JP2002141188A

JP2002141188A - 高圧放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JP2002141188A
Application number: JP2000335804A
Authority: JP
Inventors: Masashi Okamoto; 昌士岡本; Izumi Takatani; 泉高谷
Original assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Current assignee: Ushio Denki KK; Ushio Inc
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2002-05-17

Abstract

(57)【要約】【課題】光出力の立ち上がり時間を短縮すると共に、
ランプ始動時に発生するグロー放電を防止することを可
能にした高圧放電ランプ点灯装置を提供すること。【解決手段】両端に封止部１４，１５が形成された放
電容器に一対の電極１１，１２が対向配置され、０．１
５ｍｇ／ｍｍ^３以上の水銀が封入された高圧放電ラン
プ１と、この高圧放電ランプ１を点灯するために設けら
れたランプ給電回路２とを少なくとも含む高圧放電ラン
プ点灯装置において、高圧放電ランプ１の始動点灯前
に、放電容器の発光部１３外表面温度を１００℃以上に
加熱するヒータ１９，２０，２１を設け、ヒータ１９，
２０，２１への給電をランプ給電回路２から供給するよ
うにしたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高圧放電ランプの
点灯装置に係わり、特に、放電容器内に０．１５ｍｇ／
ｍｍ^３以上の水銀を封入し、点灯時の水銀蒸気圧が百
数十気圧にも達する高圧水銀ランプを用いた、液晶プロ
ジェクタや投射型液晶ディスプレイ装置等のバックライ
トに使用される高圧放電ランプ点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、投射型液晶ディスプレイ装置
は、矩形状のスクリーンに対して均一で、しかも十分な
輝度、効率、及び演色性をもって画像を投射させること
が要求される。そのため、光源としては、水銀や金属ハ
ロゲン化物を封入したメタルハライドランプが使われ
る。メタルハライドランプは、近年ではより一層の小型
化、点光源化が求められ、電極間距離の極めて小さいも
のが実用化されている。

【０００３】また、最近では、メタルハライドランプに
代わって、点灯時の水銀蒸気圧が百数十気圧以上に達す
る高圧水銀ランプが提案されている。これは、点灯開始
時の水銀蒸気圧をより高くすることにより、アークの拡
がりを抑える、いわゆるアークの絞り込みを行うことに
より、より一層の光出力の増大を図ろうというものであ
る。例えば、特開平２−１４８５６１号公報、特開平６
−５２８３０号公報にはこのような技術が開示されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た高圧水銀ランプにおいて、高輝度、高効率及び高演色
性を実現するためには、例えば、百数十気圧以上もの水
銀蒸気圧が必要であり、放電容器内には、０．１５ｍｇ
／ｍｍ^３以上の水銀を封入させる必要がある。そのた
め、高圧水銀ランプの始動点灯時は、発光管内表面に液
体状に溜まっている水銀が暖まって蒸気となり、蒸気圧
が上昇して所定の光出力に達するまで数分の時間を要す
る。この現象は従来の水銀蒸気圧がそれ程高くない高圧
水銀ランプ（例えば、点灯中の内圧８０気圧以下）や低
圧水銀ランプでは顕著に発生しない現象である。

【０００５】また、一般に、放電ランプの始動時にはグ
ロー放電が発生するが、その際発生する高い陰極降下電
圧により陰極材料であるタングステンがスパッタリング
により飛散し、飛散したタングステンが放電容器内壁に
付着して放電ランプの光出力を低下させ、ショートアー
ク型水銀放電ランプの長寿命化の障害となっていた。

【０００６】本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、光
出力の立ち上がり時間を短縮すると共に、ランプ始動時
に発生するグロー放電を防止することを可能にした高圧
放電ランプ点灯装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、次のような手段を採用した。

【０００８】第１の手段は、両端に封止部が形成された
放電容器に一対の電極が対向配置され、０．１５ｍｇ／
ｍｍ^３以上の水銀が封入された高圧放電ランプと、こ
の高圧放電ランプを点灯するために設けられたランプ給
電回路とを少なくとも含む高圧放電ランプ点灯装置にお
いて、前記高圧放電ランプの始動点灯前に、前記放電容
器の発光部外表面温度を１００℃以上に加熱するヒータ
を設け、前記ヒータへの給電を前記ランプ給電回路から
供給するようにしたことを特徴とする。

【０００９】第２の手段は、第１の手段において、前記
ヒータは少なくとも前記電極の陰極側の前記封止部に巻
回され、前記巻回されたヒータの一端はこの封止部を介
して前記陰極に対向し、前記ヒータの他端は前記陰極に
電気的に接続するように構成すると共に、ヒータ給電
時、ヒータ電圧の高電位側が前記ヒータの他端側に印加
されるようにしたことを特徴とする。

【００１０】第３の手段は、両端に封止部が形成された
放電容器に一対の電極が対向配置され、０．１５ｍｇ／
ｍｍ^３以上の水銀が封入された高圧放電ランプと、こ
の高圧放電ランプを点灯するために設けられたランプ給
電回路とを少なくとも含む高圧放電ランプ点灯装置にお
いて、前記高圧放電ランプの始動点灯前から始動点灯中
において加熱可能であって、前記放電容器の発光部外表
面温度を１００℃以上に加熱するヒータのヒータ給電回
路を設けたことを特徴とする。

