(57)【要約】 【課題】安定して放電灯を制御できる放電灯の点灯装置および点灯制御方法を提供する。【解決手段】放電灯Ｌａの点灯装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１と、ＤＣ−ＡＣインバータ回路２と、共振回路３と、制御回路部４とを備えている。極性反転指令信号の受信タイミングに関わらず、コイルＬ１に流れる電流を所望の電流値Ｉ１になるように最終の前記第１の制御信号のオン時間を設定して駆動電圧の極性反転を開始する。これにより、ランプ電流のオーバーシュートやリンギングを抑制できる。また、極性反転開始信号と同期してＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作を再開させるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作再開時のランプ電流が一定電流Ｉ２となる。これにより、駆動電圧の極性反転時のランプ電流波形を毎回揃えることができ、放電灯Ｌａの光学的フリッカを抑制できる。【選択図】図１
2012099353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流連続モードでパルス幅変調された第１の制御信号によりオン・オフ制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して第１の直流電圧が一端に入力されるコイルと、を有し、第１の直流電圧を前記第１の制御信号のデューティ比に応じた第２の直流電圧に変換して前記コイルの他端から出力する直流電圧生成回路と、
前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、放電灯に供給する交流電圧生成回路と、
前記第１の制御信号と同期管理されていない極性反転指令信号を受信し、前記極性反転指令信号の受信タイミングを基準に予め定めた第１の期間が経過した後に、極性反転のタイミングを決定するための第２の制御信号を生成するとともに、前記交流電圧の極性の反転が開始するときに前記コイルに流れる電流が第１の電流値になるように、前記極性反転信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比と、に応じて、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間を設定し、前記第２の制御信号を生成した後の前記スイッチング素子のオン・オフ制御の再開時に前記コイルに流れる電流が第２の電流値となるように、前記第２の制御信号を生成した後、前記放電灯に流れる電流値に応じて予め設定した第２の期間が経過したタイミングで、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開するよう、前記第１の制御信号を生成する制御回路部と、を備えることを特徴とする放電灯の点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路部は、前記コイルのインダクタンス値および前記スイッチング素子のオン・オフ制御の周期の少なくともどちらか一方に基づいて、前記第１の期間における前記スイッチング素子のオンタイミングのいずれを、最終のオンタイミングに設定するのかを定めることを特徴とする請求項１に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項３】
前記制御回路部は、前記極性反転指令信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比と、の積に応じて、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間を設定することを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項４】
前記制御回路部は、前記極性反転指令信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比或いは前記第１の直流電圧と前記第２の直流電圧との関係と、に基づき、予め用意された換算テーブルにより導かれる時間を、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間とすることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項５】
前記制御回路部は、前記極性反転指令信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比と、の積と、前記放電灯に流れる電流に応じて定められる第１の調整時間とを加算した値に応じて、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間を設定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯の点灯装置。
【請求項６】
前記制御回路部は、前記交流電圧の極性の反転が開始するときに前記コイルに流れる電流が前記第１の電流値になるように、前記放電灯に流れる電流に応じて、前記第１の調整時間を用いることを特徴とする請求項５に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項７】
