JPH11102792A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶プロジェクション装置に用いられる放電
灯の寿命を予測するとともに放電灯の爆発、回路の破壊
を回避できる放電灯点灯装置を提供すること。 【解決手段】 直流電力を交流電力に変換してランプ３
に印加するインバータ部２と制御入力に応じてランプに
供給される電力を調整するインバータ制御部１２と、前
記ランプ電力の時間的変移を検出するランプ電力遷移検
出部１１を有し、ランプの電力値が予め定められた値を
越える時、前記インバータ制御部１２の所定の制御値に
応じてランプの寿命時間を予測する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電灯の点灯装置
に関するものであり、特に、液晶プロジェクション装置
に用いられる放電灯の寿命予測ができる放電灯点灯装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクション装置には、メタル
ハライドランプなど高輝度の放電灯が使用されている。
このような放電灯は放電灯点灯装置によって点灯され
る。一般に、高輝度の放電灯（以下ランプと呼ぶ）は、
特性のばらつきやランプの寿命の末期における特性変化
により、点灯後のランプの両端子間の電圧であるランプ
電圧が変化し光束が変化する。また、前記ランプは、特
に点灯始動時にはランプ内のガスの圧力が低く、発光効
率が低いという特性がある。このため、点灯始動時に定
常点灯時に供給される程度の電力を与えたのでは、すぐ
には明るくならない。そこで、従来のこの種の放電灯点
灯装置では、点灯始動直後のランプ電圧の低いときに、
一定値の大きな電流をランプに流し、これによりランプ
電圧を急速に上昇させて光束を急速に増加させるという
方法が採用されている。ランプ電圧が所定値に達した後
は、ランプに供給されるランプ電力を一定に保つ回路に
より、ランプに一定電力を供給して動作させるようにし
ている。

【０００３】例えば、特開平８−８０８７号公報には、
目標ランプ電流又は目標ランプ電力をランプ電圧に対し
てのみ設定するのではなく、点灯始動時からの経過時間
である点灯時間をも考慮に入れて設定することにより、
光束の増加の滑らかな立ち上がりを実現することを開示
している。

【０００４】一般に上記のランプの寿命は比較的短いに
もかかわらず、前記ランプを用いる液晶プロジェクショ
ン装置は、寿命の長いテレビジョンモニターと同様に、
特にランプの使用時間を考慮に入れずに使用されてい
る。従って画面の輝度が不足したり、点灯不能になった
りすることがある。またランプの寿命経過後に無理に点
灯操作をしたときや寿命経過後の点灯中に、突然ランプ
自体が爆発しコントロール回路の破壊に至ることがあ
る。

【０００５】特開平４−３４２９９０号公報には、点灯
異常時においても確実に点灯させるための再点灯操作な
どについての対策が示されている。しかしながら上記２
つの従来技術のものでは、回路およびランプそのものに
悪影響を与える場合があることが考えられこれを回避す
る手段については、開示されていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、同一ランプの
点灯時間を累積して計測し、あらかじめ設定されている
寿命時間を超えたときにＬＥＤ等の表示手段でユーザー
に警告を発するというものでは、個々のランプの寿命の
ばらつきや特性のばらつき等が考慮されていない。その
ため規格上は、寿命時間に達してないにもかかわらず、
実際には寿命時間を超過して使用する場合が発生し、ラ
ンプの点灯不能やランプの爆発等を引き起こす恐れがあ
り、これを解決するのが課題であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の放電灯点灯装置は、直流電源から供給され
る直流電力を交流電力に変換してランプに印加するイン
バータ部と、制御入力に応じてランプに供給されるラン
プ電力を調整するインバータ制御部と、前記ランプ電力
の時間的変移を検出するランプの電力遷移検出部とを有
し、ランプ電力の値が予め定められた値を超えた時、ラ
ンプの寿命時間の予測や使用上の警告を発することを特
徴としたものである。

