(57)【要約】【課題】フリッカ現象を抑えて安定に点灯できる超高圧放電ランプ点灯装置を提供することである。【解決手段】石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧放電ランプと、この放電ランプに対して直流電流を供給して点灯させる給電装置から構成される。そして、給電装置は、前記放電ランプに対して直流電流に周期的なパルス電流を重畳させた電流を供給するとともに、当該放電ランプの点灯電圧が上昇したときに当該パルス電流を大きくすることを特徴とする。【選択図】      図１
2005011643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧放電ランプと、この放電ランプに対して直流電流を供給して点灯させる給電装置から構成される超高圧放電ランプ点灯装置おいて、
前記給電装置は、前記放電ランプに対して、直流電流に周期的にパルス電流を重畳させた電流を供給するとともに、当該放電ランプの点灯電圧が上昇したときに、当該パルス電流の高さを大きくすることを特徴とする超高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記給電装置は、前記放電ランプに対して定電力制御することを特徴とする請求項１の超高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記放電ランプの陰極は純度９９．９９％以上のタングステンより構成されることを特徴とする請求項１の超高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記放電ランプの陰極は先端が尖った概略円錐形状であることを特徴とする請求項１の超高圧放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は超高圧放電ランプ点灯装置に関する。特に、発光管内に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀が封入され点灯時の水銀蒸気圧が１１０気圧以上となる超高圧水銀ランプを光源とした液晶ディスプレイ装置やＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）を使ったＤＬＰ（デジタルライトプロセッサ）などのプロジェクター装置に使われる点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投射型プロジェクター装置は、矩形状のスクリーンに対して、均一にしかも十分な演色性をもって画像を照明させることが要求され、このため、光源としては、水銀や金属ハロゲン化物を封入させたメタルハライドランプが使われている。また、このようなメタルハライドランプも、最近では、より一層の小型化、点光源化が進められ、また電極間距離の極めて小さいものが実用化されている。
【０００３】
このような背景のもと、最近では、メタルハライドランプに代わって、今までにない高い水銀蒸気圧、例えば１５０気圧、を持つランプが提案されている。これは、水銀蒸気圧をより高くすることで、アークの広がりを抑える（絞り込む）とともに、より一層の光出力の向上を図るというものである。
このような超高圧放電ランプは、例えば、特開平２−１４８５６１号、特開平６−５２８３０号に開示されている。
【０００４】
上記ランプは、例えば、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧水銀ランプが使われる。ハロゲンを封入する主目的は発光管の失透防止であるが、これにより、いわゆるハロゲンサイクルも生じる。
【０００５】
ところで、上記超高圧水銀ランプ（以下、単に放電ランプともいう）は、点灯時間の経過とともにアークの起点が移動する、いわゆるフリッカ現象を起こすことがある。このフリッカ現象はプロジェクター装置の場合には画面の揺れや変動を招くことになり致命的な問題に発展しかねない。
【０００６】
この問題を解決するために放電ランプを直流点灯させるとともに、一定周期毎にパルス電流を重畳させて放電の起点移動を抑制する技術が知られている。
しかし、このように一定周期毎にパルス電流を重畳させて点灯制御する方法であっても、必ずしも安定に放電できるわけではなく、むしろ、フリッカ現象を助長させる場合があることも現実である。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−１５１７８６号
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、フリッカ現象を抑えて安定に点灯できる超高圧放電ランプ点灯装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に係る超高圧放電ランプ点灯装置は、石英ガラスからなる発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、希ガスと、１×１０−６〜１×１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲でハロゲンを封入した超高圧放電ランプと、この放電ランプに対して直流電流を供給して点灯させる給電装置から構成される。そして、給電装置は、前記放電ランプに対して、直流電流に周期的なパルス電流を重畳させた電流（以下、「パルス重畳電流」ともいう）を供給するとともに、当該放電ランプの点灯電圧が上昇したときに当該パルス電流の高さを大きくすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項２に係る発明は、給電装置は放電ランプに対して定電力制御することを特徴とする。
さらに、請求項３に係る発明は、放電ランプの陰極は純度９９．９９％以上のタングステンより構成されることを特徴とする。
さらに、請求項４に係る発明は、放電ランプの陰極は先端が尖った概略円錐形状であることを特徴とする。
【００１１】
本発明者らは、鋭意検討した結果、フリッカを発生させることなく放電ランプを安定点灯させるためには、直流電流に周期的にパルスを印加するだけでは足らず、放電ランプの点灯電圧との関係で当該パルス電流をコントロールすることが必要であり、具体的には、放電ランプの点灯電圧が上がったときに、パルス電流の高さが少なくとも減少しないよう制御する、または大きくするように調整することこそが重要であることを見出した。
【００１２】
この理由は必ずしも明らかではないが以下のように考えられる。
すなわち、放電ランプを長時間点灯させると陰極に比べて入熱量が大きい陽極の先端は、その構成材料であるタングステンが蒸発するので、電極間距離も長くなる。電極間距離が長くなると、ランプ電圧が上昇し、一般に放電ランプは定電力制御されていることから放電ランプに供給する電流値を下げることになる。
そして、放電ランプに流れる電流値が減少すると、陰極への入熱量が低下し、放電維持のために局所的に高温の熱電子放出領域が陰極先端上に形成される為、放電アークの陰極近傍部分（以下、「陰極輝点部分」ともいう）が絞られることになる。
【００１３】
図４は放電アークが絞られる状態を示すもので、（ａ）は放電アークの陰極近傍部分が絞られる前の状態を示し、（ｂ）は放電アークの陰極近傍部分が絞られた後の状態を示す。
陽極２と陰極３の間には放電アークＡが形成されている。ランプ電流値の低下に伴い陰極３への入熱量が低下すると放電アークＡの陰極近傍部分は（ｂ）のように細く絞られた形状となってしまう。
そして、放電アークの陰極近傍部分が絞られると陰極先端部においてアーク起点が移動（以下、「フラツキ」ともいう）することがあり、結果として、フリッカを生じることになる。（ｂ）の矢印はアークの移動を表す。放電アークが太い場合には陰極先端全体で保持されるが、放電アークが絞られると陰極先端の一部で保持されることになり、対流などの影響でフラツキやすくなるからである。
