JP2010129234A - 高圧放電灯点灯装置、照明器具および照明システム - Google Patents

Abstract

【課題】安定点灯する前に消灯した高圧放電灯が様々な状態になっても、高圧放電灯を容易に始動する。
【解決手段】高圧放電灯点灯装置１に電源投入されると、制御回路５は、高圧放電灯２に交流電力を供給する電力供給回路３を制御するとともに、高圧放電灯２の始動時に、高圧放電灯２に始動用高電圧パルスを繰り返し供給して高圧放電灯２を始動させる始動電圧発生回路４に対して、始動用高電圧パルスの繰り返しを第１の時間だけ継続させる制御と、始動用高電圧パルスの繰り返しを第２の時間だけ停止する制御とを交互に行う。この制御回路５は、異常検出部６で高圧放電灯２の異常点灯状態が検出され異常点灯状態の累積時間が予め決められた所定時間に達した場合、第１の時間を短縮し、第１の時間に対する第２の時間の時間比を大きくする。第１の時間を短縮した後、制御回路５は、始動電圧発生回路４を再動作させ、始動用高電圧パルスの繰り返しを継続させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、高圧放電灯を点灯させるために用いられる高圧放電灯点灯装置、この高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具、この照明器具を用いた照明システムに関するものである。

従来より、高圧放電灯は、高輝度・高光出力の照明用の光源として広く使用されている。図１５に示す高圧放電灯２は、始動時から徐々に発光管２１の内部が高温・高圧となり、安定点灯状態になる。ここで、安定点灯している高圧放電灯が消灯すると、発光管２１が非常に高温・高圧となっているため、絶縁破壊電圧は、安定点灯時の１００Ｖ程度の負荷電圧から短時間で急激に上昇して数十ｋＶとなる。したがって、高圧放電灯を安定点灯状態から消灯した後、すぐに再点灯するためには、数十ｋＶの電圧を高圧放電灯に印加する必要がある。

しかしながら、図１５に示すような高圧放電灯２は、数十ｋＶの電圧が印加されると、エジソン・ベース口金２０付近で絶縁破壊が発生し、発光管２１に必要な電圧が印加されない。特に金属沃化物を含んだ高圧放電灯２に見られ、始動用高電圧により、沃化物が電極周辺の管壁周辺に飛散して付着し、その結果、管壁に沿って放電しやすい経路が生じ、その放電経路に沿って放電が形成される。

通常は、放電が継続され、外管２２に覆われた発光管２１の内部が高温・高圧になるにつれて、沃化物が蒸発し、高圧放電灯２は安定点灯状態に移行する。しかし、沃化物が蒸発する前の短時間点灯で高圧放電灯２が消灯すると、高圧放電灯２の発光管２１の内部は不安定な状態を維持し、徐々に初期状態に戻ろうとする。このような不安定な状態では、高圧放電灯２の始動電圧が上昇しているため、グロー放電の継続や、始動用高電圧により始動するものの、放電を形成する電子を沃化物が消費し立ち消えが生じることによって、通常の始動よりも始動時間が長くなってしまう。また、異常放電が継続すると始動動作を停止するように設定された高圧放電灯点灯装置においては、高圧放電灯点灯が点灯しない。その結果、例えば照明施工時に点灯確認のために短時間点灯した後に消灯した場合、その後再始動しなくなるといった現象が起こる。

従来の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯２に対して、十分に冷えている状態での絶縁破壊電圧（例えば４ｋＶ程度）を始動時に印加するように設計されている。このため、高圧放電灯２が安定点灯に至るまでの短時間点灯後に消灯した場合、従来の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯２の絶縁破壊電圧が高くなっており、高圧放電灯２が始動しにくい状態になっているため、すぐに始動動作を開始したとしても、高圧放電灯２をすぐに再点灯させることができない。温度が低下し、絶縁破壊電圧が低下して高圧放電灯点灯装置が発生する始動用高電圧以下となると、従来の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯２を再始動させることができる。再始動には、高圧放電灯２の種類や器具の構造、設置状況にもよるが１０分程度必要とされている。その間、高圧放電灯点灯装置は、間欠的に始動用高電圧パルスを繰り返し発生する。始動用高電圧パルスを間欠的に発生させる理由は、高圧放電灯２を冷却する期間を設けることで、再始動までの時間を短縮するためである。

特許文献１には、高圧放電灯に電力供給する給電部と、始動用高電圧を供給する始動用高電圧発生手段と、高圧放電灯への供給電流を検出する電流検出手段と、高圧放電灯の点灯状態を監視して給電部および始動用高電圧発生手段を制御する監視制御部とを備える高圧放電灯点灯装置が開示されている。特許文献１の高圧放電灯点灯装置では、監視制御部は、始動の際、始動用高電圧発生手段を駆動し、電流検出手段の出力で始動状態を監視する。始動失敗の場合、監視制御部は、始動用高電圧発生手段を再駆動し、電流検出手段の出力により始動状態を監視するシーケンスを所定回数まで繰り返す。所定回数まで始動失敗が続いたときには、監視制御部は、始動用高電圧発生手段の駆動を停止するとともに、給電部による給電を停止する。これにより、長時間の高電圧の発生による高圧放電灯点灯装置の損傷や感電の危険性の低減を図っている。

