(57)【要約】【課題】水銀封入量が０．２０ｍｇ／ｍｍ３以上の高圧放電ランプの初期点灯期間において、光束の上昇時間を短縮するとともに、前記突起の溶融・変形を防止することである。【解決手段】給電装置３０は、高圧放電ランプ１０に対して、放電開始からランプ電圧ＶＬが所定の電圧に到達して定電力制御に切り替えるまでの定電流制御期間（Ｔｉ）において、ランプ電圧ＶＬが５０Ｖに達するまでは、定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値より大きい電流（Ｉ２）を供給し、その後の定電力制御に変わるまでの期間は、定常点灯時の最大電流値より小さい電流（Ｉ１）を供給することを特徴とする。【選択図】      図１
2007305382.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．２０ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンが封入された発光部に、先端に塊状部を有する一対の電極が２．０ｍｍ以下の間隔で対向配置するとともに、この塊状部の先端に突起が形成された高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置から構成される高圧放電ランプ点灯装置において、
放電開始から定電力制御期間（Ｔｗ）に移行するまでの定電流制御期間（Ｔｉ）は、放電アークの直径が絞られ始めるまでの第一制御期間（Ｔ１）と、放電アークの直径が絞られ始めてから前記定電力制御期間（Ｔｗ）に移行するまでの第ニ制御期間（Ｔ２）を有し、
前記給電装置は、前記高圧放電ランプに対して、
前記第一制御期間（Ｔ１）では、前記定電力制御期間（Ｔｗ）において供給される最大の電流（Ｉtw-max）よりも大きい電流（Ｉ１）を供給し、
前記第ニ制御期間（Ｔ２）では、前記定電力制御期間（Ｔｗ）において供給される最大の電流（Ｉtw-max）よりも小さい電流（Ｉ２）を供給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】
前記第一制御期間（Ｔ１）は、前記放電アークの直径が、定電流制御期間（Ｔｉ）における最大値（Ｄti-max）と、定電力制御期間（Ｔｗ）の放電アークの直径（Ｄｔｗ）の平均値にまで絞られるまでの期間であることを特徴とする請求項１の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記第一制御期間（Ｔ１）は、ランプ電圧が所定の値に達するまでの期間であることを特徴とする請求項１の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記第一制御期間（Ｔ１）は、ランプ電圧が５０Ｖに達するまでの期間であることを特徴とする請求項１の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
前記電流（Ｉ２）は、前記定電力制御期間（Ｔｗ）において供給される最大の電流（Ｉtw-max）の９５％以下の電流値を有することを特徴とする請求項１〜４に記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は高圧放電ランプ点灯装置に関する。特に、水銀が０．２ｍｇ／ｍｍ３以上封入されて、点灯時の圧力は２００気圧以上になる超高圧放電ランプとその給電装置よりなる点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクター装置は、一般に、液晶パネルを使う方式とＤＬＰを使う方式が存在する。  液晶パネルを使う方式は、１枚式と３枚式があるがいずれの方式であっても、光源からの放射光を３色（ＲＧＢ）に分離して、液晶パネルにおいて画像情報に対応させた光を透過調整して、その後、パネルを透過した３色を合成させてスクリーン上に投射させる方式で
ある。
【０００３】
一方、ＤＬＰを使う方式は、光源からの放射光をＲＧＢの領域が分割形成された回転フィルターを介して空間変調素子（光変調デバイスともいい、具体的にはＤＭＤ素子などをいう）などを時分割で照射し、このＤＭＤ素子で特定の光を反射させてスクリーンに照射するものである。ＤＭＤ素子とは、１画素ごとに小さな鏡を数百万個敷き詰めたものであって、一つ一つの小さな鏡の向きを制御することで光の投射が制御される。
ＤＬＰ方式は、液晶方式に比較して、光学系が簡易であるとともに３枚もの液晶パネルを使う必要がないことから装置全体が小型簡易化するメリットがある。
