(57)【要約】  主に投影の用途で使用される超高圧ショートアーク水銀放電ランプを動作するための方法と装置を提供する。本方法は、ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御することを含む。実施形態では、ランプ電流は、ランプ電力を上限電力と下限電力との間に維持するように新しいＲ一定のＭＳ値に調整される。他の実施形態では、ランプ冷却が、発光管の壁温を軟化温度より下に維持するように調整される。
2009512120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電ランプ駆動方法であって、
該ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及び
該ランプへ供給される電力が上限電力を超えないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値へと調整し、かつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持することを含む高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項２】
該ランプ電流を制御することは、該ランプ電流を検出すること、及び該ランプ電流が該一定のＲＭＳ値と異なっていれば該ランプ電流を変えることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項３】
該ランプ電流を調整することは、ランプ電力を決定すること、及び該ランプ電力が該上限電力に達していれば該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値へ調整することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項４】
該ランプ電流を調整することは、該ランプ電圧を検出すること、及び該検出されるランプ電圧に応じて該ランプ電流を制御することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項５】
該ランプ電流を調整することは、該ランプ電圧を検出すること、及び所定のランプ電圧値に応じて該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に増大することを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項６】
該ランプ電流を調整することは、該ランプ電流を段階的に変えることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項７】
該ランプ電流を調整することは、該ランプ電流を約１−２％きざみで変えることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項８】
交流電流を調整することは、該ランプ電流を該一定のＲＭＳ値から該新しいＲＭＳ値へ連続的に変えることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項９】
該放電ランプは定格電力を有し、該ランプ電流を調整することは、該ランプへ供給される電力が該定格電力の１２０％を超えないように該ランプ電流を変えることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項１０】
該ランプへ供給される電力が下限電力より下がらないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整すること、及び該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持することをさらに含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項１１】
該放電ランプは定格電力を有し、該上限電力及び該下限電力は該定格電力を基準にしている請求項１０記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項１２】
該放電ランプは定格電力を有し、該ランプへ供給される電力が該定格電力の８０％より下がらないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整すること、及び該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持することをさらに含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項１３】
該放電ランプは石英製の発光管を含み、該ランプ電流を調整することは、該発光管の温度が失透点を超過しないようにすることを含む請求項１記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項１４】
高圧放電ランプと、
該ランプへ交流ランプ電流を供給するための電力回路と、
