JP2009176641A - 高圧放電灯点灯装置、照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単かつ安価な回路構成を用いながら、出力線延長の有無に関係なく、一定パルス電圧を発生することが可能な高圧放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】始動パルス発生回路７は、少なくともコンデンサＣ１とトランスＴ１の１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ７の直列接続からなる１次巻線回路と、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２を高圧放電灯８に接続し、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を昇圧した高圧パルス電圧を高圧放電灯８に印加する２次巻線回路と、トランスＴ１に設けられた３次巻線Ｎ３に発生する電圧により高圧パルス電圧の電圧レべルを検出する始動パルス検出回路１２を有する３次巻線回路とからなり、１次巻線回路のインピーダンスを変化させてトランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を調整することで、トランスＴ１の２次巻線回路に発生する高圧パルス電圧を所定範囲内の値に制御するインピーダンス可変手段７１，７２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は始動時の高圧パルス電圧のピーク値を調整する手段を具備する高圧放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。

図１４は従来の高圧放電灯点灯装置を示すブロック図である。高圧放電灯点灯装置は、商用電源１が投入されると、制御電源回路１０が制御電源を生成して、制御回路９が動作し、昇圧チョッパ回路３、降圧チョッパ回路４、極性反転回路６、始動パルス発生回路７に制御信号を送り、それぞれが動作を開始する。昇圧チョッパ回路３は、整流回路２で整流された出力を規定の電圧に昇圧し、降圧チョッパ回路４は高圧放電灯８に流れる電流が規定の電流になるように出力を調整する。極性反転回路６は、高圧放電灯８に規定の周波数の交流矩形波電圧を出力する。始動パルス発生回路７は、高圧パルスを発生させて高圧放電灯８を始動させる。

図１５は、始動パルス発生回路７の詳細図である。始動パルス発生回路７は、高圧放電灯８の始動時のみ動作し、高圧パルス電圧を発生する。始動パルス発生回路７は、トランスＴ１、外部制御信号によりオン／オフ可能なスイッチング素子Ｑ７、商用電源１の交流電圧を整流し、昇圧チョッパ回路３で昇圧した直流電圧Ｖｃ３で充電されるコンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護を行うインダクタＬ１、トランスＴ１で発生した高電圧パルスが極性反転回路６に回り込まないようにブロックするコンデンサＣ２を有する。

このような従来の点灯装置では、出力配線長が長くなると始動パルス電圧が出力容量の増大によって減衰するため、ランプの始動パルス電圧規定値を下回ることがあった。そこで、特許文献１（特開２００７−５２９７７）では、図１５に示すように、トランスＴ１の３次巻線Ｎ３から高電圧パルスのピーク値をフィードバックして一定の目標パルス電圧を出力するように始動パルス発生回路７の１次側のスイッチング素子Ｑ７を制御することが提案されている。トランスＴ１の３次巻線Ｎ３には電圧分圧回路１１を介してパルス検出回路１２を接続し、始動パルス電圧成分のみを検出する。そして、パルス検出回路１２の出力を、制御回路９にフィードバックさせることで始動パルス電圧Ｖｐが所定値になるように、制御回路９が１次巻線電圧Ｖｐ１を制御する。これにより、出力配線長が増加して出力容量が増加しても、高圧パルス電圧を規定値内に維持することが可能となる。
特開２００７−５２９７７号公報

