JP5454168B2 - Power supply device for discharge lamp - Google Patents
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Description
本発明は、放電ランプを定電力制御する放電ランプ用給電装置に関わり、特に、放電ランプを定格電力値で点灯させる定常点灯モードと、当該定格電力値の５０％より小さい電力値で点灯させるエコ点灯モードを有する放電ランプ用給電装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp power supply device for controlling a discharge lamp at a constant power, and more particularly, a steady lighting mode for lighting a discharge lamp at a rated power value, and an ecology for lighting at a power value smaller than 50% of the rated power value. The present invention relates to a power supply device for a discharge lamp having a lighting mode.
従来から、放電ランプから放射される紫外光を、処理物である接着剤、インキ、レジストなどに照射してこれらを硬化あるいは乾燥させる用途が存在する（特許文献１）。このような紫外線照射処理では、実際に、照射処理を行なうときは放電ランプを所定の定格電力値で点灯させるが、照射処理を行なわない、いわゆる休止状態においては電力値を低減させて点灯させている。 Conventionally, there is an application in which ultraviolet light emitted from a discharge lamp is applied to an adhesive, ink, resist, or the like that is a processed product to cure or dry them (Patent Document 1). In such an ultraviolet irradiation process, when the irradiation process is actually performed, the discharge lamp is turned on at a predetermined rated power value, but in a so-called rest state where the irradiation process is not performed, the power value is reduced and turned on. Yes.
これは、放電ランプを一旦消灯させると、再点灯させて放射を安定させるのに時間を要するからである。この場合、例えば、放射光を遮るシャッターを設けて、放電ランプの放射光が処理物に照射しないよう工夫される。このような点灯モードは、一般に「待機点灯モード」と称される。つまり、給電装置は、放電ランプを定常点灯させる点灯モードと待機点灯させる点灯モードを切り替える機能が必要になる（特許文献２）。 This is because once the discharge lamp is turned off, it takes time to turn it on again to stabilize radiation. In this case, for example, a shutter that blocks the emitted light is provided so that the processed object is not irradiated with the emitted light of the discharge lamp. Such a lighting mode is generally referred to as a “standby lighting mode”. In other words, the power supply device needs a function of switching between a lighting mode in which the discharge lamp is steadily lit and a lighting mode in which the discharge lamp is lit in standby (Patent Document 2).
ところで、従来、待機点灯モードは、定格電力値の７０％、低くても５０％以上で点灯させるのが通常であった。あまりに低い電力値に設定すると、放電ランプの点灯を維持させることが困難だからである。ところが、昨今は、省電力化の要請がますます強くなり、処理を行なわない場合に、無駄な電力を費やすことに対する問題が高まりつつある。 By the way, conventionally, in the standby lighting mode, it is usual to light up at 70% of the rated power value and at least 50% or more. This is because if the power value is set too low, it is difficult to keep the discharge lamp on. However, in recent years, there has been an increasing demand for power saving, and there has been a growing problem of wasting unnecessary power when processing is not performed.
本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、紫外線照射装置に使う放電ランプ用給電装置において、照射処理を行なわず、かつ、放電ランプを点灯維持させる場合に、省電力化の観点から、限りなく点灯電力を低減させることを可能にした、放電ランプ用給電装置を提供することである。 In view of the above-described problems, the object of the present invention is to provide a discharge lamp power supply device used for an ultraviolet irradiation device, in the case where the irradiation process is not performed and the discharge lamp is kept on, from the viewpoint of power saving. It is an object of the present invention to provide a discharge lamp power supply device that can reduce the lighting power without any problems.
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴って、前記エコ点灯用基準電力値を上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第２の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、前記エコ点灯モードにおけるランプ電圧の変動に基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第３の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、前記エコ点灯モードにおけるランプ電流の変動に基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第４の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、前記放電ランプの累積点灯時間に基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第５の手段は、第１の手段において、前記放電ランプの物理的変化に伴う前記エコ点灯用基準電力値の上昇は、ランプ電圧またはランプ電流のアークの不安定に伴う変動を所定時間測定したことに基づいて行うことを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means is a full lighting mode in which the discharge lamp is lit by constant power control so as to be maintained at the rated power value, and discharge by constant power control so as to be maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value. In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch the eco lighting mode for lighting the lamp, the eco lighting mode is set to a reference power value for eco lighting based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on. In addition, the discharge lamp power supply apparatus increases the eco-lighting reference power value in accordance with a physical change of the discharge lamp.
The second means is characterized in that, in the first means, the increase of the eco-lighting reference power value accompanying the physical change of the discharge lamp is performed based on a change in lamp voltage in the eco-lighting mode. A power supply device for a discharge lamp.
A third means is characterized in that, in the first means, the increase in the eco-lighting reference power value accompanying the physical change of the discharge lamp is performed based on a change in lamp current in the eco-lighting mode. A power supply device for a discharge lamp.
A fourth means is the discharge lamp according to the first means, wherein the increase of the reference power value for eco-lighting accompanying a physical change of the discharge lamp is performed based on a cumulative lighting time of the discharge lamp. Power supply device.
According to a fifth means, in the first means, the increase in the reference power value for eco-lighting accompanying the physical change of the discharge lamp is measured for a predetermined time by the fluctuation of the lamp voltage or the lamp current due to the instability of the arc. The discharge lamp power supply device is characterized in that it is performed based on the above.
本発明によれば、エコ点灯モードにおいて、放電ランプが点灯維持できるだけの最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定される。更に、放電ランプの物理的変化に伴って、エコ点灯用基準電力値を上昇させていくので、究極のエコ点灯が可能となるとともに、放電ランプの電極が磨耗したとしても最低の電流値を維持することができる。 According to the present invention, in the eco lighting mode, the eco power reference power value is set based on the minimum current value that can keep the discharge lamp lit. In addition, the standard power value for eco lighting is increased with the physical change of the discharge lamp, enabling the ultimate eco lighting and maintaining the lowest current value even if the electrode of the discharge lamp is worn. can do.
本発明は、上記の課題を解決するために、次のような手段を採用した。
第１の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧の上昇に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第２の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電流の低下に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第３の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴う放電ランプの累積点灯時間に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
第４の手段は、定格電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるフル点灯モードと、定格電力値の５０％より小さい電力値に維持されるように定電力制御によって放電ランプを点灯させるエコ点灯モードを切替え可能に駆動できる放電ランプ用給電装置において、前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧またはランプ電流のアークの不安定に伴う変動が所定時間以上であることに基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置である。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
The first means is a full lighting mode in which the discharge lamp is lit by constant power control so as to be maintained at the rated power value, and discharge by constant power control so as to be maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value. In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch the eco lighting mode for lighting the lamp, the eco lighting mode is set to a reference power value for eco lighting based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on. with, based on the increase of the physical changes in the wake cormorants lamp voltage of the discharge lamp, a discharge lamp power supply apparatus characterized by increasing only the Eco lighting reference power value.
The second means is a full lighting mode in which the discharge lamp is lit by constant power control so as to be maintained at the rated power value, and discharge by constant power control so as to be maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value. In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch the eco lighting mode for lighting the lamp, the eco lighting mode is set to a reference power value for eco lighting based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on. In addition, the discharge lamp power supply apparatus increases only the eco-lighting reference power value based on a decrease in lamp current accompanying a physical change of the discharge lamp.
The third means is a full lighting mode in which the discharge lamp is lit by constant power control so as to be maintained at the rated power value, and discharge by constant power control so as to be maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value. In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch the eco lighting mode for lighting the lamp, the eco lighting mode is set to a reference power value for eco lighting based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on. In addition, the discharge lamp power supply apparatus increases only the eco-lighting reference power value based on a cumulative lighting time of the discharge lamp accompanying a physical change of the discharge lamp .
