(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電灯と、放電灯の特性電圧よりも高い電圧値を出力する少なくとも１つ以上の正弦波状の電圧を出力する交流電源と、放電灯の特性電圧よりも低い電圧値を出力する少なくとも１つ以上の直流電源と、放電灯を安定点灯させ得るように前記放電灯と前記交流電源又は前記直流電源を接続する期間を制御する手段とを有し、前記直流電源より放電灯に電圧を印加する期間に、放電灯のフィラメントに予熱電流を供給することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
放電灯と、放電灯の特性電圧よりも高い電圧値を出力する少なくとも１つ以上の正弦波状の電圧を出力する交流電源と、放電灯の特性電圧よりも低い電圧値を出力する少なくとも１つ以上の直流電源と、放電灯を安定点灯させ得るように前記放電灯と前記交流電源又は前記直流電源を接続する期間を制御する手段とを有し、前記交流電源より放電灯に電圧を印加する期間に、放電灯のフィラメントに予熱電流を供給することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項３】
前記直流電源の出力を零と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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は限流要素を小さくして放電灯を安定に点灯する放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６に従来例（特開平７−１９０８９５号）の回路図を示す。この回路は放電灯ＬＰと電源の間に挿入されたスイッチ手段ＳＷをａ側あるいはｂ側に高速に切り替えて、放電灯ＬＰの特性電圧よりも高い交流実効電圧値を持つ交流電源ＡＣ１と、放電灯ＬＰの特性電圧よりも低い交流実効電圧値を持つ交流電源ＡＣ２を交互に使用して、ランプ電流を設定範囲に制御して点灯しようとするものであり、限流要素を小さくできるという利点がある。
【０００３】
図１７に従来例において放電灯ＬＰに印加される電圧波形を示す。交流電源ＡＣ１によりランプ特性電圧よりも高い電圧を供給するとランプ電流は増大し、また、交流電源ＡＣ２によりランプ特性電圧よりも低い電圧を供給するとランプ電流は減少するので、スイッチ手段ＳＷの切り替えを適切に制御することにより、ランプ電流を制御することができるのである。また、交流電源ＡＣ１，ＡＣ２を電圧可変交流電源とすることで、ランプ電流を増加したときのランプ特性電圧の低下に伴う電源電圧との差電圧を小さくすることが可能となり、放電灯へのストレスを低減しながら限流要素を小さくすることが可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例では、少なくとも２つの交流電源を用いるため、回路構成が複雑であり、また、制御方式も複雑になるという問題があった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、少なくとも１つの交流電源を用いることにより放電灯を安定に点灯できる簡単な構成の放電灯点灯装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記課題を解決するために、放電灯と、放電灯の特性電圧よりも高い電圧値を出力する少なくとも１つ以上の正弦波状の電圧を出力する交流電源と、放電灯の特性電圧よりも低い電圧値を出力する少なくとも１つ以上の直流電源と、放電灯を安定点灯させ得るように前記放電灯と前記交流電源又は前記直流電源を接続する期間を制御する手段とを有し、前記直流電源より放電灯に電圧を印加する期間に、あるいは、前記交流電源より放電灯に電圧を印加する期間に、放電灯のフィラメントに予熱電流を供給することを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（前提となる構成１）
