CN104582218A - 放电灯驱动装置、光源装置、投影机以及放电灯驱动方法 - Google Patents

放电灯驱动装置、光源装置、投影机以及放电灯驱动方法 Download PDF

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Abstract

提供能维持稳定的放电的放电灯驱动装置。本发明的放电灯驱动装置具备：放电灯驱动部，其向放电灯供给驱动功率；和控制部，其根据驱动功率的波形而控制放电灯驱动部；波形具有n个上升期间和低功率模式点亮期间，其中所述n为2以上的自然数；n个上升期间包含：驱动功率向低功率模式时的驱动功率以上且额定功率以下的刷新功率增加的第1上升期间，和将驱动功率维持为刷新功率的n－1个上升期间；所述控制部在第x上升期间，向放电灯供给具有在第x－1上升期间向放电灯供给的驱动电流的驱动频率以下的驱动频率的驱动电流，其中所述x为2以上且n以下的自然数；控制部与放电灯的劣化的程度相应，调整多个上升期间中的驱动频率中的至少一部分驱动频率。

Description

放电灯驱动装置、光源装置、投影机以及放电灯驱动方法
技术领域
本发明涉及放电灯驱动装置、光源装置、投影机以及放电灯驱动方法。
背景技术
近年来，对投影机要求节能化。因此，提供搭载了使向灯的驱动功率比通常下降的低功率模式、与影像信号同步地使驱动功率变化的调光模式、在没有从外部输入影像信号时使驱动功率下降的待机模式等各种点亮模式的投影机。例如在低功率模式中，向灯供给的驱动功率较低，所以向电极的负载变小，灯的寿命变长。
然而，在驱动功率比额定功率小的情况下，不能使电极前端的突起充分熔化，如果使点亮长时间继续，则突起损耗、缩小。突起的缩小使电极间距离变宽，引起照度的下降。即，在不能维持电极前端的突起的形状的情况下，不产生低功率模式的优点，产生灯的寿命缩短的问题。因此，为了解决该问题，提出在灯点亮后的预定的期间内、以促进电极的突起的熔化的刷新点亮模式驱动灯的放电灯点亮装置以及投影机(参照下述的专利文献1)。
专利文献1：特开2008－270058号公报
发明内容
在专利文献1的投影机的情况下，在刷新点亮模式中供给超过额定功率值的灯功率。在该情况下，可认为在通常点亮时形成的突起被过度熔化、不能维持突起的形状。结果，灯不能维持稳定的放电，产生闪烁。另外，向发光管的负载较大，具有产生石英玻璃的结晶化现象、所谓的失透等不良的危险。
本发明的一个技术方案是为了解决上述的课题而完成的，其目的之一是提供能够维持稳定的放电的放电灯驱动装置、光源装置、投影机以及放电灯驱动方法。
为了达成上述的目的，本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置，其特征在于：具备：放电灯驱动部，其向放电灯供给驱动功率；和控制部，其根据所述驱动功率的波形而控制所述放电灯驱动部；所述波形具有n个上升期间和低功率模式点亮期间，其中所述n为2以上的自然数；所述n个上升期间包含：所述驱动功率向低功率模式时的驱动功率以上且额定功率以下的刷新功率增加的第1上升期间，和将所述驱动功率维持为所述刷新功率的n－1个上升期间；所述控制部在第x上升期间，向所述放电灯供给具有在第x－1上升期间向所述放电灯供给的驱动电流的驱动频率以下的驱动频率的驱动电流，其中所述x为2以上且n以下的自然数；所述控制部与所述放电灯的劣化的程度相应，调整多个所述上升期间中的所述驱动频率中的至少一部分所述驱动频率。
本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置具有以比放电灯的额定功率低的低功率模式时功率驱动放电灯的低功率模式。以低功率模式驱动时的放电灯的电极前端的突起变得比以放电灯的额定功率驱动时的突起细。因此，如果在放电灯的刚点亮之后马上就进行熔化力较高的驱动，则具有突起的形状破坏的危险。与此相对于，在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，在驱动功率向低功率模式时功率以上且额定功率以下的刷新功率增加的第1上升期间之后的上升期间，维持驱动频率，或者驱动频率逐渐下降。在该情况下，突起的熔化效果伴随着上升期间的经过而逐渐升高，所以能够一边维持突起的形状一边使突起适度地熔化。
另外，本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置与放电灯的劣化的程度相应而调整与多个上升期间相对应的多个驱动频率中的至少一部分驱动频率，所以即使放电灯的劣化的程度变化，也能够与其劣化的程度相应而一直稳定控制电极前端的突起的熔化状态。结果，放电稳定，可抑制放电灯的照度变化，并且能够将放电灯的寿命维持得较长。
在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以：所述上升期间中的所述驱动电流间歇性包含向所述放电灯的负载比第1波形图形强的第2波形图形，所述第1波形图形作为在各上升期间向所述放电灯供给的驱动电流的基本波形图形。
根据该构成，通过在作为基本波形图形的第1波形图形中间歇性插入向放电灯的负载较强的第2波形图形，能够有效地提高突起的熔化效果。
在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以：所述控制部与所述放电灯的劣化的程度相应而调整所述第2波形图形的插入时间、所述第2波形图形的插入间隔、所述第2波形图形的插入次数以及所述第2波形图形的构成中的至少一个。
