WO2013051193A1 - 高圧放電灯点灯装置及び光源装置 - Google Patents

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current portion
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pressure discharge
lighting device
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亘央二 古俣
祐哉 鈴木
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岩崎電気株式会社
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    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the present invention relates to a high pressure discharge lamp lighting device and a light source device.
  • Patent Document 1 discloses a high-pressure discharge lamp having a rated lamp power of 120 W using an AC lamp current waveform including a base current portion made of a half-cycle rectangular wave and a peak current portion of one cycle having a higher frequency than the base current portion.
  • a high pressure discharge lamp lighting device for lighting is disclosed. According to such a current waveform, flicker caused by the movement of the starting point of the discharge arc during lamp lighting is prevented.
  • “Flicker” as used herein refers to a phenomenon in which the starting point of the discharge arc moves on the electrodes while the high-pressure discharge lamp is lit, thereby causing the light output to flicker.
  • the phenomenon that the electrode grows in a protruding shape is not necessarily clear, but is estimated as follows.
  • the heated tungsten is evaporated, it is combined with halogen or the like present in the arc tube to form a tungsten compound.
  • This tungsten compound diffuses from the vicinity of the tube wall to the vicinity of the tip of the electrode by convection or the like, and is decomposed into tungsten atoms at a high temperature portion. Tungsten atoms become cations when ionized in the arc.
  • Both electrodes that are lit with alternating current repeat the anode and cathode at each lighting frequency, but when this cathode is operating, the cations in the arc are attracted to the cathode side by the electric field, and are deposited at the tips of both electrodes. It is believed that it forms a protrusion.
  • a high pressure discharge lamp lighting device that lights a high pressure discharge lamp with an AC lamp current waveform including a base current portion made up of a half-cycle rectangular wave and a peak current portion of one cycle having a higher frequency than the base current portion.
  • a configuration is disclosed in which the current value or time width of the peak current portion is adjusted before and after the transition from the start-up control to the constant power control after the start of lighting.
  • the waveform ratio (peak value and width) of the peak current portion to the base current portion in the lamp current waveform as in Patent Document 1 or 2 is appropriate, the problem of flicker can be effectively solved. I can expect.
  • the flicker suppression effect due to the waveform of the peak current part has many effects such as the peak value and time width of the peak current part, the ratio of them to the base current part, the lamp voltage at that time, the characteristics of the lamp, the structure of the lamp electrode, etc.
  • the actual verification is difficult because it varies depending on the factors. Therefore, when the technique of the same document is applied to various lamps, it is necessary to acquire a large amount of data in order to identify what peak current waveform is effective for each lamp and the extent of its life, There was a problem of poor development efficiency.
  • the low-watt lamp and the high-watt lamp with a rated power of around 200 W are different from each other in the electrode temperature, so that the protrusion of the electrode tip is different from the lamp current. For this reason, it has been found that the current waveform control suitable for the low watt lamp having a rated power of about 120 W as disclosed in Patent Document 1 may not necessarily be suitable for the high watt lamp.
  • an object of the present invention is to provide a high pressure discharge lamp lighting device that performs optimum current waveform control for flicker suppression for a high watt lamp having a rated power of 200 W or more. It is another object of the present invention to provide a high-pressure discharge lamp lighting device that can efficiently design lamps of various specifications.
  • a first aspect of the present invention is a high pressure discharge lamp lighting device for lighting a high pressure discharge lamp having a rated lamp power of 200 W or more and 330 W or less, a power supply circuit for supplying an alternating current to the high pressure discharge lamp, a high pressure discharge
  • a high pressure discharge lamp lighting device comprising a detection circuit for detecting a lamp voltage of an electric lamp and a control unit for controlling an output current waveform of a power supply circuit based on a detection lamp voltage detected by the detection circuit, wherein one unit of alternating current is , A first current portion I1 that lasts m cycles at the first frequency f1 and a second current portion I2 that lasts n cycles at the second frequency f2, the half cycle of the first current portion being a half cycle of It consists of a base current portion Ib made of a rectangular wave and a peak current portion Ip following the base current portion, and the peak current portion is at least one cycle at a higher frequency than the base current portion.
  • the current peak value of the half cycle on the same polarity side as the previous base current portion is higher than the current peak value of the base current portion
  • the second current portion is a rectangular wave current
  • the control unit The ratio ⁇ of the duration n / f2 of the second current portion to the sum of the duration m / f1 of the first current portion and the duration n / f2 of the second current portion with respect to the increase of the detection lamp voltage ⁇ It is a high pressure discharge lamp lighting device that controls the power supply circuit so as to increase the power.
  • the peak current portion is composed of one cycle of high-frequency current, and the current peak value of the second half cycle of the peak current portion is greater than the current peak value of the base current portion and the current peak value of the first half cycle of the peak current portion. May be higher.
