CN101048025B - 放电灯点亮装置以及投影机 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够抑制灯功率的急剧上升、减轻电极前端的熔化以及照度劣化的放电灯点亮装置以及把该装置安装在内部的投影机，控制电路(15)在由点火器(13)起动了高压放电灯以后，由通过电压检测电路检测出的与灯电压相当的电压和通过电流检测电路检测出的驱动电流，求供给到高压放电灯的功率，当该功率小于预定的功率值时，使下斩波器(11)控制驱动电流，使得功率的每单位时间的增加值成为预定的值以下。

Description

放电灯点亮装置以及投影机

技术领域

本发明涉及放电灯点亮装置以及在内部安装了该装置的投影机，特别是涉及灯开始起动时的驱动电流的控制。

背景技术

现有的放电灯点亮装置例如提出了下述装置：“在灯电压低的点亮初始时期，进行由开关控制向放电灯的供给电流的定电流控制，在灯电压稳定的稳定期间，进行由开关控制向放电灯的供给功率的定功率控制的放电灯点亮装置中，通过变换上述开关元件的开关频率控制开关元件的导通期间与非导通期间之比，并且进而在异常状态下，使开关频率成为预先设定的下限值，而且缩短开关元件的导通期间......”(例如，参照专利文献1)。

【专利文献1】特许第2942113号公报(权利要求1)

现有的放电灯点亮装置在高压放电灯(以下也称为灯)开始起动以后，灯电压上升，直到灯功率达到额定功率为止，供给恒定的驱动电流，在达到了额定功率以后，进行定功率控制使得灯功率成为恒定。灯电压与发光管内的压力有关，发光管内的压力随着灯发光引起的温度上升以及由伴随着温度上升的水银蒸发引起的分子数的增加而上升。进而，在带辅助镜的灯的情况下，通过由辅助镜而自身发光的返回光，温度进一步上升，发光管内的压力急剧上升。然而，由于供给恒定的驱动电流，因此伴随着灯电压的急剧上升，灯功率也急剧上升。灯功率的急剧上升使施加到发光管内的电极前端的电子的冲击负载急剧增加，其结果，具有电极前端熔化这样的问题点。另外，存在着由于电极前端熔化，放电弧光增大而发生照度劣化这样的问题点。

发明内容

本发明是为解决这样的问题点而完成的，目的在于提供通过控制灯开始起动时的驱动电流，抑制灯功率的急剧上升，能够减轻电极前端的熔化以及照度劣化的放电灯点亮装置以及把该装置安装在内部的投影机。

用于解决课题的方法

本发明的放电灯点亮装置具备：输入直流电压，进行用于向高压放电灯供给预定功率的电流控制的直流电源电路；把该直流电压电源电路的输出电流变换成预定频率的交流电流，向高压放电灯供给驱动电流的逆变器；连接在上述逆变器的输出一侧，在起动时生成高电压，使上述高压放电灯起动的点火器；检测与上述高压放电灯的灯电压相当的电压的电压检测电路；检测与上述高压放电灯的驱动电流相当的电流的电流检测电路；以及控制上述直流电压电源电路、上述逆变器以及上述点火器的控制单元，上述控制单元在由上述点火器使上述高压放电灯起动以后，由通过上述电压检测电路检测出的与灯电压相当的电压和通过上述电流检测电路检测出的驱动电流，求供给到上述高压放电灯的功率，当该功率不足预定的功率值时，使上述直流电源电路控制上述驱动电流，使得上述功率的增加率成为预定的值以下。在本发明中，控制驱动电流使得供给到高压放电灯的功率的增加率成为预定值以下，由此，能够抑制灯功率伴随着灯开始起动时的灯电压急剧上升而急剧上升，能够减轻灯电极前端的熔化以及照度劣化。

在本发明的放电灯点亮装置中，上述控制单元当供给到上述高压放电灯中的功率不足预定的功率值时，使上述直流电源电路控制上述驱动电流，使得供给到上述高压放电灯的功率的增加率成为预定的一定值。在本发明中，控制驱动电流，使得供给到高压放电灯的功率的增加率成为预定的一定值，因此，能够抑制灯起动时灯功率伴随着灯电压急剧上升而急剧上升，能够减轻灯电极前端的熔化以及照度劣化。

