(57)【要約】【課題】放電灯の動作状態に応じた複数の検出データの取り込み動作において、スイッチングノイズの影響による誤検出や誤動作を回避する。【解決手段】放電灯ＤＬを点灯制御するスイッチング手段Ｑ２〜Ｑ６を含む点灯手段３と、点灯手段３により点灯制御される放電灯ＤＬの動作状態に関連する複数の要素（Ｖｔ，Ｖｌａ等）を検出する複数の検出手段と、各検出手段からの検出信号をデジタルの検出データに変換して取り込む取込手段（Ａ／Ｄ変換等）と、取り込まれた検出データに対し所定の演算処理を行う信号処理手段（平均化処理等）と、放電灯ＤＬの動作状態に応じて取込手段での検出信号の取り込み動作または信号処理手段における演算処理の少なくとも一方を変更する変更制御手段とを備え、スイッチング手段Ｑ２〜Ｑ６がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングにおいて、取込手段により検出信号を取り込む。【選択図】図１
2010044980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯を点灯制御するスイッチング手段を含む点灯手段と、
前記点灯手段により点灯制御される放電灯の動作状態に関連する複数の要素を検出する複数の検出手段と、
各検出手段からの検出信号をデジタルの検出データに変換して取り込む取込手段と、
取り込まれた検出データに対し所定の演算処理を行う信号処理手段と、
前記放電灯の動作状態に応じて前記取込手段での前記検出信号の取り込み動作または前記信号処理手段における前記演算処理の少なくとも一方を変更する変更制御手段とを備え、
前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングにおいて、前記取込手段により検出信号を取り込むことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングとは、前記スイッチング手段の少なくとも１つがオンもしくはオフしているとき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。
【請求項３】
前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングとは、前記スイッチング手段が全てオフしているとき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。
【請求項４】
前記変更制御手段は、放電灯の点灯後の放電灯電圧に伴い変化する前記スイッチング手段のスイッチング周波数またはデューティに応じて前記取込手段での取り込む周期を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記変更制御手段は、放電灯の点灯後の放電灯電圧に伴い変化する前記スイッチング手段のスイッチング周波数またはデューティに応じて前記取込手段での取り込む回数を変更することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記信号処理手段は、前記取込手段により取り込まれた検出データを単純平均処理することまたは加重平均処理することまたは一部の読み込みデータを取り除いたデータを単純平均処理することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記信号処理手段は、異常状態判定手段を有し、前記異常状態判定手段により異常と判定した場合、前記点灯手段の出力を低下もしくは停止させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記異常状態とは高温異常であることを特徴とする請求項７記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
直流電源の出力を電源とし、負荷の放電灯に供給する所定の電力に変換する少なくとも１つのスイッチング手段を備えた電力変換回路と、
電力変換回路の出力を所定の矩形波交流電力に変換し、放電灯に印加する少なくとも１つのスイッチング手段を備えた極性反転回路と、
始動用の高圧パルス電圧を放電灯に印加する始動パルス発生回路とを備えた放電灯点灯装置において、
放電灯の動作状態に関連する複数の要素を検出する複数の検出手段と、
各検出手段からの検出信号をデジタルの検出データに変換して取り込む取込手段と、
取り込まれた検出データに対し所定の演算処理を行う信号処理手段と、
前記放電灯の動作状態に応じて前記取込手段での前記検出信号の取り込み動作または前記信号処理手段における前記演算処理の少なくとも一方を変更する変更制御手段とを備え、
