CN103974515B - 光源驱动装置、显示装置以及光源驱动方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供抑制放电灯的寿命的降低的技术。光源驱动装置具有：供给单元，其对具有一对电极的放电灯供给高频的第一驱动信号、和与上述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号；以及控制单元，其以在第一期间供给上述第一驱动信号之后在第二期间供给上述第二驱动信号，且上述一对电极间的电压越大上述第二期间越长的方式控制上述供给单元。优选第二期间比2分钟长。

Description

光源驱动装置、显示装置以及光源驱动方法

技术领域

本发明涉及驱动放电灯的技术。

背景技术

已知有将高压水银灯等放电灯作为光源使用的投影仪等显示装置。在这样的显示装置中，光源的稳定动作是决定显示的图像的质量的重要因素之一。专利文献1公开了经由天线向放电容器内部供给电磁波，来防止放电容器的熔融的技术。专利文献2公开了在特定的时间进行使放电灯内的两个电极的一个作为阳极动作的期间的电能与作为阴极动作的期间的电能的比变化的控制，来抑制电极的熔融的技术。专利文献3公开了以规定的排列反复分别供给不同的频率的交流电流的三个期间，来维持电极前端的状态的技术。

专利文献1：日本特开2007－115534号公报

专利文献2：日本特开2010－114064号公报

专利文献3：日本特开2012－14995号公报

发明内容

本发明提供抑制放电灯的寿命的降低的技术。

本发明提供一种光源驱动装置，该光源驱动装置具有：供给单元，其对具有一对电极的放电灯供给高频的第一驱动信号、和与上述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号；以及控制单元，其以在第一期间供给上述第一驱动信号之后在第二期间供给上述第二驱动信号，且上述一对电极间的电压越大上述第二期间越长的方式控制上述供给单元。根据该光源驱动装置，与第二期间恒定的情况相比能够抑制放电灯的寿命的降低。

在优选的方式中，其特征在于，上述第二期间比2分钟长。根据该光源驱动装置，与第二期间在2分钟以下的情况相比能够抑制电极的形状的不规则的变化。

在其它的优选方式中，其特征在于，上述第二期间在5分钟以上。根据该光源驱动装置，与第二期间比5分钟短的情况相比能够抑制电极的形状的不规则的变化。

在其它的优选方式中，其特征在于，上述第一期间恒定。根据该光源驱动装置，不会使第一期间变化，而能够抑制放电灯的寿命的降低。

在其它的优选方式中，其特征在于，上述第一驱动信号的频率在1kHz以上。根据该光源驱动装置，在第二期间放电灯的寿命的降低被抑制。

在其它的优选方式中，其特征在于，上述第二驱动信号包含多个频率成分。根据该光源驱动装置，与第二驱动信号仅包含单一的频率成分的情况相比，能够使放电灯的内部产生的热量搅拌。

另外，本发明提供一种显示装置，该显示装置具有：放电灯，其具有一对电极；供给单元，其对上述放电灯供给高频的第一驱动信号、和与上述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号；控制单元，其以在第一期间供给上述第一驱动信号之后在第二期间供给上述第二驱动信号，且上述一对电极间的电压越大上述第二期间越长的方式控制上述供给单元；以及光调制器，其根据图像数据对从上述放电灯输出的光进行调制。根据该显示装置，与第二期间恒定的情况相比能够抑制放电灯的寿命的降低。

另外，本发明提供一种光源驱动方法，该光源驱动方法具有：针对具有一对电极的放电灯在第一期间供给高频的第一驱动信号的步骤；检测上述一对电极间的电压的步骤；在第二期间供给与上述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号的步骤；以及以上述一对电极间的电压越大上述第二期间越长的方式基于上述一对电极间的电压决定上述第二期间的步骤。根据该光源驱动方法，与第二期间恒定的情况相比能够抑制放电灯的寿命的降低。

