(57)【要約】【課題】特別なパルス電圧検出手段を設けることなく、始動用の高圧パルス電圧を制限する電圧制限手段の大型化を抑え、規定の出力配線長において、高圧放電灯の始動に必要な始動パルス電圧を確保することができる高圧放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】高圧放電灯８の両端に発生する始動用の高圧パルス電圧を所定値以下に制限する電圧制限手段ＺＤを有すると共に、始動パルス発生回路７の高圧パルス電圧を、所定時間かけて上昇させるパルス電圧変化回路９２を設けた。始動パルス発生回路７で発生する高圧パルス電圧は、予め規定された最短の出力配線長で高圧放電灯の始動電圧の下限を満足する値から、最長の出力配線長で高圧放電灯８の始動電圧の下限を満足する値まで、所定時間かけて変化する。高圧パルス電圧は、一定時間は所定の高圧パルス電圧を維持した後、パルス電圧変化回路９２による変化を開始する。【選択図】図１
2009176635.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源の出力を電力変換して負荷である高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、
電力変換回路の出力を矩形波交流に変換し、高圧放電灯に印加する極性反転回路と、
始動用の高圧パルス電圧を高圧放電灯に印加する始動パルス発生回路と、
上記各回路を制御する制御回路を備えた高圧放電灯点灯装置において、
高圧放電灯の両端に発生する始動用の高圧パルス電圧を所定値以下に制限する電圧制限手段を有すると共に、
始動パルス発生回路の高圧パルス電圧を、所定時間かけて上昇させるパルス電圧変化回路を設けたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項２】
請求項１において、始動パルス発生回路で発生する、所定時間かけて変化する高圧パルス電圧の電圧範囲の少なくとも一部が、予め規定された全ての出力配線長で、高圧放電灯の始動電圧の下限を満足するように変化することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項３】
請求項１または２において、始動パルス発生回路で発生する高圧パルス電圧は、予め規定された最短の出力配線長で高圧放電灯の始動電圧の下限を満足する値から、最長の出力配線長で高圧放電灯の始動電圧の下限を満足する値まで、所定時間かけて変化することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、始動パルス発生回路の動作中、前記所定時間での高圧パルス電圧の変化を繰り返すことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記始動パルス発生回路は、高圧パルス電圧を前記所定時間で変化させた後、パルス発生動作を停止することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、高圧パルス電圧は、一定時間は所定の高圧パルス電圧を維持した後、パルス電圧変化回路による変化を開始することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、高圧放電灯が所定の時間、不点灯を継続した際、始動パルス発生回路の動作を停止する無負荷継続タイマを有することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項８】
請求項５において、高圧放電灯が所定の時間、不点灯を継続した際、始動パルス発生回路の動作を停止する無負荷継続タイマを有し、設定される高圧パルス電圧の変化のための所定時間は、前記無負荷継続タイマの時間としたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかにおいて、始動パルス発生回路は、少なくともコンデンサとトランスとスイッチング素子を有し、コンデンサとトランスの１次巻線とスイッチング素子の直列接続からなる１次巻線回路と、スイッチング素子のオンによりコンデンサの電荷を前記１次巻線回路で放電し、トランスの１次巻線に発生した電圧を昇圧して高圧放電灯に印加する２次巻線回路とからなり、高圧パルス電圧の変化をコンデンサの充電電圧により制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は始動時の高圧パルス電圧のピーク値を調整する手段を具備する高圧放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高圧放電灯は、高輝度・高光出力の照明として広く使用されているが、放電ランプの一種であり、安定な点灯のためには、安定器と呼ばれる点灯装置が必要であり、点灯装置には、主にインダクタで構成される銅鉄式と、電子回路のスイッチング制御を利用した、電子式があるが、近年、省エネルギーの観点から、電子式の普及が増加している。
【０００３】
