JP4062980B2

JP4062980B2 - High pressure discharge lamp device

Info

Publication number: JP4062980B2
Application number: JP2002169121A
Authority: JP
Inventors: 澤義男西; 木教一柵; 亮大河原; 原純夫上; 室正大; 口嗣夫関
Original assignee: Iwasaki Denki KK
Current assignee: Iwasaki Denki KK
Priority date: 2002-06-10
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2022-06-10
Also published as: JP2004013014A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプを点灯始動させる際に発光管を加熱するヒータが設けられた高圧放電ランプ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置等のバックライトは、矩形状のスクリーンに対して充分な輝度、効率及び演色性をもって均一に画像を投射することが要求されるため、その光源として、発光管内に水銀や金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプが用いられる。そして、近時は、光源の小型化、点光源化をより一層推進することが求められている。
【０００３】
これらの要求に鑑み、金属ハロゲン化物を封入した高圧放電ランプに代わって、発光管の単位容積当り０.１５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀を封入して安定点灯時の水銀蒸気圧が１００気圧を超える超高圧水銀ランプと称する高圧放電ランプが提案されている（特開平２−１４８５６１号公報、特開平６−５２８３０号公報）。
【０００４】
この種のランプは、高輝度・高効率・高演色性を実現するために、安定点灯時の水銀蒸気圧を１００気圧以上に高めることによってアークの径方向の拡がりを抑えて光出力を向上させるようにしたもので、その発光管のシール部は耐圧性を高めるために排気用の細管を設けない所謂溶封タイプとし、また、発光部の肉厚は、自動車の前照灯に用いる高圧放電ランプのそれに比べて約３倍の２ｍｍ前後としている。
【０００５】
このように肉厚の大きい発光管の発光部は、熱容量が大きくて温まり難いので、ランプ始動時にその発光部の内表面に液滴状となって溜まっている液状水銀が、温められて水銀蒸気となり、その蒸気圧が上昇して光出力が立ち上がるまでに時間を要し、例えば１５０Ｗ程度のランプでは、実に６０秒もの時間を要する。
【０００６】
そのため、この種のランプをバックライトとする液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置は、立ち上がりが遅く、それらをプレゼンテーションなどに使用したときに、スクリーンが画像を投射するのに十分な明るさに達するまでの待ち時間が長いという問題があった。
【０００７】
これを改善するために、本出願人は、ランプ点灯始動時に発光管をその外表面から加熱して内部の液状水銀の蒸発を促進させ、光出力の立ち上がり時間を短縮できるようにした高圧放電ランプ装置を試作した。
【０００８】
図４はこのような高圧放電ランプ装置を示し、超高圧水銀ランプ４１の発光管４２に、その発光部４３を加熱する電熱線で成るヒータ４４が、一方のシール部４５ａから発光部４３を跨いで他方のシール部４５ｂへ至るように発光管４２の外表面にスパイラル上に巻装されている。
【０００９】
そして、ランプ４１の電極端子４６ａ及び４６ｂと、ランプ電源４７の間には、ランプの始動に必要な電気的条件を与える始動装置４８や、ランプ電流を規定値に制御する安定器４９を備えたランプ点灯装置５０が接続されている。
そして、安定器４９には、始動直後は定電流出力制御を行い、電圧が上昇して安定点灯時のランプ電圧近傍まで達したときに定電力制御となるように電流を規制する電力調整器５１と、低周波交流矩形波電圧を出力するインバータ５２を備え、ランプ電源４７にはヒータ用電源回路５３が接続されている。
【００１０】
これによれば、ランプ４１を点灯始動する際に、ランプ電源４７の出力電力がヒータ用電源回路５３を介してヒータ４４に供給されるので、発光管２２の発光部４３が加熱されて液状水銀の蒸発が促進され、光出力の立ち上がり時間が短縮される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、ランプ点灯装置５０にヒータ用電源回路５３を組み込まなければ成らず、しかも、このヒータ用電源回路５３は、ランプ４１を始動させてから安定点灯状態に達するまでヒータ４４に通電させるためのタイミング制御回路や電力制御回路を組み込む必要があるため回路構成が複雑になるだけでなく、点灯装置５０が全体として大型化してしまい、製造コストが嵩むという問題を生じた。
