高圧放電ランプ点灯装置
【課題】水銀封入量が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の超高圧放電ランプにおいて、小電力点灯時において、アーク輝点を位置的に安定させて、フリッカーの発生を防止すること。
【解決手段】高圧放電ランプ１０に、降圧チョッパー回路１とフルブリッジ回路２を有する給電回路から交流電圧を供給して点灯させる。定格電力の８０％を超える電力で点灯させる定常点灯時には、６０〜１０００Ｈｚの定常点灯周波数の交流電流と、５〜２００Ｈｚの周波数の低周波数の交流電流を、半サイクル以上５サイクル以下の長さで、０．０１秒〜１２０秒の間隔で、交互に供給しながら点灯させる。また、定格電力の８０％以下の小電力点灯時、６０〜１０００Ｈｚの小電力点灯周波数の交流電流と、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲で直流点灯の間隔が１〜１００秒の間隔で直流電流を交互に供給し、ランプ１０を点灯させる。
【解決手段】高圧放電ランプ１０に、降圧チョッパー回路１とフルブリッジ回路２を有する給電回路から交流電圧を供給して点灯させる。定格電力の８０％を超える電力で点灯させる定常点灯時には、６０〜１０００Ｈｚの定常点灯周波数の交流電流と、５〜２００Ｈｚの周波数の低周波数の交流電流を、半サイクル以上５サイクル以下の長さで、０．０１秒〜１２０秒の間隔で、交互に供給しながら点灯させる。また、定格電力の８０％以下の小電力点灯時、６０〜１０００Ｈｚの小電力点灯周波数の交流電流と、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲で直流点灯の間隔が１〜１００秒の間隔で直流電流を交互に供給し、ランプ１０を点灯させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は高圧放電ランプ点灯装置に関し、特に、水銀が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入されて、点灯時の圧力が２００気圧以上になる高圧放電ランプとその給電装置よりなる高圧放電ランプ点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水銀が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入されて、点灯時の圧力が２００気圧以上になる超高圧放電ランプとその給電装置よりなる高圧放電ランプ点灯装置が知れている。
このような高圧放電ランプ点灯装置では、点灯中、高圧放電ランプに対して、特別な点灯方式によって、電極の先端に突起を形成し、この突起を起点としてアーク放電を安定化して、フリッカーの発生を防止している。
この特別な点灯方式は、特許文献１に記載の点灯方式であり、高圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を定常点灯周波数として交流電流を供給するとともに、定常点灯周波数よりも低い周波数であって、５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数を低周波数として、この低周波数の交流電流を、定常点灯周波数の交流電流に対して、半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、０．０１秒〜１２０秒の範囲から選択された間隔で、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給しながら点灯するものである。
【０００３】
このような高圧放電ランプ点灯装置を用いた、プロジェクター装置の多くはランプを定格電力で点灯させるノーマルモードと電力を下げて使用するエコモードをユーザーが任意に切り替えて使用できるようになっている。従来、エコモードはノーマルモードの８０％程度の電力が一般的である。
さらに、近年、ノーマルモードの８０％以下の電力、例えば６０％〜４０％で使用するスーパーエコモードや、コントラスト比を上げる為に画面に応じてランプへの入力電力を低く制御するディミング機能を用いた明るさ調整モードでの使用ニーズがある。
【０００４】
現在の高圧放電ランプ点灯装置では、「ノーマルモード」と「エコモード」の両方を備えたものが一般的であり、本明細書では、「ノーマルモード」と「エコモード」でランプを点灯することを、定常点灯と規定する。
また、「スーパーエコモード」は定常点灯時より電力が小さく、「明るさ調整モード」でも定常点灯時より電力が小さくなるので、「スーパーエコモード」と「明るさ調整モード」でランプを点灯することを、小電力点灯と規定する。
【特許文献１】特開２００６−５９７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載される技術によって高圧放電ランプを「スーパーエコモード」と「明るさ調整モード」で点灯させると、点灯電力の低下に伴い電極の温度が低下し電極からの熱電子放出が不十分になる為、アーク輝点が安定せず、いわゆるフリッカーが発生した。
このフリッカー現象が発生する原理を、図９を用いて説明する。
図９は、電極の突起の状態を示す模式図であり、２０は電極、２０ａは電極の球部、２１は電極２０の先端部に形成される突起である。
【０００６】
図９（ａ）はノーマルモードもしくはエコモードでランプを点灯させた時のアークの状態を模式的に示したものである。アークは電極先端の突起間で安定して放電しており、フリッカーは認められなかった。
図９（ｂ）はノーマルモードもしくはエコモードからスーパーエコモードあるいは明るさ調整モードに切り替えた直後のアークの状態を模式的に示したものである。点灯電力の低下の伴い電極の温度が低下し熱電子放出が不十分になる為、アーク輝点が安定せず、フリッカーが発生した。
図９（ｃ）はスーパーエコモードあるいは明るさ調整モードでフリッカーが発生したまま、ランプを点灯し続けた時のアークの状態を模式的に示したものである。フリッカーは電極温度が低いと発生する。フリッカーが発生しない適正な電極温度であれば、放電容器内に封入されたハロゲンガスによりハロゲンサイクルが作用し、タングステンからなる蒸発したタングステンは再び電極に戻ってくるが、この状態では電極温度が低いため、ハロゲンサイクルが作用しない為、電極表面は侵食され電極が変形する。
【０００７】
以上のように、水銀が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入され、点灯時の圧力が２００気圧以上になる超高圧放電ランプにおいては、小電力点灯時、フリッカーが発生し、安定した点灯をさせることができなかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、この発明が解決しようとする課題は、水銀封入量が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の超高圧放電ランプにおいて、小電力点灯時において、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカーの発生を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を次のように解決する。
石英ガラスからなる放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２．０ｍｍ以下の間隔で対向配置して、この放電容器に０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀と、１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3 〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置から構成される高圧放電ランプ点灯装置において、給電装置は、上記高圧放電ランプに対して交流電流と直流電流を供給して次のように点灯させる。
（１）定常点灯時（定格電力の８０％より大きい電力で点灯させる場合）
前記高圧放電ランプに対して、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給する。
定常点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であり、前記低周波数の交流電流は、前記定常点灯周波数の交流電流の周波数よりも低い５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流である。該低周波数の交流電流は、半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、低周波数の交流電流が発生し、次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が、０．０１秒〜１２０秒の範囲である。
（２）小電力点灯時（定格電力の８０％以下の電力で点灯させる場合）
前記高圧放電ランプに対して、小電力点灯周波数の交流電流と直流電流を交互に供給する。
前記小電力点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であり、直流電流は、０．２〜５秒の範囲の長さであって、直流電流が発生し、次の前記直流電流が発生するまでの間隔が、１〜１００秒の範囲である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高圧放電ランプ点灯装置においては、水銀封入量が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の超高圧放電ランプにおいて、小電力点灯時において、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカーの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に本発明の対象となる高圧放電ランプを示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には一対の電極２０が２ｍｍ以下の間隔で対向配置している。また、発光部１１の両端部には封止部１２が形成される。この封止部１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔１３の一端には電極２０の軸部が接合しており、また、金属箔１３の他端には外部リード１４が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。
発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのもので、０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時２００気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２５０気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現できる。