電子式の高圧放電灯点灯装置の一例を、図１４に示す。高圧放電灯点灯装置は、商用電源１が投入されると、制御電源回路１０が制御電源を生成して、制御回路９が動作し、昇圧チョッパ回路３、降圧チョッパ回路４、極性反転回路６、始動パルス発生回路７に制御信号を送り、それぞれが動作を開始する。昇圧チョッパ回路３は、整流回路２で整流された出力を規定の電圧に昇圧し、降圧チョッパ回路４は高圧放電灯８に流れる電流が規定の電流になるように出力を調整する。極性反転回路６は、高圧放電灯８に規定の周波数の交流矩形波電圧を出力する。始動パルス発生回路７は、高圧パルス電圧を発生させて高圧放電灯８を始動させる。
【０００４】
図１５は、始動パルス発生回路７の詳細図である。始動パルス発生回路７は、高圧放電灯８の始動時のみ動作し、高圧パルス電圧を発生する。始動パルス発生回路７は、昇圧用のトランスＴ１、商用電源１の交流電圧を整流し、昇圧チョッパ回路３で昇圧した直流電圧Ｖｃ３で充電されるコンデンサＣ１、外部制御信号によりオン／オフ可能なスイッチング素子Ｑ７、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護を行うインダクタＬ１、トランスＴ１で発生した高圧パルス電圧が極性反転回路６に回り込まないようにブロックするコンデンサＣ２を有する。
【０００５】
高圧放電灯８は、一般的に始動に際し、高圧パルス電圧の印加が必要であり、一例として３〜５ｋＶのピーク値の始動パルス電圧が規定されており、始動パルス発生回路７にて、規定内のパルス電圧が発生するようコンデンサＣ１の充電電圧、および、スイッチング素子Ｑ７のオンのタイミングを制御している。また、始動パルス発生回路７にて発生する始動用の高圧パルス電圧は、そのパルス幅が十数μｓｅｃ程度である。これは、パルス幅が主として始動パルス発生回路７のトランスＴ１の１次巻線のインダクタンス値とコンデンサＣ１の共振周波数によって決まるため、始動パルス発生回路７の形状上の制約などから、トランスＴ１、コンデンサＣ１をそれほど大きく設定できないためである。このように、幅の狭い高圧パルス電圧のため、実際の施工の際、始動パルス発生回路７と高圧放電灯８との距離が長くなった場合、出力線間の容量が増大し、これにより、始動用の高圧パルス電圧のピーク値が低下するという現象が発生し、高圧放電灯の始動パルス電圧の規定値を下回ると、ランプが始動できないという問題が発生する。
【０００６】
図１６に、実際の始動パルス発生回路における、出力線延長時のパルス電圧ピーク値の推移を示す。始動パルス電圧を４ｋＶと規定すると、この場合、高圧放電灯点灯装置の出力線長の規定は、最大で２ｍとなり、施工上の制約事項となる。逆に、出力線長１０ｍにおいて、規定の４ｋＶを出力できるように設計すれば始動は可能となるが、その場合、出力線長が短いときに、高圧パルス電圧が６ｋＶを超えることになり、配線やランプソケットなどで、耐圧を超える恐れがあり、配線やランプソケットの耐圧を確保するためには、高圧パルス電圧を規定値以下に抑える電圧制限手段が必要であり、かつ出力線長が短い場合は、常に電圧制限手段が動作することになり、電圧制限手段が大型化する。
【０００７】
そこで、特許文献１（特開２００７−５２９７７）に開示されているように、トランスＴ１にフィードバック電圧検出巻線Ｎ３を設け、このフィードバック電圧検出巻線Ｎ３に電圧分圧回路１１を接続し、さらに電圧分圧回路１１にパルス検出回路１２を接続し、始動パルス電圧成分のみを検出する。そして、パルス検出回路１２の出力を、制御回路９にフィードバックさせることで始動パルス電圧Ｖｐが所定値になるように、制御回路９が１次巻線電圧Ｖｐ１を制御する。これにより、出力配線長が増加して出力容量が増加しても、高圧パルス電圧を規定値内に維持することが可能となる。
【特許文献１】特開２００７−５２９７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の技術では、トランスＴ１にフィードバック電圧検出巻線Ｎ３が必要であり、また、フィードバック電圧検出巻線Ｎ３により、間接的に幅の狭いパルス電圧を検出するため、電圧分圧回路１１やパルス検出回路１２が必要となり、構成が複雑となる。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、特別なパルス電圧検出手段を設けることなく、始動用の高圧パルス電圧を制限する電圧制限手段の大型化を抑え、規定の出力配線長において、高圧放電灯の始動に必要な始動パルス電圧を確保す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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、前記の課題を解決するために、図１に示すように、直流電源Ｅの出力を電力変換して負荷である高圧放電灯８に電力を供給する電力変換回路（降圧チョッパ回路４）と、電力変換回路の出力を矩形波交流に変換し、高圧放電灯８に印加する極性反転回路６と、始動用の高圧パルス電圧を高圧放電灯８に印加する始動パルス発生回路７と、上記各回路を制御する制御回路Ｓを備えた高圧放電灯点灯装置において、高圧放電灯８の両端に発生する始動用の高圧パルス電圧を所定値以下に制限する電圧制限手段ＺＤを有すると共に、始動パルス発生回路７の高圧パルス電圧を、所定時間かけて上昇させるパルス電圧変化回路９２を設けたことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、始動パルス発生回路７で発生する、所定時間かけて変化する高圧パルス電圧の電圧範囲の少なくとも一部が、予め規定された全ての出力配線長で、高圧放電灯の始動電圧の下限を満足するように変化することを特徴とする（図４）。