JP4909199B2

JP4909199B2 - 放電ランプ用制御装置及び光源装置

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Publication number: JP4909199B2
Application number: JP2007184906A
Authority: JP
Inventors: 和夫上野; 喜延伊藤; 孝昌田中; 孝二松下
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2007-07-13
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2027-07-13
Also published as: CN101743783A; JP2009021190A; CN101743783B; WO2009011163A1; US20100194309A1; US8193740B2; DE112008001832T5

Description

本発明は、放電ランプ用制御装置及び光源装置に関する。

重水素ランプなどの放電ランプは、各種の測定機器の基準光源などに使用されている。このような放電ランプに関する技術は、特許文献１、特許文献２，特許文献３，特許文献４に記載されている。このような放電ランプは、気体の封入された密閉容器と、密閉容器内に配置されたフィラメントからなるカソードと、密閉容器内に配置されたアノードと、カソードとアノードとの間の放電経路上に位置する第１開口を有するアパーチャ部材とを有している。

また、小型の放電ランプの開発も行われている。特許文献５、特許文献６、特許文献７に記載の放電ランプは、比較的小型の放電ランプを開示している。

このような放電ランプは、その点灯を制御するための制御装置を備えている。放電ランプの点灯電源にはランプの負特性を補正するために、放電電流回路に直列に電流制限抵抗を入れるが、この抵抗での損失はランプの発光に一切寄与しないため単に電源の効率を落とす事になる。電源の効率を悪い場合には、消費電力が高くなり、大きな電源を必要とするため、装置の小型化が困難となる。

そこで、定常放電時には、電流制限抵抗の大きさを小さくすることで、電源の効率を高くし、装置を小型化することができる。放電ランプ点灯直後は、すなわち予備放電時においては、ランプインピーダンスの変化が大きいため、電流制限抵抗は放電ランプ点灯時にのみ高くしておけばよいはずである。
特許第３０６４３５９号公報特公平５６−２９３５９号公報特開平４−３０３５９７号公報米国特許５５３０３１９号明細書国際公開ＷＯ２００６／２２１４４号パンフレット国際公開ＷＯ２００６／０８７９７５号パンフレット国際公開ＷＯ２００６／０８７９７６号パンフレット

しかしながら、電流制限抵抗を低抵抗に切り替えると、予備放電から主放電に切り替わったはずなのに、放電ランプが消灯する場合が観察された。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、低消費電力を実現しつつ、放電ランプの点灯性を向上可能な放電ランプ用制御回路及び光源装置を提供することを目的とする。

上述の課題を解決するため、本発明に係る放電ランプ用制御装置の適用される放電ランプは、気体の封入された密閉容器と、密閉容器内に配置されたフィラメントからなるカソードと、密閉容器内に配置されたアノードと、カソードとアノードとの間の放電経路上に位置する第１開口を有するアパーチャ部材とを有している。

本発明に係る放電ランプ用制御装置は、この放電ランプを制御するための制御装置において、抵抗値を高抵抗値と低抵抗値に切り替えることができ、定常放電時には低抵抗値に設定され、前記アノードと電源との間に介在する可変抵抗と、制御手段とを備えている。ここで、制御手段は、第１、第２、第３、第４及び第５時刻をこの順番で経過する時刻とし、第１時刻に前記フィラメントへの電力供給を開始し、第２時刻に可変抵抗の抵抗値を高抵抗値とした状態でアノードへ電源から主電圧を印加し、第３時刻に可変抵抗の抵抗値を高抵抗値とした状態でアノード又はアパーチャ部材に予備放電用のトリガ電圧の印加を開始し、第４時刻に可変抵抗の抵抗値を低抵抗値とすることなくフィラメントへの供給電力を低下させ、第５時刻に可変抵抗の抵抗値を低抵抗値とする。