本発明の前提となる構成１の回路図を図１に示す。この回路は放電灯ＬＰと電源の間に挿入されたスイッチ手段ＳＷをａ側あるいはｂ側に高速に切り替えて、放電灯ＬＰの特性電圧よりも高い交流実効電圧値を持つ交流電源ＡＣと、放電灯ＬＰの特性電圧よりも低い電圧値を持つ直流電源ＤＣを交互に使用して、ランプ電流を設定範囲に制御して点灯しようとするものである。スイッチ手段ＳＷは、ランプ電流検出回路１によりランプ電流を検出し、その検出結果に応じてランプ電流が安定するように制御回路２により制御される。
【０００７】
この回路の交流電源ＡＣの振幅をＶ０とすると、前記振幅Ｖ０はランプ特性電圧Ｖｔよりも充分大きいものとする。また、直流電源ＤＣの電圧Ｖｄｃはランプ特性電圧Ｖｔよりも充分小さいものとする。制御回路２では、これら交流電源ＡＣと直流電源ＤＣを放電灯ＬＰに接続する期間を制御することにより、放電灯ＬＰを安定点灯させる。
【０００８】
図２は本例における放電灯ＬＰへの印加電圧を示す波形図である。以下、図１と図２により本例の回路動作を説明する。時刻ｔ０でスイッチ手段ＳＷをａ側に切り替えることにより、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続すると、前記交流電源ＡＣのピーク値Ｖ０はランプ特性電圧Ｖｔより高いため、ランプ電流は増加し続ける。ランプ電流がある電流以上になると、ランプ電流検出回路１が電流増加を検出し、制御回路２により時刻ｔ１でスイッチ手段ＳＷをｂ側に切り替え、直流電源ＤＣと放電灯ＬＰを接続する。前記直流電源ＤＣの電圧値Ｖｄｃはランプ特性電圧Ｖｔより低いため、ランプ電流は減少し続ける。ランプ電流がある電流以下になると、ランプ電流検出回路１により電流減少を検出し、制御回路２により時刻ｔ２でスイッチ手段ＳＷをａ側に切り替えて、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続する。時刻ｔ２以降は時刻ｔ０以降と同様の動作となり、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰが接続され、交流電源ＡＣのピーク値Ｖ０はランプ特性電圧Ｖｔより高いため、ランプ電流は増加し続ける。
【０００９】
これら時刻ｔ０からｔ２の動作を繰り返すことにより、放電灯ＬＰに単位時間当たりに定格のエネルギーを供給することを可能とし、このランプ電流の増加、減少の度合を交流電源ＡＣと直流電源ＤＣの各接続期間Ｔａｃ、Ｔｄｃを制御することによりランプ電流を制御し、放電灯ＬＰの安定点灯を可能とする。さらに交流電源ＡＣは１つであり、主回路及び制御回路を簡単化、小形化、軽量化することが可能となる。
【００１０】
このように本例は、交流電源ＡＣと直流電源ＤＣを放電灯ＬＰに接続し、各々の電源の接続期間Ｔａｃ，Ｔｄｃを制御することにより、放電灯ＬＰに特性電圧Ｖｔよりも高い電圧Ｖ０と特性電圧Ｖｔよりも低い電圧Ｖｄｃを印加して放電灯ＬＰを安定点灯するものであるから、限流要素を小さくでき、主回路、制御回路の小型化が可能となる。さらに交流電源ＡＣを高周波の電圧源とすれば、装置のより一層の小型化が可能となる。
【００１１】
（前提となる構成２）
本発明の前提となる構成２の回路図を図３に示す。この回路は図１に示した前提となる構成１の回路において、直流電源ＤＣの電圧を０ボルトに設定した場合に相当する。この回路の交流電源ＡＣの振幅をＶ０とすると、前記振幅Ｖ０はランプ特性電圧Ｖｔよりも充分大きいものとし、この交流電源ＡＣを放電灯ＬＰに接続する期間と放電灯ＬＰの両端を短絡する期間を制御することにより、放電灯ＬＰを安定点灯させるものである。
【００１２】
