(57)【要約】【課題】直流電源の出力端に並列に接続される２個以上のチョッパ回路を有する高圧放電灯点灯装置において、全てのチョッパ回路のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しない高圧放電灯点灯装置及び高圧放電灯点灯装置を備えた照明器具を提供する。【解決手段】制御回路５は少なくとも第１のチョッパ回路２ａの第１のインダクタＬａに流れる電流を検出することによって第１のスイッチング素子Ｑａを制御を行い、第２のチョッパ回路２ｂは第２のインダクタＬｂに流れる電流を検出せずに第２のスイッチング素子Ｑｂを制御を行うとともに第２のインダクタＬｂに流れる電流が周期的にゼロとなる時間を有するように第２のスイッチング素子Ｑｂの制御を行っている。【選択図】        図１
2004281281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源の出力端に並列に接続される複数のチョッパ回路と、全てのチョッパ回路の出力端に接続されチョッパ回路の出力直流電圧を矩形波電圧に変換する電力変換回路と、電力変換回路からの矩形波電圧が付勢される高圧放電灯と、各チョッパ回路のスイッチング素子を同一の基準信号に基づいて制御するとともに少なくとも第１のスイッチング素子のオン期間と第２のスイッチング素子のオン期間とが一致しないように制御する制御回路と、を備え、制御回路は少なくとも第１のチョッパ回路の第１のインダクタに流れる電流を検出することによって第１のスイッチング素子の制御を行い、第２のチョッパ回路は第２のインダクタに流れる電流を検出せずに第２のスイッチング素子の制御を行うとともに第２のインダクタに流れる電流が周期的にゼロとなる時間を有するように第２のスイッチング素子の制御を行うことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
第２のインダクタのインダクタンスが、その他のインダクタのインダクタンスよりも小さいことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
第２のスイッチング素子のオン時間が、その他のチョッパ回路のスイッチング素子のオン時間よりも短くなるように各チョッパ回路の制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
第２のスイッチング素子にオン信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流が閾値を超えたときに、次のオン信号が第２のスイッチング素子に入力されない制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
第２のインダクタに流れる電流がゼロになった後に第２のスイッチング素子にオン信号が入力されるように、オン時間中の所定の時間を強制的にオフする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
第２のスイッチング素子にオフ信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、次のオン信号のオン時間を短くする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】
第２のスイッチング素子にオフ信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、第１のスイッチング素子に入力されるオフ信号のオフ時間を長くする制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項８】
第１のインダクタに流れる電流のピーク値と第２のインダクタに流れる電流のピーク値とが等しくなった場合に、第２のスイッチング素子にオフ信号を入力する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項９】
第２のインダクタに流れる電流のピーク値が第１のインダクタに流れる電流のピーク値よりも小さい所定の値と等しくなった場合に、第２のスイッチング素子にオフ信号を入力する制御を行うことを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９までのいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を備え、高圧放電灯を点灯させることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタルハライドランプ等の高圧放電灯を点灯させるための高圧放電灯点灯装置、及び高圧放電灯点灯装置を備えた照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、たとえば、特開平８−１６７４８８号公報に記載のものが挙げられる。このものは、図１０に示すように商用交流電源のような交流電源ＪＡＣをダイオードブリッジのような整流回路ＪＤＢで全波整流し、平滑コンデンサＪＣ１で平滑して直流電源を得るとともに、この直流電源をＭＯＳＦＥＴやバイポーラトランジスタのようなスイッチング素子ＪＱ１ａ、インダクタＪＬ１ａ及びダイオードＪＤ１ａよりなるチョッパ回路Ｊ１ａと、スイッチング素子ＪＱ１ｂ、インダクタＪＬ１ｂ及びダイオードＪＤ１ｂよりなるチョッパ回路Ｊ１ｂとによって電力変換し、チョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂの出力をフィルタ回路Ｊ２を通して放電灯ＪＬｃに供給する構成である。
【０００３】
