(57)【要約】【課題】始動電圧発生用のＬＣ共振回路をスイッチング周波数の高調波に共振させる高圧放電灯点灯装置において、ランプの電極劣化を抑え、ランプを長寿命化する。【解決手段】交互にオン・オフされるスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点にインダクタＬ２とコンデンサＣ２の直列共振回路を接続し、高圧放電ランプＤＬとパルストランスＰＴの２次巻線の直列回路をコンデンサＣ２と並列に接続し、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数はスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の始動時の駆動周波数の２倍以上高い周波数とし、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きが略一定となるようにスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数を設定した。【選択図】図１
2006127793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の両端に接続された一対のスイッチング素子の直列回路と、前記スイッチング素子の接続点に一端を接続されたインダクタと、前記インダクタの他端に一端を接続されたコンデンサと、高圧放電ランプと直列に接続される２次巻線を備えるパルストランスと、前記コンデンサと並列に接続されて始動時に前記パルストランスの１次巻線にパルス電圧を発生せしめるパルス電圧発生回路と、ランプ始動時に前記一対のスイッチング素子を交互にオン・オフ駆動する制御回路とを備え、高圧放電ランプとパルストランスの２次巻線の直列回路は前記コンデンサと並列に接続されており、前記インダクタとコンデンサの共振周波数はスイッチング素子の駆動周波数の２倍以上高い周波数であって、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きが略一定となるようにスイッチング素子の駆動周波数を設定したことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１において、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプが点灯したときのインダクタと、パルストランスの２次巻線と、コンデンサと、ランプから成る合成インピーダンスの共振周波数の１／（２ｎ＋１）倍（ｎは自然数）でないことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２において、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプが点灯したときのインダクタと、パルストランスの２次巻線と、コンデンサと、ランプから成る合成インピーダンスの共振周波数の１／２０倍より高い周波数であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプが点灯したときのインダクタと、パルストランスの２次巻線と、コンデンサと、ランプから成る合成インピーダンスの共振周波数の１／５倍から１／７倍であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかにおいて、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプが点灯したときのインダクタと、パルストランスの２次巻線と、コンデンサと、ランプから成る合成インピーダンスの共振周波数の１／１１倍から１／１３倍であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれかにおいて、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプが点灯したときのインダクタと、パルストランスの２次巻線と、コンデンサと、ランプから成る合成インピーダンスの共振周波数の１／１７倍から１／１９倍であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、スイッチング素子を高周波で駆動する周波数は、複数の周波数を切り替えて制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きが略一定に制御される複数の周波数を切り替えて制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、出力電圧を調整することができる直流電源を備え、ランプが始動し高周波電流が流れる期間に、直流電源の出力電圧を切り替えることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかにおいて、高圧放電ランプは短アークの高圧放電ランプであることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置と、リフレクタを備えた高圧放電ランプと、高圧放電ランプの光を利用して画像を表示する画像表示手段と、画像表示手段からの光を集光してスクリーンに投射する光学系と、これらを収納するケースとを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電灯点灯装置、特に高圧放電灯の長寿命化が図れる高圧放電灯点灯装置、および本高圧放電灯点灯装置を用いた投影形の高精細度テレビジョン（ＨＤＴＶ）システムやビデオプロジェクタ等に使用される投影形の画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（従来例１）
図１３は従来の放電灯点灯装置（特開２００３−２１７８８８号）の回路図である。以下、その回路構成について説明する。直流電源Ｅの正極はスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１を介して平滑用コンデンサＣ１の正極に接続されている。コンデンサＣ１の負極は電流検出用の小抵抗Ｒ３を介して直流電源Ｅの負極に接続されている。直流電源Ｅの負極はグランドラインに接続されている。スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１の接続点には回生電流通電用のダイオードＤ１のカソードが接続されており、ダイオードＤ１のアノードは直流電源Ｅの負極に接続されている。スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１およびダイオードＤ１は降圧チョッパ回路１を構成しており、スイッチング素子Ｑ１が高周波で断続的にオンオフ駆動されることにより、直流電源Ｅの電圧ＶE を降圧した電圧が平滑用コンデンサＣ１に充電される。
【０００３】
