JPH05299182A

JPH05299182A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH05299182A
Application number: JP4098396A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Horii; 滋堀井; Atsuo Wake; 厚夫和氣; Takayuki Kamiya; 卓之紙谷; Mitsuharu Miyazaki; 光治宮崎; Masataka Ozawa; 正孝小沢; Kazutaka Koyama; 和孝小山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1992-04-20
Filing date: 1992-04-20
Publication date: 1993-11-12

Abstract

(57)【要約】【目的】少ない始動エネルギーで確実に放電灯を起動し
てアーク放電に移行させ、短寿命などの放電灯へのダメ
ージを防止する。【構成】パルス条件第１制御手段５は、放電灯９への通
電状態を検出し、通電後の時間経過とともに放電灯９に
印加する始動パルスの高さを低下させつつパルスエネル
ギーを増加させる。パルス条件第２制御手段６は、放電
灯９の消灯後の発光管内部状態を安定点灯時の状態との
差として検出し、この状態変化量が大きくなるとともに
放電灯に印加する始動パルスの高さを増加させつつパル
スエネルギーを減少させる。点灯状態検出手段７は、パ
ルス条件第２制御手段６の前段に接続され、再始動時、
消灯時の放電灯の発光管内の封入ガスの状態が、安定点
灯時の状態からどの程度ずれているかを検出し、パルス
条件第２制御手段６の動作を制限する。これら検出手段
の出力で始動パルスの高さと投入エネルギーを制御す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は放電灯を始動する（起動
しアークを形成する）放電灯点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】メタルハライドランプのように起動電圧
が高い放電灯を起動して点灯させる従来の点灯装置の一
例を図12に示す。図12において、１は交流電源、２はス
イッチ、３は限流素子、10は始動パルス発生手段、11は
電源回路、８は点灯検出回路、９は放電灯である。図13
は図12の電源回路11と始動パルス発生手段10の詳細を示
す回路図である。図13において、始動パルス発生手段10
は高電圧発生回路10ａとスイッチ10ｂ、オッシレータ10
ｃ、トランス10ｄから構成され、高電圧発生回路10ａは
オッシレータ10ａｌとトランスＴ２、トランジスタＱ
４、ダイオードＤ12とコンデンサＣ９から構成される。

【０００３】このように構成された従来の放電点灯装置
の動作を図14のタイミングチャートを参照して説明す
る。スイッチ２が図14の(R) に示すように投入される
と、交流電源１が限流素子３、始動パルス発生手段10を
介して、放電灯９に印加される。一方、交流電源１は電
源回路11に供給され、電源回路11内のダイオードＤ11と
コンデンサＣ８で整流平滑され、直流に変換される。こ
のようにスイッチ２がＯＮとなると、電源回路11には直
流電圧が発生し、電源回路11の出力は始動パルス発生手
段10内の高電圧発生回路10ａに供給される。高電圧発生
回路10ａではこの電圧を受け、オッシレータ10ａｌが発
振動作を開始し、トランジスタＱ４をＯＮ／ＯＦＦさ
せ、トランスＴ２の一次側に電流を供給する。この結
果、トランスＴ２の二次側にトランスＴ２の一次／二次
間に巻数比に比例した高い電圧を発生する。この高電圧
はダイオードＤ12とコンデンサＣ９で整流平滑され、直
流の高電圧となる。コンデンサＣ９は起動期間中に端子
電圧が低下しないように大きな容量のものが用いられ
る。

【０００４】高電圧発生回路10ａからの直流高電圧はス
イッチ10ｂでオッシレータ10ｃからのパルス信号により
ＯＮ／ＯＦＦされる。オッシレータ10ｃからの信号でス
イッチ10ｂがＯＮになると、コンデンサＣ９の電荷がト
ランス10ｄの一次側を通じて瞬時に流れる。トランス10
ｄは巻数比に比例して、この一次電圧を昇圧して10kV〜
15kvの高電圧パルスを発生する。このような動作を繰り
返し、放電灯９に同じ高さで同じパルスエネルギーの高
電圧パルス列を印加して起動しアーク放電に移行させ
る。放電灯が始動すると、限流素子３を通じて交流電源
１が供給され、点灯を維持する。放電灯９が一旦点灯す
ると、点灯検出回路８が動作し（図14の(S））、始動パ
ルス発生手段10の動作を停止する。すなわち、放電灯９
には図14の(T) で示すような高さがＶ１と一定な始動パ
ルスが印加される。点灯検出手段としては、放電灯９か
らの光出力や、ランプ電圧値の低下を検出すればよい。
また、始動パルスの発生を停止するには、オッシレータ
10ａ１またはオッシレータ10ｃの動作を停止すればよ
い。

【０００５】このように、従来の点灯装置では、図14に
示すように、スイッチ２がＯＮするごとに、冷間始動時
（長時間放電灯を消灯した後、点灯した状態で図14の
(イ) に示す場合）や、冷間始動時に短時間のＯＦＦ／Ｏ
Ｎを行った場合（図１4 の(ロ)に示す場合）や、熱間始
動時、（安定点灯状態で１秒程度ＯＦＦののち再度点灯
させたときで図14の(ハ）に示す場合や、30秒程度ＯＦＦ
させたのち再度点灯させたときで図14の(ニ) に示す場
合）に、同一高さで同一パルスエネルギーの始動パルス
を点灯と判断されるまで放電灯９に図14の(T) に示すよ
うに印加する。

