JP4096590B2

JP4096590B2 - 高圧放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP4096590B2
Application number: JP2002086312A
Authority: JP
Inventors: 武志鴨井; 稔前原; 正徳三嶋; 孝弘阿部
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-03-26
Filing date: 2002-03-26
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2022-03-26
Also published as: JP2003282293A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の電極を持つ高圧放電灯を垂直の点灯位置の状態で全点灯または調光点灯する高圧放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２２は従来の高圧放電灯点灯装置の構成図、図２３は同高圧放電灯点灯装置の具体構成図、図２４は同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯始動装置の具体構成図、図２５は同高圧放電灯始動装置の動作説明図、図２６は同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯始動装置の動作説明図である。
【０００３】
図２２〜図２４に示す従来の高圧放電灯点灯装置は、一対の電極１１，１２を持つ高圧放電灯（ＨＩＤランプ）１と、イグナイタと称される高圧放電灯始動装置２と、電子式の安定器３Ｘとを備え、高圧放電灯１を始動し、これを全点灯または調光点灯するものである。ただし、図２２では高圧放電灯始動装置２の図示を省略してある。
【０００４】
高圧放電灯始動装置２は、図２４に示すように、パルストランス２０、コンデンサＣ２，Ｃ２０、抵抗Ｒ２０およびスイッチ素子（図ではダイアック）Ｑ２０により構成され、高圧パルス電圧を高圧放電灯１に印加してこれを始動するものである。なお、図２４中の２０１，２０２は、それぞれパルストランス２０の１次巻線，２次巻線である。
【０００５】
安定器３Ｘは、高圧放電灯１に垂直の点灯位置の状態で全点灯または調光点灯用の交流電力を供給するものであり、図２２，図２３に示すように、整流回路３０と、電源回路としての昇圧チョッパ回路３１と、この昇圧チョッパ回路３１用の制御回路３２と、電力変換回路としての降圧チョッパ回路３３と、この降圧チョッパ回路３３用の制御回路３４Ｘと、極性反転回路３５と、駆動回路３６Ｘとにより構成されている。
【０００６】
整流回路３０は、ダイオードブリッジＤＢにより構成され、商用交流電源Ｖｓからの交流電圧を直流電圧に全波整流するものである。
【０００７】
昇圧チョッパ回路３１は、インダクタＬ３１、スイッチ素子（図ではＦＥＴ）Ｑ３１、ダイオードＤ３１および平滑コンデンサＣ３１により構成され、制御回路３２の制御に従って、整流回路３０から出力される直流電圧を所定電圧Ｖ３１に昇圧するものである。制御回路３２は、検出回路３２１および制御回路３２２により構成され、検出回路３２１で昇圧チョッパ回路３１の出力を検出し、この出力が所定電圧Ｖ３１になるように制御回路３２２によってスイッチ素子Ｑ３１のオン／オフ制御を行うものである。
【０００８】
降圧チョッパ回路３３は、スイッチ素子（図ではＦＥＴ）Ｑ３３、ダイオードＤ３３、インダクタＬ３３およびコンデンサＣ３３により構成され、制御回路３４Ｘの制御に従って、昇圧チョッパ回路３１から出力される所定電圧Ｖ３１を所定電圧Ｖ３３（０＜Ｖ３３＜Ｖ３１）に調整し、所望の電力を高圧放電灯１に供給するためのものである。制御回路３４Ｘは、Ｖla検出回路３４１および制御回路３４２Ｘにより構成され、Ｖla検出回路３４１で降圧チョッパ回路３３の出力を検出し、この出力が上記電圧Ｖ３３になるように制御回路３４２Ｘによってスイッチ素子Ｑ３３のオン／オフ制御を行うものである。
【０００９】
極性反転回路３５は、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４およびコンデンサＣ１により構成され、駆動回路３６Ｘの駆動信号に従って、降圧チョッパ回路３３から出力される電圧Ｖ３３を低周波で矩形波状の交流電圧に変換して自己の両出力端子間に印加するものである。駆動回路３６Ｘは、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とをそれぞれ組みにして数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフするものである。
【００１０】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動時、商用交流電源Ｖｓからの交流電圧は、整流回路３０で直流電圧に整流される。この直流電圧は、図２５に示すように、スイッチ素子Ｑ３１が数十〜百ｋＨｚでオン／オフする昇圧チョッパ回路３１において所定電圧Ｖ３１に昇圧する。この電圧Ｖ３１は、スイッチ素子Ｑ３３が数十〜百ｋＨｚでオン／オフする降圧チョッパ回路３３において電圧Ｖ３３に調整される。この電圧Ｖ３３は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とが数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフする極性反転回路３５において、低周波で矩形波状の交流電圧Ｖlaに変換され、その極性反転回路３５の両出力端子間に印加する。
【００１１】
このとき、高圧放電灯１が実質的に無負荷状態にあるため、電圧Ｖ３３が電圧Ｖ３１とほぼ等しくなるので、極性反転回路３５の出力端子間には、図２６に示すように、振幅が昇圧チョッパ回路３１の電圧Ｖ３１のレベルとほぼ等しい矩形波状の交流電圧Ｖ３５が印加することになる。この交流電圧Ｖ３５が図２４に示す高圧放電灯始動装置２に印加すると、コンデンサＣ２０がパルストランス２０の１次巻線２０１および抵抗Ｒ２０を介して充電され、電圧応答型のスイッチ素子Ｑ２０の両端電圧Ｖ_Q20が上昇する。この後、交流電圧Ｖ３５の極性が反転した時点で、交流電圧Ｖ３５にコンデンサＣ２０の両端電圧が加わることにより、これらの合算電圧がスイッチ素子Ｑ２０のオン電圧を超え、スイッチ素子Ｑ２０がオンになる。つまり、上記合算電圧よりも低く、交流電圧Ｖ３５により充電されるコンデンサＣ２０の両端電圧よりも高いオン電圧のスイッチ素子Ｑ２０が使用されるのである。
【００１２】
スイッチ素子Ｑ２０がオンになると、コンデンサＣ２０が放電し、このときに１次巻線２０１に印加する電圧により２次巻線２０２に高圧パルス電圧Ｖ２が発生し、ランプ電圧Ｖｌａに重畳する。これにより、高圧放電灯１が始動する。
【００１３】
高圧放電灯１が始動すると、制御回路３４Ｘが高圧放電灯１に点灯時の所定の電力を供給するようにスイッチ素子Ｑ３３の制御を切り替える。これにより、高圧放電灯１は点灯時の低周波の矩形波電力により安定に点灯する。なお、安定点灯時、高圧放電灯１の両端電圧が非点灯時のそれと比べて充分に低いので、スイッチ素子Ｑ２０がオンになることはない。
【００１４】
図２７は調光機能を有した従来の高圧放電灯点灯装置の構成図である。この図に示す高圧放電灯点灯装置は、上記高圧放電灯点灯装置との相違点として、外部から調光制御するための調光器３７をさらに備えるとともに、制御回路３４２に代えて、調光点灯時、Ｖla検出回路３４１により検出された出力が調光器３７からの調光信号に対応する値になるようにスイッチ素子Ｑ３３のオン／オフ制御を行う制御回路３４２Ｙを備えている。
【００１５】
