JP3934436B2 - Discharge lamp lighting device and system using discharge lamp lighting device - Google Patents

Discharge lamp lighting device and system using discharge lamp lighting device Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置およびかかる放電灯点灯装置を用いた液晶プロジェクター等のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高効率の高圧放電灯（以下、ランプと略称する）により投射型液晶プロジェクターの輝度は飛躍的に向上したが、反面、ランプのアーク軌道の変動いわゆるアークジャンプと呼ばれる現象による画面上の輝度の変動が顕著となってきた。この種のランプの点灯に関する問題は電極の温度及び電極表面状態に依存し、放電アークが不安定となることである。放電アークが不安定となる理由は、米国特許第５．６０８．２９４号公報で説明されているとおり、放電アークの起点が電極表面上に形成されたいくつかの尖状突起（以下、スポットと略称する）にジャンプするからである。
【０００３】
この様な要因によって発生するアークジャンプについての一対策が、上述の米国特許第５．６０８．２９４号公報に開示されている。この方法は、図８および図９に示すように、ランプ電流各半周期の所定分の１で電流パルスＰｃを双安定マルチバイブレーターまたはフリップフロップを用いて発生させ、交流電流波形のバックポーチ部に同極性の電流を半周期期間の０．０５−０．１５の比で、更にランプに供給されるエネルギー量の５−１５％にあたる電流量を重畳させたランプ電流Ｉを供給するものである。
【０００４】
この方法の効果としては、ランプ電流の極性反転時にアークの起点となっていた電極部の表面温度が低下する前に先の電流パルスで予熱しておき、極性反転後のアークの帰点が、先のアークの起点と同一になるようにし、アークジャンプを回避するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法は、近年のランプの高効率化で顕著となってきた酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの形成や、極性反転時間による電極表面の温度低下、更にはランプ電極の熱容量やバルブ形状や、ランプの経時変化、また、最近登場した同一ランプへ供給する電力を切り替える方式の制御方法まで言及されていないため、この方法だけではアークジャンプの回避は不十分である。
【０００６】
ランプの点灯に関する問題は電極の温度及び表面状態に依存し、放電アークが不安定となることである。放電アークが不安定となる理由は米国特許第５．６０８．２９４号公報で説明されているとおりであり、放電アークの起点が電極表面上に形成されたいくつかのスポットにジャンプするからである。アークジャンプの発生するタイミングは、ランプ電流の極性反転時である。これは、ランプ電流が極性反転する瞬間に必ずランプ電流がゼロクロスするためで、電極表面温度がランプ電流の全周期にわたって大きく低下することに起因している。
【０００７】
ところで、ランプの点灯に際しては電極間に高圧パルスを印加することによって、グロー放電を行い徐々に電極が温まった後、熱電子放出へと移行し、連続的にアークが放電するようになる。その際、アークの起点は電子の飛び出しやすい、電極表面上の電極スポットを選択して電子放出する性質がある。スポットは、電極の素材として用いられるタングステンなどの金属が、ランプ点灯中に融点温度近くまで温度上昇し、そこに電子が衝突することによって電極のスパッタリングが発生し、電極が微少変形することによって形成される。
【０００８】
また、近年、ランプの高効率化でランプのバルブ径が小型化し、このバルブを形成する石英ガラスとアークとの距離が非常に近くなったことにより、バルブ内に封入されたハロゲン化物と化合したハロゲン化タングステンが、この石英ガラスの成分である酸素と結合する機会が多くなり、酸化ハロゲン化タングステンの発生も多くなった。この蒸発してハロゲンと結合したタングステンは、電極の導体となるモリブデン箔等に付着した酸化物などの酸素成分とも結合し、酸化ハロゲン化タングステンとなる。更に、この酸化ハロゲン化タングステンは比較的温度の高い部分で分離する性質を有するため、これまで、電極全体の比較的温度の低い部分で還元していた蒸発タングステンは電極先頭部のアークの起点となっているスポットに集中して還元し、スポットの更なる成長を促す。
【０００９】
この成長したスポットは、次回のランプ点灯時の突入電流で飛散し、電極表面上に小さなスポットが多数形成される。また、ランプ点灯状態においては、アーク起点の変動により酸化ハロゲン化タングステンの還元先が電極表面の至る所に発生して、スポットを多数形成する原因ともなっている。以上のことから、電極スポットの数を非常に少なく、そして、その形状がある程度尖っていて、ある１点のスポットのみ温度が高い状態を維持してやれば、放電アークの起点は固定化し安定することとなる。即ち、アークジャンプを回避することが出来る。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価な小型、高効率のランプを使用したとしても、スポットの成長を積極的に促進させることで、アークジャンプを軽減し、ランプの輝度変動を低減するとともに、ランプの長寿命化を図った放電灯点灯装置およびかかる放電灯点灯装置を用いた液晶プロジェクター等のシステムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、基本構成として、電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、駆動制御信号を出力するとともに、高圧放電灯に流れる電流の値または高圧放電灯の電圧の値に基づいて高圧放電灯における電力量が一定になるように電流制御信号を出力する制御部とを有し、制御部は、駆動制御信号の周波数を、高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起（スポット）が電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、駆動制御信号の全周期にわたって電流制御信号に重畳し、高圧放電灯に流れる電流の波形を整形する。
【００１２】
この構成によれば、駆動制御信号の周波数であるランプ電流の極性反転周波数をスポットが成長できる周波数（例えば、１７０Ｈｚ）に設定し、かつランプ電流のバックポーチの波高値を一定にした電流量の波形整形を可能にすることによって、ランプ電流が極性反転する直前にアークの起点を徐々に予熱し、極性反転時の電極表面温度の低下を抑え、次に極性反転直後は反対側の電極のアーク起点を急激に温めることができるので、極性反転前後の両電極の温度変動を最小限に抑え、温度が高い特定のスポットの成長を促進することで、ランプの長寿命化を実現することが出来る。
【００１３】
即ち、特定のスポットの成長を促進し、ランプ電流の極性反転時のアークの起点と帰点の温度変化を小さくするようにしたことで、電極表面の温度の高いスポットを固定化して、アークジャンプを回避することが出来る。更に、このランプ電流整形の効果は見かけ上、ランプの電流量は変化しているが、放電中の電極の温度はほぼ一定に抑えられるという点で、ランプ電極の寿命をも延命化できるといった効果が期待できるので、米国特許第５．６０８．２９４号公報で報告されているアークジャンプの軽減以上の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明に係る第１の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、高圧放電灯に流れる電流の値または高圧放電灯の電圧の値に応じて、三角波信号を電流制御信号に重畳する量およびタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この構成は、ほとんど全ての放電灯点灯装置はランプに供給する電力が一定になるように制御されており、更に、ランプは使用するほどランプの電極間電圧が上昇するという点に着目している。このことは、ランプは経時変化によってランプ電流が減少していくということである。
【００１６】
つまり、ランプ使用時間が経過するに従ってランプ電流も減少し電極温度もあまり上昇しなくなり、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差による差別化が難しくなるということである。従って、ランプ電流または電圧に応じて、直流−直流変換器に入力される電流制御信号に三角波信号を重畳する量とタイミングを調整出来るようにしてあれば、ランプの経時変化によるアークジャンプの発生を改善できる。例えば、ランプ電圧の経時変化によってランプ電流が減少して電極温度もあまり上昇しなくなってきた場合、三角波信号を重畳する量を増やし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくすることによってアークジャンプの発生を改善できる。
【００１７】
また、本発明に係る第２の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、高圧放電灯の温度に応じて、三角波信号を電流制御信号に重畳する量およタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、熱容量の違うランプ、具体的には電極構造や電極の太さ、またランプバルブ径の違うランプや、ランプの冷却条件の差、または、ランプ使用時の環境温度の差によって、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差が小さくなって発生するアークジャンプを防ぐことが出来る。例えば、ランプの使用温度が低くランプ電極の温度が十分に上がらない場合は、重畳する三角波信号を多くし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくしアークジャンプを防ぐことが出来るようになる。
【００１９】
また、本発明に係る第３の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、ランプ電流の値または電圧の値に応じて、駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする。この場合、制御部は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合、またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合、駆動制御信号の周波数を所定の周波数範囲外に高く（例えば、３４０Ｈｚ）設定することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には促進することにより、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元には、還元するのに適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。従って、転流器の周波数をランプ電流または電圧によって制御することで、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。
【００２１】
例えば、通常、ランプ電圧が低くランプ電流が多く流れる場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることが出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することでも対応可能である。また、これにより、転流器を構成するスイッチング素子における損失を低減して、スイッチング素子の熱破壊を防止することが出来る。
【００２２】
反対に、ランプ電圧が高くランプ電流が少ない場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することがで出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を再開することでも対応可能である。
【００２３】
これらの更なる効果として、ランプ電圧が低いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下が軽減される。また、ランプ電圧が高いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００２４】
また、本発明に係る第４の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、高圧放電灯の温度に応じて、駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には成長を促すようにしてやることによりアークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元に適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。
【００２６】
従って、ランプ使用温度によって転流器の周波数を制御出来れば、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。例えば、通常、ランプ温度が高い場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることがで出来る。
【００２７】
反対に、ランプ温度が低い場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することが出来る。
【００２８】
これらの更なる効果として、ランプ温度が高いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下を軽減することが出来る。また、ランプ温度が低いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００２９】
本発明に係る放電灯点灯装置において、制御部は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合、またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することが好ましい。
また、本発明に係る放電灯点灯装置において、所定の周波数範囲は１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚであり、制御部は、高圧放電灯に流れる電流の極性反転時間が定格電流の８０％の区間で４０μｓｅｃ以下になるように波形整形を行うことが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、極性反転時の電極表面が低温度となる時間を少なくし、極性反転後のアークの帰点が、先のアークの起点と同一になるようにすることで、アークジャンプの軽減を図ることが出来る。ここで、尖状突起（スポット）が成長する周波数範囲について説明すると、下限値である１００Ｈｚよりも駆動制御信号の周波数が低くなると、ランプ電流の極性反転時の衝撃でスポットが破壊され、上限値である２７０Ｈｚよりも駆動制御信号の周波数が高くなると、ランプ電極としてタングステンを用いた場合、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなり、スポットの成長が抑えられることになる。そこで、スポットが成長する所定の周波数範囲を１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚに設定した。
【００３１】
また、放電灯点灯装置は、高圧放電灯と直列に接続され、低周波数領域よりも高周波数領域においてインダクタンス値が高いチョークコイルを備えることが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、極性反転時チョークコイルに生じる逆起電力を積極的に利用することで、瞬時に極性反転を行うことが出来る。通常、直流電流を交流電流に転流する転流器の制御方法として、ハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子が同時にＯＮしないように、デットタイムを設けている。
【００３３】
このデットタイムは、スイッチング素子のオン・ディレイタイムとライズタイム及びオフ・ディレイタイムとフォールタイムを考慮して設定されるため、数μｓｅｃ〜数十μｓｅｃとなる。高電力型のランプの場合、スイッチング素子の容量が大きくなるので、このデットタイムはなおさら大きくなってしまう。従って、この間、電極の温度が極度に低下し、今までとは別のスポットに放電アークが移動してしまい、アークジャンプを発生させてしまう。
【００３４】
そこで、ランプと直列にチョークコイルを挿入することによって、ランプ電流の極性反転時のランプ電流がとぎれた瞬間に、このチョークコイルが磁束の維持のために逆起電力を発生して、これまで流れていた方向とは逆の方向に電流が流れることを積極的に利用し、転流器の制御だけではなしえなかった極性反転時間の短縮を実現することが出来る。一部の放電灯点灯装置には、ランプ点灯時の高圧パルスが回路に飛び込むのを防止するため、空芯タイプや開磁路タイプのような高周波数領域でインダクタンス値が大きいタイプのものを利用する場合があるが、本発明で用いられるチョークコイルＬ１は、低周波数領域でインダクタンス値が大きいトロイダル等の閉磁路タイプのものに限られる。
【００３５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１のシステムは、上記本発明に係る放電灯点灯装置を用いたシステムであって、少なくとも高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、高圧放電灯の輝度を検出する輝度検出器と、輝度検出器により輝度変動が検出された場合、冷却装置の冷却能力を低下させる制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