第2波形图形有助于突起的熔化效果的提高，但如果过度地加入第2波形图形，则突起过度熔化，变得不能维持突起的形状。在该方面，根据上述的构成，第2波形图形的插入时间、插入间隔、插入次数、构成等与放电灯的劣化的程度相应而进行调整，所以突起不会过度熔化，能够良好地维持突起的形状。
在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以：所述第2波形图形包含具有500Hz以下的驱动频率的驱动电流的图形或者将直流驱动与交流驱动组合的驱动电流的图形。
这样，通过采用比较低的频率的交流驱动或者包含直流成分的驱动，能够实现较高的熔化效果。
在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以是下面的构成：所述控制部通过参照低功率模式时的所述放电灯的电极间电压来检测所述放电灯的劣化的程度。
如果放电灯的电极前端的突起损耗、缩小，则电极间距离变大，伴随于此电极间电压变大。因此，通过参照放电灯的电极间电压，放电灯的劣化的程度能够直接把握，能够设定最合适的驱动频率。
在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以是下面的构成：所述控制部参照所述第1上升期间内的任意的时间点的电极间电压，从所述电极间电压的参照结果推定低功率模式时的电极间电压。
根据该构成，每1次点亮都参照第1上升期间中的电极间电压，所以能够高精度地推定低功率模式时的电极间电压，能够可靠地检测放电灯的劣化的程度。
或者，在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以是下面的构成：所述控制部在下次的放电灯点亮时读取在上次的放电灯点亮时参照而预先存储的电极间电压、从所述电极间电压的读取结果推定低功率模式时的电极间电压。
根据该构成，在下次的点亮时参照在上次的点亮时存储完毕的电极间电压，所以能够容易地推定低功率模式时的电极间电压，能够可靠地检测放电灯的劣化的程度。
在本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置中，也可以：所述第1上升期间中的所述驱动频率为500Hz以上。
根据该构成，不会使电极的突起过度熔化，能够防止电极物质的浪费的蒸腾。
本发明的一个技术方案的光源装置，其特征在于，具备：射出光的放电灯，和本发明的一个技术方案的放电灯驱动装置。
根据本发明的一个技术方案，可得到稳定的照度，能够实现放电灯的寿命较长的光源装置。
本发明的一个技术方案的投影机，其特征在于，具备：本发明的一个技术方案的光源装置；光调制元件，其与影像信号相应而对从所述光源装置射出的光进行调制；和投射光学系，其将由所述光调制元件调制的光向被投射面上投射。
根据本发明的一个技术方案，能够实现显示品质优异、可信性较高的投影机。
本发明的一个技术方案的放电灯驱动方法，其特征在于：该放电灯驱动方法根据具有n个上升期间与低功率模式点亮期间的驱动功率的波形而驱动放电灯，其中所述n为2以上的自然数；所述n个上升期间包含：所述驱动功率向低功率模式时的驱动功率以上且额定功率以下的刷新功率增加的第1上升期间，和将所述驱动功率维持为所述刷新功率的n－1个上升期间；在第x上升期间，向所述放电灯供给具有在第x－1上升期间向所述放电灯供给的驱动电流的驱动频率以下的驱动频率的驱动电流，其中所述x为2以上且n以下的自然数；与所述放电灯的劣化的程度相应，调整多个所述上升期间中的所述驱动频率中的至少一部分所述驱动频率。
根据本发明的一个技术方案的放电灯驱动方法，通过得到稳定的放电可抑制放电灯的照度变化，能够将放电灯的寿命维持得较长。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的投影机的概略构成图。
图2是本实施方式中的放电灯的剖视图。
图3是表示本实施方式的投影机的各种构成要素的框图。
图4是本实施方式的放电灯点亮装置的电路图。
图5是表示本实施方式的控制部的一构成例的框图。
图6是表示放电灯的电极前端的突起的样子的图。
图7是表示放电灯的驱动功率波形的一例的图。
图8是表示进行根据基本波形图形的驱动时的电极的温度变化的曲线图。
图9是表示进行向基本波形图形插入强负载驱动波形图形的驱动时的电极的温度变化的曲线图。
图10是表示强负载驱动波形图形的一例的图。
图11是用于确定驱动功率波形的流程图。
符号说明
10…放电灯点亮装置(放电灯驱动装置)，40…控制部，90…放电灯，230…放电灯驱动部，330R、330G、330B…液晶光阀(光调制元件)，350…投射光学系，500…投影机，T1…第1上升期间，T2…第2上升期间，T3…第3上升期间。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明的实施方式所涉及的投影机进行说明。
另外，本发明的范围并不限定于以下的实施方式，在本发明的技术思想的范围内能够任意地变更。另外，在以下的附图中，为了使各构成容易理解，有时候使各构造中的比例尺和/或数等与实际的构造不同。