ここで、一般に、高圧放電灯１の調光点灯は、高圧放電灯１に流れる電流値を制御して、高圧放電灯１に供給する電力を低減することにより行われている。図２７の高圧放電灯点灯装置では、調光器３７により制御回路３４２Ｙに調光電力を設定する調光信号を与え、降圧チョッパ回路３３の出力を制御することにより出力電流を制御して、出力電力を低減させる。これにより、全点灯および調光点灯が可能になる。
【００１６】
なお、特開平１０−３１２８９７号公報には、ランプの少なくとも１つに、入力電力を変化させても光色が略一定である調光可能なメタルハライドランプを使用することにより、広い入力範囲にわたり光色を変えることなく発光量を可変できる照明装置が記載されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電力変換回路の出力電流を調整して調光を行うと、調光量に応じて、高圧放電灯から放出される光の色温度が上昇するという問題が発生する。
【００１８】
例えば、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）が配合された高演色のＨＩＤランプが近年よく使用されているが、このようなＨＩＤランプを調光点灯すると、光が緑色っぽく変化する。これは、調光により高圧放電灯への電力が減少したとき、その発光管の温度が低下して、発光管内の圧力が低下することに起因する。ジスプロシウム（Ｄｙ）−タリウム（Ｔｌ）−ナトリウム（Ｎａ）は、全点灯時に圧力比が適正となるように配合されているため、調光時に発光管内の圧力が低下するとその比率が崩れる。特に、図２８に示すように、沃化タリウム（ＴｌＩ）の圧力が他の物質よりも低下しにくいために、それが全体の発光に多く寄与することになり、全体の発光はタリウムの影響が突出した緑色っぽい光となる。この結果、光の色温度およびＤＵＶが増加する。
【００１９】
色温度およびＤＵＶが変化すると、物の見え方や感覚に変化が生じ、使用用途によっては違和感を生じることさえあり、このようなことを防止するためには、調光範囲を狭くするなどして対応しなければならなかった。
【００２０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、色温度の変化を抑えて調光範囲を広げることができる高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項１記載の発明の高圧放電灯点灯装置は、一対の電極を持つ高圧放電灯と、高圧パルス電圧を前記高圧放電灯に印加してこれを始動する高圧放電灯始動装置と、前記高圧放電灯に垂直の点灯位置の状態で全点灯または調光点灯用の交流電力を供給する安定器とを備え、前記高圧放電灯に供給される交流電力の１周期において、前記高圧放電灯の下方側の電極が陽極である期間と前記下方側の電極が陰極である期間とがそれぞれ前記交流電力の半サイクルの期間であり、調光点灯時、前記下方側の電極が陽極である期間のうち一部期間における前記高圧放電灯の２つの電極間の電位差の絶対値を、前記下方側の電極が陰極である期間の前記電位差の絶対値より大きくすることにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくすることを特徴とする。
【００２５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、調光点灯時、前記下方側の電極が陽極となる期間に、前記高圧放電灯始動装置が高圧パルス電圧を前記高圧放電灯に印加することにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくすることを特徴とする。
【００２６】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記安定器が前記高圧放電灯に矩形波電力を前記交流電力として供給し、調光点灯時、前記下方側の電極が陰極から陽極に反転したときの前記矩形波電力の立上り振幅を、前記下方側の電極が陽極から陰極に反転したときの前記矩形波電力の立上り振幅より大きくすることにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくすることを特徴とする。
【００２８】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置において、前記垂直の点灯位置の状態とは、鉛直方向に対する前記一対の電極の角度が０度から４５度の範囲内となる状態のことであることを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
（基本形態）
図１は基本形態の高圧放電灯点灯装置の構成図、図２は同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯の点灯位置の一例を示す図、図３は同高圧放電灯点灯装置の始動・点灯時の動作説明図、図４は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【００３０】
基本形態の高圧放電灯点灯装置は、図１，図２に示すように、一対の電極１１，１２を持つ高圧放電灯（ＨＩＤランプ）１と、イグナイタと称される高圧放電灯始動装置２と、電子式の安定器３とを備え、高圧放電灯１を始動し、これを全点灯または調光点灯するものである。なお、図２中の１０は発光管である。
【００３１】
高圧放電灯始動装置２は、例えば従来と同様に（図２４参照）、パルストランス２０およびスイッチ素子などにより構成され、高圧パルス電圧を高圧放電灯１に印加してこれを始動するものである。
【００３２】
安定器３は、高圧放電灯１に垂直の点灯位置の状態で全点灯または調光点灯用の交流電力を供給するものであり、図１では、整流回路３０と、昇圧チョッパ回路３１と、この昇圧チョッパ回路３１用の制御回路３２と、降圧チョッパ回路３３と、この降圧チョッパ回路３３用の制御回路３４と、極性反転回路３５と、駆動回路３６と、調光器３７と、調光制御回路３８とにより構成されている。
【００３３】
整流回路３０は、ダイオードブリッジＤＢにより構成され、商用交流電源Ｖｓからの交流電圧を直流電圧に全波整流するものである。
【００３４】
昇圧チョッパ回路３１は、インダクタＬ３１と、このインダクタＬ３１をダイオードブリッジＤＢの正極性出力端子側に介してその両出力端子間に接続されるスイッチ素子（図ではＦＥＴ）Ｑ３１と、インダクタＬ３１およびスイッチ素子Ｑ３１の接続点とアノードが接続されるダイオードＤ３１と、このダイオードＤ３１を正極性端子側に介してスイッチ素子Ｑ３１と並列に接続される平滑コンデンサＣ３１とにより構成され、制御回路３２の制御に従ってスイッチ素子Ｑ３１がオン／オフすることにより、整流回路３０から出力される直流電圧を所定電圧Ｖ３１に昇圧するものである。
【００３５】
制御回路３２は、昇圧チョッパ回路３１の出力（電圧）を検出する検出回路３２１と、この検出回路３２１により検出された出力に応じてスイッチ素子Ｑ３１を数十〜百ｋＨｚの高周波でオン／オフ制御する制御回路３２２とにより構成され、昇圧チョッパ回路３１の出力が所定電圧Ｖ３１になるようにスイッチ素子Ｑ３１のオン／オフ制御を行うものである。
【００３６】
降圧チョッパ回路３３は、スイッチ素子（図ではＦＥＴ）Ｑ３３と、このスイッチ素子Ｑ３３を平滑コンデンサＣ３１の正極性端子側に介してそれと逆並列に接続されるダイオードＤ３３と、インダクタＬ３３と、このインダクタＬ３３をダイオードＤ３３のカソード側に介してそれと並列に接続されるコンデンサＣ３３とにより構成され、制御回路３４の制御に従ってスイッチ素子Ｑ３３がオン／オフすることにより、昇圧チョッパ回路３１から出力される所定電圧Ｖ３１を所定電圧Ｖ３３（０＜Ｖ３３＜Ｖ３１）に調整するものである。
【００３７】
制御回路３４は、降圧チョッパ回路３３の出力（電圧＝高圧放電灯１のランプ電圧Ｖla）を検出するＶla検出回路３４１と、このＶla検出回路３４１により検出された出力が調光制御回路３８からの目標値になるようにスイッチ素子Ｑ３３を数十〜百ｋＨｚの高周波でオン／オフ制御する制御回路３４２とにより構成され、降圧チョッパ回路３３の出力が電圧Ｖ３３（０＜Ｖ３３＜Ｖ３１）になるようにスイッチ素子Ｑ３３のオン／オフ制御を行うものである。
