特許 6080013 放電ランプ点灯装置

(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】6080013

(24)【登録日】2017年1月27日

(45)【発行日】2017年2月15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 20060101AFI20170206BHJP

【ＦＩ】

   H05B41/24

【請求項の数】5

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2013-195179(P2013-195179)

(22)【出願日】2013年9月20日

(65)【公開番号】特開2015-60784(P2015-60784A)

(43)【公開日】2015年3月30日

【審査請求日】2016年3月17日

(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】福田 稔

【審査官】 安食 泰秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−６２２３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３２０１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１４９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５５８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平６−８４５００（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】

発光ガス及びハロゲンガスが封入された放電容器の内部に一対の金属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を制御する制御部とを備え、
前記給電部は、前記制御部が消灯信号を受信することにより、前記放電ランプに供給する交流電流のうち、最も周波数の低い交流電流を前記放電ランプに供給した後、前記放電ランプに交流電流を供給することを停止する放電ランプ点灯装置。

【請求項2】

前記給電部は、前記最も周波数の低い交流電流を前記放電ランプに供給する際に、前記一対の金属電極がそれぞれ少なくとも一回ずつ各極性となるように、前記放電ランプに交流電流を供給する請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。

【請求項3】

前記給電部は、前記最も周波数の低い交流電流を前記放電ランプに供給する際に、電流値が次第に小さくなるように、前記放電ランプに交流電流を供給する請求項１に記載の放電ランプ点灯装置。

【請求項4】

前記給電部は、点灯信号を受信した後で且つ前記消灯信号を受信する前の期間において、前記最も周波数の低い交流電流よりも周波数の高い交流電流を、前記放電ランプに供給する請求項１〜３の何れか１項に記載の放電ランプ点灯装置。

【請求項5】

前記給電部は、点灯信号を受信した後で且つ前記消灯信号を受信する前の期間において、所定の時間が経過することにより、前記最も周波数の低い交流電流と同じ周波数の交流電流を、前記放電ランプに供給する請求項１〜３の何れか１項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、放電ランプに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、発光ガス及び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金属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、金属電極は、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。そして、ハロゲンサイクルを作用させることにより、蒸発した金属が放電容器の内面に付着することを抑制している。

【0004】

ところで、点灯している放電ランプにおいては、放電容器の内部で発光ガスの熱対流が生じている。しかしながら、例えば、一対の金属電極間から離れた位置、具体的には、金属電極の基端側の位置においては、発光ガスの熱対流が生じ難いため、他の位置と比較して、蒸発した金属が滞留し易く、また、低温領域となり易い。そして、ハロゲンサイクルが低温領域で作用し難いため、その状態で放電ランプが消灯すると、蒸発していた金属は、金属電極の基端側の位置において、放電容器の内面に付着する。

【0005】

そして、蒸発した金属が放電容器の内面に付着すると、黒化が生じる。斯かる黒化が生じることにより、例えば、光が外部に放出されないため、光が内部の熱エネルギーとして蓄熱したり、黒化した金属自身が光を吸収するため、黒化した金属が発熱したりする。したがって、黒化は、放電ランプの内部の温度を上昇させるという問題を生じさせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１１−２１０５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

よって、本発明は、斯かる事情に鑑み、通常点灯時に発光ガスの熱対流が生じ難い領域において、蒸発した金属が放電容器の内面に付着することを抑制でき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】

【0008】

本発明に係る放電ランプ点灯装置は、発光ガス及びハロゲンガスが封入された放電容器の内部に一対の金属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を制御する制御部とを備え、前記給電部は、前記制御部が消灯信号を受信することにより、前記放電ランプに供給する交流電流のうち、最も周波数の低い交流電流を前記放電ランプに供給した後、前記放電ランプに交流電流を供給することを停止する。

【0009】

本発明に係る放電ランプ点灯装置によれば、制御部が消灯信号を受信することにより、給電部は、放電ランプに供給する交流電流のうち、最も周波数の低い交流電流を放電ランプに供給する。これにより、通常点灯時に発光ガスの熱対流が生じ難い領域においても、発光ガスの熱対流が生じることになる。

