JP2006269349A - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 パルス電圧を重畳させることなく低光束から安定した状態でフェードイン始動を行わせることができるようにする。
【解決手段】 直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯１２に供給するインバータ回路１６、放電灯１２の調光を行うための調光信号を出力する調光器２４、調光器２４から出力される調光信号に対応して生成される指令信号を放電灯１２の予熱終了後の所定期間に調光器２４により設定された値よりも低い値から当該設定された値にまでスイープさせる信号昇圧回路３０、放電灯１２に流れるランプ電流を検出するランプ電流出回路２２、信号昇圧回路３０から出力される指令信号とランプ電流出回路２２から出力される検出信号とに基づいて調光制御信号を出力するフィードバック回路２８、及び、フィードバック回路２８から出力される調光制御信号が入力されることでインバータ回路１６の動作を制御する点灯制御回路３２を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータ回路を用いて放電灯を高周波点灯させると共に、所定の調光レベルに調光する放電灯点灯装置、及び、この放電灯点灯装置により放電灯の点灯動作が制御される照明器具に関する。

従来、調光用電子安定器を用いた放電灯点灯装置では、放電灯の始動時における光出力と調光時における光出力とが異なるため、例えば調光器から出力される調光信号が調光可能範囲の下限レベル（調光下限レベル）であった場合、始動時と点灯時との間で光の明暗が発生して人の目に違和感を生じさせることから、種々の対応策がとられている。

例えば、図２１に示す放電灯点灯装置は、直流電源１０１と、直流電源１０１から出力される直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路１０２と、予熱電極を有する放電灯１０３と、放電灯１０３のランプ電流を制限するバラストチョーク１０４と、バラストチョーク１０４と放電灯１０３の予熱電極との間に接続されたカップリングコンデンサ１０５と、放電灯１０３の両端に接続された始動コンデンサ１０６と、発振周波数を制御することで出力を設定した値に維持するフィードバック回路１０７と、放電灯１０３の異常を検出してインバータ回路１０２の動作を停止させるもので、カップリングコンデンサ１０５の両端電圧を検出する電圧検出回路１０８を含む保護回路１０９と、放電灯１０３の調光開始を制御する調光開始制御回路１１０などで構成されたものである（例えば、特許文献１）。

このように構成された放電灯点灯装置では、電圧検出回路１０８から出力される検出信号が放電灯１０３の予熱期間においてはカップリングコンデンサ１０５の電圧が低いことでロー信号となり、放電灯１０３が始動を開始して以降はカップリングコンデンサ１０５の電圧が高くなることでハイ信号となるようにされ、調光開始制御回路１１０により予熱期間にフィードバック回路１０７が動作しないようにマスクする一方、放電灯１０３が始動したときにマスクを解除して調光が開始されるようにすることで、人の目に違和感を生じさせることが緩和される。

また、図２２に示す放電灯点灯装置は、商用交流電源を整流して得た直流電源２０１と、直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路からなる点灯回路２０２と、放電灯２０３を含む負荷回路２０４と、点灯回路２０２の動作を制御する制御回路２０５とで構成されたものであり、制御回路２０５の制御動作により、調光制御を行う際の放電灯の出力光束を最低にするときの電圧に略等しい電圧と、この電圧よりも高い電圧であって放電灯の出力光束を最高にするときの電圧よりも低い電圧に設定したパルス電圧とを交互に放電灯２０３に印加する始動期間を設けるようにしたものである（例えば、特許文献２）。

このように構成された放電灯点灯装置では、放電灯２０３が徐々に点灯状態に移行されることになり、点灯状態への移行時に低光束に設定されていたとしても瞬間的に高光束になることが抑制されて人の目に違和感を生じさせることが緩和される。
特開２００１−２８４０９１号公報 特許第３３２４８６２号公報

ところが、図２１に示す放電灯点灯装置では、予熱期間が終了してインバータ回路１０２の動作周波数を予熱期間における周波数（予熱周波数）から始動期間における周波数（始動周波数）に変化させた場合、カップリングコンデンサ１０５の電圧が高くなることでマスクが解除されてフィードバック回路１０７が動作するようになるにも拘わらず、周囲温度が低い場合などでは放電灯１０３が点灯しないことがある。こうした場合、フィードバック回路１０７がすでに動作していることで放電灯１０３を点灯させるのに必要な電圧が放電灯１０３の両端に供給できないことになり、放電灯１０３がいつまでも点灯しないことになる。

このような問題は、始動周波数を無負荷共振周波数により近づけて周囲温度が低い場合などでも放電灯１０３が確実に点灯するような始動電圧を供給することにより解決することはできないことはないが、こうした場合には始動直後の光出力が明るくなりすぎ、始動直後にフィードバック回路１０７が動作しても閃光が発生しやすくなるだけでなく、調光器により設定された光出力より低い光出力から当該設定された光出力まで安定した状態でフェードイン始動を行わせることができないという問題がある。

また、図２２に示す放電灯点灯装置では、点灯状態への移行時に低光束に設定されていたとしても、瞬間的に高光束になることが抑制されて人の目に違和感を生じさせることが緩和されるとはいうものの、放電灯の出力光束を最低にするときの電圧にパルス電圧を重畳させるものであって放電灯の定格電力などが異なるような場合にパルス幅、パルス高さ、パルス周期などを変更しなけれればならないから、制御動作が複雑になることに加え、フェードイン始動時には予熱電流波形もパルス状に変化するので、放電灯寿命の悪化を招く虞があるという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、パルス電圧を重畳させることなく低光束から安定した状態でフェードイン始動を行わせ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を目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、直流電源と、この直流電源から出力される直流電圧を高周波電圧に変換して前記放電灯に供給するインバータ回路と、放電灯の調光を行うための調光信号を出力する調光器と、この調光器から出力される調光信号に対応して生成される指令信号を前記放電灯の予熱終了後の所定期間に前記調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にまでスイープさせる信号昇圧回路と、前記放電灯の放電状態を検出する状態検出回路と、前記信号昇圧回路から出力される指令信号と前記状態検出回路から出力される検出信号とに基づいて調光制御信号を出力するフィードバック回路と、このフィードバック回路から出力される調光制御信号が入力されることで前記インバータ回路の動作を制御する点灯制御回路とを備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に係るものにおいて、前記放電灯の始動期間に放電灯が点灯したか否かを判別する点灯判別回路を備え、前記信号昇圧回路は、前記放電灯が点灯したときに前記点灯判別回路から出力される検出信号により作動されることで前記指令信号を前記調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープさせるものであることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項２に係るものにおいて、前記状態検出回路は、前記放電灯の予熱電極間に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出回路からなるものであり、前記点灯判別回路は、前記ランプ電流検出回路から出力される検出信号に基づいて前記放電灯が点灯したか否かを判別するものであることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項２に係るものにおいて、前記点灯判別回路は、前記直流電源から前記放電灯の予熱電極間に供給される直流電圧を検出する直流電圧検出回路を備えたもので、当該直流電圧検出回路から出力される検出信号に基づいて放電灯が点灯したか否かを判別するものであることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１に係るものにおいて、前記放電灯の予熱電極を予熱する予熱回路を備え、前記状態検出回路は前記放電灯の予熱電極間に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出回路からなるものであり、当該ランプ電流検出回路は、前記放電灯の予熱電流とランプ電流とが流れる個所に介挿された一次巻線、前記放電灯の予熱電流のみが流れる個所に前記一次巻線と逆極性となるように介挿された二次巻線及びランプ電流の検出巻線となる三次巻線を備えたカレントトランスを含んで構成されるものであることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項１乃至５のいずれかに係るものにおいて、前記放電灯の予熱期間が終了するまで前記フィードバック回路から出力される調光制御信号のレベルを固定するマスク回路を備えたことを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれかに係るものにおいて、前記放電灯の始動期間における前記インバータ回路の動作周波数を前記信号昇圧回路によりスイープされる指令信号に応じて変更可能にする始動周波数変更回路を備えたことを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項２に係るものにおいて、前記放電灯が始動した後に不点灯状態になった場合に前記点灯判別回路から出力される検出信号により前記信号昇圧回路を作動させて指令信号を前記調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にまでスイープさせることによって前記放電灯を再始動させる再始動回路を備えたことを特徴としている。

