通过频率控制的放电灯的点亮的制作方法

专利名称：通过频率控制的放电灯的点亮的制作方法
技术领域：
本发明涉及将放电灯点亮的技术。
背景技术：
图19是示出特开平5—217682号公报记载的技术的说明图。图19(a)示出放电灯点亮装置。放电灯点亮装置具备AC电源1、 1次电压电源部2、l次电压控制部7、 2次电压点亮电路3、变压器4、放电灯5、 l次电流检测装置6和CPU部8。图19 (b)示出在放电灯5上施加的放电灯电压。如图19(b)中所示，在将放电灯5点亮的时候，在为了维持点亮所必需的1次电压上，施加2次电压，使施加在放电灯5上的电压暂时地增大，将放电灯5点亮。在放电灯5点亮后的稳定期内，CPU部8监视电流的增减，同时进行施加固定频率的1次电压的控制。
但是，在专利文献l记载的放电灯点亮装置中，存在以下问题。首先，因为在点亮时施加了合并了 l次电压和2次电压的高电压，所以容易增大辐射噪声或误动作噪声。因此，需要具备保护对策电路、进行软件控制等的对策。并且，不保证施加一次高电压放电灯5就点亮，还有必要多次施加合并了 1次电压和2次电压的高电压。而且，因为在将放电灯5刚熄灭后放电灯5的温度很高，所以有可能由于高电压的施加而破坏灯。因此，放电灯5的温度高的期间必须禁止放电灯5的再点亮。
并且，虽然放电管内的放电间隙根据经过的时间变化而总是变化，而且，根据放电温度放电环境总是变化而共振点不同，但是由于放电的控制始终固定地设定，所以存在没有以最佳条件进行放电的问题。

发明内容
本发明以提供将放电灯有效地点亮的技术为目的。
根据本发明的一个方面的装置，具备检测放电灯的放电状态的检测部；使在上述^L电灯上施加的电压的频率逐渐地变化、直到上述放电状态变成预定的点亮状态的频率变化部；和基于被上述频率变化部变化的频率控制在上述》文电灯上施加的电压的电压控制部。
依照本发明，因为从高电压的放电开始直到低电压的点亮状态，使成为电压控制的基础的频率变化，总是实现适应于放电灯的放电状态的放电，所以可以从;^文电开始高效率地实现放电灯的稳定点亮。因为在驱动电路的电源供给中不使用高电压，而仅仅在放电灯中产生高电压，所以也不需要以往的高耐压的驱动元件。
上述频率变化部也可以使在上述放电灯上施加的电压的频率单调增加，直到变成上述点亮状态。
进一步地，上述频率变化部也可以在上述i欠电灯的状态变成上述点亮状态之后，仍然根据由上述检测部检测的放电状态可变地设定在上述放电灯上施加的电压的频率，使得上述》文电灯的状态维持上述点亮状态。
进一步地，本发明以各种的方式可以实现，例如，也可以作为放电灯控制方法或者作为具备放电灯和放电灯控制装置的照明装置实现本发明。
进一步地，也可以作为具备放电灯、利用上述放电灯的照明光投影显示图像的投影显示部和放电灯控制装置的投影型图像显示装置实现本发明。


图l是方文电灯驱动装置的说明图。
图2是示出产生频率为4.00[KHz的驱动信号Sl的结果的说明图。
5图3是示出产生频率为5.00KHz的驱动信号Sl的结果的说明图。图4是示出产生频率为6.21[KHz的驱动信号Sl的结果的说明图。图5是示出产生频率为6.28[KHz的驱动信号Sl的结果的说明图。图6是示出基于图2~图5的实验结果的放电灯lp中的电流 电压特性的说明图。
图7是示出作为本发明的投影型图像显示装置的一个实施例的液晶投影机10的积克略结构的说明图。
图8是》文电灯控制部1000的框图。
图9是调光成"明点亮"的情况下的时序图。
图10是出示信号Al 信号A9的信号波形的时序图。
图11是波形发生部100的框图。
图12是波形发生部l(k)中的频率发生部110的框图。
图13是示出正弦波信号Al、共振部信号AIO、相位差信号P1、频率调整信号All和点亮判定信号A12的信号波形的时序图。
图14是PWM控制部200的框图。
图15是表示掩蔽信号生成部220的内部结构的说明图。
图16是示出驱动电路部500、放电灯600和共振部700的说明图。
图17是示出共振部700和放电灯600的说明图。
图18是示出作为照明装置的一个例子的车载照明装置的说明图。
图19是示出专利文献1记载的技术的说明图。
具体实施例方式
A.实施例的概要
首先，用图1 图6说明本发明的实施例的概要。图l是放电灯驱动装置的说明图。放电灯驱动装置具备放电灯lp、共振用线圈cl、共振用电容器cd、全桥电路fb和驱动信号发生器sg。共振用线圏cl串联地连接到放电灯lp,共振用电容器cd并联地连接到放电灯lp。图1的电路是等效地串联共振用线圈cl和共振用电容器cd的串联共振电路，在共振点，共振用线圈cl和共振用电容器cd的电抗相互抵消，阻抗接近于0。并且，优 选地，共振用线圈的磁芯使用比铁氧体材料、螺旋管材料的电感的频率特 性优良的超E磁芯(SuperECore， JFE制造)。
驱动信号发生器sg产生电压Wl的驱动信号(开关信号)Sl。全桥电 路fb根据驱动信号Sl实行开关动作，产生施加电压信号S2(电压W2)。 根据施加电压信号S2，共振用电容器cd中的电压变成W3，在共振用线團 cl中流过的电流变成Il。在共振点，因为阻抗接近于0，所以电压W3和 电流Il增大。
图2~图5是示出在图1的;^文电灯驱动装置中产生频率为fsc的驱动信 号Sl的结果的说明图。直接图示了放电灯驱动装置的结果显示画面。图 2~图5中的横轴表示时间，各图全都按每5个刻度划虛线。在图2~图5中， 各自示出4个波形。Chl的波形显示驱动信号Sl的电压Wl的波形。Chl 的曲线图的一个刻度表示5[V]。 Ch2的波形显示施加电压信号S2的电压 W2的波形。Ch2的曲线图的一个刻度表示5[V。Ch3的波形显示电容器 中电压W3的波形。曲线图的一个刻度表示100V。Ch4的波形显示在共 振用线圈cl中流过的电流Il的波形。曲线图的一个刻度表示10A。
