(57)【要約】【課題】ランプ電圧の変動に対してランプ電力の変動が小さく、また始動パルス電圧のばらつきが少ない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】高圧放電ランプ１２が接続されるＬＣ共振回路２０は、高圧放電ランプ１２の無負荷時共振周波数ｆ０が高圧放電ランプ１２の点灯時の発振周波数の４〜５倍の間に設定される。そして、制御回路２１は、高圧放電ランプ１２の点灯時には無負荷時共振周波数ｆ０の１／５から１／４の範囲であって低く音響共鳴の発生しない一定の周波数ｆ２で、高圧放電ランプ１２の始動時には無負荷時共振周波数ｆ０の１／３から１／２の範囲の周波数で、ハーフブリッジ型の高周波発生回路１９を発振制御する。【選択図】図２
2007059275.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発生回路と；
高周波発生回路の出力側に接続され、無負荷時共振周波数が高圧放電ランプの点灯時の発振周波数の４〜５倍の間に設定されたＬＣ共振回路と；
高圧放電ランプの点灯時には音響共鳴の発生しない一定の周波数で高周波発生回路を発振制御する制御回路と；
を備えたことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
高周波発生回路と；
高周波発生回路の出力側に接続され、無負荷時共振周波数が高圧放電ランプの点灯時の発振周波数の４〜５倍の間に設定されたＬＣ共振回路と；
高圧放電ランプの点灯時には音響共鳴の発生しない一定の周波数で、高圧放電ランプの始動時には無負荷時共振周波数の１／３〜１／２の間に設定される周波数で高周波発生回路を発振制御する制御回路と；
を備えたことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高圧放電ランプ点灯装置と；
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；
高圧放電ランプが装着される器具本体と；
を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプを高周波点灯する高圧放電ランプ点灯装置及び照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、高圧放電ランプ点灯装置は、ＬＣ共振型の高周波発生回路を備え、高圧放電ランプの始動時には高周波発生回路は高い周波数で発振を開始し、徐々に周波数を下げてＬＣ共振回路の共振周波数に近づける。これにより、高周波発生回路の二次電圧が上昇し、二次電圧が高圧放電ランプの始動電圧に達すると高圧放電ランプが放電開始して点灯する。一旦、高圧放電ランプが点灯した後は高周波発生回路の周波数をさらに低下させ、安定点灯周波数（点灯時の周波数）で高圧放電ランプを連続点灯する。
【０００３】
しかしながら、このような高圧放電ランプ点灯装置では、ランプの電圧変動に対してランプ電力の変動が大きくなったり、始動パルス電圧にばらつきが生じたりする虞があった。これらを解消するために、特許文献１では、無負荷時共振周波数が高圧放電ランプの点灯時の発振周波数の２〜３倍の間に設定される。そして、高圧放電ランプの点灯時には無負荷時共振周波数より低く音響共鳴の発生しない一定の周波数で、高圧放電ランプの始動時には無負荷時共振周波数の近傍またはそれ以上の周波数で、ハーフブリッジ型の高周波発生回路１９を発振する高圧放電ランプの点灯装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−５５５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高圧放電ランプの点灯周波数は音響共鳴の生じない周波数を選択しなければならず、このためランプなどによって点灯周波数はおおよそ固定されてしまう。このため点灯周波数の２〜３倍となるような無負荷共振周波数に設定すると、無負荷共振周波数を大きくすることができず、ＬＣ共振回路のＱ値を高くすることができず、十分な始動パルス電圧が得られない虞がある。また、回路コンデンサの容量を大きくしなければならないので、コンデンサの容量が大きくなることで部品が大きくなり回路を小型化できないなどといった不具合が生じてしまう。
