高圧放電ランプ点灯装置
【課題】突起の位置ずれによる照度維持率の低下を抑制し、放電ランプの長寿命化を図ることができる点灯装置を提供すること。
【解決手段】石英ガラスからなる放電容器内に一対の電極が対向配置されるとともに水銀が封入された高圧放電ランプを点灯させる点灯装置において、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数（基本周波数）の定常点灯時の交流電流と、この基本周波数よりも低い５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数の低周波とが交互に発生するよう交流電流を供給し、放電ランプの点灯電圧の変化に対応して当該低周波の周波数を変化させ、かつ、上記基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するように制御する。これにより、突起の位置ずれを抑制し、照度維持率の低下を抑制することができ、光源の寿命を長くすることができる。
【解決手段】石英ガラスからなる放電容器内に一対の電極が対向配置されるとともに水銀が封入された高圧放電ランプを点灯させる点灯装置において、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数（基本周波数）の定常点灯時の交流電流と、この基本周波数よりも低い５〜２００Ｈｚの範囲から選択された周波数の低周波とが交互に発生するよう交流電流を供給し、放電ランプの点灯電圧の変化に対応して当該低周波の周波数を変化させ、かつ、上記基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するように制御する。これにより、突起の位置ずれを抑制し、照度維持率の低下を抑制することができ、光源の寿命を長くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はプロジェクタ等の光源に好適に使用され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に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の光源用のランプには、放電容器の内部に水銀が０．２ｍｇ／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が使用されている。このような高圧放電ランプは、点灯中、電極の先端側表面に突起が形成され、この突起にアークが保持されることにより、安定的な点灯状態が維持されることが知られている。
一方、高圧放電ランプを長期間同じ状態で点灯した場合には、突起が複数形成したり、電極の先端表面部に凹凸が発生したりすることがある。電極先端の表面部が乱れると、放電位置が不安定となり、アーク移動による照度低下やチラツキが発生することが知られている。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１には、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を定常周波数として、高圧放電ランプに供給するとともに、周波数が５〜２００Ｈｚの範囲、挿入される波の数を１単位とした場合に１単位から１０単位の範囲、挿入される間隔が０．０１秒〜１２０秒の範囲の中から各々選択された低周波を、放電ランプの点灯電圧の変化に対応して当該低周波の選択すべきパラメータを変化させながら、前記定常周波数の交流電流の中に間欠的（周期的）に挿入する放電ランプの点灯方式について記載されている。
【０００４】
図１１に上記特許文献１に記載される放電ランプの点灯方式を示す。
同図（ａ）はランプ電圧が低い場合を示し、同図（ｂ）はランプ電圧が高い場合を示す。同図（ａ）に示すように、ランプ電圧が低い場合には、周波数６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流を、定常点灯時の基本的な周波数（基本周波数）の交流電流として供給し、かつ、所定の間隔をもって、上記基本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供給する。そして、ランプ電圧が上昇した場合には、同図（ｂ）に示すように、所定の間隔をもって供給する基本周波数よりも低い周波数の幅を広くする。これにより、突起の温度を最適な状態に常に保つことができる。
すなわち、この技術によれば、電極先端に突起を形成させて、当該突起を起点として安定なアーク放電を形成することができ、また、ランプの点灯電圧が変化した場合であっても、アーク起点となるべき突起のみを発生、維持するとともに、当該突起以外の余計な突起は消失させることができ、電極の長寿命化を図ることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の点灯方式によれば、ランプの点灯電圧が変化した場合でも、アーク起点となるべき突起のみを発生、維持するとともに、当該突起以外の余計な突起は消失させることができる。
しかし、上記点灯方式によりランプを点灯させる場合であっても、ランプ電圧の変化がない期間においては、定常点灯時の基本周波数よりも低い一定の周波数を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させることになる。
【０００７】
定常点灯時の基本周波数に対して、基本周波数より低い周波数を挿入した場合の電極の状態を図１２に示す。なお、図１２（ａ）は点灯電流波形を示し、同図（ｂ−１）（ｂ−２）（ｃ−１）（ｃ−２）は電極の状態を示す。
陽極サイクル時に突起の温度は上昇してタングステンを気相中に供給する。その後に極性反転して陰極サイクルとなった時に突起の温度は急激に低下する。
その時に突起根元付近が気相からのタングステンの凝固する温度となると思われ、図１２（ｂ−１）に示すように、突起根元付近に、気相からの多くタングステンが堆積する。また、時間幅も長いためアーク中のイオン化したタングステンも多く引っ張る事ができ、より多く堆積する。
突起根元に多く堆積したタングステンは次の低周波で陽極サイクルとなった時に溶融し突起の一部となる。しかし、その時に、図１２（ｂ−２）に示すように、堆積したタングステンを溶融して突起の一部として取り込まれた時に、突起が移動してしまうことがある。つまり、低周波の陽極サイクルで供給したタングステンを直後の陰極サイクルで過剰に堆積させる事が突起移動に繋がり、この細かい移動を繰り返して、突起が移動してしまうものと考えられる。
【０００８】
上記特許文献１に記載の点灯方式を用いた場合であっても、ランプ電圧の変化がない状態がある期間以上続くと、上記のような現象が生じ、電極の突起が移動してしまうことが分かった。
すなわち、本発明者が鋭意検討したところ、点灯中、例えば１０分以上ランプ電圧が変化しない状況において、その期間、低周波数が変化せず、また低周波数が基本周波数に挿入されるタイミングが変化しない場合に、上記突起の位置ずれが生じることが分かった。
電極は、上記したようにアーク放電による熱を受けて突起が溶融・蒸発し、その蒸発したものが再度突起として堆積することを繰り返しているが、基本周波数を供給する期間が一定であると、蒸発したタングステンが突起根元付近に多く凝固して電極に付着する位置がある程度決められて、低周波数が変化しない状況においては、発光管内における熱対流の影響を受けて、電極先端以外の位置に堆積が生じたものと推測される。
【０００９】
上記のように突起が移動し、図１２（ｃ−１）から（ｃ−２）に示すようになると、電極間距離が増大し点灯電圧が上昇し、また、アーク位置の変化により照度は低下する。
さらに、点灯電圧が上昇するため、図１１に示したように、挿入された低周波の幅は広がる。このように、低周波数が低くなると突起は加熱されて蒸発量が増え、発光管内壁に黒化が生じる。これを何度も繰り返されることで、照度維持率が時間と共に低下してしまう。
本発明は上記問題を解決するものであって、定常点灯時の基本周波数よりも低い低周波を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させ、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変える高圧放電ランプ点灯装置において、突起の位置ずれによる照度維持率の低下を抑制し、放電ランプの長寿命化を図ることができる点灯装置を提供すること。
突起の位置ずれによる照度維持率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記特許文献１に記載されるように、定常点灯時の基本周波数よりも低い低周波を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させ、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変える高圧放電ランプ点灯装置において、さらに基本周波数を供給する期間を所定時間ごとに漸次増減させる。
このように、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変えることに加え、基本周波数を供給する期間を漸次増減させ、低周波数が挿入される間隔を変化させることで、突起の位置ずれを抑制することができ、また、これにより、前記特許文献１に記載される効果も得ることができる。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）石英ガラスからなる放電容器内に一対の電極が対向配置されるとともに水銀が封入されてなる高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とを備えて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、前記高圧放電ランプに対して、定常点灯時の周波数からなる基本周波数の交流電流とこの基本周波数よりも低い低周波数の交流電流を交互に供給するものであるとともに、前記基本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、前記基本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り、かつ、半サイクル以上の長さであって、前記低周波数の交流電流が発生してから次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が１２０秒以下であり、前記放電ランプの点灯電圧の変化に対応して、当該低周波の周波数を変化させ、前記給電装置は、少なくとも前記放電ランプの点灯電圧が同一点灯電圧で継続する期間において、前記高圧放電ランプに、前記基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するよう交流電流を供給する。
（２）上記（１）において、前記給電装置は、前記低周波の周波数を、放電ランプの点灯電圧が上昇したときは低い周波数に、放電ランプの点灯電圧が低下したときは高い周波数に変化させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、定常点灯時の基本周波数よりも低い低周波を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させ、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変える高圧放電ランプ点灯装置において、さらに基本周波数を供給する期間を所定時間ごとに漸次増減させるようにしたので、突起の位置ずれを抑制することができる。このため、照度維持率の低下を抑制することができ、また、発光管内壁に黒化が生じるのを抑制することができる。
さらに、特許文献１に記載のものと同様、ランプの点灯電圧が変化した場合であっても、アーク起点となるべき突起のみを発生、維持するとともに、当該突起以外の余計な突起は消失させることができ、電極の長寿命化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかる高圧放電ランプの断面図である。
【図２】図１に示す電極の先端を模式化して示したものである。
【図３】本発明における放電ランプの点灯波形の概要を説明する図である。
【図４】本発明における波形の遷移例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係わるランプ点灯装置の構成を示す図である。
【図６】高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例１を示す図である。
【図７】本発明におけるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例２を示す図である。
【図８】本発明におけるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例３を示す図である。
【図９】本発明における電流波形制御に使用する設定値の変化パターンの他の例を示す図である。
【図１０】本発明の効果を確認するため行った比較実験結果を示す図である。
【図１１】放電ランプの点灯方式の従来例を示す図である。
【図１２】図１１に示す点灯方式で点灯させた場合の電極の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態にかかる高圧放電ランプの断面図である。
高圧放電ランプ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２０ａ，２０ｂが２ｍｍ以下という極めて小さい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の金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔１３の一端には電極２０ａ，２０ｂ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、給電装置（３０）から電力が給電される。
