專利名稱：超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置。特別是涉及一種在使用了將超高壓水銀燈作為光源的液晶顯示裝置或DMD(數(shù)字反射裝置)的DLP(數(shù)字光處理機(jī))等投影裝置中所使用的點(diǎn)亮裝置，該超高壓水銀燈的發(fā)光管內(nèi)封入有0.15mg/mm3以上的水銀，點(diǎn)亮?xí)r的水銀蒸汽壓為110個(gè)氣壓以上。
背景技術(shù)：
投射型投影裝置被要求針對(duì)于矩形的屏幕，以均勻而且充分的演色性使圖像明亮，因此，作為光源，使用了封入有水銀或金屬鹵化物的金屬鹵化物燈。另外，這樣的金屬鹵化物燈，最近在進(jìn)一步的小型化、點(diǎn)光源化方面也不斷發(fā)展，另外電極間距離極小的裝置被實(shí)用化。
以這樣的背景為基礎(chǔ)，在最近，取代金屬鹵化物燈，而提出了具有前所未有的高的水銀蒸汽壓、例如150氣壓的燈。這是通過進(jìn)一步提高水銀蒸汽壓，從而抑制(收縮)電弧的擴(kuò)散，同時(shí)實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提高光輸出的一種燈。
例如在特開平2-148561、特開平6-52830號(hào)中公開了這種超高壓放電燈。
上述燈是使用這樣的超高壓水銀燈，例如在由石英玻璃制成的發(fā)光管中以2mm以下的間隔相向配置一對(duì)電極，在該發(fā)光管中封入0.15mg/mm3以上的水銀和1×10-6～1×10-2μmol/mm3范圍內(nèi)的鹵素。封入鹵素的主要目的是防止發(fā)光管的透明消失，但由此也產(chǎn)生所謂的鹵素循環(huán)。
但是上述超高壓水銀燈(下面僅稱為放電燈)，隨著點(diǎn)亮?xí)r間的經(jīng)過，電弧的起點(diǎn)也移動(dòng)，產(chǎn)生所謂的閃爍現(xiàn)象。這種閃爍現(xiàn)象在投影裝置的情況下，導(dǎo)致畫面的搖動(dòng)或變動(dòng)，會(huì)發(fā)展成致命的問題。
為了解決這種問題，已知有這樣一種技術(shù)，在直流點(diǎn)亮放電燈的同時(shí)，每隔一定周期就重疊脈沖電流，抑制放電的起點(diǎn)移動(dòng)。
但是，即使是這樣的每隔一定周期就重疊電流進(jìn)行點(diǎn)亮控制的方法，也不一定就能進(jìn)行穩(wěn)定地放電，而在現(xiàn)實(shí)中反倒存在助長(zhǎng)閃爍現(xiàn)象的情況。
專利文獻(xiàn)1特開2003-151786號(hào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種可抑制閃爍現(xiàn)象而又能穩(wěn)定地進(jìn)行點(diǎn)亮的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明方案1的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，由超高壓放電燈和對(duì)該放電燈提供直流電流進(jìn)行點(diǎn)亮的供電裝置，該超高壓放電燈是在由石英玻璃制成的發(fā)光管中以2mm以下的間隔相向配置一對(duì)電極，在該發(fā)光管中封入有0.15mg/mm3以上的水銀、稀有氣體和1×10-6～1×10-2μmol/mm3的范圍內(nèi)的鹵素。而所述供電裝置，對(duì)所述放電燈，提供將周期性的脈沖電流重疊于直流電流的電流(下面稱為“脈沖重疊電流”)，同時(shí)在該放電燈的點(diǎn)亮電壓上升時(shí)，使該脈沖電流的大小變大。
另外，本發(fā)明方案2的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，其特征是，供電裝置對(duì)放電燈進(jìn)行恒定功率控制。
另外，本發(fā)明方案3的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，其特征是，放電燈的陰極由純度為99.99％以上的鎢構(gòu)成。
另外，本發(fā)明方案4的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，其特征是，放電燈的陰極是前端尖的大致圓錐形狀。
本申請(qǐng)的發(fā)明人們經(jīng)過銳意研究的結(jié)果得知，為了不產(chǎn)生閃爍而穩(wěn)定地點(diǎn)亮放電燈，僅周期性的將脈沖施加在直流電流上并不足夠，還需要根據(jù)與放電燈的點(diǎn)亮電壓的關(guān)系來控制該脈沖電流，具體而言，當(dāng)放電燈的點(diǎn)亮電壓上升時(shí)，進(jìn)行控制，使得脈沖電流的大小至少不減少，或者進(jìn)行，調(diào)整使其變大，這一點(diǎn)是很重要的。
其理由并不明確，但可進(jìn)行如下探討。
即，當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間點(diǎn)亮放電燈時(shí)，與陰極相比，在熱增量大的陽(yáng)極的前端，作為其構(gòu)成材料的鎢蒸發(fā)，所以電極間距離也變長(zhǎng)。電極間距離一變長(zhǎng)，燈電壓就上升，因?yàn)橐话惴烹姛羰潜缓愣üβ士刂频?，所以提供給放電燈的電流值下降。
而流到放電燈的電流值一減少，對(duì)陰極的熱增量就低下，為了維持放電而在陰極前端上局部形成高溫的熱電子發(fā)射區(qū)域，因此放電電弧的陰極附近部分(下面稱也為“陰極高光點(diǎn)部分”)收縮。
圖4示出放電電弧收縮的狀態(tài)，圖4(a)示出放電電弧的陰極附近部分收縮前的狀態(tài)，圖4(b)示出放電電弧的陰極附近部分收縮后的狀態(tài)。
在陽(yáng)極2和陰極3之間形成放電電弧A。當(dāng)伴隨著燈電流值的低下而對(duì)陰極3的熱增量下降時(shí)，放電電弧A的陰極附近部分如圖4(b)所示，收縮成細(xì)的形狀。
而當(dāng)放電電弧的陰極附近部分收縮時(shí)，在陰極前端部電弧起點(diǎn)移動(dòng)(下面也稱為“波動(dòng)”)，作為結(jié)果，產(chǎn)生了閃爍。圖4(b)中的箭頭表示電弧的移動(dòng)。在放電電弧粗的情況下由陰極前端全體保持著，但當(dāng)放電電弧收縮后，則由陰極前端的一部分保持，由于對(duì)流等的影響而容易波動(dòng)。
象這樣伴隨著燈電流值的低下而對(duì)陰極的熱增量下降時(shí)，放電電弧波動(dòng)這樣的現(xiàn)象，不是在放電燈中一般適用這樣的性質(zhì)的內(nèi)容，是在以本發(fā)明為對(duì)象的超高壓水銀燈中，具體而言是在于發(fā)光管中以2mm以下的間隔相向配置一對(duì)電極、在該發(fā)光管中封入有0.15mg/mm3以上的水銀的直流式點(diǎn)亮方式的放電燈中顯著發(fā)生的現(xiàn)象。這是因?yàn)?，由于點(diǎn)亮?xí)r水銀蒸汽壓極高，放電電弧自身原本就容易收縮，在此狀況的基礎(chǔ)之上，而且與交流式點(diǎn)亮方式不同，通常對(duì)進(jìn)行熱電子發(fā)射動(dòng)作的陰極的熱增量原本很小。因此直流點(diǎn)亮方式的燈的陰極最好被設(shè)計(jì)成與陽(yáng)極相比較小、前端尖的大致圓錐形狀，使得其相對(duì)于壽命初期的燈電流值，為了能夠良好的(不收縮的)實(shí)現(xiàn)熱電子發(fā)射動(dòng)作，而要盡可能的高溫，并且為了能夠容忍鎢的蒸發(fā)速度，而要盡可能的低溫。適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)是使陰極前端部側(cè)面的為2400K～2800K左右，但是伴隨著所述燈電流值的低下而動(dòng)作溫度低下，從而形成收縮了的陰極高光點(diǎn)。
