(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電源と；交流電源からの電圧を整流する整流回路と；少なくとも１つのスイッチング素子を有し整流回路からの直流電圧を他の直流電圧に変換する電圧変換回路と；少なくとも１つのスイッチング素子を有し電圧変換回路の出力電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と；放電灯及びＬＣ共振回路を含みインバータ回路に接続される負荷回路と；電圧変換回路が有するスイッチング素子を動作させる制御手段と；インバータ回路が有するスイッチング素子を駆動する駆動手段と；を備えた放電灯点灯装置において、該制御手段により電圧変換回路の出力電圧を変化させて放電灯の調光していき、調光比５％以下となった場合において、放電灯に流れる電流を放電灯電流Ｉｌａとし、放電灯の両端にかかる電圧を放電灯電圧Ｖｌａとし、放電灯電流Ｉｌａと放電灯電圧Ｖｌａとの関係がｄ（Ｖｌａ）／ｄ（Ｉｌａ）≧０の関係を満たすときに、放電灯電圧にパルス電圧を重畳することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
パルス電圧重畳手段は、電圧変換回路が有するスイッチング素子の周波数を制御手段が可変することによりパルス電圧を発生させるものであ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】
パルス電圧重畳手段は、インバータ回路が有するスイッチング素子のスイッチング周波数を駆動手段が可変することによりパルス電圧を発生させるものであ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４】
パルス電圧重畳手段は、並列に接続された複数の電圧変換回路の出力電圧を選択的に稼動させるものであ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５】
インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスをさらに設けた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６】
負荷回路は、複数の放電灯並びにインダクタ及びコンデンサを有する共振回路を含み、複数の放電灯は互いに並列に配置され、隣接する放電灯の電極の対地電圧がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯点灯装置に関するものであり、さらに詳しくは、放電灯の調光が可能な放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、調光用の放電灯点灯装置が、演出・省エネルギーなどを目的として様々な場面で使用されるようになってきた。調光用の放電灯点灯装置としては、従来から、商用電源からの電圧を整流し所望の直流電圧に変換し出力するチョッパ回路と、チョッパ回路の直流電圧を交流の矩形波電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路に接続され放電灯及びＬＣ共振回路を有する負荷回路と、を備えたものが一般的である。この種の放電灯点灯装置として、たとえば、特開昭５８−２０４４９６号公報のものが挙げられる。このものは、自励式のインバータ回路であり、チョッパ回路の出力電圧を制御することにより、放電灯の調光を行うものである。この放電灯点灯装置は、自励式のインバータ回路なので、放電灯を調光するとそれに伴ってインバータの動作周波数も変化してしまい、常に最適な動作周波数でインバータ回路を動作させるのは困難である。
【０００３】
また、上記課題を解決する放電灯点灯装置として、たとえば、特開平４−３４２９９５号公報のものが挙げられる。このものは、他励式のインバータ回路であり、インバータの動作周波数をＬＣ共振回路の共振周波数の近傍に設定している。この状態でチョッパ回路の出力電圧を制御することにより、放電灯の調光を行っている。このように、インバータの動作周波数をＬＣ共振回路の共振周波数の近傍に設定すると、調光時においても、放電灯電圧を高く維持することができ、放電灯の放電が不安定になるのを回避することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の従来例はチョッパ回路の出力電圧、すなわち、インバータ回路の入力電圧を変化させることにより放電灯の調光を行っている。また、その他、放電灯の調光を行う方法としては、インバータの動作周波数を変化させる方法がある。いずれの方法を用いても、従来、安定した調光点灯を行うことができる調光下限は調光比略３％程度であった。
【０００５】
以下、この理由を説明する。
【０００６】
まず、インバータの動作周波数を変化させる方法であるが、図２４は、インバータ回路の動作周波数ｆをパラメータとしたときの、放電灯ＬＡの特性（ａ）と、放電灯点灯装置の出力特性（ｂ）と、を示している。ここで、放電灯ＬＡの特性（ａ）と、放電灯点灯装置の出力特性（ｂ）と、の交点が放電灯の動作安定点である。図２４において、動作周波数ｆを高くする、すなわち、調光比を下げていくと、放電灯点灯装置の出力特性（ａ）と放電灯ＬＡの特性（ｂ）との交点が複数存在する場合が発生する（たとえば、図３Ａ、Ｂ及びＣ）。このような場合には、放電灯ＬＡの状態により、動作安定点がＡ、Ｂ及びＣのどこかに瞬時に移行し、放電灯ＬＡの点灯が不安定となる現象が発生する場合がある（以下、この現象をジャンプ現象という。）。特に、調光比が略３％以下の深調光時においてこのジャンプ現象が発生すると、放電灯が立ち消えを起こしてしまう。したがって、動作周波数ｆを高くしていくだけでは、調光比が略３％以下の深調光に対応することができない。
