(57)【要約】【課題】ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制し、特に点灯の初期段階においてもフリッカの発生を十分に防止する。【解決手段】高圧放電ランプ点灯装置１の交流電流は、所定の範囲内から選択された定常周波数の電流に、定常周波数よりも低く、かつ２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流、および第１の低周波数よりも低く、かつ５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第２の低周波数の電流が挿入されている。第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５周期以内の範囲内であり、その挿入間隔が０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内である。第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５０周期以内の範囲内であり、その挿入間隔が１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内である。【選択図】図１
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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いる電極が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点灯装置であって、
前記交流電流は、周波数が６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された定常周波数の電流に、前記定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流が挿入されつつ、かつ前記第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第２の低周波数の電流が挿入されており、
前記第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内であり、
前記第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内であ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２の低周波数の電流の周波数は、前記第１の低周波数の電流の周波数より少なくとも５［Ｈｚ］以上低いことを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
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いる電極が配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、
前記高圧放電ランプを点灯させる請求項１または請求項２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４】
請求項３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５】
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いる電極が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点灯方法であって、
前記交流電流は、周波数が６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された定常周波数の電流に、前記定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流が挿入されつつ、かつ前記第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲から選択された第２の低周波数の電流が挿入されており、
前記第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内であり、
前記第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内であることを特徴とする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ものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、プロジェクタが、会議等でのプレゼンテーションにパーソナルコンピュータとともに多く利用されている。また、一般家庭においてもホームシアターの用途としてプロジェクタが利用されている。
【０００３】
このようなプロジェクタは、光源からの射出光を画像情報に応じて変調し、その光学像を拡大投射するものであって、その光源として点光源により近く、高輝度で高演色な例えば高圧水銀ランプが使用されている。
【０００４】
具体的にそのような高圧水銀ランプは、内部に発光物質として水銀が例えば２００［ｍｇ／ｃｍ3］以上封入され、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ている。また、この発光管内には水銀の他に、いわゆるハロゲンサイクル作用を利用し、点灯中、電極の構成材料であるタングステンが飛散して発光管の内面に付着して黒化するの防止するべく、ハロゲン物質も封入されている。