【００１１】第４の手段は、第３の手段において、前記
ランプ給電回路と前記ヒータ給電回路は同一電源から電
力供給され、前記両回路からの出力電力の和が規定値を
越えないように、前記ヒータ給電回路からの出力電力を
制御するようにしたことを特徴とする。

【００１２】第５の手段は、第１の手段乃至第４の手段
のいずれか１つの手段において、前記発光部の温度を検
知する検知手段を設け、前記温度が規定値に達した時
は、前記ヒータへの給電を停止するようにしたことを特
徴とする。

【００１３】第６の手段は、第１の手段乃至第５の手段
のいずれか１つの手段において、前記ヒータは、前記放
電容器の両端に設けられた前記封止部にそれぞれ巻回さ
れ、前記巻回されたヒータ間は前記発光部に沿って接続
されると共に、始動点灯時に高圧放電ランプに印加され
る高電圧を、前記一対の電極の何れかの電極と前記ヒー
タとの間に印加するようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】はじめに、本発明の第１の実施形
態を図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係
る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す図である。同図
において、１は高圧水銀放電ランプやメタルハライドラ
ンプ等の高圧放電ランプ、２は高圧放電ランプ１を点灯
するために設けられたランプ給電回路、３は高圧放電ラ
ンプ１とランプ給電回路２間に設けられ、高圧放電ラン
プ１の電極間に絶縁破壊を生じさせる高電圧を発生する
起動器（以下、スタータという）、４は高圧放電ランプ
１に設けられる後述するヒータへの給電を入切するスイ
ッチ素子（ＳＷ）、５は、本実施形態のような高電圧パ
ルス方式のスタータ３を用いた場合に、スイッチ素子
（ＳＷ）４にサージ電圧が印加されないように保護する
ために設けられたコンデンサＣ４，チョークコイルＬ２
からなるフィルタ回路、６はＤＣ電源である。

【００１５】ここで、高圧放電ランプ１には、直流点灯
型のものが用いられ、その放電容器は石英ガラスにより
構成され、発光空間を形成する楕円球形の発光部１３
と、発光部１３の両端外方に伸びるように連接されたロ
ッド状の陰極側封止部１４，陽極側封止部１５とから構
成される。

【００１６】発光部１３には、放電容器の管軸上におい
て、電極間距離が、例えば、２．０ｍｍ以下となる状態
で陰極１１，陽極１２とが対向配置されており、陰極１
１は図示されていないが、軸部分が陰極側封止部１４内
に伸び、陰極側封止部１４内に気密に埋設された陰極側
金属箔１６を介して外部リード１７に電気的に接続され
ている。陽極１２も、陽極１１側と同様に、軸部分が陽
極側封止部１５内に伸び、陽極側封止部１５内に気密に
埋設された陽極側金属箔１８を介して外部リード１７に
電気的に接続されている。

【００１７】また、発光部１３内には、発光物質として
水銀が封入され、点灯始動ガスとしてアルゴン、キセノ
ン等の希ガスが封入される。希ガスは、例えば、１．３
×１０^４Ｐａ封入される。水銀の封入量は、０．１５ｍ
ｇ／ｍｍ^３以上であり、安定点灯時の水銀蒸気圧は百
数十気圧以上になる。

【００１８】さらに、陰極側封止部１４及び陽極側封止
部１５には、これらの封止部１４，１５の一部または全
部を覆うようにヒータとしての金属線１９，２０が巻き
付けられており、金属線２０の一端はスイッチ素子（Ｓ
Ｗ）４に接続されるリード線２２の一端に接続され、そ
の他端は金属線２１を介して金属線１９の一端に接続さ
れ、その他端は外部リード１７に接続される。

【００１９】また、ランプ給電回路２は、主として、Ｆ
ＥＴ等を用いたスイッチ素子（Ｑ１）、ダイオード（Ｄ
１）、チョークコイル（Ｌ１）、平滑コンデンサ（Ｃ
１）等からなる降圧チョッパで構成され、ヒータ（金属
線１９，２０，２１）への通電または高圧放電ランプ１
への出力を制御する。電圧検出器Ｖ、電流検出器Ｉによ
って検出された検出信号はランプ制御回路に入力され、
ヒータへの通電時は、その検出信号に基づいてヒータへ
の適正な印加電圧、ヒータ電流、またはヒータ電力とな
るように、また、始動時または点灯時は、適正なランプ
印加電圧、ランプ電流、およびランプ電力が高圧放電ラ
ンプ１に供給されるように、ランプ制御回路からスイッ
チ素子（Ｑ１）を駆動するために設けられたゲート駆動
回路へ制御信号が出力される。

