[发明专利]高压放电灯镇流器和光源设备

说明书

技术领域

本发明涉及用于通过提供AC灯电流驱动高压放电灯的高压放电灯镇流器、使用高压放电灯镇流器的光源设备、以及用于驱动高压放电灯的方法。

背景技术

使用与反射器组合的短弧型高压放电灯的光源设备被用作投影TV、投影仪等等的背光。

近年来，已经要求这些高压放电灯在性质方面的改进，诸如亮度的进一步增强、尺寸的减少、以及更长的寿命。特别地，高度期待更长的寿命，要求对其进一步改进。在这点，为了延长寿命，重要的是在寿命期间保持弧长。更加具体地，高压放电灯的驱动电压(在下文中，被称为“灯电压”)需要被维持在恒定的水平。

为此，这些高压放电灯填充有汞和少量的卤素。通过卤素循环，是用于驱动期间蒸发的电极的材料的钨返回到电极的尖端。这抑制了寿命期间弧长的波动，从而维持灯电压。

然而，事实上，已知在高压放电灯的大约数十个小时的累积驱动时间的初始时段，灯电压减少，而在后面的长期的寿命期间，灯电压增加。

或者，灯电压还示出由于诸如外部温度的驱动条件的变化和个体灯之间的变化导致寿命期间的诸如增加或者减少的特性。

然而，很难在相同的驱动频率条件下控制灯电压的波动。为此，提出通过改变频率来实现改进。一个示例是用于通过根据驱动灯时的灯电压改变驱动频率来控制灯电压的方法，如专利文献1中所述。具体地，当灯电压下降到低于某基准值时，驱动频率被控制为增加，而当灯电压超过某基准值时，驱动频率被减少。这是基于下述已知事实的控制，在当灯驱动频率高时灯电压特性为趋于增加，然而当驱动频率低时灯电压特性为趋于减少(在下文中，分别称为“高频率”和“低频率”)。

此外，作为另一对策，例如在专利文献2中提出下述控制，其中通过在两个或者更多不同的值之间切换多次来改变驱动频率以驱动灯。具体地，采用灯电流波形，从开始以预定的平衡从包括高频率分量和低频率分量的多个频率分量合成该灯电流波形。因此，一起表现出高频率的效果和低频率的效果。

更加具体地，施加图9中所示的多个驱动频率的组合的方波交流电流以驱动高压放电灯。此外，图10(a)是示出驱动测试中累计驱动时间和亮度维持率之间的关系的图。图10(b)是示出在驱动测试中累计驱动时间和灯电压之间的关系的图。根据此测试的结果，高压放电灯被设计为在适当地选择多个驱动频率并且切换驱动频率的组合和灯电压的行为的同时进行驱动，以实现良好的灯的寿命期间的亮度维持率和灯电压的特性。

然而，在灯的寿命期间，由于个体灯之间的特性、驱动条件等等的变化使得用于控制和维持电极突起的生长和磨损的最佳条件变化。为此，期待的是，也在以多个驱动频率控制灯电压时，检测灯参数并且根据驱动参数改变驱动频率条件。

此外，在光源设备中，存在与灯驱动频率同步的小的亮度变化。此变化会干扰光源设备中的视频同步信号的频率，在某些情况下引起投影视频的条纹图案。为了避免这种情况，能够在灯驱动频率的实际使用范围内仅使用受限的若干驱动频率。因此，期待的是，考虑还在驱动频率不能够被自由地改变的情况下改变驱动频率条件。

鉴于上述考虑，已经提出，如果执行其中在驱动期间组合多个驱动频率并且根据灯参数改变驱动频率的组合的控制，则将会实现理想的灯电压控制。相信此控制能够抑制弧长的波动并且因此能够延长寿命。

专利文献1：日本专利申请公开No.2006-185663

专利文献2：日本专利No.3851343

发明内容

要解决的技术问题

然而，作为发明人对通过切换灯驱动频率进行灯电压控制的认真研究的结果，发现在仅以在驱动期间组合多个驱动频率并且根据灯参数改变驱动频率的组合的上述方式执行控制时存在问题。

发明人提出具有切换灯驱动频率的功能的高压放电灯镇流器，并且进行镇流器中用于灯的驱动测试以观察和测量测试期间的灯电压。

结果，观察到下述事实。具体地，发现驱动期间的灯电压趋于在高频率处增加，同时灯电压趋于在低频率处减少。然而，这是驱动时间内长期观察的结果。就在驱动频率被切换之后，灯电压示出完全不同的特性。

具体地，如图11中所示，发现下述特性。当驱动频率从低频率切换到高频率时，灯电压在短期内减少了数V到大于10V(尽管应该在长期内增加)。相反地，当驱动频率从高频率切换到低频率时，灯电压在短期内增加了数V到大于10V(尽管应该在长期内减少)。

推测由于下述原因导致灯电压表现出这种特性。