図示例のチョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂは、それぞれスイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂとインダクタＪＬ１ａ及びＪＬ１ｂとの一端をダイオードＪＤ１ａ及びＪＤ１ｂのカソードに共通に接続し、スイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂとダイオードＪＤ１ａ及びＪＤ１ｂとの直列回路をダイオードＪＤ１ａ及びＪＤ１ｂのアノードが平滑コンデンサＪＣ１の負極側となるように平滑コンデンサＪＣ１の両端間に接続するとともに、インダクタＪＬ１ａ及びＪＬ１ｂの他端とダイオードＪＤ１ａ及びＪＤ１ｂのアノードとを出力端とする構成を有する。
【０００４】
ここで、チョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂのインダクタＪＬ１ａ及びＪＬ１ｂは放電灯ＪＬｃの限流要素としても機能する。
【０００５】
フィルタ回路Ｊ２は、チョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂの出力端間に接続されたコンデンサＪＣ２と、コンデンサＪＣ２から放電灯ＪＬｃへの給電路に挿入されたチョークコイルＪＬ２とによって構成される。そして、このフィルタ回路Ｊ２はローパスフィルタであって、インダクタＪＬ１ａ及びＪＬ１ｂを通る電流の高周波成分がコンデンサＪＣ２でバイパスされる。このようにして、放電灯ＪＬｃにはチョークコイルＪＬ２を通して高周波のリップル成分を含んだ直流状の電流が供給されることになる。
【０００６】
また、チョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂのスイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂは、制御回路Ｊ３によって数十ｋＨｚ程度の高周波でスイッチングされる。この制御回路Ｊ３は、放電灯ＪＬｃへの印加電圧（ランプ電圧）、放電灯ＪＬｃに流れる電流（ランプ電流）、放電灯ＪＬｃの消費電力（ランプ電力）、放電灯ＪＬｃの光出力などに相当する出力側の情報に基づいて、スイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂをオン・オフさせる際のオンデューティを決めるように構成されている。すなわち、制御回路Ｊ３は出力側の情報に基づいて放電灯ＪＬｃを安定点灯させるようにスイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂをＰＷＭ制御するのである。
【０００７】
ここで、チョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂの入力端は平滑コンデンサＪＣ１に接続されるから電圧変動が少なく、また、チョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂの出力端はコンデンサＪＣ２に接続されることによって電圧変動が少なくなっている。要するに、スイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂとダイオードＤ１及びＤ１ｂとインダクタＬ１ａ及びＬ１ｂとの接続点では電圧変動が大きいが、この箇所に比較して電圧変動が非常に小さい箇所でチョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂ同士を共通接続しているから、各素子を並列接続する場合のようにリンギングが発生することがないのである。しかも、２個のチョッパ回路Ｊ１ａ及びＪ１ｂを並列的に接続しているから、電流容量を大きくとることができるのである。
【０００８】
このようにして消費電力の大きい放電灯ＪＬｃにも対応できることになる。
【０００９】
【特許文献】
特開平８−１６７４８８号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような構成の放電灯点灯装置において、スイッチング素子ＪＱ１ａのゲートに入力されるゲート信号ＪＧ１ａとスイッチング素子ＪＱ１ｂのゲートに入力されるゲート信号ＪＧ１ｂとが同一の基準クロック信号に基づいて制御されており、タイマ回路等によって図１１（ｃ）及び（ｄ）に示すようにゲート信号ＪＧ１ａをゲート信号ＪＧ１ｂよりも時間ｔだけ進ませて制御している場合を考える。
【００１１】
このような場合において、制御回路Ｊ３によってスイッチング素子ＪＱ１ａのゲート制御をするときは、インダクタＪＬ１ａに流れる電流がゼロとなる時点を検出して、スイッチング素子ＪＱ１ａのゲートにオン信号を入力する。そして、スイッチング素子ＪＱ１ｂのゲート制御は、スイッチング素子ＪＱ１ａのゲートにオン信号が入力されてから時間ｔを経過した後に、ゲートにオン信号を入力する。すなわち、スイッチング素子ＪＱ１ｂのゲートの制御において、インダクタＪＬ１ｂに流れる電流を検出して制御されていない。
【００１２】
このため、各スイッチング素子ＪＱ１ａ及びＪＱ１ｂの逆回復時間、寄生容量のばらつき、ダイオードＪＤ１ａ及びＪＤ１ｂの逆回復時間、寄生容量のばらつき、インダクタＪＬ１ａ及びＪＬ１ｂのインダクタンス、寄生容量のばらつき等によって、たとえば、図１２に示すようにインダクタＪＬ１ｂに流れる電流ＪＩＬ１ｂがゼロとなる前のｔ＝ｔ２において、ゲート信号ＪＧ１ｂが入力されてしまう場合がある。このため電流ＪＩＬ１ｂは、ｔ＝ｔ３及びｔ＝ｔ４においてもゼロとならず、電流ＪＩＬ１ｂはいわゆる連続モードに移行してしまい、時間の経過とともに電流ＪＩＬ１ｂが増加していき、遂には電流ＪＩＬ１ｂが発散してしまう場合がある。
【００１３】
そして、一旦連続モードに移行してしまうと、連続モードを解除することができなくなり、過大な電流ＪＩＬ１ｂが流れてしまいインダクタＪＬ１ｂが飽和してしまう。このため、インダクタＪＬ１ｂが減流要素として機能しなくなり、スイッチング素子ＪＱ１ｂやダイオードＪＤ１ｂ等に過大な電流が流れ、素子にストレスを与えてしまう場合がある。
