JP2014053122A - Method of driving discharge lamp, and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電極間の放電により点灯する放電灯の駆動技術に関する。 The present invention relates to a driving technique for a discharge lamp that is lit by discharge between electrodes.
プロジェクターなどの画像表示装置の光源として、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の放電灯が使用されている。この放電灯は、例えば、高周波数の交流電流を供給する駆動方法により駆動される。この駆動方法によれば、放電の安定性が得られ、放電灯本体のいわゆる黒化や失透等を防止することができ、放電灯の寿命の低下を抑制することができる(例えば特許文献1)。
放電灯の別の駆動方法としては、低周波数で、波形が矩形状をなす交流電流(直流交番電流)を供給する駆動方法もある。この駆動方法によれば、放電灯が点灯している際、一対の電極の先端部に突起が形成され成長するので、電極間が狭い状態を維持することができる(例えば特許文献2)。
As a light source of an image display device such as a projector, a discharge lamp such as a high-pressure mercury lamp or a metal halide lamp is used. This discharge lamp is driven by, for example, a driving method for supplying a high-frequency alternating current. According to this driving method, discharge stability can be obtained, so-called blackening or devitrification of the discharge lamp body can be prevented, and a reduction in the life of the discharge lamp can be suppressed (for example, Patent Document 1). ).
As another driving method of the discharge lamp, there is also a driving method for supplying an alternating current (direct current alternating current) having a rectangular waveform at a low frequency. According to this driving method, when the discharge lamp is lit, a projection is formed and grows at the tip of the pair of electrodes, so that a state where the distance between the electrodes is narrow can be maintained (for example, Patent Document 2).
ところで、高周波数の交流電流を供給する駆動方法では、放電灯が点灯している際に一対の電極間に生じるアーク放電により電極が高温になって、電極が溶融して電極間の距離が徐々に広がる。一方、低周波数の直流交番電流を供給する駆動方法によれば、放電灯本体の黒化や失透等が生じ、放電灯の寿命が低下する。
このため、高周波数の交流電流の供給と、低周波数の直流交番電流の供給とを組み合わせた駆動方法が試みたが、この組み合わせた駆動方法においても種々の問題が発生した。
本発明のいくつかの態様の目的の一つは、高周波数の交流電流の供給と低周波数の直流交番電流の供給とを組み合わせた場合の諸問題の解決を図った放電灯の駆動方法およびプロジェクターを提供することにある。
By the way, in the driving method for supplying a high-frequency alternating current, the electrode becomes hot due to arc discharge generated between the pair of electrodes when the discharge lamp is lit, and the distance between the electrodes gradually increases. To spread. On the other hand, according to the driving method for supplying a low-frequency DC alternating current, the discharge lamp main body is blackened, devitrified, etc., and the life of the discharge lamp is reduced.
For this reason, a driving method that combines the supply of a high-frequency alternating current and the supply of a low-frequency direct current alternating current has been attempted. However, various problems also occur in this combined driving method.
One of the objects of some embodiments of the present invention is to provide a discharge lamp driving method and a projector for solving various problems in the case of combining a high-frequency alternating current supply and a low-frequency alternating current supply. Is to provide.
本発明の一態様に係る放電灯の駆動方法にあっては、放電媒体が封入された空洞部内で対向して配置された第1電極および第2電極を有する放電灯の駆動方法であって、電源投入後の第1期間にわたって前記第1電極および前記第2電極の間に、1kHzより高い周波数の交流電流を供給し、前記第1期間の後の第2期間にわたって前記第1電極および前記第2電極の間に、高周波数および低周波数を含む周波数で切り替えた交流電流を供給し、前記第2期間の開始時には前記低周波数の交流電流を供給することを特徴とする。この駆動方法によれば、例えば電源投入後の第1期間にわたって電極変形を抑えた上で、高周波数および低周波数を含む周波数での駆動(組み合わせ駆動)に移行する。さらに組み合わせ駆動における最初が低周波駆動になるので、突起の形状を整えた状態で組み合わせ駆動が開始する結果、電極間距離の維持と黒化の防止とを両立して、放電灯の長寿命化を図ることができる。 In the method for driving a discharge lamp according to one aspect of the present invention, a method for driving a discharge lamp having a first electrode and a second electrode arranged to face each other in a cavity in which a discharge medium is enclosed, An alternating current having a frequency higher than 1 kHz is supplied between the first electrode and the second electrode over a first period after power-on, and the first electrode and the second electrode are supplied over a second period after the first period. An alternating current switched at a frequency including a high frequency and a low frequency is supplied between the two electrodes, and the low frequency alternating current is supplied at the start of the second period. According to this driving method, for example, electrode deformation is suppressed over a first period after the power is turned on, and then the operation shifts to driving (combination driving) at a frequency including a high frequency and a low frequency. Furthermore, since the first combination drive is low-frequency drive, the combination drive starts with the shape of the protrusions adjusted. As a result, both the maintenance of the distance between electrodes and the prevention of blackening are achieved, and the life of the discharge lamp is extended. Can be achieved.
上記態様において、前記第2期間の開始時に供給する前記交流電流は直流交番電流であって、周波数が1kHz以下であることが好ましい。さらに、前記直流交番電流はサイクルにして1〜1000、または、時間にして1〜10ミリ秒の期間、供給することが好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the AC current supplied at the start of the second period is a DC alternating current and has a frequency of 1 kHz or less. Further, the DC alternating current is preferably supplied for a period of 1 to 1000 for a cycle or 1 to 10 milliseconds for a time.
