(57)【要約】【課題】ランプに、始動用の数ｋＶの高圧に耐える始動用コイルが必要で、コイルの形状が大きくなる課題があった。また、コイルの巻き線とコアとの間の静電誘導により、コア電圧が高くなり、コアと他の回路との絶縁距離を確保する必要があった。【解決手段】２つの巻き線が磁気的に結合されたコイル６を用い、２つの巻き線の片方の端子にランプ９とコンデンサ７，８を並列に接続した物を接続し、もう片方の端子に交流電圧を印加して、その周波数を調整して直列共振させて高圧を発生する構成とし、コイル６のそれぞれの巻き線の耐圧が、ランプ９を始動用の高圧の１／２にでき、小型化が可能な放熱装置を提供することを実現する。【選択図】図１
2012003914.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、
前記直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、
磁気的に結合した第一及び第二の巻線からなり該第一の巻線の正極と該第二の巻線の負極とが前記インバータ回路に接続したコイルと、
前記第一の巻線の負極と前記第二の巻線の正極とにそれぞれ一端を接地して接続した第一及び第二のコンデンサと、
前記第一の巻線の負極と前記第二の巻線の正極とに接続したランプと、
を備えたことを特徴とする放電灯始動装置。
【請求項２】
第一及び第二のコンデンサに代え、
第一の巻線の負極と第二の巻線の正極とに接続したコンデンサを備えたことを特徴とする請求項１記載の放電灯始動装置。
【請求項３】
第二の巻線の正極に、一端が接地し直列接続した第三及び第四のコンデンサと、
前記第三及び第四のコンデンサの接続点の電圧を検出し直流電源の電圧を調整する電圧検出回路と、
を備えた請求項１記載の放電灯始動装置。
【請求項４】
第二の巻線の正極に、一端が接地し直列接続した第三及び第四のコンデンサと、
前記第三及び第四のコンデンサの接続点の電圧を検出しインバータ回路のスイッチング周波数を制御する電圧検出回路と、
を備えた請求項１記載の放電灯始動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超高圧水銀ランプの、始動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの光源として、超高圧水銀ランプが利用されている。このランプの始動は、最初にランプの電極間に高圧を印加して放電を発生させ、その放電によって電極を加熱し、加熱した電極から熱電子放出が始まり、この熱電子放出が増大して本放電に至る、この始動時の高圧を発生する放電灯始動装置が用いられている。
【０００３】
従来の実現手段として以下の方法が知られている。
【０００４】
直流電源と、直流電源の出力をスイッチして交流電圧に変換する４組のＦＥＴと、ランプと直列に接続されるコイルと、ランプと並列に接続されるコンデンサと、を持つように構成され、このコイルのランプに接続されていない端子とランプのコイルが接続されていない端子に交流電圧を印加し、この交流電圧の周波数を調整してコイルとコンデンサに直列共振を誘発してコンデンサの両端に高圧を発生させランプを始動する。しかしながら、ランプの始動には数ｋＶの高圧が必要であり、コイルはこの高圧に耐える耐圧が必要であるためコイル形状が大きくなる課題があった。またこのコイルの巻き線とコア間の静電誘導により、コアの電圧が高くなり、コアと他の回路との絶縁距離を確保する必要がある課題があった。
【０００５】
以下に従来の放電灯始動装置について説明する。
【０００６】
従来、放電灯始動装置は、特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００７】
その従来の放電灯始動装置の構成図を図７に示す。
【０００８】
図７において、２０はスイッチング電源回路、２１はスイッチング素子、２２はスイッチング素子、２３はスイッチング素子、２４はスイッチング素子、２５はコイル、２６はコンデンサ、２７はランプである。
【０００９】
以上の様に構成された従来の放電灯始動装置について説明する。
【００１０】
