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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5930232
(24)【登録日】2016年5月13日
(45)【発行日】2016年6月8日
(54)【発明の名称】放電ランプ点灯装置
(51)【国際特許分類】
H05B 41/24 20060101AFI20160526BHJP
【ＦＩ】
H05B41/24
【請求項の数】8
【全頁数】18
(21)【出願番号】特願2014-173906(P2014-173906)
(22)【出願日】2014年8月28日
(65)【公開番号】特開2016-48660(P2016-48660A)
(43)【公開日】2016年4月7日
【審査請求日】2015年12月24日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000102212
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】阪 浩介
(72)【発明者】
【氏名】福田 稔
(72)【発明者】
【氏名】松本 茂義
(72)【発明者】
【氏名】寺田 庄一
【審査官】
杉浦 貴之
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１３−３３６０５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１４−３２７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１４−１４９９６５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０５Ｂ ４１／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
所定のガスが封入された放電容器の内部に一対の電極が対向配置される放電ランプに対して、交流電流を供給する給電部と、
前記給電部が前記放電ランプに供給する交流電流の周波数を、交互に繰り返される第１の期間と第２の期間とにおいて異なる方式で制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも一つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間の所定の周波数と電流とに基づいて、当該所定の周波数よりも低い周波数となるように制御する、放電ランプ点灯装置。
前記給電部が前記放電ランプに供給する交流電流の周波数を、交互に繰り返される第１の期間と第２の期間とにおいて異なる方式で制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも一つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間の所定の周波数と電流とに基づいて、当該所定の周波数よりも低い周波数となるように制御する、放電ランプ点灯装置。
【請求項2】
前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち所定の一つの周波数となるように制御する、請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項3】
前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも二つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間における最も時間比率の大きい周波数と電流とに基づいて、当該周波数よりも低い周波数となるように制御する、請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項4】
前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも二つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間における最も低い周波数と電流とに基づいて、当該周波数よりも低い周波数となるように制御する、請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項5】
前記第１の期間における設定される複数の周波数は、当該複数の周波数のうち最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、それぞれ設定され、
前記第２の期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、請求項１〜４の何れか１項に記載の放電ランプ点灯装置。
前記第２の期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、請求項１〜４の何れか１項に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項6】
前記制御部は、前記交流電流の周波数を、交互に繰り返される前記第１の期間と前記第２の期間とにおいて異なる方式で制御する基本期間と、前記交流電流の周波数を、直前の基本期間の最も低い周波数よりもさらに低い周波数となるように制御する低周波期間とで、交互に繰り返して制御する、請求項１〜５の何れか１項に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項7】
前記制御部は、前記低周波期間において、前記交流電流の周波数を、直前の基本期間の所定の周波数と電流とに基づいて、当該所定の周波数よりも低い周波数となるように制御する、請求項６に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項8】
前記第１の期間における設定される複数の周波数は、当該複数の周波数のうち最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、それぞれ設定され、
前記第２の期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定され、
