放電灯点灯装置及び照明器具
【課題】 電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】 放電灯Ｌａに出力されるランプ電流が正負対称であるか否かを判定する対称判定部２と、放電灯Ｌａへの出力電力を制御する制御部３とを備える。制御部３は、放電灯Ｌａでの放電を開始させるための始動動作の後、放電灯Ｌａの電極を加熱するための電極加熱動作を行い、その後、矩形波交流電力により放電灯Ｌａの点灯を維持する定常動作に移行する。制御部３は、電極加熱動作中に対称判定部２によってランプ電流が正負対称であると判定されたときに、定常動作に移行する。
【解決手段】 放電灯Ｌａに出力されるランプ電流が正負対称であるか否かを判定する対称判定部２と、放電灯Ｌａへの出力電力を制御する制御部３とを備える。制御部３は、放電灯Ｌａでの放電を開始させるための始動動作の後、放電灯Ｌａの電極を加熱するための電極加熱動作を行い、その後、矩形波交流電力により放電灯Ｌａの点灯を維持する定常動作に移行する。制御部３は、電極加熱動作中に対称判定部２によってランプ電流が正負対称であると判定されたときに、定常動作に移行する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、HID(High-intensity discharge lamp)とも呼ばれる高圧放電灯のような熱陰極型の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置として、直流電力を入力されて交流電力を出力する電力変換部と、電力変換部を制御する制御部とを備える放電灯点灯装置が提供されている。
【０００３】
さらに、この種の放電灯点灯装置として、制御部が、放電灯の始動時、電力変換部の出力電圧を比較的に高くして放電灯を始動させる始動動作の後、放電灯の点灯維持のための交流電力を電力変換部から放電灯に出力させる定常動作を開始する前に、放電灯の各電極の加熱のために、電力変換部の出力電力の周波数を比較的に高くする電極加熱動作を行うものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記の放電灯点灯装置によれば、電極加熱動作が行われない場合に比べて定常動作への移行後の放電が安定し、立ち消えが抑制される。
【特許文献１】特表２００５−５０７５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、図１８（ａ）に示すように、始動動作が行われる始動期間Ｐ１の後の、電極加熱動作が行われる電極加熱期間Ｐ２が短いと、定常動作が行われる定常期間Ｐ３の開始前に、放電灯の電極が十分に加熱されず、放電灯への出力電流（以下、「ランプ電流」と呼ぶ。）が極性間で不均一となる。このように放電灯の電極が十分に加熱されないまま定常動作に移行すると、定常動作への移行後に放電が不安定となり立ち消えが発生する可能性がある。従って、図１８（ｂ）に示すように電極加熱期間Ｐ２を十分に長くする必要があるが、必要な電極加熱期間Ｐ２の長さ（電極加熱動作の継続時間）は、放電灯毎に異なる。
【０００６】
しかし、接続が想定される放電灯のうち最も長時間の電極加熱動作を必要とする放電灯に合わせて電極加熱動作の継続時間を決定すると、その継続時間は他の放電灯に対しては過剰となる。電極加熱動作は、定常動作よりも大きい電力を電力変換部から出力させるものであるため、放電灯の寿命に対する悪影響を抑えるためには、電極加熱動作の継続時間を、なるべく短くする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、直流電力を入力されて交流電力を出力する電力変換部と、電力変換部の出力端間に放電灯とともに接続されて放電灯の始動のための高電圧を発生させる始動部と、電力変換部を制御する制御部とを備え、制御部は、放電灯の始動時、始動部が発生させる高電圧により放電灯を始動させる始動動作の後、放電灯の点灯維持のための交流電力を電力変換部から放電灯に出力させる定常動作を開始する前に、放電灯の各電極を加熱するために電力変換部の出力の周波数を定常動作中よりも高くする電極加熱動作を行うものであって、放電灯に出力される出力電力が正負対称であるか否かを判定する対称判定部を備え、制御部は、電極加熱動作中に、対称判定部により出力電力が正負対称であると判定されたときに定常動作に移行することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、電極加熱動作の継続時間を常に一定とする場合に比べ、電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電力変換部は、入力された直流電力を降圧する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路が出力した直流電力を交番するフルブリッジ回路とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、電力変換部はフルブリッジ回路からなり、制御部は、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、電力変換部はハーフブリッジ回路からなり、制御部は、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を少なくとも電極加熱動作中には常時行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を常時行うことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、マスク時間が経過するまでは対称判定部の出力が制御部の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯での放電が不安定な状態で一時的にランプ電流が対称となった場合でも、制御部が定常動作に移行してしまうことがない。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を定期的に行うことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、マスク時間が経過するまでは対称判定部の出力が制御部の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯での放電が不安定な状態で一時的にランプ電流が対称となった場合でも、制御部が定常動作に移行してしまうことがない。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの発明において、電極加熱動作の継続時間は所定の上限時間以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、電極加熱動作が際限なく継続されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項８の発明において、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、始動動作に戻ることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、請求項９の発明に比べて始動性が改善される。
【００２３】
請求項１１の発明は、請求項８の発明において、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、所定の停止時間にわたって電力変換部からの交流電力の出力を停止させた後、始動動作に戻ることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、請求項９の発明に比べて始動性が改善される。また、請求項１０の発明に比べ、始動動作に戻った後での放電灯の始動までの時間が短縮される。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１の発明において、制御部は、電極加熱動作から始動動作に戻った回数を計数し、該回数が所定の上限回数に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、始動動作と電極加熱動作とが際限なく繰り返されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、放電灯に出力される出力電力が正負対称であるか否かを判定する対称判定部を備え、制御部は、電極加熱動作中に、対称判定部により出力電力が正負対称であると判定されたときに定常動作に移行するので、電極加熱動作の継続時間を常に一定とする場合に比べ、電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる。
