JP4023413B2 - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、メタルハライドランプのような高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置に関するものである。

従来より、高圧放電灯と、直流電源と、直流電源の出力を低周波の矩形波交流に変換して高圧放電灯に供給することで高圧放電灯を点灯させる電力変換手段とを備えた高圧放電灯点灯装置が提供されている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１に示される高圧放電灯点灯装置では、高圧放電灯に図２４に示すような矩形波のランプ電流ＩDLを印加すると共に、ランプ電流ＩDLの正負が反転する直前にパルス電流を重畳しており、パルス電流を重畳することで点灯中に発生する放電アークのフリッカを防止していた。

ところで近年高圧放電灯の演色性を高めるために、封入物として沃化ジスプロシウム（ＤｙＩ₃）−沃化タリウム（ＴｌＩ）−沃化ナトリウム（ＮａＩ）などを含むメタルハライドランプなどの高圧放電灯が提供されている。このようなメタルハライドランプでは調光時に最冷点の温度が低下すると、発光管内の各封入物の圧力が変化するのであるが、沃化タリウム（ＴｌＩ）の圧力が他の物質よりも低下しにくく、調光時の発光に多く寄与するため、放出される光はタリウムの影響が多く出た緑色っぽい光となり、光の色温度が変化する。光の色温度が変化すると、物の見え方や受ける感覚が変化し、使用用途によっては違和感が生じるという問題があり、結果調光範囲を大きく取れないので、光色の変化を抑制するための種々の方法が提案されている。

例えば特願２００２−１４０２２２号に示される高圧放電灯点灯装置では、全点灯時には高圧放電灯に低周波の矩形波交流を印加して、高圧放電灯を全点灯させるとともに、調光点灯時には色温度の変化を抑制しつつ調光範囲を広げるために、高圧放電灯を高周波で点灯させている（従来例１）。図２５はこの放電灯点灯装置の全点灯時と調光点灯時におけるランプ電圧ＶDL及びランプ電流ＩDLの波形図の一例を示しており、図中の期間Ｔ１における波形は全点灯時の波形、期間Ｔ２における波形は調光点灯時の波形である。

ところで点灯時には高圧放電灯の電極が陽極として動作する時にエネルギーを持った電子が電極に衝突してその温度が上昇し、陰極として動作する時に温度が低下するのであるが、調光点灯時に高周波点灯する場合は、電極が陽極或いは陰極として動作する期間が短くなり、また電極はある程度の熱容量を有しているので、電極の温度変化が小さくなる。したがって、調光点灯時に高圧放電灯を矩形波点灯する場合に比べて、電極の温度が上昇し、またランプ電圧ＶDLやランプ電流ＩDLの波形が正弦波状になると、矩形波状の波形に比べてピーク値が高くなるから、電子の持つエネルギーのピーク値も高くなって、電極の温度がより上昇することになる。すなわち、調光点灯時に高圧放電灯を高周波点灯させると、高演色のメタルハライドランプの最冷点温度が上昇して、発光管全体の温度が上昇する。またメタルハライドランプの各封入物は温度に対して異なる蒸気圧特性を示し、温度上昇によってナトリウムの分圧比が相対的に上昇することが判明している。

従って、調光点灯時に高圧放電灯を高周波点灯すれば、矩形波点灯する場合に比べて、同一の電力を印加しても発光管の温度を高く保つことができ、発光管の温度上昇に伴ってナトリウムの蒸気圧を高めに保つことができるから、ナトリウムの蒸気圧が上昇した時に見られるスペクトルのブロードが発生し、ナトリウムの発光の比率が増加して赤色の成分が強くなるとともに、ジスプロシウムやタリウムの発光の比率が減少して緑色の成分が弱まるので、調光時に光色が緑がかった色に変化するのを抑制して、調光範囲を広く保つことができる。

また従来より、特願２００２−１８８５４号に示されるようにランプ電流に高周波のリップル成分を重畳させると共に、調光時の光色の変化を抑制するために、調光が深くなるにつれて、ランプ電流に重畳するリップル成分を増加させるようにした高圧放電灯点灯装置も提案されている（従来例２）。図２６はこの放電灯点灯装置の全点灯時と調光点灯時におけるランプ電圧ＶDL及びランプ電流ＩDLの波形図の一例を示し、図中の期間Ｔ３の波形は全点灯時の波形、期間Ｔ４の波形は調光点灯時の波形である。

この放電灯点灯装置では、全点灯時には振幅がＩＬＰ１のリップル成分をランプ電流ＩDLに重畳するとともに、調光点灯時には振幅がＩＬＰ１よりも大きいＩＬＰ２のリップル成分をランプ電流ＩDLに重畳しているのであるが、高圧放電灯に供給する電力を低下させることで調光しているので、ランプ電流ＩDLに重畳するリップル電流のみを増加させることで調光制御を行う場合に比べて、調光点灯時に重畳するリップル成分の比率を小さくでき、その結果音響共鳴現象の発生を抑制して、光色の変化を抑制しつつ、より深い調光レベルまで調光することができる。また特許文献２に示されるように、全点灯時には高圧放電灯に低周波の矩形波交流を印加して、高圧放電灯を全点灯させるとともに、調光点灯時には低周波の矩形波交流に高周波のリップル成分を重畳させて、高圧放電灯を高周波点灯させるものもあった（従来例３）。
特表平１０−５０１９１９号公報 特開平３−１５６８９７号公報

上述した放電灯点灯装置の内、従来例１の放電灯点灯装置では、全点灯時と調光点灯時とで低周波の矩形波点灯と高周波点灯とを切り替えているため、回路が複雑になるという欠点があり、また全点灯時から調光点灯時の全てに亘って高周波点灯を行う場合には、点灯回路を構成するスイッチング素子の損失が大きくなり、回路効率が悪化するという問題があった。

また従来例２、３の放電灯点灯装置では、調光が深くなるにつれて重畳するリップル成分の振幅を大きくすると、いずれは音響共鳴現象が発生するために、リップル成分の振幅に上限値を設けることになるが、ある色温度の高圧放電灯に対して設定したリップル成分の振幅の上限値では、他の色温度の高圧放電灯に対して効果が出ない場合があり、対応する高圧放電灯の種類が限定されるという問題があった。また、所定の範囲の色温度の幅広い高圧放電灯に対応させると、調光時に色温度の変化を抑制する効果が十分に得られなくなるという問題があった。

本発明は上記問題点に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、調光点灯時の色温度の変化を抑制した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、請求項１の発明は、高圧放電灯と、直流電源と、直流電源の出力を低周波の矩形波交流に変換して高圧放電灯に供給することで高圧放電灯を点灯させる電力変換手段と、電力変換手段の出力を変化させることで高圧放電灯を調光する調光手段と、調光時において電力変換手段から高圧放電灯に供給される矩形波交流の半周期毎に少なくとも１つの低周波のパルスを重畳するパルス重畳手段とを備え、パルス重畳手段は、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は矩形波交流の半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることを特徴とする。

