(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用交流電源電圧を入力され放電ランプを点灯する放電灯安定回路と、
前記放電灯安定回路の出力両端であって放電ランプを挟んでそれぞれ接続されるパルストランスの２次巻線、該パルストランスの２次巻線に対応してそれぞれ設けられ、それぞれ対大地間電圧の極性が異なりかつ商用交流電源電圧の極性に応じて極性が変化する電圧を記前パルストランスの２次巻線に誘起するパルストランスの１次巻線を有する高圧パルス発生回路と、
前記放電灯安定回路の出力端とパルストランスの２次巻線との中間から電源が供給され、高圧パルスの発生を制御する制御回路と、
前記放電灯安定回路の出力端とパルストランスの２次巻線との中間に設けられ、放電ランプの点灯状態を検出し前記制御回路に通知する検出回路と、
を具備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は放電灯点灯装置に係り、特に点灯時に高パルス電圧を要する高圧放電ランプの点灯装置に瞬時再始動手段を備えた放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧下でアーク放電を利用した光源は、一般に高輝度であることが知られている。高圧放電ランプは、High Intensity Discharge Lamp の頭文字をとってＨＩＤランプと呼ばれている。このようなＨＩＤランプのうち、点灯時に高パルス電圧を要する代表的な放電灯としては、超高圧水銀灯，高圧ナトリウムランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプ等が挙げられる。この中で、自然昼光に最も近い連続スペクトルによる分光発光が可能なメタルハライドランプを例にとり以下に説明を行う。
【０００３】
メタルハライドランプには、高効率形と高演色形の２つの形式がある。最初に高効率形メタルハライドランプについて説明する。
従来より自然昼光に比較的近いといわれている放電ランプとして、水銀ランプの光色を補正した蛍光水銀ランプがある。しかし、これを単独で使用した場合には赤色が不足していて自然昼光としては不満足なものであった。そこで、最近では、水銀蒸気封入の発光管内に、ヨウ化タリウム，ヨウ化ナトリウム，ヨウ化インジウムなどの金属ハロゲン化物を入れた高効率形メタルハライドランプなるものが蛍光水銀灯照明の分野に進出しつつある。このランプは、高効率白色光源であり水銀ランプに比べ約５０％も明るい。ところが、分光分布を見てみると、このランプ（光源）は、青，緑、黄赤，赤の線スペクトルの組み合わせによる原子発光であって、平均演色評価数によると、演色性の点では白色蛍光ランプよりも劣っている。そこで登場したのが、演色性に注目した高演色形メタルハライドランプである。
【０００４】
図１１は高演色形メタルハライドランプの分光分布を示す図である。
図１１において、高演色形メタルハライドランプの分光分布は自然昼光のそれと非常に似ていることが解る。高演色白色光源で、わが国独自の世界的発明品である高演色メタルハライドランプは、水銀蒸気封入の発光管内にヨウ化すずを添加し、自然昼光に最も近い連続スペクトルによる分光発光により、演色評価数９２を実現している。ただし、明るさの点では前記高効率形メタルハライドランプに比べるとかなり劣っていて、前記水銀ランプと同等である。
【０００５】
一方、メタルハライドランプには、発光管の形状により、ショートアーク形とロングアーク形の２種類がある。ショートアーク形は、丸形の放電管に数ミリの間隔で対向電極が封じられたものでロングアーク形は、長形の放電管の両端に対向電極が封じられたものである。一般に、ロングアーク形は、ショートアーク形と比べ封入ガス圧が低く、ショートアーク形のような破裂の危険性がない。
【０００６】
次に、以上のような高演色形メタルハライドランプの従来の点灯（始動）回路について遅相形及び進相形の２つに分けてそれぞれ説明を行う。
【０００７】
図１２は従来の遅相形放電灯点灯回路を示す回路図である。
【０００８】
図１２において、遅相形放電灯点灯回路の電源入力端子２４，２５からは、商用交流電源Ｖｓが入力されていて、前記商用交流電源Ｖｓと並列に、力率改善用のコンデンサＣ３，コンデンサＣ３の放電用抵抗Ｒ３及びパルス発生回路（始動器）２３を構成する制御回路２１が接続されている。そして、制御回路２１は、カレントトランスＣＴから入力される電圧をトリガとして、スイッチＳＷのオン・オフを制御するようになっていて、制御回路２１の端子ｔ４が電源入力端子２４と、制御回路２１の端子ｔ５が電源入力端子２５とそれぞれ接続されている。また、電源入力端子２４にはチョークコイルＣｈ２の端子ｔ１が接続され、チョークコイルＣｈ２の端子ｔ３は放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌの一端と接続され、放電管Ｌの他端と電源入力端子２５とが接続されている。
