高圧放電灯点灯装置
【課題】高圧放電灯の外管放電を適性に回避する安全な高圧放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【解決手段】この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、発光管とこの発光管を保持・保護する外管とを有する高圧放電灯と、この高圧放電灯に電力を供給する給電部と、高圧放電灯に始動用高電圧を供給する始動パルス発生回路と、給電部及び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、発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段とを備えたものである。
【解決手段】この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、発光管とこの発光管を保持・保護する外管とを有する高圧放電灯と、この高圧放電灯に電力を供給する給電部と、高圧放電灯に始動用高電圧を供給する始動パルス発生回路と、給電部及び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、発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段とを備えたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧放電灯の外管内放電を的確に回避する安全な高圧放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧放電灯は、寿命末期になると放電が不安定になり光束が低下し、更には、立ち消え等の問題が発生する。従来の高圧放電灯は、図１３に示すように、点灯制御されて点灯中の放電灯が立ち消えした場合、直後もしくは短時間後、再始動モードに移行してパルスを印加していたため、発光管（内管）では放電できず、外管内での放電の可能性が高くなっていた。外管内のリード線間で放電が起こると大電流が流れ、外管が割れたり、インバータが破壊する恐れがある。
【０００３】
高圧放電灯は、安定点灯している状態から消灯すると、消灯直後において高圧放電灯の発光管が非常に高温、高圧となっているため、絶縁破壊電圧が安定点灯時の電圧から短時間で急激に上昇し、その後、時間と共に高圧放電灯の発光管温度が低下し、絶縁破壊電圧も低下することが知られている。
【０００４】
このように、高圧放電灯は、始動の際、数ｋｖ乃至数十ｋｖの高電圧を印加する必要があり、そして、始動失敗の際、始動を繰り返すように構成されているので、放電灯の故障、寿命などにより始動困難なときは、長時間高電圧が繰り返し発生して点灯装置に損傷を与えたり、感電させたりする恐れがある。
【０００５】
そこで、点灯装置等に損傷を与えたり、感電させたりする恐れの少ない放電灯を提供することを目的として、図１４に示すように、放電灯１０３に電力を供給する給電部１０１と、放電灯１０３に始動用高電圧を供給する始動用高電圧発生手段１０２と、放電灯１０３に供給される電流を検出する電流検出手段１０４と、放電灯１０３の状態を監視して給電部１０１と始動用高電圧発生手段１０２を制御する監視制御部１０５とを備え、監視制御部１０５は、始動の際、先ず始動用高電圧発生手段１０２を駆動し、始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視し、始動失敗の場合、再度始動用高電圧発生手段１０２を駆動し始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視するというシーケンスを所定回数まで繰り返し、なおかつ、始動失敗のときは始動用高電圧発生手段１０２の駆動を停止すると共に給電部１０１による給電を停止する放電灯点灯装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、放電灯はランプ交換などの目的で接続端子を介して点灯装置に接続されているのが一般的である。接続端子による接触状態が不十分であると次のような問題が生じる。交流電源を投入した直後の始動時には放電灯が点灯可能である接触状態であったとしても、点灯途中で接触状態が不良になって放電灯が立ち消えする場合がある。放電灯が立ち消えした直後には、放電灯の電極間にイオンが残留しており、残留イオンが消失するには数１０ｍｓｅｃ程度の時間を要する。残留イオンの消失前に高電圧パルスが印加されると、接続端子の接触状態が不十分であるときには点灯状態に至らず微放電が開始され、この微放電が継続して接続端子に電流が流れ続けることになる。このような電流が流れると接続端子に対する電気的ストレスが大きくなり、発火・発煙が生じることがある。そこで、再始動時に放電灯内の残留イオンが消失してから高電圧パルスを発生させることによって放電灯に微放電が生じるのを防止し、接続端子などに大きな電気的ストレスがかからないようにした放電灯点灯装置がある。
【０００７】
図１５は電源電圧に高電圧パルスを重畳させて放電灯を始動させる始動パルス発生回路７を備えた放電灯点灯装置の回路図である。図において、始動パルス発生回路７は、交流電源ＡＣの両端間に接続された一対の抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路と、抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣ１と、安定器Ｌの一次巻線Ｎ１に直列接続されたコンデンサＣ２およびスイッチング素子Ｑ１（例えば、トライアック）と、両抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点とスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）との間に接続された電圧応答型のトリガ素子Ｑ２（例えば、ダイアック）及び抵抗Ｒ３とを備える。従って、図１６（ａ）のような交流電源ＡＣの電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧した電圧がトリガ素子Ｑ２のブレークオーバ電圧を超えると、トリガ素子Ｑ２がオンになり、抵抗Ｒ３を介してスイッチング素子Ｑ１の制御端子に電流が流れる。するとスイッチング素子Ｑ１がオンになり、交流電源ＡＣから安定器Ｌの一次巻線Ｎ１を介してコンデンサＣ２に図１６（ｂ）に示すような充電電流Ｉｃが流れる。コンデンサＣ２が充電されると充電電流は停止し、スイッチング素子Ｑ１はオフになる。安定器Ｌには時刻ｔ１においてスイッチング素子Ｑ１がオンになった時点から時刻ｔ２においてスイッチング素子Ｑ２がオフになる時点まで、コンデンサｃ２への充電電流Ｉｃが流れることになる。この充電電流Ｉｃは交流電源ＡＣの各半サイクルごとに流れる。コンデンサｃ２への充電電流Ｉｃは安定器Ｌの一次巻線Ｎ１を通して流れるから、安定器Ｌの二次巻線Ｎ２には一次巻線Ｎ１への印加電圧を昇圧した電圧が発生する。安定器Ｌの二次巻線Ｎ２に高電圧パルスが発生し、この高電圧パルスが交流電源ＡＣの電圧に重畳されることによって、図１６（ｃ）のような電圧ＶＤＬが放電灯ＤＬに印加される。このようにして、放電灯ＤＬに高電圧を印加することによって放電灯ＤＬは始動する。
【０００８】
放電灯ＤＬが点灯した状態では高電圧パルスを発生させる必要がないから、放電灯ＤＬが点灯したことを点灯判別回路ＯＣによって検出して始動パルス発生回路７からの高電圧パルスの発生を停止させる。点灯判別回路ＯＣは、一次巻線が放電灯ＤＬと直列接続された電流トランスＣＴと、電流トランスＣＴの二次巻線を全波整流する整流器ＤＢ１と、整流器ＤＢ１の出力を平滑化するコンデンサＣ３と、コンデンサＣ３の両端電圧が所定電圧以上であるときにオンになるトランジスタＱ３と、コンデンサＣ３の両端電圧に応じてトランジスタＱ３にベース電流を与える抵抗Ｒ４、Ｒ５と、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間に直流側端が接続された全波整流器ＤＢ２とを備え、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ５との接続点の間に、コンデンサＣ３の充電電荷の放電時間を調節するための抵抗Ｒ６を挿入している。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ６とによる時定数は、放電灯ＤＬの消灯後に残留イオンが消失する時間に応じて適宜設定される。コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ６によって遅延手段が構成される。