【００１１】
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3 〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆるハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型できわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止をいう作用もある。
放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径１０ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、発光管内容積６４．８ｍｍ3 、定格電圧８０Ｖ、定格電力２３０Ｗであり交流点灯される。
【００１２】
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請させる一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。
ランプの管壁負荷値は０．８〜２．４Ｗ／ｍｍ2 、具体的には２．１５Ｗ／ｍｍ2 となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することがプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載された場合に、演色性の良い放射光を提供することができる。
【００１３】
図２は電極先端と突起を示すことを目的として、図１に示す電極２０の先端を模式化して表したものである。電極２０は、それぞれ球部２０ａと軸部２０ｂから構成され、球部２０ａの先端に第１の突起２１と第２の突起２２が形成している。この第２の突起２２は、ノーマルモードあるいはエコモードから小電力点灯に切り替えた直後の時点では存在しない場合であっても、その後の点灯により形成される。
この第２の突起２２は、いかなる放電ランプであっても生じるというわけではなく、電極間距離が２ｍｍ以下であって、発光部に０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀と、希ガスと、１×１０-6〜１×１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプにおいて、ランプ点灯に伴い形成される。
【００１４】
本願発明によれば、ランプを小電力点灯で点灯させることにより、第１の突起２１の先端（他方の電極に対向する端部）には、第２の突起２２が形成される。
このような第２の突起２２が形成される現象は、必ずしも明らかではないが、図３を用いて、電極の突起の変化を模式化して説明する。
（ａ）交流点灯（図３（ａ））
ノーマルモードあるいはエコモードで点灯している時は第１の突起しか存在せず、電極は高温である為、第１の突起の表層の大部分が溶融状態にあり、小電力点灯に切り替えると電力の低下にともない電極温度も低下するので、溶融している部分が縮小し、アークアタッチメントしている付近のみが溶融している状態となる。
【００１５】
（ｂ）直流点灯（図３（ｂ））
小電力点灯時では、ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された小電力点灯周波数の交流を供給し、この交流電流に続き直流電流を供給する。この直流は、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲であり、直流点灯の間隔（直流電流供給間隔）が１〜１００秒の範囲から選択された間隔である。このような直流点灯中は、アークアタッチメントしている付近の陽極となっている方の電極の第１の突起２１のみが溶融しており、表面張力により溶融部分が盛り上がり第２の突起２２が形成される。
（ｃ）交流点灯（図３（ｃ））
引き続き、小電力点灯を続けるが、直流電流から、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された小電力点灯周波数の交流に切り替える。
【００１６】
（ｄ）直流点灯（図３（ｄ））
さらに引き続き、小電力点灯を続けるが、小電力点灯周波数の交流から、前記の点灯方式の直流電流の供給に切り替える。この場合、先の直流電流の供給で陰極となっていた方の電極が陽極となるように、直流電流の極性を変えて電極に直流電流を供給する。
この時、今度は、前回とは反対側の電極が陽極となっており、アークアタッチメントしている付近の陽極となっている方の電極の第１の突起２１のみが溶融し、表面張力により溶融部分が盛り上がり第２の突起２２が形成される。
（ｅ）交流点灯（図３（ｅ））
さらに引き続き、小電力点灯を続けるが、直流電流から、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された小電力点灯周波数の交流に切り替える。
これらの動作を繰り返すことにより両方の電極の第１の突起２１の先端に第２の突起２２が形成されるものと考えられる。
【００１７】
このようにして形成された第２の突起２２は、ノーマルモードあるいはエコモードに切り替えると電力の上昇にともない電極温度も上昇するので消失し、再び小電力点灯に切り替えると上述したメカニズムにより再び第２の突起２２が形成される。
さらに、本願発明が対象とされる放電ランプは、第１の突起２１の先端に第２の突起２２が形成され、そこを起点としてアーク放電をするため、アークからの光が電極の球部２０ａによって遮られにくくなり、このため、光の利用効率が向上するという利点も生じる。なお、図２は模式化した図面ではあるが、通常、軸部２０ｂの先端には、軸径より大きい径を有する球部に相当する要素を有している。
【００１８】
図４に上記放電ランプを点灯させる給電装置の構成を示す。
点灯装置は放電ランプ１０と給電装置から構成される。給電装置は、直流電圧が供給される降圧チョッパ回路１と、降圧チョッパ回路１の出力側に接続され直流電圧を交流電圧に変化させて放電ランプ１０に供給するフルブリッジ型インバータ回路２（以下、「フルブリッジ回路」ともいう）と、放電ランプに直列接続されたコイルＬ１、コンデンサＣ１、およびスタータ回路３と、上記フルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するドライバ４と、制御部５から構成される。
制御部５は例えばマイクロプロセッサ等の処理装置で構成することができ、図４ではその機能構成をブロック図で示している。
【００１９】
図４において、降圧チョッパ回路１は、直流電圧が供給される＋側電源端子に接続されたスイッチング素子ＱｘとリアクトルＬｘと、スイッチング素子ＱｘとリアクトルＬｘの接続点と−側電源端子間にカソード側が接続されたダイオードＤｘと、リアクトルＬｘの出力側に接続された平滑コンデンサＣｘと、平滑コンデンサＣｘの−側端子とダイオードＤｘのアノード側の間に接続された電流検出用の抵抗Ｒｘから構成される。
上記スイッチング素子Ｑｘを所定のデューティで駆動することにより、入力直流電圧Ｖdcをこのデューティに応じた電圧に降圧する。降圧チョッパ回路１の出力側には、電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路が設けられている。
フルブリッジ回路２は、ブリッジ状に接続したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から構成され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオンにすることにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点間に矩形波状の交流電圧が発生する。
スタータ回路３は、抵抗Ｒ３とスイッチング素子Ｑ５の直列回路と、コンデンサＣ２とトランスＴ１から構成される。
スイッチング素子Ｑ５をオンにすると、コンデンサＣ２に充電されていた電荷がスイッチング素子Ｑ５、トランスＴ１の一次側巻線を介して放電し、トランスＴ１の二次側にパルス状の高電圧が発生する。この高電圧は、ランプ１０の補助電極Ｅｔに印加され、ランプを点灯させる。
【００２０】
上記回路において、ＤＣ（直流）点灯はフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング周期を調整することで達成でき、また、出力電力は降圧チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑｘの動作デューティーを調整することで達成できる。
一例として、定常点灯の「ノーマルモード」は２３０Ｗ、定常点灯の「エコモード」は１８４Ｗ、小電力点灯は１４０Ｗである。
降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘは、ゲート信号Ｇｘのデューティに応じてオン／オフし、ランプ１０に供給される電力が変化する。すなわち、電力アップならＱｘのデューティーを上げ、電力ダウンならＱｘのデューティーを下げるなどして、その入力された電力調整信号値に合致する電力値になるようにゲート信号Ｇｘの制御を行う。
【００２１】
制御部５は、駆動信号発生手段５１と、コントローラ５２から構成される。
駆動信号発生手段５１は、例えば交流信号発生部５１ａ〜５１ｃ、直流信号発生部５１ｄと、これらの出力を選択するセレクタ５１ｅから構成され、交流信号発生部５１ａ〜５１ｃ、直流信号発生部５１ｄの出力を選択的に出力し、フルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するための駆動信号を発生する。
コントローラ５２は、ランプ１０の点灯動作を制御する点灯動作制御部５２ａと、外部からの点灯電力指令に応じて、降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘを設定されたデューティで駆動し、ランプ電力を制御する電力制御部５２ｃを備える。
また、上記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の駆動信号を設定するため、定常点灯か小電力点灯かに応じて上記駆動信号発生手段５１のセレクタに周波数選択指令を送出する周波数選択部５２ｂを備える。
電力制御部５２ｃは、電流検出用の抵抗Ｒｘの両端電圧と、電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２により検出された電圧から、ランプ電流Ｉ、ランプ電圧Ｖを求めてランプ電力を演算し、この電力が点灯電力指令に一致するように降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘのデューティを制御する。また、点灯電力指令の値から定常点灯か、小電力点灯かを判別し、判別結果を周波数選択部５２ｂに送出する。
【００２２】
図５、図６は放電ランプ１０の電流波形の一例を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表し、２種類の点灯パターンであるパターン１（図５）とパターン２（図６）を示す。