在本发明的放电灯点亮装置中，上述控制单元当供给到上述高压放电灯的功率不足预定的功率值时，随着时间的经过，使上述直流电源电路供给的驱动电流下降。在本发明中，进行控制使得随着时间的经过，使上述直流电源电路供给的驱动电流下降。因此，能够抑制灯起动时灯功率伴随着灯电压急剧上升而急剧上升，能够减轻灯电极前端的熔化以及照度劣化。

在本发明的放电灯点亮装置中，上述控制单元当供给到上述高压放电灯的功率成为预定的功率值时，使上述直流电源电路控制上述驱动电流，使得该功率维持为上述预定的功率值。在本发明中，当供给到高压放电灯的功率成为预定的功率值时，在直流电源电路中控制驱动电流，使得功率维持为预定的功率值。因此，在供给到上述高压放电灯的功率上升到预定的功率值以后，能够把供给到高压放电灯的功率维持为上述预定的功率值。

在本发明的放电灯点亮装置中，上述直流电源电路对带辅助镜的高压放电灯供给驱动电流。在本发明中，直流电源电路控制供给到带辅助镜的高压放电灯中的驱动电流，因此，即使在伴随着因由辅助镜反射的返回光引起的温度上升、灯电压急剧上升的情况下，也能够抑制灯功率的急剧上升，能够减轻灯电极前端的熔化以及照度劣化。

本发明的投影机具备：高压放电灯或者带辅助镜的高压放电灯、上述放电灯点亮装置、空间光调制器、把来自上述高压放电灯的光引导到上述空间光调制器的光学单元、以及把由上述空间光调制器描绘的图像投影于屏幕上的投影单元。在本发明中，放电灯点亮装置控制驱动电流使得供给到高压放电灯的功率的增加率成为预定的值以下，因此，能够减少由于高压放电灯的电极前端熔化、放电弧光增大而发生照度劣化的情况。

附图说明

图1是本发明实施形态1的放电灯点亮装置的结构图。

图2表示由带辅助镜的灯的辅助镜产生的返回光。

图3表示带辅助镜的灯的灯电压和灯电流。

图4表示带辅助镜的灯的灯功率。

图5表示本发明实施形态1的灯电压和灯电流。

图6表示本发明实施形态1的灯功率。

图7是本发明实施形态2的投影机的光学系统结构图。

符号的说明

10：放电灯点亮装置

11：下斩波器

12：逆变器

13：点火器

14：变换器

15：控制电路

15a：IF

20：灯

21：发光管

22：反射镜

23：辅助镜

24：电极

R1、R2、R3、R4、R5：电阻

100：照明光学系统

120：照明装置

150、222、220、224：：反射镜

160：聚光透镜

210、212：分色镜

214：色光分离光学系统

230；入射侧透镜

232：中继透镜

240、242、244：场透镜

250、252、254：液晶面板

251、253、255、256、257、258：偏振板

260：十字分色棱镜

270：投影透镜

300：投影屏幕

具体实施方式

实施形态1

图1是表示本发明实施形态1的放电灯点亮装置的结构的框图。图1的放电灯点亮装置由下斩波器11、逆变器12、点火器13、DC/DC变换器14以及作为控制单元的控制电路15构成，在点火器13的输出端连接灯20。下斩波器11相当于本发明的直流电源电路，是为了对作为高压放电灯的灯20供给功率，调整所输入的直流电压的电路，在本例中，通过斩波处理使输入电压下降，为了对灯20供给功率，通过后述的工作进行电流控制。该下斩波器11的输出电流输出到逆变器12。另外，在下斩波器11的输出端上并联连接电阻R1、R2，电阻R1与R2的连接点的电位作为下斩波器11的输出电压供给到控制电路15。另外，在下斩波器11的负电位一侧，串联连接作为电流检测电路的电阻R3，作为驱动电流(以下也称为灯电流)检测在电阻R3中流通的电流，供给到控制电路15。