【００２０】また、ＤＣ電源６は、図示されていない
が、例えば、商用周波数のＡＣラインからダイオードブ
リッジ回路や倍電圧整流回路から出力された電圧を、Ｐ
ＦＣと呼ばれる高調波電流抑制機能を有するアクティブ
フィルタ等によって平滑した直流電圧を出力し、ランプ
給電回路２に給電している。

【００２１】また、スタータ３は、ランプ始動点灯時、
ランプ給電回路２から供給される無負荷開放電圧によっ
て充電される充電回路Ｒ１、Ｃ２、充電電圧が所定電圧
以上になるとスイッチ素子Ｓ１によりスイッチされ、昇
圧された発振電圧を発生してダイオードＤ２を介してコ
ンデンサＣ３に充電するためのトランスＴ１、コンデン
サＣ３に充電された電圧が所定電圧以上になるとギャッ
プＧ１を介して急速に放電し、２次側に数キロボルトか
ら数十キロボルトの高電圧パルスを発生するトランスＴ
２等から構成される。

【００２２】次に、この高圧放電ランプ点灯装置の始動
点灯時の動作を図１を用いて説明する。高圧放電ランプ
１の始動点灯時、ランプ給電回路２のランプ制御回路に
ランプ点灯信号が入力されると、まず、ランプ制御回路
からの指令によりスイッチ素子（ＳＷ）４が閉成され、
ヒータへの通電が可能な状態となる。スイッチ素子（Ｓ
Ｗ）４が閉成されると共に、ランプ給電回路２からスイ
ッチ素子（ＳＷ）４、チョークコイル（Ｌ２）を介して
ヒータとしての金属線１９〜２１にヒータ電流が供給さ
れる。ここでヒータに供給されるヒータ電圧、ヒータ電
流、またはヒータ電力は、ランプ給電回路２において電
圧検出器Ｖや電流検出器Ｉによって検出された検出信号
に基づいてスイッチ素子（Ｑ１）のスイッチング制御に
よって行われる。金属線１９〜２１への通電によって高
圧放電ランプ１の発光部１３の外表面温度が規定温度に
達したら、ランプ制御回路はスイッチ素子（ＳＷ）４を
開くように指令し、ヒータへの通電を停止して放電容器
の加熱を終了する。ここで、規定温度は、水銀封入量や
発光部内容積によって異なるが、少なくとも１００℃以
上にしておく必要がある。

【００２３】ヒータへの通電停止後は、スイッチ素子
（ＳＷ）４の開放と同時に、ランプ制御回路からの制御
信号によりスイッチ素子（Ｑ１）が制御されて、ランプ
給電回路２から始動点灯に必要な無負荷開放電圧が出力
される。スタータ３はこの無負荷開放電圧を入力して速
やかに起動し、トランス（Ｔ２）の２次側巻線に高電圧
を発生する。この高電圧は、この無負荷開放電圧に重畳
されて高圧放電ランプ１に印加され、既に高圧放電ラン
プ１の放電容器が高温に暖められていることと相まっ
て、高圧放電ランプ１の陰極１１と陽極１２間では速や
かに絶縁破壊が生じ、ランプ給電回路２の出力に従う放
電が開始されて高圧放電ランプ１は点灯する。

【００２４】なお、高圧放電ランプ１のヒータである金
属線２１を発光部１３近傍に沿うように近接配置するこ
とにより、金属線２１には、ランプ給電回路２から出力
される無負荷開放電圧がフィルタ回路４を介して印加さ
れるので、トリガワイヤとして機能させることができ、
より一層始動点灯の高速化に寄与させることができる。

【００２５】このように、本実施形態の発明によれば、
高圧放電ランプ１の点灯始動前に、発光部１３の外表面
温度を少なくとも１００℃にまで昇温させることによっ
て、予め放電容器内に存在する水銀を蒸発させておくこ
とができ、点灯始動時における高圧放電ランプ１の光出
力を急速に立ち上げることができ、さらには始動点灯時
に生じ易い不所望のグロー放電の発生を効果的に防止す
ることができる。

【００２６】また、本実施形態の発明では、ヒータへの
通電を、ランプ点灯前に限定するためのスイッチ素子
（ＳＷ）４を設けて、ランプ給電回路２からの給電先
を、高圧放電ランプ１またはヒータに切り換えて動作さ
せるようにしたので、ヒータを加熱するために、特別の
回路装置を設ける必要がなく、コストダウンを図ること
ができる。

【００２７】なお、本実施形態では、スタータ３として
は、高電圧パルスを発生するスタータ方式を用いたが、
電圧が徐々に増加するＤＣスタータ方式を用いてもよ
い。

【００２８】また、スイッチ素子（ＳＷ）４としては、
電磁リレー等の他に、ＦＥＴ等の半導体スイッチ素子を
使ってもよい。

【００２９】また、ヒータへの通電は、ランプ給電回路
２からの制御によりヒータへの印加電圧が規定値になる
ように制御してもよいし、あるいはヒータへの通電電流
が規定値になるように制御してもよい。さらには、ヒー
タの抵抗値にバラツキがある場合は、ヒータへの投入電
力にバラツキが生じないようにするために、ヒータ電力
が規定値になるように制御するようにしてもよい。その
際、ヒータ電力を一定制御するために、電圧検出器Ｖ、
電流検出器Ｉからの検出信号を使用するので、ランプ点
灯時のランプ電力制御機能をそのまま利用することがで
きる。なお、ヒータ電力制御時とランプ電力制御時とで
は、当然のこととして、それぞれに適切な電力目標値を
切換えて設定する必要がある。