図４は本例における放電灯ＬＰへの印加電圧を示す波形図である。以下、図３と図４により本例の回路動作を説明する。時刻ｔ０でスイッチ手段ＳＷをａ側に切り替えて、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続すると、前記交流電源ＡＣのピーク値Ｖ０はランプ特性電圧Ｖｔよもり高いため、ランプ電流は増加し続ける。ランプ電流がある電流以上になると、ランプ電流検出回路１により電流増加を検出し、制御回路２により時刻ｔ１でスイッチ手段ＳＷをｂ側に切り替えて、放電灯ＬＰの両端を短絡する。すると、ランプ電流は減少し続ける。ランプ電流がある電流以下になると、ランプ電流検出回路１により電流減少を検出し、制御回路２により時刻ｔ２でスイッチ手段ＳＷをａ側に切り替えて、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続する。交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続すると、前記交流電源ＡＣのピーク値Ｖ０はランプ特性電圧Ｖｔより高いため、ランプ電流は増加し続ける。
【００１３】
これら時刻ｔ０からｔ２の動作を繰り返すことにより、放電灯ＬＰに単位時間当たりに定格点灯可能なエネルギーを供給することを可能とし、交流電源ＡＣを放電灯ＬＰを接続する期間Ｔａｃ、もしくは放電灯ＬＰの両端を短絡する期間Ｔｄｃを制御することによりランプ電流の増加・減少の度合を制御し、放電灯ＬＰの安定点灯を可能とする。さらに交流電源ＡＣは１つであり、主回路及び制御回路を簡単化、小形化、軽量化することが可能となる。
【００１４】
このように本例は、交流電源ＡＣを放電灯ＬＰに接続する期間Ｔａｃと放電灯ＬＰの両端を短絡する期間Ｔｄｃを有し、各々の期間Ｔａｃ，Ｔｄｃを制御することにより、放電灯ＬＰに特性電圧Ｖｔよりも高い電圧と特性電圧Ｖｔよりも低い電圧を印加して放電灯ＬＰを安定点灯するものであるから、限流要素を小さくでき、主回路、制御回路の小型化が可能となる。さらに交流電源ＡＣを高周波の電圧源とすれば、装置のより一層の小型化が可能となる。
【００１５】
（前提となる構成３）
図５は本発明の前提となる構成３の動作説明図である。本例は、前提となる構成１又は前提となる構成２において、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続する期間Ｔａｃ、直流電源ＤＣと放電灯ＬＰを接続する期間（もしくは放電灯ＬＰの両端を短絡する期間）Ｔｄｃを加えた１周期Ｔを一定にするように制御することを特徴とする。
【００１６】
本例の動作を図５を用いて説明する。放電灯のランプインピーダンスは一定ではなく、常に変化している。そこで、交流電源ＡＣが放電灯ＬＰと接続される時刻ｔ０，ｔ２，…におけるランプインピーダンスを検出し、以下に示す制御方法によりランプ電流を制御する。例えば、時刻ｔ０において、ランプインピーダンスが低いと、放電灯ＬＰと交流電源ＡＣを接続する期間Ｔａｃを短くし、放電灯ＬＰと直流電源Ｔｄｃを接続する期間Ｔｄｃを長くすることにより放電灯ＬＰを高インピーダンス方向に制御する。次に、時刻ｔ２において、ランプインピーダンスが高いと、放電灯ＬＰと交流電源ＡＣを接続する期間Ｔａｃを長くし、放電灯ＬＰと直流電源ＤＣを接続する期間Ｔｄｃを短くすることにより、放電灯ＬＰを低インピーダンス方向に制御する。これにより放電灯ＬＰを安定点灯するように制御する。また、ランプインピーダンスに応じてランプ特性電圧以上の電圧を供給する期間Ｔａｃの長さを決定し、１周期Ｔを一定にするようにランプ特性電圧以下の電圧を供給する期間Ｔｄｃを決定する制御を行い、１周期Ｔの長さを同一に保ちながら放電灯を安定点灯させる。
【００１７】
本制御方法により、放電灯ＬＰに単位時間当たりに定格点灯可能なエネルギーを供給することが可能となり、また、１周期Ｔの長さを同一にすることにより、フィルターの設計等のノイズ対策を簡単化し、主回路及び制御回路を簡単化、小形化、軽量化することが可能となる。
【００１８】
（前提となる構成４）
