CN101300904B - 高压水银灯的点亮方法及点亮装置、灯系统及投影式显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种点亮方法等，能够抑制高压水银灯的灯温度偏离卤素循环的合适温度范围。点亮方法是利用卤素循环来维持高压水银灯的点亮状态。控制内容是：首先，从点亮开始到灯电压V1a到达第一电压值V1为止进行恒定电流控制，当灯电压V1a到达第一电压值V1时，从恒定电流控制开始进行功率为第一功率值W1的恒定功率控制。当点亮中的灯电压V1a变成卤素循环的状态偏离合适状态时的电压值(第二电压值V2)时，进行恒定功率控制，从上述第一功率值W1下降至第二功率值W2。

Description

高压水银灯的点亮方法及点亮装置、灯系统及投影式显示装置

技术领域

本发明涉及高压水银灯的点亮方法或点亮装置、对高压水银灯和点亮装置进行组合的灯系统及将高压水银灯作为光源使用的投影式显示装置。

背景技术

高压水银灯在放电容器内的放电空间中封入了作为发光物质的水银，并在上述放电空间内在前端相互对置的状态下设置了一对电极。在上述放电空间内，除了水银之外，还封入了卤素，利用维持点亮时产生的卤素循环(halogen cycle)来抑制电极的消耗。

上述利用卤素循环的高压水银灯根据维持亮灯过程能够达到有效地发挥卤素循环作用的合适状态来决定对灯施加的电压、水银或者卤素等的封入量以及电极间的距离等。再有，电极材料大多使用钨。

上述高压水银灯(以下，单称作‘灯’)的点亮是通过恒定电流控制使灯电压达到规定的电压，然后，当灯电压达到规定的电压时，将这时的功率作为目标功率，切换到恒定功率控制。

当维持点亮的累计时间(以下，称‘累计点亮时间’)变长时，卤素循环状态偏离上述合适状态。因此，不能有效地发挥卤素循环的作用，从电极蒸发并应该堆积在电极上的钨附着在形成放电空间的放电容器的内表面(黑化现象)。

进而，当维持点亮时，附着在放电容器上的钨聚集热，附着钨的部分的玻璃重新结晶而出现失透。该失透和黑化将从放电空间向外部射出的光遮蔽，导致从灯发出的光变弱，并缩短灯的寿命(亮度下降到初始亮度的大约50％)。

专利文献1公开了一种延长灯寿命的技术，即通过实验预先求出灯开始老化的点，当累计点亮时间达到上述点(规定时间)时，降低恒定功率控制时的目标功率值。

专利文献1：特开2003-131324号公报

但是，在当上述累计点亮时间超过了规定时间时降低目标功率值的技术中，虽然对多个灯的整体来说，可以延长预期寿命，但是，对单个灯来说，很难找到合适的时间来降低目标功率。

也就是说，即使通过实验等求出了作为上述老化点的规定时间，也由于灯的使用环境的差异、点亮后连续点亮的时间的差异以及灯的性能离散等原因，累计点亮时间达到规定时间时的灯的状态不一定是灯开始老化的点。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种点亮方法、点亮装置、灯系统及投影式显示装置，对每一个高压水银灯，都能够在合适的时刻降低目标功率，从而实现长寿命化。

在通常的灯设计中，根据卤素循环状态处于合适的状态下维持点亮，来决定对灯施加的电压(灯电压)、水银或者卤化物等的封入压力和电极间的距离等。但是，当卤素循环状态不是合适状态时，则使放电空间的温度上升，或加大电极间的距离。

本来最好实际测定放电空间的温度和电极间的距离，再根据其变化改变目标功率，但是，测定温度和电极间的距离并不现实，本发明者对与灯关联的某些特性是否伴随温度变化或电极间距离的变化而有显著变化这一点进行了试验。

结果，当卤素循环状态发生变化时，在累计点亮时间和灯电压的关系中，发现了灯电压的斜率发生变化。也就是说，发现了：在累计点亮时间和灯电压的关系中，在合适状态下进行了卤素循环时的灯电压的斜率和状态变化后的灯电压的斜率不同。

根据以上试验，本发明者为解决上述问题而提出一种点亮方法，当灯电压大于等于规定的电压值时，通过将已确定的功率值作为目标功率的恒定功率控制，从而利用卤素循环来维持高压水银灯的点亮，其特征在于：在上述功率控制中，随着起因于上述卤素循环状态变化的灯电压的增大，执行一次或者一次以上的降低作为目标功率的功率值的步骤。

此外，其特征在于：当灯电压大于等于第一电压值时，将第一功率值作为目标功率执行上述恒定功率控制，上述步骤在灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n(n是大于等于2的自然数)个电压值(n越大电压值越大)转移时，使目标功率下降到第n个功率值，或者，其特征在于：灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个电压值转移的时间是这样的时间，即：在使上述高压水银灯压沿其长度方向大致水平并进行点亮的状态下，上述高压水银灯的放电容器表面中、顶端位置的温度偏离预先设定的卤素循环的合适温度范围的时间。

进而，其特征在于：上述高压水银灯具有一对电极，灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个电压值转移的时间是上述一对电极的距离偏离预先设定的合适距离范围的时间，或者，其特征在于：上述第n个功率值处于大于等于第n-1个功率值的80％而小于等于第n-1个功率值的95％的范围内。

