JP2008243468A - 放電灯点灯装置、照明器具及び照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】初始動、再始動の違いによるばらつき要因を低減し、ランプ判別時のランプ電圧の立ち上がり特性が大きく変化しないように制御することで、より確実にランプ定格電力を判別できる放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】直流電源からの電力を変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路とを備え、複数種の高圧放電灯を負荷対象とし、電源投入後に高圧放電灯の種類を判別して、該高圧放電灯を定格点灯させる放電灯点灯装置であって、電源投入後、放電灯への電力投入を開始するまでの間に所定の待機時間を設定するタイマを有する。待機時間は前回の電源遮断から今回の電源投入までの電源遮断時間が長いほど短く、また、点灯時の出力電力が大きいほど長く設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数種の高圧放電灯を適合ランプとする放電灯点灯装置およびこれを用いた照明器具、照明システムに関するものである。

高圧放電灯（ＨＩＤランプ）を点灯させる高圧放電灯点灯装置としては、従来、銅鉄型の安定器が主流であった。しかし、近年、安定器の軽量化・小型化・高機能化を目的とした多くの電子部品を用いた電子バラストが主流になりつつある。この電子バラストについて以下に簡単に説明する。

図１７に電子バラストのブロック図を示す。交流電源Ｖｓに整流回路を含む直流電源回路部Ａが接続され、その出力端に放電灯への供給電力を調整・制御できるインバータ回路部Ｂが接続され、さらにその出力端に放電灯ＤＬが接続されている。インバータ回路部Ｂは直流電源回路部Ａの出力を低周波の交流電圧に変換して放電灯ＤＬに供給する点灯回路部Ｃと、放電灯ＤＬの状態に応じて点灯回路部Ｃの動作を制御する制御回路部Ｄとを備えている。

このような従来の点灯装置では、定格電力の異なるＨＩＤランプを点灯する場合、点灯しようとするランプに適合した高圧放電灯点灯装置を用いる必要があった。

例えば、図１８（ａ）は３５ＷのＨＩＤランプのランプ電圧とランプ電力の特性、図１８（ｂ）は７０ＷのＨＩＤランプのランプ電圧とランプ電力の特性を示しており、前者には図１９のＢ２のバラスト特性、後者には図１９のＢ１のバラスト特性が適している。

このため、用途に応じて光出力を変えたい場合にはランプに加えて、放電灯点灯装置ごと取り替える必要があった。このような理由により高圧放電灯点灯装置は、複数の定格電力のＨＩＤランプを点灯することができる性能が望まれていた。

そこで、特許文献１，２では、複数種のＨＩＤランプを負荷対象とした高圧放電灯点灯装置が提案されており、特開２００３−２２９２８９号公報（特許文献１）ではＨＩＤランプの管電圧が所定の値を超えるまでの時間を計測して負荷種を判別する手段、また、特開２００５−３１０６７６号公報（特許文献２）ではＨＩＤランプ始動後のランプ電圧の過渡変化によって負荷種を判別する手段が開示されている。
特開２００３−２２９２８９号公報 特開２００５−３１０６７６号公報

特開２００３−２２９２８９号公報（特許文献１）には様々のランプ判別手法が開示されており、ランプ判別はランプを始動した後に、ある特性が所定の値に達するまでの時間などによって行われる。例えば、図２０に示すように、３５Ｗランプと７０Ｗランプとでは、始動後、ランプ電圧Ｖｌａが所定値（例えば４０Ｖ）に達するまでの時間が異なるから、その時間を測定することによりランプの種類を判別できる。しかしながら、図２１に示すように、再始動時には初始動時よりもランプ電圧Ｖｌａの立ち上がりが速くなり、所定のランプ電圧Ｖａに達するまでの時間がばらつくことになる。このため、ランプの種類を精度良く判定することが困難となる場合があった。

また、特開２００５−３１０６７６号公報（特許文献２）ではＨＩＤランプ始動後のランプ電圧の過渡変化によって負荷種を判別する手段が開示されている。例えば、図２０に示すように、３５Ｗランプと７０Ｗランプとでは、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに変化するのに要する時間が異なるから、その時間を測定することによりランプの種類を判別できる。しかしながら、図２１に示すように、再始動時には初始動時よりもランプ電圧Ｖｌａの立ち上がりが速くなり、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに変化するのに要する時間がばらつくことになる。このため、ランプの種類を精度良く判定することが困難となる場合があった。

このように、ランプ電圧の立ち上がり特性が初始動と再始動では異なっているため、同じ定格のランプでも所定のランプ電圧に達するまでの時間や、所定のランプ電圧範囲の上昇にかかる時間にばらつきが生じる。その結果、２種の定格電力の異なるランプ間の計測結果の差が小さくなるため、定格電力を判別する際の時間計測や比較判定の精度を高くする必要がある。あるいは、始動時と安定時など、２回以上の判定結果を併用する、といった対策が必要となる。

