JP2004047233A - 高圧放電灯点灯装置および照明装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異常時に容易に高圧放電ランプを消灯できる高圧放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】高圧放電ランプ１５が始動した後にランプ電圧が寿命末期などの原因で高くなると、ツェナダイオードＺＤ４がオンしてトランジスタＱ７にベース電流を供給する。トランジスタＱ７のオンによりＩＣ６６の８、１０番ピンの入力を変化させ、インバータ回路６１の周波数を高くしてＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数に一致させて高圧放電ランプ１５の音響共鳴が発生する周波数に設定する。高圧放電ランプ１５を音響共鳴により立ち消え消灯させる。チョッパ回路５２およびインバータ回路６１のストレスを防止する。再びインバータ回路６１は始動電圧を発生するが、所定時間経過後にツェナダイオードＺＤ３およびサイリスタＱ６がオンして、ＩＣ６６の動作を停止させ、インバータ回路６１および高圧放電ランプ１５を保護する。
【選択図】 図１
【解決手段】高圧放電ランプ１５が始動した後にランプ電圧が寿命末期などの原因で高くなると、ツェナダイオードＺＤ４がオンしてトランジスタＱ７にベース電流を供給する。トランジスタＱ７のオンによりＩＣ６６の８、１０番ピンの入力を変化させ、インバータ回路６１の周波数を高くしてＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数に一致させて高圧放電ランプ１５の音響共鳴が発生する周波数に設定する。高圧放電ランプ１５を音響共鳴により立ち消え消灯させる。チョッパ回路５２およびインバータ回路６１のストレスを防止する。再びインバータ回路６１は始動電圧を発生するが、所定時間経過後にツェナダイオードＺＤ３およびサイリスタＱ６がオンして、ＩＣ６６の動作を停止させ、インバータ回路６１および高圧放電ランプ１５を保護する。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプを点灯させる高圧放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高圧放電灯点灯装置としてはたとえば特開平７−２３０８８４号公報に記載の構成が知られている。この特開平７−２３０８８４号公報に記載の高圧放電灯点灯装置は、インバータ回路を備え、このインバータ回路にＬＣ共振回路を含み高圧放電ランプが接続される主回路を接続している。
【０００３】
そして、高圧放電ランプの始動時には、ＬＣ共振回路の無負荷共振周波数によりインバータ回路を動作させて始動パルスの電圧を高くし、高圧放電ランプが点灯すると高圧放電ランプが音響共鳴しない周波数でＬＣ共振回路の無負荷共振周波数より低い周波数に低下させる。
【０００４】
また、高圧放電ランプのランプ電圧が所定値以上に上昇すると、インバータ回路の周波数を高くしてインバータ回路の出力を低下させ、高圧放電ランプを消灯させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−２３０８８４号公報に記載の構成では、高圧放電ランプの電圧が所定値以上に上昇した場合には、インバータ回路の周波数を高くしてインバータ回路の電流を小さくし、高圧放電ランプを立ち消えさせるには、かなり高い周波数までインバータ回路の動作周波数を高くしなければならないため、インバータのスイッチング特性などを高い周波数に耐えられるようにしなければならないなどの問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、異常時に容易に高圧放電ランプを消灯できる高圧放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高圧放電灯点灯装置は、ＬＣ共振回路を含むとともに高圧放電ランプが接続される主回路と；この主回路が出力側に接続されこの主回路を介して高圧放電ランプを始動、点灯させるインバータ回路と；高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させて高圧放電ランプを点灯させランプ電圧検出手段でランプ電圧が所定値以上であると検出されると高圧放電ランプが音響共鳴する周波数までインバータ回路の周波数を高くさせる制御手段とを具備したもので、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、ランプ電圧検出手段で高圧放電ランプのランプ電圧が所定値以上であると判断すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、ランプ電圧が所定値以上の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【０００８】
請求項２記載の高圧放電灯点灯装置は、ＬＣ共振回路を含むとともに高圧放電ランプが接続される主回路と；スイッチング素子を有し主回路が出力側に接続されスイッチング素子をスイッチングして交流電力に変換して出力し主回路を介して高圧放電ランプを始動、点灯させるインバータ回路と；主回路の進相を検出する進相発振検出手段と；高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させて高圧放電ランプを点灯させ進相発振検出手段で、スイッチング素子のスイッチングが進相発振であることを検出すると、高圧放電ランプが音響共鳴する周波数までインバータ回路の周波数を高くさせる制御手段とを具備したもので、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、進相発振検出手段でインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングが進相発振になっていると判断すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、進相発振の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【０００９】
請求項３記載の照明装置は、請求項１または２記載の高圧放電灯点灯装置と；この高圧放電灯点灯装置で点灯される高圧放電ランプが装着される器具本体とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の照明装置の一実施の形態を図面に示すスポットライトを参照して説明する。
【００１１】
図１は高圧放電灯点灯装置を示す回路図、図２はスポットライトを示す断面図、図３は高圧放電ランプの一部を切り欠いて示す側面図、図４は高圧放電ランプの発光管を切り欠いて示す側面図である。
【００１２】
図２に示すように、照明装置としてのスポットライト１は器具本体としてのスポットライト本体２を備え、このスポットライト本体２は天井などに取り付けられる天井取付部３を有し、この天井取付部３にアーム４が設けられている。また、アーム４には前面が開口し内部が中空なケース体５が取り付けられ、このケース体５の前面の開口に臨んでライト部６が設けられている。そして、このライト部６は、筒状の基体部７を有し、この基体部７の基端側には回転反射面が形成された反射体８が取り付けられ、この反射体８の基端側にはランプソケット１１が設けられ、基体部７の先端には開口を閉塞する前面ガラス１２が設けられている。さらに、ランプソケット１１にはたとえば２０Ｗセラミックメタルハライドランプなどの高圧放電ランプ１５が装着され、この高圧放電ランプ１５の先端部分には筒状の遮光体１６が間隙を介して取り付けられている。そして、このランプソケット１１には、スポットライト本体２とは別個に設けられた図１に示す高圧放電灯点灯装置１８が電気的に接続される。