在图2 图5中，驱动信号S1的电压W1全都固定在25[V，驱动信号 Sl仅仅改变频率fsc。而且，在图2 图5中，施加电压信号S2的电压W2 固定在约15[V，电压W2的频率与驱动信号Sl的频率fsc —致。
图2是示出产生频率为4.00[KHz的驱动信号Sl的结果的说明图。在 图2的情况下，几乎不产生电压W3和电流II,可知4.00KHz不是共振 频率。图3是示出产生频率为5.00[KHz]的驱动信号Sl的结果的说明图。 在图3中，与图2相比较，'开始产生电压W3和电流I1,可知频率fsc开 始接近共振频率(阻抗向0接近)。图4是示出产生频率为6.KHz的 驱动信号Sl的结果的说明图。在图4中，电压W3和电流I1增大，可知 频率6.KHz是共振频率(阻抗接近于0)。图5是示出产生频率为 6.28[KHzj的驱动信号Sl的结果的说明图。在图5中，与图4相比较，电 压W3和电流I1减小，可知频率fsc离开共振频率(阻抗离开O)。
7图6是示出基于图2~图5的实验结果的放电灯lp中的电流 电压特 性的说明图。横轴是驱动信号Sl的频率fsc，纵轴是放电灯lp中的电流或 电压。放电灯lp中的电流及电压根据频率fsc变动，并在共振频率6.21[KHz
处显示最大。在此，称放电灯lp中的电流或电压比预定值oc大的频率区域 为共振频率区域ar。放电灯lp在这样的共振频率区域ar内高效率地点亮。 从而，在想要使放电灯lp点亮的情况下，可知如果调整频率fsc使得驱动 信号Sl的频率fsc处于共振频率区域ar内就可以。
B.实施例
图7是示出作为本发明的一个实施例的液晶投影机10的概略结构的说 明图。液晶投影机10具备接收器20、图像处理部30、液晶面板驱动部40、 液晶面板50、用于将透过液晶面板50的透过光投影到屏幕SC上的投影光 学系统60和CPU 800。而且，液晶投影机10具备用于照明液晶面板50 的放电灯600，和用于控制》文电灯600的放电灯控制部1000。在本实施例 中，作为放电灯600，使A利用电弧放电的高压水银灯。作为放电灯600, 也可以使用金属囟化物灯、氙气灯等其他的放电灯。放电灯控制部1000 包括相当于图1的驱动信号发生器sg、共振用线圏cl、共振用电容器cd 和全桥电路fb的结构。
接收器20输入从图中未示出的个人计算机等供给的图像信号，并在图 像处理部30变换成可以处理的形式的图像数据。图像处理部30对通过接 收器20输入的图像数据实施亮度调整或色平衡调整等各种图像处理。液晶 面板驱动部40基于在图像处理部30中实施了图像处理的图像数据，生成 用于驱动液晶面板50的驱动信号。液晶面板50根据在液晶面板驱动部40 生成的驱动信号调制照明光。投影光学系统60包括具备可变焦距功能的投 影透镜(图示省略)，通逸臾更投影透镜的可变焦距比并使焦点距离变化， 使对准焦点的投影图像的尺寸变化。液晶面板驱动部40、液晶面板50和 投影光学系统60相当于利用放电灯600的照明光投影显示图像的本发明的 投影显示部。
CPU 800根据图中未示出的遥控器或在液晶投影机10本体中具备的操作按钮的操作，控制图像处理部30和投影光学系统60。而且，CPU 800 具有设定放电灯控制部1000使用的调光值的功能、对放电灯控制部1000 指示将放电灯60点亮的功能和判定放电灯600的寿命的功能。CPU 800 相当于本发明的调光值设定部及期间测量部及判定部。关于调光值的设定 及判定放电灯600的寿命的功能在后面叙述。放电灯控制部1000和CPU 800相当于本发明的放电灯控制装置。
图8是》文电灯控制部1000的框图。；故电灯控制部1000具备波形发生 部IOO、 PWM控制部200、 AND电路300、极性变换部400、驱动电路部 500和共振部700。以下，参照图9、图IO和图13说明各方框的功能。波 形发生部100包括频率发生部110。并且，驱动电路部500包括电流传感 器510。
图9和图IO是示出图8的信号A1省号A9的信号波形的时序图。图 9是调光成"明点亮"的情况下的时序图，图IO是调光成"暗点亮"的情 况下的时序图。所谓"明点亮"是比较明亮的点亮，所谓"暗点亮"是比 较暗的点亮。图13是杀出询8的正弦波信号Al、共振部信号AIO、相位 差信号Pl、频率调整信号All和点亮判定信号A12的信号波形的时序图。 作为该时序图的起始点的左端是灯从熄灯的状态转变成点亮控制的点。在 图13的下方，示出扩大时刻tl t2期间的时序的图。
图8的频率发生部110是设定正弦波信号Al的频率的电路。波形发 生部100基于频率发生部110设定的频率和CPU 800设定的参数，产生正 弦波信号Al和锯齿波信号A2。 PWM控制部200基于从CPU 800提供的 调光值，用正弦波信号Al和锯齿波信号A2生成第1 PWM信号A3、掩 蔽信号A4和表示正弦波信号Al的极性的信号A5 (以下称为极性信号 A5)。图9和图10中的掩蔽信号A4的波形的差别是基于CPU 800设定 的调光值的差别，在后面详细描迷。AND电路300用第1 PWM信号A3 和掩蔽信号A4生成第2,锛M信号A6。图9和图10中的第2PWM信号 A6的波形的差别是基于掩蔽信号A4的差别。极性变换部400基于极性信 号A5,变换第2 PWM信号A6的极性并生成第1驱动信号A7和第2驱动信号A8。驱动电路部500基于第1驱动信号A7和笫2驱动信号A8， 在共振部700上施加相当于施加信号A9的电压。在此，虽然PWM信号 A3是PWM控制放电波形的实施例，但是PWM信号A3也可以作为不实 施PWM控制的矩形波。
