JP4059053B2 - Lighting method of high pressure discharge lamp - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧水銀ランプ、メタハライドランプ等始動時に高圧パルスを印加する高圧交流放電灯を有するデータプロジェクター等の点灯方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高圧交流放電灯を有する点灯方法は、特許文献1に記載されたものが知られている。
【0003】
図13は従来の高圧交流放電灯を有する点灯装置の交流ランプ電流の交流電流波形図である。
【0004】
従来、高圧交流放電灯の点灯中に放電アークが不安定になり交流放電灯にフリッカーが生じていた。それは、放電アークの起点が移動することによるものでその原因として、交流電流で動作させる場合に前記高圧交流放電灯の陽極と陰極の動作機構の違いにより、高圧蒸気中の放電では陽極起点が比較的大きいのに対し陰極起点が非常に小さいため陽極起点中のどこに陰極起点ができるか一定しないためで、一定させるには陽極起点の温度をスポット的に上昇させ陽極起点中の陰極起点を安定させることが必要となる。
【0005】
従来、このフリッカー対策として高圧放電灯を交流ランプ電流で作動させる場合に、図13(b)のように交流ランプ電流の半同期の所定数分の1で電流パルスを発生させ、この電流パルスの極性を前記交流ランプ電流の極性と同一にするとともに前記電流パルスをその発生した半周期の後の部分で前記交流ランプ電流に重畳した交流電流波形によって高圧放電灯の電極の温度が極性反転の直前で高い値に上昇するため放電アークが同一個所から発生し放電アークの安定性を増大して前記高圧放電灯のフリッカーを抑制する点灯方法を取っていた。
【0006】
【特許文献1】
特表平10−501919号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この従来の点灯方法においては、交流ランプ電流に重畳する電流パルスの立ち上がりが急峻なためにランプの輝度が変化しやすく、また、ランプの電力を一定に制御することが難しいという問題点を有していた。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので高圧放電灯の点灯中のフリッカーを抑制するとともに簡単な回路構成でランプの輝度を一定にして、制御を安定にする点灯方法とそれを用いた電子機器はランプの長寿命化を提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
【0010】
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、交流ランプ電流で高圧放電灯を点灯する際に、交流ランプ電流の交流電流波形が、矩形波の転流後から平均電流まで増加する第1のステップと、次に前記平均電流に達すると平坦となる第2のステップと、その次に転流前まで増加する第3のステップとからなる平均電流一定波形を用い、前記平均電流による平均ランプ電力に対する、前記第1のステップによるランプ電力減少量と前記平均ランプ電力に対する前記第3のステップによるランプ電力増加量とを同等とするものである。
【0011】
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、交流ランプ電流の交流電流波形が、矩形波の転流後から複数の階段波で平均電流まで増加し、平均電流に達すると平坦となり、その後、複数の階段波で転流前まで増加させるので、転流前に放電灯の電極の温度が高くなる。その結果、放電アークが同一個所から発生し放電アークの安定性が増大して放電灯のフリッカーを抑制する。
【0012】
更に、転流後は平均電流より低い電流から平均電流まで増加させることにより、転流前の電流とを平均すると放電灯に流れる平均電流にすることができ、ランプフリッカを低減しつつ放電灯の輝度変化を少なくすることが可能となる。そして、ランプ電力増加分と同等の電力波形を減らしてやることにより、ランプの輝度変化も最小に押さえることが可能となると同時にランプの電力変化を押さえられ、ランプの寿命をより長くすることができる。
【0013】
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、第1のステップは矩形波の転流後から複数の階段波で平均電流まで増加させ、第3のステップは複数の階段波で転流前まで増加させるものである。
【0014】
本発明による高圧放電灯の点灯方法では、交流ランプ電流波形を段階的に増加させることにより、ランプ電力を安定に一定制御することが容易となる。またマイクロコンピュータのプログラムを容易にでき、ランプフリッカを低減しつつ放電灯の輝度変化を少なくすることが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
図1は本発明による高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。図1の高圧放電灯点灯装置は、前記直流電源1からDC−DCコンバータ50、交流変換回路51を介して高圧放電灯(ランプ)11に接続される。前記DC−DCコンバータ50は制御回路54からのPWM制御信号58により直流電源1の電圧を数十KHzの高周波の電圧に変換し、平滑してランプ出力電圧を得る。前記制御回路54は前記高圧放電灯11に供給する出力電流を可変するように制御している。
