JP4110820B2 - 高圧放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧放電灯の高周波点灯のための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
図９において、１は直流電源、２は例えばＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチング素子３及び４から構成されるインバータ回路、５は前記インバータ回路２のスイッチング素子３及び４を駆動制御する制御回路、６はチョークコイル７、直流カットコンデンサ８及び始動回路９からなる負荷回路、１０は高圧放電灯（以下、ランプという）である。
【０００３】
次に上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
前記インバータ回路２の前記スイッチング素子３及び４は、前記制御回路５からの数１０ｋＨｚの周波数により交互にＯＮ・ＯＦＦ制御され、前記直流電源１の出力を高周波に変換する。高周波に変換された電力は、チョークコイル７で減流され、直流カットコンデンサ８との電流共振作用によりランプ１０を点灯する。前記始動回路９は、ランプ１０の放電開始前に電極間を絶縁破壊するために数ｋＶの高圧を印加するが、放電開始後は切り離される。
【０００４】
また、高圧放電灯は一般に、高周波で点灯する場合、ランプ内の音波の進行波と反射波の干渉作用により放電アークが曲げられ、立ち消えやランプ破壊などを引き起こす、いわゆる音響共鳴現象が生じやすいことが知られている。特に１ｋＨｚ以上の高周波点灯時においては、音響共鳴現象が起こらない非共鳴周波数帯を選んで点灯するのが一般的である。
音響共鳴現象を生じる周波数をｆｒとすると、ｆｒは、発光管内の音速ｖと発光管の形状に依存する関数になり、発光管内の音速ｖは、ｖ＝(γＲＴ／Ｍ)１ / ２で表される。
ここで、γ：比熱比、Ｒ：気体定数、Ｔ：管内温度、Ｍ：平均分子量
従って、制御回路５は、この周波数ｆｒを避けた非共鳴周波数帯の固定の周波数でインバータ回路２を駆動する構成となっている。
【０００５】
しかしながら、非共鳴周波数帯は常時一定とは限らないことが知られている。例えば、ランプの設置方向によって非共鳴周波数帯は異なる場合がある。これはランプを垂直にして点灯した場合と水平にして点灯した場合とでは、地磁気や、ランプ管内の対流が放電アークに及ぼす影響が異なるため、微妙に音響共鳴現象を引き起こす周波数が異なり、つまりは、非共鳴周波数帯が異なることが原因とされている。また、ランプの経時変化によっても管内の放電物質の劣化により平均分子量Ｍが変化し、上記の音速ｖが変化することにより非共鳴周波数帯が移動することが知られている。
従って、従来の高圧放電灯点灯装置は、ランプの状態にかかわらず一定の周波数で点灯するため、ランプに上記のような何らかの外乱が加わり非共鳴周波数帯が移動していた場合、音響共鳴現象を回避できなくなるという問題点があった。
【０００６】
上記問題点を回避すべく、特開平８−２１３１８３に示されるものが提案されている。前記特開平８−２１３１８３は、点灯中に点灯周波数を移動させ、例えばランプ両端の電圧を検知して、該ランプ電圧が最小になる周波数を選ぶよう制御を行うものである。実際に点灯周波数に対するランプ電圧と音響共鳴現象発生の関係を表すと図１０に示すようになり、共鳴周波数帯においてはランプ電圧が高くなり、非共鳴周波数帯ではランプ電圧が低く安定することが分かっている。したがって、ランプ電圧が最小となる周波数で点灯すれば問題がないように思われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ランプ電圧が最小となる周波数を選んでの点灯においては以下の３つの問題点がある。
第１に、周波数移動によるサーチング動作の際に共鳴周波数帯に入ってしまった場合、音響共鳴現象が避けられず、結局はちらつきや立ち消えの原因となること。
第２に、ランプ特性のばらつきによっては、ランプ電圧が最小となる点が非共鳴周波数帯の上端付近になる場合と下端付近になる場合とあり、その結果として、ランプ電流、つまりは明るさに差が出てしまい、別途出力調整の手段が必要になってしまうこと。
第３に、サーチングの幅が大きい場合、そのサーチング動作そのものが光出力に影響し、使用者にとって違和感を生じさせる可能性があること、である。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、高圧放電灯の高周波点灯において、適切な点灯周波数を抽出する際の周波数の移動を最小限にし、ランプ特性がばらついても新たな制御手段を付加することなく一定のランプ電流を保ち、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを防止することのできる高圧放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させるようにしたものである。
【００１０】
また、請求項２記載の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させるようにしたものである。
【００１１】
また、請求項３記載の高圧放電灯点灯装置は、前記周波数制御回路が、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させる制御と、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させる制御とを切り換え可能としたものである。
【００１２】
また、請求項４記載の高圧放電灯点灯装置は、高い出力のモードと低い出力のモードとを切り換える出力モード切換回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数を選択し、前記低い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数を選択するようにしたものである。
【００１３】
また、請求項５記載の高圧放電灯点灯装置は、前記高圧放電灯に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つように、前記電流検出回路が検出する電流をもとに前記所定周波数Δｆの値を可変とするようにしたものである。
【００１４】