特許文献１の技術では、一定ピーク値のパルス電圧を出力するには、コンデンサＣ１の充電電圧レベルを検知または推測する何らかの手段が必要となる。例えば、コンデンサＣ１の充電レベルを制御回路９にフィードバックする手段を設けて、所望の電圧レベルに充電された時にスイッチング素子Ｑ７をオンする構成や、コンデンサＣ１の充電開始を制御する手段を設けて、充電経過時間から推測される所望の電圧レベルに到達した時にスイッチング素子Ｑ７をオンする構成が考えられる。しかしながら、これらの回路を実現しようとすると、前者の場合はコンデンサＣ１の電圧検出のための分圧回路や制御回路９へのフィードバック回路が必要となるし、後者の場合は例えばタイマーＩＣのような時間計測用の素子が必要となるため、回路の複雑化やコスト上昇を招くという課題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡単かつ安価な回路構成を用いながら、出力線延長の有無に関係なく、一定パルス電圧を発生することが可能な高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、前記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｅの出力を電力変換して負荷である高圧放電灯８に電力を供給する電力変換回路（降圧チョッパ回路４）と、電力変換回路の出力を矩形波交流に変換し、高圧放電灯８に印加する極性反転回路６と、始動用の高圧パルス電圧を高圧放電灯８に印加する始動パルス発生回路７と、始動パルス発生回路７を制御する始動パルス制御回路９を備えた高圧放電灯点灯装置において、前記始動パルス発生回路７は、少なくともコンデンサＣ１とトランスＴ１の１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ７の直列接続からなる１次巻線回路と、前記トランスＴ１の２次巻線Ｎ２を高圧放電灯８に接続し、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を昇圧した高圧パルス電圧を高圧放電灯８に印加する２次巻線回路と、前記トランスＴ１に設けられた３次巻線Ｎ３に発生する電圧により高圧パルス電圧の電圧レべルを検出する始動パルス検出回路１２を有する３次巻線回路とからなり、前記トランスＴ１の１次巻線回路のスイッチング素子Ｑ７をオンする時、前記コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１は略一定電圧であり、前記トランスＴ１の３次巻線回路の始動パルス検出回路１２の検出値に応じて１次巻線回路のインピーダンスを変化させることでトランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を調整することにより、トランスＴ１の２次巻線回路に発生する高圧パルス電圧を所定範囲内の値に制御するインピーダンス可変手段７１，７２を有することを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、図５、図９に示すように、スイッチング素子Ｑ７を駆動する制御信号の電圧値または電流値、もしくは制御信号の電圧値または電流値の立ち上がりの傾き（図７）を変化させ、スイッチング素子Ｑ７のオン時の内部インピーダンスを調整することによってトランスＴ１の１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、図１０に示すように、スイッチング素子はオン時の内部インピーダンスの異なる複数のスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂの並列接続回路から構成され、駆動するスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂの選択によってトランスＴ１の１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、トランスＴ１の１次巻線回路のスイッチング素子は、図１１に示すように、スイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃとインピーダンスＲａ，Ｒｂ，Ｒｃの直列接続回路であり、スイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃのオン時の合成インピーダンスの異なる直列接続回路を複数並列に接続した回路から構成され、駆動するスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃを選択することにより該合成インピーダンスを調整して、トランスＴ１の１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、図１２に示すように、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１は複数個のタップａ，ｂ，ｃを備え、前記トランスＴ１の１次巻線Ｎ１の各タップａ，ｂ，ｃに１つのスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃまたはスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃとインピーダンスの直列回路が接続されており、駆動するスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃを選択することによってトランスＴ１の１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、複数個のスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃのオン時の内部インピーダンス、または複数個のスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂ，Ｑ７ｃとインピーダンスＲａ，Ｒｂ，Ｒｃの直列回路のスイッチング素子のオン時の合成インピーダンスは異なっていることを特徴とする（図１１）。

請求項７の発明は、請求項３〜６の発明において、スイッチング素子Ｑ７を駆動する制御信号の電圧値または電流値、もしくは制御信号の電圧値または電流値の立ち上がりの傾きを変化させ、スイッチング素子Ｑ７のオン時の内部インピーダンスを調整することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７の発明において、スイッチング素子Ｑ７は、ＭＯＳＦＥＴ、またはバイポーラトランジスタと回生用のダイオードの並列回路、または双方向サイリスタ、またはＩＧＢＴのいずれかの素子であることを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を具備した照明器具である（図１３）。

