(57)【要約】【課題】  簡易な構造で始動時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する放電灯点灯装置、照明器具、および照明システムを提供する。【解決手段】  インバータ回路２が動作を開始して矩形波電圧を出力した後、インバータ制御回路２ａはスイッチング素子Ｑ４をオンすることで、イグナイタ回路４の動作を開始させ、直流電源回路１の出力から抵抗Ｒ１，コンデンサＣ４，スイッチング素子Ｑ４を介して電流が流れ、コンデンサＣ４は充電される。コンデンサＣ４の両端電圧Ｖｃ４が上昇し電圧応答素子Ｓ１の閾値電圧に達すると、電圧応答素子Ｓ１がオンしてコンデンサＣ４の充電電荷は放電し、パルストランスＰＴの２次巻線Ｎ２で昇圧された高圧パルスが矩形波電圧に重畳される。そして、高圧放電灯ＤＬは絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電へ移行し、安定点灯する。【選択図】図１
2007026830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、
前記直流電圧によって充電される充電手段を具備し、該充電手段を放電させることで、前記交流電圧に重畳させる高圧パルスを生成するイグナイタ回路とを備え、
イグナイタ回路は、インバータ回路の動作開始後に動作を開始して、前記高圧パルスを前記交流電圧に重畳させる
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記イグナイタ回路は、前記直流電源から前記充電手段への充電経路に、少なくとも１つのスイッチング素子を備え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】
前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路が出力する交流電圧が所定の極性であるときに、前記高圧パルスを交流電圧に重畳させる動作を開始することを特徴とする請求項１または２記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路が出力する交流電圧が所定の極性であるときにのみ、前記高圧パルスを交流電圧に重畳させることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記インバータ回路は、ハーフブリッジ構成であり、少なくとも２つの容量の異なるコンデンサを直列に接続して直流電源が出力する直流電圧を異なる電圧に分圧し、分圧した各電圧を交互に電源に用いて交流電圧を生成しており、前記インバータ回路が出力する交流電圧が所定の極性であるときとは、インバータ回路が容量の小さいコンデンサを電源として動作しているときであることを特徴とする請求項３または４記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記スイッチング素子は、前記イグナイタ回路の動作時にオンし、放電灯の点灯後にオフすることを特徴とする請求項２乃至５いずれか記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかの放電灯点灯装置と、該放電灯点灯装置によって電力を供給される放電灯を具備した灯具とを備えることを特徴とする照明器具。
【請求項８】
請求項７の照明器具を備えて点灯制御を行う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、水銀灯やメタルハライドランプのように始動時に高電圧を印加する必要のある高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、照明器具、および照明システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、フルブリッジ構成のインバータ回路を用いた従来の放電灯点灯装置を示し、交流電源Ｖｓの交流出力を整流、平滑して所望の直流出力に変換する直流電源回路１と、直流電源回路１の直流電圧出力を所望の矩形波電圧に変換するインバータ回路２と、インバータ回路２の矩形波電圧を供給される高圧放電灯ＤＬと、始動時に高圧放電灯ＤＬに高圧パルスを印加するイグナイタ回路１０とを備える。
【０００３】
直流電源回路１は、交流電源Ｖｓの交流出力を全波整流する整流器１ａと、整流出力を所望の直流電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路１ｂと、昇圧チョッパ回路１ｂの昇圧動作を制御するチョッパ制御回路１ｃとから構成される。
【０００４】
昇圧チョッパ回路１ｂは、整流出力の正側に挿入されたインダクタＬ１とダイオードＤ１との直列回路と、インダクタＬ１を介して整流出力間に接続したＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１と、出力端間に接続された電解コンデンサＣ５とで構成され、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフすることで、整流出力が所望の直流出力に昇圧される。チョッパ制御回路１ｃは、昇圧チョッパ回路１ｂの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御を行う。
