(57)【要約】【課題】最適なタイミングで高圧放電灯に高圧パルスを印加して始動性能の向上を図り、高圧放電灯に不要な高圧パルスが繰り返し印加されて電極が損傷することを防ぐことができる高圧放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。【解決手段】高圧放電灯点灯装置は、直流電源Ｅ１の出力を電源とし、降圧チョッパ回路部１、極性反転回路部２、パルス発生回路部３、制御部４で構成されている。高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊し放電開始するまでの絶縁破壊フェーズと、高圧放電灯Ｌａが放電を開始し、不安定点灯から安定点灯するまでの予熱フェーズと、高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を供給する点灯フェーズと、を備え、予熱フェーズ内で高圧放電灯電圧を監視し、その電圧が閾値以上であれば始動用高電圧パルスを印加する。【選択図】図１
2013127937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の出力に基づき、高圧放電灯に所定の電力を供給するチョッパ回路部と、
前記チョッパ回路部の出力を矩形波交流に変換し、前記高圧放電灯に印加する極性反転回路部と、
前記高圧放電灯を始動させるために必要な始動用高電圧を発生させるパルス発生回路部と、
高圧放電灯電圧を検出し、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始したことを判別する制御部と、を備える高圧放電灯点灯装置であって、
前記制御部は、高圧放電灯点灯装置の動作フェーズを制御し、
前記動作フェーズは、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始するまでの絶縁破壊フェーズと、
前記高圧放電灯が放電を開始し、不安定点灯から安定点灯するまでの予熱フェーズと、
前記高圧放電灯に所定の電流および電力を供給する点灯フェーズと、を含み、
前記予熱フェーズ内で前記高圧放電灯電圧を監視し、その電圧が閾値以上であれば始動用高電圧パルスを印加する、高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
前記予熱フェーズ内で検出した前記高圧放電灯電圧によって、前記始動用高電圧パルスの印加回数を変動させる高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
前記予熱フェーズ内での前記始動用高電圧パルスの印加タイミングが、前記高圧放電灯電圧を検出した前記矩形波交流の出力の同じ半周期内である高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
前記予熱フェーズ内での前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングが、前記矩形波交流の出力が極性反転した後である高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項４に記載の高圧放電灯点灯装置であって、
前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングが、極性反転周期の半周期４分の１以内である高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の高圧放電灯点灯装置を備える照明器具。
【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ランプを点灯させる高圧放電灯点灯装置及び照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来の高圧放電灯点灯装置を示す回路図である。高圧放電灯点灯装置は、直流電源出力を電源とし、チョッパ回路部１、極性反転回路部２、パルス発生回路部３、制御部４で構成されている。直流電源から直流電圧が入力される降圧型のチョッパ回路部１を直流電源回路として備え、チョッパ回路部１から出力される直流電圧を極性反転回路部２により交番する矩形波電圧に変換して高圧放電灯ＤＬに印加する構成を有する。また、極性反転回路部２と高圧放電灯ＤＬとの間には、高圧放電灯ＤＬの点灯のための高電圧を発生するパルス発生回路部３が挿入される。すなわち、チョッパ回路部１は、極性反転回路部２とパルス発生回路部３と高圧放電灯ＤＬとからなる負荷回路に電力を供給する。
【０００３】