图9和图10中的共振部电压V2、 V3的波形，在将相当于施加信号 A9的电压施加在共振部700上的情况下，模拟地示出实际施加在共振部 700上的电压的波形。并且，在图9中以波状线表示的共振部电压VI为了 便于说明而被画出(后述)。共振部700具备在图1中所述的共振用线圏 cl和共振用电容器cd。在共振时，共振部电压V2、 V3的频率与正弦波信 号Al的频率一致。因此，放电灯控制装置1000可以通过调整正弦波信号 Al的频率，调整共振部电压V2、 V3的频率，从而高效率地点亮放电灯 600。
在驱动电路部500中设置的电流传感器510检测在共振部700中流过 的电流，并作为共振部信号A10反馈到频率发生部110。共振部信号AIO 也输入到CPU800中。电流传感器510相当于本发明的检测部。频率发生 部110基于正弦波信号Al和电流传感器510检测的共振部信号A10的相 位比较结果，在产生正弦波括号Al的频率的同时，产生频率调整信号All 和点亮判定信号A12。关于频率发生部110在后面详细描述。
关于波形发生部100、 PWM控制部200、 AND电路300、极性变换部 400、驱动电路部500和共振部700,以下详细地说明。
图11是波形发生部100的框图。波形发生部100具备频率发生部110、 计数器部120、正弦波表部140、锯齿波表部150和计数器部160。
图12是波形发生部100中的频率发生部110的框图。频率发生部110 具备感应信号比较部111、驱动信号比较部112、相位比较部113、环路滤 波器114、电压控制振荡器(VCO) 115、 X分频部116、点亮判定部117 和开关118。环路滤波器114是具备积分电路和低通滤波器的电路，以下 简称为LPF。以下，参照图13说明各方框的功能。
CPU 800对感应信号J^较部111和驱动信号比较部112设定参数Pco和参数Pci。感应信号比较部111比较参数Pco与共振部信号A10的信号 值，并在Pco《A10的时候将其输出信号Slll设为H电平，在A10〈Pco 的时候设为L电平。驱动信号比较部112比较正弦波信号Al与参数Pci， 并在Pci《Al的时候将其输出信号Sl 12设为H电平，在Al < Pci的时候 设为L电平。
相位比较部113进行输入的2个信号Slll、 S112的相位比较，输出 比较结果作为相位差信号Pl。相位比较部113在2个信号Slll、 S112中 有相位偏移的情况下，即在信号A1、 A10中有相位偏移的情况下，使其输 出信号Pl的电平变化。具体地，在共振部信号A10比正弦波信号Al相位 超前的时候，输出"低电平"作为相位差信号Pl,在相位滞后或者无信号 的时候，输出"高电平"作为相位差信号P1。并且，在正弦波信号A1和 共振部信号A10的相位一致的情况下，相位差信号Pl保持为高阻抗状态。
LPF 114用相位差信号Pl生成并输出频率调整信号All。如从图13 的下方的图也可知的，LPF 114在相位差信号Pl为"高电平"的情况下使 频率调整信号All单调增加，在相位差信号P1为"高阻抗"的情况下固 定频率调整信号All，在相位差信号P1为"低电平，，的情况下使频率调整 信号A11单调减少。即，LPF 114将相位差信号Pl积分，并除去其交流 成分，输出频率调整信号All。并且，频率调整信号All的信号线通过开 关118接地。开关118受CPU800控制，使其在使灯熄灭时导通、在使灯 点亮时关闭。即，虽然频率调整信号All在使灯熄灭时固定到GND，但 是在频率发生部110从d U 800接受将放电灯600点亮的指示之后，频率 调整信号All有效地起作用。
电压控制振荡器(VCO) 115基于频率调整信号All的电平，产生频 率ft的矩形波信号S115。具体地，如果频率调整信号All的值增大，则 VC0115增大频率ft,如果频率调整信号All的值减小，则减小频率ft， 产生矩形波信号S115。X分频部116将该矩形波信号S115的频率分频成1 /X，输出频率为fsin的矩形波信号S116。即，以下的(l)式的关系成立。 fsin-ft/X…(1)
ii将在后面详细描述，频率fsin是为了产生正弦波信号Al的基础频率。 因此，如上所述，如果调整频率fsin,则可以调整向》文电灯600供给的电 力。如从图13的下方的图也可知的，正弦波信号Al的频率fsin随着频率 调整信号All的增减增大或减小。频率发生部110如果从CPU800接收将 放电灯600点亮的指示，则由于共振部信号A10是无信号而使频率fsin单 调增加。其后，当充分接近于由共振用线圏cl和共振用电容器cd决定的 共振频率时，放电灯600中的电压升压并开始放电。当开始放电时，放电 灯600中变成短路状态并流过大电流。根据其电流相位和供给侧的电压相 位的差进行适应的频率调整，变成稳定的放电点亮状态。也可以使频率fsin 单调增加，直到放电灯600变成预定的点亮状态。
