JP5010320B2 - 放電灯点灯装置、照明器具及び照明システム - Google Patents

Description

本発明は放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具、照明システムに関し、特に、複数種の放電灯を負荷対象として、そのうちのいずれか１つを接続して点灯する放電灯点灯装置であって、接続された放電灯の種類は、放電灯のある特定期間の電気特性の変化率を見て判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で接続された放電灯を点灯する技術に関するものである。

従来、高圧放電灯（ＨＩＤランプ）を点灯させる高圧放電灯点灯装置としては、銅鉄型の安定器が主流であった。しかし、近年、安定器の軽量化・小型化・高機能化の要求に応えるべく多くの電子部品を用いた電子バラストが主流になりつつある。従来は定格電力の異なるＨＩＤランプを点灯する場合、点灯しようとするランプに適合したバラスト特性を有する点灯装置を用いる必要があった。このため、用途に応じて光出力を変えたい場合にはランプに加えて、放電灯点灯装置ごと取り替える必要があった。このような理由により高圧放電灯点灯装置は、複数の定格電力のＨＩＤランプを点灯することができる性能が望まれていた。

そこで、特許文献１（特開２００５−３１０６７８号公報）では、複数種のＨＩＤランプを負荷対象とした高圧放電灯点灯装置が提案されており、同文献に開示されているように、ランプ始動直後にある一定の電流値をランプに入力すると、ランプの始動性およびランプ寿命を悪化させることなく、定格電力の異なる複数のランプを判別し、判別結果に応じてそれぞれの放電灯を定格電力で点灯させることができる。
特開２００５−３１０６７８号公報

特許文献１の技術では、ランプを消灯してランプ温度が下がらないうちに再び点灯をした場合、確実にランプ定格電力を判別することが困難となる場合がある。初始動の場合、ランプ温度は周囲温度と同じであり、ランプ電圧立ち上がり特性が異なるからランプ定格電力を判別できる。例えば、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製ＣＤＭ３５（定格電力３５Ｗ）、ＣＤＭ７０（定格電力７０Ｗ）の初始動時のランプ電圧の立ち上がり特性は図３３のようになる。しかし、ランプ消灯から数分後に再びランプを始動させると、ランプ電圧の立ち上がり特性は図３４のようになり、ＣＤＭ３５とＣＤＭ７０のランプ電圧の立ち上がり特性の差異が小さくなってしまう。これはランプ温度が比較的高い状態で再始動すると、ランプ電圧の立ち上がりが速くなり、ランプ形状の違い、定格電力の違いによる影響が小さくなるためと考えられる。そのため特許文献１の技術だけでは確実なランプ定格電力の判別が困難となる場合が起こり得る。

そこで、本発明では、特に初始動、再始動の違いによるばらつき要因を低減し、ランプ判別時のランプ電圧の立ち上がり特性が大きく変化しないように制御することで、より確実にランプ定格電力を判別できる放電灯点灯装置を提供することを課題とする。

本発明の放電灯点灯装置は、上記の課題を解決するために、直流電源からの電力を変換して放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路と、放電灯が消灯してから再び点灯するまでの消灯時間を検出する手段とを備え、複数種の放電灯を負荷対象として、そのうちのいずれか１つを接続して点灯する放電灯点灯装置であって、接続された放電灯の種類は、放電灯のある特定期間に特定の電力を供給し、その電気特性の変化率を検出して判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で接続された放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、放電灯が消灯してから再び点灯するまでの消灯時間によって、前記判別時の特定の電力を可変とすることを特徴とするものである。

本発明によれば、放電灯を再始動した場合でも、放電灯が消灯してから再び点灯するまでの消灯時間によって、放電灯の判別時に放電灯に供給する電力を可変とすることで、初始動、再始動のばらつき要因を低減し、より確実に放電灯の種類を判別することが可能となる。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の回路図を図１に示す。この回路は放電灯ＤＬのランプ電圧を抵抗Ｒ４，Ｒ５の分圧電圧として検出するマイコンＩＣ１を含む放電灯判別回路６を備え、電源がＯＮされると、消灯時間検出回路７で検出された消灯時間に応じた特定の電力を放電灯ＤＬに供給し、ランプ電圧が第１の電圧（３０Ｖ）から第２の電圧（４０Ｖ）に変化するまでの時間を計測することにより、放電灯ＤＬの種類を判別している。消灯時間が短い状態で再始動する場合、ランプ判別時の特定の電力を小さくすることで、異なる種類のランプの電気特性の差異を大きくすることができる。そのため、ランプ判別の精度を高くすることができる。

図１の回路構成について説明する。直流電源としての電解コンデンサＣ０には、例えば昇圧チョッパ回路により商用交流電源を整流平滑して得られた直流電圧が印加されている。この直流電圧は、本回路では、例えば約３００Ｖで一定に保たれており、これはＨＩＤランプを始動するために必要とされている消灯時のランプ両端電圧（無負荷２次電圧）となっている。