【０００６】また、特願平３−２９４７２０号に示すよ
うに、放電ランプの点灯状態に応じて、始動パルスの高
さのみ変化させ、高電圧パルス印加による放電ランプに
対するダメージを少なくする方法も提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、数気圧程度の高
圧のキセノンガスを封入したメタルハライドランプが開
発されており、このランプを始動するには、従来のよう
な高い始動電圧に加え、アーク放電を安定に形成するた
め始動時に高い始動エネルギーが必要である。従来の放
電灯点灯装置では、始動パルスのエネルギーは高電圧電
源の出力電圧と出力コンデンサＣ９の容量およびトラン
スＴ２のインダクタンスで一義的に決定されていた。そ
こで、放電灯の始動を確実に行わせるため、放電灯内の
電極間が最もブレークダウンしにくい条件により、始動
パルスのエネルギーが決定されていた。この結果、放電
灯が起動しやすい状態のとき、たとえば消灯直後のよう
に、封入ガスが活性化しているときは、放電灯に過大の
始動パルスが印加されることになり、放電灯の電極損耗
や外管バルブへのストレスが大きくなっていた。さら
に、放電灯の電気特性の変化や光出力の低下、短寿命の
原因となっていた。また、始動パルスの高さを制御した
場合、パルス高さの減少とともにパルスエネルギーも減
少するため、熱間始動時は、電極間のブレークダウンは
起こるがアークの形成に移行せず、始動しないという問
題があった。

【０００８】本発明は上記問題を解決するもので、少な
い始動エネルギーで確実に放電灯を始動してアーク放電
に移行させることのできる放電灯点灯装置を提供するこ
とを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の放電灯点灯装置は、放電灯の起動直後はパル
スの高さが必要であり、その後はアーク形成のためパル
スエネルギーを増加させる必要があることに着目し、放
電灯への交流電流の通電状態を検出し、通電後の時間経
過とともに始動パルスを制御するパルス条件第１制御手
段を設け、この出力で放電灯に印加する始動パルスの高
さを低下させつつ始動パルスエネルギーを増加させ、少
ない起動エネルギーで放電灯を確実に始動させる（起動
しアークを形成させる）ようにしたものである。

【００１０】また、放電灯の始動エネルギーが消灯直後
は低く、その後の発光管封入ガスの冷却にともない、増
加することに着目し、放電灯の消灯後の発光管内部状態
を、安定点灯時の状態との差として検出して始動パルス
を制御するパルス条件第２制御手段を設け、この状態変
化量が大きくなるとともに放電灯に印加する始動パルス
の高さを増加させつつ始動パルスエネルギーを減少さ
せ、放電灯を点灯した後、短時間消灯して点灯したとき
（以下再始動時と呼ぶ）、少ない始動エネルギーで放電
灯を確実に始動させるようにしたものである。

【００１１】さらに、再始動時、消灯時の放電灯の発光
管内の封入ガスの状態が、安定点灯時の状態からどの程
度ずれているかを検出する点灯状態検出手段を設け、こ
の点灯状態検出手段をパルス条件第２制御手段の前段に
接続し、安定点灯時からのずれが大きくなるに従い、始
動パルスの高さを増加させつつ始動パルスエネルギーを
減少させるように動作させ、点灯直後に頻繁に再始動時
させたときでも、少ない起動エネルギーで放電灯を確実
に起動させるようにしたものである。

【００１２】

【作用】本発明は、上記した構成により、放電灯への電
源供給を受け、時間経過とともに変化する信号に変換し
て捕らえ、この信号を始動パルス発生手段に印加し、時
間経過とともに、発生する始動パルスの高さを減少させ
つつパルスエネルギーを増加させ、放電灯に印加して確
実に始動させる。

【００１３】また、消灯後、再始動までの放電灯発行管
内の封入ガスの変化を検出し、消灯後の変化量を信号と
して捕らえ、この信号を始動パルス発生手段に印加し、
消灯後の変化量の増加とともに、発生する始動パルスの
高さを増加させつつパルスエネルギーを減少させ、放電
灯に印加して確実に再始動させる。

【００１４】さらに、点灯後、放電灯の発光管内の封入
ガスの状態が、安定点灯時からどの程度ずれているかを
信号として捕らえ、この信号により前記消灯後の変化量
検出信号に制限を加えて始動パルス発生手段に印加し、
発生する始動パルスのエネルギーを、点灯後の安定点灯
状態からの変化量の増加に反比例して減少させる。この
始動パルスを放電灯に印加して確実に始動させる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の放電灯点灯装置の一実施例を
添付図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実
施例の放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１は交流電源、２はスイッチ、３は限流
素子、４は限流素子３と放電灯９の間に介装された始動
パルス発生回路である。５はスイッチ２と始動パルス発
生回路４の間に接続されたパルス条件第１制御手段で、
放電灯９への交流電源１の通電状態を検出して始動パル
ス発生手段４を制御する。６はパルス条件第２制御手段
で、消灯後の放電灯の安定点灯時からの状態変化量を検
出して始動パルス発生手段４を制御する。７はパルス条
件第２制御手段の前段に接続された点灯状態検出手段
で、放電灯９への通電後の状態を検出してパルス条件第
２制御手段６の動作を制限する。８は点灯検出回路であ
る。