チョッパ回路部１および極性反転回路部２の動作は、制御部４により制御される。制御部４には、チョッパ回路部１とは別に設けられチョッパ回路部１と共通の直流電源から直流電圧が入力されるスイッチング電源である制御電源回路５から給電される。すなわち、チョッパ回路部１と制御電源回路５との入力は共通であって、ローパスフィルタＬＦを介して図示しない直流電源に接続され、直流電源からたとえば３７０Ｖの直流電圧が入力される。ローパスフィルタＬＦはチョッパ回路部１および制御電源回路５におけるスイッチング周波数以上の高周波を阻止する。
【０００４】
チョッパ回路部１のスイッチング素子Ｑ１はＭＯＳＦＥＴからなり、このスイッチング素子Ｑ１を介して直流電源に接続されたインダクタＬ１を備える。つまり、直流電源の正極と極性反転回路部２との間にスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との直列回路が挿入される。スイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との接続点には、ダイオードＤ１のカソードが接続され、ダイオードＤ１のアノードは直流電源の負極に接続される。さらに、インダクタＬ１とダイオードＤ１との直列回路にはコンデンサＣ１と電流検出用の抵抗Ｒｓとの直列回路が並列に接続される。
【０００５】
コンデンサＣ１の両端電圧は極性反転回路部２に入力電圧として印加される。スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソースはパルストランスＰＴ１の２次巻線に接続され、スイッチング素子Ｑ１のオンオフはパルストランスＰＴ１を介して制御部４から与えられる制御信号によって制御される。スイッチング素子Ｑ１のオンオフのスイッチング周波数は比較的高く設定される。
【０００６】
極性反転回路部２は、４個のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６からなるブリッジ回路であって、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４が直列接続されてブリッジ回路の一方のアームを形成し、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６が直列接続されてブリッジ回路の他方のアームを形成している。スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６にはＭＯＳＦＥＴを用いている。ブリッジ回路の各アームはそれぞれコンデンサＣ１に並列接続されており、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６はそれぞれ駆動回路ＤＶ３〜ＤＶ６を介して制御部４の駆動信号生成部４５に接続される。駆動信号生成部４５では２値の駆動信号を生成する。駆動信号は、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６の組とスイッチング素子Ｑ４、Ｑ５の組とのオンオフを交互に反転させる。
【０００７】
パルス発生回路部３は、制御部４に設けたタイミング制御部３１により設定された適宜のタイミングで出力トランスＴ１の２次巻線に高圧パルスを発生させるように構成されている。タイミング制御部３１は点灯判別部４４により高圧放電灯ＤＬの点灯が検出されるまでの期間において動作し、高圧放電灯ＤＬに印加される電圧Ｖｄを反転させるように駆動信号生成部４５から出力される駆動信号に同期して、高圧パルスＰｈを発生する。電圧Ｖｄの極性が１回反転するたびに複数個（３個）の高圧パルスＰｈを発生させるように構成してあり、かつ３個目の高圧パルスＰｈが発生してから電圧Ｖｄの極性が次に反転するまでの間に、高圧パルスＰｈの発生しない禁止期間Ｔｉを設けてある。
【０００８】
禁止期間Ｔｉを適宜に設定することによって、禁止期間Ｔｉにおいてはインダクタンス要素による限流作用が機能させないようにし、高圧放電灯ＤＬに流す電流を比較的大きくとることが可能になる。つまり、高圧放電灯ＤＬの電極や発光管の温度上昇が促進され、印加電圧の極性が反転するときに立ち消えが生じにくくなる。このように、高圧放電灯ＤＬが始動しやすくなるから、高圧パルスＰｈの発生回数が少なくなり、高圧放電灯ＤＬの電極の損耗が低減されて高圧放電灯ＤＬの寿命が長くなるとともに、パルス発生回路部３の寿命も長くなる。
【０００９】
また、高圧放電灯ＤＬに印加する電圧Ｖｄの極性が反転した直後の一定期間において集中的に高圧パルスＰｈを発生させるようにタイミング制御部３１を構成してもよい。この構成を採用すれば、高圧パルスＰｈを高圧放電灯ＤＬに印加したときに高圧放電灯ＤＬが点灯しなかったとしても、電極や発光管の温度が比較的高い期間に次の高圧パルスＰｈを印加することができるから、高圧放電灯ＤＬを短時間で点灯することが可能になる。
【００１０】