また、特許文献２には、安定点灯している高圧放電灯が消灯し、絶縁破壊電圧が上昇した場合に、外管内放電の発生を防止する高圧放電灯点灯装置が開示されている。安定点灯している高圧放電灯は、消灯して絶縁破壊電圧が上昇した場合、すぐに始動用高電圧が印加されると、より放電しやすい発光管の外郭での放電すなわち外管内放電が発生する可能性がある。特許文献２の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯の温度が上昇し、高圧放電灯が安定点灯するまでの所定時間点灯した後に立ち消えした場合、所定の停止期間後にパルス印加を開始する。一方、高圧放電灯が点灯後に温度が安定するまでの所定時間（例えば１０分）前に立ち消えした場合、高圧放電灯点灯装置は、直ちにパルス印加を開始するように制御する。これにより、安定点灯後、絶縁破壊電圧が上昇し、始動用高電圧での再始動が不可能な時間帯での不必要な高電圧の発生を抑制し、外管内放電を低減することができる。

さらに、特許文献３には、高圧放電灯の点灯時間を計時する第１の計時手段と、計時された点灯時間を予め設定された一定の変換比率に従いパルス待機時間ＴＷに変換する変換手段と、電源遮断から電源再投入までの経過時間ＴＰを計時する第２の計時手段と、パルス待機時間ＴＷと経過時間ＴＰとを比較する比較手段と、ＴＷ≦ＴＰのときに即座に始動電圧発生回路を動作させ、ＴＷ＞ＴＰのときに時間（ＴＷ−ＴＰ）の経過後に始動電圧発生回路を動作させる出力制御手段とを備える高圧放電灯点灯装置が開示されている。特許文献３の高圧放電灯点灯装置は、電源投入時点の状況から高圧放電灯が瞬時再始動可能な状況まで要する時間を所定の特性に基づいて判断し、判断結果に応じて、すぐに高圧パルスを印加するように制御したり、所定時間が経過してから高圧パルスを印加するように制御したりする。

上記より、従来の高圧放電灯点灯装置は、予め設定された始動動作を繰り返し試みるものである。
特許第２７７８２５７号公報 特開２００５−２８５４３４号公報 特開平６−２６０２８９号公報

しかしながら、安定点灯する前に消灯した高圧放電灯は、初期始動とは異なる様々な状態になり得るため、予め設定された固定の始動動作を高圧放電灯点灯装置が繰り返したとしても、必ずしも始動するとは限らない。

本発明は上記の点に鑑みて為されたものであり、その目的は、安定点灯する前に消灯した高圧放電灯が様々な状態になっても高圧放電灯を容易に始動することができる高圧放電灯点灯装置、照明器具および照明システムを提供することにある。

請求項１に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、高圧放電灯に交流電力を供給する電力供給回路と、前記高圧放電灯に始動用高電圧パルスを繰り返し供給して当該高圧放電灯を始動させる始動電圧発生回路と、前記高圧放電灯が非点灯状態であるときに、前記始動電圧発生回路に対して前記始動用高電圧パルスの繰り返しを第１の時間だけ継続させる制御と、当該始動用高電圧パルスの繰り返しを第２の時間だけ停止する制御とを交互に行うパルス制御手段と、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出する異常検出手段とを備え、前記パルス制御手段は、前記異常検出手段で前記高圧放電灯の異常点灯状態が検出され当該異常点灯状態の発生状況が予め決められた状況になった場合、前記第１の時間に対する前記第２の時間の時間比を変更することを特徴とする。

請求項２に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項１の発明において、前記パルス制御手段は、前記異常点灯状態の発生状況が前記予め決められた状況になった場合、前記第１の時間に対する前記第２の時間の時間比を検出前よりも大きくすることを特徴とする。

請求項３に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項２の発明において、前記パルス制御手段は、前記異常点灯状態の発生状況が前記予め決められた状況になった場合、前記第１の時間を検出前よりも短くすることによって、前記時間比を検出前よりも大きくすることを特徴とする。

請求項４に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項２の発明において、前記パルス制御手段は、前記異常点灯状態の発生状況が前記予め決められた状況になった場合、前記第２の時間を検出前よりも長くすることによって、前記時間比を検出前よりも大きくすることを特徴とする。

請求項５に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項４の発明において、前記時間比が変更された後の第２の時間は、前記高圧放電灯が安定点灯した後に消灯した際において当該高圧放電灯の再始動に要する時間よりも長いことを特徴とする。

請求項６に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項の発明において、前記異常検出手段は、半波放電を検出することによって、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出することを特徴とする。

請求項７に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項の発明において、前記異常検出手段は、前記高圧放電灯が一旦点灯状態になった後に消灯する立ち消え状態を検出することによって、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出することを特徴とする。

請求項８に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項１ないし５のいずれか１項の発明において、前記異常検出手段は、前記高圧放電灯の不点灯状態を検出することによって、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出することを特徴とする。

請求項９に係る高圧放電灯点灯装置の発明は、請求項１ないし８のいずれか１項の発明において、前記パルス制御手段は、前記時間比を検出前よりも大きくした後に前記異常検出手段で前記高圧放電灯の異常点灯状態が検出された場合、前記始動電圧発生回路に対して前記始動用高電圧パルスの繰り返しを停止させるように制御することを特徴とする。

請求項１０に係る照明器具の発明は、請求項１ないし９のいずれか１項の高圧放電灯点灯装置と、前記高圧放電灯点灯装置が取り付けられる器具本体と、前記高圧放電灯点灯装置から電力供給される高圧放電灯とを備えることを特徴とする。

請求項１１に係る照明システムの発明は、請求項１０の照明器具を複数備えるとともに、各照明器具を制御する制御装置を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、高圧放電灯の始動時において、高圧放電灯の始動電圧が変動している場合に、始動用高電圧パルスを繰り返す時間（第１の時間）に対する始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間（第２の時間）の時間比を変えることによって、高圧放電灯を始動しやすくすることができる。