逆变器12例如由全桥连接的4个开关元件构成，通过交互进行开关，把输入的直流电压变换成交流电压输出到点火器13。点火器13例如由点火器变压器(igniter transformer)及其驱动电路构成，在灯开始起动时发生高电压施加到灯20上。进而，在点火器13的输出端上并联连接电阻R4、R5，构成把电阻R4与R5的连接点的电位检测为灯20的灯电压的电压检测电路，把检测出的灯电压供给到控制电路15。DC/DC变换器14是生成控制电路15的驱动电压的器件，使输入电压降低后供给到控制电路15。控制电路15例如由微处理器等构成，分别控制下斩波器11、逆变器12以及点火器13。控制电路15由检测出的灯电压和灯电流求供给到灯20的灯功率，通过后述的工作，控制下斩波器11的输出电流。另外，控制电路15适当控制逆变器12的输出频率，并在开始起动时控制点火器13使得发生高电压。另外，在控制电路15上分别连接用于从外部取入控制信号的外部控制IF15a以及调整频率的可变电阻VR。灯20例如是反射型的光源装置，发光管21用耐热胶合剂粘接固定到反射镜22的中央部。

其次，说明图1的放电灯点亮装置的工作。下斩波器11通过斩波处理使输入的直流电压下降，其输出电流被输出到逆变器12。逆变器12把输入的直流电流变换成预定频率的交流电流输出到点火器13。点火器13在灯开始起动时发生高电压施加到灯20上，如果点亮灯20，则逆变器12的输出电压直接施加到灯20上维持点亮状态。这时，控制电路15通过后述的工作，取入灯20的灯电压以及灯电流，控制下斩波器11使得灯20的功率不会急剧上升。其次，说明灯开始起动时的灯功率的急剧上升与灯电压的关系。

首先，说明灯开始起动时的灯电压与灯压力的关系。灯压力P如用状态方程式PV＝nRT表示的那样，与发光管内部的温度T和分子数n成比例。另外，V是发光管内部的体积，R是气体常数。发光管内部的温度T因发光而上升。另外，由于温度上升，发光管内的水银蒸发，分子数n增加。在带辅助镜的灯的情况下，加上反射了自身发光的返回光引起的温度上升，温度T进一步上升。其结果，灯压力P急剧上升。灯电压与灯压力有关，伴随着灯压力的上升，灯电压也急剧上升。其次，说明这种带辅助镜的灯的灯电压的急剧上升与灯功率。

图2表示由带辅助镜的灯的辅助镜引起的返回光。图2中，灯20例如是高压水银灯，在发光管21的内部，封入水银、稀有气体以及少量的卤素等，封入电极24。辅助镜23是起到：反射从电极24出射的光，通过发光管21的内部，使光返回到反射镜22(图2中未图示)的作用的部件。另外，发光管21不限于高压水银灯，也可以是其它的灯，例如金属卤化物灯或者氙灯等。如图2所示，灯20中，通过电极24之间的放电发光了的光由辅助镜反射，被反射了的返回光通过发光管21内部。这时，发光管21内由于由该返回光而发热，因此发光管21内的温度进一步上升。

图3表示带辅助镜的灯的灯电压和灯电流，图4表示带辅助镜的灯的灯功率。图3中，在灯开始起动以后，灯电压伴随着上述的灯压力的上升而上升，稳定在额定电压。带辅助镜的灯的灯电压相对于没有辅助镜的灯急剧上升。这里，现有的放电灯点亮装置直到灯功率达到额定功率(例如，135W)为止，对灯开始起动后的灯电流供给恒定的驱动电流，在达到了额定功率以后，把电流进行定功率控制，使得灯功率成为恒定。从而，如图4所示，由灯电压和灯电流确定的灯功率在达到额定功率为止，伴随着灯电压的急剧上升，灯功率也急剧上升。这种灯功率的急剧上升使施加到发光管内的电极前端的电子的冲击负载急剧增加，其结果电极前端熔化，由于电极前端熔化，成为放电弧光增大、照度劣化的原因。

为了减轻上述那样的由灯功率的急剧上升引起的电极前端的熔化以及照度劣化，需要控制灯电流使得抑制灯功率的急剧上升。下面根据图5以及图6说明这种灯电流的控制工作的详细过程。