なお、高抵抗値及び低抵抗値は相対的な抵抗の値である。

この制御装置によれば、第１時刻においてフィラメントに電力を供給することで、フィラメントから熱電子が発生する。第２時刻、第３時刻において、主電圧とトリガ電圧をアノードへ印加することによって、カソードとアパーチャ部材、カソードとアノードとの間に、予備放電が生じる。この時、可変抵抗の抵抗値は高抵抗であるため、ランプインピーダンスの変化を可変抵抗が吸収し、放電を安定して継続させることができる。予備放電が終了すると、速やかに主放電に移行する。主放電が生じた場合には、多くの熱電子が安定してカソードからアノードへ流れるようになるため、フィラメントにおいて発生させる熱電子量は、放電開始時によりも少なくてよくなる。そこで、フィラメントへの供給電力を低下させ、電力消費を抑制する。

本願発明者らによれば、フィラメントへの供給電力の変化が、ランプインピーダンスの変化を引き起こすことが判明した。すなわち、フィラメントの供給電力を低下させると、放電が不安定になり、放電ランプが消灯していたのである。そこで、第４時刻においては、可変抵抗の抵抗値を、定常放電時の低抵抗に切り替えないでおき、フィラメントへの供給電力の低下後の第５時刻に、低抵抗に切り替えることとした。この制御により、フィラメントへの供給電力の低下時においては、ランプインピーダンスの変化を可変抵抗が十分に吸収するため、放電の不安定化が抑制され、点灯性が向上する。

また、定常放電が行われている場合には、可変抵抗は低抵抗であるため消費電力は小さくなり、更に、フィラメントへの供給電力も低下させているので、点灯性を向上させつつも、著しく消費電力を低減させることが可能となる。

また、上述の可変抵抗は、可変抵抗の第１及び第２端子間に直列に接続された主抵抗と、第１及び第２端子間に直列であって、主抵抗に対して並列に接続されたトランジスタ及び第１副抵抗と、第１及び第２端子間に直列であって、主抵抗に対して並列に接続された第２副抵抗及びキャパシタと、キャパシタに対して並列に接続され、トランジスタの制御端子に、そのカソードが接続され、第２端子に、そのアノードが接続されたツェナダイオードとを備えることを特徴とする。

この構造の可変抵抗によれば、主放電が開始され、主抵抗に放電ランプのアノードに供給される電流が流れ始めると、可変抵抗の第１及び第２端子間の合成抵抗値が時間の経過と共に、徐々に低下し、最終的には定常放電時に必要な低抵抗値となる。この可変抵抗では、抵抗値が連続的に滑らかに変化するため、抵抗切り替え時のアノード電圧変化が滑らかとなり、点灯性がさらに向上する。

本発明に係る光源装置は、上述の放電ランプ用制御装置と、放電ランプとを備えており、放電ランプの点灯性を向上させつつ、その消費電力を低減させることができる。

本発明の放電ランプ用制御装置及び光源装置によれば、放電ランプの点灯性を向上させつつ、その消費電力を低減させることができる。

以下、実施の形態に係る放電ランプ用制御装置について説明する。同一要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。なお、放電ランプ１に制御装置（制御手段）を接続することで、光源装置が構成される。

図１は、実施の形態に係る光源装置の回路図である。

放電ランプ１は、従来から知られる通常の放電ランプであり、小型の放電ランプとしては、例えば、上述の特許文献５〜７に記載されている。放電ランプの形状としては、密閉容器の側面から光を出射するサイドオン型や、密閉容器の頂面から光を出射するヘッドオン型が知られており、一般にはガラスから構成される。

放電ランプ１は、放電用の気体の封入された密閉容器１０と、密閉容器１０内に配置されたフィラメントからなるカソードＣＡと、密閉容器１０内に配置されたアノードＡＮと、カソードＣＡとアノードＡＮとの間の放電経路Ｗ上に位置する第１開口ＡＰ１を有するアパーチャ部材（放電制御部）ＡＰとを有している。アパーチャ部材ＡＰ１の近傍では、封入された気体が励起し、発光が行われる。密閉容器１０内の封入される気体としては、希ガスや水銀ガス、或いは重水素ガスが知られている。本例の放電ランプは重水素ランプである。重水素ランプは、重水素ガスの放電によって、紫外域において連続スペクトルを発生するものであり、分析機器などに用いられている。