請求項２の発明によれば、高圧放電灯の始動時において、高圧放電灯が高温になって高圧放電灯の始動電圧（絶縁破壊電圧）が高くなっている場合であっても、高圧放電灯の始動電圧が変動している場合に、始動用高電圧パルスを繰り返す時間（第１の時間）に対する始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間（第２の時間）の時間比を大きくすることによって、高圧放電灯の温度を下げて、始動電圧を低くすることができるので、高圧放電灯を始動しやすくすることができる。

請求項３の発明によれば、始動用高電圧パルスを繰り返す時間を短くすることによって、高圧放電灯が発熱する時間を短縮することができ、高圧放電灯の温度を早く下げることができるので、高圧放電灯を早く始動しやすくすることができる。

請求項４の発明によれば、始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間を長くすることによって、高圧放電灯に対して十分な冷却時間を設定することができるので、高圧放電灯を早く始動しやすくすることができる。

請求項５の発明によれば、高圧放電灯の始動電圧が高くなっていても十分に冷却することができ、高圧放電灯の始動電圧を低くすることができるので、高圧放電灯を確実に始動することができる。

請求項６の発明によれば、高圧放電灯が短時間点灯した後に再始動した際に、半波放電が継続する場合においても、高圧放電灯に対して冷却期間を設けることができるので、高圧放電灯を確実に始動することができる。

請求項７の発明によれば、高圧放電灯の発光管が高温のために再始動しにくい状態などであっても、高圧放電灯に対して冷却期間を設けることができるので、高圧放電灯を確実に再始動することができる。

請求項８の発明によれば、異常検出手段が高圧放電灯の不点灯状態を検出することによって、高圧放電灯の寿命末期などに異常点灯状態が継続する場合において、安全性を高めることができる。

請求項９の発明によれば、高圧放電灯の寿命末期時に始動用高電圧パルスの繰り返しを停止させることによって、異常放電の発生を防止することができるので、安全性を高めることができる。

請求項１０の発明によれば、高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯の始動時において、高圧放電灯の始動電圧が変動している場合に、始動用高電圧パルスを繰り返す時間（第１の時間）に対する始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間（第２の時間）の時間比を変えることによって、高圧放電灯を始動しやすくすることができる。

請求項１１の発明によれば、高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯の始動時において、高圧放電灯の始動電圧が変動している場合に、始動用高電圧パルスを繰り返す時間（第１の時間）に対する始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間（第２の時間）の時間比を変えることによって、高圧放電灯を始動しやすくすることができる。

（実施形態１）
まず、実施形態１に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成について説明する。本実施形態の高圧放電灯点灯装置１は、図１に示すように、高圧放電灯２に電力供給するものである。この高圧放電灯点灯装置１は、高圧放電灯２に交流電力を供給する電力供給回路３と、高圧放電灯２に始動用高電圧パルスを繰り返し供給して高圧放電灯２を始動させる始動電圧発生回路４と、高圧放電灯２への電力供給を制御する制御回路５と、高圧放電灯２の異常点灯状態を検出する異常検出部（異常検出手段）６とを備える。

電力供給回路３は、商用電源Ｖｓの交流電圧を整流するダイオードブリッジＤＢからなる整流回路３０と、ダイオードブリッジＤＢで整流された電圧を昇圧して直流電圧を出力する昇圧チョッパ回路３１と、昇圧チョッパ回路３１からの直流電圧を電力変換して高圧放電灯２に適正な電力を供給する降圧チョッパ回路３２と、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を矩形波電圧とし矩形波の電力を高圧放電灯２に供給する極性反転回路３３とを備える。

始動電圧発生回路４は、極性反転回路３３の出力側と高圧放電灯２との間に接続され、二次巻線Ｎ２が高圧放電灯２に直列に接続されるパルストランスＴ１と、パルストランスＴ１の一次巻線Ｎ１に直列に接続され両端電圧が所定値を超えた際にオンする電圧応答型のスイッチング素子Ｑ１０と、パルストランスＴ１の一次巻線Ｎ１およびスイッチング素子Ｑ１０と直列に接続されるコンデンサＣ６と、スイッチング素子Ｑ１０に並列に接続されスイッチング素子Ｑ１０がオフのときにコンデンサＣ６の充電電圧を制御する抵抗器Ｒ１０とを備える。

制御回路５は、昇圧チョッパ回路３１の出力電圧に応じてスイッチング素子Ｑ１を制御する昇圧制御部５０と、降圧チョッパ回路３２の出力電圧および異常検出部６の検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ２を制御する降圧制御部５１と、極性反転回路３３のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７のスイッチング動作を制御する極性反転制御回路５２とを備える。

昇圧制御部５０は、昇圧チョッパ回路３１の出力電圧を検出する昇圧チョッパ出力検出回路５００と、昇圧チョッパ出力検出回路５００の検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ１を制御する昇圧チョッパ制御回路５０１とを備える。

降圧制御部５１は、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を検出する降圧チョッパ出力検出回路５１０と、異常検出部６および降圧チョッパ出力検出回路５１０の検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ２を制御する降圧チョッパ制御回路５１１とを備える。

極性反転制御回路５２は、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ７がオンであってスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６がオフである第１の状態と、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ７がオフであってスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６がオンである第２の状態とを交互に繰り返すようにスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７のスイッチング動作を制御する。

上記の動作により、制御回路５は、高圧放電灯２の始動時に、始動電圧発生回路４に対して始動用高電圧パルスの繰り返しを第１の時間だけ継続させる第１の制御と、始動用高電圧パルスの繰り返しを第２の時間だけ停止する第２の制御とを交互に行う。制御回路５は、本発明のパルス制御手段に相当する。

