(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に応じて、前記三角波信号を前記電流制御信号に重畳する量およびタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯の温度に応じて、前記三角波信号を前記電流制御信号に重畳する量およびタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に応じて、前記駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて前記直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、前記転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、前記駆動制御信号を出力するとともに、前記高圧放電灯に流れる電流の値または前記高圧放電灯の電圧の値に基づいて前記高圧放電灯における電力量が一定になるように前記電流制御信号を出力する制御部とを有する放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、前記駆動制御信号の周波数を、前記高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起が前記電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ前記駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、前記高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、前記駆動制御信号の全周期にわたって前記電流制御信号に重畳し、前記高圧放電灯に流れる電流の波形を整形し、更に、前記高圧放電灯の温度に応じて、前記駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記高圧放電灯に流れる電流の値が所定値以上になった場合、または前記高圧放電灯の電圧の値が所定値以下になった場合、前記駆動制御信号の周波数を前記所定の周波数範囲外に高く設定することを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記高圧放電灯に流れる電流の値が所定値以上になった場合、または前記高圧放電灯の電圧の値が所定値以下になった場合、前記電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記所定の周波数範囲は１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚであり、前記制御部は、前記高圧放電灯に流れる電流の極性反転時間が定格電流の８０％の区間で４０μｓｅｃ以下になるように波形整形を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記放電灯点灯装置は、前記高圧放電灯と直列に接続され、高周波数領域よりも低周波数領域においてインダクタンス値が高いチョークコイルを備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置を用いたシステムであって、
少なくとも前記高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、
前記高圧放電灯の輝度を検出する輝度検出器と、
前記輝度検出器により輝度変動が検出された場合、前記冷却装置の冷却能力を低下させる制御装置とを備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１から４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置を用いたシステムであって、
少なくとも前記高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、
前記システムの外部温度を検出する温度検出器と、
前記温度検出器により検出した前記外部温度が所定値よりも低下した場合、前記冷却装置の冷却能力を所定値に設定する制御装置とを備えたことを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドランプ等の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置およびかかる放電灯点灯装置を用いた液晶プロジェクター等のシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高効率の高圧放電灯（以下、ランプと略称する）により投射型液晶プロジェクターの輝度は飛躍的に向上したが、反面、ランプのアーク軌道の変動いわゆるアークジャンプと呼ばれる現象による画面上の輝度の変動が顕著となってきた。この種のランプの点灯に関する問題は電極の温度及び電極表面状態に依存し、放電アークが不安定となることである。放電アークが不安定となる理由は、米国特許第５．６０８．２９４号公報で説明されているとおり、放電アークの起点が電極表面上に形成されたいくつかの尖状突起（以下、スポットと略称する）にジャンプするからである。
【０００３】
この様な要因によって発生するアークジャンプについての一対策が、上述の米国特許第５．６０８．２９４号公報に開示されている。この方法は、図８および図９に示すように、ランプ電流各半周期の所定分の１で電流パルスＰｃを双安定マルチバイブレーターまたはフリップフロップを用いて発生させ、交流電流波形のバックポーチ部に同極性の電流を半周期期間の０．０５−０．１５の比で、更にランプに供給されるエネルギー量の５−１５％にあたる電流量を重畳させたランプ電流Ｉを供給するものである。
【０００４】
この方法の効果としては、ランプ電流の極性反転時にアークの起点となっていた電極部の表面温度が低下する前に先の電流パルスで予熱しておき、極性反転後のアークの帰点が、先のアークの起点と同一になるようにし、アークジャンプを回避するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の方法は、近年のランプの高効率化で顕著となってきた酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの形成や、極性反転時間による電極表面の温度低下、更にはランプ電極の熱容量やバルブ形状や、ランプの経時変化、また、最近登場した同一ランプへ供給する電力を切り替える方式の制御方法まで言及されていないため、この方法だけではアークジャンプの回避は不十分である。
【０００６】