【００１２】
また、液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置などにこのような高圧放電ランプ４１を用いる場合に、ヒータ用電源回路５３を接続することからランプ電源４７として大容量のものが必要となり、やはり、コストアップの要因となる。
【００１３】
そこで本発明は、複雑なヒータ用電源回路を設けるまでもなく、極めて簡単な回路構成でヒータに確実に通電することができ、短時間で所定の明るさに立ち上げることができるようにすることを技術的課題としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、一対の主電極が発光管に形成された発光部内で互いに対向するようにその両端を封止するシール部に埋設されて成るランプを点灯始動させる際に発光管を加熱するヒータが設けられた高圧放電ランプ装置において、
前記ヒータが、ランプ点灯装置からランプに電力を供給する電力供給回路に該ランプと直列に接続され、
前記ヒータのヒータ端子間にはバイパス回路が並列に設けられ、
該バイパス回路には、ランプに供給される電圧又は電力の検出信号に基づいて該回路に流れる電流量を調整することによりヒータへの通電量を制御する通電制御手段が設けられたことを特徴としている。
【００１５】
請求項１の発明によれば、発光管を加熱するヒータが、ランプ点灯装置からランプに電力を供給する回路に、ランプと直列に接続されており、ランプに電力を供給すればヒータ及びランプに等しい電流が流れる。
したがって、ヒータ用の電源回路を別途設けるまでもなく、ランプを点灯始動させる際にヒータが発熱し、周囲とほぼ同じ温度であった発光管が加熱され、発光管内部の液状水銀の蒸発が促進されるので、その結果、主電極間に印加される電圧の上昇が早まり、所定の明るさに達するまでの立ち上がり時間が格段に短縮される。
【００１６】
また、ヒータのヒータ端子間に、該ヒータへの通電量を制御するバイパス回路が並列に設けられているので、このバイパス回路を流れる通電量を制御することにより、ヒータへの通電量を変化させることができ、これにより、ヒータの発熱量を制御できる。
【００１７】
具体的には、例えば、請求項２のように、バイパス回路を開閉するスイッチ手段を設け、供給電圧が低い高圧放電ランプの始動直後はスイッチ手段によりバイパス回路を遮断させ、電圧又は電力が予め設定された値に達した時点で、スイッチ手段によりバイパス回路を閉じるように操作する。
【００１８】
これにより、始動直後は、ランプ点灯装置から出力された電流が直列に接続されたランプとヒータに流れるのでヒータが加熱され、液状水銀の蒸発が促進されて、蒸気圧の上昇が早まり、短時間で安定点灯時のランプ電圧に達するので、光出力の立ち上がり時間が早くなる。
次いで、ランプ点灯装置から出力される電圧又は電力が予め設定された値に達し、ランプが安定点灯されるようになった時点でスイッチ手段によりバイパス回路を閉じて導通させれば、ヒータ端子間が短絡されてヒータに電流が流れなくなるので、ヒータの発熱が中止される。
【００１９】
このように、発光管の温度がある程度高くなって、これ以上液状水銀の蒸発を促進させる必要がなくなった時点で、ヒータへ通電されなくなるのでランプの過熱が防止されてランプ寿命が長くなるだけでなく、無駄な電力消費が抑えられる。
【００２０】
また、請求項３のように、バイパス回路に、サイリスタや可変抵抗器などの電流制御手段を設けておけば、バイパス回路を流れる電流量を連続的に変えることができ、これによってヒータを流れる電流量も連続的に可変できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る高圧放電ランプ装置を示すブロック図、図２は回路構成を示す回路図、図３は電圧−電流−電力の時間変化を示すグラフである。
【００２２】
本例の高圧放電ランプ装置は、例えば１５０Ｗの超高圧水銀ランプ１の発光管２に、その発光部３を加熱するヒータ４が設けられている。なお、発光部３は、約６０ｍｍ^３程度の容積を有し、その内部には、発光部３の両端を封止するシール部５ａ、５ｂに埋設して固定された一対の主電極が互いに対向して設けられると共に、点灯始動用補助ガスとなるアルゴンが約２０ｋＰａ（常温時）、水銀が約１２ｍｇ封入されている。
【００２３】