該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御し、該ランプへ供給される電力が上限電力を超えないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整しかつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持するように構成されるコントローラとを備えるランプ・システム。
【請求項１５】
該コントローラは、該ランプ電流を検出するための電流検出回路と、該検出されるランプ電流に応じて該ランプ電流を制御するための制御回路とを備える請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項１６】
該コントローラは、該ランプ電圧を検出するための電圧検出回路と、該検出されるランプ電圧に応じて該ランプ電流を制御するための制御回路とを備える請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項１７】
該コントローラは、該ランプ電圧を検出するための電圧検出回路と、所定のランプ電圧値に応じて該ランプ電流を新しいＲＭＳ値へ増大するための制御回路とを備える請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項１８】
該コントローラは、該ランプ電流を検出するための電流検出回路と、該ランプ電圧を検出するための電圧検出回路と、該検出されるランプ電流及び該検出されるランプ電圧からランプ電力を計算しかつ該計算されるランプ電力に応じてランプ電流を調整するように構成される制御回路とを備える請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項１９】
該コントローラは該ランプ電流を段階的に調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２０】
該コントローラは該ランプ電流を該ランプ電流の約１−２％きざみで調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２１】
該コントローラは該ランプ電流を該一定のＲＭＳ値から該新しいＲＭＳ値に連続的に調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２２】
該放電ランプは定格電力を有し、該コントローラは、該ランプへ供給される電力が該定格電力の１２０％を超えないように該ランプ電流を調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２３】
該コントローラは、該ランプへ供給される電力が下限電力より下がらないように該ランプ電流を調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２４】
該放電ランプは定格電力を有し、該コントローラは、該ランプへ供給される電力が該定格電力の８０％より下がらないように該ランプ電流を調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２５】
該放電ランプは石英製の発光管を含み、該コントローラは、該発光管の温度が失透点を超過しないように該ランプ電流を調整するように構成される請求項１４記載のランプ・システム。
【請求項２６】
発光管を含む高圧放電ランプ駆動方法であって、
該ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及び
該発光管の壁温を軟化温度より下に維持するようにランプ冷却を調整することを含む高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項２７】
ランプ冷却を調整することは、ランプ電力を決定すること、及び該ランプ電力に応じてランプ冷却を調整することを含む請求項２６記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項２８】
ランプ冷却を調整することは、ランプ電力が上限電力を超過しないように冷却を調整することを含む請求項２７記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項２９】
該放電ランプは定格電力を有し、ランプ冷却を調整することは、ランプ電力が該定格電力の１３５％を超過しないようにランプ冷却を調整することを含む請求項２７記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項３０】
該放電ランプは石英製の発光管を含み、ランプ冷却を調整することは、該発光管の温度が失透点を超過しないように防止することを含む請求項２６記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項３１】
発光管を含む高圧放電ランプと、
該ランプへ交流ランプ電流を供給するための電力回路と、
該ランプへ方向づけられる冷却源と、
