JP2007311088A

JP2007311088A - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP2007311088A
Application number: JP2006137205A
Authority: JP
Inventors: Koji Kito; 木藤浩二
Original assignee: Hitachi Media Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-05-17
Filing date: 2006-05-17
Publication date: 2007-11-29
Also published as: US20070267982A1; TW200744408A; CN101076217A

Abstract

【課題】ランプ電圧が低い時でも高効率で不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供する。
【解決手段】放電ランプ点灯装置１００は、電力制御回路５０と入力電圧切換回路４０とイグナイタ回路２６とを備える。電力制御回路５０は、ランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する。入力電圧切換回路４０は、電力制御回路５０の入力電圧を、検出されたランプ電圧またはランプ電圧に相当する電圧に応じて切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶プロジェクタなどの投射型ディスプレイに用いられている放電ランプを点灯させるための放電ランプ点灯装置に関する。

投射型ディスプレイの光源としては、変換効率が高く、点光源に近いものが得やすいという理由から、メタルハライドランプや高圧水銀ランプなどの高圧放電ランプが使用されている。高圧放電ランプの点灯には、点灯に必要な電圧及び電流を供給する専用の放電ランプ点灯装置が使用されている。

例えば、特許文献１には、高圧放電ランプのランプ電圧検出手段およびまたはランプ電流検出手段の出力を可変分圧手段を介して制御手段に制御入力し、制御手段により点灯主回路を制御するものであって、可変分圧手段を操作して調光するようにした放電ランプ点灯装置が開示されている。

特開平１０−３９９６号公報

従来の放電ランプ点灯装置では入力電圧が一定のため、ランプ電圧が低い時に電力制御回路のスイッチングトランジスタのオンデューティが低下する。そのため、スイッチング損失が増加し、効率が低下し不要輻射が増大するという問題がある。近年は投射型ディスプレイの高輝度化のためランプの大電力要請があり、重要な課題となっている。

なお、オンデューティとは、オンとオフを周期的に切り替える際の１周期中のオンの期間の割合の意味であり、１周期をＴとし、１周期中のオンの期間をＴ_on、オフの期間をＴ_off（＝Ｔ−Ｔ_on）としたときに、Ｔ_on／Ｔで表される。

本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、その目的は、ランプ電圧が低い時でも高効率で不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、以下に示される本発明の第１〜第３の態様に従う放電ランプ点灯装置が提供される。

本発明の第１の態様の放電ランプ点灯装置は、放電ランプのランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路と、電力制御回路に入力させる入力電圧をランプ電圧またはランプ電圧に相当する電圧に応じて切り換える入力電圧切換回路とを有する。かかる放電ランプ点灯装置においては、前記入力電圧切換回路は、前記ランプ電圧または前記ランプ電圧に相当する電圧が低くなるにしたがって前記入力電圧を低くすることが好ましい。

本発明の第２の態様の放電ランプ点灯装置は、電圧が入力される入力電圧側と接地側とを有し、前記接地側にスイッチングトランジスタが設けられ、放電ランプのランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路を有する。

本発明の第３の態様の放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、前記放電ランプのランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路と、前記電力制御回路に入力させる入力電圧を、前記ランプ電圧または前記ランプ電圧に相当する電圧に応じて切り換える入力電圧切換回路とを有する。

本発明によれば、省電力の放電ランプ点灯装置を提供することができる。

以下、本発明に従う放電ランプ点灯装置の実施の形態について図を用いて説明する。
図１に、本発明に従う放電ランプ点灯装置１００の回路図の一例を模式的に示し、図２に、本発明に従う放電ランプ点灯装置１００を使用する投射型ディスプレイ装置の概略構成図を示す。投影型ディスプレイ装置は、図２に示すように、光源７０と、光学系７２と、画像表示デバイス７３と、駆動回路７６と、放電ランプ点灯装置７７とを有する。