ランプの点灯に関する問題は電極の温度及び表面状態に依存し、放電アークが不安定となることである。放電アークが不安定となる理由は米国特許第５．６０８．２９４号公報で説明されているとおりであり、放電アークの起点が電極表面上に形成されたいくつかのスポットにジャンプするからである。アークジャンプの発生するタイミングは、ランプ電流の極性反転時である。これは、ランプ電流が極性反転する瞬間に必ずランプ電流がゼロクロスするためで、電極表面温度がランプ電流の全周期にわたって大きく低下することに起因している。
【０００７】
ところで、ランプの点灯に際しては電極間に高圧パルスを印加することによって、グロー放電を行い徐々に電極が温まった後、熱電子放出へと移行し、連続的にアークが放電するようになる。その際、アークの起点は電子の飛び出しやすい、電極表面上の電極スポットを選択して電子放出する性質がある。スポットは、電極の素材として用いられるタングステンなどの金属が、ランプ点灯中に融点温度近くまで温度上昇し、そこに電子が衝突することによって電極のスパッタリングが発生し、電極が微少変形することによって形成される。
【０００８】
また、近年、ランプの高効率化でランプのバルブ径が小型化し、このバルブを形成する石英ガラスとアークとの距離が非常に近くなったことにより、バルブ内に封入されたハロゲン化物と化合したハロゲン化タングステンが、この石英ガラスの成分である酸素と結合する機会が多くなり、酸化ハロゲン化タングステンの発生も多くなった。この蒸発してハロゲンと結合したタングステンは、電極の導体となるモリブデン箔等に付着した酸化物などの酸素成分とも結合し、酸化ハロゲン化タングステンとなる。更に、この酸化ハロゲン化タングステンは比較的温度の高い部分で分離する性質を有するため、これまで、電極全体の比較的温度の低い部分で還元していた蒸発タングステンは電極先頭部のアークの起点となっているスポットに集中して還元し、スポットの更なる成長を促す。
【０００９】
この成長したスポットは、次回のランプ点灯時の突入電流で飛散し、電極表面上に小さなスポットが多数形成される。また、ランプ点灯状態においては、アーク起点の変動により酸化ハロゲン化タングステンの還元先が電極表面の至る所に発生して、スポットを多数形成する原因ともなっている。以上のことから、電極スポットの数を非常に少なく、そして、その形状がある程度尖っていて、ある１点のスポットのみ温度が高い状態を維持してやれば、放電アークの起点は固定化し安定することとなる。即ち、アークジャンプを回避することが出来る。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価な小型、高効率のランプを使用したとしても、スポットの成長を積極的に促進させることで、アークジャンプを軽減し、ランプの輝度変動を低減するとともに、ランプの長寿命化を図った放電灯点灯装置およびかかる放電灯点灯装置を用いた液晶プロジェクター等のシステムを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するため、本発明に係る放電灯点灯装置は、基本構成として、電流制御信号に応じて入力直流電圧を降圧して所望の電流を出力する直流−直流変換器と、矩形波状の駆動制御信号に応じて直流−直流変換器からの直流電流を交流電流に転流する転流器と、転流器からの交流電流が供給される高圧放電灯と、駆動制御信号を出力するとともに、高圧放電灯に流れる電流の値または高圧放電灯の電圧の値に基づいて高圧放電灯における電力量が一定になるように電流制御信号を出力する制御部とを有し、制御部は、駆動制御信号の周波数を、高圧放電灯を構成する電極にアーク放電により形成される尖状突起（スポット）が電極を構成する金属の酸化・還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲内に設定し、かつ駆動制御信号に基づいて生成した三角波信号を、高圧放電灯に流れる電流の波高値が一定になるように、駆動制御信号の全周期にわたって電流制御信号に重畳し、高圧放電灯に流れる電流の波形を整形する。
【００１２】
この構成によれば、駆動制御信号の周波数であるランプ電流の極性反転周波数をスポットが成長できる周波数（例えば、１７０Ｈｚ）に設定し、かつランプ電流のバックポーチの波高値を一定にした電流量の波形整形を可能にすることによって、ランプ電流が極性反転する直前にアークの起点を徐々に予熱し、極性反転時の電極表面温度の低下を抑え、次に極性反転直後は反対側の電極のアーク起点を急激に温めることができるので、極性反転前後の両電極の温度変動を最小限に抑え、温度が高い特定のスポットの成長を促進することで、ランプの長寿命化を実現することが出来る。
【００１３】
即ち、特定のスポットの成長を促進し、ランプ電流の極性反転時のアークの起点と帰点の温度変化を小さくするようにしたことで、電極表面の温度の高いスポットを固定化して、アークジャンプを回避することが出来る。更に、このランプ電流整形の効果は見かけ上、ランプの電流量は変化しているが、放電中の電極の温度はほぼ一定に抑えられるという点で、ランプ電極の寿命をも延命化できるといった効果が期待できるので、米国特許第５．６０８．２９４号公報で報告されているアークジャンプの軽減以上の効果を得ることができる。
【００１４】
本発明に係る第１の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、高圧放電灯に流れる電流の値または高圧放電灯の電圧の値に応じて、三角波信号を電流制御信号に重畳する量およびタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１５】
この構成は、ほとんど全ての放電灯点灯装置はランプに供給する電力が一定になるように制御されており、更に、ランプは使用するほどランプの電極間電圧が上昇するという点に着目している。このことは、ランプは経時変化によってランプ電流が減少していくということである。
【００１６】
つまり、ランプ使用時間が経過するに従ってランプ電流も減少し電極温度もあまり上昇しなくなり、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差による差別化が難しくなるということである。従って、ランプ電流または電圧に応じて、直流−直流変換器に入力される電流制御信号に三角波信号を重畳する量とタイミングを調整出来るようにしてあれば、ランプの経時変化によるアークジャンプの発生を改善できる。例えば、ランプ電圧の経時変化によってランプ電流が減少して電極温度もあまり上昇しなくなってきた場合、三角波信号を重畳する量を増やし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくすることによってアークジャンプの発生を改善できる。
【００１７】
