JPH0629097A - 放電灯の電力調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電灯の電力調節装置では、放電灯への供給
電力を小さくするような調光を行なっても、消灯するこ
となく、安定した調光を広い範囲で行なえる。 【構成】 放電灯１００に供給される電流は、インバー
タ回路７０により変換された所定周波数の交流電流であ
るが、その電力量制御は、定電流回路を構成するチョッ
パ回路４０の設定電流値（設定信号）を変更することに
より行なえる。すなわち、出力輝度調節器１２０により
設定電流値を設定すると、この設定電流値がチョッパ制
御回路１３０に入力される。チョッパ制御回路１３０
は、電流検出器１１０の検出電流を検出しつつ、設定電
流値に一致するように、上記チョッパ回路４０のゲート
端子４１に、電流制御信号を出力する。よって、インバ
ータ回路７０から放電灯１００に供給される電力量の調
節は、チョッパ回路４０による電流制御により行なわれ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
等の放電灯を点灯及び調光するための放電灯の電力調節
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】放電灯を点灯するには、交流を通電する
必要があるが、従来より、こうした放電灯を点灯及び調
光するための調光装置付き放電灯点灯装置として、特開
平２−１９７０９３号公報に示す技術がある。この放電
灯点灯装置は、商用の交流電源からの交流を整流器によ
り直流に変換し、この直流をフルブリッジ形のインバー
タ回路に送って、該インバータ回路のゲート端子に、交
流制御信号を送ることにより、上記直流から交流の矩形
波を形成し、この矩形波で放電灯を点灯するように構成
されている。

【０００３】そして、上記放電灯点灯装置には、調光装
置として、インバータ回路のゲート端子に交流制御信号
を送る制御回路を備えている。すなわち、制御回路は、
インバータ回路のオンオフ動作中に、減光量に応じたオ
フ時間を重畳させて、実質的に周波数制御を行なうこと
により調光を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記調光装置
では、周波数制御を行っているので、放電灯への電力調
節により減光する際に、放電灯に電力が供給されないオ
フ期間が長くなってしまい、この期間にて消灯しやすい
という問題があった。したがって、上記調光装置では、
減光する調光を安定して行なうことができず、よって、
調光範囲が非常に狭いという問題があった。

【０００５】しかも、上記制御回路は、オンオフ動作を
行なうと共に、そのオンオフ動作期間中に休止期間を重
畳させるという交流制御信号を作成する回路構成をとっ
ているので、回路構成が複雑であり、コストアップにな
っているという問題があった。

【０００６】また、他の従来の技術として、蛍光灯のよ
うな放電灯の場合には、比較的高い周波数で周波数制御
するインバータ回路で輝度を制御する技術が知られてい
るが、この技術をメタルハライドランプのような高輝度
ランプに用いた場合には、ランプ自体に共鳴現象を生じ
て消灯するので、このような一定高周波数で行なう制御
は適用できない。このようにメタルハライドランプでは
限られた周波数しか安定した点灯を得ることができず、
周波数制御による調光が難しいという問題があった。

【０００７】本発明は、上記従来の技術の問題点を解消
することを課題とし、放電灯への供給電力を小さくする
ような調光を行なっても、消灯することなく、安定した
調光を広い範囲で行なうことができる放電灯の電力調節
装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記課題を解
決するため、請求項１に係わる発明は、放電灯に供給さ
れる電力を調節する放電灯の電力調節装置において、直
流電源に接続されると共に、電流制御端子を有し、該電
流制御端子に電流制御信号を入力することにより電流値
制御を行なう電流調節手段と、該電流調節手段の出力端
子に接続されると共に、交流制御端子を有し、該交流制
御端子に、所定周波数の交流制御信号を入力することに
より、電流調節手段からの直流電流を所定周波数の交流
電流に変換して、上記放電灯に供給する直流交流変換手
段と、上記放電灯への設定電流値を設定するための設定
信号を出力する電力量設定手段と、電流調節手段の出力
電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段の検出
信号を検出しつつ、電力量設定手段にて設定された設定
電流値に一致するように、上記電流調節手段の電流制御
端子に、電流制御信号を出力する電流値制御手段と、を
備えたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２に係わる発明は、第１の交
流電力を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電
力を第２の交流電力に変換して放電灯に前記第２の交流
電力を供給するインバータと、前記インバータを制御す
るインバータ制御回路とを備えた放電灯の電力調節装置
において、前記コンバータと前記インバータとの間に接
続されるとともに、電流制御端子を有し、該電流制御端
子に与えられる電流制御信号に応じて電流値制御を行な
う電流調節手段と、所望の電流値を設定するための設定
信号を出力する電力量設定手段と、前記電流調節手段の
出力電流を検出する電流検出手段と、該電流検出手段の
検出信号が前記電力量設定手段から与えられた設定信号
に一致するように、上記電流調節手段の電流制御端子に
電流制御信号を出力する電流値制御手段とを備え、前記
インバータ制御回路は、所定の周波数で前記直流電力を
前記第２の交流電力に変換することを特徴とする。

