JP4223760B2 - 放電灯の点灯方法、放電灯の点灯回路及び該回路を利用した光源装置並びに該光源装置を具備した光学機器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電灯の点灯方法とその回路及び該回路を利用した光源装置並びに該光源装置を具備した光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直流用放電灯点灯回路は、基本的に図23に示すように直流バラスト(101)と、イグナイタ(102)とで構成され放電灯(103)を点灯する。直流バラスト(101)は、放電灯(103)の点灯電流をセンス抵抗(107)にてセンス電圧（センス抵抗(107)のセンス電圧＝点灯電流×センス抵抗値）として検出し、センス抵抗(107)で検出したセンス電圧に対応してパルス幅制御回路(108)から出力されたパルス幅信号に応じてＦＥＴスイッチング部(104)をスイッチング動作させ、これによってＦＥＴスイッチング部(104)から出力される点灯電流をパルス幅制御し、続いてこのスイッチングパルス電流を平滑コンデンサ部(105)により平滑化して放電灯点灯に必要な電力(点灯電流×点灯電圧)を安定的に放電灯(103)に供給するようになっている。
【０００３】
イグナイタ(102)はその出力トランス(106)がバラスト(101)の出力回路に直列に接続され、放電灯(103)の始動時にバラスト(101)の出力に重畳して高圧パルスを放電灯(103)に供給し放電灯(103)を始動させる働きを持つ。
【０００４】
放電灯(103)の始動後は放電灯(103)の電極(E1)(E2)間の電圧が下がるため、トリガー回路(10T)が停止し、イグナイタ(102)はその動作を停止する。以後、放電灯(103)には放電灯(103)の動作により定まる直流電圧とバラスト(101)により制御された電流が加えられ一定電力で点灯する(図１及び図24参照）。
【０００５】
放電灯(103)はこの状態で点灯を継続しているが、常時、放電灯(103)の電極(E1)(E2)には大きい点灯電流が継続して流れているため、図２のように初期は滑らかであった電極(E1)(E2)の表面は、点灯時間が長くなると次第に荒れた状態となり、電極(E1)(E2)の表面に凸起(e1)(e2)…が多く発生する(図３参照)。そうすると放電(F)の起点が現在放電している所(e1)(e2)間から他の凸起(e3)又は(e4)へ移動する起点移動が発生し易くなる。起点移動が発生すると光源の状態が変化したことになり、この放電灯(103)を光源とする光学機器においてフリッカ（画面の揺れや変動）が発生する。
【０００６】
また、別の問題として放電灯電極(E1)(E2)の表面へはハロゲンサイクルに起因する析出物が堆積する事があり、これにより電極(E1)(E2)間の距離(L)が当初の状態より狭くなり、放電灯(103)の点灯を続けていると次第に点灯電圧が低下する。点灯電圧が低下すると定電力を保つためにはバラスト(101)からより大きい電流を供給することが必要となり、バラスト(101)の発熱が増加する。一般にはバラスト(101)には保護回路として電流を制限する回路が付加されているため供給電流の制限値を越えると定電力性が維持できなくなり放電灯(103)への出力が低下する。その結果、放電灯(103)を光源とする光学機器において必要な明るさを維持できなくなる。
【０００７】
また、図25に示す交流用放電灯点灯回路においても同様で、交流バラスト(201)と、イグナイタ(202)とで構成され放電灯(203)を点灯する。交流バラスト(201)は、放電灯(203)の点灯電流をセンス抵抗(207)にて点灯電圧として検出し（前出）、前述同様、ＦＥＴスイッチング部(204)にてパルス幅制御し、更に、ＦＥＴスイッチング部(204)から出力されたスイッチングパルス電流を平滑コンデンサ部(205)にて平滑化し、更にフルブリッジ回路(20F)にて交流に変換して放電灯点灯に必要な電力を安定的に放電灯(203)に供給するようになっている(図26参照)。
【０００８】
このような従来の交流用放電灯点灯回路では点灯電圧に応じて交流電流を制御し、定電力で放電灯(203)を点灯する方法が用いられているが、放電灯(203)の点灯を続けていると直流点灯の場合と同様、放電灯電極(E1)(E2)の表面が荒れてきて電極表面(E1)(E2)に凸起(e1)(e2)が発生し、このため放電(F)の起点移動が発生し易くなり、起点移動が発生してこれを光源とする光学機器においてフリッカ（画面の揺れや変動）が発生し動作の障害となる。更に、直流点灯の場合と同様、ハロゲンサイクルに起因する析出物の堆積もあり、放電灯(203)への出力低下による明るさの低下が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題に鑑みてなされたもので、直流・交流点灯中に発生し、フリッカの原因となる放電灯電極の表面の荒れやハロゲンサイクルに起因する析出物を電極の先端に堆積させて電極間距離を次第に短くさせ、明るさを次第に低下させるような原因を解消することができる放電灯の点灯方法とその回路及び該回路を利用した光源装置並びに該光源装置を具備した光学機器の開発を課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」に記載の発明は、「直流放電灯(3a)の点灯中に、該直流放電灯(3a)に連続的に供給される直流電流に一定間隔で間欠的にパルス電流(P)が重畳された動作電流を該放電灯(3a)に印加する」放電灯の点灯方法 ( 図１１、１３ ) において、「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流 (P) の高さを高く変化させる」ことを特徴とする。
また、「請求項２」に記載の発明は、交流用バラスト (1b) において上記の問題を解決するための手段で、「交流放電灯 (3b) の点灯中に、該放電灯 (3b) に連続的に供給される交流電流の半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にて一定幅のパルス電流 (P) を重畳した動作電流を放電灯 (3b) に供給する」放電灯 (3b) の点灯方法において、「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流 (P) の高さを高く変化させる」ことを特徴とする。
【００１１】
即ち、直流バラスト(1a)によって定常点灯時に直流放電灯(3a)に定常供給直流電流を供給して定電力を維持する従来の方法に加え、一定期間毎に間欠的に定常供給直流電流にパルス電流(P)を重畳する点に特徴がある。前述のように放電灯(3a)の電極(Ea1)(Ea2)には大きい電流が継続して流れているため、図２のように初期は滑らかであった電極(E1)(E2)の表面が、点灯時間が長くなると共に図３のように次第に荒れた状態となり、電極(E1)(E2)の表面に凸起(e1)(e2)…が多く発生する。この突起(e1)(e2)…は放電の起点となることが多く、突起(e1)(e2)…の数が増えると放電の起点が移動しやすくなる。これがフリッカの原因と考えられている。
【００１２】
そこで、一定期間毎にパルス電流(P)を重畳することにより放電の起点移動を抑制することが出来るようになった。これは放電の起点が別の位置に移動しようとするとき、瞬間的なパルスエネルギにより、現放電ポイントが再び電子放出位置として最も有力なポイントとして固定されるものと考えられる。即ち、放電ポイントの変動抑制或いは放電ポイントの固定が行われる。また、パルス電流(P)の重畳により電極(E1)(E2)を瞬間的に更に加熱し、電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生の初期において電極(E1)(E2)の表面層を微視的に溶かし凸起(e1)(e2)…を消滅させる場合もあると考えられる。その結果、主として起点移動の固定がなされ、付加的には起点移動の原因となる電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられフリッカの無い、安定した放電(F)を長時間にわたって維持することができる。図５にパルス電流(P)を重畳した動作電流の直流電流波形を示す。重畳するパルス電流(P)のパルス幅、パルス高さ及びパルスの周波数は後述する方式にて適用する放電灯(3a)に応じて最適値を設定する。
【００１４】
交流点灯の場合も直流点灯と同様、一定期間毎に、半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にてパルス電流(P)を重畳することにより前記同様、放電の起点が別の位置に移動しようとするとき、瞬間的なパルスエネルギにより、現放電ポイントが再び電子放出位置として最も有力なポイントとして固定されるものと考えられる。そして、電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…をその発生の初期においてパルス電流(P)によって微視的に溶かす場合もあると考えられ、凸起(e1)(e2)…の発生を防止するものであり、その結果、主として起点移動の固定がなされ、付加的には起点移動の原因となる電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられフリッカの無い、安定した放電を維持することができる。図８にパルス電流(P)を重畳した交流電流波形を示す。重畳するパルス電流(P)のパルス幅、パルス高さは後述する方式にて異なる種類の放電灯(3b)の電極に応じて最適値を設定する。
【００１５】
加えて、請求項１および請求項２に記載の発明は、「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流(P)の高さを高く変化させる」ことを特徴とするので、主として前記起点移動の固定がなされ、付加的に発生すると考えられる前述の電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の解消に加えてハロゲンサイクルに起因する電極(E1)(E2)の表面への析出物(S)の堆積による電極間距離(L)の狭隘化に基づく点灯電圧の低下を防ぐことができるようになる。即ち、定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、更にもう一段パルス高を増加させたパルス電流(Pa)を重畳してパルス高さの高いパルス(Pa)により電極表面の析出物(S)、特に電極(E1)(E2)の先端部分に堆積した析出物(S)を溶かして電極(E1)(E2)間の距離(L)が狭隘化するのを防ぐ。この結果、定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に低下する事を防止し、これにより安定した放電(F)を維持させることができる。
【００１６】
「請求項３」は「請求項１又は２」の改良方法で「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流(Pb)の幅を広く変化させる」ことを特徴とするもので、パルス高さは一定で更にもう一段パルス幅を広くして広くなったパルス電流(Pb)により、より長い時間電極(E1)(E2)を加熱して主として発生する前記起点移動の固定を行い、付加的に発生すると考えられる表面の凸起(e1)(e2)…と共に析出物(S)を溶かし、電極間距離(L)が狭隘化するのを防ぐものである。この結果、点灯電圧が一定値以下に低下する事を防ぎ安定した放電を維持することができる。請求項３は直流、交流の両方に適用できる。
【００１７】
「請求項４」は「請求項１」に記載の放電灯(3a)の直流点灯方法を実現するための点灯回路(図１１)で、「パルス幅制御回路(8a)にて直流放電灯(3a)に定電力を供給する直流バラスト(1a)と、前記直流バラスト(1a)に直列に接続され、前記直流放電灯(3a)に始動電圧を印加するイグナイタ(2a)と、直流バラスト(1a)の前記パルス幅制御回路(8a)に接続され、パルス発生により直流バラスト(1a)の出力電流に一定間隔で間欠的にパルス電流(P)を重畳させるパルス発生回路(9a)とで構成された放電灯の点灯回路において、定常点灯時における放電灯 (3a) の点灯電流をセンス抵抗 (7a) にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流 (Pa) を高くするパルス電圧維持回路 (30a) がパルス幅制御回路 (8a) に接続されている」ことを特徴とする。
【００１８】
「請求項５」は「請求項２」に記載された放電灯(3b)の交流点灯方法を実現するための回路(図１４)で、「パルス幅制御回路(8b)にて交流放電灯(3b)に定電力を供給する交流バラスト(1b)と、前記交流バラスト(1b)に直列に接続され、前記交流放電灯(3b)に始動電圧を印加するイグナイタ(2b)と、交流バラスト(1b)の前記パルス幅制御回路(8b)に接続され、交流バラスト(1b)の交流電流波形の切替時より一定時間遅らせてパルス電流(P)を発生させ、放電灯(3b)に連続的に供給される交流電流の半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にて一定幅の前記パルス電流(P)を重畳させるパルス発生回路(9b)とで構成された放電灯の点灯回路において、定常点灯時における放電灯 (3b) の点灯電流をセンス抵抗 (7b) にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流 (Pa) を高くするパルス電圧維持回路 (30b) がパルス幅制御回路 (8b) に接続されている」ことを特徴とする。
【００２０】
「請求項６」は「請求項３」の方法(パルス幅をより広くする)を実現する電圧維持回路(40a)(40b)を付加した回路(図17、19)で、「請求項４又は５の放電灯(3a)(3b)の点灯回路のパルス発生回路(9a)(9b)において、定常点灯時における放電灯(3a)(3b)の点灯電流をセンス抵抗(7a)(7b)にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流(Pb)の幅を大きくするパルス幅用電圧維持回路(40a)(40b)がパルス幅制御回路(8a)(8b)に接続されている」ことを特徴とする。
