高圧放電灯点灯装置、照明器具
【課題】高圧放電灯８までの配線部８２の延長による始動用高電圧の低下の検出と補正を容易且つ安価に、また正確に行える高圧放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】始動パルス発生回路７は、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に発生する電圧を昇圧して高圧放電灯８に高圧パルスを印加するトランス２次巻線回路と、トランスＴ１に発生する高圧パルスの電圧レベルを検出するトランス巻線Ｎ３とを備え、トランス巻線Ｎ３には始動パルス発生回路７にて発生した始動パルス電圧のピーク値と相関関係のあるパルス幅を検出するパルス幅検出回路１６を接続し、このパルス幅検出回路１６により間接的に始動パルス電圧のピーク値を検出し、制御回路９により始動パルス発生回路７を制御することで始動パルス電圧を所望の値に調整する。
【解決手段】始動パルス発生回路７は、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に発生する電圧を昇圧して高圧放電灯８に高圧パルスを印加するトランス２次巻線回路と、トランスＴ１に発生する高圧パルスの電圧レベルを検出するトランス巻線Ｎ３とを備え、トランス巻線Ｎ３には始動パルス発生回路７にて発生した始動パルス電圧のピーク値と相関関係のあるパルス幅を検出するパルス幅検出回路１６を接続し、このパルス幅検出回路１６により間接的に始動パルス電圧のピーク値を検出し、制御回路９により始動パルス発生回路７を制御することで始動パルス電圧を所望の値に調整する。
【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】
高圧放電灯はコンパクトな形状で高ワットの大光束を得ることができ、点光源に近く配光制御が容易であるので、白熱ランプやハロゲンランプの代替として最近使用されるようになってきた。一般に高圧放電灯は始動するのに数ｋＶの高圧パルス電圧が必要とされており、従来例としての代表的な回路構成を図１４に示す。
【０００３】
Ｅは直流電源、４は降圧チョッパ回路、６は極性反転回路、７は始動パルス発生回路、Ｔ１は高圧パルストランスである。降圧チョッパ回路４はスイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタＬ３、平滑コンデンサＣ４から構成されており、その構成及び動作はごく一般的なものであるので、説明は省略する。また、極性反転回路６はスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のフルブリッジ回路から構成され、始動パルス発生回路７および高圧放電灯８に数十〜数百Ｈｚの矩形波を印加するものである。
【０００４】
始動パルス発生回路７は、高圧放電灯８と直列に２次巻線Ｎ２を接続されたトランスＴ１と、その１次巻線Ｎ１にパルス電流を流すためのコンデンサＣ１と、その充電抵抗Ｒｃと、コンデンサＣ１を放電させるためのスイッチング素子Ｑ７を備えている。そのパルス発生動作については周知であり、例えば極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフのときは、コンデンサＣ４からスイッチング素子Ｑ３、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１、充電用の抵抗Ｒｃ、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ６を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れて、コンデンサＣ１はスイッチング素子Ｑ７側が＋となるように充電される。その後、極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンになると、コンデンサＣ４の電圧とコンデンサＣ１の電圧を加算した高い電圧がスイッチング素子Ｑ７に印加され、スイッチング素子Ｑ７のブレークオーバー電圧を超えることでコンデンサＣ１の電荷がスイッチング素子Ｑ７を介して急峻に放電され、その急峻な放電電流が高圧パルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１に流れるためにパルス電圧が発生し、そのパルス電圧をトランスＴ１によって昇圧した高圧パルス電圧が２次巻線Ｎ２に発生し、高圧放電灯８を絶縁破壊する。一般に高圧放電灯８は、始動パルス電圧が３〜５ｋＶと規定されている。
【０００５】
高圧放電灯点灯装置は、出力配線長（管灯長）が長くなると出力容量の増大によって始動パルス電圧が減衰するため、ランプの始動パルス電圧が規定値を下回り、ランプが始動できない課題がある。これを回避するために出力配線長が長い状態でも３〜５ｋＶを出力する高圧放電灯点灯装置にすればよいが、この場合、出力配線長が短い状態ではパルス電圧が５ｋＶ以上となり、配線やソケット等でリークする恐れがある。
【０００６】
この課題を解決した例として、特開２００７−５２９７７号が挙げられる。図１５にその回路構成を示す。始動パルス発生回路は、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は、トランスＴ１、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、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護用のインダクタＬ１を有する。また、トランスＴ１の３次巻線Ｎ３、電圧分圧回路１１およびパルス検出回路１２で高圧パルス電圧のピーク値を検出し、その検出値をフィードバックして制御回路９により始動用高電圧を所定値に維持することが提案されている。
【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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では始動用の高電圧をフィードバックに望ましい電圧にまで低減させなければならず、低減させるために電圧分圧回路等の回路構成が必要になり、点灯装置の大型化、コストアップにつながってしまう。また、電圧分圧回路の部品のばらつき・温度特性等の誤差要因が存在することにより、始動用高電圧のピーク値が正確に検出できないという課題がある。さらに始動用高電圧のピーク値は発生のタイミングが様々であるため、検出のタイミングによっては正確なピーク値を検出するのが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、高圧放電灯までの配線を延長して使用する際に始動用高電圧が低下した場合の検出及び補正を容易且つ安価に、また正確に行える高圧放電灯点灯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、高圧放電灯８に矩形波交流電力を供給する矩形波出力回路（電力変換回路Ｂとフルブリッジ回路Ｑ３〜Ｑ６）と、高圧放電灯８を点灯させるために必要な始動用高電圧を発生させる始動パルス発生回路７と、この始動パルス発生回路７を制御する制御回路９とを備えた高圧放電灯点灯装置において、前記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トランス１次巻線回路と、前記トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を昇圧して高圧放電灯８に高圧パルスを印加するトランス２次巻線回路と、前記トランスＴ１に発生する高圧パルスの電圧レベルを検出するトランス巻線Ｎ３とを備え、前記トランス巻線Ｎ３には始動パルス発生回路７にて発生した始動パルス電圧のピーク値に相当する値を検出することができる始動パルス相当値検出回路１６を接続し、この始動パルス相当値検出回路１６により間接的に始動パルス電圧のピーク値を検出し、前記制御回路９により始動パルス発生回路７を制御することで始動パルス電圧を所望の値に調整することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形のパルス幅を検出するパルス幅検出回路１６であることを特徴とする（図１、図３）。