JP5870315B2 - 高圧放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Description

本発明は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの高輝度高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及び照明器具に関する。

図１１は、従来の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。（ｂ）は要部回路図である。直流電源は、商用交流電源ＡＣを全波整流器ＤＢにて全波整流し、平滑コンデンサＣ１で平滑して得られる。この回路は、スイッチング素子としてトランジスタＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４及びダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４を備えている。また、トランジスタＱ１、Ｑ２は高周波でスイッチングするために電源の＋側に、トランジスタＱ３、Ｑ４は低周波でスイッチングするために電源の−側に設けられている。更に、高圧放電灯ＬａとコンデンサＣ２とが並列接続している。従来の高圧放電灯点灯装置は、所謂フルブリッジ構成と成っており、イグナイタ回路であるパルス発生回路部３と制御部４を備えている。

トランジスタＱ１がオンすると、直流電源、電源端子Ｅ１、トランジスタＱ１、インダクタＬ１、高圧放電灯ＬａとインダクタＬ２の直列回路に対してコンデンサＣ２を並列接続してある回路、トランジスタＱ３、電流検出素子Ｒ１、電源端子Ｅ２、直流電源の閉回路が形成され、トランジスタＱ１がオフすると、インダクタＬ１、高圧放電灯ＬａとインダクタＬ２の直列回路に対してコンデンサＣ２を並列接続してある回路、トランジスタＱ３、ダイオードＤ４、インダクタＬ１の閉回路が構成される。また、トランジスタＱ２がオンすると、直流電源、電源端子Ｅ１、トランジスタＱ２、高圧放電灯ＬａとインダクタＬ２の直列回路に対してコンデンサＣ２を並列接続してある回路、インダクタＬ１、トランジスタＱ４、電流検出素子Ｒ１、電源端子Ｅ２、直流電源の閉回路が形成され、トランジスタＱ２がオフすると、インダクタＬ１、トランジスタＱ４、ダイオードＤ３、高圧放電灯ＬａとインダクタＬ２の直列回路に対してコンデンサＣ２を並列接続してある回路、インダクタＬ１の閉回路が構成される。

コンデンサＣ２、インダクタＬ２、高圧放電灯Ｌａの閉回路が構成されて、コンデンサＣ２の電荷の放出が振動電流となり、高圧放電灯Ｌａに流れる電流は連続性を保ちながらこの間の極性を反転し、その後、トランジスタＱ２がオンして電流には休止を生じることなく反転を完了する。また、高圧放電灯Ｌａの両端電圧も電流とほぼ同様な波形となり、再点弧電圧は極小となる。このような動作により高圧放電灯Ｌａを励起状態に維持できる。高圧放電灯Ｌａが点灯する前の無負荷時においては、コンデンサＣ２がコンデンサＣ１の電圧に等しくなるまで、急速に充電されて、極性が反転するまでその電圧のピークを維持するために電圧は矩形波状になっている。そしてその電圧にパルス発生回路部３によって発生する高圧パルスが重畳される。そしてこの高圧パルスにより高圧放電灯Ｌａが始動する。

制御部４には、始動補償回路４Ｓが付設してある（図１１（ｂ）参照）。この始動補償回路４Ｓにより、パルス信号が発生し、トランジスタＱ１をオンオフし、トランジスタＱ３をオン状態にして、低周波数でスイッチングするトランジスタＱ３、Ｑ４のスイッチング周期を定常状態よりも長く設定することができる。即ち、高圧放電灯Ｌａがグロー放電からアーク放電へ十分に移行するに必要な時間が得られる。始動補償回路４Ｓを設けることにより、始動時の始動させるためのエネルギーを増大させることなく、高圧放電灯Ｌａのグロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行い、確実に始動できる放電灯点灯装置を提供することが開示されている。

