JP4605407B2 - 高圧放電灯点灯装置及び光源装置 - Google Patents
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Description
近年、これらの高圧放電灯は、更なる明るさの向上や小型化、長寿命化等様々な特性の改善が要求されている。特に長寿命化は要求が高く、更なる改善が必要とされている。そして、長寿命化のためにはアーク長を寿命期間中に維持することが最も重要な課題となっており、より具体的には高圧放電灯の点灯電圧(以下、「ランプ電圧」という)を一定に維持することが必要とされる。
しかし実際には、高圧放電灯の累積点灯時間が数十時間程度の初期に、ランプ電圧は低下し、その後長期にわたる寿命期間中においてはランプ電圧が暫時上昇することが知られている。
また、寿命期間中においてはランプ個々のばらつき、外気温などの点灯条件のばらつきによってもランプ電圧が上昇や下降といった挙動を見せる。
図1は本発明の回路構成図である。図1について以下に説明する。本発明の高圧放電灯点灯装置は、全波整流回路10、全波整流回路10の直流電圧をPWM(パルス幅変調)制御回路により所定のランプ電力又はランプ電流に制御する降圧チョッパ回路20、降圧チョッパ回路20の直流出力電圧を交流矩形波電流に変換してランプ60に印加するためのフルブリッジ回路40、ランプ始動時に高圧パルス電圧をランプに印加するためのイグナイタ回路50、並びに降圧チョッパ回路20及びフルブリッジ回路40を制御するための制御回路30で構成されている。なお、図面を見やすくするために整流回路10として全波整流・コンデンサインプット型の回路を示しているが、必要に応じて昇圧回路(力率改善回路)等も含むものとする。
例えば、ランプ電圧がV1´(75V)を超えた場合のIbの含有率RLを0%とし、ランプ電圧がV1(65V)未満の場合のIbの含有率RHを100%とする。
例えば、ランプ電圧がV1(65V)未満となった場合に、Ibの含有率を以下のRL→R1→R2→R3→R4→RHと移行し、ランプ電圧がV1´(75V)を超えた場合に、RH→R4→R3→R2→R1→RLと移行するようにしてもよい。
RL:Ib(350Hz)=0%
R1:Ib(350Hz)=20%[5分継続]
R2:Ib(350Hz)=40%[5分継続]
R3:Ib(350Hz)=60%[5分継続]
R4:Ib(350Hz)=80%[5分継続]
RH:Ib(350Hz)=100%
但し、カラーホイールの回転速度は100〜180Hz程度(100Hz、120Hz、150Hz、180Hz等)であること、セグメント数が3〜6程度であること、必要な高周波側の点灯周波数が200Hz〜1kHzであること等を考慮すると、高周波側の電流波形セットにおいては、少なくとも1つのセグメントに対応する期間中に反転を含む波形とする必要がある。
例えば、図4Aに示すような反射鏡付きランプにおいて、正負対称のランプ電流を印加した場合、一対の電極のうちのネック側電極Aが開口側電極Bよりも高温になる。この場合、電極Aの消耗が早くなるので、電極Aが陽極として働く作用を軽減し(電極Bが陰極として働く作用を増大させ)両電極の消耗の均衡を図ることが望ましい。
従って、電極Aから電極Bへ向かう電流を正電流(その逆を負電流)とした場合、ランプ電流波形を全体として非対称として負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きくなるように1セットを構成すれば、偶数回の反転によって常に同一極性波形のランプ電流が印加されることになり、電極A及びBの温度的均衡あるいは消耗度の均衡を図ることができる。なお、電流時間積の替りに電流二乗時間積を用いて考えてもよい。
従って、電極Bから電極Aへ向かう電流を正電流(その逆を負電流)とした場合、ランプ電流波形を図3C又は3Dのように非対称として負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きくなるように1セットを構成すればよい。これにより、偶数回の反転によって常に同一極性波形の電流が印加されることになり、電極A及びBの温度的均衡あるいは消耗度の均衡を図ることができる。
例えば、ランプ電圧がV2´(75V)を超えた場合のf2の含有率RLを30%とし、ランプ電圧がV2(65V)未満の場合のf2の含有率RHを70%とする。
例えば、ランプ電圧がV2(65V)未満となった場合に、f2の含有率を以下のRL→R1→R2→R3→RHと移行し、ランプ電圧がV2´(75V)を超えた場合に、RH→R3→R2→R1→RLと移行するようにしてもよい。
RL:(82Hz=70%/380Hz=30%)
R1:(82Hz=60%/380Hz=40%)[5分継続]
R2:(82Hz=50%/380Hz=50%)[5分継続]
R3:(82Hz=40%/380Hz=60%)[5分継続]
RH:(82Hz=30%/380Hz=70%)
上記により、映像同期信号との干渉を回避するために点灯周波数が限定された場合においても、適切なランプ電圧制御を実現できる。
CM:(82Hz=40%/110Hz=20%/380Hz=40%)
CL:(82Hz=60%/110Hz=20%/380Hz=20%)
CH:(82Hz=20%/110Hz=20%/380Hz=60%)
その後、ランプ電圧が再び基準値V4より高くなると含有率組合せを再びCHからCMに戻す制御が行われる。ただし、基準値V4についても上記基準値V3と同様にヒステリシスをもたせており、この時の基準値V4´は63Vである。
