JP2011003557A - 高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯の点灯方法及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】高圧放電灯点灯装置において、フリッカ抑制に伴う副作用を効果的に防止する。
【解決手段】第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段を備え、第１の電極がリフレクタのネック側に、第２の電極がリフレクタの開口側に配置される高圧放電灯点灯装置において、交流電力供給手段が、矩形波交流電流の電流値を決定する直流出力手段及び矩形波交流電流の極性反転を制御する交流変換手段を備え、第１の電極から第２の電極に向かう電流を正電流、その逆を負電流とした場合、第１の変調期間では正電流の電流時間積が負電流の電流時間積よりも大きく、第２の変調期間では負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きく、第１及び第２の変調期間が所定の周期で繰り返され、所定の周期の１周期において正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなるようにした。
【選択図】図１８

Description

本発明は交流ランプ電流を供給して高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及び高圧放電灯の点灯方法に関する。

液晶プロジェクタ等の光源装置においては、図２７Ａに示すような高圧水銀ランプのような高圧放電灯（以下、「ランプ」又は「高圧放電灯」という）が用いられる。このようなランプにはハロゲン物質、希ガス及び水銀が封入され、発光管内には一対の電極が対向配置されている。このようなランプは、通常５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ（より一般的には５０Ｈｚ〜４００Ｈｚ）の固定周波数の矩形波電流によって点灯される。

図２８は高圧放電灯の一般的な点灯装置の回路構成図である。制御回路７０において、抵抗７１及び７２はランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路であり、抵抗７３はランプ電流を検出するものである。検出されたランプ電圧とランプ電流とが乗算器７７によって乗算処理されてランプ電力が検出される。誤差増幅器７６によって乗算器７７の出力と直流電源７９の電圧とが比較され、誤差増幅器７６の出力がＰＷＭ制御回路７４に入力され、降圧チョッパ回路２０のトランジスタ２１のＯＮ幅が制御される。これにより、定ランプ電力制御が行われる。

降圧チョッパ回路２０によって制限された直流出力を受けて、フルブリッジ回路３０におけるトランジスタ３１及び３４とトランジスタ３２及び３３がブリッジ制御回路７５よって所定の点灯周波数（５０Ｈｚ〜４００Ｈｚ）で交互にオン・オフされる。これにより、降圧チョッパ回路２０の直流出力が交流電流に変換され、交流矩形波電流が高圧放電灯５０に供給される。その結果、図２９のようなランプ電流波形が高圧放電灯５０に供給される。

なお、始動回路４０は高圧放電灯５０の放電開始時に動作するものであり、放電開始後の安定点灯中は非動作となる。本発明は安定点灯中の動作に関するものであり、始動動作は発明の本質ではないので始動回路４０に関する詳細を省略する。

ところで、ランプを上記のような交流電流で点灯し続けると、放電アークの起点が電極先端上でジャンプするいわゆるフリッカが発生してしまうことが知られている。これは点灯時間が進むにつれ、図２７Ｂに示すように電極先端部が荒れ、放電アークの起点が電極先端の複数の凸部を移動し一点に定まらなくなることによる。

このフリッカを抑制するために、ランプに何らかの特殊な波形の電流を投入することによる対策がこれまで報告されてきた。例えば、特許文献１では、低周波矩形波電流をベースとしてその半サイクルの終了間際にパルス電流を重畳するものが開示されている。そして、そのような電流波形で点灯することにより、ランプ電極先端に例えば図２７Ｃに示すような１つの突起が成長し、その突起にアークの起点が定まることによりフリッカが抑制される。

電極先端に突起が成長する現象のメカニズムは必ずしも明確ではないが下記のように推測される。加熱されたタングステンが蒸発し、それが発光管内に存在するハロゲン等と結合してタングステン化合物が形成される。このタングステン化合物は対流などによって管璧付近から電極先端付近へ拡散され、高温部でタングステン原子に分解される。そしてタングステン原子はアーク中で電離することで陽イオンとなる。交流点灯している両電極が陽極と陰極を点灯周波数ごとに繰り返すが、この陰極動作をしている時にアーク中の陽イオンは、電界によって陰極側に引き寄せられることで両電極先端に析出され、それが突起を形成するものと考えられている。

なお、封入したハロゲン物質はランプ点灯時に適正なハロゲンサイクルを行うためのものであり、これによりランプ点灯中に蒸発した電極の材料であるタングステンが発光管内壁に付着し黒化するという現象を防止することができる。さらに、ある温度条件満たすことでハロゲンサイクルが安定して行われ、安定してハロゲンサイクルが行われていれば蒸発したタングステンは電極の先端に付着し、電極先端の突起を成長させる作用もある。

ところが、特許文献１のような電流波形を用いた場合、確かに電極上に放電アークの起点となり得るような突起が成長されることは確認されているが、その成長に伴う弊害も確認されている。
第１の弊害は突起の過度の成長の問題である。突起が成長すると電極間距離が減少してランプ電圧が下がる。そして、突起が過度に成長するとランプ電圧がさらに下がり、定格ランプ電流を投入してもランプ電力が確保できなくなる場合がある。この場合、ランプ温度が下がり、その結果突起がさらに成長してランプ電力もさらに下がるという悪循環に陥り、最終的に照度不足や電極間ショート等のランプの不具合をもたらすおそれがある。

この第１の弊害に対して、突起を溶解する技術として、交流ランプ電流のデューティ比や電流値を正電流／負電流間で偏らせるものが開示されている（特許文献２及び３）。具体的には、特許文献２には、交流用高圧放電灯の製造工程において、交流ランプ電流のデューティ比を正負で偏らせて点灯させることにより、長すぎる突起を溶解して電極間距離（ギャップ長）を拡げる調整方法が開示されている。特許文献３には、高圧放電灯の点灯中にランプ電力又はランプ電圧等を検出して所定値以下になった場合、突起が過度に成長したものとしてランプ電流のデューティ比又はランプ電流値を正負で偏らせて電極間距離（ギャップ長）を回復する方法が開示されている。

また、突起の長さを適切な範囲に保つための構成も開示されている（例えば、特許文献４）。同文献では、矩形波にパルスを重畳した電流を印加して突起を成長させ、その後突起が成長し過ぎた場合に、アーク長の減少によるランプ電圧の低下が検出され、パルスの重畳が停止される。これにより、突起成長によりランプ電圧が過度に低下して定格ランプ電流を投入しても所定の照度が得られなくなることが回避される。そして、突起が消耗してランプ電圧が所定値に回復した場合、再びパルスを重畳する制御が行われる（なお、同引例においては、突起の成長／溶解のメカニズムに対する認識が他の特許文献や本発明とは異なるが、成長／溶解を繰り返すという発想をもって先行技術文献としている）。

第２の弊害は複数の突起発生の問題である。突起の長さが適度に維持されたとしても、その後点灯を続けると図２７Ｂに示すようにその突起の周囲に他の突起も形成され、上述した複数の突起に起因するフリッカの問題が解消されない場合がある。
従って、電極上に突起を成長させた後に、それを維持しようとするのではなく、あえてその突起を溶解して電極全体を修復してから再び突起を成長させることを繰り返すのが望ましい。

この第２の弊害に対して、突起の成長及び溶解（修復）を繰り返すための電極表面補修期間を設けることが開示されている（例えば、特許文献５）。これによると、ランプ点灯中の所定の時期に、電極表面補修期間としてランプ電流が定格電流以上になる期間又は点灯周波数が５Ｈｚ以下となる期間を設けることが開示されている。この補修期間の作用により電極表面が一様に加熱・溶解され、問題となる複数の突起がなくなるというものである。

なお、特許文献４及び５をそれぞれ第１及び第２の弊害を防止するものとして説明したが、両文献の手法は基本的には類似し、概略としては以下のような作用が予想される。
図３０は両文献におけるランプ電極先端の状態の変化を模擬的に表したものである。図３０において、最初に状態（ａ）のような突起があり、突起成長のためのモードが適用されるものとする。そして、状態（ｂ）のように突起が成長し過ぎると、次に突起溶解のためのモードが適用される。その後、突起が溶解されて状態（ｃ）を経て状態（ｄ）のようになる。再び突起成長のためのモードが適用されて状態（ｅ）となり、上記が繰り返される。

特表平１０−５０１９１９号公報 特許第３８４７１５３号 特開２００３−２６４０９４号公報 特開２００４−１５８２７３号公報 特許第３８４００５４号

特許文献２及び３の方法によると、例えば、ランプ電流の正負についてデューティ比や電流値（即ち、正負ランプ電流の実効電流値）を偏らせることにより、その偏りの極性を問わず、成長し過ぎた突起を溶解できるとしている。即ち、例えば、第１又は第２の電極の突起のどちらが成長した状態であるかにかかわらず、第１の電極から第２の電極への電流を増大させると（又はその逆を行うと）、電極間（ギャップ長）距離を拡げられるとしている。

しかし、現実には、例えば第１の電極から第２の電極への電流を増大させ（即ち、第１の電極陽極時に電流を増大させ）、第２の電極から第１の電極への電流を減少させれば（即ち、第１の電極陰極時に電流を減少させれば）、第１の電極の突起は溶解するが第２の電極の突起は溶解しない。なぜなら、上記の場合、第１の電極陽極時には第１の電極の突起が溶解され、第２の電極の突起が成長する傾向が強まり、第１の電極陰極時に電流を減少させるとその逆の傾向（第１の電極の突起が成長し、第２の電極の突起が溶解される傾向）が弱まり、結果として第１の電極の突起がより溶解され、第２の電極の突起がより成長することになるからである。
従って、本来は、成長し過ぎた突起を持つ電極が陽極となる期間の電流を増大させ、突起が成長していない側の電極が陽極となる期間の電流を減少させる必要があるが、その極性を逆にしてしまうと、成長し過ぎた突起をより成長させ、突起の成長していない側の電極を消耗させてしまう結果となってしまう。

従って、２つの電極のうち成長した方の突起だけを特定して溶解する必要があるが、どちらの電極の突起が成長したかは、少なくとも電気的に、即ち、点灯回路側で検出することはできない。従って、増大させる電流の極性を決定するには、点灯前の目視等により判断することになるが、通常の使用中にはその判断・制御を行うことができない。

特許文献４及び５については、図３０の状態（ｂ）において、双方の電極からの突起の成長を適当な長さの時に瞬時に止めるのは現実には難しい。なぜなら、第１に、ランプ電圧の検出精度を上げるためにサンプリング期間を長くすることによって制御（応答）の遅れが生じてしまうからである。当然に、サンプリング期間を短くすれば応答は速くなるが検出精度が低くなり、制御の誤動作等を生じる結果となる。また第２に、装置側の制御に対して突起の挙動の応答が即時に追従しないからである。即ち、突起が双方の電極から成長してくる状況において、突起の成長を止めたい瞬間にランプ電流値を定格値まで増大させても成長がすぐには止まらない場合がある（オーバーシュート的な状態となる場合がある）。その結果として、上述した突起の過度の成長による弊害を適切に防止することができないことが問題となる。

