JPH06295791A - 放電灯点灯装置 - Google Patents

放電灯点灯装置

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JPH06295791A
JPH06295791A JP5109958A JP10995893A JPH06295791A JP H06295791 A JPH06295791 A JP H06295791A JP 5109958 A JP5109958 A JP 5109958A JP 10995893 A JP10995893 A JP 10995893A JP H06295791 A JPH06295791 A JP H06295791A
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伸夫 浮田
Kenji Nakamura
謙二 中村
Takashi Osawa
孝 大沢
Yasumasa Hanazaki
泰将 花崎
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 放電アークの放電点が電極上で移動すること
により発生する放電灯のチラツキを防止できる高圧放電
灯点灯装置を提供することを目的とする。 【構成】 この放電灯点灯装置は、放電灯10に必要電力
を供給するインバーター回路12と、放電灯10のランプ電
圧、ランプ電流又はランプ電力を検出して必要電力が得
られるようにインバーター回路12をフィードバック制御
するフィードバック制御系17とを備え、また放電灯10の
発光効率が低い領域ではフィードバック制御系17の応答
性が早くなり、発光効率が高い領域ではフィードバック
制御系17の応答性が遅くなるように、フィードバック制
御系17の応答性を切り替える応答性切替回路19を備えた
ものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車輌用の前照灯等に利
用されるメタルハライドランプ等の高圧放電灯のチラツ
キを防止するようにした放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】放電灯点灯装置において、放電灯に半導
体スイッチ素子のスイッチング動作により電力を供給す
るインバーター回路と、放電灯に加わるランプ電圧、ラ
ンプ電流又はランプ電力を検出して必要電力が得られる
ように前記インバーター回路のスイッチ素子をフィード
バック制御するフィードバック制御系とを備えたものが
ある。従来、フィードバック制御系には回路自身の遅れ
や位相補償に伴う遅れによる応答性があり、その応答性
は放電灯を始動点灯させてから安定点灯に至るまで常に
一定である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この場合、一般的な放
電灯の点灯制御法である、始動時には低電力を放電灯に
印加し、安定時には定格ランプ電力を印加するような制
御では、放電灯が冷えている時に始動点灯させるコール
ドスタートから、放電灯の発光が１００％に達する安定
点灯まで数分間を必要とする。従って、放電灯の特性が
非常にゆっくりと変化するため、放電アークが放電灯の
電極上で移動することにより発生する放電灯のチラツキ
は、別段、問題とはならない。
【０００４】しかし、車輌用の前照灯に使用される放電
灯のように、コールドスタートから放電灯の発光が１０
０％に達する安定点灯までが、僅か１秒程度の短時間に
なるように制御する放電灯点灯装置では、図１５に示す
如く、始動時から放電灯に大電力のランプ電力Ｗlaを供
給し、その発光管内に封入されている水銀や金属ハロゲ
ン化物を急激に蒸発させて、放電灯の特性を急激に変化
させる。このため点灯開始時から安定点灯に至る過程に
おいて、発光管内の電極に付着していた水銀が蒸発する
ことや、熱伝導によって電極の温度が放電点とその点以
外の部分でも均一となること等により、図１２に示すよ
うに、一対の電極1,2 間で放電している放電アーク3 の
放電点が電極1,2 上で度々変化することになる。
【０００５】これは放電アーク長l が異なることを意味
する。従って、ランプ電圧Ｖlaとランプ電流Ｉlaと放電
アーク長l との間には、下記式の関係があるため、 Ｖla＝ａ＋ｂl ＋（ｃ＋ｄl )/Ｉla （但し、ａ，ｂ，ｃ，ｄは電極材料による定数) ランプ電流Ｉlaを一定とすると、放電アーク長l が長く
なれば、ランプ電圧Ｖlaが上昇し、放電アーク長l が短
くなれば、ランプ電圧Ｖlaが下降することを意味する
【０００６】ここで、一例を取り上げて説明すると、放
電灯が冷えているコールドスタートでは、点灯開始時に
は発光管内の水銀蒸気圧が低いために、ランプ電圧Ｖla
は低く( 約２０Ｖ）、その後、アーク放電のエネルギー
を受けて発光管内の水銀が蒸発することにより水銀蒸気
圧が上昇し、それにつれランプ電圧Ｖlaも上昇して行
き、ある点で安定する（例えば９０Ｖ程度）。この時の
