JP2003272882A

JP2003272882A - 放電ランプの駆動制御

Info

Publication number: JP2003272882A
Application number: JP2002074327A
Authority: JP
Inventors: Makoto Fuse; 誠布施; Tomiyoshi Ushiyama; 富芳牛山
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-03-18
Filing date: 2002-03-18
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】放電ランプの電極形状の変形に起因した種々
の課題を緩和する。【解決手段】交流点灯型の放電ランプの駆動制御にお
いて、ランプ電流ＩＬが許容範囲の上限値ＩＬｔｈｕ以
上のときには、ランプ電流ＩＬを一時的に増大し、下限
値ＩＬｔｈｌ以下のときには、一時的に駆動周波数を低
下させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電ランプの駆動
制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】プロジェクタの光源ランプには、超高圧
水銀ランプなどの放電ランプが用いられる。この放電ラ
ンプの点灯装置には、安定器が備えられる。安定器は、
ランプ電流を制御することによって、放電ランプの電極
間でのアーク放電を安定に維持し、また、放電ランプに
一定の電力を供給する。

【０００３】放電ランプには、交流駆動するものがあ
る。交流駆動する放電ランプに用いられる安定器は、ハ
ロゲンサイクル等による放電ランプの電極形状の変形を
抑制するように考慮して設計される。ハロゲンサイクル
による電極形状の変形は、ランプ電流や駆動周波数に依
存するからである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、放電ランプに
おいて、ハロゲンサイクルは、必ずしも安定器の設計時
に想定された通りに生じるとは限らず、予想以上に電極
形状の変形が生じる場合がある。電極形状が変形する
と、種々の課題が生じる。例えば、電極形状の変形によ
って電極間の距離が短くなると、ランプ電圧が低下する
ので、安定器は、供給電力を一定に維持するためにラン
プ電流を増大させる。このランプ電流の増大が継続する
と、安定器への負荷が大きいため、安定器の寿命が短く
なる。特に、プロジェクタに用いられる超高圧水銀ラン
プなどの短アーク長の放電ランプでは、わずかな電極間
の距離の変化がランプ電圧の変化や、ランプ電流の変化
に及ぼす影響が大きい。ランプ電流の増大は、また、安
定器から騒音を発生させるという問題も生じさせる。一
方、放電ランプでは、電極間の距離が変化すると、所定
の電力が供給されても所望の出力が得られないという問
題が生じ得る。

【０００５】このような電極形状の変形に起因する種々
の課題は、交流駆動する放電ランプの場合に限られず、
直流駆動する放電ランプの場合にも共通に生じ得る。ま
た、電極形状の変形に起因する課題は、スパッタリング
や、温度上昇および電子衝突による電極材料の蒸発によ
って電極間の距離が長くなった場合にも生じ得る。

【０００６】本発明は、上述の課題を解決するためにな
されたものであり、放電ランプの電極形状の変形に起因
した種々の課題を緩和することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明で
は、以下の構成を採用した。本発明の第１の装置は、放
電ランプの駆動装置であって、前記放電ランプに所定電
力で電流を供給する電流制御部と、前記放電ランプに流
れるランプ電流および前記放電ランプにかかるランプ電
圧の少なくとも一方を検出する検出部と、前記ランプ電
流および前記ランプ電圧の少なくとも一方が、所定の許
容範囲を外れた場合に、一時的に前記所定電力を変動さ
せる電力変動部と、を備えることを要旨とする。

【０００８】先に説明したように、放電ランプは、電極
形状が変形すると、ランプ電圧やランプ電流が変動す
る。本発明では、ランプ電圧とランプ電流とのうちの少
なくとも一方を検出することによって、放電ランプの電
極形状の変形を検出し、これに応じて電極形状の変形を
抑制、改善するように供給電力を一時的に制御する。こ
うすることによって、電極間の距離を制御し、放電ラン
プの電極形状の変形に起因した種々の課題を緩和するこ
とができる。

