(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプ電力が定格時に対して所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下し、ランプ電力が前記所定の電力比を下回るとランプ電力の低下につれてランプ電圧が急激に上昇するような特性の高圧放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置であって、
直流電源と、
少なくとも１つのスイッチング素子とインダクタンス要素を含み、前記直流電源を電力変換して前記高圧放電灯に電力を供給する電力変換部と、
前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する手段と、
検出されたランプ電圧に応じて前記電力変換部から前記高圧放電灯に供給されるランプ電力を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有しており、
ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態よりも高くなると、ランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力の上昇率が徐々に低下し、所定のランプ電圧でランプ電力がピーク値となり、その後はランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力が低下し、そのランプ電力の低下率はランプ電圧が上昇するにつれて徐々に増大する特性を有しており、
全点灯時には、前記ランプ電力がピーク値となる所定のランプ電圧を、前記高圧放電灯の定格電圧付近に設定し、
調光点灯時には、ランプ電力が定格時に対して前記所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下する特性に合わせて、前記ランプ電力がピーク値となる所定のランプ電圧を低下させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
ランプ電力が定格時に対して所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下し、ランプ電力が前記所定の電力比を下回るとランプ電力の低下につれてランプ電圧が急激に上昇するような特性の高圧放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置であって、
直流電源と、
少なくとも１つのスイッチング素子とインダクタンス要素を含み、前記直流電源を電力変換して前記高圧放電灯に電力を供給する電力変換部と、
前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する手段と、
検出されたランプ電圧に応じて前記電力変換部から前記高圧放電灯に供給されるランプ電力を制御する制御回路とを備え、
前記制御回路は、
ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有し、
全点灯時には、前記高圧放電灯の定格電圧を含む所定の電圧範囲ではランプ電力を一定となるように制御する定電力特性を有しており、
調光点灯時には、定格時に対して前記所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下する特性に合わせて、前記高圧放電灯の定格電圧付近でランプ電力を一定となるように制御する電圧範囲を拡大するように制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
全点灯時において、ランプ電力を一定となるように制御する前記所定の電圧範囲よりもランプ電圧が高くなると、ランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力が低下する出力特性を有しており、調光点灯時に定電力特性となる電圧範囲は、全点灯時の出力特性を越えない範囲であることを特徴とする請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置において、ランプ電力が定格時に対して前記所定の電力比未満となる調光点灯時に、ランプ電力の低下につれてランプ電圧が低下から上昇に転ずる前記所定の電力比よりも低いランプ電力では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有し、その定電流特性の電流値は調光出力の低下につれて低減されることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記調光点灯時に定電流特性で動作する範囲は、全点灯時の出力特性を越えない範囲であることを特徴とする請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧放電灯（高輝度放電灯、ＨＩＤランプ）の電子点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高圧放電灯点灯装置の構成図を図１４に、具体回路図を図１５に示す。