CN101223829B - 高压放电灯的点亮方法、点亮装置、光源装置以及投射型图像显示装置 - Google Patents

高压放电灯的点亮方法、点亮装置、光源装置以及投射型图像显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种能使高压放电灯长寿命化的点亮方法。使高压放电灯点亮开始并使其点亮维持的点亮方法是，从高压放电灯的点亮开始点亮经过时间在规定条件(例如，点亮经过时间是5分钟)以内的情况下，当灯电压未满切换电压(在此是第1电压值(V1))时进行恒流控制，当灯电压为切换电压以上时进行将灯功率维持在功率值(W1)的恒功率控制，在超过上述规定条件(点亮经过时间是5分钟)之后，使切换电压值从第1电压值(V1)降到第2电压值(V2)，当灯电压为上述下降后的切换电压以上时，进行将灯功率维持在功率值(W1)的恒功率控制。

Description

高压放电灯的点亮方法、点亮装置、光源装置以及投射型图像显示装置
技术领域
本发明涉及高压放电灯的点亮方法(lighting method)、点亮装置、光源装置以及投射型图像显示装置。
背景技术
近年来，高压水银灯作为液晶面板或DLP(Digital Light Processing(注册商标)：数字光处理)方式的投射型图像显示装置的光源而被使用。
例如上述高压水银灯(以下简称为“灯”)，是在由石英玻璃构成的灯泡内，使一对钨制电极以规定间隔相向配置，并且在灯泡内封入有水银、氩气等稀有气体、溴等卤素而成。
此外，上述灯的点亮装置通常将灯电压和灯功率控制为图13所示的控制特性。也就是说，当灯电压未满电压值V1时，进行使灯电压和灯功率以直线状增加的恒流控制，在电压值V1以上时，进行灯功率是功率值W1的恒功率控制。再有，灯电压是电压值V1、灯功率是功率值W1的点，换言之，就是从恒流控制切换到恒功率控制的切换点。
另一方面，灯随着其点亮时间(在本说明书中，“点亮时间”指维持灯的点亮的时间)的经过，在灯泡内部相向的电极的前端，会引起突起形成生长的现象(参照例如专利文献2)。当这样的突起形成时，电极间的距离变短，灯电压降低。
而且，当持续灯的点亮维持，点亮时间进一步经过，灯电压进一步降低时，灯电压低于作为恒流控制和恒功率控制的切换基准的电压值V1，会产生被控制为从至此的恒功率控制切换到恒流控制的情况。
由此，会引起由所谓“黑化现象”导致的短寿命化，其起因于由施加在灯上的功率不足导致的光输出(照度)的降低、或起因于由功率不足导致的灯温度的降低。
作为解决这些问题的技术，公开了例如在因突起的形成使灯电压降低时切换点亮频率以校正灯电压的降低部分的技术(专利文献1)。进 而，还公开了灯电压在低于作为从恒流控制到恒功率控制的切换点的电压值V1时被控制成降低灯的点亮频率以提高灯电压的技术(专利文献2)。
专利文献1：日本专利公开2001-312997号公报
专利文献2：日本专利公开2004-172086号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在上述的变更点亮频率的方法中，不能适应于近年来渐渐成为主流的使用微镜显示元件的数字图像投影方式的、所谓DLP(注册商标)方式的投射型图像显示装置。
在此，简单地对使用DMD(Digital Micromirror Device(注册商标)：数字微镜器件)的DLP(注册商标)方式的投射型图像显示装置进行说明。
图14是用于说明投射型图像显示装置中的图像显示方法的概略图。
投射型图像显示装置是DLP(注册商标)方式的装置，其具备：灯单元901、色轮(color wheel)902、DMD(注册商标)903、以及投射透镜904等。
色轮902基本上包括红(R)、绿(G)、蓝(B)，以规定的一定旋转数(例如，在用于60Hz视频影像的情况下，1秒钟120次旋转)旋转，通过被灯单元901照射，使红、绿、蓝的单色光射出到DMD(注册商标)903。
DMD(注册商标)903是微镜显示元件，具有在断开状态时吸收入射光、在接通状态时使光反射的镜像功能，反射量根据输入信号的权重(weight)而调整。因此，从上述色轮902射出的单色光通过基于要显示的图像而加权的输入信号，作为规定灰度的单色光被反射到投射透镜904。
而且，从旋转的色轮902射出的各单色光被合成，在屏幕上显示图像。这时，因为人眼将红、绿、蓝各自时分画面识别为残留图像，所以不能识别到红、绿、蓝的时分闪烁，而识别为彩色影像。
另一方面，在以交流电维持作为光源使用的灯点亮的情况下，在点亮波形的极性反转时产生照度变化，该变化在屏幕上成为闪烁。为了消 除该闪烁，在DLP(注册商标)方式的显示装置中，使色轮902的色变化的定时和点亮波形的极性反转的定时同步。也就是说，因为色轮902的旋转数固定为恒定，所以需要固定了点亮频率的点亮方法。