【０００７】
つぎに、チョッパ回路の出力電圧、すなわち、インバータ回路の入力電圧を変化させる方法であるが、図２３は、チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃをパラメータとしたときの、放電灯ＬＡの特性（ａ）と、放電灯点灯装置の出力特性（ｂ）と、を示している。図２３において、チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃを低下する、すなわち、調光比を下げていった場合には、動作周波数ｆを高くしていった場合と異なり、直流電圧Ｖｄｃがどのような値であっても常に、動作安定点はただ１つに決まる。したがって、チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃをパラメータとした場合には、放電灯にジャンプ現象が発生することはない。ところが、この方法においても、調光比が略３％程度以下になると、放電灯ＬＡにちらつき、立ち消え等が生じ、放電灯ＬＡを安定点灯させるのが困難となる場合がある。このため、調光比略３％以下の調光が要求される演出用途においては、これらの放電灯点灯装置では対応できなかった。
【０００８】
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、調光比略３％以下の調光状態においても、放電灯を安定点灯させることのできる放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、交流電源と；交流電源からの電圧を整流する整流回路と；少なくとも１つのスイッチング素子を有し整流回路からの直流電圧を他の直流電圧に変換する電圧変換回路と；少なくとも１つのスイッチング素子を有し電圧変換回路の出力電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と；放電灯及びＬＣ共振回路を含みインバータ回路に接続される負荷回路と；電圧変換回路が有するスイッチング素子を動作させる制御手段と；インバータ回路が有するスイッチング素子を駆動する駆動手段と；を備えた放電灯点灯装置において、該制御手段により電圧変換回路の出力電圧を変化させて放電灯の調光していき、調光比５％以下となった場合において、放電灯に流れる電流を放電灯電流Ｉｌａとし、放電灯の両端にかかる電圧を放電灯電圧Ｖｌａとし、放電灯電流Ｉｌａと放電灯電圧Ｖｌａとの関係がｄ（Ｖｌａ）／ｄ（Ｉｌａ）≧０の関係を満たすときに、放電灯電圧にパルス電圧を重畳することを特徴とするものである。
【００１０】
放電灯電流Ｉｌａと、放電灯電圧Ｖｌａと、が上記関係を満たす場合においては、放電灯点灯装置の出力特性と放電灯の特性とで決定される放電灯の動作点として、放電灯が安定点灯する動作点を確保することができ、調光比５％以下の調光制御を行っても、放電灯は、ちらつき、移動縞あるいは立ち消えを起こすことなく安定点灯する。
【００１４】
請求項２記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、パルス電圧重畳手段は、電圧変換回路が有するスイッチング素子の周波数を制御手段が可変することによりパルス電圧を発生させるものであることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、パルス電圧重畳手段は、電圧変換回路が有するスイッチング素子の周波数を制御手段が可変することによりパルス電圧を発生させるものであることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、パルス電圧重畳手段は、並列に接続された複数の電圧変換回路の出力電圧を選択的に稼動させるものであることを特徴とするものである。
【００１７】
パルス電圧を発生させるために、駆動手段によりインバータ回路が有するスイッチング素子のスイッチング周波数（インバータ回路の動作周波数）を低くした場合において、インバータ回路の動作周波数がＬＣ共振回路の共振周波数の近傍に近づくと、インバータ回路は強い共振状態で動作していることになる。この動作状態でパルス電圧を発生させると、電子部品のバラツキによりスイッチング周波数が微小に変化した場合でも、発生するパルス電圧のピーク値は大幅に変化する場合がある。このような場合においても、パルス電圧補正手段によりパルス電圧のピーク値を略一定に制御する。
【００１８】
請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスをさらに設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、負荷回路は、複数の放電灯並びにインダクタ及びコンデンサを有する共振回路を含み、複数の放電灯は互いに並列に配置され、隣接する放電灯の電極の対地電圧がそれぞれ異なることを特徴とするものである。
【００２０】
インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスを設けると、負荷回路側は大地から電気的に絶縁されることになるので、放電灯の両側電極の対地電圧は略等しくなる。したがって、両側の電極付近から大地に漏れる電流は略等しくなり、放電灯に対して調光比略３％以下の調光制御を行った場合においても、放電灯の両端に発生する照度の偏りを防ぐ。
【００２２】
ＬＣ共振回路を構成するインダクタとして、放電灯の両端にインダクタンスの略等しいインダクタをそれぞれ設けると、各インダクタにかかる高周波電圧は、略等しくなるので、放電灯の両側の電極付近から大地に漏れる電流は略等しくなりる。このため、放電灯に対して調光比略３％以下の調光制御を行った場合においても、放電灯の両端に発生する照度の偏りを防ぐ。
