(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２ｍｍ以下の間隔で対向配置され、この放電容器に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、
この高圧放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とから構成され、該高圧放電ランプの一対の電極が上下方向になるように垂直配置された状態で点灯されるランプ点灯装置において、
上記給電装置は、該ランプへ入力される電流値Ｉに対して、上側電極の陽極比率［ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）］が以下の式を満たす交流電流をランプに供給してランプを点灯させる
ことを特徴とするランプ点灯装置。
１−０．６５／（Ｉ／Ｖ１）≦（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））≦０．４５／（Ｉ／Ｖ２）
Ｖ１：下側電極の体積（ｍｍ３）
Ｖ２：上側電極の体積（ｍｍ３）
Ｉ：ランプ電流（Ａ）
ｔａ：上側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
ｔｃ：下側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
【請求項２】
放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２ｍｍ以下の間隔で対向配置され、この放電容器に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、
この高圧放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とから構成され、該高圧放電ランプは、一対の電極が上下方向になるように垂直配置された状態で点灯されるランプ点灯装置において、
上記給電装置を制御する制御部と、該ランプに入力される電流値Ｉを検出する電流検出手段を備え、
該制御部は、上記電流検出手段により検出された該ランプへ入力される電流値Ｉに応じて、上記ランプに供給される交流電流の上側電極の陽極比率［ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）］が、以下の式を満たすように制御する
ことを特徴とするランプ点灯装置。
１−０．６５／（Ｉ／Ｖ１）≦（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））≦０．４５／（Ｉ／Ｖ２）
Ｖ１：下側電極の体積（ｍｍ３）
Ｖ２：上側電極の体積（ｍｍ３）
Ｉ：ランプ電流（Ａ）
ｔａ：上側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
ｔｃ：下側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入された高圧放電ランプを備えたランプ点灯装置に関し、プロジェクタ装置や露光装置に用いられるランプ点灯装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ装置や露光装置に用いられる光源装置として、従来から例えば特許文献１〜３に記載のものが知られている。
特許文献１には、プロジェクタ装置に用いられる水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入された高圧放電ランプの点灯装置について記載されている。
図８（ａ）は、特許文献１に開示されるランプの構成例を示す図である。放電ランプ８００は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光管８１０を有する。この発光管８１０の中には一対の電極８２０，８３０が２ｍｍ以下の間隔で対向配置している。また、発光管８１０の両端部には封止部８１２が形成される。この封止部８１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔８４１，８４２が気密に埋設される。金属箔８４１，８４２の一端には電極８２０，８３０の軸部が接合しており、また、金属箔８４１，８４２の他端には外部リード８５１，８５２が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。
発光管８１０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、０．２ｍｇ／ｍｍ３以上封入されている。
【０００３】
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。
電極８２０，８３０の先端には、ランプの点灯に伴い、突起８２１，８３１が形成される。電極先端に突起を形成することにより、突起を起点としたアークが形成され放電ランプの点灯を安定させることができる。
