JP3606909B2

JP3606909B2 - 交流放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP3606909B2
Application number: JP16036494A
Authority: JP
Inventors: 泰将花崎; 謙二中村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1994-07-12
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 2005-01-05
Anticipated expiration: 2020-01-05
Also published as: KR960005659A; US5705897A; DE19526786C2; JPH0831589A; KR100211891B1; DE19526786A1

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等の交流放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の交流放電灯点灯装置としては例えば特開平３−２８３３９４号公報に記載されているものがある。
以下、図面に基づいてこの従来例を具体的に説明する。図３７は従来例の交流放電ランプ点灯装置のブロック図である。また、図３８は図３７に示したブロック図の一部についての回路図である。これらの図において、１２はメタルハライドランプ等の高圧放電ランプであり、例えば、９０Ｖ、２００Ｗで点灯させるものが適用されている。２７は交流電源、２は点灯スイッチ、２８は交流電源２７の出力を整流して直流を出力する整流平滑回路、２９はチョッパー回路であり、第１のスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴを有し、チョッパー駆動制御回路３０により高周波で開閉制御される。開閉制御としては、たとえば、特開昭６３−１８７５９８号公報に示すようなピーク電流制御方式を適用する事ができる。チョッパー回路２９の出力端には高周波リップルを除去する平滑回路３１が接続されて、この平滑回路３１からの直流出力が極性切換回路３２に入力される。極性切換回路３２はフルブリッジ型に接続された第２のスイッチング素子としてＭＯＳＦＥＴ３２ａ〜３２ｄを有し、これらＭＯＳＦＥＴ３２ａ〜３２ｄの開閉制御によって低周波を出力して放電ランプ１２に供給する。その制御は極性切換回路３２から放電ランプ１２に電流が流れたことを検出して点灯検出回路３３、極性切換駆動回路３４、極性切換遅延回路３５によってなされる。３６は高電圧を発生する起動器である。この様な構成の点灯回路はまず起動器３６が高圧パルス（約１５ＫＶ）を放電ランプ１２に印加して電極間を絶縁破壊することから始まる。
【０００３】
一方起動器３６は極性切換回路３２の端子から電圧をとっているため、放電ランプ１２に印加される高圧パルスの極性は常に一定の方向となる。そして点灯初期時における点灯不安定状態あるいは立消え状態をなくすために、極性切換回路３２からの出力を、安定状態に移行できるまでの間直流出力に固定している。なお、直流の極性は高圧パルスの放電ランプ１２への極性と逆にしている。
【０００４】
以下、図３８を参照しつつ、極性切換回路３２からの出力を点灯スイッチ２の投入時から放電ランプ１２が点灯開始（絶縁破壊）してその後最大１秒の間、直流出力に固定する方法について具体的に説明する。点灯スイッチ２を投入すると、ＩＣ１（例えば東芝製ＴＣ４０４７ＢＰ）が一定出力（例えばＨを出力する）し、この出力は抵抗Ｒ２を介してトランジスタＴｒ１をオンさせる。一方トランジスタＴｒ２がオフしている。そして基準電圧Ｖ_ref２からの電流がトランジスタＴｒ１、ホトカプラＰＣ１、ホトカプラＰＣ４、抵抗Ｒ４を、この順序で流れる。そしてホトカプラＰＣ１、ＰＣ４からの信号によりＭＯＳＦＥＴ３２ａ駆動回路、ＭＯＳＦＥＴ３２ｄ駆動回路がオンされる。これによってＭＯＳＦＥＴ３２ａ、ＭＯＳＦＥＴ３２ｄがオンして極性切換回路３２より放電ランプ１２に電流が供給される。