  • control unit increases (1) the number of cycles m of the first current portion, (2) increases the number of cycles n of the second current portion, or ( 3)
  • the power supply circuit may be controlled to increase the ratio ⁇ by decreasing the cycle number m of the first current portion and increasing the cycle number n of the second current portion.
  • control unit increases (1) the first frequency f1, (2) decreases the second frequency f2, or (3) increases the first frequency f1 in response to an increase in the detected lamp voltage.
  • the power supply circuit may be controlled so as to increase the ratio ⁇ by reducing the second frequency f2.
  • the first frequency f1 is 40 Hz to 60 Hz
  • the second frequency f2 is 40 Hz to 60 Hz.
  • a high pressure discharge lamp lighting device a high pressure discharge lamp connected to the high pressure discharge lamp lighting device, a reflector to which the high pressure discharge lamp is attached, a high pressure discharge lamp lighting device, and a high pressure It is the light source device provided with the housing
  • FIG. 1 shows a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device (hereinafter referred to as “lighting device”) according to an embodiment of the present invention.
  • the lighting device includes a rectifying / smoothing circuit 10 that converts AC input into direct current, a step-down chopper circuit 20 that reduces the output voltage of the rectifying / smoothing circuit 10 and limits a current to a high-pressure discharge lamp (hereinafter referred to as “lamp”) 60, It comprises a full bridge circuit 40 that converts the output of the chopper circuit 20 into an alternating current and puts it into the lamp 60, a step-down chopper circuit 20 and a control circuit 30 that controls the full bridge circuit 40, and an igniter 50.
  • a rectifying / smoothing circuit 10 that converts AC input into direct current
  • a step-down chopper circuit 20 that reduces the output voltage of the rectifying / smoothing circuit 10 and limits a current to a high-pressure discharge lamp (hereinafter referred to as “lamp”) 60
  • a portion including the rectifying / smoothing circuit 10, the step-down chopper circuit 20, and the full bridge circuit 40 is referred to as a current supply circuit.
  • the rectifying and smoothing circuit 10 is not necessary.
  • a portion including the circuit 20 and the full bridge circuit 40 is referred to as a current supply circuit.
  • the lamp 60 has a rated power of 200 W to 330 W, more specifically, a lamp having a rated power of 220 W (arc length of about 0.7 mm), 330 W (arc length of about 1.1 mm), or the like. Assumed. In this specification, “rated lamp power” and “rated power” are synonymous.
  • the step-down chopper circuit 20 is PWM-controlled by the control circuit 30 so that the lamp power or the lamp current becomes a predetermined value.
  • the constant power control is performed so that the lamp power becomes constant at a predetermined value
  • the product of the lamp voltage detected by the lamp voltage detection resistors 31 and 32 and the lamp current detected by the lamp current detection resistor 33 that is, The transistor 21 is PWM-controlled by the PWM control circuit 34 so that the lamp power
  • PWM control is performed so that the lamp current detected by the lamp current detection resistor 33 matches the current setting value stored in the processor 35.
  • the transistor 34 is PWM controlled by the circuit 34.
  • the bridge control circuit 45 drives the transistors 41 and 44 and the transistors 42 and 43 alternately on and off at the inversion timing set in the processor 35. Thereby, a lamp current waveform whose polarity is switched at a desired inversion timing can be formed.
  • the igniter circuit 50 operates at the time of starting the lamp, and becomes non-operating after the lighting of the lamp is started. Since the present invention relates to the operation after the start of lamp lighting, the description thereof is omitted.
  • the current supply circuit controls the output current value of the step-down chopper circuit 20 by the processor 35, the PWM control circuit 34, and the bridge control circuit 45 (hereinafter, these three components are collectively referred to as a “control unit”).
  • the processor 35 controls the output current value of the step-down chopper circuit 20 by the processor 35, the PWM control circuit 34, and the bridge control circuit 45 (hereinafter, these three components are collectively referred to as a “control unit”).
  • the processor 35 controls the output current value of the step-down chopper circuit 20 by the processor 35, the PWM control circuit 34, and the bridge control circuit 45 (hereinafter, these three components are collectively referred to as a “control unit”).
  • FIG. 2 shows a lamp current waveform in the example.
  • the lamp current waveform is composed of a first current portion I1 of m cycles at a frequency f1 and a second current portion I2 of n cycles at a frequency f2.
  • the half cycle of the first current portion I1 is composed of a base current portion Ib consisting of a half-cycle rectangular wave, followed by a peak current portion Ip.
  • the peak current portion Ip is composed of at least one cycle of high-frequency current having a higher frequency than the base current portion Ib, and the current peak value of the half cycle on the same polarity side as the immediately preceding base current portion Ib is the current peak value of the base current portion Ib. Higher than.
  • the peak current portion Ip is composed of one cycle of high-frequency current, and the current peak value of the latter half of the peak current portion Ip is the current peak value of the base current portion Ib and the first half of the peak current portion Ip. It is higher than the current peak value of the cycle.
  • the frequency of the first current portion I1 is 40 to 200 Hz, preferably 40 to 60 Hz.