【００１４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、直流電源の出力端に並列に接続される２個以上のチョッパ回路を有する高圧放電灯点灯装置において、全てのチョッパ回路のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しない高圧放電灯点灯装置及び高圧放電灯点灯装置を備えた照明器具を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の高圧放電灯点灯装置は、直流電源と、直流電源の出力端に並列に接続される複数のチョッパ回路と、全てのチョッパ回路の出力端に接続されチョッパ回路の出力直流電圧を矩形波電圧に変換する電力変換回路と、電力変換回路からの矩形波電圧が付勢される高圧放電灯と、各チョッパ回路のスイッチング素子を同一の基準信号に基づいて制御するとともに少なくとも第１のスイッチング素子のオン期間と第２のスイッチング素子のオン期間とが一致しないように制御する制御回路と、を備え、制御回路は少なくとも第１のチョッパ回路の第１のインダクタに流れる電流を検出することによって第１のスイッチング素子の制御を行い、第２のチョッパ回路は第２のインダクタに流れる電流を検出せずに第２のスイッチング素子の制御を行うとともに第２のインダクタに流れる電流が周期的にゼロとなる時間を有するように第２のスイッチング素子の制御を行うことを特徴とするものである。
【００１６】
このような高圧放電灯点灯装置においては、第２のチョッパ回路を構成する各電子部品がばらついた場合においても、第２のインダクタに流れる電流がゼロとならない連続モードに移行することはない。
【００１７】
請求項２記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のインダクタのインダクタンスが、その他のインダクタのインダクタンスよりも小さいことを特徴とするものである。
【００１８】
このような高圧放電灯点灯装置においては、同一の基準信号に基づいて各スイッチング素子が制御されているので、第２のスイッチング素子がオフし第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間は、第１のスイッチング素子がオフし第１のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間よりも短くなるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００１９】
請求項３記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のスイッチング素子のオン時間が、その他のチョッパ回路のスイッチング素子のオン時間よりも短くなるように各チョッパ回路を制御を行うことを特徴とするものである。
【００２０】
このような高圧放電灯点灯装置においては、第２のスイッチング素子がオフし第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間は、他のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間よりも短くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００２１】
請求項４記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のスイッチング素子にオン信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流が閾値を超えたときに、次のオン信号が第２のスイッチング素子に入力されない制御を行うことを特徴とするものである。
【００２２】
このような高圧放電灯点灯装置においては、第２のインダクタに流れる電流が通常値を超え増大した場合には、第２のスイッチング素子に次のオン信号が入力されない。すなわち、第２のスイッチング素子のオフ期間が長くなり、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００２３】
請求項５記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のインダクタに流れる電流がゼロになった後に第２のスイッチング素子にオン信号が入力されるように、オン時間中の所定の時間を強制的にオフする制御を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
このような高圧放電灯点灯装置においては、第２のスイッチング素子のオン時間中の所定の時間を強制的にオフしているので、第２のスイッチング素子のオフ期間が長くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００２５】
請求項６記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のスイッチング素子にオフ信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、次のオン信号のオン時間を短くする制御を行うことを特徴とするものである。
【００２６】
このような高圧放電灯点灯装置においては、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、次のオン信号のオン時間を短くしているので、第２のスイッチング素子のオフ期間が長くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００２７】