附图说明

图1是表示图像显示装置的硬件构成的图。

图2是表示灯的结构的示意图。

图3是表示电极间电压Vd的变化的图。

图4是例示驱动信号的图。

图5是例示驱动信号的频率成分的图。

图6是表示图像显示装置的动作的流程图。

图7是表示电极间电压Vd与期间B的长度的对应的一个例子的图。

图8是表示实施例以及比较例的试验结果的图。

具体实施方式

1.概要

图1是表示一实施方式所涉及的图像显示装置1的硬件构成的图。在该例中，图像显示装置1是将与输入的影像信号对应的影像投射到屏幕（省略图示）的装置，即投影仪。图像显示装置1具有光源驱动装置10、电源20、灯30（光源）、光阀40、以及投射透镜50。灯30是成为投射的图像的光源的放电灯，在该例中为高压水银灯。

图2是表示灯30的结构的剖面示意图。灯30具有容器300、一对电极301（301a以及301b）、连接部件302、以及端子303。容器300是容纳灯30的各部的部件，内部具有空间sp。在空间sp封入有高压的水银气体。容器300由石英玻璃等玻璃或者透光性陶瓷等形成。电极301a以及301b设于空间sp。另外，电极301a与电极301b对置。电极301a与301b之间的距离（以下，称为“电极间距离d”）例如在1μm以上5mm以下。电极301具有芯棒3011、线圈部3012、末端部3013、以及突起3014。电极301在芯棒3011上缠绕钨等的电极线来形成线圈部3012，并对线圈部3012进行加热、熔融从而形成末端部3013。末端部3013是热容大的区域。突起3014在灯30一次都未点亮时未形成，若向电极301供给交流电流（驱动信号）则形成。此外，突起3014在熄灭灯30之后仍被维持。连接部件302是连接电极301和端子303的导电性部件。端子303是用于向电极301供给电流的端子。

再次参照图1。电源20对光源驱动装置10供给直流电流。光源驱动装置10是使灯30点亮的装置。光源驱动装置10具有处理电路101、灯驱动电路102、以及电压测定电路103。处理电路101控制光源驱动装置10的各部。在该例中，处理电路101具有MCU（Micro ControlUnit：微控制单元）1011。MCU1011控制光源驱动装置10的各部，并且对输入的影像信号进行图像处理。MCU1011将完成了图像处理的影像信号输出给光阀40。灯驱动电路102是将从电源20供给的直流电流的极性切换为正或者负而生成交流电流，并将生成的交流电流供给至灯30的电路。电压测定电路103测定电极301a与电极301b之间的电压（以下，称为“电极间电压Vd”）。

光阀40是根据从MCU1011供给的影像信号，对从灯30产生的光进行调制的装置，例如液晶面板。投射透镜50是将通过被光阀40调制的光显示的影像投射到屏幕的透镜。

灯30即高压水银灯的寿命是决定图像显示装置1的质量的重要因素之一。决定高压水银灯的寿命的重要因素主要为以下两个。

（a）电极间距离d的变化

（b）容器300的内部的黑化以及失透现象

以下，分别对这些现象进行说明。

1－1.对置电极的电极间距离的变化

若持续点亮高压水银灯，则位于容器300的内部的电极301（末端部3013以及突起3014）熔融，电极间距离d变长。若电极间距离d变长，则电弧放电的形状变得细长（即发光部的形状也变得细长）。若发光部的形状变得细长则通过投影仪的光学系统整体而输出到投射面的光束减少。其结果，显示的图像的亮度降低。

作为抑制电极间距离d变长的方法，有向高压水银灯供给低频（例如未满1kHz的频率）的交流电流的方法。已知若使用低频的交流电流来驱动高压水银灯，则电极反复地熔融和凝固，从而电极间距离d恢复并变短。此外，在这种情况下，也可以对驱动频率设置定期的起伏（即使用具有多个频率成分的驱动信号），热搅拌水银灯内部的高压气体。

