JP3500770B2 - 放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯を調光点灯させ
ることができる放電灯点灯装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フィラメントを有する放電灯を
始動させる際には、フィラメントに予熱電流を流してフ
ィラメントを予熱した後に、放電灯の始動に十分な始動
電圧を印加する。たとえば、図６に示すように、時刻ｔ
０から時刻ｔ１までの予熱期間Ｔｓに一定の予熱電圧Ｖ
ｓを放電灯に連続的に印加することによってフィラメン
トに予熱電流を流し、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの始動
期間ＴＡには、放電灯の始動が可能な程度の始動電圧
（ピーク電圧がＶＡ）を一定電圧である基底電圧Ｖａ
（Ｖａ＜Ｖｓ）に間欠的に重畳して放電灯に印加する。
始動期間ＴＡは１秒程度であって、その後の時刻ｔ２か
ら時刻ｔ３までの移行期間ＴＲには基底電圧Ｖａに重畳
する電圧をしだいに低下させて時刻ｔ３以後は安定に点
灯する定常点灯期間に移行させるようになっている。

【０００３】定常点灯期間では、一定電圧である基底電
圧Ｖb （Ｖb ＞Ｖa ）に点灯電圧（ピーク電圧がＶB ）
を間欠的に重畳する。ここに、定常点灯期間の基底電圧
Ｖbは可変であって、始動期間ＴA および移行期間ＴR
における基底電圧Ｖa は、基底電圧Ｖb として許容され
る最低値よりも低く設定される。いま、放電灯を高周波
で点灯する場合について時刻ｔ1 以降での放電灯への印
加電圧の波形を示すと、図７のようになる。つまり、連
続的な基底電圧Ｖa ，Ｖb にピーク値がＶA とＶB との
間で推移する始動電圧ないし点灯電圧を間欠的に重畳し
て放電灯に印加するのである。

【０００４】ところで、上述したように、始動期間ＴA
において基底電圧Ｖa を予熱電圧Ｖs よりも引き下げて
いるのは、放電灯の始動直後の定常点灯期間で低光出力
になるように調光しようとするときに、光出力が短時間
だけ高くなった後に低光出力になると閃光が生じたかの
ように知覚されるからである（以下では、このような知
覚が生じる現象を閃光と呼ぶ）。つまり、放電灯の光出
力は上述した基底電圧Ｖa ，Ｖb と、始動電圧ないし点
灯電圧のピーク値ＶA ，ＶB との大きさに比例するか
ら、基底電圧Ｖa を引き下げることで、閃光の発生を抑
制しようとしているのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、始動期
間ＴA において基底電圧Ｖa を予熱電圧Ｖs よりも引き
下げていることによって次の問題が生じる。すなわち、
放電灯の始動特性にはばらつきがあるから、始動期間Ｔ
A が始まる時刻ｔ1 から放電灯が始動するまでの時間に
はばらつきがあり、しかも基底電圧Ｖa が低いから、放
電灯の始動に必要なエネルギを供給するには、始動に要
する時間の長い放電灯が点灯可能となるように、始動期
間ＴA を比較的長く取ることが必要になる。つまり、上
述のように１秒程度の始動期間ＴA を要することにな
る。逆に言えば、始動電圧を印加してから放電灯が始動
するまでに要する時間のばらつきが、最大では１秒程度
になるということである。したがって、複数の放電灯を
１つの放電灯点灯装置で同時に点灯させようとすれば、
各放電灯の点灯時点が始動特性に応じてばらつくことに
なり、不自然な印象を与えることになる。

【０００６】また、図６（ｂ）に示すように始動電圧の
印加から始動するまでの時間が短い放電灯では始動期間
ＴA 内で光出力が増大するのであるが（破線）、始動す
るまでの時間が長い放電灯では始動期間ＴA 内で光出力
の増加が少なく（実線）、時刻ｔ2 で移行期間ＴR とな
って光出力が低下し始める時点での光出力の差が比較的
大きくなる。

