JP4400106B2 - Ultra high pressure discharge lamp lighting device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超高圧放電ランプ点灯装置に関する。特に、発光管内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され点灯時の水銀蒸気圧が１１０気圧以上となる超高圧水銀ランプを光源とした液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）などのプロジェクター装置に使われる点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型プロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求され、このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいものが実用化されている。
【０００３】
このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気圧、例えば１５０気圧、を持つランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える(絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上を図るというものである。
このような超高圧放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号に開示されている。
【０００４】
上記ランプは、例えば、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧水銀ランプが使われる。ハロゲンを封入する主目的は発光管の失透防止であるが、これにより、いわゆるハロゲンサイクルも生じる。
【０００５】
ところで、上記超高圧水銀ランプ（以下、単に放電ランプともいう）は、点灯時間の経過とともにアークの起点が移動する、いわゆるフリッカ現象を起こすことがある。このフリッカ現象はプロジェクター装置の場合には画面の揺れや変動を招くことになり致命的な問題に発展しかねない。
【０００６】
この問題を解決するために放電ランプを直流点灯させるとともに、一定周期毎にパルス電流を重畳させて放電の起点移動を抑制する技術が知られている。
しかし、このように一定周期毎にパルス電流を重畳させて点灯制御する方法であっても、必ずしも安定に放電できるわけではなく、むしろ、フリッカ現象を助長させる場合があることも現実である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１５１７８６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、フリッカ現象を抑えて安定に点灯できる超高圧放電ランプ点灯装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る超高圧放電ランプ点灯装置は、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧放電ランプと、この放電ランプに対して直流電流を供給して点灯させる給電装置から構成される超高圧放電ランプ点灯装置おいて、前記放電ランプの陰極は、純度９９．９９％以上のタングステンより構成されるとともに、先端が尖った概略円錐形状であって、前記給電装置は、前記放電ランプに対して定電力制御するとともに、直流電流に周期的にパルス電流を重畳させた電流を供給するとともに、当該放電ランプの点灯電圧が上昇したときに、当該パルス電流の高さを大きくすることを特徴とする。
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、フリッカを発生させることなく放電ランプを安定点灯させるためには、直流電流に周期的にパルスを印加するだけでは足らず、放電ランプの点灯電圧との関係で当該パルス電流をコントロールすることが必要であり、具体的には、放電ランプの点灯電圧が上がったときに、パルス電流の高さが少なくとも減少しないよう制御する、または大きくするように調整することこそが重要であることを見出した。
【００１２】
この理由は必ずしも明らかではないが以下のように考えられる。
すなわち、放電ランプを長時間点灯させると陰極に比べて入熱量が大きい陽極の先端は、その構成材料であるタングステンが蒸発するので、電極間距離も長くなる。電極間距離が長くなると、ランプ電圧が上昇し、一般に放電ランプは定電力制御されていることから放電ランプに供給する電流値を下げることになる。
そして、放電ランプに流れる電流値が減少すると、陰極への入熱量が低下し、放電維持のために局所的に高温の熱電子放出領域が陰極先端上に形成される為、放電アークの陰極近傍部分（以下、「陰極輝点部分」ともいう）が絞られることになる。
【００１３】
図４は放電アークが絞られる状態を示すもので、（ａ）は放電アークの陰極近傍部分が絞られる前の状態を示し、（ｂ）は放電アークの陰極近傍部分が絞られた後の状態を示す。
陽極２と陰極３の間には放電アークＡが形成されている。ランプ電流値の低下に伴い陰極３への入熱量が低下すると放電アークＡの陰極近傍部分は（ｂ）のように細く絞られた形状となってしまう。
そして、放電アークの陰極近傍部分が絞られると陰極先端部においてアーク起点が移動（以下、「フラツキ」ともいう）することがあり、結果として、フリッカを生じることになる。（ｂ）の矢印はアークの移動を表す。放電アークが太い場合には陰極先端全体で保持されるが、放電アークが絞られると陰極先端の一部で保持されることになり、対流などの影響でフラツキやすくなるからである。
【００１４】
このようにランプ電流値低下に伴い陰極への入熱量が低下すると放電アークがフラツクという現象は、放電ランプにおいて一般的に適用されるという性質の内容ではなく、本発明が対象とする超高圧水銀ランプ、具体的には、発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入した直流点灯方式の放電ランプにおいて顕著に発生する現象である。点灯時における水銀蒸気圧が極めて高いことから、放電アーク自体がもともと絞られやすい状況にあることに加えて、交流点灯方式とは異なり常に熱電子放出動作を行う陰極への入熱量がもともと小さいからである。このため、直流点灯方式のランプの陰極は、寿命初期のランプ電流値に対して、熱電子放出動作を良好に（絞られずに）実現できる程度には高温で、かつタングステンの蒸発速度が容認できる程度には低温になるよう、陽極に比べて小さく先端が尖った概略円錐形状に熱的に設計される。好適には陰極先端部側面の温度が２４００Ｋ〜２８００Ｋ程度となるように設計されるが、前記ランプ電流値の低下に伴い動作温度は低下し、絞られた陰極輝点を形成してしまう。
【００１５】
また、本発明が対象とする放電ランプは、不純物の蒸発が発光管を汚すという理由から、陰極材料（タングステン）はトリウムなどの電子放射性物質を含んでいない。このため、電子放射性物質に依存することなくタングステン自身により熱電子放射しなければならず、電子放射性物質を含む場合よりも高い温度で動作している。つまり、陰極温度が低下すると電子放射特性が減少しやすいということになる。
【００１６】
このような直流点灯方式の超高圧放電ランプの陰極動作を安定させることのみに着目するならば、定電力点灯でなく定電流点灯を採用することが望ましい。しかしながら、前述のランプ電圧上昇が起きたときに定電流点灯ではランプ入力が増加してしまう。光出力向上の為に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入し概ね完全蒸発状態で動作させるために高い管壁負荷で点灯される本発明が対象とする放電ランプでは、石英ガラス製発光管は耐熱限界温度より僅かに低い温度で動作するように設計されている為、ランプ入力の僅かな増加でも電極支持部分や発光管上部の失透、破裂など短寿命を引き起こす。このため、定電流点灯は実際には採用できない。
【００１７】
そこで、本発明者らは、放電ランプの点灯電圧の減少を検知すると、定電力点灯となるように供給している直流電流に重畳させている周期的なパルス電流を高くすることが陰極先端部分の加温効果を招き、結果として、放電アークのフラツキを防止できることを見出したわけである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のショートアーク型高圧放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともいう）の全体構成を示す。
放電ランプ１は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された大略球形の発光部１０を有し、この発光部１０内には、陽極２と陰極３が互いに対向するよう配置している。また、発光部１０の両端部から伸びるよう各々封止部１１が形成され、これらの封止部１１には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔４が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔４の一端は陽極２あるいは陰極３が接合しており、金属箔４の他端は外部リード５が接合している。
【００１９】
発光部１０には、水銀と、希ガスと、ハロゲンガスが封入されている。
水銀は、必要な可視光波長、例えば、波長３６０〜７８０ｎｍという放射光を得るためのもので、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。この封入量は、温度条件によっても異なるが、点灯時１５０気圧以上で極めて高い蒸気圧となる。また、水銀をより多く封入することで点灯時の水銀蒸気圧２００気圧以上、３００気圧以上という高い水銀蒸気圧の放電ランプを作ることができ、水銀蒸気圧が高くなるほどプロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点灯始動性を改善する。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入する。ハロゲンの封入量は、例えば、１０−６〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択できるものであって、その機能はハロゲンサイクルを利用した長寿命化であるが、本発明の放電ランプのように極めて小型で高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することは放電容器の破損、失透の防止という作用があると考えられる。
【００２０】
このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の外径はφ６．０〜１５．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１０．０ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１．２ｍｍ、発光管内容積は４０〜３００ｍｍ３の範囲から選ばれて例えば７５ｍｍ３である。点灯条件は、例えば、管壁負荷０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ2範囲から選ばれて例えば１．５Ｗ／ｍｍ2であり、初期定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗとなる。
また、この放電ランプは、小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるものであり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて厳しいものとなる。
そして、放電ランプは、プロジェクター装置やオーバーヘッドプロジェクターのようなプレゼンテーション用機器に搭載され、演色性の良い放射光を提供する。
【００２１】
図２は本発明の放電ランプ点灯装置１００であって、放電ランプ１と給電装置（Ｅｘ）を表している。給電装置（Ｅｘ）は、スイッチ素子を有するバラスト回路、ＤＣ電源（Ｍｘ）、スタータ（Ｕｉ）（起動器ともいう）から構成される。
なお、給電装置（Ｅｘ）の回路構成と動作説明については、図５〜図９を使って後述する。
【００２２】
図３は給電装置が放電ランプに対して供給する電流波形であって、横軸は時間、縦軸は電流値を表す。
期間Ｔ１において、電流値ＩＬはランプに流れる電流値を表し、定電力制御されているためランプ電圧が一定であれば電流値ＩＬも一定となる。電流値ＩＬには所定の周期でパルス電流が印加（重畳）している。このパルス電流は給電装置（Ｂｘ）によって生成されるものであり、結果として、図示のように直流電流ＩＬの上にパルス電流が印加された電流波形となる。
なお、本発明では、直流電流に重畳電流も含めた電流をパルス重畳電流ＩＰと称し、重畳された電流をパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）と称している。
パルス電流は給電装置内にクロックを持ち一定周期でパルスを発生させても良いし、外部（例えば、プロジェクター装置）からの信号により一定周期でパルスを発生させてもよい。
【００２３】
そして、放電ランプを長時間、例えば、４００時間点灯させると、陽極先端のタングステン材料が蒸発して電極間距離が長くなる。一例をあげると、設計値１．２ｍｍの電極間距離は１．5ｍｍ程度となる。
電極間距離が設計値より長くなると、放電ランプの点灯電圧が上昇するため、定電力制御される放電ランプの点灯電流は減少することになる。
期間Ｔ２は、この点灯電流が減少した状態を表すものであって、電流値ＩＬが電流値ＩＬ’に変化している。
【００２４】
一方、本発明の給電装置は、上記ランプ点灯電圧の上昇を検知している。そして、ランプの点灯電圧が上昇すると、パルス電流の高さ（ＩＰ−ＩＬ）をより大きくさせるためのパルス生成用信号を出力する。
結果として、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が大きくなることで、陰極先端部分の温度低下を防止することができ、放電アークのフラツキを防止することができる。図３における期間Ｔ２は、直流電流ＩＬ’が減少した場合に高いパルス電流（ＩＰ’−ＩＬ’）が発生している状態を表している。
つまり、ランプ点灯電圧が上昇して直流電流ＩＬが減少すると、パルス電流値（ＩＰ−ＩＬ）が、より大きい（ＩＰ’−ＩＬ’）になるように制御している。
【００２５】
パルス電流が供給される期間中に陰極先端部分が効果的に加熱されるように、かつ、電極支持部の過昇温による失透等の問題が発生しないように、タングステンの熱拡散長等の物理的性質と陰極の形状寸法から好適なパルス電流の時間幅が決定される。好適なパルスの時間幅は、長時間の点灯でも比較的変化が少ない陰極の形状寸法と物性値で決定されるので、ランプ電圧の上昇に関らず一定値とすることができる。パルス重畳期間が終わり直流電流期間になると陰極の温度が低下し始める。陰極輝点が絞られるほど陰極の温度が下がる前に次なるパルスが重畳できるように好適なパルス電流の周期が決定される。同じ理由でパルス電流の周期もランプ電圧の上昇に関らず一定値とすることができ、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）を調整することによりランプ入力増加による短寿命の問題を抱えることなく良好な陰極動作を維持する事ができる。
【００２６】
パルス電流を調整するタイミングは、所定のランプ電圧を超えた場合に所定のパルス電流を変化させる方法や、ランプ電圧の変化に対応させて常にパルス電流をアナログ的に変化させる方法などが適用できる。
前者について、一例をあげると、定常時のランプ電圧が８０Ｖである場合に、閾値である８５Ｖを超えた場合、パルス電流を増加させることである。
