JPH06290892A

JPH06290892A - 放電灯点灯装置及びこの放電灯点灯装置を用いた画像表示装置

Info

Publication number: JPH06290892A
Application number: JP5073487A
Authority: JP
Inventors: 儀夫 ▲高▼木; Yoshio Takagi; Yoshitaka Oikawa; 善貴及川; Akihiro Ueda; 明弘上田
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-18

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明に係る放電灯点灯装置は、交流点灯に
おける適切な始動を実現する。【構成】本発明に係る放電灯点灯装置は、放電灯１を
交流点灯するための正弦波電圧を発生する交流発生回路
５１と、この交流発生回路５１から発生された正弦波電
圧に同期して、前記放電灯１の始動時に、前記放電灯１
内の絶縁破壊を生じさせる第１のパルスと、アーク移行
のための第２のパルスとを発生し、この第１、第２のパ
ルスを前記正弦波電圧に重畳させるパルス出力回路５６
とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、メタルハライドラン
プ等の放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置及びこ
の放電灯点灯装置を用いた画像表示装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプ等の放電灯を点灯
させるための放電灯点灯装置においては、アコースチッ
クレゾナンス（音響的共振）の問題から高周波で点灯す
ることはできない。また、直流による点灯を行うと、放
電灯の管内におけるアーク放電の部分に色分離が生じ好
ましくない。そこで、従来においては、低周波（４００
Ｈｚ〜５００Ｈｚ）による点灯が行われている。

【０００３】しかしながら、放電灯の始動に際して、上
記の低周波を放電灯に供給するのみでは、放電灯の電極
間にグロー放電が生じないことから、始動時に２０ＫＶ
程度の高圧パルスを放電灯に印加することが不可欠とな
っている。一方、放電灯の点灯を継続するために上記の
ように低周波が放電灯に供給されるのであるが、この低
周波を発生させる回路としてスイッチング素子を含む交
流変換回路が用いられる。そして、上記高圧パルスの印
加は、この交流変換回路を介して行われる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記スイッチング素子
のスイッチング動作に応じて、例えば、図９に示される
如くの低周波が発生される。この低周波のパルス幅は、
１０〜２０ｍｓｅｃであり、スイッチング期間は５〜１
０μｓｅｃである。図１０は、図９のスイッチング期間
を拡大して示した図であり、５〜１０μｓｅｃのスイッ
チング期間内に、４〜５μｓｅｃの休止期間が含まれて
いることが判る。この様なスイッチング素子のスイッチ
ング動作とは非同期で、高圧パルスが印加されるため、
上記スイッチング期間に、特に、休止期間に、高圧パル
スが印加されると、この高圧パルスの周期は０．数μｓ
ｅｃ〜数μｓｅｃで、十分休止期間に入り込み得るか
ら、休止状態のスイッチング素子を破壊する恐れが生じ
ていた。

【０００５】本発明は、上記の如き従来の放電灯点灯装
置の問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的
は、始動時の高圧パルスの印加にも拘らず、交流変換回
路の破壊を防止することができ、適切な始動と装置の長
寿命化をもたらすことのできる放電灯点灯装置を提供す
ることである。また、本発明の他の目的は、放電灯の適
切な始動及び長寿命である放電灯点灯装置及びこの装置
により点灯される放電灯を用いて、故障の少ない長寿命
な画像表示装置を実現することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、放電
灯を交流点灯するための正弦波電圧を発生する交流発生
回路と、この交流発生回路から発生された正弦波電圧に
同期して、前記放電灯の始動時に、前記放電灯内の絶縁
破壊を生じさせる第１のパルスと、アーク移行のための
第２のパルスとを発生し、この第１、第２のパルスを前
記正弦波電圧に重畳させるパルス出力回路とを具備させ
て放電灯点灯装置を構成した。

【０００７】更に本発明では、放電灯を交流点灯するた
めの正弦波電圧を発生する交流発生回路と、この交流発
生回路から発生された正弦波電圧に同期して、前記放電
灯の始動時に、前記放電灯内の絶縁破壊を生じさせる第
１のパルスと、アーク移行のための第２のパルスとを発
生し、この第１、第２のパルスを前記正弦波電圧に重畳
させるパルス出力回路とを具備する放電灯点灯装置と、
この放電灯点灯装置により点灯される放電灯と、表示す
る画像の画像データを出力する画像データ出力装置と、
前記放電灯の照射光及び前記画像データ出力装置により
出力された画像データを受けて、当該画像データに応じ
た画像を形成する画像形成部とを備えさせて画像表示装
置を構成した。