ヒータ４は、鉄、ニッケル、クロム、アルミニウムなどを主成分とする線径約０.２９ｍｍ、長さ１７０ｍｍの電熱線で成り、該電熱線を一方のシール部５ａから発光部３を跨いで他方のシール部５ｂへ至るように発光管２の外表面にスパイラル上に巻装させると共に、シール部５ａ、５ｂの発光部３に近い側を夫々密巻きにして、該電熱線に２.５Ａの電流を流したときに４０Ｗの出力が得られるように設計されている。
【００２４】
そして、ランプ１の電極端子６ａ、６ｂと、ランプ電源７の間にはランプ点灯装置８が接続され、前記ヒータ４が、点灯装置８からランプ１に電力を供給する電力供給回路９に、ランプ１と直列に接続されている。
【００２５】
ランプ点灯装置８は、ランプ１の始動に必要な電気的条件を与える始動装置１０や、ランプ電流を規定値に制御する安定器１１が前記電力供給回路９に接続されると共に、前記ヒータ４のヒータ端子４ａ、４ｂ間に接続されるバイパス回路１２を備えている。
【００２６】
このバイパス回路１２は、ヒータ４への通電量を制御するためのもので、該回路１２を開閉するスイッチ手段もしくは該回路１２の電流量を調整するするサイリスタ等の半導体素子を用いた電流制御手段が設けられている。
本例では、電力供給回路９を通じてランプ１に対して出力される出力電圧を検出する電圧計１３の検出電圧が予め設定された値に達したときに閉じるリレースイッチ（スイッチ手段）１４が設けられている。
そして、このリレースイッチ１４によりバイパス回路１２が閉じて導通されると、ヒータ４のヒータ端子４ａ、４ｂ間が短絡し、ヒータ４への通電が停止されるようになっている。
なお、電圧計１３としては後述する電力調整器１５で電力制御を行うためにもともと設けられているものを用いればよい。
【００２７】
なお、安定器１１は、始動直後は定電流出力制御を行い、電圧が上昇して安定点灯時のランプ電圧近傍まで達したときに定電力制御となるように、ランプ電源７から供給された電力の電流を制限する電力調整器１５と、得られた直流調整電圧を所定時間ごとに極性反転させて低周波交流矩形波電圧に変換するインバータ１６を備えている。
【００２８】
電力調整器１５は、トランジスタ１７の導通／非導通のデューティ比をＰＷＭ制御することによりランプ電源７から出力された直流定電圧を所定幅の直流パルス電圧に変換するチョッパー回路１５ａと、その直流パルス電圧を平滑化するダイオード１８、チョークコイル１９、コンデンサ２０により構成される平滑回路１５ｂとを備えている。
【００２９】
インバータ１６は、トランジスタ２１ａ〜２１ｄがフルブリッジ接続されて成り、対角に位置するトランジスタ２１ａ及び２１ｂ、２１ｃ及び２１ｄを二個一対として、各対ごとにオン−オフを切り換えることにより、電力調整器１５から出力された直流電圧の極性が所定時間間隔で交互に反転されて、電力供給回路９を通じて高圧放電ランプ１に低周波交流矩形波電圧を印加するようになされている。
【００３０】
始動装置１０は、インバータ１６の一方の出力端子１６ａにトランス２２が接続されて構成され、ランプの放電を開始させるために始動時に高電圧パルス波を発生させるものである。
【００３１】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
ランプ点灯装置８の始動スイッチ（図示せず）をオンすると、始動装置１０から高圧放電ランプ１に対して数ｋＶの高電圧の始動電圧が瞬間的に印加されて放電が開始され、次いで、安定器１１から電力が供給される。
【００３２】
図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は１５０Ｗのランプ１が放電開始されてから安定点灯されるまで、点灯装置８、ランプ１、ヒータ４の電圧、電流及び電力の変化を示すグラフである。
【００３３】
まず、ランプ１が放電開始されると、ランプ点灯装置８から、２.５Ａの定電流が出力されると共に、ヒータ４で生ずる電圧降下の電位量Ｖ_Ｈに相当する電圧Ｖ（＝１６Ｖ）が出力され、以後、その電圧Ｖが電力調整器１５により徐々に上昇されていく。
【００３４】
この時点では、リレースイッチ１４が開いてバイパス回路１２が遮断されているので、ランプ点灯装置８から出力された定電流Ｉ（＝２.５Ａ）がそのままランプ１及びヒータ４を流れる。
したがって、ヒータ４では電位量Ｖ_Ｈ（＝１６Ｖ）の電圧降下を生じ、電力Ｗ_Ｈ（＝４０Ｗ）が消費されて発熱し、これにより発光管２の発光部７が加熱されて内部の液状水銀の蒸発が促進される。
【００３５】
また、ランプ点灯装置８からの出力電圧Ｖの上昇に伴ってその電力Ｗも上昇するが、ヒータ４で消費される電力Ｗ_Ｈは一定であるため、ランプ１で消費される電力Ｗ_Ｌが上昇していく。
【００３６】
