CN102379161B - 高压放电灯点亮装置及其方法、高压放电灯装置、投影仪 - Google Patents

Abstract

对于高压放电灯（4），从点亮开始起到经过规定时间为止，在灯功率到达功率值（P_低）之前，供给电流值（Ib）的恒定电流，在灯功率到达功率值（P_低）时，以成为功率值（P_低）的恒定功率的方式供给电流，经过规定时间后，以成为额定灯功率值（Pr）的恒定功率的方式供给电流，进行恒定功率供给时的灯电流的大小被限制在限制电流值（Ia），以满足Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9、Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9的关系的方式设定电流值（Ib）和功率值（P_低）。

Description

高压放电灯点亮装置及其方法、高压放电灯装置、投影仪

技术领域

本发明涉及高压放电灯点亮装置、使用了其的高压放电灯装置、使用了该高压放电灯装置的投影仪以及高压放电灯的点亮方法。 

背景技术

在投影仪中，作为其光源，广泛使用了离点光源近的高压放电灯、特别是高压水银灯。高压水银灯具备在内部封入作为发光物质的水银、且以相互大致相向的方式配置了钨制的一对电极的发光管，在电极间使电弧放电产生而射出光。 

作为这样的高压水银灯的点亮装置，以往广泛使用了如下这样的点亮装置，即，该点亮装置在从点亮开始起到经过规定时间为止，例如在灯功率成为额定灯功率值Pr为止的期间，供给一定的电流值Ic 进行点亮，在经过规定时间后，供给灯功率为额定灯功率值Pr的恒定功率来点亮。在恒定功率供给下，当灯电压过低时，灯电流过大而可能使装置内的电子零件破损，因此，在点亮装置中以设为规定的值（以后称为限制电流值Ia）以下的方式控制灯电流。另外，通常将上述的电流值Ic设定成限制电流值Ia的大小。 

在上述以往的高压水银灯的点亮装置中，已知在从电流值Ic的恒定电流供给转移到额定灯功率值Pr的恒定功率供给时，供给的功率和电流均升高（额定灯功率值Pr、电流值Ic），特别是在此时，一对电极的温度上升剧烈而使电极损耗。 

为了抑制这样的电极损耗，提出了从点亮开始起到经过规定时间为止，供给比上述以往的电流值Ic小的一定的电流值Id，使转移到额定灯功率值Pr的恒定功率供给时的电流值变得比以往小的高压水银灯的点亮装置（参照专利文献1）。 

根据专利文献1的点亮装置，电流值Id使用考虑高压水银灯的制造偏差而规定的、额定灯电压的公差范围的上限值V_高和额定灯功率值Pr来设定（Id＜Pr／V_高）。另一方面，上述以往的点亮装置中的电流值Ic与限制电流值Ia的大小相同，限制电流值Ia一般使用该公差范围的下限值V_低和额定灯功率值Pr来进行设定（Ia=Pr／V_低）。因此，由于电流值Id比限制电流值Ia和电流值Ic小，所以相比上述以往的点亮装置，能够以电流值变小的量来抑制一对电极的温度上升，能够抑制电极发生损耗。 

图14（a）～（c）是以实线表示利用专利文献1所述的点亮装置点亮时的灯功率、灯电压及灯电流与点亮时间的各关系的图表。另外，以双点划线表示利用上述以往的点亮装置点亮时的各关系。这里的高压水银灯的额定灯功率为250[W]，额定灯电压为80[V]，额定灯电压的公差范围为62.5[V] ～95[V]。 

如图14（a）～（c）所示，可知在专利文献1所述的点亮装置中，从点亮开始到灯电压达到80[V]为止供给比上述以往的点亮装置中的电流值Ic（4[A]）小的电流值Id（2.5[A]）。而且，转移到额定灯功率250[W]的恒定功率供给时的电流值为3.125[A]，比电流值Ic小。 

现有技术文献 

专利文献

专利文献1：日本特开2009-59602号公报。

发明内容

发明要解决的问题 

但是，在上述专利文献1所述的点亮装置中，存在如下问题：电流值Id比限制电流值Ia过小，在如图14所示的例子中，是限制电流值Ia的62.5%（=2.5[A]/ 4[A]），因此高压水银灯的启动（buildup）比上述以往的点亮装置慢。

本发明是鉴于这样的情况而做出的，其目的在于，提供一种能比以往更加抑制高压放电灯中的一对电极损耗并同时能抑制灯的启动变慢的高压放电灯点亮装置、使用了其的高压放电灯装置、使用了该高压放电灯装置的投影仪以及高压放电灯的点亮方法。 

用于解决问题的方案 

本发明是一种高压放电灯点亮装置，其使具有在内部封入有发光物质且相向配置有一对电极的发光管的高压放电灯点亮，其特征在于，具备：供电部，其向所述高压放电灯供电；控制部，其有选择地进行以灯功率维持恒定功率的方式控制所述供电部的恒定功率控制、以及以灯电流维持恒定电流的方式控制所述供电部的恒定电流控制，在所述恒定功率控制下，以灯电流成为限制电流值Ia以下的方式控制所述供电部，所述控制部从点亮开始起到经过规定时间为止，至少进行：以灯电流维持比所述限制电流值Ia小的规定电流值Ib的方式控制所述供电部的恒定电流控制；以及在所述恒定电流控制下，在灯功率到达比额定灯功率值Pr低的规定功率值P_低时，以灯功率维持功率值P_低的恒定功率的方式控制所述供电部的第一恒定功率控制，在经过所述规定时间后，进行以灯功率维持额定灯功率值Pr的方式控制所述供电部的第二恒定功率控制，所述电流值Ib和所述功率值P_低满足Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9、Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9的关系。

另外，本发明的高压放电灯装置，其特征在于，具备：高压放电灯，其具有在内部封入有发光物质且相向配置有一对电极的发光管；以及所述高压放电灯点亮装置，其使所述高压放电灯点亮。 

