JPH11288790A

JPH11288790A - ショートアークランプ点灯装置及び該ショートアークランプ点灯装置を用いたプロジェクション装置

Info

Publication number: JPH11288790A
Application number: JP10101818A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Tominaga; 和志冨永; Tsugi Urushibara; 嗣漆原; Kyoichi Sakugi; 教一柵木; Eiji Kameyama; 英二亀山; Shunichi Kishimoto; 俊一岸本; Yoshihiro Furuta; 喜裕古田; Shoji Takeda; 昭二武田
Original assignee: Iwasaki Denki KK; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Iwasaki Denki KK; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-03-31
Filing date: 1998-03-31
Publication date: 1999-10-19
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: JP3850550B2

Abstract

(57)【要約】【課題】定格未満のランプ電力で点灯を行う場合に、
ランプの長寿命化を図ることの可能なショートアークラ
ンプ点灯装置、及び該ショートアークランプ点灯装置を
用い省電力化を図ったプロジェクション装置を提供す
る。【解決手段】直流電源14を降圧チョッパ回路11を介し
てショートアークメタルハライドランプ12に接続し、制
御回路13からの制御信号により降圧チョッパ回路のスイ
ッチング素子ＱのＯＮ期間を制御して、ランプを定格ラ
ンプ電力及び定格未満のランプ電力で点灯できるように
構成し、且つプロジェクション装置への映像信号の入力
の有無に基づく制御回路のランプ電力の制御に対応させ
て、ランプへの送風のための送風ファンの可変直流電圧
源15を制御し、定格ランプ電力の点灯時には定格送風量
で送風を行い、定格未満のランプ電力での点灯時には、
定格送風量より少なくするか送風を停止して点灯するよ
うに構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、反射鏡と組み合
わせた発光管を備え、光学的に効率よく、主に映像機器
や光学用機器の光源として用いられるショートアークラ
ンプの点灯装置、並びに該ショートアークランプ点灯装
置を用いたプロジェクション装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、反射鏡と組み合わされる発光管の
みからなるショートアークランプは、プロジェクション
装置や映写機などの光源として用いられている。一方、
近年、小型のアクティブマトリクスの液晶デバイスと光
学部品と光源とを組み合わせて、パーソナルコンピュー
タからの入力で駆動されるプレゼンテーション用の液晶
プロジェクション装置が普及しつつある。かかる液晶プ
ロジェクション装置の特徴の一つとして、テレビのＣＲ
Ｔ表示部に比べ、表示部の面積に対して装置の大きさが
相対的に小さいことが挙げられる。この特徴を、より一
層向上させるために、液晶プロジェクション装置内に組
み込まれている光源用のショートアークランプ装置も、
より小型化が要求されている。

【０００３】このような液晶プロジェクション装置など
の映像機器の光源として用いられるランプは、反射鏡と
組み合わせて用いる関係上、アーク幅が狭く、アーク長
は短い方が良好な配光が得られるため、発光管を小さく
設計する必要がある。このため、更には装置内に装着さ
れて使用されるために、ランプ表面が高温となり変形す
るおそれがあるので、送風による冷却が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般に、ラ
ンプ装置は定格のランプ電力によりランプ点灯を行って
おり、液晶プロジェクション装置においても、映像信号
が入力されず映像を写していない状態、すなわち映像信
号レベルが変化せずブルーバックの待機状態において
も、光源ランプは定格電力で点灯されていて、映像の投
写の再開に備えている。しかしながら、待機状態におい
ても定格電力で点灯されているため、ランプの定格寿命
は映像を写していない待機状態においてもカウントされ
ており、ランプの消耗が早まり問題となっている。また
待機状態において、定格電力でランプ点灯を行っている
ことは、無駄に電力を消費していることになり、省電
力、省資源という社会的な要請に反している。