【０００８】更に本発明では、パルス出力回路は、正弦
波電圧のピークを検出するピーク検出部と、このピーク
検出部が検出した電圧のピーク時に、第１のパルス、第
２のパルスを連続的に出力するパルス生成部とを備え
る。

【０００９】また本発明では、第１のパルスは正弦波電
圧の極性と逆の極性を有し、前記第１のパルスのパルス
幅は第２のパルスのパルス幅よりも狭く、前記第１のパ
ルスの波高値は前記第２のパルスの波高値よりも大であ
る。

【００１０】

【作用】上記構成に係る放電灯点灯装置によると、放電
灯が正弦波により駆動されると共に、放電灯の始動時に
は、交流発生回路から発生された正弦波電圧に同期し
て、第１のパルスと、第２のパルスとが発生され、この
第１、第２のパルスが前記正弦波電圧に重畳されて前記
放電灯へ至る。第１のパルスは前記放電灯内の絶縁破壊
を生じさせ、第２のパルスはアーク移行を生じさせ、適
切にアーク移行が起こる。また、正弦波電圧のピーク時
に第１、第２のパルスを印加するため、アーク移行後の
点灯状態へとスムーズに進むことができる。また、絶縁
破壊のための第１のパルスが、正弦波電圧とは逆の極性
を持つため、電極の１つにだけ電子が衝突することがな
く、放電灯の長寿命化を図ることが可能である。

【００１１】上記構成に係る放電灯点灯装置を用いた画
像表示装置によれば、放電灯が長寿命であるので、その
分、画像表示装置を長寿命化できる。

【００１２】

【実施例】以下添付図面を参照して、本発明の実施例を
説明する。各図面において、同一の構成要素には同一の
符号を付して、重複する説明を省略する。図１には、本
発明の実施例に係る放電灯点灯装置の構成図が示されて
いる。この実施例では、メタルハライドランプ等の放電
灯１に対し、直流電源部２から供給される直流電圧を、
交流変換回路３を介して交流電圧へ変換して与える構成
を採る。交流変換回路３と放電灯１との間には、始動時
に高圧パルスを放電灯１へ印加する始動回路４が接続さ
れている。

【００１３】直流電源部２には、交流電源２１、この交
流電源２１の交流を整流する整流回路２２、整流出力に
対し電力制御を行うチョッパ回路２３、チョッパ回路２
３の出力を平滑化する平滑回路２４が含まれ、直流が得
られる。この直流は、交流変換回路３により低周波交流
（４００Ｈｚ〜５００Ｈｚ）に変換されて、放電灯１へ
印加される。交流変換回路３には、スイッチング素子が
含まれ、このスイッチング素子を変換制御回路５がオン
オフさせることにより、上記低周波交流が作成される。

【００１４】ここで、交流変換回路３がフルブリッジイ
ンバータ回路により構成され、そのスイッチング素子の
オンオフ制御のために、図２（ａ）で示されるタイミン
グの制御信号が変換制御回路５から出力されるとする
と、始動制御回路６は制御信号（ａ）を取り込み、この
スイッチング期間に同期した制御信号（スイッチング期
間のみがＨレベルである制御信号）（ｂ）を作成し、始
動回路４へ出力する。始動回路４は、制御信号（ｂ）が
Ｈレベルのオン期間のみに高圧パルスを放電灯１へ印加
する。ここにおいて、オン期間とは、フルブリッジイン
バータの場合、２対のスイッチング素子の内、いずれか
一方の対のスイッチング素子がオン状態である期間を指
している。

【００１５】図３には、始動回路４の実施例が示されて
いる。この始動回路４では、直流電源部２の直流電圧に
より、抵抗ｒを介してコンデンサＣ１を充電し、コンデ
ンサＣ１の両端間電位が所定まで上昇すると、ＳＣＲが
ターンオンとなり、トランスＴＲ１を介して２次側に電
圧がパルス状に生じる。このトランスＴＲ１の２次側に
生じた電圧による電流でダイオードＤ１を介してコンデ
ンサＣ２を充電し、コンデンサＣ２の両端間電圧がＧＡ
Ｐの放電電位となるとトランスＴＲ２側へ電流が流れる
ことを利用して昇圧し、トランスＴＲ２の２次側へ高電
圧（パルス）を生じさせて放電灯１へ印加する。トラン
スＴＲ２の１次側には、交流変換回路３のスイッチング
素子のスイッチングに同期して、当該スイッチング期間
から次のスイッチング期間までの期間中に、高圧パルス
を放電灯１へ印加するためのスイッチＳＷが設けられて
いる。このスイッチＳＷは、図２の制御信号（ｂ）がＨ
レベルのときのみ閉じられ、他のときには開かれる開閉
手段を構成する。なお、この始動回路４は、始動時にの
み動作するように、投入される図示せぬ始動用スイッチ
が設けられる。

