JP2005339972A - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】放電灯始動のための条件と安定点灯のための条件を自動的に切り替えることができ、始動時の放電灯の閃光を無くした放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【解決手段】インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフ駆動するドライバ回路９の動作タイミングとなる発振信号を発振器８に前記周波数変調用信号としてパルス信号発生器７からの制御信号Vstrと、フィードバック回路５からのフィードバック信号ＯＰ-outとを加算した信号を与えるようになっている。パルス制御回路１１は、放電灯ＬＡの始動点灯後に制御信号Ｖstrのパルス部の振幅を徐々に小さくなるようにパルス信号発生器７を制御し、フィードバック回路５は放電灯ＬＡの出力が一定となるように放電灯ＬＡの出力に基づいてフィードバック信号ＯＰ-outを出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は放電灯点灯装置及び照明器具に関する。

蛍光灯を代表とする放電灯の調光用安定器（放電灯点灯装置）としては、低周波の商用電源を高周波に変換するインバータ回路を用いて放電灯を高周波点灯し、入力される調光信号に応じて、放電灯に供給する電力を制御することにより放電灯を調光する調光用電子安定器が一般的となっている。このような調光用電子安定器においては、低光束までちらつき等の不安定状態の発生しない安定した調光性能が要求されている。

また舞台照明など演出用途を目的に用いられる場合は、放電灯の始動直後の不安定状態による閃光や立ち消えを低減することも要求されており、より白熱灯に近い調光性能が求められている。

これら要求に応えるために、放電灯（例えば、蛍光灯）の点灯状態を検出し、入力される調光信号に応じて、放電灯が所定の出力となるようにフィードバック制御を行う調光用電子安定器が一般的である。このようなフィードバック制御を用いたものとしては、放電灯への出力電力を検出し、フィードバック制御する方式も一般的に用いられている。

例えば図１８に示すような、ＳＴマイクロエレクトロニクス社の集積回路Ｌ６５７４を用いた調光用電子安定器の構成例が同社のアプリケーションノートＡＮ９９３などにも記載されている。この調光用電子安定器は、交流電源Ｖｓを整流回路２に低域通過フィルタ回路１を介して入力して整流し、更にチョッパ回路３と平滑用キャパシタＣ０で所定の電圧の直流を得、この平滑用キャパシタＣ０の両端電圧を直流電源としてハーフブリッジ形のインバータ回路４に供給するようになっており、平滑用キャパシタＣ０の両端にはＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と抵抗Ｒ１との直列回路を接続し、ローサイド側のスイッチング素子Ｑ２と抵抗Ｒ１の直列回路には共振用インダクタＬ１と共振用キャパシタＣ１と共振用キャパシタＣ１に並列接続した放電灯ＬＡとからなる共振回路を接続し、共振用キャパシタＣ１の両端電圧を放電灯ＬＡに印加するようになっている。そして放電灯ＬＡの出力電力を抵抗Ｒ１の両端電圧で検出し、この両端電圧と調光レベルを決める可変の基準電圧Ｖrefとをフィードバック回路５の比較器を構成する誤差増幅器ＥＡで比較してその差分に基づいた電圧信号をフィードバック信号ＯＰ-outとして出力させ、そのフィードバック信号ＯＰ-outと、パルス信号発生器７からの電圧信号からなる制御信号Ｖstrとを加算器６で加算した電圧信号に基づいて発振器８からのパルス信号の周波数ｆinvを変調するようになっている。

ドライバ回路９は発振器８の発振信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフ駆動するゲート信号を生成するようになっている。またチョッパ制御回路１０はチョッパ回路３を、その出力電圧を所定電圧となるように制御するものである。

尚キャパシタＣfbと抵抗Ｒfiは誤差増幅器ＥＡの遅延素子を構成する。

図１９は図１８の各部の信号を示し、図１９（ａ）は制御信号Ｖstr、図１９（ｂ）はフィードバック信号ＯＰ-out、図１９（ｃ）は発振器８の周波数ｆinv、図１９（ｄ）はランプ電圧Ｖla、図１９（ｅ）は放電灯ＬＡの光出力を示している。

ところで、この従来例のように出力電力を検出してフィードバックする方式では、ランプ調光比が数％までの制御が限界であった。

更に、調光比が例えば数％以下といった極めて低光束領域まで調光を行うものにおいては、放電灯のインピーダンスを検出してフィードバック制御を行うもの等もある。

ところで、放電灯ＬＡを始動させるときに発生するランプ閃光を低減することに注目すると、放電灯ＬＡに直流電圧を与える方式や、フィードバックを強くすることは閃光を大きくすることにつながるという問題があった。

つまり図１８の従来例では、放電灯ＬＡを始動する前までフィラメントを予熱する状態でスタートし、図１９（ａ）に示すように所定の時間先行予熱を行った後、制御信号Ｖstrを徐々に上昇させる始動期間を設定する。この予熱期間から後述する放電灯ＬＡが始動するまでの間、フィードバック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outは最大出力で飽和している状態にある。

そして、制御信号Ｖstrが上昇して行くと、放電灯ＬＡのランプ電圧Ｖlaも図１９（ｄ）に示すように上昇する。そしてランプ電圧Ｖlaが放電灯ｌＡの始動電圧まで到達すると、放電灯ＬＡは放電を開始する。その直後、フィードバック回路５が応答して放電灯ｌＡの光出力を図１９（ｅ）に示すように目標出力に制御する調光点灯モード期間に入る。しかし、フィードバック回路４の応答期間に光出力が大きくなりその期間Ｘに閃光が発生する。

つまり、放電灯ＬＡが未だ点灯していない状態ではフィードバック回路５はインバータ回路４の出力を最大にしようとしていて、点灯すると目標の出力まで下げようと応答するが、その応答時間中には目標照度以上の光が発生するためである。

その閃光を低減する手法として、周期的な高電圧パルス電圧を放電灯に印加しつつ、低光束で点灯させる方法が提案されている（例えば特許文献１）。

ところが、周期的な高電圧パルスを与える方式においても、ランプ条件によって始動が不安定であり、確実な始動のためには高いパルス電圧を必要とする。そのため始動時に照度が大きくなり閃光が発生していた。
特開２００３−３２７８８１号公報

