JPS6334897A - キセノンランプ点灯方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は映写機等に使用されるキセノンランプの点灯
方法に関する。

（従来の技術） 一般に映写機用の光源としては、点光源に近く、演色性
が良く、また色温度や分光スペクトルが太陽光と近似し
、かつ瞬時に充分な明るさが得られることなどが要求さ
れるためキセノンランプが使用されている。

従来、このようなキセノンランプを光源として使用した
映写機としてはランプを連続点灯し、このランプからの
光をシャッターによってチョッピングするものが知られ
ている。これはフィルムのコマ送りに同期して光をチョ
ッピングする必要があるためである。

しかしシャッターにより光をチョッピングするとそのと
きの光の明暗によってスクリーン画面上にチラッキが生
じる問題がある。

このため従来は、例えばフィルムのコマ送りが毎秒２４
コマとすると対向する位置に羽を設けた２枚羽のシャッ
ターを使用し、このシャッターを毎秒２４回回転させる
ことでキセノンランプからの光を毎秒４８回チョッピン
グし、これによりチラッキを軽減したものが知られてい
る。

しかしこのようにシャッターによって光をチョッピング
する方法ではシャッターが閉じている期間てゝもキセノ
ンランプは一定電流で点灯しているため効率が悪いとい
う間通があった。

これを改良するためにシャッターレス方式のものが開発
されている。（特公昭３ｇ−１３７４２号公報参照） これはキセノンランプにその通電性を維持させるに必要
最少限、具体的にはＩＡ（アンペア）の電流を常時流し
くなお、この電流ではランプは実質的に発光を停止して
いる状態となる。）、周期的に大きなパルス電流、具体
的には３８Ａの電流を重畳させて発光させ、ランプを点
滅させる方式である。このようにすることによってシャ
ッターを使用して光をチョッピングしたときと同様の効
果が得られ、しかもランプに対しては発光時にのみ過大
な電流を流すので効率を向上できる効果がある。

しかしこの従来方式では、ランプの放電を維持するため
の電流とパルス電流重畳時の電流変動が大きく、このた
めキセノンランプの電極劣化が激しくなりランプ寿命が
大きく低下する問題があった。

（発明が解決しようとする問題点） このように従来の点灯方法ではキセノンランプの寿命低
下を招く問題があった。

この発明はこのような問題を解決するために為されたも
ので、寿命低下を防止でき、しかもランプ効率がよく、
実用性を向上できるキセノンランプ点灯方法を提供しよ
うとするものである。

またこの発明はシャッターを併用したものにおいてその
シャッター効率を改善できるキセノンランプ点灯方法を
提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段と作用）この第１の発明
は、キセノンランプに対して低いベース直流電流を供給
するとともに周期Ｔ毎にパルス電流を重畳しその期間高
電流を供給してそのキセノンランプを動作させる場合に
、ベース電流の電流値をＩｍｉｎ、高電流の最大電流値
をＩｍａｘｓ周期Ｔにおける高電流の流れる累積時間を
ｔとしたとき、 １．４≦Ｉ　ｆｆ１ａｘ　／　Ｉ　ｆｆ１ｉｎ≦６．０
．２≦ｔ／Ｔ≦０．７、Ｔ≦１／４０ｓｅｃ に設定している。

またこの第２の発明は、キセノンランプの点灯動作とシ
ャッターの開閉動作を併用させる場合に、１．４≦Ｉ　
ｆｆ１ａｘ　／　Ｉ　ｍｉｎ≦６．０．２≦ｔ／Ｔ５０
．７、Ｔ≦１／４０ｓｅｃ に設定し、かつシャッターが閉じている期間は少なくと
もベース電流を供給するようにしている。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

