CN101990787A - 高压放电灯镇流器和光源设备 - Google Patents

Abstract

在用于高压放电灯镇流器的频率控制中，抑制灯电压的短期下降和增加。高压放电灯镇流器以由多个频率分量组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，高压放电灯具有布置为彼此面对的一对电极。镇流器包括：控制装置，该控制装置用于控制每单位时间多个频率分量的分量含有率；输出装置，该输出装置用于根据分量含有率将合成波形电流施加给高压放电灯；以及检测装置，该检测装置用于检测高压放电灯的灯参数。控制电路被构造为：当灯参数处于第一状态时将分量含有率迁移到第一分量含有率，并且当灯参数处于第二状态时将分量含有率迁移到第二分量含有率。控制电路被构造为：当分量含有率从第一分量含有率迁移到第二分量含有率时，或者当分量含有率从第二分量含有率迁移到第一分量含有率时，逐步地改变分量含有率。

Description

高压放电灯镇流器和光源设备

技术领域

本发明涉及用于通过提供AC灯电流驱动高压放电灯的高压放电灯镇流器、使用高压放电灯镇流器的光源设备、以及用于驱动高压放电灯的方法。

背景技术

使用与反射器组合的短弧型高压放电灯的光源设备被用作投影TV、投影仪等等的背光。

近年来，已经要求这些高压放电灯在性质方面的改进，诸如亮度的进一步增强、尺寸的减少、以及更长的寿命。特别地，高度期待更长的寿命，要求对其进一步改进。在这点，为了延长寿命，重要的是在寿命期间保持弧长。更加具体地，高压放电灯的驱动电压(在下文中，被称为“灯电压”)需要被维持在恒定的水平。

为此，这些高压放电灯填充有汞和少量的卤素。通过卤素循环，是用于驱动期间蒸发的电极的材料的钨返回到电极的尖端。这抑制了寿命期间弧长的波动，从而维持灯电压。

然而，事实上，已知在高压放电灯的大约数十个小时的累积驱动时间的初始时段，灯电压减少，而在后面的长期的寿命期间，灯电压增加。

或者，灯电压还示出由于诸如外部温度的驱动条件的变化和个体灯之间的变化导致寿命期间的诸如增加或者减少的特性。

然而，很难在相同的驱动频率条件下控制灯电压的波动。为此，提出通过改变频率来实现改进。一个示例是用于通过根据驱动灯时的灯电压改变驱动频率来控制灯电压的方法，如专利文献1中所述。具体地，当灯电压下降到低于某基准值时，驱动频率被控制为增加，而当灯电压超过某基准值时，驱动频率被减少。这是基于下述已知事实的控制，在当灯驱动频率高时灯电压特性为趋于增加，然而当驱动频率低时灯电压特性为趋于减少(在下文中，分别称为“高频率”和“低频率”)。

此外，作为另一对策，例如在专利文献2中提出下述控制，其中通过在两个或者更多不同的值之间切换多次来改变驱动频率以驱动灯。具体地，采用灯电流波形，从开始以预定的平衡从包括高频率分量和低频率分量的多个频率分量合成该灯电流波形。因此，一起表现出高频率的效果和低频率的效果。

更加具体地，施加图9中所示的多个驱动频率的组合的方波交流电流以驱动高压放电灯。此外，图10(a)是示出驱动测试中累计驱动时间和亮度维持率之间的关系的图。图10(b)是示出在驱动测试中累计驱动时间和灯电压之间的关系的图。根据此测试的结果，高压放电灯被设计为在适当地选择多个驱动频率并且切换驱动频率的组合和灯电压的行为的同时进行驱动，以实现良好的灯的寿命期间的亮度维持率和灯电压的特性。

然而，在灯的寿命期间，由于个体灯之间的特性、驱动条件等等的变化使得用于控制和维持电极突起的生长和磨损的最佳条件变化。为此，期待的是，也在以多个驱动频率控制灯电压时，检测灯参数并且根据驱动参数改变驱动频率条件。

此外，在光源设备中，存在与灯驱动频率同步的小的亮度变化。此变化会干扰光源设备中的视频同步信号的频率，在某些情况下引起投影视频的条纹图案。为了避免这种情况，能够在灯驱动频率的实际使用范围内仅使用受限的若干驱动频率。因此，期待的是，考虑还在驱动频率不能够被自由地改变的情况下改变驱动频率条件。

鉴于上述考虑，已经提出，如果执行其中在驱动期间组合多个驱动频率并且根据灯参数改变驱动频率的组合的控制，则将会实现理想的灯电压控制。相信此控制能够抑制弧长的波动并且因此能够延长寿命。

专利文献1：日本专利申请公开No.2006-185663

专利文献2：日本专利No.3851343

发明内容

要解决的技术问题

然而，作为发明人对通过切换灯驱动频率进行灯电压控制的认真研究的结果，发现在仅以在驱动期间组合多个驱动频率并且根据灯参数改变驱动频率的组合的上述方式执行控制时存在问题。