The fourth means is a full lighting mode in which the discharge lamp is lit by constant power control so as to be maintained at the rated power value, and discharge by constant power control so as to be maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value. In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch the eco lighting mode for lighting the lamp, the eco lighting mode is set to a reference power value for eco lighting based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on. And, based on the fact that the fluctuation of the arc of the lamp voltage or lamp current accompanying the physical change of the discharge lamp is not less than a predetermined time, only the reference power value for eco lighting is raised. A power supply device for a discharge lamp.
本発明の第１の実施形態を図１〜図３を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、この放電ランプ用給電装置は、商用電源１から供給された電流は、全波整流回路２とコンデンサＣ１から構成される整流平滑回路３により整流・平滑される。整流平滑回路３から得られる直流電圧は、スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４から構成されるフルブリッジ型スイッチング回路４に供給される。スイッチング回路４の各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のベースはＰＷＭ制御部５の出力に接続されており、ＰＷＭ制御部５の出力によりスイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４がオン／オフし、スイッチング回路４から高周波出力を発生する。スイッチング回路４の出力はトランスＴにより昇圧されて、ダイオードＤ１、Ｄ２、インダクタンスＬ１、コンデンサＣ２から構成される整流平滑回路６により直流電圧に変換される。さらに、抵抗Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、起動器７を介して、放電ランプ８に供給される。
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a discharge lamp power supply apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, in this discharge lamp power supply apparatus, the current supplied from the commercial power source 1 is rectified and smoothed by a rectifying / smoothing circuit 3 including a full-wave rectifying circuit 2 and a capacitor C1. The DC voltage obtained from the rectifying / smoothing circuit 3 is supplied to the full bridge type switching circuit 4 composed of the switching elements Tr1 to Tr4. The bases of the switching elements Tr1 to Tr4 of the switching circuit 4 are connected to the output of the PWM control unit 5. The switching elements Tr1 to Tr4 are turned on / off by the output of the PWM control unit 5, and a high frequency output is output from the switching circuit 4. Occur. The output of the switching circuit 4 is boosted by a transformer T and converted into a DC voltage by a rectifying / smoothing circuit 6 including diodes D1, D2, an inductance L1, and a capacitor C2. Further, it is supplied to the discharge lamp 8 via the resistors R1, R2, R3 and the starter 7.
抵抗Ｒ１、Ｒ２により検出されたランプ電圧はランプ電圧検出信号として電圧検知部９に入力し、また、抵抗Ｒ３により検出されたランプ電流はランプ電流検出信号として電流検知部１０に入力する。電圧検知部９の出力信号と電流検知部１０の出力信号は、電力測定部１１に入力されてランプ電力が算出される。 The lamp voltage detected by the resistors R1 and R2 is input to the voltage detection unit 9 as a lamp voltage detection signal, and the lamp current detected by the resistor R3 is input to the current detection unit 10 as a lamp current detection signal. The output signal from the voltage detection unit 9 and the output signal from the current detection unit 10 are input to the power measurement unit 11 to calculate lamp power.
電力測定部１１で算出されたランプ電力信号は、比較器１２の一方の端子に入力する。また、フル点灯モード基準電力発生部１３からの基準電力信号と、エコ点灯モード基準電力発生部１４からの基準電力信号のうち、切換部１５で選択された信号が比較器１２の他方の端子に入力する。比較器１２の出力はＰＷＭ制御部５に入力される。 The lamp power signal calculated by the power measuring unit 11 is input to one terminal of the comparator 12. In addition, the signal selected by the switching unit 15 among the reference power signal from the full lighting mode reference power generation unit 13 and the reference power signal from the eco lighting mode reference power generation unit 14 is connected to the other terminal of the comparator 12. input. The output of the comparator 12 is input to the PWM controller 5.
放電ランプ用給電装置を内蔵する照射装置の照射装置制御部１６からは、放電ランプ８をフル点灯するか、またはエコ点灯するかの信号が切換部１５に入力する。切換部１５はこの信号を受けてフル点灯モードまたはエコ点灯モードのいずれかを選択する。同時に、照射装置制御部１６からは遮光手段１７にも信号が送信される。遮光手段１８は、図１１に示すように、シャッター駆動機構２７とシャッター２６から構成され、エコ点灯モードにおいてはシャッター２６が光路中に挿入されている。 A signal indicating whether the discharge lamp 8 is fully lit or eco-lit is input to the switching unit 15 from the irradiating device control unit 16 of the irradiating device incorporating the discharge lamp power supply device. The switching unit 15 receives this signal and selects either the full lighting mode or the eco lighting mode. At the same time, a signal is transmitted from the irradiation device control unit 16 to the light shielding means 17. As shown in FIG. 11, the light shielding unit 18 includes a shutter drive mechanism 27 and a shutter 26. In the eco lighting mode, the shutter 26 is inserted in the optical path.
本実施形態においては、エコ点灯モードは定格電力値の５０％より小さい電力値で放電ランプ８を点灯する。数値例をあげると、定格ランプ電力（フル点灯モード時のランプ電力）が２５０Ｗの場合、エコ点灯モードでは１００Ｗのランプ電力が設定される。従って、従来の放電ランプは再点灯の観点から「待機点灯」という表現を用いていたのに対し、本発明においては、省電力化の観点から、従来技術よりも低い電力にて放電ランプを点灯させるので、究極の省電力モードという点で「エコ点灯」と称する。 In the present embodiment, in the eco lighting mode, the discharge lamp 8 is lit with a power value smaller than 50% of the rated power value. As a numerical example, when the rated lamp power (lamp power in the full lighting mode) is 250 W, the lamp power of 100 W is set in the eco lighting mode. Therefore, while the conventional discharge lamp used the expression “standby lighting” from the viewpoint of relighting, in the present invention, from the viewpoint of power saving, the discharge lamp is turned on with lower power than the conventional technology. Therefore, it is called “eco lighting” in terms of the ultimate power saving mode.
以下に、図１に示した放電ランプ用給電装置の動作について説明する。
まず、照射装置制御部１６からの指令により切換部１５がフル点灯モード基準電力発生部１３側に切り換えられて、フル点灯モードが選択された場合、電力測定部１１で算出されたランプ電力信号に基づき、ランプ電力が一定値になるように、いわゆる定電力制御が行なわれる。具体的には、電力測定部１１の出力信号とフル点灯モード基準電力発生部１３の出力信号が、比較器１２にて比較され、その差異に応じて、ＰＷＭ制御部５は各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオン時間とオフ時間の比率（デューティ比）を制御する。例えば、ランプ電力信号がフル点灯モード基準電力発生部１３の出力信号より大きい場合は、ＰＷＭ制御部５は、ランプ電力が設定値よりも高いと判断して、ランプ電力が小さくなるように、すなわち、各スイッチング素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４のオフ時間がオン時間に比べて長くなるよう調整する。このようにして、放電ランプ８のランプ電力は、常に、基準電力値に一致するよう制御される。
The operation of the discharge lamp power supply apparatus shown in FIG. 1 will be described below.
First, when the switching unit 15 is switched to the full lighting mode reference power generation unit 13 side by a command from the irradiation device control unit 16 and the full lighting mode is selected, the lamp power signal calculated by the power measurement unit 11 is displayed. Based on this, so-called constant power control is performed so that the lamp power becomes a constant value. Specifically, the output signal of the power measurement unit 11 and the output signal of the full lighting mode reference power generation unit 13 are compared by the comparator 12, and according to the difference, the PWM control unit 5 determines the switching elements Tr1 to Tr1. The ratio (duty ratio) between the on time and off time of Tr4 is controlled. For example, when the lamp power signal is larger than the output signal of the full lighting mode reference power generation unit 13, the PWM control unit 5 determines that the lamp power is higher than the set value, so that the lamp power becomes smaller, that is, The OFF time of each switching element Tr1 to Tr4 is adjusted to be longer than the ON time. In this way, the lamp power of the discharge lamp 8 is always controlled to match the reference power value.