本発明による高圧放電灯点灯装置を用いることで、出力線を延長した場合においてもトランス１次巻線側閉ループのインピーダンスを可変することで高圧放電灯の始動に必要な一定ピーク値の高圧パルス電圧を出力可能な高圧放電灯点灯装置を安価に簡単な回路で実現することができる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の全体構成を示す回路図である。以下、その回路構成について説明する。整流回路２は、ダイオードブリッジＤＢよりなり、商用交流電源１を全波整流して脈流電圧を出力する。ダイオードブリッジＤＢの出力端には、インダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ１の両端にはダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ３が接続されている。インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ３は昇圧チョッパ回路３を構成している。スイッチング素子Ｑ１のオン・オフはチョッパ制御回路３０により制御される。チョッパ制御回路３０は市販の集積回路（例えばＭＣ３３２６２など）を用いて容易に実現可能である。スイッチング素子Ｑ１が商用交流電源１の商用周波数よりも十分に高い周波数でオン・オフ制御されることにより、ダイオードブリッジＤＢの出力電圧は、規定の直流電圧に昇圧されて平滑コンデンサＣ３に充電されると共に、商用交流電源１からの入力電流と入力電圧の位相がずれないように回路に抵抗性を持たせる力率改善制御を行っている。なお、ダイオードブリッジＤＢの交流入力端に高周波漏洩阻止用のフィルタ回路を設けても良い。

本実施形態で用いる直流電源Ｅは、商用交流電源１を整流・平滑した平滑コンデンサＣ３の直流電圧であり、ダイオードブリッジＤＢの出力に接続された昇圧チョッパ回路３の出力電圧であるが、これに限定されるものではなく、直流電源Ｅは電池でもよいし、市販の直流電源でもよい。

直流電源Ｅには、電力変換回路としての降圧チョッパ回路４が接続されている。降圧チョッパ回路４は負荷である高圧放電灯８に目標電力を供給するための安定器としての機能を有している。また、始動時からアーク放電移行期間を経て安定点灯期間に至るまで高圧放電灯８に適正な電力を供給するように降圧チョッパ回路４の出力電圧を可変制御される。

降圧チョッパ回路４の回路構成について説明する。直流電源Ｅである平滑コンデンサＣ３の正極はスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ３を介してコンデンサＣ４の正極に接続されており、コンデンサＣ４の負極は平滑コンデンサＣ３の負極に接続されている。コンデンサＣ４の負極には回生電流通電用のダイオードＤ２のアノードが接続されており、ダイオードＤ２のカソードはスイッチング素子Ｑ２とインダクタＬ３の接続点に接続されている。

降圧チョッパ回路４の回路動作について説明する。スイッチング素子Ｑ２は出力制御回路４０からの制御信号により高周波でオン・オフ駆動され、スイッチング素子Ｑ２がオンのとき、直流電源Ｅからスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ３、コンデンサＣ４を介して電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２がオフのとき、インダクタＬ３、コンデンサＣ４、ダイオードＤ２を介して回生電流が流れる。これにより、直流電源Ｅの直流電圧を降圧した直流電圧がコンデンサＣ４に充電される。出力制御回路４０によりスイッチング素子Ｑ２のオンデューティ（一周期に占めるオン時間の割合）を変えることにより、コンデンサＣ４に得られる電圧を可変制御できる。

降圧チョッパ回路４の出力には極性反転回路６が接続されている。極性反転回路６はスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路であり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとＱ４，Ｑ５のペアが出力制御回路４０からの制御信号により低周波で交互にオンされることで、降圧チョッパ回路４の出力電力を矩形波交流電力に変換して高圧放電灯８に供給するものである。負荷である高圧放電灯８は、メタルハライドランプや高圧水銀ランプのような高輝度高圧放電灯（ＨＩＤランプ）である。