【０００９】
さらに、チョークコイルＣｈ２の端子ｔ２にはパルスコンデンサＣ４が接続されていて、チョークコイルＣｈ２の端子ｔ３にはトリガ素子２２が接続されている。パルスコンデンサＣ４及びトリガ素子２２のチョークコイルＣｈ２と反対側の端子は、共に抵抗Ｒ４の一端と接続され、抵抗Ｒ４の他端はスイッチＳＷを介して放電管Ｌの他端と接続されて、前記カレントトランスＣＴは前記スイッチＳＷと放電管Ｌとの接続点と制御回路２１の端子ｔ５との間に接続されている。
【００１０】
以上のような構成において、遅相形放電灯点灯回路の電源入力端子２４，２５に前記商用交流電源Ｖｓが入力され制御回路２１に電源が供給されると、制御回路２１は前記スイッチＳＷをオンとする。これにより、電源入力端子２４，チョークコイルＣｈ２の端子ｔ２，パルスコンデンサＣ４，抵抗Ｒ４，スイッチＳＷ及び電源入力端子２５の直列回路に電流が流れ、パルスコンデンサＣ４が充電される。そして、パルスコンデンサＣ４の端子間（両極間）電圧が所定値に達するとトリガ素子２２がオンして、パルスコンデンサＣ４の放電が瞬間的に行われ、チョークコイルＣｈ２の端子ｔ２，ｔ３間に高電圧が誘起され、放電管Ｌの両端に起動パルス電圧が印加されて、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌが点灯する。
【００１１】
一方、前記制御回路２１は、放電管Ｌの点灯をカレントトランスＣＴにより検知してスイッチＳＷをオフとする。また、制御回路２１は、遅相形放電灯点灯回路の電源入力端子２４，２５に前記商用交流電源Ｖｓが入力された後、一定時間経過しても放電管Ｌの点灯が確認されない場合にも、前記スイッチＳＷをオフとする。
【００１２】
ところで、前記放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌは、ランプが寿命に近づくにしたがって、即ち累積点灯時間の増加に伴ってランプ電圧が、そのランプの持つ定格値をこえ上昇する傾向を有している。
【００１３】
図１３は遅相形放電灯点灯回路（遅相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）を示すグラフである。
【００１４】
図１３から解るように、遅相形安定器の場合、ランプの累積点灯時間の増加に伴ったランプ電圧の上昇により、ランプ電力が上昇し、ある値（ピーク点）まで達すると下降を始めるという特性をもっていることがわかる。
【００１５】
一方、上述のような放電ランプを点灯させるには、通常ランプが冷えた状態、即ち放電管内の封入ガス圧が低い状態で行う。これは、放電管内のガスの圧力及び温度が高いと、放電ランプを点灯させるために、即ち放電を開始させるために必要な始動パルス電圧を、それに伴って上げる必要があるためである。したがって、一時的な停電や、アトラクション等における演出等のために放電ランプを一度消灯した直後に、即ち放電管内が高温高圧の状態で再放電（再点灯）を開始させようとしても、上記従来の遅相形放電灯点灯回路では点灯は不可能である。
【００１６】
尚、放電ランプを一度消灯した直後に再放電（再点灯）を開始させる（瞬時再始動）ために必要な始動パルス電圧は、消灯直前における前記ランプ電力値によって決まり、ちなみに上述のような放電ランプを消灯後すぐに点灯させる（瞬時再始動）ためには40kV 以上の始動パルス電圧が必要となる。
【００１７】
図１４は従来の放電灯点灯回路のパルス発生回路（始動器）で発生されたパルス電圧波形を示した図である。
【００１８】
図１４から見て取れるように、従来のパルス発生回路（始動器）で発生された始動パルス電圧は 5〜10kV/0-P であり、何らかの理由で放電ランプを一度消灯して、その直後に、即ち放電管内が高温高圧の状態で再放電（再点灯）を開始させることは、前述した通り従来のパルス発生回路（始動器）では不可能であることが解る。
【００１９】
また、ランプの定格電力に合わせてランプを消灯後すぐに点灯させる（瞬時再始動）ような始動パルス電圧を設定した場合であっても、ランプの累積点灯時間の経過に伴ってランプ電力値はそのピーク値に向かって上昇することから、ランプの累積点灯時間の経過に伴って瞬時再始動が不可能となる場合が発生する。一方、瞬時再始動パルス電圧を高く設定しすぎるとランプの寿命を縮める原因となる。
【００２０】
以上、従来の遅相形放電灯点灯回路（遅相形安定器）には上記のような問題点があった。
【００２１】
次に、前述した高演色形メタルハライドランプの従来の進相形の点灯回路について説明を行う。
【００２２】
図１５は従来の進相形放電灯点灯回路を示す回路図である。
【００２３】