因此，在作为现有技术的变更频率的点亮方法中，因为当灯电压降低时切换点亮频率，所以不能适用于DLP(注册商标)方式的投射型图像显示装置。
本发明是基于上述问题而做出的，其目的是，提供一种不使灯的点亮频率变化地抑制光输出的降低以及防止灯的短寿命化的点亮方法。用于解决问题的方案
为了达成上述目的，本发明的高压放电灯的点亮方法在使高压放电灯点亮开始之后，当灯电压未满预先设定的切换电压时进行恒流控制，当灯电压变为上述切换电压以上时切换为恒功率控制使上述高压放电灯的点亮维持，其中，在使上述高压放电灯的点亮开始之后，在没有满足预先设定的规定条件的情况下上述切换电压设定为第1电压值V1，在满足上述规定条件的情况下上述切换电压设定为第2电压值V2(V2＜V1)。
此外，其特征在于，满足上述规定条件时是指上述高压放电灯的照度、温度或者灯电压变为稳定状态之时。
此外，其特征在于，满足上述规定条件时是指开始上述高压放电灯的点亮并维持该点亮的时间超过5分钟之时。
另一方面，为了达成上述目的，本发明的高压放电灯的点亮装置在使高压放电灯点亮开始之后，当灯电压未满预先设定的切换电压时进行恒流控制，当灯电压变为上述切换电压以上时切换为恒功率控制使上述高压放电灯的点亮维持，其中，具备：判定单元，在使上述高压放电灯的点亮开始之后，判定是否满足了预先设定的规定条件；以及切换电压设定单元，在没有满足上述规定条件的情况下将上述切换电压设定为V1，在满足上述规定条件的情况下将上述切换电压设定为V2(V2＜V1)。
另一方面，为了达成上述目的，本发明的光源装置具备高压放电灯和使该高压放电灯点亮的点亮装置，其中，上述点亮装置是上述记载的点亮装置。
另一方面，为了达成上述目的，本发明的投射型图像显示装置，其 特征在于，具备上述光源装置，进而，上述投射型图像显示装置，其特征在于，采用使用了微镜显示元件的数字图像投影方式。
发明效果
在本发明的点亮方法中，伴随着点亮时间的经过，突起形成生长，灯电极间距离变短，即使在灯电压比第1电压值V1降低时，因为只要满足规定条件，切换电压就改换到比第1电压值V1低的第2电压值V2，所以能够继续通过恒功率控制维持高压放电灯的点亮，能够防止光输出的降低、及黑化引起的短寿命，能够实现长寿命化。
在本发明的点亮装置中，伴随着点亮时间的经过，突起形成生长，灯电极间距离变短，即使在灯电压比第1电压值V1降低时，因为只要满足规定条件，切换电压就改换到比第1电压值V1低的第2电压值V2，所以能够继续通过恒功率控制维持高压放电灯的点亮，能够防止光输出的降低、及黑化引起的短寿命，能够实现长寿命化。
附图说明
图1是第1实施方式的灯单元的立体图。
图2是灯单元的平面图，是为了了解内部的灯的情况而将反射镜切缺了的图。
图3是表示高压水银灯的控制特性的图。
图4是表示用于使灯点亮的点亮装置的框图。
图5是表示第1实施方式的灯的点亮控制的内容的流程图。
图6是DC/DC转换器(converter)的电路图。
图7是控制部的实施例的框图。
图8是恒功率控制处理的流程图。
图9是表示比较试验的结果的图。
图10是第2实施方式的前面投射型图像显示装置的整体图，为了了解内部的情况而切缺了一部分。
图11是表示变形例1中的第1控制特性的图。
图12是背面投射型图像显示装置的整体立体图。
图13是表示现有技术中的控制特性的图。
图14是用于说明投射型图像显示装置中的图像显示方法的概略图。
附图标记说明
1.灯单元
3.高压水银灯
902.色轮
50.点亮装置
58.电流检测部
59.电压检测部
60.功率控制设定部
61.定时器
63.控制部
100.前面投射型图像显示装置
150.背面投射型图像显示装置
具体实施方式
下面，在第1实施方式中说明利用本发明实施方式的高压放电灯的点亮方法的点亮装置，此外，在第2实施方式中说明使用了上述点亮装置的前面投射型图像显示装置。
<第1实施方式>
在本实施方式中，说明组装入灯单元中的灯和该灯的点亮方法及点亮装置。
作为实施方式，一边分别参照附图一边说明使用本发明的高压水银灯的灯单元。
1.灯单元的构造
图1是本实施方式的灯单元的立体图。
灯单元1如该图所示，具备高压水银灯(以下，仅称为“灯”。)3和反射镜5，在反射镜5内部组装有灯3。
图2是灯单元的平面图，为了了解内部的灯的情况而将反射镜切缺了。
1-1.灯的结构
灯3如图2所示，包括：放电容器23，在内部具有放电空间13；以及电极结构体25a、25b，在上述放电空间13的内部，前端(后述的电极部)彼此以相向的状态封接于两密封部17、19中。
放电容器23包括成为大致旋转椭球体形状的发光部15和设置在该 发光部15两侧的密封部17、19，在发光部15内部具有放电空间13。再有，在放电空间13中封入有发光物质、启动辅助用气体、卤素循环用的卤素气体。