【００１３】
また、高圧放電ランプ１５は、図３に示すように、ランプ基体２１を有し、このランプ基体２１にはランプソケット１１に電気的および機械的に接続される口金２２が形成され、先端側には透光性を有する先端が円弧状に閉塞され内部が真空の筒状の外管２３を有している。そして、外管２３内には、発光管２４が収納されており、この発光管２４は透光性セラミック容器の放電容器２５を有し、この放電容器２５は断面がほぼ真円のほぼ球状の包囲部２６と、この包囲部２６の上下方向にそれぞれ曲面で連続して形成されたキャピラリといわれる小径筒部２７，２８が上下対称に形成されている。また、それぞれの小径筒部２７，２８の先端はシール３１，３２により閉塞され、小径筒部２７のシール３１には上部側の上部導入導体３３が挿入され、小径筒部２８のシール３２には下部側の下部導入導体３４が挿入されている。さらに、上部導入導体３３には口金２２に電気的に接続された外部接続端子３５が電気的に接続され、この外部接続端子３５は下側の小径筒部２８の周囲に巻回された始動補助体としての金属コイル３６に電気的に接続されるとともに、ゲッタ３７が支持されている。また、下部導入導体３４には上側の小径筒部２７の周囲に巻回された始動補助体としての金属コイル３８が電気的に接続され、下部導入導体３４も外部接続端子３５とは電気的に絶縁された状態で口金２２に電気的に接続されている。そして、電極４１，４４および金属コイル３６，３８などの間で浮遊容量を形成している。
【００１４】
さらに、放電容器２５の内部には、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの始動ガスを含む放電ガスが封入され、上側の小径筒部２７内には上部導入導体３３に電気的に接続された上部側の電極４１が取り付けられ、この電極４１は上部導入導体３３に接続された軸部４２および包囲部２６内に位置し軸部４２の先端に取り付けられたコイル部４３を有しており、一方、下側の小径筒部２８内には下部導入導体３４に電気的に接続された下側の電極４４が上部側の電極４１に対向して設けられ、この下部側の電極４４は下部導入導体３４に接続された軸部４５および包囲部２６内に位置し軸部４５の先端に取り付けられ上側のコイル部４３に対向する下側のコイル部４６を有している。そして、電極４１に対して極性の異なる金属コイル３６が対向し、電極４４に対しても同様に極性の異なる金属コイル３８が対向し、電極４１，４４および金属コイル３６，３８などの間で浮遊容量を形成している。
【００１５】
次に、高圧放電灯点灯装置１８を図１を参照して説明する。
【００１６】
まず、商用交流電源ｅにヒューズＦ、抵抗Ｒ１を介してノイズフィルタ回路５１が接続され、このノイズフィルタ回路５１はコンデンサＣ１およびトランスＴｒ１が接続されて形成され、整流および平滑機能を有する昇圧用のチョッパ回路５２に接続されている。
【００１７】
このチョッパ回路５２は、トランスＴｒ１にダイオードＤ１〜Ｄ４の全波整流手段としてのダイオードブリッジ５３の交流入力端子が接続され、このダイオードブリッジ５３の出力端子には平滑手段となる平滑用のコンデンサＣ２が接続され、このコンデンサＣ２にはチョッパ部５４が接続されている。また、チョッパ部５４は、コンデンサＣ２に対して並列にインダクタＬ１、スイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ１および電流検出用の抵抗Ｒ２の直列回路が接続され、電界効果トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２の直列回路にはダイオードＤ５およびコンデンサＣ３の直列回路が接続されている。
【００１８】
さらに、コンデンサＣ２に対して並列に、入力電圧を検出する分圧用の抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の直列回路が接続され、これら抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の接続点にはチョッパ回路制御手段となるたとえばＳＴマイクロ社製型番Ｌ６５６１のＩＣ５５の３番ピンに接続されている。また、同様に、コンデンサＣ２に対して並列に、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ４の時定数回路で構成される起動回路となるとともに電源を構成する直列回路が接続され、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の接続点はＩＣ５５の８番ピンに接続されている。さらに、インダクタＬ１には、インダクタＬ１に流れる電流を検出する検出巻線Ｌ２が磁気的に結合され、この検出巻線Ｌ２は抵抗Ｒ７を介してＩＣ５５の５番ピンに接続されるとともに、ＩＣ５５の６番ピンおよびダイオードブリッジ５３の負極に接続される。また、検出巻線Ｌ２および抵抗Ｒ７の接続点は、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ８およびダイオードＤ６の直列回路を介してコンデンサＣ４に接続され、コンデンサＣ４に対して並列にツェナダイオードＺＤ１が接続され、ダイオードＤ６およびコンデンサＣ４の接続点にはＩＣ５５の８番ピンが接続されている。
【００１９】
また、ＩＣ５５の１番ピンおよび２番ピンの間にはコンデンサＣ７が接続され、ＩＣ５５の３番ピンはコンデンサＣ８を介してダイオードブリッジ５３の負極に接続されている。さらに、ＩＣ５５の４番ピンは電界効果トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２の接続点に接続され、ＩＣ５５の７番ピンは電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００２０】
なお、チョッパ回路５２のＩＣ５５を起動する起動回路の抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ４の時定数を１秒ないし３秒、好ましくは２秒程度に設定している。
【００２１】
さらに、コンデンサＣ３に対して並列に、抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ１２の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ１２の接続点は逆極性のダイオードＤ７を介して、ＩＣ５５のフィードバック用の１番ピンに接続されている。なお、この１番ピンに入力される電圧により、電界効果トランジスタＱ１の動作を制御して、チョッパ回路５２が一定の出力電圧になるように制御する。
【００２２】
