放電燈的驅動裝置和驅動方法、光源裝置以及圖像顯示裝置的製作方法

2023-07-18 07:06:31 2

專利名稱：放電燈的驅動裝置和驅動方法、光源裝置以及圖像顯示裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及利用電極間放電來點燈的放電燈的驅動技術. 背景技術投影儀等圖像顯示裝置使用的光源可以是高壓氣體放電燈等高亮 度放電燈.這種高亮度放電燈在通電使用過程中電極發生劣化。在電極劣化的情況下，會引起燈弧(light arc)的發生位置移動即弧閃(arc jump)以及閃光等不良情況。通常當電極劣化時，電極間電壓(斜坡電 壓)上升。因此，可以檢測斜坡電壓，根據檢出的斜坡電壓來變更高亮 度放電燈的驅動條件(供電條件)，對劣化的電極進行修復。專利文獻1:美國專利第6232725號麼4艮 發明內容但是，雖然在斜坡電壓較高的狀態下使用的供電條件(高電壓側供 電條件)有利於電極的修復，但是如果以該條件長時間進行驅動，則會 導致黑化等問題。並且，在斜坡電壓較低的狀態下使用的供電條件(低 電壓側供電條件)雖然不會引起黑化等問題，但是會逐漸加深電極劣化。 這個問題不限於高亮度放電燈，而是廣泛存在於利用電極間電弧放電發 光的各种放電燈(electric discharge lamp )。本發明針對上述現有問題而做出，其目的在於提供消除黑化等問題 並抑制放電燈的劣化的技術。本發明是為了解決上述課題的至少一部分而做出的，通過以下實施方 式或適用例實現上述目的。[適用例1一种放電燈的驅動裝置，具有放電燈點燈部，其通過向上iMt電燈供給交流電流，來向上逸故電燈的兩個電極之間供給電力而點亮上逸故電燈；電極間電壓檢測部，其對在向上述兩個電極之間供g定的電力時的 電極間電壓進行檢測；供電條件切換部，基於上述檢出的電極間電壓，使上iiit電燈點燈部 的供電具有規定的延遲地在第一供電條件和不同於上述第一供電條件的 第二供電條件之間切換，通過對上述交流電流的頻率、上述交流電流的佔空比、上述頻率的調 制模式、上述佔空比的調製模式中至少一項進行變更來切換上述各供電條 件。根據該構成，基於向上述兩個電極之間供g定的電力時的電極間電 壓來切換供電務降。向兩個電極之間供^現定的電力時的電極間電壓為表 徵故電燈劣化狀態的一個M，因此根據通過電極間電壓檢測部檢出的電 極間電壓，切換為抑制放電燈劣化的供電條件，從而能夠適當地抑制放電 燈劣化。另夕卜，通it^該切換時保持延遲，能夠抑制供電4Hf的頻^換， 穩定地進行供電控制。另夕卜，交流電流的頻率和佔空比是在普通逆變電路中易於設定的^:. 因此，頻率、佔空比及其調製模式的變更，可以利用普通的逆變電路實現， 從而易於構成放電燈的驅動裝置。[適用例2根據適用例l所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於，上述供電條件切換部根據基於上述放電燈的電特性的規定的參數，對 上i^遲的幅度進行變更.放電燈的電特性隨著放電燈的電極狀態而變化。因此，例如當第二供 電條件與笫一供電條件相比為適於恢復電極形狀的供電條件時，如果在基 於放電燈的電特性的M表示放電燈電極劣化的情況下增大延遲幅度，則 能夠在笫二供電條件下充分恢復電極形狀，從而適當抑制放電燈劣化。[適用例3根據適用例2所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 基於上逸故電燈的電特性的^bl通過上述電極間電壓檢測部檢出的電極間電壓的波動幅度。放電燈的電極間電壓的波動幅度隨著放電燈的電極狀態而變化。即， 放電燈的電極間電壓的波動幅度，可以稱為表徵改電燈的電極狀態(劣化)的一個M。因此，例如當第二供電M與第一供電^Hf相比為適於恢復 電極形狀的供電條件時，如果在電極間電壓的波動幅M示放電燈電極劣 化的情況下增大延遲幅度，則能夠在第二供電條件下充分恢復電極形狀， 從而適當抑制放電燈劣化。適用例4根據適用例3所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於，上述供電條件切換部被設定為，當上述電極間電壓的波動幅M大則 4吏上^Jl遲的幅JL^大。有時，當放電燈的電極頂端變扭隨(即劣化)後，電極間電壓的波動 幅度會增大。例如，當第二供電條件與第一供電務泮相比為適於恢復電極 形狀的供電務降時，如果電極間電壓的波動幅度越大而使延遲幅JL^大， 則能夠在第二供電條件下充分恢復電極形狀，從而適當抑制放電燈劣化。適用例5根據適用例2所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於，基於上a電燈的電特性的^lbi通過上i^i電燈點燈部向上l改電 燈的兩個電極之間供給的電力。不同。^J此，例如當第;供電條件(i一供電條件相比為4於恢復電極形狀的供電務泮時，在向兩個電極之間供給的電力為放電燈的電^Ji易劣化 的電力等級的情況下，如果增大延遲幅度則能夠在第二供電條件下充分恢 復電極形狀，從而適當抑制放電燈劣化。[適用例6根據適用例5所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於，上述供電務fr切換部被設定為，當向上l故電燈的兩個電極之間供給 的電力越小則4吏上^遲的幅M大。當向兩個電極之間供給的電力越小時放電燈 在電極形狀劣化的情況。例如當第二供電條件與笫一供電條件相比為適於恢復電極形狀的供電 條件時，如果向放電燈的兩個電極之間供給的電力越小而使延遲幅度越 大，則能夠在第二條件下充分恢復電極形狀，從而適當抑制放電燈劣化。[適用例7根據適用例1所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於，供電條件切換部，基於上述檢出的電極間電壓，使上i2Ut電燈點燈部 的供電具有規定的延遲地在上述笫二供電條件和不同於上述第一供電條 件的第三供電條件之間切換。