また、本発明の別の態様に係るプロジェクターの一例においては、光源装置と、前記光源装置から射出された光を、映像信号に基づいて変調する変調装置と、前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、前記光源装置は、放電媒体が封入された空洞部内で対向して配置された第1電極および第2電極を有する放電灯と、前記第1電極および前記第2電極の間に交流電流を供給する駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、電源投入後の第1期間にわたって前記第1電極および前記第2電極の間に、1kHzより高い周波数の交流電流を供給し、前記第1期間の後の第2期間にわたって前記第1電極および前記第2電極の間に、高周波数および低周波数を含む周波数で切り替えた交流電流を供給し、前記第2期間の開始時には前記低周波数の交流電流を供給することを特徴とする。このプロジェクターによれば、放電灯の長寿命化を図ることができる。 In one example of a projector according to another aspect of the invention, a light source device, a modulation device that modulates light emitted from the light source device based on a video signal, and light modulated by the modulation device A projection device for projecting, wherein the light source device includes a discharge lamp having a first electrode and a second electrode arranged to face each other in a cavity in which a discharge medium is sealed, the first electrode, and the first electrode. A driving device for supplying an alternating current between the two electrodes, the driving device having an alternating current having a frequency higher than 1 kHz between the first electrode and the second electrode over a first period after power-on. And an alternating current switched at a frequency including a high frequency and a low frequency is supplied between the first electrode and the second electrode over a second period after the first period, and the second period At the start And supplying an alternating current of the low frequency. According to this projector, the life of the discharge lamp can be extended.
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。まず、発明の実施形態に係る放電灯の駆動方法が適用される光源装置の一例について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. First, an example of a light source device to which a discharge lamp driving method according to an embodiment of the invention is applied will be described.
図1は、光源装置の構造を示す図である。この図に示されるように、光源装置1は、放電灯500を含む光源ユニット110と、放電灯500を駆動する駆動装置200とを有する。放電灯500は、駆動装置200から電力の供給を受けて放電して、光を放射する。
光源ユニット110は、放電灯500と、凹状の反射面を有する主反射鏡112と、出射光をほぼ平行光にする平行化レンズ114とを含む。主反射鏡112と放電灯500とは、接着材116により接着されている。また、主反射鏡112は、放電灯500側の面(内面)が反射面となっており、この反射面は、図示の構成では、回転楕円面をなしている。
FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a light source device. As shown in this figure, the
The
なお、主反射鏡112の反射面の形状は、回転楕円面に限定されず、例えば回転放物面等としても良い。主反射鏡112の反射面が回転放物面である場合は、放電灯500の発光部を回転放物面のいわゆる焦点に配置すれば、平行化レンズ114を省略することができる。
The shape of the reflecting surface of the main reflecting
放電灯500は、放電灯本体510と、凹状の内側に反射面を有する副反射鏡520とを備える。副反射鏡520は、その反射面が主反射鏡112に向かい合って配置されるとともに、放電灯本体510に対して所定の間隔をおいて配置されるように接着材522により接着されている。なお、副反射鏡520の反射面は、図示の構成では球面をなしている。
The
放電灯本体510の中央部は、放電媒体が封入された状態で密閉された空洞部512となっている。放電灯本体510には、光透過性を有する材料、例えば石英ガラス等や光透過性セラミックスなどの材料が用いられる。また、放電媒体とは、例えば放電開始用ガスや発光に寄与するガスなどであり、このうち、放電開始用ガスとしては、例えばネオン、アルゴン、キセノン等の希ガス等が挙げられ、また、発光に寄与するガスとしては、例えば水銀、ハロゲン化金属の気化物等が挙げられる。
放電灯本体510には、一対の電極610、710と、一対の導電性を有する接続部材620、720と、一対の電極端子630、730とが設けられている。電極610、710は、空洞部512に取り付けられている。詳細には、電極610、710は、その先端部が放電灯本体510の空洞部512において互いに所定距離だけ離れて、互いに対向するように取り付けられている。このうち、電極(第1電極)610と電極端子630とは、接続部材620により互い電気的に接続されている。同様に、電極(第2電極)710と電極端子730とは、接続部材720により互いに電気的に接続されている。電極端子630、730は、それぞれ駆動装置200の出力端子に接続されている。
A central portion of the discharge lamp
The discharge lamp
駆動装置200は、電極端子630、730に対し、後述する交流電流(交流電力)を供給する。このため、電極端子630に接続部材620を介して接続された電極610と、電極端子730に接続部材720を介して接続された電極710とにあっては、電位が相対的に高くなって陽極になるときと、相対的に低くなって陰極になるときとで、交互に機能が切り替わる。
The
電極端子630、730に交流電流が供給されると、空洞部512内にあって電極610、710の先端部の間でアーク放電が生じ、放電媒体が発光する。アーク放電により発生した光は、アークの発生位置(放電位置)から全方向に向かって放射されるが、当該放射光のうち、電極710の方向に放射された光は、副反射鏡520によって主反射鏡112に向かって反射する。このため、電極710の方向に放射される光を有効に利用することができる。
なお、本実施形態において、放電灯500は、副反射鏡520を備えているが、放電灯500は副反射鏡520を備えていない構成であっても良い。
When an alternating current is supplied to the
In the present embodiment, the
図2は、放電灯500の要部断面図である。なお、図2では、説明の便宜のために図1における副反射鏡520が省略されている。
図2に示されるように、電極610は、芯棒612と、コイル部614と、本体部616とを有している。この電極610は、放電灯本体510内への封入前の段階において、芯棒612に電極材の線材を巻き付けてコイル部614を形成し、形成されたコイル部614を加熱・溶融することにより形成される。これにより、電極610の先端側には、熱容量が大きい本体部616が形成される。電極710についても、芯棒712と、コイル部714と、本体部716とを有しており、電極610と同様に形成される。