該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御しかつ該発光管の壁温を軟化温度より下に維持するように該冷却源を調整するように構成されるコントローラとを備えるランプ・システム。
【請求項３２】
該コントローラは、該ランプ電流を検出するための電流検出回路と、該ランプ電圧を検出するための電圧検出回路と、該検出されるランプ電流及び該検出されるランプ電圧からランプ電力を計算しかつ該計算されるランプ電力に応じて該冷却源を調整するように構成される制御回路とを備える請求項３１記載のランプ・システム。
【請求項３３】
該コントローラは、ランプ電力が上限電力を超過しないように該冷却源を調整するように構成される請求項３２記載のランプ・システム。
【請求項３４】
該放電ランプは定格電力を有し、該コントローラは、ランプ電力が該定格電力の１３５％を超過しないように該冷却源を調整するように構成される請求項３２記載のランプ・システム。
【請求項３５】
該放電ランプは石英製の発光管を含み、該コントローラは、該発光管の温度が失透点を超過しないように該冷却源を調整するように構成される請求項３１記載のランプ・システム。
【請求項３６】
高圧放電ランプ駆動方法であって、
該ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及び
ランプ電力を上限電力と下限電力との間に維持するように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整し、かつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持することを含む高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項３７】
高圧放電ランプと、
該ランプへ交流ランプ電流を供給するための電力回路と、
該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御し、ランプ電力を上限電力と下限電力との間に維持するように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整しかつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持するように構成されるコントローラとを備えるランプ・システム。
【請求項３８】
高圧放電ランプ駆動方法であって、
該ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及び
所定のランプ電圧値に応じて該ランプ電流を新しいＲＭＳ値まで増大しかつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持することを含む高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項３９】
該所定のランプ電圧値は、
Ｖlmp2≒Ｖlmp nom・1/2・[Ｐlmp hi/Ｐlmp nom]
で与えられ、
Ｖlmp nom＝公称ランプ電圧、
Ｐlmp hi＝上限電力、典型的には定格ランプ電力の１２０％、及び
Ｐlmp nom＝公称ランプ電力
である請求項３８記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項４０】
該ランプへ供給される電力が上限電力を超過しないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整すること、及び該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で維持することをさらに含む請求項３８記載の高圧放電ランプ駆動方法。
【請求項４１】
高圧放電ランプと、
該ランプへ交流ランプ電流を供給するための電力回路と、
該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御し、所定のランプ電圧値に応じて該ランプ電流を新しいＲＭＳ値まで増大しかつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持するように構成されるコントローラとを備えるランプ・システム。
【請求項４２】
該所定のランプ電圧値は、
Ｖlmp2≒Ｖlmp nom・1/2・[Ｐlmp hi/Ｐlmp nom]
によって与えられ、
Ｖlmp nom＝公称ランプ電圧、
Ｐlmp hi＝上限電力、典型的には定格ランプ電力の１２０％、及び
Ｐlmp nom＝公称ランプ電力
である請求項４１記載のランプ・システム。
【請求項４３】
該コントローラは、さらに、該ランプへ供給される電力が上限電力を超過しないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整しかつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で維持するように構成される請求項４１記載のランプ・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はアーク放電ランプに関し、より具体的には、主として投影用途に使用される超高圧ショートアーク水銀放電ランプ駆動方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