此外，其特征在于：上述第n个功率值处于大于等于第n-1个功率值的80％而小于等于第n-1个功率值的95％的范围内，或者，其特征在于：分阶段进行将上述目标功率从第n-1个功率值下降到第n个功率值。进而，其特征在于：分阶段进行将上述目标功率从第n-1个功率值下降到第n个功率值。

为了解决上述问题，本发明的点亮装置涉及一种利用卤素循环来维持高压水银灯的点亮的点亮装置，其特征在于，具有：点亮部，当灯电压大于等于规定的电压值时，进行将已确定的功率值作为目标功率的恒定功率控制并维持上述高压水银灯的点亮；和目标功率切换部，随着因上述卤素循环的状态变化引起的灯电压的增加，而降低作为目标功率的功率值。

此外，当灯电压大于等于第一电压值时，将第一功率值作为目标功率进行上述恒定功率控制，上述目标切换部在灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个(n是大于等于2的自然数)电压值(n越大电压值越大)转移时，使目标功率下降到第n个功率值(n是大于等于2的自然数)。

另一方面，为了解决上述问题，本发明的灯系统的特征在于，具有：利用卤素循环来抑制电极消耗的高压水银灯、和使该高压水银灯点亮的点亮系统，其中上述点亮装置是前面记载的点亮装置。

另一方面，为了解决上述问题，本发明的投影式显示装置的特征在于，具有：光源用的高压水银灯和使该高压水银灯点亮的点亮装置，其中上述高压水银灯是利用卤素循环来抑制电极消耗的灯，上述点亮装置是前面记载的点亮装置。

发明效果

在本发明的点亮方法中，为了进行恒定功率控制而实际上使用从维持点亮的高压水银灯检测出的灯电压的值，来判定卤素循环的状态变化，因而，实际上，对于维持点亮的高压水银灯，可以在最合适的时间降低作为目标功率的功率值，其结果，能够实现长寿命化。

附图说明

图1是将实施方式的液晶投影仪的一部分剖开的立体图。

图2是本实施方式的灯单元的立体图。

图3是灯单元的平面图，是将反射镜剖开以便了解灯的内部状况的图。

图4是表示高压水银灯的控制特性的图。

图5是表示用于使灯点亮的点亮装置的方框图。

图6是表示实施方式的灯的点亮控制内容的流程图。

图7是表示比较试验的试验结果的图。

图8是表示实施方式的累计点亮时间和灯温度以及累计点亮时间和灯电压之间的关系的图。

图9是表示额定功率为120W的灯的累计点亮时间和灯电压V1a之间的关系的图。

图10是表示变形例1的累计点亮时间和灯温度以及累计点亮时间和灯电压之间的关系的图。

图11是表示使用了变形例1中的额定功率为200W的灯进行点亮试验的试验结果的图。

图12是表示变形例2的高压水银灯的控制特性的图。

图13是表示变形例2的灯的点亮控制内容的流程图。

图14是背投式显示装置的整体立体图。

具体实施方式

下面，说明利用了本发明实施方式的高压水银灯(以下，称作‘灯’)的点亮方法的点亮装置及使用了该点亮装置的前投式图像显示装置。

<实施方式>

1.前投式显示装置

下面，参照附图说明本发明的前投式显示装置(以下，称作‘液晶投影仪’)。

图1是将实施方式的液晶投影仪的一部分剖开的立体图。

液晶投影仪1如图所示，框图13内部包括：内部具有灯(省略图示)的灯单元3、控制单元5、包含用于使灯点亮的点亮装置的电源单元7、内部装有聚光透镜和透过型彩色液晶显示面板及驱动电机的透镜单元9、以及冷却用的风扇11等。

控制单元5根据从外部输入的图像信号，驱动液晶显示面板并显示彩色图像。此外，控制配置在透镜单元9内部的驱动电机执行聚焦或变焦动作。再有，控制单元5由配置在透镜单元9上部的基板15和安装在该基板15上的多个电子、电路元件17等构成。

电源单元7将家庭用的AC100V电源变换成规定的直流电压，向上述控制单元5或点亮装置等供给。

液晶投影仪1通过配置在透镜单元9内部的聚光透镜等对从灯单元3射出的光进行聚光，同时，使其透过配置在光路上的彩色液晶显示面板。由此，形成在液晶显示面板上的图像经透镜19等投影到图外的屏幕上。

2.灯单元

图2是本实施方式的灯单元的立体图。图3是灯单元的平面图，是将反射镜剖开以便了解灯的内部状况的图。

灯单元3如图2和图3所示，具有灯31和反射镜33，灯31装在反射镜33的内部。

(1)灯的构成

灯31如图3所示，包括放电容器43和电极构成体45a、45b，放电容器43由内部具有放电空间35的发光部37和设在该发光部37两侧的密封部39、41构成；电极构成体45a、45b的前端(后述的电极部)在上述放电空间35的内部相互对置，且在该状态下由两密封部39、41密封。

电极构成体45a、45b按顺序与电极部47a、47b、金属箔49a、49b和外部引线51a、51b连接(例如，通过焊接进行固定)。这里，电极构成体45a、45b的前端部是电极部47a、47b。