前記制御回路部は、前記第２の制御信号を生成した後の前記スイッチング素子のオン・オフ制御が開始するときに前記コイルに流れる電流が前記第２の電流値になるように、前記放電灯に流れる電流に応じて、前記第１の調整時間を用いることを特徴とする請求項５または６に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項８】
前記制御回路部は、前記放電灯に流れる電流値に基づき予め設定した第２の期間に、前記放電灯に流れる電流に応じた第２の調整時間を加算または減算し、前記スイッチング素子がオンするよう前記第１の制御信号を生成することを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の放電灯の点灯装置。
【請求項９】
前記制御回路部は、前記第２の制御信号を生成した後の前記スイッチング素子のオン・オフ制御が開始するときに前記コイルに流れる電流が前記第２の電流値になるように、前記放電灯に流れる電流に応じて、前記第２の調整時間を用いることを特徴とする請求項８に記載の放電灯の点灯装置。
【請求項１０】
前記極性反転指令信号は、制御手段の外部から入力される外部入力信号または制御手段の内部で生成される内部生成信号であることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の放電灯の点灯装置。
【請求項１１】
電流連続モードでパルス幅変調された第１の制御信号によりオン・オフ制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して第１の直流電圧が一端に入力されるコイルと、を有する直流電圧生成回路から、第１の直流電圧を前記第１の制御信号のデューティ比に応じた第２の直流電圧に変換して前記コイルの他端から出力するステップと、
前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、放電灯に供給するステップと、
前記第１の制御信号と同期管理されていない極性反転指令信号を受信し、前記極性反転指令信号の受信タイミングを基準に予め定めた第１の期間が経過した後に、極性反転のタイミングを決定するための第２の制御信号を生成するとともに、前記交流電圧の極性の反転が開始するときに前記コイルに流れる電流が第１の電流値になるように、前記極性反転信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比と、に応じて、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間を設定し、前記第２の制御信号を生成した後の前記スイッチング素子のオン・オフ制御の再開時に前記コイルに流れる電流が第２の電流値となるように、前記第２の制御信号を生成した後、前記放電灯に流れる電流値に応じて予め設定した第２の期間が経過したタイミングで、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開するよう、前記第１の制御信号を生成するステップと、を備えることを特徴とする放電灯の点灯制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧により駆動される放電灯の点灯装置および点灯制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路とＤＣ−ＡＣインバータ回路とを備えたフロントプロジェクタ等の光源に用いられる放電灯の点灯装置において、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路は、放電灯を定電流制御または定電力制御するために、外部から供給される直流電圧を放電灯の駆動に適した直流電圧に変換し、ＤＣ−ＡＣインバータ回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路が生成する直流電圧を交流電圧に変換し、駆動電圧として放電灯に供給する。
【０００３】
放電灯を交流電圧で駆動する方式は、放電時の発熱により蒸発した金属が電気泳動作用で電極間を一方向に移動してしまうことを防止し、放電灯内の各電極に均一に負荷を与えることで、特定の電極の形状が変化することを抑制でき、放電灯の長寿命化が期待できる。
【０００４】
一般に放電灯の点灯装置はイグナイタ回路やＬＣ共振回路で高電圧を発生させて放電灯を始動させる。イグナイタ回路を構成するイグナイタトランスやＬＣ共振回路を構成するコイルのインダクタンスとを含む放電灯を交流動作させるＤＣ−ＡＣインバータ回路は、放電灯の駆動電圧の極性が反転する期間は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路側から見て過渡的に無負荷状態となり、ＤＣ−ＡＣインバータ回路にはほとんど電流が流れない。また、イグナイタ回路を構成するイグナイタトランスや或いはＬＣ共振回路を構成するコイルのインダクタンス成分により、放電灯の駆動電圧の極性が反転する期間は、放電灯からＤＣ−ＤＣコンバータ回路へ電流が転流する。そのため、駆動電圧の極性が反転する期間に、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の出力側に備えられるコンデンサに過大な電圧が発生し、駆動電圧の極性反転後には、放電灯に流れる電流にオーバーシュートやリンギングが生じる。