【００２９】
請求項６及び請求項７の発明によれば、それぞれ、マスク時間が経過するまでは対称判定部の出力が制御部の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯での放電が不安定な状態で一時的にランプ電流が対称となった場合でも、制御部が定常動作に移行してしまうことがない。
【００３０】
請求項９の発明によれば、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させるので、電極加熱動作が際限なく継続されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、始動動作に戻るので、請求項９の発明に比べて始動性が改善される。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、所定の停止時間にわたって電力変換部からの交流電力の出力を停止させた後、始動動作に戻るので、請求項９の発明に比べて始動性が改善され、また、請求項１０の発明に比べ、始動動作に戻った後での放電灯の始動までの時間が短縮される。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、制御部は、電極加熱動作から始動動作に戻った回数を計数し、該回数が所定の上限回数に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させるので、始動動作と電極加熱動作とが際限なく繰り返されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、図１に示すように、HID(High-intensity discharge lamp)とも呼ばれる高圧放電灯のような熱陰極型の放電灯Ｌａを点灯させるものであって、直流電源Ｅから入力された直流電力を交流電力に変換する電力変換部として、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されたフルブリッジ回路を備える。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、本実施形態では電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いている。また、上記のフルブリッジ回路の一方の出力端、すなわち、それぞれ２個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成され直流電源Ｅの出力端間に互いに並列に接続された２個の直列回路のうち一方の直列回路を構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点は、第１インダクタＬ１とカレントトランスＣＴ１の一次巻線との直列回路を介して放電灯Ｌａの一端（つまり一方の電極）に接続されている。さらに、上記のフルブリッジ回路の他方の出力端、すなわち、他方の直列回路を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点は、第２インダクタＬ２を介して放電灯Ｌａの他端（つまり他方の電極）に接続されている。また、上記他方の直列回路を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、カレントトランスＣＴ１の一次巻線と第１インダクタＬ１との接続点との間には、第１コンデンサＣ３が接続されている。さらに、第２インダクタＬ２はタップが設けられたいわゆるオートトランスとなっており、このタップはコンデンサＣ４を介してグランドに接続されている。すなわち、第１インダクタＬ１と、第１コンデンサＣ３と、第２インダクタＬ２と、第２コンデンサＣ４とは、放電灯Ｌａとともに、電力変換部の出力端間に接続された共振回路（以下、「負荷回路」と呼ぶ。）を構成する。
【００３６】
さらに、本実施形態は、カレントトランスＣＴ１の２次巻線に接続されて放電灯Ｌａに出力される電流（以下、「ランプ電流」と呼ぶ。）Ｉｌａが正負対称であるか否かを判定する対称判定部２と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ駆動する制御部３とを備える。
【００３７】
対称判定部２は、図２に示すように、それぞれ非反転入力端子がダイオードＤ１，Ｄ２を介してカレントトランスＣＴ１の２次巻線の一端ずつに接続され反転入力端子には所定の対称判定電圧Ｖｓが入力された２個のコンパレータＣＰ１，ＣＰ２と、これら２個のコンパレータＣＰ１，ＣＰ２の出力の論理積を制御部３へ出力する論理積回路ＡＮＤとを有する。カレントトランスＣＴ１の２次巻線の中央にはタップが設けられており、このタップはグランドに接続されている。さらに、各コンパレータＣＰ１，ＣＰ２の非反転入力端子とダイオードＤ１，Ｄ２との接続点は、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２を介してグランドに接続されている。すなわち、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２は、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ２の出力電圧Ｖａ１，Ｖａ２のピーク値すなわちコンデンサＣ１，Ｃ２毎に対応する向き（極性）のランプ電流Ｉｌａのピーク値に応じた電圧となるのであり、この充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２がコンデンサＣ１，Ｃ２に対応するコンパレータＣＰ１，ＣＰ２の非反転入力端子にそれぞれ入力される。図３（ａ）に示すようにランプ電流Ｉｌａが対称である場合には、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２がともに対称判定電圧Ｖｓを上回ることにより、論理積回路ＡＮＤの出力（すなわち対称判定部２の出力。以下、「判定出力」と呼ぶ。）ＶｅはＨレベルとなる。一方、図３（ｂ）に示すようにランプ電流が非対称である場合には、一方のコンデンサＣ２の充電電圧Ｖｂ２が対称判定電圧Ｖｓを下回ることにより、判定出力ＶｅはＬレベルとなる。つまり、判定出力ＶｅがＨレベルであることは、放電灯Ｌａに出力される電力が対称であると対称判定部２によって判定されたことを意味し、逆に、判定出力ＶｅがＬレベルであることは、放電灯Ｌａに出力される電力が非対称であると対称判定部２によって判定されたことを意味する。
【００３８】
制御部３は、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が同時にオンされ且つ互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が交互にオンオフされるようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ駆動する。これにより、直流電源Ｅから入力された直流電力が交流電力に変換されるのであり、この交流電力の周波数は、上記のオンオフ駆動による極性反転の周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）となる。
【００３９】
