JP2012028274A - 高圧放電灯点灯装置及びそれを用いた照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧放電灯が点灯開始直後などの不安定な状態であっても、回路内に流れる大電流を抑制することが可能な高圧放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】照明器具は、高圧放電灯Ｄ１が装着される器具本体１１と、高圧放電灯Ｄ１を点灯させるための点灯装置１０を備える。点灯装置１０は、直流電源Vdcの出力端子間に接続されたフルブリッジ回路３、降圧チョッパ回路４、始動回路５、及び、制御回路６とを備える。点灯装置１０は、降圧チョッパ回路４のコンデンサＣ２と、始動回路５のトランスＬ３と、高圧放電灯Ｄ１によるの電流ループ内に、温度が上昇するにつれて抵抗値が下がる負特性を示すＮＴＣサーミスタからなるサーミスタＮＴ１が接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば高輝度放電灯用の放電灯点灯装置及び、放電灯点灯装置を用いた照明器具に関するものである。

自動車の前照灯などに用いられる従来の高圧放電灯点灯装置を図１２に示す。この高圧放電灯点灯装置は、図１２に示すように、商用交流電源１に接続される直流電源回路２と、フルブリッジ回路３と、降圧チョッパ回路４と、始動回路５と、制御回路６とを備え、放電灯Ｄ１の点灯を行う。

放電灯Ｄ１には、例えば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）が用いられ、ランプソケットに設けられた接続端子を介して高圧放電灯点灯装置と接続される。

直流電源回路２は、商用交流電源１に接続され、商用交流電源１からの交流電圧を直流電圧に整流する整流器ＤＢと、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、コンデンサＣ１、及び、スイッチング素子Ｑ１からなる昇圧チョッパ回路２ａを備える。また直流電源回路２は、昇圧チョッパ回路２ａからの出力電圧Ｖｄｃを検出するVdc検出回路２ｂと、Vdc検出回路２ｂによる検出結果に基づいてスイッチング素子Ｑ１の開閉制御を行うＱ１制御回路２ｃとを有する。この直流電源回路２は、Ｑ１制御回路２ｃがVdc検出回路２ｂからの検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ１を開閉することで、出力電圧Ｖｄｃが所定の電圧値に保たれた直流電圧を出力する。

フルブリッジ回路３は、それぞれＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をその構成要素として備え、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５の直列回路とが並列に接続されている。スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のドレイン電極が直流電源回路２の正極側に接続され、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ５のソース電極が直流電源回路２の負極側に接続されている。

降圧チョッパ回路４は、フルブリッジ回路３のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５と、インダクタＬ２と、コンデンサＣ２とをその構成要素として備えている。ここでコンデンサＣ２及びインダクタＬ２は、降圧チョッパ回路４のフィルタ回路として動作し、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５に内蔵された逆並列ダイオードは、降圧チョッパ回路４の回生電流の通電用ダイオードとして機能する。

始動回路５は、共振型の昇圧回路からなり、フルブリッジ回路３のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３と、トランスＬ３と、コンデンサＣ３とをその構成要素として備える。このコンデンサＣ３は、トランスＬ３の中間タップと直流電源回路２の負極側との間に挿入されている。

制御回路６は、高圧放電灯Ｄ１の両端電圧Ｖｌａを測定する電圧測定回路（図示せず）と、高圧放電灯Ｄ１のランプ電流Ｉｌａを測定する電流測定回路（図示せず）と、例えばマイコンなどをその構成要素として備える。また制御回路６は、その動作モードとして高圧放電灯Ｄ１の点灯を開始させる始動モードと、高圧放電灯Ｄ１を安定的に点灯させる点灯モードを有し、各動作モードに応じてスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を開閉制御している。

ここで、この従来の高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。商用交流電源１が投入され直流電源回路２に交流電源が供給されると、Ｑ１制御回路２ｃがスイッチング素子Ｑ１を数十kHz程度でオン／オフを切り替え、直流電源回路２からの出力電圧Ｖｄｃのパルス幅を制御する。これにより、出力電圧Ｖｄｃを所定の電圧値に設定するとともに、商用交流電源１からの入力力率を高め、入力電流歪率の改善を行う。