根據該構成，能夠更加詳細地切換供電條件，從而更加適當地抑制放 電燈劣化。[適用例8適用例7所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於，上述各供電條件按照上述檢出的電極間電壓較低的順序為第一供電條 件、第二供電務降、第三供電務降，上述第二供電條件和上述第三供電條件的切換的延遲幅度，大於上述 第一供電條件和上述第二供電條件的切換的延遲幅度。在放電燈容易發生劣化的電極間電壓較高的狀態下使延遲幅度變大，從而在能夠發生從第三供電條件向第二供電條件的切換的狀態下，進一步 抑制向第二供電條件的切換，延長在第三供電條件下的驅動時間。在該構成中，可以如上所述進一步延長在能夠發生向第二供電條件的切換的狀態 的第三供電條件下的驅動時間，因此能夠更加可靠地修復突起而抑制放電 燈劣化。[適用例9根據適用例l所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電M切換部，以如下的方式對向上述兩個電極之間供給的電力的供電條件進行切 換，即、在上述第一供電條件下，上述電極間電壓上升而達到笫一上限電 壓時，從上述第一供電條件切換為上述第二供電條件，在上述第二供電條 件下，上述電極間電壓下降而達到比上述第一上限電壓低的第二下限電壓一供電條件。根據該構成，從第二供電條件向第一供電條件的切換，在達到比第一 上限電壓低的第二下限電壓時進行。因此，在笫二供電務降下電極間電壓 降低時，在電極間電壓充分降低後切換為第一供電條件，抑制在向第一供 電條件切換後向笫二供電條件的切換。笫一供電條件與第二供電條件相 比，在放電燈上的負載較小的情況下，若這樣抑制供電條件在返回第一供電^Ht後向第二供電條件的切換，則第一供電條件下的驅動時間延長，消 除了放電燈電極黑化等問題，能夠抑制放電燈劣化。[適用例10根據適用例7所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， -上述供電4Hf切換部，以如下的方式對向上述兩個電極之間供給的電力的供電條件進行切 換，即、在上述第二供電條件下，上述電極間電壓上升而達到第二上限電 壓時，從上述笫二供電條件切換為上述第三供電條件，在上述笫三供電條 件下，上述電極間電壓下降而達到比上述第二上限電壓低的第三下限電壓 時，從上述第三供電條件切換為上述笫二供電條件。根據本實施例，在第二供電條件下電極間電壓上升而達到笫二上限電 壓的情況下，供電務降切換為第三供電務降。另外，從第三供電務降向第 二供電條件的切換，在達到比第二上限電壓低的第三下限電壓時進行。因 此，在第三供電條件下電極間電壓逐漸降低的情況下，在電極間電壓充分 降低後切換為第二供電條件，抑制在向第二供電條件切換後向第三供電條 件的切換。這樣，在供電條件返回第二供電條件後抑制向第三供電條件的 切換，從而延長第二供電條件下的驅動時間，消除黑化等問題並抑制放電 燈劣化。另外，本發明可以通過多種實施方式實現，例如放電燈的驅動裝置 和驅動方法、使用放電燈的光源裝置及其控制方法、採用該光源裝置的 圖像顯示裝置等。


圖l為適用本發明第一實施例的投影儀的概略構成圖，圖2為表示光源裝置構成的說明圖。圖3為表示放電燈驅動裝置的結構框圖.圖4表示對交流脈衝電流的佔空比進行調製的狀態。圖5表示對陽極佔空比進行調製而驅動放電燈的狀態。圖6表示第一實施例中供電條件的設定處理流程。圖7為表示供電條件設定部進行供電條件的設定處理時參照的供電條件 設定表的內容的表。圖8是表示通過圖6的供電條件的設定處理並根據斜坡電壓來設定供電 條件的狀態的說明圖。圖9表示陽極佔空比的上升對電極的影響的說明圖。圖IO為表示第二實施例中供電條件設定表內容的表.圖ll表示通過參照圖IO所示供電條件設定表並根據斜坡電壓來設定供 電條件的狀態。圖12為表示第三實施例中供電條件設定表內容的表。圖13表示通過參照圖12所示供電條件設定表並根據斜坡電壓來設定供 電條件的狀態的說明圖。符號說明如下100:光源裝置；1000:投影儀；110:光源組件；112:主反射鏡；114: 平行化透鏡；116:無機粘合劑；200:放電燈驅動裝置；2005:特開； 210:驅動控制部；220:點燈電路；222:逆變器；310:照明光學系統； 320:分色光學系統；330R、 330G、 330B:液晶光閥；340:正交二向 稜鏡；350:投射光學系統；500:放電燈；510:放電燈本體；512:放 電空間；520:副反射鏡；522:無機粘合劑；532、 542:電極；534、 544:連接部件；536、 546:電極端子；538、 548:突起；538a、 548a:突起；610: CPU; 612:供電狀態控制部；614:供電條件設定部；620: ROM; 622:供電條件設定表；630: RAM; 640:定時器；650:輸出 埠； 660:輸入埠； AR:電弧；MR:熔融部，
具體實施例方式
下面根據實施例按照以下順序對本發明實施方式進行說明。
A. 第一實施例(切換佔空比調製範圍的實施例)
B. 第二實施例(根據斜坡電壓變更延遲幅度的實施例)
C. 第三實施例(切換驅動頻率的實施例)
D. 變形例
A.第一實施例(切換佔空比調製範圍的實施例)
圖1為適用本發明第一實施例的投影儀1000的概略構成圖。投影 儀1000具有光源裝置IOO、照明光學系統310、分色光學系統320、 三個液晶光閥(liquid light valve) 330R、 330G、 330B、正交二向稜鏡 (cross dichroic prism) 340、投射光學系統350。
