CN1465210A - 放电灯点亮装置和投影仪 - Google Patents

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Abstract

一种用于点亮放电灯(1)的放电灯点亮装置包含：作为启动装置的点火器(2)，其用于当启动时将启动电压施加到放电灯(1)并由此点亮放电灯(1)；电压检测电路(3)，用于检测放电灯(1)的电压；和电流控制电路部分(5)，用于根据电压检测电路(3)的检测结果控制提供给放电灯(1)的电流，其中当点燃后，电流控制电路部分(5)根据电压检测电路(3)的检测结果开始控制提供给放电灯(1)的电流，并以预定的增大速率持续增大提供给放电灯(1)的电流。因此，花费不多以及高度可靠并且使放电灯(1)能够有较长使用寿命的放电灯点亮装置被提供。

Description

放电灯点亮装置和投影仪
技术领域
本发明涉及一种点亮放电灯的放电灯点亮装置和投影仪。
背景技术
放电灯被广泛地应用于不同的领域，例如用作LCD投影仪的光源等。在传统的电流控制方法中，当点亮这种放电灯时，在接通灯点亮开关刚点燃后，其电流值就被固定在约1.5到2倍于放电灯的稳态电流的值上，并且在过了预定时间后即当放电灯的放电状态稳定并且放电灯的电压升到预定电平时，其电流减小且稳态电流逐渐恢复。
但是，在如上所述的电流控制方法中，由于每次点亮放电灯时，比稳态电流大的大电流流过放电灯，放电灯的电极被很快消耗，因而缩短了放电灯的使用寿命。
为了防止缩短放电灯的使用寿命，放电灯的电极必须减小消耗。为此，可以降低点燃后电流固定在的预置值。
但是，提供给放电灯的电流越大，放电灯的放电状态越稳定。因此，如果降低点燃后电流固定在的预置值，放电灯电压的上升则变得很慢，并且需要很长时间来稳定放电灯。
可以考虑当点燃后分几个阶段来控制电流。但是在这种情况下，电流控制电路是复杂的，增加了放电灯点亮装置的成本并降低了其可靠性。
因此，花费不多以及高度可靠并能够有较长使用寿命的放电灯的放电灯点亮装置还尚未实现。
发明内容
鉴于上述情况，本发明的一个目的是提供一种花费不多以及高度可靠并使放电灯能够有较长使用寿命的放电灯点亮装置和投影仪。
为了实现上述目的，用于点亮根据本发明的放电灯的放电灯点亮装置包含：启动装置，用于当启动时将启动电压施加到放电灯并由此点亮放电灯；电压检测装置，用于检测放电灯的电压；和电流控制装置，用于根据电压检测装置的检测结果控制提供给放电灯的电流，其中当点燃后，电流控制装置根据电压检测装置的检测结果开始控制提供给放电灯的电流，并以预定的增大速率将提供给放电灯的电流持续增加到比放电灯的稳态电流大的预定电流值。
如上所述构成的根据本发明的放电灯点亮装置具有电流控制装置，其用于根据电压检测装置的检测结果控制提供给放电灯的电流，并且该控制装置在点燃后根据放电灯电压的检测结果执行控制，用以以预定的增大速率使提供给放电灯的电流量持续改变到比放电灯的稳态电流大的预定电流值。
即，在该放电灯点亮装置中，当点燃后点亮放电灯时，以预定的增大速率使电流量持续改变到比放电灯的稳态电流大的预定电流值，并由此将电流提供给放电灯。
为此，用于校正电压检测装置的检测结果的电压校正设定装置被设置在电流控制装置，以便根据由这个电压校正设定装置校正的检测电压控制提供给放电灯的电流。该电压校正设定装置在点燃后执行校正，用以以预定的减小速率从预定的电压值持续减小检测的电压，因而能够以预定的增大速率持续改变提供给放电灯的电流。
此外，用于控制功率设定装置的目标功率值的功率设定控制装置被设置在电流控制装置，该功率控制装置控制提供给放电灯的电流。该功率设定控制装置在点燃后执行控制，用以以预定的增大速率连续增大目标功率值，因而能够以预定的增大速率持续改变提供给放电灯的电流。
与传统的放电灯点亮装置相比，在该放电灯点亮装置中，通过如此控制电流量，大大缩短了比稳态电流大的大电流流过放电灯所持续的时间。
此外，在该放电灯点亮装置中，通过如此控制电流量，逐渐增大了提供给放电灯的电流，因此放电灯的电极被逐渐加热。因而减少了电极上的热载，同时减轻了电极的热疲劳，从而防止了电极的消耗。
另外，将从放电灯发出的光投影到外部的投影仪可以通过使用如上所述的放电灯点亮装置构成。该投影仪可以是根据输入的图像信号调制从放电灯发出光并发出调制光的投影仪。
同样就投影仪而言，与放电灯点亮装置相似，由于大大缩短了比稳态电流大的大电流流过放电灯所持续的时间，并且提供给放电灯的电流被逐渐增大，放电灯的电极被逐渐加热，因此减少了电极上的热载，同时减轻了电极的热疲劳，从而防止了电极的消耗。
附图说明
图1是显示本发明应用于放电灯点亮装置的实施例的示意性结构的方框图；
图2是显示放电灯的示例性结构的示意性剖面图；
图3显示了在传统的放电灯点亮装置中电流和电压的状态；