【００１６】図２は図１のパルス条件第１制御手段５と
パルス条件第２制御手段６、点灯状態検出手段７の具体
例を示す回路図である。また、図３は周波数が変化せず
パルス幅の変化でエネルギーを変化させる例の始動パル
ス発生手段４の具体例を示す回路図である。

【００１７】図３において、始動パルス発生手段４は、
高電圧発生回路４ａとパルス高制御回路４ｂ、スイッチ
４ｅ、オッシレータ４ｄ、パルス幅制御回路４ｃから構
成される。さらに、高電圧発生回路４ａは、オッシレー
タ４ａｌとトランジスタＱ３、トランスＴ１、ダイオー
ドＤ６、コンデンサＣ４から構成され、パルス高制御回
路４ｂは、抵抗Ｒ５とトランジスタＱ１、Ｑ２、コンデ
ンサＣ５から構成される。また、パルス幅制御回路４ｃ
は、電圧比較器ＶＣとフィリップフロップＦＦ、ダイオ
ードＤ７、Ｄ８、Ｄ９、Ｄ10、コンデンサＣ６、Ｃ７と
抵抗Ｒ６、Ｒ７、Ｒ８、Ｒ10から構成される。

【００１８】図２において、パルス条件第１検出手段５
は電源回路５ａと点灯後経過時間検出回路５ｂとから構
成され、さらに、電源回路５ａはダイオードＤ１とコン
デンサＣ１とから構成され、点灯後経過時間検出回路５
ｂは抵抗Ｒ１、Ｒ２、ダイオードＤ２、Ｄ３、コンデン
サＣ２から構成される。パルス条件第２制御手段６は消
灯時間検出回路６ａから構成され、消灯時間検出回路６
ａはダイオードＤ５と抵抗Ｒ４で構成された例を示して
いる。また、点灯状態検出手段７はランプ安定状態検出
回路７ａで構成され、ランプ安定状態検出回路７ａはダ
イオードＤ４と抵抗Ｒ３、コンデンサＣ３で構成された
例を示している。図２の実施例は、ランプの点灯状態を
放電灯９への通電時間で検出する例を示し、放電灯９へ
の通電状態検出手段はパルス条件第１検出手段５内の電
源回路５ａと共用させている。

【００１９】このように構成された本実施例の放電灯点
灯装置の動作について図６と図７のタイミングチャート
を参照して説明する。ここで、まず放電灯の冷間始動時
の通電後の経過時間とブレークダウン電圧および投入エ
ネルギーの関係と、熱間始動時の消灯後の経過時とブレ
ークダウン電圧および投入エネルギーの関係とをそれぞ
れ図４と図５を用いて説明する。

【００２０】図４は、高圧のキセノンガスを封入したメ
タルハライドランプのように、高い始動電圧に加え、ア
ーク放電を安定に形成するため始動時に高い始動エネル
ギーが必要とする放電灯の冷間始動時（ランプが十分冷
えきっているとき）、始動パルスを印加し続けたときの
電源投入後の経過時間ｔ_O とブレークダウン電圧ＶＤお
よび投入エネルギーＷＤの関係を示す一般的な特性図で
ある。点灯初期は放電灯発光管内の封入ガスが活性化さ
れていないため、ブレークダウンに高い電圧（10〜15ｋ
Ｖ程度）が必要であるが、投入エネルギーは低くてよ
い。始動パルスを印加し続けると、ブレークダウンが起
こらなくても封入ガスが活性化され、低い電圧でブレー
クダウンするようになってくる。ブレークダウン電圧の
低下度は始動パルスの印加周期にも関係するが、数十ｍ
ｓ程度である。ブレークダウン後、アーク放電に移行さ
せるためには、放電ランプにブレークダウン時以上にエ
ネルギーの投入が必要である。このとき、パルスの高さ
は放電ランプに連続的にパルスを印加するため、放電ラ
ンプの端子間電圧よりも高ければよい。

【００２１】図５は熱間始動時（ランプが十分安定点灯
しているときに一旦ランプを消灯し、再び投入したと
き）の消灯後の経過時間ｔ₁ とブレークダウン電圧ＶＤ
および投入エネルギーＷＤの関係を示す特性図である。
一般に、ｔ₀ とｔ₁ の間にはｔ ₀ ＜＜ｔ₁ の関係があ
る。消灯直後は放電灯発光管内の封入ガスの温度が高い
ため、活性化されており、ブレークダウン電圧は低いが
アーク放電に移行させるためには、活性化された封入ガ
スに打ち勝つだけのエネルギー投入が必要である。消灯
後の時間が経過するに従い、封入ガスの活性度が低下
し、ブレークダウン電圧は上昇するが少ない投入エネル
ギー量でよい。一般に、プレークダウン電圧と投入エネ
ルギー量が冷間始動時程度に復帰するには、30秒から90
秒程度かかることが実験で確認されている。本実施例
は、高圧キセノンガスを封入したメタルハライドランプ
のように始動時に高い電圧と投入エネルギーが必要な放
電灯のこのような２つの特性を利用したものである。