【0010】

したがって、斯かる領域に滞留している蒸発した金属が拡散されたり、斯かる領域の温度が上昇したりする。その状態になった後、給電部が放電ランプに交流電流を供給することを停止するため、通常点灯時に発光ガスの熱対流が生じ難い領域において、蒸発した金属が放電容器の内面に付着することを抑制できる。

【0011】

また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記給電部は、前記最も周波数の低い交流電流を前記放電ランプに供給する際に、前記一対の金属電極がそれぞれ少なくとも一回ずつ各極性となるように、前記放電ランプに交流電流を供給する、という構成でもよい。

【0012】

斯かる構成によれば、一対の金属電極がそれぞれ少なくとも一回ずつ各極性（陽極及び陰極）となるように、最も周波数の低い交流電流が放電ランプに供給される。これにより、放電容器の内部全体に亘って、蒸発した金属が拡散されたり、放電容器の内部の全体に亘って、温度が上昇したりする。

【0013】

また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記給電部は、前記最も周波数の低い交流電流を前記放電ランプに供給する際に、電流値が次第に小さくなるように、前記放電ランプに交流電流を供給する、という構成でもよい。

【0014】

斯かる構成によれば、放電ランプに供給する交流電流の電流値が次第に小さくなるように、最も周波数の低い交流電流が放電ランプに供給される。これにより、最も周波数の低い交流電流が放電ランプに供給される一方、放電ランプが照射する光量は、徐々に少なくなる。したがって、消灯信号を受信した後も、放電ランプが暫く点灯しているが、放電ランプが徐々に消灯に向かっていることを、使用者に認識させることができる。

【0015】

また、本発明に係る放電ランプ点灯装置においては、前記給電部は、点灯信号を受信した後で且つ前記消灯信号を受信する前の期間において、前記最も周波数の低い交流電流よりも周波数の高い交流電流を、前記放電ランプに供給する、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、前記給電部は、点灯信号を受信した後で且つ前記消灯信号を受信する前の期間において、所定の時間が経過することにより、前記最も周波数の低い交流電流と同じ周波数の交流電流を、前記放電ランプに供給する、という構成でもよい。

【発明の効果】

【0017】

以上の如く、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、通常点灯時に発光ガスの熱対流が生じ難い領域において、蒸発した金属が放電容器の内面に付着することを抑制できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明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を示す。

【図2】図２は、放電ランプの図１における要部拡大図を示す。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係る放電ランプ点灯装置のブロック図を示す。

【図4】図４は、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、信号及びランプ状態の関係図を示す。

【図5】図５は、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、放電ランプの要部図を示す。

【図6】図６は、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、放電ランプの要部図を示す。

【図7】図７は、同実施形態に係る放電ランプ点灯装置の効果を説明するグラフを示す。

【図8】図８は、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、信号及びランプ状態の関係図を示す。

【図9】図９は、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、信号及びランプ状態の関係図を示す。

【図10】図１０は、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、信号及びランプ状態の関係図を示す。

【図11】図１１は、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、信号及びランプ状態の関係図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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６を参酌して説明する。ここで、放電ランプ点灯装置の各構成を説明するのに先立って、放電ランプ点灯装置が交流電流を供給する放電ランプについて説明する。

【0020】

図１及び図２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金属電極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。

【0021】

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。

【0022】

金属電極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。金属電極１２は、頭部１２ａの先端に突起１２ｃを備えている。該突起１２ｃは、放電ランプ１０が点灯している際に、金属電極１２の先端において溶融した電極材料が凝集して形成されるものである。

【0023】

一対の金属電極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、金属電極１２は、タングステンで形成されている。なお、金属電極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。

【0024】

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、金属電極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。

【0025】

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。

【0026】

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／ｍｍ^３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高圧放電ランプ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。

【0027】

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／ｍｍ^３〜１×１０^−２μｍｏｌ／ｍｍ^３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。

