TWI406593B - High pressure discharge lamp lighting device and projector - Google Patents

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TWI406593B TW099132824A TW99132824A TWI406593B TW I406593 B TWI406593 B TW I406593B TW 099132824 A TW099132824 A TW 099132824A TW 99132824 A TW99132824 A TW 99132824A TW I406593 B TWI406593 B TW I406593B
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Koji Yamada
Takanori Samejima
Takashi Yamashita
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Ushio Electric Inc
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Description

高壓放電燈亮燈裝置及投影機
本發明係關於高壓放電燈亮燈裝置及搭載該高壓放電燈亮燈裝置的投影機。尤其係關於具備有：在發光管內被封入水銀，亮燈時的水銀蒸氣壓較高的交流亮燈型高壓放電燈；及對該燈供給電力的供電裝置的高壓放電燈亮燈裝置及搭載該高壓放電燈亮燈裝置的投影機。
液晶投影機或DLP(Digital Light Processing，商標)投影機等投射型投影機係可大畫面顯示，重現顯示畫像的真實感或吸引力而具效果的顯示器裝置。在第7圖中顯示該投影機之構成例。
投影機基本上構成為具備有：配備有具備反射鏡的高壓放電燈10及對燈供給電力的供電裝置30的高壓放電燈亮燈裝置、投影機控制部31、由液晶面板等所構成的光調變元件32、及用以放大顯示被顯示在光調變元件32之畫像的投影透鏡等所構成的放大裝置33等，藉由放大裝置33予以放大的畫像被投影顯示在屏幕34。
投影機控制部31係具備有：接收由個人電腦或電視等外部裝置35所被供予的畫像訊號且進行處理的畫像控制部31a、及對用以將高壓放電燈亮燈的供電裝置30送出亮燈指令及亮燈電力指令的亮燈控制部31b。
近年來，投影機係更進一步的小型化、簡便化不斷在 進展，在一般家庭中亦被加以利用，而不限於商業利用。 隨此，對於配合使用環境的明亮度或所投影影像的種類的畫面明亮度亦被要求有所考慮，具有被稱為所謂「調光功能」的功能的投影機已被提出(例如專利文獻3)。該調光功能係指欲藉由以遠低於額定亮燈電力的電力使高壓放電燈亮燈，來達成燈的明亮度調整、低消耗電力化等的功能，具體上以調光功能進行動作時的電力值係相對高壓放電燈的額定電力為大約25~80%程度。
其中，原本在該投影機中，一般為具備有：供給額定電力而使其進行動作的「額定電力亮燈」、及以該「額定電力亮燈」之大概80%程度的電力使其進行動作之所謂的「節省電力亮燈」等二個模式者。但是如上所示之「額定電力亮燈」與「節省電力亮燈」一般係具有大概類似的亮燈波形，在以下說明下，將以「額定電力亮燈」或「節省電力亮燈」使燈亮燈總稱為「定常電力亮燈」。此外，此時的亮燈模式稱為「定常電力亮燈模式」。
此外，在本說明書中將使用上述調光功能而使燈進行動作稱為「調光電力亮燈」，將此時的亮燈模式稱為「調光電力亮燈模式」。
在使用該調光功能的調光電力亮燈中，以可將燈的電力降低至極限為止乃為更佳。其理由係基於藉由以低電力進行亮燈來減低來自燈的發熱，因此可停止作為投影機噪音的主要原因的冷卻風扇的驅動、或減小風扇旋轉數，故可減小該影響之故。再者，藉由以低電力使其亮燈，可減 輕燈的熱負荷，可更加延長燈壽命。其中，燈的熱負荷係指對構成燈的發光管或電極的熱負荷，該等亦可愈減低投入電力愈為減小。
按照如上所示之投影機的請求，在高壓放電燈亮燈裝置中，為了實現調光功能，亦即為了實現低電力亮燈，而有各種提案被提出。
以下針對如上所示之技術加以說明。
以構成投影機之光源的燈而言，使用一種具有極高的水銀蒸氣壓、例如20MPa(約197氣壓)以上的高壓放電燈。此係在由石英玻璃所構成的發光管，以2mm以下的間隔相對向配置一對電極，在該發光管封入0.15mg/mm3以上的水銀、稀有氣體、及10-6μmol/mm3~10-2μmol/mm3的範圍的鹵素的高壓放電燈(參照例如專利文獻1)。該類放電燈及其亮燈裝置係被揭示在例如專利文獻2。
專利文獻3所揭示的高壓放電燈係定常電力亮燈時的管內水銀蒸氣壓為15MPa~35Mpa，在發光管內以成為10-6μmol/mm3~10-2μmol/mm3的範圍的方式封入有鹵素物質者。在發光管內設置一對電極，在電極前端部的中心附近設置突起部，由此在電極間所發生的放電電弧的位置在電極前端的中央部或周邊部之間並不安定，而形成為抑制所移動之所謂的電弧跳動現象的發生者。接著，藉由由DC/DC轉換器、DC/AC換流器、與高壓發生裝置所構成的供電裝置，對該高壓放電燈施加交流電壓而使其亮 燈。
使用如上所示之高壓放電燈及供電裝置，來進行調光電力亮燈時，維持與定常電力亮燈模式相同的矩形波交流電流的頻率，若欲僅將電力降低至額定消耗電力的70~80%程度來使其動作時，即開始產生所謂的閃光現象。此係基於電極溫度降下，而變得無法獲得安定的熱電子放出的理由之故。
為了解決如上所示之問題，在高壓水銀燈亮燈中，係在電極前端部形成在滅燈時並未形成的微小突起，嘗試達成電弧安定化。如上所示之技術係被記載在例如專利文獻4。專利文獻4所記載的技術係按照燈電壓或燈亮燈電力，在定常頻率間歇性(周期性)挿入低頻，並且使低頻期間中的頻率或波數產生變化，維持作為電弧起點的突起，藉此，使燈安定進行動作。
(先前技術文獻) (專利文獻)
(專利文獻1)日本特開平2-148561號公報
(專利文獻2)日本特表2009-527871號公報
(專利文獻3)日本特開2000-131668號公報
(專利文獻4)日本特開2006-332015號公報
但是，即使採用如上所示之技術，在另外降低供給至 燈的電力時，並不可能達成燈的安定化，電弧亮點不安定，以致閃光現象。此外，另外會有在燈發光管發生黑化的情形。以下針對該等現象，詳加說明。
本發明人等為了觀察調光電力亮燈狀態的閃光現象發生態樣，進行觀察以交流驅動動作使電力慢慢降低時的電弧亮點部分。例如，嘗試使用額定消耗電力為180W的高壓放電燈，將其以額定電力(180W)進行動作，使電力慢慢變化而使其亮燈。結果，判明出：當以與額定動作相同頻率(以下將此稱為「額定頻率」)進行亮燈時，至150W為止雖然可安定地使燈驅動，但是若使其更為降低時，則電極前端的突起部分會發生變形。為了使突起安定化，如上述專利文獻4所記載的技術所示，將調光時的動作頻率(將此稱為「調光頻率」)，以成為低於額定動作頻率的頻率的方式來選擇頻率，藉由另外間歇性插入低頻，另外至130W為止可使燈安定動作。但是，若更加降低電力時，即使選擇任何頻率，均會發生突起部分變形。
關於該突起部分的變形，參照第27圖加以說明。第27圖係以模式顯示高壓放電燈之電極前端部分者，20a、20b係電極，21係電極前端的突起，A係形成在電極20a、20b間的電弧。當將高壓放電燈以額定電力進行亮燈時，作為電極材料的鎢會因亮燈時的熱而蒸發，但是由於存在有封入在發光管內的鹵素物質，所蒸發的鎢會與鹵素化合，當因對流而返回至電弧電漿時進行解離而成為正離子，被拉近至以作為陰極相側之電極前端之電場集中點 的電弧光點為中心的區域，而在該處沈積。接著，若該電極反轉成陽極相，電子會衝撞電極前端的全體，電極溫度上升，以陰極相所沈積的鎢會再度蒸發。額定電力亮燈時，該沈積與蒸發的平衡，以可在電極前端維持適度突起的程度而呈安定(第27圖(a))。
但是，調光動作時，亦即以低於定常亮燈電力的電力進行亮燈時，由於陰極相狀態之電極前端部的溫度低於定常電力亮燈時，因此由所謂的漫射模式(Diffuse-Mode)變化成被稱為光點模式(Spot-Mode)的電子放出形態，作為電極前端之電場集中點的電弧光點會被限定在突起前端21的一部分(第27圖(b))。亦即，在突起部之中，亦會產生尤其容易電場集中的點及並非如此的點。電弧光點部分係極為高溫，因此雖為陰極相但是鎢會蒸發，形狀會變形(第27圖(c)21’)。依變形的形狀，電弧光點部分的溫度會降低，接著朝容易形成電弧光點的場所移動(第27圖(d))。藉由反覆如此現象，突起全體變形為梯形狀，反覆亮點位置的移動、即所謂的電弧跳動，其在投射畫面上被視認為閃光。
亦即，在調光電力亮燈中，電極中的電弧亮點的位置變得不安定的問題的現象，彙整如下。
隨著電力的降低，各自對電極的熱量輸入能量會減少，藉此若電極前端溫度變低，在陰極相的熱電子放出會變得不安定，而由漫射模式移至光點模式，變得容易發生亮點移動(電弧跳動)。
此外，若電極前端溫度變低，電極前端表面層變得未被熔融，電極前端會變圓，因此放電位置變得不安定，由於放電位置變得不安定，鎢沈積場所(電弧附加)不會集中在狹窄範圍而呈擴散，因此引起突起成長效率降低，使電極前端溫度的降低更加增長。在如上所示之鎢沈積場呈擴散的狀態下，電弧尤其在每次極性反轉時，即改變電極溫度較高的點(point)的選擇位置，而變得容易發生因電弧跳動所致的閃爍。
接著，使用之前習知技術例中的定常電力亮燈時的亮燈波形來進行調光電力亮燈。但是，可知均無法解決上述問題。
例如，在專利文獻3所記載的技術中，藉由供予擬似DC亮燈的電流波形，可儘量減少極性反轉頻度而減少電弧跳動的機會，可減少閃爍的程度。但是，由於其中一方電極的溫度不會上升，因此根本上並無法避免因極性反轉時的電弧跳動所造成的閃爍。
根據如上所示之結果，再次針對交流驅動的情形加以檢討。若將燈作交流驅動時，由於必定交替發生電極溫度上升的陽極相與降低的陰極相，因此以高頻亮燈時，被推測在溫度上升量亦會有限度，因此為了避免如此電弧跳動的問題，間歇性挿入低頻，而使電極前端的溫度上升，雖然極為有效，但是在調光電力亮燈狀態下，會發生多起因光點模式的亮點移動所造成的閃爍，而不充分。
針對該原因，一面參照第28圖及第29圖，一面針對 所被推測的電極前端溫度行為加以說明。
第28圖及第29圖係根據專利文獻4的技術，本發明人等所檢討之亮燈波形之一例，顯示在較高頻率fH下的亮燈中，間歇性挿入低頻率fL時之相對時間之電流及電極前端溫度的變化的圖。第28圖係定常電力亮燈時的電流及電極前端溫度的變化，第29圖係調光電力亮燈時的電流及電極前端溫度的變化。其中，第28圖、第29圖中，橫軸為時間，縱軸中，(a)係表示由相對向的其中一方電極流至另一方電極的電流，(b)係電極20a的溫度Ta，(c)係電極20b的溫度Tb。
在第28圖之定常電力亮燈時，電極係在陽極相時受到電子衝撞，此時因受到以電漿中的電子溫度與陽極降下電壓所被供予的電子的運動能量而被加熱。為陰極相時，雖然亦受到因以陰極降下電壓所被供予的陽離子的衝撞所造成的能量，但是因電子放出所造成的冷卻的貢獻較高，而電極前端溫度會降低。亦即，為陽極相時，電極前端溫度的上升被反覆進行，而陰極相的溫度降低則按照電流頻率而被反覆進行。
亦即，如第28圖(b)及(c)所示，各電極在低頻時，分別經驗最高到達溫度Tamax.及最低溫度Tamin.的溫度。在定常電力亮燈時，藉由低頻，該最高到達溫度Tamax.充分超過使電極前端突起熔融的溫度Tm，可充分達成亮點位置的安定。
接著，針對第29圖的調光電力亮燈時加以說明。此 時由於亮燈電力會降低，因此即使插入低頻，任一最高到達溫度Tamax.’、Tbmax.’均有可能未達使電極前端突起熔融的溫度Tm，亦即使亮點安定所需的溫度。雖然考慮到將電極溫度在此另外藉由增加所挿入低頻的數量，可使電極溫度上升，但是，當另外使低頻的頻率過低時，例如形成為10Hz左右時，會發生因視認出極性反轉時的電流變化而投影的畫面會看起來閃爍的其他事態的閃光現象。
此外，僅以低頻進行亮燈時，係確認出：由於電極以陽極相由電子所熱量輸入的熱的擴散長度會變長，因此遍及電極的廣泛範圍，溫度上升，電極前端的突起的廣泛範圍熔融，隨著亮燈時間的經過，電極前端突起會逐漸變粗的傾向。此係考慮為使在廣範圍內熔融的鎢在長期間的陰極相凝聚成廣範圍所致者。可知由於該突起變粗，隨著亮燈時間的經過，電極前端突起的熱容量增加，溫度不易上升，在陰極相的電極前端的溫度變低，而會發生因前述亮點移動所造成的閃光。
