專利名稱：高壓放電燈鎮(zhèn)流器和光源設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于通過提供AC燈電流驅(qū)動高壓放電燈的 高壓放電燈鎮(zhèn)流器、使用 高壓放電燈鎮(zhèn)流器的光源設(shè)備、以及用于驅(qū)動高壓放電燈的方法。
背景技術(shù)：
使用與反射器組合的短弧型高壓放電燈的光源設(shè)備被用作投影TV、投影儀等等的 背光。近年來，已經(jīng)要求這些高壓放電燈在性質(zhì)方面的改進，諸如亮度的進一步增強、尺 寸的減少、以及更長的壽命。特別地，高度期待更長的壽命，要求對其進一步改進。在這點 上，為了延長壽命，重要的是在壽命期間保持弧長。更加具體地，高壓放電燈的驅(qū)動電壓 (在下文中，被稱為“燈電壓”)需要被維持在恒定的水平。為此，這些高壓放電燈填充有汞和少量的鹵素。通過鹵素循環(huán)，用于驅(qū)動期間蒸發(fā) 的電極的材料的鎢返回到電極的尖端。這抑制了壽命期間弧長的波動，從而維持燈電壓。然而，事實上，已知在高壓放電燈的大約數(shù)十個小時的累積驅(qū)動時間的初始時段， 燈電壓減少，而在后面的長期的壽命期間，燈電壓增加?；蛘?，燈電壓還示出由于諸如外部溫度的驅(qū)動條件的變化和個體燈之間的變化導(dǎo) 致壽命期間的諸如增加或者減少的表現(xiàn)。然而，很難在相同的驅(qū)動頻率條件下控制燈電壓的波動。為此，提出通過改變頻率 來實現(xiàn)改進。一個示例是用于通過根據(jù)驅(qū)動燈時的燈電壓改變驅(qū)動頻率來控制燈電壓的方 法，如專利文獻1中所述。具體地，當(dāng)燈電壓下降到低于某基準(zhǔn)值時，驅(qū)動頻率被控制為增 力口，而當(dāng)燈電壓超過某基準(zhǔn)值時，驅(qū)動頻率減少。這是基于下述已知事實的控制，在當(dāng)燈驅(qū) 動頻率高時燈電壓的特性為趨于增加，然而當(dāng)驅(qū)動頻率低時燈電壓的特性為趨于減少(在 下文中，分別稱為“高頻率”和“低頻率”)。此外，作為另一對策，例如在專利文獻2中提出下述控制，其中通過在兩個或者更 多不同的值之間切換多次來改變驅(qū)動頻率以驅(qū)動燈。具體地，采用燈電流波形，從開始以預(yù) 定的平衡從包括高頻率分量和低頻率分量的多個頻率分量合成該燈電流波形。因此，一起 表現(xiàn)出高頻率的優(yōu)點和低頻率的優(yōu)點。更加具體地，施加圖9中所示的多個驅(qū)動頻率的組合的方波交流電流以驅(qū)動高壓 放電燈。此外，圖10(a)是示出驅(qū)動測試中累積驅(qū)動時間和亮度維持率之間的關(guān)系的圖。圖 10(b)是示出在驅(qū)動測試中累積驅(qū)動時間和燈電壓之間的關(guān)系的圖。根據(jù)此測試的結(jié)果，高 壓放電燈被設(shè)計為在適當(dāng)?shù)剡x擇多個驅(qū)動頻率并且切換驅(qū)動頻率的組合和燈電壓的行為 的同時進行驅(qū)動以實現(xiàn)良好的燈的壽命期間的亮度維持率和燈電壓的表現(xiàn)。專利文獻1 日本專利申請公開No. 2006-185663專利文獻2 日本專利No. 385134
發(fā)明內(nèi)容
當(dāng)通過傳統(tǒng)的技術(shù)中的鎮(zhèn)流器驅(qū)動燈時，當(dāng)然能夠預(yù)期如文獻中所描述的優(yōu)點。 然而，在這些文獻中，自由地選擇要使用的頻率分量，并且，沒有考慮對在諸如投影儀的光 源設(shè)備中使用的要選擇的驅(qū)動頻率分量的特殊限制?？紤]采用使用反射型鏡裝置的所謂的DLP (數(shù)字光處理器)系統(tǒng)的光源設(shè)備，下述 控制已經(jīng)付諸于實踐在色輪的每個顏色區(qū)段同步地反轉(zhuǎn)極性；并且對于每一個區(qū)段增加 或者減少電流值。因此，通常通過色輪的區(qū)段的數(shù)目和旋轉(zhuǎn)的數(shù)目來確定極性反轉(zhuǎn)的數(shù)目 (即，驅(qū)動頻率)。此外，在光源設(shè)備中，存在與燈驅(qū)動頻率同步的小的亮度變化。此變化可能干擾光 源設(shè)備中的視頻同步信號的頻率，在某些情況下在投影視頻上引起條紋圖案。已經(jīng)認(rèn)識到， 為了避免此問題，只有受限的驅(qū)動頻率的若干值是可用的。因此，當(dāng)控制燈電壓時，需要通過在前述的限制條件下適當(dāng)?shù)剡x擇頻率來控制驅(qū)