【０００８】本発明によれば、単にメーカーの定めた規
格により保証された点灯の寿命時間だけでなく様々なラ
ンプ個々の特性のばらつき、点灯特性の時間的変化等を
考慮に入れた寿命予測が可能になるとともに、寿命予測
の結果を表示部に表示することでユーザーに警告を発
し、突然のランプの爆発、コントロール回路の破壊を防
ぐことのできる放電灯点灯装置を提供できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】第１の発明の放電灯点灯装置は、
直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して
放電灯（以下ランプと呼ぶ）に印加するインバータ部
と、制御入力に応じてランプに供給されるランプ電力を
調整するインバータ制御部と、前記ランプ電力の時間的
変移を検出する電力遷移検出部とを有し、ランプ電力の
値が予め定められた値を超えた時、前記インバータ制御
部の所定の制御値に応じて、ランプの寿命時間を予測す
ることを特徴としたものである。これによって、単にラ
ンプメーカーの規格により保証された点灯寿命時間だけ
でなくさまざまなランプ個々の特性のばらつき、点灯特
性の変化等を考慮した寿命予測が可能になる。

【００１０】第２の発明の放電灯点灯装置は、直流電源
から供給される直流電力を交流電力に変換してランプに
印加するインバータ部と、インバータ部からランプに印
加される電流及び電圧を検出する電流／電圧検出部と、
前記電流／電圧検出部により検出された電流値及び電圧
値から得られる電力が前記ランプの規格電力値を所定比
率上回る場合に、前記ランプの標準電圧をＶ１、あらか
じめ定められている保証寿命時間Ｔ経過後の電圧をＶ
２、前記電流／電圧検出部の検出電圧をＶとするとき、
以下に示す式（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ＝（Ｖ−Ｖ１）／Ｘの
演算を行って総点灯時間Ｘを求め、総点灯時間Ｘと保証
寿命時間Ｔとの差の残存寿命時間を求めるコントローラ
とを有する。前記演算によって残存寿命時間を求めるこ
とにより、規格によりあらかじめ定められた寿命時間に
個々のランプ特性のばらつきによる変動を加味して残存
寿命時間を求めることができ、より正確な寿命予測が可
能となる。第３の発明の放電灯点灯装置は、第１の発明
において、前記のインバータ部からランプに印加される
電圧と電流がそれぞれ所定の値となりランプが所定の通
電状態に達するまでに要する時間である点灯時間を計測
するランプ点灯時間計測部と、ランプを点灯始動した回
数と予め定められたランプの通電状態に達しランプの点
灯に成功した回数との比率で表される点灯成功率を計測
するランプ点灯成功率計測部と、点灯状態でのランプ電
力が予め定められた値を超えたことを検出する電力遷移
特性検出記憶部とを有し、前記点灯時間と電力値の少な
くとも一方がそれぞれの所定値を超えたとき、あるいは
前記点灯成功率が所定値を下回ったとき、ランプの寿命
が尽きたことを示すランプ寿命警告を発することを特徴
としたものである。ランプ寿命警告を発することでユー
ザーにそれ以上使用しないように注意を促し、突然のラ
ンプの爆発、コントロール回路の破壊を防ぐことができ
る放電灯点灯装置を提供できる。

【００１１】《実施例》以下に、本発明の放電灯点灯装
置の実施例について図１から図５を用いて説明する。図
１において、バッテリーなどのＤＣ電源１の両端子は入
力直流電圧を交流電圧に変換するインバータ部２の各入
力端に接続されている。インバータ部２の出力端は、イ
ンバータ出力をランプ３に供給するためのスイッチ部４
を介してランプ３に接続されている。ランプ３には、ラ
ンプに高電圧を印加して強制的にランプ３を点灯させる
ための点灯回路５が接続されている。以下「強制的に」
という語句を有する動作は放電灯点灯装置の制御により
行われる動作を示す。点灯回路５は高電圧発生回路２２
を経てコントローラ６に接続されている。インバータ部
２の他の２つの出力端はそれぞれ電流／電圧検出部７と
温度検出部８の入力端に接続されている。電流／電圧検
出部７の出力端は、コントローラ６内の総点灯回数／時
間計数部１０、電力遷移特性検出／記憶部１１、インバ
ータ制御部１２及び点灯成功率計測部１３の入力端に接
続されている。総点灯回数／時間計数部１０、電力遷移
特性検出／記憶部１１、インバータ制御部１２及び点灯
成功率計測部１３の出力端は共通に接続され、点灯時間
計測部１８と記憶部１６の入力端に接続されている。温
度検出部８の出力端はコントローラ６に接続されてい
る。電力調整部９の入力端はインバータ制御部１２に接
続され、出力端はスイッチ部４に接続されている。イン
バータ制御部１２の出力端はインバータ部２に接続され
ている。記憶部１６の出力端はランプ状態出力部１４の
入力端に接続され、ランプ状態出力部１４の出力端は表
示部１５に接続されている。ランプ３を点灯又は消灯す
るランプ点灯／消灯スイッチ１７はコントローラ６に接
続されている。