【0016】
ここで、高圧放電灯11を最初に高電圧(約20KV)を印加して点灯させるイグナイター6が交流変換回路51を介して前記高圧放電灯11に接続される。
【0017】
前記交流変換回路は4個のスイッチング素子で構成され、それぞれのスイッチング素子は駆動回路52で切り替え制御することにより高圧放電灯に交流電力を供給する。点灯波形発生回路53からは、数十から数百Hzの矩形波信号24を出し駆動回路52で交流変換駆動信号に加工する。さらに前記点灯波形発生回路53からはランプフリッカ低減のための階段信号57を出し、この階段信号57を制御回路54においてランプ出力電圧55とランプ出力電流を抵抗23で検出し、そのランプ出力電流検出電圧56とを掛け算した信号と合成してPWM制御信号58を得る。以上の構成により高圧放電灯11の電力を一定制御し、明るさを一定に保つことができる。
【0018】
(実施の形態1)
以下、実施の形態1について説明する。図2は本発明の実施の形態1における高圧放電灯11の交流駆動波形図である。図2において、(a)は高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形であり、(b)は高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形であり、(c)は高圧放電灯11で消費されるランプ電力波形を示す。そして、図2の(d)は上記(c)の高圧放電灯11で消費されるランプ電力波形の一部を表示したものである。
【0019】
図2(a)の高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形はランプの放電特性から電圧(VLa)がほぼ一定であるため交流電圧は矩形波となり、その矩形波周波数は数十から数百Hz内でランプの寿命が長くなる値に設定する。
【0020】
図2(b)は高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形であり矩形波の転流後t3から複数の階段波でt4まで増加し、所定電流に達すると平坦となり、その後、t5から複数の階段波で転流前t6まで増加するような電流波形を得るために図1の点灯波形発生回路53から前記波形と相似な波形を信号線57から出力し、制御回路54の制御信号58を介してDC−DCコンバータ50を制御する。
【0021】
上記の制御により、高圧放電灯11に流れる電流は図2(b)の時間t5からt6に向かって増大するため極性反転の直前で電極の温度が最も高い値に上昇する。この温度上昇によって放電アークが同一個所から発生するため放電アークの安定性が増大して放電灯のフリッカーを抑制する。
【0022】
ここで、図2(c)のランプ電力波形は時間t5からt6に向かって増大するためランプの明るさも増大する。そこで図2(c)の長円で囲んだ波形を抜き出した図2(d)のように時間t5からt6のランプ電力増加分(電力面積A)と同等の時間t6からt7の電力波形(電力面積B)を同等に減らしてやることによりランプ電力は時間t5からt7を平均するとt4からt5間の所定電力となり、ランプの輝度変化も最小に押さえることが可能となる。また、交流ランプ電流波形を時間t5からt6に向かって段階的に増加させることにより、ランプ電力を安定に一定制御することが容易となる。
【0023】
ここで、図2(b)のt4からt5間の所定電流を平均電流に設定すると、図2(c)の時間t5からt6のランプ電力増加分(電力面積A)と時間t6からt7の電力波形(電力面積B)は点対称波形で電力面積を同等にでき平均電力が得られる。その結果、転後の複数の階段波電流とを同じ波形(1階段波の時間と電流振幅)にできマイクロコンピュータのプログラムを容易にできる。
【0024】
また前記交流ランプ電流が急激に変化しないと同時にランプ電力増加分を直後に同等に減らしてやることによりランプの電力変化を押さえられ、ランプの寿命をより長くする効果を奏するものである。
【0025】
ただし、時間t5からt6のランプ電力増加分(電力面積A)と時間t6からt7の電力波形(電力面積B)は電力面積を同等にすれば良く、図2(c)のP2点を抜き出した図2(d)のようにランプ電力増加分(電力面積C)と同等の時間で電力波形(電力面積D)を同等に減らしてやることによりランプ電力は平均すると所定電力となり、ランプの輝度変化も最小に押さえることが可能となる。
【0026】
時間の間隔や波形は異なってもランプの寿命をより長くする効果は同等である。
【0027】
(実施の形態2)
以下、実施の形態2について説明する。図3は、図1に示した本発明による高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図の詳細回路構成図である。図3の点灯波形発生回路53は、マイクロコンピュータ18とD/Aコンバータ17からなり、数百Hzの矩形波信号24を出すと共にランプフリッカ低減のための階段信号57を発生させる。そして、制御回路54は、ランプ電力に比例した信号を作るため、ランプ出力電圧55とランプ出力電流検出電圧56とを掛け算した信号を、割り算回路15によって点灯波形発生回路53で発生させたランプフリッカ低減階段信号57で割り算し、ローパスフィルタ回路14を経て比較回路13からPWM制御信号58により、DC−DCコンバータ50を制御し、高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形を発生させる。