电极结构体25a、25b中，电极部27a、27b、金属箔29a、29b以及外部引线33a、33b按照这个顺序被连接(例如，通过焊接被固接)起来。在此，电极结构体25a、25b的前端部成为电极部27a、27b(相当于本发明的“电极”)。
外部引线33a、33b从两密封部17、19的与发光部15相反侧的端面被导出到外部。再有，外部引线33b如图1及图2所示，通过在主体部件7上形成的贯通孔40，被导出至反射镜5的外部。
电极部27a、27b在放电空间13中以大致在一条直线上相向的方式配设，包括电极轴35a、35b以及被设置在该电极轴35a、35b的前端的电极线圈37a、37b。再有，电极部中，电极轴和电极线圈可以用不同的材料构成，也可以用相同的材料构成。
电极结构体25a、25b中，在使电极线圈37a、37b的间隔为规定距离的状态下，主要是金属箔29a、29b被封接在密封部17、19中。由此，在发光部15的内部形成有密闭状态的放电空间13。在该电极结构体25a、25b封接在密封部17、19的状态下，如图2所示，电极部27a、27b从密封部17、19延伸出至放电空间13。
此外，在密封部17、19中的一方，例如，在密封部17的与发光部15相反侧的端部，经胶合剂39粘附有灯头(base)37，外部引线33a连接于灯头37上。
1-2.反射镜的结构
反射镜5如图1及图2所示具有形成有凹面状的反射面7b的主体部件7，在该主体部件7的开口7a处设置有前面玻璃9。再有，主体部件7和前面玻璃9的固接使用例如硅酮类的粘结剂来进行。
反射镜5例如是分色反射镜，使从灯3的发光部15发出的光向规定方向(前面玻璃9一侧)反射。主体部件7的形状做成漏斗状，在开口直径小的部分(以下，称为“主体部件的根基部”。)7c，如图2所示，形成有插入有灯3的一方密封部17的贯通孔7d。
灯3向上述反射镜5的组装如图2所示，在使粘附有灯头37的密封部17向主体部件7的根基部7c的贯通孔7d以规定量插入的状态下， 被例如胶合剂42所固接。
2.灯的点亮方法
接着，说明上述高压水银灯3的点亮方法。
图3是表示高压水银灯的控制特性的图，是向灯3施加高压脉冲，使电极部27a、27b之间的绝缘破坏后供给的灯电压和灯功率的相关图。再有，上述控制特性通过后述的点亮装置执行。再有，灯点亮频率是恒定的。
本发明的点亮方法中，首先，从点亮开始到满足规定条件为止，按照图3的以实线表示的第1控制特性控制灯电压等，在满足规定条件之后，按照图3的以虚线表示的第2控制特性控制灯电压等。
再有，本实施方式中的“满足规定条件时”是“从点亮开始经过的时间(以下，称为“点亮经过时间”。)超过5分钟时”，该点亮经过时间是维持点亮的灯的温度变为稳定状态时的点亮经过时间。在此所谓的“稳定状态”是放电空间内的作为发光物质的水银的蒸汽压变为大致设计值的状态，此外，点亮经过时间是每次点亮的时间，是开始灯的点亮后的经过时间。
2-1.第1控制特性
第1控制特性从图3的实线可知，在灯电压未满第1电压值V1时，进行恒流控制(以下，称为“第1恒流控制”。)使灯电压为第1电压值V1时灯功率恰好成为功率值W1，此外，在灯电压为第1电压值v1以上时，进行使灯功率成为功率值W1的恒功率控制(是图中的“恒功率控制区间1”，称为“第1恒功率控制”)。
此外，上述的第1恒流控制通常从灯点亮开始进行实施，朝向切换点，伴随着灯电压的增加，灯功率直线式单纯增加下去。再有，第1恒流控制以一个限制电流值进行。
在此，在图3中，灯电压为第1电压值V1、灯功率为功率值W1的点如在背景技术一项中说明过的那样，是切换第1恒流控制和第1恒功率控制的切换点，该第1电压值V1相当于切换电压的值。
2-2.第2控制特性
第2控制特性从图3的虚线可知，在灯电压未满第2电压值V2时，进行恒流控制(以下，称为“第2恒流控制”，以与第1恒流控制加以区别。)使灯功率恰好成为功率值W1，此外，在灯电压为第2电压值 V2以上时，进行使灯功率成为功率值W1的恒功率控制(是图中的“恒功率控制区间2”，以下，称为“第2恒功率控制”，以与第1恒功率控制加以区别。)。
在此的第2恒流控制例如在恒功率控制区间2的状态下灯点亮被维持，之后在灯熄灭时等被实施。再有，在此，第1恒流控制也以一个限制电流值进行。此外，上述的第2恒功率控制与第1恒功率控制的功率值相同。
在此，在图3中，灯电压为第2电压值V2、灯功率为功率值W1的点是切换第2恒流控制和第2恒功率控制的切换点，该第2电压值V2相当于切换电压的值。
因此，第2电压值V2也是切换电压，其电压值根据是否满足规定条件，是第1电压值V1或是第2电压值V2。
3.点亮装置
3-1.结构
图4是表示用于使上述灯3点亮的点亮装置的框图。如该图所示该点亮装置50包括：DC电源电路52和电子镇流器51。
DC电源电路52通过家庭用交流电100V生成直流电压，向电子镇流器51供电。
电子镇流器51具备：DC/DC转换器54、DC/AC逆变器(inverter)55、高压脉冲发生电路56、以及控制电路57。