従って、フリッカ防止のための突起について、突起の過度の成長による問題及び複数の突起による問題を解決するための確実かつ簡素な対策が要求されている。
また、後述するように、選択された点灯周波数やランプのライフに影響を受けないような長時間的に有効な対策が要求される。

また一般に、点灯開始から安定点灯に到達するまでの数分間（以下、「立ち上り期間」という）とその後の安定点灯中とではランプの点灯状態が異なる。通常は、点灯開始直後はランプ電圧が１０数Ｖ程度しかなく、立ち上り期間においてランプ電圧が上昇していき、その後安定点灯（例えば、ランプ電圧７０Ｖ等）に到達する。
そして、標準的な点灯装置では、立ち上り期間では定格ランプ電流による点灯（定電流制御）を行い、安定点灯時ではランプ電力を定格値付近に保つ点灯（定電力制御）を行う。即ち、ランプ電流は立ち上り期間では最大定格値付近に維持され、安定点灯時ではそれ以下となる（ランプ電圧が極端に低くない場合を除く）。

従って、ランプ電流が大きい立ち上り期間とランプ電流がそれよりも小さい安定点灯時では、同じランプ電流波形を印加してもその作用は異なるものとなり、これを考慮して点灯装置を設計する必要がある。

またさらに、発明者らは、ランプの温度分布（より厳密には電極間の温度差）によっても突起の成長／溶解の挙動が影響を受けることを認識した。即ち、ランプには通常リフレクタが装着されるが、その高温側となるネック側の電極（図２６における左側の電極）と低温側となる開口側の電極（図２６における右側の電極）について、ネック側電極は開口側電極よりも突起の溶解が速く、開口側電極はネック側電極よりも突起の成長が速いことが分かってきた。この傾向は高圧放電灯点灯装置及びランプをプロジェクタに使用した場合に、空冷ファンの冷却作用が加わるとさらに顕著に現れる。
ここで、突起の成長には限度があるものの、突起の溶解は電極本体の消耗へと発展してしまうことが確認された。従って、両電極間に電気的又は電子的に同じ作用を施すとネック側電極の消耗が大きくなってしまうが、これに対策をうつことによりランプ寿命が改善されることが期待できる。従って、上記の問題と併せて、この電極間温度差にも対応した点灯方法を開発する必要がある。

従って、フリッカ防止のための突起について、電極間温度差に起因する問題を解決するための対策が要求されている。

課題を解決するための一参考例は、第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段を備え、交流電力供給手段によって供給される矩形波交流電流の１変調期間Ｔ０が、第１の電極の先端に形成された突起を溶解させるとともに第２の電極の先端に形成された突起を成長させるための第１の非対称電流期間Ｔ１、正負対称の矩形波が通電される対称電流期間Ｔｓ、及び第１の突起を成長させるとともに第２の突起を溶解させるための第２の非対称電流期間Ｔ２からなる高圧放電灯点灯装置である。

ここで、第１の電極から第２の電極に向かう電流を正電流、その逆を負電流とした場合に、第１の非対称電流期間Ｔ１においては正電流のデューティが負電流のデューティよりも大きく、対称電流期間Ｔｓにおいては正電流と負電流のデューティが等しく、第２の非対称電流期間Ｔ２においては負電流のデューティが正電流のデューティよりも大きいことを特徴とする。
また、交流電力供給手段が、高圧放電灯のランプパラメータを検出する検出回路、及びランプパラメータに応じて期間Ｔｓにおける周波数を制御するモード制御回路を備えてもよい。
さらに、検出回路がランプパラメータとしてランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路からなり、モード制御回路が、ランプ電圧が所定値Ｖ１以下になるまでは通常モードを適用し、ランプ電圧が所定値Ｖ１以下になった後所定値Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）に戻るまでは電圧低下対策モードを適用し、ランプ電圧が所定値Ｖ２以上に戻った後は通常モードを適用するよう構成され、電圧低下対策モードにおける対称電流期間Ｔｓの周波数が、通常モードにおける対称電流期間Ｔｓの周波数よりも高いことを特徴とする。

また、交流電力供給手段が、高圧放電灯のランプパラメータを検出する検出回路、及び、ランプパラメータに応じて期間Ｔ０に含まれる総サイクル数に対する期間Ｔｓに含まれるサイクル数の割合を制御するモード制御回路を備えてもよい。
さらに、検出回路がランプパラメータとしてランプ電圧を検出するランプ電圧検出回路からなり、モード制御回路が、ランプ電圧が所定値Ｖ１以下になるまでは通常モードを適用し、ランプ電圧が所定値Ｖ１以下になった後所定値Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）に戻るまでは電圧低下対策モードを適用し、ランプ電圧が所定値Ｖ２以上になった後は通常モードを適用するよう構成され、電圧低下対策モードにおける期間Ｔ０に含まれるサイクル数に対する対称電流期間Ｔｓのサイクル数の割合が、通常モードにおける期間Ｔ０に含まれるサイクル数に対する対称電流期間Ｔｓに含まれるサイクル数の割合よりも大きいことを特徴とする。

課題を解決するための一参考例は、第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段を備え、
前記第１の電極から前記第２の電極に向かう電流を正電流、その逆を負電流とした場合に、前記交流電力供給手段によって供給される矩形波交流電流の１変調期間Ｔ０が、正電流側の半周期の実効値が負電流側の半周期の実効値よりも大きい第１の非対称電流期間Ｔ１、及び負電流側の半周期の実効値が正電流側の半周期の実効値よりも大きい第２の非対称電流期間Ｔ２からなる高圧放電灯点灯装置である。

課題を解決するための一参考例は、第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段、高圧放電灯の点灯に関するランプパラメータを検出する検出手段、及び交流電力供給手段の出力状態を切り換える切換手段を備えた高圧放電灯点灯装置であって、切換手段が、点灯開始後からランプパラメータが所定の条件を満たすまでは出力状態を第１の出力状態に維持し、ランプパラメータが所定の条件を満たした後に第１の出力状態を第２の出力状態に切換えるよう構成され、少なくとも第２の出力状態における矩形波交流電流が、第１の電極の先端に形成された突起を溶解させるとともに第２の電極の先端に形成された突起を成長させるための第１の非対称電流期間Ｔ１、及び第１の突起を成長させるとともに第２の突起を溶解させるための第２の非対称電流期間Ｔ２からなり、第１及び第２の非対称電流期間Ｔ１及びＴ２が所定の周期で繰り返される非対称矩形波電流であり、第１の出力状態における矩形波交流電流の波形が、第２の出力状態における矩形波交流電流の波形よりも非対称性が小さくなるようにした。

ここで、交流電力供給手段が、矩形波交流電流の電流値を決定する直流出力手段、及び矩形波交流電流の極性反転を制御する交流変換手段からなり、第１の電極から第２の電極に向かう電流を正電流、その逆を負電流とした場合、第２の出力状態において、第１の非対称電流期間Ｔ１では正電流の積分値（Ｘ^＋）が負電流の積分値（Ｘ⁻）よりも大きく、第２の非対称電流期間Ｔ２では負電流の積分値（Ｘ⁻）が正電流の積分値（Ｘ^＋）よりも大きくなるように、直流出力手段及び交流変換手段によって矩形波交流電流が形成され、第１の出力状態におけるＸ^＋とＸ⁻の差が、第２の出力状態におけるＸ^＋とＸ⁻の差よりも小さくなるようにした。

また、交流変換手段がさらに、正電流と負電流のデューティ比を調整する制御手段を備え、第２の出力状態において、第１の非対称電流期間Ｔ１では正電流のデューティ（Ｄ^＋）が負電流のデューティ（Ｄ⁻）よりも大きく、第２の非対称電流期間Ｔ２では負電流のデューティ（Ｄ⁻）が正電流のデューティ（Ｄ^＋）よりも大きくなるように制御手段が構成され、第１の出力状態におけるＤ^＋とＤ⁻の差が、第２の出力状態におけるＤ^＋とＤ⁻の差よりも小さくなるようにした。
また、交流電力供給手段が、矩形波交流電流の極性反転を制御する交流変換手段からなり、第１及び第２の非対称電流期間Ｔ１及びＴ２が、正負対称の矩形波が通電される対称電流期間Ｔｓを挟んで間欠的に所定の周期で繰り返される非対称矩形波電流であり、第１の出力状態における前記期間Ｔ１及びＴ２に含まれるサイクル数に対する対称電流期間Ｔｓのサイクル数の割合が、第２の出力状態における期間Ｔ１及びＴ２に含まれるサイクル数に対する対称電流期間Ｔｓのサイクル数の割合よりも小さくなるように交流変換手段を構成してもよい。

さらに、第１の出力状態における矩形波交流電流を正負対称波形とした。
また、第１の出力状態における矩形波交流電流の周波数を５０Ｈｚ〜１kＨｚとなるようにした。

課題を解決するための一参考例は、第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段、高圧放電灯の点灯に関するランプパラメータを検出する検出手段、及び交流電力供給手段の出力状態を切り換える切換手段を備えた高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯の点灯方法であって、（Ａ）点灯開始後からランプパラメータが所定の条件を満たすまでは出力状態を第１の出力状態に維持するステップ、及び（Ｂ）ランプパラメータが所定の条件を満たした後に切換手段によって第１の出力状態を第２の出力状態に切換えるステップからなり、第２の出力状態における矩形波交流電流が、第１の電極の先端に形成された突起を溶解させるとともに第２の電極の先端に形成された突起を成長させるための第１の非対称電流期間Ｔ１、及び第１の突起を成長させるとともに第２の突起を溶解させるための第２の非対称電流期間Ｔ２からなり、第１及び第２の非対称電流期間Ｔ１及びＴ２が連続的又は間欠的に所定の周期で繰り返される非対称矩形波電流であり、第１の出力状態における矩形波交流電流が、第２の出力状態の矩形波交流電流よりも非対称性を小さくしたものである点灯方法である。

本発明の第１の側面は、第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段を備え、第１の電極から第２の電極に向かう電流を正電流、その逆を負電流とした場合に、電流波形を正負対称としたならば第１の電極が前記第２の電極よりも高温になる高圧放電灯点灯装置において、交流電力供給手段が、矩形波交流電流の電流値を決定する直流出力手段、及び矩形波交流電流の極性反転を制御する交流変換手段からなり、第１の非対称電流期間Ｔ１では正電流の電流時間積が負電流の電流時間積よりも大きく、第２の非対称電流期間Ｔ２では負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きく、第１の非対称電流期間Ｔ１及び第２の非対称電流期間Ｔ２が所定の周期で繰り返され、所定の周期の１周期において、正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなるように、直流出力手段及び交流変換手段によって矩形波交流電流が形成される高圧放電灯点灯装置である。