【０００５】そこで、ランプ寿命を長くすると共に省電
力化を図るために、映像を写していない待機時に定格ラ
ンプ電力以下にして点灯する実験を行ってみたが、先に
述べたように、ランプが装置内に装着されて用いられる
ことやアーク幅が狭く且つアーク長が短く設計されてい
るために、送風により冷却が行われているので、定格電
力を低下させると、定格電力で設計されている封入発光
金属の所定の蒸気圧が得られず、したがって発光管内が
黒化し、逆にランプ寿命が著しく悪化してしまうという
問題点があった。

【０００６】本発明は、従来の液晶プロジェクション装
置などの光源として用いられるショートアークランプ装
置における上記問題点を解消するためになされたもの
で、定格ランプ電力以下で点灯を行う場合に、ランプの
長寿命化を図ることの可能なショートアークランプの点
灯装置、並びに該ショートアークランプ点灯装置を用い
省電力化を図ることの可能なプロジェクション装置を提
供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に係る発明は、電極間距離が10mm以下のメ
タルハライドランプ又は超高圧水銀ランプなどのショー
トアークランプの発光管を楕円面等の反射鏡と組み合わ
せてなるショートアークランプと、該ショートアークラ
ンプを直流で且つランプ電力を変えて点灯させるための
ランプ電力可変供給手段と、前記ショートアークランプ
を冷却するための送風を行う送風量可変の送風手段と、
該送風手段の送風量を制御する送風制御手段とを備え、
前記送風制御手段は、前記ショートアークランプが定格
ランプ電力の点灯時には定格送風量で送風を行い、定格
ランプ電力未満の点灯時にはランプ電力に応じて定格送
風量より少なくするか送風を停止するように、前記送風
手段を制御するようにしてショートアークランプ点灯装
置を構成するものである。

【０００８】このように構成することにより、定格ラン
プ電力未満の点灯時にはランプ電力に応じて定格送風量
より少ない送風量で送風冷却するか送風を停止すること
ができるので、ショートアークランプの長寿命化を図る
ことができる。

【０００９】また、請求項４に係る発明は、請求項１又
は２に係るショートアークランプ点灯装置と、映像信号
で駆動される画像表示装置と光学部品とを備えているプ
ロジェクション装置において、前記プロジェクション装
置の主電源が投入されている状態で、前記画像表示手段
に入力される映像信号の信号レベルが所定時間変動しな
いとき、前記ランプ電力可変供給手段が定格ランプ電力
から定格未満のランプ電力を供給するように、該ランプ
電力可変供給手段を制御するための制御信号を送出する
手段を備えていることを特徴とするものである。

【００１０】このように構成することにより、入力映像
信号レベルが所定時間変動しないとき、制御信号送出手
段からの制御信号によりランプ電力可変供給手段が定格
未満のランプ電力を供給するように制御され、定格未満
のランプ電力でショートアークランプが点灯され、ショ
ートアークランプの長寿命化と共にプロジェクション装
置の省電力化を図ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】次に、実施の形態について説明す
る。図１は本発明に係るショートアークランプ点灯装置
の実施の形態におけるランプ部分と送風手段部分とを示
す斜視図である。図１において、１は最大外径９mmで内
容積0.23ccの定格電力 120Ｗのショートアークメタルハ
ライドランプ発光管で、該発光管１の両端には電極２
ａ，２ｂが埋め込み固定されており、電極２ａ，２ｂ間
の距離すなわちアーク長は 3.0mmに設定されている。そ
して、発光管１内には封入添加物として、DyＩ₃，NdＩ
₃，CsＩをそれぞれ重量比で８：２：５としたものを 0.
6mgと、InＩを 0.1mgと、HgBrを 0.2mgと、始動用アル
ゴンを約33,200Ｐa と、バッファガスとしての水銀を８
mg封入している。なお、一方の電極（陽極）２ａは最大
径φ1.8mm のタングステンロッドを用い先端径φ0.6mm
，芯棒径φ0.6mm で形成されており、他方の電極（陰
極）２ｂはφ0.5mm の芯棒にφ0.35mmのタングステン線
を巻回した長さ2.5mm のコイルを設けたもので形成され
ており、両電極２ａ，２ｂはモリブデン箔を介して外部
リード線に接続されるようになっている。また、電極２
ａ，２ｂの埋設部付近の発光管表面には、図示しない白
色のアルミナシリカからなる耐熱保温兼反射膜が塗布形
成されている。

