JP2010044979A - 高圧放電灯点灯装置、照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧放電灯あるいは電源の状態に応じて安定した状態判定を可能とし、安定に高圧放電灯を点灯可能とする。
【解決手段】直流電源Ｅの電源電圧を変換し、高圧放電灯Ｌａを安定点灯させるＤＣ／ＤＣコンバータ４と、その直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ６と、高圧放電灯Ｌａの始動用高電圧を発生させる始動パルス発生回路７と、ランプ電圧を検出し、そのランプ電圧検出値と予め設定された判別閾値とを比較することで、高圧放電灯Ｌａの点灯／不点灯を判別する点灯状態判別手段（コンパレータＣＰ１）と、高圧放電灯Ｌａの始動時、安定点灯時、電源遮断時等の予め設定された動作フェーズに応じて、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ４、ＤＣ／ＡＣインバータ６、始動パルス発生回路７の何れかを異なる動作状態として切り替えて制御する動作状態切替制御手段（マイコン８）とを備え、動作フェーズ毎に、判別閾値を変化させる。
【選択図】図１

Description

本発明は高圧放電灯を点灯させるための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。

高圧放電灯はコンパクトな形状で高光束を得ることができ、点光源に近く、配光制御が容易なため、白熱灯やハロゲンランプの代替として近年広く使用されるようになってきた。

この高圧放電灯を点灯させるために直流電圧を高周波でスイッチングし、インダクタやコンデンサを介して高圧放電灯を低周波の矩形波出力で動作させる放電灯点灯装置がある。高圧放電灯を高周波電力で点灯させると、音響的共鳴現象によってアーク放電が不安定になり、ちらつきが発生したり、立ち消えを起こすことがあるが、低周波の矩形波による点灯はアーク放電を安定に継続することができる。

図８に従来の放電灯点灯装置の回路構成を示す。交流電圧を出力する商用電源１から整流器２を経て整流された出力を昇圧チョッパ回路３により平滑し、コンデンサＣ１に直流電源Ｅとして生成する。この直流電源Ｅの電源電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ４により電圧変換し、高圧放電灯Ｌａを安定に点灯させるために必要なランプ電流あるいはランプ電力を制御する。こうして所望の値に制御された出力は、ＤＣ／ＡＣインバータ６により低周波の矩形波出力へ変換され、高圧放電灯Ｌａへ供給される。但し、この高圧放電灯Ｌａは始動に際して高電圧による絶縁破壊を必要とする。そのため、始動パルス発生回路７から高圧パルスを発生して高圧放電灯Ｌａを始動させる。高圧放電灯Ｌａを始動させるためには、数ｋＶ〜数十ｋＶの高圧パルスが必要である。

この高圧放電灯の始動については、高圧放電灯Ｌａの絶縁破壊、及び、その後のグロー放電を経て、アーク放電移行となることが特徴であり、それぞれの動作状態に応じて最適な条件でエネルギーを供給し、始動から安定に点灯維持できるように制御する必要がある。ここで必要とされるのがランプ電圧を検出することで高圧放電灯Ｌａの点灯／不点灯を判別する点灯状態判別回路（コンパレータＣＰ１）と、予め設定された動作フェーズに応じて、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ４、ＤＣ／ＡＣインバータ６、始動パルス発生回路７の何れかを異なる動作状態として切り替えて制御する動作状態切替制御回路（マイコン８）であり、これらにより所望の制御を実現することが出来る。

このような状態遷移を伴う制御としてはマイコン制御が適しており、以下、それを前提として説明する。電源投入後の放電灯Ｌａの状態遷移とそれぞれの状態で要求される制御について図９で説明する。

電源投入後、始動パルスが出力され、放電灯が絶縁破壊し、グロー放電が開始される状態を「始動時フェーズ」と定義すると、ここで要求される制御は、始動パルス発生回路７として「始動パルス出力」、ＤＣ／ＤＣコンバータ４として「グロー放電用出力電流制御」、ＤＣ／ＡＣインバータ６として「ランプ電極を温め、且つ、ランプ立消え回避の低周波数制御」となる。