如图1所示，本实施方式的投影机500具备光源装置200、平行化透镜305、照明光学系310、色分离光学系320、3个液晶光阀330R、330G、330B(光调制元件)、十字分色棱镜340和投射光学系350。
从光源装置200射出的光通过平行化透镜305而向照明光学系310入射。平行化透镜305具有将来自光源装置200的光平行化的功能。
照明光学系310具有将从光源装置200射出的光的照度调整为在液晶光阀330R、330G、330B上均匀化的功能。进而，照明光学系310具有使从光源装置200射出的光的偏振方向在一方向上一致的功能。其原因是，为了在液晶光阀330R、330G、330B有效地利用从光源装置200射出的光。
对照度分布与偏振方向进行了调整的光向色分离光学系320入射。色分离光学系320将入射光分离为红色光(R)、绿色光(G)、蓝色光(B)这3个色光。3个色光分别由与各色光相对应的液晶光阀330R、330G、330B调制。液晶光阀330R、330G、330B具备后述的液晶面板560R、560G、560B和偏振板(未图示)。偏振板被配置于液晶面板560R、560G、560B的各自的光入射侧以及光射出侧。
调制后的3个色光通过十字分色棱镜340进行合成。合成光向投射光学系350入射。投射光学系350将入射光向屏幕700(参照图3)投射。由此，在屏幕700上显示有影像。另外，作为平行化透镜305、照明光学系310、色分离光学系320、十字分色棱镜340、投射光学系350的各自的构成，能够采用众所周知的构成。
图2是表示光源装置200的构成的剖视图。光源装置200具备光源单元210和放电灯点亮装置(放电灯驱动装置)10。在图2中，表示光源单元210的剖视图。光源单元210具备主反射镜112、放电灯90和副反射镜50。
放电灯点亮装置10向放电灯90供给驱动功率(驱动电流)而使放电灯90点亮。主反射镜112将从放电灯90放出的光向照射方向D反射。照射方向D与放电灯90的光轴AX平行。
放电灯90的形状为沿着照射方向D延伸的棒状。将放电灯90的一方的端部设为第1端部90e1，将放电灯90的另一方的端部设为第2端部90e2。放电灯90的材料为例如石英玻璃等透光性材料。放电灯90的中央部膨胀成球状，其内部为放电空间91。在放电空间91内，封入有包含稀有气体、金属卤化物等的作为放电介质的气体。
在放电空间91内，第1电极92以及第2电极93的前端突出。第1电极92被配置于放电空间91的第1端部90e1侧。第2电极93被配置于放电空间91的第2端部90e2侧。第1电极92以及第2电极93的形状为沿着光轴AX延伸的棒状。在放电空间91内，第1电极92以及第2电极93的电极前端部被配置成隔着预定距离相对。第1电极92以及第2电极93的材料为例如钨等金属。
在放电灯90的第1端部90e1，设有第1端子536。第1端子536与第1电极92通过贯通放电灯90的内部的导电性部材534电连接。同样，在放电灯90的第2端部90e2，设有第2端子546。第2端子546与第2电极93通过贯通放电灯90的内部的导电性部材544电连接。第1端子536以及第2端子546的材料为例如钨等金属。作为导电性部材534、544的材料，利用例如钼箔。
第1端子536以及第2端子546被连接于放电灯点亮装置10。放电灯点亮装置10向第1端子536以及第2端子546供给用于驱动放电灯90的驱动功率。结果，在第1电极92以及第2电极93之间产生电弧放电。由电弧放电产生的光(放电光)如虚线的箭头所示，从放电位置向所有方向放射。
主反射镜112通过固定部材114固定于放电灯90的第1端部90e1。主反射镜112将放电光中向与照射方向D相反侧前进的光向照射方向D反射。主反射镜112的反射面(放电灯90侧的面)的形状在能够将放电光向照射方向D反射的范围内，没有特别限定，例如可以是旋转椭圆形状，也可以是旋转抛物线形状。例如，在将主反射镜112的反射面的形状设为旋转抛物线形状的情况下，主反射镜112能够将放电光转换成与光轴AX大致平行的光。由此，能够将平行化透镜305省略。
副反射镜50通过固定部材522而固定于放电灯90的第2端部90e2侧。副反射镜50的反射面(放电灯90侧的面)的形状为包围放电空间91的第2端部90e2侧的部分的球面形状。副反射镜50将放电光中向与配置有主反射镜112一侧相反侧前进的光向主反射镜112反射。由此，能够提高从放电空间91放射的光的利用效率。
固定部材114、522的材料在为能够承受来自放电灯90的发热的耐热材料的范围内，没有特别限定，例如，为无机粘接剂。作为将主反射镜112以及副反射镜50与放电灯90的配置固定的方法，并不限定于将主反射镜112以及副反射镜50固定于放电灯90的方法，能够采用任意的方法。例如，也可以将放电灯90与主反射镜112独立地固定于投影机的壳体(未图示)。对于副反射镜50也同样。
以下，对投影机500的电路构成进行说明。
图3是表示本实施方式的投影机500的电路构成的一例的图。投影机500除了图1所示的光学系，还具备图像信号转换部510、直流电源装置80、液晶面板560R、560G、560B、图像处理装置570和CPU(Central Processing Unit：中央处理器)580。
图像信号转换部510将从外部输入的图像信号502(亮度－色差信号和/或模拟RGB信号等)转换成预定的字长的数字RGB信号而生成图像信号512R、512G、512B，向图像处理装置570供给。