動頻率。用于解決問題的手段本發(fā)明的第一方面是高壓放電燈鎮(zhèn)流器，該高壓放電燈鎮(zhèn)流器用于以包括第一組 電流波形和第二組電流波形的組合的合成波形交流電流驅(qū)動高壓放電燈，高壓放電燈包括 布置為彼此面對的一對電極，該鎮(zhèn)流器在采用色輪的DLP系統(tǒng)中使用，該鎮(zhèn)流器包括控制 裝置，該控制裝置用于控制每單位時間第一和第二組的含有率中的每一個；檢測裝置，該檢 測裝置用于檢測用于色輪的旋轉(zhuǎn)的同步信號；輸出裝置，該輸出裝置用于根據(jù)同步信號和 含有率將合成波形電流施加給高壓放電燈；以及檢測裝置，該檢測裝置用于檢測高壓放電 燈的燈電壓，其中第一和第二組中的每一個的波形被反轉(zhuǎn)以對應(yīng)于色輪的區(qū)段的劃分位置 和色輪的旋轉(zhuǎn)速度中的至少一個，第一和第二組中的每一個的時段具有等于色輪的一次旋 轉(zhuǎn)的長度，并且第二組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目大于第一組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目，并且控制裝置被構(gòu)造為當(dāng) 燈電壓超過預(yù)定值V時將第二組的含有率設(shè)置為，并且當(dāng)燈電壓下降到低于預(yù)定值V’ 時將第二組的含有率設(shè)置為Rh% (0 ^ Rl < Rh ^ 100)。在這方面，第二組被構(gòu)造為在與區(qū)段中的至少一個相對應(yīng)的時段期間發(fā)生反轉(zhuǎn)。本發(fā)明的第二方面是光源設(shè)備，該光源設(shè)備構(gòu)成DLP系統(tǒng)，該DLP系統(tǒng)包括根據(jù)第 一方面的高壓放電燈鎮(zhèn)流器、高壓放電燈、以及色輪。本發(fā)明的第三方面是高壓放電燈鎮(zhèn)流器，該高壓放電燈鎮(zhèn)流器用于以由多個頻率 分量fl至fn(n ^ 3,fn-l < fn)組成的合成波形交流電流驅(qū)動高壓放電燈，高壓放電燈包 括布置為彼此面對的一對電極，該鎮(zhèn)流器在投影儀中使用并且包括控制裝置，該控制裝置 用于控制每單位時間頻率分量fl至fn的分量含有率；輸出裝置，該輸出裝置用于根據(jù)分量 含有率將合成波形電流施加給高壓放電燈；以及檢測裝置，該檢測裝置用于檢測高壓放電 燈的燈電壓，其中控制裝置被構(gòu)造為當(dāng)燈電壓超過預(yù)定值V時選擇第一分量含有率C1，并 且當(dāng)燈電壓下降到低于預(yù)定值V’時選擇第二分量含有率C2，并且第二分量含有率C2的平 均頻率高于第一分量含有率C1的平均頻率，并且多個頻率分量Π至fn是不干擾在投影儀 中使用的視頻信號的頻率分量。本發(fā)明的第四方面是光源設(shè)備，該光源設(shè)備構(gòu)成投影儀，該投影儀包括根據(jù)第三 方面的高壓放電燈鎮(zhèn)流器和高壓放電燈。


圖1是示出本發(fā)明的放電燈鎮(zhèn)流器的電路布置圖。圖2是示出色輪的視圖。圖3A是示出與色輪同步的燈電流的視圖。圖3B是示出與色輪同步的燈電流的視圖。圖3C是示出與色輪同步的燈電流的視圖。圖3D是示出與色輪同步的燈電流的視圖。圖4A是示出本發(fā)明的視圖。圖4B是示出本發(fā)明的視圖。圖5A是示出本發(fā)明的視圖。圖5B是示出本發(fā)明的視圖。圖5C是示出本發(fā)明的視圖。圖6是示出本發(fā)明的光源設(shè)備的視圖。圖7是示出傳統(tǒng)的驅(qū)動方法的燈電流的視圖。圖8是示出通過傳統(tǒng)的驅(qū)動方法的累積驅(qū)動時間、亮度維持率、以及燈電壓中的 波動的視圖。附圖標(biāo)記的解釋1 =AC 電源10 全波整流電路11 二極管橋12:電容器20:降壓斬波器電路21:晶體管22 二極管23 扼流線圈24 電容器30:控制電路31，32，33:電阻器34:PWM控制電路35:中央控制單元40 全橋電路41，42，43，44 晶體管45:橋控制電路50:電弧發(fā)生器電路51:電弧發(fā)生器控制電路60 高壓放電燈70 反射器100 高壓放電燈鎮(zhèn)流器 110:投影儀外殼
A，B:電極