【００３０】また、ヒータへの通電を終了するタイミン
グについては、高圧放電ランプ１の発光部１３の外表面
温度が規定温度、例えば、２５０℃に達したことを図示
していない熱電対や放射温度計等の温度検知器が検知し
た時をもって決定してもよい。また、最も簡単な方法と
しては、単に一定時間だけ通電する方法でも充分実用的
である。さらに、その場合は、前回のランプ点灯の消灯
時刻からの経過時間が短い場合は、経過時間に応じて、
ヒータへの通電時間を減少させる等、より高度な制御を
行わせることもできる。この制御は、ランプ給電回路２
のランプ制御回路によって遂行され、比較的複雑な制御
となるが、マイクロプロセッサを利用することにより簡
単に実現することができる。

【００３１】また、もしヒータが切れた場合は、この高
圧放電ランプ点灯装置では、ヒータにヒータ電圧を印加
してもヒータ電流が流れないことを容易に検出すること
ができるので、これを検出した場合は、直ちに高圧放電
ランプ１を始動させることにより、時間節約を図るよう
にしてもよい。

【００３２】次に、本発明の第２の実施形態を図２に基
づいて説明する。図２は本実施形態に係る高圧放電ラン
プ点灯装置の構成を示す図である。同図において、７は
ランプ給電回路２から出力される電圧の極性を反転する
極性反転回路であり、スイッチＦ１、スイッチＦ２、ス
イッチＦ３、スイッチＦ４からなるスイッチ素子で構成
され、このスイッチ素子は、例えば、ＦＥＴ等の半導体
スイッチ素子が用いられる。なお、その他の構成は図１
に示す同符号の構成に対応すると共に、高圧放電ランプ
点灯装置としての動作も第１の実施形態のもの略同じで
あるので説明を省略する。

【００３３】通常、このような高圧放電ランプ１は、陰
極側封止部１４内に気密に陰極側金属箔１６が埋設され
ているが、ランプ点灯時、陰極側金属箔１６の周辺は、
陽極極側金属箔１８の周辺に比べて、陰極側封止部１４
内からのアルカリ金属（例えば、カリウム）イオンが集
まり易く、これが長時間にわたり集積した場合は、陰極
側金属箔１６周辺の気密性に悪影響を与え、ランプの耐
圧強度を劣化させる可能性がある。

【００３４】本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置で
は、上記の問題を解決するために、ヒータ通電時は、ラ
ンプ給電回路２からの指令により、スイッチ素子（Ｓ
Ｗ）４を閉じてヒータに通電するようにすると共に、極
性反転回路７のスイッチＦ１とスイッチＦ３をオンし、
スイッチＦ２とスイッチＦ４をオフにすることにより、
金属線１９から金属線２０の方向にヒータ電流を流すよ
うにする。その結果、陰極１１の電極根元はヒータに印
加される電圧のうち高電位側となるが、図示するよう
に、金属線１９の点ｐ１の電位は、外部リード１７に接
続されているので陰極１１と同電位となるが、金属線１
９の点ｐ２の電位は金属線１９の点ｐ１から点ｐ２間の
電圧降下により点ｐ１より低電位になる。そのため、陰
極１１は点ｐ２より高電位となり、陰極側金属箔１６周
辺におけるアルカリ金属イオンを発散する方向に作用さ
せることができ、これによりランプの耐圧強度の劣化を
防止することができる。

【００３５】また、ヒータへの通電終了後は、ランプ給
電回路２からの指令により、スイッチ素子（ＳＷ）４を
開いてヒータへの通電を停止すると共に、極性反転回路
７のスイッチＦ４とスイッチＦ２をオンし、スイッチＦ
１とスイッチＦ３をオフすることにより、ランプ給電回
路２からスイッチＦ４、スイッチＦ２を介してスタータ
３および高圧放電ランプ１に無負荷開放電圧を印加し、
高圧放電ランプ１を始動点灯する。

【００３６】なお、ヒータへの通電を、前記したように
スイッチＦ１とスイッチＦ３をオン、スイッチＦ２とス
イッチＦ４をオフの態様をとる場合は、その後の高圧放
電ランプ１の点灯期間に、スイッチＦ１とスイッチＦ３
がオフ、スイッチＦ２とスイッチＦ４がオンの状態と、
スイッチＦ１とスイッチＦ３がオン、スイッチＦ２とス
イッチＦ４がオフの状態とを交互に繰り返す、いわゆる
交流点灯を行う場合に対しても、ここで述べた技術を応
用することができる。