図４に示した給電装置は次のように動作し、図５、図６に示すパターンの電流をランプに供給し点灯させる。
（１）点灯指令が与えられると、ランプ１０への給電が開始されるとともに、コントローラ５２の点灯動作制御部５２ａは、始動回路駆動信号を発生し、スタータ回路３をトリガして、ランプ１０を点灯させる。
（２）ランプ１０が点灯すると、電力制御部５２ｃにおいて、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により検出される電圧値Ｖと、抵抗Ｒｘにより検出される電流値Ｉにより点灯電力が演算される。
（３）コントローラ５２の電力制御部５２ｃは、点灯電力指令信号と、上記演算された電力値に基づき、降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘを制御して、点灯電力を制御する。
【００２３】
（４）点灯電力指令値が大きい（ランプの定格電力の８０％より大きい）定常点灯時には、コントローラ５２の周波数選択部５２ｂは、駆動信号発生手段５１のセレクタ５１ｅにより、交流信号発生部５１ａの出力と交流信号発生部５１ｃの出力を選択し、セレクタから定常点灯周波数信号ｆ１と低周波信号ｆ３を交互に出力させる。
セレクタ５１ｅの出力はドライバ４を介してフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられる。
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記定常点灯時、定常点灯周波数信号ｆ１（６０〜１０００Ｈｚ）で駆動されるが、第１の所定時間（０．０１秒〜１２０秒）毎に、定常点灯周波数よりも低い周波数である低周波信号ｆ３（５〜２００Ｈｚ）で、第２の所定時間（該低周波信号の半サイクル〜５サイクルの期間）、駆動される（図５の定常点灯時の波形参照）。
【００２４】
（５）点灯電力指令値が小さい（ランプの定格電力の８０％以下）小電力点灯時、コントローラ５２の周波数選択部５２ｂは、駆動信号発生手段５１のセレクタ５１ｅにより、交流信号発生部５１ｂの出力と直流信号発生部５１ｄの出力を選択し、セレクタ５１ｅから小電力点灯周波数信号ｆ２と直流電圧＋Ｖ１、−Ｖ１を交互に出力させる。直流電圧の極性は、出力される毎に反転する。
セレクタ５１ｅの出力はドライバ４を介してフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられる。
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記小電力点灯時、小電力点灯周波数信号ｆ２（６０〜１０００Ｈｚ）で駆動されるが、第３の所定時間（１秒〜１００秒）毎に、極性が交互に変わる直流電圧＋Ｖ１、−Ｖ１で、第４の所定時間（０．２〜５秒）、駆動される（図５の小電力点灯時の波形参照）。
【００２５】
（６）なお、小電力点灯時に、小電力点灯が長時間（例えば３時間以上）に及ぶ場合、第２の突起が変形し、ランプ電圧値Ｖが上昇する。
コントローラ５２の周波数選択部５２ｂは、上記電圧値Ｖの値が閾値を越えると、駆動信号発生手段５１のセレクタ５１ｅにより、交流信号発生部５１ｂの出力と交流信号発生部５１ｃの出力を選択し、セレクタ５１ｅから小電力点灯周波数信号ｆ２と低周波信号ｆ３を交互に出力させる。
セレクタ５１ｅの出力はドライバ４を介してフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記小電力点灯時、小電力点灯周波数信号ｆ２（６０〜１０００Ｈｚ）で駆動されるが、第１の所定時間（０．０１秒〜１２０秒）毎に、定常点灯周波数よりも低い周波数である低周波信号ｆ３（５〜２００Ｈｚ）で、第２の所定時間（該低周波信号の半サイクル〜５サイクルの期間）、駆動される（図６の小電力点灯時波形ａ’参照）。
【００２６】
以下、図５、図６に示すパターンについて詳述する。
図５のパターン１では、定常点灯時（ノーマルモードあるいはエコモードの時）には放電ランプ１０を波形（ａ）で点灯させ、小電力点灯時には波形（ｂ）に切り替えて点灯させる。
定常点灯時には図５に示すように波形（ａ）で点灯させる。
波形（ａ）は、高電圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を定常点灯周波数として交流電流を供給するとともに、この定常点灯周波数よりも低い周波数であって、５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数を低周波数として、この低周波数の交流電流を、前記定常点灯周波数の交流電流に対して、低周波のサイクル数で半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、０．０１秒〜１２０秒の範囲から選択された間隔（低周波が発生し次の低周波が発生するまでの間隔）で、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給しながら点灯する。
具体的な波形（ａ）の例を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
そして、定常点灯時より電力が小さい小電力点灯時に、波形（ｂ）で点灯させる。
波形（ｂ）は、高圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を小電力点灯周波数として交流電流を供給するとともに、直流電流であって、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲であり、前記直流点灯の間隔が１〜１００秒の範囲から選択された間隔（直流電流が発生し次の直流電流が発生するまでの間隔）で直流電流を供給し、前記小電力点灯周波数の交流電流と前記直流電流を交互に供給しながら点灯させる。
具体的な波形（ｂ）を以下の表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
定常点灯（「ノーマルモード」）のときの電力を定格電力の１００％とした場合に、省電力点灯のときの電力は定格電力に対しては、例えば６０％〜４０％の範囲である。
１本のランプで調光範囲が大きければ、明るい場所では高電力でランプを点灯させることで鮮明な画像を表示させることができ、また、暗い場所では低電力で点灯させることで省エネにすることができ、さらに、冷却も弱くすることが出来る。したがって、調光範囲が大きければ、静音設計が可能になる。また表示する画像に応じて点灯電力を連続的に調光することでコントラスト比の高い画像を表示させることが出来る。
一方、定常点灯（ノーマルモード）の４０％以下の電力になるとランプの点灯維持が困難になる。
【００３１】
図６のパターン２では、定常点灯時（ノーマルモードあるいはエコモードの時）は波形（ａ）で放電ランプ１０を点灯させ、小電力点灯時は先ず初めに波形（ｂ）に切り替えられ、その後、波形（ａ′）で点灯するパターンで点灯させる。
パターン２では、定常点灯時に、波形（ａ）で点灯させる。この波形（ａ）は、パターン１の波形（ａ）と同じである。
そして、定常点灯時より電力が小さい小電力点灯時には、波形（ｂ）で点灯させる。この波形（ｂ）は、パターン１の波形（ｂ）と同じである。
この波形（ｂ）によって、小電力点灯時に、電極に第２の突起を形成する。
小電力点灯が長時間、例えば３時間以上に及ぶ場合、この波形（ｂ）で３時間以上連続点灯していると、第２の突起が変形する場合がある。
変形する理由は第２の突起が形成された後、波形（ｂ）で点灯を続けると、電極先端の温度が高くなりハロゲンサイクルにより電極の帰還するタングステン量よりも蒸発量の方が多い為と考えられる。
第２の突起が変形し始めたにも係わらず点灯をそのまま続けるとフリッカーが発生し出す。
このように第２の突起が変形し始めると電圧値も上昇し始めるので、電圧値が閾値を超えた時点で、波形（ａ′）で点灯する。
【００３２】
この波形（ａ′）は、定常点灯時の波形範囲を満たす波形であり、高圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を、小電力第２点灯周波数として交流電流を供給するとともに、この小電力第２点灯周波数よりも低い周波数であって、５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数を低周波数として、この低周波数の交流電流を、前記小電力第２点灯周波数の交流電流に対して、低周波のサイクル数で半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、０．０１秒〜１２０秒の範囲から選択された間隔（低周波が発生し次の低周波が発生するまでの間隔）で、小電力第２点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給しながら点灯する。
このように小電力時に、波形（ａ′）でランプを点灯すると電極の変形が抑制され、しかも、電極の第２の突起は、非常に体積が小さな突起であり、第２の突起は温度低下が少なく、熱電子放出が十分に機能するものであり、アーク起点が安定し、フリッカーを防止できる。
具体的には、波形（ａ′）は、波形（ａ）の電力が異なるだけであり、点灯周波数、低周波数、低周波数の長さ、低周波供給間隔は同じである。
具体的な波形（ａ′）を表３に示す。
なお、図６のパターンは、小電力点灯が長時間に及ぶ場合に適用されるパータンの一例であり、その他のパターンでも同様の効果を得ることができるものと考えられる。
【００３３】
【表３】
【００３４】
つぎに小電力点灯時における本願発明の点灯パラメータの数値範囲について述べる。
高圧放電ランプを６０Ｈｚ以下あるいは１０００Ｈｚ以上の小電力点灯周波数で小電力点灯させるとフリッカーが発生した。その原因を推定すると６０Ｈｚ以下の場合は周期が遅いので一方の電極が陰極動作をしている間に電極温度が下がり過ぎてしまい、つぎに陽極動作しても電極温度を十分に上げることができない為、アーク輝点が安定せずフリッカーが発生すると考えられる。また６０Ｈｚ以下になると人間の目にはちらついて見えるようになってくるので実用的ではない。
一方、１０００Ｈｚ以上の場合は１パルスあたりの時間が短すぎる為、電極温度が十分に上がらないうちに極性が反転しまう為、フリッカーが発生すると考えられる。
【００３５】
また、直流点灯期間が０．２秒以下または直流点灯の間隔が１００秒以上の場合も電極温度を十分に上げることができず、フリッカーが発生する。一方、直流点灯期間が５秒以上または直流点灯の間隔が１秒以下の場合は、電極温度が高すぎる為、第２の突起が形成せず、条件によっては第１の突起までも消失させてしまう。
このような理由により、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を小電力点灯周波数として交流電流を供給するとともに、直流電流であって、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲であり、前記直流点灯の間隔が１〜１００秒の範囲から選択された間隔で直流電流を供給し、前記交流電流と前記直流電流を交互に供給しながら点灯させることでフリッカーが無く、良好な点灯状態を作ることが出来る。