【0028】

金属電極１２，１２に対して通電がされると、金属電極１２が白熱して高温化され、金属電極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、ガスの状態で再び金属電極１２の先端付近に再び移動する。

【0029】

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、金属電極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金属電極１２の先端近傍に付着することで、突起１２ｃが形成される。

【0030】

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、金属電極１２，１２間の距離が１．０ｍｍであり、放電容器１１の内容積が５５ｍｍ^３であり、定格電圧が７０Ｖであり、定格電力（交流）が１８０Ｗである放電ランプ１０が挙げられる。

【0031】

図３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と、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とを備えている。放電ランプ点灯装置１は、指示を入力される入力部４を備えている。

【0032】

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。

【0033】

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（電圧値、電流値）を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。

【0034】

入力部４は、放電ランプ１０を点灯させる指示を入力するための点灯指示入力部４１と、放電ランプ１０を消灯させる指示を入力するための消灯指示入力部４２とを備えている。点灯指示入力部４１は、指示が入力された際に、制御部３に向けて点灯信号を送信し、消灯指示入力部４２は、指示が入力された際に、制御部３に向けて消灯信号を送信する。

【0035】

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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

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。

【0039】

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）。

【0040】

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。

【0041】

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、１０Ｈｚ〜１０００Ｈｚ）に移行し、通常点灯が行われる。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１の構成については以上の通りであり、次に、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１の制御及びそれによる作用について、図４〜図６を参酌して説明する。

【0045】

図４に示すように、点灯指示入力部４１が点灯指示を入力されると、点灯指示入力部４１が制御部３に向けて点灯信号を送信するため、制御部３が点灯信号を受信する。これにより、給電部２が放電ランプ１０に交流電流を供給するため、放電ランプ１０が点灯する。

【0046】

制御部３が点灯信号を受信した後（で且つ消灯信号を受信する前）の期間において、給電部２は、放電ランプ１０に対して、第１周波数ｆ１の交流電流と、第１周波数ｆ１よりも低い周波数である第２周波数ｆ２の交流電流とを供給している。即ち、第１周波数ｆ１の交流電流が所定時間だけ放電ランプ１０に供給された後、第２周波数ｆ２の交流電流が当該時間よりも短い時間だけ放電ランプ１０に供給される、というサイクルを繰り返す。

【0047】

ここで、第１周波数ｆ１は、放電ランプ１０を定常的に点灯する際の基本周波数に相当し、２００Ｈｚ〜１０００Ｈｚ（パルス幅（半波）：０．５ｍｓ〜２．５ｍｓ）、より好ましくは２２０Ｈｚ〜５００Ｈｚ（パルス幅（半波）：１．０ｍｓ〜２．２７ｍｓ）の範囲から選択された一の周波数である。また、第２周波数ｆ２は、所定時間経過後に間欠的に挿入される低周波であり、その周波数は、第１周波数ｆ１よりも低周波である１０Ｈｚ〜３００Ｈｚ（パルス幅（半波）：１．７ｍｓ〜５０ｍｓ）、より好ましくは１７Ｈｚ〜２５０Ｈｚ（パルス幅（半波）：２．０ｍｓ〜３０ｍｓ）の範囲から選択された一の周波数である。

【0048】

第２周波数ｆ２は、０．０１秒〜１２０秒の間隔で挿入されることが好適であり、特に、０．０１秒〜２秒の間隔で挿入されることがより好適である。第２周波数ｆ２を挿入する間隔が小さ過ぎる場合には、アークの起点となる突起１２ｃが加熱され過ぎることにより、その形状が変形したり消滅したりする場合がある。反対に、第２周波数ｆ２を挿入する間隔が大き過ぎる場合には、突起１２ｃの周辺位置に生じる微小突起が残る状態で維持されるため、微小突起を起点とするアークが発生する場合がある。

