JP2010080138A - 高圧放電灯点灯装置、照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧放電灯の始動時に半波放電が発生した場合に、速やかに両波の適切な放電に移行させる。
【解決手段】半波放電検出回路６は、高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊した後、その高圧放電灯ＤＬの略定格ランプ電圧に達するまでの始動初期に、異なる極性の電圧差もしくは電流差の絶対値が、正常点灯時における矩形波交流出力の各半周期の電圧差もしくは電流差の最大ばらつき値よりも大きいことが検出された場合に半波放電現象であると判別し、制御回路７は、半波放電検出回路６により半波放電現象であると判別されると、一定期間高圧放電灯ＤＬを消灯させ、その後、再始動させる時に、直流電源回路２または電力供給回路Ｐまたは始動回路５のうち少なくとも１つの出力を調整することにより、負荷電圧の高い極性の矩形波半周期の電圧値もしくは電流値を負荷電圧の低い極性の矩形波半周期の電圧値もしくは電流値に近づける半波改善制御を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は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、高輝度・高光出力の照明として広く使用されているが、放電ランプの一種であり、安定な点灯のためには、安定器と呼ばれる点灯装置が必要である。点灯装置には、主にインダクタンスで構成される銅鉄式と、電子回路のスイッチング制御を利用した電子式とがあるが、近年では、省電力の観点から、電子式の普及が増加している。

（従来例１）
電子式の高圧放電灯点灯装置の一例を、図２９に示す。この高圧放電灯点灯装置は、商用交流電源１に接続され、その交流電圧を整流する整流器ＤＢと、整流器ＤＢで整流された電圧を入力として直流電圧Ｖｄｃを出力する直流電源回路２と、直流電圧Ｖｄｃを矩形波交流電圧に変換して、高圧放電灯ＤＬに印加するインバータ回路４と、高圧放電灯ＤＬの始動・再始動のための高電圧を発生する始動回路５と、高圧放電灯ＤＬの状態を検出する検出回路部６と、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御する制御回路７と、直流電源回路２のスイッチング素子Ｑ１を制御する制御回路９とから構成されている。

検出回路部６は、高圧放電灯ＤＬの状態として、高圧放電灯ＤＬの両端への印加電圧を検出する検出回路６ａと、検出回路６ａの出力を受けて、半波放電状態の有無を検出する半波放電検出部６ｂを備えている。

制御回路７は、検出回路部６の検出結果により、高圧放電灯ＤＬの点灯・非点灯を判別する点灯判別手段７ａと、点灯判別手段７ａの点灯判別信号を受けて、インバータ回路４の動作を、高圧放電灯ＤＬの始動用の高電圧を発生するための第１の動作状態と、高圧放電灯ＤＬを安定に点灯するための第２の動作状態に切替える切替回路７ｂと、検出回路部６の検出結果を受けて、スイッチング素子Ｑ５およびＱ６のチョッピング周波数およびＯＮ期間を決定する演算回路７ｃを備えており、演算回路７ｃの出力は、切替回路７ｂを通して、第２の動作状態の時に、各スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６を制御する。

制御回路９は、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを検出するＶｄｃ検出回路９ａと、Ｖｄｃ検出回路９ａの検出結果に応じて、スイッチング素子Ｑ１を制御するＱ１制御回路９ｂとから構成されている。

図２９の高圧放電灯点灯装置の各部の波形を図３０に示す。商用交流電源Ｖｓの投入から、高圧放電灯ＤＬが安定点灯するまでの動作を示しており、上から商用交流電源１の交流電圧Ｖｓ、直流電源回路２としての昇圧チョッパ回路の出力電圧Ｖｄｃ、高圧放電灯（ＨＩＤランプ）ＤＬの両端電圧Ｖｏ、ランプ電流Ｉｏ、点灯判別手段７ａの出力、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の動作状態を示している。

商用交流電源Ｖｓが投入されると、直流電源回路２は、制御回路９がスイッチング素子Ｑ１を数１０ｋＨｚ程度でＯＮ／ＯＦＦさせ、直流電圧Ｖｄｃに応じてパルス幅を適正に制御することにより、高圧放電灯ＤＬが点灯していない非点灯時、ならびに高圧放電灯ＤＬが点灯している点灯時ともに、直流電圧Ｖｄｃを所定値に一定化している。また、直流電源回路２は、商用交流電源１からの入力力率を高め、入力電流歪を抑制する機能をも有している。

直流電圧Ｖｄｃが所定値に達すると、インバータ回路４が動作を開始する。この時点で、高圧放電灯ＤＬは点灯していない非点灯状態であり、高圧放電灯ＤＬは開放状態と同一で、等価インピーダンスは無限大に近い、高インピーダンス状態である。このとき、インバータ回路４は、高圧放電灯ＤＬを始動するための第１の動作状態で動作を開始し、スイッチング素子Ｑ３とＱ６がＯＮの状態と、スイッチング素子Ｑ４とＱ５がＯＮの状態とを、所定の周波数ｆ０（数１００ｋＨｚ程度）で交互に繰り返す。この周波数ｆ０は、パルストランスＬ３の１次巻線Ｎ１とコンデンサＣ３からなる直列共振回路の共振周波数ｆｒに近い周波数であり、正弦波状の高電圧が１次巻線Ｎ１に発生する。１次巻線Ｎ１に発生した正弦波状の高電圧は、パルストランスＬ３の１次巻線Ｎ１と２次巻線Ｎ２の巻数比によって昇圧され、コンデンサＣ２を介して高圧放電灯ＤＬに印加される。これによって、高圧放電灯ＤＬは絶縁破壊し、始動する。

高圧放電灯ＤＬが始動すると、高圧放電灯ＤＬは短絡に近い低インピーダンス状態になり、高圧放電灯ＤＬの両端電圧Ｖｏは略０Ｖに低下する。高圧放電灯ＤＬの両端電圧が点灯判別電圧しきい値を下回ると、点灯判別手段７ａは、高圧放電灯ＤＬが点灯したと判別し、点灯判別手段７ａの出力信号はＨレベルからＬレベルに切り替わり、制御回路７の切替回路７ｂに入力される。切替回路７ｂは、この信号を受けて、インバータ回路４の動作を、高圧放電灯ＤＬを安定に点灯するための、第２の動作状態に切り替える。

インバータ回路４は、第２の動作状態では、スイッチング素子Ｑ３とＱ４が所定の周波数ｆａ（数１００Ｈｚ程度）で交互にＯＮ／ＯＦＦし、その際、スイッチング素子Ｑ５およびＱ６は、スイッチング素子Ｑ３がＯＮの期間では、スイッチング素子Ｑ６が所定の周波数ｆｂ（数１０ｋＨｚ程度）でＯＮ／ＯＦＦし、スイッチング素子Ｑ４がＯＮの期間では、スイッチング素子Ｑ５が所定の周波数ｆｂ（数１０ｋＨｚ程度）でＯＮ／ＯＦＦする動作を繰り返す。この極性反転型降圧チョッパ動作により、高圧放電灯ＤＬには、周波数ｆａの矩形波交流電圧が印加される。このとき、コンデンサＣ２とインダクタＬ２は降圧チョッパ回路のフィルタ回路として機能し、スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６に内蔵された逆並列ダイオードは降圧チョッパ回路の回生電流通電用ダイオードとして機能する。

高圧放電灯ＤＬは、始動直後はランプ両端電圧が低く、ランプ内部が高温・高圧になるにつれてランプ両端電圧が上昇し、定格値に至り、安定点灯状態になる。

制御回路７では、検出回路６ａにより高圧放電灯ＤＬの状態を検出し、高圧放電灯ＤＬの両端電圧に応じて、演算回路７ｃにより、スイッチング素子Ｑ５、Ｑ６のチョッピング周波数やＯＮ期間を適正に制御することにより、適正な電力が高圧放電灯ＤＬに供給されるように制御し、高圧放電灯ＤＬを安定点灯させる。

従来例では、始動過程では誤検出を防止するために半波放電の検出機能を停止させており、高圧放電灯ＤＬが安定点灯状態に移行した後に検出動作を開始し、半波放電を検出すると、高圧放電灯ＤＬの寿命末期が到来したと判定して、点灯装置の出力を停止または低減する保護動作に移行させる。

