PATENTSCOPE will be unavailable a few hours for maintenance reason on Tuesday 19.11.2019 at 4:00 PM CET
Search International and National Patent Collections
Some content of this application is unavailable at the moment.
If this situation persists, please contact us atFeedback&Contact
1. (WO2007010781) HIGH VOLTAGE DISCHARGE LAMP OPERATION METHOD, OPERATION DEVICE, LIGHT SOURCE DEVICE, AND PROJECTION TYPE IMAGE DISPLAY DEVICE
Note: Text based on automatic Optical Character Recognition processes. Please use the PDF version for legal matters
明 細 書

高圧放電ランプの点灯方法、点灯装置、光源装置及び投射型画像表示 装置

技術分野

[0001] 本発明は、高圧放電ランプの点灯方法、点灯装置、光源装置及び投射型画像表 示装置に関するものである。

背景技術

[0002] 近年、液晶パネルや DLP (Digital Light Processing :登録商標)方式の投射 型画像表示装置の光源として、高圧水銀ランプが使用されている。

例えば、上記高圧水銀ランプ (以下、単に、「ランプ」という。)は、石英ガラス力もな るバルブ内に、一対のタングステン製電極が所定間隔で対向配置されると共に、ノ ルブ内に、水銀、アルゴン等の希ガス、臭素等のハロゲンが封入されてなる。

[0003] また、上記ランプの点灯装置は、通常、ランプ電圧とランプ電力とを、図 13に示すよ うな制御特性となるように制御している。つまり、ランプ電圧が電圧値 VI未満のときは 、ランプ電圧とランプ電力とを直線状に増カロさせる定電流制御を行い、電圧値 VI以 上のときは、ランプ電力が電力値 W1の定電力制御を行う。なお、ランプ電圧が電圧 値 VI、ランプ電力が電力値 W1であるポイントは、換言すると、定電流制御から定電 力制御に切換える切換えポイントである。

[0004] 一方、ランプは、その点灯時間(本明細書では、「点灯時間」をランプの点灯を維持 している時間としている。)の経過に伴い、バルブ内部で対向する電極の先端に突起 が形成成長するという現象が起こる(例えば、特許文献 2参照)。このような突起が形 成されると、電極間の距離が短くなり、ランプ電圧が低下してしまう。

そして、ランプの点灯維持を続け、点灯時間がさらに経過して、ランプ電圧がさらに 低下すると、ランプ電圧が、定電流制御と定電力制御との切換え基準である電圧値 VIを下回り、これまでの定電力制御力定電流制御に切換って制御される場合が発 生する。

[0005] これにより、ランプに印加される電力不足に起因する光出力(照度)の低下や、電力 の不足によるランプ温度の低下に起因する、所謂「黒化現象」による短寿命化が引き 起こされる。

これらの課題を解決する技術としては、例えば、突起の形成によりランプ電圧が低 下すると、点灯周波数を切換えてランプ電圧の低下分を補正する技術が開示されて いる(特許文献 1)。さらには、ランプ電圧が、定電流制御から定電力制御への切換え ポイントである電圧値 VIを下回ったときに、ランプの点灯周波数を下げてランプ電圧 を上げるように制御する技術が開示されて、る(特許文献 2)。

特許文献 1 :特開 2001— 312997号公報

特許文献 2:特開 2004— 172086号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] し力しながら、上記の点灯周波数を変更する方法では、近年、主流になりつつある

、マイクロミラー表示素子を使用したデジタル画像投影方式、いわゆる、 DLP (登録 商標)方式の投射型画像表示装置には対応できなヽ。

ここで、簡単に DMD (Digital Micromirror Device :登録商標)を用いた DLP ( 登録商標)方式の投射型画像表示装置について説明する。

[0007] 図 14は、投射型画像表示装置における画像の表示方法を説明するための概略図 である。

投射型画像表示装置は、ランプユニット 901、カラーホイール 902、 DMD (登録商 標) 903、投射レンズ 904等を備える DLP (登録商標)方式の装置である。

カラーホイール 902は、基本的に赤 (R)、緑 (G)、青 (B)から構成され、所定の一 定回転数 (例えば、 60Hzビデオ映像用の場合、 1秒間に 120回転)で回転し、ランプ ユニット 901によって照射されることにより、赤、緑、青の単色光を DMD (登録商標) 9 03へと出射する。

[0008] DMD (登録商標) 903は、マイクロミラー表示素子であって、オフ状態のときに入射 光を吸収し、オン状態のときに反射させる鏡機能を有し、反射量は、入力信号の重み によって調整される。従って、前記カラーホイール 902から出射された単色光は、表 示すべき画像に基づ、て重み付けられた入力信号によって、所定階調の単色光とし

て投射レンズ 904へと反射される。

[0009] そして、回転するカラーホイール 902から出射された各単色光は、合成されて、スク リーン上に画像を表示する。このとき、人間は、赤、緑、青のそれぞれの時分割の画 面を目で残像画像として認識するために、赤、緑、青の時分割のちらつきは認識でき ず、カラー映像として認識する。

一方、光源として用いるランプを交流で点灯を維持させる場合、点灯波形の極性反 転時に照度変化が生じ、この変化力 Sスクリーン上でちらつきとなる。このちらつきを無 くすために、 DLP (登録商標)方式の表示装置では、カラーホイール 902の色変化の タイミングと、点灯波形の極性反転のタイミングを同期させている。つまり、カラーホイ ール 902の回転数が一定に固定されているため、点灯周波数を固定した点灯方法 が必要されるのである。

[0010] 従って、従来の技術である周波数を変更する点灯方法では、ランプ電圧が低下し た際に点灯周波数を切換えるため、 DLP (登録商標)方式の投射型画像表示装置 に適用できないのである。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、ランプの点灯周波数を変化さ せることなぐ光出力の低下の抑制及びランプの短命化を防ぐ点灯方法を提供するこ とを目的とする。

課題を解決するための手段

[0011] 上記目的を達成するために、本発明の高圧放電ランプの点灯方法は、高圧放電ラ ンプを点灯開始させた後、ランプ電圧が予め設定された切換え電圧未満においては 定電流制御を行い、ランプ電圧が前記切換え電圧以上になると定電力制御に切換 えて前記高圧放電ランプの点灯を維持させる点灯方法にお!、て、前記高圧放電ラン プの点灯を開始させた後、予め設定された所定条件が満たされて、な、場合前記 切換え電圧は第 1の電圧値 VIに設定され、前記所定条件が満たされている場合前 記切換え電圧は第 2の電圧値 V2 (V2く VI)に設定されることを特徴としている。