異常検出部６は、高圧放電灯２が異常点灯状態であるか否かを判別する異常判別手段６０と、異常判別手段６０の信号を受けて異常時間を計測する異常カウント部６１と、異常時間を所定時間と比較し、比較結果を降圧チョッパ制御回路５１１および極性反転制御回路５２に伝達する比較部６２とを備える。異常検出部６は、高圧放電灯２の不点灯状態を検出することによって、高圧放電灯２の異常点灯状態を検出する。

上記のような構成の高圧放電灯点灯装置１では、図２に示す第１の時間Ｔ１１において、極性反転回路３３のスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７が第１の状態と第２の状態とを交互に繰り返すようにスイッチング動作を制御することにより、極性反転時に始動用高電圧パルスを発生させる。始動用高電圧パルスの繰り返しを第１の時間Ｔ１１だけ継続した後、すべてのスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７をオフすることにより、始動用高電圧パルスの繰り返しを停止する。始動用高電圧パルスの停止状態が第２の時間Ｔ２１だけ継続した後、スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７がスイッチング動作を再開し、第１の時間Ｔ１１だけ始動用高電圧パルスの繰り返しを継続させる。これらの動作を繰り返すことにより、始動用高電圧パルスの繰り返しを間欠的に行っている。

ところで、高圧放電灯２は、消灯直後に内部が高温・高圧となり、絶縁破壊電圧が非常に高くなる。高圧放電灯点灯装置１から見ると、高圧放電灯２が接続されていない無負荷状態とほぼ同一の状態である。高圧放電灯点灯装置１は、高圧放電灯２の消灯直後の状態と無負荷状態とを区別して検出することを容易にはできないため、無負荷状態においても始動用高電圧パルスを発生する。また、高圧放電灯２が例えば寿命末期であって始動失敗を生じるような場合においても、高圧放電灯点灯装置１は、始動用高電圧パルスを発生する。

高圧放電灯２が非点灯状態である場合、降圧チョッパ回路３２は、高圧放電灯２を良好に始動させるために、高圧放電灯２の安定点灯時の電圧よりも高い直流電圧を出力する。極性反転回路３３は、上記直流電圧を矩形波電圧に変換し、始動電圧発生回路４を介して高圧放電灯２に出力する。

始動電圧発生回路４において、コンデンサＣ６は、パルストランスＴ１の一次巻線Ｎ１と抵抗器Ｒ１０とを介して充電される。スイッチング素子Ｑ１０には、極性反転回路３３の出力電圧とコンデンサＣ６の両端電圧（Ｖ１とする）とが印加されることになる。極性反転回路３３の出力電圧は降圧チョッパ回路３２の出力電圧（Ｖ２とする）とほぼ同じであるため、スイッチング素子Ｑ１０への印加電圧は、矩形波電圧の安定時に｜Ｖ２｜−｜Ｖ１｜となり、スイッチング素子Ｑ１０のオン電圧には達しない。したがって、スイッチング素子Ｑ１０はオンにはならず、オフのままである。

これに対して、矩形波電圧の極性が反転したとき、コンデンサＣ６の両端電圧は抵抗器Ｒ１０を介しているため急速には変化しない。このため、スイッチング素子Ｑ１０への印加電圧は、｜Ｖ２｜＋｜Ｖ１｜となり、スイッチング素子Ｑ１０のオン電圧に達する。したがって、スイッチング素子Ｑ１０はオンになる。

これにより、降圧チョッパ回路３２の出力端に接続された出力コンデンサＣ５およびコンデンサＣ６を電源として、パルストランスＴ１の一次巻線Ｎ１には急峻なパルス電流が流れ、一次巻線Ｎ１に発生する電圧を巻数比倍した電圧が二次巻線Ｎ２に発生し、高圧放電灯２に印加される。高圧放電灯２が始動すると、降圧チョッパ出力検出回路５１０により、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を検出し、その検出結果を受けて出力電圧に応じた所定の電流となるように降圧チョッパ回路３２を制御し、極性反転回路３３を介して高圧放電灯２に矩形波の適正な電力を供給し、高圧放電灯２を安定に点灯させる。

ここで、高圧放電灯２において何らかの原因によって立ち消えが生じると、異常判別手段６０が異常点灯状態を検出し、高圧放電灯２が消灯したと判断し、高圧放電灯２をすぐに再点灯させるために、始動電圧発生回路４が始動用高電圧パルスを発生し、高圧放電灯２に印加する。

その後、制御回路５は、異常検出部６で高圧放電灯２の異常点灯状態が検出され異常点灯状態の発生時間が予め設定された設定値に達した場合、第１の時間に対する第２の時間の時間比を検出前よりも大きくするものである。このとき、制御回路５は、第１の時間をこれまでよりも短くすることによって、上記時間比を検出前よりも大きくする。

次に、本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置１の動作について図３を用いて説明する。まず、高圧放電灯点灯装置１に商用電源Ｖｓが投入されると、昇圧チョッパ回路３１と降圧チョッパ回路３２とが順に立ち上がる（図３のステップＳ１）。商用電源Ｖｓの電源投入からの異常時間を異常カウント部６１が計測する（ステップＳ２）。