另外，本发明的投影仪，其特征在于，具备所述高压放电灯装置。 

另外，本发明的高压放电灯的点亮方法，其是利用点亮装置进行点亮的方法，所述点亮装置具备：供电部，其对于具有在内部封入有发光物质且相向配置有一对电极的发光管的高压放电灯进行供电；以及控制部，其有选择地进行以灯功率维持恒定功率的方式控制所述供电部的恒定功率控制、以及以灯电流维持恒定电流的方式控制所述供电部的恒定电流控制，在所述恒定功率控制下，以灯电流成为限制电流值Ia以下的方式控制所述供电部，其特征在于，所述控制部从点亮开始起到经过规定时间为止，至少执行：以灯电流维持比所述限制电流值Ia小的规定电流值Ib的方式对所述供电部进行恒定功率控制的步骤；以及在灯功率到达比额定灯功率值Pr低的规定功率值P_低时以灯功率维持功率值P_低的恒定功率的方式对所述供电部进行恒定功率控制的步骤，在经过所述规定时间后，执行以灯功率维持额定灯功率值Pr的方式对所述供电部进行恒定功率控制的步骤，所述电流值Ib和所述功率值P_低满足Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9、Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9的关系。 

发明效果 

根据上述构成的高压放电灯点亮装置，向高压放电灯供给满足以下关系的电流值Ib的恒定电流：

Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9。

这样，由于将电流值Ib设定成限制电流值Ia的0.7倍～0.9倍的大小，所以比上述以往的点亮装置中的电流值Ic（=限制电流值Ia）小，而且比电流值Id大。由此，相比上述以往的点亮装置更能抑制一对电极的温度上升，能够抑制电极发生损耗。另外，灯的启动比上述专利文献1的点亮装置早，能够抑制灯的启动变慢。 

另外，在转移到额定灯功率值Pr的恒定功率供给之前，向高压放电灯供给比额定灯功率值Pr低的、满足以下关系的规定功率值P_低的恒定功率： 

Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9。

由此，在转移到经过规定时间后的额定灯功率值Pr的恒定功率供给之前，能够抑制一对电极的温度上升并使其稳定，因此，从点亮开始起到经过规定时间为止，会防止一对电极的温度立刻上升。该结果是，可以进一步抑制电极发生损耗。 

另外，在额定灯功率值Pr和功率值P_低的恒定功率供给下，将灯电流控制成变为限制电流值Ia以下，即使灯电压过低，灯电流也不会变得过大。 

另外，上述构成的高压放电灯的点亮方法可以得到与上述高压放电灯点亮装置相同的效果。 

根据本发明，可以提供比以往更能抑制高压放电灯中的一对电极损耗，并且能抑制灯的启动变慢的高压放电灯点亮装置、使用了其的高压放电灯装置、使用了该高压放电灯装置的投影仪以及高压放电灯的点亮方法。 

附图说明

图1是表示第一实施方式的高压放电灯装置的构成的框图。 

图2是包含表示高压水银灯的构成的管轴的剖面图。 

图3是表示装入了高压水银灯的灯单元的构成的局部切口立体图。 

图4是用于说明点亮装置的动作的流程图。 

图5是表示灯功率、灯电压及灯电流与点亮时间的各关系的图表。 

图6是表示在点亮试验中使用的实施例和比较例中的电流值Ib和功率值P_低的大小的图。 

图7（a）是表示实施例1的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表，（b）是表示实施例2的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表，（c）是表示实施例3的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表，（d）是表示实施例4的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表，（e）是表示实施例5的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表，（f）是表示比较例1的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表，（g）是表示比较例2的灯启动之前的灯电压及灯电流与点亮时间的关系的图表。 

图8（a）是表示各实施例和比较例的灯电压的推移的图，（b）是表示各实施例和比较例的照度维持率的推移的图。 

图9是用于说明照度维持率与累计点亮时间的关系的图。 

图10是用于说明电流值Ib和功率值P_低的关系的图。 

图11是表示利用第二实施方式的点亮装置而点亮时的灯功率与点亮时间的各关系的图。 

图12是表示第三实施方式的前投式投影仪的构成的局部切口立体图。 

图13是表示第三实施方式的背投式投影仪的构成的立体图。 

图14（a）是表示利用以往的点亮装置点亮时的灯功率与点亮时间的关系的图表，（b）是表示利用以往的点亮装置点亮时的灯电压与点亮时间的关系的图表，（c）是表示利用以往的点亮装置点亮时的灯电流与点亮时间的关系的图表。 

具体实施方式

参照附图，对用于实施本发明的方式进行详细说明。 

另外，在用于实施本发明的方式中表示数值范围的符号“～”包含其两端的数值。 

（第一实施方式） 

﹤整体构成﹥

图1表示作为本发明的第一实施方式的高压放电灯装置1的框图。

如图1所示，高压放电灯装置1由与外部的交流电源（AC100 [V]）连接的DC电源电路2、额定灯功率200 [W]的高压放电灯4、连接于这些DC电源电路2与高压放电灯4之间的点亮装置3（电子稳定器）构成。 

DC电源电路2例如具有整流电路，由家庭用的交流电压（100 [V]）生成一定的直流电压并供给到点亮装置3。 

点亮装置3将从DC电源电路2供给的直流电压的电力变换成交流电力，并供给到高压放电灯4。 

高压放电灯4利用从点亮装置3供给的交流电力进行点亮。 

﹤点亮装置的构成﹥ 

点亮装置3具备DC/DC变换器5、DC/AC逆变器6、高电压产生部7和控制部8作为主要的构成。控制部8具备微型计算机11、PWM（Pulse Width Modulation：脉宽调制）控制电路12、灯电流检测部9、灯电压检测部10和定时器14。

DC/DC变换器5具有输入端子5a、5b、输出端子5c、5d和控制端子5e。在输入端子5a、5b连接有DC电源电路2。在输出端子5c、5d连接有DC/AC逆变器6。在控制端子5e连接有PWM控制电路12。DC/DC变换器5使用PWM控制生成与输入到控制端子5e的PWM控制信号对应的大小的直流电流。 