図１５において、進相形放電灯点灯回路の電源入力端子２４，２５からは、商用交流電源Ｖｓが入力されていて、電源入力端子２４とチョークコイルＣｈ３の端子ｔ１間には、チョークコイルＣｈ４とコンデンサＣ５の直列回路が接続されていて、コンデンサＣ５と並列に抵抗Ｒ５が接続されている。また、チョークコイルＣｈ３の端子ｔ１と電源入力端子２５間には、ノイズ吸収用コンデンサＣｚ及びパルス発生回路（始動器）３３を構成する制御回路３１との並列回路が接続されている。一方、制御回路３１は、カレントトランスＣＴから入力される電圧をトリガとして、スイッチＳＷのオン・オフを制御するようになっていて、制御回路３１の端子ｔ４がチョークコイルＣｈ３の端子ｔ１と、制御回路３１の端子ｔ５が電源入力端子２５とそれぞれ接続されている。また、チョークコイルＣｈ３の端子ｔ３は、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌの一端と接続されていて、放電管Ｌの他端と電源入力端子２５とが接続されている。
【００２４】
そして、チョークコイルＣｈ３の端子ｔ２にはパルスコンデンサＣ６が接続されていて、チョークコイルＣｈ３の端子ｔ３にはトリガ素子３２が接続されている。また、パルスコンデンサＣ６及びトリガ素子３２のチョークコイルＣｈ３と反対側の端子は共に抵抗Ｒ６の一端と接続されていて、抵抗Ｒ６の他端はスイッチＳＷを介して放電管Ｌの他端と接続されている。尚、前記カレントトランスＣＴは、前記スイッチＳＷと放電管Ｌとの接続点と、制御回路２１の端子ｔ５との間に接続されている。
【００２５】
以上のような構成において、進相形放電灯点灯回路の電源入力端子２４，２５に前記商用交流電源Ｖｓが入力され制御回路３１に電源が供給されると、制御回路３１は前記スイッチＳＷをオンとする。これにより、電源入力端子２４，チョークコイルＣｈ４，コンデンサＣ５と抵抗Ｒ５の並列回路，チョークコイルＣｈ３の端子ｔ３，パルスコンデンサＣ６，抵抗Ｒ６，スイッチＳＷ及び電源入力端子２５の直列回路に電流が流れ、パルスコンデンサＣ６が充電される。そして、パルスコンデンサＣ６の端子間（両極間）電圧が所定値に達するとトリガ素子３２がオンして、パルスコンデンサＣ６の放電が瞬間的に行われ、チョークコイルＣｈ３の端子ｔ２，ｔ３間に高電圧が誘起され、放電管Ｌの両端に起動パルス電圧が印加されて、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌが点灯する。
【００２６】
一方、前記制御回路３１は、放電管Ｌの点灯をカレントトランスＣＴにより検知してスイッチＳＷをオフとする。また、制御回路３１は、進相形放電灯点灯回路の電源入力端子２４，２５に前記商用交流電源Ｖｓが入力された後、一定時間経過しても放電管Ｌの点灯が確認されない場合にも、前記スイッチＳＷをオフとするようになっている。
【００２７】
上記のような進相形放電灯点灯回路は電源歪みに対して強く、Ｌ−Ｃによるインピーダンスは、ランプ電圧の変動に対して定電流特性を有することが知られている。
【００２８】
ところで、前記放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌは、ランプが寿命に近づくにしたがって、即ち累積点灯時間の増加に伴ってランプ電圧が、そのランプの持つ定格値をこえ上昇する傾向を有している。
【００２９】
図１６は進相形放電灯点灯回路（進相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）を示すグラフである。
【００３０】
図１６から解るように、進相形安定器の場合、ランプの累積点灯時間の増加に伴ったランプ電圧の上昇により、ランプ電力が単調増加するという負荷特性をもっていることがわかる。これは、進相形安定器の持つ欠点（危険性）を示している。即ち、既述のようにランプの累積点灯時間の増加に伴いランプ電圧が上昇しても、前記進相形安定器はランプに対して従来通り一定の電流を供給し続ける。その結果が図１６に示したランプ電力の上昇である。これにより、ランプ電力が過度に上昇した場合、ランプ破壊（破裂）を招く危険性がある。
【００３１】
また、前記図１４で説明した通り、従来のパルス発生回路（始動器）で発生された始動パルス電圧はせいぜい 5〜10kV/0-P であり、何らかの理由で放電ランプを一度消灯し、その直後に、即ち放電管内が高温高圧の状態で再放電（再点灯）を開始させることは不可能である。そこで、ランプ電力の上昇に合わせて、ランプを消灯後すぐに点灯させる（瞬時再始動）始動パルス電圧を設定しようとすると、進相形放電灯点灯回路（進相形安定器）の場合、瞬時再始動に必要な始動パルス電圧を非常に高電圧に設定する必要が有る。前述した通り、過度の高電圧パルスはランプ（放電管）の電極を消耗させ、寿命を加速度的に減少させる。さらに、進相形放電灯点灯回路の安全性のため、回路の絶縁強化をはかる必要がある等の問題があった。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
上記の如く、従来の放電灯点灯回路のパルス発生回路（始動器）で発生された始動パルス電圧は 5〜10kV/0-P であり、何らかの理由で放電ランプを一度消灯して、その直後に、即ち放電管内が高温高圧の状態で再放電（再点灯）を開始させることは不可能であった。