降圧チョッパ回路３２の出力電圧（出力コンデンサＣ５の両端電圧）をスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ７で矩形波電圧に変換し、数十Ｈｚ〜数百Ｈｚで極性反転動作させる。極性反転時にはスイッチング素子Ｑ１０がブレークオーバーし、パルストランスＴ１の一次巻線Ｎ１に急峻な電流が流れる。その結果、始動用高電圧パルスが二次巻線Ｎ２に発生し、高圧放電灯２を絶縁破壊する。続いて、高圧放電灯２の点灯状態を判別する。具体的には、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を異常判別手段６０が検出し、出力電圧が閾値未満であれば高圧放電灯２が点灯状態であると判別し、出力電圧が閾値以上であれば高圧放電灯２が不点灯状態であると判別する（ステップＳ３）。

高圧放電灯２が点灯状態であると判別されたときは、高圧放電灯２は始動し（ステップＳ４）、点灯制御される（ステップＳ５）。その後、高圧放電灯２が消灯して不点灯状態であると判別されると（ステップＳ６）、再始動を開始する（ステップＳ２）。

一方、高圧放電灯２が不点灯状態であると判別された場合、比較部６２が異常時間と予め設定された所定時間とを比較し（ステップＳ７）、異常時間が所定時間に達していない場合、始動電圧発生回路４が始動動作を再度繰り返し、始動用高電圧パルスを高圧放電灯２に印加する（ステップＳ２）。

一方、異常時間が所定時間に達した場合、高圧放電灯２が始動しにくい状態になっていると判断し、高圧放電灯２を冷却するために始動電圧発生回路４の動作時間である第１の時間をＴ１１からＴ１２（Ｔ１２＜Ｔ１１）へ切り替えて、始動用高電圧パルスが繰り返される時間を短縮する（ステップＳ８）。第１の時間をＴ１１からＴ１２へ切り替えた後に、始動電圧発生回路４を再動作させ、時間Ｔ１２だけ始動用高電圧パルスの繰り返しを継続させる（ステップＳ２）。

以上、本実施形態によれば、高圧放電灯２の始動時において、高圧放電灯２が高温になって高圧放電灯２の始動電圧（絶縁破壊電圧）が高くなっている場合、つまり、高圧放電灯２の始動電圧が高くなっている場合であっても、始動用高電圧パルスを繰り返す時間（第１の時間）に対する始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間（第２の時間）の時間比を大きくすることによって、高圧放電灯２の温度を下げて、始動電圧を低くすることができるので、時間比を大きくする前に比べて、高圧放電灯２を始動しやすくすることができる。

特に、本実施形態のように始動用高電圧パルスを繰り返す時間（第１の時間）を短くすることによって、高圧放電灯２が発熱する時間を短縮することができ、高圧放電灯２の温度を早く下げることができるので、第１の時間を短くする前に比べて、高圧放電灯２を早く始動しやすくすることができる。

また、本実施形態によれば、異常検出部６が高圧放電灯２の不点灯状態を検出することによって、高圧放電灯２の寿命末期などに異常点灯状態が継続する場合において、安全性を高めることができる。

なお、本実施形態では、始動用高電圧パルスの繰り返しを停止するのに、始動電圧発生回路４を直接停止するのではなく、極性反転回路３３を停止することで始動用高電圧パルスの繰り返しを停止しているが、始動用高電圧パルスの繰り返しを停止する手段は、上記に限定されず、始動電圧発生回路４や昇圧チョッパ回路３１、降圧チョッパ回路３２などを停止してもよい。

また、本実施形態の変形例として、異常カウント部６１は、異常時間を計測するのではなく、異常回数をカウントしてもよい。この場合、比較部６２で異常回数と予め設定された所定回数とを比較し、異常回数が所定回数に達した場合、第１の時間を短くし、始動用高電圧パルスが繰り返される時間を短縮する。以下の実施形態においても同様である。

（実施形態２）
実施形態２に係る高圧放電灯点灯装置１は、異常時間が所定時間に達した場合に、始動電圧発生回路４の動作期間である第１の時間を短縮するのではなく、始動電圧発生回路４の休止期間である第２の時間を延長する点で、実施形態１に係る高圧放電灯点灯装置１と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の制御回路５は、異常点灯状態の発生時間が所定時間に達した場合、図４に示すように、第２の時間をＴ２１からＴ２２（Ｔ２２＞Ｔ２１）にすることによって、時間比（Ｔ２２／Ｔ１１）を検出前（Ｔ２１／Ｔ１１）よりも大きくする。

次に、本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置１の動作について図５を用いて説明する。まず、高圧放電灯点灯装置１に商用電源Ｖｓが投入されると、実施形態１と同様に、昇圧チョッパ回路３１と降圧チョッパ回路３２とが順に立ち上がり（図５のステップＳ１１）、商用電源Ｖｓの電源投入からの異常時間を異常カウント部６１が計測する（ステップＳ１２）。

実施形態１と同様に、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を異常判別手段６０が検出し、出力電圧が閾値未満であれば高圧放電灯２が点灯状態であると判別し、出力電圧が閾値以上であれば高圧放電灯２が不点灯状態であると判別する（ステップＳ１３）。

高圧放電灯２が点灯状態であると判別されたときは、高圧放電灯２は始動し（ステップＳ１４）、点灯制御される（ステップＳ１５）。その後、高圧放電灯２が消灯して不点灯状態であると判別されると（ステップＳ１６）、再始動を開始する（ステップＳ１２）。

一方、高圧放電灯２が不点灯状態であると判別された場合、比較部６２が異常時間と所定時間とを比較し（ステップＳ１７）、異常時間が所定時間に達していない場合、始動電圧発生回路４が始動動作を再度繰り返し、始動用高電圧パルスを高圧放電灯２に印加する（ステップＳ１２）。