この構成によれば、ランプ電極表面に出来るスポットの形状等は、ランプ温度に対しても依存性が認められるので、例えばランプの輝度変動を検出したら、冷却装置の冷却能力を下げて、スポットの成長を促進させることによって、アークジャンプを軽減することが出来る。また、放電灯を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の使用環境温度や機器内部の別の部品温度との間に、アークジャンプ発生の相関が確立されている場合は、輝度検出器を削除することも出来る。
【００３７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２のシステムは、上記本発明に係る放電灯点灯装置を用いたシステムであって、少なくとも高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、システムの外部温度を検出する温度検出器と、温度検出器により検出した外部温度が所定値よりも低下した場合、冷却装置の冷却能力を所定値に設定する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
この構成によれば、放電灯を搭載する機器の使用環境温度や機器内部の別の部品温度との間に、アークジャンプ発生の相関が確立され、ランプの輝度変動を検出する輝度検出器を削除した場合、少なくともランプを冷却する目的でその外郭に具備した冷却装置の冷却条件を予め、放電灯を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の制御装置に設定しておく。これにより、外部温度が所定値（例えば、１０℃）よりも低下した場合、冷却装置の冷却能力を予め設定された条件にして、スポットの成長を促進させることによって、アークジャンプを軽減することが出来る。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯装置の一構成例を示す回路ブロック図である。なお、図１の構成は、以下の各実施形態においても適用される。放電灯点灯装置は、放電灯制御部１０１（制御部）と、放電灯制御部１０１からの電流制御信号Ｆに応じて所望の電流を出力する直流−直流変換器１０６と、直流−直流変換器１０６からの直流電流を交流電流に変換する転流器１０９と、ランプ点灯用の高圧発生部１１０と、ランプ温度検出器または輝度検出器１１１と、ランプ１１２と、ランプ１１２に流れる電流を検出する電流検出器（電流検出抵抗）Ｒ１と、チョークコイルＬ１とで構成されている。
【００４１】
転流器１０９は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を含むフルブリッジ回路等と、マスター側転流器制御回路１０７と、スレーブ側転流器制御回路１０８とで構成されている。
【００４２】
放電灯制御部１０１は、メイン制御部１０２と、波形変換器１０３と、波形合成器１０４と、タイミング補正回路１０５とで構成される。ここで、図２に、波形変換器１０３と波形合成器１０４の具体的な内部回路構成を示す。
【００４３】
次に、このように構成された放電灯点灯装置の動作について、図１および図２に加えて、図３の波形図も参照して説明する。
【００４４】
まず、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生された転流器１０９を駆動制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ（制御信号Ａ、Ｂを「駆動制御信号」とも称する）は、波形変換器１０３に送られ、図３に示すような三角波信号（片三角波信号）Ｃ、Ｄに変換される。なお、図２および図３において、三角波信号Ｃ、Ｄは電源から引かれる電流信号として示している。図２に示すように、波形変換器１０３の入力部は周知の積分器等で構成され、出力部はオペアンプ等で構成される。これにより、アンプゲインが自由に設定でき、波形変換器１０３により波形変換された三角波信号Ｃ、Ｄの波形の傾きや振幅は自由に設定出来る。また、メイン制御部１０２から波形変換器１０３に重畳量／タイミング調整信号Ｇ（ＤＣレベル信号）が入力され、三角波信号を重畳する量とタイミングが調整される。
【００４５】
次に、波形発生器１０３で波形変換された三角波信号Ｃ、Ｄは、メイン制御部１０２により発生された直流−直流変換器制御信号Ｅ（電圧制御信号）と共に、波形合成部１０４に入力される。波形合成部１０４では、まず三角波信号ＣとＤが電流信号として流れ、それによる電圧降下により、図３に示す三角波合成信号Ｆ’が得られる。次に、直流−直流変換器制御信号Ｅに三角波合成信号Ｆ’が重畳され、図３に示すような、直流−直流変換器１０６の電流制御信号Ｆとなって、ランプ電流ｉＬの波形整形を行う。
【００４６】
タイミング補正回路１０５はバッファー回路等で構成され、直流−直流変換器１０６の電流制御信号Ｆと、転流器１０９を駆動制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂとのタイミングを合わせるために、マスター側転流器制御回路１０７に入力されるマスター側転流器制御信号のタイミング補正信号Ａ’とスレーブ側転流器制御回路１０８に入力されるスレーブ側転流器制御信号のタイミング補正信号Ｂ’を発生する。なお、実験的にタイミング補正の必要が無い場合は、タイミング補正回路１０５を削除することも出来る。
【００４７】
ここで、駆動制御信号の周波数は、ランプ１１２の電極Ｌａ、Ｌｂにアーク放電により形成されるスポット（尖状突起）が、電極Ｌａ、Ｌｂを構成する金属として、例えばタングステンのイオン化、ハロゲン化、酸化、還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲（１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚ）内の周波数（例えば、１７０Ｈｚ）に設定されている。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、駆動制御信号の周波数であるランプ電流の極性反転周波数をスポットが成長できる周波数に設定し、かつランプ電流のバックポーチの波高値を一定にした電流量の波形整形を可能にすることによって、ランプ電流が極性反転する直前にアークの起点を徐々に予熱し、極性反転時の電極表面温度の低下を抑え、次に極性反転直後は反対側の電極のアーク起点を急激に温めることができるので、極性反転前後の両電極の温度変動を最小限に抑え、温度が高い特定のスポットの成長を促進することで、ランプの長寿命化を実現することが出来る。
【００４９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、やはり図１を参照して説明する。本実施形態は、検出したランプ電流に基づいて、電流制御信号に重畳する三角波信号の量とタイミングを可変設定するものである。
【００５０】
第１の実施形態で、メイン制御部１０２から波形変換器１０３に重畳量／タイミング調整信号Ｇ（ＤＣレベル信号）が入力され、三角波信号を重畳する量とタイミングが調整されると述べた。転流器１０９で転流されたランプ電流ｉＬは電流検出器Ｒ１で検出され、ランプ電流検出信号Ｈとしてメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、重畳量／タイミング調整信号Ｇを生成し、波形変換器１０３において三角波信号を重畳する量とタイミングが調整される。
【００５１】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々の電流値に対する波形変換器１０３における三角波信号を重畳する量とタイミングを設定するＤＣレベル設定値を格納させ、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、ＤＣレベル設定値を読み出して、波形変換器１０３に対して三角波信号の重畳量／タイミングを設定してもよい。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、ランプ１１２に供給する電流量または印加電圧量に応じて、直流−直流変換器１０６に入力される電流制御信号Ｆに三角波信号を重畳する量とタイミングを調整出来るようにすることで、ランプ１１２の経時変化によるアークジャンプの発生を改善できる。例えば、ランプ電圧の経時変化によってランプ電流ｉＬが減少して電極温度もあまり上昇しなくなってきた場合、三角波信号を重畳する量を増やし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくすることによって、アークジャンプの発生を改善できる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、やはり図１を参照して説明する。本実施形態は、ランプ温度検出器１１１により検出されたランプ温度に基づいて、電流制御信号に重畳する三角波信号の量とタイミングを可変設定するものである。
【００５４】
第１の実施形態で、メイン制御部１０２から波形変換器１０３に重畳量／タイミング調整信号Ｇ（ＤＣレベル信号）が入力され、三角波信号を重畳する量とタイミングが調整されると述べた。ランプ温度検出器１１１により検出されたランプ温度は、温度検出信号Ｊとしてメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、重畳量／タイミング調整信号Ｇを生成し、波形変換器１０３において三角波信号を重畳する量とタイミングが調整される。
【００５５】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々のランプ１１２の温度検出値に対する波形変換器１０３における三角波信号を重畳する量とタイミングを設定するＤＣレベル設定値を格納させ、ランプ温度検出器１１１からの温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、ＤＣレベル設定値を読み出して、波形変換器１０３に対して三角波信号の重畳量／タイミングを設定してもよい。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、熱容量の違うランプ、具体的には電極構造や電極の太さ、またランプバルブ径の違うランプや、ランプの冷却条件の差、または、ランプ使用時の環境温度の差によって、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差が小さくなって発生するアークジャンプを防ぐことが出来る。例えば、ランプの使用温度が低くランプ電極の温度が十分に上がらない場合は、重畳する三角波信号を多くし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくすることによって、アークジャンプを防ぐことが出来るようになる。
【００５７】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、やはり図１を参照して説明する。本実施形態は、電流検出器Ｒ１により検出されたランプ電流に基づいて、駆動制御信号の周波数を可変設定するものである。
【００５８】
転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ、すなわち駆動制御信号は、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生すると述べた。転流器１０９で転流されたランプ電流ｉＬは電流検出器Ｒ１で検出され、ランプ電流検出信号Ｈとしてメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂの制御周波数を変えられるようにしてある。この場合、メイン制御部１０２は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合（またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合）、駆動制御信号の周波数を例えば１７０Ｈｚから所定の周波数範囲（１００Ｈｚから２７０Ｈｚ）外に高く、例えば、３４０Ｈｚに設定する。もしくは、メイン制御部１０２は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合（またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合）、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止する。
【００５９】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々の電流値に対する転流器１０９への駆動制御信号の周波数データを格納させ、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、駆動制御信号の周波数データを読み出して、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を変更出来るようにしてもよい。
【００６０】
以上のように、本実施形態によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には促進することにより、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元には、還元するのに適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。従って、転流器１０９への駆動制御信号の周波数をランプ電流または電圧によって制御することで、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。
【００６１】
例えば、通常、ランプ電圧が低くランプ電流が多く流れる場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることが出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することでも対応可能である。また、これにより、転流器を構成するスイッチング素子における損失を低減して、スイッチング素子の熱破壊を防止することが出来る。
【００６２】
反対に、ランプ電圧が高くランプ電流が少ない場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することがで出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を再開することでも対応可能である。
【００６３】
これらの更なる効果として、ランプ電圧が低いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下が軽減される。また、ランプ電圧が高いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００６４】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について、やはり図１を用いて説明する。本実施形態は、ランプ温度検出器１１１により検出されたランプ温度に基づいて、駆動制御信号の周波数を可変設定するものである。
【００６５】
転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ、すなわち駆動制御信号は、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生すると述べた。ランプ温度検出器１１１により検出された温度検出信号Ｊはメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂの制御周波数を変えられるようにしてある。
【００６６】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々のランプの温度検出値に対する転流器１０９への駆動制御信号の周波数データを格納させ、ランプ温度検出器１１１にて検出された温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、駆動制御信号の周波数データを読み出して、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を変更出来るようにしてもよい。また、実験によりランプ１１２の温度がある程度予測出来る場合は、ランプ温度検出器１１１を削除することも出来る。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には成長を促すようにしてやることによりアークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元に適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。
【００６８】
従って、ランプ使用温度によって転流器１０９への駆動制御信号の周波数を制御出来れば、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。例えば、通常、ランプ温度が高い場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることがで出来る。
【００６９】
反対に、ランプ温度が低い場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することが出来る。
【００７０】
これらの更なる効果として、ランプ温度が高いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下を軽減することが出来る。また、ランプ温度が低いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００７１】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について、図１に加えて、図４の波形図を参照して説明する。本実施形態は、マスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂを所定の時間区間で重ね合わせ、またチョークコイルＬ１による逆起電力を利用して、ランプ電流の極性反転時間を短縮し、ランプ１１２の電極Ｌａ、Ｌｂの温度低下の解消を図るものである。
【００７２】