「グロー放電用出力電流制御」の一例を図１０に示す。グロー放電用出力電流制御としては一定の電流をランプに与えることがランプ電極を温める効果があるので、ランプ電圧によらず、一定電流値を与えることになる。グロー放電状態でのランプ電圧Ｖｇは２００〜３００Ｖであり、しかも、その値は非常に不安定に増減する。

次に、グロー放電からアーク放電に移行するとランプ電圧は一気に低下する。その時のランプ電圧Ｖｓは約２０〜３０Ｖである。アーク放電に移行し、その後、定格電圧Ｖｒに向かって安定点灯している状態を「安定点灯時フェーズ」と定義すると、ここで要求される制御は、始動パルス発生回路７として「始動パルス停止」、ＤＣ／ＤＣコンバータ４として「アーク放電用出力電流制御」、ＤＣ／ＡＣインバータ６として「音響的共鳴現象回避の低周波数制御」となる。

「アーク放電用出力電流制御」の一例を図１１に示す。アーク放電用出力電流制御としてはランプ電圧に応じたランプ電流制御をし、特に定格ランプ電圧付近においては一定電力制御される。定格ランプ電圧は一般には約１００Ｖ程度である。

最後に、安定点灯状態において、電源が遮断されることで直流電源Ｅの電源電圧が低下すると、放電灯としては立ち消えしやすい状態となる。電源電圧の低下を極力抑えるために出力電力を定格出力よりも少なくすることがある。一般的には定格電力の約５０％程度にする。この状態を「電源遮断時フェーズ」と定義すると、ここで要求される制御は、始動パルス発生回路７としては安定点灯時と同様に「始動パルス停止」、ＤＣ／ＤＣコンバータ４として「５０％出力電力制御」、ＤＣ／ＡＣインバータ６として「ランプ立消え回避の低周波数制御」となる。

以上の制御をフローチャートとしたものを図１２に示す。電源投入後、点灯判別のための閾値電圧Ｖｔｈは、直流電源Ｅの電源電圧よりも低く、安定点灯時の定格ランプ電圧Ｖｒよりも高い所定の値Ｖｔｈ１に設定される。この閾値電圧Ｖｔｈ＝Ｖｔｈ１は、如何なる動作状態であっても予め設定された１つの閾値Ｖｔｈ１のみで制御される。

点灯判別のステップでは、ランプ電圧Ｖｌａを閾値Ｖｔｈと比較し、Ｖｔｈ＞Ｖｌａであれば、点灯状態と判別し、安定点灯時制御に移行する。Ｖｔｈ＞Ｖｌａでなければ、不点灯状態と判別し、始動時制御に移行する。安定点灯時制御では、電源電圧の検出電圧Ｖｂを基準電圧Ｖｒｅｆと比較し、Ｖｒｅｆ＞Ｖｂであれば、電源遮断状態と判別し、電源遮断時制御（調光）に移行する。Ｖｒｅｆ＞Ｖｂでなければ、電源遮断状態でないと判別し、安定点灯時制御を継続する。

このように、ランプ電圧等の放電灯状態に応じて点灯装置の動作状態を切り替えて制御することは一般的であり、例えば、特許文献１（特開平９−６９３９５号公報）、特許文献２（特開平７−１０６０７１号公報）、特許文献３（特開２００７−２５７９８９号公報）に開示されている。

特許文献１（特開平９−６９３９５号公報）では、始動時のランプ電圧変化に直接対応したものではないが、ＤＣ／ＤＣコンバータの出力特性を始動時と寿命末期時のランプ電圧に応じて切り替える技術が開示されている。特許文献２（特開平７−１０６０７１号公報）では、ランプ電圧を検出し、それに応じて始動パルス発生回路の動作／停止を制御する技術が開示されている。特許文献３（特開２００７−２５７９８９号公報）では、電源遮断時に出力電力を定格出力よりも少なくする技術が開示されている。
特開平９−６９３９５号公報 特開平７−１０６０７１号公報 特開２００７−２５７９８９号公報