外部引线51a、51b从两密封部39、41中的发光部37的相反侧的端面向外部导出。再有，外部引线51b如图2和图3所示，通过形成在反射镜33上的贯通孔54向反射镜33的外部导出。

电极部47a、47b由电极轴53a、53b和设在该电极轴53a、53b前端的电极线圈55a、55b构成，在放电空间35中，电极轴53a、53b对置配置，且大致在一条直线上。电极部的电极轴和电极线圈可以由相同的材料构成，也可以由不同的材料构成。

电极构成体45a、45b在电极线圈55a、55b的距离(相当于本发明的‘一对电极之间的距离’)为规定尺寸的状态下，主要由密封部39、41将金属箔49a、49b密封。由此，在发光部37的内部形成放电空间35。该电极构成体45a、45b如图3所示，在被密封部39、41密封的状态下，其电极部47a、47b从密封部39、41向放电空间35延伸。

放电空间35中除了作为发光物质的水银之外，还封入辅助启动用气体和卤素循环用卤化物。再有，卤化物利用卤素循环，将点亮维持过程中从电极线圈55a、55b蒸发的钨再次堆积在电极线圈55a、55b上，即，具有抑制电极部47a、47b的消耗的作用。

回到图3，灯座57通过接合剂59粘合在密封部39、41中的例如与一个密封部39的发光部37相反一侧的端部，外部引线51a连接到灯座57。

(2)反射镜的构成

反射镜33如图2和图3所示，具有形成凹面状的反射面61的本体部件63。在该本体部件63的开口65上设置了前面玻璃67。再有，本体部件63和前面玻璃67例如使用硅系粘接剂固定。

反射镜33例如是二色反射镜，使灯31的发光部37所发出的光向规定方向(前面玻璃67一侧)反射。本体部件63的形状是漏斗形状，如图3所示，在孔径小的部分69形成贯通孔71，用于插入灯31的一个密封部39。

灯31向上述反射镜33的组装如图3所示，将灯座57所粘合的密封部39按规定的深度插入到位于本体部件63的孔径较小的部分69的贯通孔71中，在此状态下，再使用例如粘接剂72进行固定。

(3)灯的点亮方法

其次，说明上述灯31的点亮方法。再有，这里所说明是包含1次本发明的‘降低作为目标功率的功率值的步骤’的情形，作为目标功率的功率值是2个，并进行2种恒定功率控制(本发明的‘n’是‘2’的情形)。

图4是表示灯的控制特性的图，在对灯31施加高压脉冲进行绝缘破坏之后供给的灯电压V1a和灯功率W1a的相关图。再有，上述控制特性利用后述的点亮装置进行。

本实施方式的点亮方法如图4所示，首先，在区间1进行恒定电流控制，在区间2和区间3进行恒定功率控制。区间1的灯电压V1a的范围是从初始电压值V0到不足第一电压值V1的区间，区间2的灯电压V1a的范围是从第一电压值V1到不足第二电压值V 2的区间，区间3的灯电V1a的范围是大于等于第二电压值V2的区间。

3-1)区间1

在区间1的恒定电流控制中，从点亮开始(灯电压V1a是初始电压V0，灯功率W1a是初始功率值W0)的开始点P0一直到灯电压V1a是第一电压值V1、灯功率W1a是第一功率值W1的第1点P1，灯功率W1a与灯电压V1a成比例变化。

3-2)区间2

区间2的恒定功率控制中的目标功率值是第一功率值W1，通常是灯的额定功率。在该恒定功率控制中，从在区间1的恒定电流控制结束的第1点P1开始一直进行到灯电压V1a是第二电压值V2、灯功率W1a是第一功率值W1的第2点P2为止。

对该灯31设定灯功率W1a和电极间距离等，使其在利用该区间2的恒定功率控制而维持在点亮的状态下，通过放电空间内的卤化物有效地发挥卤素循环的作用。此外，在该区间2内进行恒定功率控制的灯31中的灯电压V1a，通常随着该累计点亮时间的延长而上升。即，因卤素循环的状态变化而增加。

3-3)区间3

区间3的恒定功率控制中的目标功率值是比在区间2的恒定功率控制的第一功率值W1低的第二功率值W2。该恒定功率控制从灯电压V1a是第二电压值V2、灯功率W1a是第二功率值W2的第3点P3开始，在功率值相同(第二功率值W2)、且灯电压V1a比第3点P3的第二电压值V2高的范围内进行。

3-4)其他

作为对区间2和区间3进行切换的基准的、切换目标功率时的切换电压值是第二电压值V2。关于该切换电压将在后面叙述，该切换电压是起因于卤素循环的状态变化而预先设定的电压值，例如，是放电空间的温度偏离预先设定的适合进行卤素循环的温度范围时(包含偏离的时刻)的值。

另一方面，利用区间3的恒定功率控制维持点亮的灯31在比区间2的第一功率值W1低的第二功率值W2下进行恒定功率控制，放电空间内的温度比区间2的恒定功率控制时的温度低。

3.点亮装置

(1)构成

图5是表示用于使灯点亮的点亮装置的方框图。如图所示，点亮装置100具有DC电源部101、DC/DC变换器102、DC/AC逆变器103、高压发生部104、控制部105、电流检测部106和电压检测部107。