【００３７】次に、本発明の第３の実施形態を図３乃至
図６に基づいて説明する。図３は本実施形態に係る高圧
放電ランプ点灯装置の構成を示す図である。同図におい
て、８はヒータ給電回路であり、本実施形態の高圧放電
ランプ点灯装置は、第１の実施形態のものと比べて、ヒ
ータ給電回路８が別設されている点で相違し、その他の
構成は図１に示す同符号の構成に対応する。

【００３８】このヒータ給電回路８は、ランプ点灯信号
が入力されるとヒータ制御回路８からの指令により、Ｄ
Ｃ電源６からトランス（Ｔ３）を介して供給される直流
電圧をスイッチングするスイッチ素子（Ｑ２）、スイッ
チ素子（Ｑ２）のスイッチングにより発生する高周波電
圧を昇圧するトランス（Ｔ３）、昇圧された電圧を整流
し平滑するダイオードＤ３，Ｄ４，平滑コンデンサＣ
４、ヒータ電流を検出するヒータ電流検出器Ｉｈ、ヒー
タに印加される電圧を検出するヒータ電圧検出器Ｖｈ等
から構成される。

【００３９】一般に、高圧放電ランプは、放電開始直後
は、放電容器内の水銀蒸発が不完全であったり、また温
度が低いために水銀蒸気圧が低く、その明るさは十分で
はない。これは高圧放電ランプの内部インピーダンスが
低い状態にあるためであり、このような状態で、高圧放
電ランプに十分な電力を投入しようとすると、大きな電
流を流さなければならず、ランプ給電回路における損失
の増大や素子の大型化が必要となる等の不都合が発生す
る。そのため、通常は、回路が許容する上限の電流に制
限するようにランプ給電回路を動作させるため、放電開
始直後は、高圧放電ランプには十分な電力を投入するこ
とができない。その結果、放電容器内の温度が上昇し、
高圧放電ランプの内部インピーダンスが上昇して、高圧
放電ランプへ十分に電力を投入することができ、所定の
光出力となるまでに長時間を要する。

【００４０】しかし、このような状態は、例えば、液晶
プロジェクタ、投射型液晶ディスプレイ装置、さらには
投射型テレビジョン等においては、ランプの明るさの上
昇が遅くなり、使用者の待ち時間が増加してしまうので
好ましくない。

【００４１】そこで、本実施形態の高圧水銀ランプ点灯
装置では、ランプ給電回路２とヒータ給電回路８とを独
立して設け、それぞれを独立して同時に動作させること
ができるようにしたので、高圧放電ランプ１の始動点灯
動作が進行中においても、ヒータに通電して、放電容器
内の温度上昇を続行させることができ、その結果、水銀
蒸気圧を急速に高めて、高圧放電ランプ１の明るさの上
昇を早めることができる。

【００４２】また、本実施形態の高圧水銀ランプ点灯装
置では、ランプ給電回路２とヒータ給電回路８とを独立
して設け、それぞれを独立して動作させることができる
ことから、以下に、図４乃至図６に基づいて説明するよ
うに、種々の始動点灯時の態様が可能となる。

【００４３】図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図３に示
す高圧放電ランプ点灯装置において、ランプ給電回路２
から高圧放電ランプ１に給電されるランプ電力Ｗｐおよ
びヒータ給電回路８からヒータに給電されるヒータ電力
Ｗｈの電力特性を示す図であり、高圧放電ランプ１の始
動点灯の進行中もヒータに通電する場合を示す。

【００４４】第１の実施形態における高圧放電ランプ点
灯装置では、ランプ給電回路４をヒータへの給電回路と
して共用しているため、図４の点線で示す電力特性で示
すように、時点ｔ０にてヒータへの給電を停止すること
となる。そのため、ランプ電力Ｗｐの上昇は遅くなり、
高圧放電ランプ１が所定の光出力に達するまでに長時間
を要していることが分かる。それに対して、本実施形態
の高圧放電ランプ点灯装置では、図４の実線で示す電力
特性のように、始動点灯開始時点ｔ０以降も時点ｔ１ま
でヒータへの給電を行う。即ち、ランプ点灯中にもヒー
タ電力Ｗｈを投入することにより、ランプ電力Ｗｐの上
昇を速めることができ、高圧放電ランプ１が所定の光出
力に達するまでの時間を短縮することができる。

【００４５】図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図３に示
す高圧放電ランプ点灯装置において、ランプ給電回路２
から高圧放電ランプ１に給電されるランプ電力Ｗｐおよ
びヒータ給電回路８からヒータに給電されるヒータ電力
Ｗｈの電力特性を示す図であり、高圧放電ランプ１の始
動点灯の進行中においてもヒータへ通電するが、ＤＣ電
源６の給電能力を考慮してヒータへの通電を制御する場
合を示す。