  • the current peak value of the peak current portion Ip may be about 1.1 to 2.0 times the current peak value of the base current portion Ib, and the frequency of the peak current portion Ip may be about 500 Hz to 10 kHz.
  • the second current portion I2 is formed of a rectangular wave current, and its frequency is 40 Hz to 200 Hz, preferably 40 Hz to 60 Hz.
  • the processor 35 determines the second current I2 relative to the sum of the duration T1 of the first current I1 and the duration T2 of the second current I2 according to the lamp voltage detected by the voltage detection circuit (resistors 31 and 32).
  • the electrode tip In a high watt lamp with a rated power of 200 W or more, in the first current portion I1, the electrode tip is heated or consumed due to the influence of the high current value of the peak current portion Ip (in addition to this, the influence of the high frequency).
  • the protrusion at the tip grows in the radial direction instead of the length direction (that is, the protrusion is short and thick).
  • the protrusion at the tip of the electrode grows in the length direction (that is, the protrusion becomes thin and long).
  • the processor 35 increases the ratio of the first current portion I1 so that the protrusion at the tip of the electrode becomes thick without extending and the lamp voltage is increased. Is high (the distance between the electrodes is long), control is performed so as to increase the ratio of the second current portion I2. It should be noted that regardless of the current waveform of the lamp, the tip of the electrode is consumed with the lifetime, and the lamp voltage increases as the distance between the electrodes increases. Therefore, reducing the time ratio (1- ⁇ ) of the first current portion I1 that tends to consume the electrode as the lamp voltage increases is also preferable from the viewpoint of extending the life of the lamp.
  • a rated lamp power of 330 W (arc length: 1.1 mm) is used.
  • f1 is set to 60 Hz
  • f2 is set to 50 Hz
  • the processor 35 decreases the number of cycles m of the first current portion I1 and increases the time ratio ⁇ .
  • Table 1 shows an example of the time ratio ⁇ with respect to the lamp voltage range.
  • the time ratio ⁇ is increased by decreasing the cycle number m of the first current portion I1 with respect to the increase in the lamp voltage.
  • the cycle number n of the second current portion I2 is reduced.
  • the time ratio ⁇ may be increased by increasing the time ratio ⁇ .
  • the cycle number m may be decreased and the cycle number n may be increased as the lamp voltage increases.
  • the time ratio ⁇ is changed by changing the number of cycles m or n of each current portion, but also the time ratio ⁇ is changed by changing each frequency f1 or f2. Good. That is, the frequency f1 may be increased with respect to the increase of the lamp voltage, the frequency f2 may be decreased, or both of them may be performed.
  • the shape of the protrusion at the tip of the electrode can be appropriately maintained to suppress flicker, and the life of the lamp can be ensured.
  • the control of the present invention can be applied to lamps of various specifications without acquiring experimental data for each lamp and determining an optimal lighting waveform. Therefore, it is possible to efficiently develop lighting devices for various high wattage lamps.
  • Modified example. 3A and 3B show a modification of the present invention.
  • a current waveform is shown in which the peak value of only the second half cycle of the peak current portion Ip is higher than the peak value of the base current portion Ib.
  • the overall peak value may be higher than the peak value of the base current portion Ib.
  • the operational effects of the modification shown in FIG. 3A are substantially the same as the operational effects of the embodiment shown in FIG.
  • it is preferable that the period during which the current value is high is short as in the embodiment shown in FIG.
  • the peak current portion Ip has a current waveform including one cycle of high-frequency current.
  • the peak current portion Ip includes a plurality of cycles of high-frequency current. It may be.
  • the operational effects of the modification shown in FIG. 3B are substantially the same as the operational effects of the embodiment shown in FIG. However, in order to reduce switching noise, it is preferable that the number of high-frequency current cycles is small as in the embodiment shown in FIG.
  • one unit of lamp current is configured by the first current portion I1 of the group of repetitive waveforms and the second current portion I2 of the group of repetitive waveforms.
  • FIG. 4 shows a light source device using the lighting device.
  • the light source device includes a lighting device 70 as the lighting device, a lamp 60 connected to the lighting device 70, a reflector 71 to which the lamp 60 is attached, and a casing 72 that houses the lighting device 70, the lamp 60, and the reflector 71.
  • a projector can be configured by installing a video system component (not shown) inside the casing 72.
  • FIG. 4 schematically illustrates the light source device of the present invention, and the dimensions and arrangement are not as illustrated.
  • flicker can be effectively prevented even in a projector with a high wattage output.
  • the present invention can be modified as follows without departing from the spirit of the present invention.
  • specific examples of the rectifying / smoothing circuit 10, the step-down chopper circuit 20, the control circuit 30, the full bridge circuit 40, and the igniter circuit 50 are shown.
  • Other known circuit configurations may be used.
  • a so-called capacitor input type circuit is shown as the rectifying and smoothing circuit 10, but a boost chopper circuit (power factor correction circuit) may be used.