平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶC1は、抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路により分圧されて、ランプ電圧Ｖｌａの検出値として乗算回路６の第１の入力となる。また、電流検出用の抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧は、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ４，Ｒ５よりなる増幅器を介してランプ電流Ｉｌａの検出値として乗算回路６の第２の入力となる。乗算回路６は第１の入力と第２の入力を乗算することによりランプ電力を演算し、レギュレータ制御回路７に入力する。ここで、乗算回路６は例えばＮＪＭ４２００（新日本無線製）を用いた一般的な乗算回路用ＩＣよりなる。また、レギュレータ制御回路７は例えばμＰＣ１０９４（ＮＥＣ製）を用いた一般的なＰＷＭ制御用ＩＣよりなる。定常点灯時においてはレギュレータ制御回路７は乗算回路６のランプ電力が目標値となるようにスイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御する。具体的にはスイッチング素子Ｑ１のオンデューティ（１周期に占めるオン期間の割合）や動作周波数を制御するものである。
【０００４】
平滑用コンデンサＣ１の両端には、フルブリッジ回路よりなる極性反転回路２が接続されている。極性反転回路２では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の直列回路が平滑用コンデンサＣ１の両端に並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の接続点の間には、インダクタＬ２を介してＨＩＤランプ等の高圧放電ランプＤＬが接続されており、高圧放電ランプＤＬの両端にはイグナイタ回路５を介してコンデンサＣ２が並列接続されている。インダクタＬ２とコンデンサＣ２はＬＣ直列共振回路４を構成している。
【０００５】
スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３はドライバ回路９からの駆動信号によりオンオフ制御されており、また、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５はドライバ回路１０からの駆動信号によりオンオフ制御されている。ドライバ回路９，１０は例えばＩＲ２１１１（ＩＲ社）のようなドライバ用ＩＣで構成されており、低圧側のスイッチング素子と高圧側のスイッチング素子を同時にオンしないように駆動するものである。フルブリッジ制御回路８はドライバ回路９，１０を制御して、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５のペアが同時にオンする第１の状態と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のペアが同時にオンする第２の状態とを高周波または低周波で交番させるものである。なお、直流動作をさせる場合には、前記第１または第２のいずれかの状態を維持するものである。
【０００６】
次に、過出力制御回路３は、平滑用コンデンサＣ１の電圧ＶC1を抵抗Ｒ６，Ｒ７により分圧し、コンパレータＣＯＭＰ１により基準電圧と比較している。分圧用の抵抗Ｒ７にはトランジスタＴｒ１を介して抵抗Ｒ１０が並列接続されており、トランジスタＴｒ１がタイマ回路１１の出力によりオンされると、分圧比が変更される。コンパレータＣＯＭＰ１の基準電圧は制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ８，Ｒ９により分圧したものである。コンパレータＣＯＭＰ１の−側入力端子に印加される検出電圧が＋側入力端子に印加された基準電圧よりも高くなると、コンパレータＣＯＭＰ１の出力はＬｏｗレベルとなり、この出力を受けてレギュレータ制御回路７はスイッチング素子Ｑ１を間欠動作もしくはオンデューティを狭くするように制御し、コンデンサＣ１の充電を抑制する。これにより、コンデンサＣ１の電圧ＶC1の上限値は、トランジスタＴｒ１のオン、オフに応じてそれぞれ異なる電圧Ｖ１、Ｖ２に制限される。なお、トランジスタＴｒ１と抵抗Ｒ１０の直列回路を抵抗Ｒ７に代えて抵抗Ｒ９に並列に接続する構成としても良く、その場合には、トランジスタＴｒ１のオン、オフと所定電圧Ｖ１、Ｖ２の大小関係は図１３の回路とは逆になる。
【０００７】
なお、放電ランプＤＬの種類によっては、コンデンサＣ２の共振電圧よりも更に高い始動電圧が必要なランプもあり、このために、放電ランプＤＬと直列的に高圧パルス電圧を発生させるためのイグナイタ回路５を設けている。また、極性反転回路２を構成するブリッジ回路は４つのスイッチング素子を用いるフルブリッジ回路に限らず、２つのスイッチング素子の直列回路と２つのコンデンサの直列回路を並列接続して成るハーフブリッジ回路を用いても良い。
【０００８】
図１４は図１３の回路の動作説明のための波形図であり、フルブリッジ制御回路８による極性反転のための制御信号と、コンデンサＣ１に得られるチョッパー出力電圧ＶC1と、放電ランプＤＬに流れるランプ電流の関係を示している。図１４は始動過程の動作を示しており、放電灯点灯装置に点灯信号が入力されると、チョッパー出力電圧ＶC1が所定の電圧Ｖ１に立ち上がり、極性反転回路２は一定時間は周波数ｆＡで高周波動作を継続し、その一定時間が経過すると、周波数ｆＣでの低周波矩形波動作に切り替わる。
【０００９】
この従来例１では、過出力制御回路３にタイマ回路１１を設けてあり、極性反転回路２が高周波動作を開始し始めた時点からタイマ回路１１により所定の時間を計測し、所定の時間に達したらトランジスタＴｒ１のオン／オフを切り替えて、過出力設定電圧を高い電圧Ｖ１から低い電圧Ｖ２に切り替えるものである。このチョッパー出力電圧ＶC1をＶ１からＶ２へ低下させるタイミングは、放電ランプＤＬの始動過程において、点灯後に極性反転回路２が一定期間高周波動作をし、直流もしくは低周波動作へ切り替わるよりも前の所定のタイミングとする。これにより、極性反転回路２が高周波動作から直流もしくは低周波矩形波動作へ切り替わる前の所定のタイミングで、降圧チョッパー１の出力電圧ＶC1を低下させる。その低下させる度合は、図１４のＡ部で流れるランプ電流が、放電ランプＤＬで許容される過電流（突入電流）以下となるようにする。
【００１０】
図１４の例では、チョッパー出力電圧ＶC1が所定の電圧Ｖ１で、極性反転回路２が周波数ｆＡで高周波動作をしているときに放電ランプＤＬが点灯し、ランプ電流がピーク値Ｉｌａ１で流れ始めて、その後、チョッパー出力電圧ＶC1がＶ１からＶ２へ低下すると、ランプ電流のピーク値はＩｌａ３に低下する。そして、極性反転回路２が低周波矩形波動作に切り替わると、ランプ電流Ｉｌａ２、ランプ電圧Ｖｌａとなり、点灯を維持する。極性反転回路２が高周波動作から直流もしくは低周波矩形波動作へ移行した後、放電ランプＤＬが点灯しなかった場合は、再度、図１３の高周波動作から低周波（直流）動作に移行するサイクルをやり直す。その際、タイマ回路１１もリセットし、時間を計測し直す。
【００１１】
以上のように、この従来例１では、イグナイタ回路５により高圧パルス電圧が発生され、ランプＤＬが放電を開始すると、ランプＤＬのインピーダンスは急激に低下し、図１４に示すような三角波状の電流がランプＤＬに流れる。その後、所定の時間経過後に過出力制御回路３により降圧チョッパ１の出力電圧をＶ１からＶ２へ低下させてランプ電流を減少させる。さらに、極性反転回路２を高周波動作から低周波動作へ切り替え、点灯を維持、制御する。定常点灯時は制御回路７は乗算回路６のランプ電力が目標値となるようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御する。