亦即，調光電力亮燈模式中最為根本的問題可謂為因為陰極相狀態之電極前端突起部的溫度低於定常電力亮燈時所產生的光點模式的亮點移動所造成的閃光，但是在單純矩形波的高頻亮燈中，電極前端突起部的最高到達溫度不足。在低頻亮燈中雖然最高到達溫度係可加高，但是具有前述極性反轉時因電流變化所造成的閃爍的問題、以及隨著亮燈時間的經過而使電極前端的突起肥大化，結果在壽命經過後發生亮點移動的問題。因此，總之無法解決問 題。
本發明所欲解決的課題係目的在提供一種即使在調光電力亮燈模式的情形下，亦可使放電燈的電弧亮點安定而一面抑制燈發光管的黑化發生一面亮燈的高壓放電燈亮燈裝置。此外，提供一種在具備有定常電力亮燈模式與調光電力亮燈模式的投影機中，可將高壓放電燈的電力減小至極限為止，並且可抑制投射畫像的閃爍至高壓放電燈的壽命末期為止的投影機。
為解決上述課題，本發明人等係針對即使在調光電力亮燈時，包含為了使亮點位置安定而使電極前端的突起表層熔融而使其變圓的製程，加高在陰極相開始時點的電極前端溫度而抑制因光點模式所造成的亮點移動的技術加以檢討。
在本發明中，如以下所示來達成上述目的。
(1)一種高壓放電燈亮燈裝置，係具備有：在由石英玻璃所構成之放電容器的內部相對向配置有一對電極而成的高壓放電燈；及對該高壓放電燈供給交流電流的供電裝置而成，該高壓放電燈亮燈裝置之特徵為：前述供電裝置係具備有：定常電力亮燈模式、及以低於前述定常電力亮燈模式的電力供給電流的調光 電力亮燈模式，且在前述調光電力亮燈模式中，供給具備有第一期間(τ 1)與第二期間(τ 2)所成的矩形波交流者，在前述第一期間(τ 1)中，係供給被供給至其中一方電極(20a)之平均電流值(I1a)比被供給至另一方電極(20b)之平均電流值(I1b)為更高的高頻電流，在前述第二期間(τ 2)中，係將比被供給至前述其中一方電極的平均電流值(I1a)為更低的電流(I2)供給至前述另一方電極(20b)比前述高頻電流的半周期期間(τ 0)為更長的期間。
(2)此外，較佳為前述第一期間(τ 1)所供給的前述高頻電流為2周期以上。
(3)此外，較佳為在前述第一期間(τ 1)中，被供給至前述其中一方電極(20a)之平均電流值(I1a)係被供給至前述另一方電極(20b)的平均電流值(I1b)的100~450%。
(4)此外，較佳為前述第一期間(τ 1)中的前述高頻電流的頻率為80Hz以上。
(5)此外，較佳為在前述第二期間(τ 2)中，並不進行極性的切換。
(6)此外，較佳為在前述第二期間(τ 2)中，電流被供給至前述另一方電極(20b)的期間，係將在前述第一期間(τ 1)被供給至前述其中一方電極(20a)的高頻 電流的半周期期間(τ 0)作整數倍者。
(7)此外，較佳為前述第一期間(τ 1)與前述第二期間(τ 2)的和(τ 1+τ 2)為25〔ms〕以下。
(8)此外，較佳為將前述第一期間(τ 1)除以前述第二期間(τ 2)所得的值(τ 1/τ 2)為0.2~10.5的範圍。
(9)此外，較佳為在前述第一期間(τ 1)中偏重投入在前述其中一方電極(20a)的電力總和△Sa〔A．ms〕、與在前述第二期間(τ 2)中偏重投入在前述另一方電極(20b)的電力總和△Sb的關係係滿足以下關係：(式)0.27≦△Sa/△Sb≦10.5。
(10)此外，較佳為前述供電裝置係具備有：可切換在前述第一期間(τ 1)所供給的高頻電流及在前述第二期間(τ 2)所供給的電流的極性的切換手段。
(11)較佳為藉由燈電壓、燈電流或燈電力，來改變前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)。
(12)此外，較佳為在前述供電裝置係在前述調光電力亮燈模式下，具備有複數個：對半周期期間(τ 0)、第一期間(τ 1)及第二期間(τ 2)之中的至少1個期間所供給的電流波形，前述至少1個期間，根據燈的亮燈狀態，由前述複數電流波形中作選擇來供給電流。
(13)此外，較佳為前述供電裝置係在每次調光電力 亮燈模式經過一定時間時，在一定期間切換成比該調光電力亮燈模式中的電力為更高的電極修復用電力。
(14)此外，較佳為前述電極修復用電力係比前述定常電力亮燈模式中的電力為更低的電力。
(15)此外，較佳為前述供電裝置係在供給有前述電極修復用電力的期間，由調光電力亮燈模式的電力使電力慢慢上升至前述電極修復用電力，並且降低前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)，在一定期間保持前述電極修復用電力，之後，以由前述第2電力使電力慢慢下降至調光電力亮燈模式的電力，並且慢慢提升前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)的方式進行控制。
(16)此外，較佳為前述供電裝置係在前述電極修復用電力被供給的期間，以慢慢變整前述第二期間(τ 2)之半周期期間的方式進行控制。
(17)此外，較佳為前述供電裝置係在前述電極修復用電力供給後，使調光電力亮燈模式中的第二期間(τ 2)所供給的電極的極性反轉。
(18)此外，較佳為前述供電裝置係具備複數個：在前述調光電力亮燈模式及/或前述電極修復用電力被供給的期間，對前述半周期期間(τ 0)、前述第一期間(τ 1 )及前述第二期間(τ 2)之中的至少1個期間所供給的電流波形，在前述至少1個期間，根據燈的亮燈狀態，由前述複數電流波形中作選擇來供給電流。
(19)此外，較佳為前述供電裝置係以電極修復用電力供給後，移至前述調光電力亮燈模式時及/或前述調光電力亮燈模式移行後的預定的期間、前述調光電力亮燈模式的期間中的半周期期間(τ 0)、第一期間(τ 1)及第二期間(τ 2)之中的任一期間(τ 0、τ 1或τ 2)，比與該期間(τ 0、τ 1或τ 2)相對應的電極修復用電力供給時的該期間(τ 0、τ 1或τ 2)為更短的方式進行控制。
(20)此外，較佳為前述供電裝置係在前述電極修復用電力供給期間中，以使前述電流偏重率(I1a/I1b)較高側的電極a以陽極相予以輸入的積算電力，大於另一方電極b中以陽極相予以輸入的積算電力的方式進行控制。
(21)此外，本發明之投影機係具備有：如上述任一項記載之高壓放電燈亮燈裝置；控制部，具備有：將畫像訊號進行處理的畫像控制部、及將前述高壓放電燈的亮燈進行控制的亮燈控制部；光調變元件；及放大裝置。
藉由本發明之高壓放電燈亮燈裝置，在調光電力亮燈模式下，供給具備有第一期間(τ 1)與第二期間(τ 2)而成的矩形波交流，在前述第一期間(τ 1)中，係供給被供給至其中一方電極(20a)之平均電流值(I1a)比被供給至另一方電極(20b)之平均電流值(I1b)為更高的高頻電流，在第二期間(τ 2)中係將比被供給至其中一方電極的平均電流值(I1a)為更低的電流(I2)供給至前述另一方電極(20b)比高頻電流的半周期期間(τ 0)為更長的期間，因此可減少電弧亮點的移動，並且可使兩方電極(20a、20b)的前端的到達溫度到達至電極的熔融溫度(Tm)以上的溫度。結果，可抑制突起的變形，因此可抑制電弧跳動發生，並且可抑制發光管的黑化發生，而可形成為閃爍少、使用壽命長的高壓放電燈亮燈裝置。
此外，藉由本發明之投影機，可以按照使用狀況的明亮度來將高壓放電燈亮燈，而且在調光電力亮燈時，可將電力減小至極限為止，並且可抑制投射畫像閃爍至高壓放電燈的壽命最後為止，可投射出清楚的影像。
以下，參照第1圖~第16圖，說明本發明之本實施形態之高壓放電燈及投影機之構成例。其中，在本發明之投影機之說明中，方塊圖所示構成中，由於與先前技術中所說明者沒有不同之處，因此參照之前使用的第7圖來加以說明。
在第7圖中，投影機係由：具備有反射鏡的高壓放電燈10、對該高壓放電燈10供給電力的供電裝置30、控制投影機本體之驅動狀態的控制部31(以下稱為投影機控制部31)、由液晶元件等所構成的光調變元件32、放大顯示被顯示在光調變元件32的畫像之由投影透鏡等所成的放大裝置33所構成。被放大裝置33所放大的畫像係被投影顯示在屏幕32。投影機控制部31係具備有：將由個人電腦等外部裝置35所被供予的畫像訊號進行處理的畫像控制部31a、及對上述高壓放電燈亮燈裝置30送出亮燈指令及亮燈電力指令的亮燈控制部31b。其中，在該圖中係顯示液晶元件之例作為光調變元件，但是亦可使用採用DMD(數位微鏡裝置)(商標)的DLP(數位光線處理器)(商標)。
供電裝置30係可進行如上所述供給相對高壓放電燈的額定消耗電力為80~100%程度的電力而亮燈的「定常電力亮燈動作模式」、及同樣地供給相對該額定消耗電力為25~80%程度的電力而亮燈的「調光電力動作模式」的切換者。針對該切換動作，在後段詳細說明。
構成投影機中的光源的高壓放電燈係例如第1圖所示者，以下參照圖示，針對該高壓放電燈加以說明。
高壓放電燈10係具有藉由由石英玻璃所成之放電容器所形成之概略球形的發光部11。在該發光部11之中，係以2mm以下之極小間隔對向配置有一對電極20a、20b。此外，在發光部11的兩端部形成密封部12。在該 密封部12，由鉬所構成的導電用金屬箔13例如藉由收縮密封(shrink seal)而被氣密式埋設。在金屬箔13的一端係接合有電極20a、20b的軸部，此外，在金屬箔13的另一端接合有外部引線14，由供電裝置(30)供給電力。
在發光部11係被封入有水銀、稀有氣體、及鹵素氣體。水銀係用以獲得所需可見光波長，例如波長360~780nm的放射光者，若以具體數值來說，被封入有0.15mg/mm3以上。該封入量亦依溫度條件而異，將亮燈時的發光管內部的壓力實現為200氣壓以上之高蒸氣壓者。此外，藉由封入較為大量的水銀，可製作出亮燈時的水銀蒸氣壓250氣壓以上、300氣壓以上之高水銀蒸氣壓的放電燈，可水銀蒸氣壓愈高，愈實現適於投影機的光源。
稀有氣體係封入有例如氬氣約13kPa。其功能在於改善亮燈始動性。鹵素係以水銀或其他金屬與化合物的形態封入有碘、溴、氯等。鹵素的封入量係在10-6μmol/mm3~10-2μmol/mm3的範圍中作選擇。鹵素的功能係利用所謂的鹵素週期的長壽命化，惟如本發明之高壓放電燈般極為小型且極高的亮燈蒸氣壓者，亦有放電容器的不透明防止的作用。
若以高壓放電燈的數值例表示，例如，發光部的最大外徑9.4mm、電極間距離1.0mm、發光管內容積55mm3、額定電壓70V、額定電力180W而予以交流亮燈。
此外，該類放電燈係內置於小型化投影機者，以全體尺寸而言，要求極為小型化，另一方面亦要求高發光光量。因此，發光部內的熱影響係成為極為嚴謹者。燈的管壁負荷值為0.8~2.5W/mm2，具體而言為2.4W/mm2。
在投影機或單槍投影機(Overhead Projector)之類的展示用機器搭載有具有如上所示之高水銀蒸氣壓或管壁負荷值時，可提供演色性佳的放射光。
第2圖係將第1圖所示電極的前端予以模式化顯示者，用以說明在燈動作時形成在電極前端的突起的說明圖。電極20a、20b係分別由球部201與軸部202所構成，在球部201的前端形成有突起21。該突起21係在燈亮燈時，在電極前端凝聚形成有經熔融的鎢者。
其中，電極20亦可為第2圖(b)所示之形狀。在該圖所示電極中，前端的形狀與球相比係以銳角呈削尖，但是其係用以改善亮度較高部分的光束利用率的形狀，具有粗徑的部分相當於201，同樣在前端形成有突起21。
藉由在如上所示之電極前端形成突起21，以突起21為起點而發生電弧放電，因此來自電弧的光不易被電極的球部201所遮蔽，而可使光的利用效率提升。結果，在投影機中，係會產生可得明亮影像的優點。其中，第2圖係經模式化的圖示，但是通常在軸部202的前端，係具有相當於具有大於軸徑之直徑的球部的要素。
接著，參照第3圖，說明用以將高壓放電燈進行亮燈的供電裝置。
供電裝置(30)係由以下所構成：被供給直流電壓的降壓斬波電路1、與降壓斬波電路1的輸出側相連接而使直流電壓變化成交流電壓且供給至放電燈10的全橋型換流器電路2(以下亦稱為「全橋電路」)、與放電燈串聯連接的線圈L1、電容器C1、及啟動電路3、驅動上述全橋電路2的切換元件Q1~Q4的驅動器4、及控制部5。
控制部5係可利用例如微處理器等處理裝置來構成，第3圖中係以方塊圖來顯示其功能構成。
在第3圖中，降壓斬波電路1係由以下所構成：被供給直流電壓之與+側電源端子相連接的切換元件Qx和電抗器Lx、在切換元件Qx和電抗器Lx的連接點與-側電源端子間連接有陰極側的二極體Dx、與電抗器Lx的輸出側相連接的平滑電容器Cx、及被連接在平滑電容器Cx的-側端子與二極體Dx的陽極側之間的電流檢測用阻抗Rx。
藉由以預定的能率(duty)來驅動上述切換元件Qx，將輸入直流電壓Vdc降壓至與該能率相對應的電壓。在降壓斬波電路1的輸出側設有電壓檢測用的阻抗R1、R2的串聯電路。
全橋電路2係由以橋狀連接的切換元件Q1~Q4所構成，藉由將切換元件Q1、Q4、切換元件Q2、Q3交替呈ON，在切換元件Q1、Q2的連接點、與切換元件Q3、Q4的連接點間會發生矩形波狀的交流電壓。