【００１６】図４には、交流変換回路３の実施例に係る
フルブリッジインバータ回路の構成が示されている。こ
の回路は、直流電源部２から直流電圧を受け、スイッチ
ング素子であるＦＥＴＱ１、Ｑ２、ＦＥＴＱ３、Ｑ４が
それぞれ直列に接続された回路へ与える構成を採る。各
ＦＥＴのゲートと上記直列接続された回路のそれぞれの
ＦＥＴの接続点から端子Ａ〜Ｆが引き出されている。変
換制御回路５が図２に示すタイミングで、対となってい
るＦＥＴＱ１、Ｑ４とＦＥＴＱ２、Ｑ３とが、交互にオ
ンオフされるように、これら端子Ａ〜Ｆに制御信号を与
える。２つのツェナーダイオードＺＤ１，ＺＤ２の直列
接続された回路は、ＦＥＴＱ１、Ｑ２、ＦＥＴＱ３、Ｑ
４がそれぞれ直列に接続された回路の両端間を、所定電
位に保持するために設けられ、各ＦＥＴのソース・ドレ
イン間を接続するコンデンサＣ３〜Ｃ６は、ＦＥＴのオ
ン状態への高速な移行を補助するために設けられる。こ
の交流変換回路３は、フルブリッジ型であるから、いず
れかの対のスイッチング素子がオンとなるタイミング
は、図２（ａ）に示すようであり、このオン期間のみ
に、図３のスイッチＳＷが閉じられる。逆に言えば、ス
イッチング期間を除くオン期間中に、図３のスイッチＳ
Ｗが閉じられるのである。

【００１７】図５には、本発明の他の実施例が示されて
いる。この実施例では、放電灯１に対し、正弦波（例え
ば、２００Ｖ，６０Ｈｚ）を発生する交流発生回路５１
の出力である正弦波電圧を与えて、交流点灯を行う。一
方、放電灯１の始動時には、パルス出力回路５６からパ
ルスを送出し、上記の正弦波電圧に重畳して放電灯１へ
印加する。

【００１８】パルス出力回路５６は、正弦波電圧（ａ）
を取り込み、ピーク検出部５２において、そのピークを
検出する。ここにおけるピーク検出について、図６を参
照して詳細に説明する。今、取り込まれた正弦波電圧が
図６（ａ）のようであるとすると、ピーク検出部５２で
は、全波整流を行って、図６（ｂ）のような信号を得
る。上記正弦波電圧のゼロ・ツー・ピークは既知である
から、これを図６（ｂ）のようにＶ_0Pとすると、これよ
り僅かにδだけ低いしきい値電圧値Ｖ_thを設けて、全波
整流の信号レベルとしきい値電圧値Ｖ_thとを比較し、全
波整流の信号レベルがしきい値電圧値Ｖ_thを越えた時点
で、トリガパルス（ｃ）を出力する。このトリガパルス
（ｃ）は、パルス生成部５３へ与えられ、ここで、第１
のパルス（ｄ）と第２のパルス（ｅ）とが発生される。
まず、第１のパルス（ｄ）は、トリガパルス（ｃ）の立
上がり時に正弦波電圧と逆極性側に生じるパルスであっ
て、例えば、正弦波電圧が２４０〜２５０Ｖ（ゼロ・ツ
ー・ピーク）のとき、１５ＫＶ（同前）程度である。こ
れに対し、第２のパルス（ｅ）は、トリガパルス（ｃ）
の立上がり後の第１のパルス（ｄ）の立ち下がり時に正
弦波電圧と同極性側に生じるパルスであって、例えば、
正弦波電圧が２４０〜２５０Ｖ（ゼロ・ツー・ピーク）
のとき、１ＫＶ（同前）程度である。また、第１のパル
ス（ｄ）のパルス幅は第２のパルス（ｅ）のパルス幅よ
りも狭く、その比率は、１対１００程度である。この様
な、第１のパルス（ｄ）、第２のパルス（ｅ）がパルス
出力回路５３から連続的に出力され、正弦波電圧（ａ）
に重畳されて電圧は図６（ｆ）のようになる。なお、こ
の第１のパルス（ｄ）、第２のパルス（ｅ）は、電源投
入後所定期間の始動時を、例えば、図示せぬタイマによ
り検出し、この期間内に発生される。