【０００５】
その結果、コイルからは磁束の変化に伴いうなり音が生じる。また、放電灯にとって過電流の状態となる電流のオーバーシュートや電流のリンギングが放電灯の駆動電圧の極性が反転する毎に発生すると放電灯の電極にとってダメージとなり、ダメージが蓄積されると放電灯の寿命が短くなる。
【０００６】
一方、ＤＬＰ（Digital Light Processing）方式でカラーホイールのセグメント毎の位相角の違いに起因し極性反転周期が異なる場合や液晶方式で複数の放電灯および放電灯点灯電源を用いて駆動する場合などは、極性反転を同期制御する必要がある。
【０００７】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路のスイッチング周期と極性反転との同期が管理されていない場合において、極性反転タイミング近傍でＤＣ−ＤＣコンバータ回路の目標電流値やＤＣ−ＤＣコンバータ回路を制御するＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御信号のオン時間を調整する手法では、極性反転後のランプ電流のオーバーシュートやリンギングの抑制はできるが、極性反転毎の放電灯に流れる電流の立ち上り波形を揃えることが出来ない。図９は、従来技術による各部の電圧および電流波形図である。同図に示すように、ＰＷＭ制御信号と駆動電圧の極性反転開始信号との関係によって、ランプ電流の変化が異なってしまう。その結果、放電灯の光学的フリッカの原因となる。
【０００８】
オーバーシュートやリンギングは抑制することが望ましく、特許文献１〜３には、オーバーシュートやリンギングを抑制する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−１１６６９３号公報
【特許文献２】特許第４３５０３６９号
【特許文献３】国際公開ＷＯ２００９／００８１９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１では、放電灯に供給される電流を徐々に変化させながら反転するため、急速な極性反転が要求される近年の放電灯の点灯装置には適さない。
【００１１】
また、特許文献２では、規則的な間隔でＤＣ−ＡＣインバータ回路の極性を反転する装置を前提としているが、例えばＤＬＰ方式のプロジェクタ等、放電灯の用途によっては、必ずしも駆動電圧が一定周期毎に極性反転されなかったり或いは駆動電圧の極性反転毎に制御電流が異なることがある。この場合は放電灯に流れる電流の立ち上がり波形を極性反転毎に揃えることができないため、放電灯の光学的フリッカが発生してしまう。
【００１２】
特許文献３では、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路の動作タイミングとＤＣ−ＡＣインバータ回路の極性反転タイミングとを同期させることにより、オーバーシュートやリンギングを抑制しているが、例えばＤＬＰ方式のプロジェクタで駆動電圧が一定周期毎に極性反転されなかったり液晶方式で複数の放電灯および放電灯点灯装置を用いて駆動する場合には一般的に外部同期信号を用いて極性反転を制御するため、やはり放電灯の用途によっては同期させること自体が困難である。
【００１３】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安定して放電灯を制御できる放電灯の点灯装置および点灯制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様によれば、放電灯の点灯装置は、直流電圧生成回路と、交流電圧生成回路と、制御回路部とを備える。直流電圧生成回路は、電流連続モードでパルス幅変調された第１の制御信号によりオン・オフ制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して第１の直流電圧が一端に入力されるコイルと、を有し、第１の直流電圧を前記第１の制御信号のデューティ比に応じた第２の直流電圧に変換して前記コイルの他端から出力する。交流電圧生成回路は、記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、放電灯に供給する。制御回路部は、前記第１の制御信号と同期管理されていない極性反転指令信号を受信し、前記極性反転指令信号の受信タイミングを基準に予め定めた第１の期間が経過した後に、極性反転のタイミングを決定するための第２の制御信号を生成するとともに、前記交流電圧の極性の反転が開始するときに前記コイルに流れる電流が第１の電流値になるように、前記極性反転信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比と、に応じて、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間を設定し、前記第２の制御信号を生成した後の前記スイッチング素子のオン・オフ制御の再開時に前記コイルに流れる電流が第２の電流値となるように、前記第２の制御信号を生成した後、前記放電灯に流れる電流値に応じて予め設定した第２の期間が経過したタイミングで、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開するよう、前記第１の制御信号を生成する。