【0028】
ここで、図4は上記構成による高圧放電灯11の交流駆動波形図である。図4において、(a)は高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形であり、(b)は高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形であり、(c)は高圧放電灯11で消費されるランプ電力波形を示す。
【0029】
図4(a)の高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形はランプの放電特性から電圧(VLa)がほぼ一定であるため交流電圧は矩形波となり、その矩形波周波数は数十から数百Hz内でランプの寿命が長くなる値に設定する。
【0030】
図4(b)は高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形であり矩形波の転流後t3から円弧状の複数の階段波でt4まで増加し、所定電流に達すると平坦となり、その後、t5から円弧状の複数の階段波で転流前t6まで増加するような電流波形が、制御回路54内でローパスフィルタを通過させ制御信号58としてDC−DCコンバータ50を制御することにより得られる。
【0031】
上記の制御により、高圧放電灯11に流れる電流は図4(b)の時間t5からt6に向かって滑らかな円弧状で増大する。そして極性反転の直前で電極の温度が最も高い値に上昇する。この温度上昇によって放電アークが同一個所から発生するため放電アークの安定性が増大して放電灯のフリッカーを抑制する。
【0032】
そして、上記滑らかな円弧状の階段波形によりランプ電流は高調波成分を取り除くことができ、ランプの電力を安定して一定制御することを容易とし、ランプフリッカを低減しつつ、より滑らかにランプを点灯させることができる。
【0033】
(実施の形態3)
以下、実施の形態3について説明する。図5は本発明の実施の形態3における高圧放電灯11の交流駆動波形図を示す。
【0034】
図5において、(a)は高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形であり、(b)は高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形であり、ランプ出力が大きい場合と小さい場合を示す。(c)は高圧放電灯11で消費されるランプ電力波形を示す。
【0035】
図5(a)の高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形はランプの放電特性から電圧(VLa)がほぼ一定であるためランプの出力を変えた場合も交流電圧は変わらず、矩形波で、その矩形波周波数は数十から数百Hz内でランプの寿命が長くなる値に設定する。
【0036】
ランプの出力の大小は、図5(b)で高圧放電灯11に流れる交流電流の平均電流が大きい(平均電流1)時、ランプ出力が大きくなる。平均電流が小さい(平均電流2)時はランプ出力が小さくなる。図5(c)は高圧放電灯11で消費されるランプ電力波形を示す。ランプ出力を大きくするには、平均電力1も大きくする必要がある。
【0037】
ここで、ランプフリッカはランプ出力が小さいほど目立ちやすく図5(b)で高圧放電灯11に流れる交流電流の平均電流が小さい(平均電流2)時、交流ランプ電流波形の転流後のt2から3段の階段波で平均電流2まで増加し、平均電流2に達すると平坦となり、その後3段の階段波で転流前t3まで増加する波形により、ランプフリッカを低減する。
【0038】
ランプの出力が大きい時には、図5(b)で高圧放電灯11に流れる交流電流の平均電流を大きく(平均電流1)し、交流ランプ電流波形の転流後のt2から2段の階段波で平均電流1まで増加し、平均電流1に達すると平坦となり、その後2段の階段波で転流前t3まで増加する波形により、階段波の段数を少なくする。
【0039】
ランプの出力を上げた時、交流ランプ電流波の階段数を減らすことにより、ランプへの電気的衝撃を少なくし、ランプの寿命を延ばすことが可能となり、ランプフリッカを低減しつつ放電灯の輝度変化を少なくすることが可能となる。
【0040】
また、階段数を増やしたり、減らしたりする電気回路は容易に達成できる。
【0041】
(実施の形態4)
以下、実施の形態4について図3を用いて説明する。
【0042】