なお、電極610、710の構成材料としては、例えば、タングステン等の高融点金属材料等が挙げられる。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of the
As shown in FIG. 2, the
In addition, as a constituent material of the
放電灯500を1度も点灯させていない状態では、本体部616、716には、突起618、718は形成されていないが、放電灯500をアーク放電ARによって1度でも点灯させると、本体部616、716の先端部に、それぞれ突起618、718が形成される。この突起618、718は、放電灯500の点灯中維持されるとともに、また、消灯後も維持される。
In the state where the
図3は、光源装置1、特に駆動装置200の電気的な構成の一例を示す図である。
この図に示されるように、駆動装置200は、定電流源31と、スイッチSw1〜Sw4と、制御部33と、電圧計35と、時間計測部36とを備える。
定電流源31は、その正極出力端(+)から負極出力端(−)に戻ってくる電流値が制御部33によって指定された値で一定となるように制御するものである。
スイッチSw1〜Sw4は、それぞれ制御部33によってオン(閉成)状態、オフ(開放)状態が制御されるものであり、このうち、スイッチSw1、Sw4が組をなして同一状態に制御され、同様にスイッチSw2、Sw3が組をなして同一状態に制御される。ただし、スイッチSw1、Sw4の組と、スイッチSw2、Sw3の組とが同時にオン状態とはならずに、互いに排他的にオン状態になるように制御される。
スイッチSw1は、定電流源31の正極出力端(+)と放電灯500の電極端子630との間に電気的に介挿され、スイッチSw2は、電極端子630と定電流源31の負極出力端(−)との間に電気的に介挿されている。スイッチSw3は、定電流源31の正極出力端(+)と放電灯500の電極端子730との間に電気的に介挿され、スイッチSw4は、電極端子730と定電流源31の負極出力端(−)との間に電気的に介挿されている。
電圧計35は、定電流源31の正極出力端(+)と負極出力端(−)と間の電圧を測定して、その測定値を制御部33に供給する。時間計測部36は、制御部33の指示にしたがって時間を計測する一方、計測した時間を制御部33に供給する。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electrical configuration of the
As shown in this figure, the driving
The constant
The switches Sw1 to Sw4 are respectively controlled to be in an on (closed) state and an off (open) state by the
The switch Sw1 is electrically inserted between the positive electrode output terminal (+) of the constant
The
この駆動装置200において、制御部33によってスイッチSw1、Sw4の組がオン状態に制御されるとともに、スイッチSw2、Sw3の組がオフ状態に制御されたとき、定電流が、電極610から電極710に向かって流れる。反対に、スイッチSw1、Sw4の組がオフ状態に制御されるとともに、スイッチSw2、Sw3の組がオン状態に制御されたとき、定電流が電極710から電極610に向かって流れる。このため、制御部33がスイッチSw1、Sw4の組とスイッチSw2、Sw3の組とに対するオン、オフ状態を交互に切り替えると、電極610、710の間に交流電流が流れて、交流電圧が印加されることになる。
なお、本説明において、電極610、710の間に流れる電流(または電圧)については、電極610から電極710に向かって流れる場合を正の値とし、反対に電極710から電極610に向かって流れる場合を負の値とする。ただし、電圧計35で測定される電圧は、電極610、710に流れる電流の方向にかかわらず、電極610、710の間の電圧の絶対値(正値)である。
In this
In this description, the current (or voltage) flowing between the
ところで、電極610、710が陽極として動作するときには、それぞれ陰極として動作するときと比較して温度が高くなる。ここで、図4(a)に示されるように、電流周波数が1kHz以上である高周波電流を放電灯500に供給する高周波駆動によれば、1周期以内の温度変化が小さくなるために、黒化を抑制・回復するための化学反応が安定的となり、黒化や、それに伴う失透等を防止することができる。このため、放電灯の寿命の低下が抑制される。
ただし、高周波駆動では、電極610、710の間で発生するアーク放電のために、当該電極610、710が高温になって溶融するので、電極間の距離が徐々に広がってくる。電極間の距離が広がると、光の利用効率が低下するだけでなく、電極間のインピーダンスが変化して、無効電力が増加する結果、効率が低下するなどの問題が発生する。
なお、高周波電流の周波数としては、黒化を抑制するという観点からいえば、1kHz以上であれば良いが、10GHzを超えると、電源効率が低下するとともに電源のコスト高を招く。
By the way, when the
However, in the high frequency driving, because the arc discharge generated between the
The frequency of the high-frequency current may be 1 kHz or more from the viewpoint of suppressing blackening, but if it exceeds 10 GHz, the power efficiency is lowered and the cost of the power supply is increased.
一方、図4(b)に示されるように、電流周波数が1kHzよりも低い直流交番電流を放電灯500に供給する低周波駆動によれば、放電灯が点灯している際、電極610、710の先端に突起が形成されるとともに、溶融と凝固との繰り返しによって当該突起が成長するので、電極間が狭い状態を維持することができる。
ただし、低周波電流を放電灯500に供給する駆動方法では、放電灯500での温度変化が大きいため、黒化を抑制するための化学反応が不安定的となり、黒化や失透等が生じて放電量の寿命が低下する、という問題がある。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, according to the low frequency driving in which the DC alternating current having a current frequency lower than 1 kHz is supplied to the
However, in the driving method of supplying a low-frequency current to the
そこで、図5に示されるように、高周波駆動と低周波駆動とを組み合わせて交互に切り替える組み合わせ駆動が提案された。
詳細には、第1に、電極610、710の間の電圧に上限値および下限値を予め設定しておく。上述したように、駆動装置200は、電極610、710には定電流を流すので電極間距離が広くなるにつれて、電極610、710の間の電圧が高くなる。このため、電極間電圧は、電極610、710の距離を示すことになる。
第2に、例えば高周波電流を供給しつつ、電極間電圧を測定し、当該測定電圧が上限値に達したとき、高周波駆動から低周波駆動に切り替える。なお、低周波駆動に切り替えると、図5に示されるように、電極間電圧が低下して、電極間距離が次第に狭まる。一方で、黒化が発生するのは避けられない。
第3に、測定した電圧が下限値に達したとき、低周波駆動から高周波駆動に切り替える。なお、高周波駆動に切り替えると、同図に示されるように、電極間電圧が徐々に上昇して、電極間距離が徐々に広がる、一方で、低周波駆動で発生した黒化は、上記化学反応によって回復する場合がある。
Therefore, as shown in FIG. 5, a combination drive has been proposed in which high-frequency drive and low-frequency drive are combined and switched alternately.