【０００５】
ハロゲンサイクル作用によって発光管の内面が黒化するのを防止することができる一方で、電極から飛散したタングステンが再び電極に戻って付着し、その堆積物として突起部が形成されることが知られている。このような突起部が電極の先端部に適正に形成されると、その突起部がアークの輝点となるために安定したアークが得られる。その結果、いわゆるアークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することができる。その反面、ハロゲンサイクル作用による突起部が電極の先端部に複数形成されてしまうと、アークが不安定になり、かえってフリッカの発生を助長することになる。
【０００６】
そこで、従来、電極の先端部にアークを安定させる有用な突起部を積極的に形成させつつ、それを維持するとともに、その有用な突起部以外の不要な突起部を形成させないように、高圧水銀ランプを定常点灯させるために供給される交流電流の周波数等を工夫することが提案されている（例えば特許文献１等）。
【０００７】
具体的には、供給する交流電流において、６０〜１０００［Ｈｚ］の範囲から選択された周波数を定常周波数とし、この定常周波数よりも低い周波数であって、５〜２００［Ｈｚ］の範囲から選択された周波数を低周波数とし、この低周波数の交流電流を、定常周波数の交流電流に対して挿入するものである。挿入する波の数は半周期を１単位として１単位〜１０単位であり、挿入される間隔は０．０１［秒］〜１２０［秒］である。特に特徴的なのは、ランプ電圧が第１の所定値以上のときは前記低周波数の電流を挿入するものの、ランプ電圧が当該第１の所定値以下に設定された第２の所定値以下になったときは前記低周波数の電流を挿入しないことである。ランプ電圧が低電圧状態において低周波数の電流を挿入すると、有用な突起部の温度上昇が必要以上に大きくなり、その挿入期間中に有用な突起部が変形したり、溶融消滅したりしてしまうからである。これに対して、当該特徴的な構成によってこのような突起部の変形や溶融消滅が発生するのを防止することができるとされている。
【特許文献１】特開２００７−８７６３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者らは、周波数の変調制御をした場合における突起部の形成変化を詳細に観察した結果、上記した特許文献１に開示された周波数の変調制御を採用した場合、不測の問題が発生することを見出した。
【０００９】
すなわち、高圧放電ランプの累積点灯時間が初期の段階（例えば５００時間以内）では依然としてアークの輝点移動によるフリッカが発生するという問題が起こった。その原因について種々検討した結果、まず第一に高圧放電ランプの累積点灯時間が初期の段階（例えば５００時間以内）では、有用な突起部が成長しすぎて電極間の距離が所望とする範囲よりも小さくなり、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥ることがわかった。これは、点灯の初期段階においてハロゲンサイクル作用が活発に働き、有用な突起部が過度に成長したためであると考えられる。そして、第二にこのように低電圧状態が頻繁にまたは長時間に亘って発生する場合において、上記した特許文献１に開示された周波数の変調制御を行うと、低周波数の電流の挿入が頻繁にまたは長時間に亘って止められ、その結果、有用な突起部以外の不要な突起部が複数形成されてしまい、フリッカが発生したと考えられる。
【００１０】
そこで、本発明者らは、不要な突起部が成長されるのを抑制するべく挿入される低周波数の電流に対して、周波数、挿入する波の数、および挿入する間隔等を改めて見直して最適化を試みたが解決には至らなかった。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであるが、従来のように有用な突起部をいかに積極的に成長させるか、一方で不要な突起部の成長をいかに抑制するかという観点からは一線を画した発想に基づき、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制し、特に点灯の初期段階においてもフリッカの発生を十分に防止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する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１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いる電極が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点灯装置であって、前記交流電流は、周波数が６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された定常周波数の電流に、前記定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流が挿入されつつ、かつ前記第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第２の低周波数の電流が挿入されており、前記第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内であり、前記第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内である構成を有している。