スイッチング素子２２、２４のドレインは図７のスイッチング電源回路２０の陽極に接続され、スイッチング素子２１、２３のソースは図７のスイッチング電源回路２０の陰極に接続され、且つスイッチング素子２１、２３のソースはそれぞれスイッチング素子２２、２４のドレインにそれぞれ接続されている、スイッチング素子２１、２４又はスイッチング素子２３、２２を交互にＯＮ及びＯＦＦに制御することで、スイッチング素子２１、２４がＯＮの時はスイッチング素子２１側が正、スイッチング素子２４側が負、またスイッチング素子２３、２２がＯＮの時はスイッチング素子２３側が正、スイッチング素子２２側が負となりコイル２５、コンデンサ２６により構成される直列共振回路の両端に交流電圧を印加することが出来る、この交流電圧の周波数を調整する事で、コイル２５、コンデンサ２６からなる直列共振回路を共振させ、コンデンサ２６の両端に発生する高圧により、ランプ２７の電極間に放電を誘起しランプ２７を点灯する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１５９４６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前記の従来の放電灯始動装置では、ランプを始動させるのに必要な高圧数ｋＶに耐える耐圧コイルが必要であり、コイルの形状が大きくなる課題があった。
【００１３】
またコイルの巻き線とコアとの間の静電誘導により、コアの電位が高くなり、コアと他の回路との絶縁距離を確保する必要がある課題があった。
【００１４】
本発明は前記従来の問題点を解決するもので、巻き線を２つ持ち、２つの巻き線が磁気的に結合されたコイルを用い、コイルの第一の巻き線の正極と第二の巻き線の負極に交流電圧を印加し、第一の巻き線の負極と第二の巻き線の正極との間にコンデンサとランプを並列に接続し、この交流電圧の周波数を調整することでコイルとコンデンサの直列回路に共振を発生させ、コンデンサの両端に発生する高圧によりランプの電極間に放電を起こしてランプを始動する。ランプの両端に印加される電圧は、第一の巻き線の負極と第二の巻き線の正極に発生する電圧の差分になるため、各巻き線電圧の２倍になるため、コイルの各巻き線に必要な耐圧は、ランプの始動に必要な高圧の１／２で良いことになる。
【００１５】
またこれらのコイルの巻き線とコイルのコアとの間の静電誘導は、２つのコイルに印加される電圧が逆相であることから、お互いに打ち消されるため、コアの電圧は理想的には零となり、コアと他の回路との絶縁距離を確保する必要が無くなる、このような放電灯始動装置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】
【００１６】
上記課題を解決するために本発明の放電灯始動装置は、直流電源と、前記直流電源の直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と、磁気的に結合した第一及び第二の巻線からなり該第一の巻線の正極と該第二の巻線の負極とが前記インバータ回路に接続したコイルと、前記第一の巻線の負極と前記第二の巻線の正極とにそれぞれ一端を接地して接続した第一及び第二のコンデンサと、前記第一の巻線の負極と前記第二の巻線の正極とに接続したランプと、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
また、前記第一及び第二のコンデンサに代え、第一の巻線の負極と第二の巻線の正極とに接続したコンデンサを備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、前記第二の巻線の正極に、一端が接地し直列接続した第三及び第四のコンデンサと、前記第三及び第四のコンデンサの接続点の電圧を検出し直流電源の電圧を調整する電圧検出回路と、を備えたものである。
【００１９】
また、前記第二の巻線の正極に、一端が接地し直列接続した第三及び第四のコンデンサと、前記第三及び第四のコンデンサの接続点の電圧を検出しインバータ回路のスイッチング周波数を制御する電圧検出回路と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００２０】
上記構成により、ランプに印加される高圧は、前記コイルの第一の巻き線の負極と、第二の巻き線の正極の差の電圧となり、前記コイルの２つの巻き線と接地との間の絶縁電圧の２倍の電圧を印加することが可能となり、良好な始動特性を実現できる。
【００２１】
また、これらのコイルの巻き線と、コイルのコアとの間の静電誘導は、２つのコイルに印加される電圧が逆相であることから、お互いに打ち消されるため、コアの電圧は理想的には零となり、コアと他の回路との絶縁距離を確保する必要がないという優れた効果が得られる。
【００２２】
また、コンデンサの数を減らしても同様の効果を得ることができる。
【００２３】
また、電圧検出回路を備えることで、コイルに想定以上の高圧が発生することを防止する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１の放電灯始動装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２の放電灯始動装置の構成図
