(57)【要約】【課題】従来よりも高圧放電ランプにおける一対の電極が損耗するのを抑制し、電極間距離が拡大するのを抑制できる高圧放電ランプ点灯装置を提供する。【解決手段】高圧放電ランプ４に供給する交流電流の周波数を、周波数ｆ１と、周波数ｆ１より高い周波数ｆ２とに切り替え、交流電流の大きさを、電流値Ｉ１と、電流値Ｉ１よりも大きい電流値Ｉ２とに切り替える。交流電流の周波数を切り替えることにより、周波数ｆ１のＡ期間と、周波数ｆ２のＢ期間とを交互に繰り返すとともに、Ａ期間における期間ａ２の電流の大きさが電流値Ｉ２、残りの期間ａ１の電流の大きさが電流値Ｉ１となるように制御する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる高圧放電ランプ点灯装置であって、
前記高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、入力された周波数制御信号に従って、第１の周波数と、第１の周波数より高い第２の周波数とのいずれかに切り替える周波数切替部と、
前記交流電流の大きさを、入力された電流制御信号に従って、第１の電流と、第１の電流よりも大きい第２の電流とのいずれかに切り替える電流切替部と、
前記周波数切替部に当該周波数制御信号を入力し、かつ前記電流切替部に当該電流制御信号を入力してこれらを制御する制御部とを備え、
前記制御部は、
前記第１の周波数の交流電流を供給するＡ期間と、前記第２の周波数の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返す期間を含むように前記周波数切替部を制御するとともに、
前記Ａ期間内では、前記第１の周波数の交流電流の半周期において、一部の期間で前記第２の電流を供給して、残りの期間で前記第１の電流を供給するように前記電流切替部を制御する
ことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記制御部が、さらに、前記Ｂ期間内に前記第２の周波数の交流電流の半周期を１単位として２単位以上含まれるようにし、かつ、そのうちの一部の半周期では前記第２の電流を供給して、残りの半周期では第１の電流を供給するように前記電流切替部を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記第２の電流の供給が、規則的に繰り返されている
ことを特徴とする請求項２に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記第２の電流の供給を繰り返す間隔が、１［ｍｓ］以上２０［ｍｓ］以下の範囲である
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
各々の前記Ａ期間における前記第１の周波数の半周期中に、前記第２の電流が１回または複数回供給されていて、
各々の前記Ｂ期間内には、正極性の前記第２の電流と、負極性の前記第２の電流とがそれぞれ供給されている
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記第２の電流を供給する１回当たりの時間長さが、前記第２の周波数における半周期の長さの自然数倍である
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
各々の前記Ａ期間における前記第１の周波数の半周期中に、前記第２の電流が１回または複数回供給されていて、
前記第１の周波数の半周期中における前記第２の電流を供給する時間の合計が、前記第１の周波数の交流電流における０．２５周期以下の長さである
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記第２の電流が、前記第２の周波数の半周期の長さの自然数倍の時間を空けて供給されるグループとして繰り返され、かつ各々のＢ期間内に前記グループが２つ以上含まれている
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
一つの前記グループの終期とその次の前記グループの始期との間の時間長さが、前記第２の周波数の半周期の長さの偶数倍である
ことを特徴とする請求項８に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１０】
各々の前記Ｂ期間において、前記第２の電流が供給される半周期の単位数が、当該Ｂ期間に含まれる半周期の全単位数の半分以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
前記第２の電流の大きさが、前記第１の電流の大きさの２倍以下である
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１２】
前記周波数切替部が、さらに、前記第１の周波数以下の第３の周波数に切り替え可能に構成されてなり、
前記制御部は、前記第３の周波数の交流電流を供給するＣ期間を前記Ａ期間よりも長くしかつ所定の時間間隔で繰り返すとともに、一の前記Ｃ期間とその次の前記Ｃ期間との間に、前記Ａ期間と前記Ｂ期間とを交互に繰り返すように、前記周波数切替部を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項１３】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、
この高圧放電ランプを点灯させる請求項１または１４に記載された高圧放電ランプ点灯装置と、
を備えたことを特徴とする高圧放電ランプ装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載された高圧放電ランプ装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１５】
内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる高圧放電ランプ点灯方法であって、
前記交流電流の周波数を、第１の周波数と、第１の周波数より高い第２の周波数とのいずれかに切り替え、かつ前記交流電流の大きさを、第１の電流と、第１の電流よりも大きい第２の電流とのいずれかに切り替えて、
前記第１の周波数の交流電流を供給するＡ期間と、前記第２の周波数の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返すとともに、前記Ａ期間内で、前記第１の周波数の交流電流の半周期において、一部の期間に前記第２の電流を供給し、残りの期間に前記第１の電流を供給する
ことを特徴とする高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１６】
前記交流電流の周波数を、さらに、前記第１の周波数以下の第３の周波数に切り替えるに際し、
前記周波数を、前記第３の周波数に所定の時間間隔で切り替えて、前記第３の値の交流電流を供給するＣ期間を前記Ａ期間よりも長くしかつ前記所定の時間間隔で繰り返すとともに、
一の前記Ｃ期間とその次の前記Ｃ期間との間に、前記Ａ期間と、前記Ｂ期間とを交互に繰り返す
ことを特徴とする請求項１５に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１７】
前記所定の時間間隔の間において、
前記Ｃ期間の後を前記Ｂ期間とし、その後、前記Ａ期間と、前記Ｂ期間とを交互に繰り返し、最後を前記Ｂ期間とする
ことを特徴とする請求項１６に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【請求項１８】
前記Ｃ期間における交流電流の位相を、前記Ｃ期間が現れる順に交互に逆位相とする
ことを特徴とする請求項１６に記載の高圧放電ランプの点灯方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタは、学校の教室や会議室等でのプレゼンテーションや、一般家庭におけるホームシアターとして利用されている。このようなプロジェクタには、その光源として点光源に近い、高圧放電ランプ、特に高圧水銀ランプが使用されている。
高圧水銀ランプは、内部に、水銀とともにハロゲン物質が封入され、かつタングステン製の一対の電極が互いに略対向するように配置された発光管を備え、電極間にアーク放電を発生させて光を出射するものである。高圧水銀ランプでは、いわゆるハロゲンサイクルにより、点灯中、電極の構成材料であるタングステンが蒸発して発光管の内面に付着する黒化が抑制されている。また、蒸発したタングステンは、ハロゲンサイクルによって電極に戻されて堆積する。そして、一対の電極の先端部上に、この堆積物からなる突起部がそれぞれ形成された場合には、各突起部が電極間におけるアークの輝点となる。
【０００３】
近年、プロジェクタの普及に伴い、その光源となる高圧水銀ランプに対し、更なる長寿命化の要請が高まっている。長寿命化の要請に応えるには、一対の電極の先端部上に形成された各突起部の形状を適正に維持し、アーク放電の安定化を図ることが有効であると考えられる。
かかる突起部を電極の先端部上に適正に形成しかつ維持するために、高圧水銀ランプに供給する交流電流の周波数を、２つ以上の異なる値に切替える構成を備えた高圧放電ランプ点灯装置が提案されている（例えば特許文献１等）。この特許文献１には、少なくとも１つの値の周波数における交流電流で突起部を成長させ、残りの値の周波数における交流電流で突起部を減退させることができ、周波数の値を切替えて突起部の成長と減退とを交互に繰り返すことで、その形状を維持することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８５１３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の高圧水銀ランプでは、ランプを点灯した累積時間（以下、「累積点灯時間」という）が長くなるに従い、電極先端部におけるタングステンの累積的な蒸発量が累積的な堆積量よりも多くなるために、一対の電極の先端部がそれぞれ徐々に損耗して、電極間距離が拡大していく。その結果、ランプの放電領域が拡がるために、本来点光源を必要とするプロジェクタ用途では反射鏡の射出光量が減衰する。この射出光量の減衰が進行するとランプは寿命とみなされる。
【０００６】