DC电源部101利用家用100V交流电生成直流电压，供给DC/DC变换器102。

DC/DC变换器102按照后述的来自控制部105的功率设定信号，将从DC电源部101供给的直流电压变换成规定电压的直流电压，并供给DC/AC逆变器103。

DC/AC逆变器103根据供给的直流电压生成规定频率的交流方波电流，再施加给灯31。高压发生部104是灯31开始点亮时所必需的、例如用于产生高压脉冲。

电流检测部106检测相当于流过灯31的电流的电流(以下，称作‘灯电流’)，并将检测结果送往控制部105。电压检测部107检测相当于施加给灯31的电压的电压(以下，称作‘灯电压’)，并将检测结果送往控制部105。

控制部105按照图4所示的控制特性，对灯31进行点亮，并维持该点亮状态。具体地说，将表示图4的控制特性的表格存储起来，根据由电流检测部106和电压检测部107检测的电流、电压，按照表格调整供给灯31的功率。

(2)控制内容

图6是表示实施方式的灯的点亮控制内容的流程图。

点亮装置100，首先开始对灯31点亮时，在步骤S1中检测灯电压V1a。具体地说，用电压检测部107进行检测。控制部105判定检测的灯电压V1a的值是否大于等于第一电压值V1(步骤S2)。

当灯电压V1a的值小于第一电压值V1(图中的‘No’)时，控制部105进行图4的区间1的恒定电流控制(步骤S3)。另一方面，当灯电压V1a的值大于等于第一电压值V1(图中的‘Yes’)时，进入步骤S4，判定在步骤S1中检测的灯电压V1a的值是否大于等于第二电压值V2。再有，在步骤S3中，控制部105为了进行恒定电流控制，指示向DC/DC变换器102或者DC/AC逆变器103输出规定的电流、电压。

当灯电压V1a的值小于第二电压值V2(图中的‘No’)时，控制部105为了进行图4的区间2的恒定电流控制，将目标功率值Wre设定成第一功率值W1(步骤S5)，进入步骤S7，将上述第一功率值W1作为目标功率进行恒定功率控制(该控制相当于区间2的恒定功率控制)。

另一方面，当灯电压V1a的值大于等于第二电压值V2(图中的‘Yes’)时，控制部105为了进行图4的区间3的恒定功率控制，将目标功率值Wre设定成第二功率值W2(步骤S6)，进入到步骤S7，进行将上述第二功率值W2作为目标功率进行恒定功率控制(该控制相当于区间3的恒定功率控制)。

再有，在步骤S7中，控制部105为了进行恒定功率控制，在指示向DC/DC变换器102或者DC/AC逆变器103输出规定的电流、电压之后，返回到步骤S1。

4.比较试验

其次，通过进行点亮试验，对使用本发明的点亮方法、即切换目标功率值的方法(以下，称作‘切换功率的方法’)进行点亮维持的情形和使用不切换目标功率进行固定的方法(以下，称作‘固定功率的方法’)进行点亮维持的情形进行比较。

这里的点亮试验是在点亮3.5小时之后熄灭，当熄灭时间达到0.5小时后再点亮，并重复这一连串的动作，将维持点亮的累计时间作为累计点亮时间。

(1)灯的规格

对本试验中使用的灯31例如是液晶投影仪中使用的灯的情形进行说明。该灯31的额定功率是120W，接近点光源，故两者的间隔(电极间的距离)设定在0.5mm～2.0mm的范围内，是所谓‘短弧’型的灯。

作为发光物质的水银封入到放电空间内，单位容积的重量在0.15～0.35(mg/mm³)的范围内。启动辅助用玻璃例如使用氩、氪、氙等惰性气体，该惰性气体在灯冷却时的封入压力在100～400(mbar)的范围内。

此外，卤化物例如使用溴、碘等，封入浓度在1×10^-7(μmol/mm³)～1×10^-2(μmol/mm³)的范围内。

此外，当用‘a～b’表示数值范围时，假定该范围是包含下限a和上限b的值的范围。

(2)点亮方法

2-1)使用固定了目标功率的方法进行点亮

首先，当点亮开始时灯电压V1a的值小于等于第一电压值V1时，利用图4的区间1的恒定电流控制来维持灯的点亮状态，使灯电流值为2.5A。这里，第一电压值是48V。

接着，增大灯电压V1a的值，当达到第一电压值V1时(这时的灯功率W1a是第一功率值W1，120W)，维持灯功率W1a不变，利用将该第一功率值W1作为目标功率的图4的区间2的恒定功率控制，维持灯的点亮状态。换言之，第一电压值V1是灯功率W1a为额定功率时的灯电压V1a的电压值。

2-2)使用切换目标功率的方法点亮

首先，在成为图4所示的控制特性图的点亮方法中，第一电压值V1是48V，第一功率值W1是120W。此外，本方法的特征部分，即第二电压值V2是86V，第二功率值W2是110W。

当点亮开始时的灯电压V1a的值小于等于第一电压值V1时，利用图4的区间1的恒定电流控制来维持灯的点亮状态，使灯电流值为2.5A，逐渐增大灯电压V1a的值，当达到第一电压值V1时(这时的灯功率W1a是第一功率值W1、120W)，维持灯功率W1a不变，利用将该第一功率值W1作为目标功率的图4的区间2的恒定功率控制，维持灯的点亮。再有，从灯点亮开始到在此之前的点亮维持，和使用固定了目标功率的方法的灯点亮的情形相同。