发明人提出具有切换灯驱动频率的功能的高压放电灯镇流器，并且进行镇流器中用于灯的驱动测试以观察和测量测试期间的灯电压。

结果，观察到下述事实。具体地，发现驱动期间的灯电压趋于在高频率处增加，同时灯电压趋于在低频率处减少。然而，这是驱动时间内长期观察的结果。就在驱动频率被切换之后，灯电压示出完全不同的特性。

具体地，如图11中所示，发现下述特性。当驱动频率从低频率切换到高频率时，灯电压在短期内减少了数V到大于10V(尽管应该在长期内增加)。相反地，当驱动频率从高频率切换到低频率时，灯电压在短期内增加了数V到大于10V(尽管应该在长期内减少)。

推测由于下述原因导致灯电压表现出这种特性。

当驱动频率从低电平切换到高频率时，极性反转的时段变得较短。在作为阳极进行操作的电极的尖端处电子碰撞的次数减少，并且电极尖端的温度下降。由于就在切换之后电极顶部的温度急剧减少，因此电极蒸发较少，并且短期内新的突起形成在电极尖端的突起上。这使弧长变短，引起灯电压减少。在以高频率继续驱动一会儿之后，突起蒸发，并且灯电压开始增加，如所公知的那样。

相反地，当驱动频率从高频率切换到低频率时，极性反转的时段变得较长。假设因为在电极的尖端处电子碰撞的次数增加，所以电极的尖端的温度增加，并且有利于电极的蒸发。由于就在切换之后电极尖端的温度急剧地增加，因此电极尖端处的突起蒸发。这使弧长变长，引起灯电压增加。在以低频率继续驱动一会儿之后，通过卤素循环使另一突起形成在电极尖端，并且灯电压开始下降。

为此，与专利文献1中的控制一样，当灯电压下降到低于某基准值时，如果驱动频率被简单地切换到灯电压趋于增加的高频率，那么就在切换之后灯电压进一步减少了数V到大于10V。结果，由于灯电压不能维持在想要的灯电压范围内，所以镇流器的输出电流变得过多，引起诸如组件温度的增加的令人不满意的情况。此外，当灯电压下降到低于额定功率的范围，可能引起诸如不能够以额定的功率驱动灯的问题。

相反地，当灯电压超过某基准值时，如果驱动频率被简单地切换到灯电压趋于下降的低频率，那么在切换之后灯电压进一步增加了数V至大于10V。结果，灯电压不能够维持在特定的范围内。因此，弧长会增加，这引起诸如亮度减少的问题。

发明人进一步认真地进行了研究，并且提出以多个驱动频率驱动灯的高压放电灯镇流器。发明人进行测试，其中在灯电压趋于增加的高频率与灯电压趋于减少的低频率组合并且然后改变每单位时间的灯的驱动期间的各驱动频率的含有率。

结果，即使当以组合的多个驱动频率驱动灯时，观察到如图12中所示的现象，这与由于驱动频率的切换导致的灯电压中的上述短期波动相同。具体地，就在增加每单位时间的低频率的含有率以减少灯电压之后，灯电压增加了数V。相反地，就在增加每单位时间的高频率的含有率以增加灯电压之后，灯电压减少了数V。

因此，关于通过切换驱动频率的控制，已经发现根据除了与每个频率和灯电压有关的长期观点之外，还应该从短期观点执行适当的控制。

用于解决问题的手段

本发明的第一方面是高压放电灯镇流器，该高压放电灯镇流器用于以由多个频率分量组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，高压放电灯包括彼此面对地布置的一对电极，镇流器包括：控制装置，该控制装置用于控制每单位时间的多个频率分量的各分量含有率；输出装置，该输出装置用于根据分量含有率将合成波形电流施加给高压放电灯；以及检测装置，该检测装置用于检测与高压放电灯有关的灯参数。在高压放电灯镇流器中，控制装置被构造为当灯参数处于第一状态时将分量含有率迁移到第一分量含有率，并且当灯参数处于第二状态时将分量含有率迁移到第二分量含有率。控制单元被进一步构造为：当分量含有率从第一分量含有率迁移到第二分量含有率时，或者当分量含有率从第二分量含有率迁移到第一分量含有率时，逐步地改变分量含有率。

本发明的第二方面是高压放电灯镇流器，该高压放电灯镇流器用于以由频率分量f1和f2(f1＜f2)组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，高压放电灯包括彼此面对地布置的一对电极，镇流器包括：控制装置，该控制装置用于控制每单位时间的频率分量f1和f2的含有率中的每一个；输出装置，该输出装置用于根据含有率将合成波形电流施加给高压放电灯；以及检测装置，该检测装置用于检测高压放电灯的灯电压。在高压放电灯镇流器中，控制装置被构造为：当灯电压超过预定值V时将f2的含有率迁移到R_L％，并且当灯电压下降到低于预定值V’时将f2的含有率迁移到R_H％(0≤R_L＜R_H≤100)，并且控制装置被进一步构造为：当含有率被从R_L％迁移到R_H％时，或者当分量含有率从R_H％迁移到R_L％时，逐步地改变含有率。

