放電ランプ点灯装置および照明器具
【課題】少なくともランプ電流の検出を簡易な抵抗素子で行い、抵抗素子での検出値を直接的に制御回路に入力することのできる放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具を提供する。
【解決手段】放電ランプ点灯装置１は、高圧放電ランプ４のランプ電流を抵抗素子Ｒ７で相関電圧Ｖｄに変換して検出するランプ電流検出手段５と、一定の直流電圧Ｖｃを出力する直流電圧発生手段７と、相関電圧Ｖｄに直流電圧Ｖｃを重畳し、重畳後の合計電圧Ｖｓｕｍを出力する重畳手段８と、ランプ電圧および合計電圧Ｖｓｕｍによりランプ電力を演算する演算手段１０と、当該ランプ電力が目標値となるようにインバータ回路３のスイッチング素子ＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する制御手段１１とを具備している。
【解決手段】放電ランプ点灯装置１は、高圧放電ランプ４のランプ電流を抵抗素子Ｒ７で相関電圧Ｖｄに変換して検出するランプ電流検出手段５と、一定の直流電圧Ｖｃを出力する直流電圧発生手段７と、相関電圧Ｖｄに直流電圧Ｖｃを重畳し、重畳後の合計電圧Ｖｓｕｍを出力する重畳手段８と、ランプ電圧および合計電圧Ｖｓｕｍによりランプ電力を演算する演算手段１０と、当該ランプ電力が目標値となるようにインバータ回路３のスイッチング素子ＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する制御手段１１とを具備している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプを高周波点灯する放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電ランプ点灯装置において、高圧放電ランプを一定のランプ電力に維持して点灯することが行われている。ランプ電力は、例えば高圧放電ランプのランプ電流およびランプ電圧をそれぞれランプ電流検出手段およびランプ電圧検出手段で検出し、ランプ電流およびランプ電圧のそれぞれの検出値を制御回路の乗算器などで演算して求めている。ここで、高圧放電ランプのランプ電流およびランプ電圧は、インバータ回路のスイッチング素子のオンオフ動作に応じて交互に極性が変化するので、前記検出値も同じく交互に極性が変化している。また、制御回路は、駆動電源が供給されて動作し、その供給電圧が正の直流電圧であると、前記検出値の負電圧を直接的に入力して演算処理することができない。したがって、整流手段を用いて前記検出値の負電圧部分をクランプし、あるいは正電圧に変換して制御回路に入力している。
【０００３】
そして、抵抗を用いて簡易にランプ電流およびランプ電圧を検出するものが提案されている。例えば、ランプ電圧に対しては、高圧放電ランプと並列的に接続された抵抗の両端間電圧を検出し、ランプ電流に対しては、高圧放電ランプとインバータ回路間に介装された抵抗の両端間電圧を検出する放電ランプ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−４５７９５号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の放電ランプ点灯装置は、チョッパ回路および高圧放電ランプと並列接続された始動回路を備え、ランプ電流を抵抗で直流信号として検出可能であり、負電圧が制御回路（制御手段）に入力されないものである。しかし、高圧放電ランプが直流点灯用に限定されるか、あるいは、高圧放電ランプを交流点灯させるものであると、始動回路の構成が複雑になるという欠点を有する。
【０００５】
交流点灯される高圧放電ランプのランプ電流を直流信号として検出しないと、抵抗でランプ電流に相関する交流電圧が検出される。そして、当該交流電圧は、整流手段を介して制御回路に入力され、交流電圧の負電圧を直接的に制御回路に入力させないことが行われている。ここで、整流手段は、例えダイオード１個であっても約０．７Ｖの電圧降下を生じさせるので、制御回路に入力される検出値を大きくする必要がある。すなわち、ランプ電流を検出する抵抗の抵抗値を大きくするので、当該抵抗での電力損失が大きくなるという欠点を有する。
【０００６】
本発明は、少なくともランプ電流の検出を簡易な抵抗素子で行い、抵抗素子での検出値を直接的に制御回路に入力することのできる放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具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】
【０００７】
請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源と；スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；前記合計電圧が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【０００９】
直流電源は、バッテリ、交流電圧を整流または平滑したもの、あるいは、これらにチョッパ回路を接続したものなどのいずれでもよい。
【００１０】
直流電圧発生手段から出力される直流電圧は、重畳手段から出力される合計電圧が正電圧となるように設定される。すなわち、当該直流電圧は、高圧放電ランプに流れるランプ電流の相関電圧の最大負電圧の絶対値以上に設定される。
【００１１】
「合計電圧が目標値となるように」とは、「合計電圧と目標値との差分が零になるように」であって、「高圧放電ランプに定電流が流れるように」ということを意味する。目標値は、所望のランプ電流、例えば定格ランプ電流の相関電圧とすることができる。ここで、合計電圧から重畳された直流電圧を減じた絶対値と当該相関電圧との差分が零になるようにしてもよく、合計電圧と当該相関電圧との差分が零になるようにしてもよい。後者の場合、相関電圧に直流電圧分を加味するものである。
【００１２】
本発明によれば、相関電圧に一定の直流電圧が重畳されることにより、交流電圧の相関電圧が制御手段に入力されるので、整流手段を用いずに、相関電圧が入力可能となる。したがって、抵抗素子の抵抗値を小さくしても相関電圧を検知できるので、抵抗素子での電力損失を小さくできる。そして、高圧放電ランプは、定電流が流れるように点灯制御される。
【００１３】
請求項２に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源と；スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧および重畳手段から出力された合計電圧により、高圧放電ランプのランプ電力を演算する演算手段と；演算手段により演算されたランプ電力が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１４】
演算手段により演算される高圧放電ランプのランプ電力は、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧および重畳手段から出力された合計電圧を演算した電力値であってもよく、この電力値から前記ランプ電圧および重畳された直流電圧を演算した電力値を減じた電力値としてもよい。
【００１５】
「演算手段により演算されたランプ電力が目標値となるように」とは、「ランプ電力と目標値との差分が零になるように」であって、「高圧放電ランプが定電力で点灯するように」ということを意味する。目標値は、所望のランプ電力、例えば定格ランプ電力の相関電圧とすることができる。
【００１６】
本発明によれば、相関電圧に一定の直流電圧が重畳されることにより、交流電圧の相関電圧が制御手段に入力されるので、整流手段を用いずに、相関電圧が入力可能となる。したがって、相関電圧の電圧値を小さくすることができ、抵抗素子の抵抗値を小さくできる。そして、高圧放電ランプは、定電力となるように点灯制御される。
【００１７】
請求項３に記載の放電ランプ点灯装置は、請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置において、さらに重畳手段から出力された合計電圧を増幅する増幅手段と；を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、重畳手段から出力された合計電圧が増幅されて大きくなるので、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧との演算処理が行いやすくなる。
【００１９】
請求項４に記載の照明器具の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；高圧放電ランプを配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２０】
放電ランプ用点灯装置は、照明器具本体に配設されてもよく、照明器具本体と別置であってもよい。ここで、放電ランプ用点灯装置は、放電ランプ点灯装置から高圧放電ランプが取り除かれたものをいう。
【００２１】