【０００７】いま、図６に示すように、時刻ｔ3 以後の
定常点灯期間で調光するものとし、このときの光出力が
始動期間ＴA における光出力の最大値（時刻ｔ2 では光
出力が最大と考えられる）よりも低いとすれば、定常点
灯期間での光出力に対する始動期間ＴA での光出力の最
大値が大きいほど強い視覚刺激が得られる。つまり、始
動電圧を印加してから始動するまでに要する時間が短い
放電灯では、上述した光出力の差が大きくなるから閃光
が生じることになる。

【０００８】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、放電灯の始動特性にばらつきがあっ
ても、始動電圧を印加してから放電灯の始動までに要す
る時間差が小さくなるようにし、定常点灯状態の初期の
光出力が始動期間の光出力の最大値よりも小さい場合で
もその光出力の差を小さくして閃光が生じない（光出力
の差を知覚させない）ようにした放電灯点灯装置を提供
することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、放電灯が点灯しない程度の基
底電圧を放電灯に連続的に印加する基底電圧印加手段
と、始動期間において基底電圧に始動電圧を間欠的に重
畳して放電灯を始動させる始動手段と、始動後の定常点
灯期間に低光出力で調光点灯させるに際し所望の点灯電
圧を基底電圧に間欠的に重畳して放電灯を安定に点灯さ
せる安定点灯手段と、始動期間と定常点灯期間との間の
移行期間に時間経過に伴って始動電圧から点灯電圧まで
変化する移行電圧を基底電圧に間欠的に重畳する移行点
灯手段とを備え、基底電圧印加手段は、始動期間の放電
灯の光出力の最大値と定常点灯期間の光出力の最小値と
の差が閃光として知覚されない程度に始動期間の長さと
始動期間の開始直後の基底電圧とを設定するとともに、
始動期間の開始から移行期間の終了までの期間内で時間
の経過に伴って基底電圧を減少させ、移行点灯手段は、
移行期間において基底電圧に移行電圧を重畳した電圧の
ピーク値を時間の経過に伴って減少させている。

【００１０】請求項２の発明では、基底電圧発生手段
は、移行期間の終了時点における基底電圧を定常点灯状
態での基底電圧と等しくしている。請求項３の発明で
は、フィラメントを有する放電灯に予熱電圧を連続的に
印加してフィラメントを予熱する予熱手段を付加し、基
底電圧発生手段は、始動期間の開始時点における基底電
圧を予熱電圧と等しくし、かつ移行期間の終了時点にお
ける基底電圧を定常点灯状態での基底電圧と等しくする
とともに、始動期間の開始時点から移行期間の終了時点
までの期間に基底電圧を減少させている。

【００１１】

【作用】請求項１の発明の構成によれば、始動期間の放
電灯の光出力の最大値と定常点灯期間の光出力の最小値
との差が閃光として知覚されない程度に始動期間の長さ
と始動期間の開始直後の基底電圧とを設定するととも
に、始動期間の開始から移行期間の終了までの期間に時
間の経過に伴って基底電圧を減少させるとともに、移行
期間において基底電圧に移行電圧を重畳した電圧のピー
ク値を時間の経過に伴って減少させるから、始動期間の
開始直後の基底電圧および電圧のピーク値を比較的高く
とることによって、始動期間の初期において放電灯に供
給される単位時間当たりのエネルギを多くして、比較的
短時間で放電灯を始動させることができ、基底電圧を比
較的高く保つ期間を長くする場合に比較して始動期間に
おける放電灯の光出力の立ち上がりを抑制することがで
きる。しかも、始動期間の開始から移行期間の終了まで
の期間に基底電圧を時間経過に伴って減少させるととも
に、移行期間において電圧のピーク値を時間経過に伴っ
て減少させるから、始動直後に低光出力で調光点灯させ
る場合であっても、始動期間における光出力の最大値と
定常点灯期間において設定可能な光出力の最小値との差
が閃光として知覚されないのであって、閃光の発生によ
る違和感を抑制することができる。また、比較的短時間
で放電灯を始動させることができることにより、１台の
放電灯点灯装置で複数の放電灯を同時に点灯させる場合
に、放電灯の始動特性にばらつきがあっても、各放電灯
の始動の時間差が少なくほぼ同時に点灯することになっ
て、違和感が生じないのである。