制御電源回路１は、分圧用の抵抗ｒ１，ｒ２とツェナーダイオードＺＤ１よりなり、制御回路に供給する電圧Ｖｃｃを生成する回路である。

降圧チョッパ回路２は、スイッチング素子Ｑ１、回生用ダイオードＤ２、インダクタＬ１、コンデンサＣ２よりなり、スイッチング素子Ｑ１が高周波でスイッチングすることにより、電解コンデンサＣ０に蓄積されている直流電圧をランプＤＬに必要な電力に変換する。

極性反転回路３は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５のフルブリッジ回路よりなり、フルブリッジ制御回路の制御下で、降圧チョッパ回路２のコンデンサＣ２の直流電圧を数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの低周波矩形波に変換する。

イグナイタ回路４は、パルストランスとパルス発生回路を含み、ランプ始動に必要な高圧パルス（約３〜５ｋＶ）を発生させる。

放電灯判別回路６は、放電灯ＤＬのランプ電圧を検出して、複数種の放電灯を判別する。たとえば、マイクロチップ社製ＰＩＣ１２Ｆ６７５（Ａ／Ｄ変換機能・フラッシュメモリ付８ビットマイコン）のような汎用マイコンＩＣ１で構成されており、抵抗Ｒ４、Ｒ５の分圧点の電圧を監視することにより、ランプ電圧を検出し、その検出値に応じて、負荷であるランプの定格電力を判別する。そのために７番ピンはＡ／Ｄ変換入力に設定されており、コンデンサＣ２の両端電圧から得られるランプ電圧値を読み取る。また、２番，３番ピンは２値出力に設定されて制御回路５に接続されている。４番，５番ピンは消灯時間検出回路７に接続されており、一方は出力端子、他方は入力端子に設定されている。１番ピンは電源端子、８番ピンはグランド端子である。

制御回路５は降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御することによりランプＤＬに所望の電力を供給する。上述のように、電解コンデンサＣ０の電圧が一定（約３００Ｖ）である場合、その電源から供給される電流値を調整することにより負荷であるランプに供給する電力を決定することができる。例えば、ランプに７０Ｗの電力を供給する場合、７０Ｗ／３００Ｖ≒０．２３Ａを直流電源たるコンデンサＣ０から供給すれば負荷はおおよそ７０Ｗ消費していることになる。このような原理により、電流検出抵抗Ｒ３により直流電源から供給される電流値を検出し、誤差アンプＯＰ１により電流値を調整する。

具体的には、誤差アンプＯＰ１の出力電圧と比較器ＯＰ２のマイナス端子の三角波信号とを比較することにより降圧チョッパ回路２のスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ動作を調整し、供給する電力を調整する。比較器ＯＰ２によるスイッチング素子Ｑ１の駆動信号の生成動作を図２に示す。

図２（ａ）はマイコンＩＣ１の２番ピンのＨ／Ｌの出力状態を示しており、同図（ｂ）は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されるコンデンサＣ４の電圧、同図（ｃ）の実線は比較器ＯＰ２のプラス端子に印加される基準電圧、破線はコンデンサＣ４の電圧、同図（ｄ）は比較器ＯＰ２の出力を示している。なお、比較器ＯＰ２と誤差アンプＯＰ１は１パッケージに２個のオペアンプを内蔵したＩＣなどで安価に構成でき、その制御電源は電圧Ｖｃｃから供給される。

マイコンＩＣ１の２番ピンがＨレベルのとき、スイッチング素子Ｑ８がオンすることにより、コンデンサＣ４が短絡され、その蓄積電荷は放電される。マイコンＩＣ１の２番ピンがＬレベルになると、スイッチング素子Ｑ８がオフすることにより、抵抗Ｒ１４を介してコンデンサＣ４が充電され、その電圧が上昇して行く。コンデンサＣ４の電圧は比較器ＯＰ２のマイナス端子に印加されている。比較器ＯＰ２のプラス端子には誤差アンプＯＰ１の出力電圧が基準電圧として印加されている。コンデンサＣ４の電圧が基準電圧よりも低い期間は比較器ＯＰ２の出力はＨレベルとなる。したがって、マイコンＩＣ１の２番ピンから出力される周波数で、スイッチング素子Ｑ１はオン・オフ駆動され、そのパルス幅は誤差アンプＯＰ１の出力電圧が上昇するにつれて大きくなる。それゆえ、誤差アンプＯＰ１のプラス端子の基準電圧を可変することにより、直流電源から供給される電流値（ひいては供給される電力）を調整することが可能である。

なお、本回路では回路構成を簡単化するために、スイッチング素子Ｑ８をオン・オフする制御信号をマイコンＩＣ１の２番ピンから供給しているが、高周波発振回路をマイコンＩＣ１とは別に設けて、その発振出力によりスイッチング素子Ｑ８をオン・オフ制御しても構わない。