そこで、本発明では、特に初始動、再始動の違いによるばらつき要因を低減し、ランプ判別時のランプ電圧の立ち上がり特性が大きく変化しないように制御することで、より確実にランプ定格電力を判別できる放電灯点灯装置を提供することを課題とする。

請求項１の発明によれば、上記の課題を解決するために、直流電源からの電力を変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路とを備え、複数種の高圧放電灯を負荷対象とし、電源投入後に高圧放電灯の種類を判別して、該高圧放電灯を定格点灯させる放電灯点灯装置であって、電源投入後、放電灯への電力投入を開始するまでの間に所定の待機時間を設定するタイマを有することを特徴とするものである。

ここで、前記待機時間は前回の電源遮断から今回の電源投入までの電源遮断時間が長いほど短く、また、点灯時の出力電力が大きいほど長く設定すると良い（請求項２，３）。また、前回の電源遮断から所定の時間を計測するタイマを設けて、再度電源を投入された際にタイマの計時終了までは点灯を開始しないように構成しても良い（請求項４）。前記タイマはＣＲ充放電回路やマイコンのカウンタ機能で実現しても良い（請求項５，６）。

本発明によれば、電源投入後、放電灯への電力投入を開始するまでの間に所定の待機時間を設定することで、再始動であっても初始動に近い状態とすることができ、したがって、初始動、再始動のばらつき要因を低減し、より確実に放電灯の種類を判別することが可能となる。

再始動時はランプ内の温度が高く、内部状態が安定していないため、ランプ電圧の立ち上がり特性が条件によって変化するのに対して、初始動時はランプが常温になっていることにより、内部の封入物の状態が安定しており、同じ状態から始動し、ほぼ同一の始動過程を経るために、ランプ電圧の立ち上がり特性が安定する。したがって、ランプ電圧の立ち上がり特性の安定した初始動のみでランプを判別することで、異なる定格のランプ間での特性の差を維持できるので、比較的安価な回路構成や部品で判別を行うことが可能となる。例えば、始動時の所定の１つの区間におけるランプ電圧の上昇に要する時間で判別するとか、あるいは、始動後の所定時間経過後のランプ電圧のみで判別する、といった簡単な判別手法を採用することができる。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の回路図である。電力変換部７は、ＨＩＤランプ点灯用の電子バラストよりなり、商用交流電源Ｖｓを整流平滑して直流電圧を生成し、これを低周波の矩形波電圧に変換してＨＩＤランプＤＬに供給して点灯させる。制御ブロック８は電力変換部７のスイッチング動作を制御する。タイマ部９はＨＩＤランプＤＬの点灯中に点灯情報を受けて、電源投入からの時間あるいは電源遮断（消灯）からの時間を計測し、タイマの経過時間に応じて、電源投入後の点灯開始の許可／不許可の信号を与える。制御用電源１は商用交流電源Ｖｓまたは電力変換部７から直流低電圧Ｖｃを生成し、制御ブロック８やタイマ部９に動作電源として供給する。

タイマ部９の構成例を図２に、これに基づく始動許可信号の生成動作のタイムチャートを図３に示す。ＨＩＤランプＤＬの点灯中、制御ブロック８からタイマ部９のスイッチング素子Ｑ１に供給される信号はＨレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１はオンとなる。これにより、抵抗Ｒｃ１を介して電圧ＶｃからコンデンサＣ１がＶｔ＝Ｖｃ×Ｒｄ／（Ｒｃ１＋Ｒｄ）まで充電される。電源が遮断され、ＨＩＤランプＤＬが消灯すると、制御ブロック８からタイマ部９のスイッチング素子Ｑ１に供給される信号はＬレベルとなり、スイッチング素子Ｑ１はオフする。その後、コンデンサＣ１は抵抗Ｒｄを介して時定数Ｃ１×Ｒｄで放電を開始する。

図２（ｂ）の回路にてコンデンサＣ１の電圧Ｖｔを所定のしきい値Ｖ１と比較し、点灯していたランプＤＬが消灯してから十分に冷めるまでの時間をコンパレータＣＰの出力として取り出す。コンデンサＣ１の電圧Ｖｔが十分に高い間は、コンパレータＣＰの出力はＬレベルであるが、コンデンサＣ１の放電が進み、コンデンサＣ１の電圧Ｖｔが所定のしきい値Ｖ１を下回ると、コンパレータＣＰの出力はＨレベルとなる。