（従来例２）
別の高圧放電灯点灯装置の一例を図３１に示す。この点灯装置は、商用交流電源１に接続され、その交流電圧を整流する整流器ＤＢと、整流器ＤＢで整流された電圧を入力として直流電圧Ｖｄｃを出力する直流電源回路２と、直流電圧Ｖｄｃを電源として、高圧放電灯ＤＬに適正な電力を供給するよう制御される降圧チョッパ回路３と、降圧チョッパ回路３の直流出力を矩形波交流電圧に変換して、高圧放電灯ＤＬに印加するインバータ回路４と、高圧放電灯ＤＬの始動のために必要な高電圧を発生・印加する始動パルス発生回路と、これらを適正に動作するよう制御する制御回路とから構成されている。

始動パルス発生回路の構成の詳細を説明する。始動パルス発生回路は、インバータ回路４の出力と高圧放電灯ＤＬとの間に２次巻線Ｎ２を接続されたパルストランスＰＴと、両端の電圧が所定値を越えた際にオンする電圧応答型のスイッチング素子Ｑ７と、パルストランスＰＴの１次巻線Ｎ１とスイッチング素子Ｑ７と直列に接続されるコンデンサＣ７と、スイッチング素子Ｑ７と並列に接続され、スイッチング素子Ｑ７がオフ時に、コンデンサＣ７を充電する電流を制御する抵抗Ｒ７からなる。

制御回路の構成について説明する。半波放電検出回路部６や点灯判別手段７ａ、力率改善制御回路部９については、図２９と同様の構成で良い。降圧チョッパ出力検出部７ｄは、降圧チョッパ回路３の出力電圧を検出し、降圧チョッパ制御回路部８は、高圧放電灯ＤＬに適正な電力を供給するために、降圧チョッパ回路３の出力電圧に応じた所定の電流となるようにスイッチング素子Ｑ２を制御する。極性反転制御回路７ｅは、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の切替制御を行う。

以下、この回路の動作を、図３２の波形図を用いて説明する。高圧放電灯ＤＬが非点灯時、降圧チョッパ回路３は、高圧放電灯ＤＬを良好に始動させるため、高圧放電灯ＤＬの安定点灯時の電圧よりも高い直流電圧を出力し、インバータ回路４により、矩形波交流電圧に変換して、始動パルス発生回路を介して、高圧放電灯ＤＬに印加する。

始動パルス発生回路においては、コンデンサＣ７は、パルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１、抵抗Ｒ７を介して充電される。ここで、電圧応答型のスイッチング素子Ｑ７には、インバータ回路４の出力電圧とコンデンサＣ７の電圧Ｖｃ７の和が印加されることとなるが、インバータ回路４の出力電圧値は、降圧チョッパ回路３の出力電圧値とほぼ同じであり、降圧チョッパ回路３の出力電圧をＶｃ２とすると、矩形波の安定時には、｜Ｖｃ２｜−｜Ｖｃ７｜となり、スイッチング素子Ｑ７のオン電圧には達せず、スイッチング素子Ｑ７はオンしない。しかしながら、矩形波電圧の極性が反転すると、コンデンサＣ７の電圧は、抵抗Ｒ７を介しているため、急速には変化せず、｜Ｖｃ２｜＋｜Ｖｃ７｜の電圧がスイッチング素子Ｑ７に印加され、スイッチング素子Ｑ７のオン電圧に達し、スイッチング素子Ｑ７をオンさせる。

これにより、降圧チョッパ回路３の出力に接続されたコンデンサＣ２および始動パルス発生回路のコンデンサＣ７を電源として、パルストランスＴ１の１次巻線Ｎ１には、急峻なパルス電流が流れ、２次巻線Ｎ２には、１次巻線Ｎ１に発生する電圧を巻数比倍した高電圧が発生し、高圧放電灯ＤＬに印加され、高圧放電灯ＤＬを絶縁破壊する。

高圧放電灯ＤＬが始動すると、点灯判別手段７ａにより、高圧放電灯ＤＬが始動したことを検出し、降圧チョッパ出力検出部７ｄにより、降圧チョッパ回路３の出力電圧を検出し、出力電圧に応じた所定の電流となるように降圧チョッパ制御回路部８によりスイッチング素子Ｑ２を制御し、インバータ回路４を介して高圧放電灯ＤＬに矩形波状の適正な電力を供給し、安定に点灯する。

高圧放電灯ＤＬは、寿命末期の異常状態の一つとして、片側の電極からのみ放電が形成される、もしくは、片側の電極からの放電が抑制されることにより、放電が非対称状態となる、いわゆる「半波放電」の状態となることが知られている。「半波放電」となると、正常な点灯制御が行なえないため、高圧放電灯点灯装置の異常な発熱や、高圧放電灯点灯装置を構成する電子部品への電気的なストレスの増加の問題が生じる恐れがあるため、半波放電検出回路部６を設け、高圧放電灯ＤＬが半波放電となったことを検出すると、バラストの動作を停止する保護機能を有する高圧放電灯点灯装置が提供されている。

図３３に、図３１に示す高圧放電灯点灯装置における、半波放電検出による保護機能の動作図を示す。図３１中の半波放電検出回路部６により、降圧チョッパ回路３の出力電圧の変動を検出することで、半波放電現象を検出し、半波放電と判定されると、降圧チョッパ制御回路部８からスイッチング素子Ｑ２への制御信号を停止することにより、高圧放電灯ＤＬへの電力供給を停止する。

従来例では、始動過程では誤検出を防止するために半波放電の検出機能を停止させており、高圧放電灯ＤＬが安定点灯状態に移行した後に検出動作を開始し、半波放電を検出すると、点灯装置の出力を停止または低減する保護動作に移行させる。

（従来例３）
図３５は特許文献１（特開２００５−１００８２９号公報）に開示された高圧放電灯点灯装置の回路図である。直流電源回路２にはコンデンサＣｅ１，Ｃｅ２の直列回路とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の直列回路が並列に接続されている。コンデンサＣｅ１，Ｃｅ２の接続点とスイッチング素子Ｑ５，Ｑ６の接続点の間には、インダクタＬ２とコンデンサＣ２の直列回路が接続されている。コンデンサＣ２の両端には始動回路５のパルストランスＰＴの２次巻線を介して高圧放電灯ＤＬが接続されている。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６はＭＯＳＦＥＴよりなり、逆並列ダイオードを内蔵している。ダイオードＤ９とスイッチング素子Ｑ９及びインダクタＬ９よりなる補助チョッパ回路９が付加されている。

図３６は非点灯から点灯に至るまでの各部の動作波形である。スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６，Ｑ９に与えられる制御信号は、図３６に示すような動作波形となっている。

スイッチング素子Ｑ５，Ｑ６は制御回路７１から出力される制御信号により駆動回路７２を介してオン・オフ制御される。安定点灯時において、第１の期間Ｔ１ではスイッチング素子Ｑ５が高周波でオン・オフされて、スイッチング素子Ｑ６はオフしている。第２の期間Ｔ２ではスイッチング素子Ｑ６が高周波でオン・オフされて、スイッチング素子Ｑ５はオフしている。コンデンサＣｅ１，Ｃｅ２は十分に容量が大きく、期間Ｔ１，Ｔ２の交番周期では、コンデンサＣｅ１の電圧Ｖｃｅ１、コンデンサＣｅ２の電圧Ｖｃｅ２は変動しない。直流電源回路２の電圧ＶｄｃはコンデンサＣｅ１，Ｃｅ２により分圧され、Ｖｄｃ＝Ｖｃｅ１＋Ｖｃｅ２であるが、コンデンサＣｅ１，Ｃｅ２の容量が略等しい場合、Ｖｃｅ１≒Ｖｃｅ２となる。

第１の期間Ｔ１において、スイッチング素子Ｑ５がオンすると、コンデンサＣｅ１→スイッチング素子Ｑ５→インダクタＬ２→コンデンサＣ２（始動回路５、高圧放電灯ＤＬ）→コンデンサＣｅ１の経路で電流が流れる。スイッチング素子Ｑ５がオフすると、インダクタＬ２の蓄積エネルギーにより、インダクタＬ２→コンデンサＣ２（始動回路５、高圧放電灯ＤＬ）→コンデンサＣｅ２→スイッチング素子Ｑ６（の逆並列ダイオード）→インダクタＬ２の経路で電流が流れる。