【００２４】
並列に配置された複数の放電灯を、隣接する放電灯の電極の対地電圧がそれぞれ異なるように配置すると、各放電灯に対して調光比略３％以下の調光制御を行った場合において、それぞれの放電灯の両端に照度の偏りが生じた場合においても、それらの照度の偏りが互いに打ち消しあい、複数の放電灯を全体としてみた場合には、照度を均一とする。
【００２６】
放電灯に対して調光比略３％以下の調光制御を行った場合には、放電灯電圧は通常点灯状態に比べ大幅に上昇する。この状態においては、放電灯が異常状態となった場合の放電灯電圧と判別がつかない場合がある。ところが、調光比略３％以下の調光制御を行っている場合には、比較制御手段の基準電圧を変化させているので、このような調光状態においても、放電灯の異常状態を確実に検出する。
【００２８】
放電灯と、放電灯点灯装置を搭載する照明器具との間には通常、浮遊容量が存在し、この浮遊容量を介して放電灯から照明器具に漏れ電流が流れる。そして、この漏れ電流の大小は、インバータ回路の動作周波数に依存する。すなわち、浮遊容量が略１００〜５０００ｐＦの場合には駆動手段によりインバータ回路の動作周波数下げる制御を行い漏れ電流を抑えつつ制御手段により出力電圧を下げ放電灯の調光を行う。
【００３０】
負荷回路の２次側に、調光比が数十％程度の場合には磁気飽和を起こして動作しないが、調光比が略３％程度になると磁気飽和を起こさずに動作する可飽和カレントトランスを設けておき、調光比が略３％程度において、放電灯電流に比例する電流を微小電流検出手段で監視しておき放電灯が立ち消え等を起こさないように制御する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態を図１ないし図５を参照して説明する。
【００３２】
図１に示す放電灯点灯装置は、交流電源ＡＣと；入力フィルタ回路（コンデンサＣ１、フィルタＬＦ１及びコンデンサＣ２）と；交流電源ＡＣからの電圧を整流する整流回路ＤＢと；整流回路ＤＢからの電圧を他の電圧に変換する電圧変換回路（スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２、ダイオードＤ１、Ｄ２及びインダクタＬ１）と；電圧変換回路の出力電圧を平滑するコンデンサＣ３と；少なくとも１以上のスイッチング素子を有し、電圧変換回路の出力電圧を高周波電圧に変換する他励式のインバータ回路（スイッチング素子Ｑ３及びＱ４）と；放電灯ＬＡ及びＬＣ共振回路を含み、他励式のインバータ回路に接続される負荷回路（共振用インダクタＬ２、共振用コンデンサＣ６及び放電灯ＬＡと）と；直流遮断コンデンサＣ４と；電圧変換回路の出力電圧を変化させることにより、放電灯ＬＡを調光する制御手段１（パルス電圧重畳手段）と；スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を駆動する駆動手段２（パルス電圧重畳手段）と；制御手段１又は駆動手段２に調光信号を送信する調光器３と；を備えている。
【００３３】
以下、各部の構成を詳述する。
【００３４】
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。
【００３５】
入力フィルタ回路は、交流電源ＡＣからの雑音をインバータ回路に侵入するのを防止したり、あるいは逆に、インバータ回路からの雑音を電源側に漏れるのを防止するものである。
【００３６】
整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流電圧に整流するものであり、たとえば、ダイオードブリッジで構成する。
【００３７】
電圧変換回路は、整流回路ＤＢからの電圧を他の電圧に変換するものであり、本実施の形態では、昇降圧チョッパ回路を採用している。この回路の動作は周知なので、動作説明は省略する。また、電圧変換回路は、昇降圧チョッパ回路の他に昇圧チョッパ、降圧チョッパ、あるいは極性反転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。
【００３８】
コンデンサＣ３は、電圧変換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。
【００３９】
インバータ回路は、コンデンサＣ３からの直流電圧をスイッチング素子Ｑ３及びＱ４のオン／オフ動作により矩形波電圧に変換するものである。スイッチング素子Ｑ３及びＱ４は、たとえば、電界効果トランジスタで構成する。本実施の形態では、インバータ回路として、スイッチング素子Ｑ３及びＱ４を有するいわゆる２石式のハーフブリッジ型インバータ回路を採用しているが、もちろん、インバータ回路の回路方式としては、このものに限られず、１石式のインバータ回路であってもよい。なお、このハーフブリッジ型インバータ回路の動作も周知なので、動作説明は省略する。
【００４０】
直流遮断コンデンサＣ４は、インバータ回路に流れる直流成分を遮断するものであり、これにより、インバータ回路は交流電圧でのみ動作することになる。コンデンサＣ４の容量は、通常はコンデンサＣ６のそれよりも大きく設定されている。
【００４１】
負荷回路は、インダクタＬ２とコンデンサＣ６との直列共振回路の共振動作により放電灯ＬＡを始動・点灯させるものである。放電灯ＬＡは、たとえば、蛍光灯である。
【００４２】
制御手段１は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のスイッチング周波数を制御し電圧変換回路の出力電圧を変化させるものである。これにより、放電灯ＬＡの調光が可能となる。具体的な回路構成としては、たとえば、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１を用いてもよい。
