专利名称：能够有效而稳定地驱动的放电管和放电灯的控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及放电管，特别是涉及有效而稳定地进行放电管的驱动的技术。此外，本发明涉及放电灯的控制。
背景技术：
作为投影机等的光源往往使用具有放电管的放电灯。放电管有利用单相电源驱动的放电管(例如专利文献1)或者利用多相电源驱动的放电管(例如专利文献2)。
另外，现有的放电灯大多具有2个电极。通过放电灯控制装置对2个电极施加电压使2个电极间进行放电而使放电灯点亮。当对这样的现有的单相驱动的放电灯施加交流电压时，放电灯就成为交替地反复点亮状态和非点亮状态的光源。
专利文献1特开平6-325735号公报专利文献2特开昭64-86442号公报上述现有的放电管在放电特性上存在偏差，因而不能充分实现放电效率的提高或辉度的稳定化。此外，由于配置在光的传播路径上的电极等导致产生光损耗，从而存在光传播效率不好的问题。
另外，这样的问题并不限于作为投影机的光源的放电灯所使用的放电管，而是放电管存在的共同的问题。
此外，由于放电灯成为点亮熄灭反复进行的光源，因而产生各种各样的问题。例如，当将这样的放电灯应用于投影机等的显示装置时，由于光源的点亮熄灭频率与显示装置的驱动频率的干扰(干涉)将发生闪烁现象。此外，当将反复进行点亮熄灭的放电灯作为照明装置使用时，往往与周围环境中的其它光源的点亮熄灭频率发生干扰(干涉)而有可能发生闪烁现象。而且，由于放电频率的影响也可能会对人眼和大脑产生压力。
另一方面，还有将直流电压施加给电极使放电灯点亮的想法。但是，当施加直流电压时电极的负荷将增大，从而存在电极的寿命缩短的问题。
发明内容
本发明就是为了解决上述问题而提出的，其第1目的在于提供在放电管中能够实现放电效率提高及辉度稳定、此外能够提高光传播效率的技术。
此外，本发明的第2目的在于提供将具有频率成分的能量供给放电灯而产生接近于直流光源的点亮状态的技术。
为了解决上述问题的至少一部分，本发明的放电管，是利用多相驱动电路进行驱动的放电管，具备内部具有放电空间的放电容器；以及固定在上述放电容器上并且与上述多相驱动电路的各相对应的多个电极，其中，上述多个电极的各自的尖端向上述放电空间内突出并且指向1个指定的结合点，上述多个电极都相对于包含上述指定的结合点的指定的平面位于一侧。
在该放电管中，由于多个电极的各自的尖端都指向1个指定的结合点，所以能够使电极间的放电产生的光能集中，从而能够实现放电效率的提高。此外，由于多个电极都相对于包含指定的结合点的指定的平面位于一侧，所以能够抑制由于电极引起的光损耗，从而能够提高光传播效率。此外，由于利用多相驱动电路进行驱动，所以能够缓和放电的偏差，从而能够实现辉度的稳定。
也可以是在上述放电管中，上述多个电极具有包含向上述放电空间内突出的尖端的尖端部、以及与上述尖端部成指定的角度地形成的躯体部，
上述多个电极的躯体部相互大致平行地配置。
这样，能够进一步减少在光的传播路径中遮挡光的障碍物，从而特别是能够抑制光损耗。
此外，也可以是在上述放电管中，上述多相驱动电路是三相驱动电路，并且同时在多组上述电极间进行放电。
这样，能够减小电极间的间隔，从而能够实现降低放电开始电压和缩短放电开始所需要的时间，并且能够形成接近于点光源的光源。此外，能够实现降低耗电。此外，虽然在将现有的单相驱动的放电管应用于投影机等的显示装置的情况下，光源成为正弦波交流光源而由于放电频率与显示装置驱动频率的干扰发生闪烁现象，但在上述放电管中，能够产生接近于直流光源的光源状态，从而能够降低放电频率与显示装置驱动频率的干扰，能够抑制发生闪烁现象。此外，不需要采用过采样技术进行驱动，从而能够实现低频的显示装置。
此外，为了解决上述问题的至少一部分，本发明的装置，其特征在于，具备控制具有能够相互放电的3个或3个以上的电极的放电灯的放电灯控制装置，其中，上述放电灯控制装置向上述3个或3个以上的电极供给具有频率成分的电力信号，并按照以最大输出点亮上述放电灯时使得在上述3个或3个以上的电极之中的至少2个电极间总是同时产生放电的方式控制上述电力信号的供给。
按照本发明，由于按照以最大输出点亮上述放电灯时在至少2个电极间总是同时产生放电的方式控制上述电力信号的供给，所以供给具有频率成分的电力信号而能够产生接近于直流光源的点亮状态。
进而，也可以是按照以最大输出点亮上述放电灯时在上述3个或3个以上的各电极中不引起放电的无放电期间依次产生的方式控制上述电力信号的供给。
这样，由于在各电极中产生不引起放电的无放电期间，所以能够减少电极的负荷。
本发明的装置也可以具备输出按照以最大输出点亮上述放电灯时总是在至少2个电极间同时产生放电的方式设定的数字信号的数字信号输出部；以及根据上述数字信号生成供给上述3个或3个以上的电极的电力信号的电力信号生成部。
这样，由于根据数字信号生成电力信号，所以控制简便。
本发明的装置也可以是，上述数字信号输出部，具备发生具有矩形以外的波形的基准波信号和具有波长比上述基准波信号的波长短的矩形以外的波形的比较波信号的波形发生部；以及对上述基准波信号和上述比较波信号进行比较并生成第1PWM信号的第1PWM信号生成部，并且将上述第1PWM信号作为上述数字信号输出。
这样，能够利用PWM控制对放电灯进行控制。
本发明的装置也可以是，上述数字信号输出部，还具有按照在以最大输出点亮上述放电灯时还在上述3个或3个以上的各电极中依次产生不引起放电的无放电期间的方式，用预先存储的掩蔽量将上述第1PWM信号掩蔽而生成第2PWM信号的第2PWM信号生成部，并且将上述第2PWM信号作为上述数字信号输出。
这样，通过将第1PWM信号掩蔽，能够容易地产生不引起放电的无放电期间。
进而，本发明的装置也可以具有设定调节上述放电灯的辉度的调光值的调光值设定部，其中，上述第2PWM信号生成部根据上述调光值调节掩蔽上述第1PWM信号的量。