プロジェクター装置の光源は、高い水銀蒸気圧の高圧放電ランプが使用される。水銀蒸気圧を高くすることで、可視波長域の光を高い出力で得られるからである。
【０００４】
また、この種の水銀蒸気圧の高い放電ランプは、点灯中、電極の先端に突起が形成されることが知られている。あるいは、この突起は点灯中に形成されるのではなく、切削加工や溶接によって、電極先端の塊状部先端に予め突起を設けた電極を用いる場合もある。このような突起は、点灯中に形成されるか、予め設けられるかに依らず、その先端にアーク輝点を安定させて、いわゆるフリッカーを防止する目的のために、プロジェクター装置の光源にとっては必要不可欠なものである。
【０００５】
一方で、プロジェクター装置には起動してから少しでも早く画像が投射されることが求められており、そのため放電を開始してから短時間で光束が上昇する光源が望まれる。通常、光束の上昇を速くするために、放電開始から定常点灯時の電流値よりも大きい電流を供給させる方法が知られている。
【０００６】
しかし、電極先端に突起を有する放電ランプの場合は、放電開始直後から大きな電流を供給させると、突起そのものが溶融、変形してしまうという問題が生じる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２４５９６５号公報
【特許文献２】特開２００４−２９６４２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明が解決しようとする課題は、電極の先端に突起が形成される放電ランプにおいて、突起を溶融、変形させることなく、短時間で光束を立ち上げる点灯装置を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明の高圧放電ランプ点灯装置は、０．２０ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀と、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲のハロゲンが封入された発光部に、先端に塊状部を有する一対の電極が２．０ｍｍ以下の間隔で対向配置するとともに、この塊状部の先端に突起が形成された高圧放電ランプと、この放電ランプに対して交流電流を供給する給電装置から構成される高圧放電ランプ点灯装置である。そして、放電開始から定電力制御期間（Ｔｗ）に移行するまでの定電流制御期間（Ｔｉ）は、放電アークの直径が絞られ始めるまでの第一制御期間（Ｔ１）と、放電アークの直径が絞られ始めてから前記定電力制御期間（Ｔｗ）に移行するまでの第ニ制御期間（Ｔ２）を有し、前記給電装置は、前記高圧放電ランプに対して、前記第一制御期間（Ｔ１）では、前記定電力制御期間（Ｔｗ）において供給される最大の電流（Ｉtw-max）よりも大きい電流（Ｉ１）を供給し、前記第ニ制御期間（Ｔ２）では、前記定電力制御期間（Ｔｗ）において供給される最大の電流（Ｉtw-max）よりも小さい電流（Ｉ２）を供給することを特徴とする。
【００１０】
また、前記第一制御期間（Ｔ１）は、前記放電アークの直径が、定電流制御期間（Ｔｉ）における最大値（Ｄti-max）と、定電力制御期間（Ｔｗ）の放電アークの直径（Ｄｔｗ）の平均値にまで絞られるまでの期間であることを特徴とする。
【００１１】
また、前記第一制御期間（Ｔ１）は、ランプ電圧が所定の値に達するまでの期間であることを特徴とする。
【００１２】
また、前記第一制御期間（Ｔ１）は、ランプ電圧が５０Ｖに達するまでの期間であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記電流（Ｉ２）は、前記定電力制御期間（Ｔｗ）において供給される最大の電流（Ｉtw-max）の９５％以下の電流値を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明は、上記構成によって、以下の作用効果を有する。
第一に、放電アークが絞られ始めるまでは、好ましくは、放電アークの直径が定電力制御期間における最大値と定常点灯時の直径の平均値にまで絞られるまでは、定電力制御中に供給される最大の電流より大きい電流を放電ランプに供給するので、光束の上昇時間を短縮することができる。
第二に、放電アークが絞られ始めてからは、定電力制御期間に供給される最大の電流より小さい電流を放電ランプに供給するので、電極先端に設けられた突起が溶融・変形することがなく、放電ランプのアーク輝点の安定した高圧放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に本発明の対象となる高圧放電ランプを示す。