この発明によれば、電力変換手段の出力を変化させることによって高圧放電灯を調光しており、調光が深くなるほど電力変換手段の出力が小さくなるのであるが、調光時においてパルス重畳手段が矩形波交流の半周期毎に少なくとも１つの低周波のパルスを重畳することで、電極の温度が上昇して最冷点の温度が上昇し、それに伴って発光管全体の温度が上昇するので、光が緑色を帯びる原因となるタリウムの分圧比が高くなるのを抑制して、色温度が変化するのを抑制することができる。

そのうえ、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は矩形波交流の半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることで、調光時の色の変化を抑制し、全ての調光範囲で色温度を略一定に制御することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明おいて、パルス重畳手段は、矩形波交流の正負が切り替わる前後でパルスを重畳させることを特徴とする。

この発明によれば、矩形波交流の正負が切り替わる前後でパルスを重畳することによって、立ち上がり又は立ち下がりのエネルギを大きくすることができ、色の変化を抑制する効果を高めることができる。

請求項３の発明は、請求項１の発明おいて、パルス重畳手段は、矩形波交流の周波数に同期したパルスを重畳させることを特徴とする。

この発明によれば、パルス重畳手段が、矩形波交流の周波数に同期したパルスを重畳させているので、矩形波交流の信号を利用してパルスを重畳するタイミングを決定することができ、パルスを重畳するタイミングを決定するために別途発振器などの回路を用意する必要が無く、回路の構成を簡単にできる。

請求項４の発明は、請求項１の発明おいて、電力変換手段の動作を制御する手段は、ランプ電流、ランプ電圧、又はランプ電力の内の何れかを指令値として用い、指令値と実績値との偏差をもとに電力変換手段の出力を制御しており、パルス重畳手段は上記指令値に基づいて調光レベルに応じたパルスを発生させることを特徴とする。

この発明によれば、電力変換手段の動作を制御する手段が用いる指令値から調光レベルを検出できるので、この指令値に基づいてパルス重畳手段が調光レベルに応じたパルスを発生させることができる
請求項５の発明は、請求項１の発明おいて、高圧放電灯を始動させるために高圧放電灯に高圧パルスを印加する始動回路を備え、パルス重畳手段は始動回路を用いて上記パルスを発生させることを特徴とする。

この発明によれば、高圧放電灯を始動させるために高圧パルスを発生する始動回路を用いてパルス重畳手段がパルスを発生させているので、パルスを発生させるための回路を新たに設ける必要が無く、回路構成を簡単にできる。

請求項６の発明は、請求項１の発明おいて、電力変換手段の動作を制御する手段は、調光が深くなるにつれて、矩形波交流の周波数が高くなるように電力変換手段の動作を制御することを特徴とする。

この発明によれば、調光が深くなるにつれて矩形波交流の周波数を高めているので、矩形波交流の半周期毎に重畳されるパルスの数が同じであれば、単位時間当たりに重畳されるパルスの数を増やすことができ、調光時の色の変化を抑制することができる。

請求項７の発明は、請求項１の発明おいて、上記矩形波交流の周波数を上記パルスの周波数がそれぞれ音響共鳴現象の発生する周波数未満であることを特徴とする。

この発明によれば、調光点灯時にパルスを重畳した場合でも音響共鳴現象が発生するのを回避することができる。

請求項８の発明は、請求項１〜７の何れか１つの発明おいて、高圧放電灯の発光管の取付方向を水平方向に対して略垂直な方向としたことを特徴とする。

この発明によれば、発光管の取付方向を水平方向に対して略垂直な方向とすることで、発光管の取付方向を水平方向とした場合に比べて、最冷点の位置が電極の位置に近くなるので、発光管の最冷点温度が上昇して、発光管全体の温度が上昇し、その結果封入された放電ガスの蒸気圧を高く保つことができ、調光時の色の変化を抑制する効果が向上する。

請求項９の発明は、請求項１〜８の何れか１つの発明おいて、高圧放電灯が、封入物として少なくともナトリウムを含むメタルハライドランプからなることを特徴とする。

この発明によれば、調光点灯時にパルスを重畳させると、ナトリウムの自己吸収が発生して、ナトリウムの分圧比が相対的に上昇することになって、赤色の成分が強くなるので、調光時に光色が緑がかった色になるのを抑制することができる。

請求項１０の発明は、高圧放電灯と、直流電源と、直流電源の出力を高周波の交流電力に変換して高圧放電灯に供給することで高圧放電灯を点灯させる電力変換手段と、電力変換手段の出力を変化させることで高圧放電灯を調光する調光手段と、調光時において電力変換手段から高圧放電灯に供給される高周波の交流電力の半周期毎に少なくとも１つのパルスを重畳するパルス重畳手段とを備え、パルス重畳手段は、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は高周波交流の半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることを特徴とする。

この発明によれば、電力変換手段の出力を変化させることによって高圧放電灯を調光しており、調光が深くなるほど電力変換手段の出力が小さくなるのであるが、調光時においてパルス重畳手段が高周波交流の半周期毎に少なくとも１つのパルスを重畳することで、電極の温度が上昇して最冷点の温度が上昇し、それに伴って発光管全体の温度が上昇するので、光が緑色を帯びる原因となるタリウムの分圧比が高くなるのを抑制して、色温度が変化するのを抑制することができる。そのうえ、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることで、調光時の色の変化を抑制し、全ての調光範囲で色温度を略一定に制御することができる。

以上説明したように、本発明では、調光時においてパルス重畳手段が矩形波交流の半周期毎に少なくとも１つの低周波のパルスを重畳することで、電極の温度が上昇して最冷点の温度が上昇し、それに伴って発光管全体の温度が上昇するので、光が緑色を帯びる原因となるタリウムの分圧比が高くなるのを抑制して、色温度が変化するのを抑制することができる。そのうえ、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は矩形波交流の半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることで、調光時の色の変化を抑制し、全ての調光範囲で色温度を略一定に制御することができる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（基本構成）
本発明に係る高圧放電灯点灯装置の基本構成を図１〜図４を参照して説明する。この高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯ＤＬと、ブリッジ接続されたダイオードＤ１〜Ｄ４からなり交流電源Ｖｓの電源電圧を整流する整流回路１１と、整流回路１１の整流電圧を所定の電圧値の直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路１２と、昇圧チョッパ回路１２の出力を電源として高圧放電灯ＤＬに所望の電力を供給する降圧チョッパ回路１３と、降圧チョッパ回路１３の出力電圧を低周波で交番する矩形波の交流電圧に変換して高圧放電灯ＤＬに供給する極性反転回路１４と、高圧放電灯ＤＬを始動させるために数ｋＶ程度の高圧パルスを発生させる始動回路１５と、昇圧チョッパ回路１２の出力電圧（コンデンサＣ１の両端電圧）を検出し、その検出結果に基づいて昇圧チョッパ回路１２のスイッチング素子Ｑ１のオン／オフを制御する昇圧チョッパ制御回路１６と、高圧放電灯ＤＬに供給するランプ電力を設定する電力設定信号Ｓ１を発生する調光器２０（調光手段）と、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１に基づいて降圧チョッパ回路１３のスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御するとともに、極性反転回路１４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のオン／オフを制御する制御回路１７とを備える。ここに、整流回路１１と昇圧チョッパ回路１２とで直流電源が構成され、降圧チョッパ回路１３と極性反転回路１４とで電力変換手段が構成される。