【００４３】
駆動手段２は、インバータ回路を構成するスイッチング素子Ｑ３及びＱ４を駆動するものである。具体的な回路構成としては、たとえば、インターナショナルレクティファイアー社製の高耐圧集積回路ＩＲ２１１０を用いてもよい。
【００４４】
調光器３は、調光信号を生成し制御手段１又は駆動手段２に調光信号を送信するものである。
【００４５】
つぎに、本実施の形態の動作を説明する。
【００４６】
本実施の形態では、調光器３からの調光信号により制御手段１がスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のスイッチング周波数（インバータ回路の動作周波数）を制御し、直流電圧Ｖｄｃを変化させる、すなわち、インバータ回路の電源電圧を変化させることにより放電灯ＬＡの調光を行う。そして、直流電圧Ｖｄｃを徐々に下げていき、たとえば、調光比が１０％以下となると、直流電圧Ｖｄｃを変化させ放電灯ＬＡを調光しても、放電灯のちらつき、移動縞及び立ち消えの発生場合がある。一般に、放電灯電流Ｉｌａと放電灯電圧Ｖｌａとの関係が、ｄ（Ｖｌａ）／ｄ（Ｉｌａ）≧０の関係を満たす領域（図２の斜線部の領域、以下、正特性領域という。）においては、放電灯は安定点灯することが知られているが、調光比が略３％程度以下となると、やはり、放電灯のちらつき、移動縞及び立ち消えが発生する。そこで、調光比が略３％程度以下の場合においても、特に正特性領域で図３に示すような周期Ｔ、幅Ｔａのパルス電圧を放電灯ＬＡに印加すると、調光比が略３％程度以下の深調光状態においても、放電灯ＬＡを安定点灯させることができることになる。もちろん、上記の正特性領域だけでなく、ｄ（Ｖｌａ）／ｄ（Ｉｌａ）＜０の関係を満たすいわゆる負特性領域において、放電灯ＬＡに図３のようなパルス電圧を印加した場合でも、放電灯ＬＡを安定点灯させ得る。
【００４７】
つぎに、図３に示すパルス電圧を発生させるパルス電圧発生の態様を説明する。図４（ａ）は、ＬＣ共振回路の共振カーブを示しており、横軸はインバータ回路の動作周波数ｆ、縦軸は放電灯電圧Ｖｌａをそれぞれ表している。そして、図４の動作周波数ｆ＝ｆａでの放電灯電圧Ｖｌａ（ａ）及び動作周波数ｆ＝ｆｂでの放電灯電圧Ｖｌａ（ｂ）は、それぞれ図３の幅Ｔａのパルス電圧Ｖｌａ（ａ）及び幅Ｔｂの調光時の放電灯電圧Ｖｌａ（ｂ）にそれぞれ対応している。このような放電灯点灯装置において、駆動手段２により、動作周波数ｆをｆａ→ｆｂへと変化させると、図３に示すような放電灯電圧にパルス電圧が重畳された電圧を放電灯に印加することができることになる。この場合、パルス電圧波形としては、パルス電圧の幅Ｔａが小さく、パルス電圧Ｖｌａ（ａ）の大きさが大きいほうが、放電灯ＬＡを効果的に安定点灯させることができる。
【００４８】
つぎに、調光比略３％以下で放電灯ＬＡが立ち消えを起こすことなく、安定点灯するために調光する調光態様としては、図５に示すように調光比５％程度までは、直流電圧Ｖｄｃを徐々に下げていき、調光比５％程度以下になると、直流電圧Ｖｄｃを徐々に下げていきつつ、パルス電圧を発生させる。
【００４９】
本実施の形態に示した放電灯点灯装置は、深調光（たとえば、調光比０．５％〜１００％）が要求される演出用等に用いられる場合に、特に有効である。
【００５０】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００５１】
以下、本発明の第２の実施の形態を図６を参照して説明する。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り説明を省略する。
【００５２】
図６に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図６の放電灯点灯装置では、昇圧チョッパ回路（インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ３）と降圧チョッパ回路（インダクタＬ３、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ３、Ｄ４及びコンデンサＣ７）とを直列に接続しており、スイッチＳ１によって、昇圧チョッパ回路のみが動作する場合と、昇圧チョッパ回路及び降圧チョッパ回路が同時に動作する場合と、を切り替える点である。
【００５３】
以下、本実施の形態の動作を説明する。
【００５４】
本実施の形態では、昇圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃ１と、降圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃ２と、の関係がＶｄｃ１＞Ｖｄｃ２と設定されている。したがって、スイッチＳ１がオフの状態においては、インバータ回路の入力電圧はＶｄｃ２となるので小さくなり、スイッチＳ１がオンの状態においては、インバータ回路の入力電圧はＶｄｃ１となるので増加することになる。すなわち、スイッチＳ１がオンの状態においては、放電灯ＬＡに印加する電圧を上昇させることができる。本実施の形態では、この上昇電圧をパルス電圧とするのである。
【００５５】
このような放電灯点灯装置によれば、周期ＴでスイッチＳ１をオンさせることにより、第１の実施の形態の図３に示したような、放電灯電圧にパルス電圧を重畳した電圧を放電灯ＬＡに印加することができる。
【００５６】
調光比略３％以下で放電灯ＬＡが立ち消えを起こすことなく、安定点灯するために調光する調光態様としては、たとえば、図７に示すように、調光比２０％程度までは、直流電圧Ｖｄｃを徐々に下げていき、調光比２０％程度以下になると、スイッチＳ１により直流電圧ＶｄｃをＶｄｃ１→Ｖｄｃ２又はＶｄｃ２→Ｖｄｃ１への切り替えを繰り返す。