【００２２】次に、スイッチ２が図６の(A) のように種
々の条件で始動・再始動（ＯＮ）投入されたとき、スイ
ッチ２に接続されたパルス条件第１制御手段５の電源回
路５ａが動作し、電源回路５ａに接続された始動パルス
発生手段４の高電圧発生回路４ａが動作して直流の高電
圧を発生する。この動作は図12、図13の従来例と同じで
ある。図６で(イ)(ロ)は冷間始動時を、(ハ)(ニ)は熱間始動
時を表す。なお、(ロ)(ハ)(ニ) は再始動時を示している。
電源回路５ａではコンデンサＣ１への充電時定数をミリ
秒以下となるよう設定しておく。この結果、(イ)(ロ)(ハ)
(ニ)の投入条件に関わらず、電源回路５ａの出力はスイ
ッチ２が投入されるとほぼ同時に立ち上がる。電源回路
５ａの出力は点灯後経過時間検出回路５ｂに供給され
る。点灯後経過時間検出回路５ｂでは抵抗Ｒ２とコンデ
ンサＣ２からなる積分回路でこの入力を積分し、図６の
(B) に示す出力Ｖｂを得る。このとき、抵抗Ｒ２とコン
デンサＣ２で決定される時定数を、図４の点灯後の経過
時間ｔ₀ とブレークダウン電圧ＶＤの関係で示されるブ
レークダウン電圧ＶＤの低下特性に合わせておく。一
方、電源がＯＦＦになったときは、コンデンサＣ２の電
荷はダイオードＤ３と抵抗Ｒ１で急速放電され、電源の
速いＯＮ／ＯＦＦ動作に対してもコンデンサＣ２の端子
電圧は同一時間に立ち上がる。このように、図６の(イ)
(ロ)(ハ)(ニ)のような種々の条件で始動・再始動が行われ
ても、コンデンサＣ２の端子電圧は図６の(B)のように
同一の変化を示す。

【００２３】点灯後経過時間検出回路５ｂの出力は始動
パルス発生手段４のパルス高制御回路４ｂに印加され、
トランジスタＱ１のベースに供給される。ここで、トラ
ンジスタＱ１が増幅モードで動作するように設定し、ト
ランジスタＱ１のコレクタは、高電圧発生回路４ａの出
力に抵抗Ｒ５を介して接続されたコンデンサＣ５に接続
しておく。したがってコンデンサＣ５には、高電圧発生
回路４ａの出力を抵抗Ｒ５とトランジスタＱ１の動作時
の等価抵抗で分割された電圧（図６の(E) に示す電圧）
が発生する。すなわち、コンデンサＣ２の端子電圧が低
い点灯直後は高い電圧が、コンデンサＣ２の端子電圧が
高くなると低い電圧が発生する。

【００２４】点灯後経過時間検出回路５ｂの出力は、さ
らに、始動パルス発生手段４のパルス幅制御回路４ｃに
印加される。パルス幅制御回路４ｃでは、点灯後経過時
間検出回路５ｄの出力電圧値に対応してオッシレータ４
ｄからの繰り返し発振パルスのＯＮ時のパルス幅を変化
させる。点灯後経過時間検出回路５ｄの出力はダイオー
ドＤ７を介して抵抗Ｒ10でプルアップされ、このプルア
ップされた電圧Ｖｐが電圧比較器ＶＣの反転入力(-) に
加えられる。一方電圧比較器ＶＣの非反転し入力端子
(+) には、オッシレータ４ｄのパルス列出力（図７の
(G) で示す）を抵抗Ｒ６とコンデンサＣ７からなる積分
回路で積分した電圧（図７の(J) で示す）が印加され
る。このとき、オッシレータ４ｄからの出力パルス波形
は、図７の(G)で示すように、パルス周期ｔｃ内に占め
るＯＮ時間ｔｐを十分広くし、設定するパルス幅より広
くしておく。ここで、Ｄ９はオッシレータ出力が立ち下
がったとき、電圧比較器ＶＣの(+) 端子の低下を急速化
する作用をする。

【００２５】電圧比較器ＶＣの(-) 端子入力電圧Ｖｐ
が、図７の(J) に示すように、Ｖｐ＝Ｖｐ１，Ｖｐ２，
Ｖｐ３（Ｖｐ１＜Ｖｐ２＜Ｖｐ３）と変化すると、電圧
比較器ＶＣは(-) 端子と(+) 端子の電圧が一致した時点
で出力をＨＩＧＨレベルからＬＯＷレベルに変化させ
る。すなわち、Ｖｐ１のときは、オッシレータ４ｄの出
力が立ち上がってから早いタイミングで反転し、Ｖｐ
２，Ｖｐ３となるに従い、反転までの時間が長くなり、
図７の(L)に示す出力が電圧比較器ＶＣから得られる。
この信号はフィリップフロップＦＦのリセット入力(Rバ
ー) に印加される。オッシレータ４ｄの出力はコンデン
サＣ７と抵抗Ｒ８からなる微分回路で微分され、抵抗Ｒ
７でプルアップされ、ダイオードＤ10で負パルスのみ選
択され、図７の(K) に示す信号となって、フィリップフ
ロップＦＦのセット入力(Sバー) に印加される。この結
果、フィリップフロップＦＦの出力Ｑからは図７の(H)
に示すパルス列が得られる。すなわち、Ｖｐ＝Ｖｐ１の
ときは短い幅ｔｗ１のパルスが、ＶｐがＶｐ２，Ｖｐ３
と高くなるに従い、パルス幅がｔｗ２，ｔｗ３のように
広がる。