啟動電路3係由：阻抗R3與切換元件Q5的串聯電路、電容器C2與變壓器T1所構成。
若使切換元件Q5呈ON，被充電在電容器C2的電荷會透過切換元件Q5、變壓器T1的一次側繞組而放電，在變壓器T1的二次側會發生脈衝狀高電壓。該高電壓被施加至放電燈10的輔助電極Et，使燈10亮燈。
在上述電路中，為了以時間寬度τ 0構成最小的時間單位的方式進行動作，可藉由調整全橋電路2的切換元件Q1~Q4的切換周期來達成，此外，輸出電壓係可藉由調整降壓斬波電路1的切換元件Qx的動作能率來達成。
降壓斬波電路1的切換元件Qx係按照閘極訊號Gx的能率作ON/OFF，被供給至燈10的電力會產生變化。亦即，若電力提升則降低Qx的能率等，以成為與其被輸入的電力調整訊號值相一致的電力值的方式進行閘極訊號Gx的控制。
藉此，將所被輸出之電流波形之一例顯示於第4圖。其中，該圖中的橫軸為時間、縱軸為電流值。
控制部5係由驅動訊號發生手段51與控制器52所構成。
驅動訊號發生手段51例如由以下所構成：交流訊號發生部51a、51b、以最小時間單位為時間寬度τ 0所構成的方式使驅動期間發生呈非對稱的矩形波的非對稱矩形波訊號發生部51c、及選擇該等之輸出的選擇器51d。選擇性輸出交流訊號發生部51a、51b、非對稱矩形波發生部51c的輸出，而發生用以驅動全橋電路2之切換元件Q1~Q4的驅動訊號。
控制器52係具備有：控制燈10之亮燈動作的亮燈動作控制部52a；及按照來自外部的亮燈電力指令，以所被設定的能率來驅動降壓斬波電路1的切換元件Qx，來控制燈電力的電力控制部52c。
此外，具備有頻率選擇部52b，其按照定常電力亮燈模式與以0.8×P(W)以下的電力進行動作的調光電力亮燈模式的切換，對上述驅動訊號發生手段51的選擇器51d送出頻率選擇指令，俾以設定上述切換元件Q1~Q4的驅動訊號。
電力控制部52c係根據電流檢測用的阻抗Rx的兩端電壓、及藉由電壓檢測用的阻抗R1、R2所被檢測出的電壓，求出燈電流I、燈電壓V而運算燈電力，以控制該電力與亮燈電力指令相一致之降壓斬波電路1之切換元件Qx的能率。
選擇器51d係按照來自頻率選擇部52b的指令，將交流訊號發生部51a、51b、非對稱矩形波訊號發生部51c的輸出選擇性送出至驅動器4。
其中，亦可按照由頻率選擇部52b所被輸出的非對稱比率增減訊號，來將由非對稱矩形波訊號發生部51c所被輸出的矩形波的時間寬度τ 0作增減。
在此，當由定常電力亮燈移至調光電力亮燈時，亦可一面由相對額定消耗電力為80%以下的電力慢慢使電力降低，一面移至調光亮燈電力。藉此，可更加抑制電極溫度的急劇變化。此時，可一面控制降壓斬波電路1的切換元 件Qx的能率而慢慢減少電力，一面移至調光電力亮燈來實現。
此外，如後所述，在由調光電力亮燈移至定常電力亮燈時，一面使動作電力慢慢增大、或慢慢減小作陽極動作之電極側的陽極驅動期間，一面來進行。例如，以電力控制部52c使供給至燈的電力慢慢增加、或藉由被送出至非對稱矩形波訊號發生部51c的非對稱比率增減訊號，來控制矩形波的非對稱率。
第4圖係藉由高壓放電燈10及供電裝置30所為之調光電力亮燈模式中之電流波形之一例。具體而言，第4圖係顯示調光亮燈時對時間的電流及電極前端溫度的行為的時間表，將電流波形顯示於(a)，將伴隨此的電力的行為顯示於(b)。此外，在第5圖(a)顯示調光電力亮燈時之電流波形的其他例，此外，將此時的各電極20a、20b的前端溫度Ta、Tb的行為分別顯示於第5圖(b)(c)。
在調光電力亮燈模式中，如第4圖(a)、第5圖(a)所示，在極性的其中一方施加電流的偏重，將半周期的時間為τ 0之供予高頻電流的第一期間設為τ 1，將以與第一期間中的電流偏重為相反的極性供予低頻電流之半波的第二期間設為τ 2。交替進行該第一期間τ 1與第二期間τ 2。
將在第一期間(τ 1)當電極20a為陽極相時所流通的電流值設為I1a，將當電極20b為陽極相時所流通的電流值設為I1b(<I1a)。I1a係在亮燈電源可供給的電流 受到限制，但是亦可超過定常電力亮燈時的電流IH。
在第二期間(τ 2)將電極20b成為陽極相的電流設為I2，但是亦可如第4圖(a)所示為I2=I1b。詳細內容將於後詳述，在亮燈控制的程式上，因可將輸出電流值在予以電流偏重的區間H與未予以電流偏重的區間L進行2值化，故可簡易進行。
如上所示，在調光電力亮燈模式中，具有第一與第二期間，在第一期間供予對極性的其中一方已施加電流偏重的高頻電流，在第二期間係以與第一期間中的電流偏重為相反的極性供予低頻電流的半波(半波電流)。以通常的調光電力的平均電流，由於亮點未達安定的電極溫度，因此未進行突起的修復，但是藉由具備如上所示之波形，進行電流偏重，可使其中一方電極前端溫度到達亮點安定溫度，而且藉由低頻電流的半波(半週期)，可使另一方電極前端溫度到達亮點安定溫度。
在此，將供給至其中一方與另一方電極20a、20b之電流值(I1a，I1b)的偏置使用I1a/I1b，將以%表示者規定為「電流偏重率」。亦即，電流偏重率係電流值(I1a，I1b)為相同時為100%，其中一方的電流值(I1a)為另一方電流值(I1b)的2倍時則為200%。
在本發明中，第一期間中的電流偏重率I1a/I1b係以100%~450%的範圍為佳，較佳為150%~450%的範圍，最佳為250%~350%的範圍。
此外，第一期間(τ 1)中的高頻電流的頻率係以 80Hz以上為佳，而且以施加複數次為佳。
其理由為在調光電力亮燈模式下，由於電力比定常時為更小，因此將電流偏重施加一定以上，乃是為了使其中一方電極前端溫度到達亮點安定溫度之所需之故。
參照第6圖，針對調光電力亮燈模式中的電極的形狀加以說明。
在此，電極20a係作為電流偏重時陽極側的電極，電極20b係作為電流偏重時陰極側的電極。在調光電力亮燈模式下，如第6圖(b)所示，形成小於電極前端突起21的22a之類的二次突起，使電弧的附著領域在狹窄範圍內到達所需溫度乃具有效果，但是當長時間施加電流偏重率較高的電流時，熱擴散長會變長、突起熔融範圍變寬，二次突起22a過於熔融，而如第6圖(c)的22a’般呈肥大化。該肥大的突起會導致熱容量增大及溫度降低，結果會在交流中的陰極相時產生閃爍。為了避免如上所示之問題，施加電流的偏重而提高的電流係以儘量在短時間內施加為佳。
本發明人等經檢討調光電力亮燈模式下的第一期間之波形的適當頻率範圍，可知以200~1000Hz的範圍為佳。其理由係基於第一期間之波形的頻率係若離該範圍，頻率為過低時，突起前端的亮點不會集中，若頻率過高時，電極前端突起的表面粗糙會變大的情形獲得確認之故。
此外，在將第一期間中的高頻電流的頻率範圍設為200~1000Hz的範圍的情形下，亦若欲僅以一次的電流使 其到達所需溫度，則必須將電流偏重比I1a/I1b設定為較大。但是，若電流值過於上升，電極前端突起的形狀會肥大而形成為前端破損的異狀，發生稀有地對突起形狀的修復不起作用般的變形或電極材料的蒸發、飛散，由此會有在發光管發生黑化的情形，而形成問題。此外，當然，若過於減小電流偏重比I1a/I1b時，會變得無法獲得電極加熱效果。此外，在如上所示之用途下所被使用的亮燈電源中，由於低成本、小型化的需求較高，耐電流性高的零件的採用係與市場需求反其道而行，因此在亮燈電流值係有上限。
若綜合考察如上所示之情形，經複數次投入某預定電流值以下的高頻而反覆加熱電極，乃具實用性，故較為理想。
藉由採用如上所示之電流波形，可在電極前端形成較小的二次突起而予以維持，而可提高高頻中的亮點的安定性。
此外，第二期間中的電力(或電流平均值)係以低於第一期間中的電力(或電流平均值)為宜。
此若使用之前顯示的第6圖的(b)加以說明，在第一期間中，除了在其中一方電極側的電流施加偏重以外，藉由使第二期間中的電力(或平均電流)低於第一期間，可將第一期間與第二期間加以積算後的平均電力，以實現所被要求的調光時亮燈電力的方式，形成為低電力者。亦即，瞬間投入所需最小限度的電力，可在其中一方電極上 形成配合調光電力亮燈的較小的二次突起。
其中，在該電力變動中，最好藉由以人類以目測並無法視認的頻率來進行，來回避閃爍。關於該實施例，容後詳述。
根據發明人等的知見，在第二期間被加熱的電極(20b)中，關於突起的變形或鎢的蒸發、飛散以致黑化的發生或亮燈電源的成本提高，其問題較少，與在第一期間被加熱的電極(20a)相比較，亦可安定維持電極形狀。
形成問題的是會發生因電極溫度降低以致亮點不安定所造成的閃爍。若為其中一方電極20a，在第一期間之時間藉由予以偏重較高的電流，使電極到達較高的溫度，藉此在第二期間中的陰極相的開始時點，可抑制亮點的移動。
若為另一方電極20b，在第二期間中必須使其到達用以抑制亮點移動的溫度。
本發明人等係確認出：在該第二期間朝單一方向大概固定極性，比第一期間中的高頻下的陽極相周期更為充分長地投入電流，藉此可使另一方電極20b到達亮點呈安定狀態的溫度。
具體而言，如第6圖(d)所示，電極20b的亮點與形成在電極20a之前端突起之前面的亮點相比，係以稍大的範圍所形成，可抑制亮點的移動。更進一步而言，在第二期間係由於極性切換頻度少，因此可減少亮點移動的機 會，故在可抑制閃爍的方面來說，可期待較高的效果。
以以上結果而言，可知第二期間，電極20b係可將電極突起形狀的變化抑制為最小，可安定維持亮燈初期的良好突起形狀。其理由係基於由於第一期間內的陰極相的期間較短，因此鎢離子的漂移期間短、鎢的沈積量變少，突起的成長或肥大化受到抑制，而且在第二期間內的陽極相，係在低電流下的長陽極期間更加緩慢平穩地全體加熱，因此不會發生局部性的電極蒸發或損耗及突起成長或肥大化，使沈積在電極前端表面的鎢的粗糙全體熔融，而將表層形成為平滑之故。
其中，若根據如上所述之良好結果進一步檢討，即使藉由在第二期間內使極性反轉或包含極短的停止電流的期間，亦可得大概相同的效果。
此外，在本發明中，以第一期間τ 1與第二期間τ 2的合計τ k為25ms以下(亦即頻率40Hz以上)為宜。其理由係基於為了以低頻亮燈來提高最高到達溫度，若低頻的周期變長，產生電流極性切換的頻度會變低，而會有易於視認到光量變動的問題，因此在加長產生電流變動的周期時會有限制之故。此外，當使用液晶元件作為投影機的光調變元件(32)時，會有兼顧與液晶元件之中間階調的問題，因此τ k係以12.5ms以下(=頻率80Hz以上)為佳。
此外，第二期間的τ 2係第一期間之波形的半周期τ 0的倍數為佳。其理由係基於在驅動供極性反轉之用之全 橋的軟體程式上，以將最小時間單位設為第一期間中的高頻波形的半周期期間τ 0為佳之故。此外，依投影機的液晶驅動頻率、修復率的兼顧，會有被稱為所謂的捲軸(scroll bar)在畫面上的不均形成問題的情形，可避免該等情形。
在第1期間，由對其中一方電極(20a)作熱量輸入的電力〔A．ms〕減掉對另一方電極(20b)作熱量輸入的電力〔A．ms〕所得的值，換言之，第一期間，偏重投入在其中一方電極(20a)的電力△Sa〔A．ms〕與在第二期間中被投入在另一方電極(20b)的電力(亦即偏重投入在另一方電極(20b)的電力)的△Sb的關係中，係以△Sa/△Sb為以下範圍為宜。
0.27≦△Sa/△Sb≦10.5
更佳為以下範圍。
0.3≦△Sa/△Sb≦3
藉由具備如上所示之關係，可適當維持兩電極20a、20b的溫度平衡。
但是，在本案發明之高壓放電燈亮燈裝置中，若使用燈電壓、燈電流、燈電力之任一參數來變更第一期間中的高頻電流波形的電流偏重率(I1a/I1b)即可。感測燈電壓、燈電流或燈電力的絕對值或變化速度，據此判斷電極前端突起形狀的損耗程度。適當選擇第一期間的波形(第一波形)的電流偏重率且加以變更，藉此避免電極前端突起形狀發生變形，可抑制閃爍或電極間距離放大或黑化發 生等。
藉由上述本發明之高壓放電燈亮燈裝置，即使為調光電力亮燈模式，亦可抑制閃光發生，使其安定動作。但是，若經長時間以相同模式進行亮燈，雖然電極前端些微變形，但是會有前端部的突起位置發生變化(偏移)的情形。突起雖然在非常窄的區域內熔融，但是熔融部具有一定的大小，在長時間亮燈的期間，突起的前端部些微變形，在狹窄區域內，突起的位置慢慢變化(偏移)。突起位置的些微偏移，若電極間距離長於2.0mm時，該變形量的問題相對較不大。但是，若電極間距離為2mm以下之極短的電極間距離時，突起的位置偏移會對屏幕照度開始造成影響。尤其因LCD面板或DMD(數位微鏡裝置)的小型化，如上所示之些微變形亦會對長時間的使用造成影響。關於如上所示之長時間以相同模式(極性)進行亮燈時所產生的電極前端的不良情形，例如藉由使用以下技術，即可改善(修復)。