前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングにおいて、前記取込手段により検出信号を取り込むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１（特開２００２−１７５８９２号公報）には、放電灯点灯回路により点灯制御される放電灯の動作状態に関連する複数の要素を検出する複数の検出手段と、各検出手段からの検出信号をデジタルの検出データに変換して取り込む取込手段と、取り込まれた検出データから所定の処理方法に従って演算用データを得る信号処理手段と、前記演算用データから、前記放電灯点灯回路より放電灯へ供給される出力を制御する制御データを求める演算手段と、前記放電灯の動作状態に応じて前記取込手段での前記検出信号の取り込み動作及び前記信号処理手段における前記処理方法の少なくとも一方を変更する変更制御手段とを備えることにより、ノイズの可及的除去及び放電灯制御の高速処理を可能とした放電灯点灯装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７５８９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の技術では、放電灯点灯回路のノイズが最も発生すると言われるスイッチング素子のオン／オフの瞬間も検出タイミングに含んでいるため、確実に誤動作を引き起こさないとは言い難い。
【０００４】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、放電灯の動作状態に応じた複数の検出データの取り込み動作をスイッチング素子のオン／オフに連動させることにより、誤動作を確実に防止した高精度な放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、放電灯ＤＬを点灯制御するスイッチング手段Ｑ２〜Ｑ６を含む点灯手段３と、前記点灯手段３により点灯制御される放電灯ＤＬの動作状態に関連する複数の要素（Ｖｔ，Ｖｌａ等）を検出する複数の検出手段と、各検出手段からの検出信号をデジタルの検出データに変換して取り込む取込手段（Ａ／Ｄ変換等）と、取り込まれた検出データに対し所定の演算処理を行う信号処理手段（平均化処理等）と、前記放電灯ＤＬの動作状態に応じて前記取込手段での前記検出信号の取り込み動作または前記信号処理手段における前記演算処理の少なくとも一方を変更する変更制御手段とを備え、前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングにおいて、前記取込手段により検出信号を取り込むことを特徴とするものである。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングとは、図４または図５または図８に示すように、前記スイッチング手段の少なくとも１つがオンもしくはオフしているときであることを特徴とする。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングとは、図２に示すように、前記スイッチング手段Ｑ２〜Ｑ６が全てオフしているときであることを特徴とする。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、前記変更制御手段は、図９〜図１２に示すように、放電灯の点灯後の放電灯電圧に伴い変化する前記スイッチング手段のスイッチング周波数またはデューティに応じて前記取込手段での取り込む周期を変更することを特徴とする。
【０００９】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、前記変更制御手段は、図９〜図１２に示すように、放電灯の点灯後の放電灯電圧に伴い変化する前記スイッチング手段のスイッチング周波数またはデューティに応じて前記取込手段での取り込む回数を変更することを特徴とする。
【００１０】
請求項６の発明は、請求項１〜５の発明において、前記信号処理手段は、図１０に示すように、前記取込手段により取り込まれた検出データを単純平均処理することまたは加重平均処理することまたは一部の読み込みデータを取り除いたデータを単純平均処理することを特徴とする。
【００１１】
請求項７の発明は、請求項１〜６の発明において、前記信号処理手段は、図１０に示すように、異常状態判定手段を有し、前記異常状態判定手段により異常と判定した場合、前記点灯手段の出力を低下もしくは停止させることを特徴とする。
【００１２】
請求項８の発明は、請求項７の発明において、図１０に示すように、前記異常状態とは高温異常であることを特徴とする。
【００１３】