超高圧放電ランプは発光管を含み、これは、不活性ガス、水銀蒸気、及び発光管の両端に置かれる２つの電極を収容する。アーク放電は、両電極に電流を供給することによって発光管内で確立される。超高圧放電ランプは、典型的には、光学システムに点光源が要求される投影用途に使用される。このような光学的性能を達成するためには、アーク長は約１．０−１．５ミリメートルでなければならない。ランプは、典型的には、石英等の耐熱及び透光性材料で構成される発光管と、タングステン電極と、水銀蒸気と、不活性始動ガスとを含む。電極は、タングステン・コイルが一方端に付着されたタングステン棒で構成される。
【０００３】
典型的には、超高圧放電ランプの電極の先端はタングステンの融点に近いか融点を超える温度に達する。これは、アーク根とも呼ばれる電極へのアーク付着点の移動を防止するために必要である。しかしながら、電極が低温になり過ぎると融解した先端が凝固し、比較的平坦な表面に崩壊する。アーク付着は不安定になり、突発的なアーク移動またはジャンプに繋がる。さらに、電極間距離が増大することにより、集光光学素子の性能が下がる。反対に、電極が高温になり過ぎると、溶融領域が増大し、電極間の距離が増大して集光光学素子の性能が下がるメルトバック状態に繋がる。さらに、メルトバックの間は電極から増大した量のタングステンが蒸発されて発光管壁に蒸着し、ランプの保全が悪くなる。従って、最も有利な電極温度を達成するために、超高圧放電ランプの動作を最適化する必要がある。
【０００４】
放電ランプの２つの電極に最適な温度を確立する際の問題がランプ電流を変化させる時に生じる場合がある。このような状況は、ランプ電圧の上昇に伴って発生する。一定の電力状態を維持するために、先行するアーク・バラスト回路はランプ電流を下げる。その結果、一方の電極の先端温度は、先端が凝固し始めるように下がる。凝固すると、その電極の先端は縮小し、アーク間隙が大きくなってランプ電圧が上がる。ランプへの電流供給は減少し、電極先端の温度はさらに下がる。このプロセスは、電極表面が平らになるまで続く。すると、アークは不安定になる。
【０００５】
さらに、超高圧放電ランプは通常反射板内に搭載され、よって発光管の熱環境が変化する。ランプの一端、よって一方の電極は他端より高温になり得る。典型的な用途では、超高圧放電ランプは、一般にランプの両側またはランプの上側へ方向付けられる強制空冷で動作される。冷却気流の構成に応じて様々なランプ性能が実現される。
【０００６】
放電ランプの寿命の間、電極の構造は、電極先端からのタングステンの移送に起因して変わる場合がある。一方の電極がメルトバックを開始した場合、電極先端から熱を伝導するその能力は変化し、平坦化プロセスが加速して早期のランプ故障に繋がることがある。これらの非対称性は予測できないため、事前成形された電極の使用もそのほとんどを補償することができない。電極形状が異なると、それが使用されるシステムに当該ランプを適切に取り付けることができるように追加のデバイスが必要となる。
【０００７】
高圧放電ランプを動作するための技術及び回路は、Ｄｅｒｒａ他の１９９７年３月４日に発行された米国特許第５，６０８，２９４号、Ｄｅｒｒａ他の２００１年５月１５日に発行された米国特許第６，２３２，７２５号、Ｄｅｒｒａ他の２００１年５月２９日に発行された米国特許第６，２３９，５５６号及び２００３年１２月３１日に公開された国際公報第ＷＯ２００４／００２２００号に開示されている。これらの既知の先行技術は全て、１つまたは複数の欠点及び不利益を有していた。
【０００８】
従って、向上された性能及び寿命を有する超高圧放電ランプ駆動方法及び装置が必要とされている。
【発明の開示】
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、高圧放電ランプを動作するための方法が提供される。本方法は、ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及びランプへ供給される電力が上限電力を超えないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値へと調整することを含む。ランプ電流は、この新しいＲＭＳ値で一定に維持される。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、ランプ・システムは、高圧放電ランプと、該ランプへ交流電流を供給するための電力回路と、該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御しかつ該ランプへ供給される電力が上限電力を超えないように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整するように構成されるコントローラとを備える。ランプ電流は、この新しいＲＭＳ値で一定に維持される。