图像处理装置570对3个图像信号512R、512G、512B分别进行图像处理。图像处理装置570将用于分别驱动液晶面板560R、560G、560B的驱动信号572R、572G、572B向液晶面板560R、560G、560B供给。
直流电源装置80将从外部的交流电源600供给的交流电压转换成一定的直流电压。直流电源装置80向作为变压器(未图示，但包含于直流电源装置80)的次级侧的图像信号转换部510、图像处理装置570以及作为变压器的初级侧的放电灯点亮装置10供给直流电压。
放电灯点亮装置10在起动时在放电灯90的电极间产生高电压，产生绝缘破坏而形成放电路。以后，放电灯点亮装置10供给用于放电灯90维持放电的驱动电流I。
液晶面板560R、560G、560B分别在前述的液晶光阀330R、330G、330B具备。液晶面板560R、560G、560B分别基于驱动信号572R、572G、572B，对经由前述的光学系向各液晶面板560R、560G、560B入射的色光的透光率(亮度)进行调制。
CPU580对投影机500的从点亮开始到熄灭的各种工作进行控制。例如，在图3的例子中，经由通信信号582将点亮命令和/或熄灭命令向放电灯点亮装置10输出。CPU580从放电灯点亮装置10经由通信信号584接受放电灯90的点亮信息。
以下，对放电灯点亮装置10的构成进行说明。
图4为表示放电灯点亮装置10的电路构成的一例的图。
放电灯点亮装置10如图4所示，具备功率控制电路20、极性翻转电路30、控制部40、工作检测部60和点火电路70。
功率控制电路20生成向放电灯90供给的驱动功率。在本实施方式中，功率控制电路20由将来自直流电源装置80的电压设为输入并将输入电压降压而输出直流电流Id的降压斩波电路构成。
功率控制电路20构成为包含开关元件21、二极管22、线圈23以及电容器24。开关元件21由例如晶体管构成。在本实施方式中，开关元件21的一端被连接于直流电源装置80的正电压侧，另一端被连接于二极管22的阴极端子以及线圈23的一端。
在线圈23的另一端连接有电容器24的一端，电容器24的另一端被连接于二极管22的阳极端子以及直流电源装置80的负电压侧。在开关元件21的控制端子，从后述的控制部40输入有电流控制信号而控制开关元件21的接通/切断。在电流控制信号中，也可以使用例如PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)控制信号。
在开关元件21接通时，电流在线圈23中流动，在线圈23中储存有能量。然后，在开关元件21切断时，储存于线圈23的能量以通过电容器24与二极管22的路径放出。结果，产生与开关元件21接通的时间的比例相应的直流电流Id。
极性翻转电路30使从功率控制电路20输入的直流电流Id在预定的定时极性翻转。由此，极性翻转电路30生成并输出作为仅持续被控制的时间的直流的驱动电流I、或者作为具有任意的频率的交流的驱动电流I。在本实施方式中，极性翻转电路30由逆变桥电路(全桥电路)构成。
极性翻转电路30包含例如由晶体管等构成的第1开关元件31、第2开关元件32、第3开关元件33以及第4开关元件34。极性翻转电路30具有将被串联连接的第1开关元件31以及第2开关元件32、被串联连接的第3开关元件33以及第4开关元件34相互并联连接的构成。在第1开关元件31、第2开关元件32、第3开关元件33以及第4开关元件34的控制端子，分别从控制部40输入有极性翻转控制信号。基于该极性翻转控制信号，控制第1开关元件31、第2开关元件32、第3开关元件33以及第4开关元件34的接通/切断工作。
在极性翻转电路30中，反复进行使第1开关元件31以及第4开关元件34、第2开关元件32以及第3开关元件33交替接通/切断的工作。由此，从功率控制电路20输出的直流电流Id的极性交替地翻转。从第1开关元件31与第2开关元件32的公共连接点以及第3开关元件33与第4开关元件34的公共连接点，生成并输出作为仅将同一极性状态持续被控制的时间的直流的驱动电流I、或者作为具有被控制的频率的交流的驱动电流I。
即，在极性翻转电路30，以在第1开关元件31以及第4开关元件34为接通时第2开关元件32以及第3开关元件33为切断、在第1开关元件31以及第4开关元件34为切断时第2开关元件32以及第3开关元件33为接通的方式进行控制。因此，在第1开关元件31以及第4开关元件34为接通时，产生从电容器24的一端按照第1开关元件31、放电灯90、第4开关元件34的顺序流动的驱动电流I。在第2开关元件32以及第3开关元件33为接通时，产生从电容器24的一端按照第3开关元件33、放电灯90、第2开关元件32的顺序流动的驱动电流I。
在本实施方式中，将功率控制电路20与极性翻转电路30合起来而成的部分与放电灯驱动部230相对应。即，放电灯驱动部230将驱动放电灯90的驱动电流I(驱动功率)向放电灯90供给。
控制部40控制放电灯驱动部230。在图4的例子中，控制部40通过控制功率控制电路20以及极性翻转电路30，而控制驱动电流I在同一极性下持续的保持时间、驱动电流I的电流值(驱动功率的功率值)、频率等参数。控制部40通过驱动电流I的极性翻转定时，对极性翻转电路30进行对驱动电流I在同一极性下持续的保持时间、驱动电流I的频率等进行控制的极性翻转控制。控制部40对功率控制电路20，进行控制所输出的直流电流Id的电流值的电流控制。
