JP2005310676A

JP2005310676A - 放電灯点灯装置及び照明器具

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Publication number: JP2005310676A
Application number: JP2004128788A
Authority: JP
Inventors: Jun Kumagai; 潤熊谷; Akira Osada; 暁長田; Minoru Maehara; 稔前原; Naoki Komatsu; 直樹小松
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-04-23
Filing date: 2004-04-23
Publication date: 2005-11-04
Anticipated expiration: 2024-04-23
Also published as: CN1947470A; JP4572570B2

Abstract

【課題】ランプ始動時の状態（初始動・再始動）に関係なく同一検出・同一制御方式で複数種のランプ定格電力種を判別でき、且つ、ランプ安定点灯前に判別可能とすることで、ランプへのストレスの少ない始動が可能な高圧放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】直流電源からの電力を変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路とを備え、複数種の高圧放電灯を負荷対象として、そのうちのいずれか１つを接続して点灯する放電灯点灯装置であって、接続された高圧放電灯の種類は、高圧放電灯のある特定期間の電気特性の変化率を見て判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で接続された高圧放電灯を点灯する。
【選択図】図１

Description

本発明は高圧放電灯を電子点灯させるための放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。

高圧放電灯（ＨＩＤランプ）を点灯させる高圧放電灯点灯装置としては従来銅鉄型の安定器が主流であった。しかし、近年、安定器の軽量化・小型化・高機能化を目的とした多くの電子部品を用いた電子バラストが主流となりつつある。この電子バラストについて以下簡単に説明する。

図３０に電子バラストのブロック図を示す。交流電源Ｖｓに整流回路を含む直流電源回路部１が接続され、その出力端に放電灯への供給電力を調整・制御できるインバータ回路部２が接続され、さらにその出力端に放電灯ＤＬが接続されている。インバータ回路部２は直流電源回路部１の出力を低周波の交流電圧に変換して放電灯ＤＬに供給する点灯回路部３と、放電灯ＤＬの状態に応じて点灯回路部３の動作を制御する制御回路部４とを備えている。

このような従来の点灯装置では、特性の異なるＨＩＤランプを点灯する場合、点灯しようとするランプに適合した高圧放電灯点灯装置を用いる必要があった。つまり特性の異なる各々の放電灯に対して、それぞれ専用の高圧放電灯点灯装置を設けなければならず、開発費用・開発期間等の面での投資が多大であった。このような理由より高圧放電灯点灯装置は、複数種のＨＩＤランプを点灯することができる性能が望まれていた。

そこで、特開２００３−２２９２８９号公報には、複数種のＨＩＤランプを対象とした高圧放電灯点灯装置について提案されており、ＨＩＤランプが所定の閾値を超えるまでの時間を積算して負荷種を判別する手段や、ＨＩＤランプが安定点灯状態に達してから過渡的な変化を点灯装置から与えて負荷の過渡応答を検出し負荷種を判別する手段について紹介されている。
特開２００３−２２９２８９号公報

特許文献１の従来例を用いた場合、ランプ消灯後直ぐに電源を再投入する再始動モードではランプの過渡特性が初始動時とは異なるため、ランプを再始動するタイミングに規制が生ずる。その他、ランプを一度安定点灯させてから過渡的な変化を与える場合にはランプに過剰な負荷が掛かる可能性や、制御の複雑化が考えられる。

本発明は上述のような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、ランプ始動時の状態（初始動・再始動）に関係なく同一検出・同一制御方式で複数種のランプ定格電力種を判別することができ、更にランプ安定点灯前に判別が可能なことで、ランプへのストレスの少ない始動が可能な高圧放電灯点灯装置を提供することにある。

本発明によれば、上記の課題を解決するために、直流電源からの電力を変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路とを備え、複数種の高圧放電灯を負荷対象として、そのうちのいずれか１つを接続して点灯する放電灯点灯装置であって、接続された高圧放電灯の種類は、高圧放電灯のある特定期間の電気特性の変化率を見て判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で接続された高圧放電灯を点灯することを特徴とするものである。

本発明による高圧放電灯点灯装置を用いることで、ランプの状態（初始動・再始動）に関係なく、ランプにストレスをかけることなく、複数のランプ定格電力種類を判別することができ、器具製造に一機種の高圧放電灯点灯装置を在庫しているだけで対応でき、製造費用を削減できる。また、ユーザーは用途に応じてランプを入れ換えて使用することが可能となる。

＜実施の形態１＞
図１に本発明の実施の形態１に係る高圧放電灯点灯装置の回路図を示す。以下、その回路構成について説明する。商用交流電源Ｖｓには、整流平滑回路等を含む直流電源回路部１が接続されている。直流電源回路部１は、ダイオードＤ１〜Ｄ４よりなる全波整流回路と、その全波整流出力をスイッチングして昇圧するチョッパ回路と、昇圧された直流電圧を充電される平滑用コンデンサＣ１を含んでいる。インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ５は昇圧チョッパ回路を構成しており、スイッチング素子Ｑ１が高周波でオン・オフされることで、商用交流電源Ｖｓからの入力電流休止期間を低減し、入力電流歪率を改善する機能を有している。

直流電源回路部１の平滑用コンデンサＣ１に得られた直流電圧は、スイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２、ダイオードＤ６からなる降圧チョッパ回路により降圧されて、コンデンサＣ２に充電される。スイッチング素子Ｑ２は高周波でオン・オフされ、そのオン幅を可変制御することにより、コンデンサＣ２の電圧を可変とし、これにより負荷への電流を制御する限流要素を構成している。なお、インダクタＬ２には２次巻線が設けられており、インダクタＬ２に流れる電流がゼロになったことを検出して、スイッチング素子Ｑ２がオンするように構成されている。スイッチング素子Ｑ２が所定期間オンすると、コンデンサＣ１からスイッチング素子Ｑ２、インダクタＬ２を介してコンデンサＣ２が充電され、スイッチング素子Ｑ２がオフすると、インダクタＬ２の蓄積エネルギーが回生用ダイオードＤ６を介してコンデンサＣ２に充電される。この回生電流がゼロになると、スイッチング素子Ｑ２がオンするように動作するものである。

コンデンサＣ２の両端には、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の直列回路が並列接続されている。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の接続点とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点の間には、イグナイタ回路ＩＧを介して高圧放電灯ＤＬが接続されている。イグナイタ回路ＩＧは始動時に高圧放電灯ＤＬを絶縁破壊させるための高電圧パルスを発生させる回路であり、安定点灯時には動作を停止する。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４はドライバ素子ＩＣ１を介してマイコンＭＣによりオン・オフを制御され、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６はドライバ素子ＩＣ２を介してマイコンＭＣによりオン・オフを制御される。スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオンでスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオフの状態と、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６がオフでスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５がオンの状態とが交互に切り替わることで、高圧放電灯ＤＬには交流電圧が供給される。すなわち、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は極性反転回路（インバータ回路）を構成している。