図3において、1は直流電源、11は高圧放電灯である。この高圧放電灯11は前記直流電源1からDC−DCコンバータ50、交流変換回路51を介して接続される。前記DC−DCコンバータ50はスイッチング素子2、PWM回路12、ダイオード3、チョークコイル4および平滑コンデンサ5で構成され、前記スイッチング素子2はPWM回路12からの駆動信号により数十KHzの高周波でオン、オフ動作して直流電源1の電圧を数十KHzの高周波の電圧に変換し、ダイオード3、チョークコイル4および平滑コンデンサ5で平滑される。前記PWM回路12を制御回路54で制御する。制御回路54は、ランプ出力電圧55とランプ出力電流検出電圧56とを掛け算した信号を、割り算回路15によって点灯波形発生回路53で発生させたランプフリッカ低減階段信号57で割り算し、フィルタ回路14を経て比較回路13からPWM制御信号58として出力する構成である。上記PWM制御信号58はPWM回路12により前記スイッチング素子2のデューティー比を可変して前記高圧放電灯11に供給する出力電流を可変するように制御している。前記交流変換回路51は4個のスイッチング素子7,8,9,10と駆動回路52内の反転回路19,20で構成され、前記スイッチング素子7,8と9,10はそれぞれ直列接続され、前記スイッチング素子7と8の接続点と9,10の接続点にイグナイター6を介して前記高圧放電灯11が接続される。これら前記スイッチング素子7,8,9,10はそれぞれU1,U2,U3,U4の駆動素子で駆動される。前記駆動素子U2,U4と駆動素子U1,U3は互いに出力極性が反対にしており、かつスイッチング素子7とスイッチング素子8及びスイッチング素子9とスイッチング素子10は同時に導通しないように、タイミング回路21でデッドタイムを設けている。
【0043】
前記タイミング回路21には点灯波形発生回路53内のマイクロコンピュータ18から数十から数百Hzの矩形波信号24を出し、上述した駆動回路52で交流変換駆動信号に加工し、交流変換回路51で放電灯11を交流点灯させ続ける。
【0044】
以上のように構成された高圧放電灯装置の点灯波形発生回路53について、以下にその動作を図6に示し説明する。
【0045】
図6(a)の階段信号57は図3のD/Aコンバータ17の出力波形である。D/Aコンバータ17にはマイクロコンピュータ18から図6(a)に示す「時間t0にdata“10(hex:ヘキサ・データ)”を送り、時間t1にdata“20(hex)”、時間t2にdata“30(hex)”、時間t3にdata“40(hex)”、時間t4〜t6にもdata“40(hex)”、時間t7にdata“50(hex)”、時間t8にdata“60(hex)”、時間t9にdata“70(hex)”、時間t10にdata“10(hex)”(これは時間t0と同じで以後繰り返す)」を順次送り階段信号57を得る。同時にマイクロコンピュータ18から図8(b)に示す「時間t0に矩形波信号24として「5V」を出し、時間t10に「0V」を出し、上記階段信号57に同期させて出力する。この矩形波信号24が高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形を形成する。
【0046】
ここで時間t0,t1,t2,…は同一時間間隔に設定すると、この時間設定を変えることにより交流ランプ電圧の矩形波周波数を容易に設定することができる。
【0047】
上記の信号発生手段により、高圧放電灯11に流れる電流を任意に設定でき、ランプフリッカを低減しつつ放電灯の輝度変化を少なくすることが可能となる。
【0048】
(実施の形態5)
以下、実施の形態5について説明する。図7は本発明の実施の形態5における高圧放電灯の特に、D/Aコンバータ17aとマイクロコンピュータ18の回路構成図である。
【0049】
本実施の形態における図7において、任意の時間オン・オフ可能なマイクロコンピュータ18の出力端子P1,P2,P3にD/Aコンバータ17aを構成する抵抗39,38,37の一端をそれぞれ接続し、前記抵抗の他端を共通に接続し、定電流源を構成するトランジスタ33のコレクタとベースの短絡端子に接続し、トランジスタ33のベースとトランジスタ34のベースを接続し、トランジスタ34のコレクタ出力に抵抗36を接続し、抵抗36の端子電圧をバッファアンプ35に入力し、そのバッファアンプ35の出力から階段波形57を取り出す。トランジスタ33とトランジスタ34の各エミッタと電源30に接続の抵抗31と32はトランジスタ33,34のベースとエミッタ間電圧Vbeのバラツキを押さえるものである。
【0050】
以上のように構成された点灯回路について、以下にその動作を図8を参照しながら説明する。図8(a)の抵抗36の端子電圧はマイクロコンピュータ18の出力端子P1,P2,P3が時間t0,t1,t2,…にそれぞれ接地されることにより抵抗39,38,37に電流が流れ、トランジスタ33で合成される。例えば、時間t0からt1には抵抗39のみ電流が5mA流れ、時間t1から時間t2には抵抗38のみ電流を10mA流す。時間t2からt3には抵抗39,38を同時に流すことでトランジスタ33には電流を15mA流す。その結果、トランジスタ33,34との定電流回路により抵抗36(抵抗値を1kΩとすると)には同等の電流が流れ、その端子電圧は時間t0からt1は0.5V、t1からt2は1.0Vと順次図10(a)の抵抗36の端子電圧のように階段波形を形成し、バッファアンプ35を介してその出力から階段信号57が得られる。また抵抗36は可変抵抗にすることで階段信号57の振幅を容易に可変することが可能となる。
【0051】
上記の信号発生手段により、高圧放電灯11に流れる電流を任意に設定でき、ランプフリッカを低減しつつ放電灯の輝度変化を少なくすることが可能となる。
【0052】
(実施の形態6)
以下、実施の形態6について説明する。本発明の実施の形態6は上記実施の形態5において、図7のD/Aコンバータ17a回路内のコンデンサ40が積分回路を構成する。その結果、図7の抵抗36の端子に発生する階段波形は積分され、図9(a)の抵抗36の端子電圧のように円弧状の階段波形となる。
【0053】