【００３８】
極性反転回路３５は、降圧チョッパ回路３３の出力端子間に接続されるフルブリッジ構成のスイッチ素子（図ではＦＥＴ）Ｑ１〜Ｑ４と、これらの両出力端子間に直列に接続される高圧放電灯１および高圧放電灯始動装置２に対し並列に接続されるコンデンサＣ１とにより構成され、駆動回路３６の駆動信号に従ってスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４がオン／オフすることにより、降圧チョッパ回路３３の出力を低周波で矩形波状の交流電圧に変換して自己の両出力端子間に印加するものである。
【００３９】
駆動回路３６は、調光制御回路３８のタイミングの指示に従って、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とをそれぞれ組みにして数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフするものである。調光器３７は外部から調光制御するためのものであり、調光信号を出力する。
【００４０】
調光制御回路３８は、調光器３７からの調光信号を降圧チョッパ回路３３の出力電力の目標値に変換し、この目標値を制御回路３４２に出力するほか、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフのタイミング、つまり矩形波の極性反転のタイミングの指示を駆動回路３６に与えるものである。
【００４１】
ここで、このタイミングの指示について説明すると、全点灯時には、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とをほぼ等しくするように、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフのタイミングの指示が与えられる。これに対し、調光点灯時には、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするように、指示が与えられる。具体的には、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間とを、それぞれ長と短との関係にして、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間を、それぞれ長と短との関係にするように、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフのタイミングの指示が与えられる。
【００４２】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動時、商用交流電源Ｖｓからの交流電圧は、整流回路３０で直流電圧に整流される。この直流電圧は、図３に示すように、スイッチ素子Ｑ３１が数十〜百ｋＨｚでオン／オフする昇圧チョッパ回路３１において所定電圧Ｖ３１に昇圧する。この電圧Ｖ３１は、スイッチ素子Ｑ３３が数十〜百ｋＨｚでオン／オフする降圧チョッパ回路３３において電圧Ｖ３３に調整される。この電圧Ｖ３３は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とが数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフする極性反転回路３５において、低周波で矩形波状の交流電圧Ｖlaに変換され、その極性反転回路３５の両出力端子間に印加する。このとき、従来と同様に（図２４，図２６参照）、高圧放電灯始動装置２が動作し、交流電圧Ｖlaに高圧パルス電圧Ｖ２が重畳する。
【００４３】
この後、高圧放電灯１が始動し、ランプ電流Ｉlaが流れてランプ電圧Ｖlaが低下すると、制御回路３４が高圧放電灯１に点灯（例えば全点灯）時の所定の電力を供給するようにスイッチ素子Ｑ３３の制御を切り替える。これにより、高圧放電灯１は低周波の矩形波電力により安定に点灯する。
【００４４】
この後、図４に示すように、調光器３７の出力が全点灯から調光点灯に切り替わると、降圧チョッパ回路３３の出力が調光器３７の出力から得られる目標値になるように、スイッチ素子Ｑ３３がオン／オフする。これにより、高圧放電灯１に供給されるランプ電力Ｗlaが低下し、高圧放電灯１が調光点灯する。
【００４５】
また、上記調光点灯に切り替わると、調光制御回路３８が駆動回路３６を通してスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間とをそれぞれ長と短との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間を、それぞれ長と短との関係にし、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする。
【００４６】
ここで、高圧放電灯１の発光管１０内部には各種封入物が存在しているが、この各種封入物の圧力比は全点灯時に適正となるように設定されているため、調光点灯時には、全点灯時よりも発光管１０内部の圧力が低下し、高圧放電灯１の色特性が変化することになる。特に、図２に示すように、高圧放電灯１を垂直の点灯位置の状態で点灯すると、発光管１０内部の対流の影響により、電極１２近傍の領域Ｒが最冷点となり、また電極１２は、陽極となるとエネルギーを持った電子が衝突して温度が上昇する一方、陰極となると温度が低下するので、電極１２の陰極時における領域Ｒにおいて上記圧力比が最も崩れやすくなる。
【００４７】
基本形態では、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするので、電極１２の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増える。より具体的には、電極１２が陽極となる期間が陰極となる期間よりも長くなり、エネルギーを持った電子が電極１２に衝突する時間が長くなってその温度が上昇する。これにより、最冷点温度が上昇し、発光管１０全体の温度低下が抑制されるので、各種封入物の圧力比が崩れて調光点灯時の色特性が変化するのを抑制することができる。
【００４８】
図５，図６に高圧放電灯の発光スペクトルの特性図を示し、図７に高圧放電灯の色温度変化の特性を示し、そして図８に高圧放電灯のＤＵＶの特性を示す。ただし、これらの図に係る高圧放電灯には、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）が配合された高演色のメタルハライドランプを使用した。
【００４９】
図５，図６に示すように、全点灯および調光点灯ともに、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間とを同一にした「Ｄｕｔｙ５０−５０」と比較して、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にした「Ｄｕｔｙ２０−８０」の方が、ナトリウムの蒸気圧の上昇時に見られるスペクトルのブロードが現れ、全体的に発光の比率が増加し、その代わりに、タリウムやジスプロシウムの発光の比率が減少している。
【００５０】
これにより、図７，図８に示すように、「Ｄｕｔｙ５０−５０」と比較して、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にした「Ｄｕｔｙ４０−６０」，「Ｄｕｔｙ３０−７０」，「Ｄｕｔｙ２０−８０」，「Ｄｕｔｙ１０−９０」の方が、より低い調光レベル（電力比）の範囲まで、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化を抑制することができる。
【００５１】