密閉容器１０内には、フィラメントの周囲を囲み、長方形の第２開口ＡＰ２を有するシールド電極ＳＨを備えている。アパーチャ部材ＡＰ及びシールド電極ＳＨは、アルミニウムやステンレスなどの金属から構成され、シールド電極ＳＨの電位は、グランド又はフローティング電位に設定されている。フィラメントにおいて発生した熱電子は、シールド電極ＳＨの第２開口ＡＰ２、アパーチャ部材ＡＰの第１開口ＡＰ１を順次介して、アノードＡＮで収集される。実際のシールド電極ＳＨの第２開口ＡＰ２は、その貫通軸がアパーチャ部材ＡＰの第１開口ＡＰ１の貫通軸に対して直交する位置に設けられており、フィラメントで発生した熱電子は、円弧を描いてアパーチャ部材ＡＰの開口ＡＰ１内に入射する。

放電ランプ用制御装置は、カソードＣＡを構成するフィラメントの一端をグランド電位ＧＮＤに接続し、他端を、切替スイッチＳＷ_Ｆを介してヒータ電源Ｖｆ１又はＶｆ２に接続している。切替スイッチＳＷ_Ｆは、端子Ｔｆ１に接続した場合に電源Ｖｆ１とカソードＣＡとを接続し、端子Ｔｆ２に接続した場合に電源Ｖｆ２とカソードＣＡとを接続する。制御回路ＣＯＮＴからの指令により、切替スイッチＳＷ_Ｆを、ヒータ電源Ｖｆ１に接続した場合には、カソードＣＡには、ヒータ電源Ｖｆ１から流れる電流が供給され、ヒータ電源Ｖｆ２に接続した場合には、カソードＣＡには、ヒータ電源Ｖｆ２から流れる電流が供給される。ヒータ電源Ｖｆ１の電圧は、ヒータ電源Ｖｆ２の電圧よりも高く設定されている。

放電ランプ用制御装置は、アノードＡＮを電流制限抵抗（補正抵抗）Ｒ_Ｃ１又はＲ_Ｃ２を介して主電源（電流源Ｉｓ）に接続している。電流源ＩｓとアノードＡＮとの間には、順方向バイアスが印加されるダイオードＤ１が介在している。ダイオードＤ１の位置は、電流制限抵抗Ｒ_Ｃ１又はＲ_Ｃ２よりも上流位置であってもよい。

いずれの電流制限抵抗を適用するかは、主バイアス切替スイッチＳＷ_Ｃによって決定される。切替スイッチＳＷ_Ｃを、端子Ｔ_ＲＣ１に接続した場合には、電流源ＩｓとアノードＡＮとが抵抗Ｒ_Ｃ１を介して接続され、端子Ｔ_ＲＣ２に接続した場合には、電流源ＩｓとアノードＡＮとが抵抗Ｒ_Ｃ２を介して接続される。電流制限抵抗Ｒ_Ｃ１の抵抗値は高く、電流制限抵抗Ｒ_Ｃ２の抵抗値は低く設定されている。電流制限抵抗Ｒ_Ｃ１及び電流制限抵抗Ｒ_Ｃ２からなる抵抗群は可変抵抗を構成している。この可変抵抗の高電位側の節点をＡ、低電位側の節点をＢとする。

