(57)【要約】【課題】ランプのフリッカを軽減すると共に、熱ストレス及び電気的衝撃が緩和され、ランプ寿命を延ばす事が可能な放電灯点灯方法及び装置を提供する事が目的である。【解決手段】電力供給部２と制御部４を含み、電力供給部２は、放電灯３に交流パルス電力Ｐｏを供給し、制御部４は、放電灯電力切替え信号６により、放電灯３の定格電力近辺においては、放電灯３に供給する交流パルス電力波形を方形パルス波とし、定格電力近辺から下の電力領域においては、前記交流パルス電力波形の半周期の立上り／立下りから、半周期の前半部内の所定時間経過後まで、方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となる制御を電力供給部２に与える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯電力切替え信号により、放電灯の交流電力量を定格電力近辺と、これより下の電力領域に切替える交流パルス点灯方式の放電灯点灯方法にあって、前記定格電力近辺においては、前記放電灯に供給する交流パルス電力波形を方形パルス波とし、前記定格電力近辺から下の電力領域においては、前記交流パルス電力波形の半周期の立上り及び立下りから、前記半周期の前半部内の所定時間経過後まで、前記方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となるようにする事を特徴とする放電灯点灯方法。
【請求項２】
請求項１に記載された放電灯点灯方法であって、前記放電灯電力切替え信号の要求する平均交流電力を満たすように、交流パルス電流を制御する放電灯点灯方法。
【請求項３】
電力供給部と制御部を含み、放電灯電力切替え信号により放電灯の交流電力量を定格電力近辺と、これより下の電力領域に切替える交流パルス点灯方式の放電灯点灯装置であって、前記電力供給部は、前記放電灯に交流パルス電力を供給し、前記制御部は、放電灯電力切替え信号により、前記放電灯の交流電力量を定格電力近辺と、これより下の電力領域に切替えると共に、前記放電灯電力切替え信号を指令信号生成回路にて検出し指令信号を生成する事により、前記定格電力近辺においては、前記放電灯に供給する交流パルス電力波形を方形パルス波とし、前記定格電力近辺から下の電力領域においては、前記交流パルス電力波形の半周期の立上り及び立下りから、前記半周期の前半部内の所定時間経過後まで、前記方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となる制御を、前記電力供給部に与える事を特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項３に記載された放電灯点灯装置であって、前記制御部は前記放電灯電力切替え信号の要求する平均交流電力を満たすように、交流パルス電流を制御する放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯に交流パルス電力を供給して点灯させる放電灯点灯方法及び装置に関する。更に詳しくは、高圧水銀灯または超高圧水銀灯などの高圧放電灯を、交流パルス電力で点灯させるのに適した放電灯点灯方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧放電灯に５０〜５００Ｈｚ程度の低周波交流パルス電力を供給し点灯させる点灯方法または装置においては、高圧放電灯（以下、ランプと称する）の電極温度及び電極の表面状態に依存して、放電光のチラツキ（以下、ランプフリッカと称する）が発生する。この様なランプフリッカは、ランプに供給する如何なる交流電力量に対しても、常時、ランプ電流波形である方形パルス波の半周期毎の終期にランプ電流と極性が同じ電流パルスを発生させ、この電流パルスをランプ電流に重畳または、方形パルス波の立上りより時間経過と共にランプ電流を増加させることにより、極性反転時にランプの電極温度を上昇させ軽減する方法が知られている（特許文献１参照）、（特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特表平１０−５０１９１９号公報
【特許文献２】
特開２００２−１３４２８７号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この場合、ランプに供給する如何なる交流電力量に対しても、常時、ランプ電流の方形パルス波の極性反転時にランプの電極温度を上昇させる為、ランプを定格電力近辺で使用する場合は、逆にランプの電極温度が高くなり熱ストレスでランプの寿命を低下させる原因となっていた。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する為に本発明は、放電灯電力切替え信号により、ランプの定格電力近辺と定格電力近辺より下の電力領域とで交流パルス電力波形を切替えるようにしたもので、これによりランプのフリッカを軽減すると共に、ランプの熱ストレス及び、電気的衝撃が緩和され、ランプ寿命を延ばす事が可能な放電灯点灯方法及び、装置を提供する事を目的とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１の本発明は、放電灯電力切替え信号により放電灯の交流電力量を定格電力近辺と、これより下の電力領域に切替える交流パルス点灯方式の放電灯点灯方法にあって、前記定格電力近辺においては、前記放電灯に供給する交流パルス電力波形を方形パルス波とし、前記定格電力近辺から下の電力領域においては、前記交流パルス電力波形の半周期の立上り及び立下りから、前記半周期の前半部内の所定時間経過後まで、前記方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となるようにする事を特徴とする放電灯点灯方法であって、ランプのフリッカを軽減すると共に、ランプの熱ストレス及び、電気的衝撃が緩和され、ランプ寿命を延ばす事が可能な放電灯点灯方法を実現出来るという作用を有するものである。