電流検出抵抗Ｒ３に流れるチョッパ電流は抵抗Ｒ６とコンデンサＣ３により平均化されて直流電圧に変換され、入力抵抗Ｒ１０を介して誤差アンプＯＰ１の反転入力端子に印加される。誤差アンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子の間には帰還抵抗Ｒ１１が接続されており、入力抵抗Ｒ１０と帰還抵抗Ｒ１１の比率で増幅率が決まる。また、誤差アンプＯＰ１の非反転入力端子には、コンデンサＣ５の電圧が印加されている。

マイコンＩＣ１の３番ピンからはランプ電力指令値としてＰＷＭ信号が出力されている。このＰＷＭ信号はランプ電力の指令値に応じてパルス幅が変化する矩形波電圧であり、Ｈレベルになると、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ５が充電され、Ｌレベルになると、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ５が放電され、結果として、ＰＷＭ信号のパルス幅に応じた直流電圧がフィードバック制御の目標値としてコンデンサＣ５に充電される。これにより、マイコンＩＣ１の制御下で放電灯ＤＬへの供給電力を任意に調節することができ、ランプ電圧Ｖｌａの検出値に応じて（マイコンＩＣ１内のメモリテーブルを参照することにより）任意のランプ電力を供給できるので、任意のバラスト特性を実現することができる。

図３は本実施の形態においてランプ種類の判別のために用いるバラスト特性を示しており、実線はランプ温度が周囲温度とほぼ同じ場合（初始動と呼ぶ）であり、点線はランプ温度が初始動の時と比較して高い場合（再始動と呼ぶ）である。図３に示すようなバラスト特性によりランプを始動（初始動または再始動）させ、ランプ始動後、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖになる時間を計測することにより、ランプ電力種類を判別する。

ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖになる時間の検出は、例えば、マイコンＩＣ１のＡ／Ｄ変換（ランプ電圧検出）の回数をカウントすることにより実現できる。また、マイコンＩＣ１の内蔵タイマーを用いることでも計測可能である。

この放電灯点灯装置は図４に示すようなモードを持つ。図４のランプ定格電力を判別する電流値選定モードでは、図５に示すようにランプ消灯時間Ｔが長くなるほどランプ定格電力を判別する電流値Ｉｌａ’を大きくなるように制御することを特徴とする。但し、最大電流値Ｉｌａ’［ＭＡＸ］、最小電流値Ｉｌａ’［ＭＩＮ］を設けている。最大電流値は複数種類の高圧放電灯の最も小さい定格電力のランプ仕様書で定められている最大電流値である。また、最小電流値は複数種類の高圧放電灯の最も小さい定格電力のランプ仕様書に記載されているランプ定格電圧範囲において、定格電力に至る電流値である。その範囲内でランプ定格電力を判別する電流値Ｉｌａ’を可変するものとする。

ランプの定格電力を判別する電流値選定モードとは、マイコンＩＣ１が消灯時間検出回路７によりランプ消灯時間を検出することでランプの状態（温度など）を検知し、そのランプの状態においてランプ定格電力を判別するのに最適な電流値Ｉｌａ’を選定するモードである。

まず、ランプを始動させる前に図１の消灯時間検出回路７によって、前回電源がＯＦＦになってからの経過時間を消灯時間として検知する。この消灯時間によってランプ定格電力判別用電流値Ｉｌａ’を選定する。消灯時間が短い場合、図３の点線で示すようにランプ定格電力判別用電流値を小さくし、消灯時間が長い場合は図３の実線で示すようにランプ定格電力判別用電流値を大きくする。以下は、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製ＣＤＭ３５（定格電力３９Ｗ）とＣＤＭ７０（定格電力７０Ｗ）について述べる。

図６は初始動時のランプＣＤＭ３５、ＣＤＭ７０のランプ電圧Ｖｌａ、ランプ電流Ｉｌａの変化を示している。実線はＣＤＭ３５、一点鎖線はＣＤＭ７０の特性である。ランプ定格電力判別モードでは、所定の電流Ｉｌａ１でランプを始動し、ランプ電圧Ｖｌａの違いからランプの定格電力を判別する。定格電力移行モードでは、判別された定格電力でランプを点灯させる動作に移行させ、その後、ランプは安定点灯する。このように、初始動時にはＣＤＭ３５とＣＤＭ７０の電圧立ち上がり特性に明確な差異があるので、ランプ電圧を検知することでランプ定格電力を判別することができる。

ところが、ランプを再始動した場合、図７のように初始動時（図６）と同じ電流Ｉｌａ１を投入すると、ＣＤＭ３５とＣＤＭ７０のランプ電圧Ｖｌａの立ち上がり特性の差異が小さくなり、ランプ定格電力判別モードにおけるランプ定格電力の判別が困難となる場合がある。そのため、図８に示すように、ランプ定格電力判別に用いる電流を小さくすることでランプ電圧立ち上がりの差異を顕著にし、ランプ定格電力判別モードにおけるランプ定格電力の判別を確実に行なえるようにする。図６のＩｌａ１と図８のＩｌａ２は、Ｉｌａ１＞Ｉｌａ２の関係にある。