【００１５】
また、本発明の一態様によれば、放電灯の制御方法は、まず、電流連続モードでパルス幅変調された第１の制御信号によりオン・オフ制御されるスイッチング素子と、前記スイッチング素子を介して第１の直流電圧が一端に入力されるコイルと、を有する直流電圧生成回路から、第１の直流電圧を前記第１の制御信号のデューティ比に応じた第２の直流電圧に変換して前記コイルの他端から出力する。次に、前記第２の直流電圧を交流電圧に変換し、放電灯に供給する。さらに、前記第１の制御信号と同期管理されていない極性反転指令信号を受信し、前記極性反転指令信号の受信タイミングを基準に予め定めた第１の期間が経過した後に、極性反転のタイミングを決定するための第２の制御信号を生成するとともに、前記交流電圧の極性の反転が開始するときに前記コイルに流れる電流が第１の電流値になるように、前記極性反転信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となる前記スイッチング素子のオンタイミングから前記極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間と、前記極性反転指令信号を受信する前の定常状態の前記第１の制御信号のデューティ比と、に応じて、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記スイッチング素子のオン時間を設定し、前記第２の制御信号を生成した後の前記スイッチング素子のオン・オフ制御の再開時に前記コイルに流れる電流が第２の電流値となるように、前記第２の制御信号を生成した後、前記放電灯に流れる電流値に応じて予め設定した第２の期間が経過したタイミングで、前記スイッチング素子のオン・オフ制御を再開するよう、前記第１の制御信号を生成する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、極性反転前のＤＣ−ＤＣコンバータ回路の動作タイミングとＤＣ−ＡＣインバータ回路の極性反転タイミングとが必ずしも同期していない場合でも、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路内のコイルに流れる電流が所望の値になるように、前記第２の制御信号を生成する前の最終の前記第１の制御信号のオン時間を設定した上で駆動電圧の極性反転を行い、また極性反転後のＤＣ−ＤＣコンバータ回路のスイッチング動作を極性反転に同期して再開させるため、高精度かつ安定的に放電灯を制御できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る放電灯Ｌａの点灯装置の概略ブロック図。
【図２】制御回路部４の処理動作を示すフローチャート。
【図３】図１の点灯装置の各部の電圧および電流波形図。
【図４】極性反転指令信号の受信タイミングを基準にした、極性反転開始信号生成時のコイル電流の推移を示す図。
【図５】極性反転指令信号の受信タイミングと、極性反転開始信号生成時のコイル電流との複数の異なる関係をコイル電流波形を基準に重ねた図。
【図６】制御回路部４ａの処理動作を示すフローチャート。
【図７】図１の点灯装置の各部の電圧および電流波形図。
【図８】図１の変形例である放電灯Ｌａの点灯装置の概略ブロック図。
【図９】従来技術による各部の電圧および電流波形図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る放電灯の点灯装置および制御方法の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯Ｌａの点灯装置（以下、点灯装置）の概略ブロック図である。図１の点灯装置は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路（直流電圧生成回路）１と、ＤＣ−ＡＣインバータ回路（交流電圧生成回路）２と、共振回路３と、制御回路部４とを備えている。
【００２０】
ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は、スイッチング素子Ｑ１と、ダイオードＤ１と、コイルＬ１と、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ１とを有する。スイッチング素子Ｑ１、コイルＬ１、コンデンサＣ２および抵抗Ｒ１は、電源端子と接地端子との間に縦続接続される。ダイオードＤ１は、アノードが接地端子に、カソードがコイルＬ１とスイッチング素子Ｑ１との接続ノードに、それぞれ接続される。スイッチング素子Ｑ１は、例えばｎＭＯＳＦＥＴ（n-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）である。
【００２１】
電源端子には、例えばＰＦＣ（Power Factor Correction）電源回路から電源電圧（第１の直流電圧）Ｖｉが供給される。電源電圧Ｖｉは、例えば３８０Ｖ程度である。なお、電源端子と接地端子との間にコンデンサＣ１を設け、電源電圧Ｖｉのノイズを低減してＤＣ−ＤＣコンバータ回路１に供給してもよい。スイッチング素子Ｑ１は、制御回路部４から供給されるパルス幅変調された制御信号（以下、ＰＷＭ制御信号、第１の制御信号）により、オン・オフ制御される。
