(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源からの電圧を平滑する平滑コンデンサと；
この平滑コンデンサの出力側に接続され放電ランプの始動時にパルスを発生して放電ランプを始動させるパルス発生装置と；
放電ランプの始動直後に維持される安定電位よりも低い電圧で充電できる充電コンデンサと；
この充電コンデンサに直列に接続され放電ランプに印加される電圧を阻止する方向に接続された整流素子と；を具備し、
前記放電ランプの始動時に突入電流が生じて前記放電ランプに印加される電圧が低下した場合に、前記充電コンデンサに充電された電圧を、前記整流素子を介して前記放電ランプに印加する
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
放電ランプを点灯する請求項１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た放電ランプの光が照射され形成された画像を対象物に照射して対象物に画像を投影する画像表示手段と；
を具備したことを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電ランプを確実に始動する放電灯点灯装置および画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の放電灯点灯装置としては、たとえば図５に示す構成が知られている。
【０００３】
図５は従来例の放電灯点灯装置を示す回路図で、この図５に示す放電灯点灯装置は、図示しない商用交流電源に全波整流回路および平滑回路を介して端子１が接続され、この端子１の間には入力電圧を平滑する平滑コンデンサC1が接続されている。また、平滑コンデンサC1には電流検出用の抵抗R1を介して降圧チョッパ回路２が接続され、この降圧チョッパ回路２は抵抗R1を介した平滑コンデンサC1に、電界効果トランジスタQ1およびダイオードD1の直列回路が接続されている。さらに、ダイオードD1に対して並列に、インダクタL1、抵抗R2および平滑コンデンサC2の直列回路が接続されている。
【０００４】
また、ダイオードD1にはインダクタL1を介して、抵抗R3およびタイマ回路３の直列回路が接続されている。このタイマ回路３は、発光ダイオードLED1および充電コンデンサC3が直列に接続され、この充電コンデンサC3に対して抵抗R4が並列に接続され、発光ダイオードLED1および抵抗R4の直列回路に対して並列に発光ダイオードLED2およびツェナダイオードZD1の直列回路が接続されている。
【０００５】
さらに、端子１の正極側は抵抗R5を介して制御回路４に接続されて出力電圧を検出し、抵抗R1の両端も制御回路４に接続されて電界効果トランジスタQ1のドレイン電流を検出し、電界効果トランジスタQ1のゲートも制御回路４に接続されてこの制御回路４に従いゲート電圧が制御され、インダクタL1には磁気的にインダクタL2が接続されてこのインダクタL2は制御回路４に接続され、抵抗R2の両端も制御回路４に接続されて出力電流を検出している。
【０００６】
また、降圧チョッパ回路２には限流用のインダクタL3およびコンデンサC4の並列回路を介して、パルス発生装置としてのイグナイタ５が接続され、このイグナイタ５の出力側は高圧コネクタ６を介してショートアーク型の放電ランプとしてのメタルハライドランプMHLが接続されている。そして、イグナイタ５は、高圧コネクタ６および抵抗R2間にインダクタL4が接続され、このインダクタL4の中点はコンデンサC5およびダイオードD2を介してインダクタL5の一端に接続され、このインダクタL5の他端は抵抗R2に接続されている。また、コンデンサC2に対して並列に抵抗R6およびコンデンサC6の時定数回路が接続され、これら抵抗R6およびコンデンサC6の接続点はサイダックQ2を介してインダクタL5の中点に接続されている。これらにて、放電灯点灯装置７が形成されている。
【０００７】
そして、電源が投入されると、制御回路４は電界効果トランジスタQ1にゲート電圧を印加して降圧してイグナイタ５に電圧を印加する。また、抵抗R6およびコンデンサC6の時定数回路で設定される時間が経過し、コンデンサC6が所定電圧以上の電圧に充電されると、サイダックQ2がオンし、インダクタL5およびインダクタL4にパルスが印加されて、メタルハライドランプMHLに高圧パルスがコンデンサC6の充放電に従い複数回入力されてメタルハライドランプMHLが点灯する。
