WO2009130994A1 - 高圧放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

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Abstract

　高圧放電灯点灯装置（１０）は、電源回路（２０，３０，４０，５０）と、始動回路（６０）とを備える。電源回路（２０，３０，４０，５０）は、高圧放電灯（９０）の一対の電極（９１，９２）それぞれに電気的に接続される一対の出力端（５５，５６）を有する。電源回路（２０，３０，４０，５０）は、一対の出力端（５５，５６）間に高圧放電灯（９０）の点灯維持用の交流電圧を印加する。始動回路（６０）は、高圧放電灯（９０）の一対の電極（９１，９２）間に始動用パルス電圧を印加する。始動回路（６０）は、高圧放電灯（９０）との接続に使用される出力配線（８３）の長さが長くなるにつれて始動用パルス電圧の電圧値が高くなり、出力配線（８３）の長さが一定値を越えると始動用パルス電圧の電圧値が小さくなる出力特性を有する。

Description

高圧放電灯点灯装置及び照明器具
　本発明は、高圧放電灯点灯装置及び照明器具に関する。
　従来から、高圧放電灯を点灯させる照明器具が提供されている。なお、高圧放電灯は、ＨＩＤ（High Intensity Discharge）ランプとも呼ばれる。
　上記照明器具は、高圧放電灯点灯装置と、高圧放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備える。
　高圧放電灯点灯装置は、日本国公開特許公報６３－１５０８９１に見られるように、外部の交流電源（例えば、商用交流電源）から入力された交流電力を基にして高圧放電灯を点灯させるように構成される。
　このような高圧放電灯点灯装置は、例えば、ダイオードブリッジと、昇圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路と、極性反転回路と、始動回路と、制御回路とを備える。
　ダイオードブリッジは、交流電源の電圧を全波整流する。
　昇圧チョッパ回路は、ダイオードブリッジの出力電圧を所定値まで昇圧する。
　降圧チョッパ回路は、昇圧チョッパ回路の出力電圧を所定値まで降圧する。
　極性反転回路は、降圧チョッパ回路の出力電圧を所定の周波数で極性が反転する矩形波交流電圧に変換して高圧放電灯の一対の電極間に印加する。
　制御回路は、昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路と極性反転回路とをそれぞれ制御する。
　始動回路は、高圧放電灯に絶縁破壊を起こさせて始動させるために、高圧放電灯の一対の電極間に始動用のパルス電圧を与える。始動用のパルス電圧は、電圧値が比較的高い高圧パルス電圧である。始動回路は、例えば、パルストランスを利用して構成される。
　ところで、上記照明器具においては、一般的に、高圧放電灯は高圧放電灯点灯装置に一対の出力配線を用いて電気的に接続される。ここで、出力配線の長さが例えば数メートルになると、一対の出力配線間の浮遊容量の容量値が無視できない程度に大きくなる。特に、ＶＶＦケーブルのように２本の出力配線が平行に配置されている場合、一対の出力配線間の容量値が非常に大きくなる。例えば、ＶＶＦケーブルでは容量値が１ｍ当り８０ｐＦになる。そのため、長さが１０ｍのＶＶＦケーブルでは、容量値が８００ｐＦにもなる。
　一対の出力配線間の容量値は、高圧放電灯の一対の電極間に印加されるパルス電圧の電圧値に影響を与える。すなわち、出力配線が長くなればなるほど（一対の出力配線間の容量値が大きくなればなるほど）、始動用のパルス電圧の電圧値（始動用のパルス電圧のピーク値）が低くなる。
　従来の高圧放電灯点灯装置では、出力配線が長くなるにつれて（一対の出力配線間の容量値が大きくなるにつれて）、始動用のパルス電圧の電圧値が単調減少する。そのため、出力配線の長さが高圧放電灯の始動不良の原因となることがあった。
　このような高圧放電灯の始動不良を避けるために、出力配線が比較的長い場合でも適切な電圧値の始動用のパルス電圧が印加されるように、始動用のパルス電圧の電圧値を十分に大きい値に設定しておくことが考えられる。例えば、始動回路のパルストランスの巻数比を大きくすれば、始動用のパルス電圧を高くできる。
　しかしながら、始動回路のパルストランスの巻数比を大きくすると、出力配線が比較的短いときに、始動用のパルス電圧が高くなりすぎるという問題が生じる。また、出力配線の長さによって始動用のパルス電圧の電圧値がばらつくと、高圧放電灯の点灯のタイミングもばらついてしまう。
　本発明は上記事由に鑑みてなされ、その目的は、高圧放電灯との接続に使用される一対の出力配線の影響を低減できる高圧放電灯点灯装置及び照明器具を提供することである。
　本発明に係る高圧放電灯点灯装置は、電源回路と、始動回路とを備える。前記電源回路は、高圧放電灯の一対の電極それぞれに電気的に接続される一対の出力端を有する。前記電源回路は、当該一対の出力端間に前記高圧放電灯の点灯維持用の交流電圧を印加する。前記始動回路は、前記高圧放電灯の一対の電極間に始動用パルス電圧を印加する。前記始動回路は、前記高圧放電灯との接続に使用される出力配線の長さが長くなるにつれて前記始動用パルス電圧の電圧値が高くなり、前記出力配線の長さが一定値を越えると前記始動用パルス電圧の電圧値が小さくなる出力特性を有するように構成される。
　この発明によれば、従来のように前記出力配線が長くなるにつれて前記始動用パルス電圧の電圧値が単調に減少する場合に比べれば、前記出力配線の長さの変化に対する前記始動用パルス電圧の電圧値の変化幅を小さくすることができる。よって、前記出力配線の影響を低減できる。そのため、前記出力配線が比較的長い場合であっても前記高圧放電灯を点灯でき、逆に前記出力配線が比較的短い場合であっても前記始動用パルス電圧が高くなりすぎてしまうことを防止できる。
　好ましくは、前記始動回路は、パルストランスを備える。前記始動回路は、前記パルストランスの一次電圧の値が所定値であるときの二次電圧を前記始動用パルス電圧として前記高圧放電灯の一対の電極間に印加するように構成される。前記パルストランスの巻数比及び結合係数は、前記始動回路が前記出力特性を有するような値に設定される。
　より好ましくは、前記一次巻線の巻数をＮ１、前記二次巻線の巻数をＮ２、前記高圧放電灯の始動に必要な前記始動用パルス電圧の規格値の範囲の中央値をＶｐｍ、前記所定値をＶＮ１としたとき、次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　さらに好ましくは、前記パルストランスの一次巻線に並列に接続されていると見なすことができる容量成分の容量値をＣｘ、前記パルストランスの漏れインダクタンスをＬＬ、前記高圧放電灯の始動時において前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間をＴとしたとき、次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　好ましくは、前記始動回路は、パルストランスと、当該パルストランスの一次巻線に並列接続される並列キャパシタとを備える。前記始動回路は、前記パルストランスの一次電圧の値が所定値であるときの二次電圧を前記始動用パルス電圧として前記高圧放電灯の一対の電極間に印加するように構成される。前記並列キャパシタの容量値は、前記始動回路が前記出力特性を有するような値に設定される。
　より好ましくは、前記並列キャパシタの容量値をＣｐ、使用されると想定される範囲で前記出力配線が最も短いときの前記出力配線間の容量成分を、前記パルストランスの一次巻線の両端間において前記並列キャパシタに直列に接続された仮想キャパシタに、等価回路として置き換えた場合における、前記仮想キャパシタの容量値をＣｘ、前記パルストランスの漏れインダクタンスをＬＬ、前記高圧放電灯の始動時において前記パルストランスの一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間をＴとしたとき、次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　好ましくは、前記始動回路は、パルストランスを備え、前記パルストランスの一次電圧の値が所定値であるときの二次電圧を前記始動用パルス電圧として前記高圧放電灯の一対の電極間に印加するように構成される。さらに高圧放電灯点灯装置は、電圧上昇手段を備える。前記電圧上昇手段は、前記一次電圧が０から前記所定値に達するまでの時間が、前記始動回路が前記出力特性を有するような時間となるように前記パルストランスの一次電圧を上昇させる。
　より好ましくは、前記電圧上昇手段は、前記パルストランスの一次巻線に直列接続される可変インピーダンス回路と、可変インピーダンス回路を制御する制御回路とを備える。前記制御回路は、前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間が、前記始動回路が前記出力特性を有するような時間になるように、前記可変インピーダンス回路を制御するように構成される。
