JPH09232094A

JPH09232094A - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JPH09232094A
Application number: JP3455596A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Kominami; 智小南; Shigeru Horii; 堀井　　滋; Mitsuharu Miyazaki; 光治宮崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-22
Filing date: 1996-02-22
Publication date: 1997-09-05
Anticipated expiration: 2016-02-22
Also published as: JP3329172B2

Abstract

(57)【要約】【課題】放電ランプ製造上の公差により安定点灯可能
な周波数範囲が異なり、また経時変化で安定点灯できる
周波数範囲が変化しても、常にその放電ランプに適した
点灯条件で安定に高周波点灯できる放電ランプ点灯装置
を提供する。【解決手段】点灯回路２がランプ電流波形に比例した
信号を検出する抵抗１５とランプ電流波形に比例した信
号からランプ電流波形のピーク値の変化を検出しピーク
値の変化比例した信号を出力するピーク変化検出回路
１６とで構成されたアーク変動検出回路７と、ランプ電
流波形のピーク値に変化が発生した時にその変化を小さ
くする方向に点灯周波数を変化させる制御信号を出力す
る点灯条件制御回路８とを有し、ランプ１を１ｋＨｚを
下限とする高周波で点灯する構成で、ランプ電流波形の
ピーク値の変化が無くなるように点灯周波数を制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は放電ランプ、特にＨ
ＩＤランプ（高輝度放電ランプ）の放電アークの変動
を、ランプ特性の変化から検出し、放電アークの変動が
小さくなる点灯条件に設定することで安定に高周波点灯
する放電ランプ点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＨＩＤランプは、高輝度、高効
率、長寿命の特徴から屋外照明分野などに広く応用され
てきた。中でもメタルハライドランプは演色性が良く、
その特性を生かし、屋内照明光源、映像機器用光源、自
動車前照灯用光源として注目を集めている。

【０００３】放電ランプを安定に高周波点灯する方法と
して、例えば特公平７−６６８６６号公報に記載された
ものがある。特公平７−６６８６６号公報によれば、２
０ｋＨｚないし８０ｋＨｚの周波数の範囲で放電媒体内
に音響共鳴が発生する周波数で放電ランプを点灯するこ
とにより、放電ランプを水平位置で点灯した時でも対流
に起因する放電アークの曲がりを軽減し直線状に安定点
灯できることを開示している。また、点灯周波数を変調
することにより、放電ランプの放電アークが直線状に安
定する周波数範囲が拡大することも示している。

【０００４】また、特開平７−１４６８４号公報によれ
ば、放電ランプに定常半径方向に音響共鳴を励起させる
１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの中間周波の交流電流成分を
供給し、その交流電流成分の周波数Ｆ_Vと定常半径方向
音響波の基本周波数Ｆ_Rとの間にｎ・２Ｆ_V＝ｍＦ
_R（ｍ、ｎ：整数）の関係がほぼ成立する時、放電ラン
プを水平点灯した時の対流に起因する放電アークの曲が
りを軽減でき安定に点灯できると示している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成（特公平７−６６８６６号公報、特開平７−１４
６８４号公報）では、放電アークが変動することなく、
安定に点灯できる周波数範囲が存在するが、その範囲は
非常に狭く、また同じ形式のランプであっても、一般に
音響共鳴が放電空間の形状と放電空間の音速とで決まる
周波数で点灯したときに発生する現象であるため（「ジ
ェイエイピーピーエルフィジックス」４５巻第５号
1978年（Harald L. Witting："Acoustic resonances in
cylindri-cal high-pressure arc discharges",J.App
l.Phys,Vol.45,No.5(1978)参照)）、放電ランプの製造
上の公差により安定に点灯できる周波数範囲が異なる。
また経時変化により放電ランプの黒化や封入物質の消失
が生じるため発光管内の音速が変化し、安定に点灯でき
る周波数範囲が変化するという問題点があった。

【０００６】例えば５本の３５Ｗ小形メタルハライドラ
ンプについて、点灯初期において放電アークが変動する
ことなく直線状に安定点灯できる周波数範囲を実験的に
求めた結果を（表１）に示す。

【０００７】

【表１】

【０００８】この（表１）から明らかなように、７５ｋ
Ｈｚ付近で放電アークが変動することなく安定に点灯で
きるが、（表１）に示す周波数範囲以外では放電アーク
に変動が発生した。また、ランプＡ〜ランプＥは同じ形
式のランプであるにもかかわらず、発光管形状や封入物
質の製造上の公差により、放電アークが安定する周波数
がそれぞれ異なることが分かる。このことから、例えば
点灯周波数が７２ｋＨｚ一定の点灯回路で点灯した時、
ＡとＢのランプは安定に点灯することができるがＣ、
Ｄ、Ｅのランプは安定に点灯させることができず、Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ全てのランプを安定に点灯できる共通の
周波数範囲は存在しない。すなわち、それぞれのランプ
専用に周波数を設定した点灯回路が必要であり、一般的
な点灯周波数を固定した回路では同じ形式のランプであ
ってもすべてのランプを安定に点灯させるこはできない
という問題点を有していた。