  • the step-down chopper circuit 20 may be a DC / DC converter having another configuration such as a forward type, as long as the DC output current can be controlled.
  • the full bridge circuit 40 may be a DC / AC converter having another configuration such as a push-pull type, as long as the polarity inversion control of the output current can be performed.
  • Rectifying and smoothing circuit 20 Rectifying and smoothing circuit 20. Step-down chopper circuit 30. Control circuits 31, 32. Lamp voltage detection resistor 33. Lamp current detection resistor 34. PWM control circuit 35. Processor 40. Full bridge circuit 45. Bridge control circuit 60. High pressure discharge lamp 70. High pressure discharge lamp lighting device (lighting device) 71. Reflector 72. Enclosure

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Abstract

　高ワットランプについて、フリッカ抑制のための電流波形制御を行う高圧放電灯点灯装置を提供する。定格電力２００～３３０Ｗの高圧放電灯に交流電流を供給する電力供給回路、ランプ電圧を検出する検出回路、及び検出ランプ電圧に基づいて電力供給回路の出力電流波形を制御する制御部を備えた高圧放電灯点灯装置において、交流電流１ユニットが、周波数ｆ１でｍサイクル継続する電流部分Ｉ１及び周波数ｆ２でｎサイクル継続する矩形波の電流部分Ｉ２からなり、電流部分Ｉ１の半サイクルは、半サイクルの矩形波からなるベース電流部分Ｉｂ及び高周波のピーク電流部分Ｉｐからなり、ピーク電流部分は直前のベース電流部分と同極性側の半サイクルの電流ピーク値がベース電流部分よりも高く、制御部が、検出ランプ電圧の上昇に対して電流部分Ｉ２の継続時間ｎ／ｆ２の比率を高くするように電力供給回路を制御する構成とした。

Description

高圧放電灯点灯装置及び光源装置
　本発明は高圧放電灯点灯装置及び光源装置に関する。
　従来から、高圧放電灯におけるフリッカを抑制するために特殊な波形のランプ電流を高圧放電灯に投入する高圧放電灯点灯装置が知られている。例えば、特許文献１は、半サイクルの矩形波からなるベース電流部分とベース電流部分よりも高い周波数の１サイクルのピーク電流部分からなる交流ランプ電流波形によって、定格ランプ電力が１２０Ｗの高圧放電灯を点灯する高圧放電灯点灯装置を開示している。このような電流波形によると、ランプ点灯中に放電アークの起点が移動して発生するフリッカが防止される。
　ここでいうフリッカとは、高圧放電灯の点灯中に放電アークの起点が電極上を転々と移動してしまい、それにより光出力がちらついてしまう現象をいう。電極が突起状に成長する現象は必ずしも明確ではないが下記のように推測される。加熱させたタングステンが蒸発したことによって発光管内に存在するハロゲン等と結合し、タングステン化合物を形成する。このタングステン化合物は対流などによって管璧付近から電極先端付近へ拡散し、高温部でタングステン原子に分解される。そしてタングステン原子はアーク中で電離することで陽イオンとなる。交流点灯している両電極が陽極と陰極を点灯周波数ごとに繰り返すが、この陰極動作をしている時にアーク中の陽イオンは、電界によって陰極側に引き寄せられることで両電極先端に析出され、それが突起を形成するものと考えられている。
　また、特許文献２でも、半サイクルの矩形波からなるベース電流部分とベース電流部分よりも高い周波数の１サイクルのピーク電流部分からなる交流ランプ電流波形によって高圧放電灯を点灯する高圧放電灯点灯装置が開示され、同文献では、点灯開始後の立ち上がり制御から定電力制御への移行時前後でピーク電流部分の電流値又は時間幅を調整する構成が開示されている。
特開２００１－２４４０８８号公報 特開２００８－１５９４７０号公報
　確かに特許文献１又は２のようなランプ電流波形においてベース電流部分に対するピーク電流部分の波形比（ピーク値及び幅）を適正なものとすれば、効果的にフリッカの問題が解消されることが期待できる。しかし、ピーク電流部分の波形に起因するフリッカ抑制の効果は、ピーク電流部分のピーク値及び時間幅、それらのベース電流部分に対する比率、その時のランプ電圧、ランプの特性、ランプ電極の構造等、多数の要因に依存して異なるため、実際の検証は難しい。従って、多種のランプに同文献の技術を適用すると、各ランプ及びその寿命の程度に対してどのようなピーク電流波形が効果的なのかを特定するために多数のデータを取得する必要があり、開発効率が悪いという問題があった。