另外，以本發(fā)明為對(duì)象的放電燈，因?yàn)殡s質(zhì)的蒸發(fā)會(huì)污染發(fā)光管的原因，陰極材料(鎢)不含有釷等電子放射性物質(zhì)。因此，必須由不依賴于電子放射性物質(zhì)的鎢自身進(jìn)行熱電子放射，與包含有電子放射性物質(zhì)的情況相比，以高的溫度進(jìn)行動(dòng)作。即，當(dāng)陰極溫度低下時(shí)，電子放射特性容易下降。
若僅以使這樣的直流式點(diǎn)亮方式的超高壓放電燈的陰極動(dòng)作穩(wěn)定為目的，則不用恒定功率點(diǎn)亮而優(yōu)選采用恒定電流點(diǎn)亮。但是，當(dāng)發(fā)生所述的燈電壓上升時(shí)，以恒定電流點(diǎn)亮?xí)黾訜糨斎?。在以為了提高光輸出而封?.15mg/mm3以上的水銀、在為了以大致完全蒸發(fā)狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)作而以高的管壁負(fù)載點(diǎn)亮的本發(fā)明為對(duì)象的放電燈中，因?yàn)槭⒉Ａе瓢l(fā)光管被設(shè)計(jì)成以僅比耐熱臨界溫度略微低的溫度進(jìn)行動(dòng)作，所以燈輸入的略微增加就會(huì)引起電極支撐部分或發(fā)光管上部的透明消失、破損等短的壽命，因此，恒定電流點(diǎn)亮實(shí)際上并不能采用。
而本發(fā)明人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)檢測(cè)出放電燈的點(diǎn)亮電壓的減少時(shí)，為使其成為恒定功率點(diǎn)亮，要使重疊在所提供的直流電流上的周期性的脈沖電流提高，會(huì)導(dǎo)致陰極前端部分的加溫效果，作為其結(jié)果，可以防止放電電弧的波動(dòng)。


圖1示出本發(fā)明的超高壓水銀燈的電極的構(gòu)造。
圖2示出本發(fā)明的供電裝置的概略構(gòu)成。
圖3示出本發(fā)明的電流波形。
圖4示出本發(fā)明的放電電弧的狀態(tài)。
圖5示出本發(fā)明的供電裝置的略化的具體例。
圖6示出本發(fā)明的供電裝置的供電控制電路的具體例。
圖7示出說明本發(fā)明的供電裝置的降壓斬波電路的動(dòng)作的視圖。
圖8示出本發(fā)明的供電裝置的斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路的具體例。
圖9示出本發(fā)明的供電裝置的燈電流信號(hào)調(diào)制電路的具體例。
圖10示出使用本發(fā)明的超高壓水銀燈的光源裝置。
圖11示出表示本發(fā)明的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的效果的照度變動(dòng)率測(cè)定例。
具體實(shí)施例方式
圖1示出本發(fā)明的短電弧型高壓放電燈(下面僅稱為“放電燈”)的整體構(gòu)造。
放電燈1具有通過由石英玻璃制成的放電容器而形成的大致球形的發(fā)光部10，在該發(fā)光部10內(nèi)，相互相向而配置有陽(yáng)極2和陰極3。另外，從發(fā)光部10的兩端部延伸而分別形成有密封11，這些密封11中，例如比緊縮密封更嚴(yán)密地埋設(shè)有通常由鉬構(gòu)成的導(dǎo)電用金屬箔4。金屬箔4的一端與陽(yáng)極2或者陰極3連接，金屬箔4的另一端與外部導(dǎo)線5連接。
在發(fā)光部10中，封入有水銀、稀有氣體、鹵素氣體。
水銀是用于得到需要的可視光波長(zhǎng)、例如波長(zhǎng)為360～780nm的放射光，封入有0.15mg/mm3以上。該封入量根據(jù)溫度條件而不同，點(diǎn)亮?xí)r在150氣壓以上成為極高的蒸汽壓。另外，通過封入更多的水銀，可以制作點(diǎn)亮?xí)r的水銀蒸汽壓在200氣壓以上、300氣壓以上這樣的高水銀蒸汽壓的放電燈，水銀蒸汽壓越高，就越能實(shí)現(xiàn)適用于投影裝置的光源。
稀有氣體、例如氬氣被封入約13kPa，可以改善點(diǎn)亮的始動(dòng)性。
鹵素是以碘、溴、氯等與水銀以外的其他金屬的化合物的形式封入。鹵素的封入量可以從10-6～10-2μmol/mm3的范圍內(nèi)選擇，其功能是利用了鹵循環(huán)的長(zhǎng)壽命化，而如本發(fā)明的放電燈這樣的極小型且具有高的內(nèi)壓的燈，封入這樣的鹵素具有防止放電容器的破損、透明消失的作用。
若示出這樣的放電燈的數(shù)值例，例如，發(fā)光部的外徑從6.0～15.0mm的范圍內(nèi)選取，例如為10.0mm，電極間距離從0.5～2.0mm的范圍內(nèi)選取，例如為1.2mm，發(fā)光管內(nèi)容積從40～300mm3的范圍內(nèi)選取，例如為75mm3。點(diǎn)亮條件例如從管壁負(fù)載0.8～2.0W/mm2的范圍內(nèi)選取，例如為1.5W/mm2，初始額定電壓為70V，額定功率為200W。
另外，該放電燈內(nèi)置于小型化的投影裝置等中，即要整體結(jié)構(gòu)極小，要求高的光量。所以發(fā)光部?jī)?nèi)的熱的條件極其嚴(yán)格。
放電燈設(shè)置于投影裝置或高架發(fā)射裝置這樣的顯示用設(shè)備中，提供演色性良好的放射光。
圖2是本發(fā)明的放電燈點(diǎn)亮裝置100，示出放電燈1和供電裝置Ex。供電裝置Ex由具有開關(guān)元件的鎮(zhèn)流電路、DC電源Mx、起動(dòng)器Ui構(gòu)成。
另外，關(guān)于供電裝置Ex的電路結(jié)構(gòu)與動(dòng)作說明，使用圖5～圖9在后面描述。
圖3是供電裝置對(duì)放電燈供給的電流波形，橫向軸表示時(shí)間，縱向軸表示電流值。
在期間T1，電流值IL表示流通于燈的電流值，若因?yàn)楹愣üβ士刂贫鵁綦妷簽橐欢?，則電流值IL也為一定。在電流值IL中以規(guī)定的周期施加(重疊)有脈沖電流。該脈沖電流由供電裝置Ex生成，作為結(jié)果，成為圖示這樣的在直流電流IL上施加了脈沖電流的電流波形。
另外，在本發(fā)明中，將在直流電流中也包含有重疊電流的電流稱為脈沖重疊電流IP，將被重疊的電流稱為脈沖電流(IP-IL)。
脈沖電流可以是在供電裝置中具有時(shí)鐘而以一定周期產(chǎn)生脈沖，也可以是根據(jù)來自外部(例如，投影裝置)的信號(hào)而以一定周期產(chǎn)生脈沖。
當(dāng)放電燈長(zhǎng)時(shí)間、例如400小時(shí)點(diǎn)亮?xí)r，陽(yáng)極前端的鎢材料蒸發(fā)而電極間距離變長(zhǎng)。若舉出一例，設(shè)計(jì)值為1.2mm的電極間距離成為1.5mm左右。
當(dāng)電極間距離比設(shè)計(jì)值長(zhǎng)時(shí)，由于放電燈的點(diǎn)亮電壓上升，所以被恒定功率控制的放電燈的點(diǎn)亮電流減少。
期間T2是表示該點(diǎn)亮電流減少的狀態(tài)，電流值IL變化為電流值IL’。
另一方面，本發(fā)明的供電裝置檢測(cè)上述燈點(diǎn)亮電壓的上升。當(dāng)燈的點(diǎn)亮電壓上升時(shí)，輸出用于使脈沖電流的大小(IP-IL)更大的脈沖生成用信號(hào)。
作為結(jié)果，由于脈沖電流(IP-IL)變大，可以防止陰極前端部分的溫度低下，可以防止放電電弧的波動(dòng)。圖3中的期間T2表示出在直流電流IL’減少的情況下，產(chǎn)生高的脈沖電流(IP’-IL’)的狀態(tài)。
也就是說，當(dāng)燈點(diǎn)亮電壓上升而直流電流IL減少時(shí)，控制脈沖電流值(IP-IL)使之成為更大的(IP’-IL’)。
