アークランプの点灯回路およびその電圧制御方法
【課題】アークランプに印加される直流ランプ電圧を制御して、一定の直流ランプ電圧とすることのできるアークランプの点灯回路を提供する。
【解決手段】電力を供給する電源ＰＳと、電源ＰＳの電圧を昇圧する変圧器Ｔ１と、変圧器Ｔ１を断続するスイッチング素子ＦＥＴ１と、変圧器Ｔ１で昇圧された電圧を整流する整流素子Ｄ１と、整流素子Ｄ１で整流された電圧を平滑化して直流ランプ電圧にする平滑コンデンサＣ１と、高電圧パルスを発生する高電圧回路１２０と、分圧直流電圧Ｖ２が入力され所定の閾値電圧ＶＸと比較する比較回路１５０と、比較回路１５０の比較の結果、直流電圧は閾値電圧を超えるときに、スイッチング素子ＦＥＴ１の接続時間を短くする制御信号をスイッチング素子ＦＥＴ１に出力する制御回路１３０とを具備したアークランプの点灯回路である。
【解決手段】電力を供給する電源ＰＳと、電源ＰＳの電圧を昇圧する変圧器Ｔ１と、変圧器Ｔ１を断続するスイッチング素子ＦＥＴ１と、変圧器Ｔ１で昇圧された電圧を整流する整流素子Ｄ１と、整流素子Ｄ１で整流された電圧を平滑化して直流ランプ電圧にする平滑コンデンサＣ１と、高電圧パルスを発生する高電圧回路１２０と、分圧直流電圧Ｖ２が入力され所定の閾値電圧ＶＸと比較する比較回路１５０と、比較回路１５０の比較の結果、直流電圧は閾値電圧を超えるときに、スイッチング素子ＦＥＴ１の接続時間を短くする制御信号をスイッチング素子ＦＥＴ１に出力する制御回路１３０とを具備したアークランプの点灯回路である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークランプの点灯回路に係り、特に電圧の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電気・電子機器の発達に伴い、これらの機器にアークランプが用いられる機会も増えてきている。
【０００３】
アークランプは、一般的にＵＶ（Ultraviolet rays：紫外線）硬化樹脂の硬化用光源に使用されたり、プロジェクターの光源、投光照明用光源などに広く使用されるランプである。
【０００４】
従来アークランプを使用する際には、図３に示したようなアークランプの点灯回路を用いてアークランプを点灯させている。
【０００５】
従来のアークランプの点灯回路は、電力を供給する電源ＰＳの正極側は電源端子Ｔ３１に接続されており、電源ＰＳの負極側は接地されており、電源端子Ｔ３１はコンデンサＣ２の正極側端子に接続されており、コンデンサＣ２の負極側端子は接地されている。
【０００６】
コンデンサＣ２の正極側端子は変圧器Ｔ１の一次巻線の一端に接続されており、変圧器Ｔ１の一次巻線の他端は電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは制御回路３３０の出力端に接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースは接地されている。
【０００７】
変圧器Ｔ１の二次巻線の一端はダイオードＤ１のアノードに接続されており、ダイオードＤ１のカソードは平滑コンデンサＣ１の正極側端子に接続されており、平滑コンデンサＣ１の正極側端子の一端は抵抗ＲＳの一端に接続されており、抵抗ＲＳの他端はトリガダイオードＤＳの一端に接続されており、トリガダイオードＤＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の一端に接続されており、パルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されている。
【０００８】
平滑コンデンサＣ１の負極側端子は変圧器Ｔ１の二次巻線の他端に接続されており、抵抗ＲＳの他端は充電用コンデンサＣＳの一端に接続されており、充電用コンデンサＣＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端に接続されており、抵抗ＲＳの一端はパルス変圧器ＴＳの二次巻線の一端に接続されている。
【０００９】
パルス変圧器ＴＳの二次巻線の他端はアークランプＬＡＭＰの一端に接続されており、アークランプＬＡＭＰの他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されており、検出抵抗ＲＤの一端は制御回路１３０の入力端子に接続されており、検出抵抗ＲＤの他端は平滑コンデンサＣ１の負極側端子に接続されており、平滑コンデンサＣ１の負極側端子は接地されており、制御回路１３０の接地端は接地されている。
【００１０】
従来のアークランプの点灯回路の動作について、図３を用いて説明する。
【００１１】
電源ＰＳから電源端子Ｔ３１に入力された電力は、制御回路３３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力される制御信号によって断続され、断続された電力が変圧器Ｔ１の一次巻線に印加され、電力の断続によって変圧器Ｔ１に磁束が生じる。
【００１２】
変圧器Ｔ１に生じる磁束による昇圧で二次巻線の両端に断続された二次電圧が出力され、二次電圧はダイオードＤ１により整流される。
【００１３】
ダイオードＤ１により整流された二次電圧は、平滑コンデンサＣ１により平滑化され、１５Ｖ〜２０Ｖ程度の直流ランプ電圧Ｖ１１となる。
【００１４】
直流ランプ電圧Ｖ１１は、アークランプＬＡＭＰがアーク放電しておらず、またトリガダイオードＤＳも断状態にあるため、抵抗ＲＳを介して充電用コンデンサＣＳおよびトリガダイオードＤＳに印加された直流ランプ電圧Ｖ１１は充電用コンデンサＣＳへの充電にともない、電圧が上昇し、充電用コンデンサＣＳの両端の電圧Ｖｃｓも上昇する。
【００１５】
充電用コンデンサＣＳの両端の電圧Ｖｃｓは、トリガダイオードＤＳの両端にも印加されており、電圧ＶｃｓがトリガダイオードＤＳのスレシホールド電圧を超えると、トリガダイオードＤＳは導通状態となり、充電用コンデンサＣＳに充電された電荷がパルス変圧器ＴＳの一次巻線に突入電流として流れ込む。
【００１６】
一次巻線側に流れる突入電流によって、パルス変圧器ＴＳの二次巻線の両端に数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧パルスが出力される。
【００１７】
このように、抵抗ＲＳと、充電用コンデンサＣＳと、トリガダイオードＤＳと、パルス変圧器ＴＳとで構成される高電圧回路１２０で、高電圧パルスが作られる。
【００１８】
高電圧パルスの印加によりアークランプＬＡＭＰは、両電極間でアーク放電が始まり、発光を開始する。
【００１９】
両電極間でアーク放電が始まると、直流のランプ電流ＩＬがパルス変圧器ＴＳの二次巻線の両端に流れ始めることにより二次巻線の両端は短絡状態となり、これは、高電圧回路１２０の入力端と出力端がショート状態である。
【００２０】
このため、直流ランプ電圧Ｖ１１が直接アークランプＬＡＭＰの両電極間に印加されることで、アークランプＬＡＭＰにランプ電流ＩＬが流れ続け、アークランプＬＡＭＰの点灯が継続する。
【００２１】
ランプ電流ＩＬは、電流検出を行う検出抵抗ＲＤによってランプ電流ＩＬに対応した電圧に変換され、変換された電圧は制御回路３３０に入力される。
【００２２】
制御回路３３０は、入力された検出抵抗ＲＤからの電圧値があらかじめ定めた電圧値よりも高いときには、検出抵抗ＲＤからの電圧値とあらかじめ定めた電圧値との差分に比例して電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを下げる。
【００２３】
制御回路３３０は、入力された検出抵抗ＲＤからの電圧値があらかじめ定めた電圧値よりも低いときには、検出抵抗ＲＤからの電圧値とあらかじめ定めた電圧値との差分に比例して電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを上げる。
【００２４】
このように、検出抵抗ＲＤで生じる電圧を一定になるように制御することで、検出抵抗ＲＤで生じる電圧に対応するランプ電流ＩＬを一定になるように制御することができる。
【００２５】
以上説明したアークランプの点灯回路はアークランプＬＡＭＰに一定のランプ電流ＩＬを流すことを比較的容易に実現可能であり、アークランプの点灯回路による電流制御方法は安定したアーク放電が得られる点で有効な方法である。
【００２６】
また、特許文献１（特開平１１−３１２５９２号公報）には従来技術として、ランプに印加する電圧を制御する定電圧制御回路と、図４の制御回路３３０に相当する定電流制御回路とを有し、ランプの点灯開始より一定時間は定電流制御回路によりランプ電流を定電流制御し、ランプが所望のインピーダンスに達したら定電圧制御回路による定電圧制御に切り換えることによりランプ光量の立ち上がりを速くするランプ制御装置およびランプ制御方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３１２５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
図３で説明した従来のアークランプの点灯回路においては、アークランプＬＡＭＰの点灯累積時間が長くなるにしたがって、アークランプＬＡＭＰの両端に印加される直流ランプ電圧Ｖ１１が上昇する傾向がある。
【００２８】
従来のアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間と直流ランプ電圧Ｖ１１およびランプの消費電力の関係を、図４に示す。
【００２９】
図中の横軸はアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間（単位：時間）を示し、左方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの消費電力（単位：Ｗ）を示し、右方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの両端に印加される直流ランプ電圧Ｖ１１（単位：Ｖ）を示しており、実線７１０はアークランプＬＡＭＰの直流ランプ電圧Ｖ１１の変化を示し、破線７２０はアークランプＬＡＭＰの消費電力の変化を示している。
【００３０】
アークランプＬＡＭＰで消費するランプの消費電力は、アークランプＬＡＭＰに印加される直流ランプ電圧Ｖ１１と流れるランプ電流ＩＬとを乗じた値となるが、既に説明したように制御回路３３０によりランプ電流ＩＬは一定になるように制御されているから、直流ランプ電圧Ｖ１１の上昇にともなってアークランプの点灯回路の消費電力が破線７２０に示すように増加する。
【００３１】
一例として図４から分かるようにアークランプＬＡＭＰの使用初期には１５Ｖ程度であった直流ランプ電圧Ｖ１１が寿命末期（例えば、点灯累積時間が５０００時間を超える状態）には２０Ｖ近くまで上昇することもあった。
【００３２】
直流ランプ電圧Ｖ１１の上昇は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電によりアークランプＬＡＭＰの両電極が消耗して一方の電極から他方の電極までの放電長が長くなることでガラス容器内の放電空間が広がり、両電極間の放電長に対応する直流ランプ電圧Ｖ１１が印加されることに主要な原因があると考えられている。
【００３３】
従来のアークランプの点灯回路は、直流ランプ電圧Ｖ１１の電圧制御ができないため、直流ランプ電圧Ｖ１１の上昇に伴うアークランプＬＡＭＰの消費電力の増加がある。
【００３４】
長期に渡って使用したアークランプＬＡＭＰでは、使用初期には消費電力が８０Ｗ前後であったのに比べて、１００Ｗ前後の大きな消費電力を示すこともある。
【００３５】
このようにアークランプの点灯回路から供給された電力がアークランプＬＡＭＰで多く消費されることにより、アークランプＬＡＭＰに無駄な熱が発生し、アークランプの点灯回路全体にも無駄な熱が発生するという問題があった。
【００３６】
実際にはアークランプＬＡＭＰの寿命末期には点灯始動性が悪くなり、その時点で寿命と判断されて新品のアークランプＬＡＭＰと交換されることが多い。
【００３７】
しかし、たまたま悪い条件が重なり交換用のアークランプＬＡＭＰの在庫が尽きているような場合、アークランプＬＡＭＰの寿命末期でも引き続き使用をする場合も有り得、その場合にはさらに消費電力が増加し、消費電力のためアークランプＬＡＭＰの寿命がさらに短縮されるという問題があった。
【００３８】
アークランプＬＡＭＰの電力消費により発生する熱に対応するためには、アークランプＬＡＭＰを含むアークランプの点灯回路に放熱部を設けたり、熱に耐えられるような設計マージンをアークランプの点灯回路に取る必要があり、これらの熱対策のために設計、製造のコストが増加するという問題があった。
【００３９】
このような問題は、アークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを一定とする制御を行っていることに起因して生じる。ランプ電流ＩＬを一定にすることにより、ランプの電極が消耗し、より高い直流アンプ電圧Ｖ１１とランプの消費電力が必要となってしまう。
【００４０】
また、特許文献１のランプ制御装置では、ランプ光量の立ち上がり時の電圧の制御は可能であるが、上記のような長い点灯累積時間に渡ってランプに掛かる電圧の制御をすることはできないという問題があった。
【００４１】
そこで本発明の目的は、アークランプに印加される直流ランプ電圧を制御して、一定の直流ランプ電圧とすることのできるアークランプの点灯回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
上記目的を達成するために、本発明のアークランプの点灯回路の第１の発明は、アーク放電により点灯するアークランプの点灯回路において、
電力を供給する電源と、
前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、
前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子で断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、
前記変圧器から出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、
前記整流素子からの前記整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、
前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプの前記アーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する高電圧回路と、
前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧が前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を出力する比較回路と、を具備し、