始動パルス発生回路７は、高圧放電灯８の始動時のみ動作し、高圧放電灯８を絶縁破壊させるための高圧パルス電圧を発生する。始動パルス電圧発生回路７は、昇圧チョッパ回路３で昇圧した直流電源Ｅから充電素子２２を介して所定の電圧値Ｖｃ１に充電されるコンデンサＣ１と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と、外部制御信号によりオン／オフ可能なスイッチング素子Ｑ７と、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護を行うインピーダンス素子７１とを直列に接続したトランス１次巻線回路と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を２次巻線Ｎ２との巻数比からＮ２／Ｎ１倍（以後、トランスの結合係数は１として説明する）に昇圧して高圧放電灯８に極性反転回路６の出力に重畳して高圧パルス電圧を印加するトランスＴ１の２次巻線Ｎ２とを有している。コンデンサＣ２は、トランスＴ１で発生した高圧パルス電圧が極性反転回路６の入力側に回り込まないようにブロックする高周波バイパス用のコンデンサであり、このコンデンサＣ２とトランスＴ１の２次巻線Ｎ２と高圧放電灯８とで直列閉回路を構成している。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に高圧パルス電圧が発生すると、コンデンサＣ２を介して高圧放電灯８の両端に印加されることになる。

高圧放電灯８が不点灯状態から安定点灯に至るまでには、次の過程を通る。

まず、無負荷モードでは、高圧放電灯８は不点灯状態にあり、始動パルス発生回路７から高圧放電灯８の電極間に絶縁破壊のための高圧パルス電圧を印加する。

次に、始動モードでは、高圧パルス電圧により高圧放電灯８が絶縁破壊すると、グロー放電を経てアーク放電に至るが、アーク放電の開始直後から発光管内温度が均一化され、安定するまでの過程においては、ランプ電圧は始動初期の数Ｖから安定電圧まで数分かけて徐々に上昇する。

最後に、安定点灯モードでは、ランプ点灯後、数分経過して発光管内温度が上昇し、安定した状態となり、ランプ電圧はほぼ一定となる。

前記無負荷モードにおいて、高圧放電灯８に印加する高圧パルス電圧は通常３〜５ｋＶが必要とランプスペックで規定されており、従来から高圧放電灯点灯装置はこれを満たすように設計されている。しかし、昨今、市場から出力線５ｍ〜１０ｍ程の延長が要望されており、従来の始動パルス発生回路でこの距離を延長すると、出力線間容量が数百〜数千ｐＦオーダーで増加し、高圧パルス電圧のピーク値が低下するため、ランプ規格値を満足できず、高圧放電灯が始動しなくなる。

本発明の高圧放電灯点灯装置においては、この点に鑑みて、始動パルス発生回路７の構成を昇圧チョッパ回路３の出力電圧Ｖｃ３から一定電圧値Ｖｃ１を充電するコンデンサＣ１と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と、可変インピーダンス素子７１と、スイッチング素子Ｑ７とを直列に接続したトランス１次巻線回路と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を２次巻線Ｎ２との巻数比からＮ２／Ｎ１倍（以後、トランスの結合係数は１として説明する）に昇圧して高圧放電灯８に所望の３〜５ｋＶの範囲内の一定ピーク値の高圧パルス電圧を印加するトランス２次巻線回路と、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に発生する高圧パルス電圧のピーク値を検出するトランスＴ１の３次巻線Ｎ３を含むトランス３次巻線回路とで構成している。

この始動パルス発生回路７を制御する始動パルス制御回路は、高圧パルス電圧のピーク値をトランスＴ１の３次巻線Ｎ３を介して検出し、電圧分圧回路１１で高圧パルス電圧の検出電圧レベルを下げてパルス検出回路１２にフィードバックし、パルス検出回路１２において次回発生させるパルス電圧の補正値を算出し、補正値に応じてインピーダンス可変制御回路７２が可変インピーダンス素子７１のインピーダンス成分Ｚを可変制御する。

パルス検出回路１２は例えばマイコンを用いて３次巻線Ｎ３からフィードバックされた高圧パルス電圧の値に応じたインピーダンス成分Ｚの補正値を決めるテーブルを設けておいて実現しても良い。