従来の技術においては、放電灯の点灯／不点灯の状態を判別するための閾値は予め設定された一つの値として制御されており、その閾値Ｖｔｈ１は一般的に「安定点灯時」のみを基準に設定され、安定点灯時の定格ランプ電圧Ｖｒ以上、直流電源Ｅの電源電圧以下、つまり、Ｖｒ＜Ｖｔｈ１＜Ｅとなる。安定点灯時の定格ランプ電圧Ｖｒは、寿命末期も加味すると１００〜１５０Ｖであり、直流電源Ｅの電源電圧は交流入力電圧等々の条件を鑑みると凡そ３００〜４５０Ｖである。このとき、Ｖｔｈ１は１５０Ｖ＜Ｖｔｈ１＜３００Ｖとなり、通常、Ｖｔｈ１は２００〜２５０Ｖ程度に設計される。この値は「安定点灯時フェーズ」においては最適な閾値である。

ここで、先に定義した「始動時フェーズ」や「電源遮断時フェーズ」の条件が加味されていないのは、通常、「始動時フェーズ」は非常に短期間で通過するため、その間での制御は特に重要視されていないことが一因と思われる。また「電源遮断時フェーズ」もその後回路は停止する方向に向かうので、特に重要視されていないものと思われる。

但し昨今、寿命末期時のランプや始動性能の劣るランプと該当放電灯点灯装置が組み合わされたときに、上記「始動時フェーズ」の状態が長く継続することがあり、その間で放電灯状態が正しく認識されず、本来期待している動作として正しく制御されない為に、始動不良、あるいは、安定点灯不可の問題が発生することがある。また、「電源遮断時フェーズ」についても瞬時停電等、一旦遮断後も直ぐに電源復帰する場合も想定され、その場合は、その放電灯状態を正しく認識できず、期待される動作以外の制御をすることは好ましいことではない。

よって、これらの状態においても放電灯状態を正しく認識することは非常に重要であると考える。ここで、「始動時フェーズ」にも的確に放電灯状態を正しく認識するために、その判定閾値の設定を考慮すると、先に述べたとおり、始動時、グロー放電状態でのランプ電圧Ｖｇは２００〜３００Ｖであり、安定点灯時の定格ランプ電圧Ｖｒは寿命末期も加味すると１００〜１５０Ｖである。ここで、グロー放電状態でのランプ電圧Ｖｇを「始動時」と判定し、安定点灯時の定格ランプ電圧Ｖｒを「安定点灯」と判定する閾値電圧Ｖｔｈ２は、Ｖｒ＜Ｖｔｈ２＜Ｖｇであり、１５０Ｖ＜Ｖｔｈ２＜２００Ｖと非常に範囲の狭い値となる。加えて先に説明したとおり、グロー放電状態でのランプ電圧は非常に不安定であり、２００Ｖ以下になることも容易に推測できることから、この１５０〜２００Ｖという設定範囲は十分な設計マージンを確保した値とは言い難い。

この時、本来検出すべきランプ電圧の変化を再考すると、グロー放電からアーク放電への移行においては、高圧放電灯の特徴でもあるが、一度２０〜３０Ｖ程度の低電圧Ｖｓになった後に定格ランプ電圧Ｖｒに移行することが知られている。つまり、グロー放電からアーク放電への状態遷移においては、その判定閾値Ｖｔｈ３は、Ｖｓ＜Ｖｔｈ３＜Ｖｇであり、Ｖｔｈ３＜Ｖｔｈ１となる。また、その範囲は３０Ｖ＜Ｖｔｈ３＜２００Ｖとなり、非常に範囲を広く設定することが出来る。