DC/DC转换器54将从DC电源电路52供给的直流电压按照来自后述的控制电路57的功率设定信号转换为规定电压的直流电压，提供给DC/AC逆变器55。
DC/AC逆变器55从被提供的直流电压生成规定频率的交流矩形电流，并施加在灯3上。在此，为了使灯3放电开始而需要的高压脉冲发生电路56例如包含变压器(transformer)，将在此产生的高压脉冲施加到灯3上，由此开始放电。
控制电路57如图4所示包括：电流检测部58、电压检测部59、功率控制设定部60、定时器61、驱动部62、以及控制部63等。
电流检测部58及电压检测部59连接在DC/AC逆变器55的输入侧，间接地分别检测灯3的灯电流及灯电压，将该检测信号送出到控制部63。驱动部62用于驱动DC/AC逆变器、以及高压脉冲发生电路56。
功率控制设定部60具备：对应于第1控制特性的电压-功率表(第1表(table))，从点亮开始到满足规定条件为止，用于以按照上述的第1控制特性维持灯3的点亮的方式进行控制；以及对应于第2控制特性的电压-功率表(第2表)，在满足规定条件之后，用于以按照上述的第2控制特性维持灯3的点亮的方式进行控制。
定时器61按每次各点亮将灯3从点亮开始的点亮经过时间输出到控制部63。
控制部63基于在电流检测部58检测的灯电流值和在电压检测部59检测的灯电压值，进行恒功率控制，或者将被设定成基于第1表、第2表的灯功率等的功率设定信号输出到DC/DC转换器54，除此之外，根据规定条件的成立状态，切换第1表和第2表以控制施加在灯上的功率等。
3-2.控制内容
图5是表示第1实施方式的灯的点亮控制的内容的流程图。
控制电路57首先在步骤S1，在灯3的点亮开始时(点亮经过时间没超过规定时间)为了以第1控制特性维持点亮灯3而设定为第1表，基于该第1表进行恒流控制处理(进行第1恒流控制。)(步骤S1)。
在步骤S3，判定灯电压V1a是否为第1电压值V1(切换电压)以上，“否”的时候返回步骤S2，“是”的时候进入步骤S4，从至此的恒流控制处理切换到灯功率为功率值W1的恒功率控制处理(进行第1恒功率控制。)并进行该处理(步骤S4)。
由此，从灯点亮开始到点亮经过时间经过规定时间为止，灯电压在未满第1电压值V1时进行第1恒流控制，灯电压变成第1电压值V1以上(这时灯功率变成功率值W1)时，能够进行灯功率变成功率值W1的第1恒功率控制。
接着，在步骤S5，判定定时器61的定时器计数是否超过了规定时间。若是未超过(图中的“否”。)，则返回步骤S4进行恒功率控制处理，“是”时，进入步骤S6，为了以第2控制特性维持灯3的点亮从第1表切换至第2表，基于该第2表进行恒功率控制处理(进行第2恒功率控制)(步骤S7)。由此，灯3继续由恒功率控制维持其点亮。
通过在步骤S8中电源开关(未图示)被断开等从而使该第2恒功率控制继续直至点亮结束(熄灭)为止(步骤S8)。再有，恒功率控制 处理在后面叙述。
4.实施例
4-1.灯
在此的灯3例如作为用于投射型的图像显示装置等中的灯来进行说明。该灯3为了接近点光源，两者的间隔(电极间距离)被设定为0.5mm～2.0mm的范围。是所谓的“短弧”型的灯。
4-2.DC/DC转换器
图6是DC/DC转换器的电路图。
DC/DC转换器54例如是具备电感器L0、开关元件Q0、二极管D0、以及平滑电容器C0的、所谓公知的降压变流器(step-down converter)。再有，开关元件Q0例如使用N型场效应晶体管。
开关元件Q0通过基于功率设定信号进行接通/断开，从而调整输出到DC/AC逆变器55的电流。也就是说，功率设定信号是对开关元件Q1的接通/断开的开关用的脉冲信号，通过调整该信号的占空比，能调整输出电流。
4-3.控制部
图7是控制部的实施例的框图，图8是恒功率控制处理的流程图。
控制部63如图7所示具备乘法器63a、比较器63b、以及PWM部63c等，监视电流检测部58、电压检测部59所检测出的灯电流和灯电压，通过对DC/DC转换器54输出的电流值进行反馈控制使在乘法器63a乘出的灯功率始终为功率值W1从而执行。
在该控制部63的恒功率控制处理如图8所示，在步骤S11中，取得电流检测部58、电压检测部59所检测出的灯电流及灯电压，在乘法器63a中将灯电压与灯电流相乘以算出功率(步骤S12)。
在步骤S13中，通过比较器，将在前面步骤乘出的实际灯功率和电压检测所检测出的实际灯电压、与预先储存在第1或第2表中的灯电压和灯功率进行比较，将比较后的比较结果输出到PWM部63c(步骤S14)。然后，在PWM部63c中，基于来自于比较器63b的比较结果，产生占空的脉冲信号，使算出的功率与第1或第2表中储存的功率值W1变为相等(步骤S15)。
最后，将在前面步骤产生的信号作为功率设定信号输出到DC/DC转换器而后返回。再有，这里的恒功率控制处理是指第1恒功率控制及 第2恒功率控制这两个处理。