昇圧チョッパ回路１２は、整流回路１１の高圧側出力端に一端が接続されたインダクタＬ１と、インダクタＬ１の他端と整流回路１１の低圧側出力端との間に接続されたＭＯＳ型電界効果トランジスタ（以下ＭＯＳ−ＦＥＴという）よりなるスイッチング素子Ｑ１と、インダクタＬ１及びスイッチング素子Ｑ１の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ５と、電解コンデンサからなりスイッチング素子Ｑ１の両端間にダイオードＤ５を介して接続された平滑用のコンデンサＣ１とで構成される。

また降圧チョッパ回路１３は、昇圧チョッパ回路１２の出力端子間に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２およびコンデンサＣ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２及びインダクタＬ２の接続点にカソードが接続されるとともに、昇圧チョッパ回路１２の低圧側出力端にアノードが接続されたダイオードＤ６とで構成される。

また極性反転回路１４はＭＯＳ−ＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のブリッジ回路を有し、一方のアームを構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点と、他方のアームを構成するスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点との間に、始動回路１５の出力トランスＰＴの二次巻線を介して高圧放電灯ＤＬが接続されている。そして、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は、対角の位置に配置されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６の組と、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の組とが低周波で交互にオン／オフされる。

ここで、本装置の回路動作を図２の波形図に基づいて説明する。尚、図２の（ａ）は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を、（ｂ）〜（ｆ）はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のゲート信号を、（ｇ）は高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流ＩDLをそれぞれ示している。また図２中のＴａは全点灯期間を、Ｔｂは調光点灯期間をそれぞれ示している。

全点灯期間Ｔａには電力設定信号Ｓ１として全点灯のレベルの信号ａが制御回路１７に入力されるので、制御回路１７は降圧チョッパ回路１３の出力が全点灯の出力となるような高周波（例えば数ｋ〜数１００ｋＨｚ）のスイッチング信号でスイッチング素子Ｑ２をオン／オフさせる。なお高周波とは数ｋ〜数１００ｋＨｚ程度の周波数のことを言う。

また制御回路１７は、対角の位置に配置されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６の組と、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の組とを低周波で交互にオン／オフさせており、高圧放電灯ＤＬに低周波の矩形波状の交流電流が供給されることになる。ここでいう低周波とは数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚ程度の周波数のことを言う。

次に調光点灯期間の回路動作について説明する。調光器２０からの電力設定信号Ｓ１が全点灯の信号レベルａから調光点灯の信号レベルｂに変化すると、制御回路１７は、スイッチング素子Ｑ２へのゲート信号を、矩形波交流の半周期の内、一定期間のみオン時間を小さくすることで（図２に示す例では２箇所ずつ）、全点灯時は矩形波状だったランプ電流ＩDLの任意の箇所に低周波のパルス状の電流を１〜１０個程度（図２の例では例えば２個）重畳するとともに、高圧放電灯ＤＬへの供給電力を調整することで、図２（ｇ）に示すようなランプ電流ＩDLが得られる。

ところで、図３は調光点灯時のランプ光のスペクトル分布を測定した結果の一例であり、図中の実線イは全点灯時と同様に矩形波のランプ電流を印加して調光点灯した場合のスペクトル分布、図中の点線ロは図２（ｇ）に示すようにパルス電流を重畳して調光した場合のスペクトル分布である。この図から、矩形波のランプ電流を印加して調光した場合のスペクトル分布イに比べて、パルス電流を重畳した場合のスペクトル分布ロの方が、ナトリウムの輝線を示す波長が５９０ｎｍ付近でナトリウムの自己吸収（ブロード）が発生していることが分かる。この結果からタリウムの分圧比に比べてナトリウムの分圧比が相対的に上昇しているものと判断でき、ランプ光の成分の内、赤色の成分が強くなるため、調光時に光色が緑がかった色になるのを抑制することができる。つまり、この時の高圧放電灯の発光管は、従来例１の放電灯点灯装置と同様に、最冷点の温度が上昇することになり、発光管全体の温度が上昇するので、タリウムの分圧比に比べてナトリウムの分圧比が相対的に上昇することになり、緑色がかった光を放出するタリウムの影響を抑制して、光の色温度が変化するのを防止できる。

上述の変化はメタルハライドランプの中でも発光管が透光性のセラミックスからなる所謂セラミックメタルハライドランプの場合で、その封入物として少なくともナトリウムを含むランプに対して特に有効である。すなわち、透光性のセラミックスからなる発光管は、石英ガラスの発光管に比べて耐熱性に優れているから、例えば定格点灯付近でより大きなパルス電流を重畳することができる。

また、低周波の矩形波電流の周波数と、パルス電流を重畳する周波数とを、それぞれランプに特有の音響共鳴周波数よりも低い周波数に設定するのが好ましく、パルス電流を重畳した調光点灯時においても音響共鳴現象の発生を防止できる。

また、発光管の取付方向については垂直方向であっても水平方向であっても色変化の抑制効果はあるが、垂直方向に取り付けた場合の方がより効果的である。これは発光管を垂直方向に取り付けた場合の方が電極の位置がより最冷点に近くなるため、パルス電流を重畳したことによって電極付近の温度が上昇すると、電極の温度上昇に伴って最冷点の温度がより高く上昇するので、色変化を抑制する効果がより顕著になるためである。

また図４は、調光点灯時における実際のランプ電圧ＶDL及びランプ電流ＩDLの波形図の一例であり、重畳するパルス電流の指令値としては矩形波であっても、点灯中のランプインピーダンスの変化によって、実際の波形は必ずしも矩形波状にはならず、図４に示すようにランプ電流ＩDLの波形が立ち上がり時に若干鈍る場合がある。しかしながら、このような波形であっても、調光時の色変化を抑制する効果があり、重畳するパルス電流は矩形波に限定されるものではない。