【0049】

斯かる第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２の交流電流が放電ランプ１０に供給されている際は、図５に示すように、一対の金属電極１２，１２間に、発光ガスの熱対流が生じる。しかしながら、一対の金属電極１２，１２間から離れた位置、具体的には、金属電極１２の基端側の位置（図５における網掛け部）においては、発光ガスの熱対流が生じ難いため、金属電極１２から蒸発した金属（タングステン）が滞留し易く、また、低温領域となり易い。

【0050】

図４に戻り、消灯指示入力部４２が消灯指示を入力されると、消灯指示入力部４２が制御部３に向けて消灯信号を送信するため、制御部３が消灯信号を受信する。これにより、給電部２は、放電ランプ１０に対して、第２周波数ｆ２よりも低い周波数である第３周波数ｆ３の交流電流を供給する。

【0051】

具体的には、給電部２は、一対の金属電極１２，１２がそれぞれ一回ずつ各極性（陽極及び陰極）となるように、第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する。なお、第３周波数ｆ３は、第２周波数ｆ２よりも低周波である０．５Ｈｚ〜１６Ｈｚ（パルス幅（半波）：３０ｍｓ〜１０００ｍｓ）、より好ましくは０．８Ｈｚ〜８Ｈｚ（パルス幅（半波）：６０ｍｓ〜６００ｍｓ）の範囲から選択された一の周波数である。第３周波数ｆ３は、通常の点灯時の周波数ｆ１，ｆ２に対して、１／２〜１／２０の周波数となるように設定されている。

【0052】

斯かる第３周波数ｆ３の交流電流が放電ランプ１０に供給されている際は、図６に示すように、一対の金属電極１２，１２間だけでなく、各金属電極１２の基端側の位置（例えば、金属電極１２の軸部１２ｂの周辺位置）においても、発光ガスの熱対流が生じる。これにより、各金属電極１２の基端側の位置に滞留している蒸発した金属（タングステン）が拡散され、また、斯かる位置の温度が上昇する。その状態になった後、給電部２は、放電ランプ１０に交流電流を供給することを停止する。

【0053】

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７を参酌して説明する。

【0054】

放電ランプ点灯装置１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、５分間の通常点灯と５分間の消灯とを１テスト回数として、複数回数だけ繰り返した。なお、通常点灯は、第１周波数ｆ１を、３７０Ｈｚ（パルス幅（半波）：１．３５ｍｓ）とし、そして、第２周波数ｆ２を、５０ＨＺ（パルス幅（半波）：１０ｍｓ）として１０秒の間隔で挿入した。

【0055】

そして、実施例１〜３は、消灯する際に、最も周波数の低い第３周波数ｆ３である交流電流を放電ランプ１０に供給した後、放電ランプ１０に交流電流を供給することを停止した。実施例１は、２０．８Ｈｚ（パルス幅（半波）：２４ｍｓ）、実施例２は、６．９Ｈｚ（パルス幅（半波）：７２ｍｓ）、実施例３は、２．３Ｈｚ（パルス幅（半波）：２１６ｍｓ）の周波数を、それぞれ最も周波数の低い第３周波数ｆ３とした。また、比較例は、単に、通常点灯と消灯とを繰り返した。

【0056】

また、評価は、テストを所定回数だけ行った状態において、放電ランプ１０の放電容器１１の表面における黒化の状態を観察し、その黒化度（％）で評価した。なお、黒化度（％）は、放電容器１１の内表面積に対する、タングステンが付着して黒化した部分の面積の比率を概ね表したものであり、放電ランプ１０を視覚的に観察することにより得られたものである。

【0057】

具体的には、黒化度が「０％」は、黒化がなく正常な状態であり、黒化度が「３０％」は、点灯が行えるものの得られる照度が不足している状態であり、黒化度が「６０％」は、点灯始動自体が安定して行えない状態であり、黒化度が「８０％」は、使用に耐えられない状態であり、黒化度が「１００％」は、ランプとして使用できない状態である。