5.比较试验
接着，关于以本发明的点亮方法点亮的情况和以现有的点亮方法点亮的情况，进行灯寿命特性的比较试验。再有，以下将发明的点亮方法作为“发明方法”、将现有的点亮方法作为“现有方法”进行说明。
用于本试验的灯3是在上述4-1一项说明过的，稳定灯功率(相当于功率值W1)是300(W)。此外，第1电压值V1是75(V)，在点亮开始时的灯电压在第1电压值V1以下的情况下，进行第1恒流控制以便使灯电流值变为4(A)。此外，在灯电压达到第1电压值V1的情况下，以功率值W1仍为原来的300(W)的第1恒功率控制点亮。再有，点亮频率是90(Hz)。这里说明的灯功率、灯电压，发明方法与现有方法相同。
另一方面，在发明方法中，当点亮经过时间到5(分钟)时，控制电路57从第1表切换到第2表维持灯3的点亮。第2控制特性中，第2电压值V2是50(V)，灯电压只要为50(V)以上，就能进行第2恒功率控制使功率值W1为300(W)的恒功率。
试验内容是反复点亮、熄灭灯的点亮试验，点亮进行2.5小时，熄灭进行0.5小时。此外，将维持点亮的累计点亮时间作为“累积点亮时间”，与作为每次点亮的点亮时间的点亮经过时间相区别。
测定内容是关于累积点亮时间经过5分钟、1小时、5小时、10小时、15小时、20小时、30小时、及35小时的灯电压、灯功率、灯的中心照度以及灯的状态的。再有，关于照度，将来自灯3的输出光通过光学系统投射在50英寸的屏幕上，测定该屏幕中心部的照度，关于灯的状态，进行目视观察。
图9是表示比较试验结果的图。再有，图中的“点亮方法”栏的“‘A’是‘发明方法’，‘B’是‘现有方法’”。
首先，灯电压在点亮开始1小时后，发明方法的灯及现有方法的灯都开始从初始值降低，随着累积点亮时间的经过，进一步渐渐地降低。然后，累积点亮时间为20小时之后，在以往的产品中，灯电压低于进行恒功率控制的第1电压值75V，变得不能施加额定功率的300(W)到灯3上。
在该现有方法的灯3中，因为其施加条件不再在恒功率控制下，所 以功率不足导致照度降低，由灯泡温度的降低导致的黑化现象开始。
进而，累积点亮时间(operating time)变长时，在现有方法的灯3中，中心照度大幅降低，黑化现象发展，在40小时后，现有方法的灯3变得不点亮了。与此相比，在发明方法的灯3中，虽然在20小时后与现有方法同样，灯电压大幅降低，但通过将切换电压从进行第1恒功率控制的第1电压值V1即75V变更到第2电压值V2即50V，从而灯3被施加了额定功率300(W)，没有引起中心照度的大幅下降及黑化现象，能维持点亮到1500小时。
这样，通过从点亮开始时的第1控制特性切换到使切换电压值降低的第2控制特性，从而在维持灯的点亮的期间，灯电压例如即使在变得比第1控制特性中的切换电压即第1电压值低的情况下，因为执行第2恒功率控制，所以能够维持灯温度。由此，卤素循环有效地发挥作用，能够防止灯的短命化。
再有，通过实验可知，在点亮开始前，当预先将从恒流控制切换到恒功率控制的切换点即切换电压值设定得较低时，会导致点亮开始、启动时过大的电流流向灯，招致灯电极的损伤，反而会招致灯的短寿命化。
<第2实施方式>
在第1实施方式中，说明了灯单元以及使装接在该灯单元中的灯点亮的点亮装置。
在本实施方式中，说明具备在第1实施方式中说明了的灯单元和点亮装置的DLP(注册商标)方式的前面投影型显示装置。
图10是第2实施方式的前面投射型图像显示装置的整体图，为了了解内部的情况而切缺了一部分。
前面投射型图像显示装置(以下，称为“投影机”。)100是使用单芯片DMD(注册商标)的DLP(注册商标)方式的装置。
投影机100如图10所示在壳体101的内部包括：包含上述点亮装置的电源单元102、上述灯单元1、与光学系统进行影像处理的影像单元104、进行光学系统及影像处理的控制的控制单元106、投射透镜108、以及冷却用风扇装置110。再有，光学系统是DMD(注册商标)、色轮、及集成棒(integrated rod)等。
电源单元102将家庭用AC100(V)的电源转换为规定的直流电压，包含第1实施方式说明过的DC电源电路52，并提供给同样在第1实施 方式说明过的电子镇流器51或控制单元106等。
该投影机100如在背景技术一项中说明的那样，使色轮的旋转和灯的点亮频率同步。另一方面，搭载于该投影机100的灯的点亮装置在灯的点亮经过时间超过规定时间时，不改变灯的点亮频率，而从第1控制特性切换到第2控制特性，使灯点亮。
因此，例如即使在灯的点亮经过时间变长、灯电压比第1控制特性中的第1电压值V1降低的情况下，只要灯的点亮经过时间达到规定时间，则此时的控制特性就切换到第2控制特性，执行第2恒功率控制的下限的灯电压变成比上述第1电压值V1低的第2电压值V2。因此，能够通过恒功率控制继续维持灯3点亮。由此，能够抑制在现有技术(点亮方法)中产生的、起因于功率不足的光输出降低，和起因于功率不足导致灯温度降低的黑化现象。而且，因为不伴随有点亮频率的变更，所以可以说作为需要与色轮的旋转同步的DLP(注册商标)方式的显示装置中的光源点亮装置是适合的。