従来の技術で説明した、放電灯の出力を検出してフィードバック制御するものにおいては、詞光時の安定性を高める効果があるが、始動時には閃光発生の原因となっていた。

また、周期的な高電圧パルス印加により低光束で点灯させる手法においても、始動時に
高い始動電圧を必要とするため閃光は回避できない。

本発明は、上記の点に鑑みて為されたもので、その目的とすることころは、放電灯始動のための条件と安定点灯のための条件を自動的に切り替えることができ、しかも始動時の放電灯の閃光を無くした放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。

上述の目的を達成するために、請求項１の放電灯点灯装置の発明では、直流電源の出力に接続されるインバータ回路と、該インバータ回路の出力に接続されるＬＣ共振回路と、該ＬＣ共振回路のキャパシタに並列に接続される放電灯と、インバータ回路のスイッチング素子をオン／オフ制御するドライバ回路と、入力する周波数変調用信号のレベルの高低に応じて発振信号の周波数を前記ＬＣ共振回路の共振周波数に対して近接・離反させ、発振信号で前記ドライバ回路に動作タイミングを与える発振器と、パルス信号を非パルス部の電圧に重畳させた制御信号を発生させるパルス信号発生器と、前記放電灯の出力に対応する検出出力の信号レベルと目標値とを比較してその差に応じた信号レベルの前記発振周波数補正用のフィードバック信号を生成する比較器を有するフィードバック回路と、前記パルス信号発生器の制御信号の信号レベルと前記フィードバック回路の前記フィードバック信号の信号レベルとを加算して得られた信号を前記周波数変調用信号として前記発振器に与える加算器と、前記パルス信号発生器から発生されるパルス信号波形を制御するパルス制御回路とを備え、前記放電灯の始動点灯後に前記パルス制御回路が前記パルス部の振幅を徐々に小さくなるように前記パルス信号発生器を制御するとともに、前記フィードバック回路が放電灯の出力を一定とするようにフィードバック制御することを特徴とする。

請求項１の放電灯点灯装置の発明によれば、放電灯にパルス電圧を印加して始動させる始動条件と、放電灯が安定点灯するに十分なパルス電圧の点灯条件まで滑らかに変化させることにより、始動時の閃光を低減でき、放電灯の放電特性の変化による立ち消えや始動時間の変化を抑制することで、安定した放電灯の始動を実現した放電灯点灯装置を提供することができる。

請求項２の放電灯点灯装置の発明では、請求項１の発明において、前記フィードバック回路は、前記放電灯のフィラメントに対する先行予熱が終了すると、動作することを特徴とする。

請求項２の放電灯点灯装置の発明によれば、フィードバック回路を簡略化しても、始動時の閃光を低減できる。

請求項３の放電灯点灯装置の発明では、請求項１の発明において、前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路を備え、前記パルス制御回路は前記点灯判定回路の点灯判定信号の出力と同期して前記パルス部の振幅を徐々に小さくする制御動作を開始することを特徴とする。

請求項３の放電灯点灯装置の発明によれば、放電灯の始動時の閃光を低減しつつ、始動から点灯までの時間を短縮することができる。

請求項４の放電灯点灯装置の発明では、請求項１の発明において、前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路を備え、前記フィードバック回路は、前記点灯判定回路が前記放電灯の始動時の点灯を判定した後に動作を開始することを特徴とする。

請求項４の放電灯点灯装置の発明によれば、フィードバック回路を簡略化しても、放電灯の始動時の閃光を低減しつつ、始動から点灯までの時間を短縮することができる。

請求項５の放電灯点灯装置の発明では、請求項１の発明において、前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路を備え、前記パルス制御回路は、該点灯判定回路が点灯判定信号を出力する同時に前記パルス部の振幅、或いは単位時間当りの面積を小さくし、その後前記パルス部の振幅を徐々に小さくして行く制御動作を開始することを特徴とする。

請求項５の放電灯点灯装置の発明によれば、閃光の発生し易い放電灯に対しても始動時の閃光を低減できる。

請求項６の放電灯点灯装置の発明では、請求項１の発明において、前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路と、該点灯判定回路からの点灯検出信号を入力して一定時間遅らせて出力するディレイ回路とを備え、前記パルス制御回路はディレイ回路から点灯検出信号が出力されると前記パルス部の振幅を小さくして制御動作を開始することを特徴とする。

請求項６の放電灯点灯装置の発明によれば、立ち消えの起こり易い放電灯に対しても始動時の閃光を抑制することができる。

請求項７の放電灯点灯装置の発明では、請求項３の発明において、前記パルス制御回路が前記パルス部の振幅を小さくして行く時間を可変して前記放電灯の始動期間を一定にすることを特徴とする。

請求項７の放電灯点灯装置の発明によれば、放電灯の始動性のばらつきによって変化するタイミングを補正することで、複数の放電灯の制御でも安定に始動を行うことができる。

請求項８の放電灯点灯装置の発明では、請求項３乃至７の何れかの発明において、前記点灯判定回路は、前記フィードバック回路の出力検出信号の高周波分を除去する低域通過フィルタ回路を備え、該低域通過フィルタ回路の遮断周波数を前記パルス信号の周波数以下とし、点灯判定のタイミングを前記パルス信号発生器の動作と同期させて前記放電灯へのパルス電圧の印加直前に行うことを特徴とする。

請求項８の放電灯点灯装置の発明によれば、点灯判定回路が、放電灯の点灯を判定する精度を改善できる。

請求項９の放電灯点灯装置の発明では、請求項１乃至８の何れかの発明において、前記フィードバック回路は、商用電源周波数に対して十分な減衰率を持つ低域通過フィルタ回路と、該低域通過フィルタ回路をバイパスする回路とを備え、始動時に前記低域通過フィルタ回路をバイパスした信号を前記比較器に入力するフィードバックの比較値とし、前記パルス制御回路による前記パルス部の振幅の可変制御が終了すると、前記低域通過フィルタ回路を通過した信号をフィードバックの比較値とすることを特徴とする。