【0058】

そして、点灯試験の結果を、図７に示した。比較例の結果は、実線のグラフＧ０で示し、実施例１の結果は、破線のグラフＧ１で示し、実施例２の結果は、１点鎖線のグラフＧ２で示し、そして、実施例３の結果は、２点鎖線のグラフＧ３で示している。

【0059】

比較例においては、テスト回数を重ねるごとに放電容器１１が黒化し、テスト回数が３０００回の時点に、黒化度が１００％に達した。実施例１においては、テスト回数が５００回〜１５００回の範囲では、比較例に対して黒化度が１０％程度改善された。したがって、実施例１において、黒化を抑制する効果があったと言える。

【0060】

実施例２においては、テスト回数が１０００回を超えても、黒化が進行することがなく、テスト回数が３０００回の時点でも、黒化度が５０％に留まった。実施例３においては、黒化の進行がさらに抑制され、３０００回の時点でも、黒化度が３０％に留まった。このように、実施例２及び３において、黒化を抑制する効果が著しく向上したと言える。

【0061】

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、制御部３が消灯信号を受信することにより、給電部２は、放電ランプ１０に供給する交流電流のうち、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する。これにより、通常点灯時に発光ガスの熱対流が生じ難い領域においても、発光ガスの熱対流が生じることになる。

【0062】

したがって、斯かる領域に滞留している蒸発した金属（タングステン）が拡散されたり、斯かる領域の温度が上昇したりする。その状態になった後、給電部２が放電ランプ１０に交流電流を供給することを停止するため、通常点灯時に発光ガスの熱対流が生じ難い領域において、蒸発した金属（タングステン）が放電容器１１の内面に付着することを抑制できる。

【0063】

また、本実施形態に係る放電ランプ点灯装置１によれば、一対の金属電極１２，１２がそれぞれ一回ずつ各極性（陽極及び陰極）となるように、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流が放電ランプ１０に供給される。これにより、放電容器１１の内部全体に亘って、蒸発した金属（タングステン）が拡散されたり、放電容器１１の内部の全体に亘って、温度が上昇したりする。

【0064】

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。

【0065】

上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１においては、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、電流値が一定となるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、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１は、斯かる構成に限られない。

【0066】

例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置１においては、制御部３の電力制御部３１が制御することにより、図８に示すように、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、電流値が次第に小さくなるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、という構成でもよい。

【0067】

斯かる構成によれば、放電ランプ１０に供給する交流電流の電流値が次第に小さくなるように、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流が放電ランプ１０に供給される。これにより、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流が放電ランプ１０に供給される一方、放電ランプ１０が照射する光量は、徐々に少なくなる。したがって、消灯信号を受信した後も、放電ランプ１０が暫く点灯しているが、放電ランプ１０が徐々に消灯に向かっていることを、使用者に認識させることができる。

【0068】

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、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、一対の金属電極１２，１２がそれぞれ一回ずつ各極性となるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、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１は、斯かる構成に限られない。

【0069】

例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置１においては、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、一対の金属電極１２，１２が各極性の一方となるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、という構成でもよい。また、図９に示すように、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、一対の金属電極１２，１２がそれぞれ複数回（二回以上）ずつ各極性となるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、という構成でもよい。

【0070】

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、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、停止信号を受信する前後で電流値が同じとなるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、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１は、斯かる構成に限られない。

【0071】

例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置１においては、図１０に示すように、制御部３の電力制御部３１が制御することにより、給電部２は、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する際に、停止信号を受信する前の電流値よりも受信した後の電流値の方が大きくなるように、放電ランプ１０に交流電流を供給する、という構成でもよい。

【0072】

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、給電部２は、制御部３が消灯信号を受信することにより、制御部３が消灯信号を受信する前に供給していた第１及び第２周波数ｆ１，ｆ２の交流電流よりも、周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流を放電ランプ１０に供給する、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１は、斯かる構成に限られない。

