−２２２３９０号公報）。
【特許文献１】特開２００２−３１９４９８号公報
【特許文献２】特開平８−２２２３９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
点灯装置の発熱対策として、周囲温度の上昇時や電源電圧の低下時に、放電灯への供給電力を低減した場合、ある程度まで供給電力を低減すると放電灯の立ち消えが発生する（例えば、３５Ｗ定格の放電灯の場合には、約２５Ｗ〜３０Ｗ程度）。そこで、立ち消えを抑制するために、特許文献２で示すように極性反転時の放電灯電圧を定常点灯時における放電灯電圧よりも上げる対策を行っていた。
【０００６】
インバータ回路部の交流電圧の極性反転時のランプ電圧を上げるためには、極性反転時の出力電力を上げる方法があるが、その方法の場合には、上記供給電力の低減効果が少なくなってしまい、発熱抑制効果が薄れてしまうという課題があり、点灯装置の小型化の障害となっていた。
【０００７】
本発明は、上述のような点に鑑みてなされたものであり、装置内の温度上昇に対して供給電力を低減しても、放電灯の立ち消えを防止できる放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｅの電圧を昇圧又は降圧して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ部１と、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１の出力電圧を交流電圧に変換して出力するインバータ回路部２と、放電灯４に高圧パルスを印加して放電灯４を始動させるイグナイタ部３と、放電灯４へ供給する電力を制御する電力制御部５１と、インバータ回路部２を制御するインバータ回路制御部５２と、装置内の温度を検出する温度検出部８とを具備し、装置内の温度が高い場合に、放電灯４への供給電力を低減されるようにした放電灯点灯装置であって、装置内の温度が高い場合に、装置内の温度が低い場合に比べ、インバータ回路部２の交流電圧の周波数を低くし、かつインバータ回路部２の交流電圧の極性反転時の出力を少なくとも定常時よりも上げる制御を行うことを特徴とするものである。また、請求項２記載のように、装置内の温度上昇に関わらず、インバータ回路部２の交流電圧の極性反転時の出力を少なくとも定常時よりも上げる制御を行うものであっても良い。
【０００９】
ここで、極性反転時とは、図５に示す部分を言い、ゼロ電位を交差する点とその前後を含む。前後とは、３００Ｈｚ〜５００Ｈｚで動作している場合には、約２ｍｓ以内である。また、定常時とは、極性反転時以降の略一定電圧（もしくは電流、電力）を出力している状態を示す。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、周囲温度の上昇や電源電圧の低下によって、装置内の温度が上昇しても、放電灯の立ち消えを防止し、かつ部品の発熱を抑えることが可能となる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る光源装置の回路図である。この光源装置は、直流電源Ｅ、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１、インバータ回路部２、イグナイタ部３、放電灯４、電力制御部５１、インバータ回路制御部５２、ランプ電圧検出部６、ランプ電流検出部７、温度検出部８から構成されている。
【００１２】
直流電源Ｅは、バッテリ、直流電源装置、商用交流電源を整流平滑したもの等のいずれでもよい。
【００１３】
直流電源ＥにＤＣ／ＤＣコンバータ部１の昇圧トランスＴ１の一次巻線Ｎ１と半導体スイッチング素子Ｑ０（例えばＭＯＳＦＥＴなど）の直列回路が接続されている。昇圧トランスＴ１の二次巻線Ｎ２にはダイオードＤ１を介して平滑用コンデンサＣ１が接続されている。
【００１４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部１はフライバック型ＤＣ−ＤＣコンバータを形成しており、スイッチング素子Ｑ０のＯＮ時にトランスＴ１の１次巻線Ｎ１にエネルギーを蓄え、ＯＦＦ時にトランスＴ１の２次巻線Ｎ２及びダイオードＤ１を介して、蓄えたエネルギーをコンデンサＣ１に供給している。従って、スイッチング素子Ｑ０のＯＮ時間によって、出力を調整する。
【００１５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部１の出力側、すなわち、平滑用コンデンサＣ１の両端には、インバータ回路部２とイグナイタ部３を介して放電灯４が接続されている。
【００１６】
インバータ回路部２は、４個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４からなるフルブリッジ回路で構成されており、対角方向に配置された各１対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ４及びスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオン・オフして放電灯４に印加される電圧（以下ランプ電圧と呼ぶ）の極性を反転させる。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は例えばＭＯＳＦＥＴよりなる。
【００１７】
放電灯４は、例えば定格電力３５Ｗのメタルハライドランプである。光源装置より放電灯４を、または、直流電源Ｅおよび放電灯４を除去したものが、放電灯点灯装置である。
イグナイタ部３は高圧パルスを発生して、この高圧パルスを放電灯４に印加して、放電灯４を始動させる。