【００４６】図３に示すように、この高圧水銀ランプ点
灯装置においては、ランプ始動点灯中にもヒータの通電
を行う場合、ランプ給電回路２とヒータ給電回路８にＤ
Ｃ電源６から電力を供給しなければならない。例えば、
高圧放電ランプ１の定格電力が２００Ｗ、ヒータの定格
電力が１００Ｗである場合、ランプ給電回路２とヒータ
給電回路８の効率を共に９０％であるとすると、ＤＣ電
源６は、ランプ給電回路２に２２２Ｗ、ヒータ給電回路
８に１１１Ｗの合計３３３Ｗの電力を供給する能力が必
要になる。ところが、ヒータに通電を必要とする期間
は、ランプの明るさが定常状態になるまでの、長くとも
数分間である。即ち、最終的にはランプ給電回路２に対
して２２２Ｗの給電能力でよいものを、高々数分間のた
めに３３３Ｗの電力供給能力を装備することは得策では
ない。

【００４７】そこで、この高圧水銀ランプ点灯装置で
は、ランプ給電回路２とヒータ給電回路８への合計の供
給電力を、例えば、２２２Ｗを上限として、この値を超
えない範囲で、ヒータ給電回路８からのヒータ電力Ｗｈ
を制御し、ランプ電力ｐの増加に伴って、ヒータ電力Ｗ
ｈを減少させるように制御するものである。

【００４８】このように、ＤＣ電源６からランプ給電回
路２およびヒータ給電回路８への電力供給を制御するよ
うにしても、ヒータへの通電初期は、ＤＣ電源６から定
格電力のヒータ電力Ｗｈが入力されるため、高圧放電ラ
ンプ１の明るさが実用的な光出力となるまでの時間はほ
どんど変わらず、最終の定常的な明るさに達するまでの
時間が多少遅くなるだけでである。むしろ、ＤＣ電源６
からの電力供給能力を低く抑えることができる分、装置
の寸法や重量を小さくできること等により、コスト低減
の大きな利点を得ることができる。

【００４９】図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図３に示
す高圧放電ランプ点灯装置において、ランプ給電回路か
ら高圧放電ランプに給電されるランプ電力Ｗｐおよびヒ
ータ給電回路からヒータに給電されるヒータ電力Ｗｈの
電力特性を示す図であり、高圧放電ランプ１の始動点灯
中もヒータに通電するが、ランプ温度に応じてヒータへ
の通電を制御する場合を示す。

【００５０】本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置で
は、ヒータはランプの温度を上げることが本来の機能で
あるから、高圧放電ランプ１の温度を測定しながら通電
し、それが規定温度に達したことを検知したときは通電
を停止するものである。

【００５１】この高圧放電ランプ点灯装置では、高圧放
電ランプ１が冷却し切っている状態から始動点灯する場
合は、図６の実線で示す電力特性に示すように、時点ｔ
２にてヒータへの通電を減少し始め、時点ｔ３にてヒー
タの通電を停止する。一方、高圧放電ランプ１の消灯後
の比較的短時間経過後に、再度点灯する場合は、図６の
点線で示す電力特性に示すように、時点ｔ２’にてヒー
タへの通電を減少し始め、時点ｔ３’にてヒータの通電
を停止する。

【００５２】このように、本実施形態の発明によれば、
高圧放電ランプ１が常に冷却し切っている状態から動作
を始める場合には通常の所定のヒータ電力を供給するよ
うに制御し、消灯後の比較的短時間経過後に再度点灯す
る場合には、ヒータへの通電時間は短く、またはヒータ
への通電を全くしないことにより、無駄な電力消費を抑
制し、ヒータの加熱し過ぎによる溶断や酸化等に起因す
る、ヒータ寿命の劣化を防止することができる。

【００５３】なお、本実施形態の高圧放電ランプ点灯装
置において、ランプ温度の測定手段としては、例えば、
熱電対等の温度センサをヒータ近傍に設置したり、ヒー
タ近傍の温度が検出できるように赤外線放射温度計を設
置すればよいが、さらにコストを低減するためには、抵
抗体の電気抵抗値が、温度上昇にしたがって大きくなる
性質を利用して、ヒータの電気抵抗の測定値から、逆に
温度を推定する方法を用いてもよい。この場合、ヒータ
給電回路８のヒータ電流検出器Ｉｈ、ヒータ電圧検出器
Ｖｈを用いて、ヒータの電圧と電流の値を測定すること
によりヒータの電気抵抗を容易に測定することができ
る。

【００５４】また、ランプ温度を測定する手段として、
上記に述べた計算処理による電気抵抗値や温度値を算出
する手段に代えて、検出されるヒータ電圧とヒータ電流
からランプ温度に関連するデータを取得し、このデータ
に基づいてヒータ通電を停止するための条件を決め、間
接的にヒータ温度に係わる情報に基づいてヒータ通電を
停止するようにしてもよい。

【００５５】このように、本実施形態の高圧水銀ランプ
点灯装置を、図４乃至図６の始動点灯時の態様に示すよ
うに、液晶プロジェクタや投射型液晶ディスプレイ装
置、投射型テレビジョンに用いた場合には、使用者の待
ち時間を減少させることができ、結果として非常に優れ
たこれらの装置を実現することができる。