図２に示されるように、光源７０は、リフレクタ７４と高圧放電ランプ７５とを有する。光源７０は、画像表示デバイス７３の背面から光を照射するように配置されている。画像表示デバイス７３を透過した光は、光学系７２によりスクリーン７１に投射される。画像表示デバイス７３は例えば液晶ディスプレイによって構成でき、この場合の駆動回路７６は、画像表示デバイス駆動回路７６である。液晶表示デバイス７３は、駆動回路７６により駆動されて画像が表示されるので、スクリーン７１上に大画面の画像が得られる。放電ランプ点灯装置７７は、高圧放電ランプ７５の起動と点灯制御を行うことができる。ここで、高圧放電ランプに印加される電圧を「ランプ電圧」と呼び、高圧放電ランプ２に流れる電流を「ランプ電流」と呼ぶ。

本発明に従う放電ランプ点灯装置１００は、入力電圧切換回路４０と、電力制御回路５０と、ランプオン信号入力端子１８と、ＰＷＭ制御回路用電源入力端子１９と、ＰＷＭ制御回路２２と、過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）２３と、イグナイタ回路２６と、タイマー回路３１と、スイッチ回路（SW回路）３２とを有する。

図１に示した例では、電力制御回路５０は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２とダイオード３とチョークコイル４とコンデンサ５と抵抗器６，７，１２と第２ドライブ回路２１とＰＷＭ制御回路２２とによって構成される。電力制御回路５０は、ランプ電圧及びランプ電流の検出結果に応じてＰＷＭ制御回路２２により出力電圧及び電流を制御する。イグナイタ回路２６は、高電圧パルスを発生させて高圧放電ランプ１３を起動する。

過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）２３は、過電圧発生時に電力制御回路５０の動作を停止する。タイマー回路３１は、起動時に過電圧保護回路２３の動作を停止する信号を出力する。スイッチ回路（ＳＷ回路）３２は端子１８に入力されるランプオン信号により、ＰＷＭ制御回路２２への電源供給を制御する。

図１に示した例では、入力電圧切換回路４０は、ダイオード８とＭＯＳ−ＦＥＴ９と第２ドライブ回路１０とコンパレータ１１と第２の電源入力端子１７とによって構成される。入力電圧切換回路４０は、ランプ電圧が、予め設定されている閾値よりも低くなった時にＭＯＳ−ＦＥＴ９をオフし、電力制御回路５０の入力電圧を第１の電源入力端子１の電圧から第２の電源入力端子１７の電圧に切換える。本実施形態では、第２の電源入力端子１７に印加される電圧を第１の電源入力端子１に印加される電圧よりも低く構成している。具体的には、第１の電源入力端子１には３６０Ｖ、第２の電源入力端子１７には、１８０Ｖの電圧が印加されている。しかし、第１の電源入力端子１と第２の電源入力端子１７に入力される電圧は、これらの電圧値には限定されない。

放電ランプ１３のランプ電圧又はそれに相当する電圧は、抵抗器６，７によって分圧された電圧から検出され、また、放電ランプ１３の電流は、抵抗器１２で発生する電圧から検出される。ここでは、抵抗器６、７、１２によって放電ランプの電圧と電流を検出したが、本発明はこれに限定されるものではない。

ここで、図３と図４を用いて、従来の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。

図３（ａ）は、従来の放電ランプ点灯装置の電力制御回路の入力電圧Ｖｉｎが３６０Ｖの時のＭＯＳ−ＦＥＴのオンデューティとランプ電圧との関係を模式的に示したものである。ランプ電圧はランプ寿命により上昇するため、ランプ電圧は例えばこの図に示す様に５０〜１５０Ｖまで変化する。ランプ電圧１５０Ｖの時はオンデューティ４２％（１５０V／３６０V）であるが、ランプ電圧５０Ｖの時はオンデューティ１４％（５０Ｖ／３６０Ｖ）に減少する。

図３（ｂ）は、１５０Ｗランプと３００Ｗランプの２種類のランプについて、ランプ電流とランプ電圧との関係を模式的に示したものである。明るさを一定とする定電力制御のためランプ電流はランプ電圧と反比例の関係にある。３００Ｗランプでは１５０Ｗランプの２倍の電流を要する。

図４（ａ）は、ランプ電圧５０Ｖ時のＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン−ソース電圧とドレイン電流を模式的に示したものである。図４（ｂ）は、ランプ電圧１５０Ｖ時のＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン−ソース電圧とドレイン電流を模式的に示したものである。