修復電極形狀時，簡單而言，係使調光電力亮燈模式中的極性適時反轉。關於切換該極性的手段，以藉由例如第3圖所示之驅動器4來使全橋電路2的切換元件Q1~Q4的驅動反轉的方式進行控制，藉此可簡單切換。其中，如上所示之極性切換由於係予以偏重的電極進行切換，因此伴隨著亮點的些微移動，因而若過於頻繁，則反而會被視認為閃爍。因此，在可維持電極前端突起的期間，係以儘量不要進行如上所示之切換為宜。在實用上， 以一次數100s的程度的方式進行為佳。
以上，根據由第一期間與第二期間的各波形所造成的效果來進行本發明之高壓放電燈亮燈裝置的說明。
在此，在本發明之高壓放電燈亮燈裝置中，針對必須組合第一期間的波形與第二期間的波形的理由加以說明。具體而言，在以下敘述在僅將第一期間的波形交替施加在相對向的電極時，而且在僅將第二期間的波形交替施加在相對向的電極時所產生的問題點。
(反覆第一期間的情形)
在將第一期間的波形交替施加至相對向的電極時，亦即，以將與其中一方電極所得的電流為同等的電流供予至另一方電極的方式，僅交替切換極性時，可能因為以電極的溫度變化予以平均化無法使其到達所需的溫度(電極的熔融溫度Tm)，而無法抑制亮點的移動。
此外，將僅將第一期間的波形作複數次反覆設為成組(set)，當對相對向的電極交替施加時，係可形成較小的二次突起而使電弧的附著領域在狹窄範圍內到達所需溫度。但是，在使該成組的極性反轉時，藉由偏重電流，形成在一方的集中的較強亮點朝向相對向的電極移行而使高度分布變化變大。如上所示之高度分布的變化係取決於光學系的積分性能、及光學系的孔徑亦即光束的取入範圍，但是在現狀的一般投影機用的光學系中，被視認為閃爍。
相對於此，如本發明所示，在反覆第一期間與第二期 間的波形中，集中的較強的亮點係持續存在於主要受到電流偏重的電極側，可維持前述如第6圖(d)所示之形態，不會發生因高度分布變化所造成的閃爍問題。而且，在相互間可使電極前端的溫度到達所需的溫度(電極的熔融溫度Tm)，而可維持突起。
(反覆第二期間的情形)
接著，當僅將第二期間的波形交替施加於相對向的電極時，在相對向的兩電極中施加周期十分長的低頻，若該極性反轉時的電流變化所產生的頻率低於40Hz時，容易被視認為閃爍。例如若欲實現調光亮燈電力50%，而將平均亮燈電流設為50%時，為了使其中一方電極的溫度到達所需的溫度，必須要有頻率40Hz以下的低頻，即使可抑制電極的亮點移動，亦由於頻率低，而使電流變化被視認為閃爍(其他現象的閃光現象)。
其中，如本案之第一期間與第二期間的合計25ms以下、亦即第一期間與第二期間的移行在40Hz以上進行時，並不會發生因電流變化所造成的閃爍問題。
以下說明藉由本發明之高壓放電燈亮燈裝置所為之實驗。
根據第1圖中所示之基本構成，製作額定消耗電力180W高壓放電燈1~34，在供電裝置中，將下述(甲)~(壬)的參數作各種變更而使燈亮燈，確認出閃爍(及電極前端形狀的變形)、發光管的新的黑化發生狀態。
(甲)額定頻率(定常電力亮燈時的基本頻率)〔Hz〕
(乙)在第一期間(τ 1)的高頻電流的半周期期間(τ 0)的矩形波個數〔個〕
(丙)在第二期間(τ 2)的第一期間的高頻電流的半周期期間(τ 0)的矩形波個數〔個〕
(丁)第一期間(τ 1)中的陽極側電極(20a)的電流值(I1a)〔A〕
(戊)第一期間(τ 1)中的陰極側電極(20b)的電流值(I1b)〔A〕
(己)電流偏重率(I1a/I1b*100)〔%〕
(庚)第二期間(τ 2)中的陰極側電極(20b)的電流值(I2)〔A〕
(辛)挿入間隔(τ K(=τ 1+τ 2))〔ms〕
(壬)△Sa/△Sb比
其中，△Sa〔A．ms〕係被偏重投入至其中一方電極(20a)的電力，△Sb係被偏重投入至另一方電極(20b)的電力。
結果顯示於表1。
由結果可知，在第一期間(在τ 1中)中使電流偏重而供給至其中一方電極，並且在第二期間中，將比在第一期間(τ 1)供給至其中一方電極的電流值為更低的電流在預定的期間供給至另一方電極，藉此可在高壓放電燈的閃爍少、且在發光部不易發生黑化的狀態下亮燈，可形成為可加長高壓放電燈之使用壽命的高壓放電燈亮燈裝置。
其中，在此所示之實驗例中，高壓放電燈的額定頻率全為740Hz，但是當然本發明並非被限定於該規格。
參照第8圖~第10圖，針對電流偏重率I1a/I1b的具體實施例加以說明。
第8圖係簡化顯示本發明之放電燈亮燈裝置之實施例之一形態的燈電壓與電流偏重率的關係圖。該圖中，縱軸係表示在放電燈流通的燈電流的I1a/I1b的電流偏重率，橫軸係表示被施加在放電燈的燈電壓。
對於高壓放電燈的電源供給係通常以將電力設為一定的方式進行反饋控制，因此在燈電壓非常低時，燈電流會流通較多。當燈電流較多時，高壓放電燈的電極被充分加溫，因此電弧的附加部分並非為前述的光點模式的動作，而確保安定且廣泛的電弧。在如上所示之安定的電弧放電狀態下，閃光並不存在，因此不需要電流偏重的功能。另一方面，當燈電壓上升時，由於燈電流會減少，因此增加發生起點移動的風險，而引起閃光。尤其當以50%附近的電力將高壓放電燈進行放電時，該現象會顯著呈現。此係燈電流愈少，亦即燈電壓愈增加，則閃光發生機率愈增 加，因此為了抑制此情形，最好隨著燈電壓的增加，使電流偏重比率增加。
在第8圖中，係記載100%作為電流偏重率的下限值，但是並非為此限，其係被調整為不會產生閃光的最低電流偏重比率者。此外，同樣地，關於將電流偏重比率形成為100%的燈電壓值(VmMIN)，亦以可得不會產生閃光的最低電流偏重比率的方式予以設定者。
此外，在該圖中係在電流偏重比率設有上限值(BSTMAX)，以防止電流偏重比率成為例如過剩的值為目而設有上限值。藉由控制該上限值，例如可將後述的最大電流偏重比率按照對放電燈的設定電力值來進行控制、變更。
其中，在此針對燈電壓與電流偏重比率的關係加以說明，但是亦可各自置換成燈平均電流值與電流重疊比率的關係來進行解釋，此時本圖的橫軸的右方向即成為「燈平均電流變小」的方向。
第9圖係簡化顯示本發明之放電燈亮燈裝置之實施例之一形態的燈設定電力與電流偏重率的關係圖。該圖中，縱軸係表示第8圖中的電流偏重比率的上限值(BSTMAX)，橫軸係表示高壓放電燈所設定的燈電力值。
若以增加對於高壓放電燈之電力供給量的方式進行設定，燈電流會流通較多。若對高壓放電燈的供給電力較高，亦即變得燈電流較多，因此該高壓放電燈的電極係被 充分加溫。因此，電弧的附加係由前述光點模式的動作來確保安定且廣泛的電弧。因為高壓放電燈係在額定電力或80%位準的減光電力附近，即使電流偏重比率為100%，閃光並不會發生之故。本圖中的電力值(WmMAX)係假設電流偏重比率的上限值(BSTMAX)為100%，設定不會發生閃光的最適電力值者。若使用第8圖再次說明之，在電流偏重比率的上限值(BSTMAX)為100%時，即使燈電壓為怎麼樣，均成為100%，因此並不進行電流偏重。
另一方面，在設定電力值較小時，若燈電壓設為不會大幅變化者時，燈電流係會減少，產生起點移動的風險會增加而引起閃光。此係燈電流愈少，亦即燈電力愈為減少，閃光發生機率愈會增加，因此為了抑制此情形，最好隨著燈電壓的增加，使電流偏重比率的上限值(BSTMAX)增加。若使用第8圖再次說明之，由於藉由設定電力來決定電流偏重比率的上限值(BSTMAX)，因此即使為相同的燈電壓，亦可形成為若設定電力值較小，則電流偏重率會增加的控制。換言之，亦可謂為燈電流愈為降低，電流偏重率愈會增加的控制。
因此，若按照燈的特性或設定電力，來設定最低電力值(WmMIN)中的電流偏重比率的上限(BSTTOP)即可。
第10圖係對本發明之放電燈的電流波形與電壓波形之實施例之一形態之經簡化的時序圖。該圖(a)的縱軸係對高壓放電燈的電流波形、橫軸為時間，(b)的縱軸為高壓放電燈的電壓波形，橫軸為時間。使用第10圖，針對 決定在放電燈流通的電流波形與電流值(I1a、I1b)的方式加以說明。
被供給至各電極(20a、20b)的電流值(I1a、I1b)係可輕易藉由被安裝在亮燈電源裝置的微電腦或DSP(數位訊號處理器)的運算處理而求取，關於其處理方法的概念加以說明。
在第10圖中的燈電流波形中，係顯示將第一期間(τ 1)所形成的高頻與第二期間(τ 2)所形成的低頻加以組合所得之1成組的期間(τ K)作為單位的波形者，存在有予以偏重的區間(H)與未予以偏重的區間(L)。可知予以偏重的區間(H)係合計4區間、未予以偏重的區間(L)的合計為11區間，在前述1成組內合計11區間。
將高壓放電燈進行電力控制時，係先取得燈電壓，由預先設定的電力值除以所取得的燈電壓，藉此計算出所希望的目標燈電流值，將燈電流進行控制，俾以與目標燈電流值相一致。但是，在該時點的目標燈電流值為平均的燈電流值。在本實施例中，係將燈電流進行偏重，因此必須將前述目標燈電流值在各個區間(H，L)中個別作設定，將另外詳細說明。
首先，針對獲得燈電壓的過程加以說明。如本圖記載所示，在將燈電流值作偏重的區間與將燈電流值未作偏重的區間，各自的燈電壓不同。放電燈係若燈電流增加時，在短期內係具有燈電壓會減少的特性者，因此在本實施例 中，獲得用以決定目標燈電流值的燈電壓的時序即變得極為重要。因此，以獲得平均電壓為宜，如前所述在本圖的燈電流波形中，係表示將高頻與低頻加以組合之1成組的期間(τ K)為單位的波形者，因此以獲得1成組中的期間(τ K)全體的燈電壓的平均值為宜。在本圖中，係按每個期間(τ 0)獲得燈電壓資訊並進行合算，將前述合算的值除以1成組中的期間(τ 0)合計的15，藉此可得平均燈電壓。亦可使用此而另外使用移動平均手法來逐次獲得最新的平均燈電壓。藉此可經常獲得1成組中的期間(τ K)全體的燈電壓的平均值。
接著，由所被設定的電力值除前述平均燈電壓，藉此可得目標燈電流值。但是，由於該時點的目標燈電流值為平均值，因此必須個別計算出進行偏重的區間(H)的燈電流值(I1a)與不進行偏重的區間(L)的燈電流值(I1b)的各個目標電流。此外，如第9圖中之說明，由所被設定的燈電力的值來決定電流偏重率的上限值(BSTMAX)，並且如第8圖中之說明，由所得的平均燈電壓資訊來選擇現在最適電流偏重率。該計算係可根據計算式來實施，或者亦可選擇性採用微電腦或DSP的表格所記載的值。
在本實施例中，關於目標燈電流與燈電流值(I1a)與燈電流值(I1b)，由於成立：(式1)平均的目標電流值={I1a×H的個數4+I1b×L的個數11}/15
(式2)I1a=I1b×電流偏重率的關係，由該等可輕易地計算出燈電流值(I1a)與燈電流值(I1b)的各個目標電流。
但是，在燈電壓值非常小時，由於原本平均的目標電流值變大，因此形成為計算出予以偏重的區間(H)的電流值(I1a)非常大的值的結果，亮燈電源會有超過在適於電路上所容許的最大電流的情形。此係若電流偏重率較高，則在運算上會成為如上所述之值，但是此時，在將電流值(I1a)設定為可容許亮燈電源的最大電流值之後，再以以下數式再次運算，藉此計算出電流值(Ib)即可。
此外，可藉由：(式3)平均的目標電流值={最大電流值×H的個數4+I1b×L的個數11}/15，來限制燈電流值，因此在保護亮燈電源裝置的目的之下亦極為有用。
至此係針對藉由電流偏重所得之電流值(I1a、I1b)的決定過程加以說明，但是如前所述，亦可藉由附加電流偏重率的控制，複合式使本發明之作用更加有效發揮作用。
接著，針對用以修復電極形狀的亮燈方法加以說明。在此，針對藉由使電力增大來修復電極前端形狀的方法加以說明。其中，在本說明書中，針對在修復電極前端形狀時所被供給的電力，稱為「電極修復用電力」。
該電極修復用電力係大於調光電力亮燈模式中的設定 電力值的電力值，具有可將電極前端溫度上升至可進行該電極修復之溫度範圍的電力值、或者在該電力值中根據可進行電極修復的亮燈波形所被供給的電力。因此，電極修復用電力並非為針對相對調光電力亮燈模式亮燈時中的電力具有多大的大小、或者具有絕對的大小具有限制者。
第11圖係簡化顯示本發明之高壓放電燈之電極的圖。第11圖(a)係表示放電燈之電極之初期狀態。第11圖(b)係以模式顯示在(a)的電極狀態中，採用藉由本發明之調光電力亮燈模式所得之電流波形，以額定電力大致50%的電力，將偏重比率設定為300%左右，而對放電燈連續持續施加數小時的狀態。
在本實施例中，在第10圖中所說明的電流予以偏重的區間(H)，作為陽極側的電極(E1)的形狀係如本圖所示僅在單側變化成碟狀形式。該現象雖然不會在短期內例如數秒至數十秒程度呈現，但是經數分鐘，藉由施加前述波形而碟狀的電極形狀即會些微進行。該形狀當然依存於電流偏重時的電流值(I1a)的值或各波形的頻率或進行偏重的頻度。電極(E1)為陽極動作的電極前端的溫度會上升，因此若使電流值(I1a)設定為較多，則電極(E1)之前端的溫度會更加上升而助長鎢蒸發量。接著所蒸發的氣相中的鎢若進入至放電電弧中，則被電離分解成鎢離子，當電極前端(W1)為陰極動作時，前述鎢離子即被回收。此外，對於電極前端(W1)的周圍，亦以沈積氣相中的鎢的方式發揮作用。