上記円弧状の階段波形を高圧放電点灯装置に用いると、高圧放電灯11の交流駆動波形図は図10のようになる。
【0054】
すなわち図10(a)は高圧放電灯11に印加される交流ランプ電圧波形であり、(b)は高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形であり、(c)は高圧放電灯11で消費されるランプ電力波形を示す。そして、(e)の波形は、上記図9(a)の抵抗36の端子に発生する円弧状の階段信号57である。
【0055】
この階段信号57は交流ランプ電流波形の矩形波に同期して転流前のt0から複数の階段波でt1の所定電流まで増加し、所定電流に達すると平坦となり、その後t2から複数の階段波で転流前t3まで増加する波形である。
【0056】
そして、図3の制御回路54でランプ出力電圧55とランプ出力電流検出電圧56とを掛け算回路16で掛け算し、その掛け算出力を上記階段信号57で割り算する。さらに、制御安定のためのフィルタ14を介して制御信号58でDC−DCコンバータ50を制御する。
【0057】
上記フィルタ14とDC−DCコンバータ50の制御では図3(b)の交流電流波形の如く、階段波形が盛り上がるオーバーシュートが発生する。それを補正するのが上記階段波形にローパスフィルタを通過させた図10(e)の階段信号57であり、その結果、図5(b)の交流電流波形の如くスムーズな階段波形の角が得られ、ランプフリッカを低減しつつ、より滑らかにランプを点灯させることができる。
【0058】
また前記交流ランプ電流が急激に変化しないのと同時にランプ電力増加分を直後に同等に減らしてやることによりランプの電力変化を押さえられ、ランプの寿命をより長くする効果を奏するものである。
【0059】
(実施の形態7)
以下、実施の形態7について説明する。図11は本発明の実施の形態7における高圧放電灯11の交流駆動波形図である。特に、図11(b)において、高圧放電灯11に流れる交流ランプ電流波形が矩形波の転流後t1から階段波で転流前t2まで増加する波形である。
【0060】
特に、交流ランプ電流の交流電流波形が、転流後から複数の階段波で転流前まで増加する波形とすると、マイクロコンピュータのプログラムを容易にできる。更にマイクロコンピュータを使用せず、一定時間毎に発生するパルスをカウントする容易な回路でランプフリッカを低減することが可能となる。
【0061】
以上、本発明の実施の形態を説明してきたが、本発明のマイクロコンピュータ18とD/Aコンバータ17により、図12に示すような波形も容易に発生可能であり高圧放電灯装置のランプに最適な電波波形を提供することが可能である。
【0062】
【発明の効果】
交流ランプ電流で高圧放電灯を点灯する際に、交流ランプ電流の交流電流波形が、矩形波の転流後から平均電流まで増加する第1のステップと、次に前記平均電流に達すると平 坦となる第2のステップと、その次に転流前まで増加する第3のステップとからなる平均電流一定波形を用い、前記平均電流による平均ランプ電力に対する、前記第1のステップによるランプ電力減少量と前記平均ランプ電力に対する前記第3のステップによるランプ電力増加量とを同等とするという点灯方法により、前記高圧放電灯の電極の温度が極性反転の直前で最も高い値に上昇することによって放電アークが同一個所から発生し放電アークの安定性が増大して放電灯のフリッカーを抑制するとともに、ランプ電力増加分と同等の電力波形を減らしてやることにより、ランプの輝度変化も最小に押さえることを可能とし、それを用いた電子機器はランプの長寿命化を提供することができるという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1における高圧放電灯点灯装置のブロック図
【図2】 本発明の実施の形態1における高圧放電灯点灯装置の交流駆動波形図
【図3】 本発明の実施の形態2および4における高圧放電灯点灯装置の具体的な回路図
【図4】 本発明の実施の形態2における高圧放電灯点灯装置の交流駆動波形図
【図5】 本発明の実施の形態3における高圧放電灯点灯装置の交流駆動波形図
【図6】 本発明の実施の形態4における高圧放電灯点灯装置の動作波形図
【図7】 本発明の実施の形態5における高圧放電灯点灯装置のD/Aコンバータおよびマイクロコンピュータの回路構成図
【図8】 本発明の実施の形態5における高圧放電灯点灯装置の動作波形図
【図9】 本発明の実施の形態6における高圧放電灯点灯装置の動作波形図
【図10】 本発明の実施の形態6における高圧放電灯点灯装置の交流駆動波形図
【図11】 本発明の実施の形態7における高圧放電灯点灯装置の交流駆動波形図
【図12】 同実施の形態における他の動作波形図
【図13】 従来の高圧放電灯点灯装置の交流駆動波形図
【符号の説明】
1 直流電源
2,7,8,9,10 スイッチング素子
6 イグナイター
11 高圧放電灯(ランプ)
17 D/Aコンバータ
18 マイクロコンピュータ
24 矩形波信号
27 鋸波発生信号回路
50 DC−DCコンバータ
51 交流変換回路
52 駆動回路
53 点灯波形発生回路
54 制御回路
57 階段信号
