JP2008153142A - 高圧放電灯点灯装置及び高圧放電灯の点灯方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカ防止とランプ電極間距離の維持を両立し、かつ、低騒音・低損失の高圧放電灯点灯装置を提供する
【解決手段】高圧放電灯に交流ランプ電流を印加する交流電力供給回路、及び交流電力供給回路を制御する制御回路からなり、制御回路が該交流ランプ電流として５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流である基準波形電流及び基準波形電流を変形したフリッカ抑制波形電流を交流電力供給回路に出力させることができる高圧放電灯点灯装置において、制御回路が、所定のタイミングで交流ランプ電流をフリッカ抑制波形電流から基準波形電流に切替える切替え手段、及び高圧放電灯の点灯状態に関するパラメータを監視しそのパラメータに基づいて所定のタイミングを決定する決定手段を備えた。
【選択図】図１

Description

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および点灯方法に関する。

液晶プロジェクタ等に用いられる高圧放電灯装置は直流電源から供給される電流を所定の５０Ｈｚ〜１ｋＨｚの矩形波電流（以下、「基準周波電流」という）に変換して高圧放電灯の点灯極性を切り替えながら点灯させるように構成されている。ここで高圧放電灯とは高圧水銀ランプ（以下、「ランプ」という）であり、ハロゲン物質、希ガス及び水銀が封入されていて、発光管内には一対の電極が対向配置されている。

ところで、上記のようなランプを基準周波電流で点灯し続けると、放電アークの起点が電極先端上でジャンプするいわゆるフリッカが発生してしまうことが知られている。これは点灯時間が進むにつれ図１１（ａ）のように電極先端に複数の突起が形成され、点灯中に放電アークの起点がその複数の突起間を移動してしまうことによるものである。

このフリッカを抑制するために、ランプに何らかの特殊な波形の電流（以下、「フリッカ抑制波形電流」という）を投入することによる対策がこれまで報告されてきた。例えば、特許文献１では、フリッカ抑制波形電流として、低周波矩形波電流をベースとしてその半サイクル間に高周波電流を１サイクル挿入し、その高周波部分の後半の半サイクル又は１サイクル全部を基準波部分の電流よりも大きくするものが開示されている（本願図３（ａ）及び（ｂ）参照）。そして、このような電流波形で点灯することにより、ランプ電極先端に図１１（ｂ）に示すような１つの突起が形成され、その突起にアークの起点が定まることによりフリッカが抑制されるというものである。

また、図３のような波形の他にも種々のフリッカ抑制波形電流が報告されている。例えば、特許文献２では、低周波矩形波電流をベースとしてその半サイクルの終了間際にパルス電流を重畳するものが開示されている（本願図１３（ａ）参照）。
また、特許文献３では、低周波矩形波電流をベースとして、その半サイクルにおいて開始時よりも終了時に向けて電流が徐々に高くなっていくような電流波形が開示されている（本願図９（ａ）参照）。
またさらに、特許文献４では矩形波電流の半サイクルの開始部分が高くなっているものや開始部分及び終了部分が高くなっているものが開示されている（本願図１３（ｂ）〜（ｆ）参照）。

なお、後述する従来技術における課題及び本発明の動作の理解を容易にするために、特許文献１の電流波形を生成するための装置（以下、「従来例」という）の回路構成及びその動作をここで説明しておく。
図１２は従来例の回路構成図であり、全波整流回路１０、全波整流回路１０の直流電圧をＰＷＭ（パルス幅変調）制御回路により所定のランプ電力に制御する降圧チョッパ回路２０、降圧チョッパ回路２０の直流出力電圧を低周波の交流矩形波電圧に変換してランプ６０に印加するためのフルブリッジ回路４０、ランプ始動時に高圧パルス電圧をランプに印加するためのイグナイタ回路５０、及びランプ電力を検出し定ランプ電力制御や定ランプ電流制御を行うための制御回路３０で構成されている。

全波整流回路１０の電圧を受け動作する降圧チョッパ回路２０はＰＷＭ制御回路３７により駆動されるトランジスタ２１、ダイオード２２、チョークコイル２３、及び平滑コンデンサ２４で構成され、全波整流回路１０から供給される直流電圧に対して所定のランプ電力制御またはランプ電流制御を行うようになっている。