一方起動器３６によって放電ランプ１２が絶縁破壊するまでは抵抗Ｒ１０には電流は流れない。そして絶縁破壊（放電開始）して電流が流れるとその信号が出る。この信号はオペアンプＯＰ１で基準信号Ｖ_ref１との差がとられ、極性切換遅延回路３５に入力される。この極性切換遅延回路３５では抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１よりなる時定数回路が形成されており、設定された時定数が経過すると信号を出力して、ＩＣ１に入力させる。ＩＣ１は入力信号があるとその出力は「Ｈ」と「Ｌ」の低周波パルスを出力する。「Ｈ」の時は前述の如く電流は流れるが、「Ｌ」の時はトランジスタＴｒ２がオンする。このとき基準電圧Ｖ_ref２からの電流は抵抗Ｒ３、ホトカプラＰＣ３、ＰＣ２、トランジスタＴｒ２を、この順序で、流れる。この時ＭＯＳＦＥＴ３２ｂ駆動回路、ＭＯＳＦＥＴ３２ｃ駆動回路を働かせてＭＯＳＦＥＴ３２ｂ、ＭＯＳＦＥＴ３２ｃをオンさせる。この極性切換遅延回路３５における抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１の時定数は適宜設定することが可能であり、例えば０．５秒にすることができる。ただしこの値は放電ランプ１２が絶縁破壊してから最大１秒でなければならない。これは放電ランプ１２自体が交流点灯用に設計されたものであるため１秒以上直流を流すことは放電灯に与えるダメージが大きすぎるからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の交流放電灯点灯装置は以上のように構成されているので、放電灯が点灯した後消灯し、改めて点灯するまでの時間は様々であり、例えば消灯後放電灯が十分冷えた状態からの点灯（以後、コールドスタートと呼ぶ）もあれば、消灯後放電灯がまだ暖まったままの状態からの瞬時点灯（以後、ホットスタートと呼ぶ）もある。これら点灯のタイミングが異なる場合では、放電開始前の放電灯の内部状態（例えばガス温度、電極温度、ガス圧力、蒸発金属成分）は全く異なる。従来の交流放電灯点灯装置においては、放電開始前の放電灯の内部状態を考慮することなく常に直流印加期間を一定にしているので、放電開始前の放電灯の内部状態に見合った最適な点灯制御は行われない。そのため、直流印加期間中または直流印加期間から交流印加期間に切り換わる時にちらつきもしくは立ち消えを生じることがあった。また、直流の印加がオーバーパワーになり、放電灯にダメージを与えるといった問題もあった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、ちらつき、立ち消えを防止するとともに放電灯にオーバーパワーがかからない交流放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る交流放電灯点灯装置は、放電灯と、直流電力を発生させる直流電力供給手段と、直流電力供給手段からの直流電力をスイッチングして放電灯に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、放電灯の内部状態を推測する放電灯内部状態推測手段と、放電灯内部状態推測手段によって推測された放電灯の内部状態に基づいて直流電圧の印加期間を設定する直流電圧印加期間設定手段と、放電灯に対する点灯開始指令が発せられたときに、点灯開始から印加期間は直流電圧を放電灯に印加するようにし、その後は放電灯に交流電圧を印加するように電圧印加手段を駆動するドライバ手段とを備えた配置において、放電灯のコールドスタートにおいて放電開始後に直流電力供給手段の出力電圧が最小値となったときの第１の電圧と定格電力点灯時の直流電力供給手段の出力電圧の第２の電圧とを記憶するとともに、各点灯時において、放電開始後に放電灯電圧が最小となったときの第３の電圧を検出し、第２の電圧と第１の電圧の差に対する前記第３の電圧と第１の電圧の差の割合である点灯判別定数を算出する最小放電灯電圧検出手段を備え、放電灯内部状態推測手段が、点灯判別定数に基づいて放電開始前の放電灯の内部状態を検出することを特徴としている。
【０００８】