そして、ランプ点灯装置８の出力電圧Ｖ又は出力電力Ｗが予め設定された値（本例では夫々６０Ｖ又は１５０Ｗ）に達すると、定電流制御から定電力制御に移行すると共に、電圧計１３からの検出信号によりリレースイッチ１４が閉じてバイパス回路１２が導通し、ヒータ端子４ａ、４ｂ間が短絡される。
これにより、電流はヒータ４に流れずにこれと並列に形成されたバイパス回路１２を流れるので、ヒータ４に流れる電流Ｉ_Ｈ＝０、ヒータ４で生ずる電圧降下の電位量Ｖ_Ｈ＝０、ヒータ４で消費される電力Ｗ_Ｈ＝０となり、ヒータ４による加熱が停止される。
【００３７】
また、定電力制御に移行した後、ランプ１にはランプ点灯装置８から安定点灯時のランプ電圧Ｖｓ（＝５０Ｖ）以上の電圧Ｖが印加されると共に、ランプを流れる電流が制御されて、ランプ１で消費される電力Ｗ_Ｌがランプ１の定格電力Ｗｓに維持され、これによりランプ１は、放電開始から３０秒足らずで安定点灯状態となる。
【００３８】
このように、上述した実施形態では、ランプ点灯装置８からランプ１に電力を供給する電力供給回路９に、ランプと前記ヒータが直列に接続されているので、ヒータ４に電力を供給するために複雑なヒータ用電源回路、その電圧制御回路、さらには、オンオフのタイミング制御を行う制御回路などを設けなくても、ランプの点灯始動時にヒータ４に通電することができ、しかも、ランプに流れる電流が変化することもない。
そして、これによりランプ１の発光管２の発光部７が確実に加熱され、液状水銀の蒸発が促進され、ランプ１の光出力の立ち上がり時間が短縮される。
【００３９】
また、ヒータ４のヒータ端子４ａ、４ｂ間にバイパス回路１２が設けられ、ある程度、液状水銀が蒸発した後や安定点灯状態に達した後にバイパス回路１２を流れる電流量を調整することにより、ヒータ４へ流れる電流量が変化するのでその発熱量を制御できる。
【００４０】
これにより、発光管２が過熱されてランプ寿命が短くなったり、無駄なエネルギーを浪費することを防止でき、さらに、バイパス回路１２はその回路構成が極めて単純であることからランプ点灯装置８が大型化することもない。
【００４１】
なお、上述の説明では、インバータ１６により生成した低周波交流矩形波電圧によりランプ１を点灯させる場合について説明したが、本発明はこれに限らず、インバータ１６のないランプ点灯装置を用いて直流電力により高圧放電ランプ１を点灯させる場合にも適用し得る。
【００４２】
また、バイパス回路１２はリレースイッチ１４により開閉する場合に限らず、電圧計１３からの検出信号に応じて電流量の調整が可能なサイリスタ等の電流制御手段を設けることにより、バイパス回路１２を流れる電流量を段階的又は連続的に変化させる場合でも良い。
さらに、バイパス回路１２にスイッチ手段と電流制御手段を直列に接続して、スイッチ手段によりバイパス回路１２の開閉を行なわせると共に、電流制御手段によりその電流量を連続的に変化させるようにしてもよい。
【００４３】
さらに、ヒータ４への通電量は、ランプ点灯装置８からランプ１に供給される電圧に応じて制御する場合に限らず、点灯装置８から出力される電流及び電圧に基づいて電力を検出し、その検出電力や積算電力量に基づいて制御してもよい。
この場合も、電圧計及び電流計は電力調整器１５で電力制御を行うためにもともと設けられているものを用いればよい。
【００４４】
さらにまた、ランプ１が安定点灯した後もバイパス回路１２を所定の抵抗値に維持するようにすれば、ヒータ４に低電流を流すことができ、これにより、安定点灯中も温度が低くなり易い発光管２のシール部５ａ、５ｂの発光部３に近い側を水銀が凝集しない程度の適度な温度に維持することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、複雑なヒータ用電源回路や制御回路を別途設けるまでもなく、極めて簡単な回路構成でヒータに確実に通電することができるので、高圧放電ランプ装置の光出力の立ち上がり時間を短縮させることができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る高圧放電ランプ装置を示すブロック図。
【図２】その回路構成を示す回路図。
【図３】電圧−電流−電力の時間変化を示すグラフ。
【図４】従来装置を示すブロック図。
【符号の説明】
１………超高圧水銀ランプ（高圧放電ランプ）
２………発光管
４………ヒータ
４ａ、４ｂ……ヒータ端子
６ａ、６ｂ……電極端子
８………ランプ点灯装置
９………電力供給回路
１２………バイパス回路
１３………電圧計
１４………リレースイッチ（スイッチ手段）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure discharge lamp apparatus provided with a heater for heating an arc tube when starting the lamp.