ランプ電圧Ｖlaの変化に対する制御特性を図１３に、ま
たランプ電圧Ｖlaの変化に対する放電灯の発光効率（Ｌ
／Ｐ値（照度lx／ランプ電力Ｗla))を図１４に夫々示
す。
【０００７】図11の放電灯の発光効率を見ると、ランプ
電圧Ｖlaが低い領域では発光効率が低く、ランプ電圧Ｖ
laが高い領域では発光効率が高くなっている。従って、
放電灯の発光照度を一定にするには、ランプ電圧Ｖlaの
変動に対する発光効率に応じた電力を放電灯に供給すれ
ば良く、その制御特性が図１３に示したものである。
【０００８】そこで、放電アーク3 の放電点が電極1,2
上で変動する場合であるが、放電灯は始動後からランプ
電圧Ｖlaが上昇して行く過程で、例えばＶla＝８０Ｖの
時に、放電アーク3 が、放電アーク長l が短くなる放電
点に電極1,2 上で移動した場合には、ランプ電圧Ｖlaは
放電アーク長l が短くなった分の−ΔＶlaだけ変動す
る。すると図１３に示す制御特性を満足すべく、フィー
ドバック制御系が−ΔＶlaの変動に応じたランプ電力＋
ΔＷlaを放電灯に供給するようにインバータ回路を制御
する。そのため放電灯は、図１５に示すように、ランプ
電力が＋ΔＷla増加した分だけ発光が増加して＋Δlxの
照度変化を生じることになるので、放電灯の照度が急変
してしまい、目による視認では放電灯のチラツキとして
感じられる。
【０００９】本発明は、かかる従来の課題に鑑み、放電
アークの放電点が電極上で移動することにより発生する
放電灯のチラツキを防止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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
は、放電灯10に必要電力を供給するインバーター回路12
と、放電灯10のランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力
を検出して必要電力が得られるようにインバーター回路
12をフィードバック制御するフィードバック制御系17と
を備えた放電灯点灯装置において、放電灯10の発光効率
が低い領域ではフィードバック制御系17の応答性が早く
なり、発光効率が高い領域ではフィードバック制御系17
の応答性が遅くなるように、該フィードバック制御系17
の応答性を切り替える応答性切替回路19を備えたもので
ある。
【００１１】請求項２に記載の本発明は、請求項１に記
載の発明において、放電灯10のランプ電圧が低い領域で
はフィードバック制御系17の応答性が早くなり、ランプ
電圧が高い領域ではフィードバック制御系17の応答性が
遅くなるように、該フィードバック制御系17の応答性を
切り替える応答性切替回路19を備えたものである。
【００１２】請求項３に記載の本発明は、請求項１に記
載の発明において、放電灯10の点灯後のランプ電圧の経
過時間に対する変化度が大きい領域ではフィードバック
制御系17の応答性が早くなり、該変化度が小さい領域で
はフィードバック制御系17の応答性が遅くなるように、
該フィードバック制御系17の応答性を切り替える応答性
切替回路19を備えたものである。
【００１３】請求項４に記載の本発明は、請求項１に記
載の発明において、電源投入から一定時間はフィードバ
ック制御系17の応答性が早くなり、電源投入から一定時
間経過後はフィードバック制御系17の応答性が遅くなる
ように、該フィードバック制御系17の応答性を切り替え
る応答性切替回路19を備えたものである。
【００１４】請求項５に記載の本発明は、請求項１乃至
３の何れかに記載の発明において、応答性切替回路19が
フィードバック制御系17の応答性を早い状態から遅い状
態に切り替えた時には、放電灯10が消灯するまで該フィ
ードバック制御系17の応答性を遅い状態に保持するラッ
チ回路39を備えたものである。
【００１５】請求項６に記載の本発明は、請求項１乃至
５の何れかに記載の発明において、応答性切替回路19
に、２次以上のローパスフィルター回路40を備えたもの
である。
【００１６】
【作用】請求項１に記載の場合には、放電灯10の発光効
率が低い領域では、フィードバック制御系17の応答性を
早くしておき、発光効率が高い領域に入った時に、応答
性切替回路19によりフィードバック制御系17の応答性が
遅くなるように切り替える。このため発光効率が高い領
域で放電アークの放電点が電極上で移動してランプ電圧
Ｖlaが変動しても、フィードバック制御系17の応答性が
遅いので、フィードバック制御系17によるインバーター
回路12の制御が緩やかになり、インバーター回路12が緩
やかに変動する電力を放電灯10に供給する。
【００１７】従って、発光効率が高い領域でも放電灯10
の照度が緩やかに変化し、目ではその照度変化を視認で
きないようになる。勿論、発光効率が低い領域では、ラ
ンプ電圧Ｖlaが短時間で急上昇するため、放電灯10の特
性が急変するが、フィードバック制御系17の応答性が早
