KR101255440B1

KR101255440B1 - 고압 방전 램프 점등 장치 및 프로젝터

Info

Publication number: KR101255440B1
Application number: KR1020100120557A
Authority: KR
Inventors: 고우지 야마다; 다카노리 사메지마; 다카시 야마시타
Original assignee: 우시오덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2009-12-01
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: CN102088816B; JP2011138742A; JP4992994B2; KR20110061496A; TWI406593B; TW201123985A; US8525431B2; US20110128508A1; CN102088816A

Abstract

(과제)조광 전력 점등 모드에 있어서도 방전 램프의 아크 휘점을 안정시킬 수 있는 고압 방전 램프 점등 장치 및 이것을 탑재한 프로젝터를 제공하는 것.
(해결 수단)고압 방전 램프 점등 장치에 있어서, 고압 방전 램프의 급전 장치는 정상 전력 점등 모드와 조광 전력 점등 모드를 구비하고, 조광 전력 점등 모드에 있어서 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 구비하여 이루어지는 직사각형파 교류를 공급한다. 제1 기간(τ1)에서는 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 평균 전류값(I1a)이 다른쪽의 전극(20b)에 공급되는 평균 전류값(I1b)보다도 높은 고주파 전류를 공급하고, 제2 기간(τ2)에서는 다른쪽의 전극(20b)에 한쪽의 전극에 공급되는 평균 전류값(I1a)보다도 낮은 전류(I2)를 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)보다도 긴 기간 공급한다. 또 본 발명의 프로젝터에 있어서는, 이 고압 방전 램프 점등 장치와, 프로젝터의 동작을 제어하는 제어부와, 광변조 소자와, 확대 장치를 구비하여 이루어진다.

Description

고압 방전 램프 점등 장치 및 프로젝터 {HIGH PRESSURE DISCHARGE LAMP LIGHTING APPARATUS AND PROJECTOR}

본 발명은, 고압 방전 램프 점등 장치 및 이 고압 방전 램프 점등 장치를 탑재한 프로젝터에 관한 것이다. 특히, 발광관 내에 수은이 봉입되고, 점등시의 수은 증기압이 높은 교류 점등 형의 고압 방전 램프와, 이 램프에 전력을 공급하는 급전 장치를 구비한 고압 방전 램프 점등 장치 및 이 고압 방전 램프 점등 장치를 탑재한 프로젝터에 관한 것이다.

액정 프로젝터나, DLP(Digital Light Processing, 상표) 프로젝터와 같은 투사형 프로젝터는, 대화면 표시가 가능하고, 표시 화상의 리얼리티나 박력을 재현하는데 있어서 효과적인 디스플레이 장치이다. 도 7에 이 프로젝터의 구성예를 나타낸다.

프로젝터는, 반사 미러를 구비한 고압 방전 램프(10) 및 램프에 전력을 공급하는 급전 장치(30)을 구비한 고압 방전 램프 점등 장치, 프로젝터 제어부(31), 액정 패널 등으로 구성되는 광변조 소자(32), 및, 광변조 소자(32)에 표시된 화상을 확대 표시하기 위한 투영 렌즈 등으로 이루어지는 확대 장치(33) 등을 기본적으로 구비하여 구성되어 있고, 확대 장치(33)에 의해 확대된 화상이 스크린(34)에 투영 표시된다.

프로젝터 제어부(31)는, 퍼스널 컴퓨터 혹은 텔레비젼 등의 외부 장치(35)로부터 주어진 화상 신호를 수신, 처리하는 화상 제어부(31a)와, 고압 방전 램프를 점등하기 위한 급전 장치(30)에 대해서 점등 지령 및 점등 전력 지령을 송출하는 점등 제어부(31b)를 구비하고 있다.

근래, 프로젝터는, 한층 더한 소형화, 간편화가 진행되고, 상업 이용에 한정하지 않고, 일반 가정에서도 이용할 수 있게 되어 오고 있다. 이에 따라, 사용 환경의 밝기나, 투영하는 영상의 종류에 맞춘 화면의 밝기에 대해서도 배려가 요구되게 되고, 이른바 「조광 기능」이라고 칭해지는 기능을 가지는 프로젝터가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 3). 이 조광 기능이란, 고압 방전 램프를 정격 점등 전력보다 훨씬 낮은 전력으로 점등시킴으로써, 램프의 밝기 조정, 저소비 전력화 등을 도모하고자 하는 기능이며, 구체적으로 조광 기능으로 동작할 때의 전력값은, 고압 방전 램프의 정격 전력에 대해서 대략 25~80% 정도이다.

또한, 원래 이 프로젝터에 있어서는, 정격 전력을 공급하여 동작시키는 「정격 전력 점등」과, 이 「정격 전력 점등」의 대략 80% 정도의 전력으로 동작시키는 이른바 「에코 전력 점등」의 2개의 모드를 구비한 것이 일반적이다. 그러나 이러한 「정격 전력 점등」과 「에코 전력 점등」이란, 대체로 유사한 점등 파형을 가지는 것이 일반적이며, 이하의 설명에 있어서는 「정격 전력 점등」 혹은 「에코 전력 점등」으로 램프를 점등시키는 것을 「정상(定常) 전력 점등」이라고 총칭한다. 또, 그 때의 점등 모드를 「정상 전력 점등 모드」라고 칭한다.

또, 본 명세서에 있어서 상술한 조광 기능을 이용하여 램프를 동작시키는 것을 「조광 전력 점등」이라고 하고, 그 때의 점등 모드를 「조광 전력 점등 모드」라고 한다.

이 조광 기능을 이용한 조광 전력 점등에 있어서는, 램프의 전력을 극한까지 낮게 할 수 있는 것이 보다 바람직하다고 되어 있다. 이 이유는, 낮은 전력으로 점등함으로써, 램프로부터의 발열이 저감되기 때문에, 프로젝터의 소음의 주원인인 냉각 팬의 구동을 정지하거나, 팬의 회전수를 작게 하거나 할 수 있으므로, 이 영향을 작게 할 수 있기 때문이다. 또한, 낮은 전력으로 점등 시킴으로써, 램프의 열 적 부하를 경감할 수 있고, 또한 램프 수명을 늘리는 것이 가능해진다. 또한 램프의 열적 부하란, 램프를 구성하는 발광관이나 전극에 대한 열적 부하이며, 이것들도 또한 투입 전력을 낮게 할 수록 작게 하는 것이 가능해진다.

이러한 프로젝터의 요청에 따라, 고압 방전 램프 점등 장치에 있어서는, 조광 기능을 실현하기 위해, 즉, 저전력 점등을 실현하기 위해, 여러 가지의 제안이 이루어지고 있다.

이하, 이러한 기술에 대해 설명한다.

프로젝터의 광원을 구성하는 램프로서는, 매우 높은 수은 증기압, 예를 들면 20㎫(약 197기압) 이상을 가지는 고압 방전 램프가 사용되고 있다. 이것은, 석영 유리로 이루어지는 발광관에 한 쌍의 전극을 2㎜ 이하의 간격으로 대향 배치하고, 이 발광관에 0.15㎎/mm³ 이상의 수은과, 희가스를 10^-6μ㏖/mm³~10^-2μ㏖/mm³의 범위에서 할로겐을 봉입한 고압 방전 램프이다(예를 들면 특허 문헌 1 참조). 이 종류의 방전 램프 및 그 점등 장치는, 예를 들면 특허 문헌 2에 개시되어 있다.

특허 문헌 3에 개시되는 고압 방전 램프는, 정상 전력 점등시의 관내 수은 증기압이 15㎫~35㎫이며, 발광관 내에 10^-6μmol/mm³~10^-2μ㏖/mm³의 범위가 되도록 할로겐 물질을 봉입한 것이다. 발광관 내에 한 쌍의 전극을 설치하고, 전극 선단부의 중심 부근에 돌기부를 설치함으로써, 전극간에 발생하는 방전 아크의 위치가 전극 선단의 중앙부나 주변부의 사이에서 안정되지 않고, 이동하는 이른바 아크 점프 현상의 발생을 억제하도록 한 것이다. 그리고, DC/DC 컨버터와 DC/AC 인버터와 고압 발생 장치로 구성되는 급전 장치에 의해, 이 고압 방전 램프에 교류 전압을 인가하여 점등시킨다.

이러한 고압 방전 램프 및 급전 장치를 이용하여, 조광 전력 점등을 행하는 경우,정상 전력 점등 모드와 같은 직사각형파 교류 전류의 주파수를 유지하고, 단지 전력을 정격 소비 전력의 70~80%정도로 내려 동작시키고자 하면, 이른바 플리커 현상이 발생하기 시작한다. 이것은 전극의 온도가 내려가고, 안정된 열전자 방출 을 얻을 수 없게 되는 것이 이유라고 생각된다.

이러한 문제를 해결하기 위해서, 고압 수은 램프의 점등 중, 전극 선단부에, 소등시에는 형성되지 않는 미소한 돌기를 형성시키고, 아크의 안정화를 도모하는 것이 시도되고 있다. 이와 같은 기술은 예를 들면 특허 문헌 4에 기재되어 있다. 특허 문헌 4에 기재된 기술은, 램프 전압 혹은 램프 점등 전력에 따라, 정상 주파수에 저주파를 간헐적(주기적)으로 삽입함과 더불어, 저주파 기간에 있어서의 주파수나 파의 수를 변화시켜, 아크 기점이 되는 돌기를 유지하고, 이로 인해, 램프를 안정시켜 동작한다고 하는 것이다.

특허 문헌 1:일본국 특허공개평2-148561호 공보 특허 문헌 4:일본국 특허공개2006-332015호 공보

그러나, 이러한 기술을 채용했다고 해도, 또한 램프에 공급하는 전력을 내린 경우에는 램프의 안정화를 도모하는 것은 불가능하고, 아크 휘점이 안정되지 않고 플리커 현상에 이르러 버린다. 또, 더욱이는, 램프 발광관에 흑화가 생기는 경우가 있다. 이하, 이러한 현상에 대해 상세하게 설명한다.

본 발명자들은 조광 전력 점등 상태의 플리커 현상이 발생하는 모습을 관찰하기 위해, 교류 구동 동작으로 전력을 서서히 저하시킨 경우의 아크 휘점 부분을 관찰하는 것을 행했다. 예를 들면, 정격 소비 전력이 180W인 고압 방전 램프를 이용하고, 이것을 정격 전력(180W)으로 동작하고, 서서히 전력을 변화시켜 점등시키는 것을 시도했다. 이 결과, 정격 동작과 같은 주파수(이하, 이것을 「정격 주파수」라고 한다.)로 점등한 경우에는, 150W까지는 안정되어 램프를 구동시킬 수 있지만, 이보다 저하시키면 전극 선단의 돌기 부분이 변형되어 가는 것이 판명되었다. 돌기를 안정화시키기 위해, 상술한 특허 문헌 4에 기재된 기술과 같이, 조광시의 동작 주파수(이것을, 「조광 주파수」라고 한다)를 정격 동작 주파수보다도 낮은 주파수가 되도록 주파수를 선택하고, 또한 간헐적으로 저주파를 삽입함으로써, 또한 130W까지는 안정되게 램프를 동작시키는 것이 가능했다. 그러나, 더 전력을 내린 경우에는 어느 주파수를 선택해도 돌기 부분이 변형해 가는 것이 판명되었다.

이 돌기 부분의 변형에 대해서, 도 28을 참조하여 설명한다. 도 28은 고압 방전 램프의 전극 선단 부분을 모식적으로 나타낸 것이며, 20a, 20b는 전극, 21은 전극 선단의 돌기, A는 전극(20a, 20b)간에 형성되어 있는 아크이다. 고압 방전 램프를 정격 전력으로 점등하는 경우에 있어서는, 전극 재료인 텅스텐이 점등시의 열로 증발하지만, 발광관 내에 봉입한 할로겐 물질의 존재에 의해, 증발한 텅스텐은 할로겐과 화합하고, 대류로 아크 플라즈마로 되돌아 왔을 때에 해리하여 플러스 이온이 되어, 음극 페이즈측의 전극 선단의 전계 집중점인 아크 스포트를 중심으로 하는 영역으로 끌어당겨지고, 거기에 퇴적한다. 다음에, 이 전극이 양극 페이즈로 반전하면, 전극 선단의 전체에 전자가 충돌하고, 전극 온도는 상승하고, 음극 페이즈로 퇴적한 텅스텐은 다시 증발한다.

정격 전력 점등시는, 이 퇴적과 증발의 밸런스가, 전극 선단에 적당한 돌기를 유지할 수 있는 레벨로 안정되어 있다(도 28(a)).

그러나, 조광 동작시, 즉 정상 점등 전력보다도 낮은 전력으로 점등하고 있는 경우에는, 음극 페이즈 상태의 전극 선단부의 온도가 정상 전력 점등시보다도 낮아지기 때문에, 이른바 디퓨즈 모드(Diffuse-Mode)로부터 스포트 모드(Spot-Mode)로 불리는 전자 방출 형태로 변화하고, 전극 선단의 전계 집중점인 아크 스포트가 돌기 선단(21)의 일부분으로 한정되게 된다(도 28(b)). 즉, 돌기부 중에서도 특히 전계 집중하기 쉬운 포인트와 그렇지 않는 포인트가 생긴다. 아크 스포트 부분은 매우 고온이기 때문에, 음극 페이즈이지만 텅스텐이 증발하고, 형상이 변형한다(도 28(c) 21'). 변형한 형상에 따라서는 아크 스포트 부분의 온도가 저하하고, 다음에 아크 스포트를 형성하기 쉬운 장소로 이동한다(도 28(d)). 이러한 현상을 반복함으로써 돌기 전체가 사다리꼴 형상으로 변형하고, 휘점 위치의 이동, 이른바 아크 점프를 반복하고, 이것이 투사 화면 상에 있어서 플리커로서 시인되어 버린다.

즉, 조광 전력 점등에 있어서 전극에 있어서의 아크의 휘점의 위치가 불안정해지는 문제의 현상을 정리하면, 이하와 같이 말할 수 있다.

전력의 저하에 따라, 각각 전극으로의 입열 에너지가 감소함으로써, 전극 선단 온도가 낮아지면, 음극 페이즈으로의 열전자 방출이 불안정해지고, 디퓨즈 모드로부터 스포트 모드로 이행하고, 휘점 이동(아크 점프)을 일으키기 쉬워진다.

또, 전극 선단 온도가 낮아지면, 전극 선단 표면층이 용융되게 되고, 전극 선단이 둥글어지기 때문에 방전 위치가 불안정해지고, 방전 위치가 불안정해짐으로써 텅스텐이 퇴적하는 경우(아크 어태치먼트)가 좁은 범위에 집중하지 않고 확산되기 때문에 돌기 성장 효율의 저하를 일으키고, 전극 선단 온도의 저하를 더 증대 시킨다. 이러한 텅스텐 퇴적 장소가 확산한 상태에서는, 아크는 특히 극성 반전 때마다, 전극 온도가 높은 포인트의 선택 위치를 바꾸고, 아크 점프에 의한 깜박거림을 일으키기 쉬워진다.

다음에, 앞의 종래 기술예에 있어서의 정상 전력 점등시의 점등파형을 이용하여 조광 전력 점등을 행했다. 그러나, 모두 상기 문제를 해결할 수 없는 것을 알았다.

예를 들면, 특허 문헌 3에 기재된 기술에서는, DC 점등에 유사한 전류 파형을 부여함으로써, 최대한, 극성 반전의 빈도를 적게 하여 아크의 점프의 기회를 줄일 수 있고, 깜박거림의 정도를 적게 할 수 있다. 그러나, 한쪽의 전극의 온도가 상승하지 않기 때문에, 근본적으로, 극성 반전시의 아크 점프에 의한 깜박거림은 회피할 수 없다.

이러한 결과에 기초하여, 다시 교류 구동의 경우를 검토했다. 램프를 교류 구동하면, 반드시 전극 온도가 상승하는 양극 페이즈와 저하하는 음극 페이즈가 교대로 발생하므로 고주파로 점등한 경우는 온도 상승량에도 한계가 있는 것이 추측되기 때문에, 이러한 아크 점프의 문제를 회피하기 위해 저주파를 간헐적으로 삽입하고, 전극 선단의 온도를 상승시키는 것은 유효하다라고 생각되지만, 조광 전력 점등 상태에서는, 스포트 모드의 휘점의 이동에 의한 깜박거림이 다발하여 불충분하다.

이 원인에 대해서, 도 29 및 도 30을 참조하면서, 추측되는 전극 선단 온도의 거동에 대해서 설명한다.

도 29 및 도 30은, 특허 문헌 4의 기술에 기초하여 본 발명자들이 검토한 점등 파형의 일례이며, 높은 주파수 fH에서의 점등 중에, 낮은 주파수 fL을 간헐적으로 삽입한 경우의, 시간에 대한 전류 및 전극 선단 온도의 변화를 나타내는 도면이다. 도 29는 정상 전력 점등시에 있어서의 전류 및 전극 선단 온도의 변화이며, 도 30은 조광 전력 점등시에 있어서의 전류 및 전극 선단 온도의 변화이다. 또한, 도 29, 도 30에 있어서 횡축은 시간이며, 종축은 (a)는 대향하는 한쪽의 전극으로부터 다른쪽의 전극에 흐르는 전류를 나타내고, (b)는 전극(20a)의 온도 Ta, (c)는 전극(20b)의 온도 Tb이다.

도 29의 정상 전력 점등시에 있어서, 전극은, 양극 페이즈시에 전자의 충돌을 받고, 이 때에 플라즈마 중의 전자 온도와 양극 강하 전압으로 주어지는 전자의 운동 에너지를 받음으로써 가열된다. 음극 페이즈시에는 음극 강하 전압으로 주어지는 양이온의 충돌에 의한 에너지도 받지만, 전자 방출에 의한 냉각의 기여가 높고, 전극 선단 온도는 저하한다고 생각된다. 즉, 양극 페이즈시에 전극 선단 온도의 상승이, 음극 페이즈로의 온도 저하가, 전류 주파수에 따라 반복해서 행해지고 있다고 생각된다.

즉, 각 전극은, 도 29(b) 및 (c)에 나타내는 바와 같이, 저주파시에, 최고 도달 온도(Ta_max.) 및 최저 온도(Ta_min.)의 온도를 각각 경험하게 된다. 정상 전력 점등시에 있어서는, 저주파에 의해 이 최고 도달 온도(Ta_max.)가, 전극 선단 돌기를 용융시키는 온도(Tm)를 충분히 초과하고 있고, 충분히 휘점 위치의 안정이 도모된다.

다음에, 도 30의 조광 전력 점등시에 대해서 설명한다. 이 경우 점등 전력이 저하하기 때문에, 저주파를 삽입해도, 모두 최고 도달 온도(Ta_max.', Tb_max.')가, 전극 선단 돌기를 용융시키는 온도(Tm), 즉 휘점을 안정시키는데 필요한 온도에 미달인 가능성이 있다. 전극 온도를 여기서, 또한, 삽입하는 저주파의 수를 늘림으로써 보다 전극 온도를 상승시킬 수 있다고 생각되지만, 그러나, 또한 저주파의 주파수를 너무 낮게 한 경우, 예를 들면 10㎐ 정도로 한 경우, 극성이 반전할 때의 전류의 변화가 확인됨으로써 투영한 화면이 명멸한 것처럼 보이는 다른 사상의 플리커 현상이 발생해 버린다.