【００１２】以上のように構成された放電灯点灯装置の
動作を以下に説明する。ランプ点灯／消灯スイッチ１７
からの点灯信号をコントローラ６が検知するとコントロ
ーラ６の制御により強制的に高電圧発生回路２２の高電
圧が点灯回路５からランプ３印加され、ランプ３は点灯
を開始する。ランプ３の点灯始動時はスイッチ部４をオ
フとし、ランプ点灯完了後にスイッチ部４をオンにす
る。インバータ部２はＤＣ電源１から供給される直流電
力を交流電力に変換し、コントローラー６内のインバー
タ制御部１２からの信号に基づいて、インバータ部２、
電力調整部９、スイッチ部４を介して最適な電力をラン
プ３に供給して最適な点灯状態を継続させる。コントロ
ーラ６はランプ３の最適な点灯状態を保つために、イン
バータ部２の電流及び電圧を検出する電流／電圧検出部
７の検出信号に基づいて、ランプ３に供給する電力を設
定し、その電力に対応する制御電圧をインバータ制御部
１２から電力調整部９に出力する。この制御電圧はイン
バータ部２にも印加され、制御電圧を変化させること
で、インバータ部２の入力電圧が変化する。この入力電
圧の変化によって、インバータ部２からランプ３に加え
る電圧、電流も変化し、ランプ電力が制御される。

【００１３】温度検出部８はランプ３の温度を検出し、
ランプ３の温度が所定値を超えたときは、コントローラ
６の動作を停止させ、ランプを消灯させる。

【００１４】以下に放電灯点灯装置の動作をフローチャ
ートを参照して詳細に説明する。図２は、ランプの電力
制御手順を示したフローチャートである。図１、図２に
おいて、通常の電力制御では、ステップ４１でインバー
タ部２、点灯回路５の異常を調べる。異常があればステ
ップ４８の電源回路異常ルーチンに進みランプの消灯、
表示部１５による警告表示等所定の適切な処理を行う。
異常がなければステップ４２から４５のランプ始動時の
処理をする。強制的にランプ３を点灯させる際の電圧と
電流の関係は以下のように設定されている。、インバー
タ部２の電流／電圧検出部７で検出したインバータ電圧
が１５０Ｖ以下でそれが３０秒以上継続した場合（ステ
ップ４２、４３）は電源回路異常時ルーチン４８に進み
ランプを消灯する。検出したインバータ電圧が１５０Ｖ
より高くインバータ部２の電流が１Ａ以下でありそれが
３秒以上継続した場合（ステップ４４、４６）は、ラン
プの点灯始動に失敗したと判定しステップ４７のランプ
不点灯時ルーチンに進みランプを消灯し、表示部１５に
ランプ始動に失敗した旨の表示を行う。

【００１５】インバータ電圧が１５０Ｖより高くかつイ
ンバータ電流が１Ａより多い時はランプの点灯始動に成
功したと判定し、ステップ４５にてランプ点灯始動時の
電力制御を行う。ランプ点灯始動後、インバータ出力電
圧が１５０Ｖ以下の状態の継続時間が３０秒より短い場
合（ステップ４２、４３）、あるいはランプ点灯始動に
成功後インバータ電圧が１５０Ｖより高くかつインバー
タ電流が１Ａより多い（ステップ４２、４４）の時はラ
ンプ点灯中と判定する。そして、ステップ４９にてラン
プ点灯始動から点灯が完了するまでの点灯に要した時間
の点灯時間を点灯時間計測部１８にて計測し、記憶部１
６に記憶する。