ここで、可変インピーダンス素子７１としては例えば図２で示すような可飽和型インダクタンス素子（可飽和リアクトル）を用いることで実現可能である。インピーダンス可変制御回路７２では補正値に応じてデューティ比を可変制御されるＰＷＭ信号を発生し、積分抵抗Ｒ７２と積分コンデンサＣ７２によりバイアス電圧Ｖｃ７２を生成し、このバイアス電圧Ｖｃ７２のレベルに応じた電流が積分コンデンサＣ７２からバイアス抵抗Ｒ７１を介して制御巻線Ｎ４に流れることでスイッチング素子Ｑ７のオン時に主巻線Ｎ５が飽和に至る電流レベルが変化する構成として実現可能である。

インピーダンス成分Ｚの値を補正した後、制御回路９からのオン信号を受けてスイッチング素子Ｑ７がオンすると、トランス１次巻線回路の閉回路が構成され、コンデンサＣ１に充電されていた電荷を放出して１次巻線Ｎ１にパルス電圧が発生する。２次巻線Ｎ２では巻数比（Ｎ２／Ｎ１）倍に昇圧された３〜５ｋＶの範囲内の高圧パルス電圧が発生する。

なお、トランス１次巻線回路のスイッチング素子Ｑ７をオンする時、前記コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１は略一定電圧であるものとする。例えば、コンデンサＣ１は直流電源２１からスイッチ素子または充電抵抗のような充電素子２２を介して適宜のタイミングでコンデンサＣ３の電圧Ｖｃ３まで充電されるものとする。以下の各実施形態においても同様である。

このように本実施形態によれば、出力線を延長した場合においても高圧放電灯の始動に必要な一定ピーク値の高圧パルス電圧を出力可能な高圧放電灯点灯装置を安価に簡単な回路で実現することができる。

（実施形態２）
図３に本発明の実施形態２の回路図を示す。本実施形態においては、実施形態１の可変インピーダンス素子７１に代えて過電流防止用のインダクタンスＬ１を接続し、実施形態１のインピーダンス可変制御回路７２に代えて駆動電圧可変回路７３を設けてあり、パルス電圧の補正値に応じて駆動電圧可変回路７３によりスイッチング素子Ｑ７のオン抵抗を可変制御することでトランス１次巻線回路のインピーダンスを可変制御している。

高圧パルス電圧のピーク値をトランスＴ１の３次巻線Ｎ３を介して検出し、電圧分圧回路１１で高圧パルス電圧の検出電圧レベルを下げてパルス検出回路１２にフィードバックし、パルス検出回路１２において次回発生させるパルス電圧の補正値を算出し、補正値に応じて駆動電圧可変回路７３がスイッチング素子Ｑ７を駆動する電圧レベルを可変制御する。

出力制御回路４０からパルス出力タイミング信号を受けると、駆動電圧可変回路７３で決定された駆動電圧レベルによってスイッチング素子Ｑ７をオンする。

スイッチング素子Ｑ７は、極性反転直後から少し遅延したタイミングでオンすることで矩形波電圧の過渡変化による外乱ノイズを除去した精度の高いピーク電圧レベルのフィードバックを可能とする。また、パルス電圧によって高圧放電灯が絶縁破壊した際に放電状態を安定させるのに必要な押し込み電力を供給できるように、次回の極性反転まで数百μｓｅｃ〜数ｍｓｅｃ前のタイミングにスイッチング素子Ｑ７をオンする。他の実施形態においても同様である。

図４は本実施形態の要部構成を示す。電圧分圧回路１１では、３次巻線Ｎ３で検出した電圧を抵抗Ｒ１，Ｒ２により分圧し、電圧分圧した結果を複数のレファレンスレベル（図４ではレベルＨ、レベルＭ、レベルＬの３段階）と比較するコンパレータＣＰ−Ｈ、ＣＰ−Ｍ、ＣＰ−Ｌを用いたパルス検出回路１２にフィードバックする。コンパレータＣＰ−Ｈ、ＣＰ−Ｍ、ＣＰ−Ｌによる比較結果に応じてスイッチング素子Ｑ７を駆動する電圧レベルが駆動電圧可変回路７３によって補正される。