【０００７】
請求項２の発明は、放電灯電力切替え信号の要求する平均交流電力を満たすように、交流パルス電流を制御する放電灯点灯方法であって、ランプを確実に点灯させるという作用を有するものである。
【０００８】
本発明は、上記放電灯点灯方法を実施する為の放電灯点灯装置も開示する。
【０００９】
請求項３の発明は、電力供給部と制御部を含み、放電灯電力切替え信号により放電灯の交流電力量を定格電力近辺と、これより下の電力領域に切替える交流パルス点灯方式の放電灯点灯装置であって、前記電力供給部は、前記放電灯に交流パルス電力を供給し、前記制御部は、放電灯電力切替え信号により、前記放電灯の交流電力量を定格電力近辺と、これより下の電力領域に切替えると共に、前記放電灯電力切替え信号を指令信号生成回路にて検出し指令信号を生成する事により、前記定格電力近辺においては、前記放電灯に供給する交流電力パルス波形を方形パルス波とし、前記定格電力近辺から下の電力領域においては、前記交流パルス電力波形の半周期の立上り及び立下りから、前記半周期の前半部内の所定時間経過後まで、前記方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となる制御を、前記電力供給部に与える事を特徴とする放電灯点灯装置であって、ランプのフリッカを軽減すると共に、ランプの熱ストレス及び、電気的衝撃が緩和され、ランプ寿命を延ばす事が可能な放電灯点灯装置を実現出来るという作用を有するものである。
【００１０】
請求項４の発明は、放電灯電力切替え信号の要求する平均交流電力を満たすように、交流パルス電流を制御する放電灯点灯装置であって、ランプを確実に点灯させるという作用を有するものである。
【００１１】
以下、本発明を実施する為の最良の形態を具体的に示した実施例について、図面と共に記載する。
【００１２】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施形態について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施の形態における放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】
図１の放電灯点灯装置おいて、１は入力直流電圧源、２は電力供給部、３は放電灯（ランプ）、４は制御部、５は指令信号作成回路、６は放電灯電力切替え信号である。
入力直流電圧源１は、電源高調波電流の対策用のアクティブフィルター電源または、倍整流電源が一般的使用されるが、この場合、商用交流電圧を直流の入力源に変換できれば、どのような入力直流電圧源１でも良い。
【００１４】
電力供給部２は、入力直流電圧源１より直流電力が供給され、内部に備えられた電力変換回路により直流電力を交流パルス電流Ｉｏ及び、交流パルス電圧Ｖｏで与えられる一定の交流パルス電力Ｐｏに変換し、ランプ３に供給する。ランプ３に供給される交流電力量は、電力供給部２より検出された電圧検出信号Ｆ（Ｖ）及び、電流検出信号Ｆ（Ｉ）から演算した電力と放電灯電力切替え信号６の波形に対応した電力演算値を比較する事により、数段階に切替え可能である。例えば、ランプ３の定格電力が１００Ｗであれば、１００Ｗ、８０Ｗ、６０Ｗの任意の電力に切替えが可能である。同時に、放電灯電力切替え信号６の波形を指令信号作成回路５にて検出し指令信号Ｓを生成し、制御部４に伝送することにより、ランプ３に供給する交流電力パルス波形を定格電力近辺（１００Ｗ近辺）においては方形パルス波とし、定格電力近辺より下の電力領域（８０Ｗ及び、６０Ｗ）においては、交流パルス電力波形の半周期の立上り及び立下りから、半周期の前半部内の所定時間経過後まで、前記方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となる波形に切替える。
【００１５】
図２は、ランプ３に供給される交流パルス電力Ｐｏの波形を示すものである。
図２の交流パルス電力Ｐｏの周波数は、５０〜５００Ｈｚ程度の範囲に設定される。図２（ａ）は、ランプ３に供給する交流パルス電力Ｐｏがランプ３の定格電力近辺の交流パルス電力波形であり、制御部４にて方形パルス波となる様に制御される。図２（ｂ）は、ランプ３に供給する交流パルス電力Ｐｏがランプ３の定格電力近辺より下の電力領域の交流パルス電力波形であり、制御部４にて交流パルス電力波形の半周期の立上り及び立下りから、半周期の前半部内の所定時間経過後まで、前記方形パルス波の振幅値をフラットもしくは減少させた後、連続的に増加させ極性反転時に最大となるよう制御がされる。この場合の交流パルス電力Ｐｏの低下及び増加特性は、図示の単純な低下及び増加に限らず、曲線状低下及び曲線状増加特性であっても良い。図２（ａ）と図２（ｂ）を放電灯電力切替え信号６によりそれぞれ切替える。この事により、ランプ３を定格電力近辺で使用する場合は、交流パルス電流Ｉｏが大きい為、十分に電極温度が上昇しランプフリッカを抑制できる。更に、ランプの極性反転時に、電極温度を過度に上昇させない為、熱ストレスが少なくなりランプ寿命を延ばす事が可能となる。