転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ、すなわち駆動制御信号は、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生すると述べた。マスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂの発生タイミングについて、図４に示すようにマスター側転流器制御信号Ａのバックポーチ部とスレーブ側転流器制御信号Ｂのフロントポーチ部を数μｓｅｃオーダーで重ね合わせ、反対に、マスター側転流器制御信号Ａのフロントポーチ部とスレーブ側転流器制御信号Ｂのバックポーチ部も数μｓｅｃオーダーで重ね合わせる。
【００７３】
この重ね合わせ時間Ｔについては、転流器１０９を構成するＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、トランジスタなどのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のオン・ディレイタイムとライズタイム及びオフ・ディレイタイムとフォールタイムを考慮した時間となるので、実験によって、ランプ電流の極性反転時間が定格電流の８０％区間Ｒで４０μｓｅｃ以下に波形整形が行えるように設定できるようにしてある。この場合も、重ね合わせ時間Ｔは正負両方とも設定できようにしてあるので、ほとんど全ての回路条件を網羅できる。
【００７４】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の制御に最適な重ね合わせ時間Ｔを格納させ、使用部品の特性に合わせて変更出来るようにしてもよい。
【００７５】
更に、図１に示すように、極性反転時間を短くするために、ランプ１１２と直列にチョークコイルＬ１を挿入し、極性反転時にチョークコイルＬ１に生じる逆起電力を積極的に利用し、瞬時に極性反転が出来るようにしても、同様の効果が得られる。これは、ランプ電流の極性反転時にランプ電流がとぎれた瞬間に、このチョークコイルＬ１が磁束の維持のために逆起電力を発生して、これまで流れていた方向とは逆の方向に電流が流れることを積極的に利用しようとするもので、図５に示す従来の方式に比べ、転流器１０９の制御だけではなしえなかった極性反転時間Ｒの短縮を実現することが出来る。この場合も、ランプ電流の極性反転時間Ｒが定格電流の８０％区間で４０μｓｅｃ以下に波形整形が行えるように、チョークコイルＬ１のインダクタンス値を使用部品の特性に合わせて設定する。
【００７６】
但し、一部の放電灯点灯装置には、ランプ点灯時の高圧パルスが回路に飛び込むのを防止するための、空芯タイプや開磁路タイプような高周波数領域でインダクタンス値が大きいタイプのものを利用する場合があるが、本実施形態で用いられるチョークコイルＬ１は、低周波数領域でインダクタンス値が大きくなるようなトロイダル等の閉磁路タイプのものに限られる。また、ランプ電流の極性反転時間が定格電流の８０％区間で４０μｓｅｃ以下という設計目標値については、３００Ｗ以下タイプの小中ワットタイプの放電灯に限られる。
【００７７】
以上のように、本実施形態によれば、ランプ電流の極性反転時間を短縮し、電極表面が低温度となる時間を少なくし、極性反転後のアークの帰点が、先のアークの起点と同一になるようにすることで、アークジャンプの軽減を図ることが出来る。
【００７８】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について、図１を参照して説明する。本実施形態は、図１の放電灯点灯装置を搭載した液晶プロジェクター等のシステムに関するが、ランプ温度検出器１１１をランプの輝度変化を検出する輝度検出器に置き換え、そのフィードバック信号Ｊをメイン制御部１０２にフィードバックするのではなく、液晶プロジェクターなどの機器の制御用マイクロコンピュータ（以下、制御装置と略称する）にフィードバックするものである。放電灯点灯装置を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の制御装置は、機器の重要な部品を保護するために機器の使用周囲温度や重要部品の温度を検出し、機器内部を冷却する冷却装置を制御している。
【００７９】
具体的な冷却装置としてはＦＡＮが挙げられるが、直流駆動型のＦＡＮは、その電源部に与える直流電圧値で回転数を制御することができる。本実施形態は、ランプの輝度変化を検出する輝度検出器１１１からのフィードバック信号Ｊを、放電灯点灯装置を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の制御装置にフィードバックすることによって、ランプ電極Ｌａ、Ｌｂの温度を意図的に制御することが出来るようにしたものである。
【００８０】
また、ランプ１１２の輝度変化が液晶プロジェクターなどの機器の内部温度または外部温度等と相関が認められる場合、機器の内部温度または外部温度に基づいて、ランプ電極Ｌａ及びＬｂの温度を意図的に制御できるように、液晶プロジェクターなどの機器の制御装置に予め冷却装置の設定値と制御方法を記述しておいて、ランプ１１２の輝度変化を検出する輝度検出器１１１を放電灯点灯装置から削除してもよい。
【００８１】
次に、上記第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせて、直流−直流変換器１０６への電流制御信号Ｆに重畳する三角波（片三角波）合成信号Ｆ’の重畳量と重畳タイミングを自動調整した場合に、アークジャンプの軽減が図れる点について、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。
【００８２】
図６Ａは、初期状態におけるランプ電流が大きい場合のランプ電流ｉＬの波形図で、図６Ｂは、ランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合のランプ電流ｉＬの波形図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本発明によれば、重畳される三角波信号の波高値は一定であるので、ランプの経時変化によってランプ電流ｉＬの平坦部分は低くなり、ランプ電流ｉＬにおける三角波信号の重畳量（図中斜線で示す面積）が大きくなる。これによって、ランプの経時変化によりランプ電流が減少しても、ランプ電流の極性反転前にランプ電極の余熱量を多くして、極性反転時におけるアークジャンプの発生を軽減することが可能になる。
【００８３】
これに対して、従来の放電灯点灯装置では、図１０Ａに示すように初期状態におけるランプ電流が大きい場合と、図１０Ｂに示すようにランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合とで、重畳されるパルス電流の面積（図中斜線で示す）は一定となる。このため、従来では、ランプの経時変化によりランプ電流が減少すると、ランプ電流の極性反転前にランプ電極への余熱量が低下し、極性反転時におけるアークジャンプの軽減効果は本発明に比べて低くなる。
【００８４】
次に、本発明の放電灯点灯装置によってランプの長寿命化が図れる点について、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。
【００８５】
図７Ａおよび図７Ｂは、同一の一般的な（安価な）小型、高効率のランプ（アーク長が１ｍｍ、バルブ径が１０ｍｍ、内圧が１８０気圧）を使用した場合における、本発明の放電灯点灯装置によるランプの長寿命化を実証するためのグラフである。図７Ａは、本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ２）を示すグラフである。また、図７Ｂは、本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ２）を示すグラフである。
【００８６】
図７Ａに示すように、一般に、ランプの点灯開始から１００時間までは、ランプの輝度は急激に低下する。これは、未通電ランプの電極の先端は比較的きれいな状態であるが、通電と同時に電極の形状変化や温度膨張、電極位置のずれなどにより、アークの形成状態と形成位置が初期設定に対して変化しているためと考えられる。具体的には、ランプは、その製造過程で最大効率がとれるポイントでアライニング調整（リフレクターとバルブの位置調整）されており、初期の調整ポイントからのアーク位置のずれ等により、急激な輝度低下となると考えられる。
【００８７】
その後、電極の状態が安定し、徐々に電極や石英ガラスの劣化等により輝度が低下していくことになる。従来の一般的な（安価な）ランプを用いた点灯装置では、約２０００時間後に輝度維持率Ｌ２が初期値の５０％（輝度半減値によるランプ寿命規定で）となり、ライフエンドとなる。また、図７Ｂに示すように、ランプ電圧Ｖ２も、初期値（６５±１５Ｖ）から、電極の劣化により徐々に上昇し、約１２０Ｖ前後でライフエンドを迎える。
【００８８】
これに対して、本発明による点灯装置の場合、ランプの点灯開始から１００時間までは、従来と同じように、ランプの輝度Ｌ１が低下する。これは、ランプの構造上避けられない。しかし、１００時間頃から輝度の低下スピードと、スポットの成長スピードとのせめぎ合いの結果、スポットの成長スピードが輝度の低下スピードを上回り、輝度上昇（ランプ電圧の低下）が始まる。これは、スポットの成長によってアーク形状が楕円から点に近づくことで、リフレクターを含む光学系の光の利用効率が上がるためである。
【００８９】
ランプ電圧はランプの内圧（封入物の気化による圧力上昇、これは温度にも比例）と電極間距離に比例するため、スポットの成長により、ランプ電圧Ｖ１も低下することになる。その結果、２００時間頃には、ランプ電圧Ｖ１は初期値（６５Ｖ）より２０Ｖも低い電圧となる。その後、約４００時間頃から、従来例と同じように電極の劣化が始まり、その結果、ランプの寿命を従来に比べて約２倍（約４０００時間）にすることが出来る。
【００９０】
なお、上記の実施形態の説明では、直流−直流変換器１０６の電流制御信号に重畳する三角波信号として片三角波信号（ランプ電流の各半周期のバックポーチに重畳）としたが、本発明はこれに限定されず、両三角波信号（ランプ電流の各半周期のフロントポーチとバックポーチの両方に重畳）またはパラボラ波信号としても、同様の効果を得ることが出来る。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価なランプを使用したとしても、スポットの成長を積極的に促進させることで、アークジャンプを軽減し、ランプの輝度変動を低減するとともに、ランプの長寿命化を図った放電灯点灯装置およびかかる放電灯点灯装置を用いた液晶プロジェクター等のシステムを実現することが可能になる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の各実施形態に係る放電灯点灯装置の一構成例を示す回路ブロック図
【図２】 図１の波形変換器１０３および波形合成器１０４の具体的な内部構成を示す回路図
【図３】 図１の各部信号の波形図
【図４】 本発明の第６の実施形態における各部信号の波形図
【図５】 本発明の第６の実施形態による構成がない場合における従来の各部信号の波形図
【図６Ａ】 本発明による放電灯点灯装置において初期状態でのランプ電流が大きい場合のランプ電流ｉＬの波形図
【図６Ｂ】 本発明による放電灯点灯装置においてランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合のランプ電流ｉＬの波形図
【図７Ａ】 本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ２）を示すグラフ
【図７Ｂ】 本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ２）を示すグラフ
【図８】 従来の放電灯点灯装置の一構成例を示す回路ブロック図
【図９】 図８の従来例における各部信号の波形図
【図１０Ａ】 従来の放電灯点灯装置において初期状態でのランプ電流が大きい場合のランプ電流ｉＬの波形図
【図１０Ｂ】 従来の放電灯点灯装置においてランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合のランプ電流ｉＬの波形図
【符号の説明】
１０１ 放電灯制御部（制御部）
１０２ メイン制御部
１０３ 波形変換器
１０４ 波形合成器
１０５ タイミング補正回路
１０６ 直流−直流変換器
１０７ マスター側転流器制御回路
１０８ スレーブ側転流器制御回路
１０９ 転流器
１１０ 高圧発生部
１１１ ランプ温度検出器または輝度検出器
１１２ ランプ（高圧放電灯）
Ｌ１ チョークコイル
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４ スイッチング素子
Ｒ１ 電流検出器（電流検出抵抗）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp such as a metal halide lamp, and a system such as a liquid crystal projector using the discharge lamp lighting device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, high-efficiency high-pressure discharge lamps (hereinafter abbreviated as “lamps”) have dramatically improved the brightness of projection-type LCD projectors. Fluctuations have become prominent. The problem with this type of lamp lighting is that the discharge arc becomes unstable depending on the temperature of the electrode and the electrode surface condition. The reason why the discharge arc becomes unstable is that, as described in US Pat. No. 5,608.294, several point-like projections (hereinafter referred to as spots) formed on the surface of the electrode. This is because it jumps to (abbreviated).
[0003]
One countermeasure against arc jump caused by such factors is disclosed in the above-mentioned US Pat. No. 5,608.294. In this method, as shown in FIGS. 8 and 9, a current pulse Pc is generated using a bistable multivibrator or flip-flop at a predetermined half of each half period of the lamp current, and the back porch part of the alternating current waveform is generated. The lamp current I is supplied by superimposing a current amount equivalent to 5-15% of the energy amount supplied to the lamp at a ratio of 0.05-0.15 of the same polarity in the half cycle period.
[0004]
As an effect of this method, preheating with the previous current pulse before the surface temperature of the electrode portion that was the starting point of the arc at the time of polarity reversal of the lamp current decreases, the return point of the arc after the polarity reversal, It is made to be the same as the starting point of the previous arc to avoid the arc jump.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above-mentioned conventional methods are notable for the formation of spots with tungsten oxide halide, which has become prominent in recent high-efficiency lamps, the temperature drop of the electrode surface due to the polarity reversal time, and the heat capacity of the lamp electrode and the bulb shape. In addition, since there is no mention of a change over time of the lamp and a control method of switching the power supplied to the same lamp that has recently appeared, this method alone is insufficient to avoid arc jump.
[0006]