出力電圧Ｖｄｃが所定の電圧値に達すると、フルブリッジ回路３が動作を開始する。この時点で、高圧放電灯Ｄ１は点灯していない非点灯状態であり、高圧放電灯Ｄ１は開放状態の時と同様に等価インピーダンスは無限大に近い高インピーダンス状態である。出力電圧Ｖｄｃが所定の電圧値に達すると制御回路６は、その動作モードを始動モードで動作させる。具体的には、スイッチング素子Ｑ２・Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ４がオフの状態と、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４がオン、スイッチング素子Ｑ２・Ｑ５がオフの状態とを所定の周波数ｆ０で交互に繰り返す。この周波数ｆ０は、トランスＬ３の１次巻線Ｎ１とコンデンサＣ３からなる直列共振回路の共振周波数ｆｒに近い周波数であり、数百kHz程度の高周波となる。ここで、トランスＬ３の１次巻線Ｎ１側に発生した正弦波状の高電圧がトランスＬ３の１次側巻線Ｎ１と２次側巻線Ｎ２の巻線比に応じて昇圧され、コンデンサＣ２を介して高圧放電灯Ｄ１に印加される。これにより、高圧放電灯Ｄ１は絶縁破壊して始動する。

次に、高圧放電灯Ｄ１が始動すると、高圧放電灯Ｄ１の等価インピーダンスは、短絡状態に近い低インピーダンスとなるので、高圧放電灯Ｄ１の両端電圧Ｖｌａが低下する。制御回路６は、測定した両端電圧Ｖｌａが所定の閾値よりも小さくなると、高圧放電灯Ｄ１が点灯を開始したと判断し、制御回路６の動作モードを高圧放電灯Ｄ１を安定的に点灯させる点灯モードに切り替える。

ここで制御回路６は、点灯モードにおいてスイッチング素子Ｑ２がオンの状態と、スイッチング素子Ｑ３がオンの状態とを、数百Hz程度の低周波である所定の周波数ｆａで交互に切り替える。またスイッチング素子Ｑ２がオン状態の間は、スイッチング素子Ｑ５のオン／オフを数十kHz程度の周波数ｆｂで切替え、スイッチング素子Ｑ３がオン状態の間は、スイッチング素子Ｑ４のオン／オフを数十kHz程度の周波数ｆｂで切り替える。これにより、降圧チョッパ回路４は極性反転型の降圧チョッパ回路として動作し、高圧放電灯Ｄ１には周波数ｆａの矩形波交流電圧が印加される。

これにより、高圧放電灯Ｄ１は、始動直後は両端電圧Ｖｌａが低い電圧値であるが、高圧放電灯Ｄ１の内部が高温・高圧になるにつれて両端電圧Ｖｌａが上昇して、安定的に点灯する。

上述のような従来の高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯Ｄ１が点灯を開始した直後では高圧放電灯Ｄ１の両端電圧Ｖｌａが低くなる。この時、制御回路６が通常の安定点灯状態と同じ制御動作を行うと、スイッチング素子Ｑ５がオフされた後、降圧チョッパ回路４のインダクタＬ２に流れる電流値が０になるまでには相当の時間がかかるため、オフ期間が長くなる（図１３の破線を参照）。そのため、高圧放電灯Ｄ１に流れる平均的なランプ電流Ｉｌａが減少してしまい、安定的な点灯までに時間がかかるといった課題があった。

そこで、降圧チョッパ回路４を構成するスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５をオフ状態にした後、所定の時間内にインダクタＬ２の電流値が０まで降下しない場合は、対応するスイッチング素子Ｑ３、Ｑ２をオフする制御方法が提案されている（特許文献１を参照）。このようにすることで、高圧放電灯Ｄ１が点灯を開始した直後であっても図１３の実線のようになり、高圧放電灯Ｄ１に流れる平均的なランプ電流Ｉｌａの減少を抑制して、高圧放電灯Ｄ１の安定的な点灯を早めることができる。