此外，當以本發明之電流波形以額定電力大致50%的電力將偏重比率設定為大致300%而將放電燈驅動時，藉由偏重作用，電極(E1)側的電極形成為陽極側動作時的電極(E1)的溫度會比電極(E2)進行陽極動作時的電極(E2)的溫度為更高。可能因為其故，相較於電極(E2)，為較多來自電極(E1)的鎢被供給至氣相中者。接著，電極(E1)形成為陰極側動作的時間比電極(E2)形成為陰極側動作的時間為更多，因此氣相中的鎢主要被回收在電極(E1)側，尤其在突起之上成型出另外一段小突起(W1)。由該等可意指主要在電極(E1)側進行鎢的蒸發與回收的鹵素週期者。若形成另外一段小突起，由於以其為中心獲得電弧附加，因此可得抑制電弧光點移動的效果。結果，藉由以最適形態施加本發明之電流波形，可一面抑制電弧光點移動，而且促進電極突起成長，一面有助於更進一步的電弧放電安定化，因此可最大享有本發明之優點。在本圖中，為供說明起見，將前述碟狀突起意圖描畫較大，但是較佳為以其不會過度變大的方式，以將電流偏重時的電流值(I1a)的值或各波形的頻率或進行偏重的頻度最適化為宜。因為若前述碟狀突起的尺寸過大，則會與小突起無關係地，電弧的光點變得不易安定，而引起閃光之故。
另一方面，在電極(E2)側，若使用本發明之電流波形時，則成為陽極動作的時間會變得比成為陰極動作的時間為長，因此基本上係接受由電極(E1)所被放出的熱電 子，隨著時間而進行電極(E2)表面變粗糙的狀態。
至此針對電極狀態之第11圖(b)中的各電極的動作加以說明，但是由於施加至放電燈的電流波形本身為非對稱，因此結果可知電極(E1、E2)會呈非對稱的電極狀態。
第11圖(c)係表示由電極狀態的第11圖(b)的狀態，未以額定電力大致80%的電力進行電流偏重而將大致370Hz的對稱電流波形在數秒間持續施加至放電燈的狀態。雖為數秒鐘，但是由實驗確認出將呈非對稱的電極形狀大致恢復成初期狀態。但是在80%的位準中，由於未達到可形成已將電極前端部全部熔融的突起的熱量，因此並不致於亦可將例如前述沈積的鎢塊(W3)熔融吸收的程度。但是，僅將該前端部熔融時的突起的長度(D1’)係比第11圖(a)的突起的長度(D1)為長，確認出突起已成長。由於此意指縮短相對向電極的距離，因此放電燈的燈電壓會降低，此由實驗所得之測定結果亦可明確得知。若燈電壓變低，由於燈電流值會增加，偏重比率亦可減低，電弧呈安定。藉由採用本發明之波形，會有突起成長、更加減低電壓的作用，為了更加助長電弧的安定化而控制突起，可最大享有本發明之優點。
電極狀態圖(d)係顯示由電極狀態(c)投入額定電力後的狀態。由實驗確認出以包含附著沈積的鎢塊(W3)的形式，在電極前端部(W4)被熔融吸收。
藉由第11圖中所說明的內容，雖然電極(E1、E2) 的形狀為非對稱，但是顯示出藉由將一定以上的電力供給數秒間至放電燈，而具有修復電極前端之形狀的作用。
第12圖係對本發明之放電燈的電流波形與電壓波形的實施例之一形態的簡化時序圖。使用本圖，針對利用對放電燈供給數秒鐘來修復電極前端形狀的作用的另一實施例加以說明。
如前所述，未以額定電力之大致80%的電力進行電流偏重而以大致370Hz的對稱電流波形，對放電燈施加數秒鐘，電極形狀即可修復，因此例如在供給額定電力之50%的電力時，定時插入對放電燈之供給電力的增強已被提出。
本發明之高壓放電燈若以被使用在投影機為前提，增加電力，而使本身在畫質上以僅可能不知道的方式緩慢實施乃是重要的。因此，在本實施例中，耗費期間(τ h)的時間，使其由大致50%的電力移至大致80%的電力。
在第9圖中雖然亦已說明，但若使電力增加，即可降低電力電流偏重比率，因此在本圖中的期間(τ h)中，係嘗試一面緩慢增加電力，同時一面緩慢降低電流偏重比率。
此外，為了修復電極形狀，必須在所需期間(τ j)內繼續大致80%的電力，而且在電極形狀形成為過度變形的形狀之前，必須以可進行修復的方式來決定間隔(ti)。記載有前述第12圖中所實測的波形之本發明之一形態的實施例中的具體數值參數的設定如以下所示。
‧燈：額定180W高壓水銀燈
‧電極修復時：額定電力80%
‧定常時：額定電力50%
‧期間(τ i)：600秒
‧期間(τ j)：50秒
‧期間(τ h、τ h’)：3秒
由該等來計算出被供給至放電燈的平均使用電力時，為大概52.3%左右的電力。例如，若為原本50%的電力下的驅動為目的者，若加算電極修復時的電力，乃需要額定電力之2~3%程度的電力。相反地，若將電極修復時的電力設為100%，明亮度會變得急劇變化，平均使用電力亦會增加，無法謂為較佳形態。近年來，省能量成為課題，以該電極修復時的電力值為儘可能不高的電力為宜。
此外，因長期間使用放電燈，會發生構成放電燈的發光管的透明度變差而變黑的現象。此為在構成放電燈的發光管的內面壁附著氣相中的鎢的現象，尤其將低於大概額定電力的60%的低電力供給至放電燈時，發光管的內面壁的溫度不易充分上升，因此結果，當氣相中的鎢觸碰到發光管時，會變得易於凝固而附著。但是，假設一旦鎢附著後，藉由對放電燈再次投入高電力來提高發光管之內面壁的溫度而可使其再次蒸發。因此，如本圖所示，藉由定期地投入高於50%的電力，不僅電極形狀的補修，亦可獲得減少前述鎢的附著量而確保放電燈的透明度的次要優點。其中，在此具代表性地進行50%亮燈時的說明，但是即使 在該電力值以外的情形下，當然亦可藉由進行切換成高於任意設定的調光電力亮燈模式中的電力的第2電力的控制，而得電極修復功能。
第13圖(a)係簡化顯示對高壓放電燈之電流波形之實施例之一形態的時序圖、(b)係簡化顯示高壓放電燈之電極的圖。
如之前第11圖(b)所示，形成為非對稱電極形狀的要因為電流波形呈非對稱的波形。以將其改善之另一實施例而言，可提出使成為非對稱的極性反轉的方式。藉此，可減輕電極(E1、E2)的偏置。在本圖中係顯示在時點(tm)，將非對稱電流波形的極性作反轉的態樣。進行該反轉的動作亦可按每數秒來實施，或者亦可每隔數分鐘來實施。
但是，在電弧安定的側面中，會有以進行該反轉的時點(tm)為切口而限定為極短時間，發生電弧光點移動的現象的情形。
針對該現象，使用第13圖(b)來進一步說明。其中，本圖中的電極(E2)的前端係為說明起見而形成為變形形式者。設為在放電燈進行非對稱波形之極性反轉之前的電弧光點係存在於起點(Ex)者而在以下說明之。在該狀態下進行非對稱波形的極性反轉後，設為電弧光點移至起點(Ex’)者。電弧光點發生的位置係成為熱電子最容易放出的部位，亦即溫度最高、或離相對向電極的距離較短的部位，在電極(E1)係被固定有光點的位置，因此在每次 將非對稱性反轉時，即如本圖所示會發生維持電弧的位置改變的現象。
本發明之高壓放電燈若以被使用在投影機為前提，電弧光點在2個電極間交替移動的現象不可為會在畫質上造成不良影響的位準，但是在本實施例中，即使發生閃光，其亦為極短期者。但是，針對更進一步改善該問題的實施例，於以下詳加說明，如第12圖之說明所示，若使供給至放電燈的電力增加至預定的電力值，電極形狀即被修復，另外放電燈的電弧附加亦由光點模式形成為漫射模式，因此在移至該狀態之後，藉由非對稱的波形的反轉，即可發現解決方法。
接著，關於由調光電力亮燈模式，提高電力而移至定常電力亮燈模式時的留意點加以說明。
一般而言被使用在高壓放電燈的電極主要由鎢所構成，在改善照度壽命特性的目的下，使用99.999%以上之極高純度的鎢。高純度的鎢意指雜質少，且可期待長壽命，但另一方面，由於結晶粒粗大化，因此具有易脆的缺點。尤其前端部係成為極為高溫，因此結晶粒易於粗大化。由於急遽施加熱的應力，因而會產生因熱應力而在結晶粒界間發生破裂等不良情形。因此，必須考慮到隨著設定電力的增加，電流偏重率會緩慢變小。
第14圖係對本發明之放電燈之電流波形之實施例的一形態的簡化時序圖。表示為了修復電極狀態，使逐漸增加設定電力值之過程中屬於本發明之燈電流波形的變化， 使波形由(a)朝向(e)經預定時間改變的態樣。如第12圖之說明所示，為了修復電極形狀，必須緩慢調變電力，例如(a)為表示50%電力時的波形，(e)為表示70%電力時的燈電流波形。在第14圖所示例中，隨著設定電力的增加，電流偏重率緩慢變小，(e)的時點中的電流偏重率係設為100%。此係如第8圖之說明所示藉由設定電力來決定電流偏重比率的上限值(BSTMAX)，因此即使為相同的燈電壓，亦形成為若設定電力值小則電流偏重率增加的控制之故。結果，若使用本發明之燈電流波形，即使電流偏重率為100%、供給電力為大致70%~80%的電力，亦可減低閃光發生而維持安定的電弧放電。
此外雖為理所當然，但是在將電力緩慢減低的情形下，波形係由(e)朝向(a)改變。亦可在使電力設定值改變的過程中，使與該設定電力值各自相對應的區間(τ 1、τ 2)或區間(τ 1)內的頻率在本發明之範圍內變更為最適值。
其中，在80%以上之電力值的情形下，放電燈的電弧附加(arc attachment)亦由光點模式成為漫射模式，因此僅供給非為如習知技術般非對稱的對稱波形，例如50Hz~1000Hz的矩形波即可。
在第14圖中係針對增強電力時來描繪動作波形的變化態樣，但是若電極修復沒有必要性等，則亦可將電力保持為一定，且在維持例如50%的電力的情形下，使電流偏重率慢慢減低。接著在電流偏重率被減低的狀態下，如以 下說明所示，亦可將非對稱波形的極性反轉。
此外，參照第15圖，說明將極性反轉時之波形之例。
第15圖係對本發明之放電燈之電流波形之實施例之一形態之經簡化的時序圖。本圖的波形係表示為了使非對稱的波形極性反轉，而使波形由(a)朝向(i)經預定時間發生變化的態樣。其中，該圖係以例如大致70%程度增加電力時的波形，電流偏重比率係成為100%者，以逐次些微地進行非對稱波形之極性反轉的方式來進行控制者。
若使用本發明之具備有第一期間(τ 1)與第二期間(τ 2)的調光電力亮燈模式的燈電流波形，即使電流偏重率以100%為大致略70%的電力，亦可減低閃光的發生而維持安定的電弧放電，此外，由於形成為電極形狀一面被修復，放電燈的電弧附加亦一面另外由光點模式成為漫射模式，因此無須在意起點的移動，而可將非對稱的波形反轉。亦即，可將設定電力儘可能地以接近50%的電力位準修復電極形狀，並且同時將非對稱波形的極性反轉。
此時係將第15圖的(a)的狀態維持數秒，之後，經過大概數秒而到達至(i)，維持數秒(i)的狀態。尤其將(a)(i)的波形維持數秒的目的為若電流(I1a、I1b)設為相同，由於為非對稱的電流波形，因此僅有單側的電極成為陽極動作的時間可拉長，結果，具有僅在其中一方電極集中熱的效果，此時可將各電極熔融且修復之故。因此，藉由將(a)至(i)的狀態維持數秒鐘，可以對兩方電極為大致70% 的電力來實現電極的修復與非對稱波形的極性反轉。
此外，在第12圖之說明中，係將修復電極形狀時的電力值設為80%程度的電力且為對稱的電流，但是確認出藉由使用本發明之波形，即使在降低至70%的情形下，亦可得與電極修復狀態亦為現狀的80%時相同的結果，而且藉由減低至70%，前述平均電力使用量亦會減低。更進一步而言，若可以50%附近的電力來修復電極形狀，則不在此限，此外，亦可在電極的形狀成為變形形狀之前，積極地如本圖所示將非對稱波形的極性進行切換。
接著，針對由定常電力亮燈模式移至調光電力亮燈模式時的電力，列舉一例。
第16圖係將高壓放電燈的電力由100%移至50%時之簡化時序圖。額定電力的狀態下，電極前端的形狀係有變粗的傾向，例如若以80%程度的電力進行驅動時，如第11圖(c)之說明所示，僅有電極前端的更為前端部分被熔融，前端形成為細的突起形狀已為人所知，為利用該現象者。在本圖中係針對由額定電力移至50%電力時的實施例予以顯示者，並非為由額定電力立即移至50%之電力者，而是暫時使屬於中間之例如前述的80%或70%的電力經由期間(tg)的時間而移至目的的50%的電力。
如上所示以經由被任意設定成比定常電力亮燈模式亮燈時中的電力值為低、比調光電力亮燈模式亮燈時中的電力值為高的電力(第2電力)的方式來控制電力，藉此使電極前端的形狀陡尖(sharp)，而可減低起點移動的範 圍，因此即使在對50%電力的切換瞬後，亦可更進一步減低閃光的發生。
其中，在上述實施例之說明之中，係使用50%、70%、80%等值作為在各亮燈模式之間被保持為中間的第2電力的設定的值而具體說明，但是關於該等值，並非為此限，為藉由使用所使用的燈的實驗或計算所求出的值，經調整而在調整為最適值之後再予以設定者。