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形の傾きを検出するパルス傾き検出回路１７であることを特徴とする（図８、図９）。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、始動パルス相当値検出回路は少なくとも１つ以上の基準値レベルを持ち、始動用高電圧波形と前記基準値レベルとを比較するパルスレベル検出回路１８であることを特徴とする（図１０、図１１）。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、管灯長が少なくとも２ｍ以上であることを特徴とする（図１３）。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの高圧放電灯点灯装置を備える照明器具である（図１２）。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、パルス電圧のピーク値を間接的に検出することにより精度の高い電圧低減回路は必要なく、安価な回路構成とすることができる。また回路構成が簡素化されることにより、検出回路部品のばらつきや温度特性等の影響が少なくなり、正確な検出が可能となると共に、より精度の高いパルス電圧の安定性が得られることとなる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、比較的低い電圧領域でのパルス幅を検出するだけで良いため、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、比較的低い電圧領域での電圧波形の傾きを検出するだけで良いため、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、多段階の基準電圧レベルとの大小関係を比較するだけで良いため、検出回路の構成を簡単化できる。
【００１９】
請求項５，６の発明によれば、施工性が高まったり、安定器の一括設置が可能となり、安定器の一括点検が可能となる等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１の回路図を図１に示す。商用交流電源１は電力変換回路Ｂにより所定の直流電圧に変換される。電力変換回路Ｂは、例えば、商用交流電源１を整流する全波整流器と、その整流出力を昇圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力を降圧する降圧チョッパ回路とから構成されている。電力変換回路Ｂの出力電圧はコンデンサＣ４に充電されて、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路に印加される。このフルブリッジ回路は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路を並列接続したものであり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオンの期間と、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンの期間とが低周波で交番することにより、コンデンサＣ４の電圧を低周波の矩形波電圧に変換して負荷回路に供給するものである。
【００２１】
負荷回路は始動パルス発生回路７と高圧放電灯８よりなる。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点にはパルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の各一端が接続されている。パルストランスＴ１の２次巻線Ｎ２の他端は所定長さの配線部８２を介して高圧放電灯８の一端に接続されており、高圧放電灯８の他端は所定長さの配線部８２を介してスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点にはコンデンサＣ１の一端が接続されており、コンデンサＣ１の他端とパルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１の他端との間には、スイッチング素子Ｑ７と抵抗Ｒｃの並列回路が接続されている。パルストランスＴ１の３次巻線Ｎ３は一端を接地され、他端の電圧をパルス幅検出回路１６により監視されている。
【００２２】
次に図１の回路の動作を説明する。図１の回路図では、電源を投入すると電力変換回路Ｂが動作を開始する。電力変換回路Ｂは、内部の整流回路により商用交流電源１を整流し、内部の昇・降圧チョッパー回路により所定の直流電圧を出力する。最初にスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６が同時にＯＮすることによりトランスＴ１の１次巻線Ｎ１、充電抵抗Ｒｃを介してコンデンサＣ１が充電される。その後、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６はＯＦＦとなり、次にスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が同時にＯＮされることによりコンデンサＣ１に充電された電圧とコンデンサＣ４の電圧が足された電圧がスイッチング素子Ｑ７に印加されることになる。その後、所定のタイミングでスイッチング素子Ｑ７をＯＮさせることにより、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ７、１次巻線Ｎ１に電流が流れ、１次巻線Ｎ１にパルス電圧が誘起される。１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の巻数比により２次巻線Ｎ２に更に高電圧が発生する。この高電圧が高圧放電灯８を点灯するために必要な始動用パルス電圧となる。
【００２３】
パルストランスＴ１の３次巻線Ｎ３には２次巻線Ｎ２に発生した高電圧を検出するための検出電圧（２次巻線Ｎ２と３次巻線Ｎ３の巻数比分）が発生する。パルス幅を検出するパルス幅検出回路１６は、３次巻線Ｎ３に発生した検出電圧の立ち上がりゼロクロスを検出し、その後、検出電圧の立ち下がりのゼロクロスを検出したときまでの経過時間をカウントできるタイマー回路を搭載したマイコンなどで構成できる。したがって、パルス幅検出回路１６はパルス電圧の振幅の高低については厳密に計測できる必要は無く、部品定数のばらつきに起因する検出値のばらつきを回避しやすい。
【００２４】
図２にパルス電圧ピーク値と管灯長との関係を示す。一般的に管灯長が延長されるにつれてパルス電圧のピーク値は低下する。図３にパルス電圧ピーク値とパルス電圧ゼロ値幅との関係を示す。パルス電圧ピーク値が下がるにつれてパルス電圧のゼロ値幅は長くなっていることが確認できる。図４〜図７に管灯長を延長した際の実際のパルス電圧ピーク値とパルス幅を測定した波形を示す。パルス幅検出回路１６は、図４〜図７の波形図に例示するように、パルス電圧が上昇を開始した時点からパルス幅のカウントを開始し、パルス電圧が実質的にゼロ電圧に戻った時点でパルス幅のカウントを終了する機能を備えている。パルス幅検出回路１６は検出されたパルス電圧のゼロ値幅を判定し、その判定結果に応じて制御回路９によりスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミングやＯＮ時インピーダンスを制御する。
【００２５】
ここで、フルブリッジ回路の極性反転後、スイッチング素子Ｑ７がＯＮするタイミングを遅くすればコンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒｃを介する緩やかな放電により少し減衰してからパルス電圧を発生させることになるので、パルス電圧のピーク値を低く制御することができる。逆に、フルブリッジ回路の極性反転後、速やかにスイッチング素子Ｑ７がＯＮすればコンデンサＣ１の電圧が減衰する前にパルス電圧を発生させることになるので、パルス電圧のピーク値を高く制御することができる。
