(57)【要約】チョッパ回路１は直流電源Ｅを電源として出力電力が制御可能であり、チョッパ回路１の出力端間には平滑コンデンサＣ１が接続される。極性反転回路２は、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を電源として高圧放電灯Ｌａに交番電圧を印加する。チョッパ回路１の出力電力および極性反転回路２の反転周波数は、電圧検出回路３により検出される平滑コンデンサＣ１の端子電圧に基づいて制御回路４により制御される。制御回路４は、電圧検出回路３が検出した電圧の電圧範囲を規定する切替電圧が設定され、検出した電圧と切替電圧との大小関係に応じて反転周波数を複数段階に変化させる。高圧放電灯への投入電力に対応する反転周波数をランプ電圧の範囲毎に設定することによってアークジャンプの発生を抑制する。
2004066687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源を電源としてＤＣ−ＤＣ変換を行い出力電力を制御可能なチョッパ回路と、チョッパ回路の出力端間に接続された平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端電圧を電源としてＤＣ−ＡＣ変換を行う極性反転回路と、極性反転回路により交番電圧が印加される高圧放電灯と、チョッパ回路の出力電力を制御するとともに極性反転回路の出力制御を行う制御回路と、高圧放電灯のランプ電圧に相当する電圧を検出する電圧検出回路とを備え、制御回路は、電圧検出回路が検出した電圧の電圧範囲を規定する切替電圧が設定され、検出した電圧と切替電圧との大小関係に応じて高圧放電灯のランプ電流の極性を反転させる反転周波数を複数段階に変化させるように極性反転回路を制御する機能を有することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記チョッパ回路の出力を複数段階から選択可能であって、選択可能な電力に対応付けて前記反転周波数を変更する機能を備えることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記切替電圧は選択可能な電力にかかわらず固定的に設定されていることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記切替電圧の少なくとも１つは異なる電力に対して異なる値に設定されることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記高圧放電灯の点灯直後において前記電圧検出回路により検出される電圧が規定した電圧に達するまでは選択可能な電力にかかわらず同じ反転周波数を適用することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記高圧放電灯の点灯直後において規定した切替時間に達するまでは選択可能な電力にかかわらず同じ反転周波数を適用することを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記切替電圧はヒステリシスが付与されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転の規定回数ごとに前記反転周波数の変更の有無を判定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記制御回路は、少なくとも規定した一定時間が経過した後ごとに前記反転周波数の変更の有無を判定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
前記制御回路は、前記電圧検出回路で検出した電圧と前記切替電圧との大小関係を一定時間毎に判定し、規定した判定回数ごとに規定の大小関係を満たす回数が規定した回数以上か規定した回数未満かに応じて反転周波数の変更の有無を判定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性が反転するたびに前記電圧検出回路により検出した電圧を取り込むことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転から所定時間が経過すると前記電圧検出回路により検出した電圧を取り込むことを特徴とする請求項１１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転が偶数回生じたタイミングで前記反転周波数を変更することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１４】
請求項１記載の放電灯点灯装置を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１記載の放電灯点灯装置を具備することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１６】
放電灯点灯装置と、高圧放電灯を空冷するファンと、放電灯点灯装置により検出されたランプ電圧を受けるとともに放電灯点灯装置に対して高圧放電灯のランプ電流の極性を反転させる反転周波数を指示可能なプロジェクタ制御装置とを備え、プロジェクタ制御装置は、高圧放電灯から受けたランプ電圧に応じてファンによる空冷の制御条件を設定し、この制御条件に対応した反転周波数を放電灯点灯装置に指示することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１７】
前記高圧放電灯において生じるアークジャンプを検出するアークジャンプ検出手段を備え、前記制御回路は、アークジャンプ検出手段によりアークジャンプが検出されると前記高圧放電灯のランプ電流波形のデューティ比を５０％とは異なる値に設定することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１８】
前記ランプ電流波形のデューティ比が５０％とは異なる値に設定されている期間は、ランプ電流の極性反転がアークジャンプの解消される程度の回数によって規定されていることを特徴とする請求項１７記載の放電灯点灯装置。
【請求項１９】
前記ランプ電流波形のデューティ比が５０％とは異なる値に設定されている期間は、前記アークジャンプ検出手段による検出値によってアークジャンプが検出されたときの検出値の変化分が元に戻る期間として規定されていることを特徴とする請求項１７記載の放電灯点灯装置。
【請求項２０】
前記ランプ電流波形のデューティ比が５０％とは異なる値に設定されている期間において、時間経過とともにデューティ比を変化させることを特徴とする請求項１８または請求項１９記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、液晶プロジェクタなどの光源に用いられる高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、照明装置、プロジェクタに関するものである。
