JP4961724B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Description
この発明は放電ランプ点灯装置に関する。特に、水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入されて、点灯時の圧力がきわめて高くなる高圧放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device. In particular, the present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp in which 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is enclosed and the pressure at the time of lighting is extremely high.
プロジェクター装置の光源には、水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上というレベルで多量に封入された放電ランプが使われる。点灯時の水銀蒸気圧を高くすることで、可視波長域の光を高い出力で得るためである。 As the light source of the projector device, a discharge lamp in which a large amount of mercury is enclosed at a level of 0.15 mg / mm 3 or more is used. This is because by increasing the mercury vapor pressure during lighting, light in the visible wavelength region can be obtained with high output.
また、放電ランプ点灯装置は、一般に、フルブリッジ型スイッチング回路（極性反転回路）を使って、例えば、３００Ｈｚ程度の交流電流を発生させて放電ランプを点灯させる。始動時のプロセスは、無負荷開放状態の放電ランプに、イグナイター回路で高圧パルスを発生させ放電ランプを絶縁破壊させる。その後、放電ランプをグロー放電状態からアーク放電状態に移行させるわけであるが、安定に移行するまでは、直流電流を供給することがある。これは、グロー放電状態で放電ランプに流れる電流の極性を反転させると、所謂、再点弧電圧が発生し、放電ランプが立ち消えとなり、あるいは、立ち消えに至らずともチラツクなど極めて不安定な点灯を生ずるためである。この技術は、例えば、特公平６−６５１７５号に記載される。 In general, a discharge lamp lighting device uses a full bridge type switching circuit (polarity inversion circuit) to generate an alternating current of about 300 Hz, for example, to light the discharge lamp. In the starting process, a high-pressure pulse is generated by an igniter circuit in a discharge lamp in an unloaded open state to cause dielectric breakdown of the discharge lamp. Thereafter, the discharge lamp is shifted from the glow discharge state to the arc discharge state, but a direct current may be supplied until the discharge lamp is stably shifted. This is because if the polarity of the current flowing through the discharge lamp is reversed in a glow discharge state, a so-called re-ignition voltage is generated, and the discharge lamp goes out, or even if it does not go out, flickering is extremely unstable. This is because it occurs. This technique is described in, for example, Japanese Patent Publication No. 6-65175.
また、特開２００４−３９３９１号には、点灯始動時からグロー放電に至る期間、交流電圧を供給するとともに、グロー放電からアーク放電に移行した後は直流電圧を所定時間供給する技術が記載される。
これは、多量の水銀を含む放電ランプにあっては、消灯時に、いずれかの電極に水銀が偏って付着することがある。この場合、陰極となる電極に水銀が付着していれば、グロー放電からアーク放電に良好に移行することができるが、陽極となる電極に水銀が付着していれば、アーク放電への移行が速やかに行われず、グロー放電状態が長期化して電極材料がスパッタして発光管を黒化させることになる。
つまり、水銀を多量に含む放電ランプの場合は、特公平６−６５１７５号に記載されるように、グロー放電状態からアーク放電状態への移行時期において、一律に極性の決めた直流電流を供給できないことを指摘している。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-39391 describes a technique for supplying an AC voltage for a period of time from the start of lighting to glow discharge and supplying a DC voltage for a predetermined time after the transition from glow discharge to arc discharge. .
This is because, in a discharge lamp containing a large amount of mercury, when the lamp is extinguished, mercury may be unevenly attached to any of the electrodes. In this case, if mercury adheres to the electrode serving as the cathode, it is possible to make a good transition from glow discharge to arc discharge. However, if mercury adheres to the electrode serving as the anode, transition to arc discharge is possible. The glow discharge state is prolonged and the electrode material is sputtered to cause the arc tube to become black.
That is, in the case of a discharge lamp containing a large amount of mercury, as described in Japanese Examined Patent Publication No. 6-65175, it is impossible to supply a direct current having a uniform polarity at the transition time from the glow discharge state to the arc discharge state. It points out that.
しかし、この特開２００４−３９３９１号に記載される技術は、グロー放電状態からアーク放電状態への移行時期に交流を供給する技術であるため、水銀が付着していない電極が半周期ごとに陰極となり、結果として、スパッタや黒化の問題を発生させて、放電ランプの短寿命化を招く。
この発明が解決しようとする課題は、放電ランプを安定に始動できるとともに、黒化の影響を受けることなく長寿命で点灯できる装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a device capable of stably starting a discharge lamp and capable of operating with a long life without being affected by blackening.
以下に課題を解決するために手段を記載するが、理解の便宜上、図面に付した番号をあわせて記載する。
この発明に係る放電ランプ点灯装置は、一対の電極（Ｅ１，Ｅ２）を対向配置するとともに発光物質として水銀を封入してなる放電ランプ（Ｌｄ）を点灯するための放電ランプ点灯装置であって、前記放電ランプ（Ｌｄ）を始動させ放電を維持させるための給電回路（Ｕｃ）と、前記放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させるための極性反転手段（Ｕｉ）と、前記放電ランプ（Ｌｄ）の放電を検出する放電検出手段（Ｕｊ）と、前記放電ランプ（Ｌｄ）の電圧を検出するランプ電圧検出手段（Ｖｘ）と、前記極性反転手段（Ｕｉ）を制御するための極性反転制御手段（Ｕｆ）を有し、前記極性反転制御手段（Ｕｆ）は、前記放電検出手段（Ｕｊ）が放電を検出した後に、前記ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）の検出電圧に基づいて、前記極性反転手段（Ｕｉ）が前記放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を行うか否かの極性反転動作可否判定を行い直流電流を供給するための極性を選択するよう前記極性反転手段（Ｕｉ）を制御することを特徴とする。
In order to solve the problem, means will be described below, but the numbers attached to the drawings are also described for convenience of understanding.
The discharge lamp lighting device according to the present invention is a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp (Ld) in which a pair of electrodes (E1, E2) are arranged opposite to each other and mercury is enclosed as a luminescent material. A feeding circuit (Uc) for starting the discharge lamp (Ld) and maintaining the discharge; a polarity reversing means (Ui) for reversing the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld); Discharge detecting means (Uj) for detecting discharge of the discharge lamp (Ld), lamp voltage detecting means (Vx) for detecting the voltage of the discharge lamp (Ld), and polarity inversion means (Ui) for controlling Polarity inversion control means (Uf) is provided, and the polarity inversion control means (Uf) is based on the detected voltage of the lamp voltage detection means (Vx) after the discharge detection means (Uj) detects discharge. Te, the polarity for supplying the polarity inverting means (Ui) is a direct current performs a polarity inversion operation determination polarity of whether or not to perform the operation of inverting the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld) The polarity inversion means (Ui) is controlled to select .
また、前記極性反転制御手段（Ｕｆ）の前記極性反転動作可否判定は、前記ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が検出した前記放電ランプ（Ｌｄ）の電圧が、所定の判定基準電圧Ｖｆ以上である場合は前記放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させ、そうでない場合は前記放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させない判定であることを特徴とする。 The polarity reversal control means (Uf) determines whether the polarity reversal operation is possible when the voltage of the discharge lamp (Ld) detected by the lamp voltage detection means (Vx) is equal to or higher than a predetermined determination reference voltage Vf. Is characterized in that the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld) is reversed, and otherwise, the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld) is not reversed.