また、特許文献１に記載の高圧放電ランプ点灯装置を用いて、本発明者らが点灯試験を試みたところ、累積点灯時間の全般にわたって各電極の先端部上における突起部を適正に形成しかつ維持できるものの、累積点灯時間の経過に伴って、各突起部の土台である電極の先端部が損耗して、やはり電極間距離の拡大が避けられないことがわかった。このため、上記と同様、プロジェクタ用途では反射鏡の射出光量が減衰し、この射出光量の減衰が進行するとランプは寿命とみなされる。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、従来よりも高圧放電ランプにおける一対の電極の先端部が損耗するのを抑制し、電極間距離が拡大するのを抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させるものであって、前記高圧放電ランプに供給する交流電流の周波数を、入力された周波数制御信号に従って、第１の周波数と、第１の周波数より高い第２の周波数とのいずれかに切り替える周波数切替部と、前記交流電流の大きさを、入力された電流制御信号に従って、第１の電流と、第１の電流よりも大きい第２の電流とのいずれかに切り替える電流切替部と、前記周波数切替部に当該周波数制御信号を入力し、かつ前記電流切替部に当該電流制御信号を入力してこれらを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記第１の周波数の交流電流を供給するＡ期間と、前記第２の周波数の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返す期間を含むように前記周波数切替部を制御するとともに、前記Ａ期間内では、前記第１の周波数の交流電流の半周期において、一部の期間で前記第２の電流を供給して、残りの期間で前記第１の電流を供給するように前記電流切替部を制御することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る高圧放電ランプ装置は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、この高圧放電ランプを点灯させる前記高圧放電ランプ点灯装置と、を備えたことを特徴とする。
また、本発明に係るプロジェクタは、前記高圧放電ランプ装置を備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る高圧放電ランプの点灯方法は、内部に、ハロゲン物質が封入され、かつ先端部に突起部が形成されてなる一対の電極が対向配置されている発光管を有する高圧放電ランプに対して交流電流を供給して点灯させる方法であって、前記交流電流の周波数を、第１の周波数と、第１の周波数より高い第２の周波数とのいずれかに切り替え、かつ前記交流電流の大きさを、第１の電流と、第１の電流よりも大きい第２の電流とのいずれかに切り替えて、前記第１の周波数の交流電流を供給するＡ期間と、前記第２の周波数の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返すとともに、前記Ａ期間内で、前記第１の周波数の交流電流の半周期において、一部の期間に前記第２の電流を供給し、残りの期間に前記第１の電流を供給することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成の高圧放電ランプ点灯装置は、第１の周波数の交流電流を供給するＡ期間と、第１の周波数より高い第２の周波数の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返すことにより、各電極の先端部に形成された突起部に成長作用と減退作用とを交互に与え、突起部を適正に形成、維持することができる。しかも、周波数の低い側の交流電流を供給する各Ａ期間内では、半周期の一部の期間に、第１の電流よりも大きい第２の電流を供給することにより、電極の突起部とともにその土台となる先端部の温度を一時的に上昇させている。この一時的な温度上昇によって、電極の突起部だけでなく先端部にもタングステンの堆積を促すことができる。これにより、一対の電極の先端部が損耗するのを抑制して、電極間距離が拡大するのを抑制することができる。なお、具体的な根拠については後述する。
【００１２】
このように、上記構成の高圧放電ランプ点灯装置は、従来の高圧放電ランプ点灯装置よりも一対の電極の先端部が損耗するのを抑制することができる。
また、上記構成の高圧放電ランプの点灯方法は、上記高圧放電ランプ点灯装置と同様の効果を得ることができる。
本発明によれば、高圧放電ランプにおける一対の電極の先端部が損耗するのを抑制することができる高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る高圧放電ランプ装置の構成を示すブロック図である。
【図２】高圧水銀ランプの概略構成を示す一部切欠断面図である。
【図３】電極の構成を説明する図である。
【図４】高圧水銀ランプが組み込まれたランプユニットの構成を示す一部切欠斜視図である。
【図５】高圧水銀ランプの定常点灯状態における交流電流の一例を示す波形図である。
【図６】点灯装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】電極における突起部の形状を説明するための模式図である。
【図８】電極における先端部の形状を説明するための模式図である。
【図９】点灯試験に用いた比較例である交流電流の従来の波形を示す図である。
【図１０】点灯試験における電極間距離増加率および輝度維持率の推移の結果を示す表である。
【図１１】（ａ）は、点灯時間と輝度維持率との関係を説明するための図であり、（ｂ）は、点灯時間と電極間距離増加率との関係を説明するための図である。
【図１２】第２の実施形態に係る点灯装置から出力される交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１３】点灯装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１４】点灯試験における電極間距離増加率および輝度維持率の推移の結果を示す表である。
【図１５】（ａ）は、点灯時間と輝度維持率との関係を説明するための図であり、（ｂ）は、点灯時間と電極間距離増加率との関係を説明するための図である。
【図１６】第３の実施形態に係る点灯装置から出力される交流電流の波形の一例を示す図である。
【図１７】点灯装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１８】第４の実施形態に係るプロジェクタとしてのフロントプロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図１９】フロントプロジェクタの構成を示すブロック図である。
【図２０】リアプロジェクタの概略構成を示す斜視図である。
【図２１】変形例に係る点灯装置から出力される交流電流の波形であって、（ａ）は、変形例（１）に係る図であり、（ｂ）は、変形例（２）に係る図である。
【図２２】変形例に係る点灯装置から出力される交流電流の波形であって、（ａ）〜（ｃ）は、変形例（４）に係る図である。
【図２３】変形例に係る点灯装置から出力される交流電流の波形であって、（ａ）は、変形例（５）に係る図であり、（ｂ）は、変形例（６）に係る図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明を実施するための形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ装置１のブロック図を示す。
図１に示すように、高圧放電ランプ装置１は、ＤＣ電源回路２と、定格電力３６０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４と、これらＤＣ電源回路２と高圧水銀ランプ４との間に接続された点灯装置３（電子安定器）とで構成されている。
【００１５】
ＤＣ電源回路２は、例えば整流回路を有し、家庭用の交流電圧（１００［Ｖ］）から一定の直流電圧を生成して点灯装置３に供給する。
点灯装置３は、ＤＣ電源回路２から供給された直流電圧の電力を交流電力に変換して、高圧水銀ランプ４に供給する。
高圧水銀ランプ４は、点灯装置３から供給される交流電力によって点灯する。
＜点灯装置の構成＞
点灯装置３は、主な構成として、ＤＣ／ＤＣコンバータ５、ＤＣ／ＡＣインバータ６、高電圧発生部７、ランプ電流検出部８、ランプ電圧検出部９および制御部１０を備えている。また、制御部１０は、マイコン１１およびＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御回路１２を備えている。
【００１６】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、入力端子、出力端子および制御端子を有する。入力端子にはＤＣ電源回路２が接続されている。出力端子にはＤＣ／ＡＣインバータ６が接続されている。制御端子にはＰＷＭ制御回路１２が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＰＷＭ制御を用いて、制御端子に入力されたＰＷＭ制御信号（電流制御信号）に応じた大きさの直流電流を生成する。
【００１７】
すなわち、安定点灯時（定常点灯時）において高圧水銀ランプ４の光出力を一定に保つべくランプ電力を一定にする制御（定電力制御）を行う必要があるが、制御部１０はそのためにランプ電流検出部８で検出したランプ電流、およびランプ電圧検出部９で検出したランプ電圧にそれぞれ基づいてマイコン１１によってランプ電力を演算し、それを一定にするようなＰＷＭ制御信号（電流制御信号）をＰＷＭ制御回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、それを受けてＤＣ電源回路２からの直流電圧を所定の大きさの直流電流に変換する。
【００１８】
このような構成から、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が電流の大きさを切り替える電流切替部として機能する。
なお、制御部１０は、ランプ始動直後からランプが立ち上がるまでのランプ電圧が低い期間は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５が定電流制御を実行するように、ＰＷＭ制御信号（電流制御信号）をＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。ここで、「定電流制御」とは、電流値を一定にする制御だけを指すのではなく、ランプが立ち上がるまでのランプ電圧が低い期間においてランプに過電流が流れるのを防ぐために電流に制限をかけた制御全般を示し、電流値が一定でない場合も含む。ただし、ランプが立ち上がった後に行う定電力制御は、本願における「定電流制御」には含めない。
【００１９】
