(57)【要約】【課題】高圧放電灯を始動状態から通常の点灯状態に移行させる前に点灯判別をして、点灯状態であると判断された場合は電極加熱のための動作期間を挿入して高圧放電灯の電極を十分加熱し、安定したアーク放電状態で通常の点灯状態に移行させることが可能な高圧放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】始動回路２により高圧放電灯ＤＬの電極間を絶縁破壊するための高電圧を発生させる動作を行なう期間である第１フェーズＡ１と、絶縁破壊後に高圧放電灯ＤＬの電極を加熱する動作を行なう期間である第２フェーズＡ２と、高圧放電灯ＤＬを安定点灯させる動作を行なう期間である第３フェーズＡ３とを有し、第３フェーズＡ３に移行するよりも前のタイミングで出力検出部３により点灯判別動作をして、点灯と判別された場合は第２フェーズＡ２を挿入する。【選択図】図１
2011029002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源の出力電圧を高圧放電灯に必要な電力に変換して高圧放電灯を安定点灯させる電力変換回路と、高圧放電灯を始動させるために高電圧を発生させる始動回路と、高圧放電灯の始動から安定点灯に至るまで前記電力変換回路を制御する電力変換制御回路と、高圧放電灯の点灯状態を判別する点灯判別回路を備える高圧放電灯点灯装置であって、前記電力変換制御回路は、前記始動回路により高圧放電灯の電極間を絶縁破壊するための高電圧を発生させる動作を行なう期間である第１フェーズと、絶縁破壊後に高圧放電灯の電極を加熱する動作を行なう期間である第２フェーズと、高圧放電灯を安定点灯させる動作を行なう期間である第３フェーズとを有し、前記第３フェーズに移行するよりも前のタイミングで前記点灯判別回路により点灯判別動作をして、点灯と判別された場合は第２フェーズを挿入することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１において、前記第３フェーズの動作が低周波矩形波動作であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１において、前記点灯判別のタイミングは第１フェーズ内であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項３において、第１フェーズ内は高周波動作期間であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１において、前記点灯判別のタイミングは第１フェーズ完了後であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項５において、第１フェーズ完了後の点灯判別のタイミングは低周波動作期間内であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項６において、前記低周波動作期間は少なくとも半周期以上であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項７において、前記点灯判別する高圧放電灯の極性が同一極性であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項７において、前記点灯判別する高圧放電灯の極性が両極性であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１において、不点灯と判別された場合は第２フェーズ以外へ移行することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記第２フェーズ以外の移行先は第１フェーズであることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１２】
請求項１０において、前記第２フェーズ以外の移行先は休止フェーズであることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。
【請求項１４】
請求項１３記載の照明器具を具備したことを特徴とする照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの高輝度高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具、照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
（従来例１）