図８（ｂ）は上記特許文献１において、ランプに供給される電流波形の一例を示す図であり、縦軸は電流値、横軸は時間を表す。
同図に示すように、上記放電ランプの電流波形は、定常周波数で駆動される中で、間欠的に当該定常周波数より低い低周波数が挿入される。このように、低周波数点灯を定常周波数点灯の中に周期的に挿入することで、放電ランプの電極に余計な突起が形成されるのを防止し、本来必要となるべき突起を形成させることができる。
【０００４】
特許文献２には、水銀が０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上封入された高圧放電ランプにおいて、投入電力を変更して調光することが記載されている（特許文献２の段落００１５の記載参照）。また、特許文献３には、１５０ｍｇ／ｃｍ３（＝０．１５ｍｇ／ｍｍ３）を越える水銀が封入された高圧放電ランプを露光用に用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−０５９７９０
【特許文献２】特開２００２−０５０２０２
【特許文献３】特開２００６−３４４３８３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記高圧放電ランプは、上記したようにプロジェクタ装置や露光装置に用いられているが、次のような問題点を有している。
（１）特許文献１に記載される突起を有するランプは、プロジェクタ用に用いられており、例えば、特許文献２に記載されるように投入電力を変更することで調光することができる。
このように突起を有するランプを水平配置した状態（ランプの一対の電極を水平に配置）で光量が増加するように調光しても、突起がなくなることは無かった。しかし、垂直配置した状態（ランプの一対の電極を上下方向に配置）で光量が増加するように調光すると、上側の電極の突起が無くなる問題が生じた。これは、垂直配置の場合、発光管内の熱対流を受けて上側電極が加熱されるため、上側電極の突起が無くなってしまったものと推測される。
（２）ランプは、点灯を継続すると、溶けて飛散した電極の部材が発光管の内面に付着するなどして、照度が低下していく。このため、高圧放電ランプを露光用に用いる場合、点灯時間が経過し照度が低下すると、入力電流を増加させて光量を増加させ、点灯初期の照度を維持させる必要がある。
このランプとして、特許文献１や２のように突起を有するランプを用いることが考えられるが、突起を有するランプを水平配置した状態で、点灯時間の経過による入力電流の増加を行なっても、突起がなくなることは無かった。しかし、ランプを垂直配置した状態で、点灯時間の経過による照度低下を防ぐために入力電流の増加を行なうと、上側の電極の突起が無くなる問題が生じた。
これは、上記（１）で説明したのと同様、垂直配置の場合、発光管内の熱対流を受けて上側電極が加熱されるため、上側電極の突起が無くなってしまったものと推測される。
【０００７】
以上のように、電極先端に突起を有する高圧放電ランプにおいて、ランプを垂直配置した状態で入力電流を増加させると、上側の電極の突起が無くなるという問題があった。
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、ランプを垂直配置しても、電極の突起が無くなることを抑制することができるランプ点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明においては、上記課題を次のように解決する。
（１）放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２ｍｍ以下の間隔で対向配置され、この放電容器に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、この高圧放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とから構成され、該高圧放電ランプの一対の電極が上下方向になるように垂直配置された状態で点灯されるランプ点灯装置において、上記給電装置は、該ランプへ入力される電流値Ｉに対して、上側電極の陽極比率［ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）］が以下の式を満たす交流電流をランプに供給してランプを点灯させる。
１−０．６５／（Ｉ／Ｖ１）≦（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））≦０．４５／（Ｉ／Ｖ２）
Ｖ１：下側電極の体積（ｍｍ３）
Ｖ２：上側電極の体積（ｍｍ３）
Ｉ：ランプ電流（Ａ）
ｔａ：上側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
ｔｃ：下側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