放電ランプ１０は、石英ガラスからなる放電容器によって形成された概略球形の発光部１１を有する。この発光部１１の中には、先端に塊状部を有する一対の電極２０が２ｍｍ以下の間隔で対向配置している。また、発光部１１の両端部には封止部１２が形成される。この封止部１２には、モリブデンよりなる導電用金属箔１３が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設される。金属箔１３の一端には電極２０の軸部が接合しており、また、金属箔１３の他端には外部リード１４が接合して外部の給電装置から給電が行なわれる。電極２０の先端（他方の電極に対向する端部）には後述する突起が形成される。この突起は、ランプの点灯に伴い自然に形成されるか、あるいは、電極を製作する工程において予め形成される。
【００１６】
発光部１１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の放射光を得るためのもので、０．２ｍｇ／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２００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２５０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できる。
【００１７】
希ガスは、例えば、アルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。その機能は点灯始動性を改善することにある。ハロゲンは、沃素、臭素、塩素などが水銀あるいはその他の金属と化合物の形態で封入される。ハロゲンの封入量は、１０−６μｍｏｌ／ｍｍ３〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲から選択される。ハロゲンの機能は、いわゆる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きわめて高い点灯蒸気圧のものは、放電容器の失透防止をいう作用もある。
【００１８】
放電ランプの数値例を示すと、例えば、発光部の最大外径９．５ｍｍ、電極間距離１．０ｍｍ、発光管内容積７５ｍｍ３、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗであり交流点灯される。
また、この種の放電ランプは、小型化するプロジェクター装置に内蔵されるものであり、全体寸法として極めて小型化が要請させる一方で高い発光光量も要求される。このため、発光部内の熱的影響は極めて厳しいものとなる。ランプの管壁負荷値は０．８〜２．０Ｗ／ｍｍ２、具体的には１．５Ｗ／ｍｍ２となる。
このような高い水銀蒸気圧や管壁負荷値を有することが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た場合に、演色性の良い光を提供できる。
【００１９】
図２は電極先端と突起を示すことを目的として、図１に示す電極２０の先端を模式化して表したものである。電極２０は、それぞれ塊状部２０ａと軸部２０ｂから構成され、塊状部２０ａの先端に突起２１が形成される。この突起は、ランプの点灯に伴い自然に生成、あるいは成長するものであるが、予め、電極先端に切削加工により突起を形成させてもよい。
なお、突起の大きさについて、数値例をあげると、電極の最大径（放電方向に垂直な方向）がφ１．０〜１．５ｍｍであって、電極間距離が１．０〜１．５ｍｍの場合に、約０．２〜０．６ｍｍ程度の直径である。
【００２０】
この突起は、本発明に係る放電ランプのように、電極間距離２ｍｍ以下であって発光管内に０．２ｍｇ／ｍｍ３以上の水銀を含むプロジェクター装置の光源として用いられる場合は不可欠となる。
なぜなら、発光管内に０．２ｍｇ／ｍｍ３以上もの水銀を含み、動作圧力が２００気圧以上にも達する放電ランプにおいては、高い蒸気圧によって、アーク放電が小さく絞られ、結果として放電起点も小さく絞られるからである。
このため、突起が溶融・変形した電極では、放電起点が小刻みに移動してしまい、プロジェクター装置の映像画面にフリッカー（チラツキ）という問題を導く。特に、２ｍｍ以下という短い電極間距離に形成されるアーク輝点は、０．５ｍｍ以下というわずかな移動であっても、映像画面にとして致命的なフリッカーとなりかねない。
【００２１】
また、電極先端に突起が形成された放電ランプは、突起を起点として、アーク放電が発生するため、アークからの光が電極の先端（特に、塊状部２０ａ）によって遮られにくくなり、このため、光の利用効率が向上し、より明るい映像が得られるという利点も生じる。なお、図２は模式化した図面であるが、後述する図４がより具体的に示される。