【０００９】上記駆動装置において、前記電力変動部
は、前記ランプ電流が前記許容範囲の上限値以上のとき
に、前記ランプ電流を増大させるようにすることが好ま
しい。

【００１０】また、前記電力変動部は、前記ランプ電圧
が前記許容範囲の下限値以下のときに、前記ランプ電流
を増大させるようにしてもよい。

【００１１】こうすることによって、放電ランプの電極
間の距離が短くなったときに、電極材料の損耗を促し、
電極間の距離を長くすることができる。

【００１２】なお、電力変動部は、ランプ電流が所定の
許容範囲の下限値以下のとき、あるいは、ランプ電圧が
所定の許容範囲の上限値以上のときに、ランプ電流を減
少させるようにしてもよい。こうすることによって、放
電ランプの電極間の距離が長くなることを抑制すること
ができる。

【００１３】本発明の第２の装置は、交流点灯型の放電
ランプの駆動装置であって、前記放電ランプに所定電力
および所定周波数で電流を流す電流制御部と、前記放電
ランプに流れるランプ電流および放電ランプにかかるラ
ンプ電圧の少なくとも一方を検出する検出部と、前記ラ
ンプ電流およびランプ電圧の少なくとも一方が、所定の
許容範囲を外れた場合に、一時的に前記所定周波数を変
動させる周波数変動部と、を備えることを要旨とする。

【００１４】交流点灯型の放電ランプにおいては、駆動
周波数が、電極形状の変形に影響を与える。本発明で
は、ランプ電流とランプ電圧とのうちの少なくとも一方
を検出することによって、放電ランプの電極形状の変形
を検出し、これに応じて電極形状の変形を抑制、改善す
るように駆動周波数を一時的に制御する。こうすること
によって、電極間の距離を制御し、交流点灯型の放電ラ
ンプの電極形状の変形に起因した種々の課題を緩和する
ことができる。

【００１５】本願発明者は、交流点灯型の放電ランプの
駆動周波数を低くすると、放電ランプの電極間の距離は
短くなり、駆動周波数を高くすると、放電ランプの電極
間の距離が長くなることを実験的に見出した。従って、
前記周波数変動部は、ランプ電流が所定の許容範囲の下
限値以下のとき、あるいは、ランプ電圧が所定の許容範
囲の上限値以上のときに、駆動周波数を低くするように
制御することが好ましい。また、前記周波数変動部は、
ランプ電流が所定の許容範囲の上限値以上のとき、ある
いは、ランプ電圧が所定の許容範囲の下限値以下のとき
に、駆動周波数を高くするように制御することが好まし
い。前者の場合は、電極間の距離が長くなったときに、
短くすることができ、後者の場合は、電極間の距離が短
くなったときに、長くすることができる。

【００１６】本発明は、上述の放電ランプの駆動装置と
しての構成の他、放電ランプの駆動制御方法の発明とし
て構成することもできる。また、これらを実現するコン
ピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した
記録媒体、そのプログラムを含み搬送波内に具現化され
たデータ信号など種々の態様で実現することが可能であ
る。なお、それぞれの態様において、先に示した種々の
付加的要素を適用することが可能である。

【００１７】本発明をコンピュータプログラムまたはそ
のプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合
には、駆動装置を駆動するプログラム全体として構成す
るものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみ
を構成するものとしてもよい。また、記録媒体として
は、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ
ＯＭ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッ
ジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された
印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭ
などのメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが
読み取り可能な種々の媒体を利用できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、実施例に基づき以下の順で説明する。Ａ．放電ランプの点灯装置の構成：Ｂ．放電ランプの駆動制御：Ｃ．変形例：

【００１９】Ａ．放電ランプの点灯装置の構成：図１
は、放電ランプの点灯装置２０の概略構成を示す説明図
である。点灯装置２０は、イグナイタ部２１と、インバ
ータ部２２と、電流検出部２３と、電圧検出部２４と、
電流制御部２５と、直流電源部２６と、制御部２７とを
備えている。点灯装置２０は、本発明の放電ランプの駆
動装置に相当する。点灯装置２０には、放電ランプ１０
が接続されている。本実施例では、放電ランプ１０とし
て、交流点灯型の超高圧水銀ランプを用いるものとし
た。この放電ランプ１０は、１対のタングステン電極１
０ｅ１，１０ｅ２を備えている。