根據(jù)鎢的熱擴(kuò)散長(zhǎng)等物理性質(zhì)和陰極的形狀尺寸確定適當(dāng)?shù)拿}沖電流的時(shí)間寬度，使得在供給脈沖電流的期間中陰極前端部分有效的加溫，并且不會(huì)因電極支撐部的過渡升溫而產(chǎn)生透明消失等的問題。因?yàn)檫m當(dāng)?shù)拿}沖的時(shí)間寬度是由即使長(zhǎng)時(shí)間的點(diǎn)亮相對(duì)變化也較小的陰極的形狀尺寸和物理值確定的，所以與燈電壓的上升無關(guān)而可以成為一定值。當(dāng)脈沖重疊期間結(jié)束而成為直流電流期間時(shí)，陰極的溫度開始降低。確定適當(dāng)?shù)拿}沖電流的周期，使得陰極高光點(diǎn)收縮的程度到陰極的溫度下降之前，可以重疊下一個(gè)脈沖。由于同樣的理由，脈沖電流的周期也與燈電壓的上升無關(guān)而可設(shè)定為一定值，通過調(diào)整脈沖電流(IP-IL)，不會(huì)有因燈輸入增加引起的短壽命的問題，可以維持良好的陰極動(dòng)作。
調(diào)整脈沖電流的時(shí)序，可以使用在超過規(guī)定的燈電壓時(shí)使規(guī)定的脈沖電流變化的方法，或者對(duì)應(yīng)于燈電壓的變化通常使脈沖電流模擬地變化的方法。
關(guān)于前者，舉出一例，在恒定時(shí)的燈電壓為80V的情況下，當(dāng)超過閾值85V時(shí)，使脈沖電流增加。
關(guān)于后者，舉出一例，在恒定時(shí)的燈電壓為80V的情況下，當(dāng)上升1V時(shí)，使脈沖電流增加，脈沖重疊電流從IP變?yōu)镮P’，當(dāng)燈電壓進(jìn)一步上升1V時(shí)，使脈沖重疊電流進(jìn)一步上升為IP”。
另外，也可以將這些調(diào)整方法組合。例如，當(dāng)燈電壓超過規(guī)定的閾值時(shí)開始脈沖電流的調(diào)整，而之后的調(diào)整是相對(duì)于燈電壓的變化而模擬地變化。
另外，與燈電壓無關(guān)，也可以適用將脈沖重疊電流IP維持為一定的方法。這時(shí)，因燈電壓上升而直流電流IL減少，所以作為結(jié)果，脈沖電流(IP-IL)增加。另外，該控制方法相當(dāng)于后述的實(shí)施例的第1脈沖重疊方法。
也可以是這樣的方法本發(fā)明的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，在初始的恒定點(diǎn)亮?xí)r，不對(duì)放電燈施加脈沖電流，在供給所謂通常的直流電流的同時(shí)，而在燈電壓上升時(shí)施加脈沖電流。這是因?yàn)槌跏嫉暮愣c(diǎn)亮?xí)r的放電電弧的波動(dòng)小的緣故。
在此，“脈沖電流”的意思并不僅是圖3所示的完全的方形波。例如，也可以對(duì)應(yīng)于包含相比于直流電流成分成為高電流的成分這樣的急劇的振蕩波形或者其它的波形。
而且，本發(fā)明的“重疊”，不只是對(duì)直流電流，附加脈沖電流(圖3中所說的IP-IL)的情況，也包含使直流電流本身瞬間增加，而作為結(jié)果是成為重疊了脈沖電流的波形的情況。
針對(duì)本發(fā)明的脈沖電流，若舉出數(shù)值例，當(dāng)基準(zhǔn)的電流值IL為3A時(shí)，脈沖重疊電流值IP為3.5～6.0A左右，例如為4.0A。
另外，脈沖寬度(半通帶寬度)例如為200μ秒～1000μ秒左右，例如為500秒，脈沖的頻率為60Hz～500Hz左右，例如為180Hz。
本發(fā)明的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，相對(duì)于燈電壓的上升，而調(diào)整脈沖電流的大小，在該大小的調(diào)整的基礎(chǔ)之上，還可以調(diào)整脈沖寬度和頻率。這是因?yàn)橥ㄟ^提供給陰極的電流量增加，而具有陰極的升溫效果。
接著，針對(duì)本發(fā)明的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的供電裝置，具體的說明電路構(gòu)造和動(dòng)作說明。圖5是圖2所示的供電裝置的具體例，示出DC驅(qū)動(dòng)方式的供電裝置的一例。
在供電裝置Ex中，降壓斬波型的鎮(zhèn)流電路Bx，從PFC等DC電源Mx接受電壓的供給而進(jìn)行動(dòng)作。在所述鎮(zhèn)流電路Bx中，通過FET等開關(guān)元件Qx接通或關(guān)斷來自DC電源Mx的電流，通過扼流圈Lx對(duì)平滑電容Cx進(jìn)行充電，該電壓施加在放電燈1上，在放電燈1中可以流通電流。
另外，在所述開關(guān)元件Qx為接通狀態(tài)的期間，由通過開關(guān)元件Qx的電流直接進(jìn)行對(duì)平滑電容Cx的充電和對(duì)作為負(fù)載的放電燈1的電流供給，同時(shí)以電流的形式把能量存儲(chǔ)在扼流圈Lx，所述開關(guān)元件Qx為關(guān)斷狀態(tài)的期間，由以電流的形式存儲(chǔ)在扼流圈Lx的能量，通過續(xù)流二極管Dx進(jìn)行對(duì)平滑電容Cx的充電和對(duì)放電燈1的電流供給。
在起動(dòng)器Ui，通過電阻Ri，電容Ci被燈電壓VL充電。通過將門驅(qū)動(dòng)電路Gi激活以及由晶閘管等構(gòu)成的開關(guān)元件Qi的導(dǎo)通，所述電容Ci通過變壓器Ki的初級(jí)側(cè)繞組Pi而放電，在次級(jí)側(cè)繞組Hi產(chǎn)生高電壓脈沖。
起動(dòng)器Ui的次級(jí)側(cè)繞組Hi所產(chǎn)生的高電壓，重疊于鎮(zhèn)流電路Bx的輸出電壓而施加在電極2、3之間，可以起動(dòng)放電燈1的放電。
供電控制電路Fx生成具有某一占空比的門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg，所述門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg通過門驅(qū)動(dòng)電路Gx，被附加于所述開關(guān)元件Qx的門端子上，從而控制來自所述的DC電源Mx的電流的接通或關(guān)斷。
在所述放電燈1的電極2、3之間流通的燈電流IL和在電極2、3之間產(chǎn)生的燈電壓VL，通過電流檢測(cè)裝置Ix和電壓檢測(cè)裝置Vx，可以檢測(cè)出。另外，關(guān)于所述電流檢測(cè)裝置Ix使用分流電阻、而關(guān)于所述電壓檢測(cè)裝置Vx使用分壓電阻，可以簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)電流檢測(cè)裝置Ix檢測(cè)的燈電流信號(hào)Si以及根據(jù)所述電壓檢測(cè)裝置Vx檢測(cè)的燈電壓信號(hào)Sv，輸入到供電控制電路Fx，根據(jù)該時(shí)刻的放電燈1的放電狀態(tài)的不同，即，是非放電狀態(tài)，或者是輝光放電狀態(tài)(根據(jù)情況，是何種輝光放電狀態(tài))，或者是電弧放電狀態(tài)(根據(jù)情況，是何種電弧放電狀態(tài))等，反饋式地控制所述門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空比，使得燈電流IL和燈電壓VL，或者作為這些電流和電壓的積的燈功率，減少與其目標(biāo)值的差。
圖6示出供電控制電路Fx的簡(jiǎn)略化的構(gòu)造。