【００３６】
本願発明の点灯パラメータの数値範囲を明確にするため、点灯条件を変えてフリッカーの有無を調べた。
図７に定常点灯時に図５の点灯波形（ａ）で点灯させた場合の評価結果（１）を示す。（１）は、点灯電力をパラメータとして変化させた場合の評価を示したものである。
同図に示すように、点灯電力２３０Ｗ（定格電力比１００％）及び点灯電力１８４Ｗ（定格電力比８０％）で、定常点灯周波数３７０Ｈｚ、低周波数４６．２５Ｈｚ、低周波の長さ１サイクル、次の低周波が発生するまでの間隔０．１秒で点灯させた場合、フリッカはなく、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫであった。
【００３７】
図８に小電力点灯時に図５の点灯波形（ｂ）で点灯させた場合の評価結果（２）〜（８）を示す。
（２）〜（６）は点灯電力と小電力点灯周波数をパラメータとして変化させた場合、（７）は、直流点灯時間をパラメータとして変化させた場合、（８）は、次の直流電流が発生するまでの間隔をパラメータとして変化させた場合を示したものである。
同図の（２）は、点灯電力１８４Ｗ（定格電力比８０％）、点灯電力１３８Ｗ（定格電力比６０％）、点灯電力９２Ｗ（定格電力比４０％）及び点灯電力８１Ｗ（定格電力比３５％）で、小電力点灯周波数５０Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
この場合、同図に示すように、フリッカがあり、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであった。
この場合は、小電力点灯周波数が小さいので、極性反転している間に、一方の電極が冷めてしまうので、直流点灯においても、電極先端を溶かすことができない。
【００３８】
同図の（３）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数６０Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
同図に示すように、点灯電力が８１Ｗの場合を除き、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫとなったが、点灯電力が８１Ｗの場合は、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、ＮＧであった。
このように、点灯電力が定格電力の３５％になると、直流点灯時間を設けても電極先端を溶かすことができない。
【００３９】
同図の（４）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数５００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
同図に示すように、点灯電力が８１Ｗの場合を除き、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫとなったが、点灯電力が８１Ｗの場合は、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、ＮＧであった。
（３）と同様、点灯電力が定格電力の３５％になると、直流点灯時間を設けても電極先端を溶かすことができない。
同図の（５）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数１０００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。 同図に示すように、点灯電力が８１Ｗの場合を除き、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫとなったが、点灯電力が８１Ｗの場合は、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、ＮＧであった。
（３）（４）と同様、点灯電力が定格電力の３５％になると、直流点灯時間を設けても電極先端を溶かすことができない。
【００４０】
同図の（６）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数１１００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。 同図に示すように、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであった。
この場合は、小電力点灯周波数が大きいので、電極が暖まっていないうちに、極性反転してしまうので、保温効果がなく、直流点灯においても電極先端を溶かすことができない。
【００４１】
同図の（７）は、点灯電力を９２Ｗ（定格電力比４０％）で、小電力点灯周波数５００Ｈｚ、直流電流点灯時間を０．１秒、０．２秒、５秒、６秒と変え、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
同図に示すように、直流点灯時間が０．１秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり判定はＮＧとなり、直流点灯時間が６秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「なし」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであったが、直流点灯時間が０．２秒、５秒の場合は、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫであった。
この場合は、直流点灯時間が０．１秒になると、電極を暖める期間が短いので、電極先端を溶かすことができない。一方、６秒になると電極を暖める期間が長すぎるため、第１の突起まで溶かしてしまいＮＧとなる。
【００４２】
同図の（８）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数５００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔を０．５秒、１秒、１００秒、１１０秒と変えた場合を示す。
同図に示すように、次の直流電流が発生するまでの間隔が０．５秒、１１０秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「なし」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであり、次の直流電流が発生するまでの間隔が１１０秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであったが、次の直流電流が発生するまでの間隔が１秒、１００秒の場合、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫであった。
この場合、次の直流電流が発生するまでの期間が０．５秒になると、頻繁に電極を暖めることとなり、第１の突起を溶かしてしまう。一方、１１０秒になると電極を暖める間隔が長すぎるため、直流点灯時間を設けても、電極先端を溶かすことができない。
【００４３】
以上の実施例では、定常点灯時（定格電力の８０％より大きい電力で点灯させる場合）と小電力点灯時（定格電力の８０％以下の電力で点灯させる場合）における電流波形パターンについて説明したが、前記ディミング機能（コントラスト比を上げる為に画面に応じてランプへの入力電力を低く制御する機能）を用いた明るさ調整モードにおいても、上記小電力点灯時の電流波形で点灯させることにより安定に点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の対象となる高圧放電ランプを示す図である。
【図２】本発明の対象となる高圧放電ランプの電極の先端を模式化して表した図である。
【図３】本発明の対象となる高圧放電ランプの電極の突起の変化を模式化して示し下図である。
【図４】放電ランプを点灯させる給電装置の構成を示す図である。
【図５】放電ランプの電流波形の一例（パターン１）を示す図である。
【図６】放電ランプの電流波形の一例（パターン２）を示す図である。
【図７】定常点灯時に図５の点灯波形（ａ）で点灯させた場合の評価結果を示す図である。
【図８】小電力点灯時に図５の点灯波形（ｂ）で点灯させた場合の評価結果を示す図である。
【図９】高圧放電ランプの電極の突起の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 降圧チョッパー回路
２ フルブリッジ回路
３ スタータ回路
４ ドライバ
５ 制御部
５１ 駆動信号発生手段
５１ａ〜５１ｃ 交流信号発生部
５１ｄ 直流信号発生部
５１ｅ セレクタ
５２ コントローラ
５２ａ 点灯動作制御部
５２ｂ 周波数選択部
５２ｃ 電力制御部
１０ 高圧放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
１３ 導電用金属箔
１４ 外部リード
２０ 電極
Ｃｘ，Ｃ２ コンデンサ
Ｄｘ ダイオードと、
Ｌｘ リアクトル
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｘ 抵抗
Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ５，Ｑｘ スイッチング素子
Ｔ１ トランス
Ｅｔ 補助電極
【技術分野】
【０００１】
この発明は高圧放電ランプ点灯装置に関し、特に、水銀が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入されて、点灯時の圧力が２００気圧以上になる高圧放電ランプとその給電装置よりなる高圧放電ランプ点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、水銀が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入されて、点灯時の圧力が２００気圧以上になる超高圧放電ランプとその給電装置よりなる高圧放電ランプ点灯装置が知れている。
このような高圧放電ランプ点灯装置では、点灯中、高圧放電ランプに対して、特別な点灯方式によって、電極の先端に突起を形成し、この突起を起点としてアーク放電を安定化して、フリッカーの発生を防止している。
この特別な点灯方式は、特許文献１に記載の点灯方式であり、高圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を定常点灯周波数として交流電流を供給するとともに、定常点灯周波数よりも低い周波数であって、５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数を低周波数として、この低周波数の交流電流を、定常点灯周波数の交流電流に対して、半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、０．０１秒〜１２０秒の範囲から選択された間隔で、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給しながら点灯するものである。