【０００９】
図１７に示すように、時刻ｔ３で交流電源ＡＣを投入したときには、放電灯ＤＬが不点灯状態であって、図１７（ａ）のようにランプ電流ＩＤＬが流れていないから、電流トランスＣＴの一次巻線には電流は流れない。従って、図１７（ｂ）のようにコンデンサＣ３の両端に電圧が発生せず、図１７（ｃ）のようにトランジスタＱ３がオフであって、始動パルス発生回路７が動作する。図１７（ｄ）のように放電灯ＤＬが点灯するまで高電圧パルスがが繰り返し発生する。放電灯ＤＬが時刻ｔ４で点灯すると、図１７（ａ）のようにランプ電流ＩＤＬが流れ、図１７（ｂ）のようにコンデンサＣ３が充電されて両端電圧が上昇するから、図１７（ｃ）のようにトランジスタＱ３がオンになって、図１７（ｄ）のように始動パルス発生回路７からの高電圧パルスの発生が停止する。
【００１０】
放電灯ＤＬの点灯状態において、図１７（ａ）に示すように、時刻ｔ５で立ち消えなどによって不点灯状態に移行すると、コンデンサＣ３の充電電荷は図１７（ｂ）のようにコンデンサＣ３と抵抗Ｒ６とによって決定された時定数に従って放電する。時刻ｔ６においてコンデンサＣ３の端子電圧がトランジスタＱ３のオン状態を維持できなくなるまで低下すると、図１７（ｃ）のようにトランジスタＱ３がオフになって図１７（ｄ）のように始動パルス発生回路７から高電圧パルスが再び発生し、放電灯ＤＬを再始動しようとする。ここで、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ６とによって決定される時定数は、放電灯ＤＬが点灯状態から不点灯状態に移行した後、放電灯ＤＬの内部の残留イオンが消失する程度の時間よりも長い間、トランジスタＱ３がオン状態に保たれるように設定される。従って、放電灯ＤＬが点灯状態から不点灯状態に移行して残留イオンが消失する前に始動パルス発生回路７から高電圧パルスが発生して放電灯ＤＬに微放電が生じることが防止される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２７７８２５７号公報
【特許文献２】特開平５−１７４９８５号公報
【特許文献３】特開平１１−１７６５８３号公報
【特許文献４】特開平１１−０５４２９０号公報
【特許文献５】特開平１０−２７０１８２号公報
【特許文献６】実開平０４−１１９９９８号公報
【特許文献７】特開平１０−１０６７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の放電灯点灯装置（特許文献１）は、監視制御部１０５は、始動の際、先ず始動用高電圧発生手段１０２を駆動し、始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視し、始動失敗の場合、再度始動用高電圧発生手段１０２を駆動し始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視するというシーケンスを所定回数まで繰り返し、なおかつ、始動失敗のときは始動用高電圧発生手段１０２の駆動を停止すると共に給電部１０１による給電を停止するようにしているが、内管が高温・高圧のときに高電圧パルスを印加するため、内管が放電せずに外管内放電を引き起こす恐れがある。
【００１３】
また、高電圧パルスの印加を、外管放電が起こっても持続させないように通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うことは想定していない。
【００１４】
従来の放電灯点灯装置（特許文献２）は、放電灯ＤＬが立ち消えした直後には放電灯ＤＬの電極間にイオンが残留しており、残留イオンの消失前に高電圧パルスが印加されると、接続端子の接触状態が不十分であるときには点灯状態に至らずに微放電が開始され、この微放電が継続して接続端子に電流が流れ続け、接続端子に対する電気的ストレスが大きくなり、発火・発煙が生じることがあるので、放電灯ＤＬが点灯状態から不点灯状態に移行したとき残留イオンが消失してから始動パルス発生回路７から高電圧パルスを発生させて再始動させ、放電灯ＤＬに微放電が生じることを防止している。しかし、立ち消え後残留イオンは数１０ｍｓｅｃ程度の時間で消失するので、残留イオンが消失してから高電圧パルスを発生させて再始動させる場合、数１０ｍｓｅｃ程度の時間では発光管（内管）の温度は未だ高く、内管が放電せずに外管内放電を引き起こす恐れがある。
【００１５】
また、高電圧パルスの印加を、外管放電が起こっても持続させないように通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うことは想定していない。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高圧放電灯の外管放電を適性に回避する安全な高圧放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、発光管とこの発光管を保持・保護する外管とを有する高圧放電灯と、この高圧放電灯に電力を供給する給電部と、高圧放電灯に始動用高電圧を供給する始動パルス発生回路と、給電部及び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、発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段とを備えた構成にしたので、消灯後のランプ温度が高い状態で高電圧パルスをランプに印加すると、内管で放電せずに外管内で異常放電が起こる危険を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、高圧放電灯の一例を示す構成図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、制御のフローチャート図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、通常始動制御時に印加するパルス波形を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、再始動時の始動制御時に印加するパルス波形を示す図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、消灯後の内管の放電可能電圧の変化を示す図である。
【図７】実施の形態１を示す図で、消灯後の高圧放電灯（密閉相当器具使用）の消灯後の外管中心部の温度の変化を示す図である。
【図８】実施の形態１を示す図で、高圧放電灯（１００Ｗ、裸点灯）の発光管最高温度部と外管中心部の温度特性を示す図である。
【図９】実施の形態１を示す図で、再始動時始動制御において正常に点灯しない場合の不連続なアーク放電を示す図である。
【図１０】実施の形態２を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態２を示す図で、ランプ点灯時と消灯時のランプ温度と点灯装置の発熱部温度の変化を示す図である。
【図１２】実施の形態３を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の高圧放電灯点灯装置の制御のフローチャート図である。
【図１４】従来の高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の電源電圧に高電圧パルスを重畳させて放電灯を始動させる始動パルス発生回路７を備えた放電灯点灯装置の回路図である。