在上述說明之中，係關於使調光電力亮燈模式中的極性適時反轉而達成修復的技術來進行說明。電極的形狀係在藉由該方法所為之修復的前後，形狀呈現稍微不同，因此在修復現象的開始時期與結束時期、且在其轉移中，對在該修復為所需的電極施加負荷者，最好隨時按照其電極狀態來作適當調整。此外，當形狀偏移大而需要大幅修復時，最好以電極的熱負荷較高的亮燈波形使其亮燈，電極形狀的修復一結束，熱負荷係保留在所需最小限度，而以重視整形力的波形來使其亮燈。如上所示之被預測需要作電極形狀的大幅修復時，在考慮到電極的規格等之後，預先備妥2種類以上的亮燈波形，根據燈的亮燈狀態(亮燈履歷)作適當選擇，加以組合而使其亮燈，藉此可將電極形狀修復成更為所預期者。
關於在選擇調光電力亮燈模式中的2種類以上的波形來進行驅動時的波形的實施例及其效果加以說明。
第17圖係本發明之說明圖，說明選擇不同的複數電流波形，加以組合而亮燈時的電極前端部分的狀態圖。
如第17圖(a)的電極前端的二次突起22a’所示，電極形狀的變形以由電極軸中心偏移的方式發生時，藉由加長亮燈波形的極性反轉周期，如第17圖(c)的電極前端的二次突起22a-1所示，可將電極前端的熔融範圍修正為電極軸中心。其理由係被推測為基於在電極成為陽極的相中，電子衝撞電極而被輸入熱量的能量擴散長會擴大，藉此使電極表面由廣範圍大致均一地熔融或蒸發之故。
此外，經蒸發之作為電極材料的鎢在被取入電弧之後，在電弧中形成為電漿，經離子化的鎢被電性拉引，而凝聚在以電極中的電弧接觸位置為中心的範圍，形成電極之前端突起之一部分。該凝聚範圍雖依存於亮燈波形之極性反轉周期而予以限定，但是此時，電極前端形狀如第17圖(b)之二次突起22a’-1般發生彎曲變形，電弧所接位置不在所希望的位置、大概電極軸中心的狀態下，引起如第17圖(b)的二次突起22a’-2所示助長彎曲變形的問題。
亦即，關於電極形狀的修復、整形，首先如第17圖(c)之二次突起22a-1所示加寬熔融蒸發範圍，在電極軸中心使熔融形狀整齊，然後，藉由限定氣相中之鎢的凝聚範圍，如第17圖(d)之二次突起22a-2所示使由電極軸偏離較少的電極前端突起成長，而可修復形狀。
此外，適度分配而連續性或定期性反覆該製程，可在長期間達成電極形狀的安定維持。
在此，在本發明中，將一面維持偏重時電流值一面切換波形的技術，參照第10圖加以說明。
如第10圖中之說明所示，在燈電流波形中，表示以將第一期間(τ 1)所形成的高頻與第二期間(τ 2)所形成的低頻加以組合所成的1成組的期間(τ K)為單位的波形者，在此存在有予以偏重的區間(H)與未予以偏重的區間(L)。在本發明中，係將該予以偏重的區間(H)的全期間(τ I1a)與未予以偏重的區間(L)的全期間(τ I1b)的比率設為相同而切換成波形即可。
如前所述，若使用微電腦或DSP而受到控制時，首先取得燈電壓，由預先設定的電力值除以所取得的燈電壓，藉此計算出所希望的目標燈電流值，必須計算偏重時的電流值(I1a)與非偏重時的電流值(I1b)。燈電壓係隨著時間而時時在變化，因此必須經常進行本運算處理。
在調光電力亮燈模式中，即使以將對高壓放電燈的電力設為一定的條件，若進行波形的切換，當然亦必須要有再次的運算處理。在切換波形的瞬後即進行運算，由於使其反映實際波形會變得來不及，因此必須事先使前述運算完成。但是，在進行現在正被選擇的波形的運算中，必須並行進行供接下來所選擇的波形之用的計算，程式的處理明顯較為困難。
當然，亦可考慮預先進行上述運算，在切換成波形的瞬間切換偏重時的電流值(I1a)與非偏重時的電流值(I1b)。但是，藉由本發明人等所為之驗證，得知在如上所示之情形下，並無法避免產生閃光或亮點移動。如上所示之發生閃光等的理由係被考慮到因電流值改變，以致 電極前端的局部溫度會發生變化為其要因。此係基於即使以電力呈一致的條件來切換波形，亦會使偏重時的電流值(I1a)發生變化，亦即因波高值發生變化，而使電極前端的到達溫度亦大幅改變，結果使得例如小的突起瞬時熔融、或起點的溫度點發生變化所致。
此外，當以增加偏重時的電流值(I1a)的方式使其產生變化時，在其瞬間，由於高壓放電燈的平均電壓亦不會變化成那樣程度，因此在該瞬間，電力會變高。因此，亮度係在一瞬間上升，結果會有被視認為光的變動的情形。
在如投影機般的畫像裝置中，如上所示之亮度的變動絕非為理想者。
第18圖係顯示以對本發明之高壓放電燈之電流波形所選擇的2個波形之實施例之一形態的簡化時序圖。第18圖(a)(b)係顯示預先備妥的2個電流波形。在波形的兩者中，第一期間(τ 1)、第二期間(τ 2)、及1成組期間(τ K)由不同的波形所構成。在此，若以電流波形(a)中予以偏重的區間(H)與未予以偏重的區間(L)的個數來看，H的個數為4個，L的個數為10個。若將其以比率表示，則成為H：L=4：10。
另一方面，若以波形(b)中表示偏重的區間(H)與未進行偏重的區間(L)的個數來看，H的個數為2個，L的個數為5個。由於H：L=2：5，亦即此係與前述4：10同義。
在此，若將予以偏重的區間(H)中的合計期間設為期間(τ I1a)，將未予以偏重的區間(L)中的合計期間設為期間(τ I1b)，則電流值(I1a)與電流值(I1b)係由下列數式所求出。
(式5)平均目標電流值={I1a×τ I1a+I1b×τ I1b}/τ K
(式6)I1a=I1b×電流偏重率
(式7)平均目標電流值=設定電力值/燈電壓值
藉此，若設定電力值相同，1成組期間(τ K)內被供給電流值(I1a)的全期間(τ I1a)與被供給電流值(I1b)的全期間(τ I1b)的比率相同，當然可謂為電流值(I1a)與電流值(I1b)的值為相同。因此，上述例中的2個電流波形中，兩者約為H：L=4：10，因此兩者中的電流值(I1a)與電流值(I1b)的值為相同。
相反地，由式(5)亦可知若予以偏重的區間(H)與未予以偏重的區間(L)的數量比率在2個波形之間不同，電流值(I1a)與電流值(I1b)即在2個波形成為不同的值。
如上所示，藉由使被供給電流值(I1a)的全期間(τ I1a)與被供給電流值(I1b)的全期間(τ I1b)的比率為相同，變得不需要高速進行再次的運算處理，並行進行供接下來選擇的波形之用的計算亦變得不需要。接著，在供給電力為相同的狀態下，可一面維持電流值(I1a、I1b)，一面實現波形的切換，因此可減低瞬間電力的變動。
其中，為方便說明起見，關於本圖中予以偏重的區間(H)與未予以偏重的區間(L)，形成為以期間(τ N)為基準的數量單位的整數倍加以說明，但是並非必定為此限，如前所述，若時間上的比率為大致相同，則可設定為任意值。
此外，在本圖中，雖利用予以偏重的區間(H)的個數為4個、未予以偏重的區間(L)的個數為10個的電流波形(a)、與區間(H)的個數為2個、區間(L)的個數為5個的電流波形(b)作比較，但是即使為區間(H)的個數與區間(L)的個數未改變而僅改變基準的期間(τ N)者，亦即使頻率改變者，亦如前所述，時間上的比率為相同。
如上所示，即使將前述運算處理未與切換時序同步進行，亦可採用原本的計算值，則不會使控制程式變得更複雜，此外，可一面將來自高壓放電燈的光輸出的變動抑制為最小限度，一面使波形的切換成為可能，而可享有本發明之優點。
此外，關於將第一期間(τ 1)與第二期間(τ 2)加以合計的1成組期間(τ K)的設定加以補充說明。若將本發明之電流波形供給至高壓放電燈，即以前述1成組期間(τ K)的頻率，亦即1/τ k使光發生變動。人類可視認光的變動的感度係取決於頻率，其峰值頻率大概為8Hz~10Hz程度。因此，必須使前述1/τ K至少大於該等頻率。
更進一步而言，在搭載於使用液晶面板的資料投影機的高壓放電燈的情形下，由於液晶面板的畫像更新率(refresh rate)為大致60Hz，因此必須以不會干涉本發明之波形的1/τ K的頻率的方式予以選擇。較佳為1/τ K的值係在60Hz更上離25Hz程度的頻率、亦即以1/τ K而言係在85Hz以上予以設定為宜。
在此，在調光電力亮燈模式中，當選擇2種類以上的波形來進行驅動時，針對該波形的選擇方法加以說明。
為了使燈的壽命特性提升，維持燈的電極間距離乃極為重要。可最為簡單有效地判斷燈的電極間距離在目前變得如何，即在於對燈電壓(或燈電流)進行檢測。燈的電極間距離係具有與燈電壓(或燈電流)呈強相關關係。換言之，燈電壓係用以觀察燈的電極間距離的最為簡單且有效的判斷材料。
若燈電壓較低，亦即電極間距離較短，以積極地選擇加大電極間距離的波形而使燈電壓上升為宜。
相對於此，若燈電壓較高，亦即電極間距離較長，則以積極地選擇縮短電極間距離的波形而藉此使燈電壓降低為宜。
亦即，藉由以燈電壓的變化為基點來選擇驅動波形，可使其維持在任意的燈電壓(換言之為任意的電極間距離)。
參照第19圖、第20圖，顯示藉由燈電壓的變化來選擇2種類或3種類驅動波形之一例。
第19圖中，在(a)中，燈電壓較低時，係將(b)中的期間τ k的波形持續作選擇至成為所希望的燈電壓值Va為止。在到達所希望的燈電壓值Va之後，選擇期間τ k’的波形，持續作選擇至燈電壓再度下降為止。之後，若燈電壓下降至所希望的燈電壓Va為止，則再度選擇期間τ k的波形。
在此，若在以期間τ k’所示波形選擇後，燈電壓未下降，亦即如第20圖(a)所示般上升時，係另外選擇圖中b的期間τ k”的波形而使電壓下降。
其中，第19圖(b)及第20圖(b)所示者，係以並非為相似形的2種類的波形組合來進行說明，惟當然以相似形的2種波形組合來實施，亦可得同樣效果。
藉由進行如前所述的波形的選擇，可使燈電壓維持在所希望的值。換言之，可維持所希望的電極間距離，結果，可對燈的壽命特性的提升帶來效果。
將本實施例之一例顯示如下。其中，下述的數值例係與第19圖中所示時序圖的亮燈條件相一致者。
‧燈：額定180W
‧τ k：10.8ms τ k’：8.3ms
‧Va：80V
接著選擇2種類以上的波形來進行驅動時，針對藉由亮燈經過時間所致之驅動波形的選擇方法，使用圖示加以說明。
第21圖、第22圖係顯示說明本發明之其他實施形態 之(a)頻率的波形、(b)電流波形之一例的圖。
在此顯示不依存燈的各特性，依亮燈模式的經過時間，來選擇2種以上的波形。在此，同圖(a)的縱軸係表示期間τ k或τ k’中的期間τ、τ’的頻率fb、fa者，fb為1/(τ×2)、fa為1/(τ’×2)。
在第21圖中係顯示以較低的頻率fb，使期間τ k的波形持續某期間Tc1的時間，之後，以比較高的頻率fa，使期間τ k’的波形以離散式進行切換，持續某期間Tc2的時間，將該等周期反覆的態樣。
此外，在第22圖中係顯示由屬於較低頻率fb的期間τ k的波形，連續切換至屬於較高頻率fa的期間τ k”’的波形的態樣。
第21圖所示時序圖中，係說明將期間Tc1與Tc2周期反覆，但是亦可以燈電力、電極的大小等，使期間Tc1、Tc2的時間上的比例改變，或並非周期性而是例如由低頻波形朝高頻波形以階段性進行切換。
當然，在第22圖所示時序圖下亦同，亦可進行將2種以上的波形作周期切換，或由低頻波形移至高頻波形、由高頻波形移至低頻波形、或由低頻波形移至高頻波形之後，再次返回至低頻波形等的波形選擇。
在前述中，係針對具備複數電流波形，且藉由適當選擇該電流波形，供予至電極前端的熱擴散長大幅不同的情形加以敘述。例如，若以較為高頻的波形使其亮燈時，熱擴散長較短，僅有電極前端的表層部熔融，因此形成有較 細的突起。相對於此，若以較為低頻的波形使其亮燈時，熱擴散長較長，而會熔融至電極前端的深部為止，因此形成有較粗的突起。
如上所示對電極前端的熔融部供予時間上的變化，藉此可使電極前端部的溫度以時間上改變，結果，可以一定程度控制突起的粗細、大小。藉由控制突起的粗細，可進行以下效果。
若以前述調光電力亮燈模式長時間亮燈，會有突起移動的情形。如上所述，在調光電力亮燈模式下亮燈後，在適當的階段供給電極修復用電力，藉此可抑制突起移動，但是藉由以下說明的方式，發現可更進一步改善。
在此，針對以單一波形在調光電力亮燈模式下持續亮燈時的電極前端形狀，使用第23圖加以說明。第23圖(a)係額定亮燈模式下亮燈時的突起狀態，該圖(b)、(c)係顯示在調光電力亮燈模式下亮燈的情形。在該圖中，E1、E2係表示電極，輔助線P係表示電極的中心軸。其中，W1、W2為調光電力亮燈模式亮燈時的突起。
若調光電力亮燈模式下的亮燈時間變長，形成在電極E1的前端的突起W1係會有由(b)至(c)般由額定亮燈時的突起位置(輔助線P)大幅移動的情形。此係在使用較高頻率的波形而亮燈，屬於所形成的較細突起的情形下被較多確認。本發明人等係確認出僅在740Hz以上的高頻使其亮燈的情形下，突起形成地較細，而且該突起係容易由電極的中心位置移動。
為了抑制如上所示之電極前端的突起(W1)的移動，選擇熱擴散長較長，亦即較為低頻的波形，使其熔融至突起(W1)的深部為止，使其形成突起(W1)不易移動的肥大化突起乃較具有效果。