この点灯装置は、商用交流電源Ｖｓと、商用交流電源Ｖｓを整流するダイオードブリッジよりなる整流回路１と、整流した電圧を所定の直流電圧Ｖ１に変換する電源回路としての昇圧チョッパー回路２と、昇圧チョッパー回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路３と、昇圧チョッパー回路２の出力を電源として放電灯ＤＬに所望の電力を供給する電力変換回路としての降圧チョッパー回路４と、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２を制御する制御回路５と、降圧チョッパー回路４の出力電圧Ｖ２を低周波の矩形波電圧に変換する極性反転回路６と、極性反転回路６のそれぞれのスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御・駆動する駆動回路７と、高圧放電灯ＤＬと、高圧放電灯ＤＬを始動させるために高電圧を発生させるイグナイタ回路８とから構成されている。
【０００３】
次に、このように構成される放電灯点灯装置の動作について概説する。電源Ｖｓが投入されると、制御回路３からの制御信号により、昇圧チョッパー回路２のスイッチング素子Ｑ１が数十〜百ｋＨｚでオン・オフ制御され、交流電源Ｖｓの全波整流電圧が所定の直流電圧Ｖ１に変換される。この直流電圧Ｖ１を電源に、電力変換回路としての降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２が制御回路５からの制御信号により数十〜数百ｋＨｚでオン・オフ制御され、所定の直流電圧Ｖ２（０＜Ｖ２＜Ｖ１）を発生する。このとき、放電灯ＤＬは非点灯状態であり、実質的に無負荷状態であるので、通常、Ｖ２はＶ１とほぼ等しくなる。
【０００４】
また、駆動回路７からの駆動信号により、スイッチング素子Ｑ３、Ｑ６およびＱ４、Ｑ５がそれぞれ対となって、交互に数十〜数百Ｈｚでオン・オフするとともに、イグナイタ回路８が動作し、放電灯ＤＬの両端には、高電圧パルスが重畳された矩形波電圧が印加され、放電灯ＤＬが始動する。
【０００５】
ここで、図１６に、一般的なイグナイタ回路８の一例を示す。動作を説明すると、放電灯ＤＬが始動前の非点灯状態にある場合、上述したように、実質的に無負荷状態にあるため、電力変換回路（降圧チョッパー回路）４の出力電圧Ｖ２は、電源回路（昇圧チョッパー回路）２の出力電圧Ｖ１とほぼ同一となる。したがって、放電灯ＤＬの両端、およびこれに並列に接続されているコンデンサＣ３の両端には、振幅±Ｖ１の矩形波電圧が印加される。この電圧により、イグナイタ回路８のコンデンサＣ４は、パルストランスＰＴの１次巻線、抵抗Ｒ１を介して充電され、電圧応答型のスイッチング素子Ｑｐの両端電圧は徐々に上昇する。次に、矩形波電圧が極性反転すると、スイッチング素子Ｑｐには、コンデンサＣ４の充電電圧Ｖｃ４と矩形波電圧の振幅Ｖ１が足し合わされて印加される。ここで、スイッチング素子Ｑｐのブレークオーバー電圧ＶBOを、Ｖｃ４＜ＶBO＜Ｖｃ４＋Ｖ１と選択することにより、スイッチング素子Ｑｐはオンする。スイッチング素子Ｑｐがオンすると、コンデンサＣ４の電荷は、コンデンサＣ４からスイッチング素子Ｑｐ、パルストランスＰＴの１次巻線Ｎ１を介して放電され、パルストランスＰＴの２次巻線Ｎ２の両端には、高電圧のパルスが発生し、矩形波電圧に重畳されて、放電灯ＤＬの両端に印加される。動作波形を図１７に示す。図中、Ｖｃ３はコンデンサＣ３の両端電圧、Ｖｑはスイッチング素子Ｑｐの両端電圧、Ｖｌａは放電灯ＤＬの両端電圧である。
【０００６】
放電灯ＤＬが始動すると、制御回路５により、降圧チョッパー回路４は、放電灯ＤＬに所定の電圧・電流が印加されるようにスイッチング動作し、結果、放電灯ＤＬは低周波の矩形波にて安定に点灯される。安定点灯した後は、放電灯ＤＬの両端電圧は非点灯時と比べて十分に低いので、スイッチング素子Ｑｐのブレークオーバー電圧ＶBOには到達しないので、高電圧パルスは発生しない。一連の動作を図１８に示す。図中、Ｑ１〜Ｑ６は各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の制御信号の波形を示しており、Ｖｌａはランプ電圧、Ｉｌａはランプ電流を示している。
【０００７】
ここで、高圧放電灯点灯装置の負荷変動に対する出力特性の一例を図１９に示す。これは、米国特許第４，４７５，０６５号に示される特性で、高圧放電灯の寿命によるランプ両端電圧の上昇に対し、消費電力を抑えるように出力を制御することで、寿命の確保を図るものである。
【０００８】