　より好ましくは、前記電源回路は、直流電流を出力する直流電源回路と、電界効果トランジスタにより構成されたフルブリッジ型のインバータ回路とを備える。前記インバータ回路は、前記直流電源回路より得られる直流電流を所定の周波数で極性が反転する矩形波交流に変換して前記高圧放電灯及び前記パルストランスの一次巻線に供給するように構成される。前記電圧上昇手段は、前記インバータ回路の電界効果トランジスタを制御する制御回路を備える。前記制御回路は、前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間が、前記始動回路が前記出力特性を有するような時間になるように、前記電界効果トランジスタのゲートに与える電位を徐々に増加させるように構成される。
　より好ましくは、前記パルストランスの一次巻線に並列に接続されていると見なすことができる容量成分の容量値をＣｘ、前記パルストランスの漏れインダクタンスをＬＬ、前記高圧放電灯の始動時において前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間をＴとしたとき、次式を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　好ましくは、前記始動回路は、前記出力配線の長さが、使用されると想定される前記出力配線の長さの範囲内であるときには、前記始動用パルス電圧の値が前記高圧放電灯の始動電圧の値を超えるように構成される。
　より好ましくは、前記始動回路は、前記出力配線の長さが前記範囲での最短値であるときの前記始動用パルス電圧の値と、前記出力配線の長さが前記範囲での最長値であるときの前記始動用パルス電圧の値との差が５００Ｖ以下となるように構成される。
　この場合、前記出力配線の長さが最短値であるときと最長値であるときとの間での前記始動用パルス電圧の値の差を５００Ｖ以上とする場合に比べ、前記出力配線の長さが想定される範囲内であるときに前記始動用パルス電圧の値がとり得る値の範囲が小さくなる。
　好ましくは、前記始動回路は、前記一定値が、使用されると想定される前記出力配線の長さの範囲で最も短い前記出力配線の長さ以下となるように構成される。
　この場合、前記出力配線の長さが想定される範囲での最短値であるときに前記始動用パルス電圧の値が確実に最大値となる。また、前記出力配線の長さが想定される範囲での最長値であるときに前記始動用パルス電圧の値が確実に最小値となる。そのため、前記一定値を想定される前記出力配線の長さの範囲内とする場合に比べ、前記始動用パルス電圧の値の最大値と最小値との把握が容易となる。
　本発明に係る照明器具は、高圧放電灯点灯装置と、当該高圧放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備える。前記高圧放電灯点灯装置は、電源回路と、始動回路とを備える。前記電源回路は、高圧放電灯の一対の電極それぞれに電気的に接続される一対の出力端を有する。前記電源回路は、当該一対の出力端間に前記高圧放電灯の点灯維持用の交流電圧を印加する。前記始動回路は、前記高圧放電灯の一対の電極間に始動用パルス電圧を印加する。前記始動回路は、前記高圧放電灯との接続に使用される出力配線の長さが長くなるにつれて前記始動用パルス電圧の電圧値が高くなり、前記出力配線の長さが一定値を越えると前記始動用パルス電圧の電圧値が小さくなる出力特性を有するように構成される。
　この発明によれば、従来のように前記出力配線が長くなるにつれて前記始動用パルス電圧の電圧値が単調に減少する場合に比べれば、前記出力配線の長さの変化に対する前記始動用パルス電圧の電圧値の変化幅を小さくすることができる。よって、前記出力配線の影響を低減できる。そのため、前記出力配線が比較的長い場合であっても前記高圧放電灯を点灯でき、逆に前記出力配線が比較的短い場合であっても前記始動用パルス電圧が高くなりすぎてしまうことを防止できる。
実施形態１の高圧放電灯点灯装置の回路ブロック図である。 同上の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の概略図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の動作の説明図である。 出力配線長と始動用パルス電圧の電圧値との関係を示すグラフである。 出力配線長と始動用パルス電圧の電圧値との関係を示すグラフである。 出力配線長と始動用パルス電圧の電圧値との関係を示すグラフである。 出力配線長と始動用パルス電圧の電圧値との関係を示すグラフである。 出力配線長と始動用パルス電圧の電圧値との関係を示すグラフである。 実施形態１の高圧放電灯点灯装置の動作を示す説明図である。 出力配線長と始動用パルス電圧の電圧値との関係を示すグラフである。 出力配線長と基本振動電圧値との関係を示すグラフである。 出力配線長と寄生振動電圧値との関係を示すグラフである。 実施形態３の高圧放電灯点灯装置の回路ブロック図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の動作の説明図である。 同上の高圧放電灯点灯装置における出力配線長と始動用パルス電圧との関係を示すグラフである。 実施形態４の高圧放電灯点灯装置の要部の回路ブロック図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の動作の説明図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の動作の説明図である。 始動用パルス電圧及び寄生パルス電圧の配線容量値に対する関係を示すグラフである。 始動用パルス電圧及び寄生パルス電圧の配線容量値に対する関係を示すグラフである。 始動用パルス電圧及び寄生パルス電圧の配線容量値に対する関係を示すグラフである。 始動用パルス電圧及び寄生パルス電圧の配線容量値に対する関係を示すグラフである。 始動用パルス電圧及び寄生パルス電圧の配線容量値に対する関係を示すグラフである。 始動用パルス電圧及び寄生パルス電圧の配線容量値に対する関係を示すグラフである。 同上における極性反転駆動部の動作説明図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の変更例の要部の回路ブロック図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の変更例の動作説明図である。 実施形態５の高圧放電灯点灯装置の要部の回路ブロック図である。 同上の高圧放電灯点灯装置の動作説明図である。
　（実施形態１）
　図１に示すように、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０は、外部の交流電源ＡＣより得た電力を基にして高圧放電灯９０を点灯させる。
　高圧放電灯点灯装置１０は、例えば、図２に示す照明器具８０に用いられる。照明器具８０は、高圧放電灯点灯装置１０を収納及び保持する器具本体８１と、高圧放電灯９０を保持する灯体８２とを備える。高圧放電灯点灯装置１０は、高圧放電灯９０に、一対の出力配線８３を介して電気的に接続される。出力配線８３は、例えばＶＶＦケーブルである。
　高圧放電灯点灯装置１０は、整流回路２０と、昇圧チョッパ回路３０と、降圧チョッパ回路４０と、極性反転回路５０と、始動回路６０と、制御回路７０とを備える。
　整流回路２０は、交流電源ＡＣの交流電圧（入力交流電圧）を全波整流する。整流回路２０は、例えばダイオードブリッジなどである。
　昇圧チョッパ回路３０は、整流回路２０の出力電圧を昇圧して出力する。昇圧チョッパ回路３０は、ブーストコンバータとも呼ばれる周知の回路であり、入力キャパシタ３１と、インダクタ３２と、ダイオード３３と、出力キャパシタ３４と、スイッチング素子３５とを備える。入力キャパシタ３１は、整流回路２０の出力端間に挿入される。インダクタ３２の一端は、整流回路２０の高電圧側の出力端に接続される。ダイオード３３のアノードは、インダクタ３２の他端に接続される。出力キャパシタ３４の一端はダイオード３３のカソードに接続され、他端は整流回路２０の低電圧側の出力端に接続される。スイッチング素子３５の一端はインダクタ３２とダイオード３３との接続点に接続され、他端は整流回路２０と出力キャパシタ３４との接続点に接続される。昇圧チョッパ回路３０では、出力キャパシタ３４の両端それぞれが出力端となる。
　降圧チョッパ回路４０は、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧を降圧して出力する。降圧チョッパ回路４０は、バックコンバータとも呼ばれる周知の回路であり、スイッチング素子４１と、インダクタ４２と、出力キャパシタ４３と、ダイオード４４とを備える。スイッチング素子４１とインダクタ４２と出力キャパシタ４３とは直列回路を構成する。当該直列回路は、昇圧チョッパ回路３０の出力端間に挿入される。ダイオード４４のアノードは、昇圧チョッパ回路３０の低電圧側の出力端と出力キャパシタ４３との接続点に接続される。また、ダイオード４４のカソードは、スイッチング素子４１とインダクタ４２との接続点に接続される。降圧チョッパ回路４０では、出力キャパシタ４３の両端それぞれが出力端となる。