接着，进一步增大灯电压V1a的值，当达到第二电压值V2(86V)时，利用将目标功率降低到第二功率值W2的图4的区间3的恒定功率控制，来维持灯的点亮。

(3)比较结果

图7是表示比较试验的试验结果的图。再有，图中的实线(同图中的‘功率切换’)表示切换目标功率的方法的结果，图中的虚线(同图中的‘功率固定’)表示固定了目标功率的方法的结果。

再有，在本方法中，当平均照度维持率(％)变为50％时，试验中的灯已达到了寿命后便结束试验。再有，照度的测定是通过光学系统使从灯31射出的光投射到50英寸的屏幕上再测定该屏幕中心部的照度。

由图7可知，在将目标功率固定在120W的点亮方法中，平均照度维持率达到50％，其累计点亮时间约为6000小时。另一方面，在切换目标功率的方法中，累计点亮时间约为10000小时。

像这样，使用本发明的切换目标功率值的方法进行点亮和维持该点亮的情况与使用不切换目标功率进行固定的方法进行点亮的情况相比较，平均照度维持率达到50％的时间(达到寿命之前的时间)延长了约4000小时，相对于固定了目标功率的情况，累计点亮时间大约延长了1.67倍。这样，通过在中途切换目标功率(降低)，可以大幅度延长灯的寿命。

在固定了目标功率的点亮方法中，当灯的累计点亮时间变长时，卤素循环状态偏离合适状态，此后为了维持点亮，放电容器产生失透和黑化，从灯射出的光变弱，会缩短灯的寿命。

另一方面，在本发明的切换目标功率的点亮方法中，即使当累计点亮时间变长，卤素循环状态偏离合适状态时或刚刚偏离时，具体地说，当放电空间的温度偏离卤素循环的合适温度范围或刚刚偏离时，因切换到使目标功率下降的恒定功率控制，故维持卤素循环状态合适的状态，由此，从电极蒸发的钨很少因卤素循环而附着在放电容器的管壁上，而再次堆积在电极上，因而，抑制了因失透或黑化引起的照度下降，结果，延长了寿命。

5.功率切换的时间

其次，说明切换目标功率值的时间。

首先，在放电空间内封入卤化物，通过有效地发挥卤素循环的作用，可以延长灯的寿命。

另一方面，卤素循环状态可以通过电极间的距离或放电空间的温度来判断。因此，要想使卤素循环处在合适状态下进行点亮，例如，只要检测放电空间的温度，当该温度偏离卤素循环的合适温度范围时，改变恒定功率控制中的目标功率值，继续进行恒定功率控制即可。

但是，检测点亮中的放电空间的温度很困难。因此，作为‘放电空间的温度’，可以采用如下温度进行代替：在灯31的长度方向处于水平的点亮状态下，灯31的放电容器43的表面内、位于顶部位置(最高处)的温度、即发光部37表面内的位于顶部的部分的温度(以下，称作‘放电容器的温度’)。再有，一般地，因设计放电容器的尺寸等时使放电空间的温度大致相同，所以，即使灯的额定功率不同，放电空间的温度也大致相同。

另一方面，灯在点亮过程中，放电容器的表面温度较高，检测这些温度的传感器非常贵，此外，点亮方法较复杂，难以适用于实际的点亮装置。

因此，本发明者对不使用放电空间的温度(放电容器的温度)而使用与灯相关的特性来掌握放电空间的温度偏离卤素循环的合适温度范围的时间的方法进行了调查研究。

本发明者通过反复进行各种实验发现：通过灯电压V1a可以掌握放电空间的温度(放电容器的温度)偏离卤素循环的合适温度范围、即卤素循环状态发生变化的时间。

图8是表示实施方式的累计点亮时间和灯温度以及累计点亮时间和灯电压V1a之间的关系图。

首先，从该图观察到，随着累计点亮时间的变长，灯温度和灯电压V1a增加。接着，当灯温度超过卤素循环的合适温度范围(这里是950℃±50℃、即900℃～1000℃)时，灯电压V1a增加的斜率发生变化(图中的‘A’)。即，由该图可知，以累计点亮时间大致为2000小时为边界，在其前后灯电压V1a增加的斜率发生变化。

灯电压V1a的斜率变化，在累计点亮时间为2000小时之前，灯的温度在卤素循环的合适温度范围内，故卤素循环有效地起作用，抑制了电极的消耗，所以，灯电压V1a随着累计点亮时间的增加而缓慢增加。

当累计点亮时间超过2000小时时，因灯的温度超出卤素循环的合适温度范围，所以，卤素循环不能有效地起作用，从电极蒸发的钨再次返回到电极的量很少，相反，因从电极蒸发并附着在放电容器管壁上的钨的量增加，故电极消耗很厉害，由此，可以认为灯电压V1a的增加量比累计点亮时间为2000小时之前的增加量要大。

因此，如图8所示，若知道灯电压增加的斜率发生变化的点(图中的‘A’)，则可以掌握灯温度偏离卤素循环的合适温度范围的时间。

再有，在额定功率是120W的灯中，斜率变化的灯电压值约为86V，如图7所示，这里，使用切换目标功率的点亮方法点亮的灯的寿命相对于固定了目标功率的点亮方法，可以延长大约1.6倍的寿命。