後者について、一例をあげると、定常時のランプ電圧が８０Ｖの場合に、１Ｖ上昇するとパルス電流を増加させてパルス重畳電流がＩＰからＩＰ’になり、さらにランプ電圧が１Ｖ上昇するとパルス重畳電流をさらにＩＰ’’に上昇させることである。
また、これらの調整方法の組み合わせも考えられる。例えば、ランプ電圧が所定の閾値を超えた場合にパルス電流の調整を開始するが、その後の調整はランプ電圧の変化に対すてアナログ的に変化させることである。
また、ランプ電圧にかかわらず、パルス重畳電流ＩＰを一定に維持する方法も適用できる。この場合、ランプ電圧上昇により直流電流ＩＬは減少するので、結果としてパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が増加することになる。なお、この制御方法は、後述する実施例の第１のパルス重畳方法に該当している。
【００２７】
本発明の超高圧放電ランプ点灯装置は、初期の定常点灯時において、放電ランプに対してパルス電流を印加させることなく、いわゆる通常の直流電流を供給するとともに、ランプ電圧の上昇を招いたときにパルス電流を印加させる方法であってもかまわない。初期の定常点灯時における放電アークのフラツキは小さいからである。
【００２８】
ここで、「パルス電流」とは、図３に示すような完全な方形波のみを意味するものではない。例えば、直流電流成分よりも高電流となる成分を含むような急峻な振動波形やその他の波形も該当する。
さらに、本発明における「重畳」とは、直流電流に対して、パルス電流（図３にいうＩＰ−ＩＬ）を付け加える場合だけでなく、直流電流そのものを瞬間的に増大させて結果としてパルス電流が重畳された波形になる場合も含んでいる。
【００２９】
本発明のパルス電流について、数値例をあげると、基準の電流値ＩＬが３Ａの場合、パルス重畳電流値ＩＰは３．５〜６．０Ａ程度であり、例えば、４．０Ａである。
また、パルス幅（半値幅）は、例えば２００μ秒〜１０００μ秒程度であって、例えば５００μ秒、パルスの周波数は６０Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度であって、例えば１８０Ｈｚである。
【００３０】
本発明の超高圧放電ランプ点灯装置は、ランプ電圧の上昇に対して、パルス電流の高さを調整するものであるが、この高さ調整に加えて、パルス幅や周波数を調整することも可能である。陰極に与えられる電流量が増加することで陰極の昇温効果があるからである。
【００３１】
次に、本発明に係る超高圧放電ランプ点灯装置の給電装置について回路構成と動作説明を具体的に説明する。図５は図２に示した給電装置の具体例であって、ＤＣ駆動方式の給電装置の一例を示す。
給電装置（Ｅｘ）において、降圧チョッパ型のバラスト回路（Ｂｘ）は、ＰＦＣ等のＤＣ電源（Ｍｘ）より電圧の供給を受けて動作する。前記バラスト回路（Ｂｘ）においては、ＦＥＴ等のスイッチ素子（Ｑｘ）によってＤＣ電源（Ｍｘ）よりの電流をオン・オフし、チョークコイル（Ｌｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）に充電が行われ、この電圧が放電ランプ１に印加され、放電ランプ１に電流を流すことができるように構成されている。
【００３２】
なお、前記スイッチ素子（Ｑｘ）がオン状態の期間は、スイッチ素子（Ｑｘ）を通じた電流により、直接的に平滑コンデンサ（Ｃｘ）への充電と負荷である放電ランプ１への電流供給が行われるとともに、チョークコイル（Ｌｘ）に電流の形でエネルギーを蓄え、前記スイッチ素子（Ｑｘ）がオフ状態の期間は、チョークコイル（Ｌｘ）に電流の形で蓄えられたエネルギーによって、フライホイールダイオード（Ｄｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）への充電と放電ランプ１への電流供給が行われる。
【００３３】
スタータ（Ｕｉ）においては、抵抗（Ｒｉ）を介して、ランプ電圧（ＶＬ）によってコンデンサ（Ｃｉ）が充電される。ゲート駆動回路（Ｇｉ）を活性化すると、サイリスタ等よりなるスイッチ素子（Ｑｉ）が導通することにより、前記コンデンサ（Ｃｉ）がトランス（Ｋｉ）の１次側巻線（Ｐｉ）を通じて放電し、２次側巻線（Ｈｉ）に高電圧パルスを発生する。
スタータ（Ｕｉ）の２次側巻線（Ｈｉ）に発生した高電圧は、バラスト回路（Ｂｘ）の出力電圧に重畳されて電極（２，３）間に印加され、放電ランプ１の放電を始動することができる。
【００３４】
給電制御回路（Ｆｘ）は、あるデューティサイクル比を有するゲート駆動信号（Ｓｇ）を生成し、前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）は、ゲート駆動回路（Ｇｘ）を介して、前記スイッチ素子（Ｑｘ）のゲート端子に加えられることにより、前記したＤＣ電源（Ｍｘ）よりの電流のオン・オフが制御される。
【００３５】
前記放電ランプ１の電極（２，３）間を流れるランプ電流（ＩＬ）と、電極（２，３）間に発生するランプ電圧（ＶＬ）とは、電流検出手段（Ｉｘ）と、電圧検出手段（Ｖｘ）とによって、検出できるように構成される。なお、前記電流検出手段（Ｉｘ）については、シャント抵抗を用いて、また前記電圧検出手段（Ｖｘ）については、分圧抵抗を用いて簡単に実現することができる。
【００３６】
前記電流検出手段（Ｉｘ）よりのランプ電流信号（Ｓｉ）、および前記電圧検出手段（Ｖｘ）よりのランプ電圧信号（Ｓｖ）は、給電制御回路（Ｆｘ）に入力され、その時点における放電ランプ１の放電状態の別、すなわち非放電状態であるか、グロー放電状態であるか（場合によっては、どのようなグロー放電状態であるか）、アーク放電状態であるか（場合によっては、どのようなアーク放電状態であるか）などに基づいて、ランプ電流（ＩＬ）やランプ電圧（ＶＬ）が、あるいはこれら電流と電圧の積であるランプ電力が、その目標値との差が減少するように、前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）のデューティサイクル比がフィードバック的に制御される。
【００３７】
図６は、給電制御回路（Ｆｘ）の簡略化された構成を示すものである。
前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）は、総合制御部（Ｘｐｕ）のなかのＡＤ変換器（Ａｄｃ）に入力されて、適当な桁数を有するディジタルのランプ電圧データ（Ｓｘｖ）に変換され、マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）に入力される。ここで、マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、ＣＰＵやプログラムメモリ、データメモリ、クロックパルス発生回路、タイムカウンタ、ディジタル信号の入出力のためのＩＯ制御器などを含む。マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、前記ランプ電圧データ（Ｓｘｖ）を参照した計算や、その時点の系の状態に応じた条件判断に基づき、後述するチョッパ能力制御回路（Ｕｄ）のための、チョッパ能力制御目標データ（Ｓｘｔ）を生成する。前記チョッパ能力制御目標データ（Ｓｘｔ）は、ＤＡ変換器（Ｄａｃ）によって、アナログのチョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に変換され、これは第１のパルス重畳（パルス重畳電流ピークの絶対値を一定にする技術であって、図３における電流値ＩＰを一定にする技術を意味する）のために設けられる、後述するチョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）を介して変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）に変換され、チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）に入力される。
【００３８】
また前記ランプ電流信号（Ｓｉ）は、第２のパルス重畳（一定振幅のパルス電流を加算する技術であって、図３における電流値（ＩＰ―ＩＬ）を一定にする技術を意味する）のために設けられる、後述するランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）を介して変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）に変換され、チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）に入力される。
チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）には、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が入力される。さらに、許容されるランプ電流の上限値を規定するためのランプ電流上限信号（Ｓｋ）が、ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）により発生され入力される。
【００３９】
なお、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）と前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）とは、第１のパルス重畳または第２のパルス重畳の何れとするかにより、何れか一方が設けられる。すなわち、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）が設けられた場合は、前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）は設けられず、したがって、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は前記ランプ電流信号（Ｓｉ）と同じものとなる。逆に、前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）が設けられた場合は、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）は設けられず、したがって、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）は前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）と同じものとなる。
【００４０】
前記チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）内においては、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）は、必要に応じて設ける増幅器またはバッファ（Ａｄ１）とダイオード（Ｄｄ１）を介して、さらに、前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）は、必要に応じて設ける増幅器またはバッファ（Ａｄ２）とダイオード（Ｄｄ２）を介して、ともにプルアップ抵抗（Ｒｄ１）の一端に接続され、チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）が生成される。なお、前記プルアップ抵抗（Ｒｄ１）の他端は適当な電圧を有する基準電圧源（Ｖｄ１）に接続される。
【００４１】
したがって、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）は、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）に対応する信号（Ｓｄ３）または前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に対応する信号（Ｓｄ４）のうちの、何れか大きくない方が選択された信号となる。
【００４２】
すなわち、前記総合制御部（Ｘｐｕ）が、例えば、定格電力に対応する定数を前記ランプ電圧データ（Ｓｘｖ）で除算して、定格電力を達成するためのランプ電流（ＩＬ）の値を算出し、この値に対応するものとして生成するなど、何らかの方法で前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）を生成したとして、仮にこれが不適当であった場合でも、前記チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）内において、ハードウェア的に、ランプ電流（ＩＬ）が前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を超えないように、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）が制限されることになる。
【００４３】
因みに、前記したＡＤ変換器（Ａｄｃ）やマイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）を介した制御は、動作速度が遅い（もしくは速いものとすると高コストとなる）ため、例えばランプの放電状態が急変するなどの事態が生じた場合には、その動作遅れによって、前記した変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）の不適当が発生し得るため、このような電流制限機能をハードウェア的に構成することは、ランプや給電装置の保護の観点からも有益なことである。
【００４４】
一方、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は、必要に応じて設ける増幅器またはバッファ（Ａｄ３）とダイオード（Ｄｄ３）を介して、一端がグランド（Ｇｎｄｘ）に接続されたプルダウン抵抗（Ｒｄ５）の他端に接続され、制御対象信号（Ｓｄ５）が生成される。
【００４５】
さらに、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）は、比較器（Ｃｍｖ）によって、前記した無負荷開放電圧に対応する電圧を有する基準電圧源（Ｖｄ２）の電圧と比較され、もし、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が、無負荷開放電圧より高い場合は、トランジスタ（Ｑｄ１）がオフまたは能動状態になり、適当な電圧源（Ｖｄ３）から、抵抗（Ｒｄ４）とダイオード（Ｄｄ４）を介して、前記プルダウン抵抗（Ｒｄ５）に電流を流すことにより、前記制御対象信号（Ｓｄ５）の水準を上げるように動作する。
【００４６】
逆に前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が、無負荷開放電圧より低い場合は、前記トランジスタ（Ｑｄ１）がオン状態になるため、前記電圧源（Ｖｄ３）からの電流は短絡され、前記制御対象信号（Ｓｄ５）は、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）に対応するものとなる。
【００４７】
何となれば、前記のプルダウン抵抗（Ｒｄ５）とダイオード（Ｄｄ３）、ダイオード（Ｄｄ４）よりなる回路は、各ダイオードのアノード側の信号（Ｓｄ６）と信号（Ｓｄ７）の何れか小さくない方に対応する電圧が選択されてプルダウン抵抗（Ｒｄ５）に発生するからである。
【００４８】
このように構成したことにより、たとえ出力電流がほとんど停止して、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）がほとんど入らない状態であっても、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が、前記無負荷開放電圧より高くなろうとすると、前記制御対象信号（Ｓｄ５）が急速に上昇することにより、ランプ電圧（ＶＬ）は、概略無負荷開放電圧以下に、常にハードウェア的に制限される。
【００４９】