【００１２】請求項２、３の発明は望ましい実施態様で
ある。

【００１３】

【実施例】

（実施例）本実施例では、図１（ａ）に示すように、商
用電源のような交流電源ＡＣをダイオードブリッジのよ
うな全波整流器ＲＥで整流することによって直流電源
（脈流電源）を得ている。この直流電源をインバータ回
路ＩＮＶによって高周波電力に変換し、インバータ回路
ＩＮＶから出力された高周波電力をインダクタＬとコン
デンサＣとからなる共振回路ＲＳを通して負荷としての
放電灯ＤＬに供給するように構成してある。ここに、イ
ンダクタＬは放電灯ＤＬに直列接続し、コンデンサＣは
放電灯ＤＬに並列接続してある。また、放電灯ＤＬには
フィラメントを備えているものを用いる。

【００１４】本実施例では以下で説明するように、始動
期間ＴA および移行期間ＴR において基底電圧Ｖa を時
間の経過とともに低下させているのであり、始動期間Ｔ
A および移行期間ＴR において基底電圧Ｖa が一定電圧
に保たれている従来構成とはこの点において異なってい
る。つまり、本実施例においても、図１（ｂ）に示すよ
うに、予熱期間Ｔs と始動期間ＴA と移行期間ＴR とを
経て安定に点灯する定常点灯期間に移行するようにして
あり、予熱期間Ｔs には予熱電圧Ｖs を放電灯ＤＬに印
加し、始動期間ＴA 、移行期間ＴR 、定常点灯期間では
基底電圧Ｖa ，Ｖb に始動電圧、移行電圧、点灯電圧を
間欠的に重畳している。

【００１５】インバータ回路ＩＮＶは、予熱電圧Ｖs お
よび基底電圧Ｖa ，Ｖb を発生させるのであって、これ
らの電圧の制御はインバータ回路ＩＮＶに設けたスイッ
チング素子のオン・オフを制御する制御回路ＣＮにより
調節可能になっている。すなわち、インバータ回路ＩＮ
Ｖから出力される高周波電力の周波数が共振回路ＲＳの
共振周波数に近付くほど放電灯ＤＬの光出力が大きくな
り、制御回路ＣＮではインバータ回路ＩＮＶに設けたス
イッチング素子をオン・オフさせる周波数を制御するこ
とによって、放電灯に印加する上記電圧を調節する。ま
た、共振回路ＲＳは放電灯ＤＬへの印加電圧の波形を正
弦波に近付ける機能を有し、インダクタＬは放電灯の点
灯時の限流要素としても機能する。つまり、インバータ
回路ＩＮＶと共振回路ＲＳとにより基底電圧印加手段が
構成される。また、定常点灯期間では基底電圧を変化さ
せることによって調光が可能になる。

【００１６】一方、基底電圧Ｖa ，Ｖb に間欠的に重畳
される始動電圧、移行電圧、点灯電圧は、放電灯ＤＬの
両端に接続されたパルス印加手段ＰＡより発生する。パ
ルス印加手段ＰＡは、所定周期で間欠的に脈流波形状の
始動電圧、移行電圧、点灯電圧を発生させるように構成
され、時間経過に伴って出力電圧のピーク値が変化する
ように制御されている。つまり、図１（ｂ）のように、
パルス印加手段ＰＡの出力電圧のピーク値は始動期間Ｔ
A では一定であってもっとも高く、移行期間ＴR では時
間の経過に伴って減少し、時刻ｔ3 以降の定常点灯期間
では一定であってもっとも低くなっている。このよう
に、パルス印加手段ＰＡは始動手段と安定点灯手段と移
行点灯手段とを兼ねている。