【図１６】従来の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１７】従来の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１乃至９は実施の形態１を示す図で、図１は高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図、図２は高圧放電灯の一例を示す構成図、図３は制御のフローチャート図、図４は通常始動制御時に印加するパルス波形を示す図、図５は再始動時の始動制御時に印加するパルス波形を示す図、図６は消灯後の内管の放電可能電圧の変化を示す図、図７は消灯後の高圧放電灯（密閉相当器具使用）の消灯後の外管中心部の温度の変化を示す図、図８は高圧放電灯（１００Ｗ、裸点灯）の発光管最高温度部と外管中心部の温度特性を示す図、図９は再始動時始動制御において正常に点灯しない場合の不連続なアーク放電を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、高圧放電灯点灯装置は、交流電源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（マイクロコンピューター）が動作し、昇圧インバータ３、降圧インバータ４、矩形波回路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。昇圧インバータ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、降圧インバータ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。矩形波回路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、高圧パルスを発生させて高圧放電灯８を始動させる。また、電流検出抵抗５のより高圧放電灯８の電流を検出し、点灯判別を行う。
高圧放電灯８に電力を供給する給電部は、交流電源１、整流回路２、昇圧インバータ３、降圧インバータ４、矩形波回路６で構成される。
【００２２】
図２は高圧放電灯の一例のメタルハライドの構成を示す図である。図に示すように、高圧放電灯８は、発光管１１（内管）にセラミック又は石英ガラスが使用されており、内部に一対の電極が封着されている。また、発光管１１内を高真空にした後、アルゴンガス又はキセノンガス等の始動用ガスとともに、水銀・ナトリウム・金属ハロゲン化合物等の発光用の金属物質（添加物）が封入されている。
【００２３】
外管１２は、例えば硬質ガラスが使用されており（石英ガラスも使用される）、内部は高真空又は高真空後に窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。外管１２の役割は下記の通りである。
（１）発光管１１の保持（保護）
（２）発光管１１の保温
（３）リード線１３ａ，９ｂ等の酸化防止
（４）紫外線のカット
【００２４】
Ｅ２６口金１４は、高圧放電灯８を器具内に保持し、点灯装置との電気的接続を行っている。図２のメタルハライドは、片口金である。Ｅ２６口金１４から外管１２内に、発光管１１の一方の電極に接続するリード線１３ａ、発光管１１の他方の電極に接続するリード線１３ｂが設けられ、リード線１３ｂには外管１２内の不純ガスを吸収するゲッター１５が取り付けられる。
【００２５】
本実施の形態は、制御回路９（マイクロコンピューター）の始動パルス発生回路７の制御に特徴があり、以下に説明する方法により、高圧放電灯８が立ち消えした場合の再始動時始動制御を行うものである。以下、高圧放電灯８が立ち消えした場合の再始動時始動制御方法を、図３のフローチャートにより説明する。
【００２６】
ステップＳ１において、点灯スイッチ（図示せず）をオンにして電源を投入する。始動パルス発生回路７による始動制御では、始動パルス発生回路７は、例えば図４に示すような、３０秒駆動、３０秒停止のパルス状の高電圧を発生して高圧放電灯８に印加する（ステップＳ２）。次に、ステップＳ３において、高圧放電灯８の点灯時間をカウントする点灯時間カウンタのリセットを行う。ステップＳ４において、降圧インバータ４からの交流電力により高圧放電灯８は点灯されて点灯制御され、点灯時間カウンタにより高圧放電灯８の点灯時間がカウントアップされる（ステップＳ５）。
【００２７】
点灯中の高圧放電灯８の立ち消えを監視し（ステップＳ６）、高圧放電灯８が立ち消えした場合は、高圧放電灯８の点灯時間カウンタが１０分を超えたかを判定する（ステップＳ７）。点灯時間カウンタが１０分を超えていない場合は、ステップＳ２の始動制御に戻る。
【００２８】
これは、点灯時間カウンタが１０分を超えていない場合、即ち、点灯初期でランプ温度が未だ低い時は、高圧放電灯８の立ち消え直後に高電圧パルスを印加して再始動しても内管で放電が起こり、外管で放電が起こる恐れがないからである。
【００２９】
高圧放電灯８の点灯時間カウンタが１０分を超えた場合は、カウントがリセットされ（ステップＳ８）、そして１だけカウントアップするとともに統計的に発光管が再始動しやすくなる時間（１５０Ｗ以下の低電力高圧放電灯では、例えば５分程度）点灯を停止する（ステップＳ６）。
【００３０】
以下、高圧放電灯８が立ち消えしてから、例えば５分程度点灯を停止する理由、効果について説明する。
図６は消灯後の内管の放電可能電圧の変化を示す図で、高圧放電灯８は、安定点灯している状態から消灯すると、消灯直後において高圧放電灯８の発光管１１が非常に高温、高圧となっているため、内管の放電可能電圧が安定点灯時の電圧から短時間で急激に上昇し、その後、時間と共に高圧放電灯８の発光管温度が低下して、内管の放電可能電圧も低下する。消灯後５分で、内管の放電可能電圧は４ｋｖ程度となる。
【００３１】
消灯後の高圧放電灯８の内管の放電可能電圧は、発光管温度が関係するが、図７は消灯後の高圧放電灯（１００Ｗ、密閉相当器具使用）の消灯後の外管中心部の温度の変化の一例を示す図であり、１００Ｗのランプを１時間連続点灯後消灯したときの外管中心部表面温度の変化を測定したものである。ランプを１時間連続点灯した時の外管表面温度は３３８℃で、５分冷却（停止）した時の外管表面温度は１９３℃であり、５分間の冷却で、約５７％温度が下がる。
【００３２】
また、図８は高圧放電灯（１００Ｗ、裸点灯）の発光管最高温度部と外管中心部の温度特性の一例を示す図で、周囲温度２６℃において、エージング１５分後の冷却特性を測定したものである。点灯後１０分で、発光管１１、外管１２とも安定温度近くになる。点灯後１５分の発光管表面温度は９００℃以上、外管中心部表面温度は２００℃以上になる。消灯５分後の再始動時は、発光管表面温度は２８０℃、外管中心部表面温度は１００℃である。
【００３３】
ところで、高圧放電灯８は図２に示す構造であり、外管内のリード線１３ａとリード線１３ｂの絶縁距離と、Ｅ２６口金１４の異極間の沿面距離の制約から、高圧放電灯８に印加する高電圧は、５ｋｖ以下にする必要がある。
【００３４】
また、発光管１１が始動できる最低電圧は３ｋｖである。
【００３５】
従って、高圧放電灯８の消灯後、内管の放電可能電圧が５ｋｖを下回った時点からは何時でも、３〜５ｋｖの高圧パルスを高圧放電灯８に印加すれば、外管内で放電が起こることなく、発光管１１が放電し正常点灯させることができる。
【００３６】
しかし、製品としては、消灯後の停止期間はできるだけ短くしたい。そこで、内管の放電可能電圧が５ｋｖを下回ったら、直ちに再始動させることが望ましい。停止期間は、図６より、内管の放電可能電圧が約４ｋｖとなる５分程度が適していると言える。
【００３７】
高圧放電灯８が立ち消えしてから、例えば５分程度点灯を停止することにより、製品の価値を下げることなく、かつ外管内での放電を抑え、発光管１１が放電し正常点灯させることができる。
【００３８】
図３に戻り、ステップＳ１０における、始動パルス発生回路７による再始動時始動制御では、始動パルス発生回路７は図５に示すように、仮に外管放電が起こっても持続させないように、ステップＳ２よりも短い間隔の、例えば１０秒駆動、１０秒停止のパルス状の高電圧を発生して高圧放電灯８の封入ガスの絶縁破壊を行う。そして、６０秒間のパルス印加の後に、例えば６０秒間の休止期間を設ける。これにより、発光管１１グロー放電での加熱を抑え、スムーズに始動させることができる。
【００３９】
ステップＳ１０で、高圧放電灯８の点灯判別を行い、正常に点灯している場合は、ステップＳ４に戻る。正常に点灯していない場合は、ステップＳ１２で不連続なアーク放電数（図９参照）が、例えば１０２４を超えたかを判定し、超えない場合はステップＳ１０に戻り、超えた場合はステップＳ１３でカウント数ｋが３であるかどうかを判断し、今はカウント数が１であるからステップＳ９に戻る。
【００４０】
ステップＳ９で、１だけカウントアップし再び再始動時始動制御を行う（ステップＳ１０）。点灯判別を行い（ステップＳ１１）、正常に点灯している場合は、ステップＳ４に戻る。正常に点灯していない場合は、ステップＳ１２で不連続なアーク放電数が、例えば１０２４を超えたかを判定し、超えない場合はステップＳ１０に戻り、超えた場合はステップＳ１３でカウント数ｋが３であるかどうかを判断し、今はカウント数が２であるから再度ステップＳ９に戻る。