米国特許第６４２６５９７号明細書

ところで、高圧放電灯Ｄ１の点灯開始直後や寿命末期の場合には、高圧放電灯の放電状態が不安定となる場合があり、点灯／消灯を不定期に繰り返す場合があった。このような場合には、高圧放電灯Ｄ１と並列に接続されたコンデンサＣ２の電圧により、コンデンサＣ２→高圧放電灯Ｄ１→トランスＬ３のループで振動する可能性がある。また、コンデンサＣ２→インダクタＬ２→スイッチング素子Ｑ４のボディダイオード→スイッチング素子Ｑ２のループにおいても振動する可能性がある。上述の電流ループが発進した場合、コンデンサＣ２の極性によっては、スイッチング素子Ｑ５をオフした後、降圧チョッパ回路４のインダクタＬ２の電流値が急激に上昇し（図１４を参照）、大きなストレスとなる可能性があった。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、高圧放電灯が点灯開始直後などの不安定な状態であっても、回路内に流れる大電流を抑制することが可能な高圧放電灯点灯装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本願の高圧放電灯点灯装置は、直流電源の出力端子間に接続され、直流電源の電圧に対して逆向きの寄生ダイオードを有する第１、第２のスイッチング素子の直列回路及び、この直列回路に並列接続され、直流電源の電圧に対して逆向きの寄生ダイオードを有する第３、第４のスイッチング素子の直列回路からなるフルブリッジ回路と、第１、第２のスイッチング素子及び、第１、第２のスイッチング素子の接続点と第３、第４のスイッチング素子の接続点との間に直列接続された第１のインダクタとコンデンサの直列回路を有する降圧チョッパ回路と、第３、第４のスイッチング素子及び、コンデンサの両端に高圧放電灯との直列回路として並列接続される第２のインダクタを有する始動回路と、第１〜第４のスイッチング素子のオン／オフを切り替える制御回路と、第２のインダクタ、コンデンサ、及び、高圧放電灯からなる電流ループ内に挿入されたサーミスタとを備えたことを特徴とする。

この高圧放電灯点灯装置において、始動開始温度条件におけるサーミスタの抵抗値をＲ（Ω）、コンデンサの容量をＣ（Ｆ）、第２のインダクタのインダクタンスをＬ（Ｈ）とすると、（Ｒ／２Ｌ）^２≧１／ＬＣという関係を満たすことが好ましい。

またサーミスタは、温度が上昇するに従って抵抗値が下がる負の温度特性を有することが好まし。

またサーミスタの両端には、制御回路によって所定の発振抑制期間だけオフ制御される第５のスイッチング素子が接続されることが好ましい。

ここで、この発振抑制期間は、装置の動作開始後の所定時間、始動回路の動作開始後の所定時間、高圧放電灯が絶縁破壊後した後の所定時間、又は、高圧放電灯の電圧極性に対しコンデンサの電圧極性が逆極性となる期間の何れかであることが好ましい。

また本願の照明器具では、上述の高圧放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。

本願の高圧放電灯点灯装置によれば、高圧放電灯が点灯開始直後などの不安定な状態であっても、点灯回路内に流れる大電流を抑制することができ、安全性や耐久性を向上することができる。

本願の実施の形態１にかかる照明器具を示す概略回路図である。 （ａ）は同照明器具を示す概略斜視図であり、（ｂ）及び（ｃ）はその別例である。 同照明器具を構成するサーミスタの温度特性を説明する為のグラフである。 同照明器具の動作を説明する為のグラフである。 同照明器具の動作を説明する為のグラフである。 同照明器具の動作を説明する為のグラフである。 同照明器具を構成するサーミスタの抵抗値について説明する為のグラフである。 本願の実施の形態２にかかる照明器具を示す概略回路図である。 同照明器具の動作を説明する為の概略図である。 同照明器具の動作を説明する為のグラフである。 同照明器具の別例を示す概略回路図である。 従来の照明器具を示す概略回路図である。 同照明器具の動作を説明する為のグラフである。 同照明器具の動作を説明する為のグラフである。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
本実施の形態にかかる照明器具を図１〜図７を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、例えば天井面などに配設されるダウンライトであり、図２（ａ）に示すように、高圧放電灯Ｄ１が装着される器具本体１１と、高圧放電灯Ｄ１を点灯させるための点灯装置１０を備える。点灯装置１０は、天井面に配置されたライティングダクト２０に取り付けられるとともに、ライティングダクト２０を介してその動作電力を受電する。

高圧放電灯Ｄ１は、例えば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）が用いられ、器具本体１１に設けられたランプソケット（図示せず）及び、配線１２を介して点灯装置１０から点灯電力が供給される。