控制部40的构成没有特别限定。在本实施方式中，控制部40构成为包含系统控制器41、功率控制电路控制器42以及极性翻转电路控制器43。另外，控制部40也可以由半导体集成电路构成其一部分或全部。
系统控制器41通过控制功率控制电路控制器42以及极性翻转电路控制器43，而控制功率控制电路20以及极性翻转电路30。系统控制器41也可以基于工作检测部60检测出的灯电压Vla以及驱动电流I，控制功率控制电路控制器42以及极性翻转电路控制器43。
在本实施方式中，系统控制器41构成为包含存储部44。存储部44也可以与系统控制器41独立地设置。
系统控制器41也可以基于存储于存储部44的信息，控制功率控制电路20以及极性翻转电路30。在存储部44，也可以存储有例如与驱动电流I在同一极性下持续的保持时间、驱动电流I的电流值、频率、波形、调制图形等驱动参数有关的信息。
功率控制电路控制器42通过基于来自系统控制器41的控制信号向功率控制电路20输出电流控制信号，而控制功率控制电路20。
极性翻转电路控制器43通过基于来自系统控制器41的控制信号向极性翻转电路30输出极性翻转控制信号，而控制极性翻转电路30。
控制部40能够使用专用电路而实现，以进行上述的控制和/或后述的处理的各种控制。与此相对，控制部40也能够例如通过CPU执行存储于存储部44的控制程序而作为计算机而起作用，以进行这些处理的各种控制。
图5是用于对控制部40的其他的构成例进行说明的图。如图5所示，控制部40也可以通过控制程序构成为，作为控制功率控制电路20的电流控制单元40－1、控制极性翻转电路30的极性翻转控制单元40－2而起作用。
在图4所示的例子中，控制部40构成为放电灯点亮装置10的一部分。与此相对，也可以构成为CPU580承担控制部40的功能的一部分。
工作检测部60也可以包含例如检测放电灯90的灯电压而向控制部40输出灯电压信息的电压检测部、检测驱动电流I而向控制部40输出驱动电流信息的电流检测部等。在本实施方式中，工作检测部60构成为包含第1电阻61、第2电阻62以及第3电阻63。另外，放电灯90的灯电压意味着放电灯90的电极间电压。
在本实施方式中，电压检测部通过由与放电灯90并联地相互串联连接的第1电阻61以及第2电阻62分压的电压来检测灯电压Vla。另外，在本实施方式中，电流检测部通过在串联连接于放电灯90的第3电阻63产生的电压来检测驱动电流I。
点火电路70仅在放电灯90的点亮开始时工作。点火电路70向放电灯90的电极间(第1电极92与第2电极93之间)供给为了在放电灯90的点亮开始时将放电灯90的电极间(第1电极92与第2电极93之间)绝缘破坏而形成放电路所需要的高电压(比放电灯90的通常点亮时高的电压)。在本实施方式中，点火电路70与放电灯90并联连接。
在图6(a)、(b)中，表示第1电极92以及第2电极93的前端部分。在第1电极92以及第2电极93的前端分别形成有突起552p、562p。在第1电极92与第2电极93之间产生的放电主要在突起552p与突起562p之间产生。在如本实施方式所示具有突起552p、562p的情况下，与没有突起的情况相比，能够抑制第1电极92以及第2电极93中的放电位置(电弧位置)的移动。
图6(a)表示第1电极92作为阳极而工作、第2电极93作为阴极而工作的第1极性状态。在第1极性状态下，通过放电，电子从第2电极93(阴极)向第1电极92(阳极)移动。从阴极(第2电极93)放出电子。从阴极(第2电极93)放出的电子与阳极(第1电极92)的前端碰撞。通过该碰撞而产生热，阳极(第1电极92)的前端(突起552p)的温度上升。
图6(b)表示第1电极92作为阴极而工作、第2电极93作为阳极而工作的第2极性状态。在第2极性状态下，与第1极性状态相反，电子从第1电极92向第2电极93移动。结果，第2电极93的前端(突起562p)的温度上升。
这样，电子碰撞的阳极的温度容易变得比放出电子的阴极的温度高。在这里，一方的电极的温度比另一方的电极高的状态持续具有引起各种不良的危险。例如，在变得高温的电极的前端过度地熔化的情况下，可能产生电极的意外的变形。结果，具有电极间距离(电弧长)从适当值偏离、照度不稳定的危险。相反，在变得低温的电极的前端的熔化不充分的情况下，具有在前端产生的微小的凹凸不熔化而残留的危险。结果，具有产生所谓的电弧跳动(电弧位置不稳定而移动)的情况。
在本实施方式中，为了使电极前端的突起适度熔化，控制部40如图7所示那样控制向放电灯90供给的驱动功率。
图7是表示驱动功率的波形的图。图7的横轴是时间(秒)，图7的纵轴是驱动功率(W)。
在开始放电灯90的点亮时，驱动功率逐渐上升后，到达预定的目标功率。在放电灯90的刚点亮之后，放电灯90的内部的等离子密度较小、温度较低，驱动功率处于不稳定的状态。然后，随着放电灯90的内部的等离子密度变大、温度上升，驱动功率变为稳定的状态。将从放电灯90的点亮开始到驱动功率稳定为止的期间定义为上升期间。在过了上升期间后进入到持续使放电灯90点亮的期间。将该期间定义为稳定点亮期间。
在本实施方式的驱动功率波形中，如图7所示，上升期间被分割为第1上升期间T1、第2上升期间T2、第3上升期间T3这3个上升期间。作为一例，如果将上升期间设为100秒，则将第1上升期间T1设定为40秒、将第2上升期间T2设定为30秒、将第3上升期间T3设定为30秒。在这里，将上升期间分割为3个，但分割数并不限定于3，也可以分割为n个，其中所述n为2以上的自然数。分割的各上升期间的时间也没有特别限定，能够适当设定。