本发明的第三方面是高压放电灯镇流器，该高压放电灯镇流器用于以由多个频率分量f1至fn(n≥3，fn-1＜fn)组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，高压放电灯包括被布置彼此面对的一对电极，该镇流器包括：控制装置，该控制装置用于控制每单位时间的频率分量f1至fn的分量含有率；输出装置，该输出装置用于根据分量含有率将合成波形电流施加给高压放电灯；以及检测装置，该检测装置用于检测高压放电灯的灯电压。在高压放电灯镇流器中，控制装置被构造为当灯电压超过预定值V时将分量含有率迁移到第一分量含有率C₁，并且当灯电压下降到低于预定值V’时将分量含有率迁移到第二分量含有率C₂，第二分量含有率C₂的平均频率高于第一分量含有率C₁的平均频率，并且控制装置被进一步构造为当分量含有率从第一分量含有率C₁迁移到第二分量含有率C₂时，或者当分量含有率从第二分量含有率C₂迁移到第一分量含有率C₁时，逐步地改变分量含有率。

在本发明的第一至第三方面中，分量含有率和含有率中的任何一个的逐步的变化被设计为每次迁移在1分钟至1小时内完成。

此外，分量含有率和含有率中的任何一个的逐步的变化被设计为每次迁移在10分钟至30分钟内完成。

另外，当在投影仪中使用高压放电灯镇流器时，多个频率分量被设计为不干扰用于投影仪的视频同步信号的频率分量。

本发明的第四方面是光源设备，该光源设备构成投影仪，该投影仪包括根据第一至第三方面的高压放电灯镇流器和高压放电灯。

本发明的第五方面是高压放电灯镇流器，该高压放电灯镇流器用于以合成波形交流电流驱动高压放电灯，高压放电灯包括彼此面对地布置的一对电极，该镇流器被用在采用色轮的DLP(数字光处理器)系统中。在高压放电灯镇流器中，合成波形电流包括第一组电流波形和第二组电流波形的组合，第一和第二组中的每一个的波形都被反转以对应于色轮的旋转速度和色轮的区段的划分位置中的至少一个，第一和第二组中的每一个的时段具有等于色轮的一次旋转的长度，并且第二组的平均频率高于第一组的平均频率，镇流器包括：控制装置，该控制装置用于控制每单位时间的合成波形电流中的第一和第二组的每一个的含有率；检测装置，该检测装置用于检测用于色轮的旋转的同步信号；输出装置，该输出装置用于根据同步信号和含有率将合成波形电流施加给高压放电灯；以及检测装置，该检测装置用于检测高压放电灯的灯电压，并且控制装置被构造为：当灯电压超过预定值V时将第二组的含有率设置为R_L％，并且当灯电压下降到低于预定值V’时将第二组含有率设置为R_H％(0≤R_L＜R_H≤100)，控制装置被进一步构造为：当含有率从R_L％迁移到R_H％时，或者当含有率从R_H％迁移到R_L％时，逐步地改变含有率。

本发明的第六方面是光源设备，该光源设备包括提供有根据第五方面的高压放电灯镇流器、高压放电灯、以及色轮的DLP系统。

附图说明

图1是示出本发明的放电灯镇流器的电路布置图。

图2是示出通过本发明的驱动方法的灯电压中的波动的视图。

图3是示出色轮的视图。

图4A是示出与色轮同步的灯电流的视图。

图4B是示出与色轮同步的灯电流的视图。

图5是示出本发明的视图。

图6是示出本发明的视图。

图7是示出本发明的视图。

图8是示出本发明的光源设备的视图。

图9是示出传统的驱动方法的灯电流的视图。

图10是示出通过传统的驱动方法的累积驱动时间、亮度维持率、以及灯电压中的波动的视图。

图11是示出通过传统的驱动方法的灯电压中的波动的视图。

图12是示出通过传统的驱动方法的灯电压中的波动的视图。

附图标记的解释

1：AC电源

10：全波整流电路

11：二极管桥

12：电容器

20：降压斩波器电路

21：晶体管

22：二极管

23：扼流线圈

24：电容器

30：控制电路

31，32，33：电阻器

34：PWM控制电路

35：中央控制单元

40：全桥电路

41，42，43，44：晶体管

45：桥控制电路

50：电弧发生器电路

51：电弧发生器控制电路

60：高压放电灯

70：反射器

100：高压放电灯镇流器

110：投影仪外壳

具体实施方式

图1是本发明的电路布置图。在下文中，将会参考图1进行描述。本发明的高压放电灯镇流器包括：全波整流电路10；降压斩波器电路20，该降压斩波器电路20用于通过PWM(脉冲宽度调制)控制电路将全波整流电路10的DC电压调节成预定的灯功率或者灯电流；全桥电路40，该全桥电路40用于将降压斩波器电路20的DC输出电压转换为方波交流电流并且将方波交流电流施加给灯60；电弧发生器电路50，该电弧发生器电路50用于在灯启动时将高脉冲电压施加给灯；以及控制电路30，该控制电路30用于控制降压斩波器电路20和全桥电路40。注意的是，为了更好地理解附图，全波整流、电容器输入型电路示出为整流电路10，然而，如有必要还可以包括升压电路(功率因数校正电路)等等。