なお直流電源や電力変換手段の回路構成を図１に示す回路に限定する趣旨のものではなく、例えば図５に示すように高圧放電灯ＤＬと、整流回路１１と、昇圧チョッパ回路１２と、昇圧チョッパ回路１２の出力を電源として高圧放電灯ＤＬに所望の電力を供給するハーフブリッジ型のインバータ回路１８と、昇圧チョッパ制御回路１６と、調光器２０と、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１に基づいてインバータ回路１８のスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８のオン／オフを制御する制御回路１７とを備える。尚、図５では始動回路を省略して図示してある。

昇圧チョッパ回路１２は、整流回路１１の高圧側出力端に一端が接続されたインダクタＬ１と、インダクタＬ１の他端と整流回路１１の低圧側出力端との間に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ１と、インダクタＬ１及びスイッチング素子Ｑ１の接続点にアノードが接続されたダイオードＤ５と、それぞれ電解コンデンサからなりスイッチング素子Ｑ１の両端間にダイオードＤ５を介して接続された平滑用のコンデンサＣｅ１，Ｃｅ２の直列回路とで構成される。

またインバータ回路１８は、コンデンサＣｅ１，Ｃｅ２の直列回路の両端間に接続されたＭＯＳ−ＦＥＴよりなるスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の直列回路を有し、スイッチング素子Ｑ７，Ｑ８の接続点と、コンデンサＣｅ１，Ｃｅ２の接続点との間に、インダクタＬ３，Ｌ４を介して高圧放電灯ＤＬを接続し、高圧放電灯ＤＬ及びインダクタＬ４の直列回路と並列にコンデンサＣ３を接続してある。

本回路でも制御回路１７がスイッチング素子Ｑ７，Ｑ８のオン／オフを制御することによって、高圧放電灯ＤＬに矩形波のランプ電流を供給するとともに、調光点灯時において矩形波交流の半周期毎に少なくとも１個のパルス電流を重畳させることで、上述と同様に調光点灯時の色変化を抑制することができる。
（実施形態１）
本発明の実施形態１を図６〜図１０に基づいて説明する。本実施形態の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯ＤＬと、整流回路１１と、昇圧チョッパ回路１２と、降圧チョッパ回路１３と、極性反転回路１４と、始動回路１５と、昇圧チョッパ制御回路１６と、調光器２０と、制御回路１７とを備える。本実施形態の主回路は、コンデンサＣ２とローサイドのスイッチング素子Ｑ４，Ｑ６との間にランプ電流検出用の抵抗Ｒ０を挿入した以外は基本構成で説明した高圧放電灯点灯装置と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、その説明は省略し、基本構成の高圧放電灯点灯装置と異なる部分についてのみ説明する。

制御回路１７は、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１に応じた電圧値のランプ電流基準値（以下、ＩＤＬ基準値という）Ｖｂを発生する基準電源２８と、電力設定信号Ｓ１に応じた振幅及び周波数のパルス信号Ｖａを発生するパルス発生回路２１と、パルス信号Ｖａと基準電源２８からのＩＤＬ基準値Ｖｂとを加算する加算器２２と、ランプ電流検出用の抵抗Ｒ０の両端電圧と加算器２２の出力Ｖｃとの差分を増幅する差動増幅器２３と、差動増幅器２３の出力電圧に比例した周波数の駆動信号を発生してスイッチング素子Ｑ２のゲートに印加する駆動回路２４と、低周波のパルス信号Ｓ２を発生する低周波発振器２５と、パルス信号Ｓ２とパルス信号Ｓ２をＮＯＴゲート２６で反転させた信号ＮＯＴ（Ｓ２）が入力され、信号Ｓ２及びＮＯＴ（Ｓ２）に応じてスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６の対とスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５の対とを低周波で交互にオン／オフする駆動回路２７とで構成される。なお、ＩＤＬ基準値Ｖｂとは矩形波点灯における電流ピークの高さの指令値のことである。

また図７はパルス発生回路２１の具体回路を示し、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１と基準電圧Ｖ１との差分を増幅する差動増幅器３０と、抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１の定数により発振周波数（１／ｔ１）が決定される発振器（ＯＳＣ）３１と、発振器３１から入力されるパルス信号をトリガ信号として、抵抗Ｒ１２及びコンデンサＣ１２で決定されるパルス幅ｔ２のパルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ３２と、差動増幅器３０の出力と単安定マルチバイブレータ３２の出力とを乗算する乗算器３３とで構成され、乗算器３３から出力される周波数が（１／ｔ１）、パルス幅がｔ２で、振幅がｈｐのパルス出力Ｖａが上述の加算器２２に入力される。

ここで、基準電圧Ｖ１を全点灯時の電力設定信号Ｓ１と略同じ電圧値に設定しておけば、全点灯時には差動増幅器３０の出力がゼロになるため、乗算器３３の出力もゼロになり、加算器２２にパルス発生回路２１からのパルス信号が入力されなくなるので、ＩＤＬ基準値Ｖｂにパルス信号が重畳されなくなる。

一方、調光点灯時には電力設定信号Ｓ１の信号レベルが全点灯時の信号レベルよりも小さくなり、調光が深くなるにつれて電力設定信号Ｓ１の信号レベルが小さくなるので、差動増幅器３０の出力の信号レベルｈｐは反対に大きくなる。この差動増幅器３０の出力と、発振器３１及び単安定マルチバイブレータ３２により周期ｔ１とパルス幅ｔ２が決定されたパルス信号とを乗算器３３で乗算することによって、パルスの周期及びパルス幅が任意の値に設定され、パルスの高さ（振幅）ｈｐが電力設定信号Ｓ１の信号レベルに応じて高くなるようなパルス信号Ｖａが加算器２２に入力されることになる。そして、パルス発生回路２１の出力Ｖａとランプ電流の基準値となるＩＤＬ基準値Ｖｂとを加算器２２で加算した値Ｖｃがランプ電流ＩDLの指令値となり、この指令値と実際のランプ電流との差分を差動増幅器２３により増幅した値が駆動回路２４に入力されるため、ランプ電流ＩDLの波形は、低周波の矩形波電流波形に低周波のパルスが１〜１０個程度周期的に重畳したような波形となるのである。

ここで、本実施形態の回路動作を図８の波形図に基づいて説明する。尚、図８の（ａ）は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を、（ｂ）〜（ｆ）はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のゲート信号を、（ｇ）は高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流ＩDLをそれぞれ示している。また図８中の期間Ｔａは全点灯期間を、期間Ｔｂは調光点灯期間をそれぞれ示している。