このように、高いランプ両端電圧において、ランプ電力を低下するよう制御するのは、次の理由による。放電灯ＤＬが水平に点灯されると、放電のアークは浮力により上向きに弧を描いた形状となる。高いランプ両端電圧において、所定の定格電力となるよう制御されると、ランプ電流は減少する。ランプ電流が減少すると、浮力の影響を受けやすくなり、より上向きに大きな弧を描き、放電灯の発光管に近づく。アークが発光管に近づくと、発光管の温度が上昇し、発光管の再結晶化など、発光管に対するストレスが増え、放電灯の寿命を短くするなどの悪影響が生じる。そこで、発光管の温度上昇を抑えるため、ランプ電力を低下するよう出力が制御される。したがって、高いランプ両端電圧のときにどの程度ランプ電力を低下させるかは、発光管の温度上昇により決定される。
【０００９】
更に、図２０に示すように、放電灯ＤＬが始動直後の低インピーダンス状態においては、高圧放電灯点灯装置は、放電灯ＤＬにストレスが生じない所定の電流値を流すよう、放電灯両端電圧に対し略定電流に制御し、次に、定格出力付近においては、放電灯両端電圧に対し、略定電力の特性となるよう制御することにより、放電灯始動時の光束の立上げを早め、また、放電灯のばらつきや、寿命により放電灯のインピーダンスが変化しても、略一定の光出力を得ることが可能となる。
【００１０】
このような特性を得るための制御回路５の一例を図２１に示す。この制御回路５は、先述したように、放電灯ＤＬに所定の電圧・電流を流すよう、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２を制御する。制御回路５において、Ｖｌａ検出回路５１はランプ両端電圧Ｖｌａを検出し、Ｉｌａ目標値作成部５２のオペアンプＡＭＰ１において、ランプ両端電圧Ｖｌａにより決まる直線を得る。次に、この直線と所定値ＶｒｅｆをコンパレータＣＰにより比較し、その比較結果によりスイッチング素子Ｑ７とＱ８のいずれかをオンすることにより、放電灯ＤＬに流れる電流Ｉｌａの目標値として、どちらか小さい方の値を選択するようにし、その値によって、Ｑ２制御信号作成部５３にてスイッチング素子Ｑ２の制御信号のオン・オフ時間を調整し、放電灯ＤＬに流れるランプ電流Ｉｌａを調整する。
【００１１】
このように制御すると、図２２のように、オペアンプＡＭＰ１の出力が所定値Ｖｒｅｆよりも大きい時は、この所定値Ｖｒｅｆにより決まる一定の電流を流すように制御され、オペアンプＡＭＰ１の出力が所定値Ｖｒｅｆよりも小さくなれば、オペアンプＡＭＰ１の出力によって決まる電流を流すように制御される。従って、ランプ両端電圧Ｖｌａとランプ電流Ｉｌａの積であるランプ電力は、低いランプ両端電圧ではランプ電圧の一次の関数となり、高いランプ両端電圧ではランプ両端電圧Ｖｌａの２乗の関数となる。この２乗の関数の頂点が、定格のランプ両端電圧の近傍になるようにすれば、前記図２０のような略定電力の特性が得られ、定格電圧を大きく超える部分においては、ランプの電力を絞るように働き、所望の特性を得ることが出来る。
【００１２】
ところで、放電灯ＤＬを調光点灯する場合、一般に、図２３に示すように放電灯ＤＬに流れる電流値Ｉｌａをａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆのように制御し、図２４のａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆに示すように、印加される電力を低減することにより調光するが、放電灯ＤＬを調光点灯した場合、放電灯ＤＬは、図２５の曲線Ｌに示すような特性を示す。すなわち、調光率が４０％程度までは、放電灯の消費電力の低下と共に徐々に放電灯両端電圧Ｖｌａが低下し、４０％程度以下では、逆に、放電灯の消費電力の低下に対し、放電灯両端電圧Ｖｌａが上昇し、さらに調光をすすめると、放電灯両端電圧Ｖｌａは急激に上昇する。このような特性を取るため、調光をすすめ、電力比（調光率）が低くなり、放電灯ＤＬの特性として、放電灯両端電圧Ｖｌａが上昇に転じる領域に入ると、高圧放電灯点灯装置の特性に対し、放電灯の動作特性曲線Ｌとの交点である、動作点が取りづらくなり、立消えを生じる。
【００１３】
このような課題に対し、特開平６−１１１９８７では、図２６に示す構成において、調光制御として、輝度調節器２４において、放電灯ＤＬの輝度を設定することにより、設定値に応じた電流指令を出力し、その電流指令と出力電流が一致するように制御され、放電灯ＤＬを定電力に制御する第１の直流電源装置１１と、該輝度調節器２４の出力に応じた電流値を出力し、放電灯ＤＬを定電流に制御する第２の直流電源装置１２を、放電灯両端電圧Ｖｌａが所定の値を超えることにより切替え、放電灯ＤＬを点灯することで、点灯装置の出力特性と放電灯ＤＬの動作特性曲線Ｌとの交点を確保し、動作点を得ることで立消えを防いでいる。図中、２０は電流検出器、２２は電圧検出器、１０は電源切替回路、２６は電流指令切替回路、２８はモード切替信号発生器である。この従来例における動作特性図を図２７、図２８に示す。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