또, 저주파만으로 점등한 경우는, 전극이 양극 페이즈로 전자로부터 입열한 열의 확산 길이가 길어지기 때문에, 전극의 광범위에 걸쳐 온도가 상승하고, 전극 선단의 돌기의 넓은 범위가 용융하여, 점등 시간의 경과와 더불어 전극 선단 돌기가 굵어져 가는 경향이 확인되었다. 이것은 넓은 범위에서 녹은 텅스텐을 긴 기간의 음극 페이즈로 넓은 범위로 응집시킴에 따는 것으로 생각하고 있다. 이 돌기가 굵어짐으로써, 점등 시간의 경과에 따라 전극 선단 돌기의 열용량이 증가하여 온도가 상승하기 어려워지고, 음극 페이즈에서의 전극 선단의 온도가 낮아지고, 상술의 휘점 이동에 의한 플리커가 생겨 버리는 것을 알 수 있었다.

즉, 조광 전력 점등 모드에 있어서의 가장 근본적인 문제는, 음극 페이즈 상태의 전극 선단 돌기부의 온도가 정상 전력 점등시보다도 낮아지기 때문에 생기는 스포트 모드의 휘점 이동에 의한 플리커라고 할 수 있지만, 단순 직사각형파에서의 고주파 점등에서는 전극 선단 돌기부의 최고 도달 온도가 불충분하다. 저주파 점등에서는 최고 도달 온도는 높게 하는 것이 가능하지만, 상술한 극성 반전시의 전류 변화에 의한 깜박거림의 문제와, 점등 시간의 경과와 더불어 전극 선단의 돌기의 비대화가 생기고, 결국, 수명 경과 후에 휘점 이동의 문제를 갖게 된다. 따라서, 어쨌든 문제를 해결할 수 없다.

이 발명이 해결하려고 하는 과제는, 조광 전력 점등 모드의 경우에 있어서도, 방전 램프의 아크 휘점을 안정시킬 수 있고 램프 발광관의 흑화의 발생을 억제하면서 점등할 수 있는 고압 방전 램프 점등 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또, 정상 전력 점등 모드와 조광 전력 점등 모드를 구비한 프로젝터에 있어서, 고압 방전 램프의 전력을 극한까지 작게 할 수 있음과 더불어, 고압 방전 램프의 수명 말기까지 투사 화상의 깜빡거림을 억제할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명자들은, 조광 전력 점등시에 있어서도, 휘점 위치를 안정시키기 위해서 전극 선단의 돌기 표층을 용융시켜 둥글게 하는 프로세스를 포함하고, 음극 페이즈 개시 시점에서의 전극 선단 온도를 높게 하여 스포트 모드에 의한 휘점 이동을 억제하는 기술을 검토했다.

본 발명에 있어서는, 이하와 같이 하여 상기 목적을 달성한다.

(1)

석영 유리로 이루어지는 방전 용기의 내부에 한 쌍의 전극이 대향 배치되어 이루어지는 고압 방전 램프와,

이 고압 방전 램프에 교류 전류를 공급하고 급전 장치를 구비하여 이루어지는 고압 방전 램프 점등 장치에 있어서,

상기 급전 장치는, 정상 전력 점등 모드와,

상기 정상 전력 점등 모드보다도 낮은 전력으로 전류를 공급하는 조광 전력 점등 모드를 구비하고,

상기 조광 전력 점등 모드에 있어서, 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 구비하여 이루어지는 직사각형파 교류를 공급하는 것이며,

상기 제1 기간(τ1)에서는 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 평균 전류값(I1a)이 다른쪽의 전극(20b)에 공급되는 평균 전류값(I1b)보다도 높은 고주파 전류를 공급하고,

상기 제2 기간(τ2)에서는 상기 다른쪽의 전극(20b)에 상기 한쪽의 전극에 공급되는 평균 전류값(I1a)보다도 낮은 전류(I2)를 상기 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)보다도 긴 기간 공급하는 것을 특징으로 한다.

(2)

또, 상기 제1 기간(τ1)에 공급되는 상기 고주파 전류는 2주기 이상인 것인 것이 좋다.

(3)

또, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서, 상기 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 평균 전류값(I1a)은 상기 다른쪽의 전극(20b)에 공급되는 평균 전류값(I1b)의 100~450%인 것이 좋다.

(4)

또, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 상기 고주파 전류의 주파수는 80㎐ 이상인 것이 좋다.

(5)

또, 상기 제2 기간(τ2)에 있어서는 극성의 전환이 행해지지 않는 것이 좋다.

(6)

또, 상기 제2 기간(τ2)에 있어서, 상기 다른쪽의 전극(20b)에 전류가 공급되는 기간은 상기 제1 기간(τ1)에 상기 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)을 정수배한 것이 좋다.

(7)

또, 상기 제1 기간(τ1)과 상기 제2 기간(τ2)의 합(τ1＋τ2)이 25［㎳］ 이상인 것이 좋다.

(8)

또, 상기 제1 기간(τ1)을 상기 제2 기간(τ2)으로 나눈 값(τ1/τ2)이 0.2~10.5의 범위인 것이 좋다.

(9)

또, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서, 상기 한쪽의 전극(20a)에 편중하여 투입되는 전력의 총합 △Sa［A·㎳］와, 상기 제2 기간(τ2)에 있어서 상기 다른쪽의 전극(20b)에 편중하여 투입되는 전력의 총합 △Sb의 관계가 이하의 관계를 만족하는 것이 좋다.

(식)0.27≤△Sa/△Sb≤10.5

(10)

또, 상기 급전 장치는, 상기 제1 기간(τ1)에 공급하는 고주파 전류 및 상기 제2 기간(τ2)에 공급하는 전류의 극성을 전환 가능하게 하는 전환 수단을 구비하고 있는 것이 좋다.

(11)

램프 전압, 램프 전류 혹은 램프 전력에 의해, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 변경하는 것이 좋다.

(12)

또, 상기 급전 장치는, 상기 조광 전력 점등 모드에 있어서, 상기 반주기 기간(τ0), 상기 제1 기간(τ1) 및 상기 제2 기간(τ2) 중 적어도 하나의 기간에 대해서, 공급되는 전류 파형을 복수 구비하고 있고,

상기 적어도 1개의 기간, 램프의 점등 상태에 기초하여 상기 복수의 전류 파형으로부터 선택하고, 전류를 공급하는 것이 좋다.

(13)

또, 상기 급전 장치는, 조광 전력 점등 모드가 일정 시간 경과할 때마다, 일정 기간, 당해 조광 전력 점등 모드에 있어서의 전력보다도 높은 전극 수복용 전력으로 전환하는 것을 특징으로 한다.

(14)

또, 상기 전극 수복용 전력은, 상기 정상 전력 점등 모드에 있어서의 전력보다도 낮은 전력인 것이 좋다.

(15)

또, 상기 급전 장치는,

상기 전극 수복용 전력이 공급되는 기간에 있어서,

조광 전력 점등 모드의 전력으로부터 상기 전극 수복용 전력까지 서서히 전력을 상승시킴과 더불어,

상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 낮추고,

일정 기간, 상기 전극 수복용 전력을 유지하고,

그 후, 상기 제2 전력으로부터 조광 전력 점등 모드의 전력까지 서서히 전력을 하강시킴과 더불어,

상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 서서히 높이도록 제어하는 것이 좋다.

(16)

또, 상기 급전 장치는,

상기 전극 수복용 전력이 공급되는 기간에 있어서,

상기 제2 기간(τ2)의 반주기 기간을 서서히 변경조정하도록 제어하는 것이 좋다.

(17)

또, 상기 급전 장치는,

상기 전극 수복용 전력 공급 후, 조광 전력 점등 모드에 있어서의 제2 기간(τ2)에 공급하는 전극의 극성을 반전시키는 것이 좋다.

(18)

또, 상기 급전 장치에는, 상기 조광 전력 점등 모드 및/또는 상기 전극 수복용 전력이 공급되는 기간에 있어서, 반주기 기간(τ0), 제1 기간(τ1) 및 제2 기간(τ2) 중 적어도 하나의 기간에 대해서, 공급되는 전류 파형을 복수 구비하고,

상기 적어도 1개의 기간에 있어서, 램프의 점등 상태에 기초하여 상기 복수의 전류 파형으로부터 선택하고, 전류를 공급하는 것이 좋다.

(19)

또, 상기 급전 장치는,

전극 수복용 전력 공급 후이며, 상기 조광 전력 점등 모드로 이행할 때 및/또는, 상기 조광 전력 점등 모드 이행 후의 소정의 기간,

상기 조광 전력 점등 모드의 기간에 있어서의 반주기 기간(τ0), 제1 기간(τ1) 및 제2 기간(τ2) 중, 어느 하나의 기간(τ0, τ1 또는 τ2)이, 그 기간(τ0, τ1 또는 τ2)에 대응하는 전극 수복용 전력 공급시에 있어서의 당해 기간(τ0, τ1 또는 τ2)보다 짧아지도록 제어하는 것이 좋다.

(20)

또, 상기 급전 장치는,

상기 전극 수복용 전력 공급 기간에 있어서, 상기 전류 편중률(I1a/I1b)이 높은 측의 전극이 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력을, 다른쪽의 전극 b에 있어서의 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력보다 크게 하도록 제어하는 것이 좋다.

(21)

또, 본 발명에 관련되는 프로젝터는, 상기 어느 하나에 기재된 고압 방전 램프 점등 장치와, 화상 신호를 처리하는 화상 제어부 및 상기 고압 방전 램프의 점등을 제어하는 점등 제어부를 구비하는 제어부와,

광변조 소자와,

확대 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 관련되는 고압 방전 램프 점등 장치에 의하면, 조광 전력 점등 모드에 있어서, 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 구비하여 이루어지는 직사각형파 교류를 공급하고, 제1 기간(τ1)에서는 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 평균 전류값(I1a)이 다른쪽의 전극(20b)에 공급되는 평균 전류값(I1b)보다 높은 고주파 전류를 공급하고, 제2 기간(τ2)에서는 상기 다른쪽의 전극(20b)에 상기 한쪽의 전극에 공급되는 평균 전류값(I1a)보다도 낮은 전류(I2)를 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)보다도 긴 기간 공급하도록 했기 때문에, 아크의 휘점의 이동을 적게 할 수 있음과 더불어, 양쪽의 전극(20a, 20b)의 선단의 도달 온도를 전극의 용융 온도(Tm) 이상의 온도에 도달시키는 것이 가능해진다. 이 결과, 돌기의 변형을 억제할 수 있으므로, 아크 점프의 발생을 억제할 수 있음과 더불어 발광관의 흑화의 발생을 억제할 수 있고, 깜박거림이 적고, 사용 수명이 긴 고압 방전 램프 점등 장치로 할 수 있다.

또, 본 발명에 관련되는 프로젝터에 의하면, 사용 상황에 따른 밝기로 고압 방전 램프를 점등할 수 있고, 또한 조광 전력 점등시에 있어서 전력을 극한까지 작게 할 수 있음과 더불어, 고압 방전 램프의 수명 말기까지 투사 화상의 깜박거림을 억제할 수 있어 선명한 영상을 투사할 수 있다.

도 1은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는 고압 방전 램프의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는 고압 방전 램프의 전극의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 고압 방전 램프 점등 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프에 공급되는 전류 파형의 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프에 공급되는 전류 파형을 이용한 경우의, 전극 온도의 거동의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 조광 전력 점등 모드시에 있어서의 전극 돌기가 변화하는 모습을 설명하는 도면이다.
도 7은 프로젝터의 구성을 설명하는 도면이다.
도 8은 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 실험예의 결과를 나타내는 도표이다.
도 9는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 일실시 형태인 램프 전압과 전류 편중률의 관계를 간략화하여 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 일실시 형태인 램프 설정 전력과 전류 편중률의 관계를 간략화하여 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프로의 전류 파형과 전압 파형의 일실시 형태를 나타내는, 간략화된 타이밍도이다.
도 12는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프의 전극 형상을 간략화하여 나타내는 모식도이다.
도 13은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프에 공급되는 전류 파형과 전압 파형의 일실시 형태인 간략화한 타이밍도이다.
도 14는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프에 공급되는 전류 파형의 일실시 형태인, 간략화된 타이밍도와 고압 방전 램프의 전극을 간략화하여 나타내는 도면이다.
도 15는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프로의 전류 파형의 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다.
도 16은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프로의 전류 파형의 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다.
도 17은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는 고압 방전 램프에 공급하는 전류 파형의 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다.
도 18은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 복수의 전류 파형을 선택하여 조합하여 점등한 경우의 전극 선단의 부분 상태를 설명하는 설명도이다.
도 19는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 고압 방전 램프로의 전류 파형에서 선택되는 2개의 파형을 나타내는 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다.
도 20은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 다른 실시 형태를 나타내는 (a)전압 파형, (b)전류 파형을 나타내는 타이밍도이다.
도 21은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 다른 실시 형태를 나타내는 (a)전압 파형, (b)전류 파형을 나타내는 타이밍도이다.
도 22는 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 다른 실시 형태를 나타내는 (a)주파수의 파형, (b)전류 파형의 일례를 나타내는 타이밍도이다.
도 23은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 다른 실시 형태를 나타내는 (a)주파수의 파형, (b)전류 파형의 일례를 나타내는 타이밍도이다.
도 24는 실험의 과정에서 얻은, 단일의 전류 파형을 이용하여 점등한 경우의 전극의 모습을 모식적으로 나타내는 설명도이다.
도 25는 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 타이밍도를 나타내고 있고, (a)는 전압 파형, (b)는 주파수 파형, (c)는 전류 파형을 각각 나타내고 있다.
도 26은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 전극 수복용 전력 공급시의 점등 파형의 일례를 나타내는 도면이다.
도 27은 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 조광 전력 점등 모드로부터 정상 전력 점등 모드로 이행하는 경우의 전력 파형과 그 타이밍도이다.
도 28은 종래 기술에 관련되는 고압 방전 램프 점등 장치에 관련되는, 전극 돌기가 변형하는 모습을 나타내는 설명도이다.
도 29는 종래 기술에 관련되는 고압 방전 램프의 전류 파형과 전극 온도의 거동의 일례를 나타내는 도면이다.
도 30은 종래 기술에 관련되는 고압 방전 램프의 조광 전력 점등 모드시의 전류 파형과 전극 온도의 거동의 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 본 실시 형태에 관련되는 고압 방전 램프 및 프로젝터의 구성예를, 도 1~도 17을 참조하여 설명한다. 또한, 본 발명의 프로젝터의 설명에 있어서는, 블럭도로 나타내는 구성에 있어서는 종래 기술에서 설명한 것과 상위가 없기 때문에, 먼저 이용한 도 7을 참조하여 설명한다.

도 7에 있어서, 프로젝터는 반사 미러를 구비한 고압 방전 램프(10)와, 이 고압 방전 램프(10)에 대해서 전력을 공급하는 급전 장치(30)와, 프로젝터 본체의 구동 상태를 제어하는 제어부(31)(이하, 프로젝터 제어부(31)라고 한다)와, 액정 소자 등으로 구성되는 광변조 소자(32)와, 광변조 소자(32)에 표시된 화상을 확대 표시하는 투영 렌즈 등으로 이루어지는 확대 장치(33)로 구성된다. 확대 장치(33)에 의해 확대된 화상은, 스크린(32)에 투영 표시된다. 프로젝터 제어부(31)는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치(35)로부터 부여되는 화상 신호를 처리하는 화상 제어부(31a)와, 상술한 고압 방전 램프 점등 장치(30)에, 점등 지령 및 점등 전력 지령을 송출하는 점등 제어부(31b)를 구비한다. 또한, 이 도면에서는 광변조 소자로서 액정 소자의 예를 나타냈지만, DMD(디지털 미러 디바이스)(상표)를 사용한 DLP(디지털 라이트 프로세서)(상표)를 사용해도 된다.

급전 장치(30)는, 상술한 바와 같이 고압 방전 램프의 정격 소비 전력에 대해서 80~100% 정도의 전력을 공급하여 점등하는 「정상 전력 점등 동작 모드」와, 마찬가지로 이 정격 소비 전력에 대해서 25~80% 정도의 전력을 공급하여 점등하는 「조광 전력 동작 모드」의 전환을 행할 수 있는 것이다. 이 전환 동작에 대해서는 후단에서 상세하게 설명한다.

프로젝터에 있어서의 광원을 구성하는 고압 방전 램프는, 예를 들면 도 1에 나타내는 것이며, 이하, 도면을 참조하여 이 고압 방전 램프에 대해서 설명한다.

고압 방전 램프(10)는, 석영 유리로 이루어지는 방전 용기에 의해 형성된 개략 구형의 발광부(11)를 가진다. 이 발광부(11) 중에는 한 쌍의 전극(20a, 20b)이 2㎜ 이하라는 매우 작은 간격으로 대향 배치되어 있다. 또, 발광부(11)의 양단부에는 시일링부(12)가 형성된다. 이 시일링부(12)에는, 몰리브덴으로 이루어지는 도전용의 금속박(13)이, 예를 들면 쉬링크 시일에 의해 기밀하게 매설되어 있다. 금속박(13)의 일단에는 전극(20a, 20b)의 축부가 접합되어 있고, 또, 금속박(13)의 타단에는 외부 리드(14)가 접합하고, 급전 장치(30)로부터 전력이 급전된다.

발광부(11)에는, 수은과, 희가스와, 할로겐 가스가 봉입되어 있다. 수은은, 필요한 가시광 파장, 예를 들면, 파장 360~780㎚의 방사광을 얻기 위한 것이며, 구체적 수치로 말하면 0.15mg/㎣ 이상 봉입되어 있다. 이 봉입량은 온도 조건에 따라 다르지만, 점등시에 있어서의 발광관 내부의 압력을 200 기압 이상이라는 높은 증기압을 실현하는 것이다. 또, 수은을 더 많이 봉입함으로써 점등시의 수은 증기압 250 기압 이상, 300 기압 이상이라는 높은 수은 증기압의 방전 램프를 만들 수 있고, 수은 증기압이 높아질 수록 프로젝터에 적합한 광원을 실현할 수 있다.

희가스는, 예를 들면, 아르곤 가스가 약 13㎪ 봉입된다. 그 기능은 점등 시동성을 개선하는 것에 있다. 할로겐은, 옥소, 취소, 염소 등이 수은 혹은 그 외의 금속과 화합물의 형태로 봉입된다. 할로겐의 봉입량은, 10^-6μ㏖/mm³~10^-2μ㏖/mm³의 범위로부터 선택된다. 할로겐의 기능은, 이른바 할로겐 사이클을 이용한 긴 수명화이지만, 본 발명의 고압방전 램프와 같이 매우 소형이고 매우 높은 점등 증기압의 것은, 방전 용기의 실투 방지라는 작용도 있다.