1－2.容器内部的黑化以及失透现象

若使用高压水银灯，则随着累积使用时间的流逝，容器300的内部附着来自电极301的飞散物质。其结果，容器300的内部渐渐黑化。黑化现象不仅使容器300的透光率降低，还因光在容器300的表面变化为热量而带来容器300的温度上升。其结果，产生容器300白浊的失透现象，进一步使透光率降低加速。作为抑制容器300的黑化以及失透的方法，已知有向高压水银灯供给高频（例如1kHz以上的频率）的交流电流的方法。

1－3.水银灯驱动的问题点

如已经说明的，电极间距离d的变化以及黑化以及失透现象的各自能够通过使供给的交流电流的频率变化来抑制。但是，在抑制电极间距离d的变化的交流电流为低频，抑制黑化以及失透现象的交流电流为高频这样的点上，这些交流电流分别相反。于是，灯驱动电路102交替地向灯30供给这些相反的交流电流。

图3是表示交替地供给了高频的交流电流与低频的交流电流的情况下的电极间电压Vd的变化的一个例子的图。在图3中，横轴表示时间t，纵轴表示电极间电压Vd。在该例中，灯30被恒流（有效电流恒定）驱动，所以电极间电压Vd与电极间距离d成比例。即，电极间电压Vd大表示电极间距离d长，电极间电压Vd小表示电极间距离d短。期间A表示通过灯驱动电路102供给了高频的交流电流的期间。在期间A中，随着时间的流逝电极间电压Vd增大（电极间距离d变长）。期间B表示通过灯驱动电路102供给了低频的交流电流的期间。在期间B中，随着时间的流逝电极间电压Vd变小（电极间距离d变短）。图3示出了期间A与期间B分别在恒定的时间被驱动的情况下的电极间电压Vd的理想的变化。如图3所示，若使期间A与期间B的时间最佳化，则在期间A上升至V1的电极间电压Vd在期间B返回至V0。即，在期间A变长的电极间距离d在期间B恢复并返回至原来的长度。这样，若交替地供给低频的交流电流和高频的交流电流，则电极间距离d的变化以及黑化以及失透现象分别被抑制。

但是，各个产品中不容易使期间A与期间B的时间最佳化的情况较多，另外，也有随着使用时间的流逝电极间距离d的变化率改变的情况。因此，难以一直将期间A与期间B的时间的比率保持在最佳的状态的情况也较多。本实施方式所涉及的图像显示装置1通过以下所述的处理应对灯30中的电极间距离d的变化以及黑化以及失透现象。

灯驱动电路102是对具有一对电极的放电灯（灯30），供给高频的第一驱动信号和、与第一驱动信号相比低频的第二驱动信号的供给单元的一个例子。MCU1011是以在第一期间供给第一驱动信号，之后在第二期间供给第二驱动信号，且一对电极间的电压越大第二期间越长的方式控制灯驱动电路102的控制单元的一个例子。

2.动作

图4是例示本实施方式所使用的驱动信号的图。在该例中，灯驱动电路102选择性地将高频的驱动信号i1、以及低频的驱动信号i2两种驱动信号的任意一种供给至灯30。所谓的高频例如是指1kHz以上的频率，所谓的低频例如是指未满1kHz的频率。驱动信号i1是用于抑制（或者减少）容器300的内部的黑化以及失透的信号。驱动信号i2是用于使变长的电极间距离d恢复（或者维持电极间距离d）的信号。在该例中，驱动信号i2包含包括直流成分在内的多个频率成分。

图5是例示驱动信号i2的频率成分的图。在图5中，纵轴表示电流，横轴表示时间。在该例中，驱动信号i2包含频率ω1的期间、频率ω2的期间、以及频率ω3的期间。其中频率ω3的期间仅有半个周期的长度（1／ω3／2），所以在该期间中电流的极性不变化。此处，将其称为直流成分。在驱动信号i2中，重复频率ω1的期间、频率ω2的期间、以及频率ω3的期间。频率ω3的期间每隔一个周期切换正电流的期间与负电流的期间。

