CN102196645B - 光源装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光源装置，将灯水平以及垂直配置时，都能够在电极不出现损坏问题的情况下使灯点灯。从供电装置(20)向高压放电灯(10)供给交流电来使灯(10)点灯。灯(10)的配置状态例如由检测电路(30)检测，控制部(50)在灯被水平配置时使从灯(10)的一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同来使灯点灯。另外，在灯被垂直配置时，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期，使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量，来使灯点灯。

Description

光源装置
技术领域
本发明涉及用于投影仪等的光源装置，详细地说，涉及在将灯水平配置或垂直配置的任意一个状态下都能够使其点灯的光源装置。
背景技术
作为用于投影装置的光源装置，公知有以往的例如在专利文献1～3中记载的装置。
专利文献1涉及具有被交流电点灯的灯且用于投影装置的光源装置，公开了在投影装置中利用色轮的装置(例如，参照同一文献的第001 3段等的记载)。另外，专利文献2与上述相同，涉及具有被交流电点灯的灯且用于投影装置的光源装置。
专利文献2中记载的灯被垂直点灯，在使其垂直点灯时，使将灯的上部电极作为负电极而对其施加电压的时间T1大于将下部电极作为负电极而对其施加电压的时间T2，由此控制上部电极温度上升(例如，参照同一文献的第0029段等的记载)。
专利文献3涉及的光源装置与上述相同，具有被交流电点灯的灯且用于投影装置，通过将低频率周期性地插入至以稳定频率进行点灯的过程中，来防止产生多余的突起(参照同一文献的第0021段等)。
专利文献1：日本特开2007-165067公报
专利文献2：日本特开2003-347071公报
专利文献3：日本特开2007-087637公报
最近，投影装置用于称为数字标牌的利用影像的广告媒体，该媒体因为用于广告，所以需要在各个方向和各种场所进行显示。当然，数字标牌用的光源装置的投影方向和投影场所没有被规定为一种，有时如以往那样，需要将灯水平配置进行点灯，另外有时需要将灯垂直配置进行点灯。这样，希望数字标牌用的光源装置在具有的灯被水平配置或垂直配置的情况下，都能够点灯。
专利文献1的光源装置设计为将灯水平配置。在将灯水平配置时，通常，向灯供给的电流的占空比(以下将电流的极性为正的时间的长度与为负的时间的长度之间的比称为占空比)为大约1∶1，将从灯的任意一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量控制为大致相同。
在专利文献1中记载的光源装置中，如果将灯垂直配置进行点灯，则在灯的内部产生热对流，从而上侧的电极变得比下侧的电极热。对于这种灯，电极被高温加热而过热，如果在此之上加上因热对流而引起的加热，则存在上侧电极熔化损坏的问题。
专利文献2的光源装置设计为将灯垂直配置，向灯供给的电流的占空比没有成为1∶1。如果在这样电流的占空比没有成为1∶1的状态下将灯水平配置而进行使用，则一侧的电极比另一侧的电极过热，从而存在损坏的问题。
另外，在用于投影装置的光源装置中，如专利文献1所示，通过对RGBW的区域进行区划而形成的色轮来照射光，但是在使用这样的色轮的情况下，如果在R/G/B/W的区域中切换对灯的电极施加的电流的极性，则产生波动，灯的照度时而变亮时而变暗。
因此，如图9(a)所示，希望切换极性的时机与切换色轮的R/G/B/W的区域的时机相互吻合。
在专利文献2记载的光源装置中设计为将灯垂直配置，在向灯供给的电流的占空比(电流的极性为正的时间的长度与为负的时间的长度的比)不是1∶1并使用了色轮的装置的情况下，如图9(b)所示，切换电流的极性的时机与切换色轮的R/G/B/W的区域的时机不一定一致。因此，存在如下问题，即，由于切换电流的极性时产生的波动而灯的照度时而变亮时而变暗，从而出现闪烁。
另外，在显示器上以恒定的周期(更新率)更新整个液晶画面，如果该更新率(垂直频率)与切换对灯的电极施加的电流的极性的时机不同步，则与上述色轮的情况相同，出现闪烁。
在专利文献2记载的装置中，如图9(b)所示，电流的占空比不一定为1∶1，因此，可以考虑到切换整个液晶画面的时机与切换电流极性的时机不一定一致，与上述色轮的情况相同，灯的照度时而变亮时而变暗，出现闪烁。
如上所述，以往的光源装置不能够在灯被水平配置或垂直配置的情况下都被点灯，在使设计成将灯水平配置的光源装置设置为将灯垂直配置那样的朝向而将其点灯时，存在上侧电极熔化损坏的问题。
另外，如专利文献2所示，提出有通过使灯电流的极性为正的时间的长度与为负的时间的长度不同，而能够将灯垂直配置的装置，但是在使用色轮或用于液晶显示器的情况下，切换电流极性的时机与切换色轮的R/G/B/W的区域的时机或液晶画面的更新的时机不一定一致，从而存在画面闪烁的问题。
发明内容
