JP4548519B2 - 光源装置 - Google Patents
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Description
相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、
前記第1電極及び前記第2電極に交流でエネルギーを供給する際に、前記第1電極と前記第2電極とに定常的エネルギーを供給する定常動作と、前記定常動作に先立って前記第1電極と前記第2電極のうちの少なくとも一方の電極の陽極期間に該電極に供給する累積エネルギーを前記定常動作中よりも大きくする溶融駆動を含む初期動作とを行う駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時のうち少なくとも前記定常動作に切り替わる直前の期間を含む立上動作期間において、前記少なくとも一方の電極に供給される電流値を、時間と共に増加させる。
本発明に係る第2の光源装置は、
相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、
前記第1電極及び前記第2電極に交流でエネルギーを供給する際に、前記第1電極と前記第2電極とに定常的エネルギーを供給する定常動作と、前記定常動作に先立って前記第1電極と前記第2電極のうちの少なくとも一方の電極の陽極期間に該電極に供給する累積エネルギーを前記定常動作中よりも大きくする溶融駆動を含む初期動作とを行う駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時において、前記少なくとも一方の電極に供給される電流値を、前記初期動作の始期より後に設けた立上動作の終期に増大させる。
本発明の他の形態としての光源装置は、(a)相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、(b)第1電極及び第2電極に定常的エネルギーを供給する定常動作と定常動作を行う前に定常動作とは異なる動作で第1電極及び第2電極にエネルギーを供給する初期動作とを行う駆動部と、を備え、(b1)駆動部が、前記初期動作において、第1電極及び第2電極のうち少なくとも一方の電極の先端側の溶解部の体積を、定常動作中の定格駆動時における少なくとも一方の電極の先端側の溶解部の体積よりも大きくする溶融駆動を行う。
図1は、光源装置100の構造を概念的に説明する断面図である。光源装置100において、放電ランプである光源ユニット10は、放電発光型の発光管1と、楕円型の主反射鏡であるリフレクタ2と、球面状の副反射鏡である副鏡3とを備える。また、光源駆動装置70は、詳細は後述するが、光源ユニット10に交流電流を供給して所望の状態で発光させるための電気回路である。
以下、図1に示す光源装置100の溶融駆動での第1動作例について説明する。図6は、本動作例における、発光管1の初期動作から定常動作にかけての光源駆動装置70による通電状態を概念的に説明するグラフである。グラフにおいて、横軸は点灯開始からの経過時間を示し、縦軸は発光管1に供給される電圧(一点鎖線)、電力(破線)、及び電流(実線)を示す。なお、グラフ中、通常初期駆動の通電動作をグラフ中に二点鎖線で示している。
以下、溶融駆動での第2動作例について説明する。図8は、本動作例における、発光管1の初期動作から定常動作にかけての光源駆動装置70による通電状態を概念的に説明するグラフである。
以下、溶融駆動での第3動作例について説明する。図10は、本動作例における、発光管1の初期動作を概念的に説明するグラフである。グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示す。また、実線は通常初期駆動初期動作を示し、点線及び一点鎖線の電流特性L31,L33は溶融駆動の初期動作を示す。この第3動作例の場合、溶融駆動の立上げ期間中、第1電極15に対する陽極デューティ比を定格駆動における第1電極15の陽極デューティ比に比較して相対的に増加させている。このような駆動波形によって、溶融駆動時における第1電極15の陽極期間の供給される累積エネルギーを、定格駆動時における第1電極15の陽極期間に供給される累積エネルギーよりも大きくできると共に、溶融駆動時における第1電極15の陽極期間の後半期間に供給される累積エネルギーを、定格駆動時における第1電極15の陽極期間の後半期間に供給される累積エネルギーよりも大きくでき、第1電極15の先端側の溶解部62,64の体積を、定常動作中の定格駆動時に比較して確実に増大させることができる。なお、点線の電流特性L31は、発光管1の劣化が初期段階の少し溶融しにくくなった電極に対する低レベルの溶融駆動に対応するもので、一点鎖線の電流特性L33は、発光管1の劣化が更に進行してかなり溶融しにくくなった電極に対する低レベルの溶融駆動に対応する。
ΔTn=(P1n−P2n)×Δt/C … (1)
となる。よって、
Tn+1=Tn+ΔTn=Tn+(P1n−P2n)×Δt/C … (2)となり、各分割部分における温度上昇を算出することができる。実際に温度を計算する際には、T1を適当な値に定め、上記式(1),(2)からT1,T2,T3,…の順に温度上昇を計算する。また、伝達エネルギーP2を計算する際には、接触面積Sや熱伝導率λを考慮するとともに、境界条件として本体部15bの温度を適当な値に定める。なお、図11(A)や11(B)の温度を算出する際には、本体部15bの温度を3500Kとした。以上により、先端部15aの一周期の温度変化特性を算出することができる。温度変化特性は、駆動波形のパターンに応じて変化するものであり、駆動波形のパターン毎の温度変化状態を相対的に比較することができる。