また、請求項６記載の高圧放電灯点灯装置は、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数、または前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させた後、記録された前記放電灯電圧を、この移動後の出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧で更新するとともに、前記インバータ回路の出力周波数の前記上昇または前記下降、および更新された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数または上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、または前記所定周波数Δｆ分低い周波数へ移動させる一連の前記出力周波数の移動を、連続または所定の間隔で繰り返すようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。尚、図１において、上記従来例図９と同一または相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
１１は出力周波数を制御する周波数制御回路、１２は前記ランプ１０の両端電圧の例えば実効値を検出するランプ電圧検出回路である。
【００１６】
上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
周波数制御回路１１は、前記ランプ電圧検出回路１２によって検出されたランプ１０の両端電圧（以下、ランプ電圧という）に基づいて出力周波数を決定し、その情報に基づき制御回路５から前記インバータ回路２へ出力する。
図２に前記周波数制御回路１１での出力周波数の決定方法のフローチャートを示す。
まず、Ｓ１において制御回路５はインバータ回路２への出力周波数ｆＬを、非共鳴周波数帯に含まれるであろう例えば周波数ｆＬ＝ｆ０の初期周波数を出力して点灯開始する。Ｓ２において、前記初期周波数ｆ０での前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧Ｖ０を記録する。次にＳ３において、出力周波数ｆＬを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで下降する。そして、Ｓ４において、ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、ＮｏであればＳ３に戻る。ＹｅｓであればＳ５において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ１を記録し、Ｓ６において、出力周波数ｆＬをｆＬ＝ｆ１+Δｆとなる点に移動し、ｆＬ＝ｆ１＋Δｆの周波数で点灯する。そして、Ｓ７で所定のインターバルをおいた後に、Ｓ２に戻り上記の動作を繰り返す。
【００１７】
尚、上記において、Δｆを固定値としたが、Δｆを、Δｆ＝α×ｆ１、（αは定数）、等と設定してもよい。
【００１８】
図３に上記動作における点灯周波数とランプ電圧との関係を示す。横軸が点灯周波数、縦軸がランプ電圧である。尚、図３はセラミック発光管の定格電力３５Ｗメタルハライドランプにおける４０〜４５ｋＨｚ付近の非共鳴周波数帯を例にとって示したものである。
図３の例に示すように非共鳴周波数帯のうちの下端と常に一定の周波数幅Δｆを保って点灯することになる。
【００１９】
以上のように、非共鳴周波数帯の下端周波数との周波数幅を一定に保つように周波数を移動して音響共鳴周波数帯を回避する適切な出力周波数を抽出するようにしたので、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができる。また、周波数の移動幅を小さくし、周波数の移動による光出力の変化を最小限にとどめることができる。
【００２０】
また、ランプ特性（周波数に対するランプ電圧の傾き）が多少ばらついても、常に非共鳴周波数帯の下端付近で点灯できるので、結果として光出力のばらつきを抑制することができる。
【００２１】
尚、上記実施の形態においては、非共鳴周波数帯の下端周波数との周波数幅を一定に保つようにしたが、前記非共鳴周波数帯の上端側で上端周波数との周波数幅を一定に保つようにしても同様の効果が得られる。また、非共鳴周波数帯を挟む２つの共鳴周波数帯のうち、共鳴度の弱い方に接する側を選択するほうが望ましい。
【００２２】
また、ランプ点灯立ち上がり時の過渡的な期間においては、非共鳴周波数帯の上端側と下端側とで上記共鳴度の強弱の相対的関係が変化するので、上端側での制御と下端側での制御とを途中で切り換えるようにしてもよい。
【００２３】
また、上記上端側と下端側との切り換えを、安定点灯に達する前に行うか安定点灯に達した後に行うか等の最適な切り換えタイミングの選択は、ランプメーカーやランプ固体のバラツキによって異なるので、それぞれの特性に合わせた制御を設定することが望ましい。
【００２４】
実施の形態２．
図４は、本実施の形態２における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。図４において、上記実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
１３は外部からの命令に応じて、例えば定格点灯モードと低出力モードとを切り換える出力モード切換回路である。この出力モード切換回路１３によって、前記定格点灯モードでは周波数制御回路１１で非共鳴周波数帯の下端付近の周波数を選択し、前記低出力モードでは非共鳴周波数帯の上端付近の周波数を選択するものである。尚、上端付近の周波数においては、チョークコイル７のインピーダンスが下端付近の周波数の場合よりも高くなるため、負荷電流（ランプ電流）が絞られ減光し、消費電力もそれに応じて低減される。
【００２５】
上記実施の形態１においては、非共鳴周波数帯がさほど広くないランプでの前記非共鳴周波数帯の下端または上端のいずれか一方で周波数を移動して適切な出力周波数を抽出して点灯を行うようにしたものであるが、本実施の形態においては、非共鳴周波数帯が広いランプでの前記非共鳴周波数帯の下端あるいは上端で周波数を移動して適切な出力周波数を抽出して点灯を行うようにしたものである。
【００２６】
次に上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
周波数制御回路１１は、前記出力モード切換回路１３での定格点灯モードと低出力モードの切り換え情報をもとに、前記ランプ電圧検出回路１２によって検出されたランプ１０のランプ電圧に基づいて出力周波数を決定し、その情報に基づき制御回路５から前記インバータ回路２へ出力する。
図５に前記周波数制御回路１１での出力モード切換回路１３による定格点灯モードと低出力モードの切り換え情報に基づく、非共鳴周波数帯の下端付近の出力周波数ｆＬあるいは上端付近の出力周波数ｆＨの決定方法のフローチャートを示す。