【００２１】
「請求項７」は「請求項４〜６の放電灯点灯回路」を用いた光源装置に関し、「請求項４〜６に記載した放電灯点灯回路と、凹面反射面部(r1)の中央に放電灯取付部(r2)が設けられているリフレクタ(R)と、そのシール部(m)が前記放電灯取付部(r2)に装着されている放電灯(3a)(3b)とで構成された」ことを特徴とし、「請求項８」の光学機器は「請求項７の光源装置と、光源装置に装着された放電灯(3a)(3b)からの光を前方のスクリーンに照射する光学系とで構成される」ことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に従って詳述する。実施例１[図４〜６]は、フリッカを防止するためのパルス発生回路(9a)を備えた直流用放電灯点灯回路である。バラスト(1a)は直流用で、前記バラスト(1a)にイグナイタ(2a)が直列に接続されており、イグナイタ(2a)に直流用の放電灯(3a)が接続されている。
【００２３】
直流バラスト(1a)は、直流電源(Da)、後述する一対の平滑コンデンサ(5a)間のアース側に接続され、点灯電流を検出するためのセンス抵抗(7a)、前記センス抵抗(7a)にて放電灯(3a)の点灯電流をセンス電圧として検出し、このセンス電圧をもとに次に述べるスイッチング部(4a)を制御して直流電源(Da)からの供給電流をパルス幅制御するパルス幅制御回路(8a)、パルス幅制御回路(8a)からの制御信号に応じてスイッチング動作して前述のように直流電源(Da)からの供給電流をパルス幅制御するスイッチング部(4a)、スイッチング部(4a)から出力されたスイッチング波形を平滑するための一対の平滑コンデンサ(5a)並びにパルス幅制御回路(8a)に接続され、定常供給直流電流にパルス電流(P)を重畳させるパルス発生回路(9a)とで構成されている。
【００２４】
前記パルス幅制御回路(8a)にはセンス抵抗(7a)からの放電灯電流信号に基づく電圧信号及び直流パルス発生回路(9a)からのパルス信号が入力し、これらを合成した形でパルス幅制御を行う結果、放電灯(3)への供給電流は図５に示すようなパルス電流(P)が重畳した波形の動作電流が出力される。
【００２５】
図６に前記直流パルス発生回路(9a)の詳細を示す。直流パルス発生回路(9a)は、パルス発振回路(10a)、点灯電流信号を増幅するアンプ(11a)、後述する機能を有する分圧回路(12a)、パルス発振回路(10a)に接続されており、パルス発振回路(10a)からのパルス信号を分圧回路(12a)に加えるためのトランジスタ(13a)で構成されている。パルス発振回路(10a)は矩形波を発振する回路であり、その発振波形はパルス発生時間が短く、パルス間隔が長いデューティーの異なる波形である。パルス発振回路(10a)にはパルス幅を決定する可変抵抗(14a)、パルス間隔を決定する可変抵抗(15a)が設けてあり、次段のトランジスタ(13a)のコレクタにはパルス高さを決定するための可変抵抗(16a)が設けてあり、それぞれ別個に調整することであるパルス電流(P)のパルス幅、パルス間隔、パルス高さを自由に変えることができる。前記トランジスタ(13a)のエミッタはアース(17a)に接続されている。
【００２６】
電流信号増幅アンプ(11a)は、前記点灯電流信号を後述の分圧処理できるレベルまで引き上げるためのアンプである。電流信号増幅アンプ(11a)とパルス幅制御回路(8a)との間に直列接続された分圧回路(12a)は、接続点(C1)の両側に直列接続された抵抗(121a)(123a)、コレクター側がアース(17)に接続されたトランジスタ(13a)のコレクタと前記接続点(C1)との間に接続された前述のパルス高さを決定するための可変抵抗(16a)、前記抵抗(123a)の出力側接続点(C3)とアース(17a')との間に接続された分圧抵抗(122a)とで構成されている。
【００２７】
直流放電灯(3a)の点灯動作を行うと、点灯前は高電圧を必要とするためにその始動時にはイグナイタ(2a)が作動して高電圧を直流放電灯(3a)に印加する。点灯後は電圧が下がり、イグナイタ(2a)が停止して定常点灯状態となり、電圧は徐々に上昇する。この点は後述する交流放電灯(3b)においても同じである。定常点灯状態において、前述のように電極(E1)(E2)の表面は時間と共に次第に荒れ、凸起(e1)(e2)…の発生が発生する。実施例１の回路では、定常点灯時、パルス発生装置(9a)が作動して供給直流電流に一定間隔で最適のパルス幅、パルス間隔、パルス高さのパルス電流(P)が重畳されて直流放電灯(3a)に供給され、放電の起点が別の位置に移動しようとするとき、瞬間的なパルスエネルギにより、現放電ポイントが再び電子放出位置として最も有力なポイントとして固定される。そして付加的に発生すると考えられる現象、即ち電極(E1)(E2)の表面がパルス電流(P)によって微視的に溶かされて前記電極表面の荒れが解消される。
【００２８】
即ち、パルス発生回路(9a)のパルス発振回路(10a)がパルスを発生するとパルスに応じてトランジスタ(13a)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12a)の可変抵抗(16a)をアース(17a)に接続する。その結果、電流信号増幅アンプ(11a)にて増幅された点灯電流信号は接続点(C1)で分流し、抵抗(123a)(122a)と可変抵抗(16a)に流れ、それぞれ抵抗(122a)と可変抵抗(16a)の抵抗値に応じた電圧値を発生させ、抵抗(122a)の電圧がパルス幅制御回路(8a)に印加される。
【００２９】
いま、抵抗(121a)を流れる点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122a)に流れる電流を(i1)、抵抗(16a)に流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値を(R0)(R1)(R2)とすると、パルス発振回路(10a)から出力されたパルス(p0)とパルス(p0)の間では、トランジスタ(13a)がオフとなっているので、抵抗(122a)に流れる電流は(i0)となり、抵抗(122a)に発生する電圧は(i0)・(R1)となる。この電圧はアンプ(11)に入力する前の点灯電流信号値に基づく電圧(定常点灯時の標準電圧＝(V))に等しく、図５の定常供給直流電流が(パルス電流(P)が重畳していない部分)直流バラスト(1a)から出力されるようになる。
【００３０】
これに対してパルス発振回路(10a)からパルス(p0)が出力されると、そのパルス発生時間の間、トランジスタ(13a)はオンとなり、接続点(C1)から電流(i2)が分岐して可変抵抗(16a)に流れ、抵抗(122a)には電流(i1=i0―i2)が流れ、抵抗(122a)に発生する電圧(i1・R1＜i0・R1又は(V))は低下する。その結果、パルス幅制御回路(8a)はランプ電流値が低下したと判断して、パルス出力時間だけ電圧低下分だけ供給電流を増加させる。これがパルス電流(P)として定常供給直流電流に重畳される。そして、それぞれの抵抗(122a)(16a)に流れる電流(i1)(i2)はそれぞれの抵抗値(R1)(R2)に比例するため、可変抵抗(16a)の抵抗値を変えることで、抵抗(122a)に発生する電圧を変えることができ、パルス幅制御回路(8a)によるパルス発生時間における供給電流量を変えること、即ちパルス高さを変えることができる。
【００３１】
このようにして、パルス発生時間だけ直流放電灯(3a)に供給される電力量(ここでは電流量)を一時的に増加させ、この瞬間的なパルスエネルギにより現放電ポイントを放電ポイントとして固定する。この時、パルス幅だけ電極(E1)(E2)を急激に加熱させて電極表面を瞬間的に溶融し、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…を瞬時に溶かして電極表面を微視的に滑らかにしていることも考えられる。これにより、主として前記パルス重畳による起点移動抑制と、付加的に発生し起点移動の原因の１つと考えられている電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられ、フリッカの無い安定した放電(F)を長時間にわたって維持することができる。図５にパルス電流(P)を重畳した直流電流波形を示す。
【００３２】
次にこの発明の実施例２(交流点灯の場合)について説明する。図７は本実施例のフリッカを防止するためのパルス発生回路(9b)を備えた交流放電灯点灯回路である。バラスト(1b)は交流用で、直流の場合と同様に、イグナイタ(2b)が直列に接続されており、イグナイタ(2b)に交流用の放電灯(3b)が接続されている。
【００３３】
バラスト(1b)の構造は、フルブリッジ回路(F)が付加されているだけで、基本的には直流用と同じである。交流バラスト(1b)は、直流電源(Db)、後述する一対の平滑コンデンサ(5b)間のマイナス側に接続され、点灯電流を検出するためのセンス抵抗(7b)、前記センス抵抗(7b)にて放電灯(3b)の点灯電流をセンス電圧として検出し、このセンス電圧をもとに次に述べるスイッチング部(4b)を制御して直流電源(Db)からの供給電流をパルス幅制御するパルス幅制御回路(8b)、パルス幅制御回路(8b)からの制御信号に応じてスイッチング動作して前述のように直流電源(Db)からの供給電流をパルス幅制御するスイッチング部(4b)、スイッチング部(4b)から出力されたスイッチング波形を平滑するための一対の平滑コンデンサ(5b)並びにパルス幅制御回路(8b)に接続され、定常供給直流電流にパルス電流を重畳させるパルス発生回路(9b)、平滑した直流電流を交流に変換するためのフルブリッジ回路(F)並びに定常供給交流電流にパルス電流を重畳させる交流用パルス発生回路(9b)とで構成されている。
【００３４】
直流の場合と同様、パルス幅制御回路(8b)にはセンス抵抗(7)からの放電灯電流信号に基づく電圧信号及び交流用タイミング制御パルス発生回路(9b)からのパルス信号が入力信号として接続されている。交流用パルス発生回路(9b)はフルブリッジ制御回路(F)から信号を受け、フルブリッジ回路(F)と同期してフルブリッジ回路(F)の反転動作時(波形のエッジ部分)或いはこれを避け、矩形波交流電流の波形の平坦な部分で必要なタイミングでパルスを発生する。即ち、矩形波の供給交流電流の立ち上がりと同時又はこれより若干時間を遅らせてパルスを発生させる。
【００３５】
パルス幅制御回路(8b)はこれらを合成した形でパルス幅制御を行う結果、放電灯(3b)への供給電流は図８に示すようなパルス電流(P)が重畳した波形となる。即ち、前述のように矩形波交流供給電流の立ち上がりと同時にパルス電流(P)を発生させ、これを重畳した場合、破線で示すように矩形波交流電流の立ち上がり部分に短時間のパルス電流(P)の重畳が見られ、パルス発生タイミングに若干の遅延時間を設けた場合には、矩形波交流電流の平坦部分の中央部分に実線で示すパルス電流(P)が重畳する事となる。ただし、遅延回路の時定数によりこのパルス電流(P)の重畳は矩形波交流電流の後半部分に重畳する事はない。図９に交流用パルス発生回路(9b)の詳細を示す。
【００３６】
交流用パルス発生回路(9b)は、フルブリッジ制御回路(F)からのフルブリッジ制御信号を受け、波形の切替時より一定時間(t)だけ遅らせて(同時でもよい)パルスを発生させるための遅延回路(21b)、遅延回路(21b)からの信号入力によりトリガ信号を出力するトリガ回路(22b)、及びトリガ回路(22b)からのトリガー信号でパルスを発生させる単一パルス発生回路(10b)、点灯電流信号を増幅するアンプ(11b)、前述同様、パルス非発生時では増幅した点灯電流信号のレベルを増幅前の元のレベルに戻してパルス幅制御回路(8b)に出力し、パルス発生時には見掛けの点灯電流信号値を低下させてパルス幅制御回路(8b)に出力する分圧回路(12b)、単一パルス発生回路(10b)からのパルス信号を分圧回路(12b)に加え、前記パルス発生時の見掛けの点灯電流信号値を低下を生じさせるためのトランジスタ(13b)とで構成されている。
【００３７】
単一パルス発生回路(10b)はいわゆるワンショットマルチ回路であり、パルス幅を決定する抵抗(14b)が設けられており、次段のトランジスタ(13b)のコレクタにはパルス高さを決定するための抵抗(16b)が接続されておりそれぞれ別個に調整することができる。なお、切替時と同じタイミングでパルスを発生させる場合は、遅延回路(21b)は不要である。
【００３８】
電流信号増幅アンプ(11b)及び分圧回路(12b)の構成及び作用は直流の場合(11a)(12a)と同じであるので、その説明は直流の場合を引用して省略する。
【００３９】
前記の場合において、波形の切替時より一定時間(t)だけ遅らせてパルスを発生させる場合、フルブリッジ制御回路(F)からのフルブリッジ制御信号を遅延回路(21b)が受け、フルブリッジ制御信号が入力してから設定時間(t)だけ経過したところでオン・オフ動作を繰り返す。トリガ回路(22b)は遅延回路(21b)のオン・オフのタイミングに合わせてトリガ信号にを単一パルス発生回路(10b)に出力し、単一パルス発生回路(10b)はこれを受けてパルス信号を出力する。パルス信号の幅はパルス幅設定可変抵抗(14b)にて調節することができる(図10参照)。
【００４０】
単一パルス発生回路(10b)からトランジスタ(13b)にパルス信号が出力した場合、及びパルス信号の間の状態は直流の場合と同じで、パルス発生回路(9b)の単一パルス発振回路(10b)がパルスを発生するとパルスに応じてトランジスタ(13b)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12b)の可変抵抗(16b)がアース(17b)に接続され、増幅点灯電流信号は接続点(C1)で分流し、抵抗(122b)と可変抵抗(16b)に流れる。
【００４１】