図１２は、従来の他の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。高圧放電灯点灯装置は、直流電源Ｅ１の出力を電源とし、チョッパ回路部１、極性反転回路部２、パルス発生回路部３、制御部４で構成されている。Ｉは入力端子であり、通常、商用交流電圧を整流平滑した直流電圧が供給される。チョッパ回路部１は、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１により構成され、入力端子Ｉの正極にスイッチング素子Ｑ１の一端が接続され、入力端子Ｉの負極にダイオードＤ１のアノードが接続され、スイッチング素子Ｑ１の他端とダイオードＤ１のカソードはインダクタＬ１の一端に接続され、入力端子Ｉからの入力電圧を降圧した電圧がインダクタＬ１の他端に出力されるようになっている。チョッパ回路部１の出力端には、コンデンサＣ１が並列接続されており、このコンデンサＣ１はチョッパ回路部１の出力を平滑する。

極性反転回路部２は、コンデンサＣ１の直流電圧を低周波の矩形波電圧に変換して、高圧放電灯Ｌａに供給するものである。制御部４は、回路制御部４Ａを備えており、その出力端子ＯＵＴ２〜ＯＵＴ５からの制御信号により、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５をオン、オフ制御して、高圧放電灯Ｌａを交流動作させる。スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオフである第１の状態と、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオフ、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオンである第２の状態とが交互に切り替わるように制御される。

スイッチング素子Ｑ１は、制御部４の出力端子ＯＵＴ１からの制御信号によりオン、オフ制御される。スイッチング素子Ｑ１のオン時には、入力端子Ｉからスイッチング素子Ｑ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、入力端子Ｉの経路で電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１のオフ時には、インダクタＬ１の蓄積エネルギーにより、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１の経路で回生電流が流れる。スイッチング素子Ｑ１のオン、オフ動作を高周波で繰り返すことにより、コンデンサＣ１には入力端子Ｉからの入力電圧を降圧した直流電圧が得られる。この平滑された出力が極性反転回路部２により低周波の矩形波電圧に変換されて、チョークコイルＬ２、パルス発生回路部３を介して高圧放電灯Ｌａに供給される。そして、高圧放電灯Ｌａの管電圧に応じた電圧と管電流に応じた電圧が制御部４の出力演算制御部３１に入力され、チョッパ回路部１の出力電力が一定になるように出力端子ＯＵＴ１からスイッチング素子Ｑ１にオン、オフの制御信号を送る。

パルス発生回路部３は、高圧放電灯Ｌａを始動させるための高圧パルスを発生させる。高圧放電灯Ｌａの始動時には、コンデンサＣ１の無負荷電圧を高く設定しておいて、パルス発生回路部３により始動用の高圧パルス電圧を発生させ、高圧放電灯Ｌａの絶縁を破壊して、ランプ電流が流れ始めると、そのときのランプ電圧に応じて適切なランプ電力が供給されるように、チョッパ回路部１を制御する。制御部４には、記憶部４Ｔが付加されている。この記憶部４Ｔには、初始動時ならびに異なる再始動時間毎に、高圧放電灯Ｌａを始動して電流が流れ始めてから、波形に変化が現れるまでの時間を記憶させてある。即ち、高圧放電灯Ｌａが始動を開始してから点灯するまでの始動期間において、ランプ電圧に過渡電圧が現れるまでの時間を記憶している。制御部４は、高圧放電灯Ｌａの始動期間において、記憶部４Ｔに記憶されている時間が経過するよりも前に、高圧放電灯Ｌａに印加される電圧の極性を強制的に反転させる。

従来の高圧放電灯点灯装置によって、大きな部品や高価な部品を使用することなく、始動時の高圧放電灯Ｌａの状態の急激な変化による電極へのストレスを軽減し、高圧放電灯Ｌａの寿命を長くすることができると開示されている。