ここで、第１の電極がリフレクタのネック側に、第２の電極がリフレクタの開口側に配置されるようにした。
また、矩形波交流電流がさらに、正負対称矩形波の対称電流期間Ｔｓを第１の非対称電流期間Ｔ１と第２の非対称電流期間Ｔ２の間に含む構成とした。
また、交流変換手段が正電流と負電流のデューティ比を調整する制御手段を備え、第１の非対称電流期間Ｔ１では正電流のデューティが負電流のデューティよりも大きく、第２の非対称電流期間Ｔ２では負電流のデューティが正電流のデューティよりも大きく、所定の周期の１周期において正電流の平均デューティが負電流の平均デューティよりも小さくなるように制御手段が構成された。
また、第１の非対称電流期間Ｔ１における正電流と負電流のデューティ差が第２の非対称電流期間Ｔ２における負電流と正電流のデューティ差と等しく、第１の期間Ｔ１が第２の期間Ｔ２よりも短くなるようにした。

本発明の第２の側面は、上記第１の側面の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯、リフレクタ、並びに高圧放電灯点灯装置及びリフレクタを内包する筐体を備えたプロジェクタである。

本発明Ｉの第１の実施例によるランプ電流波形を示す図である。 ランプ電流波形を説明する図である。 本発明Ｉを説明する図である。 本発明Ｉの第２の実施例によるランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｉの第３の実施例によるランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｉの第４の実施例によるランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｉを説明するフローチャートである。 本発明Ｉを説明するフローチャートである。 本発明IIを説明する図である。 本発明IIのランプ電流波形を示す図ある。 本発明II、本発明IIIの回路構成図である。 本発明IIを説明するフローチャートである。 本発明IIIの実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明IIIの実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明IIIを説明するフローチャートである。 本発明IIIを説明するタイミングチャートである。 本発明IVの第５の実施例を示す図である。 本発明IVの第５の実施例を示す図である。 本発明IVを説明するフローチャートである。 本発明Ｖの第１の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第２の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第３の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第３の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第４の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第５の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第６の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第６の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第６の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの第６の実施例のランプ電流波形を示す図である。 本発明Ｖの点灯方法のフローチャートである。 本発明Ｖの点灯方法のフローチャートである。 副反射鏡を説明する図である。 本発明の光源装置の図である。 高圧放電灯の電極の変化を示す図である。 高圧放電灯の電極の変化を示す図である。 高圧放電灯の電極の変化を示す図である。 一般的な高圧放電灯点灯装置の回路構成図である。 一般的な高圧放電灯点灯装置のランプ電流波形を示す図ある。 従来の高圧放電灯の電極の変化を示す図である。

＜＜発明Ｉ．基本実施形態＞＞
本発明における点灯装置の回路構成および基本的な動作は図２８に示した従来例の回路と同じであるため説明を省略する。

実施例１．
図１Ａは発明Ｉにおける高圧放電灯のランプ電流波形である。図１Ａに示すように、ランプ電流は周波数がｆ１で一定の矩形波交流電流であるが、変調周期Ｔ０の変調矩形波電流となっている。変調周期Ｔ０は非対称電流期間Ｔ１及びＴ２を含み、期間Ｔ１と期間Ｔ２を通じて極性反転の周波数はｆ１で一定であるが、１サイクル内の電流極性切換りタイミング（デューティ比）が期間Ｔ１と期間Ｔ２では異なっている。即ち、期間Ｔ１では正側のデューティが負側のデューティよりも大きく、期間Ｔ２ではその逆となっている。なお、デューティ比はブリッジ制御回路７５によって制御される。

図１Ｂは図１Ａの期間Ｔ１における突起の成長及び溶解を説明する図である。なお、説明においては、電極Ａから電極Ｂに向かう電流を正電流としている。上述したように、陽極側ではタングステンが蒸発されて突起が溶解し、陰極側ではタングステンが引き寄せられて突起が成長する。従って、図１Ｂのように、電極Ａ陽極時に電流を増大させると、電極Ａの突起が溶解し、かつ、電極Ｂの突起が成長する傾向が強まり、電極Ａ陰極時に電流を減少させると、その逆の傾向（電極Ａの突起が成長し、かつ、電極Ｂの突起が溶解する傾向）が弱まる。従って、期間Ｔ１においては、電極Ａの突起が溶解するとともに電極Ｂの突起が成長し、その逆の傾向を持つ期間Ｔ２においては、電極Ａの突起が成長するとともに電極Ｂの突起が溶解する。

繰り返し周期Ｔ０における平均デューティ比は５０％対５０％であることが望ましい。これにより、電極Ａ及びＢにおける突起が均等に成長及び溶解されるからである。
また、期間Ｔ１においては正電流のデューティを８０％程度以下とするのが望ましい。同じく、期間Ｔ２においても負電流のデューティを８０％程度以下とするのが望ましい。過度にデューティを大きくすると点灯状態が直流点灯に近くなり、交流点灯用のランプとしての特性上好ましくないからである。

また、周期Ｔ０について、発明者らの実験によると、Ｔ０＝０．６〜０．７ｓ程度で効果があることが確認された。しかし、Ｔ０の値は対象とするランプの特性によって適宜設定することが好ましい。例えば、成長／溶解し難いランプであればＴ０を長くする必要があり、成長／溶解し易いランプであればＴ０を短くする必要がある。また、もともとの電極間距離の設定によってもＴ０の値は異なる。電極間距離が短ければ短いほどＴ０を短くして成長／溶解の繰り返しを頻繁にする必要がある。従って、Ｔ０は、態様に応じて数百ｍｓから数分の間で設定されればよい。

ここで、従来技術においては図３０のように状態（ｂ）電極間距離（即ち、アーク長）が過度に減少してしまうのに対し、本発明では図２のように、状態（ａ）から（ｅ）にかけて電極間距離がほぼ一定に維持されている。従って、図３０の状態（ｂ）のように電極間距離が大幅に減少した状態を考慮し、図３０の状態（ｄ）とライフ末期とを区別してランプ電圧を略一定に保つような対処ができる。

図２は上記実施例におけるランプ電極先端の状態の変化を表したものである。最初に状態（ａ）のような突起があるとして、正電流のデューティが増大されると、電極は状態（ｂ）となる。次に、負電流のデューティが増大されると、電極は状態（ｃ）を経て状態（ｄ）となる。再び正電流のデューティが増大されると、電極は状態（ｅ）となる（状態（ａ）に戻る）。もちろん、図２は本発明の原理を誇張して図示したものであり、現実には視認できるほどの突起の成長／溶解があるとは限らない。

ここで、図３０の従来技術においては、状態（ａ）から（ｅ）にかけて電極間距離（即ち、アーク長）が大きく変動するのに対し、本発明の図２においては、状態（ａ）から（ｅ）にかけて電極間距離がほぼ一定に維持されている。従って、図３０の状態（ｂ）のように電極間距離が大幅に減少した状態を考慮する必要もないし、図３０の状態（ｄ）とライフ末期とを区別して対処する必要もない。なお、点灯周波数が５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの範囲で正／負電流のデューティを５０％で点灯した場合、突起の成長及び溶解があったとしてもそれは比較的に遅いものである。従って、デューティ比の偏り（即ち、実効値の偏り）の変化が突起の成長及び溶解の支配的要因となる。

上述したように、本実施例によると、一対の電極の突起が交互かつ同時に成長／溶解される。従って、仮に一方の突起の成長が過度に進んだとしても、他方の突起が溶解されているので、従来例におけるような突起の過度の成長による問題は起こらない。また、ランプ電圧は従来例と比べて狭い変動範囲内にある（仮に、ライフによる電極の磨耗がなければランプ電圧は原理的には一定である）ので、定格ランプ電流を投入すれば定格ランプ電力が確保される。また、突起の成長／溶解の制御のためのランプ電圧検出を行う必要はないので、簡素かつ安定な制御が得られる（もちろん、ライフ末期検出などの別の目的にはランプ電圧検出は必要な場合がある）。

実施例２．
図３に発明Ｉの他の実施例の波形図を示す。図３においては、２つの異なるデューティ比の非対称電流期間（Ｔ１、Ｔ２）の間にデューティ比が５０％の対称電流期間（Ｔｓ）が挿入されている。この場合においても図１の電流波形と同様の効果が得られる。
なお、本実施例は成長と溶解の効果を得つつも、電極の特性に応じて成長と溶解の程度を小さくしたい場合に有用である。

正負対称期間（Ｔｓ）の技術的意義について、ライフテスト試験の結果等から以下のことが言える。
（１）正負対称期間（Ｔｓ）がないとすると、電極の動作温度が高い（負荷が大きい）状態か、低い状態の２種類のみとなってしまうが、Ｔｓが存在することで電極動作温度が高い状態、中間の状態（Ｔｓ）、低い状態の３種類の状態が存在することになり、電極が高い温度での動作時間比率を下げることが可能となる。これにより、電極への負荷を軽減できる。
（２）このＴｓを設けることで、デューティ非対称波形によってランプ（発光管）に生じる温度勾配を緩やかにし、熱歪によるランプの破裂確率を低減することができる。
（３）通常の矩形波点灯によるランプ電圧制御（即ち、点灯周波数を制御してランプ電圧を調整する等）の方法を、デューティ変調点灯にも導入することができる。例えば、正負対称期間Ｔｓの周波数、サイクル数を制御することで、上記のランプ電圧制御が可能となる。これについては、発明IIで詳しく説明する。

実施例３．
図４は発明Ｉの他の実施例による矩形波変調電流の波形図を示す。図４においては、デューティ比が時間と共に連続的に増大／減少させられている。この場合においても図１の電流波形と同様の効果が得られる。
なお、本実施例はランプ電流波形の急激な変調を伴わないので、制御の切換えが視認されることはなく、また、切り替えに起因する不要なノイズが発生することもないという利点がある。

実施例４．
図５は発明Ｉの他の実施例による矩形波変調電流の波形図を示す。本実施例では、図５（ａ）に示すように、ブリッジ制御回路７５によってランプ電流波形がデューティ比５０％一定で制御される一方、ＰＷＭ制御回路７４によってランプ電流の半周期の実効値が増加／減少させられている。この場合においても図１の電流波形と同様の効果が得られる。

なお、本実施例は、ブリッジ制御回路７５においてデューティ制御を行う必要がないのでブリッジドライバＩＣに安価なものを使用することができるが、降圧チョッパ回路２０の電流容量を大きくする必要がある。
また、デューティ比を変化させる実施例とは異なり、図５（ｂ）に示すように、ランプ電流の絶対値の変化が光出力として表れることになる。従って、その光出力の変化が視認されないように、点灯周波数を比較的高くする必要がある（例えば１００Ｈｚ以上、より好ましくは２００Ｈｚ以上）。