光源裝置100具有安裝放電燈500的光源組件110，以及驅動放電 燈500的放電燈驅動裝置200。放電燈500由放電燈驅動裝置200供電 而放電發光。光源組件110將放電燈500發出的光射向照明光學系統 310,另外，對於光源組件110和放電燈驅動裝置200的具體結構以及 功能將在後面敘述。
從光源組件110射出的光通過照明光學系統310使照度均勻，並且 使偏光方向一致。經過照明光學系統310使照度均勻而偏光方向一致的 光，通過分色光學系統320分離為紅(R)、綠(G)、藍(B)這三種顏 色的光。由分色光學系統320分離出的三種彩色光，通過各自對應的液 晶光閥330R、 330G、 330B進行調製。經過液晶光閥330R、 330G、 330B 調製的三種彩色光，通過正交二向稜鏡340合成後進入投射光學系統 350。投射光學系統350將入射光投影到未圖示的屏幕上而顯示全彩圖 像，該全彩圖像的形成需要對經過液晶光閥330R、 330G、 330B調製的圖像進行合成.另外，雖然在第一實施例中通過三種液晶光閥330R、 330G、 330B對三種彩色光分別進行調製，但是也可以通過具有濾色器 的單一液晶光閥進行光的調製.在這種情況下，可以省略分色光學系統 320以及正交二向稜鏡340。
圖2為表示光源裝置100的結構說明圖。如上所述，光源裝置100 具有光源組件110和放電燈驅動裝置200。光源組件110具有放電燈500、 迴轉橢圃形的反射面的主反射鏡112、使出射光大致成為平行光的平行 化透鏡114。但是，主反射鏡112的反射面不限於迴轉橢圓形。例如， 主反射鏡112的反射面可以為旋轉拋物面。在這種情況下，將放電燈500 的發光部置於拋物面鏡的焦點而能夠省略平行化透鏡114。主反射鏡112 與放電燈500利用無機粘合劑116進行粘接。
利用無機粘合劑522對放電燈本體510以及具有球狀反射面的副反 射鏡520進行粘接而形成放電燈500.放電燈本體510例如由石英玻璃 等玻璃材料形成。在放電燈本體510上設置由鎢等高熔點的金屬電極 材料形成的兩個電極532、 542;兩個連接部件534、 544;兩個電極端 子536、 546。電極532、 542以其頂端部在放電空間512內相對的方式 配置，而該放電空間512形成於放電燈本體510的中央部。在放電空間 512內作為放電介質封入有包含惰性氣體、水銀以及金屬面化物等的氣 體。連接部件534、 544將電極532、 542與電極端子536、 546分別電 連接。
放電燈500的電極端子536、 546分別與放電燈驅動裝置200的輸 出端子連接。放電燈驅動裝置200向電極端子536、 546供給脈衝狀的 交流電流(交流脈衝電流)。在向電極端子536、 546供給交流脈衝電流 時，在放電空間512內的兩個電極532、542的頂端部之間產生電弧AR. 電弧AR的光從電弧AR的發生位置全方位放射。副反射鏡520將向一 方的電極542放射的光向主反射鏡112反射。這樣，將向電極542放射 的光向主反射鏡112反射，從而能夠進一步提高從光源組件110射出的 光的平行度。另外，以下將設有副反射鏡520的一側的電極542稱為"副 鏡側電極542"，另一個電極532稱為"主鏡側電極532"。
圖3為表示放電燈驅動裝置200的結構框圖。放電燈驅動裝置200 具有驅動控制部210和點燈電路220。驅動控制部210由計算機構成而該計算機具有CPU610、 ROM 620、 RAM 630、定時器640、向點燈電 路220輸出控制信號的輸出埠 650、從點燈電路220獲取信號的輸入 埠 660.在ROM 620中存儲有通過CPU 610執行的程序(未圖示) 以及供電條件設定表622。驅動控制部210的CPU 610參照供電條件該: 定表622，並基於定時器640的輸出來執行ROM 620中存儲的程序。 由此，CPU 610實現供電狀態控制部612和供電條件設定部614的功能。 另外，對於供電條件設定表622的內容、供電狀態控制部612及供電條 件設定部614的功能將在後面進行敘述.
點燈電路220具有產生交流脈沖電流的逆變器222。點燈電路220 基於從驅動控制部210經由輸出埠 650供給的控制信號，對逆變器222 進行控制，從而向放電燈500供給恆定電力(例如200W)的交流脈衝 電流。具體而言，點燈電路220對逆變器222進行控制，使逆變器222 產生與由控制信號指定的供電條件(例如交流脈衝電流的頻率、佔空比 以及電流波形)對應的交流脈衝電流。點燈電路220將由逆變器222產 生的交流脈衝電流供給放電燈500。
另外，點燈電路220將放電燈500的電極532、 542之間的電壓作 為斜坡電壓進行檢測。另外，雖然在本實施例中直接檢測電極532、 542 之間的電壓，但是只要能夠反映電極間電壓的參數，則也可以將其它參 數作為電極間電壓進行處理。例如，也可以根據放電燈消耗的電力和電 流值求出電壓，或者根據電流值和放點燈的照度推定電壓。
在第一實施例中，驅動控制部210的供電狀態控制部612，在預先 設定的調製周期(例如200妙)內對交流脈衝電流的佔空比進行調製. 圖4表示對交流電流的佔空比進行調製的狀態，圖.4示出了陽極佔空比 Dam、 Das的時間變化。這裡，陽極佔空比Dam、 Das是指在交流脈衝 電流的一個周期內兩個電極532、 542分別作為陽極工作的時間(陽極 時間)的比率。在圖4中，實線表示主鏡側電極532的陽極佔空比Dam， 虛線表示副鏡側電極542的陽極佔空比Das。
在圖4的例子中，供電狀態控制部612 (圖3),每當經過調製周期 Tm ( 200秒)的1/20的梯級時間Ts (10秒)時，則以規定的變更幅度 △ D (2%)對陽極佔空比Dam、 Das進行變更。這樣，通過在調製周 期Tm內對陽極佔空比Dam、 Das進行調製，從而能夠抑制電極的偏向消耗以及電極表面上由於生長電極材料的針狀結晶而引起的異常放電.