【００５７】
このような放電灯点灯装置によれば、第１の実施の形態と同様に深調光（たとえば、調光比０．５％〜１００％）が要求される演出用等に用いられる場合に、特に有効である。
【００５８】
つぎに、本実施の形態の応用形態を図８を参照して説明する。ここで、上記の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５９】
図８に示す放電灯点灯装置では、２つの昇圧チョッパ回路（コンデンサＣ２、Ｃ３、インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、Ｄ３を有する昇圧チョッパ回路１及びコンデンサＣ２’、Ｃ３’、インダクタＬ１’、スイッチング素子Ｑ２’、ダイオードＤ２’、Ｄ３’を有する昇圧チョッパ回路２）を並列に接続し、この２つの昇圧チョッパ回路をスイッチＳ２により切り替え可能としたものである。
【００６０】
以下、本実施の形態の動作を説明する。
【００６１】
本実施の形態では、昇圧チョッパ回路１の出力電圧Ｖｄｃ１と、昇圧チョッパ回路２の出力電圧Ｖｄｃ２との関係が、Ｖｄｃ１＞Ｖｄｃ２と設定されている。スイッチＳ２がオフの状態においては、インバータ回路の入力電圧はＶｄｃ２となるので小さくなり、スイッチＳ１がオンの状態においては、インバータ回路の入力電圧はＶｄｃ１となるので増加することになる。すなわち、スイッチＳ１がオンの状態においては、放電灯ＬＡに印加する電圧を上昇させることができる。本実施の形態では、この上昇電圧をパルス電圧として利用するのである。
【００６２】
このような放電灯点灯装置によれば、上記実施の形態と同様に放電灯ＬＡにパルス電圧を印加することができ、調光比略３％以下の調光状態においても、放電灯ＬＡを安定点灯させることができる。なお、調光比略３％以下で放電灯ＬＡが立ち消えを起こすことなく、安定点灯するために調光する調光態様としては、上記の図７に示したように、たとえば、調光比２０％程度までは、直流電圧Ｖｄｃを徐々に下げていき、調光比２０％程度以下になると、スイッチＳ１により直流電圧ＶｄｃをＶｄｃ１→Ｖｄｃ２又はＶｄｃ２→Ｖｄｃ１への切り替えを繰り返してもよい。
【００６３】
さらに、本実施の形態の他の応用形態を図９を参照して説明する。ここで、上記の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６４】
図９に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図９の放電灯点灯装置では、インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスＴ１と、負荷回路側にコッククロフト回路（ダイオードＤｐ１〜Ｄｐ６、コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ５）及びスイッチＳ３と、を設けた点である。コッククロフト回路は倍電圧整流回路の一種であり、ダイオードＤｐ１〜Ｄｐ６、コンデンサＣｐ１〜Ｃｐ５の数を適度に設定してやると、入力電圧を所望の高電圧に変換することができる。この回路の詳細な動作は、たとえば、本願出願人の特開平６−３６８８０に説明されているので、詳細な説明は省略する。
【００６５】
このような放電灯点灯装置によれば、上記の実施の形態と同様に、たとえば、調光比１０％程度までは直流電圧Ｖｄｃを徐々に下げていき、放電灯が立ち消えを起こさないように調光比１０％程度以下になると、周期ＴでスイッチＳ３をオンさせる。このようにすると図３のような放電灯電圧にパルス電圧を重畳した電圧を放電灯ＬＡに印加することができ、調光比略３％以下の調光状態においても、放電灯ＬＡを安定点灯させることができる。
【００６６】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
以下、本発明の第３の実施の形態を図１０及び図１１を参照して説明する。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り説明を省略する。
【００６８】
図１０に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図１０の放電灯点灯装置では、インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスＴ１を設けた点と、絶縁トランスＴ１の２次側の中点を接地している点である。
【００６９】
図１１（ａ）は絶縁トランスがない場合の放電灯ＬＡを、図１１（ｂ）は絶縁トランスがある場合の放電灯ＬＡの態様をそれぞれ示している。絶縁トランスＴ１を有しない図１のような放電灯点灯装置では、通常、コンデンサＣ４等の影響により放電灯ＬＡの両端の対地に対する高周波電位はそれぞれ異なる。したがって、図１１（ａ）に示すように、放電灯ＬＡには、対地電圧が大きい高圧側と、対地電圧が小さい低圧側と、が生じることになる。そして、放電灯ＬＡと照明器具４との間に形成される数百ｐＦ程度の浮遊容量Ｃｒを介して、特に放電灯ＬＡの高圧側から大地に向かって放電灯電流の一部が漏れる（漏れ電流Ｉｒ）場合がある。この漏れ電流Ｉｒは、通常数ｍＡ〜数十ｍＡ程度であり、この漏れ電流のために、高圧側の照度は低圧側のそれと比べて小さくなるが、調光比が数十％のときは、放電灯ＬＡの両側の照度の不均衡は殆ど問題とならない。ところが、調光比が数％、特に略３％以下になると、両側の照度の不均衡が目立ってくる。
【００７０】