請求項９の発明は、請求項１〜８の発明において、図１に示すように、直流電源２の出力を電源とし、負荷の放電灯ＤＬに供給する所定の電力に変換する少なくとも１つのスイッチング手段Ｑ２を備えた電力変換回路６と、電力変換回路６の出力を所定の矩形波交流電力に変換し、放電灯ＤＬに印加する少なくとも１つのスイッチング手段Ｑ３〜Ｑ６を備えた極性反転回路７と、始動用の高圧パルス電圧を放電灯ＤＬに印加する始動パルス発生回路８とを備えた放電灯点灯装置において、放電灯ＤＬの動作状態に関連する複数の要素（Ｖｔ，Ｖｌａ等）を検出する複数の検出手段と、各検出手段からの検出信号をデジタルの検出データに変換して取り込む取込手段（Ａ／Ｄ変換等）と、取り込まれた検出データに対し所定の演算処理を行う信号処理手段（平均化処理等）と、前記放電灯ＤＬの動作状態に応じて前記取込手段での前記検出信号の取り込み動作または前記信号処理手段における前記演算処理の少なくとも一方を変更する変更制御手段とを備え、前記スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングにおいて、前記取込手段により検出信号を取り込むことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の放電灯点灯装置を具備した照明器具である（図１３）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、スイッチング手段がオンまたはオフする瞬間を除いたタイミングにおいて、取込手段により検出信号を取り込むようにしたので、スイッチングノイズに影響されずに検出データを取り込むことが可能となり、誤検出による誤動作を防止し、安定に点灯させることが可能な放電灯点灯装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の点灯装置の回路図を示す。図中、１は交流電源、２は直流電源回路、３は電力変換回路である。直流電源回路２は、交流電源１を全波整流する整流器ＤＢと、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１とコンデンサＣ１よりなる昇圧チョッパ回路と、その制御回路５とからなり、商用の交流電源１からの交流入力を直流出力に変換して電力変換回路３へ供給すると共に、入力電流と入力電圧の位相がずれないように回路に抵抗性を持たせる力率改善制御を行っている。例えば市販の集積回路（ＭＣ３３２６２等）をスイッチング素子Ｑ１の制御回路５として用いることで実現可能である。
【００１７】
電力変換回路３は、降圧チョッパ回路６とインバータ回路７とイグナイタ回路８と制御回路９とからなっている。降圧チョッパ回路６は、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２とインダクタＬ２とコンデンサＣ２とからなり、入力電圧を降圧した直流電圧を出力する回路であり、スイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで放電灯ＤＬへの供給電力を調節する安定器として用いられている。
【００１８】
降圧チョッパ回路６は、制御回路９からのＰＷＭ信号でスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御する。具体的には、制御回路９の命令でスイッチング素子Ｑ２をＯＮすると、インダクタＬ２に電流が流れ始める。抵抗Ｒ２から検出したスイッチング素子Ｑ２の電流検出値Ｉｐが電流目標値に到達するとスイッチング素子Ｑ２をＯＦＦする。その後、インダクタＬ２の２次巻線によりゼロクロス信号ＺＣＳがゼロになるのを検出すると、スイッチング素子Ｑ２のＯＮ信号を出力し、以後、上記と同じ動作を繰り返す。
【００１９】
インバータ回路７は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６からなるフルブリッジ回路を構成している。このインバータ回路７は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとＱ４，Ｑ５のペアが制御回路９からの制御信号により数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオンされることで、放電灯ＤＬに矩形波交流電力を供給する。
【００２０】
イグナイタ回路８は、高圧放電灯ＤＬの一端とスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点の間に接続されたパルストランスＰＴと、このパルストランスＰＴの中間タップとグランド間に挿入されたコンデンサＣ３と抵抗Ｒ１の直列回路からなる共振昇圧回路で構成されている。
【００２１】
制御回路９は、放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａ、ランプ電流Ｉｌａ、スイッチング素子Ｑ２のピーク電流Ｉｐ、インダクタＬ２に流れる電流のゼロクロス信号（ＺＣＳ）を検出し、これらの検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御を行ない、所望の電流または電力を放電灯ＤＬに供給するように降圧チョッパ回路６のスイッチング素子Ｑ２の制御と、インバータ回路７のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の制御を行なう。この制御回路９は、例えばマイクロコンピュータＳＴ７２２１５（ＳＴ社製）を含んで構成される。
【００２２】