請求項７記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のスイッチング素子にオフ信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、第１のスイッチング素子に入力されるオフ信号のオフ時間を長くする制御を行うことを特徴とするものである。
【００２８】
このような少なくとも第１のスイッチング素子のオン期間と第２のスイッチング素子のオン期間とが一致しないように制御されている高圧放電灯点灯装置においては、第１のスイッチング素子に入力されるオフ信号のオフ時間を長くすることによって、第２のスイッチング素子に入力されるオフ信号のオフ時間も長くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００２９】
請求項８記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第１のインダクタに流れる電流のピーク値と第２のインダクタに流れる電流のピーク値とが等しくなった場合に、第２のスイッチング素子にオフ信号を入力する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３０】
このように同一の基準信号に基づいて各スイッチング素子が制御されている高圧放電灯点灯装置においては、各インダクタに流れる電流のピーク値を等しくしているので、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間が、第１のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間と比較して極端に長くなることがなく、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００３１】
請求項９記載の高圧放電灯点灯装置は、請求項１記載の高圧放電灯点灯装置において、第２のインダクタに流れる電流のピーク値が第１のインダクタに流れる電流のピーク値よりも小さい所定の値と等しくなった場合に、第２のスイッチング素子にオフ信号を入力する制御を行うことを特徴とするものである。
【００３２】
このような高圧放電灯点灯装置においては、第２のインダクタに流れる電流がある一定値を超えて増大することがないので、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間が極端に長くなることがないので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行することはない。
【００３３】
請求項１０記載の照明装置は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を備え、高圧放電灯を点灯させることを特徴とするものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図３までを参照して説明する。図１は本実施の形態の回路図を示しており、図２は各部の波形図を示している。また、図３は照明装置の断面図を示している。
【００３５】
以下、各部の構成を説明する。
【００３６】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖである。
【００３７】
整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流状の直流電圧に整流し出力するものであり、たとえば、ダイオードブリッジで構成する。交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖの場合、ダイオードブリッジの代わりに、たとえば、倍電圧整流回路を用いてもよい。倍電圧整流回路を用いると、交流電源ＡＣの電圧が実質的に２００Ｖと同等とみなせ、倍電圧整流回路以後に接続されている回路に流れる電流が、ダイオードブリッジを用いた場合と比べ約半分となるので、高圧放電灯点灯装置の効率を上げることができる。
【００３８】
また、ダイオードブリッジＤＢの前段にコンデンサ及びインダクタ等から構成されている入力フィルタ回路（図示しない）を挿入してもよい。このような入力フィルタ回路をダイオードブリッジＤＢの前段に挿入しておくと、交流電源ＡＣからの雑音を後述する電力変換回路３に漏れるのを防止したり、あるいは逆に、電力変換回路３からの雑音が電源側に漏れるのを防止することができる。
【００３９】
昇圧チョッパ回路は、交流電源ＡＣが、たとえば、１００Ｖから２００Ｖの場合であっても、コンデンサＣ１に出力する電圧を直流の一定値にするものであり、スイッチング素子Ｑ０、ダイオードＤ１及びインダクタＬ１から構成されている。また、この昇圧チョッパ回路は、力率の改善も同時に行う。ここで、昇圧チョッパ回路は、その他、降圧チョッパ、あるいは昇降圧チョッパ回路であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の異なる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。
【００４０】
昇圧チョッパ制御回路ＣＮ１は、スイッチング素子Ｑ０の動作周波数を数十ｋＨｚ程度でＰＷＭ制御するものであり、たとえば、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１を用いている。このような集積回路を用いると、外付けの抵抗やコンデンサの値を設定するだけで簡単にスイッチング素子Ｑ０の動作周波数を制御することができる。
【００４１】
この交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ及び昇圧チョッパ回路によって直流電源１を構成している。
コンデンサＣ１は、昇圧チョッパ回路の出力電圧を平滑するものであり、たとえば、電解コンデンサで構成する。
【００４２】