图6是表示图像显示装置1的动作的流程图。图6的流程例如以接通了图像显示装置1的电源为契机而开始。在步骤S101中，MCU1011控制灯驱动电路102，以使驱动信号i1供给至灯30。在步骤S102中，MCU1011判断是否经过了期间A。具体而言，MCU1011通过内置于光源驱动装置10的计时器测量自供给驱动信号i1起的经过时间，并判断经过时间是否超过期间A。期间A的长度恒定（例如，15分）。判断为经过了期间A的情况下（步骤S102：是），MCU1011将处理移至步骤S103。判断为未经过期间A的情况下（步骤S102：否），MCU1011将处理移至步骤S101。

在步骤S103中，MCU1011检测电极间电压Vd。具体而言，MCU1011从电压测定电路103对表示电极间电压Vd的信号进行采样。在步骤S104中，MCU1011决定期间B的长度。MCU1011将电极间电压Vd与期间B的长度相关联的数据存储在内置于MCU1011的存储器。MCU1011基于该数据，决定期间B的长度。

图7是表示电极间电压Vd和期间B的长度的对应的一个例子的图。期间B的长度根据在步骤S103检测出的电极间电压Vd的值来决定。从抑制突起3014的形状不规则地变化的观点来看，期间B的长度优选比2分钟长，更优选在5分钟以上。在图7的例子中，期间B的长度的最短时间为5分钟。在图7中，电极间电压Vd在75V以下的情况下，期间B的长度决定为5分种。电极间电压Vd比75V大且在85V以下的情况下，期间B的长度决定为10分钟。电极间电压Vd比145V大的情况下，期间B的长度决定为45分钟。如图7所示，电极间电压Vd越大，MCU1011使期间B的长度越长。

再次参照图6。在步骤S105中，MCU1011控制灯驱动电路102，以使驱动信号i2供给至灯30。在步骤S106中，MCU1011判断是否经过了在步骤S104决定的期间B。具体而言，MCU1011通过计时器测量自供给驱动信号i2起的经过时间，并判断经过时间是否超过期间B。判断为经过了期间B的情况下（步骤S106：是），MCU1011将处理移至步骤S101。判断为未经过期间B的情况下（步骤S106：否），MCU1011将处理移至步骤S105。

根据本实施方式，电极间电压Vd越大，供给驱动信号i2的期间B越长。因此，即使在由于使灯30长时间（数百小时或者数千小时）点亮而电极间距离d变长的情况下，也能够根据电极间距离d决定期间B的长度。即，与固定期间A的长度和期间B的长度的情况相比较，能够抑制光源的寿命的降低。

3.实施例

接下来对本发明的具体的实施例进行说明。这里，使用了下述的构成的图像显示装置1。

（实施例）

放电灯的容器的构成材料：石英玻璃

放电灯内的封入物：水银

放电灯内的点亮时的气压：200atm

电极的构成材料：钨

额定功率：230W

点亮开始时的电极间电压：70V

驱动信号i1的频率：3.5kHz

驱动信号i1的波形：矩形形状

期间A：15分钟

驱动信号i2的频率：包含300Hz以下的多个频率成分

驱动信号i2的波形：矩形形状

期间B：根据电极间电压的值调整为图7所示的长度

（比较例）

除了期间B恒定为5分钟的点以外与实施例相同。

图8是表示实施例以及比较例的试验结果的图。图8（a）表示电极间电压Vd的随时间变化。在图8（a）中，横轴表示点亮了高压水银灯的累积时间T［h］，纵轴表示电极间电压Vd［V］。在图8（a）中，白圈表示比较例，黑圈表示实施例。如图8（a）所示，在实施例中，与比较例相比抑制了电极间电压Vd的上升，抑制了高压水银灯的亮度的降低。另外，图8（b）表示放电灯的发光强度到成为点亮开始时的50％为止的时间Th。如图8（b）所示，实施例的时间Th为10，000小时，比较例的时间Th为7，000小时，在实施例中，与比较例相比，到发光强度降低为止的时间较长。