[0012] また、前記所定条件を満たすときとは、前記高圧放電ランプの照度、温度又はラン プ電圧が安定状態となったときであることを特徴としている。

また、前記所定条件を満たすときとは、前記高圧放電ランプの点灯を開始し、その 点灯を維持した時間が 5分を越えたときであることを特徴としている。

一方、上記目的を達成するために、本発明の高圧放電ランプの点灯装置は、高圧 放電ランプを点灯開始させた後、ランプ電圧が予め設定された切換え電圧未満にお V、ては定電流制御を行!、、ランプ電圧が前記切換え電圧以上になると定電力制御 に切換えて前記高圧放電ランプの点灯を維持させる点灯装置において、前記高圧 放電ランプの点灯を開始させた後、予め設定された所定条件が満たされている力否 かを判定する判定手段と、前記所定条件が満たされて!/ヽなヽ場合に前記切換え電 圧を VIに設定し、前記所定条件が満たされて!/ヽる場合に前記切換え電圧を V2 (V2 く VI)に設定する切換え電圧設定手段とを備えることを特徴としている。

[0013] 一方、上記目的を達成するために、本発明の光源装置は、高圧放電ランプと、当 該高圧放電ランプを点灯させる点灯装置とを備える光源装置であって、前記点灯装 置は、上記に記載の点灯装置であることを特徴としている。

一方、上記目的を達成するために、本発明の投射型画像表示装置は、上記光源 装置を備えることを特徴とし、さらに、前記投射型画像表示装置は、マイクロミラー表 示素子を使用したデジタル画像投影方式を採用して!ヽる特徴として!ヽる。

発明の効果

[0014] 本発明の点灯方法では、点灯時間の経過に伴!ヽ、突起が形成成長し、ランプ電極 間距離が短くなり、ランプ電圧が、第 1の電圧値 VIより低下したときでも、所定条件が 満たされていれば、切換え電圧が、第 1の電圧値 VIよりも低い第 2の電圧値 V2に換 わっているので、引き続き定電力制御により高圧放電ランプの点灯が維持され、光出 力の低下、黒ィ匕による短寿命を防ぎ、長寿命化ができる。

[0015] 本発明の点灯装置では、点灯時間の経過に伴い、突起が形成成長し、ランプ電極 間距離が短くなり、ランプ電圧が、第 1の電圧値 VIより低下したときでも、所定条件が 満たされていれば、切換え電圧が、第 1の電圧値 VIよりも低い第 2の電圧値 V2に換 えているので、引き続き定電力制御により高圧放電ランプの点灯を維持でき、光出力 の低下、の黒化による短寿命を防ぎ、長寿命化ができる。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]第 1の実施の形態に係るランプユニットの斜視図である。

[図 2]ランプユニットの平面図であり、内部のランプの様子が分力るように反射鏡を切 り欠いた図である。

圆 3]高圧水銀ランプの制御特性を示す図である。

[図 4]ランプを点灯させるための点灯装置を示すブロック図である。

[図 5]第 1の実施の形態に係るランプの点灯制御の内容を示すフローチャートである

[図 6]DCZDCコンバータの回路図である。

[図 7]制御部の実施例に係るブロック図である。

[図 8]定電力制御処理のフローチャートである。

[図 9]比較試験の結果を示す図である。

[図 10]第 2の実施の形態に係る前面投射型画像表示装置の全体図であり、内部の様 子が分力るように一部を切り欠!、て、る。

圆 11]変形例 1における第 1の制御特性を示す図である。

圆 12]背面投射型画像表示装置の全体斜視図である。

圆 13]従来技術における制御特性を示す図である。

圆 14]投射型画像表示装置における画像の表示方法を説明するための概略図であ る。

符号の説明

1 ランプユニット

3 高圧水銀ランプ

3 カラーホイール

50 点灯装置

58 電流検出部

59 電圧検出部

60 電力制御設定部

61 タイマー

63 制御部

100 前面投射型画像表示装置

150 背面投射型画像表示装置

発明を実施するための最良の形態

[0018] 以下、本発明の実施の形態に係る高圧放電ランプの点灯方法を利用した点灯装 置を第 1の実施の形態で、また、前記点灯装置を用いた前面投射型画像表示装置を 第 1の実施の形態でそれぞれ説明する。

<第 1の実施の形態 >

本実施の形態では、ランプユニットに組み込まれているランプと、このランプの点灯 方法及び点灯装置について説明する。

[0019] 実施の形態として、本発明に係る高圧水銀ランプを用いたランプユニットについて それぞれ図面を参照しながら説明する。

1.ランプユニットの構造

図 1は、本実施の形態に係るランプユニットの斜視図である。

ランプユニット 1は、同図に示すように、高圧水銀ランプ (以下、単に「ランプ」という。

) 3と、反射鏡 5とを備え、反射鏡 5の内部にランプ 3が組み込まれている。

[0020] 図 2は、ランプユニットの平面図であり、内部のランプの様子が分力るように反射鏡 を切り欠いている。

1 - 1.ランプの構成

ランプ 3は、図 2に示すように、内部に放電空間 13を有する放電容器 23と、前記放 電空間 13の内部で先端 (後述する電極部)同士が対向する状態で両封止部 17, 19 に封着されている電極構成体 25a, 25bとからなる。

[0021] 放電容器 23は、略回転楕円体形状をした発光部 15と、この発光部 15の両側に設 けられた封止部 17, 19とから構成され、発光部 15の内部に放電空間 13を有する。 なお、放電空間 13には、発光物質、始動補助用ガス、ハロゲンサイクル用のハロゲ ンガスが封入されている。

電極構成体 25a, 25bは、電極部 27a, 27b,金属箔 29a, 29b及び外部リード線 3 3a, 33bがこの順で接続 (例えば、溶接により固着されている)されてなる。ここで、電 極構成体の 25a、 25bの先端部が電極部 27a, 27b (本発明の「電極」に相当する。 ) となる。