【００１４】
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、プロジェクタ等の光源用に使用する場合に必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのものであり、具体的数値でいうと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、点灯時における放電容器内部の圧力を２００気圧以上という高い蒸気圧を実現するものである。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高圧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に適した光源を実現できる。
【００１５】
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。
また、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、本発明の高圧放電ランプのように極めて小型で極めて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止という作用もある。
高圧放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径９．４ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、放電容器内容積５５ｍｍ3、定格電圧７０Ｖ、定格電力１８０Ｗであり交流方式で電力が供給される。
【００１６】
また、この種の高圧放電ランプは、小型化が進行するプロジェクタ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０．８〜２．５Ｗ／ｍｍ2、具体的には２．４Ｗ／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やオーバーヘッドプロジェクタ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。
【００１７】
図２は図１に示す電極の先端を模式化して示したものであり、ランプ動作時に電極先端に形成される突起を説明する説明図である。電極２０ａ，２０ｂは、それぞれ球部２０１と軸部２０２から構成され、球部２０１の先端に突起２１が形成されている。この突起２１は、ランプ点灯時、電極先端において溶融したタングステンが凝集して形成されるものである。
【００１８】
以下、本発明の実施例の高圧放電ランプ点灯装置について説明するが、まず、本発明における放電ランプの点灯方式の概要について説明する。
図３は本発明における放電ランプの点灯波形の概要を説明する図である。
図３Ａは前記特許文献１に記載される点灯方式（以下Ａ点灯方式という）を示し、同図Ａ（ａ）〜（ｂ）は放電ランプに供給されるランプ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、同図Ａ（ａ）はランプ電圧が低い場合を示し、同図Ａ（ｂ）はランプ電圧が高い場合を示す。
前記したように、ランプ電圧が低い場合には、同図Ａ（ａ）に示すように、定常点灯時の基本的な高い周波数（基本周波数）の交流電流を供給し、かつ、所定の間隔をもって、基本周波数よりも低い周波数（低周波）を供給する。そして、ランプ電圧が上昇した場合には、同図Ａ（ｂ）に示すように、所定の間隔をもって供給する上記低周波の幅を広くする（周波数を低下させる）。
【００１９】
図３Ｂは、本発明において、上記Ａ点灯方式に組み合わせて用いられる点灯方式（以下、Ｂ点灯方式という）を示す図であり、同図（ａ）〜（ｃ）は、放電ランプに供給されるランプ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、同図（ｄ）は、基本周波数のサイクル数の変化パターンの一例を示し、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
図３Ｂに示すように、Ｂ点灯方式においては、同図Ｂ（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を少しずつ減少させるとともに低周波が出力される期間（低周波サイクル数）を少しずつ増大させ、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）が最低値になったら、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を少しずつ増大させながら、低周波が出力される期間（低周波サイクル数）を少しずつ減少させる。すなわち、基本周波数のサイクル数は同図Ｂ（ｄ）に示すように、時間とともに一定の割合で増大、減少を繰り返す。
【００２０】
図３（ｄ）に示すように、予め設定された最大サイクル数ＦｃｙＭａｘから１秒ごとに１サイクルずつの変動率で減じるように設定値を変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ短くすることができ、減じた結果、予め設定された最小サイクル数ＦｃｙＭｉｎに到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ増加させることで高周波が出力される期間を少しずつ長くすることが可能である。
この説明では１秒ごとに１サイクルの変動率の例をもって説明しているが、これら数値についてはこの限りではなく、任意に設定することができる。
【００２１】
図４は、上記Ａ点灯方式とＢ点灯方式を組み合わせた場合における波形の遷移例を示す図であり、縦軸は電流値、横軸は時間を表し、同図（ａ）は点灯電圧が低い場合、（ｂ）は点灯電圧が低い場合を示す。なお、同図は、以下のランプを点灯させた場合の波形例を示したものである。
ランプ ２７５Ｗ
定格電圧 ８０Ｖ
ランプ内容積 ８０ｍｍ3
極間距離 １．２ｍｍ
水銀量 ０．２８ｍｇ／ｍｍ3
希ガス(具体的にはアルゴン) １３ｋＰａ
ハロゲン(例えば、沃素、臭素、塩素)量１０-6〜１０-2μｍｏｌ/ｍｍ3
【００２２】
図４に示すように、点灯電圧が低いとき（例えば７０Ｖ）には、同図（ａ）のＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４のように時間とともに基本周波数のサイクル数を増減させる。ここで、点灯電圧が高くなると（例えば９０Ｖ）になると、同図（ｂ）の状態に遷移する。
すなわち、Ｓ５で（ａ）から（ｂ）に遷移し、低周波の幅を広くし、Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０のように基本周波数のサイクル数を時間とともに増減させる。すなわち、前記図３Ａに示すように点灯電圧に応じて低周波の幅を変化させるとともに、図３Ｂに示したように、基本周波数のサイクル数を時間とともに一定の割合で増大、減少させる。
【００２３】
本発明においては、上記のように、ランプ電圧に変動がない場合には、図３Ｂに示すように、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を増減させながら放電ランプを点灯させ、ランプ電圧が例えば増大したら、図３Ａに示すように、低周波の幅を広くして、上記と同様に基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を増減させながら放電ランプを点灯させる。
このように、Ａ点灯方式により点灯電圧に応じた幅の低周波を供給し、点灯電圧に応じた電流負荷を突起に供給することにより、突起形状を安定化しフリッカを抑制することができ、また、Ｂ点灯方式により点灯させることにより、突起移動を抑制し、照度低下を抑制できるとともに、過剰な負荷を電極に与えることがない。
この結果、相乗効果として点灯電圧の上昇を抑制し、黒化を抑制することができる。
すなわち、Ａ点灯方式と、Ｂ点灯方式を組み合わせてランプを点灯させることにより、前記したように、照度維持率の低下を抑制することができ、さらに、ランプ電圧の変動に対してもアーク起点となるべき突起のみを発生、維持することができ、ランプの長寿命化を図ることができる。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係わるランプ点灯装置について図５を参照して説明する。同図において、ランプ点灯装置は、高圧放電ランプを点灯するための給電装置３０と高圧放電ランプ１０から構成される。
給電装置３０は、直流電圧Ｖｄｃが供給されて、これを降圧する降圧チョッパ回路Ｕ１と、降圧チョッパ回路Ｕ１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Ｕ２（以下、「フルブリッジ回路」ともいう）と、この高圧放電ランプ１０に直列接続されたコイルＬｈ、コンデンサＣｈで構成されたスタータ回路Ｕ３と、上記フルブリッジ回路Ｕ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するドライバ５１と、制御部Ｕ４からなる。
制御部Ｕ４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、本図ではその機能構成をブロック図で示している。
【００２５】
図５において、降圧チョッパ回路Ｕ１は、直流電圧Ｖｄｃ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は、制御部Ｕ４が出力するゲート信号Ｇｘで駆動され、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Ｕ１の出力側には、電圧検出用の抵抗の直列回路Ｖｘが設けられている。
フルブリッジ回路Ｕ２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、これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はドライバ５１が出力するゲート信号Ｇ１〜Ｇ４により駆動され、対角に配置されたスイッチング素子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。
【００２６】
スタータ回路Ｕ３は、コイルＬｈ、コンデンサＣｈで構成されたものである。これはコイルＬｈ、コンデンサＣｈで構成した共振回路の共振周波数をブリッジ回路Ｕ２から出力することでその共振作用によりコンデンサＣｈに高い電圧を発生させることができる。
従って、スタータ回路Ｕ３は始動時のみ高い周波数で動作し、高電圧が放電ランプ１０の両端に印加され、ランプが点灯する。
上記回路において、ランプ定常時におけるフルブリッジ回路Ｕ２の駆動周波数を変更する場合は、フルブリッジ回路Ｕ２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、出力電圧は降圧チョッパ回路Ｕ１のスイッチング素子Ｑｘの動作デューティを調整することで達成できる。
降圧チョッパ回路Ｕ１のスイッチング素子Ｑｘは、制御部Ｕ４が出力するゲート信号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。
【００２７】
制御部Ｕ４は、ランプ電力を制御する電力制御部５２、高周波（基本周波数）を決定する高周波設定値制御部６３とこれを受けて信号を発生する高周波発生部６０、高周波発生部６０から出力される高周波信号のサイクル数をカウントする第１のサイクル数カウンタ６１、高周波発生部６０から出力される高周波信号のカウント値の設定値を保持する第１のカウント設定値制御部６２とを有する。
また、上記基本周波数よりも低い周波数の低周波を決定する低周波設定値制御部７３とこれを受けて信号を発生する低周波発生部７０、低周波発生部７０から出力される低周波信号のサイクル数をカウントする第２のサイクル数カウンタ７１、低周波発生部７０から出力される低周波信号のカウント値の設定値を保持する第２のカウント設定値制御部７２、高周波発生部６１、低周波発生部７１の出力のいずれか一方を選択的にドライバ５１に出力するセレクタ８０を有する。
電力制御部５２は、電流検出用の抵抗Ｒｘの両端電圧と、電圧検出用の抵抗Ｖｘ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な降圧チョッパ回路Ｕ１のスイッチング素子Ｑｘのデューティを制御する。
【００２８】
本発明におけるフルブリッジ部Ｕ２から出力される駆動周波数は、前記図３Ａに示したように、高周波（基本周波数）と、それより周波数が低い低周波を組み合わせた波形を基本としている。
ここでいう高周波とは、前記した高圧放電ランプを定常的に点灯する際の基本周波数であり、低周波とは前記した基本周波数の中に定期的に挿入される交流電流の周波数である。
前記特許文献１に開示されているように、上記基本周波数は６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択されるものであり、低周波は上記６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択される基本周波数よりも低い周波数であり、５〜２００Ｈｚの範囲から選択されるものである。
また、上記低周波は、半サイクル以上の長さであって、基本周波数と低周波の交流電流が交互に発生しているときの低周波は５サイクル以下の長さであり、前記低周波数の交流電流が発生してから次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔は１２０秒以下である。上記低周波の周波数、挿入される長さおよび挿入される間隔は、放電ランプの設計、特に電極の熱的な設計との関係において選定される。
