WO2016103694A1 - Discharge lamp lighting method and discharge lamp lighting apparatus - Google Patents

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中村　雅規
河野　洋一
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ウシオ電機株式会社
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    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
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Abstract

Disclosed are a discharge lamp lighting method and a discharge lamp lighting apparatus which are capable of performing an effective short-time lighting control according to the state of a discharge lamp. The discharge lamp lighting apparatus performs a short-time lighting operation for lighting the discharge lamp for a short time a multiple number of times when the discharge lamp is not steadily lighted. At this point, the discharge lamp lighting apparatus determines the state of the discharge lamp at a time immediately before the start of the short-time lighting operation, and changes parameters (at least one of electric energy intensity, electric energy supplying time, and electric energy supplying period) pertaining to electric energy supplied to the discharge lamp through the short-time lighting operation according to the determined discharge lamp state.

Description

放電ランプ点灯方法及び放電ランプ点灯装置Discharge lamp lighting method and discharge lamp lighting device
　本発明は、放電ランプを点灯するための放電ランプ点灯方法及び放電ランプ点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting method and a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp.
　映画館において映写機用光源として用いられる放電ランプ点灯装置として、例えば、ショートアーク型キセノン放電ランプを光源として備えた放電ランプ点灯装置がある。ショートアーク型キセノン放電ランプは、発光管と、当該発光管内に互いに対向して配置された陽極と陰極と、発光管内に封入されたキセノンガスとを有するものである。
　このような放電ランプにおいては、点灯時間が経過するに伴って陰極が変形し、フリッカーが生じることがある。放電ランプの使用開始から当該フリッカーが頻繁に発生するに至るまでの時間は、フリッカー寿命とも呼ばれる。
　特に映画館で用いられる放電ランプは、長時間連続して点灯する必要があることから、長いフリッカー寿命が求められる。
　そこで、長いフリッカー寿命を得るための放電ランプ点灯装置として、特許文献１（国際公開第２０１４／０９８１２７号）に記載の技術がある。この技術は、放電ランプが定常点灯していない休止期間において、短時間点灯動作を行うことにより、粗く荒れた状態の陰極の表面を滑らかな形状に修復するものである。陰極の表面が滑らかな形状になることで、よりフリッカーの発生が抑制され、長いフリッカー寿命が得られる。 As a discharge lamp lighting device used as a light source for a movie projector in a movie theater, for example, there is a discharge lamp lighting device provided with a short arc type xenon discharge lamp as a light source. The short arc type xenon discharge lamp has an arc tube, an anode and a cathode disposed opposite to each other in the arc tube, and xenon gas sealed in the arc tube.
In such a discharge lamp, as the lighting time elapses, the cathode may be deformed to cause flicker. The time from the start of use of the discharge lamp to the frequent occurrence of the flicker is also called flicker life.
In particular, since a discharge lamp used in a movie theater needs to be lit continuously for a long time, a long flicker life is required.
Therefore, as a discharge lamp lighting device for obtaining a long flicker life, there is a technique described in Patent Document 1 (International Publication No. 2014/098127). This technique restores the rough and rough surface of the cathode to a smooth shape by performing a short-time lighting operation during a rest period in which the discharge lamp is not steadily lit. Since the surface of the cathode has a smooth shape, the generation of flicker is further suppressed and a long flicker life can be obtained.
国際公開第２０１４／０９８１２７号International Publication No. 2014/098127
　しかしながら、上記特許文献１（国際公開第２０１４／０９８１２７号）に記載の技術にあっては、短時間点灯を複数回繰り返す短時間点灯動作において、放電ランプに供給する電力の大きさや当該電力の供給時間は、各点灯について一定である。すなわち、放電ランプ（特に陰極）の状態にかかわらず制御方法は固定であり、放電ランプの状態によっては供給電力に過不足が生じ得る。
　このように、短時間点灯において、一定の電力で一定の時間のパルスを繰り返す制御では、効果的に陰極表面を滑らかな形状に修復することができず、適切にフリッカーの発生を抑制できない場合がある。 However, in the technique described in Patent Document 1 (International Publication No. 2014/098127), in the short-time lighting operation in which the short-time lighting is repeated a plurality of times, the magnitude of power supplied to the discharge lamp and the supply of the power The time is constant for each lighting. That is, the control method is fixed regardless of the state of the discharge lamp (particularly the cathode), and the supply power may be excessive or insufficient depending on the state of the discharge lamp.
In this way, in the case of short-time lighting, in the control that repeats the pulse for a certain time with constant power, the cathode surface cannot be effectively restored to a smooth shape, and flicker generation may not be suppressed appropriately. is there.
　また、放電ランプに電力を供給する点灯回路の制御は、ＰＷＭ制御を実現させるための回路をワンチップ化した専用ＩＣを用いて実現されるため、定型的な制御しか行うことができない。すなわち、短時間点灯を複数回繰り返す短時間点灯動作において、放電ランプに供給する電力の大きさや当該電力の供給時間、供給周期等に自由度を持たせることはできない。そのため、放電ランプの状態によっては供給電力に過不足が生じ、短時間点灯の効果を十分に得ることができない場合がある。
　そこで、本発明は、放電ランプの状態に応じた効果的な短時間点灯制御を行うことができる放電ランプ点灯方法及び放電ランプ点灯装置を提供することを課題としている。
　また、本発明は、短時間点灯制御の自由度を拡張することができる放電ランプ点灯装置を提供することを課題としている。 In addition, since the control of the lighting circuit that supplies power to the discharge lamp is realized by using a dedicated IC in which a circuit for realizing PWM control is formed on a single chip, only routine control can be performed. That is, in the short-time lighting operation in which the short-time lighting is repeated a plurality of times, it is not possible to provide flexibility in the magnitude of power supplied to the discharge lamp, the supply time of the power, the supply cycle, and the like. Therefore, depending on the state of the discharge lamp, the supply power may be excessive or insufficient, and the effect of lighting for a short time may not be sufficiently obtained.
Therefore, an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting method and a discharge lamp lighting device capable of performing effective short-time lighting control according to the state of the discharge lamp.
Moreover, this invention makes it a subject to provide the discharge lamp lighting device which can expand the freedom degree of short-time lighting control.
　上記課題を解決するために、本発明に係る放電ランプ点灯方法の一態様は、発光管と、当該発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極と、を有する放電ランプに電気エネルギーを供給し、当該放電ランプを点灯する放電ランプ点灯方法であって、前記放電ランプが定常点灯していないときに、当該放電ランプを複数回短時間点灯させる短時間点灯動作を行うに際し、前記短時間点灯動作の開始直前における前記放電ランプの状態を判定し、判定した前記放電ランプの状態に応じて、前記短時間点灯動作で前記放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータを変化させる。
　このように、放電ランプが定常点灯していない休止期間中に短時間点灯動作を行うので、粗く荒れた状態の陰極の表面を滑らかな形状に修復することができ、フリッカーの発生を抑制することができる。このとき、短時間点灯動作の開始直前に判定した放電ランプの状態に応じて、短時間点灯動作中に放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータを変化させる。したがって、放電ランプの状態に適した短時間点灯制御が可能となり、陰極の表面形状を適切に修復することができる。その結果、効果的にフリッカーの発生を抑制することができ、長いフリッカー寿命を得ることができる。 In order to solve the above-mentioned problems, an aspect of a discharge lamp lighting method according to the present invention is to supply electric energy to a discharge lamp having an arc tube, and an anode and a cathode disposed opposite to each other in the arc tube. A discharge lamp lighting method for lighting the discharge lamp, wherein when the discharge lamp is not steadily lit, the short-time lighting operation is performed for performing the short-time lighting operation of lighting the discharge lamp for a plurality of times for a short time. The state of the discharge lamp immediately before the start of operation is determined, and a parameter relating to the electric energy supplied to the discharge lamp in the short-time lighting operation is changed according to the determined state of the discharge lamp.
In this way, since the discharge lamp is turned on for a short time during the rest period when the discharge lamp is not steadily lit, the surface of the rough and rough cathode can be restored to a smooth shape and the occurrence of flicker can be suppressed. Can do. At this time, the parameter relating to the electric energy supplied to the discharge lamp during the short-time lighting operation is changed according to the state of the discharge lamp determined immediately before the start of the short-time lighting operation. Therefore, it is possible to control lighting for a short time suitable for the state of the discharge lamp, and it is possible to appropriately repair the surface shape of the cathode. As a result, the occurrence of flicker can be effectively suppressed and a long flicker life can be obtained.
　また、上記の放電ランプ点灯方法において、前記パラメータは、前記電気エネルギーの大きさである電流値、電圧値及び電力値、前記電気エネルギーの供給時間、並びに前記電気エネルギーの供給周期のうち、少なくとも１つであってもよい。
　このように、放電ランプの状態に応じて、供給するエネルギーの大きさや供給する長さ、供給する周期を変化させるので、供給エネルギーの過不足等を抑制し、短時間点灯の効果を十分に得ることができる。
　さらに、上記の放電ランプ点灯方法において、前記短時間点灯毎に、前記パラメータを徐々に増加させてもよい。
　これにより、例えば上記パラメータを、放電ランプに供給する電流値、電圧値、電力値のいずれかとした場合、短時間点灯動作において最初に過度なエネルギーを供給すべきでない場合に対応することができる。また、例えば上記パラメータを、放電ランプに供給するエネルギーの供給時間とした場合、短時間点灯動作において最初に瞬間的なエネルギー供給をすべきである場合に対応することができる。このように、放電ランプの状態に応じた適切な制御が可能となる。 In the above discharge lamp lighting method, the parameter is at least one of a current value, a voltage value and a power value, which are magnitudes of the electric energy, a supply time of the electric energy, and a supply cycle of the electric energy. It may be one.
As described above, since the magnitude of energy to be supplied, the length to be supplied, and the supply cycle are changed in accordance with the state of the discharge lamp, excessive and insufficient supply energy is suppressed, and the effect of lighting for a short time is sufficiently obtained. be able to.
Furthermore, in the above-described discharge lamp lighting method, the parameter may be gradually increased for each short-time lighting.
Thereby, for example, when the parameter is any one of a current value, a voltage value, and a power value supplied to the discharge lamp, it is possible to cope with a case where excessive energy should not be supplied first in the short-time lighting operation. Further, for example, when the parameter is a supply time of energy supplied to the discharge lamp, it is possible to deal with a case where instantaneous energy supply should be performed first in a short lighting operation. Thus, appropriate control according to the state of the discharge lamp is possible.
　また、上記の放電ランプ点灯方法において、前記短時間点灯毎に、前記パラメータを徐々に減少させてもよい。
　これにより、例えば上記パラメータを、放電ランプに供給する電流値、電圧値、電力値のいずれかとした場合、短時間点灯動作において最初に過度なエネルギーを供給すべきである場合に対応することができる。また、例えば上記パラメータを、放電ランプに供給するエネルギーの供給時間とした場合、短時間点灯動作において最初に瞬間的なエネルギー供給をすべきでない場合に対応することができる。このように、放電ランプの状態に応じた適切な制御が可能となる。
　さらにまた、上記の放電ランプ点灯方法において、前記短時間点灯毎に、前記パラメータの増加と減少とを繰り返してもよい。
　これにより、放電ランプの陰極にランダムな熱振動を与えることが可能となる。このように、陰極に熱振動を与えることで、陰極内部で結晶粒間の粒界に隙間（ずれ）が生じ、放射性物質を放出し易くすることができる。したがって、良好なアーク放電特性を得ることができる。 In the above discharge lamp lighting method, the parameter may be gradually decreased for each short-time lighting.