請求項９の放電灯点灯装置の発明によれば、始動から調光変化可能までの時間を短縮することができる。

請求項１０の照明器具の発明では、請求項１乃至９の何れかの放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする。

請求項１０の照明器具の発明によれば、請求項１乃至９の発明の作用効果を持つ照明器具を提供することができる。

本発明は、放電灯にパルス電圧を印加して始動させる始動条件と、放電灯が安定点灯するに十分なパルス電圧の点灯条件まで滑らかに変化させることにより、始動時の閃光を低減でき、放電灯の放電特性の変化による立ち消えや始動時間の変化を抑制することで、安定した放電灯の始動を実現した放電灯点灯装置を提供することができ、また照明器具を提供できるという効果がある。

以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
図１は本実施形態の回路構成を示しており、本実施形態は、図示するように交流電源Ｖｓにはノイズ遮断用のフィルタ回路１と整流回路２とを介してチョッパ回路３を接続し、このチョッパ回路３によって次段のインバータ回路４に必要な電圧の直流電源を得るようになっている。

インバータ回路４は、チョッパ回路３の出力に接続されている平滑用キャパシタＣ０に並列に接続したスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２等からなるハーフブリッジ型のインバータ回路により構成されたもので、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はドライバ回路９によって交互にオンオフ駆動される。

スイッチング素子Ｑ１には直流カット用キャパシタＣ２を介して共振用インダクタＬ１と共振用キャパシタＣ１との直列回路からなるＬＣ共振回路を接続し、この共振用キャパシタＣ１に放電灯ＬＡ及び抵抗ＲＮ１を並列接続してある。

尚放電灯ＬＡは蛍光灯からなり、フィラメント（図示せず）を両端に備え、例えば上記の共振用インダクタＬ１に設けた対の予熱巻線（図示せず）にそれぞれフィラメントを接続して予熱電流を流すようになっている。この場合予熱巻線とフィラメントとの間には限流キャパシタ等を介在させて予熱電流を所定の大きさに制限している。

ドライバ回路９には発振器８の周波数ｆinvなる発振信号が入力されている。発振器８の周波数制御は、２つの信号の電圧レベルの和を入力している。１つの信号は、パルス信号発生器７から出力され、周期的な周波数変調信号となる制御信号Ｖstrであり、もう１つの信号はフィードバック回路５が出力するフィードバック信号ＯＰ-outである。フィードバック信号ＯＰ-outは、誤差増幅器からなる誤差増幅器ＥＡ，抵抗ＲＮ１〜ＲＮ３の直列回路からなるネットワーク等により構成されるフィードバック回路５により決定されている。

フィードバック回路５は放電灯出力を検知し、放電灯出力が一定値になるように発振器８の周波数ｆinvを調整する働きをする。即ち放電灯ＬＡの両端にはチョッパ回路３の出力電圧、つまり平滑用キャパシタＣ０の両端電圧を抵抗ＲＮ１〜ＲＮ３の直列回路からなるネットワークで分圧した電圧が印加されており、放電灯ＬＡのインピーダンスに応じて抵抗ＲＮ３両端には電圧が発生している。

この電圧を一定となるように制御すれば、放電灯ＬＡのインピーダンスが一定となるため、放電灯ＬＡの光出力も一定となる。換言すれば放電灯出力として抵抗ＲＮ３の両端電圧を検出し、この電圧が一定となるように制御するのである。

パルス信号発生器７はパルス部の周期や振幅、非パルス部の電圧レベルがパルス制御回路１１によって制御され、放電灯ＬＡの始動時や調光時に応じてインバータ周波数とその変調度を変更する制御信号Ｖstrを出力している。

図２（ａ）はパルス信号発生器７の構成を示しており、図２（ｂ）に示す三角波パルス信号Ａと図２（ｃ）に示す直流信号ＢをＭＡＸ回路７０に入力し、合成出力たる制御信号Ｖstrを生成するようになっている。

つまりＭＡＸ回路７０は図２（ｄ）に示すように信号Ａ，Ｂの入力のうち高い信号を出力するという機能を持つものであり、実際には理想ダイオード回路などで構成され、パルス制御回路１１により、信号Ａの三角波の周期・高さ、信号Ｂの直流レベルが制御される。その結果合成出力である制御信号Ｖstrはパルス部の振幅・周期、非パルス部の電圧レベルを任意に変更することができる。

予熱始動制御回路１２では、放電灯ＬＡの始動前にフィラメントを加熱する予熱制御（先行予熱）の期間における予熱制御が終了すると、パルス制御回路１１に対して始動制御を開始させる信号を生成する。本実施形態の動作状態を示す図を図３に示す。

図３（ａ）は制御信号Ｖstrを、同図（ｂ）はフィードバック信号ＯＰ-outを、同図（ｃ）は発振器８の発振信号の周波数ｆinvを、同図（ｄ）はランプ電圧Ｖlaを、同図（ｅ）は放電灯ＬＡの光出力のタイミングチャートをそれぞれ示している。

而して今、放電灯点灯装置に交流電源Ｖｓが入力され、チョッパ制御回路１０とチョッパ回路３が動作すると、予熱始動制御回路１２は一定時間、パルス制御回路１１の制御動作を停止させた状態にする。

その間は、制御信号Ｖstrのレベルは低く、発振器８の発振信号の周波数ｆinvは図３（ｃ）に示すように高い状態にあり、インバータ回路４は放電灯ＬＡのフィラメントを予熱する動作を行う。つまりこの期間が先行予熱期間Ｔ１となる。

やがて図３（ａ）に示すタイミングｔ１で予熱が終わると、予熱始動制御回路１２から始動開始信号がパルス制御回路１１に入力され、始動制御が開始される。始動開始信号を受けたパルス制御回路１１は、制御信号Ｖstrのピークが大きくなるようにパルス信号発生器７を制御する。