具體實施例方式圖1是本發(fā)明的電路布置圖。在下文中，將會參考圖1進行描述。本發(fā)明的高壓 放電燈鎮(zhèn)流器包括全波整流電路10 ；降壓斬波器電路20，該降壓斬波器電路20用于通過 PWM(脈沖寬度調(diào)制)控制電路將全波整流電路10的DC電壓調(diào)節(jié)成預(yù) 定的燈功率或者燈電 流；全橋電路40，該全橋電路40用于將降壓斬波器電路20的DC輸出電壓轉(zhuǎn)換為方波交流 電流并且將方波交流電流施加給燈60 ；電弧發(fā)生器電路50，該電弧發(fā)生器電路50用于在燈 啟動時將高脈沖電壓施加給燈；以及控制電路30，該控制電路30用于控制降壓斬波器電路 20和全橋電路40。注意的是，為了更好地理解附圖，全波整流、電容器輸入型電路示出為整 流電路10，然而，如有必要還可以包括升壓電路(功率因數(shù)校正電路)等等。降壓斬波器電路20包括晶體管21，通過PWM控制電路34來PWM控制該晶體管 21 ；二極管22 ；扼流線圈23 ；以及平滑電容器24。降壓斬波器電路20被控制為將從全波整 流電路10提供的DC電壓轉(zhuǎn)換為預(yù)定的燈功率或者燈電流。通過橋控制電路45控制全橋電 路40從而以預(yù)定的頻率交替地導(dǎo)通/截止一對晶體管41和44以及一對晶體管42和43。 因此，(基本上，方波)交流電流被施加給燈60。燈60被假定為具有近似于50至400W的 額定功率的燈。通過控制電路30中的中央控制單元35確定前述的預(yù)定的燈功率或者燈電 流的值和預(yù)定的頻率。另外，在中央控制電路35中，如有必要，通過電阻器33檢測到的燈 電流能夠被用于恒定的燈電流控制并且通過電阻器31和32檢測到的燈電流和燈電壓能夠 被用于恒定的燈功率控制。本發(fā)明以由所選擇的頻率分量組成的合成驅(qū)動頻率驅(qū)動高電壓放電燈，在驅(qū)動時 檢測燈參數(shù)，并且根據(jù)檢測到的結(jié)果調(diào)節(jié)每單位時間每個驅(qū)動頻率的含有率(或者分量含 有率，在下文中相同)。在這里，增加對單位時間的描述。盡管沒有特別地限制時間長度，但 是考慮燈驅(qū)動條件的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，單位時間優(yōu)選地指定為數(shù)秒鐘內(nèi)。此外，通過從其獲得等效 優(yōu)點的循環(huán)的數(shù)目的控制方法和時間的控制方法可以控制含有率。在本實施例中，示出了 時間的控制。在下面描述了含有率的調(diào)節(jié)。例如，檢測燈電壓。當(dāng)檢測到的結(jié)果小于某基準(zhǔn)值 Va時，每單位時間的f2的含有率被調(diào)節(jié)到較高的狀態(tài)；相反地，當(dāng)檢測到的結(jié)果高于另外 的某基準(zhǔn)值\時，每單位時間的f2的含有率被調(diào)節(jié)為較低(基準(zhǔn)值Va <基準(zhǔn)值Vb)。實施例1在本實施例中，進行詳述以適合于與采用使用反射型鏡裝置的所謂的DLP系統(tǒng)的 光源設(shè)備的組合。在這里，在DLP系統(tǒng)中使用的色輪的旋轉(zhuǎn)數(shù)是100Hz。色輪被劃分為紅 (R)、綠(G)、藍(lán)(B)、白(W)、以及黃⑴色的5個區(qū)段，如圖2中所示。各區(qū)段的角度是紅 (R) = 100度，綠(G) = 100度，藍(lán)⑶=100度，白(W) = 30度，以及黃⑴=30度。在 這里，燈的額定功率是170W。此外，來自于光源設(shè)備的同步信號和從鎮(zhèn)流器提供到燈的電流波形與色輪的區(qū)段 同步，如圖3A中所示，并且具有用于對應(yīng)的區(qū)段的不同的值。各區(qū)段的電流值是I(Y)= II、I (R) = 12、I (G) = I (B) = I(W) = 13。此情況的電流波形被表示為la。如圖3A中所示，在色輪的一個旋轉(zhuǎn)中，波形Ia具有三個極性反轉(zhuǎn)(在此描述中，反轉(zhuǎn)的數(shù)目不包括一組燈電流波形的開始位置，但是包括其結(jié)束位置)。因此，每秒鐘的反轉(zhuǎn)的數(shù)目是300，當(dāng)轉(zhuǎn)換為頻率時其對應(yīng)于150Hz。同步信號之間的一組燈電流波形中的平 均頻率被設(shè)置為150Hz。同時，如圖3B中所示，波形Ib在區(qū)段的每個切換點具有極性反轉(zhuǎn)，并且進一步具有在綠色(G)和藍(lán)色(B)的每個區(qū)段中插入的一個極性反轉(zhuǎn)。在色輪的一個旋轉(zhuǎn)中的極性 反轉(zhuǎn)的數(shù)目被設(shè)置為7。因此，當(dāng)被轉(zhuǎn)換為頻率時每秒鐘的反轉(zhuǎn)的數(shù)目對應(yīng)于350Hz，并且 同步信號之間的一組的平均頻率被設(shè)置為350Hz。因此，關(guān)于每單位時間的這些Ia和Ib的分量含有率，為了進入高頻率狀態(tài)，增加Ib的含有率；為了進入低頻率狀態(tài)，增加Ia的含有率。注意的是，用于確定含有率的單位 時間是一秒鐘。這里，高壓放電燈鎮(zhèn)流器在燈被驅(qū)動的同時檢測燈電壓。當(dāng)燈電壓超過基準(zhǔn)值Vl 時，Ib的含有率被減少到Rp當(dāng)燈電壓下降到低于基準(zhǔn)值Vl時，Ib的含有率被增加到Rh， 其中100。