電子式の高圧放電灯点灯装置の従来例を図１０に示す。点灯回路１は、全波整流回路ＤＢと、昇圧チョッパ回路１１と、極性反転型降圧チョッパ回路１２からなる。極性反転型降圧チョッパ回路１２は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路の出力に、負荷と直列のインダクタＬ２と負荷と並列のキャパシタＣ３を接続して構成されている。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６はスイッチング素子制御回路４により制御され、始動時には高周波出力、点灯時には降圧チョッパ動作による低周波の矩形波出力となるように動作する。始動回路２は、点灯回路１の出力と高圧放電灯ＤＬの間に挿入された共振昇圧回路よりなる。
【０００３】
従来例１の概略の動作波形を図１１に示す。図中、Ｖｌａは高圧放電灯ＤＬの両端に印加されるランプ電圧、Ｉｌａは高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流である。始動期間であるＡ１フェーズでは、始動回路２の共振昇圧作用により高周波の高電圧が高圧放電灯ＤＬに印加される。Ａ１フェーズで電極間が絶縁破壊されると、ランプ電流Ｉｌａが流れ始める。このとき、流れるランプ電流Ｉｌａは振幅の小さい電流である。この電流によりグロー放電を維持することで、電極が暖められる。所定時間のＡ１フェーズの後、安定点灯期間であるＡ３フェーズに移行すると、低周波の矩形波電圧が高圧放電灯ＤＬに印加される。
【０００４】
従来例１の詳細な動作波形を図１２に示す。まず、始動時のＡ１フェーズでは、点灯回路１のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとＱ４，Ｑ５のペアが共振周波数（またはその整数分の１）の高周波で交互にオン・オフすることにより、共振昇圧回路よりなる始動回路２により高周波の高電圧を発生させ、高圧放電灯ＤＬの電極間を絶縁破壊する。Ａ１フェーズで電極間が絶縁破壊されると、ランプ電流Ｉｌａが流れ始めるが、その動作周波数ｆａ１は絶縁破壊前と同じであり、ランプ電流Ｉｌａの振幅は小さいものとなる。
【０００５】
所定時間のＡ１フェーズの後、安定点灯期間であるＡ３フェーズに移行すると、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が低周波で交互にオン・オフする。そして、スイッチング素子Ｑ３のオン時にはスイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフし、スイッチング素子Ｑ４のオン時にはスイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフする極性反転型降圧チョッパ動作により、高圧放電灯ＤＬに低周波の矩形波交流電圧を供給する。Ａ３フェーズにおいて、出力検出部３はランプ電圧Ｖｌａを検出し、その検出信号を受けて適切なランプ電流Ｉｌａとなるようにスイッチング素子制御回路４により、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のチョッパ動作のオン時間幅を制御する。これにより、直流電源Ｖｄｃを高圧放電灯ＤＬの安定点灯に必要な矩形波交流電圧に変換して高圧放電灯Ｌａに印加する。
【０００６】
このように、従来例１においては、高圧放電灯ＤＬの始動から安定点灯に至るまでに、高電圧を発生させ、電極間絶縁破壊を行なうイグニッションフェーズであるＡ１フェーズと、アーク放電を継続させるランニングフェーズであるＡ３フェーズとを切り替えていた。
【０００７】
（従来例２）
一方、特許文献１（特表２００５−５０７５５３号公報）によれば、電極間絶縁破壊を行なうイグニッションフェーズ（Ａ１フェーズ）と、アーク放電を継続させるランニングフェーズ（Ａ３フェーズ）との引継ぎを行なうウォームアップフェーズ（Ａ２フェーズ）を挿入することが提案されている。
【０００８】
図１３は特許文献１に開示された制御例における電源投入後のランプ電圧Ｖｌａと動作周波数ｆの推移を示している。図中のｔ２までがＡ１フェーズ、ｔ２〜ｔ３がＡ２フェーズ、ｔ３以降がＡ３フェーズである。特許文献１に開示された制御例では、電源投入後、動作周波数を徐々に低下させて、時刻ｔ１にて共振回路の共振周波数ｆｏの１／３の周波数（ｆｏ／３）付近に達すると、周波数を固定させて、時刻ｔ２まで共振作用による高周波発生動作を継続する。その後、ｔ２〜ｔ２’、ｔ２’〜ｔ３の期間では、段階的に動作周波数を低下させる。これにより、図１４に示すように、動作周波数ｆの低下につれてランプ電流Ｉｌａを増大させることができ、高圧放電灯の電極を十分に加熱できる。時刻ｔ３以降は従来例１と同様の動作となるが、電極が十分に加熱されているので、立ち消えは起こりにくい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５０７５５３号公報（図３、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来例１の問題点として、図１１、図１２に示すように、Ａ１フェーズにて高圧放電灯が点灯したら、残りのＡ１フェーズ内で高圧放電灯をグロー放電からアーク放電へ移行させたいのだが、電流振幅が小さいので、高圧放電灯の電極が十分に加熱されないままＡ３フェーズへ移行するため、立ち消えを起こしやすく、不点状態になる場合があった。また、高圧放電灯の絶縁破壊するタイミングが高圧放電灯の状態によって異なるので、Ａ１フェーズでの絶縁破壊後の残りの電極加熱時間も不規則なものとなり、Ａ３フェーズにおいて高圧放電灯の極性が反転するタイミングで高圧放電灯が立ち消えを起こしやすいという問題があった。