請求項９の発明は、予熱電極を有する放電灯への印加電圧を調整することにより調光可能にし、前記予熱電極を予熱した後に点灯状態に移行させる照明器具であって、請求項１乃至８のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯動作が制御される放電灯とを含むことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、フィードバック回路に入力される指令信号が放電灯の予熱終了後の所定期間に調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープされるようになっているため、低光束から安定した状態でフェードイン始動を行わせることができる。また、フェードイン始動を行わせるにあたってパルス電圧を重畳させる必要がないため、制御構成が簡素化されると共に、放電灯の長寿命化を図ることができる。

請求項２の発明によれば、放電灯の始動期間に点灯判別回路から出力される検出信号により信号昇圧回路が作動されて指令信号が調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープされるので、始動期間内にフェードイン始動を行うことができる結果、始動期間を必要以上に短くする必要がないことから低温時における始動性を向上させることができる。

請求項３の発明によれば、点灯判別回路がランプ電流検出回路から出力される検出信号に基づいて放電灯が点灯したか否かを判別するものであるため、始動期間内に確実にフェードイン始動を行うことができ、始動期間を必要以上に短くする必要がないことで低温時における始動性を向上させることができる。

請求項４の発明によれば、点灯判別回路が放電灯の予熱電極間に供給される直流電圧を検出する直流電圧検出回路から出力される検出信号に基づいて放電灯が点灯したか否かを判別するものであるため、放電灯の状態変化を確実に検出することができる結果、始動期間内に確実にフェードイン始動を行うことができ、始動期間を必要以上に短くする必要がないことで低温時における始動性を向上させることができる。

請求項５の発明によれば、カレントトランスの一次巻線が放電灯の予熱電流とランプ電流とが流れる個所に介挿されると共に、二次巻線が予熱電流のみが流れる個所に介挿されているので、予熱電流の影響を受けないでランプ電流のみを正確に検出することができる結果、フェードイン始動を確実に行うことができる。

請求項６の発明によれば、放電灯の予熱期間が終了するまでフィードバック回路から出力される調光制御信号がマスク回路により最大値に固定されるため、始動期間に移行したときに確実に所定の始動電圧を放電灯に供給することができる結果、低温時においても確実に低光束からフェードイン始動を行うことができる。

請求項７の発明によれば、始動周波数変更回路により放電灯の始動期間におけるインバータ回路の動作周波数が信号昇圧回路によりスイープされる指令信号に応じて変更可能にされるため、調光器により放電灯の光出力が最大となる定格出力に設定されているような場合であっても違和感を生じさせないで確実にフェードイン始動を行うことができる。

請求項８の発明によれば、点灯判別回路から出力される検出信号により信号昇圧回路を作動させて指令信号を調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にまでスイープさせることによって放電灯を再始動させる再始動回路を備えているため、放電灯が始動した後に不点灯状態になった場合でも再び放電灯を点灯させることができる。

請求項９の発明によれば、フィードバック回路に入力される指令信号が放電灯の予熱終了後に調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープされるようになっているため、低光束から安定した状態でフェードイン始動を行わせることができる。また、フェードイン始動を行わせるにあたってパルス電圧を重畳させる必要がないため、制御構成が簡素化されると共に、放電灯の長寿命化を図ることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この図において、放電灯点灯装置１０ａは、一対の予熱電極（フィラメント）Ｆ１、Ｆ２を有する放電灯１２に供給される印加電圧を調整することにより調光可能にすると共に、放電灯１２の予熱期間（先行予熱期間）が終了した後に点灯状態への移行が容易になるように高い始動電圧を印加する始動期間を経て点灯状態に移行させるようにしたものであり、交流電圧を直流電圧に変換する直流電源１４と、直流電源１４の出力端に接続されたインバータ回路１６と、インバータ回路１６の出力端に接続され、一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２を予熱する予熱回路１８と、インバータ回路１６の出力端に接続され、放電灯１２に供給する電力を調整する共振回路２０とを備えている。

また、放電灯点灯装置１０ａは、放電灯１２に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出回路２２と、放電灯１２を調光する調光器２４と、調光器２４の出力端に接続された直流変換回路（Ｄｕｔｙ−ＤＣ変換回路）２６と、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号と直流変換回路２６から出力される指令信号とから調光制御信号を得るフィードバック回路２８と、直流変換回路２６から出力される指令信号を調光器２４により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープさせる信号昇圧回路３０と、フィードバック回路２８から出力される調光制御信号に基づいてインバータ回路１６の動作を制御する点灯制御回路（インバータ制御回路）３２とを備えている。

直流電源１４は、昇圧チョッパからなるものであり、交流電源ＶＳから出力される交流電圧を全波整流することで直流電圧を得るダイオードブリッジＤＢ１と、一端がダイオードブリッジＤＢ１の出力端に接続されたインダクタＬ１と、インダクタＬ１の他端とグランド電位との間に接続され、インダクタＬ１に所定周期で電流を流すＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１と、インダクタＬ１の他端にアノードが接続されたダイオードＤ１と、ダイオードＤ１のカソードとグランド電位との間に接続され、インダクタＬ１に蓄積された磁気エネルギをダイオードＤ１を介して蓄積するコンデンサＣ１と、スイッチング素子Ｑ１の導通状態を制御する導通制御回路ＣＣとから構成されたものである。

インバータ回路１６は、直流電源１４から出力される直流電圧を高周波電圧に変換し、その変換した高周波電圧を放電灯１２に供給するものであり、ダイオードＤ１のカソードとグランド電位との間において互いに直列接続されたＭＯＳＦＥＴからなる２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３と、この２つのスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３の中点に一端が接続された直流カットコンデンサＣ２とを含んで構成されたものである。

予熱回路１８は、２つの二次巻線を有する予熱トランスＰＴを用いた巻線予熱方式を採用したもので、一次巻線ＬＭ１がインバータ回路１６の直流カットコンデンサＣ２の他端とグランド電位との間に接続されると共に、一方の二次巻線ＬＭ２が放電灯１２の一方の予熱電極Ｆ１の両端に接続され、他方の二次巻線ＬＭ３が放電灯１２の他方の予熱電極Ｆ２の両端に接続されて構成されたものである。

共振回路２０は、一端がインバータ回路１６の直流カットコンデンサＣ２の他端に接続されると共に、他端が放電灯１２の一方の予熱電極Ｆ１に接続されたインダクタＬ２と、インダクタＬ２の他端とグランド電位との間に接続されたコンデンサＣ３とで構成されたものである。

ランプ電流検出回路２２は、放電灯１２の一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間に流れるランプ電流を直流電圧に変換して検出するものであり、インバータ回路１６の放電灯１２に対する電力供給回路に一次巻線ＬＭ１が介挿されてなるカレントトランスＣＴと、カレントトランスＣＴの二次巻線ＬＭ２に接続され、二次巻線ＬＭ２に誘起される高周波電圧を全波整流することで直流電圧を得るダイオードブリッジＤＢ２と、ダイオードブリッジＤＢ２に接続された検出端を構成する抵抗素子Ｒ１とから構成されたものである。

このように構成されたランプ電流検出回路２２では、放電灯１２の予熱期間における一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間にはアーク放電によるランプ電流が流れないので、抵抗素子Ｒ１の両端に電圧が出力されることはないが、放電灯１２の予熱期間が終了して始動期間に達することで点灯が開始されると、一次巻線ＬＭ１にランプ電流が流れ始めることで二次巻線ＬＭ２に電圧が誘起され、この二次巻線ＬＭ２に誘起された電圧がダイオードブリッジＤＢ２で整流されて抵抗素子Ｒ１の両端に出力される。すなわち、ランプ電流検出回路２２は、放電灯１２の予熱期間にはローレベルの信号を出力し、始動期間に達するとハイレベルの信号を出力する。