本発明によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置を有する照明器具が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１および請求項２の発明によれば、高圧放電ランプのランプ電流を検出する抵抗素子の抵抗値を小さくできるので、抵抗素子での消費電力を低減することができ、省電力化を図ることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、高圧放電ランプのランプ電流の相関電圧および重畳された直流電圧の合計電圧を増幅して大きくすることにより、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧との演算処理を行いやすくすることができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置を有する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２６】
図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は放電ランプ点灯装置の概略回路図、図２は高圧放電ランプの正面図、図３は電圧波形を示し、（ａ）ランプ電流の相関電圧の波形図、（ｂ）は重畳される直流電圧値、（ｃ）は合計電圧の波形図である。
【００２７】
図１において、放電ランプ点灯装置１は、直流電源２、インバータ回路３、高圧放電ランプ４、ランプ電流検出手段５、ランプ電圧検出手段６、直流電圧発生手段７、重畳手段８、増幅手段９、演算手段としての演算部１０および制御手段としての主制御部１１を有して構成されている。
【００２８】
直流電源２は、直流電圧発生回路１２およびチョッパ回路１３からなっている。直流電圧発生回路１２は、整流装置１４およびフィルター用のコンデンサＣ１を有してなり、商用交流電源Ｖｓの交流電圧を直流電圧に変換して、この直流電圧をコンデンサＣ１の両端間に出力する。整流装置１４の入力側は、コモンモードチョーク１５、このコモンモードチョーク１５の電源側および非電源側にそれぞれ並列的に接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３を有してなるノイズフィルター回路１６、ヒューズＦ１および電源端子１７ａ，１７ｂを介して商用交流電源Ｖｓに接続されている。整流装置１４の出力側の負極側は、グランドＧＮＤに接続されている。
【００２９】
チョッパ回路１３は、コンデンサＣ１の両端間に接続されたインダクタＬ１、電界効果トランジスタＦＥＴ１および抵抗Ｒ１の直列回路と、電界効果トランジスタＦＥＴ１および抵抗Ｒ１の直列回路の両端間に接続されたダイオードＤ１および平滑用コンデンサＣ４の直列回路を有して構成されている。電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは、制御回路１８の主制御部１１に接続されている。そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースおよび抵抗Ｒ１の中点Ａは、主制御部１１に接続されている。
【００３０】
また、一端がコンデンサＣ１の正極側に接続され、他端が制御回路１８に接続されている抵抗Ｒ２を有している。この抵抗Ｒ２は、商用交流電源Ｖｓが投入されたときに、起動電流を制御回路１８に供給する。これにより、起動時に、制御回路１８が動作する。
【００３１】
また、インダクタＬ１の二次巻線Ｌ１ａの一端がコンデンサＣ１の負極側に接続され、他端が主制御部１１に接続されている。そして、二次巻線Ｌ１ａの他端および一端（コンデンサＣ１の負極側）間には、ダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ５が接続され、電解コンデンサＣ５の正極側が制御回路１８に接続されている。電解コンデンサＣ５は、起動後、二次巻線Ｌ１ａに流れる電流によって充電される。そして、電解コンデンサＣ５の充電電圧が駆動電源として制御回路１８に供給される。
【００３２】
制御回路１８は、起動時にコンデンサＣ１から抵抗Ｒ２を介して正電圧の直流電圧が供給され、起動後に電解コンデンサＣ５から正電圧の直流電圧が供給されて動作する。
【００３３】
さらに、チョッパ回路１３の入力電圧は、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の直列回路によって検出され、出力電圧は、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６の直列回路によって検出され、それぞれ主制御部１１に入力されている。
【００３４】
主制御部１１は、インダクタＬ１の二次巻線Ｌ１ａに発生する電圧に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１をターンオンさせ、抵抗Ｒ１に流れる電流に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１をターンオフさせ、さらにチョッパ回路１３の入力電圧および出力電圧に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１をオンオフ動作させる。これにより、コンデンサＣ１の両端間に発生した直流電圧が昇圧され、平滑用コンデンサＣ４の両端間に所定の直流電圧（例えば４１０Ｖ）が発生する。平滑用コンデンサＣ４の両端間電圧は、インバータ回路３の入力電圧として出力される。
【００３５】
そして、インバータ回路３は、平滑用コンデンサＣ４の両端間にハーフブリッジに接続されたスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３の直列回路を有して構成されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのゲートは、制御回路１８の主制御部１１に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのドレイン、ソース間には、それぞれ寄生ダイオードＤ３，Ｄ４が接続されている。
【００３６】
電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのゲート、ソース間には、主制御部１１から駆動電圧（パルス電圧）が交互に供給される。これにより、電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３が交互にオンオフ動作する。このオンオフ動作により、直流電源２から出力された直流電圧は、高周波電圧に変換され、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間に出力される。電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間は、インバータ回路３の出力間となっている。
【００３７】
インバータ回路３の出力間には、直列的に接続された直流カット用コンデンサＣ６、インダクタＬ２および共振用コンデンサＣ７を有する共振回路１９が接続されている。そして、高圧放電ランプ４が共振用コンデンサＣ７に並列的に接続されている。
【００３８】
共振回路１９は、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間に出力する高周波電圧により共振する。そして、高圧放電ランプ４は、共振回路１９の共振作用によって点灯する。すなわち、高圧放電ランプ４の始動電圧印加時に、一対の電極４ａ，４ｂ間に高電圧の共振電圧（始動電圧）が印加され、点灯時に、所定の共振電圧（点灯電圧）が印加される。こうして、高圧放電ランプ４は、インバータ回路３から出力された高周波電圧により付勢される。
【００３９】
高圧放電ランプ４は、例えばランプ電圧８８Ｖ、ランプ電流０．５Ａ、ランプ電力３５Ｗのメタルハライドランプである。このメタルハライドランプは、図３に示すように、ベース部２０に一対の電極４ａ，４ｂに接続されている接続ピン２１ａ，２１ｂが突設されている。この接続ピン２１ａ，２１ｂは、図示しないランプソケットおよび出力端子を介して共振用コンデンサＣ７の両端間に接続されている。
【００４０】
そして、ランプ電流検出手段５は、共振用コンデンサＣ７の一端（電界効果トランジスタＦＥＴ３のソース）および高圧放電ランプ４の一方の電極４ｂ間に介挿された抵抗素子Ｒ７により形成されている。そして、抵抗素子Ｒ７の両端間電圧が重畳手段８に入力されている。
【００４１】
抵抗素子Ｒ７には、高圧放電ランプ４の一対の電極４ａ，４ｂ間に放電するランプ電流が流れ、抵抗素子Ｒ７の両端間にランプ電流に応じた相関電圧が発生する。すなわち、抵抗素子Ｒ７は、高圧放電ランプ４のランプ電流を相関電圧に変換して検出する。そして、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３が交互にオンオフ動作することにより、抵抗素子Ｒ７に流れるランプ電流の通流方向が反転を繰り返す。この結果、抵抗素子Ｒ７で検出されるランプ電流の相関電圧Ｖｄは、図３（ａ）に示すように、交流電圧となって現れる。抵抗素子Ｒ７の抵抗値は小さく、相関電圧Ｖｄの最大値（ピーク値）も低くなっている。