本发明是为了解决上述以往技术的问题点而提出的，本发明的目的在于提供一种光源装置，能够在水平配置以及垂直配置时都不产生电极损坏的问题的情况下，使灯点灯，另外，即使是使用色轮等的装置，或用于液晶显示器，也能够不使画面闪烁，而显示图像。
为了解决上述问题，在本发明中，按照灯的配置，将从灯的一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量的比率设为不同的值。
即，在灯被水平配置时(将一对电极水平配置时)，将从灯的任意一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率a/b设定为第一值(a≤b)，来供给交流电。
另外，在灯被垂直配置时(将一对电极配置在重力方向上的上下方向上时)，使从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量，并且，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期，将从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′设定为比所述第一值小的第二值，来供给交流电。
在此，优选流入所述灯的电流的极性切换周期如上述那样与色轮的区域的切换或液晶画面的更新的时机一致。
但是，所述色轮的区域的切换不一定每恒定时间产生，例如如后述的图7所示，有时R/G/B/W的区域的时间的长度不同。即使此时，也优选与切换所述色轮的区域的时机吻合来对灯电流的极性进行切换，另外，优选即使使灯改变配置方向，也保持与灯的极性切换周期相同。
因此，在本发明中，保持与水平配置的极性切换周期相同的周期，即使垂直配置也能够进行点灯。
此外，在本发明中，即使是后述的图7所示的波形，只要是2个波形的正极性、负极性的时间T、T1、T2……相互相等的反复型的波形，都称为同一周期的波形。
基于以上，在本发明中，如下解决所述问题。
(1)一种光源装置，具有：高压放电灯，在其放电容器的内部相对配置有一对电极，并且封入有水银；和供电装置，其向该灯供给交流电；其特征在于，所述供电装置在输入了表示灯被水平配置的状态的信号时，将从该灯的任意一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率a/b设定为第一值(a≤b)，来供给交流电，所述供电装置在输入了表示灯被垂直配置的状态的信号时，使从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′，并且，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期，将从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′设定为比所述第一值小的第二值，来供给交流电。
(2)在上述(1)中，在输入了表示所述灯被垂直配置的状态的信号时，以使从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′为3/7～4.8/5.2的方式供给交流电。
(3)在上述(1)、(2)中，输入了表示所述灯被垂直配置的状态的信号时的功率为输入了表示所述灯被水平配置的状态的信号时的功率的95％以下。
在本发明中，能够得到以下的效果。
(1)在灯被水平配置时，从灯的任意一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率a/b设定为第一值，来供给交流电，在灯被垂直配置时，使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量，并且，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期，将从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′设定为比所述第一值小的第二值来供给交流电，因此，不管水平配置以及垂直配置，都能够在不出现电极损坏的问题的情况下，来点灯。
(2)能够保持与流过灯的电流的极性切换周期相同，将灯从水平配置变更为垂直配置，或将灯从垂直配置变更为水平配置，因此，即使适用于利用色轮等的装置或液晶显示器，也能够使电流的极性切换的时机与切换色轮的区域的时机或液晶画面的更新率吻合，不管配置状态如何，都能够在画面不产生闪烁的情况下显示图像。
(3)在灯被垂直配置时，使从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′为3/7～4.8/5.2，从而能够使灯的寿命特性良好。
(4)使灯被垂直配置时的功率为灯被水平配置时的功率的95％以下，由此，能够抑制垂直配置时的两电极的加热量，从而能够有效地改善灯的电极的形状的劣化。
附图说明
图1是本发明的实施例的光源装置的框图。
图2是本发明的实施例的光源装置所具有的灯的剖视图。
图3是表示本发明的实施例的光源装置的电路结构的具体例子的图。
图4是表示在本发明的光源装置中，将灯水平配置时与将灯垂直配置时的流过灯的电流波形的图。
图5是表示在本发明的光源装置中，周期性地插入频率比稳定频率低的低频率时的灯电流波形的图。