【００２６】コンデンサＣ５の端子電圧は、スイッチ４
ｅとトランス４ｆを介して、放電灯９に印加される。ス
イッチ４ｅをオッシレータ４ｄを用いて、早い周期でＯ
Ｎ／ＯＦＦすれば、点灯後経過時間検出回路５ｂの出力
特性に対応したパルス高さとパルス幅を有する始動パル
ス（図６の(I) で示す）が放電灯９に印加され、放電灯
を起動し、放電アークへの移行を促進する。コンデンサ
Ｃ５以降の始動パルス発生メカニズムは従来の技術と同
様である。放電灯が始動すると、限流素子３を通じて交
流電源１が供給され、点灯を維持する。放電灯９が一旦
点灯すると、点灯検出回路８が動作し、図６の(F) に示
すような信号を発生して始動パルス発生回路４へ供給
し、オッシレータ４ｄの動作を停止する。このように本
実施例では、放電灯への電圧供給時間の経過に合わせて
最適な始動パルスを印加することができる。

【００２７】一方、電源回路５ａの出力はランプ安定状
態検出回路７ａに供給される。ランプ安定状態検出回路
７ａでは、電源回路５ａからの電圧を抵抗Ｒ３とコンデ
ンサＣ３からなる時定数で積分する。この時定数は、点
灯後経過時間検出回路５ｂの時定数より長く設定し、放
電灯発光管の電源投入後の熱慣牲、すなわち、温度上昇
特性にあわせておく。この結果、ランプ安定状態検出回
路７ａからは図６の(C) に示すように、電源投入後、緩
やかに立ち上がる電圧信号が得られる。

【００２８】次に、ランプ安定状態検出回路７ａの出力
は消灯時間検出回路６ａに供給される。消灯時間検出回
路６ａでは、ランプ安定状態検出回路７ａ内のコンデン
サＣ３の端子電圧を受け、この電圧をダイオードＤ５を
介して抵抗Ｒ４で放電する。このときの放電時定数（抵
抗Ｒ４とコンデンサＣ３の容量で決定される）を、図５
に示す熱間始動時の消灯後の経過時間ｔ₁ とブレークダ
ウン電圧ＶＤおよび投入エネルギーＷＤの関係の特性に
合わせておく。このように、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ４
の電圧は図６の(C) と同じような(D) で示されるように
なり、交流電源１がＯＮになったときはコンデンサＣ３
を充電し、電源がＯＦＦになったときはコンデンサＣ３
の電荷を放電する。抵抗Ｒ４の端子電圧は、パルス高制
御回路４ｄ内のトランジスタＱ２のベースに印加され、
トランジスタＱ２にコレクタ電流が流れる。ここで、ト
ランジスタＱ２が増幅モードで動作するように設定して
おく。トランジスタＱ２のコレクタには、点灯経過時間
検出回路５ｂの動作の場合と同様に、高電圧発生回路４
ａの出力に抵抗Ｒ５を介して接続されたコンデンサＣ５
に接続しておく。すなわち、トランジスタＱ２はトラン
ジスタＱ１に並列接続され、さらにコンデンサＣ５に並
列接続される。コンデンサＣ５には、高電圧発生回路４
ａの出力を抵抗Ｒ５とトランジスタＱ２の動作時の等価
抵抗で分割された電圧（図６の(E) に示す）が発生す
る。すなわち、消灯時間検出回路６ａの出力は、図６の
(ハ) のように、抵抗Ｒ４の端子電圧が高い消灯直後は低
い電圧が、図６の(イ) や(ニ) ように、冷間始動時や消灯
後の経過時間が長いときは、抵抗Ｒ４の端子電圧が低く
なり、高い電圧が発生する。コンデンサＣ３の電荷が十
分放電されていない冷間始動後の経過時間が短い(ロ) の
ような条件の時は、(イ) や(ニ) と(ハ) の中間の高さの電
圧となる。

【００２９】また、消灯時間検出回路６ａの出力は、点
灯後経過時間検出回路５ｂの出力値による動作の場合と
同様に、パルス幅制御回路４ｃに印加される。パルス幅
制御回路４ｃでは、ダイオードＤ８を介して抵抗Ｒ10で
プルアップされ、消灯時間検出回路６ａの出力電圧値に
対応してオッシレータ４ｄからの繰り返し発振パルスの
ＯＮ時のパルス幅を変化させる。なお、パルス幅制御回
路４ｃの動作は、電圧検出器ＶＣの反転入力端子(-) へ
の入力電圧が、点灯経過時間検出回路５ｂの出力値から
消灯時間検出回路６ａの出力値に代わるだけで、同様に
動作する。

