(57)【要約】【課題】  放電管において、放電効率の向上や輝度の安定を図り、また光伝達効率を向上させることを可能とする。【解決手段】  放電管は、多相駆動回路により駆動され、内部に放電空間を有する放電容器と、放電容器に固定されていると共に、多相駆動回路の各相に対応している複数の電極とを備えている。複数の電極のそれぞれの先端は、放電空間内に突出していると共に、１つの所定の結合点を指向しており、複数の電極のすべては、所定の結合点を含む所定の平面に対して一方の側に位置している。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相駆動回路により駆動される放電管であって、
内部に放電空間を有する放電容器と、
前記放電容器に固定されていると共に、前記多相駆動回路の各相に対応している複数の電極と、を備え、
前記複数の電極のそれぞれの先端は、前記放電空間内に突出していると共に、１つの所定の結合点を指向しており、
前記複数の電極のすべては、前記所定の結合点を含む所定の平面に対して一方の側に位置している、放電管。
【請求項２】
請求項１記載の放電管であって、
前記複数の電極は、前記放電空間内に突出した先端を含む先端部と、前記先端部と所定の角度をなすように形成された胴体部と、を有し、
前記複数の電極の胴体部は、互いに略平行となるように配置されている、放電管。
【請求項３】
請求項１または請求項２のいずれかに記載の放電管であって、
前記多相駆動回路は、三相の駆動回路であり、
同時に複数組の前記電極間において放電を行う、放電管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電管に関し、特に放電管の駆動を効率よく安定して行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタ等の光源として放電管を有する放電灯が用いられている。放電管には、単相電源により駆動されるもの（例えば特許文献１）や、多相電源により駆動されるもの（例えば特許文献２）がある。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−３２５７３５号公報
【特許文献２】特開昭６４−８６４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の放電管は、放電特性にばらつきがあり、放電効率の向上や輝度の安定化が十分に図られていなかった。また、光の伝達経路上に配置された電極等によって光損失が発生し、光伝達効率が良好ではないという問題があった。
【０００５】
なお、このような問題は、プロジェクタの光源としての放電灯に用いられる放電管に限らず、放電管に共通の問題であった。
【０００６】
本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、放電管において、放電効率の向上や輝度の安定を図り、また光伝達効率を向上させることを可能とする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明の放電管は、多相駆動回路により駆動される放電管であって、
内部に放電空間を有する放電容器と、
前記放電容器に固定されていると共に、前記多相駆動回路の各相に対応している複数の電極と、を備え、
前記複数の電極のそれぞれの先端は、前記放電空間内に突出していると共に、１つの所定の結合点を指向しており、
前記複数の電極のすべては、前記所定の結合点を含む所定の平面に対して一方の側に位置している。
【０００８】
この放電管では、複数の電極のそれぞれの先端が１つの所定の結合点を指向しているため、電極間の放電による光エネルギーを集中させることができ、放電効率の向上を図ることができる。また、複数の電極のすべてが所定の結合点を含む所定の平面に対して一方の側に位置しているため、電極による光損失を抑制することができ、光伝達効率を向上させることができる。さらに、多相駆動回路により駆動されるため、放電のばらつきが緩和され、輝度の安定を図ることができる。
【０００９】
上記放電管において、前記複数の電極は、前記放電空間内に突出した先端を含む先端部と、前記先端部と所定の角度をなすように形成された胴体部と、を有し、
前記複数の電極の胴体部は、互いに略平行となるように配置されているとしてもよい。