图6是表示在本发明的光源装置中，流过灯的电流波形与色轮的区域切换时机的图(1)。
图7是表示在本发明的光源装置中，流过灯的电流波形与色轮的区域切换时机的图(2)。
图8是表示实验结果的图。
图9是表示以往的光源装置的电流波形与色轮的区域切换时机的图。
附图标记说明
1降压斩波电路
2全桥电路(全桥式逆变电路)
3起动电路
4驱动器
50控制部
10放电灯
11发光部
12封固部
13放电管
14a、14b电极
15金属箔
16外部引线
20供电装置
30检测电路
40时间分割元件
50控制部
51驱动信号发生部
52控制器
52a点灯动作控制部
52b驱动信号选择部
52c功率控制部
Qx开关元件
L1、Lx线圈
Cx、C1、C2电容器
Q1、Q2、Q3、Q4、Q5开关元件
Dx二极管
R1～R3、Rx电阻
T2变压器
Et辅助电极
具体实施方式
图1是表示本发明的实施例的光源装置的概略结构的图。
如图1所示，本发明的光源装置具有：高压放电灯10；供电装置20，其与该灯10具有的一对电极电连接；控制电路50，其向该供电装置20输出控制信号；检测电路30，其向该控制电路50输出表示灯10的状态(水平配置或垂直配置)的信号；以及时间分割元件40，其向该控制电路50输出色轮的区域的切换时机或液晶的更新率等的时间分割信号。
作为对所述灯10的配置方向进行检测的检测电路30能够使用例如摆动元件。即，设置对应于灯的配置状态(水平或垂直配置)而改变倾斜度的摆动元件，通过检测该摆动元件的倾斜度，来检测灯的状态(水平或垂直配置)。
另外，可以在光源装置的壁面、底面等上设置按照灯设置状态而产生输出的压电元件或进行开闭的开关等，在灯被水平配置地设置光源装置时，第一压电元件产生输出或开关接通，在灯被垂直配置地设置光源装置时，第二压电元件产生输出或开关接通，由此检测灯的配置方向。
此外，在本发明中，设置所述检测电路并不是必须的，可以设置切换开关等，利用者根据灯的配置状态切换开关。
例如，也可以考虑利用者通过目视确认灯的配置状态，然后通过遥控器等将该状态输入至光源装置。此时，在控制电路50中设置用于接收来自遥控器的信号的接收电路，来代替检测电路。
图2是详细地表示所述高压放电灯10的结构的图。
高压放电灯10具有：放电管13，其由球状的发光部11和圆柱状的封固部12形成；一对电极14a、14b，其在该发光部11的内部相向配置；金属箔15，其与该电极14a、14b电连接，并且埋设在封固部12中；以及外部引线16，其与金属箔15电连接，并且从封固部12突出。
另外，在发光部11的外周部设置有在灯开始点灯时被施加高电压的辅助电极Et。
在所述发光部11中封入有水银、稀有气体、卤素气体。水银用于得到所需的可视光波长例如波长360nm～780nm的放射光，封入有0.15mg/mm3以上的水银。该封入量根据温度条件的不同而不同，但能够制作在点灯时气压在200以上、300以上的高水银蒸气压力的放电灯，能够实现水银蒸气压力越高辉度越高的光源。
作为稀有气体，例如，封入约13kPa氩气。其功能是改善点灯启动性。
作为卤素，碘、溴、氯等以与水银或其他金属的化合物的方式被封入。卤素的封入量能够从10-6μmol/mm3～10-2μmol/mm3的范围中选择。卤素的功能是利用所谓的卤素循环使灯长寿命化，但对于本发明的放电灯那样极其小型且点灯蒸气压极其高的灯而言，还起到防止放电容器失透的作用。
作为表示放电灯的数值的例子，例如，发光部的最大外径为9.5mm，电极间距离为1.5mm，发光部内容积为75mm3，额定电压为70V，额定功率为200W，被交流点灯。
图3是表示图1所示的光源装置的具体的电路结构的例子的图。
供电装置20具有：降压斩波电路1，其供给直流电压；全桥式逆变电路2(以下，还称为“全桥电路”)，其与降压斩波电路1的输出侧连接，将直流电压转变为交流电压然后供给至放电灯；与放电灯10串联连接的线圈L1、电容器C1以及起动电路3；以及驱动器4，其驱动所述全桥电路2的开关元件Q1～Q4。
控制部50能够由例如微处理器等处理装置构成，在此通过框图表示其功能结构。
在图3中，降压斩波电路1具有：开关元件Qx和电抗线圈Lx，其与用于供给直流电压的+侧电源端子连接；二极管Dx，其负极侧连接在开关元件Qx和电抗线圈Lx之间的连接点与-侧电源端子之间；平滑电容器Cx，其与电抗线圈Lx的输出侧连接；电流检测用的电阻Rx，其连接在平滑电容器Cx的一侧的端子与二极管Dx的阳极侧之间。
通过以规定的占空比驱动所述开关元件Qx，由此将输入直流电压Vdc降低至与该占空比对应的电压。在降压斩波电路1的输出侧设置电压检测用的电阻R1、R2的串联电路。
全桥电路2由连接为电桥状的开关元件Q1～Q4构成，通过使开关元件Q1、Q4、开关元件Q2、Q3交替接通，在开关元件Q1、Q2的连接点与开关元件Q3、Q4的连接点之间产生矩形波状的交流电压。
起动电路3具有电阻R3与开关元件Q5的串联电路、电容器C2和变压器T2。
在接通开关元件Q5时，充电在电容器C2中的电荷经由开关元件Q5、变压器T2的一次侧绕线进行放电，在变压器T2的二次侧产生脉冲状的高电压。该高电压施加在灯10的辅助电极Et上，使灯点灯。