（２）放電容器内に、先端に突起が形成された一対の電極が２ｍｍ以下の間隔で対向配置され、この放電容器に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンが封入された高圧放電ランプと、この高圧放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置とから構成され、該高圧放電ランプは、一対の電極が上下方向になるように垂直配置された状態で点灯されるランプ点灯装置において、上記給電装置を制御する制御部と、該ランプに入力される電流値Ｉを検出する電流検出手段を備える。
そして、上記制御部は、上記電流検出手段により検出された該ランプへ入力される電流値Ｉに応じて、上記ランプに供給される交流電流の上側電極の陽極比率［ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）］が、以下の式を満たすように制御する。
１−０．６５／（Ｉ／Ｖ１）≦（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））≦０．４５／（Ｉ／Ｖ２）
Ｖ１：下側電極の体積（ｍｍ３）
Ｖ２：上側電極の体積（ｍｍ３）
Ｉ：ランプ電流（Ａ）
ｔａ：上側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
ｔｃ：下側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
【発明の効果】
【０００９】
本発明においては、以下の効果を得ることができる。
（１）上側電極が陽極動作する時間をｔａとし、下側電極が陽極動作する時間をｔｃとし、ランプに流れる電流の上側電極の陽極比率を（ｔａ／ｔａ＋ｔｃ）としたとき、ランプ電流の大きさに対して、上記高圧放電ランプの上記上側電極陽極比率を、上側の電極の突起と下側の電極の突起が共に損失しない値に設定してランプを点灯させるようにしたので、ランプを垂直配置しても、ランプの上側電極及び下側電極の突起が無くなることを防ぎランプを安定に点灯させることができる。
（２）給電装置を制御する制御部と、該ランプに入力される電流値Ｉを検出する電流検出手段を設け、ランプ電流Ｉに対して上側電極陽極比率（ｔａ／ｔａ＋ｔｃ）を前記式満たすように制御することにより、ランプへの投入電力を変更した場合でも、ランプの上側電極及び下側電極の突起の損失を防ぐことができ、垂直配置されたランプを常に安定に点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施例のランプ点灯装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例のランプ点灯装置に具備される高圧放電ランプの説明図である。
【図３】本発明においてランプに供給される電流波形の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施例のランプ点灯装置の制御部に設けられるテーブルの一例を示す図である。
【図５】制御部による制御動作の一例を説明する図である。
【図６】実験結果をグラフ上にプロットして示した図である。
【図７】実験結果である具体的な数値を示す図である。
【図８】従来例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施例のランプ点灯装置１００の装置構成を示すブロック図である。
本発明のランプ点灯装置１００は、１００Ｖの商用交流電源が供給される給電装置１０と、該給電装置から交流電力が供給される高圧放電ランプ２０（以下、単にランプ２０ともいう）から構成される。該ランプ２０は一対の電極が上下方向（垂直方向）になるように配置されている。
給電装置１０は、例えば１００Ｖの商用交流電圧を２７０Ｖの直流に変換するＤＣ電源と、この直流電圧を所望の電圧（例えば７０Ｖ）に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１２と、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が出力する直流電圧を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ１３と、ランプ２０の点灯時に高電圧を発生する高圧発生器１４を備える。
上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、例えば、チョッパ回路等から構成され、制御部１５の出力に応じて上記チョッパ回路のスイッチング素子を所定のオン／オフ比（オン時間とオフ時間の比）で駆動することにより、入力直流電圧をこのオン／オフ比に応じた電圧に降圧する。
上記ＤＣ／ＡＣインバータ１３は、例えば４個のスイッチング素子からなるフルブリッジ回路などから構成され、制御部１５が出力する駆動信号に応じて、上記スイッチング素子を駆動することにより、上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２が出力する直流電圧を矩形波状の交流電圧に変換して出力する。