ＤＣ／ＡＣインバータ６は、入力端子、出力端子および制御端子を有する。入力端子にはＤＣ／ＤＣコンバータ５が接続されている。出力端子には高電圧発生部７を介して高圧水銀ランプ４が接続されている。制御端子にはマイコン１１が接続されている。ＤＣ／ＡＣインバータ６は、制御端子に入力された周波数制御信号の周波数に応じた周波数の略矩形波の交流電流を生成する。具体的には、ＤＣ／ＤＣコンバータ５から出力された直流電流を略矩形波の交流電流に変換している。
【００２０】
このような構成から、ＤＣ／ＡＣインバータ６が周波数を切り替える周波数切替部として機能する。
ここで、「略矩形波」の交流電流とは、完全な矩形波をなす電流はもちろんのこと、極性反転直後のオーバーシュートやアンダーシュート等によって若干の歪を有する矩形波も含むものとする。
【００２１】
高電圧発生部７は、例えばトランス（図示せず）を有し、高圧水銀ランプ４の始動時に、高電圧を発生させて高圧水銀ランプ４に印加する。
ランプ電流検出部８は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５とＤＣ／ＡＣインバータ６とを結ぶ配線に流れる電流（ランプ電流に相当する）を検出する。ランプ電流検出部８は、ランプ電流の大きさを示す信号をマイコン１１に出力する。
【００２２】
ランプ電圧検出部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を検出し、ランプ電圧のレベルを示す信号をマイコン１１に出力する。ここでＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧は、ランプ電圧以外にＤＣ／ＡＣインバータ６や高電圧発生部７や回路配線などで生じる電圧降下を含むため正確にはランプ電圧と等価ではないが、前記ランプ電圧以外の電圧降下分を差し引く補正をすることにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電圧を制御処理上ランプ電圧として扱うことができる。
【００２３】
マイコン１１は、ランプ電流検出部８の出力信号、ランプ電圧検出部９の出力信号を受けて演算により求めたランプ電力と所定の電力値との差分値をＰＷＭ制御回路１２に出力する。ＰＷＭ制御回路１２は、差分値に基づきデューティ（ＯＮ／ＯＦＦのスイッチング）パルスからなるＰＷＭ制御信号を発生させる。そして、ＰＷＭ制御回路１２は、発生させたＰＷＭ制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５に入力して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５をＰＷＭ制御し、高圧水銀ランプ４に供給する電流の大きさを制御する。
【００２４】
また、マイコン１１は、予め設定された周波数制御信号をＤＣ／ＡＣインバータ６に入力して、高圧水銀ランプ４に供給する交流電流の周波数を制御する。
＜高圧水銀ランプの構成＞
次に、高圧水銀ランプ４の概略構成について図２を参照して説明する。
図２に示すように、高圧水銀ランプ４は、略回転楕円体形状の発光部１６と、この発光部１６の両端に設けられた封止部１７ａ，１７ｂとを有する、発光管１５を備えている。発光管１５は、例えば石英ガラスで形成されている。この発光管１５内部の放電空間１８内には、発光物質である水銀（Ｈｇ）と、始動補助用の希ガスとして例えばアルゴンガス（Ａｒ）、クリプトンガス（Ｋｒ）、あるいはキセノンガス（Ｘｅ）またはそれら２種以上の混合ガスと、ハロゲンサイクルのためのヨウ素（Ｉ）あるいは臭素（Ｂｒ）、またはそれらの混合物とがそれぞれ所定量封入されている。一例として、水銀の封入量は１５０［ｍｇ／ｃｍ３］以上３９０［ｍｇ／ｃｍ３］以下の範囲内で、アルゴンガスの封入量（２５℃）は０．０１［ＭＰａ］以上１［ＭＰａ］以下の範囲内で、臭素の封入量は１×１０−１０［ｍｏｌ／ｃｍ３］以上１×１０−４［ｍｏｌ／ｃｍ３］以下の範囲内で、好ましくは１×１０−９［ｍｏｌ／ｃｍ３］以上１×１０−５［ｍｏｌ／ｃｍ３］以下の範囲内でそれぞれ設定されている。
【００２５】
また、放電空間１８内に、一対の電極１９ａ，１９ｂが略同一軸上に互いに対向して配置されている。電極１９ａ，１９ｂは、タングステン（Ｗ）製であり、封止部１７ａ，１７ｂに気密に封着されたモリブデン製の金属箔２４ａ，２４ｂを介して外部リード線２５ａ，２５ｂに電気的に接続されている。
図３に示すように、電極１９ａは、電極棒２０ａと、電極棒２０ａの一端部に取り付けられた電極コイル２１ａと、電極棒２０ａおよび電極コイル２１ａの一部を溶融して形成した略半球状の先端部２２ａとを有している。また、先端部２２ａ上には、突起部２３ａが形成されている。この突起部２３ａは、点灯中に電極１９ａから蒸発したタングステンが、ハロゲンサイクルによって再び電極１９ａに戻り堆積したものであって、機械的加工を行うことなく自己形成されたものである。電極１９ｂは、電極１９ａと同様の構成であり、先端部２２ｂ上に突起部２３ｂが形成されている。これら突起部２３ａ，２３ｂが、電極１９ａ，１９ｂ間におけるアークスポットとなり、突起部２３ａ，２３ｂ間が電極間距離Ｄである。この電極間距離Ｄは、例えば、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内に設定される。なお、図２には、製造工程で形成された突起部であって、製品完成時の突起部の形状が示されている。
【００２６】
電極１９ａ，１９ｂの先端部の形状は、略半球状に限らず、例えば略球状または略円錐状等とすることもできる。また、電極の先端部を形成するに当たり、電極棒の一部と電極コイルの一部とをそれぞれ溶融させて形成する以外に、例えば予め略半球状、略球状または略円錐状に削り出したもの、またはそのような形状で焼結したものを電極棒の先端部に取り付けてもよい。
【００２７】
なお、電極１９ａ，１９ｂにおいて、電極棒２０ａ，２０ｂおよび電極コイル２１ａ，２１ｂの一部を溶融して略半球状の先端部２２ａ，２２ｂを形成する際に、電極棒２０a，２０ｂの先端の一部を溶融せずに略半球状、略球状または略円錐状等の形状の先端に突き出した形で残しておいても良い。この場合、初回の点灯でその突き出した部分のほとんどは過熱して溶融するが一部は突起状に残るため、点灯中のハロゲンサイクルによるタングステンの堆積がその突起状部分に選択的に生じやすくなり、より確実に先端部２２ａ，２２ｂの頂点部に突起部２３ａ，２３ｂの自己形成をしやすくすることができる。
＜ランプユニットの構成＞
このような高圧水銀ランプ４は、図４に示すように、反射鏡２６内に組み込まれてランプユニット２７を構成する。
【００２８】
ランプユニット２７において、反射鏡２６の内面が凹面の反射面２８を構成しており、この反射鏡２６内に、高圧水銀ランプ４がその長手方向の中心軸Ｘと反射鏡２６の光軸Ｙとが略一致するように組み込まれている。これにより、高圧水銀ランプ４の射出光が反射面２８により反射されて、集光効率が高まるように構成されている。反射鏡２６の基体は、例えばガラスまたは金属で形成されている。反射面２８は、例えば回転楕円体面や回転放物体面、または自由曲面からなり、多層干渉膜等が蒸着工法またはスパッタリング工法で成膜されている。
【００２９】
また、反射鏡２６には、反射面２８の底部を貫通する貫通孔３２ａを有するネック部３２が設けられている。
ここで、高圧水銀ランプ４の発光管の一方の封止部１７ｂには点灯装置接続用端子２９が付設された円筒形の口金３０が装着されており、封止部１７ｂから外部に導出した外部リード線（図示せず）が点灯装置接続用端子２９に接続されている。他方の外部リード線２５ａには点灯装置接続用の電力供給線３１が接続されている。
【００３０】
そして、この高圧水銀ランプ４は、口金３０が反射鏡２６のネック部３２内に挿入され、かつ接着剤３３を介して固着されている。このとき、電力供給線３１は、反射鏡２６に設けられた貫通孔３４に挿通され、反射鏡２６の外側に導かれている。
ここで、第１の実施形態に係る点灯装置３の動作について説明する前に、この点灯装置３から出力される交流電流の波形の具体的な一例について、図５を用いて説明する。後述する点灯装置３の動作では、図５に示す波形の交流電流を出力するための動作を一例として説明している。
＜交流電流の波形例＞
図５は、点灯装置３から出力される交流電流の一例を示す波形図である。
【００３１】
図５に示す波形の交流電流は、周波数ｆ１（第１の周波数）のＡ期間（図５では０．５周期の場合を示している）と、周波数ｆ２（第２の周波数）のＢ期間との交互の繰り返しからなる。また、±１００［％］の大きさの電流（電流値Ｉ１）が第１の電流、±１５０［％］の大きさの電流（電流値Ｉ２）が第２の電流であり、Ａ期間における期間ａ２に第２の電流が供給され、残りの期間ａ１に第１の電流が供給されている。期間ａ２は、Ａ期間の始期から所定の時間が経過するまでの間であり、期間ａ１は、期間ａ２経過後からＡ期間の終期までの間である。Ｂ期間における電流の大きさは、電流値Ｉ１である。
＜点灯装置の動作＞
それでは、第１の実施形態に係る点灯装置３の動作の一例について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００３２】
図６に示すように、点灯装置３の動作には、始動点灯動作（Ｓ１１）と、定常点灯移行動作（Ｓ１２）と、定常点灯動作（Ｓ１３〜Ｓ２０）とが含まれている。このうち、始動点灯動作（Ｓ１１）および定常点灯移行動作（Ｓ１２）は、従来と変わらないので、その説明を簡略化している。なお、ここでの「定常点灯」とは、高圧水銀ランプ４に一定の電力が供給され、高圧水銀ランプ４内のガス圧がその電力に応じて安定した状態にあるときの点灯を意味している。
《始動点灯動作》
高圧水銀ランプ４を放電開始させるための点灯スイッチ（図示せず）がオンされると、マイコン１１は、始動点灯動作を行う（Ｓ１１）。始動点灯動作では、高電圧発生部７に例えば３［ｋＶ］、１００［ｋＨｚ］の高周波の高電圧を発生させる。この高周波の高電圧が高圧水銀ランプ４に印加されると、電極間において絶縁破壊が起こり、放電が開始される。この放電を安定させるウォームアップ期間として、例えば２［ｓ］間、１［ｋＨｚ］以上５００［ｋＨｚ］以下の範囲内から選択される高周波電流の定電流制御を行う。ウォームアップ期間が経過すれば、いわゆる始動点灯動作が完了する。
【００３３】
なお、上記始動動作において、高圧水銀ランプ４を放電開始させるための高電圧発生部７からの出力は高周波の高電圧に限定されるものでなく、これに代えて公知の間欠発振型の高電圧パルスを用いてもよい。また、放電開始後のアーク放電を安定させる方法についても当該高周波動作に限るものでなく、これに代えて公知の直流動作または１［ｋＨｚ］未満の低周波電流による定電流制御の動作を用いてもよい。
《定常点灯移行動作》