【００１４】
このようにランプ電流値低下に伴い陰極への入熱量が低下すると放電アークがフラツクという現象は、放電ランプにおいて一般的に適用されるという性質の内容ではなく、本発明が対象とする超高圧水銀ランプ、具体的には、発光管に一対の電極を２ｍｍ以下の間隔で対向配置し、この発光管に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入した直流点灯方式の放電ランプにおいて顕著に発生する現象である。点灯時における水銀蒸気圧が極めて高いことから、放電アーク自体がもともと絞られやすい状況にあることに加えて、交流点灯方式とは異なり常に熱電子放出動作を行う陰極への入熱量がもともと小さいからである。このため、直流点灯方式のランプの陰極は、寿命初期のランプ電流値に対して、熱電子放出動作を良好に（絞られずに）実現できる程度には高温で、かつタングステンの蒸発速度が容認できる程度には低温になるよう、陽極に比べて小さく先端が尖った概略円錐形状に熱的に設計される。好適には陰極先端部側面の温度が２４００Ｋ〜２８００Ｋ程度となるように設計されるが、前記ランプ電流値の低下に伴い動作温度は低下し、絞られた陰極輝点を形成してしまう。
【００１５】
また、本発明が対象とする放電ランプは、不純物の蒸発が発光管を汚すという理由から、陰極材料（タングステン）はトリウムなどの電子放射性物質を含んでいない。このため、電子放射性物質に依存することなくタングステン自身により熱電子放射しなければならず、電子放射性物質を含む場合よりも高い温度で動作している。つまり、陰極温度が低下すると電子放射特性が減少しやすいということになる。
【００１６】
このような直流点灯方式の超高圧放電ランプの陰極動作を安定させることのみに着目するならば、定電力点灯でなく定電流点灯を採用することが望ましい。しかしながら、前述のランプ電圧上昇が起きたときに定電流点灯ではランプ入力が増加してしまう。光出力向上の為に０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を封入し概ね完全蒸発状態で動作させるために高い管壁負荷で点灯される本発明が対象とする放電ランプでは、石英ガラス製発光管は耐熱限界温度より僅かに低い温度で動作するように設計されている為、ランプ入力の僅かな増加でも電極支持部分や発光管上部の失透、破裂など短寿命を引き起こす。このため、定電流点灯は実際には採用できない。
【００１７】
そこで、本発明者らは、放電ランプの点灯電圧の減少を検知すると、定電力点灯となるように供給している直流電流に重畳させている周期的なパルス電流を高くすることが陰極先端部分の加温効果を招き、結果として、放電アークのフラツキを防止できることを見出したわけである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のショートアーク型高圧放電ランプ（以下、単に「放電ランプ」ともいう）の全体構成を示す。
放電ランプ１は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された大略球形の発光部１０を有し、この発光部１０内には、陽極２と陰極３が互いに対向するよう配置している。また、発光部１０の両端部から伸びるよう各々封止部１１が形成され、これらの封止部１１には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔４が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔４の一端は陽極２あるいは陰極３が接合しており、金属箔４の他端は外部リード５が接合している。
【００１９】
発光部１０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という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１５０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２００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ー装置に適した光源を実現することができる。
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入され、点灯始動性を改善する。
ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀その他の金属との化合物の形態で封入する。ハロゲンの封入量は、例えば、１０−６〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択できるものであって、その機能は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高い内圧を有するものは、このようなハロゲンを封入することは放電容器の破損、失透の防止という作用があると考えられる。
【００２０】
このような放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の外径はφ６．０〜１５．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１０．０ｍｍ、電極間距離は０．５〜２．０ｍｍの範囲から選ばれて例えば１．２ｍｍ、発光管内容積は４０〜３００ｍｍ３の範囲から選ばれて例えば７５ｍｍ３である。点灯条件は、例えば、管壁負荷０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ２範囲から選ばれて例えば１．５Ｗ／ｍｍ２であり、初期定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗとなる。
また、この放電ランプは、小型化するプロジェクター装置などに内蔵されるものであり、全体構造が極めて小型化される一方で高い光量が要求される。したがって、発光部内の熱的条件は極めて厳しいものとなる。
そして、放電ランプは、プロジェクター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、演色性の良い放射光を提供する。
【００２１】
図２は本発明の放電ランプ点灯装置１００であって、放電ランプ１と給電装置（Ｅｘ）を表している。給電装置（Ｅｘ）は、スイッチ素子を有するバラスト回路、ＤＣ電源（Ｍｘ）、スタータ（Ｕｉ）（起動器ともいう）から構成される。
なお、給電装置（Ｅｘ）の回路構成と動作説明については、図５〜図９を使って後述する。
【００２２】
図３は給電装置が放電ランプに対して供給する電流波形であって、横軸は時間、縦軸は電流値を表す。
期間Ｔ１において、電流値ＩＬはランプに流れる電流値を表し、定電力制御されているためランプ電圧が一定であれば電流値ＩＬも一定となる。電流値ＩＬには所定の周期でパルス電流が印加（重畳）している。このパルス電流は給電装置（Ｂｘ）によって生成されるものであり、結果として、図示のように直流電流ＩＬの上にパルス電流が印加された電流波形となる。
なお、本発明では、直流電流に重畳電流も含めた電流をパルス重畳電流ＩＰと称し、重畳された電流をパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）と称している。
パルス電流は給電装置内にクロックを持ち一定周期でパルスを発生させても良いし、外部（例えば、プロジェクター装置）からの信号により一定周期でパルスを発生させてもよい。
【００２３】
そして、放電ランプを長時間、例えば、４００時間点灯させると、陽極先端のタングステン材料が蒸発して電極間距離が長くなる。一例をあげると、設計値１．２ｍｍの電極間距離は１．５ｍｍ程度となる。
電極間距離が設計値より長くなると、放電ランプの点灯電圧が上昇するため、定電力制御される放電ランプの点灯電流は減少することになる。