このように高周波と低周波を組み合わせた波形の交流電流を供給することで、低周波数の交流電流を供給して電極先端部を溶融して、アーク起点となる突起以外の余計な突起の発生を防止することができるようになる。
【００２９】
高圧放電ランプを６０Ｈｚから１０００Ｈｚの周波数で定常点灯させると、電極表面の中間的な温度領域において、第２の突起の形成が始まる。この第２の突起は放電には実質的に寄与しない、いわば余計な突起である。このような第２の突起が形成された場合に、定常点灯の周波数より低い周波数に切替えると、陽極として動作している期間、電極先端は、長い陽極動作期間のため温度が上昇する。この温度上昇は、前記第２の突起が発生する中間的な温度領域へ伝導し、その領域の電極表面温度を上昇させるため、形成を始めた第２の突起は蒸発、浸食され、消失する。
ここで、第２の突起の発生成長を抑制するためには、電極表面の温度を時間的に変化させることが本質的に重要である。低い周波数が５Ｈｚ未満であったり、低い周波数を０．０１秒未満の間隔で発生させ続けたり、低い周波数を５周期を越えて発生させ続けた場合は、電極先端の温度上昇が大きくなり過ぎるため、第２の突起ばかりか、本発明に係わる超高圧放電ランプにとって必要不可欠である第１の突起までも消失させてしまう。
逆に、低い周波数が２００Ｈｚを超えたり、半周期未満の低い周波数を挿入した場合は、第２の突起が発生する中間的な温度領域の十分な温度上昇が得られないため、第２の突起の発生成長を抑制できない。また、低い周波数が発生する間隔が１２０秒を超えた場合も、定常点灯の間に第２の突起が浸食し得ないまでに成長してしまう。
【００３０】
本発明においては、高圧放電ランプに供給する基本周波数が６０〜１０００Ｈｚの範囲であって、低周波数の交流電流を、基本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とし、かつ、半サイクル以上の長さであって、基本周波数と低周波の交流電流が交互に発生しているときの低周波は５サイクル以下の長さであり、低周波数の交流電流が発生してから次の低周波数の交流電流が発生するまでの間隔を１２０秒以下とすることによって、放電に実質的に寄与することのない余計な突起の発生及び成長を完璧に抑えることができるという効果を奏することができる。
【００３１】
図５に示す制御部Ｕ４において、フルブリッジ部Ｕ２の駆動信号は次のように決定される。
図５においては、まず高周波設定値制御部６３において決定された周波数により高周波発生部６０から高周波（基本周波数）でＤuｔｙ（オン／オフ比）５０％の矩形波信号が生成および出力される。セレクタ８０はＲ側に選択されているものとし、その場合は高周波発生部６０の信号はセレクタ８０を介してドライバ５１に送出される。
これにより、ドライバ５１から、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ４がフルブリッジ回路Ｕ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記高周波信号に応じた周波数で駆動される。
そして、フルブリッジ回路Ｕ２から上記高周波信号の周波数の矩形波状の交流電圧が発生する。この交流電圧は放電ランプ１０に供給される。
また、高周波発生部６０からの高周波信号はサイクル数カウンタ６１にて、そのサイクル数がカウントされている。カウント設定値制御部６２はサイクル数カウンタ６１の設定値を保持する機能であり、前記サイクル数カウンタ６１はカウントしたサイクル数が前記設定値と一致すれば、すなわち高周波信号が所定のサイクル数の実行が完了したならば信号Ｓ’を出力し、セレクタ８０をＳ側に切り替える。また、これと同時に、高周波発生部６０の動作を停止させるとともに低周波発生部７０を起動する。
【００３２】
続いて、低周波設定値制御部７３において決定された周波数により低周波発生部７０からは、低周波でＤｕｔｙ５０％の矩形波信号が生成および出力されており、セレクタ８０がＳ側に切り替わると、低周波発生部７０から低周波信号がドライバ５１へ送出される。これにより、ドライバ５１から、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ４がフルブリッジ回路Ｕ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記低周波信号に応じた周波数で駆動される。そして、フルブリッジ回路Ｕ２から上記低周波信号の周波数の矩形波状の交流電圧が発生する。この交流電圧は放電ランプ１０に供給される。
例えば、点灯電圧（ランプ電圧）に応じて前記したように低周波の幅を変化させる場合には、点灯電圧を信号化した電圧信号Ｓｖｘに基づいて低周波設定値制御部７３の設定値を制御する。
低周波発生部７０からの信号はサイクル数カウンタ７１にて、そのサイクル数がカウントされている。カウント設定値制御部７２はサイクル数カウンタ７１の設定値を保持する機能であり、前記サイクル数カウンタ７１は前記設定値と一致すれば、すなわち低周波信号が所定のサイクル数を実行したならば信号Ｒ’を出力し、セレクタ８０をＲ側に切り替えるともに低周波発生部７０を停止させるとともに高周波発生部６０を起動する。これにより低周波発生部６０からドライバ５１へ出力されるのでフルブリッジ回路Ｕ２は再び高周波の交流電圧を出力する。
【００３３】
上記において設定した例を以下に示す。
高周波発生部６０ ３７０Ｈｚ
カウント設定値制御部６２ １００．５サイクル
低周波発生部７０ ９０Ｈｚ
カウント設定値制御部７２ １サイクル
【００３４】
本発明における制御方式では、カウント設定値制御部６２の設定値を逐次時間とともに制御して、基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するように制御する（前記Ｂ点灯方式）とともに、点灯電圧が変化したとき、低周波設定値制御部７３により決定される低周波を供給する（前記Ａ点灯方式）ことを特徴としている。
すなわち、前記図３Ｂに示したように、予め設定された最大サイクル数ＦｃｙＭａｘから所定の変動率で、サイクル数が減じるように設定値を変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ短くし、予め設定された最小サイクル数ＦｃｙＭｉｎに到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ増加させることで高周波が出力される期間を少しずつ長くなるようにする（前記Ｂ点灯方式）とともに、前記図３Ａに示したように、点灯電圧が変化したとき、低周波設定値制御部６３により決定される低周波を供給する（前記Ａ点灯方式）。
【００３５】
このため、本発明では、図５に示すように、点灯電圧（ランプ電圧）を信号化した電圧信号Ｓｖｘに基づいて低周波設定値制御部７３を制御する。さらに、この電圧信号Ｓｖｘに基づいて高周波設定値制御部６３、カウント設定値制御部６２、カウント設定値制御部７２の設定値を制御するようにしてもよい。
すなわち、前記説明では、放電ランプの点灯電圧が変化した場合、低周波の幅を変化させているが、当該変化に対応して、低周波のサイクル数も変化させるようにしてもよい。
これら高周波設定値制御部６３、カウント設定値制御部６２、カウント設定値制御部７２の設定値に関わるパラメータの変化は、いずれか一つを変化させてもよいし、２つあるいは３つの要素を全て変化させてもかまわない。さらに、放電ランプの点灯電圧が変化した場合、高周波（基本周波数）のパラメータ、例えば、周波数も変化させてもよい。
なお、「放電ランプの点灯電圧の変化に応じて」とは、点灯電圧の変化に対応させてリニアに制御するだけでなく、電圧値の閾値を設けて、この閾値を上回る場合あるいは下回る場合に低周波数のパラメータを変化させる場合も含む。
【００３６】
例えば、ランプ電圧が上昇した場合は、低周波の周波数を低くする。陽極動作の時間を長くすることによって、ランプ電流の減少を補償して、電極表面の温度を上昇できるからである。さらに、ランプ電圧が上昇した場合は、低周波の波の数を多くしてもよい。一回の低周波の挿入時間を長くすることになり、電極表面における温度変化の頻度を増やすことにより、第２の突起の消失を促進できるからである。
さらに、ランプ電圧が上昇した場合は高周波（基本周波数）を高くしてもよい。定常周波数が高いほど第一の突起が高く形成されるという性質を利用して、ランプ電圧を低くできるからである。
以上、ランプ電圧が上昇した場合について説明したが、ランプ電圧が低下した場合（すなわち、ランプ電流が増加した場合）については、各パラメータを逆に変化させることになる。
なお、「放電ランプの点灯電圧の変化に応じて」とは、点灯電圧の変化に対応させてリニアに制御するだけでなく、電圧値の閾値を設けて、この閾値を上回る場合あるいは下回る場合に低周波数のパラメータを変化させる場合も含む。
【００３７】
本発明においては、上述したようにカウント設定値制御部６２の設定値を逐次時間とともに制御し、基本周波数のサイクル数を増減させているが、以下、本発明における基本周波数のサイクル数を増減させる条件等について具体的に説明する。
上記基本周波数の発生時間及び基本周波数の変動率は、以下の条件１，条件２を満たすように設定するのが望ましい。
［条件１］ サイクル数が最大となる時点において、基本周波数の発生時間を、低周波周波数の半周期（ｓ）の２倍以上、１０００倍以下とする。
［条件２］ 基本周波数のサイクル数が１サイクル増減するのに要する時間を「サイクル増減速度（ｓ）」と称すると、サイクル増減速度（ｓ）を０．５ｓ以上、１０ｓ以下とする。
なお、例えば、サイクル増減速度が１ｓであるとは、１ｓ経過するごとに基本周波数のサイクル数が１サイクル増減することである。
【００３８】
［条件１の理由］
上記条件１のように設定するのが望ましい理由は以下の通りである。
突起形状を良好に保つためには、前記図３Ｂ（ｄ）に示す基本周波数のサイクル数が最大となる時点（ＦｃｙＭａｘ）において、基本周波数を連続的に形成する期間を適正な範囲に設定する必要がある。
基本周波数のサイクル数が最大となる時点において、基本周波数を発生する期間が短すぎる場合には、ＦｃｙＭａｘとＦｃｙＭｉｎの幅が小さくなり、スイング幅をほとんど持たないことと同じになるため、電極の先端が先細りして突起形状がいびつになってしまう。このような問題を回避するため、基本周波数を発生する期間を、低周波周波数の半周期の２倍以上とすることが望ましい。
一方、基本周波数が発生する期間が長すぎる場合には、低周波の発生から次の低周波の発生までの時間が長くなって電極の温度が低くなり、低負荷領域が長すぎてしまい、損耗モードとなり、突起がいびつになってしまう。
そのため、基本周波数を形成する期間としては１０００倍以下の範囲にするのが望ましいと考えられる。
【００３９】
［条件２の理由］
上記条件２のように設定するのが望ましい理由は以下の通りである。
サイクルの増減速度が速すぎる場合には、電極温度はその変化に追従することができなくなり、スイングの効果が得られず、突起の形状はいびつとなる。
例えば、サイクル増減速度が０．２ｓの場合、１ｓの間に５サイクル増減することになる。この場合、電極先端の温度を緩やかに変化させることができなくなる。スイングの効果がなく、電極先端の温度を広範囲に加熱することができない。電極先端形状が乱れて安定な放電を維持できなくなる。
このサイクル増減速度が０．５ｓ（１ｓ経過するごとに２サイクル増減する）になると、電極先端の温度は、サイクルの増減に追従できるようになり、電極先端温度を広範囲に加熱することができるようになる。この結果、先端の突起を維持することができる。
低周波交流電流の発生間隔の増減速度（基本周波数の１サイクルが増減する時間）は０．５以上であることが望ましい。
【００４０】
一方、このサイクルの増減速度が遅すぎる場合には、電極にとって負荷の高い時間、換言すると電極温度が低い状態が長くなりすぎて、先端の突起はいびつになる。
例えば、サイクルの増減速度が２０ｓである場合（２０ｓ経過するごとに1サイクル増減する）、負荷の高い時間が長いために電極温度の低下を招き、先端の突起を維持できなくなる。また、サイクルの増減速度が１０ｓになると（１０ｓ経過するごとに1サイクル増減する）、電極先端温度の低温〜高温の制御ができるようになり、先端の突起を維持することができる。
このことから、低周波交流電流の発生間隔の増減速度（基本周波数の１サイクルが増減する時間）は１０以下であることが望ましい。無論、このような設定値は必要な条件があいさえすれば、２サイクル、あるいは３サイクルと言った複数サイクルを段階的に増減するように設定しても構わない。
【００４１】
以下、本発明における電流波形の具体例および上記カウント設定値制御部６２おけるサイクル数の設定値の変化パターン例について説明する。
ここで、以下に説明する実施例で使用したランプの仕様、ランプ動作条件は以下の通りである。
［実施例に係るランプの仕様］
・定格電力：２７０Ｗ
・定格電圧：８０Ｖ
・発光部の内容積：８０ｍｍ3
・電極間距離：１．２ｍｍ
（封入物）
・水銀量：０．２８ｍｇ／ｍｍ3
・希ガス（具体的にはアルゴンガス）：１３ｋＰａ
・ハロゲン（例えば、沃素、臭素、塩素）量：１０-6〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3
［ランプ動作条件］
・基本周波数：３７０Ｈｚ
・低周波周波数：４６．２５Ｈｚ、９２Ｈｚ
・最小の低周波挿入間隔：０ｍｓ
・最大の低周波挿入間隔：３００ｍｓ
・サイクル増減速度：１サイクル／２ｓ
【００４２】
（パターン例１：基本周波数の発生回数が０になる場合）