コンデンサＣ１の電圧Ｖｔが所定のしきい値Ｖ１に至るまでの時間は、消灯後のランプが再度点灯を開始した際の挙動が初始動のときと同様になるように、十分にランプが冷めるまでの時間とする。ランプが十分に冷めて、コンパレータＣＰの出力がＨレベルとなったことを受け、制御ブロック８はランプＤＬを始動させ、点灯を開始する。

図３の波形図では、始動許可となった時点から点灯を開始し、そのためスイッチング素子Ｑ１がオンされ、再度コンデンサＣ１の充電が開始して、その充電電圧Ｖｔが上昇に転じている。このとき始動許可信号は再度Ｌレベルとなり、始動は不許可となるが、本構成ではランプの点灯自体を終了させるものではないので、特に問題ではない。

図４は本実施の形態のタイマ部９のコンパレータＣＰの機能をソフトウェアで実現する際のフローチャートである。特に制御ブロック８においてマイコンなどを点灯制御に用いている場合など、新たな部品を追加することなく、比較的容易に機能を実現できるので有効である。電源投入後、コンデンサＣ１の電圧ＶｔをマイコンのＡ／Ｄ変換機能により取り込み、ソフトウェア内でしきい値Ｖ１との比較を行い、しきい値Ｖ１以下となるまで待つ。コンデンサＣ１の電圧Ｖｔの検出値がしきい値Ｖ１以下となれば、ランプ始動の処理に進むようにしている。

（実施の形態２）
図５は本発明の実施の形態２の要部構成を示しており、実施の形態１において抵抗Ｒｃ１を可変抵抗に置き換えた構成である。抵抗Ｒｃ１の値を調整することにより、点灯中のコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｔが可変となるので、電源遮断後から始動可能となるまでの時間の調整が可能となる。コンデンサＣ１の電圧Ｖｔは、図２（ｂ）あるいは図４の構成で検出し、しきい値Ｖ１以下となれば、ランプ始動が許可される。

これにより、対象とするランプ負荷の範囲によって、点灯開始許可までの時間を調整することができる。例えば、接続可能な最大電力のランプに合わせて点灯開始許可までの時間を設定しておけば、すべてのランプに対して初始動の状態からランプ判別可能となる。

また、以下の実施の形態３のように、点灯中の出力電力によって、抵抗値を自動的に切り替えることにより点灯開始許可までの時間を最適化することもできる。

（実施の形態３）
図６は本発明の実施の形態３の要部構成を示しており、実施の形態２において、タイマ部９の充電抵抗Ｒｃ１とＲｃ２（＞Ｒｃ１）を点灯時の電力に基づいて切り替える構成を示している。

図６の回路例では、抵抗Ｒｃ１，Ｒｃ２と直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のうち、どちらをオンさせるかを制御ブロック８の出力信号により選択することによって抵抗Ｒｃ１とＲｃ２を切り替える。ランプの点灯制御を行う制御ブロック８においてマイコンなどを点灯制御に用いている場合には、その点灯中のランプ定格電力に応じて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の一方をオン、他方をオフとなるように制御すれば良い。

図７は点灯時の電力に応じて、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の切り替えを行う駆動信号の生成フローを示す。この例の場合、ランプ定格電力は７０Ｗと３５Ｗの２種類であり、７０Ｗのときはスイッチング素子Ｑ１をオン、スイッチング素子Ｑ２をオフとする。また、３５Ｗのときは、スイッチング素子Ｑ１をオフ、スイッチング素子Ｑ２をオンとする。

図８は本実施の形態の動作を示すタイムチャートである。点灯時のランプ電力が７０Ｗのときは、抵抗値の小さい抵抗Ｒｃ１を介してコンデンサＣ１が充電されるので、点灯中のコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｔは、図８の破線で示されるように、高い電圧Ｖｃ×Ｒｄ／（Ｒｃ１＋Ｒｄ）となる。また、点灯時のランプ電力が３５Ｗのときは、抵抗値の大きい抵抗Ｒｃ２を介してコンデンサＣ１が充電されるので、点灯中のコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｔは、図８の実線で示されるように、低い電圧Ｖｃ×Ｒｄ／（Ｒｃ２＋Ｒｄ）となる。

このように、７０Ｗのときは３５Ｗのときと比較して小さい抵抗値の充電抵抗で充電するので、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｔが高くなる。そのため、電源がオフされた後、コンデンサＣ１の電圧Ｖｔがしきい値Ｖ１まで放電するのに要する時間が長くなる。したがって、電源が再びオンとなってから、始動許可信号が得られるまでの時間は、７０Ｗのときは３５Ｗのときと比較して長くなる。これはランプの定格が大きいものほど、発光管形状が大きく、熱容量が大きいため、ランプが冷めにくいから、内部が安定状態になるまでに時間がかかることに対応した時間調整である。本実施の形態によれば、定格電力の小さいランプにおいて必要以上に長い時間を待つ必要がなく、使用者に利便性を提供するものである。

