CN105188242A - 高压放电灯的点亮装置及高压放电灯的点亮方法 - Google Patents

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牛岛真一
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Abstract

本发明提供一种高压放电灯的点亮装置及点亮方法。利用用于供给使具有一对电极(20)的高压放电灯(10)点亮的交流电流的、高压放电灯(10)的点亮装置(100)，在高压放电灯(10)的电极间的电压V达到规定的电极间的电压下限值V1时，增加供给至高压放电灯(10)的功率W。

Description

高压放电灯的点亮装置及高压放电灯的点亮方法
技术领域
本发明涉及一种目的在于在保持电极间的距离为大致固定的状态下保持高压放电灯点亮的该高压放电灯的点亮装置、以及高压放电灯的点亮方法。
背景技术
由于高压放电灯具有通过一个灯泡可以获得非常多的光量的特性，因此被广泛应用于投影仪等。在高压放电灯的石英玻璃制的发光管部的内部空间配设有一对由钨制成的电极，并在该内部空间内封入有水银。通过对这些电极间施加电压使其产生电弧放电，激励蒸发的水银而发出光。
原则上，高压放电灯的点亮通过恒定功率控制来保持。施加于高压放电灯的电压值主要根据电极间的距离来决定。因此，供给高压放电灯的电流值根据通过该电极间的距离所确定的电压值来决定。这种电流值由镇流器(电源稳定供给装置)决定。从该镇流器将所需的电流供给至高压放电灯。
但是，若以恒定功率保持高压放电灯点亮，则高压放电灯的电极会变成与所设定的功率相对应的温度。在电极温度较低的情况下，钨将在电极的表面堆积，从而有电极间的距离变短的趋势。相反地，在电极温度较高的情况下，电极变薄，从而有电极间的距离变长的趋势。
在电极间的距离变短的情况下，由于高压放电灯的电压(电极间电压)的值变小，因此从镇流器需要供给至该高压放电灯的电流值将变大。因此，若电极间的距离变短导致电极间的电压值过度变小，则需要供给的电流值变高，从而增大了镇流器的负载。若镇流器的负载增大，则存在镇流器的温度上升可能增大的问题。
为了应对该问题，例如，在专利文献1中，公开了如下技术方案：通过适当选择施加于高压放电灯的电压或交流电流的频率，得到期望的形状的电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2002-15883号公报
发明所要解决的课题
但是，仅通过适当选择施加于高压放电灯的电压或交流电流的频率，长时间保持适当的电极间的距离是比较困难的。
本发明是鉴于这种现有技术中的问题而提出的。因此本发明的主要课题在于提供一种能够长时间保持适当的电极间的距离的高压放电灯的点亮装置及高压放电灯的点亮方法。
发明内容
用于解决课题的技术方案
根据本发明的一种方案，
提供一种高压放电灯的点亮装置，供给使具有一对电极的高压放电灯点亮的交流电流，在高压放电灯的电极间的电压达到规定的电极间的电压的下限值时，上述点亮装置增加供给至高压放电灯的功率。
另外，根据本发明的其他方案，
提供一种高压放电灯的点亮装置，供给使具有一对电极的高压放电灯点亮的交流电流，在高压放电灯的电极间的电压达到规定的电极间的电压下限值时，点亮装置增加供给至高压放电灯的功率，并降低交流电流的频率。
优选地，在增加功率并经过规定的时间后，降低交流电流的频率。
另外，优选地，在通常点亮时，供给具有基部及与其叠加的多个脉冲部的波形的交流电流，在增加功率时，供给矩形波形的交流电流。
另外，优选地，在通常点亮时，供给在各个半个周期内极性进行多次切换的波形的交流电流，在增加功率时，供给矩形波形的交流电流。
另外，根据本发明的其他方案，
提供一种将交流电流供给至具有一对电极的高压放电灯并使其点亮的点亮方法，
在高压放电灯的电极间的电压达到规定的电极间的电压下限值时，增加供给至高压放电灯的功率。
发明效果