特開昭６２−２６７９２号公報 特開２００５−５１８４号公報

しかしながら、高圧放電灯Ｌａの直前までの点灯有無の状態や高圧放電灯の種類、点灯方向などのさまざまな要因を考慮すると、非常に長い時間を予熱フェーズとして事前に設定しておく必要があり、高圧放電灯Ｌａの電極劣化を招く恐れがあると共に、安定点灯までに非常に多くの時間がかかってしまい、結果として始動遅れの原因となり性能悪化してしまうことにもなる。また極性反転時の立消え自体を解消するために、特許文献１では、始動時の周波数を定常点灯時の周波数より長く設定する始動補償回路（直流始動方式）４Ｓを有したりしているが、高圧放電灯Ｌａの片側の電極に対して過渡的なストレスがかかってしまい、結果として短寿命の原因となってしまう。また、特許文献２では、立消えが起きるであろう事前情報を予め設定し、この立消えが発生する前に極性反転をしているが、事前情報として高圧放電灯Ｌａの直前までの点灯有無の状態や高圧放電灯Ｌａの種類、点灯方向などのさまざまな要因を考慮すると膨大な情報量が必要となり、かつ非常に複雑な極性反転動作となってしまう為、非常に高価な高圧放電灯点灯装置となってしまうという問題があった。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、予熱フェーズ時間を最適化して点灯始動性能の向上を図ると共に、高圧放電灯の劣化を低減させることができる高圧放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。

本発明の高圧放電灯点灯装置は、直流電源の出力に基づき、高圧放電灯に所定の電力を供給するチョッパ回路部と、前記チョッパ回路部の出力を矩形波交流に変換し、前記高圧放電灯に印加する極性反転回路部と、前記高圧放電灯を始動させるために必要な始動用高電圧を発生させるパルス発生回路部と、高圧放電灯電圧を検出し、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始したことを判別する制御部と、を備える高圧放電灯点灯装置であって、前記制御部は、高圧放電灯点灯装置の動作フェーズを制御し、前記動作フェーズは、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始するまでの絶縁破壊フェーズと、前記高圧放電灯が放電を開始し、不安定点灯から安定点灯するまでの予熱フェーズと、前記高圧放電灯に所定の電流および電力を供給する点灯フェーズと、を備え、前記予熱フェーズ内で前記高圧放電灯電圧を監視し、前記予熱フェーズ内で検出した前記高圧放電灯電圧が所望の閾値以上の場合に、当該高圧放電灯電圧に応じて前記予熱フェーズの時間を変動させる。

また、前記高圧放電灯電圧に応じた前記予熱フェーズ時間中に前記高圧放電灯電圧よりも高い高圧放電灯電圧を検出した場合のみ、再度前記高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズの時間で動作してもよい。

前記予熱フェーズ内での前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングは、前記矩形波交流の出力が極性反転した後であってもよい。

前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングは、極性反転周期の半周期４分の１以内であってもよい。

本発明の照明器具は、上述の高圧放電灯点灯装置を備える。

本発明によれば、高圧放電灯が絶縁破壊し、放電を開始してから移行する予熱フェーズの時間を、高圧放電灯の電圧を検出して、その検出された高圧放電灯電圧に応じて可変する制御を行うことで、予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ると共に、高圧放電灯の劣化を低減させることができる。また、高圧放電灯電圧取得タイミングは、不安定点灯時に高圧放電灯電圧が上昇しやすい極性反転後の半周期４分の１以内にすることで低コスト化、小型化が図れ、始動性能を損なわずに実現することができる。

本発明の高圧放電灯点灯装置の実施例１の回路図である。 本発明の実施例１の動作説明のための波形図である。 本発明の実施例１の動作説明のための波形図である。 本発明の実施例２の動作説明のための波形図である。 本発明の実施例３の動作説明のための波形図である。 本発明の実施例４の動作説明のためのグラフである。 本発明の実施例５の回路図である。 本発明の実施例６の回路図である。 本発明の実施例７の回路図である。 本発明の高圧放電灯点灯装置を利用した照明器具の一例を示す説明図である。 従来の高圧放電灯点灯装置を示し、（ａ）は全体の回路図であり、（ｂ）は始動補助回路を示す要部回路図である。 従来の他の高圧放電灯点灯装置の回路図である。