　極性反転回路５０は、降圧チョッパ回路４０の出力電圧を交流電圧（所定の周波数で極性が反転する矩形波電圧）に変換する。極性反転回路５０は、４つのスイッチング素子５１～５４を備える。スイッチング素子５１，５２及びスイッチング素子５３，５４それぞれは直列回路を構成する。これら２つの直列回路は互いに並列に接続される。互いに並列に接続された２つの直列回路は、降圧チョッパ回路４０の出力端間に挿入される。極性反転回路５０では、スイッチング素子５１とスイッチング素子５２との接続点が一方の出力端（第１出力端）５５となる。また、スイッチング素子５３とスイッチング素子５４との接続点が他方の出力端（第２出力端）５６となる。スイッチング素子５１～５４は、電界効果トランジスタである。すなわち、極性反転回路５０は、電界効果トランジスタにより構成されたフルブリッジ型のインバータ回路である。
　整流回路２０と、昇圧チョッパ回路３０と、降圧チョッパ回路４０とは、直流電流を出力する直流電源回路を構成する。
　また、極性反転回路５０は、前記直流電源回路より得られる直流電流を所定の周波数で極性が反転する矩形波交流に変換して高圧放電灯９０及び始動回路６０の後述するパルストランス６１の一次巻線６１１に供給する。
　したがって、高圧放電灯点灯装置１０では、前記直流電源回路と極性反転回路５０とによって、高圧放電灯９０の点灯維持用の電源回路が構成されている。
　制御回路７０は、昇圧チョッパ回路３０と、降圧チョッパ回路４０と、極性反転回路５０とをそれぞれ制御する。制御回路７０は、昇圧制御部７１と、降圧制御部７２と、極性反転駆動部７３とを備える。
　昇圧制御部７１は、昇圧チョッパ回路３０の出力電圧を検出する昇圧検出部７１１と、スイッチング素子３５をオンオフ駆動する昇圧駆動部７１２とを備える。昇圧駆動部７１２は、昇圧検出部７１１によって検出された出力電圧が所定の目標値になるようなデューティ比でスイッチング素子３５をオンオフ駆動する。
　降圧制御部７２は、降圧チョッパ回路４０の出力電圧を検出する降圧検出部７２１と、スイッチング素子４１をオンオフ駆動する降圧駆動部７２２とを備える。降圧駆動部７２２は、降圧検出部７２１によって検出された出力電圧に応じたデューティ比でスイッチング素子４１をオンオフ駆動する。また、降圧駆動部７２２は、降圧検出部７２１が検出した出力電圧に基づいて高圧放電灯９０が点灯しているか否かを判定する。そして、降圧駆動部７２２は、高圧放電灯９０が点灯していないと判定したときは、高圧放電灯９０が点灯していると判定したときよりも降圧チョッパ回路４０の出力電圧を高くする。
　極性反転駆動部７３は、各スイッチング素子５１～５４に駆動信号を出力する。ハイレベルの駆動信号が入力されたスイッチング素子はオンとなり、ロウレベルの駆動信号が入力されたスイッチング素子はオフとなる。極性反転駆動部７３は、互いに対角に位置するスイッチング素子５１～５４同士が同時にオンオフされ、且つ、互いに直列に接続されたスイッチング素子５１～５４同士は交互にオンオフされるように、各スイッチング素子５１～５４に駆動信号を出力する。すなわち、極性反転駆動部７３は、スイッチング素子５１，５４がオン、スイッチング素子５２，５３がオフである状態と、スイッチング素子５２，５３がオン、スイッチング素子５１，５４がオフである状態とを交互に入れ替える。
　制御回路７０は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
　始動回路６０は、高圧放電灯９０に始動用パルス電圧（以下、「始動パルス」という）を与える。高圧放電灯点灯装置１０では、二次巻線６１２の他端が高圧放電灯９０の一方の電極（第１電極）９１に、極性反転回路５０の第２出力端５６が高圧放電灯９０の他方の電極（第２電極）９２にそれぞれ出力配線８３を用いて接続される。よって、始動回路６０は、極性反転回路５０と高圧放電灯９０との間に介在される。始動回路６０は、昇圧トランスである前述のパルストランス６１と、スイッチング素子６２と、直列キャパシタ６３と、抵抗器６４と、並列キャパシタ６５とを備える。
　パルストランス６１の二次巻線６１２の一端は、極性反転回路５０の第１出力端５５に接続される。パルストランス６１の一次巻線６１１の一端は二次巻線６１２の一端に接続される。一次巻線６１１の他端は、スイッチング素子６２及び抵抗器６４よりなる並列回路と直列キャパシタ６３とを介して、極性反転回路５０の第２出力端５６に接続される。スイッチング素子６２は、双方向２端子サイリスタである。よって、スイッチング素子６２は、スイッチング素子６２の両端間の電圧Ｖ６２がブレークオーバ電圧（オン電圧）を越えるとオンとなる。
　直列キャパシタ６３と、スイッチング素子６２と、抵抗器６４とは、高圧放電灯９０の始動時にパルストランス６１の一次巻線６１１の両端間に電圧（一次電圧）Ｖ６１１を印加する電圧生成部を構成する。
　始動回路６０は、パルストランス６１の一次電圧Ｖ６１１の値が所定値（一次電圧Ｖ６１１のピーク値）ＶＮ１であるときの二次電圧Ｖ６１２を始動パルスとして高圧放電灯９０の一対の電極９１，９２間に印加するように構成される。
　並列キャパシタ６５は、パルストランス６１の一次巻線６１１に並列に接続される。なお、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５は、パルストランス６１の一次巻線６１１の寄生容量Ｃ６１１及び二次巻線６１２の寄生容量Ｃ６１２よりも高く設定される。
　ところで、並列キャパシタ６５は、高圧放電灯９０の始動性を改善するために設けられる。ここで、図３を参照して、並列キャパシタ６５がない場合の高圧放電灯点灯装置１０の動作を説明する。図３（ａ）はスイッチング素子５２，５３の駆動信号Ｓ５２，５３を示す。図３（ｂ）はスイッチング素子５１，５４の駆動信号Ｓ５１，５４を示す。図３（ｃ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値を示す。図３（ｄ）は直列キャパシタ６３の両端間の電圧（充電電圧）Ｖ６３の値を示す。図３（ｅ）はスイッチング素子６２の両端間に印加される電圧Ｖ６２の値を示す。図３（ｆ）は始動パルスの値（以下、「始動パルス値」という）Ｖｐを示す。図３（ｇ）は高圧放電灯９０の一対の電極９１，９２間に印加される電圧（以下、「ランプ電圧」という）Ｖ９０の値を示す。なお、図３（ａ）～（ｇ）の横軸は時間である。
　始動時においては、パルストランス６１の一次巻線６１１と抵抗器６４とを通る電流により直列キャパシタ６３が充電される。このとき、電圧Ｖ６２の値がスイッチング素子６２のブレークオーバー電圧の値を上回らないようにしている。そのためスイッチング素子６２はオフのままである。一方、極性反転回路５０において極性が反転すると、スイッチング素子６２の両端間には、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値と直列キャパシタ６３の充電電圧Ｖ６３の値とを加算した大きさの電圧が印加される。そのため、スイッチング素子６２がオンになって、パルストランス６１の一次巻線６１１の両端間に電圧が印加される。これによってパルストランス６１の二次巻線６１２に二次電圧Ｖ６１２が誘導される。その結果、始動パルスが高圧放電灯９０の一対の電極９１，９２間に印加されて、高圧放電灯９０が始動（点灯を開始）する。
　始動パルスの主な成分の周波数ｆ１は、直列キャパシタ６３及び一次巻線６１１と、出力キャパシタ４３とが構成する共振回路の共振周波数である。一次巻線６１１のインダクタンスをＬ６１１、直列キャパシタ６３の容量値をＣ６３、出力キャパシタ４３の容量値をＣ４３とすると、周波数ｆ１は次式（１）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　ランプ電圧Ｖ９０は、周波数ｆ１よりも高い周波数の成分を含む。ランプ電圧Ｖ９０の周波数が高くなると、高圧放電灯９１の始動のために必要な程度に高い電圧が高圧放電灯９０の一対の電極９１，９２間に印加される時間が不足する。この場合、高圧放電灯９０の始動不良が発生する可能性がある。上記高い周波数の成分は、パルストランス６１の各巻線６１１，６１２の寄生容量Ｃ６１１，６１２に起因すると考えられる。そこで、始動回路６０では並列キャパシタ６５を設けることで、上記高い周波数の成分を抑制し、高圧放電灯９０の始動性の改善を図っている。
　ところで、高圧放電灯点灯装置１０は、出力配線８３の長さ（以下、「出力配線長」という）Ｌが長くなるにつれて始動パルス値Ｖｐが大きくなり（始動パルスが高くなり）、出力配線長Ｌが一定値を越えると始動パルス値Ｖｐが小さくなる（始動パルスが低くなる）山形の出力特性（以下、「山形出力特性」という）を始動回路６０が有している点に特徴がある。すなわち、始動パルス値Ｖｐを出力配線長Ｌの関数として考えた際に、この関数が極大点を有する。この極大点では、出力配線長Ｌが前記一定値、始動パルス値Ｖｐが極大値（ピーク値）となる。