前記低周波期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、請求項６又は７に記載の放電ランプ点灯装置。
前記第２の期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定され、
前記低周波期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、請求項６又は７に記載の放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、所定のガスが封入された放電容器の内部に一対の電極が対向配置される放電ランプに対して、交流電流を供給する放電ランプ点灯装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、放電ランプとして、ハロゲンガスが封入された放電容器と、放電容器の内部に対向配置される一対の電極とを備える放電ランプが、知られている。また、斯かる放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置として、放電ランプに交流電流を供給する放電ランプ点灯装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【0003】
放電ランプが点灯することにより、電極は、高温になり、蒸発する。そして、蒸発した金属は、放電容器に封入されたハロゲンガスと結合することにより、放電容器の内面に付着することなく、再び電極に帰還する。斯かる作用は、ハロゲンサイクルと言われている。
【0004】
ところで、特許文献１に係る放電ランプ点灯装置は、放電ランプの動作データ（電圧値、電流値、輝度、電極間距離、温度等）に依存しない２つ以上の異なる周波数の交流電流を、放電ランプに供給している。これによれば、点灯初期においては、電極の形状が好適に維持されるものの、点灯期間が長くなるのに伴って、電極（特に、突起部）の形状の維持が困難であった。したがって、放電ランプの寿命が短かった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００６−１５６４１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、放電ランプの長寿命化を図れる放電ランプ点灯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る放電ランプ点灯装置は、所定のガスが封入された放電容器の内部に一対の電極が対向配置される放電ランプに対して、交流電流を供給する給電部と、前記給電部が前記放電ランプに供給する交流電流の周波数を、交互に繰り返される第１の期間と第２の期間とにおいて異なる方式で制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも一つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間の所定の周波数と電流とに基づいて、当該所定の周波数よりも低い周波数となるように制御する。
【0008】
本発明に係る放電ランプ点灯装置によれば、給電部は、所定のガスが封入された放電容器の内部に一対の電極が対向配置される放電ランプに対して、交流電流を供給している。制御部は、給電部が放電ランプに供給する交流電流の周波数を、交互に繰り返される第１の期間と第２の期間とにおいて異なる方式で制御している。
【0009】
まず、第１の期間において、制御部は、交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも一つの周波数となるように制御している。ところで、電極から蒸発した金属が電極に帰還する位置は、電極の温度に依存している。また、電極の温度は、第１の期間の周波数と、第１の期間の電流とに、依存している。
【0010】
そこで、第２の期間において、制御部は、交流電流の周波数を、直前の第１の期間の所定の周波数と電流とに基づいて、当該所定の周波数よりも低い周波数となるように制御している。これにより、蒸発した金属が直前の第１の期間で電極に帰還する位置を、正確に把握することできるため、第２の期間において、それに適した周波数の交流電流を放電ランプに供給することができる。したがって、放電ランプの点灯期間が長くなっても、電極（特に、突起部）の形状を維持できるため、電極の形状を維持できる期間の長期化を図ることができる。
【0011】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち所定の一つの周波数となるように制御する、という構成でもよい。
【0012】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも二つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間における最も時間比率の大きい周波数と電流とに基づいて、当該周波数よりも低い周波数となるように制御する、という構成でもよい。
【0013】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記制御部は、前記第１の期間において、前記交流電流の周波数を、設定される複数の周波数のうち少なくとも二つの周波数となるように制御し、前記第２の期間において、前記交流電流の周波数を、直前の第１の期間における最も低い周波数と電流とに基づいて、当該周波数よりも低い周波数となるように制御する、という構成でもよい。
【0014】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記第１の期間における設定される複数の周波数は、当該複数の周波数のうち最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、それぞれ設定され、前記第２の期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、という構成でもよい。
【0015】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記制御部は、前記交流電流の周波数を、交互に繰り返される前記第１の期間と前記第２の期間とにおいて異なる方式で制御する基本期間と、前記交流電流の周波数を、直前の基本期間の最も低い周波数よりもさらに低い周波数となるように制御する低周波期間とで、交互に繰り返して制御する、という構成でもよい。