고압 방전 램프의 수직렬을 나타내면, 예를 들면, 발광부의 최대 외경 9.4㎜, 전극간 거리 1.0㎜, 발광관 내용적 55mm³, 정격 전압 70V, 정격 전력 180W이고 교류 점등된다.

또, 이런 종류의 방전 램프는, 소형화하는 프로젝터에 내장되는 것이며, 전체 치수로서 상당히 소형화가 요청되는 한편으로 높은 발광 광량도 요구된다. 이 때문에, 발광부 내의 열적 영향은 매우 심해진다. 램프의 관벽 부하값은 0.8~2.5W/mm², 구체적으로는 2.4W/mm²가 된다.

이러한 높은 수은 증기압이나 관벽 부하값을 가지는 것이 프로젝터나 오버헤드 프로젝터와 같은 프리젠테이션용 기기에 탑재된 경우에, 연색성이 좋은 방사광을 제공할 수 있다.

도 2는, 도 1에 나타내는 전극의 선단을 모식화하여 나타내는 것이며, 램프 동작시에 전극 선단에 형성되는 돌기를 설명하는 설명도이다. 전극(20a, 20b)은, 각각 구부(球部)(201)와 축부(202)로 구성되고, 구부(201)의 선단에 돌기(21)가 형성되어 있다. 이 돌기(21)는, 램프 점등시, 전극 선단에 있어서 용융한 텅스텐이 응집하여 형성되는 것이다.

또한, 전극(20)은, 도 2(b)에서 나타내는 바와 같은 형상이어도 상관없다. 이 도면에 나타내는 전극에서는, 선단의 형상이 공에 비해 예각으로 날카롭지만, 이것은 휘도가 높은 부분의 광속 이용율을 개선하기 위한 형상으로서, 굵은 직경을 가진 부분이 201에 상당하고, 선단에 돌기(21)가 형성되어 있는 것은 마찬가지이다.

이러한 전극 선단에 돌기(21)를 형성함으로써, 돌기(21)를 기점으로 하여 아크 방전이 발생하기 때문에, 아크로부터의 광이 전극의 구부(201)에 의해 차단되기 어려워지고, 광의 이용 효율을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 프로젝터에 있어서는 밝은 영상이 얻어진다는 이점을 발생한다. 또한, 도 2는 모식화한 도면이지만, 통상, 축부(202)의 선단에는, 축경보다 큰 직경을 가지는 구부에 상당하는 요소를 가지고 있다.

계속해서, 고압 방전 램프를 점등하기 위한 급전 장치를, 도 3을 참조하여 설명한다.

급전 장치(30)는, 직류 전압이 공급되는 강압 초퍼 회로(1)와, 강압 초퍼 회로(1)의 출력측에 접속되고 직류 전압을 교류 전압으로 변화시켜 방전 램프(10)에 공급하는 풀브릿지형 인버터 회로(2)(이하, 「풀브릿지 회로」라고도 한다)와, 방전 램프에 직렬 접속된 코일(L1), 콘덴서(C1), 및 스타터 회로(3)와, 상기 풀브릿지 회로(2)의 스위칭 소자(Q1~Q4)를 구동하는 드라이버(4)와, 제어부(5)로 구성된다.

제어부(5)는 예를 들면 마이크로 프로세서 등의 처리 장치로 구성할 수 있고, 도 3에서는 그 기능 구성을 블럭도로 나타내고 있다.

도 3에 있어서, 강압 초퍼 회로(1)는, 직류 전압이 공급되는 +측 전원 단자에 접속된 스위칭 소자(Qx)와 리액터(Lx)와, 스위칭 소자(Qx)와 리액터(Lx)의 접속점과 -측 전원 단자간에 캐소드측이 접속된 다이오드(Dx)와, 리액터(Lx)의 출력측에 접속된 평활 콘덴서(Cx)와, 평활 콘덴서(Cx)의 -측 단자와 다이오드(Dx)의 애노드측 사이에 접속된 전류 검출용의 저항(Rx)으로 구성된다.

상기 스위칭 소자(Qx)를 소정의 듀티로 구동함으로써, 입력 직류 전압(Vdc)을 이 듀티에 따른 전압으로 강압한다. 강압 초퍼 회로(1)의 출력측에는, 전압 검출용의 저항(R1, R2)의 직렬 회로가 설치되어 있다.

풀브릿지 회로(2)는, 브릿지형상으로 접속한 스위칭 소자(Q1~Q4)로 구성되고, 스위칭 소자(Q1, Q4), 스위칭 소자(Q2, Q3)를 교대로 온으로 함으로써, 스위칭 소자(Q1, Q2)의 접속점과, 스위칭 소자(Q3, Q4)의 접속점 사이에 직사각형파 형상의 교류 전압이 발생한다.

스타터 회로(3)는, 저항(R3)과 스위칭 소자(Q5)의 직렬 회로와, 콘덴서(C2)와 트랜스포머(T1)로 구성된다.

스위칭 소자(Q5)를 온으로 하면, 콘덴서(C2)에 충전되어 있던 전하가 스위칭 소자(Q5), 트랜스포머(T1)의 일차측 권선을 통해 방전하고, 트랜스포머(T1)의 2차측에 펄스 형상의 고전압이 발생한다. 이 고전압이 방전 램프(10)의 보조 전극(Et)에 인가되고, 램프(10)가 점등한다.

상기 회로에 있어서, 최소 시간 단위를 시간폭 τ0으로 구성되도록 동작시키려면 풀브릿지 회로(2)의 스위칭 소자(Q1~Q4)의 스위칭 주기를 조정함으로써 달성할 수 있고, 또, 출력 전압은 강압 초퍼 회로(1)의 스위칭 소자(Qx)의 동작 듀티를 조정함으로써 달성할 수 있다.

강압 초퍼 회로(1)의 스위칭 소자(Qx)는, 게이트 신호(Gx)의 듀티에 따라 온/오프하고, 램프(10)에 공급되는 전력이 변화한다. 즉, 전력 업이면 Qx의 듀티를 내리는 등 하여, 그 입력된 전력 조정 신호값에 합치하는 전력값이 되도록 게이트 신호 Gx의 제어를 행한다.

이로 인해, 출력되는 전류 파형의 일례를 도 4에 나타낸다. 또한 이 도면에 있어서의 횡축은 시간, 종축은 전류값이다.

제어부(5)는, 구동 신호 발생 수단(51)과 컨트롤러(52)로 구성된다.

구동 신호 발생 수단(51)은, 예를 들면 교류 신호 발생부(51a, 51b)와, 최소 시간 단위는 시간폭 τ0으로 구성되도록 구동 기간이 비대칭인 직사각형파를 발생시키는 비대칭 직사각형파 신호 발생부(51c)와, 이것들의 출력을 선택하는 셀렉터(51d)로 구성된다. 교류 신호 발생부(51a, 51b), 비대칭 직사각형파 발생부(51c)의 출력을 선택적으로 출력하고, 풀브릿지 회로(2)의 스위칭 소자(Q1~Q4)를 구동하기 위한 구동 신호를 발생한다.

컨트롤러(52)는, 램프(10)의 점등 동작을 제어하는 점등 동작 제어부(52a)와, 외부로부터의 점등 전력 지령에 따라, 강압 초퍼 회로(1)의 스위칭 소자(Qx)를 설정된 듀티로 구동하고, 램프 전력을 제어하는 전력 제어부(52c)를 구비한다.

또, 상기 스위칭 소자(Q1~Q4)의 구동 신호를 설정하기 위해, 정상 전력 점등 모드와, 0.8×P(W) 이하의 전력으로 동작시키는 조광 전력 점등 모드의 전환에 따라, 상기 구동 신호 발생 수단(51)의 셀렉터(51d)에 주파수 선택 지령을 송출하는 주파수 선택부(52b)를 구비한다.

전력 제어부(52c)는, 전류 검출용의 저항(Rx)의 양단 전압과, 전압 검출용의 저항(R1, R2)에 의해 검출된 전압으로부터, 램프 전류(I), 램프 전압(V)을 구하여 램프 전력을 연산하고, 이 전력이 점등 전력 지령에 일치하는 강압 초퍼 회로(1)의 스위칭 소자(Qx)의 듀티를 제어한다.

셀렉터(51d)는, 주파수 선택부(52b)로부터의 지령에 따라, 교류 신호 발생부(51a, 51b), 비대칭 직사각형파 신호 발생부(51c)의 출력을 선택적으로 드라이버(4)에 송출한다.

또한, 주파수 선택부(52b)로부터 출력되는 비대칭 비율 증감 신호에 따라, 비대칭 직사각형파 신호 발생부(51c)로부터 출력되는 직사각형파의 시간폭 τ0을 증감해도 된다.

여기서, 정상 전력 점등으로부터 조광 전력 점등으로 이행할 때에는, 정격 소비 전력에 대해서 80% 이하의 전력으로부터 서서히 전력을 저하시키면서 조광 점등 전력으로 이행해도 된다. 그렇게 함으로써, 전극 온도의 급격한 변화를 더 억제할 수 있다. 이 경우에는 강압 초퍼 회로(1)의 스위칭 소자(Qx)의 듀티를 제어하여 전력을 서서히 줄이면서, 조광 전력 점등으로 이행함으로써 실현할 수 있다.

또, 후술하는 바와 같이, 조광 전력 점등으로부터 정상 전력 점등으로 이행할 때에 있어서는, 서서히 동작 전력을 증대시키거나, 양극 동작하고 있던 전극측의 양극 구동 기간을 서서히 작게 하면서 행한다. 예를 들면, 전력 제어부(52c)에서 램프에 공급하는 전력을 서서히 증가시키거나, 비대칭 직사각형파 신호 발생부(51c)에 송출되는 비대칭 비율 증감 신호에 의해, 직사각형파의 비대칭율을 제어한다.

도 4는, 고압 방전 램프(10) 및 급전 장치(30)에 의한 조광 전력 점등 모드에 있어서의 전류 파형의 일례이다. 구체적으로는, 도 4는 조광 점등시에 있어서의 시간에 대한 전류 및 전극 선단 온도의 거동을 나타내는 타임 차트이며, 전류 파형을 (a), 이것에 수반하는 전력의 거동을 (b)로 나타내고 있다. 또, 도 5(a)에 조광 전력 점등시의 전류 파형의 다른 예를 나타내고, 또, 이 때의 각 전극(20a, 20b)의 선단 온도(Ta, Tb)의 거동을, 각각 도 5 (b)(c)에 나타낸다.

조광 전력 점등 모드에서는, 도 4(a), 도 5(a)로 나타내는 바와 같이, 극성의 한쪽에 전류의 편중을 더하여, 반주기의 시간이 τ0이 되는 고주파 전류를 부여하는 제1 기간을 τ1로 하고, 제1 기간에 있어서의 전류 편중과 역의 극성에 저주파 전류의 반파를 부여하는 제2 기간을 τ2로 한다. 이 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 교대로 행한다.

제1 기간(τ1)에 전극(20a)이 양극 페이즈시에 흐르는 전류값를 I1a로 하고, 전극(20b)이 양극 페이즈시에 흐르는 전류값을 I1b(＜I1a)로 한다. I1a는 점등 전원을 공급할 수 있는 전류에 제한을 받지만, 정상 전력 점등시의 전류(IH)를 넘어도 상관없다.

제2 기간(τ2)에 전극(20b)이 양극 페이즈가 되는 전류를 I2로 하지만, 도 4(a)와 같이 I2=I1b여도 상관없다. 자세한 것은 후술하지만, 점등 제어의 프로그램 상, 출력 전류값을 전류 편중되어 있는 구간(H)과 전류 편중되지 않는 구간(L)으로 2치화로 할 수 있기 때문에 간편하게 할 수 있다.

이와 같이, 조광 전력 점등 모드에 있어서, 제1과 제2 기간을 가지며, 제1 기간에 극성의 한쪽에 전류의 편중을 더한 고주파 전류를 부여하고, 제2 기간에는 제1 기간에 있어서의 전류 편중과 반대의 극성에 저주파 전류의 반파(반파 전류)를 부여한다. 통상의 조광 전력에서의 평균 전류에서는 휘점이 안정되는 전극 온도에 미달이기 때문에 돌기의 수복이 행해지지 않지만, 이러한 파형을 구비함으로써, 전류 편중이 행해지고, 한쪽의 전극 선단 온도를 휘점 안정 온도에 도달시킬 수 있고, 또 저주파 전류의 반파(반사이클)에 의해, 다른쪽의 전극 선단 온도를 휘점 안정 온도에 도달시킬 수 있게 된다.

여기서, 한쪽과 다른쪽의 전극(20a, 20b)에 공급하는 전류값(I1a, I1b)의 편중을 I1a/I1b를 이용하여, %로 나타낸 것을 「전류 편중률」이라고 규정한다. 즉, 전류 편중률은 전류값(I1a, I1b)이 같은 경우 100%이며, 한쪽의 전류값(I1a)이 다른쪽의 전류값(I1b)의 2배인 경우 200%가 된다.

본 발명에 있어서, 제1 기간에 있어서의 전류 편중률(I1a/I1b)은, 100%~450%의 범위가 바람직하고, 더 바람직하게는 150%~450%의 범위이며, 가장 바람직하게는 250%~350%의 범위이다.

또, 제1 기간(τ1)에 있어서의 고주파 전류의 주파수는 80㎐ 이상인 것이 바람직하고, 또한, 복수회 더해지는 것이 바람직하다.

이 이유는, 조광 전력 점등 모드에 있어서는, 전력이 정상시보다 작아지기 때문에, 전류 편중을 일정 이상 더하는 것이, 한쪽의 전극 선단 온도를 휘점 안정 온도에 도달시키기 위해서 필요하기 때문이다.

조광 전력 점등 모드에 있어서의 전극의 형상에 대해서, 도 6을 참조하여 설명한다.

여기서, 전극(20a)은 전류 편중시 양극측이 되는 전극, 전극(20b)은 전류 편중시 음극측이 되는 전극이다. 조광 전력 점등 모드에 있어서는, 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 전극 선단 돌기(21)보다도 작은 22a와 같은 2차 돌기를 형성하여, 아크의 부착 영역을 좁은 범위에서 필요 온도에 도달시키는 것이 효과적이지만, 전류 편중률이 높은 전류를 장시간 더한 경우에는, 열확산 길이가 길어져 돌기 용융 범위가 넓어지고, 2차 돌기(22a)가 너무 용융하여, 도 6(c)의 22a＇와 같이 비대화 해 버린다. 이 비대한 돌기는, 열용량의 증대와 온도의 저하를 초래하여, 결과적으로 교류에 있어서의 음극 페이즈시에 깜빡거림을 발생시킨다. 이러한 문제를 피하기 위해서, 전류의 편중을 더하여 높인 전류는, 상당히 단시간 동안에 더하는 것이 바람직하다.

본 발명자들이 조광 전력 점등 모드에 있어서의 제1 기간의 파형의 적정한 주파수 범위를 검토한 바, 200~1000㎐의 범위가 바람직한 것을 알았다. 이 이유는, 제1 기간의 파형의 주파수는, 이 범위보다 주파수가 너무 낮으면 돌기 선단의 휘점이 집중하지 않고, 주파수가 너무 높으면 전극 선단 돌기의 표면의 거칠기가 커지는 사상이 확인되었기 때문이다.

또, 제1 기간에 있어서의 고주파 전류의 주파수 범위를 200~1000㎐의 범위로 한 경우에서도, 단 1회의 전류로 필요 온도로 도달시키고자 하면, 전류 편중비(I1a/I1b)를 크게 설정해야 한다. 그런데, 전류값가 너무 오르면, 전극 선단 돌기의 형상이 비대하여 끝이 파열된 이상한 것이 되어, 좀처럼 돌기 형상으로 수복되지 않는 정도의 변형이나 전극 재료의 증발, 비산이 발생함으로써, 발광관에 흑화가 생기는 일이 있어, 문제가 된다. 또, 말할 것도 없지만, 전류 편중비(I1a/I1b)를 너무 작게 한 경우는, 전극의 가열 효과를 얻을 수 없게 된다. 또한, 이러한 용도로 이용되는 점등 전원에 있어서는, 저비용·소형화의 요구가 높고, 내전류성이 높은 부품의 채용은 시장 요구와 역행하기 때문에, 점등 전류값에는 상한이 있다.

이러한 것을 종합하여 고찰하면, 복수회로 걸쳐 있는 소정 전류값 이하의 고주파를 투입하고, 반복하여 전극을 가열하는 것이, 실용적이어 바람직하다.

이러한 전류 파형을 채용함으로써, 전극 선단에 작은 2차 돌기를 형성하여 유지할 수 있고, 고주파에 있어서의 휘점의 안정성을 높일 수 있다.

또, 제2 기간에 있어서의 전력(또는 전류 평균값)은, 제1 기간에 있어서의 전력(또는 전류 평균값)보다도 낮은 것이 바람직하다.

이것은, 먼저 나타낸 도 6의 (b)를 이용하여 설명하면, 제1 기간에 있어서 한쪽의 전극측의 전류에 편중을 더함과 더불어, 제2 기간에 있어서의 전력(또는 평균 전류)을 제1 기간보다도 낮게 함으로써, 제1 기간과 제2 기간을 적산한 평균 전력을, 요구되는 조광시 점등 전력을 실현할 수 있도록, 낮은 전력으로 하는 것이다. 즉, 순간적으로 전력을 필요 최소한으로 투입하여, 한쪽의 전극 상에 조광 전력 점등에 알맞는 작은 2차 돌기를 형성할 수 있다.

또한, 이 전력 변동에 있어서는, 사람의 육안으로 확인할 수 없는 주파수로 행함으로써 깜박거림을 회피하는 것이 바람직하다. 이 실시예에 대해서는 후술한다.

발명자들의 지견에 의하면, 제2 기간에 가열되는 전극(20b)에 있어서는, 돌기의 변형이나 텅스텐의 증발·비산에 의한 흑화의 발생 혹은 점등 전원의 코스트 업에 관해서는 문제가 적고, 제1 기간에 가열되는 전극(20a)과 비교하여 안정되어도 전극 형상을 유지할 수 있다.

문제가 되는 것은, 전극 온도 저하에 의한 휘점의 불안정에 따른 깜박거림의 발생이다. 한쪽의 전극(20a)의 경우, 제1 기간의 사이에 높게 편중된 전류에 의해 전극을 높은 온도로 도달시킴으로써, 제2 기간에 있어서의 음극 페이즈의 개시 시점에서 휘점의 이동을 억제할 수 있다.

다른 쪽의 전극(20b)의 경우, 제2 기간에 있어서 휘점 이동을 억제하기 위한 온도에 도달시키지 않으면 안된다.

본 발명자들은, 이 제2 기간에 한방향에 극성을 대체로 고정하고, 제1 기간에 있어서의 고주파에서의 양극 페이즈 주기보다도 충분히 길게 전류를 투입함으로써, 다른쪽의 전극(20b)을 휘점이 안정 상태가 되는 온도로 도달시킬 수 있는 것을 확인했다.