以上より、消灯時間Ｔとランプの定格電力を判別する電流Ｉｌａ’は図９のように制御する必要がある。

次に図１の消灯時間検出回路７の回路動作について述べる。消灯時間検出回路７は、電源がオフされてから再び電源がオンされるまでの時間を検出する回路である。図１０に図１の消灯時間検出回路７の具体回路例を示す。この回路はマイコンＩＣ１の出力端子に抵抗Ｒ１が接続され、抵抗Ｒ１の他端に抵抗Ｒ２とサーミスタＲｔとマイコンＩＣ１の入力端子が接続されている。抵抗Ｒ２、サーミスタＲｔの他端はマイコンＩＣ１の出力端子の陰極側（グランド端子）に接続されている。Ｖｏｕｔは次式となる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ×（Ｒ２//Ｒｔ）／（Ｒ１＋Ｒ２//Ｒｔ）

マイコンＩＣ１は図１に示す点灯装置の電源がオンの間、５Ｖの直流電圧をマイコン出力端子から供給し続けるように制御されている。この間、サーミスタＲｔに電流が流れ続けているため、サーミスタＲｔの温度が高く、インピーダンスが小さいため、サーミスタＲｔ間に生じる電圧Ｖｏｕｔは小さい。点灯装置の電源がオフになると、マイコンＩＣ１からの直流電圧供給がなくなり、サーミスタＲｔの温度が下がる。そのためサーミスタＲｔの抵抗値が徐々に大きくなる。

点灯装置の電源が再びオンされると、マイコンＩＣ１から再び直流電圧５ＶがＶｉｎとして印加される。ＶｏｕｔはサーミスタＲｔの抵抗値により変化する。電圧ＶｏｕｔをマイコンＩＣ１の入力端子によって検知することで点灯装置の消灯時間Ｔを検知し、その消灯時間Ｔによってランプ定格電力を判別するときの電流値Ｉｌａ’を設定する。

図１１の場合は電源がオフされて再び電源がオンされるまでの時間Ｔが比較的短い場合である。この場合、サーミスタＲｔの温度が高い状態で再び電源がオンされるので、サーミスタＲｔの抵抗値が比較的小さく、そのためサーミスタＲｔの両端間に発生する電圧Ｖｏｕｔが小さい。この時、ランプ温度は比較的高いので、定格電力判定用電流を小さくする。

図１２は電源がオフされて再び電源がオンされるまでの時間Ｔが比較的長い場合である。この場合、サーミスタＲｔの温度が低い状態で再び電源がオンされるので、サーミスタＲｔの抵抗値が比較的大きく、そのためサーミスタＲｔの両端間に発生する電圧Ｖｏｕｔが大きい。この時、ランプの温度は比較的低いので、定格電力判別用電流を大きくする。

図１３にランプ消灯時間Ｔと電源投入時のＶｏｕｔの関係を、図１４に電源投入時のＶｏｕｔとランプ定格電力を判別する電流値Ｉｌａ’の関係を示す。

なお、サーミスタＲｔは発熱部品（ＦＥＴやダイオード等）の近くに配置すると、電源がオンのとき、オフのときの温度差が大きいので、より正確に消灯時間の検知ができる。

（実施の形態２）
本実施の形態の点灯装置の基本的な回路構成は図１と同様である。この点灯装置は図１５のようなランプ電圧−電流特性を持つ。図１５の実線はランプ初始動の場合であり、点線はランプ再始動の場合である。

この放電灯点灯装置は図１６に示すようなモードを持つ。図１６のランプ定格電力を判別する電力値選定モードでは、図１７に示すようにランプの消灯時間Ｔが長くなるほどランプ定格電力を判別する電力値Ｗｌａ’を大きくなるように制御することを特徴とする。但し、最大電力値Ｗｌａ’［ＭＡＸ］、最小電力値Ｗｌａ’［ＭＩＮ］を設けている。最大電力値は複数種類の高圧放電灯の最も小さい定格電力のランプ仕様書で定められている定格電力である。また、最小電力値は、ランプが立ち消えしたり、スパッタリングを発生させない電力値Ｗｌａ’である。その範囲内でランプ定格電力を判別する電力値Ｗｌａ’を可変するものとする。

ランプ定格電力を判別する電力値選定モードとは、ランプ消灯時間Ｔを検知することでランプの状態（温度など）を検知し、そのランプの状態においてランプ定格電力を判別するのに最適な電力値Ｗｌａ’を選定するモードである。

まず、ランプを始動させる前に図１の消灯時間検出回路７によって、電源がＯＦＦになってからの経過時間を消灯時間Ｔとして検知する。この消灯時間Ｔによってランプ定格電力判別用電力値Ｗｌａ’を選定する。消灯時間が短い場合、ランプ定格電力判別用電力値を小さくし、消灯時間が長い場合はランプ定格電力判別用電力値を大きくする。以下は、Ｐｈｉｌｉｐｓ社製ＣＤＭ３５（定格電力３９Ｗ）とＣＤＭ７０（定格電力７０Ｗ）について述べる。