請求項２の発明に係る交流放電灯点灯装置は、請求項１記載の発明の最小放電灯電圧検出手段に替えて、放電開始後に放電灯電圧が最小となってから２つの所定時刻における直流電力供給手段の出力電圧に基づいて放電灯電圧変化率を計算する点灯時放電灯電圧変化率算出手段を備え、放電灯内部状態推測手段が、放電灯電圧変化率に基づいて放電開始前の放電灯の内部状態を検出することを特徴としている。
【０００９】
請求項３の発明に係る交流放電灯点灯装置は、放電灯と、直流電力を発生させる直流電力供給手段と、直流電力供給手段からの直流電力をスイッチングして放電灯に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、放電灯の消灯時間をカウントする消灯時間カウント手段と、放電灯の消灯時の放電灯の内部状態を検出する消灯時内部状態検出手段と、カウントされた消灯時間と消灯時の放電灯の内部状態に基づいて放電開始前の放電灯の内部状態を推測する放電灯内部状態推測手段と、放電灯内部状態推測手段によって推測された放電灯の内部状態に基づいて直流電圧の印加期間を設定する直流電圧印加期間設定手段と、放電灯に対する点灯開始指令が発せられたときに、点灯開始から印加期間は直流電圧を放電灯に印加するようにし、その後は放電灯に交流電圧を印加するように電圧印加手段を駆動するドライバ手段とを備えた配置において、放電灯のコールドスタートにおいて放電開始後に直流電力供給手段の出力電圧が最小となったときの第１の電圧と定格電力点灯時の直流電力供給手段の第２の電圧を記憶するとともに、消灯時の直流電力供給手段の第３の電圧を検出し、第２の電圧と第１の電圧の差に対する第３の電圧と第１の差の割合である消灯判別定数を計算する消灯時放電灯電圧検出手段を備え、消灯時内部状態検出手段が、消灯判別定数に基づいて消灯時の放電灯の内部状態を推測することを特徴としている。
【００１０】
請求項４の発明に係る交流放電灯点灯装置は、請求項３記載の発明の消灯時内部状態検出手段に替えて、放電開始後に前記直流電力供給手段からの電圧が最小となってから消灯するまでの期間、任意のサンプリング時刻における直流電力供給手段の出力電圧より放電灯電圧変化率を計算する放電灯電圧変化率算出手段を備え、消灯時内部状態検出手段が、消灯前の放電灯電圧変化率に基づいて消灯時の放電灯の内部状態を推測することを特徴としている。
【００１１】
【作用】
請求項１の発明における交流放電灯点灯装置では、電圧印加手段はドライバ手段の駆動により放電灯に、放電灯内部状態推測手段によって推測された放電灯の内部状態に基づいた期間だけ、直流を印加し、その後は交流を放電灯に印加するが、この場合、放電灯内部状態推測手段は点灯判別定数に基づいて放電開始前の放電灯の内部状態を推測する。
【００１２】
請求項２の発明における交流放電灯点灯装置では、放電灯内部状態推測手段は放電灯電圧変化率に基づいて放電開始前の放電灯の内部状態を推測する。
【００１３】
請求項３の発明における交流放電灯点灯装置では、放電灯内部状態推測手段は消灯時間と消灯時の放電灯の内部状態に基づいて放電開始前の放電灯の内部状態を推測するが、消灯時の放電灯の内部状態は、消灯時内部状態検出手段により消灯判別定数に基づいて推測される。
【００１４】
請求項４の発明における交流放電灯点灯装置では、消灯時の放電灯の内部状態は、消灯時内部状態検出手段により消灯前の放電灯電圧変化率に基づいて推測される。
【００１５】
【実施例】
以下、この発明の実施例及びこの発明に関連する参考例を図について説明する。
参考例１．
図１はこの発明の実施例ではないが、この発明に関連する参考例１の交流放電灯装置の構成を示す回路図である。図において、１は直流電源、２は点灯スイッチ、３は昇圧型チョッパ構成によるＤＣ昇圧部（直流電力供給手段）である。このＤＣ昇圧部３はコイル３１、ダイオード３２、コンデンサ３３とスイッチング素子３４とから構成されている。４は昇圧制御部であり、この昇圧制御部４はＰＷＭ制御部４１と誤差増幅器４２、４３と抵抗４４、４５とダイオード４６、４７とから構成されている。ここでＰＷＭ制御部４１は誤差増幅器４２あるいは４３の出力レベルが低いときスイッチング素子３４へ出力する信号のオンデューティを広げてＤＣ昇圧部３の昇圧度を上げ、誤差増幅器４２あるいは４３の出力レベルが高いときスイッチング素子３４のオンデューティを狭めて昇圧度を下げるように動作する。なお、ＰＷＭ制御部４１には誤差増幅器４２と４３がワイヤードオアされて接続されているため、いずれかの出力レベルの高い方が優先されてＰＷＭ制御部４１へ入力される。