制御回路９はワンチップのマイクロコンピュータで構成しても良いが、ランプ電流Ｉｌａやチョッパ電流Ｉｐを検出するためのオペアンプや、ランプ電圧Ｖｌａを検出するための分圧抵抗回路、あるいは各スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６の駆動回路などの入出力回路をマイクロコンピュータに外付けして構成しても良い。
【００２３】
放電灯ＤＬはメタルハライドランプや高圧水銀ランプのような高輝度高圧放電灯（ＨＩＤランプ）である。
【００２４】
この回路を用いて高圧放電灯が無負荷（不点）状態から安定点灯状態に至るまでには、点灯装置は大きく分けて次の３つの過程を通る。
【００２５】
無負荷モード：放電灯ＤＬは不点状態にあり、共振回路を構成するトランスＰＴの１次巻線Ｎ１とコンデンサＣ３のＬＣ共振周波数付近でスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を交互にオン／オフして生成する共振パルス電圧をトランスＰＴの巻数比（Ｎ２／Ｎ１）で昇圧してランプ電極間に印加することで放電灯ＤＬを絶縁破壊して始動モードへ移行させる。
【００２６】
始動モード：共振パルス電圧により放電灯ＤＬが絶縁破壊すると、グロー放電を経てアーク放電に至る。アーク放電が開始してから発光管内温度が均一化されて安定するまでの過程において、ランプ電圧Ｖｌａは数Ｖから安定電圧まで数分かけて徐々に上昇する。
【００２７】
安定点灯モード：放電灯ＤＬの点灯後、数分経過して放電灯ＤＬの発光管内温度が上昇し、安定した状態となり、ランプ電圧Ｖｌａはほぼ一定となる。
【００２８】
制御回路９は、少なくとも安定点灯モードでは、異常温度保護用の温度センサＩＣ（例えばＬＭ５０（ＮＳ社製））１０の出力データＶｔを定期的に読み込んでおり、複数回の取り込みデータの平均値が閾値を越えると、異常高温状態と判定して、電力変換回路３の出力を停止または低下させるように動作する。
【００２９】
従来と異なる点は、制御回路９において降圧チョッパ回路６及びインバータ回路７におけるスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のスイッチング状態に応じて、動作状態に関連する検出要素（温度検出データＶｔ等）の取り込みタイミングを制御しているところである。以下、電力変換回路３の動作（ただし、無負荷モード、始動モードは省き、安定点灯モードのみ）について詳細に説明する。
【００３０】
安定点灯モードに移行すると、図２のように、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ６がＯＮ、スイッチング素子Ｑ４・Ｑ５がＯＦＦの期間Ｔ２１と、スイッチング素子Ｑ４・Ｑ５がＯＮ、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ６がＯＦＦの期間Ｔ２２とを設け、これらの期間Ｔ２１・Ｔ２２は数１００Ｈｚの低周波の周期で交番する。
【００３１】
以上の動作により、図２で示すように、低周波の矩形波のランプ電流Ｉｌａを放電灯ＤＬに安定的に供給し、放電灯ＤＬを降圧チョッパ回路６で制御する所望の電力で点灯させる。
【００３２】
また、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６の全てがＯＦＦしていることを制御回路９内のマイクロコンピュータが検出し、ＯＦＦ直後に、例えば図１に示す異常温度保護用の温度センサＩＣ１０から出力されるデータＶｔを少なくとも１回読み込む。また次回にスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６の全てがＯＦＦしたときも前記と同様にして制御回路９内のマイクロコンピュータがデータＶｔを少なくとも１回読み込む。以上の動作を複数回繰り返すことで、複数の検出データを読み込む。これにより、この温度センサＩＣ１０の出力を受けたマイクロコンピュータがノイズの影響により所定の温度より低い温度で異常温度と認識するようなことが防止される。
【００３３】
また、温度のみならず、ランプ電圧Ｖｌａやランプ電流Ｉｌａのような複数の検出要素についても同様に適用することができる。またマイクロコンピュータでなく、アナログ回路で同様の効果をもたらす制御回路を構成することもできる。
【００３４】
以上により、スイッチングノイズに影響されずに検出データを読み込むことが可能になるため、誤検出による誤動作を防止し、安定に点灯させることが可能な高圧放電灯点灯装置を実現することができる。