【００１６】またステップ５０にてランプ点灯始動の動
作の回数と、ランプ点灯に成功した回数との比率である
ランプ点灯成功率を計算し結果を記憶部１６に記憶す
る。ステップ５１、５２にて点灯状態でのランプ電力を
計測した結果がランプの定格値（例えば１５０Ｗ）を１
０％以上超えた場合は、ランプの使用時間がランプ寿命
を超えたと判定し、ランプ寿命オーバールーチン（ステ
ップ５２）にて表示部１５に警告表示をする等の適切な
処理を行う。ランプ電力の定格値の±３％以内のバラツ
キは誤差範囲とし、電力値は正常と判定し電力制御はそ
のまま継続する（ステップ５３、５５）。ランプ電力が
１５０Ｗの３％増（１５０×１．０３）より多い場合
は、ステップ５４にて電力を下げるようにインバータ部
２の制御を行う。次にステップ５７の寿命予測ルーチン
へ移行する。ランプ電力が１５０Ｗの３％減（１５０×
０．９７）以下の場合は、ステップ５６にて電力を上げ
るようにインバータ部２を制御するルーチンに移行す
る。以上のようにしてランプの点灯始動時及び点灯時の
電力制御を行う。

【００１７】コントローラー６内の総点灯回数及び時間
計測部１０は、同一ランプによる総点灯回数及び総点灯
時間を常に計測するとともに、点灯時間計測部１８で点
灯始動から点灯完了までに要した時間を計測する。そし
て電流／電圧検出部７から入力される信号を基に電力遷
移特性検出／記憶部１１で次の計算式

【００１８】ランプ電力＝（インバータ電圧−インバー
タ電流×Ａ）×インバータ電流

【００１９】により電力を計算し電力の時間的変移を検
出し記憶する。ここでＡはランプの内部抵抗を表す。

【００２０】そして、点灯成功率計測部１３で、点灯操
作回数に対する点灯成功回数の比率の点灯成功率を計算
している。

【００２１】図３は、本実施例で１５０Ｗのランプを使
用した時の、ランプ点灯始動時の時間と電圧の関係を示
すグラフである。特性曲線（ａ）はランプの総点灯時間
が保証寿命時間を超えた場合の代表的な電圧−時間特性
を示す。特性曲線（ｂ）は総点灯時間が保証寿命時間内
の標準的なランプの電圧−時間特性を示す。特性曲線
（ｃ）はランプの電極に不純物がついた場合の電圧−時
間特性を示す。同図の特性曲線（ａ）及び（ｃ）の場合
は、電力調整部９による最適電力制御にもかかわらずラ
ンプの特性変化、使用時間の超過などにより、最適制御
範囲を超えた範囲で動作しているためにこのような特性
になることが知られている。一般にランプは、一定電力
になるように制御する場合、使用時間に比例してランプ
電圧が上昇する傾向がある。図３において、点灯開始後
ｄ時間（例えば９０秒）経過後に、ランプ電圧があらか
じめ定められている制御標準電圧（１５０Ｗのランプを
使用した本実施例の制御方法では６０Ｖとしている）の
１０％増の値（１５０Ｗのランプでは６６Ｖ）を超えた
状態が、一定時間以上（例えば９０秒）継続した場合
は、ランプの寿命が尽きたとして、ランプを強制消灯
し、表示部１５にランプエラーとして表示する。上記の
ようなランプの状態に至るまでには、特性曲線（ａ）と
（ｂ）の中間の電圧−時間特性を示す状態にある。そこ
で、本発明では、同一ランプにおいて、特性曲線（ｂ）
の特性の所定の誤差範囲（例えば３％）をはずれた場合
には、現在のランプ電圧値の制御標準電圧値に対する増
加分と、ランプの保証寿命時間と、ランプの寿命時間経
過後のランプ電圧（すなわちｄ時点の特性曲線（ａ）の
電圧）の制御標準電圧からの増加分とに基づいて、保証
寿命時間が尽きるまでの残り時間を計算し予測するもの
である。例えば制御標準電圧が６０Ｖ、保証寿命時間が
１０００時間で、保証寿命時間経過後のランプ電圧が６
６．０Ｖのランプの場合、現在のランプ電圧が６３．６
Ｖであるとすると、以下の計算式により総点灯時間Ｘを
求める。