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、始動パルス発生回路７で発生する高圧パルス電圧は、予め規定された最短の出力配線長で高圧放電灯の始動電圧の下限を満足する値から、最長の出力配線長で高圧放電灯８の始動電圧の下限を満足する値まで、所定時間かけて変化することを特徴とする（図４）。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項１〜３の発明において、始動パルス発生回路７の動作中、前記所定時間での高圧パルス電圧の変化を繰り返すことを特徴とする（図４）。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜３の発明において、前記始動パルス発生回路７は、高圧パルス電圧を前記所定時間で変化させた後、パルス発生動作を停止することを特徴とする（図７）。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項１〜５の発明において、高圧パルス電圧は、一定時間は所定の高圧パルス電圧を維持した後、パルス電圧変化回路による変化を開始することを特徴とする（図１１、図１２）。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１〜６の発明において、高圧放電灯８が所定の時間、不点灯を継続した際、始動パルス発生回路７の動作を停止する無負荷継続タイマ５２を有することを特徴とする（図５）。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項５の発明において、高圧放電灯８が所定の時間、不点灯を継続した際、始動パルス発生回路７の動作を停止する無負荷継続タイマ５２を有し、設定される高圧パルス電圧の変化のための所定時間は、前記無負荷継続タイマ５２の時間としたことを特徴とする（図７）。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項１〜８の発明において、始動パルス発生回路７は、少なくともコンデンサＣ１とトランスＴ１とスイッチング素子Ｑ７を有し、コンデンサＣ１とトランスＴ１の１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ７の直列接続からなる１次巻線回路と、スイッチング素子Ｑ７のオンによりコンデンサＣ１の電荷を前記１次巻線回路で放電し、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生した電圧を昇圧して高圧放電灯８に印加する２次巻線回路とからなり、高圧パルス電圧の変化をコンデンサＣ１の充電電圧により制御することを特徴とする（図２）。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を具備した照明器具である（図１３）。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１〜１０の発明によれば、高圧パルス電圧が徐々に上昇し、出力配線長によらず、高圧放電灯の始動パルス電圧に到達するので、始動パルス電圧の下限付近で始動することができる。
【００２１】
請求項６の発明によれば、出力配線長が最短で、始動用パルス電圧の減衰がほとんど見られない場合には、初始動・再始動によらず、始動パルス電圧の下限値付近で始動させることが可能であり、出力配線長が延長された場合でも、始動パルス電圧を上昇させる際には、既に、高圧放電灯が初始動と同様の始動パルス電圧で点灯可能な状態となっているので、始動パルス電圧の下限付近で始動でき、不必要に高いパルス電圧の印加を抑制できる。
【００２２】
請求項７，８の発明によれば、無負荷継続タイマにより、高圧放電灯が未装着の場合でも、所定時間の経過後には高圧パルス電圧が停止するので、出力配線長が短く、高圧パルス電圧がランプソケットや配線に対し過電圧となり、電圧制限素子が動作する場合でも、過電圧が継続する時間が短く、簡易な電圧制限素子を利用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の全体構成を示す回路図である。以下、その回路構成について説明する。整流回路２は、ダイオードブリッジＤＢよりなり、商用交流電源１を全波整流して脈流電圧を出力する。ダイオードブリッジＤＢの出力端には、入力コンデンサＣｉが並列接続されると共に、インダクタＬ２とスイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ１の両端にはダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ３が接続されている。