図６Ａは発明Ｉの点灯方法を示すフローチャートである。同フローチャートはランプ放電開始の始動動作を経て安定点灯状態に達した後の動作を示すものである。
ステップＳ１００において、安定点灯の初期動作が行われ、このステップの終了時に電極先端の状態は図２の（ｄ）の状態にあるものとする。
ステップＳ１１０において、電極Ａの突起を溶解させるとともに電極Ｂの突起を成長させるための非対称電流が供給される（期間Ｔ１）。具体的には、正電流＞負電流となるように電流波形が形成される。
ステップＳ１２０において、電極Ａの突起を成長させるとともに電極Ｂの突起を溶解させるための非対称電流が供給される（期間Ｔ２）。具体的には、正電流＜負電流となるように電流波形が形成される。
なお、ここでいう非対称電流は図１、図３及び図５の電流波形のいずれかに相当する。図４の電流波形については、正電流が負電流よりも大きい期間がステップＳ１１０に相当し、正電流が負電流よりも小さい期間がステップＳ１２０に相当する。

そして、ステップＳ１１０とＳ１２０が周期Ｔ０で繰り返される。ここで、１回のループにおける正電流の実効値（積分値）と負電流の実効値（積分値）とが等しくなるようにする。

また、図６Ｂに示すように、図３の電流波形に対応して、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０の後に、対称の（即ち、正電流＝負電流の）矩形波電流を供給するステップＳ１１５及びＳ１２５をそれぞれ挿入してもよい（期間Ｔ３）。そして、ステップＳ１１０からＳ１２５が周期Ｔ０で繰り返される。ここでも、ループ１週における正電流の実効値（積分値）と負電流の実効値（積分値）が等しくなるようにする。

上記より、一対の電極の突起を交互かつ同時に成長／溶解するようにしたので、フリッカを防止しつつも、突起の過度の成長による照度不足等の問題を解消できる。

なお、上記実施例は発明Ｉの最も好適な例として示したものであるが、それに関連して以下を注記しておく。
（１）直流出力手段として示した降圧チョッパ回路２０は他の周知の回路方式（例えば、フライバック型等）であってもよい。同様に、交流変換手段として示したフルブリッジ回路３０も他の周知の回路方式（例えば、プッシュプル型等）であってもよい。
（２）上記各実施例における非対称矩形波電流は図１、３、４及び５の波形を適宜組み合せた複合的なものであってもよい。即ち、正電流の実効値と負電流の実効値を周期的に偏らせた非対称波形としつつも、変調１周期における両者の実効値がほぼ等しくなるようにすればよい。

＜＜発明II．対称電流期間Ｔｓの制御＞＞
ここでハロゲンサイクルについて簡単に説明しておく。ハロゲンサイクルはある温度条件を満たすことで安定して行われることが知られているが、温度条件はランプ電流波形や点灯周波数、ランプ空冷方法で変えることができる。また、温度条件を急激に変化させるとハロゲンサイクルが活性化し突起が一時成長したり溶解したりすることが実験でわかっている。例えば、温度が高くなるような波形または周波数で点灯させた電極を、温度が低くなる波形または周波数に切り替えた場合、温度変化率にもよるが突起は一時成長し、その逆は一時溶解する。

これに基づき、図７においてランプ電極先端の状態の変化を再度詳細に説明すると、最初に状態（ａ）のような突起があるとして、正電流のデューティが増大されると、電極は状態（ｂ）となる。次に対称矩形波電流、すなわちデューティが正負対称の時は、非対称波形時に温度が高かったＡ側の電極は温度が低くなることで一時成長、また温度が低かったＢ側の電極は温度が高くなることで一時溶解する（図７（ｃ））。しかし、安定したハロゲンサイクルの温度条件を満たさない対称波形でランプを点灯させていると、ハロゲンサイクルのバランスが崩れ両突起はともに溶解し、電極は状態（ｄ）となる。そして次に負電流のデューティが増大されると、電極は状態（ｅ）となる。再び正電流のデューティが増大されると、電極は状態（ｆ）となる（状態（ａ）に戻る）。もちろん、図７は本発明の原理を誇張して図示したものであり、現実には視認できるほどの突起の成長／溶解があるとは限らない。

ところで上記発明Ｉにおいては、突起の溶解と成長が同程度の速さで進行するものとして基本的な概念を説明した。しかし、実際には、溶解と成長とを全く同じ速さで進行させることは難しく、それらの速さには若干の差がある。その結果として短時間的にはランプ電圧をある範囲に維持できるものの、長時間的には、速さの差の影響が徐々に累積し、ランプ電圧を所定の範囲に維持できない場合がある。

発明者らの実験によると、対称矩形波電流部分の周波数を高くする、または周期数を増やすとハロゲンサイクルのバランスが崩れて溶解の進行が成長の進行を若干上回ることが確認された。ここで、長時間的には、突起の溶解の進行が成長の進行を上回れば電極間距離は増大してランプ電圧が上昇し、成長の進行が溶解の進行を上回れば電極間距離は減少してランプ電圧が低下することになる。そして、この傾向はランプ電流波形の非対称性だけでなく、選択する点灯周波数・周期、ライフの進行度などによっても影響を受けることが確認されている。

より具体的には、期間Ｔ１、Ｔｓ、Ｔ２を同じ周波数ｆ１で点灯する場合、期間Ｔ１及びＴｓでは期間Ｔ２よりも電極間距離の短縮傾向（長期的な成長傾向）が若干強いことが確認されている。即ち、ｆ１が比較的低い周波数（ｆＬ）の場合には、期間Ｔ１及びＴｓでも期間Ｔ２でも少しずつ長期的成長が進むが、その寄与度は期間Ｔ１及びＴｓの方が期間Ｔ２よりも若干大きい。また、ｆ１が比較的高い周波数（ｆＨ）の場合には、期間Ｔ１及びＴｓでも期間Ｔ２でも少しずつ長期的溶解が進むが、その寄与度は期間Ｔ２の方が期間Ｔ１及びＴｓよりも若干大きい。そして、ｆ１がその中間的な周波数（ｆＭ）の場合、期間Ｔ１及びＴｓではわずかに長期的成長が進み、期間Ｔ２ではわずかに長期的溶解が進むことになる。

発明IIは、上記の傾向を勘案し、ランプパラメータ（ランプ電圧、点灯時間等）を検出した上でランプ電流波形の正負対称波形の周波数、または周期数を制御し、選択した点灯周波数やライフにかかわらず長時間的に電極間距離を適正に保つものである。

概略として、検出されたランプパラメータに応じて、（Ａ）期間Ｔｓの周波数を制御し、又は（Ｂ）期間Ｔ０に含まれる全サイクル数に対する期間Ｔｓに含まれるサイクル数の割合を制御するものである。
なお、ここでいう「又は」とは（Ａ）のみを行なう場合、（Ｂ）のみを行なう場合、及び（Ａ）と（Ｂ）の両方を同時に行なう場合を意味している。
また、（Ｂ）の態様には、（Ｂ１）Ｔ０の期間長を固定として、Ｔｓの期間長を変化させる（同時にＴ１及びＴ２の期間長も変化させる）もの、（Ｂ２）Ｔ０の期間長を可変として、Ｔ１及びＴ２の期間長を固定してＴｓの期間長を変化させるもの、及び（Ｂ３）Ｔ０の期間長を可変として、Ｔｓの期間長を固定してＴ１及びＴ２の期間長を変化させるものが含まれる。

より詳細には、以下の４通りの態様がある。
（１）ｆ１＝ｆＬの場合であって、ランプパラメータが電極間距離の所定量以上の減少を示した場合に、（Ａ）Ｔｓの周波数を比較的高めのｆ２に上昇させてＴｓにおける電極の溶解傾向を強め、電極間距離を回復させる。
（２）ｆ１＝ｆＨの場合であって、ランプパラメータが電極間距離の所定量以上の増加を示した場合に、（Ａ）Ｔｓの周波数を比較的低めのｆ０に降下させてＴｓにおける電極の成長傾向を強め、電極間距離を回復させる。
（３）ｆ１＝ｆＭの場合であって、ランプパラメータが電極間距離の所定量以上の減少を示した場合に、（Ａ）Ｔｓの周波数を比較的高めのｆ２に上昇させてＴｓにおける電極の溶解傾向を強め、又は（Ｂ）Ｔ０に含まれる全サイクル数に対する期間Ｔｓに含まれるサイクル数の割合を増加させてＴ０全体における電極の溶解傾向を強め、電極間距離を回復させる。
（４）ｆ１＝ｆＭの場合であって、ランプパラメータが電極間距離の所定量以上の増加を示した場合、（Ａ）Ｔｓの周波数を比較的低めのｆ０に降下させてＴｓにおける電極の成長傾向を強め、又は（Ｂ）Ｔ０に含まれる全サイクル数に対する期間Ｔｓに含まれるサイクル数の割合を減少させてＴ０全体における電極の成長傾向を強め、電極間距離を回復させる。

以下に示す実施例においては、特に、上記の（１）及び（３）の場合を想定して説明する。なぜなら、上記（１）及び（３）は、一般に使用される５０〜４００Ｈｚ程度の点灯周波数で想定される状況であり、一方、上記（２）の場合はｆ１として一般に使用される周波数よりも高い周波数ｆＨをあえて使用しない限り起こり難い状況であるとともに、上記（２）や（４）の場合のような電極間距離の増加は大きな問題ではないからである（ランプ電流を絞る等すれば電極間距離を回復できる）。もちろん、上記（２）又は（４）の場合についても、以下に示す実施例と同様の考え方を適用することができることは言うまでもない。
なお、以降の説明において「周期数」と「サイクル数」とは同義のものとする。

実施例．
図９は本発明IIの第１の実施例を示す回路図である。図２８と異なる点はブリッジ制御回路７５にモード制御回路７００が付加された点である。モード制御回路７００にはランプ電圧検出回路（抵抗７１及び７２）のＡ点が接続され、ランプ電圧が入力される。モード制御回路７００は検出されるランプ電圧に基づいて出力パラメータであるデューティ比を決定してブリッジ制御回路７５に入力し、そのデューティ比に従ってブリッジ回路３０のスイッチング動作が行われる。

ここで、モード制御回路はランプ電圧に応じて２つの点灯モードを選択できる。一方の点灯モードは通常モードであり、例えば、図８（ａ）のように正／負電流のデューティを期間Ｔ１ではｆ１を１００Ｈｚとし７０％：３０％を１０サイクル（期間Ｔ２ではｆ３を１００Ｈｚとし３０％：７０％を１０サイクル）、期間Ｔｓではｆ２を１００Ｈｚとし５０％：５０％を１０サイクルとするものである。他方の点灯モードはＶＬ低下対策モードであり、例えば、図８（ｂ）のように期間Ｔｓのｆ２を２００Ｈｚとし５０％：５０％を２０サイクルとするものである。上述したように、通常点灯モードよりもＶＬ低下対策モードの方が、対称矩形波電流の周波数が高く周期数が多い。よって通常点灯モードでは突起の成長傾向が溶解傾向よりも若干強く、ＶＬ低下対策モードでは突起の溶解傾向が成長傾向よりも若干強い。