【００１０】放電灯に供給される交流電流の電力量制御
は、電力量設定手段の設定電流値（設定信号）を変更す
ることにより行なえる。すなわち、電力量設定手段によ
り設定電流値を設定すると、設定電流値に対応した設定
信号が電流制御手段に入力される。電流制御手段は、電
流検出手段の検出信号、つまり電流調節手段の出力電流
が電力量設定手段からの設定信号に一致するように、上
記電流調節手段の電流制御端子に電流制御信号を出力す
る。したがって、放電灯に供給される電力量の調節は、
電流調節手段による電流制御により行なわれ、インバー
タによる周波数の制御により行なわれない。つまり、放
電灯に供給される電流は、その周波数が一定であって、
最高レベル値だけが変更される。その結果、放電灯に供
給される電力は、立ち消えの原因となるような休止時間
をもつことなく、電流調節手段の調節により電流レベル
だけで行なわれるので、放電灯を減光しても消灯するこ
となく、広い調光範囲で安定して点灯させることができ
る。

【００１１】請求項３に係わる発明は、第１の交流電力
を直流電力に変換するコンバータと、前記直流電力を第
２の交流電力に変換して放電灯に前記第２の交流電力を
供給するインバータと、前記インバータを制御するイン
バータ制御回路とを備えた放電灯の電力調節装置におい
て、所望の電流値を設定するための設定信号を出力する
電力量設定手段と、前記コンバータの出力電流を検出す
る電流検出手段と、前記電流検出手段の検出信号が電力
量設定手段から与えられた設定信号に一致するように、
前記コンバータに含まれる半導体スイッチ素子の位相制
御を行なうコンバータ制御手段とを備えており、前記イ
ンバータ制御回路は、所定の周波数で前記直流電力を前
記第２の交流電力に変換することを特徴とする。半導体
スイッチ素子を含むコンバータとコンバータ制御手段の
組合わせによって、請求項１または２に係わる発明にお
ける電流調節手段と同等な機能を果たすことができる。

【００１２】なお、電力調節装置の出力電圧と出力電流
が直線関係にあり、前記直線関係の傾きが電力量設定手
段における設定電流値に応じて変化することが好まし
い。こうすれば、前記直線関係における短絡電流値に応
じて直線的に調光することができる。

【００１３】さらに好ましくは、電力調節装置の出力電
圧と出力電流との直線関係における無負荷電圧値は電力
量設定手段における設定電流値に係わらず一定であり、
前記直線関係の短絡電流値を電力量設定手段における設
定電流値に応じて直線的に変化させる。こうすれば、電
力量設定手段における設定電力量に応じて直線的に調光
することができる。

【００１４】また、放電灯の定格電圧の約１００％から
約１３０％の範囲内で前記放電灯の出力を制御するよう
にしてもよい。この範囲で電圧を制御するようにすれ
ば、放電灯の寿命を過度に短縮すること無く調光するこ
とができる。

【００１５】なお、放電灯電流波形は矩形波が適してい
る。

【００１６】

【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の好適な実施例について説
明する。図１は本発明の一実施例に係る放電灯の電力調
節装置を示す。図１において、放電灯の電力調節装置１
は、チョッパ回路及びインバータ回路を中心とし、これ
らの回路を制御する各種の制御回路等を備えて構成され
ている。

【００１７】図１において、１０はＡＣ１００Ｖで、５
０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用交流電源である。この商用
交流電源１０には、整流器２０が接続されている。整流
器２０は、ダイオードをブリッジに構成した周知の回路
であり、図示しない変圧器を内蔵している。上記整流器
２０の両端には、矩形波の直流電流を平滑な直流とする
平滑コンデンサ２５が接続されている。また、整流器２
０の出力端子には、チョッパ回路４０が接続されてい
る。チョッパ回路４０は、サイリスタやトランジスタ等
のスイッチング素子を有し、後述するチョッパ制御回路
１３０からの制御信号をゲート端子４１に入力すること
でオンオフして、１００ｋＨｚのパルス状の電圧波形に
変換することにより、その電流値を一定に保持する定電
流回路のスイッチ要素を構成する回路である。

【００１８】チョッパ回路４０の出力端子には、直流リ
アクトル５０が直列に接続されている。また、直流リア
クトル５０の入力側にはフリーホイールダイオード５５
が並列に接続され、出力側には平滑コンデンサ２６が並
列に接続されている。直流リアクトル５０と平滑コンデ
ンサ２６は、チョッパ回路４０から出力されるリップル
を含んだ直流電流を平滑化するものである。