図６は本発明の前提となる構成４の動作説明図である。本例は、前提となる構成１又は前提となる構成２において、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続する期間Ｔａｃ、直流電源ＤＣと放電灯ＬＰを接続する期間（もしくは放電灯ＬＰの両端を短絡する期間）Ｔｄｃを一定にするように、交流電源ＡＣの振幅Ｖ０を制御することを特徴とする。
【００１９】
本例の動作を図６を用いて説明する。放電灯ＬＰのランプインピーダンスは一定ではなく、常に変化している。そこで、交流電源ＡＣが放電灯ＬＰと接続される時刻ｔ０，ｔ２，…におけるランプインピーダンスを検出し、以下に示す制御方法によりランプ電流を制御する。例えば、時刻ｔ０において、ランプインピーダンスが低いと、交流電源ＡＣの振幅Ｖ０を低く設定することにより、放電灯ＬＰを高インピーダンス方向に制御し、時刻ｔ２において、ランプインピーダンスが高いと、交流電源ＡＣの振幅Ｖ０’を高くして放電灯ＬＰを低インピーダンス方向に制御することにより安定点灯するように制御する。また、このとき各期間Ｔａｃ及びＴｄｃを一定にし、１周期Ｔの長さを同一に保ちながら放電灯ＬＰを安定点灯させる。
【００２０】
本制御方法により、放電灯ＬＰに単位時間当たりに定格点灯可能なエネルギーを供給することが可能となり、また、１周期Ｔの長さを同一にすることにより、フィルターの設計等のノイズ対策を簡単化し、主回路及び制御回路を簡単化、小形化、軽量化することが可能となる。
【００２１】
（前提となる構成５）
図７は本発明の前提となる構成５の動作説明図である。本例は、前提となる構成１において、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰを接続する期間Ｔａｃ、直流電源ＤＣと放電灯ＬＰを接続する期間Ｔｄｃを一定にするように、直流電源ＤＣの電源電圧Ｖｄｃを制御することを特徴とする。
【００２２】
本例の動作を図７を用いて説明する。放電灯ＬＰのランプインピーダンスは一定ではなく常に変化している。そこで、交流電源ＡＣが放電灯ＬＰと接続される時刻ｔ０，ｔ２，…におけるランプインピーダンスを検出し、以下に示す制御方法によりランプ電流を制御する。例えば、時刻ｔ０において、ランプインピーダンスが低いと、直流電源電圧Ｖｄｃを低く設定することにより放電灯ＬＰを高インピーダンス方向に制御し、時刻ｔ２において、ランプインピーダンスが高いと直流電源電圧Ｖｄｃ’を高く設定することにより放電灯ＬＰを低インピーダンス方向に制御することにより放電灯ＬＰを安定点灯するように制御する。また、このとき各期間Ｔａｃ及びＴｄｃを一定にし、１周期Ｔの長さを同一に保ちながら放電灯ＬＰを安定点灯させる。
【００２３】
本制御方法により、放電灯ＬＰに単位時間当たりに定格点灯可能なエネルギーを供給することが可能となり、また、１周期Ｔの長さを同一することにより、フィルターの設計等のノイズ対策を簡単化し、主回路及び制御回路を簡単化、小形化、軽量化することが可能となる。なお、直流電源電圧Ｖｄｃを低く設定する期間Ｔｄｃにおいて、直流電源電圧Ｖｄｃを０に設定することにより、放電灯ＬＰを安定点灯するように制御可能であることは言うまでもない。
【００２４】
（前提となる構成６）
本発明の前提となる構成６は、上述の各前提となる構成１〜５において、交流電源ＡＣとして、図８に示すスイッチドキャパシタ回路を用いたことを特徴とする。本例は５個のキャパシタＣ１，…，Ｃ５を直流電源Ｅで並列充電し、任意の個数のキャパシタを任意の極性に直列放電することにより、負荷に−５Ｅ、−４Ｅ、−３Ｅ、−２Ｅ、−Ｅ、０、Ｅ、２Ｅ、３Ｅ、４Ｅ、５Ｅの電圧を供給することができる。
【００２５】