図１８はランプ温度が比較的低い場合（初始動時）のＣＤＭ３５、ＣＤＭ７０のランプ電圧Ｖｌａとランプ電力Ｗｌａの変化を示している。この時はＣＤＭ３５とＣＤＭ７０の電圧立ち上がりに差異があるので、ランプ電圧Ｖｌａを検知することでランプ定格電力を判別することができる。

ランプ温度が比較的高い場合（再始動時）には、図１９のようにＣＤＭ３５とＣＤＭ７０のランプ電圧立ち上がり特性の差異が小さくなる。そこで、ランプ定格電力の判別をより確実に行うため、ランプ定格電力を判別する電力値Ｗｌａ’を小さくし、図２０に示すように、ランプ電圧立ち上がり特性の差異を顕著にし、ランプ定格電力を判別する。図１８のＷｌａ１と図２０のＷｌａ２は、Ｗｌａ１＞Ｗｌａ２の関係にある。

消灯してからの経過時間が十分長い場合（初始動時）には、図２０にあるＷｌａ２のように低い電力をランプ定格電力判別に適用すると、ランプの立ち消えやスパッタリングが発生し、ランプの黒化を招いたり、ランプ寿命に悪影響を与えてしまう。そのため、ランプ温度が比較的低い状態で始動させる場合、ランプ定格電力の判別に適用する電力をある程度大きくする必要がある。

以上より、消灯時間Ｔとランプ定格電力を判別する電力Ｗｌａ’は図２１のように制御する必要がある。

次に図１の消灯時間検出回路７の回路動作について述べる。消灯時間検出回路７は、電源がオフされてから再び電源がオンされるまでの時間を検出する回路である。図２２に本実施の形態で用いる消灯時間検出回路７の具体回路例を示す。この回路はマイコンＩＣ１の出力端子の陽極側にダイオードＤ１のアノードが接続され、ダイオードＤ１のカソードに抵抗Ｒ１が接続されている。抵抗Ｒ１の他端にコンデンサＣ１と抵抗Ｒ２とマイコンＩＣ１の入力端子が接続され、コンデンサＣ１と抵抗Ｒ２の他端はマイコンＩＣ１の出力端子の陰極側（グランド端子）に接続されている。

マイコンＩＣ１は図１に示す点灯装置の電源がオンして数秒経ってから５Ｖの直流電圧を供給し続けるよう制御されている。抵抗Ｒ１が抵抗Ｒ２に対して十分小さいとコンデンサＣ１の両端電圧はほぼ５Ｖとなる。点灯装置の電源がオフになると、マイコンＩＣ１の出力端子からの直流電圧供給が無くなり、コンデンサＣ１は抵抗Ｒ２を通じて放電される。点灯装置の電源が再びオンされる時、コンデンサＣ１の両端電圧ＶｏｕｔをマイコンＩＣ１の入力端子によって検知することで点灯装置の消灯時間Ｔを検知し、その消灯時間によってランプ定格電力を判別する電力値Ｗｌａ’を設定する。

図２３は電源がオフされて再び電源がオンされるまでの時間Ｔが比較的短い場合である。この場合、図２２のコンデンサＣ１の両端電圧が高い状態で再び電源がオンされるので、図２２に示すＶｏｕｔが大きい。この時、ランプの温度は比較的高いので、定格電力判定時の特定の電力を小さくする。

図２４は電源がオフされて再び電源がオンされるまでの時間Ｔが比較的長い場合である。この場合、図２２のコンデンサＣ１の両端電圧が低い状態で再び電源がオンされるので、図２２に示すＶｏｕｔが小さい。この時、ランプの温度は比較的低いので、定格電力判定時の特定の電力を大きくする。

図２５にランプの消灯時間Ｔと図２２〜図２４に示すＶｏｕｔの関係を、図２６にＶｏｕｔとランプ定格電力を判別するときの電力値Ｗｌａ’の関係を示す。

この消灯時間検出回路７を用いることで、比較的簡単な回路で実現でき、ランプ定格電力を確実に判別することができる。

（実施の形態３）
本実施の形態の点灯装置の基本的な回路構成は図１と同様である。この点灯装置は、ランプ電圧とほぼ等しい降圧チョッパ回路２の出力電圧であるコンデンサＣ２の両端電圧を抵抗Ｒ４、Ｒ５で分圧し、検出することにより、図１５で示したようなバラスト特性（ランプ電圧−電流特性）を実現している。図１５に示すようなバラスト特性によりランプを始動させ、ランプ始動後、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖになる時間を放電灯判別回路６により検出する。このときの時間の検出は、例えば、マイコンのＡ／Ｄ変換（ランプ電圧検出）の回数をカウントすることにより実現できる。マイコンの内蔵タイマーを用いることでも実現可能である。