また、前記放電検出手段（Ｕｊ）は、前記放電ランプ（Ｌｄ）に流れる電流を検出するものであって、前記放電ランプ（Ｌｄ）に流れる電流が所定の放電検出基準電流Ｉｊ以上になることを検出して前記放電ランプ（Ｌｄ）の放電を検出することを特徴とする。 The discharge detection means (Uj) detects a current flowing through the discharge lamp (Ld), and the current flowing through the discharge lamp (Ld) is greater than or equal to a predetermined discharge detection reference current Ij. The discharge of the discharge lamp (Ld) is detected and detected.
また、前記ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が前記放電検出手段（Ｕｊ）を兼ねており、前記放電ランプ（Ｌｄ）の電圧が所定の放電検出基準電圧Ｖｊ以下になることを検出して前記放電ランプ（Ｌｄ）の放電を検出することを特徴とする。 The lamp voltage detection means (Vx) also serves as the discharge detection means (Uj), and detects that the voltage of the discharge lamp (Ld) is equal to or lower than a predetermined discharge detection reference voltage Vj. (Ld) discharge is detected.
また、前記極性反転制御手段（Ｕｆ）は、前記ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）の検出電圧が前記判定基準電圧Ｖｆ以上であることを検出した期間の長さの累積値が所定の累積検出基準期間Ｔｍを超えた時点、もしくは前記放電検出手段（Ｕｊ）が放電を検出してからの所定の判定実施可能期間Ｔｎを経過した時点の何れか早い方時点で前記極性反転動作可否判定を確定させることを特徴とする。 Further, the polarity inversion control means (Uf) has a predetermined cumulative detection reference period in which a cumulative value of a period during which it is detected that the detection voltage of the lamp voltage detection means (Vx) is equal to or higher than the determination reference voltage Vf. The determination of whether or not the polarity reversal operation is possible is confirmed at a point in time that exceeds Tm or when a predetermined determination feasible period Tn has elapsed since the discharge detection means (Uj) detected discharge. It is characterized by.
また、前記極性反転制御手段（Ｕｆ）は、前記極性反転動作可否判定の結果によらず、前記放電検出手段（Ｕｊ）が前記放電ランプ（Ｌｄ）の放電を最初に検出してから所定のＡＣ動作抑制期間Ｔｄを経過後において、前記放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を繰り返すように前記極性反転手段（Ｕｉ）を制御することを特徴とする。 In addition, the polarity reversal control means (Uf) does not depend on the result of the polarity reversal operation propriety determination, and the predetermined AC detection is performed after the discharge detection means (Uj) first detects the discharge of the discharge lamp (Ld). The polarity inversion means (Ui) is controlled so as to repeat the operation of inverting the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld) after the operation suppression period Td has elapsed.
また、この発明の光源装置は、放電ランプ点灯装置一対の電極（Ｅ１，Ｅ２）を対向配
置するとともに発光物質として１立方ミリメートルあたり０．１５ｍｇ以上の水銀を封入
してなる放電ランプ（Ｌｄ）と、放電ランプ点灯装置よりなる光源装置であって、当該放
電ランプ点灯装置は、前記放電ランプ（Ｌｄ）を始動させ放電を維持させるための給電回
路（Ｕｃ）と、前記放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させるための
極性反転手段（Ｕｉ）と、前記放電ランプ（Ｌｄ）の放電を検出する放電検出手段（Ｕｊ
）と、前記放電ランプ（Ｌｄ）の電圧を検出するランプ電圧検出手段（Ｖｘ）と、前記極
性反転手段（Ｕｉ）を制御するための極性反転制御手段（Ｕｆ）を有し、前記極性反転制
御手段（Ｕｆ）は、前記放電検出手段（Ｕｊ）が放電を検出した後に、前記ランプ電圧検
出手段（Ｖｘ）の検出電圧に基づいて、前記極性反転手段（Ｕｉ）が前記放電ランプ（Ｌ
ｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を行うか否かの極性反転動作可否判定
を行い直流電流を供給するための極性を選択するよう前記極性反転手段（Ｕｉ）を制御することを特徴とする。
The light source device according to the present invention includes a discharge lamp (Ld) in which a pair of electrodes (E1, E2) are opposed to each other and 0.15 mg or more mercury per cubic millimeter is enclosed as a luminescent material. , A light source device comprising a discharge lamp lighting device, wherein the discharge lamp lighting device is a power supply circuit (Uc) for starting the discharge lamp (Ld) and maintaining the discharge, and both electrodes of the discharge lamp (Ld). Polarity inversion means (Ui) for inverting the polarity of the voltage applied to the discharge lamp, and discharge detection means (Uj) for detecting the discharge of the discharge lamp (Ld)
), Lamp voltage detection means (Vx) for detecting the voltage of the discharge lamp (Ld), and polarity inversion control means (Uf) for controlling the polarity inversion means (Ui), the polarity inversion control The means (Uf) is configured so that the polarity reversing means (Ui) detects the discharge lamp (L) based on the detected voltage of the lamp voltage detecting means (Vx) after the discharge detecting means (Uj) detects discharge.
d) Controlling the polarity inversion means (Ui) so as to determine whether or not to perform the operation of inverting the polarity of the voltage applied to both poles and to select the polarity for supplying a direct current. It is characterized by.
上記構成により、本願発明は、放電ランプの放電を検知した後、すなわち、絶縁破壊後でグロー放電状態からアーク放電状態に以降するまでの間に、ランプ電圧を検出して、直流電流の極性を反転させるか否かを判断する。この判断は、実質的には水銀が付着している電極が陰極になっているか否かを判断している。このため、水銀が付着している電極が陽極になっている場合は、直流電流の極性を反転させるとともに、水銀が付着している電極が陰極になっている場合は、極性を反転させない制御をすることができ、このため水銀が付着している電極を確実に陰極として直流電流を供給することができる。結果として、放電ランプを確実に始動できるとともに、黒化の影響を受けることなく長寿命の点灯が可能となる。 With the above configuration, the present invention detects the lamp voltage after detecting the discharge of the discharge lamp, that is, after the dielectric breakdown until the glow discharge state is changed to the arc discharge state. Judge whether to reverse. This determination substantially determines whether the electrode to which mercury is attached is a cathode. Therefore, when the electrode to which mercury is attached is the anode, the polarity of the direct current is reversed, and when the electrode to which mercury is attached is the cathode, the polarity is not reversed. For this reason, it is possible to reliably supply a direct current using the electrode to which mercury is attached as a cathode. As a result, the discharge lamp can be reliably started and can be lit for a long life without being affected by blackening.
図１は本発明に係る放電ランプ点灯装置を示す。
放電ランプ点灯装置は、給電回路（Ｕｃ）、極性反転回路（Ｕｉ）、極性反転制御手段（Ｕｆ）、放電検出手段（Ｕｊ）、放電ランプトリガ手段（Ｕｔ）より構成される。給電回路（Ｕｃ）は放電ランプ（Ｌｄ）を始動させ放電を維持するために電流を供給する源である。極性反転回路（Ｕｉ）は放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させるものである。極性反転制御回路（Ｕｆ）は極性反転手段（Ｕｊ）の極性を反転させるべく実際に制御信号を発信する制御機能を持つものである。放電検出手段（Ｕｊ）は、例えば抵抗からなり、放電電流が流れたことを検知する。ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）は、例えば複数の抵抗からなり、放電ランプ（Ｌｄ）の電圧（ＶＬ）を、ノード（Ｔ２１）とノード（Ｔ２２’）の間の電圧を検出する代わりに、極性反転手段（Ｕｉ）の前段のノード（Ｔ１１）とノード（Ｔ１２）の間の電圧を検出する。放電ランプトリガ手段（Ｕｔ’）は、従来技術で説明したイグナイター回路に相当するもので、放電ランプ（Ｌｄ）の両極の電極（Ｅ１，Ｅ２）間に始動用の高電圧を印加する。放電検出手段（Ｕｊ）からの放電検出信号（Ｓｊ）と、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）からのランプ電圧検出信号（Ｓｖ）が、極性反転制御手段（Ｕｆ）に入力され、極性反転制御手段（Ｕｆ）は、極性反転制御信号（Ｓｆ）を生成して極性反転手段（Ｕｉ）に入力する。
FIG. 1 shows a discharge lamp lighting device according to the present invention.