这样，通过根据调光值将第1PWM信号掩蔽，能够容易地进行调光。
另外，本发明能够以各种方式来实现，例如，能够以放电管、具有放电管的放电灯、具有放电灯的投影机、具有放电灯的照明装置、放电灯控制方法、照明装置、投影型图像显示装置、用于实现这些方法或装置的功能的计算机程序、以及存储该程序的存储媒体等的方式来实现。
图1是概要地表示具有本发明的实施例1的放电管的放电灯的结构的说明图。
图2是表示实施例1的放电管的详细结构的说明图。
图3是实施例1的放电管的电极的概念图。
图4是表示实施例1的驱动电路的结构的说明图。
图5是驱动使用实施例1的放电管的放电灯时的定时图。
图6是概念地表示各定时在各电极间形成的放电电流的情况的说明图。
图7是本发明的实施例2的放电管的电极的概念图。
图8是表示实施例2的驱动电路的结构的说明图。
图9是驱动使用实施例2的放电管的放电灯时的定时图。
图10是表示作为本发明的投影型图像显示装置的一实施例的液晶投影机1010的概要结构的说明图。
图11是表示放电灯控制部1000的功能框图和放电灯1600的说明图。
图12是表示放电管1640的详细结构的说明图。
图13是放电管的电极1643的概念图。
图14是表示电压控制部1200A～1200C的结构的说明图。
图15是表示升压部1250AB的结构例和升压部1250AB、1250BC、1250CA的配置的说明图。
图16是表示升压部1250AB的其它结构例的说明图。
图17是表示伴随数字信号输出部1100输出的数字信号Ap～Cn和数字信号Ap～Cn的变化而电压的变化的定时图。
图18是概念地表示各定时在各电极间形成的放电电流的情况的说明图。
图19是实施例4的数字信号输出部1100a的框图。
图20是表示数字信号输出部1100a的各信号的定时图。
图21是表示第2调光方法的说明图。
图22是表示作为照明装置的一例的车载照明装置的说明图。
标号说明100-放电灯，200-放电管，210-放电容器，212-放电空间，220-电极，222-尖端部，224-躯体部，230-金属箔，240-外部引线，300-反射罩，310-中空部，320-基座部，400-驱动电路，1010-液晶投影机，1020-接收器，1030-图像处理部，1040-液晶面板驱动部，1050-液晶面板，1060-投影光学系统，1100、1100A-数字信号输出部，1120-定时生成部，1130-图形(Pattern)生成部，1140-驱动图形部，1151-运算部，1152-比较部，1153-正弦波图形部，1154-锯齿波发生部，1200A、1200B、1200C-电压控制部，1210A-电平移位部，1220A-电源，1230Ap、1230An、1230Bp、1230Bn、1230Cp、1230Cn-晶体管，1240A～1240C-驱动端子，1250AB、1250BC、1250CA-升压部，1600-放电灯，1640-放电管，1641-放电容器，1642-放电空间，1643、1643A～1643C-电极，1644-尖端部，1645-躯体部，1646-金属箔，1647A～1647C、1647-电极端子，1650-基座部，1660-反射罩，1670-中空部，1810A～1810C-电源线，1000-放电灯控制部，1100an-数字信号输出部，1200Aan、1200Ban、1200Can-电压控制部，1600an-前照灯，1000an-前照灯控制部，SC-屏幕，VS-图像信号，Va、Vb、Vc、-电压，Vab-电压，Ap、An、Bp、Bn、Cp、Cn-数字信号，VeAB、VeBC、VeCA-电极间电压，Lab、Lbc、Lca-电极间放电光量，CK-时钟信号，Ala、A1b、A1c、A1-正弦波信号，A2a、A2b、A2c-锯齿波信号，A3a、A3b、A3c-PWM信号，A4Pa、A4Pb、A4Pc-正弦波图形信号，A4PKa、A4PKb、A4PKc-正弦波峰值信号，A5ap、A5an、A5bp、A5bn、A5cp、A5cn-数字信号，A6ap、A6an、A6bp、A6bn、A6cp、A6cn-驱动信号，A7Va、A7Vb、A7Vc-电压，A8Lab、A8Lbc、A8Lca-电极间放电光量。
具体实施例方式
下面，根据实施例按以下的顺序说明本发明的实施方式。
A.实施例1B.实施例2C.实施例3D.实施例4E.变形例A.实施例1图1是概要地表示具有本发明的实施例1的放电管的放电灯的结构的说明图。放电灯100具有放电管200、反射罩300、驱动电路400、连接放电管200和驱动电路400的电源线500。放电管200按照其尖端向反射罩300的中空部310内突出的方式固定在反射罩300的基座部320上。在反射罩300的中空部310内，例如封入了氮气。
放电灯100可以作为例如投影机的光源、车辆的前照灯、照明设备等使用。
图2是表示实施例1的放电管的详细结构的说明图。图2(a)表示放电管200的横剖面，图2(b)表示图2(a)的b-b剖面。放电管200具备在内部具有放电空间212的放电容器210。放电容器210使用例如石英玻璃形成大致圆柱形状。放电空间212是在放电容器210的一端的内部形成的大致旋转椭圆形状空间，在放电空间212内封入了例如水银和氩气。
在放电容器210的内部分别各收纳了3个电极220、金属箔230和外部引线240。电极220和外部引线240使用例如钨形成，金属箔230使用例如钼形成。电极220、金属箔230和外部引线240分别逐一地相互按照该顺序连接。此外，3个外部引线240的各条分别与3条电源线500(图1)连接。
电极220是棒状形状，其一方的端部(以下称为“放电端”)向放电容器210的放电空间212内突出。在本实施例中，电极220由包含放电端的尖端部222和作为其余部分的躯体部224构成，尖端部222和躯体部224形成具有指定的角度的形状。如图2(a)所示，3个电极220的躯体部224相互大致平行地配置。此外，如图2(a)和(b)所示，3个电极220的尖端部222都配置成指向1个点(以下称为“结合点P”)。另外，在以下的说明中，将3个电极220分别称为“A极”、“B极”、“C极”。
