(57)【要約】【課題】  始動性が悪化した高圧放電ランプであっても安定して始動できる高圧放電ランプ点灯装置を提供することである。【解決手段】  商用交流電源を整流して得られる直流電源に直列に２組のコンデンサＣ１、Ｃ２を接続し、これらコンデンサＣ１、Ｃ２に対して、互いに直列に接続された対をなすスイッチング素子Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを並列に接続する。コンデンサＣ１、Ｃ２の少なくとも一方のコンデンサに電荷を補充する補助電源回路１７を設け、  ２組のコンデンサＣ１、Ｃ２の接続点及びスイッチング素子Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの接続点間の負荷回路２４には、高圧放電ランプ１３とイグナイタ１６とを接続し、イグナイタ１６により、高圧放電ランプ１３が始動可能なパルス状高電圧を生成する。制御手段は、電圧検出手段で電圧の低下を検出することにより補助電源回路１７の電荷をコンデンサに供給する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源を整流して得られる直流電源に直列に接続された２組のコンデンサと；
これら直列に接続されたコンデンサに対して並列に接続されるとともに互いに直列に接続された対をなすスイッチング素子と；
少なくとも一方のコンデンサに接続されコンデンサの電荷を補充する補助電源回路と；
２組のコンデンサの接続点及びスイッチング素子の接続点間に接続され高圧放電ランプ及び高圧放電ランプが始動可能なパルス状高電圧を生成するイグナイタが接続される負荷回路と；
負荷回路に供給される電圧を検出する電圧検出手段と；
電圧検出手段で電圧の低下を検出することにより補助電源回路の電荷をコンデンサに供給する制御手段と；
を具備したことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
イグナイタは２組のコンデンサのうち一方の組のコンデンサが動作しているときにのみ高電圧を発生させ、この組のコンデンサに補助電源回路が接続されることを特徴とする請求項１の高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の高圧放電ランプ点灯装置と；
前記高圧放電ランプ点灯装置で点灯される高圧放電ランプと；
前記高圧放電ランプが装着される照明器具本体と；
を備えたことを特徴とする高圧放電ランプ用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプを点灯する高圧放電ランプ点灯装置及び高圧放電ランプ用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高圧放電ランプはグロー放電からアーク放電に転移して放電を開始する特性を有することから、高圧放電ランプの点灯時には、アーク放電転移のために所定時間、高いエネルギーを供給する必要がある。そこで、例えば、イグナイタを用いて高圧放電ランプを始動させるために必要なパルス状の高電圧を短期間発生させるようにしている。
【０００３】
また、２組のコンデンサを用いて２個のレギュレータで高圧放電ランプを点灯制御する高圧放電ランプ点灯装置では、２組のコンデンサから所定の周期で交互に高圧放電ランプに電源を供給するようにしている。これは、一方向から高圧放電ランプに電源を連続して供給すると、一方の電極が発熱するのでそれを防止するためである。
【０００４】
２組のコンデンサを用いて２個のレギュレータで高圧放電ランプを点灯制御する高圧放電ランプ点灯装置として、２組のコンデンサの各両端電圧が互いに異なるように各容量を違え、高圧放電ランプの点灯後のグロー放電からアーク放電へのスムーズな移行を可能にしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３０３６８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のものでは、通常点灯時においては、容量の異なる２組のコンデンサから所定の周期で交互に高圧放電ランプに電力を供給することになるので、通常点灯時には高圧放電ランプに入力される電源が所定の周期で変動することになる。これを防止するためには、点灯後に２組のコンデンサの容量が同じになるようにしなければならない。また、高圧放電ランプの始動時には、２組のコンデンサのいずれのコンデンサから電源が供給されている場合であっても、イグナイタからパルス状の高電圧を印加しているのでイグナイタの負担が大きい。
【０００６】