上記高圧発生器１４は、ランプ点灯時、高電圧をランプ２０に印加することにより放電を開始させる。
【００１２】
また、上記点灯電源１０は、ランプに印加される電圧を検出する電圧検出器１６と、ランプ２０に流れる電流を検出する電流検出器１７とを備え、この検出器１６，１７で検出された電圧、電流は制御部１５に送られる。
制御部１５は、例えばマイクロプロセッサ等の処理装置で構成することができ、電流−陽極比率記憶テーブル１５ａと、演算部１５ｂと、コンバータ駆動部１５ｃと、インバータ駆動部１５ｄを備え、電圧検出器１６、電流検出器１７により検出されたランプ電圧、ランプ電流に基づき、演算部１５ｂで駆動信号を生成し、コンバータ駆動部１５ｃ，インバータ駆動部１５ｄにより上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、ＤＣ／ＡＣインバータ１３を制御する。
すなわち、制御部１５は、上記電圧検出器１６により検出されたランプ電圧と、ランプに投入される電力の値から演算部１５ｂにおいて必要なランプ電流を求め、ランプ電流がこの値になるようにコンバータ駆動部１５ｃにより上記ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
【００１３】
また、制御部１５は、上記インバータ駆動部１５ｄにより上記ＤＣ／ＡＣインバータ１３を制御して、ランプ２０に所定の点灯周波数の交流電流を供給しランプを点灯させる。ランプ２０には、予め設定された定常周波数の交流電流が供給されるとともに、後述する図３に示すように所定の周期で、上記定常周波数より周波数が低い低周波の交流電流が挿入される。
さらに、上記制御部１５は、ランプ２０の上側電極の突起を損失させないために、また、下側電極の突起を損失させないために、上記ＤＣ／ＡＣコンバータ１３を制御して、ランプ電流に応じて上側電極が陽極動作する時間ｔａまたは下側電極が陽極動作する時間ｔｃを、後述する式を満たすように制御する。
具体的には、制御部１５の演算部１５ｂは、例えばランプに流れる電流Ｉの値に対応する上側電極の陽極比率（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））を記憶した電流−陽極比率記憶テーブル１５ａを参照して、上記電流検出器１７で検出された電流Ｉに対する上側電極の陽極比率を求め、ランプ２０に入力される交流電流における上側電極の陽極比率が、上記陽極比率になるようにＤＣ／ＡＣコンバータ１３を制御する。
【００１４】
図２に本発明の対象となる高圧放電ランプの一例を示す。
高圧放電ランプ２０は、前記図８（ａ）に示したように、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光管２１１を有する。この発光管２１１の中には一対の電極２２０，２３０が２ｍｍ以下の間隔で対向配置している。また、発光管２１１の両端部には封止部２１２が形成される。この封止部２１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔２４１が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔２４１の一端には電極２２０，２３０の軸部が接合しており、また、金属箔２４１の他端には外部リード２５１が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。
発光管２１１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の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２００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２５０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装置に適した光源を実現できる。
【００１５】
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆる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きわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止をいう作用もある。
放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光管の最大外径９．５ｍｍ、電極間距離１．５ｍｍ、発光管内容積７５ｍｍ３、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗであり交流点灯さ
れる。