【００４２】
そして、ランプ電圧検出手段６は、高圧放電ランプ４の一対の電極４ａ，４ｂ間に抵抗素子Ｒ７を介して接続された抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の直列回路と、抵抗Ｒ９の両端間に接続されたコンデンサＣ８、逆流防止用のダイオードＤ５およびコンデンサＣ９の直列回路と、コンデンサＣ８を介して抵抗Ｒ９の両端間に接続された逆流防止用のダイオードＤ６を有して構成され、コンデンサＣ９の両端間電圧が演算部１０に入力されている。抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９は、それぞれ高抵抗値を有している。
【００４３】
抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の中点Ｂが抵抗Ｒ９のクランドＧＮＤ側より電位が低いとき、コンデンサＣ８は、抵抗Ｒ９の両端間に発生する電圧によりダイオードＤ６を介して充電される。そして、高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間の極性が反転し、中点Ｂ側が抵抗Ｒ９のグランドＧＮＤ側より電位が高くなると、コンデンサＣ８の充電電圧と抵抗Ｒ９の両端間に発生する電圧がダイオードＤ５を介してコンデンサＣ９を充電する。以後、上述を繰り返す。こうして、コンデンサＣ９の両端間に高圧放電ランプ４のランプ電圧の正電圧および負電圧のそれぞれの最大値（ピーク値）の絶対値の合計電圧に相関する相関電圧からダイオードＤ５およびダイオードＤ６により電圧降下した一定の電圧が発生する。すなわち、ランプ電圧検出手段６は、高圧放電ランプ４の正負（交流）のランプ電圧を検出して、演算部１０に出力する。
【００４４】
直流電圧発生手段７は、バッテリ２０、抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１１の直列回路からなり、抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１１の中点Ｃがインピーダンス変換回路２１を介して重畳手段８に接続されている。バッテリ２０は、例えば５．０Ｖを出力し、図３（ｂ）に示すように、直流電圧発生手段７から一定の直流電圧Ｖｃ例えば２．５Ｖが出力される。直流電圧Ｖｃの電圧値は、相関電圧Ｖｄの負電圧の最大値（ピーク値）の絶対値以上となっている。
【００４５】
重畳手段８は、ランプ電流検出手段５から出力された高圧放電ランプ４のランプ電流の相関電圧を入力する抵抗Ｒ１２および重畳手段７から出力された直流電圧を入力する抵抗Ｒ１３を有して構成されている。抵抗Ｒ１２に相関電圧に応じた電流が流れ、抵抗Ｒ１３に直流電圧に応じた電流が流れ、これらの合計電流が増幅手段９のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力されている。
【００４６】
増幅手段９は、オペアンプＯＰ１、オペアンプＯＰ１の反転入力端子およびグランドＧＮＤ間に接続された抵抗１４、さらにオペアンプＯＰ１の反転入力端子および出力端子間に接続された抵抗Ｒ１５を有して構成されている。増幅手段９は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力された前記合成電流に応じた電圧を例えば増幅率３００％で増幅して演算部１０に出力する。
【００４７】
上述したように、重畳手段８は、前記合成電流をオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力することにより、ランプ電流検出手段５により検出された前記相関電圧Ｖｄに直流電圧発生手段７から出力された直流電圧Ｖｃを重畳（加算）し、図３（ｃ）に示すように、重畳後の合計電圧Ｖｓｕｍを出力しており、増幅手段８は、当該合計電圧Ｖｓｕｍを増幅している。
【００４８】
そして、演算部１０は、ランプ電圧検出手段６から出力された高圧放電ランプ４のランプ電圧に相関する相関電圧および増幅手段９から出力された前記合計電圧Ｖｓｕｍの増幅電圧により、高圧放電ランプ４のランプ電力を演算するように構成されている。
【００４９】
主制御部１１は、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラムが格納されたＲＯＭおよび各種データが記憶されているＲＡＭなどを具備している。そして、プログラムに基づいて各種演算を行うとともに、演算部１０により演算された前記ランプ電力が目標値となるように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御するように構成されている。目標値は、演算部１０により演算された前記ランプ電力が目標値と一致するときに、高圧放電ランプ４が定格ランプ電力（３５Ｗ）で点灯されるように予め設定され、図示しない記憶部に記憶されている。
【００５０】
なお、主制御部１１は、平滑用コンデンサＣ４の両端間に所定の直流電圧が出力されるようにチョッパ回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ１のオンオフ動作を制御しているが、これに限らず、前記ランプ電力が目標値となるように少なくともチョッパ回路１３の出力電圧またはインバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作のいずれか一方を制御するように形成されていてもよい。
【００５１】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。
【００５２】
商用交流電源Ｖｓが投入されると、制御回路１８は、チョッパ回路１３の抵抗Ｒ２から供給される起動電流により動作開始し、その後、電解コンデンサＣ５の両端間電圧を駆動電源として動作する。すなわち、制御回路１８は、正電圧の直流電圧が入力されて動作する。
【００５３】
制御回路１８は、動作開始すると、所定の初期化を行った後、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３を始動電圧印加時制御および点灯時制御の順序でオンオフ動作させる。これにより、インバータ回路３から出力された高周波電圧により共振回路１９が共振する。高圧放電ランプ４は、一対の電極４ａ，４ｂ間に始動電圧が印加されて始動し、その後、定常点灯する。
【００５４】
高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間に流れるランプ電流および電極４ａ，４ｂ間のランプ電圧は、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作に応じて、それらの極性が交互に反転する。そして、ランプ電流は、ランプ電流検出手段５の抵抗素子Ｒ７により相関電圧Ｖｄに変換されて検出され、図３（ｃ）に示すように、重畳手段８において一定の直流電圧Ｖｃが重畳される。相関電圧Ｖｄは、図３（ａ）に示す交流電圧であり、直流電圧Ｖｃは、相関電圧Ｖｄの負電圧のピーク値（最大値）の絶対値以上となっている。したがって、相関電圧Ｖｄと直流電圧Ｖｃの合計電圧Ｖｓｕｍは、正電圧となっている。また、ランプ電圧は、ランプ電圧検出手段６により、交流電圧が一定の直流電圧に変換されて検出される。
【００５５】
そして、合計電圧Ｖｓｕｍは、増幅手段９により増幅されて、演算部１０に入力される。合計電圧Ｖｓｕｍの値が大きくなるので、演算部１０での演算が行いやすくなる。
【００５６】
演算部１０は、ランプ電圧検出手段６により検出されたランプ電圧に相関する電圧および増幅手段９から出力された合計電圧Ｖｓｕｍの増幅値により、ランプ電力を演算する。そして、主制御部１１は、ランプ電力が目標値となるように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数で電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する。これにより、高圧放電ランプ４は、定格のランプ電力（３５Ｗ）で点灯する。
【００５７】
上述したように、重畳手段８から出力された合計電圧Ｖｓｕｍが正電圧となることにより、直接的に演算部１０への入力が可能となっている。すなわち、正負（交流）のランプ電流が整流手段を要しないで演算部１０に入力できるので、ランプ電流の相関電圧Ｖｄは小さくてもよい。これにより、ランプ電流を検出するランプ電流検出手段５の抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくすることができる。抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくすることにより、抵抗素子Ｒ７での電力損失が小さくなり、省電力化が図られる。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５９】