【００１１】
本発明の第３の態様によれば、発光管を含む高圧放電ランプを動作するための方法が提供される。本方法は、ランプへ供給される交流電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及び発光管の壁温を軟化温度より下に維持するようにランプの冷却を調整することを含む。
【００１２】
本発明の第４の態様によれば、ランプ・システムは、発光管を含む高圧放電ランプと、該ランプへ交流電流を供給するための電力回路と、該ランプへ方向づけられる冷却源と、該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御しかつ該発光管の壁温を軟化温度より下に維持するように該冷却源を調整するように構成されるコントローラとを備える。
【００１３】
本発明の第５の態様によれば、高圧放電ランプを動作するための方法が提供される。本方法は、ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及びランプ電力を上限電力と下限電力との間に維持するように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整することを含む。ランプ電流は、この新しいＲＭＳ値で一定に維持される。
【００１４】
本発明の第６の態様によれば、ランプ・システムは、高圧放電ランプと、該ランプへ交流電流を供給するための電力回路と、該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御しかつランプ電力を上限電力と下限電力との間に維持するように該ランプ電流を新しいＲＭＳ値に調整するように構成されるコントローラとを備える。ランプ電流は、この新しいＲＭＳ値で一定に維持される。
【００１５】
本発明の第７の態様によれば、高圧放電ランプを動作するための方法が提供される。本方法は、該ランプへ供給される交流ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御すること、及び所定のランプ電圧値に応じて該ランプ電流を新しいＲＭＳ値まで増大し、該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持することを含む。
【００１６】
本発明の第８の態様によれば、ランプ・システムは、高圧放電ランプと、該ランプへ交流ランプ電流を供給するための電力回路と、該ランプ電流を一定のＲＭＳ値で制御し、所定のランプ電圧値に応じて該ランプ電流を新しいＲＭＳ値まで増大しかつ該ランプ電流を該新しいＲＭＳ値で一定に維持するように構成されるコントローラとを備える。
【００１７】
本発明をより良く理解するために、本参照により開示に含まれる添付の図面を参照する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の第１の実施形態によるランプ・システムの概要ブロック図を図１に示す。本ランプ・システムは、超高圧放電ランプ１０と、電源２０とを含む。放電ランプ１０は、反射板１２内に搭載される。放電ランプ１０の一端２２は、反射板１２のネック２４内に固定される。反射板１２は、透明部材２６によって覆われる。
【００１９】
超高圧放電ランプは、典型的には、石英等の耐熱及び光透過性材料で構成される発光管３０を含む。タングステン電極３２及び３４は発光管３０の両端に取り付けられ、発光管３０の内部容積は水銀蒸気及び不活性始動ガスを含む。電極３２及び３４は各々、図２及び３に略示しているように、一端に装着されたタングステン・コイル４２を有するタングステン棒４０を含む。電極３２及び３４は、アーク長と呼ばれる電極距離だけ離される。所望される光学性能を達成するために、アーク長は約１．０−１．５ミリメートルである。これらの電極は、発光管３０の両端へプレス・ピンチングによって付加される。これらの電極は、適切な電気配線によって、電源２０の個々の出力端子Ｏ１及びＯ２へ接続される。
【００２０】
電源２０は、電力回路５０と、点火回路５２と、コントローラ５４とを含む。電源２０の入力端子Ｉ１及びＩ２がＡＣ電圧源へ接続されると、電力回路５０は、連続周期の交番極性及び所定形状を有する交流電流を発生する。一例として、この交流電流は矩形波であってもよい。但し、交流電流は波形形状に限定されない。点火回路５２は、ランプの始動を保証する。
【００２１】
コントローラ５４は、本発明の諸実施形態に従って放電ランプ１０の動作を検出し、ランプ電流を制御する。コントローラ５４は、ランプ電流センサ６０と、ランプ電圧センサ６２と、制御回路６４とを含む。ランプ電流センサ６０はランプ電流値を検出し、電力回路５０及び制御回路６４へ出力を供給する。ランプ電圧センサ６２は電力回路５０の出力でランプ電圧値を検出し、制御回路６４へ電圧値を供給する。この実施形態では、制御回路６４は電力回路５０を制御する。制御回路６４はランプ電力を計算し、後述するようにランプ電力を指定された限度内に維持する。電力回路５０は一定値のＲＭＳランプ電流を、ランプ動作の変化に応じて新しい一定値のＲＭＳランプ電流に変えながら、維持する。ランプ電流は交流電流であり、連続周期の交番極性及び所定形状を有する。交流電流のＲＭＳ（根二乗平均）値は延長された時間周期に渡って一定に維持され、その値は後述するようにランプ動作によって決まる。