いので、制御特性が時間遅れによって狂うこともない。
これは、放電灯10のランプ電圧の高低に応じてフィード
バック制御系17の応答性を切り替える請求項２に記載の
場合も同様である。また放電灯10の点灯後のランプ電圧
の経過時間に対する変化度の高低に応じてフィードバッ
ク制御系17の応答性を切り替える請求項３に記載の場合
にも同様である。
【００１８】請求項４に記載の場合には、電源投入から
一定時間はフィードバック制御系17の応答性を早くして
おき、一定時間経過後は応答性切替回路19によりフィー
ドバック制御系17の応答性が遅くなるように切り替え
る。従って、一定時間の経過後であれば、放電アークの
放電点が電極上で移動しても、放電灯10の照度変化は緩
やかなものになり、目では照度変化を視認できないよう
になる。
【００１９】請求項５に記載の場合は、応答性を早い状
態から遅い状態に切り替えた時には、ラッチ回路39によ
り放電灯10が消灯するまで応答性を遅い状態に保持す
る。このため、一旦、応答性を遅い状態に切り替えた後
は、放電アークの放電点が電極上で移動すること等によ
り生じる放電灯10の特性の変化があっても誤動作するこ
とがない。
【００２０】請求項６に記載の場合には、応答性切替回
路19に、２次以上のローパスフィルター回路40を備えて
いるので、ローパスフィルター回路40をＮ次とすれば、
カットオフ周波数fcに対する減衰率が−２０×ＮｄＢ／
ｄｅｃとなり、十分な積分化が可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳述
する。図１は本発明の第１実施例を示す。即ち、図１に
おいて、10は前照灯等の放電灯、11は直流電源である。
12は放電灯10に電力を供給するインバータ回路としての
DC/DCコンバータ回路で、半導体スイッチ素子のオン・
オフ動作により直流電源11を DC/DC変換して放電灯10に
電力を供給するようになっている。13はパルス幅変調回
路で、三角波を発生する発振回路14、比較回路15及び駆
動回路16を備え、コンバーター回路12のスイッチ素子の
オン・オフ時のデューティ比を可変することにより、そ
の出力電力を制御するように構成されている。
【００２２】17はフィードバック制御系で、放電灯10の
ランプ電流Ｉla、ランプ電圧Ｖlaを検出して放電灯10の
必要電力が得られるように、コンバーター回路12をフィ
ードバック制御するためのものである。このフィードバ
ック制御系17は、ランプ電流検出用の抵抗R2とランプ電
圧検出用の抵抗R3,R4 とにより放電灯10に流れるランプ
電流Ｉlaとランプ電圧Ｖlaとを検出し、電力演算回路1
8、応答性切替回路19を介してパルス幅変調回路13によ
りコンバーター回路12をフィードバック制御するように
なっている。電力演算回路18は、検出したランプ電流と
ランプ電圧とを基に、図１３に示すような制御特性に対
応した制御信号を演算し、その制御信号を応答性切替回
路19へと出力する。
【００２３】応答性切替回路19は、積分定数を決定する
抵抗R1とコンデンサC1から成るＲＣ積分回路20と、その
抵抗R1の両端に接続された積分定数切替え用のアナログ
スイッチ等のスイッチ素子S1とにより構成され、スイッ
チ素子S1は電圧検出回路21の出力により駆動される。電
圧検出回路21は抵抗R3,R4 により分圧されたランプ電圧
Ｖlaと基準電源22の基準電圧とを比較するコンパレータ
23とを備え、このコンパレータ23はランプ電圧Ｖlaが基
準電圧よりも低い時にＬ信号を、またランプ電圧Ｖlaが
基準電圧よりも高い時にＨ信号を夫々出力して、ランプ
電圧Ｖlaの高低に応じて応答性切替回路19のスイッチ素
子S1を駆動するようになっている。
【００２４】従って、応答性切替回路19は、図１４に示
すように、ランプ電圧Ｖlaが低い領域では放電灯10の発
光効率が低く、ランプ電圧Ｖlaが高い領域では放電灯10
の発光効率が高くなることから、ランプ電圧Ｖlaが低い
領域では、スイッチ素子S1が閉じてＲＣ積分回路20の積
分時定数を持たせず、またランプ電圧Ｖlaが高い領域で
は、スイッチ素子S1が開いてＲＣ積分回路20の積分時定
数を持たせるように、電圧検出回路19のコンパレータ23
からの出力信号によりスイッチ素子S1をオン・オフさ
せ、これによってフィードバック制御系17の応答性を切
り替えるようになっている。
【００２５】パルス幅変調回路13は、応答性切替回路19
を通った制御信号を比較回路15に入力し、この比較回路
15で発振回路14からの三角波信号を基に前記制御信号と
ランプ電流Ｉlaとによりデューティ比を決定し、駆動回
路16を介してコンバーター回路12のスイッチ素子を駆動
することにより、コンバーター回路12の出力電力を制御
するようになっている。
【００２６】24は極性切替回路で、フルブリッジ型の構
成となっており、そのフルブリッジを構成する４つのス
イッチ素子を低周波駆動回路25により一対づつ交互にオ
ン・オフさせて、放電灯10を同一極性で点灯した場合に