以下、制御部３の動作を、図４〜図６を用いてより具体的に説明する。ここで、図４は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に入力される駆動信号、具体的にはゲートソース間にかけられる電圧を示しており、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はそれぞれ上記の駆動信号がＨレベルである期間にオンされ、上記の駆動信号がＬレベルである期間にオフされる。
【００４０】
電源が投入される（Ｓ１）と、制御部３は、まず放電灯Ｌａにおいて放電を開始させるための始動動作を開始する（Ｓ２）。始動動作を行う始動期間Ｐ１中には、制御部３は、動作周波数を数百ｋＨｚとして、数十ｋＨｚ程度の幅を持った範囲内で動作周波数を周期的に変化させる。この始動期間Ｐ１中に、動作周波数が、第２インダクタＬ２のオートトランスとしての一次巻線部分すなわちスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とタップとの間の部位と、第２コンデンサＣ４とが構成する共振回路の共振周波数（またはその整数分の１）となり、このとき発生した共振電圧がオートトランスとしての第２インダクタＬ２によって昇圧されることで、放電灯Ｌａに出力される電圧（以下、「ランプ電圧」と呼ぶ。）Ｖｌａが、始動すなわち放電の開始に必要な電圧（例えば３〜４ｋＶ）に達し、放電灯Ｌａが始動する。すなわち、第２インダクタＬ２と第２コンデンサＣ４とが請求項における始動部を構成している。図５の例では、上記の周期的な動作周波数の変化の３周期目で放電灯Ｌａが始動してランプ電流Ｉｌａが流れ始め、放電灯Ｌａの始動に伴うインピーダンスの変化によりランプ電圧Ｖｌａの振幅が低下している。
【００４１】
制御部３は、上記の始動動作を所定時間継続した後、始動動作を終了し、始動動作中よりも動作周波数を小さく（例えば数十ｋＨｚに）する電極加熱動作を行う電極加熱期間Ｐ２に移行する（Ｓ３）。電極加熱動作中の動作周波数は、後述する定常動作中の動作周波数に比べ、フルブリッジ回路の出力端間に接続された負荷回路の共振周波数に近い、比較的に高い周波数であり、これにより、放電灯Ｌａの各電極の加熱がなされる。制御部３は、電極加熱動作の開始後、所定のマスク時間が経過するまでは、対称判定部２の出力を動作に反映させない（Ｓ４）。そして、電極加熱動作中、上記のマスク時間が経過した後は、対称判定部２の出力を監視し（Ｓ６）、ランプ電流Ｉｌａが対称であることが対称判定部２によって判定されたとき（すなわち判定出力ＶｅがＨレベルとなったときであり、Ｓ６においてＹＥＳ）に電極加熱動作を終了して定常動作に移行する（Ｓ７）。上記のマスク時間は、放電灯Ｌａにおける放電がある程度安定するような時間とされている。本実施形態では、上記のようにマスク時間が経過するまでは対称判定部２の出力が制御部３の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯Ｌａでの放電が不安定な状態で一時的にランプ電流Ｉｌａが対称となった場合でも、制御部３が定常動作に移行してしまうことがない。なお、制御部３による対称判定部２の出力の監視は、常時、つまり連続的に行われてもよいし、定期的に、つまり間欠的に行われてもよい。
【００４２】
定常動作を行う定常期間Ｐ３中には、制御部３は、動作周波数を電極加熱動作中よりもさらに低く（例えば数百Ｈｚに）することで、放電灯Ｌａの点灯維持のための矩形波交流電力を放電灯Ｌａに供給する。また、定常動作中には、制御部３は、一方の直列回路の各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４については対角に位置するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオンされている期間中にも常にはオンせず所定のデューティ比でオンオフすることで放電灯Ｌａへの供給電力を調整するというＰＷＭ制御を行う。さらに、定常動作中には、制御部３は、例えばランプ電流Ｉｌａに基いて放電灯Ｌａの立ち消えを検出する（Ｓ８）とともに、立ち消えが検出されたときには定常動作を終了してステップＳ２の始動動作に戻る。
【００４３】
また、制御部３は、電極加熱動作の継続時間を計時しており、ランプ電流が対称であることが対称判定部２によって判定されないまま（すなわち判定電圧ＶｅがＬレベルのまま）、電極加熱動作の継続時間が所定の上限時間に達した場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、例えば各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれオフすることにより放電灯Ｌａへの給電を停止させる（Ｓ９）。
【００４４】
上記構成によれば、電極加熱動作を終了するタイミングを、対称判定部２によってランプ電流Ｉｌａの対称性が判定されたタイミングとしていることにより、電極加熱動作の継続時間を、定常動作への移行後の立ち消えが発生しにくく且つ過剰に長くないような適正な長さとすることができる。
【００４５】
また、電極加熱動作は上限時間以上は継続されないから、電極加熱動作が際限なく継続される場合に比べ、放電灯Ｌａや回路部品にかかる電気的なストレスを抑えることができる。
【００４６】
なお、回路構成は上記に限られず、図７に示すように、図１のようなフルブリッジ回路に代えて、一方の直列回路を構成する各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をそれぞれコンデンサＣ５，Ｃ６に置換したようなハーフブリッジ回路を採用してもよい。この場合、図８に示すように、互いに直列に接続された２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ駆動は、始動期間Ｐ１と電極加熱期間Ｐ２とでは図１の例と共通であるが、定常期間Ｐ３では、極性を反転させない期間中にオンされるべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフのデューティ比によって放電灯Ｌａへの出力電力を調整するＰＷＭ制御が行われる。
【００４７】
または、図９に示すように、直流電源Ｅの出力電圧を降圧してフルブリッジ回路に出力する降圧チョッパ回路４を設けてもよい。この場合、請求項における電力変換回路は、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が構成するフルブリッジ回路と上記の降圧チョッパ回路４とで構成される。図９の例では、降圧チョッパ回路４は、一端が直流電源Ｅの高電圧側の出力端に接続され他端がインダクタＬ０を介してフルブリッジ回路の入力端に接続されたスイッチング素子Ｑ０と、カソードがスイッチング素子Ｑ０とインダクタＬ０との接続点に接続されアノードがグランドに接続されたダイオードＤ０と、フルブリッジ回路の入力端間すなわち降圧チョッパ回路４の出力端間に接続されたコンデンサＣ０とを備える。また、図９の例では、負荷回路から第２インダクタＬ２と第２コンデンサＣ４とがそれぞれ省略されており、始動動作では、第１コンデンサＣ３と第１インダクタＬ１とからなる共振回路の共振により放電灯Ｌａに始動用の高電圧が出力される。すなわち、第１コンデンサＣ３と第１インダクタＬ１とが請求項における始動部を構成している。さらに、図１０に示すように、制御部３は、降圧チョッパ回路４のスイッチング素子Ｑ０のオンオフのデューティ比によって放電灯Ｌａへの供給電力を制御するので、定常期間Ｐ３中であってもフルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフによるＰＷＭ制御は行われない。
【００４８】
または、図１１に示すように始動動作中に放電灯Ｌａの始動用の高電圧パルスを発生させる始動部としてのパルス発生回路（図示せず）を設けてもよい。この場合、始動動作中の動作周波数は電極加熱動作中の動作周波数と同じとすることができる。上記のようなパルス発生回路は周知技術で実現可能であるので、図示並びに詳細な説明は省略する。
【００４９】