マイコンＭＣは制御用のマイクロコンピュータであり、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６のオン・オフ状態を制御するほか、スイッチング素子Ｑ２のオン幅も制御している。コンデンサＣ２の電圧は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により分圧されて、ランプ電圧Ｖｌａに相当する検出値として、マイコンＭＣに入力されている。また、コンデンサＣ２から極性反転回路への出力電流は、抵抗Ｒ４により電流−電圧変換されて、ランプ電流Ｉｌａに相当する検出値として、マイコンＭＣに入力されている。これらの検出値を入力するために、マイコンＭＣはＡ／Ｄ変換機能を備えている。マイコンＭＣは、ランプ電圧Ｖｌａの検出値とランプ種判別回路５からのランプ種判定信号に基づいて、高圧放電灯ＤＬに供給すべきランプ電力Ｗｌａの目標値を設定し、このランプ電力Ｗｌａの目標値をランプ電圧Ｖｌａの検出値で割り算することで、ランプ電流Ｉｌａの目標値を算出し、ランプ電流Ｉｌａの検出値が目標値と一致するように、スイッチング素子Ｑ２のオン幅を可変制御する。なお、ランプ電圧Ｖｌａの検出値に対応するランプ電力Ｗｌａの目標値は、Ｖ−Ｗテーブルとしてマイコンのメモリに複数種類が格納されており、ランプ種判別回路からのランプ種判定信号に基づいて、ランプ種に応じたＶ−Ｗテーブルが選択して使用される。ただし、ランプ種判別の間は、コンデンサＣ２から極性反転回路に一定電流が出力されるように制御する。

次に、ランプ種判別回路５の構成について説明する。コンデンサＣ２の電圧は抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３により分圧されて、ランプ電圧Ｖｌａに相当する検出値として、コンパレータＣＰ１，ＣＰ２の反転入力端子に印加されている。コンパレータＣＰ１の非反転入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ５，Ｒ６で分圧した基準電圧が検出値Ｖ１として印加されている。コンパレータＣＰ２の非反転入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ７，Ｒ８で分圧した基準電圧が検出値Ｖ２として印加されている。コンパレータＣＰ１，ＣＰ２の出力はオープンコレクタとなっており、それぞれ抵抗Ｒ９，Ｒ１０を介して制御電源電圧Ｖｃｃにプルアップされると共に、スイッチ素子Ｑ７，Ｑ８のゲートに接続されている。スイッチ素子Ｑ７はコンデンサＣ３の両端に並列接続されている。スイッチ素子Ｑ８は抵抗Ｒ１１と直列に接続されて、トランジスタＴｒ１に流れる電流を開閉する。スイッチ素子Ｑ８がオンのときには、制御電源電圧Ｖｃｃと抵抗Ｒ１１で決まる定電流がトランジスタＴｒ１に流れ、カレントミラー回路を構成するトランジスタＴｒ２にも同じ定電流が流れる。スイッチ素子Ｑ７がオフのときには、コンデンサＣ３は定電流にて充電される。コンデンサＣ３の充電電圧はオペアンプＯＰ１よりなるバッファ回路を介して、コンパレータＣＰ３の非反転入力端子に印加されている。コンパレータＣＰ３の反転入力端子には、制御電源電圧Ｖｃｃを抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧した基準電圧が印加されている。コンパレータＣＰ３の出力はオープンコレクタとなっており、抵抗Ｒ１４を介して制御電源電圧Ｖｃｃにプルアップされている。コンパレータＣＰ３の出力はランプ種判定信号としてマイコンＭＣに入力されている。

以下、図１の回路の動作について説明する。商用交流電源Ｖｓから電源が供給されると、イグナイタ回路ＩＧよりランプＤＬを始動するため絶縁破壊電圧（数ＫＶ）がランプＤＬに印加される。ランプＤＬが絶縁破壊し、始動するとイグナイタ回路ＩＧは停止し、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３よりなるランプ電圧検出回路を介して、ランプ種判別回路５にランプ電圧Ｖｌａの検出値が入力される。

図１の回路では、ランプ電圧の変化率をランプ種判別回路５のＶ１検出回路とＶ２検出回路を用いて検出する。ここで言う変化率とは、ランプ電圧が時間経過と共に変化して行く関係から得られる値のことであり、ｄＶ／ｄｔ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）で表される式の中で変化する値のことである。ランプ電圧は点灯直後から時間とともに変化しており、Ｖ２，Ｖ１はそれぞれランプ電圧を図１のような検出回路を用いて検出したものである。ｔ２，ｔ１はそれぞれランプ電圧が所定値Ｖ２，Ｖ１へ達するまでの時間である。この実施の形態では、Ｖ２，Ｖ１を検出値として固定することで（Ｖ２−Ｖ１）は固定された値となるので、式の中ではｔ２−ｔ１が可変する値、つまり変化率として導き出される。

ところで、検出値Ｖ１と検出値Ｖ２は、検出値Ｖ１＜検出値Ｖ２という関係にあるので、ランプ電圧が定格点灯電圧に向かって徐々に上昇すると、まず検出値Ｖ１へと到達する。するとＶ１検出回路（コンパレータＣＰ１）の出力がＨレベルからＬレベルへと切り替わり、スイッチ素子Ｑ７がオフするので、図２のタイミングｔ１において、コンデンサＣ３への充電が始まる。

さらにランプ電圧が上昇し、検出値Ｖ２へと到達すると、Ｖ２検出回路（コンパレータＣＰ２）の出力がＨレベルからＬレベルへと切り替わり、スイッチ素子Ｑ８がオフするので、図２のタイミングｔ２において、コンデンサＣ３への充電が止まり、コンデンサＣ３はそれまで充電された電荷を維持する。

図２のタイミングｔ１からタイミングｔ２が、接続されている高圧放電灯ＤＬの変化率である。つまり、固定値Ｖ１から固定値Ｖ２までランプ電圧が上昇する時間はランプ種類により異なるので、コンデンサＣ３の充電電圧もランプ種類により異なるのである。

図２のタイミングｔ１からタイミングｔ２の間にコンデンサＣ３の電圧がランプ種判定回路５の検出値電圧（抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の分圧点の電圧）を超えないと、接続されたランプＤＬは例えば３５ワットランプであると判断され、マイコンＭＣは負荷が３５ワットランプであるものとして供給電力を制御する。

図２のタイミングｔ１からタイミングｔ２の間にコンデンサＣ３の電圧がランプ種判定回路５の検出値電圧（抵抗Ｒ１２，Ｒ１３の分圧点の電圧）を超えると、接続されたランプＤＬは例えば７０ワットランプであると判断され、マイコンＭＣは負荷が７０ワットランプであるものとして供給電力を制御する。

以下に図３〜図１１と表１を用いてランプ種判定について詳細に説明する。
図３は市場に多種あるＨＩＤランプの中から７０Ｗランプ１種類について、ランプが冷え切った状態（初始動）からのランプ電圧立ち上がり特性と、点灯していたランプを一度消灯し、電源再投入した再始動（ランプが温かい状態）からのランプ電圧立ち上がり特性を比較したものである。図３の再始動はランプ消灯１０秒後に電源を再投入したものであり、ランプ消灯から電源再投入の時間が長いほど、初始動の立ち上がり特性に近づく。図３のランプにおいては、ランプ消灯から３０分後には初始動と同じ立ち上がり特性となった。この図からランプ電圧が少なくとも３０Ｖより上は初始動・再始動に関係なく同等の立ち上がり特性をたどっていることが見える。（初始動・再始動の関係は上記ランプ以外も同等の関係を示す。）