また、照射装置制御部１６からの指令により切換部１５がエコ点灯モード基準電力発生部１４側に切り換えられて、エコ点灯モードが選択された場合も、上記定電力制御の動作は同様である。すなわち、エコ点灯モード基準電力発生部１４の基準電力値がエコ点灯モード用の基準電力値として上記と同様の制御が行なわれる。 The operation of the constant power control is the same when the switching unit 15 is switched to the eco lighting mode reference power generation unit 14 side in response to a command from the irradiation device control unit 16 and the eco lighting mode is selected. That is, the control similar to the above is performed by using the reference power value of the eco lighting mode reference power generating unit 14 as the reference power value for the eco lighting mode.
ここで、電圧検知部９において検知された信号は、電力測定部１１以外に基準電力値変換部１８に入力されており、エコ点灯モードが選択された状態において、基準電力変換部１８は、電圧検知部９で検知されたランプ電圧信号を演算することによって、ランプ電圧の変動を検知する。そして、ランプ電圧変動が、ランプ電極の磨耗などに起因するものであれば、基準電力変換部１５はエコ点灯基準電力発生部１４に基準電力を変更する旨の信号を発信する。また、ランプ電圧が一時的に上昇あるいは下降したものである場合は、エコ点灯基準電力発生部１４からの基準電力を変更するような信号は発信しない。 Here, the signal detected by the voltage detection unit 9 is input to the reference power value conversion unit 18 in addition to the power measurement unit 11, and in the state where the eco lighting mode is selected, the reference power conversion unit 18 By calculating the lamp voltage signal detected by the detector 9, the fluctuation of the lamp voltage is detected. If the lamp voltage fluctuation is caused by lamp electrode wear or the like, the reference power converter 15 sends a signal to the eco lighting reference power generator 14 to change the reference power. Further, when the lamp voltage is temporarily increased or decreased, a signal for changing the reference power from the eco lighting reference power generation unit 14 is not transmitted.
先にも述べたように、本発明は究極のエコ点灯を目指すものであるが、ここで、エコ点灯モードにおいて放電ランプが点灯維持できる最低電流値、つまり、エコ点灯基準電力値の設定について説明する。
例えば、フル点灯モードで点灯する場合、放電ランプのランプ電圧が２０Ｖ、定格電力値（フル点灯モードの電力値）が２５０Ｗの場合を例に説明すると、ランプ電流は１２．５Ａを基準として、２５０Ｗが維持されるようにランプ電圧の変動に応じてランプ電流も追随する。一方、この放電ランプをエコ点灯モードする場合、ランプが点灯を維持できる最低電流値が４Ａとすれば、基準電力値は８０Ｗ（４Ａ×２０Ｖ）が設定される。従って、本事例の場合、フル点灯モードが選択された場合は２５０Ｗを維持する定電力制御が行なわれ、エコ点灯モードが選択された場合は８０Ｗを維持する定電力制御が行なわれる。なお、実際には、エコ点灯モードのランプ電圧はフル点灯モードのランプ電圧より低くなるが、ここでは説明の便宜上同じとしている。
As described above, the present invention aims to achieve the ultimate eco lighting. Here, the setting of the minimum current value at which the discharge lamp can be lit in the eco lighting mode, that is, the setting of the eco lighting reference power value will be described. To do.
For example, in the case of lighting in the full lighting mode, a case where the lamp voltage of the discharge lamp is 20 V and the rated power value (power value in the full lighting mode) is 250 W will be described as an example. The lamp current is 250 W with 12.5 A as a reference. So that the lamp current follows the fluctuation of the lamp voltage. On the other hand, when the discharge lamp is set to the eco lighting mode, if the minimum current value at which the lamp can be lit is 4 A, the reference power value is set to 80 W (4 A × 20 V). Therefore, in this case, when the full lighting mode is selected, constant power control that maintains 250 W is performed, and when the eco lighting mode is selected, constant power control that maintains 80 W is performed. In practice, the lamp voltage in the eco lighting mode is lower than the lamp voltage in the full lighting mode, but here it is the same for convenience of explanation.
ここで、放電ランプを点灯維持できうる最低電流値は、厳密には、封入ガス種、封入ガス圧力、電極間距離、ランプ温度、フル点灯モードとエコ点灯モードの累積時間など各種要因により異なる。実際には、使用環境を想定した実験を事前に行い、アークが安定して点灯を維持できうる最小電流値を求めることになる。最低電流値は各種の要因を考慮して定められ、単に計算上で求めた最低電流値そのものを採用してエコ点灯させることは現実的ではない。つまり、実際には、最低電流値に最小限の余裕値が付加された値が採用される。上記の事例においては、最小限の余裕値を１Ａとして、１００Ｗ（５Ａ×２０Ｖ）という基準電力値が設定される。この最低限の余裕値とは最低電流値の１５％以内が適用される。 Here, strictly speaking, the minimum current value at which the discharge lamp can be kept on varies depending on various factors such as the enclosed gas type, the enclosed gas pressure, the distance between the electrodes, the lamp temperature, the accumulated time of the full lighting mode and the eco lighting mode. Actually, an experiment assuming the use environment is performed in advance, and the minimum current value at which the arc can be stably maintained is determined. The minimum current value is determined in consideration of various factors, and it is not realistic to simply use the minimum current value obtained by calculation to make the eco lighting on. That is, in practice, a value obtained by adding a minimum margin value to the minimum current value is employed. In the above case, a reference power value of 100 W (5 A × 20 V) is set with a minimum margin value of 1 A. The minimum margin value is within 15% of the minimum current value.
次に、エコ点灯基準電力値の変更について説明する。
放電ランプは、点灯時間の経過に伴い、電極が磨耗して電極間距離は長くなる。そのため、ランプ電圧も上昇する。本発明は、このような点灯時間の経過に伴う放電ランプそのものの変化を検知して、エコ点灯基準電力値を変更する。
上述の例で説明すると、点灯初期の設定値は、ランプ電圧が２０Ｖ、フル点灯モードの定格電力値は２５０Ｗ、エコ点灯モードの定格電力値は１００Ｗである。いまここで、長時間の点灯により、ランプ電圧が２３Ｖ（＋３Ｖ）に上昇した場合を想定する。この場合、フル点灯モードでは基準電力値を２５０Ｗとする定電力制御を維持させても基本的に問題はない。ランプ電圧の上昇に応じてランプ電流が実用上問題ない範囲で減少するだけだからである。
Next, the change of the eco lighting reference power value will be described.
In the discharge lamp, as the lighting time elapses, the electrodes wear and the distance between the electrodes increases. As a result, the lamp voltage also increases. The present invention detects the change of the discharge lamp itself as the lighting time elapses, and changes the eco lighting reference power value.
To explain with the above example, the setting value at the initial stage of lighting is a lamp voltage of 20 V, a rated power value in the full lighting mode is 250 W, and a rated power value in the eco lighting mode is 100 W. Here, it is assumed that the lamp voltage has increased to 23 V (+3 V) due to long-time lighting. In this case, in the full lighting mode, there is basically no problem even if constant power control with a reference power value of 250 W is maintained. This is because as the lamp voltage increases, the lamp current only decreases within a practically acceptable range.