第２の期間Ｔ２において、スイッチング素子Ｑ６がオンすると、コンデンサＣｅ２→コンデンサＣ２（高圧放電灯ＤＬ、始動回路５）→インダクタＬ２→スイッチング素子Ｑ６→コンデンサＣｅ２の経路で電流が流れる。スイッチング素子Ｑ６がオフすると、インダクタＬ２の蓄積エネルギーにより、インダクタＬ２→スイッチング素子Ｑ５（の逆並列ダイオード）→コンデンサＣｅ１→コンデンサＣ２（高圧放電灯ＤＬ、始動回路５）→インダクタＬ２の経路で電流が流れる。これにより、高圧放電灯ＤＬの電圧Ｖｏは安定点灯時には、図３６の右側（期間Ｔ３よりも後の期間Ｔ１，Ｔ２）に示すような低周波の矩形波電圧となる。

始動回路５は高圧放電灯ＤＬの非点灯時において、始動用の高圧パルス電圧を発生する。この始動回路５の動作する非点灯時の動作波形を図３６の左側（期間Ｔ３よりも前）に示す。高圧放電灯ＤＬの非点灯時においては、ランプ電圧Ｖｏの振幅はＶｄｃ／２となり、これに高圧パルス電圧が重畳されて、ピーク電圧はＶｐとなる。

この従来例３によれば、非点灯時および高圧放電灯ＤＬが始動し、アーク放電へ確実に移行するまでの時間において、スイッチング素子Ｑ５のみを高周波でオン／オフし、スイッチング素子Ｑ６はオフしたままにすることでＤＣ始動（ＤＣ電圧印加）を行わせることにより半波放電を防止したものである。非点灯状態から点灯状態に移行する際において、半波放電が起こると放電灯ＤＬに対して一方向にしか電流が流れないが、スイッチング素子Ｑ５だけをオン／オフさせると一方向のみしか電流が流れることはないので、立消えが起こる場合はあっても、半波放電の状態となることは防止することができる。

図３６のランプ電圧Ｖｏの波形に示すように、ランプＤＬが始動しアーク放電へ確実に移行するまでの期間に数十秒から数分間の期間Ｔ３を設け、その間も非点灯時に引き続きスイッチング素子Ｑ５だけをオン／オフさせることで放電を安定させ、その後はスイッチング素子Ｑ６もオン／オフさせ、スイッチング素子Ｑ５と交互にスイッチングさせるようにする。

放電を安定させる期間Ｔ３において、スイッチング素子Ｑ５がオンしている間はインダクタＬ２を通って高圧放電灯ＤＬ（及びコンデンサＣ２）に電流Ｉ１が流れ、インダクタＬ１にエネルギーが蓄えられる。そしてスイッチング素子Ｑ５がオフしているときはインダクタＬ２に蓄えられていたエネルギーが放出されコンデンサＣｅ２、スイッチング素子Ｑ６の寄生ダイオード、インダクタＬ２を通って高圧放電灯ＤＬ（及びコンデンサＣ２）に電流Ｉ１’が流れる。そのときコンデンサＣｅ２にコンデンサＣｅ１から放出されたエネルギーが印加される。

しかしながら、期間Ｔ３においてはスイッチング素子Ｑ５のみしか駆動させていないので、ＤＣ始動を行わせるとコンデンサＣｅ２に溜まったエネルギーを放出する経路がないため、コンデンサＣｅ２に電圧が溜まる一方となる。そこで、図３５の回路では点線に示すような補助チョッパ回路９を設置してコンデンサＣｅ２に充電されるエネルギーの放出経路を設けている。

図３５に示すような補助チョッパ回路９を追加することによって、コンデンサＣｅ２に蓄えられた電圧が所定値を超えるとスイッチング素子Ｑ９がオンし、コンデンサＣｅ２に充電されたエネルギーが放電され、スイッチング素子Ｑ９を通ってインダクタＬ９にエネルギーが蓄えられる。次にスイッチング素子Ｑ９がオフするとインダクタＬ９に蓄えられたエネルギーが放出され、ダイオードＤ９を通ってコンデンサＣｅ１に充電される。このとき、スイッチング素子Ｑ９は高周波でオン／オフさせている。これによりコンデンサＣｅ２に溜まるエネルギーを放出でき、過電圧印加を防止できる。
特開２００５−１００８２９号公報

「半波放電」現象は、先述の寿命末期だけではなく、高圧放電灯ＤＬの始動時においても、発生することが知られている。図３４は、始動時に発生する「半波放電」を示す波形であり、図３４（ａ）は従来例１（図２９の回路）における始動時の「半波放電」の一例を示す波形であり、図３４（ｂ），（ｃ）は、従来例２（図３１の回路）における始動時の「半波放電」の一例を示す波形であり、（ａ），（ｂ）は半波放電継続後、通常の両波での放電に移行した場合、（ｃ）は半波放電を継続している場合を示している。

「半波放電」は、電流が流れる方向の電極が陽極、他方が陰極として作用し、陰極サイクルにある片方の電極がグロー放電からアーク放電に移行できないことにより引き起こされ、電極からの熱電子放出の不安定性に起因しており、この原因としては、電極温度が低い、あるいは、不純物の付着などが考えられる。

始動時の「半波放電」は、図３４（ａ），（ｂ）に示すように、定常点灯に至る過程での現象であるため、先述の半波放電検出回路部６による検出によりバラストの動作を停止させる保護機能を動作させると、高圧放電灯ＤＬが点灯しないという不具合を生じるため、高圧放電灯ＤＬの始動からの一定時間は、先述の保護動作の機能を停止させている。

半波放電を回避する手段として、特許文献１（特開２００５−１００８２９号公報）では、図３５および図３６のような高圧放電灯点灯装置が示され、高圧放電灯ＤＬが始動し、アーク放電へ確実に移行するまでの期間Ｔ３において、ＤＣ電圧印加となるよう、スイッチング素子を制御することにより、半波放電を防止したものが示されているが、補助チョッパ回路９が付加され、部品点数が増加する。また、ＤＣ電圧印加となり、アーク放電へ確実に移行すると、高圧放電灯の発光管の温度が上昇し、両側の電極から電子が放出されやすくなり、安定な点灯に移りやすくなるが、ＤＣ電圧印加状態では、片方の電極が陽極、反対の電極が陰極として固定されており、その継続時間によっては、両電極間の状態に差を生じやすく、半波放電の発生を確実に抑えるＤＣ電圧印加時間は、高圧放電灯の種類や状態により変化し、これを適切に設定することは非常に難しい。

また、「半波放電」が継続すると、両電極間の状態に差が生じ、安定な両波の放電に移行しにくくなり、さらに、片側のアーク放電により、高圧放電灯の発光管内部の蒸気圧が高くなり、「半波放電」を維持することも難しくなり、立消えを生じて、非点灯状態に戻るが、発光管内部が高温・高圧となっていることから、いわゆる再始動モードとなり、再び始動させるには、発光管内部の温度・圧力が低下するまで待たなければならず、始動に時間を要するという課題がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高圧放電灯の始動時に半波放電が発生した場合に、速やかに両波の適切な放電に移行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を目的とする。

本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１〜図４に示すように、少なくとも直流電源回路２と、直流電源回路２からの出力を電力変換し、矩形波交流出力として高圧放電灯ＤＬに供給する電力供給回路Ｐと、始動用の高電圧を高圧放電灯ＤＬに印加する始動回路５と、それらを制御する制御回路７と、前記矩形波交流出力の一方の極性と他方の極性の負荷電圧又は負荷電流が非対称の状態である半波放電を検出する半波放電検出回路６とを備えた高圧放電灯点灯装置において、前記半波放電検出回路６は、高圧放電灯ＤＬが絶縁破壊した後、その高圧放電灯ＤＬの略定格ランプ電圧に達するまでの始動初期に、異なる極性の電圧差もしくは電流差の絶対値が、正常点灯時における矩形波交流出力の各半周期の電圧差もしくは電流差の最大ばらつき値よりも大きいことが検出された場合に半波放電現象であると判別し、前記制御回路７は、前記半波放電検出回路６により半波放電現象であると判別されると、一定期間高圧放電灯ＤＬを消灯させ、その後、再始動させる時に、前記直流電源回路２または電力供給回路Ｐまたは始動回路５のうち少なくとも１つの出力を調整することにより、負荷電圧の高い極性の矩形波半周期の電圧値もしくは電流値を負荷電圧の低い極性の矩形波半周期の電圧値もしくは電流値に近づける半波改善制御を実施す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、前記半波放電検出回路は、半波放電条件が連続で複数回検出された場合に半波放電現象であると判別することを特徴とする（図７）。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記半波放電検出回路は、累積検出回数が所定値以上の場合に半波放電現象であると判別することを特徴とする（図８）。