The problem with lamp operation is that the discharge arc becomes unstable depending on the temperature and surface condition of the electrodes. The reason why the discharge arc becomes unstable is as described in US Pat. No. 5.608.294, because the starting point of the discharge arc jumps to several spots formed on the electrode surface. . The timing at which the arc jump occurs is when the polarity of the lamp current is reversed. This is because the lamp current always crosses zero at the moment when the polarity of the lamp current is reversed, and is caused by the electrode surface temperature greatly decreasing over the entire period of the lamp current.
[0007]
By the way, when the lamp is turned on, by applying a high-pressure pulse between the electrodes, glow discharge is performed and the electrode gradually warms up, and then shifts to thermionic emission, and the arc is continuously discharged. At that time, the starting point of the arc has the property that electrons are easily emitted and an electron spot is selected on the electrode surface to emit electrons. Spots are formed when a metal such as tungsten used as the electrode material rises to near the melting point temperature while the lamp is lit, and when electrons collide with it, electrode sputtering occurs and the electrode deforms slightly. Is done.
[0008]
In recent years, the lamp diameter of the lamp has been reduced due to the high efficiency of the lamp, and the distance between the quartz glass forming the bulb and the arc has become very close, so that it combined with the halide enclosed in the bulb. The opportunity for tungsten halide to combine with oxygen, which is a component of this quartz glass, has increased, and the generation of tungsten oxide halide has increased. The tungsten bonded to the halogen by evaporation also combines with an oxygen component such as an oxide attached to a molybdenum foil or the like serving as a conductor of the electrode to become a tungsten oxide halide. Furthermore, since this tungsten oxide halide has the property of separating at a relatively high temperature portion, the evaporated tungsten that has been reduced at a relatively low temperature portion of the entire electrode until now is the origin of the arc at the head of the electrode. Concentrate and return to the spot, and promote further growth of the spot.
[0009]
The grown spots are scattered by an inrush current at the next lamp lighting, and many small spots are formed on the electrode surface. Further, in the lamp lighting state, the reduction destination of the tungsten halide oxide is generated everywhere on the electrode surface due to the fluctuation of the arc starting point, which causes a large number of spots. From the above, if the number of electrode spots is very small and the shape thereof is sharp to some extent and only one spot is maintained at a high temperature, the starting point of the discharge arc is fixed and stabilized. Become. That is, arc jump can be avoided.
[0010]
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to reduce arc jump by actively promoting spot growth even when an inexpensive small-sized and high-efficiency lamp is used. Another object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device that reduces the luminance fluctuation of the lamp and extends the life of the lamp, and a system such as a liquid crystal projector using the discharge lamp lighting device.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, a discharge lamp lighting device according to the present invention includes:As a basic configuration,A DC-DC converter that steps down the input DC voltage according to the current control signal and outputs a desired current, and a DC current from the DC-DC converter according to the rectangular wave drive control signal is commutated to an AC current. Commutator, high-pressure discharge lamp to which an alternating current is supplied from the commutator, and a drive control signal, and a high voltage based on the value of the current flowing in the high-pressure discharge lamp or the voltage value of the high-pressure discharge lamp. And a control unit that outputs a current control signal so that the electric energy in the discharge lamp is constant.AndThe control unit sets the frequency of the drive control signal to a predetermined frequency at which a pointed protrusion (spot) formed by arc discharge on the electrode constituting the high pressure discharge lamp grows through an oxidation / reduction cycle of the metal constituting the electrode. The triangular wave signal set within the range and generated based on the drive control signal is superimposed on the current control signal over the entire period of the drive control signal so that the peak value of the current flowing through the high pressure discharge lamp is constant, Shaping the waveform of the current flowing through the discharge lampThe
[0012]
According to this configuration, the polarity inversion frequency of the lamp current, which is the frequency of the drive control signal, is set to a frequency at which the spot can grow (for example, 170 Hz) and the peak value of the back porch of the lamp current is constant. By enabling waveform shaping, the arc starting point is gradually preheated immediately before the polarity of the lamp current reverses polarity to suppress a decrease in the electrode surface temperature at the time of polarity reversal. Since the starting point can be heated rapidly, the lamp life can be extended by minimizing temperature fluctuations of both electrodes before and after polarity reversal and promoting the growth of specific spots with high temperatures. .
[0013]
That is, by promoting the growth of a specific spot and reducing the temperature change at the starting point and the returning point of the arc when the polarity of the lamp current is reversed, the hot spot on the electrode surface is fixed, and the arc jump Can be avoided. Furthermore, although the lamp current shaping effect is apparently changed, the lamp current amount is changed, but the temperature of the electrode during discharge can be kept almost constant, and the life of the lamp electrode can be extended. Therefore, it is possible to obtain an effect more than the reduction of the arc jump reported in US Pat. No. 5,608.294.
[0014]
  According to the present inventionOf the first configurationDischarge lamp lighting deviceIn addition to the above basic configuration, the control unit further flows into the high pressure discharge lampCurrent value orHigh pressure discharge lampChanging at least one of the amount and timing of superimposing the triangular wave signal on the current control signal according to the voltage valueCharacterized by.
[0015]
This configuration focuses on the fact that almost all discharge lamp lighting devices are controlled so that the power supplied to the lamp is constant, and that the voltage between the electrodes of the lamp increases as the lamp is used. . This means that the lamp current decreases with time.
[0016]
In other words, as the lamp usage time elapses, the lamp current also decreases and the electrode temperature does not rise so much, making it difficult to differentiate due to the temperature difference between the spot that is discharged and the spot that is not discharged. Therefore, if the amount and timing of superimposing the triangular wave signal on the current control signal input to the DC-DC converter can be adjusted in accordance with the lamp current or voltage, the occurrence of arc jump due to lamp aging can be prevented. Can improve. For example, if the lamp current decreases due to the change in lamp voltage over time and the electrode temperature does not rise too much, the amount of triangular wave signals superimposed is increased, and the temperature difference between the spot that is discharged and the spot that is not discharged is increased. By intentionally increasing it, the occurrence of arc jump can be improved.
[0017]
  Further, according to the present inventionOf the second configurationDischarge lamp lighting deviceIn addition to the above basic configuration, the control unitDepending on the temperature of the high-pressure discharge lamp, changing at least one of the amount and timing of superimposing the triangular wave signal on the current control signalCharacterized by.
