高圧放電灯点灯装置及び点灯方法
交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、その温度差をなくして安定点灯時のアーク移動及びこれに起因するチラツキを抑制する。
ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とからなり、基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流を１周期供給した電流波形に形成され、短周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定可能にした。
ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とからなり、基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流を１周期供給した電流波形に形成され、短周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定可能にした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及び点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターなどバックライト用光源装置に使用される高圧放電灯点灯装置は、直流電源から供給される電流を所定の点灯周波数の矩形波電流に変換して高圧放電灯の点灯極性を切り換えながら点灯させるようになっている。
【０００３】
図１３はこのような従来の高圧放電灯点灯装置３１を示し、直流電源２から出力された直流電力をチョッパ回路３へ入力し、スイッチング素子４のデューティ比をＰＷＭ制御回路３２でコントロールすることにより適切な直流電流に変換した調整電流ＩＣがフルブリッジ回路５へ入力される。
【０００４】
フルブリッジ回路５では、イグナイタ回路６によって始動された高圧放電灯Ｌに対して、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２がフルブリッジコントロール回路３３により例えば１００Ｈｚ程度の周波数で交互に導通されて、低周波矩形波からなるランプ電流ＩＬが形成され、これによって高圧放電灯Ｌが点灯される。
【０００５】
ところで、近年、液晶プロジェクターなどのバックライト光源として高圧水銀灯に替えて超高圧水銀灯が使用されている。
この超高圧水銀灯は、点灯中の蒸気分圧が極めて高く（１０６Ｐａ程度以上）、アーク放電が放電管の中心に集まり輝度も温度も高いので、連続スペクトルを生じ、光色も白色に近く演色性も良好で、発光効率が高いというメリットがある。
【０００６】
しかしながら、低周波矩形波のみで点灯する従来の高圧放電灯点灯装置では、超高圧水銀灯におけるアーク移動を制御する事ができないため、アーク移動によって受光部分に入る光の量が大きく変化し、これを液晶プロジェクターに使用すると、スクリーン照度変化が大きくなってスクリーン上にチラツキが発生するという問題を生じた。
特に、液晶プロジェクターの小型化、軽量化に伴い、光源の反射鏡の小型化、高照度化が進み、これにより、受光部分である液晶素子も小型化されているため、アーク移動量が同じであってもこれに起因するスクリーン上のチラツキへの影響が大きい。
【０００７】
高圧放電灯のチラツキは、陰極側から陽極側へ向かうアークが形成されるときに、電子が飛び出す基点となるアークスポットが移動することにより生じる。
一般に、電極温度が均一であれば電極間距離が一番近い点（電極先端に形成される突起など）がアークスポットとなり、平行平板電極のように距離が一定であれば温度の最も高い点がアークスポットとなる。
【０００８】
したがって、アークスポットをコントロールしようとする場合、まず、電極間に温度差がない状態で、電極上に局部的に高温部を形成してアークスポットを固定すれば、チラツキを抑えることができると考えられる。
【０００９】
この対策として、本出願人は、交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる際に、予め設定された点灯周波数の矩形波状の基準周期電流の極性が反転するたびに基準周期電流に替えてこれより周波数の高い矩形波状の短周期電流を１周期供給すると共に、その短周期電流の電流値を基準周期電流より高くしたランプ電流を供給する高圧放電灯点灯装置を提案し、これによって高圧放電灯を点灯したところアークスポットが固定され、スクリーン上のチラツキを抑制することができた。
【特許文献１】特開２００１−２４４０８８
【００１０】
すなわち、高圧放電灯を交流点灯させる場合、対向する二つの電極が陰極と陽極に交互に切り換わりながら点灯されるが、この際に陰極から飛び出した電子が陽極に衝突することによって放電を生じ、電子が衝突する陽極は陰極よりも温度が上昇する。
したがって、上述のようなランプ電流を供給した場合は、電極間に同一条件の交流電流が供給されてどちらの電極も同様に陰極と陽極に切り換わるので、どちらの電極も同じように温度が上昇し、温度差が生じることがなく、しかも、電極上には局部的に高温部が形成されてアークスポットが固定される。
【００１１】
しかし最近では、調光制御機能、随時電力変動機能など、高付加価値的な機能を有する高圧放電灯や超高圧放電灯が製造されており、このような高圧放電灯では、上述したようなランプ電流を供給しても、チラツキを有効に抑制できない場合があることが判明した。
この場合、電極間に同一条件の交流電流を供給しても電極の構造、放電灯の構造、反射鏡による影響、附属機器類の位置、それらの熱容量や伝熱特性などに起因して、電極間に温度差を生じるものと考えられる。
その結果、アークスポットが固定されずにチラツキが生じやすくなるだけでなく、電極表面への金属蒸気の付着や電極磨耗による変形量に差を生じて、電極間の大きさに差が生じ、交流点灯させようとする場合にアークスポットの制御がより困難になるという問題を生じた。
【００１２】
そこで、発明者は様々な実験を行った結果、ランプ電流を操作することにより電極温度を一定に維持でき、その結果、チラツキを軽減できることを見出した。
すなわち、電極間に同一条件で電流を流したときに電極間に温度差を生じる場合は、低温側となる電極に対し陽極となる時間が長くなるようなランプ電流を供給すればよく、しかも、その時間割合は、高圧放電灯の種類に応じて夫々異なる最適値が存在し、同じ型式の高圧放電灯であればその最適値は等しいということも判明した。
【００１３】
さらに、時間割合を最適値に設定した上で、短周期電流をその極性反転前後のいずれか一方又は双方において電流値を漸増させたり漸減させたりする傾斜波とすることにより、高圧放電灯の種類によっては、より一層、効果的にチラツキを抑えられることが判明した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明は、このような発明者の知見に基づいてなされたもので、交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、その温度差に起因するチラツキを有効に抑制できるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、前記ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とからなり、基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流が１周期供給された電流波形に形成されると共に、前記短周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明は、ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形で形成され、前記基準周期電流及び短周期電流のいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、ランプ電流として供給される短周期電流や基準周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定できるので、低温側の電極が陽極として動作する時間が長くなるようにデューティ比を設定することにより、低温側の電極温度を上昇させて、各電極の温度をほぼ等しくすることができ、温度差に起因するアークスポットの移動をなくし、チラツキを抑制できる。
ここで、点灯しようとする高圧放電灯と同型の高圧放電灯を用い、電極の陽極及び陰極となる時間割合についてチラツキが最も少なくなる最適値を予め測定しておけば、ランプ電流のデューティ比をその最適値に応じて設定できるので、高圧放電灯の種類ごとに点灯装置を設計するまでもなく、どの高圧放電灯でも１種類の点灯装置で、そのチラツキを有効に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項３のように、短周期電流の極性反転前後の少なくとも一方において電流値を漸増させたり、漸減させる傾斜波とすることができるので、傾斜波を使用した方がより効果的にチラツキを抑えることができる高圧放電灯にも使用し得る。
【００１９】
さらに、請求項４のように、短周期電流の極性反転前後の少なくとも一方の電流値を基準周期電流の電流値より高く設定し、特に、請求項５のように、短周期電流の電流値を基準周期電流の電流値の１.２倍以上５倍以下とすれば、電極のアークスポット部を温めるのに最も効果があるので、アークスポットが移動しづらくなり、チラツキをさらに有効に防止し得る。
【００２０】
請求項６のように、基準周期電流の周期を１／６０秒以上にすればその極性反転時の点滅によるチラツキは目視不能となり、１／５００秒以下にすれば音響的共鳴現象が発生することもない。
さらに、短周期電流の周期を基準周期の１／４倍以上にすれば、その電流値を基準周期電流より高く設定した場合であっても、電極にかかる負荷がそれほど多くならないので、激しい電極磨耗の問題を生ずることがない。
また、基準周期の１／３０倍以下にすることにより電極のアークスポット部を効率的に温めて、アークスポットの移動に起因するチラツキ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】
【００２１】
本例では、交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、その温度差をなくして安定点灯時のアーク移動及びこれに起因するチラツキを抑制するという課題を、ランプ電流波形に改良を加えることにより実現した。
【００２２】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図、図２は本発明に係る点灯装置を示すブロック図、図３は各信号波形を示す説明図、図４はランプ電流の形成過程を示す説明図、図５〜図７は他のランプ電流を示す説明図、図８は本発明の他の点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図、図９は本発明に係る他の点灯装置を示すブロック図、図１０は合成波の形成手順を示す説明図、図１１はランプ電流の形成手順を示す説明図、図１２はランプ電流の他の例を示す説明図である。
【実施例１】
【００２３】
図１は高圧放電灯に供給されるランプ電流ＩＬ、基準周期電流ＩＢ、短周期電流ＩＨの波形である。
そして、ランプ電流ＩＬは、予め設定された基準周期で供給される周期１／５００秒以上１／６０秒以下の基準周期電流ＩＢと、周期がその１／３０倍以上１／４倍以下に設定された短周期電流ＩＨからなり、基準周期電流ＩＢの極性が反転してその半周期ＨＣが開始されるたびに、基準周期電流ＩＢに替えてその同極性側から反対極性側に極性反転される短周期電流ＩＨが１周期だけ供給されるようになっている。
【００２４】
基準周期電流ＩＢの点灯周期を１／５００秒以上１／６０秒以下としたのは、１／６０秒を超えると極性反転時に生ずる点滅が目視可能となってチラツキを生じ、１／５００未満とすると音響的共鳴現象が発生するためである。
また、短周期電流ＩＨの周期を基準周期電流ＩＢの１／３０以上１／４倍以下に設定したのは、基準周期電流ＩＢの１／４倍を超えると、その電流値を基準周期電流ＩＢより高く設定した場合に電極に負荷がかかりすぎて激しい電極磨耗の問題を生ずるからであり、１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなり、アークスポットが移動してチラツキを生ずる原因となるからである。
【００２５】
短周期電流ＩＨは、点灯させようとする高圧放電灯に応じて、その極性反転前後のデューティ比ＤＲ＝ｄ１／（ｄ１＋ｄ２）が予め設定された任意の値に調整されて出力される。
高圧放電灯は、その種類ごとにチラツキを防止し得る最適なデューティ比が異なるので、予め実験で求められたデューティ比に設定することにより、ランプの種類ごとに点灯装置を設計するまでもなく、１種類の点灯装置で対応することができる。
【００２６】
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後の少なくとも一方の半周期の電流値が基準周期電流ＩＢの電流値より高く設定され、本例では双方の電流値が基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下に設定されている。
電流値を１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を最も効果的に温めてアークスポットを移動し難くするためであり、これによりチラツキを有効に防止することができるからである。
【００２７】
さらに、短周期電流ＩＨは、その極性反転前後にわたり電流値が一定の矩形波であっても、極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする場合であっても良い。
【００２８】
図２に示す高圧放電灯点灯装置１は、図１に示すランプ電流ＩＬを供給して高圧放電灯Ｌを点灯させるもので、直流電源２から出力された電力をチョッパ回路３へ入力して、スイッチング素子４のデューティ比をコントロールすることにより適切な電流に変換した後、フルブリッジ回路５へ入力する。
フルブリッジ回路５は、イグナイタ回路６によって始動される高圧放電灯Ｌに対して、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させて、その直流電力を所定のタイミングで反転させて交流のランプ電流ＩＬを生成するように成されている。
【００２９】
前記チョッパ回路３及びフルブリッジ回路５には、予め設定された周期の基準周期電流ＩＢの極性が反転してその半周期ＨＣが開始されるたびに、基準周期電流ＩＢに替えてその同極性側から反対極性側に極性反転する短周期電流ＩＨを１周期だけ供給するランプ電流形成手段１１が接続されている。
【００３０】
このランプ電流形成手段１１は、アナログ回路又はマイコンで形成され、基準周期電流ＩＢに周期が等しい基準周期信号ＳＢを生成する基準周期信号出力装置１２と、短周期電流ＩＨに周期が等しい短周期信号ＳＨを生成する短周期信号出力装置１３と、これらを合成してランプ電流ＩＬと等しいタイミングで極性反転する合成信号ＭＳを生成する合波器１４を備えると共に、それぞれのタイミングを同期させるためのクロックパルスＣＰを出力するクロックパルス発振器１５を備えている。
【００３１】