従来例の特開平６−１１１９８７では図２７に示すランプ特性Ｌとしている。即ち、全点灯からある調光レベルまでランプ電圧Ｖｌａは変化しない。このランプ特性Ｌを本発明の図２５に示すようなＷｌａ−Ｖｌａ特性に変換すると図２９のようになる。図２９において、全点灯時ａからある調光レベルｂまで、ランプ電圧Ｖｌａは変化せず、全点灯時のＶｌａのままである。しかし、本発明者は図２５に示すように、調光時のランプ特性は、全点灯から調光するに従って、放電灯両端電圧Ｖｌａは減少していき、更に調光していくとある点から放電灯両端電圧Ｖｌａが上昇していくことを確認している。
【００１５】
上記従来例においては、放電灯両端電圧Ｖｌａが上昇に転じる調光レベルまでの範囲の調光制御に関しては、特に考慮していないものと思われる。この範囲で「電圧は略一定」との記述があるが、実際には調光して放電灯両端電圧Ｖｌａに変化がないとは考えられない。上記従来例の要件は、所定値以上のランプ電圧において、定電流調光をすることにあると考えられる。従って、上記従来例では定電力調光範囲が示されているが、図２８の出力特性図にランプ特性を描くと、出力特性とランプ特性の交差点、即ち動作点は、調光するに従い、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅ→Ｆのように、低Ｖｌａ側に移動していくことになる。
【００１６】
ランプの個々の製造ばらつきにより、図示したランプ特性より少し高いＶｌａ側にシフトしたランプ特性を持つランプを図２８に示す出力特性のバラストで動作させた場合、全点灯時には、動作点が出力特性の曲線の頂点付近にあるので、ランプの出力（調光率）の変化はわずかである。ところが、調光していくと、動作点は出力特性の頂点から（Ａ→Ｂ→Ｃ→…→Ｆのように）ずれていく。例えば、動作点Ｆ付近では、わずかにランプ特性の違うランプでもランプの出力（調光率）は大きく変化することになる。これは点灯装置として、同じ調光率の設定であっても、ランプ毎に実際の出力値、即ち光出力の値が大きく異なることを意味し、複数の照明器具が設置されるような場合、調光すると器具毎に光出力がばらばらになり、問題となる。
【００１７】
また、同一のランプであっても、経年変化によって、ランプの特性は変化していく。一般的には、高いＶｌａ側にランプの特性は移動していく。この場合でも、上で述べたのと同じように、同じ調光率の設定であっても、経年変化によって、実際の光出力は変化することになる。更には、ランプ特性が少し低Ｖｌａ側にシフトしたものにあっても同様の問題が発生することは明らかである。
【００１８】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、調光点灯時に安定な光出力を得ることができる高圧放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の高圧放電灯点灯装置によれば、上記の課題を解決するために、図６に示すように、ランプ電力が定格時に対して所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下し、ランプ電力が前記所定の電力比を下回るとランプ電力の低下につれてランプ電圧が急激に上昇するような特性の高圧放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置であって、図１に示すように、直流電源２と、少なくとも１つのスイッチング素子Ｑ２とインダクタンス要素Ｌ２を含み、前記直流電源２を電力変換して前記高圧放電灯ＤＬに電力を供給する電力変換部４と、前記高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｌａを検出する手段５１と、検出されたランプ電圧Ｖｌａに応じて前記電力変換部４から前記高圧放電灯ＤＬに供給されるランプ電力を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、図５に示すように、ランプ電圧が高圧放電灯ＤＬが始動過程である低電圧状態では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有しており、ランプ電圧が高圧放電灯ＤＬが始動過程である低電圧状態よりも高くなると、ランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力の上昇率が徐々に低下し、所定のランプ電圧でランプ電力がピーク値となり、その後はランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力が低下し、そのランプ電力の低下率はランプ電圧が上昇するにつれて徐々に増大する特性を有しており、全点灯時には、図５のａのように、前記ランプ電力がピーク値となる所定のランプ電圧を、前記高圧放電灯の定格電圧付近に設定し、調光点灯時には、図５のｂ，ｃのように、ランプ電力が定格時に対して前記所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下する特性に合わせて、前記ランプ電力がピーク値となる所定のランプ電圧を低下させることを特徴とする。