なお、基本形態では、点灯位置は、図２に示すように、鉛直方向に対する一対の電極１１，１２の角度が０度であるとしたが、これに限らず、鉛直方向に対する一対の電極１１，１２の角度が０度から４５度の範囲内でも、基本形態と同様の効果を得ることができる。
【００５２】
（第１参考例）
図９は第１参考例の高圧放電灯点灯装置の構成図、図１０は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【００５３】
第１参考例の高圧放電灯点灯装置は、図９に示すように、高圧放電灯１と、高圧放電灯始動装置２とを基本形態と同様に備えているほか、基本形態との相違点として安定器３Ａを備えてなり、この安定器３Ａを構成する駆動回路３６Ａおよび調光制御回路３８Ａがそれぞれ基本形態の駆動回路３６および調光制御回路３８と相違している。
【００５４】
駆動回路３６Ａは、図１０に示すように、全点灯および調光点灯の双方において、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とをそれぞれ組みにして数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフするとともに、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフのタイミング、つまり矩形波の極性反転のタイミングを示す極性反転信号を調光制御回路３８Ａに出力するものである。
【００５５】
調光制御回路３８Ａは、調光器３７の調光信号から、降圧チョッパ回路３３の出力電力の目標となる値であって、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする目標値を求め、駆動回路３６Ａから出力される極性反転信号に応じてその目標値を制御回路３４２に出力するものである。具体的には、調光点灯時、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間の交流電力（交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉla）の振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする目標値が求められる。
【００５６】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動・点灯時の動作は基本形態と同様であり、全点灯から調光点灯に切り替わるときの動作が基本形態と異なる。
【００５７】
すなわち、図１０に示すように、調光器３７から全点灯を調光点灯に切り替える調光信号が出力されると、調光制御回路３８Ａにおいて、調光信号から目標値が求められ、駆動回路３６Ａからの極性反転信号に応じてその目標値が制御回路３４２に出力される。このとき、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間における交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉlaの振幅とスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間における交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉlaの振幅とを、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする目標値が制御回路３４２に出力される。
【００５８】
このように、第１参考例では、調光点灯時、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間の交流電力の振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするので、電極１２の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、最冷点の温度が上昇し、発光管１０全体の温度が上昇することになる。これにより、基本形態と同様に、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化を抑制することができる。
【００５９】
（第１実施形態）
図１１は本発明に係る第１実施形態の高圧放電灯点灯装置の構成図、図１２は同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯始動装置の構成図、図１３は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【００６０】
第１実施形態の高圧放電灯点灯装置は、図１１に示すように、高圧放電灯１を基本形態と同様に備えているほか、基本形態との相違点として、高圧放電灯始動装置２Ａと、安定器３Ｂとを備えている。
【００６１】
高圧放電灯始動装置２Ａは、図１２に示すように、１次巻線２０１および２次巻線２０２を有し、この２次巻線２０２がコンデンサＣ１の両端間において高圧放電灯１と直列に介設されるパルストランス２０と、スイッチ素子（図ではダイアック）Ｑ２１と、このスイッチ素子Ｑ２１を介して１次巻線２０１と並列に接続されるとともに、コンデンサＣ１および２次巻線２０２の接続点と一端が接続されるコンデンサＣ２と、コンデンサＣ１および高圧放電灯１の接続点と一端が接続される抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２の他端と抵抗Ｒ２の他端との間に、互いに逆並列で接続される一対のスイッチ素子（図ではＧＴＯサイリスタ）Ｑ２２，Ｑ２３とを備え、安定器３Ｂからの制御信号をスイッチ素子Ｑ２２，Ｑ２３の制御端子（ゲート）で受ける構成になっている。
【００６２】
安定器３Ｂは、基本形態の安定器３と同様の、整流回路３０、昇圧チョッパ回路３１、制御回路３２、降圧チョッパ回路３３、制御回路３４、極性反転回路３５および調光器３７と、安定器３とは異なる、駆動回路３６Ａおよび調光制御回路３８Ｂとにより構成されている。
【００６３】
駆動回路３６Ａは、図１３に示すように、全点灯および調光点灯の双方において、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とをそれぞれ組みにして数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフするとともに、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフのタイミング、つまり矩形波の極性反転のタイミングを示す極性反転信号を調光制御回路３８Ｂに出力するものである。
【００６４】
調光制御回路３８Ｂは、調光器３７からの調光信号を降圧チョッパ回路３３の出力電力の目標値に変換し、この目標値を制御回路３４２に出力するほか、調光器３７から調光点灯の調光信号を受けると、高圧放電灯始動装置２Ａのスイッチ素子Ｑ２２，Ｑ２３の制御端子に対し、駆動回路３６Ａから出力される極性反転信号に応じて、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする制御信号を出力するものである。この制御信号は、調光点灯時、駆動回路３６Ａからの極性反転信号に応じて、電極１２が陽極となる期間に、高圧放電灯始動装置２Ａが高圧パルス電圧を高圧放電灯１に印加するように出力される。
【００６５】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動・点灯時の動作は、調光制御回路３８Ｂの制御により高圧放電灯始動装置２Ａが動作する以外は基本形態と同様であり、全点灯から調光点灯に切り替わるときの動作が基本形態と異なる。
【００６６】
すなわち、図１３に示すように、調光器３７から全点灯を調光点灯に切り替える調光信号が出力されると、調光制御回路３８Ｂにおいて、調光信号が目標値に変換され、その目標値が制御回路３４２に出力される。これにより、高圧放電灯１に供給される電力Ｗlaが低減し、調光点灯に移行する。