此外，这样的前面投射型投射机在剧院或大型屏幕等的大规模公共用途、此外在可携带、移动、家庭影院等的民生、商业用途中，以长寿命作为技术目标时，通过使用由本发明的点亮装置构成的光源装置，从而能够充分有助于上述技术目标的达成。
<变形例>
以上，基于各实施方式说明了本发明，但当然本发明的内容并不限定于上述各实施方式中表示的具体例子，例如能够进而实施以下的变形例。
1.关于第1控制特性
1-1.恒流控制
关于第1控制特性，在第1实施方式中，灯电压在达到切换电压(未满切换电压)之前，进行灯电流被固定在4A的第1恒流控制(功率以限制电流值(斜率)上升)。也就是说，当使灯电压朝向切换电压增加(变化)时，伴随于此，以一定的斜率进行灯功率也增加的控制。
但是，本发明中的恒流控制只要使灯电压朝向切换电压变化即可，例如，可以以2个以上的限制电流值维持灯的点亮，以下，将关于有2个限制电流值的(第1)恒流控制作为变形例1来说明。
图11是表示变形例1中的第1控制特性的图。
再有，图11表示了在灯上施加高压脉冲使绝缘破坏后供给的灯电压(V)和灯功率(W)的特性，以下，以使第1实施方式中说明的比较例中使用的额定功率为300W型的灯点亮的情况为例进行说明。
灯在绝缘破坏后，伴随着放电空间内的温度上升，使水银蒸汽压增大，灯电压也渐渐增大。灯电压是第3电压值V3(例如是25(V))，这时的灯功率值在到达第2功率值W2(例如是200(W)。)之前，第2限制电流(例如是8(A)。)流向灯，之后，将灯功率暂时降低至第3功率值W3(例如是120(W)。)。
然后，从灯电压为第4电压值V4(例如是30(V)。)、灯功率为第3功率值W3的点到第1实施方式的切换点(灯电压是第1电压值V1，灯功率是第1功率值W1。)为止，以第1限制电流值(例如是4(A)。)向灯流过电流。
再有，成为从第1恒流控制切换到第1恒功率控制的基准的切换电压与第1实施方式相同。
在这样的情况下，因为基本上第2控制特性与第1实施方式相同，所以例如即使在点亮维持中灯电压降得比第1电压值V1下降，但因为进行第2恒功率控制的下限的电压值(切换电压值)降到比第1恒功率控制中的第1电压值V1低的第2电压值V2，所以第2恒功率控制就保持原样执行，也能得到与第1实施方式同等的效果。
再有，第1控制特性在未满足规定条件的情况下，当灯电压变为切换电压以上时，从恒流控制变为恒功率控制，但是在一度执行恒功率控制之后，灯电压变得比切换电压低的时候，从恒功率控制变为恒流控制(例如是熄灭时。)。
1-2.第1电压值V1
第1电压值V1是切换第1恒流控制和第1恒功率控制的切换点。该第1电压值V1由灯的种类(例如额定功率300W型或150W型等有多种)来决定。
也就是说，灯是通过调整灯功率(灯电流及灯电压等)、电极间的距离等，使规定的额定功率下的照度为希望的值的方式而被设计的，成为希望的照度的电压、电流也按各灯的种类而不同。
因此，本发明的“第1电压值V1”在各灯设计时(在以点亮实验等验证后)，是作为该灯特有的特性而分别设定的值，但从设计面换言之， 也可以说该第1电压值V1也是当灯点亮开始达到希望照度时的灯电压值。
2.关于第2控制特性
2-1.第2控制特性
在第1实施方式中，在规定条件被满足(从点亮开始的点亮经过时间为5分钟以上的时候)之后，使第1控制特性中的切换电压(从第1电压值V1降低到第2电压值V2)降低，当灯电压为上述降低了值的切换电压以上时，灯功率进行与第1恒功率控制的恒功率值(是功率值W1)维持相同功率值的第2恒功率控制，当灯电压未满上述降低了值的切换电压(该电压值是第2电压值V2)的情况下(例如慢漏气(slowleak))，进行伴随灯电压的降低灯电压呈直线式降低的第2恒流控制。
但是，在第2控制特性中，当灯电压未满上述降低了值的切换电压(第2电压值V2)时，可以不进行像第1实施方式那样的第2恒流控制，而进行使灯的点亮结束那样的控制，也可以进而在到规定电压为止进行恒流控制，在达到该规定电压时进行熄灭那样的控制。
2-2.第2电压值V2
第2电压值V2被设定为比第1电压值V1低的值。其理由是，如在上述5.比较试验的项目中说明过的那样，是为了在灯点亮中，即使在灯电压降低时，也原样进行恒功率控制，防止灯温度的降低。
因此，第2电压值V2是为了在即使灯电压变得比第1电压值V1低的时候也能继续进行恒功率控制，其值只要比第1电压值V1低即可。也就是说，第2电压值V2相对于第1电压值V1，可以是95(％)、90(％)、80(％)、70(％)、60(％)，进而，可以根据灯的种类改变对与第1电压值V1的比率。
3.关于灯的点亮
