JP2010021130A

JP2010021130A - ランプ点灯システム

Info

Publication number: JP2010021130A
Application number: JP2009021169A
Authority: JP
Inventors: Akira Ueda; 晃植田; Kentaro Kato; 健太郎加藤; Yoshimasa Fushimi; 吉正伏見
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-06-12
Filing date: 2009-02-02
Publication date: 2010-01-28
Also published as: CN101605421A; CN101605421B

Abstract

【課題】ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧するランプ点灯システムにおいて、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、かつ、ランプの寿命が長い、ランプ点灯システムを提供することを目的とする。
【解決手段】ランプ２と、ランプ２に装着され、ランプ２の点灯積算時間を記録するメモリ３と、ランプ２に接続し点灯を行うランプ点灯用電源４と、ランプ２に流れる交流電流の各半周期毎に電流パルスを発生させるパルス発生手段５と、電流パルスの時間幅を制御するパルス幅制御手段６とを備え、メモリ３の点灯積算時間情報７に応じて電流パルスの時間幅を制御する。発生した電流パルスは、点灯用電源４が発生するランプ電流の各半周期毎に重畳される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧するランプ点灯システムに関するものである。

従来、例えばプロジェクタに代表される投写型表示装置に使用されるランプ点灯システムにおいて、放電ランプを点灯させる際に発生するフリッカ対策として、特許文献１に開示されているように、ランプ電流の各半周期に電流パルスを発生させ、ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧する高圧放電灯点灯回路が知られている。

この高圧放電灯点灯回路の構成図を図９に示す。同図において、高圧放電灯点灯回路は、電圧供給源に接続する入力端子（Ｋ１、Ｋ２）と、これら入力端子に結合され、交流ランプＬＡに流れる交流ランプ電流を高圧放電灯に供給する手段Ａ（Ｉ、II）と、ランプ電流の各半周期に電流パルスを発生させる手段IIIとで構成される。

特許文献１によると、この高圧放電灯点灯回路は、手段IIIにより、ランプ電流の各半周期に電流パルスを発生させる。

この電流パルスはその極性を上記ランプ電流の極性と同一にするとともに、この電流パルスをその発生した半周期の所定数分の１の後の部分でこのランプ電流に重畳する。

その結果、ランプの作動中、放電アークのフリッカを充分に抑圧することができる。

一方、特許文献２に開示されているように、放電灯の点灯時間が経過するに従い光束が低下するための対策として、点灯積算時間に応じて放電灯の点灯周波数を変更する放電灯点灯装置が知られている。

この放電灯点灯装置を用いれば、点灯積算時間が一定時間経過する毎に放電灯の点灯周波数を一定割合で変化させることにより、ランプの光束の低下を防ぐとともに、点灯周波数から放電灯の点灯積算時間を計測することが可能である。

この放電灯点灯装置の構成図を図１０に示す。同図において、放電灯点灯装置（電子安定器１０１）は、供給電源１０２からの電力を放電灯（ランプ１０３）に供給する電力供給回路系１０４と、該電力供給回路系の制御を行う制御回路系１０５とで構成される。

特許文献２によると、ランプの点灯積算時間に応じて、ランプの点灯周波数を意図的に変更させているため、ランプ光出力を計測して点灯周波数を調べたり、もしくは直接回路の電流値、電圧値を計測することで、ランプの点灯積算時間を調べたりすることができる。
特表平１０−５０１９１９号公報特開２００５−３５３４４５号公報

しかしながら、ランプを点灯させるランプ点灯装置において、フリッカの抑圧対策として、特許文献１に示されたランプ電流の各半周期に電流パルスを発生させる手法を用いた場合、電流パルスの幅をある値に選定すると、ランプを比較的長寿命化できるが、点灯積算時間初期においてランプ電圧が大きく変動し、照度も変動してしまう。

一方、電流パルスの幅を違う値に選定すると、点灯積算時間初期において、ランプ電圧は変動が少ないが、比較的ランプの寿命が短くなるという問題を有していた。

特に、近年、プロジェクタなどの投写型表示装置では、高輝度の映像表示が求められており、本来ランプは２０００時間の寿命が要求されるが、輝度を上げるため、例えば、２５０Ｗから３００Ｗに変えただけで、寿命が約１０００時間に低下してしまうという問題があり、そのためにも、フリッカの抑圧対策によってランプの寿命が短くなることは避けなければならない。