商用交流電源に安定器１及び整流用ダイオード２を直列
に介してキセノンランプ３を接続している。前記ダイオ
ード２には第１のスイッチ４が並列に接続されている。

また交流電源に電源トランス５の１次巻線を接続し、そ
のトランス５の２次巻線に全波整流用ダイオードブリッ
ジ回路６の入力側を接続し、そのダイオードブリッジ回
路６の出力側に平滑コンデンサ７を接続している。そし
てその平滑コンデンサ７に定電圧ダイオード８と抵抗９
．１０との直列回路を並列に接続している。

前記定電圧ダイオード８にはコンデンサ１１が並列に接
続され、その定電圧ダイオード８と抵抗９との直列回路
にはＰＮＰ形の第１のトランジスタ１２がそのエミッタ
側に抵抗１３と抵抗１４を直列に介し、かつそのコレク
タ側に抵抗１５を介して並列に接続されている。なお、
抵抗１４゜１５にはそれぞれコンデンサ１６．１７が並
列に接続されている。

前記第１のトランジスタ１２のベースは抵抗１８を介し
て前記定電圧ダイオード８と抵抗９との接続点に接続さ
れている。

また前記定電圧ダイオード８と抵抗９との直列回路には
ＮＰＮ形の第２、第３のトランジスタ１９．２０からな
る増幅回路２１が並列に接続されている。この増幅回路
２１は第２のトランジスタ１９を１段目、第３のトラン
ジスタ２０を２段目とし、第２のトランジスタ１９のエ
ミッタに抵抗２２とコンデンサ２３との並列回路を接続
するとともにそのエミッタを前記第３のトランジスタ２
０のベースに接続し、かつ第２のトランジスタ１９のベ
ースを前記第１のトランジスタ１２のコレクタに接続し
ている。また第３のトランジスタ２０のエミッタに抵抗
２４を接続している。

また前記定電圧ダイオード８と抵抗９との直列回路には
コンデンサ２５を並列に接続し、そのコンデンサ２２に
ＮＰＮ形の第４、第５、第６、第７のトランジスタ２６
，２７．２８．２９を並列に接続してなる放電回路３０
を並列に接続している。そして前記各トランジスタ２６
〜２９のベースを前記増幅回路２１の第３のトランジス
タ２０のエミッタにそれぞれ接続している。なお、前記
各トランジスタ２６〜２９のエミツタには抵抗３１．３
２，３３．３４がそれぞれ接続されている。

前記抵抗１５とコンデンサ１７との並列回路にはＮＰＮ
形の第８のトランジスタ３５が並列に接続され、そのト
ランジスタ３５のベースが前記抵抗３１に並列に接続さ
れている可変抵抗３６の可動端子に接続されている。

前記抵抗１０は、抵抗９との接続端子である一端をダイ
オード３７及び第２のスイッチ３８を直列に介して前記
キセノンランプ３の一端に接続するとともに他端を第３
のスイッチ３９を介して前記キセノンランプ３の他端に
接続している。

前記コンデンサ７、定電圧ダイオード８、抵抗９．１０
、第１のトランジスタ１２、増幅回路２１、コンデンサ
２５及び放電回路３０はパルス電流の重畳回路を構成す
るものである。前記各スイッチ４．３８．３９はキセノ
ンランプ３の点灯動作に応動するのもで、ランプ３の点
灯前は第１のスイッチ４が閉成して第２、第３のスイッ
チ３Ｌ３９が開放し、ランプ３の点灯後は第１のスイッ
チ４が開放して第２、第３のスイッチ３８゜３９が閉成
するようになっている。

また交流電源に電源トランス４０の１次巻線を接続し、
そのトランス４０の２次巻線に全波整流用ダイオードブ
リッジ回路４１の入力側を接続し、そのダイオードブリ
ッジ回路４１の出力側に定電圧ダイオード４２と抵抗４
３との直列回路を接続している。そして前記抵抗４３に
抵抗４４と可変抵抗４５との直列回路を並列に接続して
いる。前記可変抵抗４５はその可動端子と抵抗４３との
接続端子を前記第１のトランジスタ１２のベース、エミ
ッタ、抵抗１３及び抵抗１４の直列回路に並列に接続し
ている。