前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）は、抵抗（Ｒｄ２）と抵抗（Ｒｄ３）で分圧されて、演算増幅器（Ａｄｅ）の反転入力端子に入力される。一方、前記制御対象信号（Ｓｄ５）は、前記演算増幅器（Ａｄｅ）の非反転入力端子に入力される。
そして、前記演算増幅器（Ａｄｅ）の出力信号（Ｓｄ１）は、積分コンデンサ（Ｃｄ１）とスピードアップ抵抗（Ｒｄ６）を介して反転入力端子にフィードバックされているため、前記演算増幅器（Ａｄｅ）は、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）の抵抗（Ｒｄ２）と抵抗（Ｒｄ３）による分圧電圧に対する、前記制御対象信号（Ｓｄ５）の電圧の差を積分する、誤差積分回路としてはたらく。
【００５０】
時定数を決めるための抵抗（Ｒｄ０）とコンデンサ（Ｃｄ０）が接続された発振器（Ｏｓｃ）は、図７のａに示すような鋸歯状波信号（Ｓｄ０）を発生し、この鋸歯状波信号（Ｓｄ０）と、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）とは、比較器（Ｃｍｇ）で比較される。
ただし比較に際しては、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）に対してオフセット電圧（Ｖｄ４）を加えた信号（Ｓｄ８）と前記鋸歯状波信号（Ｓｄ０）とが比較される。
前記鋸歯状波信号（Ｓｄ０）の電圧が前記信号（Ｓｄ８）の電圧よりも高い期間においてハイレベルとなる前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）が生成され、前記チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）から出力される。
前記したように、前記信号（Ｓｄ８）は誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）にオフセットを加えたものであるため、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）が仮に零であったとしても、前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）のデューティサイクル比は、１００％より小さいある最大値、すなわち最大デューティサイクル比ＤＸｍａｘ以下になるように構成されている。
【００５１】
図７のａおよびｂには、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）、およびこれに対してオフセットを加えた信号（Ｓｄ８）、前記鋸歯状波信号（Ｓｄ０）と前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）の関係が示されている。
前記給電制御回路（Ｆｘ）から出力された前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）が、前記ゲート駆動回路（Ｇｘ）に入力されることにより、結果として、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）が、スイッチ素子（Ｑｘ）の動作にフィードバックされたフィードバック制御系が完成する。
なお、前記図６に記載のチョッパ能力制御回路（Ｕｄ）の構成に際しては、前記演算増幅器（Ａｄｅ）や発振器（Ｏｓｃ）、比較器（Ｃｍｇ）などが集積された市販の集積回路として、テキサスインスツルメンツ社製ＴＬ４９４などを利用することができる。
【００５２】
先述の図６においては、前記給電制御回路（Ｆｘ）内の前記ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）は、内部構成が示されないブロックとして記載したが、最も簡単には、許容ランプ電流上限値ＩＬｍａｘに対応する、一定電圧の前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を発生する基準電源とすることができる。あるいは、放電状態（グロー放電であるかかアーク放電であるか）の別にしたがって、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）から信号（Ｓａ）が前記ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）に入力され、放電状態に適した前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を発生するようにしてもよい。
【００５３】
第１のパルス重畳のために設けられる、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）の構造の一例を図８に示す。
トランジスタ（Ｑｍ１）がオフ状態であるとして、変調原パルス発生回路（Ｐｇｍ）から出力される変調信号（Ｓｍ１）は、抵抗（Ｒｍ３，Ｒｍ４）を介してトランジスタ（Ｑｍ２）のベースに接続されているが、前記変調信号（Ｓｍ１）がローレベルの期間は、前記トランジスタ（Ｑｍ２）はオフ状態であり、プルアップ抵抗（Ｒｍ５）のはたらきで、トランジスタ（Ｑｍ３）もオフ状態にされる。したがってこの期間では、入力される前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）は、抵抗（Ｒｍ１）を介して前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）として出力される。
【００５４】
一方、前記変調信号（Ｓｍ１）がハイレベルになると、前記トランジスタ（Ｑｍ２）がオンになり、抵抗（Ｒｍ６）を介して電流が流れ、前記トランジスタ（Ｑｍ３）がオン状態になるため、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）のラインは、前記基準電圧源（Ｖｄ１）と同程度の電位を有する基準電圧源（Ｖｍ１）に接続される。したがってこの期間では、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）は、前記基準電圧源（Ｖｄ１）と同程度の高い電位を有するため、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）としては、前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に対応する信号（Ｓｄ４）が選択される。
【００５５】
したがって、前記変調信号（Ｓｍ１）を、所望の周期、所望のハイレベルデューティサイクル比に設定すれば、ランプ電流（ＩＬ）は、前記変調信号（Ｓｍ１）のローレベルの期間は前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値が実現され、ハイレベルの期間は前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に従う値が実現され、ランプ電流（ＩＬ）の変調が実現される。
【００５６】
ただし、抵抗（Ｒｍ２）を介して前記トランジスタ（Ｑｍ１）のベースに接続されている、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）からの変調禁止信号（Ｓｂ）がハイレベルになると、前記トランジスタ（Ｑｍ１）はオン状態になるため、前記変調信号（Ｓｍ１）により前記トランジスタ（Ｑｍ２）がオン状態になることが阻止される。したがって前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、前記変調禁止信号（Ｓｂ）により変調動作を禁止したり、禁止を解除したりすることができる。
【００５７】
以下において、給電制御回路（Ｆｘ）として図８に記載のチョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）を有する、図５に記載の給電装置の始動からアーク放電への移行、変調の開始までの過程と、実際的な制御について、簡単に説明しておく。
この給電装置を始動する際には、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、前記変調禁止信号（Ｓｂ）をハイレベルにして変調を禁止しておくとともに、グロー放電のために、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）として前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）が選択されるよう、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を十分に高く設定しておく。この時点では放電ランプ１は消灯しており、ランプ電流（ＩＬ）は流れないため、無負荷開放電圧を発生する状態になる。
【００５８】
ここで、スタータ（Ｕｉ）を動作させることにより、前記したように前記電極（２，３）の間に高電圧を印加して絶縁破壊を発生させてグロー放電を開始させ、比較的高い放電電圧を有するグロー放電を経て放電形態はアーク放電へと遷移する。
ランプがアーク放電に移行するとランプ電圧（ＶＬ）が急激に低下するから、ＡＤ変換器（Ａｄｃ）を介してランプ電圧信号（Ｓｖ）を検出している前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、ランプ電圧（ＶＬ）の急激な低下を検知することができる。あるいは、ランプがアーク放電に移行後にグロー放電に戻った後にアーク放電に再移行したり、あるいはこれを何度か繰り返した上でアーク放電に移行する場合に備えて、適当な時間経過を待ってランプ電圧（ＶＬ）の急激な低下を検知することにより、ランプがアーク放電に移行したことを検知することができる。
【００５９】
ランプがアーク放電に移行したことを検知したならば、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、それまでのグロー放電のために前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）として前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）が選択されるよう、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を十分に高く設定する動作に代えて、略定期的にランプ電圧（ＶＬ）を検出し、設定されている目標電力を検出されたランプ電圧（ＶＬ）で除して目標電流を算出し、これを前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）として、繰り返し設定する動作を開始する。
前記したようにアーク放電の初期の期間においては、未だランプの温度が十分に高くなっておらず、算出された目標電流が前記許容ランプ電流上限値ＩＬｍａｘを超えるために目標電流を達成することができないが、時間の経過とともに、ランプの電圧が上昇して、算出された目標電流が前記許容ランプ電流上限値ＩＬｍａｘ以下となり、設定されている目標電力をランプに投入することができるようになる。
【００６０】
前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、アーク放電に移行後の適当な時点で、前記変調禁止信号（Ｓｂ）をローレベルにして、変調禁止を解除することにより、前記したように、前記変調信号（Ｓｍ１）の周期、デューティサイクル比に従い、ランプ電流（ＩＬ）の変調、すなわち前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値と前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に従う値とを繰り返す動作を開始させる。このとき、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）から前記ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）に入力される前記信号（Ｓａ）に従って、アーク放電開始からの経過時間などの条件に依存して、適した前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を発生するようにしてもよい。
【００６１】
次に、第２のパルス重畳のために設けられる、前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）の構造の一例を図９に示す。
前記ランプ電流信号（Ｓｉ）は、抵抗（Ｒｎ１，Ｒｎ２）および演算増幅器（Ａｎ１）からなる反転増幅器により、極性が反転されたランプ電流信号に対応する信号（Ｓｎ１）に変換される。また、前記信号（Ｓｎ１）は、抵抗（Ｒｎ３，Ｒｎ４）および演算増幅器（Ａｎ２）からなる反転増幅器により、極性が再度反転されて、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）に変換される。
【００６２】
前記信号（Ｓｎ１）から前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）への変換に際しては、抵抗（Ｒｎ５）およびダイオード（Ｄｎ１）、抵抗（Ｒｎ６）を介して、適当な電圧を有する基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分が加算されるが、トランジスタ（Ｑｎ１）またはトランジスタ（Ｑｎ２）がオン状態のときは加算が阻止されるため、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は前記ランプ電流信号（Ｓｉ）と同じものとなる。ただし簡単のため、前記演算増幅器（Ａｎ１）および前記演算増幅器（Ａｎ２）からなる反転増幅器のゲインはともにー１である場合を考えるとする。因みに、前記ダイオード（Ｄｎ１）は、前記トランジスタ（Ｑｎ１）およびトランジスタ（Ｑｎ２）のオン電圧を近似的にキャンセルして、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）の前記ランプ電流信号（Ｓｉ）に対する同等性の精度を上げるために挿入してある。
【００６３】
いま、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）からの前記変調禁止信号（Ｓｂ）がローレベルであり、これに抵抗（Ｒｎ７）を介してベースが接続された前記トランジスタ（Ｑｎ１）がオフ状態である場合について考える。このときは、前記した基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分の加算が行われるか否かは、変調原パルス発生回路（Ｐｇｎ）から出力される変調信号（Ｓｎ２）に抵抗（Ｒｎ７）を介してベースが接続された前記トランジスタ（Ｑｎ２）のオフかオンかで制御される。すなわち、前記変調信号（Ｓｎ２）がローレベルのときは加算が行われ、ハイレベルのときは加算が行われない。
【００６４】
ところで、前記演算増幅器（Ａｎ２）からなる反転増幅器のゲインは負であるから、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）の極性を基準に考えると、前記した基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分の加算は、実際的には減算となる。したがって、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は、前記変調信号（Ｓｎ２）がローレベルのときは前記ランプ電流信号（Ｓｉ）から一定量の減算が行われ、ハイレベルのときは減算が行われないものとなる。
【００６５】
前記したように、前記給電制御回路（Ｆｘ）は、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）が、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に対応する値となるように、スイッチ素子（Ｑｘ）の動作がフィードバックされるため、前記変調信号（Ｓｎ２）がハイレベルのときは前記ランプ電流（ＩＬ）は、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値となり、前記変調信号（Ｓｎ２）がローレベルのときは、これに一定量の余分の電流が付加されたものとなる。