【０００９】また、この３５Ｗ小形メタルハライドラン
プを安定に点灯できる周波数範囲の経時変化の一例を図
９に示す。斜線部が安定に点灯できる周波数範囲であ
る。図９から、放電アークが変動することなく安定に点
灯できる周波数範囲が点灯時間の経過と共に変化してい
ることが分かる。このことから、点灯周波数を、例えば
７６ｋＨｚ一定で点灯したとき、１０００時間までは安
定に点灯できるが、１０００〜１５００時間経過する
と、放電アークが不安定な点灯周波数領域となる。すな
わち、１０００〜１５００時間経過後も放電アークを安
定に点灯するには、例えば途中で点灯周波数を７６ｋＨ
ｚから７３ｋＨｚへ変更させる必要があり、点灯時間の
経過と共に、同一周波数の点灯回路で常に放電アークを
安定に点灯させることができないという問題点を有して
いた。

【００１０】一方、特公平７−６６８６６号公報に示さ
れるように点灯周波数に変調かけた場合、安定に点灯で
きる周波数範囲は拡大し、製造上の公差、経時変化を吸
収することは可能であるが、どのように点灯周波数を選
択し、どのように制御するかは示されていない。

【００１１】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、放電ランプの製造上の公差により安定に点灯でき
る周波数範囲が異なるランプやまた経時変化により安定
に点灯できる周波数範囲が変化した時、常にその放電ラ
ンプに適した点灯条件で放電アークに変動が無く安定に
高周波点灯できる放電ランプ点灯装置を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、前
記放電ランプに接続された点灯回路とを備え、前記点灯
回路が前記放電ランプの放電アークの変動をランプ特性
の変化から検出するアーク変動検出手段と前記アーク変
動検出手段の出力に応じて前記放電ランプの放電アーク
の変動が小さくなる点灯条件に設定する点灯条件制御手
段とを有し、アーク変動検出手段が、低周波領域でほぼ
一定の周期で変化する放電ランプの電気特性または光出
力特性を検出し、前記放電ランプを１ｋＨｚを下限とす
る高周波で点灯する構成である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照しながら説明する。まず実験結果と動作原理につ
いて説明する。図１０は３５Ｗ小形メタルハライドラン
プの特定のサンプルを周波数の異なる３種類の正弦波
（７５．０ｋＨｚ、７３．５ｋＨｚ、７０．０ｋＨｚ）
で点灯したときのランプ電流波形のピーク値の変化を示
したものである。この３５Ｗ小形メタルハライドランプ
の放電アークが音響共鳴現象を利用し直線状で安定に点
灯する周波数範囲は実験結果から７４．０〜７９．０ｋ
Ｈｚであり、この範囲内の７５．０ｋＨｚで点灯した時
は、放電アークに変動はなく直線状で安定である。一
方、７３．５ｋＨｚおよび７０．０ｋＨｚで点灯した時
は、安定な点灯条件から外れるために、放電アークに変
動が発生する。

【００１４】放電アークが直線状で安定になる周波数７
５．０ｋＨｚで点灯した時、ランプ電流波形のピーク値
は変化が無く一定になり、ピーク値を結ぶ線は図１０
（ａ）に破線で示すように一直線になる。ところが放電
アークに変動が発生する周波数７３．５ｋＨｚおよび７
０．０ｋＨｚで点灯すると、それぞれ図１０（ｂ）と
（ｃ）に示すようにランプ電流波形のピーク値に変化が
生じ、ピーク値が周期的に下がる期間を有する。なお、
図１０（ｂ）、（ｃ）は図１０（ａ）と比べて時間軸
（横軸）を圧縮して記述してある。

【００１５】この時、７３．５ｋＨｚで点灯した時のラ
ンプ電流波形のピーク値の変化の大きさ（Δｄ）をｄ
₁ 、同様に７０．０ｋＨｚで点灯した時のランプ電流波
形のピーク値の変化の大きさ（Δｄ）をｄ₂とすると、
ｄ₁＜ｄ₂ となった。また、放電アークの変動を目視で
観察した結果、７３．５ｋＨｚで点灯した時と７０ｋＨ
ｚで点灯した時とを比較すると、７０．０ｋＨｚで点灯
した時の方が７３．５ｋＨｚで点灯した時よりも放電ア
ークの変動が大きく、点灯周波数が放電アークが変動な
く安定する周波数範囲から外れるほど放電アークの変動
が大きくなる傾向になり、放電アークの変動が大きいほ
どランプ電流波形のピーク値の変化が大きくなる。

【００１６】図１１は上記と同様の条件で点灯した時の
ランプ電圧波形のピーク値の変化を示したものである。
放電アークが直線状で安定になる周波数７５．０ｋＨｚ
で点灯した時、ランプ電圧波形のピーク値は一定にな
り、ピーク値を結ぶ線は図１１（ａ）に破線で示すよう
に一直線になる。ところが放電アークに変動が発生する
周波数７３．５ｋＨｚ及び７０．０ｋＨｚで点灯する
と、それぞれ図１１（ｂ）と（ｃ）に示すようにランプ
電圧波形のピーク値に変化が生じ、ピーク値が周期的に
上昇する期間を有する。なお、図１０と同様に図１１
（ｂ）、（ｃ）は図１１（ａ）と比べて時間軸（横軸）
を圧縮して記述してある。この時、７３．５ｋＨｚで点
灯した時のランプ電圧波形のピーク値の変化の大きさ
（Δｄ）をｄ₃ 、同様に７０．０ｋＨｚで点灯した時の
ランプ電圧波形のピーク値の変化の大きさ（Δｄ）をｄ
₄とすると、ｄ₃＜ｄ₄ となった。すなわち、放電アーク
の変動が大きいほどランプ電圧波形のピーク値の変化も
大きくなる。