【００３０】点灯経過時間検出回路５ｂの出力と消灯時
間検出回路６ａの出力は、パルス高制御回路４ｂとパル
ス幅制御回路４ｃ内でＯＲ接続され、図６の(E) に示す
ように、コンデンサＣ２の端子電圧が低い場合や抵抗Ｒ
４の端子電圧が低い場合の影響が優先される。すなわ
ち、始動パルスが低くてよい条件やパルス幅が狭くてよ
い条件が優先され、少ないエネルギーでの始動が優先さ
れる。この結果、(イ) や(ニ) のような点灯条件のとき
は、図６の(I) の(1) ，(4) に示すように、ＯＮ直後は
電圧が高くてパルス幅が狭いパルスを印加し、時間経過
とともに電圧が低く幅の広いパルスが印加される。(ハ)
のような条件のときは、ＯＮ直後から高さが低くてパル
ス幅が広い図６の(I) の(3) に示すようなパルスが、こ
れらの中間条件の(ロ) のときは、電圧も幅も中間のパル
ス(2) が昇圧されて、トランス４ｆの出力に得られ、放
電灯９に印加される。

【００３１】このように、本実施例によれば、放電灯へ
の電源供給を検出する点灯後経過時間検出回路５ｂを設
けることにより、通電後の時間経過とともに放電灯に印
加する始動パルスの高さを低下させつつパルス幅を増加
させて投入エネルギーを増加させる。また、電源投入後
の経過時間から放電灯の点灯状態を検出するランプ安定
状態検出回路７ａを設けることにより、点灯後の安定点
灯状態からの変化量の増加に比例して始動パルスの高さ
を増加させつつパルス幅を減少させて投入エネルギーを
減少させる。さらに、消灯時間検出回路６ａを設けるこ
とにより、消灯後の変化量の増加に比例して発生する始
動パルスの高さを増加させつつパルス幅を減少させて投
入エネルギーを減少させることにより、冷間始動や熱間
始動を繰り返したときのように、放電灯の種々の点灯状
態に対し、少ない始動エネルギーで放電灯を確実に起動
しアーク移行を確実化させることができる。

【００３２】図８に始動パルス発生手段４の第２の実施
例を示す。図８で始動パルス発生手段４は、高電圧発牲
回路４ａ、パルス高制御回路４ｂ、パルス幅制御回路４
ｃ、オッシレータ４ｉ、スイッチ４ｈ，４ｇとトランス
４ｊとから構成される。ここで、高電圧発生回路４ａ、
パルス高制御回路４ｂ、パルス幅制御回路４ｃは第１の
実施例と同一で、その動作も同じである。第１の実施例
と異なるのは、オッシレータ４ｉが幅の狭いパルス列と
パルス幅制御回路４ｃを介して幅の広いパルス列の二つ
のパルス列を出力し、二つのスイッチ４ｇ、４ｈとそれ
ぞれのスイッチに二つの一次巻線を対応させたトランス
４ｊを備えていることである。

【００３３】図８の第２の実施例の動作を図９のタイミ
ングチャートをもとに説明する。高電圧発生回路４ａの
出力は分割され、一つはパルス高制御回路４ｂに供給さ
れ、第１実施例と同様に、点灯後の経過時間が増加する
に従い、点灯後の安定点灯状態からの変化量の増加によ
り、また、消灯後の安定点灯状態からの変化量の増加に
より、これらに対応した高電圧を出力する。この高電圧
は、オッシレータ４ｉの出力パルス列のうち、図９の
(M) に示す幅の狭いパルス列を用い、スイッチ４ｇでＯ
Ｎ／ＯＦＦされる。たとえば、パルス高制御回路４ｂの
出力電圧値が図９の(N) のＶｎのような変化をしたとす
ると、図９の(O) のパルス電圧と幅を持つパルスが得ら
れ、トランス４ｊに印加される。一方、パルス幅制御回
路４ｃでは、第１の実施例の動作と同様に、点灯後の経
過時間や点灯後の安定点灯状態からの変化量や、消灯後
の安定点灯状態からの変化量に対応してパルス幅を変化
させる。このパルス幅制御回路４ｃで高電圧発生回路４
ａに接続されたスイッチ４ｈをＯＮ／ＯＦＦさせる。た
とえば、パルス幅制御回路４ｃの出力に図９の(P) のパ
ルス幅を持つパルスが得られたとすると、このパルス信
号でスイッチ４ｈにより高電圧発生回路４ａの出力がＯ
Ｎ／ＯＦＦされ、図９の(P) と同じようなパルス電圧と
幅を持つパルスが得られ、トランス４ｊに印加される。

【００３４】トランス４ｊでは、これら二つのパルス列
を二つの一次巻線で受けて合成し、図９の(Q) に示す始
動パルスを発生して放電灯９に印加し、放電灯を始動す
る。すなわち、冷間始動時や消灯時間の長い再始動直後
は、(ヲ) のような電圧の高い幅の狭いパルスを放電灯に
印加し、時間経過とともに電圧か低下し幅が広いパルス
(ル) から(ヌ) に変化する。また、消灯時間の短い再始動
時直後は、(リ) や(ル)のような電圧が低く幅の広いパル
スを放電灯に印加し、時間経過とともに電圧が高く幅の
狭いパルス(ヲ) に変化する。さらに、冷間始動時、その
途中に短時間ＯＦＦし、その後ＯＮさせた時は、(チ) の
ような電圧が低く幅の狭いパルスを印加する。