図４に初始動時、図５に再始動時の上記７０Ｗメタルハライドランプの発光スペクトルを示す。横軸は始動後の経過時間［秒］、縦軸は発光スペクトルの波長λ［ｎｍ］を示す。図４のスペクトルでは、ランプ始動から約８０秒まではＨｇ（水銀）が主発光成分であることが分かる。図５のスペクトルではランプ始動から約４０秒まではＨｇ（水銀）が主発光成分であることが分かる。

図３において、初始動の約８０秒、再始動の約４０秒はランプ電圧の傾きが変わる領域であり、この領域におけるランプ電圧の挙動は測定するランプや、周辺環境の状況により、ばらつきが大きい。そこで、図１で示した検出値Ｖ１，Ｖ２は水銀（Ｈｇ）が主発光成分である領域内に設定することで安定した傾きを検出できる。

図６，図７は、市場に各種あるＨＩＤランプの中から３５Ｗランプ１種類と、先の７０Ｗランプを夫々初始動、再始動に分けて比較した図であり、上記で述べた水銀が主発光成分である領域内でのランプ電圧上昇の傾きに差があることが分かる。

図８に同３５Ｗ及び７０Ｗランプの立ち上がり特性データからランプ電圧上昇途中、３０〜４０Ｖの部分を抜き出したグラフを示す。この図から少なくとも３０Ｖから５０Ｖ付近まで３５Ｗランプと７０Ｗランプの電圧上昇の傾きがほぼリニアであり、差が明確であることが分かる。

ここまで例として市場に多種あるＨＩＤランプより３５Ｗと７０Ｗランプ１種類ずつについて説明したが、少なくとも３５Ｗ、７０ＷのＨＩＤランプ市場には表１で示す種類が販売されている。

そこで入手可能な３５Ｗと７０Ｗのランプについて、同じく初始動・再始動時のランプ電圧立ち上がり特性のデータを測定したものを図９、図１０に示す。この結果を更に測定本数を増やした結果から例として３０〜４０Ｖの部分を抜き出したものが図１１である。図１１において、実線は再始動時、破線は初始動時の特性である。この結果より、３５ＷのＨＩＤランプと７０ＷのＨＩＤランプにおける３０〜４０Ｖの部分でのランプ電圧上昇特性について、少なくとも２秒の差があることが分かる。

以上説明した内容により、図１のＶ１検出回路とＶ２検出回路を用いて接続されたランプの立ち上がり時の変化率を求める方法により、接続するランプ全種に対して、水銀主発光領域内で、初始動と再始動の傾きが等しくなるランプ電圧上昇傾向部にてランプ種を判定することで、ランプの状態（初始動・再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されているＨＩＤランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

この実施の形態においては、図１の検出値Ｖ１，Ｖ２として、それぞれ図１１で示す各ランプの３０Ｖから４０Ｖのランプ電圧上昇特性を検出し、ランプ種判定回路５はコンデンサＣ３が６秒以上充電されると７０Ｗと判定する値に設定されている。

＜実施の形態２＞
図１２に実施の形態２を示す。実施の形態１において、ランプ種類判別はランプ電圧がＶ１からＶ２へ至るのを検出し、そのときの所要時間ｔを変化率として比較し、ランプ種類を判別した。実施の形態２では同様にランプ電圧がＶ１〜Ｖ２の検出を用いて他の変化率を比較する。

実施の形態１で説明した式ｄＶ／ｄｔ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）は、（Ｖ_t−Ｖ_t-1）／｛ｔ−（ｔ−１）｝とも表せる。つまり、あるタイミングｔにおけるランプ電圧Ｖ_tから１つ前のタイミングのランプ電圧Ｖ_t-1を引き算してその所要時間｛ｔ−（ｔ−１）｝で除算した値をＶ１からＶ２まで足し合わせれば、Ｖ１からＶ２までの傾きｄＶ／ｄｔを反映した値が算出できる。もちろん、足し合わせた値をランプ電圧がＶ１からＶ２へ至るのに要する時間（ｔ２−ｔ１）で割れば、より正確にＶ１からＶ２までの傾きｄＶ／ｄｔを反映した値が算出できる。

また、毎回（Ｖ_t−Ｖ_t-1）の引き算を実行しなくても、単に、ランプ電圧がＶ１からＶ２へ至るまで、ランプ電圧Ｖ_tを足し合わせていくだけでも、ｄＶ／ｄｔを反映した値を算出することは可能であり、その方が簡単な計算で行える。

そこで、Ｖｌａ（ｔ）という関数を時間ｔにおけるランプ電圧Ｖｌａを表す関数と定義することで、それを時間に対して加算したものをΣＶｌａ（ｔ）と表せる。つまり、図１２において、Ｖ１からＶ２へ至るまでのランプ電圧を一定間隔で加算した値ΣＶｌａ（ｔ）を変化率として比較することが可能である。

なお、ランプ電圧の立ち上がり特性については実施の形態１に記載のとおりであり、実施の形態２も同じく水銀（Ｈｇ）が主発光成分であるランプ電圧上昇領域内のランプ電圧の変化率を求めてランプ種類を判別する。

以上のランプ種判別手段を設けることでランプの状態（初始動・再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されているＨＩＤランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

点灯装置の構成としては、図１において、ランプ種判別回路５を省略し、マイコンＭＣを用いて、Ｖ１からＶ２へ至るまでのランプ電圧を一定間隔で加算した積算値を算出し、基準値より大きいか小さいかを判定することで、図１２のランプ種Ａとランプ種Ｂとを判別可能とする。図１２の例では、積算値Ｓ_Aは、ランプ種Ａについて、ランプ電圧ＶｌａがＶ１に達した時点ｔＡ_V1からランプ電圧ＶｌａがＶ２に達した時点ｔＡ_V2までのランプ電圧Ｖｌａの検出値Ｖｌａ（ｔ）を一定間隔で加算した積算値である。また、積算値Ｓ_Bは、ランプ種Ｂについて、ランプ電圧ＶｌａがＶ１に達した時点ｔＢ_V1からランプ電圧ＶｌａがＶ２に達した時点ｔＢ_V2までのランプ電圧Ｖｌａの検出値Ｖｌａ（ｔ）を一定間隔で加算した積算値である。加算する一定間隔は、マイコンＭＣの割り込みタイマーなどにより決定すれば良い。あらかじめ積算値Ｓ_AとＳ_Bの中間に基準値を設定しておいて、算出された積算値が基準値よりも小さければ、ランプ種Ａと判定し、基準値よりも大きければ、ランプ種Ｂと判定すれば良い。

＜実施の形態３＞
図１３に実施の形態３に係る高圧放電灯点灯装置の回路図を示す。図１の点灯装置と比較すると、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ６、インダクタＬ２、コンデンサＣ２からなる降圧チョッパ回路が省略されており、安定点灯時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が低周波で交互にオン・オフされると共に、スイッチング素子Ｑ３のオン時にはスイッチング素子Ｑ６が、また、スイッチング素子Ｑ４のオン時にはスイッチング素子Ｑ５が高周波でスイッチングされることにより、降圧チョッパ回路の機能を実現している点が異なる。