【００４１】
ステップＳ９で、１だけカウントアップし再び再始動時始動制御を行う（ステップＳ１０）。点灯判別を行い（ステップＳ１１）、正常に点灯している場合は、ステップＳ４に戻る。正常に点灯していない場合は、ステップＳ１２で不連続なアーク放電数が、例えば１０２４を超えたかを判定し、超えない場合はステップＳ１０に戻り、超えた場合はステップＳ１３でカウント数ｋが３であるかどうかを判断し、今はカウント数が３であるから、ステップＳ１４で点灯装置は保護停止となる。
【００４２】
上記のように、高圧放電灯８が点灯初期に立ち消えした場合は、ランプ温度が低く内管が放電可能であるから直ちに再始動して、不要な停止は行わないことにより、製品の価値を高めることができる。
【００４３】
また、高圧放電灯８がランプ温度が安定するまで点灯した後に立ち消えした場合は、直ちに高電圧パルスを印加して再始動すると内管で放電せずに、外管内放電を引き起こす恐れがあるが、立ち消え後５分程度の停止を行うことにより、外管内での異常放電を回避できる。
【００４４】
また、再始動時の高電圧パルスの印加を、通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うことにより、外管放電が起こっても持続させないようにすることができる。
【００４５】
また、不連続なアーク放電を検出した場合に直ちに停止せず、例えば３回再始動モードを試行し、異常判別を確実にし、誤動作を防ぐことができる。
【００４６】
実施の形態２．
図１０、１１は実施の形態２を示す図で、図１０は高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図、図１１はランプ点灯時と消灯時のランプ温度と点灯装置の発熱部温度の変化を示す図である。
実施の形態１では、マイクロコンピューターにより、点灯時間カウンタにより高圧放電灯８の点灯時間をカウントして、点灯時間が所定時間より短い場合は、立ち消え後直ちに通常の始動制御を行い、点灯時間が所定時間より長い場合は、始動パルス発生回路７が所定の停止期間後にパルス印加を開始し、このパルス印加は通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うように制御する例を示したが、本実施の形態では、ランプの温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する点灯装置の回路部品温度を検知して、回路部品温度が一定温度を超える場合は、始動パルス発生回路を駆動しないようにし、ランプが消灯して回路部品温度が下がり、所定時間後に一定温度以下になると始動パルス発生回路を駆動するようにしたものである。
【００４７】
ランプ温度と点灯装置の例えば昇圧インバータ３内の部品であるトランジスタＱ５の温度とは相関があり、ランプ点灯中とランプ消灯後のそれぞれの温度は、例えば図１１に示すように変化する。このようにランプ温度とトランジスタＱ５の温度とは変化が近似している。
【００４８】
図１０により、高圧放電灯点灯装置の構成を図１と異なる部分のみ説明する。昇圧インバータ３の一回路部品であるトランジスタＱ５と温度的にカップリングされたサーマルスイッチＳ１を設ける。温度的にカップリング（結合）されたとは、トランジスタＱ５の熱がサーマルスイッチＳ１に効率良く伝達するように結合されたことをいう。このサーマルスイッチＳ１は、ランプ温度が例えば２００℃に相当するトランジスタＱ５の温度Ｔｈ（図１１の点線）以上で通電するように設定する。そして、サーマルスイッチＳ１が通電した時には始動パルス発生回路７を駆動しないようにする信号合成手段１６を備える。
【００４９】
トランジスタＱ５の温度がＴｈ以上であれば、サーマルスイッチＳ１はオンになり、制御回路９から始動パルス発生回路７への制御信号がＧＮＤに短絡され、始動パルス発生回路７は動作しない。ランプが消灯し、温度が下がってくるとトランジスタＱ５の温度も下がり、所定時間後トランジスタＱ５の温度がＴｈ以下になるとサーマルスイッチＳ１はオフし、始動パルス発生回路７に制御回路９からの信号が供給されるようになり、始動パルス発生回路７を駆動する。
【００５０】
サーマルスイッチＳ１は、トランジスタＱ５の温度Ｔｈ以上で通電するように設定したが、逆にトランジスタＱ５の温度Ｔｈ以上で遮断するように設定してもよい。この場合は、信号合成手段１６は、サーマルスイッチＳ１が遮断した時に始動パルス発生回路７を駆動しないように動作する。
【００５１】
本実施の形態によれば、昇圧インバータ３の一回路部品であるトランジスタＱ５と温度的にカップリングされたサーマルスイッチＳ１を設け、サーマルスイッチＳ１は、ランプ温度が例えば２００℃に相当するトランジスタＱ５の温度Ｔｈ（図１１の点線）以上で通電するように設定し、サーマルスイッチＳ１が通電した時には始動パルス発生回路７を駆動しないようにする信号合成手段１６を備えることにより、消灯後のランプ温度が高い状態で高電圧パルスをランプに印加すると、内管で放電せずに外管内で異常放電が起こる危険を回避できる。
【００５２】
実施の形態３．
図１２は実施の形態３を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
図において、電流検出抵抗５からの電流検出信号をコンパレータ１７（点灯判別手段）で判別して、点灯時に１レベルとなる信号とし、この信号の変化を利用して（コンパレータ１７に直列にカップリングコンデンサ２０を接続することにより信号の変化を通す）点灯タイマ回路１８（例えば５５５シリーズタイマＩＣを使用した回路）のリセットを行う。
【００５３】
点灯タイマ回路１８の出力は、リセット後カウンタが例えば１０分（第１の所定時間）になるまで、Ｌレベルとし、この信号で再始動遅延回路であるＣＲ遅延回路（他の遅延回路でもよい）のコンデンサＣｔに電荷が貯まらないよう放電しておく。再始動遅延回路１９は点灯時に１となる信号でコンデンサＣｔを充電、消灯時にコンデンサＣｔ→抵抗Ｒｔの経路での放電を行い、その時定数によりＱｔを飽和領域に維持できる時間、ＱｔのドレインをＧＮＤ電位に保持する。この再始動遅延回路１９で制御回路９から出力される始動パルス発生回路駆動信号をコンデンサＣｔ、抵抗Ｒｔの時定数時間（第２の所定時間）ＧＮＤ電位に保持、遮断する。ダイオードＤは消灯時にコンデンサＣｔの電荷がコンパレータ１７側に逆流するのを防ぎ、充電用抵抗Ｒ１がダイオードＤに直列に接続されている。
【００５４】
本実施の形態によれば、ランプの点灯時間が１０分（第１の所定時間）を超える場合、消灯時にコンデンサＣｔ、抵抗Ｒｔの時定数時間（第２の所定時間）始動パルス発生回路７は停止するので、ランプが高温・高圧の状態で始動パルスがランプに印加されないため、内管で放電せずに外管内で異常放電が起こる危険を回避できる。
【００５５】
また、ランプの点灯時間が１０分以内の場合、コンデンサＣｔに電荷がないため再始動遅延回路は働かず、直ぐに始動パルスが発生するので、ランプ温度が低い状態での必要のない停止期間を無くすことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 交流電源、２ 整流回路、３ 昇圧インバータ、４ 降圧インバータ、５ 電流検出抵抗、６ 矩形波回路、７ 始動パルス発生回路、８ 高圧放電灯、９ 制御回路、１０ 制御電源回路、１１ 発光管、１２ 外管、１３ａ，１３ｂ リード線、１４ Ｅ２６口金、１５ ゲッター、１６ 信号合成手段、１７ コンパレータ、１８ 点灯タイマ回路、１９ 再始動遅延回路。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧放電灯の外管内放電を的確に回避する安全な高圧放電灯点灯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ等の高圧放電灯は、寿命末期になると放電が不安定になり光束が低下し、更には、立ち消え等の問題が発生する。従来の高圧放電灯は、図１３に示すように、点灯制御されて点灯中の放電灯が立ち消えした場合、直後もしくは短時間後、再始動モードに移行してパルスを印加していたため、発光管（内管）では放電できず、外管内での放電の可能性が高くなっていた。外管内のリード線間で放電が起こると大電流が流れ、外管が割れたり、インバータが破壊する恐れがある。