[0018]
According to this configuration, lamps with different heat capacities, specifically electrode structures and electrode thicknesses, lamps with different lamp bulb diameters, differences in lamp cooling conditions, or differences in ambient temperature during lamp use. Further, it is possible to prevent an arc jump that occurs due to a small temperature difference between a spot that is discharged and a spot that is not discharged. For example, when the operating temperature of the lamp is low and the temperature of the lamp electrode does not rise sufficiently, the superimposed triangle wave signal is increased to intentionally increase the temperature difference between the spot that is discharged and the spot that is not discharged. You can prevent jumps.
[0019]
  Further, according to the present inventionOf the third configurationDischarge lamp lighting deviceIn addition to the above basic configuration, the control unitThe frequency of the drive control signal is variably set according to the lamp current value or voltage value.Characterized by. In this case, the control unit increases the frequency of the drive control signal outside the predetermined frequency range when the value of the lamp current is equal to or higher than the predetermined value or when the value of the lamp voltage is equal to or lower than the predetermined value (for example, 340Hz) is preferable to setYes.
[0020]
According to this configuration, by reducing the growth of the spot due to tungsten oxide halide at a certain time and promoting it at a certain time, it is possible to achieve both a reduction in arc jump and a longer lamp life. This is because the reduction of tungsten oxide halide has a temperature range suitable for the reduction and the time required for the reduction. Therefore, by controlling the frequency of the commutator by the lamp current or voltage, the reduction amount of tungsten oxide halide, that is, the growth of spots can be intentionally controlled.
[0021]
For example, in general, when the lamp voltage is low and a large amount of lamp current flows, the temperature of the electrode surface becomes high, and the spot due to the reduction of tungsten oxide halide is likely to grow. In this case, if the frequency for driving the commutator is shifted to a higher value, the reduction time of the tungsten halide oxide can be shortened and the growth of the spot can be suppressed. This can also be dealt with by prohibiting the superposition of the triangular wave signal on the current control signal. Moreover, this can reduce the loss in the switching elements constituting the commutator and prevent the switching elements from being thermally destroyed.
[0022]
On the other hand, when the lamp voltage is high and the lamp current is small, the temperature of the electrode surface is low, and the spot due to the reduction of tungsten oxide halide is difficult to grow. In this case, if the frequency for driving the commutator is shifted to a lower value, the reduction time of the tungsten oxide halide can be increased and the growth of the spot can be promoted. This can also be dealt with by resuming the superposition of the triangular wave signal on the current control signal.
[0023]
As these further effects, when the lamp voltage is low, the spot is prevented from growing too much, and a decrease in the lamp voltage due to a decrease in the distance between the electrodes due to the growth of the spot is reduced. In addition, when the lamp voltage is high, the discharged spot can be intensively grown to prevent arc jump, and the distance between the electrodes is shortened by the growth of the spot, so that the lamp voltage can be reduced intentionally. . That is, since the change with time of the lamp voltage can be reduced, it is possible to reduce both the arc jump and the life of the lamp.
[0024]
  Further, according to the present inventionOf the fourth configurationDischarge lamp lighting deviceIn addition to the above basic configuration, the control unitThe frequency of the drive control signal should be variably set according to the temperature of the high-pressure discharge lamp.Characterized by.
[0025]
According to this configuration, it is possible to reduce both the arc jump and the lamp life by suppressing the growth of the spot by the tungsten halide oxide at a certain time and promoting the growth at a certain time. This is because there is a temperature range suitable for the reduction of tungsten oxide halide and the time required for the reduction.
[0026]
Therefore, if the frequency of the commutator can be controlled by the lamp operating temperature, the reduction amount of the tungsten oxide halide, that is, the growth of the spot can be intentionally controlled. For example, normally, when the lamp temperature is high, the temperature of the electrode surface is also high, and a spot due to the reduction of tungsten oxide halide is likely to grow. In this case, if the frequency for driving the commutator is shifted to a higher value, the reduction time of the tungsten oxide halide can be shortened, and the spot growth can be suppressed.
[0027]
On the other hand, when the lamp temperature is low, the temperature of the electrode surface is also low, and the spot due to the reduction of the tungsten oxide halide becomes difficult to grow. In this case, if the frequency for driving the commutator is shifted to a lower value, the reduction time of the tungsten oxide halide becomes longer and the growth of the spot can be promoted.
[0028]
As these further effects, when the lamp temperature is high, it is possible to suppress the spot from growing too much, and to reduce the decrease in lamp voltage due to the distance between the electrodes being shortened by the spot growth. In addition, when the lamp temperature is low, the discharge spot can be intensively grown to prevent arc jump, the distance between the electrodes is shortened by the spot growth, and the lamp voltage can be reduced intentionally. . That is, since the change with time of the lamp voltage can be reduced, it is possible to reduce both the arc jump and the life of the lamp.
[0029]
  In the discharge lamp lighting device according to the present invention, the control unit superimposes the triangular wave signal on the current control signal when the value of the lamp current becomes a predetermined value or more, or when the value of the lamp voltage becomes less than the predetermined value. Is preferably prohibited.
  Further, in the discharge lamp lighting device according to the present invention, the predetermined frequency range is 100 Hz to 270 Hz, and the control unit is 40 μsec or less when the polarity inversion time of the current flowing through the high pressure discharge lamp is 80% of the rated current. Thus, it is preferable to perform waveform shaping.
[0030]
According to this configuration, the time during which the electrode surface during the polarity reversal becomes low is reduced, and the return point of the arc after the polarity reversal is made the same as the starting point of the previous arc, thereby preventing the arc jump. Mitigation can be achieved. Here, the frequency range in which the spikes (spots) grow will be described. When the frequency of the drive control signal becomes lower than 100 Hz, which is the lower limit value, the spot is destroyed by an impact when the polarity of the lamp current is reversed, and the upper limit value is reached. If the frequency of the drive control signal is higher than 270 Hz, the reduction time of tungsten oxide halide is shortened when tungsten is used as the lamp electrode, and the growth of spots is suppressed. Therefore, a predetermined frequency range in which spots grow is set to 100 Hz to 270 Hz.
[0031]
The discharge lamp lighting device preferably includes a choke coil that is connected in series with the high-pressure discharge lamp and has a higher inductance value in a high frequency region than in a low frequency region.
[0032]
According to this configuration, polarity reversal can be performed instantaneously by positively using the back electromotive force generated in the choke coil during polarity reversal. Normally, as a method for controlling a commutator that commutates a direct current into an alternating current, a dead time is provided so that a high-side switching element and a low-side switching element do not turn on simultaneously.
[0033]
Since the dead time is set in consideration of the on-delay time and rise time of the switching element, and the off-delay time and fall time, it is several μsec to several tens μsec. In the case of a high-power lamp, the dead time is further increased because the capacity of the switching element is increased. Accordingly, during this time, the temperature of the electrode is extremely lowered, and the discharge arc moves to a spot different from the conventional one, causing an arc jump.
[0034]
Therefore, by inserting a choke coil in series with the lamp, the choke coil generates a back electromotive force to maintain the magnetic flux at the moment when the lamp current is interrupted when the polarity of the lamp current is reversed. By actively utilizing the current flowing in the direction opposite to the direction in which the current has flown, it is possible to reduce the polarity reversal time that could not be achieved only by controlling the commutator. Some discharge lamp lighting devices use a type with a large inductance value in a high frequency range such as an air core type or an open magnetic circuit type to prevent high-pressure pulses when the lamp is lit from jumping into the circuit. However, the choke coil L1 used in the present invention is limited to a closed magnetic circuit type such as a toroid having a large inductance value in a low frequency region.
[0035]
In order to achieve the above object, a first system according to the present invention is a system using the discharge lamp lighting device according to the present invention, and includes a cooling device for cooling at least a high pressure discharge lamp, and a high pressure discharge. A luminance detector for detecting the luminance of the electric lamp and a control device for reducing the cooling capacity of the cooling device when a luminance variation is detected by the luminance detector are provided.
[0036]
According to this configuration, the shape or the like of the spot formed on the surface of the lamp electrode is also dependent on the lamp temperature. By promoting growth, arc jump can be reduced. In addition, the brightness detector may be deleted when the correlation of arc jump occurrence is established between the operating environment temperature of equipment such as a liquid crystal projector equipped with a discharge lamp and the temperature of other parts inside the equipment. I can do it.
[0037]
In order to achieve the above object, a second system according to the present invention is a system using the discharge lamp lighting device according to the present invention, and includes a cooling device for cooling at least the high-pressure discharge lamp, A temperature detector that detects an external temperature, and a control device that sets the cooling capacity of the cooling device to a predetermined value when the external temperature detected by the temperature detector falls below a predetermined value.
[0038]
According to this configuration, the correlation of arc jump occurrence is established between the operating environment temperature of the equipment equipped with the discharge lamp and the temperature of other parts inside the equipment, and the brightness detector that detects the brightness fluctuation of the lamp is deleted. In this case, at least for the purpose of cooling the lamp, the cooling condition of the cooling device provided in the outer shell is set in advance in a control device of a device such as a liquid crystal projector equipped with a discharge lamp. As a result, when the external temperature falls below a predetermined value (for example, 10 ° C.), the arc jump can be reduced by promoting spot growth by setting the cooling capacity of the cooling device to a preset condition. I can do it.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0040]
(First embodiment)
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration example of a discharge lamp lighting device according to the first embodiment of the present invention. The configuration shown in FIG. 1 is also applied to the following embodiments. The discharge lamp lighting device includes a discharge lamp control unit 101 (control unit), a DC-DC converter 106 that outputs a desired current in response to a current control signal F from the discharge lamp control unit 101, and a DC-DC converter. A commutator 109 that converts a direct current from 106 into an alternating current, a high voltage generator 110 for lighting a lamp, a lamp temperature detector or luminance detector 111, a lamp 112, and a current flowing through the lamp 112 are detected. It comprises a current detector (current detection resistor) R1 and a choke coil L1.
[0041]
The commutator 109 includes a full bridge circuit including switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4, a master-side commutator control circuit 107, and a slave-side commutator control circuit 108.
[0042]
The discharge lamp control unit 101 includes a main control unit 102, a waveform converter 103, a waveform synthesizer 104, and a timing correction circuit 105. Here, FIG. 2 shows specific internal circuit configurations of the waveform converter 103 and the waveform synthesizer 104.
[0043]
Next, the operation of the discharge lamp lighting device configured as described above will be described with reference to the waveform diagram of FIG. 3 in addition to FIGS. 1 and 2.