図６は、高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例１を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、電流波形を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表している。また、同図（ｄ）は、サイクル数の設定値の変化パターンであり、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
図６（ｄ）に示すように基本周波数のサイクル数が、０から１秒ごとに１サイクルずつの変動率で増加するようにし変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ長くし、予め設定された最大サイクル数に到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ減少させることで高周波が出力される期間を少しずつ短くする。
これにより、電流波形は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）に示すように
変わる。
上記の例において具体的数値をいうと、基本周波数の値は３７０Ｈｚであり、低周波周波数の値は９２Ｈｚである。なお、図６（ａ）〜（ｃ）における低周波周波数の発生回数は１サイクルである。
【００４３】
（パターン例２：基本周波数の発生回数が０にならない場合）
図７は、高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例２を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、電流波形を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表している。また、同図（ｄ）は、サイクル数の設定値の変化パターンであり、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
図７（ｄ）に示すように基本周波数のサイクル数が、ＦｃｙＭｉｎから１秒ごとに１サイクルずつの変動率で増加するようにし変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ長くし、予め設定された最大サイクル数に到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ減少させることで高周波が出力される期間を少しずつ短くする。
これにより、電流波形は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）に示すように
変わる。
【００４４】
（パターン例３：低周波周波数の発生サイクルが０．５（半サイクル）である場合）
図８は、高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例３を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、電流波形を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表している。また、同図（ｄ）は、サイクル数の設定値の変化パターンであり、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
この例においては低周波周波数の発生サイクルが０．５、すなわち半サイクルであり、低周波が発生するごとに極性が反転するよう（すなわち交互）に発生する。
図８（ｄ）に示すように基本周波数のサイクル数が、０から１秒ごとに１サイクルずつの変動率で増加するようにし変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ長くし、予め設定された最大サイクル数に到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ減少させることで高周波が出力される期間を少しずつ短くする。
これにより、電流波形は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）に示すように
変わる。
【００４５】
図９（ａ）〜（ｃ）に、サイクル数設定値の他の例を示す。同図はいずれも縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
同図（ａ）は最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から一定の速度で高周波が出力される期間を長くしていき、最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に到達させ、最大サイクル数のまま、所定の時間保持し、その後、最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）から高周波が出力される期間を少しずつ一定の速度で短くしていくようにしたものである。
同図（ｂ）は最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から一定の速度で高周波が出力される期間を長くしていき最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に到達させ、最大サイクル数に到達したら所定の時間その状態を保持し、その後、最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）から高周波が出力される期間を少しずつ一定の速度で短くし、最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）に到達したら所定時間その状態を保持するようにしたものである。
同図（ｃ）は、上記（ｂ）において、最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に上昇させる過程で、所定のサイクル数に達したとき、その状態を所定時間保持し、また、最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に下降させる過程で所定のサイクル数に達したとき、その状態を所定時間保持するようにしたものである。
このようなパラメータは、実用上においては予めランプの仕様にあわせて最適なパラメータを実験的に求めておき、このパラメータをカウント設定値制御部６２、７２に格納することで、図９に示す制御を実現することができる。
【００４６】
また、低周波設定値制御部７３をテーブル化し、該テーブルに点灯電圧（ランプ供給電圧）に応じた低周波周期設定値を記録し、該テーブルを参照して、上記点灯電圧に応じて、低周波周期を選択的に制御することもできる。
表１に、ランプ供給電圧（点灯電圧）と低周波周期設定値を記憶したテーブルの例を示す。
この例では、ランプ電圧が高くなるにつれて挿入される低周波の幅を増加させるよう設定されている。また、ランプ供給電圧を細分化して低周波設定値を選択しているが、より細分化しても良いし、あるいは２つのランプ供給電圧領域で区分けする制御であっても構わない。
【００４７】
【表１】
【００４８】
低周波幅をさらに細分化したい場合はその限りではなく、例えば、下記、表２に示すようにランプ電圧と低周波設定値の関係を数式で一般化し、低周波設定値制御部７３に該数式により、ランプ供給電圧から低周波設定値を演算する機能を搭載しても良い。同様に本例ではランプ供給電圧に細分化して低周波設定値を選択しているが、より細分化しても良いし、あるいは１つの数式だけの制御であっても構わない。
【００４９】
【表２】
【００５０】
また、基本周波数のサイクル数の設定値はより長寿命となるようランプ電圧により変化させても良い。表３のようにランプ電圧が高い場合においては、高周波が挿入されるサイクル数の最大値が少なくなるように設定しているから、結果的には低周波が高頻度に挿入され、より電極先端の負荷を上げる事ができ、ランプ電圧が低い場合には低周波の挿入される頻度が下がる為負荷をより下げる事ができる。
この例ではサイクル数設定値を細分化して値を選択しているが、より細分化しても良いし、あるいは数式化して制御しても構わない。
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、ランプ電圧により変化させるパラメータとして基本周波数のサイクル数の最大値を例に説明したが、その変化するパラメータはサイクル数の最小値、平均値、増減幅(最大値と最小値の差)が、電圧が高くなるにつれて小さくなるものであっても、低周波のサイクル数が、電圧が高くなるにつれて増加するものであっても、各ランプの特性に応じて適宜より長寿命に対して好もしいものを選択して構わない。
【００５３】
また、実施例においては、点灯電圧を測定し、点灯電圧の変化に応じて低周波数を変化させることを説明したが、ランプを定電力制御する場合においては、供給電流は点灯電圧の変化に応じて変化するため低周波数を、供給電流の変化に応じて変化させた場合も、点灯電圧の変化に間接的応じて変化していることになる。
このため、本発明においては、点灯電圧に間接的に応じて低周波数を変化させてもかまわない。
【００５４】
次に、本発明の効果を確認するため行った比較実験結果について説明する。
この実験は、前記特許文献１に記載されるＡ点灯方式（放電ランプの点灯電圧の変化に対応して低周波の選択すべきパラメータを変化させる点灯方式）と、Ｂ点灯方式（基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するように制御する点灯方式）と、上記Ａ点灯方式にＢ点灯方式を適用した本発明の点灯方式（本発明の点灯方式という）について、照度維持率を比較したものである。
図１０に実験結果を示す。同図の横軸は時間（ｈ）、縦軸は照度維持率（％）であり、ＡはＡ点灯方式、ＢはＢ点灯方式、Ｃは本発明の点灯方式をしめす。
実験に使用したランプの仕様は次の通りである。
ランプ仕様
定格電力 ２７０Ｗ
定格電圧 ８０Ｖ
発光部の内容積 ８０ｍｍ3
電極間距離 １．２ｍｍ
水銀量 ０．２８ｍｇ/ｍｍ3
【００５５】
また、各点灯方式の点灯条件は次の通りである。各ランプは、以下の表Ａ〜Ｃの条件で、２時間ＯＮ（点灯）、１５分ＯＦＦ（消灯）を繰り返し、２５０時間経過毎に照度を測定した。
（１）Ａ点灯方式の点灯条件
Ａ点灯方式においては、ランプ供給電圧に対して、高周波周期設定値、低周波周期設定値、低周波の挿入間隔を以下の表４の表Ａのように設定して点灯させた。
（２）Ｂ点灯方式の点灯条件
Ｂ点灯方式の場合の、高周波周期設定値、低周波周期設定値、低周波の挿入間隔、サイクル増減速度を以下の表４の表Ｂのように設定して点灯させた。
（３）Ｃ点灯方式の点灯条件
Ｃ点灯方式においては、ランプ供給電圧に対して、高周波周期設定値、低周波周期設定値、低周波の挿入間隔、サイクル増減速度を以下の表４の表Ｃのように設定して点灯させた。
【００５６】
【表４】
【００５７】
Ａ点灯方式は、電極に最適な負荷となるように、電圧（電流）に応じて低周波の幅をコントロールしており、余計な負荷を電極へかけないため、ある程度寿命を長くすることができる。しかし、電圧に変化が生じない時間帯は一定のドライブで駆動するため突起の移動が生じてしまう。そして、突起が移動して、点灯電圧が上昇すると、極間が広がったと判断して低周波の幅を広げてしまう。また、突起が移動した状態では照度も低下する。このように、突起が移動するたびに余計な負荷を電極へ与える事になる。
Ｂ点灯方式は、突起の移動を抑制し、突起移動による照度低下を抑制して安定した点灯を可能にするが、電圧が上昇、低下しても電極への電流負荷はコントロールしない。
一方、上記Ａ点灯方式とＢ点灯方式を組み合わせた本発明の点灯方式（Ｃ点灯方式）によれば、電圧(電流)値により低周波の幅を変化させる事で突起の温度を冷えすぎないように、熱すぎないようにコントロールしつつ、突起の移動を抑制して余計な負荷を回避する事ができる。
上記実験により、図１０に示すように、本発明の点灯方式が最も照度維持率が高いことが確認された。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
１３ 金属箔
１４ 外部リード
２０ａ，２０ｂ 電極
２１ 突起
２０１ 球部
２０２ 軸部
３０ 給電装置
５１ ドライバ
５２ 電力制御部
６０ 高周波発生部
６１ 第１のサイクル数カウンタ
６２ 第１のカウント値設定値制御部
６３ 高周波設定値制御部
７０ 低周波発生部
７２ 第２のカウント値設定値制御部
７１ 第２のサイクル数カウンタ
７２ 第２のカウント値設定値制御部
７３ 低周波設定値制御部
８０ セレクタ
Ｕ１ 降圧チョッパ回路
Ｕ２ フルブリッジ回路（フルブリッジ型インバータ回路）
Ｕ３ スタータ回路
Ｕ４ 制御部
Ｌｈ，Ｌｘ コイル
Ｃｘ，Ｃｐ，Ｃｈ コンデンサ
Ｑｘ スイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ スイッチング素子
Ｖｘ 電圧検出用の抵抗
Ｒｘ 電流検出用の抵抗
Ｇｘ，Ｇ１〜Ｇ４ ゲート信号
【技術分野】
【０００１】
この発明はプロジェクタ等の光源に好適に使用され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に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の光源用のランプには、放電容器の内部に水銀が０．２ｍｇ／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が使用されている。このような高圧放電ランプは、点灯中、電極の先端側表面に突起が形成され、この突起にアークが保持されることにより、安定的な点灯状態が維持されることが知られている。