Thereby, for example, when the parameter is any one of a current value, a voltage value, and a power value supplied to the discharge lamp, it is possible to cope with a case where excessive energy should be supplied first in a short-time lighting operation. . Further, for example, when the parameter is a supply time of energy supplied to the discharge lamp, it is possible to cope with a case where instantaneous energy supply should not be initially performed in a short-time lighting operation. Thus, appropriate control according to the state of the discharge lamp is possible.
Furthermore, in the above discharge lamp lighting method, the increase and decrease of the parameter may be repeated for each short-time lighting.
Thereby, random thermal vibration can be applied to the cathode of the discharge lamp. As described above, by applying thermal vibration to the cathode, a gap (displacement) is generated at the grain boundary between crystal grains inside the cathode, and the radioactive substance can be easily released. Therefore, good arc discharge characteristics can be obtained.
　また、上記の放電ランプ点灯方法において、前記放電ランプの状態は、前記陰極の温度に基づいて判定してもよい。
　このように、陰極の温度を判定することで、短時間点灯動作を開始する時点で陰極がすでに持っているエネルギー量を考慮して、供給するエネルギー量を決定することができる。したがって、短時間点灯動作における供給エネルギーの過不足を解消し、適切な制御を行うことができる。
　さらに、上記の放電ランプ点灯方法において、前記放電ランプの状態は、前記陰極の磨耗度合いに基づいて判定してもよい。
　このように、陰極の磨耗度合いを判定することで、陰極の磨耗による当該陰極の形状の変化を考慮して、供給するエネルギー量やエネルギーの供給時間を決定することができる。したがって、短時間点灯動作において適切に陰極の温度を上昇させることができる。 In the above discharge lamp lighting method, the state of the discharge lamp may be determined based on the temperature of the cathode.
In this way, by determining the temperature of the cathode, it is possible to determine the amount of energy to be supplied in consideration of the amount of energy that the cathode already has at the time of starting the short-time lighting operation. Therefore, excess or deficiency of supply energy in the short-time lighting operation can be solved and appropriate control can be performed.
Furthermore, in the above discharge lamp lighting method, the state of the discharge lamp may be determined based on the degree of wear of the cathode.
In this way, by determining the degree of wear of the cathode, it is possible to determine the amount of energy to be supplied and the supply time of energy in consideration of the change in the shape of the cathode due to the wear of the cathode. Therefore, the temperature of the cathode can be appropriately increased in the short-time lighting operation.
　また、本発明に係る放電ランプ点灯装置の一態様は、発光管と、前記発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極と、前記放電ランプに電気エネルギーを供給することで当該放電ランプを点灯する点灯回路と、前記点灯回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記放電ランプが定常点灯していないときに、当該放電ランプを複数回短時間点灯させる短時間点灯動作を行う短時間点灯動作部と、前記短時間点灯動作部により短時間点灯動作を開始する直前に、前記放電ランプの状態を判定する判定部と、前記判定部で判定した前記放電ランプの状態に応じて、前記短時間点灯動作部による短時間点灯動作で前記放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータが変化するよう当該パラメータを決定するパラメータ決定部と、を備える。 Also, an aspect of the discharge lamp lighting device according to the present invention is an arc tube, an anode and a cathode disposed opposite to each other in the arc tube, and supplying the discharge lamp with electric energy. A lighting circuit for lighting, and a control unit for controlling the lighting circuit, wherein the control unit performs a short-time lighting operation for lighting the discharge lamp for a plurality of times for a short time when the discharge lamp is not steadily lit. A short-time lighting operation unit, a determination unit for determining a state of the discharge lamp immediately before starting the short-time lighting operation by the short-time lighting operation unit, and a state of the discharge lamp determined by the determination unit Accordingly, the parameter for determining the parameter so that the parameter relating to the electric energy supplied to the discharge lamp is changed by the short-time lighting operation by the short-time lighting operation unit. It includes a tough, a.
　このように、放電ランプが定常点灯していない休止期間中に短時間点灯動作を行うので、粗く荒れた状態の陰極の表面を滑らかな形状に修復することができ、フリッカーの発生を抑制することができる。このとき、短時間点灯動作の開始直前に判定した放電ランプの状態に応じて、短時間点灯動作中に放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータを変化させる。したがって、放電ランプの状態に適した短時間点灯制御が可能となり、陰極の表面形状を適切に修復することができる。その結果、効果的にフリッカーの発生を抑制することができ、長いフリッカー寿命を得ることができる。 In this way, since the discharge lamp is turned on for a short time during the rest period when the discharge lamp is not steadily lit, the surface of the rough and rough cathode can be restored to a smooth shape and the occurrence of flicker can be suppressed. Can do. At this time, the parameter relating to the electric energy supplied to the discharge lamp during the short-time lighting operation is changed according to the state of the discharge lamp determined immediately before the start of the short-time lighting operation. Therefore, it is possible to control lighting for a short time suitable for the state of the discharge lamp, and it is possible to appropriately repair the surface shape of the cathode. As a result, the occurrence of flicker can be effectively suppressed and a long flicker life can be obtained.
　また、上記の放電ランプ点灯装置において、前記制御部は、点灯始動時に、前記陽極と前記陰極との間に開放電圧を発生させる固定ロジック回路からなる開放電圧発生部と、点灯後、前記点灯回路をプログラマブル制御可能なデジタル制御部と、を備えてもよい。
　このように、短時間点灯動作の開始直前に判定した放電ランプの状態に応じて、短時間点灯動作中に放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータを変化させる。したがって、放電ランプの状態に適した短時間点灯制御が可能となり、陰極の表面形状を適切に修復することができる。その結果、効果的にフリッカーの発生を抑制することができ、長いフリッカー寿命を得ることができる。 Further, in the above discharge lamp lighting device, the control unit includes an open voltage generation unit including a fixed logic circuit that generates an open voltage between the anode and the cathode at the start of lighting, and the lighting circuit after lighting. And a digital control unit capable of programmable control.
As described above, the parameter relating to the electric energy supplied to the discharge lamp during the short-time lighting operation is changed according to the state of the discharge lamp determined immediately before the start of the short-time lighting operation. Therefore, it is possible to control lighting for a short time suitable for the state of the discharge lamp, and it is possible to appropriately repair the surface shape of the cathode. As a result, the occurrence of flicker can be effectively suppressed and a long flicker life can be obtained.
　さらに、上記の放電ランプ点灯装置において、前記パラメータ決定部は、前記パラメータとして、前記電気エネルギーの大きさである電流値、電圧値及び電力値、前記電気エネルギーの供給時間、並びに前記電気エネルギーの供給周期のうち、少なくとも１つを決定してもよい。
　このように、放電ランプの状態に応じて、供給するエネルギーの大きさや供給する長さ、供給する周期を変化させるので、供給エネルギーの過不足等を抑制し、短時間点灯の効果を十分に得ることができる。 Furthermore, in the above discharge lamp lighting device, the parameter determination unit includes, as the parameters, a current value, a voltage value and a power value, which are magnitudes of the electric energy, a supply time of the electric energy, and a supply of the electric energy. At least one of the periods may be determined.
As described above, since the magnitude of energy to be supplied, the length to be supplied, and the supply cycle are changed in accordance with the state of the discharge lamp, excessive and insufficient supply energy is suppressed, and the effect of lighting for a short time is sufficiently obtained. be able to.
　また、本発明に係る放電ランプ点灯装置の一態様は、発光管と、前記発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極と、前記放電ランプに電気エネルギーを供給することで当該放電ランプを点灯する点灯回路と、前記点灯回路を制御し、前記放電ランプが定常点灯していないときに、当該放電ランプを複数回短時間点灯させる短時間点灯動作を行う制御部と、を備え、前記制御部は、点灯始動時に、前記陽極と前記陰極との間に開放電圧を発生させる固定ロジック回路からなる開放電圧発生部と、点灯後、前記点灯回路をプログラマブル制御可能なデジタル制御部と、を備える。
　このように、放電ランプが定常点灯していない休止期間中に短時間点灯動作を行うので、粗く荒れた状態の陰極の表面を滑らかな形状に修復することができ、フリッカーの発生を抑制することができる。また、プログラムを介して点灯回路を制御する所謂デジタル制御が可能な構成とするので、短時間点灯制御の自由度を拡張することができ、短時間点灯の効果を十分に得るような制御が可能となる。 Also, an aspect of the discharge lamp lighting device according to the present invention is an arc tube, an anode and a cathode disposed opposite to each other in the arc tube, and supplying the discharge lamp with electric energy. A lighting circuit that is lit, and a control unit that controls the lighting circuit and performs a short-time lighting operation for lighting the discharge lamp a plurality of times for a short time when the discharge lamp is not steadily lit. The unit includes an open-circuit voltage generation unit including a fixed logic circuit that generates an open-circuit voltage between the anode and the cathode at the time of starting lighting, and a digital control unit that can control the lighting circuit after lighting. .
In this way, since the discharge lamp is turned on for a short time during the rest period when the discharge lamp is not steadily lit, the surface of the rough and rough cathode can be restored to a smooth shape and the occurrence of flicker can be suppressed. Can do. In addition, since the so-called digital control that controls the lighting circuit via a program is possible, the degree of freedom of the short-time lighting control can be expanded, and control that sufficiently obtains the effect of short-time lighting is possible. It becomes.
　本発明によれば、放電ランプの状態に応じた適切な短時間点灯制御を行うことができる。また、本発明によれば、短時間点灯制御の自由度を拡張し、短時間点灯の効果を十分に得ることができる。したがって、フリッカーの発生を効果的に抑制し、長いフリッカー寿命を得ることができる。
　上記した本発明の目的、態様及び効果並びに上記されなかった本発明の目的、態様及び効果は、当業者であれば添付図面及び請求の範囲の記載を参照することにより下記の発明を実施するための形態（発明の詳細な説明）から理解できるであろう。 According to the present invention, it is possible to perform appropriate short-time lighting control according to the state of the discharge lamp. In addition, according to the present invention, the degree of freedom of short-time lighting control can be expanded and the effect of short-time lighting can be sufficiently obtained. Therefore, the occurrence of flicker can be effectively suppressed and a long flicker life can be obtained.
The above-described objects, aspects, and advantages of the present invention, and objects, aspects, and effects of the present invention that have not been described above will be understood by those skilled in the art to implement the following invention by referring to the attached drawings and the claims. This will be understood from the following description (detailed description of the invention).