图3是实施例1的放电管的电极的概念图。放电管200的3个电极220(A极、B极、C极)如图3(a)所示地配置。如图3(b)所示，相当于3个电极220分别经由电容C与其它2个电极220连接的三角形的电路。
图4是表示实施例1的驱动电路的结构的说明图。驱动电路400是用于驱动放电管200(在图4中由虚线包围)的三相驱动电路。另外，在图4中省略了放电管200的内部结构。驱动电路400具有直流电源E和6个开关(Sa1、Sa2、Sb1、Sb2、Sc1、Sc2)。另外，在图4中，为了便于图示，将电源E分为2处进行图示。电源E分别通过开关Sa1与A极连接，并且通过开关Sb1与B极连接，通过开关Sc1与C极连接。从未图示的驱动信号电路发送的各驱动信号输入各开关。将输入开关Sa1的驱动信号称为“A+驱动信号”，同样，将输入开关Sa2、Sb1、Sb2、Sc1、Sc2的驱动信号分别称为“A-驱动信号”、“B+驱动信号”、“B-驱动信号”、“C+驱动信号”、“C-驱动信号”。
图5是驱动使用实施例1的放电管的放电灯时的定时图。此外，图6是概念地表示各定时在各电极间形成的放电电流的情况的说明图。在图5的最上部所示的T1、T2...的符号表示定时图中的各期间，与图6所示的T1、T2...的符号对应。
例如，在图5的定时图的期间T1中，A+驱动信号、B-驱动信号、C-驱动信号这3个成为H电平，A-驱动信号、B+驱动信号、C+驱动信号这3个成为L电平。这时，在图4所示的电路中，3个开关Sa1、Sb2、Sc2成为导通状态，其余的3个开关Sa2、Sb1、Sc1成为截止状态。因此，从电源E经过A极到B极和C极的接地的电路径导通。这时，如图6的附加TI符号的图所示，从A极向B极和C极产生放电电流，在图4中，电流向IA+、IB-、IC-所示的方向流动。另外，在期间T1中，B极-A极/C极两端和C极-A极/B极两端不动作(放电)，成为非导通的状态。
同样，在例如期间T2中，A-驱动信号、B+驱动信号、C-驱动信号这3个成为H电平，A+驱动信号、B-驱动信号、C+驱动信号这3个成为L电平(图5)。因此，在图4中，开关Sa2、Sb1、Sc2成为导通状态，其余的3个开关Sa1、Sb2、Sc1成为截止状态。因此，如图6的附加T2符号的图所示，从B极向A极和C极产生放电电流，在图4中，电流向IA-、IB+、IC-所示的方向流动。对于期间T3～T6也一样。
这样，在实施例1的放电管200中，利用驱动信号切换各开关的导通截止状态，各电极220间的放电反复进行图6所示的6个状态。这时，从图6可以看出，在所有的期间(T1～T6)中，同时进行2组电极220间的放电。例如，在期间T1中，在A极-B极间、A极-C极间的2组电极间进行放电。
这里，在本实施例的放电管200中，如使用图2所述的那样，3个电极220的尖端部222配置成都指向结合点P。因此，能够使电极220间的放电产生的能量集中，从而能够实现提高放电效率。
此外，在本实施例的放电管200中，3个电极220相对于放电容器210的放电空间212集中配置在一侧(图2(a))。因此，能够抑制由电极220间的放电产生的光被电极220等遮蔽引起的光损耗，从而能够提高光传播效率。特别是在本实施例的放电管200中，由于电极220的躯体部224相互大致平行地配置，所以在光的传播路径中能够进一步减少遮光的障碍物，从而特别地能够抑制光损耗。
此外，在本实施例的放电管200中，由于在3个电极220间反复进行图6所示的状态而进行放电，所以能够缓和放电的偏差，从而能够实现辉度的稳定化。此外，由于放电的能量分散到3个电极220上，所以能够实现电极220的长寿命化。
此外，在本实施例的放电管200中，通过利用三相驱动电路进行驱动而同时在2组电极220间进行放电。因此，相应地能够减小电极220间的间隔，从而能够实现降低放电开始电压和缩短放电开始所需要的时间，并且能够形成更接近点光源的光源。此外，也能够实现降低耗电。此外，虽然在将现有的单相驱动的放电管应用于投影机等的显示装置时，光源成为正弦波交流光源而产生由于放电频率与显示装置驱动频率的干扰引起的闪烁现象，但在本实施例的放电管200中，能够产生接近于直流光源的光源的状态，从而能够降低放电频率与显示装置驱动频率的干扰而抑制闪烁现象的发生。此外，不需要采用过采样技术的驱动，从而能够实现低频的显示装置。
B.实施例2图7是作为本发明的实施例2的放电管的电极的概念图。实施例2的放电管200与实施例1不同，利用二相驱动电路进行驱动。因此，实施例2的放电管200与图3所示的实施例1不同，具有A极和B极与COM极(共同)这3个电极220。3个电极220成为图7(a)所示的配置，这与图7(b)所示的A极-COM极间和B极-COM极间通过电容C连接的电路相当。另外，实施例2的放电灯100的结构和放电管200的详细结构与图1和图2所示的实施例1相同。
图8是表示实施例2的驱动电路的结构的说明图。驱动电路400a具有直流电源E和6个开关(Sa1、Sa2、Sb1、Sb2、Sab1、Sab2)。另外，在图8中，为了便于图示，将电源E分为2处进行表示。电源E通过开关Sa1与A极连接，此外，分别通过开关Sb1与B极连接，通过开关Sab2与COM极(图7)连接。从未图示的驱动信号电路发送的各驱动信号输入各开关。将输入开关Sa1的驱动信号称为“A1驱动信号”，同样，将输入开关Sa2、Sb1、Sb2的驱动信号分别称为“A2驱动信号”、“B1驱动信号”、“B2驱动信号”。此外，A1驱动信号和B1驱动信号通过OR电路输入开关Sab1，A2驱动信号和B2驱动信号通过OR电路输入开关Sab2。