　図４～図８は、始動パルス値Ｖｐと出力配線長Ｌとの関係を示すグラフである。図４～図８のそれぞれにおいて、横軸は出力配線長Ｌ［ｍ］、縦軸は始動パルス値Ｖｐ［ｋＶ］である。図４は、巻数比ｎが４のパルストランス６１において、結合係数ｋを異ならせた際の始動回路６０の出力特性の変化を示す。同様に、図５は巻数比ｎが６の場合、図６は巻数比ｎが８の場合、図７は巻数比ｎが１０の場合、図８は巻数比ｎが１２の場合を示す。また、図４～図８それぞれにおいて、グラフＧ１１は結合係数ｋが０．８００の場合、グラフＧ１２は結合係数ｋが０．８８０の場合、グラフＧ１３は結合係数ｋが０．９２８の場合、グラフＧ１４は結合係数ｋが０．９５６の場合、グラフＧ１５は結合係数ｋが０．９７４の場合、グラフＧ１６は結合係数ｋが０．９８４の場合、グラフＧ１７は結合係数ｋが０．９９０の場合、グラフＧ１８は結合係数ｋが０．９９８の場合をそれぞれ示す。図４～図８に示す例では、パルストランス６１の一次電圧Ｖ６１１のピーク値ＶＮ１を約６００Ｖとしている。
　ところで、始動パルス値Ｖｐは、基本振動電圧値Ｖｐａと、寄生振動電圧値Ｖｐｂとの和とみなすことができる（すなわち、Ｖｐ＝Ｖｐａ＋Ｖｐｂ）。
　基本振動電圧値Ｖｐａは、出力キャパシタ４３と、一次巻線６１１と、直列キャパシタ６３と、並列キャパシタ６５と、出力配線８３間の浮遊容量の容量値（以下、「配線容量値」という）Ｃ８３とが構成する共振回路による成分である。
　寄生振動電圧値Ｖｐｂは、一次巻線６１１に並列に接続されていると見なすことができる容量成分（以下、「並列容量成分」と称する）と、パルストランス６１の漏れインダクタンスとが構成する共振回路による成分である。
　図４～図８それぞれにおいて、グラフＧ１８には、寄生振動電圧値Ｖｐｂがほとんど含まれていない。すなわち、グラフＧ１８は、基本振動電圧値Ｖｐａを示す。よって、グラフＧ１１～Ｇ１７とグラフＧ１８との始動パルス値Ｖｐの差は、寄生振動電圧値Ｖｐｂを示す。
　例えば、巻数比ｎが４であるときのグラフＧ１４において、出力配線長Ｌが０ｍのときの始動パルス値Ｖｐは約３１００Ｖである。これは、約２６００Ｖである基本振動電圧値Ｖｐａと、約５００Ｖである寄生振動電圧値Ｖｐｂとの和であると考えられる。これに対し、ピーク値ＶＮ１＝６００Ｖと巻数比ｎ＝４との積は２４００Ｖである。すなわち、始動パルス値Ｖｐは、ピーク値ＶＮ１と巻数比ｎとの積よりも大きくなる。
　そこで、始動回路６０では、使用される高圧放電灯９０における始動パルス値Ｖｐの規格値の範囲の中央値Ｖｐｍ（例えば、規格値の範囲が４．０ｋＶ～５．０ｋＶであれば、Ｖｐｍ＝４．５ｋＶ）をピーク値ＶＮ１で除した値（＝Ｖｐｍ／ＶＮ１）よりも巻数比ｎを小さくしている。すなわち、始動回路６０では、一次巻線６１１の巻数をＮ１、二次巻線６１２の巻数をＮ２としたとき、これらが次式（２）を満たす。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　図４～図８に示すグラフから明らかなように、パルストランス６１の巻数比ｎ（＝Ｎ２／Ｎ１）及び結合係数ｋは、始動回路６０の出力特性を変化させる。
　この点を考慮し、高圧放電灯点灯装置１０では、パルストランス６１の巻数比ｎ及び結合係数ｋを、始動回路６０が前記山形出力特性を有する（始動回路６０の出力特性が前記山形出力特性になる）値に設定する。
　以上述べた本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０によれば、従来のように出力配線８３が長くなるにつれて始動パルス値Ｖｐが単調に減少する場合に比べれば、出力配線８３の長さの変化に対する始動パルス値Ｖｐの変化幅を小さくできる。よって、出力配線８３の影響を低減できる。そのため、出力配線８３が比較的長い場合であっても高圧放電灯９０を点灯できる。また、出力配線８３が比較的短い場合であっても始動パルス値Ｖｐが高くなりすぎることを防止できる。
　特に、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０では、パルストランス６１を用いて、始動回路６０が前記山形出力特性を有するようにしている。したがって、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０によれば、始動回路６０の出力特性を前記山形出力特性とするための回路等を新たに設ける必要がない。
　ところで、並列容量成分に対する配線容量値Ｃ８３の影響（すなわち始動パルス値Ｖｐに対する影響）は、一次巻線６１１の両端間において並列キャパシタ６５に直列に接続されたキャパシタ（以下、「仮想キャパシタ」と称する）の容量値と等価である。ここで、仮想キャパシタの容量値は、ｎ2×Ｃ８３である。そのため、巻数比ｎが大きいほど、出力配線８３が長くなった際の始動パルス値Ｖｐの低下幅が大きくなる。
　並列容量成分を発生させる主な要因は、出力配線８３間の浮遊容量と並列キャパシタ６５である。なお、その他の要因には、パルストランス６１の各巻線６１１，６１２の寄生容量Ｃ６１１，Ｃ６１２などがあるが、出力配線８３間の浮遊容量と並列キャパシタ６５に比べれば影響は少ない。
　ここで、配線容量値Ｃ８３を前記仮想キャパシタの容量値と等価と考えると、並列容量成分の容量値は、前記仮想キャパシタと並列キャパシタ６５との直列回路の容量値とみなすことができる。基本振動電圧値Ｖｐａの周波数（以下、「基本振動周波数」という）ｆａは、次式（３）で表される。また、パルストランス６１の漏れインダクタンス（すなわち漏れインピーダンスのインダクタンス成分）をＬＬとすると、寄生振動電圧値Ｖｐｂの周波数（以下、「寄生振動周波数」という）ｆｂは、次式（４）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　図９に示すように、一次電圧Ｖ６１１の値が０からピーク値ＶＮ１になるまで、あるいはピーク値ＶＮ１１から０になるまでには、時間Ｔ（図９参照。以下、「一次電圧立ち上がり時間」という）がかかる。立ち上がり時間Ｔは、結合係数ｋの値に関わらず一定である。なお、図９（ａ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値の時間変化を示す。図９（ｂ）は直列キャパシタ６３の充電電圧Ｖ６３の値の時間変化を示す。図９（ｃ）はスイッチング素子６２の両端間の電圧Ｖ６２の値の時間変化を示す。図９（ｄ）は一次電圧Ｖ６１１の値の時間変化を示す。
　寄生振動電圧値Ｖｐｂの極大点は、一次電圧立ち上がり時間（一次電圧変動時間）Ｔと寄生振動周波数ｆｂとがＴ＝１／４ｆｂの関係となる点である。１／４ｆｂは配線容量値Ｃ８３に対して（すなわち出力配線長Ｌに対して）単調増加する。よって、想定される出力配線長Ｌの範囲（以下、「想定範囲」という）内で寄生振動電圧値Ｖｐｂが極大点を有するためには、Ｔ＞１／４ｆｂ１を満たす必要がある。ｆｂ１は、出力配線長Ｌが、想定範囲内での最短値であるときの寄生振動周波数である。想定範囲とは、実際に高圧放電灯９０と高圧放電灯点灯装置１０との接続に使用されると想定される出力配線８３の長さの範囲である。
　Ｔ＞１／４ｆｂ１を満たすには、周知の方法で結合係数ｋを調整することで、漏れインダクタンスＬＬを調整すればよい。出力配線長Ｌが想定範囲内での最短値であるときの並列容量成分の容量値をＣｘとすると、Ｔ＞１／４ｆｂ１は、次式（５）のように書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　ここで、出力配線長Ｌとの関係において始動パルス値Ｖｐが想定範囲内で極大点を有するのは、増加量が減少量を上回るときである。前記増加量は、寄生振動電圧値Ｖｐｂの極大値と、出力配線長Ｌが０のときの寄生振動電圧値Ｖｐｂとの差である。前記減少量は、出力配線長Ｌが、寄生振動電圧値Ｖｐｂが極大値となる値であるときの基準振動電圧値Ｖｐａと、出力配線長Ｌが０であるときの基本振動電圧値Ｖｐａとの差である。前記増加量が前記減少量を上回るようにするためには、上述したように巻数比ｎと結合係数ｋとを適宜選択すればよい。
　また、図４～図８を見ても分かるように、結合係数ｋを高くするほど、漏れインダクタンスＬＬが小さくなる。そのため、極大点（始動パルス値Ｖｐの極大値）の位置は右側（すなわち出力配線長Ｌが長い位置）となる。よって、出力配線長Ｌの延長に伴う始動パルス値Ｖｐの低下を抑制できる。したがって、出力配線長Ｌが長くなる可能性がある場合には結合係数ｋを高くすることが望ましい。
　ところで、始動回路６０は、出力配線長Ｌが想定範囲内であるときには、始動パルス値Ｖｐが高圧放電灯９０の始動電圧を超えるような大きさとなるように構成されることが好ましい。例えば、高圧放電灯９０の始動に必要な始動パルス値Ｖｐが３．５ｋＶ～５ｋＶであり、出力配線長Ｌとして０ｍ～１０ｍが想定される場合を考える。この場合、巻数比ｎを６、結合係数ｋを０．９８０～０．９９０とすれば、想定範囲内で始動パルス値Ｖｐを確保できる。
　また、始動回路６０は、前記一定値が、想定範囲で最も短い出力配線長Ｌ以下となるように構成されることが好ましい。すなわち、想定範囲における出力配線長Ｌの最短値を始動パルス値Ｖｐの極大点における出力配線長Ｌ以上とすれば（つまり仕様書等において当該極大点における出力配線長Ｌよりも短い出力配線８３の使用を禁止すれば）、想定範囲内では、始動パルス値Ｖｐが出力配線長Ｌに対して単調減少する。ここで、始動用パルス電圧Ｖｐが極大点をとる出力配線長Ｌを想定範囲内とする場合、想定範囲における出力配線長Ｌの最長値と最短値とのどちらで始動パルス値Ｖｐが最小値となるかを確認する必要がある。想定範囲における出力配線長Ｌの最短値を始動パルス値Ｖｐの極大点における出力配線長Ｌよりも長くした場合には、出力配線長Ｌが最短値のときに確実に始動パルス値Ｖｐが最大値となる。また、出力配線長Ｌが想定範囲内の最長値のときに確実に始動パルス値Ｖｐが最小値となる。そのため、始動パルス値Ｖｐの最小値と最大値との把握が容易となる。