구체적으로는, 도 6(d)에 나타내는 바와 같이, 전극(20b)의 휘점은, 전극(20a)의 선단 돌기의 전면에 형성되는 휘점에 비해 약간 넓은 범위에서 형성되어 있고, 휘점의 이동을 억제할 수 있다. 덧붙여 말하면, 제2 기간에서는 극성 전환의 빈도가 적기 때문에, 휘점 이동의 기회를 작게 할 수 있기 때문에, 깜박거림을 억제할 수 있는 점에 있어서 높은 효과를 기대할 수 있다.

이상의 결과로서, 제2 기간, 전극(20b)은, 전극 돌기 형상의 변화를 최소로 억제할 수 있고, 점등 초기의 양호한 돌기 형상을 안정되게 유지할 수 있는 것을 알았다. 이 이유는, 제１ 기간에서의 음극 페이즈의 기간이 짧기 때문에, 텅스텐 이온의 드리프트 기간이 짧고, 텅스텐의 퇴적량이 적어지고, 돌기의 성장이나 비대화가 억제되고, 또 제2 기간에서의 양극 페이즈에서는, 저전류에서의 긴 양극 기간에 의해 서서히 완만하게 전체에 가열되기 때문에, 국소적인 전극의 증발이나 손모 및 돌기 성장이나 비대화가 생기지 않고, 전극 선단의 표면에 퇴적한 텅스텐의 거칠기를 전체적으로 용융시켜 표층을 매끄럽게 하는데에 머물러 있기 때문이라고 생각된다.

또한, 상기한 바와 같은 양호한 결과를 기초로 더 검토를 진행시키면, 제2 기간 내에 극성을 반전시키거나 전류를 정지하는 기간을 매우 짧은 기간 포함하거나 하는 것에 의해서도, 대체로 같은 효과을 얻을 수 있을 것이라는 것을 부기해 둔다.

또한, 본 발명에 있어서는, 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)의 합계(τk)가 25㎳ 이하(즉 주파수 40㎐ 이상)인 것이 바람직하다. 이 이유는, 저주파 점등에서 최고 도달 온도를 높게 하기 위해서 저주파의 주기가 길어지면, 전류의 극성 전환이 생기는 빈도가 낮아지고, 광량의 변동이 확인되기 쉬워져 버리는 문제가 있기 때문에, 전류의 변동이 생기는 주기를 길게 하기에는 제한이 있기 때문이다. 또, 프로젝터의 광변조 소자(32)로서 액정 소자가 사용되고 있는 경우, 액정 소자와 중간 계조의 균형이 문제가 되는 일이 있기 때문에, τk는 12.5㎳ 이하(=주파수 80㎐ 이상)인 것이 바람직하다.

또, 제2 기간의 τ2는, 제1 기간의 파형의 반주기 τ0의 배수인 것이 바람직하다. 이 이유는, 극성 반전의 위한 풀브릿지를 구동하는 소프트 프로그램 상, 최소의 시간 단위를 제1 기간에 있어서의 고주파 파형의 반주기 기간 τ0으로 하는 것이 바람직하기 때문이다. 또, 프로젝터의 액정의 구동 주파수, 수복 레이트와의 균형에 의해서는, 이른바 스크롤바로 불리는 화면 상의 문제가 되는 일이 있고, 그것들을 회피하는 것이 가능해진다.

제1 기간, 한쪽의 전극(20a)에 입열하는 전력［A·㎳]에서 다른쪽의 전극(20b)에 입열하는 전력［A·㎳］을 뺀 값, 바꾸어 말하면, 제1 기간, 한쪽의 전극(20a)에 편중하여 투입되는 전력 △Sa［A·㎳]와, 제2 기간에 있어서 다른쪽의 전극(20b)에 투입되는 전력(즉, 다른쪽의 전극(20b)에 편중하여 투입되는 전력)의△Sb의 관계에 있어서는, △Sa/△Sb가 이하의 범위인 것이 바람직하다.

0.27≤△Sa/△Sb≤10.5

보다 바람직하게는, 이하의 범위이다.

0.3≤△Sa/△Sb≤3

이러한 관계를 구비함으로써, 양전극(20a, 20b)의 온도 밸런스를 적정하게 유지할 수 있다.

그런데, 본 발명에 관련되는 고압 방전 램프 점등 장치에 있어서는, 램프 점압, 램프 전류, 램프 전력 중 어느 하나의 파라미터를 이용하여 제1 기간에 있어서의 고주파 전류 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 변경하면 된다. 램프 전압, 램프 전류 혹은 램프 전력의 절대값 혹은 변화 속도를 검지하고, 이것에 기초하여 전극 선단 돌기 형상의 손모 정도를 판단한다. 제1 기간의 파형(제1 파형)의 전류 편중률을 적절히 선택하고, 변경함으로써, 전극 선단 돌기 형상이 변형하는 것을 회피하고, 깜박거림이나 전극간 거리의 확대나 흑화의 발생 등을 억제할 수 있다.

상술한 본 발명에 관련되는 고압 방전 램프 점등 장치에 의하면, 조광 전력 점등 모드이어도 플리커의 발생을 억제하고, 안정되게 동작시킬 수 있다. 그러나, 장시간에 걸쳐 같은 모드로 점등한 경우, 약간이지만 전극 선단이 변형되고, 선단부의 돌기의 위치가 변화하는(어긋나는) 경우가 있다. 돌기는 매우 좁은 영역에서 용융하지만, 용융부는 어떤 크기를 가지고 있고, 장시간 점등하는 동안에 약간이지만 돌기의 선단부가 변형되고, 좁은 영역에서 서서히 돌기의 위치가 변화해(어긋나) 간다. 약간의 돌기 위치의 어긋남은 전극간 거리가 2.0㎜보다 긴 경우는 그 변형량의 문제는 상대적으로 크지 않다. 그러나, 전극간 거리가 2㎜ 이하의 매우 짧은 전극간 거리인 경우, 돌기의 위치가 어긋나는 것이, 스크린 조도에 영향을 미치기 시작한다. 특히 LCD 패널이나 DMD(디지털 미러 디바이스)의 소형화에 의해, 이러한 약간의 변형도 장시간의 사용에 영향을 준다. 이러한, 장시간 같은 모드(극성)로 점등한 경우에 생기는 전극 선단의 결함에 대해서는, 예를 들면 이하의 기술을 이용함으로써 개선(수복)할 수 있다.

전극 형상을 수복하려면, 간단하게는, 조광 전력 점등 모드에 있어서의 극성을 적시에 반전시키는 것이다. 이 극성을 전환하는 수단에 대해서는, 예를 들면 도 3에 나타내는 드라이버(4)에 의해 풀브릿지 회로(2)의 스위칭 소자(Q1~Q4)의 구동을 반전시키도록 제어함으로써, 간단하게 전환할 수 있다. 또한, 이러한 극성의 전환은, 편중되는 전극이 전환됨으로써, 미소하지만 휘점의 이동을 수반하기 때문에, 너무 빈번하면 오히려 깜박거림으로 확인되어 버린다. 따라서, 전극 선단의 돌기를 유지할 수 있는 기간에 있어서는 이와 같은 전환은 지나치게 행하지 않는 것이 바람직하다. 실용에 있어서는 수 100s에 한 번 정도로 이루어지도록 행하는 것이 바람직하다.

이상, 본 발명에 관련되는 고압 방전 램프 점등 장치의 설명을, 제1 기간과 제2 기간의 각 파형으로부터 초래되는 효과에 기초하여 행해 왔다.

여기서, 본 발명에 관련되는 고압 방전 램프 점등 장치에 있어서, 제1 기간의 파형과 제2 기간의 파형을 조합하지 않으면 안되는 이유에 대해서 설명한다. 구체적으로는, 제1 기간의 파형만을 대향하는 전극에 교대로 더한 경우, 또 제2 기간의 파형만을 대향하는 전극에 교대로 더한 경우에 생기는 문제점을 이하에 설명한다.

(제1 기간을 반복하는 경우)

제1 기간의 파형을 대향하는 전극에 교대로 더한 경우, 즉, 한쪽의 전극이 얻는 전류와 동등한 전류를 다른쪽의 전극에 부여하도록, 단지 극성을 교대로 전환한 경우, 전극의 온도 변화가 평균화됨으로써 필요한 온도(전극의 용융 온도(Tm))에 도달할 수 없는 탓인지, 휘점의 이동을 억제할 수 없다.

또, 제1 기간의 파형만을 복수회 반복하는 것을 세트로 하여, 대향하는 전극에 교대로 더한 경우에는, 작은 2차 돌기를 형성하여 아크의 부착 영역을 좁은 범위에서 필요 온도에 도달시키는 것은 가능하다. 그러나, 이 세트의 극성을 반전시킬 때에, 편중 전류에 의해 한쪽에 형성되어 있던 집중된 강한 휘점이 대향하는 전극으로 이행하여 휘도 분포의 변화가 커진다. 이러한 휘도 분포의 변화는, 광학계의 인티그레이션의 성능, 및 광학계의 애퍼쳐 즉 광속의 편입 범위에 의하지만, 현상의 일반적인 프로젝터용의 광학계에서는, 깜박거림으로서 확인되어 버린다.

이에 대해서, 본 발명과 같이 제1 기간과 제2 기간을 반복하는 파형에서는, 집중된 강한 휘점은 주로 전류 편중을 받는 전극측에 계속해서 존재하고, 상술한 도 6(d)와 같은 형태를 유지할 수 있고, 휘도 분포의 변화에 의한 깜박거림의 문제를 일으키지 않는다. 또한, 상호에 있어서 전극 선단의 온도를 필요한 온도(전극의 용융 온도(Tm)에 도달시킬 수 있고, 돌기를 유지할 수 있다.

(제2 기간을 반복하는 경우)

다음에, 제2 기간의 파형만을 대향하는 전극에 교대로 더한 경우, 대향하는 양전극에 있어서 충분히 주기가 긴 저주파를 더하게 되고, 이 극성 반전시의 전류 변화가 생기는 주파수가 40㎐를 밑돌면, 깜박거림으로 시인되기 쉬워진다. 예를 들면 조광 점등 전력 50%를 실현하고자 하여, 평균 점등 전류를 50%로 한 경우, 한쪽의 전극의 온도를 필요한 온도에 도달시키려면 주파수 40㎐ 이하의 저주파가 필요하고, 전극의 휘점 이동을 억제할 수 있어도, 주파수가 낮기 때문에 전류 변화가 깜박거림으로 확인되어 버린다(다른 사상의 플리커 현상).

또한, 본원과 같은 제1 기간과 제2 기간의 합계가 25㎳ 이하, 즉 제1 기간과 제2 기간의 이행이 40㎐ 이상으로 행해지는 경우에는, 전류 변화에 의한 깜박거림의 문제를 일으키지 않는다.

이하, 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치에 의한 실험예를 이하에 설명한다.

도 1에서 나타내는 기본적인 구성에 기초하여 정격 소비 전력 180W 고압 방전 램프(1~34)를 제작하고, 급전 장치에 있어서 하기 (가)~(자)의 파라미터를 여러가지로 변경하여 램프를 점등하고, 깜박거림(및 전극 선단 형상의 변형), 발광관의 새로운 흑화의 발생 상태를 확인했다).

(가)정격 주파수(정상 전력 점등시의 기본 주파수)［㎐］

(나)제1 기간(τ1)에 들어가는 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)의 직사각형파의 수［개］

(다)제2 기간(τ2)에 들어가는 제1 기간의 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)의 직사각형파의 수［개］

(라)제1 기간(τ1)에 있어서의 양극측 전극(20a)의 전류값(I1a)［A］

(마)제1 기간(τ1)에 있어서의 음극측 전극(20b)의 전류값(I1b)［A］

(바)전류 편중률(I1a/I1b*100)〔%］

(사)제2 기간(τ2)에 있어서의 음극측 전극(20b)의 전류값(I2)［A］

(아)삽입 간격(τK(=τ1+τ2))［㎳］

(자)△Sa/△Sb비

또한, △Sa［A·㎳］는 한쪽의 전극(20a)에 편중하여 투입되는 전력이며, △Sb는 다른쪽의 전극(20b)에 편중하여 투입되는 전력이다.

이 결과를 도 8에 나타낸다.

이 결과로부터 분명한 바와 같이, 제1 기간(τ1에 있어서) 전류를 편중시켜 한쪽의 전극에 공급함과 더불어, 제2 기간에 있어서, 제1 기간(τ1)에 한쪽의 전극에 공급한 전류값보다도 낮은 전류를 소정의 기간, 다른쪽의 전극에 공급함으로써, 고압 방전 램프에 깜박거림이 적고, 발광부에 있어서 흑화가 발생하기 어려운 상태로 점등할 수 있고, 고압 방전 램프의 사용 수명을 길게 할 수 있는 고압 방전 램프 점등 장치로 할 수 있다.

또한, 여기서 나타내는 실험예에 있어서는, 고압 방전 램프의 정격 주파수가 모두 740㎐였지만, 본 발명은 이 사양에 한정되지 않는 것은 말할 것도 없다.

도 9~도 11을 참조하여, 전류 편중률(I1a/I1b)의 구체적인 실시예에 대해서 설명한다.

도 9는, 본 발명의 방전 램프 점등 장치의 실시예의 일형태인 램프 전압과 전류 편중률의 관계를 간략화하여 나타낸 도면이다. 이 도면에 있어서, 종축은 방전 램프에 흐르는 램프 전류인 I1a/I1b의 전류 편중률이며, 횡축은 방전 램프에 인가되는 램프 전압을 나타낸다.

고압 방전 램프로의 전원 공급은 통상 전력을 일정하게 하도록 피드백 제어가 행해지기 때문에, 램프 전압이 매우 낮은 경우에 있어서는 램프 전류가 많이 흐른다. 램프 전류가 많은 경우에 있어서는, 고압 방전 램프의 전극은 충분히 따뜻해지기 때문에, 아크의 어태치먼트 부분은 상술한 스포트 모드의 동작은 아니며, 안정된 폭넓은 아크가 확보된다. 이러한 안정된 아크 방전 상태에 있어서는, 플리커는 존재하지 않기 때문에 전류 편중의 기능을 필요로 하지 않는다. 그 한편, 램프 전압이 상승되어 있는 경우에 있어서는, 램프 전류는 감소하므로 기점 이동을 일으키는 리스크가 증가하고, 플리커를 일으킨다. 특히 50% 부근의 전력으로 고압 방전 램프를 방전하는 경우에 있어서는, 이 현상이 현저하게 나타난다. 이것은 램프 전류가 적을 수록, 즉, 램프 전압이 증가할 수록 플리커 발생의 확률은 증가하기 때문에, 이것을 억제하기 위해서 램프 전압의 증가와 더불어 전류 편중 비율을 증가시키는 것이 적합하다.

도 9에 있어서는 전류 편중률의 하한값으로서 100%로 기재했지만 그에 한정되지 않고, 플리커를 일으키지 않는 최저의 전류 편중 비율로 조정되는 것이다. 또 마찬가지로 전류 편중 비율을 100%가 되는 램프 전압값(Vm_MIN)에 관해서도 플리커를 일으키지 않는 최저의 전류 편중 비율이 얻어지도록 설정되는 것이다.

또, 이 도면에서는 전류 편중 비율에 상한값(BST_MAX)을 설치하여, 전류 편중 비율이 예를 들면 과잉인 값이 되는 것을 방지하는 것을 목적으로 하여 상한값을 설치하고 있다. 이 상한값을 제어함으로써, 예를 들면, 후술하는 최대 전류 편중 비율을 방전 램프로의 설정 전력값에 따라 제어, 변경할 수 있다.

또한, 여기에서는 램프 전압과 전류 편중 비율의 관계에 대해서 설명하고 있지만, 각각 램프 평균 전류값과 전류 중첩 비율의 관계로 치환하여 해석해도 되고, 그 경우는 본 도면의 횡축의 우측 방향이 「램프 평균 전류가 작아지는」 방향이 된다.

도 10은, 본 발명의 방전 램프 점등 장치의 실시예의 일형태인 램프 설정 전력과 전류 편중률의 관계를 간략화하여 나타낸 도면이다. 이 도면에 있어서, 종축은 도 9에 있어서의 전류 편중 비율의 상한값(BST_MAX)이며, 횡축은 고압 방전 램프에 설정되는 램프 전력값을 나타낸다.

고압 방전 램프로의 전력 공급량을 증가하도록 설정하면 램프 전류가 많이 흐른다. 고압 방전 램프로의 공급 전력이 높으면, 즉 램프 전류가 많아지기 때문에, 당해 고압 방전 램프의 전극은 충분히 따뜻해진다. 그 때문에 아크의 어태치먼트는 상술한 스포트 모드의 동작으로부터 안정된 폭넓은 아크가 확보된다. 왜냐하면, 고압 방전 램프는 정격 전력 혹은, 80% 레벨의 감광 전력 부근에 있어서는 전류 편중 비율이 100%이었다고 해도, 플리커는 발생하지 않기 때문이다. 본 도면에 있어서의 전력값(Wm_MAX)은, 전류 편중 비율의 상한값(BST_MAX)이 100%이었다고 하여 플리커가 발생하지 않는 최적의 전력값을 설정하는 것이다. 도 9를 이용하여 재차 설명하면, 전류 편중 비율의 상한값(BST_MAX)이 100%인 경우에 있어서는, 램프 전압이 어떠한 것이라도, 100%가 되기 때문에 전류 편중은 행해지지 않는다.

그런데, 그 한편, 설정 전력값이 작은 경우에 있어서는, 램프 전압이 크게 변화하지 않는 것으로 하면, 램프 전류는 감소하게 되고, 기점 이동을 일으키는 리스크가 증가하고 플리커를 일으킨다. 이것은 램프 전류가 적을 수록, 즉, 램프 전력이 감소할 수록 플리커 발생의 확률은 증가하기 때문에, 이것을 억제하기 위해서 램프 전압의 증가와 함께 전류 편중 비율의 상한값(BST_MAX)을 증가시키는 것이 적합하다. 도 9를 이용하여 재차 설명하면, 전류 편중 비율의 상한값(BST_MAX)이 설정 전력에 의해 결정되기 때문에, 같은 램프 전압이었다고 해도, 설정 전력값이 작으면 전류 편중률이 증가하는 제어가 된다. 바꾸어 말하면, 램프 전류가 저하할 수록 전류 편중률이 증가하는 제어라고도 할 수 있다.

따라서, 램프의 특성이나 설정 전력에 따라서, 최저의 전력값(Wm_MIN)에 있어서의 전류 편중 비율의 상한(BSTTOP)을 설정하면 된다.

도 11은, 본 발명의 방전 램프로의 전류 파형과 전압 파형의 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다. 이 도면 (a)의 종축은 고압 방전 램프로의 전류 파형, 횡축은 시간이며, (b)의 종축은 고압 방전 램프의 전압 파형, 횡축은 시간이다. 도 11을 이용하여 방전 램프에 흐르게 하는 전류 파형과 전류값(I1a, I1b)을 결정하는 방식에 대해서 설명한다.

각 전극(20a, 20b)에 공급되는 전류값(I1a, I1b)은, 점등 전원 장치에 실장된 마이크로 컴퓨터나 DSP(디지털 시그널 프로세서)의 연산 처리에 의해 구하는 것이 용이하고, 그 처리 방법의 개념에 대해서 설명한다.