また、特許文献２に記載された構成は、点灯積算時間に応じて、ランプの点灯周波数を変更するだけの手法であり、ランプの光束の低下を防ぐことはできるが、特許文献１に示された、点灯積算時間に応じて電流パルスの幅を変更することによってフリッカを抑圧するというような思想は開示されていない。

本発明は、ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧するランプ点灯システムにおいて、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、かつ、ランプの寿命が長いランプ点灯システムを提供することを目的とするものである。

上述した課題を解決するために、第１の本発明は、ランプと、前記ランプに接続し、前記ランプの点灯を行うランプ点灯用電源と、ランプの点灯積算時間を記録するメモリと、前記ランプに流れる交流電流の各半周期毎に電流パルスを発生させるパルス発生手段と、前記電流パルスの時間幅を制御するパルス幅制御手段とを備え、前記パルス幅制御手段は、前記点灯積算時間に応じて、前記電流パルスの時間幅を制御することを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第２の本発明は、前記パルス幅制御手段は、前記点灯積算時間が一定時間経過する毎に電流パルスの時間幅を一定割合で変化させることを特徴とするランプ点灯システム
である。

また、第３の本発明は、前記パルス幅制御手段は、前記点灯積算時間が所定時間経過するまでは第１の時間幅、前記点灯積算時間が所定時間経過後は第２の時間幅に、前記電流パルスを制御することを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第４の本発明は、前記パルス発生手段は、前記電流パルスを前記ランプに流れる交流電流に重畳させることを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第５の本発明は、前記パルス幅制御手段は、前記ランプ点灯前にそのパルス幅制御を行うことを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第６の本発明は、前記ランプが複数存在する多灯式において、前記パルス幅制御手段は、複数のランプのパルス幅制御を各別に順次行うことを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第７の本発明は、前記ランプが複数存在する多灯式において、前記パルス幅制御手段は、複数のランプのパルス幅制御を同時に行うことを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第８の本発明は、前記ランプに流れる交流電流の周波数を制御する周波数制御手段を備え、前記周波数制御手段は、前記点灯積算時間に応じて、前記周波数を制御することを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第９の本発明は、前記周波数制御手段は、前記点灯積算時間が一定時間経過する毎に前記周波数を一定割合で変化させることを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第１０の本発明は、前記周波数制御手段は、前記点灯積算時間が所定時間経過するまでは第１の周波数、前記点灯積算時間が所定時間経過後は第２の周波数に、前記周波数を制御することを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第１１の本発明は、前記周波数制御手段は、前記ランプを点灯する前にその周波数制御を行うことを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第１２の本発明は、前記ランプが複数存在する多灯式において、前記周波数制御手段は、複数のランプの周波数制御を各別に順次行うことを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第１３の本発明は、前記ランプが複数存在する多灯式において、前記周波数制御手段は、複数のランプの周波数制御を同時に行うことを特徴とするランプ点灯システムである。

また、第１４の本発明は、前記ランプは脱着可能であり、前記点灯積算時間を記録する前記メモリを前記ランプに装着するようにしたことを特徴とするランプ点灯システムである。

本発明により、ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧するランプ点灯システムにおいて、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、かつ、ランプの寿命が長いランプ点灯システムを提供することができる。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１に、本発明の第１の実施の形態のランプ点灯システム１の構成図を示す。

ランプ点灯システム１は、ランプ２と、ランプ２に装着され、ランプ２の点灯積算時間を記録するメモリ３と、ランプ２に接続し点灯を行うランプ点灯用電源４と、ランプ２に流れる交流電流の各半周期毎に電流パルスを発生させるパルス発生手段５と、電流パルスの時間幅を制御するパルス幅制御手段６とから構成される。

以下、本実施の形態のランプ点灯システム１の各構成部分の動作について説明する。

点灯用電源４は高周波によりランプ２を点灯させ、中周波、低周波により点灯を継続させる。メモリ３にはランプ２の点灯積算時間が記録され、その点灯積算時間情報７に応じてパルス幅制御手段６は、発生させるパルスの時間幅を制御する。

パルス発生手段５は、パルス幅制御手段６から得られるパルス幅情報８に対応した電流パルスを発生させる。発生した電流パルスは、点灯用電源４が発生するランプ電流の各半周期毎に重畳される。