【０００３】
このような高圧放電ランプ点灯装置を用いた、プロジェクター装置の多くはランプを定格電力で点灯させるノーマルモードと電力を下げて使用するエコモードをユーザーが任意に切り替えて使用できるようになっている。従来、エコモードはノーマルモードの８０％程度の電力が一般的である。
さらに、近年、ノーマルモードの８０％以下の電力、例えば６０％〜４０％で使用するスーパーエコモードや、コントラスト比を上げる為に画面に応じてランプへの入力電力を低く制御するディミング機能を用いた明るさ調整モードでの使用ニーズがある。
【０００４】
現在の高圧放電ランプ点灯装置では、「ノーマルモード」と「エコモード」の両方を備えたものが一般的であり、本明細書では、「ノーマルモード」と「エコモード」でランプを点灯することを、定常点灯と規定する。
また、「スーパーエコモード」は定常点灯時より電力が小さく、「明るさ調整モード」でも定常点灯時より電力が小さくなるので、「スーパーエコモード」と「明るさ調整モード」でランプを点灯することを、小電力点灯と規定する。
【特許文献１】特開２００６−５９７９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載される技術によって高圧放電ランプを「スーパーエコモード」と「明るさ調整モード」で点灯させると、点灯電力の低下に伴い電極の温度が低下し電極からの熱電子放出が不十分になる為、アーク輝点が安定せず、いわゆるフリッカーが発生した。
このフリッカー現象が発生する原理を、図９を用いて説明する。
図９は、電極の突起の状態を示す模式図であり、２０は電極、２０ａは電極の球部、２１は電極２０の先端部に形成される突起である。
【０００６】
図９（ａ）はノーマルモードもしくはエコモードでランプを点灯させた時のアークの状態を模式的に示したものである。アークは電極先端の突起間で安定して放電しており、フリッカーは認められなかった。
図９（ｂ）はノーマルモードもしくはエコモードからスーパーエコモードあるいは明るさ調整モードに切り替えた直後のアークの状態を模式的に示したものである。点灯電力の低下の伴い電極の温度が低下し熱電子放出が不十分になる為、アーク輝点が安定せず、フリッカーが発生した。
図９（ｃ）はスーパーエコモードあるいは明るさ調整モードでフリッカーが発生したまま、ランプを点灯し続けた時のアークの状態を模式的に示したものである。フリッカーは電極温度が低いと発生する。フリッカーが発生しない適正な電極温度であれば、放電容器内に封入されたハロゲンガスによりハロゲンサイクルが作用し、タングステンからなる蒸発したタングステンは再び電極に戻ってくるが、この状態では電極温度が低いため、ハロゲンサイクルが作用しない為、電極表面は侵食され電極が変形する。
【０００７】
以上のように、水銀が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入され、点灯時の圧力が２００気圧以上になる超高圧放電ランプにおいては、小電力点灯時、フリッカーが発生し、安定した点灯をさせることができなかった。
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、この発明が解決しようとする課題は、水銀封入量が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の超高圧放電ランプにおいて、小電力点灯時において、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカーの発生を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を次のように解決する。
石英ガラスからなる放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２．０ｍｍ以下の間隔で対向配置して、この放電容器に０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀と、１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3 〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置から構成される高圧放電ランプ点灯装置において、給電装置は、上記高圧放電ランプに対して交流電流と直流電流を供給して次のように点灯させる。
（１）定常点灯時（定格電力の８０％より大きい電力で点灯させる場合）
前記高圧放電ランプに対して、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給する。
定常点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であり、前記低周波数の交流電流は、前記定常点灯周波数の交流電流の周波数よりも低い５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流である。該低周波数の交流電流は、半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、低周波数の交流電流が発生し、次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が、０．０１秒〜１２０秒の範囲である。
（２）小電力点灯時（定格電力の８０％以下の電力で点灯させる場合）
前記高圧放電ランプに対して、小電力点灯周波数の交流電流と直流電流を交互に供給する。
前記小電力点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であり、直流電流は、０．２〜５秒の範囲の長さであって、直流電流が発生し、次の前記直流電流が発生するまでの間隔が、１〜１００秒の範囲である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高圧放電ランプ点灯装置においては、水銀封入量が０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の超高圧放電ランプにおいて、小電力点灯時において、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカーの発生を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１に本発明の対象となる高圧放電ランプを示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には一対の電極２０が２ｍｍ以下の間隔で対向配置している。また、発光部１１の両端部には封止部１２が形成される。この封止部１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔１３の一端には電極２０の軸部が接合しており、また、金属箔１３の他端には外部リード１４が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。
発光部１１には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのもので、０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時２００気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２５０気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現できる。
【００１１】
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3 〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆるハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型できわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止をいう作用もある。
放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径１０ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、発光管内容積６４．８ｍｍ3 、定格電圧８０Ｖ、定格電力２３０Ｗであり交流点灯される。
【００１２】
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請させる一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。
ランプの管壁負荷値は０．８〜２．４Ｗ／ｍｍ2 、具体的には２．１５Ｗ／ｍｍ2 となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することがプロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載された場合に、演色性の良い放射光を提供することができる。
【００１３】
図２は電極先端と突起を示すことを目的として、図１に示す電極２０の先端を模式化して表したものである。電極２０は、それぞれ球部２０ａと軸部２０ｂから構成され、球部２０ａの先端に第１の突起２１と第２の突起２２が形成している。この第２の突起２２は、ノーマルモードあるいはエコモードから小電力点灯に切り替えた直後の時点では存在しない場合であっても、その後の点灯により形成される。
この第２の突起２２は、いかなる放電ランプであっても生じるというわけではなく、電極間距離が２ｍｍ以下であって、発光部に０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀と、希ガスと、１×１０-6〜１×１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲でハロゲンを封入したショートアーク型放電ランプにおいて、ランプ点灯に伴い形成される。
【００１４】
本願発明によれば、ランプを小電力点灯で点灯させることにより、第１の突起２１の先端（他方の電極に対向する端部）には、第２の突起２２が形成される。
このような第２の突起２２が形成される現象は、必ずしも明らかではないが、図３を用いて、電極の突起の変化を模式化して説明する。
（ａ）交流点灯（図３（ａ））
ノーマルモードあるいはエコモードで点灯している時は第１の突起しか存在せず、電極は高温である為、第１の突起の表層の大部分が溶融状態にあり、小電力点灯に切り替えると電力の低下にともない電極温度も低下するので、溶融している部分が縮小し、アークアタッチメントしている付近のみが溶融している状態となる。
【００１５】
（ｂ）直流点灯（図３（ｂ））