期間Ｔ２は、この点灯電流が減少した状態を表すものであって、電流値ＩＬが電流値ＩＬ’に変化している。
【００２４】
一方、本発明の給電装置は、上記ランプ点灯電圧の上昇を検知している。そして、ランプの点灯電圧が上昇すると、パルス電流の高さ（ＩＰ−ＩＬ）をより大きくさせるためのパルス生成用信号を出力する。
結果として、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が大きくなることで、陰極先端部分の温度低下を防止することができ、放電アークのフラツキを防止することができる。図３における期間Ｔ２は、直流電流ＩＬ’が減少した場合に高いパルス電流（ＩＰ’−ＩＬ’）が発生している状態を表している。
つまり、ランプ点灯電圧が上昇して直流電流ＩＬが減少すると、パルス電流値（ＩＰ−ＩＬ）が、より大きい（ＩＰ’−ＩＬ’）になるように制御している。
【００２５】
パルス電流が供給される期間中に陰極先端部分が効果的に加熱されるように、かつ、電極支持部の過昇温による失透等の問題が発生しないように、タングステンの熱拡散長等の物理的性質と陰極の形状寸法から好適なパルス電流の時間幅が決定される。好適なパルスの時間幅は、長時間の点灯でも比較的変化が少ない陰極の形状寸法と物性値で決定されるので、ランプ電圧の上昇に関らず一定値とすることができる。パルス重畳期間が終わり直流電流期間になると陰極の温度が低下し始める。陰極輝点が絞られるほど陰極の温度が下がる前に次なるパルスが重畳できるように好適なパルス電流の周期が決定される。同じ理由でパルス電流の周期もランプ電圧の上昇に関らず一定値とすることができ、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）を調整することによりランプ入力増加による短寿命の問題を抱えることなく良好な陰極動作を維持する事ができる。
【００２６】
パルス電流を調整するタイミングは、所定のランプ電圧を超えた場合に所定のパルス電流を変化させる方法や、ランプ電圧の変化に対応させて常にパルス電流をアナログ的に変化させる方法などが適用できる。
前者について、一例をあげると、定常時のランプ電圧が８０Ｖである場合に、閾値である８５Ｖを超えた場合、パルス電流を増加させることである。
後者について、一例をあげると、定常時のランプ電圧が８０Ｖの場合に、１Ｖ上昇するとパルス電流を増加させてパルス重畳電流がＩＰからＩＰ’になり、さらにランプ電圧が１Ｖ上昇するとパルス重畳電流をさらにＩＰ’’に上昇させることである。
また、これらの調整方法の組み合わせも考えられる。例えば、ランプ電圧が所定の閾値を超えた場合にパルス電流の調整を開始するが、その後の調整はランプ電圧の変化に対すてアナログ的に変化させることである。
また、ランプ電圧にかかわらず、パルス重畳電流ＩＰを一定に維持する方法も適用できる。この場合、ランプ電圧上昇により直流電流ＩＬは減少するので、結果としてパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が増加することになる。なお、この制御方法は、後述する実施例の第１のパルス重畳方法に該当している。
【００２７】
本発明の超高圧放電ランプ点灯装置は、初期の定常点灯時において、放電ランプに対してパルス電流を印加させることなく、いわゆる通常の直流電流を供給するとともに、ランプ電圧の上昇を招いたときにパルス電流を印加させる方法であってもかまわない。初期の定常点灯時における放電アークのフラツキは小さいからである。
【００２８】
ここで、「パルス電流」とは、図３に示すような完全な方形波のみを意味するものではない。例えば、直流電流成分よりも高電流となる成分を含むような急峻な振動波形やその他の波形も該当する。
さらに、本発明における「重畳」とは、直流電流に対して、パルス電流（図３にいうＩＰ−ＩＬ）を付け加える場合だけでなく、直流電流そのものを瞬間的に増大させて結果としてパルス電流が重畳された波形になる場合も含んでいる。
【００２９】
本発明のパルス電流について、数値例をあげると、基準の電流値ＩＬが３Ａの場合、パルス重畳電流値ＩＰは３．５〜６．０Ａ程度であり、例えば、４．０Ａである。
また、パルス幅（半値幅）は、例えば２００μ秒〜１０００μ秒程度であって、例えば５００μ秒、パルスの周波数は６０Ｈｚ〜５００Ｈｚ程度であって、例えば１８０Ｈｚである。
【００３０】
本発明の超高圧放電ランプ点灯装置は、ランプ電圧の上昇に対して、パルス電流の高さを調整するものであるが、この高さ調整に加えて、パルス幅や周波数を調整することも可能である。陰極に与えられる電流量が増加することで陰極の昇温効果があるからである。
【００３１】
次に、本発明に係る超高圧放電ランプ点灯装置の給電装置について回路構成と動作説明を具体的に説明する。図５は図２に示した給電装置の具体例であって、ＤＣ駆動方式の給電装置の一例を示す。
給電装置（Ｅｘ）において、降圧チョッパ型のバラスト回路（Ｂｘ）は、ＰＦＣ等のＤＣ電源（Ｍｘ）より電圧の供給を受けて動作する。前記バラスト回路（Ｂｘ）においては、ＦＥＴ等のスイッチ素子（Ｑｘ）によってＤＣ電源（Ｍｘ）よりの電流をオン・オフし、チョークコイル（Ｌｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）に充電が行われ、この電圧が放電ランプ１に印加され、放電ランプ１に電流を流すことができるように構成されている。
【００３２】
なお、前記スイッチ素子（Ｑｘ）がオン状態の期間は、スイッチ素子（Ｑｘ）を通じた電流により、直接的に平滑コンデンサ（Ｃｘ）への充電と負荷である放電ランプ１への電流供給が行われるとともに、チョークコイル（Ｌｘ）に電流の形でエネルギーを蓄え、前記スイッチ素子（Ｑｘ）がオフ状態の期間は、チョークコイル（Ｌｘ）に電流の形で蓄えられたエネルギーによって、フライホイールダイオード（Ｄｘ）を介して平滑コンデンサ（Ｃｘ）への充電と放電ランプ１への電流供給が行われる。
【００３３】
スタータ（Ｕｉ）においては、抵抗（Ｒｉ）を介して、ランプ電圧（ＶＬ）によってコンデンサ（Ｃｉ）が充電される。ゲート駆動回路（Ｇｉ）を活性化すると、サイリスタ等よりなるスイッチ素子（Ｑｉ）が導通することにより、前記コンデンサ（Ｃｉ）がトランス（Ｋｉ）の１次側巻線（Ｐｉ）を通じて放電し、２次側巻線（Ｈｉ）に高電圧パルスを発生する。
スタータ（Ｕｉ）の２次側巻線（Ｈｉ）に発生した高電圧は、バラスト回路（Ｂｘ）の出力電圧に重畳されて電極（２，３）間に印加され、放電ランプ１の放電を始動することができる。
【００３４】
給電制御回路（Ｆｘ）は、あるデューティサイクル比を有するゲート駆動信号（Ｓｇ）を生成し、前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）は、ゲート駆動回路（Ｇｘ）を介して、前記スイッチ素子（Ｑｘ）のゲート端子に加えられることにより、前記したＤＣ電源（Ｍｘ）よりの電流のオン・オフが制御される。
【００３５】
前記放電ランプ１の電極（２，３）間を流れるランプ電流（ＩＬ）と、電極（２，３）間に発生するランプ電圧（ＶＬ）とは、電流検出手段（Ｉｘ）と、電圧検出手段（Ｖｘ）とによって、検出できるように構成される。なお、前記電流検出手段（Ｉｘ）については、シャント抵抗を用いて、また前記電圧検出手段（Ｖｘ）については、分圧抵抗を用いて簡単に実現することができる。
【００３６】
前記電流検出手段（Ｉｘ）よりのランプ電流信号（Ｓｉ）、および前記電圧検出手段（Ｖｘ）よりのランプ電圧信号（Ｓｖ）は、給電制御回路（Ｆｘ）に入力され、その時点における放電ランプ１の放電状態の別、すなわち非放電状態であるか、グロー放電状態であるか（場合によっては、どのようなグロー放電状態であるか）、アーク放電状態であるか（場合によっては、どのようなアーク放電状態であるか）などに基づいて、ランプ電流（ＩＬ）やランプ電圧（ＶＬ）が、あるいはこれら電流と電圧の積であるランプ電力が、その目標値との差が減少するように、前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）のデューティサイクル比がフィードバック的に制御される。
