WO2005104630A1

WO2005104630A1 - 放電灯点灯装置と照明器具及び照明システム

Info

Publication number: WO2005104630A1
Application number: PCT/JP2005/007467
Authority: WO
Inventors: Jun Kumagai; Satoru Nagata; Minoru Maehara; Naoki Komatsu
Original assignee: Matsushita Electric Works, Ltd.
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2005-04-19
Publication date: 2005-11-03
Also published as: US7425802B2; EP1740022A4; US20070210723A1; EP1740022A1

Abstract

　直流電源からの電力を変換して高圧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を備え、複数種の高圧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、接続された高圧放電灯の種類は、高圧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高圧放電灯を点灯することで、ランプ始動時の状態に関係なく同一検出・同一制御方式で複数種のランプ定格電力を判別でき、且つ、ランプ安定点灯前に判別可能とすることで、放電灯へのストレスの少ない始動が可能な高圧放電灯点灯装置を提供する。

Description

明細書

放電灯点灯装置と照明器具及び照明システム

技術分野

[0001] 本発明は、高圧放電灯を電子点灯させるための放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を備えた照明器具及び照明システムに関するものである。

背景技術

[0002] 従来、高圧放電灯 (以後、単に「放電灯」または「HIDランプ」とも呼ぶ)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、安定器の軽量ィ匕 ·小型化 ·高機能化を目的とした多くの電子部品を用いた電子バラストが主流となりつつある。この電子バラストについて以下簡単に説明する。

[0003] 交流電源に整流回路を含む直流電源回路部が接続され、その出力端に放電灯への供給電力を調整，制御できる電力変換回路部が接続され、さらにその出力端に放電灯が接続されている。電力変換回路部は、直流電源回路部の出力を低周波の交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータ回路部と、放電灯の状態に応じてィンバータ回路部の動作を制御する点灯制御回路部とを備えている。

[0004] このような従来の高圧放電灯点灯装置では、特性の異なる HIDランプを点灯する場合、点灯しょうとするランプに適合した高圧放電灯点灯装置を用いる必要があった。つまり特性の異なる各々の放電灯に対して、それぞれ専用の高圧放電灯点灯装置を設けなければならず、開発費用 ·開発期間等の面での投資が多大であった。このような理由により、高圧放電灯点灯装置は、複数種の HIDランプを点灯することができる性能を有することが望まれて、た。

[0005] 特許文献 1 (特開 2003— 229289号公報）には、複数種の HIDランプを対象とした高圧放電灯点灯装置について提案されており、 HIDランプが所定の閾値を超えるまでの時間を積算して負荷である HIDランプの種類を判別する手段や、 HIDランプが安定点灯状態に達してから過渡的な変化を点灯装置から与えて、負荷の過渡応答を検出し、負荷種を判別する手段にっヽて紹介されてヽる。

[0006] 図 54は特許文献 1に開示された従来例のブロック図を示す。同図において、直流電源 111と、直流電源 111からの電力を変換し高圧放電灯 DLに電力を供給する電力変換回路 112と、電力変換回路 112の供給電力を制御する点灯制御回路 114と、直流電源投入後の高圧放電灯の電気特性や光学特性又は温度特性が所定の閾値を超えたことを検出する検出手段 115と、閾値を超えるまでの時間を積算するタイマ一手段 116と、タイマー手段 116の積算時間の長短により高圧放電灯の種類を判別する判別手段 117と、を備えている。このような構成により、放電灯点灯装置で、定格電力の異なる複数の高圧放電灯を判別し、それぞれの高圧放電灯をそれらの定格電力で点灯させることができる放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。

[0007] このように、特許文献 1の点灯装置では、複数種の定格電力の HIDランプを対象負荷とし、点灯させたときの過渡特性または定常特性から、負荷の種別を判別し、いずれの HIDランプについても定格点灯させるものであり、一台の点灯装置で定格電力の異なる HIDランプが使用可能である。このため、例えば、省エネのために、通常よりも低い定格電力の HIDランプに切り替えることが容易である。或いは、店舗の改装などで、光学設計が変更になる場合などにも HIDランプの交換だけで良いなどの利点がある。

[0008] また、上述の特許文献 1では、負荷の判別手法として、過渡特性が所定値を超えるまでの時間を計測することが提案されており、再始動時にお!、ては上記の時間を補正することが提案されている。ここで、再始動時に上記の時間を補正するのは、初始動特性に比べて立ち上がりが早いためである。

[特許文献 1]特開 2003— 229289号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 特許文献 1の従来例を用いた場合、 HIDランプ消灯後直ぐに電源を再投入する再始動モードでは HIDランプの過渡特性が初始動時とは異なるため、 HIDランプを再始動するタイミングに規制が生ずる。その他、 HIDランプを一度安定点灯させてから過渡的な変化を与える場合には HIDランプに過剰な負荷が掛カる可能性や、制御の複雑化が考えられる。

[0010] また、特許文献 1では、初始動と再始動の区別の方法については開示されていない。また、初始動と再始動の特性の立ち上がり状態は、 2つの状態だけで無ぐ HID ランプの冷え具合によって、中間的な様々な状態を取りうる。よって、より確実な負荷判別手段が必要であり、特に初始動、再始動の違いを前提にした負荷判別手段が必要である。

[0011] 以上述べたように、過渡特性による判別だけでは、 HIDランプの特性改善による HI Dランプの挙動変化には対応できな!/、。

[0012] また、特許文献 1の放電灯点灯装置は、複数種類の高圧放電灯を判別し、各々の定格ランプ電力で点灯させるものであるが、点灯装置の出力特性についての記載がない。一般的に、高圧放電灯にはそれぞれ定格値が存在し、その定格値を逸脱した点灯装置で点灯させると、所定の放電灯特性が現れなかったり、放電灯の寿命を著しく悪ィ匕させること〖こなる。

[0013] 本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ランプ始動時の状態、即ち、初始動'再始動に関係なく同一検出'同一制御方式で複数種の HIDランプの定格電力種を判別することができるとともに、 HIDランプ安定点灯前に判別が可能とすることで、 HIDランプへのストレスの少な、始動が可能な高圧放電灯点灯装置を提供することである。

[0014] 更に、複数の定格電力の放電灯を点灯することが可能で、しかも放電灯の定格電カを自動的に判別し、放電灯の定格電力で点灯させることが可能な放電灯点灯装置において、 HIDランプの特性改善に対しても負荷判別を可能とすることを目的とする。

[0015] 更にまた、定格電力の異なる複数の放電灯を判別し、それぞれの放電灯を定格電力で点灯させることができ、かつ、それぞれの HIDランプの始動性および HIDランプ寿命を悪化させることのな、放電灯点灯装置および照明器具を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0016] 上記の目的を達成するために、本発明の第 1の態様に係る高圧放電灯点灯装置は、複数種の高圧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、直流電源からの電力を交流電力に変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路部と、電力変換回路部の供給電力を制御する点灯制御回路部と，接続された高圧放電灯の種類を判別する判別手段とを備え、判別手段は、高圧放電灯のある特定期間の電気特性の変化率に基づいて接続された高圧放電灯の種類を判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で、接続された高圧放電灯を点灯することを特徴とする。

[0017] 本発明の第 2の態様に係る高圧放電灯点灯装置は、直流電源からの電力を交流電力に変換し高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路部と、該電力変換回路部の供給電力を制御する点灯制御回路部とを備え、複数種類の高圧放電灯が接続可能な放電灯点灯装置であって、直流電源投入後に安定点灯状態に移行するまでの高圧放電灯の始動時の過渡特性と、安定点灯時のバラスト特性とを検出する検出手段と、検出手段による検出結果の組み合わせに基づいて、接続された高圧放電灯の種類を自動的に判別する判別手段と、判別手段で判別された高圧放電灯の種類に基づいて高圧放電灯駆動の目標点灯電力を切り替える切替手段と、判別された高圧放電灯の種類に応じた定格電力で高圧放電灯を点灯させる点灯手段と、を備えたことを特徴とする。

[0018] 本発明の第 3の態様に係る高圧放電灯点灯装置は、直流電源からの電力を変換し高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路部と、電力変換回路部の供給電力を制御し、かつ、複数種類の高圧放電灯を判別し、高圧電灯の点灯電力を制御する点灯制御回路部とを備えた放電灯点灯装置であって、放電灯点灯装置の出力特性である電圧電流特性が、複数種類の高圧放電灯のうち最小の定格ランプ電流の 2倍から最大の定格ランプ電流の 2倍の範囲内で設定される電圧電流特性と、複数種類の高圧放電灯のうち最小の定格ランプ電力の一定ランプ電力特性と最大の定格ランプ電力の一定ランプ電力特性の範囲から成る電圧—電流特性とから設定されることを特徴とする。

発明の効果

[0019] 本発明の第 1の態様による高圧放電灯点灯装置を用いることで、ランプの状態 (初始動'再始動）に関係なぐランプにストレスをかけることなく、複数のランプ定格電力種類を判別することができ、器具製造に一機種の高圧放電灯点灯装置を在庫して、るだけで対応でき、製造費用を削減できる。また、ユーザーは用途に応じてランプを入れ換えて使用することが可能となる。

[0020] 本発明の第 2の態様によれば、複数の定格電力の放電灯を点灯可能であって、し力も、放電灯の定格電力を自動的に判別し、放電灯の定格電力で点灯させることが可能な放電灯点灯装置において、ランプの特性が改良されたことによって過渡特性が大きく異なる負荷が対象となった場合であっても、始動時の過渡特性と、異なる 2 つの定常特性の違、から、負荷判別を確実に行うことができる。

[0021] 本発明の第 3の態様によれば、定格電力の異なる複数の放電灯を判別し、それぞれの放電灯を定格電力で点灯させることができ、かつ、それぞれのランプの始動性およびランプ寿命を悪化させることのない放電灯点灯装置および照明器具を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0022] [図 1]本発明の実施の形態 1に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。

[図 2]図 1の点灯装置に用いる検出回路の動作説明のための波形図である。

[図 3]高圧放電灯の初始動時と再始動時のランプ電圧の立ち上力 Sり特性を示す特性図である。

[図 4]高圧放電灯の初始動時の発光スペクトルの変化を示す説明図である。

[図 5]高圧放電灯の再始動時の発光スペクトルの変化を示す説明図である。

[図 6]定格電力の異なる高圧放電灯の初始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。

[図 7]定格電力の異なる高圧放電灯の再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。

[図 8]定格電力の異なる高圧放電灯のランプ電圧の立ち上がり特性が略リニアな部分を拡大して示した特性図である。

[図 9]定格電力の異なる高圧放電灯の初始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。

[図 10]定格電力の異なる高圧放電灯の再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。圆 11]定格電力の異なる高圧放電灯のランプ電圧の立ち上がり特性が略リニアな部分を拡大して示した特性図である。

[図 12]本発明の実施の形態 2による HIDランプ種判別の原理説明図である。

圆 13]本発明の実施の形態 3に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。

[図 14]本発明の実施の形態 3による HIDランプ種判別の原理説明図である。

[図 15]本発明の実施の形態 4による HIDランプ種判別の原理説明図である。

圆 16]本発明の実施の形態 5に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。

[図 17]本発明の実施の形態 5による HIDランプ種判別の原理説明図である。

[図 18]本発明の実施の形態 5の動作説明のためのフローチャートである。

圆 19]本発明の実施の形態 6に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。

[図 20]本発明の実施の形態 6による HIDランプ種判別の原理説明図である。

[図 21]本発明の実施の形態 7による HIDランプ種判別の原理説明図である。

[図 22]本発明の実施の形態 7による HIDランプ種判別の原理説明図である。

[図 23]本発明の実施の形態 8による HIDランプ種判別の原理説明図である。

[図 24]本発明の実施の形態 9による HIDランプ種判別の原理説明図である。

圆 25]本発明の実施の形態 9で検出する瞬時ノイズの一例を示す説明図である。圆 26]本発明の実施の形態 9で検出する瞬時ノイズの他の例を示す説明図である。

[図 27]本発明の実施の形態 10の始動時の立ち上がり時間計測による HIDランプ種判別の原理を示す説明図である。

[図 28]本発明の実施の形態 10の始動時の立ち上がり時間計測による HIDランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である。

[図 29A]本発明の実施の形態 10の 35Wランプの安定時のランプ電圧とランプ電力の関係を示す特性図である。

[図 29B]本発明の実施の形態 10の 70Wランプの安定時のランプ電圧とランプ電力の関係を示す特性図である。

圆 30]本発明の実施の形態 10の要部回路構成を示す回路図である。

[図 31]本発明の実施の形態 10の要部動作を示すフローチャートである。

圆 32]本発明の実施の形態 10のランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である [図 33]本発明の実施の形態 10の HIDランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である。

[図 34]本発明の実施の形態 10の HIDランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である。

圆 35]本発明の実施の形態 10のランプ電力の時間変化を示す説明図である。圆 36]本発明の実施の形態 10のランプ電力の時間変化を示す説明図である。圆 37]本発明の実施の形態 11の HIDランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である。

圆 38]本発明の実施の形態 11のランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である

[図 39]本発明の実施の形態 12の HIDランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である。

[図 40]本発明の実施の形態 12の HIDランプ種判別に用いるバラスト特性の説明図である。

圆 41]本発明の実施の形態 12の要部回路構成を示す回路図である。

圆 42A]本発明の実施の形態 10のインバータ回路部の構成を示す回路図である。圆 42B]本発明の実施の形態 10の点灯制御回路とランプ電流検出回路とランプ電圧検出回路の構成を示す回路図である。