そこで、２組のコンデンサの容量は同じとし、２組のコンデンサのうちいずれか一方のコンデンサから電力が供給されているときに、イグナイタからパルス状の高電圧を印加することが考えられるが、高圧放電ランプの始動時に２組のコンデンサの電圧がアンバランスになり易い。
【０００７】
図５は、従来の高圧放電ランプ点灯装置に回路構成図である。直流電源１１は昇圧チョッパ回路１２で昇圧され高圧放電ランプ１３の電源となる。制御回路１４は、２個のレギュレータ１５ａ、１５ｂを周波数制御してフィルタコンデンサＣ４を介して高圧放電ランプ１３に低周波電源を供給するとともに、高圧放電ランプ１３の始動時にはイグナイタ１６からパルス状高電圧を印加する。
【０００８】
昇圧チョッパ回路１２は、リアクトルＬ１、スイッチＳ１、ダイオードＤ１、２組のコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される。また、レギュレータ１５ａはスイッチＳ２ａ、ダイオードＤ２ａ、リアクトルＬ２とから構成され、同様に、レギュレータ１５ｂはスイッチＳ２ｂ、ダイオードＤ２ｂ、リアクトルＬ２とから構成される。制御回路１４は、２個のレギュレータ１５ａ、１５ｂのスイッチＳ２ａ、Ｓ２ｂを交互に周波数制御し、２組のコンデンサＣ１、Ｃ２から交互に高圧放電ランプ１３に低周波電電力を供給する。
【０００９】
図６は、従来の高圧放電ランプ点灯装置で２組のコンデンサＣ１、Ｃ２のうちの一方のコンデンサＣ２から電源が供給されているときに、イグナイタ１６からパルス状高電圧を印加した場合の動作特性図である。高圧放電ランプ１３が接続れていない無負荷時の出力電圧ＶＬ０は、２組のコンデンサＣ１、Ｃ２が同じ容量であることから、高圧放電ランプ１３には交互に低周波電圧が印加される。そして、一方のコンデンサＣ２から電源が供給されているときに、イグナイタ１６からパルス状高電圧ＰＶが印加される。
【００１０】
いま、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２の直列回路の電圧をＶ１、平滑コンデンサＣ２の電圧をＶ２とし、コンデンサＣ２から電源が供給されているときの時点ｔ１、ｔ２、ｔ３…で、イグナイタ１６からパルス状高電圧ＰＶを高圧放電ランプ１３に印加したとする。この場合、製品のばらつきや寿命末期等で高圧放電ランプ１３が始動し難いものであるときは、平滑コンデンサＣ１、Ｃ２の直列回路の電圧Ｖ１は一定であるが、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２はパルス状高電圧ＰＶが印加される度に減少する。
【００１１】
これは、パルス状高電圧ＰＶが印加されると、高圧放電ランプ１３は点灯には至らないが、グロー放電及びアーク放電を開始し、これらの放電のためにコンデンサＣ２の電荷を消費するためである。そのため、始動時のランプ電圧ＶＬｓは、時点ｔ１では高圧放電ランプ１３に印加される電圧がＶ２１であったものが、次の周期では電圧Ｖ２２になり減少し、さらに次の周期では電圧Ｖ２３となり順次減少する。これにより、ますます、高圧放電ランプ１３は始動し難くなる。このように、２組のコンデンサの容量が同じで、２組のコンデンサのうちいずれか一方のコンデンサから電源が供給されているときに、イグナイタからパルス状高電圧を印加すると、始動し難い高圧放電ランプ１３である場合には、ますます始動し難くなる。
【００１２】
本発明の目的は、始動性が悪化した高圧放電ランプであっても安定して始動できる高圧放電ランプ点灯装置及び高圧放電ランプ用照明装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の発明に係わる高圧放電ランプ点灯装置は、商用交流電源を整流して得られる直流電源に直列に接続された２組のコンデンサと；これら直列に接続されたコンデンサに対して並列に接続されるとともに互いに直列に接続された対をなすスイッチング素子と；少なくとも一方のコンデンサに接続されコンデンサの電荷を補充する補助電源回路と；２組のコンデンサの接続点及びスイッチング素子の接続点間に接続され高圧放電ランプ及び高圧放電ランプが始動可能なパルス状高電圧を生成するイグナイタが接続される負荷回路と；負荷回路に供給される電圧を検出する電圧検出手段と；電圧検出手段で電圧の低下を検出することにより補助電源回路の電荷をコンデンサに供給する制御手段と；を具備したことを特徴とする。
【００１４】
本発明及び以下の発明において、特に指定しない限り用語の定義及び技術的意味は以下による。
【００１５】
２組の直列に接続されたコンデンサは商用交流電源を整流して得られる直流電源に並列に接続された電源用平滑コンデンサであり、直流電源から電荷が蓄積される。この２組のコンデンサから２個のレギュレータにより交互に高圧放電ランプに低周波電源が供給される。
【００１６】