第１及び第２のチョッパ回路である降圧チョッパ回路ＣＰａ及びＣＰｂは、電力変換回路３へ電力を供給するものであり、それぞれ直流電源１の出力端に並列に接続されており、全てのチョッパ回路の出力端には電力変換回路３が接続されている。
この降圧チョッパ回路ＣＰａは第１のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ１ａ、ダイオードＤ２ａ、第１のインダクタであるインダクタＬ２ａ及びコンデンサＣ２から構成されており、降圧チョッパ回路ＣＰｂは第２のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ１ｂ、ダイオードＤ２ｂ及び第２のインダクタであるインダクタＬ２ｂから構成されている。そして、本実施の形態では、インダクタＬ２ｂのインダクタをインダクタＬ２ａのインダクタよりも小さくしている。
【００４３】
また、インダクタＬ２ａはトランスの１次側巻線を兼用して、該トランスの２次側巻線に接続されているダイオードＤ３を介して、図２（ａ）に示すようなインダクタＬ２ａに流れる三角波電流ＩＬ２ａがゼロになる時点ｔ＝ｔ１又はｔ＝ｔ４を検出し、電流ＩＬ２ａがゼロになると制御回路ＭＣからゼロ検出信号が降圧チョッパ制御回路ＣＮ２ａに送信され、図２（ｃ）に示すようにスイッチング素子Ｑ１ａのゲートにオン信号が入力される。
ここで、降圧チョッパ回路ＣＰａ及びＣＰｂは、その他、昇圧チョッパ、あるいは昇降圧チョッパ回路であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の異なる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。
降圧チョッパ制御回路ＣＮ２ａ及びＣＮ２ｂは、スイッチング素子Ｑ１ａ及びＱ１ｂの動作周波数を数十ｋＨｚ程度でＰＷＭ制御するものであり、たとえば、日本電気製の集積回路μＰＣ１０９４を用いている。このような集積回路を用いると、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１と同様に、外付けの抵抗やコンデンサの値を設定するだけで簡単にスイッチング素子Ｑ１ａ及びＱ１ｂの動作周波数を制御することができる。
【００４４】
電力変換回路３は、スイッチング素子Ｑ２及びＱ５とスイッチング素子Ｑ３及びＱ４とが対となり交互にオン・オフ動作をしてコンデンサＣ２からの直流電圧を矩形波電圧に変換するものであり、コンデンサＣ２に並列に接続されたスイッチング素子Ｑ２及びＱ３の直列回路と、同じくコンデンサＣ２に並列に接続されたスイッチング素子Ｑ４及びＱ５の直列回路と、から構成されている。ここで、スイッチング素子Ｑ２からＱ５は、電界効果トランジスタで構成している。電界効果トランジスタは、電界効果トランジスタのドレインがその内臓ダイオードのカソードと接続されるように、ソースとドレインとの間に並列にダイオードが内蔵されている。したがって、別途ダイオードを外付けする必要がない。もちろん、電界効果トランジスタに代えて、トランジスタとトランジスタに逆並列に接続されるダイオードとの組合せを用いても構わない。
【００４５】
駆動回路Ｓは、スイッチング素子Ｑ２からＱ５までを駆動するものであり、たとえば、三菱電機株式会社製の集積回路Ｍ６３９９１ＦＰを用いている。
【００４６】
負荷回路は、高圧放電灯ＬＡを含み電力変換回路３の矩形波交流電力を受けて、該高圧放電灯ＬＡを点灯させるものであり、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の接続点とスイッチング素子Ｑ４及びＱ５の接続点との間に接続されるインダクタＬ３、高圧放電灯ＬＡ及びインダクタＬ４の直列回路と、インダクタＬ３及び高圧放電灯ＬＡに並列に接続されるコンデンサＣ４と、インダクタＬ４及び高圧放電灯の接続点と回路グランドとの間に接続されるインダクタＬ３と、を有している。
【００４７】
ここで、高圧放電灯ＬＡは、たとえば、高圧ナトリウム灯、メタルハライドランプ及び水銀灯等の高圧放電灯（ＨＩＤランプ）である。
【００４８】
また、インダクタＬ３とコンデンサＣ５とで、高圧放電灯ＬＡの始動時に高圧放電灯ＬＡの一端に高圧パルス電圧を印加するイグナイタ回路を構成している。このインダクタＬ３とコンデンサＣ５との直列共振回路の共振動作によって、始動時に高圧放電灯ＬＡに数ｋＶから数十ｋＶ程度の高圧パルス電圧が印加され、高圧放電灯ＬＡは点灯を開始する。
【００４９】
制御回路ＭＣは、スイッチング素子Ｑ２からＱ５までの動作周波数を制御するための制御信号を駆動回路Ｓに送信するとともにスイッチング素子Ｑ１ａ及びＱ１ｂの動作周波数を制御するための基準信号を降圧チョッパ制御回路ＣＮ２ａ及びＣＮ２ｂに送信するものである。
この制御回路ＭＣは、メモリ及びインターフェイス回路を備えたマイコンから構成されており、その内部に制御信号用であって数十Ｈｚから数百Ｈｚのクロック信号を出力する発振回路部と基準信号用であって数十ｋＨｚのクロック信号を出力する発振回路部を備えている。
さらに、制御回路ＭＣがタイマを備えており、スイッチング素子Ｑ１ａのゲートに入力される信号のオン時間をタイマによって計測し、入力信号がオフとなってからスイッチング素子Ｑ１ｂのゲートにオン信号が入力されている。そして、スイッチング素子Ｑ１ｂのゲートに入力される信号のオン時間はスイッチング素子Ｑ１ａのゲートに入力される信号のオン時間と略同一にしている。この種のマイコンとして、本実施の形態ではＳＴマイクロエレクトロニクス製のＳＴ７２Ｇシリーズを用いている。
もちろん、タイマとして別途、たとえばシグネティクス社製の８ピンタイプのＩＣであるＮＥ５５５を用いてもよい。このＮＥ５５５の動作は周知なので詳しい動作説明は省略するが、計測時間は６番ピン（図示しない）のスレッシュホールド電圧が電源電圧である８番ピン（図示しない）の電圧の２／３を超えると終了する。
【００５０】