以上の様に構成されたパルス電流重畳回路により第２図
に示すパルス電流がキセノンランプ３に供給される。

このランプ点灯回路は最初安定器１及び第１のスイッチ
４を介してキセノンランプ３が始動点灯制御され、キセ
ノンランプ３が点灯すると第１のスイッチ４が開放して
第２、第３のスイッチ３８゜３９が閉成する。この状態
においてキセノンランプ３は安定器１及びダイオード２
を介して所定のベース電流Ｉ　ｍｉｎが供給され、かつ
上述したタイミングでパルス電流重畳回路からパルス電
流がキセノンランプ３に供給されているベース電流に重
畳され、その時の最大電流がＩ　ＩｎａＸとなる。そし
て電流１　ｗｉｎに対する電流１　ｆｆ１ａＸの比が、
１．４≦Ｉ　ｌ１ａｘ　／　Ｉ　ｍｉｎ≦６、具体的に
はＩ　ｆｆ１ａＸが２２Ａ、１ａｉｎが７．５Ａとなる
ように設定されている。また、周期Ｔに対する重畳パル
スの通電時間ｔの比が、０．２≦ｔ／Ｔ≦０．７、本実
施例ではｔ／Ｔ−０，５となるように設定されている。

また周期ＴをＴ≦１／４０となるように設定している。

このような構成の本発明実施例においては、キセノンラ
ンプ３が点灯すると第１のスイッチ４が開放し、第２、
第３のスイッチ３８．３９が閉成する。この状態ではキ
セノンランプ３には安定器１及びダイオード２を介して
電流Ｉ　ｌｌ１ｉｎが供給され、そのランプ３の減灯が
維持される。

そしてｔ秒後各トランジスタ１２．１９．２０が順次オ
ンし、それによりトランジスタ２６〜２９がそれぞれオ
ンしてコンデンサ７の電荷が各トランジスタ２６〜２９
及び抵抗３１〜３４を介してキセノンランプ３にパルス
電流として重畳される。これによりキセノンランプ３に
はｔ時間電流値がＩ　ｌ１ｌａＸの大きなパルス電流が
供給され、ランプ３が発光する。そして周期ＴがＴ≦１
／４０に設定されているので、キセノンランプ３の減灯
する周期は最低４０回／秒となる。

以上の様にキセノンランプ３を点灯させた場合、従来例
（ランプを連続点灯させるもの）に比べて同一ランプ電
力では約１３％効率が向上することが下表により理解さ
れる。

なお、この表中ランプ電力の平均値は本実施例で示した
ｔ／Ｔ−０，５の場合について算出したものであり、ま
た本実施例のランプ効率は３５０Ｗで点灯される従来例
の光出力を１００として、３３０Ｗで点灯した時に得ら
れた１０６．５の光出力を３５０Ｗのう、ンプ電力に換
算した場合の相対値で前述の如く１１３となる。

以上は本発明者らの実験結果による数値の比較であるが
、目視に与える影響は強い発光と弱い発光とが繰返され
るのにも拘らず略一定の光量として認識される。

またさらに明るさ感としては強い発光が大きく影響を与
えるため、平均の光出力以上の明るさとして実感するこ
とを確認している。この理由としてはＩ　ｍ１ｎとＩ　
ＩＱａＸが交互にかつ早いサイクルで繰返されたとき、
Ｉｍａｘ（強い発光）の印象がより強く残る為であると
推察される。

また実験によればＩｍａｘ　／ｌｍ１ｎ　＞６の場合は
ランプ電流の変動が大きいため電極（陰極、陽極）が熱
的に不安定な状態と安定な状態とが短い周期で交互にく
り返されることになり電極が破損し易くなってランプ寿
命力←極端に短くなった。また最小電流値Ｉｉｉ口を小
さくし過ぎるとキセノンランプ３のアークが不安定とな
り電極損傷が激しくなる。従ってＩ　ｓｉｎに限界あり
、このため比を大きくするとＩ　ｍａｘが大きくなり過
ぎて電極構成物質の飛散が大きくなりランプ寿命の低下
をもたらす。