降压斩波器电路20包括：晶体管21，通过PWM控制电路34来PWM控制该晶体管21；二极管22；扼流线圈23；以及平滑电容器24。降压斩波器电路20被控制为将从全波整流电路10提供的DC电压转换为预定的灯功率或者灯电流。通过桥控制电路45控制全桥电路40从而以预定的频率交替地导通/截止一对晶体管41和44以及一对晶体管42和43。因此，(基本上，方波)交流电流被施加给灯60。灯60被假定为具有近似于50至400W的额定功率的灯。通过控制电路30中的中央控制单元35确定前述的预定的灯功率或者灯电流的值和预定的频率。另外，在中央控制电路35中，如有必要，通过电阻器33检测到的灯电流能够被用于恒定的灯电流控制并且通过电阻器31和32检测到的灯电流和灯电压能够被用于恒定的灯功率控制。

本发明以由所选择的频率分量组成的合成驱动频率驱动高电压放电灯，在驱动时检测灯参数，并且根据检测到的结果调节每单位时间的每个驱动频率的含有率(或者分量含有率，在下文中相同)。在这里，增加对单位时间的描述。尽管没有特别地限制时间长度，但是考虑灯驱动条件的统一标准，单位时间优选地指定为数秒钟内。此外，通过从其获得等效优点的循环的数目的控制方法和时间的控制方法可以控制含有率。在本实施例中，示出时间的控制。

在含有率的调节中，例如，检测灯电压。当检测到的结果小于某基准值V_A时，每单位时间的f1的含有率被调节为较低的值；相反地，当检测到的结果高于另外的某基准值V_B时，每单位时间的f1的含有率被调节为较高(基准值V_A＜基准值V_B)

另外，当调节每单位时间的含有率时，进行控制从而设置转变时段并且含有率逐渐地逐步变化。这是为了避免下面的结果。具体地，如果含有率很快地变化，那么灯电压在短期内增加或者减少，如图12中所示(与长期内的结果相反)，这引起如上所述的诸如分量温度的增加和亮度的变化的令人不满意的情况。

作为逐步的含有率调节的具体示例，假设例如驱动状态中的(f1＝30％/f2＝70％)的含有率变为(f1＝70％/f2＝30％)的含有率的情况。首先，例如，含有率变成(f1＝60％/f2＝40％)，并且灯被驱动5分钟。接下来，含有率变为(f1＝50％/f2＝50％)，并且灯被驱动5分钟。然后，含有率进一步变成(f1＝60％/f2＝40％)，并且灯被驱动5分钟。最后，含有率变为(f1＝70％/f2＝30％)。

将会描述当调节这样的驱动频率的含有率时用于调节的时间和步骤数目。在实际执行中步骤的数目应被设置为可接受的范围内最大的。这是因为，理所当然的是，随着步骤的数目越大，在含有率的每个变化点的变化率变得越小从而能够使灯电压中的波动变得更小。类似地，对于时间，时间越长，含有率的每个变化点的变化越小。然而，如果时间过长，那么变化到最终的含有率将花费太多的时间，并且灯电压控制也花费时间，这会阻止适当的灯电压控制。因此，期望将时间设置在大约一个小时内。

设计示例1

考虑上述要点，本发明人设计如下的高压放电灯镇流器，其是本发明的最优选实施例的示例。

在这里，本实施例中使用的光源设备(液晶投影仪)限定的频率是50Hz、82Hz、110Hz、165Hz、190Hz、以及380Hz。因此，82Hz和380Hz被选择为驱动频率。使用的灯的额定功率是170W。

用于驱动灯的(最终达到的)频率分量含有率是两组：C1L(82Hz＝70％/380Hz＝30％)和C1H(82Hz＝30％/380Hz＝70％)。单位时间是1秒。

在这里，高压放电灯镇流器在驱动灯的同时检测灯电压。当灯电压超过基准值V1时以C1L驱动灯，并且当灯电压低于基准值V1时以C1H驱动灯。在此，基准值V1是具有滞后量(hysteresis)的值。用于将C1L切换到C1H的基准值V1是65V，而用于将C1H切换到C1L的基准值V1’是75V。

在这些切换期间的转变时段的规定如下。具体地，当灯电压低于V1(65V)时，以C1L→C1a→C1b→C1c→C1H的方式迁移比率；当灯电压超过V1’(75V)时，以C1H→C1c→C1b→C1a→C1L的方式迁移比率。C1a、C1b、以及C1c的持续时间均是5分钟。

C1L：(82Hz＝70％/380Hz＝30％)

C1a：(82Hz＝60％/380Hz＝40％)[5分钟持续时间]

C1b：(82Hz＝50％/380Hz＝50％)[5分钟持续时间]

C1c：(82Hz＝40％/380Hz＝60％)[5分钟持续时间]

C1H：(82Hz＝30％/380Hz＝70％)