一方、エコ点灯モードでは、ランプ電圧の上昇によるランプ電流の減少は点灯維持という点で問題となる。点灯初期５Ａ（２５０Ｗ／２０Ｖ）のランプ電流が４．３４Ａ（１００Ｗ／２３Ｖ）まで低下してしまうからである。本発明では、このような状況に対処しようとするものであり、点灯経過時間に基づく放電ランプの点灯状態の変化に対して、エコ点灯モードの基準電力値のみを変化させるものである。例えば、ランプ電圧が＋３Ｖ上昇した場合、エコ点灯モード時の基準電力値を１０５Ｗ（＋５Ｗ）に変更する。つまり、ランプ電流が４．５７Ａ（１０５Ｗ／２３Ｖ）までの低下にとどめる。 On the other hand, in the eco lighting mode, a decrease in lamp current due to an increase in lamp voltage is a problem in terms of maintaining lighting. This is because the lamp current at the initial lighting stage 5A (250 W / 20 V) decreases to 4.34 A (100 W / 23 V). In the present invention, it is intended to deal with such a situation, and only the reference power value in the eco lighting mode is changed with respect to the change in the lighting state of the discharge lamp based on the elapsed lighting time. For example, when the lamp voltage increases by +3 V, the reference power value in the eco lighting mode is changed to 105 W (+5 W). That is, the lamp current is limited to 4.57 A (105 W / 23 V).
エコ点灯モードの基準電力値は、ランプ電圧が所定量変化するごとに段階的に変化させてもよいし、または、ランプ電圧の変化にアナログ的に追随するように変化させてもかまわない。ただし、前記したように、ランプ内における封入ガスの対流やランプの物理的な振動による瞬間的なランプ電圧の変化に応答してはいけない。このため、例えば、所定時間、ランプ電圧の変化を観察して電極の磨耗などランプ自体の変化を検知する必要はある。このため、所定時間におけるアークの安定性を観察している。この点は後述する。 The reference power value in the eco lighting mode may be changed stepwise every time the lamp voltage changes by a predetermined amount, or may be changed so as to follow the change of the lamp voltage in an analog manner. However, as described above, it should not respond to an instantaneous lamp voltage change caused by convection of the filled gas in the lamp or physical vibration of the lamp. For this reason, for example, it is necessary to detect changes in the lamp itself, such as electrode wear, by observing changes in the lamp voltage for a predetermined time. For this reason, the stability of the arc at a predetermined time is observed. This point will be described later.
なお、放電ランプの物理的変化は、ランプ電圧の検出に限られるものではなく、第２及び第３の実施形態において詳述するように、ランプ電流を検出してもよいし、ランプの総累積点灯時間を検出してもよい。特許文献２にはフル点灯モードにおけるランプ電力を時間経過とともに上昇させることが記載されており、照射物に対して常に一定照度を維持するため、ランプ電力を時間経過とともに上昇させるという考えが開示されている。しかし、本願発明のように、照射処理を行なわないエコ点灯モードにおけるランプ電力を上昇させるという技術思想は存在しない。また、上記の事例においては、ランプ電圧が明らかに上昇（２０Ｖ→２３Ｖ）した場合を想定したが、第４の実施形態において詳述するように、点灯経過時間に伴うランプの物理的変化をアークの安定性から検知するようにしてもよい。つまり、電極が磨耗するなどの放電ランプが物理的変化をする場合、アークが不安定になるからである。例えば、エコ点灯モードにおけるランプ電圧（２０Ｖ）に対する所定割合（±１５％）の電圧変動が、所定時間（例えば、５秒間）継続した場合に、アークが不安定であると判断し、この場合、エコ点灯モードの基準電力値を上昇させる。 Note that the physical change of the discharge lamp is not limited to the detection of the lamp voltage, and as will be described in detail in the second and third embodiments, the lamp current may be detected, or the total accumulation of the lamp. The lighting time may be detected. Patent Document 2 describes that the lamp power in the full lighting mode is increased with the passage of time, and the idea of increasing the lamp power with the passage of time is disclosed in order to always maintain a constant illuminance for the irradiated object. ing. However, unlike the present invention, there is no technical idea of increasing the lamp power in the eco lighting mode in which the irradiation process is not performed. In the above case, it is assumed that the lamp voltage clearly rises (20V → 23V). However, as will be described in detail in the fourth embodiment, the physical change of the lamp with the elapsed lighting time is represented by the arc. You may make it detect from stability of. That is, the arc becomes unstable when the discharge lamp undergoes a physical change such as electrode wear. For example, when the voltage fluctuation of a predetermined ratio (± 15%) with respect to the lamp voltage (20 V) in the eco lighting mode continues for a predetermined time (for example, 5 seconds), it is determined that the arc is unstable. Increase the standard power value of the eco lighting mode.
図２は、定格電力値が２５０Ｗの放電ランプのエコ点灯モードにおける基準電力値を経時的に次第に上昇させたときの様子を示す図であり、縦軸は放電ランプの点灯電力値（Ｗ）を示し、横軸は累積点灯時間（時間）を示す。
同図に示すように、フル点灯状態の基準電力値２５０Ｗを、エコ点灯状態の基準電力値１００Ｗから経時的に変化させて１２５Ｗまで上昇させた場合を示している。なお、エコ点灯状態の基準電力値が１２５Ｗに達した場合は、放電ランプは寿命がきたとして新たな放電ランプと交換する。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the reference power value in the eco lighting mode of the discharge lamp having a rated power value of 250 W is gradually increased with time, and the vertical axis indicates the lighting power value (W) of the discharge lamp. The horizontal axis indicates the cumulative lighting time (time).
As shown in the figure, the reference power value 250W in the full lighting state is changed from the reference power value 100W in the eco lighting state with time to increase to 125W. When the reference power value in the eco lighting state reaches 125 W, the discharge lamp is replaced with a new discharge lamp because it has reached the end of its life.
図３は、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検出し、ランプ電圧が上昇している場合、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、ランプ電圧Ｖが、所定時間、所定の電圧範囲Ｖ０≦Ｖ＜Ｖ１、例えば、２０Ｖ以上２３Ｖ未満かを判定する。所定の電圧範囲にある場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗに設定する。所定の範囲にない場合は、ステップＳ４において、所定時間、所定の電圧範囲Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２にあるかを判定する。所定の電圧範囲Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２にある場合は、ステップＳ５において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。所定の電圧範囲Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ２にない場合は、ステップＳ６において、ランプ電圧Ｖが、所定時間、所定の電圧範囲Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３にあるかを判定する。所定の電圧範囲Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３にある場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定の電圧範囲Ｖ２≦Ｖ＜Ｖ３にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ８において、ランプ電圧Ｖが、所定時間、所定の電圧範囲Ｖｎ−１≦Ｖ＜Ｖｎにあるかを判定する。所定の電圧範囲Ｖｎ−１≦Ｖ＜Ｖｎにある場合は、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを許容される最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘ、例えば、１２５Ｗに設定する。所定の電圧範囲Ｖｎ−１≦Ｖ＜Ｖｎにない場合は、ステップＳ１０において、ランプ電圧ＶがＶｎより大きいと判定されるので、放電ランプは正常な使用に耐えないものとして、ランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、７、９の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
FIG. 3 is a flowchart for detecting the lamp voltage in the eco lighting mode and increasing the reference power value when the lamp voltage is increasing.