即ち、従来の高圧放電灯点灯装置は、パルス発生回路部３が高圧放電灯ＤＬに印加する高圧パルスの極性と極性反転回路部２が高圧放電灯ＤＬに印加する電圧の極性とが同極性となる期間にのみ矩形波電圧に加算される高圧パルスをパルス発生回路部３から発生させるパルス制御部が設けられており、低電圧化しても高圧放電灯ＤＬの始動性が損なわれることのない高圧放電灯点灯装置を提供することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−３５２９７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１記載の高圧放電灯点灯装置の動作説明のための波形図を図１７に示す。パルス発生回路部３は、制御回路４に設けたタイミング制御部３１により設定された適宜のタイミングで出力トランスＴ１の２次巻線に高圧パルスを発生させるように構成されている。タイミング制御部３１は点灯判別部４４により放電灯ＤＬの点灯が検出されるまでの期間において動作し、放電灯ＤＬに印加される電圧Ｖｄを反転させるように駆動信号生成部４５から出力される駆動信号に同期して、図１７に示すタイミングで高圧パルスＰｈを発生する。図示例では電圧Ｖｄの極性が１回反転するたびに複数個（３個）の高圧パルスＰｈを発生させるように構成してあり、かつ３個目の高圧パルスＰｈが発生してから電圧Ｖｄの極性が次に反転するまでの間に、高圧パルスＰｈの発生しない禁止期間Ｔｉを設けてある。
【００１３】
ここに、禁止期間Ｔｉを設けていないとすれば、高圧パルスＰｈは高周波成分を多く含むから、インダクタＬ２およびパルス発生回路部３の出力トランスＴ１からなるインダクタンス要素による限流作用によって、放電灯ＤＬが放電した後に放電灯ＤＬに大きな電流を流すことができない。つまり、放電灯ＤＬの電極や発光管の温度上昇が促進されないから、放電灯ＤＬに印加する電圧の極性が反転したときに、放電状態を維持することができず立ち消えしやすくなる。これに対して、禁止期間Ｔｉを適宜に設定することによって、禁止期間Ｔｉにおいてはインダクタンス要素による限流作用が機能させないようにし、放電灯ＤＬに流す電流を比較的大きくとることが可能になる。つまり、放電灯ＤＬの電極や発光管の温度上昇が促進され、印加電圧の極性が反転するときに立ち消えが生じにくくなる。このように、放電灯ＤＬが始動しやすくなるから、高圧パルスＰｈの発生回数が少なくなり、放電灯ＤＬの電極の損耗が低減されて放電灯ＤＬの寿命が長くなるとともに、パルス発生回路部３の寿命も長くなる。
【００１４】
このように、不要な高圧パルスを印加することを防ぐために、特許文献１では、高圧パルスの発生のタイミングを立消えが発生しやすい極性反転後に限定して出力する方式が提案されている。しかしながら、高圧放電灯ＤＬの状態を検出していないため、高圧パルスが必要なときに発生させることができなく、また高圧放電灯ＤＬが放電しているにもかかわらず不要な高圧パルスを印加するという問題があった。
【００１５】
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、最適なタイミングで高圧放電灯に高圧パルスを印加して始動性能の向上を図り、高圧放電灯に不要な高圧パルスが繰り返し印加されて電極が損傷することを防ぐことができる高圧放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の高圧放電灯点灯装置は、直流電源の出力に基づき、高圧放電灯に所定の電力を供給するチョッパ回路部と、前記チョッパ回路部の出力を矩形波交流に変換し、前記高圧放電灯に印加する極性反転回路部と、前記高圧放電灯を始動させるために必要な始動用高電圧を発生させるパルス発生回路部と、高圧放電灯電圧を検出し、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始したことを判別する制御部と、を備える高圧放電灯点灯装置であって、前記制御部は、高圧放電灯点灯装置の動作フェーズを制御し、前記動作フェーズは、前記高圧放電灯が絶縁破壊し放電開始するまでの絶縁破壊フェーズと、前記高圧放電灯が放電を開始し、不安定点灯から安定点灯するまでの予熱フェーズと、前記高圧放電灯に所定の電流および電力を供給する点灯フェーズと、を含み、前記予熱フェーズ内で前記高圧放電灯電圧を監視し、その電圧が閾値以上であれば始動用高電圧パルスを印加する。
【００１７】
前記予熱フェーズ内で検出した前記高圧放電灯電圧によって、前記始動用高電圧パルスの印加回数を変動させてもよい。
【００１８】
また、前記予熱フェーズ内での前記始動用高電圧パルスの印加タイミングが、前記高圧放電灯電圧を検出した前記矩形波交流の出力の同じ半周期内であってもよい。
【００１９】
また、前記予熱フェーズ内での前記高圧放電灯電圧を検出するタイミングが、前記矩形波交流の出力が極性反転した後であってもよい。
【００２０】
また、高圧放電灯電圧を検出するタイミングが、極性反転周期の半周期４分の１以内であってもよい。
【００２１】