始動点灯動作（Ｓ１１）後、マイコン１１は、定常点灯移行動作を行う（Ｓ１２）。ここでは、先ず、所定の周波数（例えば１３５［Ｈｚ］）の略矩形波電流の定電流制御（例えば５．５［Ａ］）を行う。次に、ランプ電圧が水銀の蒸発に伴って上昇し、所定の電圧（例えば６５［Ｖ］）に到達すると、前記と同じ所定の周波数の略矩形波電流の、定電力制御（３６０［Ｗ］）に切り替えられる。この定電力制御を、所定の時間（例えば１００［ｓ］）が経過するまで続ける。ここでの所定の時間（１００［ｓ］）は、ランプ内のガス圧が十分に安定した状態になって定常点灯動作に移行できる時間であればよく、ランプの仕様等により適宜選択することができる。
《定常点灯動作》
定常点灯移行動作（Ｓ１２）後、マイコン１１は、定常点灯動作に移行し（Ｓ１３〜Ｓ２０）、図５に示す波形の交流電流を発生させるため、周波数および大きさを切り替える制御を始める。
【００３４】
マイコン１１は、カウンタ（図示せず）を有し、このカウンタが、マイコン１１の内部クロックに基づいて時間の計測を行う。また、マイコン１１には、基本情報として、周波数ｆ１、周波数ｆ２、電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の比率ｒ（＝１．５）、Ａ期間の長さ、Ａ期間における期間ａ２の長さ、Ｂ期間の長さ、および高圧水銀ランプ４の定格電力Ｐ（＝３６０［Ｗ］）が登録されている。
【００３５】
ここで、マイコン１１は、定常点灯移行動作後は、ランプ電流検出部８の出力信号、ランプ電圧検出部９の出力信号を受けて、高圧水銀ランプ４を定格電力Ｐに維持するための平均電流を常時演算して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御すべくＰＷＭ制御回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ５に電流制御信号を送出するよう制御している。
先ず、マイコン１１は、Ａ期間における点灯動作を行うため、周波数ｆ１を周波数制御信号としてＤＣ／ＡＣインバータ６に入力する（Ｓ１３）。この結果、ランプ電流の周波数が周波数ｆ１になる。また、マイコン１１は、電流値Ｉ２の出力を行い（Ｓ１４）、ランプ電流が電流値Ｉ２になるように、ＰＷＭ制御回路１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。
【００３６】
マイコン１１は、期間ａ２が経過するまで（Ｓ１５：Ｎｏ）、ランプ電流が電流値Ｉ２になるようにＳ１４のステップを繰り返す。
期間ａ２が経過すれば（Ｓ１５：ＹＥＳ）、ランプ電流を電流値Ｉ２から電流値Ｉ１に切替えるため、電流値Ｉ１の出力を行う（Ｓ１６）。この電流値Ｉ１の出力では、マイコン１１は、ランプ電流が電流値Ｉ１になるように、ＰＷＭ制御回路１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。なお、ＤＣ／ＡＣインバータ６では、Ｓ１５で入力された周波数ｆ１が維持されているので、ランプ電流の周波数は周波数ｆ１である。
【００３７】
マイコン１１は、Ａ期間が経過するまで（Ｓ１７：Ｎｏ）、ランプ電流が電流値Ｉ１になるように、Ｓ１６のステップを繰り返す。
Ａ期間が経過すれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、Ｂ期間における点灯動作を行うため、マイコン１１は、周波数ｆ２を周波数制御信号としてＤＣ／ＡＣインバータ６に入力する（Ｓ１８）。この結果、ランプ電流の周波数が周波数ｆ２になる。そして、電流値Ｉ１の出力を行い（Ｓ１９）、ランプ電流が電流値Ｉ１になるように、ＰＷＭ制御回路１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。
【００３８】
マイコン１１は、Ｂ期間が経過するまで（Ｓ２０：Ｎｏ）、ランプ電流が電流値Ｉ１になるように、Ｓ１９のステップを繰り返す。
Ｂ期間が経過すれば（Ｓ１９：ＹＥＳ）、Ｓ１３に戻って、Ｓ１３〜Ｓ２０の一連のステップを点灯スイッチがオフされるまで繰り返す。
＜周波数および電流の大きさ等の設定範囲＞
このような周波数ｆ１，ｆ２、ＡおよびＢ期間の長さ、電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の比率ｒ、ならびに電流値Ｉ２電流を供給する期間ａ２の長さは、次のように設定される。
【００３９】
周波数ｆ１は、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲から選択され、Ａ期間の長さは、０．５周期以上５周期以下の範囲から選択された周期に設定される。
周波数ｆ２は、３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲から選択され、Ｂ期間の長さは、１周期以上２００周期以下の範囲から選択された周期に設定される。
比率ｒは、１超２以下の範囲から選択される数値に設定される。より好ましくは、１．１以上１．６以下の範囲から選択される数値に設定されるのがよい。
【００４０】
期間ａ２は、各々のＡ期間に設けられる。そして、期間ａ２の長さは、周波数ｆ１の半周期未満の長さに設定され、より好ましくは周波数ｆ１の０．２５周期以下の長さに設定されるのがよい。
《Ａ期間およびＢ期間における作用効果》
上記範囲内において、周波数ｆ１のＡ期間と、周波数ｆ２のＢ期間とを交互に繰り返すようにして、高圧水銀ランプ４に交流電流を供給した場合には、Ａ期間では電極１９の突起部２３に成長作用を与え、Ｂ期間では電極１９の突起部２３に減退作用を与えることができる。
【００４１】
これは、次の理由による。
高圧水銀ランプ４において、交流電流による点灯中、電極１９の陽極フェーズ側では、主に電極１９の先端部２２と突起部２３に電子が衝突することにより、電極１９の温度が上昇してタングステンが蒸発する。電極１９から蒸発したタングステンは、発光管１５内のハロゲンと化合してハロゲン化タングステンになり、発光管１５内の対流で移動する。ハロゲン化タングステンは、高温領域であるアークプラズマや電極先端付近で解離して、正イオンであるタングステンイオンは電極１９の陰極フェーズ側の電界集中点である突起部２３を中心とした領域に引き寄せられて堆積する。電極１９の陽極フェーズ側と陰極フェーズ側は、交流電流の極性反転動作がおこなわれる毎に入れ替わるため、電極１９の両電極においてタングステンの蒸発と堆積の両方の現象が入れ替わりながら生じる。
【００４２】
なお、陽極フェーズと陰極フェーズとの極性反転までの時間が長い、周波数ｆ１の交流電流では、陰極フェーズで突起部２３側に引き寄せられたタングステンイオンの多くが突起部２３に堆積するので、太径の突起部を形成する作用が生じ、結果として突起部２３が成長する。一方、極性反転までの時間が周波数ｆ１よりも短い周波数ｆ２の交流電流では、陰極フェーズ側で突起部２３側に引き寄せられたタングステンイオンが十分に堆積する前に陽極フェーズに反転してしまうので、堆積量が少なくなり、細径の突起部を形成する作用が生じ、結果として突起部２３が減退する。
【００４３】
図７（ａ）には、高圧水銀ランプ４に供給する交流電流において、周波数ｆ１のみで点灯し続けた場合の突起部の状態を示している。周波数ｆ１の突起部成長作用により、電極１９の突起部２３が太径化、かつ高さｈが高くなった状態が示されている。また、図７（ｂ）には、周波数ｆ２のみで点灯し続けた場合の突起部の状態を示している。周波数ｆ２の突起部減退作用により、突起部２３が細径化し、かつ高さｈが低くなった状態が示されている。
【００４４】
以上のことから、周波数ｆ１のＡ期間と、周波数ｆ２のＢ期間とを交互に繰り返すことにより、突起部の成長作用と減退作用の両方を混合した作用が得られ、突起部２３を適正に形成、維持することができる。図３における突起部２３の形状は、Ａ期間とＢ期間を交互に繰り返した場合のものを示している。
《電流値Ｉ２の作用効果》
また、上記のＡ期間とＢ期間との交互の繰り返しの中で、低周波数である周波数ｆ１のＡ期間において、図５に示すように、期間ａ１の電流の大きさを電流値Ｉ１とし、残りの期間ａ２の電流の大きさを電流値Ｉ１よりも大きい電流値Ｉ２とした場合、電極１９の突起部２３を適正に形成、維持する作用を損なうことなく、突起部２３の土台となる先端部２２に対してもタングステンの堆積作用を与えることができる。これにより、先端部２２が損耗するのを抑制することができ、その結果、電極間距離Ｄが拡大するのを抑制することができる。
【００４５】
図８（ａ）は、損耗した電極１９の先端部２２の状態を示す模式図であり、図８（ｂ）は、上記した電流値Ｉ２のタングステン堆積作用により損耗が抑制された電極１９の先端部２２の状態を示す模式図である。
高圧水銀ランプ４に供給する交流電流において、図９（ａ）に示す従来の波形のように、周波数ｆ１のＡ期間と周波数ｆ２のＢ期間とを交互に繰り返し、これらＡ期間およびＢ期間における電流の大きさを電流値Ｉ１のみとした場合、ランプの累積点灯時間が長くなるに従って、図８（ａ）に示すように、先端部２２ａ，２２ｂが徐々に損耗し、略半球状の形状が略円錐台状に変形する。そのため、突起部２３ａ，２３ｂを適正に形成、維持できたとしても、電極間距離Ｄ１が徐々に拡がってしまう。
【００４６】
一方、Ａ期間における期間ａ１の電流の大きさを電流値Ｉ１とし、残りの期間ａ２の電流の大きさを電流値Ｉ２とした場合には、図８（ｂ）に示すように、先端部２２ａ，２２ｂが、図８（ａ）の先端部２２ａ，２２ｂよりも損耗が抑制された状態となる。これは、次の理由によると考えられる。
電流値Ｉ１より大きい電流値Ｉ２電流を供給した場合、電流値を大きくした分、電極１９の陽極フェーズ側の温度がより高くなる。このため、突起部２３とともに先端部２２の温度を、ハロゲン化タングステンが解離し易くなる温度まで高めることができ、先端部２２の近傍におけるタングステンイオンの存在量が増加する。その結果、陰極フェーズに転換後に突起部２３だけでなく先端部２２においてもタングステンの堆積が促進されるので、図８（ｂ）に示すように、先端部２２の損耗が抑制された状態となる。これにより、電極間距離Ｄ２が拡大するのを抑制することができる。
【００４７】
なお、突起部２３および先端部２２において、ハロゲン化タングステンが解離し易くなる温度まで高めることができたとしても、温度が高くなり過ぎた場合には、タングステンの蒸発量が堆積量よりもはるかに多くなり、突起部２３および先端部２２を損耗させるおそれがある。そのため、電流値Ｉ２電流を供給する時間は、突起部２３および先端部２２における温度上昇を考慮して設定するのがよい。
《各範囲の設定理由》
次に、周波数ｆ１，ｆ２、ＡおよびＢ期間の長さ、電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の比率ｒ、ならびに電流値Ｉ２電流を供給する期間ａ２の長さを、上記範囲内に設定した理由について説明する。
【００４８】