図４（ａ）及び（ｂ）からわかるように、ランプ電圧１５０Ｖ時に対しランプ電圧５０Ｖ時はオンデューティが１／３になり、さらにランプ電流が３倍になるためドレイン電流が約９倍になり大幅にスイッチング損失が増大し効率が低下する。また、ドレイン電流の増加により不要輻射も増大する。これは、電流の大きい３００Ｗランプ用で特に問題となる。

つぎに、図１に示した本発明の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。図５は、図１に示した本発明の放電ランプ点灯装置の電力制御回路のＭＯＳ−ＦＥＴ２のオンデューティとランプ電圧との関係を示したものである。
コンパレータ１１の入力は抵抗器６，７により検出されたランプ電圧であり、ランプ電圧が７６Ｖ以上のときＭＯＳ−ＦＥＴ９がオンとなる様に第２ドライブ回路１０に信号を出力する。また、ランプ電圧が７６Ｖ未満になるとＭＯＳ−ＦＥＴ９がオフとなる様に第２ドライブ回路１０に信号を出力する。ＭＯＳ−ＦＥＴ２のドレイン電圧はランプ電圧７６Ｖ以上では第１の電源入力端子の３６０Ｖ、ランプ電圧７６Ｖ未満では第２の電源入力端子の１８０Ｖに切り換わる。この結果、ランプ電圧５０Ｖ時のオンデューティは２倍の２８％（５０Ｖ／１８０Ｖ）に増大するので、ＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン電流が減少して損失が低下し、高効率で不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。

ここでは、コンパレータ１１への入力ランプ電圧の閾値を７６Ｖに設定したが、本発明では、この閾値に限定されるものではなく、任意の値に設定することができる。

図６は、本発明の係る放電ランプ点灯装置の別の実施形態の回路図の例である。同図において、符号２４は第３ドライブ回路である。図６に示した例では、入力切換回路を備えず、電力制御回路の構成が異なる以外は、図１に示す回路と基本的には同様である。

図６において、電力制御回路４２は、ＭＯＳ−ＦＥＴ２とダイオード３とチョークコイル４とコンデンサ５と抵抗器６，７，１２と第３ドライブ回路２４とＰＷＭ制御回路２２とによって構成されている。図６に示す回路構成の放電ランプ点灯装置においては、ＭＯＳ−ＦＥＴ２を電力制御回路４２のローサイド側に配置している。ローサイド側とは、外部から電圧が入力される入力電圧側と接地側とを有する電力制御回路４２において、接地側を意味する。本発明では、接地側にスイッチングトランジスタとしてのＭＯＳ−ＦＥＴ２が設けられている。図６に示した例では、ＭＯＳ−ＦＥＴ２のソース端子を接地し、ドレイン端子をダイオード３とコイル３とに接続している。図６に示した例では、安定化させるためにダイオード３を設けたが、ダイオード３を設けずに電力制御回路４２を構成しても良い。安定化のためにはダイオード３を設けた方がよい。

ところで、ＭＯＳ−ＦＥＴをハイサイド側（入力電圧側）に設けた従来の放電ランプ点灯装置では、ゲート・ソース間に駆動信号を伝えるためにトランスが必要である。このトランスを用いて信号を伝えるにはトランスが磁気飽和しない事が必要なので、デューティは５０％未満に制限される。しかしながら、図６に示す構成の放電ランプ点灯装置では、電力制御回路４２において、ローサイド側にＭＯＳ−ＦＥＴ２を設けているので、第３ドライブ回路２４はトランスレスで構成することができる。そして、トランスを用いずに信号を伝えることができるので、ＭＯＳ−ＦＥＴ２のオンデューティは最大１００％まで可能になる。その結果、入力電圧を電源入力端子１の電圧を従来より大幅に低下させる事が可能になる。

図７は、図６に示す放電ランプ点灯装置の電力制御回路の入力電圧Ｖｉｎが１８０Ｖの時のＭＯＳ−ＦＥＴ２のオンデューティとランプ電圧との関係を示したものである。ランプ電圧１５０Ｖの時はオンデューティ８３％（１５０Ｖ／１８０Ｖ）、ランプ電圧５０Ｖの時はオンデューティ２８％（５０Ｖ／１８０Ｖ）であり、図３（ａ）に示すような従来の放電ランプ点灯装置の場合よりもオンデューティは２倍に増大しており、ＭＯＳ−ＦＥＴのドレイン電流が減少して損失が低下し高効率で不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。