【００１９】直流リアクトル５０の出力側には、後述す
る電流検出器１１０を介してインバータ回路７０が接続
されている。インバータ回路７０は、チョッパ回路４０
から出力された直流電流を５０Ｈｚ〜１２０Ｈｚの交流
電流に変換する直流交流変換器であり、４個のスイッチ
ングトランジスタ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄをフ
ルブリッジ型に接続し、かつ各スイッチングトランジス
タ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄの間に還流ダイオー
ド７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄを接続して構成され
ている。また、インバータ回路７０には、各スイッチン
グトランジスタ７１Ａと７１Ｄ及び７１Ｂと７１Ｃとを
交互に所定周期でオンオフ制御するインバータ制御回路
８０が接続されている。インバータ制御回路８０は、発
振器（図示省略）で所定周期の矩形波を作成し、この矩
形波をスイッチングトランジスタ７１Ａ〜７１Ｄに送る
ことにより、各インバータ回路７０から矩形波の交流を
出力させるものである。

【００２０】インバータ回路７０の出力端子には、高圧
放電灯１００が接続されている。高圧放電灯１００は、
例えば、２５０Ｗのメタルハライドランプであり、５０
Ｈｚ〜１２０Ｈｚの周波数で点灯させることが適してい
る。

【００２１】高圧放電灯１００には、点灯用イグナイタ
９０が接続されている。この点灯用イグナイタ９０は、
スイッチ回路９１の開閉により高圧放電灯１００に高電
圧を印加し（２７ｋＶ以上のパルス電圧）、点灯させ、
高圧放電灯１００が点灯した後、パルス電圧の印加を停
止する。

【００２２】上述した高圧放電灯１００への電力量を調
節する回路は、電流検出器１１０、出力輝度調節器１２
０及びチョッパ制御回路１３０によって構成されてい
る。すなわち、チョッパ回路４０の出力側には、電流検
出器１１０が接続されており、その検出信号は、チョッ
パ制御回路１３０に入力される。チョッパ制御回路１３
０には、出力輝度調節器１２０からの信号も入力され
る。

【００２３】出力輝度調節器１２０は、高圧放電灯１０
０の明るさを調節するためのものであり、例えば、調節
つまみ（図示省略）の角度を調節することにより、高圧
放電灯１００の輝度レベルに対応した設定電流値を出力
するものである。

【００２４】チョッパ制御回路１３０は、例えば、発振
器からの周波数信号を分周することにより異なった周波
数のパルス信号を発生する周波数発生器を備え、出力輝
度調節器１２０で設定された設定電流値を出力するよう
に、電流検出器１１０にて検出される検出電流をフィー
ドバックしながら、チョッパ回路４０のゲート端子４１
に対して、オンオフ制御信号を出力して、チョッパ回路
４０を定電流制御する。したがって、上記チョッパ回路
４０、電流検出器１１０及びチョッパ制御回路１３０に
より、出力輝度調節器１２０で設定された設定電流値を
保持するように定電流回路を構成すると共に、出力輝度
調節器１２０の設定電流値の変更により、出力電流の出
力レベルを変更することができるように構成されてい
る。

【００２５】次に、上記放電灯の電力調節装置１の動作
について、図２に示す波形図を併用して説明する。図２
の（Ａ）に示す商用交流電源１０からの交流は、整流器
２０に内蔵される変圧器によって変圧され、その変圧さ
れた出力電圧が直流に整流される（図２（Ｂ））。さら
に、整流された波は平滑コンデンサ２５により平滑化さ
れた直流になってチョッパ回路４０に入力される（図２
（Ｃ））。

【００２６】チョッパ回路４０は、チョッパ制御回路１
３０により作成されたオンオフ信号（１００ｋＨｚ）を
ゲート端子４１に受けて、チョッパ回路４０からの直流
電圧を、オンオフ制御信号の周期に応じたパルス状の電
圧出力に変換して出力する（図２（Ｄ））。このとき、
チョッパ制御回路１３０は、出力輝度調節器１２０で設
定された設定電流値を出力するように、電流検出器１１
０にて検出される検出電流をフィードバックしながら、
チョッパ回路４０の制御端子に対して、オンオフ制御信
号を出力する。よって、チョッパ回路４０から出力され
る電流は、設定電流値を出力することになる。この電流
出力は、直流リアクトル５０と平滑コンデンサ２６によ
り平滑化されて（図２（Ｅ））、インバータ回路７０側
に送られる。

【００２７】インバータ回路７０は、インバータ制御回
路８０からスイッチングトランジスタ７１Ａと７１Ｄ及
びスイッチングトランジスタ７１Ｂと７１Ｃとに交互に
所定周波数（５０Ｈｚ〜１２０Ｈｚ）の交流制御信号を
受けることにより、直流リアクトル５０からの直流を所
定の周波数の矩形波の交流電流に変換して、これを高圧
放電灯１００に供給する（図２（Ｆ））。