また、図１の点灯装置におけるイグナイタ回路ＩＧが省略され、代りに、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路よりなる始動パルス発生回路が付加されている点が異なる。図１のイグナイタ回路ＩＧは、パルス発生回路とパルストランスを組み合わせたものであり、始動時にはパルス発生回路によりパルス電圧を発生し、これをパルストランスにより昇圧して高圧放電灯ＤＬに印加するものであったが、図１３の点灯装置では、インダクタＬ３とコンデンサＣ３の共振作用により始動用の高電圧パルスを発生させている。

交流電源Ｖｓが供給されると、放電ランプＤＬを始動するため、数十ＫＨｚ〜数百ＫＨｚの固定または変動周波数によりスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が交互にオン・オフし、インダクタＬ３・コンデンサＣ３から成る共振回路からランプ絶縁破壊電圧（数ＫＶ）を発生して放電ランプＤＬを絶縁破壊する。これにより放電ランプＤＬが点灯すると、マイコンＭＣはランプ電流Ｉｌａが流れ始めたことを検出し、始動時の動作から点灯時の動作に切り替わる。点灯時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４は数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオン・オフされるので、インダクタＬ３・コンデンサＣ３から成る共振回路は絶縁破壊電圧を発生しない。

点灯時に、スイッチング素子Ｑ３がオン、スイッチング素子Ｑ４がオフの期間では、スイッチング素子Ｑ５はオフのままでスイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフすることにより、インダクタＬ２とコンデンサＣ２よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチョッピング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサＣ２にバイパスされることで、放電ランプＤＬには一方向に直流電流が流れる。また、スイッチング素子Ｑ３がオフ、スイッチング素子Ｑ４がオンの期間では、スイッチング素子Ｑ６はオフのままでスイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフすることにより、インダクタＬ２とコンデンサＣ２よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチョッピング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサＣ２にバイパスされることで、放電ランプＤＬには上記とは反対方向に直流電流が流れる。この動作を繰り返すことにより、放電ランプＤＬには低周波の矩形波電流が流れる。

なお、図１の点灯装置における回生用ダイオードＤ６の機能は、図１３の点灯装置では、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の逆方向ダイオードにより兼用されており、スイッチング素子Ｑ５のオン時にインダクタＬ２に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子Ｑ５のオフ時にはスイッチング素子Ｑ６の逆方向ダイオードを介して放出され、スイッチング素子Ｑ６のオン時にインダクタＬ２に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子Ｑ６のオフ時にはスイッチング素子Ｑ５の逆方向ダイオードを介して放出される。このインダクタＬ２に流れる三角波の電流をインダクタＬ２の２次巻線により検出しており、ゼロクロス検出（図中のＺＣＳ検出）回路により、回生電流がゼロになったことを検出すると、チョッパー用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をオンするように動作する。チョッパー用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン幅は、マイコンＭＣにより可変制御され、これにより放電ランプＤＬへの供給電力を制御可能としている。ただし、ランプ種判別の間は、放電ランプＤＬに一定電流が出力されるように制御するものとする。

図１３では、ランプ電圧検出回路（Ｖｌａ検出回路）やランプ電流検出回路（Ｉｌａ検出回路）の図示を簡略化してあるが、図１の点灯装置と同様に、マイコンＭＣのＡ／Ｄ変換入力端子にランプ電圧に相当する検出値、ランプ電流に相当する検出値が入力されるように構成されていることは言うまでも無い。

放電ランプＤＬが点灯すると、ランプ電圧検出回路を介してマイコンＭＣによりランプ電圧情報が一定間隔で取得される。具体的には、マイコンＭＣのタイマー割り込み機能などを用いて、一定間隔でＡ／Ｄ変換入力端子の電圧を読み取ることにより、ランプ電圧検出回路からマイコンＭＣのＡ／Ｄ変換入力端子に入力されたランプ電圧に相当する検出値をランプ電圧情報として取得する。

マイコンＭＣでは、図１４で示すように、ランプ電圧Ｖｌａがある電圧Ｖｌａ１へ到達すると、そこから一定時間Ｔ２をカウントするタイマーを起動し、このタイマーが一定時間Ｔ２のカウントを終了した時点でのランプ電圧Ｖ２’の値を読み取る。図１４では、一定時間Ｔ２経過後のランプ電圧Ｖ２’は、３５Ｗランプの場合はＶｆｂ３５、７０Ｗランプの場合はＶｆｂ７０である。

ランプ電圧の立ち上がり特性については実施の形態１に記載のとおりであり、実施の形態３でも同じく水銀（Ｈｇ）が主発光成分であるランプ電圧上昇領域内のランプ電圧の変化率を求めてランプ種類を判別する。

ここで言う変化率とは、ランプ電圧が時間経過と共に変化して行くことであり、その関係はｄＶ／ｄｔ＝（Ｖ２’−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）の式で表わすことができる。実施の形態３では、Ｖ１＝Ｖｌａ１、ｔ２−ｔ１＝Ｔ２として固定しているので、Ｖ２’が変化する値となる。なお、ｔ１はランプ電圧Ｖｌａ＝Ｖ１の時間で、全ランプに共通なので０と置き換えられる。つまり、Ｖ２’＝Ｖｆｂ３５またはＶ２’＝Ｖｆｂ７０のみ可変する値となるので、これが変化率となる。

図８を再び用いると、例えばＶｌａ１＝３０Ｖ、Ｔ２＝４秒と決めると、３５Ｗランプのランプ電圧が３０Ｖから４秒後はＶ２’＝４０Ｖ、７０Ｗランプのランプ電圧が３０Ｖから４秒後はＶ２’＝３２〜３３Ｖであることより、Ｖ２’≧３６Ｖの場合は３５Ｗランプ、Ｖ２’＜３６Ｖの場合は７０Ｗランプと判別することで、ランプの種類を判別することが可能である。

ランプ種が判別されると、そのランプに適合したＶ−ＷテーブルがマイコンＭＣのメモリから参照され、ランプ電圧に応じて適切なランプ電力が供給されるように、チョッパ用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン幅が可変制御される。具体的には、ランプ電圧に基づいて、ランプ電力の目標値がＶ−Ｗテーブルから読み出され、ランプ電力の目標値をランプ電圧の検出値で割り算することによりランプ電流の目標値が算出され、このランプ電流の目標値にランプ電流の検出値が一致するように、チョッパ用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン幅が可変制御される。

なお、検出時間Ｔ２の設定は、立ち上がりの早い方のランプ種も含めてＨｇ主発光領域内となる時間、立ち上がりの遅い方のランプ種のみＨｇ主発光領域内となる時間、負荷される全ランプ種がＨｇ主発光領域を抜けた後の時間など、負荷として適合するランプの種類に応じて設定することも可能である。

＜実施の形態４＞
図１５に実施の形態４を示す。実施の形態３では、ランプ電圧がＶ１に達してから時間Ｔ２が経過したときの電圧Ｖ２’を変化率として比較し、ランプ種類を判別した。実施の形態４では同様にＶ１，Ｔ２の検出を用いて、他の変化率を比較する。