そして、図３に示すように、高圧放電灯ＬＡの周囲を囲って配光制御を行う一面に開口部１８’をもった反射鏡１８と、高圧放電灯ＬＡ装着用のソケット１９と電気的に接続されて高圧放電灯ＬＡの点灯制御を行う高圧放電灯点灯装置から照明装置が構成されている。もちろん、照明装置はこのような形状のものに限られない。
【００５１】
つぎに、本実施の形態の動作を説明する。
【００５２】
交流電源ＡＣが投入されると、昇圧チョッパ制御回路ＣＮ１、降圧チョッパ制御回路ＣＮ２ａ及びＣＮ２ｂ、駆動回路Ｓ及び制御回路ＭＣ等に電力が供給され、各部が動作を開始するとともに高圧放電灯ＬＡの始動期間が開始する。そしてイグナイタ回路によって、高圧放電灯ＬＡの一端に高圧パルス電圧が印加され続けると、高圧放電灯ＬＡは点灯を開始する。
【００５３】
高圧放電灯ＬＡが点灯を開始すると、降圧チョッパ制御回路ＣＮ２ａ及びＣＮ２ｂは、それぞれ図２（ｃ）及び（ｄ）に示すような矩形波信号をスイッチング素子Ｑ１ａ及びＱ１ｂに出力する。そして、スイッチング素子Ｑ１ａ及びＱ１ｂのオン・オフ動作に伴い、インダクタＬ２ａ及びＬ２ｂに図２（ａ）及び（ｂ）に示すような三角波電流ＩＬ２ａ及びＩＬ２ｂがそれぞれ流れる。
【００５４】
ここで、上述したように電流ＩＬ２ａがゼロになる時点ｔ＝ｔ１をダイオードＤ３を介して制御回路ＭＣが検出している。スイッチング素子Ｑ１ａにオフ信号時点ｔ＝ｔ２から、スイッチング素子Ｑ１ｂにオン信号が入力され電流ＩＬ２ｂに流れる電流が増加し始め、ｔ＝ｔ３においてスイッチング素子Ｑ１ｂにオフ信号が入力されると、電流ＩＬ２ｂは減少し始める。このとき、インダクタＬ２ｂのインダクタンスはインダクタＬ２ａのインダクタンスよりも小さいので、同一基準信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１ａのオン信号とスイッチング素子Ｑ１ｂのオン信号の時間が略等しくなるように制御されている場合、すなわち、期間（ｔ２−ｔ１）と期間（ｔ３−ｔ２）とが略等しい場合、電流ＩＬ２ｂがピーク値からゼロになるまでの時間の方が電流ＩＬ２ａがピーク値からゼロになるまでの時間よりも短くなる。すなわち、スイッチング素子Ｑ１ｂにオフ信号が入力されるとオフ期間が終了するまでの期間（ｔ５−ｔ３）に、インダクタＬ２ｂに流れる電流はゼロとなる。
【００５５】
これにより降圧チョッパ回路ＣＰａ又はＣＰｂ等を構成する各電子部品の値が多少ばらついた場合においても、第２のインダクタに流れる電流が周期的にゼロとなるので、インダクタＬ２ｂに流れる電流がゼロとならない連続モードに移行してしまうことがなく、降圧チョッパ回路ＣＰａ又はＣＰｂ等を構成する各電子部品に過大な電流が流れてしまうこともない。また、降圧チョッパ回路を複数並列に接続しているので、電流容量を増加させることができ、消費電力の大きい放電灯にも対応できることになる。さらに、降圧チョッパ回路を構成するスイッチング素子Ｑ１ａ及びダイオードＤ２ａなどの電子部品の電流容量として小さいものを使用することができ、高圧放電灯点灯装置全体の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００５６】
なお、降圧チョッパ回路ＣＰａ又はＣＰｂ等を構成する各電子部品の値がばらついた場合を考慮して、インダクタＬ２ｂのインダクタンスをインダクタＬ２ａのインダクタンスの８０％程度としておくことが望ましい。インダクタＬ２ｂのインダクタンスをこの程度の値に設定しておくと、各電子部品の値の誤差を最大±１０％と考えた場合においても、スイッチング素子Ｑ１ｂにオフ信号が入力されるとオフ期間が終了するまでに、確実にインダクタＬ２ｂに流れる電流をゼロとすることができる。
【００５７】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図４を参照して説明する。図４は本実施の形態の各部の波形図を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００５８】
本実施の形態においては、図１に示した放電灯点灯装置において、インダクタＬ２ｂのインダクタをインダクタＬ２ａのインダクタよりも小さくする代わりに、制御回路ＭＣのプログラムを設定し、ダイオードＤ３を介して電流ＩＬ２ａが増加する時間、すなわち、スイッチング素子Ｑ１ａのオン時間（ｔ２−ｔ１）を制御回路ＭＣ内部のタイマで計測しておき、スイッチング素子Ｑ１ｂのオン時間（ｔ６−ｔ２）を、常にスイッチング素子Ｑ１ａのオン時間（ｔ２−ｔ１）以下で動作させる。ここで、制御回路ＭＣがスイッチング素子Ｑ１ａのオン時間（ｔ２−ｔ１）を常時計測しているので、インダクタＬ２ｂのインダクタとインダクタＬ２ａのインダクタとが異なっていてもよいし、その他、降圧チョッパ回路ＣＰａ又はＣＰｂ等を構成する各電子部品として、電流容量や耐圧の異なるものを使用してもよい。
【００５９】
このようにスイッチング素子Ｑ１ｂのオン時間がスイッチング素子Ｑ１ａのオン時間よりも短いと、スイッチング素子Ｑ１ｂのオン時間にインダクタＬ２ｂに蓄えられるエネルギーは、スイッチング素子Ｑ１ａのオン時間にインダクタＬ２ａに蓄えられるエネルギーよりも小さくなるので、第１の実施の形態と同様に、同一基準信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１ａ及びＱ１ｂがそれぞれ制御されている場合、電流ＩＬ２ｂがゼロになるまでの時間は、スイッチング素子Ｑ１ｂのオフ時間よりも短くなり、降圧チョッパ回路ＣＰａ又はＣＰｂ等を構成する各電子部品の値がばらついた場合においても、電流ＩＬ２ｂが周期的にゼロとなるので、電流ＩＬ２ｂがゼロとならない連続モードに移行してしまうことがない。
【００６０】
特に本実施の形態において、制御回路ＭＣがスイッチング素子Ｑ１ａのオン時間（ｔ２−ｔ１）を計測しているので、第１の実施の形態と異なり、各電子部品の値がばらつき、オン時間（ｔ２−ｔ１）がばらついた場合においても、常にオン時間（ｔ６−ｔ２）＜オン時間（ｔ２−ｔ１）を維持することができる。