【００１２】
しかし、ランプＤＬが放電を開始する前はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の高周波動作により、インダクタＬ２とコンデンサＣ２は直列共振し、共振電流が流れる。通常この共振を利用してイグナイタ回路５の内蔵コンデンサ（図５のＣｉ参照）を充電し、高圧パルスを発生させているが、そのためには数１００Ｖ以上の高い共振電圧を発生させる必要があり、共振電流は５Ａ以上の高い電流が流れる。
【００１３】
そのためインダクタＬ２は、高い共振電流を流しても磁気飽和せず、温度上昇も抑えるように大型の形状になってしまい、価格も高価になってしまう。数１００ｋＨｚの周波数でスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をスイッチングすれば、共振電圧は確保しつつ共振電流を抑制することはできるが、スイッチング損失が大幅に増加するため、スイッチング素子やドライバ回路の発熱が増えるため現実は困難である。
【００１４】
（従来例２）
そこで、特開２００４−１４６３００号では、極性反転回路のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点に接続されたインダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振回路を、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数の３倍の高調波成分に対して共振させることにより、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数を高め、インダクタＬ２の共振電流を下げることを可能とし、インダクタＬ２の小型化を実現している（図１５、図１６）。
【００１５】
図１５は特開２００４−１４６３００号の放電灯点灯装置の回路図である。図中、ＡＣは交流電源、１２は昇圧チョッパ回路、１３は点灯回路、１４は制御回路、１５は共振回路、１６は力率改善制御回路である。交流電源ＡＣには、ノイズフィルター回路と電路保護素子を介してダイオードブリッジＤＢの交流入力端が接続されている。ダイオードブリッジＤＢの直流出力の高圧側にはインダクタＬ０の一端が接続されている。ダイオードブリッジＤＢの直流出力の低圧側とインダクタＬ０の他端との間にはスイッチング素子Ｑ０が接続されている。インダクタＬ０とスイッチング素子Ｑ０の接続点にはダイオードＤ０のアノード側が接続されており、ダイオードＤ０のカソード側とグランド間にはコンデンサＣ０が接続されている。力率改善制御回路１６は、ダイオードブリッジＤＢから出力される全波整流波形に合わせて昇圧チョッパ回路１２のスイッチング素子Ｑ０をＯＮ／ＯＦＦ制御することで、インダクタＬ０に流れる三角電流波形のピークが全波整流波形を辿るようにＰＷＭ信号を送る制御回路である。
【００１６】
点灯回路１３は昇圧チョッパ回路１２から供給される直流電源を交流に変換してランプＤＬに供給するために、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５によりフルブリッジ回路を形成している。スイッチング素子Ｑ２とＱ４の各一端が直流電源の高電位側に接続されており、スイッチング素子Ｑ２の他端とスイッチング素子Ｑ３の一端が直列に接続され、スイッチング素子Ｑ４の他端とスイッチング素子Ｑ５の一端が直列に接続されており、スイッチング素子Ｑ３とＱ５の各他端がグランドに接続されている。負荷電流を制限するために、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の接続点とランプＤＬとの間にインダクタＬ１が直列に接続されており、負荷電流のリップル成分を除去するためランプＤＬと並列にコンデンサＣ１が接続されている。点灯回路１３のランプＤＬは高圧放電灯である。
【００１７】
制御回路１４は点灯回路１３を構成するスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を所望の動作に制御するものであり、制御用ＩＣ４０と駆動回路４１，４２を備えている。制御用ＩＣ４０は例えばマイクロコンピュータ（以下、単にマイコンと呼ぶ）で構成されている。駆動回路４１，４２はマイコンの出力信号によりスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を駆動するドライバＩＣよりなる。
【００１８】
共振回路１５は、ランプＤＬを始動するための共振電圧を発生するために、前記スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点とランプＤＬの間に直列に接続されたインダクタＬ２と、インダクタＬ２の巻線の一部に一端を接続されたコンデンサＣ２と、コンデンサＣ２の他端に直列に接続された抵抗Ｒｏとからなる。なお、ダイオードＤ５，Ｄ２は共振回路１５に流れる共振電流が電流検出抵抗Ｒ３には流れないようにバイパスさせている。
【００１９】
以下、図１５の高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。まず、高圧放電灯を始動するには、ランプＤＬの電極間に高電圧を印加して、電極間の絶縁を破壊する必要がある。この放電灯点灯装置においては、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏ（≒３６０ＫＨｚ）の１／３の周波数１２０ＫＨｚで図１６のようにスイッチング素子Ｑ２とＱ５のペアとスイッチング素子Ｑ３とＱ４のペアを交互に夫々略５０％のデューティーでオン・オフする。この動作（動作Ａとする）をマイコンで設定された回数（５０回）繰り返す。そして、動作Ａを５０回実施した後、ランプの発熱を下げるため、８００μｓｅｃの間、電圧印加を停止する。次に、この８００μｓｅｃの経過後、再び動作Ａを繰り返す。この動作Ａと８００μｓｅｃの休止動作の組み合わせ（動作Ｂとする）を２０秒間繰り返した後、ランプの発熱を下げるため、２分間、電圧印加を停止する。次に、この２分間の休止後、再び動作Ｂを繰り返す。この動作Ｂと２分間の休止動作の組み合わせ（動作Ｃとする）を３０分間繰り返してもランプが点灯しない場合は、回路が動作を停止する。
【００２０】
以下、高電圧印加中にランプが絶縁破壊して、点灯モードへ移行した場合を説明する。上述の動作Ａにより、インダクタＬ２の１次巻線Ｎ１とコンデンサＣ２の接続点にはグランドＧＮＤに対して数ＫＶの共振電圧が発生し、インダクタＬ２の２次巻線Ｎ２を介してＮ１：Ｎ２の巻数比分、昇圧された共振電圧がランプＤＬに印加され、ランプＤＬが始動する。このとき、図１５で示すインダクタＬ１の２次巻線からダイオードＤ３，Ｄ４により全波整流された電圧を検出することで、ランプＤＬの始動を検出し、次の点灯モードへ移行するものである。
【００２１】
ランプＤＬの絶縁破壊後、制御回路１４はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のスイッチングモードを切り替える。その動作を以下説明する。
Ａ）制御回路１４は、スイッチング素子Ｑ３とＱ４のペアをオフ状態、スイッチング素子Ｑ２とＱ５のペアをオン状態にして、ランプ電流ＩDLが所望の電流値に到達するのを電流検出抵抗Ｒ３で電圧に変換して検出した後、スイッチング素子Ｑ５をオフする。ランプ電流ＩDLが０になるゼロクロス点を検出し、スイッチング素子Ｑ５を再びオンし、再度同じ動作を繰り返して、三角波状のランプ電流ＩDLを流す。