実施の形態３で説明した式ｄＶ／ｄｔ＝（Ｖ２’−Ｖ１）／Ｔ２は、（Ｖ_t−Ｖ_t-1）／｛ｔ−（ｔ−１）｝とも表せる。つまり、あるタイミングｔにおけるランプ電圧Ｖ_tから１つ前のタイミングのランプ電圧Ｖ_t-1を引き算してその所要時間｛ｔ−（ｔ−１）｝で除算した値をＶ１からＴ２の期間、足し合わせれば、Ｖ１からＶ２’までの傾きｄＶ／ｄｔを反映した値が算出できる。もちろん、足し合わせた値をランプ電圧がＶ１からＶ２’へ至るのに要する時間Ｔ２で割れば、Ｖ１からＶ２’までの傾きｄＶ／ｄｔを相加平均した値が算出できるが、実施の形態４では、時間Ｔ２は各ランプについて共通なので特に割り算する必要はない。

また、毎回（Ｖ_t−Ｖ_t-1）の引き算を実行しなくても、単に、ランプ電圧がＶ１からＴ２の期間、ランプ電圧Ｖ_tを足し合わせていくだけでも、Ｖ１からＶ２’までの傾きｄＶ／ｄｔを反映した値を算出することは可能であり、その方が簡単な計算で行える。

そこで、Ｖｌａ（ｔ）という関数を時間ｔにおけるランプ電圧Ｖｌａを表す関数と定義することで、それを時間に対して加算したものをΣＶｌａ（ｔ）と表せる。つまり、図１５において、ランプ電圧がＶ１に達してからＴ２の期間、ランプ電圧を一定間隔で加算した値ΣＶｌａ（ｔ）を変化率として比較することが可能である。

なお、ランプ電圧の立ち上がり特性については実施の形態１に記載のとおりであり、実施の形態４も同じく水銀（Ｈｇ）が主発光成分であるランプ電圧上昇領域内のランプ電圧の変化率を求めてランプ種類を判別する。

点灯装置の構成としては、図１３において、マイコンＭＣを用いて、ランプ電圧がＶ１に達してからＴ２の期間、ランプ電圧を一定間隔で加算した積算値を算出し、基準値より大きいか小さいかを判定することで、図１５のランプ種Ａとランプ種Ｂとを判別可能とする。図１５の例では、積算値Ｓ_Aは、ランプ種Ａについて、ランプ電圧ＶｌａがＶ１に達した時点ｔＡ_V1からＴ２の期間、ランプ電圧Ｖｌａの検出値Ｖｌａ（ｔ）を一定間隔で加算した積算値である。また、積算値Ｓ_Bは、ランプ種Ｂについて、ランプ電圧ＶｌａがＶ１に達した時点ｔＢ_V1からＴ２の期間、ランプ電圧Ｖｌａの検出値Ｖｌａ（ｔ）を一定間隔で加算した積算値である。加算する一定間隔は、マイコンＭＣの割り込みタイマーなどにより決定すれば良い。あらかじめ積算値Ｓ_AとＳ_Bの中間に基準値を設定しておいて、算出された積算値が基準値よりも小さければ、ランプ種Ｂと判定し、基準値よりも大きければ、ランプ種Ａと判定すれば良い。

＜実施の形態５＞
図１６に実施の形態５を示す。図１の点灯装置と比較すると、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ６、インダクタＬ２、コンデンサＣ２からなる降圧チョッパ回路が省略されており、安定点灯時には、スイッチング素子Ｑ５が高周波でスイッチングされる期間とスイッチング素子Ｑ６が高周波でスイッチングされる期間とが低周波で交番することにより、降圧チョッパ回路の機能を実現している点が異なる。また、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路に代えて、昇圧チョッパ回路の出力に平滑用コンデンサＣ１，Ｃ２の直列回路が接続されている点が異なる。つまり、インバータ回路の構成がフルブリッジ型ではなく、ハーフブリッジ型となっている点が異なる。

インダクタＬ２とコンデンサＣ３は降圧チョッパ回路のローパスフィルタを構成している。スイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフすると、インダクタＬ２とコンデンサＣ３よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチョッピング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサＣ３にバイパスされることで、放電ランプＤＬには一方向に直流電流が流れる。また、スイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフすると、インダクタＬ２とコンデンサＣ３よりなるローパスフィルタに高周波で断続するチョッピング電流が流れ、その高周波成分がコンデンサＣ３にバイパスされることで、放電ランプＤＬには上記とは反対方向に直流電流が流れる。この動作を繰り返すことにより、放電ランプＤＬには低周波の矩形波電流が流れる。

また、図１の点灯装置における回生用ダイオードＤ６の機能は、図１６の点灯装置では、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の逆方向ダイオードにより兼用されており、スイッチング素子Ｑ５のオン時にインダクタＬ２に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子Ｑ５のオフ時にはスイッチング素子Ｑ６の逆方向ダイオードを介して放出され、スイッチング素子Ｑ６のオン時にインダクタＬ２に蓄積されたエネルギーはスイッチング素子Ｑ６のオフ時にはスイッチング素子Ｑ５の逆方向ダイオードを介して放出される。このインダクタＬ２に流れる三角波電流をインダクタＬ２の２次巻線により検出しており、ゼロクロス検出（図中のＺＣＳ検出）回路により、回生電流がゼロになったことを検出すると、チョッパー用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６をオンするように動作する。チョッパー用のスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン幅は、マイコンＭＣにより可変制御され、これにより放電ランプＤＬへの供給電力を制御可能としている。ただし、ランプ種判別の間は、放電ランプＤＬに一定電流が出力されるように制御するものとする。

図１６では、ランプ電圧検出回路（Ｖｌａ検出回路）の図示を簡略化してあるが、図１の点灯装置と同様に、マイコンＭＣによりランプ電圧に相当する検出値を取得できるように構成されていることは言うまでも無い。具体的には、例えば、放電ランプＤＬの一端とグランドの間に第１の分圧抵抗を接続し、その分圧点の電圧をマイコンＭＣの第１のＡ／Ｄ変換入力端子に入力してＡ／Ｄ変換する。また、放電ランプＤＬの他端とグランドの間に第２の分圧抵抗を接続し、その分圧点の電圧をマイコンＭＣの第２のＡ／Ｄ変換入力端子に入力してＡ／Ｄ変換する。Ａ／Ｄ変換された２つのデータの差分の絶対値を算出すれば、それが放電ランプＤＬのランプ電圧Ｖｌａの検出値となる。

また、ランプ電流検出回路（Ｉｌａ検出回路）としては、ゼロクロス検出（図中のＺＣＳ検出）回路におけるインダクタＬ２の２次巻線出力を利用してランプ電流Ｉｌａを検出できる。インダクタＬ２の２次巻線出力は三角波電圧となり、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン時には絶対値が漸増する電圧、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオフ時には絶対値が漸減する電圧となるが、その三角波電圧の平均値またはピーク値をランプ電流Ｉｌａの検出値として利用できる。

商用交流電源Ｖｓから電源が供給されると、イグナイタ回路ＩＧより放電ランプＤＬを始動するため絶縁破壊電圧（数ＫＶ）が放電ランプＤＬに印加される。イグナイタ回路ＩＧは、パルス発生回路とパルストランスを組み合わせたものであり、始動時にはパルス発生回路によりパルス電圧を発生し、これをパルストランスにより昇圧した高電圧パルスがコンデンサＣ３を介して放電ランプＤＬの両端に印加される。放電ランプＤＬが絶縁破壊し、始動するとイグナイタ回路ＩＧはパルス発生動作を停止する。その後、上述のランプ電圧検出回路（Ｖｌａ検出回路）を介して、マイコンＭＣにランプ電圧情報が伝達される。