但是，若保持經肥大化的突起的原狀，會變得難以對突起部供予充分的溫度，而會有亮點移動的情形。根據本發明人等的研究，判明出當以480Hz以下的低頻使其亮燈時，突起較粗而變得不易移動。為了使突起不會以所需以上的程度肥大化，若形成熱擴散長較短、亦即選擇較高頻率的波形，僅使突起的表層面熔融而形成較細突起即可。如上所示，因突起肥大化所發生的亮點移動、及突起變細而由中心部偏移即成為取捨的關係。
根據如上所示之知見，經本發明人等不斷研究的結果，判明出：為了抑制由突起的肥大化所發生的亮點移動、及由於突起變細所發生的突起的移動，首先，在調光電力亮燈模式時以較低頻率的波形使其亮燈，形成不易移動突起根部的粗的突起部，之後，以較高頻率的波形使其亮燈，根部較粗，前端部係藉由使其形成較細的突起部，而得以實現。
亦即，連續性、或離散性反覆2種以上的波形，而且周期性進行前述波形的反覆，藉此可使供予至突起部的溫度周期性變化，而可在不易移動的突起、所謂的突起的安定維持方面帶來效果。
其中，本發明係離散性切換2種以上波形而加以說 明，但是若為連續性切換者，亦可得同樣的效果。將該實施形態之一例顯示如下。其中，下列的數值例係與之前第21圖中所示之時序圖的亮燈條件相一致者。
‧燈 額定 180W
‧波形 τ k 10.8ms τ k’ 8.3ms
‧期間 Tc1 5秒 Tc2 15秒
‧頻率 fa 740Hz fb 480Hz
接著，具體說明藉由燈電壓(或燈電流)選擇出至前述為止所說明之依亮燈經過時間來周期性進行波形選擇的期間的實施例。
至此為止，係針對藉由經過時間而周期性切換2種波形，藉此可抑制突起移動的效果加以說明。此外，針對將燈電壓(或燈電流)作為判斷材料來進行波形的選擇，藉此在電極間距離的維持方面具有效果的情形加以說明。
以下說明的實施例乃是波形選擇係藉由經過時間來周期性進行切換，使其周期性依燈電壓而作改變，藉此可安定維持突起且可對燈的壽命特性的提升帶來效果之例。
第24圖係顯示本發明之其他實施形態之時序圖，(a)係顯示電壓波形、(b)係顯示頻率波形、(c)係顯示電流波形。
在第24圖(a)中，燈電壓為某目標值Va以上時，如該圖(b)所示，選擇頻率不同的2種類波形，如該圖(c)所示將其波形的選擇時間設為期間Tc1、Tc2，且將其作周期反覆。若到達作為目標值的Va，將波形的選擇時間設 為期間Tc3、Tc4，且將其作周期反覆，繼續進行至再度到達作為目標電壓的Va為止。如上所示，波形選擇係藉由經過時間而周期性進行切換，藉由燈電壓使該周期性改變，藉此可對突起的安定維持、燈的壽命特性的提升會帶來效果。
其中，在上述中，係針對選擇2種類以上的波形的期間(模式)在調光電力亮燈模式下呈亮燈的情形加以說明，但是此並非侷限於調光時，即使在供給電極修復用電力而呈亮燈的情形下，亦對上述，亦即半周期期間(τ 0)、前述第一期間(τ 1)及前述第二期間(τ 2)中的至少1個期間，具備有複數個所供給的電流波形，根據其至少1個期間、燈的亮燈狀態，由前述複數電流波形中作選擇，且供給電流，藉此可得更進一步的效果。
以下針對該內容加以說明。
關於電極形狀的修復．整形，首先，取得較寬廣的熔融蒸發範圍，在電極軸中心整理熔融形狀，之後，藉由限定氣相中之鎢的凝聚範圍，可抑制由電極軸發生偏移之使電極前端突起成長、且修復形狀乃極為重要。
藉由供給電極修復用電力，提高對電極的輸入電力，如第17圖(c)所示之二次突起22a-1般，形成為以電極前端的熔融範圍為電極軸中心進行修正，並且使鎢充裕供給至氣相中的狀態。之後，在由電極修復電力移至調光電力亮燈模式時及在移行後的預定期間，在半周期期間(τ 0)、前述第一期間(τ 1)及前述第二期間(τ 2)之中 對至少1個期間，準備複數個所供給的電流波形，在前述至少1個期間中，根據燈的亮燈狀態，由該等複數的電流波形中作選擇而供給電流。
如上所示，將電流波形限定複數氣相中之潤澤的鎢材料的凝聚範圍，而如第17圖(d)所示之二次突起22a-2般可形成對電極軸呈對稱的電極前端突起。結果，可得較高的修復效果。
此外，在本發明中，在電極修復用電力之供給期間中，以使以電流偏重率(I1a/I1b)較高的電極(a)中的陽極相予以輸入的積算電力大於以另一方電極(b)中的陽極相予以輸入的積算電力的方式來進行控制為佳。以下，針對該內容，一面參照第17圖、第14圖，一面加以說明。
若連同亮燈波形一起將電極前端詳加觀察時，突起形狀的變形係較多在接受電流調變率較高的電流(I1a)的電極20a側發生。因此，若鑑於電極修復的效率、效果方面來看，亦以優先修復電極20a為宜，亦即，考慮在電極修復用電力供給時，主要選擇電極20a來施行修復為佳。
但是，在電極修復用電力供給時，在將第一期間(τ 1)與第二期間(τ 2)的比保持為預定的值的狀態下，使電流或電力慢慢上升至電極修復用電力為止時，係形成為經由如第14圖(e)所示之波形，此時，相較於電極20a，反而電極20b的負荷明顯變大。
亦即，若電力上升，前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)雖會降低，但是由於維持第一 期間(τ 1)<第二期間(τ 2)，因此結果會變成第一期間(τ 1)的積算電力<第二期間(τ 2)的積算電力。此時，相較於電流調變率較高之側的電極20a，反而在較低之側的電極20b，優先進行修復較為理想。
原本設定電極修復用電力的意義僅以維持放電燈之電極品質為目的，例如燈情況的亮燈模式。因此，並非為一定必須符合使用者的需求者，因此儘量以電極修復用電力進行亮燈的期間係以限於所需最小限度為宜。
此外，在電極修復時，由於亦多少伴隨著電極的熔融．蒸發，因此由燈的黑化、短壽命的觀點來看，亦以供給電極修復用電力的期間及頻度適度保留為宜。
綜合酌量以上事項，在供給電極修復用電力時，為了更加有效率且有效果，可得以下內容。
亦即，若供給電極修復用電力，在調光電力亮燈模式時，以使電流偏重率(I1a/I1b)較高之側的電極(20a)以陽極相予以輸入的積算電力，大於另一方電極(20b)以陽極相予以輸入的積算電力的方式進行控制，以優先修復該電極(20a)的方式設定供給電力(電流)即可。
以下，參照第25圖、第17圖說明該實施形態。
第25圖係顯示說明本實施形態之電極修復用電力供給時的電流波形，縱軸為電流值、橫軸為時間。其中，將其中一方電極(20a)的電流設為I1a，將另一方電極(20b)的電流設為I1b。
將電極修復用電力，供給期間、其電流波形可具代表性大致分為第25圖(a)~(c)。以各電極(20a、20b)中的陽極相予以輸入的積算電力若為分別以第25圖(a)所示波形時，電極20b大於電極20a△Sb-2，在第25圖(b)中為同等，在第25圖(c)中則電極20b小於電極20a△Sa-2。
在此，供給電極修復用電力之期間在前述第一期間(τ 1)中偏重投入在前述其中一方電極(20a)的電力總和△Sa-2〔A．ms〕的積算、及在前述第二期間(τ 2)中偏重投入在前述另一方電極(20b)的電力總和△Sb-2的積算的關係係滿足以下關係即可。
(式8)∫△Sa-2．dt/∫△Sb-2．dt≦1
藉由上述關係，可更加有效率、有效果地進行電極前端突起形狀的變形較多的電極20a的修復。其中，在此的電力積算係指燈電壓為大致一定，因此即使置換成電流的積算值，亦為同義。
關於該實施例顯示如下。
在使以電極修復用電力進行亮燈的期間中的亮燈波形，如第15圖(a)~(i)所示慢慢移行時，如先前之說明(第50頁第3段)所示，亦可以預定的波形、例如第15圖(i)維持數秒鐘。此外，在短時間內完成實施如第15圖(a)~(d)(亦即第25圖(a))所示之波形，若在移至如第15圖(f)~(i)(亦即第25圖(c))所示之波形的階段耗費時間，則亦可使其連續移行。
亦即，在供給電極修復用電力的期間中，當將實施第 25圖(a)之波形的期間與實施該圖(c)之波形的期間作比較時，藉由更長實施該圖(c)之波形實施期間，可使其滿足上述關係式(式8)。
關於當由定常電力亮燈模式移至調光電力亮燈模式時，暫時經由比定常電力亮燈模式亮燈時中的電力值為更低、比調光電力亮燈模式亮燈時中的電力值為更高的電力之例，業已進行說明。
在此，相反地，關於由調光電力亮燈模式移至其他模式的方式，使用第26圖加以說明。
第26圖係由調光電力亮燈模式移至定常電力亮燈模式時的簡化電力及其時序圖。若將本發明之調光電力模式以被使用在投影機為前提，必須亦可由預定的調光電力亮燈模式的狀態移至其他亮燈模式(例如定常電力亮燈模式)。
當以本發明之調光電力模式繼續使放電燈亮燈時，放電燈中的電極前端的突起形狀係如前所述會有成為變形形狀的可能性。若形成為如上所示之狀態時，採用由比上述調光電力亮燈模式中的電力為更高的電力值所構成的電極修復用電力來驅動放電燈，藉此可修復電極形狀。但是，若為藉由可預料到修復成與電極修復用電力同等或為其以上的效果的電力所為之亮燈模式、例如定常電力亮燈模式，若為非常高的電力，可照原樣直接移行。但是，在移至修復效果比電極修復用電力為低的亮燈模式(例如為比電極修復用電力為更低的電力、調光時的設定電力值不同 的其他調光亮燈電力模式、定常電力亮燈模式，較低的電力模式等)時，以暫時經由可修復電極形狀的電力值或可期待修復的電力值在預定的期間(th)的時間為宜。
在本圖中係顯示由額定電力50%程度的調光電力模式，將前述電極修復用電力經由預定的期間(th)，在定常電力亮燈模式之中移至較低電力(額定電力的大致75%)之例。電極修復用電力供給時的波形係如前所述，藉由將低頻的極性以單方向在預定的期間加以固定，來選擇已特化為修復電極的波形。本實施例之電極修復用電力雖為低於75%的70%的電力，但是選擇電極修復效果較高的波形。在本圖中係將電極修復用電力設為電力70%的電力，但是並非為此限，若經由可預料修復效果的亮燈模式之後再移至其他模式即可。在該涵義中，以可期待修復功能的電力而言，必須要有至少高於調光電力模式的電力。而且在本圖中係記載在瞬時移至各模式，但是亦可以修復電極形狀的方式，階段式或連續式移行。
假設在電極呈變形形狀的狀態下，若移至為比電極修復用電力為更低的電力或定常電力亮燈模式且為本發明之未進行偏重之電流波形而以稍低的電力予以設定的模式(例如75%)時，由於放電燈的電弧亮點無法安定，因此會發生亮點移動或閃光。因此，在將可預料修復成與電極修復用電力供給時為同等或其以上的效果的亮燈模式經由預定的時間之後，再移至其他電力，藉此在使突起的形狀安定後，再移至其他亮燈模式，因此可預先解決該等問 題。
其中，電極修復用電力並不一定為規定電力值者，亦可在移至其他模式(高於調光電力亮燈模式的電力)之後，選擇僅在預定的期間使其作電極修復的波形形狀來進行切換。亦可例如在被指示移至其他亮燈模式時，立即移至該所被指定的電力，在移行瞬後，選擇在電極形狀被修復為止的時間、電極修復用電力供給時所代表的非對稱的波形，之後以選擇驅動放電燈之一般對象的波形的方式來進行切換。因此，電極修復用電力若為比調光電力亮燈模式為更大的電力值即可，當然亦會有與移行後的其他亮燈模式中的電力值為相同的案例。
至此所說明之中，關於電力之調變或電流波形的切換的控制方式，一面參照第7圖的投影機構成，一面加以補足。由投影機本體所具備的投影機控制部(31)對供電裝置(30)設定電力的指令係藉由例如UART通訊予以送訊。進行該電力設定的指令係例如可將0至100%的區間以例如64階調或128段階來作設定，據此使供電裝置(30)為追隨電力者，在本實施例中，係可將對於高壓放電燈(10)的供給電力及附隨此的電流波形由投影機控制部(31)來控制供電裝置(30)。
另一方面，亦可將該等電力的調變或電流波形的切換控制功能、或其序列功能搭載於供電裝置(30)本身，同樣地可享有本發明之優點。
此外，本說明書中所記載的電路構成係為了說明本發 明之高壓放電燈亮燈裝置的動作或功能、作用，而記載所需最少限度者。因此，根據所說明的電路構成或動作的詳細事項，例如訊號的極性、或具體的電路元件的選擇或追加、省略、或元件取得之便或經濟上的理由的變更等創意方法，係在實際裝置設計時予以完成為前提。本發明之高壓放電燈亮燈裝置之構成並非被限定為本說明書所記載之電路方式者。
1‧‧‧降壓斬波電路
2‧‧‧全橋電路
3‧‧‧啟動電路
4‧‧‧驅動器
5‧‧‧控制部
51‧‧‧驅動訊號發生手段
51a、51b‧‧‧交流訊號發生部
51c‧‧‧非對稱矩形波訊號發生部
51d‧‧‧選擇器
52‧‧‧控制器
52a‧‧‧亮燈動作控制部
52b‧‧‧頻率選擇部
52c‧‧‧電力控制部
10‧‧‧高壓放電燈
11‧‧‧發光部
12‧‧‧密封部
13‧‧‧導電用金屬箔
14‧‧‧外部引線
20‧‧‧電極
20a‧‧‧電極(電流偏重時陽極側電極)
20b‧‧‧電極(電流偏重時陰極側電極)
201‧‧‧球部
202‧‧‧軸部
21‧‧‧突起
21’‧‧‧經變形的突起
22a‧‧‧二次突起
22a’‧‧‧經肥大化的二次突起
30‧‧‧供電裝置
31‧‧‧投影機控制部