In the figure, in step S1, it is determined whether or not it is in the eco lighting mode. If it is not in the eco lighting mode, the full lighting mode is processed. In the case of the eco lighting mode, in step S2, it is determined whether the lamp voltage V is a predetermined voltage range V 0 ≦ V <V 1 , for example, 20 V or more and less than 23 V for a predetermined time. If it is within the predetermined voltage range, in step S3, the eco lighting reference power value W is set to a predetermined eco lighting reference power value W 0 , for example, 100W. If it is not within the predetermined range, it is determined in step S4 whether or not the predetermined voltage range V 1 ≦ V <V 2 is satisfied for a predetermined time. If the predetermined voltage range V 1 ≦ V <V 2 , the eco lighting reference power value W is set to the predetermined eco lighting reference power value W 1 in step S5. If the predetermined voltage range V 1 ≦ V <V 2 is not satisfied, it is determined in step S6 whether the ramp voltage V is within the predetermined voltage range V 2 ≦ V <V 3 for a predetermined time. If the predetermined voltage range V 2 ≦ V <V 3 , the eco lighting reference power value W is set to the predetermined eco lighting reference power value W 2 in step S7. If the predetermined voltage range V 2 ≦ V <V 3 is not satisfied, the same processing as described above is performed. In step S8, the ramp voltage V is set to the predetermined voltage range V n−1 ≦ V <V n for a predetermined time. Determine if there is. If the predetermined voltage range V n−1 ≦ V <V n is satisfied, the eco lighting reference power value W is set to the maximum allowable eco lighting reference power value W max , for example, 125 W in step S9. If the predetermined voltage range V n−1 ≦ V <V n is not satisfied, it is determined in step S10 that the lamp voltage V is greater than V n. Output a signal. In addition, after the processing of steps S3, 5, 7, and 9, the processing from step S1 is repeated.
次に、本発明の第２の実施形態を図４及び図５を用いて説明する。
図４は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の放電ランプ用給電装置は、図１に記載の放電ランプ用給電装置と比べて、電圧検知部９からの出力を基準電力変換部１８に入力されているのに代えて、電流検知部１０からの出力が基準電力変換部１８に入力されている点で相違しており、エコ点灯モードにおいて、ランプ電流を検出し、ランプ電流が減少している場合、基準電力値を上昇させるものである。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of the discharge lamp power supply device according to the present embodiment.
As shown in the figure, in the discharge lamp power supply device of the present embodiment, the output from the voltage detection unit 9 is input to the reference power conversion unit 18 as compared with the discharge lamp power supply device shown in FIG. Instead of the point that the output from the current detection unit 10 is input to the reference power conversion unit 18, in the eco lighting mode, when the lamp current is detected and the lamp current is reduced, The reference power value is increased. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
図５は、エコ点灯モードにおいて、ランプ電流を検出し、ランプ電流が減少している場合、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、ランプ電流Ｉが、所定時間、所定の電流範囲Ｉ１＜Ｉ≦Ｉ０、例えば、５Ａ以下４．３４（１００Ｗ／２３Ｖ）より大きいかを判定する。所定の電圧範囲にある場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗに設定する。所定の範囲にない場合は、ステップＳ４において、所定時間、所定の電圧範囲Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ１にあるかを判定する。所定の電流範囲Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ１にある場合は、ステップＳ５において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。所定の電流範囲Ｉ２＜Ｉ≦Ｉ１にない場合は、ステップＳ６において、ランプ電流Ｉが、所定時間、所定の電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ２にあるかを判定する。所定の電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ２にある場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定の電流範囲Ｉ３＜Ｉ≦Ｉ２にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ８において、ランプ電流Ｉが、所定時間、所定の電流範囲Ｉｎ＜Ｉ≦Ｉｎ−１にあるかを判定する。所定の電流範囲Ｉｎ＜Ｉ≦Ｉｎ−１にある場合は、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを許容される最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘ、例えば、１２５Ｗに設定する。所定の電流範囲Ｉｎ＜Ｉ≦Ｉｎ−１にない場合は、ステップＳ１０において、ランプ電流ＩがＩｎより小さいと判定されるので、放電ランプは正常な使用に耐えないものとして、ランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、７、９の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
FIG. 5 is a flowchart for detecting the lamp current in the eco lighting mode and increasing the reference power value when the lamp current is decreasing.
In the figure, in step S1, it is determined whether or not it is in the eco lighting mode. If it is not in the eco lighting mode, the full lighting mode is processed. In the case of the eco lighting mode, in step S2, it is determined whether the lamp current I is larger than a predetermined current range I 1 <I ≦ I 0 , for example, 5A or less 4.34 (100 W / 23 V) for a predetermined time. If it is within the predetermined voltage range, in step S3, the eco lighting reference power value W is set to a predetermined eco lighting reference power value W 0 , for example, 100W. If it is not within the predetermined range, it is determined in step S4 whether or not the predetermined voltage range I 2 <I ≦ I 1 is satisfied for a predetermined time. If the predetermined current range I 2 <I ≦ I 1 , the eco lighting reference power value W is set to the predetermined eco lighting reference power value W 1 in step S5. If the predetermined current range I 2 <I ≦ I 1 is not satisfied, it is determined in step S6 whether the lamp current I is within the predetermined current range I 3 <I ≦ I 2 for a predetermined time. If the predetermined current range I 3 <I ≦ I 2 , the eco lighting reference power value W is set to the predetermined eco lighting reference power value W 2 in step S7. If it is not in the predetermined current range I 3 <I ≦ I 2 , the same processing as described above is performed. In step S8, the lamp current I is set to the predetermined current range I n <I ≦ I n−1 for a predetermined time. Determine if there is. If the predetermined current range I n <I ≦ I n−1 , the eco lighting reference power value W is set to the maximum allowable eco lighting reference power value W max , for example, 125 W, in step S9. If not within a predetermined current range I n <I ≦ I n-1, in step S10, since the lamp current I is determined to I n less than as discharge lamps do not withstand the normal use, the lamp replacement Output a signal. In addition, after the processing of steps S3, 5, 7, and 9, the processing from step S1 is repeated.
次に、本発明の第３の実施形態を図６及び図７を用いて説明する。
図６は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の放電ランプ用給電装置は、図１に記載の放電ランプ用給電装置と比べて、電圧検知部９からの出力を基準電力変換部１８に入力されているのに代えて、ランプ累積点灯時間測定部１９からの出力を基準電力変換部１８に入力している点で相違しており、エコ点灯モードにおいて、フル点灯時間とエコ点灯時間を加えたランプ累積点灯時間を検出し、ランプ累積点灯時間の経過に伴って、基準電力値を上昇させるものである。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of the discharge lamp power supply device according to the present embodiment.
As shown in the figure, in the discharge lamp power supply device of the present embodiment, the output from the voltage detection unit 9 is input to the reference power conversion unit 18 as compared with the discharge lamp power supply device shown in FIG. Instead of this, the difference is that the output from the lamp cumulative lighting time measuring unit 19 is input to the reference power conversion unit 18, and in the eco lighting mode, the lamp cumulative is obtained by adding the full lighting time and the eco lighting time. The lighting time is detected, and the reference power value is increased as the lamp cumulative lighting time elapses. Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
図７は、エコ点灯モードにおいて、フル点灯時間とエコ点灯時間を加えたランプ累積点灯時間を検出し、ランプ累積点灯時間が累積されるにしたがって、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、ランプ累積点灯時間Ｔが、所定のランプ累積点灯時間範囲０≦Ｔ＜Ｔ１かを判定する。所定のランプ累積点灯時間の範囲にある場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗに設定する。所定の範囲にない場合は、ステップＳ４において、所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２にあるかを判定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２にある場合は、ステップＳ５において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ１≦Ｔ＜Ｔ２にない場合は、ステップＳ６において、ランプ累積点灯時間が、所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３にあるかを判定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３にある場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔ２≦Ｔ＜Ｔ３にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ８において、ランプ累積点灯時間が、所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔｎ−１≦Ｔ＜Ｔｎにあるかを判定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔｎ−１≦Ｔ＜Ｔｎにある場合は、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを許容される最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘ、例えば、１２５Ｗに設定する。所定のランプ累積点灯時間範囲Ｔｎ−１≦Ｔ＜Ｔｎにない場合は、ステップＳ１０において、ランプ累積点灯時間ＴがＴｎを経過していると判定されるので、放電ランプは正常な使用に耐えないものとして、ランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、７、９の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
FIG. 7 is a flowchart in the case of detecting the lamp cumulative lighting time obtained by adding the full lighting time and the eco lighting time in the eco lighting mode, and increasing the reference power value as the lamp cumulative lighting time is accumulated.