【背景技術】  近年、液晶プロジェクタや自動車の前照灯などの光源として高圧放電灯を用いることが提案されている。この種の高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、一般に図２１に示すように、直流電源（商用電源を全波整流した脈流電源を含む）Ｅを降圧型のチョッパ回路１により降圧するとともに、チョッパ回路１の出力電圧を平滑コンデンサＣ１により平滑し、さらに平滑コンデンサＣ１の両端電圧である直流電圧をフルブリッジ回路からなる極性反転回路２により極性が交番する交番電圧に変換し、高圧放電灯Ｌａを含む負荷回路に極性反転回路２から出力された交番電圧を印加するように構成されている。負荷回路は、コンデンサＣ２とインダクタＬ２との直列回路からなるフィルタ回路を備え、高圧放電灯ＬａをコンデンサＣ２に並列接続した構成を有する。つまり、高圧放電灯Ｌａにはフィルタ回路によって高周波成分を除去した矩形波電圧が印加される。
チョッパ回路１は、直流電源Ｅと平滑コンデンサＣ１との間に挿入されたＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との直列回路を有し、インダクタＬ１と平滑コンデンサＣ１との直列回路にはダイオードＤ１が並列接続される。ダイオードＤ１は、スイッチング素子Ｑ１のオン時にインダクタＬ１に蓄積されたエネルギが、スイッチング素子Ｑ１のオフ時に平滑コンデンサＣ１を通して回生電流として放出されるように極性が定められている。また、図示例では直流電源Ｅの負極とダイオードＤ１のアノードとの間に電流検出用の抵抗Ｒ１が挿入されている。平滑コンデンサＣ１の端子電圧は２個の抵抗Ｒ２，Ｒ３の直列回路からなる電圧検出回路３により分圧され、抵抗Ｒ３の両端電圧が平滑コンデンサＣ１の端子電圧に比例する電圧として電圧検出回路３から出力される。
極性反転回路２は、それぞれＭＯＳＦＥＴからなる４個のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をブリッジ接続した回路であって、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の直列回路とがそれぞれブリッジ回路の各アームとして平滑コンデンサＣ１の両端間に接続される。スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の接続点との間には負荷回路が接続される。つまり、スイッチング素子Ｑ２およびスイッチング素子Ｑ５をオンにしスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオフにする状態と、スイッチング素子Ｑ２およびスイッチング素子Ｑ５をオフにしスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をオンにする状態とを交互に繰り返すように制御することによって、負荷回路に交番電圧を印加する。負荷回路にはコンデンサＣ２とインダクタＬ２との直列回路が含まれ、コンデンサＣ２の両端電圧が高圧放電灯Ｌａに印加されるから、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオンオフの周波数（以下、「反転周波数」と呼ぶ）を変化させることによって、高圧放電灯Ｌａのランプ電流を変化させることが可能になる。
チョッパ回路１および極性反転回路２に含まれるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５のオンオフは制御回路４により制御される。制御回路４は、点灯信号Ｓ１が外部から入力されるとチョッパ回路１および極性反転回路２のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ５の制御を開始し、また電力切替信号Ｓ２が外部から入力されるとチョッパ回路１の出力電力を変更する。また、制御回路４は、抵抗Ｒ１の両端電圧により高圧放電灯Ｌａのランプ電流に相当する電流を監視するとともに、電圧検出回路３の出力電圧を監視し、電力切替信号Ｓ２によって指示された電力を保つようにチョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御する。さらに、制御回路４は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオンオフさせるための制御信号を出力し、制御信号はドライバ２ａ，２ｂを通してスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５に与えられる。ここに、高圧放電灯Ｌａに設けた２個の電極が均等に消耗するように、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオンオフのデューティ比は５０％に設定される。
ところで、液晶プロジェクタや自動車の前照灯に用いる高圧放電灯Ｌａは電極間の距離が短く点光源として用いることが可能なものであって、この種の高圧放電灯Ｌａでは、電極における輝点、つまり電極が陰極側となるときの電子電流の放射点が一定の位置に安定せず無秩序に移動する現象を生じることが知られている。この現象はアークジャンプと呼ばれ、液晶プロジェクタ用の光源においてアークジャンプが生じると、光源とともに用いる光学系に対する輝点の位置ずれによって、スクリーン上で光量が変動するという問題を生じる。つまり、高圧放電灯Ｌａの点灯中において投入する電力を変更すれば電極の温度や距離が変化し、また液晶プロジェクタのように空冷用のファンを内蔵した筐体に収納している場合には空冷の条件が変化すれば電極の温度や距離が変化することになる。このように電極の状態が変化すれば電極間の電圧が変化し、結果的にアークジャンプが生じる。とくに、高圧放電灯Ｌａの点灯時間が長くなると電極間の電圧が上昇し、また高圧放電灯Ｌａへの供給電力を低電力方向に切り替えた場合にもランプ電流が減少するのであり、ランプ電流の減少による電極温度の低下でアークジャンプが生じやすくなる。
高圧放電灯Ｌａが安定に点灯している状態では、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ１をＰＷＭ制御することによって、平滑コンデンサＣ１の両端電圧を変化させるとランプ電流が変化する。つまり、ランプ電流は、チョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比と、極性反転回路２のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５の反転周波数とのどちらを変化させても変化する。ただし、平滑コンデンサＣ１の両端電圧（後述するように、ランプ電圧に相当する）と、高圧放電灯Ｌａに印加する交番電圧の周波数とには、高圧放電灯Ｌａの電極の状態を安定させる関係が存在するという知見が得られている。言い換えると、電極の温度や距離の変化を少なくして電極の状態を安定に保つ条件として、極性反転回路２へのランプ電圧（平滑コンデンサＣ１の両端電圧）に応じた反転周波数の最適値が存在することがわかっている。したがって、極性反転回路２のランプ電圧と反転周波数との組合せが最適値であれば、アークジャンプの発生が抑制され、電極の損耗も低減されて高圧放電灯Ｌａの寿命が長くなる。