[0002]
[Prior art]
Backlights such as liquid crystal projectors and projection type liquid crystal display devices are required to project an image uniformly with sufficient brightness, efficiency and color rendering on a rectangular screen. A high-pressure discharge lamp enclosing mercury or a metal halide is used. In recent years, it has been demanded to further promote miniaturization of light sources and point light sources.
[0003]
In view of these demands, instead of a high-pressure discharge lamp enclosing a metal halide, 0.15 mg / mm ³ or more of mercury per unit volume of arc tube is enclosed and the mercury vapor pressure during stable lighting exceeds 100 atm. High pressure discharge lamps called ultra high pressure mercury lamps have been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-148561 and 6-52830).
[0004]
In order to achieve high brightness, high efficiency, and high color rendering, this type of lamp improves the light output by suppressing the radial expansion of the arc by increasing the mercury vapor pressure during stable lighting to 100 atm or higher. In this way, the seal part of the arc tube is a so-called sealed type that does not have an exhaust tube to enhance pressure resistance, and the thickness of the light-emission part is a high-pressure discharge used for automobile headlamps. It is about 2 mm, which is about three times that of the lamp.
[0005]
Since the light emitting portion of the arc tube having such a large thickness has a large heat capacity and is difficult to warm, the liquid mercury accumulated in the form of droplets on the inner surface of the light emitting portion at the time of starting the lamp is warmed to generate mercury vapor. Therefore, it takes time for the vapor pressure to rise and the light output to rise. For example, a lamp of about 150 W requires a time of 60 seconds.
[0006]
For this reason, liquid crystal projectors and projection type liquid crystal display devices that use this type of lamp as a backlight are slow to rise, and when they are used for presentations, etc., until the screen reaches sufficient brightness to project an image. There was a problem of long waiting time.
[0007]
In order to improve this, the present applicant has heated the arc tube from its outer surface at the time of starting the lamp to promote the evaporation of liquid mercury inside the lamp and can shorten the rise time of the light output. The device was prototyped.
[0008]
FIG. 4 shows such a high-pressure discharge lamp device. A heater 44 composed of a heating wire for heating the light-emitting portion 43 is straddled across the light-emitting portion 43 from one seal portion 45a. Thus, the outer surface of the arc tube 42 is wound on a spiral so as to reach the other seal portion 45b.
[0009]
Between the electrode terminals 46a and 46b of the lamp 41 and the lamp power supply 47, a starting device 48 for providing electrical conditions necessary for starting the lamp and a ballast 49 for controlling the lamp current to a specified value are provided. A lamp lighting device 50 is connected.
The ballast 49 performs constant current output control immediately after starting, and a power regulator 51 that regulates the current so that constant power control is performed when the voltage rises and reaches the vicinity of the lamp voltage during stable lighting. And an inverter 52 that outputs a low-frequency AC rectangular wave voltage, and a heater power supply circuit 53 is connected to the lamp power supply 47.
[0010]
According to this, when the lamp 41 is turned on, the output power of the lamp power supply 47 is supplied to the heater 44 via the heater power supply circuit 53, so that the light emitting portion 43 of the arc tube 22 is heated and liquid mercury is heated. Is accelerated, and the rise time of the light output is shortened.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
However, in this case, the heater power supply circuit 53 must be incorporated in the lamp lighting device 50, and the heater power supply circuit 53 energizes the heater 44 until the stable lighting state is reached after the lamp 41 is started. Therefore, it is necessary to incorporate a timing control circuit and a power control circuit for this purpose, so that not only the circuit configuration is complicated, but also the lighting device 50 is increased in size as a whole, resulting in an increase in manufacturing cost.
[0012]
Further, when such a high-pressure discharge lamp 41 is used in a liquid crystal projector, a projection type liquid crystal display device, etc., since the heater power supply circuit 53 is connected, a large capacity lamp power supply 47 is required, which also increases the cost. It becomes a factor of.