なお、図６の構成に代えて、図９の構成とし、点灯中はスイッチング素子Ｑ１を常にオン、３５Ｗの時にはスイッチング素子Ｑ２をオフ、７０Ｗの時はスイッチング素子Ｑ２をオンするという構成としてもよい。

（実施の形態４）
図１０は本発明の実施の形態４の要部構成を示しており、図１１はその動作波形図である。本実施の形態では、再始動等の直近のランプの点灯状態に拠らず、常に電源オン後に一定の時間をおいてから、点灯を開始することで確実に初始動状態で始動を開始させるものである。すなわち、電源投入すると、スイッチング素子Ｑ１がオンとなり、抵抗Ｒｃ１を介してコンデンサＣ１が充電される。その充電電圧Ｖｔがしきい値に達すると、始動許可信号がＨレベルとなり、点灯が開始される。

ここで、電源オン後に計測される一定の時間は、ランプが消灯後に冷却されてほぼ安定状態になるのに要する時間以上としておく。上述のように、ランプは定格が大きいものほど発光管形状が大きく、熱容量が大きいため、ランプが冷めにくい。このため、電源オン後に計測される一定の時間は、接続可能なランプのうち最大定格のランプに合わせて設定すると良い。

このように、電源オン後に一定の時間をおいてから点灯を開始する処理は制御用マイコンのソフトウェアで実現しても良い。その実施の形態を以下に述べる。

（実施の形態５）
図１２は上述の実施の形態４の機能をソフトウェアで実現する場合のフローチャートであり、ステップ＃１ａ〜＃１ｃに特徴がある。ステップ＃１で電源投入により初期化されると、ステップ＃１ａでマイコン内部のタイマをカウントアップし、ステップ＃１ｂでタイマ値が設定値に達するのを待つ。タイマ値が設定値に達するまでは、ランプ始動処理を開始しない。タイマ値が設定値に達すると、ステップ＃１ｃに移行し、ランプ始動処理を開始する。

図１３はランプ始動処理開始後のランプ種別判別処理であり、その詳細については後述するが、その前に、まず点灯装置の回路構成について説明する。

図１４に本実施の形態で用いる点灯装置の回路図を示す。電解コンデンサＣ０には、例えば昇圧チョッパ回路により商用交流電源を整流平滑して得られた直流電圧が印加されている。この直流電圧は、一般的にＨＩＤランプを始動するために必要とされている消灯時のランプ両端電圧（無負荷２次電圧）＝約３００Ｖとなっている。

制御用電源１は、降圧用の抵抗Ｒ１，Ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１の直列回路よりなり、制御回路に供給する電圧Ｖｃを生成する回路である。

降圧チョッパ回路２は、スイッチング素子Ｑ３、回生用ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ２よりなり、スイッチング素子Ｑ３が高周波でスイッチングすることにより、電解コンデンサＣ０に蓄積されている直流電圧をランプＤＬに必要な電力に変換する。極性反転回路３は、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑ７のフルブリッジ回路よりなり、フルブリッジ制御回路の制御下で、降圧チョッパ回路２のコンデンサＣ２の直流電圧を数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの低周波に変換する。イグナイタ回路４は、パルストランスとパルス発生回路を含み、ランプ始動に必要な高圧パルス（約３〜５ｋＶ）を発生させる。

放電灯判別回路６は、放電灯ＤＬのランプ電圧を検出して、複数種の放電灯を判別する。たとえば、マイクロチップ社製ＰＩＣ１２Ｆ６７５（Ａ／Ｄ変換機能・フラッシュメモリ付８ビットマイコン）のような汎用マイコンＩＣ１で構成されており、抵抗Ｒ４、Ｒ５の分圧点の電圧を監視することにより、ランプ電圧を検出し、その検出値に応じて、負荷であるランプの定格電力を判別する。そのために７番ピンはＡ／Ｄ変換入力に設定されており、コンデンサＣ２の両端電圧から得られるランプ電圧値を読み取る。また、２番，３番ピンは２値出力に設定されている。１番ピンは電源端子、８番ピンはグランド端子である。

制御回路５は降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ３を制御することによりランプＤＬに所望の電力を供給する。上述のように、電解コンデンサＣ０の電圧が一定（約３００Ｖ）である場合、その電源から供給される電流値を調整することにより負荷であるランプに供給する電力を決定することができる。例えば、ランプに７０Ｗの電力を供給する場合、７０Ｗ／３００Ｖ≒０．２３Ａを直流電源たるコンデンサＣ０から供給すれば負荷はおおよそ７０Ｗ消費していることになる。このような原理により、電流検出抵抗Ｒ３により直流電源から供給される電流値を検出し、誤差アンプＯＰ１により電流値を調整する。