另外，在第一實施例中調製周期Tm為200秒而梯級時間Ts為10秒， 但是調製周期Tm或梯級時間Ts也可以才艮據放電燈500的特性或供電 條件等適當變更。
如圖4所示，在第一實施例中設定為，主鏡側電極532的陽極佔空 比Dam的最大值大於副鏡側電極542的陽極佔空比Das的最大值.然 而，這兩個電極532、 542的陽極佔空比的最大值也可以相同。但是， 當陽極佔空比的最大值提高時，如後所述，電極532、 542的最高溫度 會升高。另一方面，在採用如圖2所示具有副反射鏡520的放電燈500 的情況下，不易從副鏡側電極542散熱。因此，使副鏡側電極542的陽 極佔空比Das的最大值小於主鏡側電極532的陽極佔空比Dam的最大 值，這在抑制副鏡側電極542的溫度過高方面較為優選。另外，通常以 相同工作條件對兩個電極532、 542進行驅動時，此時如果由於冷卻方 法等原因導致一個電極比另 一個電極溫度高，則優選這一個電極的陽極 佔空比小於另一個電極的陽極佔空比。
另外，在笫一實施方式中，主鏡側電極532的陽極佔空比Dam，在 調製周期Tm的前半部分按照梯級時間Ts增大，在後半部分按照梯級 時間Ts減小。但是，陽極佔空比Dam、 Das的變更模式不限於此。例 如，在調製周期Tm內，可以使主鏡側電極532的陽極佔空比Dam單 調增大，或者單調減小。
圖5表示對陽極佔空比進行調製而驅動放電燈500的狀態。圖5(a) 與圖4的區別在於僅示出了陽極佔空比Dam、 Das在一個調製周期 (1Tm)內的時間變化，而其它方面則與圖4基本相同，因此這裡省略 說明。圖5 (b)表示在圖5 (a)中主鏡側電極532的陽極佔空比Dam 設定為不同值(45%、 55%、 65%)的三個周期T1 T3中的主鏡側電極 532的工作狀態的時間變化。
如圖5(b)所示，在陽極佔空比Dam不同的三個周期Tl T3的任 何一個中，進行主鏡側電極532的極性切換的切換周期Tp均為恆定。 因此，在第一實施例中調製周期Tm的整個期間，交流脈—電流的頻率 (fd=l/Tp)為恆定的頻率(例如80Hz )。另一方面，主鏡側電極532 的陽極時間Tal Ta3，在陽極佔空比Dam不同的期間T1 T3，設定為不同的值。這樣，在第一實施例中，在保持交流脈衝電流的頻率fd(以
下也稱為"驅動頻率fd")恆定的狀態下，通過變更陽極時間Ta來進行 陽極佔空比Dam的調製。
在第一實施例中，驅動控制部210的供電設定部614 (圖3)，根據 放電燈500的斜坡電壓以及ROM 620內存儲的供電條件設定表622, 設定放電燈500的供電條件。這裡，斜坡電壓是指恆電力驅動放電燈500 時的電極532、 542之間的電壓，是表徵放電燈500的劣化狀態的一個 參數。具體而言，供電條件設定部614根據經由輸入埠 660獲取的斜 坡電壓，參照供電條件設定表622來設定在調製周期Tm內設定的陽極 佔空比的範圍(調製範圍)。另外，對於供電條件設定部614的供電條 件(陽極佔空比的調製範圍)的設定方法將在後面敘述，
供電狀態控制部612,基於在供電條件設定部614內設定的調製範 圍，按照梯級時間Ts來變更陽極佔空比，從而對點燈電路220進行控 制。調製範圍通過按照梯級時間Ts來改變陽極佔空比Dam、 Das的變 更幅度AD來進行變更。
圖6為表示第一實施例中供電條件的設定處理的流程圖。在放電燈 驅動裝置200穩態驅動放電燈500的期間始終進行該供電條件的設定處 理。
圖7是表示供電條件設定部614進行供電條件的設定處理時參照的 供電條件設定表622的內容的表。在供電條件設定表622中與供電條件
側閾值，以及設定的供電條件即主鏡側電極532的陽極佔空比Dam的 最小值和最大值。在圖7的供電條件設定表622中與斜坡電壓對應地規 定了四個供電條件(#1~ #4)，但是供電條件數隻要為2以上即可。 並且在以下說明中，也將與較低的斜坡電壓對應的供電條件稱為"低電 壓側供電條件"，而將與較高的斜坡電壓對應的供電條件稱為"高電壓 側供電條件"。例如在第一和第二供電條件(#1、 #2)中，也將第一 供電條件(#1)稱為低電壓側供電條件，而將第二供電條件(#2)稱 為高電壓側供電條件。
在圖7的例子中，在供電條件設定表622中通過陽極佔空比Dam的最小值和最大值規定了陽極佔空比的調製範圍，但是陽極佔空比的調 制範圍也可以由其它參數規定。陽極佔空比的調製範圍例如可以通過主
鏡側電極532和副鏡側電極542各自的陽極佔空比Dam、 Das的最大值 或最小值來規定，另外，也可以通過每個梯級時間Ts的陽極佔空比 Dam、 Das的變更幅度厶D來規定調製範圍。
在步驟S110中，供電條件設定部614取得與當前設定的供電條件 對應的斜坡電壓閾值。具體而言，供電條件設定部614參照供電條件設 定表622 (圖7)，獲取與當前設定的供電條件對應的斜坡電壓的下側閾 值(下側閾值電壓)和上側閾值(上側閾值電壓)。
在步驟S120中，供電條件設定部614從經由輸入埠 660連接的 點燈電路220取得斜坡電壓(檢出斜坡電壓)。
在步驟S130中，供電條件設定部614判斷在步驟S120中獲取的檢 出斜坡電壓是否為上側閾值電壓以上。當檢出斜坡電壓為上側閾值電壓 以上時，處理轉入步驟S140,當檢出斜坡電壓低於上側閾值電壓時， 處理轉入步驟S150。
在步驟S140中，供電條件設定部614將供電條件變更為高1級電 壓側的供電條件.如圖7所示，笫一實施例的供電條件為，隨著斜坡電 壓提高，陽極佔空比的最大值提高。因此，在步驟S140中，陽極佔空 比的最大值設定為比變更前高的值。在經過步猓S140的供電條件變更 之後，處理返回步驟SllO。