図１５のバラスト特性を有する点灯装置でランプを始動したときのランプ電圧３０Ｖから４０Ｖに経過する時間を図２７に示す。図中、斜線無しのグラフは、初始動時の経過時間、斜線有りのグラフは再始動時の経過時間を示す。対象としたランプは、セラメタプレミアＳの３５Ｗ、７０Ｗ（松下電器産業製）の色温度３０００Ｋ、３５００Ｋ、４２００Ｋのランプ各５本のデータである。図２７よりランプ電圧３０Ｖから４０Ｖに経過する時間を例えば約３．０秒をしきい値として判定すれば、３５Ｗと７０Ｗを判別することが可能となる。

本実施の形態では、ランプ判別期間として、ランプ電圧が例えば３０Ｖから４０Ｖに変化する期間でのバラスト特性を図１５に示すような定電力特性となるように設定している。なお、高圧放電灯の種別を判別する期間におけるランプ電力値は、複数種類の高圧放電灯の定格電力のうち最も小さい電力以下となるように設定している。

本バラスト特性にて、ランプを始動した場合のランプ電圧の立ち上がり特性は図２８に示すようになる。図２８から分かるように、ランプ電圧が安定するまでのランプ電圧の立ち上がり特性は、１次関数的となる。したがって、本発明の高圧放電灯点灯装置により複数種のランプを判別すれば、より確実に判別を行うことが可能となる。

（実施の形態４）
本実施の形態では前記略一定のランプ電力特性による第１のランプ電圧Ｖｌａ１から第２のランプ電圧Ｖｌａ２（＞Ｖｌａ１）に変化する時間による判別、および高圧放電灯が始動した後、ある所定時間後のランプ電圧によって高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする。点灯装置の構成は図１と同じで良い。

図２９は、上記実施の形態３の高圧放電灯点灯装置で点灯させたときの、セラメタプレミアＳ（松下電器産業製）の３５Ｗ、７０Ｗランプ各３本のランプ電圧立ち上がり特性である。図２９より、例えば、点灯後２０秒後のランプ電圧が４０Ｖ未満のものは、確実に７０Ｗランプであると判別可能であることがわかる。したがって、上記の実施の形態の高圧放電灯点灯装置に本実施の形態４の判別手法を追加することにより、より確実にランプ種別を判別することが可能となる。そのときの動作フローを図３０、図３１に示す。図３０では全体のフロー、図３１では判別処理の詳細なフローを示す。

電源が投入されると、図３０のステップ＃１で消灯時間検出回路７から消灯時間の情報を取得する。具体的には、図１０あるいは図２２の出力電圧ＶｏｕｔをマイコンＩＣ１のＡ／Ｄ変換機能により読み込む。この電圧Ｖｏｕｔの検出値は、後述のステップ＃２２でランプ判別時に供給する一定電力値Ｗｌａ’を設定する際に利用される。具体的には、電圧Ｖｏｕｔの検出値に応じてマイコンＩＣ１内部のメモリテーブルを参照することにより、ランプ判別時に投入する一定電力値Ｗｌａ’を図２６のように設定する。消灯時間の情報を取得すると、マイコンＩＣ１の制御下で制御回路５により降圧チョッパ回路２の出力電圧（コンデンサＣ２の電圧）を上昇させ、ランプ始動処理に入る。

ランプ始動処理が開始されると、イグナイタ回路４により高圧始動電圧が印加され、ステップ＃２でランプが始動したかを判定する。ランプが始動したか否かは、ランプ電圧とほぼ等しい降圧チョッパ回路２の出力電圧であるコンデンサＣ２の両端電圧を抵抗Ｒ４、Ｒ５で分圧し、検出することによりマイコンＩＣ１にて判定できる。

ステップ＃３で判別処理が開始されると、後述の図３１の判別Ａ，Ｂが確定するのを待ち（＃４）、確定すると判別処理を終了し（＃５）、判別Ａ，Ｂの結果に応じて、出力電力を切り替える（＃６，＃７）。図３０のステップ＃８〜＃１０は、判別処理の終了後に、判別結果に応じた定格点灯制御を行う動作である。

図３１は判別処理の詳細なフローであり、図３０のステップ＃３〜＃５に対応している。

ステップ＃１１で判別処理が開始されると、ステップ＃１２で一定ランプ電流となるように制御し、ステップ＃１３で時間ｔ１の計測を開始する。具体的には、マイコンＩＣ１内部の変数ｔ１を０にリセットし、一定時間毎のタイマー割り込みを許可して、タイマー割り込みの度に変数ｔ１をインクリメントすれば良い。

ステップ＃１４，＃１５ではランプ電圧がＶｌａ≧３０Ｖとなるか、時間ｔ１の計測値が２０秒以上となるまで待機する。

仮に、Ｖｌａ≧３０Ｖとなる前にｔ１≧２０ｓとなった場合、ステップ＃１６で時間ｔ１の計測を終了する。具体的には、マイコンＩＣ１内部の変数ｔ１を０にリセットし、そのタイマー割り込みを禁止とする。これは後述のステップ＃２３でｔ１≧２０ｓと再度判定されるのを防ぐためである。