【００２６】
このスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミングの制御に代えて、あるいはＯＮタイミングの制御と共に、スイッチング素子Ｑ７のＯＮ時のインピーダンスを可変とすれば、さらに精度良くパルス電圧のピーク値を可変制御することができる。例えば、スイッチング素子Ｑ７のＯＮ時のインピーダンスを高くすれば、ピーク値が低く幅の広いパルス電圧が発生し、インピーダンスを低くすれば、ピーク値が高く幅の狭いパルス電圧が発生する。
【００２７】
パルス電圧のピーク値を可変制御する手段はこれらに限定されるものではなく、パルス幅検出回路１６の検出結果を電力変換回路ＢにフィードバックしてコンデンサＣ４の電圧を可変としても良い。あるいは、フルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の極性反転までの時間を可変制御することにより、コンデンサＣ１の充電電圧を可変としても良い。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
図２の管灯長とパルス電圧の関係を表で示すと表１のようになる。ここで、パルス電圧の検出値については２次巻線Ｎ２との巻数比により降圧された３次巻線Ｎ３の検出電圧よりも元々のパルス電圧の方が高圧放電灯８の絶縁破壊電圧との関係が分かりやすいため降圧前のパルス電圧にて表記する。また、図３のパルス電圧とパルス幅の関係を表で示すと表２のようになる。実際にはパルス幅は３次巻線Ｎ３の検出電圧のゼロ値幅を検出することになる。
【００３１】
仮に始動用パルス電圧が高圧放電灯８の絶縁破壊特性より４．０ｋＶ以上必要だとした場合、パルス幅検出回路１６により検出したパルス電圧のゼロ値幅が図３のグラフより１．７５μｓｅｃ以上の場合はパルス電圧のピーク値は不十分であり、高圧放電灯８は始動・点灯しないことになる。よって、スイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミングあるいはＯＮ時インピーダンスを制御回路９にて可変制御し、パルス電圧のゼロ値幅が１．７５μｓｅｃ以下となるように制御する。
【００３２】
ここで制御した値は次回のパルス発生時にも適用されるように制御回路９にて保持すると良い。制御回路９がＥＥＰＲＯＭ内蔵のマイコンで構成されている場合、ＥＥＰＲＯＭに記憶させておくことにより制御回路９にて保持することができる。
【００３３】
パルス電圧のゼロ値幅を１．７５μｓｅｃ以下となるように制御した結果、図３の相関関係よりパルス電圧のピーク値を４．０ｋＶ以上確保でき、高圧放電灯８を始動・点灯させることが可能になる。
【００３４】
なお、図１では検出巻線をパルストランスＴ１の３次巻線Ｎ３としているが、これは検出用の独立したトランスを用いても良い。例えば、パルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１または２次巻線Ｎ２と並列に、あるいは高圧放電灯８への一対の配線部８２の根元部分に検出用の独立したトランスを設けても構わない。
【００３５】
本実施形態によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、低い電圧領域での電圧波形のゼロ値幅を検出するだけで良いため、高い電圧領域のパルス電圧成分については例えばツェナーダイオード等の電圧保護素子によりクランプしても良く、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる利点がある。
【００３６】
（実施形態２）
本発明の実施形態２の回路図を図８に示す。本実施形態では、図１のパルス幅検出回路１６に代えて、高圧放電灯８を点灯させるために必要なパルス電圧の傾きを検出するパルス傾き検出回路１７を備えている。パルス電圧の傾きを検出するパルス傾き検出回路１７とは、まず、パルス電圧の立ち上がりゼロクロスを検出し、その後、タイマー回路により一定時間経過後（ここでいう一定時間とは少なくともパルス電圧波形が立ち上がりゼロクロスからピークに至るまで）の電圧を検出する（すなわちｄｖ／ｄｔを検出する）ことができるマイコンなどで構成できる。その他の構成及び動作については実施形態１と同様である。
【００３７】
図９にパルス電圧のピーク値とパルス電圧の上昇時の傾きとの関係を示す。パルス電圧のピーク値が下がるとパルス電圧の傾きは緩くなっていることが確認できる。図４〜図７に管灯長を延長した際の実際のパルス電圧のピーク値（ｋＶ）とゼロ値幅（μｓ）と傾き（Ｖ／ｎｓ）を測定した波形を示す。波形図そのものは実施形態１と同じである。
【００３８】
配線部８２の延長が無い時（管灯長０ｍ）では、図４に示すように、パルス電圧のピーク値４．７２ｋＶ、ゼロ値幅１．５８μｓ、傾き１２．９４Ｖ／ｎｓである。管灯長１ｍでは、図５に示すように、パルス電圧のピーク値４．３２ｋＶ、ゼロ値幅１．６６μｓ、傾き９．６０Ｖ／ｎｓである。管灯長３ｍでは、図６に示すように、パルス電圧のピーク値３．９２ｋＶ、ゼロ値幅１．７６μｓ、傾き７．１７Ｖ／ｎｓである。管灯長５ｍでは、図７に示すように、パルス電圧のピーク値３．２８ｋＶ、ゼロ値幅１．９６μｓ、傾き５．２３Ｖ／ｎｓである。パルス電圧のピーク値とパルス電圧の上昇時の傾きの関係を表に示すと、表３のようになる。
【００３９】
【表３】
【００４０】
仮に始動用パルス電圧が高圧放電灯８の絶縁破壊特性より４．０ｋＶ以上必要だとした場合、パルス傾き検出回路１７により検出したパルス電圧の傾きが図９のグラフより８Ｖ／ｎｓ以下の場合は不十分であり、高圧放電灯８は始動・点灯しないことになる。そこで、パルス電圧の傾きが８Ｖ／ｎｓ以上となるように制御回路９によりスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミング等を制御する。ここで制御した値は次回のパルス発生時にも適用されるように制御回路９にて保持すると良い。
【００４１】
パルス電圧の傾きを８Ｖ／ｎｓ以上に制御した結果、図９の相関関係よりパルス電圧のピーク値を４．０ｋＶ以上確保でき、高圧放電灯８を始動させることが可能となる。
【００４２】
本実施形態によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、低い電圧領域でのパルス電圧波形の傾きを検出するだけで良いため、高い電圧領域のパルス電圧成分については例えばツェナーダイオード等の電圧保護素子によりクランプしても良く、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる利点がある。
【００４３】
（実施形態３）
本発明の実施形態３の回路図を図１０に示す。本実施形態では、図１のパルス幅検出回路１６に代えて、高圧放電灯８を点灯させるために必要なパルス電圧のレベルを検出するパルスレベル検出回路１８を備えている。パルスレベル検出回路１８は、図１１に示すように、複数段階の基準レベルを備え、３次巻線Ｎ３に発生したパルス電圧が設定された基準レベルのいずれかを超えた時点で対応する検出回路にトリガが入り、トリガされた検出回路はＨｉ信号を出力するように構成されている。表４に示すように、各検出回路から出力されるＨｉ信号のパターンに応じてパルス電圧の補正値を決定する。その他の構成及び動作については実施形態１と同様である。
【００４４】
【表４】
【００４５】
図１１にパルス電圧ピーク値と基準レベルとの関係を示す。図中の実線で示すＡ波形（ピーク値４．２ｋＶ）、一点鎖線で示すＢ波形（ピーク値３．７ｋＶ）、破線で示すＣ波形（ピーク値３．２ｋＶ）について、複数の基準レベル（４．０ｋＶ、３．５ｋＶ、３．０ｋＶ）との比較結果に基づいた補正値の具体例を表４に示す。
【００４６】
仮に始動用高電圧が高圧放電灯８の絶縁破壊特性より４．０ｋＶ以上必要だとした場合、表４のパターン２、３のような状態が検出されれば、パルス電圧は不足しており、高圧放電灯を点灯させることができないため、表４に基いた補正値が加算されるようにスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミング等を制御回路９にて制御する。