一方、「電源遮断時フェーズ」も的確に放電灯状態を正しく認識するために、その判定閾値の設定を考慮する際に課題となる点は、直流電源Ｅの電源電圧が低下し、電源電圧が判定閾値を下回る状態になると、ＤＣ−ＤＣコンバータ４として降圧チョッパ回路を用いている場合、ランプ電圧は入力電源電圧以上にはなり得ないため、ランプが不点であってもランプが点灯していると誤認識することである。これは先述のＶｒ＜Ｖｔｈ１＜Ｅの条件において、Ｖｔｈ１＜Ｅが満足できなくなることからも説明できる。

この時、本来検出すべき趣旨を再考すると、電源電圧の低下に応じて、判定閾値を低下させることにより、誤判別を回避することが出来る。少なくともこの電源遮断時においては低下した電源電圧Ｅ’（＜Ｅ）よりも判定閾値を低く設定することが誤判別回避に有効である。つまり、電源遮断時の状態遷移においては、その判定閾値Ｖｔｈ４はＶｒ＜Ｖｔｈ４＜Ｅ’であり、Ｖｔｈ４＜Ｖｔｈ１となる。また、その範囲は１００Ｖ＜Ｖｔｈ４＜２００Ｖ程度である。

尚、この「電源遮断時フェーズ」の動作は電源電圧遮断時のみならず、負荷の急変等で過渡的に電源電圧が低下した場合にも同様に動作することになる。

本発明は上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高圧放電灯あるいは電源の状態に応じて安定した状態判定を可能とし、本来要求される制御通りに安定に放電灯を点灯させることができる高圧放電灯点灯装置を提供することにある。

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、直流電源Ｅの電源電圧を所望の直流電圧に変換し、高圧放電灯Ｌａを安定点灯させるＤＣ／ＤＣコンバータ４と、その直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータ６と、高圧放電灯Ｌａを始動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、ランプ電圧を検出し、そのランプ電圧検出値と予め設定された判別閾値とを比較することで、高圧放電灯Ｌａの点灯／不点灯を判別する点灯状態判別手段（コンパレータＣＰ１）と、高圧放電灯Ｌａの始動時、安定点灯時、電源遮断時等の予め設定された動作フェーズに応じて、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ４、ＤＣ／ＡＣインバータ６、始動パルス発生回路７の何れかを異なる動作状態として切り替えて制御する動作状態切替制御手段（マイコン８）とを備え、動作フェーズ毎に、判別閾値を変化させることを特徴とするものである。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、予め設定された動作フェーズの内、始動パルスにより放電灯が絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電に移行するまでの放電灯始動時の動作フェーズでは、判別閾値電圧をアーク放電移行後の安定点灯時の動作フェーズにおける判別閾値電圧よりも低く設定することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、放電灯始動時の動作フェーズでは、判別閾値電圧を放電灯のグロー放電電圧よりも十分低く設定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、図３に示すように、直流電源Ｅの電圧状態を判別する電源電圧判別回路（コンパレータＣＰ２）を備え、予め設定された動作フェーズの内、直流電源Ｅの電源電圧が所定値よりも低下した電源遮断時の動作フェーズでは、判別閾値電圧を安定点灯時の動作フェーズにおける判別閾値電圧よりも低く設定することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項４の発明において、電源遮断時の動作フェーズでは、図５に示すように、判別閾値電圧を直流電源Ｅの電源電圧低下に伴って、相対的に低下させるように設定することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の放電灯点灯装置を搭載した照明器具である（図７）。

本発明は、高圧放電灯あるいは電源の状態により予め設定された動作フェーズ毎に、判別閾値を最適な値となるように変化させることで、非常に安定した状態判定が可能となり、本来要求される制御通りに安定に放電灯を点灯させることができる。