また、本発明に係る第２の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、高圧放電灯の温度に応じて、三角波信号を電流制御信号に重畳する量およタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、熱容量の違うランプ、具体的には電極構造や電極の太さ、またランプバルブ径の違うランプや、ランプの冷却条件の差、または、ランプ使用時の環境温度の差によって、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差が小さくなって発生するアークジャンプを防ぐことが出来る。例えば、ランプの使用温度が低くランプ電極の温度が十分に上がらない場合は、重畳する三角波信号を多くし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくしアークジャンプを防ぐことが出来るようになる。
【００１９】
また、本発明に係る第３の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、ランプ電流の値または電圧の値に応じて、駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする。この場合、制御部は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合、またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合、駆動制御信号の周波数を所定の周波数範囲外に高く（例えば、３４０Ｈｚ）設定することが好ましい。
【００２０】
この構成によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には促進することにより、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元には、還元するのに適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。従って、転流器の周波数をランプ電流または電圧によって制御することで、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。
【００２１】
例えば、通常、ランプ電圧が低くランプ電流が多く流れる場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることが出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することでも対応可能である。また、これにより、転流器を構成するスイッチング素子における損失を低減して、スイッチング素子の熱破壊を防止することが出来る。
【００２２】
反対に、ランプ電圧が高くランプ電流が少ない場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することがで出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を再開することでも対応可能である。
【００２３】
これらの更なる効果として、ランプ電圧が低いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下が軽減される。また、ランプ電圧が高いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００２４】
また、本発明に係る第４の構成の放電灯点灯装置は、上記基本構成に加えて、制御部が更に、高圧放電灯の温度に応じて、駆動制御信号の周波数を可変設定することを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には成長を促すようにしてやることによりアークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元に適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。
【００２６】
従って、ランプ使用温度によって転流器の周波数を制御出来れば、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。例えば、通常、ランプ温度が高い場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることがで出来る。
【００２７】
反対に、ランプ温度が低い場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器を駆動する周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することが出来る。
【００２８】
これらの更なる効果として、ランプ温度が高いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下を軽減することが出来る。また、ランプ温度が低いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００２９】
本発明に係る放電灯点灯装置において、制御部は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合、またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することが好ましい。
また、本発明に係る放電灯点灯装置において、所定の周波数範囲は１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚであり、制御部は、高圧放電灯に流れる電流の極性反転時間が定格電流の８０％の区間で４０μｓｅｃ以下になるように波形整形を行うことが好ましい。
【００３０】
この構成によれば、極性反転時の電極表面が低温度となる時間を少なくし、極性反転後のアークの帰点が、先のアークの起点と同一になるようにすることで、アークジャンプの軽減を図ることが出来る。ここで、尖状突起（スポット）が成長する周波数範囲について説明すると、下限値である１００Ｈｚよりも駆動制御信号の周波数が低くなると、ランプ電流の極性反転時の衝撃でスポットが破壊され、上限値である２７０Ｈｚよりも駆動制御信号の周波数が高くなると、ランプ電極としてタングステンを用いた場合、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなり、スポットの成長が抑えられることになる。そこで、スポットが成長する所定の周波数範囲を１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚに設定した。