発光管の色分離や発光部の片寄りを生じるカタホレシス
現象を防ぐために低周波交流矩形波に変換した後、放電
灯10を始動させるための高電圧パルス発生用のイグナイ
タ26を介して放電灯10に供給するようになっている。
【００２７】次に放電灯10を点灯させる時の動作につい
て詳述する。先ず、コンバーター回路12が放電灯10を始
動させるために必要な始動電圧( 約３００Ｖ）を出力す
る。そして、極性切替回路24の対となる一方のスイッチ
素子がオンして放電灯10に始動電圧を印加すると共に、
イグナイタ26により発生した高圧パルス（約２０ＫＶ）
を前記始動電圧に重畳させて放電灯10に印加し、放電灯
10の発光管内に絶縁破壊を起こさせる。これにより放電
灯10はグロー放電よりアーク放電へと移行して点灯を開
始する。この時、放電灯10は発光管内部の水銀蒸気圧が
低く低インピーダンスであるため、そのランプ電圧Ｖla
は約２０Ｖとなる。
【００２８】一方、フィードバック制御系17の抵抗Ｒ2
と抵抗Ｒ3,Ｒ4 とによりランプ電流Ｉlaとランプ電圧Ｖ
laとを検出し、電力演算回路18が図１３に示す制御特性
となるように、ランプ電流Ｉlaとランプ電圧Ｖlaとに対
応した制御信号を演算して、その制御信号を応答性切替
回路19を介してパルス幅変調回路13に入力する。
【００２９】このためパルス幅変調回路13が前記制御信
号とランプ電流Ｉlaとからパルスのデューティ比を決定
してコンバーター回路12のスイッチ素子を駆動し、その
出力電力を図１３の制御特性に対応したものに制御す
る。そして、このコンバーター回路12の出力電力を極性
切替回路24により交流矩形波に変換した後、放電灯10に
供給する。従って、放電灯10は、アーク放電により熱エ
ネルギーを受けて発光管内部の水銀が蒸発するため、水
銀蒸気圧が上昇して行き、ランプ電圧Ｖlaもそれにつれ
て急激に上昇する。
【００３０】ここで、ランプ電圧Ｖlaが低く放電灯10の
発光効率の低い領域では、電圧検出回路21のコンパレー
タ23が抵抗R3,R4 により分圧されたランプ電圧Ｖlaを基
準電圧と比較し、図３の（ａ）に示すようにランプ電圧
Ｖlaが基準電圧よりも低いので、図３の（ｄ）に示す如
くコンパレータ23がＨ信号を出力する。そして、コンパ
レータ23のＨ信号により図３の（ｂ）に示すように応答
性切替回路19のスイッチ素子S1が閉じて抵抗R1の両端を
短絡しており、ＲＣ積分回路20の積分時定数を有してい
ないので、図３の（ｃ）に示すようにフィードバック制
御系17の応答性は早い状態となっている。
【００３１】これは、この領域では、ランプ電圧Ｖlaが
短時間で急上昇するため、放電灯10の特性が急変してし
まい、フィードバック制御系17の応答性が早くなけれ
ば、制御特性が時間遅れのために狂うからである。ま
た、この領域では、放電灯10の発光効率が低いために、
放電アークの放電点が電極上で変動してランプ電力Ｗla
が変動しても、ランプ照度の変動Δlxは非常に少なくチ
ラツキを生じない。しかも、この領域では、放電灯10が
点灯を開始してから短時間しかたっていないので、電極
上の放電点が他の部分と比べて高温であり、放電アーク
が放電点より他の点に移動することは、まずない。
【００３２】次に、放電灯10の点灯が続行し、その発光
管内部の水銀蒸気圧が上昇して行けば、図３の（ａ）に
示すようにランプ電圧Ｖlaが高くなり、放電灯10の発光
効率も高くなる。この領域では、図３に示すように、電
圧検出回路19のコンパレータ23が抵抗R3,R4 により分圧
されたランプ電圧Ｖlaを基準電圧と比較し、ランプ電圧
Ｖlaが基準電圧値よりも高いので、コンパレータ23が図
３の（d ）に示すようにＬ信号を出力する。
【００３３】そして、このコンパレータ23のＬ信号によ
り図３の（d ）に示す如く応答性切替回路19のスイッチ
素子S1が開いた状態となり、電力演算回路18からの制御
信号が、抵抗R1とコンデンサC1によるＲＣ積分回路20に
より時定数Ｔ＝Ｒ１×Ｃ１にて積分されるため、フィー
ドバック制御系17の応答性は図３の（ｃ）に示すように
遅い状態となっている。
【００３４】しかし、この領域では、図３の（ａ）に示
すようにランプ特性が安定域に近づいており、ランプ電
圧Ｖla及びランプ電流Ｉlaの時間変化が緩やかであるた
め、電力演算回路18より出力される制御信号が時定数Ｔ
により積分化されても、時間遅れによる制御の遅れは、
特性上、問題ない。
【００３５】一方、この領域では、放電灯10の点灯から
時間が経過しているので、電極上の放電点と他の部分と
の温度差がなくなり、放電アークの放電点が電極上で移
動する。この場合、放電アークの位置変動によりランプ
電圧Ｖlaが図３の（ａ）に示すように変動すれば、電力
演算回路18によりΔＶlaの変動に対する制御信号が出力
される。
【００３６】しかし、この時には、図３の（ｂ）に示す
ように、既に応答性切替回路19のスイッチ素子S1が開
き、フィードバック制御系17の応答性が遅い状態になっ