【００１９】上記の図６（ｆ）に示される電圧が始動時
に、放電灯１に印加されることにより、次のように、放
電灯１内の放電破壊とアーク移行とがなされる。つま
り、第１のパルスｄによる放電灯１への高電圧の印加に
より、放電灯１内の放電破壊がなされるが、パルス幅が
狭いために、グロー放電状態からアーク放電への移行は
生じない。これに対し、第１のパルスｄに続く第２のパ
ルスｅはパルス幅がアーク放電へ移行するのに十分な幅
にされる。すると、ここで、放電破壊に次いでアーク移
行が生じる。第１のパルスｄのパルスが正弦波電圧とは
逆極性側に生じること及び第２のパルスｅのパルスが正
弦波電圧と同極性側に生じることにより、両パルスの波
高値を加えた電位が放電灯の両電極間に印加され、的確
な放電破壊を実現する。また、第２のパルスｅのパルス
が正弦波電圧と同極性側に生じることにより、アーク移
行から正弦波電圧による点灯状態への速やかな移行が達
成される。更に、第１のパルスｄが交互に、極性を変え
て発生することにより、電子が衝突する電極が偏ること
なく、放電灯の長寿命化が図られる。

【００２０】図７には、本発明の他の実施例が示されて
いる。この実施例では、交流発生回路５１と放電灯１と
の間に、遅延回路５５が設けられ、正弦波が遅延され
る。一方、パルス出力回路５６Ａでは、ピーク検出部５
４が、図５のピーク検出部５２と異なり、実際にピーク
を検出し、ピーク検出時に、トリガパルス（ｃ）を発生
する。他の構成は、図５に等しい。この構成によれば、
正弦波が遅延させられるため、ピークを検出してから、
パルスを発生させても、正弦波のピーク付近に、当該パ
ルスを重畳させることができる。つまり、図５の実施例
では、実際のピークより早くトリガパルス（ｃ）を発生
し、パルスの生成期間を確保したのに対し、この実施例
では、正弦波を遅延させてパルスの生成期間を確保して
いる。この実施例によっても、図５の実施例と同様の効
果を期待できる。

【００２１】図８には、上記図１または図５または図７
の放電灯点灯装置を用いた画像表示装置の一例の液晶ビ
デオ・プロジェクタのブロック図が示されている。この
液晶ビデオ・プロジェクタは、画像をスクリーン８０に
投影するタイプである。液晶ビデオ・プロジェクタに
は、放電灯点灯装置５０、画像データ出力装置６０、画
像形成液晶系（画像形成部）７０が含まれている。放電
灯点灯装置５０は、図１に示される構成を有し、交流変
換回路３のスイッチング素子のスイッチングに同期し
て、当該スイッチング素子のオン期間中に、高圧パルス
が印加される。或いは、放電灯点灯装置５０は、図５、
図７に示される構成を有し、交流点灯が行われる。放電
灯１から照射された光は、画像形成液晶系７０へ至る。
画像データ出力装置６０は、例えば、ＮＴＳＣ方式によ
る画像データ（ビデオ信号）を画像形成液晶系７０へ与
える。画像形成液晶系７０には、液晶ディバイスが含ま
れる。画像形成液晶系７０は、放電灯１の照射光及び画
像データ出力装置６０により出力された画像データを受
けて、上記の液晶ディバイス上に当該画像データに応じ
た画像を形成する。この画像は、スクリーン８０に投影
される。

【００２２】この実施例に係る液晶ビデオ・プロジェク
タによれば、放電灯点灯装置５０として図１または図５
または図７の構成の装置が用いられるので、交流変換回
路３が破壊されることなく、適切な始動と装置の長寿命
化が期待できる。