此外，基準(zhǔn)值Vl是具有滯后量的值?；鶞?zhǔn)值Vl在&被切換到Rh 時是65V，而基準(zhǔn)值VI，在Rh被切換到&時是75V。例如，當(dāng)燈電壓超過VI，(75V)時，Ib的含有率&被設(shè)置為0%。當(dāng)燈電壓小于Vl (65V)時，Ib的含有率Rh被設(shè)置為100%。另外，可以逐步地切換含有率。因此，能夠避免由于驅(qū)動頻率的急劇變化導(dǎo)致的燈 的過渡狀態(tài)。例如，當(dāng)燈電壓下降到低于Vl (65V)時，可以以下述Rl — R1 — R2 — R3 — R4 — Rh的 方式移位Ib的含有率；當(dāng)燈電壓超過Vl ’ (75V)時，可以以下述Rh — R4 — R3 — R2 — R1 — & 的方式移位Ib的含有率。Rl :Ib(350Hz) = 0%R1 Ib (350Hz) = 20% [5 分鐘持續(xù)時間]R2 Ib (350Hz) = 40% [5 分鐘持續(xù)時間]R3 Ib (350Hz) = 60% [5 分鐘持續(xù)時間]R4 Ib (350Hz) = 80% [5 分鐘持續(xù)時間]Rh Ib (350Hz) = 100%盡管本實施例中的轉(zhuǎn)變時段是20分鐘，但是只要瞬變時段是大約至少一分鐘就 能夠獲得避免燈的過渡狀態(tài)的優(yōu)點。如果僅需求此優(yōu)點，那么轉(zhuǎn)變時段應(yīng)當(dāng)長。然而，根據(jù) 作為光源設(shè)備的實際使用的觀點，期望轉(zhuǎn)變時段處于1個小時內(nèi)。因此，考慮逐步改變的優(yōu) 點和實際使用，轉(zhuǎn)變時段應(yīng)大約為1分鐘到1個小時，更加優(yōu)選地為大約10分鐘到30分鐘。注意的是，除了上述5色型之外，色輪包括紅色(R)、綠色(G)以及藍(lán)色⑶的三 原色型；四色型，其中青色(C)被添加到三原色；六色型，其中黃色(Y)、洋紅色(M)以及青 色(C)的互補色被添加到三原色等等。這些類型中的每一個具有劃分的角度或者區(qū)段的布 置或者色輪的旋轉(zhuǎn)速度中的變化。因此，需要根據(jù)每個色輪的規(guī)格來確定反轉(zhuǎn)的數(shù)目和反 轉(zhuǎn)的位置。注意的是，高頻率電流波形組需要在與至少一個區(qū)段相對應(yīng)的時段期間具有反 轉(zhuǎn)，考慮色輪的旋轉(zhuǎn)速度是大約100至180Hz (諸如100Hz、120Hz、150Hz、180Hz)；區(qū)段的 數(shù)目大約是3至6 ；高頻率側(cè)的驅(qū)動頻率需要為200Hz至IkHz等等。
在任何類型的色輪中，為了具有在整個燈電流上具有正負(fù)對稱的電流波形的燈電 流，一組燈電流波形中的反轉(zhuǎn)的數(shù)目應(yīng)為奇數(shù)。這是因為第η組和第(η+1)組相對于時間 軸相互對稱。當(dāng)然，即使在反轉(zhuǎn)的數(shù)目是偶數(shù)的情況下，如果正電流的電流時間積和負(fù)電流 的電流時間積在一組中彼此相等，那么在整個燈電流上在燈電流中確保對稱性。反轉(zhuǎn)的位 置優(yōu)選在一定程度上基于區(qū)段。另一方面，為了具有在整個燈電流上具有正負(fù)對稱的燈電流的燈電流，在一組燈 電流波形中反轉(zhuǎn)的數(shù)目需要為偶數(shù)。例如，當(dāng)在如圖4Α中所示地附接有反射器的燈中施加正負(fù)對稱的燈電流時，一對 電 極中的頸側(cè)電極A的溫度高于開口側(cè)電極B。在這樣的情況下，電極A較早地?fù)p耗。因 此，期待的是，用作陽極的電極A的效果減少(用作陰極的電極B的效果增加)以平衡兩個 電極之間的損耗。在這里，定義從電極A流到電極B的電流是正電流(反向是負(fù)電流)。如果燈電流 波形形成為整體對稱并且其一組形成為負(fù)電流的電流時間積大于正電流的電流時間積，則 偶數(shù)的反轉(zhuǎn)允許始終施加具有相同極性的波形的燈電流。這能夠?qū)崿F(xiàn)電極A和B之間的損 耗程度的平衡或者溫度的平衡。另一可想到的平衡的方式可以依賴于電流平方時間積來替 代電流時間積。圖3C是示出通過偶數(shù)反轉(zhuǎn)獲得的波形的視圖(整體上正負(fù)對稱的波形)。在附圖 中，在I (R)和I (Y)之間和在I (W)和I (B)之間出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。結(jié)果，從I (Y)到I (W)的電流時 間積大于I (R)到I (B)的電流時間積。因此，在整體上朝著負(fù)電流偏置波形。