在所述电路中，通过调整降压斩波电路1的开关元件Qx的工作占空比，控制输出功率，以及调整从灯的一侧的电极流向另一侧的电极的电量和从另一侧的电极流向一侧的电极的电量。
降压斩波电路1的开关元件Qx对应于门极信号Gx的占空比接通/断开，从而向灯10供给的功率发生变化。即，以如果功率上升则Qx的占空比上升，如果功率下降则Qx的占空比下降等的方式，来控制门极信号Gx使功率变为与输入的功率调整信号值一致的功率值。另外，从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量的调整也相同，每次切换灯的极性都改变所述占空比来调整电量。
控制部50由驱动信号发生部51和控制器52构成。
驱动信号发生部51例如由处理器等构成，产生用于驱动全桥电路2的开关元件Q1～Q4的驱动信号。
按照图1所示的时间分割元件40给与的同步信号(来自色轮的同步信号、来自液晶驱动电路等的同步信号)，控制驱动信号发生部51输出的驱动信号，调整全桥电路2的开关元件Q1～Q4的开关周期，由此，调整灯10的极性切换周期。
控制器52具有：点灯动作控制部52a，其按照点灯指令或来自灯配置方向检测电路的输出，控制灯10的点灯工作；和驱动信号选择部52b，其接受驱动信号发生部51的输出。
另外，具有功率控制部52c，其按照来自外部的点灯功率指令控制灯功率，并且按照对灯的配置方向进行检测的检测电路30所给与的表示灯10的配置方向的信号，控制从一侧的电极流向另一侧的电极的电量和从另一侧的电极流向一侧的电极的电量。
功率控制部52c根据电流检测用的电阻Rx的两端电压与利用电压检测用的电阻R1、R2而检测出电压，求出灯电流I、灯电压V，然后算出灯功率，然后对降压斩波电路1的开关元件Qx的占空比进行控制，使该功率与预定的功率指令值一致。
全桥电路2对应于来自驱动器4的驱动信号进行极性反转动作。
另外，驱动信号选择部52b从驱动信号发生部51接收放电灯的极性切换信号，将该极性切换信号输送至功率控制部52c，功率控制部52c按照该极性切换信号，控制从一侧的电极流向另一侧的电极的电量和从另一侧的电极流向一侧的电极的电量。
接着，说明上述的光源装置点灯时的控制。
检测电路30按照放电灯10的配置状态检测灯的状态(水平配置或垂直配置)，将其结果输出至控制电路50。
控制电路50按照灯10被水平配置还是被垂直配置的情况，来如下进行控制。
(1)水平配置(水平点灯)的情况
在灯10被水平配置时，高压放电灯10具有的一对的电极沿着其水平方向相向配置，因此，发光管的内部产生的热对流将一侧的电极和另一侧的电极同等程度地加热。因此，以从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同的方式供给交流电，从而以同等程度对一对电极进行加热，抑制对任何一方的加热，也抑制电极的损坏。
因此，图4(a)所示，控制电路50在检测电路30输入了表示灯10被水平配置的状态的信号时，控制供电装置20，使从任意一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同。即，将从灯10的一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率a/b控制为大致为1。
此外，如果向灯施加的电压大致恒定，则所述电量与流过灯的电极间的电流大致成比例。图4所示的波形表示流过灯的电极间的电流波形，如果灯电压大致恒定，则电流波形与功率波形大致一致，在控制功率使灯功率变为恒定时，如同一图所示，电流波形的振幅大致恒定。
在图3的电路中，如上所述，控制部50的功率控制部52c按照检测电路30所给予的表示灯10被水平配置的信号，控制降压斩波电路1的开关元件Qx，使从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同。
另外，控制部50的驱动信号发生部51，在时间分割元件40提供同步信号时，按照该同步信号驱动驱动器4，控制全桥电路2的开关元件Q1～Q4的开关周期，与所述同步信号同步地切换流过灯10的功率的极性。
由此，以从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同的方式供给交流电。
而且，通常，在灯10中设置用于对来自灯的光进行反射的反射镜，通过该反射镜对灯的电极间发出的光进行反射，将其引导至出射方向。
在以灯的一对电极与所述反射镜的出射方向平行的方式配置灯的情况下，即使将灯水平配置时，灯的一对电极中位于光出射方向侧的电极(灯的一对电极中的位于与镜分离的一侧的电极)也接受来自反射镜的反射光，比位于反射镜一侧的电极(一对电极中的位于接近反射镜一侧的电极)热。即，即使将灯水平配置时，有时一侧的电极相比另一侧的电极热被进一步加热。
此时，希望使从位于反射镜一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向位于反射镜一侧的电极的电量不同，对灯的电极同等程度地加热。
灯的电极接受电子的量越多加热量越大，因此发送电力的量多的电极相比接受电力的一侧的电极被进一步加热。