6.与现有技术的比较

图9是表示额定功率为120W的灯的累计点亮时间和灯电压V1a之间的关系图。

在图9中，使用5个相同规格的灯，用虚线表示这5个灯的特性离散的上限和下限。

如上所述，卤素循环的状态变化的灯电压是86V，灯电压V1a达到86V时的累计点亮时间，在这些灯中，最早的灯大约是1650小时，最迟的灯大约是2350小时，两个灯的差约700小时。因此，在当累计点亮时间达到规定时间时使目标功率值下降的现有方法中，如上所述，因维持各个灯点亮的条件不同，故不能对每一个灯都能在合适的时间降低目标功率值。

与此不同，在本发明的点亮方法中，由于使用点亮中的灯电压，当达到预先根据实验求得的电压值时才使目标功率值下降，故对每一个灯都能在合适的时间使目标功率值下降。即，若使用图9来说明，则对于累计点亮时间达到1650小时、灯电压V1a变成86V的灯，在累计点亮时间约为1650小时时被切换目标功率，对于累计点亮时间达到2350小时、灯电压V1a变成86V的灯，在累计点亮时间约为2350小时时被切换目标功率，对应于每一个灯来切换目标功率。

<变形例>

1.灯

在上述实施方式中，虽然说明了将本发明的点亮方法(点亮装置)应用于额定功率为120W的灯的情况，但本发明的点亮方法(点亮装置)也可以适用于其他额定功率的灯。下面，将本发明用于额定功率为200W的灯的情况作为变形例1加以说明。

图10是表示变形例1的累计点亮时间和灯温度之间以及累计点亮时间和灯电压之间的关系的图。

如该图所示，首先，根据累计点亮时间和灯电压V1a的关系，灯电压V1a和图8的实施方式一样，具有随累计点亮时间的推移而增加的倾向。接着，灯电压V1a增加的斜率在累计点亮时间约为490小时时发生变化。此外，由图10可知，该累计点亮时间为490小时的灯的温度与作为卤素循环的合适温度范围上限的1000℃一致。再有，累计点亮时间约为490小时时的灯电压V1a大约是96V。

因此，由图10可知，随着累计点亮时间的推移，灯电压V1a的值随着累计点亮时间的增加而增加的斜率发生变化的时间大致是灯温度偏离卤素循环的合适温度范围的时间。。

利用该结果说明使用本发明的点亮方法对额定功率是200W的灯进行点亮的情况。

图11是表示使用变形例1中的额定功率为200W的灯进行点亮试验的试验结果的图。

根据图11，在将目标功率固定在200W的点亮方法中，平均照度维持率达到50％是在累计点亮时间约为3000小时的时刻。另一方面，当灯电压达到约96V时，使目标功率从200W降至180W，继续进行恒定功率控制，在这样的方法中，平均照度维持率达到50％是在累计点亮时间约为5000小时的时刻。

这样，若使用本发明的当灯电压V1a因卤素循环状态的变化而达到预先设定的值时切换目标功率的方法来点亮，则与使用不切换功率而固定功率的方法来点亮的情况相比，平均照度维持率达到50％的时间延长了2000小时，相对于固定了功率的情况，累计点亮时间大约延长了1.67倍。

以上，示出了本发明的点亮方法(点亮装置)可以应用于高压水银灯而与额定功率无关的情况。但是，为了进行功率切换，至少应该对灯电压的随时间变化进行试验，有必要预先掌握灯电压的斜率发生变化的灯电压的值。

2.目标功率的切换

在实施方式中，在恒定功率控制中，进行了1次(本发明中的‘n’是2的情况)目标功率切换。即，在图4中，从区间2到区间3进行了1次切换，但本发明的点亮方法及装置不限于只进行1次切换，也可以进行多次切换，下面，将进行3次目标功率切换的情况(本发明中的‘n’是4的情况)作为变形例2进行说明。

即使是进行多次目标功率切换的情况下，也必须对灯电压的随时间变化进行试验，从而预先掌握灯电压的斜率发生变化的电压值。

(1)变形例2中的控制特性

图12是表示变形例2的高压水银灯的控制特性的图，和实施方式一样，是对灯施加高压脉冲并绝缘破坏后供给的灯电压V1a和灯功率W1a的相关关系的图。再有，上述控制特性由后述的控制部执行。

在变形例2的点亮方法中，如图12所示，首先，在区间1进行恒定电流控制，在区间2～区间5进行恒定功率控制。各区间的灯电压V1a的范围是：区间1是从初始电压值V0到不足第一电压值V1的区间，区间2是从第一电压值V1到不足第二电压值V2的区间，区间3是从第二电压值V2到不足第三电压值V3的区间，区间4是从第三电压值V3到不足第四电压值V4的区间，区间5是大于等于第四电压值V4的范围。

再有，区间1和区间2和实施方式相同，所以，这里省略其说明，只说明区间3之后的情况。

1-1)从区间2到区间3的切换

区间2的恒定功率控制中的目标功率值是第一功率值W1。灯电压V1a在灯点亮维持过程中增加，当达到第二灯电压值V2时，目标功率从之前的第一功率值W1下降到第二功率值W2，然后，将第二功率值W2作为目标功率，进行恒定功率控制，直到灯电压V1a达到第三电压值V3为止。