そこで、本実施の形態の放電灯点灯装置によれば、負荷回路に絶縁トランスＴ１を設け、絶縁トランスＴ１の２次側の中点を接地しているので、放電灯ＬＡの両端の対地に対する高周波電位が略等しくなる。したがって、図１１（ｂ）に示すように、放電灯ＬＡの両端から対地に漏れる漏れ電流は略等しくなり、調光比が略３％になった場合においても照度の不均衡は発生しない。
【００７１】
あるいは逆に、絶縁トランスを用いていない図１２に示すような並列２灯用の放電灯点灯装置において、図１３に示すように２灯の放電灯が照明器具に並列に配置されている場合、２灯の放電灯ＬＡ、ＬＡ’の低圧側及び高圧側を照明器具の反射板５に対してそれぞれ隣接配置すると、各放電灯ＬＡ、ＬＡ’の両端に照度の不均衡が生じても、隣接した放電灯の低圧側及び高圧側の照度の濃淡が互いに打ち消しあい、２灯の放電灯を全体としてみた場合には照度が均一となる。
【００７２】
なお、本実施の形態を３灯以上の放電灯に応用し照度の濃淡部を近接配置すれば、放電灯を全体としてみた場合には照度が均一となることはいうまでもない。
【００７３】
本実施の応用形態を図１４を参照して説明する。ここで、上記の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００７４】
図１４に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図１４の放電灯点灯装置では、図１の共振用インダクタＬ２を、放電灯ＬＡの高圧側と低圧側にそれぞれ分離して接続した点である。また、インダクタＬ２（１）及びＬ２（２）のインダクタンスは略等しく設定している。
【００７５】
このような放電灯点灯装置によれば、インダクタＬ２（１）及びＬ２（１）にかかる高周波電圧は略等しくなるので、絶縁トランス等を用いなくても、照明器具に漏れる漏れ電流は放電灯ＬＡの両端において略等しくなるので、放電灯ＬＡの漏れ電流の違いによる照度の不均衡の発生を防止することができる。
【００７６】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００７７】
以下、本発明の第４の実施の形態を図１５ないし図１７を参照して説明する。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り説明を省略する。
【００７８】
図１５に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図１７の放電灯点灯装置では、インバータ回路側を１次側（Ｎ１）、負荷回路側を２次側（Ｎ２）、放電灯電圧に比例する電圧を監視する放電灯電圧監視手段６を接続した側を３次側（Ｎ３）、とする絶縁トランスＴ１を設けた点と、放電灯電圧監視手段６の出力電圧と基準電圧とを比較し制御手段１を制御する比較制御手段７を設けた点と、比較制御手段７の基準値を調光比に応じて補正する基準電圧補正手段８設けた点である。
【００７９】
放電灯ＬＡの寿命末期等の異常を検出する手段として、一般に、放電灯電圧あるいは放電灯電圧に比例する電圧と、所定の基準電圧と、を比較し、放電灯ＬＡの異常時に放電灯電圧あるいは放電灯電圧に比例する電圧が基準電圧を超えると、放電灯点灯装置の動作を一時停止させたり、放電灯ＬＡを間欠発振させる方法が用いられる。本実施の形態では、放電灯電圧に比例する電圧を検出することを考える。
【００８０】
図１６（ａ）は、放電灯ＬＡを調光制御していった場合における異常時の放電灯電圧に比例する電圧の変化カーブを、図１６（ｂ）は、正常時の放電灯電圧に比例する電圧の変化カーブをそれぞれ示している。放電灯ＬＡを調光していったときに、図１６（ｂ）に示すように、ある調光の深さまでは放電灯電圧に比例する電圧は減少していき、その後上昇する。したがって、放電灯点灯装置の調光範囲、周囲温度、回路部品のバラツキを考慮して、放電灯電圧に比例する電圧の最大値が基準電圧を下回るように設定しておけば、比較制御手段７が放電灯ＬＡの調光状態を異常状態と判断して誤検出することなく、また、放電灯ＬＡの異常状態は確実に検出することができる。
【００８１】
ところが、調光比が数％、特に、調光比が略３％以下となると、放電灯電圧に比例する電圧は上昇してくる。したがって、このような深調光状態においては、基準電圧を上昇させなければ、放電灯ＬＡの調光状態を放電灯ＬＡの異常状態と見なしてしまい誤検出をするおそれがある。この深調光状態における誤検出を防止するために、放電灯電圧に比例する電圧が上昇してくる深調光の範囲（調光範囲Ｂ）において、図１７に示すように基準電圧補正手段８により、基準電圧をＶｋａ→Ｖｋｂへと補正する。このように深調光状態において基準電圧を補正してやると、深調光状態においても、放電灯電圧に比例する電圧が基準電圧を上回ることなく、調光状態を異常状態と見なし誤検出するのを防ぐことができる。
【００８２】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８３】
以下、本発明の第５の実施の形態を図１８及び図１９を参照して説明する。ここで、第４の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００８４】
図１８に示す放電灯点灯装置と図１５に示した放電灯点灯装置との相違点は、図１８の放電灯点灯装置では、放電灯ＬＡに印加されるパルス電圧のピーク値を補正するピーク電圧補正手段９を設けた点である。
【００８５】
以下、本実施の形態の動作を説明する。