此时，需要使从被进一步加热的另一侧的电极(位于与反射镜分离的一侧的电极)流向位于反射镜一侧的电极的电量稍微小于从位于反射镜一侧的电极流向另一侧的电极的电量，来对灯的电极同等程度地加热。
此外，由于将灯水平配置时的一侧的电极与另一侧的电极之间的加热量的差小于将灯垂直配置时的加热量的差，所以此时的从另一侧的电极流向位于反射镜一侧的电极的电量a与从位于反射镜一侧的电极流向另一侧的电极的电量b的比率a/b变为比后述的将灯垂直配置时的电量的比率a′/b′大的值。
此外，使从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量不同的例子不仅是使用上述那样的反射镜，光源装置具有使光返回发光管的内部的光学元件时也具有同样的效果。作为使光返回发光管的例子，例如，列举有在使光通过色轮时将其一部分光反射而返回至发光管的例子，另外，列举有如下的例子等，即，在一侧的封固部上具有第一反射镜使光向光出射方向反射，在另一个封固部侧具有第二反射镜，使光向与光出射方向的相反一侧反射时，使光返回发光管。
(2)垂直配置(垂直点灯)的情况
在灯被垂直配置时，如所述图2所示，对于高压放电灯具有的一对电极，另一侧的电极14b配置在重力方向(图2中的纸面上下方向)的下侧，一侧的电极14a配置的重力方向的上侧。如果在重力方向的上下方向上配置电极，则在灯点灯时，在发光管的内部产生热对流，而上侧变热，因此配置在上侧的电极14a比下侧的电极14b热。
电极如上所述，输出的电量越大加热量越大。因此，以使从配置在上侧的电极14a流向配置在下侧的电极14b的电量小于从配置在下侧的电极14b流向配置在上侧的电极14a的电量小的方式，供给交流电(电流)，从而使配置在上侧的电极14a的加热量小于配置在下侧的电极14b的加热量。由此，即使是被垂直点灯的灯，即使上侧电极14a被热对流加热，根据被供给的电量，能够抑制上侧电极14a的温度上升，从而能够抑制电极14a的损坏。
因此，如图4(b)所示，控制电路50在从检测电路30输入表示灯10被垂直配置的状态的信号时，控制供电装置20，使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量。此外，在图4(b)中，正侧表示从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电流，负侧表示从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电流(在以下所示的波形图中相同)。
另外，如上所述，希望流入灯的电力(电流)的极性切换周期在灯被水平配置的状态下与垂直配置的状态下相同。因此，控制部50在灯10被垂直配置时，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期不变，将从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量控制为小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量。
在此，从配置在灯10的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′设定为小于将灯水平配置时的所述比率a/b。这是因为，与将灯水平配置时相比，如上述在将灯垂直配置时，一侧的电极(上侧的电极)的加热量大。
在图3的电路中，如上所述，控制部50的功率控制部52c按照检测电路30所给予的表示灯10被垂直配置的信号，控制降压斩波电路1的开关元件Qx，使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量。
另外，控制部50的驱动信号发生部51在时间分割元件40给与同步信号时，按照该同步信号驱动驱动器4，控制全桥电路2的开关元件Q1～Q4的开关周期，与所述同步信号同步切换流过灯10的功率的极性。
由此，以使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的方式，供给交流电，抑制对上侧电极的加热。
此外，在上述说明中，没有说明垂直配置点灯时与水平点灯时的电量，但可以如后述那样在垂直配置点灯时和水平点灯时改变灯功率。
例如，在垂直点灯时的功率为200W时，使水平点灯时的功率在其95％以下的190W以下时，流过上侧电极以及下侧电极双方的电流量降低，因此能够抑制对两电极的加热，从而抑制两电极的损坏。
在图4中，示出了占空比为1∶1的恒定频率(稳定频率)的交流电流过灯的情况，但是如上述专利文献3所述，也可以插入频率比稳定频率低的低频率。
图5是表示周期性地插入频率比稳定频率低的低频率时的灯电流的图，同一图(a)表示水平点灯的情况(从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同的情况)，同一图(b)表示垂直点灯的情况。
这样，通过插入低频率，如专利文献3所述，能够抑制在电极上产生不需要的突起。
此时，例如，以60Hz～1000Hz稳定频率使灯点灯的同时，在其中周期性地插入低频率。低频率是低于稳定频率的频率，低频率从5Hz～200Hz的范围内选择，另外，将半周期作为1个单位，插入的波的数目从1个单位至10个单位的范围进行选择，而且插入稳定频率中的间隔从0.01秒～120秒的范围内进行选择。