また、対称判定部２は図２に示すようなものに限られず、例えば図１２に示すようなものとしてもよい。図１２の対称判定部２は、コンパレータＣＰ１，ＣＰ２に代えて、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２をそれぞれ入力されてその差の絶対値｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜を演算するとともに所定の判定閾値と比較する演算部２１を備える。演算部２１は、上記の絶対値｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜が判定閾値未満であればランプ電流Ｉｌａは対称であると判定して制御部３への出力（判定出力）ＶｅをＨレベルとし、上記の絶対値｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜が判定閾値以上であればランプ電流Ｉｌａは非対称であると判定して判定出力ＶｅをＬレベルとする。
【００５０】
また、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき（ステップＳ５においてＹＥＳのとき）の動作として、図６のように放電灯Ｌａへの給電を即座に停止させる代わりに、図１３に示すようにステップＳ２の始動動作に戻るようにしてもよい。この構成を採用すれば、図６の例に比べて始動性を改善することができる。さらに、図１３の例では、ステップＳ５からステップＳ２に戻った回数（以下、「再始動回数」と呼ぶ。）をステップＳ１０において計数するとともにステップＳ１１において所定の上限回数と比較しており、再始動回数が上限回数に達していればステップＳ２には戻らずステップＳ９に進んで放電灯Ｌａへの給電を停止させている。すなわち上限回数以上は始動動作には戻らないのであり、これにより、上記のループが際限なく繰り返されて回路部品に不要な電気的ストレスがかかるようなことを防ぐことができる。
【００５１】
さらに、図１４に示すように、制御部３がステップＳ５からステップＳ２に戻る前に所定時間にわたって例えば各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれオフすることで放電灯Ｌａへの給電を停止させてもよい（Ｓ１２）。この構成を採用すれば、再度の始動動作が開始される前に放電灯Ｌａ内のガスが安定することにより、次の電極加熱動作では比較的に短時間でランプ電流Ｉｌａが対称となって定常動作への移行が可能となる。
【００５２】
上記の各種の放電灯点灯装置は、例えば図１５〜図１７に示すような照明器具５に用いることができる。図１５〜図１７の照明器具５は、それぞれ、放電灯点灯装置１を収納した器具本体５１と、放電灯Ｌａを保持した灯体５２とを備える。また、図１５の照明器具５と図１６の照明器具５とは、それぞれ、放電灯点灯装置１と放電灯Ｌａとを電気的に接続する給電線５３を備える。上記のような各種の照明器具５は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上の対称判定部を示す回路図である。
【図３】同上の対称判定部の動作の一例を示す説明図であり、（ａ）はランプ電流が対称である場合を示し、（ｂ）はランプ電流が非対称である場合を示す。
【図４】同上において制御部から各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す説明図である。
【図５】同上の動作の一例を示す説明図である。
【図６】同上の動作の一例を示す流れ図である。
【図７】同上の変更例を示す回路ブロック図である。
【図８】図７の変更例において制御部から各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す説明図である。
【図９】同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。
【図１０】図９の変更例において制御部から各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す説明図である。
【図１１】同上の更に別の変更例の動作を示す説明図である。
【図１２】同上の対称判定部の変更例を示す回路図である。
【図１３】同上の動作の変更例を示す流れ図である。
【図１４】同上の動作の別の変更例を示す流れ図である。
【図１５】同上を用いた照明器具の一例を示す斜視図である。
【図１６】同上を用いた照明器具の別の例を示す斜視図である。
【図１７】同上を用いた照明器具の更に別の例を示す斜視図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）はそれぞれランプ電流の波形の例を示す説明図であり、（ａ）は電極加熱動作の継続時間が不足している場合を示し、（ｂ）は電極加熱動作の継続時間が十分に長い場合を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１ 放電灯点灯装置
２ 対称判定部
３ 制御部
４ 降圧チョッパ回路
５ 照明器具
５１ 器具本体
Ｌａ 放電灯
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、HID(High-intensity discharge lamp)とも呼ばれる高圧放電灯のような熱陰極型の放電灯を点灯させる放電灯点灯装置として、直流電力を入力されて交流電力を出力する電力変換部と、電力変換部を制御する制御部とを備える放電灯点灯装置が提供されている。
【０００３】
さらに、この種の放電灯点灯装置として、制御部が、放電灯の始動時、電力変換部の出力電圧を比較的に高くして放電灯を始動させる始動動作の後、放電灯の点灯維持のための交流電力を電力変換部から放電灯に出力させる定常動作を開始する前に、放電灯の各電極の加熱のために、電力変換部の出力電力の周波数を比較的に高くする電極加熱動作を行うものが提供されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
上記の放電灯点灯装置によれば、電極加熱動作が行われない場合に比べて定常動作への移行後の放電が安定し、立ち消えが抑制される。
【特許文献１】特表２００５−５０７５５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、図１８（ａ）に示すように、始動動作が行われる始動期間Ｐ１の後の、電極加熱動作が行われる電極加熱期間Ｐ２が短いと、定常動作が行われる定常期間Ｐ３の開始前に、放電灯の電極が十分に加熱されず、放電灯への出力電流（以下、「ランプ電流」と呼ぶ。）が極性間で不均一となる。このように放電灯の電極が十分に加熱されないまま定常動作に移行すると、定常動作への移行後に放電が不安定となり立ち消えが発生する可能性がある。従って、図１８（ｂ）に示すように電極加熱期間Ｐ２を十分に長くする必要があるが、必要な電極加熱期間Ｐ２の長さ（電極加熱動作の継続時間）は、放電灯毎に異なる。
【０００６】
しかし、接続が想定される放電灯のうち最も長時間の電極加熱動作を必要とする放電灯に合わせて電極加熱動作の継続時間を決定すると、その継続時間は他の放電灯に対しては過剰となる。電極加熱動作は、定常動作よりも大きい電力を電力変換部から出力させるものであるため、放電灯の寿命に対する悪影響を抑えるためには、電極加熱動作の継続時間を、なるべく短くする必要がある。
【０００７】