图4显示了在根据本发明的放电灯点亮装置的实施例中电流和电压的状态；
图5是显示控制电路的示例性结构的结构图；
图6显示了将Vi输入到控制电路6并从控制电路6输出V。的过程；
图7是显示本发明应用于放电灯点亮装置的实施例的示例性结构的方框图；
图8是显示在通过图7的电压校正设定电路接通灯点亮开关后执行控制以逐渐增大电流的情况下，基本部分的示例性电路结构的方框电路图；
图9显示了用于说明图8的电路的工作的波形；
图10是显示在通过图7的功率设定控制电路接通灯点亮开关后执行控制以逐渐增大电流的情况下，基本部分的示例性电路结构的方框电路图；
图11显示了用于说明图10的电路的工作的波形；
图12是显示使用作为本发明的实施例的放电灯的投影仪的示意性结构的方框图。
具休实施方式
下面将参照附图描述本发明的具体实施方式。
图1是显示本发明应用于放电灯点亮装置的实施例的示意性结构的方框图；
如图1中所示，本发明应用的放电灯点亮装置具有作为启动装置的点火器2，用于当启动1时，将启动电压施加到放电灯1并由此点亮放电灯；作为电压检测装置的电压检测电路3，用于检测施加到放电灯1的电压；作为电流检测装置的电流检测电路4，用于检测流过放电灯1的电流；和作为电流控制装置的电流控制电路部分5，用于根据电压检测装置的检测结果控制流过放电灯1的电流(或用于控制提供给放电灯1的功率)。电流控制电路部分5通过以控制电路6、PWM控制器7和下变频器8这样的顺序连接来构成。
如图1中所示，下变频器8的输入端与直流电源9相连，以便电流被提供到放电灯点亮装置。对于直流电源9，例如可以使用输出约300到400伏(V)电压具有有源滤波器等的电源。
下变频器8的输出端与点火器2的输入端相连，以便从直流电源9提供的直流被控制并通过下变频器8变换为适当大小，然后将其提供到点火器2。
点火器2的输出端与放电灯1的输入端相连，以便将从下变频器8流到点火器2的直流直接提供给放电灯1。
如图2中所示，放电灯1具有连接器11、反射器12、电极13和覆盖电极13的耐热玻璃14。将点燃电压、照明电流等从连接器11提供到电极13。各种气体在耐热玻璃14内被密封并且电极13在耐热玻璃14内放电。
能够应用于根据本发明的放电灯点亮装置的放电灯是不受特别限定的。可以使用其中电压在保持稳定之前改变的任何放电灯，例如金属检卤灯、高压水银灯或氙灯。
电压检测电路3和电流检测电路4以分支的方式被设置在下变频器8的输出端和点火器2的输入端之间。将电压检测电路3的输出端和电流检测电路4的输出端与电流控制电路部分5中控制电路6的输入端相连。
电流控制电路部分5适于控制点燃后提供给放电灯1的电流。如上所述，电流控制电路部分5通过由控制电路6、PWM(脉宽调制)控制器7和下变频器8这样的顺序连接来构成。控制电路6根据电压检测装置的检测结果开始控制提供给放电灯1的电流，并根据电压检测电路3的检测结果控制该电流以实现提供给放电灯1的适当电流量。
在这种放电灯点亮装置中，通过控制施加到放电灯1的电压控制提供给放电灯1的电流，即在该放电灯点亮装置中，施加到放电灯1的电压被改变和控制，从而控制提供给放电灯1的电流量。
具体地说，电流控制电路部分5适于以预定的常值控制提供给放电灯1的功率。下变频器8的操作被控制，使得由电流检测电路4的检测电流乘以电压检测电路3的检测电压获得的值(检测的功率值)为预定的目标功率值。但是，在刚点燃后，放电灯1的阻抗值非常小并且检测的电压值被降低，因而大大地增加了提供预定功率的电流值。因此，通过校正检测的电压或通过控制目标功率设定值，刚点燃后的电流值被限制为例如约1.5到2倍的稳态电流的值。
如图3中所示，在传统的放电灯点亮装置中，当点亮放电灯时，在刚一点燃后(时点tig)控制被执行，使得提供给放电灯(照明电流“a”在图3中用实线表示)的电流值在稳定状态下被固定在约1.5到2倍于放电灯的稳态电流的值上，由此继续将电流提供给放电灯。当过了预定时间放电灯的放电状态稳定并且放电灯的电压(照明电压“b”在图3中用虚线表示)升到预定电平时，提供给放电灯的电流减小并且稳态电流逐渐恢复。
但是，在这种电流控制方法中，由于每次点亮放电灯时，比稳态电流大的大电流流过放电灯，过大的电流流过放电灯所持续的时间较长，因此放电灯的电极被很快地消耗，缩短了放电灯的使用寿命。
为了防止缩短放电灯的使用寿命，放电灯的电极必须减小消耗。为此，可以降低点燃后电流固定的预置值。
但是，提供给放电灯的功率越大，放电灯的放电状态越稳定。因此，如果降低点燃后电流所固定在的预定值，放电灯电压的上升则变得很慢并且需要很长时间来稳定放电灯。
可以考虑当点燃后分几个阶段来控制电流。但是，在这种情况下，电流控制电路是复杂的，增加了放电灯点亮装置的成本并降低了其可靠性。
为了克服这种不便，在该放电灯点亮装置中，控制被执行，使得放电灯1被稳定的时间等同于传统的放电灯点亮装置中所需要的时间，并且大电流流过放电灯1所持续的时间缩短。