点灯モードの選択について、まず（当初のランプ電圧がＶ１以上にあるという前提の下）通常モードで点灯し、ランプ電圧が下限値Ｖ１に達したらＶＬ低下対策モードによる点灯を行なってランプ電圧を上昇させ、ランプ電圧が上限値Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）に達したら通常モードによる点灯を行なってランプ電圧を下降させるような制御が行われる。
なお、上記実施例では、期間Ｔ０を順に各１個ずつの期間Ｔ１、Ｔｓ及びＴ２で構成したが、期間Ｔ０内の各期間の順序、個数等は適宜選択可能である。

図１０は上述の制御を説明するフローチャートである。
図１０において、まず高圧放電灯点灯装置に電源が投入されると、ステップＳ２００の始動・立ち上がり制御を経てランプ５０の安定点灯が開始される。この電源が投入されてから安定点灯到達前の数分間の始動・立ち上がり制御では一般的な制御を用いればよく、本発明の本質ではないので説明を省略する。

ステップＳ２１０において、デフォルトの設定である通常モードによる点灯が行われる。通常モードの周波数・周期数はランプによって最適なものを適用すればよい。
モード制御回路７００はランプ電圧が下限値Ｖ１になるまでブリッジ制御回路７５に最適となるように設定した周波数かつ周期数で出力させる。ここでは一例としてその値を周波数１００Ｈｚ、周期数１０サイクルとした。なお、下限値Ｖ１は５５Ｖ〜６５Ｖ程度であればよい。

ステップＳ２２０において、ランプ電圧が下限値Ｖ１に達するとステップＳ２３０に移行する。
モード制御回路７００は点灯モードをＶＬ低下対策モードに切替え、ランプ電圧が上限値Ｖ２になるまでブリッジ制御回路７５に突起溶解用の周波数・周期数で出力させる。ここでは一例としてその値を周波数２００Ｈｚ、周期数２０サイクルとした。定調矩形波電流の周波数１００Ｈｚ・サイクル数１０サイクルから周波数２００Ｈｚ・サイクル数２０サイクルへと変更したことにより、ランプ電圧は上昇していく。なお、上限値Ｖ２は６５Ｖ〜７５Ｖ程度であればよい。

ステップＳ２４０において、ランプ電圧が上限値Ｖ２に達するとステップＳ２１０に戻り、モード制御回路７００は点灯モードを溶解モードから成長モードに切替える。以降、点灯中はステップＳ２１０からＳ２４０までが繰り返される。

以上のように、対称矩形波電流部分でランプ電圧を積極的にコントロールすることによって、ランプ電圧を長時間にわたって略一定に保つことができ、ランプ電力を確実に確保することができる。また、各モード間の切替えが周波数または周期数の変更のみであるから、ユーザにはモード切替えは視認されない。また、上記の制御は点灯周波数に影響を受け難い（即ち、影響を吸収し易い）構成であるので点灯周波数の設定に自由度が増す。従って、他の条件により点灯周波数に制約がある場合にも適用が容易である。

また、本発明においては、ランプ電圧が低下傾向にある時（即ち、電極間距離が短縮傾向にある時）でも、その電圧低下速度（即ち、電極間距離短縮速度）は、両電極が同時に成長するような従来例における電圧低下速度（電極間距離短縮速度）よりも格段に遅い。即ち、突起の成長速度をＧ、溶解速度をＭとした場合、電極間距離短縮速度が従来例では２×Ｇであるのに対し、本発明では（Ｇ−Ｍ）となる。従って、（Ｇ−Ｍ）＜＜２Ｇであるから、本発明においては、電極間距離の挙動をコントロールするのが従来例に比べて大幅に容易となる。
これにより、ランプ電圧検出のサンプリング期間を長くして検出精度を上げることができるとともに、装置の制御に対する突起状態の挙動の追従が高くなるので電極間距離短縮のオーバーシュート的な状態は起こらない。その結果として、突起の過度の成長による弊害を適切かつ確実に防止することができる。

設計例．
実験の結果、以下のような高圧放電灯点灯装置を設計すると好適に突起の成長及び溶解をコントロールできることが分かった。なお、使用ランプの定格電力は２００Ｗである。
通常モードの対称矩形波電流部分（Ｔｓ）の周波数を１００Ｈｚ・サイクル数を５サイクル、ＶＬ低下対策モードの対称矩形波電流部分（Ｔｓ）の周波数を２００Ｈｚ・サイクル数を２０サイクルとした。そして、通常モードにおける下限値Ｖ１、ＶＬ低下対策モードにおける上限値Ｖ２をそれぞれ６２Ｖ、６８Ｖとした。
なお、上記は設計の概要を明確にするために代表的な好適な設計例を示したものであり、本発明は上記の数値に限定されるものではない。使用するランプによって適切な数値を設定すればよい。

また、ランプパラメータとしてランプ電圧を検出する例を示したが、ランプパラメータを点灯時間としてもよく、適当なインターバルで通常モードとＶＬ低下対策モードとを切替えるようにしてもよい。なお、この場合の検出回路はタイマとなる（図示せず）。この例は、突起の成長と溶解の挙動がある程度予測できるようなランプ（例えば実験によりそれが実証されたランプ）に対して有効な手法である。そして、ランプ出力の検出を伴わないので誤動作の可能性がないという利点がある。

また、ランプパラメータはランプ電力やランプ電流であってもよい。具体的には、通常モードで点灯した後、定ランプ電流制御時にランプ電力が所定値以下になったことを検出してＶＬ低下対策モードに移行するようにしてもよいし、定ランプ電力制御時にランプ電流が所定値以上になったことを検出してＶＬ低下対策モードに移行してもよい。もっとも、これらの場合は間接的にランプ電圧を検出していることになる。

＜＜発明III．ランプパラメータに基づくランプ電流波形の制御＞＞
発明IIでも述べたように、発明Ｉにおいては、突起の溶解と成長が同程度の速さで進行するものとして本発明の基本的な概念を説明した。しかし、実際には、溶解と成長とを全く同じ速さで進行させることは難しく、それらの速さには若干の差がある。その結果として短時間的にはランプ電圧をある範囲に維持できるものの、長時間的には、速さの差の影響が徐々に累積し、ランプ電圧を所定の範囲に維持できない場合がある。

発明IIでも述べたように、発明者らの実験によると、ランプ電流波形の正負の非対称性を増加させると（例えば正負のデューティ差を大きくすると）溶解の進行が成長の進行を若干上回り、非対称性を低下させると（例えば正負のデューティ差を小さくすると）成長の進行が溶解の進行を若干上回る傾向にあることが確認された。ここで、長時間的には、突起の溶解の進行が成長の進行を上回れば電極間距離は増大してランプ電圧が上昇し、成長の進行が溶解の進行を上回れば電極間距離は減少してランプ電圧が低下することになる。そして、この傾向はランプ電流波形の非対称性だけでなく、選択する点灯周波数やライフの進行度によっても影響を受けることが確認されている。

発明IIIは、上記の傾向を勘案し、ランプパラメータ（ランプ電圧、点灯時間等）を検出した上でランプ電流波形の非対称性の度合いを制御し、選択した点灯周波数やライフにかかわらず長時間的に電極間距離を適正に保つものである。
具体的には、期間Ｔ１での正負電流の電流時間積の差をΔＩｔ１とし、期間Ｔ２での正負電流の電流時間積の差をΔＩｔ２とした場合、検出されたランプパラメータに応じてΔＩｔ１、ΔＩｔ２の少なくとも一方を制御するものである。

実施例．
本発明IIIの実施例を示す回路図は前述した図９と同じである。即ち、図２８と異なる点はブリッジ制御回路７５にモード制御回路７００が付加された点である。モード制御回路７００にはランプ電圧検出回路（抵抗７１及び７２）のＡ点が接続され、ランプ電圧が入力される。モード制御回路７００は検出されるランプ電圧に基づいて出力パラメータであるデューティ比を決定してブリッジ制御回路７５に入力し、そのデューティ比に従ってブリッジ回路３０のスイッチング動作が行われる。

ここで、モード制御回路はランプ電圧に応じて２つの点灯モードを選択できる。一方の点灯モードは通常モードであり、例えば、図１１のように正／負電流のデューティを期間Ｔ１では６０％：４０％（期間Ｔ２では４０％：６０％）とするものである。他方の点灯モードはＶＬ低下対策モードであり、例えば、図１２のように正／負電流のデューティを期間Ｔ１では８０％：２０％（期間Ｔ２では２０％：８０％）とするものである。上述したように、通常点灯モードの非対称性よりもＶＬ低下対策モードの非対称性が大きく、通常点灯モードでは突起の成長傾向が溶解傾向よりも若干強く、ＶＬ低下対策モードでは突起の溶解傾向が成長傾向よりも若干強い。

点灯モードの選択について、まず（当初のランプ電圧がＶ１以上にあるという前提の下）通常モードで点灯し、ランプ電圧が下限値Ｖ１に達したらＶＬ低下対策モードによる点灯を行なってランプ電圧を上昇させ、ランプ電圧が上限値Ｖ２（Ｖ１＜Ｖ２）に達したら通常モードによる点灯を行なってランプ電圧を下降させるような制御が行われる。

図１３は上述の制御を説明するフローチャートであり、図１４は図１３のフローチャートに対応したタイミングチャートである。
図１３において、まず高圧放電灯点灯装置に電源が投入されると、ステップＳ２００の始動・立ち上がり制御を経てランプ５０の安定点灯が開始される（図１４のｔ_０に対応）。この電源が投入されてから安定点灯到達前の数分間の始動・立ち上がり制御では一般的な制御を用いればよく、本発明の本質ではないので説明を省略する。

ステップＳ２１０において、デフォルトの設定である通常モードによる点灯が行われる。通常モードのデューティ比はランプによって最適なものを適用すればよい。
モード制御回路７００はランプ電圧が下限値Ｖ１になるまでブリッジ制御回路７５に最適となるように設定したデューティ比Ｄｓを出力させる。ここでは一例としてその値をデューティ比６０％：４０％とした。なお、下限値Ｖ１は５５Ｖ〜６０Ｖ程度であればよい。

ステップＳ２２０において、ランプ電圧が下限値Ｖ１に達するとステップＳ２３０に移行する。
モード制御回路７００は点灯モードをＶＬ低下対策モードに切替え、ランプ電圧が上限値Ｖ２になるまでブリッジ制御回路７５に突起溶解用のデューティＤｍを出力させる（図１４のｔ_１に対応）。ここでは一例としてその値をデューティ比８０％：２０％とした。デューティ比を６０％：４０％（Ｄｓ）から８０％：２０％（Ｄｍ）へと、正／負電流のデューティ比がより偏った変調矩形波電流に変更したことにより、ランプ電圧は上昇していく。なお、上限値Ｖ２は６５Ｖ〜７５Ｖ程度であればよい。

ステップＳ２４０において、ランプ電圧が上限値Ｖ２に達するとステップＳ２１０に戻り、モード制御回路７００は点灯モードを溶解モードから成長モードに切替える（図１４のｔ_２に対応）。以降、点灯中はステップＳ２１０からＳ２４０までが繰り返される。