小電力点灯時では、ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された小電力点灯周波数の交流を供給し、この交流電流に続き直流電流を供給する。この直流は、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲であり、直流点灯の間隔（直流電流供給間隔）が１〜１００秒の範囲から選択された間隔である。このような直流点灯中は、アークアタッチメントしている付近の陽極となっている方の電極の第１の突起２１のみが溶融しており、表面張力により溶融部分が盛り上がり第２の突起２２が形成される。
（ｃ）交流点灯（図３（ｃ））
引き続き、小電力点灯を続けるが、直流電流から、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された小電力点灯周波数の交流に切り替える。
【００１６】
（ｄ）直流点灯（図３（ｄ））
さらに引き続き、小電力点灯を続けるが、小電力点灯周波数の交流から、前記の点灯方式の直流電流の供給に切り替える。この場合、先の直流電流の供給で陰極となっていた方の電極が陽極となるように、直流電流の極性を変えて電極に直流電流を供給する。
この時、今度は、前回とは反対側の電極が陽極となっており、アークアタッチメントしている付近の陽極となっている方の電極の第１の突起２１のみが溶融し、表面張力により溶融部分が盛り上がり第２の突起２２が形成される。
（ｅ）交流点灯（図３（ｅ））
さらに引き続き、小電力点灯を続けるが、直流電流から、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された小電力点灯周波数の交流に切り替える。
これらの動作を繰り返すことにより両方の電極の第１の突起２１の先端に第２の突起２２が形成されるものと考えられる。
【００１７】
このようにして形成された第２の突起２２は、ノーマルモードあるいはエコモードに切り替えると電力の上昇にともない電極温度も上昇するので消失し、再び小電力点灯に切り替えると上述したメカニズムにより再び第２の突起２２が形成される。
さらに、本願発明が対象とされる放電ランプは、第１の突起２１の先端に第２の突起２２が形成され、そこを起点としてアーク放電をするため、アークからの光が電極の球部２０ａによって遮られにくくなり、このため、光の利用効率が向上するという利点も生じる。なお、図２は模式化した図面ではあるが、通常、軸部２０ｂの先端には、軸径より大きい径を有する球部に相当する要素を有している。
【００１８】
図４に上記放電ランプを点灯させる給電装置の構成を示す。
点灯装置は放電ランプ１０と給電装置から構成される。給電装置は、直流電圧が供給される降圧チョッパ回路１と、降圧チョッパ回路１の出力側に接続され直流電圧を交流電圧に変化させて放電ランプ１０に供給するフルブリッジ型インバータ回路２（以下、「フルブリッジ回路」ともいう）と、放電ランプに直列接続されたコイルＬ１、コンデンサＣ１、およびスタータ回路３と、上記フルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するドライバ４と、制御部５から構成される。
制御部５は例えばマイクロプロセッサ等の処理装置で構成することができ、図４ではその機能構成をブロック図で示している。
【００１９】
図４において、降圧チョッパ回路１は、直流電圧が供給される＋側電源端子に接続されたスイッチング素子ＱｘとリアクトルＬｘと、スイッチング素子ＱｘとリアクトルＬｘの接続点と−側電源端子間にカソード側が接続されたダイオードＤｘと、リアクトルＬｘの出力側に接続された平滑コンデンサＣｘと、平滑コンデンサＣｘの−側端子とダイオードＤｘのアノード側の間に接続された電流検出用の抵抗Ｒｘから構成される。
上記スイッチング素子Ｑｘを所定のデューティで駆動することにより、入力直流電圧Ｖdcをこのデューティに応じた電圧に降圧する。降圧チョッパ回路１の出力側には、電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２の直列回路が設けられている。
フルブリッジ回路２は、ブリッジ状に接続したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４から構成され、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を交互にオンにすることにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点間に矩形波状の交流電圧が発生する。
スタータ回路３は、抵抗Ｒ３とスイッチング素子Ｑ５の直列回路と、コンデンサＣ２とトランスＴ１から構成される。
スイッチング素子Ｑ５をオンにすると、コンデンサＣ２に充電されていた電荷がスイッチング素子Ｑ５、トランスＴ１の一次側巻線を介して放電し、トランスＴ１の二次側にパルス状の高電圧が発生する。この高電圧は、ランプ１０の補助電極Ｅｔに印加され、ランプを点灯させる。
【００２０】
上記回路において、ＤＣ（直流）点灯はフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のスイッチング周期を調整することで達成でき、また、出力電力は降圧チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑｘの動作デューティーを調整することで達成できる。
一例として、定常点灯の「ノーマルモード」は２３０Ｗ、定常点灯の「エコモード」は１８４Ｗ、小電力点灯は１４０Ｗである。
降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘは、ゲート信号Ｇｘのデューティに応じてオン／オフし、ランプ１０に供給される電力が変化する。すなわち、電力アップならＱｘのデューティーを上げ、電力ダウンならＱｘのデューティーを下げるなどして、その入力された電力調整信号値に合致する電力値になるようにゲート信号Ｇｘの制御を行う。
【００２１】
制御部５は、駆動信号発生手段５１と、コントローラ５２から構成される。
駆動信号発生手段５１は、例えば交流信号発生部５１ａ〜５１ｃ、直流信号発生部５１ｄと、これらの出力を選択するセレクタ５１ｅから構成され、交流信号発生部５１ａ〜５１ｃ、直流信号発生部５１ｄの出力を選択的に出力し、フルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するための駆動信号を発生する。
コントローラ５２は、ランプ１０の点灯動作を制御する点灯動作制御部５２ａと、外部からの点灯電力指令に応じて、降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘを設定されたデューティで駆動し、ランプ電力を制御する電力制御部５２ｃを備える。
また、上記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の駆動信号を設定するため、定常点灯か小電力点灯かに応じて上記駆動信号発生手段５１のセレクタに周波数選択指令を送出する周波数選択部５２ｂを備える。
電力制御部５２ｃは、電流検出用の抵抗Ｒｘの両端電圧と、電圧検出用の抵抗Ｒ１，Ｒ２により検出された電圧から、ランプ電流Ｉ、ランプ電圧Ｖを求めてランプ電力を演算し、この電力が点灯電力指令に一致するように降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘのデューティを制御する。また、点灯電力指令の値から定常点灯か、小電力点灯かを判別し、判別結果を周波数選択部５２ｂに送出する。
【００２２】
図５、図６は放電ランプ１０の電流波形の一例を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表し、２種類の点灯パターンであるパターン１（図５）とパターン２（図６）を示す。
図４に示した給電装置は次のように動作し、図５、図６に示すパターンの電流をランプに供給し点灯させる。
（１）点灯指令が与えられると、ランプ１０への給電が開始されるとともに、コントローラ５２の点灯動作制御部５２ａは、始動回路駆動信号を発生し、スタータ回路３をトリガして、ランプ１０を点灯させる。
（２）ランプ１０が点灯すると、電力制御部５２ｃにおいて、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２により検出される電圧値Ｖと、抵抗Ｒｘにより検出される電流値Ｉにより点灯電力が演算される。
（３）コントローラ５２の電力制御部５２ｃは、点灯電力指令信号と、上記演算された電力値に基づき、降圧チョッパー回路１のスイッチング素子Ｑｘを制御して、点灯電力を制御する。
【００２３】
（４）点灯電力指令値が大きい（ランプの定格電力の８０％より大きい）定常点灯時には、コントローラ５２の周波数選択部５２ｂは、駆動信号発生手段５１のセレクタ５１ｅにより、交流信号発生部５１ａの出力と交流信号発生部５１ｃの出力を選択し、セレクタから定常点灯周波数信号ｆ１と低周波信号ｆ３を交互に出力させる。
セレクタ５１ｅの出力はドライバ４を介してフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられる。
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記定常点灯時、定常点灯周波数信号ｆ１（６０〜１０００Ｈｚ）で駆動されるが、第１の所定時間（０．０１秒〜１２０秒）毎に、定常点灯周波数よりも低い周波数である低周波信号ｆ３（５〜２００Ｈｚ）で、第２の所定時間（該低周波信号の半サイクル〜５サイクルの期間）、駆動される（図５の定常点灯時の波形参照）。
【００２４】
（５）点灯電力指令値が小さい（ランプの定格電力の８０％以下）小電力点灯時、コントローラ５２の周波数選択部５２ｂは、駆動信号発生手段５１のセレクタ５１ｅにより、交流信号発生部５１ｂの出力と直流信号発生部５１ｄの出力を選択し、セレクタ５１ｅから小電力点灯周波数信号ｆ２と直流電圧＋Ｖ１、−Ｖ１を交互に出力させる。直流電圧の極性は、出力される毎に反転する。
セレクタ５１ｅの出力はドライバ４を介してフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられる。
スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記小電力点灯時、小電力点灯周波数信号ｆ２（６０〜１０００Ｈｚ）で駆動されるが、第３の所定時間（１秒〜１００秒）毎に、極性が交互に変わる直流電圧＋Ｖ１、−Ｖ１で、第４の所定時間（０．２〜５秒）、駆動される（図５の小電力点灯時の波形参照）。
【００２５】
（６）なお、小電力点灯時に、小電力点灯が長時間（例えば３時間以上）に及ぶ場合、第２の突起が変形し、ランプ電圧値Ｖが上昇する。
コントローラ５２の周波数選択部５２ｂは、上記電圧値Ｖの値が閾値を越えると、駆動信号発生手段５１のセレクタ５１ｅにより、交流信号発生部５１ｂの出力と交流信号発生部５１ｃの出力を選択し、セレクタ５１ｅから小電力点灯周波数信号ｆ２と低周波信号ｆ３を交互に出力させる。