即使在如上所述插入低频率时，控制部50也按照灯的配置状态如上所述控制灯的电量。
即，在灯被水平配置时，如图5(a)所示，以从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同方式进行控制。此外，即使此时，如上所述，可以使从另一侧的电极流向一侧的电极的电量稍微大于从一侧的电极流向另一侧的电极的电量，对灯的电极同等程度地加热。
另外，在灯被垂直配置时，如图5(b)所示，将从灯的配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量控制为小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量。
另外，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期不变，将从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′设定为比所述比率a/b(将灯水平配置时的从一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率)小的值。
通过如上控制流过灯的电量，如上所述，能够抑制对两电极的加热，从而能够抑制两电极的损坏。而且，通过如上所述插入低频率，能够抑制在电极上产生不需要的突起。
接着，说明使用色轮的情况等，从时间分割元件40向控制电路50输入同步信号的情况。
如专利文献1所述，在本发明的光源装置中，有时来自灯的出射光也向色轮出射。
色轮还称为旋转滤光器，由圆板状的玻璃制成。在滤光器中，红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)的区域分别形成为扇形。
来自灯的出射光通过形成在色轮上的聚光区域。通过色轮的旋转，使光通过与聚光区域相向的颜色的区域，从而使各种颜色出射。在此，在色轮以例如180Hz旋转(每秒180转)时，180次通过红(R)、绿(G)、蓝(B)、白(W)的区域。
在这样使用色轮的情况下，如上所述，为了抑制闪烁，希望在各区域切换的时机，对流过灯的交流电(电流)的极性进行切换。在图1、图3所示的光源装置中，从时间分割元件40向控制部50输入与色轮的各区域的切换时机同步的同步信号。
控制部50按照所述同步信号驱动驱动器4，控制全桥电路2的开关元件Q1～Q4的开关周期，与所述同步信号同步地切换流过灯10的功率的极性。
图6(a)、图6(b)是表示使用色轮时流过灯的电极间的电流和色轮的R、G、B、W的各区域的切换的图，同一图表示流过灯的电流的占空比为1∶1的情况。
如图6(a)、图6(b)所示，在使用色轮时，与色轮的区域的切换的时机同步地切换流过灯的交流电(电流)的极性。
即，在灯被水平配置时，如图6(a)所示，与切换色轮的区域的时机同步地切换流过灯的交流电(电流)的极性，并且以从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同的方式进行控制。
此外，在图6(a)中，流过灯的电流的占空比为1∶1，但是根据周期的不同纵轴即电流量不同。这是因为，为了调整通过色轮而形成的影像的颜色再现性和亮度，而使色轮各个颜色的电流量变化。
即，在形成的影像中，在想要提高颜色再现性时，提高红(R)或蓝(B)的电流量，另外，在想要提高亮度时，提高绿(G)或白(W)的电流量，由此电流在各周期中变化。
即使在各周期中电流变化，在某个规定的时间内，从一侧的电极流向另一侧的电极的电流与从另一侧的电极流向一侧的电极的电流大致相同，因此，单位时间的从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同。即，图6(a)所示的带阴影线的部分的正侧的面积的总和与负侧的面积的总和大致相同。
此外，即使此时，如上所述，也可以使从另一侧的电极流向一侧的电极的电量稍微大于从一侧的电极流向另一侧的电极的电量，对灯的电极同等程度地加热。
另外，在灯被垂直配置时，如图6(b)所示，与切换色轮的区域的时机同步地切换流过灯的交流电(电流)的极性，并且以从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的方式进行控制。
另外，如上所述，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期，将从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′设定为比所述比率a/b(将灯水平配置时的从一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率)小的值。
此外，即使在图6(b)中，流过灯的电流的占空比为1∶1，但是与图6(a)相同，根据周期的不同，纵轴即电流量不同。这是为了如上所述表示灯电压变化时的灯电流，但是，此时，为了抑制电极的损坏，对于各周期中的电流量，使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电流量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电流量。