図４および図５は、本発明の第２の実施形態を示し、図４は放電ランプ点灯装置の概略回路図、図５はランプ電圧の変化を示し、（ａ）は音響共鳴現象の発生している状態図、（ｂ）は読み込み値の変化図である。なお、図１および図３と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６０】
図４に示す放電ランプ点灯装置２１は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、直流電圧発生手段７および重畳手段８に代えて、バッテリ２０により直流電圧発生手段２２が形成され、抵抗Ｒ１６により重畳手段２３が形成されている。そして、バッテリ２０の正極および負極間に抵抗Ｒ１６およびランプ電流検出手段５の抵抗素子Ｒ７が直列的に接続されているとともに、抵抗Ｒ１６の中点Ｄが主制御部１１に接続されている。
【００６１】
制御回路１８が動作すると、バッテリ２０のバッテリ電圧により抵抗Ｒ１６の中点Ｄから、図３（ｂ）に示すように、一定の直流電圧Ｖｃが出力される。そして、高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間に放電するランプ電流が抵抗素子Ｒ７に流れると、図３（ａ）に示すように、抵抗素子Ｒ７の両端間にランプ電流に相関する交流の相関電圧Ｖｄが発生する。すると、抵抗Ｒ１６の中点Ｄの電位が相関電圧Ｖｄ分変化する。すなわち、抵抗Ｒ１６の中点Ｄにおいて、図３（ｃ）に示すように、相関電圧Ｖｄに一定の直流電圧Ｖｃが重畳した合計電圧Ｖｓｕｍが発生する。この合計電圧Ｖｓｕｍは、主制御部１１に入力される。
【００６２】
主制御部１１は、合計電圧Ｖｓｕｍが目標値となるように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数で電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する。これにより、高圧放電ランプ４は、定格のランプ電流（０．５Ａ）が流れて点灯する。
【００６３】
ここで、主制御部１１は、平滑用コンデンサＣ４の両端間に所定の直流電圧が出力されるようにチョッパ回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ１のオンオフ動作を制御しているが、これに限らず、前記合計電圧Ｖｓｕｍが目標値となるように少なくともチョッパ回路１３の出力電圧またはインバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作のいずれか一方を制御するように形成されていてもよい。
【００６４】
抵抗素子Ｒ７で検出されたランプ電流に相関する交流の相関電圧Ｖｄは、一定の直流電圧Ｖｃが重畳されることにより、直接的に主制御部１１に入力することができる。これにより、相関電圧Ｖｄが小さくて済むので、抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくできる。この結果、抵抗素子Ｒ７での電力損失が低減される。
【００６５】
上述したように、高圧放電ランプ４の正負（交流）のランプ電流を簡易の抵抗素子Ｒ７で検出することができると共に、抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくして電力損失を低減することができる。これにより、放電ランプ点灯装置２１の省電力化が図られる。
【００６６】
そして、ランプ電圧検出手段６Ａは、高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間に抵抗素子Ｒ７を介して並列的に接続された抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の直列回路、カソード側が抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の中点Ｂ側となるように抵抗Ｒ９に並列的に接続されたダイオードＤ７を有して構成されている。そして、前記中点Ｂが主制御部１１に接続され、抵抗Ｒ９の両端間電圧を主制御部１１に入力している。主制御部１１には、交流のランプ電圧の正電圧が入力される。
【００６７】
主制御部１１は、図５（ｂ）に示すように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周期（オンオフ周期）の整数倍、例えば２〜３周期毎に抵抗Ｒ９の両端間電圧の例えば最大値（ピーク値）を読み込む。そして、前記２〜３周期の期間に対する抵抗Ｒ９の両端間電圧の最大値の割合を演算する。そして、当該割合が所定値以上であると、高圧放電ランプ４に音響的共鳴現象が発生していると判断して、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周波数を変化させる。これにより、図５（ａ）に示すように、音響的共鳴現象が発生し、ランプ電圧が上昇している途中で、音響的共鳴現象の発生が解消されるようになり、通常のランプ電圧に移行していく。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施形態を示す照明器具であり、（ａ）は一部切り欠き概略正面図、（ｂ）は一部切り欠き概略側面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００７０】
図６に示す照明器具２４は、天井などの造営物２５に設置されるダウンライトであり、略アーム状に形成された照明器具本体２６が造営物２５に取り付けられている。照明器具本体２６は、略方物面に形成された反射鏡２７を取付けていると共に、一端側２６ａにランプソケット２８を配設している。このランプソケット２８に高圧放電ランプ２９が装着され、高圧放電ランプ２９の発光部が反射鏡２７内に位置している。高圧放電ランプ２９は、例えば定格ランプ電圧９０Ｖ、定格ランプ電流０．９５Ａ、定格ランプ電力７０Ｗの高演色形メタルハライドランプである。
【００７１】
そして、放電ランプ用点灯装置３０が造営物２５の上面に配設されている。放電ランプ用点灯装置３０は、電気コード３１によりランプソケット２８に接続されている。放電ランプ用点灯装置３０は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、高圧放電ランプ４が除去されたものである。
【００７２】
高圧放電ランプ２９から放射された光は、直接光または反射鏡２７の内面で反射された反射光となって、反射鏡２７の開口３２から出射される。
【００７３】
照明器具２４は、放電ランプ用点灯装置３０を具備しているので、省電力化が図られている。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の概略回路図。
【図２】同じく、高圧放電ランプの正面図。
【図３】同じく、電圧波形を示し、（ａ）ランプ電流の相関電圧の波形図、（ｂ）は重畳される直流電圧値、（ｃ）は合計電圧の波形図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の概略回路図。
【図５】同じく、ランプ電圧を示し、（ａ）は音響共鳴現象の発生している状態の変化図、（ｂ）は読み込み値の変化図。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す照明器具であり、（ａ）は一部切り欠き概略正面図、（ｂ）は一部切り欠き概略側面図。
【符号の説明】
【００７５】
１，２１…放電ランプ点灯装置
２…直流電源
３…インバータ回路
４，２９…高圧放電ランプ
５…ランプ電流検出手段
６，６Ａ…ランプ電圧検出手段
７，２２…直流電圧発生手段
８，２３…重畳手段
９…増幅手段
１０…演算手段としての演算部
１１…制御手段としての主制御部
２４…照明器具
２６…照明器具本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧放電ランプを高周波点灯する放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の放電ランプ点灯装置において、高圧放電ランプを一定のランプ電力に維持して点灯することが行われている。ランプ電力は、例えば高圧放電ランプのランプ電流およびランプ電圧をそれぞれランプ電流検出手段およびランプ電圧検出手段で検出し、ランプ電流およびランプ電圧のそれぞれの検出値を制御回路の乗算器などで演算して求めている。ここで、高圧放電ランプのランプ電流およびランプ電圧は、インバータ回路のスイッチング素子のオンオフ動作に応じて交互に極性が変化するので、前記検出値も同じく交互に極性が変化している。また、制御回路は、駆動電源が供給されて動作し、その供給電圧が正の直流電圧であると、前記検出値の負電圧を直接的に入力して演算処理することができない。したがって、整流手段を用いて前記検出値の負電圧部分をクランプし、あるいは正電圧に変換して制御回路に入力している。
【０００３】