【００１８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ部１の出力側には、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３の直列回路からなるランプ電圧検出手段としてのランプ電圧検出部６が接続されている。また、平滑コンデンサＣ１の一端とインバータ回路部２との間には、ランプ電流検出手段としての抵抗Ｒ４からなるランプ電流検出部７が挿入されている。ランプ電圧検出部６およびランプ電流検出部７は、放電灯４のランプ電圧およびランプ電流を検出する。ランプ電圧検出部６の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の接続点ａは、電力制御部５１に接続されている。また、ランプ電流検出部７の抵抗Ｒ４の両端も電力制御部５１に接続されている。
【００１９】
電力制御部５１は、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１のスイッチング素子Ｑ０のゲート端子に抵抗を介して接続されている。電力制御部５１は、放電灯４への目標供給電力をランプ電圧検出部６から入力されたランプ電圧で除算し、基準とする目標電流値を設定する。目標電流値とランプ電流検出部７から入力されたランプ電流を比較し、ランプ電流が目標電流値になるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ部１のスイッチング素子Ｑ０のゲート端子へのスイッチング信号のＯＮ時間を制御する。
【００２０】
また、電力制御部５１は、温度検出部８とも接続されている。温度検出部８は、抵抗Ｒ５とサーミスタＴｈ１及びコンパレータＣＰ１とで構成されている。直流電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ５とサーミスタＴｈ１で分圧しており、抵抗Ｒ５とＴｈ１の接続点は、コンパレータＣＰ１のマイナス端子に入力されている。コンパレータＣＰ１のプラス端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが入力されている。サーミスタＴｈ１は、自身の温度が上昇すると抵抗値が低くなる特性を有している。温度検出部８の出力（つまり、コンパレータＣＰ１の出力）は、電力制御部５１とインバータ回路制御部５２に接続されている。
【００２１】
ここで、インバータ回路制御部５２の出力は、インバータ回路部２を構成する４つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の各ゲートに接続されている。インバータ回路制御部５２では、インバータ回路部２の上記各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４をＯＮ／ＯＦＦする周波数を設定し、各ゲートに駆動信号を出力する。
【００２２】
装置内の温度を検出する温度検出部８により、直流電源Ｅの電圧低下や周囲温度の上昇により、装置内の温度が規定した温度よりも上昇したことが検出された場合に、電力制御部５１により、放電灯４への供給電力を低減するとともに、インバータ回路制御部５２にて、インバータ回路部２の駆動周波数を検出前（つまり、装置内の温度が低いとき）よりも低くし、かつインバータ回路部２の交流電圧の極性反転時の出力を少なくとも定常時よりも上げる制御を行う。このことにより、極性反転時の立ち消えを防止するとともに、極性反転時に出力を上げても、放電灯４への供給電力を十分低減できるようになる。
【００２３】
この動作を図２の動作波形図に示す。図中、（ａ）はランプ電流、（ｂ）は抵抗Ｒ５とサーミスタＴｈ１の接続点ｂの電圧、（ｃ）はコンパレータＣＰ１の出力電圧、（ｄ）は目標電流設定値、（ｅ）はインバータ回路制御部５２の出力電圧（低周波の駆動信号）である。
【００２４】
直流電源Ｅの電圧低下や周囲温度の上昇により、装置内の温度が上昇すると、サーミスタＴｈ１の抵抗値が低くなり、抵抗Ｒ５とサーミスタＴｈ１の接続点ｂの電圧は、それに従って、降下する。抵抗Ｒ５とサーミスタＴｈ１の接続点ｂの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、コンパレータＣＰ１の出力が反転し、ＯＮ信号が出力される。このＯＮ信号により、電力制御部５１は、極性反転時の出力を上げるように、極性反転時の目標供給電力を定常時よりも大きく設定する（つまり、目標電流値を大きくする）とともに、定常時の目標供給電力は、逆に低く設定する。よって、極性反転時にＤＣ／ＤＣコンバータ部１のスイッチング素子Ｑ０のＯＮ時間は、定常時よりも長くなる。一方、インバータ回路制御部５２は、上記ＯＮ信号が入力されると、駆動信号の周波数を低くし、インバータ回路部２を構成する各スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のゲートに駆動信号を出力する。
【００２５】
上記の動作により、ランプ電圧がゼロ電位で交差する点における立ち消えを防止できるとともに、周波数を低くしたことにより、定常時の時間が長くなることとなり、１周期全体でみた放電灯への供給電力低減量を従来よりも大きくすることが出来るようになる。
【００２６】
（実施形態２）
図３に本発明の実施形態２の動作波形図を示す。回路構成については、実施形態１の図１と同様である。本実施形態では、装置内の温度に関わらずインバータ回路部２の交流電圧の極性反転時には定常時よりも供給電力を上げるようになされており、直流電源Ｅの電圧低下や周囲温度の上昇により、装置内の温度が上昇したことが温度検出部８により検出されると、電力制御部５１により、放電灯４への供給電力を低減するとともに、インバータ回路制御部５２にて、インバータ回路部２の駆動周波数を検出前（つまり、装置内の温度が低いとき）よりも低くする制御を行う。このことにより、極性反転時の立ち消えを防止するとともに、極性反転時にランプ電流の目標値を上げても、放電灯４への供給電力を十分低減できるようになる。