所述燈電壓信號(hào)Sv被輸入到綜合控制部Xpu中的AD轉(zhuǎn)換器Adc，被轉(zhuǎn)換成具有適當(dāng)?shù)奈粩?shù)的數(shù)字的燈電壓數(shù)據(jù)Sxv，再輸入到微處理單元Mpu。在此，微處理單元Mpu包含CPU、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生電路、計(jì)時(shí)器、數(shù)字信號(hào)的輸入輸出用的IO控制器等。微處理單元Mpu，基于參照所述燈電壓數(shù)據(jù)Sxv的計(jì)算、和對(duì)應(yīng)于該時(shí)刻的種類的狀態(tài)的條件判斷，生成后述斬波能力控制電路Ud用的斬波能力控制目標(biāo)數(shù)據(jù)Sxt。所述斬波能力控制目標(biāo)數(shù)據(jù)Sxt由DA轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬的斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，然后通過為第1脈沖重疊(是使脈沖重疊電流峰值的絕對(duì)值成為一定的技術(shù)，意思是使圖3的電流值IP成為一定的技術(shù))而設(shè)置的、后述的斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um，轉(zhuǎn)換成調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’，再輸入到斬波能力控制電路Ud。
另外，所述燈電流信號(hào)Si，通過為第2脈沖重疊(是加上一定振幅的脈沖電流的技術(shù)，意思是使圖3的電流值(IP-IL)成為一定的技術(shù))而設(shè)置的、后述的燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un，轉(zhuǎn)換成調(diào)制燈電流信號(hào)Si’，輸入到斬波能力控制電路Ud。
在斬波能力控制電路Ud中輸入所述燈電壓信號(hào)Sv。進(jìn)一步，用于規(guī)定所允許的燈電流的上限值的燈電流上限信號(hào)Sk由燈電流上限信號(hào)產(chǎn)生電路Uc產(chǎn)生而輸入。
另外，所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um和所述燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un，根據(jù)進(jìn)行第1脈沖重疊或者第2脈沖重疊中的一個(gè)，而設(shè)置有其中的一個(gè)。即，在設(shè)置所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um的情況下，就不設(shè)置所述燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un，所以所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’與所述燈電流信號(hào)Si相同。反之，在設(shè)置所述燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un的情況下，就不設(shè)置所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um，所以所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’與所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St相同。
在所述斬波能力控制電路Ud中，所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’，通過根據(jù)需要設(shè)置的放大器或者緩沖器Ad1和二極管Dd1，另外，所述燈電流上限信號(hào)Sk通過根據(jù)需要設(shè)置的放大器或者緩沖器Ad2和二極管Dd2，同時(shí)與上拉電阻Rd1的一端連接，生成斬波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2。另外，所述上拉電阻Rd1的另一端與具有適當(dāng)?shù)碾妷旱幕鶞?zhǔn)電壓源Vd1連接。
所以，所述斬波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2成為選擇了與所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd3或者與所述燈電流上限信號(hào)Sk對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd4中的、不大的一方的信號(hào)。
即，所述綜合控制部Xpu例如將對(duì)應(yīng)于額定功率的常數(shù)除以所述燈電壓數(shù)據(jù)Sxv，計(jì)算出用于達(dá)成額定功率的燈電流IL的值，從而生成與該值對(duì)應(yīng)的值等，以任何的方法生成所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’，假設(shè)其即使是不適當(dāng)?shù)?，在所述斬波能力控制電路Ud中，也能用硬件來控制所述斬波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2，使得燈電流IL不超過所述燈電流上限信號(hào)Sk。
還有，所述通過AD轉(zhuǎn)換器Adc或微處理單元Mpu的控制，因?yàn)閯?dòng)作速度慢(或者當(dāng)速度快時(shí)則成本高)，而在發(fā)生例如燈的放電狀態(tài)急速變化等的狀況時(shí)，由于動(dòng)作緩慢，發(fā)生所述的調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’的不適當(dāng)，因此用硬件來構(gòu)成這種電流控制功能，從燈或供電裝置的保護(hù)的觀點(diǎn)來說也是有益的。
另一方面，所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’通過根據(jù)需要設(shè)置的放大器或者緩沖器Ad3和二極管Dd3，與一端接地Gndx的下拉電阻Rd5的另一端連接，產(chǎn)生控制對(duì)象信號(hào)Sd5。
進(jìn)一步，所述燈電壓信號(hào)Sv，通過比較器Cmv，與其電壓對(duì)應(yīng)于所述的無負(fù)載開放電壓的基準(zhǔn)電壓源Vd2的電壓相比較，若所述燈電壓信號(hào)Sv高于無負(fù)載開放電壓時(shí)，晶體管Qd1成為關(guān)斷或者有源狀態(tài)，電流從適當(dāng)?shù)碾妷涸碫d3，通過電阻Rd4和二極管Dd4，流至所述下拉電阻Rd5，從而提高所述控制對(duì)象信號(hào)Sd5的電平。
相反，當(dāng)所述燈電壓信號(hào)Sv低于無負(fù)載開放電壓時(shí)，所述晶體管Qd1成為接通狀態(tài)，因此來自所述電壓源Vd3的電流被短路，所述控制對(duì)象信號(hào)Sd5對(duì)應(yīng)于所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’。
這是因?yàn)?，由所述的下拉電阻Rd5和二極管Dd3、二極管Dd4構(gòu)成的電路，選擇與各二極管的陽(yáng)極側(cè)的信號(hào)Sd6和信號(hào)Sd7的任何不小的一方對(duì)應(yīng)的電壓并在下拉電阻Rd5產(chǎn)生。
通過這樣的構(gòu)成，即使在例如輸出電流基本上停止，所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’基本上不能進(jìn)入的狀態(tài)下，所述燈電壓信號(hào)Sv若高于所述無負(fù)載開放電壓時(shí)，所述控制對(duì)象信號(hào)Sd5急速上升，從而燈電壓VL通常用硬件來大致被控制為無負(fù)載開放電壓以下。