【００１１】
一方、従来例１の課題である高圧放電灯の電極加熱不足を解決すべく、Ａ１フェーズとＡ３フェーズの間に、段階的に動作周波数を低減させるＡ２フェーズを挿入する従来例２では、図１５に示すように、Ａ２フェーズにてランプ電流Ｉｌａを増加させることにより、高圧放電灯の電極を十分に加熱して、安定したアーク放電状態でＡ３フェーズへ移行することができる。しかし、あらかじめ高圧放電灯の電極加熱に必要な時間（例えば１秒以上など）がＡ２フェーズとして設定されているために、図１６に示すようにＡ１フェーズで高圧放電灯が点灯しない場合は無駄にＡ２フェーズが存在してしまうため、高圧放電灯の始動時間が長くかかってしまうことになる。また、点灯しないＡ２フェーズではＡ１フェーズよりは低いものの高電圧が発生してしまうために、部品へのストレスが余計にかかってしまうことにもなる。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、高圧放電灯を始動状態から通常の点灯状態に移行させる前に点灯判別をして、点灯状態であると判断された場合は電極加熱のための動作期間を挿入して高圧放電灯の電極を十分に加熱し、安定したアーク放電状態で通常の点灯状態に移行させることが可能な高圧放電灯点灯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明にあっては、上記課題を解決するために、図１に示すように、直流電源（昇圧チョッパ回路１１）と、直流電源の出力電圧Ｖｄｃを高圧放電灯ＤＬに必要な電力に変換して高圧放電灯ＤＬを安定点灯させる電力変換回路（極性反転型降圧チョッパ回路１２）と、高圧放電灯ＤＬを始動させるために高電圧を発生させる始動回路２と、高圧放電灯ＤＬの始動から安定点灯に至るまで前記電力変換回路を制御する電力変換制御回路（スイッチング素子制御回路４）と、高圧放電灯ＤＬの点灯状態を判別する点灯判別回路（出力検出部３）を備える高圧放電灯点灯装置であって、前記電力変換制御回路は、図２に示すように、前記始動回路２により高圧放電灯ＤＬの電極間を絶縁破壊するための高電圧を発生させる動作を行なう期間である第１フェーズＡ１と、絶縁破壊後に高圧放電灯ＤＬの電極を加熱する動作を行なう期間である第２フェーズＡ２と、高圧放電灯ＤＬを安定点灯させる動作を行なう期間である第３フェーズＡ３とを有し、前記第３フェーズＡ３に移行するよりも前のタイミングで前記点灯判別回路（出力検出部３）により点灯判別動作をして、点灯と判別された場合は第２フェーズＡ２を挿入することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記第３フェーズの動作が低周波矩形波動作であることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記点灯判別のタイミングは第１フェーズ内であることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載の高圧放電灯点灯装置において、第１フェーズ内は高周波動作期間であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、前記点灯判別のタイミングは第１フェーズ完了後であることを特徴とする（図５、図６）。
請求項６の発明は、請求項５記載の高圧放電灯点灯装置において、第１フェーズ完了後の点灯判別のタイミングは低周波動作期間内であることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項６記載の高圧放電灯点灯装置において、前記低周波動作期間は少なくとも半周期以上であることを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７記載の高圧放電灯点灯装置において、前記点灯判別する高圧放電灯の極性が同一極性であることを特徴とする（図５）。
請求項９の発明は、請求項７記載の高圧放電灯点灯装置において、前記点灯判別する高圧放電灯の極性が両極性であることを特徴とする（図６）。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、不点灯と判別された場合は第２フェーズ以外へ移行することを特徴とする（図４、図６）。