以下、本発明に係る高圧放電灯点灯装置の好適な実施形態を、図１〜図９に基づいて詳述する。

＜実施例１＞
本発明の高圧放電灯点灯装置の実施例１を図１の回路図に基づいて説明する。

直流電源Ｅ１は、例えば商用交流電源を図示しない昇圧チョッパ回路により整流、平滑した直流電圧であり、出力電圧（数百Ｖ）としている。高圧放電灯点灯装置は、直流電源Ｅ１の出力を電源とし、降圧チョッパ回路部１、極性反転回路部２、パルス発生回路部３、制御部４で構成されている。降圧チョッパ回路部１は、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する抵抗Ｒ１から構成されている。極性反転回路部２は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のフルブリッジ回路から構成され、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオフの組合せと、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオフの状態の組合せを交互に動作させて、負荷であるメタルハライドランプや高圧水銀灯のような高圧放電灯Ｌａに矩形波を印加する。

パルス発生回路部３は、高圧放電灯Ｌａと、直列に２次巻線Ｎ２を接続された高圧パルストランスＴ１と、その１次巻線Ｎ１にパルス電流を流すためのコンデンサＣ５と、その充電抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ５を放電させるためのスイッチング素子Ｑ６と、を備えており、制御部４によってスイッチング素子Ｑ６を制御し、スイッチング素子Ｑ６がオンすると、コンデンサＣ５の電荷がスイッチング素子Ｑ６を介して急峻に放電され、その急峻な放電電流が、高圧トランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れるため高圧パルスが発生し、その高圧パルスを高圧トランスＴ１によって昇圧した高圧パルスが２次巻線Ｎ２に発生し、高圧放電灯Ｌａを絶縁破壊させる。高圧トランスＴ１で発生した高電圧パルスが、極性反転回路部２に回り込まないようにするコンデンサＣ６を有する。例えば、スイッチング素子Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を使用する。

制御部４において、Ｖｌａ検出回路部４ａは、高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯電圧相当であるコンデンサＣ１電圧を検出することによって、高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯電圧を検出し、Ｖｌａ検出回路部４ａは、例えば、ＡＤコンバータを使用する。点灯判別回路部４ｂは、Ｖｌａ検出回路部４ａで検出された高圧放電灯電圧値と予め設定された判別値とを比較し、高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊したことを判別する。点灯判別回路部４ｂは、例えば、コンパレータやマイクロコンピュータ内にあるＡＤコンバータを使用して比較する。動作切替回路部４ｃは、高圧放電灯点灯装置の動作フェーズを高圧放電灯Ｌａが電源投入後から絶縁破壊し放電開始するまでを、絶縁破壊フェーズ、高圧放電灯Ｌａが放電を開始し不安定点灯から安定点灯するまでを予熱フェーズ、高圧放電灯に所定の電流、電力を供給する点灯フェーズに移行する切替を制御し、例えば、マイクロコンピュータを使用して制御する。

演算回路部４ｄは、各動作フェーズに応じてＶｌａ検出回路部４ａで検出した高圧放電灯電圧から、高圧放電灯Ｌａの所定の電力、電流が供給されるようにスイッチング素子Ｑ１を制御する閾値を算出する。演算回路部４ｄは、例えばマイクロコンピュータを使用する。Ｑ１制御回路部４ｅは、演算回路部４ｄで算出された閾値とスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する抵抗Ｒ１の電圧を、例えば、コンパレータなどを使用して比較し、スイッチング素子Ｑ１をオン、オフを制御する。Ｑ６制御回路部４ｆは、動作切替回路部４ｃで決定された動作フェーズに従って、スイッチング素子Ｑ６のオン、オフを制御し、高圧パルスの発生タイミングを制御する。Ｑ２、３、４、５制御回路部４ｇは、高圧放電灯Ｌａの出力を所定の矩形波周波数にするために、スイッチング素子Ｑ２、３、４、５を制御する。

次に、高圧放電灯点灯装置での電源投入から高圧放電灯Ｌａが安定点灯するまでの動作フェーズを、図２および図３の波形図を用いて説明する。尚、波形図に於いて、ランプ両端電圧、ランプ電流を用いているが、高圧放電灯の両端電圧と電流と同じである。後述する波形図に於いても同様である。また、波形図の横軸は時間であり、縦軸は、各項目毎（例えば、ランプ両端電圧、ランプ電流、等）にそれぞれの変化量を示してある。後述する波形図も同様である。