一方、高圧放電ランプを長期間同じ状態で点灯した場合には、突起が複数形成したり、電極の先端表面部に凹凸が発生したりすることがある。電極先端の表面部が乱れると、放電位置が不安定となり、アーク移動による照度低下やチラツキが発生することが知られている。
【０００３】
このような問題を解決するため、特許文献１には、６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数を定常周波数として、高圧放電ランプに供給するとともに、周波数が５〜２００Ｈｚの範囲、挿入される波の数を１単位とした場合に１単位から１０単位の範囲、挿入される間隔が０．０１秒〜１２０秒の範囲の中から各々選択された低周波を、放電ランプの点灯電圧の変化に対応して当該低周波の選択すべきパラメータを変化させながら、前記定常周波数の交流電流の中に間欠的（周期的）に挿入する放電ランプの点灯方式について記載されている。
【０００４】
図１１に上記特許文献１に記載される放電ランプの点灯方式を示す。
同図（ａ）はランプ電圧が低い場合を示し、同図（ｂ）はランプ電圧が高い場合を示す。同図（ａ）に示すように、ランプ電圧が低い場合には、周波数６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択された周波数の交流電流を、定常点灯時の基本的な周波数（基本周波数）の交流電流として供給し、かつ、所定の間隔をもって、上記基本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供給する。そして、ランプ電圧が上昇した場合には、同図（ｂ）に示すように、所定の間隔をもって供給する基本周波数よりも低い周波数の幅を広くする。これにより、突起の温度を最適な状態に常に保つことができる。
すなわち、この技術によれば、電極先端に突起を形成させて、当該突起を起点として安定なアーク放電を形成することができ、また、ランプの点灯電圧が変化した場合であっても、アーク起点となるべき突起のみを発生、維持するとともに、当該突起以外の余計な突起は消失させることができ、電極の長寿命化を図ることが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３２０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載の点灯方式によれば、ランプの点灯電圧が変化した場合でも、アーク起点となるべき突起のみを発生、維持するとともに、当該突起以外の余計な突起は消失させることができる。
しかし、上記点灯方式によりランプを点灯させる場合であっても、ランプ電圧の変化がない期間においては、定常点灯時の基本周波数よりも低い一定の周波数を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させることになる。
【０００７】
定常点灯時の基本周波数に対して、基本周波数より低い周波数を挿入した場合の電極の状態を図１２に示す。なお、図１２（ａ）は点灯電流波形を示し、同図（ｂ−１）（ｂ−２）（ｃ−１）（ｃ−２）は電極の状態を示す。
陽極サイクル時に突起の温度は上昇してタングステンを気相中に供給する。その後に極性反転して陰極サイクルとなった時に突起の温度は急激に低下する。
その時に突起根元付近が気相からのタングステンの凝固する温度となると思われ、図１２（ｂ−１）に示すように、突起根元付近に、気相からの多くタングステンが堆積する。また、時間幅も長いためアーク中のイオン化したタングステンも多く引っ張る事ができ、より多く堆積する。
突起根元に多く堆積したタングステンは次の低周波で陽極サイクルとなった時に溶融し突起の一部となる。しかし、その時に、図１２（ｂ−２）に示すように、堆積したタングステンを溶融して突起の一部として取り込まれた時に、突起が移動してしまうことがある。つまり、低周波の陽極サイクルで供給したタングステンを直後の陰極サイクルで過剰に堆積させる事が突起移動に繋がり、この細かい移動を繰り返して、突起が移動してしまうものと考えられる。
【０００８】
上記特許文献１に記載の点灯方式を用いた場合であっても、ランプ電圧の変化がない状態がある期間以上続くと、上記のような現象が生じ、電極の突起が移動してしまうことが分かった。
すなわち、本発明者が鋭意検討したところ、点灯中、例えば１０分以上ランプ電圧が変化しない状況において、その期間、低周波数が変化せず、また低周波数が基本周波数に挿入されるタイミングが変化しない場合に、上記突起の位置ずれが生じることが分かった。
電極は、上記したようにアーク放電による熱を受けて突起が溶融・蒸発し、その蒸発したものが再度突起として堆積することを繰り返しているが、基本周波数を供給する期間が一定であると、蒸発したタングステンが突起根元付近に多く凝固して電極に付着する位置がある程度決められて、低周波数が変化しない状況においては、発光管内における熱対流の影響を受けて、電極先端以外の位置に堆積が生じたものと推測される。
【０００９】
上記のように突起が移動し、図１２（ｃ−１）から（ｃ−２）に示すようになると、電極間距離が増大し点灯電圧が上昇し、また、アーク位置の変化により照度は低下する。
さらに、点灯電圧が上昇するため、図１１に示したように、挿入された低周波の幅は広がる。このように、低周波数が低くなると突起は加熱されて蒸発量が増え、発光管内壁に黒化が生じる。これを何度も繰り返されることで、照度維持率が時間と共に低下してしまう。
本発明は上記問題を解決するものであって、定常点灯時の基本周波数よりも低い低周波を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させ、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変える高圧放電ランプ点灯装置において、突起の位置ずれによる照度維持率の低下を抑制し、放電ランプの長寿命化を図ることができる点灯装置を提供すること。
突起の位置ずれによる照度維持率の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記特許文献１に記載されるように、定常点灯時の基本周波数よりも低い低周波を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させ、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変える高圧放電ランプ点灯装置において、さらに基本周波数を供給する期間を所定時間ごとに漸次増減させる。
このように、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変えることに加え、基本周波数を供給する期間を漸次増減させ、低周波数が挿入される間隔を変化させることで、突起の位置ずれを抑制することができ、また、これにより、前記特許文献１に記載される効果も得ることができる。
すなわち、本発明においては、次のようにして前記課題を解決する。
（１）石英ガラスからなる放電容器内に一対の電極が対向配置されるとともに水銀が封入されてなる高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とを備えて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、前記高圧放電ランプに対して、定常点灯時の周波数からなる基本周波数の交流電流とこの基本周波数よりも低い低周波数の交流電流を交互に供給するものであるとともに、前記基本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、前記基本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り、かつ、半サイクル以上の長さであって、前記低周波数の交流電流が発生してから次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が１２０秒以下であり、前記放電ランプの点灯電圧の変化に対応して、当該低周波の周波数を変化させ、前記給電装置は、少なくとも前記放電ランプの点灯電圧が同一点灯電圧で継続する期間において、前記高圧放電ランプに、前記基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するよう交流電流を供給する。
（２）上記（１）において、前記給電装置は、前記低周波の周波数を、放電ランプの点灯電圧が上昇したときは低い周波数に、放電ランプの点灯電圧が低下したときは高い周波数に変化させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、定常点灯時の基本周波数よりも低い低周波を所定の間隔で間歇的に挿入してランプを点灯させ、点灯電圧の変化に応じて、上記低周波の周波数を変える高圧放電ランプ点灯装置において、さらに基本周波数を供給する期間を所定時間ごとに漸次増減させるようにしたので、突起の位置ずれを抑制することができる。このため、照度維持率の低下を抑制することができ、また、発光管内壁に黒化が生じるのを抑制することができる。
さらに、特許文献１に記載のものと同様、ランプの点灯電圧が変化した場合であっても、アーク起点となるべき突起のみを発生、維持するとともに、当該突起以外の余計な突起は消失させることができ、電極の長寿命化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態にかかる高圧放電ランプの断面図である。
【図２】図１に示す電極の先端を模式化して示したものである。
【図３】本発明における放電ランプの点灯波形の概要を説明する図である。
【図４】本発明における波形の遷移例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係わるランプ点灯装置の構成を示す図である。
【図６】高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例１を示す図である。
【図７】本発明におけるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例２を示す図である。
【図８】本発明におけるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例３を示す図である。
【図９】本発明における電流波形制御に使用する設定値の変化パターンの他の例を示す図である。
【図１０】本発明の効果を確認するため行った比較実験結果を示す図である。
【図１１】放電ランプの点灯方式の従来例を示す図である。
【図１２】図１１に示す点灯方式で点灯させた場合の電極の状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施形態にかかる高圧放電ランプの断面図である。
高圧放電ランプ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２０ａ，２０ｂが２ｍｍ以下という極めて小さい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の金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔１３の一端には電極２０ａ，２０ｂ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、給電装置（３０）から電力が給電される。
【００１４】
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、プロジェクタ等の光源用に使用する場合に必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのものであり、具体的数値でいうと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、点灯時における放電容器内部の圧力を２００気圧以上という高い蒸気圧を実現するものである。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高圧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に適した光源を実現できる。
【００１５】
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。
また、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、本発明の高圧放電ランプのように極めて小型で極めて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止という作用もある。
高圧放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径９．４ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、放電容器内容積５５ｍｍ3、定格電圧７０Ｖ、定格電力１８０Ｗであり交流方式で電力が供給される。
【００１６】
また、この種の高圧放電ランプは、小型化が進行するプロジェクタ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０．８〜２．５Ｗ／ｍｍ2、具体的には２．４Ｗ／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やオーバーヘッドプロジェクタ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。
【００１７】
図２は図１に示す電極の先端を模式化して示したものであり、ランプ動作時に電極先端に形成される突起を説明する説明図である。電極２０ａ，２０ｂは、それぞれ球部２０１と軸部２０２から構成され、球部２０１の先端に突起２１が形成されている。この突起２１は、ランプ点灯時、電極先端において溶融したタングステンが凝集して形成されるものである。