具体的には、誤差アンプＯＰ１の出力電圧と比較器ＯＰ２のマイナス端子の三角波信号とを比較することにより降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ３のオン・オフ動作を調整し、供給する電力を調整する。比較器ＯＰ２によるスイッチング素子Ｑ３の駆動信号の生成動作を図１５に示す。

図１５（ａ）はマイコンＩＣ１の２番ピンのＨ／Ｌの出力状態を示しており、同図（ｂ）は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されるコンデンサＣ４の電圧、同図（ｃ）の実線は比較器ＯＰ２のプラス端子に印加される基準電圧、破線はコンデンサＣ４の電圧、同図（ｄ）は比較器ＯＰ２の出力を示している。なお、比較器ＯＰ２と誤差アンプＯＰ１は１パッケージに２個のオペアンプを内蔵したＩＣなどで安価に構成でき、その制御電源は電圧Ｖｃから供給される。

マイコンＩＣ１の２番ピンがＨレベルのとき、スイッチング素子Ｑ８がオンすることにより、コンデンサＣ４が短絡され、その蓄積電荷は放電される。マイコンＩＣ１の２番ピンがＬレベルになると、スイッチング素子Ｑ８がオフすることにより、抵抗Ｒ１４を介してコンデンサＣ４が充電され、その電圧が上昇して行く。コンデンサＣ４の電圧は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されている。比較器ＯＰ２のプラス端子には誤差アンプＯＰ１の出力電圧が基準電圧として印加されている。コンデンサＣ４の電圧が基準電圧よりも低い期間は比較器ＯＰ２の出力はＨレベルとなる。したがって、マイコンＩＣ１の２番ピンから出力される周波数で、スイッチング素子Ｑ３はオン・オフ駆動され、そのパルス幅は誤差アンプＯＰ１の出力電圧が上昇するにつれて大きくなる。それゆえ、誤差アンプＯＰ１のプラス端子の基準電圧を可変することにより、直流電源から供給される電流値（ひいては供給される電力）を調整することが可能である。

なお、本回路では回路構成を簡単化するために、スイッチング素子Ｑ８をオン・オフする制御信号をマイコンＩＣ１の２番ピンから供給しているが、高周波発振回路をマイコンＩＣ１とは別に設けて、その発振出力によりスイッチング素子Ｑ８をオン・オフ制御しても構わない。

電流検出抵抗Ｒ３に流れるチョッパ電流は抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３により平均化されて直流電圧に変換され、入力抵抗Ｒ１０を介して誤差アンプＯＰ１の反転入力端子に印加される。誤差アンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子の間には帰還抵抗Ｒ１１が接続されており、入力抵抗Ｒ１０と帰還抵抗Ｒ１１の比率で増幅率が決まる。また、誤差アンプＯＰ１の非反転入力端子には、コンデンサＣ５の電圧が印加されている。

マイコンＩＣ１の３番ピンからはランプ電力指令値としてＰＷＭ信号が出力されている。このＰＷＭ信号はランプ電力の指令値に応じてパルス幅が変化する矩形波電圧であり、Ｈレベルになると、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ５が充電され、Ｌレベルになると、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ５が放電され、結果として、ＰＷＭ信号のパルス幅に応じた直流電圧がフィードバック制御の目標値としてコンデンサＣ５に充電される。これにより、マイコンＩＣ１の制御下で放電灯ＤＬへの供給電力を任意に調節することができ、ランプ電圧Ｖｌａの検出値に応じて（マイコンＩＣ１内のメモリテーブルを参照することにより）任意のランプ電力を供給できるので、任意のバラスト特性を実現することができる。

所定のバラスト特性によりランプを始動させ、ランプ始動後、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖになる時間を計測することにより、ランプ電力種類を判別する。

ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖになる時間の検出は、例えば、マイコンＩＣ１のＡ／Ｄ変換（ランプ電圧検出）の回数をカウントすることにより実現できる。また、マイコンＩＣ１の内蔵タイマーを用いることでも計測可能である。

所定のバラスト特性を有する点灯装置でランプを始動し、そのときのランプ電圧が変化する様子を計測した結果は例えば図２０のようになる。図２０よりランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに変化する時間を計測すれば３５Ｗ、７０Ｗを判別することが可能となる。また、この図２０より、例えば、点灯後２０秒後のランプ電圧が４０Ｖ未満のものは、７０Ｗランプであると判別可能であることがわかる。したがって、これらの判別手法を組み合わせることにより、より確実にランプ種類を判別することが可能となる。