[0022] 外部リード線 33a, 33bは、両封止部 17, 19における発光部 15と反対側の端面か ら外部に導出されている。なお、外部リード線 33bは、図 1及び図 2に示すように、本 体部材 7に形成されている貫通孔 40を通って、反射鏡 5の外部へと導出されている。 電極部 27a, 27bは、放電空間 13において、略一直線上に対向するように配設さ れており、電極軸 35a, 35bと、この電極軸 35a, 35bの先端に設けられた電極コイル 37a, 37bとからなる。なお、電極部は、電極軸と電極コイルとが異なる材料で構成さ れて、ても良、し、同じ材料で構成されてヽても良、。

[0023] 電極構成体 25a, 25bは、電極コイル 37a, 37bの間隔を所定距離にした状態で、 主に金属箔 29a, 29bが封止部 17, 19に封着される。これにより、発光部 15の内部 に密閉状態の放電空間 13が形成される。この電極構成体 25a, 25bが封止部 17, 1 9に封着された状態では、図 2に示すように、電極部 27a, 27bが封止部 17, 19から 放電空間 13へ延出する。

[0024] また、封止部 17, 19のうち一方、例えば、封止部 17における発光部 15と反対側の 端部には、口金 37がセメント 39を介して被着されており、外部リード線 33aが口金 37 に接続されている。

1 - 2.反射鏡の構成

反射鏡 5は、図 1及び図 2に示すように、凹面状の反射面 7bが形成された本体部材 7を有し、この本体部材 7の開口 7aには前面ガラス 9が設けられている。なお、本体部 材 7と前面ガラス 9との固着は、例えば、シリコーン系の接着剤を用いて行われる。

[0025] 反射鏡 5は、例えば、ダイクロイツク反射鏡であり、ランプ 3の発光部 15から発せられ た光を所定方向(前面ガラス 9側)へと反射させている。本体部材 7の形状は、漏斗状 をしており、開口径の小さい部分 (以下、「本体部材の根元部」という。) 7cには、図 2 に示すように、ランプ 3の一方の封止部 17が挿入される貫通孔 7dが形成されている

[0026] ランプ 3の上記反射鏡 5への組込は、図 2に示すように、口金 37が被着している封 止部 17を本体部材 7の根元部 7cの貫通孔 7dに所定量挿入させた状態で、例えば、 セメント 42で固着されて!、る。

2.ランプの点灯方法

次に、上記高圧水銀ランプ 3の点灯方法について説明する。

[0027] 図 3は、高圧水銀ランプの制御特性を示す図であり、高圧パルスをランプ 3に印加 して、電極部 27a, 27b間での絶縁破壊をさせた後に供給されるランプ電圧とランプ 電力との相関図である。なお、上記制御特性は、後述の点灯装置により実行される。 なお、ランプ点灯周波数は一定である。

本発明に係る点灯方法は、先ず、点灯開始力も所定条件が満たされるまでは、図 3 の実線で示す第 1の制御特性に従ってランプ電圧等を制御し、所定条件が満たされ た後は、図 3の破線で示す第 2の制御特性に従ってランプ電圧等を制御する。

[0028] なお、本実施の形態における「所定条件が満たされるとき」は、「点灯開始から経過 した時間(以下、「点灯経過時間」という。)が 5分を越えたとき」であり、この点灯経過 時間は、点灯を維持して、るランプの温度が安定状態になったときの点灯経過時間 である。ここでいう「安定状態」とは、放電空間内の発光物質である水銀の蒸気圧が 略設計値になった状態であり、また、点灯経過時間は、 1点灯毎の時間で、ランプの 点灯を開始してからの経過時間である。

[0029] 2— 1.第 1の制御特性

第 1の制御特性は、図 3の実線力も分力るように、ランプ電圧が第 1の電圧値 VI未 満においては、ランプ電圧が第 1の電圧値 VIのときにランプ電力がちょうど電力値 W 1となるように定電流制御(以下、「第 1の定電流制御」という。)を行い、また、ランプ 電圧が第 1の電圧値 VI以上においては、ランプ電力が電力値 W1となる定電力制御 (図中の「定電力制御区間 1」であり、「第 1の定電力制御」という。)を行う。

[0030] また、上記の第 1の定電流制御は、通常は、ランプ点灯開始から実施され、切換え ポイントに向かって、ランプ電圧の増加に伴い、ランプ電力が直線的に単純に増加し ていく。なお、第 1の定電流制御は、一つの制限電流値で行われている。

ここで、図 3において、ランプ電圧が第 1の電圧値 VIで、ランプ電力が電力値 W1 のポイントは、背景技術の欄でも説明したように、第 1の定電流制御と第 1の定電力制 御とを切換える切換えポイントであり、この第 1の電圧値 VIが切換え電圧の値に相当 する。

[0031] 2- 2.第 2の制御特性

第 2の制御特性は、図 3の破線力も分力るように、ランプ電圧が第 2の電圧値 V2未 満においては、ランプ電力がちょうど電力値 W1となるような定電流制御(以下、「第 2 の定電流制御」といい、第 1の定電流制御と区別する。)を行い、また、ランプ電圧が 第 2の電圧値 V2以上においては、ランプ電力が電力値 W1となる定電力制御(図中 の「定電力制御区間 2」であり、以下、「第 2の定電力制御」といい、第 1の定電力制御 と区別する。)を行う。

[0032] ここでの第 2の定電流制御は、例えば、定電力制御区間 2の状態でランプ点灯が維 持され、その後ランプが消灯した時などに実施される。なお、ここでも、一つの制限電 流値で第 1の定電流制御が行われている。また、上記の第 2の定電力制御は、第 1の 定電力制御の電力値と同じである。

ここで、図 3において、ランプ電圧が第 2の電圧値 V2で、ランプ電力が電力値 W1 のポイントは、第 2の定電流制御と第 2の定電力制御とを切換える切換えポイントであ り、この第 2の電圧値 V2が切換え電圧の値に相当する。

[0033] したがって、第 2の電圧値 V2も切換え電圧であり、その電圧値は、所定条件を満た すか否かで、第 1の電圧値 VIであったり、第 2の電圧値 V2であったりする。

3.点灯装置

3- 1.構成

図 4は、上記ランプ 3を点灯させるための点灯装置を示すブロック図である。同図に 示すように本点灯装置 50は、 DC電源回路 52と電子安定器 51とからなる。