制御回路３０は、ランプ６０に並列に接続されたランプ電圧を分圧して検出する抵抗３１及び３２による分圧電圧とランプ６０と直列に接続されランプ電流を検出する抵抗３３の電圧とを乗算処理してランプ電力を算出する乗算器３４、乗算器３４の出力端と直流電源３８の電圧とを比較する誤差増幅器３５、及び誤差増幅器３５の出力が入力され、降圧チョッパ回路２０のトランジスタ２１の駆動パルスを出力するＰＷＭ制御回路３７で構成される。直流電源３８とブリッジ制御回路４５は中央制御部３９に接続され、同じクロック信号を用いて直流電源３８の出力電圧の高／低（それに応じてトランジスタ２１のオンデューティ比）、及びトランジスタ４１〜４４のオン／オフが周期的に連動制御される。

ＰＷＭ制御回路３７は誤差増幅器３５の出力に応じたデューティ比の駆動パルスを発生して、降圧チョッパ回路２０のトランジスタ２１を駆動する。これによりランプ電圧が所定値以上の場合はランプ電力が一定になるように定ランプ電力制御が行われ、所定値以下の場合はランプ電流が一定になるように定ランプ電流制御が行われるようになっている。

図３（ｃ）及び（ｄ）に、それぞれ図３（ａ）及び（ｂ）の電流波形を形成するための、フルブリッジ回路４０のトランジスタ４１〜４４のオン／オフ、降圧チョッパ２０のトランジスタ２１のオンデューティ比、及びランプ電流についてのタイミングチャートを示す。
図示するように印加されるランプ電流波形は、１サイクルの高周波電流の期間（Ｔ_ＨＦ）と半サイクルの低周波電流の期間の繰り返しからなり、図３（ａ）及び（ｃ）では期間Ｔ_ＨＦの後半の半サイクルの電流値が低周波電流の期間の電流値よりも高くなり、一方、図３（ｂ）及び（ｄ）では期間Ｔ_ＨＦの１サイクル全体の電流値が低周波電流の期間の電流値よりも高くなっている。

なお、図３（ａ）及び（ｂ）のｔ_０からｔ_１の期間を１周期とする周波数は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度である。また、図３においては、図面の明瞭化のために低周波部分の期間に対する高周波部分の期間の幅を大きめに図示しているが、高周波部分の期間幅：低周波部分の期間幅は１：２０〜１：４程度である。
特開２００６−２０２７７５号公報 特表平１０−５０１９１９号公報 特開平２００３−２４３１９５号公報 特開平２００４−２９６４２７号公報

上記の技術を用いれば、種々のフリッカ抑制波形電流によってランプ電極先端に突起が形成されることによりフリッカが好適に抑制されるようにみえる。しかし、このような電流を流し続けることには、ランプ及び点灯回路に関してそれぞれ以下のような問題が生じる場合があることが分かってきた。

そのランプについての問題点は突起の過度の成長に関するものである。ここで、電極に突起が形成され、それが成長する原理は必ずしも明確ではないが以下のように推測される。
液晶プロジェクタ用の高圧水銀ランプは一般的に、封入物として水銀のほかにハロゲン物質が封入されている。このハロゲン物質のハロゲンサイクルが行われることによりタングステンが蒸発し発光管内に存在するハロゲン等と結合するとタングステン化合物を形成する。このタングステン化合物は対流などによって管璧付近から電極先端付近へ拡散し、高温部でタングステン原子に分解される。そしてタングステン原子はアーク中で電離することで陽イオンとなる。交流点灯している両電極が陽極と陰極を点灯周波数ごとに繰り返すが、この陰極動作をしている時にアーク中の陽イオンは、電界によって陰極側に引き寄せられることで両電極先端に析出され、それが突起を形成するものと考えられている。

その結果として、電極の先端が突起状に成長することによりアーク長が短くなるとともにランプ電圧も次第に低下して行く場合がある。しかし、電極先端の突起が成長してランプ電圧が所定値以下になると、ランプ電流を定格電流範囲内で最大限に流しても定格のランプ電力が供給されなくなる。このため、ランプ電極温度が低下しさらに電極の突起が成長しランプ電圧の低下が進んでしまう悪循環に陥る場合がある。そして、さらにランプ電圧が低下することによりランプ電力が低減すると、光出力の低下に加え発光管内のタングステンのハロゲンサイクルが充分に行うことができずランプの発光管内の黒化が進み、ランプが短寿命となってしまう問題が生ずる。
特許文献１〜４について、それぞれのフリッカ抑制波形電流による突起形成・成長のメカニズムやその効果はそれぞれ異なるものと考えられるが、何らかのフリッカ抑制波形電流を印加し続けた結果として上述したように突起が必要以上に成長してしまうことが分かってきている。