圆 43]本発明の実施の形態 13の放電灯点灯装置の具体回路図である。

[図 44]本発明の実施の形態 13の動作説明図である。

圆 45]本発明の実施の形態 14の動作説明図である。

圆 46]本発明の実施の形態 15の第 1の動作説明図である。

圆 47]本発明の実施の形態 15の第 2の動作説明図である。

圆 48]本発明の実施の形態 15の第 3の動作説明図である。

圆 49]本発明の実施の形態 16の動作説明図である。

圆 50]本発明の実施の形態 17の動作説明図である。

圆 51]本発明の実施の形態 18の放電灯点灯装置を用いた照明器具の一例を示す斜視図である。

圆 52]本発明の実施の形態 18の放電灯点灯装置を用いた照明器具の他の一例を示す斜視図である。

圆 53]本発明の実施の形態 18の放電灯点灯装置を用いた照明器具のさらに他の一例を示す斜視図である。

[図 54]従来の高圧放電灯点灯装置のブロック図である。

符号の説明

1 直流電源回路部

2 電力変換回路部

3 インバータ回路部

4 点灯制御回路部

5 HIDランプ種判別回路部

2a2 降圧チヨツバ回路

4a PWM制御回路

7a, MC マイコン

DL 高圧放電灯

CIへ 5 コンデンサ

DI^D6 ダイオード

LI- -L4 インダクタ

CP 1 〜CP3 コンノレータ

Q1〜Q8, SW1〜SW4 スイッチング素子

Rwl〜Rw4 電流検出抵抗

発明を実施するための最良の形態

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、各図にお、て共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明につ、ては省略して!/ヽる。本発明の第 1の態様に係る実施の形態 1〜9については図 1〜図 26を参照し、第 2の態様に係る実施の形態 10〜12については図 27〜図 42を参照し、第 3の態様に係る実施の形態 13〜18については図 43〜図 53を参照して説明する。 [0025] <実施の形態 1 >

図 1に本発明の実施の形態 1に係る高圧放電灯点灯装置の回路図を示す。以下、その回路構成について説明する。商用交流電源 Vsには、整流平滑回路等を含む直流電源回路部 1が接続されている。直流電源回路部 1は、ダイオード D1〜D4よりなる全波整流回路と、その全波整流出力をスイッチングして昇圧するチヨツバ回路と、昇圧された直流電圧を充電する平滑用コンデンサ C 1を含んでヽる。インダクタ L 1とスイッチング素子 Q 1とダイオード D5は昇圧チヨッパ回路を構成しており、スィッチング素子 Q 1が高周波でオン ·オフされることで、商用交流電源 Vsからの入力電流休止期間を低減し、入力電流歪率を改善する機能を有している。

[0026] 直流電源回路部 1の出力端には放電灯への供給電力を調整，制御できる電力変換回路部 2が接続されている。電力変換回路部 2は、後述するような、降圧チヨツバ回路、ランプ電圧検出回路、ランプ電流検出回路、インバータ回路部 3等を含む。インバータ回路部 3は、スイッチング素子 Q3〜Q6により構成され、直流電源回路部 1の出力を低周波の交流電圧に変換して放電灯 DLに供給する。

[0027] 即ち、直流電源回路部 1の平滑用コンデンサ C1に得られた直流電圧は、降圧チヨッパ回路のスイッチング素子 Q2、インダクタ L2、ダイオード D6により降圧されてコンデンサ C2に充電される。スイッチング素子 Q2は高周波でオン 'オフされ、そのオン幅をマイコン（マイクロコントローラ） MCにより可変制御することで、コンデンサ C2の充電電圧を可変とし、負荷 (放電灯)への電流を制御する限流要素を構成している。なお、インダクタ L2には 2次卷線が設けられており、インダクタ L2に流れる電流がゼロになったことを検出して、スイッチング素子 Q2がオンするように構成されている。スィツチング素子 Q2が所定期間オンすると、平滑用コンデンサ C1からスイッチング素子 Q2、インダクタ L2を介してコンデンサ C2が充電される。スイッチング素子 Q2がオフすると、インダクタ L2の蓄積エネルギーが回生用ダイオード D6を介してコンデンサ C 2に充電される。この回生電流がゼロになると、スイッチング素子 Q2がオンするように動作する。

[0028] コンデンサ C2の両端には、極性反転回路 (インバータ回路部 3)を構成するスイツチング素子 Q3, Q4の直列回路とスイッチング素子 Q5, Q6の直列回路が並列接続されている。スイッチング素子 Q3, Q4の接続点とスイッチング素子 Q5, Q6の接続点の間には、ィグナイタ回路 IGを介して高圧放電灯 DLが接続されている。ィグナイタ回路 IGは始動時に高圧放電灯 DLを絶縁破壊させるための高電圧パルスを発生させる回路であり、安定点灯時には動作を停止する。スイッチング素子 Q3, Q4はドラィバ素子 IC1を介してマイコン MCによりオン'オフを制御され、スイッチング素子 Q5 , Q6はドライバ素子 IC2を介してマイコン MCによりオン'オフを制御される。スィッチング素子 Q3, Q6がオンでスイッチング素子 Q4, Q5がオフの状態と、スイッチング素子 Q3, Q6がオフでスイッチング素子 Q4, Q5がオンの状態とが交互に切り替わることで、高圧放電灯 DLには交流電圧が供給される。

[0029] マイコン MCは制御用のマイクロコントローラであり、スイッチング素子 Q3〜Q6のォン 'オフ状態を制御するほか、スイッチング素子 Q2のオン幅も制御している。コンデンサ C2の充電電圧は、マイコン MCと協働してランプ電圧検出回路を構成する抵抗 R 1, R2, R3により分圧されて、ランプ電圧 Viaに相当する検出値として、マイコン MC に入力されている。また、コンデンサ C2からインバータ回路部 3への出力電流は、マイコン MCと協働してランプ電流検出回路を構成する抵抗 R4により電流 Z電圧変換されて、ランプ電流 Ilaに相当する検出値として、マイコン MCに入力されている。これらの検出値を入力するために、マイコン MCは AZD変能を備えて、る。

[0030] マイコン MCは、ランプ電圧 Viaの検出値と後述するランプ種判別回路部 5からのランプ種判定信号に基づいて、高圧放電灯 DLに供給すべきランプ電力 Wlaの目標値を設定し、このランプ電力 Wlaの目標値をランプ電圧 Viaの検出値で割り算することで、ランプ電流 Ilaの目標値を算出する。そして、ランプ電流 Ilaの検出値が目標値と一致するように、スイッチング素子 Q2のオン幅を可変制御する。ここで、ランプ電圧 V laの検出値に対応するランプ電力 Wlaの目標値は、電圧と電力の対応を示す V—W テーブルとしてマイコン MCのメモリに複数種類が格納されており、ランプ種判別回路部 5からのランプ種判定信号に基づ、て、ランプ種に応じて V—Wテーブル力も選択して使用される。ただし、ランプ種判別動作の間は、コンデンサ C2から極性反転回路 (インバータ回路部 3)に一定電流が出力されるように制御して、る。

[0031] 次に、ランプ種判別回路部 5の構成について説明する。コンデンサ C2の電圧は抵抗 Rl, R2, R3により分圧されて、ランプ電圧 Viaに相当する検出値として、第 1のコンパレータ CP1 (以後、「VI検出回路」とも呼ぶ)及び第 2のコンパレータ CP2 (以後、「V2検出回路」とも呼ぶ）の反転入力端子に印加されている。第 1コンパレータ CP1 の非反転入力端子には、制御電源電圧 Vccを抵抗 R5, R6で分圧した第 1基準電圧が検出値 VIとして印加されている。第 2コンパレータ CP2の非反転入力端子には、制御電源電圧 Vccを抵抗 R7, R8で分圧した第 2基準電圧が検出値 V2として印加されている。

[0032] 第 1及び第 2のコンパレータ CP1, CP2の出力はオープンコレクタとなっており、それぞれ抵抗 R9, R10を介して制御電源電圧 Vccにプルアップされると共に、それぞれスイッチング素子 Q7, Q8のゲートに入力されている。スイッチング素子 Q7はコンデンサ C3の両端に並列接続されている。スイッチング素子 Q8は抵抗 R11と直列に接続されて、トランジスタ Trlに流れる電流を開閉する。スイッチング素子 Q8がオンのときには、制御電源電圧 Vccと抵抗 Rl 1で決まる定電流がトランジスタ Trlに流れ、カレントミラー回路を構成するトランジスタ Tr2にも同じ定電流が流れる。スィッチング素子 Q7がオフのときには、コンデンサ C3は定電流にて充電される。

[0033] コンデンサ C3の充電電圧はオペアンプ OP1よりなるバッファ回路を介して、ランプ種を判定する回路を構成する第 3コンパレータ CP3 (以後、「V3検出回路」とも呼ぶ）の非反転入力端子に印加されて、る。第 3コンパレータ CP3の反転入力端子には、制御電源電圧 Vccを抵抗 R12, R13で分圧した第 3基準電圧 V3が印加されている。第 3コンパレータ CP3の出力はオープンコレクタとなっており、抵抗 R14を介して制御電源電圧 Vccにプルアップされている。また、第 3コンパレータ CP3の出力はランプ種判定信号としてランプ種判別回路部 5から出力され、マイコン MCに入力されている。

[0034] 以下、図 1の回路の動作について図 2を参照して説明する。商用交流電源 Vsから直流電源回路部 1を介して電力変換回路部 2に電源が供給されると、ィグナイタ回路 IGより高圧放電灯 (HIDランプ DL)を始動するための絶縁破壊電圧 (数 KV)が HID ランプ DLに印加される。 HIDランプ DLが絶縁破壊し、始動すると、ィグナイタ回路 I Gは停止し、抵抗 Rl, R2, R3よりなるランプ電圧検出回路を介して、ランプ種判別回路部 5にランプ電圧 Viaの検出値が入力される。

[0035] 図 1の回路では、ランプ電圧の変化率をランプ種判別回路部 5の VI検出回路 CP1 と V2検出回路 CP2を用いて検出する。ここで言う変化率とは、ランプ電圧が時間経過と共に変化して行く関係から得られる値のことであり、 dV/dt= (V2-Vl) / (t2 tl)で表される式の中で変化する値のことである。ランプ電圧は点灯直後から時間とともに変化しており、 V2, VI (V2>V1)はそれぞれランプ電圧を図 1に示すような検出回路 (CP1, CP2)を用いて検出したものである。 tl, t2はそれぞれランプ電圧が所定値 VI, V2に達するまでの時間である。本実施の形態では、 V2, VIを検出値として固定することで (V2— VI)は固定された値となるので、式の中では t2—tlが可変する値、つまり変化率として導き出される。

[0036] ところで、検出値 VIと検出値 V2は、検出値 VIく検出値 V2という関係にあるので、ランプ電圧が定格点灯電圧に向カゝつて徐々に上昇すると、まず検出値 VIに到達する。すると VI検出回路（コンパレータ CP1)の出力が Hレベルから Lレベルへと切り替わり、スイッチング素子 Q7がオフするので、図 2のタイミング tlにおいて、コンデンサ C3への充電が始まる。

[0037] さらにランプ電圧が上昇し、検出値 V2に到達すると、 V2検出回路 (コンパレータ C P2)の出力が Hレベルから Lレベルへと切り替わり、スイッチング素子 Q8がオフするので、図 2のタイミング t2において、コンデンサ C3への充電が止まり、コンデンサ C3 はそれまで充電された電荷を維持する。

[0038] 図 2のタイミング tlからタイミング t2力接続されている HIDランプ DLの変化率である。つまり、固定値 VIから固定値 V2までランプ電圧が上昇する時間はランプ種類により異なるので、コンデンサ C3の充電電圧もランプ種類により異なるのである。

[0039] ランプ種判定回路 (即ち、 V3検出回路)を構成する第 3コンパレータ CP3において、図 2のタイミング tlからタイミング t2の間にコンデンサ C3の充電電圧力ランプ種判定回路 CP3の検出値電圧である抵抗 R12, R13の分圧点の電圧 V3を超えない場合は、接続された HIDランプ DLは、例えば 35ワットランプであると判断され、マイコン MCは負荷が 35ワットランプであると判定して供給電力を制御する。

[0040] 図 2のタイミング tl力タイミング t2の間にコンデンサ C3の充電電圧がランプ種判定回路 CP3の検出値電圧 V3を超えると、接続された HIDランプ DLは例えば 70ヮットランプであると判断され、マイコン MCは負荷が 70ワットランプであるものとして供給電力を制御する。

[0041] 以下に図 3〜図 11と表 1を用いてランプ種判定について詳細に説明する。図 3は巿場に多種ある HIDランプの中から 70Wランプ 1種類について、ランプが冷え切った状態 (初始動)からのランプ電圧立ち上がり特性と、点灯して、た HIDランプを一度消灯し、電源再投入した再始動 (HIDランプが温カ^、状態)からのランプ電圧立ち上がり特性を比較したものである。図 3の再始動はランプ消灯 10秒後に電源を再投入したものであり、ランプ消灯力も電源再投入の時間が長いほど、初始動の立ち上がり特性に近づく。図 3の HIDランプにおいては、ランプ消灯から 30分後には初始動と同じ立ち上がり特性となった。この図からランプ電圧 Viaが少なくとも 30Vより上は初始動' 再始動に関係なく同等の立ち上がり特性をたどっていることが見える。なお、初始動' 再始動の関係は上記ランプ以外も同等の関係を示す。

[0042] 図 4に初始動時、図 5に再始動時の上記 70Wメタルハライドランプの発光スペクトルを示す。横軸は始動後の経過時間 [秒]、縦軸は発光スペクトルの波長え [nm]を示す。図 4に示すランプ種が CDM— 70W— Cold (Ti[535nm] = 59. 54sec ;Na[58 9nm] = 71. 54sec)のスペクトルでは、ランプ始動から約 80秒までは Hg (水銀）が主発光成分であることが分かる。図 5に示すランプ種が CDM— 70W— Hot (Ti[53 5nm] = 29. 63sec ;Na[589nm] =41. 63sec)のスペクトルでは、ランプ始動から約 40秒までは Hg (水銀)が主発光成分であることが分力る。

[0043] 図 3にお、て、初始動の約 80秒、再始動の約 40秒はランプ電圧の傾きが変わる領域であり、この領域におけるランプ電圧の挙動は測定する HIDランプや、周辺環境の状況により、ばらつきが大きい。そこで、図 1で示した検出値 VI, V2は、水銀 (Hg) が主発光成分である領域内に設定することで安定した傾きを検出できる。

[0044] 図 6,図 7は、巿場に各種ある HIDランプの中力 35Wランプ 1種類と、先の 70Wランプを夫々初始動、再始動に分けて比較した図であり、上記で述べた水銀が主発光成分である領域内でのランプ電圧上昇の傾きに差があることが分力る。

[0045] 図 8に同 35W及び 70Wランプの立ち上がり特性データからランプ電圧上昇途中、 30〜40Vの部分を抜き出したグラフを示す。この図から少なくとも 30Vから 50V付近まで 35Wランプと 70Wランプの電圧上昇の傾きがほぼリニアであり、差が明確であることが分力ゝる。