ているため、制御信号は応答性切替回路19内のＣＲ積分
回路20の積分時定数により緩やかに変動する。このた
め、パルス幅変調回路13により制御されるコンバーター
回路12は、図２に示すように、従来のランプ電力の変化
（点線）に比べて、実線の如く前記制御信号に応じて緩
やかに変動する電力を放電灯10に供給することになる。
【００３７】従って、放電アークの放電点が電極上で移
動しても、放電灯10の照度変化は、図２に実線で示すよ
うに従来（点線）に比べて緩やかなものになり、絶対的
な照度変化値Δlxは変わらないが、時間に対する変動値
Δlx/dt を緩やかにさせることになるので、目では照度
変化を視認できないようになる。これは目が網膜から大
脳までの生理的反応の時定数を有していることと、視覚
系には光の時間的変化に対する時間的足合わせ機能であ
るブロックの法則(Blochs low )があるために、Δlx/dt
がある値以下であれば、変化する照度は視覚上平均化
されるからである。因みに、本実施例においては、実験
による結果から抵抗R1とコンデンサC1によるＣＲ積分回
路20の積分時定数を0.8 秒としている。
【００３８】なお、本実施例においては、ランプ電圧が
発光効率と相関関係があることと、放電アークが移動す
る発生頻度とランプ特性の変化がランプ電圧Ｖlaの低い
領域では急速に変化することから、ランプ電圧Ｖlaを電
圧検出回路21にて検出し、安定時のランプ電圧−１０Ｖ
以上にランプ電圧Ｖlaが達した時に、フィード・バック
制御系17の応答性が遅くなるように応答性切替回路19を
切り替えている。
【００３９】しかし、この応答性を切り替える条件とし
ては、勿論、図４及び図５に示すように、放電灯10のラ
ンプ電圧Ｖlaの変化度を検出しても良いし、或いは放電
灯10の照度の変化を検出しても良い。図４及び図５は本
発明の第２実施例を示し、放電灯10のランプ電圧Ｖlaの
変化度を検出し、その変化度に応じて応答性切替回路19
によりフィードバック制御系17の応答性を切り替えるよ
うにしたものである。
【００４０】放電灯10が始動点灯してからランプ電圧Ｖ
laは、発光管内の水銀蒸気圧の上昇に伴い急激に上昇し
て行き、安定点に近づくに従ってその上昇変化率は減少
し、安定点に達すると変化率は零となる。従って、ラン
プ電圧Ｖlaの変化度を捉えることにより応答性を切り替
える条件を検出できる。
【００４１】即ち、図４及び図５において、27はサンプ
ル・ホールド回路で、バッファアンプ28,29 とスイッチ
素子S2とコンデンサC2とを備え、抵抗R3,R4 で分圧され
たランプ電圧Ｖlaを発振回路30の発振周期に応じてをサ
ンプリングしてホールドするようになっている。31は微
分回路で、コンデンサC3とバッファアンプ32とを備え、
サンプル・ホールド回路27の出力を微分することによ
り、ランプ電圧Ｖlaの発振回路30の発振周期に対する変
化度を求めるようになっている。
【００４２】33はピーク値充電回路で、ダイオードD1と
コンデンサC4と抵抗R5とを備え、微分回路31の出力を直
線的なランプ電圧Ｖlaの変化度に変換するようになって
いる。34は比較回路で、基準電源35とコンパレータ36と
を備え、ピーク値充電回路33の出力を基準電圧と比較し
て、ランプ電圧Ｖlaの変化度が基準電圧よりも高い領域
ではＣＲ積分回路20のスイッチ素子S1をオンし、低い領
域ではスイッチ素子S1をオフさせるようになっている。
【００４３】この実施例では、図６の（ａ）（ｂ）及び
（ｃ）に示すように、抵抗R3,R4 により分圧されたラン
プ電圧Ｖlaをサンプル・ホールド回路27で発振回路30の
発振周期に応じてサンプルしてホールドする。これは抵
抗R3,R4 により分圧されたランプ電圧Ｖlaを、入出力間
の結合を電気的に切り離したバッファアンプ28を通して
スイッチ素子S2に入力する。
【００４４】スイッチ素子S2は発振回路30の出力に応じ
て開閉しており、発振回路30の出力がＨの時に、スイッ
チ素子S2が閉じてバッファアンプ28からの信号をコンデ
ンサC2に充電し、また発振回路30の出力がＬの時に、ス
イッチ素子S2が開く。しかし、この時にはバッファアン
プ29の入力インピーダンスが非常に高いため、コンデン
サC2の電荷は放電せず、その充電電圧を維持する。
【００４５】次に発振回路30の出力がＨの時にスイッチ
素子S2が閉じて、バッファアンプ28からの信号をコンデ
ンサC2に充電する。この時、コンデンサC2は発振回路30
の出力がＬの時に、スイッチ素子S2によりバッファアン
プ28から切り離されて、発振回路30の出力がＨの時の値
を保持しているため、発振回路30の出力がＬの期間にラ
ンプ電圧Ｖlaが上昇した分だけ急激に充電される。そし
て、この動作を繰り返すことにより、サンプル・ホール
ド回路27が抵抗Ｒ3,R4により分圧されたランプ電圧Ｖla
を図６の（ｂ）（ｃ）に示すように発振回路30の発振周
期に応じてサンプリングしてホールドする。