【００３７】
図６は、給電制御回路（Ｆｘ）の簡略化された構成を示すものである。
前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）は、総合制御部（Ｘｐｕ）のなかのＡＤ変換器（Ａｄｃ）に入力されて、適当な桁数を有するディジタルのランプ電圧データ（Ｓｘｖ）に変換され、マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）に入力される。ここで、マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、ＣＰＵやプログラムメモリ、データメモリ、クロックパルス発生回路、タイムカウンタ、ディジタル信号の入出力のためのＩＯ制御器などを含む。マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、前記ランプ電圧データ（Ｓｘｖ）を参照した計算や、その時点の系の状態に応じた条件判断に基づき、後述するチョッパ能力制御回路（Ｕｄ）のための、チョッパ能力制御目標データ（Ｓｘｔ）を生成する。前記チョッパ能力制御目標データ（Ｓｘｔ）は、ＤＡ変換器（Ｄａｃ）によって、アナログのチョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に変換され、これは第１のパルス重畳（パルス重畳電流ピークの絶対値を一定にする技術であって、図３における電流値ＩＰを一定にする技術を意味する）のために設けられる、後述するチョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）を介して変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）に変換され、チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）に入力される。
【００３８】
また前記ランプ電流信号（Ｓｉ）は、第２のパルス重畳（一定振幅のパルス電流を加算する技術であって、図３における電流値（ＩＰ―ＩＬ）を一定にする技術を意味する）のために設けられる、後述するランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）を介して変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）に変換され、チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）に入力される。
チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）には、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が入力される。さらに、許容されるランプ電流の上限値を規定するためのランプ電流上限信号（Ｓｋ）が、ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）により発生され入力される。
【００３９】
なお、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）と前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）とは、第１のパルス重畳または第２のパルス重畳の何れとするかにより、何れか一方が設けられる。すなわち、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）が設けられた場合は、前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）は設けられず、したがって、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は前記ランプ電流信号（Ｓｉ）と同じものとなる。逆に、前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）が設けられた場合は、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）は設けられず、したがって、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）は前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）と同じものとなる。
【００４０】
前記チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）内においては、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）は、必要に応じて設ける増幅器またはバッファ（Ａｄ１）とダイオード（Ｄｄ１）を介して、さらに、前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）は、必要に応じて設ける増幅器またはバッファ（Ａｄ２）とダイオード（Ｄｄ２）を介して、ともにプルアップ抵抗（Ｒｄ１）の一端に接続され、チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）が生成される。なお、前記プルアップ抵抗（Ｒｄ１）の他端は適当な電圧を有する基準電圧源（Ｖｄ１）に接続される。
【００４１】
したがって、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）は、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）に対応する信号（Ｓｄ３）または前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に対応する信号（Ｓｄ４）のうちの、何れか大きくない方が選択された信号となる。
【００４２】
すなわち、前記総合制御部（Ｘｐｕ）が、例えば、定格電力に対応する定数を前記ランプ電圧データ（Ｓｘｖ）で除算して、定格電力を達成するためのランプ電流（ＩＬ）の値を算出し、この値に対応するものとして生成するなど、何らかの方法で前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）を生成したとして、仮にこれが不適当であった場合でも、前記チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）内において、ハードウェア的に、ランプ電流（ＩＬ）が前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を超えないように、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）が制限されることになる。
【００４３】
因みに、前記したＡＤ変換器（Ａｄｃ）やマイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）を介した制御は、動作速度が遅い（もしくは速いものとすると高コストとなる）ため、例えばランプの放電状態が急変するなどの事態が生じた場合には、その動作遅れによって、前記した変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）の不適当が発生し得るため、このような電流制限機能をハードウェア的に構成することは、ランプや給電装置の保護の観点からも有益なことである。
【００４４】