いま、抵抗(121b)を流れる点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122b)に流れる電流を(i1)、抵抗(16b)に流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値を(R0)(R1)(R2)とすると、単一パルス発振回路(10b)から出力されたパルスとパルスの間では、直流の場合と同様、抵抗(122a)にはアンプ(11)に入力する前の点灯電流信号値(定常点灯時の標準電圧)に等しい電圧(i0)・(R1)が発生し、これがパルス幅制御回路(8b)に入力されて定常供給交流電流(パルス電流(P)が重畳していない部分)が交流バラスト(1b)から出力されるようになる。
【００４２】
これに対して単一パルス発振回路(10b)からパルスが出力されると、そのパルス発生時間の間、トランジスタ(13b)はオンとなり、接続点(C1)から電流(i2)が分岐して可変抵抗(16b)に流れ、抵抗(122b)には電流(i1=i0−i2)が流れ、抵抗(122b)に発生する電圧(i1・R1＜i0・R1又は(V))は低下する。その結果、パルス幅制御回路(8b)はランプ電流値が低下したと判断して、単一パルス発振回路(10b)からのパルス出力時間だけ供給電流を増加させる。これがパルス電流(P)として定常供給交流電流に重畳される。なお、直流の場合と同様で、可変抵抗(16b)の抵抗値を変えることで、パルス高さを変えることができる。パルス電流(P)の重畳のタイミングとしては遅延回路(21b)を操作することによって自由に選択することができる。遅延回路(21b)を省略或いは遅延時間(t)を０とした場合、フルブリッジ制御信号の切り替えタイミングと同じタイミングでパルス電流(P)が定常供給交流電流に重畳することになる。ここではパルス電流(P)の重畳タイミングとして矩形定常供給交流電流の立ち下がり部分を避けている。
【００４３】
このようにして、直流の場合と同様、パルス発生時間だけ直流放電灯(3b)に供給される電力量(ここでは電流量)を一時的に増加させ、この瞬間的なパルスエネルギにより現放電ポイントを放電ポイントとして固定する。この時、電極(E1)(E2)を急激に加熱させて電極表面を溶融し、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…を微視的に溶かして電極表面を滑らかにしていることも付加的に起こっていると考えられる。これにより、前述同様、パルス重畳による起点移動抑制、付加的に発生していると考えられ、起点移動の原因となる電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられフリッカの無い、安定した放電を長時間にわたって維持することができる。図10にパルス電流(P)を重畳した直流電流波形を示す。
【００４４】
次にこの発明の実施例３について説明する。図11は実施例１のパルス発生回路(9a)「図６参照」にパルス高さをより高くするための電圧維持回路(30a)を加えた直流用放電灯点灯回路で、[実施例１]のフリッカを防止するためのパルス発生回路(9a)に加え、電極(E1)(E2)の表面、特に先端部分への析出物(S)の堆積による電極間距離(L)の狭隘化に起因する放電灯(3a)の電圧低下を防止するための電圧維持回路(30a)を追加したものである。図13のパルス電流(P)の破線部分(Pa)は実施例３のパルス高電圧維持回路(30a)のによるパルス電流(P)の嵩上げ効果部分である。
【００４５】
パルス高電圧維持回路(30a)は、アンプ(11a)の出力側に接続されたタイマー回路(31a)、維持電圧設定機能(33a)を有する比較回路(32a)、パルス発振回路(10a)と前記比較回路(32a)の出力間を接続する抵抗(34a)、ベースが前記比較回路(32a)に接続され、そのコレクタが抵抗(35a)を介して分圧回路(12a)の接続点(C2)に接続され、そのエミッタがアース(17a'')に接続されたトランジスタ(36a)とで構成されている。
【００４６】
直流放電灯(3a)を点灯した場合、前述のように、最初は電圧が低く時間の経過と共に次第に電圧が上がり、その後は直流放電灯(3a)によって定まる一定の電圧で点灯する。この点は後述する交流放電灯(3b)においても同じである。一例として直流バラスト(1a)の出力電流と２００Ｗ点灯電圧の関係を図22に示す。
【００４７】
点灯電圧が一定の範囲内(定常点灯)では直流バラスト(1a)は定電力を維持するために出力電流を制御している。つまり直流バラスト(1a)の出力電流から点灯電圧を知ることができる。パルス高電圧維持回路(30a)においてタイマー回路(31a)は放電灯点灯後、電圧が一定になるまで待機するためのタイマーで、設定時間(0〜n)経過後の定常点灯状態となった時点で、電流信号アンプ(11a)の出力電圧(センス電圧のｎ倍)を比較回路(32a)に伝える。比較回路(32a)はその時点で点灯電流信号に基づく前記出力電圧(センス電圧のｎ倍)と維持電圧設定値(即ち、基準電圧)を比較し電流信号に基づく電流信号アンプ(11a)の出力電圧が維持電圧設定値(基準電圧)を越えていれば、センス電圧が高くなっている事を表し、これはセンス抵抗(7a)を流れる点灯電流が増加していることを意味する。直流放電灯(3a)に供給される電力は一定となるように制御されているため、点灯電流の増加は点灯電圧の低下を意味する。
【００４８】
即ち、基準電圧より電流信号アンプ(11a)の出力電圧が高くなると点灯電圧が低下している(即ち、電極間距離(L)が析出物(S)にて狭くなっている)と判断し、次段のトランジスタ(36a)をオン可能な状態にし、後述するようにパルス発振回路(10a)のパルス(p0)発信のタイミングで、トランジスタ(36a)をオンにし、分圧回路(12a)に対して分圧抵抗(35a)を追加する。なお、ここで「次段のトランジスタ(36a)が比較回路(32a)によってオン可能な状態になる」というのは、基準電圧より電流信号アンプ(11a)の出力電圧が高い場合、前記トランジスタ(36a)のベースをアース(図示せず)に接続しないと言うことを意味し、逆に、基準電圧より電流信号アンプ(11a)の出力電圧が低い場合、前記トランジスタ(36a)のベースをアース(図示せず)に接続すると言うことを意味する。これにより、後述するように、抵抗(34a)を通ってパルス(p0)がトランジスタ(36a)のベースに印加した時、前者の場合はトランジスタ(36a)が作動し、逆に後者の場合には作動しないということになる。
【００４９】
これを更に詳細に説明する。分圧回路(12a)の抵抗(121a)を流れる増幅点灯電流信号を(i0)とし、トランジスタ(36a)のオフ時において、抵抗(122a)を流れる電流を(i1)、可変抵抗(16a)を流れる電流を(i2)、トランジスタ(36a)のオン時において、抵抗(122a)を流れる電流を(i4)、可変抵抗(16a)を流れる電流を(i5)、抵抗(35a)を流れる電流を(i3)とし、それぞれの抵抗値(R0)(R1)(R2)(R3)とする。いま、定常点灯状態になるとタイマー回路(31a)が作動し、比較回路(32a)が比較動作を開始する。パルス発生回路(9a)のパルス発振回路(10a)がパルス(p0)を発生するとパルス(p0)に応じてトランジスタ(13a)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12a)の可変抵抗(16a)をアース(17a)に接続し、前述のように定常供給直流電流にパルス電流(P)を重畳させる。
【００５０】
一方、比較回路(32a)の一方の入力端子にはタイマー回路(31a)を介して点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が印加されており、他方の入力端子に接続されている維持電圧設定機能(33a)の基準電圧と比較される。維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した増幅点灯電流信号の電圧(ｎ×センス電圧)が低い場合には、点灯電流も小さく従って点灯電圧は充分高いものと判断され、比較回路(32a)はトランジスタ(36a)のベースをアースに接続し、パルス発振回路(10a)から出力されたパルス(p0)が抵抗(34a)を通ってトランジスタ(36a)のベースに流れたとしてもアースされてしまい、トランジスタ(36a)はオフ状態を保つ。その結果、分圧回路(12a)の増幅点灯電流信号(i0)は、接続点(C1)(C3)で分流して電流(i1)(i2)となり、可変抵抗(16a)と抵抗(122a)とに流れ、実施例１の場合と同じくパルス電流(P)が定常供給直流電流に重畳することになる。これによって放電ポイントが固定され、フリッカが解消される。この時、間欠的に電極(E1)(E2)が加熱され、フリッカの原因となる電極表面の凸起(e1)(e2)…の間欠的溶融消失が起こっていることも考えられる。
【００５１】
これに対して維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した増幅点灯電流信号の電圧(ｎ×センス電圧)が高い場合には、逆に点灯電流が高くなっているので、点灯電圧は低くなっていると判断され、比較回路(32a)はトランジスタ(36a)のベースをアースから遮断してトランジスタ(36a)をオン可能な状態とする。パルス発振回路(10a)からは一定の間隔でパルス(p0)が発信されており、抵抗(34a)を介してパルス(p0)がトランジスタ(36a)のベースに印加し、パルス(p0)幅だけトランジスタ(36a)をオンさせる。トランジスタ(36a)がオンになると、接続点(C1)(C3)に加えて接続点(C2)から抵抗(35a)に電流(i3)が流れ、前記可変抵抗(16a)と抵抗(122a)の電流(i1)(i2)が電流(i4)(i5)に低下する。その結果、更に低下した電圧[電流(i4)・抵抗値(R1)＜(i1)・(R1)]がパルス幅制御回路(8a)に印加される。これにより、パルス幅制御回路(8a)は更に低下した電圧(i4)・(R1)に比例して前述の場合よりも大きい電力(電流量)を重畳するようにスイッチング回路(4a)を制御する。なお、トランジスタ(13a)(36a)とは同タイミングにて同幅だけオンになるので、これにより破線で示す加算分が上乗せされ、定常供給直流電流にはより高いパルス電流(Pa)が重畳されることになる。
【００５２】
このようにフリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面の析出物(S)を溶かすためのパルス電流(Pa)が更に重畳され、その結果、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…の溶融消滅と同時に析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)が広がる。前記電極間距離(L)が広がると、点灯電圧が上昇し(即ち、点灯電流が減少し)、これがタイマ回路(31a)を通して比較回路(32a)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より点灯電圧が高くなると比較回路(32a)が前述のようにトランジスタ(36a)をオフ状態とし、抵抗(35a)への電流(i3)の分流を停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pa)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻る。
【００５３】
次に、本発明の実施例４について説明する。図14に実施例４のパルス発生回路を示す。目的は[実施例３]と同じで放電ポイントの固定並びに付加的と考えられるが微視的には発生していると考えられる電極表面に形成された凸起(e1)(e2)…と析出物(S)を溶融・解消するためにパルス高さを変更するものである。図１５に本実施例のパルス高電圧維持回路(30b)の詳細を示す。構成は実施例２にパルス高電圧維持回路(30b)を付加したもので、パルス高さ変更作用は実施例３の直流の場合と同じであり、フリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面への析出物(S)を溶かすためのパルス電流(Pa)が更に重畳され、その結果、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…の溶融消滅と同時に析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)が広がる。
【００５４】
前記電極間距離(L)が広がると、前述のように点灯電圧が上昇し、これがタイマ回路(31b)を通して比較回路(32b)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33b)の基準値より点灯電圧が高くなると比較回路(32b)がトランジスタ(36b)をオフ状態とし、抵抗(35b)への電流(i3)の分流を停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pa)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻るものであり、その構成並びにその作用効果については実施例３を援用して実施例４の説明に代える。なお、パルス電流(P)及びその増加分(Pa)の重畳タイミングについては実施例２と同じであり、実施例２の説明を援用して実施例４の説明に代える。
【００５５】
次に、実施例５について説明する。この場合は実施例３と異なり、重畳されるパルス電流(P)の幅が拡大される場合で、図18にその波形を示す。(Pb)はその増加幅分を示す。図17に本実施例５のパルス幅電圧維持回路(40b)の詳細を示す。この場合は、図12の実施例３と比較して、パルス発生回路(10a)に設けられたパルス幅を変更するための可変抵抗(14a)に代えてパルス幅を変更するためのコンデンサ(14a')が用いられている点、トランジスタ(36a)のコレクタに接続されている抵抗(35a)とパルス発振回路(10a)と比較回路(32a)の出力間を接続する抵抗(34a)を取り、その代りに前記パルス幅を調整するコンデンサ(14a')とパルス発振回路(10a)との間と前記トランジスタ(36a)のコレクタとの間にコンデンサ(35a')が接続されている点で相違する以外は一致する。一致部分の構成については実施例３の説明を援用する。