点亮判定部117基于相位差信号P1，生成并输出点亮判定信号A12。 点亮判定信号A12是作为放电灯600是否达到预定的点亮状态的标准的信 号。当点亮判定信号A12为0 (低电平)时，表示频率发生部110判断放 电灯600未达到点亮状态，当为l(高电平)时，表示判断达到点亮状态。 即，点亮判定信号A12表示的是频率发生部110的判断，实际上，也有从 点亮判定信号A12变成高电平之前方文电灯600就达到点亮状态。如图13 的下方的图所示，点亮判定部117最初输出点亮判定信号A12为低电平， 在相位差信号Pl第2次变成"高阻抗"时，输出点亮判定信号A12为高 电平。即，点亮判定部117才艮据共振部信号A10和正弦波信号A1的相位 差是否在预定的范围内，判断放电灯600是否达到预定的点亮状态。在本 实施例中，点亮判定部li今在相位差信号Pl第2次变成"高阻抗"时， 输出点亮判定信号A12为高电平。即，虽然在第2次变成"高阻抗"时， 判断为点亮状态，但是不限于此，也可以在相位差信号Pll次以上变成"高 阻抗"时判断为点亮状态。相位差信号P1变成"高阻抗"只有预定次数， 相当于在点亮开始时在放电灯上施加的电压或电流的相位和上述放电灯中 的感应电压或感应电流的相位的差在预定的范围内。
频率发生部110如果判断放电灯600达到预定的点亮状态，则为了维 持点亮状态，基于共振部信号10A和正弦波信号Al的相位比较结果(即
12相位差信号Pl )，以将相位差变成在预定的范围内的方式使频率fsin变化。 在本实施例中，从判断放电灯600达到预定的点亮状态前(点亮判定信号 A12变成高电平前)，就i艮据共振部信号10A和正弦波信号Al的相位比 较结果，调整频率fsin。并且，共振部信号10A的相位相当于本发明中的 感应电流的相位，正弦波信号Al的相位相当于本发明中的"在放电灯上 施加的电压的相位"。即，频率发生部110相当于本发明的频率变化部。
CPU800通过适当地变更参数Pci、 Pco,可以调整进行相位比较的相 位定时。并且，CPU 800通过适当变更参数X，可以调整频率ft和频率fsin 的比。放电灯600点亮后，通过由CPU800调整参数Pci、 Pco，使正弦波 信号Al和共振部信号10A的相位差变化，可变地i殳定频率fsin。由此， 可以从共振点(最大电力点)等使频率fsin变化，任意地进行电力调整， 可以容易地实现调光功能。
再次返回图ll,说一凌形发生部IOO。频率发生部IIO输出的频率为 fsin的矩形波信号S116和频率为ft的矩形波信号S115被分别输入到计数 器部120和计数器部160。计数器部120对矩形波信号S116的脉冲数计数 直到最大(Max)值，并在达到最大值时重新从初始值开始计数。正弦波 表部140输出对应于计数器部120计数的值的数据Al。在图9和图10的 正弦波信号Al的图中，横轴相当于计数器部120的计数的值，纵轴相当 于正弦波表部140输出的数据。这样，计数器部120和正弦波表部140基 于矩形波信号S116，输出正弦波信号A1。如在图9、图10和图13中所示 的，正弦波信号A1在GND点和VDD点之间变化。GND点的数据值在8 比特信号中用"0"表现，VDD点的数据值在8比特信号中用"255"表现。 关于图9和图10的"滞后上限值"和"滞后下P艮值"，在后面描述。
计数器部160和锯齿磁表部150也同样地基于频率为ft的矩形波信号 S115,输出锯齿波信号A2。图9和图10的正弦波信号Al具有矩形以外 的波形，相当于本发明的基准波信号。图9和图IO的锯齿波信号A2与正 弦波信号Al的波长相比，波长短，具有矩形以外的波形，相当于本发明 的比较波信号。波形发生部相当于本发明的信号发生部。
1CPU 800通过适当地变更最大值和计数器部120与计数器部160的初 始值等，可以调整正弦波信号A1和锯齿波信号A2的波形。如图8所示， 从波形发生部100输出的i弦波信号Al和锯齿波信号A2被输入到PWM 控制部200。并且，频率发生部110输出的频率调整信号All和点亮判定 信号A12也,皮输入到PWM控制部200。而且，正弦波信号Al,如上所述， 被反馈到频率发生部110的驱动信号比较部112。
图14是PWM控制部200的框图。PWM控制部200具备PWM比较 部210、掩蔽信号生成部220和极性信号生成部230。 PWM比较部210通 过比较正弦波信号Al和锯齿波信号A2,生成第1 PWM信号A3。 PWM 比较部210相当于本发明的第1PWM信号生成部。
掩蔽信号生成部220输入正弦波信号Al、用于调节放电灯600的亮度 的调光值、频率调整信号A11和点亮判定信号A12,并输出掩蔽信号A4。
图15是示出掩蔽信号生成部220的内部结构的说明图。掩蔽信号生成 部220具备电子可变电阻器VR、多路复用器MPX、 2个运算放大器OPl、 OP2和OR电路221。电子可变电阻器VR是基于频率调整信号All (图 12)使电阻值变化的电阻器。即，上限信号AT和下限信号AB是一起根 据频率调整信号All变化的变量。另一方面，图15中的"滞后上限值" 和"滞后下P艮值，，是CPU 800设定的调光值，是常数。也如在图15的下 方所示的，滞后上限值CT和滞后下限值CB被j殳定成与相当于VDD / 2 的值(在8比特信号中为128)的差互相相等的值。并且，上限信号AT 和下限信号AB不限于这样变化。
多路复用器MPX根据点亮判定信号A12是1还是0，切换对运算放 大器OPl和运算放大器OP2输出的信号。多路复用器MPX在点亮判定信 号A12为0时，对运算放k器OP1输出上P艮信号AT，并对运算放大器 OP2输出下限信号AB。并且，多路复用器MPX在点亮判定信号A12为1 时，对运算放大器OPl输出滞后上限值CT，并对运算放大器OP2输出滞 后下限值CB。