图2是示出在上述的设计示例中其中每两个小时改变频率含有率的实验的结果的灯电压的特性的图。在图2中，由T表示的时段是上述C1L和C1H之间的转变时段，并且其它的时段是当维持C1H或者CL1时的时段。在此设计示例中，尽管转变时段T中的每一个是15分钟，但是只要T是大约1分钟或者更长就能够获得等效优点。如上所述，如果仅寻求抑制短期波动的优点，那么T应长。然而，根据实际用作光源设备的观点，期望T处于1个小时内。因此，考虑逐步改变和实际使用的优点，期望T大约是1分钟到1个小时，更加优选地大约10分钟到30分钟。

在此逐步调节下，确认通过改变驱动频率的含有率引起的灯电压中的波动仅大约为2V到3V，并且与通过其中快速地改变含有率的控制获得的结果相比较，波动被显著地抑制到低水平。这允许适当的灯电压控制。

设计示例2

驱动频率的含有率和转变时段的组合的规定如下，使用与设计示例1中相同的光源设备和灯。

作为驱动频率，选择82Hz、110Hz、以及380Hz。用于驱动(维持)灯的频率分量含有率是三组：C2M(82Hz＝40％/110Hz＝20％/380Hz＝40％)、C2L(82Hz＝60％/110Hz＝20％/380Hz＝20％)、以及C2H(82Hz＝20％/110Hz＝20％/380Hz＝60％)。用于确定含有率的单位时间是1秒钟。在这些条件下，在稳定的驱动时段期间以C2M驱动灯。

在这里，高压放电灯镇流器在驱动放电灯的同时检测灯电压，当灯电压超过基准值V2时，频率组合从C2M切换到C2L。在这里，基准值V2被设置为80V，并且在这样的情况下的切换期间的转变时段规定为在当灯电压超过V2(80V)时以下面的C2M→CLa→CLb→CLc→C2L的方式迁移频率组合。

C2M：(82Hz＝40％/110Hz＝20％/380Hz＝40％)

CLa：(82Hz＝45％/110Hz＝20％/380Hz＝35％)[5分钟持续时间]

CLb：(82Hz＝50％/110Hz＝20％/380Hz＝30％)[5分钟持续时间]

CLc：(82Hz＝55％/110Hz＝20％/380Hz＝25％)[5分钟持续时间]

C2L：(82Hz＝60％/110Hz＝20％/380Hz＝20％)

按照此方式将含有率组合逐步变成C2L允许灯电压开始逐渐地下降而没有在短期内增加。然后，当灯电压再次下降到基准值V2以下时，控制含有率组合以从C2L返回到C2M。注意的是，为了稳定对于含有率组合的切换控制，基准值V2具有滞后量，并且在这样的情况下的基准值V2’是77V。在这样的情况下切换期间的转变时段规定为当灯电压下降到低于V2’(77V)时以下面的C2L→CLc→CLb→CLa→C2M的方式迁移频率组合。

C2L：(82Hz＝60％/110Hz＝20％/380Hz＝20％)

CLc：(82Hz＝55％/110Hz＝20％/380Hz＝25％)[5分钟持续时间]

CLb：(82Hz＝50％/110Hz＝20％/380Hz＝30％)[5分钟持续时间]

CLa：(82Hz＝45％/110Hz＝20％/380Hz＝35％)[5分钟持续时间]

C2M：(82Hz＝40％/110Hz＝20％/380Hz＝40％)

相反地，当灯电压下降到基准值V3以下时，含有率组合被从C2M切换到C2H。在这里，基准值V3被设置为60V，并且在这样的情况下的切换期间的转变时段规定为当灯电压下降到低于V3(60V)时以下面的C2M→CHa→CHb→CHc→C2H的方式迁移频率组合。

C2M：(82Hz＝40％/110Hz＝20％/380Hz＝40％)

CHa：(82Hz＝35％/110Hz＝20％/380Hz＝45％)[5分钟持续时间]

CHb：(82Hz＝30％/110Hz＝20％/380Hz＝50％)[5分钟持续时间]

CHc：(82Hz＝25％/110Hz＝20％/380Hz＝55％)[5分钟持续时间]

C2H：(82Hz＝20％/110Hz＝20％/380Hz＝60％)

按照此方式将含有率组合逐步变成C2H允许灯电压开始逐渐地增加而没有在短期内减少。然后，当灯电压再次超过基准值V3时，控制含有率组合以从C2H返回到C2M。基准值V3也具有与基准值V2一样的滞后量，并且在这样的情况下的基准值V3’是63V。在这样的情况下的切换期间的转变时段规定为当灯电压超过V3’(63V)时以下面的C2H→CHc→CHb→CHa→C2M的方式迁移频率组合。

C2H：(82Hz＝20％/110Hz＝20％/380Hz＝60％)

CHc：(82Hz＝25％/110Hz＝20％/380Hz＝55％)[5分钟持续时间]

CHb：(82Hz＝30％/110Hz＝20％/380Hz＝50％)[5分钟持续时间]

CHa：(82Hz＝35％/110Hz＝20％/380Hz＝45％)[5分钟持续时间]

C2M：(82Hz＝40％/110Hz＝20％/380Hz＝40％)