所述斬波驅(qū)動(dòng)信號(hào)目標(biāo)信號(hào)Sd2由電阻Rd2和電阻Rd3分壓，被輸入到運(yùn)算放大器Ade的反轉(zhuǎn)輸入端子中。另一方面，所述控制對(duì)象信號(hào)Sd5輸入到所述運(yùn)算放大器Ade的非反轉(zhuǎn)輸入端子中。
所述運(yùn)算放大器Ade的輸出信號(hào)Sd1，通過積分電容Cd1和加速電阻Rd6而被反饋至反轉(zhuǎn)輸入端子，因此所述運(yùn)算放大器Ade作為誤差積分電路將所述控制對(duì)象信號(hào)Sd5相對(duì)于所述斬波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2的由電阻Rd2和電阻Rd3引起的分壓電壓的電壓的差積分。
與用于確定時(shí)間常數(shù)的電阻Rd0和電容Cd0連接的振蕩器Osc，產(chǎn)生圖7所示的鋸齒狀波信號(hào)Sd0，該鋸齒狀波信號(hào)Sd0和所述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1由比較器Cmg進(jìn)行比較。
但在比較時(shí)，對(duì)所述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1增加了補(bǔ)償電壓Vd4的信號(hào)Sd8和所述鋸齒狀波信號(hào)Sd0進(jìn)行比較。
在所述鋸齒狀波信號(hào)Sd0的電壓高于所述信號(hào)Sd8的電壓的期間，生成成為高電平的所述門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg，從所述斬波能力控制電路Ud輸出。
如上所述，所述信號(hào)Sd8是在誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1中增加了補(bǔ)償，所以所述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1假設(shè)即使是零，所述門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg的占空比成為比100％小的最大值、即最大占空比Dxmax以下。
圖7的a和b中，示出了所述門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg與所述誤差積分電路的輸出信號(hào)Sd1、以及對(duì)其增加了補(bǔ)償?shù)男盘?hào)Sd8、所述鋸齒狀波信號(hào)Sd0的關(guān)系。
從所述供電控制電路Fx輸出的所述門驅(qū)動(dòng)信號(hào)Sg通過輸入到所述門驅(qū)動(dòng)電路Gx，作為結(jié)果，完成了所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’被反饋至開關(guān)元件Qx的動(dòng)作中的反饋控制系統(tǒng)。
另外，在所述圖6中記載的斬波能力控制電路Ud的構(gòu)成中，作為將所述運(yùn)算放大器Ade或者振蕩器Osc、比較器Cmg等集成的市售的集成電路，可以使用德克薩斯儀器公司制的TL494等。
在先前所述的圖6中，所述供電控制電路Fx內(nèi)的所述燈電流上限信號(hào)產(chǎn)生電路Uc，作為未示出內(nèi)部構(gòu)造的模塊而記述，但最簡(jiǎn)單而言，可以作為產(chǎn)生與允許燈電流上限值Ilmax對(duì)應(yīng)的、一定電壓的所述燈電流上限信號(hào)Sk的基準(zhǔn)電源?；蛘撸部梢愿鶕?jù)放電狀態(tài)(是輝光放電還是電弧放電)的不同，信號(hào)Sa從所述微處理單元Mpu輸入到所述燈電流上限信號(hào)產(chǎn)生電路Uc，產(chǎn)生適用于放電狀態(tài)的所述燈電流上限信號(hào)Sk。
圖8示出為第1脈沖重疊而設(shè)置的、所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um的構(gòu)造的一例。
晶體管Qm1若為關(guān)斷狀態(tài)，從調(diào)制原脈沖產(chǎn)生電路Pgm輸出的調(diào)制信號(hào)Sm1，通過電阻Rm3、Rm4，連接于晶體管Qm2的基極，但所述調(diào)制信號(hào)Sm1在低電平的期間，所述晶體管Qm2為關(guān)斷狀態(tài)，由于上拉電阻Rm5的偏差，晶體管Qm3也成為關(guān)斷狀態(tài)。所以在該期間，所輸入的所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，通過電阻Rm1，作為所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’而輸出。
另一方面，當(dāng)所述調(diào)制信號(hào)Sm1成為高電平時(shí)，所述晶體管Qm2接通，通過電阻Rm6而流通電流，因?yàn)樗鼍w管Qm3成為接通狀態(tài)，所以所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’的線連接于具有與所述基準(zhǔn)電壓源Vd1同等程度的電位的基準(zhǔn)電壓源Vm1。所以在該期間，所述調(diào)制斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St’因?yàn)榫哂信c所述基準(zhǔn)電壓源Vd1同等程度的高的電位，所以選擇與所述燈電流上限信號(hào)Sk對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sd4作為所述斬波驅(qū)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)Sd2。
所以，若將所述調(diào)制信號(hào)Sm1設(shè)定成希望的周期、希望的高電平占空比，則燈電流IL，在所述調(diào)制信號(hào)Sm1的低電平的期間實(shí)現(xiàn)根據(jù)所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St的值，在高電平的期間實(shí)現(xiàn)根據(jù)所述燈電流上限信號(hào)Sk的值，實(shí)現(xiàn)燈電流IL的調(diào)制。
但是，當(dāng)通過電阻Rm2連接至所述晶體管Qm1的基極的來自所述微處理單元Mpu的調(diào)制禁止信號(hào)Sb為高電平時(shí)，所述晶體管Qm1成為接通狀態(tài)，因此由所述調(diào)制信號(hào)Sm1，阻止所述晶體管Qm2成為接通狀態(tài)。所以所述微處理單元Mpu可以通過所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb禁止調(diào)制動(dòng)作，或者解除禁止。
在下面，針對(duì)從圖5記載的供電裝置的始動(dòng)開始直到電弧放電的轉(zhuǎn)移、調(diào)制的開始為止的過程、實(shí)際的控制進(jìn)行簡(jiǎn)單的說明，圖5記載的供電裝置具有圖8記載的斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um，作為供電控制電路Fx。