調光器２４は、調光信号としてパルス幅変調により生成されるパルス信号を出力するものであり、デューティ比が大きくなるほど放電灯１２の光出力が高光束となるようにし、デューティ比が小さくなるほど放電灯１２の光出力が低光束となるようにするものである。直流変換回路２６は、調光器２４から出力された調光信号をデューティ比に対応したレベルの直流信号に変換するものである。すなわち、直流変換回路２６は、調光器２４から出力される調光信号のデューティ比が大きくなるほどハイレベルの直流信号を出力し、デューティ比が小さくなるほどローレベルの直流信号を出力する。この直流変換回路２６から出力される直流信号は、調光動作を制御する指令信号としてフィードバック回路２８に供給される。

フィードバック回路２８は、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号と直流変換回路２６から出力される指令信号との誤差を増幅して調光制御信号として出力する誤差増幅回路を構成するオペアンプＯＰ１を含んで構成されたもので、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号が反転入力端子（−端子）に抵抗素子Ｒ−を介して入力され、直流変換回路２６から出力される指令信号が非反転入力端子（＋端子）に抵抗素子Ｒ＋を介して入力される。

このよう構成されたフィードバック回路２８は、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号が放電灯１２の予熱期間であることでローレベルにある場合には、オペアンプＯＰ１から出力される調光制御信号は最大値に設定された状態で固定され、オペアンプＯＰ１の動作がマスクされた状態となる。そして、放電灯１２の始動期間に達すると点灯が開始されてランプ電流検出回路２２から出力される検出信号がハイレベルとなり、マスクが解除されてオペアンプＯＰ１が動作することでフィードバック回路２８が機能し、出力される調光制御信号に基づいて点灯制御回路３２が動作する。なお、オペアンプＯＰ１の反転入力端子と出力端子との間には、カットオフ周波数を決定する抵抗素子ＲｐとコンデンサＣｐとの並列回路が接続されており、低周波のリップルが低減されるようになっている。

信号昇圧回路３０は、放電灯１２の予熱期間及び始動期間に直流変換回路２６から出力される指令信号を調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベル（下限値よりも低い値を含む。以下同じ。）に設定する電圧変更回路３４と、放電灯１２の予熱期間及び始動期間終了後に電圧変更回路３４の動作が解除されることで直流変換回路２６から出力される指令信号を調光器２４で設定されたレベルにまでスイープ（徐々に復帰）させる時定数回路３６と、直流変換回路２６から出力される指令信号が所定のレベル以下にならないようにするリミッタ回路３８とから構成されている。

ここで、電圧変更回路３４は、直流変換回路２６の出力ラインに一端が接続された抵抗素子Ｒ２と、この抵抗素子Ｒ２の他端とグランド電位との間に接続されたスイッチ素子であるＮＰＮ型トランジスタＴｒ１とで構成されている。このトランジスタＴｒ１は、放電灯１２の予熱期間及び始動期間に点灯制御回路３２から制御端子であるベースにハイ信号が供給されることでオンし、直流変換回路２６から出力される指令信号を調光器２４により設定される調光可能範囲の下限値近傍レベルに設定する。

また、時定数回路３６は、抵抗素子Ｒ３とコンデンサＣ４との直列回路により構成され、直流変換回路２６の出力ラインとグランド電位との間に接続されたものである。また、リミッタ回路３８は、オペアンプＯＰ２を含んで構成されたもので、降圧した交流電圧を整流して得た電源電圧Ｖｃｃを抵抗素子Ｒ４と抵抗素子Ｒ５とで分圧して得た基準電圧がオペアンプＯＰ２の非反転入力端子（＋）に入力されると共に、オペアンプＯＰ２の出力信号がダイオードＤ２を介して反転入力端子（−）に入力され、オペアンプＯＰ２の出力端がダイオードＤ２を介して直流変換回路２６の出力ラインに接続されるようにしたものである。

点灯制御回路３２は、例えばＰＷＭ−ＩＣにより構成されたもので、放電灯１２の予熱期間、始動期間及び点灯期間にインバータ回路１６の動作周波数を各期間の対応する周波数に切り替える動作を行うものである。すなわち、放電灯１２の予熱期間においては最も高い周波数ｆｐｒｅでインバータ回路１６を駆動させ、始動期間においては周波数ｆｐｒｅよりも低い周波数ｆｓｔｒでインバータ回路１６を駆動させ、点灯期間には周波数ｆｓｔｒよりも低い周波数ｆｏｓｃでインバータ回路１６を駆動させる。

また、点灯制御回路３２は、放電灯１２の予熱期間及び始動期間に電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１のベースにハイ信号を供給すると共に、始動期間終了後にトランジスタＴｒ１のベースにロー信号を供給する一方、フィードバック回路２８から出力される調光制御信号が増加するとインバータ回路１６の動作周波数を低下させて光出力（ランプ電流）を増加させると共に、調光制御信号が減少するとインバータ回路１６の動作周波数を増加させて光出力（ランプ電流）を減少させる。これにより、点灯制御回路３２は、始動期間終了後にフィードバック回路２８から出力される調光制御信号に基づいて放電灯１２に対しフェードイン始動を行うことが可能となる。

このように構成された放電灯点灯装置１０ａは、次のように動作する。すなわち、オペレータにより調光器２４が所定の調光値に設定され、図略の電源スイッチがオンにされると、点灯制御回路３２によりインバータ回路１６が周波数ｆｐｒｅで駆動される。これにより、インバータ回路１６から出力された高周波電圧が予熱回路１８の予熱トランスＰＴの一次巻線ＬＭ１に供給され、各二次巻線ＬＭ２、ＬＭ３から予熱電極Ｆ１、Ｆ２に電圧が供給されることで各予熱電極Ｆ１、Ｆ２が予熱（先行予熱）される。

この予熱期間においては、放電灯１２の一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間にはランプ電流が流れないことからランプ電流検出回路２２からの出力はローレベルになることで、フィードバック回路２８から出力される調光制御信号は最大値に固定され、オペアンプＯＰ１の動作がマスクされた状態となる。一方、予熱期間及び始動期間においては、点灯制御回路３２から出力されるハイ信号により電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１がオンにされることで、信号昇圧回路３０から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルに設定されている。これにより、点灯制御回路３２は、予熱期間及び始動期間において、予め設定された所定の周波数ｆｐｒｅ及び周波数ｆｓｔｒでインバータ回路１６を駆動することが可能となる。

そして、放電灯１２の始動期間が終了すると、点灯制御回路３２から電圧変更回路３４に対して出力されているハイ信号がロー信号に変わることで電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１がオフになる結果、直流変換回路２６から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルから調光器２４により設定されたレベルにまで時定数回路３６の時定数でスイープすることになる。

すなわち、放電灯１２の始動期間が終了すると点灯制御回路３２は周波数ｆｏｓｃでインバータ回路１６を駆動させようとするが、放電灯１２の点灯期間になるとフィードバック回路２８から出力される調光制御信号が時定数回路３６の時定数に基づいてスイープする指令信号に対応して変化することで、インバータ回路１６の動作周波数と光出力との関係を表わす図２及び図３に示すように、調光器２４で如何なる調光レベルに設定されていたとしても、始動期間終了後において明から暗への急激な変化のない演出用途に適したフェードイン始動が行われることになる。

ここで、図２は始動期間が短くなるように設定した場合のインバータ回路１６の動作周波数と光出力との関係を示すもので、始動期間が短いために指令信号は始動期間に達した後にすぐに調光器２４で設定されたレベルにまでスイープする。図３は始動期間が長くなるように設定した場合のインバータ回路１６の動作周波数と光出力との関係を示すもので、指令信号は始動後のしばらくの期間は低い値で一定となり、始動期間終了後に調光器２４で設定されたレベルにまでスイープする。