【００１６】
５は電圧検出部であり、抵抗５１と５２とからなる。６は抵抗により構成される電流検出部である。７は電力制御部であり、電圧検出部５からの入力に基づいて放電灯１２へ投入する電力、すなわち電流を指示するものである。ここで、電力制御部７の出力電圧値が意味する指示放電灯電流値は、電流検出部６に生じる電圧が意味する電流値と等しいものである。例えば、電流検出部６に生じる電圧が１Ｖの時の電流が１Ａであるとすれば、電力制御部７の出力電圧値１Ｖも指示放電灯電流１Ａを意味する。８はスイッチング素子８１〜８４で構成されているフルブリッジ構成の放電灯印加電圧生成部（電圧印加手段）である。９は始動放電検出部であり、電圧検出部５で検出された電圧の立ち下がりエッジを検出して、これをもって始動放電成功と判別して、信号をタイマ回路１０１へ送出する。１０はドライバ部（ドライバ手段）であり、このドライバ部１０はタイマ回路１０１と駆動回路１０２から構成され、放電灯印加電圧生成部８を構成するスイッチング素子８１〜８４をオン、オフするための出力端子を備えておりこれらの端子は各スイッチング素子のゲートにそれぞれ接続されている。
【００１７】
駆動回路１０２は、同一周波数で、スイッチング素子８１と８４とが同相で、スイッチング素子８２と８３とが同相で、スイッチング素子８１と８２が逆位相で、かつスイッチング素子８１、８４とスイッチング素子８２、８３が同時にオンしないような期間、いわゆるデッドタイムを有する信号を各スイッチング素子のゲートに出力する。タイマ回路１０１は始動放電検出部９からの信号を入力してからの時間、すなわち、直流印加期間をカウントする。１１は始動放電部であり、この始動放電部１１はトランス１１１、高電圧発生部１１２、時定数回路１１３から構成される。１２は放電灯、１３は放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測する内部温度推測部（放電灯内部状態推測手段）、１４は内部温度推測部１３で推測された放電開始前の放電灯１２の内部温度より直流印加期間を設定する期間設定部（直流電圧印加期間設定手段）、１５は放電開始前の放電灯１２の管壁温度を検出する管壁温度検出部（管壁温度検出手段）であり、放電灯１２の管壁に図２のように接触させる熱電対部１５１と、この熱電対部１５１に生じる電圧から放電灯１２の管壁温度を計算する管壁温度算出部１５２とからなる。
【００１８】
図３は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、管壁温度算出部１５２をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、入力部１６１、Ａ／Ｄコンバータ１６２、中央処理装置１６３（ＣＰＵ）、タイマ１６４、読みだし専用メモリ１６５（ＲＯＭ）、ランダム／アクセスメモリ１６６（ＲＡＭ）、Ｄ／Ａコンバータ１６７、出力部１６８から構成される。
【００１９】
次に動作を図４のフローチャートを用いて説明する。
図４において、まず、ステップＳ４０１で点灯スイッチ２がオンされると、ステップＳ４０２で追加直流印加期間ｔ_c2が設定される。ここで、追加直流印加期間ｔ_c2の設定動作を図５のフローチャートを用いて説明する。管壁温度検出部１５は、点灯スイッチ２がオンされるとステップＳ５０１で放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1を検出する。