【００６１】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
（実施例３）
以下、本発明の第３の実施の形態を図５を参照して説明する。図５は本実施の形態の各部の波形図を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００６３】
本実施の形態においては、図１に示した放電灯点灯装置において、インダクタＬ２ｂのインダクタをインダクタＬ２ａのインダクタよりも小さくする代わりに、制御回路ＭＣのプログラムを設定しスイッチング素子Ｑ１ｂにオン信号が入力された場合において、インダクタＬ２ｂに流れる電流が閾値を超えたときに、次のオン信号がスイッチング素子Ｑ１ｂに入力されない制御をしている。
【００６４】
このインダクタＬ２ｂに流れる電流が閾値を超えたことを検出する方法としては、制御回路ＭＣが有するタイマによって、スイッチング素子Ｑ１ｂにオン信号が入力された時点からオン信号の時間（ｔ３−ｔ２）を計測している。そして、この計測されたオン時間（ｔ３−ｔ２）が制御回路ＭＣ内の所定の基準値を超えると、インダクタＬ２ｂに流れる電流が閾値を超えたとみなし、次のオン信号がスイッチング素子Ｑ１ｂに入力されない制御をしている。
このように制御すると、スイッチング素子Ｑ１ｂのオン時に、電子部品のばらつき等の何らかの原因で電流ＩＬ２ｂが過電流となった場合においても、次のオン信号が入力されないので、電流ＩＬ２ｂは確実にゼロになる。すなわち、電流ＩＬ２ｂがゼロとならない連続モードに移行してしまうことがない。
ここで、次のオン信号がスイッチング素子Ｑ１ｂに入力されない制御をする代わりに図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１ｂに入力されるオン信号の時間をｔ＝ｔ７からｔ＝ｔ８にずらし、ｔ＝ｔ４において減少し始める電流ＩＬ２ｂが確実にゼロとなる制御をしてもよい。このように電流ＩＬ２ｂが過電流となった場合に、オン信号の時間をｔ＝ｔ７からｔ＝ｔ８にずらし、オン時間を短くして、電流ＩＬ２ｂが確実にゼロとなる制御をしてもよい。
その他、本実施の応用形態として図７に示すようにスイッチング素子Ｑ１ｂに入力される次のオン信号の時間をｔだけずらし、オン時間はそのままとなる制御をしてもよい。
【００６５】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６６】
（実施例４）
以下、本発明の第３の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は本実施の形態の各部の波形図を示しており、図９は本実施の形態の他の各部の波形図を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００６７】
本実施の形態においては、図１に示した放電灯点灯装置において、インダクタＬ２ｂのインダクタをインダクタＬ２ａのインダクタよりも小さくする代わりに、インダクタＬ２ｂのインダクタとインダクタＬ２ａのインダクタとを等しくしておき、電流ＩＬ２ａ（Ｉ）と電流ＩＬ２ｂ（Ｉ）とが等しくなった場合に、スイッチング素子Ｑ１ｂをオフさせる制御をしている。すなわち、制御回路ＭＣ内部のタイマでスイッチング素子Ｑ１ａのオン時間（ｔ２−ｔ１）を計測し、このオン時間と略同一時間でスイッチング素子Ｑ１ｂをオンさせる。そして、このときにオン時間（ｔ２−ｔ１）でスイッチング素子Ｑ１ｂをオンさせたときに、電流ＩＬ２ｂが達する電流値をＩとみなし、この時点ｔ＝ｔ３でスイッチング素子Ｑ１ｂをオフさせる。このように制御すると電流ＩＬ２ｂが必要以上に増大してしまうことなく、インダクタＬ２ｂに流れる電流がゼロとならない連続モードに移行してしまうことがない。
【００６８】
また、図９に示すように電流ＩＬ２ｂのピーク値Ｉｂが電流ＩＬ２ａのピーク値Ｉａよりも小さい所定の値と等しくなった場合に、スイッチング素子Ｑ１ｂをオフさせてもよい。
【００６９】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００７０】
【発明の効果】
請求項１記載の高圧放電灯点灯装置は、制御回路は少なくとも第１のチョッパ回路の第１のインダクタに流れる電流を検出することによって第１のスイッチング素子の制御を行い、第２のチョッパ回路は第２のインダクタに流れる電流を検出せずに第２のスイッチング素子の制御を行うとともに第２のインダクタに流れる電流が周期的にゼロとなる時間を有するように第２のスイッチング素子の制御を行っているので、第２のチョッパ回路を構成する各電子部品がばらついた場合においても、第２のインダクタに流れる電流がゼロとならない連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７１】
請求項２記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のスイッチング素子がオフし第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間は、第１のスイッチング素子がオフし第１のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間よりも短くなるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７２】
請求項３記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のスイッチング素子のオン時間が、その他のチョッパ回路のスイッチング素子のオン時間よりも短くなるように各チョッパ回路を制御ので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７３】