此时，从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的比率例如为3∶7，对于单位时间的电量，与电流量相同，也为3∶7。即，图6(b)所示的带阴影线的部分的正侧和负侧的面积之比为3∶7。
通过如上所述控制流过灯的电量，如上所述，能够抑制两电极的损坏。另外，通过与色轮的区域的切换时机吻合地切换流过灯的电量的极性，能够抑制画面的闪烁。
此外，色轮的扇形体的宽度不一定恒定，如图7(a)、图7(b)所示，存在宽度宽的区域(同一图的R和W)，也存在宽度窄的区域(G和B)。例如，在图7(a)、图7(b)中，如果将时间T作为一个周期，则各区域的时间宽度为T1、T2、T3、T4。
此时，还优选灯的电流的极性切换的时机与色轮的区域的切换时机吻合，此时，占空比不一定为1∶1。
因此，在水平点灯时，灯的电流的极性切换的时机控制为与色轮的扇形体的宽度吻合，另外，与此同时，将从一侧的电极流向另一侧的电极的电量控制为与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同。
例如，在图7(a)中，在RGBW的1个周期T内，控制从一侧的电极流向另一侧的电极的电流的大小与从另一侧的电极流向一侧的电极的电流的大小，以使从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同。
另外，在垂直点灯时，与水平点灯时相同，将灯的电流的极性切换的时机控制为与色轮的扇形体的宽度吻合，同时，在图7(b)中的RGBW的1个周期T内，如上所述，将从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量控制为小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量。例如，在图7(b)中，在各周期T中，使从配置在上侧的电极流向配置在下侧的电极的电流量与从下侧电极流向上侧电极的电流量的比率为3∶7。
对于单位时间的电量，与电流量相同，例如，为3∶7。即，图7(b)所示的带阴影线的部分的正侧与负侧的面积之比为3∶7。
这样，例如，在使用色轮时，占空比不一定为1∶1，需要与色轮的扇形体的区域的切换的时机吻合地决定占空比，如图7(a)、图7(b)所示，使水平点灯时的占空比与垂直点灯的占空比相同，使电流的极性切换的时机与色轮的区域的切换时机吻合。
另外，与此同时，将水平点灯时的电量控制为大致1∶1，并且将垂直点灯时的电量控制为例如大致3∶7。由此，能够抑制电极的损坏。
为了确认本发明的效果，进行以下的实验，求出灯被垂直配置时从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的比率的优选的值。结果，可知优选所述比重为3∶7～4.8∶5.2。
(a)实验1
发明人准备图2所示的灯，使该灯垂直点灯。此时，作为电量的比率设定各种条件，在各电量的比率中，观察点灯200小时的时刻的电极形状。
而且，将各电量的比率下的电极的变形程度与各电量的比率下的水平点灯时的经过200小时时的电极形状进行比较。
即，将从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a′与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b′的比率a′/b′进行各种改变而点灯时的经过200小时时的电极形状与使从一侧的电极流向另一侧的电极的电量与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量大致相同而水平点灯时的经过200小时时的电极形状进行比较。
实验的条件如下所述。
实验所使用的灯，其石英玻璃的放电管的最大外径为
Figure BSA00000425092900231
在发光部中封入0.29mg/mm3的水银，3×103μmol/mm3的溴气，以及100Torr的稀有气体。另外，电极间距离为1.1mm，在水平点灯时，输入275W的功率，以370Hz的频率，进行交流点灯。
而且，将直到寿命末期能够确保与水平点灯时的寿命特性相同的水平的情况作为最佳状态，标注双重圆圈(◎)，将没有成为最佳水平但能够确保以往的水平点灯时的寿命时间的8～9成左右的寿命时间的情况作为允许水平，标注为圆圈(○)，将能够确保7成左右的寿命特性的情况作为允许水平，标注为三角(△)。另外，将其以下的允许外的情况标注为叉(×)。此外，本评价使用5个灯且平均地对比各灯的电极形状的结果。
图8(a)表示实验1的结果。
在图8中，“功率比”是作为比较对象的垂直点灯时与水平点灯时的灯功率的比，在图8(a)的例中，垂直点灯时与水平点灯时的功率比为1。
“电量的比率”是在垂直点灯时，从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的比率，分别表示为“上”、“下”。