【００１３】
この場合において、前記第２の低周波数の電流の周波数は、前記第１の低周波数の電流の周波数より少なくとも５［Ｈｚ］以上低いことが好ましい。
【００１４】
本発明の請求項３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いる電極が配置されている発光管を有する高圧放電ランプと、前記高圧放電ランプを点灯させる請求項１または請求項２に記載された高圧放電ランプ点灯装置とを備えている。
【００１５】
本発明の請求項４に係るプロジェクタは、請求項３に記載された高圧放電ランプ装置を備えている。
【００１６】
本発明の請求項５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いる電極が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点灯方法であって、前記交流電流は、周波数が６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された定常周波数の電流に、前記定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流が挿入されつつ、かつ前記第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲から選択された第２の低周波数の電流が挿入されており、前記第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内であり、前記第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、前記定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔が１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内とする方法を用いている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置、および高圧放電ランプの点灯方法は、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制することができ、特に点灯の初期段階においてもフリッカの発生を十分に防止することができる。
【００１８】
本発明に係る高圧放電ランプ装置は、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制することができ、特に点灯の初期段階においてもフリッカの発生を十分に防止することができ、寿命期間中全体に亘ってフリッカ対策に優れた装置を実現することができる。
【００１９】
本発明に係るプロジェクタは、フリッカ対策に優れており、特に点灯の初期段階においても投射面のちらつきが抑えられたプロジェクタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良な実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２１】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる高圧放電ランプ点灯装置１を含む高圧放電ランプ装置２のブロック図を示す。
【００２２】
図１に示すように、高圧放電ランプ装置２は、外部の交流電源に接続されるＤＣ電源回路３から高圧放電ランプ点灯装置１（電子安定器）を介して高圧放電ランプ、例えば高圧水銀ランプ４に接続された構成からなる。
【００２３】
ＤＣ電源回路３は、例えば整流回路（図示せず）を有しており、家庭用の交流電圧（１００［Ｖ］）から一定の直流電圧を生成し、高圧放電ランプ点灯装置１に供給する。
【００２４】
高圧放電ランプ点灯装置１は、主にＤＣ／ＤＣコンバータ５、ＤＣ／ＡＣインバータ６、高圧パルス発生部７、ランプ電流検出部８、ランプ電圧検出部９、制御回路１０、およびプログラマブル発振器１１から構成されている。
【００２５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、制御回路１０からのＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号を受けて所定の大きさの直流電流をＤＣ／ＡＣインバータ６に供給する。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を行う必要があるが、制御回路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電力演算回路１２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制御信号をＰＷＭ制御回路１３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３からの直流電圧を所定の大きさの直流電流に変換する。ただし、制御回路１０は、始動時から前記一定のランプ電力を得る（所定のランプ電圧に達する）までの間、一定のランプ電流で制御するようにＰＷＭ制御信号をＤＣ／ＤＣコンバータ５に送る。
【００２６】