（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１の回路図である。以下、その回路構成について説明する。直流電源Ｅは、商用交流電源１を整流・平滑した平滑コンデンサＣ１の直流電圧であり、ダイオードブリッジＤＢの出力に接続された昇圧チョッパ回路３の出力電圧であるが、これに限定されるものではなく、直流電源Ｅは電池でもよいし、市販の直流電源でもよい。

整流回路２は、ダイオードブリッジＤＢよりなり、商用交流電源１を全波整流して脈流電圧を出力する。ダイオードブリッジＤＢの出力端には、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１の直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ１の両端にはダイオードＤ１を介して平滑コンデンサＣ１が接続されている。インダクタＬ１、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、平滑コンデンサＣ１は昇圧チョッパ回路３を構成している。

スイッチング素子Ｑ１のオン・オフはチョッパ制御回路９により制御される。チョッパ制御回路９は市販の集積回路（例えばＭＣ３３２６２など）を用いて容易に実現可能である。スイッチング素子Ｑ１が商用交流電源１の商用周波数よりも十分に高い周波数でオン・オフ制御されることにより、ダイオードブリッジＤＢの出力電圧は、規定の直流電圧に昇圧されて平滑コンデンサＣ１に充電されると共に、商用交流電源１からの入力電流と入力電圧の位相がずれないように回路に抵抗性を持たせる力率改善制御を行っている。なお、ダイオードブリッジＤＢの交流入力端に高周波漏洩阻止用のフィルタ回路を設けても良い。

直流電源Ｅには、電力変換回路としての降圧チョッパ回路４が接続されている。降圧チョッパ回路４は負荷である高圧放電灯Ｌａに目標電力を供給するための安定器としての機能を有している。また、始動時からアーク放電移行期間を経て安定点灯期間に至るまで高圧放電灯Ｌａに適正な電力を供給するように降圧チョッパ回路４の出力電圧を可変制御される。

降圧チョッパ回路４の回路構成について説明する。直流電源Ｅである平滑コンデンサＣ１の正極はスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２を介してコンデンサＣ２の正極に接続されており、コンデンサＣ２の負極は平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。コンデンサＣ２の負極には回生電流通電用のダイオードＤ２のアノードが接続されており、ダイオードＤ２のカソードはスイッチング素子Ｑ２とインダクタＬ２の接続点に接続されている。

降圧チョッパ回路４の回路動作について説明する。スイッチング素子Ｑ２はマイコン８からの制御信号により高周波でオン・オフ駆動され、スイッチング素子Ｑ２がオンのとき、直流電源Ｅからスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、コンデンサＣ２を介して電流が流れ、スイッチング素子Ｑ２がオフのとき、インダクタＬ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ２を介して回生電流が流れる。これにより、直流電源Ｅの直流電圧を降圧した直流電圧がコンデンサＣ２に充電される。マイコン８によりスイッチング素子Ｑ２のオンデューティ（一周期に占めるオン時間の割合）を変えることにより、コンデンサＣ２に得られる電圧を可変制御できる。

降圧チョッパ回路４の出力には極性反転回路６が接続されている。極性反転回路６はスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６よりなるフルブリッジ回路であり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとＱ４，Ｑ５のペアがマイコン８からの制御信号により低周波で交互にオンされることで、降圧チョッパ回路４の出力電力を矩形波交流電力に変換して高圧放電灯Ｌａに供給するものである。負荷である高圧放電灯Ｌａは、メタルハライドランプや高圧水銀ランプのような高輝度高圧放電灯（ＨＩＤランプ）である。