請求項１１の発明は、請求項１０記載の高圧放電灯点灯装置において、前記第２フェーズ以外の移行先は第１フェーズであることを特徴とする。
請求項１２の発明は、請求項１０記載の高圧放電灯点灯装置において、前記第２フェーズ以外の移行先は休止フェーズであることを特徴とする（図４、図６）。
【００１７】
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具である（図９）。
請求項１４の発明は、請求項１３記載の照明器具を具備したことを特徴とする照明システムである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、第１フェーズで高圧放電灯の電極間が絶縁破壊されたときは、第２フェーズによる電極加熱で確実に点灯させることができ、立ち消えを繰り返さないので、高圧放電灯の長寿命化を実現できる。また、第１フェーズで高圧放電灯の電極間が絶縁破壊されないときは、無駄に第２フェーズの動作を挿入することは無いので、始動時間の短縮が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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１の動作説明のための波形図である。
【図４】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３の動作説明のための波形図である。
【図７】本発明の実施形態４の回路図である。
【図８】本発明の実施形態５の回路図である。
【図９】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斜視図である。
【図１０】従来例１の回路図である。
【図１１】従来例１の動作説明のための波形図である。
【図１２】従来例１の動作説明のための波形図である。
【図１３】従来例２の動作説明図である。
【図１４】従来例２の動作説明のための特性図である。
【図１５】従来例２の課題を説明するための波形図である。
【図１６】従来例２の課題を説明するための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路図である。基本的な構成は図１０の従来例と同様であるが、スイッチング素子制御回路４がＡ２フェーズ移行制御回路５を備える点が異なる。以下、図１の回路構成について説明する。
【００２１】
全波整流回路ＤＢは、商用交流電源Ｖｓに接続され、その交流電圧を整流し、脈流電圧を出力するダイオードブリッジ回路である。図示はしないが、全波整流回路ＤＢの交流入力端に高周波漏洩阻止用のフィルタ回路を設けても良い。
【００２２】
昇圧チョッパ回路１１は、全波整流回路ＤＢで整流された電圧を入力として昇圧された直流電圧Ｖｄｃを出力する。全波整流回路ＤＢの出力端には、入力コンデンサＣ１が並列接続されると共に、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ１の両端にはダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ２が接続されている。スイッチング素子Ｑ１が商用交流電源Ｖｓの商用周波数よりも十分に高い周波数でオン・オフ制御されることにより、全波整流回路ＤＢの出力電圧は、規定の直流電圧Ｖｄｃに昇圧されて平滑コンデンサＣ２に充電されると共に、商用交流電源Ｖｓからの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。
【００２３】
極性反転型降圧チョッパ回路１２は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路の出力に、負荷と直列のインダクタＬ２と負荷と並列のキャパシタＣ３よりなるフィルタ回路を接続して構成されている。負荷である高圧放電灯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。極性反転型降圧チョッパ回路１２のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は、スイッチング素子制御回路４により制御される。その動作を図２に示す。
【００２４】
図２において、Ａ１フェーズは絶縁破壊期間（イグニッションフェーズ）、Ａ２フェーズは絶縁破壊後のグロー放電からアーク放電への移行期間（ウォームアップフェーズ）、Ａ３フェーズは安定点灯期間（ランニングフェーズ）である。図２では、各フェーズにおけるスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のオン・オフ動作、高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａ、ランプ電流Ｉｌａを示している。