【００６７】
また、上記調光信号が出力されると、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする制御信号が、スイッチ素子Ｑ２２，Ｑ２３の制御端子に出力される。図１３の例では、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間の開始時点から所定時間、スイッチ素子Ｑ２２，Ｑ２３をオンにする制御信号が出力されている。この場合、コンデンサＣ２が抵抗Ｒ２を介して充電され、そのコンデンサＣ２の両端電圧が上昇する。そしてコンデンサＣ２の両端電圧がスイッチ素子Ｑ２１のオン電圧に達した時点でスイッチ素子Ｑ２１がオンになり、コンデンサＣ２が放電する。このときに１次巻線２０１に印加する電圧により２次巻線２０２に高圧パルス電圧が発生する。
【００６８】
このように、第１実施形態では、調光点灯時、駆動回路３６Ａからの極性反転信号に応じて、電極１２が陽極となる期間に、高圧放電灯始動装置２Ａが高圧パルス電圧を高圧放電灯１に印加することにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするので、電極１２の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、最冷点の温度が上昇し、発光管１０全体の温度が上昇することになる。これにより、基本形態と同様に、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化を抑制することができる。
【００６９】
（第２実施形態）
図１４は本発明に係る第２実施形態の高圧放電灯点灯装置の構成図、図１５は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【００７０】
第２実施形態の高圧放電灯点灯装置は、図１４に示すように、高圧放電灯１と、高圧放電灯始動装置２とを基本形態と同様に備えているほか、基本形態との相違点として安定器３Ｃを備えてなり、この安定器３Ｃを構成する駆動回路３６Ａおよび調光制御回路３８Ｃがそれぞれ基本形態の駆動回路３６および調光制御回路３８と相違している。
【００７１】
駆動回路３６Ａは、図１５に示すように、全点灯および調光点灯の双方において、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とをそれぞれ組みにして数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン／オフするとともに、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフのタイミング、つまり矩形波の極性反転のタイミングを示す極性反転信号を調光制御回路３８Ｃに出力するものである。
【００７２】
調光制御回路３８Ｃは、調光器３７の調光信号から、降圧チョッパ回路３３の出力電力の目標となる値であって、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする目標値を求め、駆動回路３６Ａから出力される極性反転信号に応じてその目標値を制御回路３４２に出力するものである。具体的には、調光点灯時、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間における矩形波電力（矩形波状の交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉla）の立上り振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする目標値が求められる。
【００７３】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動・点灯時の動作は基本形態と同様であり、全点灯から調光点灯に切り替わるときの動作が基本形態と異なる。
【００７４】
すなわち、図１５に示すように、調光器３７から全点灯を調光点灯に切り替える調光信号が出力されると、調光制御回路３８Ｃにおいて、調光信号から目標値が求められ、駆動回路３６Ａからの極性反転信号に応じてその目標値が制御回路３４２に出力される。このとき、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間とスイッチ素子Ｑ１，Ｑ４のオン期間とにおける矩形波電力（矩形波状の交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉla）の立上り振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする目標値が制御回路３４２に出力される。なお、別の見方をすると、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３のオン期間における矩形波電力の立上り振幅が立下り振幅よりも大きくなっている。
【００７５】
このように、第２実施形態では、調光点灯時、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間における矩形波電力の立上り振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするので、電極１２の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、最冷点の温度が上昇し、発光管１０全体の温度が上昇することになる。これにより、基本形態と同様に、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化を抑制することができる。
【００７６】
また、調光を深くしていった場合、高圧放電灯に流れる電流が小さいため、極性反転時に、電流が０となる部分で休止区間が発生しやすく、放電が不安定になり、立消えを生じる場合があるが、極性反転後の立上り部分の電圧・電流値を大きくすることにより、休止区間の発生を抑え、高圧放電灯の立消えを防止するという効果もある。
【００７７】
（第２参考例）
図１６は第２参考例の高圧放電灯点灯装置の構成図、図１７は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【００７８】
第２参考例の高圧放電灯点灯装置は、図１６に示すように、高圧放電灯１と、高圧放電灯始動装置２とを基本形態と同様に備えているほか、基本形態との相違点として安定器３Ｄを備えている。
【００７９】
この安定器３Ｄは、基本形態の安定器３と同様の、整流回路３０、昇圧チョッパ回路３１および調光器３７と、安定器３とは異なる、制御回路３２Ａ、極性反転回路３５Ａ、駆動回路３６Ｂ、制御回路３４Ａおよび調光制御回路３８Ｄとにより構成されている。
【００８０】
制御回路３２Ａは、昇圧チョッパ回路３１の出力（電圧）を検出する検出回路３２１と、調光器３７からの調光信号および検出回路３２１により検出された出力に応じて、スイッチ素子Ｑ３１を数十〜百ｋＨｚの低周波でオン／オフ制御する制御回路３２２Ａとにより構成され、昇圧チョッパ回路３１の出力が調光器３７からの調光信号に対応する値になるようにスイッチ素子Ｑ３１のオン／オフ制御を行うものである。なお、全点灯時には、昇圧チョッパ回路３１の出力が全点灯時に対応する値になるように、スイッチ素子Ｑ３１のオン／オフ制御が行われることは言うまでもない。
【００８１】
極性反転回路３５Ａは、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４と、コンデンサＣ１とを基本形態の極性反転回路３５と同様に備えているほか、極性反転回路３５との相違点として、コンデンサＣ１の一端とスイッチＱ３，Ｑ４の接続点との間に介設されたインダクタＬ１を備え、駆動回路３６Ｂの駆動信号に従ってスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４がオン／オフすることにより、昇圧チョッパ回路３１の出力を正弦波状の交流電圧に変換して自己の両出力端子間に印加するものである。