在該供電裝置開始動(dòng)作時(shí)，所述綜合控制部Xpu將所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb設(shè)定為高電平而禁止調(diào)制的同時(shí)，將所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定得足夠高，以便為了輝光放電而選擇所述燈電流上限信號(hào)Sk作為所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)Sd2。在該時(shí)刻放電燈1熄滅，因燈電流IL不流通，而成為產(chǎn)生無負(fù)載開放狀態(tài)。
在此，通過使起動(dòng)器Ui動(dòng)作，如前所述在所述電極2、3之間施加高電壓而發(fā)生絕緣破壞，開始輝光放電，經(jīng)過具有較高的放電電壓的輝光放電，放電形式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姟?br> 當(dāng)燈轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姇r(shí)，燈電壓VL急劇下降，所以通過AD轉(zhuǎn)換器Adc檢測(cè)燈電壓信號(hào)Sv的所述綜合控制部Xpu可以檢測(cè)出燈電壓VL的急劇下降?；蛘?，燈轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姾蠓祷氐捷x光放電，之后再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹?，或者在多次反?fù)進(jìn)行上述過程的基礎(chǔ)之上，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姷那闆r下，通過等待適當(dāng)?shù)臅r(shí)間經(jīng)過而檢測(cè)燈電壓VL的急劇下降，從而可以檢測(cè)出燈轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姷那闆r。
當(dāng)檢測(cè)出燈轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姇r(shí)，代替將所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St設(shè)定得足夠高，以便為了到此為止的輝光放電而選擇所述燈電流上限信號(hào)Sk作為所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)Sd2的動(dòng)作，所述綜合控制部Xpu大致定期地檢測(cè)燈電壓VL，將所設(shè)定的目標(biāo)功率除以所檢測(cè)出的燈電壓VL而計(jì)算出目標(biāo)電流，將其作為所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St而開始反復(fù)設(shè)定的動(dòng)作。
如前所述，在電弧放電的初始的期間，燈的溫度還未變得足夠高，因?yàn)樗?jì)算出的目標(biāo)電流超過所述允許燈電流上限值ILmax，所以不能達(dá)到目標(biāo)電流，但是隨著時(shí)間的經(jīng)過，燈的電壓上升，所計(jì)算出的目標(biāo)電流變?yōu)樗鲈试S燈電流上限值ILmax以下，從而可以將所設(shè)定的目標(biāo)功率投入到燈中。
所述綜合控制部Xpu在轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姾蟮倪m當(dāng)時(shí)刻，使所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb成為低電平，解除調(diào)制禁止，從而如前所述，按照所述調(diào)制信號(hào)Sm1的周期、占空比，開始燈電流IL的調(diào)制、即開始在根據(jù)所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St的值和根據(jù)所述燈電流上限信號(hào)Sk的值之間的反復(fù)動(dòng)作。
這時(shí)，也可以按照從所述微處理單元Mpu輸入到所述燈電流上限信號(hào)產(chǎn)生電路Uc的所述信號(hào)Sa，依據(jù)電弧放電開始起的經(jīng)過時(shí)間等的條件，產(chǎn)生適當(dāng)?shù)乃鰺綦娏魃舷扌盘?hào)Sk。
接著，圖9示出為了第2脈沖重疊而設(shè)置的、所述燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un的構(gòu)造的一例。
所述燈電流信號(hào)Si，通過由電阻Rn1、Rn2以及運(yùn)算放大器An1構(gòu)成的反相放大器，變換成與極性被反轉(zhuǎn)的燈電流信號(hào)對(duì)應(yīng)的信號(hào)Sn1。另外，所述信號(hào)Sn1通過由電阻Rn3、Rn4以及運(yùn)算放大器An2構(gòu)成的反相放大器，極性再次被反轉(zhuǎn)，變換成所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’。
在從所述信號(hào)Sn1變換為所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’時(shí)，通過電阻Rn5以及二極管Dn1、電阻Rn6，加上來自具有適當(dāng)電壓的基準(zhǔn)電壓源Vn1的DC成分，但是在晶體管Qn1或者晶體管Qn2為接通狀態(tài)時(shí)阻止這種加法，所以所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’與所述燈電流信號(hào)Si相同。但是為了簡(jiǎn)便起見，考慮由所述運(yùn)算放大器An1以及所述運(yùn)算放大器An2構(gòu)成的反相放大器的增益都是-1的情況。另外，插入有所述二極管Dn1，以使得將所述晶體管Qn1及晶體管Qn2的接通電壓近似取消，提高所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’的相對(duì)于所述燈電流信號(hào)Si的同等性的精度。
現(xiàn)在考慮來自所述微處理單元Mpu的所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb為低電平，通過電阻Rn7而基極連接于此的所述晶體管Qn1為關(guān)斷狀態(tài)的情況。這時(shí)，是否加上來自所述基準(zhǔn)電壓源Vn1的DC成分，是由通過電阻Rn7而基極連接于從調(diào)制原脈沖產(chǎn)生電路Pgn輸出的調(diào)制信號(hào)Sn2的所述晶體管Qn2為關(guān)斷還是接通來控制的。即，所述調(diào)制信號(hào)Sn2在低電平時(shí)進(jìn)行加法運(yùn)算，在高電平時(shí)不進(jìn)行加法運(yùn)算。
但是，因?yàn)橛伤鲞\(yùn)算放大器An2構(gòu)成的反相放大器的增益是負(fù)的，所以若以所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’的極性為基準(zhǔn)，則所述來自基準(zhǔn)電壓源Vn1的DC成分的加法，實(shí)際上為減法。所以，所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’，在所述調(diào)制信號(hào)Sn2為低電平時(shí)，從所述燈電流信號(hào)Si減去一定量，在是高電平時(shí)，不進(jìn)行減法計(jì)算。