【００２５】
図１の高圧放電灯点灯装置を用いて、高圧放電灯ＤＬが不点灯状態から安定点灯状態に至るまでには、図２に示すＡ１〜Ａ３フェーズの制御を順に実施する。
【００２６】
まず、Ａ１フェーズでは、パルストランスＰＴとコンデンサＣ４からなる共振昇圧回路で構成された始動回路２に共振周波数またはその整数分の１近傍の高周波電圧を供給することにより、高圧放電灯ＤＬに始動用の高電圧を供給するように動作する。すなわち、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフである状態と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンである状態とが周波数ｆａ１（数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ）で交番する。この周波数ｆａ１は、始動回路２のパルストランスＰＴの１次巻線ｎ１とコンデンサＣ２の共振周波数ｆｏ、もしくは共振周波数ｆｏの整数分の１（例えばｆｏ／３）近辺でスイープ動作させる。これによりパルストランスＰＴの１次巻線ｎ１で発生する共振電圧が２次巻線ｎ２を介してｎ１：ｎ２の巻線比で昇圧され、キャパシタＣ３を介して高圧放電灯ＤＬの電極間に印加されることにより、電極間に絶縁破壊を起こす。
【００２７】
極性反転型降圧チョッパ回路１２のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御するスイッチング素子制御回路４は、Ａ１フェーズからＡ２フェーズへの移行を制御するＡ２フェーズ移行制御回路５を含み、本実施形態では、Ａ１フェーズ内で常に動作する出力検出部３の検出信号を受けて、高圧放電灯ＤＬが点灯したと判断した場合はＡ２フェーズへと移行する。よって、本実施形態でのＡ１フェーズは点灯判別フェーズでもある。
【００２８】
出力検出部３は高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａを検出しており、ランプ電圧Ｖｌａの変化を監視することにより高圧放電灯ＤＬの点灯状態を判別することができる。また、点灯状態を判別する別の手段として、高圧放電灯ＤＬに流れるランプ電流Ｉｌａを検出しても良い。
【００２９】
Ａ２フェーズでは、図２に示すように、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフである状態と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンである状態とが周波数ｆａ２（数１０ｋＨｚ〜数１００ｋＨｚ）で交番する。この周波数ｆａ２は、Ａ１フェーズにおける周波数ｆａ１よりも低く設定されている。図２に示すように、Ａ１フェーズではランプ電流Ｉｌａは流れず、ランプ電圧Ｖｌａの振幅は高いのに対して、Ａ２フェーズではランプ電流Ｉｌａが流れ始めており、ランプ電圧Ｖｌａの振幅はＡ１フェーズよりも低くなっている。すなわち、Ａ１フェーズの動作によって電極間が絶縁破壊すると、高圧放電灯ＤＬはグロー放電を開始するが、グロー放電から安定したアーク放電に至るまでに、高圧放電灯ＤＬの電極温度を両電極とも均等に上げるために、Ａ１フェーズの動作周波数ｆａ１よりも低い動作周波数ｆａ２の高周波電流を流すことで、ランプ電流Ｉｌａの振幅を従来例（図１２参照）よりも高めている。両電極の温度を均等に且つ十分に上昇させた後、安定したアーク放電へと移行させる。このように、Ａ１フェーズとＡ３フェーズとの間の中継ぎとなるＡ２フェーズでは、Ａ１フェーズよりも低い高周波で動作する。Ａ２フェーズにおける動作周波数ｆａ２は、図１３の従来例２のように段階的にもしくは連続的に低下させても構わない。
【００３０】
また、Ａ３フェーズにおいては、昇圧チョッパ回路１１の直流出力を降圧された低周波の矩形波交流電圧に変換して、高圧放電灯ＤＬに印加する。極性反転型降圧チョッパ回路１２は、スイッチング素子Ｑ３とＱ４が所定の低い周波数ｆａ３（数１０Ｈｚ〜数１００Ｈｚ）で交互にオン・オフし、その際、スイッチング素子Ｑ５およびＱ６は、スイッチング素子Ｑ３がオンの期間ではスイッチング素子Ｑ６が所定の周波数（数１０ｋＨｚ）でオン・オフし、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Ｑ５が所定の周波数（数１０ｋＨｚ）でオン・オフする動作を繰り返す。この極性反転型降圧チョッパ動作により、高圧放電灯ＤＬには、低周波の矩形波交流電圧が印加される。このとき、コンデンサＣ３とインダクタＬ２は降圧チョッパ回路のフィルタ回路として機能し、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６に内蔵された逆並列ダイオード（ボディダイオード）は降圧チョッパ回路の回生電流通電用ダイオードとして機能する。