請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記半波放電検出回路は、所定時間における半波発生割合が所定値以上の場合に半波放電現象であると判別することを特徴とする（図８）。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記半波放電検出回路は、高圧放電灯が始動した後、所定時間経過した時点で、半波放電条件を判別することを特徴とする（図５）。

請求項６の発明は、請求項５の発明において、半波放電現象の判別をなす所定時間は、高圧放電灯消灯後の再始動動作において、高圧放電灯が即時に始動可能な時間としたことを特徴とする（図５）。

請求項７の発明は、請求項１〜６の発明において、前記半波放電検出回路が半波放電条件を満たし半波放電現象と判別した場合、前記制御回路は一定期間高圧放電灯を消灯させる前に、始動促進制御（図９〜図１２の半波放電抑制のための制御期間Ｔｃ）を行うことを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項７の発明において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性に対し、前記始動回路により高電圧を印加することを特徴とする（図９の期間Ｔｃ）。

請求項９の発明は、請求項７の発明において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性に対し、前記始動回路により高周波高電圧を重畳することを特徴とする（図１０の期間Ｔｃ）。

請求項１０の発明は、請求項７の発明において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ電力供給回路による矩形波交流出力の半周期を通常より長くすることを特徴とする（図１２の期間Ｔｃ）。

請求項１１の発明は、請求項７の発明において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ供給電流が増加するよう、前記電力供給回路を制御することを特徴とする（図１１の期間Ｔｃ）。

請求項１２の発明は、請求項１〜６の発明において、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、少なくとも半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性の矩形波半周期を含む一定期間高圧放電灯を消灯させることを特徴とする（図１３、図１４の期間Ｔｄ）。

請求項１３の発明は、請求項１２の発明において、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、負荷電圧の高い極性の矩形波半周期が終了した時点から矩形波半周期の期間、高圧放電灯への電力供給を停止することを特徴とする（図１４の期間Ｔｄ）。

請求項１４の発明は、請求項１２の発明において、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、矩形波の一周期にわたり高圧放電灯への電力供給を停止することを特徴とする（図１３の期間Ｔｄ）。

請求項１５の発明は、請求項１〜６の発明において、再始動時の半波改善制御は、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性の矩形波半周期、もしくは半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性の矩形波半周期の前に行なうことを特徴とする（図１５〜図２１の半波放電回避期間Ｔｅ）。

請求項１６の発明は、請求項１５の発明において、再始動時の半波改善制御として、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性に対してのみ、前記始動回路により始動用高電圧を印加することを特徴とする（図１５の期間Ｔｅ）。

請求項１７の発明は、請求項１５の発明において、再始動時の半波改善制御として、始動用高電圧を印加する期間と、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性の矩形波半周期に電力を供給する期間の一連の動作期間を複数回設けることを特徴とする（図１６、図１７の期間Ｔｅ）。

請求項１８の発明は、請求項１５の発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ、電力供給回路による矩形波交流出力の半周期を通常より長くすることを特徴とする（図１８、図１９の期間Ｔｅ）。

請求項１９の発明は、請求項１５の発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ、供給電流が増加するように前記電力供給回路を制御することを特徴とする（図２０の期間Ｔｅ）。

請求項２０の発明は、請求項１５の発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ、電力供給回路の出力電圧を上昇させるように制御することを特徴とする（図２０の期間Ｔｅ）。

請求項２１の発明は、請求項２０の発明において、電力供給回路の出力電圧を上昇させるように前記直流電源回路の直流出力電圧を上昇させることを特徴とする（図２０の期間Ｔｅ）。

請求項２２の発明は、請求項１〜６の発明において、再始動時の半波改善制御は、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性の矩形波半周期に行うことを特徴とする（図２２〜図２６の半波放電回避期間Ｔｅ）。

請求項２３の発明は、請求項２２の発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性のみ、電力供給回路による矩形波交流出力の半周期を通常より短くすることを特徴とする（図２２、図２３の期間Ｔｅ）。

請求項２４の発明は、請求項２２の発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性のみ、供給電流が減少するように前記電力供給回路を制御することを特徴とする（図２５、図２６の期間Ｔｅ）。

請求項２５の発明は、請求項２２の発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性のみ、電力供給回路の出力電圧を減少させるように制御することを特徴とする（図２４の期間Ｔｅ）。

請求項２６の発明は、請求項２５の発明において、電力供給回路の出力電圧を減少させるように前記直流電源回路２の直流出力電圧Ｖｄｃを減少させることを特徴とする（図２４の期間Ｔｅ）。

請求項２７の発明は、請求項１〜２６のいずれかの発明において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、電力供給回路における矩形波交流出力周波数を、少なくとも前記半波放電検出時の矩形波交流出力周波数よりも高くすることを特徴とする（図２７の期間Ｔｅ）。

請求項２８の発明は、請求項１〜２７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である（図２８）。

本発明によれば、半波放電検出回路は、高圧放電灯が絶縁破壊した後、その高圧放電灯の略定格ランプ電圧に達するまでの始動初期に、異なる極性の電圧差もしくは電流差の絶対値が、正常点灯時における矩形波交流出力の各半周期の電圧差もしくは電流差の最大ばらつき値よりも大きいことが検出された場合に半波放電現象であると判別し、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、一定期間高圧放電灯を消灯させ、その後、再始動させる時に、前記直流電源回路または電力供給回路または始動回路のうち少なくとも１つの出力を調整することにより、負荷電圧の高い極性の矩形波半周期の電圧値と負荷電圧の低い極性の矩形波半周期の電圧値とを近づける半波改善制御を実施することにより、陰極サイクルとなる電極からの放電を促進するようにしたから、始動過程における半波放電現象の継続を防止して、安定点灯モードに速やかに移行させることができる効果がある。

（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の点灯装置の回路図を示す。交流電源１は整流器ＤＢにより全波整流され、直流電源回路２により直流電圧Ｖｄｃに変換される。直流電源回路２は、インダクタＬ１とスイッチング素子Ｑ１とダイオードＤ１とコンデンサＣ１よりなる昇圧チョッパ回路で構成されている。直流電源回路２のスイッチング素子Ｑ１は制御回路部７により高周波でオン・オフされる。図示はしないが、スイッチング素子Ｑ１の電流やインダクタＬ１の電流、直流電源回路２の入力電圧、出力電圧は、制御回路部７により監視されており、商用の交流電源１からの交流入力を所定の直流電圧に変換すると共に、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うものである。

直流電源回路２の出力には、高圧放電灯ＤＬへの供給電力を制御する安定器としての電力供給回路Ｐが接続されている。図１では、電力供給回路Ｐとして、降圧チョッパ回路３とインバータ回路４を組み合わせた回路構成が用いられているが、従来例で説明したように、降圧チョッパ回路３の機能をインバータ回路４で兼用しても構わない。

降圧チョッパ回路３は、スイッチング素子Ｑ２とダイオードＤ２とインダクタＬ２とコンデンサＣ２とからなり、入力電圧を降圧した直流電圧を出力する回路であり、制御回路部７からのＰＷＭ信号でスイッチング素子Ｑ２のオン／オフを制御することで高圧放電灯ＤＬへの供給電力を調節する安定器として用いられている。

インバータ回路４は、スイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６からなるフルブリッジ回路を構成している。このインバータ回路４は、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５のペアが制御回路部７からの制御信号により数十〜数百Ｈｚの低周波で交互にオンされることで、放電灯ＤＬに矩形波交流電力を供給する。また、始動時には共振型の始動回路５の共振周波数付近またはその整数分の１の周波数付近となる数十〜数百ｋＨｚの高周波でスイッチング素子Ｑ３，Ｑ６のペアとスイッチング素子Ｑ４，Ｑ５のペアが制御回路部７からの制御信号により交互にオンされることで、高圧放電灯ＤＬに始動用の高電圧を供給する。