【０００５】
インバータ回路２は、直流電源回路１の出力を所望の電圧に降圧する降圧チョッパ回路２ｂと、降圧チョッパ回路２ｂの出力を矩形波電圧に変換する極性反転回路２ｃと、インバータ制御回路２ｅとから構成される。
【０００６】
降圧チョッパ回路２ｂは、直流電源回路１の正側出力に挿入されたＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１０とインダクタＬ３との直列回路と、スイッチング素子Ｑ１０を介して入力端間に接続したダイオードＤ２と、出力端間に接続されたコンデンサＣ６とで構成される。
【０００７】
極性反転回路２ｃは、降圧チョッパ回路２ｂの出力端間に接続したＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の直列回路，スイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の直列回路で構成され、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続中点とスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続中点との間に高圧放電灯ＤＬとイグナイタ回路１０とが接続されている。
【０００８】
インバータ制御回路２ｅは、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Ｑ１０のオン・オフ制御を行うとともに、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４とスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３とを交互にオン・オフすることで（図１０（ａ）〜（ｄ））、極性反転回路２ｃが矩形波電圧Ｖｏを出力して高圧放電灯ＤＬに印加する（図１０（ｅ））。このとき、ランプ電圧ＶＤＬ（またはランプ電流、またはランプ電力）を検出して、ランプ電圧ＶＤＬに応じてスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４のスイッチング制御を行うことで、高圧放電灯ＤＬに供給する電力を調整する。
【０００９】
イグナイタ回路１０は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続中点とスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続中点との間に接続された抵抗Ｒ１０とコンデンサＣ１０との直列回路と、コンデンサＣ１０に並列接続したサイダックのような電圧応答素子Ｓ１０とパルストランスＰＴ１０の１次巻線Ｎ１１との直列回路と、高圧放電灯ＤＬに直列接続されたパルストランスＰＴ１０の２次巻線Ｎ１２とで構成され、２次巻線Ｎ１２を介して高圧放電灯ＤＬに高圧パルスを印加する。なお、高圧放電灯ＤＬと２次巻線Ｎ１２との直列回路は、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１２の接続中点とスイッチング素子Ｑ１３，Ｑ１４の接続中点との間に接続している。
【００１０】
以下、イグナイタ回路１０の動作について図１１（ａ）〜（ｃ）の波形図を用いて説明する。まず、インバータ回路２が動作すると、極性反転回路２ｃが出力する矩形波電圧Ｖｏによって（図１１（ａ））、抵抗Ｒ１０を介してコンデンサＣ１０が所定の時定数で徐々に充電される。コンデンサＣ１０の両端電圧Ｖｃ１０が上昇し電圧応答素子Ｓ１０の閾値電圧Ｖｂｏに達すると、電圧応答素子Ｓ１０がオンして、コンデンサＣ１０の充電電荷は電圧応答素子Ｓ１０，１次巻線Ｎ１１を介して放電する（図１１（ｂ））。このとき、１次巻線Ｎ１に発生した電圧は、１次巻線Ｎ１１よりターン数が多い２次巻線Ｎ１２で昇圧されて高圧パルスＶｐが矩形波電圧Ｖｏに重畳される（図１１（ｃ））。そして、高圧パルスＶｐをインバータ回路２が出力する矩形波電圧Ｖｏに重畳させたランプ電圧ＶＤＬを高圧放電灯ＤＬの電極間に印加することで高圧放電灯ＤＬは絶縁破壊し、点灯状態に移行する。
【００１１】
また、図１２は、図９の放電灯点灯装置においてイグナイタ回路２０を用いたもので、イグナイタ回路２０は、高圧放電灯ＤＬに並列接続したコンデンサＣ２０と、高圧放電灯ＤＬに直列接続したインダクタＬ２０とからなり、コンデンサＣ２０とインダクタＬ２０とで直列共振回路を構成している。
【００１２】