以下では、極性反転回路１におけるランプ電圧と反転周波数との関係について考察する。まず、ランプ電圧にかかわらず反転周波数を一定に保つように制御する場合について考える。ここでは、ランプ電圧がＶ１〜Ｖ２の範囲であるときの反転周波数の最適値をｆ１とする。図２２にＡで示すように、ランプ電圧にかかわらず反転周波数をｆ１に保つ制御を行うと、ランプ電圧がＶ１〜Ｖ２の範囲ではＢ１で示すように反転周波数ｆ１は最適値になるものの、ランプ電圧がＶ１よりも小さい範囲ではＢ２で示すように反転周波数の最適値がｆ２であり、ランプ電圧がＶ２よりも高い範囲ではＢ３で示すように反転周波数の最適値がｆ３であって、いずれの電圧範囲においても反転周波数は当該電圧範囲における最適値にならない。つまり、反転周波数が固定されていると、ランプ電圧がＶ１〜Ｖ２の電圧範囲では高圧放電灯Ｌａの電極の状態を安定させアークジャンプの発生を抑制できるが、ランプ電圧がＶ１よりも低いか、あるいはＶ２より高いときには、反転周波数の最適値から逸脱し、高圧放電灯Ｌａの電極の状態が不安定になりアークジャンプが生じることになる。
次に、電力切替信号Ｓ２により電力切り替えるように指示する場合であって、指示された電力にかかわらず極性反転回路２の反転周波数を一定に保つように制御する場合について考える。ここでは、図２３にＡで示すように電力がＰ１であってランプ電圧がＶ１〜Ｖ２の範囲であるときの反転周波数の最適値をｆ１とする。電力をＰ１からＰ２に切り替えると、極性反転回路２のランプ電圧が変化し高圧放電灯Ｌａのランプ電流が変化するから、高圧放電灯Ｌａの電極の状態が安定状態から逸脱することになり、反転周波数の最適値は図２３にＢで示すように周波数ｆ２に移行する。しかしながら、ここでは電力によらず反転周波数を一定に保つように制御しているから、結果的に電極の状態が不安定になりアークジャンプが発生することになる。
別の制御例としては、図２４に示すように、極性反転回路２の反転周波数をランプ電圧に応じて連続に変化させることも考えられる。図示例ではランプ電圧がＶ１のときに反転周波数がｆ１、ランプ電圧がＶ２のときに反転周波数がｆ２になっている。つまり、ランプ電圧がＶ１〜Ｖ２の範囲において反転周波数がｆ１〜ｆ２の間で常に最適値に保たれるから、電極の状態はつねに安定すると考えられる。しかしながら、ランプ電圧がわずかに変化するだけでも反転周波数が追随して変化するから、図２５（ａ）からわかるように、ランプ電流の電流波形におけるデューティ比が５０％ではなくなり、電極が不均等に消耗して高圧放電灯Ｌａの寿命が短くなるという問題が生じる。
この種の問題を解決するために、電極間の距離に対応する情報をランプ電圧によって監視し、反転周波数を２段階に切り換え可能とするとともに、ランプ電圧の初期値に対する増減幅を検出し、増減が減少方向であって増減幅が規定した閾値より大きいと反転周波数を高くし、増減がなくなれば反転周波数を低くするように制御する構成が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】    特許第３３２７８９５号公報（第１０−１１頁、図７）
【発明の開示】
特許文献１に記載の技術は、電極間の距離に相当する情報を得るためにランプ電圧を監視しており、電極間の距離がほぼ一定に保たれるように反転周波数を制御することによって、アークジャンプを抑制しようとしている。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、電極の温度や空冷の条件の変化による電極の状態の変化を確実に検出するのは難しく、この種の原因によるアークジャンプの発生を抑制することができない問題がある。
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、高圧放電灯への投入電力に対応する反転周波数をランプ電圧の範囲毎に設定することによって、電極の温度や空冷の条件の変化を原因とするアークジャンプの発生を抑制することができる放電灯点灯装置を提供し、さらに照明装置、プロジェクタを提供することにある。
請求項１の発明は、直流電源と、直流電源を電源としてＤＣ−ＤＣ変換を行い出力電力を制御可能なチョッパ回路と、チョッパ回路の出力端間に接続された平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端電圧を電源としてＤＣ−ＡＣ変換を行う極性反転回路と、極性反転回路により交番電圧が印加される高圧放電灯と、チョッパ回路の出力電力を制御するとともに極性反転回路の出力制御を行う制御回路と、高圧放電灯のランプ電圧に相当する電圧を検出する電圧検出回路と備え、制御回路は、電圧検出回路が検出した電圧の電圧範囲を規定する切替電圧が設定され、検出した電圧と切替電圧との大小関係に応じて高圧放電灯のランプ電流の極性を反転させる反転周波数を複数段階に変化させるように極性反転回路を制御する機能を有することを特徴とする。
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記制御回路は、前記チョッパ回路の出力を複数段階から選択可能であって、選択可能な電力に対応付けて前記反転周波数を変更する機能を備えることを特徴とする。
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記切替電圧は選択可能な電力にかかわらず固定的に設定されていることを特徴とする。
請求項４の発明では、請求項２の発明において、前記切替電圧の少なくとも１つは異なる電力に対して異なる値に設定されることを特徴とする。
請求項５の発明では、請求項２ないし請求項４の発明において、前記高圧放電灯の点灯直後において前記電圧検出回路により検出される電圧が規定した電圧に達するまでは選択可能な電力にかかわらず同じ反転周波数を適用することを特徴とする。
請求項６の発明では、請求項２ないし請求項４の発明において、前記高圧放電灯の点灯直後において規定した切替時間に達するまでは選択可能な電力にかかわらず同じ反転周波数を適用することを特徴とする。
請求項７の発明では、請求項１ないし請求項４の発明において、前記切替電圧はヒステリシスが付与されていることを特徴とする。
請求項８の発明では、請求項１ないし請求項４の発明において、前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転の規定回数ごとに前記反転周波数の変更の有無を判定することを特徴とする。
請求項９の発明では、請求項１ないし請求項４の発明において、前記制御回路は、少なくとも規定した一定時間が経過した後ごとに前記反転周波数の変更の有無を判定することを特徴とする。
請求項１０の発明では、請求項１ないし請求項４の発明において、前記制御回路は、前記電圧検出回路で検出した電圧と前記切替電圧との大小関係を一定時間毎に判定し、規定した判定回数ごとに規定の大小関係を満たす回数が規定した回数以上か規定した回数未満かに応じて反転周波数の変更の有無を判定することを特徴とする。
請求項１１の発明では、請求項１ないし請求項４の発明において、前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性が反転するたびに前記電圧検出回路により検出した電圧を取り込むことを特徴とする。