具体地说，如图4中所示，在该放电灯点亮装置的电流控制电路部分5中，当点燃后(时点tig)，提供给放电灯1的电流量(照明电流“a”在图4中用实线表示)以预定的增大速率持续改变。
当提供给放电灯1的电流量的预定值(以下称做最大电流值)比放电灯1的稳态电流的预定值大时，即当放电灯1的放电状态稳定并且放电灯1的电压(照明电压“b”在图4中用虚线表示)升到预定电平时，其电流量以预定的减小速率减小到放电灯1的稳态电流，然后就保持在这个水平上。
与传统的放电灯点亮装置相比，在该种放电灯点亮装置中，通过如此控制电流量，可以大大地缩短比稳态电流大的大电流流过放电灯1所持续的时间。
此外，在该种放电灯点亮装置中，通过如此控制电流量，提供给放电灯1的电流被逐渐地增大，因此放电灯1的电极13被逐渐地加热。从而可以减少电极13上的热载，并且可以减轻电极13的热疲劳，于是防止了电极13的消耗。因此，在这种放电灯点亮装置中，可以防止由于电极13的消耗缩短放电灯1的使用寿命并且可以实现具有较长使用寿命的放电灯1。
最大电流值和电流增大的速率不是特别限定的，并且可以根据不同的条件例如放电灯1的类型适当地设定。
与传统的放电灯点亮装置相比，其中当点燃后，使预定的大电流流过预定的时间，用于稳定放电灯1的放电状态所需要的时间最多只需几秒钟，尽管这取决于不同的条件例如放电灯1的类型、最大电流值和电流增大的速率。这使得放电灯1在实际应用中没有任何问题。
即在该种放电灯点亮装置中，稳定放电灯1的时间等同于传统的放电灯点亮装置中所需要的时间。
当达到最大电流值时，可以将最大电流值保持预定的时间，然后减小电流量。或者，当达到最大电流电平时，可以减小其电流量。这个也可以根据不同的条件，例如放电灯1的类型，与电流增大的速率相关地适当地设定。
电流控制电路部分5的控制电路6可以具有例如构成如图5中所示的电路的主要部分的结构。
图5中所示的电路是控制电路6的基本部分。正如下文将要描述的那样，到图5中所示的这个电路的输入Vi是基于电压检测电路3的检测结果的电压。当这个输入电压Vi逐渐从0升到直流电源9的输出电压VB时，可以将图5中所示的电路的输出VO限制到值“VK+VF”上，该值由分压电压VK(VK＝VB×R2/(R1+R2))加上二极管D1的正向电压降VF获得，分压电压VK是通过电阻R1和R2分压供电电压VB得到的。输出VO是用于控制提供给放电灯1的电压或用于设定提供给放电灯1的功率的电压。更具体地说，图5的电路等同于功率设定控制电路60，参照图7、10和11将在下文对其描述。
电阻R1和R2的值可以被任意设定和改变。因此，在图5中所示的电路中，当将输入Vi输入到该电路时，即当电压检测电路3的检测结果逐渐从如图6中所示的0升到直流电源9的输出电压VB时，即与提供给放电灯1的电压相对应的电压可以将输出VO通过设定电阻R1和R2的值相对于电阻R0为满足R1≤RO和R2≤RO条件的预定值控制为要求的值“VK+VF”。因此，输出VO(即与施加到放电灯1的电压相对应的电压)的上限可以被控制。
如上所述，由于提供给放电灯1的电流可以通过控制施加到放电灯1的电压控制，因而提供给放电灯1的电流的上限可以通过控制施加到放电灯1的电压的上限被控制。
通过改变控制电路6的电阻RO和电容器CO的值，图5中所示电路的输出VO的增大速率可以设定为预定的增大速率。因此，提供给放电灯1的电流的增大速率可以通过控制施加到放电灯1的电压的增大速率被控制为要求的增大速率。
此外，由于控制电路6的基本结构可以由如图5中所示的简单电路构成，因而该放电灯点亮装置具有高可靠性并且能够被廉价地生产。
将由如上所述的控制电路6控制的输出VO输出到PWM控制器7并将其用作PWM控制器7的控制信号。PWM控制器7根据从控制电路6输入的输出VO控制设置在PWM控制器7的半导体开关的开/关操作的占空因数，并将该控制信号输入到下变频器8。
下变频器8根据PWM控制器7输入的信号控制从直流电源9提供的直流电流值到预定的值，然后输出控制的电流值。
因此，在该放电灯点亮装置中，可以将通过如上所述的反馈控制以理想的增大速率持续改变的控制电流提供给放电灯1。
图5中所示的结构是控制电路6的一个基本结构的示例。控制电路6并不局限于该结构并且具有上述功能的各种结构能够被使用。
正如上文具体描述的那样，具有便宜的结构和高可靠性并且使放电灯1能够有较长使用寿命的放电灯点亮装置可以实现。
现在将描述上述放电灯点亮装置的操作。
首先，点燃被执行，即将预定的直流从直流电源9提供给点火器2以对点火器2中的电容器充电。当电容器的充电电压达到预定电压时高压生成并被施加到放电灯1。这个高压的使用导致在放电灯1的电极13之间电介质击穿。因此在点火器2中，电容器的充电负载通过放电灯1放电，并且电源持续地提供给放电灯1以点亮放电灯1。