インダクタＬ２、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、入力コンデンサＣｉ、平滑コンデンサＣ３は昇圧チョッパ回路３を構成している。スイッチング素子Ｑ１のオン・オフは昇圧チョッパ制御部３０により制御される。昇圧チョッパ制御部３０は市販の集積回路（例えばＭＣ３３２６２など）を用いて容易に実現可能である。スイッチング素子Ｑ１が商用交流電源１の商用周波数よりも十分に高い周波数でオン・オフ制御されることにより、ダイオードブリッジＤＢの出力電圧は、規定の直流電圧に昇圧されて平滑コンデンサＣ３に充電されると共に、商用交流電源１からの入力電流と入力電圧の位相がずれないように回路に抵抗性を持たせる力率改善制御を行っている。なお、ダイオードブリッジＤＢの交流入力端に高周波漏洩阻止用のフィルタ回路を設けても良い。
【００２４】
本実施形態で用いる直流電源Ｅは、商用交流電源１を整流・平滑した平滑コンデンサＣ３の直流電圧であり、ダイオードブリッジＤＢの出力に接続された昇圧チョッパ回路３の出力電圧であるが、これに限定されるものではなく、直流電源Ｅは電池でもよいし、市販の直流電源でもよい。
【００２５】
直流電源Ｅには、電力変換回路としての降圧チョッパ回路４が接続されている。降圧チョッパ回路４は負荷である高圧放電灯８に目標電力を供給するための安定器としての機能を有している。また、始動時からアーク放電移行期間を経て安定点灯期間に至るまで高圧放電灯８に適正な電力を供給するように降圧チョッパ回路４の出力電圧を可変制御される。
【００２６】
降圧チョッパ回路４の回路構成について説明する。直流電源Ｅである平滑コンデンサＣ３の正極はスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ３を介してコンデンサＣ４の正極に接続されており、コンデンサＣ４の負極は平滑コンデンサＣ３の負極に接続されている。コンデンサＣ４の負極には回生電流通電用のダイオードＤ２のアノードが接続されており、ダイオードＤ２のカソードはスイッチング素子Ｑ２とインダクタＬ３の接続点に接続されている。
【００２７】
降圧チョッパ回路４の回路動作について説明する。スイッチング素子Ｑ２は降圧チョッパ制御部４０の出力により高周波でオン・オフ駆動され、スイッチング素子Ｑ２がオンのとき、直流電源Ｅからスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ３、コンデンサＣ４を介して電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２がオフのとき、インダクタＬ３、コンデンサＣ４、ダイオードＤ２を介して回生電流が流れる。これにより、直流電源Ｅの直流電圧を降圧した直流電圧がコンデンサＣ４に充電される。降圧チョッパ制御部４０によりスイッチング素子Ｑ２のオンデューティ（一周期に占めるオン時間の割合）を変えることにより、コンデンサＣ４に得られる電圧を可変制御できる。
【００２８】
降圧チョッパ回路４の出力には極性反転回路６が接続されている。極性反転回路６はスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路であり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとＱ４，Ｑ５のペアが極性反転制御回路６０からの制御信号により低周波で交互にオンされることで、降圧チョッパ回路４の出力電力を矩形波交流電力に変換して高圧放電灯８に供給するものである。負荷である高圧放電灯８は、メタルハライドランプや高圧水銀ランプのような高輝度高圧放電灯（ＨＩＤランプ）である。
【００２９】
始動パルス発生回路７は、高圧放電灯８の始動時のみ動作し、高圧放電灯８を絶縁破壊させるための高圧パルス電圧を発生する。始動パルス電圧発生回路７は、昇圧チョッパ回路３で昇圧した直流電源Ｅからスイッチング素子Ｑ２２を介して所定の電圧値Ｖｃ１に充電されるコンデンサＣ１と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と、外部制御信号によりオン／オフ可能なスイッチング素子Ｑ７と、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護を行うインダクタＬ１とを直列に接続したトランス１次巻線回路と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧Ｖｐ１を２次巻線Ｎ２との巻数比からＮ２／Ｎ１倍（以後、トランスの結合係数は１として説明する）に昇圧して高圧放電灯８に極性反転回路６の出力に重畳して高圧パルス電圧を印加するトランスＴ１の２次巻線Ｎ２とで構成されている。コンデンサＣ２は、トランスＴ１で発生した高電圧パルスが極性反転回路６の入力側に回り込まないようにブロックする高周波バイパス用のコンデンサであり、このコンデンサＣ２とトランスＴ１の２次巻線Ｎ２と高圧放電灯８とで直列閉回路を構成している。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に高圧パルス電圧が発生すると、コンデンサＣ２を介して高圧放電灯８の両端に印加されることになる。