上述のように基準電圧Ｖ１を全点灯時の電力設定信号Ｓ１と略同じ電圧値に設定することで、全点灯時のランプ電流ＩDLの波形をパルスの重畳しない矩形波とし、調光点灯時のランプ電流ＩDLの波形を矩形波にパルスが周期的に重畳し、調光が深くなるにつれてパルスの高さが高くなるような波形にしている。なおランプ電流ＩDLの矩形波部分の高さがＩＤＬ基準値Ｖｂにより決定され、矩形波に重畳された高さＩｐ、周期ｔ１、パルス幅ｔ２のパルスがパルス発生回路２１の出力により決定される。つまり、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作については基本構成で説明した高圧放電灯点灯装置と同一であり、パルスを重畳する期間（調光点灯期間）におけるスイッチング素子Ｑ２のゲート信号が、調光が深くなるにつれてオン期間が基本構成の高圧放電灯点灯装置よりも長くなる点が、基本構成の高圧放電灯点灯装置と異なっている。

なお図８に示す例では、調光が深くなってもランプ電流ＩDLの矩形波部分のピーク値ＩＤLpと、矩形波に重畳させたパルスのピーク値Ｉｐの和がある一定レベルになるように制御を行っており（図８の例では全点灯時の矩形波のピーク値と同一になるように制御しており）、矩形波部分のピーク値ＩＤLpとパルスのピーク値Ｉｐの和を一定レベルに設定することで、過電流の検出レベルを全点灯時と調光点灯時とで同じレベルに設定できる。したがって、高圧放電灯ＤＬに流れる過電流を検出するための過電流保護回路（図示せず）に、全点灯時と調光点灯時とで同じ回路を用いることができ、所定の過電流レベルを超えるランプ電流が流れないように制御することができる。

また図９に示すように、調光点灯時において調光が深くなるにつれてランプ電流ＩDLのピーク値（ＩＤLp＋Ｉｐ）を全点灯時より高くしても良く、ピーク値を一定にする場合に比べて、調光点灯時の色変化の抑制効果を高めることができる。

また、矩形波の電流波形に重畳させるパルスの周期ｔ１やパルス幅ｔ２は、調光レベルに関係無く常に一定であるが、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１、抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１２の定数をそれぞれ変更することで周期ｔ１やパルス幅ｔ２を容易に変更できる。例えばパルスの周期ｔ１を短くすることで（つまり周波数を高くすることで）、矩形波の半周期毎に重畳されるパルスの数を増やすことができ、反対に周期ｔ１を長くすることで（つまり周波数を低くすることで）、パルスの数を減らすことができる。

なお制御回路１７では指令値としてランプ電流を用いているが、指令値をランプ電流に限定する趣旨のものではなく、指令値としてランプ電圧或いはランプ電力を用いても、上述と同様にパルスを重畳させることができる。

ここで、図１０はある高圧放電灯ＤＬに重畳する矩形波状のパルスの高さをパラメータとしてランプ出力に対する色温度の変化率（％）を測定した結果を示しており、全点灯時（図中のＦｕｌｌの点）の色温度を１００％として色温度の変化率を表している。図１０のイは全点灯（Ｆｕｌｌ）から調光下限（Ｄｉｍ２）までの全ての調光範囲においてランプ電流を矩形波状とした場合の特性、ロは調光点灯時に矩形波部分のピーク値の約１２０％に相当する高さのパルスを重畳した場合の特性、ハは調光点灯時に矩形波部分のピーク値の約１６０％に相当する高さのパルスを重畳した場合の特性である。なお、重畳するパルスのパルス幅や数は常に一定であり、ロ、ハでは全点灯時のみパルスを重畳しない矩形波点灯としている。

図１０の測定結果より、パルスの高さを高くすればするほど、色温度の変化は矩形波点灯の測定結果よりも低くなることが判明し、調光点灯時のある電力においてパルスの高さを調整することで任意の色温度に設定することができる。つまり、調光が深くなるにつれてパルスの高さを徐々に高くすることで、全ての調光範囲において全点灯時における色温度と同じ色温度に制御することができる。

また色温度を略一定とするために、全ての調光範囲において色温度の変化率を全点灯時の色温度の＋５％の範囲内に収めるように設定する場合、図１０のハに示す特性であれば、Ｄｉｍ１の調光レベルまで調光することができ、パルスの高さを高くすることで、Ｄｉｍ２の調光レベルまで調光できるものと推測される。なお図１０では縦軸に色温度の変化率をとっているが、色温度の変化率の代わりに黒体軌跡からのずれを示すΔｕｖ値として、このΔｕｖ値をある一定レベル以内に抑えるようにしても良いし、色温度とΔｕｖ値の両方をある一定レベル以内に抑えるようにしても良い。

また図１０の点Ｐは、従来例３の放電灯点灯装置により音響共鳴現象を起こさない範囲で高周波のリップルを重畳した場合の測定結果を示し、この結果からランプ電流に高周波のリップルを重畳させるよりも、低周波のパルスを重畳させた方が調光点灯時の色温度の変化を抑制する効果が高いことが分かる。なお高周波のリップルを重畳させる場合よりも低周波のパルスを重畳させる場合の方が色温度の変化を抑制する効果が高いのは、矩形波状のパルスの方が電流波形の立ち上がりが急峻なため、ナトリウム原子の励起がより促進されるためと考えられる。また矩形波電流にパルスを重畳する周波数は任意の周波数に設定できるため、基本構成の高圧放電灯点灯装置と同様に音響共鳴現象が発生する周波数よりも低い周波数に設定すれば、高周波のリップルを重畳させる場合に比べて、音響共鳴現象のような不安定な点灯状態に入りにくいという利点がある。
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図１１及び図１２に基づいて説明する。上述の実施形態１では調光が深くなるにつれて矩形波電流に重畳するパルスのピーク値をより高くしているが、本実施形態では調光が深くなるにつれてパルス幅をより広くしている。

本実施形態の主回路の構成は実施形態１で説明した図６の回路と同一であり、パルス発生回路２１の回路構成のみが異なっているので、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。

図１１はパルス発生回路２１の具体回路を示し、抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１の定数により発振周波数（１／ｔ１）が決定される発振器（ＯＳＣ）３１と、発振器３１から入力されるパルス信号をトリガ信号としてパルス幅がｔ２のパルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ３２と、直流の一定電圧Ｖ２と単安定マルチバイブレータ３２の出力とを乗算する乗算器３３とで構成され、乗算器３３の出力Ｖａが上述の加算器２２に入力される。なお、パルス発生回路２１は、調光器２０から全点灯時の電力設定信号Ｓ１が入力された場合、加算器２２への出力がゼロになるように構成されている。

ここで、単安定マルチバイブレータ３２から出力されるパルス信号のパルス幅ｔ２は、単安定マルチバイブレータ３２のＴ１端子とＴ２端子との間に接続されたコンデンサＣ１２と、Ｔ２端子に一端が接続された抵抗Ｒ１２とで決定されるのであるが、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１をダイオードＤ１１と抵抗Ｒ１３とを介して抵抗Ｒ１２の一端側に入力してある。尚、ダイオードＤ１１は抵抗Ｒ１２の一端側から調光器２０へ電流が流れる向きに接続されている。