放电灯1的点亮以电压变化的方式在电压检测电路3被检测，并将其检测结果输入到电流控制电路部分5的控制电路6。
当放电灯1被点亮后，通过电流检测电路4检测提供给放电灯1的电流，将电流检测电路4的检测结果输入到电流控制电路部分5的控制电路6。
此外，当放电灯1被点亮后，通过电压检测电路3检测施加到放电灯1的电压，将电压检测电路3的检测结果输入到电流控制电路部分5的控制电路。
电流控制电路部分5的控制电路6在点燃后根据从电压检测电路3输入的检测结果开始控制提供给放电灯1的电流，并以预定的增大速率持续地改变提供给放电灯1的电流。
当该电流值达到最大电流值时，即当放电灯1的放电状态稳定并且放电灯1的电压升到预定电平时，电流量以预定的减小速率被减少到放电灯1的稳态电流上，然后保持该电流量。
其次，将在如上所述的控制电路6控制的控制信号输入到PWM控制器7并将其用作PWM控制器7的控制信号。PWM控制器7根据从控制电路6向该处输入的输出VO控制设置在PWM控制器7的半导体开关的开/关操作的占空因数，并将该控制信号输入到下变频器8。
下变频器8根据PWM控制器7向该处输入的控制信号控制从直流电源9提供的直流电流值在预定的值，并通过点火器2将控制的电流值输出到放电灯1。因此放电灯1的点亮被保持。
在如上所述构成的放电灯点亮装置中，与传统的放电灯点亮装置相比，可以大大地缩短比稳态电流大的大电流流过放电灯所持续的时间。
此外，可以减小电极上的热载和电极的热疲劳，从而将电极消耗限制到最小程度。因此，在该种放电灯点亮装置中，可以防止由于电极的消耗缩短放电灯的使用寿命。
由于可以借助简单的结构实现这种放电灯点亮装置中的电流控制装置，因而该放电灯点亮装置是高度可靠的并且能够被廉价地生产。
因此，根据本发明，可以提供便宜的以及高度可靠且使得放电灯能够有较长使用寿命的放电灯点亮装置。
图7是显示图1中所示的放电灯点亮装置更具体的示例性结构的方框图。与图1中所示部分相对应的图7中所示的部分由相同的数字表示。
在图7中，将约300到400伏的直流电压，更具体地说，例如将370伏的直流电压从由有源滤波器等构成的直流电源9输出，并将其馈送到下变频器8。下变频器8(它是降压开关电源)例如以约50到100千赫兹(KHz)的频率转换输入直流电压，然后平滑该输入直流电压，由此实现转换成例如约50到100伏的直流电压的电压转换(电压降)，该电压是灯(放电灯)的普通照明所必需的。当脉宽控制和频率控制由控制电路70(等同于图1等的PWM控制器7)执行的情况下，以恒定的输出功率控制这个下变频器8的转换操作。
将来自下变频器8的输出通过全波电桥(full bridge)22馈送到点火部分的点火器2。将用于电压检测的分压电阻R31、R32和用于电流检测的电阻41设置在下变频器8和全波电桥22之间。
点火器2带有一个点火输出变压器(未示出)。当点亮电灯时，脉冲电压被提供给它的初级绕组，同时约5到20千伏(KV)的脉冲信号产生并从它的次级绕组(输出绕组)输出。将来自这个点火器2的输出提供给灯(放电灯)1。图7的点火器控制电路21适于根据在灯接通检测电路23点燃灯点亮的检测，停止点火操作。图7的这个示例显示了用于交流灯的电路结构。对于用于直流灯的电路结构，全波电桥22是不必要的。
电压检测电路3检测来自分压电阻R31、R32的分压输出，并将检测的电压输出送到乘法器42、功率设定切换电路62和灯接通检测电路23。将来自灯接通检测电路23的检测输出送到电压校正设定电路30、功率设定控制电路60和点火器控制电路21。通过二极管D31将电压校正设定电路30的输出端与电压检测电路3的输出端相连，以便将电压校正设定电路30的输出电压+VF(二极管D31的正向电压降)和来自电压检测电路3的检测电压的其中较高的一个送到乘法器42和功率设定切换电路62。
电流检测电路4通过检测在电阻器41上生成的电压检测来自下变频器8的输出电流，然后将检测的输出电流送到乘法器42。来自电流检测电路4的检测电流乘以来自电压检测电路3的检测电压，乘法器42由此计算出来自下变频器8的输出功率。
将来自功率设定控制电路60、功率设定切换电路62和乘法器42的输出送到功率设定电路61。将来自功率设定电路61的输出作为目标功率送到控制电路70。当控制电路70控制下变频器8的切换操作(脉宽等)时，来自下变频器8的输出功率被最终控制为目标功率。
在点燃或接通电灯后，控制图7的电压校正设定电路30或功率设定控制电路60以预定增大速率到继续增大提供给放电灯的电流到比放电灯的稳态电流大的预定电流值。尽管电压校正设定电路30和功率设定控制电路60在图7中被显示，但至少可以使用这些中的其中一个而省略另一个。更具体地说，可以使用由电压校正设定电路30和二极管D31构成的结构或由功率设定控制电路60和功率设定切换电路62构成的结构。