　また、想定範囲内での出力配線長Ｌの最短値における始動パルス値Ｖｐが、想定範囲内での出力配線長Ｌの最長値における始動パルス値Ｖｐと同じであることが好ましい。このようにすれば、想定範囲内での出力配線長Ｌの最短値における始動パルス値Ｖｐが想定範囲内での出力配線長Ｌの最長値における始動パルス値Ｖｐと異なる場合に比べて、想定範囲内の出力配線長Ｌに対して始動パルス値Ｖｐがとり得る値の幅を小さくできる。これによって高圧放電灯９０の点灯のタイミングのばらつきを抑制できる。例えば、図４のグラフＧ１３に示すように、巻数比ｎを４、結合係数ｋを０．９２８とすれば、想定範囲内での出力配線長Ｌの最短値における始動パルス値Ｖｐが、想定範囲内での出力配線長Ｌの最長値における始動パルス値Ｖｐと概ね同じになる。
　実際には高圧放電灯９０や各回路部品にはそれぞれ特性のバラツキが存在する。そのため、想定範囲内での出力配線長Ｌの最短値における始動パルス値Ｖｐを、想定範囲内での出力配線長Ｌの最長値における始動パルス値Ｖｐと厳密に同じにすることは困難である。
　よって、想定範囲内での出力配線長Ｌの最短値における始動パルス値Ｖｐを、想定範囲内での出力配線長Ｌの最長値における始動パルス値Ｖｐと同じにできない場合、始動パルス値Ｖｐの最大値と最小値との差を５００Ｖ以下に抑えることが望ましい。つまり、始動回路６０は、出力配線長Ｌが想定範囲での最短値であるときの始動パルス値Ｖｐと、出力配線長Ｌが想定範囲での最長値であるときの始動パルス値Ｖｐとの差が５００Ｖ以下となるように構成されることが好ましい。
　この場、出力配線８３の長さが想定範囲内の最短値であるときと最長値であるときとの間での始動パルス値Ｖｐの差が５００Ｖ以上である場合に比べ、出力配線８３の長さが想定範囲内であるときに始動パルス値Ｖｐがとり得る値の範囲を小さくできる。
　（実施形態２）
　本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０の回路構成は、実施形態１の回路構成と同様である。そのため、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０においても図１及び図９を流用する。
　図１０は、始動パルス値Ｖｐと出力配線長Ｌとの関係を示すグラフである。図１０において、横軸は出力配線長Ｌ［ｍ］、縦軸は始動パルス値Ｖｐ［ｋＶ］である。図１０において、グラフＧ２１～Ｇ２７は、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５が１ｐＦ、９ｎＦ、１８ｎＦ、２２ｎＦ、３３ｎＦ、４７ｎＦ、１００ｎＦの場合をそれぞれ示す。すなわち、図１０は、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を異ならせた際の始動回路６０の出力特性の変化を示す。
　図１１は、基本振動電圧値Ｖｐａと出力配線長Ｌとの関係を示すグラフである。図１１において、横軸は出力配線長Ｌ［ｍ］、縦軸は基本振動電圧値Ｖｐａ［ｋＶ］である。
　図１２は、寄生振動電圧値Ｖｐｂと出力配線長Ｌとの関係を示すグラフである。図１２において、横軸は出力配線長Ｌ［ｍ］、縦軸は寄生振動電圧値Ｖｐｂ［ｋＶ］である。
　図１１及び図１２においても、図１０と同様に、グラフＧ２１～Ｇ２７は、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ５が１ｐＦ、９ｎＦ、１８ｎＦ、２２ｎＦ、３３ｎＦ、４７ｎＦ、１００ｎＦの場合をそれぞれ示す。
　図１０に示すグラフから明らかなように、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５は、始動回路６０の出力特性を変化させる。
　この点を考慮し、高圧放電灯点灯装置１０では、パルストランス６１の巻数比ｎ及び結合係数ｋではなく、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を、始動回路６０が前記山形出力特性を有する（始動回路６０の出力特性が前記山形出力特性になる）値に設定する。
　よって、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０によれば、実施形態１と同様に、従来のように出力配線８３が長くなるにつれて始動パルス値Ｖｐが単調に減少する場合に比べれば、出力配線８３の長さの変化に対する始動パルス値Ｖｐの変化幅を小さくできる。よって、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０によれば、出力配線８３の影響を低減できる。そのため、出力配線８３が比較的長い場合であっても高圧放電灯９０を点灯できる。また、出力配線８３が比較的短い場合であっても始動パルス値Ｖｐが高くなりすぎることを防止できる。
　特に、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０では、並列キャパシタ６５を利用して、始動回路６０が前記山形出力特性を有するようにしている。したがって、始動回路６０の出力特性を前記山形出力特性とするための回路等を新たに設ける必要がない。
　本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０においても、寄生振動電圧値Ｖｐｂの極大点は、立ち上がり時間Ｔ（図９参照）と、寄生振動周波数ｆｂとが、Ｔ＝１／４ｆｂの関係となる点である。よって、想定範囲内で寄生振動電圧値Ｖｐｂが極大点を有するためには、Ｔ＞１／４ｆｂ１を満たす必要がある。ここで、出力配線長Ｌが想定範囲内での最短値であるときの前記仮想コンデンサの容量値ｎ2×Ｃ８３をＣｘとする。また、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５をＣｐとする。この場合、Ｔ＞１／４ｆｂ１は、上式（４）を用いて次式（６）のように書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　ここで、前記増加量が前記減少量を上回っていれば、想定範囲内で始動パルス値Ｖｐは出力配線長Ｌとの関係において極大点を有する。前記増加量が前記減少量を上回るようにするためには、上述したように並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を適宜選択すればよい。
　始動回路６０は、想定範囲内では、始動パルス値Ｖｐが所望の範囲内に収まるように構成されることが好ましい。例えば、想定される出力配線長Ｌ（つまり想定範囲）が０ｍ～１０ｍ、高圧放電灯９０の始動に必要な始動パルス値Ｖｐの範囲（図１０中の「高圧放電灯始動電圧範囲」）が３ｋＶ～５ｋＶである場合を考える。この場合、高圧放電灯９０を取り付けるソケット（図示せず）や出力配線８３の耐圧が５ｋＶ以上であれば、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を１０ｎＦ～２２ｎＦとすればよい。
　なお、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０は、実施形態１と同様に、図２に示す照明器具８０に用いることができる。この点は、後述する実施形態３～５においても同様である。
　（実施形態３）
　図１３に示すように、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ａは、整流回路２０と、昇圧チョッパ回路３０と、降圧チョッパ回路４０と、極性反転回路５０と、始動回路６０Ａと、制御回路７０Ａとを備える。
　高圧放電灯点灯装置１０Ａは、始動回路６０Ａの電源を極性反転回路５０ではなく昇圧チョッパ回路４０とした点で、実施形態２の高圧放電灯点灯装置１０と異なる。なお、整流回路２０と、昇圧チョッパ回路３０と、降圧チョッパ回路４０と、極性反転回路５０とについては実施形態１と同様であるから説明を省略する。
　始動回路６０Ａは、パルストランス６１と、並列キャパシタ６５と、始動電源部６６と、キャパシタ６７と、スイッチング素子６８とを備える。
　始動電源部６６は、昇圧チョッパ回路４０の出力電圧を昇圧するブーストコンバータである。始動電源部６６は、昇圧チョッパ回路４０の高電圧側の出力端に一端が接続されたインダクタ６６１を備える。インダクタ６６１の他端にはダイオード６６２のアノードが接続される。ダイオード６６２のカソードには出力キャパシタ６６３の一端が接続される。出力キャパシタ６６３の他端は昇圧チョッパ回路４０の低電圧側の出力端に接続される。インダクタ６６１とダイオード６６２との接続点にはスイッチング素子６６４の一端が接続される。スイッチング素子６６４の他端は昇圧チョッパ回路４０と出力キャパシタ６６３との接続点に接続される。始動電源部６６では、出力キャパシタ６６３の両端それぞれが出力端となる。