图9是驱动使用实施例2的放电管的放电灯时的定时图。在图9的最上部所示的T1、T2...的符号表示定时图中的各期间。例如，在定时图的期间T1中，A1驱动信号成为H电平，A2驱动信号、B1驱动信号、B2驱动信号成为L电平。这时，在图8所示的电路中，开关Sa1和开关Sab1成为导通状态，其余的4个开关Sa2、Sb1、Sb2、Sab2成为截止状态。因此，从电源E经过A极到COM极的接地的电路径导通。这时，从A极向COM极产生放电电流，电流向图8中IA1所示的方向流动。另外，在期间T1中，B极-COM极两端不动作(放电)，成为非导通的状态。
同样，例如在期间T2中，B1驱动信号成为H电平，A1驱动信号、A2驱动信号、B2驱动信号这3个成为L电平(图9)。因此，在图8中，开关Sb1和Sab1成为导通状态，其余的开关成为截止状态。因此，从B极向COM极产生放电电流，电流向图8中IB1所示的方向流动。期间T3～T4也一样。在实施例2的放电管200a中，利用驱动信号切换各开关的导通·截止状态，反复进行期间T1～T4的状态，在各电极220间进行放电。
在实施例2的放电管200a中，与实施例1一样，由于3个电极220的尖端部222配置成都指向结合点P，所以能够使电极220间的放电发生的光能集中，从而能够提高放电效率。
此外，在实施例2的放电管200a中，与实施例1一样，由于3个电极220相对于放电容器210的放电空间212集中配置在一侧，所以能够抑制光损耗，从而能够提高光传播效率。
此外，在实施例2的放电管200a中，由于在3个电极220间利用图9所示的驱动信号切换电路而进行放电，所以与施例1一样，能够缓和放电的偏差，从而能够实现辉度的稳定化。此外，由于放电的能量分散到3个电极220上，所以能够实现电极220的长寿命化。
C.实施例3图10是表示作为本发明的投影型图像显示装置的一实施例的液晶投影机1010的概要结构的说明图。液晶投影机1010具有接收器1020、图像处理部1030、液晶面板驱动部1040、液晶面板1050、用于将透过液晶面板1050的透过光投影到屏幕SC上的投影光学系统1060和CPU1700。液晶投影机1010进而具有用于照明液晶面板1050的放电灯1600和用于控制放电灯1600的放电灯控制部1000。
接收器1020输入从未图示的个人计算机等供给的图像信号，并变换为能够由图像处理部1030进行处理的形式的图像数据。图像处理部1030对通过接收器1020输入的图像数据进行辉度调整和色平衡调整等的各种图像处理。液晶面板驱动部1040根据在图像处理部1030中进行了图像处理的图像数据生成用于驱动液晶面板1050的驱动信号。液晶面板1050根据由液晶面板驱动部1040生成的驱动信号调制照明光。投影光学系统1060具备具有变焦功能的投影透镜(图示省略)，通过变更投影透镜的变焦比而改变焦距，从而在对焦的状态下改变投影图像的尺寸。液晶面板驱动部1040、液晶面板1050、投影光学系统1060和屏幕SC相当于利用放电灯1600的照明光投影显示图像的本发明的投影显示部。
CPU1700按照未图示的遥控器或液晶投影机1010本体具有的操作按钮的操作控制图像处理部1030和投影光学系统1060。此外，CPU1700也向放电灯控制部1000输出控制信号。此外，CPU1700具有设定调节放电灯控制部1000的辉度的调光值的功能。关于调光在后面进行说明。
图11是表示放电灯控制部1000的功能框图和放电灯1600的结构的说明图。放电灯1600利用3条电源线1810A～1810C与放电灯控制部1000连接。
放电灯1600具备放电管1640、以及具有凹面状的反射面的玻璃制的反射罩1660。放电管1640固定在反射罩1660的基座部1650上而使其尖端向反射罩1660的中空部1670内突出。在反射罩1660的中空部1670内封入了例如氮气。
图12是表示放电管1640的详细结构的说明图。图12(a)表示放电管1640的横剖面，图12(b)表示图12(a)的b-b剖面。放电管1640具备内部具有放电空间1642的放电容器1641。放电容器1641使用例如石英玻璃形成大致圆柱形状。放电空间1642是在放电容器1641的一端的内部形成的大致旋转椭圆形状的空间，在放电空间1642内封入了例如水银和氩气。
在放电容器1641的内部分别各收纳了3个电极1643、金属箔1646、电极端子1647。电极1643和电极端子1647使用例如钨形成，金属箔1646使用例如钼形成。电极1643和金属箔1646和电极端子1647按该顺序连接。此外，如图11所示，3个电极端子1647A～1647C各个与3条电源线1810A～1810C的各个连接。
电极1643是棒状形状，其一方的端部(以下称为“放电端”)向放电容器1641的放电空间1642内突出。在本实施例中，电极1643由包含放电端的尖端部1644和作为其余的部分的躯体部1645构成，尖端部1644与躯体部1645形成具有指定的角度的形状。如图12(a)所示，3个电极1643的躯体部1645相互大致平行地配置。此外，如图12(a)和(b)所示，3个电极1643的尖端部1644都配置成指向1个虚拟的点(以下称为“结合点P”)。另外，在以下的说明中，也将3个电极1643分别称为“A极”、“B极”、“C极”。
图13是放电管的电极1643的概念图。电极1643(A极1643A、B极1643B、C极1643C)成为图13(a)所示的配置。如图13(b)所示，这与3个电极1643分别通过电容C与其它2个电极1643连接的三角形的电路相当。
如图11所示，放电灯控制部1000具有数字信号输出部1100和3个电压控制部1200A～1200C，构成3相驱动电路。数字信号输出部1100输出表示供给放电灯1640的电力信号的波形的数字信号。关于数字信号输出部1100输出的数字信号后面详细说明。电压控制部1200A～1200C根据数字信号输出部1100输出的数字信号控制分别施加到电极端子1647A～1647C上的电压。电压控制部1200A～1200C与本发明的电力信号生成部相当。