電源投入時、動作フェーズは、絶縁破壊フェーズから動作開始する。高圧放電灯Ｌａは絶縁破壊されていないため、降圧チョッパ回路部１は、無負荷の状態で動作する。そのため、コンデンサＣ１の電圧は、略直流電源Ｅ１まで上昇する。その状態でスイッチング素子Ｑ２、３、４、５がスイッチング動作するため高圧放電灯Ｌａには、コンデンサＣ１にたためられた開放電圧を電源とした矩形波電圧が印加される。矩形波周波数は、固定の数Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度で駆動される（一般的には１７０Ｈｚ程度）。また、一般に高圧放電灯Ｌａの絶縁破壊電圧は３ｋ〜５ｋＶである。従って、高圧放電灯点灯装置の一般的な直流電源Ｅ１の電圧２００Ｖ〜５００Ｖ程度では高圧放電灯を絶縁破壊させることは難しいため、スイッチング素子Ｑ６を数Ｈｚ〜数ｋＨｚでパルス駆動させ、高圧トランスＴ１で高圧放電灯Ｌａに高圧パルスを数Ｈｚ〜数ｋＨｚで印加する（図２および図３のランプ両端電圧）。

高圧放電灯Ｌａは、高圧パルスが印加されると絶縁破壊し、電流が流れる。そのとき、コンデンサＣ１の電圧が下がり、コンデンサＣ１の電圧は、高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯電圧相当になる（点灯初期約１０〜３０Ｖ程度）。Ｖｌａ検出回路部４ａで高圧放電灯電圧と点灯判別回路部４ｂの点灯判断閾値を比較し、閾値より高圧放電灯電圧が下がったことを検知すると、動作フェーズを絶縁破壊フェーズから予熱フェーズに移行する。予熱フェーズは、高圧放電灯Ｌａが不安定点灯から安定点灯（グロー放電からアーク放電）に移行できるようにするフェーズであり、所定の予熱電流が高圧放電灯Ｌａに流れるように降圧チョッパ回路部１を制御する。そこで予熱フェーズに移行した後に、Ｖｌａ検出回路部４ａで検出された高圧放電灯電圧が動作切替回路部４ｃ内の高圧放電灯電圧に応じて設定された時間が予熱フェーズ時間となり、図２において、高圧放電灯電圧Ｖｌａ１を検出した場合には、予熱フェーズ時間はＴ１になり、図３において、高圧放電灯電圧Ｖｌａ２（＜Ｖｌａ１）を検出した場合には、予熱フェーズ時間は、Ｔ２（＜Ｔ１）になる。

高圧放電灯電圧と予熱フェーズ時間の関係は、高圧放電灯電圧が高い程、予熱フェーズ時間は、同等もしくは、それ以上の時間設定である。動作切替回路部４ｃで設定された予熱フェーズ時間が終了すると、点灯フェーズに移行し、高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を降圧チョッパ回路部１から供給し安定点灯させる。

上述のように、高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊し、放電を開始してから移行する予熱フェーズの時間を、高圧放電灯Ｌａの電圧を検出して、その検出された高圧放電灯電圧に応じて可変する制御を行うことで、予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ると共に、高圧放電灯Ｌａの劣化を低減させることができる。