【０００８】
また、タイマ回路３の充電コンデンサC3も同様に充電し、充電コンデンサC3を充電している間は発光ダイオードLED1がオンしており、制御回路４に始動時に適したように電界効果トランジスタQ1を制御する。この状態で、メタルハライドランプMHLが始動せず、充電コンデンサC3の電圧がさらに上昇すると、ツェナダイオードZD1がオンして充電コンデンサC3が放電されるとともに、発光ダイオードLED2が点灯し、制御回路４による電界効果トランジスタQ1の発振を停止させて、オフする。
【０００９】
そして、メタルハライドランプMHLが点灯すると、コンデンサC6の電圧が低下するため、イグナイタ５はパルスを発生しない。また、充電コンデンサC3も充電されるため発光ダイオードLED1が消灯するとともに、コンデンサC2の電圧も低下するためツェナダイオードZD1もオフして発光ダイオードLED2も発光しない。これにより、制御回路４は抵抗R5により出力電圧を検出するとともに、抵抗R2により出力電流を検出して出力電圧を検出し、また、抵抗R1により電界効果トランジスタQ1のドレイン電流を検出し、総合的に電界効果トランジスタQ1を制御する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年放電灯点灯装置が小型化され、イグナイタ５のインダクタL4も小型化されているためインダクタンスが小さく、メタルハライドランプMHLの始動時に流れる突入電流を十分に抑制、平滑できない。
【００１１】
このため、図５および図６に示すように、メタルハライドランプMHLが始動した後に、出力電圧および出力電流がゼロクロスしてしまい、メタルハライドランプMHLが始動時に点滅したり、立消えしたりするおそれがある。
【００１２】
また、無負荷電圧は、再始動性を考慮し安定時に比較して極めて高くすることが多く、加熱により増大したグロー放電電位を上回る電圧を印加できることにより、電流をアーク放電に移行できる。一方、再始動時には加熱し増加しているメタルハライドランプMHLの抵抗分によりアーク転移時の突入電流波形は振動を伴わない滑らかな波形となり、ゼロクロスによる立消えの発生は少ない。しかしながら、メタルハライドランプMHLが十分に冷却されている場合には、アーク移行時の抵抗分は非常に小さく、グロー放電も低いため、突入電流の振動は非常に大きく、イグナイタ５のインダクタL4が小さい場合、突入電流がゼロクロスして始動できなくなるおそれがある。
【００１３】
さらに、近年、自動車のヘッドライト用のメタルハライドランプMHLなど立ち上がり特性を重視したタイプのメタルハライドランプMHLはキセノンガスを高圧封入しているため、メタルハライドランプMHLの起動直後に電力を投入できる反面、アーク転移時の突入電流によるエネルギーを放電部分が多く吸収されてしまうことにより、放電ランプの陰極上の電子供給輝点の加熱形成が不十分になり立消えが生ずるおそれがある問題を有している。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、突入電流が生じても確実に放電ランプを始動できる放電灯点灯装置および画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、入力電源からの電圧を平滑する平滑コンデンサと；この平滑コンデンサの出力側に接続され放電ランプの始動時にパルスを発生して放電ランプを始動させるパルス発生装置と；放電ランプの始動直後に維持される安定電位よりも低い電圧で充電できる充電コンデンサと；この充電コンデンサに直列に接続され放電ランプに印加される電圧を阻止する方向に接続された整流素子と；を具備し、前記放電ランプの始動時に突入電流が生じて前記放電ランプに印加される電圧が低下した場合に、前記充電コンデンサに充電された電圧を、前記整流素子を介して前記放電ランプに印加するもので、放電ランプが始動する際に突入電流が生じて放電ランプに印加される電圧が低下すると、放電ランプの始動直後に維持される安定電位よりも低い電圧で充電された充電コンデンサから整流素子を介して放電ランプに電圧が印加されるため、放電ランプに印加される電圧は必要以上に低くならないため、アーク転移を確実にして放電ランプに立消えなどが生ずることなく確実に始動する。