そして、抵抗を用いて簡易にランプ電流およびランプ電圧を検出するものが提案されている。例えば、ランプ電圧に対しては、高圧放電ランプと並列的に接続された抵抗の両端間電圧を検出し、ランプ電流に対しては、高圧放電ランプとインバータ回路間に介装された抵抗の両端間電圧を検出する放電ランプ点灯装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−４５７９５号公報（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の放電ランプ点灯装置は、チョッパ回路および高圧放電ランプと並列接続された始動回路を備え、ランプ電流を抵抗で直流信号として検出可能であり、負電圧が制御回路（制御手段）に入力されないものである。しかし、高圧放電ランプが直流点灯用に限定されるか、あるいは、高圧放電ランプを交流点灯させるものであると、始動回路の構成が複雑になるという欠点を有する。
【０００５】
交流点灯される高圧放電ランプのランプ電流を直流信号として検出しないと、抵抗でランプ電流に相関する交流電圧が検出される。そして、当該交流電圧は、整流手段を介して制御回路に入力され、交流電圧の負電圧を直接的に制御回路に入力させないことが行われている。ここで、整流手段は、例えダイオード１個であっても約０．７Ｖの電圧降下を生じさせるので、制御回路に入力される検出値を大きくする必要がある。すなわち、ランプ電流を検出する抵抗の抵抗値を大きくするので、当該抵抗での電力損失が大きくなるという欠点を有する。
【０００６】
本発明は、少なくともランプ電流の検出を簡易な抵抗素子で行い、抵抗素子での検出値を直接的に制御回路に入力することのできる放電ランプ点灯装置およびこの放電ランプ点灯装置を配設する照明器具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】
【０００７】
請求項１に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源と；スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；前記合計電圧が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【０００８】
本発明および以下の各発明において、特に言及しない限り、各構成は以下による。
【０００９】
直流電源は、バッテリ、交流電圧を整流または平滑したもの、あるいは、これらにチョッパ回路を接続したものなどのいずれでもよい。
【００１０】
直流電圧発生手段から出力される直流電圧は、重畳手段から出力される合計電圧が正電圧となるように設定される。すなわち、当該直流電圧は、高圧放電ランプに流れるランプ電流の相関電圧の最大負電圧の絶対値以上に設定される。
【００１１】
「合計電圧が目標値となるように」とは、「合計電圧と目標値との差分が零になるように」であって、「高圧放電ランプに定電流が流れるように」ということを意味する。目標値は、所望のランプ電流、例えば定格ランプ電流の相関電圧とすることができる。ここで、合計電圧から重畳された直流電圧を減じた絶対値と当該相関電圧との差分が零になるようにしてもよく、合計電圧と当該相関電圧との差分が零になるようにしてもよい。後者の場合、相関電圧に直流電圧分を加味するものである。
【００１２】
本発明によれば、相関電圧に一定の直流電圧が重畳されることにより、交流電圧の相関電圧が制御手段に入力されるので、整流手段を用いずに、相関電圧が入力可能となる。したがって、抵抗素子の抵抗値を小さくしても相関電圧を検知できるので、抵抗素子での電力損失を小さくできる。そして、高圧放電ランプは、定電流が流れるように点灯制御される。
【００１３】
請求項２に記載の放電ランプ点灯装置の発明は、直流電源と；スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧および重畳手段から出力された合計電圧により、高圧放電ランプのランプ電力を演算する演算手段と；演算手段により演算されたランプ電力が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１４】
演算手段により演算される高圧放電ランプのランプ電力は、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧および重畳手段から出力された合計電圧を演算した電力値であってもよく、この電力値から前記ランプ電圧および重畳された直流電圧を演算した電力値を減じた電力値としてもよい。
【００１５】
「演算手段により演算されたランプ電力が目標値となるように」とは、「ランプ電力と目標値との差分が零になるように」であって、「高圧放電ランプが定電力で点灯するように」ということを意味する。目標値は、所望のランプ電力、例えば定格ランプ電力の相関電圧とすることができる。
【００１６】
本発明によれば、相関電圧に一定の直流電圧が重畳されることにより、交流電圧の相関電圧が制御手段に入力されるので、整流手段を用いずに、相関電圧が入力可能となる。したがって、相関電圧の電圧値を小さくすることができ、抵抗素子の抵抗値を小さくできる。そして、高圧放電ランプは、定電力となるように点灯制御される。
【００１７】
請求項３に記載の放電ランプ点灯装置は、請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置において、さらに重畳手段から出力された合計電圧を増幅する増幅手段と；を具備することを特徴とする。
【００１８】
本発明によれば、重畳手段から出力された合計電圧が増幅されて大きくなるので、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧との演算処理が行いやすくなる。
【００１９】
請求項４に記載の照明器具の発明は、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；高圧放電ランプを配設している照明器具本体と；を具備していることを特徴とする。
【００２０】
放電ランプ用点灯装置は、照明器具本体に配設されてもよく、照明器具本体と別置であってもよい。ここで、放電ランプ用点灯装置は、放電ランプ点灯装置から高圧放電ランプが取り除かれたものをいう。
【００２１】
本発明によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置を有する照明器具が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１および請求項２の発明によれば、高圧放電ランプのランプ電流を検出する抵抗素子の抵抗値を小さくできるので、抵抗素子での消費電力を低減することができ、省電力化を図ることができる。
【００２３】
請求項３の発明によれば、高圧放電ランプのランプ電流の相関電圧および重畳された直流電圧の合計電圧を増幅して大きくすることにより、ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧との演算処理を行いやすくすることができる。
【００２４】
請求項４の発明によれば、請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置を有する照明器具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施の形態について、図面を参照して説明する。まず、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００２６】
図１ないし図３は、本発明の第１の実施形態を示し、図１は放電ランプ点灯装置の概略回路図、図２は高圧放電ランプの正面図、図３は電圧波形を示し、（ａ）ランプ電流の相関電圧の波形図、（ｂ）は重畳される直流電圧値、（ｃ）は合計電圧の波形図である。
【００２７】
図１において、放電ランプ点灯装置１は、直流電源２、インバータ回路３、高圧放電ランプ４、ランプ電流検出手段５、ランプ電圧検出手段６、直流電圧発生手段７、重畳手段８、増幅手段９、演算手段としての演算部１０および制御手段としての主制御部１１を有して構成されている。
【００２８】
直流電源２は、直流電圧発生回路１２およびチョッパ回路１３からなっている。直流電圧発生回路１２は、整流装置１４およびフィルター用のコンデンサＣ１を有してなり、商用交流電源Ｖｓの交流電圧を直流電圧に変換して、この直流電圧をコンデンサＣ１の両端間に出力する。整流装置１４の入力側は、コモンモードチョーク１５、このコモンモードチョーク１５の電源側および非電源側にそれぞれ並列的に接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３を有してなるノイズフィルター回路１６、ヒューズＦ１および電源端子１７ａ，１７ｂを介して商用交流電源Ｖｓに接続されている。整流装置１４の出力側の負極側は、グランドＧＮＤに接続されている。
【００２９】
チョッパ回路１３は、コンデンサＣ１の両端間に接続されたインダクタＬ１、電界効果トランジスタＦＥＴ１および抵抗Ｒ１の直列回路と、電界効果トランジスタＦＥＴ１および抵抗Ｒ１の直列回路の両端間に接続されたダイオードＤ１および平滑用コンデンサＣ４の直列回路を有して構成されている。電界効果トランジスタＦＥＴ１のゲートは、制御回路１８の主制御部１１に接続されている。そして、電界効果トランジスタＦＥＴ１のソースおよび抵抗Ｒ１の中点Ａは、主制御部１１に接続されている。
【００３０】