【００４７】
具体的には、パルスレベル検出回路１８に図１１の基準レベル１、２、３を設定しておく。基準レベルの数及び設定値は任意でよい。例えば、パルス電圧として図１１のＡ波形が観測された場合には、基準レベル１、２、３を全て越えるので、表４に示すように、各検出回路の出力がＨｉとなる。この場合、高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値が確保できているとみなし、補正は行なわない。
【００４８】
次に、パルス電圧として図１１のＢ波形が観測された場合には、基準レベル２、３に対応する検出回路の出力がＨｉとなり、基準レベル１に対応する検出回路の出力はＬｏｗとなる。この場合、高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値が確保できていないとみなす。但し、基準レベル２に対応する検出回路の出力がＨｉになっていることにより３．５ｋＶ以上は確保できているため、補正する値は＋５００Ｖとする。
【００４９】
次に、パルス電圧として図１１のＣ波形が観測された場合には、基準レベル３に対応する検出回路の出力がＨｉとなり、基準レベル１、２に対応する検出回路の出力はＬｏｗとなる。この場合も高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値が確保できていないとみなす。但し、基準レベル３に対応する検出回路の出力がＨｉになっていることにより３．０ｋＶ以上は確保できているため、補正する値は＋１０００Ｖとする。
【００５０】
このような多段階の基準レベルとの比較によるレベル検出により不足分を補うようにパルス電圧のピーク値を補正することにより、高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値を確保できることになる。当然、基準レベルの設定を細分化することによりパルス電圧の補正も細分化される。
【００５１】
ここで制御した値は次回のパルス発生時にも適用されるように制御回路９にて保持すると良い。
【００５２】
なお、図１０のパルスレベル検出回路１８はパルス電圧の高さ（振幅）だけでなく、パルス電圧のゼロ値幅やパルス傾きなど、直接もしくは間接的にパルス電圧の高さを検出する場合の検出手段として用いてもよい。
【００５３】
以上の各実施形態においては、高圧放電灯８に矩形波電力を供給する矩形波出力回路として、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のフルブリッジ回路よりなる極性反転回路と、この極性反転回路に所定の直流電圧を供給する電力変換回路Ｂの組み合わせを用いたが、極性反転回路の構成はフルブリッジ回路に代えてハーフブリッジ回路を用いても構わない。また、フルブリッジ回路またはハーフブリッジ回路の極性反転用のスイッチング素子を電力変換用のスイッチング素子として兼用することにより、電力変換回路と極性反転用のブリッジ回路とを一体化しても構わない。
【００５４】
（実施形態４）
図１２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。図中、８は高圧放電灯、８１は高圧放電灯を装着した灯体、８２は配線部、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、配線部８２が長くても始動可能となる。
【００５５】
図１３は本発明によるパルス電圧のピーク値の補正の概要を示す。図中、◆は補正無しの場合、□は実施形態１または２によるパルス電圧のゼロ値幅または電圧傾きの検出による補正有りの場合、▲は実施形態３による多段階の基準レベルとの比較結果に基づく補正有りの場合の特性を示している。実施形態３では、管灯長が１ｍでは補正無し、３ｍでは＋５００Ｖ、５ｍでは＋１ｋＶの補正を付与している。
【００５６】
出力線長を延長しても始動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、配線部８２を例えば１ｍ〜５ｍ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】
【００５７】
【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のパルス電圧と管灯長の関係を示す動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態１のパルス電圧とパルス幅の関係を示す動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態１，２の管灯長０ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図５】本発明の実施形態１，２の管灯長１ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図６】本発明の実施形態１，２の管灯長３ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図７】本発明の実施形態１，２の管灯長５ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図８】本発明の実施形態２の回路図である。
【図９】本発明の実施形態２のパルス電圧と傾きの関係を示す動作説明図である。
【図１０】本発明の実施形態３の回路図である。
【図１１】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施形態４の照明器具の概略構成図である。
【図１３】本発明の実施形態４の照明器具の動作説明図である。
【図１４】従来例１の回路図である。
【図１５】従来例２の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｂ 電力変換回路
Ｔ１ トランス
Ｎ１ １次巻線
Ｎ２ ２次巻線
Ｎ３ 検出巻線
７ 始動パルス発生回路
８ 高圧放電灯
９ 制御回路
１６ パルス幅検出回路
１７ パルス傾き検出回路
１８ パルスレベル検出回路
【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】
高圧放電灯はコンパクトな形状で高ワットの大光束を得ることができ、点光源に近く配光制御が容易であるので、白熱ランプやハロゲンランプの代替として最近使用されるようになってきた。一般に高圧放電灯は始動するのに数ｋＶの高圧パルス電圧が必要とされており、従来例としての代表的な回路構成を図１４に示す。
【０００３】
Ｅは直流電源、４は降圧チョッパ回路、６は極性反転回路、７は始動パルス発生回路、Ｔ１は高圧パルストランスである。降圧チョッパ回路４はスイッチング素子Ｑ２、ダイオードＤ２、インダクタＬ３、平滑コンデンサＣ４から構成されており、その構成及び動作はごく一般的なものであるので、説明は省略する。また、極性反転回路６はスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のフルブリッジ回路から構成され、始動パルス発生回路７および高圧放電灯８に数十〜数百Ｈｚの矩形波を印加するものである。
【０００４】