この図２及び図３において、いずれも予熱期間が終了して始動期間に移行したときにインバータ回路１６の動作周波数が低くなることで高電圧が印加され、放電灯１２が点灯して光出力が増大することになるが、この放電灯１２の点灯によりランプ電流が検出されてフィードバック回路２８から出力される調光制御信号が小さくなる結果、点灯制御回路３２によりインバータ回路１６の動作周波数が増大されて光出力が減少される。このため、このフィードバック回路２８の時定数を小さくする（遅延時間を短くする）ことで、始動期間に移行したときの光出力の変化する期間（先鋭状となる期間）を短くすることができ、これにより人の目に閃光として認識できないレベルに抑えることが可能となる。

なお、調光下限値におけるインバータ回路１６の動作周波数と始動時におけるインバータ回路１６の動作周波数とを等しくすることで、始動期間に移行したときの閃光をより抑制することが可能になる。

また、本実施形態におけるフェードイン時の指令信号の変化は、図４に示すように、フェードイン開始から１秒以内に終了するように設定されている。これは、点灯後の光出力の変化に必要以上の遅れを生じさせると違和感が生じるためである。また、本実施形態では、指令信号の変化をＲＣ時定数により実現していることから、図４に示す上向きに膨らむフェードカーブとなるが、図５に示す下向きに膨らんだフェードカーブとしてもよい。人間の目には図５に示す下向きに膨らんだフェードカーブの方がより快適に感じることができる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第２の実施形態に係る回路構成では、図１に示す第１の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第１の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第２の実施形態に係る回路構成は、第１の実施形態に係る回路構成とは、放電灯１２の始動期間に放電灯１２が点灯したか否かを判別する点灯判別回路４０を備え、この点灯判別回路４０からの出力信号により信号昇圧回路３０の電圧変更回路３４の動作を制御するようにした点で相違するものであり、その他の構成は第１の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第２の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｂは、点灯判別回路４０がコンパレータＣＰ１を含んで構成されたものであり、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号がコンパレータＣＰ１の反転入力端子（−端子）に入力されると共に、降圧した交流電圧を整流して得た電源電圧Ｖｃｃを抵抗素子Ｒ６及びＲ７により分圧して得た基準電圧がコンパレータＣＰ１の非反転入力端子（＋端子）に入力され、コンパレータＣＰ１の出力端子から出力される検出信号が電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１のベースに入力されるようにしたものである。なお、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号が入力される入力端子とグランド電位との間に入力値を安定化するための充電用のコンデンサＣ５が接続されている。

このように構成された第２の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｂは、光出力、インバータ回路１６の動作周波数及び点灯判別回路４０の出力が図７に示すような関係性を呈するように動作する。すなわち、放電灯１２の予熱期間においてはランプ電流が流れないことでランプ電流検出回路２２からの検出信号はローレベルとなり、コンパレータＣＰ１の出力端子からハイ信号が出力される。このため、電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１がオンにされることで、信号昇圧回路３０から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルに設定される。

ところが、予熱期間が終了して始動期間に達するとランプ電流が流れることでランプ電流検出回路２２から出力される検出信号がハイレベルとなり、コンパレータＣＰ１の出力端子からはロー信号が出力される。このため、電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１がオフにされることで、信号昇圧回路３０から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルから調光器２４により設定されたレベルにまで時定数回路３６の時定数でスイープすることになり、フィードバック回路２８の調光制御信号に応じてインバータ回路１６の動作周波数が徐々に低下することで放電灯１２の光出力が漸次増加していくことになる。

このように構成された第２の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｂにおいては、第１の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ａにおいて奏する作用効果に加え、次のような作用効果を奏する。すなわち、点灯判別回路４０により電圧変更回路３４の動作を制御しているので、放電灯１２の始動期間内にフェードイン始動を開始することができるようになり、第１の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ａに比べて十分な始動期間を設定することができることから、低温時においても放電灯１２の始動性を向上させることができる。

また、始動期間を長く設定しても始動直後から始動期間の終了までの間に光出力が一定になることがないので、フェードイン時の明暗の差による違和感がより改善されることになると共に、始動期間内にフェードイン始動が開始されることで低温時に発生しやすくなる始動直後の光のジャンプ現象が発生し難くなるという利点もある。なお、ここでいうジャンプ現象とは、放電灯１２がアーク放電からグロー放電に移行し、放電灯１２の管端のみが僅かに光る現象をいう。

図８は、本発明の第３の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第３の実施形態に係る回路構成では、図６に示す第２の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第２の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第３の実施形態に係る回路構成は、第２の実施形態に係る回路構成とは、放電灯１２の始動期間に放電灯１２が点灯したか否かを判別する点灯判別回路４０が放電灯１２に印加される直流電圧成分を検出するように構成された点で相違するものであり、その他の構成は第２の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第３の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｃは、点灯判別回路４０がコンパレータＣＰ１を含むと共に、直流電源１４から放電灯１２に供給される直流電圧成分を検出するための電圧検出回路４２を備えて構成されたものである。

この電圧検出回路４２は、直流電源１４の高電位側の出力端と放電灯１２の一方の予熱電極Ｆ１との間に接続された高抵抗の抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２及びＲ１３の直列抵抗回路４４と、一端がグランド電位に接続された充電用のコンデンサＣ６と、放電灯１２の一方の予熱電極Ｆ１とコンデンサＣ６の他端に接続された高抵抗の抵抗素子Ｒ１４、Ｒ１５及びＲ１６の直列抵抗回路４６とを含んで構成されたもので、直列抵抗回路４６とコンデンサＣ６との接続点がダイオードＤ３を介してコンパレータＣＰ１の非反転入力端子（＋端子）に接続されている。

また、コンパレータＣＰ１の反転入力端子（−端子）には、電源電圧Ｖｃｃを抵抗素子Ｒ９及びＲ１０により分圧して得た基準電圧が入力され、コンパレータＣＰ１の出力端子から出力される検出信号が電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１のベースに入力されるようになっている。なお、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子とグランド電位との間には、入力値を安定化するための充電用のコンデンサＣ７と、このコンデンサＣ７に充電された電荷を放電するための抵抗素子Ｒ１７とが接続されている。

このように構成された第３の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｃは、点灯判別回路４０の出力、放電灯１２の直流電圧成分、放電灯１２に流れるランプ電流及び放電灯１２のランプ電圧が図９に示すような関係性を呈するように動作する。すなわち、放電灯１２の予熱期間においては、一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間の等価抵抗は無限大であるため、直流電源１４から放電灯１２に重畳される直流電圧が高抵抗の直列抵抗回路４４、４６を介してコンデンサＣ６に充電され、この電位がダイオードＤ２を介してコンパレータＣＰ１の非反転入力端子に入力されることで、コンパレータＣＰ１の出力端子からハイ信号が出力される。このため、電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１がオンにされることで、信号昇圧回路３０から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルに設定される。

一方、予熱期間が終了して始動期間に移行すると点灯が開始されることで放電灯１２の等価抵抗が低下し、コンデンサＣ６には正負のバランスのとれた充放電電流が流れることで殆ど充電されないことになり、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子に入力される電圧はほぼゼロとなることから、コンパレータＣＰ１の出力端子からはロー信号が出力される。このため、電圧変更回路３４のトランジスタＴｒ１がオフにされることで、信号昇圧回路３０から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルから調光器２４により設定されたレベルにまで時定数回路３６の時定数でスイープすることになり、フィードバック回路２８の調光制御信号に応じてインバータ回路１６の動作周波数が徐々に低下することで放電灯１２の光出力が漸次増加していくことになる。

このように、この第３の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｃにおいては、放電灯１２に印加される直流電圧成分を検出することで始動期間に放電灯１２が点灯したか否かを判別する点灯判別回路４０により電圧変更回路３４の動作を制御しているので、第２の実施形態の場合と同様に始動期間内にフェードイン始動を開始することができるようになり、第１の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ａに比べて十分な始動期間を設定することができることから、低温時においても放電灯１２の始動性を向上させることができる。