スイッチドキャパシタ回路ＳＣの構成は、５個のスイッチドキャパシタセルＳＣｍ（ｍ＝１，２，３，４，５）の直列回路とその充電回路より構成される。各スイッチドキャパシタセルＳＣｍは、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ２，Ｓｍ３，Ｓｍ４、及び、スイッチ素子Ｓｍ３，Ｓｍ１の接続点とＳｍ４，Ｓｍ２の接続点の間に接続されたキャパシタＣｍでブリッジを構成したものであり、各セルはスイッチ素子Ｓｎ１とＳｎ２の接続点とスイッチ素子Ｓｍ３とＳｍ４の接続点（ｎ＝ｍ＋１；ｍ＝１，２，３，４）を接続することにより直列接続される。スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力は、スイッチドキャパシタセルＳＣ１，ＳＣ２，…，ＳＣ５の直列回路の両端のセルから取り出し、具体的にはスイッチ素子Ｓ１１とＳ１２の接続点Ｙと、スイッチ素子Ｓ５３とＳ５４の接続点Ｘの間に負荷回路を接続する。
【００２６】
更に、各スイッチドキャパシタセルＳＣｍへの並列充電回路は、各キャパシタＣｍとスイッチ素子Ｓｍ４，Ｓｍ２の接続点にダイオードＤｍ（ｍ＝１，２，３，４，５）のカソードを接続し、ダイオードＤ１，Ｄ２，…，Ｄ５のアノード側を一括して直流電源Ｅのプラス側に接続する。直流電源Ｅのマイナス側はスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１３，Ｓ２１，…，Ｓ４３，Ｓ５１，Ｓ５３の直列回路（スイッチ列Ａとする）のどこかにスイッチ素子Ｓ６を介して接続する。具体的には、このスイッチ素子の直列回路の中点であるスイッチ素子Ｓ３３とＳ３１の接続点に接続する。スイッチ素子Ｓ１２，Ｓ１４，Ｓ２２，…，Ｓ５２，Ｓ５４（スイッチ列Ｂとする）をオフして、スイッチ列Ａを全てオンして、スイッチ素子Ｓ６をオンすることにより、キャパシタＣ１，…，Ｃ５を並列にスイッチ列Ｂに接続された側をプラスとして電源電圧Ｅで充電する。
【００２７】
各スイッチドキャパシタセルのブリッジを構成するスイッチ素子は、基本的にスイッチ素子Ｓｍ１とＳｍ２が相補的な対となり同時にオンしないように動作し、また、スイッチ素子Ｓｍ３とＳｍ４が相補的な対となり同時にオンしないように動作する。まず、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ４をオン、スイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ３をオフすると、キャパシタＣｍは端子Ｘ−Ｙ間の負荷にプラスに接続される。また、スイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ３をオン、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ４をオフすると、キャパシタＣｍは上記とは逆に端子Ｘ−Ｙ間の負荷にマイナス側に接続される。また、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３がオン、スイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４がオフ、或いはスイッチ素子Ｓｍ２，Ｓｍ４がオン、スイッチ素子Ｓｍ１，Ｓｍ３がオフすると、負荷電流はキャパシタＣｍを通らず、スイッチ素子をバイパスしてキャパシタＣｍは端子Ｘ−Ｙ間の負荷から切り離される。
【００２８】
次に、図９を元に端子Ｘ−Ｙ間の負荷に交流電圧を供給する制御方法について説明する。初期状態としてキャパシタＣ１，…，Ｃ５が全て電圧Ｅで等しく充電されており、スイッチ列Ａが全てオン、スイッチ列Ｂが全てオフしているとする。時刻ｔ０にスイッチ素子Ｓ１３がオフ、スイッチ素子Ｓ１４がオンすると、スイッチ素子Ｓ１１、キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｓ１４，Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ３１，Ｓ３３，Ｓ４１，Ｓ４３，Ｓ５１，Ｓ５３の経路でキャパシタＣ１がプラス方向に負荷に接続されてスイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力Ｖｓｃが＋Ｅとなる。