【００２２】
放電ランプ１０が給電されると、電極３２及び３４の先端は、典型的には、タングステンの融点に近い温度か融点を超える温度にまで達する。このような動作温度は、アーク根とも呼ばれる電極へのアーク付着点の移動を防止するために必要である。図２に示すように、電極が丸い先端７０を有していれば、アーク７４のアーク根７２は固定位置に留まる。しかしながら、電極の温度が低すぎると、融解した先端は凝固し、図３に示すように、崩壊して比較的平坦な表面８０になる。するとアーク根７２は平坦な表面８０上を移動することができ、ランプのフリッカの原因となる。予期せずに、ランプ電流Ｉlmpの制御された一定のＲＭＳ値を維持することにより、ランプ電圧の変化に関わらず、延長された期間に渡って電極先端の丸い形状を実質的に持続できることが発見された。
【００２３】
図４Ａは、本発明の実施形態によるランプ制御ルーチンを示したものである。ランプ電力Ｐlmp、ランプ電圧Ｖlmp及びランプ電流Ｉlmpが、図４Ａにおいて時間の関数としてプロットされている。まずは、ランプ電力、ランプ電圧及びランプ電流は公称値であるとする。この場合、ランプ電流Ｉlmpは一定のＲＭＳ値Ｉlmp1で制御される。ランプの変化に応じて、ランプのＲＭＳ電流は新しい一定のＲＭＳ値に変更可能である。ランプ電圧が所定の値Ｖlmp2まで増大すると、ランプ電流はレベルＩlmp2まで増大し、その後ランプ条件が変わるまで一定のＲＭＳ値Ｉlmp2に維持される。このルーチンは、電極の先端が溶融状態において丸いままで維持されることを保証する。このタイプの放電ランプでは、ランプ電圧及び電極スペーシングは時間と共に増大する。ランプ電圧が所定の値Ｖlmp2に増大するときにＲＭＳ電流を増大させることにより、電圧の増大プロセスは遅くされ、または逆転される。ＲＭＳ電流が増大される所定の値Ｖlmp2は、下記の方程式（１）によって定義してもよいが、この限りではない。
【００２４】
Ｖlmp2≒Ｖlmp nom・1/2・[Ｐlmp hi/Ｐlmp nom]  （１）
但し、Ｖlmp nom＝公称ランプ電圧、
Ｐlmp hi＝上限電力、典型的には定格ランプ電力の１２０％、
Ｐlmp nom＝公称ランプ電力
である。
【００２５】
放電ランプが従来の定電力バラストで動作されるとき、ランプへ供給される電力は、実質的にランプ電圧のＲＭＳ値とランプ電流のＲＭＳ値との積である。ランプのＲＭＳ電圧が増大するにつれて、ランプのＲＭＳ電流は比例的に低減され、ランプ電力は一定に保たれる。結果的に、電極先端の温度は下がり、先端の溶融領域は凝固して収縮し始める。電極表面は平らになり、アーク根の付着は不安定になってランプのフリッカが発生する。ランプ動作のフリッカ・モード及びフリッカのないモードは、ランプの相対発光出力（ＲＬＯ）を測定することによって評価することができる。ランプ反射板の前に位置合わせされるフォトダイオードを、発光出力を定量化するために使用した。図５は、典型的な信号トレースを示す。ＲＬＯの大きい変動は、アーク・ジャンプまたはフリッカを示す。
【００２６】
図４Ａに示すランプ制御ルーチンの別の実施形態では、ランプ電力が上限電力Ｐlmp hiまで、典型的には公称ランプ電力１５０ワットで１８０ワット、または定格ランプ電力の１２０％まで増大すれば、ランプ電力がそのランプの上限電力を超えないように、ランプ電流は新しい一定のＲＭＳレベルＩlmp3まで低減される。上限電力Ｐlmp hiは、定格ランプ電力と比例して規定してもよい。従って、上述の例では、上限電力１８０ワットは定格ランプ電力の１２０％であり、または定格ランプ電力より３０ワット上である。
【００２７】
図４Ａに示すようなランプ制御ルーチンのさらなる実施形態では、ランプ電力が下限電力Ｐlmp loまで、典型的には公称ランプ電力１５０ワットで１２０ワット、または定格ランプ電力の８０％まで低減すれば、ランプ電力がそのランプの下限電力より下がらないように、ランプ電流は新しい一定のＲＭＳレベルＩlmp4まで増大される。
【００２８】
ＲＭＳ電流の変化に対する放電ランプの反応は、典型的には比較的遅い。従って制御回路６４は、好適には、ＲＭＳ電流の変化に続いて、ＲＭＳ電流の別の変化が発生し得る前に遅延する。その遅延で、放電ランプは新しい動作状態に応じて安定することができる。遅延は、例えば、約２５時間から５０時間であってもよい。
【００２９】