そして、始動時に、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４とスイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３とを交互にオン・オフするのであるが（図１３（ａ）〜（ｄ））、このときのスイッチング周波数は、極性反転回路２ｃの出力を電源としてコンデンサＣ２０とインダクタＬ２０とを共振させて、コンデンサＣ２０の両端に所望の共振パルスを発生させることのできる周波数であり、コンデンサＣ２０およびインダクタＬ２０を小型化するために、スイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４の性能等も考慮しつつ５ｋＨｚ〜２００ｋＨｚに設定される。また、コンデンサＣ２０およびインダクタＬ２０は、５ｋＨｚ〜２００ｋＨｚのスイッチング周波数で所望の共振パルスを得ることができるように設計されている。そして、この共振パルスによって高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊し、点灯状態に移行する。
【００１３】
次に、図１４は、ハーフブリッジ構成のインバータ回路を用いた従来の放電灯点灯装置を示し、直流電源Ｅ１の出力端間に接続したバイポーラトランジスタからなるスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の直列回路、電解コンデンサＣ２１，Ｃ２２の直列回路と、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２に各々逆並列接続したダイオードＤ２１，Ｄ２２と、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２の接続中点と電解コンデンサＣ２１，Ｃ２２の接続中点との間に接続したインダクタＬ３０と高圧放電灯ＤＬとの直列回路と、高圧放電灯ＤＬに並列接続したコンデンサＣ３０とから構成されるハーフブリッジインバータであり、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２をオン・オフすることで、高圧放電灯ＤＬに矩形波電圧を供給する。
【００１４】
以下、ランプ始動方法について説明する。スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２は、図１５（ａ）（ｂ）に示すような制御信号が各々入力され、電解コンデンサＣ２１，Ｃ２２には直流電源Ｅ１の約半分の電圧が各々充電される。そして、期間Ｔ１→Ｔ２→Ｔ３→Ｔ４の順に動作するのであるが、まず、期間Ｔ１，Ｔ３では、スイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２は交互にオン・オフされ、図１５（ｃ）に示すような高周波のランプ電圧ＶＤＬが高圧放電灯ＤＬに印加される。そして、期間Ｔ２では、スイッチング素子Ｑ２２がオフでスイッチング素子Ｑ２１が高周波でオン・オフすることにより、正極性の直流電圧Ｖａが高圧放電灯ＤＬに印加される。期間Ｔ４では、スイッチング素子Ｑ２１がオフでスイッチング素子Ｑ２２が高周波でオン・オフすることにより、負極性の直流電圧−Ｖａが高圧放電灯ＤＬに印加される。そして、期間Ｔ１，Ｔ３の高周波動作期間におけるスイッチング素子Ｑ２１，Ｑ２２のスイッチング周波数をインダクタＬ３０とコンデンサＣ３０とで構成される直列共振回路（無負荷状態）の共振周波数の近傍に設定することで、インダクタＬ３０とコンデンサＣ３０の共振動作によって始動用の高圧共振パルスを発生させることができる。（例えば、特許文献１参照）
【特許文献１】特許第２９４８６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記図１２，図１４に示すイグナイタ回路は、インダクタとコンデンサとの共振回路を用いた共振昇圧式であるので、ＬＣ共振を制御するために制御回路の複雑化を招く。また、管灯回路長の延長を要求される場合を考慮すると共振回路の設計が難しくなる。
【００１６】
また、上記図９に示すイグナイタ回路は、インバータ回路の出力を電源としており、高圧パルス出力がインバータ回路の動作に連動するため、ランプ電圧ＶＤＬの正・負の各極性毎に１本づつしか高圧パルスを出力できず、始動時のグロー放電からアーク放電へのスムーズな移行が困難なものであった。
【００１７】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で始動時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する放電灯点灯装置、照明器具、および照明システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