【００３０】
高圧放電灯８の両端には、印加される電圧を制限する電圧制限素子ＺＤが並列に接続されている。ここで、電圧制限素子ＺＤとしては、回路図では定電圧ダイオードを逆並列接続した構成を図示しているが、要するに印加電圧が所定電圧範囲を越えると抵抗値が低下するような素子であれば良く、例えばＺＮＲ（酸化亜鉛非線形抵抗素子）に代表されるバリスタを用いても良い。電圧制限素子は過電圧保護素子と言い換えても良い。
【００３１】
制御回路Ｓは、昇圧チョッパ回路３の出力電圧を検出・フィードバックし、一定の電圧となるよう制御する昇圧チョッパ制御部３０と、高圧放電灯８に適正な電力を供給するため、降圧チョッパ回路４の出力電圧を検出し、出力電圧に応じた所定の電流となるよう制御する降圧チョッパ制御部４０と、降圧チョッパ回路４の電圧により、高圧放電灯８の点灯・不点灯を判別する点灯判別部５０と、極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の極性切替制御を行う極性反転制御回路６０と、始動パルス発生回路７を制御する始動パルス発生回路制御部９０からなる。
【００３２】
図２に、本発明の特徴である、始動パルス発生回路７および始動パルス発生回路制御部９０の詳細を示す。始動パルス発生回路７は、トランスＴ１、外部信号によりオン／オフ可能なスイッチング素子Ｑ７、昇圧チョッパ回路３の出力電圧Ｖｃ３で充電されるコンデンサＣ１、コンデンサＣ１の充電電圧を制御するスイッチング素子Ｑ２２、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護を行うインダクタＬ１を備える。
【００３３】
始動パルス発生回路制御部９０は、高圧パルス電圧Ｖｐを、所定時間かけて所定値ＶｐＬから所定値ＶｐＨまで上昇するように制御するパルス電圧変化回路９２と、極性反転制御回路６０からの極性切替信号に同期し、矩形波半サイクル毎に高圧パルス電圧を発生するように始動パルス発生回路７のスイッチング素子Ｑ７を制御する始動パルス発生回路制御回路９１からなる。
【００３４】
パルス電圧変化回路９２は、パルス電圧制御タイマ９３を有し、所定のタイマ時間をかけて始動パルス発生回路７のコンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１の目標値をＶｃＬからＶｃＨまで上昇させ、発生する高圧パルス電圧Ｖｐを上昇させる。タイマ時間の経過後は、再度、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１の目標値をＶｃＬに戻し、動作を継続する。
【００３５】
パルス電圧変化回路９２の詳細について説明する。コンデンサＣ２０には、初期値として制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２２とＲ２３により分圧した電圧ＶｒがダイオードＤ２２を介して充電される。この電圧はコンデンサＣ１の充電電圧の初期目標値ＶｃＬに相当する電圧に設定しておく。無負荷状態（高圧放電灯８の不点灯状態）が継続すると、定電流回路よりコンデンサＣ２０が充電され、コンデンサＣ２０の電圧が徐々に上昇する。トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２はカレントミラー回路を構成しており、制御電源電圧ＶｃｃからトランジスタＴｒ１のエミッタ・ベース間接合を介して抵抗Ｒ２１に流れる一定電流がトランジスタＴｒ２にも流れることになり、この定電流回路によりコンデンサＣ２０の電圧は直線的に上昇して行く。コンデンサＣ２０の電圧はコンパレータＣＯＭＰ１の＋入力に基準電圧として印加されている。コンパレータＣＯＭＰ１の−入力には、始動パルス発生用のコンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１が抵抗Ｒ２４，Ｒ２５により分圧されて印加されており、充電目標値であるコンデンサＣ２０の電圧と比較され、目標値に到達すると、コンパレータＣＯＭＰ１の出力が反転し、コンデンサＣ１の充電制御用のスイッチング素子Ｑ２２がオフされる。駆動回路９４はコンパレータＣＯＭＰ１の出力に応じてスイッチング素子Ｑ２２を開閉し、コンデンサＣ１の充電を制御する。
【００３６】
パルス電圧制御タイマ９３は、コンデンサＣ２０の電圧が初期値が最大値まで一定時間をかけて上昇すると、ワンショットパルスを出力し、トランジスタＴｒ３をオンすることで、コンデンサＣ２０を放電させる。その後、トランジスタＴｒ３がオフすることで、コンデンサＣ２０には、再度、初期値として制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２２とＲ２３により分圧した電圧ＶｒがダイオードＤ２２を介して充電される。以下、同じ動作を高圧放電灯８が始動するまで繰り返す。
【００３７】