図１及び４Ａの実施形態においてコントローラ５４により実行される制御プロセスのフローチャートを、図４Ｂに示す。ステップ８２において、ランプ電流Ｉlmpは一定のＲＭＳ値で制御される。当初、ランプ電流は公称値で制御されてもよい。ステップ８４において、ランプ電圧Ｖlmpは、先の方程式（１）により与えられる値等の所定の値Ｖlmp2と比較される。所定のランプ電圧値Ｖlmp2は、典型的には公称ランプ電圧より高く、電極スペーシングがその公称値を超えて増大していることを示す。ランプ電圧Ｖlmpが所定の値Ｖlmp2を超えていれば、ステップ８６において、ランプ電流Ｉlmpは新しいＲＭＳ値Ｉlmp2まで増大される。すると、プロセスはステップ８２へ戻り、ランプ電流Ｉlmpはこの新しいＲＭＳ値で一定に維持される。先に述べたように、典型的には、ＲＭＳ電流の変化に対する放電ランプの反応は比較的遅い。従って、コントローラ５４は、ランプ電圧Ｖlmpと所定値Ｖlmp2との別の比較の前に約２５時間から５０時間の遅延してもよい。
【００３０】
ステップ８８において、ランプ電力Ｐlmpは上限電力Ｐlmp-hiと比較される。ランプ電力Ｐlmpが上限電力以上であれば、ステップ９０において、ランプ電流Ｉlmpはランプ電流Ｉlmp3へ低減される。すると、プロセスはステップ８２へ戻り、ランプ電流はこの新しいＲＭＳ値Ｐlmp3で一定に維持される。ステップ９２において、ランプ電力Ｐlmpは下限電力Ｐlmp-loと比較される。ランプ電力Ｐlmpがこの下限電力以下であれば、ステップ９４において、ランプ電力Ｐlmpは新しいＲＭＳ値Ｉlmp4まで増大される。すると、プロセスはステップ８２へ戻り、ランプ電流はこの新しいＲＭＳ値Ｉlmp4で一定に維持される。ランプ電圧が所定の値Ｖlmp2を超えず、ランプ電力がその上限及び下限電力間に留まっていれば、ステップ８２において、ランプ電流はその時点のＲＭＳ値で一定に維持される。
【００３１】
図６は、ランプ制御ルーチンのさらなる実施形態を示し、ランプ電力、ランプ電圧及びランプ電流が時間の関数としてプロットされている。ランプ電圧が、上限電力Ｐlmp hiに一致するレベルＶlmp5まで、典型的には公称ランプ電力１５０ワットで１８０ワット、または定格ランプ電力の１２０％まで増大すれば、ランプがその定格電力の所望される範囲内で動作するように、ランプ電流は新しい一定のＲＭＳレベルＩlmp5まで低減される。
【００３２】
ランプ電流は、ある一定のＲＭＳ値から新しい一定のＲＭＳ値へ連続して、または１つまたは複数のステップで調整（増大または低減）されてもよい。一実施例では、ランプ電流は、発光出力の急激な変化を回避するために、ランプ電流の１−２％きざみで調整される。好適には、ランプ電流は、既知のランプ特性に基づいて、ランプ電力を上限または下限電力から定格ランプ電力にする、または定格ランプ電力に近づけるように調整される。
【００３３】
動作電力及びプロジェクタ・システムの固定(fixturing)に依存して、超高圧放電ランプは高温で動作する。従って、ランプ・システムの耐用寿命を延ばすために、冷却技術が使用される。図７は、典型的な先行技術の配置を示す。強制空冷装置１００及び１０２は、反射板１２の外側に設置される。この冷却の方向は、反射板１２の両側または反射板１２の上側であってもよい。
【００３４】
本発明のさらなる実施形態による、ランプ冷却制御を組み込んだランプ・システムのブロック図を図８に示す。図１及び８における類似の要素は、同じ符号を有する。冷却装置１００及び１０２は各々駆動回路１１０及び１１２によって制御され、駆動回路１１０及び１１２は制御回路６４によって制御される。冷却制御量は、発光管３０の最高壁温が発光管材料の軟化温度より下に維持されるように調整される。この軟化温度は、個体材料がその剛性を失い始めてプラスチックまたは液状へと変形し始める温度として定義される。
【００３５】
本発明のさらなる実施形態によるランプ制御ルーチンを、図９Ａに示す。ランプ冷却速度、ランプ電力、ランプ電圧及びランプ電流は、時間の関数としてプロットされている。ランプ電力が上限電力Ｐlmp hiまで増大するにつれて、ランプ電流のＲＭＳ値はレベルＩlmp6で一定に維持される。冷却速度は、ランプの過熱及びランプ寿命の減少を防ぐために高められる。冷却速度が高められると、図９Ａに示すように、ランプ電圧は低下し、よってランプ電力が低下する。
【００３６】
発光管３０に使用される材料が石英であれば、臨界温度が失透点を超えることはない。この温度は軟化温度より低く、石英が不透明になり始めて光透過性を失う温度であり、典型的には約１０００℃である。
【００３７】
図８及び９Ａの実施形態におけるコントローラ５４により実行されるランプ制御プロセスのフローチャートを、図９Ｂに示す。ステップ２００において、ランプ電流Ｉlmpは一定のＲＭＳ値で制御される。当初、ランプ電流は公称値で制御されてもよい。ステップ２０２において、ランプ電力Ｐlmpは、上限電力Ｐlmp-hi及び下限電力Ｐlmp-loと比較される。ランプ電力が上限電力と下限電力との間であれば、ステップ２０４において、冷却装置１００及び１０２（図８）によるランプ冷却はその現在値に維持される。ステップ２０６において、ランプ電力Ｐlmpが下限電力Ｐlmp-lo以下であることが決定されれば、ステップ２０８において、ランプ冷却は低減される。ステップ２１０において、ランプ電力Ｐlmpが上限電力Ｐlmp-hi以上であることが決定されれば、ステップ２１２において、ランプ冷却が最大値にあるかどうかについて決定がなされる。ランプ冷却が最大値でなければ、ステップ２１４において、ランプ冷却は冷却装置１００及び１０２を制御することによって増大される。ステップ２１２において、ランプ冷却が最大値にあることが決定されれば、ステップ２１６において、ランプ電流Ｉlmpが新しいＲＭＳ値まで低減される。ステップ２０４、２０８、２１４及び２１６に続いて、プロセスはステップ２００へ戻り、ランプ電流Ｉlmpは一定のＲＭＳ値で維持される。ランプ・システムはランプ冷却及びランプ電流の変化に対する反応が比較的遅いことから、図９Ｂに示す、かつ先に述べた制御プロセスは比較的遅い時定数を有する。