【００３１】
また、放電灯点灯装置は、高圧放電灯と直列に接続され、低周波数領域よりも高周波数領域においてインダクタンス値が高いチョークコイルを備えることが好ましい。
【００３２】
この構成によれば、極性反転時チョークコイルに生じる逆起電力を積極的に利用することで、瞬時に極性反転を行うことが出来る。通常、直流電流を交流電流に転流する転流器の制御方法として、ハイサイド側のスイッチング素子とローサイド側のスイッチング素子が同時にＯＮしないように、デットタイムを設けている。
【００３３】
このデットタイムは、スイッチング素子のオン・ディレイタイムとライズタイム及びオフ・ディレイタイムとフォールタイムを考慮して設定されるため、数μｓｅｃ〜数十μｓｅｃとなる。高電力型のランプの場合、スイッチング素子の容量が大きくなるので、このデットタイムはなおさら大きくなってしまう。従って、この間、電極の温度が極度に低下し、今までとは別のスポットに放電アークが移動してしまい、アークジャンプを発生させてしまう。
【００３４】
そこで、ランプと直列にチョークコイルを挿入することによって、ランプ電流の極性反転時のランプ電流がとぎれた瞬間に、このチョークコイルが磁束の維持のために逆起電力を発生して、これまで流れていた方向とは逆の方向に電流が流れることを積極的に利用し、転流器の制御だけではなしえなかった極性反転時間の短縮を実現することが出来る。一部の放電灯点灯装置には、ランプ点灯時の高圧パルスが回路に飛び込むのを防止するため、空芯タイプや開磁路タイプのような高周波数領域でインダクタンス値が大きいタイプのものを利用する場合があるが、本発明で用いられるチョークコイルＬ１は、低周波数領域でインダクタンス値が大きいトロイダル等の閉磁路タイプのものに限られる。
【００３５】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第１のシステムは、上記本発明に係る放電灯点灯装置を用いたシステムであって、少なくとも高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、高圧放電灯の輝度を検出する輝度検出器と、輝度検出器により輝度変動が検出された場合、冷却装置の冷却能力を低下させる制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００３６】
この構成によれば、ランプ電極表面に出来るスポットの形状等は、ランプ温度に対しても依存性が認められるので、例えばランプの輝度変動を検出したら、冷却装置の冷却能力を下げて、スポットの成長を促進させることによって、アークジャンプを軽減することが出来る。また、放電灯を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の使用環境温度や機器内部の別の部品温度との間に、アークジャンプ発生の相関が確立されている場合は、輝度検出器を削除することも出来る。
【００３７】
前記の目的を達成するため、本発明に係る第２のシステムは、上記本発明に係る放電灯点灯装置を用いたシステムであって、少なくとも高圧放電灯を冷却するための冷却装置と、システムの外部温度を検出する温度検出器と、温度検出器により検出した外部温度が所定値よりも低下した場合、冷却装置の冷却能力を所定値に設定する制御装置とを備えたことを特徴とする。
【００３８】
この構成によれば、放電灯を搭載する機器の使用環境温度や機器内部の別の部品温度との間に、アークジャンプ発生の相関が確立され、ランプの輝度変動を検出する輝度検出器を削除した場合、少なくともランプを冷却する目的でその外郭に具備した冷却装置の冷却条件を予め、放電灯を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の制御装置に設定しておく。これにより、外部温度が所定値（例えば、１０℃）よりも低下した場合、冷却装置の冷却能力を予め設定された条件にして、スポットの成長を促進させることによって、アークジャンプを軽減することが出来る。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯装置の一構成例を示す回路ブロック図である。なお、図１の構成は、以下の各実施形態においても適用される。放電灯点灯装置は、放電灯制御部１０１（制御部）と、放電灯制御部１０１からの電流制御信号Ｆに応じて所望の電流を出力する直流−直流変換器１０６と、直流−直流変換器１０６からの直流電流を交流電流に変換する転流器１０９と、ランプ点灯用の高圧発生部１１０と、ランプ温度検出器または輝度検出器１１１と、ランプ１１２と、ランプ１１２に流れる電流を検出する電流検出器（電流検出抵抗）Ｒ１と、チョークコイルＬ１とで構成されている。
【００４１】
転流器１０９は、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４を含むフルブリッジ回路等と、マスター側転流器制御回路１０７と、スレーブ側転流器制御回路１０８とで構成されている。
【００４２】
放電灯制御部１０１は、メイン制御部１０２と、波形変換器１０３と、波形合成器１０４と、タイミング補正回路１０５とで構成される。ここで、図２に、波形変換器１０３と波形合成器１０４の具体的な内部回路構成を示す。
【００４３】
次に、このように構成された放電灯点灯装置の動作について、図１および図２に加えて、図３の波形図も参照して説明する。
【００４４】
まず、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生された転流器１０９を駆動制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ（制御信号Ａ、Ｂを「駆動制御信号」とも称する）は、波形変換器１０３に送られ、図３に示すような三角波信号（片三角波信号）Ｃ、Ｄに変換される。なお、図２および図３において、三角波信号Ｃ、Ｄは電源から引かれる電流信号として示している。図２に示すように、波形変換器１０３の入力部は周知の積分器等で構成され、出力部はオペアンプ等で構成される。これにより、アンプゲインが自由に設定でき、波形変換器１０３により波形変換された三角波信号Ｃ、Ｄの波形の傾きや振幅は自由に設定出来る。また、メイン制御部１０２から波形変換器１０３に重畳量／タイミング調整信号Ｇ（ＤＣレベル信号）が入力され、三角波信号を重畳する量とタイミングが調整される。
【００４５】
次に、波形発生器１０３で波形変換された三角波信号Ｃ、Ｄは、メイン制御部１０２により発生された直流−直流変換器制御信号Ｅ（電圧制御信号）と共に、波形合成部１０４に入力される。波形合成部１０４では、まず三角波信号ＣとＤが電流信号として流れ、それによる電圧降下により、図３に示す三角波合成信号Ｆ’が得られる。次に、直流−直流変換器制御信号Ｅに三角波合成信号Ｆ’が重畳され、図３に示すような、直流−直流変換器１０６の電流制御信号Ｆとなって、ランプ電流ｉＬの波形整形を行う。