图14是表示电压控制部1200A～1200C的结构的说明图。电压控制部1200A具有电平移位部1210A、2个开关晶体管1230Ap和1230An、以及升压部1250AB。电平移位部1210A分别将从数字信号输出部1100供给的2个数字信号Ap、An放大。第1晶体管1230Ap根据第1数字信号Ap的值而导通/截止，在导通状态时将正电压施加给电极端子1647A。第2晶体管1230An根据第2数字信号An的值而导通/截止，在导通状态时将负电压施加给电极端子1647A。位于晶体管1230Ap、1230An间的驱动端子1240A通过升压部1250AB与A极1647A连接。
如图15(a)所示，升压部1250AB位于驱动端子1240A和1240B(参见图14)与电极端子1647A和1647B(参见图14)之间，将驱动端子1240A、1240B间的电压Vab放大到电极端子1647A、1647B间的电压VeAB。另外，在图14中，为了简便将升压部1250AB、1250BC、1250CA图示为位于1个电极端子与1个驱动端子之间，但实际上升压部1250AB、1250BC、1250CA如图15(b)所示的那样地配置。升压部1250BC将驱动端子1240B、1240C间的电压放大到电极端子1647B、1647C间的电压，升压部1250CA将驱动端子1240C、1240A间的电压放大到电极端子1647C、1647A间的电压。如图15(a)所示，作为升压部1250AB的结构例表示了变压器。
图16(a)、(b)表示升压部1250AB的其它结构例。如图16(a)、(b)所示，也可以利用电感和静电电容构成升压部1250AB。
在图14中，虽然说明了电压控制部1200A，但电压控制部1200B、1200C的结构也与电压控制部1200A相同。
图17是表示数字信号输出部1100输出的数字信号Ap、An、Bp、Bn、Cp、Cn(以下称为数字信号Ap～Cn)和伴随数字信号Ap～Cn的变化的电压变化的定时图。图18是概念地表示各定时在各电极间形成的放电电流的情况的说明图。在图17的最上部所示的P1、P2...的符号表示定时图中的各期间，与图18所示的P1、P2...的符号对应。另外，图17的数字信号Ap～Cn是以最大输出点亮放电灯1600时的数字信号Ap～Cn。
例如，在图17的定时图中的期间P1中，数字信号输出部1100输出2个数字信号Ap、Bn为H电平的信号，并输出其它4个数字信号An、Bp、Cp、Cn为L电平的信号。这时，在图14所示的电路中，2个晶体管1230Ap、1230Bn成为导通状态，其余的4个晶体管1230An、1230Bp、1230Cp、1230Cn成为截止状态。因此，从电源1220A经过A极1643A到B极1643B的接地的电路径导通。这时，如图18的附加P1的符号的图所示，从A极1643A向B极1643B产生放电电流，电流向图14中IA+、IB-所示的方向流动。
另外，在图14的驱动端子1240A中，当将使电流向IA+方向流动的电压设为正电压，将使电流向IA-方向流动的电压设为负电压时，在期间P1中，驱动端子1240A的电压Va为正(参见图17)。另一方面，在驱动端子1240B中，当将使电流向IB+方向流动的电压设为正电压，将使电流向IB-方向流动的电压设为负电压时，在期间P1中，驱动端子1240B的电压Vb为负(参见图17)。并且，电极1643A与电极1643B间的电压VeAB(以下称为电极间电压VeAB)为正(参见图17)。
同样，在图17的定时图的期间P2中，数字信号输出部1100输出3个数字信号Ap、Bn、Cn成为H电平、其它3个数字信号An、Bp、Cp成为L电平的信号。这时，在图14所示的电路中，3个晶体管1230Ap、1230Bn、1230Cn成为导通状态，其余的3个晶体管1230An、1230Bp、1230Cp成为截止状态。因此，从电源1220A经过A极1643A到B极1643B和C极1643C的接地的电路径导通。这时，如图18的附加P2符号的图所示，从A极1643A向B极1643B和C极1643C产生放电电流，电流向图14中IA+、IB-、IC-所示的方向流动。
另外，图14的驱动端子1240A的电压Va在期间P2中为正(参见图17)。另一方面，驱动端子1240B的电压Vb在期间P2中为负(参见图17)。在图14的驱动端子1240C中，当将使电流向IC+方向流动的电压设为正电压，将使电流向IC-方向流动的电压设为负电压时，在期间P2中驱动端子1240C的电压Vc为负(参见图17)。并且，电极间电压VeAB为正，电极1643C与电极端子1643A间的电压VeCA(以下称为电极间电压VeCA)为负(参见图17)。期间P3～P12也一样。
这样，电压控制部1200A～1200C根据数字信号输出部1100输出的数字信号Ap～Cn控制电极间电压VeAB、电极1643B与电极端子1643C间的电压VeBC(以下称为电极间电压VeBC)和电极间电压VeCA。伴随电极间电压VeAB、VeBC、VeCA的变化，电极1643A与电极端子1643B间的放电光量Lab(以下称为电极间放电光量Lab)、电极1643B与电极1643C间的放电光量Lbc(以下称为电极间放电光量Lbc)、电极1643C与电极1643A间的放电光量Lca(以下称为电极间放电光量Lca)的大小大致地如图17所示那样地变化。
在实施例3的放电灯控制部1000中能够进行调光。图11的数字信号输出部1100预先存储了与调光值对应的数字信号Ap～Cn。当数字信号输出部1100从CPU1700接收到调光值时(未图示)，输出与调光值对应的数字信号Ap～Cn。具体而言，当数字信号输出部1100接收到使电极间放电光量Lab、Lbc、Lca比最大输出小的调光值时，输出数字信号Ap～Cn的H电平期间比图17的最大输出的例子短的数字信号Ap～Cn。由于数字信号Ap～Cn的H电平期间短，所以电极间电压VeAB、VeBC、VeCA的放电区域也缩短了。因此，电极间放电光量Lab、Lbc、Lca变小。