また、始動期間を長く設定しても始動直後から始動期間の終了までの間に光出力が一定になることがないので、フェードイン時の明暗の差による違和感がより改善されることになると共に、始動期間内にフェードイン始動が開始されることで低温時に発生しやすくなる始動直後の光のジャンプ現象が発生し難くなるという利点もある。

また、放電灯１２に供給される直流電圧成分を検出することで始動期間に放電灯１２が点灯したか否かを判別するので、第２の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｂのようにランプ電流により放電灯１２が点灯したか否かを判別するもの比べ、放電灯１２が点灯しない予熱期間における検出信号と放電灯１２が点灯する始動期間における検出信号との差異が大きくなる結果、始動期間における点灯判別を確実に行うことができる。このことは、図９に示す波形図からも理解することができる。なお、放電灯１２に供給される直流電圧成分を検出する構成としたことで、その検出回路をランプ寿命末期検出回路と共用することが可能となる。

図１０は、本発明の第４の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第４の実施形態に係る回路構成では、図８に示す第３の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第３の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第４の実施形態に係る回路構成は、第３の実施形態に係る回路構成とは、予熱電極Ｆ１、Ｆ２の予熱方式として一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間に始動コンデンサＣ１０を接続したＣ予熱方式を採用すると共に、これに伴ってランプ電流検出回路２２の構成を異ならせた点で相違するものであり、その他の構成は第３の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第４の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｄは、放電灯１２の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間に始動コンデンサＣ１０を接続して構成した予熱回路５０を備えると共に、一次巻線ＬＭ１、二次巻線ＬＭ２及び三次巻線ＬＭ３を備えたカレントトランスＣＴを用いてランプ電流検出回路２２を構成したものである。このカレントトランスＣＴは、その一次巻線ＬＭ１がインバータ回路１６から放電灯１２に対して電力を供給する電力供給回路（すなわち、放電灯１２の予熱電流とランプ電流とが共に流れる個所）に介挿され、二次巻線ＬＭ２が予熱回路５０（すなわち、放電灯１２の予熱電流のみが流れる個所）に一次巻線ＬＭ１とは逆極性（逆相）となるように介挿され、三次巻線ＬＭ３がランプ電流を検出する検出巻線となるようにされたものである。

このように構成された第４の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｄは、放電灯１２の予熱期間にはランプ電流が流れないことから一次巻線ＬＭ１及び二次巻線ＬＭ２に互いに逆向きの予熱電流（先行予熱電流）が流れることで磁界が打ち消され、三次巻線ＬＭ３には検出電圧が出力されないことになる。また、始動期間及び点灯期間には、一次巻線ＬＭ１に予熱電流（常時予熱電流）とランプ電流の合成電流が流れ、二次巻線ＬＭ２に予熱電流（常時予熱電流）が流れることで三次巻線ＬＭ３には予熱電流とランプ電流の合成電流から予熱電流が打ち消されたランプ電流のみによる検出電圧が検出されることになる。このため、Ｃ予熱方式を採用した場合であっても放電灯１２に流れるランプ電流を正確に検出することができ、ランプ電流のフィードバック制御によるフェードイン始動を確実に行うことができる。

図１１は、本発明の第５の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第５の実施形態に係る回路構成では、図８に示す第３の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第３の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第５の実施形態に係る回路構成は、第３の実施形態に係る回路構成とは、放電灯１２への電力供給を出力トランスを用いて行い、これに伴ってランプ電流検出回路２２の構成を異ならせた点で相違するものであり、その他の構成は第３の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第５の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｅは、共振回路２０のコンデンサＣ３に並列に一次巻線ＬＭ１を接続した出力トランス（センタータップトランス）ＯＴのセンタータップを有する二次巻線ＬＭ２の両端を一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２の各一端にそれぞれ接続して電力供給を行うことで放電灯１２を点灯させるようにする一方、一次巻線ＬＭ１、二次巻線ＬＭ２及び三次巻線ＬＭ３を備えたカレントトランスＣＴを用い、その一次巻線ＬＭ１を予熱電極Ｆ２の一端とその一端に接続される予熱トランスＰＴの二次巻線ＬＭ２及び出力トランスＯＴの二次巻線ＬＭ２との間（すなわち、放電灯１２の予熱電流とランプ電流とが共に流れる個所）に介挿すると共に、二次巻線ＬＭ２を予熱電極Ｆ２の他端とその他端に接続される予熱トランスＰＴの二次巻線ＬＭ２との間（すなわち、放電灯１２の予熱電流のみが流れる個所）に一次巻線ＬＭ１とは逆極性（逆相）となるように介挿し、三次巻線ＬＭ３がランプ電流を検出する検出巻線となるようにしてランプ電流検出回路２２を構成したものである。

このように構成された第５の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｅは、放電灯１２の予熱期間にはランプ電流が流れないことからカレントトランスＣＴの一次巻線ＬＭ１及び二次巻線ＬＭ２に互いに逆向きの予熱電流（先行予熱電流）が流れることで磁界が打ち消され、三次巻線ＬＭ３には検出電圧が出力されないことになる。また、始動期間及び点灯期間には、一次巻線ＬＭ１に予熱電流（常時予熱電流）とランプ電流の合成電流が流れ、二次巻線ＬＭ２に予熱電流（常時予熱電流）が流れることで三次巻線ＬＭ３には予熱電流とランプ電流の合成電流から予熱電流が打ち消されたランプ電流のみによる検出電圧が検出されることになる。このため、予熱トランスＰＴを用いた巻線予熱方式を採用すると共に、電力供給回路に出力トランスＯＴを用いた場合であっても放電灯１２に流れるランプ電流を正確に検出することができ、ランプ電流のフィードバック制御によるフェードイン始動を確実に行うことができる。

なお、予熱トランスＰＴを用いた巻線予熱方式を採用した場合は、カレントトランスＣＴの一次巻線ＬＭ１及び二次巻線ＬＭ２のみでランプ電流の検出は可能ではあるが、調光の下限付近における低光束時ではラインインピーダンスが非常に大きくなることからランプ電流が小さくなるにも拘わらず予熱電流が大きくなる。このため、予熱電流による漏れ電流によりランプ電流が正確に検出できないことになると共に、低温時においては実際のランプ電流と検出されるランプ電流との相関関係が変化するなどして実際のランプ電流よりも大きな値のランプ電流が検出されることになり、低光束からフェードイン始動を行うときにジャンプ現象やちらつきが生じる虞がある。これに対し、本実施形態による方式によれば、調光の下限付近における低光束時においてもランプ電流を正確に検出することができることになり、低温時においても予熱電流による漏れ電流に影響されることなくフェードイン始動を確実に行うことができる。

図１２は、本発明の第６の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第６の実施形態に係る回路構成では、図１１に示す第５の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第５の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。

すなわち、この第６の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｆは、第５の実施形態に係る回路構成とは、フィードバック回路２８を構成するオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−端子）とグランド電位間にスイッチ素子であるＮＰＮ型トランジスタＴｒ２を接続することでマスク回路５４を構成し、そのマスク回路５４の制御端子となるベースに点灯制御回路３２から制御信号を供給するようにした点で相違するものであり、その他の構成は第５の実施形態に係るものと同一である。なお、この第６の実施形態に係る回路構成では、直流電源１４の具体的回路構成を省略して示している。また、放電灯１２の電力供給回路を構成する出力トランスＯＴとして二次巻線ＬＭ２にセンタータップを有しないものを用いている。

このように構成された第６の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｆは、放電灯１２の予熱期間にのみ点灯制御回路３２からハイ信号がマスク回路５４を構成するトランジスタＴｒ２のベースに供給されることでトランジスタＴｒ２がオンとなり、オペアンプＯＰ１の反転入力端子がグランド電位に接続されることになる結果、オペアンプＯＰ１から出力される調光制御信号が予熱期間中は必ず最大値で固定され、フィードバック回路２８の動作にマスク期間が設けられることになり、低温時においても確実に低光束からフェードイン始動を行うことができる。