【０００３】
高圧放電灯は、安定点灯している状態から消灯すると、消灯直後において高圧放電灯の発光管が非常に高温、高圧となっているため、絶縁破壊電圧が安定点灯時の電圧から短時間で急激に上昇し、その後、時間と共に高圧放電灯の発光管温度が低下し、絶縁破壊電圧も低下することが知られている。
【０００４】
このように、高圧放電灯は、始動の際、数ｋｖ乃至数十ｋｖの高電圧を印加する必要があり、そして、始動失敗の際、始動を繰り返すように構成されているので、放電灯の故障、寿命などにより始動困難なときは、長時間高電圧が繰り返し発生して点灯装置に損傷を与えたり、感電させたりする恐れがある。
【０００５】
そこで、点灯装置等に損傷を与えたり、感電させたりする恐れの少ない放電灯を提供することを目的として、図１４に示すように、放電灯１０３に電力を供給する給電部１０１と、放電灯１０３に始動用高電圧を供給する始動用高電圧発生手段１０２と、放電灯１０３に供給される電流を検出する電流検出手段１０４と、放電灯１０３の状態を監視して給電部１０１と始動用高電圧発生手段１０２を制御する監視制御部１０５とを備え、監視制御部１０５は、始動の際、先ず始動用高電圧発生手段１０２を駆動し、始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視し、始動失敗の場合、再度始動用高電圧発生手段１０２を駆動し始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視するというシーケンスを所定回数まで繰り返し、なおかつ、始動失敗のときは始動用高電圧発生手段１０２の駆動を停止すると共に給電部１０１による給電を停止する放電灯点灯装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、放電灯はランプ交換などの目的で接続端子を介して点灯装置に接続されているのが一般的である。接続端子による接触状態が不十分であると次のような問題が生じる。交流電源を投入した直後の始動時には放電灯が点灯可能である接触状態であったとしても、点灯途中で接触状態が不良になって放電灯が立ち消えする場合がある。放電灯が立ち消えした直後には、放電灯の電極間にイオンが残留しており、残留イオンが消失するには数１０ｍｓｅｃ程度の時間を要する。残留イオンの消失前に高電圧パルスが印加されると、接続端子の接触状態が不十分であるときには点灯状態に至らず微放電が開始され、この微放電が継続して接続端子に電流が流れ続けることになる。このような電流が流れると接続端子に対する電気的ストレスが大きくなり、発火・発煙が生じることがある。そこで、再始動時に放電灯内の残留イオンが消失してから高電圧パルスを発生させることによって放電灯に微放電が生じるのを防止し、接続端子などに大きな電気的ストレスがかからないようにした放電灯点灯装置がある。
【０００７】
図１５は電源電圧に高電圧パルスを重畳させて放電灯を始動させる始動パルス発生回路７を備えた放電灯点灯装置の回路図である。図において、始動パルス発生回路７は、交流電源ＡＣの両端間に接続された一対の抵抗Ｒ１、Ｒ２の直列回路と、抵抗Ｒ２に並列接続されたコンデンサＣ１と、安定器Ｌの一次巻線Ｎ１に直列接続されたコンデンサＣ２およびスイッチング素子Ｑ１（例えば、トライアック）と、両抵抗Ｒ１、Ｒ２の接続点とスイッチング素子Ｑ１の制御端子（ゲート）との間に接続された電圧応答型のトリガ素子Ｑ２（例えば、ダイアック）及び抵抗Ｒ３とを備える。従って、図１６（ａ）のような交流電源ＡＣの電圧を抵抗Ｒ１、Ｒ２によって分圧した電圧がトリガ素子Ｑ２のブレークオーバ電圧を超えると、トリガ素子Ｑ２がオンになり、抵抗Ｒ３を介してスイッチング素子Ｑ１の制御端子に電流が流れる。するとスイッチング素子Ｑ１がオンになり、交流電源ＡＣから安定器Ｌの一次巻線Ｎ１を介してコンデンサＣ２に図１６（ｂ）に示すような充電電流Ｉｃが流れる。コンデンサＣ２が充電されると充電電流は停止し、スイッチング素子Ｑ１はオフになる。安定器Ｌには時刻ｔ１においてスイッチング素子Ｑ１がオンになった時点から時刻ｔ２においてスイッチング素子Ｑ２がオフになる時点まで、コンデンサｃ２への充電電流Ｉｃが流れることになる。この充電電流Ｉｃは交流電源ＡＣの各半サイクルごとに流れる。コンデンサｃ２への充電電流Ｉｃは安定器Ｌの一次巻線Ｎ１を通して流れるから、安定器Ｌの二次巻線Ｎ２には一次巻線Ｎ１への印加電圧を昇圧した電圧が発生する。安定器Ｌの二次巻線Ｎ２に高電圧パルスが発生し、この高電圧パルスが交流電源ＡＣの電圧に重畳されることによって、図１６（ｃ）のような電圧ＶＤＬが放電灯ＤＬに印加される。このようにして、放電灯ＤＬに高電圧を印加することによって放電灯ＤＬは始動する。
【０００８】
放電灯ＤＬが点灯した状態では高電圧パルスを発生させる必要がないから、放電灯ＤＬが点灯したことを点灯判別回路ＯＣによって検出して始動パルス発生回路７からの高電圧パルスの発生を停止させる。点灯判別回路ＯＣは、一次巻線が放電灯ＤＬと直列接続された電流トランスＣＴと、電流トランスＣＴの二次巻線を全波整流する整流器ＤＢ１と、整流器ＤＢ１の出力を平滑化するコンデンサＣ３と、コンデンサＣ３の両端電圧が所定電圧以上であるときにオンになるトランジスタＱ３と、コンデンサＣ３の両端電圧に応じてトランジスタＱ３にベース電流を与える抵抗Ｒ４、Ｒ５と、トランジスタＱ３のコレクタ−エミッタ間に直流側端が接続された全波整流器ＤＢ２とを備え、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ５との接続点の間に、コンデンサＣ３の充電電荷の放電時間を調節するための抵抗Ｒ６を挿入している。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ６とによる時定数は、放電灯ＤＬの消灯後に残留イオンが消失する時間に応じて適宜設定される。コンデンサＣ３及び抵抗Ｒ６によって遅延手段が構成される。
【０００９】
図１７に示すように、時刻ｔ３で交流電源ＡＣを投入したときには、放電灯ＤＬが不点灯状態であって、図１７（ａ）のようにランプ電流ＩＤＬが流れていないから、電流トランスＣＴの一次巻線には電流は流れない。従って、図１７（ｂ）のようにコンデンサＣ３の両端に電圧が発生せず、図１７（ｃ）のようにトランジスタＱ３がオフであって、始動パルス発生回路７が動作する。図１７（ｄ）のように放電灯ＤＬが点灯するまで高電圧パルスがが繰り返し発生する。放電灯ＤＬが時刻ｔ４で点灯すると、図１７（ａ）のようにランプ電流ＩＤＬが流れ、図１７（ｂ）のようにコンデンサＣ３が充電されて両端電圧が上昇するから、図１７（ｃ）のようにトランジスタＱ３がオンになって、図１７（ｄ）のように始動パルス発生回路７からの高電圧パルスの発生が停止する。
【００１０】
放電灯ＤＬの点灯状態において、図１７（ａ）に示すように、時刻ｔ５で立ち消えなどによって不点灯状態に移行すると、コンデンサＣ３の充電電荷は図１７（ｂ）のようにコンデンサＣ３と抵抗Ｒ６とによって決定された時定数に従って放電する。時刻ｔ６においてコンデンサＣ３の端子電圧がトランジスタＱ３のオン状態を維持できなくなるまで低下すると、図１７（ｃ）のようにトランジスタＱ３がオフになって図１７（ｄ）のように始動パルス発生回路７から高電圧パルスが再び発生し、放電灯ＤＬを再始動しようとする。ここで、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ６とによって決定される時定数は、放電灯ＤＬが点灯状態から不点灯状態に移行した後、放電灯ＤＬの内部の残留イオンが消失する程度の時間よりも長い間、トランジスタＱ３がオン状態に保たれるように設定される。従って、放電灯ＤＬが点灯状態から不点灯状態に移行して残留イオンが消失する前に始動パルス発生回路７から高電圧パルスが発生して放電灯ＤＬに微放電が生じることが防止される（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２７７８２５７号公報
【特許文献２】特開平５−１７４９８５号公報
【特許文献３】特開平１１−１７６５８３号公報
【特許文献４】特開平１１−０５４２９０号公報
【特許文献５】特開平１０−２７０１８２号公報
【特許文献６】実開平０４−１１９９９８号公報