　特に、定格電力が２００Ｗ付近を境として低ワットランプと高ワットランプとでは、それらの電極温度の差に起因して、ランプ電流に対する電極先端の突起の形成態様が異なる。そのため、特許文献１で開示されるような定格電力１２０Ｗ程度の低ワットランプに適する電流波形制御が必ずしも高ワットランプに適していない場合があるということも分かってきた。
　そこで、本発明は、定格電力が２００Ｗ以上の高ワットランプについて、フリッカ抑制のための最適な電流波形制御を行う高圧放電灯点灯装置を提供することを課題とする。また、多種の仕様のランプについても効率よく設計可能な高圧放電灯点灯装置を提供することを課題とする。
　本発明の第１の側面は、定格ランプ電力が２００Ｗ以上３３０Ｗ以下の高圧放電灯を点灯するための高圧放電灯点灯装置であって、高圧放電灯に交流電流を供給する電力供給回路、高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出回路、及び検出回路による検出ランプ電圧に基づいて電力供給回路の出力電流波形を制御する制御部を備えた高圧放電灯点灯装置であって、交流電流の１ユニットが、第１の周波数ｆ１でｍサイクル継続する第１の電流部分Ｉ１及び第２の周波数ｆ２でｎサイクル継続する第２の電流部分Ｉ２からなり、第１の電流部分の半サイクルは、半サイクルの矩形波からなるベース電流部分Ｉｂとベース電流部分に続くピーク電流部分Ｉｐからなり、ピーク電流部分は、ベース電流部分よりも高い周波数の少なくとも１サイクルの高周波電流からなり、少なくとも、直前のベース電流部分と同極性側の半サイクルの電流ピーク値がベース電流部分の電流ピーク値よりも高く、第２の電流部分は矩形波電流からなり、制御部が、検出ランプ電圧の上昇に対して、第１の電流部分の継続時間ｍ／ｆ１と第２の電流部分の継続時間ｎ／ｆ２の合計に対する第２の電流部分の継続時間ｎ／ｆ２の比率αを高くするように電力供給回路を制御する高圧放電灯点灯装置である。
　ここで、ピーク電流部分が１サイクルの高周波電流からなり、ピーク電流部分の後半の半サイクルの電流ピーク値が、ベース電流部分の電流ピーク値及びピーク電流部分の前半の半サイクルの電流ピーク値よりも高くなるようにしてもよい。
　ここで、制御部が、検出ランプ電圧の上昇に対して、（１）第１の電流部分のサイクル数ｍを減少させ、（２）第２の電流部分のサイクル数ｎを増加させ、又は（３）第１の電流部分のサイクル数ｍを減少させかつ第２の電流部分のサイクル数ｎを増加させることによって比率αを高くするように電力供給回路を制御するようにしてもよい。
　また、制御部が、検出ランプ電圧の上昇に対して、（１）第１の周波数ｆ１を上昇させ、（２）第２の周波数ｆ２を低下させ、又は（３）第１の周波数ｆ１を上昇させかつ第２の周波数ｆ２を低下させることによって比率αを高くするように電力供給回路を制御するようにしてもよい。
　また、第１の周波数ｆ１を４０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下とし、第２の周波数ｆ２を４０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下とすることが好ましい。
　本発明の第２の側面は、上記第１の側面の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯点灯装置に接続される高圧放電灯、高圧放電灯が取り付けられるリフレクタ、並びに高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯及びリフレクタを収容する筐体を備えた光源装置である。
本発明の実施例による高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。 本発明の実施例によるランプ電流波形の図である。 本発明の変形例によるランプ電流波形の図である。 本発明の他の変形例によるランプ電流波形の図である。 本発明の光源装置を示す図である。
実施例．
　図１に本発明の実施例による高圧放電灯点灯装置（以下、「点灯装置」という）の回路構成を示す。点灯装置は、交流入力を直流化する整流平滑回路１０、整流平滑回路１０の出力電圧を降下して高圧放電灯（以下、「ランプ」という）６０への電流を制限する降圧チョッパ回路２０、降圧チョッパ回路２０の出力を交流電流に変換してランプ６０に投入するフルブリッジ回路４０、降圧チョッパ回路２０及びフルブリッジ回路４０を制御する制御回路３０、並びにイグナイタ５０からなる。なお、本明細書では、整流平滑回路１０、降圧チョッパ回路２０及びフルブリッジ回路４０を含んだ部分を電流供給回路というものとする。但し、点灯装置外部から直流電圧が供給される場合には整流平滑回路１０は不要であるので、この場合は、回路２０及びフルブリッジ回路４０を含んだ部分を電流供給回路というものとする。