【００３３】
また、従来の遅相形放電灯点灯回路において、ランプの定格電力に合わせて瞬時始動パルス電圧を設定すると、ランプ電力値はランプの累積点灯時間の経過に伴いそのピーク値に向かって上昇することから、該ランプの累積点灯時間の経過に伴って瞬時再始動が不可能となる。仮に、ランプの定格電力に合った瞬時再始動パルスの電圧を、それよりもさらに高く設定したとすると、ランプの寿命を縮める原因となったり、ランプを破裂させる危険があった。
【００３４】
さらに、従来の進相形放電灯点灯回路において、ランプ電力の上昇に合わせ、瞬時再始動パルス電圧を設定すると、進相形安定器の有する負荷特性から、瞬時再始動に必要な始動パルス電圧を非常に高く設定する必要があり、その高電圧によってランプ（放電管）の電極を消耗させ寿命を加速度的に減少させたり、破裂の危険性を招いたり、安全性のため進相形放電灯点灯回路全体の絶縁強化をはかる必要がある等の問題があった。
【００３５】
そこで、本発明はこのような問題に鑑み、遅相形安定器を有する遅相形放電灯点灯回路及び進相形安定器を有する進相形放電灯点灯回路において、ランプ（放電管）の電極を消耗させ寿命を加速度的に減少させたり、破裂の危険性を招いたり、安全性のため放電灯点灯回路全体におよぶ絶縁強化をはかる必要が無く、確実に消灯直後の高温高圧の放電灯を再点灯させることの出来る放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
【００３６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明による放電灯点灯装置は、商用交流電源電圧を入力され放電ランプを点灯する放電灯安定回路と、前記放電灯安定回路の出力両端であって放電ランプを挟んでそれぞれ接続されるパルストランスの２次巻線、該パルストランスの２次巻線に対応してそれぞれ設けられ、それぞれ対大地間電圧の極性が異なりかつ商用交流電源電圧の極性に応じて極性が変化する電圧を記前パルストランスの２次巻線に誘起するパルストランスの１次巻線を有する高圧パルス発生回路と、前記放電灯安定回路の出力端とパルストランスの２次巻線との中間から電源が供給され、高圧パルスの発生を制御する制御回路と、前記放電灯安定回路の出力端とパルストランスの２次巻線との中間に設けられ、放電ランプの点灯状態を検出し前記制御回路に通知する検出回路と、を具備したことを特徴とする。
【００４６】
【作用】
請求項１及び２記載の発明によれば、高圧パルス発生回路の発生する高圧パルス電圧が、放電灯安定回路の出力両端にそれぞれ極性の異なった対地間電圧が誘起される高圧パルス巻線から出力されるようにしたので、高圧パルス電圧が対地間に対して半分に分配され、放電灯点灯装置全体の絶縁処理、特に放電ランプ近辺における絶縁処理が安価で、安全なものとすることが出来る。
【００４９】
【実施例】
実施例について図面を参照して説明する。
図１は本発明である放電灯点灯装置の一実施例を示す回路図である。
【００５０】
図１に示すように、本実施例における放電灯点灯装置は大きく分けて、遅相形放電灯安定器，始動器（パルス発生回路）の２つから構成されている。
【００５１】
遅相形放電灯安定器の、電源入力端子１５，１６には、商用交流電源Ｖｓが入力されていて、前記商用交流電源Ｖｓと並列に、遅相形放電灯安定器８を構成する力率改善用のコンデンサＣ１及びコンデンサＣ１の放電用抵抗Ｒ１が接続されている。また、電源入力端子１５と力率改善用のコンデンサＣ１との接続点には同じく遅相形放電灯安定器８を構成するチョークコイルＣｈ１の一端が接続されていて、チョークコイルＣｈ１の他端と始動器（パルス発生回路）７の電力入力端子１７とが接続されている。さらに、電源入力端子１６と力率改善用のコンデンサＣ１との接続点には、始動器（パルス発生回路）７の電力入力端子１８が接続されている。
【００５２】
そして、始動器（パルス発生回路）７の端子１７，１８には、遅相形放電灯安定器８より供給される２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLが印加されている。また、管灯回路電圧ＶLと並列に、制御回路１，ノイズ吸収用コンデンサＣｚ１及びＣｚ２の直列回路，スイッチ回路ＳＷを介して高圧トランスＨＴｒの一次側巻線３ａが接続されている。一方、制御回路１は、カレントトランスＣＴから検出回路２に入力された電圧をトリガとして、スイッチ回路ＳＷのオン・オフを制御するようになっていて、カレントトランスＣＴは制御回路１と端子１８との接続点４４と、高圧トランスＨＴｒの一次側巻線３ａの一端と端子１８との接続点４２との間に設けられている。
【００５３】
また、高圧トランスＨＴｒの一次側巻線３ａと並列にノイズ吸収用コンデンサＣｚ３及びＣｚ４の直列回路が接続されていて、ノイズ吸収用コンデンサＣｚ３及びＣｚ４との接続点と前記ノイズ吸収用コンデンサＣｚ１及びＣｚ２の接続点５１と接続されるとともにアースＥと接続されている。尚、前記スイッチ回路ＳＷは、端子１７と前記ノイズ吸収用コンデンサＣｚ１及びＣｚ２の直列回路の一端との接続点４１と、高圧トランスＨＴｒの一次側巻線３ａの一端と前記ノイズ吸収用コンデンサＣｚ３及びＣｚ４の直列回路の一端との接続点４７との間に設けられている。