[0034] DC電源回路 52は、家庭用の交流 100Vにより直流電圧を生成し、電子安定器 51 に給電する。

電子安定器 51は、 DCZDCコンバータ 54、 DCZACインバータ 55、高圧パルス 発生回路 56、制御回路 57とを備える。

DCZDCコンバータ 54は、 DC電源回路 52から供給された直流電圧を、後述の制 御回路 57からの電力設定信号に従って所定電圧の直流電圧に変換し、 DCZACィ ンバータ 55に供給する。

[0035] DCZACインバータ 55は、供給された直流電圧から所定の周波数の交流矩形電 流を生成してランプ 3に印加する。ここで、ランプ 3を放電開始させるために必要とな る高圧パルス発生回路 56は、例えばトランスを含んでおり、ここで発生された高圧パ ルスをランプ 3に印加することで、放電を開始させて!/、る。

制御回路 57は、図 4に示すように、電流検出部 58、電圧検出部 59、電力制御設定 部 60、タイマー 61、駆動部 62、制御部 63等力もなる。

[0036] 電流検出部 58及び電圧検出部 59は、 DCZACインバータ 55の入力側に接続さ れており、間接的にランプ 3のランプ電流およびランプ電圧をそれぞれ検出し、その 検出信号を制御部 63に送出する。駆動部 62は、 DCZACインバータ、高圧パルス 発生回路 56を駆動するためのものである。

電力制御設定部 60は、点灯開始から所定条件が満たされるまで、上述した第 1の 制御特性に従ってランプ 3の点灯を維持するように制御するための、第 1の制御特性 に対応した電圧電力テーブル (第 1のテーブル)と、所定条件が満たされた後に、 上述した第 2の制御特性に従ってランプ 3の点灯を維持するように制御するための、 第 2の制御特性に対応した電圧—電力テーブル (第 2のテーブル)とを備える。

[0037] タイマー 61は、各点灯ごとにランプ 3の点灯開始からの点灯経過時間を制御部 63 に出力している。

制御部 63は、電流検出部 58で検出されたランプ電流値と、電圧検出部 59で検出 されたランプ電圧値とに基づいて定電力制御したり、第 1のテーブル、第 2のテープ ルに基づいたランプ電力等になるように設定された電力設定信号を DCZDCコンパ ータ 54に出力したりする他、所定条件の成立状態によって、第 1のテーブルと第 2の テーブルとを切換えてランプに印加する電力等を制御している。

[0038] 3-2.制御内容

図 5は、第 1の実施の形態に係るランプの点灯制御の内容を示すフローチャートで ある。

制御回路 57は、まず、ステップ S1で、ランプ 3の点灯開始時 (点灯経過時間が所定 時間を超えて、な、)にお、てランプ 3を第 1の制御特性で点灯維持すべく第 1のテ 一ブルに設定し、当該第 1のテーブルに基づ、て定電流制御処理 (第 1の定電流制 御を行う。)をする (ステップ Sl)。

[0039] ステップ S3で、ランプ電圧 Viaが第 1の電圧値 VI (切換え電圧)以上か否かを判定 し、「No」のときはステップ S2に戻り、「Yes」のときはステップ S4に進んで、これまで の定電流制御処理から、ランプ電力が電力値 W1である定電力制御処理 (第 1の定 電力制御を行う。 )に切換えてその処理を行う(ステップ S4)。

これにより、ランプ点灯開始から点灯経過時間が所定時間を経過するまでは、ラン プ電圧が第 1の電圧値 VI未満のときは第 1の定電流制御を行い、ランプ電圧が第 1 の電圧値 VI以上になる(このときランプ電力は電力値 W1となる)と、ランプ電力が電 力値 W1となる第 1の定電力制御を行うことができる。

[0040] 次に、ステップ S5で、タイマー 61のタイマーカウントが所定時間を超えているか否 かを判定する。超えていなければ(図中の「No」である。)、ステップ S4に戻って定電 力制御処理を行い、「Yes」のときは、ステップ S6に進んで、第 2の制御特性でランプ 3の点灯を維持すべく第 1のテーブル力も第 2のテーブルに切換え、当該第 2のテー ブルに基づ、て、定電力制御処理 (第 2の定電力制御を行う)を行う(ステップ S7)。 これにより、ランプ 3は弓 Iき続き定電力制御によってその点灯が維持される。

[0041] この第 2の定電力制御は、ステップ S8において電源スィッチ(不図示)が OFFにさ れるなどによって点灯終了(消灯)になるまで継続される (ステップ S8)。なお、定電力 制御処理につ!、ては後述する。

4.実施例

4- 1.ランプ

ここでのランプ 3は、例えば、投射型の画像表示装置等に用いられるものとして説明 する。このランプ 3は、点光源に近付けるため、両者の間隔 (電極間距離)は、 0. 5m m〜2. Ommの範囲に設定されている。所謂「ショートアーク」タイプのランプである。

[0042] 4- 2. DCZDCコンバータ

図 6は、 DCZDCコンバータの回路図である。

DCZDCコンバータ 54は、例えば、インダクタ L0、スイッチング素子 Q0、ダイォー ド D0、平滑コンデンサ COを備える、いわゆる、公知の降圧チヨッパである。なお、スィ ツチング素子 Q0は、例えば、 N型電界効果トランジスタが用いられる。

[0043] スイッチング素子 Q0は、電力設定信号に基づ、て、 ONZOFFすることで、 DCZ ACインバータ 55に出力する電流を調整している。つまり、電力設定信号は、スィッチ ング素子 Qlへの ONZOFFのスイッチング用のパルス信号であり、この信号のデュ 一ティー比を調整することで、出力電流を調整できる。

4-3.制御部

図 7は、制御部の実施例に係るブロック図であり、図 8は、定電力制御処理のフロー チャートである。

[0044] 制御部 63は、図 7に示すように、乗算器 63a、比較器 63b、 PWM部 63c等を備え、 電流検出部 58、電圧検出部 59が検出したランプ電流とランプ電圧をモニターし、乗 算機 63aで乗算したランプ電力が常に電力値 W1となるように、 DCZDCコンバータ 54から出力される電流値をフィードバック制御することにより実行される。

この制御部 63での定電力制御処理は、図 8に示すように、ステップ S 11において、 電流検出部 58、電圧検出部 59が検出したランプ電流及びランプ電圧を取得し、乗 算器 63aにおいてランプ電圧とランプ電流とを乗算して電力を算出する (ステップ S1 2)。