The discharge lamp lighting device includes a power supply circuit (Uc), a polarity inversion circuit (Ui), a polarity inversion control means (Uf), a discharge detection means (Uj), and a discharge lamp trigger means (Ut). The power feeding circuit (Uc) is a source for supplying current to start the discharge lamp (Ld) and maintain the discharge. The polarity inversion circuit (Ui) inverts the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld). The polarity inversion control circuit (Uf) has a control function for actually transmitting a control signal to invert the polarity of the polarity inversion means (Uj). The discharge detection means (Uj) is made of, for example, a resistor, and detects that a discharge current has flowed. The lamp voltage detecting means (Vx) is composed of, for example, a plurality of resistors, and the voltage (VL) of the discharge lamp (Ld) is inverted instead of detecting the voltage between the node (T21) and the node (T22 ′). The voltage between the node (T11) and the node (T12) in the previous stage of the means (Ui) is detected. The discharge lamp trigger means (Ut ′) corresponds to the igniter circuit described in the prior art, and applies a high voltage for starting between the electrodes (E1, E2) of both electrodes of the discharge lamp (Ld). The discharge detection signal (Sj) from the discharge detection means (Uj) and the lamp voltage detection signal (Sv) from the lamp voltage detection means (Vx) are input to the polarity inversion control means (Uf), and the polarity inversion control means ( Uf) generates a polarity inversion control signal (Sf) and inputs it to the polarity inversion means (Ui).
図２は、図１の回路をより詳細に表したものであり、降圧チョッパ回路による給電回路（Ｕｃ）と、フルブリッジ回路による極性反転手段（Ｕｉ）を具体的に示す。
降圧チョッパ回路を基本とした給電回路（Ｕｃ）は、ＰＦＣ等のＤＣ電源（Ｍ）より電圧の供給を受けて動作し、放電ランプ（Ｌｄ）への給電量調整を行う。給電回路（Ｕｃ）においては、ＦＥＴ等のスイッチ素子（Ｑｘ）によってＤＣ電源（Ｍ）よりの電流をオン・オフし、チョークコイル（Ｌｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）に充電が行われ、この電圧が極性反転手段（Ｕｉ）を介して放電ランプ（Ｌｄ）に印加され、放電ランプ（Ｌｄ）に電流を流すことができるように構成されている。
FIG. 2 shows the circuit of FIG. 1 in more detail, and specifically shows a power feeding circuit (Uc) using a step-down chopper circuit and a polarity inverting means (Ui) using a full bridge circuit.
The power supply circuit (Uc) based on the step-down chopper circuit operates by receiving a voltage supplied from a DC power source (M) such as a PFC, and adjusts the amount of power supplied to the discharge lamp (Ld). In the power supply circuit (Uc), the current from the DC power source (M) is turned on / off by a switching element (Qx) such as an FET, and the smoothing capacitor (Cx) is charged through the choke coil (Lx). This voltage is applied to the discharge lamp (Ld) via the polarity reversing means (Ui), so that a current can flow through the discharge lamp (Ld).
なお、スイッチ素子（Ｑｘ）がオン状態の期間は、スイッチ素子（Ｑｘ）を通じた電流により、直接的に平滑コンデンサ（Ｃｘ）への充電と負荷である放電ランプ（Ｌｄ）への電流供給が行われるとともに、チョークコイル（Ｌｘ）に磁束の形でエネルギーを蓄え、スイッチ素子（Ｑｘ）がオフ状態の期間は、チョークコイル（Ｌｘ）に磁束の形で蓄えられたエネルギーによって、フライホイールダイオード（Ｄｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）への充電と放電ランプ（Ｌｄ）への電流供給が行われる。 During the period when the switch element (Qx) is in the ON state, the smoothing capacitor (Cx) is directly charged and the current is supplied to the discharge lamp (Ld) as a load by the current through the switch element (Qx). In addition, energy is stored in the choke coil (Lx) in the form of magnetic flux, and the flywheel diode (Dx) is stored in the choke coil (Lx) by the energy stored in the form of magnetic flux during the OFF state. ) To charge the smoothing capacitor (Cx) and supply current to the discharge lamp (Ld).
降圧チョッパ型の給電回路（Ｕｃ）においては、前記スイッチ素子（Ｑｘ）の動作周期に対する、スイッチ素子（Ｑｘ）がオン状態の期間の比、すなわちデューティサイクル比により、放電ランプへの給電量を調整することができる。
ここでは、あるデューティサイクル比を有するゲート駆動信号（Ｓｇ）が給電制御回路（Ｆｘ）によって生成され、ゲート駆動回路（Ｇｘ）を介して、スイッチ素子（Ｑｘ）のゲート端子を制御することにより、前記したＤＣ電源（Ｍ）よりの電流のオン・オフが制御される。
In the step-down chopper type power supply circuit (Uc), the amount of power supplied to the discharge lamp is adjusted by the ratio of the period during which the switch element (Qx) is on to the operation cycle of the switch element (Qx), that is, the duty cycle ratio. can do.
Here, a gate drive signal (Sg) having a certain duty cycle ratio is generated by the power supply control circuit (Fx), and the gate terminal of the switch element (Qx) is controlled via the gate drive circuit (Gx). On / off of the current from the DC power source (M) is controlled.
放電ランプ（Ｌｄ）の電極（Ｅ１，Ｅ２）間を流れるランプ電流と、電極（Ｅ１，Ｅ２）間に発生するランプ電圧とは、ランプ電流検出手段（Ｉｘ）と、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）とによって、検出できるように構成される。
なお、ランプ電流検出手段（Ｉｘ）については、シャント抵抗を用いて、またランプ電圧検出手段（Ｖｘ）については、分圧抵抗を用いて簡単に実現することができる。
The lamp current flowing between the electrodes (E1, E2) of the discharge lamp (Ld) and the lamp voltage generated between the electrodes (E1, E2) are the lamp current detection means (Ix) and the lamp voltage detection means (Vx). And so that it can be detected.
The lamp current detecting means (Ix) can be easily realized by using a shunt resistor, and the lamp voltage detecting means (Vx) can be easily realized by using a voltage dividing resistor.
ランプ電流検出手段（Ｉｘ）よりのランプ電流検出信号（Ｓｉ）、およびランプ電圧検出手段（Ｖｘ）よりのランプ電圧検出信号（Ｓｖ）は、給電制御回路（Ｆｘ）に入力される。 The lamp current detection signal (Si) from the lamp current detection means (Ix) and the lamp voltage detection signal (Sv) from the lamp voltage detection means (Vx) are input to the power supply control circuit (Fx).