またＩｎ＋ａｘ　／　Ｉ　ｆｆ１ｉｎ　＜　１．　４の
場合はランプ電流の変化が小さくなり過ぎその結果所望
の最大光量を得るためには平均電力を向上させなければ
ならず、そのためランプ効率が低下するという不具合が
生じる。

以上の様に本実施例によれば従来の方法に比べてランプ
効率を向上させることができる。換言すれば同じ光出力
を得るに要する電力が著しく低減され、ランプ点灯回路
等の小型化を可能とするので産業上もたらす効果は大き
い。

次に、ある所定の間隔をもって光を遮断する必要のある
装置、例えば映写装置等、キセノンランプの前段に周期
的に光を遮断するシャッターが付加されている装置等に
適用されるキセノンランプ点灯方法について説明する。

例えば第３図に示すような一定周期で回転するＳ！枚羽
式のシャッター４６によりキセノンランプ３の先出力が
チョッピングされるものである。

ここで便宜上このシャッター４６の周期を２Ｔとすると
、このシャッター４６の１回の開閉動作の周期はＴとな
り、その周期Ｔにおける開放時間はＴ１、開成時間はＴ
２となる。即ち、このシャッター４６による開閉タイミ
ングは第４図（ａ）に示すようなタイミングとなる。

一方、キセノンランプ３には第２図に示したパルス電流
が印加される。ここでシャッター４６の開放期間におい
てはＩ　１ｎａＸの電流が供給され、シャッター４６の
閉成期間においてはベース電流であるＩ　ｍｉｎの電流
が供給される。このタイミングは第１図中の定電圧ダイ
オード８、抵抗９、第１の）・ランジスタ１２、増幅回
路２１などによって構成される同期回路によって作られ
るようになっている。

また本実施例では最大電流■ｌｌ１ａｘの値を２２Ａ１
ベース電流の値を７，５Ａに設定し、さらにシャンク−
４６の周期に同期させるため　ｔ　／Ｔ　−０，５とな
るように、そのパルスの周期を定めている。

以上の様に本発明によれば第４図に示す如くシャッター
４６によって光路が閉塞されている期間はキセノンラン
プ３にはベース側の小さい電流ｌｍ１ｎＬか流れず、シ
ャッター４６によって光路が開放している時のみキセノ
ンランプ３を強く発光させることができる。

従ってランプを連続して一定電流下で点灯させる従来の
ものに比べて同じランプ電力で比較すると光出力ゐ（効
率よく得られシャッター効率を高めることができる。

例えば下表は平均のランプ電力が３５０Ｗのキセノンラ
ンプ３を前述のシャッター４６と組合せて用いたときの
従来例と本発明のものとを比較した一例を示しているが
、本発明のものはシャッター４６が開放しているときに
は５３９Ｗと高くでき、総合的な有効光出力も従来例を
１００とすると１８６と８６％高くすることができる。

また本発明者等はパルス周期Ｔをパラメータとして各種
実験を重ねた結果、１／４０ｓｅｃを境としてチラッキ
が実用上問題となり、１／４０ｓｅｃ以下とすることが
好ましいことを確認した。

以上の実施例においては１回のシャッター開閉動作期間
においてパルス電流を１回重畳するものについて説明し
ているが、本発明はこれに限られるものではなく、１回
のシャッター開閉動作期間に複数回パルス電流を重畳し
てもよい。

つまり第５図に示す如く、シャッターの開閉動作に同期
するように、シャッターが開放している時点でｔ′なる
時間幅の重畳パルスを２回供給してもよい。この場合高
電流の流れる累積時間ｔは２ｔ’　となり、この時間が
　０．２≦ｔ／Ｔ≦０．７を満たせば有効光出力を充分
とすることができ、例えばスクリーンに対して充分□な
光を照射できる。またキセノンランプ３に供給される晶
型ｉｆＥＩｍａｘが早いサイクルで繰返されるのでチラ
ッキ改善の効果が大幅に向上し、従来と比べて高品質な
スクリーン画面が得られる。