本発明の照明器具は、上述の高圧放電灯点灯装置を備える。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高圧放電灯が絶縁破壊し、放電を開始してから移行する予熱フェーズ中の高圧パルス印加タイミングを、高圧放電灯電圧に応じて高圧パルスを印加する制御を行うため、最適なタイミングで高圧放電灯に高圧パルスを印加できることが可能である。従って、始動性能の向上が図られ、高圧放電灯に不要な高圧パルスが繰り返し印加されて電極が損傷することを防ぎ、不要な高圧パルス発生を防ぐため、高圧パルスによる高圧放電灯点灯装置の誤動作を抑えられる。また、立消えが発生したとき高圧パルスが印加され立消えを防ぐ制御であるのため、開放電圧を低く設定しても始動性能の損失を極力抑えることが可能となる。更に、直流電源の電圧を下げることができるため、高圧放電灯点灯装置の部品定格電圧が下がり、小型化、低ロス化、低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の高圧放電灯点灯装置の実施例１の回路図である。
【図２】本発明の実施例１の動作説明のための波形図である。
【図３】本発明の実施例１の高圧放電灯の両端電圧波形を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例２の回路図である。
【図５】本発明の実施例２の動作説明のためのグラフである。
【図６】本発明の実施例２の動作説明のための波形図である。
【図７】本発明の実施例３の回路図である。
【図８】本発明の実施例３の別の回路図である。
【図９】本発明の実施例３の動作説明のための波形図である。
【図１０】本発明の実施例４の回路図である。
【図１１】本発明の実施例４の動作説明のための波形図である。
【図１２】本発明の実施例４の動作説明のための波形図である。
【図１３】本発明の実施例５の回路図である。
【図１４】本発明の実施例６の回路図である。
【図１５】本発明の高圧放電灯点灯装置を利用した照明器具の一例を示す説明図である。
【図１６】従来の高圧放電灯点灯装置の回路図である。
【図１７】従来の高圧放電灯点灯装置の動作説明のための波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明に係る高圧放電灯点灯装置の好適な実施形態を、図１〜図１４に基づいて詳述する。
【００２５】
＜実施例１＞
本発明の高圧放電灯点灯装置の実施例１を図１の回路図に基づいて説明する。
【００２６】
直流電源Ｅ１は、例えば商用交流電源を図示しない昇圧チョッパ回路により整流、平滑した直流電圧であり、出力電圧（数百Ｖ）としている。高圧放電灯点灯装置は、直流電源Ｅ１の出力を電源とし、降圧チョッパ回路部１、極性反転回路部２、パルス発生回路部３、制御部４で構成されている。降圧チョッパ回路部１は、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する抵抗Ｒ１から構成されている。
【００２７】
極性反転回路部２は、スイッチング素子Ｑ２〜Ｑ５のフルブリッジ回路から構成され、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオン、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオフの組合せと、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ４がオン、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ５がオフの状態の組合せを交互に動作させて、負荷であるメタルハライドランプや高圧水銀灯のような高圧放電灯Ｌａに矩形波を印加する。
【００２８】
パルス発生回路部３は、高圧放電灯Ｌａと、直列に２次巻線Ｎ２を接続された高圧パルストランスＴ１と、その１次巻線Ｎ１にパルス電流を流すためのコンデンサＣ５と、その充電抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ５を放電させるためのスイッチング素子Ｑ６と、を備えている。制御部４によってスイッチング素子Ｑ６を制御し、スイッチング素子Ｑ６がオンすると、コンデンサＣ５の電荷がスイッチング素子Ｑ６を介して急峻に放電され、その急峻な放電電流が、高圧トランスＴ１の１次側巻線Ｎ１に流れるため高圧パルスが発生する。
【００２９】
その高圧パルスを高圧トランスＴ１によって昇圧した高圧パルスが２次巻線Ｎ２に発生して、高圧放電灯Ｌａを絶縁破壊させる。高圧トランスＴ１で発生した高電圧パルスが、極性反転回路部２に回り込まないようにするコンデンサＣ６を有する。例えば、スイッチング素子Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）やＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）を使用する。
【００３０】