始動パルス発生回路７は、高圧放電灯Ｌａの始動時のみ動作し、高圧放電灯Ｌａを絶縁破壊させるための高圧パルス電圧を発生する。始動パルス電圧発生回路７は、所定の電圧値Ｖｃに充電されるコンデンサＣ３と、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と、マイコン８からの制御信号によりオン／オフ可能なスイッチング素子Ｑ７と、インダクタＬ３とを直列に接続したトランス１次巻線回路と、トランスＴ１の１次巻線に発生するパルス電圧を２次巻線Ｎ２との巻数比からＮ２／Ｎ１倍（トランスの結合係数は１とする）に昇圧して高圧放電灯Ｌａに極性反転回路６の出力に重畳して高圧パルス電圧を印加するトランスＴ１の２次巻線Ｎ２とで構成されている。

コンデンサＣ４は、トランスＴ１で発生した高電圧パルスが極性反転回路６の入力側に回り込まないようにブロックする高周波バイパス用のコンデンサであり、このコンデンサＣ４とトランスＴ１の２次巻線Ｎ２と高圧放電灯Ｌａとで直列閉回路を構成している。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に高圧パルス電圧が発生すると、コンデンサＣ４を介して高圧放電灯Ｌａの両端に印加されることになる。

マイコン８は出力制御回路を構成しており、降圧チョッパ回路４のスイッチング素子Ｑ２と、極性反転回路６のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を、高圧放電灯Ｌａの状態に応じて適切に制御する信号を出力する。電流検出抵抗５である抵抗Ｒｓに流れる負荷電流は、マイコン８により監視されており、高圧放電灯Ｌａへの供給電力が適正となるように、降圧チョッパ回路４のスイッチング素子Ｑ２のオン・デューティを制御する。また、マイコン８は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を低周波でオン・オフさせるように制御する。

降圧チョッパ回路４の出力電圧は、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７の直列回路により分圧されて、コンパレータＣＰ１の＋側入力端子に印加されている。コンパレータＣＰ１の−側入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により分圧した点灯判別用の閾値電圧が印加されている。抵抗Ｒ３の両端にはスイッチ素子Ｑ８が並列接続されており、マイコン８から出力される点灯判別信号によりスイッチ素子Ｑ８のオン／オフを制御することにより、コンパレータＣＰ１の−側入力端子に印加される点灯判別用の閾値電圧を切り替えることができる。

高圧放電灯Ｌａの点灯時には、ランプインピーダンスが小さいことにより、降圧チョッパ回路４の出力であるコンデンサＣ２の電圧は低下する。コンデンサＣ２の電圧を分圧して得たコンパレータＣＰ１の＋側入力端子の電圧が−側入力端子の電圧よりも低くなると、コンパレータＣＰ１の出力はＬレベルとなり、高圧放電灯Ｌａは点灯状態であると判別される。高圧放電灯Ｌａの不点灯時には、ランプインピーダンスが大きいことにより、降圧チョッパ回路４の出力であるコンデンサＣ２の電圧は上昇する。コンデンサＣ２の電圧を分圧して得たコンパレータＣＰ１の＋側入力端子の電圧が−側入力端子の電圧よりも高くなると、コンパレータＣＰ１の出力はＨレベルとなり、高圧放電灯Ｌａは不点灯状態であると判別される。これにより、コンパレータＣＰ１と分圧抵抗Ｒ１〜Ｒ７よりなる回路は点灯状態判別回路として機能する。

なお、図示された実施形態では、コンパレータＣＰ１によりランプ電圧を判別しているが、マイコン８のＡ／Ｄ変換入力ポートによりランプ電圧を取得し、ソフトウェアによりランプ電圧を判別しても良い。例えば、抵抗Ｒ４〜Ｒ７により分圧された電圧をマイコン８のＡ／Ｄ変換入力ポートによりデジタル値として取得し、ランプ電力の制御に利用すると共に、点灯判別用の閾値と比較することにより、点灯／不点灯を判別するように構成しても構わない。