パルス幅ｔ２は抵抗Ｒ１２とコンデンサＣ１２の充放電で決定されるが、調光が深くなるほど（すなわち調光信号が小さくなるほど）、抵抗Ｒ１３とダイオードＤ１１を介して流れる電流が増加し、コンデンサＣ１３の充電時間が長くなるため、パルス幅ｔ２を広げることができ、図１２（ｇ）に示すように調光が深くなるにつれて、ランプ電流ＩDLはパルスのパルス幅ｔ２が広がっていくような波形となる。また、この時のパルスの高さＩｐは常に一定になるので、ランプ電流ＩDLのピーク値（＝ＩＤLp＋Ｉｐ）は調光が深くなるにつれて徐々に低下する。なお図１２（ａ）〜（ｇ）は本回路の各部の波形図であり、同図中の（ａ）は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を、（ｂ）〜（ｆ）はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のゲート信号を、（ｇ）は高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流ＩDLをそれぞれ示している。

ここで、ランプ電流ＩDLの矩形波部分に重畳する低周波のパルスは、パルス幅ｔ２の広い方がナトリウム原子を励起するエネルギをより大きくできるため、パルスの高さを高くするのと同様に、パルス幅ｔ２を広げることで調光点灯時の色の変化を抑制する効果が得られる。

また基本構成で説明した回路ではパルスの高さを高くすることで色変化を抑制しているので、スイッチング素子の定格電流の制約を受けて、パルスの高さをある電流値以上に設定することができなかったり、或いはスイッチング素子に定格電流の大きな素子を使用する必要があるが、本実施形態ではパルス幅を広げることで色変化を抑制しているので、スイッチング素子の定格電流によって制約されることはなく、またパルスの高さが一定なのでスイッチング素子に加わるストレスを低減できる。
（実施形態３）
本発明の実施形態３を図１３〜図１５に基づいて説明する。上述の実施形態１では調光が深くなるにつれて矩形波電流に重畳する低周波のパルスの高さをより高くしているが、本実施形態では調光が深くなるにつれて矩形波電流の半周期毎に重畳する低周波のパルスの個数を増やしている。

本実施形態の主回路の構成は実施形態１で説明した図６の回路と同一であり、パルス発生回路２１の回路構成のみが異なっているので、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。

図１３はパルス発生回路２１の具体回路図であり、所望の発振周波数（１／ｔ１）のパルス信号を発生する発振器（ＯＳＣ）３１と、発振器３１から入力されるパルス信号をトリガ信号として、抵抗Ｒ１２及びコンデンサＣ１２で決定されるパルス幅ｔ２のパルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ３２と、直流の一定電圧Ｖ２と単安定マルチバイブレータ３２の出力とを乗算する乗算器３３とで構成され、乗算器３３の出力Ｖａが上述の加算器２２に入力される。なお、パルス発生回路２１は、調光器２０から全点灯時の電力設定信号Ｓ１が入力された場合、加算器２２への出力がゼロになるように構成されている。

ここで、発振器３１から出力されるパルス信号の周期ｔ１（すなわち発振周波数（１／ｔ１））は、抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１とからなるＣＲ時定数回路によって決定されるのであるが、本回路では調光器２０からの電力設定信号Ｓ１をダイオードＤ１１と抵抗Ｒ１３との直列回路を介して抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ１１との接続点に入力している。尚、ダイオードＤ１１は調光器２０側から抵抗Ｒ１１及びコンデンサＣ１１の接続点へ電流が流れる向きに接続されている。したがって、調光が深くなるにつれて（つまり電力設定信号Ｓ１が小さくなるにつれて）、ダイオードＤ１１及び抵抗Ｒ１３を介してコンデンサＣ１１を充電する電流が減少するため、パルス信号の周期ｔ１をより短くすることができ（つまり発振周波数を高くでき）、図１４（ｇ）に示すように調光が深くなるほどランプ電流ＩDLの半周期毎に重畳されるパルスの数が増えるような波形となる。なお、図１４（ａ）〜（ｇ）は本回路の各部の波形図であり、同図中の（ａ）は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を、（ｂ）〜（ｆ）はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のゲート信号を、（ｇ）は高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流ＩDLをそれぞれ示している。

この場合もランプ電流ＩDLの半周期毎に重畳するパルスの数が多い方が、ナトリウム原子を励起するエネルギを多くできるため、パルスの高さを高くするのと同様に、調光点灯時に色温度が変化するのを抑制する効果が得られる。

なお図１４に示す例は、全点灯、調光点灯１、調光点灯２、調光点灯３のように段調光を行った場合に、各調光期間Ｔｂ〜Ｔｄにおいて矩形波電流の半周期毎に重畳するパルスの数を１個、２個、３個と増加させた例であり、パルスの数が段階的に変化するので、図１４に示すような段調光に向いている。

また図１５は、定格電力が１５０Ｗのセラミックメタルハライドランプからなる高圧放電灯ＤＬに、所定の一定電力を供給して調光点灯した場合に、矩形波電流の半周期毎に重畳したパルスの数と色温度の変化率との関係を示しており、縦軸にとった色温度の変化率は、定格点灯時の色温度を１００％とした時の変化率を示している。この測定結果は、図１３に示す回路で抵抗Ｒ１１の抵抗値を変化させることによって、半周期当たりのパルスの個数を変化させた場合の測定結果であり、パルスの高さやパルス幅は一定である。図１５の測定結果より半周期当たりのパルスの個数が増えるほど定格点灯時の色温度に近付いていくことが分かり、調光が深くなるほど、半周期当たりのパルスの個数を増やすことで、色温度の変化を抑制して全点灯時の色温度に近づけることができる。
（実施形態４）
本発明の実施形態４を図１６及び図１７に基づいて説明する。上述の実施形態１では矩形波電流の半周期内の任意のタイミングでパルスを重畳しているが、本実施形態では矩形波電流の正負が反転するタイミングの前後でパルスを重畳している。

図１６は本実施形態の回路図であり、低周波発振器２５の発振出力をパルス発生回路２１に入力した点以外は、実施形態１で説明した図６の回路と同様であるので、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。

本回路ではパルス発生回路２１に低周波発振器２５の発振出力を入力しており、パルス発生回路２１の内部では、低周波発振器２５から入力される矩形波のパルス信号の正負が反転するタイミングでパルスを重畳している。従って、図１７（ｇ）に示すように、ランプ電流ＩDLは、矩形波電流の正負が反転するタイミングの前後に低周波のパルスが重畳されるような波形になる。このように矩形波状のランプ電流ＩDLの正負が反転するタイミングでパルスを重畳しているので、パルスの立ち上がり又は立下りのエネルギが大きくなり、実施形態１に比べてナトリウム原子を励起するエネルギがより大きくなるので、調光時の色変化を抑制する効果が向上する。また実施形態１の回路ではパルスを重畳するタイミングを決定するためにパルス発生回路２１の内部に発振器を設けているが、本実施形態では低周波発振器２５から入力されるパルス信号に同期して、パルス発生回路２１が矩形波電流にパルスを重畳させているので、パルス発生回路２１内の発振器を省略することができ、制御回路１７の回路構成を簡単にできるという利点もある。
（参考例１）
本発明の参考例１を図１８及び図１９に基づいて説明する。尚、図１８は本点灯装置の要部の回路図、図１９は各部の波形図であり、図１９中の（ａ）は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を、（ｂ）〜（ｆ）はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のゲート信号を、（ｇ）は高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流ＩDLをそれぞれ示している。