時刻ｔ１にスイッチ素子Ｓ２３がオフ、スイッチ素子Ｓ２４がオンすると、スイッチ素子Ｓ１１、キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｓ１４，Ｓ２１、キャパシタＣ２、スイッチ素子Ｓ２４，Ｓ３１，Ｓ３３，Ｓ４１，Ｓ４３，Ｓ５１，Ｓ５３の経路でキャパシタＣ１とＣ２が直列にプラス方向に負荷に接続されてスイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力が＋２Ｅとなる。同様の制御によりキャパシタＣ３，Ｃ４，Ｃ５も順次プラス方向に直列接続することにより、スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力が順次＋３Ｅ、＋４Ｅ、＋５Ｅとステップ状に上がっていく。時刻ｔ３にスイッチ素子Ｓ５４がオフ、スイッチ素子Ｓ５３がオンすると、キャパシタＣ５が負荷電流経路から切り離されてスイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力は＋４Ｅに下がる。同様に、順次キャパシタＣ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１と負荷電流経路から切り離すことにより、スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力は階段状に＋３Ｅ、＋２Ｅ、＋Ｅ、０と下がる。時刻ｔ４に全てのキャパシタが負荷電流経路から切り離されて、スイッチ列Ａが全てオン、スイッチ列Ｂが全てオフすると、スイッチ素子Ｓ６をオンして、キャパシタＣ１，…，Ｃ５を並列に電源電圧Ｅから充電する。
【００２９】
キャパシタＣ１，…，Ｃ５の充電が完了する時刻ｔ５にスイッチ素子Ｓ１５，…，Ｓ５５をオフし、スイッチ素子Ｓ１１をオフ、スイッチ素子Ｓ１２をオンすると、スイッチ素子Ｓ１２、キャパシタＣ１、スイッチ素子Ｓ１３，Ｓ２１，Ｓ２３，Ｓ３１，Ｓ３３，Ｓ４１，Ｓ４３，Ｓ５１，Ｓ５３の経路でキャパシタＣ１がマイナス方向に負荷に接続されて、スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力Ｖｓｃが−Ｅとなる。同様の制御により、キャパシタＣ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５も順次マイナス方向に直列接続することにより、スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力Ｖｓｃが順次−２Ｅ、−３Ｅ、−４Ｅ、−５Ｅとステップ状に変化する。スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力Ｖｓｃが−５Ｅになると、時刻ｔ７にキャパシタＣ５を電流経路から切り離し、スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力は−４Ｅになる。同様に、キャパシタＣ４，Ｃ３，Ｃ２，Ｃ１を電流経路から切り離すことにより、スイッチドキャパシタ回路ＳＣの出力Ｖｓｃは時刻ｔ８にゼロに戻る。以上、時刻ｔ０〜ｔ８の動作を行えば、スイッチドキャパシタ回路ＳＣは階段状に−５Ｅ〜５Ｅの振幅を持つ交流電圧を負荷に供給することができる。
【００３０】
本例では、図１又は図３の交流電源ＡＣとして、上記スイッチトキャパシタ回路ＳＣを用いると共に、直流電源ＤＣもしくは交流電源ＡＣが放電灯ＬＰに接続される時間を制御することによって、放電灯ＬＰを安定点灯可能とするものである。本例においても上記各前提となる構成１〜５と同様に、放電灯に特性電圧よりも高い電圧と特性電圧よりも低い電圧を印加して放電灯を安定点灯することにより、限流要素を小さくでき、また、図５〜図７で説明したように、１周期Ｔの長さを同じにすることにより、輻射ノイズの低減が可能である。さらに、スイッチトキャパシタ回路の出力を高周波とすれば、装置の一層の小型化が可能となり、より半導体化が容易となる。
【００３１】