このときのパルス制御回路１１の制御動作は、制御信号Ｖstrの非パルス部を変えずに、パルス部を図３（ａ）に示すように徐々に大きくなるように行う。従って、図３（ｂ）に示すフィードバック信号ＯＰ-outと制御信号Ｖstrとが加算器６で加算されたレベルの信号で制御される発振器８の発振周波数ｆinvは図３（ｃ）に示すように制御信号Ｖstrのパルス部のピークで低くなる。

インバータ回路４は、インダクタＬ１とキャパシタＣｆからなるＬＣ共振回路を含んだ負荷回路を持ち、通常共振周波数より高い周波数で動作しているが、上述のように制御信号Ｖstrのパルス部のピークに対応する周波数ｆinvが共振周波数に近づく方向に低くなる発振信号に応じてスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２がドライバ回路９により駆動されるため、それに伴い共振電圧が高まり、放電灯ＬＡの両端には共振によるパルス電圧が重畳した電圧Ｖlaが図３（ｄ）に示すように印加される。

パルス制御回路１１の制御によってパルス信号発生器７から出力される制御信号Ｖstrはピーク値がある一定のピークレベルとなると変化しなくなり、始動状態を一定時間保持する。つまり先行予熱期間Ｔ１から始動期間Ｔ２を経て始動固定期間Ｔ３に遷移する。

このとき、放電灯ＬＡが点灯していないならば、放電灯ＬＡの光出力が０であるため、この放電灯出力に対応した抵抗ＲＮ３の両端電圧を遅延素子たる抵抗Ｒfiを介して取り込んだフィードバック回路５の誤差増幅器ＥＡから出力されるフィードバック信号ＯＰ-outは、最大レベルに飽和している。

そして上述の共振電圧（パルス電圧）が放電灯ＬＡを始動させるレベルとなると放電灯ＬＡが始動点灯する。しかし、放電灯ＬＡの出力レベル（抵抗ＲＮ３の両端電圧はフィードバック回路５の誤差増幅器ＥＡの比較値（目標値）Ｖref以下であるため、未だフィードバック信号ＯＰ-outは、最大レベルに飽和したままである。

そして放電灯ＬＡが点灯した後、タイミングｔ２でパルス制御回路１１はパルス信号発生器７から出力される制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルを徐々に上昇させて行く制御を行う。

即ち、制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルが上昇するに伴って発振器８の発振信号の周波数ｆinvが低下するので、放電灯ＬＡの出力が大きくなって行く。この期間が遷移モード期間Ｔ４となる。そしてこのときからフィードバック回路５の誤差増幅器ＥＡの比較値Ｖref以上の放電灯出力となり、フィードバック回路５は放電灯出力を一定に保とうとして周波数ｆinvを高くするようにフィードバック信号ＯＰ-outのレベルを下げる動作を行う。

ここで制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルの上昇速度を、フィードバック回路５の応答速度より遅くすることで、フィードバック回路５は放電灯ＬＡの出力を一定に保つことができるフィードバック信号ＯＰ-outを生成することができるのである。

また、パルス信号発生器７の制御信号Ｖstrの非パルス部に対応する発振器８の発振信号の周波数ｆinvが所定のレベルになると、フィードバック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outも制御範囲内となるように設定される。

ランプ電圧Ｖlaを見ると、放電灯ＬＡの光出力を図３（ｅ）に示すように一定に保ちつつ、パルス信号発生器７から出力される制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルを変えて行くと、パルス部のピークの電圧が小さくなって行くことになる。

パルス制御回路１１による制御が終わると、調光点灯モード期間Ｔ５となり、調光入力信号に応じて、フィードバックの目標値（誤差増幅器ＥＡの比較値Ｖref）や制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルを変更することにより自由に調光を行うことができる。

以上のように本実施形態は、フィードバック回路５を用いて、放電灯ＬＡの光出力を一定にしつつ、放電灯ＬＡの始動に必要な条件と放電灯ＬＡが安定に点灯する条件を、放電灯ＬＡの光出力の継ぎ目なく自動的に切り替えることができるのである。

つまり一般的には、放電灯ＬＡの始動に必要な条件は高いパルス電圧であり、安定に点灯する条件はそれと比べて低いパルス電圧であるが、本実施形態ではその条件の切り替え速度をフィードバック回路５の遅延素子の抵抗ＲifとキャパシタンスＣfbの時定数で決まる応答速度に合わせて行い、放電灯ＬＡに高いパルス電圧を与えて始動させる始動条件と、放電灯ＬＡに印加するパルス電圧を低下させて安定に点灯させる点灯条件を滑らかに変化させることによって、放電灯ＬＡの始動時の閃光を低減と調光下限での放電灯ＬＡの安定点灯を実現することができるのである。
（実施形態２）
本実施形態は、実施形態１の機能を簡略化したものであって、図４は本実施形態の構成を示す。

つまり本実施形態は、パルス制御回路１１によって行うパルス信号発生器７の制御が制御信号Ｖstrの非パルス部のみとし、またフィードバック回路５の比較値（目標値）Ｖrefのレベルを変化させる目標値変更回路１３を備えている点で実施形態１と相違する。 その他の構成は実施形態１と同じであるので、同じ構成要素には同じ符号を付して説明は省略する。尚目標値変更回路１３は簡単なスイッチング素子などで構成して良い。

そして目標値変更回路１３とパルス制御回路１１は予熱始動制御回路１２の予熱終了タイミングを受けて動作を開始するようになっている。

次に本実施形態の動作を図５に基づいて説明する。

而して今、放電灯ＬＡのフィラメントを先行予熱する図５（ａ）に示す先行予熱期間Ｔ１が終了して、予熱始動制御回路１２から、パルス制御回路１１及び目標値変更回路１３に始動開始信号が与えられると、 その始動開始信号を受け、パルス制御回路１１は図５（ａ）に示すようにパルス信号発生器７から制御信号Ｖstrを発生させる動作を始める。