【００１７】以上のことから、点灯周波数が放電アーク
が変動なく安定する周波数範囲から外れる度合Δｆと目
視観察による放電アークの変動の大きさとの間には図１
２に示すような関係があることが実験から判明した。図
１２より、Δｆが大きくなるに従い、放電アークの変動
は急激に増加する傾向にある。

【００１８】また、ランプ電流波形又はランプ電圧波形
のピーク値の変化の大きさ（Δｄ）と目視で観察した放
電アークの変動の大きさとの間には図１３に示すような
傾向があった。図１３より、Δｄが大きくなるに従い、
放電アークの変動は急激に増加する傾向にある。この
時、図１０（ｂ）、（ｃ）および図１１（ｂ）、（ｃ）
に示すランプ電流波形またはランプ電圧波形のピーク値
の変化は、ほぼ一定の周期で生じる。また、このランプ
電流波形またはランプ電圧波形のピーク値の変化の周期
は、放電アークの変動の状態により異なるため様々な周
期が存在するが、どの周期でランプ電流波形またはラン
プ電圧波形のピーク値の変化が生じやすいかをを調べる
と、図１４に示すようになる。図１４より、ランプ電流
波形またはランプ電圧波形のピーク値の変化は、ほぼ１
０ｍｓ以上の周期で生じる。

【００１９】すなわち、放電ランプを高周波で点灯した
時、放電アークが不安定で変動が生じれば、ランプ電流
波形またはランプ電圧波形のピーク値に低周波領域の周
期的な変化が生じ、ランプ電流波形またはランプ電圧波
形のピーク値の変化の大きさを検出し、その大きさを小
さくする方向に点灯周波数を変化させることにより、製
造上の公差により放電アークが安定する周波数が異なる
放電ランプおよび経時変化により放電アークが安定する
周波数が変化した放電ランプでもその放電ランプに適し
た点灯周波数で安定に点灯することができる。この時、
変化周期１０ｍｓを抽出するには、点灯周波数が１ｋＨ
ｚ以上であれば十分可能であり、１ｋＨｚ以上の点灯周
波数に対して本発明が適応できる。

【００２０】尚、ランプ電流波形およびランプ電圧波形
のピーク値に変化が生じるので、同様にランプ電力やラ
ンプインピーダンスなどの電気特性にもピーク値の変化
が生じ、その変化の大きさを小さくする方向に点灯周波
数を変化させることにより、その放電ランプに適した点
灯周波数で安定に点灯することができる。また、ランプ
電流波形およびランプ電圧波形のピーク値に変化が生じ
ると、ランプ電流波形およびランプ電圧波形の平均値お
よび実効値にも変化が生じることになるので、平均値、
実効値の変化を検出しても、同様に放電アークの変動を
検出することができる。

【００２１】また、放電アークが不安定になり変動が生
じると、光出力特性にも同様に変化が生じるので、その
変化の大きさを小さくする方向に点灯周波数を変化させ
ることにより、その放電ランプに適した点灯周波数で安
定に点灯することができる。

【００２２】（第１の実施の形態）次に上記原理に基づ
いた具体的な実施の形態について説明する。図１は本発
明の第１の実施の形態における放電ランプ点灯装置の構
成図を示すもので、ランプ電流波形のピーク値の変化を
検出するものである。図１（ａ）において、１は放電ラ
ンプである３５Ｗ小形メタルハライドランプ、２は３５
Ｗ小形メタルハライドランプ１を始動・点灯させるため
の点灯回路である。

【００２３】点灯回路２は、商用の交流電源１０と交流
電源１０の出力を整流平滑して直流に変換する整流平滑
回路１１とで構成される直流電源３と、トランジスタ１
２、１３とダイオード１２１、１３１とコンデンサ１４
とで構成され直流電源３の出力を交流に変換するインバ
ータ回路４と、インバータ回路４の出力端に接続された
３５Ｗ小形メタルハライドランプ１に供給するランプ電
流の制限素子であるチョークコイル５と、３５Ｗ小形メ
タルハライドランプ１に放電開始のための高圧パルスを
印加する高圧パルス発生回路６と、ランプ電流波形を検
出するための抵抗１５と、抵抗１５で検出したランプ電
流波形のピーク値の変化を検出しピーク値の変化に比例
した信号を出力するピーク変化検出回路１６とで構成さ
れたアーク変動検出手段であるアーク変動検出回路７
と、アーク変動検出回路７の出力を入力しランプ電流波
形のピーク値に変化が発生した時にその変化を小さくす
る方向に点灯周波数を変化させる制御信号を出力する点
灯条件制御手段である点灯条件制御回路８と、点灯条件
制御回路８の出力制御信号に応じてインバータ回路４の
交流出力の周波数を変化させるためにトランジスタ１
２、１３に駆動信号を出力する駆動回路９とで構成され
る。