前記制御回路は、前記比較回路から前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御するアークランプの点灯回路である。
【００４３】
第２の発明は、第１の発明に記載のアークランプの点灯回路において、
前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであるものである。
【００４４】
第３の発明は、第１の発明に記載のアークランプの点灯回路において、
前記高電圧回路は、
所定の電圧を超える電圧が印加されると導通状態となるトリガダイオードと、
前記直流ランプ電圧により電荷が充電される充電用コンデンサと、
一次巻線と二次巻線を有し、前記トリガダイオードが前記導通状態となったことにより、前記充電用コンデンサに充電された前記電荷が前記トリガダイオードを介して前記一次巻線に流れ、前記二次巻線の両端に前記高電圧パルスを発生するパルス変圧器と、を具備したものである。
【００４５】
第４の発明は、アーク放電により点灯するアークランプと、電力を供給する電源と、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、前記電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、前記整流素子からの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、前記直流ランプ電圧により高電圧パルスを発生させる高電圧回路と、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較する比較回路と、を具備したアークランプの点灯回路の電圧制御方法において、
前記電源で行われる、電力を供給する第１のステップと、
前記制御回路で行われる、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力するステップと、
前記スイッチング素子で行われる、前記第１のステップで供給された電力を前記制御信号に応じて断続する第２のステップと、
前記変圧器で行われる、前記第２のステップで断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する第３のステップと、
前記整流素子で行われる、前記第３のステップで出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する第４のステップと、
前記平滑コンデンサで行われる、前記第４のステップからの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する第５のステップと、
前記高電圧回路で行われる、前記第５のステップから前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプのアーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する第６のステップと、
前記比較回路で行われる、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧は前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を前記制御回路に出力する第７のステップと、
前記制御回路で行われる、前記第７のステップから前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御するステップと、を具備したアークランプの点灯回路の電圧制御方法である。
【００４６】
本発明では、アークランプに印加される直流ランプ電圧の上昇を比較回路で検出し、あらかじめ定められた閾値電圧を超える電圧の上昇が検出されたときには、この検出結果および直流ランプ電圧と閾値電圧との差分を比較回路から制御回路に出力する。
【００４７】
制御回路は、比較回路から受け取った直流ランプ電圧と閾値電圧との差分に応じて、制御回路からスイッチング素子の接続時間を変化させるパルス状制御信号をスイッチング素子に出力する。
【００４８】
この制御信号は差分に応じてパルス幅を低減させる制御をスイッチング素子に行って、スイッチング素子の接続時間を低減させ、差分が少なくなるようにするとよい。
【００４９】
このスイッチング素子の接続時間を減少させるパルス幅を低減は、パルスのデューティーを減少させることで、変圧器から出力され整流素子および平滑化コンデンサで整流平滑化された直流ランプ電圧の電圧値を低減させる。
【００５０】
アークランプの点灯回路は、このように従来のアークランプに流れるランプ電流の電流制御の機能だけでなく、アークランプに印加される直流ランプ電圧の電圧制御の機能を有している。
【００５１】
この電圧制御の機能は、直流ランプ電圧があらかじめ定めた電圧値を超えたときには、従来の電流制御に優先してはたらく。
【００５２】
直流ランプ電圧の上昇を制御することは、直流ランプ電圧の上昇によるアークランプの消費電力の増加を制御することにもなっている。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、アークランプに印加される直流ランプ電圧を制御して、一定の直流ランプ電圧とすることのできるアークランプの点灯回路を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
図１は、本実施形態のアークランプの点灯回路の構成例を示すブロック図である。
【００５６】
本実施形態のアークランプの点灯回路は、アーク放電することにより点灯するアークランプＬＡＭＰと、点灯回路に電力を供給する電源ＰＳと、電源ＰＳに接続され電源ＰＳから電力が入力される電源端子Ｔ１１と、入力されたパルス状の制御信号により自身を断続（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより電源端子Ｔ１１を介して電源ＰＳから供給された電力を断続するスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ１と、一次巻線と二次巻線とを有し電源端子Ｔ１１から供給された電力の電圧を変換・昇圧して二次巻線の両端に二次電圧として出力する変圧器Ｔ１と、変圧器Ｔ１の二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子としてのダイオードＤ１と、ダイオードＤ１からの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧Ｖ１にする平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１から直流ランプ電圧Ｖ１が入力され数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧パルスを発生することによりアークランプのアーク放電を開始させ、アーク放電開始後は直流ランプ電圧Ｖ１をアークランプに印加する高電圧回路１２０と、アークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬに対応した電圧を生じる検出抵抗ＲＤと、直流ランプ電圧Ｖ１を互いの抵抗値の比により分圧して直流ランプ電圧Ｖ１に対応した分圧直流電圧Ｖ２として出力する分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された分圧直流電圧Ｖ２が入力され、分圧直流電圧Ｖ２を所定の閾値電圧（例えば、閾値電圧ＶＸとする）と比較して、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えるときに、分圧直流電圧Ｖ２と閾値電圧ＶＸとの差分を出力する比較回路１５０と、アークランプＬＡＭＰへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する制御回路１３０と、コンデンサＣ２とを備えて構成されている。
【００５７】
高電圧回路１２０は、抵抗ＲＳと、電荷の充電を行う充電用コンデンサＣＳと、両端に所定の電圧（例えば、スレシホールド電圧Ｖｔｈとする）を超える電圧が印加されることにより導通状態となるトリガダイオードＤＳと、一次巻線と二次巻線を有し、トリガダイオードＤＳが導通状態となったことにより、充電用コンデンサＣＳに充電された電荷がトリガダイオードＤＳを介して一次巻線に流れ、二次巻線の両端に高電圧パルスを発生するパルスパルス変圧器ＴＳとから構成されている。
【００５８】
高電圧回路１２０は、この構成により一般的には点弧回路とも呼ばれ、高電圧パルスを発生する機能を有する。
【００５９】
電源ＰＳの正極側は電源端子Ｔ１１に接続されており、電源ＰＳの負極側は接地されており、電源端子Ｔ１１はコンデンサＣ２の正極側端子に接続されており、コンデンサＣ２の負極側端子は接地されており、コンデンサＣ２の正極側端子は変圧器Ｔ１の一次巻線の一端に接続されており、変圧器Ｔ１の一次巻線の他端は電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは制御回路１３０の出力端に接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースは接地されている。
【００６０】
変圧器Ｔ１の二次巻線の一端はダイオードＤ１のアノードに接続されており、ダイオードＤ１のカソードは平滑コンデンサＣ１の正極側端子に接続されており、平滑コンデンサＣ１の正極側端子は分圧抵抗Ｒ１の一端に接続されており、分圧抵抗Ｒ１の他端は分圧抵抗Ｒ２の一端に接続されており、分圧抵抗Ｒ２の他端は平滑コンデンサＣ１の負極側端子に接続されている。
【００６１】
平滑コンデンサＣ１の負極側端子は変圧器Ｔ１の二次巻線の他端に接続されており、平滑コンデンサＣ１の正極側端子の一端は抵抗ＲＳの一端に接続されており、抵抗ＲＳの他端はトリガダイオードＤＳの一端に接続されており、トリガダイオードＤＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の一端に接続されており、パルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されており、検出抵抗ＲＤの他端は分圧抵抗Ｒ２の他端に接続されている。
【００６２】
抵抗ＲＳの他端は充電用コンデンサＣＳの一端に接続されており、充電用コンデンサＣＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端に接続されており、抵抗ＲＳの一端はパルス変圧器ＴＳの二次巻線の一端に接続されており、パルス変圧器ＴＳの二次巻線の他端はアークランプＬＡＭＰの一端に接続されており、アークランプＬＡＭＰの他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されている。
【００６３】
分圧抵抗Ｒ２の一端は比較回路１５０の入力端子に接続されており、比較回路１５０の出力端子は制御回路１３０の入力端子に接続されており、検出抵抗ＲＤの一端は制御回路１３０の入力端子に接続されており、制御回路１３０の接地端は接地されている。
【００６４】
アークランプＬＡＭＰは、基本的には密閉されたガラス容器内に短い間隔を空けて棒状の電極を対向させて設け、密閉されたガラス容器内に希ガスが封入された構造となっており、両電極間に形成された放電部において強力な光を発生する機能を有する。
【００６５】
アークランプＬＡＭＰの放電部から発生した光は、ＵＶ硬化樹脂の硬化用光源やプロジェクターの光源、投光照明用光源などに使用される。
【００６６】
アークランプＬＡＭＰは、ガラス容器内の両端に設けられた両電極間に、トリガダイオードＤＳなどの素子で構成された高電圧回路１２０により高電圧パルスを印加すると、両電極間の希ガスが封入された放電部の空間にアーク放電を生じる。
【００６７】
アークランプＬＡＭＰは、印加された高電圧パルスによるアーク放電が生じた状態で、両電極間に比較的大きな値の直流電流をランプ電流ＩＬとして供給することによってアークランプＬＡＭＰのガラス容器内のアーク放電の発生が持続する。
【００６８】
アークランプＬＡＭＰは、両電極間において発生するアーク放電がガラス容器内に封入された希ガスに作用することにより、電極間に形成された放電部において強力な光を発生する。
【００６９】
電界効果トランジスタＦＥＴ１は、ゲートから入力されるゲート信号によって、ソース−ドレイン間をＯＮ／ＯＦＦさせることのできるスイッチング機能を有したＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）である。
【００７０】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングは、一般的なスイッチング電源におけるスイッチングと同様のはたらきをすることで、電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチング周波数もしくはスイッチングによるＯＮ時間で定められるデューティーにより、電力を効率的に変圧器Ｔ１に供給することができる。
【００７１】
高電圧回路１２０は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電を開始するために、点灯開始時にトリガダイオードＤＳなどのトリガ素子によってパルス状の電圧を発生させ、パルス状の電圧をパルス変圧器ＴＳで昇圧して数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧パルスを発生し、高電圧パルスをアークランプＬＡＭＰに印加する機能を有する。
【００７２】
トリガダイオードＤＳは、サイダックとも称される素子であり、両端に印加される電圧がある一定のスレシホールド電圧Ｖｔｈを超えると一般的に点弧状態とも呼ばれる導通状態となるトリガ素子の機能を有する。
【００７３】
パルス変圧器ＴＳは、トリガダイオードＤＳが導通状態になることにより一次巻線に印加されたパルス状の電圧を昇圧し、二次巻線側に高電圧パルスを出力する機能を有する。
【００７４】
パルス変圧器ＴＳの高電圧パルスの出力によりアーク放電を開始したアークランプＬＡＭＰにはアーク放電開始後に直流のランプ電流ＩＬが流れ始めることにより、パルス変圧器ＴＳの二次側巻線の両端は短絡状態となる。
【００７５】
制御回路１３０は、直流ランプ電圧Ｖ１に対応する分圧直流電圧Ｖ２と所定の閾値電圧ＶＸとの差分が比較回路１５０から入力されたときに、差分に応じて電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する制御信号のパルスの幅を変化させ、差分が少なくなるように制御する機能を有する。