【００２８】ここで、高圧放電灯１００に供給される電
流は、インバータ回路７０により変換された所定周期の
交流であるが、その電流値の制御は、出力輝度調節器１
２０の設定値を変更することにより行なえる。すなわ
ち、出力輝度調節器１２０により設定値を変更すると、
該変更された設定値がチョッパ制御回路１３０に入力さ
れる。チョッパ制御回路１３０は、電流検出器１１０か
らの検出電流をフィードバックしながら、上記設定値に
対応した周期のオンオフ制御信号をチョッパ回路４０の
ゲート端子４１に出力する。チョッパ回路４０は、上記
オンオフ制御信号を受けることにより、その出力電流値
を変更する。なお、図２では、事例として、時点Ｔ１及
び時点Ｔ２にて設定値を下げる調節が行なわれている。

【００２９】したがって、放電灯の電力調節装置１の電
力量の調整は、チョッパ回路４０による電流制御により
行なわれ、インバータ回路７０による周波数の制御によ
り行なわれない。よって、供給される電力は、その交流
電流のレベル値だけが変更され、その周期は変わらな
い。その結果、高圧放電灯１００に供給される電力は、
立ち消えの原因となるような休止時間の重畳が行なわれ
ず、広い調光範囲で高圧放電灯１００を点灯させること
ができる。

【００３０】また、上記の回路は、電流調節手段の電流
値を変更するという回路であり、インバータ回路の周波
数は一定であり、従来のインバータ回路の周波数を変更
する回路より、簡単な回路構成ですむという効果もあ
る。

【００３１】さらに、高圧放電灯１００は、一定の低い
周波数にて制御するので、従来の技術で説明したよう
に、共鳴現象を生じて立ち消えすることもない。

【００３２】図３は、高圧放電灯１００の代わりに純抵
抗負荷を電力調節装置１に接続して、出力電圧と出力電
流の関係を調べた結果を示すグラフである。図３に示す
ように、純負荷特性Ｆ１は、一定の無負荷電圧Ｖ０（こ
こでは２５０Ｖ）を切片とする負の勾配の直線である。
また、出力輝度調節器１２０の設定値を変えることによ
って、純負荷特性の直線の傾きがＦ１〜Ｆ３に示すよう
に変化する。このとき電圧／電流特性Ｆ１〜Ｆ３の短絡
電流値Ｉｓ１〜Ｉｓ３（電圧／電流特性直線と横軸との
交点）が出力輝度調節器１２０の設定値に応じて直線的
に変化する。

【００３３】図４は、高圧放電灯１００を接続した場合
の特性を示すグラフであり、曲線Ｇ１は高圧放電灯１０
０の負荷特性である。定常状態では、放電灯１００の出
力電圧／出力電流間の位相のズレはほとんど無いので、
放電灯１００を近似的に純抵抗と見なすことが可能であ
る。従って、電力調節装置１の電圧／電流特性Ｆ１との
交点Ｐ１が点灯維持条件となる。ここで、電力調節装置
１の電圧／電流特性Ｆ１は、定格ランプ電圧Ｖｒと定格
ランプ電流Ｉｒを与える定格電圧／電流特性である。

【００３４】放電灯の負荷特性Ｇ１は、図４に示すよう
に定格ランプ電圧Ｖｒの付近ではランプ電流が変化して
もランプ電圧はほとんど変化せず、点Ｐ１と点Ｐ４の間
の範囲ＲＬではランプ電圧はほぼ一定である。また、電
力調節装置１の電圧／電流特性Ｆ１，Ｆ４における短絡
電流値Ｉｓ１，Ｉｓ４は出力輝度調節器１２０の設定値
に応じて直線的に変化するので、点Ｐ１と点Ｐ４の範囲
ＲＬにおけるランプ電流は出力輝度調節器１２０の設定
値に比例する。

【００３５】放電灯１００の輝度はランプ電圧が一定の
場合にはランプ電流に比例する。従って、図４の範囲Ｒ
Ｌで放電灯１００の出力を制御すれば、出力輝度調節器
１２０における設定値に応じて放電灯１００の輝度を直
線的に変化させることが可能である。すなわち、出力輝
度調節器１２０の設定値（例えば調節つまみの角度）に
応じて直線的に調光することが可能である。

【００３６】直線的調光範囲ＲＬにおいて、出力輝度調
節器１２０の設定値に応じて放電灯１００の輝度を直線
的に変化させることが可能なのは、次の３つの事実に起
因している。（１）電力調節装置１の電圧／電流特性
が、無負荷電圧Ｖ０が一定で傾きが変化する直線で表わ
されること、（２）出力輝度調節器１２０の設定値に応
じて電力調節装置１の電圧／電流特性の短絡電流値Ｉｓ
が直線的に変化すること、及び、（３）ランプを近似的
に純抵抗と見なせること。