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、直流電力を入力されて交流電力を出力する電力変換部と、電力変換部の出力端間に放電灯とともに接続されて放電灯の始動のための高電圧を発生させる始動部と、電力変換部を制御する制御部とを備え、制御部は、放電灯の始動時、始動部が発生させる高電圧により放電灯を始動させる始動動作の後、放電灯の点灯維持のための交流電力を電力変換部から放電灯に出力させる定常動作を開始する前に、放電灯の各電極を加熱するために電力変換部の出力の周波数を定常動作中よりも高くする電極加熱動作を行うものであって、放電灯に出力される出力電力が正負対称であるか否かを判定する対称判定部を備え、制御部は、電極加熱動作中に、対称判定部により出力電力が正負対称であると判定されたときに定常動作に移行することを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、電極加熱動作の継続時間を常に一定とする場合に比べ、電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、電力変換部は、入力された直流電力を降圧する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路が出力した直流電力を交番するフルブリッジ回路とからなることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、電力変換部はフルブリッジ回路からなり、制御部は、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、電力変換部はハーフブリッジ回路からなり、制御部は、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を少なくとも電極加熱動作中には常時行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を常時行うことを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、マスク時間が経過するまでは対称判定部の出力が制御部の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯での放電が不安定な状態で一時的にランプ電流が対称となった場合でも、制御部が定常動作に移行してしまうことがない。
【００１６】
請求項７の発明は、請求項１〜４のいずれかの発明において、対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を定期的に行うことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、マスク時間が経過するまでは対称判定部の出力が制御部の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯での放電が不安定な状態で一時的にランプ電流が対称となった場合でも、制御部が定常動作に移行してしまうことがない。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかの発明において、電極加熱動作の継続時間は所定の上限時間以下であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９の発明は、請求項８の発明において、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする。
【００２０】
この発明によれば、電極加熱動作が際限なく継続されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項８の発明において、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、始動動作に戻ることを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、請求項９の発明に比べて始動性が改善される。
【００２３】
請求項１１の発明は、請求項８の発明において、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、所定の停止時間にわたって電力変換部からの交流電力の出力を停止させた後、始動動作に戻ることを特徴とする。
【００２４】
この発明によれば、請求項９の発明に比べて始動性が改善される。また、請求項１０の発明に比べ、始動動作に戻った後での放電灯の始動までの時間が短縮される。
【００２５】
請求項１２の発明は、請求項１０又は請求項１１の発明において、制御部は、電極加熱動作から始動動作に戻った回数を計数し、該回数が所定の上限回数に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、始動動作と電極加熱動作とが際限なく繰り返されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【００２７】
請求項１３の発明は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明によれば、放電灯に出力される出力電力が正負対称であるか否かを判定する対称判定部を備え、制御部は、電極加熱動作中に、対称判定部により出力電力が正負対称であると判定されたときに定常動作に移行するので、電極加熱動作の継続時間を常に一定とする場合に比べ、電極加熱動作の継続時間を放電灯毎に適正な長さとすることができる。
【００２９】
請求項６及び請求項７の発明によれば、それぞれ、マスク時間が経過するまでは対称判定部の出力が制御部の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯での放電が不安定な状態で一時的にランプ電流が対称となった場合でも、制御部が定常動作に移行してしまうことがない。
【００３０】
請求項９の発明によれば、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させるので、電極加熱動作が際限なく継続されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、始動動作に戻るので、請求項９の発明に比べて始動性が改善される。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、所定の停止時間にわたって電力変換部からの交流電力の出力を停止させた後、始動動作に戻るので、請求項９の発明に比べて始動性が改善され、また、請求項１０の発明に比べ、始動動作に戻った後での放電灯の始動までの時間が短縮される。
【００３３】
請求項１２の発明によれば、制御部は、電極加熱動作から始動動作に戻った回数を計数し、該回数が所定の上限回数に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させるので、始動動作と電極加熱動作とが際限なく繰り返されて放電灯や回路部品に過剰な電気的ストレスがかかることを避けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３５】
本実施形態の放電灯点灯装置１は、図１に示すように、HID(High-intensity discharge lamp)とも呼ばれる高圧放電灯のような熱陰極型の放電灯Ｌａを点灯させるものであって、直流電源Ｅから入力された直流電力を交流電力に変換する電力変換部として、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成されたフルブリッジ回路を備える。スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４として、本実施形態では電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を用いている。また、上記のフルブリッジ回路の一方の出力端、すなわち、それぞれ２個ずつのスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４で構成され直流電源Ｅの出力端間に互いに並列に接続された２個の直列回路のうち一方の直列回路を構成するスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点は、第１インダクタＬ１とカレントトランスＣＴ１の一次巻線との直列回路を介して放電灯Ｌａの一端（つまり一方の電極）に接続されている。さらに、上記のフルブリッジ回路の他方の出力端、すなわち、他方の直列回路を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点は、第２インダクタＬ２を介して放電灯Ｌａの他端（つまり他方の電極）に接続されている。また、上記他方の直列回路を構成するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と、カレントトランスＣＴ１の一次巻線と第１インダクタＬ１との接続点との間には、第１コンデンサＣ３が接続されている。さらに、第２インダクタＬ２はタップが設けられたいわゆるオートトランスとなっており、このタップはコンデンサＣ４を介してグランドに接続されている。すなわち、第１インダクタＬ１と、第１コンデンサＣ３と、第２インダクタＬ２と、第２コンデンサＣ４とは、放電灯Ｌａとともに、電力変換部の出力端間に接続された共振回路（以下、「負荷回路」と呼ぶ。）を構成する。