[0046] ここまで例として市場に多種ある HIDランプより 35Wと 70Wランプ 1種類ずつについて説明したが、少なくとも 35W、 70Wの HIDランプ巿場には表 1で示す種類が販売されている。

[0047] [表 1]

そこで入手可能な 35Wと 70Wのランプについて、同じく初始動'再始動時のランプ電圧立ち上がり特性のデータを測定したものを図 9、図 10に示す。この結果を更に測定本数を増やした結果力も例として 30〜40Vの部分を抜き出したものが図 11である。図 11において、実線は再始動時、破線は初始動時の特性である。この結果より、 35Wの HIDランプと 70Wの HIDランプにおける 30〜40Vの部分でのランプ電圧上昇特性について、少なくとも 2秒の差があることが分かる。

[0049] 以上説明した内容により、図 1の VI検出回路 CP1と V2検出回路 CP2を用いて接続された HIDランプの立ち上がり時の変化率を求める方法により、接続する HIDランプ全種に対して、水銀主発光領域内で、初始動と再始動の傾きが等しくなるランプ電圧上昇傾向部にて HIDランプ種を判定する。これにより、 HIDランプの状態 (初始動 •再始動）に関わらず、確実に負荷されている HIDランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0050] この実施の形態 1においては、図 1の検出値 VI, V2として、それぞれ図 11で示す各 HIDランプの 30Vカゝら 40Vのランプ電圧上昇特性を検出し、ランプ種判別回路部 5はコンデンサ C3が 6秒以上充電されると 70Wと判定する値に設定されている。

[0051] <実施の形態 2 >

図 12は実施の形態 2に係るランプ電圧が VIから V2へ至るまでの他の変化率を比較する方法を示す。実施の形態 1において、ランプ種類判別はランプ電圧力から V2へ至るのを検出し、そのときの所要時間 tを変化率として比較し、ランプ種類を判別した。本実施の形態 2では同様にランプ電圧力V1〜V2へ至る検出を用いて他の変化率を比較する。

[0052] 即ち、実施の形態 1で説明した式 dVZdt= (V2-Vl) / (t2-tl)は、（Vt—V t-1 ) /{t- (t ) }とも表せるので、あるタイミング tにおけるランプ電圧 Vtから 1つ前のタイミングのランプ電圧 Vt-1を引き算してその所要時間 {t一（t ) }で除算した値を VIから V2まで足し合わせれば、 VIから V2までの傾き dVZdtを反映した値が算出できる。もちろん、足し合わせた値をランプ電圧が VIから V2へ至るのに要する時間（t2—tl)で割れば、より正確に VIから V2までの傾き dVZdtを反映した値が算出できる。

[0053] また、毎回 (Vt -Vt-1 )の引き算を実行しなくても、単に、ランプ電圧が VIから V2 へ至るまで、ランプ電圧 Vtを足し合わせていくだけでも、 dVZdtを反映した値を算出することは可能であり、その方が簡単な計算で行える。

[0054] そこで、 Via (t)を時間 tにおけるランプ電圧 Viaを表す関数と定義することで、それを時間に対して加算したものを∑ Via (t)と表せる。つまり、図 12において、 VIから V 2へ至るまでのランプ電圧を一定間隔で加算した値∑ Via (t)を変化率として比較することが可能である。

[0055] なお、ランプ電圧の立ち上がり特性については実施の形態 1に記載のとおりであり、実施の形態 2も同じく水銀 (Hg)が主発光成分であるランプ電圧上昇領域内のランプ電圧の変化率を求めてランプ種類を判別する。

[0056] 以上のランプ種判別手段を設けることでランプの状態 (初始動 '再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0057] 点灯装置の構成としては、図 1において、ランプ種判別回路部 5を省略し、マイコン MCを用いて、 VIから V2へ至るまでのランプ電圧を一定間隔で加算した積算値を算出し、基準値より大きいか小さいかを判定することで、図 12のランプ種 Aとランプ種 Bとを判別可能とする。図 12の例では、積算値 SAは、ランプ種 Aについて、ランプ電圧 Viaが VIに達した時点 tAVlからランプ電圧 Viaが V2に達した時点 tAV2までのランプ電圧 Viaの検出値 Via (t)を一定間隔で加算した積算値である。また、積算値 SB は、ランプ種 Bについて、ランプ電圧 Viaが VIに達した時点 tBVlからランプ電圧 VI aが V2に達した時点 tBV2までのランプ電圧 Viaの検出値 Via (t)を一定間隔で加算した積算値である。加算する一定間隔は、マイコン MCの割り込みタイマーなどにより決定すれば良い。あら力じめ積算値 SAと SBの中間に基準値を設定しておいて、算出された積算値が基準値よりも小さければ、ランプ種 Aと判定し、基準値よりも大きければ、ランプ種 Bと判定すれば良い。

[0058] <実施の形態 3 >

図 13に実施の形態 3に係る高圧放電灯点灯装置の回路図を示す。図 1の点灯装置と比較すると、スイッチング素子 Q2とダイオード D6、インダクタ L2、コンデンサ C2 力なる降圧チヨツバ回路が省略されており、安定点灯時には、スイッチング素子 Q3 , Q4が低周波で交互にオン'オフされると共に、スイッチング素子 Q3のオン時にはスイッチング素子 Q6力また、スイッチング素子 Q4のオン時にはスイッチング素子 Q 5 が高周波でスイッチングされることにより、降圧チヨツバ回路の機能を実現している点が異なる。

[0059] また、図 1の点灯装置におけるィグナイタ回路 IGが省略され、代りに、インダクタ L3 とコンデンサ C5の LC直列共振回路よりなる始動パルス発生回路が付加されている点が異なる。図 1のィグナイタ回路 IGは、パルス発生回路とパルストランスを組み合わせたものであり、始動時にはパルス発生回路によりパルス電圧を発生し、これをパルストランスにより昇圧して高圧放電灯 DLに印加するものであった力図 13の点灯装置では、インダクタ L3とコンデンサ C5の共振作用により始動用の高電圧パルスを発生させている。

[0060] 交流電源 Vsが供給されると、 HIDランプ DLを始動するため、数十 KHz〜数百 KH zの固定または変動周波数によりスイッチング素子 Q3, Q4が交互にオン 'オフし、ィンダクタ L3 'コンデンサ C3から成る共振回路カゝらランプ絶縁破壊電圧 (数 KV)を発生して HIDランプ DLを絶縁破壊する。これにより HIDランプ DLが点灯すると、マイコン MCはランプ電流 Ilaが流れ始めたことを検出し、始動時の動作力も点灯時の動作に切り替わる。点灯時には、スイッチング素子 Q3, Q4は数十〜数百 Hzの低周波で交互にオン'オフされるので、インダクタ L3 'コンデンサ C5から成る共振回路は絶縁破壊電圧を発生しない。

[0061] 点灯時に、スイッチング素子 Q3がオン、スイッチング素子 Q4がオフの期間では、スイッチング素子 Q5はオフのままでスイッチング素子 Q6が高周波でオン'オフすることにより、インダクタ L4とコンデンサ C4よりなるローノスフィルタに高周波で断続するチョッビング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサ C4にバイパスされることで、 HI Dランプ DLには一方向に直流電流が流れる。また、スイッチング素子 Q3がオフ、スイッチング素子 Q4がオンの期間では、スイッチング素子 Q6はオフのままでスィッチング素子 Q5が高周波でオン'オフすることにより、インダクタ L4とコンデンサ C4よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチヨッビング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサ C4にバイパスされることで、放電ランプ DLには上記とは反対方向に直流電流が流れる。この動作を繰り返すことにより、 HIDランプ DLには低周波の矩形波電流が流れる。

[0062] なお、図 1の点灯装置における回生用ダイオード D6の機能は、図 13の点灯装置では、スイッチング素子 Q5, Q6の逆方向ダイオードにより兼用されており、スイッチング素子 Q5のオン時にインダクタ L4に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子 Q5のオフ時にはスイッチング素子 Q6の逆方向ダイオードを介して放出され、スイッチング素子 Q6のオン時にインダクタ L4に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子 Q6のオフ時にはスイッチング素子 Q5の逆方向ダイオードを介して放出される。このインダクタ L4に流れる三角波の電流をインダクタ L4の 2次卷線により検出しており、ゼロクロス検出（図中の ZCS検出）回路により、回生電流がゼロになったことを検出すると、チョッパー用のスイッチング素子 Q5, Q6をオンするように動作する。チョッパー用のスィツチング素子 Q5, Q6のオン幅は、マイコン MCにより可変制御され、これにより放電ランプ DLへの供給電力を制御可能としている。ただし、ランプ種判別の間は、 HIDランプ DLに一定電流が出力されるように制御するものとする。

[0063] 図 13では、ランプ電圧検出回路 (Via検出回路)やランプ電流検出回路 (Ila検出回路）の図示を簡略ィ匕してある力図 1の点灯装置と同様に、マイコン MCの AZD変換入力端子にランプ電圧に相当する検出値、ランプ電流に相当する検出値が入力されるように構成されて、ることは言うまでも無、。

[0064] HIDランプ DLが点灯すると、ランプ電圧検出回路を介してマイコン MCによりランプ電圧情報が一定間隔で取得される。具体的には、マイコン MCのタイマー割り込み機能などを用いて、一定間隔で AZD変換入力端子の電圧を読み取ることにより、ランプ電圧検出回路力もマイコン MCの AZD変換入力端子に入力されたランプ電圧に相当する検出値をランプ電圧情報として取得する。

[0065] マイコン MCでは、図 14で示すように、ランプ電圧 Viaがある電圧 Vialに到達すると、そこ力も一定時間 T2をカウントするタイマー（図 54参照）を起動し、このタイマーがー定時間 T2のカウントを終了した時点でのランプ電圧 V2'の値を読み取る。図 14 では、一定時間 T2経過後のランプ電圧 V2'は、 35Wランプの場合は Vfb35、 70W ランプの場合は Vfb70である。 [0066] ランプ電圧の立ち上がり特性については実施の形態 1に記載のとおりであり、実施の形態 3でも同じく水銀 (Hg)が主発光成分であるランプ電圧上昇領域内のランプ電圧の変化率を求めてランプ種類を判別する。

[0067] ここで言う変化率とは、ランプ電圧が時間経過と共に変化して行くことであり、その関係は dVZdt= (V2'— Vl) Z (t2— tl)の式で表わすことができる。本実施の形態 3では、 VI = Vial, t2—tl =T2として固定しているので、 V2'が変化する値となる。なお、 tlはランプ電圧 Vla=Vlの時間で、全ランプに共通なので 0と置き換えられる。つまり、 V2' =Vfb35または V2' =Vfb70のみ可変する値となるので、これが変化率となる。

[0068] 図 8を再び用いると、例えば Vial = 30V、 T2=4秒と決めると、 35Wランプのランプ電圧が 30Vから 4秒後は V2' =40V、 70Wランプのランプ電圧が 30Vから 4秒後は V2， = 32〜33Vであることより、 V2'≥36Vの場合は 35Wランプ、 V2，く 36Vの場合は 70Wランプと判別することで、ランプの種類を判別することが可能である。

[0069] ランプ種が判別されると、そのランプに適合した V— Wテーブルがマイコン MCのメモリから参照され、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、チヨッパ用のスイッチング素子 Q5, Q6のオン幅が可変制御される。具体的には、ランプ電圧に基づいて、ランプ電力の目標値が V—Wテーブル力読み出され、ランプ電力の目標値をランプ電圧の検出値で割り算することによりランプ電流の目標値が算出され、このランプ電流の目標値にランプ電流の検出値が一致するように、チヨッパ用のスイッチング素子 Q5, Q6のオン幅が可変制御される。

[0070] なお、検出時間 T2の設定は、立ち上がりの早い方のランプ種も含めて Hg主発光領域内となる時間、立ち上がりの遅い方のランプ種のみ Hg主発光領域内となる時間、負荷される全ランプ種力 ¾g主発光領域を抜けた後の時間など、負荷として適合するランプの種類に応じて設定することも可能である。

[0071] 以上のランプ種判別手段を設けることでランプの状態 (初始動 '再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0072] <実施の形態 4 > 図 15は、実施の形態 4に係る VI, T2の検出を用いて他の変化率を比較する方法を示す。実施の形態 3では、ランプ電圧が VIに達してから時間 T2が経過したときの電圧 V2'を変化率として比較し、ランプ種類を判別した。本実施の形態 4では同様に VI, T2の検出を用いて、他の変化率を比較する。

[0073] 実施の形態 3で説明した式 dVZdt= (V2'—VI) ZT2は、 (Vt— Vt- 1 ) /{t- ( t— 1) }とも表せる。つまり、あるタイミング tにおけるランプ電圧 Vtから 1つ前のタイミングのランプ電圧 Vt-1を引き算してその所要時間 {t—(t ) }で除算した値を VIから T2の期間、足し合わせれば、 VIから V2'までの傾き dVZdtを反映した値が算出できる。もちろん、足し合わせた値をランプ電圧が VIから V2'へ至るのに要する時間 T2で割れば、 VIから V2'までの傾き dVZdtを相加平均した値が算出できる力実施の形態 4では、時間 T2は各ランプにっ、て共通なので特に割り算する必要はな!/ヽ

[0074] また、毎回 (Vt -Vt-1 )の引き算を実行しなくても、単に、ランプ電圧が VIから T2 の期間、ランプ電圧 Vtを足し合わせていくだけでも、 VIから V2'までの傾き dVZdt を反映した値を算出することは可能であり、その方が簡単な計算で行える。

[0075] そこで、 Via (t) t 、う関数を時間 tにおけるランプ電圧 Viaを表す関数と定義することで、それを時間に対して加算したものを∑ Via (t)と表せる。つまり、図 15において、ランプ電圧が VIに達してから T2の期間、ランプ電圧を一定間隔で加算した値∑ Via (t)を変化率として比較することが可能である。

[0076] なお、ランプ電圧の立ち上がり特性については実施の形態 1に記載のとおりであり、実施の形態 4も同じく水銀 (Hg)が主発光成分であるランプ電圧上昇領域内のランプ電圧の変化率を求めてランプ種類を判別する。