【００８２】
駆動回路３６Ｂは、制御回路３４Ａの制御に従って、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とをそれぞれ組みにして数十〜数百ｋＨｚの高周波で交互にオン／オフするものである。制御回路３４Ａは、極性反転回路３５Ａの出力を監視しながら、駆動回路３６Ｂを通してスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフ制御を行うものである。
【００８３】
調光制御回路３８Ｄは、調光点灯時、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間の交流電力（交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉla）の振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするものである。具体的には、調光器３７から調光信号を受けたとき、交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉlaの負の期間と正の期間とにおける振幅を、それぞれ大と小とにする直流電力を極性反転回路３５Ａの出力間に供給することにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする。
【００８４】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動時、商用交流電源Ｖｓからの交流電圧は、整流回路３０で直流電圧に整流される。この直流電圧は、スイッチ素子Ｑ３１が数十〜百ｋＨｚでオン／オフする昇圧チョッパ回路３１において所定電圧Ｖ３１に昇圧する。この電圧Ｖ３１は、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とが数十〜数百ｋＨｚの高周波で交互にオン／オフする極性反転回路３５Ａにおいて、正弦波状の交流電圧Ｖlaに変換され、その極性反転回路３５Ａの両出力端子間に印加する。このとき、高圧放電灯始動装置２が動作し、交流電圧Ｖlaに高圧パルス電圧が重畳する。これにより、高圧放電灯１が始動して点灯に至る。
【００８５】
この後、図１７に示すように、調光器３７の出力が全点灯から調光点灯に切り替わると、昇圧チョッパ回路３１の出力が調光器３７からの調光信号に対応する値になるようにスイッチ素子Ｑ３１がオン／オフする。図１７の例では、スイッチ素子Ｑ３１のオンデューティが低くなっている。これにより、昇圧チョッパ回路３１の出力（電圧Ｖ３１）が低下し、高圧放電灯１が調光点灯する。
【００８６】
また、上記調光点灯に切り替わるとき、交流電圧Ｖlaないし交流電流Ｉlaの負の期間（図１７では波形が時間軸ｔよりも下側にくる期間）と正の期間とにおける振幅を、それぞれ大と小とにする直流電力が、調光制御回路３８Ｄから極性反転回路３５Ａの出力間に供給される。
【００８７】
このように、第２参考例では、調光点灯時、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間の交流電力の振幅を、それぞれ大と小との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするので、電極１２の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、最冷点の温度が上昇し、発光管１０全体の温度が上昇することになる。これにより、基本形態と同様に、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化を抑制することができる。
【００８８】
また、交流電圧Ｖlaおよび交流電流Ｉlaが高周波となるので、電極の熱容量から、電極の温度変化が極めて小さくなるから、矩形波点灯に比べ最冷点の温度が上昇しやすくなる。さらに、正弦波状の波形により、電子の持つエネルギーのピーク値も矩形波のそれよりも高くなるので、最冷点の温度をより一層上昇させることができる。
【００８９】
なお、第２参考例では、調光点灯時、全周期に亘って直流電力を供給することにより、正負両期間の交流電力の振幅をアンバランスにする構成になっているが、これに限らず、下方側の電極１２が陽極となる期間のみに、その期間における交流電力の振幅をより一層大きくする直流電力を供給する構成でもよい。この構成によれば、第２参考例よりも最冷点温度を高めることができるので、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化をより好適に抑制することができる。
【００９０】
（第３参考例）
図１８は第３参考例の高圧放電灯点灯装置の構成図、図１９は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図、図２０は同高圧放電灯点灯装置の構成を上位概念的に示す図、図２１は同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時における動作を上位概念的に示す図である。
【００９１】
第３参考例の高圧放電灯点灯装置は、図１８に示すように、高圧放電灯１と、高圧放電灯始動装置２とを第２参考例と同様に備えているほか、第２参考例との相違点として安定器３Ｅを備えている。
【００９２】
この安定器３Ｅは、第２参考例の安定器３Ｄと同様の、整流回路３０、昇圧チョッパ回路３１、極性反転回路３５Ａおよび調光器３７と、安定器３Ｄとは異なる、制御回路３２Ｂ、駆動回路３６Ｃ、制御回路３４Ｂおよび調光制御回路３８Ｅとにより構成されている。
【００９３】
制御回路３２Ｂは、昇圧チョッパ回路３１の出力（電圧）を検出する検出回路３２１と、調光制御回路３８Ｅからの目標値および検出回路３２１により検出された出力に応じて、スイッチ素子Ｑ３１を数十〜百ｋＨｚの高周波でオン／オフ制御する制御回路３２２Ｂとにより構成され、昇圧チョッパ回路３１の出力が調光制御回路３８Ｅからの目標値になるようにスイッチ素子Ｑ３１のオン／オフ制御を行うものである。
【００９４】
駆動回路３６Ｃは、制御回路３４Ｂおよび調光制御回路３８Ｅの制御に従ってスイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４をオン／オフするものである。
【００９５】
制御回路３４Ｂは、調光制御回路３８Ｅの制御に従って、極性反転回路３５Ａの出力を監視しながら、駆動回路３６Ｃを通して、スイッチ素子Ｑ１〜Ｑ４のオン／オフ制御を行うものである。このオン／オフ制御では、第１の期間ＴＭ１の制御と第２の期間ＴＭ２の制御とが交互に切り替えられる。期間ＴＭ１においては、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３をオフにしたまま、スイッチ素子Ｑ４を例えば数百Ｈｚ程度の低周波でオンにしてスイッチ素子Ｑ１を例えば数十ｋＨｚの高周波でオン／オフする制御と、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４をオフにしたまま、スイッチ素子Ｑ２を低周波でオンにしてスイッチ素子Ｑ３を高周波でオン／オフする制御との少なくとも一方が実行される。他方、期間ＴＭ２においては、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４とスイッチ素子Ｑ２，Ｑ３とを組みにして交互に例えば数十ｋＨｚの高周波でオン／オフする制御が実行される。
【００９６】