[0045] ステップ S13では、比較器により、前ステップで乗算した実際のランプ電力と電圧検 出が検出した実際のランプ電力と、予め、第 1又は第 2のテーブルに格納されている ランプ電圧とランプ電力とを比較し、比較した比較結果を PWM部 63cに出力する (ス テツプ S 14)。そして、 PWM部 63cでは、比較器 63bからの比較結果に基づいて、算 出された電力と、第 1又は第 2テーブルに格納されている電力値 W1とが等しくなるよ うに、デューティーのノルス信号を発生させる (ステップ S 15)。

[0046] 最後に、前ステップで発生した信号を、電力設定信号として DCZDCコンバーター に出力してリターンする。なお、ここでの定電力制御処理は、第 1の定電力制御及び 第 2の定電力制御の両処理を、う。

5.比較試験

次に、本発明に係る点灯方法で点灯させた場合と、従来の点灯方法で点灯させた 場合とについてランプ寿命特性の比較試験を行った。なお、発明に係る点灯方法を 「発明方法」とし、従来の点灯方法を「従来方法」として以下説明する。

[0047] 本試験に用いたランプ 3は、上記 4 1の欄で説明したものであり、定常ランプ電力

(電力値 W1に相当する)が 300 (W)である。また、第 1の電圧値 VIが 75 (V)で、点 灯開始時におけるランプ電圧が第 1の電圧値 VI以下の場合は、ランプ電流値力 ( A)となるように第 1の定電流制御される。また、ランプ電圧が第 1の電圧値 VIに達し た場合は、電力値 W1がそのままの 300 (W)の第 1の定電力制御で点灯される。なお 、点灯周波数は、 90 (Hz)である。ここで説明したランプ電力、ランプ電圧は、発明方 法及び従来方法とも同じである。

[0048] 一方、発明方法では、点灯経過時間が 5 (分)になると、制御回路 57は、第 1のテー ブル力第 2のテーブルに切換えてランプ 3の点灯を維持する。第 2の制御特性は、 第 2の電圧値 V2が 50 (V)であり、ランプ電圧が 50 (V)以上であれば、電力値 W1が 300 (W)の定電力となるように第 2の定電力制御される。

試験内容は、ランプを点灯,消灯とを繰り返す点灯試験であり、点灯は 2. 5時間行 われ、消灯は 0. 5時間行われる。また、点灯を維持している累計の点灯時間を、「累 積点灯時間」として、 1点灯毎の点灯時間である点灯経過時間と区別する。

[0049] 測定内容は、累積点灯時間が、 5分、 1時間、 5時間、 10時間、 15時間、 20時間、 30時間、 35時間を経過したときの、ランプ電圧、ランプ電力、ランプの中心照度及び ランプの状態についてである。なお、照度については、ランプ 3からの出力光を、光 学系を通して 50インチのスクリーンに投射して当該スクリーンの中心部の照度を測定 し、ランプの状態については、目視観察を行った。

[0050] 図 9は、比較試験の結果を示す図である。なお、図中の「点灯方法」に欄の「Aが「 発明方法」であり、「B」が「従来方法」である。

まず、ランプ電圧は、点灯を開始して 1時間後には、発明方法のランプ及び従来方 法のランプとも初期値力低下し始め、累積点灯時間が経過するにつれ、さらに徐々 に低下している。そして、累積点灯時間が 20時間後には、従来品では、定電力制御 が行われる第 1の電圧値 75Vを下回り、定格電力の 300 (W)がランプ 3に印加されな くなつた。

[0051] この従来方法のランプ 3では、その印加条件が定電力制御でなくなつたため、電力 不足による照度の低下、バルブ温度の低下による黒ィ匕現象が開始している。

更に、累積点灯時間が長くなると、従来方法のランプ 3において、中心照度が大幅 に低下し、黒化現象が進行し、 40時間後には、従来方法のランプ 3が不点になった

。それに対し、発明方法のランプ 3では、 20時間後には従来方法と同様に、ランプ電 圧の大幅な低下があつたが、切換え電圧を、第 1の定電力制御が行われる第 1の電 圧値 VIである 75Vから、第 2の電圧値 V2である 50Vに変更していることで、ランプ 3 には定格電力の 300 (W)が印加され、中心照度の大幅な低下、黒化現象が引き起 こされず、 1500時間まで点灯が維持できて、る。

[0052] このように、点灯開始時の第 1の制御特性から、切換え電圧の値を下げた第 2の制 御特性に切換えることで、ランプの点灯が維持されている間に、ランプ電圧が、例え ば、第 1の電力特性における切換え電圧である第 1の電圧値よりも低くなつた場合で も、第 2の定電力制御が実行されるので、ランプ温度を維持できる。これによつて、ハ ロゲンサイクルが有効に機能し、ランプの短命化を防ぐことができる。

[0053] なお、点灯開始前に、予め、定電流制御から定電力制御に切換る切換えポイントで ある切換え電圧の値を低めに設定すると、点灯開始、立ち上がり時に過大の電流を ランプに流すことに繋がり、ランプの電極の損傷を招き、却って、ランプの短寿命化を 招くことが実験で分力つた。

<第 2の実施の形態 >

第 1の実施の形態では、ランプユニットと、当該ランプユニットに装着されているラン プを点灯させる点灯装置とについて説明した。

[0054] 本実施の形態では、第 1の実施の形態で説明したランプユニットと点灯装置とを備 えた DLP (登録商標)方式の前面投影型表示装置につ!、て説明する。

図 10は、第 2の実施の形態に係る前面投射型画像表示装置の全体図であり、内部 の様子が分力るように一部を切り欠、て、る。

前面投射型画像表示装置(以下、「プロジェクタ」とする。) 100は、 1チップの DMD (登録商標)を使用した DLP (登録商標)方式の装置である。

[0055] プロジェクタ 100は、図 10に示すように、筐体 101の内部に、上記点灯装置を含む 電源ユニット 102、上記ランプユニット 1、光学システムと映像処理をする映像ユニット 104、光学システム及び映像処理の制御を行う制御ユニット 106、投射レンズ 108、 冷却用のファン装置 110からなる。なお、光学システムは、 DMD (登録商標)、カラー ホイール、インテグレータロット等である。