一方、異常時間が所定時間に達した場合、高圧放電灯２が始動しにくい状態になっていると判断し、高圧放電灯２を冷却するために始動電圧発生回路４の停止時間である第２の時間をＴ２１からＴ２２（Ｔ２２＞Ｔ２１）へ切り替えて、始動用高電圧パルスの停止時間を延長する（ステップＳ１８）。第２の時間をＴ２１からＴ２２へ切り替えた後に、始動電圧発生回路４を再動作させ、時間Ｔ２２だけ始動用高電圧パルスの停止時間を延長させる（ステップＳ１２）。

以上、本実施形態によれば、始動用高電圧パルスの繰り返しの停止時間を長くすることによって、高圧放電灯２に対して十分な冷却時間を設定することができるので、高圧放電灯２を早く始動しやすくすることができる。つまり、高圧放電灯２の冷却期間を積極的に増やすことによって、発光管２１の内部が不安定な状態になった高圧放電灯２を確実に始動させることができる。

（実施形態３）
ところで、高圧放電灯２は、点灯すると発光管２１の内部が高温となり、一旦消灯すると、再始動するために高電圧を必要とする。実施形態２の高圧放電灯点灯装置１が発生する高電圧パルスは約５ｋＶであるが、この程度の電圧で、高温となった高圧放電灯２を始動するためには、５分程度を要する。

そこで、実施形態３に係る高圧放電灯点灯装置１は、異常時間が所定時間に達した場合に、始動電圧発生回路４の休止期間である第２の時間を延長するが、延長する第２の時間を、高圧放電灯２が再度始動する時間よりも長く設定する点で、実施形態２に係る高圧放電灯点灯装置１と相違する。なお、実施形態２と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

つまり、本実施形態では、第１の時間に対する第２の時間の時間比を変化させた後の第２の時間Ｔ２３（図６参照）は、高圧放電灯２が安定点灯した後に消灯した際において高圧放電灯２の再始動に要する時間よりも長い。

以上、本実施形態によれば、第２の時間を高圧放電灯２が安定点灯した後に消灯した際において高圧放電灯２の再始動に要する時間よりも長くすることによって、高圧放電灯２の始動電圧が高くなっていても十分に冷却することができ、高圧放電灯２の始動電圧を低くすることができるので、高圧放電灯２を確実に始動することができる。本実施形態においても、高圧放電灯２の冷却期間を積極的に増やすことによって、発光管２１の内部が不安定な状態になった高圧放電灯２を確実に始動させることができる。

（実施形態４）
ところで、異常放電の一例として、矩形波電圧の正負の極性に対し、高圧放電灯２の等価インピーダンスが不平衡となり、高圧放電灯２に流れる電流または高圧放電灯２の両端電圧が非対称となる、いわゆる半波放電がある。

半波放電は、図７，９に示すように、断続的に発生することが多く、高圧放電灯２の始動過程において頻繁に起こる現象である。半波放電の極端な例は、図９に示すように、矩形波電圧の一方の極性で高圧放電灯２が点灯し、極性反転後の他方の極性で高圧放電灯２が不点灯となる場合である。一般的に、高圧放電灯２を短時間点灯した後に消灯し、再点灯させようとした場合に半波放電が持続しやすい。

そこで、実施形態４に係る高圧放電灯点灯装置１は、高圧放電灯２の異常状態として無負荷状態を挙げるのではなく、半波放電を挙げている点で、実施形態１に係る高圧放電灯点灯装置１と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態の異常検出部６は、図７に示す半波放電を検出することによって、高圧放電灯２の異常点灯状態を検出する。

次に、本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置１の動作について図８を用いて説明する。まず、高圧放電灯点灯装置１に商用電源Ｖｓが投入されると、実施形態２と同様に、昇圧チョッパ回路３１と降圧チョッパ回路３２とが順に立ち上がり（図８のステップＳ２１）、始動電圧が発生し、半波放電の累積時間を異常カウント部６１が計測する（ステップＳ２２）。

始動電圧発生後、異常判別手段６０は、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を極性ごとに検出し、連続した両極性の電圧が、ともに所定の電圧範囲内である場合のみ正常放電と判別し、それ以外の場合を異常放電と判別する（ステップＳ２３）。

正常放電と判別されたときは、高圧放電灯２は始動し（ステップＳ２４）、点灯制御される（ステップＳ２５）。その後、高圧放電灯２が消灯して不点灯状態であると判別されると（ステップＳ２６）、再始動を開始する（ステップＳ２２）。

一方、異常放電と判別された場合、異常カウント部６１が半波放電の時間を計測し、比較部６２が半波放電の累積時間と所定時間とを比較する（ステップＳ２７）。累積時間が所定時間に達していない場合、始動電圧発生回路４が始動動作を再度繰り返し、始動用高電圧パルスを高圧放電灯２に印加する（ステップＳ２２）。

ここで、異常放電となり不安定な状態である場合、一旦、高圧放電灯２への始動用高電圧パルスの印加を停止し、十分に冷却した後に始動用高電圧パルスを印加することで、高圧放電灯２を始動しやすくなる。

本実施形態では、半波放電の累積時間が所定時間に達した場合、半波放電の累積時間をリセットした上で（ステップＳ２８）、高圧放電灯２を冷却させるために始動電圧発生回路４の動作を一旦停止する。ここでの休止時間（第２の時間）は、これまでよりも長い時間となっている（ステップＳ２９）。これにより、高圧放電灯２を十分に冷却させ、放電しやすい状態にした上で、始動電圧発生回路４を再動作させ、高圧放電灯２を始動させる（ステップＳ２２）。