【００４６】次に、微分回路31によりサンプル・ホール
ド回路27の出力を微分して値の発振回路30の発振周期に
対する変化度を取り出す。これはサンプル・ホールド回
路27の段階的な変化のエッジ部分のみをコンデンサC3に
より取り出しバッファアンプ32を通すことにより、図６
の（ｄ）に示すようにランプ電圧Ｖlaの発振回路30の発
振周期に対する変化度を出力する。なお、バッファアン
プ29は単電源で動作させているので、ランプ電圧Ｖlaの
放電アーク移動による急激な落ち込みは、バッファアン
プ29にとってはマイナス出力となるため出力されない。
【００４７】微分回路31で変化度を求めた後、図６の
（ｅ）に示すようにピーク値充電回路33によりその出力
を直線的なランプ電圧Ｖlaの変化度に変換する。このピ
ーク値充電回路33では、微分回路31の出力の三角波の各
頂点がランプ電圧Ｖlaの変化度を現すため、微分回路31
の出力をダイオードD1を通してコンデンサC4に充電する
と共に、このコンデンサC4の放電経路がダイオードD1に
より抵抗R5側のみとなるように構成し、微分回路31の出
力の三角波の各頂点毎にコンデンサC4を充電し、ランプ
電圧Ｖlaの変化度を直線的に変換して出力する。
【００４８】次に、この出力を比較回路34のコンパレー
タ36にて基準電源35の基準電圧と比較すると、図６の
（ｆ）に示すように、ピーク値充電回路33の出力が基準
電圧より高い場合にはコンパレータ36の出力がＨとな
り、逆に出力が基準電圧よりも低い場合にはコンパレー
タ36の出力がＬとなる。
【００４９】そして、この比較回路34の出力でＣＲ積分
回路20のスイッチ素子S1を制御するので、図６の（ｇ）
及び（ｈ）に示すように、ランプ電圧Ｖlaの変化度が基
準値よりも高い領域ではＣＲ積分回路20のスイッチ素子
S1をオンし、低い領域ではスイッチ素子S1をオフして制
御信号をＣＲ積分回路20の積分時定数により緩やかに変
動させる。従って、第１実施例と同様に、放電アークの
放電点が電極上で移動しても、放電灯10の照度変化は緩
やかなものになり、目では照度変化を視認できないよう
になる。
【００５０】図７は本発明の第３実施例を示し、電源投
入から一定時間は応答性を早くし、一定時間後には応答
性を遅くするようにしたものである。即ち、図７におい
て、37はタイマーで、電源スイッチ38を投入した時に作
動し始め、予め設定された一定時間が経過した時に応答
性切替回路19のスイッチ素子S1をオフさせるようになっ
ている。
【００５１】この実施例では、放電灯10を始動点灯すべ
く電源スイッチ38を投入した時には、スイッチ素子S1が
オン状態にあり、応答性が早くなっている。そして、一
定時間後にタイマー37からの信号によりスイッチ素子S1
がオフし、応答性が遅くなる。従って、この実施例の場
合にも、一定時間が経過すれば、放電アークの放電点が
電極上で移動しても、放電灯10の照度変化は緩やかなも
のになり、目では照度変化を視認できないようになる。
【００５２】図８は本発明の第４実施例を示し、応答性
を早い状態から遅い状態に切り替えた時には、放電灯10
を消灯する迄、応答性を遅い状態のまま保持しておき、
また放電灯10の点灯開始時には、必ず応答性が早い状態
に戻るように構成したものである。即ち、39はラッチ回
路で、このラッチ回路39は電圧検出回路21で検出したラ
ンプ電圧Ｖlaが高い領域になれば、応答性切替回路19の
スイッチ素子S1をオフ状態に保持し、放電灯10を消灯す
るまでこの状態を保持し続ける。
【００５３】従って、一旦、スイッチ素子S1をオフして
フィードバック制御系17の応答性を遅い状態に切り替え
た後は、ラッチ回路39でその状態を保持しているので、
放電アークの放電点が電極上で移動すること等により生
じる放電灯10の特性変化があっても誤動作することがな
い。しかも、電源スイッチ38を切断して放電灯10を消灯
した後は、ラッチ回路39への電圧の供給がなくなり、ラ
ッチ回路39がリセットされるため、電源スイッチ38を投
入して放電灯10を再点灯させる際には、必ずフィードバ
ック制御系17の応答性を早い状態に戻すことができる。
【００５４】図９は本発明の第５実施例を示し、応答性
切替回路19のＣＲ積分回路20を２次以上のローパスフィ
ルター回路40に変更したものである。上記各実施例のよ
うに応答性切替回路19をＣＲ積分回路20により構成した
場合には、図１０に示す如く制御特性の時間変化に対応
する周波数f1がカットオフ周波数fc内にあるように、Ｃ
Ｒ積分回路20のカットオフ周波数fcを設定している。
【００５５】そして、放電アークが電極上で移動した時
に、電力演算回路18から出る出力中に、急激に変化して
放電灯10のチラツキの発生原因となる周波数成分f2が発
生するが、その周波数成分f2が制御特性の時間変化に対
応する周波数f1よりも高く−２０ｄＢ／ｄｅｃの減衰ラ
イン上にあるため、この周波数成分f2はカットオフ周波
数fcに対し−２０ｄＢ／ｄｅｃの減衰を受けて積分化さ