【００１０】
このようにすれば、光の伝達経路において光を遮る障害物をより少なくすることができ、光損失を特に抑制することができる。
【００１１】
また、上記放電管において、前記多相駆動回路は、三相の駆動回路であり、
同時に複数組の前記電極間において放電を行うとしてもよい。
【００１２】
このようにすれば、電極間の間隔を小さくすることができ、放電開始電圧の低減、放電開始所要時間の短縮を図ることができると共に、より点光源に近い光源を形成することができる。また、消費電力の低減を図ることができる。さらに、従来の単相駆動の放電管をプロジェクタ等の表示装置に適用した場合、光源が正弦波交流光源となって放電周波数と表示装置駆動周波数との干渉によるフリッカ現象が発生していたが、上記放電管では、直流光源に近い光源の状態を発生させることができ、放電周波数と表示装置駆動周波数との干渉を低減し、フリッカ現象の発生を抑制することができる。また、オーバーサンプリング技術による駆動が必要なくなり、低周波数での表示装置が実現できる。
【００１３】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、放電管、放電管を有する放電灯、放電灯を備えるプロジェクタ、放電灯を備える照明装置、等の形態で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：
【００１５】
Ａ．第１実施例：
図１は本発明の第１実施例としての放電管を有する放電灯の構成を概略的に示す説明図である。放電灯１００は、放電管２００と、反射ケース３００と、駆動回路４００と、放電管２００と駆動回路４００とを接続する電源線５００と、を備えている。放電管２００は、その先端が反射ケース３００の中空部３１０内に突出するように、反射ケース３００のベース部３２０に固定されている。反射ケース３００の中空部３１０内には、例えば窒素ガスが封入されている。
【００１６】
放電灯１００は、例えば、プロジェクタの光源、車両のヘッドライト、照明機器等として用いられる。
【００１７】
図２は、第１実施例の放電管の詳細構成を示す説明図である。図２（ａ）には、放電管２００の横断面を示しており、図２（ｂ）には、図２（ａ）のｂ−ｂ断面を示している。放電管２００は、放電空間２１２を内部に有する放電容器２１０を備えている。放電容器２１０は、例えば石英ガラスを用いて略円柱形状に形成されている。放電空間２１２は、放電容器２１０の一端の内部に形成された略回転楕円形状の空間であり、放電空間２１２内には、例えば水銀とアルゴンガスとが封入されている。
【００１８】
放電容器２１０の内部には、電極２２０と、金属箔２３０と、外部リード２４０とが、それぞれ３つずつ収納されている。電極２２０および外部リード２４０は、例えばタングステンを用いて形成されており、金属箔２３０は、例えばモリブデンを用いて形成されている。電極２２０と金属箔２３０と外部リード２４０とは、それぞれ１つずつが、互いにこの順に接続されている。また、３つの外部リード２４０のそれぞれは、３本の電源線５００（図１）のそれぞれに接続されている。
【００１９】
電極２２０は、棒状形状であり、一方の端部（以下「放電端」と呼ぶ）が放電容器２１０の放電空間２１２内に突出している。本実施例では、電極２２０は、放電端を含む先端部２２２と、残りの部分である胴体部２２４とから構成されており、先端部２２２と胴体部２２４とが所定の角度を有するような形状となっている。図２（ａ）に示すように、３つの電極２２０の胴体部２２４は、互いに略平行に配置されている。また、図２（ａ）および（ｂ）に示すように、３つの電極２２０の先端部２２２はすべて、１つの点（以下「結合点Ｐ」と呼ぶ）を指向するように配置されている。なお、以下の説明では、３つの電極２２０を、それぞれ「Ａ極」、「Ｂ極」、「Ｃ極」とも呼ぶものとする。
【００２０】
図３は、第１実施例の放電管における電極の概念図である。放電管２００の３つの電極２２０（Ａ極、Ｂ極、Ｃ極）は、図３（ａ）に示すような配置となっている。これは、図３（ｂ）に示すように、３つの電極２２０のそれぞれが、容量Ｃを介して他の２つの電極２２０と接続されたデルタ型の電気回路に相当している。
【００２１】