如上所述，所述供電控制電路Fx反饋開關(guān)元件Qx的動(dòng)作，使得所述調(diào)制燈電流信號(hào)Si’成為對(duì)應(yīng)于所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St的值，因此，所述在所述調(diào)制信號(hào)Sn2是高電平時(shí)，所述燈電流IL成為根據(jù)所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St的值，在所述調(diào)制信號(hào)Sn2是低電平時(shí)，成為在此基礎(chǔ)之上附加一定量的多余的電流的值。
所以，若將所述調(diào)制信號(hào)Sn2設(shè)定為期望的周期、期望的低電平占空比，則燈電流IL在所述調(diào)制信號(hào)Sn2的高電平的期間，實(shí)現(xiàn)根據(jù)所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St的值，在低電平的期間，實(shí)現(xiàn)在此基礎(chǔ)之上附加一定量的多余的電流的值，從而實(shí)現(xiàn)燈電流IL的調(diào)制。
但是，來自所述微處理單元Mpu的所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb為高電平，所述晶體管Qn1為關(guān)斷狀態(tài)的情況下，所述的來自基準(zhǔn)電壓源Vn1的DC成分的加法動(dòng)作，不通過所述調(diào)制信號(hào)Sn2而被阻止。所以所述微處理單元Mpu能夠根據(jù)所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb而禁止調(diào)制動(dòng)作，或者解除禁止。
作為供電控制電路Fx，關(guān)于具有圖9所示的燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un的、圖5記載的供電裝置的開始動(dòng)作起到轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姙橹沟倪^程和控制，與所述的具有圖8記載的斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um的、圖5記載的供電裝置相同。
關(guān)于調(diào)制的開始，所述綜合控制部Xpu在轉(zhuǎn)變?yōu)殡娀》烹姾蟮倪m當(dāng)?shù)臅r(shí)刻，使所述調(diào)制禁止信號(hào)Sb為低電平，解除調(diào)制禁止，從而如前所述，根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)Sn2的周期、占空比，開始燈電流IL的調(diào)制，即開始在根據(jù)所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St的值和在此基礎(chǔ)之上附加了一定量的多余的電流的值之間反復(fù)動(dòng)作。
這時(shí)，也可以依據(jù)電弧放電開始起的經(jīng)過時(shí)間等的條件，使所述基準(zhǔn)電壓源Vn1變化，從而變化所附加的多余的電流量。
在所述圖8以及圖9中記載的所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)調(diào)制電路Um以及所述燈電流信號(hào)調(diào)制電路Un中，在其內(nèi)部具有所述調(diào)制原脈沖產(chǎn)生電路Pgm、Pgn，生成所述調(diào)制信號(hào)Sm1、Sm2，但它們也可以由所述綜合控制部Xpu生成。
這時(shí)，所述綜合控制部Xpu能夠使所述綜合控制部Xpu中的所述AD轉(zhuǎn)換器Adc動(dòng)作的時(shí)序與所述調(diào)制信號(hào)Sm1、Sm2同步，并限定在不進(jìn)行調(diào)制所引起的燈電流的增加的期間內(nèi)。通過這樣，所述AD轉(zhuǎn)換器Adc動(dòng)作的時(shí)序或者在進(jìn)行調(diào)制所引起的燈電流IL的增加的期間內(nèi)重疊，或者不重疊，由此在燈電流IL的反饋控制中混入了干擾作用，可以防止燈電流IL發(fā)生擺動(dòng)。
上述電流構(gòu)成是用于說明本發(fā)明的供電裝置的動(dòng)作和功能、作用，而記載了必要的最小限度的構(gòu)成。所以在實(shí)施例中說明的電路動(dòng)作的詳細(xì)事項(xiàng)，例如信號(hào)的極性、或者具體的電路元件的選擇或增加、省略、或者基于元件的獲得的方便性或者經(jīng)濟(jì)方面的理由的變更等的創(chuàng)意性勞動(dòng)，是在實(shí)際的裝置的設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)中，以花費(fèi)精力逐一進(jìn)行為前提。
特別是以下列事項(xiàng)為前提，即從過電壓或者過電流、過熱等的損壞原因方面保護(hù)供電裝置的FET等的開關(guān)元件等的電路元件用的機(jī)構(gòu)，或者減少伴隨著供電裝置的電路元件的動(dòng)作而產(chǎn)生的放射噪聲和傳導(dǎo)噪聲的產(chǎn)生、或使產(chǎn)生的噪聲不傳到外部用的機(jī)構(gòu)，例如緩沖電路或變阻器、鉗位二極管、(包含逐脈沖方式)電流控制電路、共態(tài)或者常態(tài)的噪聲過濾扼流圈、噪聲過濾電容等，根據(jù)需要而增加到實(shí)施例中記載的電路構(gòu)成的各部中。
本發(fā)明的供電裝置的構(gòu)成，并不限定于上述電路方式。例如所述圖6中的所述供電控制電路Fx的所述綜合控制部Xpu，將對(duì)應(yīng)于燈電壓VL的所述燈電壓信號(hào)Sv進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并基于此設(shè)定所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，而針對(duì)對(duì)應(yīng)于燈電流IL的所述燈電流信號(hào)Si也可將其進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，修正并設(shè)定所述斬波能力控制目標(biāo)信號(hào)St，使得所得到的電流值與目標(biāo)電流值一致，從而在修正各電路元件參數(shù)的偏差的影響這樣的高精度化、高功能化、或者相反例如廢棄所述微處理單元Mpu，以更單純的控制電路代替這樣的簡(jiǎn)單化等的供電裝置的構(gòu)成的多樣化的基礎(chǔ)之上，也能良好的發(fā)揮本發(fā)明的效果。
本發(fā)明超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的放電燈，優(yōu)選陰極由純度為99.99％以上的鎢構(gòu)成。這是因?yàn)椋陔姌O中所包含的雜質(zhì)發(fā)射到放電空間的情況下，會(huì)導(dǎo)致放電容器的透明消失或者黑化。另外，這時(shí)的雜質(zhì)中也包含有釷等的電子放射性物質(zhì)。
另外，針對(duì)陽(yáng)極同樣為了使雜質(zhì)不發(fā)射到放電容器中，優(yōu)選由純度高的鎢構(gòu)成。
本發(fā)明的放電燈的陰極構(gòu)造，適用前端尖的圓錐形狀或者在前端具有平面的圓錐臺(tái)形狀。
圖10示出放電燈1和包圍住該放電燈1的凹面反射鏡20、以及將該組合(下面，將放電燈1和凹面反射鏡20的組合稱為光源裝置)組裝于投影裝置30的狀態(tài)。投影裝置30在實(shí)際上是密集有復(fù)雜的光學(xué)部件或電子部件等，在圖中為了說明的方便，將其簡(jiǎn)化而進(jìn)行表現(xiàn)。