また、目標値変更回路１３は先行予熱期間Ｔ１では、フィードバック回路５が動作しないように目標値Ｖrefを図５（ｂ）に示すように低いレベルとしておき、先行予熱期間Ｔ１の終了とともにフィードバック回路５が動作するように高いレベルにステップ変化させる。

その結果、フィードバック回路５は動作し、フィードバック信号ＯＰ-outが遅延素子である抵抗ＲfiとキャパシタＣfbの応答波形で図５（ｃ）に示すように大きくなってくる。

そのため、加算器６から出力される信号レベルが高くなり、そのため発振器８の発振信号の周波数ｆinvが図５（ｄ）に示すように低い周波数にシフトして行く。発振器８の発振信号の周波数ｆinvが低下して行くことにより、放電灯ＬＡの両端電圧（ランプ電圧）Ｖlaは図５（ｅ）に示すように大きくなって行く。そして、やがて放電灯ＬＡが点灯し、フィードバック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outは収束する。

次に、パルス制御回路１１が制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルを制御してフィードバック回路５の応答速度より遅く上昇させて行く。それに伴い、フィードバック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outによって放電灯ＬＡの出力を一定に保つように発振器８の発振信号の周波数ｆinvが制御される。その結果、放電灯ＬＡに両端電圧Ｖlaのパルスピークは徐々に低下してゆく。

制御信号Ｖstrの非パルス部が所定値になって上昇が止まるように制御されると、フィードバック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outの変化も止まる。

以上のように本実施形態では、パルス制御回路１１のパルス信号発生器７に対して、制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルを制御するだけで良く、そのため簡略化できる。例えば、パルスピークレベルと非パルス部のレベルを可変するとすれば、２つの信号可変手段が必要となる上に、インバータ回路４のストレスを考慮すると三角波状のパルス信号が良いため、パルス部のピークの可変は複雑な制御を必要とする。しかし本実施形態では、非パルス部のレベルを可変する手段の１つで良いので、回路構成が簡略化できる。また、本実施形態を用いれば始動時の条件と調光下限時の条件を滑らかに切り替えることができ、放電灯ＬＡの始動時の閃光を低減することができる。

尚図５中のＴ４，Ｔ５の期間は図３の遷移モード期間Ｔ４，調光点灯モード期間Ｔ５に対応する。
（実施形態３）
図６は本実施形態を示しており、本実施形態では図示するように、放電灯ＬＡの点灯を検出する点灯判定回路１４が設けられている。この点灯判定回路１４は、例えば放電灯ＬＡのインピーダンス変化に伴う電流変化を取り込んで、この電流変化から一定のインピーダンス以下となったときに放電灯ＬＡが始動したと判定し、点灯判定信号を出力するものである。

回路的には、抵抗ＲＮ３に並列にキャパシタＣ３を接続し、放電灯ＬＡのインピーダンス変化によって流れる電流が変化し、その電流変化によって生じる抵抗ＲＮ３とキャパシタＣ３の並列回路の両端電圧を取り込み、その両端電圧を閾値で比較することで放電灯ＬＡのインピーダンスが一定以下になったことを検出して点灯判定を行うようになっている。

また本実施形態では予熱始動制御回路１２の始動開始信号と、点灯判定回路１４からの点灯判定信号とをパルス制御回路１１に入力し、パルス制御回路１１の動作を制御するようになっている。

次に本実施形態の動作を説明する。

今、放電灯ＬＡのフィラメントに対する先行予熱を行う図７（ａ）に示す先行予熱期間Ｔ１が終了し、タイミングｔ１で予熱始動制御回路１２の始動開始信号がパルス制御回路１１に入力されると、パルス制御回路１１は制御信号Ｖstrのパルス部のピークが図７（ａ）に示すように徐々に上昇するようにパルス信号発生器７の制御を行う。

そして制御信号Ｖstrのパルス部のピーク上昇に伴い、発振器８の発振信号の周波数が低下し、そのため上述と同様に放電灯ＬＡの両端にはパルス電圧が印加されて両端電圧Ｖlaが図７（ｅ）に示すように上昇して行く。そして、放電灯ＬＡに印加する電圧Ｖlaが放電灯ＬＡの始動電圧となると放電灯ＬＡは点灯する。

放電灯ＬＡが点灯すると、キャパシタＣ３の両端電圧Ｖfbが図７（ｂ）に示すように上昇して所定の閾値を超え、これにより点灯判定回路１４からは点灯判定信号がパルス制御回路１１へ出力される。

その点灯判定信号を受けたパルス制御回路１１は制御信号Ｖstrのパルス部のピークの上昇を停止させるようにパルス信号発生器７を制御し、制御信号Ｖstrの非パルス部を図７（ｃ）に示すフィードハック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outの応答速度より遅く上昇させる制御動作に切り替え、遷移モード期間Ｔ４に入る。これにより制御信号Ｖstrの非パルス部を上昇させて行くことで、放電灯ＬＡの光出力を図７（ｆ）に示すように一定に保ちつつ、放電灯ＬＡに印加されるパルス電圧のピークを低減することができる。

尚図７（ｄ）は発振器８の発振信号の周波数ｆinvを示し、また図７（ａ）のＴ５は調光点灯モード期間を示す。

以上のように本実施形態は、点灯判定回路１４を用いることで始動〜点灯までの時間を短縮することができる。また実施形態２と同様な構成に点灯判別を用いても同様な効果があることは言うまでもない。
（実施形態４）
図８は本実施形態の構成を示し、本実施形態は図示するように実施形態３の構成に、実施形態２に用いた目標値変更回路１３を加えたものである。

尚その他の構成は実施形態３の図６に示す構成と同じであるので説明は省略する。

次に本実施形態の動作を説明する。

今、図９（ａ）に示すように放電灯ＬＡのフィラメントを先行予熱する先行予熱期間Ｔ１が終了して、始動期間Ｔ２になると、予熱始動制御回路１２からタイミングｔ１で始動開始信号がパルス制御回路１１に入力される。これによりパルス制御回路１１によってパルス発生器８は制御され、出力する制御信号Ｖstrのピーク値を図９（ａ）に示すように大きくして行くようになる。その結果、制御信号Ｖstrのパルス部のピークに対応する発振器８の発振信号の周波数ｆinvが図９（ｅ）に示すように低下し、その結果インバータ回路４のＬＣ共振回路の共振電圧が大きくなって、放電灯ＬＡの両端電圧Ｖlaが図９（ｆ）に示すように上昇する。