図４は、第１実施例における駆動回路の構成を示す説明図である。駆動回路４００は、放電管２００（図４中において破線で囲んで示す）を駆動するための三相駆動回路である。なお、図４では、放電管２００の内部構成を省略して示している。駆動回路４００は、直流電源Ｅと、６つのスイッチ（Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｃ１、Ｓｃ２）とを有している。なお、図４では図示の便宜上、電源Ｅを２カ所に分けて記載している。電源Ｅは、スイッチＳａ１を介してＡ極と接続されていると共に、スイッチＳｂ１を介してＢ極と、スイッチＳｃ１を介してＣ極と、それぞれ接続されている。各スイッチには、図示しない駆動信号回路から発信される各駆動信号が入力される。スイッチＳａ１に入力される駆動信号を「Ａ＋駆動信号」と呼ぶものとし、同様に、スイッチＳａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓｃ１、Ｓｃ２に入力される駆動信号を、それぞれ「Ａ−駆動信号」、「Ｂ＋駆動信号」、「Ｂ−駆動信号」、「Ｃ＋駆動信号」、「Ｃ−駆動信号」とそれぞれ呼ぶものとする。
【００２２】
図５は、第１実施例の放電管を用いた放電灯を駆動する際のタイミングチャートである。また、図６は、各タイミングにおいて、各電極間に形成される放電電流の様子を概念的に示す説明図である。図５の最上部に示したＴ１、Ｔ２・・・の符号は、タイミングチャートにおける各期間を表しており、図６に示したＴ１、Ｔ２・・・の符号と対応している。
【００２３】
例えば、図５のタイミングチャートにおける期間Ｔ１においては、Ａ＋駆動信号、Ｂ−駆動信号、Ｃ−駆動信号の３つがＨレベルとなり、Ａ−駆動信号、Ｂ＋駆動信号、Ｃ＋駆動信号の３つがＬレベルとなる。このとき、図４に示す回路において、３つのスイッチＳａ１、Ｓｂ２、Ｓｃ２がオン状態となり、残りの３つのスイッチＳａ２、Ｓｂ１、Ｓｃ１がオフ状態となる。そのため、電源ＥからＡ極を経てＢ極およびＣ極のグラウンドまでの電気経路が開通する。このとき、図６のＴ１の符号を付した図に示すように、Ａ極からＢ極およびＣ極に向けて放電電流が発生し、図４においてＩＡ＋、ＩＢ−、ＩＣ−で示した方向に電流が流れる。なお、期間Ｔ１においては、Ｂ極−Ａ極／Ｃ極両端およびＣ極−Ａ極／Ｂ極両端は動作（放電）に関与しておらず、非導通の状態となっている。
【００２４】
同様に、例えば期間Ｔ２では、Ａ−駆動信号、Ｂ＋駆動信号、Ｃ−駆動信号の３つがＨレベルとなり、Ａ＋駆動信号、Ｂ−駆動信号、Ｃ＋駆動信号の３つがＬレベルとなる（図５）。そのため、図４において、スイッチＳａ２、Ｓｂ１、Ｓｃ２がオン状態となり、残りの３つのスイッチＳａ１、Ｓｂ２、ＳＣ１がオフ状態となる。従って、図６のＴ２の符号を付した図に示すように、Ｂ極からＡ極およびＣ極に向けて放電電流が発生し、図４においてＩＡ−、ＩＢ＋、ＩＣ−で示した方向に電流が流れる。期間Ｔ３〜Ｔ６についても、同様である。
【００２５】
このように、第１実施例の放電管２００では、駆動信号によって各スイッチのオン・オフ状態が切り替えられて、各電極２２０間における放電が図６に示した６つの状態を繰り返しながら行われる。このとき図６からわかるように、すべての期間（Ｔ１〜Ｔ６）において、同時に２組の電極２２０間における放電が行われている。例えば、期間Ｔ１においては、Ａ極−Ｂ極間と、Ａ極−Ｃ極間との２組の電極間で放電が行われる。
【００２６】
ここで、本実施例の放電管２００では、図２を用いて上述したように、３つの電極２２０の先端部２２２がすべて結合点Ｐを指向するように配置されている。そのため、電極２２０間の放電による光エネルギーを集中させることができ、放電効率の向上を図ることができる。
【００２７】
また、本実施例の放電管２００では、３つの電極２２０が、放電容器２１０の放電空間２１２に対して一方の側に固まって配置されている（図２（ａ））。そのため、電極２２０間の放電によって発生した光が、電極２２０などによって遮られることによる光損失を抑制することができ、光伝達効率を向上させることができる。特に本実施例の放電管２００では、電極２２０の胴体部２２４が互いに略平行に配置されているため、光の伝達経路において光を遮る障害物をより少なくすることができ、光損失を特に抑制することができる。
【００２８】