第1运算放大器OP1用正弦波信号Al和上限信号AT或滞后上限值CT,生成第1掩蔽信号TP。如在图15的下方所示的，该掩蔽信号TP是
H电平而在此以外的时间的范围内是L电平的信号。第2运算放大器OP2 用正弦波信号Al和下限tt, AB或滞后下限值CB，生成第2掩蔽信号 BT。如在图15的下方所示的，该掩蔽信号BT是在正弦波信号Al在下限 信号AB或滞后下限值CB以下的时间的范围内是H电平而在此以外的时 间的范围内是L电平的信号。
OR电路221用2个掩蔽信号TP、 BT生成掩蔽信号A4。如在图15 的下方所示的，该掩蔽信号A4是在正弦波信号Al在上限信号AT或滞后 上限值CT以上的时间的范围内和正弦波信号Al在下限信号AB或滞后下 限值CB以下的时间的范围内是H电平而在此以外的时间的范围内是L电 平的信号。
可是，如上所述，点亮判定信号A12 (图12、 13)是作为放电灯600 是否达到点亮状态的标准的信号，为0时表示未达到点亮状态，为l时表 示达到点亮状态。从而，fe蔽信号生成部220具有在放电灯600达到点亮 状态前由根据频率调整信号All的上限信号AT和下限信号AB生成掩蔽 信号A4并在达到点亮状态后由作为CPU 800的设定值的滞后上限值CT 和滞后下限值CB生成掩蔽信号的功能。
从以上的掩蔽信号A4的生成过程也可知，因为如果上限信号AT增 大或滞后上限值CT增大，则信号TP的H电平的时间的范围变窄，如果 上限信号AT减小或滞后上限值CT减小，则信号TP的H电平的时间的 范围变宽，所以通过上限信号AT或滞后上限值CT的变动，调整掩蔽信 号A4。关于下限信号AB或滞后下P艮值CB也是同样的。在后面详细描述 的，掩蔽信号A4是用于调整放电灯600的亮度的信号，掩蔽信号A4越在 宽范围上是H电平的信号，则放电灯600的亮度越增大。因此，CPU 800 和电子可变电阻器VR相当于通过分别设定作为调光值的滞后上P艮值CT 和滞后下限值CB或者上P艮信号AT和下限信号AB，调整放电灯600的亮 度的本发明的调光值设定部。
15可是，具体地，CPU 800在明点亮的情况下，将滞后上限值CT设定 得小，将滞后下限值CB设定得大。由此，明点亮时的掩蔽信号A4如图9 所示，在宽的时间的范围上成为H电平的信号。另一方面，如图10所示， 在暗点亮的情况下，CPU 800将滞后上限值CT设定得大，将滞后下限值 CB设定得小。由此，暗点亮时的掩蔽信号A4在窄的时间的范围上成为H 电平的信号。在本实施例中，虽然滞后下限值CB以(255-滞后上限值 CT)给出，但是滞后上限值CT和滞后下限值CB也可以独立地设定。
再次返回图14进行说明。PWM控制部200的极性信号生成部230用 正弦波信号Al生成在正弦波信号Al在正的时间的范围(相位为0 tt的 范围)内是H电平而在正弦波信号Al在负的时间的范围(相位为r 27T 的范围)内变成L电平的极性信号A5。如以上所述的，PWM控制部200 输出第1 PWM信号A3、掩蔽信号A4和极性信号A5。
返回图8进行说明。从PWM控制部200输出的第1 PWM信号A3 和掩蔽信号A4被输入到AND电路300。 AND电路300用第1 PWM信号 A3和掩蔽信号A4生成并输出第2 PWM信号A6。如从图9和图10中的 第2PWM信号A6的波形可知的，掩蔽信号A4在自身在H电平的范围中 可认为是使第1 PWM信号A3直接输出作为第2 PWM信号A6的信号， 并在自身在L电平的范掛申可认为是阻止第1 PWM信号A3而使第2 PWM信号A6为O的信号。所以，信号A4被称为"掩蔽信号"。也可以 称为"许可信号"。掩蔽信号生成部220和AND电路因为基于调光值掩 蔽第1PWM信号A3而生成笫2PWM信号A6，所以相当于本发明的第2 PWM信号生成部或驱动信号生成部。
极性变换部400输入第2 PWM信号A6和极性信号A5，并输出第1 和第2驱动信号A7、 A8。第1驱动信号A7是在极性信号A5是H电平的 范围中输出第2PWM信号A6的信号(参照图9、图IO)。另一方面，第 2驱动信号A8是在极性信号A5是L电平的范围中使第2 PWM信号A6 的极性反转输出的信号(参照图9、图10)。
驱动电路部500放大2个驱动信号A7、 A8，并向放电灯600供给。
16图16是示出驱动电路部500、放电灯600和共振部700的说明图。驱动电 路部500具备放大2个驱动信号A7、 A8的电平转换器520、以4个晶体 管T1 T4构成的H型桥电路和电流传感器510。
放大后的第1驱动信号A7被施加到晶体管Tl、 T4的栅极，第2驱动 信号A8被施加到晶体管T2、 T3的栅极。此时，加到晶体管T1 T4上的 电压在图16的下方的时序图中示出。当第l驱动信号A7被施加到共振部 700上时，共振部700中流过电流II，当第2驱动信号A8被施加时，流 过反向的电流I2。电流Il由电流传感器510检测，并作为共振部信号AIO 输出。第1驱动信号A7和第2驱动信号A8因为在共振部700上施加互相 反向的电压，所以在共振部700上施加了相当于图9、图10的施加信号 A9的电压。驱动电路部500相当于本发明的电压发生电路。波形发生部 100、 PWM控制部200、 AND电路300、极性变换部400、驱动电路部500 和CPU 800合起来相当于本发明的电压控制部。