DC/AC逆变器6具有输入端子6a、6b、输出端子6c、6d和控制端子6e。在输入端子6a、6b连接有DC/DC变换器5。在输出端子6c、6d经由高电压产生部7连接有高压放电灯4。在控制端子6e连接有微型计算机11。DC/AC逆变器6能够生成与输入到控制端子6e的频率控制信号的频率对应的频率的大致矩形波的交流电流。由此，将从DC/DC变换器5输出的直流电流变换成大致矩形波的交流电流。这里的“大致矩形波”的交流电流当然包含形成完全的矩形波的电流，而且还包含通过刚极性反转之后的过冲、下冲等而具有若干变形的矩形波。另外，作为抑制弧跳跃（arc jump）的点亮方法，以往已知如下这样的交流波形：在每个矩形波的半周期的极性反转前叠加脉冲电流，或在每个矩形波的半周期以电流值与时间一同增大的方式附加倾斜，或在每个矩形波的半周期的极性反转紧接前方或紧接后方附加1周期的高频波，而且仅附加的波形的后半的半周期的灯电流比刚附加之前的电流值高。在此，在成为这样的基本的矩形波上叠加某些成分并变形的波也包含于“大致矩形波”中。 

由上述构成组成的DC/DC变换器5和DC/AC逆变器6，作为将来自DC电源电路2的直流电压的电力变换成交流电力并且向高压放电灯4供给的供电部而发挥功能。 

高电压产生部7例如具有变压器，在高压放电灯4的起动时，产生高电压并施加在高压放电灯4上而使放电开始。另外，由于启动后高压放电灯4不需要高电压，所以变压器通过例如路径切换开关从向高压放电灯4供电的路径断开。 

接着，对控制部8进行说明。 

灯电流检测部9检测流过连结DC/DC变换器5和DC/AC逆变器6的布线的电流（与灯电流相当），向微型计算机11输出表示灯电流的大小的信号。 

灯电压检测部10检测DC/DC变换器5的输出电压（与灯电压相当），向微型计算机11输出表示灯电压的大小的信号。 

另外，在此的输出电压中包含由DC/AC逆变器6、高电压产生部7、电路布线等产生的压降的量。因此，DC/DC变换器5的输出电压不是与正确地与灯电压等效，但通过进行扣除上述压降的量的校正，能够将DC/DC变换器5的输出电压在控制处理上作为灯电压进行处理。 

微型计算机11接受灯电流检测部9的输出信号、灯电压检测部10的输出信号，以灯功率成为规定的功率值的方式将通过运算求得的电流值与灯电流的差值输出向PWM控制电路12，或以灯电流成为规定的电流值的方式将规定的电流值与灯电流的差值输出向PWM控制电路12。在该微型计算机11中，为防止灯电流过剩而设定有限制灯电流的大小的限制电流值Ia。另外，微型计算机11向DC/AC逆变器6输入预先设定的频率控制信号，控制供给向高压放电灯4的交流电流的频率。 

另外，在本发明中也是，“限制电流值Ia”使用公差范围的下限值V_低和额定灯功率值Pr进行设定（Ia=Pr/V_低）。 

PWM控制电路12根据来自微型计算机11的差值产生由工作（ON/OFF（通/断）的切换）脉冲构成的PWM控制信号。而且，PWM控制电路12将产生的PWM控制信号输入DC/DC变换器5，对DC/DC变换器5进行PWM控制，并控制供给向高压放电灯4的电流的大小。定时器14在感测到灯点亮时使时间计测开始。对控制部8的动作将在后面叙述。 

﹤高压放电灯的构成﹥ 

接着，参照图2对高压放电灯4的概略构成进行说明。

如图2所示，高压放电灯4例如为高压水银灯，其具备发光管15，该发光管15具有大致旋转椭圆体形状的发光部16、和设于该发光部16的两端的密封部17a、17b。发光管15例如由石英玻璃形成。在该发光管15内部的放电空间18内分别封入有规定量的作为发光物质的例如水银（Hg）、作为起动辅助用的稀有气体的例如氩气（Ar）、氪气（Kr）、或者氙气（Xe）或它们2种以上的混合气体、以及用于卤循环的碘（I）或溴（Br）或它们的混合物。作为一例，水银的封入量设定在150 [mg/cm³]以上390 [mg/cm³]以下的范围内，氩气的封入量（25℃）设定在0.01 [MPa]以上1[MPa]以下的范围内，溴的封入量设定在1×10^—10 [mol/cm³]以上1×10^—4 [mol/cm³]以下的范围内，优选设定在1×10^—9 [mol/cm³]以上1×10^—5 [mol/cm³]以下的范围内。 

另外，在放电空间18内，在大致同一轴上相互相向地配置有一对电极19a、19b。电极19a、19b为钨（W）制，经由气密地封接于密封部17a、17b的钼制的金属箔24a、24b与外部引线25a、25b电连接。 

电极19a具有电极棒20a、安装于电极棒20a的一端部的电极线圈、将电极棒20a及电极线圈的一部分熔融而形成的大致半球状的前端部22a。另外，在前端部22a上形成有突起部23a。电极19b为与电极19a相同的构成，在前端部22b上形成有突起部23b。这些突起部23a、23b为电极19a、19b间的电弧点（arc spot），突起部23a、23b间为电极间距D。该电极间距D设定在例如0.5[mm]以上2.0[mm]以下的范围内。 

另外，突起部23a、23b为在点亮中从电极19a、19b蒸发的钨通过卤循环而再次返回电极19a、19b并堆积而成的，未进行机械性加工而通过制造时的点亮试验进行自我形成。另外，图2表示制造时形成的突起部即产品完成时的突起部的形状。 

电极19a、19b的前端部22a、22b的形状不限于大致半球状，也可以形成例如大致球状或大致圆锥状等。另外，在形成电极19a、19b的前端部22a、22b时，除将电极棒的一部分和电极线圈的一部分分别熔融形成以外，也可以将预先切削成例如成大致半球状、大致球状或大致圆锥状的部件、或以这种形状烧结而成的部件安装于电极棒20a、20b的前端部。 