制御部４において、Ｖｌａ検出回路部４ａは、高圧放電灯Ｌａのランプ電圧相当であるコンデンサＣ１電圧を検出することによって、高圧放電灯Ｌａのランプ電圧を検出し、Ｖｌａ検出回路部４ａは、例えば、ＡＤコンバータを使用する。点灯判別回路部４ｂは、Ｖｌａ検出回路部４ａで検出されたランプ電圧値と予め設定された判別値とを比較し、高圧放電灯Ｌａが絶縁破壊したことを判別する。点灯判別回路部４ｂは、例えば、コンパレータやマイクロコンピュータ内にあるＡＤコンバータを使用して比較する。尚、高圧放電灯Ｌａのランプ電圧を、高圧放電灯電圧と記載することもある。
【００３１】
動作切替回路部４ｃは、高圧放電灯点灯装置の動作フェーズを高圧放電灯Ｌａが電源投入後から絶縁破壊し放電開始するまでを、絶縁破壊フェーズ、高圧放電灯Ｌａが放電を開始し不安定点灯から安定点灯するまでを予熱フェーズ、高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を供給する点灯フェーズに移行する切替を制御し、例えば、マイクロコンピュータを使用して制御する。
【００３２】
演算回路部４ｄは、各動作フェーズに応じてＶｌａ検出回路部４ａで検出したランプ電圧から、高圧放電灯Ｌａの所定の電力、電流が供給されるようにスイッチング素子Ｑ１を制御する閾値を算出する。演算回路部４ｄは、例えばマイクロコンピュータを使用する。Ｑ１制御回路部４ｅは、演算回路部４ｄで算出された閾値とスイッチング素子Ｑ１に流れる電流を検出する抵抗Ｒ１の電圧を、例えば、コンパレータなどを使用して比較し、スイッチング素子Ｑ１をオン、オフを制御する。Ｑ６制御回路部４ｆは、動作切替回路部４ｃで決定された動作フェーズに従って、スイッチング素子Ｑ６のオン、オフを制御し、高圧パルスの発生タイミングを制御する。Ｑ２、３、４、５制御回路部４ｇは、高圧放電灯Ｌａの出力を所定の矩形波周波数にするために、スイッチング素子Ｑ２、３、４、５を制御する。
【００３３】
次に、高圧放電灯点灯装置での電源投入から高圧放電灯Ｌａが安定点灯するまでの動作フェーズを、図２の波形図を用いて説明する。波形図の横軸は時間であり、縦軸は、各項目毎（例えば、ランプ両端電圧、ランプ電流、等）にそれぞれの変化量を示してある。後述する波形図も同様である。
【００３４】
電源投入時、動作フェーズは、絶縁破壊フェーズから動作開始する。高圧放電灯Ｌａは絶縁破壊されていないため、降圧チョッパ回路部１は、無負荷の状態で動作する。そのため、コンデンサＣ１の電圧は、略直流電源Ｅ１まで上昇する。その状態でスイッチング素子Ｑ２、３、４、５がスイッチング動作するため高圧放電灯Ｌａには、コンデンサＣ１にたためられた開放電圧を電源とした矩形波電圧が印加される。矩形波周波数は、固定の数Ｈｚ〜数百Ｈｚ程度で駆動される（一般的には１７０Ｈｚ程度）。また、一般に高圧放電灯Ｌａの絶縁破壊電圧は３ｋ〜５ｋＶである。従って、高圧放電灯点灯装置の一般的な直流電源Ｅ１の電圧２００Ｖ〜５００Ｖ程度では高圧放電灯Ｌａを絶縁破壊させることは難しいため、スイッチング素子Ｑ６を数Ｈｚ〜数ｋＨｚでパルス駆動させ、高圧トランスＴ１で高圧放電灯Ｌａに高圧パルスを数Ｈｚ〜数ｋＨｚで印加する（図１のランプ電圧両端）。
【００３５】
高圧放電灯Ｌａは、高圧パルスが印加されると絶縁破壊し、電流が流れる。そのとき、コンデンサＣ１の電圧が下がり、コンデンサＣ１の電圧は、高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯（ランプ）電圧相当になる（点灯初期約１０〜３０Ｖ程度）。Ｖｌａ検出回路部４ａでランプ電圧と点灯判別回路部４ｂの点灯判断閾値を比較し、閾値よりランプ電圧が下がったことを検知すると、動作フェーズを絶縁破壊フェーズから予熱フェーズに移行する。
【００３６】
予熱フェーズは、高圧放電灯Ｌａが不安定点灯から安定点灯（グロー放電からアーク放電）に移行できるように設けたフェーズであり、予熱フェーズ開始直後などは、高圧放電灯Ｌａの電極が十分に予熱できていない状況で極性反転するため、放電を維持することができなくなり、高圧放電灯Ｌａが立消えを起こすことがある。その立ち消え現象がなくなり、高圧放電灯Ｌａのランプ電圧が約１０〜３０Ｖ程度で安定点灯に移行するまでの時間を予め設定している。
【００３７】
従って、個々の高圧放電灯Ｌａのバラツキを考慮し、予熱フェーズ内で安定点灯（ランプ電圧１０〜３０Ｖ程度）するように設定された時間Ｔ１を予熱フェーズとし、所定の予熱電流が高圧放電灯Ｌａに流れるように降圧チョッパ回路部１を制御する。例えば７０Ｗクラスの高圧放電灯Ｌａであれば、予熱電流１.３Ａ程度であれば、Ｔ１は８００ミリ秒程度の設定である。
【００３８】
図３のグラフに高圧放電灯Ｌａを点灯させたとき、予熱フェーズ中に高圧放電灯Ｌａのランプ電圧が不安定点灯から安定点灯に移行している高圧放電灯Ｌａのランプ電流波形とランプ両端電圧波形を示す。点灯判別後約５００ｍｓ程度の間、ランプ電圧が乱れている箇所が不安定点灯中（立消え発生）であり、その後ランプ電圧が安定している波形である。