さらに、本実施例の放電管２００では、３つの電極２２０間で図６に示す状態を繰り返しながら放電が行われるため、放電のばらつきが緩和され、輝度の安定化を図ることできる。また、放電のエネルギーが３つの電極２２０に分散されるため、電極２２０の長寿命化を図ることができる。
【００２９】
また、本実施例の放電管２００では、三相駆動回路によって駆動することにより、同時に２組の電極２２０間における放電が行われている。そのため、その分、電極２２０間の間隔を小さくすることができ、放電開始電圧の低減および放電開始所要時間の短縮を図ることができると共に、より点光源に近い光源を形成することができる。また、消費電力の低減を図ることもできる。さらに、従来の単相駆動の放電管をプロジェクタ等の表示装置に適用した場合、光源が正弦波交流光源となって放電周波数と表示装置駆動周波数との干渉によるフリッカ現象が発生していたが、本実施例の放電管２００では、直流光源に近い光源の状態を発生させることができ、放電周波数と表示装置駆動周波数との干渉を低減し、フリッカ現象の発生を抑制することができる。また、オーバーサンプリング技術による駆動が必要なくなり、低周波数での表示装置が実現できる。
【００３０】
Ｂ．第２実施例：
図７は、本発明の第２実施例としての放電管の電極の概念図である。第２実施例の放電管２００は、第１実施例と異なり、二相駆動回路により駆動される。そのため、第２実施例の放電管２００は、図３に示した第１実施例と異なり、Ａ極とＢ極とＣＯＭ極（コモン）との３つの電極２２０を備えている。３つの電極２２０は、図７（ａ）に示すような配置となっており、これは図７（ｂ）に示すＡ極−ＣＯＭ極間およびＢ極−ＣＯＭ極間が容量Ｃを介して接続された電気回路に相当している。なお、第２実施例の放電灯１００の構成および放電管２００の詳細構成については、図１および図２に示した第１実施例と同様である。
【００３１】
図８は、第２実施例における駆動回路の構成を示す説明図である。駆動回路４００ａは、直流電源Ｅと、６つのスイッチ（Ｓａ１、Ｓａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓａｂ１、Ｓａｂ２）とを有している。なお、図８では図示の便宜上、電源Ｅを２カ所に分けて記載している。電源Ｅは、スイッチＳａ１を介してＡ極と接続されており、またスイッチＳｂ１を介してＢ極と、スイッチＳａｂ２を介してＣＯＭ極（図７）と、それぞれ接続されている。各スイッチには、図示しない駆動信号回路から発信される各駆動信号が入力される。スイッチＳａ１に入力される駆動信号を「Ａ１駆動信号」と呼ぶものとし、同様に、スイッチＳａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２に入力される駆動信号を、それぞれ「Ａ２駆動信号」、「Ｂ１駆動信号」、「Ｂ２駆動信号」とそれぞれ呼ぶものとする。また、スイッチＳａｂ１には、Ａ１駆動信号およびＢ１駆動信号がＯＲ回路を介して入力され、スイッチＳａｂ２には、Ａ２駆動信号およびＢ２駆動信号がＯＲ回路を介して入力される。
【００３２】
図９は、第２実施例の放電管を用いた放電灯を駆動する際のタイミングチャートである。図９の最上部に示したＴ１、Ｔ２・・・の符号は、タイミングチャートにおける各期間を表している。例えば、タイミングチャートにおける期間Ｔ１においては、Ａ１駆動信号がＨレベルとなり、Ａ２駆動信号、Ｂ１駆動信号、Ｂ２駆動信号の３つがＬレベルとなる。このとき、図８に示す回路において、スイッチＳａ１およびスイッチＳａｂ１がオン状態となり、残りの４つのスイッチＳａ２、Ｓｂ１、Ｓｂ２、Ｓａｂ２がオフ状態となる。そのため、電源ＥからＡ極を経てＣＯＭ極のグラウンドまでの電気経路が開通する。このとき、Ａ極からＣＯＭ極に向けて放電電流が発生し、図８においてＩＡ１で示した方向に電流が流れる。なお、期間Ｔ１においては、Ｂ極−ＣＯＭ極両端は動作（放電）に関与しておらず、非導通の状態となっている。
【００３３】
同様に、例えば期間Ｔ２では、Ｂ１駆動信号がＨレベルとなり、Ａ１駆動信号、Ａ２駆動信号、Ｂ２駆動信号の３つがＬレベルとなる（図９）。そのため、図８において、スイッチＳｂ１およびＳａｂ１がオン状態となり、残りのスイッチはオフ状態となる。従って、Ｂ極からＣＯＭ極に向けて放電電流が発生し、図８においてＩＢ１で示した方向に電流が流れる。期間Ｔ３〜Ｔ４についても、同様である。第２実施例の放電管２００ａでは、駆動信号によって各スイッチのオン・オフ状態が切り替えられて、期間Ｔ１〜Ｔ４における状態を繰り返しながら、各電極２２０間における放電が行われる。