【００３６】
さらに、本実施形態は、カレントトランスＣＴ１の２次巻線に接続されて放電灯Ｌａに出力される電流（以下、「ランプ電流」と呼ぶ。）Ｉｌａが正負対称であるか否かを判定する対称判定部２と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ駆動する制御部３とを備える。
【００３７】
対称判定部２は、図２に示すように、それぞれ非反転入力端子がダイオードＤ１，Ｄ２を介してカレントトランスＣＴ１の２次巻線の一端ずつに接続され反転入力端子には所定の対称判定電圧Ｖｓが入力された２個のコンパレータＣＰ１，ＣＰ２と、これら２個のコンパレータＣＰ１，ＣＰ２の出力の論理積を制御部３へ出力する論理積回路ＡＮＤとを有する。カレントトランスＣＴ１の２次巻線の中央にはタップが設けられており、このタップはグランドに接続されている。さらに、各コンパレータＣＰ１，ＣＰ２の非反転入力端子とダイオードＤ１，Ｄ２との接続点は、それぞれコンデンサＣ１，Ｃ２を介してグランドに接続されている。すなわち、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２は、それぞれ、ダイオードＤ１，Ｄ２の出力電圧Ｖａ１，Ｖａ２のピーク値すなわちコンデンサＣ１，Ｃ２毎に対応する向き（極性）のランプ電流Ｉｌａのピーク値に応じた電圧となるのであり、この充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２がコンデンサＣ１，Ｃ２に対応するコンパレータＣＰ１，ＣＰ２の非反転入力端子にそれぞれ入力される。図３（ａ）に示すようにランプ電流Ｉｌａが対称である場合には、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２がともに対称判定電圧Ｖｓを上回ることにより、論理積回路ＡＮＤの出力（すなわち対称判定部２の出力。以下、「判定出力」と呼ぶ。）ＶｅはＨレベルとなる。一方、図３（ｂ）に示すようにランプ電流が非対称である場合には、一方のコンデンサＣ２の充電電圧Ｖｂ２が対称判定電圧Ｖｓを下回ることにより、判定出力ＶｅはＬレベルとなる。つまり、判定出力ＶｅがＨレベルであることは、放電灯Ｌａに出力される電力が対称であると対称判定部２によって判定されたことを意味し、逆に、判定出力ＶｅがＬレベルであることは、放電灯Ｌａに出力される電力が非対称であると対称判定部２によって判定されたことを意味する。
【００３８】
制御部３は、互いに対角に位置するスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が同時にオンされ且つ互いに直列に接続されたスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４同士が交互にオンオフされるようにスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をオンオフ駆動する。これにより、直流電源Ｅから入力された直流電力が交流電力に変換されるのであり、この交流電力の周波数は、上記のオンオフ駆動による極性反転の周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）となる。
【００３９】
以下、制御部３の動作を、図４〜図６を用いてより具体的に説明する。ここで、図４は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に入力される駆動信号、具体的にはゲートソース間にかけられる電圧を示しており、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はそれぞれ上記の駆動信号がＨレベルである期間にオンされ、上記の駆動信号がＬレベルである期間にオフされる。
【００４０】
電源が投入される（Ｓ１）と、制御部３は、まず放電灯Ｌａにおいて放電を開始させるための始動動作を開始する（Ｓ２）。始動動作を行う始動期間Ｐ１中には、制御部３は、動作周波数を数百ｋＨｚとして、数十ｋＨｚ程度の幅を持った範囲内で動作周波数を周期的に変化させる。この始動期間Ｐ１中に、動作周波数が、第２インダクタＬ２のオートトランスとしての一次巻線部分すなわちスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とタップとの間の部位と、第２コンデンサＣ４とが構成する共振回路の共振周波数（またはその整数分の１）となり、このとき発生した共振電圧がオートトランスとしての第２インダクタＬ２によって昇圧されることで、放電灯Ｌａに出力される電圧（以下、「ランプ電圧」と呼ぶ。）Ｖｌａが、始動すなわち放電の開始に必要な電圧（例えば３〜４ｋＶ）に達し、放電灯Ｌａが始動する。すなわち、第２インダクタＬ２と第２コンデンサＣ４とが請求項における始動部を構成している。図５の例では、上記の周期的な動作周波数の変化の３周期目で放電灯Ｌａが始動してランプ電流Ｉｌａが流れ始め、放電灯Ｌａの始動に伴うインピーダンスの変化によりランプ電圧Ｖｌａの振幅が低下している。
【００４１】
制御部３は、上記の始動動作を所定時間継続した後、始動動作を終了し、始動動作中よりも動作周波数を小さく（例えば数十ｋＨｚに）する電極加熱動作を行う電極加熱期間Ｐ２に移行する（Ｓ３）。電極加熱動作中の動作周波数は、後述する定常動作中の動作周波数に比べ、フルブリッジ回路の出力端間に接続された負荷回路の共振周波数に近い、比較的に高い周波数であり、これにより、放電灯Ｌａの各電極の加熱がなされる。制御部３は、電極加熱動作の開始後、所定のマスク時間が経過するまでは、対称判定部２の出力を動作に反映させない（Ｓ４）。そして、電極加熱動作中、上記のマスク時間が経過した後は、対称判定部２の出力を監視し（Ｓ６）、ランプ電流Ｉｌａが対称であることが対称判定部２によって判定されたとき（すなわち判定出力ＶｅがＨレベルとなったときであり、Ｓ６においてＹＥＳ）に電極加熱動作を終了して定常動作に移行する（Ｓ７）。上記のマスク時間は、放電灯Ｌａにおける放電がある程度安定するような時間とされている。本実施形態では、上記のようにマスク時間が経過するまでは対称判定部２の出力が制御部３の動作に反映されないことにより、電極加熱動作の開始直後の放電灯Ｌａでの放電が不安定な状態で一時的にランプ電流Ｉｌａが対称となった場合でも、制御部３が定常動作に移行してしまうことがない。なお、制御部３による対称判定部２の出力の監視は、常時、つまり連続的に行われてもよいし、定期的に、つまり間欠的に行われてもよい。
【００４２】
定常動作を行う定常期間Ｐ３中には、制御部３は、動作周波数を電極加熱動作中よりもさらに低く（例えば数百Ｈｚに）することで、放電灯Ｌａの点灯維持のための矩形波交流電力を放電灯Ｌａに供給する。また、定常動作中には、制御部３は、一方の直列回路の各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４については対角に位置するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２がオンされている期間中にも常にはオンせず所定のデューティ比でオンオフすることで放電灯Ｌａへの供給電力を調整するというＰＷＭ制御を行う。さらに、定常動作中には、制御部３は、例えばランプ電流Ｉｌａに基いて放電灯Ｌａの立ち消えを検出する（Ｓ８）とともに、立ち消えが検出されたときには定常動作を終了してステップＳ２の始動動作に戻る。
【００４３】