始動パルス発生回路７は、高圧放電灯８と直列に２次巻線Ｎ２を接続されたトランスＴ１と、その１次巻線Ｎ１にパルス電流を流すためのコンデンサＣ１と、その充電抵抗Ｒｃと、コンデンサＣ１を放電させるためのスイッチング素子Ｑ７を備えている。そのパルス発生動作については周知であり、例えば極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオン、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフのときは、コンデンサＣ４からスイッチング素子Ｑ３、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１、充電用の抵抗Ｒｃ、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ６を介してコンデンサＣ１に充電電流が流れて、コンデンサＣ１はスイッチング素子Ｑ７側が＋となるように充電される。その後、極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフ、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンになると、コンデンサＣ４の電圧とコンデンサＣ１の電圧を加算した高い電圧がスイッチング素子Ｑ７に印加され、スイッチング素子Ｑ７のブレークオーバー電圧を超えることでコンデンサＣ１の電荷がスイッチング素子Ｑ７を介して急峻に放電され、その急峻な放電電流が高圧パルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１に流れるためにパルス電圧が発生し、そのパルス電圧をトランスＴ１によって昇圧した高圧パルス電圧が２次巻線Ｎ２に発生し、高圧放電灯８を絶縁破壊する。一般に高圧放電灯８は、始動パルス電圧が３〜５ｋＶと規定されている。
【０００５】
高圧放電灯点灯装置は、出力配線長（管灯長）が長くなると出力容量の増大によって始動パルス電圧が減衰するため、ランプの始動パルス電圧が規定値を下回り、ランプが始動できない課題がある。これを回避するために出力配線長が長い状態でも３〜５ｋＶを出力する高圧放電灯点灯装置にすればよいが、この場合、出力配線長が短い状態ではパルス電圧が５ｋＶ以上となり、配線やソケット等でリークする恐れがある。
【０００６】
この課題を解決した例として、特開２００７−５２９７７号が挙げられる。図１５にその回路構成を示す。始動パルス発生回路は、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は、トランスＴ１、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、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ７の過電流保護用のインダクタＬ１を有する。また、トランスＴ１の３次巻線Ｎ３、電圧分圧回路１１およびパルス検出回路１２で高圧パルス電圧のピーク値を検出し、その検出値をフィードバックして制御回路９により始動用高電圧を所定値に維持することが提案されている。
【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】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の技術では始動用の高電圧をフィードバックに望ましい電圧にまで低減させなければならず、低減させるために電圧分圧回路等の回路構成が必要になり、点灯装置の大型化、コストアップにつながってしまう。また、電圧分圧回路の部品のばらつき・温度特性等の誤差要因が存在することにより、始動用高電圧のピーク値が正確に検出できないという課題がある。さらに始動用高電圧のピーク値は発生のタイミングが様々であるため、検出のタイミングによっては正確なピーク値を検出するのが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、高圧放電灯までの配線を延長して使用する際に始動用高電圧が低下した場合の検出及び補正を容易且つ安価に、また正確に行える高圧放電灯点灯装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記の課題を解決するために、図１に示すように、高圧放電灯８に矩形波交流電力を供給する矩形波出力回路（電力変換回路Ｂとフルブリッジ回路Ｑ３〜Ｑ６）と、高圧放電灯８を点灯させるために必要な始動用高電圧を発生させる始動パルス発生回路７と、この始動パルス発生回路７を制御する制御回路９とを備えた高圧放電灯点灯装置において、前記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トランス１次巻線回路と、前記トランスＴ１の１次巻線Ｎ１に発生する電圧を昇圧して高圧放電灯８に高圧パルスを印加するトランス２次巻線回路と、前記トランスＴ１に発生する高圧パルスの電圧レベルを検出するトランス巻線Ｎ３とを備え、前記トランス巻線Ｎ３には始動パルス発生回路７にて発生した始動パルス電圧のピーク値に相当する値を検出することができる始動パルス相当値検出回路１６を接続し、この始動パルス相当値検出回路１６により間接的に始動パルス電圧のピーク値を検出し、前記制御回路９により始動パルス発生回路７を制御することで始動パルス電圧を所望の値に調整することを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形のパルス幅を検出するパルス幅検出回路１６であることを特徴とする（図１、図３）。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形の傾きを検出するパルス傾き検出回路１７であることを特徴とする（図８、図９）。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、始動パルス相当値検出回路は少なくとも１つ以上の基準値レベルを持ち、始動用高電圧波形と前記基準値レベルとを比較するパルスレベル検出回路１８であることを特徴とする（図１０、図１１）。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４の発明において、管灯長が少なくとも２ｍ以上であることを特徴とする（図１３）。
【００１４】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの高圧放電灯点灯装置を備える照明器具である（図１２）。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、パルス電圧のピーク値を間接的に検出することにより精度の高い電圧低減回路は必要なく、安価な回路構成とすることができる。また回路構成が簡素化されることにより、検出回路部品のばらつきや温度特性等の影響が少なくなり、正確な検出が可能となると共に、より精度の高いパルス電圧の安定性が得られることとなる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、比較的低い電圧領域でのパルス幅を検出するだけで良いため、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、比較的低い電圧領域での電圧波形の傾きを検出するだけで良いため、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、多段階の基準電圧レベルとの大小関係を比較するだけで良いため、検出回路の構成を簡単化できる。
【００１９】
請求項５，６の発明によれば、施工性が高まったり、安定器の一括設置が可能となり、安定器の一括点検が可能となる等の利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施形態１）
本発明の実施形態１の回路図を図１に示す。商用交流電源１は電力変換回路Ｂにより所定の直流電圧に変換される。電力変換回路Ｂは、例えば、商用交流電源１を整流する全波整流器と、その整流出力を昇圧する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力を降圧する降圧チョッパ回路とから構成されている。電力変換回路Ｂの出力電圧はコンデンサＣ４に充電されて、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路に印加される。このフルブリッジ回路は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路と、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路を並列接続したものであり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオンの期間と、スイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンの期間とが低周波で交番することにより、コンデンサＣ４の電圧を低周波の矩形波電圧に変換して負荷回路に供給するものである。