【００３７】図５は、出力輝度調節器１２０の設定電流
値を変化させてランプの電圧／電流特性を測定した実験
結果を示すグラフである。ランプ電流が１．３Ａ以上の
条件では、ランプ電圧はほぼ一定に保たれている。な
お、ランプ電圧が定格ランプ電圧の１３０％以上で点灯
を維持するとランプの寿命が短くなるので、ランプ電圧
が定格ランプ電圧の１００〜１３０％の範囲で点灯する
のが好ましい。

【００３８】図６は、高圧放電灯（２５０Ｗのメタルハ
ライドランプ）１００を調光させてその照度を測定する
ための実験装置を示す概念図である。高圧放電灯１００
を、窓１６２付きのボックス１６０で覆って、窓１６２
から出る光の照度を照度計１５０により測定した。その
結果を図７に示す。ここで、図７の横軸は高圧放電灯１
００に供給される電力値を示し、縦軸は照度の値であ
る。放電灯と照度計の距離は０．５ｍである。この結果
によれば、上記放電灯の電力調節装置１を用いることに
より、電力値と照度との間に直線関係（相関係数０．９
８９）をもたせることが可能となり、しかも、５〜１０
０％の範囲にて、安定して調光させることができた。

【００３９】図８は、ランプ定格電圧が８０Ｖの高圧放
電灯１００を使用した場合の直線的調光範囲ＲＬを示す
グラフである。図４と図８とを比較すれば解るように、
同じ電力調節装置１を使用していても、異なる定格電圧
の放電灯を使用すると直線的調光範囲ＲＬも異なる。な
お、放電灯１００の定格電圧の範囲としては、７０〜１
３０Ｖのものが好ましい。

【００４０】以上の特性はランプが定常状態にある場合
のものであり、点灯開始時から定常状態に至るまではラ
ンプの電流／電圧の関係は異なる挙動を示す。図９は、
ランプの点灯開始時の挙動を示すグラフである。点灯用
イグナイタ９０（図１）によって点灯を開始させるとま
ずグロー放電が起こり、次いでアーク放電に移行する
と、点Ｑ１のように大きな電流がながれ始める。その
後、点Ｑ１から特性Ｆ１を逆にをたどって定格点Ｐ１に
至り、定常状態となる。このように、グロー放電からア
ーク放電に移行させるには初期に大きな電流を必要と
し、図９の例では点Ｑ１における電流値（約５Ａ）はラ
ンプ定格電流Ｉｒの約２倍である。

【００４１】出力輝度調節器１２０の設定値を定格（電
圧／電流特性Ｆ１）に設定して点灯を開始した場合に
は、点Ｑ１のように大きな初期電流値を確保することが
できるので確実に点灯を開始することができる。一方、
電圧／電流特性Ｆ４のように、出力輝度調節器１２０の
設定値を低く設定している場合には、点灯開始時の電流
が約３Ａしか流れず、点灯を開始できない場合がある。

【００４２】図１０は、出力輝度調節器１２０の設定値
を低くした場合にも確実に点灯を開始できるようにした
動作を示すグラフである。図１０においては、出力輝度
調節器１２０の設定値が特性Ｆ４に相当する値に設定さ
れていても、点灯開始時にはチョッパ制御回路１３０が
定格電圧／電流特性Ｆ１に従って制御を行なっている。
そして、点Ｑ１においてアーク放電が開始されたことを
確認すると、チョッパ制御回路１３０における設定が定
格電圧／電流特性Ｆ１から特性Ｆ４に変更され、点灯条
件が点Ｑ１から点Ｑ２に変更される。この後、特性Ｆ４
に沿って点Ｑ２から点Ｐ４に向かってランプ特性が変化
する。こうして、点Ｐ４において定常状態でランプの点
灯が維持される。

【００４３】図１１は図１０の動作を実現するための回
路を示すブロック図である。図１１の回路は、図１にお
ける電流検出器１１０と出力輝度調節器１２０とチョッ
パ制御回路１３０とを含む部分に、切換スイッチ１４０
とコンパレータ１４２を追加したものである。切換スイ
ッチ１４０の一方の入力端子には、出力輝度調節器１２
０の設定信号Ｓｓが入力されており、他方の入力端子に
は定格電圧／電流特性Ｆ１に相当する基準電圧Ｖ１が入
力されている。コンパレータ１４２は、所定の基準電圧
Ｖ２と電流検出器１１０からの検出信号Ｓｄとを比較す
る。検出信号Ｓｄのレベルが基準電圧Ｖ２未満の場合に
はコンパレータ１４２の出力はＬレベルであり、検出信
号Ｓｄのレベルが基準電圧Ｖ２以上の場合にはコンパレ
ータ１４２の出力がＨレベルになる。