【００３１】
Ａ３フェーズにおいて、アーク放電状態に移行した後、安定点灯状態に至るまでの過程においては、高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａは数ボルトから定格電圧（数十ボルト〜百数十ボルト）まで数分かけて徐々に上昇する。高圧放電灯ＤＬの点灯後、数分が経過して発光管内温度が上昇し、安定した状態となると、高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａはほぼ一定となり、この状態で点灯を継続する。
【００３２】
ここで、電源投入後の最初のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊した場合と、電源投入後の最初のＡ１フェーズ内では高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊せず２回目のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊した場合の動作を図３と図４に示す。
【００３３】
まず、図３の例では、電源投入後の最初のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊して、Ａ２フェーズ、Ａ３フェーズへと移行する始動過程での高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの関係を示している。Ａ１フェーズでは、高圧放電灯ＤＬの電極間に始動用の高電圧を印加して絶縁破壊を起こす。Ａ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが点灯したと判断した場合は、すぐにＡ２フェーズへ移行し、高圧放電灯ＤＬの両電極の温度を均等に十分に上昇させ、安定したアーク放電状態へと移行させて、Ａ３フェーズへと導く。図３（実施形態１）と図１５（従来例２）とを比較すると、図１５（従来例２）ではＡ１フェーズにおける絶縁破壊後の残り時間におけるランプ電流Ｉｌａの振幅が小さく、この期間の電極加熱が不十分であるのに対して、図３（実施形態１）では、Ａ１フェーズにおいて絶縁破壊すると、直ちにＡ２フェーズに移行するので、絶縁破壊後のランプ電流Ｉｌａの振幅が大きく、電極を速やかに加熱してグロー放電からアーク放電に移行させることができる。したがって、図３（実施形態１）の制御では、図１５（従来例２）の制御に比べると、Ａ２フェーズの時間が同等であっても、Ａ３フェーズに移行するまでの時間を短縮することができ、始動時間を短縮できる。
【００３４】
次に、図４の例では、電源投入後の最初のＡ１フェーズ内では高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊せず、２回目のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊して、Ａ２フェーズ、Ａ３フェーズへと移行する始動過程での高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの関係を示している。
【００３５】
図４に示すように、電源投入後の最初のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊せず、所定時間（あらかじめ決められたＡ１フェーズの継続時間の上限）が経過しても高圧放電灯ＤＬが点灯していないと判断した場合、ある一定時間の休止フェーズへ移行し、その後、２回目のＡ１フェーズに突入する。この２回目のＡ１フェーズ内にて高圧放電灯ＤＬが点灯したと判断した場合は、図３の例と同様に、すぐにＡ２フェーズへ移行し、高圧放電灯ＤＬの両電極の温度を均等に十分に上昇させ、安定したアーク放電状態へと移行させて、Ａ３フェーズへと導く。なお、休止フェーズへ移行せずに再度Ａ１フェーズへ移行させて、高圧放電灯ＤＬを絶縁破壊させてもよい。
【００３６】
このように、Ａ１フェーズ内にて高圧放電灯ＤＬが点灯した場合は、あらかじめ設定したＡ１フェーズの継続時間が経過する前に、高圧放電灯ＤＬの両電極を加熱するＡ２モードへと速やかに移行できるので、始動時間が短縮できる。また、Ａ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが点灯しない場合は、無駄なＡ２フェーズ相当の時間を余分に掛けることなく、休止フェーズへと移行するので、始動時間を短縮することができ、高圧放電灯の始動性が向上する。
【００３７】