在本实施例的放电灯控制部1000中，由驱动端子的电压Va、Vb、Vc可知，将具有频率成分、即交替地反复进行点亮状态和非点亮状态的电压施加给各电极1643。但是，由图17的电极间电压VeAB、VeBC、VeCA可知，在所有的期间(P1～P12)中，3个电极(A极1643A、B极1643B、C极1643C)之中的至少2个电极间总是同时产生放电。因此，将具有频率成分的电压施加给各电极1643也能够产生接近于直流光源的点亮状态。由此，能够降低放电频率与液晶面板1050的驱动频率的干扰，从而能够抑制发生闪烁现象。此外，液晶面板1050，虽然以前为了抑制闪烁现象的发生而利用倍速变换技术进行驱动，而不需要利用倍速变换技术进行驱动也能够实现低频的显示装置。
此外，按照本实施例的放电灯控制部1000，由于放电的能量分散到3个电极1643A、1643B、1643C上，所以能够实现电极1643A、1643B、1643C的长寿命化。由图17的电极间电压VeAB、VeBC、VeCA可知，由于在各电极1643A、1643B、1643C中作为不引起放电的期间具有无放电区域，所以能够进一步减小电极1643A、1643B、1643C的负荷。
此外，在本实施例中，由于在A极用的2个数字信号Ap、An的各自的H电平期间之间设置了双方成为L电平的期间P5、P11，所以图14中的A极用的2个晶体管1230Ap、1230An没有同时导通的可能性。其结果，能够防止电源1220A的电压施加给晶体管1230Ap、1230An而晶体管1230Ap、1230An被击穿。晶体管1230Bp、1230Bn、1230Cp、1230Cn也一样。
此外，在本实施例中，由于根据数字信号Ap～Cn向电极进行能量供给，所以控制简便。此外，由于能够用数字电路构成放电灯控制部1000，所以能够使电路小型化。在本实施例中，虽然数字信号输出部1100是1个，但数字信号输出部1100也可以对于各电压控制部1200A～1200C各设置1个。此外，按照本实施例的放电灯控制部1000，还能够进行调光。
D.实施例4图19是实施例4的数字信号输出部1100a的框图。实施例4只有数字信号输出部1100a的结构与实施例3不同，其它结构与实施例3相同。数字信号输出部1100a具有PLL电路1110、定时生成部1120、图形生成部1130、驱动图形部1140和PWM控制部1150。PWM控制部1150具有运算部1151、比较部1152、正弦波图形部1153、锯齿波发生部1154。CPU1700统一控制各部的动作。此外，CPU1700具有设定数字信号输出部1100a使用的调光值的功能。CPU1700与本发明的调光值设定部相当。
PLL电路1110向其它电路输出时钟信号CK。定时生成部1120将用于使图形生成部1130与PWM控制部1150同步的同步信号SS向图形生成部1130和PWM控制部1150输出。图20是表示数字信号输出部1100a的各信号的定时图。图20(a)表示时钟信号CK。
正弦波图形部1153对时钟信号CK的脉冲进行计数，按照计数值产生3个正弦波信号A1a、A1b、A1c(以下统一称为正弦波A1)(图20(b))。3个正弦波信号A1a、A1b、A1c的相位差相互为120度。
锯齿波发生部1154发生用于3个正弦波信号A1a、A1b、A1c的锯齿波信号A2a、A2b、A2c(图20(c))。由于3个锯齿波信号A2a、A2b、A2c的相位差也是相互为120度，所以省略了锯齿波信号A2b、A2c的图示。以下的信号A3～A6与正弦波信号A1一样包含3种信号，但由于3种信号的相位差相互为120度，所以仅表示一种信号，省略了其它2种信号的图示。正弦波图形部1153和锯齿波发生部1154与本发明的波形发生部相当。
比较部1152将正弦波信号A1a与锯齿波信号A2a进行比较，生成PWM信号A3a(图20(d))。同样，也生成PWM信号A3b、A3c。比较部1152相当于本发明的第1PWM信号生成部。正弦波图形部1153还发生正弦波图形信号A4Pa、A4Pb、A4Pc和正弦波峰值信号A4PKa、A4PKb、A4PKc。以下，将正弦波图形信号A4Pa、A4Pb、A4Pc和正弦波峰值信号A4PKa、A4PKb、A4PKc统一称为图形信号A4。如图20(e)所示，正弦波图形信号A4Pa是表示正弦波信号A1a的正负的信号。如图20(f)所示，正弦波峰值信号A4PKa是表示正弦波信号A1a成为峰值的相位的信号。
图形生成部1130将从正弦波图形部1153发送的各图形信号A4统一向驱动图形部1140发送。驱动图形部1140根据图形信号A4判断是图17的期间P1～P12中的哪一个期间，并将表示是哪一个期间的信号(期间P1～P12中的某一个。以下称为期间识别信号)向图形生成部1130输出。
图形生成部1130存储图17的数字信号Ap～Cn的波形图形，并根据从驱动图形部1140输入的期间识别信号输出与各个数字信号Ap～Cn相同波形的数字信号A5ap、A5an、A5bp、A5bn、A5cp、A5cn(图20(g)、(h))。
运算部1151进行PWM信号A3a与数字信号A5ap的AND运算并作为驱动信号A6ap输出(图20(i))。此外，进行PWM信号A3b与数字信号A5an的AND运算并作为驱动信号A6an输出(图20(j))。数字信号A5ap、A5an在以正弦波信号A1a的正负反转的定时为中心对称的时间的范围内设定为掩蔽PWM信号A3a。运算部1151对其它的PWM信号A3b、A3c也进行同样的处理并输出驱动信号A6bp、A6an、A6cp、A6cn。图形生成部1130和运算部1151相当于本发明的第2PWM信号生成部。