【００３５】このように、本実施例によれば、放電灯に
印加する始動パルスの高さ（電圧）と幅を独立して制御
することができ、放電灯の点灯状態に応じて始動パルス
を印加し、第１の実施例と同様の効果を得ることができ
る。なお、二つのパルスの合成タイミングを変化させ、
幅の広いパルスのピーク位置付近に幅の狭いパルスを重
畳するようにすれば、さらに効果的である。

【００３６】図10に点灯状態検出手段の第２の実施例を
示す。この実施例は放電灯９からの光出力を検出し、放
電灯の点灯状態を判断するものである。図10の光出力検
出回路７ｂとランプ安定状態検出回路７ａは図１の点灯
状態検出手段７に相当する。光出力検出回路７ｂはフォ
トダイオードＰＤと電流−電圧変換増幅回路である演算
増幅器ＯＰ１とから構成される。図10において、放電灯
９からの光をフォトダイオードＰＤで受光し、電流−電
圧変換増幅回路である演算増幅器ＯＰ１で光電流を電圧
信号に変換する。放電灯９が冷間始動したときは放電灯
９の発光管の温度は急激には上昇しない。このため、発
光管内の封入ガスの温度も上昇せず、発光効率が低く光
出力も低い。発光管の温度が上昇してくると光出力も高
くなる。この光検出回路７ｂの出力をランプ安定状態検
出回路７ａに入力する。ランプ安定状態検出回路７ａ以
降の動作は、点灯状態検出手段の第１の実施例と同一で
ある。このように、本実施例によれば、放電灯９からの
光出力を検知して発光管内の封入ガスの活性化状態を知
ることができ、これにより、始動パルスの高さと幅を制
御することにより、一旦消灯したのち再始動したとき
に、適切な高さと幅の始動パルスを印加することができ
る。

【００３７】図11に点灯状態検出手段の第３の実施例を
示す。この実施例は放電灯９の近傍の温度を検出し、放
電灯の点灯状態を判断するものである。図11の温度検出
回路７ｃとランプ安定状態検出回路７ａは図１の点灯状
態検出手段７に相当する。温度検出回路７ｃは熱電対Ｔ
Ｃと非反転増幅回路である演算増幅器ＯＰ２から構成さ
れる。この方法は放電灯９の温度状態を近傍の温度とし
て直接検出するもので、点灯状態検出手段の第２の実施
例の検出手段が光出力から点灯状態を判断したのに対
し、温度からこれを判断するように変更したもので、動
作は同一である。このように、本実施例によれば、放電
灯９の近傍の温度を検知して発光管内の封入ガスの活性
化状態を知ることができ、これにより起動パルスの高さ
と幅を制御することにより、一旦消灯したのち再始動し
たときに適切な高さと幅の始動パルスを印加することが
できる。

【００３８】なお、実施例では、始動エネルギーを、印
加パルスの周波数を一定としパルス幅を変える方法を示
したが、周波数を変えてエネルギーを変えてもよいし、
これらを合成して実現しても、同様の効果が得られる。
さらに、実施例では始動パルスを放電灯にトランスを介
して直列に印加したが、並列に印加してもよい。さら
に、放電灯の限流手段としては限流素子を用いた基本的
な回路を示したが、同様の機能を発揮する回路構成であ
れば同一の効果が得られる。

【００３９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、放電灯へ
の通電状態を検出し、通電後の時間経過とともに放電灯
に印加する始動パルスの高さを低下させつつパルスエネ
ルギーを増加させるパルス条件第１制御手段を備えたこ
とにより、また、放電灯の消灯後の発光管内部状態を、
安定点灯時の状態との差として検出し、この状態変化量
が大きくなるとともに放電灯に印加する始動パルスの高
さを増加させつつパルスエネルギーを減少させる特性を
持つパルス条件第２制御手段を備えたことにより、さら
に再始動時、消灯時の放電灯の発光管内の封入ガスの状
態が、安定点灯時の状態からどの程度ずれているかを検
出する点灯状態検出手段を設け、この点灯状態検出手段
をパルス条件第２制御手段の前段に接続したことによ
り、始動、再始動時とも少ないパルス高と少ない始動エ
ネルギーで放電灯を確実に起動させ、アーク移行を確実
に実現することができ、その効果は非常に大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の放電灯点灯装置の構成を示
すブロック図である。