また、一端がコンデンサＣ１の正極側に接続され、他端が制御回路１８に接続されている抵抗Ｒ２を有している。この抵抗Ｒ２は、商用交流電源Ｖｓが投入されたときに、起動電流を制御回路１８に供給する。これにより、起動時に、制御回路１８が動作する。
【００３１】
また、インダクタＬ１の二次巻線Ｌ１ａの一端がコンデンサＣ１の負極側に接続され、他端が主制御部１１に接続されている。そして、二次巻線Ｌ１ａの他端および一端（コンデンサＣ１の負極側）間には、ダイオードＤ２を介して電解コンデンサＣ５が接続され、電解コンデンサＣ５の正極側が制御回路１８に接続されている。電解コンデンサＣ５は、起動後、二次巻線Ｌ１ａに流れる電流によって充電される。そして、電解コンデンサＣ５の充電電圧が駆動電源として制御回路１８に供給される。
【００３２】
制御回路１８は、起動時にコンデンサＣ１から抵抗Ｒ２を介して正電圧の直流電圧が供給され、起動後に電解コンデンサＣ５から正電圧の直流電圧が供給されて動作する。
【００３３】
さらに、チョッパ回路１３の入力電圧は、抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ４の直列回路によって検出され、出力電圧は、抵抗Ｒ５および抵抗Ｒ６の直列回路によって検出され、それぞれ主制御部１１に入力されている。
【００３４】
主制御部１１は、インダクタＬ１の二次巻線Ｌ１ａに発生する電圧に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１をターンオンさせ、抵抗Ｒ１に流れる電流に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１をターンオフさせ、さらにチョッパ回路１３の入力電圧および出力電圧に基づいて電界効果トランジスタＦＥＴ１をオンオフ動作させる。これにより、コンデンサＣ１の両端間に発生した直流電圧が昇圧され、平滑用コンデンサＣ４の両端間に所定の直流電圧（例えば４１０Ｖ）が発生する。平滑用コンデンサＣ４の両端間電圧は、インバータ回路３の入力電圧として出力される。
【００３５】
そして、インバータ回路３は、平滑用コンデンサＣ４の両端間にハーフブリッジに接続されたスイッチング素子としての電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３の直列回路を有して構成されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのゲートは、制御回路１８の主制御部１１に接続されている。電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのドレイン、ソース間には、それぞれ寄生ダイオードＤ３，Ｄ４が接続されている。
【００３６】
電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３のそれぞれのゲート、ソース間には、主制御部１１から駆動電圧（パルス電圧）が交互に供給される。これにより、電界効果トランジスタＦＥＴ２および電界効果トランジスタＦＥＴ３が交互にオンオフ動作する。このオンオフ動作により、直流電源２から出力された直流電圧は、高周波電圧に変換され、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間に出力される。電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間は、インバータ回路３の出力間となっている。
【００３７】
インバータ回路３の出力間には、直列的に接続された直流カット用コンデンサＣ６、インダクタＬ２および共振用コンデンサＣ７を有する共振回路１９が接続されている。そして、高圧放電ランプ４が共振用コンデンサＣ７に並列的に接続されている。
【００３８】
共振回路１９は、電界効果トランジスタＦＥＴ３のドレイン、ソース間に出力する高周波電圧により共振する。そして、高圧放電ランプ４は、共振回路１９の共振作用によって点灯する。すなわち、高圧放電ランプ４の始動電圧印加時に、一対の電極４ａ，４ｂ間に高電圧の共振電圧（始動電圧）が印加され、点灯時に、所定の共振電圧（点灯電圧）が印加される。こうして、高圧放電ランプ４は、インバータ回路３から出力された高周波電圧により付勢される。
【００３９】
高圧放電ランプ４は、例えばランプ電圧８８Ｖ、ランプ電流０．５Ａ、ランプ電力３５Ｗのメタルハライドランプである。このメタルハライドランプは、図３に示すように、ベース部２０に一対の電極４ａ，４ｂに接続されている接続ピン２１ａ，２１ｂが突設されている。この接続ピン２１ａ，２１ｂは、図示しないランプソケットおよび出力端子を介して共振用コンデンサＣ７の両端間に接続されている。
【００４０】
そして、ランプ電流検出手段５は、共振用コンデンサＣ７の一端（電界効果トランジスタＦＥＴ３のソース）および高圧放電ランプ４の一方の電極４ｂ間に介挿された抵抗素子Ｒ７により形成されている。そして、抵抗素子Ｒ７の両端間電圧が重畳手段８に入力されている。
【００４１】
抵抗素子Ｒ７には、高圧放電ランプ４の一対の電極４ａ，４ｂ間に放電するランプ電流が流れ、抵抗素子Ｒ７の両端間にランプ電流に応じた相関電圧が発生する。すなわち、抵抗素子Ｒ７は、高圧放電ランプ４のランプ電流を相関電圧に変換して検出する。そして、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３が交互にオンオフ動作することにより、抵抗素子Ｒ７に流れるランプ電流の通流方向が反転を繰り返す。この結果、抵抗素子Ｒ７で検出されるランプ電流の相関電圧Ｖｄは、図３（ａ）に示すように、交流電圧となって現れる。抵抗素子Ｒ７の抵抗値は小さく、相関電圧Ｖｄの最大値（ピーク値）も低くなっている。
【００４２】
そして、ランプ電圧検出手段６は、高圧放電ランプ４の一対の電極４ａ，４ｂ間に抵抗素子Ｒ７を介して接続された抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の直列回路と、抵抗Ｒ９の両端間に接続されたコンデンサＣ８、逆流防止用のダイオードＤ５およびコンデンサＣ９の直列回路と、コンデンサＣ８を介して抵抗Ｒ９の両端間に接続された逆流防止用のダイオードＤ６を有して構成され、コンデンサＣ９の両端間電圧が演算部１０に入力されている。抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９は、それぞれ高抵抗値を有している。
【００４３】
抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の中点Ｂが抵抗Ｒ９のクランドＧＮＤ側より電位が低いとき、コンデンサＣ８は、抵抗Ｒ９の両端間に発生する電圧によりダイオードＤ６を介して充電される。そして、高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間の極性が反転し、中点Ｂ側が抵抗Ｒ９のグランドＧＮＤ側より電位が高くなると、コンデンサＣ８の充電電圧と抵抗Ｒ９の両端間に発生する電圧がダイオードＤ５を介してコンデンサＣ９を充電する。以後、上述を繰り返す。こうして、コンデンサＣ９の両端間に高圧放電ランプ４のランプ電圧の正電圧および負電圧のそれぞれの最大値（ピーク値）の絶対値の合計電圧に相関する相関電圧からダイオードＤ５およびダイオードＤ６により電圧降下した一定の電圧が発生する。すなわち、ランプ電圧検出手段６は、高圧放電ランプ４の正負（交流）のランプ電圧を検出して、演算部１０に出力する。
【００４４】
直流電圧発生手段７は、バッテリ２０、抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１１の直列回路からなり、抵抗Ｒ１０および抵抗Ｒ１１の中点Ｃがインピーダンス変換回路２１を介して重畳手段８に接続されている。バッテリ２０は、例えば５．０Ｖを出力し、図３（ｂ）に示すように、直流電圧発生手段７から一定の直流電圧Ｖｃ例えば２．５Ｖが出力される。直流電圧Ｖｃの電圧値は、相関電圧Ｖｄの負電圧の最大値（ピーク値）の絶対値以上となっている。
【００４５】
重畳手段８は、ランプ電流検出手段５から出力された高圧放電ランプ４のランプ電流の相関電圧を入力する抵抗Ｒ１２および重畳手段７から出力された直流電圧を入力する抵抗Ｒ１３を有して構成されている。抵抗Ｒ１２に相関電圧に応じた電流が流れ、抵抗Ｒ１３に直流電圧に応じた電流が流れ、これらの合計電流が増幅手段９のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力されている。
【００４６】
増幅手段９は、オペアンプＯＰ１、オペアンプＯＰ１の反転入力端子およびグランドＧＮＤ間に接続された抵抗１４、さらにオペアンプＯＰ１の反転入力端子および出力端子間に接続された抵抗Ｒ１５を有して構成されている。増幅手段９は、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力された前記合成電流に応じた電圧を例えば増幅率３００％で増幅して演算部１０に出力する。
【００４７】