【００２４】ピーク変化検出回路１６は図１（ｂ）に示
すように、抵抗１５で検出したランプ電流波形に比例し
た信号Ｉ₁を入力し信号Ｉ₁の絶対値を出力する絶対値回
路１７と、絶対値回路１７の出力を入力しそのピーク値
を検出するサンプルホールド回路１８と、点灯条件制御
回路８からの出力信号Ｉ₂、Ｉ₃を入力しサンプルホール
ド回路１８のサンプルホールドするタイミングを演算す
るＮＯＲ回路１９と、サンプルホールド回路１８の出力
の抵抗２０を介した場合と抵抗２１とコンデンサ２２と
で構成される積分回路を介した場合との差を演算する減
算回路２３とで構成される。

【００２５】以上のように構成された第１の実施の形態
の放電ランプ点灯装置の動作を以下に説明する。高圧パ
ルス発生回路６から高電圧パルスが発生し３５Ｗ小形メ
タルハライドランプ１が放電を開始する。３５Ｗ小形メ
タルハライドランプ１が放電を開始すると直流電源３の
出力をインバータ回路４により放電アークを直線状で安
定に点灯する周波数ｆ（例えば７５ｋＨｚ）の交流に変
換し、チョークコイル５で電流制限されて３５Ｗ小形メ
タルハライドランプ１には、ほぼ正弦波状の電流波形が
供給され点灯を維持する。３５Ｗ小形メタルハライドラ
ンプ１の点灯後は、アーク変動検出回路７の抵抗１５で
図２（ａ）に示すようなランプ電流波形に比例した信号
Ｉ₁を検出する。

【００２６】ピーク変化検出回路１６は抵抗１５で検出
したランプ電流波形に比例した信号Ｉ₁ のピーク値の変
化を検出するものであり、すなわち図２（ｂ）に示す放
電アークに変動が生じたときのランプ電流波形のピーク
値の変化の大きさａに比例した信号を出力する構成のも
のである。絶対値回路１７は図２（ｃ）に示すランプ電
流波形に比例した信号Ｉ₁ の絶対値を検出し、サンプル
ホールド回路１８に出力する。サンプルホールド回路１
８はＮＯＲ回路１９で演算されたタイミングでサンプル
ホールドし、図２（ｄ）に示すランプ電流波形に比例し
た信号Ｉ₁ のピーク値の変化を検出し、減算回路２３に
出力する。

【００２７】この時、ランプ電流がピークに達した時に
サンプルホールドしなければならないが、一般に図１の
回路構成でランプ電流がピークに達するのはインバータ
回路４のトランジスタ１２、または１３がＯＦＦした瞬
間であり、通常、トランジスタ１２、１３には両方がＯ
ＦＦになるいわゆるデッドタイムが設けてあるため、図
３（ａ）、（ｂ）に示す点灯条件制御回路８の出力制御
信号から、図３（ｃ）に示すデッドタイムの瞬間にサン
プルホールドするように演算した信号をＮＯＲ回路１９
から出力し、図２（ｄ）に示すランプ電流波形に比例し
た信号Ｉ₁ のピーク値の変化を検出することができる。
なお、図３（ａ）、（ｂ）はそれぞれトランジスタ１
２、１３の制御信号に相当する。

【００２８】減算回路２３はサンプルホールド回路１８
の出力を抵抗２０または抵抗２１、コンデンサ２２で構
成された積分回路を介した２つの信号を入力し、それぞ
れの信号の差を演算して点灯条件制御回路８に出力す
る。この時、抵抗２０を介したＡ点の信号は図２（ｄ）
に示すサンプルホールド回路１８で検出したランプ電流
波形のピーク値の変化に比例した信号であるが、積分回
路を介したＢ点ではランプ電流波形のピーク値に変化が
生じる周期Ｔ₁ に対してピーク値の変化が十分に小さく
なるように積分する構成にすることによって、図２
（ｅ）に示すようにほぼ一直線になり、Ｂ点の信号から
Ａ点の信号を差し引いた出力信号は図２（ｆ）のように
なり、信号Ｉ₁ のピーク値の変化分を求めた信号すなわ
ちランプ電流波形のピーク値の変化の大きさａに比例し
た信号となる。

【００２９】３５Ｗ小形メタルハライドランプ１の放電
アークが直線状で変動がなく安定に点灯している時は、
ランプ電流波形のピーク値に変化はないが、３５Ｗ小形
メタルハライドランプ１の放電アークに微少な変動が発
生するとアーク変動検出回路７は図２（ｂ）に示すよう
なランプ電流波形のピーク値の変化の大きさａを検出
し、ピーク値の変化の大きさａに対して所定の信号を点
灯条件制御回路８に出力する。

【００３０】点灯条件制御回路８はアーク変動検出回路
７の出力信号からランプ電流波形のピーク値に変化があ
るかどうかを判断し、ランプ電流波形のピーク値に変化
があるときには所定の周波数ｆ１だけ点灯周波数ｆを変
化させる（例えば０．１ｋＨｚだけ点灯周波数を下げ
る）ように出力制御信号を駆動回路９に出力する。点灯
周波数の変化でランプ電流波形のピーク値に変化がなく
なれば、図２（ｂ）に示すランプ電流波形のピーク値の
変化の大きさａが０になり、アーク変動検出回路７の出
力信号から点灯条件制御回路８は３５Ｗ小形メタルハラ
イドランプ１が変動なく安定であることを認識し、変化
させた後の点灯周波数で３５Ｗ小形メタルハライドラン
プ１は点灯を維持する。