そして、ランプ電流形成手段１１には、合波器１４から出力されたその合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいてフルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させるスイッチ信号を出力するフルブリッジコントロール回路１６と、チョッパ回路３のスイッチング素子４をＰＷＭ制御することによりランプ電流ＩＬの電流値や短周期電流ＩＨの波形を調整するＰＷＭ制御回路１７が接続されている。
【００３２】
以下、図３を参照しながら、ランプ電流形成手段１１について詳述する。
基準周期信号出力装置１２は、１／５００秒以上１／６０秒以下の範囲で基準周期を設定することにより、その周期に応じてクロックパルスＣＰに同期したタイミング信号ＴＳ１を半周期ごとに出力する基準周期設定器１８と、そのタイミング信号ＴＳ１に同期して極性反転する基準周期信号ＳＢを生成する基準周期信号生成器１９を備えている。
【００３３】
短周期信号出力装置１３は、基準周期の１／３０倍以上１／４倍以下の範囲の周期を設定することにより、その周期に応じて１周期ごとにクロックパルスＣＰに同期したタイミング信号ＴＳ２を出力する短周期設定器２０と、その１周期中の極性反転前後のデューティ比ＤＲを設定することにより、そのデューティ比ＤＲに応じてクロックパルスＣＰに同期した極性反転のタイミング信号ＴＳ３を出力するデューティ比設定器２１と、前記各タイミング信号ＴＳ２、ＴＳ３に応じて所定周期（周波数）及び所定デューティ比ＤＲの短周期信号ＳＨを生成する短周期信号生成器２２を備えている。
【００３４】
合波器１４には、前記基準周期信号出力装置１２及び短周期信号出力装置１３で生成された基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨと、点灯周波設定器１８及び高周波設定器２０で生成されたタイミング信号ＴＳ１及びＴＳ２が入力される。
そして、基準周期に応じたタイミング信号ＴＳ１が入力されるまで、基準周期信号ＳＢを導通し、短周期信号ＳＨを遮断する。
また、タイミング信号ＴＳ１が入力されてから次にタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間は、基準周期信号ＳＢを遮断し、短周期信号ＳＨを１周期だけ導通させる。なお、この場合において、基準周期信号ＳＢが極性反転して正であるときは短周期信号ＳＨをそのまま導通させ、極性反転して負であるときは短周期信号ＳＨの正負を入れ替えて導通させている。
これにより、常時は基準周期信号ＳＢが出力されると共に、基準周期信号ＳＢの極性が反転して半周期が開始されるたびに基準周期電流ＳＢに替えてその同極性側から反対極性側に極性反転する短周期信号ＳＨを１周期だけ供給する合成信号ＭＳが出力されることになる。
【００３５】
そして、フルブリッジコントロール回路１６は、この合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいて、フルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通するスイッチ信号を出力し、これにより、ランプ電流ＩＬが合成信号ＭＳに同期して極性反転される。
【００３６】
さらに、合波器１４は、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの電流値を設定する電流調整器２３を介してＰＷＭ制御回路１７に接続されている。
この電流調整器２３は、ランプ電流ＩＬの基準周期電流ＩＢの電流値に応じた通常電流設定信号を出力する基準電流設定器２４と、基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定された短周期電流ＩＨの電流値に応じた過電流設定信号を出力する過電流設定器２５を備えている。
また、各設定器２４及び２５から出力される通常電流設定信号ＤＳ１及び過電流設定信号ＤＳ２を択一的にパスさせた電流設定信号ＤＳをＰＷＭ制御回路１７に供給するゲート２６と、このゲート２６を制御するゲートコントローラ２７を備えている。
【００３７】
ゲートコントローラ２７は、基準周期信号ＳＢの半周期に同期するタイミング信号ＴＳ１と、短周期信号の１周期及び極性反転に同期するタイミング信号ＴＳ２及びＴＳ３に基づいて、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方又は双方の電流値を高くするゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ３を出力する。
【００３８】
極性反転前のみ電流値を高くする場合は、タイミング信号ＴＳ１が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ３が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ１が出力される。
また、極性反転後のみ電流値を高くする場合は、タイミング信号ＴＳ１の入力後、最初のタイミング信号ＴＳ３が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ２が出力される。
極性反転前後の双方、すなわち１周期の電流値を高くする場合は、タイミング信号ＴＳ１の入力後、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ３が出力される。
【００３９】
そしていずれの場合も、夫々のゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ３が低レベルに維持されている間は、基準電流設定器２４から出力された通常電流設定信号ＤＳ１がゲート２６をパスしてＰＷＭ制御回路１７に供給され、これによりＰＷＭ制御回路１７から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が低デューティ比でオンオフされる。
また、高レベルに維持されている間は、過電流設定器２５から出力された過電流設定信号ＤＳ２がゲート２６をパスしてＰＷＭ制御回路１７に供給され、これによりＰＷＭ制御回路１７から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が高デューティ比でオンオフされる。
すなわち、ＰＷＭ制御回路１７に供給される電流設定信号はＤＳは、基準レベルの通常電流設定信号ＤＳ１と、高レベルの過電流設定信号ＤＳ２からなり、そのレベルに応じてチョッパ信号ＣＳのデューティ比が変化するので、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方又は双方に同期する部分の電流値を基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定することができる。
【００４０】
さらに、過電流設定器２５には、短周期電流ＩＨの極性反転前後の少なくとも一方において電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする波形設定器２８が接続されている。
この波形設定器２８は、過電流設定器２５から出力される電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるためのコントロール信号を出力する。
ランプ電流ＩＬの電流値は、チョッパ信号ＣＳのデューティ比に比例し、デューティ比は電流設定信号ＤＳのレベルに依存するので、このレベルを経時的に変化させることにより短周期電流ＩＨを傾斜波とすることができる（図７参照）。
【００４１】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
まず、短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比ＤＲについて、点灯させようとする高圧放電灯Ｌと同型の放電灯について予め実験を行い、チラツキを抑制し得る最適値を求めておく。
また、短周期信号ＩＨの極性反転前後の波形についても、点灯させようとする高圧放電灯Ｌと同型の放電灯について予め実験を行い、チラツキを抑制し得る最適の波形として、極性反転前後の少なくとも一方について電流値を漸増又は漸減させる傾斜波とすべきか否かを決定しておく。
【００４２】
そして、出力させようとするランプ電流ＩＬを形成するために、使用する高圧放電灯Ｌに応じた点灯周波数と、短周期電流ＩＨの周期（周波数）及びデューティ比ＤＲを設定すると、点灯周波設定器１８、短周期設定器２０、デューティ比設定器２１からタイミング信号ＴＳ１〜ＴＳ３が出力され、これらに基づき、基準周期信号出力装置１２及び高周期信号出力装置１３から夫々基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨが合波器１４に対して出力され、合波器１４から合成信号ＭＳがフルブリッジコントロール回路１６に対して出力される（図３参照）。
【００４３】
そして、ランプ電流ＩＬの短周期電流ＩＨ部分の極性反転後のみ電流値を高く設定しようとする場合は、ゲートコントローラ２７からタイミング信号ＴＳ１の入力後、最初のタイミング信号ＴＳ３が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ２を出力させる。
これにより、図４に示すように、電流調整器２３からＰＷＭ制御回路１７に対して出力される電流設定信号ＤＳは、ゲート信号ＧＳ２が低レベルのときは基準電流設定信号ＤＳ１が出力され、高レベルのときは過電流設定信号ＤＳ２が出力される。
【００４４】
このときの放電灯点灯装置１の直流電源２から出力された直流電力ＤＷは、チョッパ信号ＣＳによりデューティ比がコントロールされるスイッチング素子４により、電流設定信号ＤＳが低レベル時は基準周期電流ＩＢに応じた電流に調整されると共に、高レベル時は短周期電流ＩＨに応じた電流に調整されて、この調整電流Ｉ０がチョパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
【００４５】
フルブリッジ回路５では、フルブリッジコントロール回路１６から出力されたスイッチ信号により、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２が合成信号ＭＳの極性反転タイミングと同期して交互に導通される。
したがって、フルブリッジ回路５からは、合成信号ＭＳに同期して極性反転されたランプ電流がＩＬが出力されると共に、調整電流Ｉ０の過電流部分は合成信号ＭＳの短周期信号ＳＨの極性反転後の部分に同期されるので、ランプ電流ＩＬは短周期電流ＩＨの極性反転後のみ過電流が流れる。
【００４６】
そして、このように出力されたランプ電流ＩＬで高圧放電灯Ｌを点灯させれば、短周期電流ＩＨのデューティ比がその高圧放電灯Ｌのチラツキを防止する最適値に設定されているので、確実にチラツキを防止することができる。
【００４７】
なお、短周期電流ＩＨの極性反転前のみ電流値を高くしたい場合は、図５に示すように、タイミング信号ＴＳ１が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ３が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ１をゲートコントローラ２７から出力させれば、チョッパ信号ＣＳにより極性反転前のみデューティ比が高くなるので、短周期電流Ｉ２の極性反転前に同期する部分のみが過電流となった調整電流Ｉ０がチョッパ回路２３から出力される。
したがって、これをフルブリッジ回路５で極性反転させれば、短周期電流ＩＨの極性反転前のみ電流値が高くなる。
【００４８】
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後の双方、すなわち１周期の電流値を高くしたい場合は、図６に示すように、タイミング信号ＴＳ１の入力後、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間、高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ３をゲートコントローラ２７から出力させれば、チョッパ信号ＣＳにより短周期電流ＩＨの１周期分に同期する部分のデューティ比が高くなり、したがって、その１周期分が過電流となった調整電流Ｉ０がチョッパ回路３から出力される。
したがって、これをフルブリッジ回路５で極性反転させれば、短周期電流ＩＨの１周期分の電流値が高くなる。
【００４９】
さらに、短周期電流ＩＨを傾斜波としたい場合は、過電流設定器２５から出力される電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるコントロール信号を波形設定器２８から出力させることにより、図７に示すように、チョッパ回路３から、短周期電流ＩＨの１周期に同期する部分が傾斜波の過電流となった調整電流Ｉ０が出力される。
したがって、この調整電流Ｉ０を合成信号ＭＳの極性反転タイミングに同期させてフルブリッジ回路５で極性反転させれば、それぞれ、短周期電流ＩＨが極性反転前後で傾斜波となったランプ電流ＩＬが得られる。
【００５０】
なお、図７において、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方のみを傾斜波とし、他方を矩形波としたい場合は、短周期電流ＩＨの極性反転前後に対応させて、傾斜波としたい部分に対応する電流設定信号ＤＳ２を漸増又は漸減させるコントロール信号を波形設定器２８から出力させればよい。
さらに、図４又は図５において、短周期電流ＩＨの極性反転前後一方の電流が高くなった方のみを傾斜波としたい場合は、過電流設定器２５から出力される電流設定信号ＤＳ２を漸増又は漸減させればよい。
【００５１】
本発明の高圧放電灯点灯装置１を用いて定格ランプ電力１３５Ｗの同種の超高圧水銀放電灯について、図４に示すランプ電流波形を用いて、基準周期信号ＳＢの点灯周波数を１００Ｈｚ、短周期信号ＳＨの周期を１／２０００秒（周波数：２ｋＨｚ）とし、９種類の異なるデューティ比ＤＲ＝１／９、２／８、３／７，４／６、５／５……９／１で、正常点灯時のランプ電流値よりも３倍程度の過入力の電流値で点灯させるエージング試験を行ってスクリーン照度測定を行ったところ、デューティ比ＤＲ＝３／７のときが、最も有効にアークの移動に伴うスクリーン照度変化を減少させることができ、スクリーン上でのチラツキを防止できた。
【００５２】
さらに、ランプ電流ＩＬの短周期電流ＩＨの極性反転後の電流を漸増又は漸減させて傾斜波とする場合、一定の矩形波とする場合について、スクリーンの照度測定を行ったところ、電流が漸増させる傾斜波としたときのほうが、より効果的にチラツキを防止できた。
【００５３】
ここで、基準周期信号ＳＢの周期を１／６０秒未満にすると点滅が目視可能となってチラツキを生じ、１／５００秒よりも大きくすると音響的共鳴現象が発生する。
また、短周期信号ＳＨの周期を基準周期信号の１／４倍より大きくすると、電極に負荷がかかって激しい電極磨耗を生じ、１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなって、アークスポットが移動し、チラツキを生ずることとなる。
【００５４】
なお、短周期電流ＩＨの極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を、基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を温めるのに最も効果があり、アークスポットが移動し難くなるからである。