58 PWM制御信号[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting method for a data projector or the like having a high-pressure AC discharge lamp that applies a high-pressure pulse at the time of starting, such as a high-pressure mercury lamp or a metahalide lamp.
[0002]
[Prior art]
As a lighting method having a conventional high-pressure AC discharge lamp, the one described in Patent Document 1 is known.
[0003]
FIG. 13 is an AC current waveform diagram of AC lamp current of a lighting device having a conventional high-pressure AC discharge lamp.
[0004]
Conventionally, the discharge arc became unstable during the lighting of the high-pressure AC discharge lamp, and flicker occurred in the AC discharge lamp. This is due to the movement of the starting point of the discharge arc. The reason is that when operating with alternating current, the anode starting point is compared in the discharge in high-pressure steam due to the difference in operating mechanism between the anode and cathode of the high-pressure AC discharge lamp. This is because the cathode starting point is very small but the cathode starting point is not constant where it can be made. To make it constant, the temperature of the anode starting point is raised in a spot manner to stabilize the cathode starting point in the anode starting point. It will be necessary.
[0005]
Conventionally, when a high pressure discharge lamp is operated with an AC lamp current as a countermeasure against this flicker, a current pulse is generated at a predetermined half of the AC lamp current half-synchronously as shown in FIG. The polarity of the electrode of the high-pressure discharge lamp is made just before the polarity inversion due to the alternating current waveform in which the polarity is made the same as the polarity of the alternating lamp current and the current pulse is superimposed on the alternating lamp current in the part after the half cycle in which the current pulse is generated. Therefore, the discharge arc is generated from the same location, and the stability of the discharge arc is increased to suppress the flicker of the high pressure discharge lamp.
[0006]
[Patent Document 1]
JP 10-501919A [0007]
[Problems to be solved by the invention]
This conventional lighting method has the problem that the brightness of the lamp tends to change due to the steep rise of the current pulse superimposed on the AC lamp current, and it is difficult to control the lamp power at a constant level. It was.