根据本发明，在高压放电灯的电极间的电压小于规定值时，即，在电极间的距离小于规定长度时，增加供给至该高压放电灯的功率值。通过增加功率值，高压放电灯内的电极温度上升，电极顶端溶解。由此，电极间的距离再次变长，电极间的电压也恢复到规定值。由此，能够长时间保持适当的电极间的距离。
附图说明
图1是用于说明一般的高压放电灯的一例的图。
图2是用于说明本实施例所涉及的点亮装置的一例的图。
图3是示出第一实施例所涉及的通常的电流波形的一例的图。
图4是示出高压放电灯的电极间的电压值的波动的一例的图。
图5是示出第一实施例所涉及的电压降低时的电流波形的一例的图。
图6是示出第一实施例所涉及的电压降低时的电流波形的其他例子的图。
图7是示出第一实施例所涉及的电压降低时的电流波形的其他例子的图。
图8是示出第二实施例所涉及的通常电流波形的一例的图。
图9是示出第二实施例所涉及的电压降低时的电流波形的一例的图。
图10是示出第二实施例所涉及的電力降低时的电流波形的其他例子的图。
图11是示出降低频率的情况下的电流波形的一例的图。
符号说明
10…高压放电灯、12…发光管部、14…密封部、16…内部空间、18…箔、20…电极、22…引线棒、24…水银、100…点亮装置、102…电力供给电路、104…点亮状态发送单元、106…电源、108…引线、110…电压计、112…电流计、114…发送电路、116…电压值发送线、118…电流值发送线、120…发送线、200…基部、202、204、206…脉冲部、210…正区间、212…负区间、H…半个周期、N…通常的电流波形、D…(高压放电灯的)电极间的距离、V1…电极间的电压下限值、W…功率、A1…通常的平均电流值、S…电压降低时的电流波形、T…持续时间
具体实施方式
下面，对应用本发明的高压放电灯10以及使该高压放电灯10点亮的点亮装置100的实施例进行说明。
(高压放电灯10的说明)
首先，对高压放电灯10进行说明。如图1所示，高压放电灯10具有利用石英玻璃形成一体的发光管部12与从该发光管部12延伸的一对密封部14。在发光管部12内形成有通过密封部14密封的内部空间16。另外，在各密封部14内埋设有钼制的箔18。
并且，在高压放电灯10分别设置有：钨制的一对电极20，其一端与箔18的一侧的端部连接，且另一端配置在内部空间16内；以及一对引线棒22，其一端与箔18的另一侧的端部连接，且另一端从密封部14向外部延伸。另外，在内部空间16封入有规定量的水银24及卤素(例如，溴)。
若将规定的高电压施加于设置在高压放电灯10的一对引线棒22，则在设置于发光管部12的内部空间16的一对电极20之间开始辉光放电。然后，该辉光放电过渡到电弧放电，由通过该电弧蒸发/激发的水银24放射光。
如图2所示，点亮装置100大致由电力供给电路102与点亮状态发送单元104构成。
电力供给电路102是用于在将从电源106接收的电力转换为适合高压放电灯10点亮的交流电压及电流的基础上，经由一对引线108将其供给至该高压放电灯10的电路。对利用该电力供给电路102的高压放电灯10的点亮方法将在下面进行详细记述。
点亮状态发送单元104具有如下作用：对基于电力供给电路102的高压放电灯10的点亮状态进行实时确认，并将其结果返回电力供给电路102。在本实施例中，该点亮状态发送单元104的大致构成如下：电压计110，其设置于一对引线108之间；电流计112，其设置于任意一个引线108上；发送电路114，其在接收利用电压计110测量的电压值V、及利用电流计112测量的电流值A之后，将这些值向电力供给电路102发送。此外，发送电路114与电压计110之间通过电压值发送线116联络，发送电路114与电流计112之间通过电流值发送线118联络，并且，发送电路114与电力供给电路102之间通过发送线120联络。
(关于电流波形的第一实施例)