一方、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は、必要に応じて設ける増幅器またはバッファ（Ａｄ３）とダイオード（Ｄｄ３）を介して、一端がグランド（Ｇｎｄｘ）に接続されたプルダウン抵抗（Ｒｄ５）の他端に接続され、制御対象信号（Ｓｄ５）が生成される。
【００４５】
さらに、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）は、比較器（Ｃｍｖ）によって、前記した無負荷開放電圧に対応する電圧を有する基準電圧源（Ｖｄ２）の電圧と比較され、もし、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が、無負荷開放電圧より高い場合は、トランジスタ（Ｑｄ１）がオフまたは能動状態になり、適当な電圧源（Ｖｄ３）から、抵抗（Ｒｄ４）とダイオード（Ｄｄ４）を介して、前記プルダウン抵抗（Ｒｄ５）に電流を流すことにより、前記制御対象信号（Ｓｄ５）の水準を上げるように動作する。
【００４６】
逆に前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が、無負荷開放電圧より低い場合は、前記トランジスタ（Ｑｄ１）がオン状態になるため、前記電圧源（Ｖｄ３）からの電流は短絡され、前記制御対象信号（Ｓｄ５）は、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）に対応するものとなる。
【００４７】
何となれば、前記のプルダウン抵抗（Ｒｄ５）とダイオード（Ｄｄ３）、ダイオード（Ｄｄ４）よりなる回路は、各ダイオードのアノード側の信号（Ｓｄ６）と信号（Ｓｄ７）の何れか小さくない方に対応する電圧が選択されてプルダウン抵抗（Ｒｄ５）に発生するからである。
【００４８】
このように構成したことにより、たとえ出力電流がほとんど停止して、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）がほとんど入らない状態であっても、前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）が、前記無負荷開放電圧より高くなろうとすると、前記制御対象信号（Ｓｄ５）が急速に上昇することにより、ランプ電圧（ＶＬ）は、概略無負荷開放電圧以下に、常にハードウェア的に制限される。
【００４９】
前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）は、抵抗（Ｒｄ２）と抵抗（Ｒｄ３）で分圧されて、演算増幅器（Ａｄｅ）の反転入力端子に入力される。一方、前記制御対象信号（Ｓｄ５）は、前記演算増幅器（Ａｄｅ）の非反転入力端子に入力される。
そして、前記演算増幅器（Ａｄｅ）の出力信号（Ｓｄ１）は、積分コンデンサ（Ｃｄ１）とスピードアップ抵抗（Ｒｄ６）を介して反転入力端子にフィードバックされているため、前記演算増幅器（Ａｄｅ）は、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）の抵抗（Ｒｄ２）と抵抗（Ｒｄ３）による分圧電圧に対する、前記制御対象信号（Ｓｄ５）の電圧の差を積分する、誤差積分回路としてはたらく。
【００５０】
時定数を決めるための抵抗（Ｒｄ０）とコンデンサ（Ｃｄ０）が接続された発振器（Ｏｓｃ）は、図７のａに示すような鋸歯状波信号（Ｓｄ０）を発生し、この鋸歯状波信号（Ｓｄ０）と、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）とは、比較器（Ｃｍｇ）で比較される。
ただし比較に際しては、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）に対してオフセット電圧（Ｖｄ４）を加えた信号（Ｓｄ８）と前記鋸歯状波信号（Ｓｄ０）とが比較される。
前記鋸歯状波信号（Ｓｄ０）の電圧が前記信号（Ｓｄ８）の電圧よりも高い期間においてハイレベルとなる前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）が生成され、前記チョッパ能力制御回路（Ｕｄ）から出力される。
前記したように、前記信号（Ｓｄ８）は誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）にオフセットを加えたものであるため、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）が仮に零であったとしても、前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）のデューティサイクル比は、１００％より小さいある最大値、すなわち最大デューティサイクル比ＤＸｍａｘ以下になるように構成されている。
【００５１】
図７のａおよびｂには、前記誤差積分回路の出力信号（Ｓｄ１）、およびこれに対してオフセットを加えた信号（Ｓｄ８）、前記鋸歯状波信号（Ｓｄ０）と前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）の関係が示されている。
前記給電制御回路（Ｆｘ）から出力された前記ゲート駆動信号（Ｓｇ）が、前記ゲート駆動回路（Ｇｘ）に入力されることにより、結果として、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）が、スイッチ素子（Ｑｘ）の動作にフィードバックされたフィードバック制御系が完成する。
なお、前記図６に記載のチョッパ能力制御回路（Ｕｄ）の構成に際しては、前記演算増幅器（Ａｄｅ）や発振器（Ｏｓｃ）、比較器（Ｃｍｇ）などが集積された市販の集積回路として、テキサスインスツルメンツ社製ＴＬ４９４などを利用することができる。
【００５２】
先述の図６においては、前記給電制御回路（Ｆｘ）内の前記ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）は、内部構成が示されないブロックとして記載したが、最も簡単には、許容ランプ電流上限値ＩＬｍａｘに対応する、一定電圧の前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を発生する基準電源とすることができる。あるいは、放電状態（グロー放電であるかかアーク放電であるか）の別にしたがって、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）から信号（Ｓａ）が前記ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）に入力され、放電状態に適した前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を発生するようにしてもよい。
【００５３】
第１のパルス重畳のために設けられる、前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）の構造の一例を図８に示す。
トランジスタ（Ｑｍ１）がオフ状態であるとして、変調原パルス発生回路（Ｐｇｍ）から出力される変調信号（Ｓｍ１）は、抵抗（Ｒｍ３，Ｒｍ４）を介してトランジスタ（Ｑｍ２）のベースに接続されているが、前記変調信号（Ｓｍ１）がローレベルの期間は、前記トランジスタ（Ｑｍ２）はオフ状態であり、プルアップ抵抗（Ｒｍ５）のはたらきで、トランジスタ（Ｑｍ３）もオフ状態にされる。したがってこの期間では、入力される前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）は、抵抗（Ｒｍ１）を介して前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）として出力される。
【００５４】