以上、本実施形態によれば、高圧放電灯２が短時間点灯した後に再始動した際に、半波放電が継続する場合においても、高圧放電灯２に対して冷却期間を設けることができるので、高圧放電灯２を確実に始動することができる。

（実施形態５）
実施形態５に係る高圧放電灯点灯装置１は、高圧放電灯２の異常状態として、図１０に示すような点灯と立ち消えを繰り返す状態を挙げている点で、実施形態１に係る高圧放電灯点灯装置１と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

高圧放電灯２を短時間点灯した場合に、極性反転回路３３のある極性で点灯し、次の逆の極性でも点灯している点灯状態から、さらに次の極性で不点灯状態になるような、いわゆる立ち消えを繰り返すことがある。このような現象は、短時間点灯した場合などに発光管２１の内部が不安定な状態において散見される現象である。

本実施形態の異常検出部６は、高圧放電灯２が一旦点灯状態になった後に消灯する立ち消え状態を検出することによって、高圧放電灯２の異常点灯状態を検出する。

次に、本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置１の動作について図１１を用いて説明する。まず、高圧放電灯点灯装置１に商用電源Ｖｓが投入されると、実施形態１と同様に、昇圧チョッパ回路３１と降圧チョッパ回路３２とが順に立ち上がり（図１１のステップＳ３１）、商用電源Ｖｓの電源投入からの異常時間を異常カウント部６１が計測する（ステップＳ３２）。

降圧チョッパ回路３２の出力電圧を異常判別手段６０が検出し、立ち消えが発生したか否かを判別する（ステップＳ３３）。

立ち消えが発生していない場合、高圧放電灯２は始動し（ステップＳ３４）、点灯制御される（ステップＳ３５）。その後、高圧放電灯２が消灯して不点灯状態であると判別されると（ステップＳ３６）、再始動を開始する（ステップＳ３２）。

一方、立ち消えが発生していると判別された場合、比較部６２が立ち消えの累積時間と所定時間とを比較し（ステップＳ３７）、累積時間が所定時間に達していない場合、始動電圧発生回路４が始動動作を再度繰り返し、始動用高電圧パルスを高圧放電灯２に印加する（ステップＳ３２）。

一方、立ち消えの累積時間が所定時間に達した場合、立ち消えの累積時間をリセットした上で（ステップＳ３８）、高圧放電灯２を冷却させるために始動電圧発生回路４の動作を一旦停止する。ここでの休止時間（第２の時間）は、これまでよりも長い時間となっている（ステップＳ３９）。これにより、高圧放電灯２を十分に冷却させ、放電しやすい状態にした上で、始動電圧発生回路４を再動作させ、高圧放電灯２を始動させる（ステップＳ３２）。

以上、本実施形態によれば、立ち消えを検出し、冷却期間を置くことによって、高圧放電灯２の発光管２１が高温のために再始動しにくい状態などであっても、高圧放電灯２に対して冷却期間を設けることができるので、高圧放電灯２を確実に再始動することができる。

（実施形態６）
実施形態６に係る高圧放電灯点灯装置１は、第２の時間を延長し、始動電圧発生回路４を再動作させ、高圧放電灯２を再始動させた後、所定時間が経過しても異常点灯状態である場合、高圧放電灯２が寿命または何らかの異常状態にあると判断し、極性反転回路３３の動作を完全に停止する点で、実施形態１に係る高圧放電灯点灯装置１と相違する。なお、実施形態１と同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。

制御回路５は、時間比を検出前よりも大きくした後に異常検出部６で高圧放電灯２の異常点灯状態が検出された場合、始動電圧発生回路４に対して始動用高電圧パルスの繰り返しを停止させるように制御する。

次に、本実施形態に係る高圧放電灯点灯装置１の動作について図１３を用いて説明する。まず、高圧放電灯点灯装置１に商用電源Ｖｓが投入されると、実施形態１と同様に、昇圧チョッパ回路３１と降圧チョッパ回路３２とが順に立ち上がり（図１３のステップＳ４１）、始動電圧発生回路４が動作する（ステップＳ４２）。

実施形態１と同様に、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を異常判別手段６０が検出し、出力電圧が閾値未満であれば高圧放電灯２が点灯状態であると判別し、出力電圧が閾値以上であれば高圧放電灯２が不点灯状態であると判別する（ステップＳ４３）。

高圧放電灯２が点灯状態であると判別されたときは、高圧放電灯２は始動し（ステップＳ４４）、点灯制御される（ステップＳ４５）。その後、高圧放電灯２が消灯して不点灯状態であると判別されると（ステップＳ４６）、再始動を開始する（ステップＳ４２）。

一方、高圧放電灯２が不点灯状態であると判別された場合、比較部６２が異常時間と所定時間とを比較し（ステップＳ４７）、異常時間が所定時間に達していない場合、始動電圧発生回路４が始動動作を再度繰り返し、始動用高電圧パルスを高圧放電灯２に印加する（ステップＳ４２）。

一方、異常時間が所定時間に達した場合、高圧放電灯２が始動しにくい状態になっていると判断し、異常時間をリセットした上で（ステップＳ４８）、高圧放電灯２を冷却するために始動電圧発生回路４の停止時間である第２の時間をＴ２１からＴ２２（Ｔ２２＞Ｔ２１）へ切り替えて、始動用高電圧パルスの停止時間を延長する（ステップＳ４９）。第２の時間をＴ２１からＴ２２へ切り替えた後に、始動電圧発生回路４を再動作させ、時間Ｔ２２だけ始動用高電圧パルスの停止時間を延長させる（ステップＳ５０）。