請求項４記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のスイッチング素子にオン信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流が閾値を超えたときに、次のオン信号が第２のスイッチング素子に入力されない制御を行っているので、第２のインダクタに流れる電流が通常値を超え増大した場合には、第２のスイッチング素子に次のオン信号が入力されない。すなわち、第２のスイッチング素子のオフ期間が長くなり、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７４】
請求項５記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のインダクタに流れる電流がゼロになった後に第２のスイッチング素子にオン信号が入力されるように、オン時間中の所定の時間を強制的にオフする制御を行っているので、第２のスイッチング素子のオフ期間が長くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７５】
請求項６記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のスイッチング素子にオフ信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、次のオン信号のオン時間を短くする制御を行っているので、第２のスイッチング素子のオフ期間が長くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７６】
請求項７記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のスイッチング素子にオフ信号が入力された場合において、第２のインダクタに流れる電流がゼロにならないときに、第１のスイッチング素子に入力されるオフ信号のオフ時間を長くする制御を行っているので、第２のスイッチング素子に入力されるオフ信号のオフ時間も長くなる。すなわち、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間を確保することができるので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７７】
請求項８記載の高圧放電灯点灯装置は、第１のインダクタに流れる電流のピーク値と第２のインダクタに流れる電流のピーク値とが等しくなった場合に、第２のスイッチング素子にオフ信号を入力する制御を行っているので、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間が、第１のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間と比較して極端に長くなることがなく、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７８】
請求項９記載の高圧放電灯点灯装置は、第２のインダクタに流れる電流のピーク値が第１のインダクタに流れる電流のピーク値よりも小さい所定の値と等しくなった場合に、第２のスイッチング素子にオフ信号を入力する制御を行っているので、第２のインダクタに流れる電流がゼロになるまでの時間が極端に長くなることがないので、第２のインダクタに流れる電流が連続モードに移行しないようにすることができる。
【００７９】
請求項１０記載の照明装置は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を備えているので、それぞれの高圧放電灯点灯装置が奏する効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図３】照明装置を示す断面図である。
【図４】第２の実施の形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図５】第３の実施の形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図６】第３の実施の応用形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図７】第３の実施の他の応用形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図８】第４の実施の形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図９】第４の実施の応用形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図１０】従来例を示す回路図である。
【図１１】従来例において、各部の波形を示す波形図である。
【図１２】従来例において、インダクタが連続モードに移行したときの波形図である。
【符号の説明】
１          直流電源
３          電力変換回路
Ｑ１ａ      第１のスイッチング素子
Ｑ１ｂ      第２のスイッチング素子
ＣＰａ      第１のチョッパ回路
ＣＰｂ      第２のチョッパ回路
Ｌ２ａ      第１のインダクタ
Ｌ２ｂ      第２のインダクタ
ＭＣ        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】
2004281281.tif 000009
【図８】
2004281281.tif 000010
【図９】
2004281281.tif 000011
【図１０】
2004281281.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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