【００２７】
まず、Ｓ１１において制御回路５はインバータ回路２への出力周波数を、非共鳴周波数帯に含まれるであろう例えば初期周波数ｆ０を出力して点灯開始する。Ｓ１２において、前記初期周波数ｆ０での前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧Ｖ０を記録する。そして、Ｓ１３において、前記出力モード切換回路１３の出力モードが低出力モードか否か判断され、Ｎｏの場合、つまり、非共鳴周波数帯の下端付近の周波数を抽出する定格点灯モードの場合は、Ｓ１４において、出力周波数ｆＬを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで下降する。そして、Ｓ１５においてランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、ＮｏであればＳ１４に戻る。ＹｅｓであればＳ１６において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ１を記録し、Ｓ１７において、出力周波数ｆＬをｆＬ＝ｆ１+Δｆとなる点に移動し、ｆＬ＝ｆ１＋Δｆで点灯する。
【００２８】
前記Ｓ１３でＹｅｓの場合、つまり、非共鳴周波数帯の上端付近の周波数を抽出する低出力モードの場合は、Ｓ１８において、出力周波数ｆＨを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで上昇する。そして、Ｓ１９においてランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、ＮｏであればＳ１８に戻る。ＹｅｓであればＳ２０において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ２を記録し、Ｓ２１において、出力周波数ｆＨをｆＨ＝ｆ２−Δｆとなる点に移動し、ｆＨ＝ｆ２−Δｆの周波数で点灯する。そして、Ｓ２２において、所定のインターバルをおいた後に、Ｓ１２に戻り上記の動作を繰り返す。
【００２９】
図６に上記動作における点灯周波数とランプ電圧との関係を示す。横軸が点灯周波数、縦軸がランプ電圧である。
図６に示すように、前記出力モード切換回路１３での定格点灯モードあるいは低出力モードの切り換え情報により、非共鳴周波数帯のうちの下端側又は上端側と常に一定の周波数幅Δｆを保って点灯することになる。
【００３０】
以上のように、前記出力モード切換回路での切り換え情報により、非共鳴周波数帯の下端あるいは上端で周波数を移動して音響共鳴周波数帯を回避する適切な出力周波数を抽出するようにしたので、上記実施の形態１同様に確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができ、また、周波数の移動幅を小さくし、周波数の移動による光出力の変化を最小限にとどめることができる。さらに、非共鳴周波数帯の下端付近の周波数と上端付近の周波数を用いての例えば段調光動作が可能になる。
【００３１】
実施の形態３．
図７は、本実施の形態３における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。尚、図７において、上記実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
図７において、１４は前記ランプ１０に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出回路、１５は負荷電流検出用の抵抗である。
【００３２】
本実施の形態においては、周波数制御回路１１において、前記負荷電流検出回路１４の検出値を取り込み、該検出値をもとに前述のΔｆの値を可変することにより負荷電流をフィードバックし、明るさを一定に保つようにしたものである。
【００３３】
次に上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
図８に前記周波数制御回路１１での出力周波数の決定方法のフローチャートを示す。
まず、Ｓ２１において制御回路５はインバータ回路２への出力周波数ｆＬを、非共鳴周波数帯に含まれるであろう例えば周波数ｆＬ＝ｆ０の初期周波数を出力して点灯開始する。Ｓ２２において、前記初期周波数ｆ０での前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧Ｖ０及び前記負荷電流検出回路１４により検出された負荷電流ｉ０を記録する。次にＳ２３において、出力周波数ｆＬを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで下降する。そして、Ｓ２４において、前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、Ｎｏであれば、Ｓ２３に戻る。Ｙｅｓであれば、Ｓ２５において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ１を記録する。次にＳ２６において、前記Ｓ２２で記録された負荷電流ｉ０を目標値ｉ１と比較し、その差分に応じてΔｆの値を、例えばΔｆ＝ａ×（ｉ０−ｉ１）＋ｂとなるように決定する。尚、ａ、ｂは定数である。そして、Ｓ２７において、出力周波数ｆＬをｆＬ＝ｆ１+Δｆとなる点に移動し、ｆＬ＝ｆ１＋Δｆの周波数で点灯する。
【００３４】
したがって、前記負荷電流ｉ０が小さいときは周波数幅Δｆを小さくして、周波数ｆＬを下げることによってランプ電流を増やすように制御し、負荷電流ｉ０が大きいときはΔｆを大きくして周波数ｆＬを上げることによりランプ電流を減らすように制御することによって、ランプ電流を所定の値に保つようにして、明るさを一定に保つようにするものである。
そして、Ｓ２８で所定のインターバルをおいた後に、Ｓ２２に戻り上記の動作を繰り返す。
【００３５】
以上のように、ランプに流れる電流を検出する電流検出回路により、該検出電流をもとにΔｆを可変とし、負荷電流をフィードバックするようにしたので、音響共鳴現象を回避できるとともに、周波数の移動による光出力のゆれを防ぎ、かつ、明るさを一定に保つことができる。
【００３６】
尚、上記実施の形態１〜３の出力周波数の決定動作フローにおいて、所定のインターバルを設けるようにしたが、インターバルを設けずに連続的に動作を行うようにしてもよい。
【００３７】
以上のように本発明に係る請求項１の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、音響共鳴周波数帯を回避する出力周波数となるようにしたので、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができる。