そのときの動作フローが上述の図１２、図１３である。図１２では全体のフロー、図１３では判別処理の詳細なフローを示す。

図１２のステップ＃１ｃでランプ始動処理が開始されると、イグナイタ回路４により高圧始動電圧が印加され、ステップ＃２でランプが始動したかを判定する。ランプが始動したか否かは、ランプ電圧とほぼ等しい降圧チョッパ回路２の出力電圧であるコンデンサＣ２の両端電圧を抵抗Ｒ４、Ｒ５で分圧し、検出することによりマイコンＩＣ１にて判定できる。

ステップ＃３で判別処理が開始されると、後述の図１３の判別Ａ，Ｂが確定するのを待ち（＃４）、確定すると判別処理を終了し（＃５）、判別Ａ，Ｂの結果に応じて、出力電力を切り替える（＃６，＃７）。図１２のステップ＃８〜＃１０は、判別処理の終了後に、判別結果に応じた定格点灯制御を行う動作である。

図１３は判別処理の詳細なフローであり、図１２のステップ＃３〜＃５に対応している。

ステップ＃１１で判別処理が開始されると、ステップ＃１２で一定ランプ電流となるように制御し、ステップ＃１３で時間ｔ１の計測を開始する。具体的には、マイコンＩＣ１内部の変数ｔ１を０にリセットし、一定時間毎のタイマー割り込みを許可して、タイマー割り込みの度に変数ｔ１をインクリメントすれば良い。

ステップ＃１４，＃１５ではランプ電圧がＶｌａ≧３０Ｖとなるか、時間ｔ１の計測値が２０秒以上となるまで待機する。

仮に、Ｖｌａ≧３０Ｖとなる前にｔ１≧２０ｓとなった場合、ステップ＃１６で時間ｔ１の計測を終了する。具体的には、マイコンＩＣ１内部の変数ｔ１を０にリセットし、そのタイマー割り込みを禁止とする。これは後述のステップ＃２３でｔ１≧２０ｓと再度判定されるのを防ぐためである。

ステップ＃１７ではランプ電圧を検出し、その検出値をＶｌａ３とする。ステップ＃１８ではＶｌａ３＜４０Ｖか否かを判定する。始動後２０秒が経過した後もランプ電圧が４０Ｖ未満であれば、図２０から７０Ｗランプであると判定できるので、ステップ＃１９に移行し、第１の判別結果（判別Ａ）は７０Ｗランプと確定させる。それ以外の場合にはステップ＃２０に移行し、第１の判別結果（判別Ａ）は不明としておく。

ステップ＃１５〜＃２０と全く同様の判定処理はステップ＃２３〜＃２８にも設けているが、後者の判定処理はステップ＃１４，＃１５のループでｔ１≧２０ｓとなる前にＶｌａ≧３０Ｖとなった場合にのみ実行される。一度でもステップ＃１６を通れば、その時点でｔ１＝０となり、変数ｔ１のカウントは停止するので、ステップ＃１９または＃２０からステップ＃１４に戻ると、次にステップ＃１５を通ってもｔ１＝０であるから、ステップ＃１６には移行せず、ステップ＃１４，＃１５のループでＶｌａ≧３０Ｖとなるのを待つことになり、一度確定された判別Ａの結果が変更されることは無い。

ステップ＃１４でＶｌａ≧３０Ｖになると、ステップ＃２１へ移行し、時間ｔ２の計測を開始する。具体的には、マイコンＩＣ１内部の変数ｔ２を０にリセットし、一定時間毎のタイマー割り込みを許可して、タイマー割り込みの度に変数ｔ２をインクリメントすれば良い。

ステップ＃２２では一定ランプ電力（例えば３０Ｗ）の制御を設定し、ステップ＃２３でｔ１≧２０ｓとなるか、ステップ＃２９でランプ電圧の検出値がＶｌａ２≧４０Ｖとなるのを待つ。ステップ＃２３でｔ１≧２０ｓとなった場合、ステップ＃２４〜＃２８の動作（ステップ＃１５〜＃２０で説明したのと同じ動作）を１回だけ実行し、その後は、ｔ１＝０となることで、ステップ＃２２→＃２３→＃２９のループを繰り返す。

ステップ＃２９でＶｌａ２≧４０Ｖとなれば、ステップ＃３０へ移行し、時間ｔ２の計測を終了する。具体的には、変数ｔ２の値は保持したまま、タイマー割り込みを禁止とすれば良い。この変数ｔ２はステップ＃１４でＶｌａ≧３０Ｖとなった直後にステップ＃２１でｔ２＝０からカウントを開始しており、ステップ＃２９でＶｌａ２≧４０Ｖとなった直後にステップ＃３０でカウントを停止しているから、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに変化する時間に対応している。