高圧水銀ランプ４に供給する交流電流において、周波数ｆ１が２０［Ｈｚ］未満であれば、電極１９における一回あたりの陽極フェーズの時間が長くなり過ぎて、電極１９の突起部２３の温度が、長い陽極加熱時間によって必要以上に高くなり、突起部２３の成長作用が損なわれ、突起部２３が変形または蒸発減退する場合が起こり得る。一方、周波数ｆ１が２００［Ｈｚ］を超えれば、電極１９における一回あたりの陰極フェーズの時間が短くなり過ぎて電極１９の突起部２３におけるタングステンの堆積量が少なくなり、よって突起部２３の成長作用が損なわれ、突起部２３が変形または減退する場合が起こり得る。
【００４９】
また、周波数ｆ１が２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ａ期間の長さが５周期を超えれば、突起部を成長させる時間が長くなりすぎて突起部の太径化が進行し、突起部２３の先端が平坦化してフリッカ問題が生じる場合が起こり得る。一方、Ａ期間の長さが０．５周期未満であれば、突起部を成長させる時間が短くなりすぎて突起部の細径化が進行し、突起部２３が変形または減退する場合が起こり得る。これらにより、突起部２３の成長を促進させるために、周波数ｆ１を２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内に、かつＡ期間の長さを０．５周期以上５周期以下の範囲内の周期に設定している。
【００５０】
周波数ｆ２が１０００［Ｈｚ］を超えれば、電極１９における陰極フェーズで突起部２３側に引き寄せられたタングステンイオンが十分に堆積する前に陽極フェーズに反転してしまうので、タングステンが電極１９の突起部２３に戻る作用が弱まり過ぎて、突起部２３を細径化させる作用が強まり、タングステンが電極１９の先端部２２以外の部位に堆積するようになり、よって先端部２２の全体形状を変形させ減退させてしまう場合が起こり得る。一方、周波数ｆ２が３００［Ｈｚ］未満であれば、電極１９における一回あたりの陽極フェーズの時間が長くなって、突起部２３に堆積するタングステンイオンが増えるので、電極１９の突起部２３を細径化させる作用が得られなくなり、突起部２３の成長が過剰になり、電極間距離が過剰に減少してしまう場合が起こり得る。
【００５１】
また、周波数ｆ２が３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ｂ期間の長さが２００周期を超えれば、突起部を減退させる時間が長くなりすぎて細径化が進行し、突起部２３が変形または減退する場合が起こり得る。Ｂ期間の長さが１周期未満であれば、突起部を減退させる時間が短くなりすぎて太径化が進行し、突起部２３の先端が平坦化してフリッカ問題が生じる場合が起こり得る。これらより、突起部２３を細径化させて適度に減退させる効果を得るために、周波数ｆ２を３００［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内に、かつＢ期間の長さを１周期以上２００周期以下の範囲内の周期に設定している。
【００５２】
電流値Ｉ２は、電流値Ｉ１よりも大きければ、電流値Ｉ１と比べた場合に、電極１９の突起部２３および先端部２２に対してタングステンの堆積作用をより多く与えることができる。また、電流値Ｉ２が電流値Ｉ１の２倍超になると、突起部２３および先端部２２の温度を高め過ぎて、タングステンの蒸発量が堆積量よりはるかに多くなり、突起部２３および先端部２２を減退させるおそれがある。このため、電流値Ｉ１に対する電流値Ｉ２の比率ｒは、１超２以下が好ましい。また、電流値Ｉ２が電流値Ｉ１の１．１倍未満の場合、先端部２２の温度を十分に高めることできず先端部２２に対するタングステンの堆積作用が低くなる。一方、電流値Ｉ２が電流値Ｉ１の１．６倍超の場合、電流値Ｉ２から電流値Ｉ２に切替えたときのランプ輝度の変化が大きく目立つようになるため、ランプのちらつきが人の目に感じるようになるおそれがある。これらより、比率ｒは、１．１倍以上、１．６倍以下がより好ましい。
【００５３】
期間ａ２の長さを、周波数ｆ１の半周期全体の長さにすると、電極１９の突起部２３および先端部２２の温度を高め過ぎてタングステンの蒸発量が増加し、突起部２３および先端部２２を減退させるおそれがある。このため、期間ａ２の長さは、周波数ｆ１の半周期未満の長さが好ましい。また、周波数ｆ１が２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下、かつＡ期間が０．５周期以上５周期以下の場合には、期間ａ２の長さを周波数ｆ１の０．２５周期以下とすることにより、効果的に電極１９の先端部２２にタングステンを堆積させることができる。
【００５４】
なお、図５に示す波形の交流電流では、周波数ｆ１が４６［Ｈｚ］、周波数ｆ２は、周波数ｆ１の７倍である３２２［Ｈｚ］、Ａ期間の長さが０．５周期、Ｂ期間の長さが１４周期、比率ｒが１．５、期間ａ２の長さが周波数ｆ１の半周期の１／７の長さ（周波数ｆ２の半周期の長さに等しい）に設定されている。
また、図５の波形の交流電流では、Ａ期間とＢ期間を繰り返す中、各Ａ期間が開始するときの交流電流の位相が、当該Ａ期間が現れる順に交互に逆位相である。このように、電極１９ａ，１９ｂにおける陽極フェーズおよび陰極フェーズが発生する頻度を均等にすることによって、一対の電極の突起部２３および先端部２２に対して、バランスよくタングステンの堆積作用を生じさせることができる。
＜点灯試験結果＞
次に、図５に示す波形の交流電流の作用効果を確認するための点灯試験結果について説明する。
【００５５】
本点灯試験では、実施例１と、比較例１，２とを用意した。実施例１は、図５の波形の交流電流をランプに供給する構成、比較例１は、従来の波形であって、図９（ａ）に示す波形の交流電流をランプに供給する構成、比較例２は、図９（ｂ）に示す波形の交流電流をランプに供給する構成としている。これら点灯試験には、定格電力３６０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４が用いられている。
【００５６】
実施例１および比較例１，２の波形の交流電流のそれぞれは、周波数ｆ１のＡ期間と、周波数ｆ２のＢ期間との交互の繰り返しからなる点で共通している。一方、実施例１の波形の交流電流では、Ａ期間における期間ａ２の電流の大きさが電流値Ｉ２であり、残りの期間ａ１の電流の大きさが電流値Ｉ１であるのに対して、比較例１の波形の交流電流では、Ａ期間全体において電流の大きさが電流値Ｉ１である点で異なり、また、比較例２の波形の交流電流では、Ａ期間全体において電流の大きさが電流値Ｉ２である点で異なっている。
【００５７】
本点灯試験は、実施例１および比較例１，２の波形の交流電流を、各高圧水銀ランプ４に供給して長時間経過する中で、ランプの輝度維持率および電極間距離増加率を測定するものである。
具体的には、点灯開始時点（点灯時間０［ｈ］）における各高圧水銀ランプ４の輝度および電極間距離をそれぞれ基準（１００［％］）とし、所定の点灯時間経過時の輝度維持率および電極間距離増加率をそれぞれ測定した。なお、輝度維持率は、ＡＮＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）規格に従って測定されたＡＮＳＩルーメンに基づいて求められたものである。また、輝度維持率５０［％］をランプ寿命の判断基準としている。
【００５８】
図１０は、点灯試験における輝度維持率および電極間距離増加率の推移の結果を示す表である。図１１（ａ）は、縦軸を輝度維持率、横軸を点灯時間とし、図１０の輝度維持率をプロットした図である。また、図１１（ｂ）は、縦軸を電極間距離増加率、横軸を点灯時間とし、図１０の電極間距離増加率をプロットした図である。
また、図１１（ａ）において、実施例１の推移線が４０、比較例１の推移線が４１、比較例２の推移線が４２で示されている。図１１（ｂ）において、実施例１の推移線が４３、比較例１の推移線が４４、比較例２の推移線が４５で示されている。
【００５９】
図１０および図１１に示すように、実施例１の輝度維持率および電極間距離増加率は、比較例１および比較例２と比べた場合に点灯開始時点からの変化が緩やかに推移しているといえる。
また、ランプ寿命を見ると、図１１（ａ）に示すように、実施例１の推移線４０と、輝度維持率５０［％］を示すラインとが交差する点より、実施例１のランプ寿命は約３１５０［ｈ］と判断することができる。同様に、比較例１のランプ寿命は約１７００［ｈ］、比較例２のランプ寿命は約６００［ｈ］と判断することができる。
【００６０】
このように実施例１のランプ寿命は、従来の波形からなる比較例１と比べて、倍近くあって、長寿命化が実現されている。  ここで、電極間距離増加率を見ると、図１０および図１１（ｂ）に示すように、特に点灯開始から点灯時間１０００［ｈ］においては、実施例１の電極間距離増加率の上昇が、比較例１と比べて抑制されていることが分かる。点灯時間１０００［ｈ］における電極間距離増加率は、実施例１で１３３［％］であるのに対し、比較例１では１４４［％］と、１１［％］も高くなっている。これは、実施例１では、Ａ期間における期間ａ２に電流値Ｉ２電流を供給し、電極１９ａ，１９ｂの先端部２２ａ，２２ｂにタングステンの堆積作用を与えて、先端部２２ａ，２２ｂが損耗するのを抑制しているからと考えられる。これにより、電極間距離Ｄが拡大するのを抑制することができ、ランプ輝度の低下を抑えている。
【００６１】
一方、比較例２のランプ寿命は６００［ｈ］であり、実施例１および比較例１と比べて極端に短くなっているのは、電極間距離増加率の上昇が著しいために、ランプ輝度が急速に低下したからである。比較例２の電極間距離増加率は、点灯時間５００［ｈ］の時点で既に１４７［％］になっている。これは、比較例２では、Ａ期間全体となる長時間にわたり電流値Ｉ２電流を供給するために、電極１９の突起部２３および先端部２２の温度を高め過ぎてタングステンの蒸発量が増加し、突起部２３および先端部２２の減退が進んだからであると考えられる。
［第２の実施形態］
図１２は、第２の実施形態に係る点灯装置３から出力される交流電流の一例を示す波形図である。
【００６２】
図１２に示す波形の交流電流は、周波数ｆ１のＡ期間と、周波数ｆ２のＢ期間との交互の繰り返しからなり、Ａ期間内において、電流の大きさが電流値Ｉ２と電流値Ｉ１とに交互に切替えられている点で、図５の波形の交流電流と共通している。一方、図５の波形の交流電流では、Ｂ期間全体において電流の大きさが電流値Ｉ１であるのに対し、図１２の波形の交流電流では、Ｂ期間内において、電流の大きさが電流値Ｉ２と電流値Ｉ１とに交互に切替えられている点で異なっている。
【００６３】