請求項１２の発明では、請求項１１の発明において、前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転から所定時間が経過すると前記電圧検出回路により検出した電圧を取り込むことを特徴とする。
請求項１３の発明では、請求項１の発明において、前記制御回路は、前記高圧放電灯のランプ電流の極性反転が偶数回生じたタイミングで前記反転周波数を変更することを特徴とする。
請求項１４の発明は、照明装置であって、請求項１記載の放電灯点灯装置を具備することを特徴とする。
請求項１５の発明は、プロジェクタであって、請求項１記載の放電灯点灯装置を具備することを特徴とする。
請求項１６の発明は、プロジェクタであって、放電灯点灯装置と、高圧放電灯を空冷するファンと、放電灯点灯装置により検出されたランプ電圧を受けるとともに放電灯点灯装置に対して高圧放電灯のランプ電流の極性を反転させる反転周波数を指示可能なプロジェクタ制御装置とを備え、プロジェクタ制御装置は、高圧放電灯から受けたランプ電圧に応じてファンによる空冷の制御条件を設定し、この制御条件に対応した反転周波数を放電灯点灯装置に指示することを特徴とする。
請求項１７の発明では、請求項１の発明において、前記高圧放電灯において生じるアークジャンプを検出するアークジャンプ検出手段を備え、前記制御回路は、アークジャンプ検出手段によりアークジャンプが検出されると前記高圧放電灯のランプ電流波形のデューティ比を５０％とは異なる値に設定することを特徴とする。
請求項１８の発明では、請求項１７の発明において、前記ランプ電流波形のデューティ比が５０％とは異なる値に設定されている期間は、ランプ電流の極性反転がアークジャンプの解消される程度の回数によって規定されていることを特徴とする。
請求項１９の発明では、請求項１７の発明において、前記ランプ電流波形のデューティ比が５０％とは異なる値に設定されている期間は、前記アークジャンプ検出手段による検出値によってアークジャンプが検出されたときの検出値の変化分が元に戻る期間として規定されていることを特徴とする。
請求項２０の発明では、請求項１８または請求項１９の発明において、前記ランプ電流波形のデューティ比が５０％とは異なる値に設定されている期間において、時間経過とともにデューティ比を変化させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の実施形態を示す回路図である。
図２（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明の実施形態１を示す動作説明図である。
図３（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態２を示す動作説明図である。
図４（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態３を示す動作説明図である。
図５（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態４を示す動作説明図である。
図６（ａ），（ｂ）は同上の動作説明図である。
図７（ａ），（ｂ）は同上の動作説明図である。
図８（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態５を示す動作説明図である。
図９（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態６を示す動作説明図である。
図１０（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態７を示す動作説明図である。
図１１（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態８を示す動作説明図である。
図１２（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態９を示す動作説明図である。
図１３（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１０を示す動作説明図である。
図１４（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態７〜１０の別例の動作説明図である。
図１５（ａ），（ｂ）は同上の動作説明図である。
図１６は本発明の実施形態１１を示す概略構成図である。
図１７（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１２を示す動作説明図である。
図１８（ａ），（ｂ）は同上の動作説明図である。
図１９（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１３を示す動作説明図である。
図２０は本発明の実施形態１２、１３の別例の動作説明図である。
図２１は従来例を示す回路図である。
図２２は同上の動作説明図である。
図２３は同上の動作説明図である。
図２４は同上の動作説明図である。
図２５（ａ），（ｂ）は同上の動作説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】  （実施形態１）
以下の実施形態において説明する放電灯点灯装置は、基本的には図１に示す構成を有するものであって、チョッパ回路１と極性反転回路２と電圧検出回路３とについては図２１に示した従来構成と同様のものを用いている。制御回路４は、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称する）１０を用いて構成され、マイコン１０からの電力指令値Ｓ５をＰＷＭ制御回路１１に与えることにより、ＰＷＭ制御回路１１が電力指令値Ｓ５に応じたデューティ比でチョッパ回路１のスイッチング素子Ｑ１をオンオフする。ＰＷＭ制御回路１１では、電流検出用の抵抗Ｒ１の両端電圧を監視しており、抵抗Ｒ１の両端電圧として検出した電流値が電力指令値Ｓ５として指定された目標値に一致するようにスイッチング素子Ｑ１のオンオフのデューティ比を増減させる。また、マイコン１０はフルブリッジ制御回路１２に対してスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオンオフの周波数である反転周波数を決定する制御信号を出力しており、フルブリッジ制御回路１２では極性反転回路２の各アームに設けたスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオンオフのタイミングを決定する制御信号を生成する。フルブリッジ制御回路１２から出力された制御信号はドライバ２ａ，２ｂを介してスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５に与えられる。