【００５４】
そして、高圧トランスＨＴｒの二次側巻線３ｂと並列にパルスコンデンサＣｐが接続されていて、パルストランスＰＴ１の一次側巻線１ａと同じくパルストランスＰＴ２の一次側巻線２ａとが接続されている。また、パルストランスＰＴ１の一次側巻線１ａとパルストランスＰＴ２の一次側巻線２ａとの一方の接続点４６とパルスコンデンサＣｐの一端が接続されていて、パルストランスＰＴ１の一次側巻線１ａとパルストランスＰＴ２の一次側巻線２ａとの他方の接続点４５とパルスコンデンサＣｐの他端が放電ギャップＧＡＰを介して接続されている。
【００５５】
さらに、前記接続端子４１と始動器（パルス発生回路）７の端子１９はパルストランスＰＴ１の二次側巻線１ｂを介して接続されていて、前記接続端子４２と始動器７の端子２０はパルストランスＰＴ２の二次側巻線２ｂを介して接続されている。そして、端子１９，２０には、定格ランプ電圧１２０Ｖの放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌが接続されていて、前記端子１９，２０から電力の供給を受けている。
【００５６】
以上のような構成において、遅相形放電灯点灯回路の電源入力端子１５，１６に前記商用交流電源Ｖｓが入力され、遅相形放電灯安定器８より供給される２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLが始動器（パルス発生回路）７の端子１７，１８に印加されて、制御回路１に電源が供給されると、制御回路１はスイッチ回路ＳＷをオンする。これにより、高圧トランスＨＴｒの一次側巻線３ａに、前記２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLが印加され、高圧トランスＨＴｒの二次側巻線３ｂに約９ｋＶの出力電圧が誘起される。
【００５７】
一方、小容量のパルスコンデンサＣｐは、前記高圧トランスＨＴｒの二次側巻線３ｂの出力電圧により充電され、パルスコンデンサＣｐの端子間電圧が所定のレベルに達すると、放電ギャップＧＡＰの放電により、パルスコンデンサＣｐは瞬間的に放電され、同時に高電圧パルスを前記接続点４５，４６を介してパルストランスＰＴ１及びＰＴ２の一次側巻線１ａ及び２ａに供給する。これに伴い、パルストランスＰＴ１及びＰＴ２の二次側巻線１ｂ及び２ｂにそれぞれ極性の異なった高電圧パルスが対地間に誘起され、遅相形放電灯安定器８より供給される２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLと重畳され、端子１９，２０を介して放電管Ｌの両端に起動パルス電圧が印加されて、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌが点灯する。
【００５８】
尚、２個のパルストランスＰＴ１及びＰＴ２の二次側巻線１ｂ及び２ｂに対地間で極性の異なった高電圧パルスがそれぞれ誘起され、それぞれの二次側巻線に誘起される対地間電圧が放電管Ｌの両端に印加されているので、即ち、放電管Ｌの両端にはそれぞれの二次側巻線に誘起される対地間電圧の差が印加されていることになるので、各パルストランスＰＴ１及びＰＴ２の二次側巻線１ｂ及び２ｂに誘起される対地間電圧の絶対値は、放電管Ｌの両端に印加される実効電圧の半分の値に設定されている。
【００５９】
一方、前記制御回路１は、放電管Ｌの点灯をカレントトランスＣＴにより検知してスイッチ回路ＳＷをオフとする。また、制御回路１は、遅相形放電灯安定器８より供給される２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLが入力された後、一定時間経過しても放電管Ｌの点灯が確認されない場合にも、前記スイッチ回路ＳＷをオフとするようになっている。
【００６０】
ところで、既述したように、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌは、ランプがその寿命に近づくにしたがって、即ち累積点灯時間の増加に伴ってランプ電圧が、そのランプの持つ定格値をこえ上昇する傾向を有している。
【００６１】
図２は遅相形放電灯点灯装置（遅相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）が管灯回路電圧ＶLを変えることによりどのように変化するかの実験結果を示したグラフである。
【００６２】
図２で、ηは管灯回路の無負荷時電圧ＶLとランプ電圧との比で、以下の式で表される。
η ＝（管灯回路の無負荷時電圧ＶL）／（ランプ電圧）