放電ランプ用制御装置は、トリガ電源Ｐ１を備えている。トリガ電源Ｐ１には、トリガ抵抗Ｒ_ＴＲＩＧとキャパシタＣ_ＴＲＩＧが並列に接続されている。トリガ電圧印加用切り替えスイッチＳＷ_ＴＲＩＧを端子ＴＰに接続すると、トリガ電源Ｐ１から電荷がキャパシタＣ_ＴＲＩＧに流れ、キャパシタＣ_ＴＲＩＧが充電される。次に、切り替えスイッチＳＷ_ＴＲＩＧを端子ＴＡに接続すると、充電されたキャパシタＣ_ＴＲＩＧがアノードＡＮ及びアパーチャ部材ＡＰに接続され、アノードＡＮ及びアパーチャ部材ＡＰにトリガ電圧が印加される。なお、端子ＴＡとアパーチャ部材ＡＰとの間には、必要に応じてキャパシタＣ１が介在しており、トリガ電圧に含まれる尖頭電圧が交流成分としてアパーチャ部材ＡＰに流れるようになっている。これにより予備放電が十分に行える構成となっている。

各切り替えスイッチＳＷ_Ｆ、ＳＷ_Ｃ、ＳＷ_ＴＲＩＧの切り替え動作は、制御回路ＣＯＮＴからスイッチＳＷ_Ｆ、ＳＷ_Ｃ、ＳＷ_ＴＲＩＧに出力される制御信号によって行われる。切り替えスイッチＳＷ_Ｆ、ＳＷ_Ｃ、ＳＷ_ＴＲＩＧは、例えばリレー又は一対のトランジスタから構成することができる。

上述の電流制限抵抗Ｒ_Ｃ１及び電流制限抵抗Ｒ_Ｃ２からなる可変抵抗は、その抵抗値を高抵抗値（Ｒ０１）と低抵抗値（Ｒ０２）に切り替えることができる。この可変抵抗の抵抗値は、定常放電時には低抵抗値（Ｒ０２）に設定される。なお、高抵抗値及び低抵抗値は相対的な抵抗の値である。

制御回路ＣＯＮＴは、以下のように放電ランプ１の点灯を制御する。

図２は、点灯時の各電圧のタイミングチャートである。第１時刻ｔ１、第２時刻ｔ２、第３時刻ｔ３、第４時刻ｔ４及び第５時刻ｔ５をこの順番で経過する時刻とする。Ｖ_０は、アノードＡＮとグランドＧＮＤとの間の電圧、ＶｆはカソードＣＡのフィラメントの両端に印加される電圧、Ｒ_０は可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値である。

端子Ｖｆ１にスイッチＳＷ_Ｆを接続することで、フィラメントを電源Ｖｆ１に接続し、第１時刻ｔ１にフィラメントへの電力供給を開始し、この状態を継続する。端子ＴＲ_Ｃ１にスイッチＳＷ_Ｃを接続することで、第２時刻ｔ２に可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を高抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０１）とした状態で、アノードＡＮへ電源（Ｉｓ）から主電圧（Ｖ_０）を印加する。第３時刻ｔ３に可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を高抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０１）とした状態で、充電されたキャパシタＣ_ＴＲＩＧをスイッチＳＷ_ＴＲＩＧを介して端子ＴＡに接続することで、アノードＡＮ及びアパーチャ部材ＡＰに予備放電用のトリガ電圧（Ｖ_０）の印加を開始する。

第４時刻ｔ４に可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を低抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０２）とすることなく、スイッチＳＷ_Ｆを端子Ｔｆ２に接続することで、フィラメントを電源Ｖｆ２（Ｖｆ１より低電圧）に接続し、フィラメントへの供給電力（電圧Ｖｆ）を低下させる。端子ＴＲ_Ｃ２にスイッチＳＷ_Ｃを接続することで、第５時刻ｔ５に、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を低抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０２）とする。なお、第３時刻ｔ３においては、電圧Ｖ_０が低下する。

この制御装置によれば、第１時刻ｔ１において、カソードＣＡ（フィラメント）に電力を供給することで、フィラメントから熱電子が発生する。第２時刻ｔ２、第３時刻ｔ３において、主電圧とトリガ電圧をアノードＡＮへ印加することによって、カソードＣＡとアパーチャ部材ＡＰ、カソードＣＡとアノードＡＮとの間に、予備放電が生じる。この時、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値は高抵抗（Ｒ０１）であるため、ランプインピーダンスの変化を可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）が吸収し、放電を安定して継続させることができる。