以上説明した様に、入力電圧をランプ電圧またはランプ電圧に相当する電圧に応じて切り換える手段を設けることにより、ランプ電圧が低い時でも高効率で不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。また、電力制御回路のローサイド側にＭＯＳ−ＦＥＴを設けることにより、ランプ電圧が低い時に電力制御回路のスイッチングトランジスタのオンデューティを増加させてスイッチング電流を減少させることができるので、電力制御回路への入力電圧を従来よりも大幅に低下させた場合であっても、ランプ電圧が低い時の効率を高めることができ、不要輻射の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。よって、本発明に従う放電ランプ点灯装置は、大電力の放電ランプを高効率で点灯させることができる。

以上、本発明に従う放電ランプ点灯装置について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更を行ってもよい。

例えば、図１に示した構成の放電ランプ点灯装置では、入力電圧切換回路の２つの電源入力端子を切り替えることによって電力制御回路への入力電圧を切り替えたが、３つ以上の電源入力端子を設け、放電ランプのランプ電圧の低下に従って、電力制御回路への入力電圧の低い側の電源入力端子に切り替えることによって電力制御回路への入力電圧を他段階に切り替えてもよい。また、放電ランプのランプ電圧の低下に従って電力制御回路への入力電圧が低くなるように連続的に切り替えるように構成してもよい。

本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置の第１の回路図である。本発明の放電ランプ点灯装置を使用する投射型ディスプレイの概略構成図である。従来の放電ランプ点灯装置の動作を説明するための図である。従来の放電ランプ点灯装置の動作を説明するための図である。図1に示す回路を有する放電ランプ点灯装置の動作を説明するための図である。本発明の実施形態に係る放電ランプ点灯装置の第２の回路図である。図６に示す回路を有する放電ランプ点灯装置の動作を説明するための図である。

符号の説明

１…第１の電源入力端子、２，９…ＭＯＳ−ＦＥＴ、３，８…ダイオード、４…チョークコイル、５…コンデンサ、６，７…抵抗器、１１…コンパレー、タ１２…抵抗器、１３…放電ランプ、１７…第２の電源入力端子、１８…ランプオン信号入力端子、１９…ＰＷＭ制御回路用電源入力端子、１０，２１，２４…ドライブ回路、２２…ＰＷＭ制御回路、２３…過電圧保護回路（ＯＶＰ回路）、２６…イグナイタ回路、３１…タイマー回路、３２…ＳＷ回路、７１…スクリーン、７２…光学系、７３…画像表示デバイス、７４…反射ミラー、７５…高圧放電ランプ、７６…駆動回路、７７…ランプ点灯装置。

Claims

放電ランプを点灯させるための放電ランプ点灯装置であって、
前記放電ランプのランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路と、
前記電力制御回路に入力させる入力電圧を、前記ランプ電圧または前記ランプ電圧に相当する電圧に応じて切り換える入力電圧切換回路とを有する放電ランプ点灯装置。
前記入力電圧切換回路は、前記ランプ電圧または前記ランプ電圧に相当する電圧が低くなるにしたがって前記入力電圧を低くする請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
前記入力電圧切換回路は、第１入力端子と、当該第１入力端子よりも低い電圧が印加される第２の入力端子とを有し、前記ランプ電圧または前記ランプ電圧に相当する電圧が、予め設定されている閾値よりも低い場合に、第２の入力端子に切り換える請求項２に記載の放電ランプ点灯装置。
放電ランプを点灯させるための放電ランプ点灯装置であって、
前記放電ランプのランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路を有し、
前記電力制御回路は、電圧が入力される入力電圧側と接地側とを有し、前記接地側にスイッチングトランジスタが設けられている放電ランプ点灯装置。
前記スイッチングトランジスタがＭＯＳ−ＦＥＴであり、前記ＭＯＳ−ＦＥＴのソース端子が接地されている請求項４に記載の放電ランプ点灯装置。
放電ランプと、
前記放電ランプのランプ電圧とランプ電流を検出してランプ電力を制御する電力制御回路と、
前記電力制御回路に入力させる入力電圧を、前記ランプ電圧または前記ランプ電圧に相当する電圧に応じて切り換える入力電圧切換回路とを有する放電ランプ点灯装置。