極性反転手段（Ｕｉ）は、ＦＥＴ等のスイッチ素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）を用いたフルブリッジ回路により構成してある。それぞれのスイッチ素子（Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４）は、それぞれのゲート駆動回路（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）により駆動され、ゲート駆動回路（Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４）は、対角要素のスイッチ素子（Ｑ１，Ｑ３）が導通状態になるときは、他の対角要素のスイッチ素子（Ｑ２，Ｑ４）が非導通状態になり、逆に対角要素のスイッチ素子（Ｑ１，Ｑ３）が非導通状態になるときは、他の対角要素のスイッチ素子（Ｑ２，Ｑ４）が導通状態になるよう、極性反転制御手段（Ｕｆ）により生成される極性反転制御信号（Ｓｆ１，Ｓｆ２）により制御される。 The polarity inversion means (Ui) is constituted by a full bridge circuit using switching elements (Q1, Q2, Q3, Q4) such as FETs. Each switch element (Q1, Q2, Q3, Q4) is driven by a respective gate drive circuit (G1, G2, G3, G4), and the gate drive circuits (G1, G2, G3, G4) are diagonal elements. When the switch elements (Q1, Q3) are turned on, the switch elements (Q2, Q4) of the other diagonal elements are turned off, and conversely, the switch elements (Q1, Q3) of the diagonal elements are turned off. When the non-conduction state is established, control is performed by the polarity inversion control signals (Sf1, Sf2) generated by the polarity inversion control means (Uf) so that the switch elements (Q2, Q4) of the other diagonal elements are in the conduction state. Is done.
本発明の点灯装置では、放電検出手段（Ｕｊ）により放電の開始を検出した後、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）により極性反転の必要性は判断するわけである。その後は、水銀が多量に付着した電極が陰極になるように極性は選択して、所定期間直流電流を放電ランプに供給して、その後、交流電流を供給させる。直流電流と交流電流の切替は、極性反転制御手段（Ｕｆ）により極性反転手段（Ｕｉ）を制御して行う。 In the lighting device of the present invention, after the start of discharge is detected by the discharge detection means (Uj), the necessity of polarity inversion is determined by the lamp voltage detection means (Vx). Thereafter, the polarity is selected so that the electrode to which a large amount of mercury is attached becomes the cathode, and a direct current is supplied to the discharge lamp for a predetermined period, and then an alternating current is supplied. Switching between the direct current and the alternating current is performed by controlling the polarity inversion means (Ui) by the polarity inversion control means (Uf).
なお、交流電流を供給する場合は、対角要素のスイッチ素子（Ｑ１，Ｑ３）と他の対角要素のスイッチ素子（Ｑ２，Ｑ４）の導通・非導通を交互に切り換えて行い、直流電流を供給する場合は、いずれかの対角要素のスイッチ素子のみに固定して電流を供給させる。いずれの対角要素のスイッチ素子を選択するかにより、放電ランプのいずれの電極を陰極にするか、あるいは陽極にするかを選択できる。 When supplying an alternating current, the switching elements (Q1, Q3) of the diagonal elements and the switching elements (Q2, Q4) of the other diagonal elements are alternately switched on and off, and the direct current is supplied. In the case of supplying, the current is supplied by fixing only to one of the diagonal switch elements. Depending on which diagonal switch element is selected, it is possible to select which electrode of the discharge lamp is a cathode or an anode.
極性反転手段（Ｕｉ）の出力のノード（Ｔ２１，Ｔ２２）には、外部トリガ方式の放電ランプ（Ｌｄ）が接続される。その補助電極（Ｅｔ）に、始動用の高電圧を印加するための放電ランプトリガ手段（Ｕｔ）を設けてある。 An external trigger discharge lamp (Ld) is connected to the output nodes (T21, T22) of the polarity inversion means (Ui). Discharge lamp trigger means (Ut) for applying a high voltage for starting is provided on the auxiliary electrode (Et).
なお、本図においては、放電検出手段（Ｕｊ）は、ランプ電流検出手段（Ｉｘ）によって実現される場合を示してある。すなわち、小さい電流値、例えば１０ｍＡを前記した所定の放電検出基準電流Ｉｊに設定し、これに対応する信号値よりも前記ランプ電流検出信号（Ｓｉ）が大きい場合は、放電を検出した旨の放電検出信号（Ｓｊ）を生成すればよい。放電検出信号（Ｓｊ）に極性反転制御手段（Ｕｆ）に入力される。 In the figure, the discharge detection means (Uj) is realized by the lamp current detection means (Ix). That is, a small current value, for example, 10 mA is set as the predetermined discharge detection reference current Ij, and if the lamp current detection signal (Si) is larger than the corresponding signal value, the discharge indicating that the discharge has been detected. A detection signal (Sj) may be generated. The discharge detection signal (Sj) is input to the polarity inversion control means (Uf).
極性反転制御手段（Ｕｆ）が行う極性反転動作可否判定は、判定基準電圧（Ｖｆ）や放電検出基準電圧（Ｖｊ）、累積検出基準期間（Ｔｍ）、判定実施可能期間（Ｔｎ）、ＡＣ動作抑制期間（Ｔｄ）など、場合によって多くのパラメータが存在し、比較的複雑なシーケンス制御が必要となるため、極性反転制御手段（Ｕｆ）は、給電制御回路（Ｆｘ）の機能の一部とともに、マイクロプロセッサによって構成することが好適である。 The polarity reversal control means (Uf) determines whether or not the polarity reversal operation is possible. The judgment reference voltage (Vf), discharge detection reference voltage (Vj), cumulative detection reference period (Tm), judgment feasible period (Tn), AC operation suppression Since there are many parameters such as the period (Td) in some cases and relatively complicated sequence control is required, the polarity reversal control means (Uf) is coupled with a part of the function of the power supply control circuit (Fx). It is preferable to configure with a processor.
極性反転の可否判定は、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が検出した放電ランプの電圧が、所定の判定基準電圧（Ｖｆ）以上である場合は極性反転すべきと判断し、極性反転制御回路（Ｕｆ）により極性反転手段（Ｕｉ）を制御して、放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させる。また、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が検出した放電ランプの電圧が、所定の判定基準電圧（Ｖｆ）以上ではない場合は極性反転すべきではないと判断し、放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させない。 Whether or not polarity reversal is possible is determined by determining that the polarity should be reversed when the voltage of the discharge lamp detected by the lamp voltage detecting means (Vx) is equal to or higher than a predetermined determination reference voltage (Vf). ) To control the polarity inversion means (Ui) to invert the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp. Further, if the voltage of the discharge lamp detected by the lamp voltage detecting means (Vx) is not equal to or higher than the predetermined determination reference voltage (Vf), it is determined that the polarity should not be reversed, and the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp Do not reverse the polarity.
ここで、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が放電ランプの電圧を検知する時期は、放電検出手段（Ｕｊ）が放電ランプ（Ｌｄ）の放電を検出した後となる。放電検出手段（Ｕｊ）は放電ランプ（ｌｄ）に流れる電流を検出するものであって、検出した電流値が、放電検出基準電流値（Ｉｊ）以上である場合に放電が生じたものと判断する。 Here, the time when the lamp voltage detecting means (Vx) detects the voltage of the discharge lamp is after the discharge detecting means (Uj) detects the discharge of the discharge lamp (Ld). The discharge detection means (Uj) detects the current flowing through the discharge lamp (ld), and determines that a discharge has occurred when the detected current value is equal to or greater than the discharge detection reference current value (Ij). .
なお、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が放電検出手段（Ｕｊ）を兼ねていてもよい。この場合、ランプ電圧検出手段（Ｖｘ）が放電ランプ（Ｌｄ）のランプ電圧が所定の放電検出基準電圧以下になることを検出して、放電ランプの放電を検出することとなる。 The lamp voltage detection means (Vx) may also serve as the discharge detection means (Uj). In this case, the lamp voltage detecting means (Vx) detects that the lamp voltage of the discharge lamp (Ld) is equal to or lower than a predetermined discharge detection reference voltage, and detects discharge of the discharge lamp.