﹤灯单元的构成﹥ 

如图3所示，将这样的高压放电灯4装入反射镜26内构成灯单元27。

在灯单元27中，反射镜26的内表面构成有凹面的反射面28，在该反射镜26内以其长尺寸方向的中心轴X和反射镜26的光轴Y大致一致的方式装入有高压放电灯4。由此，高压放电灯4的射出光通过反射面28反射，聚光效率提高。反射镜26的基体例如由玻璃或金属形成。反射面28例如由旋转椭圆体面、旋转抛物体面、或自由曲面构成，通过蒸镀方法或溅射方法使多层干涉膜等成膜。在反射镜26上设有具有贯通反射面28的底部的贯通孔32a的颈部32。 

在高压放电灯4的发光管的一方的密封部17b装接有附设了点亮装置连接用端子29的圆筒形的灯头30。在点亮装置连接用端子29上连接有从密封部17b导出到外部的外部引线（未图示）。在从另一方的密封部17a导出的外部引线25a上连接有点亮装置连接用的供电线31。 

而且，高压放电灯4将灯头30插入反射镜26的颈部32内，而经由粘接剂33进行固接。另外，供电线31插通到设于反射镜26的贯通孔34中，向反射镜26的外侧引导。 

另外，虽然在图3所示的灯单元设有灯头30，但也可以不设置灯头30，而将高压放电灯4的密封部17b经由粘接剂固接于颈部32。 

﹤点亮装置的动作﹥ 

图4是表示本实施方式的点亮装置3的动作之一例的流程图。

作为本实施方式的基本信息，在微型计算机11中注册有限制电流值Ia（4 [A]）、电流值Ib（3.2[A]）、高压放电灯4的额定灯功率值Pr（200 [W]）、功率值P_低（140 [W]）、规定时间（90 [s]）和规定的电压Vs（43.75 [V]）。 

（1）当接通用于使高压放电灯4开始放电的点亮开关（未图示）时，微型计算机11使高电压产生部7产生例如3[kV]、100[kHz]的高频率的高电压（S11）。将该高频率的高电压施加于高压放电灯4，由此在电极19a、19b间引起绝缘破坏，开始放电（点亮开始）。 

（2）微型计算机11基于灯电流检测部9的输出信号判别点亮是否开始了。如果判别为点亮开始（S12：“是”），则使定时器14的时间计测开始（S13）。如果判别为点亮未开始（S12：“否”），则返回S11的步骤。 

（3）接着，微型计算机11进行根据大致矩形波的交流电流的电流值Ib（3.2[A]）的恒定电流控制（S14）。在此，微型计算机11接受灯电流检测部9的输出信号，以灯电流成为电流值Ib的方式经由PWM控制电路12控制DC/DC变换器5。 

（4）微型计算机11接受灯电压检测部10的输出信号，灯电压随着水银的蒸发而上升，并判别是否到达了规定的电压Vs（43.75[V]）。如果没有到达规定的电压Vs（S15：“否”），则维持S14的恒定电流控制。另外， 规定的电压Vs是灯功率在恒定电流控制下成为后述的S16的功率值P_低时的电压值。 

（5）灯电压如果到达规定的电压Vs（S15：“是”），则转移到功率值P_低（140 [W]）下的恒定功率控制（S16）。在此，微型计算机11接受灯电流检测部9的输出信号、灯电压检测部10的输出信号，计算出用于将灯功率维持在功率值P_低的电流值，以灯电流成为计算出的电流值的方式经由PWM控制电路12控制DC/DC变换器5。 

（6）直到定时器14的计测时间经过规定时间（90[s]）（S17：“否”）为止，维持S16的恒定功率控制。这里的规定时间只要是使灯内的气压成为稳定的状态并能够转移到恒定点亮的时间即可，根据灯的规格等进行适当选择。例如，规定时间作为到灯内的气压稳定为止的时间，优选为50[s]以上，更优选为70[s]以上。另外，从灯的启动的观点出发，更优选规定时间短的。具体而言，优选为180[s]以下，更优选为120[s]以下。 

（7）定时器14的计测时间如果经过规定时间（S17：“是”），则停止时间计测（S18），转移到额定灯功率值Pr（200 [W]）下的恒定功率控制（S19）。在此，微型计算机11接受灯电流检测部9的输出信号、灯电压检测部10的输出信号，计算出用于将灯功率维持在额定灯功率值Pr的电流值，以灯电流成为计算出的电流值的方式经由PWM控制电路12控制DC/DC变换器5。直到点亮结束为止维持S19的恒定功率控制。 

另外，在上述S16及S19的恒定功率控制中，微型计算机11在为了将灯功率维持在各恒定功率而计算出的电流值超过限制电流值Ia时，以灯电流成为限制电流值Ia的大小的方式经由PWM控制电路12控制DC/DC变换器5。由此，即使灯电压过低，也能够防止灯电流变得过大。 

﹤作用效果﹥ 

图5（a）～（c）是表示通过上述动作点亮时的灯功率、灯电压和灯电流与点亮时间的各关系的图表。

这里的高压放电灯4中的恒定点亮时的灯电压为55[V]。 

另外，高压放电灯4中的额定灯电压的公差范围为50[V] ～80[V]，在图5（a）中分别以双点划线表示通过以往的点亮装置及专利文献1的点亮装置点亮了高压放电灯4的情况下的灯功率与点亮时间的关系。 

根据以往的点亮装置的恒定电流控制的电流值Ic为4[A]（=限制电流值Ia）。另一方面，对于根据专利文献1的点亮装置的恒定电流控制的电流值Id，设定与专利文献1中设定的电流值的上限大致相等的2.5[A]（=200[W]/80[V]）。 