【００３８】
また、請求項２の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させ、音響共鳴周波数帯を回避する出力周波数となるようにしたので、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができる。また、周波数の移動幅を小さくし、周波数の移動による光出力の変化を最小限にできる。
【００３９】
また、請求項３の高圧放電灯点灯装置は、前記周波数制御回路が、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させる制御と、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させる制御とを切り換え可能としたので、点灯立ち上がり時の過渡的な期間であっても確実に音響共鳴現象を回避することができる。
【００４０】
また、請求項４の高圧放電灯点灯装置は、高い出力のモードと低い出力のモードとを切り換える出力モード切換回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数を選択し、前記低い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数を選択する構成としたので、簡単な構成で非共鳴周波数帯の上端周波数あるいは下端周波数を用いての出力切り換えができ、かつ、音響共鳴現象を回避することができる。
【００４１】
また、請求項５の高圧放電灯点灯装置は、前記高圧放電灯に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つように、前記電流検出回路が検出する電流をもとに前記所定周波数Δｆの値を可変とするようにしたので、音響共鳴現象を回避できるとともに、高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つことができ、つまり明るさを一定に保つことができ、別途出力調整手段を設けなくてもよく、装置を小型化することができる。
【００４２】
また、請求項６の高圧放電灯点灯装置は、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数、または前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させた後、記録された前記放電灯電圧を、この移動後の出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧で更新するとともに、前記インバータ回路の出力周波数の前記上昇または前記下降、および更新された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数または上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、または前記所定周波数Δｆ分低い周波数へ移動させる一連の前記出力周波数の移動を、連続または所定の間隔で繰り返すようにしたので、高圧放電灯の経時変化等によって非共鳴周波数帯が移動した場合においても確実に音響共鳴現象を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るフローチャート図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る点灯周波数とランプ電圧との関係を表した図である。
【図４】 この発明の実施の形態２における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係るフローチャート図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係る点灯周波数とランプ電圧との関係を表した図である。
【図７】 この発明の実施の形態３における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態３に係るフローチャート図である。
【図９】 従来の高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図１０】 点灯周波数に対するランプ電圧と音響共鳴現象発生の関係を表した図である。
【符号の説明】
１ 直流電源、 ２ インバータ回路、 ５ 制御回路、 ６ 負荷回路、
１０ 高圧放電灯、 １１ 周波数制御回路、 １２ ランプ電圧検出回路、
１３ 出力モード切換回路、 １４ 負荷電流検出回路、 １５ 抵抗。
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧放電灯の高周波点灯のための装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
図９において、１は直流電源、２は例えばＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチング素子３及び４から構成されるインバータ回路、５は前記インバータ回路２のスイッチング素子３及び４を駆動制御する制御回路、６はチョークコイル７、直流カットコンデンサ８及び始動回路９からなる負荷回路、１０は高圧放電灯（以下、ランプという）である。
【０００３】
次に上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
前記インバータ回路２の前記スイッチング素子３及び４は、前記制御回路５からの数１０ｋＨｚの周波数により交互にＯＮ・ＯＦＦ制御され、前記直流電源１の出力を高周波に変換する。高周波に変換された電力は、チョークコイル７で減流され、直流カットコンデンサ８との電流共振作用によりランプ１０を点灯する。前記始動回路９は、ランプ１０の放電開始前に電極間を絶縁破壊するために数ｋＶの高圧を印加するが、放電開始後は切り離される。
【０００４】
また、高圧放電灯は一般に、高周波で点灯する場合、ランプ内の音波の進行波と反射波の干渉作用により放電アークが曲げられ、立ち消えやランプ破壊などを引き起こす、いわゆる音響共鳴現象が生じやすいことが知られている。特に１ｋＨｚ以上の高周波点灯時においては、音響共鳴現象が起こらない非共鳴周波数帯を選んで点灯するのが一般的である。
音響共鳴現象を生じる周波数をｆｒとすると、ｆｒは、発光管内の音速ｖと発光管の形状に依存する関数になり、発光管内の音速ｖは、ｖ＝(γＲＴ／Ｍ)１ / ２で表される。