도 11에 있어서의 램프 전류 파형에서는, 제1 기간(τ1)에 형성되는 고주파와 제2 기간(τ2)에 형성되는 저주파를 조합한 1세트로 한 기간(τK)을 단위로 한 파형을 나타내는 것이며, 편중되어 있는 구간(H)과 편중되지 않는 구간(L)이 존재한다. 편중되어 있는 구간(H)은 합계 4구간, 편중되지 않는 구간(L)의 합계는 11구간, 상기 1세트 내에서 합계 11구간으로 되어 있는 것을 알 수 있다.

그런데, 고압 방전 램프를 전력 제어하는 경우는, 우선 램프 전압을 취득하여, 미리 설정된 전력값으로부터 취득한 램프 전압으로 나눔으로써 원하는 목표 램프 전류값을 산출하고, 램프 전류를, 목표 램프 전류값과 일치시키기 위하여 제어한다. 단, 이 시점에서의 목표 램프 전류값은 평균의 램프 전류값이다. 본 실시예에서는 램프 전류를 편중하고 있기 때문에, 상기 목표 램프 전류값을 각각의 구간(H, L)에 있어서 개별적으로 설정할 필요가 있고, 또한 상세하게 설명한다.

우선, 램프 전압을 소득하는 과정에 대해서 설명한다. 본 도면에 기재되는 바와 같이, 램프 전류값을 편중하고 있는 구간과 램프 전류값을 편중하고 있지 않는 구간에 있어서 각각의 램프 전압이 다르다. 방전 램프는, 램프 전류가 증가하면 단기적으로는 램프 전압이 감소하는 특성을 가지는 것이므로, 본 실시예에 있어서는 목표 램프 전류값을 결정하기 위한 램프 전압을 소득하는 타이밍이 중요해진다. 그 때문에, 평균의 전압을 소득하는 것이 바람직하고, 상술한 바와 같이 본 도면에서의 램프 전류 파형에서는, 고주파와 저주파를 조합한 1세트인 기간(τK)을 단위로 한 파형을 나타내는 것이기 때문에, 1세트에 있어서의 기간(τK) 전체의 램프 전압의 평균값을 소득하는 것이 바람직하다. 본 도면에서는 기간(τ0)마다 램프 전압 정보를 소득, 합산하여, 1세트에 있어서의 기간(τ0)의 합계인 15로 상기 합산한 값을 나눔으로써 평균 램프 전압을 얻을 수 있다. 이것을 이용하여 또한 이동 평균 수법을 이용하여 순서대로, 최신의 평균 램프 전압을 소득하도록 해도 된다. 이로 인해 항상 1세트에 있어서의 기간(τK) 전체의 램프 전압의 평균값을 소득할 수 있다.

다음에, 설정된 전력값으로부터 상기한 평균 램프 전압을 없앰으로써 목표 램프 전류값을 얻을 수 있다. 단, 이 시점의 목표 램프 전류값은 평균의 값이기 때문에, 편중하는 구간(H)의 램프 전류값(I1a)과 편중을 행하지 않는 구간(L)의 램프 전류값(I1b)의 각각의 목표 전류를 개별적으로 산출할 필요가 있다. 또한, 도 10에서 설명한 바와 같이, 설정되어 있는 램프 전력의 값으로부터 전류 편중률의 상한값(BST_MAX)이 결정됨과 더불어, 도 9에서 설명한 바와 같이, 소득한 평균 램프 전압 정보로부터 현재의 최적의 전류 편중률이 선택된다. 이 계산은, 계산식에 기초하여 실시해도 되고, 또는 마이크로 컴퓨터나 DSP에서의 테이블로 기재한 값을 선택적으로 채용해도 된다.

그런데, 본 실시예에 있어서, 목표 램프 전류와 램프 전류값(I1a)과 램프 전류값(I1b)에 관해서,

(식 1)평균의 목표 전류값={I1a×H의 개수 4＋I1b×L의 개수 11}/15

(식 2)I1a=I1b×전류 편중률

의 관계가 성립하므로, 이들로부터 램프 전류값(I1a)과 램프 전류값(I1b)의 각각의 목표 전류를 용이하게 산출할 수 있다.

단, 램프 전압값이 매우 작은 경우에 있어서는, 원래 평균의 목표 전류값이 커지기 때문에, 편중되어 있는 구간(H)의 전류값(I1a)이 상당히 큰 값이 산출되는 결과가 되고, 점등 전원이 회로 형편 상 허용하는 최대 전류를 넘는 일이 있다. 이것은 전류 편중률이 높으면, 연산 상 그러한 값이 되지만, 그 경우는, 전류값(I1a)을 점등 전원을 허용할 수 있는 최대 전류값으로 설정한 다음 이하의 식으로 다시 연산함으로써 전류값(Ib)을 산출하면 된다.

또,

(식 3)평균의 목표 전류값={최대 전류값×H의 개수 4+I1b×L의 개수 11｝/15

에 의해, 램프 전류값을 제한할 수 있기 때문에, 점등 전원 장치의 보호라고 하는 목적에 있어서도 유용하다.

여기까지, 전류 편중에 의한 전류값(I1a, I1b)의 결정의 과정에 대해서 설명해 왔지만, 상술한 바와 같이 전류 편중률의 제어를 부가함으로써 복합적으로 본 발명의 작용을 더 효과적으로 작용시킬 수 있다.

계속해서, 전극 형상을 수복하기 위한 점등 방법에 대해서 설명한다. 여기에서는, 전력을 증대시킴으로써 전극 선단 형상을 수복하는 방법에 대해서 설명한다. 또한 본 명세서에 있어서는, 전극 선단 형상을 수복할 때에 공급되는 전력에 대해서 「전극 수복용 전력」이라고 칭한다.

이 전극 수복용 전력은, 조광 전력 점등 모드에 있어서의 설정 전력값보다 큰 전력값으로서, 전극 선단 온도를 당해 전극의 수복이 가능한 온도역으로 상승할 수 있는 전력값를 가지거나 혹은 그 전력값에 있어서 전극의 수복이 가능해지는 점등 파형에 기초하여 공급된 전력이다. 따라서, 전극 수복용 전력은, 조광 전력 점등 모드 점등시에 있어서의 전력에 대해서 어느 정도의 크기를 갖고 있거나, 혹은, 절대적인 크기에 대해서 제한이 있다는 것은 아니다.

도 12는, 본 발명의 고압 방전 램프의 전극을 간략화하여 나타내는 도면이다. 도 12(a)는, 방전 램프의 전극의 초기 상태를 나타내고 있다. 도 12(b)는, (a)의 전극 상태에 있어서, 본 발명에 관련되는 조광 전력 점등 모드에 의한 전류 파형을 채용하고, 정격 전력의 대략 50%의 전력으로 편중 비율을 300% 정도로 설정하여 방전 램프에 수시간 연속해서 계속 인가한 상태를 모식적으로 나타내고 있다.

본 실시예에서는, 도 11에서 설명한 전류가 편중되어 있는 구간(H)에 양극측이 되는 전극(E1)의 형상이 본 도면과 같이 한쪽만 접시 형상으로 변화한다. 이 현상은, 단기적, 예를 들면 수초에서 수십초 정도로는 나타나지 않는 것이지만, 수분에 걸쳐, 상술한 파형을 인가함으로써 조금씩 접시 형상의 전극 형상이 진행한다. 이 형상은 당연히 전류 편중시의 전류값(I1a)의 값이나 각 파형의 주파수나 편중이 행해지는 빈도에 의존한다. 전극(E1)이 양극 동작인 전극 선단의 온도는 상승하기 때문에, 전류값(I1a)이 많이 설정되면, 또한 전극(E1)의 선단의 온도는 상승하고 텅스텐 증발량이 조장된다. 그리고 증발한 기상 중의 텅스텐은 방전 아크 안에 들어가면 텅스텐 이온으로 전리 분해되고, 전극 선단(W1)이 음극 동작일 때에 상기 텅스텐 이온이 회수된다. 또한, 전극 선단(W1)의 주위에 대해서도 기상 중의 텅스텐이 퇴적하도록 작용하고 있다.

또, 본 발명의 전류 파형으로 정격 전력의 대략 50%의 전력으로 편중 비율을 대략 300%로 설정하여 방전 램프를 구동한 경우, 편중 작용에 의해, 전극(E1)측의 전극이 양극측 동작이 될 때의 전극(E1)의 온도의 쪽이, 전극(E2)이 양극 동작할 때의 전극(E2)의 온도보다 높아진다. 그 때문인지 전극(E2)보다 전극(E1)으로부터의 텅스텐이 기상 중에 공급되는 쪽이 많은 것이라고 생각된다. 다음에, 전극(E1)은 음극측 동작이 되는 시간이, 전극(E2)이 음극측 동작이 되는 시간보다 많기 때문에, 기상 중의 텅스텐은 주로 전극(E1)측에 회수되어 있는 것이라고 생각되고, 특히 돌기 위에 한층 더 작은 돌기(W1)를 성형한다. 이것들로부터 말할 수 있는 것은, 주로 전극(E1)측에서 텅스텐의 증발과 회수의 할로겐 사이클이 행해지는 것으로 생각된다. 한층 더 작은 돌기가 형성되면, 거기를 중심으로 아크 어태치먼트를 얻을 수 있기 때문에, 아크 스포트의 이동을 억제하는 효과를 얻을 수 있게 된다. 그 결과, 본 발명의 전류 파형을 최적인 형태로 인가함으로써, 아크 스포트의 이동을 억제하면서, 또한 전극의 돌기의 성장을 재촉하고, 한층 더한 아크 방전의 안정화에 기여할 수 있기 때문에 본 발명의 이점을 최대로 누릴 수 있다. 본 도면에서는 설명을 위해서 상기 접시 형상의 돌기를 의도적으로 크게 묘화하고 있지만, 바람직하게는, 이것이 과잉으로 커지지 않도록 전류 편중시의 전류값(I1a)의 값이나 각 파형의 주파수나 편중이 행해지는 빈도를 최적화하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 접시 형상의 돌기의 사이즈가 너무 크면, 작은 돌기와는 관계없이 아크의 스포트가 안정되기 어려워지고 플리커를 일으키기 때문이다.

한편, 전극(E2)측에 있어서는, 본 발명의 전류 파형을 이용한 경우은, 양극 동작이 되는 시간의 쪽이 음극 동작이 되는 시간보다도 길어지기 때문에, 기본적으로는 전극(E1)으로부터 방출되는 열전자를 받아, 시간과 함께 전극(E2)의 표면이 거칠어지는 상태가 진행한다.

여기까지, 전극 상태의 도 12(b)에 있어서의 각 전극의 동작에 대해서 설명해 왔지만, 방전 램프에 인가하는 전류 파형 그 자체가 비대칭이기 때문에, 결과적으로 전극(E1, E2)이 비대칭인 전극 상태가 되는 것을 알 수 있다.

그런데, 도 12(c)는, 전극 상태의 도 12(b)의 상태로부터, 정격 전력의 대략 80%의 전력으로 전류 편중을 행하지 않고 대략 370㎐의 대칭 전류 파형을 수초간, 방전 램프에 계속 인가한 상태를 나타내고 있다. 수초간이지만, 비대칭이었던 전극 형상을 거의 초기 상태로 되돌리는 것이 실험으로부터 확인되었다. 그러나 80%의 레벨에 있어서는, 전극 선단부를 모두 용융한 돌기 형성이 가능한 열량에 달하지 않기 때문에 예를 들면 상술한 퇴적한 텅스텐 덩어리(W3)도 용융 흡수할 수 있을 정도로는 도달하지 않는다. 그러나, 이 선단부만을 용융했을 때의 돌기의 길이(D1')는, 도 12(a)의 돌기의 길이(D1)보다도 길어져 있고, 돌기가 성장하고 있는 것이 확인되었다. 이것은 대향하는 전극의 거리를 짧게 하는 것이므로, 방전 램프의 램프 전압이 저하하는 것을 의미하고 있고, 이것은 실험에 의한 측정 결과로부터도 확인되었다. 램프 전압이 낮아지면, 램프 전류값은 증가하기 때문에 편중 비율도 저감할 수 있고, 아크가 안정된다. 본 발명의 파형을 채용함으로써 돌기가 성장하고, 또한 전압이 저감되는 작용이 있고, 아크의 안정화를 더 조장하기 위해 돌기가 제어되게 되고, 본 발명의 이점을 최대한으로 누릴 수 있다.

전극 상태도(d)는, 전극 상태(c)로부터 정격 전력을 투입한 상태를 나타낸다. 부착 퇴적한 텅스텐 덩어리(W3)를 포함하는 형태로 전극 선단부(W4)에 용융하고 흡수되는 것이 실험으로부터 확인되었다.

도 12에서 설명한 내용에 의하면, 전극(E1, E2)의 형상이 비대칭이 됨에도 불구하고, 일정 이상의 전력을 방전 램프에 수초간 공급함으로써 전극 선단의 형상을 수복하는 작용을 가지는 것을 나타내고 있다.

도 13은, 본 발명의 방전 램프로의 전류 파형과 전압 파형의 실시예의 일형태의 간략화한 타이밍도이다. 본 도면을 이용하여, 방전 램프에 수초간 공급함으로써 전극 선단의 형상을 수복하는 작용을 이용한 한층 더한 실시예에 대해서 설명한다.

상술한 바와 같이 정격 전력의 대략 80%의 전력으로 전류 편중을 행하지 않고 대략 370㎐의 대칭 전류 파형으로, 수초간, 방전 램프에 인가하면 전극 형상을 수복할 수 있기 때문에, 예를 들면 정격 전력의 50%의 전력을 공급하고 있을 때에, 방전 램프로의 공급 전력의 증강을 정시적으로 방해하는 것이 제안된다.

본 발명의 고압 방전 램프는 프로젝터에 사용되는 것을 전제로 하면, 전력을 증가하는 것 자체가 화질 상, 최대한 눈에 띄지 않게 완만하게 실시하는 것이 중요하다. 그 때문에, 본 실시예에 있어서 기간(τh)의 시간을 들여 대략 50%의 전력으로부터 대략 80%의 전력으로 이행시키고 있다.

도 10에 있어서도 설명을 했지만, 전력을 증가시키면, 전력 전류 편중 비율을 내릴 수 있기 때문에, 본 도면에 있어서의 기간(τh)에 있어서는, 전력을 완만하게 올리면서, 동시에 전류 편중 비율을 완만하게 내리는 것이 시도된다.

또, 전극의 형상을 수복하기 위해서 필요한 기간(τj)에 있어서 대략 80%의 전력을 계속할 필요가 있고, 전극의 형상이 과잉으로 왜곡된 형상이 되기 전에 수복을 행할 수 있도록 간격(ti)을 결정할 필요가 있다. 상기 도 13에 실측된 파형을 기재한 본 발명의 하나의 형태의 실시예에 있어서의, 구체적인 수치 파라미터의 설정은, 이하와 같다.

·램프：정격 180W고압 수은 램프

·전극 수복시:정격 전력 80%

·정상시：정격 전력 50%

·기간(τi)：600초

·기간(τj)：50초

·기간(τh, τh')：3초

이들로부터, 방전 램프에 공급되는 평균의 사용 전력을 산출하면 대체로 52.3% 정도의 전력이 된다. 예를 들면, 본래 50%의 전력에서의 구동을 목적으로 하는 것이었을 경우, 전극 수복시의 전력을 가산하면 정격 전력의 2~3% 정도의 전력이 필요하게 된다. 반대로 전극 수복시의 전력을 100%로 하면, 급격하게 밝기가 변화하게 되고, 평균의 사용 전력도 증가해 버려, 바람직한 형태라고는 할 수 없다. 근래, 에너지 절약이 과제로 되어 있고, 이 전극 수복시의 전력값은 가능한 한 높지 않은 전력인 것이 바람직하게 된다.

또, 방전 램프를 긴 기간 사용함으로써, 방전 램프를 구성하는 발광관의 투명도가 떨어지고 검게 되는 현상이 발생한다. 이것은 방전 램프를 구성하는 발광관의 내면벽에 기상 중의 텅스텐이 부착하는 현상이며, 특히, 대체로 정격 전력의 60%를 밑도는 낮은 전력을 방전 램프에 공급하는 경우은, 발광관의 내면벽의 온도가 충분히 상승하기 어려워지기 때문에, 결과적으로, 기상 중의 텅스텐이 발광관에 접했을 때에 응고하고 부착하기 쉬워진다. 그러나, 한 번, 텅스텐이 부착한 다음이라고 해도, 방전 램프에 높은 전력을 다시 투입함으로써 발광관의 내면벽의 온도를 높여 다시 증발시킬 수 있다. 따라서 본 도면에 나타내는 바와 같이 정기적으로 50%보다 높은 전력을 투입함으로써, 전극 형상의 보수뿐만 아니라, 오히려 상술한 텅스텐의 부착량을 감소하여 방전 램프의 투명도를 확보할 수 있다는 부차적 이점을 얻을 수 있다. 또한, 여기에서는 대표적으로 50% 점등시에 있어서의 설명을 행했지만, 이 전력값 이외의 경우에 있어서도, 임의로 설정한 조광 전력 점등 모드에 있어서의 전력보다 높은 제2 전력으로 전환하는 제어를 행함으로써, 전극 수복 기능을 얻을 수 있는 것은 말할 것도 없다.

도 14는 (a)고압 방전 램프로의 전류 파형의 실시예의 일형태를 간략화하여 나타내는 타이밍도와, (b)고압 방전 램프의 전극을 간략화하여 나타내는 도면이다.

먼저 도 12(b)에서 나타낸 바와 같이 비대칭인 전극 형상이 되는 요인은, 전류 파형이 비대칭인 파형인 것이었다. 이것을 개선하는 한층 더한 실시예로서, 비대칭이 되는 극성을 반전시키는 방식을 제안할 수 있다. 이것에 의하면 전극(E1, E2)의 편향을 경감할 수 있다. 본 도면에서는, 시점(tm)에 있어서, 비대칭의 전류 파형의 극성을 반전하고 있는 모습을 나타내고 있다. 이 반전을 행하는 동작은, 수초마다 실시해도 되고, 또는 수분걸러 실시해도 된다.

단, 아크의 안정이라는 측면에 있어서는, 이 반전을 행하는 시점(tm)을 절결로 하여 매우 짧은 시간으로 한정하여 아크의 스포트가 이동하는 현상이 생기는 일이 있다.

이 현상에 대해서 도 14(b)를 이용하여 더 설명한다. 또한, 본 도면에 있어서의 전극(E2)의 선단은 설명을 위해 왜곡한 형태의 것으로 하고 있다. 방전 램프에 비대칭 파형의 극성 반전을 행하기 전에서의 아크 스포트는 기점(Ex)에 존재하는 것으로서 이하를 설명한다. 이 상태에 있어서 비대칭 파형의 극성 번전을 행한 후는, 아크 스포트가 기점(Ex')으로 이동한 것으로 한다. 아크 스포트가 발생하는 위치는 가장 열전자가 방출하기 쉬운 개소, 즉 가장 온도가 높은, 혹은 대향하는 전극으로부터의 거릭가 짧은 개소가 되고, 전극(E1)에서는 스포트의 위치가 고정되어 있기 때문에, 비대칭성을 반전할 때에, 본 도면에 나타내는 바와 같이 아크가 유지되는 위치가 변화하는 현상이 생겨 버린다.