請求項１の発明は、直流電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、前記直流電圧によって充電される充電手段を具備し、該充電手段を放電させることで、前記交流電圧に重畳させる高圧パルスを生成するイグナイタ回路とを備え、イグナイタ回路は、インバータ回路の動作開始後に動作を開始して、前記高圧パルスを前記交流電圧に重畳させることを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、直流電圧を電源として始動時の高圧パルスを生成するので、複数の高圧パルスを連続して重畳させることができ、簡易な構造で始動時のグロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行うことができる。また、必ずインバータ回路が動作を開始した後で、イグナイタ回路の動作を開始させるので、イグナイタ回路の動作時にはインバータ回路の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。
【００２０】
請求項２の発明は、請求項１において、前記イグナイタ回路は、前記直流電源から前記充電手段への充電経路に、少なくとも１つのスイッチング素子を備えることを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、直流電圧を電源として動作するイグナイタ回路の動作タイミングをスイッチング素子によって容易に制御することができる。
【００２２】
請求項３の発明は、請求項１または２において、前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路が出力する交流電圧が所定の極性であるときに、前記高圧パルスを交流電圧に重畳させる動作を開始することを特徴とする。
【００２３】
この発明によれば、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。
【００２４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路が出力する交流電圧が所定の極性であるときにのみ、前記高圧パルスを交流電圧に重畳させることを特徴とする。
【００２５】
この発明によれば、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。
【００２６】
請求項５の発明は、請求項３または４において、前記インバータ回路は、ハーフブリッジ構成であり、少なくとも２つの容量の異なるコンデンサを直列に接続して直流電源が出力する直流電圧を異なる電圧に分圧し、分圧した各電圧を交互に電源に用いて交流電圧を生成しており、前記インバータ回路が出力する交流電圧が所定の極性であるときとは、インバータ回路が容量の小さいコンデンサを電源として動作しているときであることを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、直流電源の出力電圧を低くすることができ、部品ストレスが抑制されるので、部品の小型化、低コスト化が可能となる。
【００２８】
請求項６の発明は、請求項２乃至５いずれかにおいて、前記スイッチング素子は、前記イグナイタ回路の動作時にオンし、放電灯の点灯後にオフすることを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、直流電圧を電源として動作するイグナイタ回路の動作タイミングをスイッチング素子によって容易に制御することができる。
【００３０】
請求項７の発明は、照明器具は、請求項１乃至６いずれかの放電灯点灯装置と、該放電灯点灯装置によって電力を供給される放電灯を具備した灯具とを備えることを特徴とする。
【００３１】
この発明によれば、請求項１乃至６いずれかと同様の効果を奏し得る照明器具を提供することができる。
【００３２】
請求項８の発明は、照明システムは、請求項７の照明器具を備えて点灯制御を行うことを特徴とする。
【００３３】
この発明によれば、請求項７と同様の効果を奏し得る照明システムを提供することができる。
【発明の効果】
【００３４】
以上説明したように、本発明では、直流電圧を電源として始動時の高圧パルスを生成するので、複数の高圧パルスを連続して重畳させることができ、簡易な構造で始動時のグロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行うことができ、また、必ずインバータ回路が動作を開始した後で、イグナイタ回路の動作を開始させるので、イグナイタ回路の動作時にはインバータ回路の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３６】
（実施形態１）
本実施形態の放電灯点灯装置は、図１に示すように、交流電源Ｖｓの交流出力を整流、平滑して所望の直流出力に変換する直流電源回路１と、直流電源回路１の直流電圧出力を所望の矩形波電圧に変換するインバータ回路２と、インバータ回路２の矩形波電圧を供給される高圧放電灯ＤＬを含む負荷回路３と、始動時に高圧放電灯ＤＬに高圧パルスを印加するイグナイタ回路４とを備える。
【００３７】
直流電源回路１は、交流電源Ｖｓの交流出力を全波整流する整流器１ａと、整流出力を所望の直流電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路１ｂと、昇圧チョッパ回路１ｂの昇圧動作を制御するチョッパ制御回路１ｃとから構成される。
【００３８】