【図２】本発明の一実施例の放電灯点灯装置におけるパ
ルス条件第１制御手段とパルス条件第２制御手段と点灯
状態検出手段の第１の実施例を示す回路図である。

【図３】本発明の一実施例の放電灯点灯装置における始
動パルス発生手段の第１の実施例を示す回路図である。

【図４】放電灯の冷間始動時の通電後の経過時間とブレ
ークダウン電圧および投入エネルギーの関係を示す図で
ある。

【図５】放電灯の熱間始動時の消灯後の経過時間とブレ
ークダウン電圧および投入エネルギーの関係を示す図で
ある。

【図６】本発明の一実施例の放電灯点灯装置のタイミン
グチャートを示す波形図である。

【図７】本発明の一実施例の放電灯点灯装置における始
動パルス発生手段の第１の実施例のタイミングチャート
を示す波形図である。

【図８】本発明の一実施例の放電灯点灯装置における始
動パルス発生手段の第２の実施例を示す回路図である。

【図９】本発明の一実施例の放電灯点灯装置における始
動パルス発生手段の第２の実施例のタイミングチャート
を示す波形図である。

【図10】本発明の一実施例の放電灯点灯装置における点
灯状態検出手段の第２の実施例を示す回路図である。

【図11】本発明の一実施例の放電灯点灯装置における点
灯状態検出手段の第３の実施例を示す回路図である。

【図12】従来例の放電灯点灯装置の構成を示すブロック
図である。

【図13】従来例の放電灯点灯装置における始動パルス発
生回路の詳細を示す回路図である。

【図14】従来例の放電灯点灯装置におけるタイミングチ
ャートを示す波形図である。

【符号の説明】

１交流電源２スイッチ３限流素子４始動パルス発生手段４ａ高電圧発生回路４ｂパルス高制御回路４ｃパルス幅制御回路４ｄ，４ｉオッシレータ４e,４g,４h スイッチ４ｆ，４ｊトランス５パルス条件第１制御手段５ａ電源回路５ｂ点灯後経過時間検出回路６パルス条件第２制御手段６ａ消灯時間検出回路７点灯状態検出手段７ａランプ安定状態検出回路７ｂ光出力検出回路７ｃ温度検出回路８点灯検出回路９放電灯

フロントページの続き (72)発明者宮崎光治大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小沢正孝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者小山和孝大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源と、限流手段と、この限流手段
を介して接続された放電灯と、前記交流電源と前記限流
手段間に接続されたスイッチと、前記限流手段と放電灯
間に介装された始動パルス発生手段と、前記スイッチと
前記始動パルス発生手段に接続されて前記放電灯への交
流電源の通電状態を検出し、前記始動パルス発生手段を
制御する制御信号を出力するパルス条件第１制御手段
と、前記放電灯が始動したことを検出し前記始動パルス
発生手段の動作を停止させる点灯検出手段とを備え、通
電後の時間経過とともに前記放電灯に印加する始動パル
スの高さを低下させつつ始動パルスエネルギーを増加さ
せる持牲を持たせた放電灯点灯装置。
【請求項２】交流電源と、限流手段と、この限流手段
を介して接続された放電灯と、前記交流電源と前記限流
手段間に接続されたスイッチと、前記限流手段と前記放
電灯間に介装された始動パルス発生手段と、消灯後の前
記放電灯の安定点灯時からの状態変化量を検出し、前記
始動パルス発生手段を制御する制御信号を出力するパル
ス条件第２制御手段と、前記放電灯が始動したことを検
出し前記始動パルス発生手段の動作を停止させる点灯検
出手段とを備え、状態変化量が大きくなるに従い前記放
電灯に印加する始動パルスの高さを増加させつつ始動パ
ルスエネルギーを減少させる特性を持たせた放電灯点灯
装置。
【請求項３】パルス条件第２制御手段が、前記スイッ
チと前記起動パルス印加手段間に介装されて前記放電灯
への交流電源の通電・遮断状態を検出し、これによっ
て、消灯後の放電灯の安定点灯時からの状態変化量を検
出し、遮断時間の経過とともに前記放電灯に印加する始
動パルスの高さを増加させつつ始動パルスエネルギーを
減少させる特性を持つように構成された請求項２記載の
放電灯点灯装置。
【請求項４】パルス条件第２制御手段が、放電灯の周
辺温度を検出し、これによって、消灯後の放電灯の安定
点灯時からの状態変化を検出し、周辺温度の低下ととも
に前記放電灯に印加する始動パルスの高さを増加させつ
つ始動パルスエネルギーを減少させる特性を持つように
構成された請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項５】放電灯への通電後の状態を検出する点灯
状態検出手段をパルス条件第２制御手段の前段に直列に
接続し、前記放電灯の通電直後の状態と安定点灯時との
差が大きくなるに従い、前記放電灯に印加する始動パル
スの高さを増加させつつ始動パルスエネルギーを減少さ
せるように、前記パルス条件第２制御手段の動作を制限
する構成にされた請求項２記載の放電灯点灯装置。
【請求項６】点灯状態検出手段が、放電灯への交流電
源の通電状態を検出し、これによって、放電灯の安定点
灯時からの状態変化量を検出し、通電後の時間経過とと
もに前記放電灯に印加する始動パルスの高さを低下させ
つつ始動パルスエネルギーを増加させる機能を持つよう
に構成された請求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項７】点灯状態検出手段が、放電灯の周辺温度
を検出し、これによって、放電灯の安定点灯時からの状
態変化量を検出し、周辺温度の増加とともに前記放電灯
に印加する始動パルスの高さを低下させつつ始動パルス
エネルギーを増加させる機能を持つように構成された請
求項５記載の放電灯点灯装置。
【請求項８】点灯状態検出手段が、放電灯からの光出
力を検出し、これによって、放電灯の安定点灯時からの
状態変化量を検出し、光出力の増加とともに前記放電灯
に印加する始動パルスの高さを低下させつつ始動パルス
エネルギーを増加させる機能を持つように構成された請
求項５記載の放電灯点灯装置。