【００１７】本発明が従来例と相違する点は、始動期間
と移行期間との間に基底電圧Ｖa が時間の経過に伴って
変化する点にあり、時刻ｔ1 の直後では基底電圧Ｖa は
予熱電圧Ｖs にほぼ等しく、また、時刻ｔ3 の直前では
基底電圧Ｖa 点灯状態での基底電圧Ｖb にほぼ等しくな
っている。この関係を数式として示せば、 Ｖ（ｔ1 ）＝Ｖs …（１） [dＶ（ｔ）／ dｔ] _{ｔ＝ｔ１−０}＝[dＶ（ｔ）／ dｔ] _{ｔ＝ｔ１＋０} …（２） かつ、 Ｖ（ｔ3 ）＝Ｖb …（３） [dＶ（ｔ）／ dｔ] _{ｔ＝ｔ３−０}＝[dＶ（ｔ）／ dｔ] _{ｔ＝ｔ３＋０} …（４） となる。ここに、Ｖ（ｘ）は基底電圧Ｖa を時間ｘの関
数として示したものであり、（２）（４）式は、それぞ
れ微係数が時刻ｔ1 ，ｔ3 の前後で等しいことを示して
いる。すなわち、時刻ｔ1 ，ｔ3 において予熱電圧Ｖs
と基底電圧Ｖa 、基底電圧Ｖa と基底電圧Ｖb がそれぞ
れ連続であることを示している。ただし、始動期間ＴA
ないし移行期間ＴR において基底電圧Ｖa は、上記制約
条件のもとで減少させればよいだけであって、連続的か
段階的かは適宜選択することができる。

【００１８】制御回路ＣＮによって放電灯ＤＬへの印加
電圧を上述のように制御することにより、図２（ａ）に
示すように、従来例（破線で示す）に比較すると本発明
（実線で示す）のほうが始動期間ＴA の初期における基
底電圧Ｖa が高くなる。つまり、始動期間ＴA の初期に
おいて放電灯ＤＬに供給される単位時間当たりのエネル
ギが、従来例よりも本発明のほうが多くなり、放電灯Ｄ
Ｌの始動特性にばらつきがあっても始動期間ＴA の開始
から放電灯ＤＬの点灯までに要する時間の差が少なくな
る。その結果、１つの放電灯点灯装置で複数の放電灯Ｄ
Ｌを同時に点灯させる場合であっても、各放電灯ＤＬの
点灯時点に時間差がほとんど生じないのであり、点灯時
点がばらつくことによる不自然な印象を防止することが
できる。言い換えれば、放電灯ＤＬの始動特性に多少の
ばらつきがあっても、点灯時点の差を感じない程度の短
い時間差になり、不自然さを与えないのである。

【００１９】ところで、上述のように、放電灯ＤＬの始
動特性にばらつきがあっても、始動期間ＴA の開始時点
（時刻ｔ1 ）から放電灯ＤＬが始動するまでの時間のば
らつきがほとんど生じなくなったことによって、始動期
間ＴA を従来例よりも短くすることが可能になる。つま
り、従来例では短時間で始動する放電灯ＤＬについて
も、比較的高いピーク値ＶA を持つ始動電圧を比較的長
い期間に亙って印加し続けていたから、図２（ｂ）に破
線で示すように、光出力が大きく増加することがあった
が、本発明では、始動期間ＴA が従来例よりも短くなっ
たことによって、図２（ｂ）に実線で示すように、光出
力のピーク値を従来例よりも低減させることが可能にな
る。要するに、光出力が増加するまでの時間を待つこと
なく、移行期間ＴR に入るから、放電灯ＤＬの始動特性
によらず光出力が大幅に増加することがなく、結果的に
定常点灯期間での光出力と、始動期間ＴA での光出力の
最大値との差を従来例よりも小さくすることができ、閃
光の発生が抑制されることになる。