将图7中所示的乘法器42、电压校正设定电路30、功率设定控制电路60、功率设定电路61、功率设定切换电路62等设置在图1的电流控制电路部分5内并且可以认为这些基本与控制电路6相对应。图7的控制电路70基本上与图1的PWM电路7相对应。但是，控制电路70并不局限于脉宽控制并且它通过频率控制或通过脉宽和频率控制控制来自下变频器8的输出电流(或输出功率)。
现在将参照图8到图11更具体地描述图7特定示例的结构和其示例性操作。
首先，图8是显示当接通灯点亮开关时或点燃后，在电压校正设定电路30执行控制以逐渐增大放电灯电流的情况下基本部分的示例性电路结构的方框图。图9显示了用于说明图8中所示的操作的波形。在这个示例中，电压V1表示来自图7的直流电源9的输出电压；电压V2和电流I1分别表示来自图7的下变频器8的输出电压和输出电流；电压V3表示由分压电阻R31，R32检测的并提供给图8中的乘法器42的电压；电压V4表示在电压校正设定电路30中时间常数电路的积分输出电压。
更具体地说，在图8中，用于电压检测的分压电阻R31，R32之间的连接点与用于箝位的二极管D2的正极和二极管D31的负极相连。二极管D2的负极与电路电源的+VCC端相连，而二极管D31的正极与电压校正设定电路30中分压电阻R3，R4之间的连接点相连。因此，作为在分压电阻R3，R4之间的连接点的电压V3，将由分压电阻R31，R32检测的分压检测电压、二极管D2的正极电压和二极管D31的负极电压的其中一个作为最终检测电压提供给乘法器42。电路供电电压+VCC被设定，例如为+15伏(V)，但并不仅局限于此。
在电压校正设定电路30中，插入并在+VCC供电端和接地端(GND)之间连接分压电阻R3，R4，将电容器C1与电阻R3并联。电容器C1在PNP晶体管TR3的发射极和集电极之间连接，并且晶体管TR3的基极被提供有来自灯接通检测电路23的输出。当断开时，来自灯接通检测电路23的输出为0伏，而当接通时其输出为+VCC(例如+15伏)。因此，当关闭电灯时，晶体管TR3被接通，在电容器C1的两端之间形成短路，而当接通电灯后，晶体管TR3断开，并且其电荷在电容器C1累加。
在这样一种结构中，作为来自图7的直流电源9的输出电压V1，例如370伏的预定直流电压被输出，且甚至在灯点亮开关被接通之前就将其提供给下变频器8。在这种状态下，当在时间tON接通灯点亮开关时，点火器2启动如上所述的点火操作，并且放电灯1的电阻值减小，由此降低提供给放电灯1的电压。图7的灯接通检测电路23检测这个电压降并输出灯接通检测信号，例如从0伏升到+VCC(比如，+15伏)的信号。将该灯接通检测信号发送到图7的点火器控制电路21，同时点火器2的点火操作停止。在这种情况下，如图9中所示，根据点火操作，来自下变频器8的输出电压V2达到约300伏，然后在约100微秒的持续时间Td内通常降到约10伏。在很多情况下，电压的降低需要大约1到3秒的时间。同样地，来自下变频器8的输出电流I1暂时增大到约20安培(A)然后减小。
在这种情况下，同样将来自灯接通检测电路23的灯接通检测信号发送到图8的电压校正设定电路30的晶体管TR3。当晶体管TR3断开并且电荷在电容器C1累积时，如图9中所示，在电压校正设定电路30中电阻R3，R4之间的连接点的电压V4改变。为响应这种改变，如图9中所示，提供到乘法器42的最终检测电压V3改变。
具体地说，当在时间tON接通灯点亮开关时，来自分压电阻R31，R32的分压输出电压变得校高，而最终检测电压V3通过用于箝位的二极管D2箝位在预定的箝位电压V11。该箝位电压的电压为比线路供电电压+VCC(例如，+15伏)高出二极管D2的正向电压降VF，即该箝位电压可以表示为：
V11＝+VCC+VF
之后，当电压校正设定电压30中的晶体管TR3被断开并且电荷开始在电容器C1累积时，根据与电阻R3，R4的电阻值和电容器C1的电容值相对应的时间常数，在电阻R3，R4之间的连接点的电压V4被逐渐降低。具体地说，在电阻R3，R4之间的连接点的电压V4从在灯点亮开关被接通这个时间tON的线路供电电压+VCC(例如，+15伏)变到在由时间常数确定的预定时间TAA后通过在电阻R3，R4分压电压+VCC获得的分压电压V14(＝+VCC×(R32/(R31+R32))。在这种情况下，电压V3看起来好象电压V4通过二极管D31，因此，它的电压比电压V4低出二极管D31的正向电压降VF。在过了预定的时间TAA之后，电压V12可以表示为：
     V12＝+VCC×(R32/(R31+R32))-VF
将这个电压V3作为最终检测电压送到乘法器42，并与来自图7的电流检测电路4的检测电流输出相乘，而由此成为用于功率控制的目标功率。因此，当将时间TAA持续过程中逐渐减少的检测电压输出送到乘法器42时，通过来自图7的功率设定电路61的控制电路70下变频器8被控制，使得如图9中所示输出电流I1逐渐增大。输出电流I1被控制，以便提供给放电灯1的电流继续增大到稳态电流例如+2安培的1.5倍的电流即被继续增大到+3安培。这些电流值仅仅是示例并且本发明并不局限于这些数值。