【００２２】
スイッチング素子Ｑ１がオンして導通すると、スイッチング素子Ｑ１を介して、電源電圧ＶｉがコイルＬ１の一端に入力され、このコイルＬ１の他端に接続されたコンデンサＣ２を充電する。ＤＣ−ＡＣインバータ回路２に電流が供給されるときにはコンデンサＣ２から放電する。スイッチング素子Ｑ１がオンしている間、コイルＬ１を流れる電流は増加していくが、その増加分はコンデンサＣ２に蓄えられる。コンデンサＣ２が充電されると、ＤＣ−ＡＣインバータ回路２に供給される電流が増加し、コイルＬ１の他端が出力する直流電圧Ｖｄｃも増加する。なお、このとき、ダイオードＤ１のカソードが高電圧となるため、ダイオードＤ１は導通しない。
【００２３】
一方、スイッチング素子Ｑ１がオフして遮断すると、コイルＬ１の電流変化を抑えるべく、ダイオードＤ１のカソードの電圧が下がり、ダイオードＤ１からコイルＬ１を介してコンデンサＣ２を充電しＤＣ−ＡＣインバータ回路２に電流が供給される。スイッチング素子Ｑ１がオフしている間、コイルＬ１を流れる電流は減少していくが、その減少分はコンデンサＣ２から補われる。コンデンサＣ２が放電すると、ＤＣ−ＡＣインバータ回路２に供給される電流が減少し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１が出力する直流電圧Ｖｄｃも減少する。
【００２４】
以上のようにして、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は電源電圧ＶｉをＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じた直流電圧（第２の直流電圧）Ｖｄｃに変換する。後述するように、ＰＷＭ制御信号のデューティ比をフィードバック制御することで、放電灯Ｌａを定電流制御することができる。
【００２５】
ＤＣ−ＡＣインバータ回路２はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を有する。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力端子と接地端子との間に縦続接続され、これらの接続ノードから交流電圧Ｖａｃ１を出力する。同様に、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５は、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の出力端子と接地端子との間に接続され、これらの接続ノードから交流電圧Ｖａｃ２を出力する。スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５は、例えばｎＭＯＳＦＥＴである。
【００２６】
スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５は、制御回路部４から供給される反転制御信号により、オン・オフ制御される。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５がオンしＱ３，Ｑ４がオフすると、Ｖａｃ１＝Ｖｄｃ，Ｖａｃ２＝０Ｖとなる。一方、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４がオンしＱ２，Ｑ５がオフすすると、Ｖａｃ１＝０Ｖ，Ｖａｃ２＝Ｖｄｃとなる。交流電圧Ｖａｃ２−Ｖａｃ１は、共振回路３を介して、駆動電圧として放電灯Ｌａに供給される。
【００２７】
駆動電圧の振幅は、放電灯Ｌａの点灯直後は例えば２０Ｖ程度であり、定常状態では例えば５０〜１６０Ｖ程度である。また、駆動電圧の極性が反転する周波数は、例えば５０〜５００Ｈｚ程度である。このように、ＤＣ−ＡＣインバータ回路２は放電灯Ｌａに交流電圧を供給することにより、放電灯Ｌａの各電極に均一に負荷を与え、長寿命化を図ることができる。
【００２８】
共振回路３は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続ノードと、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の接続ノードとの間に直列接続されるコイルＬ２およびコンデンサＣ３を有する。共振回路３の３次共振や５次共振により、共振回路３はＤＣ−ＡＣインバータ回路２の出力電圧より高い電圧を生成して、放電灯Ｌａを点灯させる。
【００２９】
制御回路部４は、ＡＣ制御回路５と、ＤＣ制御回路６と、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）制御部７とを有する。
【００３０】
ＡＣ制御回路５は反転制御信号を生成してＤＣ−ＡＣインバータ回路２内のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５に供給し、これらをオン・オフ制御する。ＤＳＰ制御部７は極性反転指令信号を検出し、放電灯Ｌａの仕様等に応じた期間Ｔ０の後、極性反転開始信号（第２の制御信号）を生成してＡＣ制御回路５に供給する。極性反転開始信号に同期してＡＣ制御回路５が反転制御信号を生成することにより、駆動電圧の極性反転タイミングが制御される。