【００７６】
制御回路１３０は、検出抵抗ＲＤに流れるランプ電流ＩＬに応じて検出抵抗ＲＤに生じる電圧が入力され、入力された電圧に対応したランプ電流ＩＬの値を得る機能を有する。
【００７７】
制御回路１３０は、得られたランプ電流ＩＬの値とあらかじめ定めた基準電流値との比較を行って差分を求め、差分に応じて出力する制御信号のパルス幅を変化させることにより、出力するパルスのデューティーを変化させる。
【００７８】
すなわち、制御回路１３０は、得られたランプ電流ＩＬの値があらかじめ定めた基準電流値より大きいときには、電流の差分に比例して制御回路１３０から出力するパルスのデューティーを下げるように制御する。
【００７９】
制御回路１３０は、得られたランプ電流ＩＬの値があらかじめ定めた基準電流値より小さいときには、電流の差分に比例して制御回路１３０から出力するパルスのデューティーを上げるように制御する。
【００８０】
制御回路１３０のパルスデューティーの制御の結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力されるスイッチングのパルス幅を制御することができ、このパルス幅の制御（例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御）によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを一定に保つようにすることができる。
【００８１】
分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、変圧器Ｔ１の２次巻線の両端に生じた直流ランプ電圧Ｖ１を分圧して分圧直流電圧Ｖ２を得て、分圧直流電圧Ｖ２を比較回路１５０に入力させることができる。分圧直流電圧Ｖ２は、直流ランプ電圧Ｖ１に比例する電圧となっている。
【００８２】
一般的に分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、高抵抗値となっているため、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流はごく少なく、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２により直流ランプ電圧Ｖ１が影響を受けることはほとんどない。
【００８３】
分圧直流電圧Ｖ２は、比較回路１５０に入力され、あらかじめ定められた閾値電圧ＶＸと比較される。
【００８４】
比較回路１５０は、例えば演算増幅器などにより形成された図示しない比較器により、あらかじめ定められた所定の閾値電圧ＶＸを比較の基準とし、閾値電圧ＶＸと比較回路１５０に入力された分圧直流電圧Ｖ２とを比較する機能を有する。
【００８５】
比較回路１５０の比較により、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えると判断された場合には、比較回路１５０は、その旨および分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸから超えた差分の電圧を比較結果として制御回路１３０に通知する。
【００８６】
制御回路１３０は、比較回路１５０から分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えた旨の通知を受けたときには、検出抵抗ＲＤで得られた電圧に対応して出力する制御信号のパルス幅を変化させる制御よりも優先して、次の制御を行う。
【００８７】
すなわち、制御回路１３０は比較回路１５０から通知を受けたときには、比較結果に含まれる差分の電圧に比例して、制御回路１３０から出力するパルスのデューティーを下げるようにＰＷＭ制御をして、このＰＷＭ制御の結果得られた制御信号を電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する。
【００８８】
制御回路１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１へのＰＷＭ制御により、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを越えないように調整することができる。
【００８９】
次にアークランプの点灯回路の動作について、図１および図２を用いて詳細に説明する。
【００９０】
電源ＰＳから電源端子Ｔ１１に入力された電力は、変圧器Ｔ１の一次巻線に印加される。
【００９１】
変圧器Ｔ１の一次巻線の他端は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続されているため、制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへパルスで構成された制御信号を出力することによって、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮしたときに変圧器Ｔ１の一次巻線には電源ＰＳからの電流が流れる。
【００９２】
制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへの制御によって、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦしたときに変圧器Ｔ１の一次巻線には電流が流れなくなる。
【００９３】
電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、電源ＰＳから供給された電力は、ＯＮ／ＯＦＦに応じて断続して変圧器Ｔ１の一次巻線に加えられる。
【００９４】
変圧器Ｔ１の一次巻線に断続して印加された電力により、変圧器Ｔ１に磁界の変化が発生し、変圧器Ｔ１により電圧変換されることにより二次巻線の両端に一次巻線に印加された電圧に比例した二次電圧が発生する。
【００９５】
変圧器Ｔ１の二次巻線から得られる二次電圧をダイオードＤ１で整流して平滑コンデンサＣ１で平滑化することにより、直流ランプ電圧Ｖ１（例えば、約１５Ｖから２０Ｖ程度の直流電圧）が得られる。
【００９６】
直流ランプ電圧Ｖ１が得られたときには、トリガダイオードＤＳがＯＦＦであり、アークランプＬＡＭＰはまだアーク放電を開始していない。
【００９７】
また、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は既に説明したように高抵抗であるため、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２にはほとんど電流は流れない。
【００９８】
分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２に電流が流れないため直流ランプ電圧Ｖ１は、高電圧回路１２０に印加される。
【００９９】
高電圧回路１２０においては、直流ランプ電圧Ｖ１の印加によって抵抗ＲＳを介して充電用コンデンサＣＳが充電される。
【０１００】
充電用コンデンサＣＳへ充電が行われている間は、直流電流Ｖ１の電圧上昇にともない、充電用コンデンサＣＳの電圧Ｖｃｓは上昇する。
【０１０１】
電圧Ｖｃｓが上昇している時点では、アークランプＬＡＭＰはアーク放電を開始する前の状態である。
【０１０２】
アークランプの点灯回路は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電がないためランプ電流ＩＬは流れておらず、検出抵抗ＲＤによるランプ電流ＩＬに応じた電圧が発生していない状態になっている。
【０１０３】
制御回路１３０は検出抵抗ＲＤによるランプ電流ＩＬの検出が行われていない状態に対応し、制御回路１３０のＰＷＭ制御はランプ電流ＩＬを増加させる最も強い傾向になっている。すなわち、制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに加えられる制御信号のパルスのデューティーは最大となっている。制御回路１３０の出力する最大のパルスのデューティーは、例えばデューティー７０％程度である。
【０１０４】
充電用コンデンサＣＳの電圧Ｖｃｓが上昇することにより、充電用コンデンサＣＳが充電され例えば電圧Ｖｃｓが１００Ｖ〜１５０Ｖ以上の電圧になると、トリガダイオードＤＳにも充電用コンデンサＣＳに印加された電圧Ｖｃｓと同じ電圧が印加される。
【０１０５】
電圧ＶｃｓがトリガダイオードＤＳの有するスレシホールド電圧Ｖｔｈを超えるとトリガダイオードＤＳは導通状態（点弧状態）となり、充電用コンデンサＣＳに充電された電荷が、導通状態になったトリガダイオードＤＳを通りパルス変圧器ＴＳの一次巻線にパルス状の突入電流として流れ込む。
【０１０６】
パルス変圧器ＴＳの一次巻線への突入電流の流れ込みにより、パルス変圧器ＴＳに磁界の変化が発生し、パルス変圧器ＴＳの二次巻線の両端に昇圧された瞬時値（ピーク電圧）２０ｋＶ〜４０ｋＶ程度の高電圧パルスが発生する。
【０１０７】
約２０ｋＶ〜４０ｋＶの高電圧パルスがアークランプＬＡＭＰの両電極に印加されることにより、アークランプＬＡＭＰの放電部においてアーク放電が開始する。
【０１０８】
アークランプＬＡＭＰがアーク放電を開始すると、直流ランプ電圧Ｖ１がアークランプＬＡＭＰに印加されていることで、直流のランプ電流ＩＬがパルス変圧器ＴＳの二次巻線を介してアークランプＬＡＭＰに流れ始める。
【０１０９】
高電圧回路１２０は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電開始後には直流のランプ電流ＩＬが流れることにより、パルス変圧器ＴＳの二次側巻線の両端は短絡状態となる。
【０１１０】
アークランプＬＡＭＰにランプ電流ＩＬが流れることで、アーク放電が開始するまで上昇していた直流ランプ電圧Ｖ１は低下し、直流ランプ電圧Ｖ１の低下にともなって、充電用コンデンサＣＳの両端の電圧Ｖｃｓも低下する。
【０１１１】
アークランプＬＡＭＰのアーク放電開始後は、電圧Ｖｃｓが低下するためトリガダイオードＤＳに印加される電圧Ｖｃｓはスレシホールド電圧Ｖｔｈを超えることがなく、トリガダイオードＤＳの導通によりパルス変圧器ＴＳの一次巻線にパルス状の電圧が印加されることはない。
【０１１２】
したがって、アークランプＬＡＭＰでアーク放電が行われランプ電流ＩＬが流れている間は、高電圧回路１２０には高電圧パルスを発生しなくなる。
【０１１３】
アークランプＬＡＭＰのアーク放電開始後、定常的にアークランプＬＡＭＰに流れる直流のランプ電流ＩＬは検出抵抗ＲＤに流れ込むことで電圧に変換されて、ランプ電流ＩＬに対応した電圧が生じる。
【０１１４】
検出抵抗ＲＤで生じた電圧は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートにＰＷＭ制御を行うため、制御回路１３０に入力されフィードバックされる。
【０１１５】
すなわち、制御回路１３０に入力される検出抵抗ＲＤからの電圧の値によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬが設定した電流値よりも少ないと判定されたする。
【０１１６】
この場合には、制御回路１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングによる１周期内のＯＮ時間が流れているランプ電流ＩＬとあらかじめ設定した電流値との差分だけ大きくなるように制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを大きくする。
【０１１７】
パルスデューティーが大きくすることでアークランプの点灯回路は、変圧器Ｔ１に供給する電気エネルギーを大きくしてアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを増し、所定のランプ電流ＩＬの値とすることができる。
【０１１８】
制御回路１３０に入力される電圧の値によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬが設定した電流よりも多いと判定されたする。
【０１１９】
この場合には、制御回路１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングによる１周期内のＯＮ時間が流れているランプ電流ＩＬとあらかじめ設定した電流値との差分だけ小さくなるように制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを小さくする。
【０１２０】
パルスのデューティーが小さくすることでアークランプの点灯回路は、変圧器Ｔ１に供給する電気エネルギーを小さくしてアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを減少させ、所定のランプ電流ＩＬの値とすることができる。
【０１２１】
本アークランプの点灯回路においては、アークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬの電流制御を制御回路１３０により自動的に行うことによって、アークランプＬＡＭＰのランプ電流ＩＬは一定に制御され、アークランプＬＡＭＰは安定した発光を行うことができる。
【０１２２】
高電圧回路１２０によりアーク放電が開始された後、直流ランプ電圧Ｖ１に対応した分圧直流電圧Ｖ２は、比較回路１５０に入力されると、比較回路１５０であらかじめ設定された閾値電圧ＶＸと比較される。
【０１２３】
比較回路１５０は、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えるときに、分圧直流電圧Ｖ２と閾値電圧Ｖとの差分を制御回路１３０に出力する。
【０１２４】
制御回路１３０は、比較回路１５０からの出力された差分に応じて電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する制御信号のパルスの幅を狭くしてパルスのデューティーを低減する。
【０１２５】
電界効果トランジスタＦＥＴ１は、制御回路１３０からゲートに入力された制御信号のパルス幅に応じてスイッチングが行われる。
【０１２６】
パルスのデューティーが下がった制御信号による電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングにより、変圧器Ｔ１に入力される電力はパルスデューティーが下がった分減少する。
【０１２７】
変圧器Ｔ１に入力される電力の減少は、変圧器Ｔ１の二次巻線側でダイオードＤ１に整流され平滑コンデンサＣ１で平滑化された直流ランプ電圧Ｖ１に対応する電力にそのまま反映しており、平滑化された直流ランプ電圧Ｖ１はパルスのデューティーが下がった分だけ減少する。
【０１２８】