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクタ装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請される一方で高い発光光量も要求される。このため、発光管内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。ランプの管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ ／ｍｍ２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ２となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することがプロジェクタ装置やオーバー
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た場合に、演色性の
良い放射光を提供することができる。
【００１６】
電極２２０，２３０の先端（他方の電極に対向する端部）には、ランプの点灯に伴い、突起２２１，２３１が形成される。このような突起２２１，２３１が形成される現象は、必ずしも明らかではないが、以下のように推測できる。
すなわち、ランプ点灯中に電極先端付近の高温部から蒸発したタングステン（電極の構成材料）は、発光管内に存在するハロゲンや残留酸素と結合して、例えばハロゲンがＢｒならＷＢｒ、ＷＢｒ2、ＷＯ、ＷＯ２、ＷＯ２Ｂｒ、ＷＯ２Ｂｒ２などのタングステン化合物として存在する。これら化合物は電極先端付近の気相中の高温部においては分解してタングステン原子または陽イオンとなる。温度拡散（気相中の高温部＝アーク中から、低温部＝電極先端近傍に向かうタングステン原子の拡散）、および、アーク中でタングステン原子が電離して陽イオンになり、陰極動作しているとき電界によって陰極方向へ引き寄せられる（＝ドリフト）ことによって、電極先端付近における気相中のタングステン蒸気密度が高くなり、電極先端に析出し、突起を形成するものと考えられる。
【００１７】
図２（ｂ）は、本発明に係る突起と電極部分を説明するための図である。
本発明における突起２２１，２３１は、対向する電極２２０，２３０の突起に対向するものであって、電極最大外径よりも外径が小さいものを言う。数値例を挙げると、電極２２０，２３０の最大外径Ｌ１は１．６ｍｍであり、突起２２１，２３１の最大外径Ｌ２が０．５ｍｍである。
なお、本発明でいう電極の体積とは、図２（ａ）に示す部分、すなわち、放電容器内に突出する部分の体積である。
【００１８】
次に、本実施例のランプ点灯装置の動作について説明する。
ランプ点灯開始時、給電装置１０は、商用電源１００Ｖの交流をＤＣ電源１１によって例えば２７０Ｖの直流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２によって、所望の電圧の例えば７０Ｖに変換する。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２から入力された直流をＤＣ／ＡＣインバータ１３によって交流に変換し、高圧発生器１４によってランプに高圧をかけて放電を開始させる。ランプ２０の放電が開始すると、高圧発生器１４を用いずに、ＤＣ／ＡＣインバータ１３が出力する交流をランプ２０に入力して点灯させる。
ランプ２０の点灯が開始されると、ランプ２０の電極間における電圧が電圧検出器１６によって検出され、またランプ２０に入力される電流が電流検出器１７によって検出される。
電極の体積が例えば４ｍｍ３のランプを２６０Ｗで点灯させるとき、制御部１５には、ランプ電圧検出器１６により検出されたランプの電極間の電圧値が入力されていることから、制御部１５は、ランプ電圧と上記ランプ電力から必要な入力電流Ｉを演算にて求める。
そして、電流検出器１７により検出された電流が、上記演算で求めた電流Ｉになるように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２を制御する。
【００１９】
また、制御部１５は、ランプ２０の上側電極の突起を損失させないために、且つ、下側電極の突起を損失させないために、ＤＣ／ＡＣインバータ１３を制御して、下記（１）及び式の範囲を満たすように、上側電極が陽極動作する時間ｔａ及び／又は下側電極が陽極動作する時間ｔｃを制御する。
１−０．６５／（Ｉ／Ｖ１）≦（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））≦０．４５／（Ｉ／Ｖ２）
……（１）
ここで、Ｖ１：下側電極の体積（ｍｍ３）、Ｖ２：上側電極の体積（ｍｍ３）、Ｉ：ランプ電流（Ａ）、ｔａ：上側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）、ｔｃ：下側電極が陽極動作する時間（ｍｓｅｃ）
【００２０】
図３に上記ランプ２０に供給される交流電流波形の一例を示す。