“形状”表示上侧电极与下侧电极的形状的变形状态，以及综合评价上侧电极与下侧电极的形状的变形状态时的结果。其结果如上所述以双重圆圈(◎)、圆圈(○)、三角(△)、叉(×)表示。
如图8(a)所示，在垂直点灯时的功率与水平点灯时的功率相同的(100％)的情况下，如果如2.5∶7.5那样使从下侧电极流向上侧电极的电量增大，则下侧电极接受电子而被加热，从而熔化变形。因此，如果相比2.5∶7.5使从下侧电极流出的电量增大，则变形进一步变大，不能够得到所期望的寿命特性。
另一方面，如果如5∶5那样使两者的电量相同，则热对流对上侧电极进行加热，从而熔化变形，如果使从上侧电极流向下侧电极的电量增大，则进一步加热上侧电极，从而不能够得到所期望的寿命特性。
因此，可知以从配置在灯的上侧的电极(上侧电极)流向配置在下侧的电极(下侧)电极的电量与从下侧电极流向上侧电极的电量的比率在3∶7～4.8∶5.2的方式供给交流电，能够得到7成以上的寿命特性。
(b)实验2
接着，在灯的条件相同的情况下，垂直点灯时的功率小于水平点灯时的功率(98％以下)的情况下，观察电极形状是否变化。
如图8(a)的结果可知，在改变了从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的比率时，在使比率增大时与使比率缩小时，都使各个电极开始产生变形(○→△→×那样变化)。即，以所述比率为4/6的情况为大致的中心，不论比率变大还是变小，电极都开始变形。
因此，为了得到电极形状更稳定的输入功率条件，将所述比率固定为4/6，使垂直点灯时的功率相对于水平点灯的功率的比率在100％～95％的范围变化，来观察电极形状的变形程度。
图8(b)示出其实验结果。
如图8(b)所示，将从上侧电极流向下侧电极的电量与从下侧电极流向上侧电极的电量的比率设定为4∶6，分别观察垂直点灯时/水平点灯时的功率比在100％～95％范围内的电极形状，由此可知，在功率比为95％时，能够确保与水平点灯时的寿命特性相同的水平。
因此，将所述垂直点灯时/水平点灯时的功率比固定为95％，改变从配置在灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的比率，来调查电极形状的变形状态。
图8(c)示出其结果。
如图8(c)所示可知，即使在其他的电量的比率中，也改善了电极形状。这是因为，与水平点灯时相比，使在垂直点灯时输入的电量低，由此流向上侧电极以及下侧电极的电量变低，对两电极的加热降低，从而改善了电极形状。
根据以上的实验可知，为更有效地抑制电极形状的变形，优选使垂直点灯时/水平点灯时的功率比为95％以下。
此外，如果使灯的点灯功率在稳定点灯时的功率的5～10％以下，则电极温度降低，来自阴极的热电子的放出变得不稳定，有时由于辉光放电而产生黑化或中断。因此，希望垂直点灯时/水平点灯时的功率比为5％(优选10％)～95％。

Claims (3)

1.一种光源装置，具有：高压放电灯，在其放电容器的内部相对配置有一对电极，并且封入有水银；和供电装置，具有向该灯供给交流电的开关元件；其特征在于，
所述光源装置具有向所述供电装置输出控制信号的控制电路，
所述控制电路接收同步信号，并根据所述同步信号控制所述供电装置的开关元件的开关周期，进行流向所述灯的功率的极性切换，所述同步信号是色轮的区域切换时机信号或液晶画面的更新率的时间分割信号，
所述供电装置在输入了表示灯被水平配置的状态的信号时，将从该灯的任意一侧的电极流向另一侧的电极的电量a与从另一侧的电极流向一侧的电极的电量b的比率a/b设定为第一值，来供给与所述同步信号同步地进行极性切换的交流电，
所述供电装置在输入了表示灯被垂直配置的状态的信号时，使从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量小于从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量，并且，保持与所述水平配置的状态下的极性切换周期相同的周期，将从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量a'与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量b'的比率a'/b'设定为比所述第一值小的第二值，来供给与所述同步信号同步地进行极性切换的交流电。
2.根据权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在输入了表示所述灯被垂直配置的状态的信号时，以使从配置在该灯的上侧的电极流向配置在下侧的电极的电量与从配置在下侧的电极流向配置在上侧的电极的电量的比率a'/b'为3/7～4.8/5.2的方式供给交流电。
3.根据权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于，
输入了表示所述灯被垂直配置的状态的信号时的功率为输入了表示所述灯被水平配置的状态的信号时的功率的95%以下。
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