例えばパルス電圧が低いと、レベルＬのコンパレータＣＰ−Ｌしかオンせず、スイッチング素子Ｑ７の駆動電圧レべルは高くなる。また、パルス電圧が高いと、レベルＨのコンパレータＣＰ−Ｈまでオンされるから、スイッチング素子Ｑ７の駆動電圧レべルは低くなる。これにより、スイッチング素子Ｑ７の駆動電圧レベルを、例えば図５のＶｇｓ１、Ｖｇｓ２、Ｖｇｓ３のように３段階に可変制御することができる。

スイッチング素子Ｑ７の駆動電圧レベルが異なると、図６に示すように、ＦＥＴのゲート・ソース間電圧Ｖｇｓに対して、ドレイン・ソース間のオン抵抗Ｒｄｓが異なることから、スイッチング素子Ｑ７のオン時のトランス１次巻線回路のインピーダンスが可変制御されることになる。

また、図７に示すように、スイッチング素子Ｑ７の駆動電圧の時間的な変化（電圧上昇の傾き）を変化させても同等の制御を行うことが可能である。

制御回路９からのオン信号を受けてスイッチング素子Ｑ７がオンすると、トランス１次巻線回路の閉回路が構成され、コンデンサＣ１に充電されていた電荷を放出して１次巻線Ｎ１にパルス電圧が発生する。２次巻線Ｎ２では巻数比（Ｎ２／Ｎ１）倍に昇圧された３〜５ｋＶの範囲内の高圧パルス電圧が発生する。

このように本実施形態によれば、出力線を延長した場合においても高圧放電灯の始動に必要な一定ピーク値の高圧パルス電圧を出力可能な高圧放電灯点灯装置を安価に簡単な回路で実現することができる。

（実施形態３）
図８に本発明の実施形態３の回路図を示す。本実施形態においては、実施形態２のスイッチング素子Ｑ７をＭＯＳＦＥＴからバイポーラトランジスタに置き換えた点と、駆動電圧可変回路７３を駆動電流可変回路７４に置き換えた点が異なる。バイポーラトランジスタのコレクタ・エミッタ間には回生用ダイオードが逆並列接続されている。

実施形態２の駆動電圧可変回路７３では、パルス電圧の補正値に応じてＭＯＳＦＥＴの駆動電圧の振幅または傾きを可変制御していたが、本実施形態の駆動電流可変回路７４では、パルス電圧の補正値に応じてバイポーラトランジスタの駆動電流（ベース電流）の振幅または傾きを可変制御している点が異なる。

図９はバイポーラトランジスタのベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEとコレクタ電流Ｉｃの関係を示している。この特性から明らかなように、コレクタ電流Ｉｃを可変制御するには、パルス電圧の補正値に応じてベース・エミッタ間電圧Ｖ_BEを可変制御すれば良い。これによりトランス１次巻線回路におけるスイッチング素子Ｑ７のオン時のインピーダンス成分を可変制御することができる。その他の構成及び動作については実施形態２と同様である。

（実施形態４）
図１０に本発明の実施形態４の回路図を示す。本実施形態においては、実施形態２のスイッチング素子Ｑ７をオン抵抗の異なる２個のスイッチング素子Ｑ７ａ，Ｑ７ｂの並列回路に置き換えた点と、パルス電圧の補正値に応じてスイッチング素子Ｑ７ａまたはＱ７ｂを選択する選択制御回路７５を設けた点が異なる。選択制御回路７５によって２つのオン抵抗の異なるスイッチング素子Ｑ７ａ、Ｑ７ｂのいずれか一方をオンすることでトランス１次巻線回路のインピーダンス成分を可変制御することができる。