【００４６】
タイミング補正回路１０５はバッファー回路等で構成され、直流−直流変換器１０６の電流制御信号Ｆと、転流器１０９を駆動制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂとのタイミングを合わせるために、マスター側転流器制御回路１０７に入力されるマスター側転流器制御信号のタイミング補正信号Ａ’とスレーブ側転流器制御回路１０８に入力されるスレーブ側転流器制御信号のタイミング補正信号Ｂ’を発生する。なお、実験的にタイミング補正の必要が無い場合は、タイミング補正回路１０５を削除することも出来る。
【００４７】
ここで、駆動制御信号の周波数は、ランプ１１２の電極Ｌａ、Ｌｂにアーク放電により形成されるスポット（尖状突起）が、電極Ｌａ、Ｌｂを構成する金属として、例えばタングステンのイオン化、ハロゲン化、酸化、還元サイクルを通じて成長するような所定の周波数範囲（１００Ｈｚ〜２７０Ｈｚ）内の周波数（例えば、１７０Ｈｚ）に設定されている。
【００４８】
以上のように、本実施形態によれば、駆動制御信号の周波数であるランプ電流の極性反転周波数をスポットが成長できる周波数に設定し、かつランプ電流のバックポーチの波高値を一定にした電流量の波形整形を可能にすることによって、ランプ電流が極性反転する直前にアークの起点を徐々に予熱し、極性反転時の電極表面温度の低下を抑え、次に極性反転直後は反対側の電極のアーク起点を急激に温めることができるので、極性反転前後の両電極の温度変動を最小限に抑え、温度が高い特定のスポットの成長を促進することで、ランプの長寿命化を実現することが出来る。
【００４９】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について、やはり図１を参照して説明する。本実施形態は、検出したランプ電流に基づいて、電流制御信号に重畳する三角波信号の量とタイミングを可変設定するものである。
【００５０】
第１の実施形態で、メイン制御部１０２から波形変換器１０３に重畳量／タイミング調整信号Ｇ（ＤＣレベル信号）が入力され、三角波信号を重畳する量とタイミングが調整されると述べた。転流器１０９で転流されたランプ電流ｉＬは電流検出器Ｒ１で検出され、ランプ電流検出信号Ｈとしてメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、重畳量／タイミング調整信号Ｇを生成し、波形変換器１０３において三角波信号を重畳する量とタイミングが調整される。
【００５１】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々の電流値に対する波形変換器１０３における三角波信号を重畳する量とタイミングを設定するＤＣレベル設定値を格納させ、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、ＤＣレベル設定値を読み出して、波形変換器１０３に対して三角波信号の重畳量／タイミングを設定してもよい。
【００５２】
以上のように、本実施形態によれば、ランプ１１２に供給する電流量または印加電圧量に応じて、直流−直流変換器１０６に入力される電流制御信号Ｆに三角波信号を重畳する量とタイミングを調整出来るようにすることで、ランプ１１２の経時変化によるアークジャンプの発生を改善できる。例えば、ランプ電圧の経時変化によってランプ電流ｉＬが減少して電極温度もあまり上昇しなくなってきた場合、三角波信号を重畳する量を増やし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくすることによって、アークジャンプの発生を改善できる。
【００５３】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について、やはり図１を参照して説明する。本実施形態は、ランプ温度検出器１１１により検出されたランプ温度に基づいて、電流制御信号に重畳する三角波信号の量とタイミングを可変設定するものである。
【００５４】
第１の実施形態で、メイン制御部１０２から波形変換器１０３に重畳量／タイミング調整信号Ｇ（ＤＣレベル信号）が入力され、三角波信号を重畳する量とタイミングが調整されると述べた。ランプ温度検出器１１１により検出されたランプ温度は、温度検出信号Ｊとしてメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、重畳量／タイミング調整信号Ｇを生成し、波形変換器１０３において三角波信号を重畳する量とタイミングが調整される。
【００５５】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々のランプ１１２の温度検出値に対する波形変換器１０３における三角波信号を重畳する量とタイミングを設定するＤＣレベル設定値を格納させ、ランプ温度検出器１１１からの温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、ＤＣレベル設定値を読み出して、波形変換器１０３に対して三角波信号の重畳量／タイミングを設定してもよい。
【００５６】
以上のように、本実施形態によれば、熱容量の違うランプ、具体的には電極構造や電極の太さ、またランプバルブ径の違うランプや、ランプの冷却条件の差、または、ランプ使用時の環境温度の差によって、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差が小さくなって発生するアークジャンプを防ぐことが出来る。例えば、ランプの使用温度が低くランプ電極の温度が十分に上がらない場合は、重畳する三角波信号を多くし、放電しているスポットと放電していないスポットとの温度差を意図的に大きくすることによって、アークジャンプを防ぐことが出来るようになる。
【００５７】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態について、やはり図１を参照して説明する。本実施形態は、電流検出器Ｒ１により検出されたランプ電流に基づいて、駆動制御信号の周波数を可変設定するものである。
【００５８】