【図３】本発明の実施の形態３の放電灯始動装置の構成図
【図４】本発明の実施の形態４の放電灯始動装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態１から４における周波数とコンデンサの両端電圧を示すグラフ
【図６】本発明の実施の形態１から４におけるコイルの斜視図
【図７】従来の放電灯始動装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下では、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は本発明の形態１における放電灯始動装置の構成を示す図である。
【００２７】
図１において、１は直流電源、２はＦＥＴ−Ａ、３はＦＥＴ−Ｂ、４はＦＥＴ−Ｃ、５はＦＥＴ−Ｄ、６はコイル、７はコンデンサ−Ａ、８はコンデンサ−Ｂ、９は高圧水銀ランプである。
【００２８】
図５は本発明の実施の形態１における、ＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、ＦＥＴ−Ｄ５をスイッチングする周波数と、コンデンサ両端の電圧の関係を示す図である。
【００２９】
図６は本発明の実施の形態１におけるコイルの構造を示す図である。
【００３０】
図１において、直流電源１の出力電圧をＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、ＦＥＴ−Ｄ５を用いてスイッチする。ＦＥＴ−Ａ２とＦＥＴ−Ｄ５をＯＮ、ＦＥＴ−Ｂ３とＦＥＴ−Ｃ４をＯＦＦ、の状態とＦＥＴ−Ａ２とＦＥＴ−Ｄ５をＯＦＦ、ＦＥＴ−Ｂ３とＦＥＴ−Ｃ４をＯＮの状態を、交互に切り替える。
【００３１】
ＦＥＴ−Ａ２とＦＥＴ−Ｄ５をＯＮ、ＦＥＴ−Ｂ３とＦＥＴ−Ｃ４をＯＦＦ、の状態では、コイル６の第一の巻き線の陽極に直流電源１の陽極、コイル６の第二の巻き線の陰極に直流電源１の陰極が接続される。一方、ＦＥＴ−Ａ２とＦＥＴ−Ｄ５をＯＦＦ、ＦＥＴ−Ｂ３とＦＥＴ−Ｃ４をＯＮの状態では、コイル６の第一の巻き線の陽極に直流電源１の陰極、コイル６の第二の巻き線の陰極に直流電源１の陽極が接続される。これら二つの状態を交互に繰り返すことで、コイル６の第一の巻き線の陽極と、コイル６の第二の巻き線の陰極との間に、交流電圧を印加する。
【００３２】
コイル６の第一の巻き線の陽極と、第二の巻き線の陰極の間は、交流電圧源が接続されるため、等価的にショートである。このため、第一の巻き線の陰極と第二の巻き線の陽極の間のインダクタンスは、第一の巻き線数と第二の巻き線数を合計した巻き線数のコイルのインダクタンスに等しくなる。
【００３３】
コンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８は直列接続され、一つのコンデンサと等価になる。
【００３４】
コイル６とコンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８は直列接続されており、直列共振回路を構成する。この回路の共振周波数は、コイル６の第一の巻き線数と第二の巻き線数を直列接続したインダクタンスと、コンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８を直列接続したキャパシタンスで決定される。ＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、及びＦＥＴ−Ｄ５をスイッチする周波数が、この直列共振周波数と一致した場合、回路のインピーダンスは、コイル６の巻き線抵抗やコアロス、及びコンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の、誘電損失等で決定される損失成分による抵抗になる。この抵抗分は非常に小さいため共振時は、回路に大電流が流れる。コンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の両端には、流れる電流と、共振周波数におけるコンデンサ−Ａ７及びコンデンサＢ８のインピーダンスの積の電圧が発生するため、高圧が発生する。
【００３５】
ＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、及びＦＥＴ−Ｄ５をスイッチする周波数と、コンデンサの両端電圧の関係を図５に示す。コンデンサの両端電圧は、周波数Ｆｒにピークを持つ特性となる。動作周波数は、部品のバラツキを吸収するために、通常Ｆｒより若干周波数の高いＦ１が選択される。