以上のように、変調矩形波電流でランプ電圧を積極的にコントロールすることによって、ランプ電圧を長時間にわたって略一定に保つことができ、ランプ電力を確実に確保することができる。また、各モード間の切替えがデューティの変更のみであるから、ユーザにはモード切替えは視認されない。また、上記の制御は点灯周波数に影響を受け難い（即ち、影響を吸収し易い）構成であるので点灯周波数の設定に自由度が増す。従って、他の条件により点灯周波数に制約がある場合にも適用が容易である。

また、本発明においては、ランプ電圧が低下傾向にある時（即ち、電極間距離が短縮傾向にある時）でも、その電圧低下速度（即ち、電極間距離短縮速度）は、両電極が同時に成長するような従来例における電圧低下速度（電極間距離短縮速度）よりも格段に遅い。即ち、突起の成長速度をＧ、溶解速度をＭとした場合、本発明では電極間距離短縮速度が（Ｇ−Ｍ）であるのに対し、従来例では２×Ｇとなる。従って、（Ｇ−Ｍ）＜＜２Ｇであるから、本発明においては、電極間距離の挙動をコントロールするのが従来例に比べて大幅に容易となる。
これにより、ランプ電圧検出のサンプリング期間を長くして検出精度を上げることができるとともに、装置の制御に対する突起状態の挙動の追従が高くなるので電極間距離短縮のオーバーシュート的な状態は起こらない。その結果として、突起の過度の成長による弊害を適切かつ確実に防止することができる。

設計例．
実験の結果、以下のような高圧放電灯点灯装置を設計すると好適に突起の成長及び溶解をコントロールできることが分かった。なお、使用ランプの定格電力は２００Ｗである。
通常モードのデューティ比Ｄｓを６０％：４０％、ＶＬ低下対策モードのデューティ比Ｄｍを８０％：２０％とした。そして、通常モードにおける下限値Ｖ１、ＶＬ低下対策モードにおける上限値Ｖ２をそれぞれ５７Ｖ、７０Ｖとした。
なお、上記は設計の概要を明確にするために代表的な好適な設計例を示したものであり、本発明は上記の数値に限定されるものではない。使用するランプによって適切な数値を設定すればよい。

変形例．
上記実施例では、期間Ｔ１及びＴ２についてΔＩｔ１及びΔＩｔ２を制御する構成としたが、期間Ｔ１のみ又はＴ２のみについてそれぞれΔＩｔ１のみ及びΔＩｔ２のみを制御する構成としてもよい。なお、両電極構造、発光管の構造、光源装置の構造又はそれらの配置の非対称性に応じて、特に両電極間の温度差に応じて、期間Ｔ１の電流波形全体と期間Ｔ２の電流波形全体とが互いに正負非対称となっているもの（例えば、通常モードにおける正負のデューティ比が期間Ｔ１で５５：４５、期間Ｔ２で３５：６５等）にも本発明を適用できる。

また、各モードでの変調矩形波電流は図１、３、４及び５の波形を適宜組み合せた複合的なものであってもよい。
なお、図３においては、期間Ｔ１及びＴ２について上記実施例と同様の制御を行えばよい。また、期間Ｔ１、Ｔ２のデューティ比を変化させずに、期間Ｔｓ（デューティ５０％の期間）が全体に占める割合を制御してもよい。即ち、ＶＬ低下対策モードにおける期間Ｔ３の割合を通常モードにおける割合よりも小さくして、ＶＬ低下対策モードにおける非対称性を通常モードにおける非対称性よりも増すようにすればよい。

図４においては、例えば、ＶＬ低下対策モードにおける最大デューティを通常モードにおける最大デューティよりも大きくすればよい。
また、図５においては、ＶＬ低下対策モードにおけるランプ電流上限値を通常モードにおけるランプ電流上限値よりも大きくすればよい（言い換えると、ＶＬ低下対策モードにおけるランプ電流下限値を通常モードにおけるランプ電流下限値よりも小さくすればよい）。但し、ＶＬ低下対策モードにおけるランプ電流値下限値として放電維持に影響しない程度の電流値を確保する必要がある。

また、ランプパラメータとしてランプ電圧を検出する例を示したが、ランプパラメータを点灯時間としてもよく、適当なインターバルで通常モードとＶＬ低下対策モードとを切替えるようにしてもよい。なお、この場合の検出回路はタイマとなる（図示せず）。この例は、突起の成長と溶解の挙動がある程度予測できるようなランプ（例えば実験によりそれが実証されたランプ）に対して有効な手法である。そして、ランプ出力の検出を伴わないので誤動作の可能性がないという利点がある。

なお、上記実施例は本発明の最も好適な例として示したものであるが、それに関連して以下を注記しておく。
（１）直流出力手段として示した降圧チョッパ回路２０は他の周知の回路方式（例えば、フライバック型等）であってもよい。同様に、交流変換手段として示したフルブリッジ回路３０も他の周知の回路方式（例えば、プッシュプル型等）であってもよい。
（２）上記各実施例における変調矩形波電流は図１、３、４及び５の波形を適宜組み合せた複合的なものであってもよい。即ち、正電流の電流時間積と負電流の電流時間積を周期的に偏らせた変調波形として、その非対称性（偏り）を制御できればよい。
（３）上記変調矩形波電流の非対称性（偏り）を電流時間積の差によって規定したが、電流二乗時間積の差で規定してもよい。

＜＜発明IV．立ち上り時の制御＞＞
ところで、安定点灯時についてのみを考慮するのであれば発明Ｉ〜IIIの設計で十分である。しかし、課題としても述べたように、立ち上り期間における制御を別途設けることが望ましい。発明者らの実験によると、上記の安定点灯時の電流波形を立ち上り期間においても印加すると、両電極の突起が溶解してしまうことが分かっている。
立ち上り期間に突起が溶解してしまっても、長時間点灯させるのであれば安定点灯中に再び突起が成長する場合もあるが、ユーザによっては短時間でＯＮ／ＯＦＦを繰り返す場合もあり、これにより立ち上り期間が点灯時間全体に占める割合が増え、突起が消耗し、ランプが短寿命になってしまうことが予想される。その対策として、以下の実施例では、立ち上り期間は突起の消耗度の小さいランプ電流波形を印加するものである。

実施例１．
図１５は発明IVの実施例を示す回路図である。図２８と異なるのは、検出手段１５及び切換手段１６をさらに備えた点である。なお、説明の便宜上、これらの手段を個別のものとして記載しているが、これらの手段は通常のＰＷＭ制御回路７４等に組み込まれているようなものである。
検出手段１５はランプの点灯に関するランプパラメータを検出する手段である。ランプパラメータとは、ランプ点灯開始からの経過時間、ランプ電圧値、ランプ電圧の時間に対する微分値、ランプ電力等のうちの少なくとも１つを含むものである。なお、それぞれの具体的検出方法は後述するように周知のものを用いればよい。
切換手段１６は検出手段１５からの入力に応じてブリッジ制御回路７５の動作状態、即ち、高圧放電灯点灯装置からランプ５０への出力状態を第１の出力状態から第２の出力状態切換えるための手段である。即ち概略として、図１６に示すように、立ち上り期間は第１の出力状態を維持し、安定点灯時には第２の出力状態とするものである。

ここで、立ち上り期間では突起の消耗度の小さいランプ電流波形を印加する必要があるため、第１の出力状態においては、第２の出力状態よりも正負ランプ電流の非対称性を弱めればよい（即ち、偏りの程度を小さくすればよい）。
具体的には、例えば、発明Ｉの実施例１〜３との関連においては、第１の出力状態のランプ電流の正負間のデューティ差が、第２の出力状態のランプ電流の正負間のデューティ差よりも小さくなるようにすればよい。
また、発明Ｉの実施例４との関連においては、第１の出力状態のランプ電流の正負間の電流波高値の差が、第２の出力状態のランプ電流の正負間の電流波高値の差よりも小さくなるようにすればよい。

さらに、発明IIとの関連において、第１の出力状態における期間Ｔ０に含まれるサイクル数に対する対称電流期間Ｔｓのサイクル数の割合が、第２の出力状態における期間Ｔ０に含まれるサイクル数に対する対称電流期間Ｔｓに含まれるサイクル数の割合よりも大きくなるようにすればよい。

第１の出力状態において、ランプ電流をデューティ５０％の正負対称波形としてもよい（正負のデューティ差＝０）。
また、突起の消耗が激しくないランプであれば、第１の出力状態においても非対称性を弱めつつも（偏りを小さくしつつも）非対称としてもよい。例えば、第１の出力状態においては、正／負ランプ電流のデューティを６０／４０％の波形（正負のデューティ差＝６０−４０＝２０）とし、第２の出力状態においては、正／負ランプ電流のデューティを７０／３０％の波形（正負のデューティ差＝７０−３０＝４０）等としてもよい。

そして、発明者らの実験によると、第１の出力状態における正負のデューティを５０％として、その出力周波数（点灯周波数）を５０Ｈｚ〜１ｋＨｚから選択した周波数とすることにより、立ち上り期間における突起の溶解を防止できることが確認された。
従って、第１の出力状態と第２の出力状態とでデューティ比だけでなく点灯周波数も切換えるようにしてもよい。

検出手段１５と切換手段１６による切換動作は以下の通りである。
例えば、ランプパラメータを点灯開始からの経過時間とする場合、検出手段１５はタイマであればよい。そして、切換手段１６は、経過時間が所定値ｔ１に達するまではブリッジ回路３０の出力を第１の出力状態に維持し、所定値ｔ１に達した後は第１の出力状態から第２の出力状態に切換えればよい。なお、ｔ１はランプの種類にもよるが、１分〜２０分程度とすればよい。

また、ランプパラメータをランプ電圧値とする場合は、検出手段１５は降圧チョッパ回路２０の出力端に接続された分圧回路であればよい（抵抗７１及び７２を用いればよい）。そして、切換手段１６は、ランプ電圧が所定値Ｖ１に達するまではブリッジ回路３０の出力を第１の出力状態に維持し、所定値Ｖ１に達した後は第１の出力状態から第２の出力状態に切換えるようにすればよい。
また、ランプパラメータをランプ電圧の時間に対する微分値とする場合は、検出手段１５は上記の分圧回路に加えて微分値を検出する手段を備えればよい。そして、切換手段１６は、ランプ電圧微分値が所定値ｄＶ１／ｄｔに下がるまではブリッジ回路３０の出力を第１の出力状態に維持し、所定値ｄＶ１／ｄｔまで低減された後は第１の出力状態から第２の出力状態に切換えるようにすればよい。
またさらに、経過時間、ランプ電圧値、ランプ電圧微分値による検出を併用して、それらによる検出結果の論理和又は論理積をとるようにしてもよい。