第1上升期间T1是驱动功率向低功率模式时功率以上且额定功率以下的刷新功率直线性增加的期间。与此相对，第2上升期间T2以及第3上升期间T3是将驱动功率维持为刷新功率的期间。不过，从第2上升期间T2到第3上升期间T3，间歇地插入有向放电灯90的负载与第2上升期间T2、第3上升期间T3的各自的驱动功率的基本波形图形相比相对较强的强负载驱动波形图形。对于强负载驱动波形图形，在后面详细进行说明。在上升期间结束后，设有供给低功率模式时功率的稳定点亮期间(低功率模式点亮期间)。
本实施方式的“基本波形图形”与权利要求的“第1波形图形”相对应。本实施方式的“强负载驱动波形图形”与权利要求的“第2波形图形”相对应。
作为驱动功率的具体的一例，放电灯90的额定功率Wt为200W，刷新功率Wr为170W，低功率模式时功率Wl为170W。即，该例是刷新功率Wr与低功率模式时功率Wl相等的例子。在0秒～40秒的第1上升期间T1，驱动功率从0W向170W直线性增加。在40秒～70秒的第2上升期间T2，驱动功率在170W下维持为一定。在70秒～100秒的第3上升期间T3，驱动功率在170W下维持为一定。在100秒以后的稳定点亮期间，驱动功率在170W下维持为一定。
在将第1上升期间T1的驱动功率频率设为f1、将第2上升期间T2的驱动功率频率设为f2、将第3上升期间T3的驱动功率频率设为f3时，将各驱动功率频率设定为满足f1≥f2≥f3的关系。作为一例，将驱动功率频率f1设定为600Hz、将驱动功率频率f2设定为400Hz、将驱动功率频率f3设定为400Hz。即，在将第x－1上升期间中的驱动功率频率表示为fx－1、将第x上升期间中的驱动功率频率表示为fx时，满足fx－1≥fx的关系，其中所述x为2以上且n以下的自然数。稳定点亮期间的驱动功率频率可以是任意的。
换而言之，相对于放电灯90的刚点亮之后的第1上升期间T1，在第2上升期间T2以后，维持驱动功率频率，或者将驱动功率频率逐渐降低。其原因是，以低功率模式驱动的情况与以额定功率驱动的情况相比，电极前端的突起不成长，变细。因此，如果在放电灯90的刚点亮之后马上就进行熔化效果较高的驱动，则具有电极前端的较细的突起破坏的危险。
因此，在第1上升期间T1，通过进行500Hz以上的比较的高的驱动功率频率的交流驱动，能够一边维持突起的形状一边缓慢地使突起熔化。然后，在第2上升期间T2以后，通过维持或者逐渐降低驱动功率频率，逐渐提高突起的熔化效果，使突起长粗。在该情况下，也优选设定不使突起过度熔化的驱动功率频率。
在上述的例子中，将驱动功率频率f1设为600Hz、将驱动功率频率f2设为400Hz、将驱动功率频率f3设为400Hz，但这些驱动功率频率当然并不一直固定于该值。图4所示的控制部40通过参照灯电压(电极间电压)来检测放电灯90的劣化的程度，与放电灯90的劣化的程度相应而适当调整第1上升期间、第2上升期间、第3上升期间的各自的驱动功率频率的值。
即，放电灯90的劣化(损耗)越进行，电极间距离越增大，伴随着电极间距离的增大，灯电压升高。此时，需要增大从现在的上升期间向下一上升期间移动时的驱动功率频率的下降幅度、进而使电极前端的突起熔化、使突起成长。因此，投影机的设计者预先求出参照的灯电压与相对于该灯电压最合适的驱动功率频率的组合。将灯电压与驱动功率频率的组合的一例表示于[表1]。如从[表1]可知，第3上升期间的驱动功率频率f3可以比第2上升期间的驱动功率频率f2低，也可以与第2上升期间的驱动功率频率f2相同。
【表1】
所参照的灯电压 期间1[Hz] 期间2[Hz] 期间3[Hz]
0～80V 800 600 600
81～100V 600 400 400
101V～ 600 400 200
在这里，使用图11对从参照灯电压(电极间电压)到确定各上升期间的驱动功率频率为止的第1过程进行说明。
在放电灯90点亮(图11的步骤S1)后，预先设定到在第1上升期间T1内参照灯电压为止的时间(与图7的ta相当)。将时间ta设为例如20秒。控制部40判断从放电灯90的点亮开始是否经过了时间ta(20秒)(图11的步骤S2)。
在经过了时间ta(20秒)后，控制部40参照灯电压(图11的步骤S3)。在第1上升期间T1中，伴随着驱动功率的增大，灯电压逐渐上升。因此，在时间ta参照的灯电压与稳定点亮期间中的灯电压不同。因此，投影机的设计者预先准备从时间ta下的灯电压值求出稳定点亮期间中的灯电压的换算式、或者基于实测多个放电灯而得到的电压推移的统计值的换算表。将换算表的一例表示于[表2]。另外，在[表2]中，也一起表示在后面说明的[表3]的强负载驱动的插入图形。
【表2】
所参照的灯电压 插入时间[sec] 插入次数[次] 插入间隔[sec] 图形
0～60V 0 0 - A
60～70V 1 1 - B
71～80V 1 2 5 C
81～90V 1 5 5 D
91V～ 2 5 8 E
控制部40基于[表2]，推定稳定点亮期间中的灯电压(图11的步骤S4)，基于[表1]，确定各上升期间的驱动功率频率(图11的步骤S5)。例如，如果设为在时间ta参照的灯电压为30V，则根据[表2]，稳定点亮期间中的灯电压的推定值变为81～90V。如果稳定点亮期间中的灯电压的推定值为81～90V，则根据[表1]，各上升期间的驱动功率频率为，驱动功率频率f1为600Hz、驱动功率频率f2为400Hz、驱动功率频率f3为400Hz。