【0016】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記制御部は、前記低周波期間において、前記交流電流の周波数を、直前の基本期間の所定の周波数と電流とに基づいて、当該所定の周波数よりも低い周波数となるように制御する、という構成でもよい。
【0017】
また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記第１の期間における設定される複数の周波数は、当該複数の周波数のうち最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、それぞれ設定され、前記第２の期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定され、前記低周波期間における周波数は、当該最も高い周波数に対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、という構成でもよい。
【発明の効果】
【0018】
以上の如く、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、放電ランプの長寿命化を図れる、という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態に係る放電ランプ点灯装置を有する画像投影装置の概略図である。
【図2】同実施形態に係る放電ランプ点灯装置が交流電流を供給する放電ランプの断面模式図である。
【図4】同実施形態に係る放電ランプ点灯装置のブロック図である。
【図5】同実施形態に係る放電ランプ点灯装置における電流波形を示す図である。
【図6】同実施形態に係る放電ランプ点灯装置における、電圧（電流）と変動期間の周波数の倍率との関係を示す図である。
【図7】同実施形態に係る放電ランプ点灯装置の作用を説明する図であって、放電ランプの要部拡大図である。
【図8】同実施形態に係る放電ランプの点灯時間と固定期間の時間との関係を示す図である。
【図9】同実施形態に係る放電ランプ点灯装置における、電圧（電流）と低周波期間の周波数の倍率との関係を示す図である。
【図11】本発明の他の実施形態に係る放電ランプ点灯装置における電流波形を示す図である。
【図12】本発明のさらに他の実施形態に係る放電ランプ点灯装置における電流波形を示す図である。
【図13】本発明のさらに他の実施形態に係る放電ランプ点灯装置における、電圧と変動期間の周波数の倍率との関係を示す図である。
【図14】本発明のさらに他の実施形態に係る放電ランプ点灯装置における、電圧と低周波期間の周波数の倍率との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明に係る放電ランプ点灯装置における一実施形態について、図１〜図９を参酌して説明する。なお、各図において、図面の寸法比と実際の寸法比とは、必ずしも一致していない。また、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置は、画像投影装置（例えば、プロジェクタ）に用いられている。
【0021】
図１に示すように、画像投影装置１００は、光を出射する光源装置１０１と、光源装置１０１から出射された光で光画像を生成し、スクリーン１０４に投影する投影装置本体１０２とを備えている。また、画像投影装置１００は、光源装置１０１から出射された光を投影装置本体１０２に入射させるべく、光源装置１０１と投影装置本体１０２とに各端部を接続される光ファイバ１０３を備えている。
【0022】
光源装置１０１は、光を出射する放電ランプ１０と、放電ランプ１０に交流電流を供給する放電ランプ点灯装置１とを備えている。なお、図示していないが、光源装置１０１は、収束レンズ、コリメータレンズ等の光学系を備えている。
【0023】
投影装置本体１０２は、図示していないが、光源装置１０１から出射された光を入射して光画像を生成する画像光学系と、画像光学系から出射された光画像を入射してスクリーン１０４に投影する投影光学系（例えば、投影レンズ）とを備えている。また、画像光学系は、光を変調することで光画像にする空間変調素子等の光学系を備えている。
【0024】
図２及び図３に示すように、放電ランプ１０は、中空状の放電容器１１と、放電容器１１の内部に対向配置される一対の電極１２，１２とを備えている。放電ランプ１０は、放電容器１１の両端部に配置される封止部１３，１３と、封止部１３に埋設される金属箔１４と、金属箔１４に接続される外部リード１５とを備えている。
【0025】
放電容器１１は、球形状に形成されている。放電容器１１は、透光性を有しており、内部で発生した光を外部に向けて放射する。本実施形態においては、放電容器１１は、封止部１３と一体成形されており、石英ガラスで形成されている。なお、放電容器１１及び封止部１３の材料は、石英ガラスに限定されず、他の材料で形成されてもよい。
【0026】
電極１２は、放電容器１１に収容される頭部１２ａと、頭部１２ａよりも小径に形成され、放電容器１１に固定される軸部１２ｂとを備えている。電極１２は、頭部１２ａの先端に突起部１２ｃを備えている。該突起部１２ｃは、放電ランプ１０が点灯している際に、電極１２の先端において、後述するように電極材料が凝集して形成されるものである。
【0027】
一対の電極１２，１２（頭部１２ａ，１２ａ）は、例えば、２ｍｍ以下という極めて小さい間隔で対向配置している。本実施形態においては、電極１２は、タングステンで形成されている。なお、電極１２の材料は、タングステンに限定されず、他の材料で形成されてもよい。
【0028】
金属箔１４は、モリブデン等よりなる導電性を有する材料で形成され、例えば、シュリンクシールにより封止部１３の内部に気密に埋設されている。金属箔１４の一端部は、電極１２の軸部１２ｂの他端部に接合されており、金属箔１４の他端部は、外部リード１５の一端部に接合されている。
【0029】