なお、図５の波形の交流電流と同じ設定および同じ作用効果については、簡単のため、その説明を簡略または省略する。また、図１２の波形の交流電流は、図１の点灯装置３のマイコン１１の設定プログラムを変更し、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２との切替え制御をおこなう時間的設定を変えることにより得られたものである。したがって、図１乃至図４に示す点灯装置３および高圧水銀ランプ４と同じ構成要素については、簡単のため、同じ符号で示し、その説明を省略する。
【００６４】
図１２の波形の交流電流では、Ｂ期間内において、周波数ｆ２の半周期を１単位として、電流の大きさが電流値Ｉ２である１単位分の長さの期間ｂ２と、電流の大きさが電流値Ｉ１である６単位分の長さの期間ｂ１とが、この順で交互に繰り替えされている。また、Ａ期間の長さは、周波数ｆ２の半周期を１単位とすると７単位分であり、Ａ期間内においても、１単位分の長さとなる電流値Ｉ２の期間ａ２と、残りの６単位分の長さとなる電流値Ｉ１の期間ａ１とがこの順で設けられている。したがって、期間ａ２と期間ｂ２とは同じ長さであり、期間ａ１と期間ｂ１とは同じ長さである。また、電流値Ｉ２電流を供給する期間の繰り返し間隔αは、期間ａ１（期間ｂ１）と期間ａ２（期間ｂ２）とを合算した時間長さであり、周波数ｆ２の半周期の７単位分の時間長さである。
【００６５】
本実施形態において、繰り返し間隔αは、周波数ｆ２が３２２［Ｈｚ］であるので、約１１［ｍｓ］である。このように、繰り返し間隔αが２０［ｍｓ］以下で規則的であれば、電流の大きさを電流値Ｉ１から電流値Ｉ２に切替えることによりランプ輝度が変化してそれが断続的であっても人の目にはちらつきとして感じ難いものになる。したがって、図１２の波形の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給することは、図５の波形の交流電流を高圧水銀ランプ４に供給する場合と比べて、ちらつきを感じないという点で、より実用的であるといえる。なお、繰り返し間隔αを１［ｍｓ］未満にした場合には、電流値Ｉ２の発生頻度が高過ぎるために、電極１９の温度が高くなり過ぎて、電極１９の突起部２３および先端部２２に対するタングステン堆積作用が低下するおそれがある。これらより、繰り返し間隔αは１［ｍｓ］以上２０［ｍｓ］以下が好ましい。
【００６６】
また、図１２の波形の交流電流において、電流値Ｉ２電流における正負極性は、Ａ期間とＢ期間とを通じて、正極性と負極性とが交互に現れるように制御されており、先端部２２ａ，２２ｂに与えるタングステンの堆積作用のバランス化が図られている。
本実施形態のようにＢ期間内において電流の大きさを電流値Ｉ２と電流値Ｉ１とに交互に切替える場合、各々のＢ期間内で正極性と負極性の両方の電流値Ｉ２が供給されていることが電極への陽極加熱作用のバランス化という点から好ましく、その点と合わせてＢ期間の一部の半周期で電流値Ｉ２を供給するという考え方から、Ｂ期間の長さは、２周期以上２００周期以下がより好ましい。
＜点灯装置の動作＞
次に、第２の実施形態に係る点灯装置３の動作の一例について、図１３のフローチャートを参照して説明する。
【００６７】
図１３に示すように、第２の実施形態に係る点灯装置３の動作は、Ａ期間において電流値Ｉ１および電流値Ｉ２の出力を制御し（Ｓ１１４〜Ｓ１１７）、周波数ｆ１のＡ期間と周波数ｆ２のＢ期間とを交互に繰り返す（Ｓ１１３，Ｓ１１８）点で、第１の実施形態に係る点灯装置３の動作（図６のＳ１３〜Ｓ２０）と共通している。一方、第１の実施形態に係る点灯装置３の動作には、Ｂ期間において電流値Ｉ２を出力する制御が含まれていないのに対して、第２の実施形態に係る点灯装置３の動作では、Ｂ期間において電流値Ｉ２の出力制御（Ｓ１１９〜Ｓ１２０）が含まれている点で異なっている。なお、図６に示す動作と同じ内容については、簡単のため、その説明を省略する。
【００６８】
本実施形態では、マイコン１１には、基本情報として、さらに、Ｂ期間における期間ｂ２の長さが登録されている。
ここでは、定常点灯移行動作（Ｓ１１２）後から説明する。
ここで、マイコン１１は、第１の実施形態と同じく、定常点灯移行動作後は、ランプ電流検出部８の出力信号、ランプ電圧検出部９の出力信号を受けて、高圧水銀ランプ４を定格電力Ｐに維持するための平均電流を常時演算して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御すべくＰＷＭ制御回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ５に電流制御信号を送出するよう制御している。
【００６９】
先ず、マイコン１１は、Ａ期間における点灯動作を行う。Ｓ１１３〜Ｓ１１７は、図６のＳ１３〜Ｓ１７と同じ動作であるため、その説明を省略する。
マイコン１１は、Ａ期間が経過すれば（Ｓ１１７：ＹＥＳ）、Ｂ期間における点灯動作を行うため、
周波数ｆ２を周波数制御信号としてＤＣ／ＡＣインバータ６に入力する（Ｓ１１８）。この結果、ランプ電流の周波数が周波数ｆ２になる。また、マイコン１１は、電流値Ｉ２の出力を行い（Ｓ１１９）、ランプ電流が電流値Ｉ２になるように、ＰＷＭ制御回路１２を介してＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御する。
【００７０】
マイコン１１は、期間ｂ２が経過するまで（Ｓ１２０：Ｎｏ）、ランプ電流が電流値Ｉ２になるように、Ｓ１１９のステップを繰り返す。
期間ｂ２が経過すれば（Ｓ１２０：ＹＥＳ）、ランプ電流を電流値Ｉ２から電流値Ｉ１に切替えるため、電流値Ｉ１の出力を行う（Ｓ１２１）。なお、ＤＣ／ＡＣインバータ６では、Ｓ１１８で入力された周波数ｆ２が維持されているので、ランプ電流の周波数は周波数ｆ２である。
【００７１】
マイコン１１は、期間ｂ１が経過するまで（Ｓ１２２：Ｎｏ）、ランプ電流が電流値Ｉ１になるように、Ｓ１２１のステップを繰り返す。
期間ｂ１が経過すると（Ｓ１２２：ＹＥＳ）、Ｂ期間が経過しているか否かを確認する（Ｓ１２３）。ここで、Ｂ期間が経過していなければ（Ｓ１２３：Ｎｏ）、Ｓ１１８に戻って、Ｓ１１８〜Ｓ１２３の一連のステップを繰り返す。
【００７２】
Ｂ期間が経過すれば（Ｓ１２３：ＹＥＳ）、Ｓ１１３に戻って、Ｓ１１３〜Ｓ１２３の一連のステップを点灯スイッチがオフされるまで繰り返す。
＜点灯試験結果＞
次に、図１２に示す波形の交流電流の作用効果を確認するための点灯試験結果について説明する。
【００７３】
本点灯試験では、実施例２として、図１２の波形の交流電流を定格電力３６０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４に供給して、長時間経過する中でランプの輝度維持率および電極間距離増加率を測定した。
図１４は、点灯試験における輝度維持率および電極間距離増加率の推移の結果を示す表である。図１５（ａ）は、図１４の輝度維持率をプロットした図であり、図１５（ｂ）は、図１４の電極間距離増加率をプロットした図である。
【００７４】
図１５（ａ）において、実施例２の推移線が４６で示され、図１５（ｂ）において、実施２の推移線が４７で示されている。
図１５（ａ）に示すように、実施例２の推移線４６は、実施例１の推移線４０と同様に点灯開始時点からの変化が緩やかに推移している。また、図１５（ｂ）に示すように、実施例２の推移線４７も、実施例１の推移線４３と同様に点灯開始時点からの変化が緩やかに推移している。
【００７５】
ランプ寿命を見ると、図１５（ａ）において、推移線４６と、輝度維持率５０［％］を示すラインとが交差する点より、実施例２のランプ寿命は約３３００［ｈ］と判断することができる。
また、電極間距離増加率を見ると、図１４および図１５（ｂ）に示すように、点灯開始から点灯時間１５００［ｈ］において、実施例２の電極間距離増加率の上昇が、実施例１と同様に抑制できている。このように、Ａ期間およびＢ期間において、電流値Ｉ２電流を繰り返し供給した場合においても、電極１９ａ，１９ｂの先端部２２ａ，２２ｂにタングステンの堆積作用を与えて、先端部２２ａ，２２ｂが損耗するのを抑制できることが分かった。
［第３の実施形態］
図１６は、第３の実施形態に係る点灯装置３から出力される交流電流の一例を示す波形図である。
【００７６】
図１６に示す波形の交流電流は、周波数ｆ１のＡ期間と、周波数ｆ２のＢ期間との交互の繰り返しからなるとともに、Ａ期間内およびＢ期間内において、電流の大きさを電流値Ｉ２と電流値Ｉ１とに交互に切替えられている点で、図１２の波形の交流電流と共通している。一方、図１２の波形の交流電流は、Ａ期間とＢ期間との繰り返しのみからなるのに対し、図１６の波形の交流電流では、周波数ｆ１以下の周波数ｆ３（第３の周波数）のＣ期間が所定の時間間隔ｋで繰り返され、その所定の時間間隔の間に、Ａ期間とＢ期間とを交互に繰り返し、Ｃ期間の長さを、Ａ期間よりも長くするようにしている点が異なっている。
【００７７】
なお、図１２の波形の交流電流と同じ設定および同じ作用効果については、簡単のため、その説明を簡略または省略する。また、図１６の波形の交流電流においても、図１の点灯装置３のマイコン１１の設定プログラムを変更して得られたものである。したがって、図１乃至図４に示す点灯装置３および高圧水銀ランプ４と同じ構成要素については、簡単のため、同じ符号で示し、その説明を省略する。
【００７８】
図１６の波形の交流電流では、周波数ｆ３が周波数ｆ１と同じ４６［Ｈｚ］であり、Ｃ期間の長さが周波数ｆ３の交流電流の７周期分に設定されている。また、周波数ｆ３の半周期の長さは、周波数ｆ２の半周期を１単位とすると７単位分であり、Ｃ期間における周波数ｆ３の各半周期では、期間ｃ２に電流値Ｉ２電流が供給され、残りの期間ｃ１に電流値Ｉ１の交流電流が供給されている。
【００７９】
期間ｃ２は、周波数ｆ３における各半周期の始期から周波数ｆ２の半周期の１単位分の長さが経過するまでの間であり、期間ｃ１は、期間ｃ２の経過後から当該半周期の終期までの間であって、周波数ｆ２の半周期の６単位分の長さである。したがって、期間ｃ２は、期間ａ２および期間ｂ２と同じ長さであり、期間ｃ１は、期間ａ１および期間ｂ１と同じ長さである。また、電流値Ｉ２電流を供給する繰り返し間隔αは、周波数ｆ２の半周期の７単位分の時間長さである。
【００８０】
また、一のＣ期間（図１６の上段）と次のＣ期間（図１６の下段）との間に、Ａ期間とＢ期間とが交互に複数回繰り返されていて、各Ｃ期間の前後にはそれぞれＢ期間が設けられている。
本実施形態では、Ｃ期間において、周波数ｆ１以下の低周波数である周波数ｆ３の交流電流を周波数ｆ１のＡ期間の長さより長く供給することにより、電極１９において一回あたりの陽極フェーズの陽極加熱時間がＡ期間と同等以上に長く、かつそれをＡ期間より多く繰り返すため、突起部２３の成長作用が抑制される。そして、このＣ期間が所定の時間間隔で繰り返されることにより、突起部２３の成長作用が断続的に抑制される。
【００８１】
このＣ期間の設定は、次の理由による。