本実施形態の動作波形図を図３に示す。高圧放電灯８が始動する前においては、降圧チョッパ回路４の出力電圧は、高圧放電灯８が始動しやすいように、定常点灯時の出力電圧よりも高い無負荷時出力電圧に設定されている。極性反転回路６は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６およびＱ４，Ｑ５が対となり、オン・オフを低周波（１００〜２００Ｈｚ程度）で繰返し、高圧放電灯８へ矩形波電圧を供給する。
【００３８】
始動パルス発生回路７は、昇圧チョッパ回路３の出力Ｖｃ３からスイッチング素子Ｑ２２を介してコンデンサＣ１を充電し、コンデンサＣ１の充電電圧が所定の電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ２２をオフして充電を停止し、極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の切替に同期して、スイッチング素子Ｑ７をオンする。スイッチング素子Ｑ７がオンすると、コンデンサＣ１の充電電圧が、インダクタＬ１、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１、スイッチング素子Ｑ７、コンデンサＣ１の閉ループで放電され、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に高圧パルス電圧が発生する。トランスＴ１の２次側に発生した高圧パルス電圧は、矩形波電圧に重畳されて、高圧放電灯８に印加され、高圧放電灯８が始動する。
【００３９】
高圧放電灯８が始動すると、高圧放電灯８のインピーダンスが急激に低下するため、降圧チョッパ回路４の出力電圧が低下する。この電圧の低下により、点灯判別回路５１にて、高圧放電灯８の点灯を検出し、始動パルス発生回路７の動作を停止させると共に、出力電圧に応じた電流が流れるよう、降圧チョッパ回路４を制御し、高圧放電灯８を安定に点灯させる。
【００４０】
コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１の目標値は、図４に示すように、初期値であるＶｃＬとして高圧放電灯点灯装置が規定する出力配線長が最短時に、高圧パルス電圧が、高圧放電灯で規定される始動パルス電圧の最小値となるよう設定し、所定時間経過後の目標値ＶｃＨとして（ＶｃＨ＞ＶｃＬ）、高圧放電灯点灯装置が規定する出力配線長が最長時に、高圧パルス電圧が、高圧放電灯で規定される始動パルス電圧の最小値となるよう設定する。
【００４１】
このように設定・動作すると、高圧パルス電圧が徐々に上昇し、出力配線長によらず、高圧放電灯の始動パルス電圧に到達するので、常に始動パルス電圧の下限付近で始動させることができる。
【００４２】
従来技術の説明で述べたように、高圧放電灯を始動させるだけであれば、出力配線長が最長時に、規定の始動パルス電圧が発生するよう設定しておけばよいが、それでは高圧放電灯が未装着時には、高圧パルス電圧が出続けることになり、また、出力配線長が短い場合、高圧放電灯のソケットや配線に過電圧が印加され、電圧制限素子ＺＤが常に動作する恐れがあり、電圧制限素子ＺＤを非常に強化する必要がある。
【００４３】
本実施形態によると、先述したように、高圧パルス電圧を、最小値から徐々に上昇させ、この動作を繰り返すので、出力配線長が短い場合や、高圧放電灯が未装着の場合でも、過電圧となる時間が短く、簡易な電圧制限素子を利用可能となる。
【００４４】
（変形例１）
極性反転回路６はフルブリッジ回路を例示したが、ハーフブリッジ回路であっても良い。その場合、２個のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路に代えて、２個の電解コンデンサの直列回路を配置し、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を低周波で交互にオン・オフさせれば良い。
【００４５】
（変形例２）
また、電力変換回路としての降圧チョッパ回路４は極性反転回路６を構成するフルブリッジ回路またはハーフブリッジ回路のスイッチング素子と兼用しても良い。例えば、図１の回路図において、降圧チョッパ回路４を省略し、極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点の間に、チョッパチョークとしてのインダクタＬ３と出力コンデンサＣ２の直列回路を接続し、出力コンデンサＣ２の両端にトランスＴ１の２次巻線Ｎ２と高圧放電灯８の直列回路を接続し、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ６を低周波で交互にオン・オフすると共に、スイッチング素子Ｑ４がオンとなる出力極性では、スイッチング素子Ｑ５を高周波でオン・オフし、スイッチング素子Ｑ６がオンとなる出力極性では、スイッチング素子Ｑ３を高周波でオン・オフすれば、極性反転回路６と電力変換回路としての降圧チョッパ回路４を一体化できる。その場合、周知のようにスイッチング素子Ｑ３，Ｑ５の寄生ダイオード（ＭＯＳＦＥＴに内蔵された逆方向ダイオード）が降圧チョッパ回路の回生電流通電用のダイオードとして兼用されることになる。
【００４６】
（実施形態２）