Specifically, first, an upper limit value and a lower limit value are preset for the voltage between the
Secondly, for example, the voltage between the electrodes is measured while supplying a high frequency current, and when the measured voltage reaches the upper limit value, the high frequency driving is switched to the low frequency driving. Note that when switching to low frequency driving, as shown in FIG. 5, the voltage between the electrodes decreases, and the distance between the electrodes gradually decreases. On the other hand, blackening is unavoidable.
Third, when the measured voltage reaches the lower limit value, the low frequency drive is switched to the high frequency drive. When switching to high frequency driving, as shown in the figure, the interelectrode voltage gradually increases and the interelectrode distance gradually increases. On the other hand, blackening generated by low frequency driving is caused by the above chemical reaction. May recover.
図6は、組み合わせ駆動処理を示すフローチャートの一例であり、駆動装置200によって実行される。
まず、駆動装置200における制御部33は、スイッチSw1、Sw4の組とスイッチSw2、Sw3の組とに対するオン、オフ状態を交互に切り替える周期を、高周波駆動の周期に設定する(ステップSa101)。これにより、放電灯500の電極610、710には高周波電流が流れることになる。
制御部33は、電圧計35によって測定された電極間電圧を取得し(ステップSa102)、当該電圧が上限値に達しているか否かを判別する(ステップSa103)。当該電圧が上限値に達していなければ(ステップSa103の判別結果が「No」であれば)、処理手順が再びステップSa102に戻される。ただし、高周波電流が放電灯500に供給されているときには電極間距離が広がるので、電極間電圧がやがて上限値に達する。
FIG. 6 is an example of a flowchart showing the combination driving process, and is executed by the driving
First, the
The
電極間電圧が上限値に達したとき(ステップSa103の判別結果が「Yes」になったとき)、制御部33は、スイッチSw1、Sw4の組とスイッチSw2、Sw3の組とに対するオン、オフ状態を交互に切り替える周期を、低周波駆動の周期に切り替える(ステップSa104)。これにより、放電灯500の電極610、710に流れる電流は、高周波電流から低周波電流に切り替わることになる。制御部33は、電圧計35によって測定された電極間電圧を取得し(ステップSa105)、当該電圧が下限値に達しているか否かを判別する(ステップSa106)。当該電圧が下限値に達していなければ(ステップSa106の判別結果が「No」であれば)、処理手順が再びステップSa105に戻される。ただし、低周波電流が放電灯500に供給されているときには電極間距離が狭まるので、電極間電圧がやがて下限値に達する。電極間電圧が下限値に達したとき(ステップSa106の判別結果が「Yes」になったとき)、処理手順が再びステップSa101に戻される。これにより、放電灯500の電極610、710に流れる電流は、低周波電流から高周波電流に切り替わることになる。
When the voltage between the electrodes reaches the upper limit value (when the determination result in Step Sa103 is “Yes”), the
この組み合わせ駆動によれば、電極間距離が、電極間電圧の下限値に相当する距離から上限値に相当する距離までの範囲に保たれるとともに、高周波駆動のときには、黒化が発生しないだけなく、低周波電流が供給されているときに発生した黒化も回復する場合もある。このため、電極間距離の維持と黒化の防止との両立が期待された。 According to this combination driving, the distance between the electrodes is maintained in a range from a distance corresponding to the lower limit value of the voltage between the electrodes to a distance corresponding to the upper limit value, and not only blackening does not occur during high frequency driving. In some cases, blackening that occurs when a low-frequency current is supplied is also recovered. For this reason, both maintenance of the distance between electrodes and prevention of blackening were expected.
ところで、放電灯がプロジェクターなどの光源として用いられる場合、電源のオン(投入)、オフ(遮断)が何度も繰り返される。
前回の使用状態から十分に時間が経過した状態において放電灯500の電極温度はほぼ室温であり、また、空洞部512の圧力は低い。一方で、放電灯500の定格状態において放電灯500の電極610、710の温度は極めて高く(1000℃以上)、また、空洞部512の圧力も高い(50atm以上)。このため、電源が投入されてから定格状態までに放電灯500を素早く移行させるためには、電源投入後から定格に近い、または、定常と同等な電流を放電灯500に供給する必要がある。しかしながら、電源投入後において、電極610、710には多大な熱負荷がかかるため、先端に形成された突起618、718が変形したり、電極の昇華に起因する黒化が発生したりする。
By the way, when the discharge lamp is used as a light source for a projector or the like, the power is turned on (turned on) and turned off (shut off) many times.