このとき分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された分圧直流電圧Ｖ２は、パルスデューティーの減少前に比べて低下し、低下した分圧直流電圧Ｖ２は直流ランプ電圧Ｖ１に対応している。
【０１２９】
このようにして、制御回路１３０は、分圧直流電圧Ｖ２があらかじめ定めた閾値電圧ＶＸを超えなくなるまで、電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力する制御信号のパルスのデューティーを低減する。
【０１３０】
アークランプの点灯回路は、制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力される制御信号のデューティーを制御することにより、検出される分圧直流電圧Ｖ２を閾値電圧ＶＸを超えない一定値にすることができ、すなわち直流ランプ電圧Ｖ１を一定値に制御することができる。
【０１３１】
本実施形態のアークランプの点灯回路を用いてアークランプＬＡＭＰを点灯したときのアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間と直流ランプ電圧Ｖ１およびランプの消費電力の関係を、図２に示す。
【０１３２】
図中の横軸はアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間（単位：時間）を示し、左方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの消費電力（単位：Ｗ）を示し、右方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの電圧（単位：Ｖ）を示しており、実線６１０はアークランプＬＡＭＰの直流ランプ電圧Ｖ１の変化を示し、破線６２０はアークランプＬＡＭＰの消費電力を示している。
【０１３３】
横軸で示したアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間は、アークランプＬＡＭＰの点灯された時間を累積したもので、これはすなわちアークランプＬＡＭＰの使用累積時間を意味している。
【０１３４】
実線６１０から分かるように、アークランプＬＡＭＰの直流ランプ電圧Ｖ１は、アークランプＬＡＭＰの点灯累積時間の経過とともに、時間ｔｃまでは徐々に上昇する。
【０１３５】
直流ランプ電圧Ｖ１は、時間ｔｃであらかじめ設定した電圧ＶＭＡＸに達し、時間ｔｃ以降は一定の電圧ＶＭＡＸとなっている。
【０１３６】
ここで、比較回路１５０であらかじめ設定する閾値電圧ＶＸは、直流ランプ電圧Ｖ１が電圧ＶＭＡＸになるときの、分圧直流電圧Ｖ２に等しくなるように設定しておくとよい。
【０１３７】
この設定により、分圧直流電圧Ｖ２は直流ランプ電圧Ｖ１に対応しており、電圧ＶＭＡＸは閾値電圧ＶＸに対応している。
【０１３８】
実線６１０の示す直流ランプ電圧Ｖ１の上昇は、点灯累積時間の増加にともなって、アークランプＬＡＭＰの両電極の消耗により、両電極間で形成される放電長の増加などが原因となっている。
【０１３９】
したがって、両電極間の放電長の増加が解消されない限り、点灯累積時間の増加にともなう直流ランプ電圧Ｖ１の上昇は止まらない。
【０１４０】
図から分かるように直流ランプ電圧Ｖ１は、一般的に約１５Ｖ〜２０Ｖであるが、点灯累積時間の増加にともなっては２０Ｖを超える状態となることもある。
【０１４１】
これに対応してアークランプＬＡＭＰでは、使用初期には消費電力が８０Ｗ前後であったのに比べて、１００Ｗを超す大きな消費電力を示すこともある。
【０１４２】
この直流ランプ電圧の上昇は、アークランプＬＡＭＰの消費電力の増加をともない、消費電力の増加による発熱のためアークランプＬＡＭＰの寿命を縮める要因となっている。
【０１４３】
本アークランプの点灯回路では、時間０から時間ｔｃまでは、検出抵抗ＲＤにより検出される電圧に基づいて、制御回路１３０より出力されるパルスのデューティーの制御が従来同様の行われていることで、アークランプＬＡＭＰには一定のランプ電流ＩＬが流れ点灯している。
【０１４４】
時間ｔｃに達するまでは比較回路１５０の比較結果は、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えないため制御回路１３０には反映されず、検出抵抗ＲＤの検出に基づくランプ電流ＩＬの制御が制御回路１３０により行われる。
【０１４５】
比較回路１５０は、時間ｔｃでは、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えたことを検出する。この検出の結果は、直流ランプ電圧Ｖ１があらかじめ定めた電圧ＶＭＡＸを超える状態となっていることを示している。
【０１４６】
制御回路１３０は、比較回路１５０の比較結果を通知として受け取り、比較結果に含まれる閾値電圧ＶＸと分圧直流電圧Ｖ２との差分に応じて、出力する制御信号のデューティーを下げるようにＰＷＭ制御を行う。
【０１４７】
破線６２０から分かるように、直流ランプ電圧Ｖ１が上昇している時間ｔｃまではアークランプＬＡＭＰの消費電力は直流ランプ電圧Ｖ１の増加に比例して増加している。
【０１４８】
時間ｔｃ以降は、直流ランプ電圧Ｖ１が制御回路１３０のＰＷＭ制御により電圧ＶＭＡＸに制御され、直流ランプ電圧Ｖ１が一定でありランプ電流ＩＬが徐々に減少しているため、アークランプＬＡＭＰの消費電力はランプ電流ＩＬの減少に対応して徐々に減少している。
【０１４９】
本アークランプの点灯回路においては、直流ランプ電圧Ｖ１の上昇を制御することで、点灯累積時間の増加にともなったアークランプの消費電力の増加を制御することができる。
【０１５０】
本アークランプの点灯回路の制御によって、時間ｔｃまでは制御回路１３０の制御によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬは一定となっており、時間ｔｃ以降は制御回路１３０の制御によりアークランプＬＡＭＰに印加される直流ランプ電圧Ｖ１は一定となっている。
【０１５１】
本発明によるアークランプの点灯回路では、電圧ＶＭＡＸの設定は、アークランプＬＡＭＰの点灯累積時間の増加にともない直流ランプ電圧Ｖ１が上昇してランプが寿命末期に到達するときの直流ランプ電圧Ｖ１に等しい電圧か、またはアークランプの点灯回路が供給できる最大出力電力とランプ電流から算出される電圧（＝最大出力電力／ランプ電流）かのいずれか小さい方に設定するとよい。
以上説明したように、本発明においては、次のような効果を得られる。
（１）アークランプの点灯回路は、アークランプの寿命末期に直流ランプ電圧があらかじめ設定した値に達した後、直流ランプ電圧の高低が比較回路で判定され、設定した閾値電圧に達したときにアークランプに印加される直流ランプ電圧の上昇が制御回路により制限され、直流ランプ電圧が一定になる。直流ランプ電圧が一定になることにより、アークランプの消費電力は、直流ランプ電圧の電圧制御以降は増加しない。このため、アークランプの点灯回路において供給された電力が無駄に消費されることがなくなり、アークランプおよびアークランプの点灯回路に無駄な熱が発生しなくなる。
（２）アークランプの点灯回路は、アークランプが使用寿命の末期においても、直流ランプ電圧を一定値に制御することにより、直流ランプ電圧の上昇によるアークランプＬＡＭＰの寿命の短縮を防止することができる。さらに、比較回路により容易に直流ランプ電圧の上昇の検出ができるため、直流ランプ電圧の検出に基づいてアークランプの交換を促す表示や信号を簡単に発生させることができる。
（３）アークランプの点灯回路は、消費する電力が一定値（＝ＩＬ×ＶＭＡＸ）を超えることがないため、アークランプの点灯回路に設けられる放熱部などの仕様や定格に余分なマージンを持たせる必要がなく、アークランプの点灯回路の設計および製造のコストを抑えることができる。
（４）アークランプの点灯回路は、消費電力が一定値（＝ＩＬ×ＶＭＡＸ）を超えることがないため、電源の消費電力もほぼ一定値を超えることがなく、屋内の電源配線や同じ電源に接続されている他の装置に与える影響を少なくすることができる。
（５）アークランプの点灯回路は、直流ランプ電圧をアークランプの長い点灯累積時間に渡るタームで電圧制御することができる。
（６）アークランプの点灯回路は、アークランプＬＡＭＰの寿命末期でも直流ランプ電圧の制御により消費電力を抑えることができ、この消費電力の抑制によりアークランプの寿命の短縮を最小限に留めることができる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、スイッチング素子として実施例では電界効果トランジスタを取り上げ説明しているが、スイッチング動作をする目的を達成することのできる他の素子、例えばバイポーラトランジスタ、半導体スイッチなどでも本件の主要な仕組みに影響を与えるものではない。
【０１５３】
また、図示していないが表示灯を設けて、直流ランプ電圧があらかじめ設定した電圧ＶＭＡＸに達してアークランプの点灯回路が電圧制限動作に移行した後には、アークランプの交換時期と判断して、制御回路からの通知によりアークランプの交換を勧める表示灯の点灯をさせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本実施形態のアークランプの点灯回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のアークランプの点灯累積時間と直流ランプ電圧およびランプの消費電力の関係を示す図である。
【図３】従来のアークランプの点灯回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のアークランプの点灯累積時間と直流ランプ電圧およびランプの消費電力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１２０ 高電圧回路（点弧回路）
１３０ 制御回路
１５０ 比較回路（閾値回路）
３３０ 制御回路
６１０ 実線
６２０ 破線
７１０ 実線
７２０ 破線
ＣＳ 充電用コンデンサ
Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
ＤＳ トリガダイオード（サイダック）
Ｄ１ ダイオード（整流素子）
ＦＥＴ１ 電界効果トランジスタ（スイッチング素子）
ＩＬ ランプ電流
ＬＡＭＰ アークランプ
ＲＤ 検出抵抗
ＲＳ 抵抗
Ｒ１ 分圧抵抗
Ｒ２ 分圧抵抗
ＴＳ パルス変圧器
Ｔ１ 変圧器
Ｔ１１ 電源端子
Ｔ３１ 電源端子
Ｖ１ 直流ランプ電圧
Ｖ１１ 直流ランプ電圧
Ｖ２ 分圧直流電圧
ＶＭＡＸ 電圧
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アークランプの点灯回路に係り、特に電圧の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、各種電気・電子機器の発達に伴い、これらの機器にアークランプが用いられる機会も増えてきている。
【０００３】
アークランプは、一般的にＵＶ（Ultraviolet rays：紫外線）硬化樹脂の硬化用光源に使用されたり、プロジェクターの光源、投光照明用光源などに広く使用されるランプである。
【０００４】
従来アークランプを使用する際には、図３に示したようなアークランプの点灯回路を用いてアークランプを点灯させている。
【０００５】
従来のアークランプの点灯回路は、電力を供給する電源ＰＳの正極側は電源端子Ｔ３１に接続されており、電源ＰＳの負極側は接地されており、電源端子Ｔ３１はコンデンサＣ２の正極側端子に接続されており、コンデンサＣ２の負極側端子は接地されている。
【０００６】
コンデンサＣ２の正極側端子は変圧器Ｔ１の一次巻線の一端に接続されており、変圧器Ｔ１の一次巻線の他端は電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは制御回路３３０の出力端に接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースは接地されている。
【０００７】
変圧器Ｔ１の二次巻線の一端はダイオードＤ１のアノードに接続されており、ダイオードＤ１のカソードは平滑コンデンサＣ１の正極側端子に接続されており、平滑コンデンサＣ１の正極側端子の一端は抵抗ＲＳの一端に接続されており、抵抗ＲＳの他端はトリガダイオードＤＳの一端に接続されており、トリガダイオードＤＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の一端に接続されており、パルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されている。
【０００８】
平滑コンデンサＣ１の負極側端子は変圧器Ｔ１の二次巻線の他端に接続されており、抵抗ＲＳの他端は充電用コンデンサＣＳの一端に接続されており、充電用コンデンサＣＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端に接続されており、抵抗ＲＳの一端はパルス変圧器ＴＳの二次巻線の一端に接続されている。
【０００９】
パルス変圧器ＴＳの二次巻線の他端はアークランプＬＡＭＰの一端に接続されており、アークランプＬＡＭＰの他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されており、検出抵抗ＲＤの一端は制御回路１３０の入力端子に接続されており、検出抵抗ＲＤの他端は平滑コンデンサＣ１の負極側端子に接続されており、平滑コンデンサＣ１の負極側端子は接地されており、制御回路１３０の接地端は接地されている。
【００１０】
従来のアークランプの点灯回路の動作について、図３を用いて説明する。
【００１１】
電源ＰＳから電源端子Ｔ３１に入力された電力は、制御回路３３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力される制御信号によって断続され、断続された電力が変圧器Ｔ１の一次巻線に印加され、電力の断続によって変圧器Ｔ１に磁束が生じる。
【００１２】
変圧器Ｔ１に生じる磁束による昇圧で二次巻線の両端に断続された二次電圧が出力され、二次電圧はダイオードＤ１により整流される。
【００１３】
ダイオードＤ１により整流された二次電圧は、平滑コンデンサＣ１により平滑化され、１５Ｖ〜２０Ｖ程度の直流ランプ電圧Ｖ１１となる。
【００１４】
直流ランプ電圧Ｖ１１は、アークランプＬＡＭＰがアーク放電しておらず、またトリガダイオードＤＳも断状態にあるため、抵抗ＲＳを介して充電用コンデンサＣＳおよびトリガダイオードＤＳに印加された直流ランプ電圧Ｖ１１は充電用コンデンサＣＳへの充電にともない、電圧が上昇し、充電用コンデンサＣＳの両端の電圧Ｖｃｓも上昇する。
【００１５】
充電用コンデンサＣＳの両端の電圧Ｖｃｓは、トリガダイオードＤＳの両端にも印加されており、電圧ＶｃｓがトリガダイオードＤＳのスレシホールド電圧を超えると、トリガダイオードＤＳは導通状態となり、充電用コンデンサＣＳに充電された電荷がパルス変圧器ＴＳの一次巻線に突入電流として流れ込む。