　本実施例では、ランプ６０について、定格電力が２００Ｗ～３３０Ｗのもの、より具体的には、定格電力が２２０Ｗ（アーク長約０．７ｍｍ）、３３０Ｗ（アーク長約１．１ｍｍ）のランプ等を想定している。なお、本明細書において、「定格ランプ電力」と「定格電力」は同義である。
　降圧チョッパ回路２０は、ランプ電力又はランプ電流が所定値となるように制御回路３０によってＰＷＭ制御される。ランプ電力が所定値で一定となるように定電力制御を行う場合には、ランプ電圧検出抵抗３１及び３２によって検出されるランプ電圧とランプ電流検出抵抗３３によって検出されるランプ電流の積（即ち、ランプ電力）がプロセッサ（マイクロコンピュータ）３５に記憶された電力設定値と一致するようにＰＷＭ制御回路３４によってトランジスタ２１がＰＷＭ制御される。また、ランプ電流が所定値で一定となるように定電流制御を行う場合には、ランプ電流検出抵抗３３によって検出されるランプ電流がプロセッサ３５に記憶された電流設定値と一致するようにＰＷＭ制御回路３４によってトランジスタ２１がＰＷＭ制御される。
　フルブリッジ回路４０では、ブリッジ制御回路４５が、プロセッサ３５において設定された反転タイミングでトランジスタ４１及び４４とトランジスタ４２及び４３とが交互にオン・オフ駆動する。これにより、所望の反転タイミングで極性が切り替わるランプ電流波形を形成できる。
　なお、イグナイタ回路５０はランプ始動時に動作し、ランプ点灯開始後は非動作状態となる。本発明はランプ点灯開始後の動作に関するものであるため、その説明を省略する。
　上記より、電流供給回路は、プロセッサ３５、ＰＷＭ制御回路３４及びブリッジ制御回路４５（以下、これらの３構成要素をまとめて「制御部」という）によって、降圧チョッパ回路２０の出力電流値を制御するとともにフルブリッジ回路４０の極性反転タイミングを制御することにより、所望の波形の出力電流をランプ６０に投入することができる。
　図２に、実施例におけるランプ電流波形を示す。図示するように、ランプ電流波形は、その１ユニットが周波数ｆ１でｍサイクルの第１の電流部分Ｉ１及び周波数ｆ２でｎサイクルの第２の電流部分Ｉ２からなる。なお、後述するように、ｍ＝０又はｎ＝０の場合があってもよいが、好ましくは、ｍ＞０、ｎ＞０で、ｍ及びｎは０．５の倍数である。
　第１の電流部分Ｉ１の半サイクルは、半サイクルの矩形波からなるベース電流部分Ｉｂとそれに続くピーク電流部分Ｉｐからなる。ピーク電流部分Ｉｐは、ベース電流部分Ｉｂよりも高い周波数の少なくとも１サイクルの高周波電流からなり、直前のベース電流部分Ｉｂと同極性側の半サイクルの電流ピーク値がベース電流部分Ｉｂの電流ピーク値よりも高い。図２においては、ピーク電流部分Ｉｐは１サイクルの高周波電流からなり、ピーク電流部分Ｉｐの後半の半サイクルの電流ピーク値が、ベース電流部分Ｉｂの電流ピーク値及びピーク電流部分Ｉｐの前半の半サイクルの電流ピーク値よりも高い。第１の電流部分Ｉ１の周波数は４０～２００Ｈｚであり、好ましくは４０～６０Ｈｚである。なお、ピーク電流部分Ｉｐの電流ピーク値はベース電流部分Ｉｂの電流ピーク値の１．１～２．０倍程度であればよく、ピーク電流部分Ｉｐの周波数は５００Ｈｚ～１０ｋＨｚ程度であればよい。
　第２の電流部分Ｉ２は矩形波電流からなり、その周波数は４０Ｈｚ～２００Ｈｚ、好ましくは４０Ｈｚ～６０Ｈｚである。
　プロセッサ３５は、電圧検出回路（抵抗３１及び３２）によって検出されたランプ電圧に応じて、第１の電流Ｉ１の継続時間Ｔ１と第２の電流Ｉ２の継続時間Ｔ２の合計に対する第２の電流Ｉ２の継続時間Ｔ２の比率α、即ち、Ｔ２／（Ｔ１＋Ｔ２）を制御する。なお、Ｔ１＝ｍ／ｆ１、Ｔ２＝ｎ／ｆ２であり、α＝（ｎ／ｆ２）／（ｍ／ｆ１＋ｎ／ｆ２）となる。
　定格電力２００Ｗ以上の高ワットランプにおいて、第１の電流部分Ｉ１では、特にピーク電流部分Ｉｐの高い電流値の影響（これに加えて高い周波数の影響）により、電極先端が加熱又は消耗され、電極先端の突起は長さ方向ではなく径方向に成長する（即ち、突起は短く太くなる）。一方、第２の電流部分Ｉ２では、電極先端の突起は長さ方向に成長する（即ち、突起は細く長くなる）。
　従って、本発明では、プロセッサ３５は、ランプ電圧が低い（電極間距離が短い）場合は、電極先端の突起が伸びずに太くなるように第１の電流部分Ｉ１の比率を多くし、ランプ電圧が高い（電極間距離が長い）場合は、第２の電流部分Ｉ２の比率を多くするよう制御を行う。なお、ランプをどのような電流波形で点灯しても、寿命とともに電極先端が消耗していき、電極間距離が長くなることによってランプ電圧は高くなる。従って、ランプ電圧が高くなるのに従って、電極を消耗させる傾向を持つ第１の電流部分Ｉ１の時間比率（１－α）を減少させることは、ランプの長寿命化の観点からも好ましい。
＜設計例＞
　本実施例の一設計例として、定格ランプ電力３３０Ｗ（アーク長１．１ｍｍ）を用いる。ｆ１を６０Ｈｚ、ｆ２を５０Ｈｚとし、検出ランプ電圧が高くなると、プロセッサ３５が第１の電流部分Ｉ１のサイクル数ｍを減少させて時間比率αを上昇させる。ランプ電圧の範囲に対する時間比率αの一例を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　なお、上記実施例では、ランプ電圧の上昇に対して第１の電流部分Ｉ１のサイクル数ｍを減少させることにより時間比率αを増加させているが、第２の電流部分Ｉ２のサイクル数ｎを増加させることによって時間比率αを増加させるようにしてもよい。また、ランプ電圧の上昇に対してサイクル数ｍを減少させ、かつサイクル数ｎを増加させるようにしてもよい。