対をなすスイッチング素子は、直列に接続された２組のコンデンサに対して並列に接続されるとともに互いに直列に接続され、低周波でオンオフして高圧放電ランプに２組のコンデンサから交互に低周波電源を供給する。
【００１７】
負荷回路は、２組のコンデンサの接続点及びスイッチング素子の接続点間に高圧放電ランプとイグナイタとを並列接続して形成される。高圧放電ランプは、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどを示し、また、発光管にアルミナ管を用いたセラミック放電ランプも許容する。イグナイタは高圧放電ランプの始動時に高圧放電ランプを始動させるために必要なパルス状の高電圧を発生させる高電圧発生装置である。
【００１８】
補助電源回路は、少なくとも一方のコンデンサに接続されコンデンサの電荷を補充するものであり、イグナイタが高圧放電ランプを始動させるために必要なパルス状の高電圧を発生させた際に、消費するコンデンサの電荷を補充する。
【００１９】
制御手段は、負荷回路に供給される電圧を検出する電圧検出手段が電圧の低下を検出することにより、補助電源回路の電荷をコンデンサに供給する。そして、高圧放電ランプが点灯したときはイグナイタ及び補助電源回路を停止させる。これにより、高圧放電ランプが点灯に至るまでのグロー放電及びアーク放電によるコンデンサの電荷の消費を補うことができる。
【００２０】
請求項２の発明に係わる高圧放電ランプ点灯装置は、請求項１の発明において、イグナイタは２組のコンデンサのうち一方の組のコンデンサが動作しているときにのみ高電圧を発生させ、この組のコンデンサに補助電源回路が接続されることを特徴とする。
【００２１】
本発明は、２組のコンデンサのうち一方の組のコンデンサが動作しているときにのみ高電圧を発生させるようにしたものである。すなわち、高圧放電ランプの始動時に２組のコンデンサのうち、イグナイタからのパルス状高電圧を重畳させる側のコンデンサの電荷を補充するものである。
【００２２】
これにより、２組のコンデンサのいずれか一方の組のコンデンサからのみ電源を供給できるので、イグナイタの負担を軽減できる。
【００２３】
請求項３の発明に係わる高圧放電ランプ用照明装置は、請求項１または２記載の高圧放電ランプ点灯装置と；前記高圧放電ランプ点灯装置で点灯される高圧放電ランプと；前記高圧放電ランプが装着される照明器具本体と；を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、請求項１または２のいずれかの効果を有する高圧放電ランプ用照明装置が得られる。
【発明の効果】
【００２５】
請求項１の発明によれば、高圧放電ランプが点灯に至るまでのグロー放電及びアーク放電によるコンデンサの電荷の消費を補うことができるので、高圧放電ランプの製造のばらつきや高圧放電ランプの寿末直前時に始動性の悪化した高圧放電ランプでも安定して始動でき点灯できる。
【００２６】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、２組のコンデンサのいずれか一方の組のコンデンサからのみ電源を供給できるので、イグナイタの動作を半減できイグナイタの負担を軽減できる。また、請求項３の発明によれば、請求項１または２のいずれかの効果を有する高圧放電ランプ用照明装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係わる高圧放電ランプ点灯装置の回路構成図である。この第１の実施の形態は、図５に示した従来例に対し、高圧放電ランプ１３の始動時に２組のコンデンサＣ１、Ｃ２のうちイグナイタ１６からのパルス状高電圧を重畳させる側のコンデンサＣ２の電荷を補充する補助電源回路１７と、高圧放電ランプ１３が点灯したこと及びコンデンサＣ２の電圧を検出する点灯検出及びＣ２電圧検出回路１８とを追加して設け、点灯検出及びＣ２電圧検出回路１８は、高圧放電ランプ１３の始動時にコンデンサＣ２の電圧を検出して電圧が設定値より低くなっていたとき補助電源回路１７をコンデンサＣ２に接続し、高圧放電ランプ１３の点灯、またはコンデンサＣ２の電圧が設定値に補充された後にコンデンサＣ２との接続を遮断する。
【００２８】
図１において、直流電源１１は昇圧チョッパ回路１２で昇圧される。昇圧チョッパ回路１２は、リアクトルＬ１、スイッチＳ１、ダイオードＤ１、２組のコンデンサＣ１、Ｃ２で構成される。すなわち、昇圧チョッパ回路１２は、直流電源１１にリアクトルＬ１と２組のコンデンサＣ１、Ｃ２とをダイオードＤ１を介して直列接続し、リアクトルＬ１とダイオードＤ１との間にスイッチング素子Ｓ１を並列に接続して形成される。スイッチング素子Ｓ１のオン時にリアクトルＬ１に電磁エネルギーを蓄積し、スイッチング素子Ｓ１のオフ時に直流電源１１及びリアクトルＬ１の双方から２組のコンデンサＣ１、Ｃ２に電源を供給する。２組のコンデンサＣ１、Ｃ２は電源用平滑コンデンサであり、直流電源１１を昇圧した電源が蓄積される。この２組のコンデンサＣ１、Ｃ２から２個のレギュレータ１５ａ、１５ｂにより交互に負荷回路２４の高圧放電ランプ１３にフィルタコンデンサＣ４を介し低周波電源が供給される。負荷回路２４は２組のコンデンサＣ１、Ｃ２の接続点及びスイッチング素子Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの接続点間に高圧放電ランプ１３とイグナイタ１６とを並列接続して形成される。