【０００５】
高圧放電ランプが音響共鳴を生じてしまう周波数は、点灯周波数が高くなるほど音響共鳴を生じやすくなるという現象が生じやすいので、高圧放電ランプを安定して点灯維持させるためには、点灯周波数を高くすることは好ましくはない。
【０００６】
本発明の目的は、ランプ電圧の変動に対してランプ電力の変動が小さく、また始動パルス電圧のばらつきが少ない高圧放電ランプ点灯装置を提供し、さらには、高圧放電ランプの始動を容易にできかつ損失を低減することのできる高圧放電ランプ点灯装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、高周波発生回路と；高周波発生回路の出力側に接続され、無負荷時共振周波数が高圧放電ランプの点灯時の発振周波数の４〜５倍の間に設定されたＬＣ共振回路と；高圧放電ランプの点灯時には音響共鳴の発生しない一定の周波数で高周波発生回路を発振制御する制御回路と；を備えたことを特徴とする。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
高周波発生回路は、例えば２個のスイッチング素子を有したハーフブリッジ型の高周波発生回路であり、直流電圧源を入力として２個のスイッチング素子を交互に制御回路よりオンオフ制御して、出力側に高周波電圧を供給する。高周波発生回路の出力側にはＬＣ共振回路が接続され、高周波発生回路の出力である高周波電圧を高圧放電ランプに印加する。なお、高周波発生回路は１石式や４石式のハーフブリッジ回路およびフルブリッジ回路などであってもよい。
【００１１】
ＬＣ共振回路は、高周波発生回路から入力される高周波電圧の周波数に応じて共振周波数付近で高電圧を発生させる。ＬＣ共振回路のインダクタ及びコンデンサは、高圧放電ランプの無負荷時共振周波数が高圧放電ランプの点灯時の発振周波数の４〜５倍の間となるように設定する。つまり、点灯時の発振周波数は無負荷時共振周波数の１／５〜１／４の間に設定される。これにより、高圧放電ランプの安定点灯時において、高圧放電ランプの負荷電力の最高点付近が高圧放電ランプの動作点とすることができる。また、点灯周波数に対して無負荷時共振周波数は十分に高く設定できるので、コンデンサの容量も低く抑えながら、ＬＣ共振回路のＱ値を十分に高くすることができる。
【００１２】
請求項２の発明に係る高圧放電ランプ点灯装置は、高周波発生回路と；高周波発生回路の出力側に接続され、無負荷時共振周波数が高圧放電ランプの点灯時の発振周波数の４〜５倍の間に設定されたＬＣ共振回路と；高圧放電ランプの点灯時には音響共鳴の発生しない一定の周波数で、高圧放電ランプの始動時には無負荷時共振周波数の１／３〜１／２の間に設定される周波数で高周波発生回路を発振制御する制御回路と；を備えたことを特徴とする。
【００１３】
制御回路は、高圧放電ランプの始動時にはＬＣ共振回路の無負荷時共振周波数の１／３〜１／２の間に設定される周波数で高周波発生回路の発振制御を行う。これにより、高圧放電ランプの安定点灯時において、高圧放電ランプの負荷電力の最高点付近が高圧放電ランプの動作点とすることができると共に安定点灯時の周波数において高圧放電ランプが消灯した場合でも進相発振を防止できスイッチングロスを低く抑制できる。さらに、始動時にランプ点灯した瞬間でも点灯維持に必要な電力が供給されるので、立ち消えなど生じることなく速やかに安定点灯する事ができる。
【００１４】
請求項３の発明に係る照明装置は、請求項１または２に記載の高圧放電ランプ点灯装置と；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；高圧放電ランプが装着される器具本体と；を備えたことを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、請求項１または２の効果を有する照明装置が得られる。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の発明によれば、高圧放電ランプの点灯時において、音響共鳴が発生しない周波数で、高圧放電ランプの負荷電力の最高点付近が高圧放電ランプの動作点付近とすることができるので、音響共鳴がなくしかもランプ電圧が変動しても高圧放電ランプの負荷電力の変動を抑制できる。また、コンデンサの容量を大きくすることなく、ＬＣ共振回路のＱ値を高く設定できるため高電圧を発生する事ができるため、高圧放電ランプの始動を容易にできかつ損失を低減することのできる高圧放電ランプ点灯装置を提供することである。