そして、チョッパ回路５２には、ハーフブリッジ形のインバータ回路６１が接続され、このインバータ回路６１はスイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３の直列回路を有し、電界効果トランジスタＱ３には、主回路６２が接続され、この主回路６２は直流カット用のコンデンサＣ１１およびＬＣ共振回路６３の共振インダクタとしてのバラストチョークとなるインダクタＬ３およびインダクタＬ４、および、抵抗Ｒ１３の直列回路を介して高圧放電ランプ１５が接続され、この高圧放電ランプ１５に対して並列にＬＣ共振回路６３の共振コンデンサとなるコンデンサＣ１２およびコンデンサＣ１３の直列回路が接続されている。
【００２３】
また、インバータ回路６１は制御回路６４を有し、この制御回路６４は電界効果トランジスタＱ３に制御手段となるインバータ回路制御手段としてのたとえばフィリップスセミコンダクタ社製型番ＵＢＡ２０２１のＩＣ６６を有し、このＩＣ６６の補助電源を兼ねたスナバ回路６７が接続されている。このスナバ回路６７は、電界効果トランジスタＱ３に並列に、抵抗Ｒ１４、コンデンサＣ１４、ダイオードＤ６およびコンデンサＣ１５の直列回路が接続され、このダイオードＤ６およびコンデンサＣ１５の直列回路に対して並列にダイオードＤ７が接続されている。
【００２４】
さらに、電界効果トランジスタＱ２のゲートにはＩＣ６６の２番ピン、電界効果トランジスタＱ３のゲートにはＩＣ６６の６番ピンが接続されている。このＩＣ６６には、１番ピンおよび３番ピン間にコンデンサＣ１６が接続されるとともに、３番ピンは電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３の接続点に接続され、１２番ピンおよび１４番ピン間にはコンデンサＣ１７およびコンデンサＣ１８の直列回路が接続され、１３番ピンは抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ１６の直列回路を介してダイオードＤ５に接続されている。また、８番ピンおよび１０番ピン間には、コンデンサＣ１９、可変抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１８の直列回路が接続され、可変抵抗Ｒ１７、抵抗Ｒ１８およびコンデンサＣ１９で時定数回路が構成されて発振周波数を設定している。
【００２５】
そして、抵抗Ｒ１３を介した高圧放電ランプ１５の両端には、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の直列回路が接続されている。
【００２６】
また、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の直列回路に対して並列に、ダイオードＤ１１およびコンデンサＣ２１の直列回路が接続され、コンデンサＣ２１に対して並列に抵抗Ｒ２４、ツェナダイオードＺＤ２およびコンデンサＣ２２の直列回路が接続され、ツェナダイオードＺＤ２およびコンデンサＣ２２の接続点はトランジスタＱ４のベースに接続され、トランジスタＱ４のベース、エミッタ間には抵抗Ｒ２５が接続され、電界効果トランジスタＱ３のコレクタはＩＣ６６の５番ピンに接続されている。
【００２７】
さらに、抵抗Ｒ２３に対して並列にコンデンサＣ２３およびダイオードＤ１２の直列回路が接続され、このダイオードＤ１２にはダイオードＤ１３および抵抗Ｒ２６の直列回路が接続され、この抵抗Ｒ２６に対して並列にコンデンサＣ２３、コンデンサＣ２４およびダイオードＤ１４の直列回路、スイッチング素子であるトランジスタＱ５のコレクタ、エミッタおよびツェナダイオードＺＤ３および抵抗Ｒ２７の直列回路が接続され、コンデンサＣ２４およびダイオードＤ１４の接続点はトランジスタＱ５のベースに接続されている。
【００２８】
また、抵抗Ｒ２７に対して並列にコンデンサＣ２５が接続され、ツェナダイオードＺＤ３およびコンデンサＣ２５の接続点はサイリスタＱ６のゲートに接続され、このサイリスタＱ６のアノードはトランジスタＱ４のコレクタおよびＩＣ６６の５番ピンに接続され、サイリスタＱ６のカソードは抵抗Ｒ２３およびＩＣ６６の７番ピンに接続されている。
【００２９】
さらに、コンデンサＣ２３およびダイオードＤ１３を介した抵抗Ｒ２３の両端には、ランプ電圧検出手段としてのツェナダイオードＺＤ４および抵抗Ｒ２８の直列回路が接続され、ツェナダイオードＺＤ４および抵抗Ｒ２８の接続点にはトランジスタＱ７のベースおよびエミッタが接続され、このトランジスタＱ７のベースおよびエミッタ間にはコンデンサＣ２６が接続され、トランジスタＱ７のコレクタは可変抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１８の接続点に接続されている。
【００３０】
次に、上記実施の形態の動作について説明する。
【００３１】
まず、商用交流電源ｅを投入すると、ダイオードブリッジ５３で全波整流し、コンデンサＣ２で平滑してチョッパ回路５２に直流電圧を印加する。ＩＣ５５は電源投入後２秒程度動作しないので、チョッパ回路５２は動作せず昇圧しないコンデンサＣ２の電圧のそのままの出力電圧を出力している状態である。
【００３２】
そして、抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ１６を介してＩＣ６６に微小電流を供給することによりＩＣ６６は電源投入後１秒以内に動作を開始し、ＩＣ６６は電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３を交互にオン、オフしてスイッチングさせる。この発振開始直後には、ＬＣ共振回路６３の無負荷共振の周波数付近で発振する。
【００３３】
また、インバータ回路６１が出力を開始するとコンデンサＣ２１が充電され、このコンデンサＣ２１の電圧が所定以上になるとツェナダイオードＺＤ２がオンし、コンデンサＣ２２を充電することによりトランジスタＱ４にベース電流が供給されて、トランジスタＱ４が５番ピンの電流をバイパスして、ＩＣ６６が動作を停止し、始動パルスを発生する。すなわち、図５に示すように、ＩＣ６６は発振周波数を無負荷共振周波数よりも高い周波数から低い周波数に向けてスイーブさせて、出力電圧の低いＡの部分では図６に示すように低い電圧で、ＬＣ共振回路６３の共振周波数になると、出力電圧が高いＢの状態になり図７に示すように高い電圧、すなわち波高の始動パルスが出力されて、インバータ回路６１の動作を停止させる。なお、インバータ回路６１の動作開始後には、このようにインバータ回路６１は高い周波数で発振しているので、ＩＣ６６はスナバ回路６７を電源として動作を維持し、インバータ回路６１の発振動作を開始した直後のみ、発振周波数を高くしているのでＩＣ６６に安定して定常電流電源が供給される。
【００３４】
そして、ツェナダイオードＺＤ２のオンによりインバータ回路６１が発振を停止し、コンデンサＣ２２が放電され、高圧放電ランプ１５が始動しない場合にはこのような始動パルスの出力が繰り返される。
【００３５】
さらに、この状態ではコンデンサＣ２３はタイマとして充電しつづけられ、たとえばコンデンサＣ２３が充電される時間を１０分程度とすると、このコンデンサＣ２３が充電されることによりコンデンサＣ２４も充電されトランジスタＱ５のベース電流がなくなり、トランジスタＱ５がオフしてツェナダイオードＺＤ３がオンしサイリスタＱ６をオンして、ＩＣ６６の５番ピンの電流をバイパスし、ＩＣ６６の出力を停止させる。
【００３６】