[0044]
First, a master-side commutator control signal A and a slave-side commutator control signal B (control signals A and B are driven) that drive-control the commutator 109 generated by the main control unit 102 of the discharge lamp control unit 101. The control signal is also sent to the waveform converter 103 and converted into triangular wave signals (single triangular wave signals) C and D as shown in FIG. 2 and 3, triangular wave signals C and D are shown as current signals drawn from the power source. As shown in FIG. 2, the input unit of the waveform converter 103 is configured by a known integrator or the like, and the output unit is configured by an operational amplifier or the like. As a result, the amplifier gain can be set freely, and the slopes and amplitudes of the triangular wave signals C and D converted by the waveform converter 103 can be set freely. Further, the superimposition amount / timing adjustment signal G (DC level signal) is input from the main control unit 102 to the waveform converter 103, and the amount and timing of superimposing the triangular wave signal are adjusted.
[0045]
Next, the triangular wave signals C and D subjected to waveform conversion by the waveform generator 103 are input to the waveform synthesis unit 104 together with a DC-DC converter control signal E (voltage control signal) generated by the main control unit 102. . In the waveform synthesizer 104, first, triangular wave signals C and D flow as current signals, and a triangular wave synthesized signal F 'shown in FIG. Next, the triangular wave composite signal F ′ is superimposed on the DC-DC converter control signal E, and the current control signal F of the DC-DC converter 106 as shown in FIG. Do.
[0046]
The timing correction circuit 105 includes a buffer circuit and the like, and includes a current control signal F of the DC-DC converter 106, a master-side commutator control signal A that drives and controls the commutator 109, and a slave-side commutator control signal B. In order to synchronize the timing with the master-side commutator control circuit 107, the master-side commutator control signal timing correction signal A ′ and the slave-side commutator control circuit 108 are input to the slave-side commutator control circuit 108. A timing correction signal B ′ for the controller control signal is generated. If there is no need for timing correction experimentally, the timing correction circuit 105 can be deleted.
[0047]
Here, the frequency of the drive control signal is such that the spots (pointed protrusions) formed by arc discharge on the electrodes La and Lb of the lamp 112 are, for example, ionization and halogenation of tungsten as the metal constituting the electrodes La and Lb. It is set to a frequency (for example, 170 Hz) within a predetermined frequency range (100 Hz to 270 Hz) that grows through an oxidation and reduction cycle.
[0048]
As described above, according to the present embodiment, the current amount in which the polarity inversion frequency of the lamp current, which is the frequency of the drive control signal, is set to a frequency at which the spot can grow and the peak value of the back porch of the lamp current is constant. Therefore, the arc starting point is gradually preheated immediately before the lamp current reverses polarity to suppress the decrease in the electrode surface temperature at the time of polarity reversal. Since the arc starting point can be heated rapidly, the lamp life can be extended by minimizing temperature fluctuations of both electrodes before and after polarity reversal and promoting the growth of specific spots with high temperatures. I can do it.
[0049]
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the amount and timing of the triangular wave signal superimposed on the current control signal are variably set based on the detected lamp current.
[0050]
In the first embodiment, the superimposition amount / timing adjustment signal G (DC level signal) is input from the main control unit 102 to the waveform converter 103, and the amount and timing of superimposing the triangular wave signal are adjusted. The lamp current iL commutated by the commutator 109 is detected by the current detector R 1 and fed back to the main control unit 102 as a lamp current detection signal H. The main control unit 102 generates a superposition amount / timing adjustment signal G according to the feedback amount of the lamp current detection signal H, and the amount and timing of superimposing the triangular wave signal are adjusted in the waveform converter 103.
[0051]
Although all of the above can be configured with an analog circuit, when a microcomputer is mounted on the main control unit 102, the amount and timing of superimposing the triangular wave signal in the waveform converter 103 for each current value on the memory unit of the microcomputer are set. The DC level setting value to be set may be stored, the DC level setting value may be read in accordance with the feedback amount of the lamp current detection signal H, and the superimposition amount / timing of the triangular wave signal may be set for the waveform converter 103.
[0052]
As described above, according to the present embodiment, the amount and timing of superimposing the triangular wave signal on the current control signal F input to the DC-DC converter 106 in accordance with the amount of current supplied to the lamp 112 or the amount of applied voltage. Therefore, the occurrence of arc jump due to the change of the lamp 112 with time can be improved. For example, when the lamp current iL decreases and the electrode temperature does not rise so much due to the change in lamp voltage over time, the amount of triangular wave signals to be superimposed is increased, and the temperature difference between the spot that is discharged and the spot that is not discharged By intentionally increasing the value, the occurrence of arc jump can be improved.
[0053]
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the amount and timing of the triangular wave signal superimposed on the current control signal are variably set based on the lamp temperature detected by the lamp temperature detector 111.
[0054]
In the first embodiment, the superimposition amount / timing adjustment signal G (DC level signal) is input from the main control unit 102 to the waveform converter 103, and the amount and timing of superimposing the triangular wave signal are adjusted. The lamp temperature detected by the lamp temperature detector 111 is fed back to the main control unit 102 as a temperature detection signal J. The main control unit 102 generates a superposition amount / timing adjustment signal G according to the feedback amount of the temperature detection signal J, and the waveform converter 103 adjusts the amount and timing of superimposing the triangular wave signal.
[0055]
Although all of the above can be configured with an analog circuit, when a microcomputer is mounted on the main control unit 102, a triangular wave signal in the waveform converter 103 for the temperature detection value of each lamp 112 is superimposed on the memory unit of the microcomputer. The DC level setting value for setting the amount and timing is stored, the DC level setting value is read in accordance with the feedback amount of the temperature detection signal J from the lamp temperature detector 111, and the triangular wave signal is superimposed on the waveform converter 103. / Timing may be set.
[0056]
As described above, according to the present embodiment, lamps having different heat capacities, specifically, electrode structures and electrode thicknesses, lamps having different lamp bulb diameters, differences in lamp cooling conditions, or when lamps are used Due to the difference in the environmental temperature, an arc jump that occurs due to a small temperature difference between the spot that is discharged and the spot that is not discharged can be prevented. For example, if the operating temperature of the lamp is low and the temperature of the lamp electrode does not rise sufficiently, the triangular wave signal that is superimposed is increased to intentionally increase the temperature difference between the spot that is discharged and the spot that is not discharged. Makes it possible to prevent arc jumps.
[0057]
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the frequency of the drive control signal is variably set based on the lamp current detected by the current detector R1.
[0058]
It has been described that the master-side commutator control signal A and the slave-side commutator control signal B for controlling the commutator 109, that is, the drive control signal, are generated by the main control unit 102 of the discharge lamp control unit 101. The lamp current iL commutated by the commutator 109 is detected by the current detector R 1 and fed back to the main control unit 102 as a lamp current detection signal H. The main control unit 102 can change the control frequencies of the master-side commutator control signal A and the slave-side commutator control signal B that control the commutator 109 according to the feedback amount of the lamp current detection signal H. . In this case, when the value of the lamp current becomes equal to or higher than the predetermined value (or when the value of the lamp voltage becomes lower than the predetermined value), the main control unit 102 changes the frequency of the drive control signal from, for example, 170 Hz to a predetermined frequency range. (100 Hz to 270 Hz) High outside, for example, set to 340 Hz. Alternatively, the main control unit 102 prohibits the superposition of the triangular wave signal on the current control signal when the lamp current value is equal to or greater than a predetermined value (or when the lamp voltage value is equal to or less than the predetermined value).
[0059]
Although all of the above can be configured with an analog circuit, when a microcomputer is mounted on the main control unit 102, frequency data of a drive control signal to the commutator 109 for each current value is stored in the memory unit of the microcomputer. The frequency data of the drive control signal may be read in accordance with the feedback amount of the lamp current detection signal H so that the frequency of the drive control signal to the commutator 109 can be changed.
[0060]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce both the arc jump and the lamp life by suppressing the growth of the spot due to the tungsten oxide halide at a certain time and promoting it at a certain time. This is because the reduction of tungsten oxide halide has a temperature range suitable for the reduction and the time required for the reduction. Therefore, by controlling the frequency of the drive control signal to the commutator 109 by the lamp current or voltage, the reduction amount of the tungsten oxide halide, that is, the growth of the spot can be intentionally controlled.
[0061]
For example, in general, when the lamp voltage is low and a large amount of lamp current flows, the temperature of the electrode surface becomes high, and the spot due to the reduction of tungsten oxide halide is likely to grow. In this case, if the frequency of the drive control signal to the commutator 109 is shifted higher, the reduction time of the tungsten oxide halide can be shortened and the growth of the spot can be suppressed. This can also be dealt with by prohibiting the superposition of the triangular wave signal on the current control signal. Moreover, this can reduce the loss in the switching elements constituting the commutator and prevent the switching elements from being thermally destroyed.
[0062]
On the other hand, when the lamp voltage is high and the lamp current is small, the temperature of the electrode surface is low, and the spot due to the reduction of tungsten oxide halide is difficult to grow. In this case, if the frequency of the drive control signal to the commutator 109 is shifted to a lower value, the reduction time of the tungsten halide halide can be increased and the spot growth can be promoted. This can also be dealt with by resuming the superposition of the triangular wave signal on the current control signal.
[0063]
As these further effects, when the lamp voltage is low, the spot is prevented from growing too much, and a decrease in the lamp voltage due to a decrease in the distance between the electrodes due to the growth of the spot is reduced. In addition, when the lamp voltage is high, the discharged spot can be intensively grown to prevent arc jump, and the distance between the electrodes is shortened by the growth of the spot, so that the lamp voltage can be reduced intentionally. . That is, since the change with time of the lamp voltage can be reduced, it is possible to reduce both the arc jump and the life of the lamp.
[0064]
(Fifth embodiment)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the frequency of the drive control signal is variably set based on the lamp temperature detected by the lamp temperature detector 111.
[0065]
It has been described that the master-side commutator control signal A and the slave-side commutator control signal B for controlling the commutator 109, that is, the drive control signal, are generated by the main control unit 102 of the discharge lamp control unit 101. A temperature detection signal J detected by the lamp temperature detector 111 is fed back to the main control unit 102. In the main control unit 102, the control frequencies of the master-side commutator control signal A and the slave-side commutator control signal B that control the commutator 109 can be changed according to the feedback amount of the temperature detection signal J.
[0066]
All of the above can be configured with an analog circuit, but when a microcomputer is mounted on the main control unit 102, the frequency of the drive control signal to the commutator 109 for the temperature detection value of each lamp in the memory unit of the microcomputer The data is stored, and the frequency data of the drive control signal is read in accordance with the feedback amount of the temperature detection signal J detected by the lamp temperature detector 111 so that the frequency of the drive control signal to the commutator 109 can be changed. May be. Further, if the temperature of the lamp 112 can be predicted to some extent through experiments, the lamp temperature detector 111 can be deleted.