また、点灯回路についての問題点はその発熱（損失）や騒音に関するものである。例えば図１２の回路構成について検討すると、イグナイタ回路５０はランプ始動時のランプ電極間の絶縁破壊を目的として設けられているものである。そして、イグナイタ回路５０を構成するパルストランスの２次側巻き線は、ランプ始動後の点灯状態においては機能を持たないにもかかわらずランプに直列に接続されているためランプ電流が流れ続け、この２次側巻き線で不要な発熱損失や音が発生する。この発熱損失は電流値の二乗に比例するので、電流波形に電流値の高い部分があるような特許文献１〜４のフリッカ抑制波形電流を出力する場合は、基準波形電流を出力する場合に比べて点灯中のランプ電流による２次巻線での発熱損失が増大する。また、騒音についても、特に高周波電流を挿入する特許文献１の電流波形の場合は基準波形電流の場合に比べて反転回数が増えるため、磁束の急激な変化によりパルストランス(具体的にはコア)が振動し、騒音が大きくなる。
発生する発熱損失は巻き線の線径を太くすることで抑えることができ、音の発生はコアとボビンとを接着すること（例えば、巻線も含めてワニスで含浸すること）である程度抑えることはできるが、その結果として装置の大型化や重量化、さらにはコスト増となり好適な対策とはいえない。

本発明の第１の側面は、高圧放電灯に交流ランプ電流を印加する交流電力供給回路、及び交流電力供給回路を制御する制御回路からなり、制御回路が交流ランプ電流として５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流である基準波形電流及び基準波形電流を変形したフリッカ抑制波形電流を交流電力供給回路に出力させることができる高圧放電灯点灯装置において、制御回路が、所定のタイミングで交流ランプ電流をフリッカ抑制波形電流から基準波形電流に切替える切替え手段、及び、高圧放電灯の点灯状態に関するパラメータを監視しそのパラメータに基づいて所定のタイミングを決定する決定手段を備えた高圧放電灯点灯装置である。

ここで、フリッカ抑制波形電流が、５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流（以下「低周波電流」という）の半サイクルの直前に低周波電流より高い周波数の電流（以下、「高周波電流」という）が１サイクル以上印加される電流波形であって高周波電流の１サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は１サイクル全部の電流値が低周波電流の電流値よりも高い交流電流となるようにした。
さらに、フリッカ抑制波形電流から基準波形電流への切替えの際に、高周波電流の１サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は１サイクル全部の電流の期間幅を段階的に又は連続的に減少するようにした。

上記のパラメータは高圧放電灯の点灯開始からの経過時間として、所定のタイミングを経過時間が１．５分以上２０分以下の所定の時間に達した時点としてもよい。また、パラメータを高圧放電灯のランプ電圧として、上記の所定のタイミングをランプ電圧が所定の電圧以下となった時点としてもよい。また、パラメータを高圧放電灯のランプ電圧の時間に対する微分値として、所定のタイミングを微分値が所定の値以下になった時点としてもよい。
さらに、フリッカ抑制波形電流から基準波形電流への切替えの際に、交流ランプ電流がフリッカ抑制波形電流から、フリッカ抑制波形電流と基準波形電流との電流波形上の相違を補完する少なくとも１つの補完波形電流を経由して、基準波形電流へ切替えられるようにした。

本発明の第２の側面は、上記第１の側面の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、高圧放電灯が取り付けられるレフレクタ、及び少なくとも高圧放電灯点灯装置を内包する筐体からなる光源装置である。

本発明の第３の側面は、高圧放電灯に交流ランプ電流を印加する交流電力供給回路、及び交流電力供給回路を制御する制御回路からなり、制御回路が交流ランプ電流として５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流である基準波形電流及び基準波形電流を変形したフリッカ抑制波形電流を交流電力供給回路に出力させることができる高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯の点灯方法であって、（Ａ）点灯開始後、制御回路が交流電力供給回路にフリッカ抑制波形電流を出力させるステップ、（Ｂ）制御回路によって高圧放電灯の点灯状態に関するパラメータを監視するステップ、（Ｃ）監視されたパラメータに基づいて、制御回路が交流電力供給回路の出力電流をフリッカ抑制波形電流から基準波形電流に切替えるステップ、及び（Ｄ）制御回路が交流電力供給回路に基準波形電流の出力を維持させるステップからなる点灯方法である。