【００１７】
請求項２の発明によれば、請求項１の効果に加えてさらに、始動時にランプ点灯した瞬間でも点灯維持に必要な電力が供給されるので、立ち消えなど生じることなく速やかに安定点灯する事ができる。
【００１８】
さらに、請求項３の発明によれば、請求項１または２の効果を有する照明装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係る高圧放電ランプ点灯装置１１の構成図である。
【００２０】
図１において、高圧放電ランプ点灯装置１１は、商用交流電源１６の交流電圧を直流電圧に変換する整流回路１７と、整流回路１７で得られた直流電圧を昇圧する昇圧回路１８と、高周波電圧を発生させるハーフブリッジ型の高周波発生回路１９と、ＬＣ共振回路２０と、高周波発生回路１９を発振制御する制御回路２１と、高圧放電ランプ１２の始動電圧の発生を間欠的に行う始動パルス制御回路２７とから構成される。さらに、始動パルス制御回路２７は、高圧放電ランプ１２の電圧に基づいて高圧放電ランプ１２の点灯・非点灯を検出するランプ電圧検出回路２８と、制御回路２１の発振制御を停止させる発振停止回路２９と、制御回路２１の発振制御が開始されてから所定時間を経過したことを検出するタイマー回路３０とから構成される。
【００２１】
商用交流電源１６からの交流電圧は整流回路１７で整流されて直流電圧となり、昇圧回路１８に入力される。昇圧回路１８はチョッパ回路で構成され整流回路１７で得られた直流電圧を昇圧平滑する。
【００２２】
昇圧回路１８で昇圧平滑された直流電圧は、高周波発生回路１９を構成する直列接続された２個のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の両端に印加される。高周波発生回路１９は制御回路２１により所定の発振周波数で交互にオンオフ制御され、ＬＣ共振回路２０に高周波電圧を供給する。
【００２３】
ＬＣ共振回路２０は、インダクタＬ１と共振コンデンサＣ１とで構成され、高周波発生回路１９から入力される高周波電圧を直流カットコンデンサＣ２を介してインダクタＬ１と共振コンデンサＣ１に入力する。ＬＣ共振回路２０は、高周波発生回路１９から入力される高周波電圧の周波数に応じて高圧放電ランプ１２に高電圧を印加する。ここで、ＬＣ共振回路２０のインダクタＬ１及びコンデンサＣ１は、無負荷時共振周波数ｆ０が高圧放電ランプ１２の安定点灯時の発振周波数ｆ２の４〜５倍の間となるように設定される。
【００２４】
このように定数設定されたＬＣ共振回路２０に対し、制御回路２１は、高圧放電ランプの始動時には無負荷時共振周波数ｆ０の１／３から１／２の間の周波数ｆ１で高周波発生回路１９を発振制御する。その際に、始動パルス制御装置２７は高圧放電ランプ１２の始動電圧の発生を間欠的に行ってもよい。すなわち、始動パルス制御回路２７のランプ電圧検出回路２８は、高圧放電ランプ１２の電圧に基づいて高圧放電ランプ１２の点灯・非点灯を検出し、高圧放電ランプ１２が非点灯であるときには、制御回路２１を動作させ、一定時間が経過すると発振停止回路２９を介して制御回路２１の発振動作を停止させる。そして、一定時間の経過後に再度制御回路２１を一定時間動作させ、間欠的に始動電圧を発生させる。この間欠的な始動パルス電圧が所定時間以上継続したことをタイマー回路３０で検出し、間欠的な始動パルス電圧が所定時間以上継続して印加しても高圧放電ランプ１２が点灯しないときは制御回路２１の動作を停止継続させることも許容する。
【００２５】
上記のような始動パルス電圧の印加で高圧放電ランプ１２が点灯したときは、制御回路２１は、その後の高圧放電ランプ１２の安定点灯時には、無負荷時共振周波数ｆ０の１／５から１／４の間の音響共鳴の発生しない一定の周波数ｆ２で高周波発生回路１９を発振制御する。