図３（ａ）は上側電極の陽極比率（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））が０．５の場合を示し、（ｂ）は上記上側電極の陽極比率が０．３の場合を示す。
ランプ２０は、例えば２２０Ｗから２７５Ｗの間の選択した電力で点灯し、ランプ２０点灯時の基本周波数（定常周波数）は、例えば周波数３５０Ｈｚである。そして、同図に示すように、所定の周期（たとえば０．１秒に一回の周期）で例えば７０Ｈｚの低周波が挿入される。また、ランプは３Ａから３．７Ａの間の選択した電流で点灯する。
制御部１５は、ＤＣ／ＡＣインバータ１３を制御して、ランプに流れる電流Ｉに応じて、図３に示すように、上側電極の陽極比率（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））を制御する。
このため、制御部１５には、前述したように、ランプ電流Ｉに対応する上側電極の陽極比率（ｔａ／ｔａ＋ｔｃ）を記憶したテーブル１５ａを備える。
【００２１】
図４に上記テーブル１５ａの一例を示す、該テーブル１５ａには、同図に示すようにランプ電流Ｉに対する上側電極陽極比率が記憶されており、制御部１５は、該テーブル１５ａを参照して、電流検出器１７により検出され電流値Ｉに応じた上側電極陽極比率を読み出し、上側電極の陽極比率（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））がこの値になるようにＤＣ／ＡＣインバータ１３を制御する。なお、図４は、下側電極の体積Ｖ１と上側電極の体積Ｖ２が共に４ｍｍ３の場合を示している。
例えばランプ電力が２６０Ｗでランプ２０を点灯させるときの入力電流Ｉが３．５Ａであるとき、上記図４のテーブルを参照すると、上側電極の陽極比率は０．４５なので、制御部１５は上側電極の陽極比率は０．４５になるように制御する。
【００２２】
なお、上述では、制御部１５にテーブル１５ａを設ける場合について説明したが、制御部１５の演算部１５ｂで上式（１）を演算し、式（１）満たすように上側電極が陽極動作する時間ｔａ及び／又は下側電極が陽極動作する時間ｔｃを制御するようにしてもよい。
この場合は、制御部１５に、あらかじめ取り付けられたランプ２０の上側電極と下側電極の電極体積Ｖ１，Ｖ２を入力しておき、制御部１５は、上記電極体積Ｖ１，Ｖ２とランプへの入力電流Ｉから上側電極陽極比率（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）の範囲を演算する。
そして、上側電極の陽極比率（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）が（１）式の範囲内にあるかを確認し、上側電極の陽極比率が上記範囲内にあれば、そのまま点灯を行い、範囲内になければ上側電極の陽極比率を変更する。
【００２３】
具体的には、例えば、制御部１５は次のように給電装置１０を制御する。
ランプ点灯開始後、プロジェクタ用途における電力を上げる調光を行なうときや、露光装置における点灯時間経過に伴って電力を上げるときに、給電装置１０はランプ２０への入力電流を上昇させる。
ここで、ランプ２０は、後述するように上下の電極において引き寄せられるタングステン（電極の構成材料）の量がなるべく均一になるようにするため、上側電極陽極比率が０．５に近い値になるように点灯させるのが望ましく、点灯開始時には、上側電極陽極比率は０．５に設定される。
上記のように入力電流Ｉを上昇させると、一対の電極は共に放電による加熱が大きくなるが、特に上側電極が熱対流によって加熱された状態となり、上側電極が損失する可能性がある。
そのため、制御部１５は、電流Ｉが上昇することにより、電流検出器１７から入力される電流値が上昇することを受けて、前記テーブル１５ａを参照して、その電流値が上記（１）式の範囲にあるかの確認を行なう。
電流値が例えば３．５Ａから３．７Ａになったとき、許容される上側電極陽極比率は、０．４４となり、上側電極陽極比率が０．５では許容できなくなる。このため、制御部１５は、上側電極の陽極比率が上記値になるように、ＤＣ／ＡＣインバータ１３を制御してランプを点灯させる。これにより、上側電極の突起が損失することを抑制できる。
【００２４】
上記動作を図５により説明する。図５は、ランプ電流Ｉと上記上側電極の陽極比率の関係を示す図であり、横軸は上側電極の陽極比率、縦軸はランプの入力電流を示し、曲線Ａ、曲線Ｂは前記（１）式により定まる上側電極陽極比率が取りうる値の範囲の境界値を示す。すなわち、上側電極陽極比率は、図５の曲線Ａ，Ｂの下側の領域内（ハッチングされていない領域、許容範囲という）にあるように制御される。
ランプの点灯開始時、図５に示すように、上記上側電極陽極比率は例えば０．５に設定される。ランプ点灯開始後、制御部１５は点灯時間経過に伴って電力を上昇させ、ランプ２０への入力電流を上昇させる。ランプへの電流を上昇させるに際し、制御部１５は前記テーブル１５ａを参照して、電流値に対する上側電極陽極比率（最初は０．５）が、図５の許容範囲内にあるかを確認する。