ここで、フリッカ抑制波形電流が、５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流（以下「低周波電流」という）の半サイクルの直前に低周波電流より高い周波数の電流（以下、「高周波電流」という）が１サイクル以上印加される電流波形であって高周波電流の１サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は１サイクル全部の電流値が低周波電流の電流値よりも高い交流電流となるようにした。また、上記のパラメータを高圧放電灯の点灯開始からの経過時間として、所定のタイミングを経過時間が１．５分以上２０分以下の所定の時間に達した時点とした。

本発明によると、ランプが点灯してから所定の時間まで、あるいは所定の時間経過後に予め設定された電圧を検知するまでフリッカ抑制波形電流を供給するなどして電極の突起を形成し適切な長さに成長させ、これによりアークの起点が定まり、アークジャンプ（即ち、フリッカ）が抑制される。アーク輝点がつくられたことによりその後は基準周波電流でランプを点灯させてもフリッカは生じない。また、電極先端の突起が成長し続けることもなく安定した光出力を供給できる。さらに、点灯装置について、基準波形電流の出力に移行後はその波形中に一時的にランプ電流値を大きくする部分もないので、その後のランプ安定点灯時においては発熱損失も小さく音も静かである。

上述してきたように、本発明のコンセプトは、点灯開始から所定のタイミングまではフリッカ抑制波形電流を用いて点灯し、その後は基準波形電流を用いて点灯することにより上記の効果を得ることである。
そのフローチャートを図１に示す。まず、電源１が投入されると、ステップ１０１において始動制御が行われランプが点灯開始する。ステップ１０２において、フリッカ抑制波形電流によってランプが点灯される。ステップ１０３において、ランプに関する何らかのパラメータを監視し、そのパラメータに基づいて切替えタイミングに達したか否かを判定する。ここで、切替えタイミングに達していなければステップ１０２を継続し、達していればステップ１０３に進む。ステップ１０３においてランプ電流をフリッカ抑制電流から基準波形電流に切替え、ステップ１０４において基準波形電流による点灯が継続される。なお、以下の実施例においても基準波形電流は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚである。

実施例１．
図２は本発明の第１の実施例を示す図である。従来例の図１２と同様の部分については同じ符号を付し、その説明を省略する。図１２との違いは制御回路３０内の切替え手段３０１及び決定手段（タイマ）３０２を備えた点である。なお、制御回路３０内の要素の全部又は一部をマイコンに取り込んでもよいし、それぞれ独立した回路で構成してもよい。

点灯を開始した時点では、図３（ａ）又は（ｂ）に示すフリッカ抑制波形電流で点灯開始する。この場合の各部波形は図３（ｃ）及び（ｄ）について先に説明した通りである。なお、本実施例においてはフリッカ抑制波形電流として低周波部分の間に高周波部分を１サイクル挿入するものを示すが、この高周波部分は複数サイクル挿入してもよい。
そして、点灯開始からの経過時間をタイマ３０２でカウントする。

ここで、経過時間とランプ電圧との関係について、電極先端の突起の形状がほとんど変化しないという前提においては（どのようなランプ電流波形を印加しても）図５（ａ）に示すように時間ｔｓ後に安定点灯に移行する。このｔｓの値はランプの定格電力によって１．５分〜２０分の範囲で異なるが、定格電力が同じであればそれほど相違しない時間となる。なお、例えば定格電力１７０Ｗのランプの場合、ｔｓは約１０分である。
一方、突起の形成や成長があるという前提において、図３（ａ）又は（ｂ）のようなフリッカ抑制波形電流で点灯し続けると、図５（ｂ）に示すように、突起が成長を続けてしまい、ランプ電圧が降下していく場合がある。

そこで、図５（ｃ）に示すように、タイマ３０２でｔｓ付近の時間であるｔｘ（例えば、定格電力１７０Ｗの場合は１０分）をカウントし、ｔｘの時点で切替え回路３０１によってランプ電流を図４の基準波形電流に切替える。即ち、回路動作としては、直流電源３８の電圧を一定とし、トランジスタ（４１、４４）と（４２、４３）とを基準周波でオン／オフする動作に移行するものである。
なお、図５（ｃ）においてはｔｓ＜ｔｘとしているが、ｔｓはランプの点灯条件等によって多少異なる値であり、結果としてｔｘ≦ｔｓとなってもよい。