転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ、すなわち駆動制御信号は、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生すると述べた。転流器１０９で転流されたランプ電流ｉＬは電流検出器Ｒ１で検出され、ランプ電流検出信号Ｈとしてメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂの制御周波数を変えられるようにしてある。この場合、メイン制御部１０２は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合（またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合）、駆動制御信号の周波数を例えば１７０Ｈｚから所定の周波数範囲（１００Ｈｚから２７０Ｈｚ）外に高く、例えば、３４０Ｈｚに設定する。もしくは、メイン制御部１０２は、ランプ電流の値が所定値以上になった場合（またはランプ電圧の値が所定値以下になった場合）、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止する。
【００５９】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々の電流値に対する転流器１０９への駆動制御信号の周波数データを格納させ、ランプ電流検出信号Ｈのフィードバック量に従って、駆動制御信号の周波数データを読み出して、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を変更出来るようにしてもよい。
【００６０】
以上のように、本実施形態によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には促進することにより、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元には、還元するのに適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。従って、転流器１０９への駆動制御信号の周波数をランプ電流または電圧によって制御することで、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。
【００６１】
例えば、通常、ランプ電圧が低くランプ電流が多く流れる場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることが出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を禁止することでも対応可能である。また、これにより、転流器を構成するスイッチング素子における損失を低減して、スイッチング素子の熱破壊を防止することが出来る。
【００６２】
反対に、ランプ電圧が高くランプ電流が少ない場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することがで出来る。これは、電流制御信号への三角波信号の重畳を再開することでも対応可能である。
【００６３】
これらの更なる効果として、ランプ電圧が低いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下が軽減される。また、ランプ電圧が高いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００６４】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態について、やはり図１を用いて説明する。本実施形態は、ランプ温度検出器１１１により検出されたランプ温度に基づいて、駆動制御信号の周波数を可変設定するものである。
【００６５】
転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ、すなわち駆動制御信号は、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生すると述べた。ランプ温度検出器１１１により検出された温度検出信号Ｊはメイン制御部１０２にフィードバックされる。メイン制御部１０２では、温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂの制御周波数を変えられるようにしてある。
【００６６】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々のランプの温度検出値に対する転流器１０９への駆動制御信号の周波数データを格納させ、ランプ温度検出器１１１にて検出された温度検出信号Ｊのフィードバック量に従って、駆動制御信号の周波数データを読み出して、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を変更出来るようにしてもよい。また、実験によりランプ１１２の温度がある程度予測出来る場合は、ランプ温度検出器１１１を削除することも出来る。
【００６７】
以上のように、本実施形態によれば、酸化ハロゲン化タングステンによるスポットの成長をある時には抑え、ある時には成長を促すようにしてやることによりアークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。これは、酸化ハロゲン化タングステンの還元に適した温度帯と、還元するのに必要な時間があるためである。
【００６８】
従って、ランプ使用温度によって転流器１０９への駆動制御信号の周波数を制御出来れば、酸化ハロゲン化タングステンの還元量、つまり、スポットの成長を意図的に制御することが出来ることになる。例えば、通常、ランプ温度が高い場合は、電極表面の温度も高くなり、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しやすい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を高めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が短くなりスポットの成長を抑えることがで出来る。
【００６９】
反対に、ランプ温度が低い場合は、電極表面の温度も低く、酸化ハロゲン化タングステンの還元によるスポットが成長しにくい状態となる。この場合、転流器１０９への駆動制御信号の周波数を低めにシフトすれば、酸化ハロゲン化タングステンの還元時間が長くなりスポットの成長を促進することが出来る。
【００７０】
これらの更なる効果として、ランプ温度が高いときはスポットが大きく成長し過ぎることを抑制して、電極間距離がスポットの成長によって短くなることによるランプ電圧の低下を軽減することが出来る。また、ランプ温度が低いときは放電しているスポットを集中的に成長させることが出来るのでアークジャンプを防ぎ、電極間距離がスポットの成長によって短くなり、ランプ電圧を意図的に低下させることが出来る。即ち、ランプ電圧の経時的な変化を低くすることが出来るので、アークジャンプの軽減とランプの長寿命化を両立させることが出来る。