【0073】

例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置１においては、図１１に示すように、給電部２は、制御部３が消灯信号を受信することにより、制御部３が消灯信号を受信する前に供給していた第２周波数ｆ２の交流電流と同じ周波数ｆ２の交流電流を放電ランプ１０に供給する、という構成でもよい。即ち、給電部２は、点灯信号を受信した後で且つ消灯信号を受信する前の期間において、所定の時間が経過することにより、最も周波数の低い第２周波数ｆ２の交流電流と同じ第２周波数ｆ２の交流電流を、放電ランプ１０に供給する、という構成でもよい。

【0074】

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、給電部２は、点灯信号を受信した後で且つ前記消灯信号を受信する前の期間において、２種類の周波数ｆ１，ｆ２の交流電流を放電ランプ１０に供給する、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１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１においては、給電部２は、点灯信号を受信した後で且つ前記消灯信号を受信する前の期間において、１種類又は３種類以上の周波数の交流電流を放電ランプ１０に供給する、という構成でもよい。

【0075】

また、上記実施形態に係る放電ランプ点灯装置１は、制御部３に信号（点灯信号、消灯信号）を送信する入力部４を備えている、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１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１においては、制御部３は、外部から送信される信号（点灯信号、消灯信号）を受信する、という構成でもよい。

【0076】

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、最も周波数の低い第３周波数ｆ３の交流電流は、極性を維持した状態で、第３周波数ｆ３に相当する波長のパルス幅を有するパルス波である、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１は、斯かる構成に限られない。

【0077】

例えば、本発明に係る放電ランプ点灯装置１においては、第３周波数ｆ３の交流電流によるパルス波は、第３周波数ｆ３に相当する波長のパルス幅を有するパルス波の中に、極性を逆転する微小なパルス幅（例えば、第１周波数ｆ１やそれよりも高い周波数に相当する波長のパルス幅）を有するパルス波を例外的に１〜２周期程度だけ挿入する、という構成でもよい。斯かる構成は、第３周波数ｆ３をより低い周波数にしたい場合に採用される構成であって、例えば、以下のような目的で採用される構成である。

【0078】

図３に示すように、ＤＣ／ＡＣ変換部２２がフルブリッジ・インバータ回路である場合には、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ１及びＱ４を駆動するための電源が必要となる。この電源として、例えば、ブートストラップ回路を用いることができ、ハイサイドのスイッチング素子Ｑ１及びＱ４がＯＦＦの際に、不図示のブートストラップ用コンデンサに充電を行う。

【0079】

但し、このコンデンサの充電量が不足すると、電源電圧が不足することでスイッチング素子Ｑ１及びＱ４をＯＮ駆動できなくなる。このため、当該コンデンサを充電する目的で、最も周波数の低い第３周波数ｆ３に相当する波長のパルス幅を有するパルス波の中に、極性を逆転する微小なパルス幅を有するパルス波を例外的に１〜２周期程度だけ挿入する構成としてもよい。

【0080】

別の目的としては、本発明の放電ランプ点灯装置１を含む光源が例えばＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタに用いられる場合に関するものである。斯かるＤＬＰ方式のプロジェクタにおいては、映し出される映像に悪影響が及ばないように、カラーホイールの動きに応じて極性を反転させる制御が行われるのが通常であり、この極性反転時にコンデンサへの充電が行われる。

【0081】

そして、上記と同様の理由により、点灯開始からの経過時間が長くなり、コンデンサへの充電量が不足することでスイッチング素子Ｑ１及びＱ４をＯＮ駆動できなくなる。このため、当該コンデンサを充電する目的で、最も周波数の低い第３周波数ｆ３に相当する波長のパルス幅を有するパルス波の中に、極性を逆転する微小なパルス幅を有するパルス波を例外的に１〜２周期程度だけ挿入する構成としてもよい。

【符号の説明】

【0082】

１…放電ランプ点灯装置、２…給電部、３…制御部、４…入力部、１０…放電ランプ、１１…放電容器、１２…金属電極、１２ａ…頭部、１２ｂ…軸部、１２ｃ…突起、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、４１…点灯指示入力部、４２…消灯指示入力部、ｆ１…第１周波数、ｆ２…第２周波数、ｆ３…第３周波数

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】