その後、降圧チョッパ回路３２の出力電圧を異常判別手段６０が検出し、高圧放電灯２が異常点灯であるか否かを判別する（ステップＳ５１）。高圧放電灯２が正常点灯である場合、高圧放電灯２は始動する（ステップＳ４４）。

一方、高圧放電灯２が異常点灯である場合、比較部６２が異常時間と所定時間とを比較し（ステップＳ５２）、異常時間が所定時間に達していない場合、始動電圧発生回路４が始動動作を再度繰り返し、始動用高電圧パルスを高圧放電灯２に印加する（ステップＳ４２）。これに対して、異常時間が所定時間に達した場合、始動電圧発生回路４の動作を停止する（ステップＳ５３）。

以上、本実施形態によれば、高圧放電灯２の寿命末期時に始動用高電圧パルスの繰り返しを停止させることによって、異常放電の発生を防止することができるので、安全性を高めることができる。つまり、本実施形態によれば、高圧放電灯２の寿命末期時などに安全に回路を停止することができる。

（実施形態７）
実施形態７では、実施形態１〜６に係る高圧放電灯点灯装置１を備える照明器具７について図１４を用いて説明する。図１４は、本実施形態に係る照明器具７の構成例を示し、（ａ）はダウンライトであり、（ｂ），（ｃ）はスポットライトである。

図１４に示す照明器具７は、高圧放電灯点灯装置１から電力供給される高圧放電灯２と、高圧放電灯点灯装置１の回路を格納した電子バラスト７０と、高圧放電灯点灯装置１が取り付けられる器具本体７１と、高圧放電灯点灯装置１と高圧放電灯２との間を結ぶケーブル７２とを備える。

また、複数の照明器具７と、これらの照明器具７を制御する制御装置（図示せず）とから照明システムが構築される。また、これらの照明器具７を、照度センサや人感センサ、手動の調光操作部の出力に応じて調光信号を出力する調光器と組み合わせて照明システムを構築してもよい。

実施形態１に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。 同上に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。 同上に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するフローチャートである。 実施形態２に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。 同上に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するフローチャートである。 実施形態３に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。 実施形態４に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。 同上に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するフローチャートである。 実施形態４に係る高圧放電灯点灯装置の変形例の動作を説明するタイムチャートである。 実施形態５に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。 同上に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するフローチャートである。 実施形態６に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するタイムチャートである。 同上に係る高圧放電灯点灯装置の動作を説明するフローチャートである。 実施形態７に係る照明器具の外観図である。 高圧放電灯の外観図である。

符号の説明

１ 高圧放電灯点灯装置
２ 高圧放電灯
３ 電力供給回路
３３ 極性反転回路
４ 始動電圧発生回路
５ 制御回路（制御手段）
５２ 極性反転制御回路
６ 異常検出部（異常検出手段）
６０ 異常判別手段
６１ 異常カウント部
６２ 比較部
７ 照明器具
７１ 器具本体

Claims (11)

1. 高圧放電灯に交流電力を供給する電力供給回路と、
   前記高圧放電灯に始動用高電圧パルスを繰り返し供給して当該高圧放電灯を始動させる始動電圧発生回路と、
   前記高圧放電灯の始動時に、前記始動電圧発生回路に対して前記始動用高電圧パルスの繰り返しを第１の時間だけ継続させる制御と、当該始動用高電圧パルスの繰り返しを第２の時間だけ停止する制御とを交互に行うパルス制御手段と、
   前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出する異常検出手段とを備え、
   前記パルス制御手段は、前記異常検出手段で前記高圧放電灯の異常点灯状態が検出され当該異常点灯状態の発生状況が予め決められた状況になった場合、前記第１の時間に対する前記第２の時間の時間比を変更する
   ことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 前記パルス制御手段は、前記異常点灯状態の発生状況が前記予め決められた状況になった場合、前記時間比を検出前よりも大きくすることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
3. 前記パルス制御手段は、前記異常点灯状態の発生状況が前記予め決められた状況になった場合、前記第１の時間を検出前よりも短くすることによって、前記時間比を検出前よりも大きくすることを特徴とする請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
4. 前記パルス制御手段は、前記異常点灯状態の発生状況が前記予め決められた状況になった場合、前記第２の時間を検出前よりも長くすることによって、前記時間比を検出前よりも大きくすることを特徴とする請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
5. 前記時間比が変更された後の第２の時間は、前記高圧放電灯が安定点灯した後に消灯した際において当該高圧放電灯の再始動に要する時間よりも長いことを特徴とする請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
6. 前記異常検出手段は、半波放電を検出することによって、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置。
7. 前記異常検出手段は、前記高圧放電灯が一旦点灯状態になった後に消灯する立ち消え状態を検出することによって、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置。
8. 前記異常検出手段は、前記高圧放電灯の不点灯状態を検出することによって、前記高圧放電灯の異常点灯状態を検出することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置。
9. 前記パルス制御手段は、前記時間比を検出前よりも大きくした後に前記異常検出手段で前記高圧放電灯の異常点灯状態が検出された場合、前記始動電圧発生回路に対して前記始動用高電圧パルスの繰り返しを停止させるように制御することを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置と、
    前記高圧放電灯点灯装置が取り付けられる器具本体と、
    前記高圧放電灯点灯装置から電力供給される高圧放電灯と
    を備えることを特徴とする照明器具。
11. 請求項１０記載の照明器具を複数備えるとともに、
    各照明器具を制御する制御装置を備える
    ことを特徴とする照明システム。

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