放電ランプ１０は、放電容器１１の内部に、発光ガス、ハロゲンガス、及び希ガスを封入している。発光ガスは、放射光を得るためのものであり、本実施形態においては、水銀としている。ハロゲンガスは、ハロゲンサイクルを利用した放電ランプ１０の長寿命化のためであり、本実施形態においては、ヨウ素としている。希ガスは、点灯始動性の改善のためであり、本実施形態においては、アルゴンとしている。なお、封入される各ガスは、上記ガスに限定されず、他のガスでもよい。
【0030】
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍの放射光を得るためのものである。水銀は、例えば、放電容器１１の内部に０．２０ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。斯かる封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時における放電容器１１の内部圧力を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により、点灯時の水銀蒸気圧が２５０気圧以上又は３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプ１０を製作することができ、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。
【0031】
ハロゲンガスは、水銀又はその他の金属との化合物形態で、放電容器１１の内部に封入されている。ハロゲンガスは、１×１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択され、放電容器１１の内部に封入されている。ハロゲンを封入する最大の理由は、ハロゲンサイクルを利用した放電ランプ１０の長寿命化のためであり、また、極めて小型で且つ高い点灯蒸気圧の放電ランプ１０においては、放電容器１１の失透防止という作用も得られる。
【0032】
電極１２，１２に対して通電がされると、電極１２が白熱して高温化され、電極１２を構成するタングステンが昇華する。昇華したタングステンは、比較的に低温部である放電容器１１の内壁面領域において、封入されていたハロゲンガスと結合して、ハロゲン化タングステンを形成する。ハロゲン化タングステンの蒸気圧は、比較的高いことから、ガスの状態で再び電極１２の先端付近に再び移動する。
【0033】
そして、この箇所で再度加熱されると、ハロゲン化タングステンは、ハロゲンとタングステンに分離される。このうちタングステンは、電極１２の先端に戻って凝集され、ハロゲンは、放電容器１１の内部のハロゲンガスとして復帰する。斯かる現象は、ハロゲンサイクルと呼ばれる。なお、この凝集されたタングステンが電極１２の先端近傍に付着することで、突起部１２ｃが形成される。
【0034】
放電ランプ１０の一実施例として、放電容器１１の最大外径が９．４ｍｍであり、電極１２，１２間の距離が１．０ｍｍであり、放電容器１１の内容積が５５ｍｍ３であり、定格電力（交流）が２５０Ｗである放電ランプ１０が挙げられる。
【0035】
図４に示すように、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１は、放電ランプ１０を点灯すべく、外部リード１５を経由して放電ランプ１０に交流電流を供給する給電部２を備えている。また、放電ランプ点灯装置１は、給電部２が放電ランプ１０に供給する交流電流を制御する制御部３を備えている。
【0036】
給電部２は、供給される直流電圧を所望の直流電圧に降圧する降圧チョッパ部２１と、降圧チョッパ部２１で降圧された直流電圧を所望の周波数の交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部２２とを備えている。給電部２は、放電ランプ１０が始動（点灯）する際に、ＤＣ／ＡＣ変換部２２から供給される交流電圧を昇圧して放電ランプ１０に供給するスタータ部２３を備えている。
【0037】
制御部３は、降圧チョッパ部２１を制御することにより、放電ランプ１０に供給する電力値を一定となるように制御する電力制御部３１を備えている。制御部３は、ＤＣ／ＡＣ変換部２２にパルス信号を出力するパルス発生部３２と、放電ランプ１０に供給する交流電流の周波数を制御する周波数制御部３３とを備えている。該周波数制御部３３は、パルス発生部３２で発生するパルスの周波数を制御している。
【0038】
本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１の具体的な回路構成を説明する。なお、本発明に係る放電ランプ点灯装置１の回路構成は、斯かる構成に限られず、他の回路構成でもよい。
【0039】
降圧チョッパ部２１は、スイッチング素子Ｑｘ、リアクトルＬｘ、ダイオードＤｘ、平滑コンデンサＣｘ、及び抵抗Ｒｘを備えている。
【0040】
スイッチング素子Ｑｘは、直流電圧Ｖｄｃが供給される＋側電源端子に一端が接続され、他端がリアクトルＬｘの一端に接続される。ダイオードＤｘは、カソード端子がスイッチング素子Ｑｘ及びリアクトルＬｘの接続点に接続され、アノード端子が−側電源端子に接続される。平滑コンデンサＣｘは、一端がリアクトルＬｘの出力側端子に接続され、他端（−側端子）が抵抗Ｒｘの出力側端子に接続される。抵抗Ｒｘは、平滑コンデンサＣｘの−側端子とダイオードＤｘのアノード端子の間に接続され、電流検出の機能を実現している。
【0041】
スイッチング素子Ｑｘは、電力制御部３１が出力するゲート信号Ｇｘによって駆動される。このゲート信号Ｇｘのデューティにより、降圧チョッパ部２１は、入力直流電圧Ｖｄｃをこのデューティに応じた電圧に降圧して後段のＤＣ／ＡＣ変換部２２に出力する。
【0042】
ＤＣ／ＡＣ変換部２２は、ブリッジ状に接続したスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を備えている（フルブリッジ回路）。
【0043】
スイッチング素子Ｑ１は、ドライバ２２ａから出力されるゲート信号Ｇ１により駆動される。同様に、スイッチング素子Ｑ２は、ゲート信号Ｇ２により駆動され、スイッチング素子Ｑ３は、ゲート信号Ｇ３により駆動され、スイッチング素子Ｑ４は、ゲート信号Ｇ４により駆動される。ドライバ２２ａは、対角に配置されたスイッチング素子Ｑ１及びＱ４の組と、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の組に対して、交互にオン／オフを繰り返すようにゲート信号を出力する。これにより、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の接続点と、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４の接続点の間に、矩形波状の交流電圧が発生する。