在图9中，从灯点亮开关被接通时的时间tON到时间t11的周期TA是照明电压常数周期，其中，电灯具有低阻值。这个周期例如具有约20-90秒的持续时间。从时间t11到时间t12的周期TB是照明电压建立周期。周期TA和TB的总的持续时间例如约为30秒到2分钟。但是，本发明并不局限于这些数值。时间t12后的周期TC是稳态周期，其中电灯的充电状态是稳定的。来自处于稳定状态的下变频器8的输出电压V2例如是+70伏，输出电流I1是+2安培。当然本发明并不局限于这些数值。作为送到乘法器42的电压检测输出V3，处于稳定状态的电压V13是用于电压检测的分压电阻R31，R32检测的电压，即电压V13可以表示为：
V13(＝V2×(R32/(R31+R32))
根据参照图8和图9描述的特定示例，可以缩短比稳态电流大的大电流流过放电灯所持续的时间，并且电极上的热荷载和电极的热疲劳能够被减轻。因此，可以将电极的消耗限制在最小程度并可以防止由于电极的消耗而缩短放电灯的使用寿命。
图10和图11说明了控制的特定示例以在点燃后通过图7的功率设定控制电路60逐渐地加大放电灯的照明。图10是显示功率设定控制电路60和它的外围电路的特定示例的方框电路图。图11显示了用于说明图10的电路工作的波形。
在图10中，将用于电压检测的分压电阻R31，R32之间的连接点与用于箝位的二极管D2的正极相连，二极管D2的负极与线路电源的+VCC端相连。在该特定示例中，不使用电压校正设定电路30。在分压电阻R3，R4之间的连接点的电压V6是分压电阻R31，R32检测的分压检测电压，或是二极管D2的正极电压。将这个电压V6作为最终检测电压提供给乘法器42和功率设定切换电路62。将来自灯接通检测电路23的输出作为输入电压Vi提供给功率设定控制电路60。
图10中所示的功率设定控制电路60等同于图5中所示的电路结构。电阻R9、电容器C2、二极管D4和电阻R7，R8分别等同于电阻RO、电容器CO、二极管D1和图5的电阻R1，R2。将来自这个功率设定控制电路60的输出电压V5(图5的VO)提供给功率设定电路61。
对于在灯点亮开关被接通的这个时间tON之前和之后操作时，来自图7的下变频器8的输出电压V2和输出电流I1与参照图9所描述的那些基本相同。当在时间tON之前断开灯点亮开关时，来自灯接通检测电路23的输出Vi是0伏，当在时间tON之后接通灯点亮开关时，输出Vi是+VCC(例如+15伏)。如图11中所示，在灯点亮开关被接通的这个时间tON，在分压电阻R3，R4之间连接点的电压V6通过用于箝位的二极管D2被箝位在预定的箝位电压V11(V11＝+VCC+VF)。之后，放电灯的电阻值减小，同时来自下变频器8的输出电压V2降低。因此，如图11中所示，将来自分压电阻R31，R32的分压电压V15作为最终检测电压V6提供给乘法器42和功率设定切换电路62。这个分压电压V15可以表示为：
V15＝V2×(R32/(R31+R32))
例如，这个分压电压大约是10伏。
接下来，功率设定控制电路60的输出电压V5(图5的VO)是在电阻R9、电容器C2和电阻R7，R8的时间常数电路通过积分来自灯接通检测电路23的输出Vi获得的输出，因此，它具有这样一种电压波形，即从灯点亮开关被接通时的时间tON电压以预定时间常数连续增高到电压V21，如图11中所示。这个电压V21是通过将在电阻R7，R8分离的供电电压+VCC的分压电压(+VCC×R7/(R7+R8))加上二极管D4的正向电压降获得的电压(+VCC×R7/(R7+R8)+VF)。这个电压V21等同于通过将在电阻R1，R2分压的供电电压VB的分压电压VK(VK＝VB×R2/(R1+R8))加上二极管D1的正向电压降VF获得的“VK+VF”，如上参照图5所描述的。
当将功率设定控制电路60的输出电压V5送到功率设定电路61并且控制目标功率被设定时，来自图7的下变频器8的输出功率被控制，使得来自乘法器42的输出(检测电压)成为这个目标功率，即根据功率设定控制电路60的输出电压V5设定功率设定电路61中的控制目标功率。
同时，如上所述，当灯(放电灯)的点亮被启动时，在过了照明电压常数周期TA(例如约20到90秒)之后，照明电压建立周期TB开始并且来自图7的下变频器8的输出电压升高。因此，如图11中所示，在分压电阻R31，R32之间的连接点的电压V6升高并被提供给功率设定切换电路62。将功率设定切换电路62的这个电压V6与预定的阈值电压V16比较并且将比较的结果在时间t13转换。由于比较的结果作为电源设定开关输出被送到功率设定电路61，功率设定电路61的预置目标功率被转换。例如，作为来自图7的下变频器8的输出功率的目标功率，在时间t13之前启动的30瓦(W)的目标功率被转换到时间t13以后的140瓦的稳态目标功率。但是，本发明并不局限于这些数值。