図１は、本実施形態におけるランプ点灯装置の構成例を示す図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp lighting device according to the present embodiment. 図２は、放電ランプの一例を示す構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram illustrating an example of a discharge lamp. 図３は、放電ランプの点灯時におけるランプ電流及びランプ電圧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a lamp current and a lamp voltage when the discharge lamp is turned on. 図４Ａは、短時間点灯方法の一例を示す図である。FIG. 4A is a diagram illustrating an example of a short-time lighting method. 図４Ｂは、短時間点灯方法の一例を示す図である。FIG. 4B is a diagram illustrating an example of a short-time lighting method. 図５Ａは、短時間点灯方法の一例を示す図である。FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a short-time lighting method. 図５Ｂは、短時間点灯方法の一例を示す図である。FIG. 5B is a diagram illustrating an example of a short-time lighting method. 図６は、短時間点灯方法の一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a short-time lighting method. 図７は、短時間点灯方法の一例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a short-time lighting method. 図８は、放電ランプの温度特性を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing temperature characteristics of the discharge lamp. 図９Ａは、放電ランプの電極形状を示す図である。FIG. 9A is a diagram showing the electrode shape of the discharge lamp. 図９Ｂは、放電ランプの電極形状を示す図である。FIG. 9B is a diagram showing the electrode shape of the discharge lamp. 図１０は、短時間点灯処理手順を示すフローチャートである。FIG. 10 is a flowchart showing a short-time lighting processing procedure. 図１１は、本実施形態における制御部の構成を説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of the control unit in the present embodiment. 図１２は、従来の制御部の構成を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the configuration of a conventional control unit.
　以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１の実施形態）
　図１は、本実施形態におけるランプ点灯装置の構成例を示す図である。
　この図１に示すように、ランプ点灯装置１０は、商用交流電源２０に接続される点灯回路３０と、点灯回路３０を制御する制御部４０とを備え、負荷としての放電ランプ５０に電力を供給することで当該放電ランプ５０を点灯する。このランプ点灯装置１０は、例えば、映画館においてデジタル映写機用の光源として用いることができる。
　点灯回路３０は、入力回路部３１と、昇降圧回路部３２と、インバータ回路部３３と、整流回路部３４とを備える。
　入力回路部３１は、遮断器、ＥＭＩ（Electromagnetic Interference）フィルター（ノイズフィルター）、突入防止回路等により構成され、商用交流電源２０に接続される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a lamp lighting device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the lamp lighting device 10 includes a lighting circuit 30 connected to a commercial AC power supply 20 and a control unit 40 that controls the lighting circuit 30, and supplies power to a discharge lamp 50 as a load. As a result, the discharge lamp 50 is turned on. The lamp lighting device 10 can be used as a light source for a digital projector in a movie theater, for example.
The lighting circuit 30 includes an input circuit unit 31, a step-up / step-down circuit unit 32, an inverter circuit unit 33, and a rectifier circuit unit 34.
The input circuit unit 31 includes a circuit breaker, an EMI (Electromagnetic Interference) filter (noise filter), an inrush prevention circuit, and the like, and is connected to the commercial AC power supply 20.
　昇降圧回路部３２は、整流器、コンデンサ、チョッパ用コイル、スイッチング素子、スイッチング素子ドライブ回路、入力電圧検出回路、出力電圧検出回路などから構成される。この昇降圧回路部３２は、整流器によって交流電源２０の交流電圧を直流電圧に変換した後、インダクタンスを使用した、所謂チョッパ―回路にて、電圧の昇圧及び降圧を行う。
　インバータ回路部３３は、スイッチング素子からなるブリッジ回路、スイッチングドライバー回路、共振コンデンサ、絶縁トランス等により構成され、直流電源を高周波交流電源に変換する。
　整流回路部３４は、整流ダイオード、リップル抑制用コイル、スナバー回路等により構成され、インバータ回路部３３で変換された高周波交流電源を直流電圧に変換する。 The step-up / down circuit unit 32 includes a rectifier, a capacitor, a chopper coil, a switching element, a switching element drive circuit, an input voltage detection circuit, an output voltage detection circuit, and the like. The step-up / step-down circuit unit 32 converts the AC voltage of the AC power supply 20 into a DC voltage by a rectifier, and then boosts and lowers the voltage with a so-called chopper circuit using an inductance.
The inverter circuit unit 33 includes a bridge circuit including a switching element, a switching driver circuit, a resonance capacitor, an insulating transformer, and the like, and converts a DC power source into a high frequency AC power source.
The rectifier circuit unit 34 includes a rectifier diode, a ripple suppression coil, a snubber circuit, and the like, and converts the high-frequency AC power converted by the inverter circuit unit 33 into a DC voltage.
　制御部４０は、点灯回路３０を定電力制御または定電流制御するものであり、制御回路部４１と、乗算回路部４２と、Ａ／Ｄ変換部４３と、ＩＦ部４４と、時間計時部４５と、タイマ部４６とを備える。
　制御回路部４１は、主にＣＰＵ、ＤＳＰより構成されたデジタル制御素子、その他周辺素子により構成され、昇降圧回路部３２やインバータ回路部３３のスイッチングドライバー回路を制御する。当該制御には、例えば、位相シフト型同期整流方式を採用する。
　乗算回路部４２は、電圧検出センサ３５で検出したランプ電圧Ｖと、電流検出センサ３６で検出したランプ電流Ｉとを乗算してランプ電力Ｗを算出する（Ｗ＝Ｖ＊Ｉ）。
　Ａ／Ｄ変換部４３は、ランプ電圧Ｖ、ランプ電流Ｉ、及びランプ電圧Ｗを入力し、これらの入力アナログ信号を、例えば１２ビットデジタル信号に変換する。
　ＩＦ部４４は、外部機器と通信可能な回路であり、当該外部機器との間で情報の入出力を行う。例えば、ＩＦ部は、放電ランプ５０の点灯を開始するためのランプ点灯信号（起動信号）や、放電ランプ５０を消灯するためのランプ消灯信号等を、外部機器から入力する。このＩＦ部４４は、デジタルＩ／Ｏ、通信回路等により構成される。 The control unit 40 performs constant power control or constant current control on the lighting circuit 30, and includes a control circuit unit 41, a multiplication circuit unit 42, an A / D conversion unit 43, an IF unit 44, and a time counting unit 45. And a timer unit 46.
The control circuit unit 41 is mainly composed of a digital control element composed of a CPU and a DSP, and other peripheral elements, and controls the switching driver circuits of the step-up / step-down circuit unit 32 and the inverter circuit unit 33. For the control, for example, a phase shift type synchronous rectification method is adopted.
The multiplication circuit unit 42 calculates the lamp power W by multiplying the lamp voltage V detected by the voltage detection sensor 35 and the lamp current I detected by the current detection sensor 36 (W = V * I).
The A / D converter 43 receives the lamp voltage V, the lamp current I, and the lamp voltage W, and converts these input analog signals into, for example, a 12-bit digital signal.
The IF unit 44 is a circuit capable of communicating with an external device, and inputs / outputs information to / from the external device. For example, the IF unit inputs, from an external device, a lamp lighting signal (start signal) for starting lighting of the discharge lamp 50, a lamp extinguishing signal for turning off the discharge lamp 50, and the like. The IF unit 44 includes a digital I / O, a communication circuit, and the like.
　時間計時部４５は、制御回路部４１で実施する位相変調制御で用いるパルス信号のＯＮ時間及びＯＦＦ時間を制御するための基準信号を生成し、これを制御回路部４１へ出力する。
　タイマ部４６は、放電ランプ５０の総点灯時間や、放電ランプ５０が消灯してからの時間などを計測し、これらの計測時間を記憶すると共に制御回路部４１へ出力する。
　放電ランプ５０は、例えば、ショートアーク型キセノン放電ランプである。
　この放電ランプ５０は、図２に示すように、石英ガラス等により構成される楕円球形状の発光管５１を備える。発光管５１の両端には、管軸に沿って外方に伸びる円筒状の電極支持部５２ａ及び５２ｂが連設されている。また、電極支持部５２ａ及び５２ｂの各々の外端には、当該電極支持部５２ａ及び５２ｂよりも大きい外径を有する封止管５３ａ及び５３ｂが連設されている。 The time measuring unit 45 generates a reference signal for controlling the ON time and OFF time of the pulse signal used in the phase modulation control performed by the control circuit unit 41, and outputs this to the control circuit unit 41.
The timer unit 46 measures the total lighting time of the discharge lamp 50, the time after the discharge lamp 50 is extinguished, and the like, and stores the measured time and outputs it to the control circuit unit 41.
The discharge lamp 50 is, for example, a short arc type xenon discharge lamp.
As shown in FIG. 2, the discharge lamp 50 includes an elliptical arc tube 51 made of quartz glass or the like. Cylindrical electrode support portions 52a and 52b extending outwardly along the tube axis are connected to both ends of the arc tube 51. In addition, sealing tubes 53a and 53b having outer diameters larger than those of the electrode support portions 52a and 52b are connected to the outer ends of the electrode support portions 52a and 52b.
　発光管５１の内部には放電空間が形成されており、キセノン（Ｘｅ）ガスを含む発光ガスが封入されている。また、発光管５１内には、互いに対向する一対の電極（陽極５４ａと陰極５４ｂ）が配置されている。これら電極５４ａ及び５４ｂは、高融点金属、例えばタングステンにより構成されている。
　陽極５４ａから管軸にそって外方に伸びる電極棒５５ａは、封止管５３ａの端部から外部に導出されている。この電極棒５５ａは、封止管５３ａの端部において、段継ぎガラスなどの手段により封着（ロッドシール）されている。同様に、陰極５４ｂから管軸に沿って外方に伸びる電極棒５５ｂは、封止管５３ｂの端部から外部に導出されている。この電極棒５５ｂは、封止管５３ｂの端部において、段継ぎガラスなどの手段により封着（ロッドシール）されている。
　さらに、電極棒５５ａ，５５ｂにおける電極支持部５２ａ，５２ｂに位置する部分の周面には、それぞれ円筒状のガラス部材５６ａ，５６ｂが設けられている。電極棒５５ａ，５５ｂは、このガラス部材５６ａ，５６ｂを介して電極支持部５２ａ，５２ｂに支持されている。 A discharge space is formed inside the arc tube 51, and a luminescent gas containing xenon (Xe) gas is sealed therein. In the arc tube 51, a pair of electrodes (anode 54a and cathode 54b) facing each other are arranged. These electrodes 54a and 54b are made of a refractory metal such as tungsten.
An electrode rod 55a extending outward from the anode 54a along the tube axis is led out from the end of the sealing tube 53a. The electrode rod 55a is sealed (rod sealed) at the end of the sealing tube 53a by means such as a step glass. Similarly, the electrode rod 55b extending outward from the cathode 54b along the tube axis is led out from the end of the sealing tube 53b. The electrode rod 55b is sealed (rod sealed) at the end portion of the sealing tube 53b by means such as stepped glass.
Furthermore, cylindrical glass members 56a and 56b are provided on the peripheral surfaces of the portions of the electrode rods 55a and 55b located at the electrode support portions 52a and 52b, respectively. The electrode rods 55a and 55b are supported by the electrode support portions 52a and 52b through the glass members 56a and 56b.
　図３は、放電ランプ５０の点灯時におけるランプ電流Ｉ及びランプ電圧Ｖを示す図である。
　放電ランプ５０を点灯させる場合には、先ず、ランプ点灯装置１０は、放電ランプ５０に開放電圧と呼ばれる定格電圧（例えば４０Ｖ程度）よりも高い電圧（例えば１００Ｖ程度）を印加した状態で、外部イグナイタよりランプ端子間に高電圧を印加する。これにより、ランプ点灯装置１０は、放電空間内に絶縁破壊を発生させて放電路を形成する（時刻ｔ１）。絶縁破壊が発生すると、ランプ点灯装置１０は、放電ランプ５０に対して突入電流を流し（時刻ｔ２）、グロー放電を経てアーク放電に移行させる。その後は、ランプ点灯装置１０は、アーク放電を安定して維持するように制御（一定電流制御）する。これにより、定常点灯が達成される（時刻ｔ３以降）。なお、絶縁破壊が発生してから定常点灯が達成されるまでに要する時間（時刻ｔ１～時刻ｔ３）は、例えば２０ｍ秒程度である。 FIG. 3 is a diagram showing the lamp current I and the lamp voltage V when the discharge lamp 50 is lit.