あるいは、図９に示すように、前記制御回路は、ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有し、全点灯時には、前記高圧放電灯の定格電圧を含む所定の電圧範囲ではランプ電力を一定となるように制御する定電力特性を有しており、調光点灯時には、定格時に対して前記所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下する特性に合わせて、前記高圧放電灯の定格電圧付近でランプ電力を一定となるように制御する電圧範囲を拡大するように制御することを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１に本発明の第１の実施の形態を示す。基本的な構成は、先の従来例と同じであり、商用交流電源Ｖｓと、商用交流電源Ｖｓを整流するダイオードブリッジよりなる整流回路１と、整流した電圧を所定の直流電圧Ｖ１に変換する電源回路としての昇圧チョッパー回路２と、昇圧チョッパー回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路３と、昇圧チョッパー回路２の出力を電源として放電灯ＤＬに所望の電力を供給する電力変換回路としての降圧チョッパー回路４と、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２を制御する制御回路５と、降圧チョッパー回路４の出力電圧Ｖ２を低周波の矩形波電圧に変換する極性反転回路６と、極性反転回路６のそれぞれのスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御・駆動する駆動回路７と、放電灯ＤＬと、放電灯ＤＬを始動させるために高電圧を発生させるイグナイタ回路８と、外部より目標とする調光電力を設定する調光器９とから構成されており、調光点灯時に調光器９から制御回路５に調光信号を与えることにより、制御回路５は降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ２を制御し、調光を行うものである。
【００２１】
ここで、図２に示す制御回路５において、図３に示すように、調光器９からの調光信号に応じて、オペアンプＡＭＰ１の基準電圧Ｖａおよび利得Ｇａを変化させる。オペアンプＡＭＰ１の利得Ｇａは入力抵抗Ｒｉと帰還抵抗Ｒｆの比率で決まり、ここでは帰還抵抗Ｒｆの値を調光器９からの調光信号に応じて変化させている。そうすると、オペアンプＡＭＰ１の出力は、調光するにつれて図４の矢印に示すように変化し、ランプに流れる電流Ｉｌａの目標値が変化する。これにより、出力特性は図５のａ→ｂ→ｃのように変化し、調光信号に応じて出力電力が低減され、調光点灯されると共に、略定電力特性の範囲は、全点灯時の範囲よりも低いランプ電圧側にシフトする。このように動作するので、放電灯ＤＬを調光点灯し、ランプ電圧が低下しても、略定電力特性の領域もそれにつれてシフトするので、略定電力特性を外れることがなく、ランプばらつきや寿命によりランプ特性Ｌが変動しても、略一定の出力を得ることが可能である。
【００２２】
なお、放電灯ＤＬのランプ特性は、図６に示すように、放電灯ＤＬの種類や個体毎に若干異なるが、概ね同一の傾向を示しており、定電力特性のシフトは、５０％点灯時でランプ電圧を２０Ｖ程度、低下させるのがよい。すなわち、図６において、３本のランプＡ，Ｂ，Ｃのランプ特性は、いずれも１００％点灯時に比べて５０％点灯時ではランプ電圧が２０Ｖ程度低下しているので、これに合わせて図５の定電力領域をシフトさせれば、１００％点灯時から５０％点灯時にかけて調光状態においても定電力特性が得られるものである。
【００２３】
（第２の実施の形態）
図７に本発明の第２の実施形態における降圧チョッパー回路４の制御回路５を示す。基本的な構成は、先の第１の実施の形態（図１）と同じである。異なる点は、図７に示すように、制御回路５において、Ｖｌａ検出回路５１はランプ両端電圧Ｖｌａを検出し、Ｉｌａ目標値作成部５２のオペアンプＡＭＰ１において、ランプ両端電圧Ｖｌａに応じて決まる直線を作成すると共に、除算器５４において、調光器９からの調光信号により指示される電力をランプ両端電圧Ｖｌａで除したランプ電流の目標値を算出する。次に、これらの２つの関数と所定値Ｖｒｅｆとを最小値回路５５により比較する。最小値回路５５はダイオードＤａ，Ｄｒ，Ｄｊの各アノードを抵抗Ｒａを介して制御電源電圧Ｖｃｃに接続し、各カソードをオペアンプＡＭＰ１の出力、所定値Ｖｒｅｆおよび除算器５４の出力にそれぞれ接続したものである。最小値回路５５は、そのときのランプ両端電圧におけるオペアンプＡＭＰ１の出力と所定値Ｖｒｅｆおよび除算器５４の出力のうち、最小値となる値を出力し、これをランプ電流Ｉｌａの目標値として、Ｑ２制御信号作成部５３に入力し、スイッチング素子Ｑ２の制御信号のオン・オフ時間を調整し、放電灯ＤＬに流れるランプ電流Ｉｌａを調整する。
【００２４】
このように制御すると、図８に示すように、オペアンプＡＭＰ１の出力、および除算器５４の出力が所定値Ｖｒｅｆよりも大きいときは、この所定値Ｖｒｅｆにより決まる一定の電流を流すように制御され、除算器５４の出力が最小のときは、一定の電力となるよう、ランプ両端電圧Ｖｌａに応じた電流となり、オペアンプＡＭＰ１の出力が最小のときは、ランプ両端電圧Ｖｌａに応じて電力を抑制するよう、ランプ電流Ｉｌａを制御する。