尽管在此设计示例中的转变时段T也是15分钟，但是只要T大约是1分钟或者更长就获得等效优点，与设计示例1的情况下一样。期望T大约是1分钟到1小时，更优选地大约10分钟到30分钟。

尽管在实际使用中在设计示例1中不存在问题，但是上述模式允许进一步减少灯电压的波动量，并且因此能够实现适当的灯电压控制。

设计示例3

进行详述以适合于与设计示例1和设计示例2中的灯相同的灯与采用使用反射型镜装置的所谓的DLP系统的光源设备的组合。在这里，在DLP系统中使用的色轮的转数是100Hz。色轮被划分为红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)、以及黄(Y)色的5个区段，如图3中所示。各区段的角度是：红(R)＝100度，绿(G)＝100度，蓝(B)＝100度，白(W)＝30度，以及黄(Y)＝30度。

此外，来自于光源设备的同步信号和从镇流器提供到灯的电流波形与如图4A中所示的色轮的区段同步，并且对于相应的区段具有不同的值。各区段的电流值是I(Y)＝I1、I(R)＝I2、I(G)＝I(B)＝I(W)＝I3。此情况的电流波形被表示为Ia。

如图4A中所示，在色轮的一次旋转中波形Ia具有三个极性反转(在此描述中，反转的数目不包括一组灯电流波形的起始位置，但是包括其结束位置)。因此，每秒的反转的数目是300，当被转换为频率时其对应于150Hz。同步信号之间的一组灯电流波形中的平均频率被设置为150Hz。

同时，如图4B中所示，波形Ib在区段的每个切换点处具有极性反转，并且进一步具有在绿色(G)和蓝色(B)的每个区段中插入的一个极性反转。在色轮的一个旋转中的极性反转的数目被设置为7。因此，当被转换为频率时反转的数目对应于350Hz，并且同步信号之间的一组的平均频率被设置为350Hz。

在此设计示例中，使用了这些波形Ia和Ib，并且将含有率组合设置为：C3L(Ia：150Hz＝100％/Ib：350Hz＝0％)以及C3H(Ia：150Hz＝0％/Ib：350Hz＝100％)。单位时间是一秒钟。

在这里，高压放电灯镇流器在驱动灯的同时检测灯电压。当灯电压超过基准值V4时以C3L驱动灯。当灯电压下降到低于基准值V4时以C3H驱动灯。在这里，基准值V4是具有滞后量的值。用于将C3L切换到C3H的基准值V4是65V，而用于将C3H切换到C3L的基准值V4’是75V。

在该情况下的切换期间的转变时段规定为当灯电压下降到低于V4(65V)时以C3L→C3a→C3b→C3c→C3d→C3H的方式迁移频率组合，而在这样的情况下在切换期间的转变时段规定为当灯电压超过V4’(75V)时以C3H→C3d→C3c→C3b→C3a→C3L的方式迁移频率组合。

C3L：(Ia：150Hz＝100％/Ib：350Hz＝0％)

C3a：(Ia：150Hz＝80％/Ib：350Hz＝20％)[5分钟持续时间]

C3b：(Ia：150Hz＝60％/Ib：350Hz＝40％)[5分钟持续时间]

C3c：(Ia：150Hz＝40％/Ib：350Hz＝60％)[5分钟持续时间]

C3d：(Ia：150Hz＝20％/Ib：350Hz＝80％)[5分钟持续时间]

C3H：(Ia：150Hz＝0％/Ib：350Hz＝100％)

尽管在此设计示例中转变时段T是20分钟，与设计示例1中的情况一样，但是期望T大约是1分钟到1小时，更加优选地大约是10分钟到30分钟。

即使当驱动频率受到色轮的规格的限制时，上述模式也允许适当的灯电压控制。

注意的是，除了上述5色型之外，色轮包括：红色(R)、绿色(G)以及蓝色(B)的三原色型；四色型，其中青色(C)被添加到三原色；六色型，其中黄色(Y)、洋红色(M)以及青色(C)的互补色被添加到三原色等等。三种类型中的每一中具有划分的角度或者区段的布置或者色轮的旋转速度方面的变化。因此，也可以通过根据每个色轮的规格确定反转的数目和反转的位置来应用本发明。

光源设备

在上述实施例中，已经示出具有改进的灯电压控制的高压放电灯镇流器。作为使用其的应用，图8示出光源设备。

在图8中，100表示图1中的上述高压放电灯镇流器，70表示灯被附接到的反射器，并且110表示容纳高压放电灯镇流器和灯的外壳。要注意的是，附图示意性地示出实施例，并且因此尺寸、布置等等与附图中的不同。此外，通过在外壳中适当地布置未示出的图像系统的组件等等来构造投影仪。

此外，在DLP系统的情况下，色轮(未示出)被包括在其中。

此构造能够提供具有适当地控制的亮度的高可靠性的投影仪。此外，即使当使用由投影仪的图像系统的信号或者色轮的使用限制的多频率时能够实现上述优点，这增加了高压放电灯镇流器的多功能性。