昇圧チョッパ回路１ｂは、整流出力の正側に挿入されたインダクタＬ１とダイオードＤ１との直列回路と、インダクタＬ１を介して整流出力間に接続したＭＯＳ型ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１とで構成され、スイッチング素子Ｑ１をオン・オフすることで、整流出力が所望の直流出力に昇圧される。チョッパ制御回路１ｃは、昇圧チョッパ回路１ｂの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Ｑ１のオン・オフ制御を行う。
【００３９】
インバータ回路２は、直流電源回路１の出力端間に接続した高圧側の電解コンデンサＣ１と低圧側の電解コンデンサＣ２との直列回路、ＭＯＳ型ＦＥＴからなる高圧側のスイッチング素子Ｑ２と低圧側のスイッチング素子Ｑ３との直列回路と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のオン・オフを制御するインバータ制御回路２ａと、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続中点に一端を接続した限流用のインダクタＬ２とから構成されるハーフブリッジインバータであり、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の接続中点とインダクタＬ２の他端との間に負荷回路３を接続して、インバータ制御回路２ａがスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオン・オフすることで、直流電源回路１からの直流電圧を交番させて負荷回路３に矩形波電圧を供給する。ここで、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の容量は同じであり、直流電源回路１の出力電圧が６００Ｖであれば、各コンデンサ電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２は３００Ｖになる。なお、上記スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３はＦＥＴで図示しているが、バイポーラトランジスタであってもよい。
【００４０】
負荷回路３は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の接続中点と限流用のインダクタＬ２の他端との間に接続された高圧放電灯ＤＬおよびコンデンサＣ３とから構成され、インバータ回路２からの低周波の矩形波電圧によって高圧放電灯ＤＬが点灯する。
【００４１】
イグナイタ回路４は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路に並列接続した抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４とＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ４との直列回路と、コンデンサＣ４に並列接続したサイダックのような電圧応答素子Ｓ１とパルストランスＰＴ１の１次巻線Ｎ１との直列回路と、高圧放電灯ＤＬに直列接続されたパルストランスＰＴ１の２次巻線Ｎ２とで構成され、２次巻線Ｎ２を介して高圧放電灯ＤＬに高圧パルスを印加する。なお、高圧放電灯ＤＬと２次巻線Ｎ２との直列回路はコンデンサＣ３に並列接続している。
【００４２】
以下、インバータ回路２の動作について図２（ａ）〜（ｅ）の波形図を用いて説明する。まず、ランプ非点灯状態である無負荷時には、スイッチング素子Ｑ２を高周波でオン・オフさせる（チョッピング）期間Ｔｑ２と、スイッチング素子Ｑ３を高周波でオン・オフさせる（チョッピング）期間Ｔｑ３とを低周波で交互に繰り返すスイッチング動作によって（図２（ａ）（ｂ））、矩形波電圧Ｖｏを高圧放電灯ＤＬに供給する（図２（ｅ））。
【００４３】
そして、インバータ回路２が上記動作を開始した後、インバータ制御回路２ａは、スイッチング素子Ｑ２のチョッピング期間Ｔｑ２にイグナイタ回路４のスイッチング素子Ｑ４をオンさせる（図２（ｃ））。
【００４４】
すると、直流電源回路１の出力から抵抗Ｒ１，コンデンサＣ４，スイッチング素子Ｑ４を介して電流が流れ、コンデンサＣ４は充電される。コンデンサＣ４の両端電圧Ｖｃ４が上昇し電圧応答素子Ｓ１の閾値電圧Ｖｂｏに達すると、電圧応答素子Ｓ１がオンしてコンデンサＣ４の充電電荷は放電し（図２（ｄ））、コンデンサＣ４から電圧応答素子Ｓ１，１次巻線Ｎ１を介して振動電流が流れる。
【００４５】
１次巻線Ｎ１に発生した電圧は、１次巻線Ｎ１よりターン数が多い２次巻線Ｎ２で昇圧されて３ｋＶ〜５ｋＶの高圧パルスＶｐが矩形波電圧Ｖｏに重畳される（図２（ｅ））。
【００４６】