图17是示出共振部700和放电灯600的说明图。共振部700是具备共 振用线圈720、 730和共振用电容器710的串联共振电路。共振部700将根 据施加到共振部700的共振部电压V2、 V3的频率的电力向放电灯600供 给。放电灯600在施加到共振部700的共振部电压V2、 V3的频率在共振 频率区域内时，高效率地紫谏。在本实施例中，在开始放电灯600的点亮 的时候，通过使正弦波信号Al的频率逐渐地变化，共振部电压V2、 V3 的频率变成在共振频率区域内。特别地，在本实施例中，使正弦波信号A1 的频率单调地增加。并且，在维持点亮状态的情况下，通过将正弦波信号 Al和共振部信号A10的相位差调整到预定范围内，将共振部电压V2、 V3 的频率变成在共振频率区域内。
并且，如从图9和图10中的放电灯电压V2、 V3可知的，因为在掩蔽 信号A4中在H电平的期间越长，在共振部700上施加电压的时间就越长， 所以放电灯600的亮度增大。即，如上所述的，掩蔽信号A4是用于调整 放电灯600的亮度的信号，掩蔽信号A4越在宽范围上是H电平的信号， 则方丈电灯600的亮度越增大。在图9中，在滞后上限值CT和滞后下限值CB都是相当于VDD / 2 的值(在8比特信号中为128)的情况即掩蔽信号A4总是H电平的情况 下的共振部电压V1也一起示出。在共振部电压为Vl时，放电灯600变成 最明亮的最大点亮。滞后上限值CT和滞后下限值CB缺省是相当于VDD /2点的值。
可是，如上所述，在本实施例的CPU 800中，也具备有判定放电灯600 的寿命的功能。再次返回图8进行说明。在CPU800中输入点亮判定信号 A12 (图12、 13)。如果从发出将放电灯600点亮的指示到点亮判定信号 A12变成l的点亮必需期间Ton过于长，则CPU800判定是;^文电灯600(包 括共振部700。以下相同)的寿命。以下具体地进行说明。在液晶投影机 IO内装的存储器中，记录有出厂时的初始期间值Tint。 CPU800测量点亮 必需期间Ton。并且，如果点亮必需期间Ton满足以下的(2)式，则判 定是放电灯600的寿命，如果满足(3)式，则判定不是放电灯600的寿命。 但是，在(2)式及(3)式中，Kt是常数。也可以是变量。
Tint xKt<Ton ... (2)
Tint xKt> Ton ... (3) 进一步地，CPU 800在共振部信号A10 (在共振部700中流过的电流) 过于大时，也判定是放电灯600 (包括共振部700。以下相同)的寿命。以 下具体地进行说明。在液晶投影机IO内装的存储器中，记录有出厂时的最 大保证放电电流值Iint。如果共振部信号A10满足以下的(4 )式，则CPU 800判定是放电灯600的寿命，如果满足(5)式，则判定不是放电灯600 的寿命。
lint "10... (4) Iint〉A10… (5)
如上所述，在本实施例中，使正弦波信号Al的频率向共振频率单调 地变化，直到放电灯600变成点亮状态，使对放电灯6的施加电压上升到 交流高电压。通过不进行以往的直流高电压的施加而流过放电电流，并检 测该;故电电流，可以^f吏放电灯600有效地点亮。因为不进^f亍直流高电压的
18施加，所以也可以实现低消耗电力化。因为如果使频率单调地变化，则可
以将放电灯600确实地点亮，所以不必多次施加直流高电压，也可以缩短 从开始放电灯600的点亮控制到放电灯600实际上点亮的期间。并且，在 本实施例中，因为实现了吸^U文电灯600内的构造变化、放电灯600的经 过时间的变化、放电灯600的温度变化的交流点亮，所以可以稳定地将放 电灯600点亮。例如，即使在刚刚将放电灯600熄灯后，放电灯600处在 高温的情况下，也可以立即控制放电灯600的点亮。这样，因为对放电灯 600实现了合理的交流点亮，所以也可以实现放电灯600的长寿命化。
并且，在上述以往技术中，为了维持放电灯5的点亮，必须通过CPU 部8控制，存在CPU部8的处理负担大的问题，而依照本实施例，因为在 放电灯600的点亮后也通过自我控制式的频率调整维持点亮，所以可以减 轻对CPU800的监视控制的处理负担。并且，在上述以往技术中，在稳定 期(放电灯5的点亮后)中，因为施加固定频率的电压，所以不对应于基 于放电环境(电压变动、温度变化、放电间隙等)的变化的放电特性的变 化，而在本实施例中，因为实现了对应于温度变化等的点亮，所以可以稳 定地将放电灯600点亮。并且，通过实现跟随放电灯600的环境变化的点 亮，可以将放电灯600以低消耗电力、总是有效地点亮。
进一步地，依照本实施例，通过测量从频率发生部110开始改变频率 到变成点亮状态的期间，或者通过检测放电灯中的感应电流，可以容易地 判定放电灯600是否到寿命。
并且，依照本实施例，可以通过PWM控制实现对基于频率的放电灯 600的施加电压的控制。放电灯控制部1000是逻辑电路结构，IC化也容 易。而且，采用本实施例的放电灯控制部1000及CPU 800，可以根据调光 值调整亮度，调光容易。并且，通过利用CPU800使感应信号比较部111 或驱动信号比较部112的参数Pci、 Pco变化并进行正弦波信号Al和共振 部信号A10的相位调整，可以实行改变振荡频率的电力控制，从而容易进 行调光。
并且，如从图15的下方的图可知的，信号TP的H电平的期间具有以