【００５６】次に、本発明の第４の実施形態を図７に基
づいて説明する。図７は本実施形態に係る高圧放電ラン
プ点灯装置の構成を示す図である。同図において、９は
スタータ３から出力される高電圧のヒータ給電回路２へ
の印加を防止するフィルタ回路である。その他の構成は
図３に示す同符号の構成に対応する。

【００５７】本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置は、
第３の実施形態のものと比べて、スタータ３から出力さ
れる高電圧を高圧放電ランプ１の陰極１１側のリード線
１７とヒータ（金属線１９〜２１）間に印加すると共
に、ヒータ（金属線１９〜２１）に印加される高電圧が
ヒータ給電回路８にバイパスされないようにフィルタ回
路９を設けている点で相違する。

【００５８】同図に示すように、この高圧放電ランプ点
灯装置は、始動点灯時、スタータ３によって発生された
高電圧は、ヒータとなる金属線１９〜２１に印加される
ように構成され、この金属線１９，２０はそれぞれ陰極
側封止部１４および陽極側封止部１５に巻回され、金属
線２１は発光部１３外面に沿って配設されているので、
高電圧は放電容器を介して放電空間に印加され、所謂誘
電体バリア放電により放電空間の絶縁破壊を誘起させる
ことができる。

【００５９】本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置で
は、始動終了後は、高圧放電ランプ１のランプ電流が、
スタータ３の昇圧トランスＴ２の２次側巻線を流れない
ようにすることができるので、スタータ３の昇圧トラン
スＴ２の２次側巻線に細いものを使用することができ、
トランスＴ２の軽量化、小型化を図ることができる。

【００６０】また、フィルタ回路９を設けることによ
り、スタータ３からの高電圧がヒータの金属線１９〜２
１に印加され、これがヒータ給電回路８に回り込んで誤
動作や素子の破損を引き起こすことを防止することがで
きる。

【００６１】なお、図示していないが始動点灯時のヒー
タ加熱時のみ、金属線１９の陰極側端部と陰極１１とを
直結し、陰極１１側を高電位となるようにヒータ電圧を
印加することにより、先に述べたと同様に、陰極１１の
電極根元が金属線１９の対向する部分に対して高電位と
し、高圧放電ランプ１の耐圧強度の劣化を防止すること
ができる。

【００６２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、始動点灯
前に、放電容器の発光部外表面温度を１００℃以上に加
熱するヒータを設け、ヒータへの給電をランプ給電回路
から供給するようにしたので、予め放電容器内に存在す
る水銀を蒸発させておくことができ、点灯始動時におけ
る高圧放電ランプの光出力を急速に立ち上げることがで
き、さらに始動点灯時に生じ易い不所望のグロー放電の
発生を効果的に防止することができる。また、ヒータを
加熱するために、特別の回路装置を設ける必要がないの
で、コストダウンを図ることができる。

【００６３】請求項２記載の発明によれば、ヒータは少
なくとも電極の陰極側の封止部に巻回され、巻回された
ヒータの一端はこの封止部を介して陰極に対向し、ヒー
タの他端は陰極に電気的に接続するように構成すると共
に、ヒータ給電時、ヒータ電圧の高電位側がヒータの他
端側に印加されるようにしたので、陰極はヒータの一端
側より高電位となるため、ランプの耐圧強度の劣化を防
止することができる。

【００６４】請求項３に記載の発明によれば、始動点灯
前から始動点灯中において、放電容器の発光部外表面温
度を１００℃以上に加熱するヒータ給電回路を設けたの
で、ランプ給電回路とヒータ給電回路とを独立して同時
に動作させることができ、始動点灯動作が進行中におい
ても、ヒータに通電して、放電容器内の温度上昇を続行
させることができ、水銀蒸気圧を急速に高めて、高圧放
電ランプの明るさの上昇をより一層早めることができ
る。

【００６５】請求項４に記載の発明によれば、ランプ給
電回路とヒータ給電回路は同一電源から電力供給され、
両回路からの出力電力の和が規定値を越えないように、
ヒータ給電回路からの出力電力を制御するようにしたの
で、電源からの電力供給能力を低く抑えることができ、
装置の寸法や重量を小さくでき、コスト低減を図ること
ができる。また、電源からの電力供給を抑制するように
しても、最終の定常的な明るさに達するまでの時間が多
少遅くなるものの、高圧放電ランプの明るさが実用的な
光出力となるまでの時間はほどんど変わらないようにす
ることができる。

【００６６】請求項５に記載の発明によれば、発光部の
温度を検知する検知手段を設け、温度が規定値に達した
時は、ヒータへの給電を停止するようにしたので、高圧
放電ランプが常に冷却し切っている状態から動作を始め
る場合には通常の所定のヒータ電力を供給するように制
御し、消灯後の比較的短時間経過後に再度点灯する場合
には、ヒータへの通電時間は短く、またはヒータへの通
電を全くしないようにすることができ、無駄な電力消費
を抑制し、ヒータの加熱し過ぎによる溶断や酸化等に起
因する、ヒータ寿命の劣化を防止することができる。