【００４４】コンパレータ１４２の基準電圧Ｖ２は、グ
ロー放電からアーク放電に移行した際の電流検出器１１
０の信号レベルよりも小さな値に設定される。グロー放
電でのランプ電流は数十ｍＡであり、アーク放電では数
Ａである。従って、基準電圧Ｖ２としては、例えば電流
検出器１１０における電流値で約０．５〜１Ａに相当す
る電圧に設定すればよい。

【００４５】電流検出器１１０からの検出信号Ｓｄのレ
ベルが基準電圧Ｖ２未満の場合には基準電圧Ｖ１がチョ
ッパ制御回路１３０に入力され、チョッパ制御回路１３
０は定格電圧／電流特性Ｆ１に従って制御を行なう。一
方、電流検出器１１０からの検出信号Ｓｄのレベルが基
準電圧Ｖ２以上の場合にはコンパレータ１４２の出力が
Ｈレベルになって切換スイッチ１４０が切換えられ、出
力輝度調節器１２０の設定値がチョッパ制御回路１３０
に入力される。これに応じて、チョッパ制御回路１３０
は電圧／電流特性Ｆ４に従って制御を行なう。この結
果、図１０の点Ｑ１，Ｑ２，Ｐ４をたどって点灯が開始
される。

【００４６】なお、上述のように電流検出器１１０にお
ける電流値に応じて電力制御特性を切換える代わりに、
ランプ電圧の測定値に応じて電力制御特性を切換えるよ
うにしてもよい。この場合には、ランプ電圧が所定のレ
ベル（例えば定格電圧の１／５）に達した時に、電力制
御特性を切換えるようにすればよい。

【００４７】上記の例では、出力輝度調節器１２０の設
定値に係わらず、点灯開始時には定格電圧／電流特性Ｆ
１で制御するようにしていたが、定格電圧／電流特性Ｆ
１よりも低い電圧／電流特性で点灯するようにしてもよ
い。図１２は、点灯開始時の設定可能範囲を斜線で示し
ている。ランプ定格電流Ｉｒの１．５倍の短絡電流値を
示す特性Ｆ５と定格電圧／電流特性Ｆ１との間が点灯開
始時の設定可能範囲（基準電圧Ｖ１のレベルに相当す
る）である。点灯初期の特性をこの斜線の範囲に設定し
ておけば、出力輝度調節器１２０における設定値をこれ
よりも低くした場合にも確実に点灯を開始することが可
能である。

【００４８】また、出力輝度調節器１２０の設定値が図
１２の斜線の範囲内に入っている場合にはその設定値に
応じた電圧／電流特性で点灯を開始し、一方、出力輝度
調節器１２０の設定値が斜線の範囲外の場合には、斜線
内にある所定の電圧／電流特性（例えば定格特性）で点
灯を開始するようにしてもよい。

【００４９】図１３は、このように電圧／電流特性を切
換えるための回路を示すブロック図である。図１３の回
路は、図１１の回路にコンパレータ１４４とＯＲゲート
１４６とを加えた回路である。コンパレータ１４４は出
力輝度調節器１２０の設定信号Ｓｓのレベルと基準電圧
Ｖ３とを比較する。設定信号Ｓｓのレベルが基準信号Ｖ
３未満の場合にはコンパレータ１４４の出力はＬレベル
になり、一方、設定信号Ｓｓのレベルが基準信号Ｖ３以
上の場合にはコンパレータ１４４の出力はＨレベルにな
る。ＯＲゲート１４６には、第１と第２のコンパレータ
１４２，１４４の出力が与えられており、ＯＲゲート１
４６の出力は切換スイッチ１４０に与えられている。第
２のコンパレータ１４４の基準電圧Ｖ３は、図１２に示
す電圧／電流特性Ｆ５に相当する。

【００５０】電流検出器１１０からの検出信号Ｓｄのレ
ベルが第１のコンパレータ１４２の基準電圧Ｖ２未満で
あって、かつ、出力輝度調節器１２０の設定信号Ｓｓの
レベルが第２のコンパレータ１４４の基準電圧Ｖ３未満
の場合には、切換スイッチ１４０は基準電圧Ｖ１側に切
換えられる。一方、電流検出器１１０からの検出信号Ｓ
ｄのレベルが第１のコンパレータ１４２の基準電圧Ｖ２
以上か、または、出力輝度調節器１２０の設定信号Ｓｓ
のレベルが第２のコンパレータ１４４の基準電圧Ｖ３以
上の場合には、切換スイッチ１４０が出力輝度調節器１
２０の設定信号Ｓｓ側に切換えられる。図１３の回路を
使用した場合にも、図１１の回路と同様に、出力輝度調
節器１２０の設定値に係わらずに確実に点灯を開始する
ことができる。