【００３９】
予熱フェーズ時間Ｔ１は、動作切替回路部４ｃで点灯判別してからの時間をカウントする。予熱フェーズに移行するとＱ６制御回路部４ｆは、Ｖｌａ検出回路部４ａで検出されたランプ電圧とＱ６制御回路部４ｆ内にある閾値Ｖｔｈ１と比較し、閾値以上であればスイッチング素子Ｑ６をオンさせ高圧パルスを発生させる。例えば、スイッチング素子Ｑ６のオン幅は数ｕｓ〜数百ｕｓで制御し、閾値Ｖｔｈ１は１００〜１５０Ｖ程度になる。スイッチング素子Ｑ６がオンからオフすると、コンデンサＣ５の電圧が充電抵抗Ｒ２を介して直流電源Ｅ１まで充電される。
【００４０】
スイッチング素子Ｑ６がオンしたときは常に高圧パルスの高さが変わらないようにするため、充電時間Ｔ２中は高圧放電灯電圧と閾値Ｖｔｈ１の比較を無効にし、スイッチング素子Ｑ６がオンしないように制御する。コンデンサＣ５の充電が完了する充電時間Ｔ２を経過すると、高圧放電灯電圧と閾値Ｖｔｈ１との比較を有効にする。例えば、スイッチング素子Ｑ６のオン時間、充電時間Ｔ２はマイクロコンピュータを使用する。また、後述する実施例２の回路図（図４参照）に示すようにコンデンサＣ５の電圧をＱ６制御回路部４ｆで検出し、充電時間Ｔ２を決定することも可能である。動作切替回路部４ｃでカウントされた予熱フェーズ時間Ｔ１が終了すると、Ｑ６制御回路部４ｆは、スイッチング素子Ｑ６の動作を停止させ、点灯フェーズに移行し、高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を降圧チョッパ回路部１から供給し安定点灯させる。
【００４１】
高圧放電灯Ｌａが不安定点灯している最中、高圧放電灯電圧が閾値以上になったとき高圧パルスを発生することで、予熱フェーズでの高圧パルス発生回数を低減でき、始動性能も確保される。同時に、高圧放電灯Ｌａに高圧パルスが繰り返し印加されることによる電極の損傷を防ぎ、また不要な高圧パルスを発生するため、高圧放電灯点灯装置の誤動作を招く可能性も低くなる。また、不安定点灯中の極性反転時の立ち消え対策の一つとして開放電圧を高くし、再点弧電圧で立ち消えを防いでいたが、上述の方式であれば立消えが発生したとき高圧パルスが印加され立消えを防ぐため、開放電圧を低く設定しても始動性能を大きく損なうことない。従って、直流電源Ｅ１の電圧を下げることができるため電灯点灯装置の部品定格電圧が下がり、小型化、低ロス化、低コスト化が図れる。
【００４２】
＜実施例２＞
本発明の実施例２を、図４の回路図に基づいて説明する。実施例１との動作の相違について、以下、詳述する。
【００４３】
実施例１では、予熱フェーズ中にＱ６制御回路部４ｆは、Ｖｌａ検出回路部４ａで検出されたランプ電圧とＱ６制御回路部４ｆ内にある閾値Ｖｔｈ１と比較し、閾値以上であればスイッチング素子Ｑ６をオンさせ高圧パルスを発生させていたが、実施例２では、そのＶｌａ検出電圧に応じて高圧パルスの発生回数を可変するようにＱ６制御回路部４ｆがスイッチング素子Ｑ６を制御する。
【００４４】
その関係を図５のグラフに示す。縦軸に高圧パルス印加回数（回）を示し、横軸にランプ電圧（Ｖ）を示す。検出したランプ電圧が高いほど、高圧パルス発生回数が増えるようにしている。
【００４５】
次に、動作フェーズを、図６の波形図を用いて説明する。
【００４６】
ランプ電圧と比較する閾値をＶｔｈ１、Ｖｔｈ２、Ｖｔｈ３と３つ設定しており、比較した際、Ｖｌａ＞Ｖｔｈ１でパルス回数３回連続印加、Ｖｌａ＞Ｖｔｈ２でパルス回数２回連続印加、Ｖｌａ＞Ｖｔｈ３でパルス回数１回を印加する。連続印加する間隔は、実施例１で述べたようにコンデンサＣ５の充電時間Ｔ２であり、Ｔ２は短いほど連続印加する間隔が短くなるので高圧放電灯Ｌａの電圧が下がりやすくなる（連続印加間隔は数ｋＨｚ〜数+ｋＨｚ）。またＱ６制御回路部４ｆは、例えば、マイクロコンピュータなどで構成すれば、高圧放電灯検出電圧とパルス印加回数をテーブルデータで制御することで、細かく設定が可能であり、上述の３段階がこの限りではない。
【００４７】
実施例２によれば、高圧放電灯電圧に応じて高圧パルス印加回数を可変することは、高圧放電灯Ｌａの点灯維持しにくい状況に応じて高圧パルスを連続印加することになり、不安定点灯から安定点灯に移行する時間が短くなり、実施例１よりも始動性能の向上が図れる。
【００４８】
＜実施例３＞
本発明の実施例３を、図７及び図８の回路図に基づいて説明する。実施例１及び実施例２との相違について、以下、詳述する。
【００４９】
実施例１、２との違いは、Ｑ２、３、４、５、制御回路部４ｇがＱ６制御回路部４ｆに接続されたことであり、予熱フェーズ内でＱ２、３、４、５、制御回路部４ｇより極性反転の直前のタイミングをＱ６制御回路部４ｆで受け取り、極性反転する前にランプ電圧と閾値を比較した結果を一度リセットし、高圧パルス発生を停止する。極性反転後は、その反転した極性で新たにランプ電圧を検出した閾値と比較することで同じ矩形波交流出力の半周期内で検出したランプ電圧結果によって高圧パルスを印加することができる。