【００２７】
実施形態１の図２と比較すると、本実施形態では、図３に示すように、装置内の温度上昇に関わらず、極性反転時に出力を上げる制御を行っている。直流電源Ｅの電圧低下や周囲温度の上昇により、装置内の温度が上昇すると、サーミスタＴｈ１の抵抗値が低くなり、抵抗Ｒ５とＴｈ１の接続点ｂの電圧は、それに従って降下する。抵抗Ｒ５とＴｈ１の接続点ｂの電圧が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、コンパレータＣＰ１の出力が反転し、ＯＮ信号が出力される。このＯＮ信号により、電力制御部５１は、目標供給電力を低く設定する。一方、インバータ回路制御部５２は、上記ＯＮ信号が入力されると、インバータ回路部２を構成する各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４のゲートに出力する駆動信号の周波数を低くする。これにより、ランプ電圧がゼロ電位で交差する点における立ち消えを防止できるとともに、周波数を低くしたことにより、極性反転時以外の時間（図５の定常時の時間）が長くなることとなり、１周期全体でみると、放電灯への供給電力低減量を従来よりも大きくすることが出来るようになる。
【００２８】
なお、図３の例では、温度上昇に関わらず極性反転時の出力増加量は変化させていないが、温度上昇に伴い、出力増加量を大きくしても構わない。
【００２９】
（実施形態３）
図４に本発明の実施形態３の概略断面図を示す。図４に示す光源装置は、液晶プロジェクタである。光源装置本体Ｂに図１に示す放電灯点灯装置Ｘを収納している。放電灯点灯装置Ｘにより点灯される放電灯４からの光線束を、一対のダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２によって３色の光線束に分離し、各色の光線束をそれぞれ液晶シャッタＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３に透過させた後、各液晶シャッタＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３を透過した光線束をダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４によって合成し、投光光学系ＰＯを通して投射するようにしている。ダイクロイックミラーＤＭ１，ＤＭ２は、たとえば、それぞれ赤色、青色の光線束のみを反射し、他の色の光線束を透過させるように選択反射性を有している。各液晶シャッタＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３は、多数の画素をマトリクス状に配列して各画素ごとに光を透過させる状態と遮光する状態とを選択できるように構成したものであって、入力される画像信号に対応した表示パターンで光を透過させることができるようになっている。
【００３０】
図４の構成では、液晶シャッタＬＳ１は赤色、液晶シャッタＬＳ２は青色、液晶シャッタＬＳ３は緑色の表示パターンをそれぞれ各色に対応して入力される画像信号に基づいて制御する。放電灯４からダイクロイックミラーＤＭ１への光路上には、照明装置本体Ｂを小型化し、かつ、赤外線や紫外線等の不要光を除去するために、反射鏡Ｍ１が配設されており、光線束の進行方向が直角に方向転換されるようになっている。また、液晶シャッタＬＳ１への入射光および液晶シャッタＬＳ３の透過光は、それぞれ反射鏡Ｍ２，Ｍ３によって進行方向が直角に方向転換されて、液晶シャッタＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３を透過した光線束がダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４によって合成されるようになっている。
【００３１】
ダイクロイックミラーＤＭ３，ＤＭ４は、それぞれ青色、緑色の光線束のみを反射し、他の色の光線束を透過させる。ここに、各液晶シャッタＬＳ１，ＬＳ２，ＬＳ３の導入側にはコンデンサレンズＣ１，Ｃ２，Ｃ３が配設される。また、放電灯４には光線束を反射鏡Ｍに向かって反射する反射器Ｒが設けられている。
【００３２】
本実施形態によれば、装置内の温度上昇に伴い、立ち消えを防止しつつ、放電灯４への供給電力を低減することが出来るため、光源装置の小型を図ることが可能となる。
【００３３】
なお、光源装置を搭載した照明装置は、図１に示す放電灯点灯装置を収納して、放電灯４から放射される光を配光する配光装置が具備されておればよく、自動車用の灯具等でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作波形図である。
【図３】本発明の実施形態２の動作波形図である。
【図４】本発明の実施形態３の光源装置を用いた画像表示装置の概略構成図である。
【図５】本発明の極性反転時の動作波形図である。
【図６】従来例の回路図である。
【符号の説明】
【００３５】
Ｅ    直流電源
１    ＤＣ／ＤＣコンバータ部
２    インバータ回路部
３    イグナイタ部
４    放電灯
５１  電力制御部
５２  インバータ回路制御部
６    ランプ電圧検出部
７    ランプ電流検出部
８    温度検出部
【図１】
2006278012.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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