【００２２】
図３は上記放電ランプを点灯させる給電装置３０を示す。
給電装置３０は、直流電圧が供給される降圧チョッパ回路１と、降圧チョッパ回路１の出力側に接続され直流電圧を交流電圧に変化させて放電ランプ１０に供給するフルブリッジ型インバータ回路２（以下、「フルブリッジ回路」ともいう）と、放電ランプに直列接続されたコイルＬ１、コンデンサＣ１、およびスタータ回路３から構成される。
なお、降圧チョッパ回路１、フルブリッジ回路２、スタータ回路３により給電装置３０を構成し、放電ランプ１０を含めて点灯装置と称される。
【００２３】
降圧チョッパ回路１は、直流電源ＶＤＣに接続され、スイッチング素子Ｑｘと、ダイオードＤｘと、コイルＬｘと、平滑コンデンサＣｘと、スイッチング素子Ｑｘの駆動回路Ｇｘから構成される。スイッチング素子Ｑｘは、駆動回路Ｇｘによりオン／オフ駆動される。この駆動によって、スイッチング素子Ｑｘのディーテュ比が調整されて、放電ランプ１０に供給される電流あるいは電力が制御される。すなわち、抵抗Ｒ１，Ｒ２で検出された電圧信号Ｓｖ、Ｒ３で検出された電流信号Ｓｉに基づいて制御回路４が駆動回路Ｇｘを介して、スイッチング素子Ｑｘをフィードバック制御する。これにより、初期点灯期間においてはランプ電流を所定値とする定電流制御が、定常点灯時にはランプの点灯電力を一定値とする定電力制御がそれぞれ実施される。
【００２４】
なお、制御回路４には、定電流制御するための回路構成や定電力制御するための回路構成、およびこれらを切替えるための回路構成が内蔵される。また、定電流制御するための回路構成では基準となる電流値を切替えるための機構も具備されている。さらに、定電力制御回路では、電力値を一定にするための回路構成が具備されるが、電流値が所定の上限値を超えないようにするリミッター機能も具備している。定電力制御の状態において、何らかの理由でランプ電圧が低下した場合に、ランプ電流が極端に大きくなることを防止するためである。この所定の上限値は、後述する最大電流値（Ｉtw-max）となる。
【００２５】
フルブリッジ回路２は、ブリッジ状に接続されたトランジスタやＦＥＴのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４の駆動回路Ｇ１〜Ｇ４から構成される。なお、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４には、各々に並列にダイオードが逆並列に接続されることもあるが、この実施例においてダイオードは省略している。
上記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、図示略の制御部を介して駆動回路Ｇ１〜Ｇ４により駆動される。
【００２６】
フルブリッジ回路２の動作は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を交互にオン、オフを繰り返す。スイッチング素子Ｑ１、Ｑ４がオンするときは、降圧チョッパ回路１→スイッチング素子Ｑ１→コイルＬ１→放電ランプ１０→スイッチング素子Ｑ４→降圧チョッパ回路１の経路で電流が流れる。一方、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３がオンするときは、降圧チョッパ回路１→スイッチング素子Ｑ３→放電ランプ１０→コイルＬ１→スイッチング素子Ｑ２→降圧チョッパ回路１の経路で電流が流れる。このようにして、放電ランプ１０に交流矩形波電流を供給する。
【００２７】
スタータ回路３は、スイッチ素子Ｑ５、駆動回路Ｇ５、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ２、トランスＴ２より構成される。放電ランプ１０の始動時にコンデンサＣ２に蓄積したエネルギをスイッチ素子Ｑ５をオンすることによりトランスＴ２に印加し昇圧してランプに高電圧を印加しランプを始動させる。この実施例は、放電ランプ１０の外表面に高電圧印加用の導体を配置した、いわゆる外部トリガ方式を示す。
【００２８】
図４は電極２０の拡大構造を示し、（ａ）は図１に示す電極２０の構造を示し、（ｂ）は定格電力ごとの寸法例を示す。
【００２９】
放電ランプは、給電装置により制御されながら電流が供給されるが、放電開始後は、まず電流値を一定とする定電流制御を行い（定電流制御期間Ｔｉ）、次に、電力値を一定とする定電力制御に移行させる（定電力制御期間Ｔｗ）。さらに、定電流制御期間Ｔｉは、大きい電流Ｉ１を放電ランプに供給する第一制御期間（Ｔ１）と、小さい電流Ｉ２を放電ランプに供給する第ニ制御期間（Ｔ２）よりなる。