【００６６】
したがって、前記変調信号（Ｓｎ２）を、所望の周期、所望のローレベルデューティサイクル比に設定すれば、ランプ電流（ＩＬ）は、前記変調信号（Ｓｎ２）のハイレベルの期間は前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値が実現され、ローレベルの期間はこれに一定量の余分の電流が付加された値が実現され、ランプ電流（ＩＬ）の変調が実現される。
【００６７】
ただし、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）からの前記変調禁止信号（Ｓｂ）がハイレベルであり、前記トランジスタ（Ｑｎ１）がオン状態である場合は、前記した基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分の加算動作は、前記変調信号（Ｓｎ２）によらず阻止される。したがって前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、前記変調禁止信号（Ｓｂ）により変調動作を禁止したり、禁止を解除したりすることができる。
【００６８】
給電制御回路（Ｆｘ）として、図９に記載のランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）を有する、図５に記載の給電装置の始動からアーク放電への移行までの過程と制御については、前記した図８に記載のチョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）を有する、図５に記載の給電装置と同様である。
【００６９】
変調の開始については、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、アーク放電に移行後の適当な時点で、前記変調禁止信号（Ｓｂ）をローレベルにして、変調禁止を解除することにより、前記したように、前記変調信号（Ｓｎ２）の周期、デューティサイクル比に従い、ランプ電流（ＩＬ）の変調、すなわち前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値とこれに一定量の余分の電流が付加された値とを繰り返す動作を開始させる。
このとき、アーク放電開始からの経過時間などの条件に依存して、前記基準電圧源（Ｖｎ１）を変化させることにより、付加される余分の電流量を変化させるようにしてもよい。
【００７０】
前記図８および図９に記載の前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）および前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）においては、これらの内部に前記変調原パルス発生回路（Ｐｇｍ，Ｐｇｎ）を有し、前記変調信号（Ｓｍ１，Ｓｎ２）を生成するものについて記載したが、これらを、前記総合制御部（Ｘｐｕ）が生成するもとしてもよい。
【００７１】
このとき、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、前記総合制御部（Ｘｐｕ）のなかの前記ＡＤ変換器（Ａｄｃ）が動作するタイミングを前記変調信号（Ｓｍ１，Ｓｎ２）と同期させて、変調によるランプ電流の増加が行われていない期間に限定させることができる。このようにすることにより、前記ＡＤ変換器（Ａｄｃ）が動作するタイミングが、変調によるランプ電流（ＩＬ）の増加が行われている期間と重なったり、重ならなかったりすることにより、ランプ電流（ＩＬ）のフィードバック制御に擾乱が混入し、ランプ電流（ＩＬ）に揺らぎが発生することを防止することができる。
【００７２】
上記回路構成は、本発明の給電装置の動作や機能、作用を説明するために、必要最少限のものを記載したものである。したがって、実施例で説明した回路動作の詳細事項、例えば、信号の極性であるとか、具体的な回路素子の選択や追加、省略、或いは素子の入手の便や経済的理由に基づく変更などの創意工夫は、実際の装置の設計業務において、精力的に遂行されることを前提としている。
【００７３】
とりわけ過電圧や過電流、過熱などの破損要因から給電装置のＦＥＴ等のスイッチ素子などの回路素子を保護するための機構、または、給電装置の回路素子の動作に伴って発生する放射ノイズや伝導ノイズの発生を低減したり、発生したノイズを外部に出さないための機構、例えば、スナバ回路やバリスタ、クランプダイオード、（パルスバイパルス方式を含む）電流制限回路、コモンモードまたはノーマルモードのノイズフィルタチョークコイル、ノイズフィルタコンデンサなどは、必要に応じて、実施例に記載の回路構成の各部に追加されることを前提としている。
【００７４】
本発明に給電装置の構成は、上記回路方式のものに限定されるものではない。さらに、例えば、前記図６における前記給電制御回路（Ｆｘ）の前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、ランプ電圧（ＶＬ）に対応する前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）をＡＤ変換し、これに基づいて前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を設定するものとしたが、ランプ電流（ＩＬ）に対応する前記ランプ電流信号（Ｓｉ）についてもこれをＡＤ変換し、得られた電流値が目標電流値に一致するように前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を補正して設定することにより、各回路素子パラメータのバラツキの影響を補正するような高精度化や高機能化、あるいは逆に、例えば、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）を廃して、より単純な制御回路に代えるような簡素化などの給電装置の構成の多様化のもとでも、本発明の効果は良好に発揮される。
【００７５】
本発明の超高圧放電ランプ点灯装置の放電ランプであって、陰極は純度９９．９９％以上のタングステンから構成することが望ましい。これは電極に含まれる不純物が放電空間に放出された場合に、放電容器の失透や黒化を招きかねないからである。なお、この場合の不純物にはトリウムなどの電子放射性物質も含む。また、陽極についても不純物を放電容器内に放出させないために、純度の高いタングステンから構成することが望ましい。
【００７６】
本発明に係る放電ランプの陰極構造は、先端が尖った円錐形状や先端に平面を有する円錐台形状が好適に適用される。
【００７７】
図１０は放電ランプ１とこの放電ランプ１を取り囲む凹面反射鏡２０、さらにこの組み合わせ（以下、放電ランプ１０と凹面反射鏡２０の組み合わせを光源装置と称する）をプロジェクター装置３０に組み込んだ状態を示す。プロジェクター装置３０は、現実には、複雑な光学部品や電気部品などが密集するものであるが、図においては説明の便宜上簡略化して表現している。
放電ランプ１は凹面反射鏡２０の頂部開口を通して保持される。放電ランプ１の一方の端子Ｔ２０と他方の端子Ｔ２１に不図示の給電装置が接続される。凹面反射鏡２０は楕円反射鏡や放物面鏡が採用され、反射面には所定の波長の光を反射する蒸着膜が施される。
凹面反射鏡２０の焦点位置は、放電ランプ１のアーク位置に設計されており、アーク起点の光を効率よく反射鏡によって取り出すことができる。
なお、凹面反射鏡２０には前面開口を塞ぐ光透過性ガラスを装着することもできる。
【００７８】
次に、本発明の超高圧放電ランプ点灯装置の効果を表す実験例について説明する。
放電ランプは、［００１８］［００１９］に記載した範囲内のランプであって、初期定格点灯電圧７０Ｖ、定格点灯電力２００Ｗの放電ランプを、下記の３つの重畳方法でパルス電流を重畳して点灯試験を行った。
点灯試験ａは、一定比率のパルス電流を重畳する方法であって、具体的には、パルス重畳電流ＩＰが基準の直流電流ＩＬの１．４倍になるように制御する。
点灯試験ｂは、前記第１のパルス重畳技術に相当する方法であって、具体的には、パルス重畳電流ＩＰが４Ａになるように制御する。
点灯試験ｃは、前記第２のパルス重畳技術に相当する方法であって、具体的には、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が１．１Ａになるように制御する。
点灯初期のパルス重畳電流ＩＰは、点灯試験ａ、点灯試験ｂ、点灯試験ｃのいずれも場合も約４Ａで一定であり、ランプ電圧も７０Ｖ程度で一定している。
なお、各点灯試験とも、パルス電流のパルス幅は５００μ秒、パルス周期は１８０Ｈｚで一定とした。
なお、点灯試験ａは比較例（従来例）である。この点灯はパルス重畳電流ＩＰと直流電流ＩＬの比を一定にするものであるから、本願発明と内容とは異なり、ランプ電流（直流電流ＩＬ）の低下とともにパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）も小さくなるからである。
【００７９】
図１１は実験結果を表している。縦軸は照度変動率（％）を表し、横軸は点灯時間（hour）を表している。
点灯初期は、点灯試験ａ、点灯試験ｂ、点灯試験ｃ、いずれも照度変動率が１％以下であったのに対し、４００時間の点灯によって、点灯試験ａの照度変動率は６％程度に上昇していることがわかる。これは陽極の損耗による電極間距離の増大により、ランプ電圧が約９２Ｖまで上昇し、電流値ＩＬが約２．２Ａに、パルス重畳電流値ＩＰが約３Ａに低下したため、陰極先端部分の温度が低下し、アークが絞られたことによる陰極輝点のフラツキが原因である。
一方、点灯試験ｂは、４００時間点灯後の照度変動率が１％以下に抑制されている。また、点灯試験ｃは、４００時間点灯後の照度変動率が１〜２％の間を推移していることがわかる。点灯試験ｃは点灯試験ｂよりも照度変動率が大きいものの、点灯試験ａに比べると明らかに改善されている。
【００８０】
ここで、上記照度変動率について説明する。放電ランプからの放射光をプロジェクター光学系によりスクリーン（４０インチ）に投射させて、スクリーン中央の照度を照度計で測定してレコーダに連続的に記録させた。
測定は１時間単位で行い、１時間の測定期間において、最大値と最小値を読取り、その差を当該１時間の初期の照度で割ることで求めることができる。すなわち、照度変動率は、（１時間の最大照度値―１時間の最小照度値）÷（初期照度値）で求めることとしている。
【００８１】
ここで、点灯試験ａのランプについて、４００時間点灯時点から点灯装置を交換して、点灯試験ｂの制御、すなわち、パルス重畳電流ＩＰを一定値（４Ａ）に維持する制御に切替えて実験を継続させた。
この結果、４００時間点灯時点の照度変動率６％が、徐々に低下し始め、約３時間後には１％以下まで低下することが確認できた。つまり、電流値ＩＬに対する相対的なパルス電流が大きくなることで、陰極先端部分の加温効果が高まり、アークのフラツキを抑えることができたからである。
【００８２】
なお、上記実施例ではパルス重畳電流ＩＰを一定に制御する方法（第一のパルス重畳技術）や、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）を一定に制御する方法（第ニのパルス重畳技術）を説明したが、パルス重畳電流ＩＰやパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が点灯初期よりも高い値になるように制御してもよい。
具体的には、点灯初期のランプ電流ＩＬが約３Ａ、パルス重畳電流が約４Ａの場合であって、ランプ電流ＩＬが減少した場合に、パルス重畳電流を４Ａよりも高い値に積極的に高める方法や、パルス電流を１Ａ（４Ａ―３Ａ）よりも高い値に積極的に高める方法である。
【００８３】
以上、説明したように本発明の超高圧放電ランプ点灯装置は、放電ランプの点灯電圧の減少を検知すると、供給している直流電流に印加させている周期的なパルス電流（ＩＰ-ＩＬ）を高くすることにより、陰極の加温効果を招き、放電アークのフラツキを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る超高圧水銀ランプの電極の構造を示す。
【図２】 本発明に係る給電装置の概略構成を示す。
【図３】 本発明における電流波形を示す。
【図４】 本発明における放電アークの状態を示す。
【図５】 本発明における給電装置の簡略化された具体例を示す。
【図６】 本発明における給電装置の給電制御回路の具体例を示す。
【図７】 本発明における給電装置の降圧チョッパ回路の動作を説明する図面を示す。
【図８】 本発明における給電装置のチョッパ能力制御目標信号変調回路の具体例を示す。
【図９】 本発明における給電装置のランプ電流信号変調回路の具体例を示す。
【図１０】 本発明に係る超高圧水銀ランプを使った光源装置を示す。
【図１１】本発明の超高圧放電ランプ点灯装置の効果を表す照度変動率測定例を示す。
【符号の説明】
１ 放電ランプ
２ 陽極
３ 陰極
４ 金属箔
５ 外部リード
１０ 発光部
１１ 封止部
Ｂｘ 給電装置
Ｍｘ ＤＣ電源
Ｑｘ スイッチ素子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an ultra high pressure discharge lamp lighting device. In particular, 0.15 mg / mm in the arc tube 3 For projector devices such as liquid crystal display devices that use ultra-high pressure mercury lamps with a mercury vapor pressure of 110 atmospheres or more as a light source, and DLP (digital light processor) using DMD (digital mirror device). It relates to the lighting device used.
[0002]
[Prior art]
Projection type projector devices are required to illuminate an image with a uniform and sufficient color rendering property on a rectangular screen. For this reason, a metal halide lamp enclosing mercury or a metal halide is used as a light source. It is used. In addition, these metal halide lamps have recently been further miniaturized and made point light sources, and those having an extremely small distance between electrodes have been put into practical use.
[0003]
Under such circumstances, recently, a lamp having a high mercury vapor pressure, for example, 150 atm, has been proposed in place of a metal halide lamp. This is to increase the mercury vapor pressure to suppress (narrow) the spread of the arc and to further improve the light output.