放電燈1通過凹面反射鏡20的頂部開口而被保持著。未圖示的供電裝置與放電燈1的一方的端子T20以及另一方的端子T21連接。凹面反射鏡20采用橢圓反射鏡或者拋物面鏡，在反射面實(shí)施有反射規(guī)定波長(zhǎng)的光的蒸鍍膜。
凹面反射鏡20的焦點(diǎn)位置，被設(shè)計(jì)在放電燈1的電弧位置，可以通過反射鏡效率良好的取出電弧起點(diǎn)的光。
另外，也可以在凹面反射鏡20安裝塞住前面開口的透光玻璃。
接著，對(duì)表現(xiàn)本發(fā)明超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置的效果的實(shí)施例進(jìn)行說明。
放電燈是前面記載的范圍內(nèi)的燈，將初始額定點(diǎn)亮電壓為70V、額定點(diǎn)亮功率為200W的放電燈，以下述的3種重疊方法重疊脈沖電流，進(jìn)行點(diǎn)亮試驗(yàn)。
點(diǎn)亮試驗(yàn)a，是重疊一定比例的脈沖電流的方法，具體而言，進(jìn)行如下控制，使得脈沖重疊電流IP為基準(zhǔn)的直流電流IL的1.4倍。
點(diǎn)亮試驗(yàn)b，是相當(dāng)于所述第1脈沖重疊技術(shù)的方法，具體而言，進(jìn)行如下控制，使得脈沖重疊電流IP為4A。
點(diǎn)亮試驗(yàn)c，是相當(dāng)于所述第2脈沖重疊技術(shù)的方法，具體而言，進(jìn)行如下控制，使得脈沖電流(IP-IL)為1.1A。
點(diǎn)亮初始的脈沖重疊電流IP在點(diǎn)亮試驗(yàn)a、點(diǎn)亮試驗(yàn)b、點(diǎn)亮試驗(yàn)c中的任何一種情況下都約是4A，為一定的，燈電壓也是70V左右，為一定的。
另外，各點(diǎn)亮試驗(yàn)都是，脈沖電流的脈度為500秒，脈沖周期是180Hz，為一定的。
另外，點(diǎn)亮試驗(yàn)a為比較例(從前例)。這種點(diǎn)亮是使脈沖重疊電流IP和直流電流IL的比為一定，所以與本發(fā)明在內(nèi)容上是不同的，燈電流(直流電流IL)低下，同時(shí)脈沖電流(IP-IL)也變小。
圖11示出實(shí)驗(yàn)結(jié)果。縱向軸表示照度變動(dòng)率(％)，橫向軸表示點(diǎn)亮?xí)r間(hour)。
由此可知，在點(diǎn)亮初期，點(diǎn)亮試驗(yàn)a、點(diǎn)亮試驗(yàn)b、點(diǎn)亮試驗(yàn)c的照度變動(dòng)率都在1％以下，而相對(duì)于此，經(jīng)過4個(gè)小時(shí)的點(diǎn)亮，點(diǎn)亮試驗(yàn)a的照度變動(dòng)率上升到6％左右。其原因是，由于陽(yáng)極的損耗造成的電極間距離的增大，燈電壓上升至約92V，電流值IL下降至約2.2A，脈沖重疊電流值IP下降至約3A，從而陰極前端部分的溫度低下，電弧收縮造成陰極高光點(diǎn)的波動(dòng)。
另一方面，點(diǎn)亮試驗(yàn)b中，點(diǎn)亮400個(gè)小時(shí)后的照度變動(dòng)率被抑制在1％以下。另外可知，點(diǎn)亮試驗(yàn)c中，點(diǎn)亮400個(gè)小時(shí)后的照度變動(dòng)率在1～2％之間變化。點(diǎn)亮試驗(yàn)c的照度變動(dòng)率比點(diǎn)亮試驗(yàn)b的大，但與點(diǎn)亮試驗(yàn)a相比，被明顯地改善。
在此，針對(duì)上述照度變動(dòng)率進(jìn)行說明。通過投影光學(xué)系統(tǒng)將來自放電燈的放射光投射到屏幕(40英寸)上，用照度計(jì)測(cè)量屏幕中央的照度，連續(xù)記錄在記錄器中。
測(cè)量以1小時(shí)為單位進(jìn)行，在1個(gè)小時(shí)的測(cè)量期間，讀取最大值和最小值，可以將該差除以該1小時(shí)的初期的照度而求得。即，照度變動(dòng)率通過(1小時(shí)的最大照度值-1小時(shí)的最小照度值)÷(初期照度值)而求得。
在此，針對(duì)點(diǎn)亮試驗(yàn)a的燈，從點(diǎn)亮400個(gè)小時(shí)的時(shí)刻起更換點(diǎn)亮裝置，切換成點(diǎn)亮試驗(yàn)b的控制，即將脈沖重疊電流IP維持為一定值(4A)的控制，繼續(xù)試驗(yàn)。
其結(jié)果是可以確認(rèn)，點(diǎn)亮400個(gè)小時(shí)的時(shí)刻的照度變動(dòng)率6％開始慢慢下降，在約3個(gè)小時(shí)后下降到1％以下。也就是說，因?yàn)橄鄬?duì)于電流值IL的相對(duì)脈沖電流變大，所以陰極前端部分的加溫效果提高，可以抑制電弧的波動(dòng)。
另外，在上述實(shí)施例中，說明了將脈沖重疊電流IP控制為一定的方法(第1脈沖重疊技術(shù))、和將脈沖電流(IP-IL)控制為一定的方法(第2脈沖重疊技術(shù))，但也可以進(jìn)行控制使得脈沖重疊電流IP或者脈沖電流(IP-IL)成為比點(diǎn)亮初期高的值。
具體而言，是在點(diǎn)亮初期的燈電流IL約為3A、脈沖重疊電流約為4A的情況下，在燈電流IL減少時(shí)，將脈沖重疊電流積極地提高為比4A高的值的方法，或者將脈沖電流積極地提高為比1A(4A-3A)高的值的方法。
如以上說明的本發(fā)明的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，通過當(dāng)檢測(cè)到放電燈的點(diǎn)亮電壓的減少時(shí)，提高附加在所提供的直流電流上的周期性的脈沖電流(IP-IL)，從而招致陰極的加溫效果，可以防止放電電弧的波動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，由超高壓放電燈和對(duì)該放電燈提供直流電流進(jìn)行點(diǎn)亮的供電裝置，該超高壓放電燈是在由石英玻璃制成的發(fā)光管中以2mm以下的間隔相向配置一對(duì)電極，在該發(fā)光管中封入有0.15mg/mm3以上的水銀、稀有氣體和1×10-6～1×10-2μmol/mm3的范圍內(nèi)的鹵素，其特征在于，所述供電裝置，對(duì)所述放電燈，提供周期性地將脈沖電流重疊于直流電流的電流，同時(shí)在該放電燈的點(diǎn)亮電壓上升時(shí)，使該脈沖電流的大小變大。
2.如權(quán)利要求1所述的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，其特征在于，所述供電裝置對(duì)所述放電燈進(jìn)行恒定功率控制。
3.如權(quán)利要求1所述的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，其特征在于，所述放電燈的陰極由純度為99.99％以上的鎢構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，其特征在于，所述放電燈的陰極是前端尖的大致圓錐形狀。
全文摘要
本發(fā)明提供一種超高壓放電燈點(diǎn)亮裝置，可以抑制閃爍現(xiàn)象而穩(wěn)定地進(jìn)行點(diǎn)亮。其特征是，由超高壓放電燈和對(duì)該放電燈供給直流電流使其點(diǎn)亮的供電裝置構(gòu)成，該超高壓放電燈是在由石英玻璃制成的發(fā)光管中以2mm以下的間隔相向配置一對(duì)電極，在該發(fā)光管中封入0.15mg/mm
文檔編號(hào)H01J61/20GK1622276SQ20041004317
公開日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月18日
發(fā)明者堀川好廣, 杉谷晃彥, 岡本昌士 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社