れることにより、チラツキとして視認されないように行
っている。
【００５６】しかし、このようにＣＲ積分回路20におい
ては、カットオフ周波数fcよりも高い周波数では−２０
ｄＢ／ｄｅｃの減衰しか得られないため、制御特性の時
間変化に対応する周波数f1と、放電アークが電極上で移
動した時の放電灯10のチラツキの発生原因となる周波数
成分f2との差が小さい場合は、チラツキを生じる周波数
成分f2の除去と積分化とを十分行えない場合が発生す
る。
【００５７】しかるに、ＣＲ積分回路20に代表されるよ
うに、１次ローバスフィルター回路では積分化が十分お
行えないような場合では、図９に示すように２次以上の
ローパスフィルター回路40を積分手段として用いること
が有効である。即ち、図９において、積分手段としての
２次ローパスフィルター回路40には、抵抗R6,R7 とコン
デンサC5,C6 とＯＰアンプ41とから成る電圧ソース型ロ
ーパスフィルター回路を使用しており、カットオフ周波
数fcと定数との間には、Ｒ＝Ｒ6 ＝Ｒ7 とすると、Ｃ5
＝１／（√2 πＲfc) 、Ｃ6 ＝１／（２√2 πＲfc) の
関係がある。
【００５８】従って、特性は図１１に示すように、カッ
トオフ周波数fcより高い周波数では−４０ｄＢ／ｄｅｃ
の減衰カーブを持ち、ＣＲ積分回路20と比較すると、カ
ットオフ周波数fcを同じとすれば−２０ｄＢ／ｄｅｃの
減衰が更に得られ、ＣＲ積分回路20では積分化が十分に
行えない条件でもその積分化が可能となる。また２次ロ
ーパスフィルター回路40でも積分化が不十分な場合は、
３次、４次と高次のローパスフィルター回路を使用すれ
ば、カットオフ周波数fcに対する減衰率は、Ｎ次の場合
−２０×ＮｄＢ／ｄｅｃがとなり、十分な積分化が可能
となる。
【００５９】この場合にも、スイッチ素子S1が開の時に
は、電力演算回路18からの制御信号は２次ローパスフィ
ルター回路40を通り応答性が遅い状態となって比較回路
15へ行き、またスイッチ素子S1が閉の時には、電力演算
回路18からの制御信号はスイッチ素子S1を通って比較回
路15へ行き、応答性が早い状態となる。
【００６０】なお、各実施例においては、低周波の交流
矩形波を放電灯10に印加して点灯させる放電灯点灯装置
にて説明したが、高周波点灯方式による放電灯点灯装置
においても同様に実施可能である。また応答性切替回路
19は、ＣＲ積分回路20等により構成する他、ＯＰアンプ
により構成した積分回路を用いても良い。
【００６１】
【発明の効果】請求項１に記載の本発明によれば、放電
灯10に必要電力を供給するインバーター回路12と、放電
灯10のランプ電圧、ランプ電流又はランプ電力を検出し
て必要電力が得られるようにインバーター回路12をフィ
ードバック制御するフィードバック制御系17とを備えた
放電灯点灯装置において、フィードバック制御系17の応
答性が放電灯の発光効率が低い領域では早くなり、発光
効率が高い領域では遅くなるように、該フィードバック
制御系17の応答性を切り替える応答性切替回路19を備え
ているので、電極上での放電アークの放電点の移動によ
り発生するチラツキを防止できる。従って、簡単な構成
により良質な光を安価に供給できる利点がある。
【００６２】また請求項２に記載の本発明でも、放電灯
10のランプ電圧が低い領域ではフィードバック制御系17
の応答性が早くなり、ランプ電圧が高い領域ではフィー
ドバック制御系17の応答性が遅くなるように、該フィー
ドバック制御系17の応答性を切り替える応答性切替回路
19を備えているので、電極上での放電アークの放電点の
移動により発生するチラツキを防止できる。
【００６３】更に請求項３に記載の本発明でも、放電灯
10の点灯後のランプ電圧の経過時間に対する変化度が大
きい領域ではフィードバック制御系17の応答性が早くな
り、該変化度が小さい領域ではフィードバック制御系17
の応答性が遅くなるように、該フィードバック制御系17
の応答性を切り替える応答性切替回路19を備えているた
め、電極上での放電アークの放電点の移動により発生す
るチラツキを防止できる。
【００６４】請求項４に記載の本発明には、電源投入か
ら一定時間はフィードバック制御系17の応答性が早くな
り、電源投入から一定時間経過後はフィードバック制御
系17の応答性が遅くなるように、該フィードバック制御
系17の応答性を切り替える応答性切替回路19を備えてい
るので、一定時間経過すれば同様に電極上での放電アー
クの放電点の移動により発生するチラツキを防止でき
る。
【００６５】また請求項５に記載の本発明によれば、応
答性切替回路19がフィードバック制御系17の応答性を早
い状態から遅い状態に切り替えた時には、放電灯10が消
灯するまで該フィードバック制御系17の応答性を遅い状
態に保持するラッチ回路39を備えているため、一旦、応
答性を遅い状態に切り替えた後は、放電アークの放電点
が移動すること等により生じる放電灯10の特性変化があ
っても誤動作することがない。