The electrode temperature of the
特に、上記組み合わせ駆動においては、高周波駆動および低周波駆動が交互に切り替えられるので、次のような点を考慮する必要がある。すなわち、組み合わせ駆動のうち、低周波駆動によって電極610における突起618(718)が図7(a)に示されるように成長し、この後、高周波駆動への切り替えによって突起618が同図(b)に示されるように減少する。この状態で電源が遮断されると、電極610は、同図(b)に示される状態で固まるので、次に電源が投入される直前では、同図(c)に示されるような形状、すなわち、(b)とほぼ同じ形状となる。この状態で電源が投入されると、電極610に形成された突起618は、同図(d)に示されるように、位置や太さなどが想定された形状(設計形状)とはならず、変形する。この変形した形状で組み合わせ駆動が継続すると、突起618の変形がさらに進行する結果、正常な組み合わせ駆動ができなくなる。具体的には、例えば同図(e)に示されるように、電極610において突起618の形状が崩れてしまう場合もあり得る。
なお、ここでは組み合わせ駆動において高周波駆動の途中で電源が遮断された場合を示したが、低周波駆動の途中で電源が遮断された場合でも、正常な組み合わせ駆動ができなくなる。詳細には、組み合わせ駆動のうち、高周波駆動によって電極610における突起618が同図(b)に示されるように減少し、この後、低周波駆動への切り替えによって突起618が同図(a)に示されるように成長する。この状態で電源が遮断されると、電極610は、同図(a)に示される状態で固まる。この状態で電源が投入されると、ある程度にまで成長した突起618が変形するだけでなく、すぐに電極間電圧が下限値に達してしまう場合もあり得る。突起618が変形成長した状態で組み合わせ駆動が継続すると、突起618がやがて崩れて、組み合わせ駆動が破綻する。
このように、電源が投入されたときに放電灯500が冷えた状態で組み合わせ駆動を開始すると、直前の使用時において高周波駆動で終了したか低周波駆動で終了したかに関係なく、正常な組み合わせ駆動が継続できなくなる可能性がある。
In particular, in the above combination driving, the high frequency driving and the low frequency driving are alternately switched, and therefore the following points need to be considered. That is, of the combination driving, the projection 618 (718) on the
Although the case where the power supply is interrupted in the middle of the high frequency driving in the combination driving is shown here, the normal combination driving cannot be performed even when the power supply is interrupted in the middle of the low frequency driving. Specifically, among the combination driving, the
As described above, when combination driving is started with the
そこで本実施形態では、図8に示されるように、電源投入直後の立ち上げ期間(第1期間)においては、組み合わせ駆動ではなく、あえて高周波駆動を実行する。これにより、立ち上げ時における電極610、710の形状変化が抑えられるとともに黒化が防止される。次に、立ち上げ期間の次の定格期間(第2期間)において組み合わせ駆動を実行して、電極間距離の維持と黒化の防止との両立を図る。このとき、組み合わせ駆動においては、先に低周波駆動とする。これにより、突起の形状が整えられるので、組み合わせ駆動を継続することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, high-frequency driving is intentionally executed instead of the combination driving in the start-up period (first period) immediately after power-on. Thereby, the shape change of the
なお、電源投入直後における立ち上げ期間の高周波電流については、定格期間における組み合わせ駆動の電流値以下に制限する構成が好ましい。また、電源投入直後における高周波電流の周波数については、1kHzより高くするのが好ましい。
一方、定格期間の最初の低周波駆動においては、周波数が1kHz以下の直流交番電流であることが好ましい。この直流交番電流については、電極610、710の間に流れる電流が正の値となるときと直後に負の値となるときとを1サイクルとしたときに、1〜1000サイクル程度が好ましいが、周波数が200Hz程度で低い場合には、時間にして1〜10ミリ秒程度とすることが好ましい。
Note that it is preferable that the high-frequency current during the start-up period immediately after power-on is limited to be equal to or less than the current value of the combined drive during the rated period. Further, the frequency of the high-frequency current immediately after the power is turned on is preferably higher than 1 kHz.
On the other hand, in the first low frequency driving in the rated period, it is preferable that the frequency is a DC alternating current having a frequency of 1 kHz or less. The direct current alternating current is preferably about 1 to 1000 cycles when the current flowing between the
なお、定格期間の最初の低周波駆動においては、突起の形状を整えることを優先することが目的であるので、本実施形態では、定格期間の最初を特定期間にするとともに、当該特定期間において制御部33は、電圧計からの電圧を無視して強制的に低周波駆動とする。ただし、立ち上げ時における高周波駆動によって電極間電圧が上昇している(電極間距離が広がっている)ので、定格期間の最初の低周波駆動によって電極間電圧が下限値に達することはまずない、と考えられる。
また、定格期間の最初の低周波駆動の周波数と、高周波駆動の後の低周波駆動の周波数は、1kHzよりも低い周波数であれば異ならせても良い。
Note that, in the first low-frequency driving in the rated period, the purpose is to prioritize adjusting the shape of the protrusions. Therefore, in the present embodiment, the first period of the rated period is set as the specific period, and the control is performed in the specific period. The
Further, the frequency of the first low frequency drive in the rated period and the frequency of the low frequency drive after the high frequency drive may be different as long as the frequency is lower than 1 kHz.
図9は、電源投入後の動作を示すフローチャートの一例であり、立ち上げ期間の終期を所定の時間が経過したとき、としたものである。
光源装置1に対して電源投入が指示されると、まず、制御部33は、スイッチSw1、Sw4の組とスイッチSw2、Sw3の組とに対するオン、オフ状態を交互に切り替える周波数を2kHz以上に設定するとともに、定電流源31に対し定電流値として定格期間以下の値を指定する(ステップSa11)。これにより、電流投入後の立ち上げ時において放電灯500の電極610、710には、定常期間以下に制限された高周波電流が流れることになる。
FIG. 9 is an example of a flowchart showing the operation after the power is turned on. The end of the start-up period is when a predetermined time has elapsed.
When the
次に、制御部33は、時間計測部36に対して時間の計測を指示する(ステップSa12)。これにより、時間計測部36は、時間の計測を開始するとともに、その計測した時間を制御部33に供給する。
制御部33は、計測を指示してから、すなわち電源投入後に高周波電流を供給してから、予め定められた時間経過したか否かを判別する(ステップSa13)。ここで予め定められた時間としては、例えば1〜60分の範囲で適切な値が適宜選択される。
Next, the
The
所定時間が経過していなければ(ステップSa13の判別結果が「No」であれば)、処理手順がステップSa13に戻される。したがって、所定時間が経過した時点で、ステップSa13の判別結果が「Yes」となって、次のステップSa104以降において組み合わせ駆動処理(ステップSa100a)が電源遮断まで実行される。ここでいう組み合わせ駆動処理(ステップSa100a)とは、先に低周波駆動(ステップSa104〜Sa106)となり、次に高周波駆動(ステップSa101〜Sa103)となる点、および、定格期間の最初の特定期間において電圧計35によって測定された電圧を無視して1〜100サイクルで低周波駆動とする点以外、図6において説明した通りである。このため、特定期間が経過した後には、高周波駆動に切り替わり、以降、電源が遮断されるまで、電極間電圧に応じて低周波駆動と高周波駆動と交互に切り替えられる。
If the predetermined time has not elapsed (if the determination result in step Sa13 is “No”), the processing procedure returns to step Sa13. Therefore, when the predetermined time has elapsed, the determination result of step Sa13 becomes “Yes”, and the combination drive process (step Sa100a) is executed until the power is shut off in the next step Sa104 and subsequent steps. In this case, the combination drive process (step Sa100a) is the low frequency drive (steps Sa104 to Sa106) first, then the high frequency drive (steps Sa101 to Sa103), and the first specific period of the rated period. Except for the point that the voltage measured by the
本実施形態によれば、電源投入直後の所定時間経過するまでの立ち上げ期間における高周波駆動によって、電極610、710の形状変化が抑えられるとともに黒化が防止される。次に定格期間の最初の特定期間における低周波駆動によって突起の形状が整えられるので、この後における組み合わせ駆動を安定して継続することができる。
According to this embodiment, the high-frequency driving in the start-up period until the elapse of a predetermined time immediately after the power is turned on suppresses the shape change of the
なお、図9に示したフローチャートでは、立ち上げ期間の終期(定格期間の始期)を電源投入の指示から所定の時間が経過したときが、このほかにも電源投入後に電極間距離が閾値(上限値)に至ったとき、にしても良い。 In the flowchart shown in FIG. 9, when the predetermined time has elapsed from the power-on instruction at the end of the start-up period (the start of the rated period), the inter-electrode distance is set to a threshold value (upper limit) after power-on. Value), it may be done.