本発明の実施形態２を図５に示す。先の実施形態と異なる点は、点灯判別部５０に、無負荷継続タイマ回路５２を設け、所定の時間、例えば、３０分で高圧放電灯８が始動しない場合、高圧放電灯８が未装着、あるいは、高圧放電灯８の不良として、始動パルス発生の動作を停止させる。これは、始動のための高電圧パルスが出続けることによる不具合を排除するためである。
【００４７】
本実施形態の動作を実現する始動パルス発生回路周辺の詳細を図６に示す。コンデンサＣ２０には、抵抗Ｒ２２とＲ２３により、分圧された電圧Ｖｒが充電されており、この電圧は、コンデンサＣ１の充電電圧の初期目標値ＶｃＬに相当する電圧に設定する。無負荷状態（高圧放電灯８の不点灯状態）が継続すると、定電流回路よりコンデンサＣ２０が充電され、コンデンサＣ２０の電圧が徐々に上昇する。コンデンサＣ１の電圧Ｖｃ１は抵抗Ｒ２４，Ｒ２５により分圧され、目標値であるコンデンサＣ２０の電圧と比較され、目標値に到達すると、コンパレータＣＯＭＰ１の出力が反転し、コンデンサＣ１の充電制御用のスイッチング素子Ｑ２２がオフされる。
【００４８】
本実施形態の動作波形図を図７に示す。高圧放電灯８が、始動する前においては、降圧チョッパ回路４の出力電圧は、高圧放電灯１０が始動しやすいよう、定常点灯時の出力電圧よりも高い無負荷時出力電圧に設定されている。極性反転回路６は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６およびＱ４，Ｑ５が対となり、オン・オフを低周波（１００〜２００Ｈｚ程度）で繰返し、高圧放電灯８へ矩形波電圧を供給する。
【００４９】
始動パルス発生回路７は、昇圧チョッパ回路３の出力Ｖｃ３よりスイッチング素子Ｑ２２を介してコンデンサＣ１を充電し、コンデンサＣ１の充電電圧が所定の電圧に達すると、スイッチング素子Ｑ２２をオフして充電を停止し、極性反転回路６のスイッチング素子の切替に同期して、スイッチング素子Ｑ７をオンする。スイッチング素子Ｑ７がオンすると、コンデンサＣ１の充電電圧が、インダクタＬ１、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１、スイッチング素子Ｑ７、コンデンサＣ１の閉ループで放電され、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に高圧パルス電圧が発生する。トランスＴ１の２次側に発生した高圧パルス電圧は、矩形波電圧に重畳されて、高圧放電灯８に印加され、高圧放電灯８が始動する。
【００５０】
高圧放電灯８が始動すると、高圧放電灯８のインピーダンスが急激に低下するため、降圧チョッパ回路４の出力電圧が低下する。この電圧の低下により、点灯判別回路５１にて、高圧放電灯８の点灯を検出し、始動パルス発生回路７の動作を停止させると共に、出力電圧に応じた電流が流れるよう、降圧チョッパ回路４を制御し、高圧放電灯８を安定に点灯させる。
【００５１】
万一、高圧放電灯８が未装着などにより、点灯判別がなされない場合は、図８に示すように、点灯判別部５０に設けた、無負荷継続タイマ回路５２により、所定の時間で、始動パルス発生回路７、極性反転回路６、降圧チョッパ回路４の動作を停止させる。始動パルス発生回路７の動作を停止させるには、図６のトランジスタＴｒ３をオンさせることで、コンデンサＣ２０の充電電圧を常にゼロとする。
【００５２】
ここで、始動パルス発生回路７の動作開始直後のコンデンサＣ１の充電電圧を、当該高圧放電灯点灯装置が規定する出力配線長が最短の時に、高圧パルス出力が規定される最小となる充電電圧ＶｃＬとし、高圧放電灯８が万一、点灯せず、始動パルス発生回路７が動作を停止する直前のコンデンサＣ１の充電電圧を、当該高圧放電灯点灯装置が規定する出力配線長が最長の時に、高圧パルス出力が規定される最小となる充電電圧ＶｃＨ（ＶｃＬ＜ＶｃＨ）となるよう、時間と共に変化させるよう、制御する。図９に、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１の目標値の時間推移を示す。
【００５３】
このように設定・動作すると、高圧パルス電圧が徐々に上昇し、出力配線長によらず、高圧放電灯８の始動パルス電圧に到達するので、常に始動パルス電圧の下限付近で始動させることができる。
【００５４】
さらに、無負荷継続タイマ回路５２により、高圧放電灯８が未装着の場合でも、所定時間の経過後には高圧パルス電圧が停止するので、出力配線長が短く、高圧パルス電圧がランプソケットや配線に対し過電圧となり、電圧制限素子が動作する場合でも、過電圧が継続する時間が短く、簡易な電圧制限素子を利用可能となる。
【００５５】
（実施形態３）
本発明の実施形態３の要部構成を図１０に、動作波形を図１１に示す。主回路の構成については、先の第２の実施形態と同じである。異なる点は、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１の目標値の時間推移を、図１２のようにした点である。
【００５６】
高圧放電灯８は、点灯時、内部が非常に高温・高圧力の状態で安定に点灯しているため、一度、消灯した後、再度、点灯するのに、通常、数分から十数分必要である。本実施形態は、この点に着目してなされたものであり、始動パルス発生回路７が動作を開始した後、高圧放電灯８の再始動に要する時間、充電電圧Ｖｃ１の目標値をＶｃＬに固定した後、所定の時間をかけてＶｃＨまで上昇させるように制御することを特徴としている。