【００５０】
次に、実施例３の方式で制御したときの動作を、図９の波形図を用いて説明する。
【００５１】
ランプ電圧と高圧パルス印加回数の関係は、Ｖｔｈ１＞Ｖｌａで高圧パルスを３回連続印加するように設定されている。パルス極性反転直前付近でＶｔｈ１以上の電圧を検出し、高圧パルスを３回連続加するように制御するが、ランプ検出電圧と閾値の比較結果をリセットしたため、極性反転後に印加する残り２回の高圧パルス印加をリセットした例である。
【００５２】
実施例３によれば、ランプ電圧上昇を検知した極性でパルス電圧を印加することができるため、極性反転直前にランプ電圧上昇を検知し、高圧パルスを印加する前に極性反転し、ランプ電圧を検出した極性と異なる極性で高圧パルスを印加することを防ぐことができる。従って、高圧パルスが不要な極性でパルス印加されることを防ぎ、電極の損傷を防ぐことができる。
【００５３】
＜実施例４＞
本発明の実施例４を、図１０の回路図に基づいて説明する。実施例４の回路は、実施例１と同じである。実施例１、実施例２及び実施例３との相違について、以下、詳述する。
【００５４】
実施例１、２、３との違いは、Ｑ２、３、４、５、制御回路部４ｇがＶｌａ検出回路部４ａに接続されたことであり、Ｖｌａ検出回路４ａのランプ電圧取得タイミングを極性反転後に取得して閾値と比較し、次のランプ電圧取得タイミングと閾値の比較は、次の極性反転後に取得し比較する。したがって半周期に１度ランプ電圧を検出し、その検出したランプ電圧と閾値を比較し、実施例１、２、３の手段で高圧パルスを印加する。ランプ電圧取得タイミングは、半周期の区間で最も立消えしやすい、極性反転周期の半周期の４分の１以内に取得して実施例１、２、３の手段で高圧パルスを印加する。
【００５５】
次に、実施例４の方式で制御したときの動作を、図１１及び図１２の波形図を用いて説明する。
【００５６】
図１１の高圧パルス発生手段は実施例１と同様であり、図１２の高圧パルス発生手段は実施例２と同様である。従って、実施例１、２、３のようにランプ電圧を常時監視し、ランプ電圧検出するたびに閾値と比較するような設計にすると、回路部品が増加、また高価マイクロコンピュータを使用することになるため、ランプ電圧取得タイミングは、不安定点灯時にランプ電圧が上昇しやすい極性反転後の半周期４分の１以内の１度にすることで低コスト化、小型化が図れ、始動性能を損なわずに実現することができる。
【００５７】
＜実施例５＞
本発明の実施例５を、図１３の回路図に基づいて説明する。
【００５８】
実施例１〜４で示した予熱フェーズ中の高圧パルス発生制御における、他の回路構成図である。直流電源Ｅ１、極性反転降圧チョッパ回路部６、パルス発生回路部３、制御部４で構成される。直流電源Ｅ１は、例えば、商用交流電源を整流、平滑した直流電圧である。直流電源Ｅ１は昇圧チョッパ回路の出力電圧（数百Ｖ）とすることが一般的である。
【００５９】
極性反転降圧チョッパ回路部６は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４、Ｑ５、インダクタＬ１、コンデンサＣ１で構成される。極性反転降圧チョッパ回路部６は、Ｑ２とＱ３が所定の周波数ｆａ(数１００Ｈｚ程度)で交互にオン、オフし、その際Ｑ４およびＱ５は、Ｑ２がオンの時は、Ｑ５が所定の周波数ｆｂ(数１０ｋＨｚ程度)でオン、オフし、Ｑ３がオンの時は、Ｑ４が所定の周波数ｆｂ(数１０ｋＨｚ程度)でオン、オフする動作を繰り返す。この動作により高圧放電灯Ｌａには、周波数がｆａの矩形波交流電圧が印加される。
【００６０】
パルス発生回路部３は、実施例１で説明した回路構成と同様なので説明を省略する。制御部４において、Ｖｌａ検出回路部４ａはコンデンサＣ１の両端電圧を検出し、高圧放電灯Ｌａのランプ電圧相当を検出する。点灯判別回路部４ｂ、及び動作切替回路部４ｃは実施例１で述べた動作と同じなので説明を省略する。演算回路部４ｄは、各動作フェーズに応じてＶｌａ検出回路部４ａで検出したランプ電圧から高圧放電灯Ｌａの所定の電流、電力が供給されるよう演算し、Ｑ２、３、４、５制御回路部４ｉでスイッチング素子Ｑ２、３、４、５を制御する。Ｑ６制御回路部４ｆは、実施例１〜４と同様に高圧パルスの発生を制御する。従って、実施例５の回路構成でも実施例１〜４と同じ効果を得られる。
【００６１】
＜実施例６＞
本発明の実施例６を、図１４の回路図に基づいて説明する。
【００６２】