ＤＣ／ＡＣインバータ６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５からの直流電流に対して制御回路１０からの制御信号に基づいて所定の周波数の矩形波電流を生成する。このとき、後述するように所望の低周波数の電流を挿入するべく、適時、プログラマブル発振器１１から制御回路１０に前記制御信号を加工する周波数制御信号が送られる。つまり、制御回路１０は、プログラマブル発振器１１からの周波数制御信号を受けて周波数の異なる矩形波電流を生成するようにＤＣ／ＡＣインバータ６に制御信号を送る。したがって、プログラマブル発振器１１の設定プログラムを適宜変えることにより所望とする種々の周波数の矩形波電流を得ることができる。
【００２７】
高圧パルス発生部７は、例えばトランス（図示せず）を有しており、高圧水銀ランプ４の後述する電極１７間での絶縁破壊を促し、高圧水銀ランプ４を始動させるべく高圧パルスを発生させて高圧水銀ランプ４に印加する。
【００２８】
次に、一例として定格電力１６５［Ｗ］の高圧水銀ランプ４の概略構成について図２を参照して説明する。
【００２９】
図２に示すように、高圧水銀ランプ４の発光管１４は、その容囲器の構成材料が例えば石英ガラスからなり、管中央部の略回転楕円体形状の発光部１５と、この両側からそれぞれ外方向に延在するように連接された略円柱体形状の封止部１６とを有する。
【００３０】
発光部１５の内部（放電空間１５ａ）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、ハロゲンサイクル作用のためのヨウ素（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３５０［ｍｇ／ｃｍ3］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］の範囲内で、好ましくは１×１０-9［ｍｏｌ／ｃｍ3］以上１×１０-5［ｍｏｌ／ｃｍ3］の範囲内でそれぞれ設定されている。また、発光部１５内には、一対のタングステン（Ｗ）製の電極１７の一端部側が互いに略対向して配置されている。一例として、この一対の電極１７間の距離Ｌ（図２参照）は、０．５［ｍｍ］以上２．０［ｍｍ］以下の範囲内で設定される。
【００３１】
電極１７は、図３に示すように、電極棒１８とその一端部に取り付けられた電極コイル１９とからなる。特に電極１７の先端部１７ａ（一端部）は、電極棒１８の一部と電極コイル１９の一部とがそれぞれ一体的に溶融されて例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に加工されている。また、この電極１７の先端部１７ａには、点灯中のハロゲンサイクル作用によって、すなわち点灯中、電極１７の構成材料であるタングステンが蒸発した後、ハロゲンによって再び電極１７、特にその先端部１７ａの頂点部に戻って堆積し、その堆積物からなる突起部２０が自然発生的に形成されている。ここで示す突起部２０は製造工程のエージング中に発生したもので、製品完成時には既に形成された状態にある。前記電極１７間の距離Ｌは、具体的にはこれら突起部２０間の距離を示す。
【００３２】
なお、電極１７の先端部を例えば略半球状、略球状または略円錐状等の形状に形成するに当たり、電極棒１８の一部と電極コイル１９の一部とをそれぞれ溶融させて形成する以外に、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１８の先端部に取り付けてもよい。
【００３３】
図２に戻り、電極１７の他端部は、封止部１６に気密に封着されたモリブデン製の金属箔２１を介して外部リード線２２の一端部に接続されている。外部リード線２２の他端部は封止部１６の端面から外部に突出し、図示していない電力供給線または口金等に接続される。
【００３４】
そして、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２３内に組み込まれてランプユニット２４を構成する。
【００３５】
すなわち、ランプユニット２４は、図４に示すように、上記した高圧水銀ランプ４と、内面が凹面の反射面２５を有する基体がガラスからなる反射鏡２３とを備えており、この反射鏡２３内に高圧水銀ランプ４がその長手方向の中心軸Ｘと反射鏡の光軸Ｙとが略一致するように組み込まれ、高圧水銀ランプ４からの射出光が反射面２５により反射されるように構成されている。
【００３６】
高圧水銀ランプ４には、発光管１５の一方の封止部１６に、電源接続用端子２６が付設された円筒形の口金２７が装着されている。一方の封止部１６から外部に導出した外部リード線２２が電源接続用端子２６に接続されている。他方の外部リード線２２には電力供給線２８が接続されている。
【００３７】
そして、この高圧水銀ランプ４は、口金２７が反射鏡２３のネック部２９内に挿入され、かつ接着剤３０を介して固着されている。このとき、電力供給線２８は、反射鏡２３に設けられた貫通孔３１に挿通される。
【００３８】
なお、反射面２５は、例えば回転楕円体面や回転放物体面からなり、多層干渉膜等が蒸着されている。
【００３９】
次に、本実施形態にかかる高圧放電ランプ点灯装置１の動作について図１を参照して説明する。
【００４０】
（１）まず、高圧水銀ランプ４を点灯させるための点灯スイッチ（図示せず）をオンにすると、高圧パルス発生部７から例えば１２［ｋＶ］の高圧パルスが高圧水銀ランプ４に印加される。
【００４１】