在此，额定灯电压为产品完成时确认的灯电压，称为恒定点亮时（在恒定点亮状态中电压值稳定时）的灯电压。这样的额定灯电压因电极间距离D而不同，由于通过在电极19a、19b形成的突起部23a、23b的大小来决定电极间距离D，所以会在产品间产生偏差。要缩小产品间的额定灯电压的偏差，需要在制造时监视突起部的状态，控制突起部的形成，会使制造管理的负荷增加而导致生产率的降低。因此，实际中考虑制造上的偏差，规定容许额定灯电压的偏差的范围，在规定的容许范围内以收纳产品完成时的额定灯电压的方式进行制造管理。由此，抑制生产率的降低。这样规定的容许范围为公差范围。另外，这样的额定灯电压及公差范围通常记载于在灯交货时随附的说明书等中。 

根据本实施方式的点亮装置3，从点亮开始起到90[s]为止，在灯电压到达43.75[V]为止，进行电流值Ib（3.2[A]）的恒定电流控制，如果灯电压到达43.75[V]，则进行比额定灯功率值Pr低的功率值P_低（140[W]）的恒定功率控制。通过这样控制向高压放电灯4供给的电力，如图5（c）所示，在从点亮开始起经过90[s]后，转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时的电流值为3.64[A]，比限制电流值Ia（4[A]）小。因此，可以以转移到额定灯功率Pr的恒定功率控制时的电流值比以往的点亮装置小的量，抑制高压放电灯4的电极19a、19b的温度上升，因此，可以抑制电极19a、19b发生损耗。作为其结果，可以实现灯的长寿命化。 

另外，在转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制之前，通过设置进行功率值P_低的恒定功率控制的期间，可以使电极19a、19b的温度暂时稳定，因此，可以抑制转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时的电极19a、19b的温度上升。由此，在转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时可以抑制电极19a、19b发生损耗。 

另外，电流值Ib由于比电流值Id（2.5[A]）大，所以电极19a、19b的温度以电流值比专利文献1的点亮装置大的量而变高，灯电压的上升变快。因此，灯的启动变早，可以抑制启动变慢。根据本实施方式可知，如图5（b）所示，在从点亮开始起经过90[s]时灯电压到达55[V]，灯启动（恒定点亮）。 

﹤电流值Ib和功率值P_低的设定范围﹥ 

在本实施方式的点亮装置3中，电流值Ib的大小满足下面的范围：

Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9。

因此，可以说电流值Ib在限制电流值Ia的0.7倍～0.9倍的范围内。在此，将上限设为0.9倍的理由是：由于当电流值Ib超过限制电流值Ia的0.9倍时，与限制电流值Ia没有较大差异，所以抑制高压放电灯4的电极19a、19b发生损耗的效果小。将下限设为0.7倍的理由是：由于在成为限制电流值Ia的0.625倍的电流值Id下灯的启动慢，所以设为比该电流值Id大。 

另外，功率值P_低满足下面的范围： 

Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9。

在此，将上限设为0.9倍的理由是：由于当功率值P_低超过额定灯功率值Pr的0.9倍时，与额定灯功率值Pr没有较大差异，所以抑制转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时的电极19a、19b的温度上升的效果小。将下限设为0.5倍的理由是：由于当额定灯功率值Pr和功率值P_低的大小的差异过大时，通过向额定灯功率值Pr的恒定功率控制的转移，从而对电极19a、19b赋予的热负荷急剧地增加，因此，促进电极19a、19b的蒸发而发生损耗，成为相反效果。 

本发明者们进行后述的点亮试验，确认了如果电流值Ib和功率值P_低分别在上述范围内，则比以往更能够抑制一对电极发生损耗，会实现灯的长寿命化，并且也确认了可以抑制灯的启动变慢。 

﹤点亮试验结果﹥ 

接着，通过本实施方式的点亮装置3对用于确认点亮灯时的作用效果的点亮试验结果进行说明。

在本点亮试验中，准备了电流值Ib或功率值P_低的大小不同的5个实施例和2个比较例。而且，在各实施例及比较例中，实施使本实施方式的高压放电灯4点亮的老化（aging），测定灯电压及照度维持率。在此，老化进行了300次（累计点亮1050[h]）的3.5[h]点亮、0.5[h]熄灭的点亮周期。其中，在老化刚开始后的最初的点亮周期中，确认各实施例及比较例的灯的启动并进行了评价。 

另外，各高压放电灯4的额定灯功率值Pr及额定灯电压的公差范围为上述的200[W]及50[V] ～80[V]。另外，在本点亮试验开始时间点，各高压放电灯4的恒定点亮时的灯电压为55[V]（累计点亮0[h]）。点亮各高压放电灯4的点亮装置3中的限制电流值Ia为4[A]。 

图6表示实施例1～5及比较例1、2中的电流值Ib及功率值P_低的大小。其中，实施例3为图4的流程图所示的电流值Ib及功率值P_低，Ib=3.2[A]，P_低=140[W]。实施例1中，Ib=3.6[A]，P_低=180[W]，实施例2中，Ib=3.6[A]，P_低=160[W]。实施例4中，Ib=2.8[A]，P_低=120[W]，实施例5中，Ib=2.8[A]，P_低=100[W]。 

比较例1及比较例2是为了比较以往的点亮装置及专利文献1的点亮装置而准备的。如果是以往的点亮装置，则电流值Ic成为4.0[A]（=限制电流值Ia），如果是专利文献1的点亮装置，则电流值Id不足2.5[A]（Id﹤200[W] ∕80[V]）。因此，比较例1中，设为Ib=4.0[A]、P_低=“未设定”，比较例2中，设为Ib=1.78[A]、P_低=160[W]。 

（灯的启动的判定） 

图6表示关于各实施例及比较例的灯的启动的判定结果。图7（a）～（g）是表示灯启动之前的灯电压和灯电流与点亮时间的关系的图表。

在此，将比较例2的启动时间U（参照图7（g））设为基准，实施例1～5及比较例1如果比时间U早启动，则判定为启动良好“○”，否则则判定为启动不良“×”。另外，设为基准的比较例2的启动判定设为“－”。 