31a‧‧‧畫像控制部
31b‧‧‧亮燈控制部
32‧‧‧光調變元件
33‧‧‧放大裝置
34‧‧‧屏幕
35‧‧‧外部裝置
Cx、C2‧‧‧電容器
Dx‧‧‧二極體
Lx‧‧‧電抗器
R1、R2、R3、Rx‧‧‧阻抗
Q1~Q4、Q5、Qx‧‧‧切換元件
T1‧‧‧變壓器
Et‧‧‧輔助電極
VmMIN‧‧‧燈電壓值
VmMAX‧‧‧燈電壓值
BSTMAX‧‧‧上限值
BSTTOP‧‧‧上限值
WmMAX‧‧‧電力值
I1a‧‧‧電流值
I1b‧‧‧電流值
H‧‧‧區間
L‧‧‧區間
τ K‧‧‧期間
τ 0‧‧‧期間
τ h‧‧‧期間
τ j‧‧‧期間
τ i‧‧‧間隔
Tm‧‧‧時點
tg‧‧‧期間
Ex‧‧‧起點
Ex’‧‧‧起點
E1‧‧‧電極
E2‧‧‧電極
W1‧‧‧電極前端
W1‧‧‧電極前端
W3‧‧‧鎢塊
W4‧‧‧電極前端
D1‧‧‧長度
D1’‧‧‧長度
τ 1‧‧‧區間(第1期間)
τ 2‧‧‧區間(第2期間)
第1圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之高壓放電燈之一例的剖面圖。
第2圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之高壓放電燈之電極之一例圖。
第3圖係顯示本發明之實施例之高壓放電燈亮燈裝置之構成圖。
第4圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之被供給至高壓放電燈之電流波形之例圖。
第5圖係顯示使用本發明之高壓放電燈亮燈裝置之被供給至高壓放電燈之電流波形時之電極溫度行為之一例圖。
第6圖係說明本發明之高壓放電燈亮燈裝置之調光電力亮燈模式時的電極突起發生變化的態樣的圖。
第7圖係說明投影機之構成圖。
第8圖係簡化顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之一 實施形態之燈電壓與電流偏重率之關係圖。
第9圖係簡化顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之一實施形態之燈設定電力與電流偏重率之關係圖。
第10圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之對於高壓放電燈的電流波形與電壓波形之一實施形態之簡化時序圖。
第11圖係簡化顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之高壓放電燈之電極形狀的模式圖。
第12圖係本發明之高壓放電燈亮燈裝置之被供給至高壓放電燈的電流波形與電壓波形之一實施形態之簡化時序圖。
第13圖係本發明之高壓放電燈亮燈裝置之被供給至高壓放電燈之電流波形之一實施形態之簡化時序圖與簡化顯示高壓放電燈之電極的圖。
第14圖係本發明之高壓放電燈亮燈裝置之對於高壓放電燈之電流波形之實施例之一形態的簡化時序圖。
第15圖係本發明之高壓放電燈亮燈裝置之對於高壓放電燈之電流波形之實施例之一形態的簡化時序圖。
第16圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之供給至高壓放電燈之電流波形之實施例之一形態的簡化時序圖。
第17圖係說明本發明之高壓放電燈亮燈裝置之選擇複數電流波形加以組合而亮燈時之電極前端部分之狀態的說明圖。
第18圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之以對高壓放電燈的電流波形所選擇的2個波形之實施例之一形態的簡化時序圖。
第19圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之其他實施形態之(a)電壓波形、(b)電流波形的時序圖。
第20圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之其他實施形態之(a)電壓波形、(b)電流波形的時序圖。
第21圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之其他實施形態之(a)頻率波形、(b)電流波形之一例的時序圖。
第22圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置之其他實施形態之(a)頻率波形、(b)電流波形之一例的時序圖。
第23圖係以模式顯示在實驗過程中所得之使用單一電流波形而亮燈時之電極之態樣的說明圖。
第24圖係顯示本發明之其他實施形態之時序圖，(a)係顯示電壓波形，(b)係顯示頻率波形，(c)係顯示電流波形。
第25圖係顯示本發明之高壓放電燈亮燈裝置在電極修復用電力供給時之亮燈波形之一例圖。
第26圖係本發明之高壓放電燈亮燈裝置之由調光電力亮燈模式移至定常電力亮燈模式時之電力波形及其時序圖。
第27圖係顯示習知技術之高壓放電燈亮燈裝置之電極突起發生變形的態樣的說明圖。
第28圖係顯示習知技術之高壓放電燈之電流波形與 電極溫度行為之一例圖。
第29圖係顯示習知技術之高壓放電燈之調光電力亮燈模式時的電流波形與電極溫度行為之一例圖。

Claims (21)

  1. 一種高壓放電燈亮燈裝置，係具備有：在由石英玻璃所構成之放電容器的內部相對向配置有一對電極而成的高壓放電燈；及對該高壓放電燈供給交流電流的供電裝置而成，該高壓放電燈亮燈裝置之特徵為：前述供電裝置係具備有：定常電力亮燈模式、及以低於前述定常電力亮燈模式的電力供給電流的調光電力亮燈模式，且在前述調光電力亮燈模式中，供給具備有第一期間(τ 1)與第二期間(τ 2)所成的矩形波交流者，在前述第一期間(τ 1)中，係供給高頻電流，且以其中一方電極(20a)為陽極相時所流動之平均電流值(I1a)比另一方電極(20b)為陽極相時所流動之平均電流值(I1b)為更高的方式進行供給，在前述第二期間(τ 2)中，係在前述另一方電極(20b)為陽極相的狀態下，以比前述高頻電流的半周期期間(τ 0)為更長的期間，供給比在前述第一期間(τ 1)中其中一方電極(20a)為陽極相時所流動之前述平均電流值(I1a)為更低的電流(I2)。
  2. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述第一期間(τ 1)所供給的前述高頻電流為2周期以上。
  3. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其 中，在前述第一期間(τ 1)中，被供給至前述其中一方電極(20a)之平均電流值(I1a)係被供給至前述另一方電極(20b)的平均電流值(I1b)的100~450%。
  4. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述第一期間(τ 1)中的前述高頻電流的頻率為80Hz以上。
  5. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，在前述第二期間(τ 2)中，並不進行極性的切換。
  6. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，在前述第二期間(τ 2)中，電流被供給至前述另一方電極(20b)的期間，係將在前述第一期間(τ 1)被供給至前述其中一方電極(20a)的高頻電流的半周期期間(τ 0)作整數倍者。
  7. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述第一期間(τ 1)與前述第二期間(τ 2)的和(τ 1+τ 2)為25〔ms〕以下。
  8. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，將前述第一期間(τ 1)除以前述第二期間(τ 2)所得的值(τ 1/τ 2)為0.2~10.5的範圍。
  9. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，在前述第一期間(τ 1)中偏重投入在前述其中一方電極(20a)的電力總和△Sa〔A．ms〕、與在前述第二期間(τ 2)中偏重投入在前述另一方電極(20b)的電力總和△Sb的關係係滿足以下關係： 0.27≦△Sa/△Sb≦10.5。
  10. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係具備有：可切換在前述第一期間(τ 1)所供給的高頻電流及在前述第二期間(τ 2)所供給的電流的極性的切換手段。
  11. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，藉由燈電壓、燈電流或燈電力，來改變前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)。
  12. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，在前述供電裝置係在前述調光電力亮燈模式下，具備有複數個：對半周期期間(τ 0)、第一期間(τ 1)及第二期間(τ 2)之中的至少1個期間所供給的電流波形，前述供電裝置係根據燈的亮燈狀態，由該等的波形中作選擇而供給電流。
  13. 如申請專利範圍第1項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係在每次調光電力亮燈模式經過一定時間時，在一定期間切換成比該調光電力亮燈模式中的電力為更高的電極修復用電力。
  14. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係供給比前述定常電力亮燈模式中的電力為更低的電力來作為前述電極修復用電力。
  15. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係在供給有前述電極修復用電力的期 間，由調光電力亮燈模式的電力使電力慢慢上升至前述電極修復用電力，並且降低前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)，在一定期間保持前述電極修復用電力，之後，以由前述電極修復用電力使電力慢慢下降至調光電力亮燈模式的電力，並且慢慢提升前述第一期間(τ 1)中的波形的電流偏重率(I1a/I1b)的方式進行控制。
  16. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係在前述電極修復用電力被供給的期間，以慢慢變整前述第二期間(τ 2)之半周期期間的方式進行控制。
  17. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係在前述電極修復用電力供給後，使調光電力亮燈模式中的第二期間(τ 2)所供給的電極的極性反轉。
  18. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，在前述供電裝置係具備複數個：在前述調光電力亮燈模式及/或前述電極修復用電力被供給的期間，對半周期期間(τ 0)、第一期間(τ 1)及第二期間(τ 2)之中的至少1個期間所供給的電流波形，前述供電裝置係根據燈的亮燈狀態，由該等的波形作 選擇而供給電流。
  19. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係以電極修復用電力供給後，移至前述調光電力亮燈模式時及/或前述調光電力亮燈模式移行後的預定的期間、前述調光電力亮燈模式的期間中的半周期期間(τ 0)、第一期間(τ 1)及第二期間(τ 2)之中的任一期間(τ 0、τ 1或τ 2)，比與該期間(τ 0、τ 1或τ 2)相對應的電極修復用電力供給時的該期間(τ 0、τ 1或τ 2)為更短的方式進行控制。
  20. 如申請專利範圍第13項之高壓放電燈亮燈裝置，其中，前述供電裝置係在前述電極修復用電力供給期間中，以使電流偏重率(I1a/I1b)較高的電極中以陽極相予以輸入的積算電力，大於另一方電極中以陽極相予以輸入的積算電力的方式進行控制。
  21. 一種投影機，其特徵為：具備有：如申請專利範圍第1項至第20項中任一項之高壓放電燈亮燈裝置；控制部，具備有：將畫像訊號進行處理的畫像控制部、及將前述高壓放電燈的亮燈進行控制的亮燈控制部；光調變元件；及放大裝置。
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