一方、前記変調信号（Ｓｍ１）がハイレベルになると、前記トランジスタ（Ｑｍ２）がオンになり、抵抗（Ｒｍ６）を介して電流が流れ、前記トランジスタ（Ｑｍ３）がオン状態になるため、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）のラインは、前記基準電圧源（Ｖｄ１）と同程度の電位を有する基準電圧源（Ｖｍ１）に接続される。したがってこの期間では、前記変調チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ’）は、前記基準電圧源（Ｖｄ１）と同程度の高い電位を有するため、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）としては、前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に対応する信号（Ｓｄ４）が選択される。
【００５５】
したがって、前記変調信号（Ｓｍ１）を、所望の周期、所望のハイレベルデューティサイクル比に設定すれば、ランプ電流（ＩＬ）は、前記変調信号（Ｓｍ１）のローレベルの期間は前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値が実現され、ハイレベルの期間は前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に従う値が実現され、ランプ電流（ＩＬ）の変調が実現される。
【００５６】
ただし、抵抗（Ｒｍ２）を介して前記トランジスタ（Ｑｍ１）のベースに接続されている、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）からの変調禁止信号（Ｓｂ）がハイレベルになると、前記トランジスタ（Ｑｍ１）はオン状態になるため、前記変調信号（Ｓｍ１）により前記トランジスタ（Ｑｍ２）がオン状態になることが阻止される。したがって前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、前記変調禁止信号（Ｓｂ）により変調動作を禁止したり、禁止を解除したりすることができる。
【００５７】
以下において、給電制御回路（Ｆｘ）として図８に記載のチョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）を有する、図５に記載の給電装置の始動からアーク放電への移行、変調の開始までの過程と、実際的な制御について、簡単に説明しておく。
この給電装置を始動する際には、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、前記変調禁止信号（Ｓｂ）をハイレベルにして変調を禁止しておくとともに、グロー放電のために、前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）として前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）が選択されるよう、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を十分に高く設定しておく。この時点では放電ランプ１は消灯しており、ランプ電流（ＩＬ）は流れないため、無負荷開放電圧を発生する状態になる。
【００５８】
ここで、スタータ（Ｕｉ）を動作させることにより、前記したように前記電極（２，３）の間に高電圧を印加して絶縁破壊を発生させてグロー放電を開始させ、比較的高い放電電圧を有するグロー放電を経て放電形態はアーク放電へと遷移する。
ランプがアーク放電に移行するとランプ電圧（ＶＬ）が急激に低下するから、ＡＤ変換器（Ａｄｃ）を介してランプ電圧信号（Ｓｖ）を検出している前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、ランプ電圧（ＶＬ）の急激な低下を検知することができる。あるいは、ランプがアーク放電に移行後にグロー放電に戻った後にアーク放電に再移行したり、あるいはこれを何度か繰り返した上でアーク放電に移行する場合に備えて、適当な時間経過を待ってランプ電圧（ＶＬ）の急激な低下を検知することにより、ランプがアーク放電に移行したことを検知することができる。
【００５９】
ランプがアーク放電に移行したことを検知したならば、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、それまでのグロー放電のために前記チョッパ駆動目標信号（Ｓｄ２）として前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）が選択されるよう、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を十分に高く設定する動作に代えて、略定期的にランプ電圧（ＶＬ）を検出し、設定されている目標電力を検出されたランプ電圧（ＶＬ）で除して目標電流を算出し、これを前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）として、繰り返し設定する動作を開始する。
前記したようにアーク放電の初期の期間においては、未だランプの温度が十分に高くなっておらず、算出された目標電流が前記許容ランプ電流上限値ＩＬｍａｘを超えるために目標電流を達成することができないが、時間の経過とともに、ランプの電圧が上昇して、算出された目標電流が前記許容ランプ電流上限値ＩＬｍａｘ以下となり、設定されている目標電力をランプに投入することができるようになる。
【００６０】
前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、アーク放電に移行後の適当な時点で、前記変調禁止信号（Ｓｂ）をローレベルにして、変調禁止を解除することにより、前記したように、前記変調信号（Ｓｍ１）の周期、デューティサイクル比に従い、ランプ電流（ＩＬ）の変調、すなわち前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値と前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）に従う値とを繰り返す動作を開始させる。
このとき、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）から前記ランプ電流上限信号発生回路（Ｕｃ）に入力される前記信号（Ｓａ）に従って、アーク放電開始からの経過時間などの条件に依存して、適した前記ランプ電流上限信号（Ｓｋ）を発生するようにしてもよい。
【００６１】
次に、第２のパルス重畳のために設けられる、前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）の構造の一例を図９に示す。
前記ランプ電流信号（Ｓｉ）は、抵抗（Ｒｎ１，Ｒｎ２）および演算増幅器（Ａｎ１）からなる反転増幅器により、極性が反転されたランプ電流信号に対応する信号（Ｓｎ１）に変換される。また、前記信号（Ｓｎ１）は、抵抗（Ｒｎ３，Ｒｎ４）および演算増幅器（Ａｎ２）からなる反転増幅器により、極性が再度反転されて、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）に変換される。
【００６２】
前記信号（Ｓｎ１）から前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）への変換に際しては、抵抗（Ｒｎ５）およびダイオード（Ｄｎ１）、抵抗（Ｒｎ６）を介して、適当な電圧を有する基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分が加算されるが、トランジスタ（Ｑｎ１）またはトランジスタ（Ｑｎ２）がオン状態のときは加算が阻止されるため、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は前記ランプ電流信号（Ｓｉ）と同じものとなる。ただし簡単のため、前記演算増幅器（Ａｎ１）および前記演算増幅器（Ａｎ２）からなる反転増幅器のゲインはともにー１である場合を考えるとする。因みに、前記ダイオード（Ｄｎ１）は、前記トランジスタ（Ｑｎ１）およびトランジスタ（Ｑｎ２）のオン電圧を近似的にキャンセルして、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）の前記ランプ電流信号（Ｓｉ）に対する同等性の精度を上げるために挿入してある。