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比を可変にすることにより、高圧放電灯の種類ごとに異なる最適なデューティ比に設定することができるので、高圧放電灯点灯装置１を高圧放電灯Ｌの種類ごとに設計する手間や面倒をなくすだけでなく、製造コストが軽減され、在庫管理を容易にして、生産効率を向上させることができるというメリットがある。
【００５５】
以上述べたように、本実施例によれば、超高圧水銀灯等の高圧放電灯Ｌの種類に拘わらず、アークスポットの移動を抑制して、アークの移動を減少させることができるので、スクリーン照度変化を減少させてスクリーン上でのチラツキを防止する事ができる。
さらに、高圧放電灯Ｌのランプ電力に応じて、周期，電流値，デューティ比などの各要素を夫々の設定範囲内で調整することにより、確実にスクリーン上のチラツキを防止する事ができる。
【実施例２】
【００５６】
図８は高圧放電灯に供給されるランプ電流ＩＬ、基準周期電流ＩＢ、短周期電流ＩＨの波形であって、ランプ電流ＩＬは予め設定された基準周期ＴＢで発振する周期１／５００秒以上１／６０秒以下の矩形波からなる基準周期電流ＩＢと、周期ＴＨがその１／３０倍以上１／４倍以下に設定された図８に示す短周期電流ＩＨとが１周期ずつ交互に供給されて形成される。
【００５７】
基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢを１／５００秒以上１／６０秒以下としたのは、１／６０秒を超えると極性反転時に生ずる点滅が目視可能となってチラツキを生じ、１／５００秒未満とすると音響的共鳴現象が発生するためである。
また、短周期電流ＩＨの周期ＴＨを基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢの１／３０以上１／４倍以下に設定したのは、基準周期電流ＩＢの１／４倍を超えると、その電流値を基準周期電流ＩＢより高く設定した場合に電極に負荷がかかりすぎて激しい電極磨耗の問題を生ずるからであり、１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなり、アークスポットが移動してチラツキを生ずる原因となるからである。
【００５８】
基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨは、点灯させようとする高圧放電灯に応じてその極性反転前後のデューティ比ＤＢ＝ｂ１／ｂ２及びＤＨ＝ｈ１／ｈ２が予め設定された任意の値に調整されて出力される。
これにより、電極間に同一条件で電流を流したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯において、低温側となる電極に対し陽極となる時間が長くなるようなランプ電流を供給することができ、電極間の温度差に起因するチラツキを防止できる。
しかも、その時間割合は、高圧放電灯の種類に応じて夫々異なる最適値が存在し、同じ型式の高圧放電灯であればその最適値は等しいので、予め実験で求められたデューティ比を設定するまでもなく、ランプの種類ごとに点灯装置を設計するまでもなく１種類の点灯装置で対応することとなる。
【００５９】
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方または双方の半周期の電流値を基準周期電流ＩＢの電流値より高くすることができ、本例では極性反転後の電流値が基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下に設定されている。
電流値を１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を最も効果的に温めてアークスポットを移動し難くするためであり、これによりチラツキを有効に防止することができるからである。
【００６０】
さらに、短周期電流ＩＨは、その極性反転前後にわたり電流値が一定の矩形波であっても、極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする場合であっても良い。
【００６１】
図９に示す高圧放電灯点灯装置４０は、図８に示すランプ電流ＩＬを供給して高圧放電灯Ｌを点灯させるもので、直流電源２から出力された電力をチョッパ回路３へ入力して、スイッチング素子４のデューティ比をコントロールすることにより適切な電流に調整した後、その調整電流ＩＣをフルブリッジ回路５へ入力する。
フルブリッジ回路５は、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させて、その直流電力を所定のタイミングで反転させて交流のランプ電流ＩＬを生成し、イグナイタ回路６によって始動される高圧放電灯Ｌに対して出力するように成されている。
【００６２】
前記チョッパ回路３及びフルブリッジ回路５には、予め設定された基準周期ＴＢの基準周期電流ＩＢと、それより短い周期ＴＨの短い短周期電流ＩＨとを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形でランプ電流ＩＬを形成すると共に、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨのいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比ＤＢ、ＤＨを任意に設定可能なランプ電流形成手段４１が接続されている。
【００６３】
このランプ電流形成手段４１は、アナログ回路又はマイコンで形成され、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの周期ＴＢ及びＴＨ、夫々のデューティ比ＤＢ及びＤＨを設定する基礎データ設定器４２と、これらのデータに基づき所定のタイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３を生成して出力するタイミング信号生成器４３と、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの極性反転タイミングに等しい１周期分の基準周期信号波ＷＢ及び短周期信号波ＷＨを生成して、夫々を所定のタイミングで個別に出力する基準周期信号発振器４４及び短周期信号発振器４５と、各発振器４４及び４５から出力された基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨを合成してランプ電流ＩＬと等しいタイミングで極性反転する合成信号ＭＳを生成する合波器４６と、それぞれのタイミングを同期させるクロックパルスＣＰを出力するクロックパルス発振器４７を備えている。
【００６４】
そして、ランプ電流形成手段４１には、合波器４６から出力された合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいてフルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させるスイッチ信号を出力するフルブリッジコントロール回路４８と、チョッパ回路３のスイッチング素子４をＰＷＭ制御することによりランプ電流ＩＬの電流値や短周期電流ＩＨの波形を調整するＰＷＭ制御回路４９が接続されている。
【００６５】
以下、図１０を参照しながら、ランプ電流形成手段４１で合成信号ＭＳを生成するまでの手順について説明する。
まず、周期設定器及びデューティ比設定器として機能する基礎データ設定器４２に、点灯しようとする高圧放電灯Ｌに応じて、基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢを１／５００秒以上１／６０秒以下の範囲で設定し、短周期電流ＩＨの周期ＴＨをその１／３０倍以上１／４倍以下の範囲で設定すると共に、夫々のデューティ比ＤＢ＝ｂ１／（ｂ１＋ｂ２）及びＤＨ＝ｈ１／（ｈ１＋ｈ２）を設定すると、基準周期信号発振器４４で図１０（ａ）に示す波形の基準周期信号波ＷＢが生成され、短周期信号発振器４５で図１０（ｂ）に示す波形の短周期信号波ＷＨが生成される。
【００６６】
タイミング信号生成器４３では、基礎データ設定器４２に設定された各データに基づいて、クロックパルスＣＰに同期させた三種類のタイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３が出力される（図１０（ｃ）及び図１１参照）。
タイミング信号ＴＳ１１は、基準周期信号波ＷＢを出力するトリガーとなる信号で、基準周期ＴＢ＋周期ＴＨの時間間隔で出力されるタイミングパルスＴＰ１１で構成される。
タイミング信号ＴＳ１２は、短周期信号波ＷＨを出力するトリガーとなる信号で、基準タイミングパルスＴＰ１１が出力されてから基準周期ＴＢ経過後に出力されるタイミングパルスＴＰ１２で構成される。
タイミング信号ＴＳ１３は、短周期電流ＩＨの極性反転タイミングに同期させるためのもので、タイミングパルスＴＰ１２が出力されてから、周期ＴＨとデューティ比ＤＨにより定まる極性反転までの時間ＤＨ×ＴＨが経過するたびに出力されるタイミングパルスＴＰ１３で構成される。
【００６７】
基準周期信号発振器４４では、基準周期電流ＩＢの極性反転タイミングに等しい１周期分の基準周期信号波ＷＢを生成して、タイミング信号ＴＳ１１のタイミングパルスＴＰ１１が入力されるたびに一周期ずつ出力することにより基準周期信号ＳＢを出力する。
【００６８】
短周期信号発振器４５では、基準周期電流ＩＨの極性反転タイミングに等しい１周期分の基準周期信号波ＷＨを生成して、タイミング信号ＴＳ２のタイミングパルスＴＰ１２が入力されるたびに一周期ずつ出力することにより短周期信号ＳＨを出力する。
【００６９】
合波器４６には、基準周期信号発振器４４及び短周期信号発振器４５で生成された基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨが入力され、これらが重畳されて、基準周期信号波ＷＢと短周期信号波ＷＨが一周期ずつ交互に出力される合成信号ＭＳが生成されて、フルブリッジコントロール回路４８に出力される。
この合成信号ＭＳの極性反転タイミングは、ランプ電流ＩＬの極性反転タイミングに等しいので、フルブリッジコントロール回路４８では、合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいて、フルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通するスイッチ信号を出力し、これにより、直流で供給される電流が合成信号ＭＳに同期して極性反転され、交流のランプ電流ＩＬとなる。
【００７０】
また、前記タイミング信号生成器４３は、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの電流値を設定する電流調整器５１を介してＰＷＭ制御回路４９に接続されている。
この電流調整器５１は、ランプ電流ＩＬの基準周期電流ＩＢの電流値に応じた基準電流設定信号ＤＳ１を出力する基準電流設定器５２と、基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定された短周期電流ＩＨの電流値に応じた過電流設定信号ＤＳ２を出力する過電流設定器５３を備えている。
また、各設定器５２及び５３から出力される基準電流設定信号ＤＳ１及び過電流設定信号ＤＳ２を択一的にパスさせた電流設定信号ＤＳをＰＷＭ制御回路４９に供給するゲート５４と、このゲート５４を制御するゲートコントローラ５５を備えている。
【００７１】
ゲートコントローラ５５は、前記各タイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３に基づいて、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、基準電流設定信号ＤＳ１と過電流設定信号ＤＳ２を切り換えるゲート信号ＧＳ１１〜ＧＳ１３を出力する。
ゲート信号ＧＳ１１は、図１１（ａ）に示すように、短周期電流ＩＨの極性反転前のみ電流値が高いランプ電流ＩＬを形成する場合に用いられ、タイミング信号ＴＳ１２のタイミングパルスＴＰ１２が入力されてから、タイミング信号ＴＳ１３のタイミングパルスＴＰ１３が入力される間のみ高レベルとなる。
ゲート信号ＧＳ１２は、図１１（ｂ）に示すように、短周期電流ＩＨの極性反転後のみ電流値が高いランプ電流ＩＬを形成する場合に用いられ、タイミング信号ＴＳ１３のタイミングパルスＴＰ１３が入力されてから、タイミング信号ＴＳ１１のタイミングパルスＴＰ１１が入力される間のみ高レベルとなる。
さらに、ゲート信号ＧＳ１３は、図１１（ｃ）に示すように、短周期電流ＩＨの極性反転前後の双方、すなわち１周期の間、電流値が高いランプ電流ＩＬを形成する場合に用いられ、タイミング信号ＴＳ１２のタイミングパルスＴＰ１２が入力されてから、タイミング信号ＴＳ１１のタイミングパルスＴＰ１１が入力される間中、高レベルとなる。
なお、短周期電流ＩＨの電流値が常に基準周期電流ＩＢの基準電流と等しいランプ電流ＩＬを形成する場合は、図１１（ｄ）に示すように、常時低レベルに維持されるゲート信号ＧＳ１４を出力させればよい。
【００７２】
そしていずれの場合も、夫々のゲート信号ＧＳ１１〜ＧＳ１４が低レベルに維持されている間は、基準電流設定器５２から出力された基準電流設定信号ＤＳ１がゲート５４をパスしてＰＷＭ制御回路４９に供給され、これによりＰＷＭ制御回路４９から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が低デューティ比でオンオフ動作を行うので、直流電源２から出力された電力の電流値が例えば基準周期電流ＩＢの電流値として設定された定格電流で供給されることとなる。
【００７３】
また、ゲート信号ＧＳ１１〜ＧＳ１４が高レベルに維持されている間は、過電流設定器５３から出力された過電流設定信号ＤＳ１２がゲート５４をパスしてＰＷＭ制御回路４９に供給され、これによりＰＷＭ制御回路４９から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が高デューティ比でオンオフ動作を行うので、直流電源２から出力された電力の電流値が例えば基準周期電流ＩＢの電流値として設定された定格電流の１.２倍〜５倍の電流値で供給されることとなる。
【００７４】
すなわち、ＰＷＭ制御回路４９に供給される電流設定信号はＤＳは、基準電流設定信号ＤＳ１と過電流設定信号ＤＳ２からなり、そのレベルに応じてチョッパ信号ＣＳのデューティ比が変化するので、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方又は双方に同期する部分の電流値を基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定することができる。
【００７５】
さらに、過電流設定器５３には、短周期電流ＩＨの極性反転前後の少なくとも一方において電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする波形設定器５６が接続されている。
この波形設定器５６は、過電流設定器５３から出力される電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるためのコントロール信号を出力する。
【００７６】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、短周期電流ＩＨの極性反転前後のいずれか一方で電流値を漸増又は漸減させたランプ電流ＩＬと、夫々のランプ電流ＩＬを形成する電流設定信号ＤＳ及び調整電流ＩＣを示し、図１２（ｅ）〜（ｈ）は、短周期電流ＩＨの極性反転前後の双方で電流値を漸増又は漸減させたランプ電流ＩＬと、夫々のランプ電流ＩＬを形成する電流設定信号ＤＳ及び調整電流ＩＣを示す。