[0077] 以上のランプ種判別手段を設けることでランプの状態 (初始動 '再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0078] 点灯装置の構成としては、図 13において、マイコン MCを用いて、ランプ電圧が VI に達してから T2の期間、ランプ電圧を一定間隔で加算した積算値を算出し、基準値より大きいか小さいかを判定することで、図 15のランプ種 Aとランプ種 Bとを判別可能とする。図 15の例では、積算値 SAは、ランプ種 Aについて、ランプ電圧 Viaが VIに達した時点 tAVlから T2の期間、ランプ電圧 Viaの検出値 Via (t)を一定間隔で加算した積算値である。また、積算値 SBは、ランプ種 Bについて、ランプ電圧 Viaが VIに達した時点 tBVlから T2の期間、ランプ電圧 Viaの検出値 Via (t)を一定間隔で加算した積算値である。加算する一定間隔は、マイコン MCの割り込みタイマーなどにより決定すれば良い。あら力じめ積算値 SAと SBの中間に基準値を設定しておいて、算出された積算値が基準値よりも小さければ、ランプ種 Bと判定し、基準値よりも大きければ、ランプ種 Aと判定すれば良い。

[0079] <実施の形態 5 >

図 16は実施の形態 5に係る回路構成を示す。図 1の点灯装置と比較すると、スイツチング素子 Q2とダイオード D6、インダクタ L2、コンデンサ C2からなる降圧チヨッパ回路が省略されており、安定点灯時には、スイッチング素子 Q5が高周波でスイッチングされる期間とスイッチング素子 Q6が高周波でスイッチングされる期間とが低周波で交番することにより、降圧チヨツバ回路の機能を実現している点が異なる。また、スィッチング素子 Q3, Q4の直列回路に代えて、昇圧チヨツバ回路の出力に平滑用コンデンサ CI, C1 'の直列回路が接続されている点が異なる。つまり、インバータ回路の構成がフルブリッジ型ではなぐハーフブリッジ型となっている点が異なる。

[0080] インダクタ L4とコンデンサ C4は降圧チヨッパ回路のローパスフィルタを構成して!/、る。スイッチング素子 Q5が高周波でオン'オフすると、インダクタ L4とコンデンサ C4よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチヨッビング電流が流れ、その高周波成分力 Sコンデンサ C4にバイパスされることで、放電ランプ DLには一方向に直流電流が流れる。また、スイッチング素子 Q6が高周波でオン 'オフすると、インダクタ L4とコンデンサ C4よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチヨッビング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサ C4にバイパスされることで、放電ランプ DLには上記とは反対方向に直流電流が流れる。この動作を繰り返すことにより、放電ランプ DLには低周波の矩形波電流が流れる。

[0081] また、図 1の点灯装置における回生用ダイオード D6の機能は、図 16の点灯装置では、スイッチング素子 Q5, Q6の逆方向ダイオードにより兼用されており、スイッチング素子 Q5のオン時にインダクタ L2に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子 Q5のオフ時にはスイッチング素子 Q6の逆方向ダイオードを介して放出され、スイッチング素子 Q6のオン時にインダクタ L2に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子 Q6のオフ時にはスイッチング素子 Q5の逆方向ダイオードを介して放出される。このインダクタ L4に流れる三角波電流をインダクタ L4の 2次卷線により検出しており、ゼロクロス検出（図中の ZCS検出）回路により、回生電流がゼロになったことを検出すると、チヨッパー用のスイッチング素子 Q5, Q6をオンするように動作する。チョッパー用のスィツチング素子 Q5, Q6のオン幅は、マイコン MCにより可変制御され、これにより放電ランプ DLへの供給電力を制御可能としている。ただし、ランプ種判別の間は、放電ランプ DLに一定電流が出力されるように制御するものとする。

[0082] 図 16では、ランプ電圧検出回路 (Via検出回路）の図示を簡略ィ匕してあるが、図 1 の点灯装置と同様に、マイコン MCによりランプ電圧に相当する検出値を取得できるように構成されていることは言うまでも無い。具体的には、例えば、 HIDランプ DLの一端とグランドの間に第 1の分圧抵抗を接続し、その分圧点の電圧をマイコン MCの第 1の AZD変換入力端子に入力して AZD変換する。また、 HIDランプ DLの他端とグランドの間に第 2の分圧抵抗を接続し、その分圧点の電圧をマイコン MCの第 2 の AZD変換入力端子に入力して AZD変換する。 AZD変換された 2つのデータの差分の絶対値を算出すれば、それが放電ランプ DLのランプ電圧 Viaの検出値となる

[0083] また、ランプ電流検出回路 (Ila検出回路）としては、ゼロクロス検出（図中の ZCS検出）回路におけるインダクタ L4の 2次卷線出力を利用してランプ電流 Ilaを検出できる。インダクタ L4の 2次卷線出力は三角波電圧となり、スイッチング素子 Q5, Q6のオン時には絶対値が漸増する電圧、スイッチング素子 Q5, Q6のオフ時には絶対値が漸減する電圧となるが、その三角波電圧の平均値またはピーク値をランプ電流 Ilaの検出値として利用できる。

[0084] 商用交流電源 Vsから電源が供給されると、ィグナイタ回路 IGより HIDランプ DLを始動するため絶縁破壊電圧 (数 KV)が HIDランプ DLに印加される。ィグナイタ回路 I Gは、パルス発生回路とパルストランスを組み合わせたものであり、始動時にはパルス発生回路によりパルス電圧を発生し、これをパルストランスにより昇圧した高電圧パルスがコンデンサ C3を介して HIDランプ DLの両端に印加される。 HIDランプ DLが絶縁破壊し、始動するとィグナイタ回路 IGはノルス発生動作を停止する。その後、上述のランプ電圧検出回路 (Via検出回路)を介して、マイコン MCにランプ電圧情報が伝達される。

[0085] この実施の形態においては、実施の形態 1〜4で説明したいずれかの変化率算出方法を用いた第 1のランプ種判定と、ランプ点灯後すぐに通過するランプ電圧の一番低い点の値を用いた第 2のランプ種判定とを併用することにより、ランプ種類を判別する手順について説明する。図 17はランプ種判別の原理説明図、図 18はランプ種判別のフローチャートである。

[0086] HIDランプ DLの点灯判別直後、 Via検出回路を介してマイコンでは Hg主発光領域内のランプ電圧が上昇する前の一番低い電圧 VLを検出する。図 17ではそれぞれランプ Aが最低電圧 VLA、ランプ Bが最低電圧 VLB、ランプ Cが最低電圧 VLCと検出される。最低電圧 VLを検出すると、マイコンはその値を記憶する（図 18のステップ # 1)。

[0087] 次に、実施の形態 1〜4で説明したいずれかの変化率を用いたランプ種判別を行う。例えば、実施の形態 1のランプ種判別を行う場合、ランプ電圧が検出値 VIに到達する時間、検出値 V2に到達する時間を夫々 tvl, tv2としてマイコン内のレジスタに保存する（図 18のステップ # 2, # 3)。その後、ランプ電圧力から V2に達するまでの所要時間を t=tv2— tvlとして算出し、判定基準時間 Tkと比較する（図 18のステツプ # 4, # 5)。

[0088] 例えば、高圧放電灯点灯装置に接続するランプが図 17のランプ種 A, B, Cのランプ電圧特性で立ち上がる場合、判定基準時間 Tkは tA^tCく Tkく tBとなるよう〖こ設定する。ここで、 tAはランプ種 Aについてランプ電圧が VIから V2に達するまでの所要時間、 tBはランプ種 Bについてランプ電圧が VIから V2に達するまでの所要時間、 tCはランプ種 Cについてランプ電圧が VIから V2に達するまでの所要時間である。

[0089] 仮に接続されたランプ種がランプ Cの場合、ランプグループ判別（図 18のステップ # 5)で YESと判定される。なお、ランプグループ A群， B群の振り分けには実施の形態 3の検出値 Vialと検出時間 T2による判別を用いても良い。その場合、ステップ # 5では、判定基準時間 Tkの代わりに、検出時間 T2のカウント終了時のランプ電圧 V 2'の値で判別することになる。

[0090] 次に、電源投入後、ランプ電圧が検出値 VIに到達するまでの時間 tvlを判定値 ts と比較することで、初始動か再始動かを判定する（図 18のステップ # 8, # 9)。図 17 の場合、 tvl =tsであることから、初始動と判定されるので、 VLCは VLMにその値を保存される（図 18のステップ # 10)。

[0091] ここで、判定値 tsの設定については、ランプ種のばらつきを十分に考慮して設定される必要があることを特筆しておく。図 18の例では、ランプ種 A群と B群とで、判定値 tsA, tsBを使い分けている。また、測定データが再始動の場合、ランプ電圧が VIに到達するまでの時間 tvlが判定値 tsよりも短くなり、前回から VLMに既に保存されて

V、る値を VLへ再びコピーした値を判別値 VLKと比較してランプ種を判別する。

[0092] 最後にランプ種判別（図 18のステップ # 14, # 15)において、初始動時にランプ電圧の特性から検出した最低電圧 VLを判別値 VLKと比較する。今回の例では最低電圧 VLは VLCであり、この電圧は図 17において VLOVLKであるので、負荷されて

V、るランプ種はランプ Cであると半 IJ定される。

[0093] ランプ種が判別されると、そのランプに適合した V— Wテーブルがマイコン MCのメモリから参照され、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、チヨッパ用のスイッチング素子 Q5, Q6のオン幅が可変制御される。具体的には、ランプ電圧に基づいて、ランプ電力の目標値が V—Wテーブル力読み出され、ランプ電力の目標値をランプ電圧の検出値で割り算することによりランプ電流の目標値が算出され、このランプ電流の目標値にランプ電流の検出値が一致するように、チヨッパ用のスイッチング素子 Q5, Q6のオン幅が可変制御される。

[0094] 以上のランプ種判別手段を設けることでランプの状態 (初始動 '再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0095] <実施の形態 6 > 図 19に実施の形態 6を示す。図 13に示した回路構成とほぼ同じである力ランプ点灯前の無負荷状態にぉ、て負荷ランプを絶縁破壊させるため高電圧 (数 KV)を発生させるィグナイタ回路 IGの構成として、インダクタ L3とコンデンサ C5の LC直列共振回路に代えて、パルストランスとパルス発生回路を組み合わせた高電圧パルス発生回路を用いている点が異なる。また、ランプ電圧 Viaを検出するために、極性振分手段を介して HIDランプ DLの端子電圧を検出しており、 HIDランプ DLの電圧極性が切り替わるたびに、 HIDランプ DLの非グランド側の端子力もランプ電圧に相当する電圧を検出している。

[0096] 安定点灯時には、スイッチング素子 Q3, Q4が低周波で交互にオン'オフされると共に、スイッチング素子 Q3のオン時にはスイッチング素子 Q6が、また、スイッチング素子 Q4のオン時にはスイッチング素子 Q5が高周波でスイッチングされることにより、降圧チヨツバ回路の機能を実現している点は図 13と同様である。ただし、図 19の回路では、インダクタ L3とコンデンサ C5の LC直列共振回路が無いので、スイッチング素子 Q3, Q4をスイッチング素子 Q5, Q6のオン'オフと同期して高周波でオン'オフさせても構わない点が異なる。また、図 13の回路とは逆に、スイッチング素子 Q5, Q 6を低周波で交互にオン'オフすると共に、スイッチング素子 Q5のオン時にはスイツチング素子 Q4を、また、スイッチング素子 Q6のオン時にはスイッチング素子 Q3を高周波でスイッチングすることにより、降圧チヨツバ回路の機能を実現しても構わない。

[0097] なお、図 1、図 13、図 16、図 19の回路構成は実施の形態 1〜6のいずれの点灯装置として用いても構わない。

[0098] 図 19において、交流電源 Vsが供給されると、ィグナイタ回路 IGより放電ランプ DL を始動するため絶縁破壊電圧 (数 KV)が放電ランプ DLに印加される。放電ランプ D Lが絶縁破壊し、始動すると、ィグナイタ回路 IGは停止し、 Wla検出回路を介してマイコン MCにランプ電力情報が伝達される。

[0099] 次に、実施の形態 1〜4のいずれかと同様に、ただしランプ電圧の代わりにここではランプ電圧 Viaの検出値とランプ電流 Ilaの検出値を乗算したランプ電力 Wlaの検出値を用いたランプ電力の立ち上がり特性において、第 1の変化率を算出し、その第 1 の変化率を用いて接続されたランプの種類を判別する。 [0100] 更にランプ電圧力へ到達して力も以降のタイミングに第 3の検出値を用いて第 2 の変化率を算出する。第 2の変化率とは、実施の形態 1または 2で説明した変化率の算出をランプ電圧が V2〜V3 (ただし、 VKV2< V3とする）の範囲に応用して算出しても良いし、実施の形態 3または 4で説明した変化率の算出を V2から一定時間 T3 後のランプ電圧 V3'に応用して算出しても良い。第 2の変化率もここではランプ電力検出回路の検出値 Wlaで説明して、るが、ランプ電圧検出回路の検出値 Viaを用ヽても良い。

[0101] 図 20は実施の形態 6に係るランプ種判別の原理説明図であり、第 1の変化率として、ランプ電力が Wla 1に達してから、一定時間 T2経過後のランプ電力を用いてランプ種を判別し、第 2の変化率として、電源投入後、 t3時間経過後の電力差を用いてランプ種の判別結果を確認している。第 1の変化率は、 Hg主発光領域内のタイミングで検出され、第 2の変化率は Hg主発光領域外のタイミングで検出される。 35ワットのランプであれば、ランプ電力が Wlalに達してから一定時間 T2経過後のランプ電力が Wfb35となり、 70ワットのランプであれば、ランプ電力が Wlalに達してから一定時間 T2経過後のランプ電力が Wfb70となることで、いずれのワット数のランプが接続されているかを判別できる。さらに、電源投入後、 t3時間経過後の電力が判定基準電力 W3を超えているか否かを検出することにより、第 1の変化率によるランプ種判別が正しいことを確認する。その後、点灯制御回路を定電流制御から定電力制御に切り替えて、判別されたランプ種のワット数に応じたランプ電力が供給される。

[0102] 以上の第 1、第 2の変化率を用いたランプ種判別手段を設けることでランプの状態（初始動'再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0103] <実施の形態 7 >