【００３１】また点灯周波数を変化させた後もランプ電
流波形のピーク値の変化が存在していれば、点灯条件制
御回路８は点灯周波数を変化させる前と変化させた後の
アーク変動検出回路７からの出力信号を比較し（点灯周
波数を変化させる前のピーク値の変化をａ₁ として記憶
し、周波数を変化させた後のピーク値の変化の大きさａ
と比較）、点灯周波数を変化させた後の方がランプ電流
波形のピーク値の変化が小さくなっている（ａ₁ ＞ａ）
なら、図１２、図１３の関係から３５Ｗ小形メタルハラ
イドランプ１の放電アークの変動が小さくなる方向に点
灯周波数を変化させたと判断し、１回目に変化させた方
向すなわち点灯周波数を下げる方向に所定の周波数ｆ１
ずつ点灯周波数を変化させ、図２（ｂ）に示すランプ電
流波形のピーク値の変化の大きさａが０になるまで、点
灯周波数を変化させる。

【００３２】逆に、点灯周波数を変化させた後の方がラ
ンプ電流波形のピーク値の変化が大きくなっている（ａ
₁ ＜ａ）ならば、図１２、図１３の関係から放電アーク
の変動が大きくなる方向に点灯周波数を変化させたと判
断し、１回目に変化させた方向とは逆の方向すなわち点
灯周波数を大きくする方向に所定の周波数ｆ１ずつ点灯
周波数を変化させ、図２（ｂ）に示すランプ電流波形の
ピーク値の変化の大きさａが０になるまで、点灯周波数
を変化させる。そして、点灯条件制御回路８が３５Ｗ小
形メタルハライドランプ１の放電アークに変動がなく安
定したと判断すると、以後この点灯周波数で３５Ｗ小形
メタルハライドランプ１の点灯を維持する。上記制御の
流れ図を図４に示す。図４に示す制御はマイクロコンピ
ュータを用いれば容易に実現できる。図４ではランプ電
流波形のピーク値の変化の大きさａが０となるように説
明したが、ａを最小限に抑える制御としても同様の効果
が得られる。

【００３３】以上のような第１の実施の形態の構成によ
り、３５Ｗ小形メタルハライドランプ１のランプ電流波
形のピーク値の変化の大きさａが０になるように点灯周
波数を制御することにより、常に３５Ｗ小形メタルハラ
イドランプ１の放電アークに変動のない安定な点灯周波
数で３５Ｗ小形メタルハライドランプ１を点灯できるの
で、製造上の公差および経時変化によって３５Ｗ小形メ
タルハライドランプ１の放電アークが安定で変動しない
周波数範囲が変化しても、常に３５Ｗ小形メタルハライ
ドランプ１に適した点灯条件で安定に高周波点灯でき
る。

【００３４】また、ランプ電流波形のピーク値の変化の
大きさａの代わりに、例えば、図２（ｂ）に示す周期Ｔ
₁ を検出しても放電アークの変動を検出することができ
る。また、ランプ電流波形のピーク値の変化の大きさａ
と同時に周期Ｔ₁ を検出し、周期Ｔ₁ ごとにランプ電流
波形のピーク値の変化の大きさａを検出すれば、例えば
図２（ｇ）に示すように、本来の周期Ｔ₁ 以外の所にノ
イズの影響でランプ電流波形のピークに変化があるよう
な信号となったとしても、その信号はノイズによるもの
であると判断できるため、ノイズに対して影響を受けに
くい構成とできる。

【００３５】（第２の実施の形態）図５は本発明の第２
の実施の形態における放電ランプ点灯装置の構成図を示
すもので、ランプ電圧波形のピーク値の変化を検出する
ものである。構成としては第１の実施の形態とほぼ同じ
であり、同じ機能を有するものには同符号をつけてあり
説明は省略する。異なる点は、アーク変動検出手段であ
るアーク変動検出回路７１がランプ電圧波形を検出する
ための抵抗２４、２５と、ピーク変化検出回路２６とで
構成される点である。

【００３６】以上のように構成された第２の実施の形態
の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。動作について
も第１の実施の形態とほぼ同じであり、アーク変動検出
回路７１の抵抗２４、２５で図６（ａ）に示すようなラ
ンプ電圧波形に比例した信号Ｉ₄を検出する。ピーク変
化検出回路２６は抵抗２４,２５で検出したランプ電圧
波形に比例した信号Ｉ₄ のピーク値の変化を検出するも
のであり、すなわち図６（ｂ）に示す放電アークに変動
が生じたときのランプ電圧波形のピーク値の変化の大き
さｂに比例した信号を出力する構成のものである。

【００３７】絶対値回路２７では図６（ｃ）に示すラン
プ電圧波形に比例した信号Ｉ₄ の絶対値を検出し、サン
プルホールド回路２８に出力する。サンプルホールド回
路２８はＮＯＲ回路２９で演算されたタイミングでサン
プルホールドし、図６（ｄ）に示すランプ電圧波形に比
例した信号Ｉ₄ のピーク値の変化を検出し、減算回路３
３に出力する。この時、ランプ電圧がピークに達した時
にサンプルホールドしなければならないが、一般に図５
の構成ではランプ電圧とランプ電流は同相であり、ラン
プ電流波形のピーク値を検出する場合と同様に、点灯条
件制御回路８の出力制御信号のデッドタイムの瞬間にサ
ンプルホールドするようにＮＯＲ回路２９で演算し、図
６（ｄ）に示すランプ電圧波形に比例した信号Ｉ₄ のピ
ーク値の変化を検出することができる。