【００５７】
図１０のパルス電圧変化回路９２において、コンパレータＣＯＭＰ１の＋入力には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ２２とＲ２３により分圧した基準電圧Ｖｒが印加されており、この電圧は、コンデンサＣ１の充電電圧の初期目標値ＶｃＬに相当する電圧に設定する。無負荷状態（高圧放電灯８の不点灯状態）が継続すると、定電流回路よりコンデンサＣ２０が充電され、コンデンサＣ２０の電圧が徐々に上昇する。コンデンサＣ１の電圧は、抵抗Ｒ２４，Ｒ２５により分圧され、目標値であるコンデンサＣ２０の電圧と比較されるが、コンデンサＣ２０の電圧が、抵抗Ｒ２２とＲ２３の分圧により生成された基準電圧Ｖｒを越えるまでは、コンパレータＣＯＭＰ１ではコンデンサＣ１の充電電圧の目標値として、基準電圧Ｖｒと比較されるため、コンデンサＣ１の充電電圧はＶｃＬに維持され、その結果、発生するパルス電圧も一定化される。ダイオードＤ２１，Ｄ２２はいずれか高い方のアノード電圧をコンパレータＣＯＭＰ１の＋入力とするので、コンデンサＣ２０の充電電圧が抵抗Ｒ２２とＲ２３の分圧により生成された基準電圧Ｖｒを越えると、コンデンサＣ１の充電電圧の目標値は時間と共に上昇し、パルス電圧が上昇してゆく。
【００５８】
このように、コンデンサＣ１の充電電圧Ｖｃ１の目標値を変化させることで、出力配線長が最短で、始動用パルス電圧の減衰がほとんど見られない場合には、初始動・再始動によらず、始動パルス電圧の下限値付近で始動させることが可能であり、出力配線長が延長された場合でも、始動パルス電圧を上昇させる際には、既に、高圧放電灯が初始動と同様の始動パルス電圧で点灯可能な状態となっているので、始動パルス電圧の下限付近で始動でき、不必要に高いパルス電圧の印加を抑制できる。
【００５９】
さらに、無負荷継続タイマ回路５２により、高圧放電灯８が未装着の場合でも、所定時間の経過後にはトランジスタＴｒ４がオンすることで高圧パルス電圧が停止するので、出力配線長が短く、高圧パルス電圧がランプソケットや配線に対し過電圧となり、電圧制限素子が動作する場合でも、過電圧が継続する時間が短く、簡易な電圧制限素子を利用可能となる。
【００６０】
（実施形態４）
図１３は本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）はそれぞれスポットライトにＨＩＤランプを用いた例、（ｃ）はダウンライトにＨＩＤランプを用いた例であり、図中、８は高圧放電灯、８１は高圧放電灯を装着した灯体、８２は配線、８３は点灯装置の回路を格納した安定器である。これらの照明器具を複数組み合わせて照明システムを構築しても良い。これらの点灯装置として前述の実施形態１〜３のいずれかの高圧放電灯点灯装置を用いることで、始動パルスのピーク値を適正化でき、配線８２が長くても始動可能となる。また、配線８２が短いときには始動パルスのピーク値を低減できる。
【００６１】
出力線長を延長しても高圧パルス電圧の減衰しない本発明の高圧放電灯点灯装置を搭載することで、配線８２を例えば２ｍ〜１０ｍの範囲で延長することが可能となり、施工性が高まったり、安定器８３の一括設置が可能となり、電源線の引き回し距離が短くできたり、安定器８３の一括点検が可能となる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の要部構成を示す回路図である。
【図３】本発明の実施形態１の動作波形図である。
【図４】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態２の回路図である。
【図６】本発明の実施形態２の要部構成を示す回路図である。
【図７】本発明の実施形態２の動作波形図である。
【図８】本発明の実施形態２の動作波形図である。
【図９】本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図１０】本発明の実施形態３の要部構成を示す回路図である。
【図１１】本発明の実施形態３の動作波形図である。
【図１２】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図１３】本発明の実施形態４の照明器具の外観を示す斜視図である。
【図１４】従来例のブロック図である。
【図１５】従来例の回路図である。
【図１６】従来例の出力配線長とパルス電圧の関係を示す特性図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｅ  直流電源
４  降圧チョッパ回路（電力変換回路）
６  極性反転回路
７  始動パルス発生回路
８  高圧放電灯
ＺＤ  電圧制限手段
９２  パルス電圧変化回路
【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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