ステップ＃１７ではランプ電圧を検出し、その検出値をＶｌａ３とする。ステップ＃１８ではＶｌａ３＜４０Ｖか否かを判定する。始動後２０秒が経過した後もランプ電圧が４０Ｖ未満であれば、図２９から７０Ｗランプであると判定できるので、ステップ＃１９に移行し、第１の判別結果（判別Ａ）は７０Ｗランプと確定させる。それ以外の場合にはステップ＃２０に移行し、第１の判別結果（判別Ａ）は不明としておく。

ステップ＃１５〜＃２０と全く同様の判定処理はステップ＃２３〜＃２８にも設けているが、後者の判定処理はステップ＃１４，＃１５のループでｔ１≧２０ｓとなる前にＶｌａ≧３０Ｖとなった場合にのみ実行される。一度でもステップ＃１６を通れば、その時点でｔ１＝０となり、変数ｔ１のカウントは停止するので、ステップ＃１９または＃２０からステップ＃１４に戻ると、次にステップ＃１５を通ってもｔ１＝０であるから、ステップ＃１６には移行せず、ステップ＃１４，＃１５のループでＶｌａ≧３０Ｖとなるのを待つことになり、一度確定された判別Ａの結果が変更されることは無い。

ステップ＃１４でＶｌａ≧３０Ｖになると、ステップ＃２１へ移行し、時間ｔ２の計測を開始する。具体的には、マイコンＩＣ１内部の変数ｔ２を０にリセットし、一定時間毎のタイマー割り込みを許可して、タイマー割り込みの度に変数ｔ２をインクリメントすれば良い。

ステップ＃２２では（ステップ＃１で取得された消灯時間に応じた）一定ランプ電力Ｗｌａ’の制御を設定し、ステップ＃２３でｔ１≧２０ｓとなるか、ステップ＃２９でランプ電圧の検出値がＶｌａ２≧４０Ｖとなるのを待つ。ステップ＃２３でｔ１≧２０ｓとなった場合、ステップ＃２４〜＃２８の動作（ステップ＃１５〜＃２０で説明したのと同じ動作）を１回だけ実行し、その後は、ｔ１＝０となることで、ステップ＃２２→＃２３→＃２９のループを繰り返す。

ステップ＃２９でＶｌａ２≧４０Ｖとなれば、ステップ＃３０へ移行し、時間ｔ２の計測を終了する。具体的には、変数ｔ２の値は保持したまま、タイマー割り込みを禁止とすれば良い。この変数ｔ２はステップ＃１４でＶｌａ≧３０Ｖとなった直後にステップ＃２１でｔ２＝０からカウントを開始しており、ステップ＃２９でＶｌａ２≧４０Ｖとなった直後にステップ＃３０でカウントを停止しているから、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに変化する時間に対応している。

ステップ＃３１では、この時間ｔ２が３秒未満か否かを判定する。ｔ２＜３ｓであれば、図２７から３５Ｗのランプであると判定できるから、ステップ＃３２で第２の判別結果（判別Ｂ）は３５Ｗランプと確定する。ｔ２≧３ｓであれば、図２７から７０Ｗのランプであると判定できるから、ステップ＃３３で第２の判別結果（判別Ｂ）は７０Ｗランプと確定する。ステップ＃３４で判別結果が確定し、図３０のステップ＃５の判別処理終了となる。

図３０のステップ＃６では、第１の判別結果（判別Ａ）を優先的に参照し、判別Ａが７０Ｗであれば、ステップ＃８の７０Ｗ定格点灯制御に移行する。判別Ａが７０Ｗでなければ、ステップ＃７で第２の判別結果（判別Ｂ）を参照し、判別Ｂが７０Ｗであれば、ステップ＃９の７０Ｗ定格点灯制御に、判別Ｂが３５Ｗであれば、ステップ＃１０の３５Ｗ定格点灯制御に移行する。

以上のように、本実施の形態では、第１の判別手法として、始動から２０秒後のランプ電圧を計測し、始動から２０秒後のランプ電圧が４０Ｖ未満の場合、７０Ｗと判別する。

また、第２の判別手法として、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに到達するまでの時間を計測し、３０Ｖから４０Ｖへの所要時間が３秒未満の場合、３５Ｗと判別する。また、３０Ｖから４０Ｖへの所要時間が３秒超の場合、７０Ｗと判別する。

本実施の形態では第１の判別結果（判別Ａ）を優先的に参照しているが、第２の判別結果（判別Ｂ）を優先的に参照しても良い。

また、２つの測定値を組み合わせて判別しているが、どちらか１つだけでもよい。例えば、再始動から所定時間後のランプ電圧のみで判別する、ということも可能であり、その場合、図３１のステップ＃２１〜＃３３、＃１４を省略し、ステップ＃２０では３５Ｗランプと判別すれば良い。

あるいは、ランプ電圧が３０Ｖから４０Ｖに上昇するのに要する時間のみで判別する、ということも可能であり、その場合、図３１のステップ＃１５〜＃２０、＃２３〜＃２８、＃１３を省略すれば良い。