【００６６】更に請求項６に記載の本発明によれば、応
答性切替回路19に、２次以上のローパスフィルター回路
40を備えているので、ローパスフィルター回路40をＮ次
のとすると、カットオフ周波数fcに対する減衰率が−２
０×ＮｄＢ／ｄｅｃとなり、十分な積分化が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す回路図である。
【図２】本発明と従来例との放電アーク移動時における
照度及びランプ電力の変化の違いを示す図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す各部の波形図であ
る。
【図４】本発明の第２実施例を示す回路図である。
【図５】本発明の第２実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図６】本発明の第２実施例を示す各部の波形図であ
る。
【図７】本発明の第３実施例を示す回路図である。
【図８】本発明の第４実施例を示す回路図である。
【図９】本発明の第４実施例を示す要部の回路図であ
る。
【図１０】比較例を示す周波数特性図である。
【図１１】本発明の第４実施例を示す周波数特性図であ
る。
【図１２】放電灯の放電アークの移動を示す図である。
【図１３】放電灯の制御特性図である。
【図１４】放電灯の発行効率を示す図である。
【図１５】従来の点灯特性図である。
【符合の説明】
10 放電灯 12 コンバーター回路（インバーター回路） 13 パルス幅変調回路 17 フィードバック制御系 18 電力演算回路 19 応答性切替回路 21 電圧検出回路 39 ラッチ回路 40 ローパスフィルター回路
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｂ 41/16 ３４０ 9249−3Ｋ (72)発明者 大沢 孝 兵庫県三田市三輪二丁目３番33号 三菱電 機株式会社三田製作所内 (72)発明者 花崎 泰将 兵庫県三田市三輪二丁目３番33号 三菱電 機株式会社三田製作所内

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放電灯(10)に必要電力を供給するインバ
    ーター回路(12)と、放電灯(10)のランプ電圧、ランプ電
    流又はランプ電力を検出して必要電力が得られるように
    インバーター回路(12)をフィードバック制御するフィー
    ドバック制御系(17)とを備えた放電灯点灯装置におい
    て、放電灯(10)の発光効率が低い領域ではフィードバッ
    ク制御系(17)の応答性が早くなり、発光効率が高い領域
    ではフィードバック制御系(17)の応答性が遅くなるよう
    に、該フィードバック制御系(17)の応答性を切り替える
    応答性切替回路(19)を備えたことを特徴とする放電灯点
    灯装置。
  2. 【請求項２】 放電灯(10)のランプ電圧が低い領域では
    フィードバック制御系(17)の応答性が早くなり、ランプ
    電圧が高い領域ではフィードバック制御系(17)の応答性
    が遅くなるように、該フィードバック制御系(17)の応答
    性を切り替える応答性切替回路(19)を備えたことを特徴
    とする請求項１に記載の放電灯点灯装置。
  3. 【請求項３】 放電灯(10)の点灯後のランプ電圧の経過
    時間に対する変化度が大きい領域ではフィードバック制
    御系(17)の応答性が早くなり、該変化度が小さい領域で
    はフィードバック制御系(17)の応答性が遅くなるよう
    に、該フィードバック制御系(17)の応答性を切り替える
    応答性切替回路(19)を備えたことを特徴とする請求項１
    に記載の放電灯点灯装置。
  4. 【請求項４】 電源投入から一定時間はフィードバック
    制御系(17)の応答性が早くなり、電源投入から一定時間
    経過後はフィードバック制御系(17)の応答性が遅くなる
    ように、該フィードバック制御系(17)の応答性を切り替
    える応答性切替回路(19)を備えたことを特徴とする請求
    項１に記載の放電灯点灯装置。
  5. 【請求項５】 応答性切替回路(19)がフィードバック制
    御系(17)の応答性を早い状態から遅い状態に切り替えた
    時には、放電灯(10)が消灯するまで該フィードバック制
    御系(17)の応答性を遅い状態に保持するラッチ回路(39)
    を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記
    載の放電灯点灯装置。
  6. 【請求項６】 応答性切替回路(19)に、２次以上のロー
    パスフィルター回路(40)を備えたことを特徴とする請求
    項１乃至５の何れかに記載の放電灯点灯装置。
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