図 21、図 22に本実施の形態 7に係るランプ種判別の原理説明図を示す。実施の形態 1〜4で述べた変化率を見てランプ種を判別する手段は、本実施の形態 7では、図 21【こ示すよう【こ、 4つの検出値 VI, V2, V3, V4 (たし、 VKV2<V3<V4) を設定することで、ランプ電圧がこれらの検出値を通過するのを検出して、 2つの変化率を算出しても良い。この場合、 1段目と 2段目の検出には実施の形態 1〜4のどれを組み合わせても良い。

[0104] 例えば、ランプ電圧が VIから V2までの所要時間 δ t=t2—tlを第 1の変化率とし、ランプ電圧が V3から V4までの所要時間 A t=t4—t3を第 2の変化率として、これら第 1および第 2の変化率を併用することで、ランプ種類を判定する例を図 21に示す。図中、 S tおよび A tは 35Wランプについての第 1および第 2の変化率であり、 S t，および A t，は 70Wランプについての第 1および第 2の変化率であり、あらかじめ（ S t+ δ ί' ) Ζ2を第 1の判定基準値、（ Δ t+ Δ t' ) Z2を第 2の判定基準値として設定しておく。これにより、第 1の変化率が第 1の判定基準値よりも小さぐ且つ、第 2の変化率が第 2の判定基準値よりも小さければ、 35Wランプであると確実に判定できる。また、第 1の変化率が第 1の判定基準値よりも大きぐ且つ、第 2の変化率が第 2の判定基準値よりも大きければ、 70Wランプであると確実に判定できる。

[0105] なお、第 1の変化率が第 1の判定基準値よりも小さぐ第 2の変化率が第 2の判定基準値よりも大きいとき、または、第 1の変化率が第 1の判定基準値よりも大きぐ第 2の変化率が第 2の判定基準値よりも小さいときは、想定外のランプが接続されていると判定できるから、負荷が異常であると判定し、電力供給を停止または低減すれば良い。

[0106] また、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 3の電圧力も第 4の電圧へ向力つて時間の経過とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値を第 3の電圧力第 4の電圧へ至るのに要する時間で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することもできる。

[0107] また、ランプ電圧が VIから V2までの所要時間 δ t=t2— tlを第 1の変化率とし、ランプ電圧が V3に達してから一定時間 T2後のランプ電圧を第 2の変化率として、これら第 1および第 2の変化率を併用することで、ランプ種類を判定する例を図 22に示す。図中、 S tは 35Wランプについてランプ電圧が VIに達してから V2に達するまでの所要時間、 δ t'は 70Wランプについてランプ電圧が VIに達して力も V2に達するまでの所要時間である。また、 Vfb35はランプ電圧が V3に達してから一定時間 T2後のランプ電圧を 35Wランプについて測定した値、 Vfb70はランプ電圧が V3に達して力も一定時間 T2後のランプ電圧を 70Wランプにっ、て測定した値である。あらかじめ（ δ t+ δ ） 2を第1の判定基準値、（Vfb35+Vfb70) Z2を第 2の判定基準値として設定しておくことにより、第 1の変化率 δ tが第 1の判定基準値よりも小さぐ且つ、第 2の変化率 Vfb35が第 2の判定基準値よりも大きければ、 35Wランプであると確実に判定できる。また、第 1の変化率 δ t'が第 1の判定基準値よりも大きぐ且つ、第 2の変化率 Vfb70が第 2の判定基準値よりも小さければ、 70Wランプであると確実に判定できる。

[0108] 第 1の変化率が第 1の判定基準値よりも小さぐ第 2の変化率が第 2の判定基準値よりも小さいとき、または、第 1の変化率が第 1の判定基準値よりも大きぐ第 2の変化率が第 2の判定基準値よりも大きいときは、想定外のランプが接続されていると判定できるから、負荷が異常であると判定し、電力供給を停止または低減すれば良い。

[0109] なお、図 21に示す本実施の形態において、その変形として、例えば第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2の電圧 V2から第 3の電圧 V3へ至る時間を用いて高圧放電灯の種類を判別してもよい。

[0110] また、第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2 の電圧 V2から第 3の電圧 V3へ向かって時間の経過とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を第 2の電圧力第 3の電圧へ至るのに要する時間で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することもできる。

[0111] 同様に、図 22に示す本実施の形態において、その変形として、第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2の電圧 V2へ到達した後、所定時間 T2後の電圧を用いて高圧放電灯の種類を判別してもよ、。

[0112] また、第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2 の電圧 V2へ到達した後から、所定時間 T2が経過するまでの間に時間とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間 T2で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することも可能である。

[0113] 以上の第 1、第 2の変化率を用いたランプ種判別手段を設けることで、ランプの状態

(初始動'再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されている HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0114] <実施の形態 8 >

図 23に実施の形態 8に係るランプ種判別の原理説明図を示す。図 23は、ランプ始動時のランプ電圧立ち上がり特性に対して検出可能な 3つの領域を説明する図である。以下、図中の 3要素について説明する。

[0115] ランプ種判別要素 1として、実施の形態 5で説明したランプ電圧が通過する一番低い電圧 VLを検出してランプ種類を判別する。ここでは、ランプ Aについて最低電圧

VLA、ランプ Bについて最低電圧 VLB、ランプ Cについて最低電圧 VLCの検出値を得ている。

[0116] ランプ種判別要素 2として、実施の形態 1〜4のいずれかで示した変化率にもとづいてランプ種類を判別する。ここでは、各ランプ A, B, Cについて、ランプ電圧が VIに達してから V2に達するまでの所要時間 tA, tB, tCの検出値を得ている。

[0117] ランプ種判別要素 3として、 Hg主発光領域外に測定タイミング t3 (電源投入から 10 0〜200秒以内）を設定し、この測定タイミング t3における電圧差を検出してランプ種類を判別する。

[0118] 以上の 3要素を高圧放電灯点灯装置に接続されるランプ種が限られている場合、その対象ランプ種類に応じて、少なくともランプ種判別要素 2を含むヽずれかの組み合わせにより構成することで、ランプの状態 (初始動'再始動）に関わらず、確実に負荷されて!ヽるランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されてヽる HIDランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

[0119] <実施の形態 9 >

図 24に実施の形態 9の原理説明図を示す。実施の形態 1〜4のように、ランプ電圧やランプ電力の変化率を検出してランプ種類を判別する高圧放電灯点灯装置において、図 25に例示するような瞬時ノイズの影響を受けた値をランプ電圧検出回路やランプ電力検出回路が点灯制御回路に伝達した場合においてもランプ種類を誤検出しない手段を提供する。実施の形態 1で説明したとおり、ランプ電圧力に達した時点 tlから V2に達する時点 t2までの変化率を算出する場合、式 dVZdt= (V2-V l)Z(t2—tl)において、 V2, VI, tlが固定値となるため、 t2が変化する値となる。つまり、ランプ電圧が検出値 VIに達すると、タイマーのカウントを開始し、その後、ランプ電圧が検出値 V2に達すると、タイマーのカウントを終了し、タイマーのカウント値が変化率として検出される。

[0120] ところ力図 25のような瞬時ノイズを検出すると、 t2—tlが非常に小さな値となるため、変化率 dVZdtは非常に大きな値となる。これを図示すると図 24のようになる。つまり、接続されているランプが 70Wのランプであっても、瞬時ノイズを検出すると、タイマーのカウント値 (t2-tl)がランプ種判定値（図 24の太、破線)よりも小さ、ので、 3 5Wのランプであると誤判定されてしまう恐れがある。

[0121] そこで、点灯装置に接続する全ランプ種類の中でランプ電圧力に達して力 V2 に達するまでの時間が最短のものより更に短い時間、つまり変化率 dVZdtが最大のものよりも更に大きい値を変化率として検出した場合、図 24で示すように、これを瞬時ノイズとみなして無視し、ランプ電圧が再度 VIに到達するのを待つ。これにより、瞬時ノイズによるランプ種の誤判定を防止できる。

[0122] また、実施の形態 3のように、ランプ電圧が VIに達してから一定時間 T2後のランプ電圧を変化率として求める場合に、図 26のように瞬時ノイズによりランプ電圧が検出値 VIを越えた場合、その時点カゝら一定時間 T2が経過した後のランプ電圧を求めても、正しいランプ種の判定はできない。そこで、瞬時ノイズ検出用の電圧 Vxを設定しておく。ランプ電圧力を越えた後、瞬時ノイズ検出用の電圧 Vxを越えたことを検出した場合には、図 24と同様に、 Vl〜Vx間の変化率が大き過ぎる値を無視し、ランプ電圧が再度 VIに到達するのを待つ。これにより、瞬時ノイズによるランプ種の誤判定を防止できる。

[0123] 以上説明したように、本発明に係る実施の形態 1〜9において、好ましくは、高圧放電灯とは少なくとも水銀を発光源として含むメタルハライドランプである。また、好ましくは、メタルノ、ライドランプ中の水銀が主発光源である領域内で変化率が判別される

[0124] 上記構成において、好ましくは、メタルノヽライドランプの電圧が時間経過に対して増加する傾向にある領域内で変化率が判別される。さらに好ましくは、メタルノ、ライドランプ中の水銀以外の成分が主発光源として加わった領域内の所定時間における高圧放電灯の電圧によりランプ種類を判別してもよい。

[0125] また、好ましくは、高圧放電灯の電圧特性の変化率が既定された変化率よりも大きい場合、その変化率の情報を無視して、ランプ種類を判別することも可能である。また、好ましくは、高圧放電灯の電圧特性の代わりに、ランプ電力特性を使用してもよい。また、好ましくは、放電灯点灯装置の点灯制御回路には、マイコンを用いている。

[0126] 次に、本発明の第 2の態様に係る実施の形態 10〜12について、図 27〜図 42を参照して以下に説明する。本発明の第 2の態様では、複数の定格電力の高圧放電灯を点灯可能で、しかも接続された高圧放電灯の定格電力を自動的に判別し、判別された高圧放電灯の定格電力で点灯させることが可能な放電灯点灯装置にお!、て、 HI Dランプの特性改善に対しても負荷判別を可能とする構成である。

[0127] <実施の形態 10 >

本実施の形態に係る HIDランプ点灯回路では、初始動と再始動の区別の方法を開示するものである。従来、初始動と再始動の特性の立ち上がり状態は、 2つの状態だけで無ぐ HIDランプの冷え具合によって、中間的な様々な状態を取り得る構成であった。従って、本実施の形態では、より確実な負荷判別手段として、特に、初始動と再始動の違いを前提にした負荷判別手段を提供するものである。

[0128] 本発明者らは、図 27に示すように、異なる定格電力の HIDランプを特定の電力特性のバラストで点灯したときの始動時の HIDランプの過渡特性の挙動の違いでもつて、複数種の HIDランプの定格電力を判定できることを見いだした。図 27は、 CDM - 35と CDM— 70の各 3本の HIDランプにつ!、て、初始動時のランプ電圧 Viaの立ち上がり特性を示している。

[0129] 図 28に HIDランプ点灯回路のバラスト特性を示し、実線 B1は定格電力が 70W専用のバラスト特性、実線 B2は定格電力が 35W専用のバラスト特性の一例である。破線 B3は特性 B1から特性 B2に移行するバラスト特性である。特性 Bl, B2の何れの場合も、ランプ電圧 Viaが低い領域ではランプ電流が一定となる制御（以後、「定ランプ電流制御」または「定電流制御」と呼ぶ）を行ヽ、ランプ電圧 Viaが所定値を越えると電力が一定となる制御（以後、「定ランプ電力制御」または「定電力制御」と呼ぶ)を行う。負荷判別のためのバラスト特性は、 70Wランプの場合には実線 B1で示すような特性となり、 35Wランプの場合には、 70Wランプの特性 B1において、 Vla=40V の時点で 35Wランプと判定し、特性 B1からバラスト特性 B3を経て特性 B2に移行する。このように、本実施の形態の負荷判別用バラスト特性は、 B1→B2移行用のバラスト特性 B3を持たせたことを特徴とする。

[0130] これにより、特性 Bl, B2の何れの場合も、定ランプ電流制御→定電力制御のシーケンスを踏むことになり、バラストの制御回路は、一度の切換だけで済み、しかもその切換のタイミングは、ランプ電圧 Viaの特定の値における時点、即ち、予め決定した特性値とすることができる。

[0131] この例によれば、特許文献 1では考慮されていな力つた初始動、再始動の違いに関わらず負荷判別が可能である。この例を用いれば、ほとんど全ての HIDランプを判別することが可能であると思われるが、メーカがランプ特性を改善することにより、始動時の HIDランプの過渡特性の挙動が変わる場合があるのでこのような過渡特性の挙動が変わる場合にっ、て、更に考慮する必要がある。

[0132] 具体的に言えば、 HIDランプは光束の立ち上がりが遅ぐ点灯初期には十分な光が得られないという特徴がある。この遅い光束立ち上がりをメーカが改善することは当然考えられる。この場合、図 27のランプ電圧 Viaの立ち上がり時間が短くなるように特性が改善されることになり、 70Wランプでありながら、改善前の 35Wランプ並の立ち上がりをすることになる。

[0133] 全てのランプメーカが一斉に特性の改善を行えば、負荷判別の閾値を変更することで対応可能である力実際にはメーカの特¾改善はまちまちであり、一社だけが上記の改善を行うと、同一の定格ランプでありながら、点灯初期の立ち上がり特性が大きく異なる HIDランプが巿場に混在することになる。厄介なことには、図 27に示す特性を基に負荷判別のバラストを設計すると、新、特性を改善した 70Wランプが定格 35 Wと誤判別されることになり、過渡特性による判別だけでは、 HIDランプの特性改善による HIDランプの挙動変化には対応できな、。

[0134] 放電灯点灯装置にお!、て、 HIDランプの特性改善に対しても負荷判別を可能とするために、本発明者らは高圧放電灯の安定時の特性を種々の電力値に対して詳細に観察した。図 29A,図 29Bはそれぞれ 35Wランプと 70Wランプを種々の電力で点灯させたときの安定時の電力と電圧の関係を測定した結果を示して、る。