放電灯ＬＡに印加される電圧Ｖlaが放電灯ＬＡの始動電圧に上昇すると、放電灯ＬＡが始動し、この始動によってキャパシタＣ３の両端電圧Ｖfbが図９（ｂ）に示すように上昇する。点灯判定回路１４はこの電圧が閾値を越えると放電灯ＬＡが点灯したと判定し、目標値変更回路１３及びパルス制御回路１１に点灯判定信号を出力する。

目標値変更回路１３は点灯判定回路１４の点灯判定信号を受け、フィードバック回路５の目標値Ｖrefを図９（ｃ）に示すように上昇させる。

その結果、フィードバック回路５のフィードバック信号ＯＰ-outは図９（ｄ）に示すようにランプ電力を上昇させようとする働きにより徐々に上昇する。この上昇期間が遷移モード期間Ｔ４となる。

一方、パルス制御回路１１は点灯判定回路１４の点灯判定信号を受けると、パルス信号発生器７に対して制御信号Ｖstrのパルス部のピークを下げるように制御する。このピークを低下させる速度はフィードバック回路５の応答速度より遅く行う。その結果、図９（ｇ）に示す光出力を目標値に安定させつつ、放電灯ＬＡに印加される電圧Ｖlaのピーク電圧を変更することができることになる。

尚Ｔ５は調光点灯モードの期間を示す。

以上のように本実施形態を用いれば、始動時に制御信号Ｖstrの非パルス部のレベルを変更することなく閃光を低減した点灯をすることが可能である。即ち、パルス制御回路１１の構成を簡略化することができる。また、放電灯ＬＡに印加する始動パルスのピークを徐々に増加させて行く始動状態で、非パルス部の電圧を一定に保つことができるため、ランプ始動の瞬間の光出力を抑えることができる。

かように本実施形態は、パルス回路の簡略化と始動の制御性能を両立させたものである。
（実施形態５）
本実施形態は実施形態３の構成において、閃光の発生し易い放電灯ＬＡで更に改善を行ったものである。

尚構成は実施形態３と同じであるので、図６の構成を参照する。

次に本実施形態の動作を図１０により説明する。

今放電灯ＬＡのフィラメントを先行予熱する先行予熱期間Ｔ１が図１０（ａ）に示すように終了し始動制御に入ると、パルス制御回路１１に予熱始動制御回路１２から始動開始信号が入力されると、パルス制御回路１１はパルス信号発生器７を制御して図１０（ａ）に示す制御信号Ｖstrのパルス部のピークを徐々に上昇させる。

そして、放電灯ＬＡが始動するまでの始動期間Ｔ２では、制御信号Ｖstrのパルス部のピークの上昇に対応して放電灯ＬＡに印加される電圧Ｖlaのピーク電圧が図１０（ｅ）に示すように上昇し、やがて放電灯ＬＡが点灯することになり、放電灯ＬＡの光出力は図１０（ｆ）に示すようになる。

そしてこの直後、キャパシタＣ３の電圧Ｖfbが図１０（ｂ）に示すように上昇し、点灯判定回路１４はこの電圧Ｖfbの上昇から放電灯ＬＡの点灯を上述と同様に判定し、点灯判定信号をパルス制御回路１１に出力する。

パルス制御回路１１はその信号を受けると直ちにパルス信号発生器７を制御して制御信号Ｖstrのパルス部のピークのレベルを所定のレベルまで低下させる。

尚ピークのレベルを小さくする方法としては図１１（ａ）に示すようにパルスの高さを下げる方法があるが、それ以外に図１１（ｂ）に示すようにパルスの周期、或いは図１１（ｃ）や（ｄ）に示すようにパルスの大小の組み合わせ、パルスの幅など、パルスの単位時間辺りの面積を小さくさせることで同様な効果が得られる。

その後、パルス制御回路１１はパルス信号発生器７を制御して制御信号Vstrの非パルス部のレベルを徐々に上昇させ、所定値まで図１０（ｃ）に示すフィードバック回路５からのフィードバック信号ＯＰ-outの応答速度に合わせて変化させて行く。

而して始動電圧と点灯電圧の差が大きい放電灯ＬＡでは始動パルス印加時の発光が大きくなる問題があるが、本実施形態では、点灯直後瞬時に放電灯ＬＡに印加するパルス電圧のレベルを下げることで閃光を抑えつつ、始動パルスと安定点灯を切り替えることを行うことができるのである。
（実施形態６）
図１２は本実施形態の構成を図１２に示す。本実施形態は図示するように、点灯判定回路１４の出力をパルス振幅回路１１にディレイ回路１５を介して接続している点で図６に示す実施形態３の構成と相違する。

次に本実施形態の動作を説明する。

今、図１３（ａ）に示す先行予熱期間Ｔ１が終了して、タイミングｔ１で始動開始信号が予熱始動制御回路１２からパルス制御回路１１に入力され、始動制御に入ると、パルス制御回路１１はパルス信号発生器１１を制御して制御信号Ｖstrのパルス部のピークを段々と上昇させる。これにより放電灯ＬＡの両端にはピークが段々と上昇するパルス電圧が周期的に放電灯ＬＡに与えられることになり、そのパルス電圧が放電灯ＬＡを始動させるレベルとなると放電灯ＬＡが始動点灯する。その直後、キャパシタＣ３の両端電圧Ｖfbの上昇によって点灯判定回路１４が点灯を判定すると、その点灯判定信号をディレイ回路１５に出力する。ディレイ回路１５は入力した点灯判定信号を一定時間遅延させた後にパルス制御回路１１に送る。