マイコン１０には、たとえば三菱電機社製のＭ３７５４０を用いることができ、ドライバ２ａ，２ｂには、たとえばＩＲ社製のＩＲ２１１１を用いることができる。マイコン１０は、外部から与えられる点灯信号Ｓ１によりＰＷＭ制御回路１１およびフルブリッジ制御回路１２の動作と停止とを行う機能を有し、また電圧検出回路４で検出した電圧（平滑コンデンサＣ１の端子電圧に比例する電圧）をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換回路を内蔵している。さらに、マイコン１０は、電力切替信号Ｓ２を受けると高圧放電灯Ｌａへの供給電力を２段階以上に切り替えることが可能であり、電圧切替信号Ｓ２により選択した電力と電圧検出回路３から得た電圧とによって電力指令値Ｓ５を求める。つまり、マイコン１０には選択可能な電力があらかじめ記憶されており、電圧切替信号Ｓ２の入力毎に各電力が択一的に選択される。また、マイコン１０では選択した電力を検出した電圧で除算することにより電流値を求め、この電流値を電力指令値Ｓ５としてＰＷＭ制御回路１１に与える機能も設けられる。この動作から明らかなように、マイコン１０において高圧放電灯Ｌａに供給する電力を選択すると、選択した電力になるように平滑コンデンサＣ１の端子電圧と抵抗Ｒ１で検出される電流との関係が制御されるのであって、平滑コンデンサＣ１の端子電圧はランプ電圧に相当し、抵抗Ｒ１で検出される電流はランプ電流に相当することになる。
一方、フルブリッジ制御回路１２に与える制御信号の反転周波数は、本実施形態においては、電圧検出回路３で検出した電圧の範囲をパラメータとして規定されている。つまり、マイコン１０に内蔵されたＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）を用いて、ランプ電圧（つまり、電圧検出回路３で検出した電圧）を複数の範囲に区分し、区分された電圧範囲ごとに反転周波数を対応付けたＶ／Ｆ変換テーブルが設定されており、電圧検出回路３で検出した電圧がＶ／Ｆ変換テーブルに照合されることによって、反転周波数が決定されるようにしてある。反転周波数を切り替える切替電圧は少なくとも１個設けられ、したがって反転周波数は２段階以上に切り替えることが可能になっている。Ｖ／Ｆ変換テーブルでは、たとえば、図２（ａ）に示すように、切替電圧をＶ１の１個とするときに、切替電圧Ｖ１よりも低い電圧範囲では反転周波数がｆ１になり、切替電圧Ｖ１以上の電圧範囲では反転周波数がｆ２（＞ｆ１）になるように設定する。また、切替電圧をＶ１，Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）の２個とする場合には、たとえば図２（ｂ）のように切替電圧Ｖ１よりも低い電圧範囲では反転周波数がｆ１になり、切替電圧Ｖ１以上でかつ切替電圧Ｖ２よりも低い電圧範囲では反転周波数がｆ２（＞ｆ１）になり、さらに切替電圧Ｖ２以上の電圧範囲では反転周波数がｆ３（＞ｆ２）になるように設定する。なお、電圧検出回路３で検出される電圧の下限は０Ｖであり、上限は直流電源Ｅの電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３で決まる分圧比倍とした電圧になる。
なお、極性反転の周波数の関係は図２（ｂ）の例だけでなく、図２（ｃ）に示すようにｆ３＞ｆ１＞ｆ２としてもよいし、図２（ｄ）に示すようにｆ１＞ｆ２＞ｆ３としてもよい。また、ランプ電圧範囲は３つだけでなく、それ以上でもよい。つまり、そのランプ電圧範囲で最適な極性反転周波数になるように設定する。
マイコン１０には、極性反転回路２のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオンオフを決めるための外部制御信号Ｓ３も入力可能であって、外部制御信号Ｓ３が入力されたときにはＶ／Ｆ変換テーブルで決定した反転周波数にかかわらず、外部制御信号Ｓ３として入力される矩形波信号をフルブリッジ制御回路１２に与える。つまり、外部制御信号Ｓ３が入力されたときには、極性反転回路２のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のオンオフ（周波数およびデューティ比）は、外部制御信号Ｓ３によって決定される。
さらに、点灯信号Ｓ１を受けてマイコン１０が作動し高圧放電灯Ｌａが点灯している間において、マイコン１０からは、平滑コンデンサＣ１の端子電圧（ランプ電圧に相当する）に応じてデューティ比が決まる矩形波信号が電圧情報信号Ｓ４として出力される。電圧情報信号Ｓ４は、たとえば平滑コンデンサＣ１の端子電圧が０〜２５５Ｖで変化するとすれば、０〜２５５Ｖを０〜１００％のデューティ比に対応付けた矩形波信号とする。
しかして、平滑コンデンサＣ１の端子電圧として検出されるランプ電圧がＶ１より低い範囲では反転周波数を比較的低い周波数であるｆ１としてあり、従来構成のように、反転周波数をｆ１に固定したままでランプ電圧がＶ１よりも高くなるとランプ電流が減少し、ランプ電圧がＶ１よりも低い場合に比較して高圧放電灯Ｌａの電極の温度が低下するから、アークジャンプが生じやすくなる。これに対して、本実施形態の構成では、ランプ電圧がＶ１よりも高くなると反転周波数をｆ１よりも高いｆ２に変更することによって、高圧放電灯Ｌａの電極の温度の低下を抑制することができるから、アークジャンプの発生を防止することが可能になる。また、切替電圧を１個設定している場合よりも２個設定している場合のほうが、さらに確実にアークジャンプの発生を抑制することができる。
（実施形態２）
実施形態１は、ランプ電圧のみをパラメータとして反転周波数を決定する構成であったが、本実施形態では電力切替信号Ｓ２により選択される電力も反転周波数を決定するためのパラメータとして併用するものである。つまり、高圧放電灯Ｌａへの供給電力が小さくなれば、ランプ電流が低下して高圧放電灯Ｌａの電極の温度が低下するから、供給電力が小さくなるほど反転周波数を高くするように制御する。この構成を実現するために、Ｖ／Ｆ変換テーブルは電力切替信号Ｓ２により選択される電力ごとに設定してあり、たとえば、切替電圧をＶ１の１個とするときには図３（ａ）のように、大きい電力（Ｐ１）に対しては図２にＡ１，Ａ２で示すように反転周波数（ｆ１，ｆ２）を比較的低く設定し、小さい電力（Ｐ２）に対しては図２にＢ１，Ｂ２で示すように反転周波数（ｆ１′，ｆ２′）を比較的高く設定する。また、切替電圧をＶ１，Ｖ２の２個とし、さらに電力を大きい電力Ｐ１と中間の電力Ｐ２と小さい電力Ｐ３との３段階から選択可能とする場合には、図３（ｂ）にＡ１〜Ａ３（電力Ｐ１に対応），Ｂ１〜Ｂ３（電力Ｐ２に対応），Ｃ１〜Ｃ３（電力Ｐ３に対応）で示すように、電力Ｐ１〜Ｐ３ごとに反転周波数を（ｆ１，ｆ２，ｆ３），（ｆ１′，ｆ２′，ｆ３′），（ｆ１″，ｆ２″，ｆ３″）などと設定する。ここに、本実施形態では選択した電力にかかわらず切替電圧Ｖ１（Ｖ２）は固定してあり、Ｖ／Ｆ変換テーブルの作成が容易になっている。なお、上述のように、図中においてＡ〜Ｃを先頭に付した符号は、それぞれ電力Ｐ１〜Ｐ３に対応し、この関係は以下の各実施形態においても適用する。
本実施形態では、ランプ電圧の変化によって高圧放電灯Ｌａの電極の温度が低下する場合に対応できるだけではなく、選択した供給電力によって電極の温度が低下する場合にも対応することが可能になり、アークジャンプの発生を大幅に抑制することができる。他の構成および機能は実施形態１と同様である。
（実施形態３）