【００５６】
次に、実施例５の作用について説明する。放電灯(3a)を点灯し、定常状態に至ると前述のようにタイマー回路(31a)が作動し、比較回路(32a)の比較動作が始動する。この状態において、分圧回路(12a)の抵抗(121a)を流れる増幅点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122a)を流れる電流を(i1)、可変抵抗(16a)を流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値(R0)(R1)(R2)とする。パルス発生回路(9a)のパルス発振回路(10a)がパルス(p0)を発生するとパルス(p0)に応じてトランジスタ(13a)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12a)の可変抵抗(16a)をアース(17a)に接続し、パルス電流(P)を定常供給直流電流に重畳させる。
【００５７】
一方、比較回路(32a)の一方の入力端子にはタイマー回路(31a)を介して点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が印加されており、他方の入力端子に接続されている維持電圧設定機能(33a)の基準電圧比と比較される。維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が高い(即ち、センス電流が高い)場合には、点灯電圧は低くなっていると判断され、この場合前述の場合と異なり、比較回路(32a)はトランジスタ(36a)のベースに電圧を印加してトランジスタ(36a)をオン状態とする。
【００５８】
この状態でパルス発振回路(10a)から一定の間隔でパルス(p0)が発信されるとトランジスタ(13a)がオン・オフを繰り返すのであるが、ここでトランジスタ(36a)がオンの場合、コンデンサ(14a')(35a')は並列接続となり、コンデンサ容量が増加する。したがってこの増加したコンデンサ容量に対応した時間だけパルス発振回路(10a)から発振されるパルス(p0)の幅が広くなる。その結果、トランジスタ(36a)のオン時間が長くなり、抵抗(122a)を流れる電流(i1)の時間が長くなる。この通電時間に合わせて、パルス幅制御回路(8a)のパルス電流出力時間も拡大され、破線で示す加算分(Pb)が上乗せされ定常供給直流電流にはより幅の広いパルス電流(Pb)が重畳されることになる。
【００５９】
このようにフリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面への析出物(S)を溶かすためのパルス電流拡張分(Pb)が更に重畳され、その結果、主として放電ポイントの固定が行われると共に付加的に電極表面に発生した微視的な凸起(e1)(e2)…の溶融消滅や析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)の拡大などが発生する。前記電極間距離(L)が広がると、点灯電圧が上昇し、これがタイマ回路(31a)を通して比較回路(32a)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33a)の設定値より点灯電圧が高くなると比較回路(32a)の出力が０となり、トランジスタ(36a)がオフとなり、コンデンサー(35a')の充放電も停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pb)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻る。なお、この場合パルス間隔はパルス発振回路(10a)に設けたパルス間隔調節用の抵抗(15a)の抵抗値に支配されることになる。
【００６０】
これに対して維持電圧設定機能(33a)の電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が低い(＝センス電流が低い)場合、点灯電圧が高くなっている判断され、比較回路(32a)によりトランジスタ(36a)がオフとなり、トランジスタ(36a)は作動しない。従って、コンデンサ(35a')も作動せず、それ故、パルス発振回路(10a)に接続されているコンデンサ(14a')のみが作動し、実施例１の場合と同じパルス幅にてパルス電流(P)が定常供給直流電流に重畳することになる。これによって主として放電ポイントの固定が行われる。また、付加的に間欠的に電極(E1)(E2)が加熱されることによって、フリッカの原因となる電極表面の凸起(e1)(e2)…の間欠的溶融消失が図られることもあると考えられる。
【００６１】
最後に、実施例６について簡単に説明する。この場合は実施例４を実施例５に従って変化させた場合で、実施例４との構成上の違いは図1５の実施例４と比較して、単一パルス発生回路(10b)に設けられたパルス間隔を変更するための可変抵抗(14b)に代えてコンデンサ(15b')が用いられている点、トランジスタ(36a)のコレクタに接続されている抵抗(35a)とパルス発振回路(10a)と比較回路(32a)の出力間を接続する抵抗(34a)を取り、その代りに前記パルス間隔を調整するコンデンサ(15b')とパルス発振回路(10a)との間と前記トランジスタ(36b)のコレクタとの間にコンデンサ(35b')が接続されている点で相違する以外は一致する。一致部分の構成については実施例４の説明を援用する。
【００６２】
次に、実施例６の作用について説明する。放電灯(3b)を点灯し、定常状態に至ると前述のようにタイマー回路(31b)が作動し、比較回路(32b)の比較動作が始動する。この状態において、分圧回路(12)の抵抗(121b)を流れる増幅点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122b)を流れる電流を(i1)、可変抵抗(16b)を流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値(R0)(R1)(R2)とする。パルス発生回路(9b)のパルス発振回路(10b)がパルスを発生するとパルスに応じてトランジスタ(13b)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12b)の可変抵抗(16b)をアース(17b)に接続する。
【００６３】
ここで比較回路(32b)の一方の入力端子にはタイマー回路(31b)を介して灯電流信号の増幅点電圧(ｎ×センス電圧)が印加されており、他方の入力端子に接続されている維持電圧設定機能(33b)の基準電圧と比較される。維持電圧設定機能(33b)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が高い(センス電流が大きい)場合には、点灯電圧が低くなっている判断され、比較回路(32b)からの出力によりトランジスタ(36b)がオンとなり、コンデンサ(35b')が充放電する。
【００６４】
前述のようにこの場合、コンデンサ(35b')はパルス発振回路(10b)のコンデンサ(15b')と並列接続になり、その容量が増すので、パルス発振回路(10b)から出力されるパルス(p0)のパルス幅が拡張される。従って、単一パルス発振回路(10b)に接続されたトランジスタ(13b)のオン時間が長くなり、その結果、抵抗(122b)を流れる電流(i1)の時間が長くなる。この通電時間に合わせて、パルス幅制御回路(8b)のパルス電流出力時間も拡大され、破線で示す加算分(Pb)が上乗せされ定常供給直流電流にはより幅の広いパルス電流(Pb)が重畳されることになる。
【００６５】
このようにフリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面への析出物(S)を溶かすためのパルス電流拡張分(Pb)が更に重畳され、その結果、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…の溶融消滅と同時に析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)が広がる。前記電極間距離(L)が広がると、点灯電圧が上昇し、これがタイマ回路(31a)を通して比較回路(32a)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33a)の設定値より点灯電圧が低くなると比較回路(32a)の出力が０となり、トランジスタ(36a)がオフとなり、コンデンサー(35a')の充放電が停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pb)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻る。なお、この場合パルス間隔はパルス発振回路(10a)に設けたパルス間隔調節用のコンデンサ(15a')の容量に支配されることになる。
【００６６】
逆に、維持電圧設定機能(33b)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が小さい(センス電流が小さい)場合には、点灯電圧は十分高いと判断され、比較回路(32b)からの出力はなく、トランジスタ(36b)はオフ状態を保ち、コンデンサ(35b')は充電されず、分圧回路(12b)の増幅点灯電流信号(i0)は、接続点(C1)(C3)で分流して電流(i1)(i2)となり、可変抵抗(16b)と抵抗(122b)とに流れ、実施例２の場合と同じパルス幅にてパルス電流(P)が定常供給直流電流に重畳することになる。これによって間欠的に電極(E1)(E2)が加熱され、主として放電ポイントの固定が行われる。また、場合によっては間欠的に電極(E1)(E2)が加熱されることによって、フリッカの原因となる電極表面の凸起(e1)(e2)…の間欠的溶融消失が図られていると考えられる。
【００６７】
本発明にかかる放電灯(3a)(3b)は、リフレクタ(R)に装着して使用され、たとえばプロジェクターのような光学機器に装着され、その光源として使用される。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、点灯時のフリッカを従来の点灯方法に比べて大幅に低くすることができるだけでなく、析出物による電極間距離の狭隘化防止に対しても有効であり、優れた画質を長期間にわたって保つ上で長時間にわたるアークの安定性(すなわち、フリッカが発生しないこと)と明るさ維持が要求されるプロジェクターのような光学機器に採用され始めているショートアーク型放電灯にとって特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される放電灯の断面図
【図２】図１の電極先端部分の拡大断面図
【図３】図２の電極先端部分に発生した突起によってフリッカが生じている状態を示す拡大断面図
【図４】本発明の実施例１の直流放電灯用点灯回路図
【図５】図４の回路によって生成される出力波形の図面
【図６】図４のパルス発生回路図
【図７】本発明の実施例２の交流放電灯用点灯回路図
【図８】図７の回路によって生成される出力波形の図面
【図９】図７のパルス発生回路図
【図１０】図９のタイミングチャート図面
【図１１】本発明の実施例３の直流放電灯用点灯回路図
【図１２】図１１のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図１３】図１１の回路によって生成される出力波形の図面
【図１４】本発明の実施例４の交流放電灯用点灯回路図
【図１５】図１４のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図１６】図１４の回路によって生成される出力波形の図面
【図１７】本発明の実施例５のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図１８】図１７の回路によって生成される出力波形の図面
【図１９】本発明の実施例６のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図２０】図１９の回路によって生成される出力波形の図面
【図２１】放電灯の電圧とバラスト出力電流の関係を示すグラフ
【図２２】放電灯の電圧とバラスト出力電力の関係を示すグラフ
【図２３】従来の直流放電灯用点灯回路図
【図２４】図２４の回路によって生成される出力波形の図面
【図２５】従来の交流放電灯用点灯回路図
【図２６】図２５の回路によって生成される出力波形の図面
【符号の説明】
(3a) 直流放電灯
【発明の属する技術分野】
本発明は放電灯の点灯方法とその回路及び該回路を利用した光源装置並びに該光源装置を具備した光学機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直流用放電灯点灯回路は、基本的に図23に示すように直流バラスト(101)と、イグナイタ(102)とで構成され放電灯(103)を点灯する。直流バラスト(101)は、放電灯(103)の点灯電流をセンス抵抗(107)にてセンス電圧（センス抵抗(107)のセンス電圧＝点灯電流×センス抵抗値）として検出し、センス抵抗(107)で検出したセンス電圧に対応してパルス幅制御回路(108)から出力されたパルス幅信号に応じてＦＥＴスイッチング部(104)をスイッチング動作させ、これによってＦＥＴスイッチング部(104)から出力される点灯電流をパルス幅制御し、続いてこのスイッチングパルス電流を平滑コンデンサ部(105)により平滑化して放電灯点灯に必要な電力(点灯電流×点灯電圧)を安定的に放電灯(103)に供給するようになっている。
【０００３】