【００３８】
図１０は、先行技術の定電力技術による、ランプ電圧及びランプ電力と時間との関係を示す実験グラフである。ランプ電圧が時間と共に増大または低減するにつれて、ランプ電力はランプ公称電力の近く（典型的には、１−２％以内）で一定に維持される。
【００３９】
図１１は、本発明の実施形態による、ランプ電圧及びランプ電力と時間との関係を示す実験グラフである。ランプ電圧が増大または低減し、かつランプ電流のＲＭＳ値が一定に維持されるにつれて、また、ランプへ供給される電力は実質的にランプ電圧ＶlmpのＲＭＳ値とランプ電流ＩlmpのＲＭＳ値との積であることから、ランプ電力は適宜増大または低減する。しかしながら、ランプ電力は１２０Ｗ（公称ランプ電力１５０Ｗの場合）または定格ランプ電力の８０％より低下することは許容されない。
【００４０】
図１２は、本発明の実施形態による、ランプ電圧及びランプ電力と時間との関係を示す実験グラフである。ランプ電圧が時間と共に増大しかつランプ電流のＲＭＳ値が一定に維持されるにつれて、また、ランプへ供給される電力は実質的にランプ電圧ＶlmpのＲＭＳ値とランプ電流ＩlmpのＲＭＳ値との積であることから、ランプ電力は適宜増大する。しかしながら、ランプ電力は１８０Ｗ（公称ランプ電力１５０Ｗの場合）または定格ランプ電力の１２０％を超過することは許容されない。
【００４１】
以上、本発明の少なくとも１つの実施形態の幾つかの態様について説明したが、当業者には様々な変更、修正及び改良が容易に想起される点が認識されるべきである。このような変更、修正及び改良は本開示の一部であり、本発明の精神及び範囲内にあることが意図されている。従って、上述の説明及び図面は単なる例示である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施形態によるランプ・システムを示す概要ブロック図である。
【図２】安定したアーク根の付着のための電極状態を示す。
【図３】フリッカ状態を呈する電極のフラットな先端を示す。
【図４Ａ】本発明の諸実施形態による、ランプ電力、ランプ電圧及びランプ電流を時間の関数として示すグラフであり、電流制御を示す。
【図４Ｂ】本発明の諸実施形態による、ランプ制御のプロセスを示すフローチャートである。
【図５】フリッカあり及びフリッカ無しについての放電ランプの相対発光出力（ＲＬＯ）を時間の関数として示すグラフである。
【図６】本発明の諸実施形態による、ランプ電力、ランプ電圧及びランプ電流を時間の関数として示すグラフであり、電流制御を示す。
【図７】先行技術によるランプ反射板及び強制空冷アッセンブリを示す概要ブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施形態によるランプ・システムを示す概要ブロック図である。
【図９Ａ】本発明の諸実施形態による、ランプ電力、ランプ電圧及びランプ電流を時間の関数として示すグラフであり、電流制御および冷却制御を示す。
【図９Ｂ】本発明の諸実施形態によるランプ制御のプロセスを示すフローチャートである。
【図１０】先行技術の定電力制御技術による、ランプ電圧及びランプ電力を時間の関数として示すグラフである。
【図１１】本発明の諸実施形態による、ランプ電圧及びランプ電力を時間の関数として示すグラフである。
【図１２】本発明の諸実施形態による、ランプ電圧及びランプ電力を時間の関数として示すグラフである。
【図１】
2009512120.tif 000003
【図２】
2009512120.tif 000004
【図３】
2009512120.tif 000005
【図４Ａ】
2009512120.tif 000006
【図４Ｂ】
2009512120.tif 000007
【図５】
2009512120.tif 000008
【図６】
2009512120.tif 000009
【図７】
2009512120.tif 000010
【図８】
2009512120.tif 000011
【図９Ａ】
2009512120.tif 000012
【図９Ｂ】
2009512120.tif 000013
【図１０】
2009512120.tif 000014
【図１１】
2009512120.tif 000015
【図１２】
2009512120.tif 000016
【国際調査報告】
2009512120.tif 000017
2009512120.tif 000018
2009512120.tif 000019