すなわち、ランプ電流のフィードバック制御の場合、通常であれば放電灯１２の予熱期間においてはランプ電流検出回路２２で検出されるランプ電流はローレベルであるため、オペアンプＯＰ１から出力される調光制御信号が予熱期間では最大値に固定されることになる。ところが、予熱期間における予熱電流や回路パターンを流れる電流が漏れ電流となり、この漏れ電流がランプ電流としてオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される結果、フィードバック回路２８が動作してオペアンプＯＰ１から出力される調光制御信号が予熱期間であるにも拘わらず小さくなってしまう。

このように、調光制御信号が予熱期間であるにも拘わらず小さくなると、始動期間に移行したときに所定の始動電圧を放電灯１２に供給することができないことになり、低光束からのフェードイン始動が困難となるのに対し、本実施形態に係る構成によれば、予熱期間におけるフィードバック回路２８の動作にマスク期間が設けられることで確実に低光束からフェードイン始動させることができる。

図１３は、本発明の第７の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第７の実施形態に係る回路構成では、図１２に示す第６の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第６の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。

すなわち、この第７の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｇは、第６の実施形態に係る回路構成とは、フィードバック回路２８におけるオペアンプＯＰ１の反転入力端子（−端子）とグランド電位間に設けたマスク回路５４を構成するトランジスタＴｒ２の制御を点灯判別回路４０のコンパレータＣＰ１の出力信号により行うようにした点で相違するものであり、その他の構成は第６の実施形態に係るものと同一である。

このように構成された第７の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｇは、放電灯１２の予熱期間にのみ点灯判別回路４０からハイ信号がマスク回路５４を構成するトランジスタＴｒ２のベースに供給されることでトランジスタＴｒ２がオンとなり、オペアンプＯＰ１の反転入力端子がグランド電位に接続されることになる結果、オペアンプＯＰ１から出力される調光制御信号が予熱期間内は必ず最大値で固定され、フィードバック回路２８の動作にマスク期間が設けられることになる結果、第６の実施形態に係るものと同様に低温時においても確実に低光束からフェードイン始動させることができることになる。

図１４は、本発明の第８の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第８の実施形態に係る回路構成では、図１２に示す第６の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第６の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。

この第８の実施形態に係る回路構成は、第６の実施形態に係る回路構成とは、点灯制御回路３２に設けられている始動周波数（放電灯１２の始動期間におけるインバータ回路１６の動作周波数）を決定する抵抗素子Ｒｓのグランド側端子を放電灯１２の予熱期間にはグランド電位に接続し、予熱期間が終了した後の始動期間においてグランド電位への接続を遮断してオープンにすることでインバータ回路１６の動作周波数を始動期間内において通常点灯時における動作周波数である最低周波数まで変更制御することができるようにする始動周波数変更回路５６を設けた点で相違するものであり、その他の構成は第６の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第８の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｈは、始動周波数変更回路５６がコンパレータＣＰ２を含んで構成されたものであり、信号昇圧回路３０から出力される指令信号がコンパレータＣＰ２の反転入力端子（−端子）に入力されると共に、電源電圧Ｖｃｃを抵抗素子Ｒ２０及びＲ２１により分圧して得た基準電圧がコンパレータＣＰ２の非反転入力端子（＋端子）に入力され、コンパレータＣＰ２の出力端子からの出力信号が抵抗素子Ｒｓのグランド側端子とグランドとの間に接続したスイッチ素子であるＮＰＮ型トランジスタＴｒ３の制御端子となるベースに入力されるようにしたものである。

このように構成された第８の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｈは、放電灯１２の予熱期間には抵抗素子Ｒ２０及びＲ２１により分圧して得た基準電圧が信号昇圧回路３０から出力される指令信号よりも高くなるように設定されており、これによりコンパレータＣＰ２の出力端子からハイ信号が出力されることでトランジスタＴｒ３がオンとなる結果、抵抗素子Ｒｓのグランド側端子がグランド電位に接続され、始動期間におけるインバータ回路１６が予め設定された所定の始動周波数で動作するようになっている。

そして、放電灯１２の予熱期間が終了して始動期間に移行すると、点灯判別回路４０により放電灯１２の始動が検出されることで信号昇圧回路３０から出力される指令信号がＲＣ時定数に対応してスイープすることになるが、この過程で指令信号のレベルが抵抗素子Ｒ２０及びＲ２１により分圧して得た基準電圧よりも高くなったとき、コンパレータＣＰ２からロー信号が出力されることでトランジスタＴｒ３がオフとなる。

これにより、抵抗素子Ｒｓのグランド側端子がグランド電位から遮断された状態になり、インバータ回路１６の動作周波数を決定する電流値が変更可能となることでフィードバック回路２８の調光制御信号に対応して点灯制御回路３２により始動期間内においても通常点灯時の最低周波数まで変更制御することができるようになる結果、調光器２４により放電灯１２の光出力が最大となる定格出力に設定されているような場合でもフェードイン始動により違和感なく光出力を変化させることができる。

すなわち、調光器２４により放電灯１２の光出力が最大となる定格出力に設定されているような場合であっても、放電灯１２の予熱期間に信号昇圧回路３０から出力される指令信号は調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルになるように設定されており、予熱期間から始動期間に移行することに伴ってＲＣ時定数に対応してスイープすることになる。ところが、始動周波数変更回路５６が設けられていない場合では、指令信号のレベルがＲＣ時定数対応してスイープしても始動期間が終了するまではインバータ回路１６の動作周波数が予め設定された始動周波数以下には変化しないことから、光出力も始動期間が終了するまでは実質的に変化しないで始動期間が終了するのと同時に急激に高光出力へと変化する。このため、調光器２４により放電灯１２の光出力が最大となる定格出力に設定されているような場合では、フェードイン始動により違和感なく光出力を変化させることが困難となる。

このような不都合は始動期間をできるだけ短くすることで解消できないことはないが、放電灯１２の特性ばらつき、回路部品の特性ばらつき、周囲温度の変化などの影響を除去するためには一定の始動期間が不可避的に必要となるため、始動周波数変更回路５６を設けることでかかる不都合を容易に解消することができる。なお、図１５は、始動周波数変更回路５６を設けない場合の光出力の状態を示す図であり、図１６は、始動周波数変更回路５６を設けた場合の光出力の状態を示す図である。

図１７は、本発明の第９の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第９の実施形態に係る回路構成では、図１４に示す第８の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第８の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。

この第９の実施形態に係る回路構成は、第８の実施形態に係る回路構成とは、点灯判別回路４０を構成するコンパレータＣＰ１の非反転入力端子の電位を放電灯１２の予熱期間及び始動期間が終了し、点灯期間に移行した段階で強制的にローレベルにすることでコンパレータＣＰ１からロー信号が出力されるようにし、周囲温度が低い場合などに放電灯１２の始動期間終了後にジャンプ現象（放電灯１２がアーク放電からグロー放電となり、管端のみが僅かに光る現象）が生じた場合でも再始動を可能にする再始動回路６０を設けるようにした点で相違するものであり、その他の構成は第８の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第９の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｉは、再始動回路６０が、一定周期で矩形波を出力するカウンタ発振器６２と、カウンタ発振器６２から出力される矩形波の数をカウントするカウンタ回路６４と、カウンタ回路６４のカウント値が所定値に達したときにコンパレータＣＰ１の非反転入力端子をローレベルにするもので、一端がコンパレータＣＰ１の非反転入力端子に接続された抵抗素子Ｒ２２と、この抵抗素子Ｒ２２の他端とグランド電位との間に接続されたスイッチ素子であるＮＰＮ型トランジスタＴｒ４とからなる短絡回路６６とを含んで構成されたものである。