イグナイタ(102)はその出力トランス(106)がバラスト(101)の出力回路に直列に接続され、放電灯(103)の始動時にバラスト(101)の出力に重畳して高圧パルスを放電灯(103)に供給し放電灯(103)を始動させる働きを持つ。
【０００４】
放電灯(103)の始動後は放電灯(103)の電極(E1)(E2)間の電圧が下がるため、トリガー回路(10T)が停止し、イグナイタ(102)はその動作を停止する。以後、放電灯(103)には放電灯(103)の動作により定まる直流電圧とバラスト(101)により制御された電流が加えられ一定電力で点灯する(図１及び図24参照）。
【０００５】
放電灯(103)はこの状態で点灯を継続しているが、常時、放電灯(103)の電極(E1)(E2)には大きい点灯電流が継続して流れているため、図２のように初期は滑らかであった電極(E1)(E2)の表面は、点灯時間が長くなると次第に荒れた状態となり、電極(E1)(E2)の表面に凸起(e1)(e2)…が多く発生する(図３参照)。そうすると放電(F)の起点が現在放電している所(e1)(e2)間から他の凸起(e3)又は(e4)へ移動する起点移動が発生し易くなる。起点移動が発生すると光源の状態が変化したことになり、この放電灯(103)を光源とする光学機器においてフリッカ（画面の揺れや変動）が発生する。
【０００６】
また、別の問題として放電灯電極(E1)(E2)の表面へはハロゲンサイクルに起因する析出物が堆積する事があり、これにより電極(E1)(E2)間の距離(L)が当初の状態より狭くなり、放電灯(103)の点灯を続けていると次第に点灯電圧が低下する。点灯電圧が低下すると定電力を保つためにはバラスト(101)からより大きい電流を供給することが必要となり、バラスト(101)の発熱が増加する。一般にはバラスト(101)には保護回路として電流を制限する回路が付加されているため供給電流の制限値を越えると定電力性が維持できなくなり放電灯(103)への出力が低下する。その結果、放電灯(103)を光源とする光学機器において必要な明るさを維持できなくなる。
【０００７】
また、図25に示す交流用放電灯点灯回路においても同様で、交流バラスト(201)と、イグナイタ(202)とで構成され放電灯(203)を点灯する。交流バラスト(201)は、放電灯(203)の点灯電流をセンス抵抗(207)にて点灯電圧として検出し（前出）、前述同様、ＦＥＴスイッチング部(204)にてパルス幅制御し、更に、ＦＥＴスイッチング部(204)から出力されたスイッチングパルス電流を平滑コンデンサ部(205)にて平滑化し、更にフルブリッジ回路(20F)にて交流に変換して放電灯点灯に必要な電力を安定的に放電灯(203)に供給するようになっている(図26参照)。
【０００８】
このような従来の交流用放電灯点灯回路では点灯電圧に応じて交流電流を制御し、定電力で放電灯(203)を点灯する方法が用いられているが、放電灯(203)の点灯を続けていると直流点灯の場合と同様、放電灯電極(E1)(E2)の表面が荒れてきて電極表面(E1)(E2)に凸起(e1)(e2)が発生し、このため放電(F)の起点移動が発生し易くなり、起点移動が発生してこれを光源とする光学機器においてフリッカ（画面の揺れや変動）が発生し動作の障害となる。更に、直流点灯の場合と同様、ハロゲンサイクルに起因する析出物の堆積もあり、放電灯(203)への出力低下による明るさの低下が生じる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題に鑑みてなされたもので、直流・交流点灯中に発生し、フリッカの原因となる放電灯電極の表面の荒れやハロゲンサイクルに起因する析出物を電極の先端に堆積させて電極間距離を次第に短くさせ、明るさを次第に低下させるような原因を解消することができる放電灯の点灯方法とその回路及び該回路を利用した光源装置並びに該光源装置を具備した光学機器の開発を課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
「請求項１」に記載の発明は、「直流放電灯(3a)の点灯中に、該直流放電灯(3a)に連続的に供給される直流電流に一定間隔で間欠的にパルス電流(P)が重畳された動作電流を該放電灯(3a)に印加する」放電灯の点灯方法 ( 図１１、１３ ) において、「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流 (P) の高さを高く変化させる」ことを特徴とする。
また、「請求項２」に記載の発明は、交流用バラスト (1b) において上記の問題を解決するための手段で、「交流放電灯 (3b) の点灯中に、該放電灯 (3b) に連続的に供給される交流電流の半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にて一定幅のパルス電流 (P) を重畳した動作電流を放電灯 (3b) に供給する」放電灯 (3b) の点灯方法において、「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流 (P) の高さを高く変化させる」ことを特徴とする。
【００１１】
即ち、直流バラスト(1a)によって定常点灯時に直流放電灯(3a)に定常供給直流電流を供給して定電力を維持する従来の方法に加え、一定期間毎に間欠的に定常供給直流電流にパルス電流(P)を重畳する点に特徴がある。前述のように放電灯(3a)の電極(Ea1)(Ea2)には大きい電流が継続して流れているため、図２のように初期は滑らかであった電極(E1)(E2)の表面が、点灯時間が長くなると共に図３のように次第に荒れた状態となり、電極(E1)(E2)の表面に凸起(e1)(e2)…が多く発生する。この突起(e1)(e2)…は放電の起点となることが多く、突起(e1)(e2)…の数が増えると放電の起点が移動しやすくなる。これがフリッカの原因と考えられている。
【００１２】
そこで、一定期間毎にパルス電流(P)を重畳することにより放電の起点移動を抑制することが出来るようになった。これは放電の起点が別の位置に移動しようとするとき、瞬間的なパルスエネルギにより、現放電ポイントが再び電子放出位置として最も有力なポイントとして固定されるものと考えられる。即ち、放電ポイントの変動抑制或いは放電ポイントの固定が行われる。また、パルス電流(P)の重畳により電極(E1)(E2)を瞬間的に更に加熱し、電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生の初期において電極(E1)(E2)の表面層を微視的に溶かし凸起(e1)(e2)…を消滅させる場合もあると考えられる。その結果、主として起点移動の固定がなされ、付加的には起点移動の原因となる電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられフリッカの無い、安定した放電(F)を長時間にわたって維持することができる。図５にパルス電流(P)を重畳した動作電流の直流電流波形を示す。重畳するパルス電流(P)のパルス幅、パルス高さ及びパルスの周波数は後述する方式にて適用する放電灯(3a)に応じて最適値を設定する。
【００１４】
交流点灯の場合も直流点灯と同様、一定期間毎に、半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にてパルス電流(P)を重畳することにより前記同様、放電の起点が別の位置に移動しようとするとき、瞬間的なパルスエネルギにより、現放電ポイントが再び電子放出位置として最も有力なポイントとして固定されるものと考えられる。そして、電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…をその発生の初期においてパルス電流(P)によって微視的に溶かす場合もあると考えられ、凸起(e1)(e2)…の発生を防止するものであり、その結果、主として起点移動の固定がなされ、付加的には起点移動の原因となる電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられフリッカの無い、安定した放電を維持することができる。図８にパルス電流(P)を重畳した交流電流波形を示す。重畳するパルス電流(P)のパルス幅、パルス高さは後述する方式にて異なる種類の放電灯(3b)の電極に応じて最適値を設定する。
【００１５】
加えて、請求項１および請求項２に記載の発明は、「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流(P)の高さを高く変化させる」ことを特徴とするので、主として前記起点移動の固定がなされ、付加的に発生すると考えられる前述の電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の解消に加えてハロゲンサイクルに起因する電極(E1)(E2)の表面への析出物(S)の堆積による電極間距離(L)の狭隘化に基づく点灯電圧の低下を防ぐことができるようになる。即ち、定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、更にもう一段パルス高を増加させたパルス電流(Pa)を重畳してパルス高さの高いパルス(Pa)により電極表面の析出物(S)、特に電極(E1)(E2)の先端部分に堆積した析出物(S)を溶かして電極(E1)(E2)間の距離(L)が狭隘化するのを防ぐ。この結果、定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に低下する事を防止し、これにより安定した放電(F)を維持させることができる。
【００１６】
「請求項３」は「請求項１又は２」の改良方法で「定常点灯中に点灯電圧が一定値以下に下がった場合、重畳するパルス電流(Pb)の幅を広く変化させる」ことを特徴とするもので、パルス高さは一定で更にもう一段パルス幅を広くして広くなったパルス電流(Pb)により、より長い時間電極(E1)(E2)を加熱して主として発生する前記起点移動の固定を行い、付加的に発生すると考えられる表面の凸起(e1)(e2)…と共に析出物(S)を溶かし、電極間距離(L)が狭隘化するのを防ぐものである。この結果、点灯電圧が一定値以下に低下する事を防ぎ安定した放電を維持することができる。請求項３は直流、交流の両方に適用できる。
【００１７】
「請求項４」は「請求項１」に記載の放電灯(3a)の直流点灯方法を実現するための点灯回路(図１１)で、「パルス幅制御回路(8a)にて直流放電灯(3a)に定電力を供給する直流バラスト(1a)と、前記直流バラスト(1a)に直列に接続され、前記直流放電灯(3a)に始動電圧を印加するイグナイタ(2a)と、直流バラスト(1a)の前記パルス幅制御回路(8a)に接続され、パルス発生により直流バラスト(1a)の出力電流に一定間隔で間欠的にパルス電流(P)を重畳させるパルス発生回路(9a)とで構成された放電灯の点灯回路において、定常点灯時における放電灯 (3a) の点灯電流をセンス抵抗 (7a) にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流 (Pa) を高くするパルス電圧維持回路 (30a) がパルス幅制御回路 (8a) に接続されている」ことを特徴とする。
【００１８】
「請求項５」は「請求項２」に記載された放電灯(3b)の交流点灯方法を実現するための回路(図１４)で、「パルス幅制御回路(8b)にて交流放電灯(3b)に定電力を供給する交流バラスト(1b)と、前記交流バラスト(1b)に直列に接続され、前記交流放電灯(3b)に始動電圧を印加するイグナイタ(2b)と、交流バラスト(1b)の前記パルス幅制御回路(8b)に接続され、交流バラスト(1b)の交流電流波形の切替時より一定時間遅らせてパルス電流(P)を発生させ、放電灯(3b)に連続的に供給される交流電流の半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にて一定幅の前記パルス電流(P)を重畳させるパルス発生回路(9b)とで構成された放電灯の点灯回路において、定常点灯時における放電灯 (3b) の点灯電流をセンス抵抗 (7b) にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流 (Pa) を高くするパルス電圧維持回路 (30b) がパルス幅制御回路 (8b) に接続されている」ことを特徴とする。
【００２０】
「請求項６」は「請求項３」の方法(パルス幅をより広くする)を実現する電圧維持回路(40a)(40b)を付加した回路(図17、19)で、「請求項４又は５の放電灯(3a)(3b)の点灯回路のパルス発生回路(9a)(9b)において、定常点灯時における放電灯(3a)(3b)の点灯電流をセンス抵抗(7a)(7b)にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流(Pb)の幅を大きくするパルス幅用電圧維持回路(40a)(40b)がパルス幅制御回路(8a)(8b)に接続されている」ことを特徴とする。
【００２１】
「請求項７」は「請求項４〜６の放電灯点灯回路」を用いた光源装置に関し、「請求項４〜６に記載した放電灯点灯回路と、凹面反射面部(r1)の中央に放電灯取付部(r2)が設けられているリフレクタ(R)と、そのシール部(m)が前記放電灯取付部(r2)に装着されている放電灯(3a)(3b)とで構成された」ことを特徴とし、「請求項８」の光学機器は「請求項７の光源装置と、光源装置に装着された放電灯(3a)(3b)からの光を前方のスクリーンに照射する光学系とで構成される」ことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に従って詳述する。実施例１[図４〜６]は、フリッカを防止するためのパルス発生回路(9a)を備えた直流用放電灯点灯回路である。バラスト(1a)は直流用で、前記バラスト(1a)にイグナイタ(2a)が直列に接続されており、イグナイタ(2a)に直流用の放電灯(3a)が接続されている。
【００２３】