調整電流ＩＣの電流値は、チョッパ信号ＣＳのデューティ比に比例し、デューティ比は電流設定信号ＤＳのレベルに依存するので、図１２に示すように、過電流設定信号ＤＳ２のレベルを経時的に変化させることにより、ランプ電流ＩＬの短周期電流ＩＨを傾斜波とすることができる。
【００７７】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
まず、点灯させようとする高圧放電灯Ｌと同型の放電灯について予め実験を行い、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの周期ＴＢ及びＴＨと、極性反転前のデューティ比ＤＢ及びＤＨについてチラツキを抑制し得る最適値を求め、その値を、基礎データ設定器４２に設定する。
【００７８】
また、同様に、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの電流値を電流設定器５２及び５３に設定すると共に、過電流とする場合にその電流値と過電流にする部分（極性反転前後のいずれか一方または双方）をゲートコントローラ５５で設定する。
さらに、電流値を漸増又は漸減させる傾斜波とする場合は、傾斜波の形状（漸増・漸減）及び傾斜波とする部分（極性反転前後のいずれか一方または双方）どの部分を傾斜波とするか波形設定器５６に設定する。
【００７９】
これにより、タイミング信号生成器４３から三種類のタイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３が出力され、基準周期信号発振器４４から出力された基準周期信号ＳＢと、短周期信号発振器４５から出力された短周期信号ＳＨが合波器４６で重畳されて合成信号ＭＳが生成されて、これがフルブリッジコントロール回路４８に出力される。
【００８０】
また、電流設定器５２及び５３から出力される基準電流設定信号ＤＳ１及び過電流設定信号ＤＳ２を所定のタイミングで切替供給される電流設定信号ＤＳがゲート５４を介してＰＷＭ制御回路４９に供給される。
【００８１】
ここで、短周期電流ＩＨの極性反転前の電流値のみを基準電流より高い過電流とする場合は、図１１（ａ）に示すように、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ１を出力させると、短周期電流ＩＨの極性反転前に対応する部分を過電流設定信号ＤＳ２とし、その他の部分を基準電流設定信号ＤＳ１とする電流設定信号ＤＳがＰＷＭ制御回路４９に出力される。
ＰＷＭ制御回路４９からは電流設定信号ＤＳのレベルに応じたデューティ比のチョッパ信号ＣＳが出力されて、このチョッパ信号ＣＳのデューティ比でスイッチ素子４がオンオフ動作される。
これにより、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、短周期電流ＩＨの極性反転前に対応する部分が過電流に等しく、それ以外の部分が基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
そして、フルブリッジ回路５で、フルブリッジコントロール回路４８により合成信号ＭＳと等しい極性反転タイミングで対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２が交互に導通されて、調整電流ＩＣが合成信号ＭＳと同期して極性反転されて、所望のランプ電流ＩＬが形成される。
【００８２】
短周期電流ＩＨの極性反転後の電流値のみを基準電流より高い過電流とする場合は、図１１（ｂ）に示すように、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ２を出力させると、短周期電流ＩＨの極性反転後に対応する部分を過電流設定信号ＤＳ２とし、その他の部分を基準電流設定信号ＤＳ１とする電流設定信号ＤＳがＰＷＭ制御回路４９に出力される。
ＰＷＭ制御回路４９から出力されたチョッパ信号ＣＳによりスイッチ素子４がオンオフ動作され、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、短周期電流ＩＨの極性反転後に対応する部分が過電流に等しく、それ以外の部分が基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
そして、フルブリッジ回路５により、調整電流ＩＣが合成信号ＭＳと同期して極性反転されて、所望のランプ電流ＩＬが形成される。
【００８３】
短周期電流ＩＨの極性反転前後双方の電流値を基準電流より高い過電流とする場合は、図１１（ｃ）に示すように、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ３を出力させると、短周期電流ＩＨの一周期に対応する部分を過電流設定信号ＤＳ２とし、基準周期電流ＩＢの一周期に対応する部分を基準電流設定信号ＤＳ１とする電流設定信号ＤＳがＰＷＭ制御回路４９に出力される。
ＰＷＭ制御回路４９から出力されたチョッパ信号ＣＳによりスイッチ素子４がオンオフ動作され、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、短周期電流ＩＨの極性反転後に対応する部分が過電流に等しく、それ以外の部分が基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
そして、フルブリッジ回路５により、調整電流ＩＣが合成信号ＭＳと同期して極性反転されて、所望のランプ電流ＩＬが形成される。
【００８４】
短周期電流ＩＨの電流値を基準電流と等しくする場合は、図１１（ｄ）に示すように、ゲートコントローラ５５から低レベルに維持されたゲート信号ＧＳ４を出力させると、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ４を出力させ、電流設定信号ＤＳとして基準電流設定信号ＤＳ１が連続してＰＷＭ制御回路４９に出力される。
これにより、ＰＷＭ制御回路４９から出力されたチョッパ信号ＣＳによりスイッチ素子４がオンオフ動作され、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、常時、基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
【００８５】
さらに、短周期電流ＩＨを傾斜波にする場合は、図１２に示すように、過電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるコントロール信号を波形設定器５６から過電流設定器５３に出力させて、過電流設定器５３から出力される過電流設定信号ＤＳ２を傾斜させることにより、ＰＷＭ制御回路４９から、そのレベル変化に応じたデューティ比変化を伴うチョッパ信号ＣＳを出力させ、短周期電流Ｉ２に対応する部分を傾斜させた調整電流ＩＣが出力される。
したがって、この調整電流ＩＣを合成信号ＭＳの極性反転タイミングに同期させてフルブリッジ回路５で極性反転させれば、それぞれ、短周期電流ＩＨが極性反転前後で傾斜波となったランプ電流ＩＬが得られる。
【００８６】
本発明の高圧放電灯点灯装置４０を用いて定格ランプ電力１３５Ｗの同一仕様の超高圧水銀放電灯について、図１１及び図１２に示す様々なランプ電流ＩＬを用いて、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの周期ＴＢ及びＴＨ、デューティ比ＤＢ及びＤＨを様々に変化させて設定し、正常点灯時のランプ電流値よりも３倍程度の過入力の電流値で点灯させるエージング試験を行ってスクリーン照度測定を行ったところ、以下の条件のランプ電流ＩＬで点灯させた場合に、最も有効にアークの移動に伴うスクリーン照度変化を減少させることができ、スクリーン上でのチラツキを防止できた。
基準周期電流ＩＢの周期ＴＢ＝１／１００秒、
基準周期電流ＩＢのデューティ比ＤＢ＝５／１０（ｂ１：ｂ２＝５：５）、
短周期電流ＩＨの周期ＴＨ＝１／２０００秒、
短周期電流ＩＨのデューティ比ＤＨ＝４／１０（ｈ１：ｈ２＝４：６）、
過電流：基準電流値の２.２倍
過電流部分：短周期電流ＩＨの極性反転後
過電流部分の波形：漸増
【００８７】
したがって、この超高圧水銀放電灯と同じ型式の放電灯を点灯させる場合は、実験で求めた夫々の値を高圧放電灯点灯装置４０のランプ電流形成手段４１に設定して点灯させれば、実験と同一条件で点灯させることができるので、その結果、最も有効にアークの移動に伴うスクリーン照度変化を減少させることが期待でき、電流値を過入力ではなく正常点灯時のランプ電流値にする以外は実験と同一条件で点灯試験をしたところスクリーン上でのチラツキを防止できた。
【００８８】
なお、基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢを１／６０秒より長くすると点滅が目視可能となってチラツキを生じ、基準周期を１／５００秒未満とするとと音響的共鳴現象が発生する。
また、短周期電流ＩＨの周期ＴＨを基準周期ＴＢの１／４倍より大きくすると電極に負荷がかかって激しい電極磨耗を生じ、周期ＴＨを基準周期ＴＢの１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなって、アークスポットが移動し、チラツキを生ずることとなる。
【００８９】
さらに、短周期電流ＩＨの極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を、基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を温めるのに最も効果があり、アークスポットが移動し難くなるからである。
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比を可変にすることにより、高圧放電灯の種類ごとに異なる最適なデューティ比に設定することができるので、高圧放電灯点灯装置４０を高圧放電灯Ｌの種類ごとに設計する手間や面倒をなくすだけでなく、製造コストが軽減され、在庫管理を容易にして、生産効率を向上させることができるというメリットがある。
【００９０】
なお、基準周期電流ＩＢは短周期電流ＩＨに比して周期が長いことから、デューティ比ＤＢを僅かに変えるだけで、各電極へ供給される電力の極性変化の影響が大きい。
したがって、通常のランプ電流で点灯したときに著しい温度差が生ずるような高圧放電灯を点灯させる場合は、まず、基準周期電流ＩＢのデューティ比ＤＢで概ね温度差をなくし、短周期電流ＩＨのデューティ比ＤＨを調整することにより、微調整を行えばよい。
また、電極間に著しい温度差が生じない場合は、上述したように短周期電流ＩＨのデューティ比ＤＨのみを調整すれば足りる。
【００９１】
以上述べたように、本実施例によれば、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比を可変調節できるので、交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、デューティ比をその高圧放電灯に応じた最適値に調節することにより、電極温度差を無くして、これに起因するチラツキを有効に抑制することができるという優れた効果を奏する。
さらに、高圧放電灯Ｌの種類やランプ電力に応じて、周期、電流値、デューティ比などの各要素を夫々の設定範囲内で調整することにより、確実にスクリーン上のチラツキを防止することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、照度を均一にし、且つ、チラツキを極めて少なくすることが厳しく要求される液晶プロジェクターなどのバックライト用光源装置の用途に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図。
【図２】本発明に係る点灯装置を示すブロック図。
【図３】各信号波形を示す説明図。
【図４】ランプ電流の形成過程を示す説明図。
【図５】他のランプ電流を示す説明図。
【図６】他のランプ電流を示す説明図。
【図７】他のランプ電流を示す説明図。
【図８】本発明の他の点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図。
【図９】本発明に係る他の点灯装置を示すブロック図。
【図１０】合成波の形成手順を示す説明図。
【図１１】ランプ電流の形成手順を示す説明図。
【図１２】ランプ電流の他の例を示す説明図。
【図１３】従来の点灯装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９４】
１ 高圧放電灯点灯装置
３ チョッパ回路
５ フルブリッジ回路
Ｌ 高圧放電灯
１１ ランプ電流形成手段
１２ 基準周期信号出力装置
１３ 短周期信号出力装置
１４ 合波回路
１６ フルブリッジコントロール回路
１７ ＰＷＭ制御回路
２３ 電流調整器
２８ 波形設定器
ＩＬ ランプ電流
ＩＢ 基準周期電流
ＩＨ 短周期電流
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及び点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶プロジェクターなどバックライト用光源装置に使用される高圧放電灯点灯装置は、直流電源から供給される電流を所定の点灯周波数の矩形波電流に変換して高圧放電灯の点灯極性を切り換えながら点灯させるようになっている。
【０００３】
図１３はこのような従来の高圧放電灯点灯装置３１を示し、直流電源２から出力された直流電力をチョッパ回路３へ入力し、スイッチング素子４のデューティ比をＰＷＭ制御回路３２でコントロールすることにより適切な直流電流に変換した調整電流ＩＣがフルブリッジ回路５へ入力される。
【０００４】
フルブリッジ回路５では、イグナイタ回路６によって始動された高圧放電灯Ｌに対して、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２がフルブリッジコントロール回路３３により例えば１００Ｈｚ程度の周波数で交互に導通されて、低周波矩形波からなるランプ電流ＩＬが形成され、これによって高圧放電灯Ｌが点灯される。
【０００５】
ところで、近年、液晶プロジェクターなどのバックライト光源として高圧水銀灯に替えて超高圧水銀灯が使用されている。
この超高圧水銀灯は、点灯中の蒸気分圧が極めて高く（１０６Ｐａ程度以上）、アーク放電が放電管の中心に集まり輝度も温度も高いので、連続スペクトルを生じ、光色も白色に近く演色性も良好で、発光効率が高いというメリットがある。
【０００６】
しかしながら、低周波矩形波のみで点灯する従来の高圧放電灯点灯装置では、超高圧水銀灯におけるアーク移動を制御する事ができないため、アーク移動によって受光部分に入る光の量が大きく変化し、これを液晶プロジェクターに使用すると、スクリーン照度変化が大きくなってスクリーン上にチラツキが発生するという問題を生じた。
特に、液晶プロジェクターの小型化、軽量化に伴い、光源の反射鏡の小型化、高照度化が進み、これにより、受光部分である液晶素子も小型化されているため、アーク移動量が同じであってもこれに起因するスクリーン上のチラツキへの影響が大きい。
【０００７】
高圧放電灯のチラツキは、陰極側から陽極側へ向かうアークが形成されるときに、電子が飛び出す基点となるアークスポットが移動することにより生じる。
一般に、電極温度が均一であれば電極間距離が一番近い点（電極先端に形成される突起など）がアークスポットとなり、平行平板電極のように距離が一定であれば温度の最も高い点がアークスポットとなる。