高圧放電ランプでは、その固体差による特性のバラツキから、ごく一部のランプにおいて電極の突起部が異常に成長する場合がある。突起部が異常に成長すると、ランプ電圧が過度に低下して、ランプに定格電力を供給できず、ランプ輝度の低下に繋がる。そこで、所定の時間間隔ｋでＣ期間を繰り返すことにより、突起部２３の成長作用を断続的に抑制し、突起部が異常に成長するのを抑制するのである。
【００８２】
なお、周波数ｆ３は、周波数ｆ１以下の値に設定する。ここでの周波数ｆ３は、１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲から選択されるのが好ましい。これは、周波数ｆ３が１５［Ｈｚ］未満の場合、電極１９における一回あたりの陽極フェーズの時間が長く、電極１９の温度が高くなり過ぎて、タングステンの蒸発量が過剰になって電極１９全体の損耗が進むおそれがあるからである。一方、周波数ｆ３が１５０［Ｈｚ］を超えれば、一回あたりの陽極フェーズの時間が短くなって、電極１９の陽極加熱による減退効果が低下するおそれがあるからである。
【００８３】
また、周波数ｆ３が１５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲であったとしても、Ｃ期間の長さが５０周期を超えれば、突起部２３の成長作用の抑制が長時間続くために適正な突起形状が得られなくなるおそれがある。一方、５．５周期未満であれば、一回あたりの陽極フェーズで電極１９の温度を十分に高めることができず、突起部２３の成長作用を抑制できなくなるおそれがある。これらより、Ｃ期間の長さは、５．５周期以上５０周期以下の範囲から選択された周期に設定されるのが好ましい。
【００８４】
時間間隔ｋは、１［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲から設定されるのが好ましい。これは、時間間隔ｋが３００［ｓ］を超えれば、Ｃ期間の発生頻度が低くなり過ぎて、突起部２３の成長作用の効果的な抑制ができなくなるおそれがある。一方、時間間隔ｋが１［ｓ］未満であれば、Ｃ期間の発生頻度が高くなり過ぎて、突起部２３の成長作用の抑制が効きすぎて、適正な突起形状が得られなくなるおそれがあるからである。
【００８５】
また、各Ｃ期間の前後にＢ期間を設けているのは、次の理由による。
Ｃ期間の前後を周波数ｆ１のＡ期間とした場合、Ｃ期間からＡ期間に切替えて、周波数を周波数ｆ３から周波数ｆ１に切替えたとしても、またはＡ期間からＣ期間に切替えて、周波数を周波数ｆ１から周波数ｆ３に切替えたとしても、周波数ｆ３と周波数ｆ１はともに低周波数であるので、タングステンの蒸発量が過剰になって電極１９全体の損耗が進むおそれがあるからである。
＜点灯装置の動作＞
次に、第３の実施形態に係る点灯装置３の動作の一例について、図１７のフローチャートを参照して説明する。
【００８６】
図１７に示すように、第３の実施形態に係る点灯装置３の動作は、Ａ期間において電流値Ｉ１および電流値Ｉ２の出力を制御し（Ｓ２１３）、Ｂ期間において電流値Ｉ１および電流値Ｉ２の出力を制御する（Ｓ２１４）点で、第２の実施形態に係る点灯装置３の動作（図１３のＳ１１３〜Ｓ１２３）と共通している。一方、第２の実施形態に係る点灯装置３の動作には、周波数ｆ３のＣ期間における制御が含まれていないのに対して、第３の実施形態に係る点灯装置３の動作では、周波数ｆ３のＣ期間を時間間隔ｋで繰り返す制御と、Ｃ期間における電流値Ｉ１および電流値Ｉ２の出力制御（Ｓ２１５〜Ｓ２１６）とが含まれている点で異なっている。なお、図１３に示す動作と同じ内容については、簡単のため、その説明を省略する。
【００８７】
本実施形態では、マイコン１１には、基本情報として、周波数ｆ３、Ｃ期間の長さ、Ｃ期間における期間ｃ２の長さが登録されている。
ここでは、定常点灯移行動作（Ｓ２１２）後から説明する。
ここで、マイコン１１は、第１の実施形態および第２の実施形態と同じく、定常点灯移行動作後は、ランプ電流検出部８の出力信号、ランプ電圧検出部９の出力信号を受けて、高圧水銀ランプ４を定格電力Ｐに維持するための平均電流を常時演算して、ＤＣ／ＤＣコンバータ５を制御すべくＰＷＭ制御回路１２からＤＣ／ＤＣコンバータ５に電流制御信号を送出するよう制御している。
【００８８】
先ず、マイコン１１は、Ａ期間における周波数および電流値の出力を行う。Ｓ２１３は、図１３のＳ１１３〜Ｓ１１７と同じ動作であるため、その説明を省略する。
その後、Ｂ期間における周波数および電流値の出力を行う。Ｓ２１４は、図１３のＳ１１８〜Ｓ１２３と同じ動作であるため、その説明を省略する。
マイコン１１は、時間間隔ｋが経過するまで（Ｓ２１５：Ｎｏ）、Ａ期間とＢ期間とを交互に繰り返すために、Ｓ２１３〜Ｓ２１４のステップを繰り返す。
【００８９】
時間間隔ｋが経過すれば（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、Ｃ期間における点灯動作を行うため、マイコン１１は、Ｃ期間における周波数および電流値の出力を行い（Ｓ２１６）、ランプ電流の周波数をＢ期間の周波数ｆ２から周波数ｆ３に切替えるとともに、当該Ｃ期間内において、電流の大きさを電流値Ｉ２と電流値Ｉ１とに交互に切り替える。
次に、マイコン１１は、Ｂ期間における周波数および電流値の出力を行い（Ｓ２１７）、その後、Ｓ２１３に戻って、Ｓ２１３〜Ｓ２１７の一連のステップを点灯スイッチがオフされるまで繰り返す。
【００９０】
上記動作によれば、周波数ｆ１以下の周波数ｆ３（第３の周波数）のＣ期間が所定の時間間隔ｋで繰り返され、その所定の時間間隔の間に、Ａ期間とＢ期間とを交互に繰り返すとともに、Ａ期間、Ｂ期間およびＣ期間において、電流の大きさを電流値Ｉ２と電流値Ｉ１とに交互に切替え、かつ規則的な繰り返し間隔αで電流値Ｉ２の電流を繰り返し供給する制御が実現される。
【００９１】
本実施形態において、時間間隔ｋは、Ｃ期間の開始時点から次のＣ期間の開始時点までの時間であるので、定常点灯移行動作（Ｓ２１２）後、最初のＣ期間の開始（Ｓ２１６）までは、当該時間間隔ｋにＣ期間の時間が含まれず、Ｃ期間の時間分余計にＡ期間およびＢ期間が多く繰り返されるが、その影響は小さく、当該多く繰り返されたＡ期間およびＢ期間によって電極の突起部が異常に成長することはない。もっとも、定常点灯移行動作（Ｓ２１２）後から最初のＣ期間の開始（Ｓ２１６）までの時間を、本実施形態と異なる構成、例えば、時間間隔ｋよりもＣ期間の時間分短縮させた時間に設定することもできる。
＜プロジェクタ＞
次に、第４の実施形態に係るプロジェクタについて、図１８〜図２０を参照して説明する。
【００９２】
図１８は、フロントプロジェクタ３５の概略構成を示す斜視図である。フロントプロジェクタ３５は、その前方に設置したスクリーン（図示せず）に向けて画像を投影するタイプのプロジェクタであり、光源として上記実施形態における高圧水銀ランプ４を有するランプユニット２７を備えたものである。
図１８に示すように、フロントプロジェクタ３５は、さらに、筐体３６に収納された、光学ユニット３７、制御ユニット３８、投射レンズ３９、冷却ファンユニット４０、および電源ユニット４１等を備えている。なお、図１８では、フロントプロジェクタ３５の構成を見易くするため、筐体３６の天板が取り除かれた状態で示されている。
【００９３】
このフロントプロジェクタ３５の光学ユニット３７には、画像表示デバイスとして、図１９に示す３枚の透過型の液晶パネルが用いられている。
図１９は、フロントプロジェクタ３５の構成を示すブロック図である。
図１９に示すように、光学ユニット３７は、ダイクロイックミラーを含むミラー群６５と、３原色Ｒ，Ｇ，Ｂに対応した３枚の透過型の液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂと、プリズム７０とを有する。ランプユニット２７から出た光は、ミラー群６５を通ることでＲ、Ｇ、Ｂの３色の光に分離され、それぞれの液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂに透過される。液晶パネル６６Ｒ、６６Ｇ、６６Ｂは、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応させるそれぞれの映像信号に従った画像が表示されるよう制御ユニット３８によって駆動される。液晶パネルを透過したＲ、Ｇ、Ｂの３色の映像の光はプリズム７０で合成され、投射レンズ３９を介してスクリーンに表示される。
【００９４】
電源ユニット４１は、ＤＣ電源回路２と点灯装置３を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット３８やランプユニット２７や冷却ファンユニット４０に適した電力に変換してそれぞれ供給する。
このようにフロントプロジェクタ３５は、上記実施形態に係る点灯装置３を備え、ランプユニット２７の高圧水銀ランプ４に、周波数ｆ１の交流電流を供給するＡ期間と、周波数ｆ２の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返し、さらに、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２とを切替えて、所定の時間間隔で電流値Ｉ２を繰り返し供給することができる。これにより、光源である高圧水銀ランプ４の長寿命化を実現し、フロントプロジェクタ３５のメンテナンス負荷を軽減させることができる。
【００９５】
上記では、画像表示デバイスとして３枚の透過型の液晶パネルを用いた場合について例示したが、本発明はこれに限るものではなく、Ｌｃｏｓ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｏｎ  Ｓｉｌｉｃｏｎ） などの３枚の反射型の液晶パネル、または３枚のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）を用いたＤＬＰ（米テキサス・インスツルメンツ社商標：Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の画像表示デバイスを用いる投射装置であっても同様に適用することが可能である。
【００９６】
また、図２０は、リアプロジェクタ４２の概略構成を示す斜視図である。
リアプロジェクタ４２は、ランプユニット２７、光学ユニット、投射レンズ、ミラーおよび高圧放電ランプ点灯装置（いずれも図示せず）等が筐体４３内に収納された構成を有している。投射レンズから投射されミラーで反射された画像が、透過式スクリーン４４の裏側から投影されて画像表示される。このリアプロジェクタ４２においても、ランプユニット２７の高圧水銀ランプ４に、周波数ｆ１の交流電流を供給するＡ期間と、周波数ｆ２の交流電流を供給するＢ期間とを交互に繰り返し、さらに、電流値Ｉ１と電流値Ｉ２とを切替えて、所定の時間間隔で電流値Ｉ２を繰り返し供給することで、光源である高圧水銀ランプ４の長寿命化を実現し、リアプロジェクタ４２のメンテナンス負荷を軽減させることができる。