【００３８】減算回路３３はサンプルホールド回路２８
の出力を抵抗３０または抵抗３１、コンデンサ３２で構
成された積分回路を介した２つの信号を入力し、それぞ
れの信号の差を演算して点灯条件制御回路８に出力す
る。この時、抵抗３０を介したＣ点の信号は図６（ｄ）
に示すサンプルホールド回路２８で検出したランプ電圧
波形のピーク値の変化に比例した信号であるが、積分回
路を介したＤ点ではランプ電圧波形のピーク値に変化が
生じる周期Ｔ₂ に対してピーク値の変化が十分に小さく
なるように積分するように構成することによって、図６
（ｅ）に示すようにほぼ一直線になり、Ｃ点の信号から
Ｄ点の信号を差し引いた出力信号は、図６（ｆ）のよう
になり、信号Ｉ₄ のピーク値の変化分を求めた信号すな
わちランプ電圧波形のピーク値の変化の大きさｂに比例
した信号となる。

【００３９】３５Ｗ小形メタルハライドランプ１の放電
アークに変動なく安定に点灯している時は、ランプ電圧
波形のピーク値に変化はないが、３５Ｗ小形メタルハラ
イドランプ１の放電アークに微少な変動が発生するとア
ーク変動検出回路７１は図６（ｂ）に示すようなランプ
電圧波形のピーク値の変化の大きさｂを検出し、ピーク
値の変化の大きさｂに対して所定の信号を点灯条件制御
回路８に出力する。点灯条件制御回路８はアーク変動検
出回路７１の出力信号からランプ電圧波形のピーク値に
変化があるかどうかを判断し、ランプ電圧波形のピーク
値に変化があるときには所定の周波数ｆ１だけ点灯周波
数ｆを変化させる（例えば０．１ｋＨｚだけ点灯周波数
を下げる）ように駆動回路９に信号を出力する。点灯周
波数の変化でランプ電圧波形のピーク値に変化がなくな
れば、図６（ｂ）に示すランプ電圧波形のピーク値の変
化の大きさｂが０になり、アーク変動検出回路７１の出
力信号から点灯条件制御回路８は３５Ｗ小形メタルハラ
イドランプ１が変動なく安定であることを認識し、変化
させた後の点灯周波数で３５Ｗ小形メタルハライドラン
プ１は点灯を維持する。

【００４０】また、点灯周波数を変化させた後もランプ
電圧波形のピーク値の変化が存在していれば、点灯条件
制御回路８は点灯周波数を変化させる前と変化させた後
のアーク変動検出回路７１からの出力信号を比較し、点
灯周波数を変化させた後の方がランプ電圧波形のピーク
値の変化が小さくなっているなら、図１２、図１３の関
係から３５Ｗ小形メタルハライドランプ１の放電アーク
の変動が小さくなる方向に点灯周波数を変化させたと判
断し、１回目に変化させた方向すなわち点灯周波数を下
げる方向に所定の周波数ｆ１ずつ点灯周波数を変化さ
せ、図６（ｂ）に示すランプ電圧波形のピーク値の変化
の大きさｂが０になるまで、点灯周波数を変化させる。

【００４１】逆に点灯周波数を変化させた後の方がラン
プ電圧波形のピーク値の変化が大きくなっているなら、
図１２、図１３の関係から放電アークの変動が大きくな
る方向に点灯周波数を変化させたと判断し、１回目に変
化させた方向とは逆の方向すなわち点灯周波数を大きく
する方向に所定の周波数ｆ１ずつ点灯周波数を変化さ
せ、図６（ｂ）に示すランプ電圧波形のピーク値の変化
の大きさｂが０になるまで、点灯周波数を変化させる。
そして、点灯条件制御回路８が３５Ｗ小形メタルハライ
ドランプ１の放電アークに変動がなく安定したと判断す
ると、以後この点灯周波数で３５Ｗ小形メタルハライド
ランプ１の点灯を維持する。上記説明ではランプ電圧波
形のピーク値の変化の大きさｂが０となるように説明し
たが、ｂを最小限に抑える制御としても同様の効果が得
られる。

【００４２】以上のような第２の実施の形態の構成によ
り、３５Ｗ小形メタルハライドランプ１のランプ電圧波
形のピーク値の変化の大きさｂが０になるように点灯周
波数を制御することにより、常に３５Ｗ小形メタルハラ
イドランプ１の放電アークに変動のない安定な点灯周波
数で３５Ｗ小形メタルハライドランプ１を点灯できるの
で、製造上の公差および経時変化によって３５Ｗ小形メ
タルハライドランプ１の放電アークが安定で変動しない
周波数範囲が変化しても、常に３５Ｗ小形メタルハライ
ドランプ１に適した点灯条件で安定に高周波点灯でき
る。

【００４３】また同一の放電アークの変動であれば、ラ
ンプ電流波形のピークの変化に比べてランプ電圧波形の
ピークの変化の方が変化率が大きいため、より精度良く
放電アークの変動を検出できる。また、ランプ電流波形
を検出した場合と同様に、ランプ電圧波形のピーク値の
変化の大きさｂの代わりに、例えば図６（ｂ）に示す周
期Ｔ₂ を検出しても放電アークの変動を検出することが
できる。また、ランプ電圧波形のピーク値の変化の大き
さｂと同時に周期Ｔ₂ を検出すれば、ノイズに対して影
響を受けにくい構成とできるのはランプ電流波形を検出
した場合と同様である。