【００２２】
Ｂ）制御回路１４は次に、スイッチング素子Ｑ２とＱ５のペアをオフ状態、スイッチング素子Ｑ３とＱ４のペアをオン状態にして、Ａ）の動作に対して逆向きのランプ電流ＩDLを流す。ランプ電流ＩDLが所望の電流値に到達するのを電流検出抵抗Ｒ３で電圧に変換して検出した後、スイッチング素子Ｑ４をオフする。ランプ電流ＩDLが０になるゼロクロス点を検出し、スイッチング素子Ｑ４を再びオンし、再度同じ動作を繰り返して、三角波状のランプ電流ＩDLを流す。
【００２３】
制御回路１４は前記Ａ）、Ｂ）の動作を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚの周波数で交番させて、ランプＤＬに安定した電力を供給する。出力電力はランプ電力Ｗｌａとランプ電圧Ｖｌａの特性図にもとづいてマイコンにより制御される。
【００２４】
以上の高圧放電灯点灯装置により、従来なかなか飛躍的な小型化のできなかったインダクタンス部品を小型化でき、かつ、始動用高電圧発生のために高調波成分に対して共振させていることによりスイッチング周波数を上げなくて済むので、スイッチングロスも増えることなく、更にはランプ絶縁破壊に必要な高電圧も従来と同レベルを維持することができる。
【特許文献１】特開２００３−２１７８８８号公報
【特許文献２】特開２００４−１４６３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
図１３に示した従来例１の放電灯点灯装置において、図１５に示した従来例２のように、インダクタＬ２とコンデンサＣ２から成る共振回路を、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数の高次の高調波成分に対して共振させると、ランプ放電後は三角波状のランプ電流波形（基本波）にその共振による共振電流（高調波）が重畳されることになる。その結果、駆動周波数の周期のランプ電流の極性が交番する前後でランプ電流のｄｉ／ｄｔが頻繁に極性を反転させたり、著しく小さくなる場合がある。
【００２６】
これを図１８により説明する。図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）は、駆動周波数がランプが点灯したときのインダクタＬ２とコンデンサＣ２とパルストランスＰＴの２次巻線インダクタンス成分Ｌｔ、ランプインピーダンス（等価的には抵抗Ｚ）から成る合成インピーダンスの共振周波数ｆｘのそれぞれ１／６の場合、１／４の場合、１／５の場合のランプ電流を示している。図中、太線で示した三角波は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数の周期の三角波であり、ランプ電流の基本波である。これに６倍波、４倍波、５倍波の高調波が重畳した波形が図１８（ａ），（ｂ），（ｃ）である。
【００２７】
そのランプ電流が交番する時のｄｉ／ｄｔに着目すると、６倍波が重畳された図１８（ａ）ではランプ電流が交番する前後のｄｉ／ｄｔが略一定である。つまり、図１８（ａ）の場合、ランプ電流が交番する前後のランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔは、「正→正」のままで殆ど変化はしない。一方、４倍波が重畳された図１８（ｂ）の場合、ランプ電流が交番する前後のランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔは、「正（大）→正（小）→正（小）→正（大）」のように変化する。また、５倍波が重畳された図１８（ｃ）の場合、ランプ電流が交番する前後のランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔは、「正→負→正」のように変化する。
【００２８】
ランプの電極が十分暖まる前に図１８（ｂ）または（ｃ）のようなランプ電流が流れると、ランプには一方向しか電流が流れない半波放電状態になり、たとえ電流が流れる場合でも双方向で電流が流れる場合とは実効値が異なることになる。高周波始動では、この高周波電流によりランプの電極を暖め、交流点灯のランプではその後の低周波動作に移行するが、ランプ電流が半波放電状態になると、電極の暖めの度合いが不均衡になり、低周波動作に移行しても暫く半波放電動作を継続したり、極性反転時に高い再点弧電圧を必要として電極に著しいストレスを与え、ランプの短寿命化を引き起こす。
【００２９】
本発明は上記のような従来技術の問題点を解決しようとするものであり、ランプの電極劣化を抑え、ランプの長寿命化を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００３０】
本発明にあっては、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（コンデンサＣ１）の両端に接続された一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、前記スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点に一端を接続されたインダクタＬ２と、前記インダクタＬ２の他端に一端を接続されたコンデンサＣ２と、高圧放電ランプＤＬと直列に接続される２次巻線を備えるパルストランスＰＴと、前記コンデンサＣ２と並列に接続されて始動時に前記パルストランスＰＴの１次巻線にパルス電圧を発生せしめるパルス電圧発生回路５０と、ランプ始動時に前記一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオン・オフ駆動する制御回路８ａとを備え、高圧放電ランプＤＬとパルストランスＰＴの２次巻線の直列回路は前記コンデンサＣ２と並列に接続されており、前記インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数はスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数の２倍以上高い周波数であって、図２に示すように、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定となるようにスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数を設定したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、ランプを始動させるためのインダクタとコンデンサの共振周波数は、ランプ始動時の駆動周波数の２倍以上高い周波数としたので、共振用インダクタを小型化でき、放電灯点灯装置を安価にできると共に、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定となるように制御しているから、ランプ電流が半波放電状態になるのを防ぎ、ランプの寿命を長くできるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。直流電源Ｅに降圧チョッパ回路１が接続され、降圧チョッパ回路１の出力に、一対のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の直列回路と、コンデンサＣ４、Ｃ５の直列回路が並列的に接続されている。スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点に、インダクタＬ２の一端が接続されており、このインダクタＬ２の他端に一端を直列に接続されたコンデンサＣ２を備えている。コンデンサＣ２と並列に、パルストランスＰＴとパルス電圧発生回路５０とを備えたランプ始動用イグナイタ回路５と高圧放電ランプＤＬが接続されている。コンデンサＣ２とランプＤＬはコンデンサＣ４、Ｃ５の接続点側に接続されている。