　また、上述のように各電流部分のサイクル数ｍ又はｎを変化させることによって時間比率αを変化させるだけでなく、各周波数ｆ１又はｆ２を変化させることによって時間比率αを変化させるようにしてもよい。即ち、ランプ電圧の上昇に対して周波数ｆ１を上昇させるようにしてもよいし、周波数ｆ２を低下させるようにしてもよいし、その双方を行ってもよい。
　上記実施例により、高ワットランプにおいても電極先端の突起の形状を適切に維持してフリッカを抑制することができるとともに、ランプの寿命を確保することもできる。また、多種の仕様のランプについても、ランプごとに実験データを取得して最適な点灯波形を決定することなく、本発明の制御を適用することができる。従って、種々の高ワットランプに対して点灯装置を効率的に開発することが可能となる。
　なお、時間比率αは、０≦α≦１００の範囲で変化させることができれば本発明の効果を得られる（即ち、ランプ電圧が低い場合にα＝０、ランプ電圧が高い場合にα＝１００としてもよい）。但し、第１の電流部分Ｉ１及び第２の電流部分Ｉ２双方の効果を確保するために、５≦α≦９５とすることが好ましい。
変形例．
　図３Ａ及び３Ｂに本発明の変形例を示す。
　図２の実施例では、ピーク電流部分Ｉｐの後半の半サイクルのみのピーク値をベース電流部分Ｉｂのピーク値よりも高くする電流波形を示したが、図３Ａに示すように、ピーク電流部分Ｉｐ全体のピーク値をベース電流部分Ｉｂのピーク値よりも高くするようにしてもよい。図３Ａに示す変形例の作用効果は図２に示す実施例の作用効果と実質的に同じである。但し、点灯装置で発生する騒音を低くするためには、図２に示す実施例のように電流値が高い期間は短い方が好ましい。
　また、図２の実施例では、ピーク電流部分Ｉｐに１サイクルの高周波電流が含まれる電流波形を示したが、図３Ｂに示すように、ピーク電流部分Ｉｐに複数サイクルの高周波電流が含まれるようにしてもよい。図３Ｂに示す変形例の作用効果も図２に示す実施例の作用効果と実質的に同じである。但し、スイッチングノイズ低減のためには、図２に示す実施例のように高周波電流サイクルは少ない方が好ましい。
　なお、上記実施例及び変形例では、一群の反復波形の第１の電流部分Ｉ１と一群の反復波形の第２の電流部分Ｉ２によってランプ電流の１ユニットが構成される例を示したが、ランプ電流波形の１ユニットにおいて、所望の時間比率αが得られる限り、第１の電流部分の各サイクルと第２の電流部分の各サイクルの順序又は配列は任意である。例えば、数サイクルの第１の電流部分と数サイクルの第２の電流部分が交互に反復されるようにしてもよいし、ｍ＝ｎの場合には１サイクルの第１の電流部分と１サイクルの第２の電流部分が交互に反復されるようにしてもよい。
　図４に上記点灯装置を利用した光源装置を示す。光源装置は、上記点灯装置である点灯装置７０、点灯装置７０に接続されるランプ６０、ランプ６０が取り付けられるリフレクタ７１、並びに点灯装置７０、ランプ６０及びリフレクタ７１を収容する筐体７２備える。そして、不図示の映像系の構成部材が筐体７２内部に装備されてプロジェクタを構成することができる。なお、図４は本発明の光源装置を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。このように、本発明の点灯装置を用いることにより、高ワット出力のプロジェクタにおいてもフリッカを効果的に防止することができる。
　上記に本発明の最も好適な実施例を示したが、本発明は発明の趣旨を逸脱することなく以下のように変形可能である。
　上記実施例において、整流平滑回路１０、降圧チョッパ回路２０、制御回路３０、フルブリッジ回路４０、及びイグナイタ回路５０の具体例を示したが、これらは上述した機能を達成できるものであれば当業者に周知の他の回路構成であってもよい。例えば、図１では、整流平滑回路１０としていわゆるコンデンサインプット型の回路を示しているが、昇圧チョッパ回路（力率改善回路）を用いてもよい。
　また、降圧チョッパ回路２０をフォワード型等の他の構成のＤＣ／ＤＣコンバータとしてもよく、それはＤＣ出力電流の制御ができればよい。また、フルブリッジ回路４０をプッシュプル型等の他の構成のＤＣ／ＡＣコンバータとしてもよく、出力電流の極性反転制御ができるものであればよい。
　この出願は２０１１年１０月４日に出願された日本国特許出願第２０１１－２１９７３４号からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。
１０．整流平滑回路
２０．降圧チョッパ回路
３０．制御回路
３１、３２．ランプ電圧検出抵抗
３３．ランプ電流検出抵抗
３４．ＰＷＭ制御回路
３５．プロセッサ
４０．フルブリッジ回路
４５．ブリッジ制御回路
６０．高圧放電灯（ランプ）
７０．高圧放電灯点灯装置（点灯装置）
７１．リフレクタ
７２．筐体

 

Claims (6)

  1. 　定格ランプ電力が２００Ｗ以上３３０Ｗ以下の高圧放電灯を点灯するための高圧放電灯点灯装置であって、
    　前記高圧放電灯に交流電流を供給する電力供給回路、