【００２０】イグナイタ部２１は、図示しない昇圧回路
を備えており、放電ランプ１０の始動時に、タングステ
ン電極１０ｅ１，１０ｅ２間に高電圧のパルス電圧を印
加して絶縁破壊し、放電経路を作る。

【００２１】インバータ部２２は、図示しないスイッチ
ング素子を備えており、スイッチング素子が制御部２７
からの信号に応じて駆動することによって、直流電源部
２６からの直流電流を所定の周波数の矩形波交流電流に
変換する。

【００２２】制御部２７は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等
を備えるマイクロコンピュータとして構成されている。
制御部２７は、電流検出部２３が検出したランプ電流お
よび電圧検出部２４が検出したランプ電圧に基づいて、
電流制御部２５およびインバータ部２２を制御する。即
ち、制御部２７は、放電ランプ１０の点灯初期は、放電
状態が火花放電からアーク放電にスムーズに移行するよ
うに電流制御部２５を制御する。また、制御部２７は、
放電ランプ１０でのアーク放電が安定した後は、放電ラ
ンプ１０へ一定の電力で電流を供給するように電流制御
部２５を制御する。以下、放電ランプ１０でのアーク放
電が安定した後の制御を通常の定電力制御と呼ぶ。な
お、電流制御部２５およびインバータ部２２は、放電ラ
ンプ１０に所定電力および所定周波数で電流を流す本発
明の電流制御部に相当する。

【００２３】制御部２７には、ソフトウェア的に電力変
動部２８と、周波数変動部とが構築されている。また、
制御部２７には、通常の定電力制御を行っているときの
ランプ電流ＩＬについて、予め所定の許容範囲（下限値
ＩＬｔｈｌ、上限値ＩＬｔｈｕ）が設定されている。制
御部２７には、点灯装置２０内の回路保護のため、ラン
プ電流ＩＬの限界値ＩＬｌｉｍも設定されている。電力
変動部２８および周波数変動部２９は、ランプ電流ＩＬ
が許容範囲を外れた場合に、一時的に後述する制御を行
う。なお、制御部２７は、ハードウェア的に構成されて
いてもよい。

【００２４】Ｂ．放電ランプの駆動制御：図２は、放電
ランプ１０の駆動制御の流れを示すフローチャートであ
る。制御部２７のＣＰＵが行う処理である。まず、放電
ランプ１０の放電状態がアーク放電に移行した後、通常
の定電力制御を行う（ステップＳ１００）。そして、ラ
ンプ電流ＩＬを検出する（ステップＳ１１０）。そし
て、検出されたランプ電流ＩＬが許容範囲内であるか否
かを判定する（ステップＳ１２０）。ランプ電流ＩＬが
許容範囲内であれば、そのまま通常の定電力制御を行
う。

【００２５】ランプ電流ＩＬが許容範囲の上限値ＩＬｔ
ｈｕ以上であれば、電力変動部２８が一時的にランプ電
流ＩＬを増大するように電流制御部２５を制御する（ス
テップＳ１３０）。また、ランプ電流ＩＬが許容範囲の
下限値ＩＬｔｈｌ以下であれば、周波数変動部２９が一
時的に放電ランプ１０の駆動周波数を低下させるように
インバータ部２２を制御する（ステップＳ１４０）。

【００２６】図３は、本実施例における放電ランプ１０
の駆動制御の様子を示す説明図である。縦軸にランプ電
流ＩＬの実効値を、横軸に時間を示した。時刻ｔ０にお
いて、ランプ電流ＩＬは、定格電流ＩＬｓである。