【００３３】
降圧チョッパ回路１は、スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１とダイオードＤ１、平滑用コンデンサＣ１を備えている。制御回路７によりスイッチング素子Ｑ１が高周波で断続的にオン・オフ駆動されることにより、直流電源Ｅの電圧を降圧した電圧がコンデンサＣ１に充電される。
【００３４】
制御回路８ａは、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３のオン・オフ制御を行う。ランプＤＬが放電を開始する前、制御回路８ａは、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振が発生するよう、図１６に示すように、デューティが略５０％の高周波電圧をスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３に印加して駆動する。この高周波の周波数は、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏのおよそ１／３である。これによりインダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振の振幅を増幅することができ、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の接続点に発生する共振電圧によりパルス電圧発生回路５０でパルス電圧を発生させ、パルストランスＰＴでランプＤＬに高電圧を印加してランプＤＬを放電させる。
【００３５】
ランプＤＬが放電を開始すると、インダクタＬ２とコンデンサＣ２とパルストランスＰＴの２次巻線インダクタンス成分Ｌｔ、ランプインピーダンスＺ（等価的には抵抗Ｚ）から成る合成インピーダンスで決まる電流がランプＤＬに流れる。
【００３６】
ここで、インダクタＬ２とコンデンサＣ２とパルストランスＰＴの２次巻線インダクタンス成分Ｌｔ、ランプインピーダンス（等価的には抵抗Ｚ）から成る合成インピーダンスの共振周波数ｆｘが、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏの２倍になるように設計した場合において、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がインダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏのおよそ１／３の高周波で駆動されたときのランプ電流は、スイッチング周波数の基本波に６倍波の高調波が重畳されて、図２に示すような波形になる。
【００３７】
このように、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定となるように制御すると、ランプ電流は半波にならずに済み、放電開始直後に半波放電になっていたとしても速やかに交流波形に移行することができるので、ランプの電極を均等に加熱することができ、ランプの電極劣化を抑制し、その長寿命化が可能になる。
【００３８】
所定の期間、スイッチング素子Ｑ２とＱ３が高周波で駆動された後、制御回路８ａは１ｋＨｚ以下の低周波電圧でスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を駆動し、ランプ電流が略矩形波になるように制御する。降圧チョッパ回路１は、ハーフブリッジ回路が低周波動作を開始すると、ランプ電力が目標値となるようにスイッチング素子Ｑ１をオン・オフ制御する。
【００３９】
この実施形態では、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を駆動する高周波の周波数が、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏの約１／３に設定されているので、インダクタＬ２のインダクタンス値を小さくすることができ、その小型化が可能となる。
【００４０】
図１において、直流電源Ｅは交流電圧を整流したＡＣ−ＤＣ変換回路でもよい。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、ボディダイオードを内蔵したＦＥＴを用いているが、バイポーラトランジスタと回生用の逆方向ダイオードの並列回路で構成してもよい。
【００４１】
また、ランプＤＬと直列にノイズ対策用インダクタ等の他の部品が接続されていても良い。その場合、ノイズ対策用インダクタ等の他の部品を含めたスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の接続点と、コンデンサＣ４、Ｃ５の接続点間の合成インピーダンスの共振周波数をｆｘとする。
【００４２】
（第２実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。本実施形態では、商用交流電源ＡＣからダイオードブリッジＤＢを通して全波整流し、昇圧チョッパ回路１２で所定の電圧に昇圧する。昇圧チョッパ回路１２は、インダクタＬ０、スイッチング素子Ｑ０、ダイオードＤ０、コンデンサＣ０で構成されている。制御回路１６は、入力電流波形が正弦波になるようにスイッチング素子Ｑ０のオン・オフ制御を行い、高い入力力率が得られる。
【００４３】
降圧チョッパ回路１は、第１の実施形態の場合と同様に動作するので、重複する説明は省略する。降圧チョッパ回路１の出力には、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５で構成されたフルブリッジ回路２が接続されており、スイッチング素子Ｑ２とＱ３の接続点とスイッチング素子Ｑ４とＱ５の接続点の間に、第１の実施形態のハーフブリッジ回路と同様に、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、パルストランスＰＴ、ランプＤＬが接続されている。
【００４４】
制御回路８は、スイッチング素子Ｑ２とＱ５のペアが同時にオンする第１の状態と、スイッチング素子Ｑ３とＱ４のペアが同時にオンする第２の状態とを高周波または低周波で交番させるものであり、第１の実施形態と同様の周波数でスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を制御することでランプＤＬが放電を開始した後、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔを略一定にすることができる。
【００４５】