スイッチング素子Ｑ７ａ、Ｑ７ｂのオン抵抗の差は補正精度によって選択すれば良く、必要に応じて並列個数を増やすことも可能である。また、実施形態２で説明したゲート電圧の可変制御と組み合わせても構わない。

また、図１１に示すように、スイッチング素子Ｑ７ａ、Ｑ７ｂ、Ｑ７ｃそれぞれに直列に抵抗Ｒａ、Ｒｂ、Ｒｃを接続しておく構成とし、各抵抗の特性を異ならせておくことにより、スイッチング素子Ｑ７ａ、Ｑ７ｂ、Ｑ７ｃのいずれかをオンしたときのトランス１次巻線回路のインピーダンスを可変制御する構成としても良い。その他の構成及び動作については実施形態２と同様である。

（実施形態５）
図１２に本発明の実施形態５の回路図を示す。本実施形態においては、１次巻線Ｎ１にタップａ、ｂと巻き終り点ｃを持つトランスＴ１を用いており、トランスＴ１の各端子ａ、ｂ、ｃに接続して、閉ループを形成するスイッチング素子Ｑ７ａ、Ｑ７ｂ、Ｑ７ｃを備えている。また、パルス電圧の補正値に応じてスイッチング素子Ｑ７ａ、Ｑ７ｂ、Ｑ７ｃのいずれかを選択する選択制御回路７５を設けている。スイッチング素子Ｑ７ａがオンのときはトランスＴ１の１次巻線に発生する電圧をＮ１ａ：Ｎ２の比で、スイッチング素子Ｑ７ｂがオンのときはトランスＴ１の１次巻線に発生する電圧をＮ１ｂ：Ｎ２の比で、スイッチング素子Ｑ７ｃがオンのときはトランスＴ１の１次巻線に発生する電圧をＮ１ｃ：Ｎ２の比で、それぞれ昇圧して高圧放電灯８に所望の３〜５ｋＶ範囲内の高圧パルス電圧を印加するように構成している。

トランスＴ１の１次巻線の中間タップの個数や巻数比は補正精度に応じて選択すれば良い。また、実施形態２で説明したゲート電圧の可変制御と組み合わせても構わない。その他の構成及び動作については実施形態２と同様である。

このように本実施の形態によれば、出力線を延長した場合においても高圧放電灯の始動に必要な一定ピーク値の高圧パルス電圧を出力可能な高圧放電灯点灯装置を安価に簡単な回路で実現することができる。

なお、始動パルス発生回路７のスイッチング素子としてはＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタに限定されるものではなく、ＩＧＢＴや双方向サイリスタなど任意の半導体スイッチング素子を用いても良い。

（実施形態６）
図１３は本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）はそれぞれスポットライトにＨＩＤランプを用いた例、（ｃ）はダウンライトにＨＩＤランプを用いた例であり、図中、８は高圧放電灯、８１は高圧放電灯を装着した灯体、８２は配線、８３は点灯装置の回路を格納した安定器である。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い。これらの点灯装置として前述の実施形態１〜５のいずれかの高圧放電灯点灯装置を用いることで、始動パルス電圧のピーク値を適正化でき、配線８２が長くても始動可能となる。また、配線８２が短いときには始動パルス電圧のピーク値を低減できる。

出力線長を延長しても始動パルス電圧の減衰しない本発明の高圧放電灯点灯装置を搭載することで、配線８２を例えば２ｍ〜１０ｍの範囲で延長することが可能となり、施工性が高まったり、安定器８３の一括設置が可能となり、電源線の引き回し距離が短くできたり、安定器８３の一括点検が可能となる等の利点がある。

本発明の実施形態１の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の要部構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の要部構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の動作説明のための特性図である。 本発明の実施形態２の動作説明のための特性図である。 本発明の実施形態２の動作説明のための特性図である。 本発明の実施形態３の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態３の動作説明のための特性図である。 本発明の実施形態４の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態４の一変形例の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態５の全体構成を示す回路図である。 本発明の実施形態６の照明器具の外観を示す斜視図である。 従来例のブロック図である。 従来例の回路図である。