上述の実施形態１〜３では、矩形波のランプ電流ＩDLに重畳する低周波パルスのピーク値、パルス幅、個数の何れかを調光の深さに応じて変化させることで調光点灯時の色変化を抑制しているが、本点灯装置では調光の深さに応じて重畳するパルスの周波数を変化させることで調光点灯時の色変化を抑制している。

本点灯装置の主回路の構成は実施形態１で説明した図６の回路と同一であり、パルス発生回路２１の回路構成のみが異なっているので、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。

図１８はパルス発生回路２１の具体回路図であり、例えば直列接続された複数の抵抗と各々の抵抗に並列接続されたスイッチとで構成され図示しない制御手段がスイッチをオン／オフすることで抵抗値を周期的或いはランダムに変化させる可変抵抗モジュールＲ１４と、可変抵抗モジュールＲ１４及びコンデンサＣ１１の定数により発振周波数（１／ｔ１）が決定される発振器（ＯＳＣ）３１と、発振器３１から入力されるパルス信号をトリガ信号として、抵抗Ｒ１２及びコンデンサＣ１２で決定されるパルス幅ｔ２のパルス信号を出力する単安定マルチバイブレータ３２と、直流の一定電圧Ｖ２と単安定マルチバイブレータ３２の出力とを乗算する乗算器３３とで構成され、乗算器３３の出力Ｖａが上述の加算器２２に入力される。なお、パルス発生回路２１は、調光器２０から全点灯時の電力設定信号Ｓ１が入力された場合、加算器２２への出力がゼロになるように構成されている。

本回路が実施形態３で説明した図１３の回路と異なる点は、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を受けて発振器３１の出力を変化させていた抵抗Ｒ１３及びダイオードＤ１１を無くして、発振器３１の発振周波数を決定する抵抗に、抵抗値が周期的或いはランダムに変化する可変抵抗モジュールＲ１４を用いたものであり、可変抵抗モジュールＲ１４の抵抗値をある一定の範囲で変化させることによって、発振器３１の発振周波数もある一定の範囲で変化する。なお可変抵抗モジュールＲ１４の抵抗値の変化のさせ方は周期的でも良いし、ランダムでも良い。

パルス発生回路２１は、調光点灯時のみパルスを出力するように構成されており、上述のように発振器３１の発振周波数を変化させることで、パルス発生回路２１から出力されるパルスの周期ｔ１を変化させることができ、その結果図１９（ｇ）に示すようにランプ電流ＩDLの波形が、矩形波電流に重畳される低周波のパルスの位相が周期的に変化するような波形となり、重畳する低周波パルスの周波数が変化するので、一定の周波数で低周波のパルスを重畳する場合に比べて、重畳したパルスに起因して発生するノイズの影響を低減できる。
（実施形態５）
本発明の実施形態５を図２０に基づいて説明する。なお本実施形態の回路は、実施形態４で説明した図１６の回路において、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１をパルス発生回路２１に入力する代わりに低周波発振器２５に入力したものであり、それ以外の点は図１６の回路と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。図２０は本回路の各部の波形図であり、同図中の（ａ）は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を、（ｂ）〜（ｆ）はスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のゲート信号を、（ｇ）は高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流ＩDLをそれぞれ示している。

本実施形態では、低周波発振器２５に調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を入力することによって、調光が深くなるにつれて（すなわち電力設定信号Ｓ１の信号レベルが小さくなるにつれて）、発振周波数が高くなるように低周波発振器２５を構成してある。したがって、調光が深くなるほど、ランプ電流ＩDLの矩形波交流の周波数が高くなって、矩形波の半周期の期間Ｌｆが短くなるので、半周期毎に重畳されるパルスの数が同じであれば、単位時間当たりに重畳されるパルスの数が増加し、実施形態３で説明したのと同様に調光点灯時の光色の変化を抑制するとともに、全点灯時の色温度により近づけることができる。

尚、上述の各実施形態では矩形波のランプ電流ＩDLに重畳する低周波パルスのピーク値、パルス幅、個数、又は位相の内の何れかを調光の深さに応じて変化させることで、調光点灯時の色変化を抑制しているが、低周波パルスのピーク値、パルス幅、個数、又は位相の内の複数を組み合わせて変化させることで、調光点灯時の色変化を抑制するようにしても良い。
（実施形態６）
本発明の実施形態６を図２１、図２２に基づいて説明する。上述の各実施形態では降圧チョッパ回路１３のスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで、ランプ電流ＩDLにパルスを重畳しているのに対して、本実施形態では始動回路１５を利用してランプ電流ＩDLにパルスを重畳している。

図２１は本実施形態の回路図であり、実施形態１で説明した図６の回路において、パルス発生回路２１と加算器２２とを無くし、降圧チョッパ回路１３の出力電圧と基準電源２８の出力との差分を差動増幅器２３により増幅して駆動回路２４に出力させるとともに、調光器２０からの電力設定信号Ｓ１を基準電源２８と始動回路１５とに入力してある。

図２２は始動回路１５の具体回路図であり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点との間に高圧放電灯ＤＬを介して二次巻線が接続されたパルストランスＰＴと、パルストランスＰＴの一次巻線に並列接続されたコンデンサＣ５と、コンデンサＣ５の一端とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点との間に接続されたコンデンサＣ４と、コンデンサＣ５の他端に共通端子が接続されたスイッチＳＷ１と、スイッチＳＷ１の一方の出力端子ａとスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点との間に接続されたトライアックのようなスイッチ素子Ｑ１１と、スイッチ素子Ｑ１１に並列接続された抵抗Ｒ１と、スイッチＳＷ１の他方の出力端子ｂとスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点との間に接続されたトライアックのようなスイッチ素子Ｑ１２と、スイッチ素子Ｑ１２に並列接続された抵抗Ｒ２とで始動回路１５を構成している。