4.变形例

本发明并不限定于上述的实施方式，能够实施各种变形。以下，对几个变形例进行说明。也可以组合使用以下的变形例中两个以上的变形例。

灯30的结构并不限定于上述的实施方式所记载的。例如，在上述的实施方式中对灯30为高压水银灯的例子进行了说明，但灯30也可以是金属卤化物灯等高压水银灯以外的放电灯。

在上述的实施方式中，对高频的驱动信号i1仅包含单一的频率成分的情况进行了说明，但驱动信号i1也可以包含多个频率成分。另外，驱动信号i2的具体例并不限定于在实施方式所说明的。例如，驱动信号i2既可以包含两个或者四个以上的频率成分，也可以仅包含单一的频率成分。

实施方式所示出的期间A的长度是一个例子，期间A的长度并不限定于此。另外，期间B的长度也并不限定于图7所示的长度。若电极间电压Vd越大，期间B的长度越长，则期间B的长度也可以是与图7所示的长度不同的长度。

图像显示装置1的动作并不限定于图6所示的动作。例如，检测电极间电压Vd的时间并不限定于期间A的末期。只要在期间A的期间则电极间电压Vd的检测可以在任意时间进行。

图像显示装置1并不限定于投影仪。只要是使用放电灯作为光源的装置则图像显示装置1也可以是投影仪以外的装置。

符号说明

1…图像显示装置，10…光源驱动装置，20…电源，30…灯，40…光阀，50…投射透镜，101…处理电路，1011…MCU，102…灯驱动电路，103…电压测定电路，300…容器，301…电极，302…连接部件，303…端子，3011…芯棒，3012…线圈部，3013…末端部，3014…突起。

Claims (8)

1.一种光源驱动装置，其特征在于，具有：

供给单元，其对具有一对电极的放电灯供给高频的第一驱动信号、和与所述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号；以及

控制单元，其以交替地设置所述第一驱动信号被供给至所述放电灯的第一期间、和所述第二驱动信号被供给至所述放电灯的第二期间，且所述一对电极间的电压越大所述第二期间越长的方式控制所述供给单元。

2.根据权利要求1所述的光源驱动装置，其特征在于，

所述第二期间比2分钟长。

3.根据权利要求2所述的光源驱动装置，其特征在于，

所述第二期间在5分钟以上。

4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在于，

所述第一期间恒定。

5.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在于，

所述第一驱动信号的频率在1kHz以上。

6.根据权利要求1～3中的任意一项所述的光源驱动装置，其特征在于，

所述第二驱动信号包含多个频率成分。

7.一种显示装置，其特征在于，具有：

放电灯，其具有一对电极；

供给单元，其对所述放电灯供给高频的第一驱动信号、和与所述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号；

控制单元，其以交替地设置所述第一驱动信号被供给至所述放电灯的第一期间、和所述第二驱动信号被供给至所述放电灯的第二期间，且所述一对电极间的电压越大所述第二期间越长的方式控制所述供给单元；以及

光调制器，其根据图像数据对从所述放电灯输出的光进行调制。

8.一种光源驱动方法，其特征在于，具有：

交替地设置针对具有一对电极的放电灯供给高频的第一驱动信号的第一期间、和针对所述放电灯供给与所述第一驱动信号相比低频的第二驱动信号的第二期间的步骤；

检测所述一对电极间的电压的步骤；以及

以所述一对电极间的电压越大所述第二期间越长的方式基于所述一对电极间的电压来决定所述第二期间的步骤。