予備放電が終了すると、速やかに主放電に移行する。主放電が生じた場合には、多くの熱電子が安定してカソードＣＡからアノードＡＮへ流れるようになるため、フィラメントにおいて発生させる熱電子量は、放電開始時によりも少なくてよくなる。そこで、本実施形態では、フィラメントへの供給電力を低下させ、電力消費を抑制している。

なお、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の両端間抵抗値は、時刻ｔ５において低抵抗（Ｒ０２）に切り替えてもよいが、これらは、時刻ｔ３から徐々に低下させ、最終的に時刻ｔ５において低抵抗（Ｒ０２）になるように切り替えてもよい。

本実施形態では、第４時刻ｔ４においては、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を、定常放電時の低抵抗（Ｒ０２）に切り替えないでおき、フィラメントへの供給電力の低下後の第５時刻ｔ５に、低抵抗（Ｒ０２）に切り替えることとした。この制御により、フィラメントへの供給電力の低下時においては、ランプインピーダンスの変化を可変抵抗が十分に吸収するため、放電の不安定化が抑制され、点灯性が向上する。

また、定常放電が行われている場合には、可変抵抗は低抵抗（Ｒ０２）であるため消費電力は小さくなり、更に、フィラメントへの供給電力（電圧Ｖｆ）も低下させているので、点灯性を向上させつつも、著しく消費電力を低減させることが可能となる。

図３は、別の構成に係る放電ランプ用制御装置の回路図である。

本例では、図１に示したトリガ電圧発生回路（Ｐ１、Ｃ_ＴＲＩＧ，Ｒ_ＴＲＩＧ，ＳＷ_ＴＲＩＧ）の代わりに、アノードＡＮとアパーチャ部材ＳＨとの間に抵抗ＲＧと、トリガ印加用接続スイッチＳＷ_Ｇを直列に接続したものであり、その他の構成は、図１に記載のものと同一である。

図４は、図３の光源装置の点灯時の各電圧のタイミングチャートである。Ｖ_０は、アノードＡＮとグランドＧＮＤとの間の電圧、Ｖｇはアパーチャ部材ＡＰとのグランド電位ＧＮＤとの間の電圧、ＶｆはカソードＣＡのフィラメントの両端に印加される電圧、Ｒ_０は可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値である。時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ５における動作は、図２において説明したものと同一である。本例では、第３時刻ｔ３において、スイッチＳＷ_Ｇが接続されることで、アパーチャ部材ＡＰに印加されるトリガ電圧Ｖｇが上昇する。これにより、アパーチャ部材ＡＰにトリガ電圧が印加され、予備放電が行われ、速やかに主放電が行われる。

すなわち、第４時刻ｔ４においては、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を低抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０２）とすることなく、スイッチＳＷ_Ｆを端子Ｔｆ２に接続することで、フィラメントを低電圧電源Ｖｆ２に接続し、フィラメントへの供給電力（電圧Ｖｆ）を低下させる。端子ＴＲ_Ｃ２にスイッチＳＷ_Ｃを接続することで、第５時刻ｔ５に、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を低抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０２）とする。

本実施形態では、第４時刻ｔ４においては、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を、定常放電時の低抵抗（Ｒ０２）に切り替えないでおき、フィラメントへの供給電力の低下後の第５時刻ｔ５に、低抵抗（Ｒ０２）に切り替えることとしてある。この制御により、フィラメントへの供給電力の低下時においては、ランプインピーダンスの変化を可変抵抗が十分に吸収するため、放電の不安定化が抑制され、点灯性が向上する。

また、定常放電が行われている場合には、可変抵抗は低抵抗（Ｒ０２）であるため消費電力は小さくなり、更に、フィラメントへの供給電力（電圧Ｖｆ）も低下させているので、点灯性を向上させつつも、著しく消費電力を低減させることが可能となる。なお、トリガー電圧は、アノードＡＮのみに印加してもよく、アパーチャ部材ＡＰのみに印加してもよいが、双方に印加してもよい。