【００１６】
請求項２記載の画像表示装置は、放電ランプを点灯する請求項１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た放電ランプの光が照射され形成された画像を対象物に照射して対象物に画像を投影する画像表示手段とを具備したもので、その作用を奏する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像表示装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。なお、図５に示す従来例に対応する部分には、同一符号を付して説明する。
【００１８】
図２は画像表示装置を示すブロック図で、この図２に示すように、たとえば液晶ビデオプロジェクタなどの液晶表示装置11で、この液晶表示装置11は放電灯点灯装置７に放電ランプとしてのショートアーク型の２５０ＷのメタルハライドランプMHLが接続されている。また、たとえばＮＴＳＣ方式の画像データ出力装置12に、この画像データ出力装置12で出力された画像を形成する画像表示手段としての画像形成液晶系13が接続され、この画像形成液晶系13はメタルハライドランプMHLからの照射光に基づき、スクリーン14に画像を投影する。
【００１９】
また、図１は放電灯点灯装置を示すブロック図で、この図１に示すように、たとえば交流１００Ｖの商用交流電源に倍電圧整流電源などを接続した入力電源31に、レギュレータ回路としての降圧チョッパ回路２が接続され、この降圧チョッパ回路２はスイッチング素子としての電界効果トランジスタQ1およびダイオードD1が直列に接続され、このダイオードD1に対して並列にインダクタL1および平滑コンデンサC2が接続され、電界効果トランジスタQ1のゲートには、制御用の制御回路４が接続されている。
【００２０】
さらに、平滑コンデンサC2には高圧パルスを発生するパルス発生装置としてのイグナイタ５が接続され、このイグナイタ５にはメタルハライドランプMHLが接続されている。
【００２１】
また、平滑コンデンサC2の出力側には、整流素子としてのダイオードD11および充電コンデンサC3が接続され、この充電コンデンサC3にはたとえば制御回路４の駆動用の電源を兼ねた補助電源32が接続されている。
【００２２】
次に、この図１に示す実施の形態の動作について説明する。
【００２３】
まず、入力電源31の出力電圧を制御回路４により電界効果トランジスタQ1をスイッチングして降圧チョッパ回路２で降圧し、イグナイタ５に電圧を印加し、このイグナイタ５により高圧パルスを発生させてメタルハライドランプMHLに高圧パルスを印加してメタルハライドランプMHLを点灯させる。
【００２４】
また、このようにメタルハライドランプMHLを始動する際に、突入電流が生じてメタルハライドランプMHLに印加される電圧が低下すると、充電コンデンサC3がダイオードD11を介して放電し、メタルハライドランプMHLの電圧が低下してゼロクロス近くになったりすることを防止して、確実にメタルハライドランプMHLを始動して立消えが生じないようにする。なお、通常時にはダイオードD11により充電コンデンサC3には入力電源31側からは直接電流が流れないように形成されている。
【００２５】
次に、具体的な実施の形態について図３を参照して説明する。なお、この図３に示す実施の形態では図１に示す実施の形態と異なり補助電源32は用いていない。
【００２６】
図３は放電灯点灯装置を示す回路図で、この図３に示す放電灯点灯装置は、図示しない商用交流電源に全波整流回路および平滑回路を介して端子１が接続され、この端子１の間には入力電圧を平滑する平滑コンデンサC1が接続されている。また、平滑コンデンサC1には電流検出用の抵抗R1を介して降圧チョッパ回路２が接続され、この降圧チョッパ回路２は抵抗R1を介した平滑コンデンサC1に、電界効果トランジスタQ1およびダイオードD1の直列回路が接続されている。さらに、ダイオードD1に対して並列に、インダクタL1、抵抗R2および１μＦないし３μＦ程度の平滑コンデンサC2の直列回路が接続されている。
【００２７】