（２）高圧水銀ランプ４における電極１７間において絶縁破壊が起こると、その電極１７間においてアーク放電電流が流れ出し、それをランプ電流検出部８が検知して検知信号を制御回路１０に送る。これにより、制御回路１０内の点灯判別回路（図示せず）が「点灯開始」と判断する。
【００４２】
（３）点灯開始後、制御回路１０はランプ電圧が上昇して一定の電力（定格電力）に到達するまでランプ電流を一定とする制御（定電流制御）を行う。
【００４３】
（４）ランプ電圧が上昇して所定の電圧値に達すると、ランプ電力を一定とする定電力制御に移行する。すなわち、制御回路１０は、ランプ電流検出部８で検出された電流値と、ランプ電圧検出部９で検出された電圧値とにそれぞれ基づき電力演算回路１２によってランプ電力を演算し、その値と電力演算回路１２内の内部メモリ（図示せず）に格納された電力基準値とを比較して定電力になるようにＤＣ／ＤＣコンバータ５にＰＷＭ制御信号を送り、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力電流を制御する。
【００４４】
このとき、ＤＣ電源回路３は、定電圧制御されており、一定の直流電圧Ｖ0を生成している。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、ＤＣ電源回路３からの直流電圧Ｖ0をベースにし、ＰＷＭ制御信号に応じて一定の直流電流を出力する。そして、この出力電流は、ＤＣ／ＡＣインバータ６の制御信号に基づいて図５に示される交流電流（ランプ電流）に変換される。
【００４５】
そして、その変換された交流電流、すなわちこの高圧放電ランプ点灯装置１が高圧水銀ランプ４に対して供給する交流電流は次のような特徴を有する。
【００４６】
図５に示すように、交流電流は、周波数が６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された定常周波数の電流に、定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流が挿入されつつ、かつ第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第２の低周波数の電流が挿入されている。第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔ｔ1は０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内に設定されている。一方、第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入されるのは０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔ｔ2は１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内に設定されている。ただし、挿入間隔ｔ1、ｔ2とは、それぞれある挿入された電流の挿入期間の終点から次に挿入される電流の挿入期間の始点までの間隔をいう。
【００４７】
なお、図５に示した一例では、第１の低周波数の電流および第２の低周波数の電流のいずれも１回当たり０．５周期挿入されている。
【００４８】
本発明の第１の実施形態の高圧放電ランプ装置２は、かかる特徴を有する高圧放電ランプ点灯装置１を備えているので次のような作用効果を発揮することができる。
【００４９】
すなわち、周波数が６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された定常周波数の電流で定常点灯させることにより、この期間中にアークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することが可能となる有用な突起部２０を電極１７の先端部に成長させることができる一方で、同時に不要な複数の突起部、つまりアークの輝点移動を誘発する突起部の成長も促されることになる。これに対して、定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された第１の低周波数の電流が、定常周波数の電流に対して（１）１回当たりに挿入される周期が０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、（２）かつ挿入間隔が０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内であるという二つの条件の下で挿入されているので、この期間中に不要な突起部の成長を抑制することができる。つまり、ここでの不要な突起部は、その大きさが有用な突起部２０の大きさに比して相対的にかなり小さい微小な突起部である。そのために、それら突起部単体を比較して見たときの熱容量は不要な突起部の方がはるかに小さくなる。したがって、定常周波数の電流の期間中に不要な突起部が成長しようとしてもまたは成長し始めたとしても、第１の低周波数の電流の期間で電極１７の先端部１７ａの温度が瞬間的に上昇するので、直ちに溶融消滅してしまい、結果としてその成長が抑制されることになる。一方、このように電極１７の先端部１７ａの温度が瞬間的に上昇したとしても、その温度上昇量が有用な突起部２０に対しては影響し得ない程度になるように第１の低周波数の電流においてその周波数や１回当たりに挿入される周期、挿入間隔が最適化されている。よって、以上のような交流電流の周波数の変調制御により、有用な突起部２０のみを成長させることができ、アークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することができる。