この照明器具の回路図を図１に示す。点灯装置１０は、図１に示されるように、直流電源Vdcの出力端子間に接続されたフルブリッジ回路３、降圧チョッパ回路４、始動回路５、及び、制御回路６とをその構成要素として備える。

フルブリッジ回路３は、それぞれＭＯＳＦＥＴからなり、直流電源Vdcの電圧に対して逆向きの寄生ダイオードを有するスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をその構成要素として備える。フルブリッジ回路３は、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の直列回路と、スイッチング素子Ｑ４及びＱ５の直列回路とが直流電源Vdcに並列接続されている。また、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４のドレイン電極は直流電源Vdcの正極側に接続され、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ５のソース電極は直流電源回路２の負極側に接続されている。

降圧チョッパ回路４は、フルブリッジ回路３のスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５を含み、抵抗Ｒ１、インダクタＬ２、及び、コンデンサＣ２をその構成要素として備えている。この抵抗Ｒ１、インダクタＬ２、及び、コンデンサＣ２は、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５の接続点とスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の接続点の間にサーミスタＮＴ１を介して直列接続されている。ここでコンデンサＣ２及びインダクタＬ２は、降圧チョッパ回路４のフィルタ回路として動作し、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５に内蔵された逆並列ダイオードは、降圧チョッパ回路４の回生電流の通電用ダイオードとして機能する。

始動回路５は、共振型の昇圧回路からなり、フルブリッジ回路３のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、トランスＬ３、コンデンサＣ３、及び、抵抗Ｒ３をその構成要素として備える。コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ３の直列回路は、トランスＬ３の中間タップと直流電源Vdcの負極との間に接続され、トランスＬ３の１次側巻線Ｎ１、コンデンサＣ３、及び、抵抗Ｒ３によって直列共振回路が形成されている。

制御回路６は、降圧チョッパ回路４の抵抗Ｒ１の両端間に接続され、この電流値からインダクタＬ２を流れる電流値ＩＬ２を測定する測定回路（図示せず）を備える。また制御回路６は、高圧放電灯Ｄ１の両端電圧Ｖｌａを測定する電圧測定回路（図示せず）と、高圧放電灯Ｄ１のランプ電流Ｉｌａを測定する電流測定回路（図示せず）と、マイコンなどをその構成要素として備える。

また制御回路６は、高圧放電灯Ｄ１を始動させる始動モードと、高圧放電灯Ｄ１を安定的に点灯させる点灯モードをその動作モードとして有する。制御回路６は、この動作モードに基づいて動作し、それぞれ測定した電流値Ｉｌａ、電流値ＩＬ２、及び、両端電圧Ｖｌａに応じて、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５を開閉制御する。

また点灯装置１０は、コンデンサＣ２、トランスＬ３、及び、高圧放電灯Ｄ１の電流ループ内に、温度が上昇するにつれて抵抗値が下がる負特性を示すＮＴＣ(Negative Temperature Coefficient)サーミスタからなるサーミスタＮＴ１が接続されている。

このサーミスタＮＴ１の温度−抵抗特性は、例えば、図３のグラフに示されるような特性となる。具体的には、高圧放電灯Ｄ１の始動開始状態の温度条件において、インダクタＬ３のインダクタンスをＬ（Ｈ）、コンデンサＣ２の容量をＣ（Ｆ）、サーミスタＮＴ１の抵抗値をＲ（Ω）とした場合に、（Ｒ／２Ｌ）^２≧１／ＬＣを満たす抵抗値に設定される。ここで高圧放電灯Ｄ１の始動開始状態の温度条件とは、高圧放電灯Ｄ１を消灯後所定の時間経過し、サーミスタＮＴ１が外気によって十分に冷却された状態におけるサーミスタＮＴ１の温度条件である。

ここで、本実施の形態にかかる照明器具の高圧放電灯Ｄ１の点灯を開始する際の動作について説明する。点灯装置１０に直流電源Vdcが供給されると、制御回路６はその動作モードを始動モードで動作させ、スイッチング素子Ｑ２及びＱ５がオンの状態と、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４がオンの状態とを所定の周波数ｆ０で交互に繰り返す。