第１または第２の実施形態において、ランプＤＬが放電を開始し、ランプＤＬに高周波電流が流れるときのハーフブリッジ回路またはフルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数は、ランプＤＬに高周波電流が流れるときのインダクタＬ２とコンデンサＣ２とパルストランスＰＴの２次巻線インダクタンス成分Ｌｔ、ランプインピーダンス（等価的には抵抗Ｚ）から成る合成インピーダンスの共振周波数ｆｘの１／（２ｎ＋１）倍（ｎは自然数）でない周波数とする。
【００４６】
図４は駆動周波数が共振周波数ｆｘの１／５倍の場合のランプ電流波形であるが、この波形図のように、駆動周波数の周期の三角波のランプ電流（基本波）の極性が反転する前後でｄｉ／ｄｔが正→負→正と変化する場合、ランプ電流が交番後のエネルギーが小さいため、ランプ電極からの電子の放出が継続せず、半波放電になりやすい。
【００４７】
第１または第２の実施形態において、ランプＤＬが放電を開始し、ランプＤＬに高周波電流が流れるときのハーフブリッジ回路またはフルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数は、ランプＤＬに高周波電流が流れるときのインダクタＬ２とコンデンサＣ２とパルストランスＰＴの２次巻線インダクタンス成分Ｌｔ、ランプインピーダンス（等価的には抵抗Ｚ）から成る合成インピーダンスの共振周波数ｆｘの１／５倍〜１／７倍の周波数とすると、ランプ電流は図２に示すようなランプ電流が交番する前後でｄｉ／ｄｔが略一定になり、ランプ電流は半波にならずに済み、放電開始直後に半波放電になっていたとしても速やかに交流波形に移行することができる。最も効果が高い駆動周波数は、共振周波数ｆｘの１／６倍の周波数である。
【００４８】
また、駆動周波数を共振周波数ｆｘの１／１１倍〜１／１３倍、あるいは１／１７倍〜１／１９倍とした場合も上記と同様にランプ電流が交番する前後でｄｉ／ｄｔが略一定になる。これらの場合の最も効果が高い周波数は、それぞれ１／１２倍、１／１８倍である。これらの周波数でスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動すると、ランプ電流の半波状態を防止でき、あるいはランプＤＬが放電直後に半波放電状態になっても速やかに交流波形に移行することができる。
【００４９】
駆動周波数の次数が１／２０倍以下の場合にも同様の効果があることが分かっているが、周波数がより低周波になるので、ランプの電極を劣化させる程にランプ電流の実効値が大きくなり過ぎるので、実用的でない。
【００５０】
このように、ランプが始動し高周波電流が流れる時のスイッチング素子の駆動周波数は、ランプが点灯したときのインダクタＬ２、パルストランスＰＴのインダクタンス成分Ｌｔ、コンデンサＣ２の共振周波数ｆｘの１／２０倍より高い周波数であるので、共振用インダクタＬ２の小型化を顕著に行うことができるという効果がある。
【００５１】
（第３実施形態）
図５は本発明の第３の実施形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路図であり、交流電源ＡＣ、ダイオードブリッジＤＢ、昇圧チョッパ回路１２、降圧チョッパ回路１は実施形態２と同様である。図６は動作説明のための波形図である。図５、図６を用いて動作を説明する。
【００５２】
この実施形態では、ランプＤＬが低周波の矩形波点灯する前の高周波期間にスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数を２つにして放電灯点灯装置が動作を開始した後、一定時間経過後（ｔ１）に高周波の周波数を切り替えて、さらにその後、低周波に切り替える（ｔ２）。これは、パルストランスＰＴで高電圧を発生させてランプＤＬを放電させるための周波数ｆＡと、ランプＤＬが点灯した後ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定になる周波数ｆＢが一致しない場合に特に有効である。
【００５３】
図５では、まず、スイッチング素子Ｑ２とＱ５、Ｑ３とＱ４を周波数ｆＡで駆動する。この周波数ｆＡは、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏの約１／３の周波数で、この結果、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の接続点の共振は大きくなり、降圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｃ１の数倍以上の電圧を発生させることができる。この高い電圧を利用してダイオードＤｉ、抵抗Ｒｉを介してコンデンサＣｉを充電する。コンデンサＣｉが一定の電圧に充電されると、放電ギャップＳＧが導通してコンデンサＣｉのエネルギーがパルストランスＰＴの１次巻線に印加されて、パルストランスＰＴの２次巻線に高電圧を発生させてランプＤＬを放電させる。放電ギャップＳＧのブレークダウン電圧は通常５００Ｖ以上で、降圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｃ１より高いため、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振を用いなければ放電ギャップＳＧを導通させることはできない。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の周波数ｆＡでの駆動は、点灯装置が高周波動作を開始して時間ｔ１まで継続させる。この期間でランプＤＬの放電を開始させる。
【００５４】
ランプＤＬが放電を開始すると、ランプＤＬに電流が流れ始めるが、駆動周波数ｆＡがインダクタＬ２、コンデンサＣ２、パルストランスＰＴの２次巻線インダクタンス成分Ｌｔ、ランプインピーダンスＺからなる合成インピーダンスの共振周波数の奇数分の一等の、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定になる条件を満たさない場合、点灯直後は半波放電になりやすい。ランプＤＬの電極の温度により時間ｔ１まではランプ電流が半波放電状態になったり、途中から次第に全波放電状態に移行したりする（図６参照）。
【００５５】
点灯装置の動作開始後、時間ｔ１になると、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数はｆＡからｆＢに切り替わる。この周波数ｆＢは、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定になる周波数である。これにより時間ｔ１までランプ電流が半波放電状態であっても全波放電状態に移行することができる。時間がｔ２になると、駆動周波数は数百Ｈｚという低周波ｆＣに切り替わり、ランプＤＬに矩形波の電流が流れる。
【００５６】
このように、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数は複数の周波数ｆＡ，ｆＢを切り替えて制御するので、高圧パルス発生の条件（ｆＡ）と高周波電流によりランプ電極を暖める条件（ｆＢ）をそれぞれ最適に設定することができるので、設計の自由度を増すことができる。また、許容差の大きな部品を使用することができるので、点灯装置を安価にすることができる。
【００５７】