【００３６】
コンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の直列回路と並列に、高圧水銀ランプ９が接続されているため、高圧水銀ランプ９の両端には、コンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の直列回路に発生する電圧が印加される。
【００３７】
コンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の容量を同じ値にし、コイル６の第一の巻き線と第二の巻き線の巻き数を同じにすると、コイル６の第一の巻き線と第二の巻き線に発生する電圧は等しくなり、またコンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の接続点の電位は水銀ランプ９の両端の電圧の半分になる、このコンデンサ−Ａ７及びコンデンサ−Ｂ８の接続点は接地されており、コイル６の第二の巻き線の陽極及び、第一の巻き線の陰極に印加される電圧は、水銀ランプ９の両端の電圧の半分であるため、コイル６の耐圧はこの耐圧があれば良いことになる。言い換えると、コイル６の２つの巻き線と接地との間の絶縁電圧の２倍の電圧を、高圧水銀ランプ９に印加することが可能となり、良好な始動特性を実現できる放電灯始動装置を提供することが可能になる。
【００３８】
図６に本発明のコイル６の構造を示す。コイルの第一の巻き線と第二の巻き線はコアとの間に静電容量を持つ。コイル６の第二の巻き線の陽極及び第一の巻き線の陰極に繋がる巻き線が、コイルの外周側になるように巻き線を構成すると、コアと巻き線の外周側との間の容量によって、コアに高圧が誘起される。しかしながら、コイル６の第二の巻き線の陽極及び第一の巻き線の陰極に誘起される電圧は、極性が逆でかつ電圧が等しいため、コアに誘起される電圧はキャンセルされ接地の電位になる。このため、コイル６と他の回路部品との絶縁距離を大きく確保する必要がなくなり、コンパクトなことを特徴とする放電灯始動装置を提供することが可能になる。
【００３９】
（実施の形態２）
図２は本発明の形態２における放電灯始動装置の構成を示す図である。
【００４０】
図２において、１は直流電源、２はＦＥＴ−Ａ、３はＦＥＴ−Ｂ、４はＦＥＴ−Ｃ、５はＦＥＴ−Ｄ、６はコイル、９は高圧水銀ランプ、１０はコンデンサである。
【００４１】
図２に示す本発明の形態２における放電灯始動装置は、図１に示す、本発明の形態１における放電灯始動装置のコンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８を、コンデンサ１０に変更したものである。
【００４２】
実施の形態１で説明したのと同様の動作にて、コンデンサ１０及び高圧水銀ランプ９の両端に共振電圧が誘起される。
【００４３】
実施の形態１においてはコンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の中間点を接地していた。これにより、コンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の、接地していない側の電位は、接地を基準に、共振電圧の１／２に固定されていた。
【００４４】
実施の形態２における放電灯始動装置では、この接地を行っていない。
【００４５】
しかしながら、第二の巻き線の陰極及び第一の巻き線の陽極に繋がる交流電圧は、直流電源１の陰極を基準に生成され、且つその電圧は、通常２００Ｖ以下であり、コイル６の第一及び第二の巻き線に誘起される電圧に比較して、十分小さいため、第二の巻き線の陰極及び第一の巻き線の陽極は、接地電位に対して、２００Ｖ以内に固定されていると見なしてよく、実施の形態１と同様に、コイル６の２つの巻き線電圧を、おおよそ接地基準に、高圧水銀ランプ９に印加される電圧の、１／２に固定する効果があり、かつコンデンサの個数を１個削減することが可能である。
【００４６】
（実施の形態３）
図３は本発明の形態３における放電灯始動装置の構成を示す図である。
【００４７】
図３において、１は直流電源、２はＦＥＴ−Ａ、３はＦＥＴ−Ｂ、４はＦＥＴ−Ｃ、５はＦＥＴ−Ｄ、６はコイル、７はコンデンサ−Ａ、８はコンデンサ−Ｂ、１１はコンデンサ−Ｃ、１２はコンデンサ−Ｄ、１３は電圧検出回路である。
【００４８】
図３に示す本発明の形態３における放電灯始動装置は、図１に示す、本発明の形態１における放電灯始動装置のコンデンサ−Ａ７の両端に、コンデンサ−Ｃ１１、コンデンサ−Ｄ１２の直列回路を接続し、コンデンサ−Ｃ１１、コンデンサ−Ｄ１２の容量比でコンデンサ−Ａ７に誘起される共振電圧を分圧し、分圧した電圧を電圧検出回路１３にて検出し、直流電源１の電圧を調整するように構成したものである。