図５は、上述の可変抵抗の一例を示す回路図である。

上述の可変抵抗は、可変抵抗の第１端子Ａ及び第２端子Ｂ間に直列に接続された主抵抗Ｒ２と、第１端子Ａ及び第２端子Ｂ間に直列であって、主抵抗Ｒ２に対して並列に接続された電界効果トランジスタＱ１及び第１副抵抗Ｒ３と、第１端子Ａ及び第２端子Ｂ間に直列であって、主抵抗Ｒ２に対して並列に接続された第２副抵抗Ｒ１及びキャパシタＣ２と、キャパシタＣ２に対して並列に接続され、トランジスタＱ１の制御端子（ゲート）に、そのカソードが接続され、第２端子Ｂに、そのアノードが接続されたツェナダイオードＺＤとを備えている。

この構造の可変抵抗によれば、図２及び図４の点線で示されるように、第３時刻ｔ３以降に、抵抗値が徐々に低下し、時刻ｔ５において、低抵抗となる。

すなわち、時刻ｔ３以降に主放電が開始され、主抵抗Ｒ２に放電ランプ１のアノードＡＮに供給される電流が流れ始めると、可変抵抗の第１端子Ａ及び第２端子Ｂ間の合成抵抗値が時間の経過と共に、徐々に低下し、最終的には定常放電時に必要な低抵抗値となる。この可変抵抗では、抵抗値が連続的に滑らかに変化するため、抵抗切り替え時のアノード電圧変化が滑らかとなり、点灯性がさらに向上する。

主抵抗Ｒ２に流れ始めると、その両端に電位差が発生し、副抵抗Ｒ１を介してキャパシタＣ２が充電され、キャパシタＣ２の上流側の電位が正電位となる。この正電位が、Ｎチャネルの電界効果トランジスタＱ１のゲートに与えられると、トランジスタＱ１が導通し、トランジスタＲ３にも電流が流れるようになる。すなわち、抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ３の合成抵抗は低下する。次に、更に電流が流れることによって、端子Ａと端子Ｂとの間の電位差が広がると、ツェナダイオードＺＤにも電流が流れ始め、抵抗Ｒ２，Ｒ３，Ｒ１を含む合成抵抗の値は更に低下し、一定値に収束する。定常状態では、放電電流は一定値となる。

以上のように、ランプの点灯後、補正抵抗値が定常状態の値に低下する前に、フィラメント電圧が変化している。

図６は、放電ランプの消費電力、放電電流、補正抵抗値（点灯時：Ｒ０１）、補正抵抗値（Ｒ０２）、補正抵抗（Ｒ０２）を用いた場合の消費電力、補正抵抗（Ｒ０１）を用いた場合の消費電力を示す表である。ランプＸは、大型の放電ランプであり、ランプＹは小型の放電ランプである。いずれのタイプの放電ランプにおいても、補正抵抗（電流制限抵抗）を切り替えることにより、消費電力は著しく低下していることが分かる。本発明の制御手段としてはＩＣを利用したり、コンピュータを利用した制御を行うことも可能である。

図７は、トリガー電圧をアノードＡＮのみに印加するようにした形態の光源装置の回路図である。

図７に示す光源装置は、図１に示した光源装置から、キャパシタＣ１を削除したものであり、アパーチャ部材ＡＰにトリガ電圧が印加される構成とはなっていない。この場合の点灯動作について、再び図２を参照して説明する。

端子Ｖｆ１にスイッチＳＷ_Ｆを接続することで、フィラメントを電源Ｖｆ１に接続し、第１時刻ｔ１にフィラメントへの電力供給を開始し、この状態を継続する。端子ＴＲ_Ｃ１にスイッチＳＷ_Ｃを接続することで、第２時刻ｔ２に可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を高抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０１）とした状態で、アノードＡＮへ電源（Ｉｓ）から主電圧（Ｖ_０）を印加する。第３時刻ｔ３に可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値を高抵抗値（Ｒ_０＝Ｒ０１）とした状態で、充電されたキャパシタＣ_ＴＲＩＧをスイッチＳＷ_ＴＲＩＧを介して端子ＴＡに接続することで、アノードＡＮに放電用のトリガ電圧（Ｖ_０）の印加を開始する。