[0013]
Accordingly, the present invention is capable of reliably energizing the heater with an extremely simple circuit configuration without providing a complicated heater power supply circuit, so that the heater can be brought up to a predetermined brightness in a short time. Is a technical issue.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the invention according to claim 1 illuminates a lamp in which a pair of main electrodes are embedded in a seal portion that seals both ends so as to face each other in a light emitting portion formed in an arc tube. In the high pressure discharge lamp device provided with a heater for heating the arc tube when starting,
The heater is connected in series with the lamp to a power supply circuit that supplies power to the lamp from the lamp lighting device,
A bypass circuit is provided in parallel between the heater terminals of the heater,
The bypass circuit is provided with energization control means for controlling an energization amount to the heater by adjusting an amount of current flowing through the circuit based on a voltage or power detection signal supplied to the lamp. Yes.
[0015]
According to the first aspect of the present invention, the heater for heating the arc tube is connected in series with the lamp to a circuit that supplies power from the lamp lighting device to the lamp, and if power is supplied to the lamp, the heater and the lamp are connected. An equal current flows.
Therefore, it is not necessary to provide a separate power supply circuit for the heater, and the heater generates heat when the lamp is turned on, and the arc tube that is at the same temperature as the surroundings is heated, and the evaporation of liquid mercury inside the arc tube is promoted. As a result, the voltage applied between the main electrodes rises rapidly, and the rise time until reaching a predetermined brightness is remarkably shortened.
[0016]
In addition, since a bypass circuit for controlling the energization amount to the heater is provided in parallel between the heater terminals of the heater, the energization amount to the heater is changed by controlling the energization amount flowing through the bypass circuit. This makes it possible to control the amount of heat generated by the heater.
[0017]
Specifically, for example, as in claim 2 , a switch means for opening and closing the bypass circuit is provided, and immediately after starting the high-pressure discharge lamp with a low supply voltage, the bypass circuit is shut off by the switch means, and the voltage or power is preset. When the measured value is reached, the bypass circuit is operated to be closed by the switch means.
[0018]
Thereby, immediately after starting, the current output from the lamp lighting device flows to the lamp and the heater connected in series, so the heater is heated, the evaporation of liquid mercury is promoted, the vapor pressure rises quickly, and the time is short. Since the lamp voltage at the time of stable lighting is reached, the rise time of the light output is shortened.
Next, when the voltage or power output from the lamp lighting device reaches a preset value and the lamp is steadily lit, the switch circuit closes the bypass circuit to conduct electricity. Since the short circuit is caused and no current flows through the heater, the heating of the heater is stopped.
[0019]
In this way, when the temperature of the arc tube is increased to some extent and it is no longer necessary to promote evaporation of liquid mercury, the heater is not energized, so the lamp is prevented from overheating and the lamp life is only increased. There is no wasteful power consumption.
[0020]
Moreover, as of claim 3, the bypass circuit, if provided a current control means, such as a thyristor or a variable resistor can change the amount of current flowing through the bypass circuit continuously, whereby the current flowing through the heater The amount can also be varied continuously.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a high-pressure discharge lamp device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a circuit configuration, and FIG. 3 is a graph showing voltage-current-power variation with time.
[0022]
In the high-pressure discharge lamp device of this example, a heater 4 for heating the light-emitting unit 3 is provided in the arc tube 2 of an ultra-high pressure mercury lamp 1 of 150 W, for example. The light emitting unit 3 has a volume of about 60 mm ³ , and a pair of main electrodes embedded and fixed in seal portions 5a and 5b for sealing both ends of the light emitting unit 3 face each other. And about 20 kPa (at room temperature) and about 12 mg of mercury are enclosed.
[0023]
The heater 4 is composed of a heating wire having a wire diameter of about 0.29 mm and a length of 170 mm mainly composed of iron, nickel, chromium, aluminum and the like. The heating wire extends from one seal portion 5a to the light emitting portion 3 and the other. The outer surface of the arc tube 2 is spirally wound so as to reach the seal portion 5b, and the sides close to the light-emitting portion 3 of the seal portions 5a and 5b are tightly wound, so that the heating wire has a current of 2.5A. It is designed so that an output of 40 W can be obtained when a current is passed.
[0024]
A lamp lighting device 8 is connected between the electrode terminals 6 a and 6 b of the lamp 1 and the lamp power source 7, and the heater 4 supplies a lamp to a power supply circuit 9 that supplies power from the lighting device 8 to the lamp 1. 1 is connected in series.
[0025]
The lamp lighting device 8 is connected to the power supply circuit 9 with a starting device 10 that gives electric conditions necessary for starting the lamp 1 and a ballast 11 that controls the lamp current to a specified value. A bypass circuit 12 connected between the heater terminals 4a and 4b is provided.
[0026]
This bypass circuit 12 is for controlling the energization amount to the heater 4, and is a current control means using a semiconductor element such as a switch means for opening / closing the circuit 12 or a thyristor for adjusting the current amount of the circuit 12. Is provided.