既述したとおり、遅相形安定器では、ランプの累積点灯時間の増加に伴ったランプ電圧の上昇過程において、ランプ電力のピーク点が存在するが、図２よりそのピーク点が管灯回路電圧ＶLの上昇に伴い右肩上がりに上昇していることがわかる。また、管灯回路電圧ＶLを高くとりすぎるとランプの老朽化に伴うランプ電圧の上昇（ランプ電力値の上昇）によってランプが破裂したり、一時的な停電やアトラクション等における演出等のために放電ランプを一度消灯した直後に、即ち放電管内が高温高圧の状態で再放電（再点灯）を開始（瞬時再始動）させるために、非常に高い始動パルス電圧が必要となることがわかる。
【００６３】
図３は消灯したときのランプ電力値によって瞬時再始動パルス電圧がどの程度必要かを調べた実験の結果を示したグラフである。
【００６４】
図３によると、ランプ電力が２２００Ｗ（定格の１１０％）を超えると、瞬時再始動パルス電圧が５０ｋＶを超えて急激に上昇していることがわかる。ところで、既述したとおり、ランプ始動パルス電圧を過度に上げることによりランプ破裂の危険性が生じたり、ランプの寿命を著しく低下させることになる。したがって、図３より瞬時再始動パルス電圧が５０ｋＶを超えないように、即ちランプ電力が２２００Ｗ（定格の１１０％）を超えないようにする必要がある。以下に、その実現方法について考察する。
【００６５】
いま、ランプの定格電圧は１２０Ｖであり、管灯回路電圧ＶLが２２０Ｖに設定されている放電灯点灯装置を考えると、図２からランプの経時的作用によってランプ電圧の上昇が発生しても、ランプ電力のピークは約２０００Ｗ（このランプ電力を定格ランプ電力という）であることから、この場合、瞬時再始動パルス電圧が５０ｋＶを超えることはない。また、ランプ電力のピーク値が、２２００Ｗ（定格ランプ電力の１１０％）近辺となる管灯回路電圧ＶLは、図２から２６０Ｖとなって、この場合も瞬時再始動パルス電圧が５０ｋＶを超えることはない。即ち、管灯回路電圧ＶLが２２０〜２６０Ｖの間にあればよいことになる。したがって、ランプの定格電圧が１２０Ｖである遅相形放電灯点灯装置の場合にはη値が 1.83〜2.17 の間になるように管灯回路電圧ＶLを設定すればよいことになる。
【００６６】
図４は累積点灯時間が３０００時間を経過したランプのη値に対する立ち消え電圧を調べた実験の結果を示したグラフである。
【００６７】
図４で、η値が 1.69 のとき、累積点灯時間が３０００時間を経過した定格ランプ電圧１２０Ｖのランプでは、ランプ（放電管）両極に２２０Ｖ以上の電圧を印加しないと立ち消えが生じることを示している。よって、前記遅相形放電灯点灯装置で立ち消えを生じさせないためにはη値が 1.69 を超えた値となるように設定する必要があることがわかる。
【００６８】
図５は本発明である始動器（パルス発生回路）が発生する始動パルス電圧を示す図である。
【００６９】
本発明では、パルストランスＰＴ１及びＰＴ２の二次側巻線１ｂ及び２ｂに誘起されたパルス電圧と、遅相形放電灯安定器８より供給される２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLとが重畳されて始動パルス電圧をつくっているので同図のような形状のパルスとなる。また、パルス電圧値は既述した理由により 50kV〜60kV の範囲に設定されている。
【００７０】
図６は本発明である放電灯点灯装置に供給される商用交流電源Ｖｓが管灯回路電圧ＶLと異なる場合において本発明を使用するための一例を示す回路図である。  図６に示すように、本実施例は、前述の遅相形放電灯点灯装置に入力される商用交流電源Ｖｓが、管灯回路電圧ＶLと異なる場合における実施例であり、電源入力端子１５及び１６と遅相形放電灯安定器８との間にトランスＴｒを設けて管灯回路電圧ＶLを 220V〜260V としたことを特徴とする。定格ランプ電圧が１２０Ｖである放電灯を放電灯点灯装置の負荷とし、管灯回路電圧ＶLを 220V〜260V とすることにより、η値が 1.83〜2.17 となるように設定される。
【００７１】
構成は、前記放電灯点灯装置の遅相形放電灯安定器８の前段にトランスＴｒを設け、その一次側巻線に商用交流電源Ｖｓを印加し、二次側巻線と遅相形放電灯安定器８とを接続したものである。新しい効果としては、放電灯点灯装置に供給される商用交流電源Ｖｓが、管灯回路電圧ＶLと異なった場合でも前記放電灯点灯装置をそのまま使用できることと、電源部に対して安全な絶縁構成とすることができることである。
【００７２】
図７は本発明である放電灯点灯装置の他の実施例を示す回路図である。
【００７３】
図７に示すように、本実施例における放電灯点灯装置は大きく分けて、進相形放電灯安定器，始動器（パルス発生回路）の２つから構成されている。
【００７４】
進相形放電灯安定器の、電源入力端子１５，１６には、商用交流電源Ｖｓが入力されていて、前記商用交流電源Ｖｓは、進相形放電灯安定器９を構成するリードピークの磁気飽和を利用した磁気変成器６１のＰコイル（一次側巻線）に接続されていて、電源入力端子１６は始動器（パルス発生回路）７の電力入力端子１８に接続されている。また、電源入力端子１５は前記磁気変成器６１のＳコイル（二次側巻線）を介して、同じく進相形放電灯安定器９を構成する進相コンデンサＣｍと抵抗Ｒ２の並列回路の一端と接続されていて、前記ＣＲ並列回路の他端と始動器（パルス発生回路）７の電力入力端子１７と接続されている。