驱动信号A6ap、A6an向图14所示的电压控制部1200A输出。即，驱动信号A6ap供给晶体管1230Ap的栅极，驱动信号A6an供给晶体管1230An的栅极。这时，驱动端子1240A的电压A7Va如图20(k)所示的那样变化。同样，驱动信号A6bp、A6bn向电压控制部1200B输出，驱动信号A6cp、A6cn向电压控制部1200C输出。由此，驱动端子1240A的电压A7Va、驱动端子1240B的电压(未图示)与驱动端子1240C的电压(未图示)的相位差相互为120度。
图20(I)表示3个电极间放电光量A8Lab、A8Lbc、A8Lca的变化。电极间放电光量A8Lab、A8Lbc、A8Lca分别是图14的电极1643A-1643B间、1643B-1643C间、1643C-1643A间的放电光量。
实施例4的数字信号输出部1100a能够进行调光。作为调光方法可以采用例如如下所述的方法。
1.第1调光方法例如，当减小电极间放电光量A8Lab、A8Lca时，则减小了正弦波信号A1a的振幅。于是，由于PWM信号A3a的负载比(duty ratio)减小，所以利用数字信号A5ap、A5an掩蔽PWM信号A3a而生成的电压A7Va的负载比也减小，从而电极间放电光量A8Lab、A8Lca分别减小。当减小电极间放电光量A8Lbc时，同样地只要减小正弦波信号A1b或正弦波信号A1c的振幅即可。
2.第2调光方法图21表示第2调光方法。在第2调光方法中，图19的图形生成部1130预先存储了与调光值对应的数字信号A5ap～A5cn。当图形生成部1130从CPU1700接收到调光值时(未图示)，则输出与调光值对应的数字信号A5ap～A5cn。具体而言，当图形生成部1130接收到减小电极间放电光量A8Lab、A8Lbc、A8Lca的调光值时，则输出数字信号A5ap～A5cn的负载比小的数字信号A5ap～A5cn(图21(g)、(h))。由于数字信号A5ap～A5cn的负载比小，所以利用数字信号A5ap～A5cn将PWM信号A3a掩蔽而生成的驱动信号A6ap～A6cn的负载比减小，进而电压A7Va的负载比也减小。因此，如图21(i)所示，电极间放电光量A8Lab、A8Lbc、A8Lca也各自减小。
另外，调光时，数字信号A5ap、A5an也设定为在以正弦波信号A1正负反转的定时为中心对称的时间范围内掩蔽PWM信号A3a。此外，图21的1个周期Tpr的开始和结束相当于图17的期间P11的中央的定时。
如上所述，按照实施例4的数字信号输出部1100a，利用PWM控制能够控制放电灯1600。此外，在运算部1151中，通过使数字信号A5ap、A5an将PWM信号A3a掩蔽，能够容易地具有不引起放电的无放电期间。此外，按照实施例4的数字信号输出部1100a，能够用2种调光方法进行调光。在第2调光方法中，通过调整数字信号A5ap、A5an的H电平期间并与调光值对应地将PWM信号A3a掩蔽，能够容易地进行调光。
另外，在第2调光方法中，虽然运算部1151用数字信号A5ap、A5an将PWM信号A3a掩蔽而进行调光，但调光方法不限于此，也可以通过将正弦波信号A1或成为施加到其它放电灯上的电压的基准的信号掩蔽而进行调光。这时，优选地进行掩蔽而生成的信号变换为PWM信号。
此外，数字信号A5ap、A5an设定为在以正弦波信号A1的正负反转的定时为中心对称的时间范围内将PWM信号A3掩蔽。在调光时也一样。但是，数字信号A5ap、A5an不限于此，也可以作为将PWM信号A3a的任意的期间掩蔽的数字信号。
此外，其中虽然PWM信号的生成所使用的基准波信号是正弦波信号A1，但除了正弦波信号以外，主要基准波信号是具有矩形以外的波形的信号即可。例如，可以是三角波信号或锯齿波信号。但是，当是正弦波时，能够减少只流过少量的电流期间的电压的损失而提高电效率，伴随电效率的提高而具有能够降低辐射噪音的优点。其结果，还能够减少防噪音部件。此外，在上述实施例4中，虽然比较波信号是锯齿波信号，但除了锯齿波信号以外，只要比较波信号是波长比正弦波信号A1的波长短的具有矩形以外的波形的信号即可。例如，可以是三角波信号。
E.变形例另外，本发明不限于上述实施例或实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够实施各种各样的形式，例如，能够进行以下的变形。
E-1.变形例1上述各实施例的放电灯100和放电管200的结构、材料等只是一例，也可以采用其它结构、材料等。例如，在上述各实施例中，电极220的尖端部222与躯体部224形成为具有指定的角度，但不是必须这样形成，例如也可以将电极220的尖端部222和躯体部224形成沿同一轴笔直的形状。此外，在上述各实施例中，3个电极220的躯体部224相互大致平行地配置，但不是必须这样配置，只要3个电极220配置成相对于通过结合点P的平面位于一侧即可。另外，优选地如上述各实施例，如果采用3个电极220的躯体部224相互大致平行地配置，就能够减少在光的传播路径中遮光的障碍物，从而特别是能够抑制光损耗。
E-2.变形例2在上述实施例1中，虽然放电管200的电极220的配置形成三角形的结构，但放电管200的电极220的配置也可以采用星形的结构。这时，除了图3所示的3个电极(A极、B极、C极)外，还具有COM极(共同)，从而形成在A极、B极、C极和COM极间进行放电的结构。
E-3.变形例3在上述各实施例中，虽然通过用三相驱动电路或二相驱动电路进行驱动的例子对放电管200进行了说明，但也可以利用四相或四相以上的多相驱动电路驱动放电管200。此外，放电管200的电极220的数量可以根据所使用的驱动电路而任意地设定。
E-4.变形例4在上述各实施例中进行了调光，但不一定必须进行调光，也可以不进行调光。在不进行调光的情况下，放电灯的“最大输出”是指额定输出。
E-5.变形例5在上述各实施例中，利用PWM控制或数字控制进行电压控制，但不限于此，也可以使用其它的电路等进行电压控制。
E-6.变形例6