Such an ultra-high pressure discharge lamp is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-148561 and 6-52830.
[0004]
In the lamp, for example, a pair of electrodes are arranged opposite to each other at an interval of 2 mm or less on an arc tube made of quartz glass, and 0.15 mg / mm is disposed on the arc tube. 3 1 × 10 with the above mercury -6 ~ 1x10 -2 μmol / mm 3 An ultra-high pressure mercury lamp with halogen enclosed is used. The main purpose of enclosing the halogen is to prevent devitrification of the arc tube, but this also causes a so-called halogen cycle.
[0005]
By the way, the ultra-high pressure mercury lamp (hereinafter also simply referred to as a discharge lamp) may cause a so-called flicker phenomenon in which the starting point of the arc moves with the passage of lighting time. In the case of a projector apparatus, this flicker phenomenon causes screen shaking and fluctuations, which can develop into a fatal problem.
[0006]
In order to solve this problem, a technique is known in which a discharge lamp is turned on by direct current and a pulse current is superimposed at regular intervals to suppress discharge starting point movement.
However, even with such a method of controlling lighting by superimposing pulse currents at regular intervals, it is not always possible to stably discharge, but rather, it may actually promote the flicker phenomenon.
[0007]
[Patent Document 1]
JP 2003-151786 A
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The problem to be solved by the present invention is to provide an ultra-high pressure discharge lamp lighting device capable of suppressing the flicker phenomenon and stably lighting.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, in the ultrahigh pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, a pair of electrodes are arranged to face each other at intervals of 2 mm or less on an arc tube made of quartz glass, and 0.15 mg / mm is disposed on the arc tube. 3 The above mercury, noble gas, 1 × 10 -6 ~ 1x10 -2 μmol / mm 3 In an ultra-high pressure discharge lamp lighting device composed of an ultra-high pressure discharge lamp encapsulating halogen in the range of and a power supply device that supplies a direct current to the discharge lamp to light it, The cathode of the discharge lamp is made of tungsten having a purity of 99.99% or more and has a substantially conical shape with a sharp tip. The power supply device With constant power control for the discharge lamp A current obtained by periodically superimposing a pulse current on a direct current is supplied, and when the lighting voltage of the discharge lamp rises, the height of the pulse current is increased.
[0011]
As a result of intensive studies, the present inventors have not only applied a pulse to a DC current periodically but also a relationship with the lighting voltage of the discharge lamp in order to stably light the discharge lamp without generating flicker. It is necessary to control the pulse current. Specifically, when the lighting voltage of the discharge lamp rises, it is necessary to control the pulse current so that it does not decrease at least or to increase it. Found that is important.
[0012]
The reason for this is not necessarily clear, but is considered as follows.
That is, when the discharge lamp is turned on for a long time, the tip of the anode, which has a larger amount of heat input than the cathode, evaporates tungsten, which is a constituent material, and the distance between the electrodes also becomes longer. When the distance between the electrodes becomes longer, the lamp voltage increases, and since the discharge lamp is generally controlled at a constant power, the current value supplied to the discharge lamp is lowered.
When the current value flowing through the discharge lamp decreases, the amount of heat input to the cathode decreases, and a hot thermoelectron emission region is locally formed on the cathode tip to maintain the discharge. The portion (hereinafter also referred to as “cathode bright spot portion”) is narrowed down.
[0013]
FIG. 4 shows a state where the discharge arc is narrowed, (a) shows a state before the portion near the cathode of the discharge arc is narrowed, and (b) shows a state after the portion near the cathode of the discharge arc is narrowed. Indicates.
A discharge arc A is formed between the anode 2 and the cathode 3. When the amount of heat input to the cathode 3 is reduced as the lamp current value is reduced, the portion in the vicinity of the cathode of the discharge arc A becomes a narrowed shape as shown in FIG.
When the vicinity of the cathode of the discharge arc is narrowed, the arc starting point may move (hereinafter also referred to as “flutter”) at the cathode tip, resulting in flicker. The arrow in (b) represents the movement of the arc. This is because when the discharge arc is thick, it is held by the entire cathode tip, but when the discharge arc is narrowed, it is held by a part of the cathode tip, and it becomes easy to flutter due to the influence of convection.
[0014]
As described above, the phenomenon that the discharge arc flickers when the amount of heat input to the cathode decreases with the decrease in the lamp current value is not the content of the property that is generally applied to the discharge lamp, but the ultrahigh pressure mercury that is the subject of the present invention. A lamp, specifically, a pair of electrodes are arranged opposite to each other at an interval of 2 mm or less on the arc tube, and 0.15 mg / mm is disposed on the arc tube. 3 This is a phenomenon that occurs remarkably in the discharge lamp of the direct current lighting system in which the above mercury is enclosed. Since the mercury vapor pressure during lighting is extremely high, the discharge arc itself is likely to be throttled, and unlike the AC lighting method, the amount of heat input to the cathode that always performs thermionic emission is originally small. It is. For this reason, the cathode of the DC lighting type lamp is hot enough to realize thermionic emission operation satisfactorily (without constriction) with respect to the lamp current value at the early stage of life, and the evaporation rate of tungsten is acceptable. It is thermally designed in a generally conical shape that is smaller than the anode and has a sharp tip so that the temperature is low. Preferably, the temperature on the side surface of the cathode tip is designed to be about 2400K to 2800K. However, the operating temperature decreases as the lamp current value decreases, and a narrowed cathode luminescent spot is formed.
[0015]
In the discharge lamp targeted by the present invention, the cathode material (tungsten) does not contain an electron-emitting substance such as thorium because evaporation of impurities contaminates the arc tube. For this reason, it is necessary to radiate thermionic electrons by tungsten itself without depending on the electron-emitting substance, and it operates at a higher temperature than the case where the electron-emitting substance is included. That is, when the cathode temperature is lowered, the electron emission characteristics are likely to be reduced.
[0016]
If attention is paid only to stabilizing the cathode operation of such a DC lighting type ultrahigh pressure discharge lamp, it is desirable to adopt constant current lighting instead of constant power lighting. However, when the lamp voltage rises as described above, the lamp input increases with constant current lighting. 0.15mg / mm for improved light output 3 In the discharge lamp targeted by the present invention, which is lit at a high tube wall load in order to operate in a fully evaporated state by enclosing the above mercury, the quartz glass arc tube operates at a temperature slightly lower than the heat-resistant limit temperature. Therefore, even a slight increase in lamp input causes a short life such as devitrification and rupture of the electrode support and the top of the arc tube. For this reason, constant current lighting cannot actually be adopted.
[0017]
Therefore, when the present inventors detect a decrease in the lighting voltage of the discharge lamp, it is possible to increase the periodic pulse current superimposed on the DC current supplied so as to achieve constant power lighting. As a result, it has been found that the flickering of the discharge arc can be prevented.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows the overall configuration of a short arc type high-pressure discharge lamp (hereinafter also simply referred to as “discharge lamp”) of the present invention.
The discharge lamp 1 has a substantially spherical light emitting portion 10 formed by a discharge vessel made of quartz glass, and the anode 2 and the cathode 3 are arranged in the light emitting portion 10 so as to face each other. Moreover, the sealing part 11 is formed so that it may extend from the both ends of the light emission part 10, and the conductive metal foil 4 which usually consists of molybdenum is embed | buried airtight by these shrink parts, for example with a shrink seal | sticker. . One end of the metal foil 4 is joined to the anode 2 or the cathode 3, and the other end of the metal foil 4 is joined to the external lead 5.
[0019]
The light emitting unit 10 is filled with mercury, a rare gas, and a halogen gas.
Mercury is used to obtain a necessary visible light wavelength, for example, a radiated light having a wavelength of 360 to 780 nm, and is 0.15 mg / mm. 3 The above is enclosed. Although the amount of sealing varies depending on the temperature condition, the vapor pressure becomes extremely high at 150 atm or higher when the lamp is turned on. In addition, by enclosing more mercury, it is possible to create a discharge lamp with a high mercury vapor pressure of 200 atm or higher and 300 atm or higher when the lamp is turned on. The higher the mercury vapor pressure, the more suitable the light source suitable for the projector device. Can be realized.
As the rare gas, for example, argon gas is sealed at about 13 kPa, and the lighting startability is improved.
As for halogen, iodine, bromine, chlorine and the like are enclosed in the form of a compound with mercury or other metals. The amount of halogen enclosed is, for example, 10 -6 -10 -2 μmol / mm 3 The function is to extend the life using the halogen cycle. However, a lamp having a very small size and high internal pressure, such as the discharge lamp of the present invention, encloses such a halogen. This is considered to have an effect of preventing breakage of the discharge vessel and prevention of devitrification.
[0020]
As an example of numerical values of such a discharge lamp, for example, the outer diameter of the light emitting part is selected from a range of φ6.0 to 15.0 mm, for example 10.0 mm, and the distance between the electrodes is 0.5 to 2.0 mm. For example, 1.2 mm selected from the range, and the arc tube inner volume is 40 to 300 mm. 3 For example 75 mm 3 It is. The lighting condition is, for example, a tube wall load of 0.8 to 2.0 W / mm 2 Selected from a range, for example, 1.5 W / mm 2 The initial rated voltage is 70V and the rated power is 200W.
In addition, this discharge lamp is built in a projector device or the like that is miniaturized, and the entire structure is extremely miniaturized, but a high amount of light is required. Therefore, the thermal conditions in the light emitting part are extremely severe.
The discharge lamp is mounted on a presentation device such as a projector device or an overhead projector, and provides emitted light having good color rendering properties.
[0021]
FIG. 2 shows a discharge lamp lighting device 100 according to the present invention, which shows a discharge lamp 1 and a power feeding device (Ex). The power feeding device (Ex) includes a ballast circuit having a switch element, a DC power source (Mx), and a starter (Ui) (also referred to as a starter).
The circuit configuration and operation description of the power feeding device (Ex) will be described later with reference to FIGS.
[0022]
FIG. 3 shows a current waveform supplied from the power supply device to the discharge lamp, where the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the current value.
In the period T1, the current value IL represents the current value flowing through the lamp, and since constant power control is performed, if the lamp voltage is constant, the current value IL is also constant. A pulse current is applied (superimposed) to the current value IL at a predetermined cycle. This pulse current is generated by the power feeding device (Bx), and as a result, a current waveform is formed by applying the pulse current on the direct current IL as shown in the figure.
In the present invention, a current including a superimposed current in a direct current is referred to as a pulse superimposed current IP, and the superimposed current is referred to as a pulse current (IP-IL).
The pulse current may have a clock in the power supply apparatus and generate a pulse with a constant period, or may generate a pulse with a constant period by a signal from the outside (for example, a projector apparatus).
[0023]
When the discharge lamp is lit for a long time, for example, 400 hours, the tungsten material at the tip of the anode evaporates and the distance between the electrodes becomes longer. As an example, the distance between the electrodes with a design value of 1.2 mm is about 1.5 mm.
When the distance between the electrodes becomes longer than the design value, the lighting voltage of the discharge lamp rises, so that the lighting current of the discharge lamp controlled at constant power decreases.
The period T2 represents a state in which the lighting current is reduced, and the current value IL changes to the current value IL ′.
[0024]
On the other hand, the power supply apparatus of the present invention detects an increase in the lamp operating voltage. When the lamp lighting voltage increases, a pulse generation signal for increasing the height of the pulse current (IP-IL) is output.
As a result, since the pulse current (IP-IL) is increased, it is possible to prevent a temperature drop at the cathode tip portion and to prevent a discharge arc from being fluttered. A period T2 in FIG. 3 represents a state in which a high pulse current (IP′−IL ′) is generated when the direct current IL ′ decreases.
That is, when the lamp lighting voltage increases and the direct current IL decreases, the pulse current value (IP-IL) is controlled to be larger (IP'-IL ').