＜実施例２＞
本発明の実施例２を、図４の波形図に基づいて説明する。実施例２の回路は、実施例１と同じである。実施例１との動作の相違について、以下、詳述する。

動作切替回路部４ｃには、初期に設定されている第１の予熱フェーズタイマー（Ｔｂ）と高圧放電灯電圧に応じて設定された第２の予熱フェーズタイマーを有する。図４に示す通り予熱フェーズへ移行すると、動作切替回路部４ｃで初期設定されている第１の予熱フェーズタイマーがＴｂまでカウントを始める。しかし、高圧放電灯Ｌａの不安定動作にて、高圧放電灯電圧が動作切替回路部４ｃで予め設定された閾値Ｖｔｈｃと比較し、閾値Ｖｔｈｃ以上であれば、初期設定されている第１の予熱フェーズタイマー１のカウントがＴａで止まり、新たに第２の予熱フェーズタイマーが高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズ時間Ｔｃまでカウントを始める。前記予熱フェーズ時間が終了すると点灯フェーズに移行し、高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を降圧チョッパ回路部１から供給し安定点灯させる。

上述のように、高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊し、放電を開始してから移行する予熱フェーズの時間を、同様に高圧放電灯Ｌａの電圧を検出して、その検出された高圧放電灯電圧に応じて可変する制御を行うことで、予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ると共に、高圧放電灯の劣化を低減させることができる。

＜実施例３＞
本発明の実施例３を、図５の波形図に基づいて説明する。実施例３の回路は、実施例１と同じである。実施例１及び実施例２との動作の相違について、以下、詳述する。

動作切替回路部４ｃには、初期に設定されている第１の予熱フェーズタイマー（Ｔｂ）と高圧放電灯電圧に応じて設定された第２の予熱フェーズタイマーを有する。図５に示す通り予熱フェーズへ移行すると、動作切替回路部４ｃで初期設定されている第１の予熱フェーズタイマーがＴｂまでカウントを始める。しかし、高圧放電灯Ｌａの不安定動作にて高圧放電灯電圧が動作切替回路部４ｃで予め設定された閾値Ｖｔｈｃと比較し、閾値Ｖｔｈｃ以上の高圧放電灯電圧Ｖｌａ１であれば、初期設定されている第１の予熱フェーズタイマーのカウントがＴａで止まり、新たに第２の予熱フェーズタイマーが高圧放電灯電圧Ｖｌａ１に応じた予熱フェーズ時間Ｔｃまでカウントを始める。しかし、予熱フェーズ時間Ｔｃ終了までに前記で検出した高圧放電灯電圧Ｖｌａ１よりも高い高圧放電灯電圧Ｖｌａ２を検出した場合は、第２の予熱フェーズタイマーが時間予熱フェーズ時間Ｔｄで停止しリセットされて、再度、第２の予熱フェーズタイマーが、高圧放電灯電圧Ｖｌａ２に応じた予熱フェーズ時間Ｔｅまでカウントを始める。前記予熱フェーズ時間が終了すると点灯フェーズに移行し、高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を降圧チョッパ回路部１から供給し安定点灯させる。

上述のように、高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊し、放電を開始してから移行する予熱フェーズの時間を、同様に高圧放電灯Ｌａの電圧を検出して、その検出された高圧放電灯電圧に応じて可変する制御を行うことで、予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ると共に、高圧放電灯Ｌａの劣化を低減させることができる。

＜実施例４＞
本発明の実施例４を、図６のグラフに基づいて説明する。実施例４の回路は、実施例１と同じである。実施例１、実施例２及び実施例３との動作の相違について、以下、詳述する。

図６のグラフは、予熱フェーズ時間と高圧放電灯電圧の関係を示したものである。例えば、図６（ａ）（ｂ）（ｃ）で示すように高圧放電灯電圧が高い程、予熱フェーズ時間を長くなるように設定する。また、図６（ｄ）で示すように、段階的に予熱フェーズ時間を長くするように設定することで、予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ると共に、高圧放電灯Ｌａの劣化を低減させることができる。