以下、溶融駆動での第4動作例について説明する。図14は、本動作例における、発光管1の初期動作を概念的に説明するグラフである。グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示す。また、実線は通常初期駆動の初期動作を示し、点線及び一点鎖線の電流特性L41,L43は溶融駆動の初期動作を示す。この第4動作例の場合、溶融駆動の立上げ期間中、直流電流を重畳することによって、第1電極15に対する電流値をC0からC1,C2に増加させている。これに伴い,第2電極16に対する電流値は,2C0−C1,2C0−C2に減少させている.このような駆動波形によって、溶融駆動時における第1電極15の陽極期間に供給される累積エネルギーを、定格駆動時における第1電極15の陽極期間に供給される累積エネルギーよりも大きくできると共に、溶融駆動時における第1電極15の陽極期間の後半期間に供給される累積エネルギーを、定格駆動時における第1電極15の陽極期間の後半期間に供給される累積エネルギーよりも大きくでき、さらに、溶融駆動時における第1電極15の陽極期間に供給される電流の最大値を、定常動作中の定格駆動時における第1電極15の陽極期間に供給される電流の最大値よりも大きくすることができる。これにより、第1電極15の先端側の溶解部62,64の体積を、定常動作中の定格駆動時に比較して確実に増大させることができる。なお、点線の電流特性L41は、発光管1の劣化がある程度進行して少し溶融しにくくなった電極に対する低レベルの溶融駆動に対応するもので、一点鎖線の電流特性L43は、発光管1の劣化が更に進行してかなり溶融しにくくなった電極に対する低レベルの溶融駆動に対応する。
以下、溶融駆動での第5動作例について説明する。図16(A)は、本動作例における、発光管1の初期動作を概念的に説明するグラフである。グラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電流を示す。この第5動作例の場合、溶融駆動の立上げ期間中、矩形波に漸増する三角波を重畳させた重畳波が供給されており、その平均電流値は、D0に維持されているが、重畳波のピーク値は、D1になっている。ここで、平均電流値D0に対するピーク値D1の比を重畳波の三角波跳上げ率とすると、三角波跳上げ率D1/D0は、矩形波の三角波跳上げ率1よりも増加している。三角波跳上げ率の調整により、第1及び第2電極15,16の陽極時の後半に両電極15,16の温度を所望の程度に高めることができる。このような重畳波によって、溶融駆動時における第1電極15及び第2電極16のそれぞれの陽極期間の後半期間に供給される累積エネルギーを、定格駆動時における対応電極の陽極期間の後半期間に供給される累積エネルギーよりも大きくでき、第1電極15及び第2電極16の先端側の溶解部62,64の体積を、定常動作中の定格駆動時に比較して確実に増大させることができる。なお、図16(B)において、点線の電流特性L52は、発光管1の劣化がある程度進行して少し溶融しにくくなった電極に対する低レベルの溶融駆動に対応する重畳波型の駆動波形を示し、一点鎖線の電流特性L53は、発光管1の劣化が更に進行してかなり溶融しにくくなった電極に対する低レベルの溶融駆動に対応する重畳波型の駆動波形を示す。
以下、溶融駆動での第6動作例について説明する。図19(A)は、本動作例における、発光管1の初期動作を示し、図19(B)は、第1電極15の先端部15aの温度を示す。図19(A)において、横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示す。この場合、駆動波形の周波数は100Hzとし、矩形波の前後半周期の後端部分に前半の40%の高さを有するパルス波を重畳した駆動波形なっている。また、平均の電力は170Wとなっている。一方、図19(B)において、横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。また、グラフ中の実線は突起状の先端部15aのシミュレーション温度を示し、点線は先端部15aの一周期平均の温度を示し、一点鎖線は先端部15aの陽極期間の平均温度を示している。
以下、溶融駆動での第7動作例について説明する。図21(A)は、本動作例における、発光管1の初期動作を示し、図21(B)は、第1電極15の先端部15aの温度を示す。図21(A)において、横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示す。この場合、駆動波形の周波数は80Hzとし、平均の電力は170Wとなっている。一方、図21(B)において、横軸は時間を示し、縦軸は温度を示す。また、グラフ中の実線は突起状の先端部15aのシミュレーション温度を示し、点線は先端部15aの一周期平均の温度を示し、一点鎖線は先端部15aの陽極期間の平均温度を示している。なお、図21に対する比較例としての、周波数100Hzのグラフは、図12に示す定常動作の定格駆動の駆動波形等と同じものとなっている。