[0025]
In order to effectively heat the cathode tip during the period in which the pulse current is supplied and to prevent problems such as devitrification due to excessive heating of the electrode support, A suitable pulse current duration is determined from the physical properties and the geometry of the cathode. A suitable pulse duration is determined by the shape and physical properties of the cathode, which hardly changes even when the lamp is lit for a long time, and can therefore be a constant value regardless of the increase in lamp voltage. When the pulse superposition period ends and the DC current period starts, the cathode temperature begins to decrease. A suitable period of the pulse current is determined so that the next pulse can be superimposed before the temperature of the cathode decreases as the cathode bright spot is narrowed. For the same reason, the period of the pulse current can be set to a constant value regardless of the increase of the lamp voltage, and by adjusting the pulse current (IP-IL), it is good without having a problem of short life due to an increase in lamp input. Cathode operation can be maintained.
[0026]
As a timing for adjusting the pulse current, a method of changing the predetermined pulse current when a predetermined lamp voltage is exceeded, a method of always changing the pulse current in an analog manner corresponding to the change of the lamp voltage, and the like can be applied.
An example of the former is to increase the pulse current when the lamp voltage in the steady state is 80 V and the threshold voltage of 85 V is exceeded.
As an example of the latter, when the lamp voltage in a steady state is 80V, the pulse current is increased by increasing 1V to change the pulse current from IP to IP ', and when the lamp voltage is further increased by 1V, the pulse superimposed current is increased. Further increase to IP ″.
A combination of these adjustment methods is also conceivable. For example, when the lamp voltage exceeds a predetermined threshold, the adjustment of the pulse current is started, and the subsequent adjustment is to make an analog change with respect to the change of the lamp voltage.
A method of maintaining the pulse superimposed current IP constant regardless of the lamp voltage can also be applied. In this case, the direct current IL decreases as the lamp voltage increases, and as a result, the pulse current (IP-IL) increases. This control method corresponds to a first pulse superimposing method of an embodiment described later.
[0027]
The ultra-high pressure discharge lamp lighting device of the present invention supplies a so-called normal direct current without applying a pulse current to the discharge lamp during initial steady lighting, and causes an increase in lamp voltage. A method of applying a pulse current may also be used. This is because the fluctuation of the discharge arc during initial steady lighting is small.
[0028]
Here, the “pulse current” does not mean a complete square wave as shown in FIG. For example, a steep vibration waveform or other waveform including a component having a higher current than a direct current component is also applicable.
Furthermore, the “superposition” in the present invention is not only the case where a pulse current (IP-IL shown in FIG. 3) is added to the direct current, but also the instantaneous increase of the direct current itself, The case where the waveform is superimposed is also included.
[0029]
Regarding the pulse current of the present invention, as a numerical example, when the reference current value IL is 3 A, the pulse superimposed current value IP is about 3.5 to 6.0 A, for example, 4.0 A.
The pulse width (half width) is, for example, about 200 μs to 1000 μs, for example, 500 μs, and the pulse frequency is about 60 Hz to 500 Hz, for example, 180 Hz.
[0030]
The ultra-high pressure discharge lamp lighting device of the present invention adjusts the height of the pulse current with respect to the increase in lamp voltage. In addition to this height adjustment, the pulse width and frequency can also be adjusted. It is. This is because there is an effect of increasing the temperature of the cathode by increasing the amount of current applied to the cathode.
[0031]
Next, the circuit configuration and description of the operation of the power supply device of the ultrahigh pressure discharge lamp lighting device according to the present invention will be specifically described. FIG. 5 is a specific example of the power supply apparatus shown in FIG. 2 and shows an example of a DC drive type power supply apparatus.
In the power supply device (Ex), the step-down chopper type ballast circuit (Bx) operates by receiving a voltage from a DC power source (Mx) such as a PFC. In the ballast circuit (Bx), the current from the DC power source (Mx) is turned on / off by a switching element (Qx) such as an FET, and the smoothing capacitor (Cx) is charged via the choke coil (Lx). This voltage is applied to the discharge lamp 1 so that a current can flow through the discharge lamp 1.
[0032]
During the period when the switch element (Qx) is in the ON state, the smoothing capacitor (Cx) is directly charged and the current is supplied to the discharge lamp 1 as a load by the current through the switch element (Qx). In addition, energy is stored in the choke coil (Lx) in the form of current. During the period when the switch element (Qx) is in the off state, the flywheel diode (Dx) is stored in the choke coil (Lx) by the energy stored in the form of current. ) To charge the smoothing capacitor (Cx) and supply current to the discharge lamp 1.
[0033]
In the starter (Ui), the capacitor (Ci) is charged by the ramp voltage (VL) through the resistor (Ri). When the gate drive circuit (Gi) is activated, the switch element (Qi) made of a thyristor or the like conducts, whereby the capacitor (Ci) is discharged through the primary winding (Pi) of the transformer (Ki). A high voltage pulse is generated in the secondary winding (Hi).
The high voltage generated in the secondary winding (Hi) of the starter (Ui) is superimposed on the output voltage of the ballast circuit (Bx) and applied between the electrodes (2, 3) to start the discharge of the discharge lamp 1 can do.
[0034]
The power supply control circuit (Fx) generates a gate drive signal (Sg) having a certain duty cycle ratio, and the gate drive signal (Sg) is supplied to the switch element (Qx) via the gate drive circuit (Gx). By being applied to the gate terminal, on / off of the current from the DC power source (Mx) is controlled.
[0035]
The lamp current (IL) flowing between the electrodes (2, 3) of the discharge lamp 1 and the lamp voltage (VL) generated between the electrodes (2, 3) are current detection means (Ix) and voltage detection means. (Vx) so that it can be detected. The current detection means (Ix) can be easily realized by using a shunt resistor, and the voltage detection means (Vx) can be easily realized by using a voltage dividing resistor.
[0036]
The lamp current signal (Si) from the current detection means (Ix) and the lamp voltage signal (Sv) from the voltage detection means (Vx) are input to the power supply control circuit (Fx), and the discharge lamp 1 at that time point Discharge state, ie, non-discharge state, glow discharge state (in some cases, what kind of glow discharge state), arc discharge state (in some cases, what kind of discharge state) The lamp power (IL), the lamp voltage (VL), or the lamp power, which is the product of these currents and voltages, is reduced so that the difference from the target value is reduced. The duty cycle ratio of the gate drive signal (Sg) is controlled in a feedback manner.
[0037]
FIG. 6 shows a simplified configuration of the power supply control circuit (Fx).
The ramp voltage signal (Sv) is input to an AD converter (Adc) in the total control unit (Xpu), converted into digital ramp voltage data (Sxv) having an appropriate number of digits, and a microprocessor unit. (Mpu). Here, the microprocessor unit (Mpu) includes a CPU, a program memory, a data memory, a clock pulse generation circuit, a time counter, an IO controller for inputting / outputting digital signals, and the like. The microprocessor unit (Mpu) uses a chopper capability for a chopper capability control circuit (Ud), which will be described later, based on a calculation referring to the lamp voltage data (Sxv) and a condition determination according to the state of the system at that time. Control target data (Sxt) is generated. The chopper capability control target data (Sxt) is converted into an analog chopper capability control target signal (St) by a DA converter (Dac), which is a constant absolute value of the first pulse superposition (pulse superposition current peak). And a modulation chopper capability control target signal (Um), which will be described later, provided for the technology to make the current value IP in FIG. 3 constant). St ′) and input to the chopper capacity control circuit (Ud).
[0038]
The lamp current signal (Si) is used for the second pulse superposition (a technique for adding a pulse current having a constant amplitude and a technique for making the current value (IP-IL) in FIG. 3 constant). Is converted into a modulated lamp current signal (Si ′) via a lamp current signal modulation circuit (Un), which will be described later, and input to the chopper capacity control circuit (Ud).
The lamp voltage signal (Sv) is input to the chopper capacity control circuit (Ud). Further, a lamp current upper limit signal (Sk) for defining an allowable upper limit value of the lamp current is generated and inputted by the lamp current upper limit signal generating circuit (Uc).
[0039]
One of the chopper capability control target signal modulation circuit (Um) and the lamp current signal modulation circuit (Un) is provided depending on whether the first pulse superposition or the second pulse superposition is used. . That is, when the chopper capacity control target signal modulation circuit (Um) is provided, the lamp current signal modulation circuit (Un) is not provided, and therefore, the modulation lamp current signal (Si ′) is the lamp current signal. The same as (Si). On the contrary, when the lamp current signal modulation circuit (Un) is provided, the chopper capability control target signal modulation circuit (Um) is not provided. Therefore, the modulation chopper capability control target signal (St ′) is This is the same as the chopper capacity control target signal (St).
[0040]
In the chopper capability control circuit (Ud), the modulation chopper capability control target signal (St ′) is further supplied through the amplifier or buffer (Ad1) and the diode (Dd1) provided as necessary, and further, the lamp current. The upper limit signal (Sk) is connected to one end of the pull-up resistor (Rd1) through an amplifier or buffer (Ad2) and a diode (Dd2) provided as necessary, and a chopper drive target signal (Sd2) is generated. The The other end of the pull-up resistor (Rd1) is connected to a reference voltage source (Vd1) having an appropriate voltage.
[0041]
Therefore, the chopper drive target signal (Sd2) is a signal (Sd3) corresponding to the modulation chopper capability control target signal (St ′) or a signal (Sd4) corresponding to the lamp current upper limit signal (Sk). Whichever is smaller is the selected signal.
[0042]
That is, for example, the integrated control unit (Xpu) divides a constant corresponding to the rated power by the lamp voltage data (Sxv) to calculate a value of the lamp current (IL) for achieving the rated power, Even if the modulation chopper capability control target signal (St ′) is generated by some method, such as generating it corresponding to this value, even if this is inappropriate, it is generated in the chopper capability control circuit (Ud). In terms of hardware, the chopper drive target signal (Sd2) is limited so that the lamp current (IL) does not exceed the lamp current upper limit signal (Sk).
[0043]
Incidentally, the control via the AD converter (Adc) and the microprocessor unit (Mpu) described above has a slow operation speed (or a high cost if it is fast), so that the discharge state of the lamp suddenly changes, for example. When a situation occurs, the above-described modulation chopper capacity control target signal (St ′) may be inappropriate due to the operation delay. Therefore, configuring such a current limiting function in hardware is as follows. This is also beneficial from the standpoint of protecting the lamp and power supply device.
[0044]
On the other hand, the modulated lamp current signal (Si ′) is supplied to the other end of a pull-down resistor (Rd5) connected to the ground (Gndx) through an amplifier or buffer (Ad3) and a diode (Dd3) provided as necessary. Connected to the end, a control target signal (Sd5) is generated.
[0045]
Further, the ramp voltage signal (Sv) is compared with the voltage of the reference voltage source (Vd2) having a voltage corresponding to the unloaded open voltage by the comparator (Cmv), and if the ramp voltage signal (Sv) ) Is higher than the no-load open-circuit voltage, the transistor (Qd1) is turned off or activated, and the pull-down resistor (Vd3) is passed through the resistor (Rd4) and the diode (Dd4) from the appropriate voltage source (Vd3). Rd5) operates to raise the level of the control target signal (Sd5) by passing a current through Rd5).
[0046]
Conversely, when the ramp voltage signal (Sv) is lower than the no-load open voltage, the transistor (Qd1) is turned on, so that the current from the voltage source (Vd3) is short-circuited, and the control target signal ( Sd5) corresponds to the modulated lamp current signal (Si ′).
[0047]
In any case, the circuit composed of the pull-down resistor (Rd5), the diode (Dd3), and the diode (Dd4) corresponds to the smaller one of the signal (Sd6) and the signal (Sd7) on the anode side of each diode. This is because the voltage is selected and generated in the pull-down resistor (Rd5).