放電灯１２の管壁温度はほぼ内部温度に等しく、したがって放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1が低い時は内部温度も低くコールドスタート、放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1が高い時は内部温度も高くホットスタートであると推測でき、放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1を検出することによって、放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測できる。そして、管壁温度検出部１５はステップＳ５０１で検出した放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1をステップＳ５０２で内部温度推測部１３に送出する。内部温度推測部１３には予め放電灯１２の管壁温度とそれに対応する放電灯１２の内部温度の関係が管壁温度−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、管壁温度検出部１５から放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1が送出されると、ステップＳ５０３でそれに対応する放電開始前の放電灯１２の内部温度を管壁温度−内部温度対応特性から決定する。そして、ステップＳ５０４で内部温度推測部１３は決定された放電開始前の放電灯１２の内部温度を期間設定部１４に送出する。期間設定部１４には予め放電灯１２の内部温度とそれに対応する最適な追加直流印加期間ｔ_c2が内部温度−追加直流印加期間対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、内部温度推測部１３から放電開始前の放電灯１２の内部温度が送出されると、ステップＳ５０５でそれに対応する追加直流印加期間ｔ_c2を内部温度−追加直流印加期間対応特性から設定する。そして、ステップＳ５０６で期間設定部１４は設定された追加直流印加期間ｔ_c2をタイマ回路１０１に送出する。
【００２０】
このような追加直流印加期間設定動作と並行して、ステップＳ４０３で昇圧制御部４が動作を開始し、ＤＣ昇圧部３のスイッチング素子３４をオン、オフすることにより、直流電源１の電圧を昇圧する。スイッチング素子３４のオン期間においては、直流電源１、コイル３１、スイッチング素子３４のループが形成され、コイル３１には、この経路で直流電源１より流れ込む電流により、電磁エネルギーが蓄積される。次に、スイッチング素子３４のオフ期間においては、コイル３１、ダイオード３２、コンデンサ３３のループが形成され、スイッチング素子３４のオン期間中にコイル３１に蓄積された電磁エネルギーがダイオード３２を通してコンデンサ３３に放出され、静電エネルギーに変換されてコンデンサ３３に蓄積される。これにより、コンデンサ３３の両端にはこれに相当する電圧が直流電源１の電圧に上乗せされて現れる。
【００２１】
スイッチング素子３４はオン、オフのデューティを変えながら周波数ｆでスイッチング動作を繰り返すことにより、コンデンサ３３の電圧、つまりＤＣ昇圧部３の出力電圧は徐々に昇圧される。ここで、ＤＣ昇圧部３の出力電圧をＶ_Oとする。このスイッチング素子３４のオン、オフのデューティは昇圧制御部４の端子４ａや端子４ｂ、４ｃからの入力に応じて変化する。
【００２２】
図６は始動放電時における放電灯１２の両端の電圧変化を示す。昇圧制御部４は、基準電源を抵抗４４、４５で分圧した点４ｄの固定電圧Ｖ_d（反転入力）とＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_Oを抵抗５１と５２とで分圧した点４ａの電圧Ｖ_a（非反転入力）の差を誤差増幅器４２で増幅する。ここで、固定電圧Ｖ_dは、点４ａの電圧Ｖ_aが例えばＶ_O＝４００Ｖ（以後、所定値ＰＶ１）の時の電圧と等しくなるように設定しておく。点灯スイッチ２がオンした時点においては、ＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_Oは所定値ＰＶ１よりも低く、誤差増幅器４２の出力は低レベルとなるため、ＰＷＭ制御部４１はスイッチング素子３４へのゲート信号出力のオンデューティを広げ、ＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_Oの昇圧度を上げ、Ｖ_Oが上昇して所定値ＰＶ１に近づくにつれてオンデューティを狭めて昇圧度を下げ、所定値ＰＶ１に達した時点（Ｖ_d＝Ｖ_a）でその電圧を維持する。