【００５０】
第１の低周波数の電流において、（１）その周波数が２０［Ｈｚ］未満であったり、（２）１回当たりに挿入される周期が５周期を超えたり、また（３）挿入間隔が０．０１［ｓ］未満であったりすると、電極１７の先端部１７ａの温度が必要以上に高くなりすぎて不要な突起部だけでなく、有用な突起部２０までもが溶融消滅する場合が起こり得る。一方、（１）その周波数が２００［Ｈｚ］を超えたり、（２）１回当たりに挿入される周期が０．５周期未満であったりすると、電極１７の先端部１７ａの温度が十分に高くならず、不要な突起部の成長を抑制することができない場合が起こり得る。また、（３）挿入間隔が１２０［ｓ］を超えたりすると、不要な突起部が定常周波数の電流の期間中にかなり成長してしまい、第１の低周波数の電流を挿入して電極１７の先端部１７ａの温度を瞬間的に上昇させたとしても、もはや十分に溶融消滅させることができない状態になっている場合が起こり得る。したがって、第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入される周期を０．５周期以上５周期以内の範囲内であって、定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔を０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内に設定している。
【００５１】
ところで、上述したとおり高圧放電ランプの累積点灯時間が初期の段階（例えば５００時間以内）では、ハロゲンサイクル作用の活発な働きによって有用な突起部２０が成長しすぎて電極１７間の距離が所望とする範囲よりも小さくなり、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥る場合があることがわかった。ここで、安定点灯時においてランプ電圧が所定値以下になったとき、その間、第１の低周波数の電流の挿入を停止させる制御を行う場合、上記したように低電圧状態が頻繁にまたは長時間に亘って発生すると、点灯の初期段階では実質的に定常周波数の電流のみの点灯になり、不要な突起部が多数形成されて、アークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することができない。しかしながら、上述したように定常周波数の電流には、さらに第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲から選択された第２の低周波数の電流が、（１）１回当たりに挿入される周期が０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、（２）挿入間隔が１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内であるという二つの条件の下で挿入されているので、そもそも累積点灯時間の初期段階において有用な突起部２０が成長しすぎること自体が抑制されることになる。つまり、第２の低周波数の電流の挿入により、電極１７の先端部１７ａの温度を適度な間隔を開けて瞬間的に上昇させることができるので、一時的に突起部２０の消失傾向が増し、換言すれば（突起部２０を形成するタングステンの堆積量）＜（突起部２０を形成するタングステンの消失量）の関係となり、有用な突起部２０の部分的な消失が引き起こされて過度な成長を抑制することができる。よって、以上のような第２の低周波数も加えた交流電流の周波数の変調制御により、有用な突起部２０のみを成長させることができ、アークの輝点移動によるフリッカの発生を防止することができるという作用効果に加えて、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制することができるために、特に点灯の初期段階においてフリッカの発生を確実に、かつ十分に防止することができる。
【００５２】
この場合において、特に、有用な突起部２０の部分的な消失を確実に引き起こして過度な成長を抑制するために、第２の低周波数の電流の周波数を前記第１の低周波数の電流の周波数より少なくとも５［Ｈｚ］以上低くすることが好ましい。
【００５３】
第２の低周波数の電流において、（１）その周波数が低すぎたり、（２）１回当たりに挿入される周期が長すぎたり、また（３）挿入間隔が短すぎたりすると、電極１７の先端部１７ａの温度が必要以上に高くなりすぎて、有用な突起部２０が変形したり溶融消滅したりする場合が起こり得る。一方、（１）その周波数が高すぎたり、（２）１回当たりに挿入される周期が短すぎたりすると、電極１７の先端部１７ａの温度が十分に高くならず、有用な突起部２０の部分的な消失を引き起こして過度な成長を抑制することができない場合が起こり得る。また、（３）挿入間隔が長すぎると、結局、有用な突起部２０が定常周波数の電流の期間中にかなり成長してしまい、第２の低周波数の電流を挿入して電極１７の先端部１７ａの温度を瞬間的に上昇させたとしても、もはや所望とする部分的な消失を起こさせることができない状態になっている場合が起こり得る。したがって、第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入される周期を０．５周期以上５０周期以内の範囲内であって、定常周波数の電流に対して挿入される挿入間隔を１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内に設定している。