　高圧放電灯点灯装置１０Ａでは、一次巻線６１１の一端は、始動電源部６６の高電圧側の出力端に接続される。また、一次巻線６１１の他端は、スイッチング素子６８を介して始動電源部６６の低電圧側の出力端に接続される。さらに、始動回路６０では、キャパシタ６７の一端が第１電極９１に接続される。また、キャパシタ６７の他端が二次巻線６１２を介して第２電極９２に接続されている。
　制御回路７０Ａは、上述した昇圧制御部７１、降圧制御部７２、及び極性反転駆動部７３に加えて、始動回路制御部７４を備える。始動回路制御部７４は、スイッチング素子６６４，６８をそれぞれ駆動制御するように構成される。具体的には、始動回路制御部７４は、各スイッチング素子６４，６８に駆動信号を出力する。ハイレベルの駆動信号が入力されたスイッチング素子６４，６８はオンとなり、ロウレベルの駆動信号が入力されたスイッチング素子６４，６８はオフとなる。
　図１４を参照して、高圧放電灯点灯装置１０Ａの動作を説明する。図１４（ａ）はスイッチング素子５２，５３の駆動信号Ｓ５２，Ｓ５３の値の時間変化を示す。図１４（ｂ）はスイッチング素子５１，５４の駆動信号Ｓ５１，Ｓ５４の値の時間変化を示す。図１４（ｃ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値の時間変化を示す。図１４（ｄ）はスイッチング素子６６４の駆動信号Ｓ６４の値の時間変化を示す。図１４（ｅ）は出力キャパシタ６６３の両端間の電圧（充電電圧）Ｖ６６３の値の時間変化を示す。図１４（ｆ）はスイッチング素子６８の駆動信号Ｓ６８の値の時間変化を示す。図１４（ｇ）は始動パルス値Ｖｐの時間変化を示す。図１４（ｈ）はランプ電圧Ｖ９０の値の時間変化を示す。
　始動回路制御部７４は、極性反転制御部７３による極性反転回路５０のスイッチング素子５１～５４のオンオフの切り換えに同期してスイッチング素子６８をオンにする。より詳しくは、始動回路制御部７４は、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０が立ち下がるタイミングから所定時間にのみスイッチング素子６８をオンする。前記所定時間は、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の周期の半分よりも短い時間である。
　始動回路制御部７４は、スイッチング素子６８がオフである期間にはスイッチング素子６６４をオンオフ駆動して、始動電源部６６から直流電力を出力させる。これによって、始動電源部６６の出力電圧（すなわち出力キャパシタ６６３の充電電圧Ｖ６６３）を徐々に上昇させる。その後、始動回路制御部７４は、スイッチング素子６６４をオフにするとともに、スイッチング素子６８をオンにする。これによって、パルストランス６１の一次巻線６１１の両端間に電圧（パルス電圧）が印加される。その結果、二次巻線６１２に二次電圧Ｖ６１２が誘導されて、高圧放電灯９０の一対の電極９１，９２間に始動用パルスが印加される。
　実施形態２の高圧放電灯点灯装置１０では、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を例えば１００ｎＦといった大きい値にすると、出力配線長Ｌによる始動パルス値Ｖｐへの影響を低減できる。しかしながら、高圧放電灯９０の始動に必要な始動パルス値Ｖｐを確保することが難しい。
　図１５は、始動パルス値Ｖｐと出力配線長Ｌとの関係を示すグラフである。図１５において、横軸は出力配線長Ｌ［ｍ］、縦軸は始動パルス値Ｖｐ［ｋＶ］である。
　図１５において、グラフＧ２７は、実施形態２で述べたように、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５が１００ｎＦの場合を示している。同様に、グラフＧ２８，Ｇ２９も並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５が１００ｎＦである。
　ここで、グラフＧ２８は、一次電圧Ｖ６１１のピーク値ＶＮ１をグラフＧ２７のときの１．５倍とした場合の始動パルス値Ｖｐと出力配線長Ｌとの関係を示す。すなわち、始動電源部６６の出力キャパシタ６６３の充電電圧Ｖ６６３を実施形態２におけるスイッチング素子６２のブレークオーバー電圧Ｖｓ－ｏｎの１．５倍としている。このようにすれば、出力配線長Ｌが０ｍ～１０ｍの範囲において高圧放電灯９０の始動に必要な始動パルス値Ｖｐを確保できる。
　グラフＧ２９は、一次電圧Ｖ６１１のピーク値ＶＮ１をグラフＧ２７のときの２．０倍とした場合の始動パルス値Ｖｐと出力配線長Ｌとの関係を示す。すなわち、始動電源部６６の出力キャパシタ６６３の充電電圧Ｖ６６３をさらに高く、スイッチング素子６２のブレークオーバー電圧Ｖｓ－ｏｎの２倍としている。このようにすれば、出力配線長Ｌがより大きい（出力配線８３がより長い）場合についても、高圧放電灯９０の始動に必要な始動パルス値Ｖｐを確保できる。
　以上述べたように、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ａでは、スイッチング素子６８をオンにする際の出力キャパシタ６６３の充電電圧Ｖ６６３を高くするから、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を大きくした場合でも、パルストランス６１の一次電圧Ｖ６１１のピーク値ＶＮ１を高くできる。
　したがって、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ａによれば、出力配線長Ｌによる始動パルス値Ｖｐへの影響を低く抑えながらも、始動パルス値Ｖｐを大きくできる。その結果、並列キャパシタ６５の容量値Ｃ６５を大きくしたことに起因するパルストランス６１の一次電高圧放電灯９０の始動性の悪化を防止できる。
　（実施形態４）
　図１６に示すように、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｂは、始動回路６０Ｂの構成が実施形態１の高圧放電灯点灯装置１０と異なる。なお、図１６では図示を一部省略しているが、高圧放電灯点灯装置１０Ｂは、実施形態１の高圧放電灯点灯装置１０と同様に、整流回路２０、昇圧チョッパ回路３０と、降圧チョッパ回路４０と、極性反転回路５０と、制御回路７０とを備える。
　始動回路６０Ｂは、スイッチング素子６２と抵抗器６４とを備えない点で、実施形態１の始動回路６０と異なる。
　実施形態４，５では、パルストランス６１の二次巻線６１２を、有効インダクタ６１３と漏れインダクタ６１４との直列回路とする。有効インダクタ６１３は、二次巻線６１２の有効インダクタンスに対応するインダクタである。漏れインダクタ６１４は、パルストランス６１の漏れインダクタンス（すなわち漏れインピーダンスのインダクタンス成分）に対応するインダクタである。
　図１７（ａ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値の時間変化を示す。図１７（ｂ）は直列キャパシタ６３の充電電圧Ｖ６３の値の時間変化を示す。図１７（ｃ）は一次電圧Ｖ６１１の値の時間変化を示す。図１７（ｄ）はランプ電圧Ｖ９０の値の時間変化を示す。
　図１７に示すように、一次電圧Ｖ６１１の絶対値は、通常は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の絶対値よりも小さい。しかしながら、極性反転回路５０においてスイッチング素子５１～５４のオンオフが切り換えられた直後には、直列キャパシタ６３の充電電圧Ｖ６３が重畳される。このときには、一次電圧Ｖ６１１の絶対値は、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の絶対値の約２倍となる。
　図１８は、極性反転回路５０においてスイッチング素子５１～５４のオンオフが切り換えられる前後における高圧放電灯点灯装置１０Ｂの動作の説明図である。図１８（ａ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値の時間変化を示す。図１８（ｂ）は一次電圧Ｖ６１１の値の時間変化を示す。図１８（ｃ）は二次電圧Ｖ６１２の値の時間変化を示す。図１８（ｄ）は漏れインダクタ６１４の両端間の電圧とみなせる電圧（以下、「寄生振動電圧」という）Ｖ６１４の値の時間変化を示す。図１８（ｅ）はランプ電圧Ｖ９０の値の時間変化を示す。図１８（ｆ）は一次巻線６１１に流れる電流Ｉ６１１の値の時間変化を示す。
　図１８を見てもわかるように、一次電圧Ｖ６１１の値が０からピーク値ＶＮ１に達するには、ある程度の時間（立ち上がり時間）Ｔがかかる。始動回路６０Ｂでは、立ち上がり時間Ｔは、極性反転回路５０の出力電圧（すなわち始動回路６０Ｂへの入力電圧）Ｖ５０の電圧値が０からピーク値に達するまでの時間Ｔｉｎに略一致する。
　図１９～図２４は、立ち上がり時間Ｔをそれぞれ異ならせた６通りの場合について、ランプ電圧Ｖ９０のピーク値及び寄生振動電圧Ｖ６１４のピーク値（以下、「寄生パルス値」という）と、配線容量値Ｃ８３との関係を示す。図１９～図２４は、立ち上がり時間Ｔが１ｎｓ、５０ｎｓ、１００ｎｓ、２００ｎｓ、３００ｎｓ、４００ｎｓの場合をそれぞれ示す。