接着，对从上述点亮装置100供给至高压放电灯10的交流电流进行说明。如图3所示，对供给至高压放电灯10的电流波形的第一实施例(通常的电流波形N)而言，在其半个周期H上，具有基部200、与该基部200叠加的多个脉冲部202、204、206。此外，与通常的电流波形N相应的通常点亮时的点亮功率为120W至400W，点亮频率为60Hz至240Hz。在此，使点亮功率为120W至400W的原因在于，在考虑到在现在的投影仪上对高压放电灯10所要求的亮度的情况下，高压放电灯10的功率大致为120W至400W的范围。另外，由于投影仪的视频信号频率与灯点亮频率同步的关系，因此将灯的点亮频率设定为60Hz至240Hz的范围。
在本实施例所涉及的通常的电流波形N上，在一个半个周期H，三个脉冲部202、204、206叠加。第一脉冲部202位于半个周期H的最前面。另外，第三脉冲部206位于半个周期H的最后。并且，第二脉冲部204位于第一脉冲部202与第三脉冲部206之间。另外，第二脉冲部204与第三脉冲部206分别具有大致相同的电流值A及持续时间T。并且，与第二脉冲部204及第三脉冲部206相比，将第一脉冲部202的电流值A设定得较小且持续时间T较短。此外，图3中的A1示出了半个周期H的电流值A的平均值。另外，在半个周期H叠加的脉冲部的数量、持续时间T及位置等并不限定于本实施例。
另外，接着图示的半个周期H的下一个半个周期为以电流值A为零的线为中心，极性颠倒的电流波形。由此，第一实施例所涉及的通常的电流波形N为每隔半个周期极性颠倒的电流波形。
如本实施例的通常的电流波形N所示，通过将一条脉冲部202叠加在基部200的半个周期H上的前半部分，并且将两条脉冲部204、206叠加在该半个周期H的后半部分，从而能够使得使用开始之初的电极间的距离的波动减小，来避免照度保持率大幅度下降的情况。
在利用本实施例的通常的电流波形N使高压放电灯10连续点亮时，该高压放电灯10的电极间的距离D将变短，如图4(a)的X部分所示，高压放电灯10的电极间的电压V将降低。并且，该电极间的电压V达到预先设定的电极间的电压下限值V1的情况在从点亮状态发送单元104的电压计110经由电压值发送线116、发送电路114及发送线120传递至电力供给电路102时，电力供给电路102使供给至高压放电灯10的功率W(功率值)增加。即，如图5所示，电力供给电路102使得供给至高压放电灯10的电流波形(电压降低时的电流波形S)呈具有比通常的平均电流值A1高的电流值A2、且在半个周期H之间为大致固定的电流值A2的矩形。
由此，由于供给至高压放电灯10的功率W增加，该高压放电灯10的电极20的温度上升，该电极20的顶端发生溶解。由此，电极间的距离D再次变长，如图4(a)的Y部分所示，电极间的电压V也恢复到规定值。
若在增加供给至高压放电灯10的功率W之后经过规定的时间，则电力供给电路102使得供给至高压放电灯10的电流波形恢复成通常的电流波形N。由此，电极间的距离D随着时间再次缓慢地变短，电极间的电压V降低(图4(a)的Z部分)。之后，重复相同的操作。如上所述，使电流波形从电压降低时的电流波形S恢复成通常的电流波形N的操作可以如上述那样在经过规定的时间之后进行，如图4(b)所示，也可以在达到预先设定的电极间的电压上限值V2时，从电压降低时的电流波形S恢复成通常的电流波形N。
(第一实施例所涉及的电流波形的变形例)
在第一实施例的电流波形N上，增加供给至高压放电灯10的功率W的电流波形S并不限定于上述的波形。例如，如图6所示，在不改变基部200与脉冲部202、204、206之间的比例的情况下，可以考虑增加各部200、202、204、206的电流值A。或者，如图7所示，无需改变脉冲部202、204、206的高度(峰值电流值A)，可以增加基部200的电流值A。在此情况下，通过增加各脉冲部202、204、206间的电流值A，增加半个周期H整体的功率W(平均电流值A2增加)。
(关于电流波形的第二实施例)