【0044】
スタータ部２３は、コイルＬｈ及びコンデンサＣｈを備えている。放電ランプ１０が始動する際に、コイルＬｈ、コンデンサＣｈからなるＬＣ直列回路の共振周波数近傍の高いスイッチング周波数（例えば数百ｋＨｚ）の交流電圧がＤＣ／ＡＣ変換部２２から印加されることにより、スタータ部２３の２次側において放電ランプ１０の始動に必要な高い電圧が生成され、これが放電ランプ１０に供給される。なお、放電ランプ１０が点灯した後は、ＤＣ／ＡＣ変換部２２から供給される交流電圧の周波数を通常の周波数（例えば、１Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）に移行し、通常点灯が行われる。
【0045】
なお、上記回路において、スタータ部２３に供給される交流電圧の周波数の変更は、ＤＣ／ＡＣ変換部２２におけるスイッチング素子Ｑ１及びＱ４の組と、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の組のオン／オフ切替の周期を調整することで達成できる。また、スタータ部２３に供給される交流電圧の波高値の変更は、降圧チョッパ部２１におけるスイッチング素子Ｑｘの動作デューティを調整することで達成できる。
【0046】
即ち、降圧チョッパ部２１のスイッチング素子Ｑｘは、電力制御部３１が出力するゲート信号Ｇｘのデューティに応じたスイッチング周波数でオン／オフし、これにより、放電ランプ１０に供給される電力が変化する。例えば、放電ランプ１０への供給電力を上昇させる場合には、電力制御部３１は、所望の電力値となるようにゲート信号Ｇｘのデューティを下げる制御を行う。
【0048】
図５に示すように、制御部３は、給電部２が放電ランプ１０に供給する交流電流の周波数を、所定の制御方式で制御している。全体においては、制御部３は、交互に繰り返される基本期間Ｔ１０（Ｔ１０ａ，Ｔ１０ｂ，Ｔ１０ｃ，…）と低周波期間Ｔ２０（Ｔ２０ａ，Ｔ２０ｂ，…）とにおいて異なる方式で制御している。また、基本期間Ｔ１０（図５においては、Ｔ１０ｂについて図示している）においては、制御部３は、交互に繰り返される固定期間（本発明における「第１の期間」ともいう）Ｔ１（Ｔ１ａ，Ｔ１ｂ，Ｔ１ｃ，Ｔ１ｄ，…）と変動期間（本発明における「第２の期間」ともいう）Ｔ２（Ｔ２ａ，Ｔ２ｂ，Ｔ２ｃ，Ｔ２ｄ，…）とにおいて異なる方式で制御している。
【0050】
固定期間（第１の期間）Ｔ１においては、制御部３は、交流電流の周波数を、設定される複数の固定周波数ｆ１のうち所定の一つの周波数となるように制御している。即ち、固定期間Ｔ１においては、制御部３は、交流電流の周波数を、設定される複数の固定周波数ｆ１のうち所定の一つの周波数を選択するように制御している。したがって、各固定期間Ｔ１ａ〜Ｔ１ｄにおいて、固定周波数ｆ１は、それぞれ一つの固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄとしている。
【0051】
本実施形態においては、複数の固定周波数ｆ１は、４つ設定されている。具体的には、第１〜第４固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄは、それぞれ９６０Ｈｚ、４８０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、１２０Ｈｚに設定されている。なお、斯かる固定周波数ｆ１は、放電ランプ１０の動作データ（電圧値、電流値、輝度、電極間距離、温度等）に依存しないデータ、例えば、予め実験等から求められたデータに基づいて、固定期間Ｔ１毎に変えられている。
【0052】
また、本実施形態においては、固定期間Ｔ１（Ｔ１ａ〜Ｔ１ｄ）の固定周波数ｆ１（ｆ１ａ〜ｆ１ｄ）は、次第に低周波となるように、絶えず変えられている。具体的には、或る固定期間Ｔ１（Ｔ１ａ）の固定周波数ｆ１が第１固定周波数ｆ１ａであるときは、その次の固定期間Ｔ１（Ｔ１ｂ）の固定周波数ｆ１は、第２固定周波数ｆ１ｂである。なお、ある固定周波数ｆ１が複数の固定期間Ｔ１を連続して続けられてもよい。例えば、ある固定期間Ｔ１（Ｔ１ａ）の固定周波数ｆ１が第１固定周波数ｆ１ａであるときに、その次の固定期間Ｔ１（Ｔ１ｂ）の固定周波数ｆ１が再び第１固定周波数ｆ１ａでもよい。
【0053】
また、変動期間（第２の期間）Ｔ２においては、制御部３は、交流電流の周波数を、直前の固定期間Ｔ１の固定周波数ｆ１と電流とに基づいて、当該固定周波数ｆ１よりも低い変動周波数ｆ２となるように制御している。具体的には、図６に示すように、制御部３は、直前の固定期間Ｔ１の固定周波数ｆ１に対して、直前の固定期間Ｔ１の電流に基づいた倍率に演算したものを、変動期間Ｔ２の変動周波数ｆ２としている。
【0054】
なお、直前の固定期間Ｔ１の電流は、例えば、平均電流、当該固定期間Ｔ１の最初の電流、当該固定期間Ｔ１の最後の電流等を採用することができる。また、本実施形態においては、放電ランプ１０が定電力制御されているため、直前の固定期間Ｔ１の電流に代えて、当該電流と相関関係を有する直前の固定期間Ｔ１の電圧を採用してもよい。図５においては、各固定期間Ｔ１ａ〜Ｔ１ｄの電圧が８５Ｖとして、図６に示すように、各変動周波数ｆ２ａ〜ｆ２ｄは、直前の固定期間Ｔ１ａ〜Ｔ１ｄの固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄの１／３倍の周波数としている。
【0055】
ところで、電極１２から金属が蒸発する領域と、蒸発した金属が電極１２に帰還する位置とは、それぞれ電極１２の温度に依存している。例えば、金属が蒸発できる電極１２の温度は、約３０００Ｋであり、蒸発した金属が帰還する電極１２の位置の温度は、約２５００Ｋである。また、電極１２の温度は、放電ランプ１０に供給する交流電流の周波数と電流とに、依存している。
【0056】