[0056] 電源ユニット 102は、家庭用 ACIOO (V)の電源を所定の直流電圧に変換して、第 1の実施の形態で説明した DC電源回路 52を含み、同じく第 1の実施の形態で説明 した電子安定器 51や制御ユニット 106などに供給する。

このプロジェクタ 100は、従来の技術の欄で説明したように、カラーホイールの回転 と、ランプの点灯周波数とを同期させている。一方、当該プロジェクタ 100に搭載され ているランプの点灯装置は、ランプの点灯経過時間が所定時間を超えると、ランプの 点灯周波数を換えず、第 1の制御特性力第 2の制御特性に切換えて、ランプを点 灯させる。

[0057] このため、例えば、ランプの点灯経過時間が長くなり、第 1の制御特性での第 1の電 圧値 VIよりもランプ電圧が低下した場合でも、ランプの点灯経過時間が所定時間を 達しておれば、そのときの制御特性が第 2の制御特性に切換っており、第 2の定電力 制御が実行される下限のランプ電圧が、前記第 1の電圧値 VIよりも低い第 2の電圧 値 V2になっている。従って、定電力制御によりランプ 3を引き続き点灯維持させること ができる。これにより、従来の技術 (点灯方法)で生じていた、電力不足に起因する光 出力の低下や、電力の不足によるランプ温度の低下に起因する黒ィ匕現象を抑制す ることができる。し力も、点灯周波数の変更を伴わないので、カラーホイールの回転と 同期させる必要のある DLP (登録商標)方式の表示装置における光源の点灯装置と して好適であると言える。

[0058] また、このような前面投射型プロジェクタは、シアターや大型スクリーンなどの、大規 模公衆用途、また民生、商業用途にはポータブル、モパイル、ホームシアターなどで の用途で、長寿命化を技術目標とされているところで、本発明の点灯装置からなる光 源装置を使用することにより、上記技術目標の達成に十分寄与することができる。

<変形例>

以上、本発明を各実施の形態に基づいて説明したが、本発明の内容が、上記各実 施の形態に示された具体例に限定されないことは勿論であり、例えば、以下のような 変形例をさらに実施することができる。

[0059] 1.第 1の制御特性について

1 - 1.定電流制御

第 1の制御特性について、第 1の実施の形態では、ランプ電圧が切換え電圧に達 する (切換え電圧未満である)まで、ランプ電流が 4Aで固定された第 1の定電流制御 をしている(制限電流値 (傾き)で電力が立ち上がっている)。つまり、ランプ電圧を切 換え電圧に向けて増力 U (変化)させると、これに伴い、一定の傾きでランプ電力も増加 する制御を行っている。

[0060] し力しながら、本発明における定電流制御は、ランプ電圧を切換え電圧に向けて変 ィ匕させれば良ぐ例えば、 2個以上の制限電流値でランプの点灯を維持しても良ぐ 以下、 2個の制限電流値を有する(第 1)の定電流制御について変形例 1として説明 する。

図 11は、変形例 1における第 1の制御特性を示す図である。

なお、図 11は、ランプに高圧パルスを印加して絶縁破壊させた後に供給されるラン プ電圧 (V)とランプ電力 (W)の特性を示し、第 1の実施の形態で説明した比較例で 使用した定格電力 300Wタイプのランプを点灯させる場合を例にして以下説明する。

[0061] ランプは絶縁破壊後、放電空間内の温度が上昇するに連れて水銀蒸気圧が増大 し、ランプ電圧も徐々に増大していく。ランプ電圧が第 3の電圧値 V3 (例えば、 25 (V )であり、このときのランプ電力値が第 2の電力値 W2 (例えば、 200 (W)である。)に 至るまでは、第 2の制限電流値 (例えば、 8 (A)である。)をランプに流し、その後、ラ ンプ電力を第 3の電力値 W3 (例えば、 120 (W)である。)にまでー且下げる。

[0062] そして、ランプ電圧が第 4の電圧値 V4 (例えば、 30 (V)である。 )で、ランプ電力が 第 3の電力値 W3であるポイントから、第 1の実施の形態での切換えポイント (ランプ電 圧が第 1の電圧値 VIで、ランプ電力が第 1の電力値 W1である。)までは、第 1の制限 電流値 (例えば、 4 (A)である。)でランプに電流を流している。

なお、第 1の定電流制御から第 1の定電力制御に切換える基準となる切換え電圧は 第 1の実施の形態と同じである。

[0063] この場合においても、基本的には、第 2の制御特性が第 1の実施の形態と同じであ るため、例えば、点灯維持中にランプ電圧が第 1の電圧値 VIよりも下がっても、第 2 の定電力制御を行う下限の電圧値 (切換え電圧の値)が、第 1の定電力制御におけ る第 1の電圧値 VIより低い第 2の電圧値 V2に下げているので、そのまま、第 2の定 電力制御が実行され、第 1の実施の形態と同等の効果が得られる。

[0064] なお、第 1の制御特性は、所定条件が満たされて、な、場合、ランプ電圧が切換え 電圧以上になると、定電流制御から定電力制御に変わる力ー且定電力制御が実 行された後に、ランプ電圧が切換え電圧よりも低くなつたときは、定電力制御から定 電流制御に変わる(例えば、消灯時である。 ) o

1 - 2.第 1の電圧値 VI

第 1の電圧値 VIは、第 1の定電流制御と第 1の定電力制御とを切換える切換えボイ ントである。この第 1の電圧値 VIは、ランプの種類 (例えば、定格電力 300Wタイプや 150Wタイプ等で複数ある。)で決まる。

[0065] つまり、ランプは、ランプ電力(ランプ電流及びランプ電圧等)、電極間の距離等を 調整して、所定の定格電力における照度が所望の値となるように設計されており、所 望の照度となる電圧、電流も各ランプの種類で異なる。

従って、本発明に係る「第 1の電圧値 VI」は、各ランプの設計時 (点灯実験等によ る検証後)に、当該ランプ特有の特性としてそれぞれ設定される値であるが、設計面 から換言すると、当該第 1の電圧値 VIは、ランプの点灯を開始し、所望の照度となる ときのランプ電圧値であるとも言える。