【００２１】
負荷回路は始動パルス発生回路７と高圧放電灯８よりなる。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点にはパルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の各一端が接続されている。パルストランスＴ１の２次巻線Ｎ２の他端は所定長さの配線部８２を介して高圧放電灯８の一端に接続されており、高圧放電灯８の他端は所定長さの配線部８２を介してスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点に接続されている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点にはコンデンサＣ１の一端が接続されており、コンデンサＣ１の他端とパルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１の他端との間には、スイッチング素子Ｑ７と抵抗Ｒｃの並列回路が接続されている。パルストランスＴ１の３次巻線Ｎ３は一端を接地され、他端の電圧をパルス幅検出回路１６により監視されている。
【００２２】
次に図１の回路の動作を説明する。図１の回路図では、電源を投入すると電力変換回路Ｂが動作を開始する。電力変換回路Ｂは、内部の整流回路により商用交流電源１を整流し、内部の昇・降圧チョッパー回路により所定の直流電圧を出力する。最初にスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６が同時にＯＮすることによりトランスＴ１の１次巻線Ｎ１、充電抵抗Ｒｃを介してコンデンサＣ１が充電される。その後、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６はＯＦＦとなり、次にスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５が同時にＯＮされることによりコンデンサＣ１に充電された電圧とコンデンサＣ４の電圧が足された電圧がスイッチング素子Ｑ７に印加されることになる。その後、所定のタイミングでスイッチング素子Ｑ７をＯＮさせることにより、コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ７、１次巻線Ｎ１に電流が流れ、１次巻線Ｎ１にパルス電圧が誘起される。１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の巻数比により２次巻線Ｎ２に更に高電圧が発生する。この高電圧が高圧放電灯８を点灯するために必要な始動用パルス電圧となる。
【００２３】
パルストランスＴ１の３次巻線Ｎ３には２次巻線Ｎ２に発生した高電圧を検出するための検出電圧（２次巻線Ｎ２と３次巻線Ｎ３の巻数比分）が発生する。パルス幅を検出するパルス幅検出回路１６は、３次巻線Ｎ３に発生した検出電圧の立ち上がりゼロクロスを検出し、その後、検出電圧の立ち下がりのゼロクロスを検出したときまでの経過時間をカウントできるタイマー回路を搭載したマイコンなどで構成できる。したがって、パルス幅検出回路１６はパルス電圧の振幅の高低については厳密に計測できる必要は無く、部品定数のばらつきに起因する検出値のばらつきを回避しやすい。
【００２４】
図２にパルス電圧ピーク値と管灯長との関係を示す。一般的に管灯長が延長されるにつれてパルス電圧のピーク値は低下する。図３にパルス電圧ピーク値とパルス電圧ゼロ値幅との関係を示す。パルス電圧ピーク値が下がるにつれてパルス電圧のゼロ値幅は長くなっていることが確認できる。図４〜図７に管灯長を延長した際の実際のパルス電圧ピーク値とパルス幅を測定した波形を示す。パルス幅検出回路１６は、図４〜図７の波形図に例示するように、パルス電圧が上昇を開始した時点からパルス幅のカウントを開始し、パルス電圧が実質的にゼロ電圧に戻った時点でパルス幅のカウントを終了する機能を備えている。パルス幅検出回路１６は検出されたパルス電圧のゼロ値幅を判定し、その判定結果に応じて制御回路９によりスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミングやＯＮ時インピーダンスを制御する。
【００２５】
ここで、フルブリッジ回路の極性反転後、スイッチング素子Ｑ７がＯＮするタイミングを遅くすればコンデンサＣ１の電圧が抵抗Ｒｃを介する緩やかな放電により少し減衰してからパルス電圧を発生させることになるので、パルス電圧のピーク値を低く制御することができる。逆に、フルブリッジ回路の極性反転後、速やかにスイッチング素子Ｑ７がＯＮすればコンデンサＣ１の電圧が減衰する前にパルス電圧を発生させることになるので、パルス電圧のピーク値を高く制御することができる。
【００２６】
このスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミングの制御に代えて、あるいはＯＮタイミングの制御と共に、スイッチング素子Ｑ７のＯＮ時のインピーダンスを可変とすれば、さらに精度良くパルス電圧のピーク値を可変制御することができる。例えば、スイッチング素子Ｑ７のＯＮ時のインピーダンスを高くすれば、ピーク値が低く幅の広いパルス電圧が発生し、インピーダンスを低くすれば、ピーク値が高く幅の狭いパルス電圧が発生する。
【００２７】
パルス電圧のピーク値を可変制御する手段はこれらに限定されるものではなく、パルス幅検出回路１６の検出結果を電力変換回路ＢにフィードバックしてコンデンサＣ４の電圧を可変としても良い。あるいは、フルブリッジ回路のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の極性反転までの時間を可変制御することにより、コンデンサＣ１の充電電圧を可変としても良い。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
図２の管灯長とパルス電圧の関係を表で示すと表１のようになる。ここで、パルス電圧の検出値については２次巻線Ｎ２との巻数比により降圧された３次巻線Ｎ３の検出電圧よりも元々のパルス電圧の方が高圧放電灯８の絶縁破壊電圧との関係が分かりやすいため降圧前のパルス電圧にて表記する。また、図３のパルス電圧とパルス幅の関係を表で示すと表２のようになる。実際にはパルス幅は３次巻線Ｎ３の検出電圧のゼロ値幅を検出することになる。
【００３１】
仮に始動用パルス電圧が高圧放電灯８の絶縁破壊特性より４．０ｋＶ以上必要だとした場合、パルス幅検出回路１６により検出したパルス電圧のゼロ値幅が図３のグラフより１．７５μｓｅｃ以上の場合はパルス電圧のピーク値は不十分であり、高圧放電灯８は始動・点灯しないことになる。よって、スイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミングあるいはＯＮ時インピーダンスを制御回路９にて可変制御し、パルス電圧のゼロ値幅が１．７５μｓｅｃ以下となるように制御する。
【００３２】
ここで制御した値は次回のパルス発生時にも適用されるように制御回路９にて保持すると良い。制御回路９がＥＥＰＲＯＭ内蔵のマイコンで構成されている場合、ＥＥＰＲＯＭに記憶させておくことにより制御回路９にて保持することができる。
【００３３】
パルス電圧のゼロ値幅を１．７５μｓｅｃ以下となるように制御した結果、図３の相関関係よりパルス電圧のピーク値を４．０ｋＶ以上確保でき、高圧放電灯８を始動・点灯させることが可能になる。
【００３４】
なお、図１では検出巻線をパルストランスＴ１の３次巻線Ｎ３としているが、これは検出用の独立したトランスを用いても良い。例えば、パルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１または２次巻線Ｎ２と並列に、あるいは高圧放電灯８への一対の配線部８２の根元部分に検出用の独立したトランスを設けても構わない。
【００３５】