固定期間Ｔ１においては、当該固定期間Ｔ１中の電流が、殆ど変化しないため、周波数が低くなるに伴って、電極１２が所定温度（例えば、２５００Ｋ）になる位置は、基端側になる。例えば、図７に示すように、周波数の高い第１固定周波数（９６０Ｈｚ）ｆ１ａの場合、金属が帰還する電極１２の位置は、Ｐ１であり、周波数の低い第４固定周波数（１２０Ｈｚ）ｆ１ｄの場合、金属が帰還する電極１２の位置は、Ｐ２であって、突起部１２ｃから離れる。
【0057】
また、変動期間Ｔ２においても、電流が同じである場合、周波数が低くなるに伴って、電極１２が所定温度（例えば、３０００Ｋ）になる領域は、基端側まで広がる。具体的には、周波数の高い第１変動周波数（３２０Ｈｚ）ｆ２ａの場合、金属が蒸発できる電極１２の位置は、Ｐ１だけであり、周波数の低い第４変動周波数（４０Ｈｚ）ｆ２ｄの場合、金属が蒸発できる電極１２の位置は、Ｐ１及びＰ２であり、即ち、Ｐ２の位置まで広がる。
【0058】
したがって、固定期間Ｔ１においては、放電ランプ１０の動作データに依存しないデータに基づいて、固定期間Ｔ１毎に固定周波数ｆ１を変えているため、電極１２から蒸発した金属を、電極１２の所望の位置に帰還させることができる。そして、変動期間（第２の期間）Ｔ２において、直前の固定期間Ｔ１の固定周波数ｆ１と電流とに対応した変動周波数ｆ２としているため、直前の固定期間Ｔ１で帰還した金属を再び蒸発させることができる。したがって、電極１２の形状を維持することができる。
【0059】
また、図８に示すように、固定期間Ｔ１の時間は、変化している。具体的には、固定期間Ｔ１の時間は、放電ランプ１０の点灯時間に伴って、変化している。本実施形態においては、放電ランプ１０の点灯時間に伴って、固定期間Ｔ１の時間が短い期間と、固定期間Ｔ１の時間が徐々に長くなる期間と、固定期間Ｔ１の時間が徐々に短く戻る期間とが、繰り返されている。
【0060】
このように、固定期間Ｔ１の時間が変化することにより、金属が電極１２から蒸発する頻度は、変わることになる。具体的には、固定期間Ｔ１の時間が短い期間は、変動期間Ｔ２の頻度が多くなるため、主に、金属が電極１２から蒸発する期間として機能する一方、固定期間Ｔ１の時間が変化する（長くなる）期間は、変動期間Ｔ２の頻度が少なくなるため、主に、金属が電極１２に帰還する期間として機能する。したがって、金属が電極１２から蒸発する期間と、金属が電極１２に帰還する期間とが、明確になるため、ハロゲンサイクルがより効果的に行われる。
【0061】
ところで、固定期間Ｔ１の時間が急激に変化する（長くなる）場合、金属が一斉に電極１２に帰還するため、金属を電極１２から十分に蒸発させることができない。それに対して、本実施形態においては、固定期間Ｔ１の時間が徐々に変化している（長くしている）ため、金属が徐々に電極１２に帰還し、金属を電極１２から徐々に蒸発させることができる。したがって、ハロゲンサイクルがより効果的に行われる。
【0062】
なお、固定期間Ｔ１の時間は、一定となるように設定されてもよい。また、変動期間Ｔ２の時間は、変動周波数ｆ２が少なくとも１周期以上あるように設定されることが好ましい。なお、変動期間Ｔ２の時間は、変動周波数ｆ２が一定の周期となるように設定されてもよく、一定の時間となるように設定されてもよく、変動する時間となるように設定されてもよい。
【0064】
図５に示すように、低周波期間Ｔ２０においては、制御部３は、交流電流の周波数を、直前の基本期間Ｔ１０の最も低い周波数よりもさらに低い周波数ｆ２０となるように制御している。具体的には、図９に示すように、制御部３は、直前の基本期間Ｔ１０における固定期間Ｔ１の最も低い固定周波数ｆ１に対して、直前の基本期間Ｔ１０の電流に基づいた倍率に演算したものを、低周波期間Ｔ２０の周波数ｆ２０としている。
【0065】
本実施形態においては、放電ランプ１０が定電力制御されているため、直前の基本期間Ｔ１０の電流に代えて、当該電流と相関関係を有する直前の基本期間Ｔ１０の電圧を採用してもよい。図５においては、各基本期間Ｔ１０ａ〜Ｔ１０ｃの電圧が８５Ｖとして、図９に示すように、低周波期間Ｔ２０ａ，Ｔ２０ｂの各周波数ｆ２０ａ，ｆ２０ｂは、直前の基本期間Ｔ１０ａ，Ｔ１０ｂにおける固定期間Ｔ１の最も低い固定周波数ｆ１の１／１２倍の周波数としている。
【0066】
斯かる構成によれば、低周波期間Ｔ２０の周波数ｆ２０は、直前の基本期間Ｔ１０の最も低い周波数よりもさらに低い。これにより、基本期間Ｔ１０の変動期間Ｔ２においては、電極１２から蒸発できない位置、即ち、電極１２の基端部（例えば図７におけるＰ２の位置よりもさらに基端側）に帰還した金属でさえも、電極１２から蒸発させることができる。
【0067】
なお、低周波期間Ｔ２０の時間は、周波数ｆ２０が少なくとも１周期以上あるように設定されることが好ましい。なお、低周波期間Ｔ２０の時間は、周波数ｆ２０が一定の周期となるように設定されてもよく、一定の時間となるように設定されてもよく、変動する時間となるように設定されてもよい。
【0068】
変動周波数ｆ２ａ〜ｆ２ｄは、固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定されている。また、低周波期間Ｔ２０の周波数ｆ２０は、固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定されている。
【0069】
ところで、固定期間Ｔ１における設定される複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄは、当該複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち最も高い周波数ｆ１ａに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、それぞれ設定されている。具体的には、固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄは、それぞれ９６０Ｈｚ、４８０Ｈｚ、２４０Ｈｚ、１２０Ｈｚであって、最も高い固定周波数ｆ１ａのそれぞれ１／１倍、１／２倍、１／４倍、１／８倍である。
【0070】