【００１６】
一次巻線側に流れる突入電流によって、パルス変圧器ＴＳの二次巻線の両端に数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧パルスが出力される。
【００１７】
このように、抵抗ＲＳと、充電用コンデンサＣＳと、トリガダイオードＤＳと、パルス変圧器ＴＳとで構成される高電圧回路１２０で、高電圧パルスが作られる。
【００１８】
高電圧パルスの印加によりアークランプＬＡＭＰは、両電極間でアーク放電が始まり、発光を開始する。
【００１９】
両電極間でアーク放電が始まると、直流のランプ電流ＩＬがパルス変圧器ＴＳの二次巻線の両端に流れ始めることにより二次巻線の両端は短絡状態となり、これは、高電圧回路１２０の入力端と出力端がショート状態である。
【００２０】
このため、直流ランプ電圧Ｖ１１が直接アークランプＬＡＭＰの両電極間に印加されることで、アークランプＬＡＭＰにランプ電流ＩＬが流れ続け、アークランプＬＡＭＰの点灯が継続する。
【００２１】
ランプ電流ＩＬは、電流検出を行う検出抵抗ＲＤによってランプ電流ＩＬに対応した電圧に変換され、変換された電圧は制御回路３３０に入力される。
【００２２】
制御回路３３０は、入力された検出抵抗ＲＤからの電圧値があらかじめ定めた電圧値よりも高いときには、検出抵抗ＲＤからの電圧値とあらかじめ定めた電圧値との差分に比例して電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを下げる。
【００２３】
制御回路３３０は、入力された検出抵抗ＲＤからの電圧値があらかじめ定めた電圧値よりも低いときには、検出抵抗ＲＤからの電圧値とあらかじめ定めた電圧値との差分に比例して電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを上げる。
【００２４】
このように、検出抵抗ＲＤで生じる電圧を一定になるように制御することで、検出抵抗ＲＤで生じる電圧に対応するランプ電流ＩＬを一定になるように制御することができる。
【００２５】
以上説明したアークランプの点灯回路はアークランプＬＡＭＰに一定のランプ電流ＩＬを流すことを比較的容易に実現可能であり、アークランプの点灯回路による電流制御方法は安定したアーク放電が得られる点で有効な方法である。
【００２６】
また、特許文献１（特開平１１−３１２５９２号公報）には従来技術として、ランプに印加する電圧を制御する定電圧制御回路と、図４の制御回路３３０に相当する定電流制御回路とを有し、ランプの点灯開始より一定時間は定電流制御回路によりランプ電流を定電流制御し、ランプが所望のインピーダンスに達したら定電圧制御回路による定電圧制御に切り換えることによりランプ光量の立ち上がりを速くするランプ制御装置およびランプ制御方法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３１２５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
図３で説明した従来のアークランプの点灯回路においては、アークランプＬＡＭＰの点灯累積時間が長くなるにしたがって、アークランプＬＡＭＰの両端に印加される直流ランプ電圧Ｖ１１が上昇する傾向がある。
【００２８】
従来のアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間と直流ランプ電圧Ｖ１１およびランプの消費電力の関係を、図４に示す。
【００２９】
図中の横軸はアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間（単位：時間）を示し、左方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの消費電力（単位：Ｗ）を示し、右方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの両端に印加される直流ランプ電圧Ｖ１１（単位：Ｖ）を示しており、実線７１０はアークランプＬＡＭＰの直流ランプ電圧Ｖ１１の変化を示し、破線７２０はアークランプＬＡＭＰの消費電力の変化を示している。
【００３０】
アークランプＬＡＭＰで消費するランプの消費電力は、アークランプＬＡＭＰに印加される直流ランプ電圧Ｖ１１と流れるランプ電流ＩＬとを乗じた値となるが、既に説明したように制御回路３３０によりランプ電流ＩＬは一定になるように制御されているから、直流ランプ電圧Ｖ１１の上昇にともなってアークランプの点灯回路の消費電力が破線７２０に示すように増加する。
【００３１】
一例として図４から分かるようにアークランプＬＡＭＰの使用初期には１５Ｖ程度であった直流ランプ電圧Ｖ１１が寿命末期（例えば、点灯累積時間が５０００時間を超える状態）には２０Ｖ近くまで上昇することもあった。
【００３２】
直流ランプ電圧Ｖ１１の上昇は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電によりアークランプＬＡＭＰの両電極が消耗して一方の電極から他方の電極までの放電長が長くなることでガラス容器内の放電空間が広がり、両電極間の放電長に対応する直流ランプ電圧Ｖ１１が印加されることに主要な原因があると考えられている。
【００３３】
従来のアークランプの点灯回路は、直流ランプ電圧Ｖ１１の電圧制御ができないため、直流ランプ電圧Ｖ１１の上昇に伴うアークランプＬＡＭＰの消費電力の増加がある。
【００３４】
長期に渡って使用したアークランプＬＡＭＰでは、使用初期には消費電力が８０Ｗ前後であったのに比べて、１００Ｗ前後の大きな消費電力を示すこともある。
【００３５】
このようにアークランプの点灯回路から供給された電力がアークランプＬＡＭＰで多く消費されることにより、アークランプＬＡＭＰに無駄な熱が発生し、アークランプの点灯回路全体にも無駄な熱が発生するという問題があった。
【００３６】
実際にはアークランプＬＡＭＰの寿命末期には点灯始動性が悪くなり、その時点で寿命と判断されて新品のアークランプＬＡＭＰと交換されることが多い。
【００３７】
しかし、たまたま悪い条件が重なり交換用のアークランプＬＡＭＰの在庫が尽きているような場合、アークランプＬＡＭＰの寿命末期でも引き続き使用をする場合も有り得、その場合にはさらに消費電力が増加し、消費電力のためアークランプＬＡＭＰの寿命がさらに短縮されるという問題があった。
【００３８】
アークランプＬＡＭＰの電力消費により発生する熱に対応するためには、アークランプＬＡＭＰを含むアークランプの点灯回路に放熱部を設けたり、熱に耐えられるような設計マージンをアークランプの点灯回路に取る必要があり、これらの熱対策のために設計、製造のコストが増加するという問題があった。
【００３９】
このような問題は、アークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを一定とする制御を行っていることに起因して生じる。ランプ電流ＩＬを一定にすることにより、ランプの電極が消耗し、より高い直流アンプ電圧Ｖ１１とランプの消費電力が必要となってしまう。
【００４０】
また、特許文献１のランプ制御装置では、ランプ光量の立ち上がり時の電圧の制御は可能であるが、上記のような長い点灯累積時間に渡ってランプに掛かる電圧の制御をすることはできないという問題があった。
【００４１】
そこで本発明の目的は、アークランプに印加される直流ランプ電圧を制御して、一定の直流ランプ電圧とすることのできるアークランプの点灯回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００４２】
上記目的を達成するために、本発明のアークランプの点灯回路の第１の発明は、アーク放電により点灯するアークランプの点灯回路において、
電力を供給する電源と、
前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、
前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子で断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、
前記変圧器から出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、
前記整流素子からの前記整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、
前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプの前記アーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する高電圧回路と、
前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧が前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を出力する比較回路と、を具備し、
前記制御回路は、前記比較回路から前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御するアークランプの点灯回路である。
【００４３】
第２の発明は、第１の発明に記載のアークランプの点灯回路において、
前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであるものである。
【００４４】
第３の発明は、第１の発明に記載のアークランプの点灯回路において、
前記高電圧回路は、
所定の電圧を超える電圧が印加されると導通状態となるトリガダイオードと、
前記直流ランプ電圧により電荷が充電される充電用コンデンサと、
一次巻線と二次巻線を有し、前記トリガダイオードが前記導通状態となったことにより、前記充電用コンデンサに充電された前記電荷が前記トリガダイオードを介して前記一次巻線に流れ、前記二次巻線の両端に前記高電圧パルスを発生するパルス変圧器と、を具備したものである。
【００４５】
第４の発明は、アーク放電により点灯するアークランプと、電力を供給する電源と、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、前記電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、前記整流素子からの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、前記直流ランプ電圧により高電圧パルスを発生させる高電圧回路と、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較する比較回路と、を具備したアークランプの点灯回路の電圧制御方法において、
前記電源で行われる、電力を供給する第１のステップと、
前記制御回路で行われる、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力するステップと、
前記スイッチング素子で行われる、前記第１のステップで供給された電力を前記制御信号に応じて断続する第２のステップと、
前記変圧器で行われる、前記第２のステップで断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する第３のステップと、
前記整流素子で行われる、前記第３のステップで出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する第４のステップと、
前記平滑コンデンサで行われる、前記第４のステップからの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する第５のステップと、
前記高電圧回路で行われる、前記第５のステップから前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプのアーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する第６のステップと、
前記比較回路で行われる、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧は前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を前記制御回路に出力する第７のステップと、
前記制御回路で行われる、前記第７のステップから前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御するステップと、を具備したアークランプの点灯回路の電圧制御方法である。
【００４６】
本発明では、アークランプに印加される直流ランプ電圧の上昇を比較回路で検出し、あらかじめ定められた閾値電圧を超える電圧の上昇が検出されたときには、この検出結果および直流ランプ電圧と閾値電圧との差分を比較回路から制御回路に出力する。
【００４７】
制御回路は、比較回路から受け取った直流ランプ電圧と閾値電圧との差分に応じて、制御回路からスイッチング素子の接続時間を変化させるパルス状制御信号をスイッチング素子に出力する。
【００４８】
この制御信号は差分に応じてパルス幅を低減させる制御をスイッチング素子に行って、スイッチング素子の接続時間を低減させ、差分が少なくなるようにするとよい。
【００４９】
このスイッチング素子の接続時間を減少させるパルス幅を低減は、パルスのデューティーを減少させることで、変圧器から出力され整流素子および平滑化コンデンサで整流平滑化された直流ランプ電圧の電圧値を低減させる。
【００５０】
アークランプの点灯回路は、このように従来のアークランプに流れるランプ電流の電流制御の機能だけでなく、アークランプに印加される直流ランプ電圧の電圧制御の機能を有している。
【００５１】
この電圧制御の機能は、直流ランプ電圧があらかじめ定めた電圧値を超えたときには、従来の電流制御に優先してはたらく。
【００５２】
直流ランプ電圧の上昇を制御することは、直流ランプ電圧の上昇によるアークランプの消費電力の増加を制御することにもなっている。
【発明の効果】
【００５３】
本発明によれば、アークランプに印加される直流ランプ電圧を制御して、一定の直流ランプ電圧とすることのできるアークランプの点灯回路を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５４】
本発明を実施するための形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００５５】
図１は、本実施形態のアークランプの点灯回路の構成例を示すブロック図である。
【００５６】