この周波数ｆ０は、トランスＬ３の１次巻線Ｎ１とコンデンサＣ３からなる直列共振回路の共振周波数ｆｒに近い周波数であり、数百kHz程度の高周波に設定されている。ここで、トランスＬ３の１次巻線Ｎ１側に発生した正弦波状の高電圧がトランスＬ３の巻線比に応じて昇圧され、コンデンサＣ２を介して高圧放電灯Ｄ１に印加される。これにより、高圧放電灯Ｄ１は絶縁破壊して始動する。

高圧放電灯Ｄ１が始動すると、高圧放電灯Ｄ１の等価インピーダンスは、短絡状態に近い低インピーダンスとなるので、高圧放電灯Ｄ１の両端電圧Ｖｌａが低下する。ここで制御回路６は、測定した両端電圧Ｖｌａが所定の閾値よりも小さくなることで高圧放電灯Ｄ１が安定的に点灯を開始したと判断し、制御回路６の動作モードを点灯モードに切り替える。

制御回路６は点灯モードに移行すると、スイッチング素子Ｑ２がオンの状態と、スイッチング素子Ｑ３がオンの状態とを、数百Hz程度の低周波である所定の周波数ｆａで交互に切り替える。またスイッチング素子Ｑ２がオン状態の間は、スイッチング素子Ｑ５のオン／オフを数十kHz程度の周波数ｆｂで切替え、スイッチング素子Ｑ３がオン状態の間は、スイッチング素子Ｑ４のオン／オフを数十kHz程度の周波数ｆｂで切り替える。これにより、降圧チョッパ回路４は極性反転型の降圧チョッパ回路として動作し、高圧放電灯Ｄ１には周波数ｆａの矩形波交流電圧が印加される。

このとき、コンデンサＣ２とインダクタＬ２は高圧チョッパ回路４のフィルタ回路として機能し、スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５に内蔵された逆並列ダイオードは降圧チョッパ回路４の生電流通電用ダイオードとして機能する。

図４は、点灯モード時においてスイッチング素子Ｑ２がオン状態である期間のスイッチング素子Ｑ５のオン／オフ状態と、高圧チョッパ回路４のインダクタＬ２に流れる電流ＩＬ２の変化を示すグラフである。スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオンの状態では、直流電源Vdcの正極からスイッチング素子Ｑ２→トランスＬ３→高圧放電灯Ｄ１→インダクタＬ２→スイッチング素子Ｑ５の経路で電流が流れ、電流ＩＬ２は直線的に上昇する。ここで、電流ＩＬ２がピーク電流値Ｉｐに達すると制御回路６はスイッチング素子Ｑ５をオフ状態に設定する。スイッチング素子Ｑ５がオフ状態に設定されると、インダクタＬ２に蓄積された電磁エネルギーによって、インダクタＬ２に電流を流す起電力が発生する。この起電力により、インダクタＬ２→スイッチング素子Ｑ２→トランスＬ３→高圧放電灯Ｄ１の経路で電流が流れ、電流ＩＬ２は直線的に降下する。ここで電流ＩＬ２がゼロになると、制御回路６はスイッチング素子Ｑ５をオン状態に設定する。制御回路６は、この動作を繰り返すことによって、スイッチング素子Ｑ５が所定の周期でオン・オフ制御される。

ここで、始動直後における高圧放電灯Ｄ１の内部は、低温・低圧であるために両端電圧Ｖｌａが低く、スイッチング素子Ｑ５をオフ状態にした後、インダクタＬ２の電流ＩＬ２がゼロとなるまでに非常に時間がかかる（図１３における破線）。

そこで制御回路６は、スイッチング素子Ｑ５をオフ状態に設定後、所定の時間（例えば、２５μｓ）経過後に両端電圧Ｖｌａがゼロよりも大きい場合には、スイッチング素子Ｑ２をオフする。これにより、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５の両方がオフ状態となる全オフ期間が生じ、インダクタＬ２の電流ＩＬ２は急激に減少することとなる（図１３における実線）。その後、両端電圧Ｖｌａがゼロになった時点でスイッチング素子Ｑ２、Ｑ５の両方をオン状態にすることで、インダクタＬ２の電流値ＩＬ２を増加させ、降圧チョッパ回路４は高圧放電灯Ｄ１に安定した電力の供給を行うことができる。その後、高圧放電灯Ｄ１の内部が高温・高圧になるにつれ、スイッチング素子Ｑ５をオフ状態にすると、上述の所定時間内に両端電圧Ｉｌａがゼロになるので、インダクタＬ２の電流ＩＬ２は図４のグラフに示すような波形となる。これにより、高圧放電灯Ｄ１には安定的に点灯電力が供給されることになり、高圧放電灯Ｄ１は安定的に点灯する。