これにより、フリッカ抑制波形電流で点灯し続けた場合に図５（ｂ）のようになってしまうランプであっても、ランプ電圧の変化を図５（ｃ）のようにすることができる。なお、どのようなランプ電流波形で点灯しても図５（ａ）のような特性を示すようなランプに対しては、上記の切替えを行っても行わなくても図５（ａ）のような曲線が得られる。

なお、同一装置において、フリッカ抑制波形電流に含まれる低周波部分と基準波形電流の周波数は同一であってもよいし、異なるものであってもよい。即ち、前者（同一）の場合の基準波形電流は、フリッカ抑制波形電流から高周波部分を抜き取り低周波部分のみを繋いだ波形となる。

本実施例の効果を確かめるために、それぞれ異なる仕様の装置Ａ、Ｂ及びＣを用いてランプ電圧の変化、高圧放電灯点灯装置の騒音レベル及びイグナイタ回路の巻線温度の測定・比較を実施した。
装置Ａはフリッカ抑制波形電流を出力し続ける装置であり、装置Ｂは基準波形電流のみを出力し続ける装置であり、装置Ｃは本実施例のように点灯開始１０分のタイミングでフリッカ抑制波形電流から基準波形電流に出力を切り替える装置である。

装置Ａ及びＣにおいて、フリッカ抑制波形電流とは、１０５Ｈｚの低周波矩形波をベースとしてその半周期ごとに１．１９ｋＨｚの高周波矩形波を挿入したものであり、この高周波部分の後半の半周期が前半の半周期の１／２の周波数であり、かつ、低周波部分の１．２５倍の電流値となるものである。装置Ｂ及びＣにおいて、基準波形電流とは２００Ｈｚの矩形波である。装置Ａ、Ｂ及びＣのいずれにおいてもその出力ランプ電力を１７０Ｗとした。

表１に装置Ｃを用いた場合のランプ電圧の変化の測定結果を示す。
表１

１０分経過後であれば基準波形電流を印加するようにしてもそれまでに形成された突起を起点としてアークの位置が定まりフリッカは起こらず、また、表から分かるように、その突起はそれ以上成長しないことが確認された。

表２に装置の騒音レベルの測定結果を示す。
表２

表から分かるように、全ての測定周波数帯において装置Ｂの騒音レベルが装置Ａの騒音レベルよりも低いことが確認された。即ち、点灯開始後の所定の時間経過後（例えば１０分後）には騒音の低い状態で装置を使用できるということを意味するものである。

表３にイグナイタ回路の巻線温度の測定結果を示す。
表３

表から分かるように、装置Ｂの場合は装置Ａの場合よりも絶対温度として９度も低いことが確認された。また、周囲温度との差分である温度上昇については装置Ａが４３．２ｄｅｇ、装置Ｂが３４．２ｄｅｇであり、温度上昇（即ち、損失）が約２０％も低減されたことが分かる。

以上のように、本実施例によれば、フリッカ防止とランプ電極間距離の維持を両立し、かつ、低騒音・低損失の点灯装置を得ることができる。
また、点灯開始からの経過時間のみに基づいて切替え動作を行うので複雑な制御を必要せず、不要な誤動作を誘発することもない。また、切替えタイミングを点灯開始から１０分後としたが、ランプ定格等を考慮して１．５分後〜２０分後の範囲で適切な時間を用いればよい。

実施例２．
実施例１では、切替えタイミングの判断材料を点灯開始からの経過時間に基づくものとしたが、本実施例ではその判断がランプ電圧に基づくものを示す。
図６は本実施例を示す回路図である。実施例１との違いはタイマの代わりに決定手段としてランプ電圧判定回路３０３を設けた点である。ランプ電圧判定回路３０３は分圧抵抗３１及び３２によって検出されるランプ電圧Ｖ_Ｌを取り込み、切替えタイミングを決定するものである。

ランプ電圧による判断はランプ電圧値に基づいてもよいし、ランプ電圧の時間に対する微分値に基づいてもよい。
例えば、（１）ランプ電圧が一度適正なランプ電圧の範囲になった後に所定値（例えば６０Ｖ）以下になった時点で切替え手段３０１を動作させてフリッカ抑制波形電流から基準波形電流に切り替えてもよいし、（２）点灯開始から所定の時間経過後にランプ電圧が所定値以下になった時点で切替えてもよいし、（３）所定の時間が経過してもランプ電圧が低い状態の場合に切替えを行ってもよい。なお、上記（２）及び（３）の場合は、タイマを用いる必要がある。