これにより、変動周波数ｆ２ａ〜ｆ２ｄと低周波期間Ｔ２０の周波数ｆ２０とは、最も高い固定周波数ｆ１ａに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定されていることになる。このように、全ての周波数ｆ１，ｆ２，ｆ２０が、最も高い固定周波数ｆ１ａに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定されているため、投影装置本体１０２の信号（例えば、垂直同期信号）と、光源装置１０１の信号（例えば、極性反転信号）とを、同期させることが容易になる。
【0071】
次に、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１の効果について、図１０を参酌して説明する。
【0072】
＜実施例、比較例１〜２＞実施例は、図１〜図９に示す上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１である。
比較例１は、交流電流の周波数を、単一の固定周波数からなる固定期間と、低周波期間とで制御する放電ランプ点灯装置である。
比較例２は、交流電流の周波数を、複数の固定周波数からなる固定期間で制御する放電ランプ点灯装置である。
【0073】
＜実験方法＞実施例及び各比較例に係る放電ランプ点灯装置を用いて、放電ランプ１０の点灯試験を行った。点灯試験は、定格電力２５０Ｗのショートアーク型放電ランプに対して、５０００時間の点灯を行い、その際の放電ランプ１０のランプ電圧を測定した。
【0074】
＜実験結果＞比較例１に係る放電ランプ１０においては、点灯初期のランプ電圧が７０Ｖであったのに対して、点灯時間が３０００時間の際に、ランプ電圧が９０Ｖとなり、点灯時間が５０００時間の際には、ランプ電圧が１３０Ｖとなった。
比較例２に係る放電ランプ１０においては、点灯初期のランプ電圧が同様に７０Ｖであったのに対して、点灯時間が１５００時間の際には、ランプ電圧が既に９０Ｖを越えており、点灯時間が５０００時間の際には、ランプ電圧が１２７Ｖとなった。
それに対して、実施例に係る放電ランプ１０においては、点灯初期のランプ電圧が同様に７０Ｖであったのに対して、点灯時間が５０００時間の際でも、ランプ電圧が８４Ｖであった。
【0075】
このように、各比較例においては、点灯時間が長くなるにつれて、電極１２の形状が変化しているため、ランプ電圧が非常に大きくなっている。それに対して、実施例においては、点灯時間が長くなっても、電極１２の形状を維持できるため、ランプ電圧が大きくなることを抑制できている。したがって、実施例においては、電極１２の形状を維持できる期間の長期化を図ることができているため、放電ランプ１０の長寿命化が図れている。
【0076】
以上より、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１によれば、給電部２は、所定のガスが封入された放電容器１１の内部に一対の電極１２，１２が対向配置される放電ランプ１０に対して、交流電流を供給している。制御部３は、給電部２が放電ランプ１０に供給する交流電流の周波数を、交互に繰り返される固定期間（第１の期間）Ｔ１と変動期間（第２の期間）Ｔ２とにおいて異なる方式で制御している。
【0077】
まず、固定期間（第１の期間）Ｔ１において、制御部３は、交流電流の周波数を、設定される複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち一つの固定周波数ｆ１となるように制御している。ところで、電極１２から蒸発した金属が電極１２に帰還する位置は、電極１２の温度に依存している。また、電極１２の温度は、固定期間（第１の期間）Ｔ１の固定周波数ｆ１と、固定期間（第１の期間）Ｔ１の電流とに、依存している。
【0078】
そこで、変動期間（第２の期間）Ｔ２において、制御部３は、交流電流の周波数を、直前の固定期間（第１の期間）Ｔ１の固定周波数ｆ１と電流とに基づいて、当該固定周波数ｆ１よりも低い変動周波数ｆ２となるように制御している。これにより、蒸発した金属が直前の固定期間（第１の期間）Ｔ１で電極１２に帰還する位置を、正確に把握することができる。
【0079】
したがって、変動期間（第２の期間）Ｔ２において、それに適した周波数の交流電流を放電ランプ１０に供給することができる。よって、放電ランプ１０の点灯期間が長くなっても、電極１２（特に、突起部１２ｃ）の形状を維持できるため、電極１２の形状を維持できる期間の長期化を図ることができる。
【0080】
なお、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【0081】
上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、制御部３は、固定期間（第１の期間）Ｔ１において、交流電流の周波数を、設定される複数の周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち所定の一つの周波数となるように制御する、という構成である。しかしながら、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、制御部３は、図１１及び図１２に示すように、固定期間（第１の期間）Ｔ１において、交流電流の周波数を、設定される複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち所定の二つ以上の固定周波数となるように制御する、という構成でもよい。
【0082】
図１１に係る制御方法においては、制御部３は、変動期間（第２の期間）Ｔ２において、交流電流の周波数を、直前の固定期間（第１の期間）Ｔ１における最も時間比率の大きい固定周波数ｆ１ａと当該固定期間Ｔ１の電流とに基づいて、当該周波数ｆ１ａよりも低い変動周波数ｆ２となるように制御している。図１１においては、第１固定周波数ｆ１ａの時間Ｔｆ１ａは、他の固定周波数ｆ１ｂ〜ｆ１ｄの時間Ｔｆ１ｂ〜Ｔｆ１ｄよりも長い。なお、変動周波数ｆ２の演算は、上記実施形態に係る演算（図６参照）と同様でもよい。
【0083】
斯かる制御方法によれば、固定期間Ｔ１においては、第１固定周波数ｆ１ａの際に金属が電極１２に帰還する位置に、金属は、多く帰還している。したがって、変動期間Ｔ２で、当該位置に適した周波数の交流電流を放電ランプ１０に供給することができる。よって、放電ランプ１０の点灯期間が長くなっても、電極１２（特に、突起部１２ｃ）の形状を維持できるため、電極１２の形状を維持できる期間の長期化を図ることができる。