【００４９】
電圧検出回路１３にて検出した、コンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の両端に誘起される共振電圧に応じて、直流電源１の電圧を調整することで、コンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の両端に誘起される共振電圧を、一定に保つことを特徴とする放電灯始動装置を提供することが可能になる。
【００５０】
（実施の形態４）
図４は本発明の形態３における放電灯始動装置の構成を示す図である。
【００５１】
図４において、１は直流電源、２はＦＥＴ−Ａ、３はＦＥＴ−Ｂ、４はＦＥＴ−Ｃ、５はＦＥＴ−Ｄ、６はコイル、７はコンデンサ−Ａ、８はコンデンサ−Ｂ、１１はコンデンサ−Ｃ、１２はコンデンサ−Ｄ、１３は電圧検出回路である。
【００５２】
図４に示す本発明の形態４における放電灯始動装置は、図１に示す、本発明の形態１における放電灯始動装置のコンデンサ−Ａ７、の両端に、コンデンサ−Ｃ１１、コンデンサ−Ｄ１２の直列回路を接続し、コンデンサ−Ｃ１１、コンデンサ−Ｄ１２の容量比でコンデンサ−Ａ７に誘起される共振電圧を分圧し、分圧した電圧を電圧検出回路１３にて検出し、ＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、ＦＥＴ−Ｄ５をスイッチングする周波数を調整するように構成したものである。
【００５３】
コンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の両端に誘起される共振電圧は、図５に示すように、ＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、ＦＥＴ−Ｄ５をスイッチングする周波数により調整できる。
【００５４】
電圧検出回路１３にて検出した、コンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の両端に誘起される共振電圧に応じて、ＦＥＴ−Ａ２、ＦＥＴ−Ｂ３、ＦＥＴ−Ｃ４、ＦＥＴ−Ｄ５をスイッチングする周波数を調整することで、コンデンサ−Ａ７、及びコンデンサ−Ｂ８の両端に誘起される共振電圧を一定に保つことを特徴とする放電灯始動装置を提供することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明にかかる放電灯始動装置は、巻き線を２つ持ち、それら２つの巻き線が磁気的に結合されたコイルを用い、コイルの第一の巻き線の正極と第二の巻き線の正極に交流電圧を印加し、第一の巻き線の負極と第二の巻き線の正極との間にコンデンサとランプを並列に接続し、この交流電圧の周波数を調整することでコイルとコンデンサの直列回路に共振を発生させ、コンデンサの両端に発生する高圧によりランプの電極間に放電を起こし、ランプを始動させる構成で、コイルの各巻き線に必要な耐圧が、ランプの始動に必要な高圧の１／２となり、ランプを始動させるのに必要な高圧数ｋＶの１／２の耐圧のコイルが使用でき、またこれらのコイルの巻き線とコイルのコアとの間の静電誘導は、２つのコイルに印加される電圧が逆相であることから、お互いに打ち消されるため、コアの電圧は理想的には零となり、コアと他の回路との絶縁距離を確保する必要がないという優れた効果を特徴とする放電灯始動装置を提供することが可能であるという作用を有し、超高圧水銀灯等の放電灯始動装置に有用である。
【符号の説明】
【００５６】
１  直流電源
２  ＦＥＴ−Ａ
３  ＦＥＴ−Ｂ
４  ＦＥＴ−Ｃ
５  ＦＥＴ−Ｄ
６  コイル
７  コンデンサ−Ａ
８  コンデンサ−Ｂ
９  高圧水銀ランプ
１０  コンデンサ
１１  コンデンサ−Ｃ
１２  コンデンサ−Ｄ
１３  電圧検出回路
２０  スイッチング電源
２１  スイッチング素子
２２  スイッチング素子
２３  スイッチング素子
２４  スイッチング素子
２５  コイル
２６  コンデンサ
２７  ランプ
【図１】
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【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７】
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【図６】
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