また制御部６は、上述のようなスイッチング素子Ｑ５によるチョッピング動作を継続した後、極性を反転し、スイッチング素子Ｑ３をオン状態に設定してスイッチング素子Ｑ４によるチョッピング動作に切り替える。このような極性反転動作を、制御部６が周波数ｆａ（例えば160Hz）で繰り返すことにより、高圧放電灯Ｄ１には適正な矩形波電流が供給される。

ここで、点灯装置１０に直流電源Vdcの供給が開始された際に、高圧放電灯Ｄ１の動作が安定しない場合について、サーミスタＮＴ１を中心に点灯装置１０の動作について説明を行う。

上述のように、点灯装置１０に直流電源Vdcの供給が開始され、制御回路６がその動作モードを始動モードで動作し、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオン状態に設定されると、インダクタＬ２の電流ＩＬ２は上昇を開始する。この時、始動直後の高圧放電灯Ｄ１においては、点灯／消灯が不定期に繰り返され、高圧放電灯Ｄ１、コンデンサＣ２、及び、インダクタＬ３の電流ループで振動が起きる可能性がある。次にスイッチング素子Ｑ５をオフ状態に設定した際に、コンデンサＣ２、インダクタＬ３、及び、高圧放電灯Ｄ１を含む電流ループが振動し、コンデンサＣ２が通常時と逆極性に振れた場合には、電流ＩＬ２が減少せずに上昇する場合がある。この電流ＩＬ２が上昇を続け、インダクタＬ２が飽和すると、さらに大きな電流値が流れる大電流モードが発生し、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４やインダクタＬ２に過大な電流が流れて大きなストレスを与えることになる（図５、図６の破線を参照）。

本実施の形態においては、上述の電流ループ内にサーミスタＮＴ１が挿入されているので、図５、図６のグラフの実線に示すように、コンデンサＣ２による電圧振動が抑制されて、電流値ＩＬ２の電流ピーク値も抑制される。これにより、コンデンサＣ２が通常時と逆極性に振れ、インダクタＬ２の電流ＩＬ２が不用意に増加することを低減でき、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４やインダクタＬ２に与えるストレスを低減することができる。

また一般的に、高圧放電灯Ｄ１は始動直後は動作が不安定となり易く、上述のような大電流モードが発生しやすいが、安定点灯後はその可能性が始動直後に比べて小さくなっている。そこで、本実施の形態においては、サーミスタＮＴ１の温度が上昇するにつれて抵抗値が小さくなる負の温度特性を有するＮＴＣサーミスタを用いているので、安定的な点灯状態におけるサーミスタＮＴ１での消費電力を低減することができる。

また本実施の形態においては、この始動開始状態の温度条件における抵抗値Ｒ（Ω）と、インダクタＬ３のインダクタンスＬ（Ｈ）及びコンデンサＣ２の容量Ｃ（Ｆ）との関係が、（Ｒ／２Ｌ）^２≧１／ＬＣを満たす値に設定されている。例えば、コンデンサＣ２の容量が680ｎＦ、電源電圧が400Ｖ、コイルＬ３のインダクタンスが400μＨの場合においては、48.5Ω以上の値で設定すれば良い。上述の条件で負荷が開放状態から短絡状態に急激に切替った場合のコンデンサＣ２の電圧振動を図７に示す。この図７によれば、挿入したサーミスタＮＴ１の抵抗値が50Ω程度であれば、コンデンサＣ２の電圧は振動しないことが確認できる。すなわち、サーミスタＮＴ１の始動開始状態の温度条件における抵抗値により、コンデンサＣ２の電圧は振動せず、インダクタＬ２に大電流が流れてスイッチング素子Ｑ２、Ｑ４やインダクタＬ２に与えるストレスを低減することができる。