19正弦波信号Al呈现最大值的定时为中心的对称的形状。同样地，信号BT 的H电平的期间具有以正弦波信号Al呈现最小值的定时为中心的对称的 形状。这样，如比较图9和图IO可理解的，合并信号TP和信号BT的掩 蔽信号A4是H电平的期间具有以正弦波信号Al呈现峰值的定时为中心 的对称的形状。换而言之，第1 PWM信号A3的掩蔽期间也可以考虑设定 成在以正弦波信号Al的极性反转的定时为中心的对称的时间的范围中， 第1 PWM信号A3被掩蔽。即，本实施例的液晶投影机IO,因为在对放 电灯600被施加的电压没有有效地产生亮度的期间掩蔽第1 PWM信号A3 而调光，所以可以实现电力效率高的调光。 变形例
(1) 在上述实施例中，虽然多路复用器MPX根据点亮判定信号A12 是1还是0切换对运算放大器OP1和运算放大器OP2输出的信号，但是 切换的定时不限于此，也可以在各种定时切换。而且，在上述实施例中， 虽然可以通过电子可变电阻器VR自动地变动调光值，但是也可以将调光 值设定成固定值。并且，虽然电子可变电阻器VR根据频率调整信号All 变动调光值，但是不限于此，也可以根据其他的信号等变动调光值。
(2) 在上述实施例中，虽然用才莫拟的PLL (锁相环)电路构成频率 发生部111，但是不限于此，也可以用使用数字的PLL电路或DSP (数字 信号处理器)的电路等构成。
(3) 在上述实施例中，虽然本发明的基准波信号是正弦波信号，但是 基准波信号也可以是正弦波信号以外的具有矩形以外的波形的信号。例如， 也可以是三角波信号或锯齿波信号。但是，在正弦波的情况下，由于可以 减少只流过少量的电流的期间的电压的损失并使电力效率提高，所以具有 随着电力效率的提高，辐射噪声也可以降低的优点。其结果，也可以减少 对策部件。并且，在上述实施例中，本发明的基准波信号虽然是由计数器 部120和正弦波表部140生成，但是也可以不由计数器部120和正弦波表 部140而由用时钟信号的负载控制生成。在上述实施例中，虽然本发明的 比较波信号是锯齿波信号，但是比较波信号也可以是锯齿波信号以外的具
20有与正弦波信号Al的波长相比波长短的矩形以外的波形的信号。例如， 也可以是三角波信号。
(4 )在上述实施例中，虽然用滞后上限值CT和滞后下限值CB作为 调光值的情况下的第1 PWM信号A3的掩蔽期间被设定成在以放电灯电压 的极性反转的定时为中心的对称的时间的范围中，第1 PWM信号A3被掩 蔽，但是掩蔽期间不限于此，也可以通过掩蔽第1 PWM信号A3的任意的 期间进行调光。
(5 )在上述实施例的掩蔽信号生成部220和AND电路300中，虽然 设定成第1PWM信号A3被掩蔽，但是被掩蔽的信号不限于此，也可以通 过掩蔽正弦波信号Al或其他的成为施加在放电灯上的电压的决定的基准 的信号进行调光。
(6 )在上述实施例中，虽然具备作为本发明中的第2 PWM信号生成 部的掩蔽信号生成部220和AND电路300并进行调光，但是也不必必须 有这些，也可以不进行调光。在这种情况下，；故电灯控制部1000将第1 PWM信号A3和正弦波信号Al等直接输入到极性变换部400。
(7)在上述实施例中，虽然通过PWM控制进行电压控制，但是不限 于此，也可以用其他的电路等进行电压控制。
(8 )在上述实施例中，虽然由CPU 800进行放电灯600的寿命判定， 但是也可以不必进行。或者，也可以仅进行根据点亮必需期间Ton的测量 的寿命判定和根据共振部信号A10的寿命判定中的任意一种。
(9) 在上述实施例中，虽然放电灯600的点亮后，通过由CPU 800 调整参数Pei、 Pco,使正弦波信号A1和共振部信号A10的相位差变化， 并可变地设定频率fsin，但是也可以将参数Pci、 Pco固定。
(10) 在上述实施例中，虽然具备共振部700,但是也可以不必具备。 例如，在放电灯600具备以特定的频率放大电力的功能等的情况下。
(11) 在上述实施例中，虽然共振部信号A10表示感应电流，但是也 可以表示感应电压。即，^可以具有代替电流传感器的电压传感器的电路 结构。而且，既可以从具有电流传感器和电压传感器两者而运算感应电流
21和感应电压的结果求得共振部信号AIO，也可以用光传感器求得共振部信 号AIO。并且，虽然正弦波信号Al相当于施加到放电灯600(共振部700) 上的电压，但是也可以相当于施加到放电灯600上的电流。并且，在上述 实施例中，虽然基于共振部信号A10和正弦波信号Al的相位差判断是否 是点亮状态，但是也可以用其他的方法判断。
(12)在上述实施例中，虽然对作为投影型图像显示装置的液晶投影 机10进行了说明，但是投影型图像显示装置不限于此，也可以是DLP(美 国德州仪器公司的注册商标)方式的投影型图像显示装置。并且，本发明 也可以作为照明装置进行构成。图18是示出作为照明装置的一个例子的车 载照明装置的说明图。车载照明装置具备作为放电灯的一个例子的头灯 600A和头灯控制部IOOOA。头灯控制部IOOOA具备波形发生部IOOA、频 率发生部110A、PWM比较部210A、电流传感器510A和电压控制部450A。 波形发生部IOOA、频率发生部IIOA、 PWM比较部210A和电流传感器 510A分别具有与在上述实施例中说明的波形发生部100、频率发生部110、 PWM比较部210和电流传感器510相同的功能。电压控制部450A具有与 在上述实施例中说明的极性变换部400及驱动电路部500及共振部700相 同的功能。进一步地，头灯控制部1000A也可以具备掩蔽信号生成部220 等，是与上述实施例的放电灯控制部1000相同的结构。进一步地，在车载 照明装置中，也可以具备具有与上述CPU 800相同功能的调光值设定部及 期间测量部及判定部。照明装置不限于车载照明装置，也可以在冷阴极管、 氖管等各种用途中使用。