　配線容量値Ｃ８３は、出力配線長Ｌに対して単調増加する。また、ランプ電圧Ｖ９０のピーク値は始動パルス値Ｖｐに対応する。そのため、図１９～図２４は始動パルス値Ｖｐ及び寄生パルス値と出力配線長Ｌとの関係も示す。図１９～図２４を見ても分かるように、少なくとも立ち上がり時間Ｔが５０ｎｓ以上であるときには、明らかに始動パルス値Ｖｐ及び寄生パルス値は出力配線長Ｌが長くなるにつれて大きくなり、出力配線長Ｌが一定値を越えると小さくなっている。すなわち、始動パルス値Ｖｐと寄生パルス値とはそれぞれ極大値（極大点）を有する。
　ここで、ランプ電圧Ｖ９０は、ピーク値が配線容量値Ｃ８３に対してほぼ単調減少する成分と、当該成分に重畳される寄生振動電圧Ｖ６１４とを含む。そのため、始動パルス値Ｖｐの極大点は寄生パルス値の極大点よりも左側（出力配線長Ｌが短く配線容量値Ｃ８３が小さい側）に位置する。つまり、出力配線長Ｌを想定範囲内とする条件下で、始動パルス値Ｖｐが上記の極大点を有するためには、次の条件を満たす必要がある。すなわち、想定範囲内における出力配線長Ｌの最短値を、寄生パルス値の極大点における出力配線長Ｌよりも短くする必要がある。
　寄生振動電圧Ｖ６１４の振幅が最大となるのは、Ｔ＝１／４ｆｋとなるときである。ここで、ｆｋは寄生振動電圧６１４の周波数（以下、「寄生振動周波数」という）であり、Ｔは立ち上がり時間である。１／４ｆｋは配線容量値Ｃ８３に対して（すなわち出力配線長Ｌに対して）単調増加する。
　そのため、上記の条件を満たすためには、出力配線長Ｌが想定範囲の最短値であるときにＴ＞１／４ｆｋでなければならない。ここで、寄生振動周波数ｆｋは、次式（７）で表すことができる。次式（７）において、Ｃｘは、パルストランス６１の一次巻線６１１に並列に接続されていると見なすことができる容量成分の容量値であり、ＬＬは、パルストランス６１の漏れインダクタンスである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　上式（７）を用いれば、Ｔ＞１／４ｆｋは、次式（８）に書き換えることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　実施形態１で述べたように、容量値Ｃｘは、前記仮想キャパシタと並列キャパシタ６５との直列回路の容量値とみなすことができる。さらに、前記仮想キャパシタの容量値は、ｎ2×Ｃ８３とみなすことができる。
　また、立ち上がり時間Ｔが長いほど、始動パルス値Ｖｐの極大点の位置は右側（すなわち出力配線８３が長い側）となり、出力配線８３の延長に伴う始動パルス値Ｖｐの低下がより抑制される。しかし、立ち上がり時間Ｔが長いほど、始動パルス値Ｖｐが全体的に低下する。よって、図１９～図２４に示す例では、立ち上がり時間Ｔは例えば３００ｎｓ程度とすることが望ましい。
　以上述べたように、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｂでは、立ち上がり時間Ｔを調整することによって、始動回路６０Ｂが前記山形出力特性を有するようにしている。
　ところで、高圧放電灯点灯装置１０Ｂでは、極性反転回路５０のスイッチング素子５１～５４は、電界効果トランジスタである。そして、スイッチング素子５１～５４では、図２５に示すように、ゲート－ソース間の電圧（以下、「ゲート電圧」という）Ｖｇｓの値が所定の閾値電圧Ｖｔｈ以上になると、ゲート電圧Ｖｇｓが大きくなるにつれて、ドレイン－ソース間のインピーダンスが略０になるまで単調に減少する。
　よって、スイッチング素子５１～５４をオンする際、ゲート電圧Ｖｇｓを徐々に上昇させれば、スイッチング素子５１～５４の両端間の電圧（すなわち、ドレイン－ソース間の電圧）Ｖｄｓが徐々に低下するので、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０を徐々に変化させることができる。すなわち、極性反転駆動部７３が各スイッチング素子５１～５４のゲート電圧Ｖｇｓを上昇させる速度により、時間Ｔｉｎ（すなわち立ち上がり時間Ｔ）を調整できる。
　本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｂでは、極性反転駆動部７３は、立ち上がり時間Ｔが所定時間（始動回路６０が前記山形出力特性を有するような時間）になるように、スイッチング素子５１～５４のゲートに与える電位を徐々に増加させる。また、本実施形態の高圧放電灯点装置１０では、制御回路７０が、立ち上がり時間Ｔが前記所定時間となるようにパルストランス６１１の一次電圧Ｖ６１１を上昇させる電圧上昇手段となる。
　図２６は本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｂの変更例を示す。当該変更例における始動回路６０Ｂは、実施形態１の始動回路６０と同様にスイッチング素子６２と抵抗器６４との並列回路を有する。
　図２７は、前記変更例の動作の説明図である。図２７（ａ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値の時間変化を示す。図２７（ｂ）はスイッチング素子６２の両端間の電圧Ｖ６２の値の時間変化を示す。図２７（ｃ）は一次電圧Ｖ６１１の値の時間変化を示す。なお、図２７における時間Ｔ１１は極性反転回路５０において極性反転動作が開始された時間である。
　図２７に示すように、出力電圧Ｖ５０の値がスイッチング素子６２のブレークオーバー電圧に達するまでは（時間Ｔ１２までは）、一次電圧６１１は上昇しない。そのため、立ち上がり時間Ｔは、時間Ｔｉｎよりも短くなる。また、スイッチング素子６２は、オンになると、出力電圧Ｖ５０の上昇に合わせて自身のインピーダンスを最低値（略０）となるまで徐々に低下させる。加えて、スイッチング素子６２のインピーダンスが最低値に達する時間（時間Ｔ１３）は出力電圧Ｖ５０の値がピーク値に達する時間（時間Ｔ１４）よりも前である。これにより、スイッチング素子６２のインピーダンスが最低値に達するまでの第１の期間（Ｔ１２－Ｔ１３）においては、第１の期間の後に極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値がピーク値に達するまでの第２の期間（Ｔ１３－Ｔ１４）よりも、一次電圧Ｖ６１１の上昇速度が速くなる。
　なお、ゲート電圧Ｖｇｓを徐々に上昇させる動作は高圧放電灯９０の始動時だけでよい。よって、降圧駆動部７２２により高圧放電灯９０の点灯が検出された後は（つまり高圧放電灯９０の定常点灯中は）、極性反転駆動部７３は、ゲート電圧Ｖｇｓの上昇速度を始動時よりも速くしてもよい。このようにすれば、高圧放電灯点灯装置１０Ｂの消費電力を低減できる。
　（実施形態５）
　図２８に示すように、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｃは、始動回路６０Ｃ及び制御回路７０Ｃが実施形態４と異なる。なお、本実施形態における整流回路２０、昇圧チョッパ回路３０、降圧チョッパ回路４０については実施形態１または４と同様であるから図示及び説明を省略する。また、図２８では制御回路７０Ｃの昇圧制御部７１と降圧制御部７２との図示を省略する。
　始動回路６０Ｃは、スイッチング素子６２の代わりに可変インピーダンス回路６９を備える点で、図２６に示す始動回路６０Ｂと異なる。
　可変インピーダンス回路６９は、２個のスイッチング素子６９１，６９２の直列回路である。スイッチング素子６９１のソース電極は、スイッチング素子６９２のソース電極に接続される。スイッチング素子６９１のドレイン電極は一次巻線６１１に接続され、これによって、可変インピーダンス回路６９は一次巻線６１１に直列接続される。また、スイッチング素子６９２のドレイン電極は、直列キャパシタ６３に接続される。
　制御回路７０Ｃは、始動制御部７４を備える。始動制御部７４は、極性反転駆動部７３に同期してスイッチング素子６９１，６９２をそれぞれオンオフ駆動する。
　図２９は本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｃの動作の説明図である。図２９（ａ）は極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の値の時間変化を示す。図２９（ｂ）はスイッチング素子６９１，６９２のゲート－ソース間の電圧Ｖｇｓの値の時間変化を示す。図２９（ｃ）はスイッチング素子６９１，６９２のドレイン－ソース間の電圧Ｖｄｓの値の時間変化を示す。図２９（ｄ）は一次電圧Ｖ６１１の値の時間変化を示す。
　図１４（ｂ）に示すように、スイッチング素子６９１，６９２それぞれは上述のスイッチング素子５１～５４の特性と同様の特性を有する。
　始動制御部７４は、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０が反転したタイミングでオン動作を開始する。当該オン動作は、各スイッチング素子６９１，６９２のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを徐々に上昇させる動作である。前記オン動作は、各スイッチング素子６９１，６９２が完全にオンになった際（各スイッチング素子６９１，６９２のインピーダンスが略０となった際）に終了する。