【０００８】
したがって、アークスポットをコントロールしようとする場合、まず、電極間に温度差がない状態で、電極上に局部的に高温部を形成してアークスポットを固定すれば、チラツキを抑えることができると考えられる。
【０００９】
この対策として、本出願人は、交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる際に、予め設定された点灯周波数の矩形波状の基準周期電流の極性が反転するたびに基準周期電流に替えてこれより周波数の高い矩形波状の短周期電流を１周期供給すると共に、その短周期電流の電流値を基準周期電流より高くしたランプ電流を供給する高圧放電灯点灯装置を提案し、これによって高圧放電灯を点灯したところアークスポットが固定され、スクリーン上のチラツキを抑制することができた。
【特許文献１】特開２００１−２４４０８８
【００１０】
すなわち、高圧放電灯を交流点灯させる場合、対向する二つの電極が陰極と陽極に交互に切り換わりながら点灯されるが、この際に陰極から飛び出した電子が陽極に衝突することによって放電を生じ、電子が衝突する陽極は陰極よりも温度が上昇する。
したがって、上述のようなランプ電流を供給した場合は、電極間に同一条件の交流電流が供給されてどちらの電極も同様に陰極と陽極に切り換わるので、どちらの電極も同じように温度が上昇し、温度差が生じることがなく、しかも、電極上には局部的に高温部が形成されてアークスポットが固定される。
【００１１】
しかし最近では、調光制御機能、随時電力変動機能など、高付加価値的な機能を有する高圧放電灯や超高圧放電灯が製造されており、このような高圧放電灯では、上述したようなランプ電流を供給しても、チラツキを有効に抑制できない場合があることが判明した。
この場合、電極間に同一条件の交流電流を供給しても電極の構造、放電灯の構造、反射鏡による影響、附属機器類の位置、それらの熱容量や伝熱特性などに起因して、電極間に温度差を生じるものと考えられる。
その結果、アークスポットが固定されずにチラツキが生じやすくなるだけでなく、電極表面への金属蒸気の付着や電極磨耗による変形量に差を生じて、電極間の大きさに差が生じ、交流点灯させようとする場合にアークスポットの制御がより困難になるという問題を生じた。
【００１２】
そこで、発明者は様々な実験を行った結果、ランプ電流を操作することにより電極温度を一定に維持でき、その結果、チラツキを軽減できることを見出した。
すなわち、電極間に同一条件で電流を流したときに電極間に温度差を生じる場合は、低温側となる電極に対し陽極となる時間が長くなるようなランプ電流を供給すればよく、しかも、その時間割合は、高圧放電灯の種類に応じて夫々異なる最適値が存在し、同じ型式の高圧放電灯であればその最適値は等しいということも判明した。
【００１３】
さらに、時間割合を最適値に設定した上で、短周期電流をその極性反転前後のいずれか一方又は双方において電流値を漸増させたり漸減させたりする傾斜波とすることにより、高圧放電灯の種類によっては、より一層、効果的にチラツキを抑えられることが判明した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
そこで本発明は、このような発明者の知見に基づいてなされたもので、交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、その温度差に起因するチラツキを有効に抑制できるようにすることを技術的課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この課題を解決するために、請求項１の発明は、交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、前記ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とからなり、基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流が１周期供給された電流波形に形成されると共に、前記短周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項２の発明は、ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形で形成され、前記基準周期電流及び短周期電流のいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、ランプ電流として供給される短周期電流や基準周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定できるので、低温側の電極が陽極として動作する時間が長くなるようにデューティ比を設定することにより、低温側の電極温度を上昇させて、各電極の温度をほぼ等しくすることができ、温度差に起因するアークスポットの移動をなくし、チラツキを抑制できる。
ここで、点灯しようとする高圧放電灯と同型の高圧放電灯を用い、電極の陽極及び陰極となる時間割合についてチラツキが最も少なくなる最適値を予め測定しておけば、ランプ電流のデューティ比をその最適値に応じて設定できるので、高圧放電灯の種類ごとに点灯装置を設計するまでもなく、どの高圧放電灯でも１種類の点灯装置で、そのチラツキを有効に抑制することができる。
【００１８】
また、請求項３のように、短周期電流の極性反転前後の少なくとも一方において電流値を漸増させたり、漸減させる傾斜波とすることができるので、傾斜波を使用した方がより効果的にチラツキを抑えることができる高圧放電灯にも使用し得る。
【００１９】
さらに、請求項４のように、短周期電流の極性反転前後の少なくとも一方の電流値を基準周期電流の電流値より高く設定し、特に、請求項５のように、短周期電流の電流値を基準周期電流の電流値の１.２倍以上５倍以下とすれば、電極のアークスポット部を温めるのに最も効果があるので、アークスポットが移動しづらくなり、チラツキをさらに有効に防止し得る。
【００２０】
請求項６のように、基準周期電流の周期を１／６０秒以上にすればその極性反転時の点滅によるチラツキは目視不能となり、１／５００秒以下にすれば音響的共鳴現象が発生することもない。
さらに、短周期電流の周期を基準周期の１／４倍以上にすれば、その電流値を基準周期電流より高く設定した場合であっても、電極にかかる負荷がそれほど多くならないので、激しい電極磨耗の問題を生ずることがない。
また、基準周期の１／３０倍以下にすることにより電極のアークスポット部を効率的に温めて、アークスポットの移動に起因するチラツキ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】
【００２１】
本例では、交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、その温度差をなくして安定点灯時のアーク移動及びこれに起因するチラツキを抑制するという課題を、ランプ電流波形に改良を加えることにより実現した。
【００２２】
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。
図１は本発明に係る点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図、図２は本発明に係る点灯装置を示すブロック図、図３は各信号波形を示す説明図、図４はランプ電流の形成過程を示す説明図、図５〜図７は他のランプ電流を示す説明図、図８は本発明の他の点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図、図９は本発明に係る他の点灯装置を示すブロック図、図１０は合成波の形成手順を示す説明図、図１１はランプ電流の形成手順を示す説明図、図１２はランプ電流の他の例を示す説明図である。
【実施例１】
【００２３】
図１は高圧放電灯に供給されるランプ電流ＩＬ、基準周期電流ＩＢ、短周期電流ＩＨの波形である。
そして、ランプ電流ＩＬは、予め設定された基準周期で供給される周期１／５００秒以上１／６０秒以下の基準周期電流ＩＢと、周期がその１／３０倍以上１／４倍以下に設定された短周期電流ＩＨからなり、基準周期電流ＩＢの極性が反転してその半周期ＨＣが開始されるたびに、基準周期電流ＩＢに替えてその同極性側から反対極性側に極性反転される短周期電流ＩＨが１周期だけ供給されるようになっている。
【００２４】
基準周期電流ＩＢの点灯周期を１／５００秒以上１／６０秒以下としたのは、１／６０秒を超えると極性反転時に生ずる点滅が目視可能となってチラツキを生じ、１／５００未満とすると音響的共鳴現象が発生するためである。
また、短周期電流ＩＨの周期を基準周期電流ＩＢの１／３０以上１／４倍以下に設定したのは、基準周期電流ＩＢの１／４倍を超えると、その電流値を基準周期電流ＩＢより高く設定した場合に電極に負荷がかかりすぎて激しい電極磨耗の問題を生ずるからであり、１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなり、アークスポットが移動してチラツキを生ずる原因となるからである。
【００２５】
短周期電流ＩＨは、点灯させようとする高圧放電灯に応じて、その極性反転前後のデューティ比ＤＲ＝ｄ１／（ｄ１＋ｄ２）が予め設定された任意の値に調整されて出力される。
高圧放電灯は、その種類ごとにチラツキを防止し得る最適なデューティ比が異なるので、予め実験で求められたデューティ比に設定することにより、ランプの種類ごとに点灯装置を設計するまでもなく、１種類の点灯装置で対応することができる。
【００２６】
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後の少なくとも一方の半周期の電流値が基準周期電流ＩＢの電流値より高く設定され、本例では双方の電流値が基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下に設定されている。
電流値を１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を最も効果的に温めてアークスポットを移動し難くするためであり、これによりチラツキを有効に防止することができるからである。
【００２７】
さらに、短周期電流ＩＨは、その極性反転前後にわたり電流値が一定の矩形波であっても、極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする場合であっても良い。
【００２８】
図２に示す高圧放電灯点灯装置１は、図１に示すランプ電流ＩＬを供給して高圧放電灯Ｌを点灯させるもので、直流電源２から出力された電力をチョッパ回路３へ入力して、スイッチング素子４のデューティ比をコントロールすることにより適切な電流に変換した後、フルブリッジ回路５へ入力する。
フルブリッジ回路５は、イグナイタ回路６によって始動される高圧放電灯Ｌに対して、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させて、その直流電力を所定のタイミングで反転させて交流のランプ電流ＩＬを生成するように成されている。
【００２９】
前記チョッパ回路３及びフルブリッジ回路５には、予め設定された周期の基準周期電流ＩＢの極性が反転してその半周期ＨＣが開始されるたびに、基準周期電流ＩＢに替えてその同極性側から反対極性側に極性反転する短周期電流ＩＨを１周期だけ供給するランプ電流形成手段１１が接続されている。
【００３０】
このランプ電流形成手段１１は、アナログ回路又はマイコンで形成され、基準周期電流ＩＢに周期が等しい基準周期信号ＳＢを生成する基準周期信号出力装置１２と、短周期電流ＩＨに周期が等しい短周期信号ＳＨを生成する短周期信号出力装置１３と、これらを合成してランプ電流ＩＬと等しいタイミングで極性反転する合成信号ＭＳを生成する合波器１４を備えると共に、それぞれのタイミングを同期させるためのクロックパルスＣＰを出力するクロックパルス発振器１５を備えている。
【００３１】
そして、ランプ電流形成手段１１には、合波器１４から出力されたその合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいてフルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させるスイッチ信号を出力するフルブリッジコントロール回路１６と、チョッパ回路３のスイッチング素子４をＰＷＭ制御することによりランプ電流ＩＬの電流値や短周期電流ＩＨの波形を調整するＰＷＭ制御回路１７が接続されている。
【００３２】
以下、図３を参照しながら、ランプ電流形成手段１１について詳述する。
基準周期信号出力装置１２は、１／５００秒以上１／６０秒以下の範囲で基準周期を設定することにより、その周期に応じてクロックパルスＣＰに同期したタイミング信号ＴＳ１を半周期ごとに出力する基準周期設定器１８と、そのタイミング信号ＴＳ１に同期して極性反転する基準周期信号ＳＢを生成する基準周期信号生成器１９を備えている。
【００３３】
短周期信号出力装置１３は、基準周期の１／３０倍以上１／４倍以下の範囲の周期を設定することにより、その周期に応じて１周期ごとにクロックパルスＣＰに同期したタイミング信号ＴＳ２を出力する短周期設定器２０と、その１周期中の極性反転前後のデューティ比ＤＲを設定することにより、そのデューティ比ＤＲに応じてクロックパルスＣＰに同期した極性反転のタイミング信号ＴＳ３を出力するデューティ比設定器２１と、前記各タイミング信号ＴＳ２、ＴＳ３に応じて所定周期（周波数）及び所定デューティ比ＤＲの短周期信号ＳＨを生成する短周期信号生成器２２を備えている。
【００３４】
合波器１４には、前記基準周期信号出力装置１２及び短周期信号出力装置１３で生成された基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨと、点灯周波設定器１８及び高周波設定器２０で生成されたタイミング信号ＴＳ１及びＴＳ２が入力される。
そして、基準周期に応じたタイミング信号ＴＳ１が入力されるまで、基準周期信号ＳＢを導通し、短周期信号ＳＨを遮断する。
また、タイミング信号ＴＳ１が入力されてから次にタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間は、基準周期信号ＳＢを遮断し、短周期信号ＳＨを１周期だけ導通させる。なお、この場合において、基準周期信号ＳＢが極性反転して正であるときは短周期信号ＳＨをそのまま導通させ、極性反転して負であるときは短周期信号ＳＨの正負を入れ替えて導通させている。
これにより、常時は基準周期信号ＳＢが出力されると共に、基準周期信号ＳＢの極性が反転して半周期が開始されるたびに基準周期電流ＳＢに替えてその同極性側から反対極性側に極性反転する短周期信号ＳＨを１周期だけ供給する合成信号ＭＳが出力されることになる。
【００３５】
そして、フルブリッジコントロール回路１６は、この合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいて、フルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通するスイッチ信号を出力し、これにより、ランプ電流ＩＬが合成信号ＭＳに同期して極性反転される。
【００３６】
さらに、合波器１４は、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの電流値を設定する電流調整器２３を介してＰＷＭ制御回路１７に接続されている。