実施形態２では電力切替信号Ｓ２により選択される電力にかかわらず切替電圧Ｖ１（Ｖ２）を固定しているが、本実施形態では選択される電力ごとに切替電圧を変更している。つまり、供給電力を２段階から選択し、各電力に対して切替電圧を１個ずつ設定するとすれば、図４（ａ）に示すように、大きい電力Ｐ１に対してはＡ１，Ａ２で示すように切替電圧Ｖ１の前後において反転周波数をｆ１とｆ２（＞ｆ１）とに切り替えるようにし、小さい電力Ｐ２に対してはＢ１，Ｂ２で示すように切替電圧Ｖ１′（＜Ｖ１）の前後において反転周波数をｆ１′（＞ｆ１）とｆ２′（＞ｆ１′）とに切り替えるようにする。このように、電力が小さいほど切替電圧を低く設定する。
供給電力をＰ１〜Ｐ３（Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３）の３段階から選択し、各電力に対して切替電圧を２個ずつ設定するとする場合は、図４（ｂ）にＡ１〜Ａ３（電力Ｐ１に対応），Ｂ１〜Ｂ３（電力Ｐ２に対応），Ｃ１〜Ｃ３（電力Ｐ３に対応）で示すように、電力Ｐ１〜Ｐ３ごとに反転周波数を（ｆ１，ｆ２，ｆ３），（ｆ１′，ｆ２′，ｆ３′），（ｆ１″，ｆ２″，ｆ３″）などと設定すればよい。切替電圧は各電力Ｐ１〜Ｐ３に対して２個ずつ設定してあり、電力が小さいほど切替電圧も低く設定される。つまり、大きい電力Ｐ１に対しては切替電圧をＶ１，Ｖ２とし、中間の電力Ｐ２に対しては切替電圧をＶ１′，Ｖ２′（Ｖ１＞Ｖ１′，Ｖ２＞Ｖ２′）とし、小さい電力Ｐ３に対しては切替電圧をＶ１″，Ｖ２″（Ｖ１′＞Ｖ１″，Ｖ２′＞Ｖ２″）とする。
本実施形態の構成では供給電力に応じて反転周波数を変更するだけではなく、切替電圧も変更するから、アークジャンプがより生じにくい設定が可能になる。なお、図４（ｂ）に示すように、上述の例では電力ごとにすべての切替電圧を変更しているが、電力が異なっても一部の切替電圧を等しくしてもよい。要するに、少なくとも１個の切替電圧について電力ごとに異なっていればよい。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態４）
本実施形態は、ランプ電圧が低い電圧範囲では実施形態１のように選択した電力にかかわりなく反転周波数を等しくし、ランプ電圧が比較的高い範囲では実施形態２または実施形態３のように反転周波数と切替電圧とのうち少なくとも反転周波数を電力ごとに変更するものである。つまり、図５（ａ）のように切替電圧がＶ０よりも低い電圧範囲では選択した電力にかかわりなく反転周波数をｆ１としてあり、切替電圧がＶ０以上でかつＶ１より低い電圧範囲では、大きい電力に対しては反転周波数をｆ１に保ち、小さい電力に対しては反転周波数をｆ１′に引き上げている。さらに、Ｖ１よりも高い切替電圧Ｖ２以上の電圧範囲では、大きい電力と小さい電力とのいずれに対しても反転周波数をそれぞれｆ２，ｆ２′に引き上げている。
図５（ａ）に示すようにＶ／Ｆ変換テーブルを設定しておけば、ランプ電圧に対する電力の変化とランプ電流の変化とは、それぞれ図６（ａ）（ｂ）のようになる。つまり、大きい電力に対しては０Ｖから切替電圧Ｖ１付近までの電圧範囲ではランプ電流が一定電流になり、切替電圧Ｖ１よりもやや低い電圧よりも高い電圧範囲では一定電力になる。また、小さい電力に対しては０Ｖから切替電圧Ｖ０を越える程度までの電圧範囲ではランプ電流が一定電流になり、切替電圧Ｖ０よりもやや高い電圧よりも高い電圧範囲では一定電力になる。要するに、定電流制御と定電力制御との移行点となる電圧が小さい電力である場合のほうが低くなる。このような設定は、高圧放電灯Ｌａの点灯直後において定電流制御を行う期間から定電力制御を行う期間に移行させる制御に用いることができる。つまり、点灯後に少なくとも切替電圧Ｖ０までは電力が異なっていても反転周波数を変更しないことになり、選択した電力によらず点灯直後の定電流制御が可能になる。
図５（ａ）は電力を２段階から選択可能とし、かつ小さい電力に対して切替電圧を２個設定した例であるが、電力を３段階から選択可能とし、かつ大きい電力に対して切替電圧を２個設定し、他の電力に対して切替電圧を３個ずつ設定する場合には、図５（ｂ）のようにすればよい。図５（ｂ）に示すようにＶ／Ｆ変換テーブルを設定した場合には、ランプ電圧に対する電力の変化とランプ電流の変化とは、それぞれ図７（ａ）（ｂ）のようになる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態５）
実施形態４では、ランプ電圧が切替電圧Ｖ０よりも低い電圧範囲においては電力切替信号Ｓ２により選択された電力が異なっても反転周波数を等しく設定しているが、本実施形態では、高圧放電灯Ｌａの点灯時間が規定した切替時間に到達するまでは電力切替信号Ｓ２により選択された電力にかかわらず反転周波数を同じに設定しておき、点灯時間が切替時間を超えると選択された電力に応じて反転周波数を変化させるようにしてある。つまり、高圧放電灯Ｌａの点灯時間が切替時間に達するまでは、図８（ａ）のように電力切替信号Ｓ２により選択された電力にかかわらず反転周波数を等しくする。ただし、この期間においても反転周波数はランプ電圧の電圧範囲に応じて変化させる。ここでは、切替電圧Ｖ１よりも低い電圧範囲では反転周波数をｆ１とし、切替電圧Ｖ１以上の電圧範囲においては反転周波数をｆ１よりも高いｆ２としている。また、点灯時間が切替時間を越えると、図８（ｂ）のように電力切替信号Ｓ２により選択された電力に応じて反転周波数を異ならせる。図示例においては、大きい電力についてはＡ１，Ａ２のように、切替電圧Ｖ１を挟んで反転周波数をｆ１とｆ２（＞ｆ１）とに切り替え、小さい電力についてはＢ１，Ｂ２のように、切替電圧Ｖ１を挟んで反転周波数をｆ１′とｆ２′（＞ｆ１′）とに切り替えている。
上述の例では電力を２段階から選択可能とするとともに切替電圧を１個だけ設ける例を示したが、切替電圧の個数をさらに増やすことができ、また電力を３段階以上から選択可能としてもよい。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態６）
上述した各実施形態では、切替電圧を挟んで反転周波数を切り替える構成としているから、ランプ電圧が切替電圧付近で変動するような場合に、反転周波数が不安定に変動することになり、動作が不安定になることがある。そこで、本実施形態ではランプ電圧と反転周波数との関係にヒステリシスを付与している。すなわち、図９（ａ）に示すように、高低２段階の切替電圧Ｖ１ｈ、Ｖ１ｂ（＜Ｖ１ｈ）を設定し、反転周波数がｆ１であるときには高いほうの切替電圧Ｖ１ｈを越えたときに反転周波数をｆ２に高め、反転周波数がｆ２であるときには低いほうの切替電圧Ｖ１ｂを下回ったときに反転周波数をｆ１に引き下げるのである。この動作によって反転周波数が不必要に切り替わることがなくなる。図９（ｂ）は電力に応じて反転周波数を異ならせる場合であって、この場合も図９（ａ）と同様の動作になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態７）