【特許文献７】特開平１０−１０６７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来の放電灯点灯装置（特許文献１）は、監視制御部１０５は、始動の際、先ず始動用高電圧発生手段１０２を駆動し、始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視し、始動失敗の場合、再度始動用高電圧発生手段１０２を駆動し始動状態を電流検出手段１０４の出力により監視するというシーケンスを所定回数まで繰り返し、なおかつ、始動失敗のときは始動用高電圧発生手段１０２の駆動を停止すると共に給電部１０１による給電を停止するようにしているが、内管が高温・高圧のときに高電圧パルスを印加するため、内管が放電せずに外管内放電を引き起こす恐れがある。
【００１３】
また、高電圧パルスの印加を、外管放電が起こっても持続させないように通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うことは想定していない。
【００１４】
従来の放電灯点灯装置（特許文献２）は、放電灯ＤＬが立ち消えした直後には放電灯ＤＬの電極間にイオンが残留しており、残留イオンの消失前に高電圧パルスが印加されると、接続端子の接触状態が不十分であるときには点灯状態に至らずに微放電が開始され、この微放電が継続して接続端子に電流が流れ続け、接続端子に対する電気的ストレスが大きくなり、発火・発煙が生じることがあるので、放電灯ＤＬが点灯状態から不点灯状態に移行したとき残留イオンが消失してから始動パルス発生回路７から高電圧パルスを発生させて再始動させ、放電灯ＤＬに微放電が生じることを防止している。しかし、立ち消え後残留イオンは数１０ｍｓｅｃ程度の時間で消失するので、残留イオンが消失してから高電圧パルスを発生させて再始動させる場合、数１０ｍｓｅｃ程度の時間では発光管（内管）の温度は未だ高く、内管が放電せずに外管内放電を引き起こす恐れがある。
【００１５】
また、高電圧パルスの印加を、外管放電が起こっても持続させないように通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うことは想定していない。
【００１６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、高圧放電灯の外管放電を適性に回避する安全な高圧放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、発光管とこの発光管を保持・保護する外管とを有する高圧放電灯と、この高圧放電灯に電力を供給する給電部と、高圧放電灯に始動用高電圧を供給する始動パルス発生回路と、給電部及び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、発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る高圧放電灯点灯装置は、発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段とを備えた構成にしたので、消灯後のランプ温度が高い状態で高電圧パルスをランプに印加すると、内管で放電せずに外管内で異常放電が起こる危険を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、高圧放電灯の一例を示す構成図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、制御のフローチャート図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、通常始動制御時に印加するパルス波形を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、再始動時の始動制御時に印加するパルス波形を示す図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、消灯後の内管の放電可能電圧の変化を示す図である。
【図７】実施の形態１を示す図で、消灯後の高圧放電灯（密閉相当器具使用）の消灯後の外管中心部の温度の変化を示す図である。
【図８】実施の形態１を示す図で、高圧放電灯（１００Ｗ、裸点灯）の発光管最高温度部と外管中心部の温度特性を示す図である。
【図９】実施の形態１を示す図で、再始動時始動制御において正常に点灯しない場合の不連続なアーク放電を示す図である。
【図１０】実施の形態２を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】実施の形態２を示す図で、ランプ点灯時と消灯時のランプ温度と点灯装置の発熱部温度の変化を示す図である。
【図１２】実施の形態３を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来の高圧放電灯点灯装置の制御のフローチャート図である。
【図１４】従来の高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１５】従来の電源電圧に高電圧パルスを重畳させて放電灯を始動させる始動パルス発生回路７を備えた放電灯点灯装置の回路図である。
【図１６】従来の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図１７】従来の放電灯点灯装置の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１乃至９は実施の形態１を示す図で、図１は高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図、図２は高圧放電灯の一例を示す構成図、図３は制御のフローチャート図、図４は通常始動制御時に印加するパルス波形を示す図、図５は再始動時の始動制御時に印加するパルス波形を示す図、図６は消灯後の内管の放電可能電圧の変化を示す図、図７は消灯後の高圧放電灯（密閉相当器具使用）の消灯後の外管中心部の温度の変化を示す図、図８は高圧放電灯（１００Ｗ、裸点灯）の発光管最高温度部と外管中心部の温度特性を示す図、図９は再始動時始動制御において正常に点灯しない場合の不連続なアーク放電を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、高圧放電灯点灯装置は、交流電源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（マイクロコンピューター）が動作し、昇圧インバータ３、降圧インバータ４、矩形波回路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。昇圧インバータ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、降圧インバータ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。矩形波回路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、高圧パルスを発生させて高圧放電灯８を始動させる。また、電流検出抵抗５のより高圧放電灯８の電流を検出し、点灯判別を行う。
高圧放電灯８に電力を供給する給電部は、交流電源１、整流回路２、昇圧インバータ３、降圧インバータ４、矩形波回路６で構成される。
【００２２】
図２は高圧放電灯の一例のメタルハライドの構成を示す図である。図に示すように、高圧放電灯８は、発光管１１（内管）にセラミック又は石英ガラスが使用されており、内部に一対の電極が封着されている。また、発光管１１内を高真空にした後、アルゴンガス又はキセノンガス等の始動用ガスとともに、水銀・ナトリウム・金属ハロゲン化合物等の発光用の金属物質（添加物）が封入されている。
【００２３】
外管１２は、例えば硬質ガラスが使用されており（石英ガラスも使用される）、内部は高真空又は高真空後に窒素ガス等の不活性ガスが封入されている。外管１２の役割は下記の通りである。
（１）発光管１１の保持（保護）
（２）発光管１１の保温
（３）リード線１３ａ，９ｂ等の酸化防止
（４）紫外線のカット
【００２４】
Ｅ２６口金１４は、高圧放電灯８を器具内に保持し、点灯装置との電気的接続を行っている。図２のメタルハライドは、片口金である。Ｅ２６口金１４から外管１２内に、発光管１１の一方の電極に接続するリード線１３ａ、発光管１１の他方の電極に接続するリード線１３ｂが設けられ、リード線１３ｂには外管１２内の不純ガスを吸収するゲッター１５が取り付けられる。