図10は、立ち上げ期間の終期を、電極間距離が閾値に至ったときにする場合の動作を示すフローチャートの一例である。
光源装置1に対する電源投入が指示されると、まず、制御部33は、定常状態以下に制限した高周波電流を放電灯500に供給する点については図6と同様である(ステップSa11)。
次に、制御部33は、電圧計35によって測定された電極間電圧を取得し(ステップSb12)、当該電圧が閾値に達しているか否かを判別する(ステップSb13)。制御部33は、電圧計35から取得した電圧が閾値に達していなければ(ステップSb13の判別結果が「No」であれば)、処理手順が再びステップSb12に戻される。ただし、高周波駆動が継続すると、電極間距離が広がるので、電極間電圧がやがて閾値に達する。
FIG. 10 is an example of a flowchart illustrating an operation in the case where the end of the start-up period is performed when the distance between the electrodes reaches a threshold value.
When the power supply to the
Next, the
電極間電圧が閾値に達した時点で、ステップSb13の判別結果が「Yes」となって、ステップSa100aにおける組み合わせ駆動処理が電源遮断まで実行される。なお、この駆動処理(ステップSa100a)は、図9における組み合わせ駆動処理と同一である。 When the voltage between the electrodes reaches the threshold value, the determination result in step Sb13 is “Yes”, and the combination drive process in step Sa100a is executed until the power is turned off. This driving process (step Sa100a) is the same as the combination driving process in FIG.
なお、ここでは、閾値として組み合わせ駆動における上限値としたが、当該上限値を下回る値や、上回り値としても良い。いずれにしても、立ち上げ期間の終期を電極間距離が閾値に至ったときにすれば、電源投入後において電極610、710の形状変化が抑えられるとともに黒化が防止され、この後の組み合わせ駆動を安定的に継続することができる。
Here, the upper limit value in the combination driving is used as the threshold value, but it may be a value lower than the upper limit value or an upper value. In any case, if the inter-electrode distance reaches the threshold at the end of the start-up period, the shape change of the
次に、本発明の実施例について比較例と対比して説明する。
ここで、実施例は、図1および図3に示した光源装置1であって、図2に示した放電灯500が用いられる。この実施例の駆動条件は以下の通りである。
Next, examples of the present invention will be described in comparison with comparative examples.
Here, the embodiment is the
<実施例>
放電灯500の定格電力 :200W
立ち上げ期間における電流 :2.86A
立ち上げ期間における周波数 :5kHz(高周波)
組み合わせ駆動(定格期間)の電流 :2.86A
組み合わせ駆動(特定期間)の電流波形:直流交番電流
組み合わせ駆動(特定期間)の周波数 :200Hz(1サイクル:5ミリ秒)
組み合わせ駆動(定格期間)の周波数 :150Hz、5kHz
組み合わせ駆動の電圧制御範囲 :5V(上限値と下限値との差)
すなわち、実施例では、立ち上げ時における電流と、組み合わせ駆動における電流とを同値とし、また、定格期間の最初の低周波駆動を直流交番電流に設定するとともに、その周波数と、高周波駆動の後の低周波駆動の周波数とを異ならせている。
<Example>
Rated power of discharge lamp 500: 200W
Current during start-up period: 2.86 A
Frequency during start-up period: 5 kHz (high frequency)
Combined drive (rated period) current: 2.86 A
Current waveform of combination drive (specific period): DC alternating current Frequency of combination drive (specific period): 200 Hz (1 cycle: 5 milliseconds)
Combination drive (rated period) frequency: 150 Hz, 5 kHz
Voltage control range of combination drive: 5V (difference between upper limit and lower limit)
That is, in the embodiment, the current at the start-up and the current in the combination drive are set to the same value, and the first low frequency drive in the rated period is set to the DC alternating current, and the frequency and the frequency after the high frequency drive are set. The frequency of the low frequency drive is different.
<比較例1>
比較例1は、実施例のうち、立ち上げ期間における周波数を低周波数の280Hzとしたものである。
<Comparative Example 1>
The comparative example 1 is a low frequency of 280 Hz in the start-up period in the examples.
<比較例2>
比較例2は、実施例のうち、立ち上げ時における電流を3.2Aとしたものである。すなわち、比較例2では、立ち上げ期間における電流を、定格期間における電流よりも大きくしている。
<Comparative example 2>
Comparative Example 2 is an example in which the current at startup is 3.2 A. That is, in Comparative Example 2, the current during the startup period is made larger than the current during the rated period.
<比較例3>
比較例3は、実施例のうち、定格期間における最初の駆動周波数を下限値に達するまで150Hzとしたものである。
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, the first driving frequency in the rated period is set to 150 Hz until the lower limit is reached.