在這里，當(dāng)與 上面的情況一樣，色輪的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)置為IOOHz時，在色輪的一次旋轉(zhuǎn)中波形Ic具有兩 個極性反轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)被轉(zhuǎn)換為頻率時反轉(zhuǎn)的數(shù)目對應(yīng)于100Hz。換言之，同步信號之間的 一組中的平均頻率是100Hz。因此，Ic能夠被用作低頻率電流波形組(適用于Ia)。圖3D也是示出通過偶數(shù)反轉(zhuǎn)獲得的波形的視圖(整體上正負(fù)對稱的波形)。在 附圖中，分別地，在I(R)、I(G)以及I(B)的各中間點處出現(xiàn)反轉(zhuǎn)，并且在I(Y)和I(W)前后 出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。結(jié)果，I⑴的電流時間積大于I(W)的電流時間積。因此，整體上向負(fù)電流側(cè)偏 置波形。在這里，當(dāng)與上面的情況一樣，色輪的旋轉(zhuǎn)速度被設(shè)置為IOOHz時，在色輪的一次 旋轉(zhuǎn)中波形Id具有8個極性反轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)被轉(zhuǎn)換為頻率時反轉(zhuǎn)的數(shù)目對應(yīng)于400Hz。換 言之，同步信號之間的一組中的平均頻率是400Hz。因此，Id能夠被用作高頻率電流波形組 (適用于lb)。同時，在如圖4A中所示地附接有副反射器80的燈的情況下，當(dāng)施加正負(fù)對稱的燈 電流時，開口側(cè)電極B的溫度高于頸側(cè)電極A。在這樣的情況下，由于電極B較早地?fù)p耗，因 此，期待的是，用作陽極的電極B的效果減少(用作陰極的電極A的效果增加)以平衡兩個 電極之間的損耗。這里，定義從電極B流到電極A的電流是正電流(反向是負(fù)電流)，燈電流波形形 成為非對稱，如圖3C或者圖3D中所示，并且其一組形成負(fù)電流的電流時間積大于正電流的 電流時間積。因此，偶數(shù)反轉(zhuǎn)允許始終施加具有相同極性的波形的燈電流。因此，能夠在電 極A和B之間實現(xiàn)損耗程度的平衡或者溫度的平衡。即使當(dāng)色輪的規(guī)格限制了驅(qū)動頻率時，上述的方式也允許適當(dāng)?shù)臒綦妷嚎刂?。實施?
在第二實施例中，示出示例，其中要被包含的頻率分量是不干擾在投影儀中使用 的視頻同步信號的頻率分量。在第二實施例中使用的與用于投影儀的視頻同步信號不同 步的頻率被發(fā)現(xiàn)是50Hz、82Hz、11 OHz、165Hz、190Hz、以及380Hz。使用的燈的額定功率是 170W。在這里，選擇82Hz (fl)和380Hz (f2)作為要被包含的頻率分量。為了進入低頻率 狀態(tài)，能夠減少每單位時間f2的含有率，而為了進入高頻率狀態(tài)，其能夠增加。注意的是， 用于確定含有率的單位時間是1秒鐘。在這里，高壓放電燈鎮(zhèn)流器在燈被驅(qū)動的同時檢測燈電壓。當(dāng)燈電壓超過基準(zhǔn)值 V2時，f2的含有率減少到&。當(dāng)燈電壓下降到低于基準(zhǔn)值V2時，f2的含有率增加到RH，其 中0<&<Κ100。此外，基準(zhǔn)值V2是具有滯后量的值。基準(zhǔn)值V2在&被切換到Rh時 是65V，而基準(zhǔn)值V2’在Rh被切換到&時是75V。
例如，當(dāng)燈電壓超過V2，(75V)時，f2的含有率&被設(shè)置為30%。當(dāng)燈電壓小于 V2 (65V)時，f 2的含有率Rh為70 %。另外，可以逐步地切換含有率。因此，能夠避免由于驅(qū)動頻率的急劇變化導(dǎo)致的燈 的過渡狀態(tài)。例如，當(dāng)燈電壓下降到低于V2(65V)時，可以以下述的& — R1 — R2 — R3 — Rh的 方式移位f2的含有率；當(dāng)燈電壓超過V2’ (75V)時，可以以下述的Rh — R3 — R2 — R1 — & 的方式移位f2的含有率。Rl (82Hz = 70% /380Hz = 30% )R1 (82Hz = 60% /380Hz = 40% ) [5 分鐘持續(xù)時間]R2 (82Hz = 50% /380Hz = 50% ) [5 分鐘持續(xù)時間]R3 (82Hz = 40% /380Hz = 60% ) [5 分鐘持續(xù)時間]Rh (82Hz = 30% /380Hz = 70% )盡管本實施例中的轉(zhuǎn)變時段是15分鐘，但是轉(zhuǎn)變時段可以為大約1分鐘到1個小 時，更加優(yōu)選的地為大約10分鐘到30分鐘，與實施例1的情況一樣。