また、極性反転の可否判定は、極性反転制御手段（Ｕｆ）がランプ電圧検出手段（Ｖｘ）の検出電圧が判定基準電圧以上であることを検出した期間の長さの累積値が、所定の累積検出基準期間を超えた時点、もしくは、放電検出手段（Ｕｊ）が放電を検出してからの所定の判定実施可能期間を経過した時点の何れか早い方の時点で確定する。 In addition, whether or not polarity inversion is possible is determined by determining whether the polarity inversion control means (Uf) detects that the detection voltage of the lamp voltage detection means (Vx) is equal to or higher than the determination reference voltage, and the accumulated value of the length of the period is a predetermined accumulation. The time is determined when the detection reference period is exceeded, or when the predetermined determination enabling period after the discharge detection means (Uj) detects discharge, whichever comes first.
さらに、極性反転制御手段（Ｕｆ）は、極性反転動作可否判定の結果によらず、放電検出手段（Ｕｊ）が放電ランプ（Ｌｄ）の放電を最初に検出してから所定のＡＣ動作抑制期間を経過後において、放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を繰り返すように極性反転手段を制御する。 Further, the polarity reversal control means (Uf) sets a predetermined AC operation suppression period after the discharge detection means (Uj) first detects the discharge of the discharge lamp (Ld) regardless of the result of the polarity reversal operation feasibility determination. After the lapse of time, the polarity inversion means is controlled so as to repeat the operation of inverting the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld).
図３はランプ電圧ＶＬの時間経過に伴う波形の模式図を示し、極性反転動作可否判定の結果極性を反転させない条件の場合を示している。
時点（ｔｏ）において、給電回路（Ｕｃ）がランプ点灯動作を開始し、放電ランプ（Ｌｄ）に無負荷開放電圧（Ｖｏ）が印加される。なお、印加される無負荷開放電圧（Ｖｏ）としては、典型的には２８０〜３００Ｖである。そして時点（ｔｂ）において、放電ランプトリガ手段（Ｕｔ）が動作して、放電ランプ（Ｌｄ）に高電圧が作用することによって放電空間の絶縁破壊が発生する。この絶縁破壊を種として、放電ランプ（Ｌｄ）の両極の電極（Ｅ１，Ｅ２）に放電が開始される。
FIG. 3 is a schematic diagram of a waveform with the lapse of time of the lamp voltage VL, and shows a case where the polarity is not reversed as a result of the polarity reversal operation determination.
At the time (to), the power feeding circuit (Uc) starts the lamp lighting operation, and the no-load open circuit voltage (Vo) is applied to the discharge lamp (Ld). The applied no-load open circuit voltage (Vo) is typically 280 to 300V. At the time (tb), the discharge lamp trigger means (Ut) operates and a high voltage acts on the discharge lamp (Ld), thereby causing dielectric breakdown of the discharge space. Using this dielectric breakdown as a seed, discharge is started at the electrodes (E1, E2) of the two electrodes of the discharge lamp (Ld).
放電が開始したとき、もし、陰極となっている側の電極（Ｅ２）に液体水銀が付着している場合は、フィールドエミッションによるアーク放電が発生する。初期のアーク放電電圧（Ｖａ）は、グロー放電電圧（Ｖｇ）に比べて低く、１０〜５０Ｖである。
ただし、アーク放電が発生する場合でも、図において破線で示されているように、短い時間（Ｔｇ０）のグロー放電が発生することもあるが、このようなグロー放電は、前記した極性反転動作可否判定においては無視するべきである。なお、グロー放電電圧（Ｖｇ）は、１５０〜２５０Ｖの比較的高い電圧である。
When the discharge is started, if liquid mercury adheres to the electrode (E2) on the cathode side, arc discharge due to field emission occurs. The initial arc discharge voltage (Va) is 10 to 50 V, which is lower than the glow discharge voltage (Vg).
However, even when arc discharge occurs, glow discharge may occur for a short time (Tg0) as shown by a broken line in the figure. It should be ignored in the decision. The glow discharge voltage (Vg) is a relatively high voltage of 150 to 250V.
電極（Ｅ２）に付着していた液体水銀は、放電の進行とともに蒸発し、やがて枯渇すると、時点（ｔｇ）に示されているように、一度グロー放電に戻り、その期間（Ｔｇ）に陰極が熱電子放出を開始できる温度まで加熱されると、再度アーク放電に移行する。
ただし、前記したグロー放電への戻りの前に、図において破線で示されているように、例えば時点（ｔｇ’）において、極めて短時間のグロー放電様の、電圧の高い放電が複数回発生する場合もある。
The liquid mercury adhering to the electrode (E2) evaporates with the progress of the discharge, and when it is eventually exhausted, as shown in the time point (tg), the liquid mercury is once returned to the glow discharge, and during that period (Tg), the cathode is turned on. When it is heated to a temperature at which thermionic emission can be started, it shifts to arc discharge again.
However, before returning to the glow discharge described above, as indicated by a broken line in the drawing, for example, at a time point (tg ′), a very short-time glow discharge-like high voltage discharge occurs a plurality of times. In some cases.
このように、短時間のグロー放電を除きアーク放電から放電を開始した場合は、放電ランプ（Ｌｄ）がＡＣ駆動用のものであっても、放電開始から少なくとも所定のＡＣ動作抑制期間（Ｔｄ）は、極性反転手段（Ｕｉ）を停止させたままで放電を進行させ、それ以降の時点（ｔａｃ）において、極性反転手段（Ｕｉ）の略周期的な極性反転動作、すなわち放電ランプ（Ｌｄ）のＡＣ駆動を開始する。
因みに、熱電子放出によるアーク放電に移行しても、最初は、前記したフィールドエミッションによるアーク放電と同程度の低い電圧で放電するが、放電ランプ（Ｌｄ）の温度の上昇にともなってランプ電圧は徐々に上昇し、やがて定常状態に達する。
As described above, when discharge is started from arc discharge except for a short glow discharge, at least a predetermined AC operation suppression period (Td) from the start of discharge even if the discharge lamp (Ld) is for AC driving. Causes the discharge to proceed with the polarity reversing means (Ui) stopped, and at a later time (tac), the polarity reversing means (Ui) performs a substantially periodic polarity reversing operation, that is, the AC of the discharge lamp (Ld). Start driving.
Incidentally, even when the arc discharge is caused by thermionic emission, the discharge is initially performed at a voltage as low as that of the arc discharge by the field emission described above, but the lamp voltage is increased as the temperature of the discharge lamp (Ld) increases. It gradually rises and eventually reaches a steady state.
前記したように、グロー放電とアーク放電とでは、それが発生時のランプ電圧（ＶＬ）が明確に相違するため、ランプ電圧検出信号（Ｓｖ）により、グロー・アーク放電の別を識別することができる。前記した所定の判定基準電圧（Ｖｆ）は、発生し得るグロー放電電圧（Ｖｇ）より低く、アーク放電電圧（Ｖａ）より高い適当な電圧を設定すればよく、４０〜２００Ｖの範囲から選択される値、例えば１００Ｖが好適である。 As described above, since the lamp voltage (VL) at the time of occurrence of the glow discharge is clearly different between the glow discharge and the arc discharge, it is possible to distinguish between the glow arc discharge by the lamp voltage detection signal (Sv). it can. The predetermined determination reference voltage (Vf) may be set to an appropriate voltage lower than the glow discharge voltage (Vg) that can be generated and higher than the arc discharge voltage (Va), and is selected from the range of 40 to 200V. A value such as 100V is preferred.