1-2)从区间3到区间4的切换

区间3的恒定功率控制中的目标功率值是第二功率值W2。灯电压V1a在灯点亮维持过程中增加，当达到第三灯电压值V3时，目标功率从之前的第二功率值W2下降到第三功率值W3，然后，将第三功率值W3作为目标功率，进行恒定功率控制，直到灯电压V1a达到第四电压值V4为止。

1-3)从区间4到区间5的切换

区间4的恒定功率控制中的目标功率值是第三功率值W3。灯电压V1a在灯点亮维持过程中增加，当达到第四灯电压值V4时，目标功率从之前的第三功率值W3下降到第四功率值W4，然后，将第四功率值W4作为目标功率，进行恒定功率控制。

1-4)其他

在本变形例2中，目标功率的切换以灯电压V1a为基准，当灯电压V1a达到预先设定的电压值(第n个电压值)时，使目标功率的值下降(切换)到预先设定的功率值(第n个功率值)。

该切换电压和上述实施方式一样，是起因于卤素循环的状态变化而预先设定的电压值。再有，在图12中，作为目标功率的功率值被切换了3次，作为目标值的功率值有4个，进行4种恒定功率控制(本发明的n是4的情况)。

(2)控制内容

图13是表示变形例2的灯的点亮控制内容的流程图。

变形例2的点亮装置具有和实施方式大致相同的构成，控制部的处理内容不同。此外，变形例2的点亮装置在图12的区间1之前，进行和实施方式同样的控制，故使用和实施方式同样的步骤号。

首先，点亮装置在开始点亮时和实施方式一样，检测灯电压V1a。控制部判定检测的电压V1a的值是否大于等于第一电压值V1(步骤S2)。

当灯电压V1a的值不到第一电压值V1时(图中的‘No’)，控制部进行图12的区间1的恒定电流控制(步骤S3)。另一方面，当灯电压V1a的值大于等于第一电压值V1时(图中的‘Yes’)，进入步骤S20。

变形例2中的控制部在步骤S20之后的处理内容和实施方式不同。

在步骤S20中，将表示切换目标功率的次数的变量‘k’设定为‘1’，在下一个步骤S21中，使变量k加1。接着，在步骤S22中检测灯电压V1a。再有，检测方法等和步骤S1相同。

下面，说明‘k’是‘2’的情况。

判定在步骤S22中检测的灯电压V1a是否大于等于预先设定的第二电压值V2(步骤S23)。

当灯电压V1a的值不到第二电压值V2时(图中的‘No’)，控制部为了进行图12的区间2的恒定功率控制，将目标功率值Wre设定为第一功率值W1(步骤S24)，并进入到步骤S26，进行将上述第一功率值W1作为目标功率的恒定功率控制(该控制相当于区间2的恒定功率控制)。

另一方面，在步骤S23中，当灯电压V1a的值大于等于第二电压值V2时(图中的‘Yes’)，控制部为了进行图12的区间3的恒定功率控制，将目标功率值Wre设定为第二功率值W2(步骤S25)，并进入步骤S26，进行将上述第二功率值W2作为目标功率的恒定功率控制(该控制相当于区间3的恒定功率控制)。

接着，在步骤27中，变量‘k’为‘2’，切换次数n是3，所以，‘k’未达到‘n+1’，就返回到步骤S21。这样对判定变量‘k’是否大于等于预先设定的切换次数n+1进行判定，当小于时返回步骤S21，当不小于时返回步骤S24。即，变量‘k’在步骤S21中连续加1，反复进行步骤S21～S27的动作，直到该值达到n+1，当变量‘k’大于等于‘n+1’时，按照在步骤S24设定的功率值进行恒定功率控制。

再有，切换次数n、第k个电压值Vk和第k个功率值Wk分别预先根据实验等进行设定，而且，例如存储在点亮装置的存储部中。

3.切换时间

实施方式和变形例1中的卤素循环的合适温度范围是卤素循环有效作用的理想温度(在本灯中是950℃)±50℃(即，大于等于900℃，小于等于1000℃)。而且，在实施方式和变形例1中，在灯温度偏离卤素循环的合适温度范围的点的附近，切换(降低)恒定功率控制的目标功率值，但也可以在比偏离点延迟的阶段(累计点亮时间变长的时间段)内进行切换。

即，在实施方式和变形例1中，在灯电压随时间的变化中，使用增加的斜率发生变化的灯电压的值，当点亮中的灯电压V1a的值达到上述斜率变化的电压值时，切换恒定功率控制的目标功率，但是，也可以在点亮中的灯电压达到上述斜率变化的电压值之后(例如，达到比该电压值高出规定值的电压值时)切换目标功率。

4.切换时的功率

在实施方式和变形例中，在恒定功率控制中，当将目标功率从第k个功率值(例如，功率值W1)切换至第k+1个功率值(例如，功率值W2)时，灯电压保持不变，但是，例如在切换目标功率时，可以分阶段进行，也可以伴随灯电压的增加，使作为目标功率的功率值慢慢下降。再有，在分阶段切换功率值时，对切换次数也没有特别的限制。

5.目标功率的下降量

在实施方式中，虽然第二功率值(W2＝110W)大约是第一功率值(W1＝120W)的92％，但是，本发明的上述第n个功率值只要在上述第n-1个功率值的80％～95％的范围内即可。