このように構成された第９の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｉは、電源投入によりカウンタ発振器６２が作動することで矩形波が出力されると共に、カウンタ回路６４による矩形波のカウントが開始され、放電灯１２の予熱期間及び始動期間が終了する所定のカウント値に達したときにカウンタ回路６４からハイ信号がトランジスタＴｒ４のベースに供給される。これにより、トランジスタＴｒ４がオンにされ、コンパレータＣＰ１の非反転入力端子が抵抗素子Ｒ２２を介してグランド電位に接続されることで非反転入力端子の電位が強制的にローレベルとなり、コンパレータＣＰ１からロー信号が出力される結果、周囲温度が低い場合などに放電灯１２の始動期間終了後にジャンプ現象が生じて点灯判別回路４０からハイ信号が出力されることで再始動が不能になることを阻止することができる。

すなわち、本発明のように調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルからフェードイン始動が開始されるものでは、周囲温度が低い場合などには始動期間が終了して点灯期間に移行した瞬間にジャンプ現象が生じて放電灯１２のインピーダンスが非常に高くなり、点灯判別回路４０の出力がロー信号からハイ信号になる場合が生じる。このように、始動期間が終了した後に点灯判別回路４０の出力がロー信号からハイ信号になると、点灯判別回路４０の出力が再びロー信号になることがないため、信号昇圧回路３０から出力される指令信号が調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルに固定されてしまうことになる。

ところが、本実施形態のように再始動回路６０を設けておくことで、始動期間終了後にジャンプ現象が生じた場合でも点灯判別回路４０から強制的にロー信号が出力されることになるため、信号昇圧回路３０から出力される指令信号が調光器２４による調光可能範囲の下限値近傍レベルから調光器２４で設定されたレベルにまでスイープする。これにより、フィードバック回路２８が機能してランプ電流検出回路２２で検出されたランプ電流のレベルと指令信号のレベルとが等しくなるまで調光制御信号が増大し、それに応じてインバータ回路１６の動作周波数が低下することで放電灯１２に供給される電圧が始動電圧に達し、放電灯１２が再び点灯することになる。なお、この回路構成によれば、ジャンプ現象が発生しない場合に再始動回路６０が動作しても正常な回路動作に影響を及ぼすことはない。

図１８は、本発明の第１０の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第１０の実施形態に係る回路構成では、図１７に示す第９の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第９の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。

この第１０の実施形態に係る回路構成は、第９の実施形態に係る回路構成とは、点灯判別回路４０を構成するコンパレータＣＰ１に代えてスイッチ素子であるＰＮＰ型トランジスタＴｒ５を用いるなどすることにより、再始動回路６０の動作の影響を受けずに点灯判別回路４０を用いてランプ寿命末期検出などの異常検出回路６８を作動させることができるようにした点において相違するものであり、その他の構成は第９の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第１０の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｊは、点灯判別回路４０を構成するコンパレータＣＰ１に代えてスイッチ素子であるＰＮＰ型トランジスタＴｒ５を用いたものであり、そのエミッタをツェナーダイオードＺＤ１を介して信号昇圧回路３０のトランジスタＴｒ１のベースに接続すると共に、抵抗素子Ｒ２４を介して電源電圧Ｖｃｃに接続し、再始動回路６０の抵抗素子Ｒ２２に接続したものである。そして、始動周波数変更回路５６のコンパレータＣＰ２の出力端子を、信号昇圧回路３０のオペアンプＯＰ２の非反転入力端子とグランド電位との間に抵抗素子Ｒ２５を介して接続したスイッチ素子であるＮＰＮ型トランジスタＴｒ６の制御端子であるベースに接続するようにしている。

このように構成された第１０の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｊは、放電灯１２の予熱期間においてはトランジスタＴｒ５のエミッタ電位がベース電位よりも低くなるように設定されていることでトランジスタＴｒ５はオフになり、ツェナー電圧以上の電圧が電源電圧Ｖｃｃから抵抗素子Ｒ２４を介してツェナーダイオードＺＤ１のアノードに印加されるようになっている。このため、ツェナーダイオードＺＤ１が導通することで信号昇圧回路３０のトランジスタＴｒ１がオンになる結果、放電灯１２の予熱期間においては信号昇圧回路３０から出力される指令信号のレベルが低い値に維持される。

そして、放電灯１２の予熱期間が終了して始動期間に移行すると、トランジスタＴｒ５のベースに印加される電圧がほほゼロになることでトランジスタＴｒ５がオンし、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードに印加される電圧が低下することでツェナーダイオードＺＤ１が不導通となる結果、トランジスタＴｒ１がオフして信号昇圧回路３０から出力される指令信号のレベルがスイープすることでフェードイン始動が行われる。

すなわち、この構成によれば、周囲温度が低いことなどの影響で始動期間が終了して点灯状態になった瞬間にジャンプ現象が生じた場合でも、再始動回路６０によりトランジスタＴｒ５のエミッタに加わる電位が強制的に低下することでツェナーダイオードＺＤ１が不導通となってトランジスタＴｒ１がオフとなり、信号昇圧回路３０から出力される指令信号のレベルがスイープすることで放電灯１２が再始動される一方、再始動回路６０が動作することでトランジスタＴｒ４がオンになってトランジスタＴｒ５がオフになる結果、点灯判別回路４０を用いてランプ寿命末期検出などの異常検出回路６８を作動させるようにされている場合であっても再始動回路６０の動作の影響を受けずに異常検出回路６８を作動させることができる。

図１９は、上述した各実施形態に係る放電灯点灯装置１０ａ乃至１０ｊを構成する各回路と放電灯１２とから構成される照明器具の具体的構成を示す図である。この図１９に示す照明器具７０は、断面で示す反射部を構成する灯具７２と、灯具７２の側部に設けられたランプソケット７４と、ランプソケット７４の背部に設けられた回路収納部７６と、灯具７２、ランプソケット７４及び回路収納部７６を一体に支持する支持板７８とを含んで構成されたものである。なお、ランプソケット７４に放電灯１２が装着され、回路収納部７６に放電灯点灯装置１０ａ乃至１０ｊを構成する各回路を含む回路基板が収納されたものであり、灯具７２が天井８０に形成された穴部８１に配設されて取り付けられる。

図２０は、上述した各実施形態に係る放電灯点灯装置１０ａ乃至１０ｊを構成する各回路と放電灯１２とから構成される別の照明器具の具体的構成を示す図である。この図２０に示す照明器具８６は、一部を切り欠いて示す反射部を構成する灯具８８と、灯具８８の頂部に設けられたランプソケット部９０と、ランプソケット部９０が支持された回路収納部９２とを含んで構成されたものである。なお、ランプソケット部９０に放電灯１２が装着され、回路収納部９２に放電灯点灯装置１０ａ乃至１０ｊを構成する各回路を含む回路基板が収納されたもので、ランプソケット部９０が回路収納部９２に対して回動可能となっている。

本発明は、上記各実施形態に示すように構成されているので、低光束から安定した状態でフェードイン始動を行うことができる。なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、以下に述べるような種々の変形態様を必要に応じて採用することができる。

（１）上記いずれの実施形態においても、放電灯１２が点灯したか否かの放電状態を検出する状態検出回路として、放電灯１２の一対の予熱電極Ｆ１、Ｆ２間に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出回路２２を用いているが、これに限るものではない。例えば、放電灯１２の消費電力、放電灯１２の光出力、インバータ回路１６のスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３に流れる電流などを検出することによっても放電灯１２の放電状態を検出することができる。

（２）上記図１に示す第１の実施形態、図６に示す第２の実施形態、及び、図８に示す第３の実施形態において、放電灯１２の予熱電極Ｆ１、Ｆ２に対する予熱は巻線予熱方式が適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図１０に示す第４の実施形態のようなＣ予熱方式やその他の適宜の予熱方式を必要に応じて採用することも可能である。

（３）上記図１０に示す第４の実施形態、図１１に示す第５の実施形態、図１２に示す第６の実施形態、図１３に示す第７の実施形態、図１４に示す第８の実施形態、及び、図１７に示す第９の実施形態における点灯判別回路４０は、放電灯１２に供給される直流電圧成分を検出することで放電灯１２が点灯しているか否かを判別するようにしたものであるが、これに限るものではない。例えば、図６の第２の実施形態のように、ランプ電流検出回路２２から出力される検出信号を用いて放電灯１２が点灯しているか否かを判別する構成とすることもできる。