但是，如上所述，在第1上升期间T1，优选使突起缓慢地熔化，在第2上升期间T2以后的上升期间，优选适度地提高突起的熔化效果、促进突起的成长。为实现此，在第2上升期间T2以后的上升期间，不但在每个上升期间使作为基本波形图形的驱动功率频率下降或者维持，还对放电灯90的电极插入给予比基本波形图形强的负载的强负载驱动波形图形。
强负载驱动波形图形由例如驱动功率频率为500Hz以下的交流驱动波形图形、或者将直流驱动与交流驱动组合的驱动波形图形构成。在本实施方式中，作为一例，采用包含直流驱动与交流驱动的驱动波形图形。
图10是表示强负载驱动波形图形的一例的图。
在本实施方式中，如图10所示，采用下述的图形：在进行8毫秒的一方的极性的直流驱动后，反复进行10循环的单位图形，所述单位图形是将5循环的驱动功率频率为1.1kHz的交流波形的1周期组合而成的，然后，使直流驱动的极性翻转而反复进行同样的驱动。在该例子中，通过反复插入10循环的同一极性的直流驱动，促进一方的电极的突起的熔化。直流驱动时间没有特别限定，但为了提高突起的熔化效果，优选设置得比夹于直流驱动间的交流驱动时间长。另外，为了使双方的电极的突起均等地熔化，优选在整体观察强负载驱动波形图形的插入期间时、一方的极性的直流驱动时间与另一方的极性的直流驱动时间相等。
图8表示以作为第2上升期间T2的基本波形图形的驱动功率频率400Hz驱动放电灯90时的电极的温度变化。
图9表示以在第2上升期间T2的基本波形图形中插入图10所示的强负载驱动波形图形的驱动功率波形驱动放电灯90时的电极的温度变化。
在图8以及图9中，横轴表示时间[相对值]，纵轴表示温度[℃]。
如从图8、图9可知，在插入强负载驱动波形图形时，与不插入强负载驱动波形图形的情况相比，电极的温度变动幅度变大。电极的温度变动幅度较大换而言之为向电极的负载较强，意味着突起的熔化效果较大。即，图9所示那样的向电极的负载较强的驱动具有促进突起的熔化、使变形、损耗的突起再成长的作用。另一方面，由图8所示那样的基本波形图形进行的驱动具有使熔化的突起的形状稳定、使突起缓慢地成长的作用。这样，通过在向电极的负载较弱、使突起缓慢地成长的基本的驱动中间歇性插入向电极的负载较强、突起的熔化效果较高的驱动，可促进在低功率模式下难以熔化的较粗的突起的成长。
在本实施方式中，控制部40通过参照灯电压(电极间电压)来检测放电灯90的劣化的程度，与放电灯90的劣化的程度相应而适当调整强负载驱动波形图形的插入的程度(图11的步骤S6)。具体地说，控制部40与放电灯90的劣化的程度相应，适当调整强负载驱动波形图形的插入时间、插入间隔以及插入次数的组合。投影机的设计者预先求出稳定点亮期间中的灯电压与相对于该灯电压最合适的强负载驱动波形图形的插入时间、插入间隔以及插入次数的组合。将灯电压与强负载驱动波形图形的插入时间、插入间隔以及插入次数的组合的一例表示于[表3]。
【表3】
ta时的灯电压 稳定点亮期间中的灯电压预想值 图形
～21V 0～60V A
22～24V 61～70V B
25～28V 71～80V C
29～32V 81～90V D
33V～ 91V～ E
例如，如果设为在第1上升期间的时间ta参照的灯电压为30V，则根据[表2]，稳定点亮期间中的灯电压的推定值变为81～90V。如果稳定点亮期间中的灯电压的推定值为81～90V，则强负载驱动的插入图形变为图形D。根据[表3]，在图形D的情况下，强负载驱动波形图形的插入时间为1秒、插入次数为5次、插入间隔为5秒，如图7所示，变为将强负载驱动波形图形K插入。
另外，在本实施方式中，表示了与放电灯90的劣化的程度相应而调整强负载驱动波形图形的插入时间、插入间隔以及插入次数这3个参数的例子，但也可以除了这3个参数还调整强负载驱动波形图形的构成本身。即，也可以在图10所示的强负载驱动波形图形以外还预先准备多种类强负载驱动波形图形，与放电灯90的劣化的程度相应而从多种类中选择最合适的图形。进而，不必使上述4个参数全部变化，也可以设为将某一个参数固定、仅使剩余的参数变化的构成。
如上所述，在本实施方式的放电灯点亮装置10中，随着放电灯90的上升期间从第1上升期间T1进入到第2上升期间T2、第3上升期间T3，驱动功率频率逐渐下降，在第2上升期间T2以后插入有强负载驱动波形图形。进而，控制部40与放电灯90的劣化的程度相应地调整各上升期间的驱动功率频率、强负载驱动波形图形的插入的程度双方。因此，与放电灯90的劣化的程度无关，能够一直使电极前端的突起适度熔化，能够良好地维持突起的形状。结果，通过放电稳定，能够实现照度变化较少、寿命较长的光源装置200。由此，能够实现显示品质优异、可信性较高的投影机500。
另外，在本实施方式中，控制部40设为参照第1上升期间T1内的任意的时间ta中的灯电压、从灯电压的参照结果推定稳定点亮期间的灯电压的构成。根据该构成，每1次的点亮都参照第1上升期间T1中的灯电压，所以能够高精度地推定稳定点亮期间的灯电压，能够可靠地检测放电灯90的劣化的程度。
但是，作为从灯电压的参照到驱动功率频率以及强负载驱动波形图形的插入的程度的确定为止的过程，也可以代替上述的第1过程而采用以下的第2过程。在第2过程中，控制部40将在上次的放电灯点亮时参照的灯电压预先存储于例如存储部44。然后，在下次的放电灯点亮时，控制部40从存储部44读取灯电压，从该读取结果推定稳定点亮期间的灯电压。