図５の制御回路８として、マイコンを用いてフルブリッジ駆動周波数制御を行う場合は次のように制御する。まず、駆動周波数の高周波（数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚ）は時間に換算すると半周期が数μｓ〜数十μｓ程度となる。これは非常に短い時間のため、汎用のマイコン（例えば、ルネサス製Ｍ３７５４０Ｍ４）を用いる場合、内蔵されているタイマを用いることは時間的に難しい。そこで、所望の時間（＝総サイクル数／クロック周波数）となるように命令コードを複数記述するのが現実的な方法である。
【００５８】
また、駆動周波数の低周波（数Ｈｚ〜数ｋＨｚ）は、時間に換算すると半周期が数百μｓ以上のため、マイコン内蔵のタイマでも容易に時間がカウントできる。
図６のフルブリッジ駆動周波数制御をマイコンを用いて実現する場合、その制御フローは図７のようになる。
【００５９】
まず、高周波ｆＡの動作が継続している時間を計測するためのカウンタの値をリセットする（Ｓ１０）。次に所望の周波数ｆＡになるように、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のＯＮ／ＯＦＦ時間を設定する（Ｓ１１Ａ，Ｓ１１Ｂ）。具体的には、ステップＳ１１Ａでは、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５をＯＮ（制御信号をＨｉｇｈレベル）とし、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をＯＦＦ（制御信号をＬｏｗレベル）とする命令を実行する。時間調整のために必要であれば、同じ命令を複数回実行するかＮＯＰ命令を必要な回数実行する。これにより、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がＯＮ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がＯＦＦである時間が決まる。次に、ステップＳ１１Ｂではスイッチング素子Ｑ２，Ｑ５をＯＦＦ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をＯＮとする命令を実行する。時間調整のために必要であれば、同じ命令を複数回実行するかＮＯＰ命令を必要な回数実行する。その後、時間計測用のカウンタをインクリメントする（Ｓ１２）。そして、カウンタの値を設定値と比較する（Ｓ１３）。カウンタの値が設定値以上の場合は、高周波ｆＡの期間は終了となる。設定値未満の場合は、時間ｔ１が経過していないので、ステップＳ１１Ａに戻って、高周波ｆＡの動作を継続する。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がＯＦＦ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がＯＮである時間は、ステップＳ１１Ｂ→Ｓ１２→Ｓ１３の実行時間の総和で決まる。
【００６０】
ここで、高周波ｆＡの動作が継続する時間＝所望の周波数ｆＡの１周期にかかる時間×カウンタ回数であるので、高周波ｆＡの動作が継続する時間は、カウンタの回数（Ｓ１３の設定値）を設定することで決定できる。
【００６１】
次に、高周波ｆＢの動作については高周波ｆＡの動作と同様のフロー（Ｓ１４〜Ｓ１７）により駆動制御を行うことで、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のＯＮ／ＯＦＦ時間を設定する。ここでは、ｆＢ＜ｆＡである（図６参照）ので、Ｓ１５Ａの実行サイクルはＳ１１Ａの実行サイクルよりも長くなるように、また、Ｓ１５Ｂの実行サイクルはＳ１１Ｂの実行サイクルよりも長くなるように、命令語が記述される。つまり、同じ命令を複数回実行するかＮＯＰ命令を必要な回数実行する。
【００６２】
ここでも、高周波ｆＢの動作が継続する時間＝所望の周波数ｆＢの１周期にかかる時間×カウンタ回数であるので、高周波ｆＢの動作が継続する時間は、カウンタの回数（Ｓ１７の設定値）を設定することで決定できる。
【００６３】
低周波ｆＣの動作については、時間的に余裕があるため、マイコン内蔵のタイマを用いて時間をカウントする。まず、タイマをスタートさせる（Ｓ１８）。その後、タイマの値を設定値と比較する（Ｓ１９）。タイマの値が設定時間になると、フルブリッジの駆動信号のＨ／Ｌを交互に入れ替える（Ｓ２０）。つまり、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がＯＮ（制御信号がＨｉｇｈレベル）、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がＯＦＦ（制御信号がＬｏｗレベル）である第１の状態と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がＯＦＦ（制御信号がＬｏｗレベル）、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がＯＮ（制御信号がＨｉｇｈレベル）である第２の状態とを交互に入れ替える。その後、タイマ値をリセットし（Ｓ２１）、タイマ値の判別に戻る（Ｓ１９）。タイマの設定値は、所望の低周波ｆＣの半周期の時間に設定することで、図６に示すように、低周波動作時の正負の各期間を同時間に設定できる。
【００６４】
図６のｔ１〜ｔ２の期間でランプの２つの電極をほぼ均等に加熱することで、その後の低周波の矩形波点灯に移行したときに、ランプ電流が交番するときの再点弧電圧を下げることができ、電極の劣化を抑えることができる。
なお、パルス電圧発生回路は、図５に例示した回路に限定されるものではないが、これを図１または図３のパルス電圧発生回路５０として用いても良い。
【００６５】
（第４実施形態）
図８は本発明の第４の実施形態の動作説明のための波形図である。回路構成は図５と同様である。本実施形態では、高周波駆動期間の周波数ｆＡをｆＡ１からｆＡ２の間でスイープさせ、この動作を所定の回数行う。
【００６６】
図８のフルブリッジ駆動周波数制御をマイコンを用いて実現する場合、その制御フローは図９のようになる。おおまかなフローの説明は、図７の場合と同様である。
【００６７】
高周波ｆＡの周波数を複数段階に設定することで（Ｓ１１−１Ａ，Ｓ１１−１Ｂ，…，Ｓ１１−２Ａ，Ｓ１１−２Ｂ）、所望の周波数で高周波スイープをさせることができる。開始周波数ｆＡ１を決めるステップ１１−１Ａ，Ｓ１１−１Ｂと、終了周波数ｆＡ２を決めるステップＳ１１−２Ａ，Ｓ１１−２Ｂとの間に挿入されたステップＳ１１−１．ｎＡ，Ｓ１１−１．ｎＢ（ｎ＝１，２，…，８）の命令の実行に要する時間は、それぞれＳ１１−１．ｍＡ，Ｓ１１−１．ｍＢ（ｍ＝ｎ＋１）の命令の実行に要する時間よりも短く、開始周波数ｆＡ１から終了周波数ｆＡ２に向けて連続的に周波数がスイープされる。これによりインダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振周波数がばらついても共振のピーク付近では確実に所定の電圧を得ることができ、確実に放電ギャップＳＧをブレークダウンさせることができる。
【００６８】
ＬＣ共振の周波数は、部品のばらつきや温度特性によりばらつくので、特定の周波数で共振させて所定の電圧を得るには、部品のばらつきを数パーセント以内に抑える必要があり、コストアップになるが、本実施形態のように、周波数をスイープさせることで、ばらつきの大きな部品でも所定の共振電圧を得ることができる。
【００６９】
（第５実施形態）