【0084】
また、図１２においては、制御部３は、変動期間（第２の期間）Ｔ２において、交流電流の周波数を、直前の固定期間（第１の期間）Ｔ１における最も低い固定周波数ｆ１ｄと当該固定期間Ｔ１の電流とに基づいて、当該固定周波数ｆ１ｄよりも低い変動周波数ｆ２となるように制御している。図１２においては、第４固定周波数ｆ１ｄの周波数は、他の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｃよりも、低い。なお、変動周波数ｆ２の演算は、上記実施形態に係る演算（図６参照）と同様でもよい。
【0085】
斯かる制御方法によれば、固定期間Ｔ１においては、第４固定周波数ｆ１ｄの際に、金属が電極１２の最も基端側の（突起部１２ｃから離れた）位置に帰還している。したがって、変動期間Ｔ２で、当該位置に適した周波数の交流電流を放電ランプ１０に供給することができる。よって、放電ランプ１０の点灯期間が長くなっても、電極１２（特に、突起部１２ｃ）の形状を維持できるため、電極１２の形状を維持できる期間の長期化を図ることができる。
【0086】
また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、固定期間（第１の期間）Ｔ１における設定される複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄは、当該複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち最も高い周波数ｆ１ａに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、それぞれ設定される、という構成である。しかしながら、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、斯かる構成に限られない。しかも、設定される複数の固定周波数は、４つであるだけでなく、２つ、３つ、又は５つ以上である、という構成でもよい。
【0087】
また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、変動期間（第２の期間）Ｔ２における変動周波数ｆ２は、固定期間（第１の期間）Ｔ１における設定される複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち最も高い固定周波数ｆ１ａに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、という構成である。しかしながら、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、図１３に示すように、制御部３は、直前の固定期間Ｔ１の固定周波数ｆ１に対して、直前の固定期間Ｔ１の電流に基づいた倍率に演算したものを、変動期間Ｔ２の変動周波数ｆ２としている、という構成でもよい。
【0088】
また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、低周波期間Ｔ２０の周波数ｆ２０は、固定期間（第１の期間）Ｔ１における設定される複数の固定周波数ｆ１ａ〜ｆ１ｄのうち最も高い固定周波数ｆ１ａに対して自然数の逆数倍の周波数となるように、設定される、という構成である。しかしながら、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、図１４に示すように、制御部３は、直前の基本期間Ｔ１０における固定期間Ｔ１の最も低い固定周波数ｆ１に対して、直前の基本期間Ｔ１０の電流に基づいた倍率に演算したものを、低周波期間Ｔ２０の周波数ｆ２０としている、という構成でもよい。
【0089】
また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１は、固定期間Ｔ１においては、放電ランプ１０の動作データに依存しないデータに基づいて、固定期間Ｔ１毎に選択される固定周波数ｆ１を変えている、という構成である。しかしながら、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、斯かる構成に限られない。例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、固定期間Ｔ１においては、放電ランプ１０の動作データ（電圧値、電流値、輝度、電極間距離、温度等）に依存するデータに基づいて、固定期間Ｔ１毎に選択される固定周波数ｆ１を変えている、という構成でもよい。
【0090】
また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、基本期間Ｔ１０と低周波期間Ｔ２０とが交互に繰り返される、という構成である。例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、制御プログラム上、基本期間Ｔ１０に、低周波期間Ｔ２０が割り込み挿入される構成でもよく、基本期間Ｔ１０に、低周波期間Ｔ２０が上書き挿入される構成でもよい。
【0091】
また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、固定期間（第１の期間）Ｔ１と変動期間（第２の期間）Ｔ２とが交互に繰り返される、という構成である。例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、制御プログラム上、固定期間（第１の期間）Ｔ１に、変動期間（第２の期間）Ｔ２が割り込み挿入される構成でもよく、固定期間（第１の期間）Ｔ１に、変動期間（第２の期間）Ｔ２が上書き挿入される構成でもよい。
【符号の説明】
【0092】
１…放電ランプ点灯装置、２…給電部、３…制御部、１０…放電ランプ、１１…放電容器、１２…電極、１２ａ…頭部、１２ｂ…軸部、１２ｃ…突起部、１３…封止部、１４…金属箔、１５…外部リード、２１…降圧チョッパ部、２２…ＤＣ／ＡＣ変換部、２２ａ…ドライバ、２３…スタータ部、３１…電力制御部、３２…パルス発生部、３３…周波数制御部、１００…画像投影装置、１０１…光源装置、１０２…投影装置本体、１０３…光ファイバ、１０４…スクリーン、Ｔ１…第１の期間（固定期間）、Ｔ２…第２の期間（変動期間）、Ｔ１０…基本期間、Ｔ２０…低周波期間