この実施の形態においては、実施の形態１〜４で説明したいずれかの変化率算出方法を用いた第１のランプ種判定と、ランプ点灯後すぐに通過するランプ電圧の一番低い点の値を用いた第２のランプ種判定とを併用することにより、ランプ種類を判別する手順について説明する。図１７はランプ種判別の原理説明図、図１８はランプ種判別のフローチャートである。

ランプＤＬの点灯判別直後、Ｖｌａ検出回路を介してマイコンではＨｇ主発光領域内のランプ電圧が上昇する前の一番低い電圧Ｖ_Lを検出する。図１７ではそれぞれランプＡが最低電圧Ｖ_LA、ランプＢが最低電圧Ｖ_LB、ランプＣが最低電圧Ｖ_LCと検出される。最低電圧Ｖ_Lを検出すると、マイコンはその値を記憶する（図１８のステップ＃１）。

次に、実施の形態１〜４で説明したいずれかの変化率を用いたランプ種判別を行う。例えば、実施の形態１のランプ種判別を行う場合、ランプ電圧が検出値Ｖ１に到達する時間、検出値Ｖ２に到達する時間を夫々ｔｖ１，ｔｖ２としてマイコン内のレジスタに保存する（図１８のステップ＃２，＃３）。その後、ランプ電圧がＶ１からＶ２に達するまでの所要時間をｔ＝ｔｖ２−ｔｖ１として算出し、判定基準時間Ｔｋと比較する（図１８のステップ＃４，＃５）。

例えば、高圧放電灯点灯装置に接続するランプが図１７のランプ種Ａ，Ｂ，Ｃのランプ電圧特性で立ち上がる場合、判定基準時間ＴｋはｔＡ≒ｔＣ＜Ｔｋ＜ｔＢとなるように設定する。ここで、ｔＡはランプ種Ａについてランプ電圧がＶ１からＶ２に達するまでの所要時間、ｔＢはランプ種Ｂについてランプ電圧がＶ１からＶ２に達するまでの所要時間、ｔＣはランプ種Ｃについてランプ電圧がＶ１からＶ２に達するまでの所要時間である。

仮に接続されたランプ種がランプＣの場合、ランプグループ判別（図１８のステップ＃５）でＹＥＳと判定される。（なお、ランプグループＡ群，Ｂ群の振り分けには実施の形態３の検出値Ｖｌａ１と検出時間Ｔ２による判別を用いても良い。その場合、ステップ＃５では、判定基準時間Ｔｋの代わりに、検出時間Ｔ２のカウント終了時のランプ電圧Ｖ２’の値で判別することになる。）

次に、電源投入後、ランプ電圧が検出値Ｖ１に到達するまでの時間ｔｖ１を判定値ｔｓと比較することで、初始動か再始動かを判定する（図１８のステップ＃８，＃９）。図１７の場合、ｔｖ１＝ｔｓであることから、初始動と判定されるので、Ｖ_LCはＶ_LMにその値を保存される（図１８のステップ＃１０）。

ここで、判定値ｔｓの設定については、ランプ種のばらつきを十分に考慮して設定される必要があることを特筆しておく。図１８の例では、ランプ種Ａ群とＢ群とで、判定値ｔｓＡ，ｔｓＢを使い分けている。また、測定データが再始動の場合、ランプ電圧がＶ１に到達するまでの時間ｔｖ１が判定値ｔｓよりも短くなり、前回からＶ_LMに既に保存されている値をＶ_Lへ再びコピーした値を判別値Ｖ_LKと比較してランプ種を判別する。

最後にランプ種判別（図１８のステップ＃１４，＃１５）において、初始動時にランプ電圧の特性から検出した最低電圧Ｖ_Lを判別値Ｖ_LKと比較する。今回の例では最低電圧Ｖ_LはＶ_LCであり、この電圧は図１７においてＶ_LC＞Ｖ_LKであるので、負荷されているランプ種はランプＣであると判定される。

＜実施の形態６＞
図１９に実施の形態６を示す。図１３に示した回路構成とほぼ同じであるが、ランプ点灯前の無負荷状態において負荷ランプを絶縁破壊させるため高電圧（数ＫＶ）を発生させるイグナイタ回路ＩＧの構成として、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路に代えて、パルストランスとパルス発生回路を組み合わせた高電圧パルス発生回路を用いている点が異なる。また、ランプ電圧Ｖｌａを検出するために、極性振分手段を介して放電ランプＤＬの端子電圧を検出しており、放電ランプＤＬの電圧極性が切り替わるたびに、放電ランプＤＬの非グランド側の端子からランプ電圧に相当する電圧を検出している。

安定点灯時には、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が低周波で交互にオン・オフされると共に、スイッチング素子Ｑ３のオン時にはスイッチング素子Ｑ６が、また、スイッチング素子Ｑ４のオン時にはスイッチング素子Ｑ５が高周波でスイッチングされることにより、降圧チョッパ回路の機能を実現している点は図１３と同様である。ただし、図１９の回路では、インダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路が無いので、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４をスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６のオン・オフと同期して高周波でオン・オフさせても構わない点が異なる。また、図１３の回路とは逆に、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６を低周波で交互にオン・オフすると共に、スイッチング素子Ｑ５のオン時にはスイッチング素子Ｑ４を、また、スイッチング素子Ｑ６のオン時にはスイッチング素子Ｑ３を高周波でスイッチングすることにより、降圧チョッパ回路の機能を実現しても構わない。

なお、図１、図１３、図１６、図１９の回路はいずれの実施の形態の点灯装置として用いても構わない。

交流電源Ｖｓが供給されると、イグナイタ回路ＩＧより放電ランプＤＬを始動するため絶縁破壊電圧（数ＫＶ）が放電ランプＤＬに印加される。放電ランプＤＬが絶縁破壊し、始動すると、イグナイタ回路ＩＧは停止し、Ｗｌａ検出回路を介してマイコンＭＣにランプ電力情報が伝達される。

次に、実施の形態１〜４のいずれかと同様に、ただしランプ電圧の代わりにここではランプ電圧Ｖｌａの検出値とランプ電流Ｉｌａの検出値を乗算したランプ電力Ｗｌａの検出値を用いたランプ電力の立ち上がり特性において、第１の変化率を算出し、その第１の変化率を用いて接続されたランプの種類を判別する。

更にランプ電圧がＶ２へ到達してから以降のタイミングに第３の検出値を用いて第２の変化率を算出する。第２の変化率とは、実施の形態１または２で説明した変化率の算出をランプ電圧がＶ２〜Ｖ３（ただし、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３とする）の範囲に応用して算出しても良いし、実施の形態３または４で説明した変化率の算出をＶ２から一定時間Ｔ３後のランプ電圧Ｖ３’に応用して算出しても良い。第２の変化率もここではランプ電力検出回路の検出値Ｗｌａで説明しているが、ランプ電圧検出回路の検出値Ｖｌａを用いても良い。