【００７１】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態について、図１に加えて、図４の波形図を参照して説明する。本実施形態は、マスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂを所定の時間区間で重ね合わせ、またチョークコイルＬ１による逆起電力を利用して、ランプ電流の極性反転時間を短縮し、ランプ１１２の電極Ｌａ、Ｌｂの温度低下の解消を図るものである。
【００７２】
転流器１０９を制御するマスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂ、すなわち駆動制御信号は、放電灯制御部１０１のメイン制御部１０２で発生すると述べた。マスター側転流器制御信号Ａとスレーブ側転流器制御信号Ｂの発生タイミングについて、図４に示すようにマスター側転流器制御信号Ａのバックポーチ部とスレーブ側転流器制御信号Ｂのフロントポーチ部を数μｓｅｃオーダーで重ね合わせ、反対に、マスター側転流器制御信号Ａのフロントポーチ部とスレーブ側転流器制御信号Ｂのバックポーチ部も数μｓｅｃオーダーで重ね合わせる。
【００７３】
この重ね合わせ時間Ｔについては、転流器１０９を構成するＭＯＳ−ＦＥＴやＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）、トランジスタなどのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４のオン・ディレイタイムとライズタイム及びオフ・ディレイタイムとフォールタイムを考慮した時間となるので、実験によって、ランプ電流の極性反転時間が定格電流の８０％区間Ｒで４０μｓｅｃ以下に波形整形が行えるように設定できるようにしてある。この場合も、重ね合わせ時間Ｔは正負両方とも設定できようにしてあるので、ほとんど全ての回路条件を網羅できる。
【００７４】
上記は全てアナログ回路でも構成が可能であるが、メイン制御部１０２にマイクロコンピュータを搭載した場合、マイクロコンピュータのメモリー部に個々のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の制御に最適な重ね合わせ時間Ｔを格納させ、使用部品の特性に合わせて変更出来るようにしてもよい。
【００７５】
更に、図１に示すように、極性反転時間を短くするために、ランプ１１２と直列にチョークコイルＬ１を挿入し、極性反転時にチョークコイルＬ１に生じる逆起電力を積極的に利用し、瞬時に極性反転が出来るようにしても、同様の効果が得られる。これは、ランプ電流の極性反転時にランプ電流がとぎれた瞬間に、このチョークコイルＬ１が磁束の維持のために逆起電力を発生して、これまで流れていた方向とは逆の方向に電流が流れることを積極的に利用しようとするもので、図５に示す従来の方式に比べ、転流器１０９の制御だけではなしえなかった極性反転時間Ｒの短縮を実現することが出来る。この場合も、ランプ電流の極性反転時間Ｒが定格電流の８０％区間で４０μｓｅｃ以下に波形整形が行えるように、チョークコイルＬ１のインダクタンス値を使用部品の特性に合わせて設定する。
【００７６】
但し、一部の放電灯点灯装置には、ランプ点灯時の高圧パルスが回路に飛び込むのを防止するための、空芯タイプや開磁路タイプような高周波数領域でインダクタンス値が大きいタイプのものを利用する場合があるが、本実施形態で用いられるチョークコイルＬ１は、低周波数領域でインダクタンス値が大きくなるようなトロイダル等の閉磁路タイプのものに限られる。また、ランプ電流の極性反転時間が定格電流の８０％区間で４０μｓｅｃ以下という設計目標値については、３００Ｗ以下タイプの小中ワットタイプの放電灯に限られる。
【００７７】
以上のように、本実施形態によれば、ランプ電流の極性反転時間を短縮し、電極表面が低温度となる時間を少なくし、極性反転後のアークの帰点が、先のアークの起点と同一になるようにすることで、アークジャンプの軽減を図ることが出来る。
【００７８】
（第７の実施形態）
以下、本発明の第７の実施形態について、図１を参照して説明する。本実施形態は、図１の放電灯点灯装置を搭載した液晶プロジェクター等のシステムに関するが、ランプ温度検出器１１１をランプの輝度変化を検出する輝度検出器に置き換え、そのフィードバック信号Ｊをメイン制御部１０２にフィードバックするのではなく、液晶プロジェクターなどの機器の制御用マイクロコンピュータ（以下、制御装置と略称する）にフィードバックするものである。放電灯点灯装置を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の制御装置は、機器の重要な部品を保護するために機器の使用周囲温度や重要部品の温度を検出し、機器内部を冷却する冷却装置を制御している。
【００７９】
具体的な冷却装置としてはＦＡＮが挙げられるが、直流駆動型のＦＡＮは、その電源部に与える直流電圧値で回転数を制御することができる。本実施形態は、ランプの輝度変化を検出する輝度検出器１１１からのフィードバック信号Ｊを、放電灯点灯装置を搭載する液晶プロジェクターなどの機器の制御装置にフィードバックすることによって、ランプ電極Ｌａ、Ｌｂの温度を意図的に制御することが出来るようにしたものである。
【００８０】
また、ランプ１１２の輝度変化が液晶プロジェクターなどの機器の内部温度または外部温度等と相関が認められる場合、機器の内部温度または外部温度に基づいて、ランプ電極Ｌａ及びＬｂの温度を意図的に制御できるように、液晶プロジェクターなどの機器の制御装置に予め冷却装置の設定値と制御方法を記述しておいて、ランプ１１２の輝度変化を検出する輝度検出器１１１を放電灯点灯装置から削除してもよい。
【００８１】
次に、上記第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせて、直流−直流変換器１０６への電流制御信号Ｆに重畳する三角波（片三角波）合成信号Ｆ’の重畳量と重畳タイミングを自動調整した場合に、アークジャンプの軽減が図れる点について、図６Ａおよび図６Ｂを参照して説明する。
【００８２】
図６Ａは、初期状態におけるランプ電流が大きい場合のランプ電流ｉＬの波形図で、図６Ｂは、ランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合のランプ電流ｉＬの波形図である。図６Ａおよび図６Ｂに示すように、本発明によれば、重畳される三角波信号の波高値は一定であるので、ランプの経時変化によってランプ電流ｉＬの平坦部分は低くなり、ランプ電流ｉＬにおける三角波信号の重畳量（図中斜線で示す面積）が大きくなる。これによって、ランプの経時変化によりランプ電流が減少しても、ランプ電流の極性反転前にランプ電極の余熱量を多くして、極性反転時におけるアークジャンプの発生を軽減することが可能になる。