[0067]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to reduce the arc jump and prolong the life of the lamp by suppressing the growth of the spot due to the tungsten oxide halide at a certain time and promoting the growth at a certain time. I can do it. This is because there is a temperature range suitable for the reduction of tungsten oxide halide and the time required for the reduction.
[0068]
Therefore, if the frequency of the drive control signal to the commutator 109 can be controlled by the lamp operating temperature, the reduction amount of the tungsten oxide halide, that is, the spot growth can be intentionally controlled. For example, normally, when the lamp temperature is high, the temperature of the electrode surface is also high, and a spot due to the reduction of tungsten oxide halide is likely to grow. In this case, if the frequency of the drive control signal to the commutator 109 is shifted to a higher value, the reduction time of the tungsten halide oxide can be shortened, and the spot growth can be suppressed.
[0069]
On the other hand, when the lamp temperature is low, the temperature of the electrode surface is also low, and the spot due to the reduction of the tungsten oxide halide becomes difficult to grow. In this case, if the frequency of the drive control signal to the commutator 109 is shifted to a lower value, the reduction time of the tungsten halide halide becomes longer and the growth of the spot can be promoted.
[0070]
As these further effects, when the lamp temperature is high, it is possible to suppress the spot from growing too much, and to reduce the decrease in lamp voltage due to the distance between the electrodes being shortened by the spot growth. In addition, when the lamp temperature is low, the discharge spot can be intensively grown to prevent arc jump, the distance between the electrodes is shortened by the spot growth, and the lamp voltage can be reduced intentionally. . That is, since the change with time of the lamp voltage can be reduced, it is possible to reduce both the arc jump and the life of the lamp.
[0071]
(Sixth embodiment)
A sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to the waveform diagram of FIG. 4 in addition to FIG. In this embodiment, the master-side commutator control signal A and the slave-side commutator control signal B are overlapped in a predetermined time interval, and the polarity inversion time of the lamp current is obtained by using the back electromotive force generated by the choke coil L1. In order to eliminate the temperature drop of the electrodes La and Lb of the lamp 112.
[0072]
It has been described that the master-side commutator control signal A and the slave-side commutator control signal B for controlling the commutator 109, that is, the drive control signal, are generated by the main control unit 102 of the discharge lamp control unit 101. Regarding the generation timing of the master side commutator control signal A and the slave side commutator control signal B, the back porch part of the master side commutator control signal A and the slave side commutator control signal B as shown in FIG. The front porch part is overlapped on the order of several μsec, and conversely, the front porch part of the master side commutator control signal A and the back porch part of the slave side commutator control signal B are also overlapped on the order of several μsec.
[0073]
With respect to the overlapping time T, the on-delay time, the rise time, and the off time of the switching elements Q1, Q2, Q3, Q4 such as MOS-FET, IGBT (insulated gate bipolar transistor), transistor, etc. constituting the commutator 109 Since the delay time and the fall time are taken into consideration, the experiment allows the lamp current polarity inversion time to be set so that the waveform shaping can be performed to 40 μsec or less in the 80% section R of the rated current. Also in this case, since the superposition time T can be set to both positive and negative, almost all circuit conditions can be covered.
[0074]
All of the above can be configured with an analog circuit. However, when a microcomputer is mounted on the main control unit 102, an optimum overlay time for controlling individual switching elements Q1, Q2, Q3, and Q4 in the memory unit of the microcomputer. T may be stored so that it can be changed according to the characteristics of the parts used.
[0075]
Further, as shown in FIG. 1, in order to shorten the polarity reversal time, a choke coil L1 is inserted in series with the lamp 112, and the back electromotive force generated in the choke coil L1 at the time of polarity reversal is positively utilized. Even if the polarity can be reversed, the same effect can be obtained. This is because the choke coil L1 generates a counter electromotive force to maintain the magnetic flux at the moment when the lamp current is interrupted when the polarity of the lamp current is reversed. Since the flow is actively used, the polarity reversal time R, which cannot be achieved only by controlling the commutator 109, can be realized as compared with the conventional method shown in FIG. Also in this case, the inductance value of the choke coil L1 is set in accordance with the characteristics of the parts used so that the waveform reversal time R of the lamp current can be adjusted to 40 μsec or less in the 80% section of the rated current.
[0076]
However, some discharge lamp lighting devices have a large inductance value in the high frequency range, such as air core type and open magnetic circuit type, to prevent the high-pressure pulse during lamp lighting from jumping into the circuit. However, the choke coil L1 used in the present embodiment is limited to a closed magnetic circuit type such as a toroidal whose inductance value increases in a low frequency region. In addition, the design target value that the polarity reversal time of the lamp current is 40 μsec or less in the 80% section of the rated current is limited to a 300 W or less type small / medium watt type discharge lamp.
[0077]
As described above, according to the present embodiment, the polarity inversion time of the lamp current is shortened, the time during which the electrode surface is at a low temperature is reduced, and the return point of the arc after polarity inversion is the origin of the previous arc. By making it the same, it is possible to reduce the arc jump.
[0078]
(Seventh embodiment)
Hereinafter, a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although the present embodiment relates to a system such as a liquid crystal projector equipped with the discharge lamp lighting device of FIG. 1, the lamp temperature detector 111 is replaced with a luminance detector that detects a change in the luminance of the lamp, and the feedback signal J is replaced with the main control unit. Instead of feeding back to 102, it feeds back to a microcomputer for controlling a device such as a liquid crystal projector (hereinafter abbreviated as a control device). Control devices for equipment such as liquid crystal projectors equipped with discharge lamp lighting devices detect the ambient temperature of the equipment and the temperature of important parts to protect the important parts of the equipment, and control the cooling device that cools the inside of the equipment. is doing.
[0079]
A specific example of the cooling device is FAN, but the DC drive type FAN can control the rotation speed with a DC voltage value applied to its power supply unit. In this embodiment, the feedback signal J from the brightness detector 111 that detects a change in the brightness of the lamp is fed back to a control device of a device such as a liquid crystal projector equipped with a discharge lamp lighting device, whereby the lamp electrodes La and Lb The temperature can be intentionally controlled.
[0080]
In addition, when a change in luminance of the lamp 112 is correlated with an internal temperature or an external temperature of a device such as a liquid crystal projector, the temperatures of the lamp electrodes La and Lb are intentionally controlled based on the internal temperature or the external temperature of the device. In order to be able to do so, the setting value and control method of the cooling device are described in advance in the control device of a device such as a liquid crystal projector, and the luminance detector 111 for detecting the luminance change of the lamp 112 is deleted from the discharge lamp lighting device. Also good.
[0081]
Next, by combining the first embodiment and the second embodiment, the superposition amount and superposition timing of the triangular wave (single triangular wave) composite signal F ′ to be superimposed on the current control signal F to the DC-DC converter 106 are calculated. The point that arc jump can be reduced when automatic adjustment is performed will be described with reference to FIGS. 6A and 6B.
[0082]
FIG. 6A is a waveform diagram of the lamp current iL when the lamp current is large in the initial state, and FIG. 6B is a waveform diagram of the lamp current iL when the lamp current is decreased due to the change of the lamp over time. As shown in FIGS. 6A and 6B, according to the present invention, since the peak value of the superimposed triangular wave signal is constant, the flat portion of the lamp current iL becomes lower due to the change of the lamp over time, and the triangular wave in the lamp current iL. The amount of signal superposition (area shown by diagonal lines in the figure) increases. As a result, even if the lamp current decreases due to the change of the lamp over time, the amount of residual heat of the lamp electrode is increased before the polarity inversion of the lamp current, and the occurrence of arc jump at the time of polarity inversion can be reduced.
[0083]
On the other hand, in the conventional discharge lamp lighting device, when the lamp current in the initial state is large as shown in FIG. 10A and when the lamp current is decreased due to the change with time of the lamp as shown in FIG. The area of the pulsed current (indicated by hatching in the figure) is constant. For this reason, conventionally, when the lamp current is reduced due to the aging of the lamp, the amount of residual heat to the lamp electrode is lowered before the polarity of the lamp current is reversed, and the effect of reducing arc jump at the time of polarity reversal is lower than that of the present invention. Become.
[0084]
Next, the point that the life of the lamp can be extended by the discharge lamp lighting device of the present invention will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
[0085]
7A and 7B show the discharge lamp lighting of the present invention when the same general (inexpensive) small and highly efficient lamp (arc length is 1 mm, bulb diameter is 10 mm, internal pressure is 180 atm) is used. It is a graph for demonstrating the lifetime improvement of the lamp | ramp by an apparatus. FIG. 7A shows the time change (L1) of the lamp luminance maintenance rate when the discharge lamp lighting device according to the present invention is used, and the time change (L2) of the lamp luminance maintenance rate when the conventional discharge lamp lighting device is used. ). FIG. 7B is a graph showing the time change (V1) of the lamp voltage when the discharge lamp lighting device according to the present invention is used and the time change (V2) of the lamp voltage when the conventional discharge lamp lighting device is used. It is.
[0086]
As shown in FIG. 7A, generally, the brightness of the lamp rapidly decreases until 100 hours from the start of lighting of the lamp. This is because the tip of the electrode of the non-energized lamp is in a relatively clean state. This is thought to be due to changes. Specifically, the lamp is aligned at a point where the maximum efficiency can be achieved in the manufacturing process (reflector and bulb position adjustment), and the brightness rapidly decreases due to a deviation in the arc position from the initial adjustment point. It is thought that it becomes.
[0087]
Thereafter, the state of the electrode becomes stable, and the luminance gradually decreases due to deterioration of the electrode and quartz glass. In a conventional lighting device using a general (inexpensive) lamp, the luminance maintenance ratio L2 becomes 50% of the initial value after about 2000 hours (by the lamp life regulation based on the luminance half value), and becomes a life end. Further, as shown in FIG. 7B, the lamp voltage V2 also gradually increases from the initial value (65 ± 15 V) due to the deterioration of the electrodes, and reaches the life end at about 120V.
[0088]
On the other hand, in the case of the lighting device according to the present invention, the luminance L1 of the lamp decreases as in the conventional case from the start of lamp lighting to 100 hours. This is unavoidable due to the structure of the lamp. However, from about 100 hours, as a result of the conflict between the brightness reduction speed and the spot growth speed, the spot growth speed exceeds the brightness reduction speed, and the brightness increase (lamp voltage decrease) starts. This is because the light utilization efficiency of the optical system including the reflector is increased by the arc shape approaching the point from the ellipse by the growth of the spot.