（４）上記図１２に示す第６の実施形態、及び、図１３に示す第７の実施形態におけるマスク回路５４は、放電灯１２の予熱電極Ｆ１、Ｆ２に対する予熱が巻線予熱方式を採用したものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図１０に示す第４の実施形態におけるＣ予熱方式などの他の予熱方式を採用したものであっても適用可能である。

また、図１２に示す第６の実施形態、及び、図１３に示す第７の実施形態におけるマスク回路５４は、点灯判別回路４０が放電灯１２の直流電圧成分を検出することで点灯判別を行うようにしたものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図６に示す第２の実施形態におけるランプ電流検出回路２２から出力される検出信号を用いて点灯判別を行うようにしたものにも適用可能である。

（５）上記図１４に示す第８の実施形態における始動周波数変更回路５６は、放電灯１２の予熱電極Ｆ１、Ｆ２に対する予熱が巻線予熱方式を採用したものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図１０に示す第４の実施形態におけるＣ予熱方式などの他の予熱方式を採用したものであっても適用可能である。

また、図１４に示す第８の実施形態における始動周波数変更回路５６は、点灯判別回路４０が放電灯１２の直流電圧成分を検出することで点灯判別を行うようにしたものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図６に示す第２の実施形態におけるランプ電流検出回路２２から出力される検出信号を用いて点灯判別を行うようにしたものにも適用可能である。

さらに、図１４に示す第８の実施形態における始動周波数変更回路５６は、マスク回路５４を用いたものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、マスク回路５４を用いないものにも適用可能である。

（６）上記図１７に示す第９の実施形態における再始動回路６０は、放電灯１２の予熱電極Ｆ１、Ｆ２に対する予熱が巻線予熱方式を採用したものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図１０に示す第４の実施形態におけるＣ予熱方式などの他の予熱方式を採用したものであっても適用可能である。

また、図１７に示す第９の実施形態における再始動回路６０は、点灯判別回路４０が放電灯１２の直流電圧成分を検出することで点灯判別を行うようにしたものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図６に示す第２の実施形態におけるランプ電流検出回路２２から出力される検出信号を用いて点灯判別を行うようにしたものにも適用可能である。

さらに、図１７に示す第９の実施形態における再始動回路６０は、始動周波数変更回路５６を用いたものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、始動周波数変更回路５６を用いないものにも適用可能である。

（７）上記図１８に示す第１０の実施形態における点灯判別回路４０は、放電灯１２の予熱電極Ｆ１、Ｆ２に対する予熱が巻線予熱方式を採用したものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、図１０に示す第４の実施形態におけるＣ予熱方式などの他の予熱方式を採用したものであっても適用可能である。

また、図１８に示す第１０の実施形態における点灯判別回路４０は、始動周波数変更回路５６を用いたものに適用されたものであるが、これに限るものではない。例えば、始動周波数変更回路５６を用いないものにも適用可能である。

本発明の第１の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 放電灯の予熱期間、始動期間及び点灯期間におけるインバータ回路の動作周波数と光出力との関係を示す特性図である。 放電灯の予熱期間、始動期間及び点灯期間におけるインバータ回路の動作周波数と光出力との関係を示す特性図である。 フェードイン始動の光出力の変化を示す図である。 フェードイン始動の光出力の変化を示す図である。 本発明の第２の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 放電灯の予熱期間、始動期間及び点灯期間における点灯判別回路の出力、インバータ回路の動作周波数及び光出力の関係を示す特性図である。 本発明の第３の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 放電灯の予熱期間、始動期間及び点灯期間における点灯判別回路の出力、ランプ直流電圧成分、ランプ電流及びランプ電圧の関係を示す特性図である。 本発明の第４の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 本発明の第５の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 本発明の第６の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 本発明の第７の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 本発明の第８の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 始動周波数変更回路を設けない場合のフェードイン始動による光出力の状態を示す図である。 始動周波数変更回路を設けた場合のフェードイン始動による光出力の状態を示す図である。 本発明の第９の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 本発明の第１０の実施形態に係る放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 本発明に係る照明器具の構成を示す要部断面側面図である。 本発明に係る照明器具の構成を示す一部切り欠き側面図である。 従来の放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。 従来の放電灯点灯装置の別の回路構成を示す図である。

符号の説明

１０ａ乃至１０ｊ 放電灯点灯装置
１２ 放電灯
１４ 直流電源
１６ インバータ回路
１８ 予熱回路
２０ 共振回路
２２ ランプ電流検出回路
２４ 調光器
２６ 直流変換回路
２８ フィードバック回路
３０ 信号昇圧回路
３２ 点灯制御回路
３４ 電圧変更回路
３６ 時定数回路
４０ 点灯判別回路
５４ マスク回路
５６ 始動周波数変更回路
６０ 再始動回路
６８ 異常検出回路
７０、８６ 照明器具

Claims (9)

1. 直流電源と、この直流電源から出力される直流電圧を高周波電圧に変換して前記放電灯に供給するインバータ回路と、放電灯の調光を行うための調光信号を出力する調光器と、この調光器から出力される調光信号に対応して生成される指令信号を前記放電灯の予熱終了後の所定期間に前記調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にまでスイープさせる信号昇圧回路と、前記放電灯の放電状態を検出する状態検出回路と、前記信号昇圧回路から出力される指令信号と前記状態検出回路から出力される検出信号とに基づいて調光制御信号を出力するフィードバック回路と、このフィードバック回路から出力される調光制御信号が入力されることで前記インバータ回路の動作を制御する点灯制御回路とを備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 前記放電灯の始動期間に放電灯が点灯したか否かを判別する点灯判別回路を備え、前記信号昇圧回路は、前記放電灯が点灯したときに前記点灯判別回路から出力される検出信号により作動されることで前記指令信号を前記調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープさせるものであることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 前記状態検出回路は、前記放電灯の予熱電極間に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出回路からなるものであり、前記点灯判別回路は、前記ランプ電流検出回路から出力される検出信号に基づいて前記放電灯が点灯したか否かを判別するものであることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 前記点灯判別回路は、前記直流電源から前記放電灯の予熱電極間に供給される直流電圧を検出する直流電圧検出回路を備えたもので、当該直流電圧検出回路から出力される検出信号に基づいて放電灯が点灯したか否かを判別するものであることを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
5. 前記放電灯の予熱電極を予熱する予熱回路を備え、前記状態検出回路は前記放電灯の予熱電極間に流れるランプ電流を検出するランプ電流検出回路からなるものであり、当該ランプ電流検出回路は、前記放電灯の予熱電流とランプ電流とが流れる個所に介挿された一次巻線、前記放電灯の予熱電流のみが流れる個所に前記一次巻線と逆極性となるように介挿された二次巻線及びランプ電流の検出巻線となる三次巻線を備えたカレントトランスを含んで構成されるものであることを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
6. 前記放電灯の予熱期間が終了するまで前記フィードバック回路から出力される調光制御信号のレベルを固定するマスク回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
7. 前記放電灯の始動期間における前記インバータ回路の動作周波数を前記信号昇圧回路によりスイープされる指令信号に応じて変更可能にする始動周波数変更回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放電灯点灯装置。
8. 前記放電灯が始動した後に不点灯状態になった場合に前記点灯判別回路から出力される検出信号により前記信号昇圧回路を作動させて指令信号を前記調光器により設定された値よりも低い値から当該設定された値にスイープさせることによって前記放電灯を再始動させる再始動回路を備えたことを特徴とする請求項２記載の放電灯点灯装置。
9. 予熱電極を有する放電灯への印加電圧を調整することにより調光可能にし、前記予熱電極を予熱した後に点灯状態に移行させる照明器具であって、請求項１乃至８のいずれかに記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯動作が制御される放電灯とを含むことを特徴とする照明器具。

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