また、電源投入から３秒程度経過すると、チョッパ回路５２のＩＣ５５が動作を開始し、インバータ回路６１に昇圧した電圧を印加して、この昇圧した電圧によりインバータ回路６１は動作し、高圧放電ランプ１５に高い電圧を印加して、グローアーク転移を確実にする。また、高圧放電ランプ１５がグロー放電を開始すると高圧放電ランプ１５の電圧が低下し、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の電圧が低下し、コンデンサＣ２１の電圧が低下して始動パルスの出力は終了する。このように、インバータ回路６１が動作した後の所定時間にチョッパ回路５２が動作するので、特にネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）を用いた高圧放電ランプ１５では、アーク転移のために１秒ないし３秒程度は高い開放電圧が印加されてグロー放電時間を確保してグローアーク転移時間を適切にでき、高圧放電ランプ１５にストレスがかかることを防止する。このように、グロー放電時間を確保することにより、高圧放電ランプ１５のいずれの電極４１，４４も十分に加熱昇温させることができるため、いずれか一方の電極４１，４４のみがアンバランスに昇温して半波アークが生ずることがなくなり、グロー側となった電極４１，４４のスパッタが促進され、点滅黒化特性が低下して、発光効率が低下することを防止する。
【００３７】
また、インダクタＬ３およびインダクタＬ４は、高圧放電ランプ１５のグロー放電開始時に飽和する。そして、たとえばインダクタＬ３およびインダクタＬ４が飽和すると、インダクタンスが小さくなるため主回路６２のＬＣ共振の共振周波数が高くなるが、抵抗Ｒ１３の電流に基づきＩＣ６６により進相を検出して、進相状態になった場合にはＩＣ６６の発振周波数を高くして、インバータ回路６１の動作を進相状態から通常の状態に戻し、進相発振防止機能として動作する。
【００３８】
そして、高圧放電ランプ１５が通常の点灯状態になると、ＬＣ共振回路６３の無負荷時の共振周波数より低く、高圧放電ランプ１５が音響共鳴しない周波数一定でインバータ回路６１は動作し、高圧放電ランプ１５の始動直後から寿命末期まで高圧放電ランプ１５を安定して点灯させることができる。
【００３９】
また、高圧放電ランプ１５が始動した後に高圧放電ランプ１５のランプ電圧が寿命末期などの原因で高くなると、ツェナダイオードＺＤ４がオンしてトランジスタＱ７にベース電流を供給し、トランジスタＱ７をオンすることによりＩＣ６６の８番ピンおよび１０番ピンの入力を変化させ、インバータ回路６１の周波数を高くしてＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数に一致させて高圧放電ランプ１５の音響共鳴が発生する周波数に設定し、高圧放電ランプ１５を音響共鳴により立ち消え消灯させ、チョッパ回路５２およびインバータ回路６１のストレスを防止する。そして、再びインバータ回路６１は始動電圧を発生するが、所定時間経過後にツェナダイオードＺＤ３およびサイリスタＱ６がオンして、ＩＣ６６の動作を停止させ、インバータ回路６１および高圧放電ランプ１５を保護する。
【００４０】
上記実施の形態によれば、高圧放電ランプ１５の点灯時のインバータ回路６１の動作周波数を、ＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数に近づけることができるため、高い始動電圧を得ることができるとともに、音響共鳴を利用して高圧放電ランプ１５を消灯させることにより、インバータ回路６１の動作周波数の変化領域を狭くでき、素子などに与えるストレスを小さくできる。
【００４１】
特に、上記実施の形態の高圧放電ランプ１５の発光管２４の電極４１，４４が位置する包囲部２６は断面が真円の球体であるので音響共鳴する周波数のばらつきが少なく一定であるので、音響共鳴させる周波数の設定が容易である。また、包囲部２６からは小径筒部２７，２８が連続しているが、筒状で対称に位置するため、これら小径筒部２７，２８によっても音響共鳴周波数が大きくずれることは少ない。
【００４２】
次に、他の実施の形態を図８を参照して説明する。
【００４３】
図８は他の実施の形態の高圧放電灯点灯装置を示す回路図で、この図８に示す高圧放電灯点灯装置１８は、基本的には図１に示す高圧放電灯点灯装置１８と同様であるが、ツェナダイオードＺＤ４、抵抗Ｒ２８、コンデンサＣ２６およびトランジスタＱ７を有さないものである。
【００４４】
そして、基本的な動作、作用および効果なども図１に示す高圧放電灯点灯装置１８と同様であるが、高圧放電ランプ１５に異常が生ずるなどして、主回路６２に流れる電流が進相になると、進相発振検出手段としての抵抗Ｒ１３の電流を検出してＩＣ６６によりインバータ回路６１の周波数を進相発振にならないレベルまで高くし、高圧放電ランプ１５の音響共鳴が発生する周波数に致ると、高圧放電ランプ１５を音響共鳴により立ち消え消灯させ、チョッパ回路５２およびインバータ回路６１のストレスを防止する。
【００４５】
このように、進相を検出する場合には、もともと進相発振検出手段の抵抗Ｒ１３を有しているので、構成が複雑になることを防止できる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の高圧放電灯点灯装置によれば、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、ランプ電圧検出手段で高圧放電ランプのランプ電圧が所定値以上であると判断すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の点灯周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、ランプ電圧が所定値以上の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【００４７】
請求項２記載の高圧放電灯点灯装置によれば、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、進相発振検出手段でインバータ回路のスイッチング素子が進相発振であることを検出すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、進相発振の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【００４８】
請求項３記載の照明装置によれば、請求項１または２記載の高圧放電灯点灯装置で点灯される高圧放電ランプが装着される器具本体を具備したので、それぞれの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図２】同上スポットライトを示す断面図である。
【図３】同上高圧放電ランプの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図４】同上高圧放電ランプの発光管を切り欠いて示す側面図である。
【図５】同上インバータ回路の出力電圧を示す波形図である。
【図６】同上Ａの部分を示す波形図である。
【図７】同上Ｂの部分を示す波形図である。
【図８】同上他の実施の形態の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 照明装置としてのスポットライト
２ 器具本体としてのスポットライト本体
１５ 高圧放電ランプ
１８ 高圧放電灯点灯装置
６１ インバータ回路
６２ 主回路
６３ ＬＣ共振回路
６６ 制御手段としてのＩＣ
Ｑ２，Ｑ３ スイッチング素子としての電界効果トランジスタ
Ｒ１３ 進相発振検出手段としての抵抗