図１０は本発明の第５の実施形態の動作説明のための波形図である。回路構成は図５と同様である。本実施形態では、高周波駆動期間の周波数ｆＢをｆＢ１からｆＢ２に切り替える。ｆＢ１、ｆＢ２は、共にランプが点灯した後、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定になる周波数であり、ｆＢ２はｆＢ１より低周波である。
【００７０】
このように、ランプＤＬが始動し、高周波電流が流れる時のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の駆動周波数は、ランプ電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定である複数の周波数ｆＢ１，ｆＢ２を切り替えて制御するので、ランプ放電直後の電流値と、その後の電流が交番する前後でランプ電流の傾きｄｉ／ｄｔが略一定である高周波電流の実効値の差が大きい場合に、周波数の切り替わる時の電流の変化を小さくすることができる。
【００７１】
図１０のフルブリッジ駆動周波数の制御をマイコンを用いて実現する場合、おおまかなフローは、図７や図９の場合と同様であり、高周波ｆＢの周波数設定のルーチンを少なくとも２段階持たせればよい。
この結果、高周波駆動期間ｔ１〜ｔ２の間で、ランプ電流が半波にならず、しかも実効値を段階的に変えることができる。
【００７２】
（第６実施形態）
図１１は本発明の第６の実施形態の回路構成であり、図１２は動作説明のための波形図である。降圧チョッパ回路１の平滑用コンデンサＣ１の電圧を抵抗Ｒ６とＲ７、Ｒ１０により分圧して、出力電圧Ｖｃ１の検出値として乗算回路６に入力される。また、電流検出用抵抗Ｒ３の両端に生じる電圧を、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ４、Ｒ５よりなる増幅器を介して降圧チョッパ回路１を流れる電流の検出値として乗算回路６に入力される。乗算回路６は出力電圧と電流の検出値を乗算することにより出力電力を演算し、スイッチング素子Ｑ１の制御回路７に入力する。
【００７３】
タイマー回路１１は、制御回路８とトランジスタＴｒ１に接続されている。制御回路８からタイマー回路１１へは極性反転回路２が高周波動作を開始すると信号が入力され、規定の時間ｔ１までトランジスタＴｒ１をオンし、抵抗Ｒ１０を短絡する。ｔ１時間経過するとタイマー回路１１からトランジスタＴｒ１への駆動電流はオフされ、抵抗Ｒ７とＲ１０の直列接続となる。その結果、高周波動作を始めてから時間ｔ１までは、降圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｃ１を抵抗Ｒ６とＲ７で分圧した電圧が乗算回路６に入力され、時間ｔ１以降は抵抗Ｒ６とＲ７、Ｒ１０で分圧した電圧が入力される。
【００７４】
放電灯点灯装置が動作を開始した後、降圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｃ１はＶ１に、極性反転回路２の駆動周波数はｆＡに制御される。パルス電圧発生回路５０でパルス電圧を発生させ、パルストランスＰＴで昇圧した高電圧パルスによりランプＤＬが絶縁破壊されると、ランプＤＬに電流が流れ始める。時間ｔ１になるとトランジスタＴｒ１がオフするので、乗算回路６に入力される出力電圧Ｖｃ１の検出値が抵抗Ｒ６とＲ７、Ｒ１０の分圧になるので、降圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｃ１はＶ１より低いＶ２になり、ランプＤＬに流れる電流もその分減少する。
【００７５】
その後、時間ｔ２になると、タイマー回路１１の出力により極性反転回路２は低周波動作に移行する。降圧チョッパ回路１は、極性反転回路２が低周波動作を開始すると、ランプ電力が目標値となるようにスイッチング素子Ｑ１をオン・オフ制御する。
【００７６】
このように、高周波動作の途中で降圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｃ１を切り替えることで、絶縁破壊のためのパルス電圧を発生させるために必要なインダクタＬ２とコンデンサＣ２の共振電圧を得ることと、絶縁破壊後にランプに適切な電流を流すことを両立することができる。
【００７７】
（第７実施形態）
図１７は本発明の第７の実施形態の概略構成図である。この装置は、リフレクタ２１を備えた高圧放電ランプＤＬと、第１〜第６のいずれかの実施形態の高圧放電灯点灯装置２０と、画像を表示する画像表示素子２２と、画像表示素子２２からの光を集光してスクリーンに投射する光学系２３と、これらの構成要素を収納するケース（図示せず）を備えた画像表示装置である。画像表示素子２２は透過型であっても良いし、反射型であっても良い。
【００７８】
本発明は、特に短アークの高圧放電灯において寿命改善の効果が高く、本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた画像表示装置はランプを長寿命化することができるので、ランプ交換の回数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の第１実施形態の放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】図１の放電灯点灯装置の高周波駆動されたときのランプ電流の波形図である。
【図３】本発明の第２実施形態の放電灯点灯装置の回路図である。
【図４】図３の放電灯点灯装置の駆動周波数が点灯時共振周波数の１／５倍である場合のランプ電流の波形図である。
【図５】本発明の第３実施形態の放電灯点灯装置の回路図である。
【図６】図５の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図７】図５の放電灯点灯装置の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図８】本発明の第４実施形態の動作説明図である。
【図９】本発明の第４実施形態の制御回路の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第５実施形態の動作説明図である。
【図１１】本発明の第６実施形態の放電灯点灯装置の回路図である。
【図１２】図１１の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１３】従来例１の構成を示す回路図である。
【図１４】従来例１の動作説明のための波形図である。
【図１５】従来例２の構成を示す回路図である。
【図１６】従来例２の動作説明のための波形図である。
【図１７】高圧放電灯点灯装置を用いた画像表示装置の概略構成図である。
【図１８】従来例の課題とその解決手段を説明するための波形図である。
【符号の説明】
【００８０】
ＤＬ  高圧放電ランプ
Ｑ２  スイッチング素子
Ｑ３  スイッチング素子
８ａ  制御回路
Ｌ２  インダクタ
Ｃ２  コンデンサ
ＰＴ  パルストランス
【図１】
2006127793.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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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