JP5262647B2 - 高圧放電灯点灯装置、プロジェクタ及び高圧放電灯の始動方法 - Google Patents
高圧放電灯点灯装置、プロジェクタ及び高圧放電灯の始動方法 Download PDFInfo
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Description
ここで、直流出力回路20は直流200Vを出力し、IC用の低電圧源92は直流20Vを出力しているものとする。
なお、上記のような構成で使用されるハーフブリッジドライバを一般に(及び本明細書でも)ブートストラップタイプのハーフブリッジドライバという。
そこで、従来の交流点灯用の高圧放電灯点灯装置からコストアップせずに、直流始動と同等な始動性を持つ始動波形を出力する高圧放電灯点灯装置の提供が課題とする。
ここで、第1の期間TLongと第2の期間TShortの繰り返しの周波数を10Hz以上1kHz以下として、第2の期間TShortを30μs以上700μs以下とした。
また、高圧放電灯消灯後に一対の電極のうち水銀の付着の多い電極を陰極、他方を陽極として、第1の期間TLongが形成されるようにした。
図4は本発明における各トランジスタ31−34の動作のタイムチャートを示すものである。図示するように、期間TLongにおいてトランジスタ31及び34のオン時間が長く、期間TShortにおいてトランジスタ32及び33のオン時間が短くなるように、制御手段900がドライバ回路37(ハーフブリッジドライバ79及び89)を制御する。なお、ハーフブリッジドライバ79及び89による駆動周波数(即ち、期間TLongと期間TShortの繰り返し周波数)は10Hz〜1kHzを想定している。なお、駆動周波数の下限値はブートストラップコンデンサ77及び87の容量が大きいほど、またハイサイドトランジスタのゲート回路抵抗71及び81のインピーダンスが高いほど低くすることができるが、ゲート回路抵抗のインピーダンスを220Ω〜1kΩ以下とした時に、ブートストラップコンデンサ77及び87の容量を2.2μFとすれば駆動周波数を10Hzとすることができる。
逆にトランジスタ32及び33のオン時間が長く、トランジスタ31及び34のオン時間が短くなるような制御を行えば、出力電圧波形は図5Bのような非対称矩形波となる。
この期間TLong及びTShortからなる非対称矩形波はランプ50の始動時及びその後の光束立ち上がり時に印加される。従って、この非対称矩形波の継続時間はランプの放電開始後1秒〜10秒程度とすればよい(ランプ50は交流点灯用のものであるため、電極ダメージを考慮して、図5のような準直流的な点灯を必要以上に長く継続しない方がよい)。
なお、図5A又は5Bの波形の選択については後述する。
この放電痕のタングステンはランプ点灯中のハロゲンサイクルでも電極に戻らないため、この放電痕を起点にバルブの黒化、失透が進み、結果的にランプが短寿命となる。
なお、一対の電極のうちのどちらに水銀が多く付着するかは主にランプの冷却条件に依存し、ランプ消灯後、温度が早く低下する方の電極に水銀が多く付着する。
また、上述したように非対称波形の継続時間は1〜10秒が適切であるが、電極の構造や寸法で適切な値が変化するので、非対称波形から徐々に通常対称波形に変化させるように制御してもよい。
実験の結果、期間TShortは短ければ短いほど、立ち消えの可能性が低くなることがわかった。具体的には、反転時間は700μSec以下にすると良好な効果を得られることが分かった。
これにより、始動性がよく、コストアップせずに信頼性の高いプロジェクタを得ることができる。
20:直流出力回路(降圧チョッパ回路)
21:トランジスタ
22:ダイオード
23:チョークコイル
24:コンデンサ
25、26、27:抵抗
28:PWM制御回路
30:フルブリッジ回路
31、32、33、34:トランジスタ
37:ドライバ回路
40:イグナイタ回路
50:高圧放電灯
61:高圧放電灯点灯装置
62:リフレクタ
63:筐体
71、72、73、74、81、82、83、84:抵抗
75、76、78、85、86、88:ダイオード