【００８６】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、調光比略３％以下になると、放電灯ＬＡのちらつきや移動縞の発生を防止するために、図３に示した放電灯電圧にパルス電圧が重畳された電圧を放電灯ＬＡに印加する。このときのパルス電圧を発生させる発生態様は、これも図４で示したように、駆動手段２により動作周波数ｆを周期Ｔでｆａ→ｆｂ又はｆｂ→ｆａへと変化させることによる。動作周波数ｆがｆ＝ｆａ時に放電灯ＬＡに印加される電圧は、直列共振回路を構成するインダクタＬ２あるいはコンデンサＣ６等の値が一定の場合には、一定となるはずだが、実際にはインダクタＬ２あるいはコンデンサＣ６等はバラツキを持っているため、パルス電圧のピーク値は変化する。特に、パルス電圧を発生させるときの動作周波数ｆは共振周波数に近い、すなわち、動作周波数ｆは共振が強い状態の周波数なので、インダクタＬ２あるいはコンデンサＣ６の値が少しでもばらつくと、パルス電圧のピーク値は大幅に変化する。たとえば、図１９に示すように、インダクタＬ２あるいはコンデンサＣ６の値がばらついて、ＬＣ共振カーブがＡ→Ｂへと変化した場合においては、パルス電圧のピーク値は同一の動作周波数ｆ＝ｆａにおいて、Ｔｐａ→Ｔｐａ’へと大幅に低下する。
【００８７】
このとき、パルス電圧のピーク値が大幅に低下すると、ちらつきや移動縞の発生を防げない場合が出てくる。そこで、放電灯電圧監視手段６で検出したパルス電圧をピーク電圧補正手段９に送り、パルス電圧のピーク値が所定の値に達しない場合にはピーク電圧補正手段９が駆動手段２に信号を送信し、駆動手段２が動作周波数ｆをｆａ→ｆｃのように補正し、パルス電圧のピーク値を一定値に維持する。このようにピーク電圧補正手段９及び駆動手段２により、動作周波数ｆを補正し、放電灯ＬＡに印加するパルス電圧のピーク値を一定の値に維持すると、上記のような放電灯点灯装置を構成する回路部品のばらつきのみならず、周囲温度、照明器具の接地条件等のあらゆる状況において深調光を行った場合でも、常に放電灯ＬＡのちらつきや移動縞の発生を防止することができる。
【００８８】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８９】
以下、本発明の第６の実施の形態を図２０を参照して説明する。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り説明を省略する。
【００９０】
図２０に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図２０の放電灯点灯装置では、インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスＴ１を設けた点、２次側に直流遮断コンデンサＣ７を設けた点、である。なお、コンデンサＣ２０１は放電灯と照明器具との浮遊容量を示している。
【００９１】
一般に、放電灯と照明器具との間には浮遊容量が存在する。この浮遊容量の値は、照明器具の形状、放電灯点灯装置から照明器具のソケット等に至る配線長等によって変わるが、通常、１００ｐＦに満たない場合が多い。ただし、配線長が１ｍを超える場合等に、浮遊容量は数百ｐＦとなる場合もある。
【００９２】
浮遊容量が数百ｐＦある照明器具を使用している場合において、調光比略３％の調光を行うときには、駆動手段２によりインバータ回路の動作周波数ｆを上昇させ調光することはできない。なぜなら、浮遊容量のインピーダンスは、浮遊容量をＣとすると、１／（２πｆＣ）であり、動作周波数ｆの値が大きくなると、インピーダンスが低下し、漏れ電流が増加してしまう。そこで、目安として浮遊容量が略１００〜５０００ｐＦの場合には、動作周波数ｆは下げて、かつ、昇降圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃも下げて調光制御するのである。このような調光制御を行うと、浮遊容量を介して流れる漏れ電流を抑えることができる。
【００９３】
浮遊容量が１００ｐＦに満たない場合には、浮遊容量のインピーダンスは比較的大きいので、動作周波数ｆを上げ、かつ出力電圧Ｖｄｃも下げる調光制御を行ってもよい。もちろん、動作周波数ｆを下げて、かつ、昇降圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃも下げて調光制御を行ってもよい。
【００９４】
以下、本発明の第７の実施の形態を図２１及び図２２を参照して説明する。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り説明を省略する。
【００９５】
図２１に示す放電灯点灯装置と図１に示した放電灯点灯装置との相違点は、図２１の放電灯点灯装置では、インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスＴ１を設けた点、２次側に可飽和カレントトランスＣＴを設けた点、可飽和カレントトランスＣＴの３次側巻線Ｎ３’に流れる微小な電流を検出する微小電流検出手段１０を設けた点及び微小電流検出手段１０の検出を受けて、放電灯ＬＡの放電を維持させる点灯維持手段１１を設けた点である。
【００９６】
ここで、ＣＴの１次側巻線Ｎ１’とＣＴの２次側巻線Ｎ２’との巻き数は同一であるとする。
【００９７】
可飽和カレントトランスＣＴは、図２２に示すように調光比が数十％程度のときは磁気飽和しており、全く動作をしていない。すなわち、短絡状態となっている。ところが、調光比が数％、特に略３％以下になると、磁気飽和しなくなり所定の電流が３次側巻線Ｎ３’に流れる。この電流を微小電流検出手段１０が検出し、点灯維持手段１１に制御信号を送ることにより、制御手段１又は駆動手段２が、図３に示したパルス電圧を発生させる。このようにして、放電灯ＬＡを立ち消えさせることなく安定点灯させる。
【００９８】
なお、上記説明で特に言及していない回路構成、作用、効果等は第１の実施の形態と同様である。
【０１００】