【００２６】
図２は、第１の実施の形態における高周波発生回路１９の無負荷時二次電圧（ランプ電圧ＶＬ）および点灯時のランプ電力ＷＬと周波数との関係を示す特性図である。図２に示すように、高圧放電ランプの始動時には無負荷時共振周波数ｆ０の１／３以上１／２以下の周波数ｆ１で高周波発生回路１９を発振制御する。始動時の周波数をこの範囲に設定することによって、ＬＣ共振回路の進相発振を抑制することができる。さらにはランプが点灯した直後であっても、放電を維持できる程度の電力をランプに供給しているので、ランプが立消えることなくの放電維持が確実となる。
【００２７】
そして、高圧放電ランプ１２を点灯させる。高圧放電ランプ１２が点灯した後には、無負荷時共振周波数ｆ０の１／５から１／４の範囲内の音響共鳴の発生しない安定窓内の周波数ｆ２で周波数一定制御する。このようにすることによって、高圧放電ランプの安定点灯時において高圧放電ランプの負荷電力の最高点付近が高圧放電ランプの動作点とすることができるとともに安定点灯時に高圧放電ランプが立ち消えなどにより消灯した場合でも進相発振を抑制できスイッチングロスを低く抑えることができる。
【００２８】
この場合のＬＣ共振回路２０の無負荷共振周波数ｆ０は必ずしも非音響共鳴周波数でなくても音響共鳴周波数であっても良い。これは、高圧放電ランプ１２の始動直後の数秒間は、高圧放電ランプ１２は発光管内温度が低いためにランプ電圧ＶＬが低く低電力領域であることから、始動直後の周波数が音響共鳴に陥ったとしても、高圧放電ランプや点灯装置に対して過負荷とはならないからである。
【００２９】
本実施の形態によれば、高圧放電ランプ１２の点灯時においては、音響共鳴が発生しない周波数で、高圧放電ランプ１２の負荷電力の最高点付近が高圧放電ランプ１２の動作点付近とすることができるので、音響共鳴がなくしかもランプ電圧が変動しても高圧放電ランプ１２の負荷電力の変動を抑制できる。また、高圧放電ランプ１２の安定点灯時は無負荷時共振周波数の１／５から１／４の範囲の周波数を維持するので、高圧放電ランプ１２のランプ寿末時に異常な高電圧を発生したり、スイッチングが異常になったりすることがない。また、高圧放電ランプ１２の始動時には、無負荷時共振周波数ｆ０の１／３から１／２の範囲の周波数ｆ１で保持するので、高圧放電ランプ１２のグロー放電からアーク放電への転移を確実に行うことができる。
【００３０】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の説明図である。第１の実施の形態の高圧放電ランプ点灯装置１１は、高圧放電ランプ１２が装着される器具本体２３と共に照明装置を構成する。図３に示すように、高圧放電ランプ１２は器具本体２３のソケット２４に装着され、高圧放電ランプ点灯装置１１により点灯される。点灯した高圧放電ランプ１２からの光は、前面側の反射板２５で反射され前面ガラス２６を介して照射される。この実施の形態の照明装置によれば、第１の実施の形態における高圧放電ランプ点灯装置１１の効果を有する照明装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における高周波発生回路の二次電圧および点灯時のランプ電力と周波数との関係を示す特性図。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る照明装置の説明図。
【符号の説明】
【００３２】
１１…高圧放電ランプ点灯装置、１２…高圧放電ランプ、１６…商用交流電源、１７…整流回路、１８…昇圧回路、１９…高周波発生回路、２０…ＬＣ共振回路、２１…制御回路、２２…電流検出器、２３…器具本体、２４…ソケット、２５…反射板、２６…前面ガラス、２７…始動パルス制御回路、２８…ランプ電圧検出回路、２９…発振停止回路、３０…タイマー回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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