図22,23は、光源駆動装置70の動作を説明するフローチャートである。まず、電源投入後の点灯開始前、判断部75は、データ収納部76の光源ユニット10の前回の点灯時の動作情報を読み出して、光源ユニット10の前回の点灯において、定常動作から消灯動作に切り替わる時点に図5(B)及び5(C)に例示するような特別動作に対応する再生駆動を実施中であったか否かを判断する(ステップS11)。
具体的には、前回の点灯終了時において、図4(A)に例示するように、発光管1の劣化が進行して凹凸61,63が発生し、このままでは第1電極15の先端部15a及び先端側領域15gの形状を維持することが困難になってきたと判断された場合、初期動作において低レベルの溶融駆動を実行すべきと判定される。なお、このステップS41では、前回の点灯終了前の定常動作時に発光管1に供給されていた電圧が、図4(A)に例示するような発光管1の劣化が進行して電極先端部の形状維持が必要な状態を示す電圧以上に高くなっていたか否かで低レベルの溶融駆動を実行すべきか否かを判断することもできる。なお、発光管1の劣化が進行し第1電極15及び第2電極16の先端部15a,16aが溶解しにくくなった場合には、各電極15,16の先端部15a,16aの温度を高める駆動波形(図6の電流特性L12,L13、図8の電流特性L22,L23、図10の電流特性L31,L33、図14の電流特性L41,L43、図16(B)の駆動波形等)を実行すべきと判断するようにもできる。これにより、先端部15a,16a及びその周辺の溶融部62,64の体積を確保することができる。
図24は、図1の光源装置100を組み込んだプロジェクタの構造を説明するための概念図である。プロジェクタ200は、光源装置100と、照明光学系20と、色分離光学系30と、光変調部40と、クロスダイクロイックプリズム50と、投射レンズ60とを備える。ここで、光変調部40は、同様の構造を有する3つの液晶ライトバルブ40a,40b,40cを含む。
Claims (6)
- 相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、
前記第1電極及び前記第2電極に交流でエネルギーを供給する際に、前記第1電極と前記第2電極とに定常的エネルギーを供給する定常動作と、前記定常動作に先立って前記第1電極と前記第2電極のうちの少なくとも一方の電極の陽極期間に該電極に供給する累積エネルギーを前記定常動作中よりも大きくする溶融駆動を含む初期動作とを行う駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時のうち少なくとも前記定常動作に切り替わる直前の期間を含む立上動作期間において、前記少なくとも一方の電極に供給される電流値を、時間と共に増加させる、光源装置。 - 前記発光管の消耗の程度を判断する判断部をさらに備え、
前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時において、前記立上動作期間中に前記少なくとも一方の電極に供給される電流値の増加率を、前記判断部によって判断した消耗の程度に応じて増大させる、
請求項1に記載の光源装置。 - 相互間の放電により発光を行う第1電極及び第2電極を有する発光管と、
前記第1電極及び前記第2電極に交流でエネルギーを供給する際に、前記第1電極と前記第2電極とに定常的エネルギーを供給する定常動作と、前記定常動作に先立って前記第1電極と前記第2電極のうちの少なくとも一方の電極の陽極期間に該電極に供給する累積エネルギーを前記定常動作中よりも大きくする溶融駆動を含む初期動作とを行う駆動部と
を備え、
前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時において、前記少なくとも一方の電極に供給される電流値を、前記初期動作の始期より後に設けた立上動作の終期に増大させる、光源装置。 - 前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時において、前記第1電極及び前記第2電極間の電圧が所定電圧値に達した場合に、前記少なくとも一方の電極に供給される電流値を、前記所定電圧値に達する前に比較して一時的に増大させる、請求項3に記載の光源装置。
- 前記発光管の消耗の程度を判断する判断部をさらに備え、
前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動時において、前記立上動作の終期に前記少なくとも一方の電極に供給される電流値を、前記判断部によって判断した消耗の程度に応じて増大させる、
請求項3及び請求項4のいずれか一項に記載の光源装置。 - 前記駆動部は、前記初期動作の前記溶融駆動の態様として、1回の溶融駆動につき、前記第1電極の先端側を前記第2電極の先端側よりも溶かす第1溶融駆動と、前記第2電極の先端側を前記第1電極の先端側よりも溶かす第2溶融駆動のいずれか一方を行うことができ、
前記駆動部は、前回の初期動作の溶融駆動として前記第1溶融駆動を行った場合に今回の初期動作の溶融駆動として前記第2溶融駆動を行い、前回の初期動作の溶融駆動として前記第2溶融駆動を行った場合に今回の初期動作の溶融駆動として前記第1溶融駆動を行うことによって、前記第1電極及び前記第2電極を交互に主な溶融対象にする、請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の光源装置。
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