[0048]
With this configuration, even when the output current is almost stopped and the modulated lamp current signal (Si ′) is hardly input, the lamp voltage signal (Sv) is converted into the no-load open voltage. As the control target signal (Sd5) rises rapidly, the lamp voltage (VL) is always limited in terms of hardware below the approximate no-load open voltage.
[0049]
The chopper drive target signal (Sd2) is divided by a resistor (Rd2) and a resistor (Rd3) and input to the inverting input terminal of the operational amplifier (Ade). On the other hand, the control target signal (Sd5) is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier (Ade).
Since the output signal (Sd1) of the operational amplifier (Ade) is fed back to the inverting input terminal via the integrating capacitor (Cd1) and the speed-up resistor (Rd6), the operational amplifier (Ade) It functions as an error integration circuit that integrates the difference between the voltage of the control target signal (Sd5) and the divided voltage of the resistance (Rd2) and the resistance (Rd3) of the chopper drive target signal (Sd2).
[0050]
An oscillator (Osc) to which a resistor (Rd0) and a capacitor (Cd0) for determining a time constant are connected generates a sawtooth wave signal (Sd0) as shown in FIG. Sd0) and the output signal (Sd1) of the error integration circuit are compared by a comparator (Cmg).
However, in the comparison, a signal (Sd8) obtained by adding an offset voltage (Vd4) to the output signal (Sd1) of the error integration circuit is compared with the sawtooth wave signal (Sd0).
The gate drive signal (Sg) that is at a high level during a period in which the voltage of the sawtooth wave signal (Sd0) is higher than the voltage of the signal (Sd8) is generated and output from the chopper capability control circuit (Ud). .
As described above, since the signal (Sd8) is obtained by adding an offset to the output signal (Sd1) of the error integration circuit, even if the output signal (Sd1) of the error integration circuit is zero, The duty cycle ratio of the gate drive signal (Sg) is configured to be a certain maximum value smaller than 100%, that is, the maximum duty cycle ratio DXmax or less.
[0051]
7A and 7B show the output signal (Sd1) of the error integration circuit, a signal (Sd8) obtained by adding an offset thereto, the sawtooth wave signal (Sd0), and the gate drive signal (Sg). The relationship is shown.
The gate drive signal (Sg) output from the power supply control circuit (Fx) is input to the gate drive circuit (Gx), and as a result, the modulation lamp current signal (Si ′) is changed to a switch element. A feedback control system fed back to the operation of (Qx) is completed.
In the configuration of the chopper capability control circuit (Ud) shown in FIG. 6, Texas Instruments is used as a commercially available integrated circuit in which the operational amplifier (Ade), the oscillator (Osc), the comparator (Cmg), and the like are integrated. TL494 manufactured by company or the like can be used.
[0052]
In FIG. 6 described above, the lamp current upper limit signal generation circuit (Uc) in the power supply control circuit (Fx) is described as a block whose internal configuration is not shown, but the simplest is an allowable lamp current upper limit value ILmax. The reference power supply that generates the lamp current upper limit signal (Sk) having a constant voltage corresponding to the above can be used. Alternatively, a signal (Sa) is input from the microprocessor unit (Mpu) to the lamp current upper limit signal generation circuit (Uc) according to the discharge state (whether glow discharge or arc discharge), and the discharge state The lamp current upper limit signal (Sk) suitable for the above may be generated.
[0053]
An example of the structure of the chopper capability control target signal modulation circuit (Um) provided for the first pulse superposition is shown in FIG.
Assuming that the transistor (Qm1) is in the off state, the modulation signal (Sm1) output from the modulation source pulse generation circuit (Pgm) is connected to the base of the transistor (Qm2) via the resistors (Rm3, Rm4). However, during the period when the modulation signal (Sm1) is at a low level, the transistor (Qm2) is in an off state, and the transistor (Qm3) is also in an off state by the function of the pull-up resistor (Rm5). Therefore, during this period, the input chopper capacity control target signal (St) is output as the modulation chopper capacity control target signal (St ′) via the resistor (Rm1).
[0054]
On the other hand, when the modulation signal (Sm1) becomes a high level, the transistor (Qm2) is turned on, a current flows through the resistor (Rm6), and the transistor (Qm3) is turned on. The line of the capability control target signal (St ′) is connected to the reference voltage source (Vm1) having the same potential as the reference voltage source (Vd1). Accordingly, during this period, the modulation chopper capability control target signal (St ′) has a potential as high as that of the reference voltage source (Vd1), so that the chopper drive target signal (Sd2) A signal (Sd4) corresponding to the signal (Sk) is selected.
[0055]
Therefore, if the modulation signal (Sm1) is set to a desired period and a desired high level duty cycle ratio, the lamp current (IL) is the chopper capability control target during the low level period of the modulation signal (Sm1). A value according to the signal (St) is realized, and a value according to the lamp current upper limit signal (Sk) is realized during the high level period, thereby modulating the lamp current (IL).
[0056]
However, when the modulation inhibition signal (Sb) from the microprocessor unit (Mpu) connected to the base of the transistor (Qm1) through the resistor (Rm2) becomes high level, the transistor (Qm1) is turned on. Therefore, the modulation signal (Sm1) prevents the transistor (Qm2) from being turned on. Therefore, the microprocessor unit (Mpu) can prohibit or cancel the modulation operation by the modulation prohibition signal (Sb).
[0057]
In the following, the process from the start of the power supply device shown in FIG. 5 to the arc discharge and the start of modulation having the chopper capability control target signal modulation circuit (Um) shown in FIG. 8 as the power supply control circuit (Fx) The practical control will be briefly described.
When starting this power feeding device, the comprehensive control unit (Xpu) prohibits modulation by setting the modulation prohibition signal (Sb) to a high level, and also uses the chopper drive target signal for glow discharge. The chopper capacity control target signal (St) is set sufficiently high so that the lamp current upper limit signal (Sk) is selected as (Sd2). At this time, the discharge lamp 1 is turned off and the lamp current (IL) does not flow, so that a no-load open circuit voltage is generated.
[0058]
Here, by operating the starter (Ui), as described above, a high voltage is applied between the electrodes (2, 3) to cause dielectric breakdown to start glow discharge, and a relatively high discharge voltage. The form of discharge changes to arc discharge through a glow discharge having the following.
When the lamp shifts to arc discharge, the lamp voltage (VL) rapidly decreases. Therefore, the integrated control unit (Xpu) that detects the lamp voltage signal (Sv) via the AD converter (Adc) A sudden drop in (VL) can be detected. Alternatively, wait for the appropriate time to elapse in case the lamp goes back to glow discharge after going to arc discharge and then goes back to arc discharge, or repeats this several times before going to arc discharge. By detecting a rapid decrease in the lamp voltage (VL), it is possible to detect that the lamp has shifted to arc discharge.
[0059]
If it is detected that the lamp has shifted to arc discharge, the integrated control unit (Xpu) selects the lamp current upper limit signal (Sk) as the chopper drive target signal (Sd2) for the glow discharge until then. As described above, instead of the operation of setting the chopper capacity control target signal (St) sufficiently high, the lamp voltage (VL) is detected almost regularly, and the set target power is detected by the detected lamp voltage ( The target current is calculated by dividing by VL), and this is used as the chopper capacity control target signal (St), and the operation of repeatedly setting is started.
As described above, in the initial period of arc discharge, the lamp temperature is not yet sufficiently high, and the calculated target current exceeds the allowable lamp current upper limit value ILmax, so that the target current can be achieved. However, with the passage of time, the lamp voltage increases, and the calculated target current becomes equal to or less than the allowable lamp current upper limit value ILmax, so that the set target power can be supplied to the lamp.
[0060]
The general control unit (Xpu) sets the modulation inhibition signal (Sb) to a low level at an appropriate time after the transition to the arc discharge, and cancels the modulation inhibition. The operation of repeating the modulation of the lamp current (IL), that is, the value according to the chopper capability control target signal (St) and the value according to the lamp current upper limit signal (Sk) is started in accordance with the cycle of Sm1) and the duty cycle ratio. At this time, in accordance with the signal (Sa) input from the microprocessor unit (Mpu) to the lamp current upper limit signal generation circuit (Uc), depending on conditions such as the elapsed time from the start of arc discharge, the suitable A lamp current upper limit signal (Sk) may be generated.
[0061]
Next, an example of the structure of the lamp current signal modulation circuit (Un) provided for the second pulse superposition is shown in FIG.
The lamp current signal (Si) is converted into a signal (Sn1) corresponding to the lamp current signal whose polarity is inverted by an inverting amplifier including resistors (Rn1, Rn2) and an operational amplifier (An1). The polarity of the signal (Sn1) is inverted again by an inverting amplifier including resistors (Rn3, Rn4) and an operational amplifier (An2), and converted into the modulated lamp current signal (Si ′).
[0062]
When converting the signal (Sn1) to the modulated lamp current signal (Si ′), a reference voltage source (Vn1) having an appropriate voltage is provided via a resistor (Rn5), a diode (Dn1), and a resistor (Rn6). However, when the transistor (Qn1) or the transistor (Qn2) is in the on state, the addition is blocked, so that the modulated lamp current signal (Si ′) is the same as the lamp current signal (Si). It will be the same. However, for the sake of simplicity, let us consider a case where the gains of the inverting amplifier composed of the operational amplifier (An1) and the operational amplifier (An2) are both -1. Incidentally, the diode (Dn1) approximately cancels the ON voltage of the transistor (Qn1) and the transistor (Qn2), and the equivalence of the modulated ramp current signal (Si ′) to the lamp current signal (Si). Inserted to increase the accuracy.
[0063]
Now, the modulation inhibition signal (Sb) from the microprocessor unit (Mpu) is at a low level, and the transistor (Qn1) to which the base is connected via the resistor (Rn7) is in an off state. Think. At this time, whether or not the DC component from the reference voltage source (Vn1) is added is determined via a resistor (Rn7) to the modulation signal (Sn2) output from the modulation source pulse generation circuit (Pgn). The transistor (Qn2) to which the base is connected is controlled according to whether it is off or on. That is, addition is performed when the modulation signal (Sn2) is at a low level, and addition is not performed when the modulation signal (Sn2) is at a high level.
[0064]
By the way, since the gain of the inverting amplifier composed of the operational amplifier (An2) is negative, when the polarity of the modulated lamp current signal (Si ′) is considered as a reference, the DC component of the reference voltage source (Vn1) Addition is actually subtraction. Therefore, the modulated lamp current signal (Si ′) is subtracted from the lamp current signal (Si) when the modulated signal (Sn2) is at a low level, and subtracted when the modulated signal (Sn2) is at a high level. It will not be.
[0065]
As described above, the power supply control circuit (Fx) operates the switch element (Qx) so that the modulated lamp current signal (Si ′) has a value corresponding to the chopper capacity control target signal (St). Therefore, when the modulation signal (Sn2) is at a high level, the lamp current (IL) has a value according to the chopper capability control target signal (St), and when the modulation signal (Sn2) is at a low level. Is obtained by adding a certain amount of excess current.
[0066]
Therefore, if the modulation signal (Sn2) is set to a desired cycle and a desired low level duty cycle ratio, the lamp current (IL) is the chopper capability control target during the high level period of the modulation signal (Sn2). A value according to the signal (St) is realized, and in a low level period, a value obtained by adding a certain amount of extra current to this is realized, and modulation of the lamp current (IL) is realized.
[0067]
However, when the modulation inhibition signal (Sb) from the microprocessor unit (Mpu) is at a high level and the transistor (Qn1) is in an ON state, the DC component from the reference voltage source (Vn1) The addition operation is blocked regardless of the modulation signal (Sn2). Therefore, the microprocessor unit (Mpu) can prohibit or cancel the modulation operation by the modulation prohibition signal (Sb).
[0068]
As the power supply control circuit (Fx), the process and control from the start of the power supply device shown in FIG. 5 to the transition to arc discharge having the lamp current signal modulation circuit (Un) shown in FIG. 9 are described above. 5 is the same as the power feeding device shown in FIG. 5 having the chopper capacity control target signal modulation circuit (Um) described in FIG.