ステップ＃３１では、この時間ｔ２が３秒未満か否かを判定する。ｔ２＜３ｓであれば、図２０から３５Ｗのランプであると判定できるから、ステップ＃３２で第２の判別結果（判別Ｂ）は３５Ｗランプと確定する。ｔ２≧３ｓであれば、図２０から７０Ｗのランプであると判定できるから、ステップ＃３３で第２の判別結果（判別Ｂ）は７０Ｗランプと確定する。ステップ＃３４で判別結果が確定し、図１２のステップ＃５の判別処理終了となる。

図１２のステップ＃６では、第１の判別結果（判別Ａ）を優先的に参照し、判別Ａが７０Ｗであれば、ステップ＃８の７０Ｗ定格点灯制御（図１９のＢ１の特性）に移行する。判別Ａが７０Ｗでなければ、ステップ＃７で第２の判別結果（判別Ｂ）を参照し、判別Ｂが７０Ｗであれば、ステップ＃９の７０Ｗ定格点灯制御に、判別Ｂが３５Ｗであれば、ステップ＃１０の３５Ｗ定格点灯制御（図１９のＢ２の特性）に移行する。

以上のように、本実施の形態では、第１の判別手法として、始動から２０秒後のランプ電圧を計測し、始動から２０秒後のランプ電圧が４０Ｖ未満の場合、７０Ｗと判別する。

また、第２の判別手法として、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに到達するまでの時間を計測し、３０Ｖから４０Ｖへの所要時間が３秒未満の場合、３５Ｗと判別する。また、３０Ｖから４０Ｖへの所要時間が３秒超の場合、７０Ｗと判別する。

本実施の形態では第１の判別結果（判別Ａ）を優先的に参照しているが、第２の判別結果（判別Ｂ）を優先的に参照しても良い。

また、２つの測定値を組み合わせて判別しているが、どちらか１つだけでもよい。例えば、再始動から所定時間後のランプ電圧のみで判別する、ということも可能であり、その場合、図１３のステップ＃２１〜＃３３、＃１４を省略し、ステップ＃２０では３５Ｗランプと判別すれば良い。

あるいは、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに上昇するのに要する時間のみで判別する、ということも可能であり、その場合、図１３のステップ＃１５〜＃２０、＃２３〜＃２８、＃１３を省略すれば良い。

なお、図１２のステップ＃１ａ〜＃１ｃを上述の図４の処理に置き換えれば、実施形態１，２にも同様の判別処理を適用できる。その場合、マイコンＩＣ１の未使用端子（４番〜６番ピン）の１つを用いて図２（ａ）のスイッチング素子Ｑ１のオン・オフを制御すると共に、未使用端子の他の１つを用いてコンデンサＣ１の電圧Ｖｔを検出すれば良い。

さらに、図１２のステップ＃８〜＃１０の定格点灯制御の後に上述の図７の処理を実行すれば、実施形態３にも同様の判別処理を適用できる。その場合、マイコンＩＣ１の未使用端子（４番〜６番ピン）の２つを用いて図６または図９のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン・オフを制御すると共に、未使用端子の残りの１つを用いてコンデンサＣ１の電圧Ｖｔを検出すれば良い。

（実施の形態６）
図１６は上述の実施の形態１の機能をコンデンサＣ１を用いずにマイコンのソフトウェアだけで実現する際のフローチャートである。回路構成は、図１４と同じで良いが、マイコンＩＣ１の１番ピン（電源端子）と８番ピン（グランド端子）の間に十分に容量の大きい電解コンデンサを接続し、商用交流電源Ｖｓが遮断されても、マイコンＩＣ１のカウント機能は使用できるようにしておく。

放電灯点灯装置の電源が遮断された後に制御電源電圧Ｖｃが低下してある値を下回った場合には、マイコンＩＣ１はランプが消灯されたものと判断して、図１６の電源断後待機中処理に入る。この後、マイコンＩＣ１は、低消費電力モードへ移行し、１−８番ピン間の大容量の電解コンデンサに蓄積された電荷で動作を継続する。マイコンＩＣ１は所定の初期値からタイマのカウントダウンを開始し、このタイマのカウントダウンが続いている間は再度電源が投入されてもランプ始動処理は開始しない。タイマのカウントダウンが進み、タイマの値が０になると、その時点で電源投入の有無を判定する。この時点で電源が投入されていれば、通常のランプ始動処理へ移行する。電源が投入されていなければ、電源断処理へ移行する。電源断処理後は、再度電源が投入されたときにタイマのカウントダウンは行われないので、電源投入時からランプ始動処理へ移行できる。