图5表示本发明实施形态1的灯电压和灯电流，图6表示本发明实施形态1的灯功率。控制电路15在由点火器13开始起动了灯20以后，把由电压检测电路以及电流检测电路检测出的灯电压与灯电流相乘，计算灯功率，当灯功率不足预定的功率值(额定功率值，例如，135W)时，求作为灯电压的增加率的每单位时间的电压的增加值，求作为灯功率的增加率的每单位时间的功率的增加值成为预定值以下的灯电流值。控制电路15使下斩波器11进行电流控制，使得把求出的电流值的灯电流供给到灯20。随着灯电压的上升，当灯功率成为预定的功率值时，控制电路使下斩波器11控制灯电流，使得供给到灯20中的功率成为恒定。这样，通过使下斩波器11控制灯电流，如图6所示，相对于灯开始起动以后进行供给恒定电流的定电流控制的现有的放电灯点亮装置中的灯功率的上升，本发明的放电灯点亮装置的灯功率由于进行使灯功率的增加率成为预定值以下的电流控制，因此抑制灯功率的急剧上升。

如上所述，在本实施形态1中，在灯20开始起动以后，伴随着由灯发光引起的温度上升以及由辅助镜得到的返回光引起的温度上升，灯压力急剧上升，当灯电压伴随着灯压力上升而急剧上升时，控制电路15求供给到灯20中的功率，通过使下斩波器11控制灯电流，使得灯功率不会急剧上升，抑制灯功率的急剧上升，能够减轻由灯功率的急剧上升引起的施加到灯20的电极前端的电子冲击所产生的负载，能够减轻灯电极的熔化。另外，能够减轻：由于电极前端熔化、放电弧光增大而发生照度劣化的情况。

另外，在上述说明中，说明了使灯功率的增加率成为预定值以下的情况，而本发明不限于这种情况，只要是抑制伴随着灯电压上升、灯功率的急剧上升的控制即可，例如，也可以是使灯功率的增加率成为预定的一定值的灯电流控制。

另外，例如控制电路15可以控制成：在由点火器13开始起动了灯20以后，当灯功率不足预定的功率值时，随着时间的经过，使下斩波器11供给的灯电流下降。

进而，例如也可以预先作成与灯电压的电压值和增加率相对应的灯电流的表，通过参照表控制灯电流，另外，也可以使灯电流离散地变化。

另外，在本实施形态中，说明了对带辅助镜的灯供给驱动电流的情况，但本发明并不限于这种情况，也可以使用不带辅助镜的灯。

实施形态2

图7是本发明实施形态2的投影机的光学系统结构图。本实施形态中的投影机把上述实施形态1的放电灯点亮装置装入到照明光学系统。图7的放电灯点亮装置10相当于图1的放电灯点亮装置10。

该投影机具备照明光学系统100，分色镜210、212，反射镜220、222、224，入射侧透镜230，中继透镜232，3个场透镜240、242、244，作为空间光调制器的3个液晶面板250、252、254，分别配置在各液晶面板的出射一侧以及入射一侧的偏振板251、253、255、256、257、258，十字分色棱镜260以及投影透镜270。

照明光学系统100具备：出射几乎平行的光线束的灯20、照明装置120、反射镜150和聚光透镜160。灯20由作为出射放射形光线的放射光源的带辅助镜的发光管21和反射镜22构成。从灯20放射的光由照明装置120把其亮度均匀化以后，经过反射镜150进入到聚光透镜160。聚光透镜160把从照明装置120照射的均匀的光入射到液晶面板250、252、254的面板面上。

进而，2片分色镜210、212构成了把从照明光学系统100出射的光分离成红(R)、绿(G)、蓝(B)的3种色光的色光分离光学系统214。第1分色镜210使从照明光学系统100出射的光的红色光分量透射，并反射蓝色光分量和绿色光分量。

透射了第1分色镜210的红色光由反射镜220反射，通过场透镜240到达红色光用的液晶面板250。该场透镜240具有把所通过的各部分光线束聚光成与各部分光线束的主光线(中心轴)平行的光束的功能。设置在其它液晶面板之前的场透镜242、244也起到同样作用。