＜実施例５＞
本発明の実施例５を、図７の回路図に基づいて説明する。

実施例１〜実施例４との相違は、スイッチング素子Ｑ２、３、４、５の制御回路部４ｇが、Ｖｌａ検出回路部４ａに接続されたことであり、Ｖｌａ検出回路４ａの高圧放電灯電圧取得タイミングを極性反転後に取得し、閾値と比較し、次の高圧放電灯電圧取得タイミングと閾値の比較は、次の極性反転後に取得して比較する。従って、半周期に１度高圧放電灯電圧を検出し、その検出した高圧放電灯電圧と閾値を比較する。高圧放電灯電圧を常時監視し、高圧放電灯電圧を検出するたびに閾値と比較するような設計にすると、回路部品が増加、また高価マイクロコンピュータを使用することになるため、高圧放電灯電圧取得タイミングは、不安定点灯時に高圧放電灯電圧が上昇しやすい極性反転後の半周期４分の１以内の１度にすることで低コスト化、小型化が図れ、始動性能を損なわずに実現することができる。

＜実施例６＞
本発明の実施例６を、図８の回路図に基づいて説明する。

実施例１〜実施例５で示した高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズ時間可変制御における、実施例６の回路である。直流電源Ｅ１、極性反転降圧チョッパ回路部６、パルス発生回路部３、制御部４で構成される。直流電源Ｅ１は、例えば、商用交流電源を整流、平滑した直流電圧である。直流電源Ｅ１は昇圧チョッパ回路の出力電圧（数百Ｖ）とすることが一般的である。極性反転降圧チョッパ回路部６は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、インダクタＬ１、コンデンサＣ１で構成される。極性反転降圧チョッパ回路部６は、Ｑ２とＱ３が所定の周波数ｆａ(数１００Ｈｚ程度)で交互にオン、オフし、その際Ｑ４およびＱ５は、Ｑ２がオンの時は、Ｑ５が所定の周波数ｆｂ(数１０ｋＨｚ程度)でオン、オフし、Ｑ３がオンの時は、Ｑ４が所定の周波数ｆｂ(数１０ｋＨｚ程度)でオン、オフする動作を繰り返す。この動作により高圧放電灯Ｌａには、周波数がｆａの矩形波交流電圧が印加される。パルス発生回路部３は、実施例１で説明した回路構成と同様なので説明を省略する。

制御部４において、Ｖｌａ検出回路部４ａはコンデンサＣ１の両端電圧を検出し、高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯電圧相当を検出する。点灯判別回路部４ｂ、及びＱ６制御回路部４ｆは、実施例１で述べた動作と同じなので説明を省略する。演算回路部４ｄは、各動作フェーズに応じてＶｌａ検出回路部４ａで検出したランプ電圧から高圧放電灯Ｌａの所定の電流、電力が供給されるよう演算し、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５制御回路部４ｉでスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５を制御する。動作切替回路部４ｃは、実施例１〜５と同様に高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズ時間を可変する制御をする。従って、実施例６で示される回路構成でも実施例１〜５と同様な効果を得られる。

＜実施例７＞
本発明の実施例７を、図９の回路図に基づいて説明する。

実施例１〜実施例５で示した高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズ時間可変制御における、実施例７の回路である。直流電源Ｅ１、ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部７、パルス発生回路部３、制御部４で構成される。直流電源Ｅ１は、例えば、商用交流電源を整流、平滑した直流電圧である。直流電源Ｅ１は、昇圧チョッパ回路の出力電圧（数百Ｖ）とすることが一般的である。ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部７は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、インダクタＬ１、直流電源Ｅ１の電圧を分圧して高圧放電灯Ｌａに矩形波交流を出力するための電源用コンデンサＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１、高周波カット用コンデンサＣ３、Ｃ４で構成される。

ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部７は、スイッチング素子Ｑ２が所定の周波数（数十ｋＨｚ程度）でオン、オフし、スイッチング素子Ｑ３がオフの状態で高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を供給し、極性反転させる場合は、スイッチング素子Ｑ３が所定の周波数（数十ｋＨｚ程度）でオン、オフし、スイッチング素子Ｑ２がオフの状態で高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を供給する。この動作を繰り返す周波数をｆａ（数１００Ｈｚ程度）とすると、高圧放電灯Ｌａには周波数ｆａの矩形波交流電圧が印加される。