図２は本実施形態の動作説明図である。初期設定された閾値Ｖｔｈ３は、始動時ランプ電圧Ｖｓよりも大きく、グロー放電時ランプ電圧Ｖｇよりも小さく設定される。点灯判別後の閾値Ｖｔｈ１は、定格ランプ電圧Ｖｒよりも大きく、降圧チョッパ回路４の入力電源電圧Ｅよりも小さく設定される。初期設定された閾値Ｖｔｈ３は、点灯判別後の閾値Ｖｔｈ１よりも低く、一例を挙げると、１５０Ｖ＜Ｖｔｈ１＜３００Ｖ、３０Ｖ＜Ｖｔｈ３＜２００Ｖの範囲が適切である。

（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２の回路図である。本実施形態では、実施形態１の構成に加えて、電源電圧判別用のコンパレータＣＰ２と分圧抵抗Ｒ８〜Ｒ１１を追加し、直流電源ＥからＤＣ−ＤＣコンバータ４への入力電源電圧を判別可能としたものである。入力電源電圧は、抵抗Ｒ８〜Ｒ１１の直列回路により分圧されて、検出電圧ＶｂとしてコンパレータＣＰ２の＋側入力端子に印加される。コンパレータＣＰ２の−側入力端子には、基準電圧Ｖｒｅｆが印加されている。Ｖｂ＜Ｖｒｅｆになると、コンパレータＣＰ２の出力はＬレベルとなり、電源遮断時フェーズと判別される。マイコン８はコンパレータＣＰ２の出力を定期的に監視しており、電源遮断時フェーズであればＶｔｈ４、安定点灯時フェーズであればＶｔｈ１となるように、スイッチ素子Ｑ８のオン／オフを切り替えて、点灯判別用コンパレータＣＰ１の閾値を切り替える。

図４は本実施形態の動作説明図である。安定点灯時フェーズの閾値Ｖｔｈ１は、定格ランプ電圧Ｖｒよりも大きく、降圧チョッパ回路４の入力電源電圧Ｅよりも小さく設定される。電源遮断時フェーズの閾値Ｖｔｈ４は、定格ランプ電圧Ｖｒよりも大きく、電源遮断時における降圧チョッパ回路４の入力電源電圧Ｅ’よりも小さく設定される。電源遮断時フェーズの閾値Ｖｔｈ４は、安定点灯時フェーズの閾値Ｖｔｈ１よりも小さく、一例を挙げると、１５０Ｖ＜Ｖｔｈ１＜３００Ｖ、１００Ｖ＜Ｖｔｈ４＜２００Ｖの範囲が適切である。

（実施形態３）
図５は本発明の実施形態３の回路図である。実施形態２の構成に加えて、点灯判別信号に応じて電源電圧に接続される電源電圧バイアス回路のスイッチ素子Ｓｗのオン／オフを制御することで、電源電圧の変化を点灯判別用の閾値電圧に反映させる。スイッチ素子Ｓｗがオンのときには、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の直列回路を介して直流電源Ｅの直流電圧に応じたバイアス電流が抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点に供給されて、点灯判別用の閾値電圧が電源電圧に応じて可変制御される。すなわち、電源電圧の低下につれて、閾値電圧も低下するような構成とすることが出来る。

（実施形態４）
図６は本発明の実施形態４の動作説明のためのフローチャートである。本実施形態は、上述の実施形態１と実施形態２を組み合わせたものである。先の実施形態１と同様、点灯判別閾値の初期設定値はＶｔｈ３として予め設定し、その上で点灯判別結果に基づき、安定点灯時フェーズに移行する際には閾値をＶｔｈ１に切り替える。その後、電源遮断フェーズと認識されたときには、点灯判別閾値をＶｔｈ４に切替える。