例えば、図２のランプ電流の波形図に示すように、ランプ電流Ｉａの各半周期毎に電流パルスＩｐが重畳される。あるランプと点灯用電源の組み合わせにおいて、図２（ａ）のように、電流パルスの幅をＷＡに選定すると、ランプを比較的長寿命化できるが、点灯積算時間初期においてランプ電圧が大きく変動し、照度も変動してしまうとする。

一方、図２（ｂ）のように、電流パルスＩｐの幅をＷＢに選定すると、点灯積算時間初期において、ランプ電圧は変動が少ないが、比較的ランプの寿命が短くなるとする。

この場合、点灯積算時間初期において電流パルスＩｐの幅をＷＢに選定し、一定の時間が経過すると、ＷＡに変更する。こうすることによって、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命が長いランプ点灯システムを提供することが可能になる。

また、点灯積算時間に応じて電流パルスＩｐの幅をＷＢからＷＡに変更する際、２値で変更すると、変更直後にランプ電圧の変動など副作用が発生する場合が考えられる。こういった副作用を軽減させるため、電流パルスＩｐの幅をＷＢからＷＡに一定割合で変化させる手法も効果的である。

図３は、ランプ２に流れる電流の１例を示す波形図であり、図３（ａ）は、点灯積算時間が１００時間まで、図３（ｂ）は、点灯積算時間が１００時間以降の場合を示している。

図３の例では、ランプ２に３００Ｗを使用、点灯積算時間が１００時間までは、電流パルスＩｐの幅を４００μｓ、点灯積算時間が１００時間以降は、８００μｓに制御している。

この結果、図４のパルス幅とランプ寿命との相関図に示すように、ランプの寿命は、電流パルスＩｐの幅を４００μｓで変えなかった場合は１０８０時間しか持たないが、８００μｓに変えた場合には１６８０時間になる。

なお、本実施の形態では、点灯積算時間が１００時間までと、点灯積算時間が１００時間以降とで電流パルスＩｐの幅を変えるようにしたが、電流パルスＩｐの幅はランプの特性などに合わせ選択可能である。また、点灯積算時間を、例えば数百時間経過する毎に電流パルスＩｐの幅を一定割合で徐々に変化させるようにしてもよい。

また、本実施の形態のように、点灯積算時間が１００時間までと、点灯積算時間が１００時間以降とで電流パルスＩｐの幅を変える場合、出画中に変更を行うと画像が乱れることがある。この画像の乱れを避けるために、点灯積算時間の閾値(本実施の形態の場合１００時間)を越えても次回のランプ消灯までパルス幅を変更せず、ランプ消灯後から次回の点灯までの間にパルス幅の変更を実施することも有効である。

しかし連続点灯を続ける場合、どうしても出画中にパルス幅を変更しなければならないことがある。しかもランプが複数存在する多灯式の場合は、画像の乱れがランプの数だけ加算された形で現れることがある。このような場合は、画像の乱れを許容限界以下のレベルに軽減するために、複数のランプのパルス幅制御を各別に順次行うことも有効である。

しかし複数のランプのパルス幅制御を各別に順次行っても許容限界以上の画像の乱れが依然として発生する場合もある。この場合は、許容限界以上の画像の乱れがランプの数だけ発生することになる。この場合は、画像の乱れの発生回数を抑えるため、複数のランプのパルス幅制御を同時に行っても良い。

なお、特に脱着を行うランプなどの場合、点灯積算時間を記録するメモリ３をランプ２に装着することにより、ランプを交換した場合もランプの点灯積算時間を正しく把握し、その状況に応じて電流パルスの幅を制御できる。

つまりランプを交換した場合、自動で最適な電流パルスの幅が選定され、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命の長いランプ点灯システムを提供することが可能になる。

（実施の形態２）
図５に、本発明の第２の実施の形態のランプ点灯システム５１の構成図を示し、実施の形態１と同じものは同一の番号を付す。

ランプ点灯システム５１は、ランプ２と、ランプ２に装着され、ランプ２の点灯積算時間を記録するメモリ３と、ランプ２に接続し点灯を行うランプ点灯用電源５４と、ランプ２に流れる交流電流の各半周期毎に電流パルスを発生させるパルス発生手段５と、電流パルスの時間幅を制御するパルス幅制御手段６と、ランプ電流の周波数を制御する周波数制御手段５２とから構成される。