例えば、CMとCLの間に、
CL1:(82Hz=55%/110Hz=20%/380Hz=25%)
CL2:(82Hz=50%/110Hz=20%/380Hz=30%)
CL3:(82Hz=45%/110Hz=20%/380Hz=35%)
の段階的変化期間を設けてもよいし、CMとCHの間に、
CH1:(82Hz=35%/110Hz=20%/380Hz=45%)
CH2:(82Hz=30%/110Hz=20%/380Hz=50%)
CH3:(82Hz=25%/110Hz=20%/380Hz=55%)
の段階的変化期間を設けてもよい。なお、各段階的変化期間は5分程度であればよい。
上記実施例では、ランプ電圧制御を向上した高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用いたアプリケーションとしての光源装置を図5に示す。
図5において、100は上記で説明した図1の高圧放電灯点灯装置、70はランプが取り付けられる反射鏡、110は高圧放電灯点灯装置、ランプを内蔵する筐体である。なお、図は実施例を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。そして、図示されない映像系の部材等を筐体に適宜配置してプロジェクタが構成される。
また、DLPシステムの場合はカラーホイール(図示せず)を備えるものとする。
(1)本実施例における出力電流としての「矩形波」とは、厳密には完全な矩形波ではないような波形も含む。例えば、完全な矩形波では無く、図5Aのように矩形波半サイクルの開始時の電流値と終了時の電流値とが僅かに異なるような波形や、図5Bのように半サイクルの中盤に僅かな凹凸があるような波形、また図5Cのように点灯時の極性ごとに電流の時間積が異なる波形も含む。さらに、DLPシステムに使用されているカラーホイールのセグメントに同期して電流値を変化させ、極性を変化させる図3A、図3Bのような波形も含む。従って、通常点灯時におけるランプ電流はそのような波形も含む趣旨である。
10:全波整流回路
11:ダイオードブリッジ
12:コンデンサ
20:降圧チョッパ回路
21:トランジスタ
22:ダイオード
23:チョークコイル
24:コンデンサ
30:制御回路
31,32,33:抵抗
34:PWM制御回路
35:中央制御部
40:フルブリッジ回路
41,42,43,44:トランジスタ
45:ブリッジ制御回路
50:イグナイタ回路
51:イグナイタ制御回路
60:高圧放電灯
70:反射鏡
80:副反射鏡
100:高圧放電灯点灯装置
110:プロジェクタ筐体
A、B:電極
Claims (5)
- カラーホイールを用いるDLPシステムに使用される高圧放電灯点灯装置であって、対向配置された一対の電極を有する高圧放電灯を、第1のセットの電流波形及び第2のセットの電流波形の組み合わせからなる合成電流波形で交流点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
前記合成電流波形における前記第1及び第2のセットの単位時間当たりの含有率を制御する制御手段、
前記カラーホイールの回転についての同期信号を検知する検知手段、
前記同期信号及び前記含有率に従った合成電流波形を前記高圧放電灯に印加する出力手段、及び
前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出手段
を備え、
前記第1及び第2のセットが前記カラーホイールの回転速度及び該カラーホイールのセグメントの分割位置の少なくとも1つに対応して反転される波形であり、該第1及び第2のセットの各期間長が該カラーホイールの1回転に相当する長さであり、該第2のセットにおける反転回数が該第1のセットにおける反転回数よりも多く、
前記制御手段が、ランプ電圧が所定値Vを超えた場合に前記第2のセットの含有率をRL%とし、ランプ電圧が所定値V´未満となった場合に該第2のセットの含有率をRH%(0≦RL<RH≦100)とするよう構成された高圧放電灯点灯装置。 - 請求項1記載の高圧放電灯点灯装置において、
前記第2のセットにおいて、前記セグメントのうちの少なくとも1つに対応する期間中に反転が行なわれる高圧放電灯点灯装置。 - 請求項1又は2に記載の高圧放電灯点灯装置、前記高圧放電灯及び前記カラーホイールを備えたDLPシステムからなる光源装置。
- プロジェクタに使用され、対向配置された一対の電極を有する高圧放電灯を複数の周波数成分f1〜fn(n≧3、fn−1<fn)からなる合成電流波形で交流点灯させる高圧放電灯点灯装置であって、
前記周波数成分f1〜fnの単位時間当たりの含有構成比を制御する制御手段、
該含有構成比に従った合成電流波形を前記高圧放電灯に印加する出力手段、及び
前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出手段
を備え、
前記制御手段が、ランプ電圧が所定値Vを超えた場合に第1の含有構成比C1を選択し、ランプ電圧が所定値V´未満となった場合に第2の含有構成比C2を選択するよう構成され、
前記第2の含有構成比C2における平均周波数が前記第1の含有構成比C1における平均周波数よりも高く、前記複数の周波数成分f1〜fnが前記プロジェクタに使用される映像信号と干渉しない周波数成分である高圧放電灯点灯装置。 - 請求項4記載の高圧放電灯点灯装置及び前記高圧放電灯を内包したプロジェクタからなる光源装置。
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