另外，如图7（g）所示，在比较例2中，由于从点亮开始起经过90[s]时的灯电压低达35[V]，因此，经过90[s]后，不能立即转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制。因此，经过90[s]后，暂时进行4.0[A]的恒定电流控制，灯电压到达50[V]后转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制。 

另外，将这里的规定时间设定为90[s]的理由是：例如在用于可搬运的小型的投影仪的灯的情况下，用户要求在短时间内的灯启动，具体为90[s]以内，由此以满足用户要求。 

如图7（a）～（f）所示，实施例1～5及比较例1中，灯电压从点亮开始起经过90[s]时、或经过90[s]后立刻到达55[V]，灯比时间U早地启动。由此，实施例1～5及比较例1的启动判定全部为“○”。 

由此可知，如果电流值Ib为2.8[A]以上，则可以比专利文献1的点亮装置早地使灯启动。 

（电极的损耗抑制效果及灯寿命的判定） 

接着，对各实施例及比较例的老化的实施结果进行说明。

图8（a）为表示各实施例及比较例的灯电压的推移的图。 

如图8（a）所示，当观察累计点亮时间的1050[h]的灯电压时，实施例1～5分别不足80[V]，与此相对，比较例1及2超过80[V]。首先，由于比较例1与实施例1～5相比电流值Ib大，所以高压放电灯4的电极19a、19b的温度变高而使损耗加剧，认为是由于电极间距离D增大的原因。接着，在比较例2中，电流值Ib为1.78[A]，比实施例1～5小，但由于在经过90[s]后进行4.0[A]的恒定电流控制，所以认为在此期间，电极19a、19b的温度变高，也使损耗加剧了。由此可知，与比较例1及2相比，实施例1～5可以抑制电极19a、19b的损耗。 

此外，在实施例1～5之中，实施例3的灯电压最低为60[V]，最能抑制电极19a、19b的损耗。 

这样，实施例1及2与实施例3相比，灯电压变高，这是因为电极19a、19b的损耗加剧了电流值Ib比实施例3大的量。尽管实施例4及5与实施例3相比电流值Ib小，灯电压还是变高，这是因为如图7（d）及（e）所示，由于经过90[s]时的灯电压不足55[V]，所以在转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时，暂时供给比实施例3（3.64[A]）大的电流（3.77[A]及3.84[A]）。 

进而，在将相同电流值Ib的实施例1和实施例2进行比较的情况下，功率值P_低大的实施例1的灯电压变高。这认为是因为：实施例1的功率值P_低为180[W]，与额定灯功率值Pr接近，因此，在转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时，电极19a、19b的温度已经变高，在还包含功率值P_低的恒定功率控制来进行观察的情况下，抑制电极19a、19b损耗的效果变小。另外，在将相同电流值Ib的实施例4和实施例5进行比较的情况下，功率值P_低小的实施例5的灯电压变高。这认为是因为：转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时的暂时供给的大电流除了实施例5的大以外，实施例5的功率值P_低为100[W]，与额定灯功率值Pr的差较大，因此，在转移到额定灯功率值Pr的恒定功率控制时，对于电极19a、19b的热负荷过于急剧地增加，促进了电极19a、19b的蒸发。 

图8（b）是表示各实施例及比较例的照度维持率的推移的图。 

在此，将老化开始时间点（累计点亮时间[h]）的各高压放电灯4的照度分别作为基准（100[%]），测定老化结束时间点（累计点亮时间1050[h]）的照度维持率。 

图9是将纵轴设为照度维持率[%]，将横轴设为累计点亮时间[h]，描绘了图8（b）的照度维持率的图。 

在图9中，以51～57表示实施例1～5及比较例1、2的推移线。当从照度维持率的降低小的线起进行观察时，推移线53表示实施例3，推移线52（推移线54）表示实施例2（实施例4），推移线51（推移线55）表示实施例1（实施例5），推移线57表示比较例2，推移线56表示比较例1。另外，在图9中，基于到累计点亮时间1050[h]为止的照度维持率的推移，预测累计点亮时间1050[h]以后的照度维持率的推移，以虚线表示预测的推移。 

在图8（b）中，示出了根据图9中预测的照度维持率的推移而判断的灯寿命的预测值。 

在此，将照度维持率50[%]作为灯寿命的判断基准。 

另外，灯寿命的预测值为2000[h]以上的情况判定为良好“○”，进而，在4000[h]以上的情况下，判定为最佳“◎”。另外，灯寿命的预测值不足2000[h]的情况判定为不良“×”。 

另外，在图9中，实施例3的照度维持率的推移（预测）达到70[%]，根据计算，预测实施例3的灯寿命为5000[h]。由此，在图8（b）中，实施例3的寿命判定为最佳“◎”。 

因此，实施例1～5的灯寿命全部为2000[h]以上，寿命判定为良好“○”或最佳“◎”，与此相对，比较例1及2的灯寿命不足2000[h]，寿命判定为不良“×”。 

通过以上可知，实施例1～5与比较例1及2相比，抑制了电极19a、19b的损耗，实现灯的长寿命化。 

图10是将纵轴设为功率[W]，将横轴设为电流[A]，描绘了实施例1～5、比较例1及2的电流值Ib及功率值P_低的图。 

如图10所示，实施例1～5中的电流值Ib在2.8[A]以上3.6[A]以下的范围内，功率值P_低在100[W]以上180[W]以下的范围内。 

电流值Ib可以使用限制电流值Ia（4[A]）并以下面的关系式表示： 

Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9。

功率值P_低可以使用额定灯功率值Pr（200[W]）并以下面的关系式表示： 

Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9。

因此，电流值Ib及功率值P_低只要在上述范围内，就会比以往更能够抑制一对电极的损耗，会实现灯的长寿命化，并且能得到可以抑制灯启动变慢的效果。 

（第二实施方式） 

图11是表示使用第二实施方式的点亮装置3来点亮高压放电灯4时的灯功率与点亮时间的各关系的图表。

如图11所示，在第二实施方式的点亮装置3中，在进行电流值Ib（3.2[A]）的恒定电流控制这一点、以及进行功率值P_低（140[W]）的恒定功率控制和额定灯功率值Pr（200[W]）的恒定功率控制这一点上，与第一实施方式的点亮装置3是共同的（参照图5）。另一方面，在第一实施方式的点亮装置3中，使灯功率从功率值P_低立刻上升至额定灯功率值Pr，与此相对，在第二实施方式的点亮装置3中，使灯功率呈阶梯形上升至额定灯功率值Pr这一点不同。具体而言，使灯功率从140[W]上升到200[W]经过6个阶段。在本例中到200[W]经过150[W]、160[W]、170[W]、180[W]、190[W]的阶段。 