[0066] 2.第 2の制御特性について

2- 1.第 2の制御特性

第 1の実施の形態では、所定条件が満たされた (点灯開始力もの点灯経過時間が 5分以上なつたとき)後は、第 1の制御特性における切換え電圧を下げ (第 1の電圧値 VIから第 2の電圧値 V2に下げている)て、ランプ電圧が、前記値の下げた切換え電 圧以上のときに、ランプ電力が、第 1の定電力制御の定電力値 (電力値 W1である)と 同じ電力値を維持する第 2の定電力制御を行、、ランプ電圧が前記値の下げた切換 え電圧 (この電圧値は第 2の電圧値 V2である)未満になった場合 (例えば、スローリ ークである。)、ランプ電圧の低下に伴ってランプ電圧が直線的に低下する第 2の定 電流制御をしている。

[0067] し力しながら、第 2の制御特性において、ランプ電圧が前記値の下げた切換え電圧

(第 2の電圧値 V2)未満のときに、第 1の実施の形態のような、第 2の定電流制御を行 わず、ランプの点灯を終了させるような制御を行っても良いし、さらに所定の電圧まで 定電流制御を行、、当該所定の電圧に達すると消灯するような制御を行っても良、。

2- 1.第 2の電圧値 V2

第 2の電圧値 V2は、第 1の電圧値 VIより低い値に設定される。この理由は、上記 5 .比較試験の項目で説明したように、ランプの点灯中にランプ電圧が低下した時でも そのまま定電力制御して、ランプ温度の低下を防ぐためである。

[0068] したがって、第 2の電圧値 V2は、ランプ電圧が第 1の電圧値 VIより低くなつたときで も引き続き定電力制御させるためのものであり、その値は、第 1の電圧値 VIよりも低 ければ良い。つまり、第 2の電圧値 V2は、第 1の電圧値 VIに対して、 95 (%)、 90 ( %)、 80 (%)、 70 (%)、 60 (%)であっても良ぐさらには、ランプの種類によって第 1 の電圧値 VIに対する比率を変えても良!、。

[0069] 3.ランプの点灯について

第 1の実施の形態及び変形例 1で説明した点灯方法 (制御特性)は、ランプが 300 Wタイプであり、また、点灯開始力も所定条件が満たされるまでは、第 1の定電流制 御から第 1の定電力制御に切換る切換え電圧の値として第 1の電圧値 VIである 75V を、所定条件として点灯経過時間を採用し、成立条件として点灯経過時間が 5分以 上であるか否かを採用して、る。

[0070] し力しながら、本発明では、ランプが他の出力タイプのものでも良ぐ第 1の電圧値 VI、第 2の電圧値 V2等の値、点灯周波数等は、上記実施の形態等で説明した数値 に限定されるものではない。つまり、各実施の形態で説明した具体例は、本発明の例 であり、本発明はこれらの例に限定されるものではない。

また、第 1及び第 2の定電力制御は、第 1のテーブル及び第 2のテーブルに従って 制御しており、実際のランプ電力は変動する。本発明では、定電力制御における電 力値の変動は、規定値に対して ± 5%以内を想定している。

[0071] 4.所定条件について

第 1の実施の形態における所定条件は、タイマーを設定して点灯開始後の経過時 間で切換えていた。つまり、所定条件が点灯経過時間であり、当該点灯経過時間が 所定時間 (例えば、 5分)を経過したときに条件が満たされたとして、る (所定時間の 5 分は、厳密にはランプの品種等によって変わるものである力市販されているランプ に広く適用できる時間である。 ) o

[0072] し力しながら、他の条件で切換えるようにしても良い。例えば、ランプの照度が安定 状態になったとき、ランプの温度が安定状態になったとき、又はランプのランプ電圧 が安定状態になったときである。なお、ここでの「ランプ」は、言うまでもなぐ点灯を維 持しているランプであり、以下、それぞれの条件について説明する。

4- 1.ランプの照度

所定条件がランプの照度である場合、ランプの照度を検出するセンサー等を設け、 当該センサー等によりランプの照度を直接的に検出し、この検出値と、ランプの品種 毎に予め実験により求められた安定状態の照度値とを対比して、これが一致すれば 所定条件が満たされたとしても良、。

[0073] 但し、ランプの照度は、一般的にランプの累積点灯時間が増えるに従って低下する 傾向にある。そこで、予め実験的にランプの累積点灯時間とランプの照度との関係を 導き出しておき、これに基づいてランプの累積点灯時間に応じて対比すべき「安定状 態の照度値」を決定しても良、。

具体的に説明すると、ランプの累積点灯時間が 100時間のときの「安定状態の照度 値」を 100とした場合、ランプの累積点灯時間が 500時間のときの「安定状態の照度 値」を 95と、ランプの累積点灯時間が 1000時間のときの「安定状態の照度値」を 90 とそれぞれ設定するようにすれば良ヽ。

[0074] また、ランプの照度を複数回或いは所定間隔毎に、センサー等によって直接的に 検出し、照度の変化量が略零になったとき、つまり、ある検出値が前回の検出値に対 してほぼ同じになったとき、照度が安定状態になったと判定して、所定条件が満たさ れたとしても良い。

さらには、ランプの品種毎に、ランプを点灯開始させてから、その照度が安定状態 になるまでの時間を実験により求めておき、ランプの点灯を開始させた後、その時間 が経過すれば、ランプの照度が安定状態になった判定しても良、。

[0075] 4- 2.ランプの温度

所定条件がランプの温度である場合、例えば、ランプの放電容器の発光部の外面

における任意の箇所の温度を測定するセンサー等を設け、当該センサー等によりラ ンプの温度直接測定し、この測定値と、ランプの品種毎に予め実験により求められた 安定状態の温度とを対比して、これが一致すれば所定条件が満たされたとしても良 い。

[0076] もっとも上記 4—1.の照度と同様に、ランプの温度を複数回或いは所定間隔毎に センサー等で測定し、その温度の変化量が略零になったとき、つまり、ある測定値が 前回の測定値に対して略同じになったとき、温度が安定状態になったと判定して、所 定条件が満たされたとしても良い。

さらに、ランプの品種毎に、ランプを点灯開始させてから、その温度が安定状態に なるまでの時間を実験により求めておき、ランプの点灯を開始させた後、その時間が 経過すれば、ランプの温度が安定状態になったと判定しても良、。

[0077] 4- 3.ランプ電圧

所定条件が高圧放電ランプのランプ電圧である場合、ランプ電圧をモニターし、そ のランプ電圧の値と、ランプの品種毎に予め設定されたランプ電圧の値とを対比して 、これが一致すれば所定条件が満たされたとして良!、。