図２においては、ランプ電流検出手段（Ｉｘ）からのランプ電流検出信号（Ｓｉ）により放電検出信号（Ｓｊ）を得る例を示したが、放電ランプ（Ｌｄ）に放電が発生すると、ランプ電圧検出信号（Ｓｖ）は、給電回路（Ｕｃ）がランプに印加する無負荷開放電圧（Ｖｏ）より低いグロー放電電圧（Ｖｇ）またはアーク放電電圧（Ｖａ）まで低下するため、ランプ電圧検出信号（Ｓｖ）により放電検出信号（Ｓｊ）を得ることもできる。
すなわち、無負荷開放電圧（Ｖｏ）より若干低い電圧、例えば１０〜２０Ｖ低い電圧を前記した所定の放電検出基準電圧（Ｖｊ）に設定し、これに対応する信号値よりもランプ電圧検出信号（Ｓｖ）が小さい場合は、放電を検出した旨の放電検出信号（Ｓｊ）を生成すればよい。
FIG. 2 shows an example in which the discharge detection signal (Sj) is obtained from the lamp current detection signal (Si) from the lamp current detection means (Ix). However, when discharge occurs in the discharge lamp (Ld), lamp voltage detection is performed. Since the signal (Sv) decreases to a glow discharge voltage (Vg) or an arc discharge voltage (Va) lower than the no-load open circuit voltage (Vo) applied to the lamp by the power supply circuit (Uc), the lamp voltage detection signal (Sv) Thus, the discharge detection signal (Sj) can also be obtained.
That is, a voltage slightly lower than the no-load open circuit voltage (Vo), for example, a voltage lower by 10 to 20 V is set as the predetermined discharge detection reference voltage (Vj), and the lamp voltage detection signal (Sv than the corresponding signal value) is set. ) Is small, a discharge detection signal (Sj) indicating that the discharge has been detected may be generated.
前記した所定のＡＣ動作抑制期間（Ｔｄ）としては、放電ランプ（Ｌｄ）の電極のうち何れか一方に全ての液体水銀が付着していた場合に、それが放電の進行とともに蒸発して枯渇するまでの時間を基準として、それよりも長く、かつ電極にダメージを与え得る時間よりも短い期間を設定すればよい。
当然ながら、放電ランプ（Ｌｄ）がＤＣ駆動用のものである場合は、前記した時点（ｔａｃ）以降の極性反転動作は不要である。
As the predetermined AC operation suppression period (Td), when all the liquid mercury is attached to any one of the electrodes of the discharge lamp (Ld), it is evaporated and depleted as the discharge progresses. A period longer than that and shorter than a time during which the electrode can be damaged may be set on the basis of the time until the above.
Of course, when the discharge lamp (Ld) is for DC driving, the polarity reversal operation after the time point (tac) is not necessary.
図４はランプ電圧ＶＬの波形の模式図を示し、極性反転動作可否判定の結果極性を反転させる条件の場合を示している。
図３の場合と同様に、時点（ｔｏ）において、給電回路（Ｕｃ）がランプ点灯動作を開始して、放電ランプ（Ｌｄ）に無負荷開放電圧（Ｖｏ）が印加され、時点（ｔｂ）において、放電ランプトリガ手段（Ｕｔ）が動作して、放電空間の絶縁破壊が発生し、放電ランプ（Ｌｄ）の放電が開始される。
FIG. 4 is a schematic diagram of the waveform of the lamp voltage VL, and shows a case where the polarity is reversed as a result of the polarity reversal operation determination.
As in the case of FIG. 3, at the time (to), the power feeding circuit (Uc) starts the lamp lighting operation, and the no-load open circuit voltage (Vo) is applied to the discharge lamp (Ld), and at the time (tb). Then, the discharge lamp trigger means (Ut) is operated, the dielectric breakdown of the discharge space occurs, and the discharge lamp (Ld) starts to discharge.
放電が開始したとき、もし、陰極となっている側の電極（Ｅ２）に液体水銀が付着していない場合は、フィールドエミッションによるアーク放電が発生せず、比較的電圧の高いグロー放電が発生する。
ただし、極僅かでも液体水銀が付着していた場合は、図において破線で示されているように、短い時間（Ｔａ０）のアーク放電が発生することもあるが、このようなアーク放電は、極性反転動作可否判定においては無視するべきである。
前記した極性反転動作可否判定に基づき、時点（ｔｉ）において極性反転制御手段（Ｕｆ）は、極性反転手段（Ｕｉ）が放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を行うよう制御する。
When the discharge is started, if no liquid mercury adheres to the cathode side electrode (E2), arc discharge due to field emission does not occur, and glow discharge with relatively high voltage occurs. .
However, when liquid mercury is attached even in a very small amount, arc discharge for a short time (Ta0) may occur as shown by the broken line in the figure. It should be ignored in the determination of whether or not the reversing operation is possible.
Based on the determination of whether or not the polarity reversal operation is possible, at the time point (ti), the polarity reversal control means (Uf) performs an operation of reversing the polarity of the voltage applied by the polarity reversing means (Ui) to both electrodes of the discharge lamp (Ld). Control as follows.
その結果、極性反転手段（Ｕｉ）の反転動作の前は陽極であった電極（Ｅ１）が今度は陰極となり、通常は、これには液体水銀が付着しているため、フィールドエミッションによって、グロー放電電圧（Ｖｇ’）より低いアーク放電電圧（Ｖａ’）のアーク放電が発生する。
ただし、アーク放電が発生する場合でも、図において破線で示されているように、短い時間（Ｔｇ１）のグロー放電が発生する可能性があるが、この現象が生じても無視してよい。
さらに、極性反転手段（Ｕｉ）の反転動作によって放電ランプ（Ｌｄ）の放電の立消えが発生する可能性があるが、この現象が生じた場合は、放電ランプ（Ｌｄ）の両極に印加する電圧の極性を維持して再始動すればよい。
As a result, the electrode (E1), which was the anode before the reversing operation of the polarity reversing means (Ui), now becomes the cathode. Usually, liquid mercury is attached to this, so that glow discharge is caused by field emission. An arc discharge having an arc discharge voltage (Va ′) lower than the voltage (Vg ′) occurs.
However, even when arc discharge occurs, glow discharge may occur for a short time (Tg1) as shown by a broken line in the figure, but this phenomenon may be ignored.
Furthermore, the discharge of the discharge lamp (Ld) may be extinguished by the reversing operation of the polarity reversing means (Ui). If this phenomenon occurs, the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp (Ld) It is only necessary to restart while maintaining the polarity.
電極（Ｅ１）に付着していた液体水銀は、放電の進行とともに蒸発し、やがて枯渇すると、時点（ｔｇｉ）に示されているように、一度グロー放電に戻り、その期間（Ｔｇｉ）に陰極が熱電子放出を開始できる温度まで加熱されると、再度アーク放電に移行する。 The liquid mercury adhering to the electrode (E1) evaporates with the progress of the discharge, and when it is eventually exhausted, as shown in the time point (tgi), it returns to the glow discharge once, and during that period (Tgi), the cathode is turned on. When it is heated to a temperature at which thermionic emission can be started, it shifts to arc discharge again.