ここで、γ：比熱比、Ｒ：気体定数、Ｔ：管内温度、Ｍ：平均分子量
従って、制御回路５は、この周波数ｆｒを避けた非共鳴周波数帯の固定の周波数でインバータ回路２を駆動する構成となっている。
【０００５】
しかしながら、非共鳴周波数帯は常時一定とは限らないことが知られている。例えば、ランプの設置方向によって非共鳴周波数帯は異なる場合がある。これはランプを垂直にして点灯した場合と水平にして点灯した場合とでは、地磁気や、ランプ管内の対流が放電アークに及ぼす影響が異なるため、微妙に音響共鳴現象を引き起こす周波数が異なり、つまりは、非共鳴周波数帯が異なることが原因とされている。また、ランプの経時変化によっても管内の放電物質の劣化により平均分子量Ｍが変化し、上記の音速ｖが変化することにより非共鳴周波数帯が移動することが知られている。
従って、従来の高圧放電灯点灯装置は、ランプの状態にかかわらず一定の周波数で点灯するため、ランプに上記のような何らかの外乱が加わり非共鳴周波数帯が移動していた場合、音響共鳴現象を回避できなくなるという問題点があった。
【０００６】
上記問題点を回避すべく、特開平８−２１３１８３に示されるものが提案されている。前記特開平８−２１３１８３は、点灯中に点灯周波数を移動させ、例えばランプ両端の電圧を検知して、該ランプ電圧が最小になる周波数を選ぶよう制御を行うものである。実際に点灯周波数に対するランプ電圧と音響共鳴現象発生の関係を表すと図１０に示すようになり、共鳴周波数帯においてはランプ電圧が高くなり、非共鳴周波数帯ではランプ電圧が低く安定することが分かっている。したがって、ランプ電圧が最小となる周波数で点灯すれば問題がないように思われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ランプ電圧が最小となる周波数を選んでの点灯においては以下の３つの問題点がある。
第１に、周波数移動によるサーチング動作の際に共鳴周波数帯に入ってしまった場合、音響共鳴現象が避けられず、結局はちらつきや立ち消えの原因となること。
第２に、ランプ特性のばらつきによっては、ランプ電圧が最小となる点が非共鳴周波数帯の上端付近になる場合と下端付近になる場合とあり、その結果として、ランプ電流、つまりは明るさに差が出てしまい、別途出力調整の手段が必要になってしまうこと。
第３に、サーチングの幅が大きい場合、そのサーチング動作そのものが光出力に影響し、使用者にとって違和感を生じさせる可能性があること、である。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、高圧放電灯の高周波点灯において、適切な点灯周波数を抽出する際の周波数の移動を最小限にし、ランプ特性がばらついても新たな制御手段を付加することなく一定のランプ電流を保ち、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを防止することのできる高圧放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１記載の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させるようにしたものである。
【００１０】
また、請求項２記載の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させるようにしたものである。
【００１１】
また、請求項３記載の高圧放電灯点灯装置は、前記周波数制御回路が、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させる制御と、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させる制御とを切り換え可能としたものである。
【００１２】
また、請求項４記載の高圧放電灯点灯装置は、高い出力のモードと低い出力のモードとを切り換える出力モード切換回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数を選択し、前記低い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数を選択するようにしたものである。
【００１３】
また、請求項５記載の高圧放電灯点灯装置は、前記高圧放電灯に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つように、前記電流検出回路が検出する電流をもとに前記所定周波数Δｆの値を可変とするようにしたものである。
【００１４】
また、請求項６記載の高圧放電灯点灯装置は、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数、または前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させた後、記録された前記放電灯電圧を、この移動後の出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧で更新するとともに、前記インバータ回路の出力周波数の前記上昇または前記下降、および更新された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数または上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、または前記所定周波数Δｆ分低い周波数へ移動させる一連の前記出力周波数の移動を、連続または所定の間隔で繰り返すようにしたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。尚、図１において、上記従来例図９と同一または相当部分には同一符号を付し説明を省略する。
１１は出力周波数を制御する周波数制御回路、１２は前記ランプ１０の両端電圧の例えば実効値を検出するランプ電圧検出回路である。
【００１６】
上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
周波数制御回路１１は、前記ランプ電圧検出回路１２によって検出されたランプ１０の両端電圧（以下、ランプ電圧という）に基づいて出力周波数を決定し、その情報に基づき制御回路５から前記インバータ回路２へ出力する。
図２に前記周波数制御回路１１での出力周波数の決定方法のフローチャートを示す。