ランプ電圧微分値による判断を利用する例として、（１）ランプ電圧の微分値が０になった時点でランプの点灯状態が安定に達したと判断し、切替え手段３０１を動作させてフリッカ抑制波形電流から基準波形電流に切り替えてもよい。また、（２）安定点灯に完全に達していなくても、ランプ電圧の上昇が緩やかになった時点、即ち、微分値が正の所定値以下となった時点で安定点灯到達が近いことを予測して切替えを行ってもよい。また、（３）微分値が所定の負値以下となった時点でランプ電圧の降下が急峻であることを検知して切替えを行ってもよい。なお、上記（２）の場合は、フリッカ抑制波形電流の印加時間を必要最小限にすることができ、結果として発熱損失や騒音継続時間を最小限にとどめることができる。また、上記（３）の場合は、タイマを用いる等して適当な時間までにランプ電圧の降下を検出しない場合は切替えを行うことが望ましい。

なお、上述したランプ電圧値による判定結果、ランプ電圧の微分値による判定結果、及び点灯開始からの経過時間による判定結果ついて、それらの論理和（ＯＲ）又は論理積（ＡＮＤ）をとって切替え手段３０１における切替えタイミングを慎重に又は柔軟に決定するようにしてもよい。

以上のように、本実施例によれば、フリッカ防止とランプ電極間距離の維持を両立することができる。また、基準波形電流での点灯に移行した後は低損失・低騒音な状態で点灯装置を使用することができる。

実施例３．
実施例１及び２においては、切替え手段３０１がフリッカ抑制波形電流から基準波形電流への切替えを瞬時に行うものを示したが、本実施形態においては、それを多段階的又は連続的に行うものを示す。即ち、図１のステップ１０３における切替えの際に、フリッカ抑制波形電流から、フリッカ抑制波形電流と基準波形電流との電流波形上の相違を補完するような少なくとも１つの補完波形電流を経由して、基準波形電流に移行するものである。

図７及び図８にフリッカ抑制波形電流として、例えば図３（ａ）の電流波形を用いた場合の例を示す。
図７はフリッカ抑制波形電流の高周波部分（Ｔ_ＨＦ）の期間幅を徐々に減らしていくものである。切替えの際に、図７（ａ）の波形から、（ｂ）及び（ｃ）の波形を経由して、即ち、低周波部分の期間幅を変えずに高周波部分（Ｔ_ＨＦ）の期間幅を減少・消滅させ、（ｄ）の波形に到達するものである。
また、図８はフリッカ抑制波形電流の高周波部分の後半部分（Ｔ_ｈａｌｆ）の期間幅を徐々に減らしていくものである。切替えの際に、図８（ａ）の波形から、（ｂ）及び（ｃ）の波形を経由して、即ち、低周波部分及び高周波部分を含めた全体の周期を変えずに期間（Ｔ_ｈａｌｆ）の幅を減少・消滅させ、（ｄ）の波形に到達するものである。

なお、図７及び８においてはいずれも、降圧チョッパ回路２０の出力値、即ち、直流電源３８の電圧値（それに応じたトランジスタ２１のオンデューティ比の変化）も徐々に平らにしていくことが望ましい。なお、実施例においてもフリッカ抑制波形電流として低周波電流間に高周波電流を１サイクル挿入するものを示したが、この高周波電流は複数サイクル挿入してもよい。また、特許文献２のような低周波電流の後半にパルス電流を重畳するような波形については、その重畳するパルス電流を徐々に低下させるようにすればよい。

図９は、フリッカ抑制波形電流として、低周波矩形波の開始時の電流値よりも終了時の電流値の方が大きくなるような波形を用いる場合の例を示すものである。点灯開始時に（ａ）の波形により点灯開始し、その後（ｂ）を経由して（ｃ）にかけて、実効電流値を変化させずに波形の傾斜を徐々に平らなものにしていくものである。
なお、図７〜図９において、そのランプ電流波形の変化は段階的なものとしてもよいし、連続的なものとしてもよい。

このように、フリッカ抑制波形電流から補完波形電流を経由して基準波形電流に移行させることにより、波形切替え時におけるランプ電流波形の変化が使用者に視覚的に違和感を与えないようにすることができる。