【００４４】（第３の実施の形態）図７は本発明の第３
の実施の形態における放電ランプ点灯装置の構成図を示
すもので、光出力の変化を検出するものである。構成と
しては第１及び第２の実施の形態とほぼ同じであり、同
じ機能を有するものには同符号をつけてあり説明は省略
する。異なる点は、アーク変動検出手段であるアーク変
動検出回路７２が、３５Ｗ小形メタルハライドランプ１
からの光を受光する受光素子３４と光出力を検出する光
出力検出回路３５と光出力の変化を検出しその変化に比
例した信号を出力する光出力変化検出回路３６とから構
成される点である。なお、受光素子３４と光出力検出回
路３５はフォトダイオード、ＯＰアンプを用いれば簡単
に実現できる。

【００４５】以上のように構成された第３の実施の形態
の放電ランプ点灯装置の動作を説明する。動作について
も第１及び第２の実施の形態とほぼ同じであり、アーク
変動検出回路７２の受光素子３４と光出力検出回路３５
とで図８（ａ）に示すような３５Ｗ小形メタルハライド
ランプ１の光出力に比例した信号を検出する。なお、光
出力は、点灯周波数が高いほど直流に近づき高周波成分
は小さくなる。光出力変化検出回路３６は受光素子３４
と光出力検出回路３５とで検出した光出力に比例した信
号の変化を検出するものであり、すなわち図８（ｂ）に
示す放電アークに変動が生じたときの光出力の変化の大
きさｃに比例した信号を出力する構成のものである。

【００４６】減算回路４０は光出力検出回路３５の出力
を抵抗３７または抵抗３８、コンデンサ３９で構成され
た積分回路を介した２つの信号を入力し、それぞれの信
号の差を演算して点灯条件制御回路８に出力する。この
時、抵抗３７を介したＥ点の信号は図８（ｂ）に示す光
出力変化検出回路３６で検出した光出力の変化に比例し
た信号であるが、積分回路を介したＦ点では上記実施の
形態と同様に光出力の変化が積分されて、図８（ｃ）に
示すようにほぼ一直線になり、Ｅ点の信号からＦ点の信
号を差し引いた出力信号は図８（ｄ）のようになり、光
出力の変化の大きさｃに比例した信号となる。３５Ｗ小
形メタルハライドランプ１の放電アークに変動なく安定
に点灯している時は、光出力に変化はないが、３５Ｗ小
形メタルハライドランプ１の放電アークに微少な変動が
発生するとアーク変動検出回路７２は図８（ｂ）に示す
ような光出力の変化の大きさｃを検出し、光出力の変化
の大きさｃに対して所定の信号を点灯条件制御回路８に
出力する。

【００４７】点灯条件制御回路８は光出力変化検出回路
３６の出力信号から光出力に変化があるかどうかを判断
し、上記実施の形態と同様に、光出力の変化の大きさｃ
が０になるように点灯周波数を変化させ、放電アークに
変動が無い点灯条件で点灯を維持する。上記説明では光
出力の変化の大きさｃが０となるように説明したが、ｃ
を最小限に抑える制御としても同様の効果が得られる。

【００４８】以上のような第３の実施の形態の構成によ
り、常に３５Ｗ小形メタルハライドランプ１に適した点
灯条件で安定に高周波点灯できる。また、光出力を直接
検出しているため、ランプ電流波形やランプ電圧波形を
検出する場合のようにピーク値を検出する必要が無く、
より簡単な構成で放電アークの変動を検出できる。ま
た、ランプ電流波形およびランプ電流波形を検出した場
合と同様に、光出力の変化の大きさｃの代わりに、例え
ば図８（ｂ）に示すように周期Ｔ₃ を検出しても放電ア
ークの変動を検出することができる。また、光出力の変
化の大きさｃと同時に周期Ｔ₃ を検出すれば、ノイズに
対して影響を受けにくい構成とできるのはランプ電流波
形およびランプ電圧波形を検出した場合と同様である。

【００４９】なお、第１〜第３の実施の形態において、
放電ランプを３５Ｗ小形メタルハライドランプとした
が、他の種類の放電ランプ、例えば水銀ランプ、高圧ナ
トリウムランプなどでも同様に放電アークの変動をラン
プ特性の変化から検出できるので常に安定な点灯条件に
制御すれば、安定に高周波点灯できる。また、直流電源
３を交流電源１０と整流平滑回路１１とで構成したが、
他の構成、例えばバッテリーなどの直流電源とチョッパ
回路を組み合わせたものでもよいし、直流を出力する構
成のものであればよい。

【００５０】また、インバータ回路４は直流を交流に変
換できるものならば他の構成でもよい。また、トランジ
スタ１２、１３にそれぞれ逆並列にダイオード１２１、
１３１を接続したが、スイッチング素子にＦＥＴを用い
ればダイオードは必要なく、それぞれ１つの素子で構成
できる。また、最初の点灯周波数ｆを７５．０ｋＨｚと
したが、他の周波数、例えば７０ｋＨｚでも良い。ま
た、変化させる周波数ｆ１を０．１ｋＨｚとしたが、他
の周波数、例えば０．２ｋＨｚでも良い。また、最初に
周波数を変化させるとき周波数が小さくなる方向に変化
させたが、大きくなる方向に変化させても良い。また、
正弦波状の電流波形で３５Ｗ小形メタルハライドランプ
１を点灯したが、他の波形、例えば三角波状などでも良
い。