When the discharge lamp 50 is lit, first, the lamp lighting device 10 applies an external igniter with a voltage (for example, about 100 V) higher than a rated voltage (for example, about 40 V) called an open circuit voltage applied to the discharge lamp 50. A higher voltage is applied between the lamp terminals. Thereby, the lamp lighting device 10 generates a dielectric breakdown in the discharge space to form a discharge path (time t1). When dielectric breakdown occurs, the lamp lighting device 10 causes an inrush current to flow to the discharge lamp 50 (time t2), and shifts to arc discharge through glow discharge. Thereafter, the lamp lighting device 10 performs control (constant current control) so as to stably maintain the arc discharge. Thereby, steady lighting is achieved (after time t3). Note that the time (time t1 to time t3) required until steady lighting is achieved after dielectric breakdown occurs is, for example, about 20 milliseconds.
　本実施形態では、制御部４０は、放電ランプ５０の定常点灯制御を行うと共に、放電ランプ５０が定常点灯していない休止期間において、放電ランプ５０を少なくとも１回以上短時間点灯させる短時間点灯制御を行う。
　このように、放電ランプ５０が定常点灯していないときに短時間点灯動作を実行することにより、放電ランプ５０を長時間点灯させた場合でも、放電ランプ５０のフリッカーの発生を抑制し、長いフリッカー寿命が得られる。
　放電ランプ５０を長時間点灯させると、消灯直後において、陰極５４ｂの表面形状は粗く荒れた状態となる。このように、陰極５４ｂの表面が荒れた状態であると、放電ランプ５０の点灯時に電極間のアークの揺れが生じ、フリッカーが発生する。ところが、陰極５４ｂの表面が荒れた状態で、放電ランプ５０に対して短時間点灯動作を行うと、点灯の熱によって陰極５４ｂの表面が溶融して滑らかな形状となる。そのため、上記のフリッカーの発生を抑制することができる。また、陰極５４ｂの表面が滑らかな形状に修復されると、放電ランプ５０の点灯始動時において、円滑で速やかな始動オペレーションが可能となり、点灯始動時における陰極５４ｂの消耗を抑制することができる。 In the present embodiment, the control unit 40 performs the steady lighting control of the discharge lamp 50, and the short-time lighting control for lighting the discharge lamp 50 at least once for a short period during the rest period in which the discharge lamp 50 is not steadily lit. I do.
Thus, even when the discharge lamp 50 is lit for a long time by performing a short-time lighting operation when the discharge lamp 50 is not steadily lit, the occurrence of flicker in the discharge lamp 50 is suppressed, and a long flicker is achieved. Life expectancy is obtained.
When the discharge lamp 50 is turned on for a long time, the surface shape of the cathode 54b is rough and rough immediately after the lamp is turned off. Thus, if the surface of the cathode 54b is in a rough state, when the discharge lamp 50 is turned on, an arc fluctuation occurs between the electrodes, and flicker occurs. However, if the discharge lamp 50 is turned on for a short time with the surface of the cathode 54b being rough, the surface of the cathode 54b is melted and smoothed by the heat of lighting. Therefore, generation | occurrence | production of said flicker can be suppressed. Further, when the surface of the cathode 54b is restored to a smooth shape, a smooth and quick starting operation can be performed when the discharge lamp 50 is turned on, and consumption of the cathode 54b at the time of starting the lighting can be suppressed.
　ここで、短時間点灯の１回の点灯時間は、例えば０．５秒間～１．０秒間に設定する。１回の点灯時間が０．１秒間未満であると、陰極５４ｂの温度が十分に上昇せずに先端の活性化がなされない。また、１回の点灯時間が５秒間を超えると、活性化された陰極５４ｂの先端が改めて非活性の方向に進み、十分な短時間点灯の効果を得ることができない。そのため、１回の点灯時間は、０．１秒間～５．０秒間の範囲内に設定することが好ましい。このように、短時間点灯動作は、数時間にも及び得る定常点灯と比較して十分に短い時間点灯する動作である。 Here, the lighting time for one short lighting is set to 0.5 seconds to 1.0 seconds, for example. If the lighting time for one time is less than 0.1 seconds, the temperature of the cathode 54b does not rise sufficiently and the tip is not activated. If the lighting time for one time exceeds 5 seconds, the tip of the activated cathode 54b advances in the inactive direction again, and it is not possible to obtain the effect of lighting for a sufficiently short time. Therefore, it is preferable to set the lighting time for one time within the range of 0.1 seconds to 5.0 seconds. As described above, the short-time lighting operation is an operation for lighting for a sufficiently short time as compared with the steady lighting which can be several hours.
　また、点灯回数が複数回である場合、一の短時間点灯が終了してから後続の短時間点灯が開始するまでのオフ時間は、例えば１秒間に設定する。オフ時間が１秒間未満であると、陰極５４ｂの温度が十分に下がりきらず、次の短時間点灯時に十分な熱衝撃が得られない。そのため、オフ時間は、少なくとも１秒間に設定することが好ましい。さらに、点灯回数は、例えば５回～６回に設定する。
　また、放電ランプ５０の短時間点灯動作は、放電ランプ５０が定常点灯していない休止期間中であれば、任意のタイミングで実行することができる。例えば、短時間点灯動作は、休止期間中における定常点灯の始動直前に実行されてもよいし、定常点灯の停止直後に実行されてもよい。さらに、短時間点灯動作は、必ずしも休止期間毎に実行される必要はなく、例えば、休止期間２回につき１回の短時間点灯動作が実行されてもよい。 Further, when the number of times of lighting is a plurality of times, the off time from the end of one short time lighting to the start of the subsequent short time lighting is set to 1 second, for example. If the off-time is less than 1 second, the temperature of the cathode 54b cannot be sufficiently lowered, and sufficient thermal shock cannot be obtained during the next short-time lighting. Therefore, it is preferable to set the off time to at least 1 second. Further, the number of times of lighting is set to 5 to 6 times, for example.
Further, the short-time lighting operation of the discharge lamp 50 can be executed at an arbitrary timing as long as the discharge lamp 50 is in a rest period in which the discharge lamp 50 is not steadily lit. For example, the short-time lighting operation may be performed immediately before starting steady lighting during the pause period, or may be performed immediately after stopping steady lighting. Furthermore, the short-time lighting operation does not necessarily have to be executed every pause period, and for example, the short-time lighting operation may be executed once per two pause periods.
　上記の短時間点灯動作は、パルス状のエネルギーを放電ランプ５０に供給することにより実行する。このパルス信号は、点灯回路３０及び制御部４０の動作によって、放電ランプ５０の定常点灯と同様のプロセスで放電ランプ５０に供給される。ここで、放電ランプ５０に供給されるエネルギーは、ランプ電流、ランプ電圧、及びランプ電力のいずれかによって規定されるものである。
　本実施形態では、上記フリッカーの発生をより効果的に抑制するために、放電ランプ５０の状態に応じて、短時間点灯動作における制御方法を変更する。具体的には、放電ランプ５０の状態に応じて、短時間点灯動作において放電ランプ５０に供給するエネルギー量（電流値、電圧値、電力値）、エネルギーの供給時間、及びエネルギーの供給周期の要素のうち、少なくとも１つを変化させる。また、放電ランプ５０の状態としては、電極（陰極５４ｂ）の温度や電極（陰極５４ｂ）の磨耗度合いを判定する。 The short-time lighting operation is performed by supplying pulsed energy to the discharge lamp 50. This pulse signal is supplied to the discharge lamp 50 by the operation of the lighting circuit 30 and the control unit 40 in the same process as the steady lighting of the discharge lamp 50. Here, the energy supplied to the discharge lamp 50 is defined by any one of the lamp current, the lamp voltage, and the lamp power.
In the present embodiment, in order to more effectively suppress the occurrence of the flicker, the control method for the short-time lighting operation is changed according to the state of the discharge lamp 50. Specifically, depending on the state of the discharge lamp 50, the amount of energy (current value, voltage value, power value) supplied to the discharge lamp 50 in the short-time lighting operation, energy supply time, and energy supply cycle elements At least one of them is changed. Further, as the state of the discharge lamp 50, the temperature of the electrode (cathode 54b) and the degree of wear of the electrode (cathode 54b) are determined.
　短時間点灯動作の制御例としては、例えば図４Ａおよび図４Ｂに示すように、放電ランプ５０に供給するパルス電流（または電圧、電力）を段階的に変化（増加または減少）させる方法がある。図４Ａに示すように、パルス電流（または電圧、電力）を段階的に増加させる場合、パルス電流が初期電流Ｉ１から所定の到達電流Ｉ２に達するまで、電流ΔＩずつ増加させる。
　ΔＩ＝初期電流Ｉ１＋｜到達電流Ｉ２－初期電流Ｉ１｜／Ｎ　………（１）
　なお、上記（１）において、Ｎはパルス回数である。
　同様に、図４Ｂに示すように、パルス電流（または電圧、電力）を段階的に減少させる場合には、パルス電流が初期電流Ｉ１から所定の到達電流Ｉ２に達するまで、上記電流ΔＩずつ減少させる。 As an example of the control of the short-time lighting operation, there is a method of changing (increasing or decreasing) the pulse current (or voltage or power) supplied to the discharge lamp 50 step by step as shown in FIGS. 4A and 4B, for example. As shown in FIG. 4A, when the pulse current (or voltage or power) is increased stepwise, the pulse current is increased by ΔI until the pulse current reaches a predetermined reached current I2 from the initial current I1.
ΔI = initial current I1 + | arrival current I2−initial current I1 | / N (1)
In the above (1), N is the number of pulses.
Similarly, as shown in FIG. 4B, when the pulse current (or voltage, power) is decreased stepwise, the current ΔI is decreased by the above-mentioned current ΔI until the pulse current reaches the predetermined reached current I2 from the initial current I1. .
　短時間点灯動作の別の制御例としては、例えば図５Ａおよび図５Ｂに示すように、放電ランプ５０に供給するパルス電流（または電圧、電力）のパルス幅やパルス周期を段階的に変化（増加または減少）させる方法がある。図５Ａに示すように、パルス電流（または電圧、電力）のパルス幅を段階的に増加させる場合、パルス幅が初期時間（初期パルス幅）Ｔ１から所定の到達時間（到達パルス幅）Ｔ２に達するまで、時間ΔＴずつ増加させる。
　ΔＴ＝初期時間Ｔ１＋｜到達時間Ｔ２－初期時間Ｔ１｜／Ｎ　………（２）
　同様に、図５Ｂに示すように、パルス電流（または電圧、電力）のパルス幅を段階的に減少させる場合には、パルス幅が初期時間Ｔ１から所定の到達時間Ｔ２に達するまで、上記時間ΔＴずつ減少させる。パルス周期を変化させる場合にも同様である。 As another control example of the short-time lighting operation, for example, as shown in FIGS. 5A and 5B, the pulse width or pulse period of the pulse current (or voltage or power) supplied to the discharge lamp 50 is changed (increased) stepwise. (Or decrease). As shown in FIG. 5A, when the pulse width of the pulse current (or voltage, power) is increased stepwise, the pulse width reaches a predetermined arrival time (arrival pulse width) T2 from the initial time (initial pulse width) T1. Until the time ΔT is increased.