共振型の始動回路５は、インバータ回路４の出力に接続されたインダクタＬ３とコンデンサＣ３のＬＣ直列共振回路よりなり、コンデンサＣ３と並列に高圧放電灯ＤＬが接続されている。

制御回路部７は、図示しない検出部により高圧放電灯ＤＬのランプ電圧Ｖｏ、ランプ電流Ｉｏ、スイッチング素子Ｑ２の電流、インダクタＬ２の電流を検出し、これらの検出結果に応じてスイッチング素子Ｑ２のオン／オフ制御を行ない、所望の電流または電力を高圧放電灯ＤＬに供給するように降圧チョッパ回路３のスイッチング素子Ｑ２の制御と、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６の制御を行なう。この制御回路部７は、例えばマイクロコンピュータを含んで構成されている。

放電灯ＤＬ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。高圧放電灯は、始動時に絶縁破壊すると、低インピーダンス状態となり、ランプ電圧Ｖｏは数Ｖに低下するが、その後、安定電圧まで数分かけて徐々に上昇し、定格ランプ電圧（数十Ｖ〜百数十Ｖ）で略一定となり、この状態で点灯を継続する。

半波放電検出回路部６は、始動過程（ランプ電圧が徐々に上昇していく過程）における半波放電状態を検出し、始動過程において半波放電状態となると、制御回路部７の動作を半波改善モードに切り替える。

以下、具体的な動作を図２を用いて説明する。まず、商用交流電源１が投入されると、図中の始動期間Ｔａのように、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は、スイッチング素子Ｑ３とＱ６、スイッチング素子Ｑ４とＱ５が一対のぺアとなり、高周波で交互にオン・オフ動作し、始動回路５のＬＣ共振動作により高電圧を発生する。その後、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は低周波で動作し、図２のような低周波の矩形波電圧が高圧放電灯ＤＬの両端に印加される。高圧放電灯ＤＬが点灯に至らない場合は、この動作を繰り替えすことになるが、低周波電圧は、図２のように交互に逆極性で印加されるようにインバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は動作する。

ＬＣ共振動作により得られた高電圧により高圧放電灯ＤＬが始動すると、図中のＡ点のように、高圧放電灯ＤＬの両端電圧が低下する。しかし、高圧放電灯ＤＬの始動直後は放電が不安定であり、半波放電検出期間Ｔｂのように、一方の極性の電圧は低下するが、もう一方の極性の電圧は低下しない状態が起こる。このときのランプ電流Ｉｏの波形を図２の下段に示す。ランプ電流Ｉｏの波形を見ると、一方の極性の電流ともう一方の極性の電流値が異なる状態となっている。この現象を半波放電と呼ぶ。

ここで、図２のランプ電流Ｉｏの波形では、どちらの極性でも電流が流れている状態を示したが、ときには一方の極性の電流が全く流れない状態も存在する。つまり、一方の極性ともう一方の極性の電流もしくは電圧がある設定された電圧値もしくは電流値よりも大きくアンバランスになる状態を半波放電状態とする。要するに、半波放電状態とは、異なる極性の電圧差もしくは電流差の絶対値が、半波放電の判定しきい値よりも大きい状態である。

高圧放電灯ＤＬの両端に印加されるランプ電圧Ｖｏは、常に半波放電検出回路部６により検出されており、半波放電の状態がある所定時間Ｔｂだけ継続すると、電力変換回路Ｐ（降圧チョッパ回路３及びインバータ回路４）は、高圧放電灯ＤＬへの電力供給を停止する。それが、図中の消灯期間Ｔｄである。

消灯期間Ｔｄの経過後、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるために、電力供給回路Ｐを動作させる。このとき、電力供給回路Ｐは、再始動期間において、始動用高電圧の印加並びに矩形波半周期の負荷電圧の印加は、好ましくは半波放電検出期間Ｔｂでの負荷電流値の低い方の極性に対してから始めるようにする。

このように動作させることにより、消灯期間Ｔｄが経過した後の再始動時には、半波放電現象が発生しにくい状態とすることができ、図２のように高電圧にて高圧放電灯ＤＬがブレークダウンした後、両極性の負荷電圧が共に低下した状態となり、良好な始動性を維持することができる。

この一連の動作により、半波放電を継続させることなく、高圧放電灯ＤＬを再始動させることができる。

図１の回路図及び図２の波形図では、始動用の高電圧をＬＣ直列共振回路の共振動作により発生させているが、高電圧を発生させる始動回路５の構成はこれに限定されるものではない。

（実施形態１’）
図３は実施形態１の一変形例の回路図である。この回路では、始動回路５の構成が異なり、パルス発生器ＰＧとパルストランスＰＴの組み合わせで構成されている。パルス発生器ＰＧは、パルストランスＰＴの１次巻線に印加するパルス電圧を発生させる回路であり、ここでは制御回路部７からの指令により、任意のタイミングで始動用のパルス電圧を発生可能な回路とする。パルス発生器ＰＧの具体的な回路構成については、例えば、極性反転直後にパルス電圧を発生させるのであれば、従来例（図３１）と同様の構成でも構わないが、その始動パルス発生用のスイッチング素子Ｑ７のオン・オフは制御回路部７により制御可能としておくと良い。

具体的な動作を図４に示す。まず、商用交流電源１が投入されると、図中の始動期間Ｔａのように、インバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は、スイッチング素子Ｑ３とＱ６、スイッチング素子Ｑ４とＱ５が一対のぺアとなり、始動時から低周波で動作し、図４のような低周波の矩形波電圧が高圧放電灯ＤＬの両端に印加される。パルス発生器ＰＧは低周波の矩形波電圧の極性が反転する度にパルス電圧を発生させる。このパルス電圧はパルストランスＰＴにより昇圧されて、パルストランスＰＴの２次巻線からコンデンサＣ２を介して高圧放電灯ＤＬの両端に印加される。高圧放電灯ＤＬが点灯に至らない場合は、この動作を繰り替えすことになるが、低周波電圧の印加は、図２のように交互に逆極性で印加されるようにインバータ回路４のスイッチング素子Ｑ３〜Ｑ６は動作する。

パルス発生動作により得られた高電圧により高圧放電灯ＤＬが始動すると、図中のＡ点のように、高圧放電灯ＤＬの両端電圧が低下する。しかし、高圧放電灯ＤＬの始動直後は放電が不安定であり、半波放電検出期間Ｔｂのように、一方の極性の電圧は低下するが、もう一方の極性の電圧は低下しない状態が起こる。このときのランプ電流Ｉｏの波形を図４の下段に示す。ランプ電流Ｉｏの波形を見ると、一方の極性の電流ともう一方の極性の電流値が異なる状態となっている。この現象を半波放電と呼ぶ。

ここで、図４のランプ電流Ｉｏの波形では、どちらの極性でも電流が流れている状態を示したが、ときには一方の極性の電流が全く流れない状態も存在する。つまり、一方の極性ともう一方の極性の電流もしくは電圧がある設定された電圧値もしくは電流値よりも大きくアンバランスになる状態を半波放電とする。要するに、半波放電状態とは、異なる極性の電圧差もしくは電流差の絶対値が、半波放電の判定しきい値よりも大きい状態である。

放電灯ＤＬの両端電圧Ｖｏは、常に半波放電検出回路部６により検出されており、半波放電の状態がある所定時間Ｔｂだけ継続すると、電力供給回路Ｐは、放電灯ＤＬへの電力供給を停止する。それが、図中の消灯期間Ｔｄである。

消灯期間Ｔｄの経過後、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるために、電力供給回路Ｐを動作させる。このとき、電力供給回路Ｐは、再始動期間において、始動用高電圧の印加並びに矩形波半周期の負荷電圧の印加は、好ましくは半波放電検出期間Ｔｂでの負荷電流値の低い方の極性に対してから始めるようにする。

このように動作させることにより、消灯期間Ｔｄが経過した後の再始動時には、半波放電現象が発生しにくい状態とすることができ、図４のように高電圧にて高圧放電灯ＤＬがブレークダウンした後、両極性の負荷電圧が共に低下した状態となり、良好な始動性を維持することができる。

以上の一連の動作により、半波放電を継続させることなく、高圧放電灯ＤＬを再始動させることができる。

（実施形態２）
実施形態２を図５〜図８を用いて説明する。この実施形態２では半波放電検出期間Ｔｂにおける半波放電の検出の具体的態様について説明する。回路構成は図１または図３と同じで良い。