実施例１〜４で示した予熱フェーズ中の高圧パルス発生制御における、他の回路構成図である。直流電源Ｅ１、パルス発生回路部３、制御部４で構成され、実施例５では、極性反転降圧チョッパ回路部６であるが、実施例６では、ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部７である。直流電源Ｅ１は、例えば、商用交流電源を整流、平滑した直流電圧である。直流電源Ｅ１は昇圧チョッパ回路の出力電圧（数百Ｖ）とすることが一般的である。ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部７は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３、インダクタＬ１、直流電源Ｅ１の電圧を分圧して高圧放電灯Ｌａに矩形波交流を出力するための電源用コンデンサＣ１、Ｃ２、インダクタＬ１、高周波カット用コンデンサＣ３、Ｃ４で構成される。
【００６３】
ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部７は、スイッチング素子Ｑ２が所定の周波数（数十ｋＨｚ程度）でオン、オフし、スイッチング素子Ｑ３がオフの状態で高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を供給し、極性反転させる場合は、スイッチング素子Ｑ３が所定の周波数（数十ｋＨｚ程度）でオン、オフし、スイッチング素子Ｑ２がオフの状態で高圧放電灯Ｌａに所定の電流、電力を供給する。この動作を繰り返す周波数をｆａ（数１００Ｈｚ程度）とすると、高圧放電灯Ｌａには周波数ｆａの矩形波交流電圧が印加される。
【００６４】
パルス発生回路部３は、実施例１で説明した回路構成と同様なので説明を省略する。制御部４において、Ｖｌａ検出回路部４ａはコンデンサＣ２の電圧Ｖｌａ１とコンデンサＣ４の電圧Ｖｌａ２を検出し、スイッチング素子Ｑ２がオン、オフしているときは、Ｖｌａ２−Ｖｌａ１、スイッチング素子Ｑ３がオン、オフしているときは、Ｖｌａ１−Ｖｌａ２の算出で高圧放電灯Ｌａの高圧放電灯電圧Ｖｌａを検出する。点灯判別回路部４ｂ、及び動作切替回路部４ｃは実施例１で述べた動作と同じなので説明を省略する。
【００６５】
演算回路部４ｄは、各動作フェーズに応じてＶｌａ検出回路部４ａで検出したランプ電圧から高圧放電灯Ｌａの所定の電流、電力が供給されるよう演算し、Ｑ２、３制御回路部４ｈでスイッチング素子Ｑ２、３を制御する。Ｑ６制御回路部４ｆは、実施例１〜４と同様に高圧パルスの発生を制御する。
【００６６】
従って、実施例６における回路構成でも実施例１〜４と同じ効果を得られる。また、実施例１〜５の回路で高圧放電灯Ｌａに印加される開放電圧は、直流電源Ｅ１と約同電圧となるが、実施例６の場合は、直流電圧Ｅ１の電圧がコンデンサＣ１、２によって分圧された電圧が高圧放電灯Ｌａに印加されるため、開放電圧が低くなり、予熱フェーズでの立消えが起こりやすくなることがある。しかし、上述で示した高圧パルスの発生を制御することで、他の回路構成と同等の始動性能を確保することができる。
【００６７】
＜照明器具の説明＞
図１５（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の高圧放電灯点灯装置を利用した照明器具の一例を示している。図１５（ａ）は、ダウンライトに応用した例であり、図１５（ｂ）、（ｃ）は、スポットライトに応用した例である。照明器具１０は、本発明の回路を格納した本体１１と、高圧放電灯Ｌａを装着した灯体１２と、配線１３とから概略構成されている。本発明の照明器具１０によれば、始動過程の予熱フェーズ時間を最適化して始動性能の向上を図ることが可能であると共に、長寿命化を達成可能とし、直流電源電圧を下げることで低コスト、低小型化、低ロス化、等々、が確保され、照明器具１０と同様に、照明装置、照明システムを構築できることが可能となる。
【００６８】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置箇所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００６９】
１：降圧チョッパ回路部
２：極性反転回路部
３：パルス発生回路部
４：制御部
６：極性反転降圧チョッパ回路部
７：ハーフブリッジ型極性反転降圧チョッパ回路部
１０：照明器具
Ｌａ：高圧放電灯
Ｅ１：直流電源
【図１】
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【図２】
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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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【図１７】
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【図３】
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