【００２７】図示するように、実線Ｌ１では、時刻ｔ０
〜ｔ１において、ランプ電流ＩＬが増加する場合につい
て例示した。ランプ電流ＩＬの増加は、放電ランプ１０
のタングステン電極１０ｅ１，１０ｅ２間の距離が時間
とともに短くなり、ランプ電圧が減少していることを意
味している。時刻ｔ１において、ランプ電流ＩＬが予め
設定されている許容範囲の上限値ＩＬｔｈｕに達する
と、電力変動部２８は、一時的にランプ電流ＩＬを限界
値ＩＬｌｉｍまで増大させる。本実施例では、図２のス
テップＳ１３０に図示したように、２パルスの期間、ラ
ンプ電流ＩＬを増大させている。こうすることによっ
て、タングステン電極１０ｅ１，１０ｅ２の損耗を促
し、タングステン電極１０ｅ１，１０ｅ２間の距離を長
くすることができる。この結果、ランプ電流ＩＬを再び
定格電流ＩＬｓに戻すことができる。

【００２８】また、一点鎖線Ｌ２では、時刻ｔ０〜ｔ１
において、ランプ電流ＩＬが減少する場合について例示
した。ランプ電流ＩＬの減少は、放電ランプ１０のタン
グステン電極１０ｅ１，１０ｅ２間の距離が時間ととも
に長くなり、ランプ電圧が増大していることを意味して
いる。時刻ｔ１において、ランプ電流ＩＬが許容範囲の
下限値ＩＬｔｈｌに達すると、周波数変動部２９は、一
時的に放電ランプ１０の駆動周波数を低下させる。本実
施例では、図２のステップＳ１４０に図示したように、
４パルスの期間、駆動周波数を低下させている。こうす
ることによって、放電ランプ１０のタングステン電極１
０ｅ１，１０ｅ２間の距離を短くすることができる。こ
の結果、ランプ電流ＩＬを再び定格電流ＩＬｓに戻すこ
とができる。

【００２９】なお、図２のステップＳ１３０およびステ
ップＳ１４０には、通常の定電力制御時においてランプ
電流ＩＬが増加あるいは減少する様子は省略して描かれ
ている。

【００３０】上述したランプ電流ＩＬの許容範囲は、任
意に設定可能である。ただし、許容範囲を狭くする、即
ち、上限値ＩＬｔｈｕを小さくし、下限値ＩＬｔｈｌを
大きくすると、図２のステップＳ１２０〜ステップＳ１
４０の処理が頻繁に行われることになり、点灯装置２０
への負荷が大きくなる。一方、ランプ電流ＩＬの許容範
囲を広くする、即ち、上限値ＩＬｔｈｕを大きくし、下
限値ＩＬｔｈｌを小さくすると、放電ランプ１０の光出
力の変化が大きくなる。従って、これらを考慮して許容
範囲は設定される。

【００３１】本実施例の放電ランプの点灯装置２０によ
れば、通常の定電力制御時にランプ電流ＩＬを検出し、
その許容範囲から外れた場合に、一時的にランプ電流Ｉ
Ｌあるいは駆動周波数を制御することによってタングス
テン電極１０ｅ１，１０ｅ２間の距離を制御することが
できる。この結果、電極形状の変形、特に、電極間の距
離の変化に起因した種々の課題を緩和することができ
る。

【００３２】Ｃ．変形例：以上、本発明のいくつかの実
施の形態について説明したが、本発明はこのような実施
の形態になんら限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲内において種々なる態様での実施が可能で
ある。例えば、以下のような変形例が可能である。

【００３３】Ｃ１．変形例１：上記実施例では、ランプ
電流ＩＬに許容範囲が設定されているものとしたが、こ
れに限られない。本発明は、一般に、ランプ電流および
ランプ電圧の少なくとも一方が所定の許容範囲を外れた
場合に、一時的に所定電力を変動させるものであるか
ら、ランプ電圧に許容範囲が設定されているものとして
もよい。例えば、電圧検出部２４で検出されたランプ電
圧が許容範囲の下限値以下になったときに、タングステ
ン電極１０ｅ１，１０ｅ２間の距離が短くなったものと
して、上記実施例と同様に、ランプ電流を増大させるよ
うにしてもよい。