【００６７】請求項６に記載の発明によれば、ヒータ
は、放電容器の両端に設けられた封止部にそれぞれ巻回
され、巻回されたヒータ間は発光部に沿って接続される
と共に、始動点灯時に高圧放電ランプに印加される高電
圧を、一対の電極の何れかの電極とヒータとの間に印加
するようにしたので、始動点灯時、スタータによって発
生された高電圧は、ヒータに印加され放電容器を介して
放電空間に印加させることができ、その結果として、始
動終了後は、スタータの出力部にランプ電流を流さない
ように構成することができるので、スタータを軽量化、
小型化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態に係る高圧放電ランプ
点灯装置の構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施形態に係る高圧放電ランプ
点灯装置の構成を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施形態に係る高圧放電ランプ
点灯装置の構成を示す図である。

【図４】図３に示す高圧放電ランプ点灯装置において、
ランプ給電回路２から高圧放電ランプ１に給電されるラ
ンプ電力Ｗｐおよびヒータ給電回路８からヒータに給電
されるヒータ電力Ｗｈの電力特性を示す図である。

【図５】図３に示す高圧放電ランプ点灯装置において、
ランプ給電回路２から高圧放電ランプ１に給電されるラ
ンプ電力Ｗｐおよびヒータ給電回路８からヒータに給電
されるヒータ電力Ｗｈの他の電力特性を示す図である。

【図６】図３に示す高圧放電ランプ点灯装置において、
ランプ給電回路から高圧放電ランプに給電されるランプ
電力Ｗｐおよびヒータ給電回路からヒータに給電される
ヒータ電力Ｗｈの他の電力特性を示す図である。

【図７】本発明の第４の実施形態に係る高圧放電ランプ
点灯装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１高圧放電ランプ２ランプ給電回路３スタータ４スイッチ素子（ＳＷ）５フィルタ回路６ＤＣ電源７極性反転回路８ヒータ給電回路９フィルタ回路１１陰極１２陽極１３発光部１４陰極側封止部１５陽極側封止部１６陰極側金属箔１７外部リード１８陽極側金属箔１９，２０，２１金属線２２リード線Ｑ１スイッチ素子Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４ダイオードＬ１，Ｌ２チョークコイルＣ１，Ｃ４平滑コンデンサＣ２，Ｃ３コンデンサＲ１抵抗Ｔ１，Ｔ２トランスＧ１ギャップＦ１〜Ｆ４スイッチ素子Ｖ電圧検出器Ｉ電流検出器Ｖｈヒータ電圧検出器Ｉｈヒータ電流検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K072 AA12 AA13 AC20 BA03 BB01 CA16 DD06 DE02 DE04 GA02 GB18 GC04 HB03 3K082 AA09 BA05 BA24 BA25 BA43 BC14 BC23 BC29 BD03 BD04 BD23 CA32 FA03 5C039 AA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】両端に封止部が形成された放電容器に一
対の電極が対向配置され、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上
の水銀が封入された高圧放電ランプと、この高圧放電ラ
ンプを点灯するために設けられたランプ給電回路とを少
なくとも含む高圧放電ランプ点灯装置において、前記高圧放電ランプの始動点灯前に、前記放電容器の発
光部外表面温度を１００℃以上に加熱するヒータを設
け、前記ヒータへの給電を前記ランプ給電回路から供給
するようにしたことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装
置。
【請求項２】前記ヒータは少なくとも前記電極の陰極
側の前記封止部に巻回され、前記巻回されたヒータの一
端はこの封止部を介して前記陰極に対向し、前記ヒータ
の他端は前記陰極に電気的に接続するように構成すると
共に、ヒータ給電時、ヒータ電圧の高電位側が前記ヒー
タの他端側に印加されるようにした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３】両端に封止部が形成された放電容器に一
対の電極が対向配置され、０．１５ｍｇ／ｍｍ^３以上
の水銀が封入された高圧放電ランプと、この高圧放電ラ
ンプを点灯するために設けられたランプ給電回路とを少
なくとも含む高圧放電ランプ点灯装置において、前記高圧放電ランプの始動点灯前から始動点灯中におい
て加熱可能であって、前記放電容器の発光部外表面温度
を１００℃以上に加熱するヒータのヒータ給電回路を設
けたことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項４】前記ランプ給電回路と前記ヒータ給電回
路は同一電源から電力供給され、前記両回路からの出力
電力の和が規定値を越えないように、前記ヒータ給電回
路からの出力電力を制御するようにしたことを特徴とす
る請求項３記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項５】前記発光部の温度を検知する検知手段を
設け、前記温度が規定値に達した時は、前記ヒータへの
給電を停止するようにしたことを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれか１つの請求項に記載の高圧放電ラ
ンプ点灯装置。
【請求項６】前記ヒータは、前記放電容器の両端に設
けられた前記封止部にそれぞれ巻回され、前記巻回され
たヒータ間は前記発光部に沿って接続されると共に、始
動点灯時に高圧放電ランプに印加される高電圧を、前記
一対の電極の何れかの電極と前記ヒータとの間に印加す
るようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項５の
いずれか１つの請求項に記載の高圧放電ランプ点灯装
置。