【００３５】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２の回路図であり、図４及び図５はその動作波形図である。本実施形態では、電力変換回路としてフルブリッジインバータ回路７を用いており、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を巧妙に制御することで、実施形態１の降圧チョッパ回路６とインバータ回路７とイグナイタ回路８の機能を１つの回路で兼用している。すなわち、無負荷時にはスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が高周波で交互にオン・オフすることで、トランスＰＴとトランスＰＴの中間タップとグランド間に挿入されたコンデンサＣ３とからなる共振昇圧回路が高電圧を発生し、放電灯ＤＬを絶縁破壊する。始動時〜安定点灯時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は低周波で交互にオン・オフすることで共振昇圧回路は高電圧の発生を停止し、スイッチング素子Ｑ４がオンである期間Ｔ２１にスイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフする動作と、スイッチング素子Ｑ３がオンである期間Ｔ２２にスイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフする動作とを低周波で交番することにより、低周波の矩形波電圧を放電灯ＤＬに供給する。このとき、インダクタＬ２とコンデンサＣ２は降圧チョッパ回路のローパスフィルタとして機能する。
【００３６】
制御回路９は、ランプ両端電圧Ｖｌａ１，Ｖｌａ２からランプ電圧Ｖｌａを検出し、電流検出抵抗Ｒ２によりスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６に流れるチョッパ電流の瞬時値Ｉｐを検出する。また、検出回路１１によりインダクタＬ２に流れる電流のゼロクロス信号ＺＣＳを検出し、これらの検出結果から決定される所望の電流または電力をランプに供給するようにスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の制御を行なう。
【００３７】
上記回路を用いて高圧放電灯が無負荷（不点）状態から安定点灯状態に至るまでには、点灯装置は大きく分けて次の３つの過程を通る。
【００３８】
無負荷モード：放電灯ＤＬは不点状態にあり、共振昇圧回路を構成するトランスＰＴの１次巻線とコンデンサＣ３のＬＣ共振周波数付近でスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を交互にオン／オフして生成する共振パルス電圧をトランスＰＴの巻数比で昇圧してランプ電極間に印加することでランプを絶縁破壊して始動モードへ移行させる。
【００３９】
始動モード：共振パルス電圧により放電灯ＤＬが絶縁破壊すると、グロー放電を経てアーク放電に至る。アーク放電が開始してから発光管内温度が均一化されて安定するまでの過程において、ランプ電圧Ｖｌａは数Ｖから安定電圧まで数分かけて徐々に上昇する。
【００４０】
安定点灯モード：放電灯ＤＬの点灯後、数分経過して放電灯ＤＬの発光管内温度が上昇し、安定した状態となり、ランプ電圧Ｖｌａはほぼ一定となる。
【００４１】
制御回路９は、少なくとも安定点灯モードでは、異常温度保護用の温度センサＩＣ（例えばＬＭ５０（ＮＳ社製））１０の出力データＶｔを定期的に読み込んでおり、複数回の取り込みデータの平均値が閾値を越えると、異常高温状態と判定して、インバータ回路７の出力を停止または低下させるように動作する。
【００４２】
従来と異なる点は、制御回路９においてインバータ回路７におけるスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のスイッチング状態に応じて、動作状態に関連するデータの取り込みタイミングを制御しているところである。
【００４３】
以下、インバータ回路７の動作（安定点灯モードのみ）について詳細に説明する。
安定点灯モードに移行すると、図４または図５に示すように、スイッチング素子Ｑ４がＯＮ、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ６がＯＦＦの状態で、スイッチング素子Ｑ５が数１０〜数１００ｋＨｚの高周波でＯＮ／ＯＦＦ動作する期間Ｔ２１と、スイッチング素子Ｑ３がＯＮ、スイッチング素子Ｑ４・Ｑ５がＯＦＦの状態で、スイッチング素子Ｑ６が数１０〜数１００ｋＨｚの高周波でＯＮ／ＯＦＦ動作するの期間Ｔ２２とを設け、これらの期間Ｔ２１・Ｔ２２は数１０〜数１００Ｈｚの低周波の周期で交番する。
【００４４】
以上の動作により、図４または図５で示すような低周波の矩形波のランプ電流Ｉｌａを放電灯ＤＬに安定的に供給し、放電灯ＤＬを所望の電力で点灯させる。
【００４５】
また、図４に示すように、Ｔ２１期間において、スイッチング素子Ｑ４及びＱ５がＯＮしたことを受けて、制御回路９内のマイクロコンピュータがスイッチング素子Ｑ５のＯＮ直後に例えば図３に示す異常温度保護用の温度センサＩＣ１０から出力されるデータＶｔを少なくとも１回読み込む。またスイッチング素子Ｑ５が再度ＯＮしたときも前記と同様にして制御回路９内のマイクロコンピュータがデータＶｔを少なくとも１回読み込む。以上のような動作を複数回繰り返すことで、複数の検出データを読み込む。もしくは、Ｔ２１期間において初めてスイッチング素子Ｑ５がＯＮした直後を起点としてスイッチング素子Ｑ５の周期と同等の周期ｔ（数μ秒毎）で出力データＶｔを読み込むようにすることでもスイッチング素子Ｑ５のＯＮ／ＯＦＦの瞬間のスイッチングノイズが発生するタイミングで読み込むことを回避することができる。