【００５１】なお、上記実施例に係る放電灯の電力調節
装置では、電流調節手段としては、外部入力により設定
電流値に一致するように作動する定電流回路であって、
かつその電流値を変更可能な回路であれば、上記実施例
に説明したチョッパ回路のほか、フライバックコンバー
タ等の直流−直流変換器であってもよい。

【００５２】また、半導体スイッチ（サイリスタなど）
を有するコンバータを用いて、電流検出器１１０で検出
された電流に応じて半導体スイッチの位相を制御するよ
うにしてもよい。この場合にはチョッパ回路４０は不要
である。図１４は、図１の電力調節装置１における整流
器２０と平滑コンデンサ２５とチョッパ制御回路１３０
の代わりに、サイリスタを有するコンバータ１７０と、
サイリスタの位相を制御するコンバータ制御回路１８０
とを用いた電力調節装置１ａを示すブロック図である。
この電力調節装置１ａも図１の装置と同様な効果があ
る。

【００５３】上記実施例では、直流交流変換手段として
フルブリッジ型のインバータ回路を用いたが、これに限
らず、プッシュプル等の各種のインバータ回路等を用い
ることができる。

【００５４】なお、ＨＩＤランプ高輝度放電灯として
は、フィラメントを内蔵する蛍光灯等を除く放電灯であ
ればよく、例えば、メタルハライドランプ、水銀ラン
プ、キセノンランプ、高圧ナトリウムランプ等の放電ラ
ンプであればよい。

【００５５】上記実施例の電力調節装置１では、図３に
示すように、直線状の電圧／電流特性の切片（無負荷電
圧Ｖ０）が一定で、出力輝度調節器１２０の設定値に応
じて直線の傾きが変化するものとしていた。しかし、出
力輝度調節器１２０の設定値に応じて、電圧／電流特性
直線の傾きが一定で切片が変化するようにチョッパ制御
回路１３０を構成しても良い。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように請求項１または２に
係わる発明によれば、放電灯に電力を供給する回路構成
として、インバータ出力波形で電力制御を行なわず、イ
ンバータ手段の前段の直流調節手段により電流値を変更
する制御を行なうことにより、その交流電流のピーク値
だけが変更され、その周波数は変わらない。したがっ
て、放電灯に供給される電力は、立ち消えの原因となる
ような休止時間の重畳が行なわれず、かつ周波数が一定
で電流値だけが変更されるので、調光により消灯するこ
となく、広い調光範囲で安定して放電灯を点灯させるこ
とができる。

【００５７】また、電流調節手段の電流値を変更し、か
つ直流交流変換手段による周波数を一定で制御させる回
路構成であるから、従来のインバータ回路の周波数を変
更する制御回路より、簡単な構成ですむという効果もあ
る。

【００５８】請求項３に係わる発明によれば、半導体ス
イッチ素子を含むコンバータとコンバータ制御手段の組
合わせによって、請求項１または２に係わる発明におけ
る電流調節手段と同等な機能を果たすことができる。

【００５９】請求項４に係わる発明によれば、電力調節
装置の電圧／電流特性における短絡電流値に応じて直線
的に調光することができるという効果がある。

【００６０】請求項５に係わる発明によれば、電力量設
定手段における設定電力量に応じて直線的に調光するこ
とができるという効果がある。

【００６１】また、放電灯の定格電圧の約１００％から
約１３０％の範囲内で前記放電灯の出力を制御するよう
にすれば、放電灯の寿命を過度に短縮すること無く調光
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る放電灯の電力調節装置
を示す構成図。