すなわち、図４（実施形態１）と図１６（従来例２）とを比較すると、図１６（従来例２）では高圧放電灯ＤＬの点灯／不点灯の判別をＡ３フェーズに移行した時点で判断しているので、所定時間のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊しなかった場合でも、その後に続けて、所定時間のＡ２フェーズの高周波動作を実施するのに対して、図４（実施形態１）ではＡ１フェーズで高圧放電灯ＤＬの点灯／不点灯を判別するようにしたので、所定時間のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊した場合には、直ちにＡ２フェーズに移行させることができ、反対に、所定時間のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊しなかった場合には、無駄なＡ２フェーズを省略し、休止フェーズに移行することができる。
【００３８】
なお、本実施形態では、Ａ１フェーズにおける動作を共振電圧が発生する高周波動作としたが、ＤＣ動作や低周波動作にパルス電圧が重畳された動作であってもよい。同様に、Ａ２フェーズにおいても、本実施形態では高周波動作としたが、ＤＣ動作や低周波動作であってもよい。一方でＡ３フェーズは低周波矩形波動作としたが、高圧放電灯が安定点灯するのであれば、ＤＣ動作や高周波動作であってもよい。
【００３９】
（実施形態２）
図５は本発明の実施形態２の動作説明のための波形図である。回路構成は図１と同じで良い。図５では、電源投入後のＡ１フェーズ内で高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊した後、所定時間の点灯判別フェーズを経て、Ａ２フェーズ、Ａ３フェーズへと移行する始動過程での高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの関係を示している。
【００４０】
上述の実施形態１では、Ａ１フェーズが点灯判別フェーズを兼ねていたが、実施形態２では、所定時間のＡ１フェーズが終了した後のある一定時間を点灯判別フェーズとしている。実施形態１のように、高周波動作であるＡ１フェーズ内で点灯判別するよりも、図５に示すＤＣ動作での点灯判別フェーズにて点灯判別すると、点灯回路１の出力側に高電圧が発生しないから、出力検出部３等を安価に構成できる。また、高周波動作であるＡ１フェーズに比べると、ＤＣ動作である点灯判別フェーズにおいて、高圧放電灯ＤＬの電極温度が上昇するだけの電流を流すことが可能になるから、Ａ２フェーズに移行する前の予備加熱フェーズとすることができ、更なる始動性の向上につながる。
【００４１】
本実施形態では、点灯判別フェーズをＤＣ動作としたが、高圧放電灯ＤＬの正負両極性の点灯状態を判別できるＤＣ動作をそれぞれ半周期とする低周波矩形波動作であっても構わない。その場合、図５の点灯判別フェーズ（ＤＣ動作）が低周波矩形波動作に置き換わることになる。
【００４２】
（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３の動作説明のための波形図である。回路構成は図１と同じで良い。実施形態３では、実施形態２に示した点灯判別フェーズ（ＤＣ動作）において、高圧放電灯ＤＬの極性を交互に判別することを特徴とする。図６の例では、１回目の点灯判別フェーズ（ランプ電圧Ｖｌａが正極性となるＤＣ動作）でランプ電流Ｉｌａが検出されず、不点灯状態と判断された場合、所定の休止フェーズを経て、２回目のＡ１フェーズへと突入している。２回目の点灯判別フェーズ（ランプ電圧Ｖｌａが負極性となるＤＣ動作）でランプ電流Ｉｌａが検出されると、Ａ２フェーズへと移行している。
【００４３】
このように、高圧放電灯ＤＬの点灯判別フェーズの極性を交互に反転させることで、高圧放電灯の種類や状態により高圧放電灯の点灯しやすい極性が異なる場合に、同一極性だけではなく、点灯しやすい極性からＡ２フェーズへ移行することで始動性が向上する。
【００４４】
なお、高圧放電灯ＤＬの点灯／不点灯を判別するための出力検出部３は、ランプ電圧Ｖｌａもしくはランプ電圧Ｖｌａに関連する特性を判別する回路であってもよいし、ランプ電流Ｉｌａもしくはランプ電流Ｉｌａに関連する特性を判別する回路であってもよい。
【００４５】
図６の例であれば、点灯判別フェーズにおけるランプ電圧Ｖｌａの絶対値が点灯判別の基準値よりも大きいか小さいかを判定することにより、点灯／不点灯を判別できる。あるいは、点灯判別フェーズにおけるランプ電流Ｉｌａの有無を判定することによっても、点灯／不点灯を判別できる。
【００４６】
（実施形態４）
図７は本発明の実施形態４の回路図である。本実施形態は、図１の極性反転型降圧チョッパ回路１２の機能を、降圧チョッパ回路１３と極性反転回路１４の組み合わせにより実現したものである。
【００４７】
降圧チョッパ回路１３は負荷である高圧放電灯ＤＬに目標電力を供給するための安定器（電力変換回路）としての機能を有している。また、始動時からアーク放電移行期間を経て安定点灯期間に至るまで高圧放電灯ＤＬに適正な電力を供給するように、スイッチング素子制御回路４により降圧チョッパ回路１３の出力電圧を可変制御される。