如图8所示，供给至高压放电灯10的通常的电流波形N的第二实施例是在各个半个周期H内极性进行多次切换的情况。即，在各个半个周期H，电流波形的第二实施例分别具有多个电流值A在正侧的正区间210及电流值A在负侧的负区间212。此外，接着图示的半个周期H的下一个半个周期H为以电流值A为零的线为中心正区间210与负区间212颠倒的电流波形。另外，图8中的A1表示半个周期H上正区间210的电流值A的平均值，A2表示半个周期H上负区间212的电流值A的平均值。由此，如上所述，由于第二实施例的电流波形N具有正区间210与负区间212，因此在正区域及负区域上分别存在平均电流值A1及A2。
通过利用第二实施例这样的电流波形N，例如，能够点亮适合于使用DLP(DigitalLightProcessing)的影像显示系统的高压放电灯10。例如，在DLP上，可划分为红、蓝、绿的区域，并使用高速旋转的色轮。通过使第二实施例所涉及的电流波形N的正区间210或负区间212与该色轮的各颜色区域相对应，能够对期望的颜色进行投影。
在利用本实施例的通常的电流波形N使高压放电灯10连续点亮时，该高压放电灯10的电极间的距离D将变短，并且如图4(a)的X部分所示，高压放电灯10的电极间的电压V将降低。并且，该电极间的电压V达到预先设定的电极间的电压下限值V1的情况在经由电压值发送线116、发送电路114、及发送线120从点亮状态发送单元104的电压计110传递至电力供给电路102时，电力供给电路102使供给至高压放电灯10的功率W增加。即，如图9所示，电力供给电路102使得供给至高压放电灯10的电流波形(电压降低时的电流波形S)呈具有比平均电流值A1及A2高的电流值A3，且在半个周期H之间为大致固定的电流值A3的矩形。即，无需半个周期H的期间内的极性的切换。
由此，由于供给至高压放电灯10的功率W增加，该高压放电灯10的电极20的温度上升，该电极20的顶端将发生溶解。由此，电极间的距离D再次变长，如图4(a)的Y部分所示，电极间的电压V也恢复到规定值。
若在增加供给至高压放电灯10的功率W之后经过规定的时间，电力供给电路102使得供给至高压放电灯10的电流波形恢复成通常的电流波形N。由此，电极间的距离D随着时间再次缓慢地变短，电极间的电压V降低(图4(a)的Z部分)。之后，重复相同的操作。如上所述，使电流波形从电压降低时的电流波形S恢复成通常的电流波形N的操作可以在经过规定的时间后进行，如图4(b)所示，也可以在达到预先设定的电极间的电压上限值V2时，从电压降低时的电流波形S恢复成通常的电流波形N。
(第二实施例所涉及的电流波形的变形例)
在第二实施例的电流波形N上，增加供给至高压放电灯10的功率W时的电流波形S并不限定为上述的波形。例如，如图10所示，可以增加各正区间210及负区间212上的电流值A的绝对值。由此，增加半个周期H整体的供给至高压放电灯10的功率W。
(频率的降低)
在上述实施例(第一实施例及第二实施例)中，高压放电灯10的电极间的距离D变短，在电极间的电压V达到预先设定的电极间的电压下限值V1时，使得供给至该高压放电灯10的功率W增加。在此基础上，也可以降低电流波形的频率。在上述实施例中，如上所述，由于使电压降低时的电流波形S呈在半个周期之间为大致固定的电流值A2、A3的矩形，因此即使降低了频率，也能够避免来自于高压放电灯10的光看上去闪烁的情况。假设，若降低使脉冲部202、204、206叠加到基部200的第一实施例的通常的电流波形N或在各半个周期H内极性进行多次切换的第二实施例的通常电流波形N的频率，则来自于高压放电灯10的光有看上去闪烁的可能性。
若利用第一实施例所涉及的电流波形N进行具体说明，则如图11所示，在使供给至高压放电灯10的电流波形S变为高于通常的平均电流值A1的值A2的矩形(图11(a))后，在经过规定的时间(例如，0.5秒)之后，在保持矩形的电流波形的状态下，降低(例如，降至20Hz)频率(图11(b))。此外，对规定的时间而言，考虑到点亮装置100对功率变化的响应性，优选根据变化确实完成的时间来决定。