この電流調整器２３は、ランプ電流ＩＬの基準周期電流ＩＢの電流値に応じた通常電流設定信号を出力する基準電流設定器２４と、基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定された短周期電流ＩＨの電流値に応じた過電流設定信号を出力する過電流設定器２５を備えている。
また、各設定器２４及び２５から出力される通常電流設定信号ＤＳ１及び過電流設定信号ＤＳ２を択一的にパスさせた電流設定信号ＤＳをＰＷＭ制御回路１７に供給するゲート２６と、このゲート２６を制御するゲートコントローラ２７を備えている。
【００３７】
ゲートコントローラ２７は、基準周期信号ＳＢの半周期に同期するタイミング信号ＴＳ１と、短周期信号の１周期及び極性反転に同期するタイミング信号ＴＳ２及びＴＳ３に基づいて、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方又は双方の電流値を高くするゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ３を出力する。
【００３８】
極性反転前のみ電流値を高くする場合は、タイミング信号ＴＳ１が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ３が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ１が出力される。
また、極性反転後のみ電流値を高くする場合は、タイミング信号ＴＳ１の入力後、最初のタイミング信号ＴＳ３が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ２が出力される。
極性反転前後の双方、すなわち１周期の電流値を高くする場合は、タイミング信号ＴＳ１の入力後、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ３が出力される。
【００３９】
そしていずれの場合も、夫々のゲート信号ＧＳ１〜ＧＳ３が低レベルに維持されている間は、基準電流設定器２４から出力された通常電流設定信号ＤＳ１がゲート２６をパスしてＰＷＭ制御回路１７に供給され、これによりＰＷＭ制御回路１７から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が低デューティ比でオンオフされる。
また、高レベルに維持されている間は、過電流設定器２５から出力された過電流設定信号ＤＳ２がゲート２６をパスしてＰＷＭ制御回路１７に供給され、これによりＰＷＭ制御回路１７から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が高デューティ比でオンオフされる。
すなわち、ＰＷＭ制御回路１７に供給される電流設定信号はＤＳは、基準レベルの通常電流設定信号ＤＳ１と、高レベルの過電流設定信号ＤＳ２からなり、そのレベルに応じてチョッパ信号ＣＳのデューティ比が変化するので、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方又は双方に同期する部分の電流値を基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定することができる。
【００４０】
さらに、過電流設定器２５には、短周期電流ＩＨの極性反転前後の少なくとも一方において電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする波形設定器２８が接続されている。
この波形設定器２８は、過電流設定器２５から出力される電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるためのコントロール信号を出力する。
ランプ電流ＩＬの電流値は、チョッパ信号ＣＳのデューティ比に比例し、デューティ比は電流設定信号ＤＳのレベルに依存するので、このレベルを経時的に変化させることにより短周期電流ＩＨを傾斜波とすることができる（図７参照）。
【００４１】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
まず、短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比ＤＲについて、点灯させようとする高圧放電灯Ｌと同型の放電灯について予め実験を行い、チラツキを抑制し得る最適値を求めておく。
また、短周期信号ＩＨの極性反転前後の波形についても、点灯させようとする高圧放電灯Ｌと同型の放電灯について予め実験を行い、チラツキを抑制し得る最適の波形として、極性反転前後の少なくとも一方について電流値を漸増又は漸減させる傾斜波とすべきか否かを決定しておく。
【００４２】
そして、出力させようとするランプ電流ＩＬを形成するために、使用する高圧放電灯Ｌに応じた点灯周波数と、短周期電流ＩＨの周期（周波数）及びデューティ比ＤＲを設定すると、点灯周波設定器１８、短周期設定器２０、デューティ比設定器２１からタイミング信号ＴＳ１〜ＴＳ３が出力され、これらに基づき、基準周期信号出力装置１２及び高周期信号出力装置１３から夫々基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨが合波器１４に対して出力され、合波器１４から合成信号ＭＳがフルブリッジコントロール回路１６に対して出力される（図３参照）。
【００４３】
そして、ランプ電流ＩＬの短周期電流ＩＨ部分の極性反転後のみ電流値を高く設定しようとする場合は、ゲートコントローラ２７からタイミング信号ＴＳ１の入力後、最初のタイミング信号ＴＳ３が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ２を出力させる。
これにより、図４に示すように、電流調整器２３からＰＷＭ制御回路１７に対して出力される電流設定信号ＤＳは、ゲート信号ＧＳ２が低レベルのときは基準電流設定信号ＤＳ１が出力され、高レベルのときは過電流設定信号ＤＳ２が出力される。
【００４４】
このときの放電灯点灯装置１の直流電源２から出力された直流電力ＤＷは、チョッパ信号ＣＳによりデューティ比がコントロールされるスイッチング素子４により、電流設定信号ＤＳが低レベル時は基準周期電流ＩＢに応じた電流に調整されると共に、高レベル時は短周期電流ＩＨに応じた電流に調整されて、この調整電流Ｉ０がチョパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
【００４５】
フルブリッジ回路５では、フルブリッジコントロール回路１６から出力されたスイッチ信号により、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２が合成信号ＭＳの極性反転タイミングと同期して交互に導通される。
したがって、フルブリッジ回路５からは、合成信号ＭＳに同期して極性反転されたランプ電流がＩＬが出力されると共に、調整電流Ｉ０の過電流部分は合成信号ＭＳの短周期信号ＳＨの極性反転後の部分に同期されるので、ランプ電流ＩＬは短周期電流ＩＨの極性反転後のみ過電流が流れる。
【００４６】
そして、このように出力されたランプ電流ＩＬで高圧放電灯Ｌを点灯させれば、短周期電流ＩＨのデューティ比がその高圧放電灯Ｌのチラツキを防止する最適値に設定されているので、確実にチラツキを防止することができる。
【００４７】
なお、短周期電流ＩＨの極性反転前のみ電流値を高くしたい場合は、図５に示すように、タイミング信号ＴＳ１が入力されてから、次のタイミング信号ＴＳ３が入力されるまでの間のみ高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ１をゲートコントローラ２７から出力させれば、チョッパ信号ＣＳにより極性反転前のみデューティ比が高くなるので、短周期電流Ｉ２の極性反転前に同期する部分のみが過電流となった調整電流Ｉ０がチョッパ回路２３から出力される。
したがって、これをフルブリッジ回路５で極性反転させれば、短周期電流ＩＨの極性反転前のみ電流値が高くなる。
【００４８】
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後の双方、すなわち１周期の電流値を高くしたい場合は、図６に示すように、タイミング信号ＴＳ１の入力後、次のタイミング信号ＴＳ２が入力されるまでの間、高レベルに維持されるゲート信号ＧＳ３をゲートコントローラ２７から出力させれば、チョッパ信号ＣＳにより短周期電流ＩＨの１周期分に同期する部分のデューティ比が高くなり、したがって、その１周期分が過電流となった調整電流Ｉ０がチョッパ回路３から出力される。
したがって、これをフルブリッジ回路５で極性反転させれば、短周期電流ＩＨの１周期分の電流値が高くなる。
【００４９】
さらに、短周期電流ＩＨを傾斜波としたい場合は、過電流設定器２５から出力される電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるコントロール信号を波形設定器２８から出力させることにより、図７に示すように、チョッパ回路３から、短周期電流ＩＨの１周期に同期する部分が傾斜波の過電流となった調整電流Ｉ０が出力される。
したがって、この調整電流Ｉ０を合成信号ＭＳの極性反転タイミングに同期させてフルブリッジ回路５で極性反転させれば、それぞれ、短周期電流ＩＨが極性反転前後で傾斜波となったランプ電流ＩＬが得られる。
【００５０】
なお、図７において、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方のみを傾斜波とし、他方を矩形波としたい場合は、短周期電流ＩＨの極性反転前後に対応させて、傾斜波としたい部分に対応する電流設定信号ＤＳ２を漸増又は漸減させるコントロール信号を波形設定器２８から出力させればよい。
さらに、図４又は図５において、短周期電流ＩＨの極性反転前後一方の電流が高くなった方のみを傾斜波としたい場合は、過電流設定器２５から出力される電流設定信号ＤＳ２を漸増又は漸減させればよい。
【００５１】
本発明の高圧放電灯点灯装置１を用いて定格ランプ電力１３５Ｗの同種の超高圧水銀放電灯について、図４に示すランプ電流波形を用いて、基準周期信号ＳＢの点灯周波数を１００Ｈｚ、短周期信号ＳＨの周期を１／２０００秒（周波数：２ｋＨｚ）とし、９種類の異なるデューティ比ＤＲ＝１／９、２／８、３／７，４／６、５／５……９／１で、正常点灯時のランプ電流値よりも３倍程度の過入力の電流値で点灯させるエージング試験を行ってスクリーン照度測定を行ったところ、デューティ比ＤＲ＝３／７のときが、最も有効にアークの移動に伴うスクリーン照度変化を減少させることができ、スクリーン上でのチラツキを防止できた。
【００５２】
さらに、ランプ電流ＩＬの短周期電流ＩＨの極性反転後の電流を漸増又は漸減させて傾斜波とする場合、一定の矩形波とする場合について、スクリーンの照度測定を行ったところ、電流が漸増させる傾斜波としたときのほうが、より効果的にチラツキを防止できた。
【００５３】
ここで、基準周期信号ＳＢの周期を１／６０秒未満にすると点滅が目視可能となってチラツキを生じ、１／５００秒よりも大きくすると音響的共鳴現象が発生する。
また、短周期信号ＳＨの周期を基準周期信号の１／４倍より大きくすると、電極に負荷がかかって激しい電極磨耗を生じ、１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなって、アークスポットが移動し、チラツキを生ずることとなる。
【００５４】
なお、短周期電流ＩＨの極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を、基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を温めるのに最も効果があり、アークスポットが移動し難くなるからである。
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比を可変にすることにより、高圧放電灯の種類ごとに異なる最適なデューティ比に設定することができるので、高圧放電灯点灯装置１を高圧放電灯Ｌの種類ごとに設計する手間や面倒をなくすだけでなく、製造コストが軽減され、在庫管理を容易にして、生産効率を向上させることができるというメリットがある。
【００５５】
以上述べたように、本実施例によれば、超高圧水銀灯等の高圧放電灯Ｌの種類に拘わらず、アークスポットの移動を抑制して、アークの移動を減少させることができるので、スクリーン照度変化を減少させてスクリーン上でのチラツキを防止する事ができる。
さらに、高圧放電灯Ｌのランプ電力に応じて、周期，電流値，デューティ比などの各要素を夫々の設定範囲内で調整することにより、確実にスクリーン上のチラツキを防止する事ができる。
【実施例２】
【００５６】
図８は高圧放電灯に供給されるランプ電流ＩＬ、基準周期電流ＩＢ、短周期電流ＩＨの波形であって、ランプ電流ＩＬは予め設定された基準周期ＴＢで発振する周期１／５００秒以上１／６０秒以下の矩形波からなる基準周期電流ＩＢと、周期ＴＨがその１／３０倍以上１／４倍以下に設定された図８に示す短周期電流ＩＨとが１周期ずつ交互に供給されて形成される。
【００５７】
基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢを１／５００秒以上１／６０秒以下としたのは、１／６０秒を超えると極性反転時に生ずる点滅が目視可能となってチラツキを生じ、１／５００秒未満とすると音響的共鳴現象が発生するためである。
また、短周期電流ＩＨの周期ＴＨを基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢの１／３０以上１／４倍以下に設定したのは、基準周期電流ＩＢの１／４倍を超えると、その電流値を基準周期電流ＩＢより高く設定した場合に電極に負荷がかかりすぎて激しい電極磨耗の問題を生ずるからであり、１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなり、アークスポットが移動してチラツキを生ずる原因となるからである。
【００５８】
基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨは、点灯させようとする高圧放電灯に応じてその極性反転前後のデューティ比ＤＢ＝ｂ１／ｂ２及びＤＨ＝ｈ１／ｈ２が予め設定された任意の値に調整されて出力される。
これにより、電極間に同一条件で電流を流したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯において、低温側となる電極に対し陽極となる時間が長くなるようなランプ電流を供給することができ、電極間の温度差に起因するチラツキを防止できる。
しかも、その時間割合は、高圧放電灯の種類に応じて夫々異なる最適値が存在し、同じ型式の高圧放電灯であればその最適値は等しいので、予め実験で求められたデューティ比を設定するまでもなく、ランプの種類ごとに点灯装置を設計するまでもなく１種類の点灯装置で対応することとなる。
【００５９】
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方または双方の半周期の電流値を基準周期電流ＩＢの電流値より高くすることができ、本例では極性反転後の電流値が基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下に設定されている。
電流値を１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を最も効果的に温めてアークスポットを移動し難くするためであり、これによりチラツキを有効に防止することができるからである。