この点灯判定信号が入力するとパルス制御回路１１は、パルス信号発生器７を制御して制御信号Vstrの非パルス部の信号レベルを徐々に上昇させる。つまり点灯判定信号がパルス制御回路１１に入るまでの一定時間が始動期間Ｔ２から遷移モード期間Ｔ４への間のディレイ期間Ｔ６となる。以後実施形態３と同様な動作を経て遷移モード期間Ｔ４、調光点灯モード期間Ｔ５へ移行して行く。尚図１３（ｂ）はフィードバック信号ＯＰ-outを、図１３（ｃ）は光出力をそれぞれ示す。

ところで、本実施形態のようにディレイ回路１５を設けていない場合には、図１３（ｄ）のように制御信号Ｖstrは図１３（ｄ）に示すように制御され、フィードバック信号ＯＰ-outは図１３（ｅ）に示すようなる。一方放電灯ＬＡの状態やばらつきによっては、始動直後に不安定な状態となることがある。特に未点灯や長期間放置した放電灯ＬＡで起こり易いことが確認されている。そのためディレイ回路１５を設けていない場合には、点灯直後光出力が図１３（ｆ）に示すように０になることがある。

そのような状態で放電灯ＬＡを点灯させるためには、高いパルス電圧を与えつづけることが必要である。しかしこの不安定な状態は短時間で解消されることが多く、数１０ｍｓ程度の期間で不安定状態はなくなる。

これに対して本実施形態は、ディレイ回路１５により点灯判定信号がパルス制御回路１１に入力するのを一定時間遅らせることで、放電灯ＬＡに高いパルス電圧を与える期間Ｔ６を設け、放電灯ＬＡが安定してからパルス電圧を低下させる制御を行うことで、放電灯ＬＡの立ち消えを防止することができるのである。
（実施形態７）
上述の実施形態３の場合、先行予熱期間Ｔ１の終了から始動状態へ変化すると、パルス制御回路１１は、パルス信号発生器７を制御して制御信号Ｖstrのパルス部のピークを徐々に上昇させる制御を行うことで、放電灯ＬＡに印加されるパルス電圧を上昇させ、放電灯ＬＡを始動点灯させる。この際放電灯ＬＡが非常につき易いときには、制御信号Ｖstrのパルス部のピークを徐々に上昇させる制御の開始から早い時期で点灯し、その点灯に対応する点灯判定信号によりパルス制御回路１１は制御信号Ｖstrのパルス部のピークを上昇させる制御を止め、非パルス部の信号を徐々に上昇させる制御へ移行する。一方、放電灯ＬＡがつきにくいときには、制御信号Ｖstrのパルス部のピークを徐々に上昇させる制御の末期で放電灯ＬＡが点灯する。そのため遅く点灯した場合には制御信号Ｖstrの非パルス部の信号レベルを徐々に上昇させる期間（遷移モード期間Ｔ４）が一定の場合、早く点灯した場合に比べて調光点灯モードＴ５へ移行するのが遅くなる。

そこで本実施形態は、例えば実施形態３のパルス制御回路１１の制御動作を、次のように調整したことを特徴する。つまり図１４（ａ）に示すように放電灯ＬＡが早く点灯した場合と、図１４（ｂ）のように遅く点灯した場合、つまり始動期間Ｔ２が短い場合と、長い場合において、制御信号Ｖstrの非パルス部の上昇させる遷移モード期間Ｔ４の終了のタイミングが一致するように非パルス部の信号レベルを上昇させる期間を調整するのである。これにより点灯の遅れによる調光点灯モード期間Ｔ５への移行遅れを防ぎ、始動期間Ｔ２と遷移モード期間Ｔ４とを合わせ期間を一定とすることができるのである。

尚パルス制御回路１１の動作以外は基本的には実施形態３と同じであるので、構成の図示と説明、また上記以外動作の説明は省略する。また同様に点灯後に、制御信号Ｖstrの非パルス部の信号レベルを上昇させるように制御を行う他の実施形態のパルス制御回路１１にも適用できるのは勿論である。
（実施形態８）
実施形態３等に用いる点灯判定回路１４は、放電灯ＬＡの始動時の閃光を抑えるためには、早く正確な点灯判定を行うことが重要である。そこで点灯判定回路１４の入力フィルタの時定数を、図１５（ａ）に示すように放電灯ＬＡに印加するパルス電圧の周期Ｔｐｌｓよりも小さくする。また図１５（ｂ）に示しように、点灯判定のタイミングｔｓはパルス電圧の印加前に行うように設定する。つまり入力フィルタの時定数をパルス周期Ｔｐｌｓより小さくすることで、検出に不要な高周波電圧成分を除去して、検出に必要なパルス電圧間での放電灯ＬＡのインピーダンス変化信号であるキャパシタＣ３の両端電圧Ｖfbを抽出する。そして、点灯判定回路１４の閾値判定はパルス電圧の印加直前付近のタイミングで行って、放電灯ＬＡの点灯を判定し、その点灯判定信号をパルス制御回路１１へ出力することで、閃光の原因となる始動直後の始動高電圧パルスの印加を防止することができるのである。

尚点灯判定回路１４を用いる実施形態に適用できるので、その他の構成の図示・説明及び動作の説明は省略する。
（実施形態９）
ところで各実施形態に用いる放電灯ＬＡの出力を一定に保つためのフィードバック回路５は、放電灯ＬＡの始動時には放電灯ＬＡの出力を一定に保ちつつ、放電灯ＬＡに印加するパルス電圧の振幅を可変するようにフィードバック信号ＯＰ-outを出力するものであるが、その応答速度は遅いものであった。なぜならばフィードバック回路５は様々なノイズを除去した上で動作するためである。例えば、商用電源周波数のノイズに対して十分な減衰を持ったフィルタ回路（Ｃfb、Ｒfi）を必要とするものである。しかし、このようなフィルタ回路は安定点灯時には必要であるが、始動時といった短期間では必要ではない。 そこで本実施形態はフィードバック回路５の改良を加えたものであって、図１６に示すように放電灯ＬＡの出力検出信号である抵抗ＲＮ３の両端電圧Ｖfbを低域通過フィルタ回路１６を介して誤差増幅器ＥＡに入力する経路と、低域通過フィルタ回路１６を介さずに誤差増幅器ＥＡに入力する経路とをスイッチ素子ＳＷ１により切り替えようにしたものである。つまり始動直後の遷移モード期間Ｔ４ではスイッチ素子ＳＷ１をオンし、低域通過フィルタ回路１６をバイパスすることで遷移時間を短く設定するように設計し、始動時間を短縮することができる。尚、低域通過フィルタ回路１６の時定数を自由に可変できるようにして、遷移時間に合わせて動作させても同様な効果がある。