[0135] ここで、ランプ電力 Wlaが 30W〜35Wの間のデータに着目すると、 35Wランプは 3 5Wから 30Wに電力が減少すると、ランプ電圧 Viaも減少することが図 29Aから分かる。一方、 70Wランプは、 35Wの電力で点灯した場合、ランプ電圧が 75Vを下回るランプが存在する力 35Wランプではそのようなことがないことが図 29A,図 29Bから分かる。また、 70Wランプで 35W電力点灯時に 75Vを下回らない HIDランプは、 30 Wに電力を減少させると、ランプ電圧が上昇する力または殆ど変化がないことが図 29 (b)から分かる。

[0136] このように、ある一定の電力値で点灯させたときの特性値が 35Wランプと 70Wランプでは異なることを発見した。ここで示した 2つの定常状態での特性値（図 29A,図 2 9B)と、始動時の立ち上がり特性による負荷判別（図 27, 28)を組み合わせることで、ランプの特性改善による特性値の変化にも対応ができ、より信頼性の高い放電灯点灯装置が実現できることになる。

[0137] 図 30は本発明の実施の形態 10の放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。

同図において、電力変換回路部は、昇圧チヨツバ回路と降圧チヨツバ回路とフルブリッジ型のインバータ回路部とを備えている。ここでは図示は省略している力実施の形態 1の図 1で示したように、力率改善用の昇圧チヨツバ回路は、スイッチング素子 Q 1、ダイオード D5、インダクタ L1及びコンデンサ C1から構成され、ダイオードブリッジ DB力の脈流状の直流電圧を所望の直流電圧に変換し出力することは同様である。ここで、スイッチング素子 Q1の切替動作は、たとえば、昇圧チヨッパ回路の制御回路であるモトローラ社製の集積回路 MC34261の 1番ピンをスイッチング素子 Q1のゲートに接続して制御する。この MC34261の 1番ピンは、スイッチング素子 Q1の駆動周波数を決定するピンである。

[0138] なお、昇圧チヨツバ回路は、その他、降圧チヨツバ、昇降圧チヨツバ等であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換するものであれば、どのような回路構成でも構わない。

[0139] 図 30において、降圧チヨツバ回路は、高圧放電灯 DLへの供給電力を制御するものであり、スイッチング素子 Q2、ダイオード D6、インダクタ L2及びコンデンサ C2から構成されている。そして、スイッチング素子 Q2を、たとえば、降圧チヨツバ回路の制御回路 IC2a2である日本電気製の集積回路/ z PC1094で制御する。

[0140] なお、降圧チヨッパ回路は、その他、昇圧チヨッパ、昇降圧チヨッパ回路等であっても構わない。昇圧チヨツバ回路と同様に、ある直流電圧を別の直流電圧に変換するものであれば、どのような回路構成でも構わない。

[0141] 本実施の形態に係るフルブリッジ型のインバータ回路部 3は、従来構成と同様であり、図 42Aに示すように、降圧チヨッパ回路からの直流電圧をスイッチング素子 Q3〜 Q6のオン Zオフ動作により矩形波電圧に変換するものであり、スイッチング素子 Q3 〜Q6は、たとえば、電界効果トランジスタ力も構成されている。ここではフルブリッジ型のインバータ回路を採用した力インバータ回路はその他ハーフブリッジ型、 1石型、あるいは、プッシュプル型であってもよい。要は、直流電圧を交流の矩形波電圧に変換するものであれば、どのような回路構成でも構わない。スイッチング素子 Q3〜 Q6のゲートに、フルブリッジインバータ回路部 3の制御回路 IC2bが接続され，スイツチング制御 (オン Zオフ動作)を行っている。制御回路 IC2bとしては、例えば、三菱電機製の集積回路 M63991FPが使用可能である。

[0142] 図 30に示す本実施の形態の電力制御回路 4aの構成については、従来のランプ電流 Ila検出回路 5a、ランプ電圧 Via検出回路 5b、点灯制御回路 4の構成と同様のものが利用可能である。また、点灯制御回路 4はランプ種判別回路部 5を含む構成としてもよい（実施形態 1の図 1参照)。図 42Bに示すように、点灯制御回路 4は、コンパレータ COMP1及びコンパレータ COMP2等力構成されており、後述する Ila検出回路 5aからの信号と、コンパレータ COMP1等力も構成される発振回路の基準出力信号とを比較し、降圧チヨツバ制御回路 IC2a2を介してスイッチング素子 Q2を制御する

[0143] 図 42Aに示すように、検出手段 115は、後述するマイコン 7aと協働して、ランプ電流を検出する Ila検出回路 5aとランプ電圧を検出する Via検出回路 5bとから構成されている。 Via検出回路 5bは、増幅器 OPAMP1等カゝら構成されており、ランプ電圧に比例する抵抗 R1と抵抗 R2との分圧電圧 Viaが抵抗を介して増幅器 OPAMP1の反転入力端子に入力されている。そして、ランプ電圧に応じた電圧値としてのランプ電流の目標値電圧 Viを生成する。

[0144] Ila検出回路 5aは、増幅器 OPAMP2等カゝら構成されており、目標値電圧 Viと抵抗 R3に流れるランプ電流 Ilaとの誤差に基づく電圧を増幅し、点灯制御回路 4のコンパレータ COMP2の非反転入力端子に入力する。この入力された電圧を、 COMP2の反転入力端子に入力される三角波電圧と比較することで、スイッチング素子 Q2をォン 'オフ制御するノルス電圧を発生し、発生されたパルス電圧は降圧チヨッパ制御回路 IC2a2に入力される。

[0145] 図 30に戻り、抵抗 Rl、 R2によりランプ電圧 Viaに相当する分圧電圧がマイコン 7a のアナログポート（7番ピン）に入力される。マイコン 7aとしては、例えばマイクロチップ社製 PIC12F675を使用する。このマイコンは AZD変 «能'フラッシュメモリ付き 8 ビットマイコンであり、 8番ピンのパッケージで内部クロック回路を持っており、外付け部品がほとんど必要なぐ制御回路を構成する上で有利である。

[0146] 本実施形態では、マイコンを用いて目標電力を切り替える手段として、電流の検出抵抗を切り替えている。マイコンの 3、 5、 6番ピンは出力ポートに設定され、それぞれ 30W、 35W、 70Wに目標電力を切り替えるために、 Ila検出回路の構成要素である電流検出抵抗 Rwl、 Rw2、 Rw3の切り替えを実現する。 6番ピンが Hレベルのときはスィッチ素子 SW1がオンとなり、電流検出抵抗 Rwlが抵抗 R3と並列に接続される。 5番ピンが Hレベルのときはスィッチ素子 SW2がオンとなり、電流検出抵抗 Rw2が抵抗 R3と並列に接続される。 3番ピンが Hレベルのときはスィッチ素子 SW3がオンとなり、電流検出抵抗 Rw3が抵抗 R3と並列に接続される。これにより、電力制御回路 4a の構成を変更しなくても 3段階に目標電力を切り替えることができる。なお、マイコン 7 aの 1番ピンは電源端子、 8番ピンはグランド端子である。

[0147] 以下、図 31に示すマイコンの動作フローチャートを参照して、その動作について説明する。ランプ点灯前は、ランプ電圧 Viaの検出電圧はほぼツエナーダイオード ZD2 でクランプされており、 Vcc = 5Vになるように設定している。始動パルスの印加により HIDランプが点灯するとランプ電圧 Viaの検出電圧は低レベルになる。この低レベルに移行したのをマイコン 7aのアナログポート P7 (7番ピン）の入力で監視しておき、点灯を判別する（# 101, # 102)。 [0148] 次に、定電流制御に移行し、ランプ電圧 Viaが 30Vに相当する検出電圧に達するまで監視する（# 103, # 104)。そして、ランプ電圧が 30Vに相当する検出電圧に達してから、ランプ電圧力 OVに相当する検出電圧（図 27参照）に達するまで時間 t 1, t2をマイコンで計測する（# 105, # 106)。

[0149] 具体的な計測手段はプログラムに依存する力例えば、アナログポート（7番ピン）の検出電圧の値を一定間隔で AZD変換器で読み込み、検出電圧がランプ電圧 VI aの 30V相当カゝら 40V相当に移行するまでに、何回 AZD変換器で値を読み込んだかをカウントすることで、経過時間に相当する計測値が得られる。当然、マイコンのクロック周波数と AZD変を作動させる間隔から、実際の時間を計測しても良い。

[0150] この時間を予めプログラミングされた値（ ΔΤ)と大小を比較し、小さいときは 35W、大きいときは 70Wと判別する（# 107)。 70Wのランプと判定された場合には、ランプ電圧が 70Vに相当する検出電圧に達するまで定電流制御を継続し（# 108, # 109 )、その後、 70Wの定電力制御に切り替える（# 110) (図 28の B1参照)。

[0151] ここで、上記プログラミングされた値（ΔΤ)は、 CDM— 35と CDM— 70の各 3本について初始動時のランプ電圧 Viaの立ち上がり特性を示している図 27の tl, t2の値を考慮して決定される。

[0152] 図 27を用いて本発明によるランプ種別の一次判定（# 103〜# 107)の原理を説明する。図 27より CDM— 35の変曲点となるランプ電圧 Viaは V3 47V、 CDM— 7 0の変曲点となるランプ電圧 Viaは約 70Vとなるので、ランプ電圧 Viaが 47V以下の特性の立ち上がりでランプ種別を判別する。

[0153] 具体的には、ランプ電圧 Viaが V1 = 30V力 V2=40Vに達するまでに要する時間を計測する。この時間 tl, t2には CDM— 35と CDM— 70とで明らかに違いが生じており、定格電力が判別可能である。

[0154] なお、同一ランプの再始動時の特性について計測した場合にも、初始動時の特性

(図 27)を時間軸方向で左方向にシフトした特性となり、ランプ電圧 Via力 = 30V 力 V2=40Vに達するまでに要する時間 tl ' , t2'は、図 27の tl, t2とほぼ同じであり、変曲点となるランプ電圧 Viaの値もほぼ同じであるので、同様の手法でランプ種別の一次判定が可能である。 [0155] 以上より、変曲点以下で例えば立ち上がり特性がある所定値力別の所定値に達するまでの時間を計測し、その値を予め設定された値と比較することにより、初始動、再始動に関係なぐ現在動作させているランプ種別が一次判定できる。

[0156] ところで、上述のように、 70Wランプでありながら、図 27の Viaの立ち上がり時間が短くなるように特性が改善されることがあり、改善前の 35W並の立ち上がり特性を呈することがある。このようなランプについては、 # 111〜# 119の二次判定により、 35 Wランプであるの力立ち上がり特性を改善された 70Wランプであるのかを判定する

[0157] 図 32は図 27で示した初始動時の立ち上がり特性で 70Wと判別できるランプを装着した場合のバラスト特性変化を示す。始動直後のランプ電圧 Viaの低い間は、一定電流で点灯させる。ランプ電圧 Viaが 30〜40Vの間に、図 27及び図 31のステップ # 101〜# 110に示す一次判定で 70Wのランプであると判別されると、更にランプ電圧 Viaが約 70Vに達するまで一定電流で制御する。その後、 70Wのランプに対する定電力制御に切り換える。

[0158] 図 33は同じく 70Wのランプであっても始動時の立ち上がり特性が改善されたランプを装着した場合のバラスト特性変化を示す。始動直後のランプ電圧 Viaの低い間は、同じく一定電流で点灯させる。ランプ電圧 Viaが 30〜40Vの間に、 70Wのランプであると判別されない場合、ー且、低い方のランプ定格電力の 35Wのランプに対する定電力制御に移行する（# 111)。その後、ランプ電圧 Viaの変化がほぼ無くなったのを検知して（# 112)、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vialを記憶し（# 113)、ランプ電力を 30Wのランプに対する定電力制御に切り換える（# 114)。その後、またランプ電圧 Viaの変化がほぼ無くなつたのを検知して（# 115)、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vla2を記憶する（# 116)。なお、 # 112又は # 115では、放電灯の発光照度を検出して、その時間変化が所定値以下となったことにより特性値がほぼ安定したと判定するように構成しても良い。

[0159] Vialが所定の値 (例えば 75V)以下であれば、 70Wランプ (始動時の立ち上がり特性が改善された 70Wランプ)と判別する ( # 117)。 Vialが上記所定の値より大きい場合には、 AVla=Vla2— Vialを計算し（# 118)、 AVlaが所定値 Vdより大きければ 70Wのランプと判別する（# 119)。 70Wのランプと判別されると、出力制御を 70 Wのランプに対する定電力制御 ( # 110)に切り換えて、定格点灯させる。

[0160] 図 34は 35Wランプを装着した場合のバラスト特性変化を示す。始動直後のランプ電圧 Viaの低い間は、同じく一定電流で点灯させる。ランプ電圧 Viaが 30〜40Vの間には、 70Wのランプであるとは判別されないので、 35Wのランプに対する定電力制御に移行する（# 111)。その後、ランプ Viaの変化がほぼ無くなつたのを検知して、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vialを記憶し、ランプ電力を 30Wのランプに対する定電力制御に切り替える（# 112〜# 114)。その後、またランプ電圧 Viaの変化がほぼ無くなつたのを検知して、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vla2を記憶する（# 115, # 116)。

[0161] Vialが所定の値（例えば 75V)以下ではないので、ここでも 70Wのランプとは判別されない（# 117)。次に、 AVla=Vla2— Vialを計算するが（# 118)、ここでも laが所定値 Vd以下であるので、 35Wのランプと判別され（# 119)、出力制御を 35 Wのランプに対する定電力制御（ # 120)に切り換えて、定格点灯される。

[0162] ここで、図 29 (a) , (b)より、 AVlaがほぼゼロまたは正の数値であれば 70Wのランプ、負の値であれば 35Wのランプであると分かるので、 AVlaと比較される所定値として、負の一定値 Vdを閾値に取ることで 70Wのランプと 35Wのランプの判定が可能である。

[0163] 以上の点灯開始力も HIDランプへの印加電力の変化を図 35及び図 36に示した。

図 35は 70Wのランプを装着した場合について、ランプへの印加電力の時間変化を示したものであり、図中の園で示した変化は図 32の 70Wランプ（70W—1)に対応し、図中の▲で示した変化は図 33の始動時立ち上がり特性が改善された 70Wランプ（ 70W- 2)にそれぞれ対応する。図 36は、図 32の 70Wのランプ（70W— 1)と図 34 の 35Wのランプの場合についてランプへの印加電力の時間変化を示したものであり、図中の園で示した変化は図 32の 70Wランプ（70W— 1)に対応し、図中の♦で示した変化は図 34の 35Wのランプにそれぞれ対応する。図 35及び図 36から、放電灯の特性値の時間変化が所定値以下となったことにより特性値がほぼ安定したと判定する。これらの時間変化の違いからも 70Wのランプ（70W—1) , (70W— 2)と 35W のランプの判別が可能である。