如上所述，频率的降低可以在增加供给至高压放电灯10的功率W后经过规定的时间之后开始，也可以在增加功率W的同时开始。另外，频率的降低也可以仅在预先设定的时间(例如，1～5秒时间)进行。另外，如上所述，也可以持续至电极间的电压V达到规定的电极间的电压上限值V2。
利用第二实施例所涉及的电流波形N的情况也与此相同，在使供给至高压放电灯10的电流波形变为比通常的平均电流值A1或A2大的值A3的矩形后，经过规定的时间(例如，0.5秒)之后，在保持矩形的电流波形的状态下，降低(例如，降至20Hz)频率。此外，频率的降低可以在增加供给至高压放电灯10的功率W后经过规定的时间之后开始，也可以在增加功率W的同时开始。另外，频率的降低也可以仅在预先设定的时间(例如，1～5秒时间)进行，如上所述，也可以持续至电极间的电压V达到规定的电极间的电压上限值V2。
由此，不仅增加供给至高压放电灯10的功率W，而且通过降低矩形的电流波形的频率，能够进一步迅速地增加电极间的距离D。由此，能够从电压降低时的电流波形S快速地恢复成通常的电流波形N。
此外，电极间的电压下限值V1优选通过下面的公式来确定。
电极间的电压下限值V1≥额定功率值÷设计电流值×0.8
在此，额定功率值是指通常点亮模式下的功率值。在使用高压放电灯10的投影仪等的设备上，一般来说，具备“通常点亮模式”及以低于该模式的功率点亮高压放电灯10的“省电模式”。
另外，设计电流值是指以额定功率点亮时的平均电流值。
另外，增加功率W时的功率增加率优选通过下述公式来确定。
功率增加率＝1.36×(点亮功率值/额定功率)2-2.67×(点亮功率值/额定功率)+2.31
在此，点亮功率值是指即将增加功率W时的点亮中的功率值。
若实际的功率增加率大于上面公式的功率增加率，则电极20溶解的速度将变得过快，上升后的电极间的电压V将发生大的偏差。相反，若实际的功率增加率小于上面公式的功率增加率，则电极20溶解的速度较慢，从而难以取得效果。
另外，降低交流电流的频率时的降低率优选通过下面的公式来确定。
频率降低率＝(点亮功率值/额定功率)×30
根据上面的公式，点亮功率值越低，则降低后的频率将变低，即使功率W较低，也不会失去使电极20溶解的效果。
应当认为本次公开的实施方式的所有方面都是示例，而并非限制。本发明的范围并非为上述说明，而是意图包括由权利要求书所示的与权利要求书同等的含义及范围内的所有的变更。

Claims (6)

1.一种高压放电灯的点亮装置，供给使具有一对电极的所述高压放电灯点亮的交流电流，该点亮装置的特征在于，
在所述高压放电灯的电极间的电压达到规定的电极间的电压下限值时，所述点亮装置增加供给至所述高压放电灯的功率。
2.一种高压放电灯的点亮装置，供给使具有一对电极的所述高压放电灯点亮的交流电流，其特征在于，
在所述高压放电灯的电极间的电压达到规定的电极间的电压下限值时，所述点亮装置增加供给至所述高压放电灯的功率，并降低所述交流电流的频率。
3.根据权利要求1所述的点亮装置，其特征在于，
在增加所述功率并经过规定的时间后，降低所述交流电流的频率。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的点亮装置，其特征在于，
在通常点亮时，供给具有基部及与其叠加的多个脉冲部的波形的所述交流电流，
在增加所述功率时，供给矩形波形的交流电流。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的点亮装置，其特征在于，
在通常点亮时，供给在各个半个周期内极性进行多次切换的波形的所述交流电流，
在增加所述功率时，供给矩形波形的交流电流。
6.一种将交流电流供给至具有一对电极的高压放电灯并使其点亮的点亮方法，
在所述高压放电灯的电极间的电压达到规定的电极间的电压下限值时，增加供给至所述高压放电灯的功率。
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