本実施形態によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、低い電圧領域での電圧波形のゼロ値幅を検出するだけで良いため、高い電圧領域のパルス電圧成分については例えばツェナーダイオード等の電圧保護素子によりクランプしても良く、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる利点がある。
【００３６】
（実施形態２）
本発明の実施形態２の回路図を図８に示す。本実施形態では、図１のパルス幅検出回路１６に代えて、高圧放電灯８を点灯させるために必要なパルス電圧の傾きを検出するパルス傾き検出回路１７を備えている。パルス電圧の傾きを検出するパルス傾き検出回路１７とは、まず、パルス電圧の立ち上がりゼロクロスを検出し、その後、タイマー回路により一定時間経過後（ここでいう一定時間とは少なくともパルス電圧波形が立ち上がりゼロクロスからピークに至るまで）の電圧を検出する（すなわちｄｖ／ｄｔを検出する）ことができるマイコンなどで構成できる。その他の構成及び動作については実施形態１と同様である。
【００３７】
図９にパルス電圧のピーク値とパルス電圧の上昇時の傾きとの関係を示す。パルス電圧のピーク値が下がるとパルス電圧の傾きは緩くなっていることが確認できる。図４〜図７に管灯長を延長した際の実際のパルス電圧のピーク値（ｋＶ）とゼロ値幅（μｓ）と傾き（Ｖ／ｎｓ）を測定した波形を示す。波形図そのものは実施形態１と同じである。
【００３８】
配線部８２の延長が無い時（管灯長０ｍ）では、図４に示すように、パルス電圧のピーク値４．７２ｋＶ、ゼロ値幅１．５８μｓ、傾き１２．９４Ｖ／ｎｓである。管灯長１ｍでは、図５に示すように、パルス電圧のピーク値４．３２ｋＶ、ゼロ値幅１．６６μｓ、傾き９．６０Ｖ／ｎｓである。管灯長３ｍでは、図６に示すように、パルス電圧のピーク値３．９２ｋＶ、ゼロ値幅１．７６μｓ、傾き７．１７Ｖ／ｎｓである。管灯長５ｍでは、図７に示すように、パルス電圧のピーク値３．２８ｋＶ、ゼロ値幅１．９６μｓ、傾き５．２３Ｖ／ｎｓである。パルス電圧のピーク値とパルス電圧の上昇時の傾きの関係を表に示すと、表３のようになる。
【００３９】
【表３】
【００４０】
仮に始動用パルス電圧が高圧放電灯８の絶縁破壊特性より４．０ｋＶ以上必要だとした場合、パルス傾き検出回路１７により検出したパルス電圧の傾きが図９のグラフより８Ｖ／ｎｓ以下の場合は不十分であり、高圧放電灯８は始動・点灯しないことになる。そこで、パルス電圧の傾きが８Ｖ／ｎｓ以上となるように制御回路９によりスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミング等を制御する。ここで制御した値は次回のパルス発生時にも適用されるように制御回路９にて保持すると良い。
【００４１】
パルス電圧の傾きを８Ｖ／ｎｓ以上に制御した結果、図９の相関関係よりパルス電圧のピーク値を４．０ｋＶ以上確保でき、高圧放電灯８を始動させることが可能となる。
【００４２】
本実施形態によれば、パルス電圧のピーク値に相当する検出値を得るために、低い電圧領域でのパルス電圧波形の傾きを検出するだけで良いため、高い電圧領域のパルス電圧成分については例えばツェナーダイオード等の電圧保護素子によりクランプしても良く、検出回路としてマイコン等の高精度の計測手段を用いることができる利点がある。
【００４３】
（実施形態３）
本発明の実施形態３の回路図を図１０に示す。本実施形態では、図１のパルス幅検出回路１６に代えて、高圧放電灯８を点灯させるために必要なパルス電圧のレベルを検出するパルスレベル検出回路１８を備えている。パルスレベル検出回路１８は、図１１に示すように、複数段階の基準レベルを備え、３次巻線Ｎ３に発生したパルス電圧が設定された基準レベルのいずれかを超えた時点で対応する検出回路にトリガが入り、トリガされた検出回路はＨｉ信号を出力するように構成されている。表４に示すように、各検出回路から出力されるＨｉ信号のパターンに応じてパルス電圧の補正値を決定する。その他の構成及び動作については実施形態１と同様である。
【００４４】
【表４】
【００４５】
図１１にパルス電圧ピーク値と基準レベルとの関係を示す。図中の実線で示すＡ波形（ピーク値４．２ｋＶ）、一点鎖線で示すＢ波形（ピーク値３．７ｋＶ）、破線で示すＣ波形（ピーク値３．２ｋＶ）について、複数の基準レベル（４．０ｋＶ、３．５ｋＶ、３．０ｋＶ）との比較結果に基づいた補正値の具体例を表４に示す。
【００４６】
仮に始動用高電圧が高圧放電灯８の絶縁破壊特性より４．０ｋＶ以上必要だとした場合、表４のパターン２、３のような状態が検出されれば、パルス電圧は不足しており、高圧放電灯を点灯させることができないため、表４に基いた補正値が加算されるようにスイッチング素子Ｑ７のＯＮタイミング等を制御回路９にて制御する。
【００４７】
具体的には、パルスレベル検出回路１８に図１１の基準レベル１、２、３を設定しておく。基準レベルの数及び設定値は任意でよい。例えば、パルス電圧として図１１のＡ波形が観測された場合には、基準レベル１、２、３を全て越えるので、表４に示すように、各検出回路の出力がＨｉとなる。この場合、高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値が確保できているとみなし、補正は行なわない。
【００４８】
次に、パルス電圧として図１１のＢ波形が観測された場合には、基準レベル２、３に対応する検出回路の出力がＨｉとなり、基準レベル１に対応する検出回路の出力はＬｏｗとなる。この場合、高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値が確保できていないとみなす。但し、基準レベル２に対応する検出回路の出力がＨｉになっていることにより３．５ｋＶ以上は確保できているため、補正する値は＋５００Ｖとする。
【００４９】
次に、パルス電圧として図１１のＣ波形が観測された場合には、基準レベル３に対応する検出回路の出力がＨｉとなり、基準レベル１、２に対応する検出回路の出力はＬｏｗとなる。この場合も高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値が確保できていないとみなす。但し、基準レベル３に対応する検出回路の出力がＨｉになっていることにより３．０ｋＶ以上は確保できているため、補正する値は＋１０００Ｖとする。
【００５０】
このような多段階の基準レベルとの比較によるレベル検出により不足分を補うようにパルス電圧のピーク値を補正することにより、高圧放電灯８が必要とするパルス電圧のピーク値を確保できることになる。当然、基準レベルの設定を細分化することによりパルス電圧の補正も細分化される。
【００５１】
ここで制御した値は次回のパルス発生時にも適用されるように制御回路９にて保持すると良い。
【００５２】
なお、図１０のパルスレベル検出回路１８はパルス電圧の高さ（振幅）だけでなく、パルス電圧のゼロ値幅やパルス傾きなど、直接もしくは間接的にパルス電圧の高さを検出する場合の検出手段として用いてもよい。
【００５３】
以上の各実施形態においては、高圧放電灯８に矩形波電力を供給する矩形波出力回路として、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のフルブリッジ回路よりなる極性反転回路と、この極性反転回路に所定の直流電圧を供給する電力変換回路Ｂの組み合わせを用いたが、極性反転回路の構成はフルブリッジ回路に代えてハーフブリッジ回路を用いても構わない。また、フルブリッジ回路またはハーフブリッジ回路の極性反転用のスイッチング素子を電力変換用のスイッチング素子として兼用することにより、電力変換回路と極性反転用のブリッジ回路とを一体化しても構わない。
【００５４】
（実施形態４）
図１２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。図中、８は高圧放電灯、８１は高圧放電灯を装着した灯体、８２は配線部、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、配線部８２が長くても始動可能となる。
【００５５】