高圧放電灯では始動直後は電極温度の不均一などの原因により、半波放電が見られる。しかし、始動時の半波放電のあと、放電は両極性となり、安定に放電することが一般的である。

本実施形態では上記のような始動直後の短い間の半波放電を検出しないようにしたものであり、半波放電が継続または、ある程度の時間が経過した後も発生するような状況において精度良く半波放電を検出できるようにしたものである。具体的な動作を図５、図６を用いて説明する。

図５では、高圧放電灯ＤＬの始動期間Ｔａを経て、Ａ点でランプ絶縁破壊の後、半波放電の検出はＢ点で開始され、その結果、高圧放電灯ＤＬが始動した直後の半波放電（Ａ点〜Ｂ点の半波放電）については無視することが可能となる。このときＡ点〜Ｂ点の時間は、半波放電の検出による消灯後の再始動により高圧放電灯ＤＬが直ぐに始動できる程度の時間とする。

図５では、図中の極性（１）と極性（２）の電圧差の絶対値が半波放電の判定しきい値より大きいときに、半波放電と判定する例である。

図６では、図中の極性（１）と極性（２）の電圧差の絶対値を求めて、一回目の電圧差と二回目の電圧差とで異なったときだけ半波放電とみなすようにした例である。

図７では、半波放電の検出開始（Ｂ点）は、高圧放電灯ＤＬの始動直後（ランプが絶縁破壊されたＡ点の直後）とし、半波放電状態の周期が複数回繰り返されたときに、半波放電とみなすようにした例である。例えば図７では、５回（５周期）の半波放電状態が起こった時点で半波放電とみなしている。

図８では、半波放電の検出開始（Ｂ点）は、高圧放電灯ＤＬの始動直後（ランプが絶縁破壊されたＡ点の直後）とし、ある所定期間内に半波放電状態が起こっている割合が所定の割合を超えた場合に、半波放電とみなすようにした例である。例えば、１０周期中に６回以上の割合で半波放電状態の周期があれば、半波放電として検出する。図示された例では、１０周期中７回（７周期）、つまり７割の割合で半波放電状態が起こった時点で半波放電とみなしている。

（実施形態３）
実施形態３を図９を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。実施形態１および２と比べると、消灯期間Ｔｄの前に半波放電抑制のための制御期間Ｔｃを設けたところが異なる。

図９の半波放電抑制制御期間Ｔｃの動作は、半波放電検出期間Ｔｂで半波放電と判別されたときに、半波放電検出期間Ｔｂにおける電圧値が大きい方の極性（または電流値が小さい方の極性）に対して、高電圧パルスを印加するように所定期間、始動回路５を動作させるものである。このように動作させることにより、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れにくかった極性を高電圧パルスの印加により電流が流れやすくする。その結果、消灯期間Ｔｄの直前には高圧放電灯ＤＬは放電しやすい状態となっており、消灯期間Ｔｄが経過した後の再始動時に半波放電の発生を抑制することができる。

（実施形態４）
実施形態４を図１０を用いて説明する。回路構成は図１と同じで良い。実施形態４では、ランプ始動および再始動時の高電圧の印加方法を共振動作とし、さらに半波放電抑制制御期間Ｔｃでは、半波放電検出期間Ｔｂにおける電圧値が大きい方の極性（または電流値が小さい方の極性）に対し、直流電圧が重畳した共振での高電圧を所定時間印加する。このように動作させることにより、始動のための高電圧の発生方法が共振での場合においても半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れにくかった極性に対し、高電圧を印加することが可能となり、消灯期間Ｔｄの直前には高圧放電灯ＤＬは放電しやすい状態となっており、再始動時に半波放電の発生を抑制することができる。

（実施形態５）
実施形態５を図１１を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。実施形態５では、半波放電抑制制御期間Ｔｃでは、半波放電検出期間Ｔｂにおける電圧値が大きい方の極性（または電流値が小さい方の極性）に対し、電流制御目標値ＩＰｒｅｆを通常の基準値より上昇させ、ランプ電流のレべルを引き上げる。

ここで、電流制御目標値ＩＰｒｅｆとは、降圧チョッパ回路３のチョッパ電流のピーク値の目標値である。インダクタＬ２に流れるチョッパ電流は図示しない検出手段により検出されて制御回路部７に入力されており、制御回路部７はインダクタＬ２に流れる電流が電流制御目標値ＩＰｒｅｆに達すると、降圧チョッパ回路３のスイッチング素子Ｑ２をオフさせる。また、ダイオードＤ２を介して流れる回生電流がゼロになると、降圧チョッパ回路３のスイッチング素子Ｑ２をオンさせる。電流制御目標値ＩＰｒｅｆを上昇させることで、ランプ電流のレベルを引き上げることができる。

以上により、温度が低く、電子が飛びにくい方の電極が、消灯期間Ｔｄの直前には温められて、両電極温度が均一化し、再始動時に半波放電の発生を抑制することができる。

（実施形態６）
実施形態６を図１２を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。実施形態６では、半波放電抑制制御期間Ｔｃでは、半波放電検出期間Ｔｂにおける電圧値が大きい方の極性（または電流値が小さい方の極性）の矩形波半周期を通常よりも長くする。
以上により、温度が低い方の電極が消灯期間Ｔｄの直前には温められて、両電極温度が均一化し、再始動時に半波放電の発生を抑制することができる。

（実施形態７）
実施形態７を図１３、図１４を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。本実施形態では、半波放電検出後の動作停止の時間（消灯期間Ｔｄ）について説明する。

図１３に示すように、半波放電検出期間Ｔｂにて半波放電が発生し、半波放電であると判定されたとき（図中Ｃ点）に、所定時間の消灯期間Ｔｄに移行し、ある所定時間の消灯後、期間Ｔｅの動作に移行する。ここで、ある所定時間の消灯期間Ｔｄとは、半波放電が発生している極性、発生していない極性の両極性を必ず含む時間（少なくとも一周期以上）にすることで、高圧放電灯ＤＬを完全に消灯させることができ、高圧放電灯ＤＬの状態を一旦リセットし、期間Ｔｅに移行することができる。

さらに、図１４では、動作停止点Ｃが図１３とは異なる。図１４では、半波放電検出期間Ｔｂで半波放電と判定された場合、必ず両極性のうち電圧値が高い極性（または電流値が小さい方の極性）の半周期が経過した時点で消灯期間Ｔｄに移行する。この場合の消灯期間Ｔｄの停止時間は、半周期となる。このようにすることで、必ず電圧値の低い極性（半波放電でない極性）を含むように、動作を停止させることができ、完全に高圧放電灯ＤＬを消灯させることができ、高圧放電灯ＤＬの状態を一旦リセットすることが可能となる。

（実施形態８）
実施形態８を図１５を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。本実施形態では、再始動時の半波改善制御である半波放電回避期間Ｔｅでの高電圧の印加が、半波放電検出期間Ｔｂにおける電圧値の大きい方の極性（または電流値が小さい方の極性）に対してのみに高電圧を印加し、半波放電検出期間Ｔｂで放電しにくかった方の極性の放電を積極的に促すものである。このように動作させることで、放電しにくかった方の極性に対して、高電圧で始動した直後に矩形波電流を高圧放電灯ＤＬに流すことが可能となり、半波放電の継続を防ぐことが可能となる。

（実施形態９）
実施形態９を図１６、図１７を用いて説明する。図１６は始動のための高電圧を共振動作で発生させる点灯装置（図１）についてのタイムチャートであり、図１７は始動のための高電圧をパルス発生動作で発生させる点灯装置（図３）についてのタイムチャートである。
以下、図１６を用いて動作を説明するが、図１７についても同様の動作である。

高圧放電灯ＤＬの両端電圧は、常に半波放電検出回路部６により検出されており、半波放電がある所定時間Ｔｂだけ継続すると、電力供給回路Ｐは動作を停止し、高圧放電灯ＤＬへの電力供給を停止する。それが図中の消灯期間Ｔｄである。消灯期間Ｔｄの経過後、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるために、電力供給回路Ｐを動作させる。このとき、電力供給回路Ｐは、再始動時の半波改善制御である半波放電回避期間Ｔｅにおいて、始動期間Ｔａと同様に高周波動作と低周波動作、停止を図１６のように繰り返す。ここで、半波放電回避期間Ｔｅにおける電力供給回路Ｐの低周波動作は、半波放電検出期間Ｔｂで電圧が低下していなかった極性、つまり、放電しにくかった方の極性に対してのみ、ある所定の期間だけ動作させる。