【００２５】
本実施の形態は、制御回路９（マイクロコンピューター）の始動パルス発生回路７の制御に特徴があり、以下に説明する方法により、高圧放電灯８が立ち消えした場合の再始動時始動制御を行うものである。以下、高圧放電灯８が立ち消えした場合の再始動時始動制御方法を、図３のフローチャートにより説明する。
【００２６】
ステップＳ１において、点灯スイッチ（図示せず）をオンにして電源を投入する。始動パルス発生回路７による始動制御では、始動パルス発生回路７は、例えば図４に示すような、３０秒駆動、３０秒停止のパルス状の高電圧を発生して高圧放電灯８に印加する（ステップＳ２）。次に、ステップＳ３において、高圧放電灯８の点灯時間をカウントする点灯時間カウンタのリセットを行う。ステップＳ４において、降圧インバータ４からの交流電力により高圧放電灯８は点灯されて点灯制御され、点灯時間カウンタにより高圧放電灯８の点灯時間がカウントアップされる（ステップＳ５）。
【００２７】
点灯中の高圧放電灯８の立ち消えを監視し（ステップＳ６）、高圧放電灯８が立ち消えした場合は、高圧放電灯８の点灯時間カウンタが１０分を超えたかを判定する（ステップＳ７）。点灯時間カウンタが１０分を超えていない場合は、ステップＳ２の始動制御に戻る。
【００２８】
これは、点灯時間カウンタが１０分を超えていない場合、即ち、点灯初期でランプ温度が未だ低い時は、高圧放電灯８の立ち消え直後に高電圧パルスを印加して再始動しても内管で放電が起こり、外管で放電が起こる恐れがないからである。
【００２９】
高圧放電灯８の点灯時間カウンタが１０分を超えた場合は、カウントがリセットされ（ステップＳ８）、そして１だけカウントアップするとともに統計的に発光管が再始動しやすくなる時間（１５０Ｗ以下の低電力高圧放電灯では、例えば５分程度）点灯を停止する（ステップＳ６）。
【００３０】
以下、高圧放電灯８が立ち消えしてから、例えば５分程度点灯を停止する理由、効果について説明する。
図６は消灯後の内管の放電可能電圧の変化を示す図で、高圧放電灯８は、安定点灯している状態から消灯すると、消灯直後において高圧放電灯８の発光管１１が非常に高温、高圧となっているため、内管の放電可能電圧が安定点灯時の電圧から短時間で急激に上昇し、その後、時間と共に高圧放電灯８の発光管温度が低下して、内管の放電可能電圧も低下する。消灯後５分で、内管の放電可能電圧は４ｋｖ程度となる。
【００３１】
消灯後の高圧放電灯８の内管の放電可能電圧は、発光管温度が関係するが、図７は消灯後の高圧放電灯（１００Ｗ、密閉相当器具使用）の消灯後の外管中心部の温度の変化の一例を示す図であり、１００Ｗのランプを１時間連続点灯後消灯したときの外管中心部表面温度の変化を測定したものである。ランプを１時間連続点灯した時の外管表面温度は３３８℃で、５分冷却（停止）した時の外管表面温度は１９３℃であり、５分間の冷却で、約５７％温度が下がる。
【００３２】
また、図８は高圧放電灯（１００Ｗ、裸点灯）の発光管最高温度部と外管中心部の温度特性の一例を示す図で、周囲温度２６℃において、エージング１５分後の冷却特性を測定したものである。点灯後１０分で、発光管１１、外管１２とも安定温度近くになる。点灯後１５分の発光管表面温度は９００℃以上、外管中心部表面温度は２００℃以上になる。消灯５分後の再始動時は、発光管表面温度は２８０℃、外管中心部表面温度は１００℃である。
【００３３】
ところで、高圧放電灯８は図２に示す構造であり、外管内のリード線１３ａとリード線１３ｂの絶縁距離と、Ｅ２６口金１４の異極間の沿面距離の制約から、高圧放電灯８に印加する高電圧は、５ｋｖ以下にする必要がある。
【００３４】
また、発光管１１が始動できる最低電圧は３ｋｖである。
【００３５】
従って、高圧放電灯８の消灯後、内管の放電可能電圧が５ｋｖを下回った時点からは何時でも、３〜５ｋｖの高圧パルスを高圧放電灯８に印加すれば、外管内で放電が起こることなく、発光管１１が放電し正常点灯させることができる。
【００３６】
しかし、製品としては、消灯後の停止期間はできるだけ短くしたい。そこで、内管の放電可能電圧が５ｋｖを下回ったら、直ちに再始動させることが望ましい。停止期間は、図６より、内管の放電可能電圧が約４ｋｖとなる５分程度が適していると言える。
【００３７】
高圧放電灯８が立ち消えしてから、例えば５分程度点灯を停止することにより、製品の価値を下げることなく、かつ外管内での放電を抑え、発光管１１が放電し正常点灯させることができる。
【００３８】
図３に戻り、ステップＳ１０における、始動パルス発生回路７による再始動時始動制御では、始動パルス発生回路７は図５に示すように、仮に外管放電が起こっても持続させないように、ステップＳ２よりも短い間隔の、例えば１０秒駆動、１０秒停止のパルス状の高電圧を発生して高圧放電灯８の封入ガスの絶縁破壊を行う。そして、６０秒間のパルス印加の後に、例えば６０秒間の休止期間を設ける。これにより、発光管１１グロー放電での加熱を抑え、スムーズに始動させることができる。
【００３９】
ステップＳ１０で、高圧放電灯８の点灯判別を行い、正常に点灯している場合は、ステップＳ４に戻る。正常に点灯していない場合は、ステップＳ１２で不連続なアーク放電数（図９参照）が、例えば１０２４を超えたかを判定し、超えない場合はステップＳ１０に戻り、超えた場合はステップＳ１３でカウント数ｋが３であるかどうかを判断し、今はカウント数が１であるからステップＳ９に戻る。
【００４０】
ステップＳ９で、１だけカウントアップし再び再始動時始動制御を行う（ステップＳ１０）。点灯判別を行い（ステップＳ１１）、正常に点灯している場合は、ステップＳ４に戻る。正常に点灯していない場合は、ステップＳ１２で不連続なアーク放電数が、例えば１０２４を超えたかを判定し、超えない場合はステップＳ１０に戻り、超えた場合はステップＳ１３でカウント数ｋが３であるかどうかを判断し、今はカウント数が２であるから再度ステップＳ９に戻る。
【００４１】
ステップＳ９で、１だけカウントアップし再び再始動時始動制御を行う（ステップＳ１０）。点灯判別を行い（ステップＳ１１）、正常に点灯している場合は、ステップＳ４に戻る。正常に点灯していない場合は、ステップＳ１２で不連続なアーク放電数が、例えば１０２４を超えたかを判定し、超えない場合はステップＳ１０に戻り、超えた場合はステップＳ１３でカウント数ｋが３であるかどうかを判断し、今はカウント数が３であるから、ステップＳ１４で点灯装置は保護停止となる。
【００４２】
上記のように、高圧放電灯８が点灯初期に立ち消えした場合は、ランプ温度が低く内管が放電可能であるから直ちに再始動して、不要な停止は行わないことにより、製品の価値を高めることができる。
【００４３】
また、高圧放電灯８がランプ温度が安定するまで点灯した後に立ち消えした場合は、直ちに高電圧パルスを印加して再始動すると内管で放電せずに、外管内放電を引き起こす恐れがあるが、立ち消え後５分程度の停止を行うことにより、外管内での異常放電を回避できる。
【００４４】
また、再始動時の高電圧パルスの印加を、通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うことにより、外管放電が起こっても持続させないようにすることができる。
【００４５】
また、不連続なアーク放電を検出した場合に直ちに停止せず、例えば３回再始動モードを試行し、異常判別を確実にし、誤動作を防ぐことができる。
【００４６】
実施の形態２．
図１０、１１は実施の形態２を示す図で、図１０は高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図、図１１はランプ点灯時と消灯時のランプ温度と点灯装置の発熱部温度の変化を示す図である。
実施の形態１では、マイクロコンピューターにより、点灯時間カウンタにより高圧放電灯８の点灯時間をカウントして、点灯時間が所定時間より短い場合は、立ち消え後直ちに通常の始動制御を行い、点灯時間が所定時間より長い場合は、始動パルス発生回路７が所定の停止期間後にパルス印加を開始し、このパルス印加は通常の始動時より短い間隔で印加、停止を行うように制御する例を示したが、本実施の形態では、ランプの温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する点灯装置の回路部品温度を検知して、回路部品温度が一定温度を超える場合は、始動パルス発生回路を駆動しないようにし、ランプが消灯して回路部品温度が下がり、所定時間後に一定温度以下になると始動パルス発生回路を駆動するようにしたものである。