尚その他の構成は上述した何れの実施形態の構成でも良いので、その他の構成の図示・説明及び動作の説明は省略する。
（実施形態１０）
本実施形態は、実施形態１〜９に適用できる照明器具に係るもので、上述の何れかの実施形態の放電灯点灯装置を調光電子安定器として図１７に示す器具本体１８内に収納し、器具本体１８の下面の両端に配設したソケット１７、１７間に装着している放電灯ＬＡを点灯させる照明器具を構成している。勿論２灯以上の照明器具の場合には放電灯点灯装置の数を放電灯数に対応させれば良い。

実施形態１の回路図である。 （ａ）は実施形態１のパルス信号発生器の回路図、（ｂ）乃至（ｄ）はパルス信号発生器の動作説明用波形図である。 実施形態１の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態２の回路図である。 実施形態２の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態３の回路図である。 実施形態３の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態４の回路図である。 実施形態４の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態５の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態５の制御信号のパルス部の説明図である。 実施形態６の回路図である。 実施形態６の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態７の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態８の動作説明用タイミングチャートである。 実施形態９に用いるフィードバック回路の回路図である。 実施形態１０の斜視図である。 従来例の回路図である。 従来例の動作説明用タイミングチャートである。

符号の説明

１ フィルタ回路
２ 整流回路
３ チョッパ回路
４ インバータ回路
５ フィードバック回路
６ 加算器
７ パルス信号発生器
８ 発振器
９ ドライバ回路
１０ チョッパ制御回路
１１ パルス制御回路
１２ 予熱始動制御回路
ＬＡ 放電灯
Ｑ１、Ｑ２ スイッチング素子
Ｖstr 制御信号
ＯＰ-out フィードバック信号

Claims (10)

1. 直流電源の出力に接続されるインバータ回路と、該インバータ回路の出力に接続されるＬＣ共振回路と、該ＬＣ共振回路のキャパシタに並列に接続される放電灯と、インバータ回路のスイッチング素子をオン／オフ制御するドライバ回路と、入力する周波数変調用信号のレベルの高低に応じて発振信号の周波数を前記ＬＣ共振回路の共振周波数に対して近接・離反させ、発振信号で前記ドライバ回路に動作タイミングを与える発振器と、パルス部を非パルス部の電圧に重畳させた制御信号を発生させるパルス信号発生器と、前記放電灯の出力に対応する検出出力の信号レベルと目標値とを比較してその差に応じた信号レベルの前記発振周波数補正用のフィードバック信号を生成する比較器を有するフィードバック回路と、前記パルス信号発生器の制御信号の信号レベルと前記フィードバック回路の前記フィードバック信号の信号レベルとを加算して得られた信号を前記周波数変調用信号として前記発振器に与える加算器と、前記パルス信号発生器から発生されるパルス信号波形を制御するパルス制御回路とを備え、前記放電灯の始動点灯後に前記パルス制御回路が前記パルス部の振幅を徐々に小さくなるように前記パルス信号発生器を制御するとともに、前記フィードバック回路が放電灯の出力を一定とするようにフィードバック制御することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記フィードバック回路は、前記放電灯のフィラメントに対する先行予熱が終了すると、動作することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路を備え、前記パルス制御回路は前記点灯判定回路の点灯判定信号の出力と同期して前記パルス部の振幅を徐々に小さくする制御動作を開始することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
4. 前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路を備え、前記フィードバック回路は、前記点灯判定回路が前記放電灯の始動時の点灯を判定した後に動作を開始することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
5. 前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路を備え、前記パルス制御回路は、該点灯判定回路が点灯判定信号を出力する同時に前記パルス部の振幅、或いは単位時間当りの面積を小さくし、その後前記パルス部の振幅を徐々に小さくして行く制御動作を開始することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
6. 前記放電灯の出力を検出して点灯を判定する点灯判定回路と、該点灯判定回路からの点灯検出信号を入力して一定時間遅らせて出力するディレイ回路とを備え、前記パルス制御回路はディレイ回路から点灯検出信号が出力されると前記パルス部の振幅を小さくして制御動作を開始することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
7. 前記パルス制御回路が前記パルス部の振幅を小さくして行く時間を可変して前記放電灯の始動期間を一定にすることを特徴とする請求項３記載の放電灯点灯装置。
8. 前記点灯判定回路は、前記フィードバック回路の出力検出信号の高周波分を除去する低域通過フィルタ回路を備え、該低域通過フィルタ回路の遮断周波数を前記パルス信号の周波数以下とし、点灯判定のタイミングを前記パルス信号発生器の動作と同期させて前記放電灯へのパルス電圧の印加直前に行うことを特徴とする請求項３乃至７の何れか記載の放電灯点灯装置。
9. 前記フィードバック回路は、商用電源周波数に対して十分な減衰率を持つ低域通過フィルタ回路と、該低域通過フィルタ回路をバイパスする回路とを備え、始動時に前記低域通過フィルタ回路をバイパスした信号を前記比較器に入力するフィードバックの比較値とし、前記パルス制御回路による前記パルス部の振幅の可変制御が終了すると、前記低域通過フィルタ回路を通過した信号をフィードバックの比較値とすることを特徴とする請求項１乃至８の何れか記載の放電灯点灯装置。
10. 請求項１乃至９の何れかの放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。

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