【００７５】
始動器（パルス発生回路）７の構成は、前記遅相形放電灯点灯装置で使用されていたものと同一であるので説明は省略する。そして始動器（パルス発生回路）７の端子１９，２０には、定格ランプ電圧１２０Ｖの放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌが接続されていて、前記端子１９，２０から電力の供給を受けて点灯するようになっている。
【００７６】
以上のような構成において、進相形放電灯点灯回路の電源入力端子１５，１６に前記商用交流電源Ｖｓが入力され、進相形放電灯安定器９より供給される２２０Ｖの管灯回路電圧ＶLが始動器（パルス発生回路）７の端子１７，１８に印加されると、前記遅相形放電灯点灯装置の動作説明と同様の動作が行われて、端子１９，２０を介して放電管Ｌの両端に起動パルス電圧が印加されて、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌが点灯する。
【００７７】
尚、図７で制御回路１の一方の端子が接続点（ａ）を経由して端子１７と接続されているが、この接続を進相コンデンサＣｍと抵抗Ｒ２の並列回路の磁気変成器６１側の接続点（ａ）′の位置としてもよい。この位置に接続することによって制御回路１は、ランプ電圧の変動を受けにくい安定した制御電圧を得ることが可能となる。
【００７８】
ところで、既述したように、放電管（高演色形メタルハライドランプ）Ｌは、ランプがその寿命に近づくにしたがって、即ち累積点灯時間の増加に伴ってランプ電圧が、そのランプの持つ定格値をこえ上昇する傾向を有している。
【００７９】
図８は進相形放電灯点灯装置（進相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）を調べた実験の結果を示したグラフである。
【００８０】
従来（一般）の進相形安定器の負荷特性は、既述したようにランプの累積点灯時間の増加に伴いランプ電圧が上昇しても、ランプに対して従来通り一定の電流を供給し続ける。その結果、図１６に示したように、ランプ電力はランプ電圧の上昇に伴って単調増加するという負荷特性を有している。これにより、ランプ電力が過度に上昇した場合、ランプ破壊（破裂）を招く危険性があった。
【００８１】
一方、本実施例による進相形安定器は、リードピークの磁気飽和を利用した磁気変成器６１の作用により、同図に示すように定格ランプ電力の１２０％に相当する２４００Ｗ以下をピークとして、既述した遅相形安定器と似た負荷特性を有するようになっている（構成されている）。
【００８２】
図９は消灯した時点でのランプ電力値によって瞬時再始動パルス電圧がどの程度必要かの実験結果を示したグラフである。
【００８３】
図９によると、ランプ電力が２４００Ｗ（定格の１２０％）を超えると、瞬時再始動パルス電圧が５０ｋＶを超えて急激に上昇していることがわかる。図９に示す実験結果によると、遅相形安定器のときと比べ、消灯した時点でのランプ電力値が２００Ｗ増加した２４００Ｗても、５０ｋＶの瞬時再始動パルス電圧で瞬時再始動が可能となっているが、これは始動パルス電圧が、前記遅相形安定器の場合には、一般の交流正弦波に重畳されていたのに対し、進相形安定器の場合には、前記リードピークの磁気飽和を利用した磁気変成器６１の作用による、幾分急峻な交流波に重畳されているためである。尚、この幾分急峻な交流波が磁気変成器６１の作用により発生する理由については後述する。
【００８４】
既述したとおり、ランプ始動パルス電圧を過度に上げることによりランプ破裂の危険性が生じたり、ランプの寿命を著しく低下させたりすることになる。したがって、ランプの定格電圧が１２０Ｖである進相形放電灯点灯装置の場合には、瞬時再始動パルス電圧が５０ｋＶを超えないように、即ちランプ電力が２４００Ｗ（定格の１２０％）を超えないように（前記進相形放電灯安定器９の負荷特性が図８に示すような負荷特性を持つように）前記リードピークの磁気飽和を利用した磁気変成器６１を構成すればよいことになる。
【００８５】
図１０はリードピークの磁気飽和を利用した磁気変成器（進相洩れ変圧器）の構成及び出力電圧特性を示す図である。
【００８６】
進相洩れ変圧器６１は、図１０（ａ）に示すように、鉄心１４にパスコア１１を介在して中央脚１２にＰコイル（一次巻線）とＳコイル（二次巻線）を巻装して、前記中央脚１２の二次磁路中にブリッジ１３を残してスリット１０を形成して、Ｐコイル（一次巻線）とＳコイル（二次巻線）との磁路を部分的に分離した構成となっている。
【００８７】