まず、Ｓ１において制御回路５はインバータ回路２への出力周波数ｆＬを、非共鳴周波数帯に含まれるであろう例えば周波数ｆＬ＝ｆ０の初期周波数を出力して点灯開始する。Ｓ２において、前記初期周波数ｆ０での前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧Ｖ０を記録する。次にＳ３において、出力周波数ｆＬを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで下降する。そして、Ｓ４において、ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、ＮｏであればＳ３に戻る。ＹｅｓであればＳ５において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ１を記録し、Ｓ６において、出力周波数ｆＬをｆＬ＝ｆ１+Δｆとなる点に移動し、ｆＬ＝ｆ１＋Δｆの周波数で点灯する。そして、Ｓ７で所定のインターバルをおいた後に、Ｓ２に戻り上記の動作を繰り返す。
【００１７】
尚、上記において、Δｆを固定値としたが、Δｆを、Δｆ＝α×ｆ１、（αは定数）、等と設定してもよい。
【００１８】
図３に上記動作における点灯周波数とランプ電圧との関係を示す。横軸が点灯周波数、縦軸がランプ電圧である。尚、図３はセラミック発光管の定格電力３５Ｗメタルハライドランプにおける４０〜４５ｋＨｚ付近の非共鳴周波数帯を例にとって示したものである。
図３の例に示すように非共鳴周波数帯のうちの下端と常に一定の周波数幅Δｆを保って点灯することになる。
【００１９】
以上のように、非共鳴周波数帯の下端周波数との周波数幅を一定に保つように周波数を移動して音響共鳴周波数帯を回避する適切な出力周波数を抽出するようにしたので、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができる。また、周波数の移動幅を小さくし、周波数の移動による光出力の変化を最小限にとどめることができる。
【００２０】
また、ランプ特性（周波数に対するランプ電圧の傾き）が多少ばらついても、常に非共鳴周波数帯の下端付近で点灯できるので、結果として光出力のばらつきを抑制することができる。
【００２１】
尚、上記実施の形態においては、非共鳴周波数帯の下端周波数との周波数幅を一定に保つようにしたが、前記非共鳴周波数帯の上端側で上端周波数との周波数幅を一定に保つようにしても同様の効果が得られる。また、非共鳴周波数帯を挟む２つの共鳴周波数帯のうち、共鳴度の弱い方に接する側を選択するほうが望ましい。
【００２２】
また、ランプ点灯立ち上がり時の過渡的な期間においては、非共鳴周波数帯の上端側と下端側とで上記共鳴度の強弱の相対的関係が変化するので、上端側での制御と下端側での制御とを途中で切り換えるようにしてもよい。
【００２３】
また、上記上端側と下端側との切り換えを、安定点灯に達する前に行うか安定点灯に達した後に行うか等の最適な切り換えタイミングの選択は、ランプメーカーやランプ固体のバラツキによって異なるので、それぞれの特性に合わせた制御を設定することが望ましい。
【００２４】
実施の形態２．
図４は、本実施の形態２における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。図４において、上記実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
１３は外部からの命令に応じて、例えば定格点灯モードと低出力モードとを切り換える出力モード切換回路である。この出力モード切換回路１３によって、前記定格点灯モードでは周波数制御回路１１で非共鳴周波数帯の下端付近の周波数を選択し、前記低出力モードでは非共鳴周波数帯の上端付近の周波数を選択するものである。尚、上端付近の周波数においては、チョークコイル７のインピーダンスが下端付近の周波数の場合よりも高くなるため、負荷電流（ランプ電流）が絞られ減光し、消費電力もそれに応じて低減される。
【００２５】
上記実施の形態１においては、非共鳴周波数帯がさほど広くないランプでの前記非共鳴周波数帯の下端または上端のいずれか一方で周波数を移動して適切な出力周波数を抽出して点灯を行うようにしたものであるが、本実施の形態においては、非共鳴周波数帯が広いランプでの前記非共鳴周波数帯の下端あるいは上端で周波数を移動して適切な出力周波数を抽出して点灯を行うようにしたものである。
【００２６】
次に上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
周波数制御回路１１は、前記出力モード切換回路１３での定格点灯モードと低出力モードの切り換え情報をもとに、前記ランプ電圧検出回路１２によって検出されたランプ１０のランプ電圧に基づいて出力周波数を決定し、その情報に基づき制御回路５から前記インバータ回路２へ出力する。
図５に前記周波数制御回路１１での出力モード切換回路１３による定格点灯モードと低出力モードの切り換え情報に基づく、非共鳴周波数帯の下端付近の出力周波数ｆＬあるいは上端付近の出力周波数ｆＨの決定方法のフローチャートを示す。
【００２７】
まず、Ｓ１１において制御回路５はインバータ回路２への出力周波数を、非共鳴周波数帯に含まれるであろう例えば初期周波数ｆ０を出力して点灯開始する。Ｓ１２において、前記初期周波数ｆ０での前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧Ｖ０を記録する。そして、Ｓ１３において、前記出力モード切換回路１３の出力モードが低出力モードか否か判断され、Ｎｏの場合、つまり、非共鳴周波数帯の下端付近の周波数を抽出する定格点灯モードの場合は、Ｓ１４において、出力周波数ｆＬを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで下降する。そして、Ｓ１５においてランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、ＮｏであればＳ１４に戻る。ＹｅｓであればＳ１６において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ１を記録し、Ｓ１７において、出力周波数ｆＬをｆＬ＝ｆ１+Δｆとなる点に移動し、ｆＬ＝ｆ１＋Δｆで点灯する。
【００２８】
前記Ｓ１３でＹｅｓの場合、つまり、非共鳴周波数帯の上端付近の周波数を抽出する低出力モードの場合は、Ｓ１８において、出力周波数ｆＨを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで上昇する。そして、Ｓ１９においてランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、ＮｏであればＳ１８に戻る。ＹｅｓであればＳ２０において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ２を記録し、Ｓ２１において、出力周波数ｆＨをｆＨ＝ｆ２−Δｆとなる点に移動し、ｆＨ＝ｆ２−Δｆの周波数で点灯する。そして、Ｓ２２において、所定のインターバルをおいた後に、Ｓ１２に戻り上記の動作を繰り返す。