【００２５】
ここで、全点灯時において、除算器５４の出力によりランプ電流Ｉｌａが制御される領域を、高圧放電灯ＤＬの定格電圧付近に設定することにより、図９に示すような所望の特性を得ることができる。調光点灯時において、調光器９からの調光信号により指示電力を低下し、除算器５４の出力を低下させると、除算器５４の出力値で、動作する期間が長くなり、点灯装置の出力特性は、図９の矢印のように変化し、略定電力特性となる領域が拡大する。
【００２６】
このように動作するので、放電灯ＤＬを調光点灯し、ランプ電圧が低下しても、略定電力特性となる領域が拡大しており、略定電力特性を外れることがなく、ランプのばらつきや寿命によりランプ特性Ｌが変動しても、略一定の出力を得ることが可能である。また、調光時に定電力特性となる領域を拡大しているため、放電灯ＤＬの種類や個体差により、調光時の特性が異なる放電灯においても、出力の安定性を高めることができる。また、高いランプ両端電圧のときの出力特性を決めるオペアンプＡＭＰ１の出力を変化させないため、全点灯時の出力特性を越えることがなく、ランプの過出力を防止できる。
【００２７】
（第３の実施の形態）
図１０に本発明の第３の実施の形態における降圧チョッパー回路４の制御回路５を示す。基本的な構成は、先の第１の実施の形態（図１）と同じである。異なる点は、図１０に示すように、制御回路５において、Ｖｌａ検出回路５１によりランプ両端電圧Ｖｌａを検出し、図１１の▲１▼に示すように、調光が進み、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じるまでは、調光器９の調光信号に応じて、オペアンプＡＭＰ１の基準電圧Ｖａを減少し、図１１の▲２▼に示すように、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じた後は、調光器９の調光信号に応じて、所定値Ｖｒｅｆを減少させる基準電圧発生部５６を設けたことである。これにより、オペアンプＡＭＰ２の出力は図１２の▲１▼のように変化し、所定値Ｖｒｅｆは図１２の▲２▼のように変化する。
【００２８】
このように動作させると、図１３の▲１▼に示すように、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じるまでの比較的出力の高い調光範囲においては、定電力特性を取ることができ、ランプの個体差や寿命によるランプインピーダンスの変動に対し、一定の電力を得ることが可能であり、また、図１３の▲２▼に示すように、ランプ両端電圧Ｖｌａが上昇に転じる、比較的出力の低い調光範囲においては、定電流の特性で動作するので、ランプ特性との交点である動作点を取ることができ、立消えなどを生じず、安定に点灯でき、調光範囲を拡大することが可能である。
【００２９】
（第４の実施の形態）
図３０および図３１に本発明の第４の実施の形態を示す。図３０は図９と同様のＷｌａ−Ｖｌａ出力特性を得るためのＩｌａ目標値の設定を示している。図中、Ｖｒｅｆ、除算器０，ＡＭＰ１は調光しない時、即ち全点灯時の出力特性を規定している。除算器１〜６およびＶｒｅｆ２，Ｖｒｅｆ３が調光時の出力特性を規定する。図９と異なる点は、Ｖｒｅｆ２とＶｒｅｆ３が追加されたことと、図９の電力比１６％の除算器出力特性が除去された点である。第２の実施の形態で示した定電力制御により調光を行うことが基本であるが、図９の電力比１６％の出力特性は、Ｖｌａが急激に上昇に転じた後のランプ特性上の一点を動作点としている。このような動作点においては、ランプ特性の少し異なるランプを動作させた場合、電力比がランプ毎に大きく異なることが考えられる。また、同一のランプであっても、出力特性とランプ特性の交わり角度が小さく、ランプ電圧の変動により動作点が不安定になる。このため、ランプの出力電力が安定せず、光のちらつきやランプの立ち消えなどの不具合を生じる。
【００３０】
そこで、図３０および図３１に示すように、ランプ電圧Ｖｌａが上昇に転じる近傍のある一点からは第３の実施の形態で述べた定電流制御に切り替えるとよい。これらの図では、便宜上Ｖｒｅｆ２とＶｒｅｆ３の２本の出力特性が示されているが、この中間の出力特性も当然取り得る。つまり、図３１に示す電力比が１００％〜３０％の範囲では、除算器の出力０〜６とランプ特性Ｌの交点で動作点が決まり、電力比が３０％〜１６％の範囲では、基準電圧発生部の発生する基準電圧Ｖｒｅｆ２〜Ｖｒｅｆ３とランプ特性Ｌの交点で動作点が決まる。図３１によれば、Ｖｒｅｆ３とランプ特性の交点、即ち動作点は図９の場合に比べて安定であり、上記の問題点は改善される。これにより、より深い調光点灯が可能となる。
【００３１】
本実施の形態では、定電力制御と定電流制御の切替の電力比の値、あるいはＶｌａの値を明確に限定していないが、ランプ特性の特徴に鑑みれば、以下のような切替点が考えられる。