본 발명의 고압 방전 램프는 프로젝터에 사용되는 것을 전제로 하면, 아크 스포트가 2개인 전극간을 교대로 이동하는 현상이, 화질 상 악영향을 미치는 레벨이면 안되지만, 본 실시예에 있어서는 플리커가 발생했다고 해도, 그것은 매우 단기적인 것이다. 그러나, 이 문제를 더 개선한 실시예에 대해서 이하에 상세하게 설명하지만, 도 13에서 설명한 바와 같이 방전 램프에 공급하는 전력을 소정의 전력값까지 증가시키면 전극 형상이 수복되고, 또한 방전 램프의 아크 어태치먼트도 스포트 모드로부터 디퓨즈 모드가 되기 때문에, 이 상태로 이행하고 나서, 비대칭의 파형이 반전함으로써 해결을 찾아낼 수 있다.

계속해서, 조광 전력 점등 모드로부터 전력을 올려 정상 전력 점등 모드로 이행할 때의 유의점에 대해서 설명한다.

일반적으로 고압 방전 램프에 사용되는 전극은 주로 텅스텐으로 구성되어 있고, 조도 수명 특성을 개선하는 목적으로 99.999% 이상의 상당히 고순도인 텅스텐이 사용되고 있다. 고순도의 텅스텐은 불순물이 적다고 하는 의미로 긴 수명을 기대할 수 있는 반면, 결정립이 조대화되기 때문에, 약하다는 결점을 가지고 있다. 특히 선단부는 상당히 고온됨으로써 결정립이 조대화되기 쉽다. 열적 스트레스가 급격하게 더해짐으로써 열응력에 의해 결정립계 사이에서 분열이 생기는 등의 결함이 생긴다. 따라서, 설정 전력의 증가와 더불어 전류 편중률이 완만하게 작아지는 배려가 필요하다.

도 15는, 본 발명의 방전 램프로의 전류 파형의 실시예의 한 형태의 간략화된 타이밍도이다. 전극 상태를 수복하기 위해서 설정 전력값을 증가해 가는 과정에 있어서의 본 발명인 램프 전류 파형의 변화를 (a)로부터 (e)를 향해 파형을 소정이 시간을 들여 변화시키는 모습을 나타내고 있다. 도 13에서 설명한 바와 같이, 전극 형상을 수복하기 위해서 완만하게 전력을 변조할 필요가 있고, 예를 들면 (a)가 50% 전력시의 파형으로 (e)가 70% 전력시의 램프 전류 파형을 나타낸 것이다. 도 15에 나타내는 예에서는, 설정 전력의 증가와 더불어 전류 편중률이 완만하게 작아지도록 되어 있고 (e)의 시점에 있어서의 전류 편중률은 100%로 하고 있다. 이것은 도 9에서 설명한 바와 같이 전류 편중 비율의 상한값(BST_MAX)이 설정 전력에 의해 결정되기 때문에, 같은 램프 전압이었다고 해도, 설정 전력값이 작으면 전류 편중률이 증가하는 제어가 되기 때문이다. 그 결과, 본 발명의 램프 전류 파형을 이용하면, 비록, 전류 편중률이 100%, 공급 전력이 대략 70%~80%인 전력이어도 플리커의 발생을 저감하여 안정된 아크 방전을 유지할 수 있다.

또 당연히 전력을 완만하게 저감하는 경우에 있어서는 (e)로부터 (a)를 향해 파형이 변화해 가게 된다. 전력 설정값을 변화시키는 과정에 있어서, 그 설정 전력값 각각에 따른 구간(τ1, τ2) 혹은 구간(τ1)에서의 주파수를 본 발명의 범위 내로 최적의 값으로 변경해도 된다.

또한, 80% 이상의 전력값인 경우에 있어서는, 방전 램프의 아크 어태치먼트도 스포트 모드로부터 디퓨즈 모드가 되므로, 종래대로의 비대칭이 아닌 대칭 파형, 예를 들면 50㎐~1000㎐의 직사각형파를 공급하기만 하면 된다.

도 15에서는 전력의 증강시에 대해서 동작 파형의 변화의 모습을 묘화하고 있지만, 전극의 수복의 필요성등이 없으면, 전력을 일정하게 한 채로, 예를 들면 50%의 전력을 유지한 채로 전류 편중률을 조금씩 저감해도 된다. 그리고 전류 편중률이 저감된 상태로 이하에 설명하는 바와 같이 비대칭 파형의 극성을 반전하도록 해도 된다.

또한, 도 16를 참조하여 극성을 반전할 때의 파형의 예를 설명한다.

도 16은, 본 발명의 방전 램프로의 전류 파형의 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다. 본 도면의 파형은 비대칭의 파형의 극성을 반전시키기 위해 (a)로부터 (i)를 향해 파형을 소정의 시간을 들여 변화시키는 모습을 나타내고 있다. 또한, 이 도면은, 예를 들면 대략 70%정도로 전력을 증가했을 때의 파형이며, 전류 편중 비율은 100%로 되어 있는 것으로 하고, 비대칭 파형의 극성의 반전을 조금씩 행할 수 있도록 제어한 것이다.

본 발명에 관련되는 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 구비한 조광 전력 점등 모드의 램프 전류 파형을 이용하면, 비록, 전류 편중률이 100%로 대략 70%의 전력이었다고 해도 플리커의 발생을 저감하여 안정된 아크 방전을 유지할 수 있는 것, 또한, 전극 형상이 수복되면서, 또한 방전 램프의 아크 어태치먼트도 스포트 모드로부터 디퓨즈 모들가 되므로, 기점의 이동을 신경쓰지 않고, 비대칭의 파형이 반전할 수 있다. 즉, 설정 전력을 가능한 한 50%에 가까운 전력 레벨로 전극 형상을 수복함과 더불어, 동시에 비대칭 파형의 극성을 반전하는 것이 가능해진다.

그 때는, 도 16의 (a)의 상태를 수초 유지하고, 그 후, 대체로 수초간 걸쳐 (i)에까지 도달하고, (i)의 상태를 수초 유지한다. 특히 (a)(i)의 파형을 수초 동안, 유지하는 목적은, 전류(I1a, I1b)가 같다고 하면, 비대칭의 전류 파형이기 때문에 한쪽의 전극만이 양극 동작이 되는 시간을 길게 할 수 있고, 그 결과, 한쪽의 전극에만 열을 집중하는 효과가 있고, 이 때에 각 전극을 용융하고 수복하는 것이 가능하기 때문이다. 따라서, (a) 내지 (i)의 상태를 수초간 유지함으로써 양쪽의 전극에 대해서 대략 70%의 전력으로 전극의 수복과 비대칭 파형의 극성의 반전을 실현할 수 있는 것이다.

또한, 도 13의 설명에 있어서 전극 형상을 수복할 때의 전력값을 80% 정도의 전력이며 대칭의 전류로 하고 있었지만, 본 발명의 파형을 이용함으로써 70%까지 내린 경우에서도 전극의 수복 상태도 현상의 80%시와 같은 결과를 얻을 수 있는 것이 확인되어 있고, 또 70%까지 저감함으로써, 상술한 평균의 전력 사용량도 저감되게 된다. 덧붙여 말하면 50% 근방의 전력으로 전극 형상을 수복할 수 있다면, 그에 한정되는 것은 아니며, 또한, 전극의 형상이 왜곡된 형상이 되기 이전에 적극적으로 본 도면과 같이 비대칭 파형의 극성을 전환해도 된다.

계속해서, 정상 전력 점등 모드로부터 조광 전력 점등 모드로 이행할 때의 전력에 대해서 일례를 든다.

도 17은, 고압 방전 램프의 전력을 100%에서 50%로 이행하는 경우의 간략화된 타이밍도이다. 정격 전력 상태에서는 전극 선단의 형상은 굵어지는 경향이 있고, 예를 들면 80% 정도의 전력으로 구동하면 도 12(c)에서 설명한 바와 같이 전극의 선단의 더 선단 부분만 용융되고, 선단이 가는 돌기 형상으로 되는 것이 알려져 있고, 이 현상을 이용하는 것이다. 본 도면에 있어서는 정격 전력으로부터 50% 전력으로 이행할 때의 실시예에 대해서 나타내는 것이지만, 정격 전력으로부터 즉석에서 50%의 전력으로 옮기는 것은 아니며, 일단, 중간인 예를 들면 상술한 80% 혹은 70%의 전력을 기간(tg)의 사이, 경유하여 목적의 50%의 전력으로 이행시킨다.

이와 같이 정상 전력 점등 모드 점등시에 있어서의 전력값보다 낮고, 조광 전력 점등 모드 점등시에 있어서의 전력값보다 높아지는 임의로 설정되는 전력(제2 전력)을 경유하도록 전력을 제어함으로써, 전극 선단의 형상이 샤프해지고, 기점 이동의 범위를 저감할 수 있게 되기 때문에, 50% 전력으로의 전환 직후에 있어서도, 보다 한층 플리거의 발생을 저감할 수 있다.

또한, 상기 실시예의 설명 중에서는, 각 점등 모드의 사이에 있어서 중간적으로 유지되는 제2 전력의 설정의 값으로서 50%, 70%, 80%라고 하는 값을 이용하여 구체적으로 설명을 해 왔지만, 이들 값에 대해서는 이에 한정되지 않고, 사용되는 램프를 이용한 실험이나 계산에 의해 구해지는 값이며, 그 때마다 조정되고, 최적인 값으로 조정한 다음 설정되는 것이다.

그런데, 상기 설명 중에 있어서는, 조광 전력 점등 모드에 있어서의 극성을 적시에 반전시켜 수복을 도모하는 기술에 관해서 설명을 행했다. 전극의 형상은, 이 방법에 의한 수복의 전후에 있어서는 약간 형상이 달리 나타나기 때문에, 수복 현상의 개시 시기와 종료 시기, 또 그 이행 중에 있어서, 이 수복에 필요로 하는 전극으로의 부하를 거는 방법은, 수시로 그 전극 상태에 따라 적절히 조정되는 것이 바람직하다. 또, 형상 차이가 크고, 큰 수복이 요구되는 경우에는, 전극의 열부하가 높은 점등 파형으로 점등시키고, 전극 형상의 수복이 완료해 오면 열부하는 필요 최소한도로 고정시켜, 정형력을 중시한 파형으로 점등시키도록 하는 것이 바람직하다. 이러한, 전극 형상의 대폭적인 수복이 필요한 것이 예측되는 경우에는, 전극의 사양 등을 고려한 다음, 2종류 이상의 점등 파형을 미리 준비해 두고, 램프의 점등 상태(점등 이력)에 기초하여 적절히 선택을 하고, 조합하여 점등시킴으로써, 전극 형상을 보다 의도한 것으로 수복할 수 있다.

조광 전력 점등 모드에 있어서의 2종류 이상의 파형을 선택하여 구동하는 경우의, 파형의 실시예와 그 효과에 대해서 설명한다.

도 18은, 본 발명의 설명도이며, 다른 복수의 전류 파형을 선택하고, 조합하여 점등한 경우에 있어서의, 전극 선단 부분의 상태를 설명하는 도면이다.

도 18(a)의 전극 선단의 2차 돌기(22a')와 같이, 전극 형상의 변형이 전극축 중심으로부터 어긋나도록 발생하는 경우, 점등 파형의 극성 반전 주기를 길게 함으로써, 도 18(c)의 전극 선단의 2차 돌기(22a-1)와 같이, 전극 선단의 용융 범위를 전극축 중심으로 수정할 수 있다. 이 이유는, 전극이 양극이 되는 페이즈에 있어서, 전자가 전극에 충돌하여 입열된 에너지의 확산 길이가 확대됨으로써, 전극 표면을 광범위로부터 대략 균일적으로 용융 혹은 증발시키기 때문이라고 추측된다.

또, 증발한 전극 재료인 텅스텐은, 아크에 들여온 후, 아크 중에서 플라즈마가 되고, 이온화한 텅스텐이 전기적으로 끌어 당겨져, 전극에 있어서의 아크 접촉 위치를 중심으로 한 범위에 응집하여, 전극의 선단 돌기의 일부를 형성한다. 이 응집 범위는, 점등 파형의 극성 반전의 주기에 의존하여 한정되지만, 이 때, 전극 선단 형상이 도 18(b)의 2차 돌기(22a'-1)와 같이 왜곡된 변형을 하고 있어, 아크가 접하는 위치가 원하는 위치, 대체로 전극축 중심에 없는 상태에서는, 도 18(b)의 2차 돌기(22a'-2)와 같이 왜곡된 변형을 조장시키는 문제를 일으킨다.

즉, 전극 형상의 수복·정형에 대해서는, 우선 도 18(c)의 2차 돌기(22a-1)에 나타내는 바와 같이 용융 증발 범위를 넓게 취하고, 전극축 중심으로 용융 형상을 맞추고, 그런 후에, 기상 중의 텅스텐의 응집 범위를 한정함으로써, 도 18(d)의 2차 돌기(22a-2)와 같이 전극축으로부터 어긋남이 적은 전극 선단 돌기를 성장시키고, 형상을 수복시킬 수 있다.

또한, 이 프로세스를 적당한 배분으로, 연속적 또는 정기적으로 반복함으로써, 장기간에 있어서 전극 형상의 안정 유지를 도모할 수 있다.

여기서, 본 발명에 있어서, 편중시 전류값을 유지하면서 파형을 전환하는 기술을, 도 11을 참조하여 설명한다.

도 11에서 설명한 바와 같이, 램프 전류 파형에서는, 제1 기간(τ1)에 형성되는 고주파와 제2 기간(τ2)에 형성되는 저주파를 조합한 1세트로 한 기간(τK)을 단위로 한 파형을 나타내는 것이며, 거기에는 편중되어 있는 구간(H)과 편중되지 않는 구간(L)이 존재한다. 본 발명에서는, 이 편중된 구간(H)의 전기간(τI1a)과 편중되지 않는 구간(L)의 전기간(τI1b)의 비율을 동일하게 하여 파형으로 전환하는 것이 좋다.

상술한 바와 같이, 마이크로 컴퓨터나 DSP를 이용하여 제어되는 경우에 있어서는, 우선 램프 전압을 취득하여, 미리 설정된 전력값로부터 취득한 램프 전압으로 나눔으로써 원하는 목표 램프 전류값을 산출하고, 편중시의 전류값(I1a)과 비편중시의 전류값(I1b)을 산출해야 한다. 램프 전압은, 시간과 함께 시시각각 변화하기 때문에, 본 연산 처리를 상시 행할 필요가 있다.

조광 전력 점등 모드에 있어서, 고압 방전 램프로의 전력을 일정하게 하는 조건이어도, 파형의 전환을 행하면, 당연히 재차의 연산 처리가 필요하게 된다. 파형을 전환한 직후에 연산을 행하고 있으면, 실제의 파형에 반영시키는 것이 제때에 이루어지지 않기 때문에, 미리 상기한 연산을 완료시켜 둘 필요가 있다. 그러나, 현재 선택되어 있는 파형에서의 연산을 행하고 있는 중에서, 다음에 선택되는 파형을 위한 계산을 병행하여 행하지 않으면 안되고, 프로그램의 처리가 현저하게 곤란해진다.

물론, 상기 연산을 미리 행해 두고, 파형으로 전환한 순간에 편중시의 전류값(I1a)과 비편중시의 전류값(I1b)을 전환하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 본 발명자들에 의한 검증에 의하면, 그와 같이 한 경우, 플리커나 휘점 이동이 생기는 것을 피할 수 없다고 판명되었다. 이러한 플리커 등이 발생하는 이유는, 전류값이 변화함으로써 전극 선단의 국소적인 온도가 변화하는 것이 요인이라고 생각된다. 그것은, 전력이 일치하고 있는 조건에서 파형을 전환했다고 해도, 편중시의 전류값(I1a)이 변화하는, 즉 파고치가 변화함으로써 전극 선단의 도달 온도도 크게 변화해 버리고, 이 결과, 예를 들면, 작은 돌기가 순간적으로 용융하거나, 기점의 온도의 포인트가 변화하거나 하기 때문이다.

또, 편중시의 전류값(I1a)을 증가하도록 변화시킨 경우, 그 순간에 있어서도 고압 방전 램프의 평균 전압은 그만큼 변화하지 않기 때문에, 그 순간에 있어서 전력은 높아진다. 이 때문에, 휘도는 일순간 상승하게 되고, 결과적으로 광의 변동으로서 시인되는 일이 있다.

프로젝터와 같은 화상 장치에 있어서는, 이러한 휘도의 변동은 결코 바람직한 것은 아니다.

도 19는, 본 발명의 고압 방전 램프로의 전류 파형으로 선택되는 2개의 파형을 나타내는 실시예의 일형태의 간략화된 타이밍도이다. 도 19(a)(b)는, 미리 준비된 2개의 전류 파형을 나타낸다. 파형의 양자에서는, 제1 기간(τ1), 제2 기간(τ2), 및 1세트 기간(τK)이 다른 파형으로 이루어져 있다. 여기서 전류 파형(a)에 있어서의 편중되어 있는 구간(H)과 편중되지 않는 구간(L)의 수로 보면, H의 개수가 4개, L의 수가 10개가 된다. 이것을 비율로서 나타내면,

H：L=4：10

이 된다.

한편, 파형(b)에 있어서의 편중을 나타내는 구간(H)과 편중을 행하지 않은 구간(L)의 수로 보면, H의 개수가 2개, L의 수가 5개가 된다.

H；L=2：5

이기 때문에, 즉 이것은 상기한 4：10과 같다.

여기서, 편중되어 있는 구간(H)에 있어서의 합계 기간을 기간 τI1a로 하고, 편중되지 않는 구간(L)에 있어서의 합계 기간을 기간 τI1b로 하면, 전류값(I1a)과 전류값(I1b)은 이하의 (식)에 의해 구해진다.

(식 5)평균의 목표 전류값=｛I1a×τI1a+I1b×τI1b｝/τK

(식 6)I1a=I1b×전류 편중률

(식 7)평균의 목표 전류값=설정 전력값/램프 전압값

이것에 의하면, 설정 전력값이 같고, 1세트 기간(τK) 내에 있어서의 전류값(I1a)이 공급되는 전기간(τI1a)과 전류값(I1b)이 공급되는 전기간(τI1b)의 비율이 동일하면, 당연히, 전류값(I1a)과 전류값(I1b)의 값은 동일하다고 할 수 있다. 따라서 상술한 예에 있어서의 2개의 전류 파형에서는, 양자 모두

H：L=4：10

이기 때문에, 양자에 있어서의 전류값(I1a)과 전류값(I1b)의 값은 동일하다.

반대로, 편중되어 있는 구간(H)과 편중되지 않는 구간(L)의 수량의 비율이 2개의 파형의 사이에서 다르면, 전류값(I1a)과 전류값(I1b)은 2개의 파형에서 다른 값이 되는 것은, 식(5)로부터도 분명하다.