In the figure, in step S1, it is determined whether or not it is in the eco lighting mode. If it is not in the eco lighting mode, the full lighting mode is processed. If eco lighting mode, in step S2, the lamp cumulative lighting time T, determines whether a given lamp cumulative lighting time range 0 ≦ T <T 1. If it is within the predetermined lamp cumulative lighting time range, in step S3, the eco lighting reference power value W is set to a predetermined eco lighting reference power value W 0 , for example, 100W. If it is not within the predetermined range, it is determined in step S4 whether or not a predetermined lamp cumulative lighting time range T 1 ≦ T <T 2 is satisfied. If the predetermined lamp cumulative lighting time range T 1 ≦ T <T 2 , the eco lighting reference power value W is set to the predetermined eco lighting reference power value W 1 in step S5. If it is not in the predetermined lamp cumulative lighting time range T 1 ≦ T <T 2 , it is determined in step S6 whether the lamp cumulative lighting time range is in the predetermined lamp cumulative lighting time range T 2 ≦ T <T 3 . If the predetermined lamp cumulative lighting time range T 2 ≦ T <T 3 is satisfied, the eco lighting reference power value W is set to the predetermined eco lighting reference power value W 2 in step S7. If it is not in the predetermined lamp cumulative lighting time range T 2 ≦ T <T 3 , the same processing as described above is performed, and in step S8, the lamp cumulative lighting time is the predetermined lamp cumulative lighting time range T n−1 ≦ T. <determines whether or not there is in T n. When it is in the predetermined lamp cumulative lighting time range T n−1 ≦ T <T n , the eco lighting reference power value W is set to the maximum allowable eco lighting reference power value W max , for example, 125 W in step S9. To do. If the predetermined lamp cumulative lighting time range T n−1 ≦ T <T n is not satisfied, it is determined in step S10 that the lamp cumulative lighting time T has passed T n , so that the discharge lamp is used normally. A lamp replacement signal is output as a signal that cannot endure. In addition, after the processing of steps S3, 5, 7, and 9, the processing from step S1 is repeated.
次に、本発明の第４の実施形態を図８及び図９を用いて説明する。
図８は、本実施形態に係る放電ランプ用給電装置の構成を示す図である。
同図に示すように、本実施形態の放電ランプ用給電装置は、図１に記載の放電ランプ用給電装置と比べて、基準電力値変換部２０が、図１に示した基準電力値変換部１８と機能が相違しており、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検知し、点灯経過時間に伴うランプの物理的変化に起因するアークの不安定性を検知し、基準電力値を上昇させるものである。なお、その他の構成は、図１に示した同符号の構成に対応するので説明を省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the discharge lamp power supply apparatus according to the present embodiment.
As shown in the figure, in the discharge lamp power supply device of the present embodiment, the reference power value conversion unit 20 has the reference power value conversion unit shown in FIG. 18, the function is different, and in the eco lighting mode, the lamp voltage is detected, the instability of the arc caused by the physical change of the lamp with the lighting elapsed time is detected, and the reference power value is increased. . Other configurations correspond to the configurations of the same reference numerals shown in FIG.
図９は、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検知し、所定時間、ランプ電圧のアークの不安定に伴う変動を検知し、基準電力値を上昇させる場合のフローチャートである。
同図において、ステップＳ１において、エコ点灯モードかを判定し、エコ点灯モードでない場合は、フル点灯モードの処理を行う。エコ点灯モードの場合は、ステップＳ２において、エコ点灯基準電力値Ｗが、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０、例えば、１００Ｗ未満かを判定する。エコ点灯基準電力値Ｗ＜Ｗ０の場合は、ステップＳ３において、エコ点灯基準電力値Ｗを、所定のエコ点灯基準電力値Ｗ０に設定する。エコ点灯基準電力値Ｗ＜Ｗ０でない場合は、ステップＳ４において、所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ０≦Ｗ＜Ｗ１にあるかを判定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ０≦Ｗ＜Ｗ１にある場合は、ステップＳ５において、ランプ電圧の不安定な振動電圧を検出するために、ランプ電圧の微分値を所定時間、例えば、５秒間継続して積分した値αが所定値βより小さいか否かを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして格別の処理を行わない。小さくない場合は、放電ランプの電極消耗などの物理的変化が生じてランプ電圧の不安定さが発生したとして、ステップＳ６において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ１に設定する。ステップＳ４において、エコ点灯基準電力値範囲Ｗ０≦Ｗ＜Ｗ１にない場合は、ステップＳ７において、エコ点灯基準電力値Ｗが、所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ１≦Ｗ＜Ｗ２にあるかを判定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ１≦Ｗ＜Ｗ２にある場合は、ステップＳ８において、ステップＳ５と同様に、ランプ電圧の微分値を所定時間積分した値αが所定値βより小さいかを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして処理を行わない。小さくない場合は、放電ランプの電極消耗などの物理的変化が生じてランプ電圧の不安定さが発生したとして、ステップＳ９において、エコ点灯基準電力値Ｗを所定のエコ点灯基準電力値Ｗ２に設定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗ１≦Ｗ＜Ｗ２にない場合は、先と同様の処理を行い、ステップＳ１０において、エコ点灯基準電力値Ｗが、所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗｎ−１≦Ｗ＜Ｗｎ（＝Ｗｍａｘ）にあるかを判定する。所定のエコ点灯基準電力値範囲Ｗｎ−１≦Ｗ＜Ｗｎ（＝Ｗｍａｘ）にある場合は、ステップＳ１１において、ステップＳ５と同様に、ランプ電圧の微分値を所定時間積分した値αが所定値βより小さいかを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして処理を行わない。小さくない場合は、放電ランプの電極消耗などの物理的変化が生じてランプ電圧の不安定さが発生したとして、ステップＳ１２において、エコ点灯基準電力値Ｗを最大のエコ点灯基準電力値Ｗｍａｘに設定する。ステップＳ１３において、ステップＳ５と同様に、ランプ電圧の微分値を所定時間積分した値αが所定値βより小さいかを判定する。小さい場合は、ランプ電圧の不安定さがない、またはランプの不安定さが一時的なものとして処理を行わない。小さくない場合は、ステップＳ１４において、放電ランプは寿命がきているとしてランプ交換信号を出力する。なお、ステップＳ３、５、６，８、９、１０、１１、１３の処理後は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。
FIG. 9 is a flowchart in the case where the lamp voltage is detected in the eco lighting mode, the fluctuation of the lamp voltage due to the arc instability is detected for a predetermined time, and the reference power value is increased.