パルス発生回路部３は、実施例１で説明した回路構成と同様なので説明を省略する。制御部４において、Ｖｌａ検出回路部４ａはコンデンサＣ２の電圧Ｖｌａ１とコンデンサＣ４の電圧Ｖｌａ２を検出し、スイッチング素子Ｑ２がオン、オフしているときは、Ｖｌａ２−Ｖｌａ１、スイッチング素子Ｑ３がオン、オフしているときは、Ｖｌａ１−Ｖｌａ２の算出で高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯電圧Ｖｌａを検出する。

点灯判別回路部４ｂ、及びＱ６制御回路部４ｆは、実施例１で述べた動作と同じなので説明を省略する。演算回路部４ｄは、各動作フェーズに応じてＶｌａ検出回路部４ａで検出した高圧放電灯電圧から高圧放電灯Ｌａの所定の電流、電力が供給されるよう演算し、Ｑ２、３制御回路部４hでスイッチング素子Ｑ２、３を制御する。動作切替回路部４ｃは、実施例１〜５と同様に高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズ時間を可変する制御をする。

従って、実施例７に於いても、実施例１〜実施例５と同様な効果が得られる。また、実施例１〜実施例５の回路で、高圧放電灯Ｌａに印加される開放電圧は、直流電源Ｅ１と約同電圧となるが、実施例７の場合は、直流電圧Ｅ１の電圧がコンデンサＣ１、２によって分圧された電圧が高圧放電灯Ｌａに印加されるため、開放電圧が低くなり、予熱フェーズでの立消えが起こりやすくなることがある。しかし、上述で示した高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズ時間を可変する制御をすることで、他の回路構成と同等の始動性能を確保することができる。

＜照明器具の説明＞
図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の高圧放電灯点灯装置を利用した照明器具の一例を示している。図１０（ａ）は、ダウンライトに応用した例であり、図１０（ｂ）（ｃ）は、スポットライトに応用した例である。照明器具１０は、本発明の回路を格納した本体１１と、高圧放電灯Ｌａを装着した灯体１２と、配線１３とから概略構成されている。本発明の照明器具１０によれば、始動過程の予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ることが可能であると共に、長寿命化を達成可能とし、直流電源電圧を下げることで低コスト、低小型化、低ロス化、等々、が確保され、照明器具１０と同様に、照明装置、照明システムを構築できることが可能となる。

尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。

１：降圧チョッパ回路部
２：極性反転回路部
３：パルス発生回路部
４：制御部
６：極性反転降圧チョッパ回路部
７：ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部
Ｅ１：直流電源
Ｌａ：高圧放電灯

Claims (5)

1. 直流電源の出力に基づき、高圧放電灯に所定の電力を供給するチョッパ回路部と、
   前記チョッパ回路部の出力を矩形波交流に変換し、前記高圧放電灯に印加する極性反転回路部と、
   前記高圧放電灯を始動させるために必要な始動用高電圧を発生させるパルス発生回路部と、
   高圧放電灯電圧を検出し、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始したことを判別する制御部と、を備える高圧放電灯点灯装置であって、
   前記制御部は、高圧放電灯点灯装置の動作フェーズを制御し、
   前記動作フェーズは、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始するまでの絶縁破壊フェーズと、
   前記高圧放電灯が放電を開始し、不安定点灯から安定点灯するまでの予熱フェーズと、
   前記高圧放電灯に所定の電流および電力を供給する点灯フェーズと、を備え、
   前記予熱フェーズ内で前記高圧放電灯電圧を監視し、前記予熱フェーズ内で検出した前記高圧放電灯電圧が所望の閾値以上の場合に、当該高圧放電灯電圧に応じて前記予熱フェーズの時間を変動させる高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
   前記高圧放電灯電圧に応じた前記予熱フェーズ時間中に前記高圧放電灯電圧よりも高い高圧放電灯電圧を検出した場合のみ、再度前記高圧放電灯電圧に応じた予熱フェーズの時間で動作する高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項２に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
   前記予熱フェーズ内での前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングは、前記矩形波交流
   の出力が極性反転した後である高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項３に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
   前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングは、極性反転周期の半周期４分の１以内であ
   る高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置を備える照明器具。

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