このように動作させることにより、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れていない方の極性のみに電流を流すことになり、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった方の電極温度を期間Ｔｅにおいて上昇させることができる。

半波放電回避期間Ｔｅの経過後、電力供給回路Ｐは、始動期間Ｔａと同様の動作となり、図のように始動用の高電圧の印加により高圧放電灯ＤＬがブレークダウンした後、両極性の負荷電圧が共に低下した状態となり、良好な始動性を維持することができる。つまり、半波放電回避期間Ｔｅにより、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性の電極の温度を上昇させることができ、半波放電回避期間Ｔｅの経過後に、始動期間Ｔａと同様の動作になったときには、両方の電極温度がほぼ均一になり、半波放電を継続させることなく、高圧放電灯ＤＬを始動させることができる。

（実施形態１０）
実施形態１０を図１８、図１９を用いて説明する。図１９は始動のための高電圧を共振動作で発生させる点灯装置（図１）についてのタイムチャートであり、図１８は始動のための高電圧をパルス発生動作で発生させる点灯装置（図３）についてのタイムチャートである。

図１８において、消灯期間Ｔｄの後、再度、電力供給回路Ｐを動作させ、高圧放電灯ＤＬを始動させる際に、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性の周期を長くし、その極性での電極の温度上昇を大きくさせる。さらに、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるときの高圧パルス電圧の印加は半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性のみとし、高圧パルス電圧で絶縁破壊し、ランプ電流が流れ出す極性を必ず半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった側の極性とする。このように制御することで、２つの電極温度をほぼ均一化させることができ、半波放電の継続を防止することができ、良好な始動性を確保することができる。

図１９は、始動用高電圧をＬＣ共振で発生させる場合の動作波形図である。この場合も図１８の場合と同様に、半波放電回避期間Ｔｅにおいて、ＬＣ共振電圧でランプが始動したとき、期間Ｔｂで電流が流れなかった極性のみ矩形波半周期を通常より長くする。

（実施形態１１）
実施形態１１を図２０を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。図３の回路では高圧放電灯ＤＬが不点灯のときは、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃと電力供給回路Ｐの出力電圧値はほぼ等しくなる。次に、高圧放電灯ＤＬが点灯すると電力供給回路Ｐの出力電圧はランプ電圧Ｖｏと同じになるように回路が動作する。

図２０において、半波放電検出期間Ｔｂで半波放電が発生しているが、電圧が低下していない方の極性の電圧、つまり高圧放電灯ＤＬが点灯していない極性の電圧はＶｄｃとなる。所定の期間Ｔｂだけ半波放電が継続すると電力供給回路Ｐは動作を停止する。これが消灯期間Ｔｄである。

その消灯期間Ｔｄの経過後、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるための動作に移行するが、図中の半波放電回避期間Ｔｅのように、半波放電検出期間Ｔｂで電圧が低下しなかった極性のみ、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを上昇させ、半波放電検出期間Ｔｂで点灯しにくかった極性を高い印加電圧により放電させやすい状態にする。このような動作にすることにより、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを常に高い電圧に維持する必要がなく、回路のストレスを低減でき、なおかつ、半波放電の継続を防止することもできる。

（実施形態１２）
実施形態１２を図２１を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。実施形態１１とは半波放電回避期間Ｔｅの動作のみが違う。本実施形態では、半波放電検出期間Ｔｂにおける一方の極性ともう一方の極性の電圧差を検出し、その電圧差に応じて、半波放電回避期間Ｔｅでの直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃの上昇幅を設定する。つまり、電圧差が大きいときは、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃの上昇幅を大きくし、電圧差が小さいときは、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃの上昇幅を小さくする。

このように動作させることにより、さらに回路ストレスを低減することができ、半波放電の継続も防止することができる。

（実施形態１３）
実施形態１３を図２２、図２３を用いて説明する。図２３は始動のための高電圧を共振動作で発生させる点灯装置（図１）についてのタイムチャートであり、図２２は始動のための高電圧をパルス発生動作で発生させる点灯装置（図３）についてのタイムチャートである。

実施形態１０とは期間Ｔｅの動作が違う。期間Ｔｄまでの動作は実施形態１０と全く同じであるので重複する説明は省略する。図２２において、消灯期間Ｔｄの経過後、再度、電力供給回路Ｐを動作させ、高圧放電灯ＤＬを始動させる際に、半波放電検出期間Ｔｂで電流が多く流れた極性の周期を通常よりも短くし、その極性での電極の温度上昇をできるだけ少なくする。さらに、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させる再始動期間での高圧パルス電圧の印加は、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性のみとし、高圧パルス電圧で絶縁破壊し、ランプ電流が流れ出す極性を必ず半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性とする。このようにすることで、２つの電極温度をほぼ均一化させることができ、半波放電の継続を防止することができ、良好な始動性を確保することができる。

図２３は、高電圧をＬＣ共振で発生する場合の動作波形図である。この場合も図２２の場合と同様に、半波放電回避期間Ｔｅにおいて、ＬＣ共振電圧でランプが始動したときに、半波放電検出期間Ｔｂで電流が多く流れた極性のみ矩形波電圧の半周期を通常よりも短くする。

（実施形態１４）
実施形態１４を図２４を用いて説明する。回路構成は図３と同じで良い。図３の回路では高圧放電灯ＤＬが不点灯のときは、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃと電力供給回路Ｐの出力電圧値はほぼ等しくなる。次に、高圧放電灯ＤＬが点灯すると、電力供給回路Ｐの出力電圧はランプ両端電圧Ｖｏと同じになるように回路が動作する。

図２４において、半波放電検出期間Ｔｂで半波放電が発生しているが、電圧が低下していない方の電圧、つまり高圧放電灯ＤＬが点灯していない極性の電圧は、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃとなる。所定の期間Ｔｂだけ半波放電が縦続すると、電力供給回路Ｐは動作を停止する。これが消灯期間Ｔｄである。その消灯期間Ｔｄの経過後、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるための動作に移行するが、図中、半波放電回避期間Ｔｅのように、半波放電検出期間Ｔｂで負荷電圧が低下した極性のみ、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを減少させ、半波放電検出期間Ｔｂで高圧放電灯ＤＬが点灯しやすかった極性を低い印加電圧により放電させにくい状態にする。このような動作にすることにより、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを下げることができるので、回路のストレスを低減でき、なおかつ、半波放電の継続を防止することもできる。

（実施形態１５）
実施形態１５を図２５を用いて説明する。実施形態１１とは半波放電回避期間Ｔｅの動作が違う。消灯期間Ｔｄまでの動作は実施形態１１と全く同じであるので重複する説明は省略する。図２５において、消灯期間Ｔｄの経過後、再度、電力供給回路Ｐを動作させ、高圧放電灯ＤＬを始動させる際に、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性の電流制御目標値ＩＰｒｅｆを基準値より上昇させて、熱電子放出開始後の電流レべルを上げる。

以上により、高圧放電灯ＤＬの非対称放電状態を無くして、高圧放電灯ＤＬを早く安定点灯状態へと移行させるため、始動失敗が少なく、始動性の良い高圧放電灯点灯装置を実現することができる。

（実施形態１６）
実施形態１６を図２６を用いて説明する。実施形態１５とは半波放電回避期間Ｔｅの動作が違う。消灯期間Ｔｄまでの動作は実施形態１５と全く同じであるので重複する説明は省略する。図２６において、消灯期間Ｔｄの経過後、再度、電力供給回路Ｐを動作させ、高圧放電灯ＤＬを始動させる際に、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れやすかった極性の電流制御目標値ＩＰｒｅｆを基準値より減少させて、熱電子放出開始後の電流レべルを低下させる。また、この時、半波放電検出期間Ｔｂで電流が流れなかった極性の電流制御目標値ＩＰｒｅｆは基準値より上昇させておけば、なお良い。

以上により、高圧放電灯ＤＬの非対称放電状態を無くして、高圧放電灯ＤＬを早く安定点灯状態へと移行させるため、始動失敗が少なく、始動性の良い高圧放電灯点灯装置を実現することができる。