【００１２】発光管１は、コールドミラー付の楕円面反
射鏡４の底部に口金３を介して固定され、メタルハライ
ドランプを構成している。反射鏡４の端縁部には通風孔
５ａ，５ｂが設けられており、一方の通風孔５ａには送
風ダクト６の吹き出し口７が挿入され、送風ダクト６の
基部には送風ファン８が配置されている。そして、定格
ランプ電力で点灯時には、該送風ファン８から発生する
秒速３ｍの風がメタルハライドランプ発光管１の外表面
に当たるように構成されている。なお、図１において、
９はメタルハライドランプ発光管を設置する液晶プロジ
ェクションの装置本体の一部であり、またメタルハライ
ドランプ発光管１は管軸を水平にして点灯されるように
なっている。

【００１３】次に、上記のように構成されているショー
トアークメタルハライドランプのランプ電力可変供給手
段と送風手段の送風制御手段の構成を、図２に基づいて
説明する。図２において、11は上記のように構成された
ショートアークメタルハライドランプ12のランプ電力可
変供給手段となる電子安定器を構成する降圧チョッパ回
路で、スイッチング素子ＱとダイオードＤとチョークコ
イルＬとコンデンサＣとで構成されており、該降圧チョ
ッパ回路11のスイッチング素子ＱのＯＮ時間を制御回路
13からの制御信号で制御して、ショートアークメタルハ
ライドランプ12に供給するランプ電力を制御できるよう
になっている。なお、14は直流電源である。

【００１４】また、図２において、15は冷却用送風ファ
ン８を駆動する可変直流電圧源で、該可変直流電圧源15
は前記制御回路13により、該制御回路13による前記降圧
チョッパ回路11の制御に連動して制御されるようになっ
ている。

【００１５】次に、このように構成されているランプ電
力可変供給手段及び送風制御手段の動作について説明す
る。まず、メタルハライドランプを定格ランプ電力で点
灯する場合は、制御回路13からの制御信号により、降圧
チョッパ回路11は定格ランプ電力を供給するように制御
され、また送風ファン８が定格送風（３ｍ／sec ）を行
うように、可変直流電圧源15が制御されて、メタルハラ
イドランプの点灯が行われる。定格ランプ電力未満で点
灯する場合（パワーセービング点灯）は、制御回路13か
ら設定された定格未満のランプ電力に応じて、降圧チョ
ッパ回路11のスイッチング素子ＱのＯＮ時間を短くする
制御信号が送出されて、ショートアークメタルハライド
ランプには定格未満のランプ電力が供給される。また、
それと同時に、設定された定格未満のランプ電力に対応
した制御回路13からの制御信号により、送風ファン８の
可変直流電圧源15が制御され、設定されたランプ電力に
対応した弱い送風であるいは送風を停止して点灯を行
う。

【００１６】なお、一般にランプ電力可変供給手段を用
いてランプ電力を制御する場合、図３に示すようにラン
プ電圧Ｖ_Lに対してランプ電流Ｉ_Lを直線的に変え、こ
れによりランプ電力Ｐ_Lをランプ電圧Ｖ_Lに対して２次
曲線状に制御する方法（レインボー特性制御）と、図４
に示すように、ランプ電力Ｐ_Lがランプ電圧Ｖ_Lに対し
て一定になるようにランプ電流Ｉ_Lを制御してランプ電
力を制御する方法（定電力特性制御）とがある。例えば
ランプ電力を低減する場合、レインボー特性制御を用い
ると、図３に示すようにランプ電流をＩ_L1からＩ_L2に変
えることにより、ランプ電力はＰ_L1からＰ_L2のように変
化する。一方、定電力特性制御を用いると、図４に示す
ようにランプ電流をＩ_L3からＩ_L4に変えることにより、
ランプ電力はＰ_L3からＰ_L4に変化する。図３及び図４か
らも明らかなように、ランプ電流をランプ電圧に対して
直線的に変化させるレインボー特性制御方式を用いる
と、ランプ電圧によってランプ電力の変化量が異なり、
そのためランプ電圧のばらつきを考慮すると、あまり大
きく電力を変化させることはできない。したがって、ラ
ンプの立ち消えなどを生じさせないで、ランプ電力を定
格の50％〜10％まで変化させるためには、図４に示す定
電力特性制御を用いなければならない。