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、照明装置，但是上述的发明的实施方式是为 了使本发明容易理解，而不是限定本发明。当然，本发明不脱离其宗旨及 权利要求的范围可以进行变更、改进，同时本发明中包括其等效物。
本发明的装置，具^y、测放电灯的放电状态的检测部；使施加在上
述;^文电灯上的电压的频率逐渐地变化、直到上述J改电状态变成预定的点亮 状态的频率变化部；以及基于被上述频率变化部变化的频率控制施加在上述^L电灯上的电压的电压控制部。
上述频率变化部，使施加在上述放电灯上的电压的频率单调增加，直 到变成上述点亮状态。
上述频率变化部，还在上述放电灯的状态变成上述点亮状态后，仍然 根据由上述检测部检测的放电状态可变地设定施加在上述放电灯上的电压 的频率，〗吏得上述i文电灯的状态维持上述点亮状态。
上述检测部，检测上述i文电灯中的感应电压或感应电流；上述频率变 化部，根据施加在上述放电灯上的电压或电流的相位和上述放电灯中的感 应电压或感应电流的相位的差是否处于预定的范围内判断是否处于上迷点 亮状态。
上述放电灯具备共振部；上述共振部，具备对上述放电灯串联连接 的线圏；以及对上l故电灯并联连接的静电电容器。
上述频率变化部，根据动作状态使施加在上述放电灯上的电压或电流 的相位和上述放电灯中的感应电压或感应电流的相位的差变化，并可变地 设定施加在上iiit电灯上的电压的频率。
本发明的装置还具备测量从上述频率变化部开始改变上述频率到变 成上述点亮状态的期间的期间测量部；以及将上述期间与预定的规定值比 较并判定上M电灯是否到寿命的判定部。
上述检测部，检测上&故电灯中的感应电流值；上皿电灯控制装置， 还具备将上述感应电流值与预定的规定值比较并判定上述放电灯是否到 寿命的判定部。
上述电压控制部具备基于被上述频率变化部变化的频率产生具有矩 形以外的波形的基准波信号和具有与上述基准波信号的波长相比波长短的 矩形以外的波形的比较波信号的波形发生部；以及比较上述基准波信号和 上述比较波信号而生成第1 PWM信号的第1 PWM信号生成部；基于上 述第1 PWM信号控制施加在上逸故电灯上的电压。
上述电压控制部还具备设定调节上述放电灯的亮度的调光值的调光 值设定部；以瓦基于上述调光值掩蔽上述第1 PWM信号而生成第2PWM信号的第2 PWM信号生成部；基于上述第2 PWM信号控制施加在上迷 ;改电灯上的电压。
上述第2 PWM信号生成部，在以上述基准波信号的极性反转的定时 为中心的对称的时间的范围中掩蔽上述第1PWM信号。 上述基准波信号是正弦波。
上述电压控制部，具备产生具有被上述频率变化部变化的频率的原 驱动信号的信号发生部；设定调节上述放电灯的亮度的调光值的调光值设 定部；通过基于上述调光值掩蔽原驱动信号生成驱动信号的驱动信号生成 部；以及基于上述驱动信号，产生施加在上述放电灯上的电压的电压发生 电路。
上述装置是具备上述放电灯的照明装置。
上述装置是具备上述i文电灯的投影型图像显示装置；上述装置还具备 利用上述i文电灯的照明光投影显示图像的投影显示部。
本发明的放电灯控制方法，包括检测放电灯的放电状态的检测工序； 使施加在上述放电灯上的电压的频率逐渐地变化、直到上述放电状态变成 预定的点亮状态的频率变化工序；以及基于通过上述频率变化工序变化的 频率控制施加在上述方文电灯上的电压的电压控制工序。
权利要求
1.一种频率控制装置，其是放电灯等负载部的频率控制装置，具备检测上述负载部是否达到共振状态的检测部；使施加在上述负载部上的电压的频率逐渐地变化、直到上述负载部达到共振状态为止的频率变化部；以及基于由上述频率变化部变化的频率控制施加在上述负载部上的电压的电压控制部。
2. 根据权利要求l所述的频率控制装置，其中， 上述频率变化部，使施加在上述负载部上的电压的频率单调增加，直到变成上述共振状态为止。
3. 根据权利要求1或、2所述的频率控制装置，其中， 上述频率变化部，还在上述负载部的状态达到了上述共振状态后，仍^率，使得上述负i部维持上述;振状态。' ^ 、
4. 根据权利要求l所述的频率控制装置，其中， 上述检测部，检测上述负载部中的感应电压或感应电流； 上述频率变化部，根据施加在上述负载部上的电压的相位与上述负载部中的感应电压或感应电流的相位的差是否处于预定的范围内判断是否处 于上述共振状态。
5. 根据权利要求l所述的频率控制装置，其中， 上述频率变化部，根据上迷负载部的工作状态，使施加在上述负载部上的电压的相位与上述负镜郜中的感应电压或感应电流的相位的差变化， 并可变地^t定施加在上述负载部上的电压的频率。
6. —种频率控制方法，其是放电灯等负载部的频率控制方法，包括 检测上述负载部是否达到共振状态的检测步骤； 4吏施加在上述负载部上的电压的频率逐渐地变化、直到上述负载部达到共振状态为止的频率变化步骤；以及基于由上述频率变化步骤变化的频率控制施加在上述负载部上的电压 的电压控制步骤。
全文摘要
一种放电灯的控制装置，具备检测放电灯的放电状态的检测部；使施加在上述放电灯上的电压的频率逐渐地变化、直到上述放电状态变成预定的点亮状态的频率变化部；以及基于被上述频率变化部变化的频率控制施加在上述放电灯上的电压的电压控制部。
文档编号H05B41/36GK101516155SQ20091012883
公开日2009年8月26日 申请日期2005年9月12日 优先权日2004年9月14日
发明者竹内启佐敏 申请人:精工爱普生株式会社