なお、本実施の形態にかかる照明器具の別例としては、図２（ｂ）に示すスポットライトや、図２（ｃ）に示すダウンライトなど、形状や目的の異なる照明器具に適応することができる。

また本実施の形態においてサーミスタＮＴ１は、コンデンサＣ２と直列に接続したが、高圧放電灯Ｄ１、コンデンサＣ２、及び、インダクタＬ３の電流ループ内の何れの位置に挿入されていても良い。

（実施の形態２）
本実施の形態にかかる照明器具を図８〜図１１を用いて説明する。本実施の形態にかかる照明器具は、図８に示されるように、サーミスタＮＴ１の両端にスイッチング素子Ｑ６が接続されている。このスイッチング素子Ｑ６は、制御回路６によって、後述の発振抑制期間だけオフ状態に設定され、それ以外の期間はオン状態に設定される。この点を除いては、実施の形態１と同様の構成であるので共通する構成要素には同一の符号を付してその説明は省略する。

また制御部６は、図９（ａ）に示すように、点灯装置１０に直流電源Vdcの供給が開始された後、所定の期間Ｔ１の間スイッチング素子Ｑ６をオフ状態に設定し、所定の期間Ｔ１が経過した後はスイッチング素子Ｑ６をオン状態に設定する。この所定の期間Ｔ１の長さは、使用する高圧放電灯Ｄ１によって予め設定されており、高圧放電灯Ｄ１が安定的に点灯を開始するまでの時間（例えば180秒）が設定されている。

これにより、高圧放電灯Ｄ１の動作が不安定になりやすい始動初期段階においては、サーミスタＮＴ１が点灯装置１０に接続されているので、放電灯Ｄ１、コンデンサＣ２、及び、トランスＬ３による電流回路の発振を抑制し、大電流が流れることを回避する。また、安定的に点灯が行われるまでの所定期間Ｔ１が経過後は、スイッチング素子Ｑ６がオンになるので、サーミスタＮＴ１による電力消費を無くして、回路内での消費電力を低減することができる。

ここで制御部６は、始動回路５により高電圧を高圧放電灯Ｄ１に印加しているが、一般的な高圧放電灯Ｄ１では、消灯後から始動するまでに数分以上の時間が必要である。そのため、安全性の観点から、制御部６は、図９（ｄ）に示すように、始動回路５を始動開始から連続的に動作させるのではなく、所定の時間周期Ｔ２で動作させる。これにより、高圧放電灯Ｄ１には長時間連続的に高電圧が印加されるのではなく、間欠的に高電圧が印加されるので、安全性を高めることができる。

この場合に制御部６は、図９の（ｂ）に示すように、始動回路５が動作した後、高圧放電灯Ｄ１の両端に高圧電圧が印加される所定の期間Ｔ４（＜Ｔ２）を発振抑制期間として、スイッチング素子Ｑ６をオフ制御するように動作しても良い。これにより、回路内に発振に起因する大電流が流れる可能性が無い場合に、サーミスタＮＴ１による電力消費を無くして、回路内での消費電力を低減することができる。

また制御部６は、図９（ｃ）に示すように、高圧放電灯Ｄ１が絶縁破壊した後、所定の期間Ｔ３を発振抑制期間として、スイッチング素子Ｑ６をオフ状態に設定するようにしてもよい。これにより、高圧放電灯Ｄ１の動作が不安定になりやすい絶縁破壊後の所定期間Ｔ３の間は、サーミスタＮＴ１により回路内の発振が抑制されて大電流が流れることを回避することが出来る。また、安定的に点灯が行われるまでの所定期間Ｔ３が経過後は、サーミスタＮＴ１による電力消費を無くして、回路内での消費電力を低減することができる。

なお、高圧放電灯Ｄ１が絶縁破壊したことを検知するためには、図１１示すように、高圧放電灯Ｄ１と直列に抵抗Ｒ２を接続し、この抵抗Ｒ２に流れる電流値を制御部６が測定することで絶縁破壊を検出することができる。