図２０はランプ種判別の原理説明図であり、第１の変化率として、ランプ電力がＷｌａ１に達してから、一定時間Ｔ２経過後のランプ電力を用いてランプ種を判別し、第２の変化率として、電源投入後、ｔ３時間経過後の電力差を用いてランプ種の判別結果を確認している。第１の変化率は、Ｈｇ主発光領域内のタイミングで検出され、第２の変化率はＨｇ主発光領域外のタイミングで検出される。３５ワットのランプであれば、ランプ電力がＷｌａ１に達してから一定時間Ｔ２経過後のランプ電力がＷｆｂ３５となり、７０ワットのランプであれば、ランプ電力がＷｌａ１に達してから一定時間Ｔ２経過後のランプ電力がＷｆｂ７０となることで、いずれのワット数のランプが接続されているかを判別できる。さらに、電源投入後、ｔ３時間経過後の電力が判定基準電力Ｗ３を超えているか否かを検出することにより、第１の変化率によるランプ種判別が正しいことを確認する。その後、点灯制御回路を定電流制御から定電力制御に切り替えて、判別されたランプ種のワット数に応じたランプ電力が供給される。

以上の第１、第２の変化率を用いたランプ種判別手段を設けることでランプの状態（初始動・再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されているＨＩＤランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

＜実施の形態７＞
図２１、図２２に実施の形態７を示す。実施の形態１〜４の変化率を見てランプ種を判別する手段は、図２１に示すように、４つの検出値Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４（ただし、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３＜Ｖ４）を設けて、ランプ電圧がこれらの検出値を通過するのを検出して、２つの変化率を算出しても良い。その場合、１段目と２段目の検出には実施の形態１〜４のどれを組み合わせても良い。

例として、ランプ電圧がＶ１からＶ２までの所要時間δｔ＝ｔ２−ｔ１を第１の変化率とし、ランプ電圧がＶ３からＶ４までの所要時間Δｔ＝ｔ４−ｔ３を第２の変化率として、これら第１および第２の変化率を併用することで、ランプ種類を判定する例を図２１に示す。図中、δｔおよびΔｔは３５Ｗランプについての第１および第２の変化率、δｔ’およびΔｔ’は７０Ｗランプについての第１および第２の変化率であり、あらかじめ（δｔ＋δｔ’）／２を第１の判定基準値、（Δｔ＋Δｔ’）／２を第２の判定基準値として設定しておくことにより、第１の変化率が第１の判定基準値よりも小さく、且つ、第２の変化率が第２の判定基準値よりも小さければ、３５Ｗランプであると確実に判定できる。また、第１の変化率が第１の判定基準値よりも大きく、且つ、第２の変化率が第２の判定基準値よりも大きければ、７０Ｗランプであると確実に判定できる。なお、第１の変化率が第１の判定基準値よりも小さく、第２の変化率が第２の判定基準値よりも大きいとき、または、第１の変化率が第１の判定基準値よりも大きく、第２の変化率が第２の判定基準値よりも小さいときは、想定外のランプが接続されていると判定できるから、負荷が異常であると判定し、電力供給を停止または低減すれば良い。

また、ランプ電圧がＶ１からＶ２までの所要時間δｔ＝ｔ２−ｔ１を第１の変化率とし、ランプ電圧がＶ３に達してから一定時間Ｔ２後のランプ電圧を第２の変化率として、これら第１および第２の変化率を併用することで、ランプ種類を判定する例を図２２に示す。図中、δｔは３５Ｗランプについてランプ電圧がＶ１に達してからＶ２に達するまでの所要時間、δｔ’は７０Ｗランプについてランプ電圧がＶ１に達してからＶ２に達するまでの所要時間である。また、Ｖｆｂ３５はランプ電圧がＶ３に達してから一定時間Ｔ２後のランプ電圧を３５Ｗランプについて測定した値、Ｖｆｂ７０はランプ電圧がＶ３に達してから一定時間Ｔ２後のランプ電圧を７０Ｗランプについて測定した値である。あらかじめ（δｔ＋δｔ’）／２を第１の判定基準値、（Ｖｆｂ３５＋Ｖｆｂ７０）／２を第２の判定基準値として設定しておくことにより、第１の変化率δｔが第１の判定基準値よりも小さく、且つ、第２の変化率Ｖｆｂ３５が第２の判定基準値よりも大きければ、３５Ｗランプであると確実に判定できる。また、第１の変化率δｔ’が第１の判定基準値よりも大きく、且つ、第２の変化率Ｖｆｂ７０が第２の判定基準値よりも小さければ、７０Ｗランプであると確実に判定できる。なお、第１の変化率が第１の判定基準値よりも小さく、第２の変化率が第２の判定基準値よりも小さいとき、または、第１の変化率が第１の判定基準値よりも大きく、第２の変化率が第２の判定基準値よりも大きいときは、想定外のランプが接続されていると判定できるから、負荷が異常であると判定し、電力供給を停止または低減すれば良い。

以上の第１、第２の変化率を用いたランプ種判別手段を設けることで、ランプの状態（初始動・再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されているＨＩＤランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

＜実施の形態８＞
図２３に実施の形態８を示す。図２３は、ランプ始動時のランプ電圧立ち上がり特性に対して検出可能な３つの領域を説明する図である。以下、図中の３要素について説明する。

ランプ種判別要素１として、実施の形態５で説明したランプ電圧が通過する一番低い電圧Ｖ_Lを検出してランプ種類を判別する。ここでは、ランプＡについて最低電圧Ｖ_LA、ランプＢについて最低電圧Ｖ_LB、ランプＣについて最低電圧Ｖ_LCの検出値を得ている。

ランプ種判別要素２として、実施の形態１〜４のいずれかで示した変化率にもとづいてランプ種類を判別する。ここでは、各ランプＡ，Ｂ，Ｃについて、ランプ電圧がＶ１に達してからＶ２に達するまでの所要時間ｔＡ，ｔＢ，ｔＣの検出値を得ている。

ランプ種判別要素３として、Ｈｇ主発光領域外に測定タイミングｔ３（電源投入から１００〜２００秒以内）を設定し、この測定タイミングｔ３における電圧差を検出してランプ種類を判別する。

以上の３要素を高圧放電灯点灯装置に接続されるランプ種が限られている場合、その対象ランプ種類に応じて、少なくともランプ種判別要素２を含むいずれかの組み合わせにより構成することで、ランプの状態（初始動・再始動）に関わらず、確実に負荷されているランプ種を判別し、所望の電力特性で負荷されているＨＩＤランプを点灯できる高圧放電灯点灯装置を実現することが可能となる。

＜実施の形態９＞
図２４に実施の形態９の原理説明図を示す。実施の形態１〜４のように、ランプ電圧やランプ電力の変化率を検出してランプ種類を判別する高圧放電灯点灯装置において、図２５に例示するような瞬時ノイズの影響を受けた値をランプ電圧検出回路やランプ電力検出回路が点灯制御回路に伝達した場合においてもランプ種類を誤検出しない手段を提供する。実施の形態１で説明したとおり、ランプ電圧がＶ１に達した時点ｔ１からＶ２に達する時点ｔ２までの変化率を算出する場合、式ｄＶ／ｄｔ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（ｔ２−ｔ１）において、Ｖ２，Ｖ１，ｔ１が固定値となるため、ｔ２が変化する値となる。つまり、ランプ電圧が検出値Ｖ１に達すると、タイマーのカウントを開始し、その後、ランプ電圧が検出値Ｖ２に達すると、タイマーのカウントを終了し、タイマーのカウント値が変化率として検出される。ところが、図２５のような瞬時ノイズを検出すると、ｔ２−ｔ１が非常に小さな値となるため、変化率ｄＶ／ｄｔは非常に大きな値となる。これを図示すると図２４のようになる。つまり、接続されているランプが７０Ｗのランプであっても、瞬時ノイズを検出すると、タイマーのカウント値（ｔ２−ｔ１）がランプ種判定値（図２４の太い破線）よりも小さいので、３５Ｗのランプであると誤判定されてしまう恐れがある。