本実施形態のアークランプの点灯回路は、アーク放電することにより点灯するアークランプＬＡＭＰと、点灯回路に電力を供給する電源ＰＳと、電源ＰＳに接続され電源ＰＳから電力が入力される電源端子Ｔ１１と、入力されたパルス状の制御信号により自身を断続（ＯＮ／ＯＦＦ）することにより電源端子Ｔ１１を介して電源ＰＳから供給された電力を断続するスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ１と、一次巻線と二次巻線とを有し電源端子Ｔ１１から供給された電力の電圧を変換・昇圧して二次巻線の両端に二次電圧として出力する変圧器Ｔ１と、変圧器Ｔ１の二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子としてのダイオードＤ１と、ダイオードＤ１からの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧Ｖ１にする平滑コンデンサＣ１と、平滑コンデンサＣ１から直流ランプ電圧Ｖ１が入力され数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧パルスを発生することによりアークランプのアーク放電を開始させ、アーク放電開始後は直流ランプ電圧Ｖ１をアークランプに印加する高電圧回路１２０と、アークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬに対応した電圧を生じる検出抵抗ＲＤと、直流ランプ電圧Ｖ１を互いの抵抗値の比により分圧して直流ランプ電圧Ｖ１に対応した分圧直流電圧Ｖ２として出力する分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２と、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された分圧直流電圧Ｖ２が入力され、分圧直流電圧Ｖ２を所定の閾値電圧（例えば、閾値電圧ＶＸとする）と比較して、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えるときに、分圧直流電圧Ｖ２と閾値電圧ＶＸとの差分を出力する比較回路１５０と、アークランプＬＡＭＰへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する制御回路１３０と、コンデンサＣ２とを備えて構成されている。
【００５７】
高電圧回路１２０は、抵抗ＲＳと、電荷の充電を行う充電用コンデンサＣＳと、両端に所定の電圧（例えば、スレシホールド電圧Ｖｔｈとする）を超える電圧が印加されることにより導通状態となるトリガダイオードＤＳと、一次巻線と二次巻線を有し、トリガダイオードＤＳが導通状態となったことにより、充電用コンデンサＣＳに充電された電荷がトリガダイオードＤＳを介して一次巻線に流れ、二次巻線の両端に高電圧パルスを発生するパルスパルス変圧器ＴＳとから構成されている。
【００５８】
高電圧回路１２０は、この構成により一般的には点弧回路とも呼ばれ、高電圧パルスを発生する機能を有する。
【００５９】
電源ＰＳの正極側は電源端子Ｔ１１に接続されており、電源ＰＳの負極側は接地されており、電源端子Ｔ１１はコンデンサＣ２の正極側端子に接続されており、コンデンサＣ２の負極側端子は接地されており、コンデンサＣ２の正極側端子は変圧器Ｔ１の一次巻線の一端に接続されており、変圧器Ｔ１の一次巻線の他端は電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは制御回路１３０の出力端に接続されており、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースは接地されている。
【００６０】
変圧器Ｔ１の二次巻線の一端はダイオードＤ１のアノードに接続されており、ダイオードＤ１のカソードは平滑コンデンサＣ１の正極側端子に接続されており、平滑コンデンサＣ１の正極側端子は分圧抵抗Ｒ１の一端に接続されており、分圧抵抗Ｒ１の他端は分圧抵抗Ｒ２の一端に接続されており、分圧抵抗Ｒ２の他端は平滑コンデンサＣ１の負極側端子に接続されている。
【００６１】
平滑コンデンサＣ１の負極側端子は変圧器Ｔ１の二次巻線の他端に接続されており、平滑コンデンサＣ１の正極側端子の一端は抵抗ＲＳの一端に接続されており、抵抗ＲＳの他端はトリガダイオードＤＳの一端に接続されており、トリガダイオードＤＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の一端に接続されており、パルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されており、検出抵抗ＲＤの他端は分圧抵抗Ｒ２の他端に接続されている。
【００６２】
抵抗ＲＳの他端は充電用コンデンサＣＳの一端に接続されており、充電用コンデンサＣＳの他端はパルス変圧器ＴＳの一次巻線の他端に接続されており、抵抗ＲＳの一端はパルス変圧器ＴＳの二次巻線の一端に接続されており、パルス変圧器ＴＳの二次巻線の他端はアークランプＬＡＭＰの一端に接続されており、アークランプＬＡＭＰの他端は検出抵抗ＲＤの一端に接続されている。
【００６３】
分圧抵抗Ｒ２の一端は比較回路１５０の入力端子に接続されており、比較回路１５０の出力端子は制御回路１３０の入力端子に接続されており、検出抵抗ＲＤの一端は制御回路１３０の入力端子に接続されており、制御回路１３０の接地端は接地されている。
【００６４】
アークランプＬＡＭＰは、基本的には密閉されたガラス容器内に短い間隔を空けて棒状の電極を対向させて設け、密閉されたガラス容器内に希ガスが封入された構造となっており、両電極間に形成された放電部において強力な光を発生する機能を有する。
【００６５】
アークランプＬＡＭＰの放電部から発生した光は、ＵＶ硬化樹脂の硬化用光源やプロジェクターの光源、投光照明用光源などに使用される。
【００６６】
アークランプＬＡＭＰは、ガラス容器内の両端に設けられた両電極間に、トリガダイオードＤＳなどの素子で構成された高電圧回路１２０により高電圧パルスを印加すると、両電極間の希ガスが封入された放電部の空間にアーク放電を生じる。
【００６７】
アークランプＬＡＭＰは、印加された高電圧パルスによるアーク放電が生じた状態で、両電極間に比較的大きな値の直流電流をランプ電流ＩＬとして供給することによってアークランプＬＡＭＰのガラス容器内のアーク放電の発生が持続する。
【００６８】
アークランプＬＡＭＰは、両電極間において発生するアーク放電がガラス容器内に封入された希ガスに作用することにより、電極間に形成された放電部において強力な光を発生する。
【００６９】
電界効果トランジスタＦＥＴ１は、ゲートから入力されるゲート信号によって、ソース−ドレイン間をＯＮ／ＯＦＦさせることのできるスイッチング機能を有したＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）である。
【００７０】
電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングは、一般的なスイッチング電源におけるスイッチングと同様のはたらきをすることで、電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチング周波数もしくはスイッチングによるＯＮ時間で定められるデューティーにより、電力を効率的に変圧器Ｔ１に供給することができる。
【００７１】
高電圧回路１２０は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電を開始するために、点灯開始時にトリガダイオードＤＳなどのトリガ素子によってパルス状の電圧を発生させ、パルス状の電圧をパルス変圧器ＴＳで昇圧して数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧パルスを発生し、高電圧パルスをアークランプＬＡＭＰに印加する機能を有する。
【００７２】
トリガダイオードＤＳは、サイダックとも称される素子であり、両端に印加される電圧がある一定のスレシホールド電圧Ｖｔｈを超えると一般的に点弧状態とも呼ばれる導通状態となるトリガ素子の機能を有する。
【００７３】
パルス変圧器ＴＳは、トリガダイオードＤＳが導通状態になることにより一次巻線に印加されたパルス状の電圧を昇圧し、二次巻線側に高電圧パルスを出力する機能を有する。
【００７４】
パルス変圧器ＴＳの高電圧パルスの出力によりアーク放電を開始したアークランプＬＡＭＰにはアーク放電開始後に直流のランプ電流ＩＬが流れ始めることにより、パルス変圧器ＴＳの二次側巻線の両端は短絡状態となる。
【００７５】
制御回路１３０は、直流ランプ電圧Ｖ１に対応する分圧直流電圧Ｖ２と所定の閾値電圧ＶＸとの差分が比較回路１５０から入力されたときに、差分に応じて電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する制御信号のパルスの幅を変化させ、差分が少なくなるように制御する機能を有する。
【００７６】
制御回路１３０は、検出抵抗ＲＤに流れるランプ電流ＩＬに応じて検出抵抗ＲＤに生じる電圧が入力され、入力された電圧に対応したランプ電流ＩＬの値を得る機能を有する。
【００７７】
制御回路１３０は、得られたランプ電流ＩＬの値とあらかじめ定めた基準電流値との比較を行って差分を求め、差分に応じて出力する制御信号のパルス幅を変化させることにより、出力するパルスのデューティーを変化させる。
【００７８】
すなわち、制御回路１３０は、得られたランプ電流ＩＬの値があらかじめ定めた基準電流値より大きいときには、電流の差分に比例して制御回路１３０から出力するパルスのデューティーを下げるように制御する。
【００７９】
制御回路１３０は、得られたランプ電流ＩＬの値があらかじめ定めた基準電流値より小さいときには、電流の差分に比例して制御回路１３０から出力するパルスのデューティーを上げるように制御する。
【００８０】
制御回路１３０のパルスデューティーの制御の結果、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに入力されるスイッチングのパルス幅を制御することができ、このパルス幅の制御（例えば、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御）によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを一定に保つようにすることができる。
【００８１】
分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、変圧器Ｔ１の２次巻線の両端に生じた直流ランプ電圧Ｖ１を分圧して分圧直流電圧Ｖ２を得て、分圧直流電圧Ｖ２を比較回路１５０に入力させることができる。分圧直流電圧Ｖ２は、直流ランプ電圧Ｖ１に比例する電圧となっている。
【００８２】
一般的に分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は、高抵抗値となっているため、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２に流れる電流はごく少なく、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２により直流ランプ電圧Ｖ１が影響を受けることはほとんどない。
【００８３】
分圧直流電圧Ｖ２は、比較回路１５０に入力され、あらかじめ定められた閾値電圧ＶＸと比較される。
【００８４】
比較回路１５０は、例えば演算増幅器などにより形成された図示しない比較器により、あらかじめ定められた所定の閾値電圧ＶＸを比較の基準とし、閾値電圧ＶＸと比較回路１５０に入力された分圧直流電圧Ｖ２とを比較する機能を有する。
【００８５】
比較回路１５０の比較により、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えると判断された場合には、比較回路１５０は、その旨および分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸから超えた差分の電圧を比較結果として制御回路１３０に通知する。
【００８６】
制御回路１３０は、比較回路１５０から分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えた旨の通知を受けたときには、検出抵抗ＲＤで得られた電圧に対応して出力する制御信号のパルス幅を変化させる制御よりも優先して、次の制御を行う。
【００８７】
すなわち、制御回路１３０は比較回路１５０から通知を受けたときには、比較結果に含まれる差分の電圧に比例して、制御回路１３０から出力するパルスのデューティーを下げるようにＰＷＭ制御をして、このＰＷＭ制御の結果得られた制御信号を電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する。
【００８８】
制御回路１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１へのＰＷＭ制御により、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを越えないように調整することができる。
【００８９】
次にアークランプの点灯回路の動作について、図１および図２を用いて詳細に説明する。
【００９０】
電源ＰＳから電源端子Ｔ１１に入力された電力は、変圧器Ｔ１の一次巻線に印加される。
【００９１】
変圧器Ｔ１の一次巻線の他端は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のドレインに接続されているため、制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへパルスで構成された制御信号を出力することによって、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮしたときに変圧器Ｔ１の一次巻線には電源ＰＳからの電流が流れる。
【００９２】
制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートへの制御によって、電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＦＦしたときに変圧器Ｔ１の一次巻線には電流が流れなくなる。
【００９３】
電界効果トランジスタＦＥＴ１がＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことにより、電源ＰＳから供給された電力は、ＯＮ／ＯＦＦに応じて断続して変圧器Ｔ１の一次巻線に加えられる。
【００９４】
変圧器Ｔ１の一次巻線に断続して印加された電力により、変圧器Ｔ１に磁界の変化が発生し、変圧器Ｔ１により電圧変換されることにより二次巻線の両端に一次巻線に印加された電圧に比例した二次電圧が発生する。