【００１８】
以下、本発明の実施例の高圧放電ランプ点灯装置について説明するが、まず、本発明における放電ランプの点灯方式の概要について説明する。
図３は本発明における放電ランプの点灯波形の概要を説明する図である。
図３Ａは前記特許文献１に記載される点灯方式（以下Ａ点灯方式という）を示し、同図Ａ（ａ）〜（ｂ）は放電ランプに供給されるランプ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、同図Ａ（ａ）はランプ電圧が低い場合を示し、同図Ａ（ｂ）はランプ電圧が高い場合を示す。
前記したように、ランプ電圧が低い場合には、同図Ａ（ａ）に示すように、定常点灯時の基本的な高い周波数（基本周波数）の交流電流を供給し、かつ、所定の間隔をもって、基本周波数よりも低い周波数（低周波）を供給する。そして、ランプ電圧が上昇した場合には、同図Ａ（ｂ）に示すように、所定の間隔をもって供給する上記低周波の幅を広くする（周波数を低下させる）。
【００１９】
図３Ｂは、本発明において、上記Ａ点灯方式に組み合わせて用いられる点灯方式（以下、Ｂ点灯方式という）を示す図であり、同図（ａ）〜（ｃ）は、放電ランプに供給されるランプ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、同図（ｄ）は、基本周波数のサイクル数の変化パターンの一例を示し、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
図３Ｂに示すように、Ｂ点灯方式においては、同図Ｂ（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を少しずつ減少させるとともに低周波が出力される期間（低周波サイクル数）を少しずつ増大させ、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）が最低値になったら、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を少しずつ増大させながら、低周波が出力される期間（低周波サイクル数）を少しずつ減少させる。すなわち、基本周波数のサイクル数は同図Ｂ（ｄ）に示すように、時間とともに一定の割合で増大、減少を繰り返す。
【００２０】
図３（ｄ）に示すように、予め設定された最大サイクル数ＦｃｙＭａｘから１秒ごとに１サイクルずつの変動率で減じるように設定値を変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ短くすることができ、減じた結果、予め設定された最小サイクル数ＦｃｙＭｉｎに到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ増加させることで高周波が出力される期間を少しずつ長くすることが可能である。
この説明では１秒ごとに１サイクルの変動率の例をもって説明しているが、これら数値についてはこの限りではなく、任意に設定することができる。
【００２１】
図４は、上記Ａ点灯方式とＢ点灯方式を組み合わせた場合における波形の遷移例を示す図であり、縦軸は電流値、横軸は時間を表し、同図（ａ）は点灯電圧が低い場合、（ｂ）は点灯電圧が低い場合を示す。なお、同図は、以下のランプを点灯させた場合の波形例を示したものである。
ランプ ２７５Ｗ
定格電圧 ８０Ｖ
ランプ内容積 ８０ｍｍ3
極間距離 １．２ｍｍ
水銀量 ０．２８ｍｇ／ｍｍ3
希ガス(具体的にはアルゴン) １３ｋＰａ
ハロゲン(例えば、沃素、臭素、塩素)量１０-6〜１０-2μｍｏｌ/ｍｍ3
【００２２】
図４に示すように、点灯電圧が低いとき（例えば７０Ｖ）には、同図（ａ）のＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４のように時間とともに基本周波数のサイクル数を増減させる。ここで、点灯電圧が高くなると（例えば９０Ｖ）になると、同図（ｂ）の状態に遷移する。
すなわち、Ｓ５で（ａ）から（ｂ）に遷移し、低周波の幅を広くし、Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ９→Ｓ１０のように基本周波数のサイクル数を時間とともに増減させる。すなわち、前記図３Ａに示すように点灯電圧に応じて低周波の幅を変化させるとともに、図３Ｂに示したように、基本周波数のサイクル数を時間とともに一定の割合で増大、減少させる。
【００２３】
本発明においては、上記のように、ランプ電圧に変動がない場合には、図３Ｂに示すように、基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を増減させながら放電ランプを点灯させ、ランプ電圧が例えば増大したら、図３Ａに示すように、低周波の幅を広くして、上記と同様に基本周波数が出力される期間（基本周波サイクル数）を増減させながら放電ランプを点灯させる。
このように、Ａ点灯方式により点灯電圧に応じた幅の低周波を供給し、点灯電圧に応じた電流負荷を突起に供給することにより、突起形状を安定化しフリッカを抑制することができ、また、Ｂ点灯方式により点灯させることにより、突起移動を抑制し、照度低下を抑制できるとともに、過剰な負荷を電極に与えることがない。
この結果、相乗効果として点灯電圧の上昇を抑制し、黒化を抑制することができる。
すなわち、Ａ点灯方式と、Ｂ点灯方式を組み合わせてランプを点灯させることにより、前記したように、照度維持率の低下を抑制することができ、さらに、ランプ電圧の変動に対してもアーク起点となるべき突起のみを発生、維持することができ、ランプの長寿命化を図ることができる。
【００２４】
次に、本発明の実施形態に係わるランプ点灯装置について図５を参照して説明する。同図において、ランプ点灯装置は、高圧放電ランプを点灯するための給電装置３０と高圧放電ランプ１０から構成される。
給電装置３０は、直流電圧Ｖｄｃが供給されて、これを降圧する降圧チョッパ回路Ｕ１と、降圧チョッパ回路Ｕ１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Ｕ２（以下、「フルブリッジ回路」ともいう）と、この高圧放電ランプ１０に直列接続されたコイルＬｈ、コンデンサＣｈで構成されたスタータ回路Ｕ３と、上記フルブリッジ回路Ｕ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を駆動するドライバ５１と、制御部Ｕ４からなる。
制御部Ｕ４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、本図ではその機能構成をブロック図で示している。
【００２５】
図５において、降圧チョッパ回路Ｕ１は、直流電圧Ｖｄｃ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は、制御部Ｕ４が出力するゲート信号Ｇｘで駆動され、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Ｕ１の出力側には、電圧検出用の抵抗の直列回路Ｖｘが設けられている。
フルブリッジ回路Ｕ２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、これらのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はドライバ５１が出力するゲート信号Ｇ１〜Ｇ４により駆動され、対角に配置されたスイッチング素子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。
【００２６】
スタータ回路Ｕ３は、コイルＬｈ、コンデンサＣｈで構成されたものである。これはコイルＬｈ、コンデンサＣｈで構成した共振回路の共振周波数をブリッジ回路Ｕ２から出力することでその共振作用によりコンデンサＣｈに高い電圧を発生させることができる。
従って、スタータ回路Ｕ３は始動時のみ高い周波数で動作し、高電圧が放電ランプ１０の両端に印加され、ランプが点灯する。
上記回路において、ランプ定常時におけるフルブリッジ回路Ｕ２の駆動周波数を変更する場合は、フルブリッジ回路Ｕ２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、出力電圧は降圧チョッパ回路Ｕ１のスイッチング素子Ｑｘの動作デューティを調整することで達成できる。
降圧チョッパ回路Ｕ１のスイッチング素子Ｑｘは、制御部Ｕ４が出力するゲート信号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。
【００２７】
制御部Ｕ４は、ランプ電力を制御する電力制御部５２、高周波（基本周波数）を決定する高周波設定値制御部６３とこれを受けて信号を発生する高周波発生部６０、高周波発生部６０から出力される高周波信号のサイクル数をカウントする第１のサイクル数カウンタ６１、高周波発生部６０から出力される高周波信号のカウント値の設定値を保持する第１のカウント設定値制御部６２とを有する。
また、上記基本周波数よりも低い周波数の低周波を決定する低周波設定値制御部７３とこれを受けて信号を発生する低周波発生部７０、低周波発生部７０から出力される低周波信号のサイクル数をカウントする第２のサイクル数カウンタ７１、低周波発生部７０から出力される低周波信号のカウント値の設定値を保持する第２のカウント設定値制御部７２、高周波発生部６１、低周波発生部７１の出力のいずれか一方を選択的にドライバ５１に出力するセレクタ８０を有する。
電力制御部５２は、電流検出用の抵抗Ｒｘの両端電圧と、電圧検出用の抵抗Ｖｘ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な降圧チョッパ回路Ｕ１のスイッチング素子Ｑｘのデューティを制御する。
【００２８】
本発明におけるフルブリッジ部Ｕ２から出力される駆動周波数は、前記図３Ａに示したように、高周波（基本周波数）と、それより周波数が低い低周波を組み合わせた波形を基本としている。
ここでいう高周波とは、前記した高圧放電ランプを定常的に点灯する際の基本周波数であり、低周波とは前記した基本周波数の中に定期的に挿入される交流電流の周波数である。
前記特許文献１に開示されているように、上記基本周波数は６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択されるものであり、低周波は上記６０〜１０００Ｈｚの範囲から選択される基本周波数よりも低い周波数であり、５〜２００Ｈｚの範囲から選択されるものである。
また、上記低周波は、半サイクル以上の長さであって、基本周波数と低周波の交流電流が交互に発生しているときの低周波は５サイクル以下の長さであり、前記低周波数の交流電流が発生してから次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔は１２０秒以下である。上記低周波の周波数、挿入される長さおよび挿入される間隔は、放電ランプの設計、特に電極の熱的な設計との関係において選定される。
このように高周波と低周波を組み合わせた波形の交流電流を供給することで、低周波数の交流電流を供給して電極先端部を溶融して、アーク起点となる突起以外の余計な突起の発生を防止することができるようになる。
【００２９】
高圧放電ランプを６０Ｈｚから１０００Ｈｚの周波数で定常点灯させると、電極表面の中間的な温度領域において、第２の突起の形成が始まる。この第２の突起は放電には実質的に寄与しない、いわば余計な突起である。このような第２の突起が形成された場合に、定常点灯の周波数より低い周波数に切替えると、陽極として動作している期間、電極先端は、長い陽極動作期間のため温度が上昇する。この温度上昇は、前記第２の突起が発生する中間的な温度領域へ伝導し、その領域の電極表面温度を上昇させるため、形成を始めた第２の突起は蒸発、浸食され、消失する。
ここで、第２の突起の発生成長を抑制するためには、電極表面の温度を時間的に変化させることが本質的に重要である。低い周波数が５Ｈｚ未満であったり、低い周波数を０．０１秒未満の間隔で発生させ続けたり、低い周波数を５周期を越えて発生させ続けた場合は、電極先端の温度上昇が大きくなり過ぎるため、第２の突起ばかりか、本発明に係わる超高圧放電ランプにとって必要不可欠である第１の突起までも消失させてしまう。
逆に、低い周波数が２００Ｈｚを超えたり、半周期未満の低い周波数を挿入した場合は、第２の突起が発生する中間的な温度領域の十分な温度上昇が得られないため、第２の突起の発生成長を抑制できない。また、低い周波数が発生する間隔が１２０秒を超えた場合も、定常点灯の間に第２の突起が浸食し得ないまでに成長してしまう。
【００３０】
本発明においては、高圧放電ランプに供給する基本周波数が６０〜１０００Ｈｚの範囲であって、低周波数の交流電流を、基本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とし、かつ、半サイクル以上の長さであって、基本周波数と低周波の交流電流が交互に発生しているときの低周波は５サイクル以下の長さであり、低周波数の交流電流が発生してから次の低周波数の交流電流が発生するまでの間隔を１２０秒以下とすることによって、放電に実質的に寄与することのない余計な突起の発生及び成長を完璧に抑えることができるという効果を奏することができる。
【００３１】
図５に示す制御部Ｕ４において、フルブリッジ部Ｕ２の駆動信号は次のように決定される。
図５においては、まず高周波設定値制御部６３において決定された周波数により高周波発生部６０から高周波（基本周波数）でＤuｔｙ（オン／オフ比）５０％の矩形波信号が生成および出力される。セレクタ８０はＲ側に選択されているものとし、その場合は高周波発生部６０の信号はセレクタ８０を介してドライバ５１に送出される。