上述したように、重畳手段８は、前記合成電流をオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力することにより、ランプ電流検出手段５により検出された前記相関電圧Ｖｄに直流電圧発生手段７から出力された直流電圧Ｖｃを重畳（加算）し、図３（ｃ）に示すように、重畳後の合計電圧Ｖｓｕｍを出力しており、増幅手段８は、当該合計電圧Ｖｓｕｍを増幅している。
【００４８】
そして、演算部１０は、ランプ電圧検出手段６から出力された高圧放電ランプ４のランプ電圧に相関する相関電圧および増幅手段９から出力された前記合計電圧Ｖｓｕｍの増幅電圧により、高圧放電ランプ４のランプ電力を演算するように構成されている。
【００４９】
主制御部１１は、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラムが格納されたＲＯＭおよび各種データが記憶されているＲＡＭなどを具備している。そして、プログラムに基づいて各種演算を行うとともに、演算部１０により演算された前記ランプ電力が目標値となるように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御するように構成されている。目標値は、演算部１０により演算された前記ランプ電力が目標値と一致するときに、高圧放電ランプ４が定格ランプ電力（３５Ｗ）で点灯されるように予め設定され、図示しない記憶部に記憶されている。
【００５０】
なお、主制御部１１は、平滑用コンデンサＣ４の両端間に所定の直流電圧が出力されるようにチョッパ回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ１のオンオフ動作を制御しているが、これに限らず、前記ランプ電力が目標値となるように少なくともチョッパ回路１３の出力電圧またはインバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作のいずれか一方を制御するように形成されていてもよい。
【００５１】
次に、本発明の第１の実施形態の作用について述べる。
【００５２】
商用交流電源Ｖｓが投入されると、制御回路１８は、チョッパ回路１３の抵抗Ｒ２から供給される起動電流により動作開始し、その後、電解コンデンサＣ５の両端間電圧を駆動電源として動作する。すなわち、制御回路１８は、正電圧の直流電圧が入力されて動作する。
【００５３】
制御回路１８は、動作開始すると、所定の初期化を行った後、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３を始動電圧印加時制御および点灯時制御の順序でオンオフ動作させる。これにより、インバータ回路３から出力された高周波電圧により共振回路１９が共振する。高圧放電ランプ４は、一対の電極４ａ，４ｂ間に始動電圧が印加されて始動し、その後、定常点灯する。
【００５４】
高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間に流れるランプ電流および電極４ａ，４ｂ間のランプ電圧は、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作に応じて、それらの極性が交互に反転する。そして、ランプ電流は、ランプ電流検出手段５の抵抗素子Ｒ７により相関電圧Ｖｄに変換されて検出され、図３（ｃ）に示すように、重畳手段８において一定の直流電圧Ｖｃが重畳される。相関電圧Ｖｄは、図３（ａ）に示す交流電圧であり、直流電圧Ｖｃは、相関電圧Ｖｄの負電圧のピーク値（最大値）の絶対値以上となっている。したがって、相関電圧Ｖｄと直流電圧Ｖｃの合計電圧Ｖｓｕｍは、正電圧となっている。また、ランプ電圧は、ランプ電圧検出手段６により、交流電圧が一定の直流電圧に変換されて検出される。
【００５５】
そして、合計電圧Ｖｓｕｍは、増幅手段９により増幅されて、演算部１０に入力される。合計電圧Ｖｓｕｍの値が大きくなるので、演算部１０での演算が行いやすくなる。
【００５６】
演算部１０は、ランプ電圧検出手段６により検出されたランプ電圧に相関する電圧および増幅手段９から出力された合計電圧Ｖｓｕｍの増幅値により、ランプ電力を演算する。そして、主制御部１１は、ランプ電力が目標値となるように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数で電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する。これにより、高圧放電ランプ４は、定格のランプ電力（３５Ｗ）で点灯する。
【００５７】
上述したように、重畳手段８から出力された合計電圧Ｖｓｕｍが正電圧となることにより、直接的に演算部１０への入力が可能となっている。すなわち、正負（交流）のランプ電流が整流手段を要しないで演算部１０に入力できるので、ランプ電流の相関電圧Ｖｄは小さくてもよい。これにより、ランプ電流を検出するランプ電流検出手段５の抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくすることができる。抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくすることにより、抵抗素子Ｒ７での電力損失が小さくなり、省電力化が図られる。
【００５８】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５９】
図４および図５は、本発明の第２の実施形態を示し、図４は放電ランプ点灯装置の概略回路図、図５はランプ電圧の変化を示し、（ａ）は音響共鳴現象の発生している状態図、（ｂ）は読み込み値の変化図である。なお、図１および図３と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００６０】
図４に示す放電ランプ点灯装置２１は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、直流電圧発生手段７および重畳手段８に代えて、バッテリ２０により直流電圧発生手段２２が形成され、抵抗Ｒ１６により重畳手段２３が形成されている。そして、バッテリ２０の正極および負極間に抵抗Ｒ１６およびランプ電流検出手段５の抵抗素子Ｒ７が直列的に接続されているとともに、抵抗Ｒ１６の中点Ｄが主制御部１１に接続されている。
【００６１】
制御回路１８が動作すると、バッテリ２０のバッテリ電圧により抵抗Ｒ１６の中点Ｄから、図３（ｂ）に示すように、一定の直流電圧Ｖｃが出力される。そして、高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間に放電するランプ電流が抵抗素子Ｒ７に流れると、図３（ａ）に示すように、抵抗素子Ｒ７の両端間にランプ電流に相関する交流の相関電圧Ｖｄが発生する。すると、抵抗Ｒ１６の中点Ｄの電位が相関電圧Ｖｄ分変化する。すなわち、抵抗Ｒ１６の中点Ｄにおいて、図３（ｃ）に示すように、相関電圧Ｖｄに一定の直流電圧Ｖｃが重畳した合計電圧Ｖｓｕｍが発生する。この合計電圧Ｖｓｕｍは、主制御部１１に入力される。
【００６２】
主制御部１１は、合計電圧Ｖｓｕｍが目標値となるように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周波数を演算し、当該駆動周波数で電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作を制御する。これにより、高圧放電ランプ４は、定格のランプ電流（０．５Ａ）が流れて点灯する。
【００６３】
ここで、主制御部１１は、平滑用コンデンサＣ４の両端間に所定の直流電圧が出力されるようにチョッパ回路１３の電界効果トランジスタＦＥＴ１のオンオフ動作を制御しているが、これに限らず、前記合計電圧Ｖｓｕｍが目標値となるように少なくともチョッパ回路１３の出力電圧またはインバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３のオンオフ動作のいずれか一方を制御するように形成されていてもよい。
【００６４】
抵抗素子Ｒ７で検出されたランプ電流に相関する交流の相関電圧Ｖｄは、一定の直流電圧Ｖｃが重畳されることにより、直接的に主制御部１１に入力することができる。これにより、相関電圧Ｖｄが小さくて済むので、抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくできる。この結果、抵抗素子Ｒ７での電力損失が低減される。
【００６５】
上述したように、高圧放電ランプ４の正負（交流）のランプ電流を簡易の抵抗素子Ｒ７で検出することができると共に、抵抗素子Ｒ７の抵抗値を小さくして電力損失を低減することができる。これにより、放電ランプ点灯装置２１の省電力化が図られる。
【００６６】
そして、ランプ電圧検出手段６Ａは、高圧放電ランプ４の電極４ａ，４ｂ間に抵抗素子Ｒ７を介して並列的に接続された抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の直列回路、カソード側が抵抗Ｒ８および抵抗Ｒ９の中点Ｂ側となるように抵抗Ｒ９に並列的に接続されたダイオードＤ７を有して構成されている。そして、前記中点Ｂが主制御部１１に接続され、抵抗Ｒ９の両端間電圧を主制御部１１に入力している。主制御部１１には、交流のランプ電圧の正電圧が入力される。