（実施形態１７）
実施形態１７を図２７を用いて説明する。実施形態１４とは半波放電回避期間Ｔｅの動作が違う。消灯期間Ｔｄまでの動作は実施形態１４と全く同じである。

図２７において、半波放電検出期間Ｔｂで半波放電が発生しているが、電圧が低下していない方の極性、つまり高圧放電灯ＤＬが点灯していない極性の電圧は、直流電源回路２の電圧Ｖｄｃとなる。所定の期間Ｔｂだけ半波放電が継続すると、電力供給回路Ｐは動作を停止する。これが消灯期間Ｔｄである。その消灯期間Ｔｄの経過後、再度、高圧放電灯ＤＬを始動させるための動作に移行するが、図中の半波放電回避期間Ｔｅのように、半波放電検出期間Ｔｂで電圧が低下した極性のみ、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを減少させ、半波放電検出期間Ｔｂで点灯しやすかった極性を低い印加電圧により放電させにくい状態にする。また、半波放電回避期間Ｔｅにおいては、図２７のように、通常周期よりも短い周期で動作させる。以上により、直流電源回路２の出力電圧Ｖｄｃを下げることができるので、回路のストレスを低減でき、また短い周期で動作させることで、始動失敗が少なく、確実に始動させる高圧放電灯点灯装置を実現することができる。
なお、実施形態１〜１７の制御は適宜組み合わせて実施しても良いことは言うまでも無い。

（実施形態１８）
図２８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、ＤＬ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。

これらの点灯装置として前述の高圧放電灯点灯装置を用いることで始動時の非対称放電状態の継続を防いで、高圧放電灯を早く安定点灯状態へと移行させるため、始動失敗が少なく、始動性の良い照明器具を提供することができる。なお、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の回路図である。 本発明の実施形態１の動作波形図である。 本発明の実施形態１の一変形例の回路図である。 本発明の実施形態１の一変形例の動作波形図である。 本発明の実施形態２の動作波形図である。 本発明の実施形態２の動作波形図である。 本発明の実施形態２の動作波形図である。 本発明の実施形態２の動作波形図である。 本発明の実施形態３の動作波形図である。 本発明の実施形態４の動作波形図である。 本発明の実施形態５の動作波形図である。 本発明の実施形態６の動作波形図である。 本発明の実施形態７の動作波形図である。 本発明の実施形態７の動作波形図である。 本発明の実施形態８の動作波形図である。 本発明の実施形態９の動作波形図である。 本発明の実施形態９の動作波形図である。 本発明の実施形態１０の動作波形図である。 本発明の実施形態１０の動作波形図である。 本発明の実施形態１１の動作波形図である。 本発明の実施形態１２の動作波形図である。 本発明の実施形態１３の動作波形図である。 本発明の実施形態１３の動作波形図である。 本発明の実施形態１４の動作波形図である。 本発明の実施形態１５の動作波形図である。 本発明の実施形態１６の動作波形図である。 本発明の実施形態１７の動作波形図である。 本発明の実施形態１８の照明器具の外観を示す斜視図である。 従来例１の回路図である。 従来例１の動作波形図である。 従来例２の回路図である。 従来例２の始動時の動作波形図である。 従来例２の安定点灯後の半波放電発生時の動作波形図である。 従来例１，２の始動直後の半波放電を示す動作波形図である。 従来例３の回路図である。 従来例３の動作波形図である。

符号の説明

１ 交流電源
２ 直流電源回路
Ｐ 電力供給回路
５ 始動回路
６ 半波放電検出回路部
７ 制御回路部
ＤＬ 高圧放電灯

Claims (28)

1. 少なくとも直流電源回路と、直流電源回路からの出力を電力変換し、矩形波交流出力として高圧放電灯に供給する電力供給回路と、始動用の高電圧を高圧放電灯に印加する始動回路と、それらを制御する制御回路と、前記矩形波交流出力の一方の極性と他方の極性の負荷電圧又は負荷電流が非対称の状態である半波放電を検出する半波放電検出回路とを備えた高圧放電灯点灯装置において、
   前記半波放電検出回路は、高圧放電灯が絶縁破壊した後、その高圧放電灯の略定格ランプ電圧に達するまでの始動初期に、異なる極性の電圧差もしくは電流差の絶対値が、正常点灯時における矩形波交流出力の各半周期の電圧差もしくは電流差の最大ばらつき値よりも大きいことが検出された場合に半波放電現象であると判別し、
   前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、一定期間高圧放電灯を消灯させ、その後、再始動させる時に、前記直流電源回路または電力供給回路または始動回路のうち少なくとも１つの出力を調整することにより、負荷電圧の高い極性の矩形波半周期の電圧値もしくは電流値を負荷電圧の低い極性の矩形波半周期の電圧値もしくは電流値に近づける半波改善制御を実施することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
2. 請求項１において、前記半波放電検出回路は、半波放電条件が連続で複数回検出された場合に半波放電現象であると判別することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
3. 請求項１において、前記半波放電検出回路は、累積検出回数が所定値以上の場合に半波放電現象であると判別することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
4. 請求項１において、前記半波放電検出回路は、所定時間における半波発生割合が所定値以上の場合に半波放電現象であると判別することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
5. 請求項１において、前記半波放電検出回路は、高圧放電灯が始動した後、所定時間経過した時点で、半波放電条件を判別することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
6. 請求項５において、半波放電現象の判別をなす所定時間は、高圧放電灯消灯後の再始動動作において、高圧放電灯が即時に始動可能な時間としたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
7. 請求項１〜６のいずれかにおいて、前記半波放電検出回路が半波放電条件を満たし半波放電現象と判別した場合、前記制御回路は一定期間高圧放電灯を消灯させる前に、始動促進制御を行うことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
8. 請求項７において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性に対し、前記始動回路により高電圧を印加することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
9. 請求項７において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性に対し、前記始動回路により高周波高電圧を重畳することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
10. 請求項７において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ電力供給回路による矩形波交流出力の半周期を通常より長くすることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
11. 請求項７において、消灯前の始動促進制御とは、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ供給電流が増加するよう、前記電力供給回路を制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
12. 請求項１〜６のいずれかにおいて、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、少なくとも半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性の矩形波半周期を含む一定期間高圧放電灯を消灯させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
13. 請求項１２において、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、負荷電圧の高い極性の矩形波半周期が終了した時点から矩形波半周期の期間、高圧放電灯への電力供給を停止することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
14. 請求項１２において、前記制御回路は、前記半波放電検出回路により半波放電現象であると判別されると、矩形波の一周期にわたり高圧放電灯への電力供給を停止することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
15. 請求項１〜６のいずれかにおいて、再始動時の半波改善制御は、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性の矩形波半周期、もしくは半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性の矩形波半周期の前に行なうことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
16. 請求項１５において、再始動時の半波改善制御として、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性に対してのみ、前記始動回路により始動用高電圧を印加することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
17. 請求項１５において、再始動時の半波改善制御として、始動用高電圧を印加する期間と、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性の矩形波半周期に電力を供給する期間の一連の動作期間を複数回設けることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
18. 請求項１５において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ、電力供給回路による矩形波交流出力の半周期を通常より長くすることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
19. 請求項１５において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ、供給電流が増加するように前記電力供給回路を制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
20. 請求項１５において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の高かった極性のみ、電力供給回路の出力電圧を上昇させるように制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
21. 請求項２０において、電力供給回路の出力電圧を上昇させるように前記直流電源回路の直流出力電圧を上昇させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
22. 請求項１〜６のいずれかにおいて、再始動時の半波改善制御は、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性の矩形波半周期に行うことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
23. 請求項２２において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性のみ、電力供給回路による矩形波交流出力の半周期を通常より短くすることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
24. 請求項２２において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性のみ、供給電流が減少するように前記電力供給回路を制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
25. 請求項２２において、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、半波放電検出時に負荷電圧の低かった極性のみ、電力供給回路の出力電圧を減少させるように制御することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
26. 請求項２５において、電力供給回路の出力電圧を減少させるように前記直流電源回路の直流出力電圧を減少させることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
27. 請求項１〜２６のいずれかにおいて、再始動時の半波改善制御として、ある一定期間、電力供給回路における矩形波交流出力周波数を、少なくとも前記半波放電検出時の矩形波交流出力周波数よりも高くすることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。
28. 請求項１〜２７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。

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