【００２２】６Ｖ／１０００時間 ＝ ３．６Ｖ／Ｘ

【００２３】その結果現在の総点灯時間Ｘは６００時間
となり残存寿命時間は４００時間と予測される。上記の
計算をランプ点灯時に毎回行うことで常に総点灯時間を
更新し残存する寿命時間を補正する。以上のように寿命
時間の補正をすることでランプ個々の寿命を予測するこ
とが可能になる。

【００２４】上記の処理手順を図１、図４、図２を用い
て詳細に説明する。図２のステップ５７における寿命予
測ルーチンについて図４を参照して詳細に説明する。図
４のステップ３１でランプ点灯始動後の経過時間を計測
する。点灯始動後９０秒間はランプ電力が安定しないた
め、寿命予測を行わない。ステップ３２でランプの総点
灯時間を計測し記憶する。ステップ３３でインバータの
出力電力を求める。求めた電力値が、図１の記憶部１６
に記憶している電力値の３％増の値を超えていれば、ス
テップ３５にて前記説明のように定格電力１５０Ｗに対
する現在のランプ電圧値から残存寿命時間を予測する。
次にステップ３６において図１のランプ状態出力部１０
を経て表示部１５に予測寿命と現在の使用時間を表示し
使用者に知らせる。

【００２５】また図２のステップ４９では、ランプ点灯
指令からランプが実際に点灯するまでの点灯時間を計測
し記憶している。またステップ５０では、点灯指令回数
を計数すると共に、点灯指令回数に対する３０秒以内に
点灯した回数の比率（以後点灯成功率と称する）を計算
し記憶している。一般的にランプ使用開始当初つまり新
品のランプでは、ほぼ１００％の点灯確率で点灯する
が、総点灯時間が増えるにつれて点灯成功率が減少する
傾向がある。また一般に点灯始動から点灯までに要する
点灯時間も使用開始当初に比べ増加する傾向にある。さ
らに点灯時間については、ランプ毎の当初の点灯時間に
対し一定の割合を加算した時間（例えば当初の点灯時間
が１秒の場合はその９倍の値の９秒を加算し１０秒とす
る）を、正常なランプと判定するための時間の閾値とし
ている。この閾値はランプ種類ごとにその特性に合わせ
て定めた値であり、本実施例のランプは９倍値とした。
またランプ毎に、点灯成功率に差が認められる場合は、
当初の点灯成功率に対する現在の点灯成功率の比が一定
値以下になるまでランプ寿命が尽きたとは見なさないた
めの許容範囲を設けている。この許容範囲は、ランプ種
類毎の特性を加味した値に設定すべきで本実施例の場合
は１／１０と設定した。

【００２６】以上に説明したように、図４のステップ３
７、３８にて点灯時間が１０秒以上の場合の全点灯回数
に占める割合が９０％を超した場合（ステップ３７）あ
るいは、点灯成功率が当初の点灯成功率の１／１０以下
になった場合（ステップ３８）、あるいは電力値が規格
値を１０％以上超えたときは、ランプ寿命の終末が近い
と判定しランプ寿命警告表示を行う（ステップ３９）。
次にステップ４０で図２に示す通常の電力制御に戻る。

【００２７】以上によりあらかじめランプの一般的な寿
命保証時間に加え、ランプの点灯成功率、点灯時間、電
力特性、ランプ個々のばらつきをも考慮した寿命予測が
可能になる。また残存寿命がなくなった場合には強制的
にランプを消灯するようにしても良い。