【００４６】
また、前記とは逆に、図５に示すように、スイッチング素子Ｑ５がＯＦＦするのを受けて出力データＶｔを読み込むことも可能であるのは言うまでもない。
また、Ｔ２２期間においても、同様のことが可能であるのは言うまでもない。
【００４７】
これにより、温度センサＩＣの出力を受けた制御回路がスイッチングノイズの影響により所定の温度より低い温度で異常温度と認識するようなことが防止される。また温度のみならず、その他の複数の検出要素についても同様に適用することができる。またマイクロコンピュータでなく、アナログ回路で同様の効果をもたらす制御回路を構成することもできる。
【００４８】
以上により、スイッチングノイズに影響されずに検出データを読み込むことが可能になるため、誤検出による誤動作を防止し、安定に点灯させることが可能な高圧放電灯点灯装置を実現することができる。
【００４９】
（実験データ）
図６に実波形で温度センサＩＣからの出力Ｖｔ、ランプ電流Ｉｌａ、チョッパ用のスイッチング素子のドレイン電流Ｉｄを示す。図２では極性反転時の全オフの期間Ａのデータを、図４ではオン期間Ｂのデータを、図５ではオフ期間Ｃでのデータを読み込んでいることになる。
【００５０】
図６に示すように、チョッパ用のスイッチング素子がＯＮ／ＯＦＦする瞬間に温度センサＩＣからの出力Ｖｔにノイズが載っているのがわかる。一方で、それ以外の期間においては、他にもノイズ要素は考えられるが、データ読み込みに大きく影響しそうなノイズは出ていないことが分かる。
【００５１】
（実施形態３）
図７は本発明の実施形態３の回路図であり、図８はその動作波形図である。本実施形態では、電力変換回路３としてハーフブリッジインバータ回路を用いている。このハーフブリッジインバータ回路は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の直列回路を直流電源回路２の出力に並列接続し、コンデンサＣ１，Ｃ２の接続点とスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点の間に、コンデンサＣ４とインダクタＬ２の直列回路を接続し、コンデンサＣ４と並列に、パルストランスＰＴの２次巻線Ｎ２を介して放電灯ＤＬを接続したものであり、実施形態１の降圧チョッパ回路６とインバータ回路７の機能を兼用している。インダクタＬ２とコンデンサＣ４の直列回路は降圧チョッパ用のローパスフィルタ回路を構成しており、制御回路９の制御信号によりスイッチング素子Ｑ２が数十〜数百ｋＨｚの高周波でオン／オフする期間Ｔ１と、スイッチング素子Ｑ３が数十〜数百ｋＨｚの高周波でオン／オフする期間Ｔ２とを、数十〜数百Ｈｚの低周波で交番させることにより、コンデンサＣ４の両端に低周波の矩形波電圧を得ている。
【００５２】
制御回路９は、放電灯ＤＬの一端からランプ電圧Ｖｌａを検出し、電流トランス等によりスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３に流れる電流を検出し、ゼロクロス検出回路１１によりインダクタＬ２に流れる電流のゼロクロス信号（ＺＣＳ）を検出し、これらの検出結果に基づいて、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を制御する。
【００５３】
イグナイタ回路８は、パルストランスＰＴとコンデンサＣ３とスイッチング素子Ｑ７（例えばサイダックのような電圧応答素子）と抵抗Ｒ１とからなっている。このイグナイタ回路８は、制御回路９の制御信号により開閉制御されるスイッチ素子Ｑ８を介して直流電源回路２の出力に接続されている。スイッチ素子Ｑ８がＯＮのときは、直流電源回路２の電圧を受けて、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ３の時定数によりコンデンサＣ３は徐々に充電されていく。無負荷時において、コンデンサＣ３の電圧Ｖｃ３がスイッチング素子Ｑ７のブレークオーバー電圧Ｖｂｏに達するとスイッチング素子Ｑ７はＯＮし、コンデンサＣ３に蓄積された電荷をコンデンサＣ３→スイッチング素子Ｑ７→パルストランスＰＴの１次巻線Ｎ１を介して放電させる。この時パルストランスＰＴの１次巻線Ｎ１に発生したパルス電圧が昇圧され、パルストランスＰＴの２次巻線Ｎ２に高圧パルス電圧（数ＫＶ）を発生させる。そして、この高圧パルス電圧により放電灯ＤＬが放電を開始し、点灯状態に移行する。
【００５４】
この回路を用いて高圧放電灯が無負荷（不点）状態から安定点灯に至るまでには、点灯装置は大きく分けて次の３つの過程を通る。
【００５５】
無負荷モード：放電灯ＤＬは不点状態にあり、前記イグナイタ回路８で生成するパルス電圧をトランスＰＴの１次巻線Ｎ１から２次巻線Ｎ２へ向けて昇圧し、矩形波電圧に重畳してランプ電極間へ印加することで放電灯ＤＬを絶縁破壊して始動モードへと移行させる。
【００５６】