このように、本願発明では、定電流制御期間（Ｔｉ）において、光束の早い立ち上がりと、突起の消失（溶融・変形）という観点から電流値を切替えて制御させることを特徴とする。つまり、突起の消失に影響しない範囲で大きい電流（Ｉ１）を供給させるともに、突起の消失に影響する状態になったら電流値を下げて小さい電流（Ｉ２）を供給させるわけである。
【００３０】
次に、定格２００Ｗの放電ランプを点灯させる場合を例にとり、放電開始から定電力制御期間に移行するまでの給電装置の動作を説明する。
放電ランプ１０は、上記スタータ回路３のトランスＴ２が高電圧パルスを発生することで絶縁破壊を起こす。これに伴い放電電流が流れ始めるとともに、制御回路４が定電流制御を開始する。このときのランプ電流値（Ｉ１）は、例えば、定電力制御時の最大電流（Ｉtw-max）が３．３Ａであれば、それより大きい３．５Ａである。この大きい供給電流によって、ランプの光束上昇時間を短縮することができる。このランプ電流（Ｉ１）を供給させる期間が第一制御期間（Ｔ１）となる。
【００３１】
そして、点灯時間の経過にともなってランプ電圧（ＶＬ）が所定値、例えば５０Ｖに達すると、制御回路４はランプ電流を定電力制御時の最大電流（Ｉtw-max）よりも小さい値（Ｉ２）、例えば、３．１５Ａに切り替える。これによって、電極先端に形成された突起の溶融・変形が防止される。ランプ電流（Ｉ２）を供給させる期間が第二制御期間（Ｔ２）となる。
さらに、ランプ電圧（ＶＬ）が約６３．５Ｖにまで上昇すると、ランプ電力（ＷＬ）は２００Ｗ（３．１５Ａ×６３．５Ｖ）に到達するため、定電流制御から定電力制御に変化する。
【００３２】
次に、この発明に係る実験について説明する。
実験は、定電流制御期間（Ｔｉ）において、第一制御期間（Ｔ１）から第ニ制御期間（Ｔ２）に切替えるタイミングと、第二制御期間（Ｔ２）の電流値について種々調べてみた。
放電ランプは、段落００１７に記載したランプ、具体的には、発光部の外径９．５ｍｍ、定格電圧７０Ｖ、定格電力２００Ｗの高圧水銀ランプを用いた。また、定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値（Ｉtw-max）は３．３Ａである。
【００３３】
この実験では、第ニ制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）を定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値（Ｉtw-max）との比率で考察した。さらに、第一制御期間（Ｔ１）の電流値（Ｉ１）は３．５Ａに固定し、また、ランプ電力が定格電力である２００Ｗになるまで、ランプ電圧（ＶＬ）が上昇した時点において定電流制御から定電力制御に切替えた。
【００３４】
ここで、第一制御期間（Ｔ１）から第ニ制御期間（Ｔ２）に切替えるタイミングはランプ電圧（ＶＬ）を基準とする。ランプ電圧（ＶＬ）が所定値（２５Ｖ〜７０Ｖの範囲において５Ｖ間隔で変化させる、具体的には２５Ｖ、３０Ｖ、３５Ｖ、４０Ｖ、４５Ｖ、５０Ｖ，５５Ｖ，６０Ｖ，６５Ｖ，７０Ｖ）に到達した時点で切り替えた。ここで、ランプ電圧と水銀蒸気圧は正の相関関係を有し、また、水銀蒸気圧によって放電アークの状態は決まる。このため、ランプ電圧（ＶＬ）を基準に切替える方法は、放電アークの状態を基準に切替えることと技術的に同義に解釈できる。
【００３５】
第ニ制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）は、３．１Ａから３．５Ａの間で０．０５Ａ間隔で変化させた。具体的には、３．５Ａ、３．３Ａ、３．２５Ａ、３．２Ａ、３．１５Ａ、３．１Ａにそれぞれ設定した。定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値は３．３Ａであるため、電流値（Ｉ２）が３．５Ａの場合は電流値（Ｉtw-max）に対して１０６％、電流値（Ｉ２）が３．３Ａの場合は電流値（Ｉtw-max）に対して１００％、電流値（Ｉ２）が３．２５Ａの場合は電流値（Ｉtw-max）に対して９８．５％、電流値（Ｉ２）が３．２Ａの場合は電流値（Ｉtw-max）に対して９７．０％、電流値（Ｉ２）が３．１５Ａの場合は電流値（Ｉtw-max）に対して９５．４％、電流値（Ｉ２）が３．１Ａの場合は電流値（Ｉtw-max）に対して９４．０％となる。
【００３６】