図１３は本発明によるパルス電圧のピーク値の補正の概要を示す。図中、◆は補正無しの場合、□は実施形態１または２によるパルス電圧のゼロ値幅または電圧傾きの検出による補正有りの場合、▲は実施形態３による多段階の基準レベルとの比較結果に基づく補正有りの場合の特性を示している。実施形態３では、管灯長が１ｍでは補正無し、３ｍでは＋５００Ｖ、５ｍでは＋１ｋＶの補正を付与している。
【００５６】
出力線長を延長しても始動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、配線部８２を例えば１ｍ〜５ｍ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】
【００５７】
【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のパルス電圧と管灯長の関係を示す動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態１のパルス電圧とパルス幅の関係を示す動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態１，２の管灯長０ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図５】本発明の実施形態１，２の管灯長１ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図６】本発明の実施形態１，２の管灯長３ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図７】本発明の実施形態１，２の管灯長５ｍ時の始動パルス電圧の波形図である。
【図８】本発明の実施形態２の回路図である。
【図９】本発明の実施形態２のパルス電圧と傾きの関係を示す動作説明図である。
【図１０】本発明の実施形態３の回路図である。
【図１１】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図１２】本発明の実施形態４の照明器具の概略構成図である。
【図１３】本発明の実施形態４の照明器具の動作説明図である。
【図１４】従来例１の回路図である。
【図１５】従来例２の回路図である。
【符号の説明】
【００５８】
Ｂ 電力変換回路
Ｔ１ トランス
Ｎ１ １次巻線
Ｎ２ ２次巻線
Ｎ３ 検出巻線
７ 始動パルス発生回路
８ 高圧放電灯
９ 制御回路
１６ パルス幅検出回路
１７ パルス傾き検出回路
１８ パルスレベル検出回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電灯に矩形波交流電力を供給する矩形波出力回路と、高圧放電灯を点灯させるために必要な始動用高電圧を発生させる始動パルス発生回路と、この始動パルス発生回路を制御する制御回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、前記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の１次巻線とスイッチング素子の直列接続からなるトランス１次巻線回路と、前記トランスの１次巻線に発生する電圧を昇圧して高圧放電灯に高圧パルスを印加するトランス２次巻線回路と、前記トランスに発生する高圧パルスの電圧レベルを検出するトランス巻線とを備え、前記トランス巻線には始動パルス発生回路にて発生した始動パルス電圧のピーク値に相当する値を検出することができる始動パルス相当値検出回路を接続し、この始動パルス相当値検出回路により間接的に始動パルス電圧のピーク値を検出し、前記制御回路により始動パルス発生回路を制御することで始動パルス電圧を所望の値に調整する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、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形のパルス幅を検出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において、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形の傾きを検出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において、始動パルス相当値検出回路は少なくとも１つ以上の基準値レベルを持ち、始動用高電圧波形と前記基準値レベルとを比較することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、管灯長が少なくとも２ｍ以上であ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のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を備える照明器具。
【請求項１】
高圧放電灯に矩形波交流電力を供給する矩形波出力回路と、高圧放電灯を点灯させるために必要な始動用高電圧を発生させる始動パルス発生回路と、この始動パルス発生回路を制御する制御回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、前記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の１次巻線とスイッチング素子の直列接続からなるトランス１次巻線回路と、前記トランスの１次巻線に発生する電圧を昇圧して高圧放電灯に高圧パルスを印加するトランス２次巻線回路と、前記トランスに発生する高圧パルスの電圧レベルを検出するトランス巻線とを備え、前記トランス巻線には始動パルス発生回路にて発生した始動パルス電圧のピーク値に相当する値を検出することができる始動パルス相当値検出回路を接続し、この始動パルス相当値検出回路により間接的に始動パルス電圧のピーク値を検出し、前記制御回路により始動パルス発生回路を制御することで始動パルス電圧を所望の値に調整する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、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形のパルス幅を検出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において、始動パルス相当値検出回路は始動用高電圧波形の傾きを検出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において、始動パルス相当値検出回路は少なくとも１つ以上の基準値レベルを持ち、始動用高電圧波形と前記基準値レベルとを比較することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、管灯長が少なくとも２ｍ以上であ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のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を備える照明器具。
【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】
【公開番号】特開２００９−２３８３８２（Ｐ２００９−２３８３８２Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７９０４３（Ｐ２００８−７９０４３）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【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２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【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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