直流バラスト(1a)は、直流電源(Da)、後述する一対の平滑コンデンサ(5a)間のアース側に接続され、点灯電流を検出するためのセンス抵抗(7a)、前記センス抵抗(7a)にて放電灯(3a)の点灯電流をセンス電圧として検出し、このセンス電圧をもとに次に述べるスイッチング部(4a)を制御して直流電源(Da)からの供給電流をパルス幅制御するパルス幅制御回路(8a)、パルス幅制御回路(8a)からの制御信号に応じてスイッチング動作して前述のように直流電源(Da)からの供給電流をパルス幅制御するスイッチング部(4a)、スイッチング部(4a)から出力されたスイッチング波形を平滑するための一対の平滑コンデンサ(5a)並びにパルス幅制御回路(8a)に接続され、定常供給直流電流にパルス電流(P)を重畳させるパルス発生回路(9a)とで構成されている。
【００２４】
前記パルス幅制御回路(8a)にはセンス抵抗(7a)からの放電灯電流信号に基づく電圧信号及び直流パルス発生回路(9a)からのパルス信号が入力し、これらを合成した形でパルス幅制御を行う結果、放電灯(3)への供給電流は図５に示すようなパルス電流(P)が重畳した波形の動作電流が出力される。
【００２５】
図６に前記直流パルス発生回路(9a)の詳細を示す。直流パルス発生回路(9a)は、パルス発振回路(10a)、点灯電流信号を増幅するアンプ(11a)、後述する機能を有する分圧回路(12a)、パルス発振回路(10a)に接続されており、パルス発振回路(10a)からのパルス信号を分圧回路(12a)に加えるためのトランジスタ(13a)で構成されている。パルス発振回路(10a)は矩形波を発振する回路であり、その発振波形はパルス発生時間が短く、パルス間隔が長いデューティーの異なる波形である。パルス発振回路(10a)にはパルス幅を決定する可変抵抗(14a)、パルス間隔を決定する可変抵抗(15a)が設けてあり、次段のトランジスタ(13a)のコレクタにはパルス高さを決定するための可変抵抗(16a)が設けてあり、それぞれ別個に調整することであるパルス電流(P)のパルス幅、パルス間隔、パルス高さを自由に変えることができる。前記トランジスタ(13a)のエミッタはアース(17a)に接続されている。
【００２６】
電流信号増幅アンプ(11a)は、前記点灯電流信号を後述の分圧処理できるレベルまで引き上げるためのアンプである。電流信号増幅アンプ(11a)とパルス幅制御回路(8a)との間に直列接続された分圧回路(12a)は、接続点(C1)の両側に直列接続された抵抗(121a)(123a)、コレクター側がアース(17)に接続されたトランジスタ(13a)のコレクタと前記接続点(C1)との間に接続された前述のパルス高さを決定するための可変抵抗(16a)、前記抵抗(123a)の出力側接続点(C3)とアース(17a')との間に接続された分圧抵抗(122a)とで構成されている。
【００２７】
直流放電灯(3a)の点灯動作を行うと、点灯前は高電圧を必要とするためにその始動時にはイグナイタ(2a)が作動して高電圧を直流放電灯(3a)に印加する。点灯後は電圧が下がり、イグナイタ(2a)が停止して定常点灯状態となり、電圧は徐々に上昇する。この点は後述する交流放電灯(3b)においても同じである。定常点灯状態において、前述のように電極(E1)(E2)の表面は時間と共に次第に荒れ、凸起(e1)(e2)…の発生が発生する。実施例１の回路では、定常点灯時、パルス発生装置(9a)が作動して供給直流電流に一定間隔で最適のパルス幅、パルス間隔、パルス高さのパルス電流(P)が重畳されて直流放電灯(3a)に供給され、放電の起点が別の位置に移動しようとするとき、瞬間的なパルスエネルギにより、現放電ポイントが再び電子放出位置として最も有力なポイントとして固定される。そして付加的に発生すると考えられる現象、即ち電極(E1)(E2)の表面がパルス電流(P)によって微視的に溶かされて前記電極表面の荒れが解消される。
【００２８】
即ち、パルス発生回路(9a)のパルス発振回路(10a)がパルスを発生するとパルスに応じてトランジスタ(13a)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12a)の可変抵抗(16a)をアース(17a)に接続する。その結果、電流信号増幅アンプ(11a)にて増幅された点灯電流信号は接続点(C1)で分流し、抵抗(123a)(122a)と可変抵抗(16a)に流れ、それぞれ抵抗(122a)と可変抵抗(16a)の抵抗値に応じた電圧値を発生させ、抵抗(122a)の電圧がパルス幅制御回路(8a)に印加される。
【００２９】
いま、抵抗(121a)を流れる点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122a)に流れる電流を(i1)、抵抗(16a)に流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値を(R0)(R1)(R2)とすると、パルス発振回路(10a)から出力されたパルス(p0)とパルス(p0)の間では、トランジスタ(13a)がオフとなっているので、抵抗(122a)に流れる電流は(i0)となり、抵抗(122a)に発生する電圧は(i0)・(R1)となる。この電圧はアンプ(11)に入力する前の点灯電流信号値に基づく電圧(定常点灯時の標準電圧＝(V))に等しく、図５の定常供給直流電流が(パルス電流(P)が重畳していない部分)直流バラスト(1a)から出力されるようになる。
【００３０】
これに対してパルス発振回路(10a)からパルス(p0)が出力されると、そのパルス発生時間の間、トランジスタ(13a)はオンとなり、接続点(C1)から電流(i2)が分岐して可変抵抗(16a)に流れ、抵抗(122a)には電流(i1=i0―i2)が流れ、抵抗(122a)に発生する電圧(i1・R1＜i0・R1又は(V))は低下する。その結果、パルス幅制御回路(8a)はランプ電流値が低下したと判断して、パルス出力時間だけ電圧低下分だけ供給電流を増加させる。これがパルス電流(P)として定常供給直流電流に重畳される。そして、それぞれの抵抗(122a)(16a)に流れる電流(i1)(i2)はそれぞれの抵抗値(R1)(R2)に比例するため、可変抵抗(16a)の抵抗値を変えることで、抵抗(122a)に発生する電圧を変えることができ、パルス幅制御回路(8a)によるパルス発生時間における供給電流量を変えること、即ちパルス高さを変えることができる。
【００３１】
このようにして、パルス発生時間だけ直流放電灯(3a)に供給される電力量(ここでは電流量)を一時的に増加させ、この瞬間的なパルスエネルギにより現放電ポイントを放電ポイントとして固定する。この時、パルス幅だけ電極(E1)(E2)を急激に加熱させて電極表面を瞬間的に溶融し、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…を瞬時に溶かして電極表面を微視的に滑らかにしていることも考えられる。これにより、主として前記パルス重畳による起点移動抑制と、付加的に発生し起点移動の原因の１つと考えられている電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられ、フリッカの無い安定した放電(F)を長時間にわたって維持することができる。図５にパルス電流(P)を重畳した直流電流波形を示す。
【００３２】
次にこの発明の実施例２(交流点灯の場合)について説明する。図７は本実施例のフリッカを防止するためのパルス発生回路(9b)を備えた交流放電灯点灯回路である。バラスト(1b)は交流用で、直流の場合と同様に、イグナイタ(2b)が直列に接続されており、イグナイタ(2b)に交流用の放電灯(3b)が接続されている。
【００３３】
バラスト(1b)の構造は、フルブリッジ回路(F)が付加されているだけで、基本的には直流用と同じである。交流バラスト(1b)は、直流電源(Db)、後述する一対の平滑コンデンサ(5b)間のマイナス側に接続され、点灯電流を検出するためのセンス抵抗(7b)、前記センス抵抗(7b)にて放電灯(3b)の点灯電流をセンス電圧として検出し、このセンス電圧をもとに次に述べるスイッチング部(4b)を制御して直流電源(Db)からの供給電流をパルス幅制御するパルス幅制御回路(8b)、パルス幅制御回路(8b)からの制御信号に応じてスイッチング動作して前述のように直流電源(Db)からの供給電流をパルス幅制御するスイッチング部(4b)、スイッチング部(4b)から出力されたスイッチング波形を平滑するための一対の平滑コンデンサ(5b)並びにパルス幅制御回路(8b)に接続され、定常供給直流電流にパルス電流を重畳させるパルス発生回路(9b)、平滑した直流電流を交流に変換するためのフルブリッジ回路(F)並びに定常供給交流電流にパルス電流を重畳させる交流用パルス発生回路(9b)とで構成されている。
【００３４】
直流の場合と同様、パルス幅制御回路(8b)にはセンス抵抗(7)からの放電灯電流信号に基づく電圧信号及び交流用タイミング制御パルス発生回路(9b)からのパルス信号が入力信号として接続されている。交流用パルス発生回路(9b)はフルブリッジ制御回路(F)から信号を受け、フルブリッジ回路(F)と同期してフルブリッジ回路(F)の反転動作時(波形のエッジ部分)或いはこれを避け、矩形波交流電流の波形の平坦な部分で必要なタイミングでパルスを発生する。即ち、矩形波の供給交流電流の立ち上がりと同時又はこれより若干時間を遅らせてパルスを発生させる。
【００３５】
パルス幅制御回路(8b)はこれらを合成した形でパルス幅制御を行う結果、放電灯(3b)への供給電流は図８に示すようなパルス電流(P)が重畳した波形となる。即ち、前述のように矩形波交流供給電流の立ち上がりと同時にパルス電流(P)を発生させ、これを重畳した場合、破線で示すように矩形波交流電流の立ち上がり部分に短時間のパルス電流(P)の重畳が見られ、パルス発生タイミングに若干の遅延時間を設けた場合には、矩形波交流電流の平坦部分の中央部分に実線で示すパルス電流(P)が重畳する事となる。ただし、遅延回路の時定数によりこのパルス電流(P)の重畳は矩形波交流電流の後半部分に重畳する事はない。図９に交流用パルス発生回路(9b)の詳細を示す。
【００３６】
交流用パルス発生回路(9b)は、フルブリッジ制御回路(F)からのフルブリッジ制御信号を受け、波形の切替時より一定時間(t)だけ遅らせて(同時でもよい)パルスを発生させるための遅延回路(21b)、遅延回路(21b)からの信号入力によりトリガ信号を出力するトリガ回路(22b)、及びトリガ回路(22b)からのトリガー信号でパルスを発生させる単一パルス発生回路(10b)、点灯電流信号を増幅するアンプ(11b)、前述同様、パルス非発生時では増幅した点灯電流信号のレベルを増幅前の元のレベルに戻してパルス幅制御回路(8b)に出力し、パルス発生時には見掛けの点灯電流信号値を低下させてパルス幅制御回路(8b)に出力する分圧回路(12b)、単一パルス発生回路(10b)からのパルス信号を分圧回路(12b)に加え、前記パルス発生時の見掛けの点灯電流信号値を低下を生じさせるためのトランジスタ(13b)とで構成されている。
【００３７】
単一パルス発生回路(10b)はいわゆるワンショットマルチ回路であり、パルス幅を決定する抵抗(14b)が設けられており、次段のトランジスタ(13b)のコレクタにはパルス高さを決定するための抵抗(16b)が接続されておりそれぞれ別個に調整することができる。なお、切替時と同じタイミングでパルスを発生させる場合は、遅延回路(21b)は不要である。
【００３８】
電流信号増幅アンプ(11b)及び分圧回路(12b)の構成及び作用は直流の場合(11a)(12a)と同じであるので、その説明は直流の場合を引用して省略する。
【００３９】
前記の場合において、波形の切替時より一定時間(t)だけ遅らせてパルスを発生させる場合、フルブリッジ制御回路(F)からのフルブリッジ制御信号を遅延回路(21b)が受け、フルブリッジ制御信号が入力してから設定時間(t)だけ経過したところでオン・オフ動作を繰り返す。トリガ回路(22b)は遅延回路(21b)のオン・オフのタイミングに合わせてトリガ信号にを単一パルス発生回路(10b)に出力し、単一パルス発生回路(10b)はこれを受けてパルス信号を出力する。パルス信号の幅はパルス幅設定可変抵抗(14b)にて調節することができる(図10参照)。
【００４０】
単一パルス発生回路(10b)からトランジスタ(13b)にパルス信号が出力した場合、及びパルス信号の間の状態は直流の場合と同じで、パルス発生回路(9b)の単一パルス発振回路(10b)がパルスを発生するとパルスに応じてトランジスタ(13b)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12b)の可変抵抗(16b)がアース(17b)に接続され、増幅点灯電流信号は接続点(C1)で分流し、抵抗(122b)と可変抵抗(16b)に流れる。
【００４１】
いま、抵抗(121b)を流れる点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122b)に流れる電流を(i1)、抵抗(16b)に流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値を(R0)(R1)(R2)とすると、単一パルス発振回路(10b)から出力されたパルスとパルスの間では、直流の場合と同様、抵抗(122a)にはアンプ(11)に入力する前の点灯電流信号値(定常点灯時の標準電圧)に等しい電圧(i0)・(R1)が発生し、これがパルス幅制御回路(8b)に入力されて定常供給交流電流(パルス電流(P)が重畳していない部分)が交流バラスト(1b)から出力されるようになる。
【００４２】
これに対して単一パルス発振回路(10b)からパルスが出力されると、そのパルス発生時間の間、トランジスタ(13b)はオンとなり、接続点(C1)から電流(i2)が分岐して可変抵抗(16b)に流れ、抵抗(122b)には電流(i1=i0−i2)が流れ、抵抗(122b)に発生する電圧(i1・R1＜i0・R1又は(V))は低下する。その結果、パルス幅制御回路(8b)はランプ電流値が低下したと判断して、単一パルス発振回路(10b)からのパルス出力時間だけ供給電流を増加させる。これがパルス電流(P)として定常供給交流電流に重畳される。なお、直流の場合と同様で、可変抵抗(16b)の抵抗値を変えることで、パルス高さを変えることができる。パルス電流(P)の重畳のタイミングとしては遅延回路(21b)を操作することによって自由に選択することができる。遅延回路(21b)を省略或いは遅延時間(t)を０とした場合、フルブリッジ制御信号の切り替えタイミングと同じタイミングでパルス電流(P)が定常供給交流電流に重畳することになる。ここではパルス電流(P)の重畳タイミングとして矩形定常供給交流電流の立ち下がり部分を避けている。