<評価>
実施例および比較例1〜3のそれぞれに対して、組み合わせ駆動が破綻するまでの連続運転時間(Hour)を計測した。この結果を図11に示す。この結果のうち、実施例と比較例1とを対比してみると、立ち上げ期間にあっては、比較例1における低周波駆動よりも実施例における高周波駆動の方が良いことが判る。また、実施例と比較例2とを対比してみると、立ち上げ期間の電流を、定格期間の電流よりも大きくなるように設定するのは、好ましくないことが判る。さらに、実施例と比較例3とを対比してみると、定格期間における最初の低周波駆動においては、直流交番電流の時間を5ミリ程度に制限した方が良いことが判る。
また、時間が長いものの順番は、実施例、比較例1、比較例2、比較例3であるが、※印で表記しているように、比較例1〜3ついては電源投入直後における立ち上げ時において黒化の発生が確認されている。
したがって、実施例によれば、比較例1〜3に対して、組み合わせ駆動が破綻するまでの時間と、黒化の発生を抑えるという点とについて良好な結果が得られることが判る。
<Evaluation>
For each of the examples and comparative examples 1 to 3, the continuous operation time (Hour) until the combined drive failed was measured. The result is shown in FIG. Of these results, when comparing the example and the comparative example 1, it can be seen that the high-frequency driving in the example is better than the low-frequency driving in the comparative example 1 during the start-up period. Further, comparing the example and the comparative example 2, it can be seen that it is not preferable to set the current during the start-up period to be larger than the current during the rated period. Further, comparing the example and the comparative example 3, it can be seen that it is better to limit the DC alternating current time to about 5 mm in the first low-frequency driving in the rated period.
In addition, the order of the longest time is Example, Comparative Example 1, Comparative Example 2, and Comparative Example 3. As indicated by *, Comparative Examples 1 to 3 are started up immediately after the power is turned on. The occurrence of blackening has been confirmed.
Therefore, according to the example, it can be seen that, compared with Comparative Examples 1 to 3, good results are obtained with respect to the time until the combined drive fails and the suppression of the occurrence of blackening.
<プロジェクター>
次に、上述した光源装置1を適用したプロジェクターの一例について説明する。
図12は、このプロジェクターの外観構成を示す図である。この図に示されるように、プロジェクター2100は据え置き型であり、その正面に、映像を投射するための投射レンズ2114が設けられ、その天板に、電源の投入/遮断を指示するプッシュオン型のスイッチ38が設けられている。
<Projector>
Next, an example of a projector to which the
FIG. 12 is a diagram showing an external configuration of the projector. As shown in this figure, the
図13は、プロジェクター2100の光学的構成の一例を示す平面図である。
この図に示されるように、プロジェクター2100は、透過型の液晶ライトバルブ100R、100G、100Bを用いた、いわゆる3板式である。
プロジェクター2100の内部には、上述した光源装置1が設けられ、駆動装置200から放電灯500に交流電流が供給されて、白色光が当該放電灯500から放出されるとともに、主反射鏡などの光学部材によって図において3時方向に射出する。射出された白色光は、内部に配置された3枚のミラー2106およびダイクロイックミラー2108、2109によってR(赤)、G(緑)、B(青)の3原色に分離されて、各原色に対応する液晶ライトバルブ100R、100Gおよび100Bにそれぞれ入射する。詳細には、ダイクロイックミラー2108は、図において9時方向から入射した白色光のうち、Rの波長域の光を透過し、残りのG、Bの波長域の光を6時方向に反射させる。ダイクロイックミラー2109は、12時方向から入射したG、Bの波長域の光のうち、Bの波長域の光を透過し、それ以外のGの波長域の光を3時方向に反射させる。なお、Bは、RやGと比較すると、光路が長いので、その損失を防ぐために、入射レンズ2122、リレーレンズ2123および出射レンズ2124からなるリレーレンズ系2121を介して導かれる。
FIG. 13 is a plan view showing an example of the optical configuration of the
As shown in this figure, the
Inside the
プロジェクター2100には、R、G、Bの各色のそれぞれに対応する映像信号がそれぞれ図示省略した上位回路から供給され、液晶ライトバルブ100R、100Gおよび100Bのそれぞれが、R、G、Bのそれぞれに対応する映像信号によって駆動される。これにより、液晶ライトバルブ100R、100G、100Bに入射した光は、その透過率が画素毎に変調されて出射することになる。
液晶ライトバルブ100R、100G、100Bによってそれぞれ変調された光は、ダイクロイックプリズム2112に3方向から入射する。そして、このダイクロイックプリズム2112において、RおよびBの光は90度に屈折する一方、Gの光は直進する。したがって、各色の変調光が合成された後、投射レンズ2114によってカラー画像がスクリーン2120に投射されることとなる。
The
The lights modulated by the liquid crystal
なお、液晶ライトバルブ100R、100Gおよび100Bには、ダイクロイックミラー2108によって、R、G、Bのそれぞれに対応する光が入射するので、直視型のようにカラーフィルターは設けられない。また、液晶ライトバルブ100R、100Bの透過像は、ダイクロイックプリズム2112により反射した後に投射されるのに対し、液晶ライトバルブ100Gの透過像はそのまま投射されるので、液晶ライトバルブ100R、100Bによる水平走査方向は、液晶ライトバルブ100Gによる水平走査方向と逆向きにされて、左右反転像が作成される。
Since light corresponding to each of R, G, and B is incident on the liquid crystal
1…光源装置、200…駆動装置、500…放電灯、610、710…電極、618、718…突起、31…定電流源、33…制御部、35…電圧計、36…時間計測部、2100…プロジェクター。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
電源投入後の第1期間において、前記第1電極と前記第2電極との間に、1kHzより高い周波数の第1交流電流を供給し、
前記第1期間の後の第2期間において、前記第1電極と前記第2電極との間に複数の周波数の交流電流を供給し、
前記複数の周波数の交流電流は、1kHzより高い周波数の第2交流電流と1kHz以下の周波数の第3交流電流とを含み、
前記第2期間は前記第3交流電流から始まることを特徴とする放電灯の駆動方法。 A method for driving a discharge lamp having a first electrode and a second electrode disposed in a cavity in which a discharge medium is enclosed,
In a first period after turning on the power, a first alternating current having a frequency higher than 1 kHz is supplied between the first electrode and the second electrode,
Supplying an alternating current having a plurality of frequencies between the first electrode and the second electrode in a second period after the first period;
The alternating currents of the plurality of frequencies include a second alternating current having a frequency higher than 1 kHz and a third alternating current having a frequency of 1 kHz or less,
The method for driving a discharge lamp, wherein the second period starts from the third alternating current.