始動モード：パルス電圧により放電灯ＤＬが絶縁破壊すると、グロー放電を経てアーク放電に至る。アーク放電が開始してから発光管内温度が均一化されて安定するまでの過程において、ランプ電圧Ｖｌａは数Ｖから安定電圧まで数分かけて徐々に上昇する。
【００５７】
安定点灯モード：放電灯ＤＬの点灯後、数分経過して放電灯ＤＬの発光管内温度が上昇し、安定した状態となり、ランプ電圧Ｖｌａはほぼ一定となる。
【００５８】
制御回路９は、少なくとも安定点灯モードでは、異常温度保護用の温度センサＩＣ（例えばＬＭ５０（ＮＳ社製））１０の出力データＶｔを定期的に読み込んでおり、複数回の取り込みデータの平均値が閾値を越えると、異常高温状態と判定して、インバータ回路７の出力を停止または低下させるように動作する。
【００５９】
従来と異なる点は、制御回路９においてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング状態に応じて、動作状態に関連するデータの取り込みタイミングを制御しているところである。
【００６０】
以下、電力変換回路３の動作（安定点灯モードのみ）について詳細に説明する。
安定点灯モードに移行すると、図８に示すように、動作期間Ｔ１ではスイッチング素子Ｑ３がＯＦＦのままスイッチング素子Ｑ２が高周波でＯＮ／ＯＦＦすることにより、負の直流電流Ｉｌａが放電灯ＤＬに供給される。また、動作期間Ｔ２では、スイッチング素子Ｑ２がＯＦＦのままスイッチング素子Ｑ３が高周波でＯＮ／ＯＦＦすることにより、正の直流電流Ｉｌａが放電灯ＤＬに供給される。以上の動作により、図８で示す低周波の矩形波のランプ電流Ｉｌａを放電灯ＤＬに安定的に供給し、放電灯ＤＬを所望の電力で点灯させる。
【００６１】
また、図８に示すように、Ｔ１期間において、スイッチング素子Ｑ２がＯＮしたことを受けて、制御回路９内のマイクロコンピュータがスイッチング素子Ｑ２のＯＮ直後に例えば図７に示す異常温度保護用の温度センサＩＣ１０から出力されるデータＶｔを少なくとも１回読み込む。またスイッチング素子Ｑ２がＯＦＦしたときも制御回路９内のマイクロコンピュータがスイッチング素子Ｑ２のＯＦＦ直後に前記異常温度保護用の温度センサＩＣ１０から出力されるデータＶｔを少なくとも１回読み込む。またスイッチング素子Ｑ２が再度ＯＮしたとき及びＯＦＦしたときも前記と同様にして制御回路９内のマイクロコンピュータがデータＶｔを少なくとも１回読み込む。以上の動作を複数回繰り返すことで、複数の検出データを読み込む。もしくは、Ｔ１期間において初めてスイッチング素子Ｑ２がＯＮした直後を起点としてスイッチング素子Ｑ２の半周期と同等の周期（数μ秒毎）で出力データＶｔを読み込むようにすることでもＯＮ／ＯＦＦ瞬間のスイッチングノイズが出るタイミングで読み込むことを回避することができる。
【００６２】
また、Ｔ２の期間においても、同様のことが可能であるのは言うまでもない。
また、マイクロコンピュータでなく、アナログ回路で同様の効果をもたらす制御回路を構成することもできる。
【００６３】
これにより、温度センサＩＣの出力を受けた制御回路がノイズの影響により所定の温度より低い温度で異常温度と認識するようなことが防止される。また温度のみならず、他の複数の検出要素についても同様に適用することができる。
【００６４】
以上により、スイッチングノイズに影響されずに検出データを読み込むことが可能になるため、誤検出による誤動作を防止し、安定に点灯させることが可能な高圧放電灯点灯装置を実現することができる。
【００６５】
（実施形態４）
図９は本発明の実施形態４の動作説明のための波形図であり、図１０は要部動作を示すフローチャートである。回路構成は、実施形態１と同様である。本実施形態では、安定点灯モードにおいて、極性反転後に、ランプ電圧Ｖｌａを検出し、図１１または図１２のテーブルによりサンプリング周期またはサンプリング回数を決定する。降圧チョッパ回路６のスイッチング素子Ｑ２がＯＦＦするのを検出すると、数μ秒毎に温度センサＩＣのデータＶｔを読み込む。読み込みの周期並びに回数は、図１１または図１２のテーブルにより決定した周期並びに回数とする。このようにして複数のデータＶｔが取得されると、平均化処理を施すことにより、平均化された温度検出データＶｔが得られる。この平均値を所定の閾値と比較し、異常高温状態であれば、電力変換回路３の出力を低下または停止させて、回路を保護する。異常温度状態でなければ、通常動作を続ける。
【００６６】
従来と異なる点は、制御回路９において、電力変換回路３のスイッチング素子Ｑ２〜Ｑ６のスイッチング状態に応じて、動作状態に関連するデータの取り込みタイミングを制御しているところである。以下、電力変換回路３の動作（安定点灯モードのみ）について詳細に説明する。
【００６７】
安定点灯モードに移行すると、図９のように、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ６がＯＮ、スイッチング素子Ｑ４・Ｑ５がＯＦＦの期間Ｔ２１と、スイッチング素子Ｑ４・Ｑ５がＯＮ、スイッチング素子Ｑ３・Ｑ６がＯＦＦの期間Ｔ２２とを設け、これらの期間Ｔ２１・Ｔ２２は数１００Ｈｚの低周波の周期で交番する。