また、立ち上り期間（低ランプ電圧期間）のための定電流制御から安定点灯時のための定電力制御への切換えと、第１の出力状態から第２の出力状態への切換えを同時に行なってもよい。これによりＰＷＭ制御回路７４等における制御系の構成を簡素化できる。
なお、第２の出力状態において実施例４の制御を用いる場合、切換手段１６はＰＷＭ制御回路７４に、又はブリッジ制御回路７５及びＰＷＭ制御回路７４に接続されるべきである。本発明はこのような各種制御の組み合わせ及び各手段／回路の接続を限定するものではない。

上記の構成により、ランプ点灯開始から消灯まで使用期間全体にわたって電極の突起を適切な状態に制御しながら点灯することができ、フリッカの防止及び適切なランプ電圧の維持を達成できる。

図６Ａは実施例１に対応する本発明の点灯方法を示すフローチャートである。同フローチャートはランプ放電開始の始動動作を経て安定点灯状態に達した後の動作を示すものである。
ステップＳ１００において、安定点灯の初期動作が行われ、このステップの終了時に電極先端の状態は図２の（ｄ）の状態にあるものとする。
ステップＳ１１０において、電極Ａの突起を溶解させるとともに電極Ｂの突起を成長させるための非対称矩形波電流が供給される（期間Ｔ１）。具体的には、正電流＞負電流となるように電流波形が形成される。
ステップＳ１２０において、電極Ａの突起を成長させるとともに電極Ｂの突起を溶解させるための非対称矩形波電流が供給される（期間Ｔ２）。具体的には、正電流＜負電流となるように電流波形が形成される。
なお、ここでいう非対称矩形波電流は図１、図３及び図５の電流波形のいずれかに相当する。図４の電流波形については、正電流が負電流よりも大きい期間がステップＳ１１０に相当し、正電流が負電流よりも小さい期間がステップＳ１２０に相当する。

そして、ステップＳ１１０とＳ１２０が周期Ｔ０で繰り返される。ここで、１回のループにおける正電流の積分値の合計と負電流の積分値の合計とが等しくなるようにする。

また、図６Ｂに示すように、図３の電流波形に対応して、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０の後に、対称の（即ち、正電流＝負電流の）矩形波電流を供給するステップＳ１１５及びＳ１２５をそれぞれ挿入してもよい（期間Ｔ３）。そして、ステップＳ１１０からＳ１２５が周期Ｔ０で繰り返される。ここでも、ループ１週における正電流の積分値の合計と負電流の積分値の合計が等しくなるようにする。

上記より、一対の電極の突起を交互かつ同時に成長／溶解するようにしたので、フリッカを防止しつつも、突起の過度の成長による照度不足等の問題を解消できる。

図１７は実施例５に対応する点灯方法を示すフローチャートである。言い換えると、同フローチャートは図６Ａ又は１６ＢのステップＳ１００に含まれ得る部分である。
点灯が開始されると、ステップＳ１０２で立ち上り期間のための第１の出力状態が維持される。例えば、正／負のデューティが５０％／５０％であり、周波数５０Ｈｚ〜１ｋＨｚの正負対称波形のランプ電流が印加される。
ステップＳ１０４において、上述したようなランプパラメータの検出及び判断が行われる。ステップＳ１０４でＹｅｓの場合、即ちランプパラメータが所定の条件を満たした場合、ステップＳ１０６に進む。Ｎｏの場合はステップＳ１０２に戻り第１の出力状態を維持する。
ステップＳ１０６で第１の出力状態から第２の出力状態に切換えられる。第２の出力状態においては、実施例１〜４に示したような電流波形をランプに印加すればよい。

上記より、立ち上り期間及び安定点灯時それぞれに適した点灯方法を適用したので、フリッカを防止しつつも、ランプ点灯開始から消灯までの全使用期間について、突起の過度の成長による照度不足等の問題を解消できる。

なお、上記実施例は本発明の最も好適な例として示したものであるが、それに関連して以下を注記しておく。
（１）直流出力手段として示した降圧チョッパ回路２０は他の周知の回路方式（例えば、フライバック型等）であってもよい。同様に、交流変換手段として示したフルブリッジ回路３０も他の周知の回路方式（例えば、プッシュプル型等）であってもよい。
（２）上記各実施例における非対称矩形波電流は図１、３、４及び５の波形を適宜組み合せた複合的なものであってもよい。

＜＜発明Ｖ．リフレクタ使用時の制御＞＞
発明Ｉ〜IVにおいて、通常の矩形波で点灯した場合に（即ち、両電極に同じ電子的作用を与えた場合に）両電極の温度が等しくなるという仮定の下でその作用効果を説明してきた。
発明Ｖとして、実際にランプがリフレクタに取り付けられ、あるいはさらにランプに副反射鏡が取り付けられ、同じ電子的作用を及ぼしたとしても電極Ａ、Ｂ間に温度差が生じるような場合について説明する。以下の説明においては、電極Ａがリフレクタのネック側に、電極Ｂが開口側に装着され、副反射鏡はないものとする（副反射鏡がある場合については段落０１３４において述べる）。
ここで、仮に正負対称波形を印加した場合（同じ電子的作用を及ぼした場合）、電極Ａの平均温度が電極Ｂの平均温度に比べて高くなる。また、発明Ｉのように、周期Ｔ０において、正電流と負電流の総量（電流時間積の合計）が等しくなるような場合も同様に、電極Ａの平均温度が電極Ｂの平均温度に比べて高くなり、電極Ａの突起は電極Ｂの突起よりも溶解し易く、その結果として電極Ａは電極Ｂよりも消耗が大きくなる。

従って、以下の実施例においては、上記発明Ｉの基本的原理を取り入れつつも、周期Ｔ０について正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなるようにして電極Ａの突起溶解を緩和し、それにより電極本体の消耗を抑制し、ランプの長寿命化を図るものである。
発明Ｖの実施例の回路構成は発明Ｉのものと同様であるが、期間Ｔ１及びＴ２の相対的な関係が異なる。

実施例１．
図１８は発明Ｖの第１の実施例を示す電流波形図である。なお、以降の説明において、期間Ｔ１の正電流／負電流のデューティ比をそれぞれＤ１^＋／Ｄ１⁻、期間Ｔ２の正電流／負電流のデューティ比をそれぞれＤ２^＋／Ｄ２⁻とする。
本実施例においては、図１Ａの参考例と同様に、変調周期Ｔ０が期間Ｔ１及び期間Ｔ２を含み、期間Ｔ１と期間Ｔ２を通じて点灯周波数はｆ１で一定であるが、１サイクル内のデューティ比が期間Ｔ１と期間Ｔ２では異なっている。即ち、期間Ｔ１ではＤ１^＋＞Ｄ１⁻であり、期間Ｔ２ではＤ２^＋＜Ｄ２⁻である。なお、デューティ比はブリッジ制御回路７５によって制御され、点灯周波数ｆ１は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ、好ましくは５０Ｈｚ〜４００Ｈｚである。

本実施例が発明Ｉの図１Ａと相違する点は以下の通りである。
期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは正負電流間のデューティ差が異なり、期間Ｔ１におけるデューティ差（Ｄ１^＋−Ｄ１⁻）が期間Ｔ２のデューティ差（Ｄ２⁻−Ｄ２^＋）よりも小さい。例えば、期間Ｔ１においてデューティＤ１^＋、Ｄ１⁻をそれぞれ６０％、４０％（デューティ差２０％）として、期間Ｔ２におけるデューティＤ２^＋、Ｄ２⁻をそれぞれ２０％、８０％（デューティ差６０％）等とすればよい。
その結果として、期間Ｔ０において正電流の平均デューティが負電流の平均デューティよりも小さくなり、従って正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。
以上のように、本実施例によると、ネック側電極Ａの突起の溶解及び電極本体の消耗が抑制され、ランプ寿命が改善される。

実施例２．
図１９は発明Ｖの第２の実施例を示す電流波形図である。
本実施例においては、実施例１と同様に、変調周期Ｔ０が期間Ｔ１及び期間Ｔ２を含み、期間Ｔ１と期間Ｔ２を通じて点灯周波数はｆ１で一定であり、期間Ｔ１ではＤ１^＋＞Ｄ１⁻であり、期間Ｔ２ではＤ２^＋＜Ｄ２⁻である。なお、デューティ比はブリッジ制御回路７５によって制御され、点灯周波数ｆ１は５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ、好ましくは５０Ｈｚ〜４００Ｈｚである。

同実施例が実施例１と相違する点は、各デューティについて、Ｄ１^＋＝Ｄ２⁻、Ｄ１⁻＝Ｄ２^＋であり、期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは正負電流間のデューティ差は等しいが、期間Ｔ１の長さが期間Ｔ２よりも短い点である。
その結果として、期間Ｔ０において正電流の平均デューティが負電流の平均デューティよりも小さくなり、従って正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。
なお、得られる効果は実施例１と同様である。

実施例３．
図２０Ａは発明Ｖの第３の実施例を示す電流波形図である。
なお、以降の説明において、期間Ｔ１の正電流／負電流の電流幅をそれぞれｄ１^＋／ｄ１⁻、期間Ｔ２の正電流／負電流の電流幅をそれぞれｄ２^＋／ｄ２⁻とする。
本実施例では、各電流幅について、ｄ１^＋＜ｄ２⁻、ｄ１⁻＝ｄ２^＋であり、期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは点灯周波数は異なるが期間長が等しい。但し、各デューティについては、実施例１又は２と同様に、Ｄ１^＋＞Ｄ１⁻、かつ、Ｄ２^＋＜Ｄ２⁻である。
その結果として、期間Ｔ０において、正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。

図２０Ｂは発明Ｖの第３の実施例の変形例である。
ここでも各電流幅について、ｄ１^＋＜ｄ２⁻、ｄ１⁻＝ｄ２^＋であり、期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは点灯周波数は異なるが各期間に含まれる波形のサイクル数が等しい。
その結果として、期間Ｔ０において、正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。
なお、実施例３（図２０Ａ及び２０Ｂ）によって得られる効果は実施例１と同様である。
また、期間Ｔ１及びＴ２において、それぞれ適正な周波数（例えば、５０Ｈｚ〜１ｋＨｚ、より好ましくは５０Ｈｚ〜４００Ｈｚ）とすることが必要である。

実施例４．
図２１は発明Ｖの第４の実施例を示す電流波形図である。
本実施例は、図５（ａ）と同様に、ブリッジ制御回路７５によってランプ電流波形がデューティ比５０％一定で制御される一方、ＰＷＭ制御回路７４によってランプ電流の波高値が増加／減少させられている。なお、ブリッジ制御回路７５においてデューティ制御を行う必要がないのでブリッジドライバＩＣに安価なものを使用することができるが、降圧チョッパ回路２０の電流容量を大きくする必要がある。
また、参考例と同様に、その光出力の変化が視認されないように、点灯周波数を比較的高くする必要がある（例えば１００Ｈｚ以上、より好ましくは２００Ｈｚ以上）。