【００３４】
第２実施例の放電管２００ａでは、第１実施例と同様に、３つの電極２２０の先端部２２２がすべて結合点Ｐを指向するように配置されているため、電極２２０間の放電による光エネルギーを集中させることができ、放電効率の向上を図ることができる。
【００３５】
また、第２実施例の放電管２００ａでは、第１実施例と同様に、３つの電極２２０が、放電容器２１０の放電空間２１２に対して一方の側に固まって配置されているため、光損失を抑制することができ、光伝達効率を向上させることができる。
【００３６】
さらに、第２実施例の放電管２００ａでは、３つの電極２２０間で図９に示した駆動信号によって電気回路を切り替えながら放電が行われるため、第１実施例と同様に、放電のばらつきが緩和され、輝度の安定化を図ることできる。また、放電のエネルギーが３つの電極２２０に分散されるため、電極２２０の長寿命化を図ることができる。
【００３７】
Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００３８】
Ｃ−１．変形例１：
上記各実施例における放電灯１００および放電管２００の構成、材料等はあくまで一例であり、他の構成、材料等を採用することも可能である。例えば、上記各実施例では、電極２２０の先端部２２２と胴体部２２４とが所定の角度を有するように形成されているが、必ずしもこのように形成されている必要はなく、例えば電極２２０の先端部２２２と胴体部２２４とが同一の軸に沿って真っ直ぐな形状に形成されているとしてもよい。また、上記各実施例では、３つの電極２２０の胴体部２２４が互いに略平行に配置されているが、必ずしもこのような配置である必要はなく、３つの電極２２０が結合点Ｐを通る平面に対して一方の側に位置するような配置であればよい。なお、上記各実施例のように、３つの電極２２０の胴体部２２４が互いに略平行に配置されているとすれば、光の伝達経路において光を遮る障害物をより少なくすることができ、光損失を特に抑制することができるため、好ましい。
【００３９】
Ｃ−２．変形例２：
上記第１実施例では、放電管２００の電極２２０の配置がデルタ型となる構成となっているが、放電管２００の電極２２０の配置がスター型となる構成とすることも可能である。このときには、図３に示した３つの電極（Ａ極、Ｂ極、Ｃ極）に加え、ＣＯＭ極（コモン）を備え、Ａ極、Ｂ極、Ｃ極とＣＯＭ極との間で放電を行うような構成となる。
【００４０】
Ｃ−３．変形例３：
上記各実施例では、放電管２００を三相駆動回路または二相駆動回路で駆動する例を用いて説明したが、放電管２００を四相以上の多相駆動回路により駆動するとしてもよい。また、放電管２００の電極２２０の数は、使用される駆動回路によって任意に設定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１実施例としての放電管を有する放電灯の構成を概略的に示す説明図。
【図２】第１実施例の放電管の詳細構成を示す説明図。
【図３】第１実施例の放電管における電極の概念図。
【図４】第１実施例における駆動回路の構成を示す説明図。
【図５】第１実施例の放電管を用いた放電灯を駆動する際のタイミングチャート。
【図６】各タイミングにおいて各電極間に形成される放電電流の様子を概念的に示す説明図。
【図７】本発明の第２実施例としての放電管の電極の概念図。
【図８】第２実施例における駆動回路の構成を示す説明図。
【図９】第２実施例の放電管を用いた放電灯を駆動する際のタイミングチャート。
【符号の説明】
【００４２】
１００...放電灯
２００...放電管
２１０...放電容器
２１２...放電空間
２２０...電極
２２２...先端部
２２４...胴体部
２３０...金属箔
２４０...外部リード
３００...反射ケース
３１０...中空部
３２０...ベース部
４００...駆動回路
【図１】
2006079921.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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