ΔT = initial time T1 + | arrival time T2-initial time T1 | / N (2)
Similarly, as shown in FIG. 5B, when the pulse width of the pulse current (or voltage, power) is decreased step by step, the time ΔT until the pulse width reaches the predetermined arrival time T2 from the initial time T1. Decrease by increments. The same applies when changing the pulse period.
　さらに、短時間点灯動作の別の制御例としては、例えば図６に示すように、パルス電流（または電圧、電力）を、増加と減少とが繰り返されるように変化させてもよいし、図７に示すように、パルス幅を、増加と減少とが繰り返されるように変化させてもよい。なお、上記の増加と減少とは、ランダムに組み合わせて変化させてもよい。また、パルス電流（または電圧、電力）の増減とパルス幅の増減とを組み合わせてもよい。このとき、一回の短時間点灯動作において放電ランプ５０に供給するトータルエネルギーを考慮して、短時間点灯動作中の各パルスの波高値やパルス幅等の変化方法を決定してもよい。 Furthermore, as another control example of the short-time lighting operation, for example, as shown in FIG. 6, the pulse current (or voltage, power) may be changed so that the increase and decrease are repeated. As shown, the pulse width may be changed so that the increase and decrease are repeated. The above increase and decrease may be changed in combination at random. Further, increase / decrease in pulse current (or voltage, power) and increase / decrease in pulse width may be combined. At this time, in consideration of the total energy supplied to the discharge lamp 50 in a single short-time lighting operation, a method for changing the peak value or pulse width of each pulse during the short-time lighting operation may be determined.
　図８は、放電ランプ５０を消灯した後の陰極５４ｂの温度変化を示す温度特性図である。
　本実施形態における放電ランプ５０の陰極５０は、タングステン（Ｗ）からなる本体部と、タングステン（Ｗ）に酸化トリウム（ＴｈＯ2）が含有されたトリエーテッドタングステンからなる先端部とにより構成されている。放電ランプ５０に６ｋＷ～８ｋＷの電力を印加して当該放電ランプ５０を点灯したとき、陰極５０の温度は３０００℃近くに達する。そして、放電ランプ５０を消灯した後は、陰極５０の温度は１秒程度で２０００℃近くまで低下し、その後は数時間かけて室温（２０℃程度）まで低下する。このように、放電ランプ５０の陰極５４ｂの温度は大きく変動し得る。 FIG. 8 is a temperature characteristic diagram showing a temperature change of the cathode 54b after the discharge lamp 50 is turned off.
The cathode 50 of the discharge lamp 50 in the present embodiment is constituted by a main body portion made of tungsten (W) and a tip portion made of tritium tungsten in which tungsten (W) contains thorium oxide (ThO 2 ). . When power of 6 kW to 8 kW is applied to the discharge lamp 50 and the discharge lamp 50 is turned on, the temperature of the cathode 50 reaches nearly 3000 ° C. Then, after the discharge lamp 50 is turned off, the temperature of the cathode 50 decreases to about 2000 ° C. in about 1 second, and then decreases to room temperature (about 20 ° C.) over several hours. Thus, the temperature of the cathode 54b of the discharge lamp 50 can vary greatly.
　短時間点灯動作は、上述したように、点灯時の熱によって陰極５４ｂの表面を溶融して滑らかな形状とすることを目的としている。したがって、陰極５４ｂがほぼ室温まで冷えている場合には、短時間点灯動作において、比較的大きなエネルギーを供給して陰極５４ｂの温度を上昇させる必要がある。ところが、陰極５４ｂが比較的高温である場合（例えば８００℃である場合）に、短時間点灯動作において、陰極５４ｂが十分に冷えている場合（ほぼ室温である場合）と同じエネルギーを供給すると、陰極５４ｂの温度が上昇しすぎてしまい、表面形状が所望の形状とならないおそれがある。 As described above, the short-time lighting operation is intended to melt the surface of the cathode 54b with heat at the time of lighting so as to obtain a smooth shape. Therefore, when the cathode 54b is cooled to substantially room temperature, it is necessary to increase the temperature of the cathode 54b by supplying relatively large energy in the short-time lighting operation. However, when the cathode 54b has a relatively high temperature (for example, at 800 ° C.), in the short-time lighting operation, when the same energy as that in the case where the cathode 54b is sufficiently cooled (when the temperature is approximately room temperature) is supplied, There is a possibility that the temperature of the cathode 54b will rise too much and the surface shape will not become a desired shape.
　そこで、本実施形態では、短時間点灯動作開始時における陰極５４ｂの温度が高いほど、短時間点灯動作において最初に供給するエネルギー量を小さくする。
　例えば、放電ランプ５０の陰極５４ｂの温度が高い場合には、短時間点灯動作において、最初に電極（陰極５４ｂ）に定常点灯のエネルギーよりも低いエネルギーを供給し、その後、供給するエネルギーを段階的に増加させる。逆に、放電ランプ５０の陰極５４ｂが十分に冷えている（ほぼ室温である）場合には、短時間点灯動作において、最初に電極（陰極５４ｂ）に定常点灯のエネルギーよりも大きなエネルギーを供給し、その後、供給するエネルギーを段階的に減少させる。 Therefore, in this embodiment, the higher the temperature of the cathode 54b at the start of the short lighting operation, the smaller the amount of energy supplied first in the short lighting operation.
For example, when the temperature of the cathode 54b of the discharge lamp 50 is high, in the short-time lighting operation, energy lower than the steady lighting energy is first supplied to the electrode (cathode 54b), and then the supplied energy is stepwise. Increase to. On the other hand, when the cathode 54b of the discharge lamp 50 is sufficiently cooled (almost at room temperature), in the short-time lighting operation, energy larger than the steady lighting energy is first supplied to the electrode (cathode 54b). Then, the energy to be supplied is decreased stepwise.
　ここで、陰極５４ｂの温度は、タイマ部４６に記憶された放電ランプ５０を消灯してからの時間に基づいて、予め記憶した図８に示すような温度特性をもとに判定する。
　また、放電ランプ５０の陰極５４ｂは、点灯時間が長いほど先端部が磨耗する。図９Ａおよび図９Ｂは、放電ランプ５０の電極形状を示す図であり、図９Ａは磨耗していない新しい放電ランプ５０、図９Ｂは長時間点灯して磨耗した古い放電ランプ５０の電極の形状をそれぞれ示している。
　このように、陰極５４ｂは先端へ向けて細くなるテーパ形状を有し、先端の磨耗度合いが高いほど放電部分の表面積は広くなる。そのため、磨耗した古い放電ランプ５０において、短時間点灯動作にて瞬間的にエネルギーを供給しても、一部分の温度しか上昇せず、表面形状が所望の形状とならないおそれがある。 Here, the temperature of the cathode 54b is determined based on the temperature characteristics shown in FIG. 8 stored in advance based on the time after the discharge lamp 50 stored in the timer unit 46 is turned off.
The cathode 54b of the discharge lamp 50 is worn at the tip as the lighting time is longer. 9A and 9B are diagrams showing the electrode shape of the discharge lamp 50. FIG. 9A shows a new discharge lamp 50 that is not worn, and FIG. 9B shows the shape of the electrode of the old discharge lamp 50 that is worn for a long time. Each is shown.
As described above, the cathode 54b has a tapered shape that becomes narrower toward the tip, and the surface area of the discharge portion increases as the degree of wear at the tip increases. For this reason, in the worn out old discharge lamp 50, even if energy is supplied instantaneously in a short lighting operation, only a part of the temperature rises, and the surface shape may not be a desired shape.
　そこで、本実施形態では、短時間点灯動作開始時における陰極５４ｂの磨耗度合いが高いほど、短時間点灯動作において最初に供給するエネルギーの供給時間を長くする。
　例えば、放電ランプ５０の陰極５４ｂの磨耗度合いが高い場合には、短時間点灯動作において、最初に電極（陰極５４ｂ）に供給するエネルギーの供給時間を、磨耗が発生していない場合と比較して長くし、その後、供給時間を段階的に減少させる。逆に、磨耗度合いが低い場合には、短時間点灯動作において、短時間で過度のエネルギーを供給しても問題ないため、最初に供給するエネルギーの供給時間を比較的短くする。 Therefore, in the present embodiment, the higher the degree of wear of the cathode 54b at the start of the short-time lighting operation, the longer the supply time of energy supplied first in the short-time lighting operation.
For example, when the degree of wear of the cathode 54b of the discharge lamp 50 is high, the supply time of energy supplied to the electrode (cathode 54b) first in a short lighting operation is compared with the case where no wear has occurred. Increase the feed time and then reduce the feed time step by step. On the contrary, when the degree of wear is low, there is no problem even if excessive energy is supplied in a short time in the short lighting operation, and therefore, the supply time of the energy supplied first is made relatively short.
　また、放電ランプ５０の陰極５４ｂの磨耗度合いが高い場合には、磨耗度合いが低い場合と比較して、短時間点灯動作において、最初に電極（陰極５４ｂ）に供給するエネルギー量を小さくする。すなわち、時間をかけて放電ランプ５０に低いエネルギーを供給する。これにより、陰極５４ｂの先端部全体の温度を均一に上昇させることができる。
　ここで、陰極５４ｂの磨耗度合いは、タイマ部４６に記憶された放電ランプ５０の総点灯時間に基づいて判定する。
　なお、ここでは陰極５４ｂの状態に応じて、短時間点灯動作において放電ランプ５０に供給するエネルギー量、エネルギー供給時間を変化させる場合について説明したが、エネルギーの供給回数、即ちパルス回数Ｎを変化させることもできる。例えば、陰極５４ｂの磨耗度合いが高いほど、陰極５４ｂの表面形状の修復に時間を要するとして、パルス回数Ｎを大きく設定してもよい。 Further, when the degree of wear of the cathode 54b of the discharge lamp 50 is high, the amount of energy supplied to the electrode (cathode 54b) first is reduced in the short-time lighting operation as compared with the case where the degree of wear is low. That is, low energy is supplied to the discharge lamp 50 over time. Thereby, the temperature of the whole front-end | tip part of the cathode 54b can be raised uniformly.
Here, the degree of wear of the cathode 54 b is determined based on the total lighting time of the discharge lamp 50 stored in the timer unit 46.
Although the case where the amount of energy supplied to the discharge lamp 50 and the energy supply time are changed according to the state of the cathode 54b has been described here, the number of times of energy supply, that is, the number of pulses N is changed. You can also For example, the higher the degree of wear of the cathode 54b, the more time it takes to repair the surface shape of the cathode 54b.