在步驟S150中，供電條件設定部614判斷在步驟S120中獲取的檢 出斜坡電壓是否為下側閾值電壓以下。當檢出斜坡電壓為下側閾值電壓 以下時，處理轉入步驟S160。當檢測斜坡電壓比下側閾值電壓高時， 處理返回步驟SllO。
在步驟S160中，供電條件設定部614將供電條件變更為斜坡電壓 為低l級電壓側的供電條件。如上所述，笫一實施例的供電條件為，隨 著斜坡電壓提高，陽極佔空比的最大值提高。因此，在步驟S160中， 陽極佔空比的最大值設定為比變更前低的值。在經過步驟S160的供電 條件變更之後，處理返回步驟SllO。這樣，供電條件設定部614重複執行圖6的步驟S110以下的各步 驟，從而在穩態驅動放電燈500的期間持續進行供電條件的設定處理。 但是，供電條件的設定處理不必持續進行。例如，也可以將定時器640 (圖3)構成為每當放電燈500的點亮時間經過規定的時間(例如10 小時)即產生間隔(interval)信號，CPU610取得間隔信號時進行供電 條件的設定處理。在這種情況下，處理結束而不返回步驟SllO。
由圖6的流程可知，供電條件設定部614根據檢出斜坡電壓來切換 供電條件。因此，供電條件設定部614也稱為切換供電條件的"供電條 件切換部"。另外，上側閾值電壓和下側閾值電壓是指供電條件被持續 使用的上限電壓和下限電壓，因此也分別稱為"上限電壓"和"下限電 壓"。
圖8表示通過圖6的供電條件的設定處理根並根據斜坡電壓來設定 供電條件的狀態。圖8中橫軸表示斜坡電壓Vp，縱軸表示主鏡側電極 532的陽極佔空比Dam的最大值。
在放電燈500的驅動按照笫一供電條件(#1)進行的情況下，上 側閾值電壓設定為82V。因此，在當前設定的供電條件為笫一供電條件 (# 1)的情況下，在斜坡電壓Vp達到82V之前，放電燈500按照主 鏡側電極532的陽極佔空比Dam的最大值成為65%方式進行驅動。並 且，當斜坡電壓Vp達到82V時，將所使用的供電條件切換為第二供電 條件(#2)，主鏡側電極532的陽極佔空比Dam的最大值，從65%變 更為70 % 。
當供電條件切換為笫二供電條件(#2)時，上側閾值電壓設定為 92V,下側閾值電壓設定為78V。在第二供電條件(#2)下，主鏡側電 極532的陽極佔空比Dam的最大值變更為70°/。。這樣，第二供電條件
(#2)下的主鏡側電極532的陽極佔空比Dam的最大值，設定為比第 一供電條件下的陽極佔空比Dam的最大值(65% )高。另外，如圖7 所示，笫二供電條件(#2)下的主鏡側電極532的陽極佔空比Dam的 最小值，設定為比第一供電條件(#1)下的陽極佔空比Dam的最小值
(45% )低的40%。因此，第二供電條件(#2)下的副鏡側電極542 的陽極佔空比Das的最大值，比第一供電條件(#1)下的陽極佔空比 Das的最大值(55 % )高的60 % 。圖9為表示陽極佔空比的上升對電極的影響的說明圖。圖9 (a)和 圖9 (b)示出了主鏡側電極532作為陽極工作的狀態下的主鏡側電極 532的狀態。圖9 (c)表示主鏡側電極532的工作狀態的時間變化。圖 9(d)表示主鏡側電極532的溫度的時間變化。
在放電燈500沒有發生劣化的狀態下，如圖9 (a)所示，在電極 532、 542的頂端部上朝向相對的電極形成有圓頂(dome )狀的突起538、 548。在放電燈500使用過程中，電極材料從圓頂狀的突起538、 548蒸 發，如實線所示，突起538a、 548a的頂端變平。這樣，當突起538a、 548a的頂端變平滑後，導致電弧的發生位置不穩定，在點燈過程中容易 發生電弧位置移動這種所謂的孤閃(arc jump )。另外，由於電極532、 542之間的距離增大，斜坡電壓提高。在第一實施例中，通過提高陽極 佔空比，能夠從如上所述平坦化的突起538a、 548a再形成圓頂狀的突 起538、 548。
如圖9 (a)和圖9 (b)所示，在主鏡側電極532作為陽極工作的 情況下，電子從副鏡側電極542放出而衝擊主鏡側電極532。由於該電 子衝擊，在陽極側的主鏡側電極532處，電子動能轉換為熱能，主鏡側 電極532的溫度上升。另一方面，在陰極側的副鏡側電極542處不會發 生電子衝擊，因此副鏡側電極542的溫度由於熱傳導和放射而降低。同 樣地，在主鏡側電極532作為陰極工作的期間，主鏡側電極532的溫度 降低而副鏡側電極542的溫度上升。
因此，當如圖9 (c)所示主鏡側電極532的陽極佔空比提高後，如 圖9 (d)所示主鏡側電極532的溫度上升的時間延長，並且主鏡側電 極532的溫度降低的時間縮短。這樣，主鏡側電極532的陽極佔空比提 高，因此主鏡側電極532的最高溫度提高。當主鏡側電極532的最高溫 度提高後，如圖9 (b)所示，在突起538的頂端出現電極材料熔融而 成的熔融部MR。電極材料熔融而成的熔融部MR由於表面張力而成為 圓頂狀。
在第一實施例中，第二供電條件(#2)下的主鏡側電極532和副 鏡側電極542各自的陽極佔空比Dam、 Das的最大值，設定為比第一供 電條件(#1)大。因此，能夠在這兩個電極532、 542上再形成圓頂狀 的突起538、 548。由此，使電弧的發生位置穩定，發生弧閃的可能性降低。另外，通過再形成圃頂狀的突起538、 548，電極532、 542之間的 距離縮短，斜坡電壓Vp降低。