【００２８】図５の（ａ）及び（ｂ）は、本実施例に於
ける記憶部１６の記憶フォーマットを示す。記憶部１６
は標準ランプのデータを記憶するとともに、合計２５５
本のランプのデータを記憶することが可能である。図５
の（ａ）は標準ランプ及び２５５本のランプのデータが
記憶されている記憶部１６のインデックス部のフォーマ
ットを示す。（ｂ）は個々のランプのデータの実際の記
憶内容である。点灯回数、ランプ点灯に要する点灯時
間、電力値が安定するまでの時間、点灯成功率、総点灯
時間等を点灯回数ごとに９９９９回まで記憶できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の放電灯点灯装置によれば、コン
トローラ内のランプ電力遷移特性検出／記憶部と、総点
灯回数／時間計測部と、点灯操作に対する点灯成功率計
測部と、点灯時間計測部とを用いることにより、単に点
灯時間だけでなく様々なランプ個々の特性、点灯特性の
変化等を考慮に入れた寿命予測が可能になる。また寿命
予測の結果を表示部に表示することでユーザーに警告を
与え突然のランプの爆発、コントロール回路の破壊を防
ぐことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の放電灯点灯装置のブロック図

【図２】本発明の実施例の放電灯点灯装置の電力制御の
フローチャート

【図３】本発明の実施例に用いるランプの特性図

【図４】本発明の実施例の放電灯点灯装置の寿命予測ル
ーチンのフローチャート

【図５】（ａ）は記憶部のインデックス部のフォーマッ
トを示す図 （ｂ）は本発明の実施例の放電灯点灯装置のランプの点
灯状態を記憶する記憶部の記憶内容を示す図

【符号の説明】

１ ＤＣ電源 ２ インバータ部 ３ ランプ ４、１７ スイッチ ５ 点灯回路 ６ コントローラ ７ 電流／電圧検出部 ８ 温度検出部 ９ 電力調整部 １０ 総点灯回数／時間計測部 １１ 電力遷移特性検出／記憶部 １２ インバータ制御部 １３ 点灯成功率計測部 １４ ランプ状態出力部 １５ 表示部 １６ 記憶部 ２２ 高電圧発生回路

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直流電源から供給される直流電力を交流
   電力に変換して放電灯に印加するインバータ部と、 前記放電灯に供給される電力を制御入力に応じて調整す
   るインバータ制御部と、 前記放電灯に供給される電力の時間的変移を検出する放
   電灯の電力遷移特性検出部とを有し、 放電灯に供給される電力の値が予め定められた値を超え
   た時、前記インバータ制御部の所定の制御値に応じて、
   放電灯の寿命時間を予測することを特徴とする放電灯点
   灯装置。
2. 【請求項２】 直流電源から供給される直流電力を交流
   電力に変換して放電灯に印加するインバータ部と、 インバータ部から放電灯に印加される電流及び電圧を検
   出する電流／電圧検出部と、 前記電流／電圧検出部により検出された電流値及び電圧
   値から得られる電力が前記放電灯の規格電力値を所定比
   率上回る場合に、前記放電灯の標準電圧をＶ１、あらか
   じめ定められている保証寿命時間Ｔ経過後の電圧をＶ
   ２、前記電流／電圧検出部の検出電圧をＶとするとき、
   以下に示す式（Ｖ２−Ｖ１）／Ｔ＝（Ｖ−Ｖ１）／Ｘの
   演算を行って総点灯時間Ｘを求め、総点灯時間Ｘと保証
   寿命時間Ｔとの差の残存寿命時間を求めるコントローラ
   とを有する放電灯点灯装置。
3. 【請求項３】 点灯時に、前記インバータ部から放電灯
   に印加される電圧と電流がそれぞれ所定の値に達するま
   でに要する時間の点灯時間を計測する放電灯の点灯時間
   計測部と、 予め定められた放電灯の通電状態に達したとき放電灯の
   点灯に成功したと判定し、その成功率を計測する放電灯
   の点灯成功率計測部と、 点灯状態で放電灯に供給される電力値が予め定められた
   値を超えたことを検出する電力遷移特性検出記憶部とを
   有し、 前記点灯時間が所定値を超えたとき、前記電力値が所定
   値を超えたとき、及び前記点灯成功率が所定値を下回っ
   たときの少なくとも１つが発生したとき放電灯の寿命が
   つきたことを示す警告を発することを特徴とする請求項
   １に記載の放電灯点灯装置。