【００６３】
いま、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）からの前記変調禁止信号（Ｓｂ）がローレベルであり、これに抵抗（Ｒｎ７）を介してベースが接続された前記トランジスタ（Ｑｎ１）がオフ状態である場合について考える。このときは、前記した基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分の加算が行われるか否かは、変調原パルス発生回路（Ｐｇｎ）から出力される変調信号（Ｓｎ２）に抵抗（Ｒｎ７）を介してベースが接続された前記トランジスタ（Ｑｎ２）のオフかオンかで制御される。すなわち、前記変調信号（Ｓｎ２）がローレベルのときは加算が行われ、ハイレベルのときは加算が行われない。
【００６４】
ところで、前記演算増幅器（Ａｎ２）からなる反転増幅器のゲインは負であるから、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）の極性を基準に考えると、前記した基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分の加算は、実際的には減算となる。したがって、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）は、前記変調信号（Ｓｎ２）がローレベルのときは前記ランプ電流信号（Ｓｉ）から一定量の減算が行われ、ハイレベルのときは減算が行われないものとなる。
【００６５】
前記したように、前記給電制御回路（Ｆｘ）は、前記変調ランプ電流信号（Ｓｉ’）が、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に対応する値となるように、スイッチ素子（Ｑｘ）の動作がフィードバックされるため、前記変調信号（Ｓｎ２）がハイレベルのときは前記ランプ電流（ＩＬ）は、前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値となり、前記変調信号（Ｓｎ２）がローレベルのときは、これに一定量の余分の電流が付加されたものとなる。
【００６６】
したがって、前記変調信号（Ｓｎ２）を、所望の周期、所望のローレベルデューティサイクル比に設定すれば、ランプ電流（ＩＬ）は、前記変調信号（Ｓｎ２）のハイレベルの期間は前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値が実現され、ローレベルの期間はこれに一定量の余分の電流が付加された値が実現され、ランプ電流（ＩＬ）の変調が実現される。
【００６７】
ただし、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）からの前記変調禁止信号（Ｓｂ）がハイレベルであり、前記トランジスタ（Ｑｎ１）がオン状態である場合は、前記した基準電圧源（Ｖｎ１）からのＤＣ成分の加算動作は、前記変調信号（Ｓｎ２）によらず阻止される。したがって前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）は、前記変調禁止信号（Ｓｂ）により変調動作を禁止したり、禁止を解除したりすることができる。
【００６８】
給電制御回路（Ｆｘ）として、図９に記載のランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）を有する、図５に記載の給電装置の始動からアーク放電への移行までの過程と制御については、前記した図８に記載のチョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）を有する、図５に記載の給電装置と同様である。
【００６９】
変調の開始については、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、アーク放電に移行後の適当な時点で、前記変調禁止信号（Ｓｂ）をローレベルにして、変調禁止を解除することにより、前記したように、前記変調信号（Ｓｎ２）の周期、デューティサイクル比に従い、ランプ電流（ＩＬ）の変調、すなわち前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）に従う値とこれに一定量の余分の電流が付加された値とを繰り返す動作を開始させる。
このとき、アーク放電開始からの経過時間などの条件に依存して、前記基準電圧源（Ｖｎ１）を変化させることにより、付加される余分の電流量を変化させるようにしてもよい。
【００７０】
前記図８および図９に記載の前記チョッパ能力制御目標信号変調回路（Ｕｍ）および前記ランプ電流信号変調回路（Ｕｎ）においては、これらの内部に前記変調原パルス発生回路（Ｐｇｍ，Ｐｇｎ）を有し、前記変調信号（Ｓｍ１，Ｓｎ２）を生成するものについて記載したが、これらを、前記総合制御部（Ｘｐｕ）が生成するもとしてもよい。
【００７１】
このとき、前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、前記総合制御部（Ｘｐｕ）のなかの前記ＡＤ変換器（Ａｄｃ）が動作するタイミングを前記変調信号（Ｓｍ１，Ｓｎ２）と同期させて、変調によるランプ電流の増加が行われていない期間に限定させることができる。このようにすることにより、前記ＡＤ変換器（Ａｄｃ）が動作するタイミングが、変調によるランプ電流（ＩＬ）の増加が行われている期間と重なったり、重ならなかったりすることにより、ランプ電流（ＩＬ）のフィードバック制御に擾乱が混入し、ランプ電流（ＩＬ）に揺らぎが発生することを防止することができる。
【００７２】
上記回路構成は、本発明の給電装置の動作や機能、作用を説明するために、必要最少限のものを記載したものである。したがって、実施例で説明した回路動作の詳細事項、例えば、信号の極性であるとか、具体的な回路素子の選択や追加、省略、或いは素子の入手の便や経済的理由に基づく変更などの創意工夫は、実際の装置の設計業務において、精力的に遂行されることを前提としている。
【００７３】
とりわけ過電圧や過電流、過熱などの破損要因から給電装置のＦＥＴ等のスイッチ素子などの回路素子を保護するための機構、または、給電装置の回路素子の動作に伴って発生する放射ノイズや伝導ノイズの発生を低減したり、発生したノイズを外部に出さないための機構、例えば、スナバ回路やバリスタ、クランプダイオード、（パルスバイパルス方式を含む）電流制限回路、コモンモードまたはノーマルモードのノイズフィルタチョークコイル、ノイズフィルタコンデンサなどは、必要に応じて、実施例に記載の回路構成の各部に追加されることを前提としている。
【００７４】
本発明に給電装置の構成は、上記回路方式のものに限定されるものではない。さらに、例えば、前記図６における前記給電制御回路（Ｆｘ）の前記総合制御部（Ｘｐｕ）は、ランプ電圧（ＶＬ）に対応する前記ランプ電圧信号（Ｓｖ）をＡＤ変換し、これに基づいて前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を設定するものとしたが、ランプ電流（ＩＬ）に対応する前記ランプ電流信号（Ｓｉ）についてもこれをＡＤ変換し、得られた電流値が目標電流値に一致するように前記チョッパ能力制御目標信号（Ｓｔ）を補正して設定することにより、各回路素子パラメータのバラツキの影響を補正するような高精度化や高機能化、あるいは逆に、例えば、前記マイクロプロセッサユニット（Ｍｐｕ）を廃して、より単純な制御回路に代えるような簡素化などの給電装置の構成の多様化のもとでも、本発明の効果は良好に発揮される。