即使當(dāng)作為避免干擾視頻同步信號的結(jié)果而限制驅(qū)動頻率時，上述方式也允許適 當(dāng)?shù)臒綦妷嚎刂啤嵤├?在第三實施例中，基于與實施例2同樣的概念，選擇82Hz (fl)、110Hz (f2)、以及 380Hz (f3)作為要被包含的頻率分量，以每單位時間預(yù)定分量含有率構(gòu)成驅(qū)動頻率。為了進 入低頻率狀態(tài)，應(yīng)減少分量含有率的平均頻率，為了進入高頻率狀態(tài)，應(yīng)增加分量含有率的 平均頻率。注意的是，用于確定分量含有率的單位時間是1秒鐘。在這里，高壓放電燈鎮(zhèn)流器在燈被驅(qū)動的同時檢測燈電壓。當(dāng)燈電壓超過基準(zhǔn)值 V3時，如下地將分量含有率從CM切換到CL。在這里，基準(zhǔn)值V3被設(shè)置為80V。CM (82Hz = 40% /IlOHz = 20% /380Hz = 40% )CL (82Hz = 60% /IlOHz = 20% /380Hz = 20% )然后，當(dāng)燈電壓再次下降到低于基準(zhǔn)值V3時，以含有率組合從CL返回到CM的方 式執(zhí)行控制。為了穩(wěn)定用于含有率組合的切換控制，基準(zhǔn)值3具有滯后量并且在這種情況 下的基準(zhǔn)值V3’是77V。
相反地，當(dāng)燈電壓下降到低于基準(zhǔn)值V4時，含有率組合從CM切換到下面的CH。在 這里，基準(zhǔn)值V4被設(shè)置為60V。CH (82Hz = 20% /1 IOHz = 20% /380Hz = 60% )其后，當(dāng)燈電壓再次變得高于基準(zhǔn)值V4時，以含有率組合從CH返回到CM的方式 執(zhí)行控制。注意的是，與基準(zhǔn)值V3 —樣，基準(zhǔn)值V4也具有滯后量并且在這中情況下的基準(zhǔn) 值 V4’ 是 63V。此外，可以逐步地切換含有率，由此能夠避免由于驅(qū)動頻率的急劇變化導(dǎo)致的燈 的過渡狀態(tài)。例如，下述逐步變化時段CL1 (82Hz = 55% /IlOHz = 20% /380Hz = 25% )CL2 (82Hz = 50% /IlOHz = 20% /380Hz = 30% )CL3 (82Hz = 45% /IlOHz = 20% /380Hz = 35% )可以被設(shè)置在CM和CL之間。否則，下述的逐步變化時段CH1 (82Hz = 35% /IlOHz = 20% /380Hz = 45% )CH2 (82Hz = 30% /IlOHz = 20% /380Hz = 50% )CH3 (82Hz = 25% /IlOHz = 20% /380Hz = 55% )可以被設(shè)置在CM和CH之間。注意的是，逐步變化時段中的每一個應(yīng)大約是5分鐘。即使當(dāng)作為避免干擾視頻同步信號的結(jié)果而限制驅(qū)動頻率時，上述方式也允許更 細(xì)致的適當(dāng)?shù)臒綦妷嚎刂?。實施? (光源設(shè)備)在上述實施例中，已經(jīng)示出具有改進的燈電壓控制的高壓放電燈鎮(zhèn)流器。作為使 用其的應(yīng)用，圖6示出光源設(shè)備。在圖6中，100表示圖1中的上述高壓放電燈鎮(zhèn)流器，70表示附接有燈的反射器， 并且110表示容納高壓放電燈鎮(zhèn)流器和燈的外殼。注意的是，附圖示意性地示出實施例，并 且因此在附圖中沒有示出尺寸、布置等等。此外，在外殼中，投影儀能夠通過適當(dāng)?shù)胤胖梦?示出的圖像系統(tǒng)的組件等等來構(gòu)造。此外，在DLP系統(tǒng)的情況下，色輪(未示出)被包括在其中。此構(gòu)造允許即使在具有任何類型的頻率限制的投影儀中進行適當(dāng)?shù)臒綦妷嚎刂疲?其允許提供高度可靠的投影儀并且增加高壓放電燈鎮(zhèn)流器的通用性。注意的是，已經(jīng)示出上述實施例作為本發(fā)明的最優(yōu)選實施例。與此相關(guān)，提出下述 要點。(1)在本實施例中作為輸出電流的“方波”包括在嚴(yán)格的意義上不是完全方波的波 形。不是完全的方波的“方波”的示例包括如圖5A中所示的波形，其中方波的半個周期的 開始處的電流值不同于其結(jié)束處的電流值；圖5B中所示的波形，其中在半周期的中間存在 小的凸起和凹陷；以及圖5C中所示的波形，其中電流的時間積對于驅(qū)動期間的每個極性來 說不同。此外，示例還包括圖3A和圖3B中所示的波形，其中與在DLP系統(tǒng)中使用的色輪的 區(qū)段同步地改變電流值，并且改變極性。因此，期待的是，“方波”包括正常驅(qū)動期間的燈電 流的這樣的波形。