【００９５】
変圧器Ｔ１の二次巻線から得られる二次電圧をダイオードＤ１で整流して平滑コンデンサＣ１で平滑化することにより、直流ランプ電圧Ｖ１（例えば、約１５Ｖから２０Ｖ程度の直流電圧）が得られる。
【００９６】
直流ランプ電圧Ｖ１が得られたときには、トリガダイオードＤＳがＯＦＦであり、アークランプＬＡＭＰはまだアーク放電を開始していない。
【００９７】
また、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２は既に説明したように高抵抗であるため、分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２にはほとんど電流は流れない。
【００９８】
分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２に電流が流れないため直流ランプ電圧Ｖ１は、高電圧回路１２０に印加される。
【００９９】
高電圧回路１２０においては、直流ランプ電圧Ｖ１の印加によって抵抗ＲＳを介して充電用コンデンサＣＳが充電される。
【０１００】
充電用コンデンサＣＳへ充電が行われている間は、直流電流Ｖ１の電圧上昇にともない、充電用コンデンサＣＳの電圧Ｖｃｓは上昇する。
【０１０１】
電圧Ｖｃｓが上昇している時点では、アークランプＬＡＭＰはアーク放電を開始する前の状態である。
【０１０２】
アークランプの点灯回路は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電がないためランプ電流ＩＬは流れておらず、検出抵抗ＲＤによるランプ電流ＩＬに応じた電圧が発生していない状態になっている。
【０１０３】
制御回路１３０は検出抵抗ＲＤによるランプ電流ＩＬの検出が行われていない状態に対応し、制御回路１３０のＰＷＭ制御はランプ電流ＩＬを増加させる最も強い傾向になっている。すなわち、制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに加えられる制御信号のパルスのデューティーは最大となっている。制御回路１３０の出力する最大のパルスのデューティーは、例えばデューティー７０％程度である。
【０１０４】
充電用コンデンサＣＳの電圧Ｖｃｓが上昇することにより、充電用コンデンサＣＳが充電され例えば電圧Ｖｃｓが１００Ｖ〜１５０Ｖ以上の電圧になると、トリガダイオードＤＳにも充電用コンデンサＣＳに印加された電圧Ｖｃｓと同じ電圧が印加される。
【０１０５】
電圧ＶｃｓがトリガダイオードＤＳの有するスレシホールド電圧Ｖｔｈを超えるとトリガダイオードＤＳは導通状態（点弧状態）となり、充電用コンデンサＣＳに充電された電荷が、導通状態になったトリガダイオードＤＳを通りパルス変圧器ＴＳの一次巻線にパルス状の突入電流として流れ込む。
【０１０６】
パルス変圧器ＴＳの一次巻線への突入電流の流れ込みにより、パルス変圧器ＴＳに磁界の変化が発生し、パルス変圧器ＴＳの二次巻線の両端に昇圧された瞬時値（ピーク電圧）２０ｋＶ〜４０ｋＶ程度の高電圧パルスが発生する。
【０１０７】
約２０ｋＶ〜４０ｋＶの高電圧パルスがアークランプＬＡＭＰの両電極に印加されることにより、アークランプＬＡＭＰの放電部においてアーク放電が開始する。
【０１０８】
アークランプＬＡＭＰがアーク放電を開始すると、直流ランプ電圧Ｖ１がアークランプＬＡＭＰに印加されていることで、直流のランプ電流ＩＬがパルス変圧器ＴＳの二次巻線を介してアークランプＬＡＭＰに流れ始める。
【０１０９】
高電圧回路１２０は、アークランプＬＡＭＰのアーク放電開始後には直流のランプ電流ＩＬが流れることにより、パルス変圧器ＴＳの二次側巻線の両端は短絡状態となる。
【０１１０】
アークランプＬＡＭＰにランプ電流ＩＬが流れることで、アーク放電が開始するまで上昇していた直流ランプ電圧Ｖ１は低下し、直流ランプ電圧Ｖ１の低下にともなって、充電用コンデンサＣＳの両端の電圧Ｖｃｓも低下する。
【０１１１】
アークランプＬＡＭＰのアーク放電開始後は、電圧Ｖｃｓが低下するためトリガダイオードＤＳに印加される電圧Ｖｃｓはスレシホールド電圧Ｖｔｈを超えることがなく、トリガダイオードＤＳの導通によりパルス変圧器ＴＳの一次巻線にパルス状の電圧が印加されることはない。
【０１１２】
したがって、アークランプＬＡＭＰでアーク放電が行われランプ電流ＩＬが流れている間は、高電圧回路１２０には高電圧パルスを発生しなくなる。
【０１１３】
アークランプＬＡＭＰのアーク放電開始後、定常的にアークランプＬＡＭＰに流れる直流のランプ電流ＩＬは検出抵抗ＲＤに流れ込むことで電圧に変換されて、ランプ電流ＩＬに対応した電圧が生じる。
【０１１４】
検出抵抗ＲＤで生じた電圧は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートにＰＷＭ制御を行うため、制御回路１３０に入力されフィードバックされる。
【０１１５】
すなわち、制御回路１３０に入力される検出抵抗ＲＤからの電圧の値によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬが設定した電流値よりも少ないと判定されたする。
【０１１６】
この場合には、制御回路１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングによる１周期内のＯＮ時間が流れているランプ電流ＩＬとあらかじめ設定した電流値との差分だけ大きくなるように制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを大きくする。
【０１１７】
パルスデューティーが大きくすることでアークランプの点灯回路は、変圧器Ｔ１に供給する電気エネルギーを大きくしてアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを増し、所定のランプ電流ＩＬの値とすることができる。
【０１１８】
制御回路１３０に入力される電圧の値によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬが設定した電流よりも多いと判定されたする。
【０１１９】
この場合には、制御回路１３０は、電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングによる１周期内のＯＮ時間が流れているランプ電流ＩＬとあらかじめ設定した電流値との差分だけ小さくなるように制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力するパルスのデューティーを小さくする。
【０１２０】
パルスのデューティーが小さくすることでアークランプの点灯回路は、変圧器Ｔ１に供給する電気エネルギーを小さくしてアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬを減少させ、所定のランプ電流ＩＬの値とすることができる。
【０１２１】
本アークランプの点灯回路においては、アークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬの電流制御を制御回路１３０により自動的に行うことによって、アークランプＬＡＭＰのランプ電流ＩＬは一定に制御され、アークランプＬＡＭＰは安定した発光を行うことができる。
【０１２２】
高電圧回路１２０によりアーク放電が開始された後、直流ランプ電圧Ｖ１に対応した分圧直流電圧Ｖ２は、比較回路１５０に入力されると、比較回路１５０であらかじめ設定された閾値電圧ＶＸと比較される。
【０１２３】
比較回路１５０は、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えるときに、分圧直流電圧Ｖ２と閾値電圧Ｖとの差分を制御回路１３０に出力する。
【０１２４】
制御回路１３０は、比較回路１５０からの出力された差分に応じて電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートに出力する制御信号のパルスの幅を狭くしてパルスのデューティーを低減する。
【０１２５】
電界効果トランジスタＦＥＴ１は、制御回路１３０からゲートに入力された制御信号のパルス幅に応じてスイッチングが行われる。
【０１２６】
パルスのデューティーが下がった制御信号による電界効果トランジスタＦＥＴ１のスイッチングにより、変圧器Ｔ１に入力される電力はパルスデューティーが下がった分減少する。
【０１２７】
変圧器Ｔ１に入力される電力の減少は、変圧器Ｔ１の二次巻線側でダイオードＤ１に整流され平滑コンデンサＣ１で平滑化された直流ランプ電圧Ｖ１に対応する電力にそのまま反映しており、平滑化された直流ランプ電圧Ｖ１はパルスのデューティーが下がった分だけ減少する。
【０１２８】
このとき分圧抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧された分圧直流電圧Ｖ２は、パルスデューティーの減少前に比べて低下し、低下した分圧直流電圧Ｖ２は直流ランプ電圧Ｖ１に対応している。
【０１２９】
このようにして、制御回路１３０は、分圧直流電圧Ｖ２があらかじめ定めた閾値電圧ＶＸを超えなくなるまで、電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力する制御信号のパルスのデューティーを低減する。
【０１３０】
アークランプの点灯回路は、制御回路１３０から電界効果トランジスタＦＥＴ１に出力される制御信号のデューティーを制御することにより、検出される分圧直流電圧Ｖ２を閾値電圧ＶＸを超えない一定値にすることができ、すなわち直流ランプ電圧Ｖ１を一定値に制御することができる。
【０１３１】
本実施形態のアークランプの点灯回路を用いてアークランプＬＡＭＰを点灯したときのアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間と直流ランプ電圧Ｖ１およびランプの消費電力の関係を、図２に示す。
【０１３２】
図中の横軸はアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間（単位：時間）を示し、左方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの消費電力（単位：Ｗ）を示し、右方の縦軸はアークランプＬＡＭＰの電圧（単位：Ｖ）を示しており、実線６１０はアークランプＬＡＭＰの直流ランプ電圧Ｖ１の変化を示し、破線６２０はアークランプＬＡＭＰの消費電力を示している。
【０１３３】
横軸で示したアークランプＬＡＭＰの点灯累積時間は、アークランプＬＡＭＰの点灯された時間を累積したもので、これはすなわちアークランプＬＡＭＰの使用累積時間を意味している。
【０１３４】
実線６１０から分かるように、アークランプＬＡＭＰの直流ランプ電圧Ｖ１は、アークランプＬＡＭＰの点灯累積時間の経過とともに、時間ｔｃまでは徐々に上昇する。
【０１３５】
直流ランプ電圧Ｖ１は、時間ｔｃであらかじめ設定した電圧ＶＭＡＸに達し、時間ｔｃ以降は一定の電圧ＶＭＡＸとなっている。
【０１３６】
ここで、比較回路１５０であらかじめ設定する閾値電圧ＶＸは、直流ランプ電圧Ｖ１が電圧ＶＭＡＸになるときの、分圧直流電圧Ｖ２に等しくなるように設定しておくとよい。
【０１３７】
この設定により、分圧直流電圧Ｖ２は直流ランプ電圧Ｖ１に対応しており、電圧ＶＭＡＸは閾値電圧ＶＸに対応している。
【０１３８】
実線６１０の示す直流ランプ電圧Ｖ１の上昇は、点灯累積時間の増加にともなって、アークランプＬＡＭＰの両電極の消耗により、両電極間で形成される放電長の増加などが原因となっている。
【０１３９】
したがって、両電極間の放電長の増加が解消されない限り、点灯累積時間の増加にともなう直流ランプ電圧Ｖ１の上昇は止まらない。
【０１４０】
図から分かるように直流ランプ電圧Ｖ１は、一般的に約１５Ｖ〜２０Ｖであるが、点灯累積時間の増加にともなっては２０Ｖを超える状態となることもある。
【０１４１】
これに対応してアークランプＬＡＭＰでは、使用初期には消費電力が８０Ｗ前後であったのに比べて、１００Ｗを超す大きな消費電力を示すこともある。
【０１４２】
この直流ランプ電圧の上昇は、アークランプＬＡＭＰの消費電力の増加をともない、消費電力の増加による発熱のためアークランプＬＡＭＰの寿命を縮める要因となっている。
【０１４３】
本アークランプの点灯回路では、時間０から時間ｔｃまでは、検出抵抗ＲＤにより検出される電圧に基づいて、制御回路１３０より出力されるパルスのデューティーの制御が従来同様の行われていることで、アークランプＬＡＭＰには一定のランプ電流ＩＬが流れ点灯している。
【０１４４】
時間ｔｃに達するまでは比較回路１５０の比較結果は、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えないため制御回路１３０には反映されず、検出抵抗ＲＤの検出に基づくランプ電流ＩＬの制御が制御回路１３０により行われる。
【０１４５】
比較回路１５０は、時間ｔｃでは、分圧直流電圧Ｖ２が閾値電圧ＶＸを超えたことを検出する。この検出の結果は、直流ランプ電圧Ｖ１があらかじめ定めた電圧ＶＭＡＸを超える状態となっていることを示している。
【０１４６】
制御回路１３０は、比較回路１５０の比較結果を通知として受け取り、比較結果に含まれる閾値電圧ＶＸと分圧直流電圧Ｖ２との差分に応じて、出力する制御信号のデューティーを下げるようにＰＷＭ制御を行う。
【０１４７】
破線６２０から分かるように、直流ランプ電圧Ｖ１が上昇している時間ｔｃまではアークランプＬＡＭＰの消費電力は直流ランプ電圧Ｖ１の増加に比例して増加している。
【０１４８】
時間ｔｃ以降は、直流ランプ電圧Ｖ１が制御回路１３０のＰＷＭ制御により電圧ＶＭＡＸに制御され、直流ランプ電圧Ｖ１が一定でありランプ電流ＩＬが徐々に減少しているため、アークランプＬＡＭＰの消費電力はランプ電流ＩＬの減少に対応して徐々に減少している。
【０１４９】
本アークランプの点灯回路においては、直流ランプ電圧Ｖ１の上昇を制御することで、点灯累積時間の増加にともなったアークランプの消費電力の増加を制御することができる。
【０１５０】
本アークランプの点灯回路の制御によって、時間ｔｃまでは制御回路１３０の制御によりアークランプＬＡＭＰに流れるランプ電流ＩＬは一定となっており、時間ｔｃ以降は制御回路１３０の制御によりアークランプＬＡＭＰに印加される直流ランプ電圧Ｖ１は一定となっている。
【０１５１】
本発明によるアークランプの点灯回路では、電圧ＶＭＡＸの設定は、アークランプＬＡＭＰの点灯累積時間の増加にともない直流ランプ電圧Ｖ１が上昇してランプが寿命末期に到達するときの直流ランプ電圧Ｖ１に等しい電圧か、またはアークランプの点灯回路が供給できる最大出力電力とランプ電流から算出される電圧（＝最大出力電力／ランプ電流）かのいずれか小さい方に設定するとよい。