（実施の形態５）
図３２は本発明の放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）はスポットライトに適用した例、（ｃ）はダウンライトに適用した例であり、図中、１１は点灯装置の回路を格納した電子バラスト、１２は高圧放電灯を装着した灯体、１３は配線である。いずれの照明器具も３５Ｗ、７０Ｗのような複数の種類の高圧放電灯を適宜選択して装着することができる。これらの照明器具を複数組み合わせて照明システムを構築しても良く、必要な照度、発光色、デザイン等に応じて、種類の異なる複数の高圧放電灯が混在して用いられても構わない。

また、高圧放電灯とバラストが単純に接続されるのみで光出力を得る高圧放電灯点灯装置や、定格の異なる複数の照明器具を組み合わせて用いる照明システム、ランプとバラストあるいは反射板等を適宜必要な数だけ組み合わせて成る照明システム、という形態を取ることも可能である。あるいは、光を伝導する手段などを用いて、ランプと光出力部がそれぞれ離れた位置に設置されるものや、他の光源などが組み合わせて設置されるような照明システムに用いてもよい。

本発明の実施の形態１の回路図である。 図１の回路の制御動作を示す波形図である。 本発明の実施の形態１の判別時のバラスト特性を示す説明図である。 本発明の実施の形態１の動作モードを示す説明図である。 図３の始動時の電流値と消灯時間の関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態１の初始動時の動作説明図である。 図６と同じ電流で再始動した場合の動作説明図である。 本発明の実施の形態１の再始動時の動作説明図である。 図６と図８の始動時の電流値と消灯時間の関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に用いる消灯時間検出回路の回路図である。 図１０の回路の消灯時間が短い場合の動作波形図である。 図１０の回路の消灯時間が長い場合の動作波形図である。 図１０の回路の出力電圧と消灯時間の関係を示す特性図である。 図１０の回路の出力電圧と始動時の電流値の関係を示す特性図である。 本発明の実施の形態２の判別時のバラスト特性を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の動作モードを示す説明図である。 図１５の始動時の電力値と消灯時間の関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態２の初始動時の動作説明図である。 図１８と同じ電力で再始動した場合の動作説明図である。 本発明の実施の形態２の再始動時の動作説明図である。 図１８と図２０の始動時の電力値と消灯時間の関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態２に用いる消灯時間検出回路の回路図である。 図２２の回路の消灯時間が短い場合の動作波形図である。 図２２の回路の消灯時間が長い場合の動作波形図である。 図２２の回路の出力電圧と消灯時間の関係を示す特性図である。 図２２の回路の出力電圧と始動時の電力値の関係を示す特性図である。 本発明の実施の形態３の点灯装置の負荷対象となるランプの特性を計測した結果を示す図である。 図１５のバラスト特性で、ランプを始動したときのランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。 図２７のランプを始動したときのランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。 本発明の実施の形態４の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態４のランプ判別処理のフローチャートである。 本発明の照明器具の外観を示す斜視図である。 定格電力の異なるＨＩＤランプの初始動時のランプ電圧の立ち上がり特性の違いを示す特性図である。 定格電力の異なるＨＩＤランプの再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性の違いを示す特性図である。

符号の説明

ＤＬ 高圧放電灯（ＨＩＤランプ）
２ 降圧チョッパ回路
５ 制御回路
６ 放電灯判別回路
７ 消灯時間検出回路
ＩＣ１ マイコン

Claims (7)

1. 直流電源からの電力を変換して放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路と、放電灯が消灯してから再び点灯するまでの消灯時間を検出する手段とを備え、複数種の放電灯を負荷対象として、そのうちのいずれか１つを接続して点灯する放電灯点灯装置であって、接続された放電灯の種類は、放電灯のある特定期間に特定の電力を供給し、その電気特性の変化率を検出して判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で接続された放電灯を点灯する放電灯点灯装置において、放電灯が消灯してから再び点灯するまでの消灯時間によって、前記判別時の特定の電力を可変とすることを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記消灯時間が放電灯が冷却されてほぼ安定状態になるのに十分な基準時間以上である場合に、その判別時に印加する特定の電力を基準電力として、前記消灯時間が前記基準時間よりも短ければ、前記判別時の特定の電力を前記基準電力よりも小さ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. 前記放電灯の種類を判別する期間は、ランプ電圧が安定するまでであり、かつ、略一定のランプ電力で放電灯を点灯し、判別期間内におけるランプ電圧が第１のランプ電圧から第１のランプ電圧よりも大きい第２のランプ電圧に変化する時間によって放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記放電灯の種類を判別する期間における略一定のランプ電力値は、複数種類の放電灯定格電力のうち最も小さい電力以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
5. 前記第１のランプ電圧から第２のランプ電圧に変化する時間と、放電灯が始動した後、所定の時間が経過した後のランプ電圧によって放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項３または４に記載の放電灯点灯装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を備えた照明器具。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の放電灯点灯装置または照明器具を含む照明システム。

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