第1实施方式以及变形例1中说明的点亮方法(控制特性)中，灯是300W型，此外，从点亮开始到满足规定条件为止，将作为从第1恒流控制切换到第1恒功率控制的切换电压的值的第1电压值V1即75V作为规定条件采用点亮经过时间，作为成立条件采用点亮经过时间是否为5分钟以上。
但是，在本发明中，灯也可为其他的输出类型，第1电压值V1、第2电压值V2等的值、点亮频率等不限定于在上述实施方式等中说明了 的数值。也就是说，在各实施方式中说明的具体例是本发明的例子，本发明并不限定于这些例子。
此外，第1及第2恒功率控制是按照第1表及第2表来控制，实际的灯功率是变动的。在本发明中，恒功率控制下的功率值变动假定在相对于规定值的±5％以内。
4.关于规定条件
第1实施方式中的规定条件是设定定时器以点亮开始后的经过时间来切换。也就是说，规定条件是点亮经过时间，该点亮经过时间经过规定时间(例如5分钟)时认为满足条件(规定时间的5分钟严格的说是根据灯的种类等变化的，但是是能广泛适用于在市场出售的灯的时间。)。
然而，也可以以其他的条件来切换。例如，是灯的照度变为稳定状态时、灯的温度变为稳定状态时、或者灯的灯电压变为稳定状态时。此外，在此的“灯”不用说是指维持点亮的灯，以下，关于各个条件进行说明。
4-1.灯的照度
在规定条件为灯的照度的情况下，设置检测灯的照度的传感器等，通过该传感器等直接检测出灯的照度，将该检测值与通过按每个灯的种类预先实验求出的稳定状态的照度值进行对比，若一致即可认为满足规定条件。
不过，灯的照度一般随着灯的累积点亮时间的增加有降低的趋势。因此，预先实验地导出灯的累积点亮时间和灯的照度的关系，可以基于此关系决定对应于灯的累积点亮时间应对比的“稳定状态的照度值”。
具体地说明是，在将灯的累积点亮时间为100小时时的“稳定状态的照度值”作为100的情况下，只要将灯的累积点亮时间为500小时时的“稳定状态的照度值”作为95，将灯的累积点亮时间为1000小时时的“稳定状态的照度值”作为90，分别设定即可
此外，通过传感器等，多次或按每个规定间隔地直接检测灯的照度，照度的变化量大致为零时，也就是说，可以在某检测值相对于前次的检测值变得大致相同时，判定为照度成为稳定状态，认为满足规定条件。
进而，通过实验按每种灯求出从使灯点亮开始到其照度成为稳定状态为止的时间，在使灯开始点亮后，只要经过该时间，就可判定为灯的 照度成为稳定状态。
4-2.灯的温度
在规定条件是灯的温度的情况下，例如设置测定灯的放电容器的发光部外面的任意部位的温度的传感器等，通过该传感器等直接测定灯的温度，将该测定值与通过按每个灯的种类预先实验求出的稳定状态的温度进行对比，若其一致即可认为满足规定条件。
当然与上述4-1.的照度同样，可以通过传感器等，多次或按每个规定间隔地测定灯温度，在其温度变化量大致为零时，也就是说，在某测定值相对于前次的测定值变得大致相同时，判定为温度成为稳定状态，认为满足规定条件。
进而，可以通过实验按每种灯求出从使灯点亮开始到其温度成为稳定状态为止的时间，在使灯开始点亮后，只要经过该时间，就判定为灯的温度成为稳定状态。
4-3.灯电压
在规定条件为高压放电灯的灯电压的情况下，监视灯电压，将该灯电压的值与按每个灯的种类预先设定的灯电压的值进行对比，若一致即可认为满足规定条件。
此外，可以多次或按每个规定间隔检测灯电压，电压的变化量大致为零时，也就是说，某检测值相对于前次的检测值变得大致相同时，判定为灯电压成为稳定状态，认为满足规定条件。
进而，可以通过实验按每种灯求出从使灯点亮开始到其灯电压成为稳定状态为止的时间，在使灯的点亮开始后，只要经过该时间，就判定为灯电压成为稳定状态。再有，灯电压当发光部15内的水银蒸汽压稳定时，就认为成为稳定状态。
5.关于切换点亮条件
在第1实施方式及变形例1中，在从第1控制特性到第2控制特性的切换中，各控制特性里的切换电压的值从第1电压值V1到第2电压值V2，以2值的切换来进行，也可以以3值以上的呈阶段式切换。在这种情况下，例如这样一来，例如能抑制在2值的切换控制中极少产生的大幅度的照度变动。
6.关于图像显示装置
作为具备灯的图像显示装置，已经说明了前面投射型的图像显示装 置，但例如也能够在背面投射型图像显示装置中实施。
图12是背面投射型图像显示装置的整体立体图。
本实施方式中的投影机如上所述对前面投射型进行了说明，但是也可以是如图12所示的背面投射型投影机那样的、前面投射型以外的类型。
背面投射型的投影机150在外壳152的前壁具备显示图像等的屏幕154，此外在外壳152的内部，具备包含上述点亮装置的电源单元和灯单元1。
再有，本发明的点亮方法因为不变更点亮频率，所以在DLP(注册商标)方式的投影机中特别有效，但当然也适用于非DLP(注册商标)方式的投影机。
7.关于控制内容