In this example, a relay switch (switch means) 14 is provided that closes when a detection voltage of a voltmeter 13 that detects an output voltage output to the lamp 1 through the power supply circuit 9 reaches a preset value. ing.
When the bypass circuit 12 is closed and made conductive by the relay switch 14, the heater terminals 4a and 4b of the heater 4 are short-circuited, and the energization to the heater 4 is stopped.
As the voltmeter 13, a voltmeter provided originally for power control by a power regulator 15 described later may be used.
[0027]
The ballast 11 performs constant current output control immediately after starting, and the power supplied from the lamp power source 7 so that the constant power control is performed when the voltage rises and reaches the vicinity of the lamp voltage at the time of stable lighting. And an inverter 16 that converts the obtained DC adjustment voltage into a low-frequency AC rectangular wave voltage by inverting the polarity every predetermined time.
[0028]
The power adjuster 15 performs PWM control of the duty ratio of conduction / non-conduction of the transistor 17 to convert the DC constant voltage output from the lamp power supply 7 into a DC pulse voltage having a predetermined width, and the DC pulse. A smoothing circuit 15b including a diode 18 for smoothing the voltage, a choke coil 19 and a capacitor 20 is provided.
[0029]
The inverter 16 includes transistors 21a to 21d connected in a full bridge, and includes two transistors 21a and 21b, 21c and 21d located on the diagonal, and switches on / off for each pair, thereby adjusting the power regulator. The polarity of the DC voltage output from 15 is alternately inverted at predetermined time intervals, and a low-frequency AC rectangular wave voltage is applied to the high-pressure discharge lamp 1 through the power supply circuit 9.
[0030]
The starter 10 is configured by connecting a transformer 22 to one output terminal 16a of an inverter 16, and generates a high voltage pulse wave at the start in order to start discharge of the lamp.
[0031]
The above is one configuration example of the present invention, and the operation thereof will be described next.
When a starting switch (not shown) of the lamp lighting device 8 is turned on, a high starting voltage of several kV is instantaneously applied from the starting device 10 to the high pressure discharge lamp 1 to start discharging, and then stable. Electric power is supplied from the container 11.
[0032]
FIGS. 3A, 3B, and 3C are graphs showing changes in voltage, current, and power of the lighting device 8, the lamp 1, and the heater 4 from the start of discharge of the 150 W lamp 1 until stable lighting. It is.
[0033]
First, when discharge of the lamp 1 is started, a constant current of 2.5 A is output from the lamp lighting device 8 and a voltage V (= 16 V) corresponding to the potential amount V _H of the voltage drop generated in the heater 4 is generated. After that, the voltage V is gradually raised by the power regulator 15.
[0034]
At this time, since the relay switch 14 is opened and the bypass circuit 12 is cut off, the constant current I (= 2.5 A) output from the lamp lighting device 8 flows through the lamp 1 and the heater 4 as they are.
Therefore, the heater 4 causes a voltage drop of the potential amount V _H (= 16 V), consumes the electric power W _H (= 40 W), and generates heat, thereby heating the light emitting portion 7 of the arc tube 2 and liquid mercury inside. Evaporation is promoted.
[0035]
Moreover, its although power W also increases, since the power W _H consumed by the heater 4 is constant, the power W _L consumed by the lamp 1 is increased with increase of the output voltage V from the lamp lighting device 8 I will do it.
[0036]
When the output voltage V or output power W of the lamp lighting device 8 reaches a preset value (in this example, 60 V or 150 W, respectively), the constant current control is shifted to the constant power control, and the voltmeter 13 The relay switch 14 is closed by the detection signal, the bypass circuit 12 is conducted, and the heater terminals 4a and 4b are short-circuited.
As a result, the current does not flow to the heater 4 but flows through the bypass circuit 12 formed in parallel therewith, so that the current I _H = 0 flowing in the heater 4, the potential amount V _H = 0 of the voltage drop generated in the heater 4, the heater The electric power consumed at 4 becomes W _H = 0, and heating by the heater 4 is stopped.
[0037]
Further, after shifting to the constant power control, the lamp 1 is applied with a voltage V equal to or higher than the lamp voltage Vs (= 50V) at the time of stable lighting from the lamp lighting device 8, and the current flowing through the lamp is controlled. power W _L consumed by 1 is maintained at a rated power Ws of the lamp 1, thereby the lamp 1 becomes stable lighting state in 30 seconds less than the discharge start.