ここで、スイッチＳＷ１は調光器２０からの電力設定信号Ｓ１によって切り替えられ、高圧放電灯ＤＬが消灯している間はスイッチＳＷ１は出力端子ａ側に接続されて、高圧放電灯ＤＬに数ｋＶ程度の高圧パルスを印加させて、高圧放電灯ＤＬを始動させるために動作する。一方、調光点灯時には電力設定信号Ｓ１によってスイッチＳＷ１が出力端子ｂ側に切り替えられ、高圧放電灯ＤＬに数１０〜数１００Ｖ程度の低周波のパルスを印加させるように動作しており、矩形波のランプ電流の半周期毎に１〜１０個程度のパルスを重畳させることで、調光点灯時に色温度が変化するのを抑制している。また本実施形態では始動回路１５を利用してランプ電流ＩDLに低周波のパルスを重畳しているので、上述の各実施形態に比べてパルスを発生させるための回路を別途設ける必要が無く、回路構成を簡単にできる。

尚、始動回路１５が高圧放電灯ＤＬに印加するパルス電圧を上記のようなパルス電圧に設定するために、高圧パルスを発生するための抵抗Ｒ１に比べて抵抗Ｒ２の抵抗値を十分大きい値に設定したり、スイッチ素子Ｑ１２のブレーク電圧をスイッチ素子Ｑ１１のブレーク電圧に比べて十分低い値に設定している。また全点灯時には電力設定信号Ｓ１によってスイッチＳＷ１が出力端子ａ側に切り替えられるので、ランプ電流ＩDLは矩形波状の波形となる。
（実施形態７）
本発明の実施形態７を図２３に基づいて説明する。なお、本実施形態の回路構成は基本構成で説明した高圧放電灯点灯装置と同様であるので、共通する構成要素には同一の符号を付して、図示及び説明は省略する。

上述の各実施形態では、全点灯時には低周波の矩形波交流を高圧放電灯ＤＬに供給して、高圧放電灯ＤＬを矩形波点灯させるとともに、調光点灯時において低周波の矩形波電流に低周波のパルスを重畳することで、色温度の変化を抑制しているが、本実施形態では図２３に示すように全点灯時（期間Ｔａ）には高圧放電灯ＤＬに高周波の交流電力を供給して、高圧放電灯ＤＬを高周波点灯させるとともに、調光点灯時においてランプ電流の半周期毎にパルスを重畳させており、本実施形態においても上述の各実施形態と同様に、調光点灯時において最冷点の温度を上昇させることで、発光管全体の温度が上昇するので、タリウムの分圧比に比べてナトリウムの分圧比が相対的に上昇することになり、緑色がかった光を放出するタリウムの影響を抑制して、光の色温度が変化するのを防止できる。

尚、ランプ電流に重畳するパルスのピーク値、幅、個数、周期などを調光レベルに応じて変化させることで得られる効果についても上述の各実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

本発明に係る高圧放電灯点灯装置の基本構成を示す回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の各部の波形図である。 同上のランプ光のスペクトル分布を示す図である。 同上のランプ電圧及びランプ電流の波形図である。 同上の別の回路構成を示す回路図である。 実施形態１の高圧放電灯点灯装置の回路図である。 同上の要部の回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の各部の波形図である。 同上のランプ電流の波形図である。 同上のランプ電力と色温度の変化率との関係を示す図である。 実施形態２の高圧放電灯点灯装置の要部の回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の各部の波形図である。 実施形態３の高圧放電灯点灯装置の要部の回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の各部の波形図である。 同上の半周期毎のパルス数と色温度の変化率との関係を示す図である。 実施形態４の高圧放電灯点灯装置の回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の各部の波形図である。 参考例１の高圧放電灯点灯装置の要部の回路図である。 （ａ）〜（ｇ）は同上の各部の波形図である。 （ａ）〜（ｇ）は実施形態５の高圧放電灯点灯装置の各部の波形図である。 実施形態６の高圧放電灯点灯装置の回路図である。 同上の要部の具体回路図である。 （ａ）（ｂ）は実施形態７の高圧放電灯点灯装置の各部の波形図である。 従来の高圧放電灯点灯装置のランプ電流の波形図である。 従来の別の高圧放電灯点灯装置のランプ電圧及びランプ電流の波形図である。 従来のまた別の高圧放電灯点灯装置のランプ電圧及びランプ電流の波形図である。

符号の説明

１１ 整流回路
１２ 昇圧チョッパ回路
１３ 降圧チョッパ回路
１４ 極性反転回路
１７ 制御回路
２０ 調光器
ＤＬ 高圧放電灯
Ｑ２〜Ｑ７ スイッチング素子
Ｓ１ 電力設定信号
Ｖｓ 交流電源

Claims (10)

1. 高圧放電灯と、直流電源と、直流電源の出力を低周波の矩形波交流に変換して高圧放電灯に供給することで高圧放電灯を点灯させる電力変換手段と、電力変換手段の出力を変化させることで高圧放電灯を調光する調光手段と、調光時において電力変換手段から高圧放電灯に供給される矩形波交流の半周期毎に少なくとも１つの低周波のパルスを重畳するパルス重畳手段とを備え、パルス重畳手段は、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は矩形波交流の半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. パルス重畳手段は、矩形波交流の正負が切り替わる前後でパルスを重畳させ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. パルス重畳手段は、矩形波交流の周波数に同期したパルスを重畳させ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。
4. 電力変換手段の動作を制御する手段は、ランプ電流、ランプ電圧、又はランプ電力の内の何れかを指令値として用い、指令値と実績値との偏差をもとに電力変換手段の出力を制御しており、パルス重畳手段は上記指令値に基づいて調光レベルに応じたパルスを発生させ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。
5. 高圧放電灯を始動させるために高圧放電灯に高圧パルスを印加する始動回路を備え、パルス重畳手段は始動回路を用いて上記パルスを発生させ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。
6. 電力変換手段の動作を制御する手段は、調光が深くなるにつれて、矩形波交流の周波数が高くなるように電力変換手段の動作を制御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。
7. 上記矩形波交流の周波数と上記パルスの周波数とがそれぞれ音響共鳴現象の発生する周波数未満であ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。
8. 高圧放電灯の発光管の取付方向を水平方向に対して略垂直な方向としたことを特徴とする請求項１〜７の何れか１つに記載の高圧放電灯点灯装置。
9. 高圧放電灯が、封入物として少なくともナトリウムを含むメタルハライドランプからなることを特徴とする請求項１〜８の何れか１つに記載の高圧放電灯点灯装置。
10. 高圧放電灯と、直流電源と、直流電源の出力を高周波の交流電力に変換して高圧放電灯に供給することで高圧放電灯を点灯させる電力変換手段と、電力変換手段の出力を変化させることで高圧放電灯を調光する調光手段と、調光時において電力変換手段から高圧放電灯に供給される高周波の交流電力の半周期毎に少なくとも１つのパルスを重畳するパルス重畳手段とを備え、パルス重畳手段は、重畳するパルスのピーク値、パルス幅、又は高周波交流の半周期当たりのパルス数の内の少なくとも何れか１つを調光が深くなるほど増加させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。

Images