(2)在本發(fā)明中，基于時間劃分通過百分比(％ )來表示頻率的含有率。然而，在 實際設(shè)計中，通過將特定頻率的循環(huán)的數(shù)目乘以若干倍獲得的時間不嚴(yán)格地匹配用于對應(yīng) 的含有率的時間。因此，在某些情況下含有率的值是近似的。因此，在循環(huán)的中間可以中斷 頻率并且可以以另一頻率開始驅(qū)動。(3)在本發(fā)明中，雖然示出了燈電壓用作燈參數(shù)并且根據(jù)燈電壓彼此切換高低頻 率的構(gòu)造，但是驅(qū)動開始之后的驅(qū)動持續(xù)時間也可以被用作燈參數(shù)，并且可以每預(yù)定的驅(qū) 動持續(xù)時間相互切換高低頻率。在其燈電壓的表現(xiàn)已經(jīng)事先已知的燈的情況下，能夠在沒 有檢測燈電壓的情況下執(zhí)行切換操作。(4)在實施例中，雖然AC電源電路由整流電路；降壓斬波器電路；以及全橋電路構(gòu) 造，但是其它的布置也是可能的，只要布置能夠?qū)⒎讲ń涣麟娏魈峁┙o燈。例如，當(dāng)輸入電 源是DC電源時，可以僅在全橋電路的前級提供DC/DC轉(zhuǎn)換器?；蛘撸梢允褂弥T如推挽逆 變器的其它類型的電路來替代全橋電路，只要直流電流能夠被轉(zhuǎn)換為交流電流。(5)此外，控制電路30中的布置可以不限于示出的布置，只要控制電路30能夠執(zhí) 行全橋電路40中的晶體管41至44的反轉(zhuǎn)控制并且執(zhí)行降壓斬波器電路20中的晶體管21 的PWM控制。根據(jù)本發(fā)明，即使當(dāng)可能的驅(qū)動頻率受到限制時，也能夠通過組合多個驅(qū)動頻率 并且進一步通過根 據(jù)燈參數(shù)改變每單位時間每個頻率的分量含有率或者含有率來適當(dāng)?shù)?控制燈電壓。
權(quán)利要求
一種高壓放電燈鎮(zhèn)流器，所述高壓放電燈鎮(zhèn)流器用于以包括第一組電流波形和第二組電流波形的組合的合成波形交流電流驅(qū)動高壓放電燈，所述高壓放電燈包括布置為彼此面對的一對電極，所述鎮(zhèn)流器在采用色輪的DLP系統(tǒng)中使用，所述鎮(zhèn)流器包括控制裝置，所述控制裝置用于控制每單位時間所述合成波形電流中的所述第一和第二組的每一個的含有率；檢測裝置，所述檢測裝置用于檢測用于色輪的旋轉(zhuǎn)的同步信號；輸出裝置，所述輸出裝置用于根據(jù)所述同步信號和含有率將合成波形電流施加給所述高壓放電燈；以及檢測裝置，所述檢測裝置用于檢測高壓放電燈的燈電壓，其中所述第一和第二組中的每一個的波形都被反轉(zhuǎn)以對應(yīng)于所述色輪的區(qū)段的劃分位置和所述色輪的旋轉(zhuǎn)速度中的至少一個，所述第一和第二組中的每一個的時段具有等于所述色輪的一次旋轉(zhuǎn)的長度，并且所述第二組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目大于所述第一組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目，并且所述控制裝置被構(gòu)造為當(dāng)燈電壓超過預(yù)定值V時將所述第二組的含有率設(shè)置為RL％，并且當(dāng)燈電壓下降到低于預(yù)定值V’時將所述第二組的含有率設(shè)置為RH％(0≤RL＜RH≤100)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓放電燈鎮(zhèn)流器，其中，在所述第二組中，在與各區(qū)段中的 至少一個相對應(yīng)的時段期間出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。
3.一種光源設(shè)備，所述光源設(shè)備包括DLP系統(tǒng)，所述DLP系統(tǒng)包括根據(jù)權(quán)利要求1所述 的高壓放電燈鎮(zhèn)流器、高壓放電燈、以及色輪。
4.一種高壓放電燈鎮(zhèn)流器，所述高壓放電燈鎮(zhèn)流器用于以由多個頻率分量fl至 fn(n≥ 3，fn-1 < fn)組成的合成波形交流電流驅(qū)動高壓放電燈，所述高壓放電燈包括布 置為彼此面對的一對電極，所述鎮(zhèn)流器在投影儀中使用并且包括控制裝置，所述控制裝置用于控制每單位時間頻率分量fl至fn的分量含有率； 輸出裝置，所述輸出裝置用于根據(jù)所述分量含有率將合成波形電流施加給所述高壓放 電燈；以及檢測裝置，所述檢測裝置用于檢測所述高壓放電燈的燈電壓，其中 所述控制裝置被構(gòu)造為當(dāng)所述燈電壓超過預(yù)定值V時選擇第一分量含有率C1并且 當(dāng)所述燈電壓下降到低于預(yù)定值V’時選擇第二分量含有率C2，并且所述第二分量含有率C2的平均頻率高于所述第一分量含有率(^的平均頻率，并且所述 多個頻率分量fl至fn是不干擾在投影儀中使用的視頻信號的頻率分量。