そして、高圧パルスＶｐをインバータ回路２が出力する矩形波電圧Ｖｏに重畳させたランプ電圧ＶＤＬを高圧放電灯ＤＬの電極間に印加することで高圧放電灯ＤＬは絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電へ移行し、安定点灯する。安定点灯時にも、スイッチング素子Ｑ２のチョッピング期間Ｔｑ２’と、スイッチング素子Ｑ３のチョッピング期間Ｔｑ３’とを低周波で交互に繰り返す。但し、チョッピング期間Ｔｑ２’，Ｔｑ３’が切り替わる周波数は、チョッピング期間Ｔｑ２，Ｔｑ３が切り替わる周波数と異なる周波数であってもよい。そして、点灯状態に移行すると、スイッチング素子Ｑ４をオフしてイグナイタ回路４の動作を停止させる。
【００４７】
本実施形態のイグナイタ回路４は、直流電源回路１の出力を電源とするため、生成する高圧パルスＶｐは正極性であり、矩形波電圧Ｖｏが負極性となるチョッピング期間Ｔｑ３に重畳させても、パルス高さが低くなり、グロー放電からアーク放電へのスムーズな移行が困難になる。そこで、上記のように矩形波電圧Ｖｏの極性が正となるチョッピング期間Ｔｑ２にスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４の動作を開始させ、イグナイタ回路４で生成した高圧パルスＶｐを正極性の矩形波電圧Ｖｏにまず重畳させることで、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。
【００４８】
さらに、直流電源回路１の出力を電源として高圧パルスＶｐを生成するので、インバータ回路２の動作に関係なく、チョッピング期間Ｔｑ２，Ｔｑ３毎に複数の高圧パルスＶｐを連続して重畳させることができ、グロー放電からアーク放電への移行が一層スムーズに行われる。
【００４９】
また、必ずインバータ回路２が動作を開始した後でスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４の動作を開始させることで、イグナイタ回路４の動作時にはインバータ回路２の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。
【００５０】
なお、本実施形態では、インバータ回路２をハーフブリッジ構成としているので、フルブリッジ構成に比べて部品数を減らすことができ、コストを抑えることができる。
【００５１】
（実施形態２）
本実施形態の放電灯点灯装置は、図３に示すように、図９の従来のフルブリッジ構成の放電灯点灯装置に負荷回路３、イグナイタ回路４、インバータ制御回路２ｄを設けたものである。なお、直流電源回路１、降圧チョッパ回路２ｂ、極性反転回路２ｃの構成は図９と同様であり、説明は省略する。
【００５２】
イグナイタ回路４は、降圧チョッパ回路２ｂの出力端に並列接続した抵抗Ｒ１とコンデンサＣ４とＦＥＴ等のスイッチング素子Ｑ４との直列回路と、コンデンサＣ４に並列接続したサイダックのような電圧応答素子Ｓ１とパルストランスＰＴ１の１次巻線Ｎ１との直列回路と、高圧放電灯ＤＬに直列接続されたパルストランスＰＴ１の２次巻線Ｎ２とで構成され、２次巻線Ｎ２を介して高圧放電灯ＤＬに高圧パルスを印加する。
【００５３】
また、高圧放電灯ＤＬと２次巻線Ｎ２との直列回路はコンデンサＣ３に並列接続して、高圧放電灯ＤＬとコンデンサＣ３とで負荷回路３を構成している。
【００５４】
インバータ制御回路２ｄは、降圧チョッパ回路２ｂの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Ｑ１０のオン・オフ制御を行うとともに、極性反転回路２ｃのスイッチング素子Ｑ１１〜Ｑ１４、イグナイタ回路４のスイッチング素子Ｑ４のオン・オフ制御も行う。
【００５５】
以下、インバータ回路２の動作について図４（ａ）〜（ｇ）の波形図を用いて説明する。まず、ランプ非点灯状態である無負荷時には、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４をオンさせるオン期間Ｔｑ１１と、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３をオフさせるオン期間Ｔｑ１２とを低周波で交互に繰り返すスイッチング動作によって（図４（ａ）〜（ｄ））、矩形波電圧Ｖｏを高圧放電灯ＤＬに供給する（図４（ｇ））。
【００５６】
そして、インバータ回路２が上記動作を開始した後、インバータ制御回路２ａは、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４のオン期間Ｔｑ１１と同期間にイグナイタ回路４のスイッチング素子Ｑ４をオンさせる（図４（ｅ））。
【００５７】
すると、直流電源回路１の出力から抵抗Ｒ１，コンデンサＣ４，スイッチング素子Ｑ４を介して電流が流れ、コンデンサＣ４は充電される。コンデンサＣ４の両端電圧Ｖｃ４が上昇し電圧応答素子Ｓ１の閾値電圧Ｖｂｏに達すると、電圧応答素子Ｓ１がオンしてコンデンサＣ４の充電電荷は放電し（図４（ｆ））、コンデンサＣ４から電圧応答素子Ｓ１，１次巻線Ｎ１を介して振動電流が流れる。
【００５８】
１次巻線Ｎ１に発生した電圧は、１次巻線Ｎ１よりターン数が多い２次巻線Ｎ２で昇圧されて３ｋＶ〜５ｋＶの高圧パルスＶｐが矩形波電圧Ｖｏに重畳される（図４（ｇ））。
【００５９】