In the figure, in step S1, it is determined whether or not it is in the eco lighting mode. If it is not in the eco lighting mode, the full lighting mode is processed. In the case of the eco lighting mode, in step S2, it is determined whether the eco lighting reference power value W is less than a predetermined eco lighting reference power value W 0 , for example, 100 W. If the eco lighting reference power value W <W 0 , the eco lighting reference power value W is set to a predetermined eco lighting reference power value W 0 in step S3. If the eco lighting reference power value W <W 0 is not satisfied, it is determined in step S4 whether or not a predetermined eco lighting reference power value range W 0 ≦ W <W 1 is satisfied. If the predetermined eco-lighting reference power value range W 0 ≦ W <W 1 is satisfied, in step S5, in order to detect an unstable oscillation voltage of the lamp voltage, the differential value of the lamp voltage is set to a predetermined time, for example, 5 It is determined whether or not the value α integrated continuously for a second is smaller than a predetermined value β. If it is small, there is no lamp voltage instability or the lamp instability is temporary and no special processing is performed. If not smaller, as physical changes such as electrode wear of the discharge lamp instability of the lamp voltage is generated occurs, in step S6, the Eco lighting reference power value W to a predetermined ECO lighting reference power value W 1 Set. If the eco lighting reference power value range W 0 ≦ W <W 1 is not found in step S4, the eco lighting reference power value W is changed to a predetermined eco lighting reference power value range W 1 ≦ W <W 2 in step S7. Determine if there is. If the predetermined eco lighting reference power value range W 1 ≦ W <W 2 is satisfied, whether or not the value α obtained by integrating the differential value of the lamp voltage for a predetermined time in step S8 is smaller than the predetermined value β, as in step S5. judge. If it is smaller, the process is not performed on the assumption that the lamp voltage is not unstable or the lamp is unstable temporarily. If not smaller, as physical changes such as electrode wear of the discharge lamp instability of the lamp voltage is generated occurs, in step S9, the Eco lighting reference power value W to a predetermined ECO lighting reference power value W 2 Set. If the predetermined eco lighting reference power value range W 1 ≦ W <W 2 is not satisfied, the same processing as described above is performed. In step S10, the eco lighting reference power value W is changed to the predetermined eco lighting reference power value range W n. It is determined whether −1 ≦ W <W n (= W max ). When it is in the predetermined eco lighting reference power value range W n−1 ≦ W <W n (= W max ), the value α obtained by integrating the differential value of the lamp voltage for a predetermined time in step S11 is the same as in step S5. It is determined whether it is smaller than the predetermined value β. If it is smaller, the process is not performed on the assumption that the lamp voltage is not unstable or the lamp is unstable temporarily. If it is not smaller, it is determined that the lamp voltage has become unstable due to physical changes such as electrode consumption of the discharge lamp, and in step S12, the eco lighting reference power value W is set to the maximum eco lighting reference power value W max . Set. In step S13, as in step S5, it is determined whether the value α obtained by integrating the derivative value of the lamp voltage for a predetermined time is smaller than the predetermined value β. If it is smaller, the process is not performed on the assumption that the lamp voltage is not unstable or the lamp is unstable temporarily. If it is not smaller, in step S14, it is determined that the discharge lamp has reached the end of its life, and a lamp replacement signal is output. In addition, after the process of step S3, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 13, the process from step S1 is repeated.
なお、第４の実施形態においては、エコ点灯モードにおいて、ランプ電圧を検知し、所定時間、ランプ電圧のアークの不安定に伴う変動を検知し、基準電力値を上昇させる場合について説明したが、エコ点灯モードにおいて、ランプ電流を検知し、所定時間、ランプ電流のアークの不安定に伴う変動を検知し、基準電力値を上昇させるようにしてもよい。 In the fourth embodiment, in the eco-lighting mode, the lamp voltage is detected, the fluctuation of the lamp voltage due to arc instability is detected for a predetermined time, and the reference power value is increased. In the eco-lighting mode, the lamp current may be detected, and the fluctuation of the lamp current due to the arc instability may be detected for a predetermined time to increase the reference power value.
図１０は、図１、図４、図６、図８に示した放電ランプ８の構成の一例を示す図である。
同図に示すように、放電ランプ８は全体が石英ガラス製の発光部８１と封止部８２から構成される。発光部８１には陰極８３Ａと陽極８３Ｂが対向配置しており、それぞれ電極軸８４Ａ、８４Ｂに保持される。電極軸８４Ａ、８４Ｂの根元は封止部８２内にそれぞれ埋設される。なお、電極の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、同一径のまま１本棒のように延びるものであってもよい。陰極８３Ａはタングステン（Ｗ）からなり、その先端にバリウム（Ｂａ）、トリウム（Ｔｈ）、ランタン（Ｌａ）などのエミッタ物質が含まれる。一方、陽極８３Ｂもタングステンから構成される。陽極８３Ｂの電極軸８４Ｂにはゲータとしてタンタルワイヤ８５が巻きつけられている。陰極８３Ａの陽極側先端は電子放射の容易性から円錐形状に形成されているが、陽極８３Ｂの陰極側先端は平面形状に形成されている。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of the configuration of the discharge lamp 8 illustrated in FIGS. 1, 4, 6, and 8.
As shown in the figure, the entire discharge lamp 8 includes a light emitting portion 81 and a sealing portion 82 made of quartz glass. A cathode 83A and an anode 83B are disposed opposite to the light emitting portion 81, and are held by electrode shafts 84A and 84B, respectively. The bases of the electrode shafts 84A and 84B are embedded in the sealing portion 82, respectively. In addition, the form of the electrode is not limited to this, and for example, it may extend like a single bar with the same diameter. The cathode 83A is made of tungsten (W), and an emitter material such as barium (Ba), thorium (Th), or lanthanum (La) is included at the tip thereof. On the other hand, the anode 83B is also made of tungsten. A tantalum wire 85 is wound around the electrode shaft 84B of the anode 83B as a gater. The anode side tip of the cathode 83A is formed in a conical shape because of the ease of electron emission, while the cathode side tip of the anode 83B is formed in a planar shape.
発光部８１には、発光物質としてキセノンと水銀が封入されている、封入量は、例えば、キセノンガスが静圧で０．１ＭＰａ〜２ＭＰａの範囲から選択された量が封入されており、水銀は３〜３０ｍｇ／ｃｍ３の範囲から選択された量が封入されている。放電ランプ８に給電装置から電力が供給されると、波長２００ｎｍ〜６５０ｎｍの光を放射する。放電ランプ８について、数値例を示すと、発光部８１の最大内径は１５ｍｍ、発光部８１の肉厚は２．５ｍｍ、発光部８１の全長（陰極や陽極の伸びる方向）は３０．６ｍｍ、陰極８３Ａの本体径は５ｍｍ、陽極８３Ｂの本体径は５ｍｍ、電極間距離は２ｍｍである。電極８３Ａ、８３Ｂ、特に陰極８３Ａは点灯時間の経過とともに先端が磨耗する。構成物質であるタングステンが蒸発するからである。特に、本件の場合は、フル点灯モードとエコ点灯モードでランプ電力値を激しく変化させながら点灯することから電極磨耗は通常のランプよりも激しい。 Xenon and mercury are enclosed in the light emitting unit 81 as a luminescent material. The amount of the encapsulated substance is, for example, an amount selected from the range of 0.1 MPa to 2 MPa of xenon gas at a static pressure. An amount selected from the range of 3-30 mg / cm 3 is enclosed. When power is supplied to the discharge lamp 8 from the power supply device, light having a wavelength of 200 nm to 650 nm is emitted. As for numerical examples of the discharge lamp 8, the maximum inner diameter of the light emitting portion 81 is 15 mm, the thickness of the light emitting portion 81 is 2.5 mm, the total length of the light emitting portion 81 (the direction in which the cathode and anode extend) is 30.6 mm, the cathode The main body diameter of 83A is 5 mm, the main body diameter of the anode 83B is 5 mm, and the distance between the electrodes is 2 mm. The tips of the electrodes 83A and 83B, particularly the cathode 83A, wear with the passage of lighting time. This is because the constituent material tungsten evaporates. In particular, in this case, since the lamp is lit while changing the lamp power value between the full lighting mode and the eco lighting mode, the electrode wear is more severe than that of a normal lamp.