ランプ２０の電流値を上昇させることにより、上側電極陽極比率が０．５のままでは許容範囲内を超えそうになると、制御部１５は上側電極陽極比率を変更し、上記許容範囲内に入るようにする。すなわち、図５に示すａ点に到達すると、制御部１５は上側電極陽極比率を例えば０．５より小さな値に設定する（図５のｂ点）。そして、さらにランプ２０に入力される電流値Ｉが上昇し、許容範囲内を超えそうになると、すなわち、図５に示すｃ点に到達すると、制御部１５は上側電極陽極比率をさらに小さな値に設定する（図５のｄ点）。以下同様に、制御部１５は、電流値の上昇に従い曲線Ａに沿って上側電極陽極比率を変更していく。
図５に示す例では、上側電極陽極比率が０．４近くのとき電流値Ｉが最大となり、これ以上電流を増加させると許容範囲外となる。
【００２５】
ここで、前記したように、本実施例のランプは、上側電極陽極比率ができるだけ０．５に近い値になるように点灯させるのが望ましいが、以下、その理由について簡単に説明する。
ランプ２０の電極の先端（他方の電極に対向する端部）には、ランプ２０の点灯に伴い、突起が形成される。このような突起が形成される現象は、必ずしも明らかではないが、以下のように推測できる。
すなわち、前記したようにランプ点灯中に電極先端付近の高温部から蒸発したタングステン（電極の構成材料）は、発光管内に存在するハロゲンや残留酸素と結合して、例えばハロゲンがＢｒならＷＢｒ、ＷＢｒ２、ＷＯ、ＷＯ２、ＷＯ２Ｂｒ、ＷＯ２Ｂｒ２などのタングステン化合物として存在する。これら化合物は電極先端付近の気相中の高温部においては分解してタングステン原子または陽イオンとなる。
【００２６】
温度拡散（気相中の高温部＝アーク中から、低温部＝電極先端近傍に向かうタングステン原子の拡散）、および、アーク中でタングステン原子が電離して陽イオンになり、陰極動作しているとき電界によって陰極方向へ引き寄せられる（＝ドリフト）ことによって、電極先端付近における気相中のタングステン蒸気密度が高くなり、電極先端に析出し、突起を形成するものと考えられる。
このとき、上下の電極が陽極として動作する時間を異ならせる、例えば上側陽極時間比率０．４、下側陽極時間比率０．６とすると、つまりは上側陰極時間比率は０．６、下側陰極時間比率は０．４となるので、下側の電極においてタングステン陽イオンが引き寄せられる効果が小さくなる。上側陽極時間比率が前記式（１）の範囲内にあれば突起が消失することは無いが、長期間点灯させた場合に下側電極先端が損耗し電極間距離が広がってしまうことになる。
そこで、上下の電極において引き寄せられるタングステンの量をなるべく均一にするために、突起の潰れない範囲で上側陽極時間比率を０．５に近い値に設定するのが望ましい。
【００２７】
前記式（１）は次のような実験により求めた。以下にその実験について説明する。
実験に用いたランプは、以下の条件である。
発光管は、放電容器は、全長６０ｍｍの石英ガラスからなり、発光管の最大内径が５ｍｍ、発光管の最大外径が１１．５ｍｍ、発光管の内容積が９０ｍｍ３である。
電極の最大外径が１．４ｍｍ、１．５ｍｍ、１．６ｍｍの３種類の電極を用いた。電極の大径部の軸方向の長さ（図２のＬ３）が３．５ｍｍ、電極の全長（突起の先端から箔溶接部までの長さ（図２のＬ４））が８ｍｍであり、電極の放電容器内に突出する部分の体積がそれぞれ約４ｍｍ３、４．５ｍｍ３、５ｍｍ３電極間距離が１．２ｍｍである。発光管内には、０．１７ｍｇ／ｍｍ３の水銀、１３ｋＰａのアルゴンガス、２．１５×１０−４μｍｏｌ／ｍｍ３の臭素を封入した。
ランプは、２２０Ｗから２７５Ｗの間の電力から選択した電力で点灯する。点灯時の基本周波数は３５０Ｈｚで、０．１ｓに一回の周期で７０Ｈｚの低周波が挿入される。電流は３Ａから３．７Ａの間の電流から選択した電流で点灯する。それぞれの電力で１００時間点灯させた後、上下の電極の突起の有無を確認した。この結果を示したのが図７であり、図７の結果をグラフでまとめたのが図６である。
なお、図７（ａ）はランプに投入する電力と、上側電極陽極比率と、電極体積を変えて、上側電極の先端突起が正常であるか異常であるかを観察した結果を示したものであり、図７（ｂ）は同様に、ランプに投入する電力と、上側電極陽極比率と、電極体積を変えて、下側電極の先端突起が正常であるか異常であるかを観察した結果を示したものである。
【００２８】
図６の縦軸は、電極の放電容器内に突出する部分の体積当たりの電流を示しており、横軸は上側電極の陽極比率を示している。なお、上側電極の陽極比率は、上側電極が陽極動作する時間をｔａとし、下側電極が陽極動作する時間をｔｃとし、ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）の式から求めており、図６の横軸における数値は、上側電極の陽極動作時間ｔａと下側電極の陽極動作時間ｔｃとの和が１のときの上側電極の陽極動作時間の数値を示している。
図６（ａ）は、図７（ａ）の結果から、上側電極の突起が損失していない場合は○とし、上側電極の突起が損失した場合は×としている。なお、図６（ａ）及び図７（ａ）では、下側電極の突起の損失は観察していない。