セレクタ５１ｅの出力はドライバ４を介してフルブリッジ回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に与えられ、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記小電力点灯時、小電力点灯周波数信号ｆ２（６０〜１０００Ｈｚ）で駆動されるが、第１の所定時間（０．０１秒〜１２０秒）毎に、定常点灯周波数よりも低い周波数である低周波信号ｆ３（５〜２００Ｈｚ）で、第２の所定時間（該低周波信号の半サイクル〜５サイクルの期間）、駆動される（図６の小電力点灯時波形ａ’参照）。
【００２６】
以下、図５、図６に示すパターンについて詳述する。
図５のパターン１では、定常点灯時（ノーマルモードあるいはエコモードの時）には放電ランプ１０を波形（ａ）で点灯させ、小電力点灯時には波形（ｂ）に切り替えて点灯させる。
定常点灯時には図５に示すように波形（ａ）で点灯させる。
波形（ａ）は、高電圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を定常点灯周波数として交流電流を供給するとともに、この定常点灯周波数よりも低い周波数であって、５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数を低周波数として、この低周波数の交流電流を、前記定常点灯周波数の交流電流に対して、低周波のサイクル数で半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、０．０１秒〜１２０秒の範囲から選択された間隔（低周波が発生し次の低周波が発生するまでの間隔）で、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給しながら点灯する。
具体的な波形（ａ）の例を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
そして、定常点灯時より電力が小さい小電力点灯時に、波形（ｂ）で点灯させる。
波形（ｂ）は、高圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を小電力点灯周波数として交流電流を供給するとともに、直流電流であって、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲であり、前記直流点灯の間隔が１〜１００秒の範囲から選択された間隔（直流電流が発生し次の直流電流が発生するまでの間隔）で直流電流を供給し、前記小電力点灯周波数の交流電流と前記直流電流を交互に供給しながら点灯させる。
具体的な波形（ｂ）を以下の表２に示す。
【００２９】
【表２】
【００３０】
定常点灯（「ノーマルモード」）のときの電力を定格電力の１００％とした場合に、省電力点灯のときの電力は定格電力に対しては、例えば６０％〜４０％の範囲である。
１本のランプで調光範囲が大きければ、明るい場所では高電力でランプを点灯させることで鮮明な画像を表示させることができ、また、暗い場所では低電力で点灯させることで省エネにすることができ、さらに、冷却も弱くすることが出来る。したがって、調光範囲が大きければ、静音設計が可能になる。また表示する画像に応じて点灯電力を連続的に調光することでコントラスト比の高い画像を表示させることが出来る。
一方、定常点灯（ノーマルモード）の４０％以下の電力になるとランプの点灯維持が困難になる。
【００３１】
図６のパターン２では、定常点灯時（ノーマルモードあるいはエコモードの時）は波形（ａ）で放電ランプ１０を点灯させ、小電力点灯時は先ず初めに波形（ｂ）に切り替えられ、その後、波形（ａ′）で点灯するパターンで点灯させる。
パターン２では、定常点灯時に、波形（ａ）で点灯させる。この波形（ａ）は、パターン１の波形（ａ）と同じである。
そして、定常点灯時より電力が小さい小電力点灯時には、波形（ｂ）で点灯させる。この波形（ｂ）は、パターン１の波形（ｂ）と同じである。
この波形（ｂ）によって、小電力点灯時に、電極に第２の突起を形成する。
小電力点灯が長時間、例えば３時間以上に及ぶ場合、この波形（ｂ）で３時間以上連続点灯していると、第２の突起が変形する場合がある。
変形する理由は第２の突起が形成された後、波形（ｂ）で点灯を続けると、電極先端の温度が高くなりハロゲンサイクルにより電極の帰還するタングステン量よりも蒸発量の方が多い為と考えられる。
第２の突起が変形し始めたにも係わらず点灯をそのまま続けるとフリッカーが発生し出す。
このように第２の突起が変形し始めると電圧値も上昇し始めるので、電圧値が閾値を超えた時点で、波形（ａ′）で点灯する。
【００３２】
この波形（ａ′）は、定常点灯時の波形範囲を満たす波形であり、高圧放電ランプに対して、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を、小電力第２点灯周波数として交流電流を供給するとともに、この小電力第２点灯周波数よりも低い周波数であって、５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数を低周波数として、この低周波数の交流電流を、前記小電力第２点灯周波数の交流電流に対して、低周波のサイクル数で半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、０．０１秒〜１２０秒の範囲から選択された間隔（低周波が発生し次の低周波が発生するまでの間隔）で、小電力第２点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給しながら点灯する。
このように小電力時に、波形（ａ′）でランプを点灯すると電極の変形が抑制され、しかも、電極の第２の突起は、非常に体積が小さな突起であり、第２の突起は温度低下が少なく、熱電子放出が十分に機能するものであり、アーク起点が安定し、フリッカーを防止できる。
具体的には、波形（ａ′）は、波形（ａ）の電力が異なるだけであり、点灯周波数、低周波数、低周波数の長さ、低周波供給間隔は同じである。
具体的な波形（ａ′）を表３に示す。
なお、図６のパターンは、小電力点灯が長時間に及ぶ場合に適用されるパータンの一例であり、その他のパターンでも同様の効果を得ることができるものと考えられる。
【００３３】
【表３】
【００３４】
つぎに小電力点灯時における本願発明の点灯パラメータの数値範囲について述べる。
高圧放電ランプを６０Ｈｚ以下あるいは１０００Ｈｚ以上の小電力点灯周波数で小電力点灯させるとフリッカーが発生した。その原因を推定すると６０Ｈｚ以下の場合は周期が遅いので一方の電極が陰極動作をしている間に電極温度が下がり過ぎてしまい、つぎに陽極動作しても電極温度を十分に上げることができない為、アーク輝点が安定せずフリッカーが発生すると考えられる。また６０Ｈｚ以下になると人間の目にはちらついて見えるようになってくるので実用的ではない。
一方、１０００Ｈｚ以上の場合は１パルスあたりの時間が短すぎる為、電極温度が十分に上がらないうちに極性が反転しまう為、フリッカーが発生すると考えられる。
【００３５】
また、直流点灯期間が０．２秒以下または直流点灯の間隔が１００秒以上の場合も電極温度を十分に上げることができず、フリッカーが発生する。一方、直流点灯期間が５秒以上または直流点灯の間隔が１秒以下の場合は、電極温度が高すぎる為、第２の突起が形成せず、条件によっては第１の突起までも消失させてしまう。
このような理由により、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を小電力点灯周波数として交流電流を供給するとともに、直流電流であって、直流点灯期間が０．２〜５秒の範囲であり、前記直流点灯の間隔が１〜１００秒の範囲から選択された間隔で直流電流を供給し、前記交流電流と前記直流電流を交互に供給しながら点灯させることでフリッカーが無く、良好な点灯状態を作ることが出来る。
【００３６】
本願発明の点灯パラメータの数値範囲を明確にするため、点灯条件を変えてフリッカーの有無を調べた。
図７に定常点灯時に図５の点灯波形（ａ）で点灯させた場合の評価結果（１）を示す。（１）は、点灯電力をパラメータとして変化させた場合の評価を示したものである。
同図に示すように、点灯電力２３０Ｗ（定格電力比１００％）及び点灯電力１８４Ｗ（定格電力比８０％）で、定常点灯周波数３７０Ｈｚ、低周波数４６．２５Ｈｚ、低周波の長さ１サイクル、次の低周波が発生するまでの間隔０．１秒で点灯させた場合、フリッカはなく、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫであった。
【００３７】
図８に小電力点灯時に図５の点灯波形（ｂ）で点灯させた場合の評価結果（２）〜（８）を示す。
（２）〜（６）は点灯電力と小電力点灯周波数をパラメータとして変化させた場合、（７）は、直流点灯時間をパラメータとして変化させた場合、（８）は、次の直流電流が発生するまでの間隔をパラメータとして変化させた場合を示したものである。
同図の（２）は、点灯電力１８４Ｗ（定格電力比８０％）、点灯電力１３８Ｗ（定格電力比６０％）、点灯電力９２Ｗ（定格電力比４０％）及び点灯電力８１Ｗ（定格電力比３５％）で、小電力点灯周波数５０Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
この場合、同図に示すように、フリッカがあり、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであった。
この場合は、小電力点灯周波数が小さいので、極性反転している間に、一方の電極が冷めてしまうので、直流点灯においても、電極先端を溶かすことができない。
【００３８】
同図の（３）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数６０Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
同図に示すように、点灯電力が８１Ｗの場合を除き、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫとなったが、点灯電力が８１Ｗの場合は、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、ＮＧであった。
このように、点灯電力が定格電力の３５％になると、直流点灯時間を設けても電極先端を溶かすことができない。
【００３９】
同図の（４）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数５００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
同図に示すように、点灯電力が８１Ｗの場合を除き、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫとなったが、点灯電力が８１Ｗの場合は、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、ＮＧであった。