前記した累積検出基準期間（Ｔｍ）および判定実施可能期間（Ｔｎ）は、前記したような、アーク放電が発生すべき条件で、発生する可能性のあるグロー放電の時間（Ｔｇ０）、およびグロー放電が発生すべき条件で、発生する可能性のあるアーク放電の時間（Ｔａ０）に基づいて決定する必要がある。一例をあげると、累積検出基準期間（Ｔｍ）は１〜１０ｍｓの範囲から選択され、例えば４ｍｓであり、判定実施可能期間（Ｔｎ）は２００ｍｓ以上が好ましい。 The cumulative detection reference period (Tm) and the determination feasible period (Tn) are the glow discharge time (Tg0) that can occur under the conditions that the arc discharge should occur as described above, and the glow discharge. It is necessary to determine based on the arc discharge time (Ta0) that may occur under the conditions that should occur. As an example, the cumulative detection reference period (Tm) is selected from a range of 1 to 10 ms, for example, 4 ms, and the determination feasible period (Tn) is preferably 200 ms or more.
図５は本発明にとくに適する放電ランプを示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には一対の電極２０が２ｍｍ以下の間隔で対向配置している。また、発光部１１の両端部には封止部１２が形成される。この封止部１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔１３の一端には電極２０の軸部が接合しており、また、金属箔１３の他端には外部リード１４が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。
発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのもので、０．２ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時２００気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２５０気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現できる。
FIG. 5 shows a discharge lamp which is particularly suitable for the present invention.
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希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆるハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型できわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止という作用もある。
放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径９．５ｍｍ、電極間距離１．５ｍｍ、発光管内容積７５ｍｍ３、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗであり交流点灯される。
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請させる一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。ランプの管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ２となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することがプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載された場合に、演色性の良い放射光を提供できる。
As the rare gas, for example, argon gas is sealed at about 13 kPa. Its function is to improve the lighting startability. As for halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed in the form of mercury or other metals and compounds. The amount of halogen encapsulated is selected from the range of 10 −6 μmol / mm 3 to 10 −2 μmol / mm 3 . The function of the halogen is to extend the life using a so-called halogen cycle. However, an extremely small and extremely high lighting vapor pressure such as the discharge lamp of the present invention also has an effect of preventing devitrification of the discharge vessel.
For example, the discharge lamp has a maximum outer diameter of 9.5 mm, a distance between electrodes of 1.5 mm, an arc tube inner volume of 75 mm 3 , a rated voltage of 70 V, and a rated power of 200 W, and is turned on by alternating current.
In addition, this type of discharge lamp is built in a projector apparatus that is miniaturized, and requires a large amount of light emission while requiring an extremely small overall size. For this reason, the thermal influence in the light emitting part is extremely severe. The lamp wall load value of the lamp is 0.8 to 2.0 W / mm 2 , specifically 1.5 W / mm 2 .
When such a high mercury vapor pressure or tube wall load value is mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector, emitted light with good color rendering can be provided.
図６は上記放電ランプの電極の先端拡大図を示す。
電極１は、突起部２、溶融太径部３、コイル部４と軸部５から構成される。
突起部２は溶融大径部３の先端に形成される。この突起部２は、放電ランプの点灯にともない自然に発生成長する場合と、軸部５の先端を利用することで予め形成する場合がある。前者の場合は、封入されたハロゲン量や電極の温度により形成されるもので、電極間距離を自己制御的に調整する機能を有する。
溶融太径部３は、例えば糸状のタングステンを軸部にコイル状に巻き付けた状態から溶融することで形成される。コイルが溶融することで塊状になり熱容量を大きくできる。特に、本発明の放電ランプは、発光部１１の内部の熱的条件がきわめて厳しいことから溶融太径部３の存在は重要となる。
コイル部４は、上記タングステンをコイル状に巻き付けた状態から、前方部分が溶融して太径部３となり、残った後端部がコイルの形態となる。コイル部４は、点灯始動時は表面の凹凸効果により始動の種（始動開始位置）として機能するとともに、点灯後は表面の凹凸効果と熱容量によって放熱機能を担っている。
FIG. 6 shows an enlarged view of the tip of the electrode of the discharge lamp.
The
The
The melted large diameter portion 3 is formed by, for example, melting from a state in which thread-like tungsten is wound around the shaft portion in a coil shape. When the coil melts, it becomes a lump and heat capacity can be increased. In particular, in the discharge lamp of the present invention, the presence of the molten large diameter portion 3 is important because the thermal conditions inside the
From the state in which the
電極はエミッターをなる物質をドープさせたタングステンが使われる。電極にエミッター（電子放射性物質）がドープされていたとしても、水銀が多量に付着して電極を覆いつくしているような場合は、電子の電界放出が阻害され、絶縁破壊性能が発揮できない。このような電極においては、本発明は改善効果が期待できる点で望ましい。
エミッターの実施例としては、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化ストロンチウムなどのアルカリ金属酸化物、酸化ランタン、酸化イットリウムなどの希土類金属酸化物、ホウ化ランタンなどの希土類金属ホウ化物、および酸化トリウムが使われ、芯棒あるいは芯棒に巻きつけたコイルに含まれる。
The electrode is made of tungsten doped with a material that forms the emitter. Even if the electrode is doped with an emitter (electron-emitting substance), if a large amount of mercury adheres and covers the electrode, the field emission of electrons is hindered and the dielectric breakdown performance cannot be exhibited. In such an electrode, the present invention is desirable in that an improvement effect can be expected.
Examples of emitters include alkali metal oxides such as magnesium oxide, barium oxide and strontium oxide, rare earth metal oxides such as lanthanum oxide and yttrium oxide, rare earth metal borides such as lanthanum boride, and thorium oxide. , Included in a core rod or a coil wound around the core rod.
以上、説明したように、本願発明に係る放電ランプ点灯装置は、放電ランプの放電を検知した後、直流電流の極性を反転させるか否かを判断し、水銀が付着している電極が陽極になっている場合は、直流電流の極性を反転させるとともに、水銀が付着している電極が陰極になっている場合は、極性を反転させない制御をすることで、放電ランプを確実に始動できるとともに、黒化の影響を受けることなく長寿命の点灯が可能となる。 As described above, the discharge lamp lighting device according to the present invention determines whether or not to reverse the polarity of the direct current after detecting the discharge of the discharge lamp, and the electrode to which mercury is attached is applied to the anode. If the polarity of the direct current is reversed and the electrode to which mercury is attached is the cathode, the discharge lamp can be started reliably by controlling the polarity not to be reversed, Long-life lighting is possible without being affected by blackening.
なお、本願発明に係る放電ランプ点灯装置は、水銀が多量、具体的には０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入された放電ランプにおいて、特に有効であり、この場合、点灯装置と放電ランプで光源装置を構成する。
そして、この場合の点灯装置も放電ランプを始動させ放電を維持させるための給電回路と、放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させるための極性反転手段と、放電ランプの放電を検出する放電検出手段と、放電ランプの電圧を検出するランプ電圧検出手段と、極性反転手段を制御するための極性反転制御手段とを有し、極性反転制御手段は放電検出手段が放電を検出した後にランプ電圧検出手段の検出電圧に基づいて、極性反転手段が放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を行うか否かの極性反転動作可否判定を行って、極性反転手段を制御する。
The discharge lamp lighting device according to the present invention is particularly effective for a discharge lamp in which a large amount of mercury, specifically 0.15 mg / mm 3 or more is sealed. In this case, the light source device includes a lighting device and a discharge lamp. Configure.
And the lighting device in this case also detects the discharge of the discharge lamp, the power feeding circuit for starting the discharge lamp and maintaining the discharge, the polarity reversing means for reversing the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp, and A discharge detection means; a lamp voltage detection means for detecting a voltage of the discharge lamp; and a polarity inversion control means for controlling the polarity inversion means. The polarity inversion control means has a lamp after the discharge detection means detects the discharge. Based on the detection voltage of the voltage detection means, the polarity inversion operation is determined by determining whether or not the polarity inversion means performs an operation of inverting the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp, thereby controlling the polarity inversion means.