【００８３】
これに対して、従来の放電灯点灯装置では、図１０Ａに示すように初期状態におけるランプ電流が大きい場合と、図１０Ｂに示すようにランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合とで、重畳されるパルス電流の面積（図中斜線で示す）は一定となる。このため、従来では、ランプの経時変化によりランプ電流が減少すると、ランプ電流の極性反転前にランプ電極への余熱量が低下し、極性反転時におけるアークジャンプの軽減効果は本発明に比べて低くなる。
【００８４】
次に、本発明の放電灯点灯装置によってランプの長寿命化が図れる点について、図７Ａおよび図７Ｂを参照して説明する。
【００８５】
図７Ａおよび図７Ｂは、同一の一般的な（安価な）小型、高効率のランプ（アーク長が１ｍｍ、バルブ径が１０ｍｍ、内圧が１８０気圧）を使用した場合における、本発明の放電灯点灯装置によるランプの長寿命化を実証するためのグラフである。図７Ａは、本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ２）を示すグラフである。また、図７Ｂは、本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ２）を示すグラフである。
【００８６】
図７Ａに示すように、一般に、ランプの点灯開始から１００時間までは、ランプの輝度は急激に低下する。これは、未通電ランプの電極の先端は比較的きれいな状態であるが、通電と同時に電極の形状変化や温度膨張、電極位置のずれなどにより、アークの形成状態と形成位置が初期設定に対して変化しているためと考えられる。具体的には、ランプは、その製造過程で最大効率がとれるポイントでアライニング調整（リフレクターとバルブの位置調整）されており、初期の調整ポイントからのアーク位置のずれ等により、急激な輝度低下となると考えられる。
【００８７】
その後、電極の状態が安定し、徐々に電極や石英ガラスの劣化等により輝度が低下していくことになる。従来の一般的な（安価な）ランプを用いた点灯装置では、約２０００時間後に輝度維持率Ｌ２が初期値の５０％（輝度半減値によるランプ寿命規定で）となり、ライフエンドとなる。また、図７Ｂに示すように、ランプ電圧Ｖ２も、初期値（６５±１５Ｖ）から、電極の劣化により徐々に上昇し、約１２０Ｖ前後でライフエンドを迎える。
【００８８】
これに対して、本発明による点灯装置の場合、ランプの点灯開始から１００時間までは、従来と同じように、ランプの輝度Ｌ１が低下する。これは、ランプの構造上避けられない。しかし、１００時間頃から輝度の低下スピードと、スポットの成長スピードとのせめぎ合いの結果、スポットの成長スピードが輝度の低下スピードを上回り、輝度上昇（ランプ電圧の低下）が始まる。これは、スポットの成長によってアーク形状が楕円から点に近づくことで、リフレクターを含む光学系の光の利用効率が上がるためである。
【００８９】
ランプ電圧はランプの内圧（封入物の気化による圧力上昇、これは温度にも比例）と電極間距離に比例するため、スポットの成長により、ランプ電圧Ｖ１も低下することになる。その結果、２００時間頃には、ランプ電圧Ｖ１は初期値（６５Ｖ）より２０Ｖも低い電圧となる。その後、約４００時間頃から、従来例と同じように電極の劣化が始まり、その結果、ランプの寿命を従来に比べて約２倍（約４０００時間）にすることが出来る。
【００９０】
なお、上記の実施形態の説明では、直流−直流変換器１０６の電流制御信号に重畳する三角波信号として片三角波信号（ランプ電流の各半周期のバックポーチに重畳）としたが、本発明はこれに限定されず、両三角波信号（ランプ電流の各半周期のフロントポーチとバックポーチの両方に重畳）またはパラボラ波信号としても、同様の効果を得ることが出来る。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、安価なランプを使用したとしても、スポットの成長を積極的に促進させることで、アークジャンプを軽減し、ランプの輝度変動を低減するとともに、ランプの長寿命化を図った放電灯点灯装置およびかかる放電灯点灯装置を用いた液晶プロジェクター等のシステムを実現することが可能になる、という格別な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の各実施形態に係る放電灯点灯装置の一構成例を示す回路ブロック図
【図２】  図１の波形変換器１０３および波形合成器１０４の具体的な内部構成を示す回路図
【図３】  図１の各部信号の波形図
【図４】  本発明の第６の実施形態における各部信号の波形図
【図５】  本発明の第６の実施形態による構成がない場合における従来の各部信号の波形図
【図６Ａ】  本発明による放電灯点灯装置において初期状態でのランプ電流が大きい場合のランプ電流ｉＬの波形図
【図６Ｂ】  本発明による放電灯点灯装置においてランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合のランプ電流ｉＬの波形図
【図７Ａ】  本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプの輝度維持率の時間変化（Ｌ２）を示すグラフ
【図７Ｂ】  本発明による放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ１）、および従来の放電灯点灯装置を用いた場合におけるランプ電圧の時間変化（Ｖ２）を示すグラフ
【図８】  従来の放電灯点灯装置の一構成例を示す回路ブロック図
【図９】  図８の従来例における各部信号の波形図
【図１０Ａ】  従来の放電灯点灯装置において初期状態でのランプ電流が大きい場合のランプ電流ｉＬの波形図
【図１０Ｂ】  従来の放電灯点灯装置においてランプの経時変化によりランプ電流が減少した場合のランプ電流ｉＬの波形図
【符号の説明】
１０１  放電灯制御部（制御部）
１０２  メイン制御部
１０３  波形変換器
１０４  波形合成器
１０５  タイミング補正回路
１０６  直流−直流変換器
１０７  マスター側転流器制御回路
１０８  スレーブ側転流器制御回路
１０９  転流器
１１０  高圧発生部
１１１  ランプ温度検出器または輝度検出器
１１２  ランプ（高圧放電灯）
Ｌ１  チョークコイル
Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４  スイッチング素子
Ｒ１  電流検出器（電流検出抵抗）
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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