期間ＴＭ１において、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３をオフにしたまま、スイッチ素子Ｑ４をオンにしてスイッチ素子Ｑ１をオン／オフする制御と、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４をオフにしたまま、スイッチ素子Ｑ２をオンにしてスイッチ素子Ｑ３をオン／オフする制御とが実行される場合、前半の制御期間に着目すると、スイッチ素子Ｑ４がオン状態を保持するため、電圧Ｖ３１を電源に、スイッチ素子Ｑ１、インダクタＬ１およびスイッチ素子Ｑ２の寄生ダイオードにより降圧チョッパ回路が構成され、インダクタＬ１には三角波状の電流が流れる（図１９参照）。後半の制御期間では、電圧Ｖ３１を電源に、スイッチ素子Ｑ２、インダクタＬ１およびスイッチ素子Ｑ４の寄生ダイオードにより降圧チョッパ回路が構成され、上記とは逆方向に三角波状の電流が流れる。これにより、高圧放電灯１の両端に低周波で矩形波状の交流電圧Ｖlaが発生する。また、制御回路３４Ｂにおいて、高圧放電灯１の電圧を検出し、回路に所定の電流が流れるようにスイッチ素子Ｑ１（Ｑ３）のオン／オフ制御を行えば、高圧放電灯１に供給される電力を調整することができる。つまり、極性反転回路３５Ａ、駆動回路３６Ｃおよび制御回路３４Ｂは、例えば基本形態における降圧チョッパ回路３３、制御回路３４、極性反転回路３５および駆動回路３６と同様の機能を有しているのである。
【００９７】
調光制御回路３８Ｅは、調光器３７からの調光信号を昇圧チョッパ回路３１の出力の目標値に変換し、この目標値を制御回路３２２Ｂに出力するほか、調光点灯時、駆動回路３６Ｃおよび制御回路３４Ｂを制御して、高圧放電灯１の下方側の電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間を、それぞれ長と短との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするものである。具体的には、期間ＴＭ１において、スイッチ素子Ｑ２をオンにしてスイッチ素子Ｑ３をオン／オフする制御期間と、スイッチ素子Ｑ４をオンにしてスイッチ素子Ｑ１をオン／オフする制御期間とを、それぞれ長と短との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする。この関係にする制御は、主に駆動回路３６Ｃを通して実行され、通常の調光制御は、制御回路３２Ｂおよび制御回路３４Ｂを通して実行される。
【００９８】
ところで、上記高圧放電灯点灯装置は、概念的には図２０に示すブロック構成となる。すなわち、昇圧チョッパ回路３１による電源回路部Ａと、極性反転回路３５Ａ、制御回路３４Ｂおよび駆動回路３６Ｃによる、第１の電力変換部Ｂ、極性反転部Ｃおよび第２の電力変換部Ｄと、調光器３７と、調光制御回路３８Ｅとを備え、第１の電力変換部Ｂおよび極性反転部Ｃで矩形波状の低周波（数十〜数百Ｈｚ）エネルギーを生成し（期間ＴＭ１）、第２の電力変換部Ｄで正弦波状の高周波（数十〜数百ｋＨｚ）エネルギーを生成し（期間ＴＭ２）、図２１に示すように、低周波エネルギーと高周波エネルギーとを時分割的に切り替えて、高圧放電灯１に供給する構成となる。
【００９９】
このように構成される高圧放電灯点灯装置では、始動・点灯時の動作は第２参考例と同様であり、全点灯から調光点灯に切り替わるときの動作が第２参考例と異なる。
【０１００】
すなわち、図１９に示すように、調光器３７の出力が全点灯から調光点灯に切り替わると、昇圧チョッパ回路３１の出力が調光器３７の出力から得られる目標値になるように、スイッチ素子Ｑ３１がオン／オフする。これにより、昇圧チョッパ回路３１の出力電圧Ｖ３１が低下し、高圧放電灯１が調光点灯する。
【０１０１】
また、上記調光点灯に切り替わるとき、期間ＴＭ１において、スイッチ素子Ｑ１，Ｑ４をオフにしたまま、スイッチ素子Ｑ２をオンにしてスイッチ素子Ｑ３をオン／オフする制御期間と、スイッチ素子Ｑ２，Ｑ３をオフにしたまま、スイッチ素子Ｑ４をオンにしてスイッチ素子Ｑ１をオン／オフする制御期間とを、それぞれ長と短にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にする。
【０１０２】
このように、第３参考例では、調光点灯時、期間ＴＭ１において電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間を、それぞれ長と短との関係にすることにより、電極１２が陽極と陰極とに交番する両期間に高圧放電灯１に供給される交流電力を、それぞれ大と小との関係にするので、電極１２の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、最冷点の温度が上昇し、発光管１０全体の温度が上昇することになる。これにより、第２参考例と同様に、色温度変化およびＤＵＶの双方の変化を抑制することができる。
【０１０３】
また、交流電圧Ｖlaおよび交流電流Ｉlaが高周波となる期間ＴＭ２を含むので、電極の熱容量から、電極の温度変化が極めて小さくなるから、矩形波点灯に比べ最冷点の温度が上昇しやすくなる。
【０１０４】
さらに、期間ＴＭ１の制御と期間ＴＭ２の制御とを時分割的に切り替えることにより、音響的共鳴現象の発生を抑制することができる。例えば、高圧放電灯を高周波で点灯する場合、蛍光灯などの低圧放電灯点灯装置でよく用いられる４０〜５０ｋＨｚの周波数で点灯すると、音響的共鳴現象の発生する恐れがある。このような数十ｋＨｚの点灯周波数でも、高圧放電灯の発光管の形状およびその内部圧力などから、音響的共鳴現象の発生しない周波数を選択することは可能であるが、選択した一の周波数で同一設計の全ての高圧放電灯について音響的共鳴現象が発生しないようにすることは、高圧放電灯の個体のバラツキなどから困難であり、実際には個々の高圧放電灯について音響的共鳴現象の発生しない周波数を個別に選択する必要がある。また、調光で発光管内の圧力が変化すると、音響的共鳴現象の発生する周波数も変化するという問題もある。
【０１０５】
音響的共鳴現象は、理論的には、無限大の周波数まで発生しうるが、実質的には、減衰する要因が増えるため、数百ｋＨｚ以上の周波数では観測されない。このため、数百ｋＨｚ以上の周波数で高圧放電灯を点灯させることにより、音響的共鳴現象を実質的に発生させない手法が考えられる。しかしながら、このように非常に高い周波数で高圧放電灯を点灯したとすると、電力変換部でのスイッチ素子の損失が増大し、大きなストレスとなるので、高価なスイッチ素子の使用と放熱手段の導入とが強いられ、コストが勢い増大する。
【０１０６】
第３参考例では、期間ＴＭ１の制御と期間ＴＭ２の制御とを切り替えて、低周波点灯と高周波点灯とに切り替えることにより、高周波点灯で数十ｋＨｚの周波数が使用されたとしても、音響的共鳴現象が発生する前に低周波点灯に切り替わるので、音響的共鳴現象の発生を抑制することができる。また、全点灯時のロスを低減することが可能となる。
【０１０７】
【発明の効果】
以上のことから明らかなように、請求項１記載の発明によれば、一対の電極を持つ高圧放電灯と、高圧パルス電圧を前記高圧放電灯に印加してこれを始動する高圧放電灯始動装置と、前記高圧放電灯に垂直の点灯位置の状態で全点灯または調光点灯用の交流電力を供給する安定器とを備え、前記高圧放電灯に供給される交流電力の１周期において、前記高圧放電灯の下方側の電極が陽極である期間と前記下方側の電極が陰極である期間とがそれぞれ前記交流電力の半サイクルの期間であり、調光点灯時、前記下方側の電極が陽極である期間のうち一部期間における前記高圧放電灯の２つの電極間の電位差の絶対値を、前記下方側の電極が陰極である期間の前記電位差の絶対値より大きくすることにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくするので、下方側の電極の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、高圧放電灯の最冷点の温度が上昇し、その全体の温度が上昇することになり、これにより、色温度の変化を抑えて調光範囲を広げることができる。