　次に、放電ランプ５０の点灯処理手順について詳細に説明する。
　図１０は、放電ランプ５０の点灯処理手順を示すフローチャートである。この点灯処理は、例えば制御回路部４１で実行される。
　先ずステップＳ１で、制御回路部４１は、ＩＦ部４４から放電ランプ５０の起動信号（点灯信号）を取得する処理を行い、ステップＳ２に移行する。
　ステップＳ２では、制御回路部４１は、ステップＳ１で取得した起動信号が放電ランプ５０の点灯を指示するオン状態であるか否かを判定する。そして、制御回路部４１は、起動信号がオフ状態である場合にはステップＳ１に戻り、起動信号がオン状態である場合にはステップＳ３に移行する。
　ステップＳ３では、制御回路部４１は、今回の点灯が初めての点灯か否か（点灯履歴があるか否か）を判定する。例えば、制御回路部４１は、タイマ部４６に記憶された放電ランプ５０の総点灯時間を読み出し、当該総点灯時間が０である場合には初めての点灯であると判断して後述するステップＳ８に移行する。一方、総点灯時間が０以外である場合には、制御回路部４１は、点灯履歴があるものと判断してステップＳ４に移行する。 Next, a lighting process procedure of the discharge lamp 50 will be described in detail.
FIG. 10 is a flowchart showing a lighting process procedure of the discharge lamp 50. This lighting process is executed by the control circuit unit 41, for example.
First, in step S1, the control circuit unit 41 performs a process of acquiring a start signal (lighting signal) for the discharge lamp 50 from the IF unit 44, and proceeds to step S2.
In step S <b> 2, the control circuit unit 41 determines whether or not the activation signal acquired in step S <b> 1 is an on state instructing lighting of the discharge lamp 50. Then, the control circuit unit 41 returns to step S1 when the activation signal is in the off state, and proceeds to step S3 when the activation signal is in the on state.
In step S3, the control circuit unit 41 determines whether or not the current lighting is the first lighting (whether there is a lighting history). For example, the control circuit unit 41 reads the total lighting time of the discharge lamp 50 stored in the timer unit 46, determines that it is the first lighting when the total lighting time is 0, and proceeds to step S8 described later. Transition. On the other hand, if the total lighting time is other than 0, the control circuit unit 41 determines that there is a lighting history, and proceeds to step S4.
　ステップＳ４では、制御回路部４１は、放電ランプ５０の状態を判定する。本実施形態では、制御回路部４１は、放電ランプ５０の状態として、電極（陰極５４ｂ）の状態（温度、磨耗度合い）を判定する。すなわち、このステップＳ４では、制御回路部４１は、タイマ部４６に記憶された放電ランプ５０が前回消灯してからの経過時間、及び放電ランプ５０の総点灯時間を取得する。そして、制御回路部４１は、消灯してからの経過時間に基づいて陰極５４ｂの温度を判定し、総点灯時間に基づいて陰極５４ｂの磨耗度合いを判定する。 In step S4, the control circuit unit 41 determines the state of the discharge lamp 50. In the present embodiment, the control circuit unit 41 determines the state (temperature, degree of wear) of the electrode (cathode 54b) as the state of the discharge lamp 50. That is, in this step S4, the control circuit unit 41 acquires the elapsed time since the discharge lamp 50 stored in the timer unit 46 was extinguished last time and the total lighting time of the discharge lamp 50. Then, the control circuit unit 41 determines the temperature of the cathode 54b based on the elapsed time since the light is turned off, and determines the degree of wear of the cathode 54b based on the total lighting time.
　次にステップＳ５では、制御回路部４１は、ステップＳ４で判定した放電ランプ５０の状態に基づいて、短時間点灯動作のモード（短時間点灯モード）を決定する。ここで、短時間点灯モードとは、上述した初期電流Ｉ１、到達電流Ｉ２、初期時間Ｔ１、到達時間Ｔ２、及びパルス回数Ｎなどの各種パラメータによって規定されるものである。すなわち、短時間点灯モードの決定処理とは、最初の短時間点灯の電流（または電圧、電力）の値、短時間点灯の繰り返し回数、電流値（または電圧値、電力値）を増加させていくのか、減少させていくのか、増加と減少を複合させるのか、さらに、最初の短時間点灯の時間の幅、時間の幅を増加させていくのか、減少させていくのか、増加と減少を複合させるのかなどの事項を決定する処理である。
　このステップＳ５で、陰極５４ｂの温度及び磨耗度合いに応じた短時間点灯モードを決定すると、ステップＳ６に移行し、制御回路部４１は、ステップＳ５で決定した短時間点灯モードに基づいて、短時間点灯動作を行う。 Next, in step S5, the control circuit unit 41 determines a short-time lighting operation mode (short-time lighting mode) based on the state of the discharge lamp 50 determined in step S4. Here, the short-time lighting mode is defined by various parameters such as the initial current I1, the reached current I2, the initial time T1, the arrival time T2, and the number of pulses N described above. That is, the short-time lighting mode determination process includes increasing the initial short-time lighting current (or voltage, power) value, the number of short-time lighting repetitions, and the current value (or voltage value, power value). Whether to decrease, whether to increase and decrease, or to increase or decrease the duration of the first short-time lighting, whether to increase or decrease the duration, This is a process of determining matters such as whether or not.
In step S5, when the short-time lighting mode corresponding to the temperature and the degree of wear of the cathode 54b is determined, the process proceeds to step S6, and the control circuit unit 41 performs a short-time based on the short-time lighting mode determined in step S5. Perform the lighting operation.
　ステップＳ７では、制御回路部４１は、短時間点灯動作を終了するか否かを判定する。ここでは、制御回路部４１は、例えば、短時間点灯の繰り返し回数が設定したパルス回数Ｎに達したか否かを判定することで、短時間点灯動作を終了するか否かを判定する。そして、制御回路部４１は、パルス回数Ｎに達していない場合には、短時間点灯動作を継続すると判断してステップＳ６に戻り、パルス回数Ｎに達している場合には、短時間点灯動作を終了すると判断してステップＳ８に移行する。
　ステップＳ８では、制御回路部４１は、上述した放電ランプ５０の定常点灯動作を行い、ステップＳ９に移行する。
　ステップＳ９では、制御回路部４１は、ＩＦ部４４から放電ランプ５０の消灯信号を受信したか否かを判定する。そして、制御回路部４１は、消灯信号の受信を確認していない場合には、定常点灯動作を継続すると判断してステップＳ８に戻り、消灯信号の受信を確認した場合には、定常点灯動作を終了すると判断してステップＳ１０に移行する。 In step S7, the control circuit unit 41 determines whether or not to end the short-time lighting operation. Here, the control circuit unit 41 determines whether or not to end the short-time lighting operation, for example, by determining whether or not the number of repetitions of short-time lighting has reached the set number of pulses N. If the number of pulses N has not been reached, the control circuit unit 41 determines that the short-time lighting operation is to be continued and returns to step S6. If the number of pulses N has been reached, the control circuit unit 41 performs the short-time lighting operation. It is determined that the process is to end, and the process proceeds to step S8.
In step S8, the control circuit unit 41 performs the steady lighting operation of the discharge lamp 50 described above, and proceeds to step S9.
In step S <b> 9, the control circuit unit 41 determines whether a turn-off signal for the discharge lamp 50 has been received from the IF unit 44. When the control circuit unit 41 has not confirmed the reception of the turn-off signal, the control circuit unit 41 determines to continue the steady lighting operation and returns to step S8. When the reception of the turn-off signal is confirmed, the control circuit unit 41 performs the steady lighting operation. It is determined that the process is to end, and the process proceeds to step S10.
　ステップＳ１０では、制御回路部４１は、放電ランプ５０を消灯し、当該放電ランプ５０が消灯してからの経過時間を計測するための消灯タイマのカウントを開始する。
　ステップＳ１１では、制御回路部４１は、放電ランプ５０の点灯処理を終了するか否かを判定し、点灯処理を継続する場合にはステップＳ１に戻り、点灯処理を終了すると判断した場合にはそのまま点灯処理を終了する。
　なお、この図１０に示す点灯処理は、放電ランプ５０の定常点灯動作の直前に短時間点灯動作を行う例である。但し、例えば、放電ランプ５０の消灯後（定常点灯動作終了後）に短時間点灯動作を行う場合の点灯処理についても、基本的には図１０と同様である。 In step S10, the control circuit unit 41 turns off the discharge lamp 50, and starts counting a turn-off timer for measuring the elapsed time after the discharge lamp 50 is turned off.
In step S11, the control circuit unit 41 determines whether or not to end the lighting process of the discharge lamp 50. If the lighting process is continued, the control circuit unit 41 returns to step S1. The lighting process ends.
Note that the lighting process shown in FIG. 10 is an example in which a short-time lighting operation is performed immediately before the steady lighting operation of the discharge lamp 50. However, for example, the lighting process in the case where the lighting operation is performed for a short time after the discharge lamp 50 is turned off (after completion of the steady lighting operation) is basically the same as in FIG.
　また、本実施形態では、放電ランプ５０の総点灯時間や、前回消灯してからの経過時間に基づいて、制御回路部４１が短時間点灯モードを設定する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、短時間点灯モードとして、放電ランプ５０の総点灯時間や、前回消灯してからの経過時間に基づいた種々のパターンを実験により求めておき、予め制御回路部４１が記憶しておいてもよい。この場合、制御回路部４１は、放電ランプ５０の総点灯時間や前回消灯してからの経過時間に対応した短時間点灯モードを読み出すだけでよく、処理工数を削減することができる。 Further, in the present embodiment, the case where the control circuit unit 41 sets the short-time lighting mode based on the total lighting time of the discharge lamp 50 or the elapsed time since the previous lighting was turned off has been described, but the present invention is not limited thereto. It is not something. For example, as the short-time lighting mode, various patterns based on the total lighting time of the discharge lamp 50 and the elapsed time since the last extinguishing are obtained through experiments, and the control circuit unit 41 stores them in advance. Good. In this case, the control circuit unit 41 only needs to read the short-time lighting mode corresponding to the total lighting time of the discharge lamp 50 and the elapsed time since the previous light-off, and the processing man-hours can be reduced.
　本実施形態では、上記のように様々なパターンで短時間点灯動作を行うために、点灯回路３０を制御する制御部４０を、プログラマブル制御が可能な、所謂デジタル制御が可能な構成とする。すなわち、図１１に示すように、制御部４０はデジタル制御部４０１を含んで構成され、例えばパルス発生専用ＩＣを用いずに、プログラムを介してインバータのスイッチング素子をオン／オフ制御する。このように、デジタル制御を適用することで、短時間点灯制御の自由度を高めることができ、短時間点灯の効果を十分に得ることができる。
　ただし、デジタル制御ではソフトウェアによる演算を行うため、アナログ信号からデジタル信号へのコンバート時間や上記演算の処理時間の分だけ遅れが生じる。そのため、瞬時点灯、瞬時消灯といった素早い動作を繰り返す短時間点灯動作をデジタル制御のみで実現することは困難である。 In the present embodiment, in order to perform the lighting operation for a short time with various patterns as described above, the control unit 40 that controls the lighting circuit 30 is configured so as to perform so-called digital control capable of programmable control. That is, as shown in FIG. 11, the control unit 40 is configured to include a digital control unit 401, and for example, performs on / off control of the switching element of the inverter through a program without using a pulse generation dedicated IC. Thus, by applying digital control, the degree of freedom of short-time lighting control can be increased, and the effect of short-time lighting can be sufficiently obtained.
However, since digital calculation is performed by software, there is a delay corresponding to the conversion time from the analog signal to the digital signal and the processing time of the above calculation. Therefore, it is difficult to realize a short-time lighting operation that repeats a quick operation such as instantaneous lighting and instantaneous light-off only by digital control.