【００６０】
さらに、短周期電流ＩＨは、その極性反転前後にわたり電流値が一定の矩形波であっても、極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする場合であっても良い。
【００６１】
図９に示す高圧放電灯点灯装置４０は、図８に示すランプ電流ＩＬを供給して高圧放電灯Ｌを点灯させるもので、直流電源２から出力された電力をチョッパ回路３へ入力して、スイッチング素子４のデューティ比をコントロールすることにより適切な電流に調整した後、その調整電流ＩＣをフルブリッジ回路５へ入力する。
フルブリッジ回路５は、対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させて、その直流電力を所定のタイミングで反転させて交流のランプ電流ＩＬを生成し、イグナイタ回路６によって始動される高圧放電灯Ｌに対して出力するように成されている。
【００６２】
前記チョッパ回路３及びフルブリッジ回路５には、予め設定された基準周期ＴＢの基準周期電流ＩＢと、それより短い周期ＴＨの短い短周期電流ＩＨとを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形でランプ電流ＩＬを形成すると共に、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨのいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比ＤＢ、ＤＨを任意に設定可能なランプ電流形成手段４１が接続されている。
【００６３】
このランプ電流形成手段４１は、アナログ回路又はマイコンで形成され、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの周期ＴＢ及びＴＨ、夫々のデューティ比ＤＢ及びＤＨを設定する基礎データ設定器４２と、これらのデータに基づき所定のタイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３を生成して出力するタイミング信号生成器４３と、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの極性反転タイミングに等しい１周期分の基準周期信号波ＷＢ及び短周期信号波ＷＨを生成して、夫々を所定のタイミングで個別に出力する基準周期信号発振器４４及び短周期信号発振器４５と、各発振器４４及び４５から出力された基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨを合成してランプ電流ＩＬと等しいタイミングで極性反転する合成信号ＭＳを生成する合波器４６と、それぞれのタイミングを同期させるクロックパルスＣＰを出力するクロックパルス発振器４７を備えている。
【００６４】
そして、ランプ電流形成手段４１には、合波器４６から出力された合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいてフルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通させるスイッチ信号を出力するフルブリッジコントロール回路４８と、チョッパ回路３のスイッチング素子４をＰＷＭ制御することによりランプ電流ＩＬの電流値や短周期電流ＩＨの波形を調整するＰＷＭ制御回路４９が接続されている。
【００６５】
以下、図１０を参照しながら、ランプ電流形成手段４１で合成信号ＭＳを生成するまでの手順について説明する。
まず、周期設定器及びデューティ比設定器として機能する基礎データ設定器４２に、点灯しようとする高圧放電灯Ｌに応じて、基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢを１／５００秒以上１／６０秒以下の範囲で設定し、短周期電流ＩＨの周期ＴＨをその１／３０倍以上１／４倍以下の範囲で設定すると共に、夫々のデューティ比ＤＢ＝ｂ１／（ｂ１＋ｂ２）及びＤＨ＝ｈ１／（ｈ１＋ｈ２）を設定すると、基準周期信号発振器４４で図１０（ａ）に示す波形の基準周期信号波ＷＢが生成され、短周期信号発振器４５で図１０（ｂ）に示す波形の短周期信号波ＷＨが生成される。
【００６６】
タイミング信号生成器４３では、基礎データ設定器４２に設定された各データに基づいて、クロックパルスＣＰに同期させた三種類のタイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３が出力される（図１０（ｃ）及び図１１参照）。
タイミング信号ＴＳ１１は、基準周期信号波ＷＢを出力するトリガーとなる信号で、基準周期ＴＢ＋周期ＴＨの時間間隔で出力されるタイミングパルスＴＰ１１で構成される。
タイミング信号ＴＳ１２は、短周期信号波ＷＨを出力するトリガーとなる信号で、基準タイミングパルスＴＰ１１が出力されてから基準周期ＴＢ経過後に出力されるタイミングパルスＴＰ１２で構成される。
タイミング信号ＴＳ１３は、短周期電流ＩＨの極性反転タイミングに同期させるためのもので、タイミングパルスＴＰ１２が出力されてから、周期ＴＨとデューティ比ＤＨにより定まる極性反転までの時間ＤＨ×ＴＨが経過するたびに出力されるタイミングパルスＴＰ１３で構成される。
【００６７】
基準周期信号発振器４４では、基準周期電流ＩＢの極性反転タイミングに等しい１周期分の基準周期信号波ＷＢを生成して、タイミング信号ＴＳ１１のタイミングパルスＴＰ１１が入力されるたびに一周期ずつ出力することにより基準周期信号ＳＢを出力する。
【００６８】
短周期信号発振器４５では、基準周期電流ＩＨの極性反転タイミングに等しい１周期分の基準周期信号波ＷＨを生成して、タイミング信号ＴＳ２のタイミングパルスＴＰ１２が入力されるたびに一周期ずつ出力することにより短周期信号ＳＨを出力する。
【００６９】
合波器４６には、基準周期信号発振器４４及び短周期信号発振器４５で生成された基準周期信号ＳＢ及び短周期信号ＳＨが入力され、これらが重畳されて、基準周期信号波ＷＢと短周期信号波ＷＨが一周期ずつ交互に出力される合成信号ＭＳが生成されて、フルブリッジコントロール回路４８に出力される。
この合成信号ＭＳの極性反転タイミングは、ランプ電流ＩＬの極性反転タイミングに等しいので、フルブリッジコントロール回路４８では、合成信号ＭＳの極性反転タイミングに基づいて、フルブリッジ回路５の対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２を交互に導通するスイッチ信号を出力し、これにより、直流で供給される電流が合成信号ＭＳに同期して極性反転され、交流のランプ電流ＩＬとなる。
【００７０】
また、前記タイミング信号生成器４３は、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの電流値を設定する電流調整器５１を介してＰＷＭ制御回路４９に接続されている。
この電流調整器５１は、ランプ電流ＩＬの基準周期電流ＩＢの電流値に応じた基準電流設定信号ＤＳ１を出力する基準電流設定器５２と、基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定された短周期電流ＩＨの電流値に応じた過電流設定信号ＤＳ２を出力する過電流設定器５３を備えている。
また、各設定器５２及び５３から出力される基準電流設定信号ＤＳ１及び過電流設定信号ＤＳ２を択一的にパスさせた電流設定信号ＤＳをＰＷＭ制御回路４９に供給するゲート５４と、このゲート５４を制御するゲートコントローラ５５を備えている。
【００７１】
ゲートコントローラ５５は、前記各タイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３に基づいて、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、基準電流設定信号ＤＳ１と過電流設定信号ＤＳ２を切り換えるゲート信号ＧＳ１１〜ＧＳ１３を出力する。
ゲート信号ＧＳ１１は、図１１（ａ）に示すように、短周期電流ＩＨの極性反転前のみ電流値が高いランプ電流ＩＬを形成する場合に用いられ、タイミング信号ＴＳ１２のタイミングパルスＴＰ１２が入力されてから、タイミング信号ＴＳ１３のタイミングパルスＴＰ１３が入力される間のみ高レベルとなる。
ゲート信号ＧＳ１２は、図１１（ｂ）に示すように、短周期電流ＩＨの極性反転後のみ電流値が高いランプ電流ＩＬを形成する場合に用いられ、タイミング信号ＴＳ１３のタイミングパルスＴＰ１３が入力されてから、タイミング信号ＴＳ１１のタイミングパルスＴＰ１１が入力される間のみ高レベルとなる。
さらに、ゲート信号ＧＳ１３は、図１１（ｃ）に示すように、短周期電流ＩＨの極性反転前後の双方、すなわち１周期の間、電流値が高いランプ電流ＩＬを形成する場合に用いられ、タイミング信号ＴＳ１２のタイミングパルスＴＰ１２が入力されてから、タイミング信号ＴＳ１１のタイミングパルスＴＰ１１が入力される間中、高レベルとなる。
なお、短周期電流ＩＨの電流値が常に基準周期電流ＩＢの基準電流と等しいランプ電流ＩＬを形成する場合は、図１１（ｄ）に示すように、常時低レベルに維持されるゲート信号ＧＳ１４を出力させればよい。
【００７２】
そしていずれの場合も、夫々のゲート信号ＧＳ１１〜ＧＳ１４が低レベルに維持されている間は、基準電流設定器５２から出力された基準電流設定信号ＤＳ１がゲート５４をパスしてＰＷＭ制御回路４９に供給され、これによりＰＷＭ制御回路４９から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が低デューティ比でオンオフ動作を行うので、直流電源２から出力された電力の電流値が例えば基準周期電流ＩＢの電流値として設定された定格電流で供給されることとなる。
【００７３】
また、ゲート信号ＧＳ１１〜ＧＳ１４が高レベルに維持されている間は、過電流設定器５３から出力された過電流設定信号ＤＳ１２がゲート５４をパスしてＰＷＭ制御回路４９に供給され、これによりＰＷＭ制御回路４９から出力されるチョッパ信号ＣＳによりスイッチング素子４が高デューティ比でオンオフ動作を行うので、直流電源２から出力された電力の電流値が例えば基準周期電流ＩＢの電流値として設定された定格電流の１.２倍〜５倍の電流値で供給されることとなる。
【００７４】
すなわち、ＰＷＭ制御回路４９に供給される電流設定信号はＤＳは、基準電流設定信号ＤＳ１と過電流設定信号ＤＳ２からなり、そのレベルに応じてチョッパ信号ＣＳのデューティ比が変化するので、短周期電流ＩＨの極性反転前後の一方又は双方に同期する部分の電流値を基準周期電流ＩＢの１.２倍以上５倍以下に設定することができる。
【００７５】
さらに、過電流設定器５３には、短周期電流ＩＨの極性反転前後の少なくとも一方において電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする波形設定器５６が接続されている。
この波形設定器５６は、過電流設定器５３から出力される電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるためのコントロール信号を出力する。
【００７６】
図１２（ａ）〜（ｄ）は、短周期電流ＩＨの極性反転前後のいずれか一方で電流値を漸増又は漸減させたランプ電流ＩＬと、夫々のランプ電流ＩＬを形成する電流設定信号ＤＳ及び調整電流ＩＣを示し、図１２（ｅ）〜（ｈ）は、短周期電流ＩＨの極性反転前後の双方で電流値を漸増又は漸減させたランプ電流ＩＬと、夫々のランプ電流ＩＬを形成する電流設定信号ＤＳ及び調整電流ＩＣを示す。
調整電流ＩＣの電流値は、チョッパ信号ＣＳのデューティ比に比例し、デューティ比は電流設定信号ＤＳのレベルに依存するので、図１２に示すように、過電流設定信号ＤＳ２のレベルを経時的に変化させることにより、ランプ電流ＩＬの短周期電流ＩＨを傾斜波とすることができる。
【００７７】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用について説明する。
まず、点灯させようとする高圧放電灯Ｌと同型の放電灯について予め実験を行い、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの周期ＴＢ及びＴＨと、極性反転前のデューティ比ＤＢ及びＤＨについてチラツキを抑制し得る最適値を求め、その値を、基礎データ設定器４２に設定する。
【００７８】
また、同様に、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの電流値を電流設定器５２及び５３に設定すると共に、過電流とする場合にその電流値と過電流にする部分（極性反転前後のいずれか一方または双方）をゲートコントローラ５５で設定する。
さらに、電流値を漸増又は漸減させる傾斜波とする場合は、傾斜波の形状（漸増・漸減）及び傾斜波とする部分（極性反転前後のいずれか一方または双方）どの部分を傾斜波とするか波形設定器５６に設定する。
【００７９】
これにより、タイミング信号生成器４３から三種類のタイミング信号ＴＳ１１〜ＴＳ１３が出力され、基準周期信号発振器４４から出力された基準周期信号ＳＢと、短周期信号発振器４５から出力された短周期信号ＳＨが合波器４６で重畳されて合成信号ＭＳが生成されて、これがフルブリッジコントロール回路４８に出力される。
【００８０】
また、電流設定器５２及び５３から出力される基準電流設定信号ＤＳ１及び過電流設定信号ＤＳ２を所定のタイミングで切替供給される電流設定信号ＤＳがゲート５４を介してＰＷＭ制御回路４９に供給される。
【００８１】
ここで、短周期電流ＩＨの極性反転前の電流値のみを基準電流より高い過電流とする場合は、図１１（ａ）に示すように、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ１を出力させると、短周期電流ＩＨの極性反転前に対応する部分を過電流設定信号ＤＳ２とし、その他の部分を基準電流設定信号ＤＳ１とする電流設定信号ＤＳがＰＷＭ制御回路４９に出力される。
ＰＷＭ制御回路４９からは電流設定信号ＤＳのレベルに応じたデューティ比のチョッパ信号ＣＳが出力されて、このチョッパ信号ＣＳのデューティ比でスイッチ素子４がオンオフ動作される。
これにより、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、短周期電流ＩＨの極性反転前に対応する部分が過電流に等しく、それ以外の部分が基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
そして、フルブリッジ回路５で、フルブリッジコントロール回路４８により合成信号ＭＳと等しい極性反転タイミングで対となるトランジスタＴＲ１及びＴＲ１、ＴＲ２及びＴＲ２が交互に導通されて、調整電流ＩＣが合成信号ＭＳと同期して極性反転されて、所望のランプ電流ＩＬが形成される。
【００８２】
短周期電流ＩＨの極性反転後の電流値のみを基準電流より高い過電流とする場合は、図１１（ｂ）に示すように、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ２を出力させると、短周期電流ＩＨの極性反転後に対応する部分を過電流設定信号ＤＳ２とし、その他の部分を基準電流設定信号ＤＳ１とする電流設定信号ＤＳがＰＷＭ制御回路４９に出力される。
ＰＷＭ制御回路４９から出力されたチョッパ信号ＣＳによりスイッチ素子４がオンオフ動作され、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、短周期電流ＩＨの極性反転後に対応する部分が過電流に等しく、それ以外の部分が基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