【００１７】次に、上記ショートアークランプ点灯装置
を用いたプロジェクション装置の構成例について説明す
る。図５はプロジェクション装置における電子回路の主
要部分を示す概略ブロック構成図である。図５におい
て、21は映像信号発生装置、22は液晶表示装置を駆動す
るための液晶駆動回路、23は映像信号発生装置21から液
晶駆動回路22へ送出される映像信号と同期信号のうち、
映像信号のレベルを検出する検出回路、24は映像信号レ
ベルが所定時間変動しないことが検出されたとき検出回
路23から出力される検出信号に基づいて駆動されるリレ
ースイッチで、25はプロジェクション装置を示してい
る。

【００１８】このように構成されているプロジェクショ
ン装置25においては、映像信号発生装置21から液晶駆動
回路22へ送出される映像信号を、検出回路23で常にモニ
ターしており、該検出回路23は、映像信号レベルが所定
時間変動しないことを検出すると、リレースイッチ24へ
検出信号を送出し、リレースイッチ24を駆動する。リレ
ースイッチ24が動作すると、ランプ点灯装置側の制御回
路13へ制御信号を送出し、降圧チョッパ回路が定格未満
のランプ電力を供給するように制御する。これによりシ
ョートアークランプは定格未満のランプ電力で点灯が行
われる。そして、映像信号のレベルの変動が検出回路23
で検出されると、瞬時にリレースイッチ24，ランプ点灯
装置側の制御回路13を介して、降圧チョッパ回路が定格
電力を供給するように制御され、ショートアークランプ
は定格電力での点灯状態にされる。

【００１９】次に、このように構成したショートアーク
メタルハライドランプ点灯装置を液晶プロジェクション
装置に用いて、定格未満のランプ電力で点灯を行ってい
る時点で定格ランプ電力点灯に切り換えた際の、立ち上
がりスクリーン照度特性の実験を行った結果について説
明する。実験条件は、次の通りである。ランプ点灯サイ
クルは、１時間定格電力点灯−１時間定格未満点灯−１
時間定格電力点灯−15分消灯の点滅サイクルとし、定格
未満のランプ電力は、定格ランプ電力の75％，50％，25
％，10％とした。送風条件は、 100％定格ランプ電力点
灯時に発光管上部の温度が 900℃以下となるように、送
風ファンから３ｍ／sec の送風を行い、75％定格電力点
灯時には１ｍ／sec の送風を行い、50％定格電力以下で
の点灯時には送風ファンを停止し、送風なしとした。

【００２０】このような実験条件で、各定格未満点灯を
含む実験をそれぞれ５本の試料に対して行い、平均をと
った結果を図６に示す。図６において、曲線ａは75％定
格電力点灯を含む場合、曲線ｂは50％定格電力点灯を含
む場合、曲線ｃは25％定格電力点灯を含む場合、曲線ｄ
は10％定格電力点灯を含む場合のスクリーン照度の立ち
上がり特性を示す。なお、図５には、 100％定格ランプ
電力で点灯した場合の始動特性を曲線ｅとして合わせて
示している。