这样，通过使灯功率呈阶梯形上升，可以使高压放电灯4的电极19a、19b的温度呈阶梯形上升，因此，与使灯功率立刻上升的情况相比，可以抑制随着灯功率的上升的电极19a、19b的温度上升。此外，可以抑制灯照度急剧地变化，因此，存在例如将高压放电灯4用于投影仪的情况等启动时的照度变化变得缓和的优点。另外，点亮装置3及高压放电灯4的构成和第一实施方式相同，为了简单化而省略其说明。 

接着，对用于使灯功率呈阶梯形上升的点亮装置3的动作之一例进行说明。 

在此，只对与第一实施方式不同的动作进行说明，对于其他的动作省略其说明。在本实施方式中，使灯功率呈阶梯形上升的动作，在功率值P_低的恒定功率控制之后、从点亮开始起的时间经过规定时间（本例中90[s]）的期间进行。这是在以第一实施方式的图4观察的情况下在S16之后、S17之前进行的动作。 

在微型计算机11中除第一实施方式的基本信息以外，进一步注册有成为灯功率的目标值的值不同的5个功率值（=150[W]、160[W]、170[W]、180[W]、190[W]）。微型计算机11作为注册灯功率的目标值的存储部发挥功能。 

（1）微型计算机11基于功率值P_低（140[W]）的恒定功率控制，如果灯电压到达规定的电压值（例如50[V]），则根据定时器14的计测时间，计算出从点亮开始起到经过规定时间（90[s]）为止的剩余的时间T1，根据计算出的时间T1进一步计算出时间间隔T2（=T1／5）。该时间间隔T2为将灯功率依次切换到上述5个功率值的时间间隔。 

（2）而且，微型计算机11首先将150[W]设定成灯功率的目标值，进行设定的灯功率的目标值（150[W]）下的功率控制。在此，微型计算机11接受灯电流检测部9的输出信号、灯电压检测部10的输出信号，计算出用于将灯功率设为150[W]的电流值，且以灯电流成为计算出的电流值的方式经由PWM控制电路12控制DC/DC变换器5。 

（3）然后，微型计算机11每隔时间间隔T2将灯功率的目标值依次向 160[W]、170[W]、180[W]、190[W]切换，以切换的灯功率的目标值进行功率控制。这样，微型计算机11作为依次切换灯功率的功率切换单元发挥功能。 

（4）如果定时器14的计测时间经过90[s]，则微型计算机11转移到额定灯功率值Pr下的恒定功率控制，然后成为和第一实施方式相同的动作。 

在本实施方式中，示出了使灯功率从功率值P_低呈阶梯形6阶段地上升至额定灯功率值Pr的构成，但不限定于此，也可以设为不足5阶段、或7阶段以上。例如，在用于投影仪的灯的情况下，使灯功率从功率值P_低到额定灯功率值Pr，分成更多阶段，与10阶段相比以20阶段、与20阶段相比以30阶段上升，更能使灯的照度变化变得更加缓和，因此更优选。使灯功率从功率值P_低以几个阶段上升到额定灯功率值Pr，这可根据灯的规格等进行适当选择。 

﹤投影仪﹥ 

接着，参照图12及图13对第三实施方式的投影仪进行说明。

图12是表示前投式投影仪35的概略构成的立体图。前投式投影仪35是向在其前方设置的屏幕（未图示）投影图像的类型的投影仪，是作为光源具备具有上述实施方式中的高压放电灯4的灯单元27的投影仪。 

如图12所示，前投式投影仪35还具备收纳于框体36的光学单元37、控制单元38、投射透镜39、冷却风扇单元40、及电源单元41等。电源单元41包含上述的点亮装置3，将从商用电源供给的电力变换成适合于控制单元38、灯单元27的电力并分别进行供给。这样，通过点亮装置3使高压放电灯4点亮，由此抑制高压放电灯4的电极19a、19b损耗，可以实现灯的长寿命化，因此，可以使前投式投影仪35的维护负荷减轻。 

另外，在图12中，为了容易观察前投式投影仪35的构成，以除掉了框体36的顶板的状态进行展示。 

另外，图13是表示背投式投影仪42的概略构成的立体图。 

背投式投影仪42具有将灯单元27、光学单元、投射透镜、反射镜及向高压放电灯供电的点亮装置3（均未图示）等收纳于框体43内的构成。从投射透镜投射并由反射镜反射的图像，从透过式屏幕44的背侧投影以进行图像显示。在该背投式投影仪42中，也通过点亮装置3使高压放电灯4点亮，由此抑制高压放电灯4的电极19a、19b损耗，可以实现灯的长寿命化，因此，可以使背投式投影仪42的维护负荷减轻。 

以上，基于实施方式对本发明的高压放电灯点亮装置、使用了其的高压放电灯装置、使用了该高压放电灯装置的投影仪以及高压放电灯的点亮方法进行了说明，但本发明不限于这些实施方式。 

例如，可考虑以下的变形例。 

﹤变形例﹥ 

（1）虽然在上述实施方式中，在点亮开始后，马上进行根据电流值Ib的恒定电流控制，但也可以在该电流值Ib的恒定电流控制之前，设置例如用于使放电稳定的预热期间。具体而言，作为预热期间，通过进行例如2[s]间从1[kHz]以上500[kHz]以下的范围内选择的高频电流的恒定电流控制，可以使放电稳定。另外，在预热期间中，也可以代替高频电流的恒定电流控制，而使用公知的直流动作或根据不足1[kHz]的低频电流的恒定电流控制的动作。