また、ダイオードD1にはインダクタL1を介して、抵抗R3およびタイマ回路３の直列回路が接続されている。このタイマ回路３は、発光ダイオードLED1および１０００μＦ程度の充電コンデンサC3が直列に接続され、充電コンデンサC3および発光ダイオードLED1の接続点からは、端子１からの電流を阻止する極性の逆流防止用のダイオードD11が接続され、この充電コンデンサC3に対して抵抗R4が並列に接続され、発光ダイオードLED1および抵抗R4の直列回路に対して並列に発光ダイオードLED2およびツェナダイオードZD1の直列回路が接続されている。
【００２８】
さらに、端子１の正極側は抵抗R5を介して制御回路４に接続されて出力電圧を検出し、抵抗R1の両端も制御回路４に接続されて電界効果トランジスタQ1のドレイン電流を検出し、電界効果トランジスタQ1のゲートも制御回路４に接続されてこの制御回路４に従いゲート電圧が制御され、インダクタL1には磁気的にインダクタL2が接続されてこのインダクタL2は制御回路４に接続され、抵抗R2の両端も制御回路４に接続されて出力電流を検出している。
【００２９】
また、降圧チョッパ回路２にはイグナイタ５が接続され、このイグナイタ５の出力側は高圧コネクタ６を介してショートアーク型のメタルハライドランプMHLが接続されている。そして、イグナイタ５は、高圧コネクタ６および抵抗R2間にインダクタL4が接続され、このインダクタL4の中点はコンデンサC5およびダイオードD2を介してインダクタL5の一端に接続され、このインダクタL5の他端は抵抗R2に接続されている。また、コンデンサC2に対して並列に抵抗R6およびコンデンサC6の時定数回路が接続され、これら抵抗R6およびコンデンサC6の接続点はサイダックQ2を介してインダクタL5の中点に接続されている。これらにて、放電灯点灯装置７が形成されている。
【００３０】
次に、この図３に示す実施の形態の動作について説明する。
【００３１】
まず、電源が投入されると、制御回路４は電界効果トランジスタQ1にゲート電圧を印加して降圧してイグナイタ５に電圧を印加する。また、タイマ回路３の充電コンデンサC3も同様に充電し、充電コンデンサC3を充電している間は発光ダイオードLED1がオンしており、制御回路４に始動時に適したように電界効果トランジスタQ1を制御する。
【００３２】
さらに、抵抗R6およびコンデンサC6の時定数回路で設定される時間が経過し、コンデンサC6が所定電圧以上の電圧に充電されると、サイダックQ2がオンし、インダクタL5およびインダクタL4にパルスが印加されて、メタルハライドランプMHLに高圧パルスがコンデンサC6の充放電に従い複数回入力されてメタルハライドランプMHLが点灯する。また、このとき突入電流が流れ、図４（ａ）に示すように、ランプ電圧が低下してゼロクロス近くなると、ダイオードD11を介して図４（ｂ）（ｄ）に示すように、平滑コンデンサC2に並列的に接続されている充電コンデンサC3の電荷が放電され、メタルハライドランプMHLに電圧を印加し、メタルハライドランプMHLの電圧の低下を防止して、図４（ｃ）に示すように、ランプ電流は連続しアーク転移を確実にして放電ランプに立消えなどを防止する。
【００３３】
なお、充電コンデンサC3の電荷が放電することにより、タイマ回路３はリセットされるが、もともとメタルハライドランプMHLが点灯することにより、タイマ回路３は動作を停止するので問題はない。また、ランプ電圧が低下しない場合には、充電コンデンサC3の電荷はダイオードD11を介しては放電されず、抵抗R4により消費されてリセットする。さらに、メタルハライドランプMHLが絶縁破壊あるいはアーク転移不能な場合には、電流も流れないためタイマ回路３は通常通り動作するので問題はない。
【００３４】
一方、充電コンデンサC3を充電している状態で約２秒間メタルハライドランプMHLが始動せず、充電コンデンサC3の電圧が上昇すると、ツェナダイオードZD1がオンして充電コンデンサC3が放電するとともに発光ダイオードLED2が点灯し、制御回路４による電界効果トランジスタQ1の発振を停止させて、オフする。
【００３５】