これにより、ドライバ５１から、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ４がフルブリッジ回路Ｕ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記高周波信号に応じた周波数で駆動される。
そして、フルブリッジ回路Ｕ２から上記高周波信号の周波数の矩形波状の交流電圧が発生する。この交流電圧は放電ランプ１０に供給される。
また、高周波発生部６０からの高周波信号はサイクル数カウンタ６１にて、そのサイクル数がカウントされている。カウント設定値制御部６２はサイクル数カウンタ６１の設定値を保持する機能であり、前記サイクル数カウンタ６１はカウントしたサイクル数が前記設定値と一致すれば、すなわち高周波信号が所定のサイクル数の実行が完了したならば信号Ｓ’を出力し、セレクタ８０をＳ側に切り替える。また、これと同時に、高周波発生部６０の動作を停止させるとともに低周波発生部７０を起動する。
【００３２】
続いて、低周波設定値制御部７３において決定された周波数により低周波発生部７０からは、低周波でＤｕｔｙ５０％の矩形波信号が生成および出力されており、セレクタ８０がＳ側に切り替わると、低周波発生部７０から低周波信号がドライバ５１へ送出される。これにより、ドライバ５１から、ゲート信号Ｇ１〜Ｇ４がフルブリッジ回路Ｕ２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は上記低周波信号に応じた周波数で駆動される。そして、フルブリッジ回路Ｕ２から上記低周波信号の周波数の矩形波状の交流電圧が発生する。この交流電圧は放電ランプ１０に供給される。
例えば、点灯電圧（ランプ電圧）に応じて前記したように低周波の幅を変化させる場合には、点灯電圧を信号化した電圧信号Ｓｖｘに基づいて低周波設定値制御部７３の設定値を制御する。
低周波発生部７０からの信号はサイクル数カウンタ７１にて、そのサイクル数がカウントされている。カウント設定値制御部７２はサイクル数カウンタ７１の設定値を保持する機能であり、前記サイクル数カウンタ７１は前記設定値と一致すれば、すなわち低周波信号が所定のサイクル数を実行したならば信号Ｒ’を出力し、セレクタ８０をＲ側に切り替えるともに低周波発生部７０を停止させるとともに高周波発生部６０を起動する。これにより低周波発生部６０からドライバ５１へ出力されるのでフルブリッジ回路Ｕ２は再び高周波の交流電圧を出力する。
【００３３】
上記において設定した例を以下に示す。
高周波発生部６０ ３７０Ｈｚ
カウント設定値制御部６２ １００．５サイクル
低周波発生部７０ ９０Ｈｚ
カウント設定値制御部７２ １サイクル
【００３４】
本発明における制御方式では、カウント設定値制御部６２の設定値を逐次時間とともに制御して、基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するように制御する（前記Ｂ点灯方式）とともに、点灯電圧が変化したとき、低周波設定値制御部７３により決定される低周波を供給する（前記Ａ点灯方式）ことを特徴としている。
すなわち、前記図３Ｂに示したように、予め設定された最大サイクル数ＦｃｙＭａｘから所定の変動率で、サイクル数が減じるように設定値を変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ短くし、予め設定された最小サイクル数ＦｃｙＭｉｎに到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ増加させることで高周波が出力される期間を少しずつ長くなるようにする（前記Ｂ点灯方式）とともに、前記図３Ａに示したように、点灯電圧が変化したとき、低周波設定値制御部６３により決定される低周波を供給する（前記Ａ点灯方式）。
【００３５】
このため、本発明では、図５に示すように、点灯電圧（ランプ電圧）を信号化した電圧信号Ｓｖｘに基づいて低周波設定値制御部７３を制御する。さらに、この電圧信号Ｓｖｘに基づいて高周波設定値制御部６３、カウント設定値制御部６２、カウント設定値制御部７２の設定値を制御するようにしてもよい。
すなわち、前記説明では、放電ランプの点灯電圧が変化した場合、低周波の幅を変化させているが、当該変化に対応して、低周波のサイクル数も変化させるようにしてもよい。
これら高周波設定値制御部６３、カウント設定値制御部６２、カウント設定値制御部７２の設定値に関わるパラメータの変化は、いずれか一つを変化させてもよいし、２つあるいは３つの要素を全て変化させてもかまわない。さらに、放電ランプの点灯電圧が変化した場合、高周波（基本周波数）のパラメータ、例えば、周波数も変化させてもよい。
なお、「放電ランプの点灯電圧の変化に応じて」とは、点灯電圧の変化に対応させてリニアに制御するだけでなく、電圧値の閾値を設けて、この閾値を上回る場合あるいは下回る場合に低周波数のパラメータを変化させる場合も含む。
【００３６】
例えば、ランプ電圧が上昇した場合は、低周波の周波数を低くする。陽極動作の時間を長くすることによって、ランプ電流の減少を補償して、電極表面の温度を上昇できるからである。さらに、ランプ電圧が上昇した場合は、低周波の波の数を多くしてもよい。一回の低周波の挿入時間を長くすることになり、電極表面における温度変化の頻度を増やすことにより、第２の突起の消失を促進できるからである。
さらに、ランプ電圧が上昇した場合は高周波（基本周波数）を高くしてもよい。定常周波数が高いほど第一の突起が高く形成されるという性質を利用して、ランプ電圧を低くできるからである。
以上、ランプ電圧が上昇した場合について説明したが、ランプ電圧が低下した場合（すなわち、ランプ電流が増加した場合）については、各パラメータを逆に変化させることになる。
なお、「放電ランプの点灯電圧の変化に応じて」とは、点灯電圧の変化に対応させてリニアに制御するだけでなく、電圧値の閾値を設けて、この閾値を上回る場合あるいは下回る場合に低周波数のパラメータを変化させる場合も含む。
【００３７】
本発明においては、上述したようにカウント設定値制御部６２の設定値を逐次時間とともに制御し、基本周波数のサイクル数を増減させているが、以下、本発明における基本周波数のサイクル数を増減させる条件等について具体的に説明する。
上記基本周波数の発生時間及び基本周波数の変動率は、以下の条件１，条件２を満たすように設定するのが望ましい。
［条件１］ サイクル数が最大となる時点において、基本周波数の発生時間を、低周波周波数の半周期（ｓ）の２倍以上、１０００倍以下とする。
［条件２］ 基本周波数のサイクル数が１サイクル増減するのに要する時間を「サイクル増減速度（ｓ）」と称すると、サイクル増減速度（ｓ）を０．５ｓ以上、１０ｓ以下とする。
なお、例えば、サイクル増減速度が１ｓであるとは、１ｓ経過するごとに基本周波数のサイクル数が１サイクル増減することである。
【００３８】
［条件１の理由］
上記条件１のように設定するのが望ましい理由は以下の通りである。
突起形状を良好に保つためには、前記図３Ｂ（ｄ）に示す基本周波数のサイクル数が最大となる時点（ＦｃｙＭａｘ）において、基本周波数を連続的に形成する期間を適正な範囲に設定する必要がある。
基本周波数のサイクル数が最大となる時点において、基本周波数を発生する期間が短すぎる場合には、ＦｃｙＭａｘとＦｃｙＭｉｎの幅が小さくなり、スイング幅をほとんど持たないことと同じになるため、電極の先端が先細りして突起形状がいびつになってしまう。このような問題を回避するため、基本周波数を発生する期間を、低周波周波数の半周期の２倍以上とすることが望ましい。
一方、基本周波数が発生する期間が長すぎる場合には、低周波の発生から次の低周波の発生までの時間が長くなって電極の温度が低くなり、低負荷領域が長すぎてしまい、損耗モードとなり、突起がいびつになってしまう。
そのため、基本周波数を形成する期間としては１０００倍以下の範囲にするのが望ましいと考えられる。
【００３９】
［条件２の理由］
上記条件２のように設定するのが望ましい理由は以下の通りである。
サイクルの増減速度が速すぎる場合には、電極温度はその変化に追従することができなくなり、スイングの効果が得られず、突起の形状はいびつとなる。
例えば、サイクル増減速度が０．２ｓの場合、１ｓの間に５サイクル増減することになる。この場合、電極先端の温度を緩やかに変化させることができなくなる。スイングの効果がなく、電極先端の温度を広範囲に加熱することができない。電極先端形状が乱れて安定な放電を維持できなくなる。
このサイクル増減速度が０．５ｓ（１ｓ経過するごとに２サイクル増減する）になると、電極先端の温度は、サイクルの増減に追従できるようになり、電極先端温度を広範囲に加熱することができるようになる。この結果、先端の突起を維持することができる。
低周波交流電流の発生間隔の増減速度（基本周波数の１サイクルが増減する時間）は０．５以上であることが望ましい。
【００４０】
一方、このサイクルの増減速度が遅すぎる場合には、電極にとって負荷の高い時間、換言すると電極温度が低い状態が長くなりすぎて、先端の突起はいびつになる。
例えば、サイクルの増減速度が２０ｓである場合（２０ｓ経過するごとに1サイクル増減する）、負荷の高い時間が長いために電極温度の低下を招き、先端の突起を維持できなくなる。また、サイクルの増減速度が１０ｓになると（１０ｓ経過するごとに1サイクル増減する）、電極先端温度の低温〜高温の制御ができるようになり、先端の突起を維持することができる。
このことから、低周波交流電流の発生間隔の増減速度（基本周波数の１サイクルが増減する時間）は１０以下であることが望ましい。無論、このような設定値は必要な条件があいさえすれば、２サイクル、あるいは３サイクルと言った複数サイクルを段階的に増減するように設定しても構わない。
【００４１】
以下、本発明における電流波形の具体例および上記カウント設定値制御部６２おけるサイクル数の設定値の変化パターン例について説明する。
ここで、以下に説明する実施例で使用したランプの仕様、ランプ動作条件は以下の通りである。
［実施例に係るランプの仕様］
・定格電力：２７０Ｗ
・定格電圧：８０Ｖ
・発光部の内容積：８０ｍｍ3
・電極間距離：１．２ｍｍ
（封入物）
・水銀量：０．２８ｍｇ／ｍｍ3
・希ガス（具体的にはアルゴンガス）：１３ｋＰａ
・ハロゲン（例えば、沃素、臭素、塩素）量：１０-6〜１０-2μｍｏｌ／ｍｍ3
［ランプ動作条件］
・基本周波数：３７０Ｈｚ
・低周波周波数：４６．２５Ｈｚ、９２Ｈｚ
・最小の低周波挿入間隔：０ｍｓ
・最大の低周波挿入間隔：３００ｍｓ
・サイクル増減速度：１サイクル／２ｓ
【００４２】
（パターン例１：基本周波数の発生回数が０になる場合）
図６は、高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例１を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、電流波形を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表している。また、同図（ｄ）は、サイクル数の設定値の変化パターンであり、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
図６（ｄ）に示すように基本周波数のサイクル数が、０から１秒ごとに１サイクルずつの変動率で増加するようにし変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ長くし、予め設定された最大サイクル数に到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ減少させることで高周波が出力される期間を少しずつ短くする。
これにより、電流波形は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）に示すように
変わる。
上記の例において具体的数値をいうと、基本周波数の値は３７０Ｈｚであり、低周波周波数の値は９２Ｈｚである。なお、図６（ａ）〜（ｃ）における低周波周波数の発生回数は１サイクルである。
【００４３】
（パターン例２：基本周波数の発生回数が０にならない場合）
図７は、高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例２を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、電流波形を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表している。また、同図（ｄ）は、サイクル数の設定値の変化パターンであり、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
図７（ｄ）に示すように基本周波数のサイクル数が、ＦｃｙＭｉｎから１秒ごとに１サイクルずつの変動率で増加するようにし変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ長くし、予め設定された最大サイクル数に到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ減少させることで高周波が出力される期間を少しずつ短くする。
これにより、電流波形は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）に示すように
変わる。
【００４４】
（パターン例３：低周波周波数の発生サイクルが０．５（半サイクル）である場合）
図８は、高圧放電ランプに供給されるランプの電流波形と基本周波数のサイクル数の設定値の変化パターン例３を示す図である。同図（ａ）〜（ｃ）は、電流波形を示し、縦軸は電流値、横軸は時間を表している。また、同図（ｄ）は、サイクル数の設定値の変化パターンであり、縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