また制御部６は、コンデンサＣ２の両端電圧Ｖｃ２を測定し、この電圧Ｖｃ２の電圧極性が高圧放電灯Ｄ１の電位と逆極性となる期間（図１０を参照）を発振抑制期間として、スイッチング素子Ｑ６をオフ状態に設定するようにしてもよい。具体的には、例えばスイッチング素子Ｑ５によって上述のチョッピング動作が行われている場合、コンデンサＣ２はサーミスタＮＴ１側が正極となる極性で充電されている。ここで制御回路６は、コンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が所定値より大きい場合にはスイッチング素子Ｑ６をオン制御することで、サーミスタＮＴ１を回路から実質的に切り離す。ここでコンデンサＣ２の電圧Ｖｃ２が振動を始め、コンデンサＣ２の極性がゼロ以下になって電圧極性が逆極性になった場合には、スイッチング素子Ｑ６をオフすることでサーミスタＮＴ１を実質的に回路に接続する。これにより、コンデンサＣ２による電圧の振動が抑制されるので、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ４やインダクタＬ２に過大な電流が流れて大きなストレスを与えることを回避することが出来る。また、サーミスタＮＴ１が回路内に実質的に挿入される期間を短くして、回路内での消費電力を低減することができる。なお、スイッチング素子Ｑ４によるチョッピング動作が行われる場合の極性においても同様である。

１０ 点灯回路（高圧放電灯点灯装置）
３ フルブリッジ回路
４ 降圧チョッパ回路
５ 始動回路
６ 制御回路
Ｑ２ スイッチング素子（第１のスイッチング素子）
Ｑ３ スイッチング素子（第２のスイッチング素子）
Ｑ４ スイッチング素子（第３のスイッチング素子）
Ｑ５ スイッチング素子（第４のスイッチング素子）
Ｌ２ インダクタ（第１のインダクタ）
Ｌ３ トランス（第２のインダクタ）
Ｃ２ コンデンサ
Ｄ１ 高圧放電灯
ＮＴ１ サーミスタ

Claims (9)

1. 直流電源の出力端子間に接続され、前記直流電源の電圧に対して逆向きの寄生ダイオードを有する第１、第２のスイッチング素子の直列回路及び、この直列回路に並列接続され、前記直流電源の電圧に対して逆向きの寄生ダイオードを有する第３、第４のスイッチング素子の直列回路からなるフルブリッジ回路と、
   前記第１、第２のスイッチング素子及び、前記第１、第２のスイッチング素子の接続点と前記第３、第４のスイッチング素子の接続点との間に直列接続された第１のインダクタとコンデンサの直列回路を有する降圧チョッパ回路と、
   前記第３、第４のスイッチング素子及び、前記コンデンサの両端に前記高圧放電灯との直列回路として並列接続される第２のインダクタを有する始動回路と、
   前記第１〜第４のスイッチング素子のオン／オフを切り替える制御回路と、
   前記第２のインダクタ、前記コンデンサ、及び、前記高圧放電灯からなる電流ループ内に挿入されたサーミスタとを備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 始動開始温度条件における前記サーミスタの抵抗値をＲ（Ω）、前記コンデンサの容量をＣ（Ｆ）、前記第２のインダクタのインダクタンスをＬ（Ｈ）とすると、（Ｒ／２Ｌ）^２≧１／ＬＣという関係を満たす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. 前記サーミスタは、温度が上昇するに従って抵抗値が下がる負の温度特性を有することを特徴とする請求項１又は２の何れか一項に記載の高圧放電灯点灯装置。
4. 前記サーミスタの両端には、前記制御回路によって所定の発振抑制期間だけオフ制御される第５のスイッチング素子が接続されたことを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の高圧放電灯点灯装置。
5. 前記発振抑制期間は、装置の動作開始後の所定時間であることを特徴とする請求項４に記載の高圧放電灯点灯装置。
6. 前記発振抑制期間は、前記始動回路の動作開始後の所定時間であることを特徴とする請求項４に記載の高圧放電灯点灯装置。
7. 前記発振抑制期間は、前記高圧放電灯が絶縁破壊後した後の所定時間であることを特徴とする請求項４に記載の高圧放電灯点灯装置。
8. 前記発振抑制期間は、前記高圧放電灯の電圧極性に対し前記コンデンサの電圧極性が逆極性となる期間であることを特徴とする請求項４に記載の高圧放電灯点灯装置。
9. 請求項１〜８の何れか一項に記載の高圧放電灯点灯装置を備えることを特徴とする照明器具。

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