【００３１】
ここで極性反転指令信号とは、駆動信号の極性を反転させることを示す信号である。複数の放電灯Ｌａのそれぞれを複数の点灯装置で点灯制御する場合等は、極性反転タイミングを同期させるために、一般に極性反転指令信号は外部から入力される。もちろん、１つの放電灯Ｌａを制御する場合等は、制御回路部４内で極性反転指令信号を生成してもよい。
【００３２】
また、ＤＣ制御回路６はＰＷＭ制御信号を生成してＤＣ−ＤＣコンバータ回路１内のスイッチング素子Ｑ１に供給し、これをオン・オフ制御する。ＤＳＰ制御部７はＤＣ制御回路部６を制御する。より具体的には、ＤＳＰ制御部７は放電灯Ｌａに流れる電流（以下、ランプ電流）に比例する抵抗Ｒ１の電圧を検出し、駆動電圧の極性反転期間（図３では時刻ｔ４からｔ６の期間）の近傍を除きランプ電流が一定になるよう、ＤＣ制御回路６が生成するＰＷＭ制御信号のデューティ比をフィードバック制御する。なお、駆動電圧の極性反転期間（図３では時刻ｔ４からｔ６の期間）の近傍を除く放電灯Ｌａの制御は、上記のような電圧モードの制御方式でもよいし、ランプ電流の閾値をフィードバック制御するピーク電流モードの制御方式でもよい。
【００３３】
後述するように、極性反転指令信号とＰＷＭ制御信号とが非同期である場合に、極性反転開始信号を生成するときのコイルＬ１に流れる電流が所望の電流値Ｉ１（第１の電流値）となるよう、制御回路部４はＰＷＭ制御信号を生成する。これにより、ランプ電流のオーバーシュートやリンギングを抑制できる。また、極性反転開始信号を生成した後、前記放電灯に流れる電流値に応じた所定の第２の期間が経過したタイミングで再びスイッチング素子Ｑ１がオンするよう、制御回路部４はＰＷＭ制御信号を生成する。これにより、極性反転毎のランプ電流の立ち上がり波形が揃い、光学的フリッカを抑制できる。
【００３４】
本実施形態は、極性反転指令信号とＰＷＭ制御信号とが非同期である場合でも、放電灯Ｌａを安定的に制御できる。
【００３５】
図２は、制御回路部４の処理動作を示すフローチャートである。また、図３は、図１の点灯装置の各部の電圧および電流波形図であり、横軸は時間、縦軸は、順に、ＰＷＭ制御信号、コイルＬ１に流れる電流（以下、コイル電流）、極性反転指令信号、極性反転開始信号、ランプ電流である。なお、同図では、スイッチング素子Ｑ１がｎＭＯＳＦＥＴである例を示している。また、本実施形態は、定常状態のスイッチング素子Ｑ１がオン・オフのいずれの期間においても、コイルＬ１に電流が流れ続ける「電流連続モード」であるとする。
【００３６】
まず、ＤＳＰ制御部７は定常状態のＰＷＭ制御信号のデューティ比ＤＲを取得する（ステップＳ１）。デューティ比とは、図３に示すように、ＰＷＭ制御信号の１周期Ｔと、ＰＷＭ制御信号がハイである時間ｔとの比ｔ／Ｔである。定常状態では、デューティ比ＤＲの変化はそれほど大きくないので、ＤＳＰ制御部７は直前のデューティ比ＤＲを取得してもよいし、所定期間内の平均のデューティ比ＤＲを取得してもよい。一旦取得したデューティ比ＤＲを駆動電圧の極性反転毎に更新してもよいし、定期的に更新してもよい。
【００３７】
極性反転指令信号を受信する前のデューティ比ＤＲの変化がそれほど大きくない期間（図３では時刻ｔ０以前）を定常状態と呼ぶ。
【００３８】
次に、ＤＳＰ制御部７はスイッチング素子Ｑ１のオンタイミング（すなわちＰＷＭ制御信号の立ち上がりタイミング）からの時間ｔａの経過をカウントを開始する（ステップＳ２）。続いてＤＳＰ制御部７は極性反転指令信号が入力されるのを待つ（ステップＳ３）。図３の時刻ｔ１でＤＳＰ制御部７は極性反転指令信号を受信すると、ＰＷＭ制御信号の立ち上がりから極性反転指令信号を受信するまでの時間ｔａ（図３のｔ１−ｔ０）の最終カウント値を取得しカウントを停止する（ステップＳ４）。ＤＳＰ制御部７はＰＷＭ制御信号の立ち上がりタイミングを基準に時間の経過をカウントしており、ＰＷＭ制御信号の１周期内に極性反転指令信号を受信しない場合は、次のＰＷＭ制御信号の立ち上がりタイミングでカウント値をリセットして再カウントを行う。
【００３９】
すなわち、時間ｔａは、極性反転信号の受信タイミングの直前または受信タイミングと同時となるスイッチング素子Ｑ１のオンタイミングから極性反転指令信号の受信タイミングまでの時間である。
【００４０】
極性反転指令信号を受信すると、予め定めた期間（第１の期間）Ｔ０が経過した後、ＤＳＰ制御部７は極性反転開始信号を生成するが、その前のＰＷＭ制御信号のハイ期間（以下、最終オン期間）を、ｔｂ＝ｔａ＊ＤＲとして算出し（ステップＳ５）、この期間だけ所定のスイッチング周期でスイッチング素子Ｑ１をオンさせる（ステップＳ６）。より具体的には、図３の時刻ｔ２でＰＷＭ制御信号が立ち上がり、最終オン期間ｔｂが経過した時刻ｔ３でＰＷＭ制御信号は立ち下がる。時間ｔａおよびデューティ比ＤＲに基づき、予め用意した換算テーブルから最終オン時間を読み出すようにしてもよい。
【００４１】
その後、後述するステップＳ８までＰＷＭ制御信号はスイッチング素子Ｑ１をオンさせず、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１は動作を停止する。その間、コイル電流は徐々に減少する。そして、極性反転指令信号を受信した時刻ｔ１から期間Ｔ０が経過した時刻ｔ４で、ＤＳＰ制御部７は極性反転開始信号を生成する（ステップＳ７）。この極性反転開始信号に同期して、図１のＡＣ制御回路５は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を制御して、駆動電圧の極性を反転する。