実施例４．
上記実施例１から３では、フリッカ防止とランプ電極間距離の維持を両立し、かつ低騒音・低損失であるような高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用いたアプリケーションとしての光源装置を図１０に示す。
図１０において、７１は上記で説明した高圧放電灯点灯装置、７２はランプ６０が取り付けられるレフレクタ、７３は必要に応じて高圧放電灯点灯装置７１、ランプ６０及びレフレクタ７２を内蔵する筐体である。なお、図は実施例を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。また、図示されない映像系の部材等を筐体７３内に適宜配置してプロジェクタを構成することもできる。

上記より、フリッカ防止とランプ電極間距離の維持を両立し、かつ低騒音・低損失な高圧放電灯点灯装置を内蔵したので、改善された光学特性を有し、高い信頼性の光源装置を得ることができる。即ち、点灯開始後の所定の時間にランプにおける好適な状態が確立され、その後はその状態を維持されつつも低騒音・省エネな状態で光源装置を使用することができ、好適である。特に、実施例１の点灯装置を内蔵した場合、点灯開始からの１０分間という時間は、使用者又は視聴者はプロジェクタの動作状態を確かめたり、表示させるべきコンテンツを選んだりしている時間帯に相当する。従って、その視聴者が現にそのコンテンツに集中するころには騒音が低減され、良好な視聴状態が得られることになる。このような意味でも点灯開始後１．５分〜２０分、特に１０分程度で電流波形を切替える構成は、本発明の実施において有用な側面といえる。

なお、上記実施例は本発明の最も好適な例として示したものであるが、それに関連して以下を注記しておく。
（１）本実施例における低周波電流としての「矩形波」とは、厳密には完全な矩形波ではないような波形も含むものとする。例えば、完全な矩形波に１サイクル以上の正弦波等がフリッカ抑制以外の目的で重畳されたような波形、矩形波半サイクルの開始時の電流値と終了時の電流値とが僅かに異なるような波形、半サイクルの中盤に僅かな凹凸があるような波形も含むものとする。従って、基準波形電流はそのような波形も含む趣旨である。
（２）高周波電流についても実施例においては矩形波を用いているが、正弦波、三角波、のこぎり波、指数関数波又はそれらの組み合わせであってもよく、問題なのはその波高値と期間幅である。
（３）実施例では特定のフリッカ抑制波形電流を用いて説明したが、本発明はフリッカ抑制波形電流として図１３（ａ）〜（ｆ）に示す波形の類も含む趣旨である。
（４）実施例においては、点灯開始時からフリッカ抑制波形電流を印加することとしているが、始動直後の数秒〜数分の過渡的な放電状態（例えば、半波放電状態）ではフリッカ抑制波形電流以外の電流を印加するような場合も本発明の範疇に含まれる。
（５）実施例においては、フリッカ抑制波形電流から基準波形電流への切替えを１回行うものを示したが、当業者であれば、２回目以降の切替えを本発明とは別の目的のために及び／又は他の制御を用いて付加可能であることは理解できるはずである。
（６）実施例においては、制御回路３０として定電流制御又は定電力制御が可能な回路構成を示したが、フルブリッジ回路４０のトランジスタ４１〜４４の反転制御と降圧チョッパ回路２０のトランジスタ２１のデューティ比制御を行うことができれば（その結果として上記に説明した各波形を出力できれば）、制御回路内の構成は図示したものに限定されない。

本発明は、主にプロジェクタやプロジェクションＴＶ、映写機などの光源装置に使用される。

本発明の点灯方法を示すフローチャートである。 本発明の第１の実施例を示す図である。 本発明の第１の実施例を説明する図である。 本発明の第１の実施例を説明する図である。 本発明の第１の実施例を説明する図である。 本発明の第２の実施例を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。 本発明の第３の実施例を示す図である。 本発明の第４の実施例を示す図である。 ランプの電極を示す図である。 従来例を示す図である。 従来例を説明する図である。

符号の説明

１：ＡＣ電源
１０：全波整流回路
１１：ダイオード
１２：コンデンサ
２０：降圧チョッパ回路
２１：トランジスタ
２２：ダイオード
２３：チョークコイル
２４：コンデンサ
３０：制御回路
３１，３２，３３：抵抗
３４：乗算器
３５：誤差増幅器
３６：積分回路
３７：ＰＷＭ制御回路
３８：直流電源
３９：中央制御部
３０１．切替え手段
３０２．タイマ（決定手段）
３０３．ランプ電圧判定回路（決定手段）
４０：フルブリッジ回路
４１，４２，４３，４４：トランジスタ
４５：ブリッジ制御回路
５０：イグナイタ回路
５１：イグナイタ制御回路
６０：高圧放電灯
７１．高圧放電灯点灯装置
７２．レフレクタ
７３．筐体