以上説明したように、本発明においては、次のような効果を得られる。
（１）アークランプの点灯回路は、アークランプの寿命末期に直流ランプ電圧があらかじめ設定した値に達した後、直流ランプ電圧の高低が比較回路で判定され、設定した閾値電圧に達したときにアークランプに印加される直流ランプ電圧の上昇が制御回路により制限され、直流ランプ電圧が一定になる。直流ランプ電圧が一定になることにより、アークランプの消費電力は、直流ランプ電圧の電圧制御以降は増加しない。このため、アークランプの点灯回路において供給された電力が無駄に消費されることがなくなり、アークランプおよびアークランプの点灯回路に無駄な熱が発生しなくなる。
（２）アークランプの点灯回路は、アークランプが使用寿命の末期においても、直流ランプ電圧を一定値に制御することにより、直流ランプ電圧の上昇によるアークランプＬＡＭＰの寿命の短縮を防止することができる。さらに、比較回路により容易に直流ランプ電圧の上昇の検出ができるため、直流ランプ電圧の検出に基づいてアークランプの交換を促す表示や信号を簡単に発生させることができる。
（３）アークランプの点灯回路は、消費する電力が一定値（＝ＩＬ×ＶＭＡＸ）を超えることがないため、アークランプの点灯回路に設けられる放熱部などの仕様や定格に余分なマージンを持たせる必要がなく、アークランプの点灯回路の設計および製造のコストを抑えることができる。
（４）アークランプの点灯回路は、消費電力が一定値（＝ＩＬ×ＶＭＡＸ）を超えることがないため、電源の消費電力もほぼ一定値を超えることがなく、屋内の電源配線や同じ電源に接続されている他の装置に与える影響を少なくすることができる。
（５）アークランプの点灯回路は、直流ランプ電圧をアークランプの長い点灯累積時間に渡るタームで電圧制御することができる。
（６）アークランプの点灯回路は、アークランプＬＡＭＰの寿命末期でも直流ランプ電圧の制御により消費電力を抑えることができ、この消費電力の抑制によりアークランプの寿命の短縮を最小限に留めることができる。
【０１５２】
なお、本実施形態では、スイッチング素子として実施例では電界効果トランジスタを取り上げ説明しているが、スイッチング動作をする目的を達成することのできる他の素子、例えばバイポーラトランジスタ、半導体スイッチなどでも本件の主要な仕組みに影響を与えるものではない。
【０１５３】
また、図示していないが表示灯を設けて、直流ランプ電圧があらかじめ設定した電圧ＶＭＡＸに達してアークランプの点灯回路が電圧制限動作に移行した後には、アークランプの交換時期と判断して、制御回路からの通知によりアークランプの交換を勧める表示灯の点灯をさせるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１５４】
【図１】本実施形態のアークランプの点灯回路の構成例を示すブロック図である。
【図２】本実施形態のアークランプの点灯累積時間と直流ランプ電圧およびランプの消費電力の関係を示す図である。
【図３】従来のアークランプの点灯回路の構成を示すブロック図である。
【図４】従来のアークランプの点灯累積時間と直流ランプ電圧およびランプの消費電力の関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５５】
１２０ 高電圧回路（点弧回路）
１３０ 制御回路
１５０ 比較回路（閾値回路）
３３０ 制御回路
６１０ 実線
６２０ 破線
７１０ 実線
７２０ 破線
ＣＳ 充電用コンデンサ
Ｃ１ 平滑コンデンサ
Ｃ２ コンデンサ
ＤＳ トリガダイオード（サイダック）
Ｄ１ ダイオード（整流素子）
ＦＥＴ１ 電界効果トランジスタ（スイッチング素子）
ＩＬ ランプ電流
ＬＡＭＰ アークランプ
ＲＤ 検出抵抗
ＲＳ 抵抗
Ｒ１ 分圧抵抗
Ｒ２ 分圧抵抗
ＴＳ パルス変圧器
Ｔ１ 変圧器
Ｔ１１ 電源端子
Ｔ３１ 電源端子
Ｖ１ 直流ランプ電圧
Ｖ１１ 直流ランプ電圧
Ｖ２ 分圧直流電圧
ＶＭＡＸ 電圧
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク放電により点灯するアークランプの点灯回路において、
電力を供給する電源と、
前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、
前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子で断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、
前記変圧器から出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、
前記整流素子からの前記整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、
前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプの前記アーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する高電圧回路と、
前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧が前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を出力する比較回路と、を具備し、
前記制御回路は、前記比較回路から前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御することを特徴とするアークランプの点灯回路。
【請求項２】
請求項１に記載のアークランプの点灯回路において、
前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであるアークランプの点灯回路。
【請求項３】
請求項１に記載のアークランプの点灯回路において、
前記高電圧回路は、
所定の電圧を超える電圧が印加されると導通状態となるトリガダイオードと、
前記直流ランプ電圧により電荷が充電される充電用コンデンサと、
一次巻線と二次巻線を有し、前記トリガダイオードが前記導通状態となったことにより、前記充電用コンデンサに充電された前記電荷が前記トリガダイオードを介して前記一次巻線に流れ、前記二次巻線の両端に前記高電圧パルスを発生するパルス変圧器と、を具備したアークランプの点灯回路。
【請求項４】
アーク放電により点灯するアークランプと、電力を供給する電源と、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、前記電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、前記整流素子からの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、前記直流ランプ電圧により高電圧パルスを発生させる高電圧回路と、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較する比較回路と、を具備したアークランプの点灯回路の電圧制御方法において、
前記電源で行われる、電力を供給する第１のステップと、
前記制御回路で行われる、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力するステップと、
前記スイッチング素子で行われる、前記第１のステップで供給された電力を前記制御信号に応じて断続する第２のステップと、
前記変圧器で行われる、前記第２のステップで断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する第３のステップと、
前記整流素子で行われる、前記第３のステップで出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する第４のステップと、
前記平滑コンデンサで行われる、前記第４のステップからの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する第５のステップと、
前記高電圧回路で行われる、前記第５のステップから前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプのアーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する第６のステップと、
前記比較回路で行われる、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧は前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を前記制御回路に出力する第７のステップと、
前記制御回路で行われる、前記第７のステップから前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御するステップと、を具備したことを特徴とするアークランプの点灯回路の電圧制御方法。
【請求項１】
アーク放電により点灯するアークランプの点灯回路において、
電力を供給する電源と、
前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、
前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、
前記スイッチング素子で断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、
前記変圧器から出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、
前記整流素子からの前記整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、
前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプの前記アーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する高電圧回路と、
前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧が前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を出力する比較回路と、を具備し、
前記制御回路は、前記比較回路から前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御することを特徴とするアークランプの点灯回路。
【請求項２】
請求項１に記載のアークランプの点灯回路において、
前記スイッチング素子は、電界効果トランジスタであるアークランプの点灯回路。
【請求項３】
請求項１に記載のアークランプの点灯回路において、
前記高電圧回路は、
所定の電圧を超える電圧が印加されると導通状態となるトリガダイオードと、
前記直流ランプ電圧により電荷が充電される充電用コンデンサと、
一次巻線と二次巻線を有し、前記トリガダイオードが前記導通状態となったことにより、前記充電用コンデンサに充電された前記電荷が前記トリガダイオードを介して前記一次巻線に流れ、前記二次巻線の両端に前記高電圧パルスを発生するパルス変圧器と、を具備したアークランプの点灯回路。
【請求項４】
アーク放電により点灯するアークランプと、電力を供給する電源と、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力する制御回路と、前記電源から供給された電力を前記制御信号に応じて断続するスイッチング素子と、前記電力の電圧を変換して二次電圧として出力する変圧器と、前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する整流素子と、前記整流素子からの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する平滑コンデンサと、前記直流ランプ電圧により高電圧パルスを発生させる高電圧回路と、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較する比較回路と、を具備したアークランプの点灯回路の電圧制御方法において、
前記電源で行われる、電力を供給する第１のステップと、
前記制御回路で行われる、前記アークランプへの供給電力を制御するパルス状の制御信号を出力するステップと、
前記スイッチング素子で行われる、前記第１のステップで供給された電力を前記制御信号に応じて断続する第２のステップと、
前記変圧器で行われる、前記第２のステップで断続された電力の電圧を変換して二次電圧として出力する第３のステップと、
前記整流素子で行われる、前記第３のステップで出力された前記二次電圧を整流して整流電圧として出力する第４のステップと、
前記平滑コンデンサで行われる、前記第４のステップからの整流電圧を平滑化して直流ランプ電圧として出力する第５のステップと、
前記高電圧回路で行われる、前記第５のステップから前記直流ランプ電圧が入力され高電圧パルスを発生することにより前記アークランプのアーク放電を開始させ、該アーク放電開始後は前記直流ランプ電圧を前記アークランプに印加する第６のステップと、
前記比較回路で行われる、前記直流ランプ電圧が入力され、該直流ランプ電圧を所定の閾値電圧と比較して、前記直流ランプ電圧は前記閾値電圧を超えるときに、前記直流ランプ電圧と前記閾値電圧との差分を前記制御回路に出力する第７のステップと、
前記制御回路で行われる、前記第７のステップから前記差分が入力されたときに該差分に応じて前記スイッチング素子に出力する前記制御信号の前記パルスの幅を変化させ、前記差分が少なくなるように制御するステップと、を具備したことを特徴とするアークランプの点灯回路の電圧制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−２００７５７（Ｐ２００７−２００７５７Ａ）
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９０６１（Ｐ２００６−１９０６１）
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（３０００２２３５３）ＮＥＣライティング株式会社 (483)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月９日（２００７．８．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１月２７日（２００６．１．２７）
【出願人】（３０００２２３５３）ＮＥＣライティング株式会社 (483)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]