また、ランプ電圧を複数回或いは所定間隔毎に検出し、電圧の変化量が略零にな つたとき、つまり、ある検出値が前回の検出値に対してほぼ同じになったとき、ランプ 電圧が安定状態になったと判定して、所定条件が満たされたとしても良い。

[0078] さらに、ランプの品種毎に、ランプを点灯開始させてから、そのランプ電圧が安定状 態になるまでの時間を実験により求めておき、ランプの点灯を開始させた後、その時 間が経過すれば、ランプ電圧が安定状態になったと判定しても良い。なお、ランプ電 圧は、発光部 15内の水銀蒸気圧が安定すると、安定状態になると考えられる。

5.点灯条件を切換えについて

第 1の実施の形態及び変形例 1では、第 1の制御特性から第 2の制御特性への切 換えにおいて、各制御特性内での切換え電圧の値を、第 1の電圧値 VIから第 2の電 圧値 V2へと、 2値の切換えで行っている力 3値以上で段階的に切換えるようにして も良い。この場合、例えば、このようにすると、例えば、 2値の切換え制御で希に発生 する、幅の広い照度変動を抑制することができる。

[0079] 6.画像表示装置について

ランプを備える画像表示装置として、前面投射型の画像表示装置について説明し たが、例えば、背面投射型の画像表示装置でも実施できる。

図 12は背面投射型画像表示装置の全体斜視図である。

本実施の形態でのプロジェクタは、上述したように、前面投影型について説明した 力 図 12に示す背面投射型のプロジェクタのような、前面投射型以外のタイプでも良 い。

[0080] 背面投射型のプロジェクタ 150は、キャビネット 152の前壁に画像等を表示するスク リーン 154を備え、またキャビネット 152の内部には、上記点灯装置を含む電源ュ- ットとランプユニット 1を備える。

なお、本発明の点灯方法は、点灯周波数を変更しないため、 DLP (登録商標)方 式のプロジェクタにお、て特に有効であるが、 DLP (登録商標)方式でな!、プロジェ クタにも当然適用できる。

[0081] 7.制御内容について

第 1の実施の形態では、ランプの点灯開始してから、ランプ電圧が切換え電圧以上 になった後に、所定条件が満たされる場合を想定している(図 5のフローチャート参照 )。しカゝしながら、ランプが寿命末期に近づいた場合、第 1の制御特性の定電流制御 中に、所定条件が満たされるようなことがある。これを考慮して、ランプの点灯を開始 して際のランプ電圧が切換え電圧に達しない状態でも、第 1の制御特性力も第 2の制 御特性に切換るようにしても良、。

[0082] このように制御するには、先ず、制御部は、所定条件を満たしているか否かを判定 し、満たしていないときは、第 1の制御特性に従ってランプ電力等を制御し、所定条 件を満たしているときは、第 2の制御特性に従ってランプ電力を制御すれば良ぐさら に、各制御特性において、ランプ電圧が切換え電圧以上カゝ否かを判定し、判定結果 に基づいて、例えば、定電流制御、定電力制御等の制御を行えば良い。

[0083] 8.再点灯について

本発明の点灯方法及び点灯装置でのランプの消灯方法は、

(1)電源スィッチが OFFされるなどによって点灯終了する

(2) AC電源を OFFする(停電も含む)ことによって点灯終了する。

のどちらかでランプが消灯する。そして、次に再点灯する場合、図 5のフローチャート で示すように、第 1のテーブル (第 1の制御特性)に従ってランプを点灯開始し点灯を 維持する。

[0084] 9.調光について

本発明の点灯装置は、調光機能を有してもよい。図 4の電力制御設定器 60に調光 モードの電力制御信号を設定しておけば、調光モードに対しても、本発明の点灯方 法、点灯装置を適用することができる。

10.ランプについて

上記実施の形態等では、ランプについて特に説明しな力たが、ランプ 3は、ショー トアークタイプであり、例えば、以下の構成を有する。

[0085] つまり、発光金属には、例えば、水銀が用いられ、当該水銀は、放電空間内容積当 たり 0. 15mgZmm3〜0. 4mgZmm3の範囲で封入されている。始動補助用ガスに は、例えば、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの希ガスが用いられ、当該希ガスは、 ランプ冷却時における封入圧力は 5kPa〜600kPaの範囲で封入されて!、る。

また、ハロゲンガスには、例えば、臭素、沃素などのハロゲン物質が用いられ、当該 ハロゲン物質は、 1 X 10"7 μ mol/mm3〜1 X 10"2 μ molZmm3の範囲で封入さ れている。

[0086] なお、ランプ寸法については、ランプ全長が 40mm〜 100mmの範囲内に、発光部 15の径が 8mn!〜 15mmの範囲内、封止部 17, 19の径は、 4mn!〜 10mmの範囲 内にそれぞれある。また、数値範囲を「a〜b」と表現する場合には、下限 aおよび上限 bの値をも含む範囲を示すものとする。

上記の構成のランプを用いて、従来の点灯方法で点灯させると、背景技術の欄で 説明したように、電極の先端に突起が形成されやすぐ本発明に係る点灯方法は、 前記ランプを用いる場合に特に有効となる。また、前記突起が形成されるようなランプ であれば、高圧水銀ランプ以外の高圧放電ランプ、例えば、メタルノヽライドランプにも 本発明は適用できる。

[0087] 11.組合せについて

第 1の実施の形態での点灯方法及び変形例 1での点灯方法を組み合わせて用い ても良い。例えば、点灯初期からの累積点灯時間が 1000時間までは、第 1の実施の 形態での制御特性を用い、 1000時間以降は、変形例 1の第 1の制御特性を用いる ようにしても良い。なお、累積点灯時間は、アワーメーターを用いることで実施できる。 産業上の利用可能性

本発明の高圧放電ランプの点灯方法及び点灯装置では、点灯時間の経過に伴、 、突起が成長し、ランプ電極間距離が短くなり、ランプ電圧が低下したとしても、定格 電力がランプには印加され、光出力の低下、黒ィ匕による短寿命を防ぎ、長寿命化が できる点灯方法、点灯装置を提供することができる。また、当該点灯装置と高圧放電 ランプを組み合わせた高圧放電ランプ装置を前面投射型、背面投射型表示装置の 光源装置として用いることにより、長寿命の投射型表示装置を実現することができる。