そして、高圧パルスＶｐをインバータ回路２が出力する矩形波電圧Ｖｏに重畳させたランプ電圧ＶＤＬを高圧放電灯ＤＬの電極間に印加することで高圧放電灯ＤＬは絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電へ移行し、安定点灯する。安定点灯時にも、スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１４のオン期間Ｔｑ１１’と、スイッチング素子Ｑ１２，Ｑ１３のオン期間Ｔｑ１２’とを低周波で交互に繰り返す。但し、オン期間Ｔｑ１１’，Ｔｑ１２’が切り替わる周波数は、オン期間Ｔｑ１１，Ｔｑ１２が切り替わる周波数と異なる周波数であってもよい。そして、点灯状態に移行すると、スイッチング素子Ｑ４をオフしてイグナイタ回路４の動作を停止させる。
【００６０】
本実施形態のイグナイタ回路４は、直流電源回路１の出力を電源とするため、生成する高圧パルスＶｐは正極性であり、矩形波電圧Ｖｏが負極性となるオン期間Ｔｑ１２に重畳させても、パルス高さが低くなり、グロー放電からアーク放電へのスムーズな移行が困難になる。そこで、上記のように矩形波電圧Ｖｏの極性が正となるオン期間Ｔｑ１１のみにスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４を動作させ、イグナイタ回路４で生成した高圧パルスＶｐを正極性の矩形波電圧Ｖｏにのみ重畳させることで、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。
【００６１】
さらに、直流電源回路１の出力を電源として高圧パルスＶｐを生成するので、インバータ回路２の動作に関係なく、オン期間Ｔｑ１１毎に複数の高圧パルスＶｐを連続して重畳させることができ、グロー放電からアーク放電への移行が一層スムーズに行われる。
【００６２】
また、必ずインバータ回路２が動作を開始した後でスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４の動作を開始させることで、イグナイタ回路４の動作時にはインバータ回路２の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。
【００６３】
（実施形態３）
本実施形態の放電灯点灯装置は、実施形態１の電解コンデンサＣ１，Ｃ２の容量を互いに異なる容量としたものであり、他の構成は実施形態１と同様であり説明は省略する。
【００６４】
ここで、高圧放電灯ＤＬを点灯させる上で必要な条件を下記に示す。高圧放電灯ＤＬをグロー放電からアーク放電にスムーズに移行させるためには、イグナイタ回路４の高圧パルスによってランプ電極間の絶縁破壊が起こった後、２５０〜３００Ｖ以上の無負荷電圧が必要とされており、実施形態１でこの電圧条件を達成するには、電解コンデンサＣ１，Ｃ２に２５０Ｖの電圧を印加しなければならず、直流電源回路１は５００Ｖの直流電圧を供給しなければならなかった。
【００６５】
また、直流電源回路１で交流入力を直流に変換する場合、入力電流歪を減らすためには、出力電圧を、入力電圧×√２×１．１の直流電圧にまで昇圧する必要がある。（ここで、１．１は１０％の電源変動耐量を表す。）
さらに、高圧放電灯ＤＬの点灯後は、インバータ回路２は、電解コンデンサＣ１，Ｃ２の各電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２を交互に高圧放電灯ＤＬに印加するため、コンデンサ電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２はランプ安定点灯電圧（一般的に７０〜１２０Ｖ）以上必要であった。
【００６６】
本実施形態の高圧放電灯点灯回路では、上記条件を満たすために以下のように設計される。まず、高圧放電灯ＤＬをグロー放電からアーク放電にスムーズに移行させるために必要な電圧は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のうちいずれか一方のスイッチング素子をチョッピングさせたときのみ供給できればよく、コンデンサ電圧Ｖｃ１，Ｖｃ２のうちいずれか一方の電圧を絶縁破壊に必要な電圧以上とすればよい。例えば、一方のコンデンサ電圧Ｖｃ１を絶縁破壊に必要な電圧以上とするようにＶｃ１＝３００Ｖとすれば、他方のコンデンサ電圧Ｖｃ２をランプ安定点灯電圧以上となるようにＶｃ２＝１５０Ｖとする。
【００６７】
以上より、直流電源回路１は４５０Ｖの直流電圧を出力すればよいことになる。直流電源回路１において入力電流歪を減らしながら４５０Ｖの直流電圧を出力するには、４５０Ｖ÷√２÷１．１＝２９０Ｖより、交流電源Ｖｓの電圧は２９０Ｖ以下であればよく、日本国内の商用電源１００Ｖ，２４２Ｖ、米国の商用電源１２０Ｖ，２７７Ｖには対応可能である。
【００６８】
そこで、上記のようにコンデンサ電圧Ｖｃ１＝３００Ｖ、コンデンサ電圧Ｖｃ２＝１５０Ｖとするには、電解コンデンサＣ１の容量：電解コンデンサＣ２の容量＝１：２となるように設定すれば、直流電源回路１の出力電圧を実施形態１に比べて低くすることができる。したがって、部品ストレスが抑制されて、インバータ回路２を耐圧４５０Ｖを満たす部品で設計することができ、部品の小型化、低コスト化が可能となる。