[0038]
Thus, in the above-described embodiment, the lamp and the heater are connected in series to the power supply circuit 9 that supplies power from the lamp lighting device 8 to the lamp 1. Even without providing a complicated heater power supply circuit, its voltage control circuit, and a control circuit for controlling on / off timing, the heater 4 can be energized at the start of lamp lighting, and the current flowing to the lamp Does not change.
As a result, the light emitting portion 7 of the arc tube 2 of the lamp 1 is reliably heated, evaporation of liquid mercury is promoted, and the rise time of the light output of the lamp 1 is shortened.
[0039]
In addition, a bypass circuit 12 is provided between the heater terminals 4a and 4b of the heater 4, and by adjusting the amount of current flowing through the bypass circuit 12 after the liquid mercury has evaporated to some extent or has reached a stable lighting state, the heater 4 Since the amount of current flowing in the direction changes, the amount of heat generated can be controlled.
[0040]
Thereby, it is possible to prevent the arc tube 2 from being overheated and shortening the lamp life or wasting unnecessary energy. Further, since the circuit configuration of the bypass circuit 12 is extremely simple, the lamp lighting device 8 is large. It does not become.
[0041]
In the above description, the case where the lamp 1 is turned on by the low-frequency AC rectangular wave voltage generated by the inverter 16 has been described. However, the present invention is not limited to this, and the direct current power is obtained using a lamp lighting device without the inverter 16. This can also be applied to the case where the high-pressure discharge lamp 1 is turned on.
[0042]
The bypass circuit 12 is not limited to being opened and closed by the relay switch 14, and the bypass circuit 12 flows through the bypass circuit 12 by providing current control means such as a thyristor capable of adjusting the amount of current according to the detection signal from the voltmeter 13. The amount of current may be changed stepwise or continuously.
Further, the switch means and the current control means may be connected in series to the bypass circuit 12 so that the bypass circuit 12 is opened and closed by the switch means, and the current amount is continuously changed by the current control means. .
[0043]
Furthermore, the energization amount to the heater 4 is not limited to control according to the voltage supplied from the lamp lighting device 8 to the lamp 1, but detects electric power based on the current and voltage output from the lighting device 8, it may be controlled based on the detected power and integral power consumption.
Also in this case, the voltmeter and the ammeter may be those originally provided for performing power control by the power regulator 15.
[0044]
Furthermore, if the bypass circuit 12 is maintained at a predetermined resistance value even after the lamp 1 is steadily lit, a low current can flow through the heater 4, and thus the temperature tends to decrease even during stable lighting. The side close to the light emitting portion 3 of the seal portions 5a and 5b of the arc tube 2 can be maintained at an appropriate temperature such that mercury does not aggregate.
[0045]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably energize the heater with a very simple circuit configuration without separately providing a complicated heater power supply circuit and control circuit. There is an excellent effect that the rise time of the light output can be shortened.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a high-pressure discharge lamp device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing the circuit configuration thereof.
FIG. 3 is a graph showing a change with time in voltage-current-power.
FIG. 4 is a block diagram showing a conventional apparatus.
[Explanation of symbols]
1 ... Super high pressure mercury lamp (high pressure discharge lamp)
2 ... Arc tube 4 ... Heaters 4a, 4b ... Heater terminals 6a, 6b ... Electrode terminal 8 ... Lamp lighting device 9 ... Power supply circuit 12 ... Bypass circuit 13 ... Voltage Total 14 ... Relay switches (switch means)

Claims

A pair of main electrodes are sealed at both ends so that they face each other in the light emitting part formed on the arc tube
In a high-pressure discharge lamp device provided with a heater for heating the arc tube when starting a lamp embedded in a seal portion to be turned on,
The heater is connected in series with the lamp to a power supply circuit that supplies power to the lamp from the lamp lighting device,
A bypass circuit is provided in parallel between the heater terminals of the heater,
The bypass circuit is provided with energization control means for controlling an energization amount to the heater by adjusting an amount of current flowing through the circuit based on a detection signal of voltage or power supplied to the lamp. High pressure discharge lamp device.

2. The high-pressure discharge lamp device according to claim 1 , wherein the energization control means is switch means that is closed by a detection signal output when a voltage supplied to the lamp through a power supply circuit reaches a preset value .

2. The semiconductor device according to claim 1 , wherein the energization control means comprises a semiconductor element that changes the amount of current flowing through the bypass circuit stepwise or continuously in accordance with a detection signal output from a voltage or power detector supplied to the lamp. High pressure discharge lamp device.