以下、本実施の形態のランプ点灯システム５１の各構成部分の動作について説明する。

点灯積算時間に応じて、電流パルスの幅を変更し、電流パルスを発生させる基本的な動作は本発明の実施の形態１と同様である。

実施の形態１と異なる点は、点灯積算時間を記録するメモリ３の点灯積算時間情報７に応じて、パルスの幅を変更するだけでなく、さらに、ランプ電流の周波数を制御する点である。点灯用電源５４は、周波数制御手段５２から得られる周波数情報５３に応じて、ランプ電流の周波数も変更させる。

あるランプと点灯用電源の組み合わせにおいて、周波数をある値に選定すると、ランプを比較的長寿命化できるが、点灯積算時間初期においてランプ電圧が大きく変動し、照度も変動してしまう場合がある。一方、周波数をある値に選定すると、点灯積算時間初期において、ランプ電圧は変動が少ないが、比較的ランプの寿命が短くなる場合がある。

例えば、図６のランプ電流の波形図に示すように、周波数をＦａに選定した場合、ランプを比較的長寿命化できるが、点灯積算時間初期においてランプ電圧が大きく変動し、照度も変動してしまうとする。また、周波数をＦｂに選定した場合、点灯積算時間初期において、ランプ電圧は変動が少ないが、比較的ランプの寿命が短くなるとする。

この場合、点灯積算時間初期において周波数をＦｂに選定し、一定の時間が経過すると、Ｆａに変更すれば良い。こうすることによって、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命が長いランプ点灯システムを提供することが可能になる。

図７は、ランプ２に流れる電流の１例を示す波形図であり、図７（ａ）は、点灯積算時間が１００時間まで、図７（ｂ）は、点灯積算時間が１００時間以降の場合を示している。

図７の例では、ランプ２に３００Ｗを使用、点灯積算時間が１００時間までは、電流パルスＩｐの幅を４００μｓ、ランプ電流の周波数を１００Ｈｚ、点灯積算時間が１００時間以降は、電流パルスＩｐの幅を８００μｓ、ランプ電流の周波数を５０Ｈｚに制御している。図７（ａ）は、実施の形態１の図３（ａ）と同じである。

図８のパルス幅とランプ寿命との相関図は、ランプ電流の周波数を５０Ｈｚ、１００Ｈｚそれぞれ一定にした場合のパルス幅とランプ寿命との関係を示しており、図に示すように、ランプの寿命は、ランプ電流の周波数を５０Ｈｚ一定で、電流パルスＩｐの幅を４００μｓで変えなかった場合は１８００時間、電流パルスＩｐの幅を８００μｓに変えた場合には２８００時間になる(表１)。

したがって、上述のように、点灯積算時間が１００時間までは、電流パルスＩｐの幅を４００μｓ、ランプ電流の周波数を１００Ｈｚ、点灯積算時間が１００時間以降は、電流パルスＩｐの幅を８００μｓ、ランプ電流の周波数を５０Ｈｚに制御する場合は、ランプ寿命が１０８０時間から２８００時間に延びることが推測される。

このように、本発明の実施の形態１で説明した電流パルスの幅の変更に加え、点灯積算時間に応じて、ランプ電流の周波数も変更させることで、より点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命が長いランプ点灯システムを提供することが可能になる。

なお、本実施の形態では、点灯積算時間が１００時間までと、点灯積算時間が１００時間以降とでランプ電流の周波数を変えるようにしたが、ランプ電流の周波数はランプの特性などに合わせ選択可能である。また、点灯積算時間を、例えば数百時間経過する毎にランプ電流の周波数を一定割合で徐々に変化させるようにしてもよい。

また、本実施の形態のように、点灯積算時間が１００時間までと、点灯積算時間が１００時間以降とでランプ電流の周波数を変える場合、出画中に変更を行うと画像が乱れることがある。この画像の乱れを避けるために、点灯積算時間の閾値(本実施の形態の場合１００時間)を越えても次回のランプ消灯まで周波数を変更せず、ランプ消灯後から次回の点灯までの間に周波数の変更を実施することも有効である。

しかし連続点灯を続ける場合、どうしても出画中にランプ電流の周波数を変更しなければならないことがある。しかもランプが複数存在する多灯式の場合は、画像の乱れがランプの数だけ加算された形で現れることがある。このような場合は、画像の乱れを許容限界以下のレベルに軽減するために、複数のランプの周波数制御を各別に順次行うことも有効である。