【００３４】Ｃ２．変形例２：上記実施例では、ランプ
電流ＩＬが許容範囲の上限値ＩＬｔｈｕ以上のときに、
ランプ電流ＩＬを増大させるようにしているが、この代
わりに、放電ランプ１０の駆動周波数を高くするように
してもよい。また、ランプ電流ＩＬを増大させるととも
に、駆動周波数を高くするようにしてもよい。

【００３５】Ｃ３．変形例３：上記実施例では、放電ラ
ンプ１０として交流点灯型の超高圧水銀ランプを用いた
が、直流点灯型の超高圧水銀ランプを用いるものとして
もよい。また、放電ランプ１０は、超高圧水銀ランプに
限られず、他の放電ランプ、例えば、メタルハライドラ
ンプやキセノンランプなどを用いるものとしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】放電ランプの点灯装置２０の概略構成を示す説
明図である。

【図２】放電ランプ１０の駆動制御の流れを示すフロー
チャートである。

【図３】本実施例における放電ランプ１０の駆動制御の
様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…放電ランプ２０…点灯装置２１…イグナイタ部２２…インバータ部２３…電流検出部２４…電圧検出部２５…電流制御部２６…直流電源部２７…制御部２８…電力変動部２９…周波数変動部１０ｅ１，１０ｅ２…タングステン電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA12 AA13 AA15 AC01 AC11 AC17 BA03 CA16 CB07 DD06 DE02 DE04 GB01 GC04 HA03 HA06 HA10 3K083 AA15 AA45 BA25 BA26 BA31 BA33 BC33 BD03 BD04 BD22 BD29 BE36 CA05 CA33 CA34 CA35

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ランプの駆動装置であって、前記放電ランプに所定電力で電流を供給する電流制御部
と、前記放電ランプに流れるランプ電流および前記放電ラン
プにかかるランプ電圧の少なくとも一方を検出する検出
部と、前記ランプ電流および前記ランプ電圧の少なくとも一方
が、所定の許容範囲を外れた場合に、一時的に前記所定
電力を変動させる電力変動部と、を備える駆動装置。
【請求項２】請求項１記載の駆動装置であって、前記電力変動部は、前記ランプ電流が前記許容範囲の上
限値以上のときに、前記ランプ電流を増大させる、駆動
装置。
【請求項３】請求項１記載の駆動装置であって、前記電力変動部は、前記ランプ電圧が前記許容範囲の下
限値以下のときに、前記ランプ電流を増大させる、駆動
装置。
【請求項４】交流点灯型の放電ランプの駆動装置であっ
て、前記放電ランプに所定電力および所定周波数で電流を流
す電流制御部と、前記放電ランプに流れるランプ電流および放電ランプに
かかるランプ電圧の少なくとも一方を検出する検出部
と、前記ランプ電流およびランプ電圧の少なくとも一方が、
所定の許容範囲を外れた場合に、一時的に前記所定周波
数を変動させる周波数変動部と、を備える駆動装置。
【請求項５】放電ランプの駆動制御方法であって、
（ａ）前記放電ランプに所定電力で電流を流す工程と、
（ｂ）前記放電ランプに流れるランプ電流および前記放
電ランプにかかるランプ電圧の少なくとも一方を検出す
る工程と、（ｃ）前記ランプ電流および前記ランプ電圧
の少なくとも一方が、所定の許容範囲を外れた場合に、
一時的に前記所定電力を変動させる工程と、を備える駆
動制御方法。
【請求項６】交流点灯型の放電ランプの駆動制御方法
であって、（ａ）前記放電ランプに所定電力および所定
周波数で電流を流す工程と、（ｂ）前記放電ランプに流
れるランプ電流および放電ランプにかかるランプ電圧の
少なくとも一方を検出する工程と、（ｃ）前記ランプ電
流およびランプ電圧の少なくとも一方が、所定の許容範
囲を外れた場合に、一時的に前記所定周波数を変動させ
る工程と、を備える駆動制御方法。