ＺＤ４ ランプ電圧検出手段としてのツェナダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプを点灯させる高圧放電灯点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の高圧放電灯点灯装置としてはたとえば特開平７−２３０８８４号公報に記載の構成が知られている。この特開平７−２３０８８４号公報に記載の高圧放電灯点灯装置は、インバータ回路を備え、このインバータ回路にＬＣ共振回路を含み高圧放電ランプが接続される主回路を接続している。
【０００３】
そして、高圧放電ランプの始動時には、ＬＣ共振回路の無負荷共振周波数によりインバータ回路を動作させて始動パルスの電圧を高くし、高圧放電ランプが点灯すると高圧放電ランプが音響共鳴しない周波数でＬＣ共振回路の無負荷共振周波数より低い周波数に低下させる。
【０００４】
また、高圧放電ランプのランプ電圧が所定値以上に上昇すると、インバータ回路の周波数を高くしてインバータ回路の出力を低下させ、高圧放電ランプを消灯させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平７−２３０８８４号公報に記載の構成では、高圧放電ランプの電圧が所定値以上に上昇した場合には、インバータ回路の周波数を高くしてインバータ回路の電流を小さくし、高圧放電ランプを立ち消えさせるには、かなり高い周波数までインバータ回路の動作周波数を高くしなければならないため、インバータのスイッチング特性などを高い周波数に耐えられるようにしなければならないなどの問題を有している。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、異常時に容易に高圧放電ランプを消灯できる高圧放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高圧放電灯点灯装置は、ＬＣ共振回路を含むとともに高圧放電ランプが接続される主回路と；この主回路が出力側に接続されこの主回路を介して高圧放電ランプを始動、点灯させるインバータ回路と；高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させて高圧放電ランプを点灯させランプ電圧検出手段でランプ電圧が所定値以上であると検出されると高圧放電ランプが音響共鳴する周波数までインバータ回路の周波数を高くさせる制御手段とを具備したもので、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、ランプ電圧検出手段で高圧放電ランプのランプ電圧が所定値以上であると判断すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、ランプ電圧が所定値以上の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【０００８】
請求項２記載の高圧放電灯点灯装置は、ＬＣ共振回路を含むとともに高圧放電ランプが接続される主回路と；スイッチング素子を有し主回路が出力側に接続されスイッチング素子をスイッチングして交流電力に変換して出力し主回路を介して高圧放電ランプを始動、点灯させるインバータ回路と；主回路の進相を検出する進相発振検出手段と；高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させて高圧放電ランプを点灯させ進相発振検出手段で、スイッチング素子のスイッチングが進相発振であることを検出すると、高圧放電ランプが音響共鳴する周波数までインバータ回路の周波数を高くさせる制御手段とを具備したもので、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、進相発振検出手段でインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングが進相発振になっていると判断すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、進相発振の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【０００９】
請求項３記載の照明装置は、請求項１または２記載の高圧放電灯点灯装置と；この高圧放電灯点灯装置で点灯される高圧放電ランプが装着される器具本体とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の照明装置の一実施の形態を図面に示すスポットライトを参照して説明する。
【００１１】
図１は高圧放電灯点灯装置を示す回路図、図２はスポットライトを示す断面図、図３は高圧放電ランプの一部を切り欠いて示す側面図、図４は高圧放電ランプの発光管を切り欠いて示す側面図である。
【００１２】
図２に示すように、照明装置としてのスポットライト１は器具本体としてのスポットライト本体２を備え、このスポットライト本体２は天井などに取り付けられる天井取付部３を有し、この天井取付部３にアーム４が設けられている。また、アーム４には前面が開口し内部が中空なケース体５が取り付けられ、このケース体５の前面の開口に臨んでライト部６が設けられている。そして、このライト部６は、筒状の基体部７を有し、この基体部７の基端側には回転反射面が形成された反射体８が取り付けられ、この反射体８の基端側にはランプソケット１１が設けられ、基体部７の先端には開口を閉塞する前面ガラス１２が設けられている。さらに、ランプソケット１１にはたとえば２０Ｗセラミックメタルハライドランプなどの高圧放電ランプ１５が装着され、この高圧放電ランプ１５の先端部分には筒状の遮光体１６が間隙を介して取り付けられている。そして、このランプソケット１１には、スポットライト本体２とは別個に設けられた図１に示す高圧放電灯点灯装置１８が電気的に接続される。
【００１３】
また、高圧放電ランプ１５は、図３に示すように、ランプ基体２１を有し、このランプ基体２１にはランプソケット１１に電気的および機械的に接続される口金２２が形成され、先端側には透光性を有する先端が円弧状に閉塞され内部が真空の筒状の外管２３を有している。そして、外管２３内には、発光管２４が収納されており、この発光管２４は透光性セラミック容器の放電容器２５を有し、この放電容器２５は断面がほぼ真円のほぼ球状の包囲部２６と、この包囲部２６の上下方向にそれぞれ曲面で連続して形成されたキャピラリといわれる小径筒部２７，２８が上下対称に形成されている。また、それぞれの小径筒部２７，２８の先端はシール３１，３２により閉塞され、小径筒部２７のシール３１には上部側の上部導入導体３３が挿入され、小径筒部２８のシール３２には下部側の下部導入導体３４が挿入されている。さらに、上部導入導体３３には口金２２に電気的に接続された外部接続端子３５が電気的に接続され、この外部接続端子３５は下側の小径筒部２８の周囲に巻回された始動補助体としての金属コイル３６に電気的に接続されるとともに、ゲッタ３７が支持されている。また、下部導入導体３４には上側の小径筒部２７の周囲に巻回された始動補助体としての金属コイル３８が電気的に接続され、下部導入導体３４も外部接続端子３５とは電気的に絶縁された状態で口金２２に電気的に接続されている。そして、電極４１，４４および金属コイル３６，３８などの間で浮遊容量を形成している。
【００１４】