[0089]
Since the lamp voltage is proportional to the internal pressure of the lamp (pressure increase due to vaporization of the encapsulated material, which is also proportional to the temperature) and the distance between the electrodes, the lamp voltage V1 also decreases due to spot growth. As a result, around 200 hours, the lamp voltage V1 is 20 V lower than the initial value (65 V). Thereafter, from about 400 hours, the electrode begins to deteriorate in the same manner as in the conventional example. As a result, the life of the lamp can be doubled (about 4000 hours) compared to the conventional example.
[0090]
In the above description of the embodiment, the triangular wave signal (superimposed on the back porch of each half cycle of the lamp current) is used as the triangular wave signal superimposed on the current control signal of the DC-DC converter 106. However, the same effect can be obtained by using both triangular wave signals (superposed on both the front porch and the back porch of each half cycle of the lamp current) or parabolic wave signals.
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even if an inexpensive lamp is used, by actively promoting the growth of spots, arc jump is reduced, lamp brightness fluctuations are reduced, and There is an extraordinary effect that it becomes possible to realize a system such as a discharge lamp lighting device with a long life and a liquid crystal projector using such a discharge lamp lighting device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing a configuration example of a discharge lamp lighting device according to each embodiment of the present invention.
2 is a circuit diagram showing a specific internal configuration of the waveform converter 103 and the waveform synthesizer 104 of FIG. 1;
FIG. 3 is a waveform diagram of each part signal in FIG.
FIG. 4 is a waveform diagram of each part signal in the sixth embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a waveform diagram of conventional signals at various parts in the absence of a configuration according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a waveform diagram of lamp current iL when the lamp current in the initial state is large in the discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 6B is a waveform diagram of the lamp current iL when the lamp current decreases due to the change of the lamp over time in the discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 7A shows a change over time (L1) in the luminance maintenance rate of the lamp when the discharge lamp lighting device according to the present invention is used, and a change over time (L2) in the luminance maintenance rate of the lamp when the conventional discharge lamp lighting device is used. )
FIG. 7B is a graph showing the time change (V1) of the lamp voltage when the discharge lamp lighting device according to the present invention is used, and the time change (V2) of the lamp voltage when the conventional discharge lamp lighting device is used.
FIG. 8 is a circuit block diagram showing a configuration example of a conventional discharge lamp lighting device.
9 is a waveform diagram of each part signal in the conventional example of FIG.
FIG. 10A is a waveform diagram of a lamp current iL when the lamp current in the initial state is large in a conventional discharge lamp lighting device.
FIG. 10B is a waveform diagram of the lamp current iL when the lamp current decreases due to the change of the lamp over time in the conventional discharge lamp lighting device.
[Explanation of symbols]
101 Discharge lamp control unit (control unit)
102 Main control unit
103 Waveform converter
104 Waveform synthesizer
105 Timing correction circuit
106 DC-DC converter
107 Master side commutator control circuit
108 Slave side commutator control circuit
109 commutator
110 High pressure generator
111 Lamp temperature detector or brightness detector
112 lamp (high pressure discharge lamp)
L1 choke coil
Q1, Q2, Q3, Q4 switching element
R1 Current detector (current detection resistor)

Claims (10)

電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に応じて、前記三角波信号を前記電流制御信号に重畳する量およびタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする放電灯点灯装置。A DC-DC converter that steps down the input DC voltage according to the current control signal and outputs a desired current, and converts the DC current from the DC-DC converter into an AC current according to the rectangular-wave drive control signal. A commutator that flows, a high-pressure discharge lamp that is supplied with an alternating current from the commutator, and outputs the drive control signal, and the value of the current that flows through the high-pressure discharge lamp or the voltage of the high-pressure discharge lamp A discharge lamp lighting device having a control unit that outputs the current control signal so that the amount of power in the high-pressure discharge lamp is constant based on a value,
The control unit sets the frequency of the drive control signal to a predetermined value such that a pointed protrusion formed by arc discharge on an electrode constituting the high-pressure discharge lamp grows through an oxidation / reduction cycle of a metal constituting the electrode. A triangular wave signal that is set within a frequency range and is generated based on the drive control signal, the current control signal over the entire period of the drive control signal so that the peak value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is constant. And the waveform of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is shaped, and the triangular wave signal is converted into the current control signal according to the value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp or the voltage value of the high-pressure discharge lamp. A discharge lamp lighting device characterized by changing at least one of an overlapping amount and timing . 電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯の温度に応じて、前記三角波信号を前記電流制御信号に重畳する量およびタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする放電灯点灯装置。 A DC-DC converter that steps down the input DC voltage according to the current control signal and outputs a desired current, and converts the DC current from the DC-DC converter into an AC current according to the rectangular-wave drive control signal. A commutator that flows, a high-pressure discharge lamp that is supplied with an alternating current from the commutator, and outputs the drive control signal, and the value of the current that flows through the high-pressure discharge lamp or the voltage of the high-pressure discharge lamp A discharge lamp lighting device having a control unit that outputs the current control signal so that the amount of power in the high-pressure discharge lamp is constant based on a value,
The control unit sets the frequency of the drive control signal to a predetermined value such that a pointed protrusion formed by arc discharge on an electrode constituting the high-pressure discharge lamp grows through an oxidation / reduction cycle of a metal constituting the electrode. A triangular wave signal that is set within a frequency range and is generated based on the drive control signal, the current control signal over the entire period of the drive control signal so that the peak value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is constant. superimposed on, and shaping the waveform of the current flowing in the high pressure discharge lamp, further, in response to said temperature of the high-pressure discharge lamp, changing at least one of the amount and timing of superimposing the triangular wave signal to the current control signal lamp lighting device release it characterized thereby. 電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に応じて、前記駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする放電灯点灯装置。 A DC-DC converter that steps down the input DC voltage according to the current control signal and outputs a desired current, and converts the DC current from the DC-DC converter into an AC current according to the rectangular-wave drive control signal. A commutator that flows, a high-pressure discharge lamp that is supplied with an alternating current from the commutator, and outputs the drive control signal, and the value of the current that flows through the high-pressure discharge lamp or the voltage of the high-pressure discharge lamp A discharge lamp lighting device having a control unit that outputs the current control signal so that the amount of power in the high-pressure discharge lamp is constant based on a value,
The control unit sets the frequency of the drive control signal to a predetermined value such that a pointed protrusion formed by arc discharge on an electrode constituting the high-pressure discharge lamp grows through an oxidation / reduction cycle of a metal constituting the electrode. A triangular wave signal that is set within a frequency range and is generated based on the drive control signal, the current control signal over the entire period of the drive control signal so that the peak value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is constant. The waveform of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is shaped, and the frequency of the drive control signal is variably set according to the value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp or the voltage value of the high-pressure discharge lamp. discharge lamp lighting device characterized by. 電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて 成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯の温度に応じて、前記駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする放電灯点灯装置。 A DC-DC converter that steps down the input DC voltage according to the current control signal and outputs a desired current, and converts the DC current from the DC-DC converter into an AC current according to the rectangular-wave drive control signal. A commutator that flows, a high-pressure discharge lamp that is supplied with an alternating current from the commutator, and outputs the drive control signal, and the value of the current that flows through the high-pressure discharge lamp or the voltage of the high-pressure discharge lamp A discharge lamp lighting device having a control unit that outputs the current control signal so that the amount of power in the high-pressure discharge lamp is constant based on a value,
The control unit sets the frequency of the drive control signal to a predetermined value such that a pointed protrusion formed by arc discharge on an electrode constituting the high-pressure discharge lamp grows through an oxidation / reduction cycle of a metal constituting the electrode . A triangular wave signal that is set within a frequency range and is generated based on the drive control signal, the current control signal over the entire period of the drive control signal so that the peak value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is constant. superimposed on, and shaping the waveform of the current flowing in the high pressure discharge lamp, further, in response to said temperature of the high-pressure discharge lamp, a variable setting lamp lighting device release you, characterized in that the frequency of the drive control signal. 前記制御部は、前記高圧放電灯に流れる電流の値が所定値以上になった場合、または前記高圧放電灯の電圧の値が所定値以下になった場合、前記駆動制御信号の周波数を前記所定の周波数範囲外に高く設定することを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。The control unit determines the frequency of the drive control signal when the value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is equal to or higher than a predetermined value, or when the voltage value of the high-pressure discharge lamp is equal to or lower than a predetermined value. 4. The discharge lamp lighting device according to claim 3 , wherein the discharge lamp lighting device is set to be high outside the frequency range. 前記制御部は、前記高圧放電灯に流れる電流の値が所定値以上になった場合、または前記高圧放電灯の電圧の値が所定値以下になった場合、前記電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。When the value of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is equal to or higher than a predetermined value, or when the voltage value of the high-pressure discharge lamp is equal to or lower than a predetermined value, the controller is configured to output a triangular wave signal to the current control signal. The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein superposition is prohibited. 前記所定の周波数範囲は１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚであり、前記制御部は、前記高圧放電灯に流れる電流の極性反転時間が定格電流の８０％の区間で４０μｓｅｃ以下になるように波形整形を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。The predetermined frequency range is 100 Hz to 270 Hz, and the control unit performs waveform shaping so that the polarity reversal time of the current flowing through the high-pressure discharge lamp is 40 μsec or less in a section of 80% of the rated current. The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4 . 前記放電灯点灯装置は、前記高圧放電灯と直列に接続され、高周波数領域よりも低周波数領域においてインダクタンス値が高いチョークコイルを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放電灯点灯装置。The discharge lamp lighting device, which is connected to the high pressure discharge lamp in series, any one of claims 1 to 4 in which the inductance value in the low frequency range than the high-frequency region is characterized by having a high choke coil The discharge lamp lighting device described. 請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置を用いたシステムであって、
少なくとも前記高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、
前記高圧放電灯の輝度を検出する輝度検出器と、
前記輝度検出器により輝度変動が検出された場合、前記冷却装置の冷却能力を低下させる制御装置とを備えたことを特徴とするシステム。A system using the discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4 ,
A cooling device for cooling at least the high-pressure discharge lamp;
A luminance detector for detecting the luminance of the high-pressure discharge lamp;
And a control device that reduces a cooling capacity of the cooling device when a luminance fluctuation is detected by the luminance detector. 請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置を用いたシステムであって、
少なくとも前記高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、
前記システムの外部温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器により検出した前記外部温度が所定値よりも低下した場合、前記冷却装置の冷却能力を所定値に設定する制御装置とを備えたことを特徴とするシステム。A system using the discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4 ,
A cooling device for cooling at least the high-pressure discharge lamp;
A temperature detector for detecting an external temperature of the system;
And a control device that sets the cooling capacity of the cooling device to a predetermined value when the external temperature detected by the temperature detector falls below a predetermined value.
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