　以下、放電ランプ５０の点灯動作について詳細に説明する。
　先ず、初期点灯時は、定電流制御動作（２次側ランプ電流を検出し、電流が一定になるようにする制御）に設定する。この制御が開始すると、動作直後は電流が流れていないため、インバータの導通角が最大となる。ただし、この時点では、インバータから電流は流れない。インバータが動作すると、補助トランスが励起され出力側のコンデンサにエネルギーが蓄えられ、オープン電圧（開放電圧）が発生する。なお、この補助トランスは、常時動作している。
　この状態で外部イグナイタより高周波高電圧を重畳すると、放電ランプ５０内部でブレークダウンが生じ、電流が急激に流れ始めることになる。すなわち、この時点で点灯開始となる。急激に流れた電流は、定電流制御によって減流され、一定に保たれる。これにより安定した点灯が達成される。
　短時間点灯動作では、上述したように、放電ランプ５０を０．５秒間～１．０秒間オン（点灯）した後、１秒間オフ（消灯）する動作を複数回繰り返す。このように、１秒以内の短時間に急激に電流を流したり、電流を遮断したりする動作を行う。
　放電ランプの点灯制御では、上記のように、特に点灯時に急激に電流が流れ始めるが、この初期電流は、流し過ぎると電極にダメージを与え、過小であるとブレークダウンしたランプが消えてしまう。このように、当該初期電流は、放電ランプの点灯性や寿命に大きな影響を与えるものである。したがって、点灯初期の制御は、電源制御において重要な要素である。 Hereinafter, the lighting operation of the discharge lamp 50 will be described in detail.
First, at the time of initial lighting, a constant current control operation (control to detect a secondary lamp current and make the current constant) is set. When this control is started, since the current does not flow immediately after the operation, the conduction angle of the inverter becomes maximum. However, at this time, no current flows from the inverter. When the inverter operates, the auxiliary transformer is excited, energy is stored in the output-side capacitor, and an open voltage (open voltage) is generated. The auxiliary transformer is always operating.
When a high frequency high voltage is superimposed from the external igniter in this state, breakdown occurs inside the discharge lamp 50 and current starts to flow rapidly. That is, lighting starts at this point. The suddenly flowing current is reduced by constant current control and kept constant. Thereby, stable lighting is achieved.
In the short lighting operation, as described above, the operation of turning on (lighting) the discharge lamp 50 for 0.5 second to 1.0 second and then turning off (lighting off) for 1 second is repeated a plurality of times. In this manner, an operation of causing a current to flow suddenly or interrupting the current within a short time within one second is performed.
In the lighting control of the discharge lamp, as described above, a current starts to flow particularly at the time of lighting, but if this initial current is passed too much, the electrode is damaged, and if it is too small, the broken lamp disappears. Thus, the initial current greatly affects the lighting performance and life of the discharge lamp. Therefore, the control at the beginning of lighting is an important element in power supply control.
　しかしながら、点灯時における短時間での過度な電気的変動を、デジタル制御のみで精度良く吸収（制御）することは困難である。
　そこで、本実施形態では、デジタル制御（プログラマブル制御）とアナログ制御（固定的なロジックによる制御）とを併用し、高精度な瞬時点灯、瞬時消灯を実現する。すなわち、図１１に示すように、制御部４０は、デジタル制御部４０１とアナログ制御部４０２とによって構成する。アナログ制御部４０２は、点灯前に開放電圧を発生する固定ロジック回路からなる開放電圧発生部を有する。
　図１２に示すように、点灯回路を制御する制御部１４０を、アナログ制御部１４０１のみで構成した場合、当該アナログ制御部１４０１で、開放電圧を発生する制御とインバータのスイッチング素子の制御とを行うことになる。
　この場合、インバータの制御としては、一定の周波数でオン時間とオフ時間との割合を変更するような定型的な制御しか行うことはできない。つまり、短時間点灯動作において、一定のエネルギーで決められたパルスを繰り返す制御を行うことしかできず、本実施形態のように、短時間点灯動作において、放電ランプ５０の状態に応じて当該放電ランプ５０へ供給するエネルギーのパターンを種々変化させることはできない。 However, it is difficult to accurately absorb (control) excessive electrical fluctuation in a short time during lighting with only digital control.
Therefore, in the present embodiment, digital control (programmable control) and analog control (control by fixed logic) are used together to realize high-precision instantaneous lighting and instantaneous extinction. That is, as shown in FIG. 11, the control unit 40 includes a digital control unit 401 and an analog control unit 402. The analog control unit 402 includes an open circuit voltage generation unit including a fixed logic circuit that generates an open circuit voltage before lighting.
As shown in FIG. 12, when the control unit 140 that controls the lighting circuit is configured only by the analog control unit 1401, the analog control unit 1401 performs control for generating an open circuit voltage and control of the switching element of the inverter. It will be.
In this case, as the control of the inverter, only routine control that changes the ratio between the on time and the off time at a constant frequency can be performed. That is, in the short-time lighting operation, it is only possible to perform control that repeats a pulse determined with a constant energy, and in the short-time lighting operation, the discharge lamp 50 is in accordance with the state of the discharge lamp 50 as in the present embodiment. The pattern of energy supplied to 50 cannot be changed variously.
　本実施形態では、ランプ点灯装置１０は、点灯前に開放電圧を発生する動作はアナログ制御により実現し、点灯開始後の定電流制御はデジタル制御により実現する。当該デジタル制御により、放電ランプ５０の状態に応じて当該放電ランプ５０へ供給するエネルギーのパターンを種々変化させて短時間点灯を繰り返す短時間点灯動作を、適切に実行することができる。このように、ランプ点灯装置１０は、自由度の高い短時間点灯動作を実現することができる。また、上記アナログ制御により、デジタル制御のみでは制御が困難な短時間での過度な電気的変動にも対応可能となり、点灯始動時の動作を適切に行うことができる。 In this embodiment, the lamp lighting device 10 realizes the operation of generating an open voltage before lighting by analog control, and realizes constant current control after starting lighting by digital control. By the digital control, it is possible to appropriately execute a short-time lighting operation in which the pattern of energy supplied to the discharge lamp 50 is variously changed according to the state of the discharge lamp 50 and the short-time lighting is repeated. Thus, the lamp lighting device 10 can realize a short-time lighting operation with a high degree of freedom. In addition, the above-described analog control makes it possible to cope with excessive electrical fluctuations in a short time, which is difficult to control only by digital control, and can appropriately perform an operation at the start of lighting.
　また、ランプ点灯装置１０は、インバータの制御方式として、スイッチング損失（ターンオン、ターンオフ時の損失）の少ない位相変調制御を採用するので、電源の小型化および高効率化を実現することができる。
　さらに、本実施形態では、ランプ点灯装置１０は、短時間点灯動作の開始直前に放電ランプ５０の状態を判定し、判定した放電ランプ５０の状態に応じて、短時間点灯動作中に放電ランプ５０に供給する電気エネルギーに関するパラメータ（エネルギー供給量、エネルギー供給時間、エネルギー供給回数等）を変化させる。したがって、ランプ点灯装置１０は、放電ランプ５０の状態に適した短時間点灯制御が可能となり、陰極の表面形状を適切に修復することができる。その結果、ランプ点灯装置１０は、適切にフリッカーの発生を抑制し、長いフリッカー寿命を得ることができる。 Further, since the lamp lighting device 10 employs phase modulation control with little switching loss (loss at turn-on and turn-off) as a control method of the inverter, it is possible to reduce the size and increase the efficiency of the power source.
Further, in the present embodiment, the lamp lighting device 10 determines the state of the discharge lamp 50 immediately before the start of the short-time lighting operation, and the discharge lamp 50 during the short-time lighting operation according to the determined state of the discharge lamp 50. The parameters (electric energy supply amount, energy supply time, number of times of energy supply, etc.) relating to the electric energy supplied to the battery are changed. Therefore, the lamp lighting device 10 can perform lighting control for a short time suitable for the state of the discharge lamp 50, and can appropriately repair the surface shape of the cathode. As a result, the lamp lighting device 10 can appropriately suppress the occurrence of flicker and obtain a long flicker life.
　このとき、短時間点灯動作中に上記のパラメータを徐々に増加させれば、例えば、短時間点灯動作において最初に過度なエネルギーを供給すべきでない場合や、最初に瞬間的なエネルギー供給をすべきである場合に対応することができる。逆に、上記のパラメータを徐々に減少させれば、例えば、短時間点灯動作において最初に過度なエネルギーを供給すべきである場合や、最初に瞬間的なエネルギー供給をすべきでない場合に対応することができる。 At this time, if the above parameters are gradually increased during the short lighting operation, for example, excessive energy should not be supplied first in the short lighting operation, or instantaneous energy supply should be performed first. It is possible to cope with the case. Conversely, if the above parameters are gradually decreased, for example, it corresponds to the case where excessive energy should be supplied first in the short-time lighting operation or the case where instantaneous energy supply should not be supplied first. be able to.
　また、ランプ点灯装置１０は、短時間点灯動作の開始直前に、陰極５４ｂの温度に基づいて放電ランプ５０の状態を判定する。そのため、ランプ点灯装置１０は、短時間点灯動作を開始する時点で陰極５４ｂがすでに持っているエネルギー量を考慮して、供給するエネルギー量を決定することができる。したがって、ランプ点灯装置１０は、短時間点灯動作における供給エネルギーの過不足を解消し、適切な制御を行うことができる。
　さらに、ランプ点灯装置１０は、陰極５４ｂの温度を、放電ランプ５０を消灯してからの経過時間をもとに推定するので、温度センサ等を設置する必要がない。このように、ランプ点灯装置１０は、比較的簡易に放電ランプ５０の状態を判定することができる。 Further, the lamp lighting device 10 determines the state of the discharge lamp 50 based on the temperature of the cathode 54b immediately before the start of the short lighting operation. Therefore, the lamp lighting device 10 can determine the amount of energy to be supplied in consideration of the amount of energy that the cathode 54b already has at the time of starting the short-time lighting operation. Therefore, the lamp lighting device 10 can solve the excess and deficiency of the supply energy in the short-time lighting operation, and can perform appropriate control.
Furthermore, since the lamp lighting device 10 estimates the temperature of the cathode 54b based on the elapsed time since the discharge lamp 50 is extinguished, there is no need to install a temperature sensor or the like. Thus, the lamp lighting device 10 can determine the state of the discharge lamp 50 relatively easily.
　また、ランプ点灯装置１０は、短時間点灯動作の開始直前に、陰極５４ｂの磨耗度合いに基づいて放電ランプ５０の状態を判定する。そのため、ランプ点灯装置１０は、陰極５４ｂの磨耗による当該陰極５４ｂの形状の変化を考慮して、供給するエネルギー量やエネルギーの供給時間を決定することができる。したがって、ランプ点灯装置１０は、短時間点灯動作において適切に陰極５４ｂの温度を上昇させることができる。
　さらに、ランプ点灯装置１０は、陰極５４ｂの磨耗度合いを、放電ランプ５０の総点灯時間をもとに推定するので、比較的簡易に放電ランプ５０の状態を判定することができる。 Further, the lamp lighting device 10 determines the state of the discharge lamp 50 based on the degree of wear of the cathode 54b immediately before the start of the short-time lighting operation. Therefore, the lamp lighting device 10 can determine the amount of energy to be supplied and the supply time of energy in consideration of a change in the shape of the cathode 54b due to wear of the cathode 54b. Therefore, the lamp lighting device 10 can appropriately raise the temperature of the cathode 54b in the short-time lighting operation.