さらに、放電容器２５の内部には、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの始動ガスを含む放電ガスが封入され、上側の小径筒部２７内には上部導入導体３３に電気的に接続された上部側の電極４１が取り付けられ、この電極４１は上部導入導体３３に接続された軸部４２および包囲部２６内に位置し軸部４２の先端に取り付けられたコイル部４３を有しており、一方、下側の小径筒部２８内には下部導入導体３４に電気的に接続された下側の電極４４が上部側の電極４１に対向して設けられ、この下部側の電極４４は下部導入導体３４に接続された軸部４５および包囲部２６内に位置し軸部４５の先端に取り付けられ上側のコイル部４３に対向する下側のコイル部４６を有している。そして、電極４１に対して極性の異なる金属コイル３６が対向し、電極４４に対しても同様に極性の異なる金属コイル３８が対向し、電極４１，４４および金属コイル３６，３８などの間で浮遊容量を形成している。
【００１５】
次に、高圧放電灯点灯装置１８を図１を参照して説明する。
【００１６】
まず、商用交流電源ｅにヒューズＦ、抵抗Ｒ１を介してノイズフィルタ回路５１が接続され、このノイズフィルタ回路５１はコンデンサＣ１およびトランスＴｒ１が接続されて形成され、整流および平滑機能を有する昇圧用のチョッパ回路５２に接続されている。
【００１７】
このチョッパ回路５２は、トランスＴｒ１にダイオードＤ１〜Ｄ４の全波整流手段としてのダイオードブリッジ５３の交流入力端子が接続され、このダイオードブリッジ５３の出力端子には平滑手段となる平滑用のコンデンサＣ２が接続され、このコンデンサＣ２にはチョッパ部５４が接続されている。また、チョッパ部５４は、コンデンサＣ２に対して並列にインダクタＬ１、スイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ１および電流検出用の抵抗Ｒ２の直列回路が接続され、電界効果トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２の直列回路にはダイオードＤ５およびコンデンサＣ３の直列回路が接続されている。
【００１８】
さらに、コンデンサＣ２に対して並列に、入力電圧を検出する分圧用の抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の直列回路が接続され、これら抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の接続点にはチョッパ回路制御手段となるたとえばＳＴマイクロ社製型番Ｌ６５６１のＩＣ５５の３番ピンに接続されている。また、同様に、コンデンサＣ２に対して並列に、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ４の時定数回路で構成される起動回路となるとともに電源を構成する直列回路が接続され、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の接続点はＩＣ５５の８番ピンに接続されている。さらに、インダクタＬ１には、インダクタＬ１に流れる電流を検出する検出巻線Ｌ２が磁気的に結合され、この検出巻線Ｌ２は抵抗Ｒ７を介してＩＣ５５の５番ピンに接続されるとともに、ＩＣ５５の６番ピンおよびダイオードブリッジ５３の負極に接続される。また、検出巻線Ｌ２および抵抗Ｒ７の接続点は、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ８およびダイオードＤ６の直列回路を介してコンデンサＣ４に接続され、コンデンサＣ４に対して並列にツェナダイオードＺＤ１が接続され、ダイオードＤ６およびコンデンサＣ４の接続点にはＩＣ５５の８番ピンが接続されている。
【００１９】
また、ＩＣ５５の１番ピンおよび２番ピンの間にはコンデンサＣ７が接続され、ＩＣ５５の３番ピンはコンデンサＣ８を介してダイオードブリッジ５３の負極に接続されている。さらに、ＩＣ５５の４番ピンは電界効果トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２の接続点に接続され、ＩＣ５５の７番ピンは電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００２０】
なお、チョッパ回路５２のＩＣ５５を起動する起動回路の抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ４の時定数を１秒ないし３秒、好ましくは２秒程度に設定している。
【００２１】
さらに、コンデンサＣ３に対して並列に、抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ１２の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ１２の接続点は逆極性のダイオードＤ７を介して、ＩＣ５５のフィードバック用の１番ピンに接続されている。なお、この１番ピンに入力される電圧により、電界効果トランジスタＱ１の動作を制御して、チョッパ回路５２が一定の出力電圧になるように制御する。
【００２２】
そして、チョッパ回路５２には、ハーフブリッジ形のインバータ回路６１が接続され、このインバータ回路６１はスイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３の直列回路を有し、電界効果トランジスタＱ３には、主回路６２が接続され、この主回路６２は直流カット用のコンデンサＣ１１およびＬＣ共振回路６３の共振インダクタとしてのバラストチョークとなるインダクタＬ３およびインダクタＬ４、および、抵抗Ｒ１３の直列回路を介して高圧放電ランプ１５が接続され、この高圧放電ランプ１５に対して並列にＬＣ共振回路６３の共振コンデンサとなるコンデンサＣ１２およびコンデンサＣ１３の直列回路が接続されている。
【００２３】
また、インバータ回路６１は制御回路６４を有し、この制御回路６４は電界効果トランジスタＱ３に制御手段となるインバータ回路制御手段としてのたとえばフィリップスセミコンダクタ社製型番ＵＢＡ２０２１のＩＣ６６を有し、このＩＣ６６の補助電源を兼ねたスナバ回路６７が接続されている。このスナバ回路６７は、電界効果トランジスタＱ３に並列に、抵抗Ｒ１４、コンデンサＣ１４、ダイオードＤ６およびコンデンサＣ１５の直列回路が接続され、このダイオードＤ６およびコンデンサＣ１５の直列回路に対して並列にダイオードＤ７が接続されている。
【００２４】
さらに、電界効果トランジスタＱ２のゲートにはＩＣ６６の２番ピン、電界効果トランジスタＱ３のゲートにはＩＣ６６の６番ピンが接続されている。このＩＣ６６には、１番ピンおよび３番ピン間にコンデンサＣ１６が接続されるとともに、３番ピンは電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３の接続点に接続され、１２番ピンおよび１４番ピン間にはコンデンサＣ１７およびコンデンサＣ１８の直列回路が接続され、１３番ピンは抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ１６の直列回路を介してダイオードＤ５に接続されている。また、８番ピンおよび１０番ピン間には、コンデンサＣ１９、可変抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１８の直列回路が接続され、可変抵抗Ｒ１７、抵抗Ｒ１８およびコンデンサＣ１９で時定数回路が構成されて発振周波数を設定している。
【００２５】