【０１１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、調光点灯時、前記下方側の電極が陽極となる期間に、前記高圧放電灯始動装置が高圧パルス電圧を前記高圧放電灯に印加することにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくするので、下方側の電極の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、高圧放電灯の最冷点の温度が上昇し、その全体の温度が上昇することになり、これにより、色温度の変化を抑えて調光範囲を広げることができる。
【０１１２】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記安定器が前記高圧放電灯に矩形波電力を前記交流電力として供給し、調光点灯時、前記下方側の電極が陰極から陽極に反転したときの前記矩形波電力の立上り振幅を、前記下方側の電極が陽極から陰極に反転したときの前記矩形波電力の立上り振幅より大きくすることにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくするので、下方側の電極の温度が低下する割合に比べ上昇する割合が増えて、高圧放電灯の最冷点の温度が上昇し、その全体の温度が上昇することになり、これにより、色温度の変化を抑えて調光範囲を広げることができる。
【０１１４】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置において、前記垂直の点灯位置の状態とは、鉛直方向に対する前記一対の電極の角度が０度から４５度の範囲内となる状態のことであり、この構成でも、色温度の変化を抑えて調光範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】基本形態の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図２】同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯の点灯位置の一例を示す図である。
【図３】同高圧放電灯点灯装置の始動・点灯時の動作説明図である。
【図４】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【図５】高圧放電灯の発光スペクトルの特性図である。
【図６】高圧放電灯の発光スペクトルの特性図である。
【図７】高圧放電灯の色温度変化の特性を示す図である。
【図８】高圧放電灯のＤＵＶの特性を示す図である。
【図９】第１参考例の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図１０】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【図１１】本発明に係る第１実施形態の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図１２】同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯始動装置の構成図である。
【図１３】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【図１４】本発明に係る第２実施形態の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図１５】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【図１６】第２参考例の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図１７】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【図１８】第３参考例の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図１９】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時の動作説明図である。
【図２０】同高圧放電灯点灯装置の構成を上位概念的に示す図である。
【図２１】同高圧放電灯点灯装置の全点灯・調光点灯時における動作を上位概念的に示す図である。
【図２２】従来の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図２３】同高圧放電灯点灯装置の具体構成図である。
【図２４】同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯始動装置の具体構成図である。
【図２５】同高圧放電灯始動装置の動作説明図である。
【図２６】同高圧放電灯点灯装置における高圧放電灯始動装置の動作説明図である。
【図２７】調光機能を有した従来の高圧放電灯点灯装置の構成図である。
【図２８】高圧放電灯内の封入物の圧力比の具体例を示す図である。
【符号の説明】
１高圧放電灯
２高圧放電灯始動装置
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ安定器
３０整流回路
３１昇圧チョッパ回路
３２，３２Ａ，３２Ｂ制御回路
３３降圧チョッパ回路
３４，３４Ａ，３４Ｂ制御回路
３５，３５Ａ極性反転回路
３６，３６Ａ，３６Ｂ駆動回路
３７調光器
３８，３８Ａ，３８Ｂ，３８Ｃ，３８Ｄ，３８Ｅ調光制御回路

Claims

一対の電極を持つ高圧放電灯と、高圧パルス電圧を前記高圧放電灯に印加してこれを始動する高圧放電灯始動装置と、前記高圧放電灯に垂直の点灯位置の状態で全点灯または調光点灯用の交流電力を供給する安定器とを備え、前記高圧放電灯に供給される交流電力の１周期において、前記高圧放電灯の下方側の電極が陽極である期間と前記下方側の電極が陰極である期間とがそれぞれ前記交流電力の半サイクルの期間であり、調光点灯時、前記下方側の電極が陽極である期間のうち一部期間における前記高圧放電灯の２つの電極間の電位差の絶対値を、前記下方側の電極が陰極である期間の前記電位差の絶対値より大きくすることにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より大きくすることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
調光点灯時、前記下方側の電極が陽極となる期間に、前記高圧放電灯始動装置が高圧パルス電圧を前記高圧放電灯に印加することにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より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。
前記安定器が前記高圧放電灯に矩形波電力を前記交流電力として供給し、調光点灯時、前記下方側の電極が陰極から陽極に反転したときの前記矩形波電力の立上り振幅を、前記下方側の電極が陽極から陰極に反転したときの前記矩形波電力の立上り振幅より大きくすることにより、前記下方側の電極が陽極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力を、前記下方側の電極が陰極である期間に前記高圧放電灯に供給される交流電力より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。
前記垂直の点灯位置の状態とは、鉛直方向に対する前記一対の電極の角度が０度から４５度の範囲内となる状態のことであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。