【００６８】
以上の動作により、図２で示す低周波の矩形波のランプ電流Ｉｌａを高圧放電灯ＤＬに安定的に供給し、高圧放電灯ＤＬを降圧チョッパ回路６で制御する所望の電力で点灯させる。
【００６９】
また、図９に示すように、Ｔ２２期間においてスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がＯＮ、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がＯＦＦしていることを制御回路９内のマイクロコンピュータが検出して、その時、降圧チョッパ回路６の出力電圧（＝Ｖｌａ）を検出し、マイクロコンピュータが読み込む。そして、マイクロコンピュータ内にあらかじめプログラムされた図１１または図１２に示すようなランプ電圧Ｖｌａとサンプリング周期（またはサンプリング数）のテーブルにより、検出されたランプ電圧Ｖｌａから検出データを読み込むサンプリング周期（またはサンプリング回数）が決まる。
【００７０】
その後、スイッチング素子Ｑ２のＯＦＦ直後に前記サンプリング周期（またはサンプリング回数）に従って例えば図１に示す異常温度保護用の温度センサＩＣ（例えばＬＭ５０（ＮＳ社製））から出力されるデータＶｔを読み込む。具体的には、温度センサＩＣから出力される検出温度に応じたアナログ電圧をマイクロコンピュータのＡ／Ｄ変換機能を用いてデジタルデータとして読み込む。
【００７１】
読み込まれた複数のデータＶｔは単純平均処理しても良いし、加重平均処理しても良いし、または、一部の読み込みデータを取り除いたデータを単純平均処理しても良い。一部の読み込みデータを取り除く具体例としては、最大値または最小値を取り除くか、他のデータと比べて極端に異なるデータをノイズとして取り除くように処理すれば良い。これらの信号処理はランプ電圧Ｖｌａやランプ電流Ｉｌａ、ランプ電力、点灯後の経過時間等に応じて変更しても良い。
【００７２】
ランプ電圧Ｖｌａとサンプリング周期（またはサンプリング回数）のテーブルは、高圧放電灯点灯装置のランプ電圧Ｖｌａに応じてスイッチング素子Ｑ２のスイッチング周波数ならびにデューティが異なるような設計をしている場合に有効である。図９の例では、スイッチング周波数がランプ電圧Ｖｌａごとに異なっている設定にしている。
【００７３】
また、Ｔ２１期間においても、同様のことが可能であることは言うまでもない。
【００７４】
これにより、温度センサＩＣの出力を受けたマイクロコンピュータがスイッチングノイズの影響により所定の温度より低い温度で異常温度と認識するようなことが防止される。また、温度のみならず、複数の検出要素についても同様に適用することができる。またマイクロコンピュータでなく、アナログ回路で同様の効果をもたらす制御回路を構成することもできる。
【００７５】
以上により、スイッチングノイズに影響されずに検出データを読み込むことが可能になるため、誤検出による誤動作を防止し、安定に点灯させることが可能な高圧放電灯点灯装置を実現することができる。
【００７６】
（実施形態５）
図１３は本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）はそれぞれスポットライトにＨＩＤランプを用いた例、（ｃ）はダウンライトにＨＩＤランプを用いた例であり、図中、ＤＬは高圧放電灯、８１は高圧放電灯を装着した灯体、８２は配線、８３は点灯装置の回路を格納した安定器である。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い。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作説明のための波形図である。
【図３】本発明の実施形態２の回路図である。
【図４】本発明の実施形態２の動作説明のための波形図である。
【図５】本発明の実施形態２の動作説明のための波形図である。
【図６】本発明の実施形態１および実施形態２の動作確認のための波形図である。
【図７】本発明の実施形態３の回路図である。
【図８】本発明の実施形態３の動作説明のための波形図である。
【図９】本発明の実施形態４の動作説明のための波形図である。
【図１０】本発明の実施形態４の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図１３】本発明の実施形態５の照明器具を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７８】
２    直流電源回路
３    電力変換回路
６    降圧チョッパ回路
７    インバータ回路
８    イグナイタ回路
９    制御回路
１０  温度センサＩＣ
ＤＬ  放電灯
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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