【図２】同実施例に係る電力調節装置の動作を示す波形
図。

【図３】同実施例に係る電力調節装置に純抵抗を接続し
たときの電圧と電流との関係を示す特性図。

【図４】放電灯と電力調節装置の電圧／電流特性を示す
特性図。

【図５】放電灯の電圧、電流及び電力量の実験結果を示
す特性図。

【図６】同実施例に係る電力調節装置の電力と照度との
関係を調べるための実験装置を示す説明図。

【図７】電力調節装置の電力と照度との関係を示す特性
図。

【図８】放電灯と電力調節装置の電圧／電流特性の他の
例を示す特性図。

【図９】定格設定時の放電灯の点灯開始時の動作を示す
特性図。

【図１０】調光時の放電灯の点灯開始時の動作を示す特
性図。

【図１１】点灯開始時において電力調節装置の電圧／電
流特性を変換するための回路を示すブロック図。

【図１２】放電灯の点灯開始時において設定可能な電力
調節装置の電圧／電流特性の範囲を示す特性図。

【図１３】点灯開始時において電力調節装置の電圧／電
流特性を変換するための他の回路を示すブロック図。

【図１４】本発明の他の実施例に係る放電灯の電力調節
装置を示す構成図。

【符号の説明】

１…電力調節装置 １０…商用交流電源 ２０…整流器 ２５，２６…平滑コンデンサ ４０…チョッパ回路 ４１…ゲート端子 ５０…直流リアクトル ５５…フリーホイールダイオード ７０…インバータ回路 ７１Ａ，７１Ｂ，７１Ｃ，７１Ｄ…スイッチングトラン
ジスタ ７３Ａ，７３Ｂ，７３Ｃ，７３Ｄ…還流ダイオード ８０…インバータ制御回路 ９０…点灯用イグナイタ ９１…スイッチ回路 １００…高圧放電灯 １１０…電流検出器 １２０…出力輝度調節器 １３０…チョッパ制御回路 １４０…切換スイッチ １４２，１４４…コンパレータ １４６…ＯＲゲート １５０…照度計 １６０…ボックス １６２…窓 １７０…コンバータ １８０…コンバータ制御回路

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電灯に供給される電力を調節する放電
   灯の電力調節装置において、 直流電源に接続されると共に、電流制御端子を有し、該
   電流制御端子に電流制御信号を入力することにより電流
   値制御を行なう電流調節手段と、 該電流調節手段の出力端子に接続されると共に、交流制
   御端子を有し、該交流制御端子に、所定周波数の交流制
   御信号を入力することにより、電流調節手段からの直流
   電流を所定周波数の交流電流に変換して、上記放電灯に
   供給する直流交流変換手段と、 上記放電灯への設定電流値を設定するための設定信号を
   出力する電力量設定手段と、 電流調節手段の出力電流を検出する電流検出手段と、 該電流検出手段の検出信号を検出しつつ、電力量設定手
   段にて設定された設定電流値に一致するように、上記電
   流調節手段の電流制御端子に、電流制御信号を出力する
   電流値制御手段と、 を備えたことを特徴とする放電灯の電力調節装置。
2. 【請求項２】 第１の交流電力を直流電力に変換するコ
   ンバータと、前記直流電力を第２の交流電力に変換して
   放電灯に前記第２の交流電力を供給するインバータと、
   前記インバータを制御するインバータ制御回路とを備え
   た放電灯の電力調節装置において、 前記コンバータと前記インバータとの間に接続されると
   ともに、電流制御端子を有し、該電流制御端子に与えら
   れる電流制御信号に応じて電流値制御を行なう電流調節
   手段と、 所望の電流値を設定するための設定信号を出力する電力
   量設定手段と、 前記電流調節手段の出力電流を検出する電流検出手段
   と、 該電流検出手段の検出信号が前記電力量設定手段から与
   えられた設定信号に一致するように、上記電流調節手段
   の電流制御端子に電流制御信号を出力する電流値制御手
   段とを備え、 前記インバータ制御回路は、所定の周波数で前記直流電
   力を前記第２の交流電力に変換することを特徴とする放
   電灯の電力調節装置。
3. 【請求項３】 第１の交流電力を直流電力に変換するコ
   ンバータと、前記直流電力を第２の交流電力に変換して
   放電灯に前記第２の交流電力を供給するインバータと、
   前記インバータを制御するインバータ制御回路とを備え
   た放電灯の電力調節装置において、 所望の電流値を設定するための設定信号を出力する電力
   量設定手段と、 前記コンバータの出力電流を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段の検出信号が電力量設定手段から与え
   られた設定信号に一致するように、前記コンバータに含
   まれる半導体スイッチ素子の位相制御を行なうコンバー
   タ制御手段とを備えており、 前記インバータ制御回路は、所定の周波数で前記直流電
   力を前記第２の交流電力に変換することを特徴とする放
   電灯の電力調節装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の放
   電灯の電力調節装置であって、 電力調節装置の出力電圧と出力電流が直線関係にあり、
   前記直線関係の傾きが電力量設定手段における設定電流
   値に応じて変化する放電灯の電力調節装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の放電灯の電力調節装置で
   あって、 電力調節装置の出力電圧と出力電流との直線関係におけ
   る無負荷電圧値は電力量設定手段における設定電流値に
   係わらず一定であり、前記直線関係の短絡電流値が電力
   量設定手段における設定電流値に応じて直線的に変化す
   る放電灯の電力調節装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の放
   電灯の電力調節装置であって、 放電灯の定格電圧の約１００％から約１３０％の範囲内
   で前記放電灯の出力を制御する放電灯の電力調節装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし６のいずれかに記載の放
   電灯の電力調節装置であって、 放電灯電流波形が矩形波である放電灯の電力調節装置。