またここでさらに詳細に説明すれば高電流が通電されて
いる時間ｔ′とベース電流が通電され減灯されている時
間とは略近似していることがチラッキ防止の上で極めて
好ましいことを各種の実験を通して本発明者等は確認し
ている。

なお、前記実施例ではシャッターの開放に同期してパル
ス電流を重畳させるものについて述べたが必ずしもこれ
に限定されるものではなく、パルス電流をシャッターの
開放前から重畳させたり、シャッターの閉成後も重畳し
続けるようにしても光出力はシャッターの開閉動作によ
ってその開始及び停止が制御されるので問題はない。

なお、以上の実施例においてはシャッターの形状等につ
いても詳細に説明しているが、本発明のキセノンランプ
点灯方法は本実施例に示したシャッターが付加された装
置のみに適用されるものではなく、所定の間隔をもって
光を遮断する機能を有する装置を対象として適用できる
汎用性の高いものである。さらに前記全ての実施例にお
いてはパルス周期Ｔと高電流の累積時間ｔとの間にｔ／
Ｔ−０，５の関係がある場合について詳細に説明してい
るが、これは０．２≦ｔ／Ｔ≦０．７の条件を満たすよ
うな範囲内であれば適宜設定できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように第１の発明によれば、寿命低下を防
止でき、しかもランプ効率がよく、実用性を向上できる
キセノンランプ点灯方法を提供できるものである。

また第２の発明によれば、シャッターを併用したものに
おいてそのシャッター効率をも改善できるキセノンラン
プ点灯方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の実施例を示すもので、第１図は回路図、
第２図はパルス電流波形を示す波形図、第３図は光の遮
断を行なうシャッターの概略図、第４図はシャッターの
開閉動作とキセノンランプの減灯動作との一例を示すタ
イミング図、第５図はシャッターの開閉動作とキセノン
ランプの減灯動作との他の例を示すタイミング図である
。 ３・・・キセノンランプ、１２，１９．２０．２６゜２
７．２８．２９・・・トランジスタ、４６・・・シャッ
ター。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）キセノンランプに対して低いベース直流電流を供
   給するとともに周期Ｔ毎にパルス電流を重畳しその期間
   高電流を供給してそのキセノンランプを点滅させる方法
   において、前記ベース電流の電流値をＩｍｉｎ、高電流
   の最大電流値をＩｍａｘ、周期Ｔにおける高電流の流れ
   る累積時間をｔとしたとき、 １．４≦Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ≦６ ０．２≦ｔ／Ｔ≦０．７ Ｔ≦１／４０ｓｅｃ に設定したことを特徴とするキセノンランプ点灯方法。 （２）キセノンランプに対して低いベース直流電流を供
   給するとともに周期Ｔ毎にパルス電流を重量しその期間
   高電流を供給してそのキセノンランプを点滅させる方法
   において、前記キセノンランプの点灯動作とシャッター
   の開閉動作を併用し、前記ベース電流の電流値をＩｍｉ
   ｎ、高電流の最大電流値をＩｍａｘ、周期Ｔにおける高
   電流の流れる累積時間をｔとしたとき、 １．４≦Ｉｍａｘ／Ｉｍｉｎ≦６ ０．２≦ｔ／Ｔ≦０．７ Ｔ≦１／４０ｓｅｃ に設定し、かつシャッターが閉じている期間は少なくと
   も前記ベース電流を供給することを特徴とするキセノン
   ランプ点灯方法。 （３）１回のシャッター開閉動作期間において複数回パ
   ルス電流を重畳することを特徴とする特許請求の範囲第
   ２項記載のキセノンランプ点灯方法。