Claims (11)

1. 高圧放電灯に交流ランプ電流を印加する交流電力供給回路、及び該交流電力供給回路を制御する制御回路からなり、該制御回路が該交流ランプ電流として５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流である基準波形電流及び該基準波形電流を変形したフリッカ抑制波形電流を該交流電力供給回路に出力させることができる高圧放電灯点灯装置において、
   前記制御回路が、
   所定のタイミングで前記交流ランプ電流を前記フリッカ抑制波形電流から前記基準波形電流に切替える切替え手段、及び
   前記高圧放電灯の点灯状態に関するパラメータを監視し該パラメータに基づいて前記所定のタイミングを決定する決定手段
   を備えた高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、
   前記フリッカ抑制波形電流が、５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流（以下「低周波電流」という）の半サイクルの直前に該低周波電流より高い周波数の電流（以下、「高周波電流」という）が１サイクル以上印加される電流波形であって該高周波電流の１サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は１サイクル全部の電流値が該低周波電流の電流値よりも高い交流電流である高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置において、前記パラメータが前記高圧放電灯の点灯開始からの経過時間であり、前記所定のタイミングは該経過時間が１．５分以上２０分以下の所定の時間に達した時点である高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置において、前記パラメータが前記高圧放電灯のランプ電圧であり、前記所定のタイミングは該ランプ電圧が所定の電圧以下になった時である高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置において、前記パラメータが前記高圧放電灯のランプ電圧の時間に対する微分値であり、前記所定のタイミングは該微分値が所定の値以下になった時である高圧放電灯点灯装置。
6. 請求項１から５いずれか一項に記載の高圧放電灯点灯装置において、前記フリッカ抑制波形電流から前記基準波形電流への切替えの際に、前記交流ランプ電流が前記フリッカ抑制波形電流から、該フリッカ抑制波形電流と該基準波形電流との電流波形上の相違を補完する少なくとも１つの補完波形電流を経由して、該基準波形電流へ切替えられる高圧放電灯点灯装置。
7. 請求項２記載の高圧放電灯点灯装置において、前記フリッカ抑制波形電流から前記基準波形電流への切替えの際に、前記高周波電流の１サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は１サイクル全部の電流の期間幅を段階的に又は連続的に減少するよう制御される高圧放電灯点灯装置。
8. 請求項１から７いずれか一項に記載の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、該高圧放電灯が取り付けられるレフレクタ、及び少なくとも該高圧放電灯点灯装置を内包する筐体からなる光源装置。
9. 高圧放電灯に交流ランプ電流を印加する交流電力供給回路、及び該交流電力供給回路を制御する制御回路からなり、該制御回路が該交流ランプ電流として５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流である基準波形電流及び該基準波形電流を変形したフリッカ抑制波形電流を該交流電力供給回路に出力させることができる高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯の点灯方法であって、
   （Ａ）点灯開始後、前記制御回路が前記交流電力供給回路に前記フリッカ抑制波形電流を出力させるステップ、
   （Ｂ）前記制御回路において前記高圧放電灯の点灯状態に関するパラメータを監視するステップ、
   （Ｃ）監視された前記パラメータに基づいて、前記制御回路が前記交流電力供給回路の出力電流を前記フリッカ抑制波形電流から前記基準波形電流に切替えるステップ、及び
   （Ｄ）前記制御回路が前記交流電力供給回路に前記基準波形電流の出力を維持させるステップ
   からなる点灯方法。
10. 請求項９記載の点灯方法において、
    前記フリッカ抑制波形電流が、５０Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の矩形波電流（以下「低周波電流」という）の半サイクルの直前に該低周波電流より高い周波数の電流（以下、「高周波電流」という）が１サイクル以上印加される電流波形であって該高周波電流の１サイクルのうちの後半の半サイクルのみ又は１サイクル全部の電流値が該低周波電流の電流値よりも高い交流電流である点灯方法。
11. 請求項９記載の点灯方法において、前記パラメータが前記高圧放電灯の点灯開始からの経過時間であり、前記所定のタイミングは該経過時間が１．５分以上２０分以下の所定の時間に達した時点である点灯方法。
    

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