在采用第2过程的情况下，在下次的点亮时参照在上次的点亮时存储完毕的电极间电压，所以在上升期间内不参照灯电压，能够容易地推定稳定点亮期间的灯电压，能够可靠地检测放电灯90的劣化的程度。
另外，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围能够加以各种变更。
例如，在上述实施方式中，表示了刷新功率Wr与低功率模式时功率Wl相等的例子。也可以代替该构成，刷新功率Wr为比低功率模式时功率Wl高、比额定功率Wt低的功率。或者，刷新功率Wr也可以与额定功率Wt相等。即，刷新功率Wr只要为低功率模式时功率Wl以上且额定功率Wt以下的功率(Wl≤Wr≤Wt)即可。
在上述实施方式中，通过参照灯电压来检测放电灯的劣化的程度，但也可以代替该构成，例如不参照灯电压、而参照放电灯的累积点亮时间来检测放电灯的劣化的程度。在该情况下，预先准备表示放电灯的累积点亮时间与驱动功率频率的关系的表、表示累积点亮时间与强负载驱动的插入图形的关系的表等即可。另外，强负载驱动波形图形不必一定插入。另外，对于放电灯驱动装置、光源装置、投影机的具体的构成，并不限定于上述实施方式的例子，能够适当变更。

Claims (12)

1.一种放电灯驱动装置，其特征在于：
具备：
放电灯驱动部，其向放电灯供给驱动功率；和
控制部，其根据所述驱动功率的波形而控制所述放电灯驱动部；
所述波形具有n个上升期间和低功率模式点亮期间，其中所述n为2以上的自然数；
所述n个上升期间包含：所述驱动功率向低功率模式时的驱动功率以上且额定功率以下的刷新功率增加的第1上升期间，和将所述驱动功率维持为所述刷新功率的n－1个上升期间；
所述控制部在第x上升期间，向所述放电灯供给具有在第x－1上升期间向所述放电灯供给的驱动电流的驱动频率以下的驱动频率的驱动电流，其中所述x为2以上且n以下的自然数；
所述控制部与所述放电灯的劣化的程度相应，调整多个所述上升期间中的所述驱动频率中的至少一部分所述驱动频率。
2.如权利要求1所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述上升期间中的所述驱动电流间歇性包含向所述放电灯的负载比第1波形图形强的第2波形图形，所述第1波形图形作为在各上升期间向所述放电灯供给的驱动电流的基本波形图形。
3.如权利要求2所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述驱动电流在将所述驱动功率维持为所述刷新功率的所述n－1个上升期间中，包含所述第2波形图形。
4.如权利要求2或权利要求3所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述控制部与所述放电灯的劣化的程度相应而调整所述第2波形图形的插入时间、所述第2波形图形的插入间隔、所述第2波形图形的插入次数以及所述第2波形图形的构成中的至少一个。
5.如权利要求2至权利要求4的任意一项所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述第2波形图形包含具有500Hz以下的驱动频率的驱动电流的图形或者将直流驱动与交流驱动组合的驱动电流的图形。
6.如权利要求1至权利要求5的任意一项所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述控制部通过参照低功率模式时的所述放电灯的电极间电压来检测所述放电灯的劣化的程度。
7.如权利要求6所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述控制部参照所述第1上升期间内的任意的时间点的电极间电压，从所述电极间电压的参照结果推定低功率模式时的电极间电压。
8.如权利要求6所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述控制部在下次的放电灯点亮时读取在上次的放电灯点亮时参照而预先存储的电极间电压，从所述电极间电压的读取结果推定低功率模式时的电极间电压。
9.如权利要求1至权利要求8的任意一项所记载的放电灯驱动装置，其特征在于：
所述第1上升期间中的所述驱动频率为500Hz以上。
10.一种光源装置，其特征在于，具备：
射出光的放电灯；和
如权利要求1至权利要求9的任意一项所记载的放电灯驱动装置。
11.一种投影机，其特征在于，具备：
如权利要求10所记载的光源装置；
光调制元件，其与影像信号相应而对从所述光源装置射出的光进行调制；和
投射光学系，其将由所述光调制元件调制的光向被投射面上投射。
12.一种放电灯驱动方法，其特征在于：
该放电灯驱动方法根据具有n个上升期间与低功率模式点亮期间的驱动功率的波形而驱动放电灯，其中所述n为2以上的自然数；
所述n个上升期间包含：所述驱动功率向低功率模式时的驱动功率以上且额定功率以下的刷新功率增加的第1上升期间，和将所述驱动功率维持为所述刷新功率的n－1个上升期间；
在第x上升期间，向所述放电灯供给具有在第x－1上升期间向所述放电灯供给的驱动电流的驱动频率以下的驱动频率的驱动电流，其中所述x为2以上且n以下的自然数；
与所述放电灯的劣化的程度相应，调整多个所述上升期间中的所述驱动频率中的至少一部分所述驱动频率。
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