請求項１記載の放電灯点灯装置は、電圧変換回路の出力電圧を変化させて放電灯の調光していき、調光比５％以下となった場合において、放電灯に流れる電流を放電灯電流Ｉｌａとし、放電灯の両端にかかる電圧を放電灯電圧Ｖｌａとし、放電灯電流Ｉｌａと放電灯電圧Ｖｌａとの関係がｄ（Ｖｌａ）／ｄ（Ｉｌａ）≧０の関係を満たすときに、放電灯電圧にパルス電圧を重畳するので、放電灯点灯装置の出力特性と放電灯の特性とで決定される放電灯の動作点として、放電灯が安定点灯する動作点を確保することができ、調光比５％以下の調光制御を行っても、放電灯は、ちらつき、移動縞あるいは立ち消えを起こすことなく安定点灯することができる。
【０１０１】
請求項２、３又は４記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、電圧変換回路が有するスイッチング素子を制御する制御手段、インバータ回路が有するスイッチング素子を駆動する駆動手段又は並列に接続された複数の電圧変換回路の出力電圧を選択的に稼動させることによりパルス電圧を発生させるので、請求項１記載の放電灯点灯装置と同様に、放電灯に対して調光比５％以下の調光制御を行った場合においても、放電灯のちらつき、移動縞及び立ち消えの発生を抑制し、放電灯を安定点灯させることができる。
【０１０３】
請求項５記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、インバータ回路側を１次側、負荷回路側を２次側とする絶縁トランスを設けているので、放電灯の両側電極の対地電圧は略等しくなる。したがって、両側の電極付近から大地に漏れる電流は略等しくなり、放電灯に対して調光比５％以下の調光制御を行った場合においても、放電灯の両端に発生する照度の偏りを防ぐことができる。
【０１０５】
請求項６記載の放電灯点灯装置は、請求項１記載の放電灯点灯装置において、複数の放電灯は互いに並列に配置されており、隣接する放電灯の電極の対地電圧がそれぞれ異なるので、各放電灯に対して調光比５％以下の調光制御を行った場合において、それぞれの放電灯の両端に照度の偏りが生じた場合においても、それらの照度の偏りが互いに打ち消しあい、複数の放電灯を全体としてみた場合には、照度を均一とすることができる。
【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正領域を示す図である。
【図３】第１の実施の形態において放電灯に印加される電圧を示す波形図である。
【図４】第１の実施の形態においてＬＣ共振カーブを示す図である。
【図５】第１の実施の形態において調光態様を示す説明図である。
【図６】第２の実施の形態を示す回路図である。
【図７】第２の実施の形態において調光態様を示す説明図である。
【図８】第２の実施の形態の応用形態示す回路図である。
【図９】第２の実施の形態の他の応用形態示す回路図である。
【図１０】第３の実施の形態を示す回路図である。
【図１１】第３の実施の形態において漏れ電流の経路を示す図である。
【図１２】第３の実施の形態の応用形態を示す回路図である。
【図１３】第３の実施の形態の応用形態において放電灯と照明器具の配置を示す図である。
【図１４】第３の実施の形態の他の応用形態を示す回路図である。
【図１５】第４の実施の形態を示す回路図である。
【図１６】第４の実施の形態において検出動作を示す説明図である。
【図１７】第４の実施の形態において検出動作を示す他の説明図である。
【図１８】第５の実施の形態を示す回路図である。
【図１９】第５の実施の形態の動作を示す説明図である。
【図２０】第５の実施の形態の動作を示す説明図である。
【図２１】第６の実施の形態を示す回路図である。
【図２２】第６の実施の形態においてＣＴの動作を説明する説明図である。
【図２３】従来の技術においてＶｄｃをパラメータとしたときの説明図である。
【図２４】従来の技術においてｆをパラメータとしたときの説明図である。
【符号の説明】
ＡＣ        交流電源
ＤＢ        整流回路
Ｑ１、Ｑ２  スイッチング素子（電力調整回路）
Ｄ１、Ｄ２  ダイオード（電力調整回路）
Ｌ１        インダクタ（電力調整回路）
Ｑ３、Ｑ４  スイッチング素子（インバータ回路）
ＬＡ        放電灯（負荷回路）
Ｌ２        インダクタ（負荷回路）
Ｃ６        コンデンサ（負荷回路）
１          制御手段（パルス電圧重畳手段）
２          駆動手段（パルス電圧重畳手段）
Ｔ１        絶縁トランス
Ｌ２（１）  第１のインダクタンス
Ｌ２（２）  第２のインダクタンス
６          放電灯電圧監視手段
７          比較制御手段
８          基準電圧補正手段
９          ピーク電圧補正手段
ＣＴ        可飽和カレントトランス
１０        微小電流検出手段
１１        点灯維持手段
【図１】
0003925190.tif 000002
【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】
0003925190.tif 000007
【図７】
0003925190.tif 000008
【図８】
0003925190.tif 000009
【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】
0003925190.tif 000014
【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１８】
0003925190.tif 000019
【図１９】
0003925190.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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