【００４３】
このようにして、直流の場合と同様、パルス発生時間だけ直流放電灯(3b)に供給される電力量(ここでは電流量)を一時的に増加させ、この瞬間的なパルスエネルギにより現放電ポイントを放電ポイントとして固定する。この時、電極(E1)(E2)を急激に加熱させて電極表面を溶融し、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…を微視的に溶かして電極表面を滑らかにしていることも付加的に起こっていると考えられる。これにより、前述同様、パルス重畳による起点移動抑制、付加的に発生していると考えられ、起点移動の原因となる電極(E1)(E2)の表面の凸起(e1)(e2)…の発生が抑えられフリッカの無い、安定した放電を長時間にわたって維持することができる。図10にパルス電流(P)を重畳した直流電流波形を示す。
【００４４】
次にこの発明の実施例３について説明する。図11は実施例１のパルス発生回路(9a)「図６参照」にパルス高さをより高くするための電圧維持回路(30a)を加えた直流用放電灯点灯回路で、[実施例１]のフリッカを防止するためのパルス発生回路(9a)に加え、電極(E1)(E2)の表面、特に先端部分への析出物(S)の堆積による電極間距離(L)の狭隘化に起因する放電灯(3a)の電圧低下を防止するための電圧維持回路(30a)を追加したものである。図13のパルス電流(P)の破線部分(Pa)は実施例３のパルス高電圧維持回路(30a)のによるパルス電流(P)の嵩上げ効果部分である。
【００４５】
パルス高電圧維持回路(30a)は、アンプ(11a)の出力側に接続されたタイマー回路(31a)、維持電圧設定機能(33a)を有する比較回路(32a)、パルス発振回路(10a)と前記比較回路(32a)の出力間を接続する抵抗(34a)、ベースが前記比較回路(32a)に接続され、そのコレクタが抵抗(35a)を介して分圧回路(12a)の接続点(C2)に接続され、そのエミッタがアース(17a'')に接続されたトランジスタ(36a)とで構成されている。
【００４６】
直流放電灯(3a)を点灯した場合、前述のように、最初は電圧が低く時間の経過と共に次第に電圧が上がり、その後は直流放電灯(3a)によって定まる一定の電圧で点灯する。この点は後述する交流放電灯(3b)においても同じである。一例として直流バラスト(1a)の出力電流と２００Ｗ点灯電圧の関係を図22に示す。
【００４７】
点灯電圧が一定の範囲内(定常点灯)では直流バラスト(1a)は定電力を維持するために出力電流を制御している。つまり直流バラスト(1a)の出力電流から点灯電圧を知ることができる。パルス高電圧維持回路(30a)においてタイマー回路(31a)は放電灯点灯後、電圧が一定になるまで待機するためのタイマーで、設定時間(0〜n)経過後の定常点灯状態となった時点で、電流信号アンプ(11a)の出力電圧(センス電圧のｎ倍)を比較回路(32a)に伝える。比較回路(32a)はその時点で点灯電流信号に基づく前記出力電圧(センス電圧のｎ倍)と維持電圧設定値(即ち、基準電圧)を比較し電流信号に基づく電流信号アンプ(11a)の出力電圧が維持電圧設定値(基準電圧)を越えていれば、センス電圧が高くなっている事を表し、これはセンス抵抗(7a)を流れる点灯電流が増加していることを意味する。直流放電灯(3a)に供給される電力は一定となるように制御されているため、点灯電流の増加は点灯電圧の低下を意味する。
【００４８】
即ち、基準電圧より電流信号アンプ(11a)の出力電圧が高くなると点灯電圧が低下している(即ち、電極間距離(L)が析出物(S)にて狭くなっている)と判断し、次段のトランジスタ(36a)をオン可能な状態にし、後述するようにパルス発振回路(10a)のパルス(p0)発信のタイミングで、トランジスタ(36a)をオンにし、分圧回路(12a)に対して分圧抵抗(35a)を追加する。なお、ここで「次段のトランジスタ(36a)が比較回路(32a)によってオン可能な状態になる」というのは、基準電圧より電流信号アンプ(11a)の出力電圧が高い場合、前記トランジスタ(36a)のベースをアース(図示せず)に接続しないと言うことを意味し、逆に、基準電圧より電流信号アンプ(11a)の出力電圧が低い場合、前記トランジスタ(36a)のベースをアース(図示せず)に接続すると言うことを意味する。これにより、後述するように、抵抗(34a)を通ってパルス(p0)がトランジスタ(36a)のベースに印加した時、前者の場合はトランジスタ(36a)が作動し、逆に後者の場合には作動しないということになる。
【００４９】
これを更に詳細に説明する。分圧回路(12a)の抵抗(121a)を流れる増幅点灯電流信号を(i0)とし、トランジスタ(36a)のオフ時において、抵抗(122a)を流れる電流を(i1)、可変抵抗(16a)を流れる電流を(i2)、トランジスタ(36a)のオン時において、抵抗(122a)を流れる電流を(i4)、可変抵抗(16a)を流れる電流を(i5)、抵抗(35a)を流れる電流を(i3)とし、それぞれの抵抗値(R0)(R1)(R2)(R3)とする。いま、定常点灯状態になるとタイマー回路(31a)が作動し、比較回路(32a)が比較動作を開始する。パルス発生回路(9a)のパルス発振回路(10a)がパルス(p0)を発生するとパルス(p0)に応じてトランジスタ(13a)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12a)の可変抵抗(16a)をアース(17a)に接続し、前述のように定常供給直流電流にパルス電流(P)を重畳させる。
【００５０】
一方、比較回路(32a)の一方の入力端子にはタイマー回路(31a)を介して点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が印加されており、他方の入力端子に接続されている維持電圧設定機能(33a)の基準電圧と比較される。維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した増幅点灯電流信号の電圧(ｎ×センス電圧)が低い場合には、点灯電流も小さく従って点灯電圧は充分高いものと判断され、比較回路(32a)はトランジスタ(36a)のベースをアースに接続し、パルス発振回路(10a)から出力されたパルス(p0)が抵抗(34a)を通ってトランジスタ(36a)のベースに流れたとしてもアースされてしまい、トランジスタ(36a)はオフ状態を保つ。その結果、分圧回路(12a)の増幅点灯電流信号(i0)は、接続点(C1)(C3)で分流して電流(i1)(i2)となり、可変抵抗(16a)と抵抗(122a)とに流れ、実施例１の場合と同じくパルス電流(P)が定常供給直流電流に重畳することになる。これによって放電ポイントが固定され、フリッカが解消される。この時、間欠的に電極(E1)(E2)が加熱され、フリッカの原因となる電極表面の凸起(e1)(e2)…の間欠的溶融消失が起こっていることも考えられる。
【００５１】
これに対して維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した増幅点灯電流信号の電圧(ｎ×センス電圧)が高い場合には、逆に点灯電流が高くなっているので、点灯電圧は低くなっていると判断され、比較回路(32a)はトランジスタ(36a)のベースをアースから遮断してトランジスタ(36a)をオン可能な状態とする。パルス発振回路(10a)からは一定の間隔でパルス(p0)が発信されており、抵抗(34a)を介してパルス(p0)がトランジスタ(36a)のベースに印加し、パルス(p0)幅だけトランジスタ(36a)をオンさせる。トランジスタ(36a)がオンになると、接続点(C1)(C3)に加えて接続点(C2)から抵抗(35a)に電流(i3)が流れ、前記可変抵抗(16a)と抵抗(122a)の電流(i1)(i2)が電流(i4)(i5)に低下する。その結果、更に低下した電圧[電流(i4)・抵抗値(R1)＜(i1)・(R1)]がパルス幅制御回路(8a)に印加される。これにより、パルス幅制御回路(8a)は更に低下した電圧(i4)・(R1)に比例して前述の場合よりも大きい電力(電流量)を重畳するようにスイッチング回路(4a)を制御する。なお、トランジスタ(13a)(36a)とは同タイミングにて同幅だけオンになるので、これにより破線で示す加算分が上乗せされ、定常供給直流電流にはより高いパルス電流(Pa)が重畳されることになる。
【００５２】
このようにフリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面の析出物(S)を溶かすためのパルス電流(Pa)が更に重畳され、その結果、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…の溶融消滅と同時に析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)が広がる。前記電極間距離(L)が広がると、点灯電圧が上昇し(即ち、点灯電流が減少し)、これがタイマ回路(31a)を通して比較回路(32a)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より点灯電圧が高くなると比較回路(32a)が前述のようにトランジスタ(36a)をオフ状態とし、抵抗(35a)への電流(i3)の分流を停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pa)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻る。
【００５３】
次に、本発明の実施例４について説明する。図14に実施例４のパルス発生回路を示す。目的は[実施例３]と同じで放電ポイントの固定並びに付加的と考えられるが微視的には発生していると考えられる電極表面に形成された凸起(e1)(e2)…と析出物(S)を溶融・解消するためにパルス高さを変更するものである。図１５に本実施例のパルス高電圧維持回路(30b)の詳細を示す。構成は実施例２にパルス高電圧維持回路(30b)を付加したもので、パルス高さ変更作用は実施例３の直流の場合と同じであり、フリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面への析出物(S)を溶かすためのパルス電流(Pa)が更に重畳され、その結果、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…の溶融消滅と同時に析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)が広がる。
【００５４】
前記電極間距離(L)が広がると、前述のように点灯電圧が上昇し、これがタイマ回路(31b)を通して比較回路(32b)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33b)の基準値より点灯電圧が高くなると比較回路(32b)がトランジスタ(36b)をオフ状態とし、抵抗(35b)への電流(i3)の分流を停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pa)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻るものであり、その構成並びにその作用効果については実施例３を援用して実施例４の説明に代える。なお、パルス電流(P)及びその増加分(Pa)の重畳タイミングについては実施例２と同じであり、実施例２の説明を援用して実施例４の説明に代える。
【００５５】
次に、実施例５について説明する。この場合は実施例３と異なり、重畳されるパルス電流(P)の幅が拡大される場合で、図18にその波形を示す。(Pb)はその増加幅分を示す。図17に本実施例５のパルス幅電圧維持回路(40b)の詳細を示す。この場合は、図12の実施例３と比較して、パルス発生回路(10a)に設けられたパルス幅を変更するための可変抵抗(14a)に代えてパルス幅を変更するためのコンデンサ(14a')が用いられている点、トランジスタ(36a)のコレクタに接続されている抵抗(35a)とパルス発振回路(10a)と比較回路(32a)の出力間を接続する抵抗(34a)を取り、その代りに前記パルス幅を調整するコンデンサ(14a')とパルス発振回路(10a)との間と前記トランジスタ(36a)のコレクタとの間にコンデンサ(35a')が接続されている点で相違する以外は一致する。一致部分の構成については実施例３の説明を援用する。
【００５６】
次に、実施例５の作用について説明する。放電灯(3a)を点灯し、定常状態に至ると前述のようにタイマー回路(31a)が作動し、比較回路(32a)の比較動作が始動する。この状態において、分圧回路(12a)の抵抗(121a)を流れる増幅点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122a)を流れる電流を(i1)、可変抵抗(16a)を流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値(R0)(R1)(R2)とする。パルス発生回路(9a)のパルス発振回路(10a)がパルス(p0)を発生するとパルス(p0)に応じてトランジスタ(13a)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12a)の可変抵抗(16a)をアース(17a)に接続し、パルス電流(P)を定常供給直流電流に重畳させる。
【００５７】