安定点灯時フェーズの閾値Ｖｔｈ１は、定格ランプ電圧Ｖｒよりも大きく、直流電源ＥからＤＣ−ＤＣコンバータ４への入力電圧よりも小さく設定される。初期設定された閾値Ｖｔｈ３は、始動時ランプ電圧Ｖｓよりも大きく、グロー放電時ランプ電圧Ｖｇよりも小さく設定される。電源遮断時フェーズの閾値Ｖｔｈ４は、定格ランプ電圧Ｖｒよりも大きく、電源遮断時におけるＤＣ−ＤＣコンバータ４の入力電源電圧Ｅ’よりも小さく設定される。初期設定された閾値Ｖｔｈ３と電源遮断時フェーズの閾値Ｖｔｈ４は、いずれも安定点灯時フェーズの閾値Ｖｔｈ１よりも小さい。一例を挙げると、１５０Ｖ＜Ｖｔｈ１＜３００Ｖ、３０Ｖ＜Ｖｔｈ３＜２００Ｖ、１００Ｖ＜Ｖｔｈ４＜２００Ｖの範囲が適切である。

（実施形態５）
図７は本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。（ａ）、（ｂ）はそれぞれスポットライトにＨＩＤランプを用いた例、（ｃ）はダウンライトにＨＩＤランプを用いた例であり、図中、Ｌａは高圧放電灯、８１は高圧放電灯を装着した灯体、８２は配線、８３は点灯装置の回路を格納した安定器である。これらの照明器具を複数組み合わせて照明システムを構築しても良い。

本発明の実施形態１の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態１の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態２の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態２の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態３の構成を示す回路図である。 本発明の実施形態４の動作を示すフローチャートである。 本発明の実施形態５の照明器具を示す斜視図である。 従来例の回路図である。 従来例のランプ電圧の時間的変化を示す説明図である。 従来例のグロー放電時の制御を示す説明図である。 従来例のアーク放電時の制御を示す説明図である。 従来例の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｅ 直流電源
４ 降圧チョッパ回路（ＤＣ／ＤＣコンバータ）
６ 極性反転回路（ＤＣ／ＡＣインバータ）
７ 始動パルス発生回路
８ マイコン（動作状態切替制御手段）
Ｌａ 高圧放電灯
ＣＰ１ コンパレータ（点灯状態判別手段）

Claims (6)

1. 直流電源の電源電圧を所望の直流電圧に変換し、高圧放電灯を安定点灯させるＤＣ／ＤＣコンバータと、
   その直流電圧を交流電圧に変換するＤＣ／ＡＣインバータと、
   高圧放電灯を始動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、
   ランプ電圧を検出し、そのランプ電圧検出値と予め設定された判別閾値とを比較することで、高圧放電灯の点灯／不点灯を判別する点灯状態判別手段と、
   高圧放電灯の始動時、安定点灯時、電源遮断時等の予め設定された動作フェーズに応じて、少なくともＤＣ／ＤＣコンバータ、ＤＣ／ＡＣインバータ、始動パルス発生回路の何れかを異なる動作状態として切り替えて制御する動作状態切替制御手段とを備え、
   動作フェーズ毎に、判別閾値を変化させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 予め設定された動作フェーズの内、始動パルスにより放電灯が絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電に移行するまでの放電灯始動時の動作フェーズでは、判別閾値電圧をアーク放電移行後の安定点灯時の動作フェーズにおける判別閾値電圧よりも低く設定することを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
3. 放電灯始動時の動作フェーズでは、判別閾値電圧を放電灯のグロー放電電圧よりも十分低く設定することを特徴とする請求項２記載の高圧放電灯点灯装置。
4. 直流電源の電圧状態を判別する電源電圧判別回路を備え、予め設定された動作フェーズの内、直流電源の電源電圧が所定値よりも低下した電源遮断時の動作フェーズでは、判別閾値電圧を安定点灯時の動作フェーズにおける判別閾値電圧よりも低く設定することを特徴とする請求項１記載の高圧放電灯点灯装置。
5. 電源遮断時の動作フェーズでは、判別閾値電圧を直流電源の電源電圧低下に伴って、相対的に低下させるように設定することを特徴とする請求項４記載の高圧放電灯点灯装置。
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搭載した照明器具。

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