（３）と同様、点灯電力が定格電力の３５％になると、直流点灯時間を設けても電極先端を溶かすことができない。
同図の（５）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数１０００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。 同図に示すように、点灯電力が８１Ｗの場合を除き、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫとなったが、点灯電力が８１Ｗの場合は、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、ＮＧであった。
（３）（４）と同様、点灯電力が定格電力の３５％になると、直流点灯時間を設けても電極先端を溶かすことができない。
【００４０】
同図の（６）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数１１００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。 同図に示すように、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであった。
この場合は、小電力点灯周波数が大きいので、電極が暖まっていないうちに、極性反転してしまうので、保温効果がなく、直流点灯においても電極先端を溶かすことができない。
【００４１】
同図の（７）は、点灯電力を９２Ｗ（定格電力比４０％）で、小電力点灯周波数５００Ｈｚ、直流電流点灯時間を０．１秒、０．２秒、５秒、６秒と変え、次の直流電流が発生するまでの間隔４秒で点灯させた場合を示す。
同図に示すように、直流点灯時間が０．１秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり判定はＮＧとなり、直流点灯時間が６秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「なし」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであったが、直流点灯時間が０．２秒、５秒の場合は、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫであった。
この場合は、直流点灯時間が０．１秒になると、電極を暖める期間が短いので、電極先端を溶かすことができない。一方、６秒になると電極を暖める期間が長すぎるため、第１の突起まで溶かしてしまいＮＧとなる。
【００４２】
同図の（８）は、上記（２）と同様の点灯電力で、小電力点灯周波数５００Ｈｚ、直流電流点灯時間１秒、次の直流電流が発生するまでの間隔を０．５秒、１秒、１００秒、１１０秒と変えた場合を示す。
同図に示すように、次の直流電流が発生するまでの間隔が０．５秒、１１０秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「なし」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであり、次の直流電流が発生するまでの間隔が１１０秒の場合、フリッカが「あり」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「なし」、電極変形は「あり」となり、判定はＮＧであったが、次の直流電流が発生するまでの間隔が１秒、１００秒の場合、フリッカが「なし」、第１の突起は「あり」、第２の突起は「あり」、電極変形は「なし」となり、判定はＯＫであった。
この場合、次の直流電流が発生するまでの期間が０．５秒になると、頻繁に電極を暖めることとなり、第１の突起を溶かしてしまう。一方、１１０秒になると電極を暖める間隔が長すぎるため、直流点灯時間を設けても、電極先端を溶かすことができない。
【００４３】
以上の実施例では、定常点灯時（定格電力の８０％より大きい電力で点灯させる場合）と小電力点灯時（定格電力の８０％以下の電力で点灯させる場合）における電流波形パターンについて説明したが、前記ディミング機能（コントラスト比を上げる為に画面に応じてランプへの入力電力を低く制御する機能）を用いた明るさ調整モードにおいても、上記小電力点灯時の電流波形で点灯させることにより安定に点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の対象となる高圧放電ランプを示す図である。
【図２】本発明の対象となる高圧放電ランプの電極の先端を模式化して表した図である。
【図３】本発明の対象となる高圧放電ランプの電極の突起の変化を模式化して示し下図である。
【図４】放電ランプを点灯させる給電装置の構成を示す図である。
【図５】放電ランプの電流波形の一例（パターン１）を示す図である。
【図６】放電ランプの電流波形の一例（パターン２）を示す図である。
【図７】定常点灯時に図５の点灯波形（ａ）で点灯させた場合の評価結果を示す図である。
【図８】小電力点灯時に図５の点灯波形（ｂ）で点灯させた場合の評価結果を示す図である。
【図９】高圧放電ランプの電極の突起の状態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４５】
１ 降圧チョッパー回路
２ フルブリッジ回路
３ スタータ回路
４ ドライバ
５ 制御部
５１ 駆動信号発生手段
５１ａ〜５１ｃ 交流信号発生部
５１ｄ 直流信号発生部
５１ｅ セレクタ
５２ コントローラ
５２ａ 点灯動作制御部
５２ｂ 周波数選択部
５２ｃ 電力制御部
１０ 高圧放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
１３ 導電用金属箔
１４ 外部リード
２０ 電極
Ｃｘ，Ｃ２ コンデンサ
Ｄｘ ダイオードと、
Ｌｘ リアクトル
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒｘ 抵抗
Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ５，Ｑｘ スイッチング素子
Ｔ１ トランス
Ｅｔ 補助電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなる放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２．０ｍｍ以下の間隔で対向配置して、この放電容器に０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀と、１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3 〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置から構成される高圧放電ランプ点灯装置において、
前記給電装置は、定常点灯時には、前記高圧放電ランプに対して、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給するとともに、
前記定常点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であって、
前記低周波数の交流電流は、前記定常点灯周波数の交流電流の周波数よりも低い５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であって、半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、
前記低周波数の交流電流が発生し、次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が、０．０１秒〜１２０秒の範囲であり、
また、前記給電装置は、定常点灯時より電力が小さい小電力点灯時には、前記高圧放電ランプに対して、小電力点灯周波数の交流電流と直流電流を交互に供給するとともに、
前記小電力点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であって、
前記直流電流は、０．２〜５秒の範囲の長さであって、
前記直流電流が発生し、次の前記直流電流が発生するまでの間隔が、１〜１００秒の範囲である
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１】
石英ガラスからなる放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２．０ｍｍ以下の間隔で対向配置して、この放電容器に０．２０ｍｇ／ｍｍ3 以上の水銀と、１０-6μｍｏｌ／ｍｍ3 〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3 の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置から構成される高圧放電ランプ点灯装置において、
前記給電装置は、定常点灯時には、前記高圧放電ランプに対して、定常点灯周波数の交流電流と低周波数の交流電流を交互に供給するとともに、
前記定常点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であって、
前記低周波数の交流電流は、前記定常点灯周波数の交流電流の周波数よりも低い５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であって、半サイクル以上５サイクル以下の長さであって、
前記低周波数の交流電流が発生し、次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が、０．０１秒〜１２０秒の範囲であり、
また、前記給電装置は、定常点灯時より電力が小さい小電力点灯時には、前記高圧放電ランプに対して、小電力点灯周波数の交流電流と直流電流を交互に供給するとともに、
前記小電力点灯周波数の交流電流は、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流であって、
前記直流電流は、０．２〜５秒の範囲の長さであって、
前記直流電流が発生し、次の前記直流電流が発生するまでの間隔が、１〜１００秒の範囲である
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−１２３４７８（Ｐ２０１０−１２３４７８Ａ）
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２９７７３５（Ｐ２００８−２９７７３５）
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月３日（２０１０．６．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２１日（２００８．１１．２１）
【出願人】（０００１０２２１２）ウシオ電機株式会社 (1,414)
【Ｆターム（参考）】
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