根据参照图10和图11所述的特定示例，与参照图1到图5所述的实施例相似，比稳态电流大的大电流流过放电灯所持续的时间可以被缩短，并且可以减轻电极上的热载和电极的热疲劳。因此，可以将电极的消耗限制在最小程度并且可以防止由于电极的消耗而缩短放电灯的使用寿命。
现在将参照图12描述作为由使用本发明上述实施例的放电灯点亮装置构成的本发明的实施例的投影仪。
图12是显示使用上述放电灯点亮装置的投影仪的示意性结构的方框图。图12中显示的该投影仪具有灯(放电灯)101，其通过上述放电灯点亮装置被驱动点亮以便发光；积分器121，用于利用从灯101发出的光均匀地照亮物体；聚光镜122，用于平行地聚集从积分器121发出的主光束并将其引向物体的各个部位；灯泡(123到125)，其是用从聚光镜122发出的光照亮的物体，它根据输入的图像信号调制和输出入射在其上的光；和投影镜126，用于将从灯泡发出的图像光投射到屏幕127。
积分器121例如由带有以矩阵的形式水平和垂直排列的分透镜(element lens)的多透镜阵列等构成。在对应位置的分透镜通过利用从灯101发出的具有分散亮度的光照亮所有的灯泡，由此使入射到灯泡上的光是均匀的。
在该实施例中，灯泡由入射侧偏振板123、液晶板124和发出侧偏振板125构成。对于沿预定的偏振方向穿过入射侧偏振板123的光，液晶板124根据图像信号通过施加到那里的电压旋转偏振的方向。具有旋转的偏振方向的光的偏振光分量沿预定的方向穿过发出侧偏振板125。因此，生成根据图像信号从入射光调制的输出(发出光)。
为了使入射到入射侧偏振板123上的光的偏振方向均等，用于把从灯发出的光转换成基本沿预定的偏振方向的光的PS转换器可以被设置在积分器121的附近。尽管如图12中所示的一个灯泡用于该实施例，投影仪也可以通过使用与原色相对应的三个灯泡，与由分色镜等构成的颜色分离装置和由分色棱镜等构成的颜色合成装置一起构成。
当将图像信号输入到输入端116后，例如视频信号被解码为RGB的原色信号后，通过利用包含根据液晶板124的单元阵列执行处理(例如像素数转换)的图像信号处理装置117和通过图像信号处理装置117的输出驱动以将电压施加到液晶板124的每一个像素的驱动器118的已知的结构在液晶板124的调制被执行。
在上述结构中，通过点亮灯101发出的光通过积分器121使其均匀并且通过聚光镜122使引向液晶板124的各个点的光(光通量)的主光束的方向基本平行。该平行光束穿过入射侧偏振板123并因此入射到液晶板124上。通过投影镜126，将液晶板124上的图像投射到屏幕127，将穿过发出侧偏振板125的光投射到屏幕127。因此，投影仪根据屏幕127上的输出图像信号显示该图像。
下面将描述投影仪的启动系统，其中灯101被点亮以发光。这个启动系统基本上对应于上文参照图1和图7描述的放电灯点亮装置。下文将根据图12中所示的结构进行描述。
在图12中，启动系统具有上述的放电灯点亮装置，其通过使用直流电源109工作以提供从外接交流电源110转换成直流电压的电源。灯101、点火器102、电压检测电路103、电流检测电路104、下变频器108和直流电源109分别等同于图1和图7的放电灯1、点火器2、电压检测电路3、电流检测电路104、下变频器8和直流电源9。图12的电源控制电路106和PWM控制器107对应于图1的控制电路6和PWM控制器7，或图7的乘法器42、功率设定电路61和控制电路70等。此外，图12的启动系统具有作为系统微型计算机的CPU 113，用于控制投影仪的整个系统；电源开关112，用于根据用户的操作，将接通命令(或断开命令)发给CPU 113；和备用电源111。
在该启动系统中，CPU 113适于控制整个系统并特别用作用于控制直流电源109、PWM控制器107和点火器102的操作的启动控制装置。具体地说，根据从ROM(未示出)读取的系统控制程序，CPU 113接收来自电源开关112的接通命令，并将预定的控制命令输出到控制对象。为了控制控制命令的定时，CPU 113也具有计时功能。
CPU 113的命令S1控制直流电源109来启动(或停止)给下变频器108供电。具体地说，设置在从有源滤波器到下变频器108的输出侧的半导体开关通过命令S1控制通/断。
CPU 113的命令S2控制放电灯点亮装置的PWM控制器107以启动(或停止)提供给下变频器108的脉冲。具体地说，比较器提供具有预定占空因数的矩形波，该比较器将通过内部振荡器生成的三角波与预定的直流电平比较并生成扇出(fan-out)，三角波的振荡输出通过命令S2控制通/断。给点火器102的点亮命令S3将指示启动上述放电灯点亮操作。