【００２９】
図６に上記動作における点灯周波数とランプ電圧との関係を示す。横軸が点灯周波数、縦軸がランプ電圧である。
図６に示すように、前記出力モード切換回路１３での定格点灯モードあるいは低出力モードの切り換え情報により、非共鳴周波数帯のうちの下端側又は上端側と常に一定の周波数幅Δｆを保って点灯することになる。
【００３０】
以上のように、前記出力モード切換回路での切り換え情報により、非共鳴周波数帯の下端あるいは上端で周波数を移動して音響共鳴周波数帯を回避する適切な出力周波数を抽出するようにしたので、上記実施の形態１同様に確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができ、また、周波数の移動幅を小さくし、周波数の移動による光出力の変化を最小限にとどめることができる。さらに、非共鳴周波数帯の下端付近の周波数と上端付近の周波数を用いての例えば段調光動作が可能になる。
【００３１】
実施の形態３．
図７は、本実施の形態３における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。尚、図７において、上記実施の形態１の図１と同一または相当部分には同一符号を付して説明を省略する。
図７において、１４は前記ランプ１０に流れる負荷電流を検出する負荷電流検出回路、１５は負荷電流検出用の抵抗である。
【００３２】
本実施の形態においては、周波数制御回路１１において、前記負荷電流検出回路１４の検出値を取り込み、該検出値をもとに前述のΔｆの値を可変することにより負荷電流をフィードバックし、明るさを一定に保つようにしたものである。
【００３３】
次に上記のように構成された高圧放電灯点灯装置の動作について説明する。
図８に前記周波数制御回路１１での出力周波数の決定方法のフローチャートを示す。
まず、Ｓ２１において制御回路５はインバータ回路２への出力周波数ｆＬを、非共鳴周波数帯に含まれるであろう例えば周波数ｆＬ＝ｆ０の初期周波数を出力して点灯開始する。Ｓ２２において、前記初期周波数ｆ０での前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧Ｖ０及び前記負荷電流検出回路１４により検出された負荷電流ｉ０を記録する。次にＳ２３において、出力周波数ｆＬを前記初期周波数ｆ０からランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶとなる点まで下降する。そして、Ｓ２４において、前記ランプ電圧検出回路１２により検出されたランプ電圧ＶｘがＶｘ>Ｖ０＋ΔＶか否か判断され、Ｎｏであれば、Ｓ２３に戻る。Ｙｅｓであれば、Ｓ２５において、Ｖｘ>Ｖ０＋ΔＶになった時の周波数ｆ１を記録する。次にＳ２６において、前記Ｓ２２で記録された負荷電流ｉ０を目標値ｉ１と比較し、その差分に応じてΔｆの値を、例えばΔｆ＝ａ×（ｉ０−ｉ１）＋ｂとなるように決定する。尚、ａ、ｂは定数である。そして、Ｓ２７において、出力周波数ｆＬをｆＬ＝ｆ１+Δｆとなる点に移動し、ｆＬ＝ｆ１＋Δｆの周波数で点灯する。
【００３４】
したがって、前記負荷電流ｉ０が小さいときは周波数幅Δｆを小さくして、周波数ｆＬを下げることによってランプ電流を増やすように制御し、負荷電流ｉ０が大きいときはΔｆを大きくして周波数ｆＬを上げることによりランプ電流を減らすように制御することによって、ランプ電流を所定の値に保つようにして、明るさを一定に保つようにするものである。
そして、Ｓ２８で所定のインターバルをおいた後に、Ｓ２２に戻り上記の動作を繰り返す。
【００３５】
以上のように、ランプに流れる電流を検出する電流検出回路により、該検出電流をもとにΔｆを可変とし、負荷電流をフィードバックするようにしたので、音響共鳴現象を回避できるとともに、周波数の移動による光出力のゆれを防ぎ、かつ、明るさを一定に保つことができる。
【００３６】
尚、上記実施の形態１〜３の出力周波数の決定動作フローにおいて、所定のインターバルを設けるようにしたが、インターバルを設けずに連続的に動作を行うようにしてもよい。
【００３７】
以上のように本発明に係る請求項１の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、音響共鳴周波数帯を回避する出力周波数となるようにしたので、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができる。
【００３８】
また、請求項２の高圧放電灯点灯装置は、高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させ、音響共鳴周波数帯を回避する出力周波数となるようにしたので、確実に音響共鳴現象によるちらつきや立ち消えを回避することができる。また、周波数の移動幅を小さくし、周波数の移動による光出力の変化を最小限にできる。
【００３９】
また、請求項３の高圧放電灯点灯装置は、前記周波数制御回路が、前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させる制御と、前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させる制御とを切り換え可能としたので、点灯立ち上がり時の過渡的な期間であっても確実に音響共鳴現象を回避することができる。
【００４０】
また、請求項４の高圧放電灯点灯装置は、高い出力のモードと低い出力のモードとを切り換える出力モード切換回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数を選択し、前記低い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数を選択する構成としたので、簡単な構成で非共鳴周波数帯の上端周波数あるいは下端周波数を用いての出力切り換えができ、かつ、音響共鳴現象を回避することができる。
【００４１】
また、請求項５の高圧放電灯点灯装置は、前記高圧放電灯に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つように、前記電流検出回路が検出する電流をもとに前記所定周波数Δｆの値を可変とするようにしたので、音響共鳴現象を回避できるとともに、高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つことができ、つまり明るさを一定に保つことができ、別途出力調整手段を設けなくてもよく、装置を小型化することができる。