このように、実験は、第一制御期間（Ｔ１）から第ニ制御期間（Ｔ２）に切替えるタイミングについて１０パターン、電流値（Ｉ２）について６パターン、全体として６０パターンについて測定を行った。
【００３７】
測定は、光束の立ち上がり時間と、突起の消失の程度（溶融・変形）を調べた。具体的には、光束の立ち上がり時間は、放電開始から定電力制御期間（Ｔｗ）における光束の９０％に到達するまでの時間を測定した。光束の測定には照度計（ミノルタ製Ｔ−１０）を使った。突起の消失程度は、基準のランプ電圧（Ｖｂ）に対する対象ランプの電圧の上昇度合いを測定した。これは、突起が消失すると、電極間距離が長くなり、ランプ電圧が上昇するからである。
この場合、基準のランプ電圧（Ｖｂ）は、測定対象のランプと同一のランプを使って予め電圧を測定したもので、具体的には、定電流制御期間（Ｔｉ）に３．１Ａの電流を流して、突起が消失することなく定電力制御（Ｔｗ）に移行させた後のランプ電圧を各ランプの基準ランプ電圧（Ｖｂ）としている。そして、この基準ランプ電圧（Ｖｂ）に対して測定対象のランプ電圧が何ボルト上昇したかを計ることで、突起の消失度合いを測定した。
【００３８】
さらに、各ランプについて、定電力制御期間（Ｔｗ）に移行した後の電極先端の形状を観察した。観察は、放電アークの像を凸レンズを用いて投影・観察し、突起の溶融・変形およびアーク輝点の移動の有無を視覚的に行った。
【００３９】
図５は実験結果を示す。図の縦欄は第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）に切替えるランプ電圧を示し、横欄は第二制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）を示す。縦欄と横欄で特定される各マスは、上段に突起の消失程度を示す上昇したランプ電圧、下段に光束の立ち上がり時間（秒）を表記する。
例えば、縦欄「２５Ｖ」、横欄「３．５Ａ」では、ランプ電圧が２５Ｖに到達したときに第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）に切替え、切替え後のランプ電流（Ｉ２）は３．５Ａに維持されるよう定電流制御したことを意味する。この場合に縦欄と横欄で特定されるマスの上覧「１５Ｖ」とは、突起が消失していない場合の基準ランプ電圧（Ｖｂ）に対して測定されたランプ電圧が１５Ｖ高いことを意味し、下段「６５秒」は光束立ち上がり時間が６５秒であることを示す。
【００４０】
なお、図における「定電力」とは、第一制御期間（Ｔ１）において、定格電力２００Ｗに到達してしまったことを意味し、すなわち、第ニ制御期間（Ｔ２）が存在しなかったことになる。例えば、縦欄「６０Ｖ」、横欄「３．５Ａ」の場合、本来、ランプ電圧が６０Ｖに到達することで第ニ制御期間（Ｔ２）に切替えるべきであるが、ランプ電圧が５７．１Ｖの時点でランプ電力が定格値である２００Ｗ（５７．１Ｖ×３．５Ａ）になってしまうため、この時点で、第一制御期間（Ｔ１）から直接、定電力制御状態（Ｔｗ）に移行したことを意味する。実験では、各種の値を測定したことから、このような現象が生じている。
なお、図中の斜線部は、投影観察によって突起の溶融・変形、またはアーク輝点の移動が認められた範囲を示している。
【００４１】
ランプ電圧（ＶＬ）の上昇について、例えば、縦欄２５Ｖについて言えば、電流値（Ｉ２）が３．５Ａの場合は、定電力制御期間（Ｔｗ）におけるランプ電圧（ＶＬ）は基準ランプ電圧（Ｖｂ）に対して１５Ｖ高いことが示される。同様に、電流値（Ｉ２）が３．２Ａの場合は、定電力制御期間（Ｔｗ）におけるランプ電圧（ＶＬ）は基準ランプ電圧（Ｖｂ）に対して７Ｖ高く、また、電流値（Ｉ２）が３．１５Ａの場合は、定電力制御期間（Ｔｗ）におけるランプ電圧（ＶＬ）は基準ランプ電圧（Ｖｂ）に対して２Ｖ高いことになる。基準ランプ電圧（Ｖｂ）に対して何ボルト高い場合に突起の溶融・変形が生じたかは、この実験だけでは分からないが、視覚的観察とあわせて評価すると、６Ｖ以上高い場合に、突起の溶融・変形が生じたと判断できた。
【００４２】
上記実験から以下のことが導き出せる。
第一に、電極先端に形成される突起が、溶融・変形することを防止するためには、第二制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）を３．１５Ａ以下にすべきである。なぜなら、電流値（Ｉ２）が３．２Ａ以上の場合、第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）に切替えるタイミングに関わらず、全てのケースで、突起に溶融・変形が生じているからである。これは第二制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）が大きいことから、第一制御期間（Ｔ１）の長さに関わらず、電流値（Ｉ２）の大きさが影響して突起を溶融・変形させていると考えられる。