이와 같이, 전류값(I1a)이 공급되는 전기간(τI1a)과 전류값(I1b)이 공급되는 전기간(τI1b)의 비율을 동일하게 함으로써, 고속으로 재차의 연산 처리를 행할 필요가 없어지고, 다음에 선택되는 파형을 위한 계산을 병행하여 행할 필요도 없어진다. 그리고, 공급 전력이 동일한 상태로, 전류값(I1a, I1b)을 유지하면서, 파형의 전환을 실현할 수 있기 때문에, 순간적인 전력의 변동을 저감할 수 있게 된다.

또한, 설명의 편의상, 본 도면에 있어서의 편중되어 있는 구간(H)과 편중되지 않는 구간(L)에 대해서, 기간(τN)을 기준으로 한 수량 단위의 정수배로서 설명하고 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니며, 상기한 바와 같이 시간적인 비율이 거의 동일하면, 임의의 값으로 설정할 수 있다.

또, 본 도면에서는, 편중되어 있는 구간(H)의 수를 4개, 편중되지 않는 구간(L)의 수를 10개인 전류 파형(a)과, 구간(H)의 수를 2개, 구간(L)의 수를 5개인 전류 파형(b)으로 비교했지만, 구간(H)의 수와 구간(L)의 수는 바꾸지 않고, 기준의 기간(τN)만을 변화시킨 것, 즉 주파수를 변화시킨 것이어도, 상기한 바와 같이 시간적인 비율이 동일하다.

이와 같이, 상술한 연산 처리를 전환 타이밍에 동기하여 행하지 않아도, 그대로의 계산값을 채용할 수 있고, 제어 프로그램을 복잡하게 하지 않고, 또한, 고압 방전 램프로부터의 광출력의 변동을 최소한으로 억제하면서, 파형의 전환이 가능해지고, 본 발명의 이점을 누릴 수 있다.

또한, 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 합계한 1세트 기간(τK)의 설정에 대해서 보충하여 설명한다. 본 발명의 전류 파형을 고압 방전 램프에 공급하면, 상기 1세트 기간(τK)의 주파수, 즉 1/τK로 광이 변동하게 된다. 인간이 광의 변동을 확인할 수 있는 감도는 주파수에 의존하고 있고, 그 피크 주파수는 대체로 8㎐~10㎐ 정도이다. 따라서, 상기 1/τK를 적어도 이들 주파수부터 크게 하는 것이, 필수이다.

덧붙여 말하면, 액정 패널을 이용한 데이터 프로젝터에 탑재하는 고압 방전 램프인 경우에 있어서는, 액정 패널의 화상 리프레쉬 레이트는 대략 60㎐이기 때문에, 본 발명의 파형의 1/τK의 주파수와 간섭하지 않도록 선택되지 않으면 안된다. 바람직하게는 1/τK의 값은 60㎐보다 위에 25㎐정도는 떨어진 주파수, 즉 1/τK로서 85㎐ 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.

여기서, 조광 전력 점등 모드에 있어서, 2종류 이상의 파형을 선택하여 구동하는 경우에, 그 파형의 선택 방법에 대해서 설명한다.

램프의 수명 특성을 향상시키기 위해서는, 램프의 전극간 거리를 유지하는 것이 중요해진다. 램프의 전극간 거리가 현재, 어떻게 되어 있는지를 가장 간이 적이고 유효적으로 판단할 수 있는 것은, 램프 전압(혹은 램프 전류)을 검출하는 것이다. 램프의 전극간 거리는, 램프 전압(혹은 램프 전류)과 강한 상관관계를 가지고 있다. 바꾸어 말하면, 램프 전압은 램프의 전극간 거리를 관찰하기 위한 가장 간이적이고 유효한 판단 재료이다.

램프 전압이 낮은, 즉 전극간 거리가 짧은 경우, 적극적으로 전극간 거리를 넓히는 파형을 선택하고, 램프 전압을 상승시키는 것이 바람직하다.

이에 대해, 램프 전압이 높은, 즉 전극간 거리가 긴 경우, 적극적으로 전극간 거리를 줄이는 파형을 선택함으로써 램프 전압을 저하시키는 것이 바람직하다.

즉, 램프 전압의 변화를 기점으로 구동 파형을 선택함으로써, 임의의 램프 전압(바꾸어 말하면 임의의 전극간 거리)으로 유지시키는 것이 가능해진다.

도 20, 도 21을 참조하여, 램프 전압의 변화에 의해, 2종류 혹은 3종류의 구동 파형이 선택되는 것의 일례를 나타낸다.

도 20 중, (a)에 있어서 램프 전압이 낮은 경우는, (b)에 있어서의 기간 τk의 파형을, 원하는 램프 전압값(Va)이 될 때까지 선택을 계속한다. 원하는 램프 전압값(Va)에 달한 후, 기간 τk'의 파형을 선택하고, 램프 전압이 다시 하강해 올 때까지 선택을 계속한다. 그 후, 램프 전압이 원하는 램프 전압(Va)까지 하강해 오면 다시 기간 τk의 파형을 선택한다.

여기서, 기간 τk'로 나타내는 파형 선택 후에 램프 전압이 하강하지 않은 경우, 도 21(a)에서 나타내는 바와 같이 상승해 버린 경우는, 또한 도면 중 b의 기간 τk”의 파형을 선택하고, 전압을 하강시킨다.

또한, 도 20(b) 및 도 21(b)에서 나타낸 것에서는, 상사형이 아닌 2종류의 파형의 조합으로 설명을 행하고 있지만, 당연히, 상사형의 2종류의 파형의 조합으로 실시해도 같은 효과는 얻을 수 있다.

상기와 같은 파형의 선택을 행함으로써, 램프 전압을 원하는 값으로 유지시킬 수 있다. 바꾸어 말하면 원하는 전극간 거리를 유지할 수 있고, 그 결과, 램프의 수명 특성의 향상에 효과를 줄 수 있다.

본 실시예의 일례를 이하에 나타낸다. 또한, 하기의 수치예는 도 20에서 나타낸 타이밍도의 점등 조건과 일치하는 것이다.

·램프 정격 18W

·τk 10.8㎳ τk' 8.3㎳

·Va 80V

다음에 2종류 이상의 파형을 선택하여 구동하는 경우에, 점등 경과 시간에 따른 구동 파형의 선택 방법에 대해서 도면을 이용하여 설명한다.

도 22, 도 23은, 본 발명의 다른 실시 형태를 설명하는 (a)주파수의 파형, (b)전류 파형의 일례를 나타내는 도면이다.

여기에서는, 램프의 모든 특성에 의하지 않고, 점등 모드의 경과 시간에 의해, 2종류 이상의 파형이 선택되는 것을 나타낸다. 여기서, 이 도면(a)의 종축은, 기간 τk나 τk' 중의 기간 τ, τ'의 주파수(fb, fa)를 나타낸 것이며, fb는 1/(τ×2), fa는 1/(τ'×2)이다.

도 22에서는, 비교적 낮은 주파수(fb)로, 기간 τk의 파형을, 어느 기간 Tc1 동안 지속시키고, 그 후, 비교적 높은 주파수(fa)로 기간 τk'의 파형으로 이산적으로 전환하고, 어느 기간 Tc2 동안 지속시키고, 그것들을 주기적으로 반복하는 형태를 나타내고 있다.

또, 도 23에서는, 비교적 낮은 주파수(fb)인 기간 τk의 파형으로부터, 비교적 높은 주파수(fa)인 기간 τk"'의 파형까지 연속적으로 전환하는 형태를 나타내고 있다.

도 22에서 나타낸 타이밍도에서는, 기간 Tc1과 Tc2를 주기적으로 반복하는 것을 설명하고 있지만, 램프 전력, 전극의 크기 등으로, 기간 Tc1, Tc2의 시간적 비율을 변화시키거나, 주기적이 아닌 예를 들면 저주파 파형으로부터 고주파 파형으로 단계적으로 전환해도 된다.

물론, 도 23에서 나타낸 타이밍도에서도 마찬가지이며, 2종류 이상의 파형을 주기적으로 전환하거나, 저주파 파형으로부터 고주파 파형, 고주파 파형으로부터 저주파 파형, 또 저주파 파형으로부터 고주파 파형으로 이행 후, 다시 저주파 파형으로 돌아오는 등의 파형 선택을 행해도 된다.

상술에서, 복수의 전류 파형을 구비하고, 이것을 적절히 선택함으로써, 전극 선단에 부여하는 열확산 길이는 크게 다른 것을 설명했다. 예를 들면, 비교적 고주파인 파형으로 점등시키면, 열확산 길이는 짧고, 전극 선단의 표층부밖에 용융하지 않기 때문에, 비교적 가는 돌기가 형성된다. 이에 대해, 비교적 저주파인 파형으로 점등시키면, 열확산 길이는 길고, 전극 선단의 심부까지 용융하기 때문에, 비교적 굵은 돌기가 형성된다.

이와 같이 전극 선단의 용융부에 시간적인 변화를 부여함으로써, 전극 선단부의 온도를 시간적으로 변화시키는 것이 가능해지고, 그 결과, 돌기의 굵기, 크기를 어느 정도 컨트롤하는 것이 가능해진다. 돌기의 굵기를 컨트롤함으로써, 이하의 효과를 행할 수 있다.

상기 조광 전력 점등 모드로 장시간 점등하고 있으면, 돌기가 이동하는 경우가 있다. 상술한 바와 같이, 조광 전력 점등 모드로 점등 후, 적당한 단계에서 전극 수복용 전력을 공급함으로써, 돌기의 이동을 억제하는 것이 가능하지만, 이하에 설명하는 방식에 의해, 한층 더 개선하는 것이 발견되었다.

여기서, 단일 파형에서의 조광 전력 점등 모드로 점등을 계속한 경우의 전극 선단 형상에 대해서, 도 24를 이용하여 설명한다. 도 24(a)는 정격 점등 모드에서의 점등한 경우의 돌기 상태이며, 이 도면(b), (c)는 조광 전력 점등 모드에서 점등한 경우를 나타내고 있다. 이 도면에 있어서 E1, E2는 전극이며, 보조선 P는 전극의 중심축을 나타내고 있다. 또한, W1, W2는 조광 전력 점등 모드 점등시의 돌기이다.

조광 전력 점등 모드에서의 점등 시간이 길어지면, 전극 E1의 선단에 형성된 돌기 W1은 (b)로부터 (c)와 같이 정격 점등시의 돌기 위치(보조선 P)로부터 크게 이동하는 경우가 있다. 이것은, 비교적 높은 주파수의 파형을 이용하여. 점등하고, 형성된 가는 돌기인 경우에, 많이 확인된다. 본 발명자들은, 740㎐ 이상의 고주파만으로 점등시킨 경우에 돌기가 비교적 가늘게 형성되고, 또한 그 돌기는 전극의 중심 위치로부터 이동하기 쉬워지는 것을 확인했다.

이러한 전극 선단의 돌기(W1)의 이동을 억제하는데는, 열확산 길이가 긴, 즉 비교적 저주파인 파형을 선택하여, 돌기(W1)의 심부까지 용융시키고, 돌기(W1)가 이동하기 어려운 비대화된 돌기를 형성시키는 것이 효과적이다.

그러나, 비대화된 돌기의 상태로는, 돌기부에 충분한 온도를 부여하는 것이 어려워 지고, 휘점이 이동하는 일이 있다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 480㎐ 이하의 저주파로 점등시키면, 돌기는 굵고, 이동하기 어려워지는 것이 판명되었다. 돌기를 필요 이상으로 비대화시키지 않기 위해서는, 열확산 길이가 짧은, 즉 비교적 높은 주파수의 파형을 선택하고, 돌기의 표층면만 용융시키고 가는 돌기를 형성시키면 된다. 이와 같이, 돌기의 비대화에 유래하여 발생하는 휘점 이동과, 돌기가 가늘어지고 중심부로부터 벗어나는 것은, 트레이드 오프의 관계가 된다.

이러한 지견에 기초하여, 본 발명자들이 검토를 거듭한 결과, 돌기의 비대화로부터 발생하는 휘점 이동과, 돌기가 가늘어지기 때문에 발생하는 돌기의 이동을 억제하기 위해서는, 우선, 조광 전력 점등 모드시에 비교적 낮은 주파수의 파형으로 점등시켜, 돌기 근원부를 이동하기 어려운 굵은 돌기부를 형성하고, 그 후, 비교적 높은 주파수의 파형으로 점등시켜, 근원은 굵고, 선단부는 가는 돌기부를 형성시킴으로써, 실현할 수 있다고 판명되었다.

즉, 2종류 이상의 파형을 연속적, 혹은 이산적으로 반복하고, 또한 상기의 파형의 반복을 주기적으로 행함으로써, 돌기부에 부여하는 온도를 주기적으로 변화시킬 수 있고, 이동하기 어려운 돌기, 말하자면 돌기의 안정 유지에 효과를 줄 수 있다.

또한, 본 발명은, 2종류 이상의 파형을 이산적으로 전환한 것으로 설명했지만, 연속적으로 전환한 것이어도 같은 효과를 얻을 수 있다. 이 실시 형태의 일례를 이하에 나타낸다. 또한, 하기의 수치 예는 먼저 도 22에서 나타낸 타이밍도의 점등 조건과 일치하는 것이다.

·램프 정격 180W

·파형 τK 10.8㎳ τk' 8.3㎳

. 기간 Tc1 5초 Tc2 15초

·주파수 fa 740㎐ fb 480㎐

다음에, 상술까지 설명한 점등 경과 시간에 의해 파형의 선택을 주기적으로 행하는 기간을 램프 전압(혹은 램프 전류)에 의해 선택한 실시예에 대해서 구체적으로 설명한다.

여기까지, 2종류의 파형을 경과 시간에 따라 주기적으로 전환함으로써, 돌기의 이동을 억제할 수 있는 효과에 대해서 설명을 행한다. 또한, 파형의 선택을 램프 전압(혹은 램프 전류)을 판단 재료로서 행함으로써, 전극간 거리의 유지에 효과가 있는 것을 설명했다.

이하에 설명하는 실시예는, 파형 선택은 경과 시간에 따라 주기적으로 전환을 행하고, 그 주기성을 램프 전압에 의해 변화시킴으로써, 돌기의 안정 유지, 램프의 수명 특성의 향상의 효과를 부여할 수 있는 예이다.

도 25는, 본 발명의 다른 실시 형태에 관련되는 타이밍도를 나타내고 있고, (a)는 전압 파형, (b)는 주파수 파형, (c)는 전류 파형을 각각 나타내고 있다.

도 25(a)에 있어서, 램프 전압이 어느 목표값 Va 이상인 경우는, 이 도면 (b)와 같이 주파수가 다른 2종류의 파형을 선택하고, 이 도면 (c)와 같이 그 파형의 선택 시간을 기간 Tc1, Tc2로 하고, 그것을 주기적으로 반복한다. 목표값인 Va에 도달하면, 파형의 선택 시간을 기간 Tc3, Tc4로 하고, 그것을 주기적으로 반복하고, 다시 목표 전압인 Va에 도달할 때까지 계속한다. 이와 같이, 파형 선택은 경과 시간에 의해 주기적으로 전환을 행하고, 그 주기성을 램프 전압에 의해 변화시킴으로써, 돌기의 안정 유지, 램프의 수명 특성의 향상에 효과를 줄 수 있다.

또한, 상기에서는 2종류 이상의 파형을 선택하는 기간(모드)이, 조광 전력 점등 모드에 있어서 점등하고 있는 경우에 대해서 설명해 왔지만, 이것은, 조광시에 한정하지 않고, 전극 수복용 전력을 공급하여 점등하고 있는 경우에 있어서도, 상기, 즉, 반주기 기간(τ0), 상기 제1 기간(τ1) 및 상기 제2 기간(τ2) 중 적어도 1개의 기간에 대해서, 공급되는 전류 파형을 복수 구비하고, 그 적어도 1개의 기간, 램프의 점등 상태에 기초하여 상기 복수의 전류 파형으로부터 선택하고, 전류를 공급함으로써, 한층 더한 효과를 얻을 수 있게 된다.

이하, 이 내용에 대해서 설명한다.

전극 형상의 수복·정형에 대해서는, 우선, 용융 증발 범위를 넓게 취하고, 전극축 중심에 용융 형상을 맞추고, 그 후, 기상 중의 텅스텐의 응집 범위를 한정함으로써, 전극축으로부터 어긋남이 생기는 것을 억제할 수 있는, 전극 선단 돌기를 성장시키고, 형상을 수복시키는 것이 중요하다.

전극 수복용 전력을 공급함으로써, 전극으로의 입력 전력을 올려, 도 18(c)에서 나타내는 2차 돌기(22a-1)와 같이 전극 선단의 용융 범위를 전극축 중심으로 수정함과 더불어, 텅스텐을 기상 중에 윤택하게 공급시킨 상태로 한다. 그 후, 전극 수복 전력으로부터 조광 전력 점등 모드로 이행시 및 이행 후의 소정의 기간에 있어서, 반주기 기간(τ0), 상기 제1 기간(τ1) 및 상기 제2 기간(τ2) 중 적어도 1개의 기간에 대해서, 공급되는 전류 파형을 복수 준비하고, 상기 적어도 1개의 기간에 있어서, 램프의 점등 상태에 기초하여 그들 복수의 전류 파형으로부터 선택하고, 전류를 공급한다.

이와 같이 하면, 전류 파형을 복수 기상 중의 윤택한 텅스텐 재료의 응집 범위가 한정되고, 도 18(d)에서 나타내는 2차 돌기(22a-2)와 같이 전극축에 대해 대칭인 전극 선단 돌기를 형성할 수 있다. 이 결과, 높은 수복 효과를 얻을 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 있어서는, 전극 수복용 전력의 공급 기간에 있어서, 전류 편중률(I1a/I1b)이 높은 전극(a)에 있어서의 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력을, 다른쪽의 전극(b)에 있어서의 양극 페이즈로 입력된 적산 전력보다도 크게 하도록 제어하는 것이 좋다. 이하, 이 내용에 대해서, 도 18, 도 15를 참조하면서 설명한다.

전극 선단을 점등 파형과 함께 상세하게 관찰하면, 돌기 형상의 변형은, 많게는, 전류 변조율이 높은 전류(I1a)를 받는 전극(20a)측에 있어서 발생한다. 따라서, 전극(20a)을 우선적으로 수복하는 것이 전극 수복의 효율, 효과의 점을 감안해도 바람직한, 즉, 전극 수복용 전력 공급시에 있어서, 주로 전극(20a)을 선택하여, 수복을 실시하는 것이 좋다고 생각된다.

그러나, 전극 수복용 전력 공급시에 있어서, 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)의 비를, 소정의 값으로 유지한 상태로, 전류 또는 전력을 서서히 전극 수복용 전력까지 상승시킨 경우에는, 도 15(e)에서 나타낸 바와 같은 파형을 경유하게 되고, 이 경우, 전극(20a)보다도 오히려 전극(20b)의 부하가 현저히 커져 버린다.

즉, 전력이 상승하면, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)은 내려가지만, 제1 기간(τ1)＜제2 기간(τ2)은 유지되고 있기 때문에, 결과적으로, 제1 기간(τ1)의 적산 전력＜제2 기간(τ2)의 적산 전력이 되어 버린다. 이 경우, 전류 변조율이 높은 측의 전극(20a)보다도 오히려 낮은 측의 전극(20b)에 있어서, 우선적으로 수복이 행해지는 것이 바람직하다.