前記第2期間において、前記第2交流電流と前記第3交流電流が交互に繰り返し供給されることを特徴とする放電灯の駆動方法。 In the driving method of the discharge lamp of Claim 1,
In the second period, the second alternating current and the third alternating current are alternately and repeatedly supplied.
前記第2期間の開始時に供給する前記第3交流電流は直流交番電流であることを特徴とする放電灯の駆動方法。 The method for driving a discharge lamp according to claim 1 or 2,
The method for driving a discharge lamp, wherein the third alternating current supplied at the start of the second period is a direct current alternating current.
前記第3交流電流はサイクルにして1〜1000、または、時間にして1〜10ミリ秒の期間、のいずれかを供給することを特徴とする放電灯の駆動方法。 In the driving method of the discharge lamp of Claim 3,
The method of driving a discharge lamp, wherein the third alternating current is supplied in a cycle of 1 to 1000 or a time of 1 to 10 milliseconds.
前記第1期間に、前記第1電極から前記第2電極へ流れる電流の最大値が、
前記第2期間に、前記第1電極及び前記第2電極のいずれか一方から他方に流れる電流の最大値以下であることを特徴とする放電灯の駆動方法。 In the driving method of the discharge lamp in any one of Claims 1 thru | or 4,
In the first period, the maximum value of the current flowing from the first electrode to the second electrode is
The discharge lamp driving method according to claim 1, wherein the current is equal to or less than a maximum value of a current flowing from one of the first electrode and the second electrode to the other in the second period.
前記第1交流電流の振幅は、前記第2交流電流の振幅よりも小さく、かつ、前記第3交流電流の振幅よりも小さいことを特徴とする放電灯の駆動方法。 In the driving method of the discharge lamp in any one of Claims 1 thru | or 4,
The discharge lamp driving method characterized in that the amplitude of the first alternating current is smaller than the amplitude of the second alternating current and smaller than the amplitude of the third alternating current.
前記第1期間は、予め定められた電源投入後からの経過時間に達したときに終了することを特徴とする放電灯の駆動方法。 The method for driving a discharge lamp according to any one of claims 1 to 6,
The discharge lamp driving method according to claim 1, wherein the first period ends when a predetermined time has elapsed since power-on.
さらに、前記第1交流電流の中の予め定められた電流値を印加したときの前記第1電極と前記第2電極との間の電圧値を測定し、
前記第1期間は、前記電圧値が予め定められた閾値に達したときに終了することを特徴とする放電灯の駆動方法。 The method for driving a discharge lamp according to any one of claims 1 to 6,
Furthermore, a voltage value between the first electrode and the second electrode when a predetermined current value in the first alternating current is applied is measured,
The discharge lamp driving method according to claim 1, wherein the first period ends when the voltage value reaches a predetermined threshold value.
前記第1交流電流は、直流交番電流であることを特徴とする放電灯の駆動方法。 The method for driving a discharge lamp according to any one of claims 1 to 6,
The method of driving a discharge lamp, wherein the first alternating current is a direct current alternating current.
前記第1期間において、前記第1交流電流によって前記第1電極と前記第2電極との間には交流電圧がかかり、
前記第1期間は、前記交流電圧の振幅が予め定められた判別値以上になったときに終了することを特徴とする放電灯の駆動方法。 In the driving method of the discharge lamp according to claim 9,
In the first period, an alternating voltage is applied between the first electrode and the second electrode by the first alternating current,
The discharge lamp driving method according to claim 1, wherein the first period ends when the amplitude of the AC voltage becomes equal to or greater than a predetermined determination value.
前記光源装置から射出された光を、映像信号に基づいて変調する変調装置と、
前記変調装置により変調された光を投射する投射装置と、を有し、
前記光源装置は、
放電媒体が封入された空洞部内に配置された第1電極と第2電極とを有する放電灯と、
前記第1電極と前記第2電極との間に交流電流を供給する駆動装置と、を備え、
前記駆動装置は、
電源投入後の第1期間において、前記第1電極と前記第2電極との間に、1kHzより高い周波数の交流電流を供給し、
前記第1期間の後の第2期間において、前記第1電極と前記第2電極との間に複数の周波数の交流電流を供給し、
前記複数の周波数の交流電流は、1kHzより高い周波数の第2交流電流と1kHz以下の周波数の第3交流電流とを含み、
前記第2期間は前記第3交流電流から始まることを特徴とするプロジェクター。
A light source device;
A modulation device that modulates light emitted from the light source device based on a video signal;
A projection device that projects the light modulated by the modulation device,
The light source device
A discharge lamp having a first electrode and a second electrode disposed in a cavity in which a discharge medium is enclosed;
A driving device for supplying an alternating current between the first electrode and the second electrode,
The driving device includes:
In the first period after power-on, an alternating current having a frequency higher than 1 kHz is supplied between the first electrode and the second electrode,
Supplying an alternating current having a plurality of frequencies between the first electrode and the second electrode in a second period after the first period;
The alternating currents of the plurality of frequencies include a second alternating current having a frequency higher than 1 kHz and a third alternating current having a frequency of 1 kHz or less,
The projector according to claim 1, wherein the second period starts from the third alternating current.
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