本実施の形態において、タイマがカウントダウンを開始するときの初期値は、対象とするランプ負荷の範囲に応じて設定すれば、上述の実施の形態２と同様に、対象とするランプ負荷の範囲によって、点灯開始許可までの時間を調整することができる。例えば、接続可能な最大定格のランプに合わせて点灯開始許可までの時間を設定しておけば、すべてのランプに対して初始動の状態からランプ判別可能となる。

また、タイマがカウントダウンを開始するときの初期値をランプ点灯中の定格電力に応じて設定すれば、上述の実施の形態３と同様に、タイマの計時時間を可変とすることができる。具体的には、点灯中のランプの定格電力が大きい場合には初期値も大きく設定し、定格電力が小さい場合には初期値も小さく設定すれば実施の形態３と同等の機能を実現できる。あるいは、タイマの初期値は固定とし、カウントダウンの刻み幅を可変としても良い。具体的には、点灯中のランプの定格電力が大きい場合には、カウントダウンの刻み幅を小さく設定し、定格電力が小さい場合にはカウントダウンの刻み幅を大きく設定すれば良い。

（実施の形態７）
図２２は本発明の放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）はスポットライトに適用した例、（ｃ）はダウンライトに適用した例であり、図中、１１は点灯装置の回路を格納した電子バラスト、１２は高圧放電灯を装着した灯体、１３は配線である。いずれの照明器具も３５Ｗ、７０Ｗのような複数の種類の高圧放電灯を適宜選択して装着することができる。これらの照明器具を複数組み合わせて照明システムを構築しても良く、必要な照度、発光色、デザイン等に応じて、種類の異なる複数の高圧放電灯が混在して用いられても構わない。

また、高圧放電灯とバラストが単純に接続されるのみで光出力を得る高圧放電灯点灯装置や、定格の異なる複数の照明器具を組み合わせて用いる照明システム、ランプとバラストあるいは反射板等を適宜必要な数だけ組み合わせて成る照明システム、という形態を取ることも可能である。あるいは、光を伝導する手段などを用いて、ランプと光出力部がそれぞれ離れた位置に設置されるものや、他の光源などが組み合わせて設置されるような照明システムに用いてもよい。

本発明の実施の形態１の全体構成を示すブロック回路図である。 本発明の実施の形態１のタイマ部の構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態１の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２の要部構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態３の要部構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態３の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態３の一変形例の要部構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態４の要部構成を示す回路図である。 本発明の実施の形態４の動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態５の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態５のランプ判別処理のフローチャートである。 本発明の実施の形態５の回路図である。 図１４の回路の制御動作を示す波形図である。 本発明の実施の形態６の動作を示すフローチャートである。 従来の点灯装置のブロック図である。 定格電力の異なるＨＩＤランプの特性を示す特性図である。 定格違いのバラストの出力特性を示す特性図である。 定格電力の異なるＨＩＤランプのランプ電圧の立ち上がり特性の違いを示す特性図である。 初始動時と再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性の違いを示す説明図である。 本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。

符号の説明

７ 電力変換部
８ 制御ブロック
９ タイマ部
ＤＬ 放電灯（ＨＩＤランプ）
Ｖｓ 電源

Claims (10)

1. 直流電源からの電力を変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路とを備え、複数種の高圧放電灯を負荷対象とし、電源投入後に高圧放電灯の種類を判別して、該高圧放電灯を定格点灯させる放電灯点灯装置であって、電源投入後、放電灯への電力投入を開始するまでの間に所定の待機時間を設定するタイマを有することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記待機時間は前回の電源遮断から今回の電源投入までの電源遮断時間が長いほど短く設定されることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記待機時間は点灯時の出力電力が大きいほど長く設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の放電灯点灯装置。
4. 前記タイマは前回の電源遮断から所定の時間を計測するタイマであり、再度電源を投入された際にタイマの計時終了までは点灯を開始しないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記タイマは、放電灯の点灯中に点灯時の出力電力が大きいほど高い電圧に充電され、電源断後、所定の抵抗で放電されるコンデンサを備え、電源再投入後、前記コンデンサの充電電圧値を検出し、閾値より高い間は点灯を開始しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
6. 前記タイマは、電源断後、電荷蓄積手段により駆動される演算手段のカウンタ機能で実現され、点灯時の出力電力によってカウント初期値またはカウント幅を設定され、カウント値が所定値に達するまでは点灯を開始しないことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
7. 放電灯の種類は、ランプ電圧が第１のランプ電圧から第１のランプ電圧よりも大きい第２のランプ電圧に変化する時間により判別することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 放電灯の種類は、放電灯が始動した後、所定の時間が経過した後のランプ電圧により判別することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の放電灯点灯装置を搭載したことを特徴とする照明器具。
10. 請求項１〜９のいずれかに記載の放電灯点灯装置または照明器具を含む照明システム。

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