【００５４】
なお、以上のとおりかかる特徴によれば、安定点灯中、ランプ電圧が所望とするランプ電圧、例えば５５［Ｖ］以下に下回るような低電圧状態の発生頻度または発生時間を抑制することができるが、完全とまでは言い切れないこともあり、実際の装置設計においては稀なケースとして低電圧状態に陥った場合も想定して設計する必要がある。万一に低電圧状態になった場合は、高圧水銀ランプ４に所望とする電力を投入することができず、輝度低下等の問題を引き起こすからである。したがって、その対策として実際の装置設計においては、万一にランプ電圧が一定の電圧値を下回った場合でも、その間、上記した交流電流の周波数の変調制御を停止させる機能を備えることが好ましい。ただし、万一に低電圧状態に陥ったとしても上記したように交流電流の周波数の変調制御を行っている以上、それが頻繁にまたは長時間に亘ってなり得るとは考えにくく、上述したような不要な突起部が形成される心配は無い。そして、万一に上記した交流電流の周波数の変調制御を停止させた場合は、有用な突起部２０の適正な成長を促すべく例えば定常周波数よりも５０［Ｈｚ］以上高い周波数の矩形波電流のみの、または定常周波数よりも低く、かつ４０［Ｈｚ］以上６０［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された周波数の矩形波挿入のみの点灯制御を行うことが好ましい。一例として、定常周波数が３４０［Ｈｚ］の場合、３９０［Ｈｚ］または５５［Ｈｚ］の周波数を選択することができる。
【００５５】
次に、本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ装置２（以下、単に「本発明品」という）における作用効果を確認するための実験を行った。
【００５６】
具体的にはこの本発明品を定格どおりに動作させ、そのときの高圧水銀ランプ４のランプ電圧の経時変化を定格寿命時間（３０００［ｈ］）まで調べる実験を行った。その結果を図６（図６中、実線ａで示す）に示す。図６において横軸は累積点灯時間［ｈ］を、縦軸はランプ電圧［Ｖ］をそれぞれ示す。この場合の累積点灯時間は、３．５［ｈ］点灯、０．５［ｈ］消灯を１サイクルとしてこれを繰り返し、その点灯時間の累積を示す。
【００５７】
なお、実験で用いた本発明品において高圧水銀ランプ４に対して供給される交流電流は、周波数が変調制御された矩形波電流であって、定常周波数が３４０［Ｈｚ］に、第１の低周波数が６５［Ｈｚ］、第１の低周波数の電流の１回当たりに挿入される周期が０．５周期、第１の低周波数の電流の挿入間隔が６６．５［ｍｓ］に、また第２の低周波数が５５［Ｈｚ］、第２の低周波数の電流の１回当たりに挿入される周期が０．５周期、第２の低周波数の電流の挿入間隔が１８０［ｓ］にそれぞれ設定されている。
【００５８】
また、比較のために、第２の低周波数の電流が挿入されていない点を除いて本発明品と同じ構成を有している高圧放電ランプ装置（以下、単に「比較品」という）についても本発明品と同じ実験を行い、そのときの高圧水銀ランプ４のランプ電圧の経時変化を調べた。その結果を図６（図６中、実線ｂで示す）に併せて示す。
【００５９】
図６から明らかなように、本発明品の場合、ランプ電圧は累積点灯時間が２５０［ｈ］までほぼ一定し、その後、緩やかに上昇している。一方、比較品の場合、ランプ電圧は累積点灯時間の経過とともに下がり、５５［Ｖ］以下の低電圧状態が約１６０［ｈ］程度続いた後、累積点灯時間が１５０［ｈ］を経過すると上がり始め、そのまま緩やかに上昇し続ける。つまり、比較品の場合、累積点灯時間が２００［ｈ］までは低電圧状態が続いている。
【００６０】
したがって、本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ装置２（高圧放電ランプ点灯装置１を含む）にかかる構成によれば、特に点灯の初期段階においてランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制することができると確認された。もちろん、この間、本発明品においてフリッカが発生していないことも確認している。
【００６１】
ところで、本発明品および比較品のいずれにおいても、累積点灯時間（初期段階を除く）の経過とともにランプ電圧が上昇している。これは、累積点灯時間（初期段階を除く）の経過とともにハロゲンサイクル作用が低下し、電極１７間の距離Ｌが広がるように電極１７の先端部１７ａ全体が後退するからである。
【００６２】
なお、上記実験では、定常周波数として３４０［Ｈｚ］を、第１の低周波数として６５［Ｈｚ］を、第２の低周波数として５５［Ｈｚ］を、また第１の低周波数の電流の１回当たりに挿入される周期として０．５周期を、第１の低周波数の電流の挿入間隔として６６．５［ｍｓ］を、第２の低周波数の電流の１回当たりに挿入される周期として０．５周期を、第２の低周波数の電流の挿入間隔として１８０［ｓ］をそれぞれ選択した場合について説明した。しかしこれに限らず、定常周波数として６０［Ｈｚ］以上１０００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された値に、第１の低周波数として選択された前記定常周波数よりも低い周波数であって、２０［Ｈｚ］以上２００［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された値に、第２の低周波数として選択された前記第１の低周波数よりも低い周波数であって、５［Ｈｚ］以上１５０［Ｈｚ］以下の範囲内から選択された値に、また選択された前記第１の低周波数の電流において、１回当たりに挿入される周期として０．５周期以上５周期以内の範囲内から、かつその挿入間隔として０．０１［ｓ］以上１２０［ｓ］以下の範囲内から、さらに選択された第２の低周波数の電流において、１回当たりに挿入される周期として０．５周期以上５０周期以内の範囲内から、かつその挿入間隔として１３０［ｓ］以上３００［ｓ］以下の範囲内からそれぞれ選択した場合であっても上記と同様の結果が得られる。