符号の説明

Ｅ 直流電源
４ 降圧チョッパ回路（電力変換回路）
６ 極性反転回路
７ 始動パルス発生回路
８ 高圧放電灯
１２ 始動パルス検出回路
Ｃ１ コンデンサ
Ｑ７ スイッチング素子
Ｔ１ トランス
Ｎ１ １次巻線
Ｎ２ ２次巻線
Ｎ３ ３次巻線
７１ 可変インピーダンス素子
７２ インピーダンス可変制御回路

Claims (9)

1. 直流電源の出力を電力変換して負荷である高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、
   電力変換回路の出力を矩形波交流に変換し、高圧放電灯に印加する極性反転回路と、
   始動用の高圧パルス電圧を高圧放電灯に印加する始動パルス発生回路と、
   始動パルス発生回路を制御する始動パルス制御回路を備えた高圧放電灯点灯装置において、
   前記始動パルス発生回路は、
   少なくともコンデンサとトランスの１次巻線とスイッチング素子の直列接続からなる１次巻線回路と、
   前記トランスの２次巻線を高圧放電灯に接続し、トランスの１次巻線に発生する電圧を昇圧した高圧パルス電圧を高圧放電灯に印加する２次巻線回路と、
   前記トランスに設けられた３次巻線に発生する電圧により高圧パルス電圧の電圧レべルを検出する始動パルス検出回路を有する３次巻線回路とからなり、
   前記トランスの１次巻線回路のスイッチング素子をオンする時、前記コンデンサの充電電圧は略一定電圧であり、
   前記トランスの３次巻線回路の始動パルス検出回路の検出値に応じて１次巻線回路のインピーダンスを変化させることでトランスの１次巻線に発生する電圧を調整することにより、トランスの２次巻線回路に発生する高圧パルス電圧を所定範囲内の値に制御するインピーダンス可変手段を有することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１において、スイッチング素子を駆動する制御信号の電圧値または電流値、もしくは制御信号の電圧値または電流値の立ち上がりの傾きを変化させ、スイッチング素子のオン時の内部インピーダンスを調整することによってトランスの１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項１において、スイッチング素子はオン時の内部インピーダンスの異なる複数のスイッチング素子の並列接続回路から構成され、駆動するスイッチング素子の選択によってトランスの１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項１において、トランスの１次巻線回路のスイッチング素子は、スイッチング素子とインピーダンスの直列接続回路であり、スイッチング素子のオン時の合成インピーダンスの異なる直列接続回路を複数並列に接続した回路から構成され、駆動するスイッチング素子を選択することにより該合成インピーダンスを調整して、トランスの１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項１において、トランスの１次巻線は複数個のタップを備え、前記トランスの１次巻線の各タップに１つのスイッチング素子またはスイッチング素子とインピーダンスの直列回路が接続されており、駆動するスイッチング素子を選択することによってトランスの１次巻線回路のインピーダンスを調整することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
6. 請求項５において、複数個のスイッチング素子のオン時の内部インピーダンス、または複数個のスイッチング素子とインピーダンスの直列回路のスイッチング素子のオン時の合成インピーダンスは異なっていることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
7. 請求項３〜６のいずれかにおいて、スイッチング素子を駆動する制御信号の電圧値または電流値、もしくは制御信号の電圧値または電流値の立ち上がりの傾きを変化させ、スイッチング素子のオン時の内部インピーダンスを調整することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
8. 請求項１〜７のいずれかにおいて、スイッチング素子は、ＭＯＳＦＥＴ、またはバイポーラトランジスタと回生用のダイオードの並列回路、または双方向サイリスタ、またはＩＧＢＴのいずれかの素子であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
9. 請求項１〜８のいずれかに記載の高圧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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