Furthermore, since the lamp lighting device 10 estimates the degree of wear of the cathode 54b based on the total lighting time of the discharge lamp 50, the state of the discharge lamp 50 can be determined relatively easily.
（変形例）
　本実施形態における放電ランプ５０の陰極５４ｂは、上述したようにタングステンからなる本体部と、トリエーテッドタングステンからなる先端部により構成されている。陰極５４ｂの先端部に含有された酸化トリウムは、ランプ点灯中、陰極５４ｂが高温になることで還元され、トリウム原子となる。陰極５４ｂの内部で還元されて生成されたトリウム原子は、タングステン結晶粒間の粒界拡散によって陰極５４ｂ表面に運ばれ、陰極５４ｂの中でも更に温度が高い先端側に移動して蒸発する。このとき大きなエミッションが得られ、良好なアーク放電特性が得られる。
　トリエーテッドタングステン電極は多結晶構造であり、互いに隣接する単結晶間に結晶粒界が存在するが、温度を上昇させると２次結晶が起こり（場合によっては融合し）、この結晶粒界が減少する。結晶粒界が減少すると、トリエーテッドタングステンの仕事関数の低下が阻害され、電極表面から原子が放出しにくくなる。 (Modification)
As described above, the cathode 54b of the discharge lamp 50 in the present embodiment includes the main body portion made of tungsten and the tip portion made of triated tungsten. The thorium oxide contained at the tip of the cathode 54b is reduced by the cathode 54b becoming high temperature during lamp operation, and becomes thorium atoms. Thorium atoms generated by reduction inside the cathode 54b are transported to the surface of the cathode 54b by grain boundary diffusion between tungsten crystal grains, and move to the tip side of the cathode 54b where the temperature is higher and evaporate. At this time, large emission is obtained, and good arc discharge characteristics are obtained.
Triated tungsten electrodes have a polycrystalline structure, and there are crystal grain boundaries between adjacent single crystals. However, when the temperature is increased, secondary crystals are formed (and in some cases, fused), and the crystal grain boundaries decrease. To do. When the crystal grain boundary is reduced, the work function of the triated tungsten is prevented from being lowered, and atoms are not easily released from the electrode surface.
　短時間点灯動作において、図６及び図７に示すように、陰極５４ｂにランダムな熱振動を与えると、陰極５４ｂ内部で上記の結晶粒界の減少が抑制され、放射性物質が放出し易くなる。したがって、より良好なアーク放電特性を得ることを目的として、短時間点灯動作を実施してもよい。
　短時間点灯動作において放電ランプ５０に供給するエネルギーを調整することで、上述した陰極５４ｂの表面修復によるフリッカーの抑制と、上記の良好なアーク放電特性の実現とを両立することも可能である。 In the short-time lighting operation, as shown in FIGS. 6 and 7, when random thermal vibration is applied to the cathode 54b, the reduction of the crystal grain boundary is suppressed inside the cathode 54b, and the radioactive substance is easily emitted. Therefore, a short-time lighting operation may be performed for the purpose of obtaining better arc discharge characteristics.
By adjusting the energy supplied to the discharge lamp 50 in the short-time lighting operation, it is possible to achieve both the suppression of flicker by the surface repair of the cathode 54b and the realization of the good arc discharge characteristics.
　１０…ランプ点灯装置、２０…交流電源、３０…点灯回路、３１…入力回路部、３２…昇降圧回路部、３３…インバータ回路部、３４…整流回路部、４０…制御部、４１…制御回路部、４２…乗算回路部、４３…Ａ／Ｄ変換部、４４…ＩＦ部、４５…時間計時部、４６…タイマ部、５０…放電ランプ、５１…発光管、５２ａ，５２ｂ…電極支持部、５３ａ，５３ｂ…封止管、５４ａ…陽極、５４ｂ…陰極、５５ａ，５５ｂ…電極棒、５６ａ，５６ｂ…ガラス部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Lamp lighting device, 20 ... AC power supply, 30 ... Lighting circuit, 31 ... Input circuit part, 32 ... Buck-boost circuit part, 33 ... Inverter circuit part, 34 ... Rectifier circuit part, 40 ... Control part, 41 ... Control circuit Unit, 42 ... multiplication circuit unit, 43 ... A / D conversion unit, 44 ... IF unit, 45 ... time counting unit, 46 ... timer unit, 50 ... discharge lamp, 51 ... arc tube, 52a, 52b ... electrode support unit, 53a, 53b ... sealing tube, 54a ... anode, 54b ... cathode, 55a, 55b ... electrode rod, 56a, 56b ... glass member

Claims (11)

  1. 　発光管と、当該発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極と、を有する放電ランプに電気エネルギーを供給し、当該放電ランプを点灯する放電ランプ点灯方法であって、
    　前記放電ランプが定常点灯していないときに、当該放電ランプを複数回短時間点灯させる短時間点灯動作を行うに際し、
    　前記短時間点灯動作の開始直前における前記放電ランプの状態を判定し、
    　判定した前記放電ランプの状態に応じて、前記短時間点灯動作で前記放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータを変化させることを特徴とする放電ランプ点灯方法。     A discharge lamp lighting method for supplying electric energy to a discharge lamp having an arc tube, and an anode and a cathode arranged opposite to each other in the arc tube, and lighting the discharge lamp,
    When the discharge lamp is not steadily lit, when performing a short-time lighting operation of lighting the discharge lamp a plurality of times for a short time,
    Determine the state of the discharge lamp just before the start of the short-time lighting operation,
    A discharge lamp lighting method, wherein a parameter relating to electric energy supplied to the discharge lamp in the short-time lighting operation is changed according to the determined state of the discharge lamp.
  2. 　前記パラメータは、
    　前記電気エネルギーの大きさである電流値、電圧値及び電力値、前記電気エネルギーの供給時間、並びに前記電気エネルギーの供給周期のうち、少なくとも１つであることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ点灯方法。     The parameter is
    2. The apparatus according to claim 1, wherein the electric energy is at least one of a current value, a voltage value and a power value, a supply time of the electric energy, and a supply cycle of the electric energy. Discharge lamp lighting method.
  3. 　前記短時間点灯毎に、前記パラメータを徐々に増加させることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ点灯方法。 3. The discharge lamp lighting method according to claim 1, wherein the parameter is gradually increased for each short-time lighting.
  4. 　前記短時間点灯毎に、前記パラメータを徐々に減少させることを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ点灯方法。 The discharge lamp lighting method according to claim 1 or 2, wherein the parameter is gradually decreased for each short-time lighting.
  5. 　前記短時間点灯毎に、前記パラメータの増加と減少とを繰り返すことを特徴とする請求項１又は２に記載の放電ランプ点灯方法。 3. The discharge lamp lighting method according to claim 1 or 2, wherein the parameter is repeatedly increased and decreased every time the light is turned on for a short time.
  6. 　前記放電ランプの状態は、前記陰極の温度に基づいて判定することを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の放電ランプ点灯方法。 6. The discharge lamp lighting method according to claim 1, wherein the state of the discharge lamp is determined based on a temperature of the cathode.
  7. 　前記放電ランプの状態は、前記陰極の磨耗度合いに基づいて判定することを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の放電ランプ点灯方法。 The discharge lamp lighting method according to any one of claims 1 to 6, wherein the state of the discharge lamp is determined based on a degree of wear of the cathode.
  8. 　発光管と、
    　前記発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極と、
    　前記放電ランプに電気エネルギーを供給することで当該放電ランプを点灯する点灯回路と、
    　前記点灯回路を制御する制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記放電ランプが定常点灯していないときに、当該放電ランプを複数回短時間点灯させる短時間点灯動作を行う短時間点灯動作部と、
    　前記短時間点灯動作部により短時間点灯動作を開始する直前に、前記放電ランプの状態を判定する判定部と、
    　前記判定部で判定した前記放電ランプの状態に応じて、前記短時間点灯動作部による短時間点灯動作で前記放電ランプに供給する電気エネルギーに関するパラメータが変化するよう当該パラメータを決定するパラメータ決定部と、を備えることを特徴とする放電ランプ点灯装置。     Arc tube,
    An anode and a cathode disposed opposite to each other in the arc tube;
    A lighting circuit for lighting the discharge lamp by supplying electric energy to the discharge lamp;
    A control unit for controlling the lighting circuit,
    The controller is
    When the discharge lamp is not steadily lit, a short-time lighting operation unit that performs a short-time lighting operation for lighting the discharge lamp a plurality of times for a short time; and
    A determination unit that determines the state of the discharge lamp immediately before starting the short-time lighting operation by the short-time lighting operation unit,
    A parameter determining unit that determines the parameter so that a parameter relating to electrical energy supplied to the discharge lamp is changed by a short-time lighting operation by the short-time lighting operation unit according to the state of the discharge lamp determined by the determination unit; A discharge lamp lighting device comprising:
  9. 　前記制御部は、
    　点灯始動時に、前記陽極と前記陰極との間に開放電圧を発生させる固定ロジック回路からなる開放電圧発生部と、
    　点灯後、前記点灯回路をプログラマブル制御可能なデジタル制御部と、を備えることを特徴とする請求項８に記載の放電ランプ点灯装置。     The controller is
    An open-circuit voltage generator comprising a fixed logic circuit that generates an open-circuit voltage between the anode and the cathode at the start of lighting;
    The discharge lamp lighting device according to claim 8, further comprising: a digital control unit capable of programmable control of the lighting circuit after lighting.
  10. 　前記パラメータ決定部は、
    　前記パラメータとして、前記電気エネルギーの大きさである電流値、電圧値及び電力値、前記電気エネルギーの供給時間、並びに前記電気エネルギーの供給周期のうち、少なくとも１つを決定することを特徴とする請求項８又は９に記載の放電ランプ点灯装置。     The parameter determination unit
    The electrical parameter is characterized in that at least one of a current value, a voltage value and a power value, a supply time of the electrical energy, and a supply cycle of the electrical energy is determined as the parameter. Item 10. The discharge lamp lighting device according to Item 8 or 9.
  11. 　発光管と、
    　前記発光管内に互いに対向して配置された陽極および陰極と、
    　前記放電ランプに電気エネルギーを供給することで当該放電ランプを点灯する点灯回路と、
    　前記点灯回路を制御し、前記放電ランプが定常点灯していないときに、当該放電ランプを複数回短時間点灯させる短時間点灯動作を行う制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　点灯始動時に、前記陽極と前記陰極との間に開放電圧を発生させる固定ロジック回路からなる開放電圧発生部と、
    　点灯後、前記点灯回路をプログラマブル制御可能なデジタル制御部と、を備えることを特徴とする放電ランプ点灯装置。     Arc tube,
    An anode and a cathode disposed opposite to each other in the arc tube;
    A lighting circuit for lighting the discharge lamp by supplying electric energy to the discharge lamp;
    A control unit that controls the lighting circuit and performs a short-time lighting operation of lighting the discharge lamp a plurality of times for a short time when the discharge lamp is not steadily lit.
    The controller is
    An open-circuit voltage generator comprising a fixed logic circuit that generates an open-circuit voltage between the anode and the cathode at the start of lighting;
    A discharge lamp lighting device comprising: a digital control unit capable of programmable control of the lighting circuit after lighting.
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