【００４３】
電流値（Ｉ２）が３．１５Ａ以下の場合、切替えのランプ電圧が５０Ｖ以下を基準にする場合であれば、突起の溶融・変形は防止されている。切替えのランプ電圧が５０Ｖを超えると、第一制御期間（Ｔ１）が時間的に長すぎるため、電流値（Ｉ１）の影響により突起が溶融・変形したものと考えられる。
【００４４】
これらの内容を電流値（Ｉ２）と定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値（Ｉtw-max）との比率で規定するならば、電流値（Ｉ２）が電流値（Ｉtw-max）の９５％以下（＝３．１５Ａ／３．３Ａ）であれば、第一制御期間（Ｔ１）の時間的長さに関わらず、突起に影響を及ぼさないことが分かる。
【００４５】
なお、第一制御期間（Ｔ１）の電流値（Ｉ１）は、３．５Ａを超えると、そのことのみを要因として、突起の溶融・変形が招かれ易くなる。従って、第一制御期間（Ｔ１）の電流値（Ｉ１）は、定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値（Ｉtw-max）との比率で規定した場合、少なくとも電流値（Ｉtw-max）の１０６％以下（＝３．５Ａ／３．３Ａ）であれば、溶融・変形に影響を及ぼさないこととなる。
【００４６】
第二に、第二制御期間（Ｔ２）への切替えを、ランプ電圧５０Ｖ以上を基準とすれば、光束の立ち上がりは十分に早いことが分かる。
なぜなら、この実験で供給可能な最大電流値３．５Ａにおける立ち上がり時間は６５秒であり、ランプ電圧５０Ｖ以上を基準に、第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）への切り替えを行った場合は、第二制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）に関わらず約６５秒を示しているからである。
このことは、ランプ電圧が、少なくとも５０Ｖに到達するまでの時間を、第一制御期間（Ｔ１）とし設定することで、第二制御期間（Ｔ２）の電流値（Ｉ２）にかかわらず、光束の早い立ち上がりを実現できる。
【００４７】
また、この実験では、定電流制御期間（Ｔｉ）で第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）に切替える時期の指標としてランプ電圧を採用した。これは、電極先端部への入熱量は放電アークの状態に依存し、その状態はランプ電圧に現れるという考え方に基づいている。この放電アークとランプ電圧の関係は、水銀蒸気を主な封入成分とする限り同様であるので、この実験で得られたランプ電圧の数値は、定格電力などの異なる高圧水銀ランプに関しても適用することができる。
【００４８】
次に、別の実験について説明する。
放電アークの状態とランプ電圧の関係を調べるために、ランプの放電開始から定常点灯（定電力制御状態）に至るまでの、ランプ電圧とアーク径の変化を測定した。
放電ランプは前記実験と同様の仕様のものを使った。アーク径は、図２に示す放電アークを真横（紙面に対する法線方向）から見たときのアーク中央部（電極間距離の中心、より厳密には突起先端同士の線分の中心）の垂直方向（図２に示すＸ方向）の輝度分布における半値全幅とした。
実験は、水平配置させた放電ランプの真横にＣＣＤカメラ（ＳＯＮＹ社製ＸＣ−００３）を設置して、放電アークの形状をコンピュータ処理で作成した。
そして、放電開始からの経過時間に伴う、ランプ電圧の変化と、アーク径の変化を測定した。測定に使った対象ランプは、第一制御期間（Ｔ１）の電流値（Ｉ１）を３．５Ａ、切替えタイミングをランプ電圧５０Ｖで行った。なお、対象ランプのランプ電圧の上昇カーブは、第一制御期間（Ｔ１）や第二制御期間（Ｔ２）の時間的長さ、および電流値（Ｉ１）や電流値（Ｉ２）の影響を受けるものではないので、これらの数値は本実験の本質をなすものではない。
【００４９】
図６に測定結果を示す。
この図は、放電開始からの時間経過に伴うランプ電圧と放電アークの直径の変化を示している。縦軸は左軸にランプ電圧（Ｖ）、右軸にアーク径（μｍ）を示し、横軸に放電開始からの経過時間（秒）と示す。