図１１は、第１〜第４実施形態の放電ランプ用給電装置を適用した紫外線照射装置の構成の一例を示す図である。
同図に示すように、紫外線照射装置は、ケーシング２１の内部に、光学系２２と、光学系２２を構成する放電ランプ８を制御する放電ランプ用給電装置２３が設けられている。光学系２２は、ショートアーク型の放電ランプ８と、放電ランプ８から放射される光を反射する楕円反射鏡２４を備えている。放電ランプ８のアーク中心が楕円反射鏡２４の第１焦点Ｆ１に一致するように、放電ランプ８と楕円反射鏡２４がケーシング２１に固定されている。放電ランプ８の放射光は、楕円反射鏡２４によって、楕円反射鏡２４の第２焦点Ｆ２に集光される。楕円反射鏡２４の第２焦点Ｆ２には導光ファイバ２５を配置し、導光ファイバ２５によって、放電ランプ８の放射光を微小域に照射することができる。楕円反射鏡２４と導光ファイバ２５の間にはシャッター２６が配置される。シャッター２６はシャッター駆動機構２７により開閉制御されるものであり、「閉じる」の信号が入力されたときは、シャッター２６は図示の状態となり、放電ランプ８の放射光は導光ファイバ２５には導かれない。一方、シャッター駆動機構２７により「開く」の信号が入力されたときには、シャッター２６は矢印ａの方向に退避し、放電ランプ８の放射光が導光ファイバ２５に導かれる。図１において説明したように、シャッター駆動機構２７は放電ランプ用給電装置２３と連携しており、放電ランプ８の点灯モードとの関係で開閉制御される。具体的には、放電ランプ８がフル点灯モードのときは、シャッター２６は開いて放電ランプ８の放射光が導光ファイバ２５に導かれ、放電ランプ８がエコ点灯モードのときは、シャッター２６は閉じて放電ランプ８の放射光は導光ファイバ２５には導かれない。導光ファイバ２５の出射端から出射した放射光は、接着剤、塗料、インク、レジストなどに照射され、これらを硬化あるいは乾燥させることに利用される。
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a configuration of an ultraviolet irradiation device to which the discharge lamp power supply device of the first to fourth embodiments is applied.
As shown in the figure, the ultraviolet irradiation device is provided with an optical system 22 and a discharge lamp power supply device 23 for controlling the discharge lamp 8 constituting the optical system 22 inside the casing 21. The optical system 22 includes a short arc type discharge lamp 8 and an elliptical reflecting mirror 24 that reflects light emitted from the discharge lamp 8. The discharge lamp 8 and the elliptical reflecting mirror 24 are fixed to the casing 21 so that the arc center of the discharge lamp 8 coincides with the first focal point F1 of the elliptical reflecting mirror 24. The emitted light from the discharge lamp 8 is collected by the elliptical reflecting mirror 24 at the second focal point F2 of the elliptical reflecting mirror 24. A light guide fiber 25 is disposed at the second focal point F <b> 2 of the elliptical reflecting mirror 24, and the light emitted from the discharge lamp 8 can be irradiated onto a minute region by the light guide fiber 25. A shutter 26 is disposed between the elliptical reflecting mirror 24 and the light guide fiber 25. The shutter 26 is controlled to be opened and closed by a shutter drive mechanism 27. When a “close” signal is input, the shutter 26 is in the state shown in the figure, and the emitted light from the discharge lamp 8 is guided to the light guide fiber 25. I can't take it. On the other hand, when an “open” signal is input by the shutter drive mechanism 27, the shutter 26 is retracted in the direction of arrow a, and the emitted light of the discharge lamp 8 is guided to the light guide fiber 25. As described with reference to FIG. 1, the shutter drive mechanism 27 is linked with the discharge lamp power supply device 23 and is controlled to open and close in relation to the lighting mode of the discharge lamp 8. Specifically, when the discharge lamp 8 is in the full lighting mode, the shutter 26 is opened and the emitted light of the discharge lamp 8 is guided to the light guide fiber 25, and when the discharge lamp 8 is in the eco lighting mode, the shutter 26 is The light emitted from the discharge lamp 8 is closed and is not guided to the light guide fiber 25. The emitted light emitted from the output end of the light guide fiber 25 is applied to an adhesive, paint, ink, resist, etc., and is used for curing or drying these.
１ 商用電源
２ 全波整流回路
３ 整流平滑回路
４ スイッチング回路
５ ＰＷＭ制御部
６ 整流平滑回路
７ 起動器
８ 放電ランプ
８１ 発光部
８２ 封止部
８３Ａ 陰極
８３Ｂ 陽極
８４Ａ、８４Ｂ 電極軸
８５ タンタルワイヤ
９ 電圧検知部
１０ 電流検知部
１１ 電力測定部
１２ 比較器
１３ フル点灯モード基準電力発生部
１４ エコ点灯モード基準電力発生部
１５ 切換部
１６ 照射装置制御部
１７ 遮光手段
１８ 基準電力値変換部
１９ ランプ累積点灯時間測定部
２０ 基準電力値変換部
２１ ケーシング
２２ 光学系
２３ 放電ランプ用給電装置
２４ 楕円反射鏡
２５ 導光ファイバ
２６ シャッター
２７ シャッター駆動機構
Ｃ１ コンデンサ
Ｔｒ１〜Ｔｒ４ スイッチング素子
Ｔ トランス
Ｄ１、Ｄ２ ダイオード
Ｌ１ インダクタンス
Ｃ２ コンデンサ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３ 抵抗
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Commercial power supply 2 Full wave rectification circuit 3 Rectification smoothing circuit 4 Switching circuit 5 PWM control part 6 Rectification smoothing circuit 7 Starter 8 Discharge lamp 81 Light emission part 82 Sealing part 83A Cathode 83B Anode 84A, 84B Electrode shaft 85 Tantalum wire 9 Voltage Detection unit 10 Current detection unit 11 Power measurement unit 12 Comparator 13 Full lighting mode reference power generation unit 14 Eco lighting mode reference power generation unit 15 Switching unit 16 Irradiation device control unit 17 Light shielding unit 18 Reference power value conversion unit 19 Lamp cumulative lighting Time measurement unit 20 Reference power value conversion unit 21 Casing 22 Optical system 23 Discharge lamp power supply device 24 Elliptic reflector 25 Light guide fiber 26 Shutter 27 Shutter drive mechanism C1 Capacitors Tr1 to Tr4 Switching elements T Transformers D1 and D2 Diode L1 Inductance C2 Capacitors R1, R2, R3 resistance
Claims (4)
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧の上昇に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。 Full lighting mode that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at the rated power value, and eco lighting that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch modes,
The Eco lighting mode, a discharge lamp with is set eco lights reference power value based on the minimum current value that can maintain the lighting, on the basis of the increase in wake cormorants ramp voltage to the physical change of the discharge lamp, Only the eco-lighting reference power value is raised.
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電流の低下に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。 Full lighting mode that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at the rated power value, and eco lighting that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch modes,
In the eco lighting mode, a reference power value for eco lighting is set based on a minimum current value at which the discharge lamp can maintain lighting, and based on a decrease in lamp current due to a physical change of the discharge lamp, A power supply device for a discharge lamp, wherein only a reference power value for eco lighting is increased .
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴う放電ランプの累積点灯時間に基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。 Full lighting mode that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at the rated power value, and eco lighting that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch modes,
In the eco lighting mode, an eco lighting reference power value is set based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on, and based on a cumulative lighting time of the discharge lamp accompanying a physical change of the discharge lamp. A discharge lamp power supply device that increases only the eco-lighting reference power value .
前記エコ点灯モードは、放電ランプが点灯を維持できる最低電流値を基準としたエコ点灯用基準電力値が設定されるとともに、前記放電ランプの物理的変化に伴うランプ電圧またはランプ電流のアークの不安定に伴う変動が所定時間以上であることに基づいて、前記エコ点灯用基準電力値のみを上昇させることを特徴とする放電ランプ用給電装置。 Full lighting mode that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at the rated power value, and eco lighting that turns on the discharge lamp by constant power control so that it is maintained at a power value smaller than 50% of the rated power value In the discharge lamp power supply device that can be driven to switch modes,
In the eco lighting mode, an eco lighting reference power value is set based on a minimum current value at which the discharge lamp can be kept on, and the arc of the lamp voltage or the lamp current caused by the physical change of the discharge lamp is set. A discharge lamp power supply apparatus , wherein only the eco-lighting reference power value is increased based on a fluctuation accompanying stability being a predetermined time or more .
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