由第1分色镜210反射了的蓝色光和绿色光中，绿色光由第2分色镜212反射，通过场透镜242到达绿色光用的液晶面板252。另一方面，蓝色光透射第2分色镜212，通过具备入射侧透镜230、中继透镜232以及反射镜222、224的中继透镜系统。通过了中继透镜系统的蓝色光进而通过场透镜244，到达蓝色光用的液晶面板254。

3片液晶面板250、252、254具有把分别入射到其中的各色光、变换成用于根据所提供的图像信号形成图像的光后出射的、作为光调制装置的功能。另外，在该液晶面板250、252、254的光入射一侧具有偏振板256、257、258，另外，在液晶面板250、252、254的光出射一侧分别设置偏振板251、253、255，由此，调整各色光的偏振方向。而且，通过了这些液晶面板250、252、254的光接着进入到十字分色棱镜260。

十字分色棱镜260具有合成从3片液晶面板250、252、254出射的3色的色光的、作为色光合成光学系统的功能。在十字分色棱镜260中，在4个直角棱镜界面处大致X形地形成反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。由这些电介质多层膜合成3种色光，形成用于投影彩色图像的合成光。由十字分色棱镜260生成的合成光进入到投影透镜270，从该透镜投影到投影屏幕300上。由此，在液晶面板250、252、254上显示的图像投影到投影屏幕300上。

如上所述，在本实施形态2中，具备上述实施形态1的放电灯点亮装置，通过把由放电灯点亮装置点亮的灯20使用在照明光学系统中，能够抑制灯20开始起动时的灯功率的急剧上升，能够减轻灯电极前端的熔化，减轻灯照度的劣化，能够维持在投影屏幕300上投影的图像的亮度。

Claims (5)

1.一种放电灯点亮装置，其特征在于，

具备：

输入直流电压，进行用于向高压放电灯供给预定功率的电流控制的直流电压电源电路；

把该直流电压电源电路的输出电流变换成预定频率的交流电流，向高压放电灯供给驱动电流的逆变器；

连接在上述逆变器的输出侧，在起动时生成高电压，使上述高压放电灯起动的点火器；

检测与上述高压放电灯的灯电压相当的电压的电压检测电路；

检测与上述高压放电灯的驱动电流相当的电流的电流检测电路；以及

控制上述直流电压电源电路、上述逆变器以及上述点火器的控制单元，

上述直流电压电源电路对带辅助镜的高压放电灯供给驱动电流，

上述控制单元在由上述点火器起动了上述高压放电灯以后，由通过上述电压检测电路检测出的、与灯电压相当的电压和通过上述电流检测电路检测出的驱动电流，求供给到上述高压放电灯的功率，

使上述直流电压电源电路以下述方式控制上述驱动电流，该方式为，使得直至上述功率成为预定的功率值为止的期间，在使上述高压放电灯开始起动之后上述灯电压急剧上升时求上述功率，上述功率的每单位时间的增加值为预定的值以下。

2.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

上述控制单元当供给到上述高压放电灯的功率不足预定的功率值时，

使上述直流电压电源电路以下述方式控制上述驱动电流，该方式为，使得供给到上述高压放电灯的功率的每单位时间的增加值为预定的一定值。

3.根据权利要求1所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

上述控制单元当供给到上述高压放电灯的功率不足预定的功率值时，

随着时间的经过，使上述直流电压电源电路供给的驱动电流下降。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的放电灯点亮装置，其特征在于，

上述控制单元当供给到上述高压放电灯的功率成为预定的功率值时，

使上述直流电压电源电路以下述方式控制上述驱动电流，该方式为，使得该功率维持为上述预定的功率值。

5.一种投影机，其特征在于，具备：

带辅助镜的高压放电灯；

权利要求1～4中的任一项所述的放电灯点亮装置；

空间光调制器；

把来自上述高压放电灯的光引导到上述空间光调制器的光学单元；以及

把由上述空间光调制器所描绘的图像投影于屏幕上的投影单元。

Images