実施形態６は、ランプ電圧と反転周波数との関係にヒステリシスを付与することによって反転周波数の切替時の動作を安定させているが、本実施形態では、反転周波数を切り替えるか否かの判断を行う時間間隔を比較的大きくすることによって反転周波数の切替時の動作を安定させるものである。すなわち、反転周波数の決定のためにランプ電圧を検出する時間間隔をランプ電流の極性の反転回数で規定してあり、たとえば図１０（ａ）のようにランプ電流の極性が８回反転するたびにランプ電圧を検出し、図１０（ｂ）のようにランプ電圧が切替電圧Ｖ１より低いか切替電圧Ｖ１以上かを判断するようになっている。ランプ電流の極性の反転回数は実際にはランプ電流を監視して計数しているのではなくマイコン１０から出力する制御信号の個数に基づいて判断する。
図示例では、反転周波数がｆ１，ｆ２の２段階に切替可能であって切替電圧は１個だけ設定されている場合を想定しており、時刻ｔ１においてはランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも低いから、図１０（ａ）のように反転周波数は低いほうのｆ１が選択され、その後に極性が８回反転した時点である時刻ｔ２ではランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも高いから、反転周波数は高いほうのｆ２が選択され、その後の時刻ｔ３，ｔ４ではそれぞれランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも低いから反転周波数は低いほうのｆ１が選択されている。
上述のように、反転周波数を切り替えるか否かを判断するために用いるランプ電圧をランプ電流の極性反転の回数が規定回数に達するたびに検出するから、ランプ電圧を検出する時間間隔が比較的長くなり、反転周波数が不安定に切り替えられるのを防止することができる。本実施形態では反転周波数を２段階に設定している場合を例としているが、反転周波数を３段階以上から選択可能とする場合でも同様の技術を用いることができる。また、ランプ電流の極性が８回反転するたびに反転周波数を変更するか否かを判断するためのランプ電圧を求めているが、回数についてはとくに制限はなく、比較的短い時間であって、かつ反転周波数が不安定に切り替わらない程度の回数であれば適宜に設定することができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態８）
実施形態７では、ランプ電流の極性が規定した回数だけ反転するたびに反転周波数を変更するか否かの判断のためのランプ電圧を検出しているが、選択されている反転周波数によってランプ電圧を検出する際の時間間隔が変動する。本実施形態では、実施形態７と同様に、ランプ電圧を検出する時間間隔を比較的長くしながらも時間間隔のばらつきを実施形態７よりも低減した構成を示す。
すなわち、本実施形態ではランプ電圧を検出してから規定した一定時間Ｔが経過した後であってランプ電流の極性が特定方向に変化する時点をランプ電圧を次に検出する時点としている。図１１に示す例では、図１１（ａ）のように時刻ｔ１においてランプ電流の極性が負から正に反転するタイミングで検出したランプ電圧を用い、図１１（ｂ）のように検出したランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも低いと反転周波数をｆ１とする。次に、時刻ｔ１から規定した一定時間Ｔが経過した後であってランプ電流の極性が負から正に最初に反転する時刻ｔ２においてランプ電圧を検出する。図示例では時刻ｔ２のランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも高いから、反転周波数は高いほうのｆ２になる。時刻ｔ２から一定時間Ｔが経過した後の負から正への極性反転の時刻ｔ３と、時刻ｔ３から一定時間Ｔが経過した後の負から正への極性反転の時刻ｔ４とでは、いずれもランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも低いから反転周波数は低いほうのｆ１になる。
上述のように、反転周波数を切り替えるか否かを判断するために用いるランプ電圧を、一定時間Ｔが経過した後においてランプ電流の極性が反転するタイミングで検出するから、ランプ電圧を検出する時間間隔が比較的長くなり、反転周波数が不安定に切り替えられるのを防止することができる。また、本実施形態では反転周波数を２段階に設定している場合を例としているが、反転周波数を３段階以上から選択可能とする場合でも同様の技術を用いることができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態９）
本実施形態は、規定した時間間隔でランプ電圧を検出するとともに切替電圧との大小関係を判定し、ランプ電圧を規定した回数だけ検出した時点でランプ電圧と切替電圧との判定毎の大小関係に基づく多数決を行い、大小関係のうち回数が最大である大小関係を採用して反転周波数を決定し、反転周波数の変更が必要なときには次のランプ電流の極性反転時のタイミングで反転周波数を変更するものである。
ここでは、切替電圧がＶ１の１個であって反転周波数をｆ１，ｆ２（＞ｆ１）の２段階に変更する場合であって、ランプ電圧と切替電圧との大小関係を５回判定するたびに反転周波数を決定する場合について例示する。すなわち、図１２（ｂ）に示すように、一定時間毎にランプ電圧と切替電圧Ｖ１との大小関係を比較するのであって、図示例では反転周波数がｆ１である状態において、最初の５回の判定のうち３回はランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも大きく、次の５回の判定ではランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも低い回数が３回であり、さらに次の５回の判定ではランプ電圧が切替電圧Ｖ１よりも低い回数が５回になっている。つまり、最初の５回の判定結果では反転周波数をｆ１からｆ２に変更し、次の５回の判定結果では反転周波数をｆ１に変更し、さらに次の５回の判定結果では反転周波数をｆ１に維持することになる。反転周波数を変更するタイミングは図１２（ａ）のようにランプ電流の極性が負から正に移行するタイミングになっている。
上述したように、本実施形態では、ランプ電圧と切替電圧との大小関係を定期的に判定し、規定した回数ごとの多数決によって反転周波数を切り替えるか否かを判断するから、ランプ電圧を検出する時間間隔が比較的長くなり、反転周波数が不安定に切り替えられるのを防止することができる。ここに、多数決を行う回数を５回毎としているが、この回数にとくに制約はない。ただし、反転周波数を２段階から選択する場合には多数決を行う回数を奇数回とするのが望ましく、この場合には反転周波数が不定になることを防止することができる。さらに、必ずしも多数決とする必要はなく、規定した回数のうちで大小関係のいずれかの条件を満たす回数が規定した回数以上か規定した回数未満かによって反転周波数の変更の有無を判断してもよい。また、本実施形態では反転周波数を２段階に設定している場合を例としているが、反転周波数を３段階以上から選択可能とする場合でも同様の技術を用いることができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態１０）