また、制御部３は、電極加熱動作の継続時間を計時しており、ランプ電流が対称であることが対称判定部２によって判定されないまま（すなわち判定電圧ＶｅがＬレベルのまま）、電極加熱動作の継続時間が所定の上限時間に達した場合（Ｓ５においてＹＥＳ）、例えば各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれオフすることにより放電灯Ｌａへの給電を停止させる（Ｓ９）。
【００４４】
上記構成によれば、電極加熱動作を終了するタイミングを、対称判定部２によってランプ電流Ｉｌａの対称性が判定されたタイミングとしていることにより、電極加熱動作の継続時間を、定常動作への移行後の立ち消えが発生しにくく且つ過剰に長くないような適正な長さとすることができる。
【００４５】
また、電極加熱動作は上限時間以上は継続されないから、電極加熱動作が際限なく継続される場合に比べ、放電灯Ｌａや回路部品にかかる電気的なストレスを抑えることができる。
【００４６】
なお、回路構成は上記に限られず、図７に示すように、図１のようなフルブリッジ回路に代えて、一方の直列回路を構成する各スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をそれぞれコンデンサＣ５，Ｃ６に置換したようなハーフブリッジ回路を採用してもよい。この場合、図８に示すように、互いに直列に接続された２個のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフ駆動は、始動期間Ｐ１と電極加熱期間Ｐ２とでは図１の例と共通であるが、定常期間Ｐ３では、極性を反転させない期間中にオンされるべきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオンオフのデューティ比によって放電灯Ｌａへの出力電力を調整するＰＷＭ制御が行われる。
【００４７】
または、図９に示すように、直流電源Ｅの出力電圧を降圧してフルブリッジ回路に出力する降圧チョッパ回路４を設けてもよい。この場合、請求項における電力変換回路は、４個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が構成するフルブリッジ回路と上記の降圧チョッパ回路４とで構成される。図９の例では、降圧チョッパ回路４は、一端が直流電源Ｅの高電圧側の出力端に接続され他端がインダクタＬ０を介してフルブリッジ回路の入力端に接続されたスイッチング素子Ｑ０と、カソードがスイッチング素子Ｑ０とインダクタＬ０との接続点に接続されアノードがグランドに接続されたダイオードＤ０と、フルブリッジ回路の入力端間すなわち降圧チョッパ回路４の出力端間に接続されたコンデンサＣ０とを備える。また、図９の例では、負荷回路から第２インダクタＬ２と第２コンデンサＣ４とがそれぞれ省略されており、始動動作では、第１コンデンサＣ３と第１インダクタＬ１とからなる共振回路の共振により放電灯Ｌａに始動用の高電圧が出力される。すなわち、第１コンデンサＣ３と第１インダクタＬ１とが請求項における始動部を構成している。さらに、図１０に示すように、制御部３は、降圧チョッパ回路４のスイッチング素子Ｑ０のオンオフのデューティ比によって放電灯Ｌａへの供給電力を制御するので、定常期間Ｐ３中であってもフルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオンオフによるＰＷＭ制御は行われない。
【００４８】
または、図１１に示すように始動動作中に放電灯Ｌａの始動用の高電圧パルスを発生させる始動部としてのパルス発生回路（図示せず）を設けてもよい。この場合、始動動作中の動作周波数は電極加熱動作中の動作周波数と同じとすることができる。上記のようなパルス発生回路は周知技術で実現可能であるので、図示並びに詳細な説明は省略する。
【００４９】
また、対称判定部２は図２に示すようなものに限られず、例えば図１２に示すようなものとしてもよい。図１２の対称判定部２は、コンパレータＣＰ１，ＣＰ２に代えて、各コンデンサＣ１，Ｃ２の充電電圧Ｖｂ１，Ｖｂ２をそれぞれ入力されてその差の絶対値｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜を演算するとともに所定の判定閾値と比較する演算部２１を備える。演算部２１は、上記の絶対値｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜が判定閾値未満であればランプ電流Ｉｌａは対称であると判定して制御部３への出力（判定出力）ＶｅをＨレベルとし、上記の絶対値｜Ｖｂ１−Ｖｂ２｜が判定閾値以上であればランプ電流Ｉｌａは非対称であると判定して判定出力ＶｅをＬレベルとする。
【００５０】
また、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき（ステップＳ５においてＹＥＳのとき）の動作として、図６のように放電灯Ｌａへの給電を即座に停止させる代わりに、図１３に示すようにステップＳ２の始動動作に戻るようにしてもよい。この構成を採用すれば、図６の例に比べて始動性を改善することができる。さらに、図１３の例では、ステップＳ５からステップＳ２に戻った回数（以下、「再始動回数」と呼ぶ。）をステップＳ１０において計数するとともにステップＳ１１において所定の上限回数と比較しており、再始動回数が上限回数に達していればステップＳ２には戻らずステップＳ９に進んで放電灯Ｌａへの給電を停止させている。すなわち上限回数以上は始動動作には戻らないのであり、これにより、上記のループが際限なく繰り返されて回路部品に不要な電気的ストレスがかかるようなことを防ぐことができる。
【００５１】
さらに、図１４に示すように、制御部３がステップＳ５からステップＳ２に戻る前に所定時間にわたって例えば各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４をそれぞれオフすることで放電灯Ｌａへの給電を停止させてもよい（Ｓ１２）。この構成を採用すれば、再度の始動動作が開始される前に放電灯Ｌａ内のガスが安定することにより、次の電極加熱動作では比較的に短時間でランプ電流Ｉｌａが対称となって定常動作への移行が可能となる。
【００５２】
上記の各種の放電灯点灯装置は、例えば図１５〜図１７に示すような照明器具５に用いることができる。図１５〜図１７の照明器具５は、それぞれ、放電灯点灯装置１を収納した器具本体５１と、放電灯Ｌａを保持した灯体５２とを備える。また、図１５の照明器具５と図１６の照明器具５とは、それぞれ、放電灯点灯装置１と放電灯Ｌａとを電気的に接続する給電線５３を備える。上記のような各種の照明器具５は周知技術で実現可能であるので、詳細な説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施形態を示す回路ブロック図である。
【図２】同上の対称判定部を示す回路図である。
【図３】同上の対称判定部の動作の一例を示す説明図であり、（ａ）はランプ電流が対称である場合を示し、（ｂ）はランプ電流が非対称である場合を示す。
【図４】同上において制御部から各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す説明図である。
【図５】同上の動作の一例を示す説明図である。
【図６】同上の動作の一例を示す流れ図である。
【図７】同上の変更例を示す回路ブロック図である。
【図８】図７の変更例において制御部から各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す説明図である。
【図９】同上の別の変更例を示す回路ブロック図である。
【図１０】図９の変更例において制御部から各スイッチング素子に入力される駆動信号の一例を示す説明図である。
【図１１】同上の更に別の変更例の動作を示す説明図である。
【図１２】同上の対称判定部の変更例を示す回路図である。
【図１３】同上の動作の変更例を示す流れ図である。
【図１４】同上の動作の別の変更例を示す流れ図である。
【図１５】同上を用いた照明器具の一例を示す斜視図である。
【図１６】同上を用いた照明器具の別の例を示す斜視図である。