【００２３】
ここで、点灯スイッチ２がオンされてから所定値ＰＶ１に達する時間をｔ_aとする。なお、このとき電流検出部５には電流が流れていない（４ｂ点の電圧Ｖ_b＝０）ため、誤差増幅器４３の出力は、誤差増幅器４２の出力よりも低レベルでありＰＷＭ制御部４１には入力されず昇圧動作に関与しない。
【００２４】
このような昇圧動作と並行して、駆動回路１０２は放電灯印加電圧生成部８のスイッチング素子８１と８４をオンし続け、逆にスイッチング素子８２と８３はオフのままである。したがって放電灯１２にはＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_O（直流電圧）がそのまま印加されている。
【００２５】
ＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_Oは始動放電部１１の時定数回路１１３に入力される。そして、ステップＳ４０４で時定数回路１１３の出力が所定値ＰＶ２に達したとき、ステップＳ４０５で高電圧発生部１１２からインパルス状の電圧がトランス１１１に出力され、放電灯１２に高電圧パルスが印加されて始動放電される。なお、時定数回路１１３の出力が所定値ＰＶ２に達する時間ｔ_bと、ＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_Oが所定値ＰＶ１に達する時間ｔ_aは、ｔ_b≧ｔ_aの関係とする。
【００２６】
放電灯１２に電流が流れて始動放電を始めることにより、ＤＣ昇圧部３の負荷（放電灯１２のインピーダンス）が無負荷状態から負荷状態に変わり、ＤＣ昇圧部３の出力電圧Ｖ_Oは急激に低下する。この急激な電圧降下は始動放電検出部９で検出されて、タイマ回路１０１へ送出される。ステップＳ４０６で始動放電が失敗したと判断されると、ステップＳ４０３に戻り、再び昇圧動作が行われる。タイマ回路１０１には予め最低直流印加期間ｔ_c1が設定されており、始動放電検出部９から信号が送出されるとステップＳ４０７でタイマ回路１０１は最低直流印加期間ｔ_c1のカウントを開始する。そして、タイマ回路１０１は最低直流印加期間ｔ_c1のカウントを終了すると次に期間設定部１４から送出された追加直流印加期間ｔ_c2のカウントを開始する。タイマ回路１０１が直流印加期間ｔ_c（ｔ_c1＋ｔ_c2）をカウント中は、駆動回路１０２は放電灯印加電圧生成部８のスイッチング素子８１と８４をオンし続け、逆にスイッチング素子８２と８３はオフのままである。そして、ステップＳ４０８でタイマ回路１０１が直流印加期間ｔc のカウントを終了した時点でタイマ回路１０１はステップＳ４０９で周波数ｆ２（例えば、４００Ｈｚ）の矩形波を駆動回路１０２に送出する。この矩形波は駆動回路１０２の内部でデューティ比約５０％で数μsec 程度のデッドタイムを備えた信号に変換され、スイッチング素子８１、８４とスイッチング素子８２、８３を交互にオン、オフするよう逆位相で送出される。
【００２７】
しかして、放電灯１２にはスイッチング素子８１〜８４によるオンロスがあるものの、ゼロ−ピークがほぼ電圧Ｖ_Oである矩形波交流電圧が印加される。従って、逆にいえば電圧Ｖ_Oはほぼ放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lに等しいことになる（Ｖ_L≒Ｖ_O）。
【００２８】
一方、電圧検出部５は抵抗５１と５２の分圧によって得られる放電灯電圧Ｖ_Lを電力制御部７へ送出する。電力制御部７は、電圧検出部５から放電灯電圧Ｖ_Lが送出されると、予めマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定された放電灯電圧−指示放電灯電流対応特性の中からＶ_Lに見合う指示放電灯電流Ｉ_Sを読みとり、この指示信号に相当する電圧を誤差増幅器４３へ出力する。
【００２９】