（１）Ｖｌａが低下から上昇に転ずる点を検出し、その点で切り替える。
（２）Ｖｌａが低下から上昇に転ずるランプ電力比の近傍で切り替える。
【００３２】
上記の何れを用いるかは、点灯装置の設計の都合により決定すればよい。（１）の方法によれば、ランプ毎に最適な切替点で定電力制御から定電流制御に切り替えられるので、非常に安定な調光点灯が可能となる。（２）の方法では厳密にランプ電圧をモニタする必要が無く、ランプ電力で切り替えるので、比較的制御回路は簡単になる。勿論、これらの方法に限定されるものではない。
【００３３】
また、図３０、図３１では、除算器１〜６およびＶｒｅｆ２、Ｖｒｅｆ３の特性はＶｌａ≧１２０Ｖの高ランプ電圧の領域ではオペアンプＡＭＰ１により決まる出力特性を越えた動作点を取らないようにしている。このことは、ランプ特性がどのように変化したとしても、全点灯時の電力抑制領域の出力特性（オペアンプＡＭＰ１により決まる出力特性）を越えないことを示している。例えば、ランプが寿命末期にはランプ電圧が上昇し、１２０Ｖを越えるような場合があるが、その場合、調光時、全点灯時を問わず、オペアンプＡＭＰ１の出力特性以下になる。即ち、ランプ電圧が１２０Ｖを越えて高くなった場合には、徐々にランプ電力が絞られ、ランプの発熱が抑えられるようにしている。
【００３４】
図３０、図３１ではＶｌａが１８０Ｖ以上では、ランプ電力が０Ｗになり実質消灯するが、１８０Ｖ自体には特に意味は無く、それより高くても、低くても良い。
なお、本発明は上記各実施の形態に示す構成に限定するものではなく、高圧放電灯ＤＬを調光点灯するものにおいて、有効な効果を示すことは明らかである。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、ランプ電力が定格時に対して所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下し、ランプ電力が前記所定の電力比を下回るとランプ電力の低下につれてランプ電圧が急激に上昇するような特性の高圧放電灯を点灯させるための放電灯点灯装置であって、直流電源と、少なくとも１つのスイッチング素子とインダクタンス要素を含み、前記直流電源を電力変換して前記高圧放電灯に電力を供給する電力変換部と、前記高圧放電灯のランプ電圧を検出する手段と、検出されたランプ電圧に応じて前記電力変換部から前記高圧放電灯に供給されるランプ電力を制御する制御回路とを備え、前記制御回路は、ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有しており、ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態よりも高くなると、ランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力の上昇率が徐々に低下し、所定のランプ電圧でランプ電力がピーク値となり、その後はランプ電圧が上昇するにつれてランプ電力が低下し、そのランプ電力の低下率はランプ電圧が上昇するにつれて徐々に増大する特性を有しており、全点灯時には、前記ランプ電力がピーク値となる所定のランプ電圧を、前記高圧放電灯の定格電圧付近に設定し、調光点灯時には、ランプ電力が定格時に対して前記所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下する特性に合わせて、前記ランプ電力がピーク値となる所定のランプ電圧を低下させるようにしたので、調光点灯時の放電灯の出力のばらつきを抑えることが可能となる。また、前記制御回路は、ランプ電圧が高圧放電灯が始動過程である低電圧状態では、ランプ電圧の上昇につれてランプ電力を比例的に増大させる定電流特性を有し、全点灯時には、前記高圧放電灯の定格電圧を含む所定の電圧範囲ではランプ電力を一定となるように制御する定電力特性を有しており、調光点灯時には、定格時に対して前記所定の電力比に低下するまではランプ電力の低下につれてランプ電圧が徐々に低下する特性に合わせて、前記高圧放電灯の定格電圧付近でランプ電力を一定となるように制御する電圧範囲を拡大するように制御するようにした場合にも同様の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の全体構成を示す回路図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の制御回路の構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態の制御回路の動作説明図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における制御目標値の特性図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における調光時の出力特性とランプ特性を示す説明図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に用いる複数種のランプの