図６（ｂ）は、図７（ｂ）の結果から、下側電極の突起が損失していない場合は○とし、下側電極の突起が損失した場合は×としている。なお、図６（ｂ）及び図７（ｂ）では、上側電極の突起の損失は観察していない。
【００２９】
図６（ａ）を見ると、上側電極の陽極比率が増加する場合と電流量が増加する場合とは、上側電極の突起が損失する傾向にある。これは、垂直配置したランプの場合、上側電極が熱対流を受けて加熱されており、上側電極の陽極比率が増加する場合や上側電極の電流量を増加する場合には、上側電極の加熱量が増えるためと推測される。
図６（ａ）においては、上側電極の突起が損失しない場合○と損失した場合×との間には、境界が存在し、上側電極の突起が損失しない領域として、Ａを定数とした次式（２）のような関数が求められる。
（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））×（Ｉ／Ｖ）≦Ａ……（２）
この定数Ａを図６（ａ）から求め、次式（３）が得られる。
（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））×（Ｉ／Ｖ）≦０．４５……（３）
【００３０】
図６（ｂ）を見ると、上側電極の陽極比率が低下する場合、下側電極の突起が損失する傾向にある。これは、上側電極の陽極比率が低下することは、すなわち下側電極の陽極比率が増加することを意味し、下側電極の陽極比率が増加することに伴って、下側電極が過剰に加熱されることから、下側電極の突起が損失してしまったものと推測される。また、上側電極の陽極比率が０．４以下であるときに、電流量が増加する場合、下側電極が損失する傾向にある。これは、下側で極の陽極比率が増加した状態で、電流量が増加することによって、下側電極が加熱されて、下側電極の突起が損失してしまったものと推測される。
図６（ｂ）においては、下側電極の突起が損失しない場合○と損失する場合×との間には、境界が存在し、下側電極の突起が損失しない領域として、Ａ’を定数とした次式（４）のような関数が求められる。
（ｔｃ／（ｔａ＋ｔｃ））×（Ｉ／Ｖ）≦Ａ’……（４）
この定数Ａ’を図６（ａ）から求め、次式（５）が得られる。
（ｔｃ／（ｔａ＋ｔｃ））×（Ｉ／Ｖ）
＝（１−（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ）））×（Ｉ／Ｖ）≦０．６５……（５）
ここで、（５）式は、（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））＋（ｔｃ／（ｔａ＋ｔｃ））＝１が成り立つことから導かれたものである。
【００３１】
上下の電極の体積が等しい場合、（３）式及び（５）から、次の（６）が求められる。
１−０．６５／（Ｉ／Ｖ）≦（ｔａ／（ｔａ＋ｔｃ））≦０．４５／（Ｉ／Ｖ）…（６）
なお、上記では、上側電極と下側電極の体積が等しいとしたが、下側電極の体積をＶ１、上側電極の体積をＶ２とし、上記（６）式の左辺のＶをＶ１とし、右辺のＶをＶ２とすることで、前記（１）式が得られる。
従って、この（１）式を満たす場合、上側電極の突起と下側電極の突起のいずれの突起も損失すること抑制することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１０      給電装置
１１      ＤＣ電源
１２      ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３      ＤＣ／ＡＣインバータ
１４      高圧発生器
１５      制御部
１５ａ    テーブル
１６      電圧検出器
１７      電流検出器
２０      高圧放電ランプ
１００      ランプ点灯装置
２１０      放電容器
２１１      発光管
２１２      封止部
２２０      上側電極
２２１      突起
２３０      下側電極
２３１      突起
２４１，２４２  金属箔
２５１，２５２  外部リード
８００      高圧放電ランプ
８１０      放電容器
８１１      発光管
８１２      封止部
８２０      一方の電極
８２１      突起
８３０      他方の電極
８３１      突起
８４１，８４２  金属箔
８５１，８５２  外部リード
Ｌ１        電極の最大外径
Ｌ２        突起の最大外径
【図１】
0005593733.tif 000002
【図２】
0005593733.tif 000003
【図３】
0005593733.tif 000004
【図４】
0005593733.tif 000005
【図５】
0005593733.tif 000006
【図６】
0005593733.tif 000007
【図７】
0005593733.tif 000008
【図８】
0005593733.tif 000009