注意的是，已经示出上述实施例作为本发明的最优选实施例。与此相关，提出下述要点。

(1)在本实施例中作为输出电流的“方波”包括在严格的意义上不是完全方波的波形。不是完全的方波的“方波”的示例包括：如图5中所示的波形，其中方波的半个周期的开始处的电流值不同于其结束处的电流值；图6中所示的波形，其中在半周期的中间存在小的凸起和凹陷；以及图7中所示的波形，其中电流的时间积对于驱动期间的每个极性来说不同。此外，示例还包括图4A和图4B中所示的波形，其中与在DLP系统中使用的色轮的区段同步地改变电流值，并且改变极性。因此，期待的是，“方波”包括正常驱动期间的灯电流的这样的波形。

(2)在本发明中，基于时间划分通过百分比(％)来表示频率的含有率。然而，在实际设计中，通过将特定频率的循环的数目乘以若干倍获得的时间不严格地匹配用于对应的含有率的时间。因此，在某些情况下含有率的值是近似的。因此，在循环的中间可以中断频率并且可以以另一频率开始驱动。

(3)在本发明中，虽然示出了灯电压用作灯参数并且根据灯电压彼此切换高低频率的构造，但是驱动开始之后的驱动持续时间也可以被用作灯参数，并且可以每预定的驱动持续时间相互切换高低频率。在其灯电压的特性已经事先已知的灯的情况下，能够在没有检测灯电压的情况下执行切换操作。

(4)在实施例中，虽然AC电源电路由整流电路、降压斩波器电路、以及全桥电路构造，但是其它的布置也是可能的，只要布置能够将方波交流电流提供给灯。例如，当输入电源是DC电源时，可以仅在全桥电路的前级提供DC/DC转换器。或者，可以使用诸如推挽逆变器的其它类型的电路来替代全桥电路，只要直流电流能够被转换为交流电流。

(5)此外，控制电路30中的布置可以不限于示出的布置，只要控制电路30能够执行全桥电路40中的晶体管41至44的反转控制并且执行降压斩波器电路20中的晶体管21的PWM控制。

根据本发明，当改变每单位时间的多驱动频率的含有率(或者分量含有率，在下文中相同)时，逐步地改变含有率以允许抑制将在短期中出现的灯电压的不必要的增加或减少。因此，实现了想要的灯电压控制。

此外，即使当可能的驱动频率受限制时，本发明也能够通过组合多个驱动频率并且进一步通过根据灯参数改变每单位时间的每个频率的含有率来优选地控制灯电压。

此外，通过本发明提供的控制不是其中连续地改变频率的控制，并且因此对于其中能够选择由于旋转的次数和色轮的区段的数目导致的有限的频率的DLP系统来说也是有用的控制。

Claims (14)

1.一种高压放电灯镇流器，所述高压放电灯镇流器用于以由频率分量f1和f2(f1＜f2)组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，所述高压放电灯包括布置为彼此面对的一对电极，所述镇流器包括：

控制装置，所述控制装置用于控制每单位时间频率分量f1和f2的每个的含有率；

输出装置，所述输出装置用于将根据含有率的合成波形电流施加给所述高压放电灯；以及

检测装置，所述检测装置用于检测所述高压放电灯的灯电压，其中

所述控制装置被构造为当灯电压超过预定值V时将f2的含有率迁移到R_L％，并且当灯电压下降到低于预定值V’时将f2的含有率迁移到R_H％(0≤R_L＜R_H≤100)，并且所述控制装置被进一步构造为当所述含有率被从R_L％迁移到R_H％时，或者当所述含有率被从R_H％迁移到R_L％时，逐步地改变所述含有率。

2.一种高压放电灯镇流器，所述高压放电灯镇流器用于以由多个频率分量f1至fn(n≥3，fn-1＜fn)组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，所述高压放电灯包括布置为彼此面对的一对电极，所述镇流器包括：

控制装置，所述控制装置用于控制每单位时间各频率分量f1至fn的分量含有率；

输出装置，所述输出装置用于根据所述分量含有率将合成波形电流施加给所述高压放电灯；以及

检测装置，所述检测装置用于检测所述高压放电灯的灯电压，其中

所述控制装置被构造为：当灯电压超过预定值V时将所述分量含有率迁移到第一分量含有率C₁，并且当灯电压下降到低于预定值V’时将所述分量含有率迁移到第二分量含有率C₂，所述第二分量含有率C₂的平均频率高于所述第一分量含有率C₁的平均频率，并且

所述控制装置被进一步构造为：当所述分量含有率从所述第一分量含有率C₁迁移到所述第二分量含有率C₂时，或者当所述分量含有率从所述第二分量含有率C₂迁移到所述第一分量含有率C₁时，逐步地改变所述分量含有率。

3.根据权利要求1和2中的任何一项所述的高压放电灯镇流器，其中每次迁移在1分钟至1小时内完成分量含有率和含有率中的任何一个的逐步改变。

4.根据权利要求1和2中的任何一项所述的高压放电灯镇流器，其中每次迁移在10分钟至30分钟内完成分量含有率和含有率中的任何一个的逐步改变。

5.根据权利要求1和2中的任何一项所述的高压放电灯镇流器，其中当在投影仪中使用所述高压放电灯镇流器时，所述多个频率分量是不干扰用于所述投影仪的视频同步信号的频率分量。