【００６３】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態であるプロジェクタについて、図７および図８を参照して説明する。
【００６４】
図７は、第１の実施形態である高圧放電ランプ装置２が用いられたプロジェクタの一例として、フロントプロジェクタ３２の概略構成を示す。フロントプロジェクタ３２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る。
【００６５】
なお、図７は、後述する筐体の天板を取り除いた状態を示している。
【００６６】
フロントプロジェクタ３２は、筐体３３に収納された、光源であるランプユニット２４、光学ユニット３４、制御ユニット３５、投射レンズ３６、冷却ファンユニット３７、および電源ユニット３８等から構成されている。光学ユニット２４は、入射光を変調して画像を形成する画像形成ユニットおよびランプユニットからの照明光を画像形成ユニットに照射する照明ユニット（いずれも図示せず）を有している。照明ユニットは、３色のカラーフィルタからなるカラーホイール等（図示せず）を有し、照明光を３原色に分解して画像形成ユニットに照射する。制御ユニット３５は、画像形成ユニット等を駆動制御する。投射レンズ３６は、画像形成ユニットにより変調されて形成された光学像を拡大投射する。電源ユニット３８は、上記した高圧放電ランプ点灯装置１を含み、商用電源から供給される電力を、制御ユニット３５やランプユニットに適した電力に変換してそれぞれ供給する。
【００６７】
また、第１の実施形態である高圧放電ランプ装置２は、図８に示す投射型画像表示装置の一例であるリアプロジェクタ３９の光源としても用いることができる。リアプロジェクタ３９は、ランプユニット２４、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４０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４１の裏側から投影されて画像表示される。
【００６８】
以上のような本発明の第２の実施形態であるプロジェクタにかかる構成によれば、フリッカ対策に優れており、特に点灯の初期段階においても投射面のちらつきが抑えられたプロジェクタを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、ランプ電圧が頻繁にまたは長時間に亘って低電圧状態に陥るのを抑制し、特に点灯の初期段階においてもフリッカの発生を十分に防止することが必要な用途にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の第１の実施形態である高圧放電ランプ装置に含まれる高圧放電ランプ点灯装置の構成を示すブロック図
【図２】同じく高圧放電ランプ装置に用いられる高圧水銀ランプの発光管の一部切欠正面断面図
【図３】同じく高圧放電ランプ装置に用いられる高圧水銀ランプの電極の構成を示す正面図
【図４】同じく高圧放電ランプ装置に用いられるランプユニットの構成を示す一部切欠斜視図
【図５】同じく高圧放電ランプ装置において高圧水銀ランプに供給される交流電流の波形を示す図
【図６】同じく高圧放電ランプ装置に用いられる高圧水銀ランプのランプ電圧の経時変化を示す図
【図７】本発明の第２の実施形態である投射型画像表示装置として、フロントプロジェクタの構成を示す一部切欠斜視図
【図８】同じく投射型画像表示装置として、リアプロジェクタの構成を示す斜視図
【符号の説明】
【００７１】
１  高圧放電ランプ点灯装置
２  高圧放電ランプ装置
３  ＤＣ電源回路
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  高圧パルス発生部
８  ランプ電流検出部
９  ランプ電圧検出部
１０  制御回路
１１  プログラマブル発振器
１２  電力演算回路
１３  ＰＷＭ制御回路
１４  発光管
１５  発光部
１５ａ  放電空間
１６  封止部
１７  電極
１７ａ  電極の先端部
１８  電極棒
１９  電極コイル
２０  突起部
２１  金属箔
２２  外部リード線
２３  反射鏡
２４  ランプユニット
２５  反射面
２６  電源接続用端子
２７  口金
２８  電力供給線
２９  ネック部
３０  接着剤
３１  貫通孔
３２  フロントプロジェクタ
３３，４０  筐体
３４  光学ユニット
３５  制御ユニット
３６  投射レンズ
３７  冷却ファンユニット
３８  電源ユニット
３９  リアプロジェクタ
４１  透過式スクリーン
【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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