[0008]
The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and uses a lighting method that suppresses flicker during lighting of a high-pressure discharge lamp, stabilizes the brightness of the lamp with a simple circuit configuration, and stabilizes control. The purpose of the electronic equipment is to provide a longer lamp life.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
[0010]
According to the first aspect of the present invention, in particular, when a high pressure discharge lamp is lit with an AC lamp current, the AC current waveform of the AC lamp current increases from the commutation of the rectangular wave to the average current. And a second step that becomes flat when the average current is reached, and a third step that increases until commutation, and then the average current constant waveform. The lamp power decrease amount by the first step with respect to the power is made equal to the lamp power increase amount by the third step with respect to the average lamp power.
[0011]
The lighting method of the high pressure discharge lamp according to the present invention, the alternating-current waveforms of the alternating lamp current, and increases after the commutation of the rectangular wave to the average current in a plurality of staircase becomes a flat If the average current is reached, then a plurality of Since the staircase wave is increased before commutation, the electrode temperature of the discharge lamp is increased before commutation. As a result, the discharge arc is generated from the same location, the stability of the discharge arc is increased, and the flicker of the discharge lamp is suppressed.
[0012]
Furthermore, after commutation, by increasing from a current lower than the average current to the average current, the current before commutation can be averaged to obtain an average current flowing in the discharge lamp, and the lamp flicker can be reduced while reducing the lamp flicker. It becomes possible to reduce the luminance change. By reducing the power waveform equivalent to the increase in lamp power, the change in lamp brightness can be minimized, and at the same time, the change in lamp power can be suppressed and the life of the lamp can be extended.
[0013]
In the invention according to
[0014]
In the lighting method of the high pressure discharge lamp according to the present invention, it is easy to stably and constantly control the lamp power by increasing the AC lamp current waveform stepwise. Further, it is possible to easily program the microcomputer, and it is possible to reduce the change in luminance of the discharge lamp while reducing the lamp flicker.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention. The high pressure discharge lamp lighting device of FIG. 1 is connected to the high pressure discharge lamp (lamp) 11 from the DC power source 1 through a DC-
[0016]
Here, the
[0017]
The AC conversion circuit is composed of four switching elements, and each switching element is switched and controlled by a
[0018]
(Embodiment 1)
The first embodiment will be described below. FIG. 2 is an AC drive waveform diagram of the high-
[0019]
The AC lamp voltage waveform applied to the high-
[0020]
FIG. 2B shows an AC lamp current waveform flowing through the high-
[0021]
By the above control, the current flowing through the high-
[0022]
Here, since the lamp power waveform in FIG. 2C increases from time t5 to time t6, the brightness of the lamp also increases. Therefore, as shown in FIG. 2D, the waveform surrounded by the ellipse in FIG. 2C is extracted, and the power waveform (power) from time t6 to t7 equivalent to the lamp power increase (power area A) from time t5 to t6. By reducing the area B) equally, the lamp power becomes a predetermined power between t4 and t5 when the time t5 to t7 is averaged, and the change in the brightness of the lamp can be minimized. Further, by gradually increasing the AC lamp current waveform from time t5 to time t6, it becomes easy to stably and constantly control the lamp power.
[0023]
Here, if the predetermined current between t4 and t5 in FIG. 2B is set to the average current, the lamp power increase (power area A) from time t5 to t6 in FIG. 2C and the power from time t6 to t7. The waveform (power area B) is a point-symmetric waveform, and the power area can be made equal to obtain an average power. As a result, a plurality of staircase currents after rolling can have the same waveform (time of one staircase and current amplitude), and the microcomputer can be easily programmed.
[0024]
Further, the AC lamp current does not change abruptly, and at the same time, the increase in lamp power is reduced to the same extent immediately thereafter, so that the change in lamp power can be suppressed and the lamp life can be extended.
[0025]
However, the increase in lamp power from time t5 to t6 (power area A) and the power waveform from time t6 to t7 (power area B) can be made equal, and the point P2 in FIG. As shown in FIG. 2 (d), by reducing the power waveform (power area D) in the same amount of time as the lamp power increase (power area C), the lamp power averages to a predetermined power, and the brightness change of the lamp also changes. It is possible to keep it to the minimum.
[0026]
Even if the time interval and the waveform are different, the effect of extending the lamp life is the same.