【００５１】また、第１の実施の形態において抵抗１５
でランプ電流波形に比例した信号を検出したが、他の構
成、例えばカレントトランスでも良く、ランプ電流波形
に比例した信号を検出できればよい。

【００５２】また、第２の実施の形態において抵抗２
４、２５とでランプ電圧波形に比例した信号を検出した
が、他の構成、例えば２つのコンデンサでも良く、ラン
プ電圧波形に比例した信号を検出できればよい。

【００５３】また、３５Ｗ小形メタルハライドランプ１
の放電アークに変動が生じても、ほぼ瞬時に点灯周波数
を変化させて、３５Ｗ小形メタルハライドランプ１の放
電アークの変動が無い点灯条件に設定するため、３５Ｗ
小形メタルハライドランプ１の放電アークの変動による
チラツキ等を殆ど感じることはなく実用上問題はない。
また、ランプ電力を変化させると発光管内の音速が変化
し、この結果、放電アークが直線状になる周波数範囲が
変化する。従ってランプ電力を制御して点灯周波数を固
定のまま放電アークに変動がない安定な状態にすること
ができる。すなわち、本実施の形態では、放電アークを
安定にする条件として点灯周波数を変化させる構成とし
たが、ランプ電力を変化させても放電アークの変動をな
くすることができる。また、点灯周波数とランプ電力を
同時に変化させても良いことは言うまでもない。

【００５４】

【発明の効果】以上のように本発明は、ランプ特性の変
化から放電ランプの放電アークの変動を検出し、ランプ
特性の変化が小さくなるように点灯条件に設定する構成
によって、常に放電ランプの放電アークに変動のない安
定な点灯条件で放電ランプを点灯できるので、製造上の
公差および経時変化によって放電ランプの放電アークが
安定で変動しない周波数範囲が変化しても、常に安定に
高周波点灯できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a),(b) 本発明の第１の実施の形態における放
電ランプ点灯装置の構成図

【図２】(a)〜(g) 同第１の実施の形態におけるランプ
電流波形のピーク値の変化を示す図

【図３】(a)〜(c) 同第１の実施の形態におけるピーク
変化検出回路の動作を示す図

【図４】本発明の第１の実施の形態における制御の流れ
図

【図５】(a),(b) 本発明の第２の実施の形態における放
電ランプ点灯装置の構成図

【図６】(a)〜(f) 本発明の第２の実施の形態における
ランプ電圧波形のピーク値の変化を示す図

【図７】(a),(b) 本発明の第３の実施の形態における放
電ランプ点灯装置の構成図

【図８】(a)〜(d) 本発明の第３の実施の形態における
光出力の変化を示す図

【図９】安定に点灯できる周波数範囲の経時変化の一例
を示す図

【図１０】(a)〜(c) ランプ電流波形のピーク値の変化
を示す図

【図１１】(a)〜(c) ランプ電圧波形のピーク値の変化
を示す図

【図１２】Δｆと放電アークの変動の大きさの関係を示
す図

【図１３】Δｄと放電アークの変動の大きさの関係を示
す図

【図１４】ある周波数でピークの変化が生じる確率を示
す図

【符号の説明】

１放電ランプ２点灯回路３直流電源４インバータ回路６高圧パルス発生回路７アーク変動検出回路８点灯条件制御回路９駆動回路７１アーク変動検出回路７２アーク変動検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ランプと、前記放電ランプに接続され
た点灯回路とを備え、前記点灯回路が前記放電ランプの
放電アークの変動をランプ特性の変化から検出するアー
ク変動検出手段と、前記アーク変動検出手段の出力に応
じて前記放電アークの変動が小さくなる点灯条件に設定
する点灯条件制御手段とを有し、前記放電ランプを１ｋ
Ｈｚを下限とする高周波で点灯することを特徴とする放
電ランプ点灯装置。
【請求項２】点灯条件制御手段が、放電ランプの点灯周
波数またはランプ電力の少なくとも１つを可変する手段
を有することを特徴とする請求項１記載の放電ランプ点
灯装置。
【請求項３】アーク変動検出手段が、放電ランプのラン
プ特性として電気特性または光出力の一つの変化を検出
し、前記ランプ特性の変化の大きさに応じた信号を点灯
条件制御手段に出力することを特徴とする請求項１また
は２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】アーク変動検出手段が、放電ランプの電気
特性または光出力特性の低周波領域での変化を検出する
ことを特徴とする請求項３記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項５】アーク変動検出手段が、ほぼ一定の周期で
変化する放電ランプの電気特性または光出力特性を検出
することを特徴とする請求項４記載の放電ランプ点灯装
置。
【請求項６】アーク変動検出手段が、１０ｍｓを下限と
する周期で変化する放電ランプの電気特性または光出力
特性を検出することを特徴とする請求項５記載の放電ラ
ンプ点灯装置。
【請求項７】アーク変動検出手段が、放電ランプの電気
特性または光出力特性のピーク値または平均値または実
効値を検出することを特徴とする請求項３〜６のいずれ
かに記載の放電ランプ点灯装置。