JP4888833B2 - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
PWM制御回路5は降圧チョッパー回路2のスイッチング素子Q1のオン幅をコントロールすることにより、直流電源1の出力電流を適切な値に変換した後、その出力電流がフルブリッジ回路3へ出力される。
即ち、交流ランプ電流について、PWM制御回路5によってその電流値が制御され、フルブリッジ制御回路6によって極性反転間の時間幅が制御され、それらは制御回路10内で連携動作している。なお、図2(a)において、高周波期間の後半の半サイクル部のピーク電流値は低周波期間の電流値の1.1〜1.5倍であり、高周波期間の1サイクルの時間幅:低周波期間の半サイクルの時間幅は、1:4〜1:20である。また、従来例の全光時・調光時のライフにおけるランプ電圧変動を示す図である{高周波1サイクル+低周波半サイクル(負)+高周波1サイクル+低周波半サイクル(正)}を1サイクルとするとその周期は60Hz〜1kHz程度である。
図4の例ではランプ電力が設定全光電力、設定調光電力になるまでは3Aの定電流制御となっており180Wの全光モードの場合はランプ電圧60V(Vt−full)以上から定電力制御、140Wの調光モードの場合はランプ電圧47V(Vt−dim)以上から定電力制御となる。
第1の点はフリッカの防止である。ここでいうフリッカとは、高圧放電灯の点灯中に放電アークの起点が電極上を転々と移動してしまい、それにより光出力がちらついてしまう現象をいう。電極が突起状に成長する現象は必ずしも明確ではないが下記のように推測される。加熱されたタングステンが蒸発したことによって発光管内に存在するハロゲン等と結合し、タングステン化合物を形成する。
このタングステン化合物は対流などによって管璧付近から電極先端付近へ拡散し、高温部でタングステン原子に分解される。そしてタングステン原子はアーク中で電離することで陽イオンとなる。交流点灯している両電極が陽極と陰極を点灯周波数ごとに繰り返すが、この陰極動作をしている時にアーク中の陽イオンは、電界によって陰極側に引き寄せられることで両電極先端に析出され、それが突起を形成するものと考えられている。
図5でわかるように初期に電極の先端に突起が成長することにより、ランプ電圧は一時的に低下する。
更に調光点灯時は、全光点灯時と比較し電極温度が低くタングステンの蒸発量が少なくなるため、突起が全光点灯時より成長しやすく、その結果、全光点灯時と比較しランプ電圧の初期の落ち込みが大きくなる。
また、制御回路において、高圧放電灯電圧が所定値Vt以上を維持している場合は高圧放電灯への投入電力が一定になるように制御され、所定値Vtを下回った場合に高圧放電灯への投入電流が一定になるように制御されるよう構成され、所定の設定値Vsが全光点灯時用の所定値Vt−fullと等しくなるようにした。
回路構成は図1に示したものと同様であり、その構成及び動作の説明は省略する。本発明と従来例の異なる点は、ランプ電圧が設定ランプ電圧以下となった時の各サイクルの低周波電流の持続時間である。本発明は、ランプ電圧が設定値Vs以下となった時、陽極動作をしている側の電極温度上昇を高め、かつアークスポット部分の温度差を最適に保つようにするため、半サイクルの低周波電流の持続時間の持続時間を5mSec以上にさせるようにしている。
この下限ランプ電圧のランプを調光点灯で使用した場合、ランプ電力が低い分、電極温度も全光点灯時より低いため、タングステンの蒸発量が少なくなり、突起成長が助長され次第にランプ電圧が低下していく。
更に、低周波部分の点灯時間を長くしても、その直前の高周波電流の後半の半サイクルの電流値が低周波電流の1.1〜1.5倍あるため、アークスポットは固定されフリッカを引き起こすことはない。
2.降圧チョッパー回路
3.フルブリッジ回路
4.イグナイタ回路
5.PWM制御回路
6.フルブリッジ制御回路
7.イグナイタ制御回路
8.調光信号発信回路
9.調光制御回路
10.制御回路
11a.冷却ファン制御部
11b.冷却ファン
La.高圧放電灯
R1、R2、R3.抵抗
Claims (3)
- 調光時に出力が低減される冷却ファンを備えた光源装置に使用される高圧放電灯点灯装置であって、該冷却ファンが該光源装置の内部を冷却するためのものであり、高圧放電灯に交流電流を供給する電力供給回路、該電力供給回路によって供給される交流電流の電流値及び極性反転間の時間幅を周期的に変化させるための制御回路、および外部から受信した調光信号に基づいて設定された電力に低減する調光制御回路からなり、該交流電流が所定の周波数の矩形波電流(以下、「低周波電流」という)の半サイクルの直前に該所定の周波数よりも高い周波数の電流(以下、「高周波電流」という)が1サイクル印加される電流波形の繰り返しからなるとともに、該高周波電流の1サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は1サイクル全部のピーク電流値が該低周波電流の電流値よりも高くなるように該制御回路によって該電力供給回路が制御される高圧放電灯点灯装置において、
前記制御回路が高圧放電灯電圧を検出する検出回路を備え、調光時に該高圧放電灯電圧が所定の設定値Vsを下回った場合、前記低周波電流の半サイクルの持続時間を長くするよう構成され、
前記制御回路において、前記高圧放電灯電圧が所定値V t 以上を維持している場合は前記高圧放電灯への投入電力が一定になるように制御され、該所定値V t を下回った場合に該高圧放電灯への投入電流が一定になるように制御されるよう構成され、
前記所定の設定値V s が全光点灯時用の所定値V t−full と等しいことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 - 請求項1記載の高圧放電灯点灯装置において、
前記低周波電流の半サイクルの持続時間を長くする場合に、{前記高周波1サイクル+低周波半サイクル(負)+高周波1サイクル+低周波半サイクル(正)}を1サイクルとするとその周期を60Hz〜100Hzにするよう前記制御回路が構成されたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の高圧放電灯点灯装置、前記調光信号を発生する調光信号発振手段、前記冷却ファン、高圧放電灯、該高圧放電灯が取り付けられるレフレクタ、及び少なくとも該高圧放電灯点灯装置を内包する筐体からなる光源装置。
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