【００４２】
上記のように最終オン期間を設定することで、極性反転指令信号を受信したタイミングに関わらず、極性反転開始信号を生成する時刻におけるコイル電流を所望の電流値Ｉ１にすることができる。このことをより詳しく説明する。
【００４３】
図４は、極性反転指令信号の受信タイミングと、極性反転開始信号生成時までのコイル電流の推移を示す図である。また、図５は、極性反転指令信号の受信タイミングと、極性反転開始信号生成時のコイル電流との複数の異なる関係をコイル電流波形を基準に重ねた図である。極性反転指令信号を受信してから極性反転開始信号が生成されるまでの時間は一定（期間Ｔ０）であり、コイル電流の増加時の傾きおよび減少時の傾きもそれぞれ一定である。そのため、同図に示すようにｔｂ＝ｔａ＊ＤＲと設定することで、極性反転指令信号の受信時刻が時刻ｔ１，ｔ１’，ｔ１’’のいずれであっても、極性反転開始信号が生成される対応する時刻ｔ２，ｔ２’，ｔ２’’のコイル電流はいずれも電流値Ｉ１で一定となる。
【００４４】
なお、図３の期間Ｔ０は、点灯装置や放電灯Ｌａの仕様等に応じた固定値である。例えば、コイルＬ１のインダクタンス値が大きいほど、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作停止（時刻ｔ３）後のコイル電流の減少の傾きが小さい。よって、電流値Ｉ１を十分に小さくするために、上記インダクタンス値に応じて、期間Ｔ０を設定してもよい。
【００４５】
また、図３では、期間Ｔ０をＰＷＭ制御信号の約３周期分とし、極性反転指令信号を受信してから２周期後のＰＷＭ制御信号のパルス幅を最終オン期間に設定している。しかしながら、短時間で最終オン期間を算出できる場合等は、期間Ｔ０を短く設定し、極性反転指令信号を受信して、次のＰＷＭ制御信号のパルス幅を最終オン期間に設定してもよい。さらに、コイルＬ１のインダクタンス値およびスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御の周期Ｔの少なくとも一方に基づいて、期間Ｔ０内のいずれのスイッチング素子Ｑ１のオン期間、すなわち、ＰＷＭ制御信号がハイである期間を、最終オン期間ｔｂに設定するかを定めてもよい。
【００４６】
このようにして、極性反転指令信号の受信タイミングに関わらず、駆動電圧の極性反転開始時のコイル電流を所望の電流値Ｉ１とすることにより、コンデンサＣ２に蓄えられるエネルギーが抑制される。結果として、駆動電圧の極性が反転する期間におけるＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の無負荷状態でもコンデンサＣ２の両端の電圧、すなわち、直流電圧Ｖｄｃが極端に上昇することを抑制することで、オーバーシュートやリンギングを抑制できる。
【００４７】
図２および図３に戻り、ＤＳＰ制御部７は、極性反転開始信号と同期して、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作を再開させる。より具体的には、ＤＳＰ制御部７は、時刻ｔ４で極性反転開始信号を生成し、予め定めた期間（第２の期間）Ｔ１が経過した時刻ｔ５で、ＤＣ制御回路６がＰＷＭ制御信号をハイに設定するよう、ＤＳＰ制御部７はＤＣ制御回路６を制御する。これにより、時刻ｔ５でスイッチング素子Ｑ１がオンする（ステップＳ８）。
【００４８】
極性反転指令信号を受信したタイミングに関わらず、極性反転開始信号生成時のコイル電流は所望の電流値Ｉ１である。そのため、スイッチング素子Ｑ１がオンしてＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作が再開するときのコイル電流も所望の電流値Ｉ２となる。その結果、駆動電圧の極性反転時のランプ電流波形が極性反転毎に毎回揃うこととなり、放電灯Ｌａの光学的フリッカを抑制できる。
【００４９】
このように、第１の実施形態では、極性反転指令信号とＰＷＭ制御信号とが非同期である場合に、極性反転指令信号の受信タイミングに関わらず、駆動電圧の極性反転を開始するタイミングのコイルＬ１に流れる電流を所望の電流値Ｉ１にすることができる。これにより、ランプ電流のオーバーシュートやリンギングを抑制できる。また、極性反転開始信号に同期し所望のタイミングでＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作を再開させるため、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作再開時のランプ電流は所望の電流Ｉ２となる。これにより、駆動電圧の極性反転時のランプ電流波形を極性反転毎に毎回揃えることができ、放電灯Ｌａの光学的フリッカを抑制できる。なお、極性反転指令信号とＰＷＭ制御信号とが同期していても、これらの効果は得られる。
【００５０】
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態は、電流値Ｉ１，Ｉ２は時間ｔａおよびＰＷＭ制御信号のデューティ比に応じて定まるが、以下に説明する第２の実施形態では電流値Ｉ１，Ｉ２の微調整が可能である。