【図１７】同上を用いた照明器具の更に別の例を示す斜視図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）はそれぞれランプ電流の波形の例を示す説明図であり、（ａ）は電極加熱動作の継続時間が不足している場合を示し、（ｂ）は電極加熱動作の継続時間が十分に長い場合を示す。
【符号の説明】
【００５４】
１ 放電灯点灯装置
２ 対称判定部
３ 制御部
４ 降圧チョッパ回路
５ 照明器具
５１ 器具本体
Ｌａ 放電灯
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を入力されて交流電力を出力する電力変換部と、
電力変換部の出力端間に放電灯とともに接続されて放電灯の始動のための高電圧を発生させる始動部と、
電力変換部を制御する制御部とを備え、
制御部は、放電灯の始動時、始動部が発生させる高電圧により放電灯を始動させる始動動作の後、放電灯の点灯維持のための交流電力を電力変換部から放電灯に出力させる定常動作を開始する前に、放電灯の各電極を加熱するために電力変換部の出力の周波数を定常動作中よりも高くする電極加熱動作を行うものであって、
放電灯に出力される出力電力が正負対称であるか否かを判定する対称判定部を備え、
制御部は、電極加熱動作中に、対称判定部により出力電力が正負対称であると判定されたときに定常動作に移行することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
電力変換部は、入力された直流電力を降圧する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路が出力した直流電力を交番するフルブリッジ回路とからなることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
電力変換部はフルブリッジ回路からなり、制御部は、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
電力変換部はハーフブリッジ回路からなり、制御部は、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を少なくとも電極加熱動作中には常時行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を常時行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を定期的に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
電極加熱動作の継続時間は所定の上限時間以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、始動動作に戻ることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、所定の停止時間にわたって電力変換部からの交流電力の出力を停止させた後、始動動作に戻ることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
制御部は、電極加熱動作から始動動作に戻った回数を計数し、該回数が所定の上限回数に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
直流電力を入力されて交流電力を出力する電力変換部と、
電力変換部の出力端間に放電灯とともに接続されて放電灯の始動のための高電圧を発生させる始動部と、
電力変換部を制御する制御部とを備え、
制御部は、放電灯の始動時、始動部が発生させる高電圧により放電灯を始動させる始動動作の後、放電灯の点灯維持のための交流電力を電力変換部から放電灯に出力させる定常動作を開始する前に、放電灯の各電極を加熱するために電力変換部の出力の周波数を定常動作中よりも高くする電極加熱動作を行うものであって、
放電灯に出力される出力電力が正負対称であるか否かを判定する対称判定部を備え、
制御部は、電極加熱動作中に、対称判定部により出力電力が正負対称であると判定されたときに定常動作に移行することを特徴とする放電灯点灯装置。
【請求項２】
電力変換部は、入力された直流電力を降圧する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路が出力した直流電力を交番するフルブリッジ回路とからなることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項３】
電力変換部はフルブリッジ回路からなり、制御部は、フルブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項４】
電力変換部はハーフブリッジ回路からなり、制御部は、ハーフブリッジ回路を構成するスイッチング素子のオンオフのデューティ比によって電力変換部の出力電力を制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】
対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を少なくとも電極加熱動作中には常時行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】
対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を常時行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】
対称判定部は出力電力が正負対称であるか否かの判定を電極加熱動作の開始後に所定のマスク時間が経過するまでには行わず、マスク時間の経過後に少なくとも電極加熱動作が終了するまでは出力電力が正負対称であるか否かの判定を定期的に行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】
電極加熱動作の継続時間は所定の上限時間以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
【請求項９】
制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１０】
制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、始動動作に戻ることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１１】
制御部は、対称判定部によって出力電力が正負対称であると判定されないまま、電極加熱動作の継続時間が上限時間に達したとき、所定の停止時間にわたって電力変換部からの交流電力の出力を停止させた後、始動動作に戻ることを特徴とする請求項８記載の放電灯点灯装置。
【請求項１２】
制御部は、電極加熱動作から始動動作に戻った回数を計数し、該回数が所定の上限回数に達したとき、電力変換部からの交流電力の出力を停止させることを特徴とする請求項１０又は請求項１１記載の放電灯点灯装置。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備え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７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１０８６５７（Ｐ２０１０−１０８６５７Ａ）
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２７７４２４（Ｐ２００８−２７７４２４）
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年５月１３日（２０１０．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月２８日（２００８．１０．２８）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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