【００２９】
レギュレータ１５ａはスイッチＳ２ａ、ダイオードＤ２ａ、リアクトルＬ２とから構成され、同様に、レギュレータ１５ｂはスイッチＳ２ｂ、ダイオードＤ２ｂ、リアクトルＬ２とから構成される。
【００３０】
制御回路１４は、２個のレギュレータ１５ａ、１５ｂを周波数制御及びＰＷＭ制御して高圧放電ランプ１３に、昇圧チョッパ回路１２の２組のコンデンサＣ１、Ｃ２からフィルタコンデンサＣ２を介し低周波電源を供給するとともに、高圧放電ランプ１３の始動時にはイグナイタ１６からパルス状高電圧を印加する。
【００３１】
補助電源回路１７は、抵抗Ｒ、ダイオードＤ３、コンデンサＣ３、定電圧ダイオードＺＤ、ダイオードＤ４、切替スイッチＳ３とから構成され、直流電源１１からコンデンサＣ３に蓄電する。このコンデンサＣ３に蓄電された電荷をイグナイタ１６からのパルス状高電圧を重畳させる側のコンデンサＣ２に供給する。定電圧ダイオードＺＤはコンデンサＣ３の両端の電圧を一定電圧に保持するために設けられている。
【００３２】
高圧放電ランプ１３の始動時には高圧放電ランプ１３が点灯していないので、点灯検出及びＣ２電圧検出回路１８は不動作であり切替スイッチＳ３は閉じた状態である。従って、高圧放電ランプ１３の始動時には、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が下がると、ダイオードＤ３及び切替スイッチＳ３を介してコンデンサＣ３からコンデンサＣ２に電荷が補充される。
【００３３】
図２は、本発明の第１の実施の形態の高圧放電ランプ点灯装置で２組のコンデンサＣ１、Ｃ２のうちの一方のコンデンサＣ２から電源が供給されているときに、イグナイタ１６からパルス状高電圧を印加した場合の動作特性図である。高圧放電ランプ１３が接続されていない無負荷時の出力電圧ＶＬ０は、２組のコンデンサＣ１、Ｃ２が同じ容量であることから、高圧放電ランプ１３には交互に低周波電圧が印加される。そして、一方のコンデンサＣ２から電源が供給されているときに、イグナイタ１６からパルス状高電圧ＰＶが印加される。
【００３４】
高圧放電ランプ１３が接続された場合にパルス状高電圧ＰＶが印加されると、高圧放電ランプ１３は点灯には至らないが、グロー放電及びアーク放電を開始し、これらの放電のためにコンデンサＣ２の電荷を消費する。従って、高圧放電ランプ１３のアーク放電が継続しない場合、イグナイタ１６からパルス状高電圧ＰＶを高圧放電ランプ１３に印加した時点ｔ１、ｔ２、ｔ３…から高周波電圧が反転するまでの間において、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２はパルス状高電圧ＰＶが印加される度に減少しようとする。
【００３５】
第１の実施の形態では、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２が低下しようとすると、補助電源回路１７のコンデンサＣ３からコンデンサＣ２に電荷を供給するので、図２に示すように、コンデンサＣ２の電圧Ｖ２はほぼ一定に保持される。従って、始動時のランプ電圧ＶＬｓは、パルス状高電圧ＰＶが印加される度に減少することはなく、パルス状高電圧ＰＶを高圧放電ランプ１３に印加した時点ｔ１、ｔ２、ｔ３…ではほぼＶ２１で一定値となる。
【００３６】
第１の実施の形態によれば、高圧放電ランプ１３が点灯に至るまでのグロー放電及びアーク放電によるコンデンサの電荷の消費を補うことができるので、始動時のランプ電圧ＶＬｓを一定値に保持することができる。このことから、高圧放電ランプの製造のばらつきや高圧放電ランプ１３の寿末直前時に始動性の悪化した高圧放電ランプ１３であっても安定して始動できる。
【００３７】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係わる高圧放電ランプ点灯装置の動作を示すフローチャートである。この第２の実施の形態は、第１の実施の形態に対し、高圧放電ランプ１３が点灯したときは安定点灯するまで定格点灯を継続してその後に調光制御を行うようにしたものである。
【００３８】