【００１６】
また、ランプ３を定格電力近辺より下の電力領域で使用する場合は、交流パルス電流Ｉｏが小さい為、電極温度が下がりランプフリッカを起こしやすい。従って、波形を切替える事によりランプの電極温度が上昇すると共に電極間のアーク放電が安定し、ランプフリッカが軽減される。しかも、定格電力を下回る領域で使用する場合は、交流パルス電流Ｉｏが小さい為、元々ランプの電極温度が低く、極性反転時にランプの電極温度を上昇させてもランプの寿命を低下させる事はない。むしろランプの電極間のアーク放電が安定する事と、ランプを定格電力近辺より下の電力領域で使用する事で電気的衝撃が緩和され、ランプを定格電力近辺で使用する場合よりも、ランプ寿命を更に延ばす事が可能な放電灯点灯装置を実現できる。
【００１７】
図３は、本発明の一実施の形態における放電灯点灯装置の具体的な構成を示すブロック図である。図３の放電灯点灯装置おいて、電力供給部２はコンバータ回路２１、インバータ回路２２、高圧発生回路２３、電圧検出回路２４、電流検出回路２５を含んでいる。
コンバータ回路２１は、入力直流電圧源１より供給される直流電力を、２０ＫＨｚ〜５００ＫＨｚ程度の周波数でスイッチングし、そのスイッチング出力を直流電力に変換し出力するスイッチング電源である。インバータ回路２２は、コンバータ回路２１より出力される直流電力を交流パルス電力に変換して出力する。インバータ回路２２は周波数が５０〜５００Ｈｚ程度の低周波の方形パルス波発生回路であり、交流パルス電流Ｉｏ及び交流パルス電圧Ｖｏを出力する。
【００１８】
高圧発生回路２３はランプ３の起動時のみ動作し、ランプ３を点灯させる為の励起用高圧パルスをインバータ回路２２の出力である交流パルス電圧Ｖｏに重畳し、ランプ３を起動させる。電圧検出回路２４は、コンバータ回路２１の出力電圧を検出し電圧検出信号Ｆ（Ｖ）を得る。コンバータ回路２１の出力電圧は直流電圧であるが、ランプ３に供給される交流パルス電圧Ｖｏの情報を含んでおり、電圧検出信号Ｆ（Ｖ）は、出力電圧情報として利用することができる。電流検知回路２５は、コンバータ回路２１の出力電流を検出し電流検出信号Ｆ（Ｉ）を得る。コンバータ回路２１の出力電流は直流電流であるが、ランプ３に供給される交流パルス電流Ｉｏと等価であり、電流検出信号Ｆ（Ｉ）は、出力電流情報として利用することができる。
【００１９】
制御部４は、スイッチング制御回路４１、信号発生回路４２、電力演算回路４３を含む。電力演算回路４３は、コンバータ回路２１の出力側において電圧検出回路２４より検出された電圧検出信号Ｆ（Ｖ）及び、電流検出回路２５より検出された電流検出信号Ｆ（Ｉ）から電力値を演算し、放電灯電力切替え信号６に対応した電力演算値と比較する事により電力検出信号Ｆ（ＩＶ）を生成する。信号発生回路４２は、放電灯電力切替え信号６を指令信号生成回路５にて検出する事により生成された指令信号Ｓ及び、電力検出信号Ｆ（ＩＶ）が供給され、指令信号Ｓに対する電力検出信号Ｆ（ＩＶ）の誤差に対応する誤差信号ΔＰｏを出力する。スイッチング制御回路４１は、信号発生回路４２から供給される、誤差信号ΔＰｏに基づいて、コンバータ回路２１を制御し交流パルス電力Ｐｏを得る。
【００２０】
図４は、ランプ３に供給される交流パルス電圧Ｖｏと交流パルス電流Ｉｏ及び交流パルス電力Ｐｏの波形を示すものである。
交流パルス電力Ｐｏの波形の制御は、交流パルス電流Ｉｏの波形を制御する事により行われる。理論的には、交流パルス電圧Ｖｏの波形を制御しても同様な制御が可能であるが、交流パルス電圧Ｖｏは、ランプ３の特性によってほぼ決定される為、交流パルス電流Ｉｏの波形制御を行う事が実用的である。
【００２１】
交流パルス電流Ｉｏの平均値Ｉａｖｅは、放電灯電力切替え信号６の要求する平均交流電力Ｐａｖｅを満たすように制御される為、ランプ３が確実に点灯される。
【００２２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の放電灯点灯方法及び装置においては、ランプのフリッカを軽減できると共に、ランプへの熱ストレス及び、電気的衝撃が緩和され、ランプ寿命を延ばす事が可能な放電灯点灯方法及び装置を実現できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における放電灯点灯装置の構成を示すブロック図
【図２】放電灯に供給される交流パルス電力の波形を示す図
【図３】本発明における放電灯点灯装置の具体的な構成を示すブロック図
【図４】放電灯に供給される交流パルス電圧交流電力と交流パルス電流及び交流パルス電力の波形を示す図
【符号の説明】
１  入力直流電圧源
２  電力供給部
３  放電灯（ランプ）
４  制御部
５  指令信号生成回路
６  放電灯電力切替え信号回路
２１  コンバータ回路
２２  インバータ回路
２３  高圧発生回路
２４  電圧検出回路
２５  電流検出回路
４１  スイッチング制御回路
４２  信号発生回路
４３  電力演算回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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