（2）另外，也可以做成在电流值Ib的恒定电流控制之前，进行根据比电流值Ib大的电流的恒定电流控制的构成。特别是如果灯电压不足27[V]，则高压放电灯4的电极19a、19b的温度为低的状态，因此，即使增大电流值，电极19a、19b也难以损耗，因此存在通过增大电流值而可以加快灯的启动的优点。 

（3）在上述实施方式中，示出了为了使高压放电灯4开始放电而从高电压产生部7输出高频率的高电压的构成，但不限定于此，也可以使用公知的间歇振荡型的高电压脉冲。 

（4）在上述实施方式中，示出了以灯电压是否到达43.75[V]来判断切换为功率值P_低的恒定功率控制的定时的构成，但也可以以灯功率是否到达140[W]来进行判断。 

（5）在上述实施方式中，对作为高压放电灯4使用了额定灯功率200[W]的高压水银灯的情况进行了说明，但不限于此，即使在使用额定灯功率例如在80[W]以上1000[W]以下的范围内的高压水银灯的情况下，也可以得到与上述相同的作用效果。 

（6）在上述实施方式中，对作为高压放电灯4具体使用了高压水银灯的情况进行了说明，但不限于此，即使在使用公知的短弧型的金属卤化物灯等的情况下，也可以得到与上述相同的作用效果。 

产业上的可利用性 

本发明可以广泛利用于高压放电灯装置以及使用了高压放电灯装置的投影仪等中。

附图标记说明 

1             高压放电灯装置

2             DC电源电路

3             点亮装置

4             高压放电灯

5             DC/DC变换器

6             DC/AC逆变器

7             高电压产生部

8             控制部

9             灯电流检测部

10           灯电压检测部

11           微型计算机

12           PWM控制电路

14           定时器

15           发光管

16           发光部

19a，19b   电极

23a，23b   突起部

26               反射镜

35               前投式投影仪

42               背投式投影仪。

Claims (7)

1.一种高压放电灯点亮装置，其使具有在内部封入有发光物质且相向配置有一对电极的发光管的高压放电灯点亮，其特征在于，具备：

供电部，其向所述高压放电灯供电；

控制部，其有选择地进行以灯功率维持恒定功率的方式控制所述供电部的恒定功率控制、以及以灯电流维持恒定电流的方式控制所述供电部的恒定电流控制，在所述恒定功率控制下，以灯电流成为限制电流值Ia以下的方式控制所述供电部，

所述控制部从点亮开始起到经过规定时间为止，

至少进行：以灯电流维持比所述限制电流值Ia小的规定电流值Ib的方式控制所述供电部的恒定电流控制；以及在所述恒定电流控制下，在灯功率到达比额定灯功率值Pr低的规定功率值P_低时，以灯功率维持功率值P_低的恒定功率的方式控制所述供电部的第一恒定功率控制，

在经过所述规定时间后，

进行以灯功率维持额定灯功率值Pr的方式控制所述供电部的第二恒定功率控制，

所述电流值Ib和所述功率值P_低满足

Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9，

Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9的关系，并且

当将所述高压放电灯中规定的额定灯电压的公差范围内的上限值设为V_高时，所述电流值Ib满足Ib>Pr>V_高的关系。

2.根据权利要求1所述的高压放电灯点亮装置，其特征在于，所述控制部到经过所述规定时间为止进行所述第一恒定功率控制。

3.根据权利要求1所述的高压放电灯点亮装置，其特征在于，

所述控制部在从点亮开始起到经过规定时间为止，

在功率值P_低的恒定功率控制之后，进一步以灯功率从功率值P_低呈阶梯形上升至额定灯功率值Pr的方式控制所述供电部。

4.根据权利要求3所述的高压放电灯点亮装置，其特征在于，

所述控制部具有：

存储部，其注册有比功率值P_低高且比额定灯功率值Pr低的、值不同的多个功率值；以及

功率切换单元，其从所述多个功率值中低的功率值起依次选择切换灯功率的目标值，并且以使灯功率成为灯功率的目标值的方式，控制所述供电部。

5.一种高压放电灯装置，其特征在于，具备：

高压放电灯，其具有在内部封入有发光物质且相向配置有一对电极的发光管；以及

权利要求1所述的高压放电灯点亮装置，其使所述高压放电灯点亮。

6.一种投影仪，其特征在于，具备权利要求5所述的高压放电灯装置。

7.一种高压放电灯的点亮方法，其是由点亮装置进行的高压放电灯的点亮方法，所述点亮装置具备：供电部，其对于具有在内部封入有发光物质且相向配置有一对电极的发光管的高压放电灯进行供电；以及控制部，其有选择地进行以灯功率维持恒定功率的方式控制所述供电部的恒定功率控制、以及以灯电流维持恒定电流的方式控制所述供电部的恒定电流控制，在所述恒定功率控制下，以灯电流成为限制电流值Ia以下的方式控制所述供电部，所述点亮方法其特征在于，

所述控制部从点亮开始起到经过规定时间为止，

至少执行：以灯电流维持比所述限制电流值Ia小的规定电流值Ib的方式对所述供电部进行恒定功率控制的步骤；以及在灯功率到达比额定灯功率值Pr低的规定功率值P_低时以灯功率维持功率值P_低的恒定功率的方式对所述供电部进行恒定功率控制的步骤，

在经过所述规定时间后，

执行以灯功率维持额定灯功率值Pr的方式对所述供电部进行恒定功率控制的步骤，

所述电流值Ib和所述功率值P_低满足

Ia×0.7≤Ib≤Ia×0.9，

Pr×0.5≤P_低≤Pr×0.9的关系，并且

当将所述高压放电灯中规定的额定灯电压的公差范围内的上限值设为V_高时，所述电流值Ib满足Ib>Pr>V_高的关系。