在第1实施方式中，假定了从灯的点亮开始到灯电压变成切换电压以上之后，满足规定条件的情况(参照图5的流程图)。但是，在灯接近寿命末期的情况下，在第1控制特性的恒流控制中，有时会满足规定条件。考虑于此，即使在开始灯的点亮时的灯电压没有达到切换电压的状态下，也可从第1控制特性切换到第2控制特性。
为了这样地控制，首先，控制部判定是否满足规定条件，在未满足时，按照第1控制特性控制灯功率等，在满足规定条件时，按照第2控制特性控制灯功率即可，进而，在各控制特性中，判定灯电压是否为切换电压以上，只要基于判定结果，进行例如恒流控制、恒功率控制等控制即可。
8.关于再点亮
本发明的点亮方法以及点亮装置中的熄灭方法以
(1)由电源开关被“断开”等导致点亮结束
(2)由AC电源“断开”(也包含停电)导致点亮结束。中的任一方来熄灭灯。而且，在接着再点亮的情况下，如图5的流程图所示，按照第1表(第1控制特性)使灯点亮开始并维持点亮。
9.关于调光
本发明的点亮装置也可具有调光功能。只要在图4的功率控制设定器60设定调光模式的功率控制信号，则即使对调光模式，也能够应用本发明的点亮方法、点亮装置。
10.关于灯
虽然在上述的实施方式等中，没有特别关于灯进行说明，但灯3是短弧型，例如，具有以下的结构。
也就是说，对发光金属例如使用水银，该水银在放电空间内以容积平均0.15mg/mm3～0.4mg/mm3的范围被封入。启动辅助用气体中，例如使用氩、氪、氙等稀有气体，该稀有气体以在灯冷却时的封入压力为5kPa～600kPa的范围被封入。
此外，对卤素气体，例如使用溴、碘等卤素物质，该卤素物质以1×10-7μmol/mm3～1×10-2μmol/mm3的范围被封入。
再有，关于灯的尺寸，分别是灯全长在40mm～100mm的范围内，发光部15的直径在8mm～15mm的范围内，密封部17、19的直径在4mm～10mm的范围内。此外，在以“a～b”来表示数值范围的情况下，表示还包括下限a以及上限b的值的范围。
使用上述结构的灯，用现有点亮方法使其点亮时，如在背景技术一项中说明过的那样，在电极的前端容易形成突起，本发明的点亮方法在使用上述灯的情况下特别有效。此外，只要是如上述形成突起的灯，则本发明也能够适用于高压水银灯之外的高压放电灯例如金属卤化物灯。
11.关于组合
也可以将第1实施方式中的点亮方法及变形例1中的点亮方法组合使用。例如，也可以是从点亮初期开始的累积点亮时间到1000小时为止，使用第1实施方式中的控制特性，在1000小时之后，使用变形例1的第1控制特性。再有，累积点亮时间能通过使用小时计来实施。
产业上的可利用性
在本发明的高压放电灯的点亮方法及点亮装置中，能提供一种即使是伴随着点亮时间的经过使突起生长、灯电极间距离变短、灯电压降低，也能使额定功率施加到灯上，并防止光输出的下降、黑化导致的短寿命，实现长寿命化的点亮方法、及点亮装置。此外，通过将该点亮装置和高压放电灯组合在一起的高压放电灯装置用作前面投射型、背面投射型显示装置的光源装置，从而就能够实现长寿命的投射型显示装置。

Claims (7)

1.一种高压放电灯的点亮方法，在使高压放电灯点亮开始之后，当灯电压未满预先设定的切换电压时进行恒流控制，当灯电压变为上述切换电压以上时切换为恒功率控制使上述高压放电灯的点亮维持，其中，
在使上述高压放电灯的点亮开始之后，在没有满足预先设定的规定条件的情况下上述切换电压设定为第1电压值(V1)，在满足上述规定条件的情况下上述切换电压设定为比上述第1电压值(V1)低的第2电压值(V2)，
至少两个切换电压下的恒功率控制是同一恒功率下的控制。
2.如权利要求1所述的高压放电灯的点亮方法，其中，满足上述规定条件时是指上述高压放电灯的照度、温度或者灯电压变为稳定状态之时。
3.如权利要求1所述的高压放电灯的点亮方法，其中，满足上述规定条件时是指开始上述高压放电灯的点亮并维持该点亮的时间超过5分钟之时。
4.一种高压放电灯的点亮装置，在使高压放电灯点亮开始之后，当灯电压未满预先设定的切换电压时进行恒流控制，当灯电压变为上述切换电压以上时切换为恒功率控制使上述高压放电灯的点亮维持，其中，具备：
判定单元，在使上述高压放电灯的点亮开始之后，判定是否满足预先设定的规定条件；以及
切换电压设定单元，在没有满足上述规定条件的情况下将上述切换电压设定为第1电压值(V1)，在满足上述规定条件的情况下将上述切换电压设定为比上述第1电压值(V1)低的第2电压值(V2)，
至少两个切换电压下的恒功率控制是同一恒功率下的控制。
5.一种光源装置，具备高压放电灯和使该高压放电灯点亮的点亮装置，其中，上述点亮装置是权利要求4所述的点亮装置。
6.一种投射型图像显示装置，其中，具备权利要求5的光源装置。
7.如权利要求6所述的投射型图像显示装置，其中，上述投射型图像显示装置采用使用了微镜显示元件的数字图像投影方式。
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