【００２０】ここにおいて、放電灯ＤＬの始動特性のば
らつきによらず、始動期間ＴA から放電灯ＤＬが点灯す
るまでの時間をほぼ一定にするには、図 2（ａ）に一点
鎖線で示すように、基底電圧Ｖa を比較的高く保つ期間
を長くすることが考えられるが、この場合には、短時間
で放電灯ＤＬの光出力が増大するから、始動期間ＴAに
おける光出力の最大値と定常点灯状態での光出力との差
が大きくなり、閃光の発生を抑制するという目的が達成
できないことになる。つまり、始動期間ＴA ないし移行
期間ＴR において基底電圧Ｖa を、時間の経過に伴って
どのように変化させるかは、放電灯ＤＬの始動特性や光
出力の立ち上がり特性を考慮して設定される。具体的に
は、始動期間ＴA における光出力の最大値と定常点灯期
間において設定可能な光出力の最小値との差が知覚され
ない（実質的に閃光とならない）程度の範囲で設定され
るのである。ただし、基底電圧Ｖa は予熱電圧Ｖs と基
底電圧Ｖb との間の値に設定される。

【００２１】図３ないし図５に基底電圧Ｖa の各種の制
御例を示す。図３に示すものは、始動期間から移行期間
において基底電圧Ｖa を段階的に低減させる例であり、
ここでは３段階で減少させている。基底電圧Ｖa を変化
させる段数はとくに限定されるものではなく、適宜に選
択すればよい。また、図４に示すものは、上述した
（１）（２）の条件を省き（３）（４）の条件のみを適
用した例であって、基底電圧Ｖa を時刻ｔ1 においては
予熱電圧Ｖs よりも高く設定している。このような制御
を行なえば、上述した実施例よりも短時間で放電灯ＤＬ
を始動させることが可能になり、放電灯ＤＬの始動特性
のばらつきによる点灯開始時刻のばらつきを一層抑制す
ることが可能になる。つまり、始動期間ＴA を一層短く
して閃光の一層の抑制が可能になる。図５に示すもの
は、始動期間ＴA において基底電圧Ｖaをただちに低下
させ始めるのではなく、所定時間だけ予熱電圧Ｖs に保
つことにより、始動期間ＴA の初期において放電灯ＤＬ
に供給する単位時間当たりのエネルギを大きくして放電
灯ＤＬの始動を容易にしている。このような制御でも図
４に示した例と同様に動作することになる。

【００２２】上記実施例では、インバータ回路ＩＮＶに
給電する直流電源を交流電源ＡＣを全波整流することに
よって得ているが、電池電源などであってもよく、また
整流後に直流−直流変換することによって得るようにし
てもよい。また、パルス印加手段ＰＡによって、始動電
圧や点灯電圧を間欠的に印加しているが、インバータ回
路ＩＮＶにおいてスイッチング素子をオン・オフさせる
周波数を制御することによって、始動電圧や点灯電圧を
間欠的に印加することも可能である。