这是因为，当上述第n个功率值比上述第n-1个功率值的95％大时，则失去使作为目标功率的功率值下降的效果，相反，当上述第n个功率值比上述第n-1个功率值的80％小时，则放电空间的温度比卤素循环的合适温度低，反而会缩短灯的寿命。

6.卤素循环的状态变化

在上述实施方式中，卤素循环状态偏离合适的状态，即，起因于卤素循环的状态变化而预先设定的灯电压是灯温度偏离合适温度范围时的灯电压，但是，也可以是除灯温度之外的条件偏离卤素循环的合适状态时的灯电压。

作为这样的温度之外的条件，例如电极间的距离。该电极间的距离在卤素循环有效作用时大致保持一定，但是，当例如从电极蒸发的钨附着在放电容器的壁面上时，电极间的距离变大。

我们知道，该电极间的距离与灯电压具有一一对应的关系。因此，卤素循环状态变化的时间与电极间的距离开始变化的时间一致。当电极间的距离开始变化时，灯电压的变化(斜率)变大。因此，可以根据电极间的距离发生变化的灯电压V1a来判定卤素循环的状态变化。

这样，维持点亮时的恒定功率控制中的灯电压V1a的变化随着灯的温度或电极间的距离而发生(还有其他因素)，可以说，灯温度变高或电极间的距离变大最终都是因为卤素循环的状态发生了变化的缘故。

7.显示装置

作为具有灯的显示装置，说明了前投式显示装置，但也可以例如是背投式显示装置。

图14是背投式显示装置的整体立体图。

关于本实施方式的投影仪，如上所述，已就前面投影方式进行了说明，但也可以是除前面投影方式之外的、像图14所示背投式那样的投影仪。

背投式投影仪230具有在机箱232的前壁显示图像等的屏幕234，此外，在机箱232的内部还有包含上述点亮装置的电源单元和灯单元。

工业上利用的可能性

本发明可以有效地利用卤素循环来延长灯的寿命。

Claims (14)

1.一种点亮方法，当灯电压大于等于规定的电压值时，通过将已确定的功率值作为目标功率的恒定功率控制来维持利用卤素循环的高压水银灯的点亮，其特征在于，

在上述恒定功率控制中，随着起因于上述卤素循环状态变化的灯电压的增大，执行一次以上的降低作为目标功率的功率值的步骤。

2.权利要求1记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

当灯电压大于等于第一电压值时，将第一功率值作为目标功率执行上述恒定功率控制，

在上述步骤中，

当灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个电压值转移时，使目标功率下降到第n个功率值，其中n越大电压值越大，n是大于等于2的自然数。

3.权利要求2记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个电压值转移的时间是这样的时间，即：在使上述高压水银灯沿其长度方向大致水平并进行点亮的状态下，上述高压水银灯的放电容器表面中、顶端位置的温度偏离预先设定的卤素循环的合适温度范围的时间。

4.权利要求2记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

上述高压水银灯具有一对电极，

灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个电压值转移的时间是上述一对电极间的距离偏离预先设定的合适距离范围的时间。

5.权利要求2记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

上述第n个功率值在大于等于第n-1个功率值的80％而小于等于第n-1个功率值的95％的范围内。

6.权利要求4记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

上述第n个功率值在大于等于第n-1个功率值的80％而小于等于第n-1个功率值的95％的范围内。

7.权利要求2记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

分阶段地进行将上述目标功率从第n-1个功率值下降到第n个功率值。

8.权利要求6记载的高压水银灯的点亮方法，其特征在于，

分阶段地进行将上述目标功率从第n-1个功率值下降到第n个功率值。

9.一种利用卤素循环来维持高压水银灯的点亮的点亮装置，其特征在于，具有：

点亮部，当灯电压大于等于规定的电压值时，进行将已确定的功率值作为目标功率的恒定功率控制并维持上述高压水银灯的点亮；和

目标功率切换部，随着因上述卤素循环的状态变化引起的灯电压的增加，降低作为目标功率的功率值。

10.权利要求9记载的点亮装置，其特征在于：当灯电压大于等于第一电压值时，将第一功率值作为目标功率进行上述恒定功率控制，

上述目标功率切换部在灯电压因上述状态变化而向预先设定的第n个电压值转移时，将目标功率下降到第n个功率值，其中n越大电压值越大，n是大于等于2的自然数。

11.一种灯系统，其特征在于，

具有：利用卤素循环来抑制电极消耗的高压水银灯、以及使该高压水银灯点亮的点亮装置，

上述点亮装置是权利要求9中记载的点亮装置。

12.一种灯系统，其特征在于，

具有：利用卤素循环来抑制电极消耗的高压水银灯、以及使该高压水银灯点亮的点亮装置，

上述点亮装置是权利要求10中记载的点亮装置。

13.一种投影式显示装置，其特征在于，

具有光源用的高压水银灯和使该高压水银灯点亮的点亮装置，

上述高压水银灯是利用卤素循环来抑制电极消耗的灯，

上述点亮装置是权利要求9中记载的点亮装置。

14.一种投影式显示装置，其特征在于，

具有光源用的高压水银灯和使该高压水银灯点亮的点亮装置，

上述高压水银灯是利用卤素循环来抑制电极消耗的灯，

上述点亮装置是权利要求10中记载的点亮装置。

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