這樣，放電燈500的驅動在第二供電條件(#2)下進行，在斜坡 電壓Vp由於形成圓頂狀的突起而降低的情況下，如圖8所示，在斜坡 電壓Vp降低為78V之前，按照笫二供電條件(#2)進行驅動。因此， 能夠充分地進行球狀的突起538、 548的再形成(修復)。這樣，通過充 分地進行突起538、 548的修復，抑制斜坡電壓Vp的上升，能夠進一步 延長第一供電條件(#1)下的驅動時間。
另一方面，當在第二供電條件(#2)下斜坡電壓Vp也逐漸上升時， 如圖8所示，在斜坡電壓Vp達到92V之後，供電條件從第二供電條件 (#2)切換為第三供電條件(#3)。另外，斜坡電壓Vp由於第三供電 條件(#3)下的驅動而降低，當斜坡電壓降低到88V時，供電條件從 第三供電條件(#3)切換為第二供電條件(#2)。
同樣地，當斜坡電壓Vp上升時，如果斜坡電壓Vp達到112V則供 電條件從第三供電條件(#3)切換到第四供電條件(#4)。接著，當 斜坡電壓Vp降低為108V時，供電條件從笫四供電條件(#4)切換為 第三供電條件(#3)。
在第一實施例中，如圖7所示，在兩個供電條件之間設定為，當 斜坡電壓逐漸增加時切換供電條件的斜坡電壓(上側閾值電壓)，大於 在斜坡電壓逐漸減小時切換供電條件的斜坡電壓(下側閾值電壓)。因 此，與斜坡電壓變化對應的供電條件的切換，在斜坡電壓的上升時和下 降時以不同的電壓進行，如圖8所示，通過供電條件i殳定部614設定的 供電條件(主鏡側電極532的陽極佔空比Dam的最大值)，相對於斜坡 電壓Vp具有延遲特性。
這樣，由於供電條件相對於斜坡電壓Vp具有延遲特性，因此即使 在電極頂端的突起538、 548經修復而斜坡電壓Vp降低的情況下，在斜 坡電壓Vp降低為下側閾值電壓之前，放電燈500在突起538、 548的修 復效果較好的高電壓側的供電條件下進行驅動.因此，在高電壓側的供 電條件下充分地進行突起538、 548的修復，能夠進一步延長可在低電 壓側的供電條件下進行驅動的時間。通常，在高電壓側的供電條件下的驅動，修復電極的效果較好，但是在長時間連續驅動後，會導致黑化等
問題。因此，使供電條件相對於斜坡電壓Vp具有延遲特性，延長低電
壓側的供電條件的驅動時間，從而能夠消除黑化等問題並抑制放電燈
500的劣化。
B.第二實施例(根據斜坡電壓變更延遲幅度的實施例)
圖10表示笫二實施例中供電條件設定表622的內容.在第二實施 例中，供電條件設定表622的內容不同於第一實施例。其它方面與第一 實施例相同。
如圖IO所示，第二實施例的供電條件設定表622，也與多個供電條 件分別對應地存儲有斜坡電壓的下側閾值和上側閾值(下側閾值電壓 和上側閾值電壓)，以及作為供電條件的主鏡側電極532的陽極佔空比 Dam的調製範圍。第二實施例的供電條件設定表622中與第二至第四供 電條件(#2 #4)對應的下側閾值電壓和上側閾值電壓，不同於圖7 所示的笫一實施例的供電條件設定表622。其它方面與第一實施例的供 電條件設定表622相同。如圖IO所示，在第二實施例的供電條件設定 表622中，用於兩個供電條件的切換的上側閾值電壓和下側閾值電壓的 差(延遲幅度)隨著斜坡電壓升高而增大。
圖ll表示參照圖10所示供電條件設定表622並根據斜坡電壓來設 定供電條件的狀態。圖11中橫軸表示斜坡電壓Vp，縱軸表示主鏡側電 極532的陽極佔空比Dam的最大值。
如上所述，在笫二實施例中，兩個供電條件之間的延遲幅度，隨著 供電條件靠近高電壓側而增大。這樣，在第二實施例中，在與斜坡電壓 Vp高的狀態對應的供電條件(#3、 #4)下進行驅動的情況下，供電 條件切換為低電壓側的斜坡電壓被設定為處於低電壓側。因此，在斜坡 電壓Vp較高的狀態下，與延遲幅度較小的情況相比，能夠通過高電壓 側供電條件下的驅動充分地修復突起.斜坡電壓Vp較高的狀態通常是
的狀態。因此，採用第二實施例的方式，隨著斜坡電壓Vp升高而增大 延遲幅度，從而在頂端部難熔的情況下，也能夠更加可靠地修復突起， 延長可在修復後使用的低電壓側供電條件下驅動的時間。另外，在斜坡電壓Vp較低的情況下，能夠更快地進行向低電壓側供電條件的切換。 因此，能夠抑制在高電壓側供電條件下進行驅動所引起的放電燈500的 劣化。
另外，雖然在第二實施例中對於供電條件的全部邊界而言，使上側 閾值電壓和下側閾值電壓為不同的值，但是也可以僅對供電條件的部分 邊界使上側閾值電壓與下側閾值電壓為不同的值.在這種情況下，對於 斜坡電壓較低的狀態下的邊界(例如第一和第二供電條件的邊界)，上 述閾值電壓和下側閾值電壓為相同值，也可以使供電條件的切換不具有 延遲特性。
另外，根據切換的供電條件，也可以使斜坡電壓Vp較低的狀態下 的延遲幅度比斜坡電壓Vp較高的狀態下的延遲幅度大。例如，可以使
第一供電條件和第二供電條件的切換的延遲幅度，比笫二供電條件與第 三供電條件的切換的延遲幅度大。根據放電燈的電極狀態，會出現電極 間電壓比其額定值低的情況。在這種情況下，第一供電條件被設定為能 夠促進電極間電壓上升。因此，如果第一供電條件下的驅動時間延長則 會加深放電燈的劣化。根據該構成，電極間電壓較低的狀態下的供電條 件切換的延遲幅度增大，從而能夠進一步抑制從第二供電條件向第一供 電條件的切換，抑制放電燈的劣化。
C.第三實施例(切換驅動頻率的實施例)
圖12是表示第三實施例中供電條件設定表622的內容的表。第三 實施例與第一實施例的區別在於供電條件設定表622的內容不同，以 及作為多個供電條件使用驅動頻率fd互不相同的供電條件.其它方面 則與第一實施例相同。