そして、抵抗Ｒ１３を介した高圧放電ランプ１５の両端には、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の直列回路が接続されている。
【００２６】
また、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の直列回路に対して並列に、ダイオードＤ１１およびコンデンサＣ２１の直列回路が接続され、コンデンサＣ２１に対して並列に抵抗Ｒ２４、ツェナダイオードＺＤ２およびコンデンサＣ２２の直列回路が接続され、ツェナダイオードＺＤ２およびコンデンサＣ２２の接続点はトランジスタＱ４のベースに接続され、トランジスタＱ４のベース、エミッタ間には抵抗Ｒ２５が接続され、電界効果トランジスタＱ３のコレクタはＩＣ６６の５番ピンに接続されている。
【００２７】
さらに、抵抗Ｒ２３に対して並列にコンデンサＣ２３およびダイオードＤ１２の直列回路が接続され、このダイオードＤ１２にはダイオードＤ１３および抵抗Ｒ２６の直列回路が接続され、この抵抗Ｒ２６に対して並列にコンデンサＣ２３、コンデンサＣ２４およびダイオードＤ１４の直列回路、スイッチング素子であるトランジスタＱ５のコレクタ、エミッタおよびツェナダイオードＺＤ３および抵抗Ｒ２７の直列回路が接続され、コンデンサＣ２４およびダイオードＤ１４の接続点はトランジスタＱ５のベースに接続されている。
【００２８】
また、抵抗Ｒ２７に対して並列にコンデンサＣ２５が接続され、ツェナダイオードＺＤ３およびコンデンサＣ２５の接続点はサイリスタＱ６のゲートに接続され、このサイリスタＱ６のアノードはトランジスタＱ４のコレクタおよびＩＣ６６の５番ピンに接続され、サイリスタＱ６のカソードは抵抗Ｒ２３およびＩＣ６６の７番ピンに接続されている。
【００２９】
さらに、コンデンサＣ２３およびダイオードＤ１３を介した抵抗Ｒ２３の両端には、ランプ電圧検出手段としてのツェナダイオードＺＤ４および抵抗Ｒ２８の直列回路が接続され、ツェナダイオードＺＤ４および抵抗Ｒ２８の接続点にはトランジスタＱ７のベースおよびエミッタが接続され、このトランジスタＱ７のベースおよびエミッタ間にはコンデンサＣ２６が接続され、トランジスタＱ７のコレクタは可変抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１８の接続点に接続されている。
【００３０】
次に、上記実施の形態の動作について説明する。
【００３１】
まず、商用交流電源ｅを投入すると、ダイオードブリッジ５３で全波整流し、コンデンサＣ２で平滑してチョッパ回路５２に直流電圧を印加する。ＩＣ５５は電源投入後２秒程度動作しないので、チョッパ回路５２は動作せず昇圧しないコンデンサＣ２の電圧のそのままの出力電圧を出力している状態である。
【００３２】
そして、抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ１６を介してＩＣ６６に微小電流を供給することによりＩＣ６６は電源投入後１秒以内に動作を開始し、ＩＣ６６は電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３を交互にオン、オフしてスイッチングさせる。この発振開始直後には、ＬＣ共振回路６３の無負荷共振の周波数付近で発振する。
【００３３】
また、インバータ回路６１が出力を開始するとコンデンサＣ２１が充電され、このコンデンサＣ２１の電圧が所定以上になるとツェナダイオードＺＤ２がオンし、コンデンサＣ２２を充電することによりトランジスタＱ４にベース電流が供給されて、トランジスタＱ４が５番ピンの電流をバイパスして、ＩＣ６６が動作を停止し、始動パルスを発生する。すなわち、図５に示すように、ＩＣ６６は発振周波数を無負荷共振周波数よりも高い周波数から低い周波数に向けてスイーブさせて、出力電圧の低いＡの部分では図６に示すように低い電圧で、ＬＣ共振回路６３の共振周波数になると、出力電圧が高いＢの状態になり図７に示すように高い電圧、すなわち波高の始動パルスが出力されて、インバータ回路６１の動作を停止させる。なお、インバータ回路６１の動作開始後には、このようにインバータ回路６１は高い周波数で発振しているので、ＩＣ６６はスナバ回路６７を電源として動作を維持し、インバータ回路６１の発振動作を開始した直後のみ、発振周波数を高くしているのでＩＣ６６に安定して定常電流電源が供給される。
【００３４】
そして、ツェナダイオードＺＤ２のオンによりインバータ回路６１が発振を停止し、コンデンサＣ２２が放電され、高圧放電ランプ１５が始動しない場合にはこのような始動パルスの出力が繰り返される。
【００３５】
さらに、この状態ではコンデンサＣ２３はタイマとして充電しつづけられ、たとえばコンデンサＣ２３が充電される時間を１０分程度とすると、このコンデンサＣ２３が充電されることによりコンデンサＣ２４も充電されトランジスタＱ５のベース電流がなくなり、トランジスタＱ５がオフしてツェナダイオードＺＤ３がオンしサイリスタＱ６をオンして、ＩＣ６６の５番ピンの電流をバイパスし、ＩＣ６６の出力を停止させる。
【００３６】
また、電源投入から３秒程度経過すると、チョッパ回路５２のＩＣ５５が動作を開始し、インバータ回路６１に昇圧した電圧を印加して、この昇圧した電圧によりインバータ回路６１は動作し、高圧放電ランプ１５に高い電圧を印加して、グローアーク転移を確実にする。また、高圧放電ランプ１５がグロー放電を開始すると高圧放電ランプ１５の電圧が低下し、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の電圧が低下し、コンデンサＣ２１の電圧が低下して始動パルスの出力は終了する。このように、インバータ回路６１が動作した後の所定時間にチョッパ回路５２が動作するので、特にネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）を用いた高圧放電ランプ１５では、アーク転移のために１秒ないし３秒程度は高い開放電圧が印加されてグロー放電時間を確保してグローアーク転移時間を適切にでき、高圧放電ランプ１５にストレスがかかることを防止する。このように、グロー放電時間を確保することにより、高圧放電ランプ１５のいずれの電極４１，４４も十分に加熱昇温させることができるため、いずれか一方の電極４１，４４のみがアンバランスに昇温して半波アークが生ずることがなくなり、グロー側となった電極４１，４４のスパッタが促進され、点滅黒化特性が低下して、発光効率が低下することを防止する。
【００３７】
また、インダクタＬ３およびインダクタＬ４は、高圧放電ランプ１５のグロー放電開始時に飽和する。そして、たとえばインダクタＬ３およびインダクタＬ４が飽和すると、インダクタンスが小さくなるため主回路６２のＬＣ共振の共振周波数が高くなるが、抵抗Ｒ１３の電流に基づきＩＣ６６により進相を検出して、進相状態になった場合にはＩＣ６６の発振周波数を高くして、インバータ回路６１の動作を進相状態から通常の状態に戻し、進相発振防止機能として動作する。
【００３８】
そして、高圧放電ランプ１５が通常の点灯状態になると、ＬＣ共振回路６３の無負荷時の共振周波数より低く、高圧放電ランプ１５が音響共鳴しない周波数一定でインバータ回路６１は動作し、高圧放電ランプ１５の始動直後から寿命末期まで高圧放電ランプ１５を安定して点灯させることができる。
【００３９】