5 一種光源設(shè)備，所述光源設(shè)備包括投影儀，所述投影儀包括根據(jù)權(quán)利要求4所述的 高壓放電燈鎮(zhèn)流器和高壓放電燈。
6.一種方法，所述方法用于以第一組電流波形和第二組電流波形的組合構(gòu)成的合成波 形交流電流驅(qū)動高壓放電燈，所述高壓放電燈包括布置為彼此面對的一對電極，所述方法 在采用色輪的DLP系統(tǒng)中使用，所述方法包括下述步驟檢測用于所述色輪的旋轉(zhuǎn)的同步信號； 檢測所述高壓放電燈的燈電壓；基于檢測到的燈電壓控制每單位時間合成波形電流中的第一和第二組的每一個的含有率；以及根據(jù)所述同步信號和所述含有率將合成波形電流施加給所述高壓放電燈，其中 所述第一和第二組中的每一個的波形被反轉(zhuǎn)以對應(yīng)于所述色輪的區(qū)段的劃分位置和 色輪的旋轉(zhuǎn)速度中的至少一個，所述第一和第二組中的每一個的時段具有等于色輪的一次 旋轉(zhuǎn)的長度，并且所述第二組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目大于所述第一組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目，并且 所述控制包括下述步驟當(dāng)燈電壓超過預(yù)定值V時將所述第二組的含有率設(shè)置為并且 當(dāng)燈電壓下降到低于預(yù)定值V’時將所述第二組的含有率設(shè)置為Rh%，其中0 < & < RH ^ 100。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述第二組中，在與各區(qū)段中的至少一個相對 應(yīng)的時段期間出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。
8. 一種方法，所述方法用于以包括多個頻率分量fl至fn(n > 3，fn-1 < fn)的合成 波形交流電流驅(qū)動高壓放電燈，所述高壓放電燈包括布置為彼此面對的一對電極，所述方 法在投影儀中使用并且包括下述步驟檢測高壓放電燈的燈電壓；基于檢測到的燈電壓控制每單位時間頻率分量fl至fn的分量含有率；以及 根據(jù)所述分量含有率將合成波形電流施加給所述高壓放電燈，其中 所述控制包括下述步驟當(dāng)所述燈電壓超過預(yù)定值V時選擇第一分量含有率Q，并且 當(dāng)所述燈電壓下降到低于預(yù)定值V’時選擇第二分量含有率C2，并且 所述第二分量含有率C2的平均頻率高于所述第一分量含有率(^的平均頻率，并且所述 多個頻率分量fl至fn都是不干擾在投影儀中使用的視頻信號的頻率分量。
全文摘要
即使當(dāng)可使用的驅(qū)動頻率受到限制時，也適當(dāng)?shù)乜刂茻綦妷骸８邏悍烹姛翩?zhèn)流器以包括第一組和第二組電流波形的組合的合成電流波形執(zhí)行驅(qū)動。鎮(zhèn)流器包括控制裝置，該控制裝置用于控制每單位時間每一組的含有率；檢測裝置，該檢測裝置用于檢測用于色輪的旋轉(zhuǎn)同步信號；輸出裝置，該輸出裝置用于將根據(jù)同步信號和含有率的合成電流波形施加給高壓放電燈；以及檢測裝置，該檢測裝置用于檢測燈電壓。各組中的每一個的波形被反轉(zhuǎn)以對應(yīng)于色輪的區(qū)段位置和旋轉(zhuǎn)速度中的至少一個。第一和第二組中的每一個的時段具有等于色輪的一次旋轉(zhuǎn)的長度。第二組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目大于第一組的反轉(zhuǎn)的數(shù)目。鎮(zhèn)流器被構(gòu)造為當(dāng)燈電壓超過預(yù)定值V時將第二組的含有率設(shè)置為RL％，并且當(dāng)燈電壓下降到低于預(yù)定值V’時將第二組的含有率設(shè)置為RH％(0≤RL＜RH≤100)。
文檔編號H05B41/24GK101990788SQ200980112459
公開日2011年3月23日 申請日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月8日
發(fā)明者原澤弘一, 大河原亮, 永瀨徹, 鈴木信一, 駒津嘉昭, 黑田能章 申請人:巖崎電氣株式會社