【００６９】
そして、本実施形態においても、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように矩形波電圧Ｖｏの極性が正となるチョッピング期間Ｔｑ２にスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４の動作を開始させ、イグナイタ回路４で生成した高圧パルスＶｐを３００Ｖの正極性の矩形波電圧Ｖｏにまず重畳させることで、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。
【００７０】
さらに、直流電源回路１の出力を電源として高圧パルスＶｐを生成するので、インバータ回路２の動作に関係なく、チョッピング期間Ｔｑ２，Ｔｑ３毎に複数の高圧パルスＶｐを連続して重畳させることができ、グロー放電からアーク放電への移行が一層スムーズに行われる。
【００７１】
また、必ずインバータ回路２が動作を開始した後でスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４の動作を開始させることで、イグナイタ回路４の動作時にはインバータ回路２の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。
【００７２】
また、実施形態２と同様に、矩形波電圧Ｖｏの極性が正となるオン期間Ｔｑ２のみにスイッチング素子Ｑ４をオンして、イグナイタ回路４を動作させ、イグナイタ回路４で生成した高圧パルスＶｐを正極性の矩形波電圧Ｖｏにのみ重畳させるようにしてもよい。
【００７３】
（実施形態４）
図６〜図８は、実施形態１乃至３いずれかの高圧放電灯点灯装置を、ハウジング１０内に収納し、灯具１１内のソケット（図示なし）に装着された高圧放電灯ＤＬを点灯させる照明器具の外観を示す。これらの照明器具は、実施形態１乃至３いずれかの高圧放電灯点灯装置を用いるので、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われ、さらには回路の誤動作、誤検出を防止することができるものである。
【００７４】
なお、図６，図８はスポットライトにＨＩＤランプ等の高圧放電灯ＤＬを用いたトラックライト対応器具であり、図７はダウンライトにＨＩＤランプ等の高圧放電灯ＤＬを用いた器具である。
【００７５】
さらに、これらの照明器具を用いて、各照明器具の点灯制御を行う照明システムを構築すれば、システムとしても上記同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の実施形態１の放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｅ）同上の始動時の動作を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２の放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図４】（ａ）〜（ｇ）同上の始動時の動作を示す図である。
【図５】（ａ）〜（ｅ）本発明の実施形態３の始動時の動作を示す図である。
【図６】本発明の実施形態４の第１の照明装置の外観構成を示す図である。
【図７】同上の第２の照明装置の外観構成を示す図である。
【図８】同上の第３の照明装置の外観構成を示す図である。
【図９】従来の第１の放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図１０】（ａ）〜（ｅ）同上のインバータ回路の動作を示す図である。
【図１１】（ａ）〜（ｃ）同上の始動時の動作を示す図である。
【図１２】従来の第２の放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図１３】（ａ）〜（ｄ）同上の始動時の動作を示す図である。
【図１４】従来の第３の放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図１５】（ａ）〜（ｃ）同上の始動時の動作を示す図である。
【符号の説明】
【００７７】
１  直流電源回路
２  インバータ回路
３  負荷回路
４  イグナイタ回路
Ｒ１  抵抗
Ｃ４  コンデンサ
Ｑ４  スイッチング素子
Ｓ１  電圧応答素子
ＰＴ  パルストランス
Ｎ１  １次巻線
Ｎ２  ２次巻線
ＤＬ  高圧放電灯
【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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【図１４】
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【図１５】
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