【００７５】
本発明の超高圧放電ランプ点灯装置の放電ランプであって、陰極は純度９９．９９％以上のタングステンから構成することが望ましい。これは電極に含まれる不純物が放電空間に放出された場合に、放電容器の失透や黒化を招きかねないからである。なお、この場合の不純物にはトリウムなどの電子放射性物質も含む。
また、陽極についても不純物を放電容器内に放出させないために、純度の高いタングステンから構成することが望ましい。
【００７６】
本発明に係る放電ランプの陰極構造は、先端が尖った円錐形状や先端に平面を有する円錐台形状が好適に適用される。
【００７７】
図１０は放電ランプ１とこの放電ランプ１を取り囲む凹面反射鏡２０、さらにこの組み合わせ（以下、放電ランプ１０と凹面反射鏡２０の組み合わせを光源装置と称する）をプロジェクター装置３０に組み込んだ状態を示す。プロジェクター装置３０は、現実には、複雑な光学部品や電気部品などが密集するものであるが、図においては説明の便宜上簡略化して表現している。
放電ランプ１は凹面反射鏡２０の頂部開口を通して保持される。放電ランプ１の一方の端子Ｔ２０と他方の端子Ｔ２１に不図示の給電装置が接続される。凹面反射鏡２０は楕円反射鏡や放物面鏡が採用され、反射面には所定の波長の光を反射する蒸着膜が施される。
凹面反射鏡２０の焦点位置は、放電ランプ１のアーク位置に設計されており、アーク起点の光を効率よく反射鏡によって取り出すことができる。
なお、凹面反射鏡２０には前面開口を塞ぐ光透過性ガラスを装着することもできる。
【００７８】
次に、本発明の超高圧放電ランプ点灯装置の効果を表す実験例について説明する。
放電ランプは、［００１８］［００１９］に記載した範囲内のランプであって、初期定格点灯電圧７０Ｖ、定格点灯電力２００Ｗの放電ランプを、下記の３つの重畳方法でパルス電流を重畳して点灯試験を行った。
点灯試験ａは、一定比率のパルス電流を重畳する方法であって、具体的には、パルス重畳電流ＩＰが基準の直流電流ＩＬの１．４倍になるように制御する。
点灯試験ｂは、前記第１のパルス重畳技術に相当する方法であって、具体的には、パルス重畳電流ＩＰが４Ａになるように制御する。
点灯試験ｃは、前記第２のパルス重畳技術に相当する方法であって、具体的には、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が１．１Ａになるように制御する。
点灯初期のパルス重畳電流ＩＰは、点灯試験ａ、点灯試験ｂ、点灯試験ｃのいずれも場合も約４Ａで一定であり、ランプ電圧も７０Ｖ程度で一定している。
なお、各点灯試験とも、パルス電流のパルス幅は５００μ秒、パルス周期は１８０Ｈｚで一定とした。
なお、点灯試験ａは比較例（従来例）である。この点灯はパルス重畳電流ＩＰと直流電流ＩＬの比を一定にするものであるから、本願発明と内容とは異なり、ランプ電流（直流電流ＩＬ）の低下とともにパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）も小さくなるからである。
【００７９】
図１１は実験結果を表している。縦軸は照度変動率（％）を表し、横軸は点灯時間（ｈｏｕｒ）を表している。
点灯初期は、点灯試験ａ、点灯試験ｂ、点灯試験ｃ、いずれも照度変動率が１％以下であったのに対し、４００時間の点灯によって、点灯試験ａの照度変動率は６％程度に上昇していることがわかる。これは陽極の損耗による電極間距離の増大により、ランプ電圧が約９２Ｖまで上昇し、電流値ＩＬが約２．２Ａに、パルス重畳電流値ＩＰが約３Ａに低下したため、陰極先端部分の温度が低下し、アークが絞られたことによる陰極輝点のフラツキが原因である。
一方、点灯試験ｂは、４００時間点灯後の照度変動率が１％以下に抑制されている。また、点灯試験ｃは、４００時間点灯後の照度変動率が１〜２％の間を推移していることがわかる。点灯試験ｃは点灯試験ｂよりも照度変動率が大きいものの、点灯試験ａに比べると明らかに改善されている。
【００８０】
ここで、上記照度変動率について説明する。放電ランプからの放射光をプロジェクター光学系によりスクリーン（４０インチ）に投射させて、スクリーン中央の照度を照度計で測定してレコーダに連続的に記録させた。
測定は１時間単位で行い、１時間の測定期間において、最大値と最小値を読取り、その差を当該１時間の初期の照度で割ることで求めることができる。すなわち、照度変動率は、（１時間の最大照度値―１時間の最小照度値）÷（初期照度値）で求めることとしている。
【００８１】
ここで、点灯試験ａのランプについて、４００時間点灯時点から点灯装置を交換して、点灯試験ｂの制御、すなわち、パルス重畳電流ＩＰを一定値（４Ａ）に維持する制御に切替えて実験を継続させた。
この結果、４００時間点灯時点の照度変動率６％が、徐々に低下し始め、約３時間後には１％以下まで低下することが確認できた。つまり、電流値ＩＬに対する相対的なパルス電流が大きくなることで、陰極先端部分の加温効果が高まり、アークのフラツキを抑えることができたからである。
【００８２】
なお、上記実施例ではパルス重畳電流ＩＰを一定に制御する方法（第一のパルス重畳技術）や、パルス電流（ＩＰ−ＩＬ）を一定に制御する方法（第ニのパルス重畳技術）を説明したが、パルス重畳電流ＩＰやパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）が点灯初期よりも高い値になるように制御してもよい。
具体的には、点灯初期のランプ電流ＩＬが約３Ａ、パルス重畳電流が約４Ａの場合であって、ランプ電流ＩＬが減少した場合に、パルス重畳電流を４Ａよりも高い値に積極的に高める方法や、パルス電流を１Ａ（４Ａ―３Ａ）よりも高い値に積極的に高める方法である。
【００８３】
以上、説明したように本発明の超高圧放電ランプ点灯装置は、放電ランプの点灯電圧の減少を検知すると、供給している直流電流に印加させている周期的なパルス電流（ＩＰ−ＩＬ）を高くすることにより、陰極の加温効果を招き、放電アークのフラツキを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超高圧水銀ランプの電極の構造を示す。
【図２】本発明に係る給電装置の概略構成を示す。
【図３】本発明における電流波形を示す。
【図４】本発明における放電アークの状態を示す。
【図５】本発明における給電装置の簡略化された具体例を示す。
【図６】本発明における給電装置の給電制御回路の具体例を示す。
【図７】本発明における給電装置の降圧チョッパ回路の動作を説明する図面を示す。
【図８】本発明における給電装置のチョッパ能力制御目標信号変調回路の具体例を示す。
【図９】本発明における給電装置のランプ電流信号変調回路の具体例を示す。
【図１０】本発明に係る超高圧水銀ランプを使った光源装置を示す。
【図１１】本発明の超高圧放電ランプ点灯装置の効果を表す照度変動率測定例を示す。
【符号の説明】
１  放電ランプ
２  陽極
３  陰極
４  金属箔
５  外部リード
１０  発光部
１１  封止部
Ｂｘ  給電装置
Ｍｘ  ＤＣ電源
Ｑｘ  スイッチ素子
【図１】
2005011643.tif 000003
【図２】
2005011643.tif 000004
【図３】
2005011643.tif 000005
【図４】
2005011643.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005011643.tif 000008
【図７】
2005011643.tif 000009
【図８】
2005011643.tif 000010
【図９】
2005011643.tif 000011
【図１０】
2005011643.tif 000012
【図１１】
2005011643.tif 000013