【００５１】
第２の実施形態の制御回路部４ａの処理動作が、第１の実施形態の制御回路部４と異なる。  図６は、制御回路部４ａの処理動作を示すフローチャートである。また、図７は、図１の点灯装置の各部の電圧および電流波形図であり、横軸および縦軸は図３と同様である。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００５２】
ＤＳＰ制御部７はＰＷＭ制御信号のデューティ比ＤＲを取得（ステップＳ１）した後、ランプ電流に応じて調整時間α，Ｃを設定する（ステップＳ１１）。ランプ電流は、抵抗Ｒ１の両端の電圧から換算してもよいし、デューティ比ＤＲおよび電源電圧Ｖｉから推定してもよい。ランプ電流と調整時間α，Ｃとの関係は後述する。
【００５３】
次に、図２と同様のステップＳ２，Ｓ３，Ｓ４の後、ＤＳＰ制御部７は、ＰＷＭ制御信号の最終オン期間を、ｔｂ’＝ｔａ＊ＤＲ＋αとして算出し（ステップＳ５’）、この期間だけ所定のスイッチング周期でスイッチング素子Ｑ１をオンさせる（ステップＳ６’）。より具体的には、図７の時刻ｔ２でＰＷＭ制御信号が立ち上がり、最終オン期間ｔｂ’が経過した時刻ｔ３’でＰＷＭ制御信号は立ち下がる。
【００５４】
そして、極性反転指令信号を受信した時刻ｔ１から期間Ｔ０が経過した時刻ｔ４で、ＤＳＰ制御部７は極性反転開始信号を生成する（ステップＳ７）。最終オン期間ｔｂ’が図３の最終オン期間ｔｂより調整時間αだけ長いため、極性反転開始信号を生成するときのコイルＬ１の電流値Ｉ１’は、図３の電流値Ｉ１より大きくなる。調整時間αが大きいほど、電流Ｉ１’は大きくなる。
【００５５】
さらに、ＤＳＰ制御部７は、極性反転開始信号と同期して、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作を再開させる。より具体的には、ＤＳＰ制御部７は、時刻ｔ４で極性反転開始信号を生成し、期間Ｔ１＋Ｃ（Ｃは負でもよい）が経過した時刻ｔ５’で、ＤＣ制御回路６がＰＷＭ制御信号をハイに設定するよう、ＤＳＰ制御部７はＤＣ制御回路６を制御する。これにより、時刻ｔ５’でスイッチング素子Ｑ１がオンする（ステップＳ８’）。調整時間Ｃが大きいほど、スイッチング素子Ｑ１がオンするときの電流Ｉ２’は小さくなる。
【００５６】
以上説明したように、ＰＷＭ制御信号の最終オン期間がｔｂ’＝ｔａ＊ＤＲ＋α、スイッチング素子Ｑ１がオンするタイミングが極性反転開始信号の生成から期間Ｔ１＋Ｃ経過後であり、電流Ｉ１’，Ｉ２’を調整時間α，Ｃにより調整できる点が図３と異なる。調整時間α，Ｃによって、オーバーシュートやリンギングが抑制されるように電流Ｉ１’，Ｉ２’が設定できる。
【００５７】
例えばランプ電流が大きい場合、調整時間αを小さく設定する。これにより極性反転指令信号生成時のコイル電流Ｉ１’が小さくなり、ランプ電流のオーバーシュートやリンギングを抑制できる。その反面、調整時間αが小さすぎると、コイル電流の立ち上がりが鈍く、極性反転に長い時間がかかってしまう。また、調整時間Ｃを大きく設定するとコイル電流の立ち上がりが鈍くなり、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作再開タイミングが遅れるため、コイル電流が収束するまでの時間が長くなってしまう。
【００５８】
以上のようなことを考慮して、ランプ電流に応じて最適な調整時間α，Ｃを算出したり、予め用意した換算テーブルから読み出したりする。調整時間α，Ｃは、駆動電圧の極性反転の都度更新してもよいし、一定周期毎、例えば数ｍｓ毎に更新してもよい。また、調整時間α，Ｃのいずれか一方のみを設定してもよい。
【００５９】
このように、第２の実施形態では、調整時間α，Ｃにより、極性反転開始時の電流Ｉ１’およびＤＣ−ＤＣコンバータ回路１の動作再開時の電流Ｉ２’を微調整する。そのため、より安定的に放電灯Ｌａを制御できる。
【００６０】
図８は、図１の変形例である放電灯Ｌａの点灯装置の概略ブロック図である。制御回路部４の内部構成が図１とは異なっており、制御回路部４ａは、ＤＣ制御回路６に代わる汎用ＰＷＭ制御回路６ａと、ＡＣ制御回路５と、ＤＳＰ制御部７に代わる演算処理回路７ａを有する。演算処理回路７ａはマイコンやアナログ回路で構成し、図２または図６の処理動作を行うようにしてもよい。
【００６１】
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態には限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  ＤＣ−ＤＣコンバータ回路、２  ＤＣ−ＡＣインバータ回路、３  共振回路、４，４ａ  制御回路部、５  ＡＣ制御回路、６  ＤＣ制御回路、６ａ  汎用ＰＷＭ制御回路、７  ＤＳＰ制御部、７ａ  演算処理回路、Ｖｉ  電源電圧（第１の直流電圧）、Ｖｄｃ  直流電圧（第２の直流電圧）、Ｖａｃ１，Ｖａｃ２  交流電圧、Ｌ１，Ｌ２  コイル、Ｄ１  ダイオード、Ｑ１〜Ｑ５  スイッチング素子、Ｃ１，Ｃ２  コンデンサ、Ｒ１  抵抗
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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