しかし複数のランプの周波数制御を各別に順次行っても許容限界以上の画像の乱れが依然として発生する場合もある。この場合は、許容限界以上の画像の乱れがランプの数だけ発生することになる。この場合は、画像の乱れの発生回数を抑えるため、複数のランプの周波数制御を同時に行っても良い。

なお、特に脱着を行うランプの場合などの場合、点灯積算時間を記録するメモリ３をランプ２に装着することにより、ランプを交換した場合もランプの点灯積算時間を正しく把握し、その状況に応じて電流パルスの幅や周波数を制御できる。

つまりランプを交換した場合、自動で最適な電流パルスの幅や周波数が選定され、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命の長いランプ点灯システムを提供することが可能になる。

以上に説明したように、本発明により、ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧するランプ点灯システムにおいて、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命が長いランプ点灯システムを提供することができる。

本発明に係るランプ点灯システムは、ランプの作動中放電アークのフリッカを抑圧することが可能であり、かつ、点灯積算時間初期のランプ電圧の変動が少なく、ランプの寿命を長くできるため、特に高輝度化が進むプロジェクタ等の投写型表示装置のランプ点灯システムとして有用である。

本発明の第１の実施の形態のランプ点灯システムの構成図同ランプ電流の波形図同ランプ電流の１例を示す波形図同パルス幅とランプ寿命との相関図本発明の第２の実施の形態のランプ点灯システムの構成図同ランプ電流の波形図同ランプ電流の１例を示す波形図同パルス幅とランプ寿命との相関図従来の高圧放電灯点灯回路の構成図従来の放電灯点灯装置の構成図

１、５１ランプ点灯システム
２ランプ
３メモリ
４、５４点灯用電源
５パルス発生手段
６パルス幅制御手段
７点灯積算時間情報
８パルス幅情報
５２周波数制御手段
５３周波数情報

Claims

ランプと、
前記ランプに接続し、前記ランプの点灯を行うランプ点灯用電源と、
前記ランプの点灯積算時間を記録するメモリと、
前記ランプに流れる交流電流の各半周期毎に電流パルスを発生させるパルス発生手段と、
前記電流パルスの時間幅を制御するパルス幅制御手段とを備え、
前記パルス幅制御手段は、前記点灯積算時間に応じて、前記電流パルスの時間幅を制御することを特徴とするランプ点灯システム。
前記パルス幅制御手段は、前記点灯積算時間が一定時間経過する毎に電流パルスの時間幅を一定割合で変化させることを特徴とする請求項１記載のランプ点灯システム。
前記パルス幅制御手段は、前記点灯積算時間が所定時間経過するまでは第１の時間幅、前記点灯積算時間が所定時間経過後は第２の時間幅に、前記電流パルスを制御することを特徴とする請求項１記載のランプ点灯システム。
前記パルス発生手段は、前記電流パルスを前記ランプに流れる交流電流に重畳させることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記パルス幅制御手段は、前記ランプ点灯前にそのパルス幅制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記ランプが複数存在する多灯式において、前記パルス幅制御手段は、複数のランプのパルス幅制御を各別に順次行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記ランプが複数存在する多灯式において、前記パルス幅制御手段は、複数のランプのパルス幅制御を同時に行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記ランプに流れる交流電流の周波数を制御する周波数制御手段を備え、
前記周波数制御手段は、前記点灯積算時間に応じて、前記周波数を制御することを特徴とする請求項１記載のランプ点灯システム。
前記周波数制御手段は、前記点灯積算時間が一定時間経過する毎に前記周波数を一定割合で変化させることを特徴とする請求項８記載のランプ点灯システム。
前記周波数制御手段は、前記点灯積算時間が所定時間経過するまでは第１の周波数、前記点灯積算時間が所定時間経過後は第２の周波数に、前記周波数を制御することを特徴とする請求項８記載のランプ点灯システム。
前記周波数制御手段は、前記ランプを点灯する前にその周波数制御を行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記ランプが複数存在する多灯式において、前記周波数制御手段は、複数のランプの周波数制御を各別に順次行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記ランプが複数存在する多灯式において、前記周波数制御手段は、複数のランプの周波数制御を同時に行うことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載のランプ点灯システム。
前記ランプは脱着可能であり、前記点灯積算時間を記録する前記メモリを前記ランプに装着するようにしたことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載のランプ点灯システム。