[0164] く実施の形態 11 >

本発明の実施形態 11について、図 37と図 38を用いて説明する。前述の実施形態 10では、図 33, 34に示すように「定電流制御→35Wで定電力制御→30Wで定電力制御」 t ヽぅ順番でバラスト特性を切り替えてヽたのに対して、本実施形態 11では、「定電流制御→30Wで定電力制御→35Wで定電力制御」という順番でバラスト特性を切り替えている点が異なる。つまり、ランプ電圧 Via力 OVに達した段階で、 70 Wランプと判別されな力つた場合に、 35Wランプであるの力、それとも始動時の立ち上がり特性が改善された 70Wランプであるのかを判別するために、先に 30Wのランプ電力となるように定電力制御を行い、その後、 35Wのランプ電力となるように定電力制御を行う。 35Wランプと判別された場合には、図 37に示すように、そのまま 35W のランプ電力となるように定電力制御を続ける。また、 35Wランプではなぐ始動時の立ち上がり特性が改善された 70Wランプであると判別された場合には、図 38に示すように、 70Wのランプ電力の定電力制御に切り替える。

[0165] 図 37は 35Wランプが装着された場合のバラスト特性の変化を示す。図 38は 70W ランプのうち、特性改善により始動時の立ち上がり特性が速くなつた 70Wランプが装着された場合のバラスト特性の変化を示す。なお、 70Wランプのうち、特性改善前の HIDランプ、つまり、始動時の立ち上がり特性の遅い HIDランプが装着されている場合のバラスト特性の変化については、実施形態 10で説明した図 32と同様である。

[0166] 以下、実施の形態 10にならつて、本実施形態 11の動作について詳しく説明する。

図 32は図 27で示した始動時の立ち上がり特性で 70Wと判別できるランプを装着した場合のバラスト特性変化を示す。始動直後のランプ電圧 Viaの低い間は、一定電流で点灯させる。ランプ電圧 Viaが 30〜40Vの間に、 70Wのランプであると判別されると、更にランプ電圧 Viaが約 70Vに達するまで一定電流で制御する。その後、 70W のランプに対する定電力制御に切り換える。

[0167] 図 37は 35Wランプを装着した場合のバラスト特性変化を示す。始動直後のランプ電圧 Viaの低い間は、同じく一定電流で点灯させる。ランプ電圧 Viaが 30〜40Vの間には、 70Wのランプであるとは判別されないので、ランプ電力が 30Wとなる定電力制御に移行する。その後、ランプ Viaの変化がほぼ無くなつたのを検知して、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vialを記憶し、ランプ電力が 35Wとなる定電力制御に切り替える。その後、ランプ電圧 Viaが上下いずれかに変化したことを検知して、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vla2を記憶する。△ Via = Via 2— Vialを計算し、 AVlaが所定値以上であれば 35Wのランプと判別し、出力が 35Wとなる定電力制御を維持したまま、定格点灯に移行する。

[0168] 図 38は 70Wのランプであっても始動時の立ち上がり特性が改善された HIDランプを装着した場合のバラスト特性変化を示す。始動直後のランプ電圧 Viaの低い間は、同じく一定電流で点灯させる。ランプ電圧 Viaが 30〜40Vの間に、 70Wのランプであるとは判別されない場合、ランプ電力が 30Wとなる定電力制御に移行する。その後、ランプ電圧 Viaの変化がほぼ無くなつたのを検知して、そのときのランプ電圧 Via の値 Vialを記憶し、ランプ電力が 35Wとなる定電力制御に切り換える。その後、ランプ電圧 Viaが上下、ずれかに変化したことを検知して、そのときのランプ電圧 Viaの値 Vla2を記憶する。 AVla=Vla2—Vlalを計算し、 AVlaが所定値以下であれば 7 OWのランプと判別する。 70Wのランプと判別されると、出力制御を 70Wのランプに対する定電力制御に切り換えて、定格点灯させる。

[0169] この実施形態にお!、ても、始動時の過渡特性 (Vla= 30〜40Vの経過時間）と定常時の 2つの特性値から負荷を判別する点については、実施形態 10と同じであり、同様に信頼性の高、点灯装置が実現できることに変わりは無、。本実施形態の具体的な回路構成については、実施の形態 10で説明した図 30の回路図と同様であり、マイコンのプログラム（図 31のフローチャートの定数）を変更するのみで、回路構成を変える必要はない。この点は、制御回路にマイコン (マイクロコントローラ）を利用する利点の一つである。

[0170] <実施の形態 12>

前述の実施形態 10, 11では、対象ランプ（35Wと 70W)のうち小さい方の定格電力以下で安定点灯させることにより負荷判別を行ったが、小さい方の定格電力以上の電力で点灯させても良い。例えば、図 39、図 40では、定電流制御で Vla=40Vに達した後は、まず 40Wで点灯させ、その後、 30Wで点灯させている。図 39は 35Wランプが装着された場合のバラスト特性の変化を示す。図 40は 70Wランプのうち、特性改善により始動時の立ち上がり特性が速くなつたランプが装着された場合のバラスト特性の変化を示す。

[0171] ここでは、 30Wの定電力制御で点灯させる場合については、十分に安定点灯する前であってもランプ電圧 Viaの検出を行うことができる。なぜなら、制御電力を切り替えた時点で、ランプ電圧 Viaの変化を見れば、 35Wランプであれば、図 39に示すようにランプ電圧 Viaが低下していくのに対し、 70Wランプでは変化が無いか、或いはランプ電圧 Viaが上昇して、くので、十分に安定点灯するまで待つ必要が無!、のである。このように、 2回目の定電力制御の期間を短くすることで、ランプ本来の定格点灯に移行するまでの時間が短くなるという効果もある。 2回目の定電力制御の期間を短くする制御は、実施形態 10, 11の場合にも適用できることは言うまでもない。

[0172] なお、本実施形態において、 1回目の定電力制御として、 40Wで点灯させる利点は、 70Wランプに対しては、何れにしても調光点灯状態であり、なるべく大きな電力で点灯させる方が、寿命の観点や、ランプの立ち消え防止の点で有利である。一方、 35Wランプに対しては、過剰点灯になるので、あまり大きな電力で点灯させない方が寿命の観点で有利である。そこで、図 29 (a) , (b)の特性を鑑みて、 40Wを選んだものである。

[0173] ここで述べた動作を実現するために、本実施形態の回路構成においては、図 41に示すように、 40Wの定電力制御による点灯を実現するために、 Ila検出回路に検出抵抗 Rw4と、切替手段にスィッチ素子 SW4が追加されて、る。

[0174] また、前述の実施形態 10, 11では 35W、 70Wランプを対象負荷とし、定格電力点灯制御を 30W, 35W, 40Wと限定してきた力対象ランプが変われば、定格電力点灯制御の値は適宜変更すれば良ぐ図 29 (a) , (b)で示したような特性力選べばよいことは容易に理解できる。

[0175] 次に、本発明の第 3の態様に係る実施の形態 13〜18について、図 43〜図 53を参照して以下に説明する。

[0176] <実施の形態 13 >

図 43は本発明の放電灯点灯装置の具体回路図である。この点灯装置は、直流電源 1と、直流電源 1からの電力を交流電力に変換し高圧放電灯 Laに電力を供給する電力変換回路部 2と、電力変換回路部の供給電力を制御し、かつ、複数種類の高圧放電灯 Laを判別し、該放電灯 Laを適切に点灯制御する制御回路部 4とを備えた放電灯点灯装置において、上記点灯装置の出力特性である電圧電流特性力略一定ランプ電流特性と略一定ランプ電力特性力もなることを特徴とする。電力変換回路部 2は、降圧チヨツバ回路 2a2と、電力変換された電圧および電流を数十 Hzから数百 Hzの交流波形に変換する極性反転回路 (インバータ回路部 3)とを備える。

[0177] 略一定ランプ電力特性においては、（定格ランプ電力 ÷ランプ電圧）の演算式によりランプ電流が制御される。制御回路部 4において、放電灯判別回路 7aは、従来例の Ila検出回路、 Via検出回路の機能も含んでおり、定格ランプ電力の判別前および判別後の点灯装置の出力特性を決定して、る。 PWM制御回路 4aはスイッチング素子 Q2のオン期間を可変制御するものであり、点灯装置の出力特性が放電灯判別回路 7aにより指示された出力特性となるように、定格ランプ電力の判別前および判別後の供給電力をそれぞれ適切に制御するものである。

[0178] 図 44は、それぞれ異なる定格ランプ電力 Wl、 W2を持つ高圧放電灯点灯装置の出力特性 (電圧—電流特性)を示している。横軸はランプ電圧 Vla、縦軸はランプ電流 Ilaを示す。放電灯始動直後の低ランプ電圧領域では、略一定ランプ電流特性を示し、ランプ電力が定格ランプ電力になった時点力もは、略一定ランプ電力特性を示している。また、低ランプ電圧領域での略一定ランプ電流値は、定格ランプ電流値（ W1/V1； W2/V1)の 2倍の値に設定されて!、る。

[0179] ここで、例えば、 Philips社製 CDMシリーズの CDM35ZTCZ830、 CDM70/T CZ830の 2種類の異なった放電灯を判別する点灯装置の出力特性について説明する。 CDM35ZTCZ830の定格ランプ電力は 39W、定格ランプ電流は 0. 53Aとなっており、 CDM70ZTCZ830の定格ランプ電力は 70W、定格ランプ電流は 0. 9 8Aとなっている。

[0180] つまり、図 44における W1 = 70Wの略一定ランプ電力特性は、 CDM70ZTCZ8 30の定格点灯のための出力特性であり、 W2 = 39Wの略一定ランプ電力特性は、 C DM35ZTCZ830の定格点灯のための出力特性である。また、低ランプ電圧領域における略一定ランプ電流特性は、定格ランプ電流値の 2倍力も決定されるため、それぞれ 70Wの場合は 0. 98 X 2= 1. 96A、 39Wの場合は 0. 53 X 2= 1. 06Aとなる。

[0181] つまり、 39W、 70Wの 2種類の放電灯を判別する点灯装置の出力特性としては、略一定ランプ電流特性の電流値は、 1. 06A〜1. 96Aの範囲に設定され、略一定ランプ電力特性は、 39W〜70Wの範囲に設定される出力特性を持つ。

[0182] ここで、 1. 06A〜1. 96Aの範囲に設定された低ランプ電圧領域における略一定ランプ電流特性の電流値を Isとし、この電流値 Isと放電灯の定格ランプ電力が小さヽ放電灯の略一定ランプ電力特性 W2とが交差するランプ電圧値を Vhとすると、放電灯の定格ランプ電力の判別を Vhまでで行うと、放電灯を定格ランプ電力以上の電力で点灯させることがなくなり、ランプ寿命を著しく悪化させることなぐさらに、発光管の損傷を防止することができる。以上のように、点灯装置の出力特性を設定することにより、 2種類の放電灯共に、ランプ寿命を悪ィ匕させることがない。

[0183] <実施の形態 14 >

本発明の実施の形態 14を図 45を用いて説明する。図 45は、高圧放電灯点灯装置の出力特性 (電圧電流特性)を示している。実施の形態 13で述べたように、点灯装置の出力特性を設定するわけである力たとえば、実施の形態 13で示したように、 2 種類のランプをそれぞれの定格ランプ電力にて点灯させるものにぉ、ては、小さヽ定格ランプ電力のランプに対しては、過剰に始動時電流 (低ランプ電圧領域での電流 Is)を供給することになる。一般的に、ランプ始動時に過剰に電流を供給すると、ランプ電極を過大に消耗させ、ランプ寿命悪化の原因となる。

[0184] そこで、ランプ電極の消耗を抑制するために、ランプ始動時電流値を定格ランプ電力の小さいランプから求められる電流値（図 44の 2 XW2ZV1相当）とする。このように設定すると、定格ランプ電力の大きい方のランプに対しては、通常の始動時電流値（図 44の 2 XW1ZV1相当）よりも小さな電流値で始動させることになり、放電灯の放電状態が不安定になるなどの始動不良の原因となる。

[0185] そこで、本実施の形態 14では、略一定ランプ電流特性の低ランプ電圧領域 (Viaく Vh)における所定のランプ電圧 V2までは、通常設定される略一定ランプ電流値よりも大きな電流値とすることにより、始動性を改善する。このときの始動時電流を増加するランプ電圧 V2は、できるだけ小さくした方力ランプ電極の消耗が小さいことは言うまでもない。

[0186] ここで、例えば V2の設定は、実施の形態 13の Philips社製 CDMシリーズ 35W、 7 OWの例で設定すると、 CDM35ZTCZ830では定格ランプ電力が 39W、定格ランプ電流が 0. 53A、 CDM70ZTCZ830では、定格ランプ電力が 70W、定格ランプ電流が 0. 98Aであるから、 0≤Vla≤V2における始動時電流を 0. 98 X 2= 1. 96A と設定すると、この一定ランプ電流特性と 39Wの一定ランプ電力特性との交点のランプ電圧 = 39W÷ 1. 96A= 19. 9Vとなり、これを V2として設定すればよい。

[0187] このようにすることで、 70Wのランプに対しても通常の始動電流値が保たれ、 39W のランプに対しては、通常の始動時電流値よりも大きな電流を供給する期間を極力短くすることができる。

[0188] <実施の形態 15 >

本実施の形態では、始動時電流波形について述べる。一般的に、高圧放電灯の場合、始動時の立ち消えの原因の一つとされているのが、低周波極性反転によるランプ電流の交番によるものである。当然、ランプ電流が正負の極性に交番するわけであるので、必ずゼロ電流点を通過する。このときに、放電が不安定となり、立ち消えを起こす。本実施の形態では、交番によるランプ立ち消えを極力無くす手段を提供する。

[0189] 図 46により本実施の形態の詳細な動作を説明する。ランプ点灯直後の所定の時間 Tsだけ、ランプ電流波形を直流とし、極性反転の交番による立ち消えを低減する。また、図 48に示すように、極性反転の交番速度が速い数十 KHzから数百 KHzの高周波電流でも同様の効果が得られる。