【００２１】スクリーン照度とは、ランプ評価用の光学
系を使用して、試験用ランプの発光を40インチのスクリ
ーンに投射させて、スクリーンの中心部を測定した照度
で、ランプ点灯安定時を 100％とし、立ち上がりの照度
を示したのが図６である。定格電力未満の点灯から定格
電力点灯に復帰する場合、いずれの定格電力未満の点灯
からの場合でも、５秒以内で70％以上の照度に復帰する
ことが確認された。したがって、液晶プロジェクション
装置などに用いて、映像を写していない時は定格電力未
満で点灯し、映像の投写を再開するときは 100％定格電
力に切り換えることによって、直ちにほぼ所定の照度と
して写し出すことができるので、動作上何ら支障を与え
ずに省エネルギー化を図ることができることが判明し
た。

【００２２】図７は、上記実験条件で実験を行った場合
の寿命特性（平均照度維持率）を示す図である。平均照
度維持率とは、試験ランプで40インチのスクリーンに投
射し、スクリーン上の９分割した領域の９点の照度の平
均値を、実験開始時の平均照度と対比したもので、曲線
ａは75％定格電力点灯を含む点滅サイクル、曲線ｂは50
％定格電力点灯を含む点滅サイクル、曲線ｃは25％定格
電力点灯を含む点滅サイクル、曲線ｄは10％定格電力点
灯を含む点滅サイクルによる平均照度維持率を示してお
り、曲線ｅは 100％定格電力で点灯を継続した場合の平
均照度維持率を示している。

【００２３】図７に示す結果から、定格電力未満の点灯
を含む点滅サイクルで点灯を行った場合、平均照度維持
率50％での寿命をみたとき、定格電力点灯の約 1.5倍程
度に寿命が延びていることがわかる。これは、定格電力
未満でのランプ点灯により電極消耗が軽減することや、
また発光管の冷却のために送風を行った場合、ランプの
石英ガラス製発光管に熱歪みが発生しやすくなり、それ
によるランプのリーク、割れが発生しやすくなるが、定
格電力未満での点灯においてランプ送風を弱くするか停
止することにより発光管の温度条件をよりよい状態に
し、発光管の黒化やメタルハライドによる失透の進行を
遅らせることなどによるものと考えられる。

【００２４】上記ショートアークランプ点灯装置の実施
の形態においては、メタルハライドランプについて説明
を行ったが、本発明に係るショートアークランプ点灯装
置はショートアークタイプの超高圧水銀ランプに対して
も同様に適用できるものであり、同様の作用効果が得ら
れる。また、上記ショートアークランプ点灯装置の実施
の形態では、電極間距離を３mmとしたものを示したが、
電極間距離は10mm以下のものであれば、同様に取り扱う
ことができる。また、本発明に係るショートアークラン
プ点灯装置は、定格ランプ電力と定格ランプ電力未満で
点灯させることを要件とするものであるので、交流点灯
方式のランプの場合は、電圧の変り目を必ず通るため、
定格ランプ電力未満で使用する場合は立ち消えを起こし
やすく、したがって、交流点灯方式は本発明の対象とは
しない。

【００２５】なお、プロジェクション装置においては、
送風を行う必要のないショートアークランプが得られる
場合には、送風手段や、ランプ電力の制御に伴う送風の
制御を行う送風制御手段を省略することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上実施の形態に基づいて説明したよう
に、請求項１及び２に係る発明によれば、定格電力未満
の点灯時には、ランプ電力に応じて定格送風量より少な
い送風量で送風冷却するか送風を停止することができる
ので、ショートアークランプの長寿命化を図ることの可
能な点灯装置を実現することができる。また請求項４に
係る発明によれば、入力映像信号レベルが所定時間変動
しないとき、ショートアークランプを定格電力未満のラ
ンプ電力で点灯するように制御され、省電力化を図るこ
との可能なプロジェクション装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るショートアークランプ点灯装置の
実施の形態におけるランプ部分と送風手段部分を示す斜
視図である。