そして、フルブリッジ回路５により、調整電流ＩＣが合成信号ＭＳと同期して極性反転されて、所望のランプ電流ＩＬが形成される。
【００８３】
短周期電流ＩＨの極性反転前後双方の電流値を基準電流より高い過電流とする場合は、図１１（ｃ）に示すように、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ３を出力させると、短周期電流ＩＨの一周期に対応する部分を過電流設定信号ＤＳ２とし、基準周期電流ＩＢの一周期に対応する部分を基準電流設定信号ＤＳ１とする電流設定信号ＤＳがＰＷＭ制御回路４９に出力される。
ＰＷＭ制御回路４９から出力されたチョッパ信号ＣＳによりスイッチ素子４がオンオフ動作され、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、短周期電流ＩＨの極性反転後に対応する部分が過電流に等しく、それ以外の部分が基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
そして、フルブリッジ回路５により、調整電流ＩＣが合成信号ＭＳと同期して極性反転されて、所望のランプ電流ＩＬが形成される。
【００８４】
短周期電流ＩＨの電流値を基準電流と等しくする場合は、図１１（ｄ）に示すように、ゲートコントローラ５５から低レベルに維持されたゲート信号ＧＳ４を出力させると、ゲートコントローラ５５からゲート信号ＧＳ４を出力させ、電流設定信号ＤＳとして基準電流設定信号ＤＳ１が連続してＰＷＭ制御回路４９に出力される。
これにより、ＰＷＭ制御回路４９から出力されたチョッパ信号ＣＳによりスイッチ素子４がオンオフ動作され、電源２から出力された直流電力の電流値が調整されて、常時、基準電流に等しい調整電流ＩＣが、チョッパ回路３からフルブリッジ回路５に出力される。
【００８５】
さらに、短周期電流ＩＨを傾斜波にする場合は、図１２に示すように、過電流設定信号ＤＳ２を短周期電流ＩＨの極性反転前後でそれぞれ漸増又は漸減させるコントロール信号を波形設定器５６から過電流設定器５３に出力させて、過電流設定器５３から出力される過電流設定信号ＤＳ２を傾斜させることにより、ＰＷＭ制御回路４９から、そのレベル変化に応じたデューティ比変化を伴うチョッパ信号ＣＳを出力させ、短周期電流Ｉ２に対応する部分を傾斜させた調整電流ＩＣが出力される。
したがって、この調整電流ＩＣを合成信号ＭＳの極性反転タイミングに同期させてフルブリッジ回路５で極性反転させれば、それぞれ、短周期電流ＩＨが極性反転前後で傾斜波となったランプ電流ＩＬが得られる。
【００８６】
本発明の高圧放電灯点灯装置４０を用いて定格ランプ電力１３５Ｗの同一仕様の超高圧水銀放電灯について、図１１及び図１２に示す様々なランプ電流ＩＬを用いて、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの周期ＴＢ及びＴＨ、デューティ比ＤＢ及びＤＨを様々に変化させて設定し、正常点灯時のランプ電流値よりも３倍程度の過入力の電流値で点灯させるエージング試験を行ってスクリーン照度測定を行ったところ、以下の条件のランプ電流ＩＬで点灯させた場合に、最も有効にアークの移動に伴うスクリーン照度変化を減少させることができ、スクリーン上でのチラツキを防止できた。
基準周期電流ＩＢの周期ＴＢ＝１／１００秒、
基準周期電流ＩＢのデューティ比ＤＢ＝５／１０（ｂ１：ｂ２＝５：５）、
短周期電流ＩＨの周期ＴＨ＝１／２０００秒、
短周期電流ＩＨのデューティ比ＤＨ＝４／１０（ｈ１：ｈ２＝４：６）、
過電流：基準電流値の２.２倍
過電流部分：短周期電流ＩＨの極性反転後
過電流部分の波形：漸増
【００８７】
したがって、この超高圧水銀放電灯と同じ型式の放電灯を点灯させる場合は、実験で求めた夫々の値を高圧放電灯点灯装置４０のランプ電流形成手段４１に設定して点灯させれば、実験と同一条件で点灯させることができるので、その結果、最も有効にアークの移動に伴うスクリーン照度変化を減少させることが期待でき、電流値を過入力ではなく正常点灯時のランプ電流値にする以外は実験と同一条件で点灯試験をしたところスクリーン上でのチラツキを防止できた。
【００８８】
なお、基準周期電流ＩＢの基準周期ＴＢを１／６０秒より長くすると点滅が目視可能となってチラツキを生じ、基準周期を１／５００秒未満とするとと音響的共鳴現象が発生する。
また、短周期電流ＩＨの周期ＴＨを基準周期ＴＢの１／４倍より大きくすると電極に負荷がかかって激しい電極磨耗を生じ、周期ＴＨを基準周期ＴＢの１／３０倍未満とすると、電極のアークスポット部を温めることができなくなって、アークスポットが移動し、チラツキを生ずることとなる。
【００８９】
さらに、短周期電流ＩＨの極性反転前後のいずれか一方又は双方の電流値を、基準周期電流ＩＢの電流値の１.２倍以上５倍以下にするのは、電極のアークスポット部を温めるのに最も効果があり、アークスポットが移動し難くなるからである。
また、短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比を可変にすることにより、高圧放電灯の種類ごとに異なる最適なデューティ比に設定することができるので、高圧放電灯点灯装置４０を高圧放電灯Ｌの種類ごとに設計する手間や面倒をなくすだけでなく、製造コストが軽減され、在庫管理を容易にして、生産効率を向上させることができるというメリットがある。
【００９０】
なお、基準周期電流ＩＢは短周期電流ＩＨに比して周期が長いことから、デューティ比ＤＢを僅かに変えるだけで、各電極へ供給される電力の極性変化の影響が大きい。
したがって、通常のランプ電流で点灯したときに著しい温度差が生ずるような高圧放電灯を点灯させる場合は、まず、基準周期電流ＩＢのデューティ比ＤＢで概ね温度差をなくし、短周期電流ＩＨのデューティ比ＤＨを調整することにより、微調整を行えばよい。
また、電極間に著しい温度差が生じない場合は、上述したように短周期電流ＩＨのデューティ比ＤＨのみを調整すれば足りる。
【００９１】
以上述べたように、本実施例によれば、基準周期電流ＩＢ及び短周期電流ＩＨの極性反転前後のデューティ比を可変調節できるので、交流電流を供給したときに電極間に温度差を生じる高圧放電灯であっても、デューティ比をその高圧放電灯に応じた最適値に調節することにより、電極温度差を無くして、これに起因するチラツキを有効に抑制することができるという優れた効果を奏する。
さらに、高圧放電灯Ｌの種類やランプ電力に応じて、周期、電流値、デューティ比などの各要素を夫々の設定範囲内で調整することにより、確実にスクリーン上のチラツキを防止することができるという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、照度を均一にし、且つ、チラツキを極めて少なくすることが厳しく要求される液晶プロジェクターなどのバックライト用光源装置の用途に用いて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明に係る点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図。
【図２】本発明に係る点灯装置を示すブロック図。
【図３】各信号波形を示す説明図。
【図４】ランプ電流の形成過程を示す説明図。
【図５】他のランプ電流を示す説明図。
【図６】他のランプ電流を示す説明図。
【図７】他のランプ電流を示す説明図。
【図８】本発明の他の点灯装置で生成されるランプ電流を示す説明図。
【図９】本発明に係る他の点灯装置を示すブロック図。
【図１０】合成波の形成手順を示す説明図。
【図１１】ランプ電流の形成手順を示す説明図。
【図１２】ランプ電流の他の例を示す説明図。
【図１３】従来の点灯装置を示すブロック図。
【符号の説明】
【００９４】
１ 高圧放電灯点灯装置
３ チョッパ回路
５ フルブリッジ回路
Ｌ 高圧放電灯
１１ ランプ電流形成手段
１２ 基準周期信号出力装置
１３ 短周期信号出力装置
１４ 合波回路
１６ フルブリッジコントロール回路
１７ ＰＷＭ制御回路
２３ 電流調整器
２８ 波形設定器
ＩＬ ランプ電流
ＩＢ 基準周期電流
ＩＨ 短周期電流
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
前記ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とからなり、
基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流が１周期供給された電流波形に形成されると共に、
前記短周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
前記ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形で形成され、
前記基準周期電流及び短周期電流のいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記ランプ電流形成手段が、前記短周期電流の極性反転前後のいずれか一方または双方の電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする波形設定器を備えた請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記ランプ電流形成手段が、前記短周期電流の極性反転前後のいずれか一方または双方の電流値を基準周期電流の電流値より高く設定する電流調整器を備えた請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記電流調整器で、短周期電流の電流値が基準周期電流の電流値の１.２倍以上５倍以下に設定される請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記ランプ電流形成手段が、基準周期電流の基準周期を１／５００秒以上１／６０秒以下、短周期電流の周期を基準周期の１／３０倍以上１／４倍以下に設定する周期設定器を備えた請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯方法において、
前記ランプ電流として、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを用い、基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流をその極性反転前後のデューティ比を任意に設定して１周期だけ供給することを特徴とする高圧放電灯点灯方法。
【請求項８】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯方法において、
予め設定された基準周期の基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形で前記ランプ電流を形成すると共に、前記基準周期電流及び短周期電流のいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比を前記高圧放電灯に応じて設定されたデューティ比に調整して供給することを特徴とする高圧放電灯点灯方法。
【請求項１】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
前記ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とからなり、
基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流が１周期供給された電流波形に形成されると共に、
前記短周期電流の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置において、
前記ランプ電流が、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形で形成され、
前記基準周期電流及び短周期電流のいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比を任意に設定するランプ電流形成手段を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記ランプ電流形成手段が、前記短周期電流の極性反転前後のいずれか一方または双方の電流値を漸増または漸減させて傾斜波とする波形設定器を備えた請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記ランプ電流形成手段が、前記短周期電流の極性反転前後のいずれか一方または双方の電流値を基準周期電流の電流値より高く設定する電流調整器を備えた請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記電流調整器で、短周期電流の電流値が基準周期電流の電流値の１.２倍以上５倍以下に設定される請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記ランプ電流形成手段が、基準周期電流の基準周期を１／５００秒以上１／６０秒以下、短周期電流の周期を基準周期の１／３０倍以上１／４倍以下に設定する周期設定器を備えた請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯方法において、
前記ランプ電流として、予め設定された基準周期で供給される基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを用い、基準周期電流の半周期ごとに、次の半周期と同じ極性から反対極性に極性反転する短周期電流をその極性反転前後のデューティ比を任意に設定して１周期だけ供給することを特徴とする高圧放電灯点灯方法。
【請求項８】
交流のランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯方法において、
予め設定された基準周期の基準周期電流と、それより短い周期の短周期電流とを１周期ずつ交互に入れ替えた電流波形で前記ランプ電流を形成すると共に、前記基準周期電流及び短周期電流のいずれか一方または双方の極性反転前後のデューティ比を前記高圧放電灯に応じて設定されたデューティ比に調整して供給することを特徴とする高圧放電灯点灯方法。
【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１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０７４３３２
【国際公開日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【発行日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１７５０３（Ｐ２００５−５１７５０３）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１１９７
【国際出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年８月１１日（２００５．８．１１）
【発行日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００５／００１１９７
【国際出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]