【００９７】
以上、本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置、それを用いた高圧放電ランプ装置、その高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ、および高圧放電ランプの点灯方法について、実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限られない。
例えば、以下のような変形例が考えられる。
＜変形例＞
（１）上記実施形態では、電流値Ｉ２電流を供給する期間ａ２，ｂ２，ｃ２が周波数ｆ２の半周期１単位分の長さの構成を示したが、これに限定するものではない。期間ａ２，ｂ２をそれぞれ周波数ｆ２の半周期２単位以上の長さにすることもできる。例えば、図２１（ａ）は、期間ａ２，ｂ２をそれぞれ周波数ｆ２の半周期２単位分の長さにしている。この場合、一対の電極の先端部が損耗するのを抑制する効果が高まり、ランプの設計によっては効果的に電極間距離が拡大するのを抑制することができる。なお、期間ｂ２を周波数ｆ２の半周期単位の長さの自然数倍にした場合、Ｂ期間内において、周波数ｆ２の極性反転タイミングに合わせて電流値Ｉ１から電流値Ｉ２に切替えることができるので、極性反転タイミングと電流値の切替えとがずれる場合と比べて、ランプの輝度の変化が人の目に感じられてちらつきと認識される弊害を抑制することができる。
【００９８】
なお、各々のＢ期間において電流値Ｉ２電流を供給する単位数は、各々のＢ期間に含まれる半周期の全単位数の半分以下であるのが好ましい。これは、Ｂ期間内の単位数の半分を超えて電流値Ｉ２電流を供給すると、電極の先端部の温度を高め過ぎて、電極の先端部の損耗を抑制する効果が得られなくなるおそれがあるからである。なお、図２１（ａ）では、電流値Ｉ２の電流を繰り返す間隔は、周波数ｆ２の半周期の７単位分の時間長さである。
（２）上記実施形態では、繰り返し間隔αが一定である構成を示したが、異なる時間間隔を複数組合せた構成としてもよい。図２１（ｂ）では、電流値Ｉ２電流が周波数ｆ２の半周期の長さの自然数倍の時間を空けて供給されるグループとして繰り返される。ここで、繰り返し間隔は１つのグループを構成するα１と各グループを繰り返すα２の組合せとなっている。この場合、一対の電極の先端部が損耗するのを抑制する効果が高まり、ランプの設計によっては効果的に電極間距離が拡大するのを抑制することができる。さらに、各々のＢ期間内に前記グループが２つ以上含まれており、一つの前記グループの終期とその次の前記グループの始期との間の時間長さが、前記第２の周波数の半周期の長さの偶数倍であるので、各々のＢ期間内で正極性と負極性のグループが交互に現れて、一対の電極に供給する交流電流の作用のバランスをとることができる。なお、図２１（ｂ）では、電流値Ｉ２の電流が周波数ｆ２の半周期の長さの１倍の時間を空けて２回供給されて１つのグループを構成し、各々のＡ期間内に前記グループが１つ、そして、各々のＢ期間内に前記グループが４つ含まれており、前記グループは正極性と負極性が交互に現れて、一つの前記グループの終期とその次の前記グループの始期との間の時間長さが、前記第２の周波数の半周期の長さの４倍になっている。ここで繰り返し間隔α１は周波数ｆ２の半周期の長さの２倍であり、繰り返し間隔α２は周波数ｆ２の半周期の長さの７倍となっている。
（３）上記実施形態では、Ｂ期間内において、電流値Ｉ２の電流を繰り返す間隔は周波数ｆ２の半周期の７単位分の時間長さであるが、繰り返し間隔を限定するものではない。ランプの仕様等に応じて、繰り返し間隔を適宜選択することができる。なお、繰り返し間隔を周波数ｆ２の半周期の奇数倍にすれば、上記実施形態と同様、電流値Ｉ２電流における正極性と負極性とが交互に現れるようにすることができる。
（４）上記実施形態では、Ａ期間において、電流値Ｉ２電流を供給する期間ａ２が当該Ａ期間の始期から開始する構成を示したが、これに限定するものではない。例えば、図２２（ａ）に示すように、Ａ期間の真ん中の時点から期間ａ２が開始する構成、または、図２２（ｂ）に示すように、Ａ期間の終期に合わせて期間ａ２が終了する構成、さらには、図２２（ｃ）に示すように、各々のＡ期間に期間ａ２が２回含まれていて、一方がＡ期間の始期から開始し、他方がＡ期間の終期に合わせて終了する構成とすることもできる。なお、図２２（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、期間ａ２および期間ｂ２との間、および一の期間ｂ２と次の期間ｂ２との間が一定の繰り返し間隔αとなるように構成されている。また、図２２（ｃ）の波形の交流電流において、例えば、Ａ期間における交流電流の周波数を４６［Ｈｚ］、Ｂ期間における交流電流の周波数３６８［Ｈｚ］、Ａ期間の長さを０．５周期、およびＢ期間の長さを１７周期とすることができる。
（５）また、期間ａ２および期間ｂ２の長さを、図２３（ａ）に示すように、周波数ｆ２の半周期の１単位の長さよりも小さく設定することができる。この場合、Ｂ期間において、期間ｂ２の開始または終了を周波数ｆ２の極性反転タイミングに合わせことで、期間ｂ２の開始および終了の両方のタイミングが極性反転タイミングとずれる場合と比べて、ランプがちらつくのを抑制することができる。
（６）上記実施形態では、第２の電流が１つの電流値Ｉ２からなる構成を示したが、第２の電流が複数の電流値からなる構成としてもよい。具体的には、図２３（ｂ）に示すように、Ａ期間における第２の電流の電流値をＩ２、Ｂ期間における第２の電流の電流値をＩ３およびＩ４とすることができる。図２３（ｂ）に示す各電流値は、Ｉ２が最も大きく、Ｉ４が最も小さく、Ｉ３がその中間の大きさに設定されている。このように、第２の電流を複数の電流値で構成することにより、電極の先端部に与えるタングステンの堆積作用およびその効果を細かく調整することができる。なお、図２３（ｂ）においては、電流値が最も大きいＩ２と、最も小さいＩ４との間に、中間の大きさのＩ３が含まれるようにしている。これにより、第２の電流を供給する度に、その電流値が変化することによって生じるランプのちらつきが、人の目に感じ難くしている。
（７）上記実施形態では、Ａ期間とＢ期間とを交互に繰り返して、交流電流の周波数を第１の周波数と第２の周波数とに切り替える構成が示されているが、当該周波数の切り替えを、例えば第４の周波数や第５の周波数などを加えて、３つ以上の値で切り替える構成としてもよい。ここで、Ｃ期間がある場合は、Ｃ期間が繰り返す所定の時間間隔の間に、前記３つ以上の値で切り替える構成が含まれる。
（８）第３の実施形態では、各Ｃ期間の前後にＢ期間を設けるように制御する構成が示されているが、これに限らず、各Ｃ期間の前後のうち少なくとも一方をＡ期間とするように制御する構成としても良い。
（９）上記各実施形態では、高圧水銀ランプとして定格電力３６０［Ｗ］の高圧水銀ランプ４を用いた場合について説明したが、これに限らず定格電力が例えば８０［Ｗ］以上１０００［Ｗ］以下の範囲内の高圧水銀ランプを用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
（１０）上記各実施形態では、高圧放電ランプとして具体的に高圧水銀ランプ４を用いた場合について説明したが、これに限らず公知のショートアーク型のメタルハライドランプ等を用いた場合でも上記と同様の作用効果を得ることができる。しかしながら、特に、水銀の封入量が１５０［ｍｇ／ｃｍ３］以上３９０［ｍｇ／ｃｍ３］以下の範囲内で、かつハロゲン物質の封入量が１×１０−１０［ｍｏｌ／ｃｍ３］以上１×１０−４［ｍｏｌ／ｃｍ３］以下の範囲内で、かつ電極間距離が０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内である高圧水銀ランプを用いた場合において本発明の作用効果を顕著に発揮することができる。その理由は、上記設計の高圧水銀ランプはランプ点灯中の電極材料の蒸発量が多く、またハロゲンサイクルによって電極材料が電極に戻って堆積する量も多いため、本発明の点灯方法ならびに点灯装置で点灯させることによる電極形状制御の影響が大きく現れるためである。
（１１）近時、この種の高圧放電ランプ装置１には、段階的にランプ電力を切り替える調光機能が付与されているものがある。つまり、通常モードではランプ電力を定格電力（例えば３６０［Ｗ］）に一定にして定電力制御を行うが、調光モードではランプ電力を２０［％］ダウンの設定に切り替えて例えば２８８［Ｗ］に一定にして定電力制御を行うというものである。各実施形態にかかる高圧放電ランプ装置１がこのように調光機能を有する場合、上記した「定電力」とは通常モードに設定されているときはその通常モードの定電力を、調光モードに設定されているときはその調光モードの定電力をそれぞれ指すものとする。
（１２）上記各実施形態では、点灯装置の動作をマイコン等の演算処理装置を用いた形態（ソフトウェア）で実現する構成を示したが、これに限定するものではなく、アナログ回路や論理回路等で制御ロジック等を構成した形態（ハードウェア）で実現することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明は、高圧放電ランプ装置、および高圧放電ランプ装置を用いたプロジェクタ等に広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１００】
１    高圧放電ランプ装置
２    ＤＣ電源回路
３    点灯装置
４    高圧水銀ランプ
５    ＤＣ／ＤＣコンバータ
６    ＤＣ／ＡＣインバータ
７    高電圧発生部
８    ランプ電流検出部
９    ランプ電圧検出部
１０    制御部
１１    マイコン
１２    ＰＷＭ制御回路
１２    制御回路
１３    点灯判別回路
１５    発光管
１６    発光部
１９ａ，１９ｂ  電極
２２ａ，２２ｂ  先端部
２３ａ，２３ｂ  突起部
２７    ランプユニット
３５    フロントプロジェクタ
４２    リアプロジェクタ
ｆ１，ｆ２，ｆ３    周波数（第１の周波数、第２の周波数、第３の周波数）
Ｉ１，Ｉ２    電流値（第１の電流、第２の電流）
ｋ    時間間隔（所定の時間間隔）
α    繰り返し間隔（第２の電流の供給を繰り返す間隔）
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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