在上述各实施例中，具有在电极1643A～1643C中不引起放电的无放电区域，但也可以没有。
E-7.变形例7在上述各实施例中，虽然将放电灯1600作为具有3个电极1643A～1643C的放电灯进行了说明，但也可以具有4个或4个以上的电极而利用四相或四相以上的多相驱动电路驱动放电灯1600。在这种情况下，优选地当以最大输出点亮放电灯时，按照至少在2个电极间同时产生放电的方式向放电灯供给电力信号。
E-8.变形例8在上述各实施例中，作为放电灯1600使用了利用弧光放电的高压水银灯。但作为放电灯1600也可以使用金属卤化物灯、氙灯等其它放电灯。
E-9.变形例9在上述各实施例中，虽然作为投影型图像显示装置说明了液晶投影机1010，但投影型图像显示装置不限于此，可以是一般的液晶显示装置，也可以是DLP(美国得克萨斯仪器公司的注册商标)方式的投影型图像显示装置。此外，本发明也可以构成为照明装置。图22是表示作为照明装置的一例的车载照明装置的说明图。车载照明装置具有作为放电灯的一例的前照灯1600an和前照灯控制部1000an。前照灯控制部1000an具有数字信号输出部1100an和电压控制部1200Aan～1200Can。数字信号输出部1100an和电压控制部1200Aan～1200Can分别具有与在上述实施例中说明的数字信号输出部1100和电压控制部1200A～1200C相同的功能。在车载照明装置中，进而也可以具备具有与上述CPU1700相同功能的调光值设定部。照明装置不限于车载照明装置，也可以是冷阴极管、氖管等室内外照明设备等用于各种各样用途的照明装置。按照本发明的照明装置，即使不提高放电频率也能够抑制闪烁等现象。
以上虽然基于实施例说明了本发明的放电灯控制装置、放电灯控制方法、投影型图像显示装置和照明装置，但上述的发明的实施例为了容易理解本发明，但并不限定本发明。当然，本发明在不脱离其宗旨和权利要求的范围内可以进行变更和改进，并且本发明也包括其等价的形式。
权利要求
1.一种放电管，是利用多相驱动电路进行驱动的放电管，具备内部具有放电空间的放电容器；以及固定在上述放电容器上并且与上述多相驱动电路的各相对应的多个电极，其中，上述多个电极的各自的尖端向上述放电空间内突出并且指向1个指定的结合点，上述多个电极都相对于包含上述指定的结合点的指定的平面位于一侧。
2.如权利要求1所述的放电管，其中，上述多个电极具有包含向上述放电空间内突出的尖端的尖端部、以及与上述尖端部成指定的角度地形成的躯体部，上述多个电极的躯体部相互大致平行地配置。
3.如权利要求1所述的放电管，其中，上述多相驱动电路是三相驱动电路，同时在多组上述电极间进行放电。
4.一种装置，具备控制具有能够相互放电的3个或3个以上的电极的放电灯的放电灯控制装置，其中，上述放电灯控制装置向上述3个或3个以上的电极供给具有频率成分的电力信号，并按照以最大输出点亮上述放电灯时使得在上述3个或3个以上的电极之中的至少2个电极间总是同时产生放电的方式控制上述电力信号的供给。
5.如权利要求4所述的装置，进而按照以最大输出点亮上述放电灯时在上述3个或3个以上的各电极中不引起放电的无放电期间依次产生的方式控制上述电力信号的供给。
6.如权利要求4所述的装置，具备输出按照以最大输出点亮上述放电灯时总是在至少2个电极间同时产生放电的方式设定的数字信号的数字信号输出部；以及根据上述数字信号生成供给上述3个或3个以上的电极的电力信号的电力信号生成部。
7.如权利要求6所述的装置，其中，上述数字信号输出部，具备发生具有矩形以外的波形的基准波信号和具有波长比上述基准波信号的波长短的矩形以外的波形的比较波信号的波形发生部；以及对上述基准波信号和上述比较波信号进行比较并生成第1PWM信号的第1PWM信号生成部，并且将上述第1PWM信号作为上述数字信号输出。
8.如权利要求7所述的装置，其中，上述数字信号输出部，还具有按照在以最大输出点亮上述放电灯时还在上述3个或3个以上的各电极中依次产生不引起放电的无放电期间的方式，用预先存储的掩蔽量将上述第1PWM信号掩蔽而生成第2PWM信号的第2PWM信号生成部并且将上述第2PWM信号作为上述数字信号输出。
9.如权利要求8所述的装置，进一步具有设定调节上述放电灯的辉度的调光值的调光值设定部，其中，上述第2PWM信号生成部根据上述调光值调节掩蔽上述第1PWM信号的量。
10.如权利要求4所述的装置，其中，上述装置是照明装置，其还具备具有上述能够相互放电的3个或3个以上的电极的放电灯。
11.如权利要求4所述的装置，其中，上述装置是投影型图像显示装置，其还具备具有上述能够相互放电的3个或3个以上的电极的放电灯；以及利用上述放电灯的照明光投影显示图像的投影显示部。
12.一种放电灯控制方法，是具有能够相互放电的3个或3个以上的电极的放电灯的控制方法，其中，向上述3个或3个以上的电极供给具有频率成分的电力信号，并按照以最大输出点亮上述放电灯时使得在上述3个或3个以上的电极之中的至少2个电极间总是同时产生放电的方式控制上述电力信号的供给。
全文摘要
在放电管中能够实现放电效率提高及辉度稳定，此外能够提高光传播效率。此外，提供向放电灯供给具有频率成分的能量并产生接近于直流光源的点亮状态的技术。放电管利用多相驱动电路进行驱动，其具备内部具有放电空间的放电容器、以及固定在放电容器上并且与多相驱动电路的各相对应的多个电极。多个电极的各自的尖端向上述放电空间内突出并且指向1个指定的结合点，多个电极都相对于包含指定的结合点的指定的平面位于一侧。此外，在具有该放电管的放电灯上具有3个电极，在各个电极间能够进行放电。当放电灯在最大输出时，按照使3个电极端子间电压VeAB、VeBC、VeCA之中的至少1个成为放电区域的方式将电压施加给电极端子。
文档编号H01J61/92GK1747100SQ20051010253
公开日2006年3月15日 申请日期2005年9月8日 优先权日2004年9月9日
发明者竹内启佐敏 申请人:精工爱普生株式会社