特性を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態の制御回路の構成を示す回路図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態における制御目標値の特性図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態における調光時の出力特性とランプ特性を示す説明図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態の制御回路の構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態の制御回路の動作説明図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態における制御目標値の特性図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における調光時の出力特性とランプ特性を示す説明図である。
【図１４】従来の高圧放電灯点灯装置の概略構成図である。
【図１５】従来の高圧放電灯点灯装置の具体回路図である。
【図１６】図１５の高圧放電灯点灯装置に用いるイグナイタ回路の具体回路図である。
【図１７】図１５の高圧放電灯点灯装置に用いるイグナイタ回路の動作説明図である。
【図１８】図１５の高圧放電灯点灯装置の始動点灯時の動作説明図である。
【図１９】一般的な高圧放電灯点灯装置の出力特性を示す特性図である。
【図２０】図１５の高圧放電灯点灯装置の出力特性を示す特性図である。
【図２１】図１５の高圧放電灯点灯装置に用いる制御回路の具体回路図である。
【図２２】図１５の高圧放電灯点灯装置における制御目標値の特性図である。
【図２３】図１５の高圧放電灯点灯装置における調光時のランプ電圧とランプ電流の関係を示す特性図である。
【図２４】図１５の高圧放電灯点灯装置における調光時のランプ電圧とランプ電力の関係を示す特性図である。
【図２５】図１５の高圧放電灯点灯装置における全点灯時の出力特性とランプ特性を示す特性図である。
【図２６】従来の定電力制御と定電流制御の切替機能を有する高圧放電灯点灯装置の回路図である。
【図２７】図２６の従来例における点灯装置の出力特性およびランプ特性を示す特性図である。
【図２８】図２６の従来例における調光時の動作点の変化を示す説明図である。
【図２９】図２６の従来例におけるランプ電力とランプ電圧の関係を示す特性図である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態における制御目標値の特性図である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態における調光時の出力特性とランプ特性を示す説明図である。
【符号の説明】
１    整流回路
２    電源回路（昇圧チョッパー回路）
４    電力変換回路（降圧チョッパー回路）
５    制御回路
６    極性反転回路
ＤＬ  放電灯
【図１】
0004019807.tif 000002
【図２】
0004019807.tif 000003
【図３】
0004019807.tif 000004
【図４】
0004019807.tif 000005
【図５】
0004019807.tif 000006
【図６】
0004019807.tif 000007
【図７】
0004019807.tif 000008
【図８】
0004019807.tif 000009
【図９】
0004019807.tif 000010
【図１０】
0004019807.tif 000011
【図１１】
0004019807.tif 000012
【図１２】
0004019807.tif 000013
【図１３】
0004019807.tif 000014
【図１４】
0004019807.tif 000015
【図１５】
0004019807.tif 000016
【図１６】
0004019807.tif 000017
【図１７】
0004019807.tif 000018
【図１８】
0004019807.tif 000019
【図１９】
0004019807.tif 000020
【図２０】
0004019807.tif 000021
【図２１】
0004019807.tif 000022
【図２２】
0004019807.tif 000023
【図２３】
0004019807.tif 000024
【図２４】
0004019807.tif 000025
【図２５】
0004019807.tif 000026
【図２６】
0004019807.tif 000027
【図２７】
0004019807.tif 000028
【図２８】
0004019807.tif 000029
【図２９】
0004019807.tif 000030
【図３０】
0004019807.tif 000031
【図３１】
0004019807.tif 000032