【００４２】
また、請求項６の高圧放電灯点灯装置は、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数、または前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させた後、記録された前記放電灯電圧を、この移動後の出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧で更新するとともに、前記インバータ回路の出力周波数の前記上昇または前記下降、および更新された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数または上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、または前記所定周波数Δｆ分低い周波数へ移動させる一連の前記出力周波数の移動を、連続または所定の間隔で繰り返すようにしたので、高圧放電灯の経時変化等によって非共鳴周波数帯が移動した場合においても確実に音響共鳴現象を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係るフローチャート図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る点灯周波数とランプ電圧との関係を表した図である。
【図４】 この発明の実施の形態２における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図５】 この発明の実施の形態２に係るフローチャート図である。
【図６】 この発明の実施の形態２に係る点灯周波数とランプ電圧との関係を表した図である。
【図７】 この発明の実施の形態３における高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図８】 この発明の実施の形態３に係るフローチャート図である。
【図９】 従来の高圧放電灯点灯装置の回路構成ブロック図である。
【図１０】 点灯周波数に対するランプ電圧と音響共鳴現象発生の関係を表した図である。
【符号の説明】
１ 直流電源、 ２ インバータ回路、 ５ 制御回路、 ６ 負荷回路、
１０ 高圧放電灯、 １１ 周波数制御回路、 １２ ランプ電圧検出回路、
１３ 出力モード切換回路、 １４ 負荷電流検出回路、 １５ 抵抗。
Claims (6)
- 高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、
前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、
前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、
前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 - 高圧放電灯と、前記高圧放電灯に１ＫＨｚ以上の交流電力を供給するインバータ回路と、前記インバータ回路の出力周波数を制御する周波数制御回路と、前記高圧放電灯の両端の放電灯電圧を検出する放電灯電圧検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置であって、
前記周波数制御回路が、点灯開始時に少なくとも非共鳴周波数帯に含まれる所定の初期出力周波数を選択し、この初期出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧を記録し、
前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、
前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 - 前記周波数制御回路が、
前記インバータ回路の出力周波数を下降させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させる制御と、
前記インバータ回路の出力周波数を上昇させるとともに、検出された前記放電灯電圧が、記録された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの周波数を、非共鳴周波数帯の上端周波数として記録し、前記インバータ回路の出力周波数を、前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させる制御と
を切り換え可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の高圧放電灯点灯装置。 - 高い出力のモードと低い出力のモードとを切り換える出力モード切換回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数を選択し、前記低い出力のモード時に前記非共鳴周波数帯の上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数を選択することを特徴とする請求項３記載の高圧放電灯点灯装置。
- 前記高圧放電灯に流れる電流を検出する電流検出回路を備え、前記周波数制御回路が、前記高圧放電灯に流れる電流を所定の値に保つように、前記電流検出回路が検出する電流をもとに前記所定周波数Δｆの値を可変とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
- 前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数、または前記上端周波数より所定周波数Δｆ分低い周波数に移動させた後、
記録された前記放電灯電圧を、この移動後の出力周波数において前記放電灯電圧検出回路により検出された放電灯電圧で更新するとともに、前記インバータ回路の出力周波数の前記上昇または前記下降、および更新された前記放電灯電圧より所定値分高くなるときの 周波数を、非共鳴周波数帯の下端周波数または上端周波数として記録し、
前記インバータ回路の出力周波数を、前記下端周波数より所定周波数Δｆ分高い周波数に移動させ、または前記所定周波数Δｆ分低い周波数へ移動させる一連の前記出力周波数の移動を、連続または所定の間隔で繰り返すことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
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