【００４８】
降圧チョッパ回路１３の回路構成について説明する。直流電源である平滑コンデンサＣ２の正極はスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２を介してコンデンサＣ３の正極に接続されており、コンデンサＣ３の負極は平滑コンデンサＣ２の負極に接続されている。コンデンサＣ３の負極には回生電流通電用のダイオードＤ２のアノードが接続されており、ダイオードＤ２のカソードはスイッチング素子Ｑ２とインダクタＬ２の接続点に接続されている。
【００４９】
降圧チョッパ回路１３の回路動作について説明する。スイッチング素子Ｑ２はスイッチング素子制御回路４の出力により高周波でオン・オフ駆動され、スイッチング素子Ｑ２がオンのとき、直流電源である平滑コンデンサＣ２からスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ３を介して電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２がオフのとき、インダクタＬ２、コンデンサＣ３、ダイオードＤ２を介して回生電流が流れる。これにより、直流電圧Ｖｄｃを降圧した直流電圧がコンデンサＣ３に充電される。スイッチング素子Ｑ２のオンデューティ（一周期に占めるオン時間の割合）を変えることにより、コンデンサＣ３に得られる電圧を可変制御できる。
【００５０】
降圧チョッパ回路１３の出力には極性反転回路１４が接続されている。極性反転回路１４はスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路であり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとＱ４，Ｑ５のペアがスイッチング素子制御回路４からの制御信号により、始動時には高周波で、点灯時には低周波で交互にオンされることで、降圧チョッパ回路１３の出力電力を矩形波交流電力に変換して高圧放電灯ＤＬに供給するものである。
【００５１】
本実施形態の動作波形は、図２において、Ａ３フェーズのスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の動作が高周波動作ではなく、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ３と同期した低周波動作となる点のみが異なり、Ａ１フェーズとＡ２フェーズについては図２と同様である。
【００５２】
（実施形態５）
図８は本発明の実施形態５の回路図である。本実施形態は、図１の極性反転型チョッパ回路１２の構成において、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をコンデンサＣ５，Ｃ６に置き換えた点が異なり、フルブリッジ回路に代えて、ハーフブリッジ回路１５を用いたことを特徴とする。本実施形態の動作波形は、図２において、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の制御信号を図８のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の制御信号とすると共に、Ａ３フェーズでは、降圧チョッパ動作のスイッチング周波数を始動回路２が共振しない周波数に設定しておく点が異なる。
【００５３】
実施形態４または実施形態５の回路構成においても、実施形態１〜３と同様の制御により同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００５４】
（実施形態６）
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図９に示す。図中、ＤＬは高圧放電灯、１６は点灯装置の回路を格納した安定器、１７は高圧放電灯ＤＬを装着した灯体、１８は配線である。図９（ａ）、（ｂ）はそれぞれスポットライトに高圧放電灯を用いた例、（ｃ）はダウンライトに高圧放電灯を用いた例である。
【００５５】
これらの照明器具において、前述の高圧放電灯点灯装置を用いることで、点灯した高圧放電灯については確実にアーク放電状態へと移行させ、点灯しない場合についても極力、始動時間を短縮することが可能であり、高圧放電灯の始動性が向上する。また、これらの照明器具を複数台組み合わせて照明システムを構成しても構わない。
【符号の説明】
【００５６】
ＤＬ  高圧放電灯
１    点灯回路
２    始動回路
３    出力検出部
４    スイッチング素子制御回路
５    Ａ２フェーズ移行制御回路
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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