以上のように構成された進相洩れ変圧器６１のＰコイル（一次巻線）に、電源入力端子１５，１６より商用交流電源Ｖｓを入力すると、Ｓコイル（二次巻線）に、図１０（ｂ）に示すような電圧ＶLが出力される。この電圧ＶL（無負荷二次電圧波形）は、正弦波の頂部付近（期間II）と、その正弦波がくびれた基底部（期間Ｉ）とからなっていて、期間Ｉは前記スリット１０を形成した残りの結合部分のブリッジ１３が飽和している期間で、期間IIはブリッジ１３が未飽和の期間である。
【００８８】
また、この進相洩れ変圧器６１は、Ｓコイル（二次巻線）の一部分の磁路中に形成されたスリット１０に隣接するブリッジ１３の磁気飽和と磁気未飽和の繰り返しが、ランプ電流制限用インピーダンスとして働くことで、Ｓコイル（二次巻線）に過度な電流が流れることなく最適なランプ電流が得られ、これにより、前記図８に示すような負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）が得られる。
【００８９】
尚、上記実施例では、ＨＩＤランプの中の高演色形メタルハライドランプを例にとり説明したが、本発明はこれに限定されず、他のＨＩＤランプにおける放電灯点灯装置に応用することが可能である。
【００９０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、パルストランスを２個設け、それぞれに極性の異なった高電圧パルスが誘起されるようにし、前記それぞれに極性の異なった高電圧パルス（対地間電圧）を放電灯の両端に印加することにより、それぞれのパルストランスに誘起される対地間電圧を、放電灯の両端に印加される電圧の半分の値としている。これにより、放電灯両端の絶縁構成を安価で安全なものとしている。
【００９１】
また、放電灯特有の性質、即ち、累積点灯時間の増加に伴いそのランプ電圧が定格値をこえ上昇する性質により、ランプ寿命が近ずくにつれ増大するランプ電力を所定の値以上に大きくならないようにすることによって、瞬時再始動パルス電圧を低く設定でき、これにより放電灯の電極消耗が少なくなりランプ寿命を長くすることができる。
【００９２】
さらに、電源電圧の歪みに影響を受けないショートアークメタルハライド灯安定器を提供することが出来、ランプ寿命の長い放電灯点灯装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明である放電灯点灯装置の一実施例を示す回路図である。
【図２】遅相形放電灯点灯装置（遅相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）が管灯回路電圧ＶLを変えることによりどのように変化するかの実験結果を示したグラフである。
【図３】消灯したときのランプ電力値によって瞬時再始動パルス電圧がどの程度必要かを調べた実験の結果を示したグラフである。
【図４】累積点灯時間が３０００時間を経過したランプのη値に対する立ち消え電圧を調べた実験の結果を示したグラフである。
【図５】本発明である始動器（パルス発生回路）が発生する始動パルス電圧を示す図である。
【図６】本発明である放電灯点灯装置に供給される商用交流電源Ｖｓが管灯回路電圧ＶLと異なる場合において本発明を使用するための一例を示す回路図である。
【図７】本発明である放電灯点灯装置の他の実施例を示す回路図である。
【図８】進相形放電灯点灯装置（進相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）を調べた実験の結果を示したグラフである。
【図９】消灯した時点でのランプ電力値によって瞬時再始動パルス電圧がどの程度必要かの実験結果を示したグラフである。
【図１０】リードピークの磁気飽和を利用した磁気変成器（進相洩れ変圧器）の構成及び出力電圧特性を示す図である。
【図１１】高演色形メタルハライドランプの分光分布を示す図である。
【図１２】従来の遅相形放電灯点灯回路を示す回路図である。
【図１３】遅相形放電灯点灯回路（遅相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）を示すグラフである。
【図１４】従来の放電灯点灯回路のパルス発生回路（始動器）で発生されたパルス電圧波形を示した図である。
【図１５】従来の進相形放電灯点灯回路を示す回路図である。
【図１６】進相形放電灯点灯回路（進相形安定器）の有する負荷特性（ランプ電圧−ランプ電力）を示すグラフである。
【符号の説明】
１…制御回路
２…検出回路
７…始動器（パルス発生回路）
８…遅相形安定器
１５…電源入力端子
１７，１８，１９，２０…端子
Ｃｈ１…チョークコイル
Ｃ１…力率調整用コンデンサ
Ｃｚ１，２，３，４…ノイズ吸収用コンデンサ
Ｃｐ…パルスコンデンサ
Ｒ１…抵抗
ＣＴ…カレントトランス
Ｅ…アース
ＳＷ…スイッチ回路
ＨＴｒ…高圧トランス
ＰＴ１，２…パルストランス
ＧＡＰ…放電ギャップ
Ｌ…放電灯
【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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