【００２３】実施例の液晶ビデオ・プロジェクタは、ス
クリーンに画像を投射するタイプであるが、他の実施例
では、液晶自体に表示された画像を見るタイプがある。
更に、液晶ビデオ・プロジェクタは、特開昭６１−１５
０４８７号公報に示されるように様々なタイプがある
が、本発明の放電点灯装置は、これらのタイプ及び他の
タイプの液晶ビデオ・プロジェクタに、その他、映写装
置、オバーヘッドプロジェクタ等の画像表示装置に適用
される。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、放
電灯の始動時には、交流発生回路から発生された正弦波
電圧に同期して、第１のパルスと、第２のパルスとが発
生され、この第１、第２のパルスが前記正弦波電圧に重
畳されて前記放電灯へ至るため、第１のパルスは前記放
電灯内の絶縁破壊を生じさせ、第２のパルスはアーク移
行を生じさせ、適切にアーク移行を起こさせる。また、
正弦波電圧のピーク時に第１、第２のパルスを印加する
ため、アーク移行後の点灯状態へとスムーズに進むこと
ができる。また、絶縁破壊のための第１のパルスが、正
弦波電圧とは逆の極性を持つため、電極の１つにだけ電
子が衝突することがなく、放電灯の長寿命化を図ること
が可能である。

【００２５】更に、本発明によれば、放電灯の始動時の
適切な動作と、放電灯の長−寿命化を図った放電灯点灯
装置を備える画像表示装置となり、画像表示装置自体の
始動の安定性が確保され、長寿命化を図ることができる
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る放電灯点灯装置の構成
図。

【図２】本発明の実施例に係る放電灯点灯装置の動作を
説明するためのタイミング図。

【図３】本発明の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構
成図。

【図４】本発明の実施例に係る放電灯点灯装置の要部構
成図。

【図５】本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の構
成図。

【図６】図５の実施例に係る放電灯点灯装置の要部の動
作を示す波形図。

【図７】本発明の他の実施例に係る放電灯点灯装置の構
成図。

【図８】本発明の実施例に係る液晶ビデオ・プロジェク
タの構成図。

【図９】従来の放電灯点灯装置の動作を説明するための
波形図。

【図１０】従来の放電灯点灯装置の動作を説明するため
の波形図。

【符号の説明】

１放電灯２直流電源
部３交流変換回路４始動回路５変換制御回路６始動制御
回路２１交流電源２２整流回
路２３チョッパ回路２４平滑回
路５０放電灯点灯装置５１交流発
生回路５２、５４ピーク検出部５３パルス
生成部５５遅延回路５６、５６Ａ
パルス出力回路６０画像データ出力装置７０画像形
成液晶系（画像形成部）８０スクリーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電灯を交流点灯するための正弦波電圧
を発生する交流発生回路と、この交流発生回路から発生された正弦波電圧に同期し
て、前記放電灯の始動時に、前記放電灯内の絶縁破壊を
生じさせる第１のパルスと、アーク移行のための第２の
パルスとを発生し、この第１、第２のパルスを前記正弦
波電圧に重畳させるパルス出力回路とを具備することを
特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】パルス出力回路は、正弦波電圧のピーク
を検出するピーク検出部と、このピーク検出部が検出した電圧のピーク時に、第１の
パルス、第２のパルスを連続的に出力するパルス生成部
とを備えることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯
装置。
【請求項３】第１のパルスは正弦波電圧の極性と逆の
極性を有し、前記第１のパルスのパルス幅は第２のパル
スのパルス幅よりも狭く、前記第１のパルスの波高値は
前記第２のパルスの波高値よりも大であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】放電灯を交流点灯するための正弦波電圧
を発生する交流発生回路と、この交流発生回路から発生
された正弦波電圧に同期して、前記放電灯の始動時に、
前記放電灯内の絶縁破壊を生じさせる第１のパルスと、
アーク移行のための第２のパルスとを発生し、この第
１、第２のパルスを前記正弦波電圧に重畳させるパルス
出力回路とを具備する放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯される放電灯と、表示する画像の画像データを出力する画像データ出力装
置と、前記放電灯の照射光及び前記画像データ出力装置により
出力された画像データを受けて、当該画像データに応じ
た画像を形成する画像形成部とを備えることを特徴とす
る画像表示装置。
【請求項５】直流電力を供給する直流電源部と、この直流電源部から供給される電圧をスイッチングによ
り構成されたフルブリッジインバータ回路を含み、フル
ブリッジインバータ回路を介して交流を放電灯へ与える
交流変換回路と、前記放電灯に対し、始動時に高圧パルスを与える始動回
路と、前記フルブリッジインバータ回路の２組のスイッチング
素子のスイッチングに同期して、当該２組のスイッチン
グ素子のオン期間中に、前記始動回路から出力される高
圧パルスを前記放電灯へ印加するように制御する始動制
御回路とを具備することを特徴とする放電灯点灯装置。