また、高圧放電ランプ１５が始動した後に高圧放電ランプ１５のランプ電圧が寿命末期などの原因で高くなると、ツェナダイオードＺＤ４がオンしてトランジスタＱ７にベース電流を供給し、トランジスタＱ７をオンすることによりＩＣ６６の８番ピンおよび１０番ピンの入力を変化させ、インバータ回路６１の周波数を高くしてＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数に一致させて高圧放電ランプ１５の音響共鳴が発生する周波数に設定し、高圧放電ランプ１５を音響共鳴により立ち消え消灯させ、チョッパ回路５２およびインバータ回路６１のストレスを防止する。そして、再びインバータ回路６１は始動電圧を発生するが、所定時間経過後にツェナダイオードＺＤ３およびサイリスタＱ６がオンして、ＩＣ６６の動作を停止させ、インバータ回路６１および高圧放電ランプ１５を保護する。
【００４０】
上記実施の形態によれば、高圧放電ランプ１５の点灯時のインバータ回路６１の動作周波数を、ＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数に近づけることができるため、高い始動電圧を得ることができるとともに、音響共鳴を利用して高圧放電ランプ１５を消灯させることにより、インバータ回路６１の動作周波数の変化領域を狭くでき、素子などに与えるストレスを小さくできる。
【００４１】
特に、上記実施の形態の高圧放電ランプ１５の発光管２４の電極４１，４４が位置する包囲部２６は断面が真円の球体であるので音響共鳴する周波数のばらつきが少なく一定であるので、音響共鳴させる周波数の設定が容易である。また、包囲部２６からは小径筒部２７，２８が連続しているが、筒状で対称に位置するため、これら小径筒部２７，２８によっても音響共鳴周波数が大きくずれることは少ない。
【００４２】
次に、他の実施の形態を図８を参照して説明する。
【００４３】
図８は他の実施の形態の高圧放電灯点灯装置を示す回路図で、この図８に示す高圧放電灯点灯装置１８は、基本的には図１に示す高圧放電灯点灯装置１８と同様であるが、ツェナダイオードＺＤ４、抵抗Ｒ２８、コンデンサＣ２６およびトランジスタＱ７を有さないものである。
【００４４】
そして、基本的な動作、作用および効果なども図１に示す高圧放電灯点灯装置１８と同様であるが、高圧放電ランプ１５に異常が生ずるなどして、主回路６２に流れる電流が進相になると、進相発振検出手段としての抵抗Ｒ１３の電流を検出してＩＣ６６によりインバータ回路６１の周波数を進相発振にならないレベルまで高くし、高圧放電ランプ１５の音響共鳴が発生する周波数に致ると、高圧放電ランプ１５を音響共鳴により立ち消え消灯させ、チョッパ回路５２およびインバータ回路６１のストレスを防止する。
【００４５】
このように、進相を検出する場合には、もともと進相発振検出手段の抵抗Ｒ１３を有しているので、構成が複雑になることを防止できる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の高圧放電灯点灯装置によれば、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、ランプ電圧検出手段で高圧放電ランプのランプ電圧が所定値以上であると判断すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の点灯周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、ランプ電圧が所定値以上の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【００４７】
請求項２記載の高圧放電灯点灯装置によれば、高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させることにより、高圧放電ランプの音響共鳴が生じにくい周波数に設定しておき音響共鳴が生じないで安定して高圧放電ランプを点灯でき、進相発振検出手段でインバータ回路のスイッチング素子が進相発振であることを検出すると、高圧放電ランプを音響共鳴が発生する周波数で点灯するため、高圧放電ランプの電流が小さくて立ち消える場合の周波数より、高圧放電ランプが点灯している状態の周波数に近い周波数で高圧放電ランプを立ち消えさせることができるので、インバータの動作周波数を従来に比べ少ない変化にすることができるため、進相発振の異常時に簡単に高圧放電ランプを消灯できる。
【００４８】
請求項３記載の照明装置によれば、請求項１または２記載の高圧放電灯点灯装置で点灯される高圧放電ランプが装着される器具本体を具備したので、それぞれの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図２】同上スポットライトを示す断面図である。
【図３】同上高圧放電ランプの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図４】同上高圧放電ランプの発光管を切り欠いて示す側面図である。
【図５】同上インバータ回路の出力電圧を示す波形図である。
【図６】同上Ａの部分を示す波形図である。
【図７】同上Ｂの部分を示す波形図である。
【図８】同上他の実施の形態の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 照明装置としてのスポットライト
２ 器具本体としてのスポットライト本体
１５ 高圧放電ランプ
１８ 高圧放電灯点灯装置
６１ インバータ回路
６２ 主回路
６３ ＬＣ共振回路
６６ 制御手段としてのＩＣ
Ｑ２，Ｑ３ スイッチング素子としての電界効果トランジスタ
Ｒ１３ 進相発振検出手段としての抵抗
ＺＤ４ ランプ電圧検出手段としてのツェナダイオード
Claims (3)
- ＬＣ共振回路を含むとともに高圧放電ランプが接続される主回路と；
この主回路が出力側に接続されこの主回路を介して高圧放電ランプを始動、点灯させるインバータ回路と；
高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；
高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させて高圧放電ランプを点灯させランプ電圧検出手段でランプ電圧が所定値以上であると検出されると高圧放電ランプが音響共鳴する周波数までインバータ回路の周波数を高くさせる制御手段と；
を具備したことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 - ＬＣ共振回路を含むとともに高圧放電ランプが接続される主回路と；
スイッチング素子を有し主回路が出力側に接続されスイッチング素子をスイッチングして交流電力に変換して出力し主回路を介して高圧放電ランプを始動、点灯させるインバータ回路と；
主回路の進相を検出する進相発振検出手段と；
高圧放電ランプの点灯時には一定の周波数でインバータ回路を動作させて高圧放電ランプを点灯させ進相発振検出手段で、スイッチング素子のスイッチングが進相発振であることを検出すると、高圧放電ランプが音響共鳴する周波数までインバータ回路の周波数を高くさせる制御手段と；
を具備したことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 - 請求項１または２記載の高圧放電灯点灯装置と；
この高圧放電灯点灯装置で点灯される高圧放電ランプが装着される器具本体と；
を具備したことを特徴とする照明装置。
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