如圖12所示，在第三實施例的供電條件設定表662中，與多個供 電條件分別對應地存儲有斜坡電壓的下側閾值和上側閾值(下側閾值 電壓和上側閾值電壓)，以及作為供電條件的驅動頻率fd。在第三實施 例的供電條件設定表622中，與圖7所示第一實施例的供電條件設定表 622同樣地，將供電條件的全部邊界的延遲幅度設定為相同值(4V)。
在第三實施例中設定為，如圖12所示，驅動頻率fd隨著斜坡電壓
21升高而提高。因此，當供電條件從低電壓側切換為高電壓側時，驅動頻 率fd比切換前提高，當供電條件從高電壓側切換為低電壓側時，驅動 頻率fd比切換前降低。這種驅動頻率fd的變更通過如下方式進行，即、
供電狀態控制部612 (圖3)向點燈電路220發出變更切換周期Tp (圖 5)的指令。另外，雖然在第三實施例中，主鏡側電極532的陽極佔空 比Dam為55。/。，副鏡側電極542的陽極佔空比Das為45 % 。但是，該 陽極佔空比Dam、 Das也可以不固定，如圖4和圖5所示，可以按照規 定的調製周期進行調製。
通常，當放電燈500的驅動頻率fd提高後，突起538、 548 (圖9) 向各自相對的電極532、 542伸長。因此，當斜坡電壓Vp提高時提高驅 動頻率fd，從而促進突起538、 548的伸長。另外，突起538、 548伸長， 電極532、 542之間的距離縮短，從而降低斜坡電壓Vp。另外，由於突 起538、 548伸長，在突起的頂端之間穩定地形成電弧。因此，通過提 高驅動頻率fd，能夠抑制弧閃等的發生。
圖13是表示參照圖12所示供電條件設定表622並根據斜坡電壓來 設定供電條件的狀態的說明圖。圖13中橫軸表示斜坡電壓Vp，縱軸表 示驅動頻率fd。
與第一實施例同樣地，驅動頻率fd具有相對於斜坡電壓Vp的延遲 特性。因此，在驅動頻率fd較高的高電壓側的供電條件下使突起充分 伸長後進行從高電壓側向低電壓側的供電條件切換。因此，與第一實施 例同樣地，能夠進一步延長低電壓側的供電條件下的驅動時間，從而延 長放電燈500的使用壽命。
另外，雖然在第三實施例中，在各個供電條件(#1~ #4)下按照 單一的驅動頻率fd驅動放電燈500,但是也可以按照規定的周期對驅動 頻率fd進行調製。在這種情況下，也可以配合驅動頻率fd的調製對電 極532、 542的陽極佔空比Dam、 Das進行調製。
D.變形例
另外，本發明不限於上述實施例或實施方式，在其要點範圍內可以 進行各種變更，例如以下變形方式。Dl.變形例1:
在上述各實施例中，向放電燈供給矩形的脈衝電流，但是，向放電 燈500供給的交流脈衝電流的波形不限於矩形.例如，交流脈衝電流的 波形可以為在矩形波上疊加斜波的波形，也可以是在矩形波的後端部上 進一步疊加矩形脈衝波形的波形。但是，從抑制放電燈500發光量波動 的觀點出發，優選交流脈衝電流為矩形波。
D2.變形例2:
在上述各實施方式中，將液晶光閥330R、 330G、 330B用作投影儀 1000 (圖1)的光調製單元，但是光調製單元也可以採用DMD (數字 微鏡元件德州儀器商標)等其它各種調製方式。另外，只要是以放電 燈為光源的裝置即適用本發明，例如液晶顯示裝置等各種圖像顯示裝置 以及膝光裝置和照明裝置等。
D3.變形例3:
在上述第二實施例中，示出了根據斜坡電壓來變更延遲幅度的例 子，但是也可以根據其它的放電燈特性來變更延遲幅度。例如可以根據 斜坡電壓的波動幅度來變更延遲幅度。由於放電燈長期使用後會發生變 化，會導致電極形狀劣化而增大電極間電壓的波動幅度。這樣，當電極 形狀劣化後，電極頂端部不易熔融。因此，當電極電壓的波動幅度較大 時，如果增大延遲幅度，則能夠充分恢復電極形狀。另外，當電極電壓 的波動幅度較小時，比較容易恢復電極形狀，因此通過減小延遲幅度， 能夠抑制電極黑化等問題，總的來說能夠抑制放電燈的劣化。如果在電 極間電壓的波動幅度較小時增大延遲幅度具有抑制放電燈劣化的效果， 則當電極間電壓的波動幅度較小時也可以增大延遲幅度。
另外，在放電燈的特性隨著放電燈的使用過程變化的情況下，也可 以根據放電燈的使用時間來變更延遲幅度。例如，當放電燈的使用時間 達到10000小時之後，可以使延遲幅度擴展為規定的幅度。如上所述， 由於放電燈在長期使用中隨時間變化，電極形狀劣化而電極的頂端部難 熔，存在難以恢復電極形狀的情況。因此，根據放電燈的使用時間，使 延遲幅度擴展為規定的幅度，則能夠充分恢復電極的形狀。另外，可以根據向放電燈的兩個電極之間供給的電力，來變更延遲 幅度。放電燈的驅動模式可以根據供給電力準備多個.例如也可以是，
在具有通常模式(200W)、省電模式(160W)、低噪音模式(140W) 這三種模式的情況下，設定電力越低則延遲幅度越大。當設定電力較低 時，有時電極的頂端形狀容易劣化，存在難以恢復電極形狀的情況。因 此，設定電力越低則將延遲幅度設定為越大，從而能夠充分恢復電極形 狀。如果設定電力越高而將延遲幅度設定為越大具有抑制放電燈劣化的 效果，則也可以是設定電力越高將延遲幅度設定為越大，
權利要求
1.一种放電燈的驅動裝置，其特徵在於，具有放電燈點燈部，其通過向上述放電燈供給交流電流，來向上述放電燈的兩個電極之間供給電力而點亮上述放電燈；電極間電壓檢測部，其對在向上述兩個電極之間供給規定的電力時的電極間電壓進行檢測；供電條件切換部，其基於上述檢出的電極間電壓，使上述放電燈點燈部的供電具有規定的延遲地在第一供電條件和不同於上述第一供電條件的第二供電條件之間切換，通過對上述交流電流的頻率、上述交流電流的佔空比、上述頻率的調製模式、上述佔空比的調製模式中至少一項進行變更來切換上述各供電條件。