実施形態９は、一定時間毎にランプ電圧と切替電圧との大小関係を判定しているが、本実施形態は図１３に示すように、ランプ電流（図１３（ａ）参照）の極性が反転するたびにランプ電圧と切替電圧との大小関係を判定し、極性が一定回数（図示例では８回）反転するたびに多数決を行うようにしてある。また、ランプ電圧と切替電圧との大小関係の１回の判定にあたっては、ランプ電圧を所定回数（図示例では３回）求め、その平均値をランプ電圧として用いる。ここでは、８回の判定のうちランプ電圧が切替電圧Ｖ１（図１３（ｂ）参照）を越えていた回数が５回以上であれば反転周波数をｆ２に設定し、５回未満であれば反転周波数をｆ１に設定している。なお、ランプ電圧と切替電圧との大小関係を判定する回数は８回に限定されるものではなく、またランプ電圧として必ずしも３回の平均値を用いる必要もない。他の構成および機能は実施形態９と同様である。
ところで、上述した実施形態７〜１０においては、ランプ電圧を切替電圧と比較することが必要である。ここに、図１４（ａ）および図１５（ａ）のようにランプ電流の極性が反転した直後には、図１４（ｂ）のように巨視的にはランプ電圧が変動していないように見えるが、実際には図１５（ｂ）のように極性反転の直後においてランプ電圧が変動する。したがって、ランプ電圧を検出するタイミングとしては、ランプ電流の極性が反転した直後ではなく、図１５（ｂ）のように極性の反転から所定時間Ｔ１が経過してからとするのが望ましい。
また、実施形態７〜１０においてはいずれも各反転周波数での極性反転の回数が偶数回になるように制御している。これは、高圧放電灯Ｌａの電極の消耗が均等になるようにするためであり、このことによって高圧放電灯Ｌａの寿命が長くなる。
上述した実施形態１ないし実施形態１０の放電灯点灯装置は高圧放電灯Ｌａを光源とする各種照明装置に用いることができ、また高圧放電灯Ｌａを光源とする液晶プロジェクタなどの各種プロジェクタに用いられる。
（実施形態１１）
本実施形態は、図１６に示すように、上述した構成の放電灯点灯装置２０を用いた液晶プロジェクタの構成例であって、光源となる高圧放電灯Ｌａは反射器２１によって配光が制御される。放電灯点灯装置２０を含めて液晶プロジェクタの各構成要素はプロジェクタ制御回路２２により制御されており、プロジェクタ制御回路２２と放電灯点灯装置２０との間では、放電灯点灯装置２０からランプ電圧に対応した電圧情報信号Ｓ４が送出され、プロジェクタ制御回路２２からは電力切替信号Ｓ２および外部制御信号Ｓ３が送出される。ここに、外部制御信号Ｓ３および電圧情報信号Ｓ４には矩形波信号を用いる。
ランプ電圧は高圧放電灯Ｌａの温度を反映する情報であって、プロジェクタ制御回路２２では電圧情報信号Ｓ４に基づいて高圧放電灯Ｌａを冷却するためのファン２３の制御条件を決定し、ファン２３の制御条件に応じて最適な反転周波数を決定する。プロジェクタ制御回路２２では決定した反転周波数に対応した外部制御信号Ｓ３を放電灯点灯装置２０に与え、放電灯点灯装置２０では外部制御信号Ｓ３を受けて極性反転回路２を制御する。
すなわち、本実施形態の構成を採用すれば、反転周波数を調節するだけではなく高圧放電灯Ｌａを冷却するためのファン２３の制御も行うことが可能になる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態１２）
上述した各実施形態では、高圧放電灯Ｌａの一対の電極のうちの一方が他方よりも消耗するのを防止するために、極性反転回路２をデューティ比が５０％になるように駆動している。これに対して本実施形態は、アークジャンプを検出するとともにアークジャンプが検出されたときには、ランプ電流波形のデューティを５０％からずらすようにしているものである。アークジャンプの検出には、たとえばランプ電流を監視し、ランプ電流の平均値が減少したときにアークジャンプが発生したと判断するようにアークジャンプ判定手段を構成することが可能である。たとえば、図１７（ｂ）に示すように、アークジャンプ判定手段においてアークジャンプの有無に関連する検出量を求め、この検出量を閾値Ｔｈと比較することによって、アークジャンプの発生の有無を検出する。図示例では、アークジャンプが検出されなければランプ電流のデューティ比を５０％とし、アークジャンプが検出された後にはデューティ比を５０％ではない適宜の値Ｄｖに変更している。
この技術を採用することによって、アークジャンプの発生時においてアークジャンプを生じた電極の温度を上昇させる制御が可能になり、結果的にアークジャンプの発生を軽減できる。
また、アークジャンプが検出されてデューティ比がＤｖに変更されると、一般には図１８（ａ）のようにランプ電流の極性反転を数回（１０回程度）行うと図１８（ｂ）のようにアークジャンプが解消されるから、この回数よりもやや多い程度の極性反転を行った後にデューティ比を５０％に戻す。つまり、アークジャンプ検出手段と閾値Ｔｈとの比較によらず、極性反転の回数によってデューティ比を元の５０％に復帰させる。
この技術により、高圧放電灯Ｌａの電極の温度変化によってアークジャンプが生じたときに、デューティ比の変化によってアークジャンプが解消されたとしても、電極の温度をさらに高くするように制御して、次にアークジャンプが生じるのを抑制することができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
（実施形態１３）
実施形態１２においては、アークジャンプの解消が検出された後にランプ電流の極性反転が数回行われてからデューティ比を元に戻すように制御しているが、本実施形態では、図１９（ｂ）に示すように、アークジャンプ検出手段での検出値が閾値Ｔｈを越える際の変化分ΔＶを用い、図１９（ａ）のようにランプ電流波形のデューティ比をＤｖに変更している期間において、アークジャンプ検出手段での検出値が閾値ｔｈに対して変化分ΔＶの変化を生じるとデューティ比を５０％に戻すようにしている。他の構成および動作は実施形態１２と同様である。
実施形態１２および実施形態１３では、アークジャンプの検出によってランプ電流波形のデューティ比を変化させている期間においてデューティ比を一定に保っているが、図２０に示すように、デューティ比をＤｖに変更している期間においてデューティ比を時間とともに変化させるようにしてもよい。図示例ではデューティ比を変更した直後には最大のデューティ比とし、時間経過とともに徐々にデューティ比を減少させるようにしている。この構成によれば、高圧放電灯Ｌａの一対の電極のうちのどちらにおいてアークジャンプが生じている場合でも電極を加熱してアークジャンプを解消することが可能になる。
【産業上の利用の可能性】
上述のように、本発明の構成によれば、高圧放電灯の電極の状態に応じてランプ電圧と反転周波数との関係を適正な関係に保つことができ、結果的に高圧放電灯におけるアークジャンプの発生を抑制することが可能になる。
【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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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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