【図２】本発明の実施の形態におけるランプ電力可変供
給手段及び送風制御手段部分を示す概略図である。

【図３】レインボー特性制御方式のランプ電力制御にお
けるランプ電圧とランプ電流とランプ電力の関係を示す
図である。

【図４】定電力特性制御方式のランプ電力制御における
ランプ電圧とランプ電流とランプ電力との関係を示す図
である。

【図５】本発明に係るプロジェクション装置の電子回路
の構成例を示すブロック構成図である。

【図６】本発明に係るショートアークメタルハライドラ
ンプ点灯装置を用いたプロジェクション装置におけるス
クリーン照度の立ち上がり特性の試験結果を示す図であ
る。

【図７】本発明に係るショートアークメタルハライドラ
ンプ点灯装置を用いたプロジェクション装置における平
均照度維持率特性の試験結果を示す図である。

【符号の説明】

１発光管２ａ，２ｂ電極３口金４コールドミラー付楕円面反射鏡５ａ，５ｂ通風孔６送風ダクト７吹き出し口８送風ファン 11 降圧チョッパ回路 12 ショートアークメタルハライドランプ 13 制御回路 14 直流電源 15 可変直流電圧源 21 映像信号発生装置 22 液晶駆動回路 23 検出回路 24 リレースイッチ 25 プロジェクション装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柵木教一埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内 (72)発明者亀山英二埼玉県行田市壱里山町１−１岩崎電気株式会社埼玉製作所内 (72)発明者岸本俊一大阪府守口市大日東町１番１号三洋電機株式会社ハイパーメデイア研究所内 (72)発明者古田喜裕大阪府守口市大日東町１番１号三洋電機株式会社ハイパーメデイア研究所内 (72)発明者武田昭二岐阜県安八郡安八町大森180番地三洋インフォメーションビジネス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極間距離が10mm以下のメタルハライド
ランプ又は超高圧水銀ランプなどのショートアークラン
プの発光管を楕円面等の反射鏡と組み合わせてなるショ
ートアークランプと、該ショートアークランプを直流で
且つランプ電力を変えて点灯させるためのランプ電力可
変供給手段と、前記ショートアークランプを冷却するた
めの送風を行う送風量可変の送風手段と、該送風手段の
送風量を制御する送風制御手段とを備え、前記送風制御
手段は、前記ショートアークランプが定格ランプ電力の
点灯時には定格送風量で送風を行い、定格ランプ電力未
満の点灯時にはランプ電力に応じて定格送風量より少な
くするか送風を停止するように、前記送風手段を制御す
るように構成されていることを特徴とするショートアー
クランプ点灯装置。
【請求項２】前記定格ランプ電力未満の点灯は、定格
ランプ電力に対して50％から10％のランプ電力による点
灯であることを特徴とする請求項１に係るショートアー
クランプ点灯装置。
【請求項３】前記請求項１又は２に係るショートアー
クランプ点灯装置と、映像信号で駆動される画像表示手
段と、光学部品とを備えていることを特徴とするプロジ
ェクション装置。
【請求項４】前記プロジェクション装置の主電源が投
入されている状態で、前記画像表示手段に入力される映
像信号の信号レベルが所定時間変動しないとき、前記ラ
ンプ電力可変供給手段が定格ランプ電力から定格未満の
ランプ電力を供給するように、該ランプ電力可変供給手
段を制御するための制御信号を送出する手段を備えてい
ることを特徴とする請求項３に係るプロジェクション装
置。
【請求項５】電極間距離が10mm以下のメタルハライド
ランプ又は超高圧水銀ランプなどのショートアークラン
プの発光管を楕円面等の反射鏡と組み合わせてなるショ
ートアークランプと、該ショートアークランプを直流で
且つランプ電力を変えて点灯させるためのランプ電力可
変供給手段とからなるショートアークランプ点灯装置
と、映像信号で駆動される画像表示手段と、光学部品と
を備えているプロジェクション装置において、前記プロ
ジェクション装置の主電源が投入されている状態で、前
記画像表示手段に入力される映像信号の信号レベルが所
定時間変動しないとき、前記ランプ電力可変供給手段が
定格ランプ電力から定格未満のランプ電力を供給するよ
うに、該ランプ電力可変供給手段を制御するための制御
信号を送出する手段を備えていることを特徴とするプロ
ジェクション装置。