[0027]
(Embodiment 2)
The second embodiment will be described below. FIG. 3 is a detailed circuit configuration diagram of the block diagram showing the configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention shown in FIG. The lighting
[0028]
Here, FIG. 4 is an AC drive waveform diagram of the high-
[0029]
The AC lamp voltage waveform applied to the high-
[0030]
FIG. 4B shows an AC lamp current waveform flowing through the high-
[0031]
With the above control, the current flowing through the high-
[0032]
The smooth arc-shaped staircase waveform can remove harmonic components from the lamp current, facilitating stable and constant control of lamp power, reducing lamp flicker, and smoothing the lamp. Can be lit.
[0033]
(Embodiment 3)
Hereinafter, the third embodiment will be described. FIG. 5 shows an AC drive waveform diagram of the high-
[0034]
In FIG. 5, (a) is an AC lamp voltage waveform applied to the high-
[0035]
The AC lamp voltage waveform applied to the high-
[0036]
The lamp output is large when the average current of the alternating current flowing through the high-
[0037]
Here, the lamp flicker is more conspicuous as the lamp output is smaller. When the average current of the alternating current flowing through the high-
[0038]
When the output of the lamp is large, the average current of the alternating current flowing through the high
[0039]
When the lamp output is increased, the number of steps in the AC lamp current wave is reduced, so that the electric shock to the lamp can be reduced, the life of the lamp can be extended, and the brightness of the discharge lamp while reducing the lamp flicker. Change can be reduced.
[0040]
Also, an electrical circuit that increases or decreases the number of steps can be easily achieved.
[0041]
(Embodiment 4)
Hereinafter, the fourth embodiment will be described with reference to FIG.
[0042]
In FIG. 3, 1 is a DC power source and 11 is a high-pressure discharge lamp. The high
[0043]
A
[0044]
The operation of the lighting
[0045]
The
[0046]
Here, when the times t0, t1, t2,... Are set at the same time interval, the rectangular wave frequency of the AC lamp voltage can be easily set by changing the time setting.
[0047]
With the above signal generating means, the current flowing through the high
[0048]
(Embodiment 5)
The fifth embodiment will be described below. FIG. 7 is a circuit configuration diagram of the D /
[0049]
In FIG. 7 in the present embodiment, one ends of
[0050]
The operation of the lighting circuit configured as described above will be described below with reference to FIG. The terminal voltage of the resistor 36 in FIG. 8A is such that current flows through the
[0051]
With the above signal generating means, the current flowing through the high
[0052]
(Embodiment 6)
The sixth embodiment will be described below. In the sixth embodiment of the present invention, in the fifth embodiment, the
[0053]
When the arc-shaped staircase waveform is used in the high pressure discharge lighting device, the AC drive waveform diagram of the high
[0054]
10A shows an AC lamp voltage waveform applied to the high-
[0055]
The
[0056]
Then, the
[0057]
In the control of the
[0058]
Further, the AC lamp current does not change abruptly, and at the same time, the increase in lamp power is reduced to the same extent immediately thereafter, so that the change in lamp power can be suppressed and the lamp life can be extended.
[0059]
(Embodiment 7)
Hereinafter, the seventh embodiment will be described. FIG. 11 is an AC drive waveform diagram of the high-
[0060]
In particular, if the alternating current waveform of the alternating lamp current is a waveform that increases from after commutation to before commutation with a plurality of staircase waves, the program of the microcomputer can be facilitated. Furthermore, it is possible to reduce lamp flicker with an easy circuit that counts pulses generated at regular intervals without using a microcomputer.
[0061]
Although the embodiment of the present invention has been described above, the
[0062]
【The invention's effect】
When lighting the high-pressure discharge lamp with an alternating lamp current, AC current waveforms of the alternating lamp current, a first step of increasing after the commutation of the rectangular wave to the average current, and then reaches the average current Tan Taira Lamp current reduction amount by the first step with respect to the average lamp power by the average current, using a constant waveform of the average current consisting of the second step and And the lamp power increase in the third step with respect to the average lamp power , the discharge arc is increased by increasing the temperature of the electrode of the high-pressure discharge lamp to the highest value immediately before polarity reversal. There it with stability generated discharge arc from the same point suppresses the flicker of the discharge lamp increases, we'll reduce the lamp power increment equivalent power waveform More, the luminance change of the lamp also allows to suppress to a minimum, an electronic apparatus using the same are those advantageously possible to provide a long life of the lamp.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is an AC drive waveform diagram of the high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 is a specific circuit diagram of the high pressure discharge lamp lighting device according to
1
17 D /
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