そして、メタルハライドランプMHLが点灯すると、コンデンサC6の電圧が低下するため、イグナイタ５はパルスを発生しない。また、メタルハライドランプMHLの点灯により充電コンデンサC3の充電が終了して放電されるため、発光ダイオードLED1が消灯するとともに、コンデンサC2の電圧も低下するためツェナダイオードZD1もオフして発光ダイオードLED2も発光しない。これにより、制御回路４は抵抗R5により出力電圧を検出するとともに、抵抗R2により出力電流を検出して出力電圧を検出し、また、抵抗R1により電界効果トランジスタQ1のドレイン電流を検出し、総合的に電界効果トランジスタQ1を制御する。
【００３６】
なお、充電コンデンサC3に充電される最高電圧は１０Ｖ程度のため、１６Ｖ耐圧のものを用いれば十分であるので、小型のものとなり、メタルハライドランプMHLは安定時のランプ電圧が５０Ｖ、始動時の最低電圧はアーク転移時の突入電流の振動時を除き１５Ｖ程度である。また、無負荷電圧は約３００Ｖであるのに対し、アーク転移時の突入電流がゼロクロスすることを防止するには、メタルハライドランプMHLの始動直後数秒間維持される安定電位より低い２Ｖ〜３Ｖ程度の電圧で充電コンデンサC3に充電されていれば十分であり、最悪の場合でも５Ｖ程度充電されていれば全く問題なく、メタルハライドランプMHLを点灯できる。一方、充電コンデンサC3の電圧が１０Ｖになった時点で始動不能と判断し、発光ダイオードLED2が動作して制御回路４は電界効果トランジスタQ1の動作を停止させ、降圧チョッパ回路２の出力を停止させるので、充電コンデンサC3には最高で１０Ｖの電圧が充電される。
【００３７】
また、上記実施の形態では充電コンデンサC3にはタイマ回路３のものを共用したが、図１に示す場合と同様に補助電源32などの別個の電源を用いてもよく、充電には抵抗R3および抵抗R4の分圧を用いることなく、制御回路４などに用いる１５Ｖ程度のものを直接用いてもよく、この場合、メタルハライドランプMHLの点灯前に十分に充電しておくことができるため、より確実な始動特性を得ることができる。この場合、充電コンデンサC3は、メタルハライドランプMHLの点灯直前あるいはメタルハライドランプMHLの起動直後まで充電すればよい。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１記載の放電灯点灯装置によれば、放電ランプが始動する際に突入電流が生じて放電ランプに印加される電圧が低下すると、放電ランプの始動直後に維持される安定電位よりも低い電圧で充電された充電コンデンサから整流素子を介して放電ランプに電圧が印加され、放電ランプに印加される電圧は必要以上に低くならないため、アーク転移を確実にして放電ランプに立消えなどが生ずることなく確実に始動できる。
【００３９】
請求項２記載の画像表示装置によれば、放電ランプを点灯する請求項１記載の放電灯点灯装置により点灯された放電ランプの光が照射され形成された画像を対象物に照射して対象物に画像を投影する画像表示手段とを具備したので、その効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の放電灯点灯装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】  同上の画像液晶表示装置を示すブロック図である。
【図３】  同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図４】  同上ランプ電圧、電流、充電コンデンサC3の電圧および電流を示す波形図である。
【図５】  従来例の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図６】  同上ランプ電圧および電流を示す波形図である。
【符号の説明】
５    パルス発生装置としてのイグナイタ
７    放電灯点灯装置
13    画像表示手段としての画像形成液晶系
31    入力電源
C2    平滑コンデンサ
C3    充電コンデンサ
D11    整流素子としてのダイオード
MHL  放電ランプとしてのメタルハライドランプ
【図１】
0004127727.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004127727.tif 000004
【図４】
0004127727.tif 000005
【図５】
0004127727.tif 000006
【図６】
0004127727.tif 000007