そこで、点灯装置に接続する全ランプ種類の中でランプ電圧がＶ１に達してからＶ２に達するまでの時間が最短のものより更に短い時間、つまり変化率ｄＶ／ｄｔが最大のものよりも更に大きい値を変化率として検出した場合、図２４で示すように、これを瞬時ノイズとみなして無視し、ランプ電圧が再度Ｖ１に到達するのを待つ。これにより、瞬時ノイズによるランプ種の誤判定を防止できる。

また、実施の形態３のように、ランプ電圧がＶ１に達してから一定時間Ｔ２後のランプ電圧を変化率として求める場合に、図２６のように瞬時ノイズによりランプ電圧が検出値Ｖ１を越えた場合、その時点から一定時間Ｔ２が経過した後のランプ電圧を求めても、正しいランプ種の判定はできない。そこで、瞬時ノイズ検出用の電圧Ｖｘを設定しておく。ランプ電圧がＶ１を越えた後、瞬時ノイズ検出用の電圧Ｖｘを越えたことを検出した場合には、図２４と同様に、Ｖ１〜Ｖｘ間の変化率が大き過ぎる値を無視し、ランプ電圧が再度Ｖ１に到達するのを待つ。これにより、瞬時ノイズによるランプ種の誤判定を防止できる。

＜実施の形態１０＞
図２７〜図２９は本発明の放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。図２７はダウンライトに適用した例、図２８、図２９はスポットライトに適用した例であり、図中、１１は点灯装置の回路を格納した電子バラスト、１２は高圧放電灯を装着した灯体、１３は配線である。

これらの点灯装置として前述のランプ種を判別できる高圧放電灯点灯装置を搭載することで、器具毎に適合高圧放電灯点灯装置を入れ換える手間が省け、更には用途に合わせてランプを入れ換えるということが可能になる。

このように、本発明によれば、複数種のＨＩＤランプに対応可能の高圧放電灯点灯装置、高圧放電灯照明器具、および高圧放電灯点灯システムを提供することが可能になった。

本発明の実施の形態１に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。図１の点灯装置に用いる検出回路の動作説明のための波形図である。高圧放電灯の初始動時と再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。高圧放電灯の初始動時の発光スペクトルの変化を示す説明図である。高圧放電灯の再始動時の発光スペクトルの変化を示す説明図である。定格電力の異なる高圧放電灯の初始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。定格電力の異なる高圧放電灯の再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。定格電力の異なる高圧放電灯のランプ電圧の立ち上がり特性が略リニアな部分を拡大して示した特性図である。定格電力の異なる高圧放電灯の初始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。定格電力の異なる高圧放電灯の再始動時のランプ電圧の立ち上がり特性を示す特性図である。定格電力の異なる高圧放電灯のランプ電圧の立ち上がり特性が略リニアな部分を拡大して示した特性図である。本発明の実施の形態２によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態３に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。本発明の実施の形態３によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態４によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態５に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。本発明の実施の形態５によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態５の動作説明のためのフローチャートである。本発明の実施の形態６に係る高圧放電灯点灯装置の回路図である。本発明の実施の形態６によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態７によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態７によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態８によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態９によるランプ種判別の原理説明図である。本発明の実施の形態９で検出する瞬時ノイズの一例を示す説明図である。本発明の実施の形態９で検出する瞬時ノイズの他の例を示す説明図である。本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の一例を示す斜視図である。本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の他の一例を示す斜視図である。本発明の高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具のさらに他の一例を示す斜視図である。従来の高圧放電灯点灯装置の概略構成を示すブロック回路図である。

符号の説明

Ｖ１，Ｖ２ランプ電圧の検出値
ｔ１，ｔ２点灯後の経過時間
ＤＬ高圧放電灯
５ランプ種別判別回路

Claims

直流電源からの電力を変換して高圧放電灯に電力を供給する電力変換回路と、電力変換回路の供給電力を制御する点灯制御回路とを備え、複数種の高圧放電灯を負荷対象として、そのうちのいずれか１つを接続して点灯する放電灯点灯装置であって、接続された高圧放電灯の種類は、高圧放電灯のある特定期間の電気特性の変化率を見て判別し、判別結果に基づいて選択した所望の電気特性で接続された高圧放電灯を点灯することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第１の電圧から第２の電圧へ至る時間のことであることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第１の電圧から第２の電圧へ時間の経過とともに変移するのを検出回路で一定の時間間隔で検出し、加算した値、または加算した値を第１の電圧から第２の電圧へ変移するのに要する時間で除算した値であることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第１の電圧へ到達した後、所定時間後の電圧であることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１において、変化率とは、高圧放電灯の電圧特性が第１の電圧へ到達した後から、所定時間が経過するまでの間に時間とともに変移するのを検出回路で一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間で除算した値であることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１〜５のいずれかに記載の変化率のほかに、高圧放電灯の電圧が一番低いときの電圧によって高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項２または３のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第２の電圧から第３の電圧へ至る時間を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２または３のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第２の電圧から第３の電圧へ向かって時間の経過とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を第２の電圧から第３の電圧へ至るのに要する時間で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２または３のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第２の電圧へ到達した後、所定時間後の電圧を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２または３のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第２の電圧へ到達した後から、所定時間が経過するまでの間に時間とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２〜５のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第３の電圧から第４の電圧へ至る時間を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２〜５のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第３の電圧から第４の電圧へ向かって時間の経過とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を第３の電圧から第４の電圧へ至るのに要する時間で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２〜５のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第３の電圧へ到達した後、所定時間後の電圧を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項２〜５のいずれかに記載の第１の変化率のほかに、第２の変化率として、高圧放電灯の電圧特性が第３の電圧へ到達した後から、所定時間が経過するまでの間に時間とともに変移するのを一定の時間間隔で検出して加算した値、または加算した値を前記所定時間で除算した値を用いて高圧放電灯の種類を判別することを特徴とする請求項１または６のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。
請求項１〜１４のいずれかにおいて、高圧放電灯とは少なくとも水銀を発光源として含むメタルハライドランプであることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１５において、メタルハライドランプ中の水銀が主発光源である領域内で変化率が判別されることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１６において、メタルハライドランプの電圧が時間経過に対して増加する傾向にある領域内で変化率が判別されることを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１６または１７において、メタルハライドランプ中の水銀以外の成分が主発光源として加わった領域内の所定時間における高圧放電灯の電圧によりランプ種類を判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１〜１８のいずれかにおいて、高圧放電灯の電圧特性の変化率が既定された変化率よりも大きい場合、その変化率の情報を無視して、ランプ種類を判別することを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項２〜１９のいずれかにおいて、高圧放電灯の電圧特性の代わりに、ランプ電力特性を使用したことを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１〜２０のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置の点灯制御回路には、マイコンを用いたことを特徴とする放電灯点灯装置。
請求項１〜２１のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を具備したことを特徴とする照明器具。