この制御装置によれば、第１時刻ｔ１において、カソードＣＡ（フィラメント）に電力を供給することで、フィラメントから熱電子が発生する。第２時刻ｔ２、第３時刻ｔ３において、主電圧とトリガ電圧をアノードＡＮへ印加することによって、カソードＣＡとアノードＡＮとの間に、放電が生じる。この時、可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）の抵抗値は高抵抗（Ｒ０１）であるため、ランプインピーダンスの変化を可変抵抗（Ｒ_Ｃ１，Ｒ_Ｃ２）が吸収し、放電を安定して継続させることができる。

主放電に移行後は、多くの熱電子が安定してカソードＣＡからアノードＡＮへ流れるようになるため、フィラメントにおいて発生させる熱電子量は、放電開始時によりも少なくてよくなる。そこで、本実施形態では、フィラメントへの供給電力を低下させ、電力消費を抑制している。

実施の形態に係る光源装置の回路図である。点灯時の各電圧のタイミングチャートである。別の構成に係る放電ランプ用制御装置の回路図である。図３の光源装置の点灯時の各電圧のタイミングチャートである。可変抵抗の一例を示す回路図である。放電ランプの消費電力、放電電流、補正抵抗値（点灯時：Ｒ０１）、補正抵抗値（Ｒ０２）、補正抵抗（Ｒ０２）を用いた場合の消費電力、補正抵抗（Ｒ０１）を用いた場合の消費電力を示す表である。別の実施の形態に係る光源装置の回路図である。

符号の説明

ＡＮ・・・アノード、ＣＡ・・・カソード、Ｒ_Ｃ１、Ｒ_Ｃ２・・・電流制限抵抗（可変抵抗）、ＡＰ・・・アパーチャ部材、ＳＨ・・・シールド電極。

Claims

気体の封入された密閉容器と、
前記密閉容器内に配置されたフィラメントからなるカソードと、
前記密閉容器内に配置されたアノードと、
前記カソードと前記アノードとの間の放電経路上に位置する第１開口を有するアパーチャ部材と、
を有する放電ランプを制御するための制御装置において、
抵抗値を高抵抗値と低抵抗値に切り替えることができ、定常放電時には低抵抗値に設定され、前記アノードと電源との間に介在する可変抵抗と、
第１、第２、第３、第４及び第５時刻をこの順番で経過する時刻とし、
前記第１時刻に前記フィラメントへの電力供給を開始し、
前記第２時刻に前記可変抵抗の抵抗値を高抵抗値とした状態で前記アノードへ前記電源から主電圧を印加し、
前記第３時刻に前記可変抵抗の抵抗値を高抵抗値とした状態で前記アノード又は前記アパーチャ部材に放電用のトリガ電圧の印加を開始し、
前記第４時刻に前記可変抵抗の抵抗値を低抵抗値とすることなく前記フィラメントへの供給電力を低下させ、
前記第５時刻に前記可変抵抗の抵抗値を低抵抗値とする、
制御手段と、
を備えることを特徴とする放電ランプ用制御装置。
前記可変抵抗は、
前記可変抵抗の第１及び第２端子間に直列に接続された主抵抗と、
前記第１及び第２端子間に直列であって、前記主抵抗に対して並列に接続されたトランジスタ及び第１副抵抗と、
前記第１及び第２端子間に直列であって、前記主抵抗に対して並列に接続された第２副抵抗及びキャパシタと、
前記キャパシタに対して並列に接続され、前記トランジスタの制御端子に、そのカソードが接続され、前記第２端子に、そのアノードが接続されたツェナダイオードと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ用制御装置。
請求項１又は２に記載の放電ランプ用制御装置と、
前記放電ランプと、
を備えた光源装置。