    　前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する検出回路、及び
    　前記検出回路による検出ランプ電圧に基づいて前記電力供給回路の出力電流波形を制御する制御部
    を備え、
    　前記交流電流の１ユニットが、第１の周波数ｆ１でｍサイクル継続する第１の電流部分Ｉ１及び第２の周波数ｆ２でｎサイクル継続する第２の電流部分Ｉ２からなり、
    　前記第１の電流部分の半サイクルは、半サイクルの矩形波からなるベース電流部分Ｉｂ及び該ベース電流部分に続くピーク電流部分Ｉｐからなり、該ピーク電流部分は、該ベース電流部分よりも高い周波数の少なくとも１サイクルの高周波電流からなり、少なくとも、直前のベース電流部分と同極性側の半サイクルの電流ピーク値が該ベース電流部分の電流ピーク値よりも高く、
    　前記第２の電流部分が矩形波電流からなり、
    　前記制御部が、前記検出ランプ電圧の上昇に対して、前記第１の電流部分の継続時間ｍ／ｆ１と前記第２の電流部分の継続時間ｎ／ｆ２の合計に対する該第２の電流部分の継続時間ｎ／ｆ２の比率αを高くするように前記電力供給回路を制御する高圧放電灯点灯装置。
  2. 　請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記ピーク電流部分が１サイクルの前記高周波電流からなり、該ピーク電流部分の後半の半サイクルの電流ピーク値が、前記ベース電流部分の電流ピーク値及び該ピーク電流部分の前半の半サイクルの電流ピーク値よりも高いことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
  3. 　請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記制御部が、前記検出ランプ電圧の上昇に対して、（１）前記第１の電流部分のサイクル数ｍを減少させ、（２）前記第２の電流部分のサイクル数ｎを増加させ、又は（３）前記第１の電流部分のサイクル数ｍを減少させかつ前記第２の電流部分のサイクル数ｎを増加させることによって前記比率αを高くするように前記電力供給回路を制御する高圧放電灯点灯装置。
  4. 　請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記制御部が、前記検出ランプ電圧上昇に対して、（１）前記第１の周波数ｆ１を上昇させ、（２）前記第２の周波数ｆ２を低下させ、又は（３）前記第１の周波数ｆ１を上昇させかつ前記第２の周波数ｆ２を低下させることによって前記比率αを高くするように前記電力供給回路を制御する高圧放電灯点灯装置。
  5. 　請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記第１の周波数ｆ１が４０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下であり、前記第２の周波数ｆ２が４０Ｈｚ以上６０Ｈｚ以下である、高圧放電灯点灯装置。
  6. 　請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置、該高圧放電灯点灯装置に接続される前記高圧放電灯、該高圧放電灯が取り付けられるリフレクタ、並びに該高圧放電灯点灯装置、該高圧放電灯及び該リフレクタを収容する筐体を備えた光源装置。
     
     

     
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Citations (3)

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JP2009110681A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Iwasaki Electric Co Ltd 高圧放電灯点灯装置及び光源装置
JP2010062139A (ja) * 2008-08-07 2010-03-18 Seiko Epson Corp 放電灯の駆動装置および駆動方法、光源装置並びに画像表示装置
JP2010135145A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Panasonic Corp 高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009110681A (ja) * 2007-10-26 2009-05-21 Iwasaki Electric Co Ltd 高圧放電灯点灯装置及び光源装置
JP2010062139A (ja) * 2008-08-07 2010-03-18 Seiko Epson Corp 放電灯の駆動装置および駆動方法、光源装置並びに画像表示装置
JP2010135145A (ja) * 2008-12-03 2010-06-17 Panasonic Corp 高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法

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