【００２３】なお、上記実施例では、フィラメントを有
する放電灯を点灯させる場合について説明したが、本発
明の技術思想はフィラメントのない放電灯であっても適
用可能である。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、始動期間の放電灯の光出力の
最大値と定常点灯期間の光出力の最小値との差が閃光と
して知覚されない程度に始動期間の長さと始動期間の開
始直後の基底電圧とを設定するとともに、始動期間の開
始から移行期間の終了までの期間に時間の経過に伴って
基底電圧を減少させるとともに、移行期間において基底
電圧に移行電圧を重畳した電圧のピーク値を時間の経過
に伴って減少させるので、始動期間の開始直後の基底電
圧および電圧のピーク値を比較的高くとることによっ
て、始動期間の初期において放電灯に供給される単位時
間当たりのエネルギを多くして、比較的短時間で放電灯
を始動させることができ、基底電圧を比較的高く保つ期
間を長くする場合に比較して始動期間における放電灯の
光出力の立ち上がりを抑制することができる。しかも、
始動期間の開始から移行期間の終了までの期間に基底電
圧を時間経過に伴って減少させるとともに、移行期間に
おいて電圧のピーク値を時間経過に伴って減少させるか
ら、始動直後に低光出力で調光点灯させる場合であって
も、始動期間における光出力の最大値と定常点灯期間に
おいて設定可能な光出力の最小値との差が閃光として知
覚されないのであり、閃光の発生による違和感を抑制す
ることができるという利点がある。また、比較的短時間
で放電灯を始動させることができることにより、１台の
放電灯点灯装置で複数の放電灯を同時に点灯させる場合
に、放電灯の始動特性にばらつきがあっても、各放電灯
の始動の時間差が少なくほぼ同時に点灯することになっ
て、違和感が生じないという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を示し、（ａ）はブロック図、（ｂ）は
動作説明図である。

【図２】実施例の動作説明図である。

【図３】他の実施例の動作説明図である。

【図４】さらに他の実施例の動作説明図である。

【図５】別の実施例の動作説明図である。

【図６】従来例の動作説明図である。

【図７】従来例の動作説明図である。

【符号の説明】

ＡＣ 交流電源 Ｃ コンデンサ ＣＮ 制御回路 ＤＬ 放電灯 ＩＮＶ インバータ回路 Ｌ インダクタ ＰＡ パルス印加手段 ＲＥ 整流器 ＲＳ 共振回路 Ｔs 予熱期間 ＴA 始動期間 ＴR 移行期間 Ｖa 基底電圧 Ｖb 基底電圧 Ｖs 予熱電圧 ＶA 始動電圧 ＶB 点灯電圧

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 光安 啓 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−6889（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−130486（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−205887（ＪＰ，Ａ) 実開 平６−13100（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 41/14 - 41/29 H05B 41/392

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯が点灯しない程度の基底電圧を放
   電灯に連続的に印加する基底電圧印加手段と、始動期間
   において基底電圧に始動電圧を間欠的に重畳して放電灯
   を始動させる始動手段と、始動後の定常点灯期間に低光
   出力で調光点灯させるに際し所望の点灯電圧を基底電圧
   に間欠的に重畳して放電灯を安定に点灯させる安定点灯
   手段と、始動期間と定常点灯期間との間の移行期間に時
   間経過に伴って始動電圧から点灯電圧まで変化する移行
   電圧を基底電圧に間欠的に重畳する移行点灯手段とを備
   え、基底電圧印加手段は、始動期間の放電灯の光出力の
   最大値と定常点灯期間の光出力の最小値との差が閃光と
   して知覚されない程度に始動期間の長さと始動期間の開
   始直後の基底電圧とを設定するとともに、始動期間の開
   始から移行期間の終了までの期間内で時間の経過に伴っ
   て基底電圧を減少させ、移行点灯手段は、移行期間にお
   いて基底電圧に移行電圧を重畳した電圧のピーク値を時
   間の経過に伴って減少させることを特徴とする放電灯点
   灯装置。
2. 【請求項２】 基底電圧発生手段は、移行期間の終了時
   点における基底電圧を定常点灯状態での基底電圧と等し
   く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. 【請求項３】 フィラメントを有する放電灯に予熱電圧
   を連続的に印加してフィラメントを予熱する予熱手段を
   付加し、基底電圧発生手段は、始動期間の開始時点にお
   ける基底電圧を予熱電圧と等しくし、かつ移行期間の終
   了時点における基底電圧を定常点灯状態での基底電圧と
   等しくするとともに、始動期間の開始時点から移行期間
   の終了時点までの期間に基底電圧を減少させることを特
   徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。