2. 根據權利要求l所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電條件切換部根據基於上述放電燈的電特性的規定的參數，對上述延遲的幅度進行變更。
3. 根據權利要求2所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 基於上述放電燈的電特性的參數是通過上述電極間電壓檢測部檢出的電極間電壓的波動幅度。
4. 根據權利要求3所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電條件切換部被設定為，當上述電極間電壓的波動幅度越大則使上述延遲的幅度越大。
5. 根據權利要求2所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 基於上述放電燈的電特性的參數是通過上述放電燈點燈部向上述放電燈的兩個電極之間供給的電力。
6. 根據權利要求5所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電條件切換部被設定為，當向上述放電燈的兩個電極之間供給的電力越小則使上述延遲的幅度越大。
7. 根據權利要求l所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電條件切換部，基於上述檢出的電極間電壓，使上述放電燈點燈部的供電具有規定的延遲地在上述第二供電條件和不同於上述第 一供電條件的第三供電條件之間切換。
8. 根據權利要求7所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述各供電條件按照上述檢出的電極間電壓較低的順序為第一供電條件、第二供電條件、第三供電條件，上述第二供電條件和上述第三供電條件的切換的延遲幅度，大於上 述第一供電條件和上述第二供電條件的切換的延遲幅度。
9. 根據權利要求l所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電條件切換部，以如下的方式對向上述兩個電極之間供給的電力的供電條件進行 切換，即、在上述第一供電條件下，上述電極間電壓上升而達到第一上 限電壓時，從上述第一供電條件切換為上述第二供電條件，在上述第二 供電條件下，上述電極間電壓下降而達到比上述第一上限電壓低的第二 下限電壓時，從上述第二供電條件切換為上述第一供電條件。
10. 根據權利要求7所述的放電燈的驅動裝置，其特徵在於， 上述供電條件切換部，以如下的方式對向上述兩個電極之間供給的電力的供電條件進行 切換，即、在上述第二供電條件下，上述電極間電壓上升而達到第二上 限電壓時，從上述第二供電條件切換為上述第三供電條件，在上述第三 供電條件下，上述電極間電壓下降而達到比上述第二上限電壓低的第三 下限電壓時，從上述第三供電條件切換為上述第二供電條件。
11. 一種光源裝置，其特徵在於，具有 放電燈；放電燈點燈部，其通過向上述放電燈供給交流電流，來向上述放電 燈的兩個電極之間供給電力而點亮上述放電燈；電極間電壓檢測部，其對在向上述兩個電極之間供給規定的電力時 的電極間電壓進行檢測；供電條件切換部，其基於上述檢出的電極間電壓，使上述放電燈點 燈部的供電具有規定的延遲地在第一供電條件和不同於上述第一供電 條件的第二供電條件之間切換，通過對上述交流電流的頻率、上述交流電流的佔空比、上述頻率的 調製模式、上述佔空比的調製模式中至少一項進行變更來切換上述各供 電條件。
12. —種圖像顯示裝置，其特徵在於，具有 作為圖像顯示用光源的放電燈；放電燈點燈部，其通過向上述放電燈供給交流電流，來向上述放電 燈的兩個電極之間供給電力而點亮上述放電燈；電極間電壓檢測部，其對在向上述兩個電極之間供給規定的電力時 的電極間電壓進行檢測；供電條件切換部，其基於上述檢出的電極間電壓，使上述放電燈點 燈部的供電具有規定的延遲地在第一供電條件和不同於上述第一供電 條件的第二供電條件之間切換，通過對上述交流電流的頻率、上述交流電流的佔空比、上述頻率的 調製模式、上述佔空比的調製模式中至少一項進行變更來切換上述各供 電條件。
13. —种放電燈的驅動方法，通過向上述放電燈供給交流電流，來 向放電燈的兩個電極之間供給電力而點亮上述放電燈，其特徵在於， 對在向上述兩個電極之間供給規定的電力時的電極間電壓進行檢測，基於上述檢出的電極間電壓，使上述放電燈點燈部的供電具有規定 的延遲地在第一供電條件和不同於上述第一供電條件的第二供電條件 之間切換，通過對上述交流電流的頻率、上述交流電流的佔空比、上述頻率的 調製模式、上述佔空比的調製模式中至少一項進行變更來切換上述各供 電條件。
全文摘要
本發明提供抑制放電燈劣化的技術。放電燈的驅動裝置，具有放電燈點燈部，其通過向放電燈供給交流電流，來向放電燈的兩個電極之間供給電力而點亮放電燈；電極間電壓檢測部，其對在向兩個電極之間供給規定的電力時的電極間電壓進行檢測；供電條件切換部，其基於檢出的電極間電壓，使放電燈點燈部的供電具有規定的延遲地在第一供電條件和不同於上述第一供電條件的第二供電條件之間切換。通過對交流電流的頻率、交流電流的佔空比、頻率的調製模式、佔空比的調製模式中至少一項進行變更來切換各供電條件。
文檔編號H05B41/14GK101646293SQ200910165358
公開日2010年2月10日 申請日期2009年8月7日 優先權日2008年8月7日
發明者寺島徹生, 山內健太郎, 木村佳司 申請人:精工愛普生株式會社