一方、比較回路(32a)の一方の入力端子にはタイマー回路(31a)を介して点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が印加されており、他方の入力端子に接続されている維持電圧設定機能(33a)の基準電圧比と比較される。維持電圧設定機能(33a)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が高い(即ち、センス電流が高い)場合には、点灯電圧は低くなっていると判断され、この場合前述の場合と異なり、比較回路(32a)はトランジスタ(36a)のベースに電圧を印加してトランジスタ(36a)をオン状態とする。
【００５８】
この状態でパルス発振回路(10a)から一定の間隔でパルス(p0)が発信されるとトランジスタ(13a)がオン・オフを繰り返すのであるが、ここでトランジスタ(36a)がオンの場合、コンデンサ(14a')(35a')は並列接続となり、コンデンサ容量が増加する。したがってこの増加したコンデンサ容量に対応した時間だけパルス発振回路(10a)から発振されるパルス(p0)の幅が広くなる。その結果、トランジスタ(36a)のオン時間が長くなり、抵抗(122a)を流れる電流(i1)の時間が長くなる。この通電時間に合わせて、パルス幅制御回路(8a)のパルス電流出力時間も拡大され、破線で示す加算分(Pb)が上乗せされ定常供給直流電流にはより幅の広いパルス電流(Pb)が重畳されることになる。
【００５９】
このようにフリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面への析出物(S)を溶かすためのパルス電流拡張分(Pb)が更に重畳され、その結果、主として放電ポイントの固定が行われると共に付加的に電極表面に発生した微視的な凸起(e1)(e2)…の溶融消滅や析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)の拡大などが発生する。前記電極間距離(L)が広がると、点灯電圧が上昇し、これがタイマ回路(31a)を通して比較回路(32a)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33a)の設定値より点灯電圧が高くなると比較回路(32a)の出力が０となり、トランジスタ(36a)がオフとなり、コンデンサー(35a')の充放電も停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pb)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻る。なお、この場合パルス間隔はパルス発振回路(10a)に設けたパルス間隔調節用の抵抗(15a)の抵抗値に支配されることになる。
【００６０】
これに対して維持電圧設定機能(33a)の電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が低い(＝センス電流が低い)場合、点灯電圧が高くなっている判断され、比較回路(32a)によりトランジスタ(36a)がオフとなり、トランジスタ(36a)は作動しない。従って、コンデンサ(35a')も作動せず、それ故、パルス発振回路(10a)に接続されているコンデンサ(14a')のみが作動し、実施例１の場合と同じパルス幅にてパルス電流(P)が定常供給直流電流に重畳することになる。これによって主として放電ポイントの固定が行われる。また、付加的に間欠的に電極(E1)(E2)が加熱されることによって、フリッカの原因となる電極表面の凸起(e1)(e2)…の間欠的溶融消失が図られることもあると考えられる。
【００６１】
最後に、実施例６について簡単に説明する。この場合は実施例４を実施例５に従って変化させた場合で、実施例４との構成上の違いは図1５の実施例４と比較して、単一パルス発生回路(10b)に設けられたパルス間隔を変更するための可変抵抗(14b)に代えてコンデンサ(15b')が用いられている点、トランジスタ(36a)のコレクタに接続されている抵抗(35a)とパルス発振回路(10a)と比較回路(32a)の出力間を接続する抵抗(34a)を取り、その代りに前記パルス間隔を調整するコンデンサ(15b')とパルス発振回路(10a)との間と前記トランジスタ(36b)のコレクタとの間にコンデンサ(35b')が接続されている点で相違する以外は一致する。一致部分の構成については実施例４の説明を援用する。
【００６２】
次に、実施例６の作用について説明する。放電灯(3b)を点灯し、定常状態に至ると前述のようにタイマー回路(31b)が作動し、比較回路(32b)の比較動作が始動する。この状態において、分圧回路(12)の抵抗(121b)を流れる増幅点灯電流信号を(i0)とし、抵抗(122b)を流れる電流を(i1)、可変抵抗(16b)を流れる電流を(i2)とし、それぞれの抵抗値(R0)(R1)(R2)とする。パルス発生回路(9b)のパルス発振回路(10b)がパルスを発生するとパルスに応じてトランジスタ(13b)がスイッチング動作をし、パルス発生時間だけ分圧回路(12b)の可変抵抗(16b)をアース(17b)に接続する。
【００６３】
ここで比較回路(32b)の一方の入力端子にはタイマー回路(31b)を介して灯電流信号の増幅点電圧(ｎ×センス電圧)が印加されており、他方の入力端子に接続されている維持電圧設定機能(33b)の基準電圧と比較される。維持電圧設定機能(33b)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が高い(センス電流が大きい)場合には、点灯電圧が低くなっている判断され、比較回路(32b)からの出力によりトランジスタ(36b)がオンとなり、コンデンサ(35b')が充放電する。
【００６４】
前述のようにこの場合、コンデンサ(35b')はパルス発振回路(10b)のコンデンサ(15b')と並列接続になり、その容量が増すので、パルス発振回路(10b)から出力されるパルス(p0)のパルス幅が拡張される。従って、単一パルス発振回路(10b)に接続されたトランジスタ(13b)のオン時間が長くなり、その結果、抵抗(122b)を流れる電流(i1)の時間が長くなる。この通電時間に合わせて、パルス幅制御回路(8b)のパルス電流出力時間も拡大され、破線で示す加算分(Pb)が上乗せされ定常供給直流電流にはより幅の広いパルス電流(Pb)が重畳されることになる。
【００６５】
このようにフリッカ防止用のパルス電流(P)に加え、電極表面への析出物(S)を溶かすためのパルス電流拡張分(Pb)が更に重畳され、その結果、電極表面に発生した凸起(e1)(e2)…の溶融消滅と同時に析出物(S)も溶けて電極表面に広がり、電極(E1)(E2)間の電極間距離(L)が広がる。前記電極間距離(L)が広がると、点灯電圧が上昇し、これがタイマ回路(31a)を通して比較回路(32a)の一方の入力端子に入力し、維持電圧設定機能(33a)の設定値より点灯電圧が低くなると比較回路(32a)の出力が０となり、トランジスタ(36a)がオフとなり、コンデンサー(35a')の充放電が停止し、電極(E1)(E2)への析出物(S)を溶かすためのパルス電流増加分(Pb)の重畳を止め、[実施例１]のフリッカ防止用のパルス(P)のみ重畳する動作に戻る。なお、この場合パルス間隔はパルス発振回路(10a)に設けたパルス間隔調節用のコンデンサ(15a')の容量に支配されることになる。
【００６６】
逆に、維持電圧設定機能(33b)の基準電圧より前記一方の入力端子に入力した点灯電流信号の増幅電圧(ｎ×センス電圧)が小さい(センス電流が小さい)場合には、点灯電圧は十分高いと判断され、比較回路(32b)からの出力はなく、トランジスタ(36b)はオフ状態を保ち、コンデンサ(35b')は充電されず、分圧回路(12b)の増幅点灯電流信号(i0)は、接続点(C1)(C3)で分流して電流(i1)(i2)となり、可変抵抗(16b)と抵抗(122b)とに流れ、実施例２の場合と同じパルス幅にてパルス電流(P)が定常供給直流電流に重畳することになる。これによって間欠的に電極(E1)(E2)が加熱され、主として放電ポイントの固定が行われる。また、場合によっては間欠的に電極(E1)(E2)が加熱されることによって、フリッカの原因となる電極表面の凸起(e1)(e2)…の間欠的溶融消失が図られていると考えられる。
【００６７】
本発明にかかる放電灯(3a)(3b)は、リフレクタ(R)に装着して使用され、たとえばプロジェクターのような光学機器に装着され、その光源として使用される。
【００６８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、点灯時のフリッカを従来の点灯方法に比べて大幅に低くすることができるだけでなく、析出物による電極間距離の狭隘化防止に対しても有効であり、優れた画質を長期間にわたって保つ上で長時間にわたるアークの安定性(すなわち、フリッカが発生しないこと)と明るさ維持が要求されるプロジェクターのような光学機器に採用され始めているショートアーク型放電灯にとって特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される放電灯の断面図
【図２】図１の電極先端部分の拡大断面図
【図３】図２の電極先端部分に発生した突起によってフリッカが生じている状態を示す拡大断面図
【図４】本発明の実施例１の直流放電灯用点灯回路図
【図５】図４の回路によって生成される出力波形の図面
【図６】図４のパルス発生回路図
【図７】本発明の実施例２の交流放電灯用点灯回路図
【図８】図７の回路によって生成される出力波形の図面
【図９】図７のパルス発生回路図
【図１０】図９のタイミングチャート図面
【図１１】本発明の実施例３の直流放電灯用点灯回路図
【図１２】図１１のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図１３】図１１の回路によって生成される出力波形の図面
【図１４】本発明の実施例４の交流放電灯用点灯回路図
【図１５】図１４のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図１６】図１４の回路によって生成される出力波形の図面
【図１７】本発明の実施例５のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図１８】図１７の回路によって生成される出力波形の図面
【図１９】本発明の実施例６のパルス発生回路と電圧維持回路図
【図２０】図１９の回路によって生成される出力波形の図面
【図２１】放電灯の電圧とバラスト出力電流の関係を示すグラフ
【図２２】放電灯の電圧とバラスト出力電力の関係を示すグラフ
【図２３】従来の直流放電灯用点灯回路図
【図２４】図２４の回路によって生成される出力波形の図面
【図２５】従来の交流放電灯用点灯回路図
【図２６】図２５の回路によって生成される出力波形の図面
【符号の説明】
(3a) 直流放電灯
Claims (8)
- 直流放電灯の点灯中に、該放電灯に連続的に供給される直流電流に一定間隔で間欠的にパルス電流を重畳した動作電流を該放電灯に供給する放電灯の点灯方法において、定常点灯時における点灯電圧が設定値以下に低下したとき、重畳するパルス電流の高さを高く変化させることを特徴とする放電灯の点灯方法。
- 交流放電灯の点灯中に、該放電灯に連続的に供給される交流電流の半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にて一定幅のパルス電流を重畳した動作電流を放電灯に供給する放電灯の点灯方法において、定常点灯時における点灯電圧が設定値以下に低下したとき、重畳するパルス電流の高さを高く変化させることを特徴とする放電灯の点灯方法。
- 請求項１又は２に記載のいずれかの放電灯の点灯方法において、定常点灯時における点灯電圧が設定値以下に低下したとき、重畳するパルス電流の幅を広く変化させることを特徴とする放電灯の点灯方法。
- パルス幅制御回路にて直流放電灯に定電力を供給する直流バラストと、前記直流バラストに直列に接続され、前記直流放電灯に始動電圧を印加するイグナイタと、直流バラストの前記パルス幅制御回路に接続され、パルス発生により直流バラストの出力電流に一定間隔で間欠的にパルス電流を重畳させるパルス発生回路とで構成された放電灯の点灯回路において、定常点灯時における放電灯の点灯電流をセンス抵抗にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流を高くする電圧維持回路がパルス幅制御回路に接続されていることを特徴とする放電灯の点灯回路。
- パルス幅制御回路にて交流放電灯に定電力を供給する交流バラストと、前記交流バラストに直列に接続され、前記交流放電灯に始動電圧を印加するイグナイタと、交流バラストの前記パルス幅制御回路に接続され、交流バラストの交流電流波形の切替時より一定時間遅らせてパルス電流を発生させ、放電灯に連続的に供給される交流電流の半サイクルの立ち上がりから一定時間遅れた位置にて一定幅の前記パルス電流を重畳させるパルス発生回路とで構成された放電灯の点灯回路において、定常点灯時における放電灯の点灯電流をセンス抵抗にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流を高くする電圧維持回路がパルス幅制御回路に接続されていることを特徴とする放電灯の点灯回路。
- 請求項４又は５の放電灯の点灯回路のパルス発生回路において、定常点灯時における放電灯の点灯電流をセンス抵抗にてセンス電圧として検出し、前記センス電圧が定常点灯時における設定値以下であれば、重畳させるパルス電流の幅を大きくするパルス幅用電圧維持回路がパルス幅制御回路に接続されていることを特徴とする放電灯の点灯回路。
- 請求項４〜６に記載した放電灯点灯回路と、凹面反射面部の中央に放電灯取付部が設けられているリフレクタと、そのシール部が前記放電灯取付部に装着されている放電灯とで構成された光源装置。
- 請求項７の光源装置と、光源装置に装着された放電灯からの光を前方のスクリーンに照射する光学系とで構成されることを特徴とする光学機器。
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