図より、放電アークの直径は、放電開始直後は小さく、時間の経過とともに大きくなり、一旦、最大値に到達する。その後、さらなる水銀蒸気圧の増大に伴って、アーク径は小さく絞られ定常状態に至る。具体的に示せば、放電開始後もっとも早く観察できたポイントＰ１は経過時間１３秒、アーク径１８０μｍ、アーク径がもっとも大きくなったポイントＰ２は経過時間２８秒、アーク径３１０μｍ、その後、アーク径が小さくなりランプ電圧が５０Ｖに到達したポイントＰ３は経過時間４５秒、アーク径２２０μｍ、その後、定電力制御に切替ったポイントＰ４は経過時間５０秒、アーク径２００μｍ、さらに、アーク径が一定値に落ち着いたポイントＰ５は経過時間１００秒、アーク径１７０μｍである。
【００５０】
ここで、第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）への切り替えは、アーク径を基準に規定することもできる。
なぜなら、先の実験より、第一制御期間（Ｔ１）から第二制御期間（Ｔ２）に切替えるタイミングは、ランプの仕様によらず、ランプ電圧５０Ｖへの到達時点が好ましいと導かれた。そして、放電アークは、一度最大値に広がりアーク径が最大値となった後は、ランプ電圧の上昇に反比例するようにアーク径が小さく絞られる傾向が導き出せるからである。
【００５１】
具体的には、アーク径が２２０μｍになったときに、切替えることができるといえる。このことを定電流制御期間（Ｔｉ）におけるアーク径の最大値（Ｄti-max）と、定電力制御期間（Ｔｗ）のアーク径（Ｄtw）の平均値より、アーク径が小さくなった時点で切替えることができるといえる。
なお、定電力制御期間（Ｔｗ）のアーク径（Ｄtw）は、定電力制御期間（Ｔｗ）の初期は、未だアーク径が絞られる途中であるため、定電力制御期間（Ｔｗ）に移行した後でランプ電圧やアーク径が一定値落ち着いた時点におけるアーク径を採用する必要がある。この時点は放電開始から約２分ということもできる。
【００５２】
このように本願発明では、放電アークが絞られることを基準に、第一制御期間（Ｔ１）と第二制御期間（Ｔ２）を区別している。そして、放電アークが絞られることの具体的基準として、放電アークの直径で規定するほかランプ電圧で規定している。
ここで、放電アークが絞られる前に、電極間にはアークスポットが形成される。つまり、電極間にアークスポットが形成され、その後に、放電アークが絞られるというわけである。
本願発明は、先端に塊状部を有する電極では、アークスポットが形成された段階では、突起から塊状部へ熱伝導するため、突起は溶融・変形するほどに高温にはならない。
そして、その後に封入された水銀が蒸発してランプ電圧が上昇すると、放電アークの温度も上昇し、放電アークからの放射も増大する。この状態において、同じように電流を流し続けると、突起が変形・溶融してしまう可能性を生じる。
このため、本願発明は、アークスポットの形成ではなく、その後の放電アークが絞られるという現象に着目して、電流値を小さくさせたというわけである。
【００５３】
以上、説明したように、放電開始から、ランプ電圧（ＶＬ）が所定の電圧に到達して定電力制御（Ｔｗ）に切り替えるまでの定電流制御期間（Ｔｉ）において、ランプ電圧（ＶＬ）が５０Ｖに達するまでは、あるいは、放電アークの直径が最大値（Ｄti-max）と定電力制御期間（Ｔｗ）のアーク径（Ｄtw）の平均値より小さく絞られるまでは、定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値（Ｉtw-max）より大きい電流（Ｉ２）を供給する。その後、定電力制御（Ｔｗ）に変わるまでの期間は、第二制御期間（Ｔ２）として、定電力制御期間（Ｔｗ）の最大電流値（Ｉtw-max）より小さい電流を供給する。これによって、電極先端の突起の溶融・変形を防止するとともに、光束上昇時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に係る高圧放電ランプを示す。
【図２】本発明に係る高圧放電ランプの電極を示す
【図３】本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置の給電装置を示す。
【図４】本発明に係る放電ランプの電極寸法例を示す。
【図５】本発明に係る実験を示す。
【図６】本発明に係る実験を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１０  高圧放電ランプ
２０  電極
２１  突起
３０  給電装置
【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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