この例においては低周波周波数の発生サイクルが０．５、すなわち半サイクルであり、低周波が発生するごとに極性が反転するよう（すなわち交互）に発生する。
図８（ｄ）に示すように基本周波数のサイクル数が、０から１秒ごとに１サイクルずつの変動率で増加するようにし変化させていくことで高周波（基本周波数）が出力される期間を少しずつ長くし、予め設定された最大サイクル数に到達したら、今度は１秒ごとに１サイクルずつ減少させることで高周波が出力される期間を少しずつ短くする。
これにより、電流波形は、同図（ａ）→（ｂ）→（ｃ）→（ｂ）→（ａ）に示すように
変わる。
【００４５】
図９（ａ）〜（ｃ）に、サイクル数設定値の他の例を示す。同図はいずれも縦軸は基本周波数の発生サイクル数（回）、横軸は時間である。
同図（ａ）は最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から一定の速度で高周波が出力される期間を長くしていき、最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に到達させ、最大サイクル数のまま、所定の時間保持し、その後、最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）から高周波が出力される期間を少しずつ一定の速度で短くしていくようにしたものである。
同図（ｂ）は最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から一定の速度で高周波が出力される期間を長くしていき最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に到達させ、最大サイクル数に到達したら所定の時間その状態を保持し、その後、最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）から高周波が出力される期間を少しずつ一定の速度で短くし、最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）に到達したら所定時間その状態を保持するようにしたものである。
同図（ｃ）は、上記（ｂ）において、最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に上昇させる過程で、所定のサイクル数に達したとき、その状態を所定時間保持し、また、最小サイクル数（ＦｃｙＭｉｎ）から最大サイクル数（ＦｃｙＭａｘ）に下降させる過程で所定のサイクル数に達したとき、その状態を所定時間保持するようにしたものである。
このようなパラメータは、実用上においては予めランプの仕様にあわせて最適なパラメータを実験的に求めておき、このパラメータをカウント設定値制御部６２、７２に格納することで、図９に示す制御を実現することができる。
【００４６】
また、低周波設定値制御部７３をテーブル化し、該テーブルに点灯電圧（ランプ供給電圧）に応じた低周波周期設定値を記録し、該テーブルを参照して、上記点灯電圧に応じて、低周波周期を選択的に制御することもできる。
表１に、ランプ供給電圧（点灯電圧）と低周波周期設定値を記憶したテーブルの例を示す。
この例では、ランプ電圧が高くなるにつれて挿入される低周波の幅を増加させるよう設定されている。また、ランプ供給電圧を細分化して低周波設定値を選択しているが、より細分化しても良いし、あるいは２つのランプ供給電圧領域で区分けする制御であっても構わない。
【００４７】
【表１】
【００４８】
低周波幅をさらに細分化したい場合はその限りではなく、例えば、下記、表２に示すようにランプ電圧と低周波設定値の関係を数式で一般化し、低周波設定値制御部７３に該数式により、ランプ供給電圧から低周波設定値を演算する機能を搭載しても良い。同様に本例ではランプ供給電圧に細分化して低周波設定値を選択しているが、より細分化しても良いし、あるいは１つの数式だけの制御であっても構わない。
【００４９】
【表２】
【００５０】
また、基本周波数のサイクル数の設定値はより長寿命となるようランプ電圧により変化させても良い。表３のようにランプ電圧が高い場合においては、高周波が挿入されるサイクル数の最大値が少なくなるように設定しているから、結果的には低周波が高頻度に挿入され、より電極先端の負荷を上げる事ができ、ランプ電圧が低い場合には低周波の挿入される頻度が下がる為負荷をより下げる事ができる。
この例ではサイクル数設定値を細分化して値を選択しているが、より細分化しても良いし、あるいは数式化して制御しても構わない。
【００５１】
【表３】
【００５２】
また、ランプ電圧により変化させるパラメータとして基本周波数のサイクル数の最大値を例に説明したが、その変化するパラメータはサイクル数の最小値、平均値、増減幅(最大値と最小値の差)が、電圧が高くなるにつれて小さくなるものであっても、低周波のサイクル数が、電圧が高くなるにつれて増加するものであっても、各ランプの特性に応じて適宜より長寿命に対して好もしいものを選択して構わない。
【００５３】
また、実施例においては、点灯電圧を測定し、点灯電圧の変化に応じて低周波数を変化させることを説明したが、ランプを定電力制御する場合においては、供給電流は点灯電圧の変化に応じて変化するため低周波数を、供給電流の変化に応じて変化させた場合も、点灯電圧の変化に間接的応じて変化していることになる。
このため、本発明においては、点灯電圧に間接的に応じて低周波数を変化させてもかまわない。
【００５４】
次に、本発明の効果を確認するため行った比較実験結果について説明する。
この実験は、前記特許文献１に記載されるＡ点灯方式（放電ランプの点灯電圧の変化に対応して低周波の選択すべきパラメータを変化させる点灯方式）と、Ｂ点灯方式（基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するように制御する点灯方式）と、上記Ａ点灯方式にＢ点灯方式を適用した本発明の点灯方式（本発明の点灯方式という）について、照度維持率を比較したものである。
図１０に実験結果を示す。同図の横軸は時間（ｈ）、縦軸は照度維持率（％）であり、ＡはＡ点灯方式、ＢはＢ点灯方式、Ｃは本発明の点灯方式をしめす。
実験に使用したランプの仕様は次の通りである。
ランプ仕様
定格電力 ２７０Ｗ
定格電圧 ８０Ｖ
発光部の内容積 ８０ｍｍ3
電極間距離 １．２ｍｍ
水銀量 ０．２８ｍｇ/ｍｍ3
【００５５】
また、各点灯方式の点灯条件は次の通りである。各ランプは、以下の表Ａ〜Ｃの条件で、２時間ＯＮ（点灯）、１５分ＯＦＦ（消灯）を繰り返し、２５０時間経過毎に照度を測定した。
（１）Ａ点灯方式の点灯条件
Ａ点灯方式においては、ランプ供給電圧に対して、高周波周期設定値、低周波周期設定値、低周波の挿入間隔を以下の表４の表Ａのように設定して点灯させた。
（２）Ｂ点灯方式の点灯条件
Ｂ点灯方式の場合の、高周波周期設定値、低周波周期設定値、低周波の挿入間隔、サイクル増減速度を以下の表４の表Ｂのように設定して点灯させた。
（３）Ｃ点灯方式の点灯条件
Ｃ点灯方式においては、ランプ供給電圧に対して、高周波周期設定値、低周波周期設定値、低周波の挿入間隔、サイクル増減速度を以下の表４の表Ｃのように設定して点灯させた。
【００５６】
【表４】
【００５７】
Ａ点灯方式は、電極に最適な負荷となるように、電圧（電流）に応じて低周波の幅をコントロールしており、余計な負荷を電極へかけないため、ある程度寿命を長くすることができる。しかし、電圧に変化が生じない時間帯は一定のドライブで駆動するため突起の移動が生じてしまう。そして、突起が移動して、点灯電圧が上昇すると、極間が広がったと判断して低周波の幅を広げてしまう。また、突起が移動した状態では照度も低下する。このように、突起が移動するたびに余計な負荷を電極へ与える事になる。
Ｂ点灯方式は、突起の移動を抑制し、突起移動による照度低下を抑制して安定した点灯を可能にするが、電圧が上昇、低下しても電極への電流負荷はコントロールしない。
一方、上記Ａ点灯方式とＢ点灯方式を組み合わせた本発明の点灯方式（Ｃ点灯方式）によれば、電圧(電流)値により低周波の幅を変化させる事で突起の温度を冷えすぎないように、熱すぎないようにコントロールしつつ、突起の移動を抑制して余計な負荷を回避する事ができる。
上記実験により、図１０に示すように、本発明の点灯方式が最も照度維持率が高いことが確認された。
【符号の説明】
【００５８】
１０ 放電ランプ
１１ 発光部
１２ 封止部
１３ 金属箔
１４ 外部リード
２０ａ，２０ｂ 電極
２１ 突起
２０１ 球部
２０２ 軸部
３０ 給電装置
５１ ドライバ
５２ 電力制御部
６０ 高周波発生部
６１ 第１のサイクル数カウンタ
６２ 第１のカウント値設定値制御部
６３ 高周波設定値制御部
７０ 低周波発生部
７２ 第２のカウント値設定値制御部
７１ 第２のサイクル数カウンタ
７２ 第２のカウント値設定値制御部
７３ 低周波設定値制御部
８０ セレクタ
Ｕ１ 降圧チョッパ回路
Ｕ２ フルブリッジ回路（フルブリッジ型インバータ回路）
Ｕ３ スタータ回路
Ｕ４ 制御部
Ｌｈ，Ｌｘ コイル
Ｃｘ，Ｃｐ，Ｃｈ コンデンサ
Ｑｘ スイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４ スイッチング素子
Ｖｘ 電圧検出用の抵抗
Ｒｘ 電流検出用の抵抗
Ｇｘ，Ｇ１〜Ｇ４ ゲート信号
【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一対の電極が対向配置されるとともに水銀が封入されてなる高圧放電ランプと、
この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とを備えて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、前記高圧放電ランプに対して、定常点灯時の周波数からなる基本周波数の交流電流とこの基本周波数よりも低い低周波数の交流電流を交互に供給するものであるとともに、
前記基本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、前記基本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り、かつ、半サイクル以上の長さであって、前記低周波数の交流電流が発生してから次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が１２０秒以下であり、前記放電ランプの点灯電圧の変化に対応して、当該低周波の周波数を変化させ、
前記給電装置は、前記放電ランプの点灯電圧が同一点灯電圧で継続する期間において、前記高圧放電ランプに、前記基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するよう交流電流を供給する
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記給電装置は、前記低周波の周波数を、放電ランプの点灯電圧が上昇したときは低い周波数に、放電ランプの点灯電圧が低下したときは高い周波数に変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の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一対の電極が対向配置されるとともに水銀が封入されてなる高圧放電ランプと、
この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とを備えて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、前記高圧放電ランプに対して、定常点灯時の周波数からなる基本周波数の交流電流とこの基本周波数よりも低い低周波数の交流電流を交互に供給するものであるとともに、
前記基本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、前記基本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り、かつ、半サイクル以上の長さであって、前記低周波数の交流電流が発生してから次の前記低周波数の交流電流が発生するまでの間隔が１２０秒以下であり、前記放電ランプの点灯電圧の変化に対応して、当該低周波の周波数を変化させ、
前記給電装置は、前記放電ランプの点灯電圧が同一点灯電圧で継続する期間において、前記高圧放電ランプに、前記基本周波数を供給する期間が所定時間ごとに漸次増減するよう交流電流を供給する
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記給電装置は、前記低周波の周波数を、放電ランプの点灯電圧が上昇したときは低い周波数に、放電ランプの点灯電圧が低下したときは高い周波数に変化させる
ことを特徴とする請求項１に記載の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１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−３３６０５（Ｐ２０１３−３３６０５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８２３８（Ｐ２０１１−１６８２３８）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【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２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【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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