通常、高圧放電ランプ１３の異常の判定は、正常点灯時のランプ電圧ＶＬを基準にして、ランプ電圧ＶＬが所定の範囲内あるかどうかで判定するようにしている。調光制御している高圧放電ランプ１３についても同様に、調光制御されている状態での正常点灯時のランプ電圧ＶＬを基準にして、ランプ電圧ＶＬが所定の範囲内あるかどうかで異常判定するようにしている。
【００３９】
高圧放電ランプ１３を調光制御する場合に、始動時から調光制御した状態で点灯させると、高圧放電ランプ１３の放電現象が不安定になることがあり、正常であるにもかかわらず、一時的にランプ電圧ＶＬが所定の範囲を逸脱することがある。特に、電源投入時から高圧放電ランプが任意の設定出力で安定点灯するまでは、高圧放電ランプ１３の製造や使用状態のばらつき等の影響を受け易いので、これらのばらつきを見込んで異常検出の検出レベルの設定が必要となる。また、ランプレコメンデーションには、定格点灯時に関してのみ異常検出の検出設定レベルの記載があり、調光点灯に関しては電子安定器との組合せによる判断である。
【００４０】
そこで、電源投入から高圧放電ランプ１３が安定点灯するまで定格点灯にし、その定格点灯状態で異常判定を行うようにする。
【００４１】
図３において、高圧放電ランプの始動の動作を行い（Ｓ１）、その始動動作により高圧放電ランプ１３が点灯したかどうかを判定する（Ｓ２）。そして、高圧放電ランプ１３が点灯したときは、一定時間定格点灯を継続させ（Ｓ３）、ランプ電圧ＶＬが所定範囲内であるかどうかを判定する（Ｓ４）。高圧放電ランプ１３のランプ電圧Ｖｌが所定範囲内でないときは、高圧放電ランプ１３は異常であると判定し高圧放電ランプ１３を消灯する（Ｓ５）。一方、ランプ電圧Ｖｌが所定範囲内であるときは、調光信号があるかどうかを判定し（Ｓ６）、調光信号あるときは調光制御による調光点灯を行う（Ｓ７）。また、調光信号がないときは通常点灯を継続する（Ｓ８）。このように、高圧放電ランプ１３の点灯状態が安定した安定点灯状態になってから調光制御を行うので、高圧放電ランプ１３の異常検出が容易に行えるように異常判定レベルの設定（ランプレコメンデーションの範囲）が可能である。
【００４２】
第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態に効果に加え、高圧放電ランプに電源の投入後から一定時間定格点灯を継続して、高圧放電ランプ１３の異常の判定を行うので、調光制御を行う高圧放電ランプであっても容易に異常の検出を行うことができる。
【００４３】
（第３の実施の形態）
図４は本発明の第３の実施の形態に係る高圧放電ランプ用照明装置の説明図である。第１の実施の形態または第２の実施の形態の高圧放電ランプ点灯装置１９は、高圧放電ランプ１３が装着される器具本体２０と共に高圧放電ランプ用照明装置を構成する。図４に示すように、高圧放電ランプ１３は器具本体２０のソケット２１に装着され、高圧放電ランプ点灯装置１９により点灯される。点灯した高圧放電ランプ１３からの光は、前面側の反射板２２で反射され前面ガラス２３を介して出光される。この第３の実施の形態の高圧放電ランプ用照明装置によれば、第１の実施の形態または第２の実施の形態における高圧放電ランプ点灯装置１９の効果を有する高圧放電ランプ用照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる高圧放電ランプ点灯装置の回路構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態の高圧放電ランプ点灯装置で２組のコンデンサのうちの一方のコンデンサから電源が供給されているときにイグナイタからパルス状高電圧を印加した場合の動作特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係わる高圧放電ランプ点灯装置の動作を示すフローチャート。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係る高圧放電ランプ用照明装置の説明図。
【図５】従来の高圧放電ランプ点灯装置に回路構成図。
【図６】従来の高圧放電ランプ点灯装置で２組のコンデンサのうちの一方のコンデンサから電源が供給されているときにイグナイタからパルス状高電圧を印加した場合の動作特性図。
【符号の説明】
【００４５】
１１…直流電源、１２…昇圧チョッパ回路、１３…高圧放電ランプ、１４…制御回路、１５…レギュレータ、１６…イグナイタ、１７…補助電源回路、１８…点灯検出及びＣ２電圧検出回路、１９…高圧放電ランプ点灯装置、２０…器具本体、２１…ソケット、２２…反射板、２３…前面ガラス、２４…負荷回路
【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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