本実施例が図５（ａ）と相違する点は以下の通りである。
期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは正負電流間の波高値の差が異なり、期間Ｔ１の波高値の差が期間Ｔ２の波高値の差よりも小さい。図２１の破線で示したように、期間Ｔ１の平均電流値の絶対値は期間Ｔ２の平均電流値の絶対値よりも小さい。
その結果として期間Ｔ０において、正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。

実施例５．
図２２は発明Ｖの第５の実施例を示す電流波形図である。
本実施例も実施例４と同様に、ブリッジ制御回路７５によってランプ電流波形がデューティ比５０％一定で制御される一方、ＰＷＭ制御回路７４によってランプ電流の波高値が増加／減少させられている。
本実施例は、期間Ｔ１と期間Ｔ２とでは正負電流間の波高値の差は等しいが、期間Ｔ１の長さが期間Ｔ２よりも短い点で図５（ａ）の参考例と異なる。
その結果として期間Ｔ０において、正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。

実施例６．
図２３Ａ〜２３Ｄは発明Ｖの第６の実施例を示す電流波形図である。
実施例６においては、図３と同様に、電流時間積を偏らせない電流、即ち正負対称電流の期間Ｔｓを挿入している。
図２３Ａは実施例１（図１８）、実施例３（図２０Ａ）及び実施例４（図２１）に対応するものである。即ち、図２３Ａは、図１８、図２０Ａ又は図２１における期間Ｔ１と期間Ｔ２の間に期間Ｔｓを挿入したものである。
図２３Ｂは実施例２（図１９）、実施例３（図２０Ｂ）及び実施例５（図２２）に対応するものである。即ち、図２３Ｂは、図１９、図２０Ｂ又は図２２における期間Ｔ１と期間Ｔ２の間に期間Ｔｓを挿入したものである。なお、期間Ｔｓの技術的意義や決定方法等は図３に関連して説明した参考例と同様である。

図２３Ｃは基本的には実施例１（図１８）、実施例３（図２０Ａ）及び実施例４（図２１）に対応するものである。図２３Ｃは、期間Ｔ０当たりの期間Ｔ１、Ｔ２及びＴｓの挿入回数について、期間Ｔ１の挿入回数が期間Ｔ２の挿入回数よりも少なくしたものである。
また、図２３Ｄは基本的には実施例２（図１９）、実施例３（図２０Ｂ）及び実施例５（図２２）に対応するものである。図２３Ｄは、期間Ｔ０当たりの期間Ｔ１、Ｔ２及びＴｓの合計期間長について、期間Ｔ１の合計期間長が期間Ｔ２の合計期間長よりも短くしたものである。
なお、Ｔ１、Ｔ２及びＴｓの並び順は規則的なものであってもよいし、ランダムなものであってもよい。

図２３Ａ〜２３Ｄいずれの場合も、その結果として期間Ｔ０において正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなる。

実施例７．
またさらに、図１８〜図２３のいずれかの波形において、期間毎の波形変化を連続的なものとしてもよい。例えば、図４に示した波形のようにデューティの変化を連続的にして、期間Ｔ０において正電流の電流時間積の合計が負電流の電流時間積の合計よりも小さくなるようにしてもよい。

以上の実施例１〜７によって、フリッカの効果的な防止に加えて、ネック側電極の消耗を抑制することができるので、参考例で得られた効果に加えてランプの長寿命化を図ることができる。

図２４Ａは発明Ｖの点灯方法を示すフローチャートである。同フローチャートはランプ放電開始の始動動作を経て安定点灯状態に達した後の動作を示すものである。
ステップＳ１００において、安定点灯の初期動作が行われ、このステップの終了時に電極先端の状態は図２の（ｄ）の状態にあるものとする。
ステップＳ１１０において、電極Ａの突起を溶解させるとともに電極Ｂの突起を成長させるための変調矩形波電流が供給される（期間Ｔ１）。具体的には、正電流の電流時間積（Ｉｔ^＋）＞負電流の電流時間積（Ｉｔ⁻）となるように電流波形が形成される。
ステップＳ１２０において、電極Ａの突起を成長させるとともに電極Ｂの突起を溶解させるための変調矩形波電流が供給される（期間Ｔ２）。具体的には、正電流の電流時間積（Ｉｔ^＋）＜負電流の電流時間積（Ｉｔ⁻）となるように電流波形が形成される。
なお、ここでいう変調矩形波電流は図１８〜図２２に対応する電流波形のいずれかに相当する。

そして、ステップＳ１１０からＳ１２０までが周期Ｔ０で繰り返される。ここで、１回のループにおける正電流の電流時間積の合計（ΣＩｔ^＋）が負電流の電流時間積の合計（ΣＩｔ⁻）よりも小さくなるようにする。

また、図２４Ｂに示すように、図２３Ａ〜２３Ｄの電流波形に対応して、ステップＳ１１０及びステップＳ１２０の後に、対称の（即ち、正負対称の）矩形波電流を供給するステップＳ１１５及びＳ１２５をそれぞれ挿入してもよい（期間Ｔ３）。そして、ステップＳ１１０からＳ１２５までが周期Ｔ０で繰り返される。ここでも、１回のループにおける正電流の電流時間積の合計（ΣＩｔ^＋）が負電流の電流時間積の合計（ΣＩｔ⁻）よりも小さくなるようにする。

上記より、温度条件の異なる一対の電極の突起を、その温度条件に対応して交互かつ同時に成長／溶解するようにしたので、フリッカを防止しつつもランプの長寿命化を図ることもできる。

なお、図２５のようにランプに副反射鏡６４が取り付けられている場合は、正負対称波形を印加したとすると副反射鏡側電極が高温となる。従って、副反射鏡付きの場合は、上記説明において、「正電流」及び「＋」の符号をそれぞれ「負電流」及び「−」の符号に、「負電流」及び「−」の符号をそれぞれ「正電流」及び「＋」の符号に読み替えるものとする（即ち、図２５に示すように、電極Ｂから電極Ａへ向かう電流を正電流とし、その逆を負電流として図１８〜２３を参照するものとする）。

また、本明細書においては、電極間の温度差の要因として、リフレクタによるもの、副反射鏡によるもの及びランプ冷却手段によるものを挙げたが、それ以外でも、両電極構造の差によるもの、ランプ設置の向きによるものなど他の要因による温度差に対しても本発明は適用可能である。
即ち、正負対称電流を印加したなら高温となる側の電極から他方の電極に向かう電流を正電流とし、その逆を負電流として各実施例を実施するものとする。

なお、上記実施例は本発明の最も好適な例として示したものであるが、それに関連して以下を注記しておく。
（１）直流出力手段として示した降圧チョッパ回路２０は他の周知の回路方式（例えば、フライバック型等）であってもよい。同様に、交流変換手段として示したフルブリッジ回路３０も他の周知の回路方式（例えば、プッシュプル型等）であってもよい。
（２）上記各実施例における変調矩形波電流は図１８〜２３の波形を適宜組み合せた複合的なものであってもよい。即ち、正電流の電流時間積と負電流の電流時間積を周期的に偏らせた変調波形としつつも、変調１周期における正電流の電流時間積の合計を負電流の電流時間積の合計よりも小さくすればよい。
（３）上記各実施例において、波形を電流時間積によって規定したが、電流二乗時間積によって規定しても同様の作用効果が得られる。

上記各発明の実施例では、従来の種々の問題を解消する高圧放電灯点灯装置を示したが、それを用いたアプリケーションとしてのプロジェクタを図２６に示す。図２６において、６１は上記で説明した実施例の高圧放電灯点灯装置、６２は高圧放電灯５０が取り付けられるリフレクタ、６３は高圧放電灯点灯装置６１、高圧放電灯５０及びリフレクタ６２を内蔵する筐体である。なお、図は実施例を模擬的に図示したものであり、寸法、配置などは図面通りではない。そして、図示されない映像系の部材等を筐体６３内に適宜配置してプロジェクタが構成される。
これにより、フリッカ回避はもちろんのこと、照度不足の回避、長期的な信頼性の確保等を達成する信頼性の高いプロジェクタを得ることができる。

１：発光管
１０：直流電源
１５：検出手段
１６：切換手段
２０：降圧チョッパ回路
３０：フルブリッジ回路
４０：始動回路
５０：高圧放電灯
６１：高圧放電灯点灯装置
６２：リフレクタ
６３：筐体
６４：副反射鏡
７０：制御回路
７１，７２，７３：抵抗
７４：ＰＷＭ制御回路
７５：ブリッジ制御回路
７６：誤差アンプ
７７：乗算器
７８：積分回路
７９：直流電源
７００：モード制御回路
Ａ、Ｂ：電極

Claims (6)

1. 第１及び第２の電極が対向配置された発光管を有する高圧放電灯に矩形波交流電流を供給するための交流電力供給手段を備え、前記第１の電極から前記第２の電極に向かう電流を正電流、その逆を負電流とした場合に、電流波形を正負対称としたならば前記第１の電極が前記第２の電極よりも高温になる高圧放電灯点灯装置において、
   前記交流電力供給手段が、前記矩形波交流電流の電流値を決定する直流出力手段、及び前記矩形波交流電流の極性反転を制御する交流変換手段からなり、
   第１の非対称電流期間Ｔ１では正電流の電流時間積が負電流の電流時間積よりも大きく、第２の非対称電流期間Ｔ２では負電流の電流時間積が正電流の電流時間積よりも大きく、前記第１の非対称電流期間Ｔ１及び第２の非対称電流期間Ｔ２が所定の周期で繰り返され、前記所定の周期の１周期において、前記正電流の電流時間積の合計が前記負電流の電流時間積の合計よりも小さくなるように、前記直流出力手段及び前記交流変換手段によって前記矩形波交流電流が形成される高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記第１の電極がリフレクタのネック側に、前記第２の電極が前記リフレクタの開口側に配置される高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記矩形波交流電流がさらに、正負対称矩形波の対称電流期間Ｔｓを前記第１の非対称電流期間Ｔ１と前記第２の非対称電流期間Ｔ２の間に含む高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記交流変換手段が正電流と負電流のデューティ比を調整する制御手段を備え、
   前記第１の非対称電流期間Ｔ１では正電流のデューティが負電流のデューティよりも大きく、前記第２の非対称電流期間Ｔ２では負電流のデューティが正電流のデューティよりも大きく、前記所定の周期の１周期において正電流の平均デューティが負電流の平均デューティよりも小さくなるように前記制御手段が構成された高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項４記載の高圧放電灯点灯装置において、前記第１の非対称電流期間Ｔ１における正電流と負電流のデューティ差が前記第２の非対称電流期間Ｔ２における負電流と正電流のデューティ差と等しく、前記第１の期間Ｔ１が前記第２の期間Ｔ２よりも短い高圧放電灯点灯装置。
6. 請求項１から５いずれか一項に記載の高圧放電灯点灯装置、前記高圧放電灯、リフレクタ、並びに前記高圧放電灯点灯装置及び前記リフレクタを内包する筐体を備えたプロジェクタ。

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