また、光源装置においても、極性反転制御手段の極性反転動作可否判定は、ランプ電圧検出手段が検出した放電ランプの電圧が、所定の判定基準電圧Ｖｆ以上である場合は放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させ、そうでない場合は放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させない判定とする。 Also in the light source device, the polarity inversion operation propriety determination by the polarity inversion control means is applied to both electrodes of the discharge lamp when the voltage of the discharge lamp detected by the lamp voltage detection means is equal to or higher than a predetermined determination reference voltage Vf. The polarity of the voltage is reversed. Otherwise, it is determined that the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp is not reversed.
また、光源装置においても、放電検出手段は、放電ランプに流れる電流を検出するものであって、放電ランプに流れる電流が所定の放電検出基準電流以上になることを検出して放電ランプの放電を検出する。 Also in the light source device, the discharge detection means detects the current flowing through the discharge lamp, and detects that the current flowing through the discharge lamp exceeds a predetermined discharge detection reference current to discharge the discharge lamp. To detect.
また、光源装置においても、ランプ電圧検出手段が放電検出手段を兼ねており、放電ランプの電圧が所定の放電検出基準電圧以下になることを検出して放電ランプの放電を検出する。 Also in the light source device, the lamp voltage detection means also serves as the discharge detection means, and detects the discharge of the discharge lamp by detecting that the voltage of the discharge lamp is equal to or lower than a predetermined discharge detection reference voltage.
また、光源装置においても、極性反転制御手段は、ランプ電圧検出手段の検出電圧が判定基準電圧以上であることを検出した期間の長さの累積値が所定の累積検出基準期間を超えた時点、もしくは放電検出手段が放電を検出してからの所定の判定実施可能期間を経過した時点の何れか早い方時点で極性反転動作可否判定を確定させる。 Further, also in the light source device, the polarity inversion control means, when the cumulative value of the length of the period in which it is detected that the detection voltage of the lamp voltage detection means is equal to or higher than the determination reference voltage exceeds a predetermined cumulative detection reference period, Alternatively, the polarity reversal operation propriety determination is finalized at the earlier point of time when a predetermined determination feasible period has elapsed since the discharge detection unit detected discharge.
また、光源装置においても極性反転制御手段は、極性反転動作可否判定の結果によらず、放電検出手段が放電ランプの放電を最初に検出してから所定のＡＣ動作抑制期間を経過後において、放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を繰り返すように極性反転手段を制御する。
なお、グロー放電とアーク放電における電流特性が異なる回路においては、電圧検出以外のグロー放電の判別方法として、電流検出手段から、低い電流値、例えばクロー放電時の電圧時に１Ａ以下の電流が流れる回路においては１Ａ以下を検出して、グロー放電であるかアーク放電であるかを判別して極性を切替えてもよい。
Also in the light source device, the polarity reversal control means discharges the discharge after a predetermined AC operation suppression period has elapsed since the discharge detection means first detected the discharge of the discharge lamp, regardless of the result of the polarity reversal operation feasibility judgment. The polarity inversion means is controlled so as to repeat the operation of inverting the polarity of the voltage applied to both the poles of the lamp.
In a circuit having different current characteristics in glow discharge and arc discharge, as a method of determining glow discharge other than voltage detection, a circuit in which a current of 1 A or less flows from the current detection means at a low current value, for example, a voltage at the time of claw discharge. In the method, the polarity may be switched by detecting 1 A or less and determining whether the discharge is a glow discharge or an arc discharge.
Ｆｘ 給電制御回路
Ｉｘ ランプ電流検出手段
Ｌｄ 放電ランプ
Ｍ ＤＣ電源
Ｓｆ 極性反転制御信号
Ｓｆ１ 極性反転制御信号
Ｓｆ２ 極性反転制御信号
Ｓｇ ゲート駆動信号
Ｓｉ ランプ電流検出信号
Ｓｊ 放電検出信号
Ｓｖ ランプ電圧検出信号
Ｕｃ 給電回路
Ｕｆ 極性反転制御手段
Ｕｉ 極性反転手段
Ｕｊ 放電検出手段
Ｕｘ 給電回路
Fx Feed control circuit Ix Lamp current detection means Ld Discharge lamp M DC power supply Sf Polarity inversion control signal Sf1 Polarity inversion control signal Sf2 Polarity inversion control signal Sg Gate drive signal Si Lamp current detection signal Sj Discharge detection signal Sv Lamp voltage detection signal Uc Circuit Uf Polarity inversion control means Ui Polarity inversion means Uj Discharge detection means Ux Power supply circuit
Claims (7)
前記極性反転制御手段は、前記放電検出手段が放電を検出した後に、前記ランプ電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記極性反転手段が前記放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を行うか否かの極性反転動作可否判定を行って、直流電流を供給するための極性を選択するよう前記極性反転手段を制御することを特徴とする放電ランプ点灯装置」。 A discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other and mercury is sealed as a luminescent material, the power supply circuit for starting the discharge lamp and maintaining the discharge, and the discharge Polarity reversing means for reversing the polarity of the voltage applied to both electrodes of the lamp, discharge detecting means for detecting discharge of the discharge lamp, lamp voltage detecting means for detecting the voltage of the discharge lamp, and polarity reversing means Polarity inversion control means for controlling
The polarity reversing control means is an operation for reversing the polarity of the voltage applied by the polarity reversing means to both electrodes of the discharge lamp based on the detected voltage of the lamp voltage detecting means after the discharge detecting means detects the discharge. The discharge lamp lighting device is characterized by determining whether or not to perform polarity reversal operation and controlling the polarity reversing means so as to select a polarity for supplying a direct current ”.
The polarity reversal control means is responsive to the discharge lamp after a predetermined AC operation suppression period has elapsed since the discharge detection means first detected the discharge of the discharge lamp, regardless of the result of the polarity reversal operation availability determination. 6. The discharge lamp lighting device according to claim 1 , wherein the polarity inversion unit is controlled so as to repeat the operation of inverting the polarity of the voltage applied to both the electrodes.
前記点灯装置は、
前記放電ランプを始動させ放電を維持させるための給電回路と、前記放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させるための極性反転手段と、前記放電ランプの放電を検出する放電検出手段と、前記放電ランプの電圧を検出するランプ電圧検出手段と、前記極性反転手段を制御するための極性反転制御手段とを有し、前記極性反転制御手段は、前記放電検出手段が放電を検出した後に、前記ランプ電圧検出手段の検出電圧に基づいて、前記極性反転手段が前記放電ランプの両極に印加する電圧の極性を反転させる動作を行うか否かの極性反転動作可否判定を行って、直流電流を供給するための極性を選択するよう前記極性反転手段を制御することを特徴とする光源装置。 In a light source device comprising a discharge lamp in which a pair of electrodes are arranged opposite to each other and 0.15 mg / mm 3 or more of mercury is sealed as a luminescent material, and a lighting device,
The lighting device is
A power feeding circuit for starting the discharge lamp and maintaining the discharge; polarity inversion means for inverting the polarity of the voltage applied to both electrodes of the discharge lamp; and a discharge detection means for detecting discharge of the discharge lamp; Lamp voltage detection means for detecting the voltage of the discharge lamp, and polarity inversion control means for controlling the polarity inversion means, the polarity inversion control means, after the discharge detection means has detected a discharge, Based on the detection voltage of the lamp voltage detection means, the polarity inversion means determines whether or not to perform the operation of inverting the polarity of the voltage applied to both poles of the discharge lamp, and the DC current is determined. A light source device, wherein the polarity inversion means is controlled to select a polarity for supply .
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