なお、本例では、スイッチキャパシタセルの段数を５段で説明したが、何段でも構わず、段数が少ないほど回路は簡単になり、段数が多いほど入力電源電圧に対する出力電圧の昇圧比は高くなり、きめ細かい波形制御が可能となる。
【００３２】
（前提となる構成７）
本発明の前提となる構成７の回路図を図１０に示す。また、本例の動作説明図を図１１に示す。本例は、交流電源Ｖｓｃとして前提となる構成６に示したようなスイッチドキャパシタ回路を利用し、前記スイッチドキャパシタ回路の階段状の出力波形を放電灯ＬＰに供給するものであるが、放電灯ＬＰに直列接続されたインダクタＬと放電灯ＬＰに並列接続されたコンデンサＣにより前記階段状の出力波形をフィルタリングして滑らかな波形にすれば、放電灯ＬＰには滑らかな交流電圧が供給できる。また、上述の前提となる構成１〜５に示した制御手段を適用することにより、放電灯ＬＰを安定点灯することができる。
【００３３】
本例においても、放電灯ＬＰに特性電圧Ｖｔよりも高い電圧と特性電圧Ｖｔよりも低い電圧を印加して放電灯ＬＰを安定点灯することにより、限流要素を小さくでき、また、１周期の長さを同じにすることにより、輻射ノイズの低減が可能である。さらに交流電源ＡＣを高周波の電圧源とすれば、装置の一層の小型化が可能となり、より半導体化が容易となる。
【００３４】
（前提となる構成８）
本発明の前提となる構成８の動作説明図を図１２に示す。本例の回路図は図１に示した前提となる構成１の回路と同様であり、調光点灯時の制御方法として、ランプ特性電圧Ｖｔよりも高い電圧によってエネルギーを供給する時間Ｔａｃを短くする、もしくはランプ特性電圧Ｖｔよりも低い電圧によってエネルギーを供給する時間Ｔｄｃを長くすることにより、単位時間当たり放電灯ＬＰに供給するエネルギー量を軽減し、調光状態で安定点灯するように制御するものである。
【００３５】
図１２において、時刻ｔ０〜時刻ｔ２に定格点灯時の制御方法、時刻ｔ２〜時刻ｔ４に調光点灯時の制御方法を示す。時刻ｔ２〜時刻ｔ４における放電灯ＬＰと交流電源ＡＣが接続される期間Ｔａｃを短くすることにより、調光点灯を可能とする。なお、本例において、直流電源電圧Ｖｄｃをゼロにすることにより、放電灯ＬＰを安定点灯するように制御可能であることは言うまでもない。この場合、図３に示した前提となる構成２の回路を用いることになる。
【００３６】
（前提となる構成９）
本発明の前提となる構成９の動作説明図を図１３に示す。本例の回路図は図１に示した前提となる構成１の回路と同様であり、調光点灯時の制御方法として、放電灯ＬＰにエネルギーを供給する電源のピーク電圧を変化させて、単位時間当たり放電灯ＬＰに供給するエネルギー量を軽減し、調光状態で安定点灯するように制御するものである。
【００３７】
図１３において、時刻ｔ０〜時刻ｔ２に定格点灯時の制御方法、時刻ｔ２〜時刻ｔ４に調光点灯時の制御方法を示す。時刻ｔ２〜時刻ｔ４における交流電源ＡＣ及び直流電源ＤＣの各ピーク電圧を減少させることにより、放電灯ＬＰを調光点灯させることを可能としている。
【００３８】
なお、本例において、直流電源電圧Ｖｄｃをゼロにして、交流電源ＡＣのピーク電圧のみを定格点灯時よりも低下させることにより、放電灯ＬＰを調光状態で安定点灯するように制御可能であることは言うまでもない。この場合、図３に示した前提となる構成２の回路を用いることになる。また、定格点灯時では直流電源電圧Ｖｄｃを正の電圧値とし、調光点灯時では直流電源電圧Ｖｄｃをゼロにして調光点灯させても構わない。
【００３９】
（実施例１）