[0069]
As for the start of modulation, the general control unit (Xpu) sets the modulation inhibition signal (Sb) to a low level at an appropriate time after the transition to arc discharge to release the modulation inhibition as described above. Further, according to the period and duty cycle ratio of the modulation signal (Sn2), the lamp current (IL) is modulated, that is, a value according to the chopper capability control target signal (St) and a value obtained by adding a certain amount of extra current thereto. The operation of repeating and is started.
At this time, the extra current amount to be added may be changed by changing the reference voltage source (Vn1) depending on conditions such as the elapsed time from the start of arc discharge.
[0070]
The chopper capacity control target signal modulation circuit (Um) and the lamp current signal modulation circuit (Un) described in FIGS. 8 and 9 have the modulation source pulse generation circuits (Pgm, Pgn) therein. In the above description, the modulation signals (Sm1, Sn2) are generated. However, these may be generated by the integrated control unit (Xpu).
[0071]
At this time, the total control unit (Xpu) synchronizes the timing at which the AD converter (Adc) in the total control unit (Xpu) operates with the modulation signals (Sm1, Sn2), thereby ramping by modulation. The period can be limited to a period in which the current is not increased. By doing so, the timing at which the AD converter (Adc) operates may or may not overlap with the period during which the lamp current (IL) is increased due to the modulation. It is possible to prevent disturbances from occurring in the feedback control of (IL) and fluctuations in the lamp current (IL).
[0072]
The circuit configuration described above is the minimum necessary in order to explain the operation, function, and operation of the power feeding device of the present invention. Therefore, the details of the circuit operation described in the embodiment, such as signal polarity, selection, addition, omission of specific circuit elements, or changes based on convenience of obtaining elements and economic reasons, etc. The device is premised on being energetically performed in the actual device design work.
[0073]
In particular, a mechanism for protecting circuit elements such as switching elements such as FETs of the power supply device from damage factors such as overvoltage, overcurrent, and overheating, or radiation noise and conduction noise generated by the operation of circuit elements of the power supply device Mechanisms that reduce the occurrence of noise and prevent the generated noise from being output to the outside, such as snubber circuits, varistors, clamp diodes, current limiting circuits (including pulse-by-pulse systems), common mode or normal mode noise filter chokes It is assumed that a coil, a noise filter capacitor, and the like are added to each part of the circuit configuration described in the embodiment as necessary.
[0074]
The configuration of the power feeding apparatus according to the present invention is not limited to the circuit system described above. Further, for example, the integrated control unit (Xpu) of the power supply control circuit (Fx) in FIG. 6 performs AD conversion on the lamp voltage signal (Sv) corresponding to the lamp voltage (VL), and based on this, The chopper capacity control target signal (St) is set, but the lamp current signal (Si) corresponding to the lamp current (IL) is also AD converted, and the obtained current value matches the target current value. By correcting and setting the chopper capacity control target signal (St) so that the influence of the variation of each circuit element parameter is corrected, the accuracy is improved and the function is increased. The effects of the present invention can be exhibited well even in the diversification of the configuration of the power supply device such as simplification such that the processor unit (Mpu) is eliminated and replaced with a simpler control circuit. That.
[0075]
In the discharge lamp of the ultrahigh pressure discharge lamp lighting device of the present invention, the cathode is preferably composed of tungsten having a purity of 99.99% or more. This is because when the impurities contained in the electrode are released into the discharge space, the discharge vessel may be devitrified or blackened. Note that the impurities in this case include electron-emitting materials such as thorium. Further, it is desirable that the anode is made of high-purity tungsten so that impurities are not released into the discharge vessel.
[0076]
As the cathode structure of the discharge lamp according to the present invention, a conical shape having a sharp tip or a truncated cone shape having a flat surface at the tip is suitably applied.
[0077]
FIG. 10 shows a state in which the discharge lamp 1 and the concave reflecting mirror 20 surrounding the discharge lamp 1 and this combination (hereinafter, the combination of the discharge lamp 10 and the concave reflecting mirror 20 is referred to as a light source device) are incorporated in the projector device 30. . In reality, the projector device 30 is densely populated with complicated optical components, electrical components, and the like, but is simplified for convenience of explanation in the drawing.
The discharge lamp 1 is held through the top opening of the concave reflector 20. A power supply device (not shown) is connected to one terminal T20 and the other terminal T21 of the discharge lamp 1. The concave reflecting mirror 20 is an elliptic reflecting mirror or a parabolic mirror, and a vapor deposition film that reflects light of a predetermined wavelength is applied to the reflecting surface.
The focal position of the concave reflecting mirror 20 is designed at the arc position of the discharge lamp 1, and the light at the arc starting point can be efficiently taken out by the reflecting mirror.
The concave reflecting mirror 20 can be equipped with a light transmissive glass that closes the front opening.
[0078]
Next, an experimental example showing the effect of the ultra high pressure discharge lamp lighting device of the present invention will be described.
The discharge lamp is a lamp within the range described in [0018] and [0019], and a discharge lamp having an initial rated lighting voltage of 70 V and a rated lighting power of 200 W is lit by superimposing a pulse current by the following three superposition methods. A test was conducted.
The lighting test a is a method of superimposing a constant ratio of pulse current, and specifically, the pulse superposition current IP is controlled to be 1.4 times the reference DC current IL.
The lighting test b is a method corresponding to the first pulse superposition technique, and specifically, the control is performed so that the pulse superposition current IP becomes 4A.
The lighting test c is a method corresponding to the second pulse superposition technique, and specifically, is controlled so that the pulse current (IP-IL) becomes 1.1A.
The pulse superimposed current IP in the initial stage of lighting is constant at about 4 A in each of the lighting test a, the lighting test b, and the lighting test c, and the lamp voltage is also constant at about 70V.
In each lighting test, the pulse width of the pulse current was 500 μsec, and the pulse cycle was constant at 180 Hz.
The lighting test a is a comparative example (conventional example). Since this lighting makes the ratio of the pulse superimposed current IP and the direct current IL constant, unlike the present invention, the pulse current (IP-IL) decreases as the lamp current (direct current IL) decreases. Because.
[0079]
FIG. 11 shows the experimental results. The vertical axis represents the illuminance fluctuation rate (%), and the horizontal axis represents the lighting time (hour).
At the beginning of lighting, the lighting test a, the lighting test b, and the lighting test c all had an illuminance fluctuation rate of 1% or less, but after 400 hours of lighting, the illuminance fluctuation rate of the lighting test a was about 6%. You can see that it is rising. This is because the lamp voltage increases to about 92 V due to the increase in the distance between the electrodes due to the wear of the anode, the current value IL decreases to about 2.2 A, and the pulse superimposed current value IP decreases to about 3 A. This is caused by the fluctuation of the cathode bright spot due to the decrease and the arc is narrowed.
On the other hand, in the lighting test b, the illuminance fluctuation rate after lighting for 400 hours is suppressed to 1% or less. Moreover, the lighting test c shows that the illuminance fluctuation rate after 400 hours of lighting changes between 1 and 2%. Although the lighting test c has a larger illuminance fluctuation rate than the lighting test b, it is clearly improved as compared with the lighting test a.
[0080]
Here, the illuminance fluctuation rate will be described. Radiant light from the discharge lamp was projected onto a screen (40 inches) by a projector optical system, and the illuminance at the center of the screen was measured with an illuminometer and continuously recorded on a recorder.
Measurement is performed in units of one hour, and in a measurement period of one hour, the maximum value and the minimum value are read, and the difference can be obtained by dividing the difference by the initial illuminance for the one hour. That is, the illuminance fluctuation rate is obtained by (maximum illuminance value for 1 hour−minimum illuminance value for 1 hour) ÷ (initial illuminance value).
[0081]
Here, for the lamp of lighting test a, the lighting device is replaced after 400 hours of lighting, and the experiment is continued by switching to the control of lighting test b, that is, the control for maintaining the pulse superimposed current IP at a constant value (4A). I let you.
As a result, it was confirmed that the illuminance fluctuation rate of 6% at the time of lighting for 400 hours began to gradually decrease, and decreased to 1% or less after about 3 hours. That is, because the relative pulse current with respect to the current value IL is increased, the effect of heating the cathode tip is increased, and the arc flutter can be suppressed.
[0082]
In the above embodiment, the method for controlling the pulse superimposed current IP to be constant (first pulse superimposing technique) and the method for controlling the pulse current (IP-IL) to be constant (second pulse superimposing technique) have been described. However, the pulse superposition current IP and the pulse current (IP-IL) may be controlled to be higher than those at the beginning of lighting.
Specifically, when the lamp current IL at the beginning of lighting is about 3A and the pulse superimposed current is about 4A, and the lamp current IL decreases, the pulse superimposed current is positively increased to a value higher than 4A. And a method of actively increasing the pulse current to a value higher than 1A (4A-3A).
[0083]
As described above, the ultra-high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention, when detecting a decrease in the discharge voltage of the discharge lamp, generates a periodic pulse current (IP-IL) applied to the supplied DC current. By making it high, the heating effect of the cathode can be caused, and the discharge arc can be prevented from flickering.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows the structure of an electrode of an ultrahigh pressure mercury lamp according to the present invention.
FIG. 2 shows a schematic configuration of a power feeding device according to the present invention.
FIG. 3 shows a current waveform in the present invention.
FIG. 4 shows a state of a discharge arc in the present invention.
FIG. 5 shows a simplified specific example of a power feeding device according to the present invention.
FIG. 6 shows a specific example of a power feeding control circuit of the power feeding device according to the present invention.
FIG. 7 shows a drawing for explaining the operation of the step-down chopper circuit of the power feeding apparatus according to the present invention.
FIG. 8 shows a specific example of a chopper capacity control target signal modulation circuit of a power feeding device according to the present invention.
FIG. 9 shows a specific example of a lamp current signal modulation circuit of the power feeding device according to the present invention.
FIG. 10 shows a light source device using an ultrahigh pressure mercury lamp according to the present invention.
FIG. 11 shows an illuminance fluctuation rate measurement example representing the effect of the ultra-high pressure discharge lamp lighting device of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Discharge lamp
2 Anode
3 Cathode
4 Metal foil
5 External lead
10 Light emitting part
11 Sealing part
Bx power feeder
Mx DC power supply
Qx switch element

Claims (1)

石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧放電ランプと、この放電ランプに対して直流電流を供給して点灯させる給電装置から構成される超高圧放電ランプ点灯装置おいて、
前記放電ランプの陰極は、純度９９．９９％以上のタングステンより構成されるとともに、先端が尖った概略円錐形状であって、
前記給電装置は、前記放電ランプに対して定電力制御するとともに、直流電流に周期的にパルス電流を重畳させた電流を供給するとともに、当該放電ランプの点灯電圧が上昇したときに、当該パルス電流の高さを大きくすることを特徴とする超高圧放電ランプ点灯装置。A pair of electrodes are arranged opposite to each other at an interval of 2 mm or less on an arc tube made of quartz glass, and 0.15 mg / mm 3 or more of mercury, a rare gas, and 1 × 10 −6 to 1 × 10 −2 are disposed on the arc tube. In an ultra-high pressure discharge lamp lighting device composed of an ultra-high pressure discharge lamp in which halogen is enclosed in a range of μmol / mm 3 and a power feeding device that supplies a direct current to the discharge lamp to light it,
The cathode of the discharge lamp is made of tungsten having a purity of 99.99% or more and has a substantially conical shape with a sharp tip ,
The power supply device performs constant power control on the discharge lamp, supplies a current obtained by periodically superimposing a pulse current on a direct current, and when the lighting voltage of the discharge lamp rises, the pulse current An ultra-high pressure discharge lamp lighting device characterized by increasing the height of the lamp.
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