在上述结构中，在通常所说的待机状态下，其中投影仪不工作并且通过使用备用电源、用于启动操作的最小必要功能是有效的，当用户接通电源开关112时，接通命令SO被传到CPU 113。根据这个接通命令SO，CPU 113首先输出命令S1以接通直流电源109，并且直流电源109开始将电源提供给下变频器108。与此同时，CPU 113通过使用计时器从接通命令SO的接收的时间计时，并在例如2到3秒的预定时间后，CPU 113输出命令S2以接通PWM控制器107的输出，使得用于下变频器108启动其操作的矩形波被提供。当由此完成给灯101的供电的准备后，CPU 113将点亮命令S3输出到点火器102以启动点亮灯101。因此，在上述的实施例中所述的点亮操作在投影仪中被启动。
以这样的方式，直流电源109的供电被启动，并且当在例如2到3秒的预定时间后它的输出稳定时，从PWM控制器107提供用于使下变频器108工作的矩形波。因此，下变频器108能够被安全地激活。此外，当下变频器108启动操作并将电源提供给灯101后，点火器102执行对灯101的点亮操作。因此，能够操作点亮装置而可靠地防止在启动电源时瞬时不稳定性的影响。
如图1和图7的实施例中所描述的那样，当启动放电灯点亮装置的点亮操作后，在点燃后提供给灯101的电流被控制以逐渐增大。因而可以大大地缩短比稳态电流大的大电流流过放电灯所持续的时间，并且可以减轻电极上的热载和电极的热疲劳。因此，电极的消耗能够被限制在最小程度。因而在该投影仪中，可以防止由于电极的消耗而缩短灯101的使用寿命。放电灯点亮装置的电流控制装置可以利用简单的结构实现，并且具有高可靠性的放电灯点亮装置能够被廉价地生产。
应当注意本发明并不局限于以上描述并且在不脱离本发明的范围的情况下可以对其进行各种改变和修改。

Claims (7)

1、一种用于点亮放电灯的放电灯点亮装置，包含：
启动装置，用于当启动时，将启动电压施加到所述放电灯，并由此点亮所述放电灯；
电压检测装置，用于检测所述放电灯的电压；以及
电流控制装置，用于根据所述电压检测装置的检测结果控制提供给所述放电灯的电流；
其中所述的电流控制装置在点燃后，根据所述电压检测装置的检测结果开始控制提供给所述放电灯的电流，并以预定的增大速率将提供给所述放电灯的电流持续增加到比所述放电灯的稳态电流大的预定电流值。
2、如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中所述电流控制装
置具有用于校正所述电压检测装置的检测结果的电压校正设定装置，并根据通过电压校正设定装置校正的检测电压，控制提供给所述放电灯的电流，以及
电压校正设定装置在所述的点燃后执行校正，用以以预定的减小速率从预定的电压值持续减小检测的电压，由此以预定的增大速率持续改变提供给所述放电灯的电流。
3、如权利要求1所述的放电灯点亮装置，其中所述的电流控制装置具有用于控制功率设定装置的目标功率值的功率设定控制装置，功率设定装置控制提供给所述放电灯的电流，以及
功率设定控制装置在所述的点燃后执行控制，用以以预定的增大速率连续增大目标功率值，由此以预定的增大速率持续改变提供给所述放电灯的电流。
4、一种投影仪，包含：
放电灯；
放电灯点亮装置，用于点亮所述放电灯；以及
光学系统，用于投影所述的放电灯发出的光到外部；
所述的放电灯点亮装置包含：
启动装置，用于当启动时，将启动电压施加到所述放电灯，由此点亮所述放电灯；
电压检测装置，用于检测所述放电灯的电压；以及
电流控制装置，用于根据所述电压检测装置的检测结果控制提供给所述放电灯的电流；
其中所述的电流控制装置在点燃后根据所述电压检测装置的检测结果开始控制提供给所述放电灯的电流，并以预定的增大速率将提供给所述放电灯的电流持续增加到比所述放电灯的稳态电流大的预定电流值。
5、如权利要求4所述的投影仪，其中所述的光学系统具有用于
根据输入的图像信号调制从所述的放电灯发出的光和发出调制的光的装置。
6、如权利要求4所述的投影仪，其中所述的电流控制装置具有
用于校正所述电压检测装置的检测结果的电压校正设定装置，并根据通过电压校正设定装置校正的检测电压，控制提供给所述放电灯的电流，以及
电压校正设定装置在所述的点燃后执行校正，用以以预定的减小速率从预定的电压值持续减小检测的电压，由此以预定的增大速率持续改变提供给所述放电灯的电流。
7、如权利要求4所述的投影仪，其中所述的电流控制装置具有
用于控制功率设定装置的目标功率值的功率设定控制装置，功率设定装置控制提供给所述放电灯的电流，以及
功率设定控制装置在所述的点燃后执行控制，用以以预定的增大速率连续增大目标功率值，由此以预定的增大速率持续改变提供给所述放电灯的电流。
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