　始動制御部７４は、前記オン動作の終了後、一次巻線６１１に流れる電流が略０になると、各スイッチング素子６９１，６９２をそれぞれオフする。
　高圧放電灯点灯装置１０Ｃでは、前記オン動作において始動制御部７４がスイッチング素子６９１，６９２のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを上昇させる速度に応じて、立ち上げ時間Ｔが変化する。
　よって、制御回路７０Ｃは、立ち上がり時間Ｔが所定時間（始動回路６０Ｃが前記出力特性を有するような時間）になるように、可変インピーダンス回路６９を制御する。
　本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｃでは、実施形態４とは異なり極性反転回路５０のスイッチング素子５１～５４に関してはゲート電圧Ｖｇｓの上昇速度を調整する必要がない。そのため、本実施形態の高圧放電灯点灯装置１０Ｃによれば、実施形態４に比べて、極性反転回路５０のスイッチング素子５１～５４での消費電力を低減できる。
　なお、前記オン動作を開始するタイミングは、厳密な意味で、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の反転のタイミングと一致している必要はなく、前記反転のタイミングから多少遅れてもよい。また、前記オン動作においては、必ずしも２個のスイッチング素子６９１，６９２両方のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを上昇させる必要はない。例えば、極性反転回路５０の出力電圧Ｖ５０の極性に応じて、高電圧側となるスイッチング素子６９１，６９２のゲート－ソース間電圧Ｖｇｓを上昇させるようにしてもよい。

Claims (14)

  1. 　高圧放電灯の一対の電極それぞれに電気的に接続される一対の出力端を有し、当該一対の出力端間に前記高圧放電灯の点灯維持用の交流電圧を印加する電源回路と、
    　前記高圧放電灯の一対の電極間に始動用パルス電圧を印加する始動回路とを備える高圧放電灯点灯装置であって、
    　前記始動回路は、前記高圧放電灯との接続に使用される出力配線の長さが長くなるにつれて前記始動用パルス電圧の電圧値が高くなり、前記出力配線の長さが一定値を越えると前記始動用パルス電圧の電圧値が小さくなる出力特性を有するように構成されていることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
  2. 　前記始動回路は、パルストランスを備え、前記パルストランスの一次電圧の値が所定値であるときの二次電圧を前記始動用パルス電圧として前記高圧放電灯の一対の電極間に印加するように構成され、
    　前記パルストランスの巻数比及び結合係数は、前記始動回路が前記出力特性を有するような値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
  3. 　前記一次巻線の巻数をＮ１、
    　前記二次巻線の巻数をＮ２、
    　前記高圧放電灯の始動に必要な前記始動用パルス電圧の規格値の範囲の中央値をＶｐｍ、
    　前記所定値をＶＮ１としたとき、
    　次式を満たすことを特徴とする請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  4. 　前記パルストランスの一次巻線に並列に接続されていると見なすことができる容量成分の容量値をＣｘ、
    　前記パルストランスの漏れインダクタンスをＬＬ、
    　前記高圧放電灯の始動時において前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間をＴとしたとき、
    　次式を満たすことを特徴とする請求項３記載の高圧放電灯点灯装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
  5. 　前記始動回路は、パルストランスと、当該パルストランスの一次巻線に並列接続される並列キャパシタとを備え、前記パルストランスの一次電圧の値が所定値であるときの二次電圧を前記始動用パルス電圧として前記高圧放電灯の一対の電極間に印加するように構成され、
    　前記並列キャパシタの容量値は、前記始動回路が前記出力特性を有するような値に設定されていることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
  6. 　前記並列キャパシタの容量値をＣｐ、
    　使用されると想定される範囲で前記出力配線が最も短いときの前記出力配線間の容量成分を、前記パルストランスの一次巻線の両端間において前記並列キャパシタに直列に接続された仮想キャパシタに、等価回路として置き換えた場合における、前記仮想キャパシタの容量値をＣｘ、
    　前記パルストランスの漏れインダクタンスをＬＬ、
    　前記高圧放電灯の始動時において前記パルストランスの一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間をＴとしたとき、
    　次式を満たすことを特徴とする請求項５記載の高圧放電灯点灯装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
  7. 　前記始動回路は、パルストランスを備え、前記パルストランスの一次電圧の値が所定値であるときの二次電圧を前記始動用パルス電圧として前記高圧放電灯の一対の電極間に印加するように構成される高圧放電灯点灯装置であって、
    　前記一次電圧が０から前記所定値に達するまでの時間が、前記始動回路が前記出力特性を有するような時間となるように前記パルストランスの一次電圧を上昇させる電圧上昇手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
  8. 　前記電圧上昇手段は、前記パルストランスの一次巻線に直列接続される可変インピーダンス回路と、可変インピーダンス回路を制御する制御回路とを備え、
    　前記制御回路は、前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間が、前記始動回路が前記出力特性を有するような時間になるように、前記可変インピーダンス回路を制御するように構成されていることを特徴とする請求項７記載の高圧放電灯点灯装置。
  9. 　前記電源回路は、直流電流を出力する直流電源回路と、電界効果トランジスタにより構成されたフルブリッジ型のインバータ回路とを備え、
    　前記インバータ回路は、前記直流電源回路より得られる直流電流を所定の周波数で極性が反転する矩形波交流に変換して前記高圧放電灯及び前記パルストランスの一次巻線に供給するように構成され、
    　前記電圧上昇手段は、前記インバータ回路の電界効果トランジスタを制御する制御回路を備え、
    　前記制御回路は、前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間が、前記始動回路が前記出力特性を有するような時間になるように、前記電界効果トランジスタのゲートに与える電位を徐々に増加させるように構成されていることを特徴とする請求項７記載の高圧放電灯点灯装置。
  10. 　前記パルストランスの一次巻線に並列に接続されていると見なすことができる容量成分の容量値をＣｘ、
    　前記パルストランスの漏れインダクタンスをＬＬ、
    　前記高圧放電灯の始動時において前記一次電圧の値が０から前記所定値に達するまでの時間をＴとしたとき、
    　次式を満たすことを特徴とする請求項７記載の高圧放電灯点灯装置。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
  11. 　前記始動回路は、前記出力配線の長さが、使用されると想定される前記出力配線の長さの範囲内であるときには、前記始動用パルス電圧の値が前記高圧放電灯の始動電圧の値を超えるように構成されていることを特徴とする請求項１，２，５，７のうちいずれか１項記載の高圧放電灯点灯装置。
  12. 　前記始動回路は、前記出力配線の長さが前記範囲での最短値であるときの前記始動用パルス電圧の値と、前記出力配線の長さが前記範囲での最長値であるときの前記始動用パルス電圧の値との差が５００Ｖ以下となるように構成されていることを特徴とする請求項１１記載の高圧放電灯点灯装置。
  13. 　前記始動回路は、前記一定値が、使用されると想定される前記出力配線の長さの範囲で最も短い前記出力配線の長さ以下となるように構成されていることを特徴とする請求項１，２，５，７のうちいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置。
  14. 　請求項１，２，５，７のうちいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置と、当該高圧放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えていることを特徴とする照明器具。
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