本発明の実施例１の回路図を図１４に示す。本実施例は、定格点灯時、調光点灯時の予熱方式として、スイッチ手段ＳＷがａ側に切り替わり、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰが接続されている期間に、放電灯ＬＰに流れるランプ電流と同期して予熱電流をフィラメントに供給するものである。図１４の回路においては、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰが接続されてランプ電流が流れると、トランスＴを介して、放電灯ＬＰの両端のフィラメントに予熱電流を供給する。スイッチ手段ＳＷがｂ側に切り替わり、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰが分離されると、放電灯両端のフィラメントに予熱電流は流れなくなる。本実施例により、単位時間当たりに必要なフィラメント予熱電流を供給し、安定点灯を行うことを可能とする。なお、本実施例においても直流電源ＤＣの電圧Ｖｄｃをゼロにして放電灯ＬＰを安定点灯するように制御可能であることは言うまでもない。
【００４０】
（実施例２）
本発明の実施例２の回路図を図１５に示す。本実施例では、定格点灯時あるいは調光点灯時の放電灯ＬＰのフィラメントの予熱方式として、ある電源と放電灯ＬＰが接続されていない期間、前記電源より放電灯ＬＰのフィラメントに予熱電流を供給することを特徴とする。図１５の回路において、交流電源ＡＣと放電灯ＬＰが分離されると、スイッチＳ１とＳ２及びスイッチＳ３とＳ４の組みが交互にオン・オフを繰り返すことにより、交流電源ＡＣよりフィラメント電流を供給する。本実施例により、単位時間当たりに必要なフィラメント予熱電流を供給し、安定点灯を行うことを可能とする。なお、本実施例においても直流電源ＤＣの電圧Ｖｄｃをゼロにして放電灯ＬＰを安定点灯するように制御可能であることは言うまでもない。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、１つの交流電源と直流電源を交互に放電灯に接続することによって直接ランプ電流を制御するため限流要素を小さくでき、放電灯点灯装置の小型化が可能となり、また、交流電源を高周波電源とすれば、装置の一層の小型化が可能となる。さらに、放電灯のフィラメントに予熱電流を供給することにより、より安定に放電灯を点灯することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の前提となる構成１の回路図である。
【図２】  本発明の前提となる構成１におけるランプ電圧波形を示す波形図である。
【図３】  本発明の前提となる構成２の回路図である。
【図４】  本発明の前提となる構成２におけるランプ電圧波形を示す波形図である。
【図５】  本発明の前提となる構成３の動作説明図である。
【図６】  本発明の前提となる構成４の動作説明図である。
【図７】  本発明の前提となる構成５の動作説明図である。
【図８】  本発明の前提となる構成６に用いる交流電源の回路図である。
【図９】  本発明の前提となる構成６に用いる交流電源の動作説明図である。
【図１０】  本発明の前提となる構成７の回路図である。
【図１１】  本発明の前提となる構成７におけるランプ電圧波形を示す波形図である。
【図１２】  本発明の前提となる構成８におけるランプ電圧波形を示す波形図である。
【図１３】  本発明の前提となる構成９におけるランプ電圧波形を示す波形図である。
【図１４】  本発明の実施例１の回路図である。
【図１５】  本発明の実施例２の回路図である。
【図１６】  従来例の回路図である。
【図１７】  従来例におけるランプ電圧波形を示す波形図である。
【符号の説明】
ＬＰ    放電灯
ＡＣ    交流電源
ＤＣ    直流電源
ＳＷ    スイッチ手段
１    ランプ電流検出回路
２    制御回路
【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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【図１６】
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【図１７】
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