77、87:ブートストラップコンデンサ
80、90:コンデンサ
79、89:ハーフブリッジドライバIC
92:低電圧源
900:制御手段(マイコン)
Claims (6)
- 直流電圧を交流電圧に変換して高圧放電灯に印加するフルブリッジ回路(30)、及び該フルブリッジ回路を制御する制御手段(900)を備えた高圧放電灯点灯装置であって、
該フルブリッジ回路が、第1のアーム(31、32)、第2のアーム(33、34)、該第1及び第2のアームをそれぞれ駆動するブートストラップタイプの第1及び第2のハーフブリッジドライバ(79、89)、並びに該第1及び第2のハーフブリッジドライバにそれぞれ接続された第1及び第2のブートストラップコンデンサ(77、87)を含み、
放電開始直後を含む所定の期間において、前記交流電圧が、(A)一方のアームのハイサイドトランジスタ及び他方のアームのローサイドトランジスタがオンする間に該一方のアーム側のブートストラップコンデンサが放電される第1の期間TLongと、(B)該一方のアームのローサイドトランジスタ及び該他方のアームのハイサイドトランジスタがオンする間に該一方のアーム側のブートストラップコンデンサが充電される、該第1の期間TLongよりも短い第2の期間TShortと、が繰り返される波形であり、
前記繰り返しの周波数が10Hz以上50Hz以下であり、前記第2の期間TShortが30μs以上700μs以下となるように前記ハーフブリッジドライバが前記制御手段によって制御される高圧放電灯点灯装置。 - 一対の電極を有する高圧放電灯を点灯する高圧放電灯点灯装置であって、
直流電圧を交流電圧に変換して該高圧放電灯に印加するフルブリッジ回路(30)、及び該フルブリッジ回路を制御する制御手段(900)を備え、
放電開始時を含む所定の期間において、前記交流電圧が第1の期間TLongと、該第1の期間TLongとは逆極性でかつ該第1の期間TLongよりも短い第2の期間TShortとの繰り返しからなるように前記フルブリッジ回路が前記制御手段によって制御され、
前記第1の期間T Long と第2の期間T Short の繰り返しの周波数が10Hz以上50Hz以下であり、該第2の期間T Short が30μs以上700μs以下である高圧放電灯点灯装置。 - 請求項1又は2記載の高圧放電灯点灯装置において、前記所定の時間経過後は、前記第1の期間TLongと前記第2の期間TShortの長さが等しくなるように前記制御手段が構成された高圧放電灯点灯装置。
- 請求項1又は2記載の高圧放電灯点灯装置において、前記高圧放電灯消灯後に前記一対の電極のうち水銀の付着の多い電極を陰極、他方を陽極として、前記第1の期間TLongが形成される高圧放電灯点灯装置。
- 請求項1又は2記載の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、該高圧放電灯が取り付けられるリフレクタ、及び該高圧放電灯点灯装置及び該リフレクタを内包する筐体を備えたプロジェクタ。
- 第1及び第2のアーム並びに該第1及び第2のアームをそれぞれ駆動するブートストラップタイプの第1及び第2のハーフブリッジドライバを有するフルブリッジ回路によって高圧放電灯に交流電圧を印加する高圧放電灯の始動方法であって、
放電開始直後を含む所定の期間において、
(A)第1の期間TLongに、一方のアームのハイサイドトランジスタ及び他方のアームのローサイドトランジスタをオンする間に該一方のアーム側のハーフブリッジドライバに接続されたブートストラップコンデンサを放電するステップ、及び
(B)該第1の期間TLongよりも短い第2の期間TShortに、該一方のアームのローサイドトランジスタ及び該他方のアームのハイサイドトランジスタがオンする間に該一方のアーム側のハーフブリッジドライバに接続されたブートストラップコンデンサを充電するステップ
を10Hz以上50Hz以下の周波数で繰り返し、該第2の期間TShortが30μs以上700μs以下である始動方法。
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