원래 전극 수복용 전력을 설정하는 의의는, 어디까지나 방전 램프의 전극의 품질을 유지하는 것이 목적이며, 이른바 램프 편의의 점등 모드이다. 따라서, 반드시, 유저의 요구에 합치한 것은 아니기 때문에, 최대한, 전극 수복용 전력으로 점등하는 기간은, 필요 최소한으로 고정하는 것이 바람직하다.

또, 전극 수복시에는, 전극의 용융·증발을 다소나마 수반하므로, 램프의 흑화, 단수명이라고 하는 관점으로부터도, 전극 수복용 전력을 공급하는 기간 및 빈도는 적절히 고정하는 것이 바람직하다.

이상의 사항을 종합적으로 감안하여, 전극 수복용 전력을 공급하는 경우에 있어서는, 보다 효율적, 효과적으로 행하기 위해, 이하의 것을 말할 수 있다.

즉, 전극 수복용 전력을 공급하는 경우, 조광 전력 점등 모드시에 있어서 전류 편중률(I1a/I1b)이 높은 측의 전극(20a)이 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력을, 다른쪽의 전극(20b)이 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력보다 크게 하도록 제어하여, 이 전극(20a)을 우선적으로 수복하도록 공급 전력(전류)을 설정하는 것이 좋다.

이하, 이 실시 형태에 대해서, 도 26, 도 18을 참조해 설명한다.

도 26은, 본 실시 형태를 설명하는 전극 수복용 전력 공급시에 있어서의 전류 파형을 나타내고 있고, 종축은 전류값 횡축은 시간이다. 또한, 한쪽의 전극(20a)의 전류를 I1a로 하여 다른쪽의 전극(20b)의 전류를 I1b로 하고 있다.

전극 수복용 전력을 공급 기간, 그 전류 파형은 대표적으로 도 26(a)~(c)로 크게 나눌 수 있다. 각 전극(20a, 20b)에 있어서의 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력은, 각각 도 26(a)에서 나타내는 파형의 경우, 전극(20a)보다 전극(20b)의 쪽이 △Sb-2만큼 크고, 도 26(b)에서는 동등, 도 26(c)에서는 전극(20a)보다 전극(20b)의 쪽이 △Sa-2만큼 작다.

여기서, 전극 수복용 전력을 공급하는 동안의, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서 상기 한쪽의 전극(20a)에 편중하여 투입되는 전력의 총합 △Sa-2［A·㎳］의 적산과, 상기 제2 기간(τ2)에 있어서 상기 다른쪽의 전극(20b)에 편중하여 투입되는 전력의 총합 △Sb-2의 적산의 관계가, 이하의 관계를 만족하는 것이 좋다.

(식 8)∫△Sa-2·dt/∫△Sb-2·dt≤1

상기 관계에 의해, 전극 선단 돌기 형상의 변형이 많은 전극(20a)의 수복을 보다 효율적·효과적으로 행할 수 있다. 또한, 여기서의 전력의 적산이란, 램프 전압이 거의 일정하므로, 전류의 적산값과 치환해도 마찬가지이다.

이 실시예에 관해서 이하에 나타낸다.

전극 수복용 전력으로 점등하는 기간에 있어서의 점등 파형을, 도 16(a)~(i)와 같이 서서히 이행시키는 경우에 있어서는, 먼저 설명한 (단락 0089)와 같이, 소정의 파형, 예를 들면 도 16(i)에서 수초간 유지시켜도 상관없다. 또, 도 16(a)~(d)(즉 도 26(a))와 같은 파형을 실시하는 것을 단시간으로 완료시키고, 도 16(f)~(i)(즉 도 26(c))와 같은 파형으로 이행하는 단계에서 시간을 들여 천천히 연속적으로 이행시키도록 해도 된다.

즉, 전극 수복용 전력을 공급하는 기간에 있어서, 도 26(a)의 파형을 실시하는 기간과 이 도면(c)의 파형을 실시하는 기간을 비교했을 때에, 이 도면(c)의 파형을 실시하는 기간을 보다 길게 실시함으로써, 상기 관계식 (식 8)을 만족시킬 수 있다.

그런데, 정상 전력 점등 모드로부터 조광 전력 점등 모드로 이행할 때, 정상 전력 점등 모드 점등시에 있어서의 전력값보다도 낮고, 조광 전력 점등 모드 점등시에 있어서의 전력값보다도 높은 전력을 일단 경유하는 예에 대해서 이미 설명을 행했다.

여기에서는, 반대로, 조광 전력 점등 모드로부터 그 외의 모드로 이행하는 방식에 대해서, 도 27을 이용하여 설명한다.

도 27은, 조광 전력 점등 모드로부터 정상 전력 점등 모드로 이행하는 경우의 간략화된 전력과 그 타이밍도이다. 본 발명의 조광 전력 모드를 프로젝터에 사용할 수 있는 것을 전제로 하면, 소정의 조광 전력 점등 모드 상태로부터 다른 점등 모드(예를 들면 정상 전력 점등 모드)로도 이행할 수 있도록 해야 한다.

본 발명의 조광 전력 모드로 계속적으로 방전 램프를 점등하면, 방전 램프에 있어서의 전극 선단의 돌기의 형상은, 상술한 바와 같이 왜곡된 형상이 될 가능성이 있다. 그러한 상태로 된 경우에는, 상술한 조광 전력 점등 모드에 있어서의 전력보다도 높은 전력값으로 이루어지는 전극 수복용 전력을 채용하여 방전 램프를 구동함으로써, 전극 형상을 수복할 수 있다. 단, 전극 수복용 전력과 동등 혹은 그 이상으로 수복하는 효과를 전망할 수 있는 전력에 의한 점등 모드, 예를 들면 정상 전력 점등 모드이며 매우 높은 전력이면, 그대로 직접 이행 할 수 있다. 그러나, 전극 수복용 전력보다 수복하는 효과가 낮은 점등 모드(예를 들면, 전극 수복용 전력보다도 낮은 전력, 조광시의 설정 전력값이 다른 다른 조광 점등 전력 모드, 정상 전력 점등 모드이며 낮은 전력 모드 등)으로 이행하는 경우에 있어서는, 일단, 전극 형상을 수복할 수 있는 전력값 혹은 수복이 요구되는 전력값을 소정의 기간(th) 동안, 경유하는 것이 바람직하다.

본 도면에 있어서는, 정격 전력의 50% 정도의 조광 전력 모드로부터, 상술한 전극 수복용 전력을 소정의 기간(th) 경과 후, 정상 전력 점등 모드 중에서도 낮은 전력(정격 전력의 대략 75%)으로 이행한 예를 나타내고 있다. 전극 수복용 전력 공급시의 파형은, 상기한 바와 같이, 저주파의 극성을 한쪽 방향으로 소정의 기간, 고정함으로써, 전극을 수복하는 것으로 특화한 파형을 선택하고 있다. 본 실시예의 전극 수복용 전력은 75%보다 낮은 70%의 전력이지만, 전극 수복 효과가 높은 파형이 선택되고 있다. 본 도면에 있어서 전극 수복용 전력을 전력 70%의 전력으로 하고 있지만, 그에 한정되는 것은 아니며, 수복 효과를 전망할 수 있는 점 등 모드를 경유하고 나서 다른 모드로의 이행이 행해지면 된다. 그 의미에 있어서, 수복 기능을 기대할 수 있는 전력으로서는, 적어도, 조광 전력 모드보다도 높은 전력일 필요가 있다. 또 본 도면에서는 순간적으로 각 모드에 이행되도록 기재되어 있지만, 전극 형상이 수복되도록, 단계적, 혹은 연속적으로 이행해도 상관없다.

만일 전극이 왜곡된 형상으로 되어 있는 상태로, 전극 수복용 전력보다 낮은 전력 혹은 정상 전력 점등 모드이며 본 발명의 편중을 행하지 않는 전류 파형으로 약간 낮은 전력으로 설정되는 모드(예를 들면 75%)로 이행하면, 방전 램프의 아크 휘점이 안정되지 않기 때문에, 휘점 이동이나 플리커가 발생해 버린다. 그 때문에, 전극 수복용 전력 공급시와 동등 혹은 그 이상으로 수복하는 효과를 전망할 수 있는 점등 모드를 소정의 시간 경유하고 나서, 그 외의 전력으로 이행함으로써 돌기의 형상을 안정시킨 다음, 다른 점등 모드로 이행하기 때문에, 이들 문제를 미연에 해결할 수 있다.

또한, 전극 수복용 전력은 반드시 전력값을 규정하는 것은 아니며, 그 외의 모드(조광 전력 점등 모드보다도 높은 전력)로 이행하고 나서 소정의 기간만 전극 수복시키는 파형 형상을 선택하고 전환해도 된다. 예를 들면, 다른 점등 모드로의 이행을 지시받은 경우에 있어서는, 곧바로 그 지정된 전력으로 이행하고, 이행 직후에 있어서는, 전극 형상이 수복될 때까지의 시간, 전극 수복용 전력 공급시에 대표되는 비대칭의 파형을 선택하고, 그 후는, 방전 램프를 구동하는 일반적인 대상인 파형을 선택하도록 전환해도 된다. 따라서, 전극 수복용 전력은, 조광 전력 점등 모드보다도 큰 전력값이기만 하면 되며, 이행 후의 그 외의 점등 모드에 있어서의 전력값과 같은 케이스도, 당연히 있을 수 있다.

여기까지 설명한 중에서 전력의 변조 혹은 전류 파형의 전환 제어 방식에 대해서 도 7의 프로젝터 구성을 참조하면서 보충한다. 프로젝터 본체에 구비된 프로젝터 제어부(31)로부터 급전 장치(30)에 대해서 전력을 설정하는 지령이 예를 들면 UART 통신에 의해 송신된다. 이 전력 설정을 행하는 지령은 예를 들면 0 내지 100%의 구간을 예를 들면, 64계조, 혹은 128단계에서 설정할 수 있고, 이에 기초하여 급전 장치(30)가 전력을 추종하는 것이며, 본 실시예에서는 고압 방전 램프(10)로의 공급 전력과 거기에 부수한 전류 파형을, 프로젝터 제어부(31)로부터 급전 장치(30)를 제어할 수 있다.

그 한편, 이들의 전력의 변조 혹은 전류 파형의 전환의 제어 기능, 혹은 그 시퀀스 기능을 급전 장치(30) 그 자체에 탑재해도 되고, 마찬가지로 본 발명의 이점을 누릴 수 있는 것이다.

또, 본 명세서에 기재된 회로 구성은, 본 발명의 고압 방전 램프 점등 장치의 동작이나 기능, 작용을 설명하기 위해서, 필요 최소한의 것을 기재한 것이다. 따라서, 설명한 회로 구성이나 동작의 상세 사항, 예를 들면, 신호의 극성이거나, 구체적인 회로 소자의 선택이나 추가, 생략, 혹은 소자의 입수의 편리나 경제적 이유에 기초하여 변경 등의 창의 연구는, 실제의 장치의 설계시에 수행되는 것을 전제로 하고 있다. 본 발명이 되는 고압 방전 램프 점등 장치의 구성은, 본 명세서에 기재된 회로 방식의 것으로 한정되는 것은 아니다.

1:강압 초퍼 회로 2:풀브릿지 회로
3:스타터 회로 4:드라이버
5:제어부 51:구동 신호 발생 수단
51a, 51b:교류 신호 발생부 51c:비대칭 직사각형파 신호 발생부
51d:셀렉터 52:컨트롤러
52a:점등 동작 제어부 52b:주파수 선택부
52c:전력 제어부 10:고압 방전 램프
11:발광부 12:시일링부
13:도전용 금속박 14:외부 리드
20:전극 20a:전극(전류 편중시 양극측 전극)
20b:전극(전류 편중시 음극측 전극)
201:구부 202:축부
21:돌기 21':변형된 돌기
22a:2차 돌기 22a':비대화된 2차 돌기
30:급전 장치 31:프로젝터 제어부
31a:화상 제어부 31b:점등 제어부
32:광변조 소자 33:확대 장치
34:스크린 35:외부 장치
Cx, C2:콘덴서 Dx:다이오드
Lx:리액터 R1, R2, R3, Rx:저항
Q1~Q4, Q5, Qx:스위칭 소자 T1:트랜스포머
Et:보조 전극 Vm_MIN, Vm_MAX:램프 전압값
BST_MAX, BST_TOP:상한값 Wm_MAX:전력값
I1a, I1b:전류값 H, L:구간
τK, τ0, τh, τj, tg:기간 τi:간격
Tm:시점 Ex, Ex':기점
E1, E2:전극 W1, W2, W4:전극 선단
W3:텅스텐 덩어리 D1, D1':길이
τ1:구간(제1 기간) τ2:구간(제2 기간)

Claims

석영 유리로 이루어지는 방전 용기의 내부에 한 쌍의 전극이 대향 배치되어 이루어지는 고압 방전 램프와,
이 고압 방전 램프에 교류 전류를 공급하는 급전 장치를 구비하여 이루어지는 고압 방전 램프 점등 장치에 있어서,
상기 급전 장치는,
정상(定常) 전력 점등 모드와, 상기 정상 전력 점등 모드보다도 낮은 전력으로 전류를 공급하는 조광 전력 점등 모드를 구비하고,
상기 조광 전력 점등 모드에 있어서, 제1 기간(τ1)과 제2 기간(τ2)을 구비하여 이루어지는 직사각형파 교류를 공급하는 것이며,
상기 제1 기간(τ1)에서는, 고주파 전류이며, 한쪽의 전극(20a)이 양극 페이즈일 때 흐르는 평균 전류값(I1a)이, 다른쪽의 전극(20b)이 양극 페이즈일 때 흐르는 평균 전류값(I1b)보다도 높아지도록 공급하고,
상기 제2 기간(τ2)에서는, 상기 다른쪽의 전극(20b)이 양극 페이즈인 상태에서, 상기 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)보다도 긴 기간, 상기 평균 전류값(I1a)보다도 낮은 전류(I2)를 공급하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기간(τ1)에 공급되는 상기 고주파 전류는 2주기 이상인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기간(τ1)에 있어서, 상기 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 평균 전류값(I1a)은 상기 다른쪽의 전극(20b)에 공급되는 평균 전류값(I1b)의 100~450%인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 상기 고주파 전류의 주파수는 80㎐ 이상인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 기간(τ2)에 있어서는 극성의 전환이 행해지지 않는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제2 기간(τ2)에 있어서, 상기 다른쪽의 전극(20b)에 전류가 공급되는 기간은 상기 제1 기간(τ1)에 상기 한쪽의 전극(20a)에 공급되는 고주파 전류의 반주기 기간(τ0)을 정수배한 것임을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기간(τ1)과 상기 제2 기간(τ2)의 합(τ1＋τ2)이 25［㎳］ 이하인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기간(τ1)을 상기 제2 기간(τ2)으로 나눈 값(τ1/τ2)이 0.2~10.5의 범위인 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 제1 기간(τ1)에 있어서, 상기 한쪽의 전극(20a)에 편중하여 투입되는 전력의 총합 △Sa［A·㎳］와, 상기 제2 기간(τ2)에 있어서 상기 다른쪽의 전극(20b)에 편중하여 투입되는 전력의 총합 △Sb의 관계가 이하의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
0.27≤△Sa/△Sb≤10.5
청구항 1에 있어서,
상기 급전 장치는, 상기 제1 기간(τ1)에 공급하는 고주파 전류 및 상기 제2 기간(τ2)에 공급하는 전류의 극성을 전환 가능하게 하는 전환 수단을 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
램프 전압, 램프 전류 혹은 램프 전력에 의해, 상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 변경하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 급전 장치에는, 상기 조광 전력 점등 모드에 있어서, 반주기 기간(τ0), 제1 기간(τ1) 및 제2 기간(τ2) 중 적어도 하나의 기간에 대해서, 공급되는 전류 파형이 복수 구비되어 있고,
상기 급전 장치는, 램프의 점등 상태에 기초하여, 이들 파형으로부터 선택하여 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 급전 장치는, 조광 전력 점등 모드가 일정 시간 경과할 때마다, 일정 기간, 당해 조광 전력 점등 모드에 있어서의 전력보다도 높은 전극 수복용 전력으로 전환하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치는
상기 전극 수복용 전력으로서, 상기 정상 전력 점등 모드에 있어서의 전력보다도 낮은 전력을 공급하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치는,
상기 전극 수복용 전력이 공급되는 기간에 있어서,
조광 전력 점등 모드의 전력으로부터 상기 전극 수복용 전력까지 서서히 전력을 상승시킴과 더불어,
상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 낮추고,
일정 기간, 상기 전극 수복용 전력을 유지하고,
그 후, 상기 제2 전력으로부터 조광 전력 점등 모드의 전력까지 서서히 전력을 하강시킴과 더불어,
상기 제1 기간(τ1)에 있어서의 파형의 전류 편중률(I1a/I1b)을 서서히 높이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치는,
상기 전극 수복용 전력이 공급되는 기간에 있어서,
상기 제2 기간(τ2)의 반주기 기간을 서서히 변경조정하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치는,
상기 전극 수복용 전력 공급 후, 조광 전력 점등 모드에 있어서의 제2 기간(τ2)에 공급하는 전극의 극성을 반전시키는 것을 특징으로 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치에는, 상기 조광 전력 점등 모드 및/또는 상기 전극 수복용 전력이 공급되는 기간에 있어서, 반주기 기간(τ0), 제1 기간(τ1) 및 제2 기간(τ2) 중 적어도 하나의 기간에 대해서, 공급되는 전류 파형이 복수 구비되어 있고,
상기 급전 장치는, 램프의 점등 상태에 기초하여, 이들 파형으로부터 선택하여 전류를 공급하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치는,
전극 수복용 전력 공급 후이며, 상기 조광 전력 점등 모드로 이행할 때 및/또는, 상기 조광 전력 점등 모드 이행 후의 소정의 기간,
상기 조광 전력 점등 모드의 기간에 있어서의 반주기 기간(τ0), 제1 기간(τ1) 및 제2 기간(τ2) 중, 어느 하나의 기간(τ0, τ1 또는 τ2)이, 그 기간(τ0, τ1 또는 τ2)에 대응하는 전극 수복용 전력 공급시에 있어서의 당해 기간(τ0, τ1 또는 τ2)보다 짧아지도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 13에 있어서,
상기 급전 장치는,
상기 전극 수복용 전력 공급 기간에 있어서, 전류 편중률(I1a/I1b)이 높은 전극 a에 있어서의, 양극(陽極) 페이즈로 입력되는 적산 전력을, 다른쪽의 전극 b에 있어서의 양극 페이즈로 입력되는 적산 전력보다 크게 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 고압 방전 램프 점등 장치.
청구항 1 내지 20 중 어느 한 항에 기재된 고압 방전 램프 점등 장치와,
화상 신호를 처리하는 화상 제어부 및 상기 고압 방전 램프의 점등을 제어하는 점등 제어부를 구비하는 제어부와,
광변조 소자와,
확대 장치를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프로젝터.