【００４７】
ランプ温度と点灯装置の例えば昇圧インバータ３内の部品であるトランジスタＱ５の温度とは相関があり、ランプ点灯中とランプ消灯後のそれぞれの温度は、例えば図１１に示すように変化する。このようにランプ温度とトランジスタＱ５の温度とは変化が近似している。
【００４８】
図１０により、高圧放電灯点灯装置の構成を図１と異なる部分のみ説明する。昇圧インバータ３の一回路部品であるトランジスタＱ５と温度的にカップリングされたサーマルスイッチＳ１を設ける。温度的にカップリング（結合）されたとは、トランジスタＱ５の熱がサーマルスイッチＳ１に効率良く伝達するように結合されたことをいう。このサーマルスイッチＳ１は、ランプ温度が例えば２００℃に相当するトランジスタＱ５の温度Ｔｈ（図１１の点線）以上で通電するように設定する。そして、サーマルスイッチＳ１が通電した時には始動パルス発生回路７を駆動しないようにする信号合成手段１６を備える。
【００４９】
トランジスタＱ５の温度がＴｈ以上であれば、サーマルスイッチＳ１はオンになり、制御回路９から始動パルス発生回路７への制御信号がＧＮＤに短絡され、始動パルス発生回路７は動作しない。ランプが消灯し、温度が下がってくるとトランジスタＱ５の温度も下がり、所定時間後トランジスタＱ５の温度がＴｈ以下になるとサーマルスイッチＳ１はオフし、始動パルス発生回路７に制御回路９からの信号が供給されるようになり、始動パルス発生回路７を駆動する。
【００５０】
サーマルスイッチＳ１は、トランジスタＱ５の温度Ｔｈ以上で通電するように設定したが、逆にトランジスタＱ５の温度Ｔｈ以上で遮断するように設定してもよい。この場合は、信号合成手段１６は、サーマルスイッチＳ１が遮断した時に始動パルス発生回路７を駆動しないように動作する。
【００５１】
本実施の形態によれば、昇圧インバータ３の一回路部品であるトランジスタＱ５と温度的にカップリングされたサーマルスイッチＳ１を設け、サーマルスイッチＳ１は、ランプ温度が例えば２００℃に相当するトランジスタＱ５の温度Ｔｈ（図１１の点線）以上で通電するように設定し、サーマルスイッチＳ１が通電した時には始動パルス発生回路７を駆動しないようにする信号合成手段１６を備えることにより、消灯後のランプ温度が高い状態で高電圧パルスをランプに印加すると、内管で放電せずに外管内で異常放電が起こる危険を回避できる。
【００５２】
実施の形態３．
図１２は実施の形態３を示す図で、高圧放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
図において、電流検出抵抗５からの電流検出信号をコンパレータ１７（点灯判別手段）で判別して、点灯時に１レベルとなる信号とし、この信号の変化を利用して（コンパレータ１７に直列にカップリングコンデンサ２０を接続することにより信号の変化を通す）点灯タイマ回路１８（例えば５５５シリーズタイマＩＣを使用した回路）のリセットを行う。
【００５３】
点灯タイマ回路１８の出力は、リセット後カウンタが例えば１０分（第１の所定時間）になるまで、Ｌレベルとし、この信号で再始動遅延回路であるＣＲ遅延回路（他の遅延回路でもよい）のコンデンサＣｔに電荷が貯まらないよう放電しておく。再始動遅延回路１９は点灯時に１となる信号でコンデンサＣｔを充電、消灯時にコンデンサＣｔ→抵抗Ｒｔの経路での放電を行い、その時定数によりＱｔを飽和領域に維持できる時間、ＱｔのドレインをＧＮＤ電位に保持する。この再始動遅延回路１９で制御回路９から出力される始動パルス発生回路駆動信号をコンデンサＣｔ、抵抗Ｒｔの時定数時間（第２の所定時間）ＧＮＤ電位に保持、遮断する。ダイオードＤは消灯時にコンデンサＣｔの電荷がコンパレータ１７側に逆流するのを防ぎ、充電用抵抗Ｒ１がダイオードＤに直列に接続されている。
【００５４】
本実施の形態によれば、ランプの点灯時間が１０分（第１の所定時間）を超える場合、消灯時にコンデンサＣｔ、抵抗Ｒｔの時定数時間（第２の所定時間）始動パルス発生回路７は停止するので、ランプが高温・高圧の状態で始動パルスがランプに印加されないため、内管で放電せずに外管内で異常放電が起こる危険を回避できる。
【００５５】
また、ランプの点灯時間が１０分以内の場合、コンデンサＣｔに電荷がないため再始動遅延回路は働かず、直ぐに始動パルスが発生するので、ランプ温度が低い状態での必要のない停止期間を無くすことができる。
【符号の説明】
【００５６】
１ 交流電源、２ 整流回路、３ 昇圧インバータ、４ 降圧インバータ、５ 電流検出抵抗、６ 矩形波回路、７ 始動パルス発生回路、８ 高圧放電灯、９ 制御回路、１０ 制御電源回路、１１ 発光管、１２ 外管、１３ａ，１３ｂ リード線、１４ Ｅ２６口金、１５ ゲッター、１６ 信号合成手段、１７ コンパレータ、１８ 点灯タイマ回路、１９ 再始動遅延回路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管とこの発光管を保持・保護する外管とを有する高圧放電灯と、この高圧放電灯に電力を供給する給電部と、前記高圧放電灯に始動用高電圧を供給する始動パルス発生回路と、前記給電部及び前記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、
前記発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する前記給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、
このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、前記始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段と、
を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【請求項１】
発光管とこの発光管を保持・保護する外管とを有する高圧放電灯と、この高圧放電灯に電力を供給する給電部と、前記高圧放電灯に始動用高電圧を供給する始動パルス発生回路と、前記給電部及び前記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、
前記発光管の温度上昇下降特性と相関のある温度特性を有する前記給電部の回路部品と温度的に結合し、所定の温度以上で通電又は遮断するサーマルスイッチと、
このサーマルスイッチが通電又は遮断した時に、前記始動パルス発生回路を駆動しないようにする信号合成手段と、
を備えたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
【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】
【公開番号】特開２０１０−４５０５４（Ｐ２０１０−４５０５４Ａ）
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２６７２５１（Ｐ２００９−２６７２５１）
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【分割の表示】特願２００４−９５０７２（Ｐ２００４−９５０７２）の分割
【原出願日】平成１６年３月２９日（２００４．３．２９）
【出願人】（５９１０１５６２５）オスラム・メルコ株式会社 (123)
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３０１０１０９５１）オスラム・メルコ・東芝ライティング株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２５日（２００９．１１．２５）
【分割の表示】特願２００４−９５０７２（Ｐ２００４−９５０７２）の分割
【原出願日】平成１６年３月２９日（２００４．３．２９）
【出願人】（５９１０１５６２５）オスラム・メルコ株式会社 (123)
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【出願人】（３０１０１０９５１）オスラム・メルコ・東芝ライティング株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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