6.一种光源设备，所述光源设备构成投影仪，所述投影仪包括根据权利要求1和2中的任何一项所述的高压放电灯镇流器和高压放电灯。

7.一种高压放电灯镇流器，所述高压放电灯镇流器用于以合成波形交流电流驱动高压放电灯，所述高压放电灯包括布置为彼此面对的一对电极，所述镇流器用在采用色轮的DLP系统中，其中

所述合成波形电流包括第一组电流波形和第二组电流波形的组合，所述第一和第二组中的每一个的波形都被反转以对应于所述色轮的旋转速度和所述色轮的区段的划分位置中的至少一个，所述第一和第二组中的每一个的时段具有等于所述色轮的一次旋转的长度，并且所述第二组的平均频率高于所述第一组的平均频率，

所述镇流器包括：

控制装置，所述控制装置用于控制每单位时间合成波形电流中的所述第一和第二组的每个的含有率；

检测装置，所述检测装置用于检测用于所述色轮的旋转的同步信号；

输出装置，所述输出装置用于根据合成信号和含有率将合成波形电流施加给所述高压放电灯；以及

检测装置，所述检测装置用于检测所述高压放电灯的灯电压，并且

所述控制装置被构造为：当灯电压超过预定值V时将所述第二组的含有率设置为R_L％，并且当灯电压下降到低于预定值V’时将所述第二组的含有率设置为R_H％(0≤R_L＜R_H≤100)，所述控制装置被进一步构造为：当所述含有率从R_L％迁移到R_H％时，或者当所述含有率从R_H％迁移到R_L％时，逐步地改变所述含有率。

8.一种光源设备，所述光源设备包括DLP系统，所述DLP系统包括根据权利要求7所述的高压放电灯镇流器、所述高压放电灯、以及所述色轮。

9.一种方法，所述方法用于以由频率分量f1和f2(f1＜f2)组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，所述高压放电灯包括布置为彼此面对的一对电极，所述方法包括下述步骤：

检测所述高压放电灯的灯电压；

基于检测到的灯电压控制每单位时间所述频率分量f1和f2的每个的含有率；以及

根据所述含有率将合成波形电流施加给所述高压放电灯，其中

所述控制包括下述步骤：

当所述灯电压超过预定值V时将f2的含有率逐步地迁移到R_L％；以及

当所述灯电压下降到低于预定值V’时将f2的含有率逐步地迁移到R_H％，其中0≤R_L＜R_H≤100。

10.一种方法，所述方法用于以由多个频率分量f1至fn(n≥3，fn-1＜fn)组成的合成波形交流电流驱动高压放电灯，所述高压放电灯包括布置为彼此面对的一对电极，所述方法包括下述步骤：

检测所述高压放电灯的灯电压；

基于检测到的灯电压控制每单位时间各频率分量f1至fn的分量含有率；以及

根据所述分量含有率将合成波形电流施加给所述高压放电灯，其中

所述控制包括下述步骤：

当所述灯电压超过预定值V时将所述分量含有率逐步地迁移到第一分量含有率C₁；以及

当所述灯电压下降到低于预定值V’时将所述分量含有率逐步地迁移到第二分量含有率C₂，所述第二分量含有率C₂具有高于所述第一分量含有率C₁的平均频率的平均频率。

11.根据权利要求9和10中的任何一项所述的方法，其中每次迁移在1分钟至1小时内完成所述分量含有率和含有率中的任何一个的逐步改变。

12.根据权利要求9和10中的任何一项所述的方法，其中每次迁移在10分钟至30分钟内完成所述分量含有率和含有率中的任何一个的逐步改变。

13.根据权利要求9和10中的任何一项所述的方法，其中所述多个频率分量都是不干扰用于所述投影仪的视频同步信号的频率分量。

14.一种方法，所述方法用于以合成波形交流电流驱动高压放电灯，所述高压放电灯包括布置为彼此面对的一对电极，所述方法用在采用色轮的DLP系统中，其中

所述合成波形电流包括第一组电流波形和第二组电流波形的组合，所述第一和第二组中的每一个的波形都被反转以对应于所述色轮的旋转速度和所述色轮的区段的划分位置中的至少一个，所述第一和第二组中的每一个的时段具有等于所述色轮的一次旋转的长度，并且所述第二组的平均频率高于所述第一组的平均频率，

所述方法包括：

检测所述高压放电灯的灯电压；

基于所述灯电压控制每单位时间合成波形电流中所述第一组和第二组的每个的含有率；

检测用于所述色轮的旋转的同步信号；

根据所述同步信号和含有率将合成波形电流施加给所述高压放电灯；以及

所述控制包括下述步骤：

当所述灯电压超过预定值V时将所述第二组的含有率逐步地设置为R_L％；并且

当所述灯电压下降到低于预定值V’时将所述第二组含有率逐步地设置为R_H％，其中0≤R_L＜R_H≤100。

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