【００６７】
主制御部１１は、図５（ｂ）に示すように、インバータ回路３の電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周期（オンオフ周期）の整数倍、例えば２〜３周期毎に抵抗Ｒ９の両端間電圧の例えば最大値（ピーク値）を読み込む。そして、前記２〜３周期の期間に対する抵抗Ｒ９の両端間電圧の最大値の割合を演算する。そして、当該割合が所定値以上であると、高圧放電ランプ４に音響的共鳴現象が発生していると判断して、電界効果トランジスタＦＥＴ２，ＦＥＴ３の駆動周波数を変化させる。これにより、図５（ａ）に示すように、音響的共鳴現象が発生し、ランプ電圧が上昇している途中で、音響的共鳴現象の発生が解消されるようになり、通常のランプ電圧に移行していく。
【００６８】
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００６９】
図６は、本発明の第３の実施形態を示す照明器具であり、（ａ）は一部切り欠き概略正面図、（ｂ）は一部切り欠き概略側面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して説明は省略する。
【００７０】
図６に示す照明器具２４は、天井などの造営物２５に設置されるダウンライトであり、略アーム状に形成された照明器具本体２６が造営物２５に取り付けられている。照明器具本体２６は、略方物面に形成された反射鏡２７を取付けていると共に、一端側２６ａにランプソケット２８を配設している。このランプソケット２８に高圧放電ランプ２９が装着され、高圧放電ランプ２９の発光部が反射鏡２７内に位置している。高圧放電ランプ２９は、例えば定格ランプ電圧９０Ｖ、定格ランプ電流０．９５Ａ、定格ランプ電力７０Ｗの高演色形メタルハライドランプである。
【００７１】
そして、放電ランプ用点灯装置３０が造営物２５の上面に配設されている。放電ランプ用点灯装置３０は、電気コード３１によりランプソケット２８に接続されている。放電ランプ用点灯装置３０は、図１に示す放電ランプ点灯装置１において、高圧放電ランプ４が除去されたものである。
【００７２】
高圧放電ランプ２９から放射された光は、直接光または反射鏡２７の内面で反射された反射光となって、反射鏡２７の開口３２から出射される。
【００７３】
照明器具２４は、放電ランプ用点灯装置３０を具備しているので、省電力化が図られている。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の概略回路図。
【図２】同じく、高圧放電ランプの正面図。
【図３】同じく、電圧波形を示し、（ａ）ランプ電流の相関電圧の波形図、（ｂ）は重畳される直流電圧値、（ｃ）は合計電圧の波形図。
【図４】本発明の第２の実施形態を示す放電ランプ点灯装置の概略回路図。
【図５】同じく、ランプ電圧を示し、（ａ）は音響共鳴現象の発生している状態の変化図、（ｂ）は読み込み値の変化図。
【図６】本発明の第３の実施形態を示す照明器具であり、（ａ）は一部切り欠き概略正面図、（ｂ）は一部切り欠き概略側面図。
【符号の説明】
【００７５】
１，２１…放電ランプ点灯装置
２…直流電源
３…インバータ回路
４，２９…高圧放電ランプ
５…ランプ電流検出手段
６，６Ａ…ランプ電圧検出手段
７，２２…直流電圧発生手段
８，２３…重畳手段
９…増幅手段
１０…演算手段としての演算部
１１…制御手段としての主制御部
２４…照明器具
２６…照明器具本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と；
スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；
インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；
高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；
前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；
前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；
前記合計電圧が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
直流電源と；
スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；
インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；
高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；
高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；
前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；
前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；
ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧および重畳手段から出力された合計電圧により、高圧放電ランプのランプ電力を演算する演算手段と；
演算手段により演算されたランプ電力が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
さらに重畳手段から出力された合計電圧を増幅する増幅手段と；
を具備することを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
高圧放電ランプを配設している照明器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
直流電源と；
スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；
インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；
高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；
前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；
前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；
前記合計電圧が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
直流電源と；
スイッチング素子を備え、このスイッチング素子がオンオフ動作することにより直流電源から出力された直流電圧を高周波電圧に変換して出力するインバータ回路と；
インバータ回路から出力された高周波電圧により付勢される高圧放電ランプと；
高圧放電ランプに流れるランプ電流を抵抗素子で相関電圧に変換して検出するランプ電流検出手段と；
高圧放電ランプのランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段と；
前記相関電圧の負電圧の最大値の絶対値以上であり、かつ一定の直流電圧を出力する直流電圧発生手段と；
前記相関電圧に直流電圧発生手段から出力された直流電圧を重畳し、重畳後の合計電圧を出力する重畳手段と；
ランプ電圧検出手段により検出されたランプ電圧および重畳手段から出力された合計電圧により、高圧放電ランプのランプ電力を演算する演算手段と；
演算手段により演算されたランプ電力が目標値となるように少なくとも前記直流電源の出力電圧または前記スイッチング素子のオンオフ動作のいずれか一方を制御する制御手段と；
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
さらに重畳手段から出力された合計電圧を増幅する増幅手段と；
を具備することを特徴とする請求項１または２記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
請求項１ないし３いずれか一記載の放電ランプ点灯装置と；
高圧放電ランプを配設している照明器具本体と；
を具備していることを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−１２２９８（Ｐ２００７−１２２９８Ａ）
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１８８１０２（Ｐ２００５−１８８１０２）
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月１８日（２００７．１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【出願人】（０００００３７５７）東芝ライテック株式会社 (2,710)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]