[0190] さらに、実施の形態 14で述べたように、所定の期間だけランプ電流値を増加させると一層始動性が改善される。そのときのランプ電流波形を図 47に示す。なお、図 47 では直流電流波形を示した力図 48のように高周波電流波形でも良いことは言うまでもない。

[0191] <実施の形態 16 > 本実施の形態では、複数種類の放電灯を判別した後、それぞれの定格ランプ電力に移行させる方法について述べる。図 49を用いて詳細に説明する。図中、横軸は点灯開始後の経過時間 T、縦軸はランプ電力 Wlaである。例えば、点灯装置の出力特性が複数種類の HIDランプのうち最も小さ、HIDランプの定格ランプ電力に設定されていたとする。 0≤T≤Thにおいて、 HIDランプは設定されている点灯装置の始動時の出力特性で点灯する。

[0192] 図 49の時間 Thにお、て、ランプの種類が判別された後、点灯装置は、点灯電力をその判別されたランプに適合した定格ランプ電力に自動的に切り替える。図 49の例では、複数種類の HIDランプのうち最も大きい定格ランプ電力に切り替えるときには、矢印 aに示すように、始動時のランプ電力よりも大きくなるように切り替える。また、複数種類の HIDランプのうち最も小さい定格ランプ電力に切り替えるときには、矢印 bに示すように、始動時のランプ電力よりも小さくなるように切り替える。

[0193] このとき、高圧放電灯の場合、瞬時に小さい電力へ切り替えると放電が不安定となり、立ち消えを起こす。そこで、 HIDランプの種類を判別した後、点灯電力を切り替えるときは、そのときの点灯電力よりも大きな電力に切り替えるときは、すばやく切り替えを行い、そのときの点灯電力よりも小さな電力に切り替えるときは、比較的ゆっくりと切り替える。このときの電力切り替え速度 (WZ秒)の関係は、そのときの点灯電力よりも大きな電力に切り替えるときの電力切り替え速度を Aとし、そのときの点灯電力よりも小さな電力に切り替えるときの電力切り替え速度を Bとすると、 A>Bの関係を満足する。

[0194] く実施の形態 17>

図 50は実施の形態 17の説明図である。本実施の形態では、ランプ判別をより精度よく行うための判別領域について説明する。実施の形態 13でも述べたように、図 50 の第 1ランプ判別領域で HIDランプの種類を判別することで、定格ランプ電力以上の電力で点灯する過電力点灯状態が存在せず、ランプ寿命を悪化させることがな、ことは既に述べた。カロえて、図 50に示すように、第 2ランプ判別領域での判定結果との両方の判定結果力も HIDランプの種類を判定することにより、より精度の高いランプ判定を行うことができる。 [0195] なお、実施の形態 13〜17の放電灯点灯装置において、放電灯点灯直後の所定の時間は、所定の略一定ランプ電流値よりも大きい電流値特性に設定してもよい。また、放電灯点灯直後の所定の時間におけるランプ電圧および電流波形は、直流電圧及び電流波形であってもよ、。

[0196] また、放電灯点灯直後の所定の時間におけるランプ電圧および電流波形は、直流及び数十 KHzから数百 KHzの高周波が混在した波形であってもよ、。上記放電灯点灯装置において、放電灯点灯直後の所定の時間とは、放電灯が点灯してからァーク放電へ移行するまでの時間であってもよい。また、上記放電灯点灯装置において、放電灯点灯直後の所定の時間とは、放電灯が所定のランプ電圧値に達するまでの時間であってもよい。

[0197] 実施の形態 13〜17の放電灯点灯装置において、複数種類の放電灯を判別した後の電力切替を、判別直後に行ってもよい。また、複数種類の放電灯を判別した後の電力切替を、所定の時間が経過した後に行ってもよい。また、複数種類の放電灯を判別した後の電力切替時に、現在の点灯電力よりも大きな電力に切り替えるときの電力変化量は、現在の点灯電力よりも小さな電力に切り替えるときの電力変化量よりち大さくしてちょい。

[0198] <実施の形態 18 >

実施の形態 13〜17の放電灯点灯装置を備え、複数種類の放電灯を適合ランプとする照明器具を提供することもできる。図 51〜図 53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。図 51、図 52はスポットライトに適用した例、図 53 はダウンライトに適用した例であり、図中、 1011は点灯装置の回路を格納した電子バラスト、 1012は高圧放電灯を装着した灯体、 1013は配線である。いずれの照明器具も 39W、 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ぐ必要な照度、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。

[0199] これらの点灯装置として前述のランプ種を判別できる高圧放電灯点灯装置を搭載することで、器具毎に適合高圧放電灯点灯装置を入れ換える手間が省け、更には用途に合わせてランプを入れ換えるということが可能になる。

産業上の利用の可能性

[0200] このように、本発明の第 1の態様によれば、複数種の HIDランプに対応可能の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯照明器具、および高圧放電灯点灯システムを提供できる。また、本発明による高圧放電灯点灯装置を用いることで、ランプの状態 (初始動 •再始動）に関係なぐ HIDランプにストレスをかけることなぐ複数のランプ定格電力種類を判別することができ、器具製造に一機種の高圧放電灯点灯装置を在庫して、るだけで対応でき、製造費用を削減できる。また、ユーザーは用途に応じて HIDランプを入れ換えて使用することができる。

[0201] 本発明の第 2の態様によれば、複数の定格電力の放電灯を点灯可能であって、し力も、放電灯の定格電力を自動的に判別し、放電灯の定格電力で点灯させることが可能な放電灯点灯装置にぉ、て、 HIDランプの特性が改良されたことによって過渡特性が大きく異なる負荷が対象となった場合であっても、始動時の過渡特性と、異なる 2つの定常特性の違いから、負荷判別を確実に行うことができる。

[0202] 本発明の第 3の態様によれば、定格電力の異なる複数の放電灯を判別し、それぞれの放電灯を定格電力で点灯させることができ、かつ、それぞれの HIDランプの始動性およびランプ寿命を悪化させることのない放電灯点灯装置および照明器具を提供できる。

Claims

請求の範囲

[1] 複数種の高圧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、直流電源 (1)からの電力を交流電力に変換して高圧放電灯 (DL)に電力を供給する電力変換回路部 (2)と、電力変換回路部の供給電力を制御する点灯制御回路部 (4)と，接続された高圧放電灯の種類を判別する判別手段 (5) とを備え、

前記判別手段は、高圧放電灯のある特定期間の電気特性の変化率に基づいて接続された高圧放電灯の種類を判別し、判別結果に基づ!/、て選択した所望の電気特性で、接続された高圧放電灯を点灯することを特徴とする放電灯点灯装置。

[2] 前記変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第 1の電圧 (VI)から第 2の電圧 (V2)へ至る時間のことであることを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。

[3] 前記変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第 1の電圧 (VI)から第 2の電圧 (V2)へ時間の経過とともに変移するのを検出回路で一定の時間間隔で検出 (MC)し、加算した値 (SA,SB)、または加算した値を第 1の電圧力第 2の電圧へ変移するのに要する時間 (tA,tB)で除算した値であることを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。

[4] 前記変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第 1の電圧へ到達した後、所定時間 (T2)後の電圧 (V2')であることを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。

[5] 前記変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第 1の電圧へ到達した後から、所定時間が経過するまでの間に時間とともに変移するのを検出回路で一定の時間間隔 (T2) で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間 (T2)で除算した値であることを特徴とする請求項 1記載の放電灯点灯装置。

[6] 前記変化率のほかに、高圧放電灯の電圧が一番低いときの電圧 (V ,V ,V )によ

LA し B しつて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項 1〜5のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。

[7] 請求項 2または 3のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 3(V3)の電圧力ゝら第 4の電圧 (V4)へ至る時間（At, At' )を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[8] 請求項 2または 3のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2の電圧力も第 3の電圧へ向力つて時間の経過とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を第 2の電圧力も第 3の電圧へ至るのに要する時間で除算した値を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[9] 請求項 2または 3のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2の電圧へ到達した後、所定時間後の電圧を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[10] 請求項 2または 3のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 2の電圧へ到達した後から、所定時間が経過するまでの間に時間とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間で除算した値を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[11] 請求項 2〜5のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 3の電圧力第 4の電圧へ至る時間を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[12] 請求項 2〜5のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 3の電圧力も第 4の電圧へ向力つて時間の経過とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を第 3の電圧力第 4の電圧へ至るのに要する時間で除算した値を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[13] 請求項 2〜5のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 3の電圧へ到達した後、所定時間後の電圧を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[14] 請求項 2〜5のいずれかに記載の第 1の変化率のほかに、第 2の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第 3の電圧へ到達した後から、所定時間が経過するまでの間に時間とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間で除算した値を用いて高圧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 6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。

[15] 直流電源 (1)からの電力を交流電力に変換し高圧放電灯 (DL)に電力を供給する電力変換回路部（2)と、該電力変換回路部の供給電力を制御する点灯制御回路部 (4 ,4a)とを備え、複数種類の高圧放電灯が接続可能な放電灯点灯装置において、直流電源投入後に安定点灯状態に移行するまでの高圧放電灯の始動時の過渡特性と、安定点灯時のバラスト特性とを検出する検出手段 (5,7a;Rwl,R_W2,R_W3)と、該検出手段による検出結果の組み合わせに基づ、て、接続された高圧放電灯の種類を自動的に判別する判別手段 (5,7a)と、

該判別手段で判別された高圧放電灯の種類に基づ!、て高圧放電灯駆動の目標点灯電力を切り替える切替手段 (7;7a;SWl;SW2;SW3)と、

前記判別された高圧放電灯の種類に応じた定格電力で高圧放電灯を点灯させる点灯手段 (3,IG)と、を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。

[16] 前記定格点灯手段は、高圧放電灯の始動力略一定のランプ電流で第 1の期間だけ高圧放電灯を定電流駆動し、その後、略一定の電力で所定期間だけ高圧放電灯を定電力駆動する期間において、略一定の第 1の駆動電力 (Wlal)で第 2の期間だけ高圧放電灯を定電力駆動し、略一定の第 2の駆動電力 (Wla2)で第 3の期間だけ放電灯を定電力駆動し、前記検出手段は前記第 1の期間における高圧放電灯の特性値の変化率で高圧放電灯の種類を判定する請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[17] 前記切替手段 (SW1;SW2;SW3)による前記目標点灯電力の切り替えにより、前記第 2及び第 3の期間で高圧放電灯を定電力駆動する時間は高圧放電灯の特性値がほぼ安定するまでの期間とし、前記検出手段は、前記第 2及び第 3の期間の定ランプ電力駆動後に、放電灯特性値を検出し、前記定格点灯手段は、該検出結果に応じた所定の点灯電力で高圧放電灯を点灯させる請求項 16記載の放電灯点灯装置。

[18] 前記切替手段は、マイコン (7a)を用いて、ランプ電流 Ilaと目標値ランプ電圧 VUり決まる目標点灯電力を切り替える手段として、ランプ電流の検出抵抗 (Rwl,Rw2,Rw3) を切り替える請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[19] 対象とする複数種類の高圧放電灯の定格電力は W1と W2 (W2>W1)の 2種類とし、 W2>Wlal >Wla2かつ Wl >Wla2であることを特徴とする請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[20] 対象とする複数種類の高圧放電灯の定格電力は W1と W2 (W2>W1)の 2種類とし、 W2>Wla2>Wlalかつ Wl >Wlalであることを特徴とする請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[21] 前記第 3の期間を経た後、目標ランプ電力を適正な電力目標値に切り替えることを特徴とする請求項 16または 17記載の放電灯点灯装置。

[22] 前記検出手段は、高圧放電灯の特性値の時間変化が所定値以下となったことにより特性値がほぼ安定したと判定することを特徴とする請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[23] 前記検出手段は、高圧放電灯の発光照度検出手段を有し、放電灯の発光照度の時間変化が所定値以下となったことにより特性値がほぼ安定したと判定することを特徴とする請求項 15記載の放電灯点灯装置。

[24] 前記第 3の期間は放電灯特性値が安定する前に検出を行い、負荷種別の判別を行うことを特徴とする請求項 16記載の放電灯点灯装置。

[25] 前記高圧放電灯の定格電力は、 W2>Wlal ^Wl >Wla2としたことを特徴とする請求項 19記載の放電灯点灯装置。

[26] 前記高圧放電灯の定格電力は、 W2>Wla2 Wl >Wlalとしたことを特徴とする請求項 20記載の放電灯点灯装置。

[27] 直流電源 (1)からの電力を変換し高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路部（2

)と、電力変換回路部の供給電力を制御し (4a)、かつ、複数種類の高圧放電灯を判別し (5,7a)、該放電灯の点灯電力を制御する点灯制御回路部 (4)とを備えた放電灯点灯装置において、

上記点灯装置の出力特性である電圧電流特性が、複数種類の高圧放電灯のうち最小の定格ランプ電流の 2倍力最大の定格ランプ電流の 2倍の範囲内で設定される電圧電流特性と、複数種類の高圧放電灯のうち最小の定格ランプ電力の一定ランプ電力特性と最大の定格ランプ電力の一定ランプ電力特性の範囲力成る電圧電流特性とから設定されることを特徴とする放電灯点灯装置。

[28] 放電灯点灯装置の出力特性である電圧電流特性は、所定ランプ電圧以下の領域では略一定ランプ電流特性となり、所定ランプ電圧以上の領域では略一定ランプ電力特性力もなることを特徴とする請求項 27記載の放電灯点灯装置。

[29] 複数種類の高圧放電灯の判別は、上記点灯装置の出力特性である電圧電流特性の略一定ランプ電流特性の範囲においてなされることを特徴とする請求項 27または 28記載の放電灯点灯装置。

[30] 複数種類の高圧放電灯の判別は、上記点灯装置の出力特性である電圧電流特性の略一定ランプ電流特性の範囲と略一定ランプ電力特性の範囲の両方から行われることを特徴とする請求項 27〜29のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置。

[31] 請求項 1〜30のいずれか一項に記載の放電灯点灯装置を備えた照明器具。

[32] 請求項 1〜30の、ずれか一項に記載の放電灯点灯装置または請求項 31に記載の照明器具を含む照明システム。