これに対し、放電灯１２に実際に流れている放電灯電流Ｉ_Lは、電流検出部６で電圧変換されて誤差増幅器４３の非反転入力に入力され、反転入力端子に入力される電力制御部７が指示する指示放電灯電流Ｉ_Sに相当する電圧と比較される。この時点で、誤差増幅器４３の出力は、誤差増幅器４２の出力より大きくなるため、これ以後（始動放電以後）誤差増幅器４３の出力に応じてスイッチング素子３４のオンデューティがＰＷＭ制御部４１によって制御される。
【００３０】
電流検出部６の出力が電力制御部７の出力より大きい（実際に流れている放電灯電流Ｉ_Lが指示放電灯電流Ｉ_Sより大きい）場合、誤差増幅器４３は高レベルの信号を出力し、これによってＰＷＭ制御部４１はスイッチング素子３４のオンデューティを狭めてＤＣ昇圧部３の出力電圧を小さくし、放電灯１２へ流れる電流を減少させる。
逆に、電流検出部６の出力が電力制御部７の出力より小さい（実際に流れている放電灯電流Ｉ_Lが指示放電灯電流Ｉ_Sより小さい）場合、誤差増幅器４３は低レベルの信号を出力し、ＰＷＭ制御部４１はスイッチング素子３４のオンデューティを広げてＤＣ昇圧部３の出力電圧を大きくし、放電灯１２へ流れる電流を増加させる。昇圧制御部４は、この動作を繰り返すことにより、実際に流れている放電灯電流Ｉ_Lと指示放電灯電流Ｉ_Sを等しくするようにする。このフィードバック系により放電灯１２は速やかに定格光量に達する。そして、ステップＳ４１０で点灯スイッチ２がオフされると放電灯１２は消灯する。
【００３１】
ここで、放電灯１２の発光のしくみについて簡単に説明する。放電灯１２の両端に数ｋＶから十数ｋＶの高電圧が印加されると、電極間で放電がスタートし電流が流れる。そして、放電灯１２の内部では、流れた電流が封入されている始動ガスを活性化して、始動ガスによるアーク放電を開始する。このとき放電灯１２の放電灯電圧は約２０Ｖから上昇し、点灯装置はこの電圧に従って放電灯１２への投入電力が徐々に減少するように調整して、負荷状態で放電灯１２の発光量を調整する。この投入電力の制御の際、放電灯１２の内部温度は急速に上昇し、水銀が蒸発して今度は水銀ガスによるアーク放電が始まる。この水銀アークの中心部の温度は約４５００Ｋ（ケルビン）に達し、発光管内部はさらに高温・高圧となるため金属ハロゲン化物の蒸発が始まり、アーク内において金属イオンとハロゲンイオンに分離し、金属イオンが金属特有のスペクトルで発光する。
【００３２】
そして、ほとんどすべての金属ハロゲン化物が気化した後、アーク光は最終的なフォームと出力に達し、放電灯１２の放電灯電圧も飽和して、安定電圧になる。点灯装置は、このとき放電灯１２へ供給する電力を定格電力に固定することにより、放電灯１２はちらつきの無い安定した光を発する。
【００３３】
以上の説明は、コールドスタート時の放電灯の発光の様子であり、放電開始前の放電灯内のガス温度、電極温度、ガス圧力は低く、また金属はまだ蒸発していない。これに対して、ホットスタートはまだ放電灯が暖まっている状態での点灯であり、発光管内部が高温・高圧の状態のときの点灯に相当し、このときの放電開始前の放電灯内のガス温度、電極温度、ガス圧力は高く、また水銀やその他の封入金属が蒸発している。したがって、コールドスタートとホットスタートでは、放電開始前の放電灯の内部状態は全く異なる。ここではコールドスタートとホットスタートの２通りを考えたが、放電灯の経年劣化などを考慮すると各点灯毎に放電灯の状態は様々であり、また放電開始前の放電灯の内部状態も異なる。そのため、直流印加期間中に放電灯に最適なパワーを供給するためには、様々な放電開始前の放電灯の内部状態に応じてパワーを決定する必要があり、直流印加期間が一定であると放電灯にオーバーパワーによるダメージを与える場合やパワー不足で立ち消えやちらつきを生じる場合がある。よって、直流印加期間中に内部状態に応じた最適なパワーを放電灯に供給するためには、直流印加期間を内部状態に応じて変化させることが重要である。そのためには、放電開始前の放電灯の内部状態を知る必要があるが、直接、放電灯内部の温度や圧力を測定することは困難である。そこで、放電灯の管壁温度、灯具内部の温度、絶縁破壊後の最小放電灯電圧、放電灯電圧変化率、消灯時間を検出し、放電開始前の放電灯の内部温度を推測する。
【００３４】
放電灯を点灯すると内部温度は次第に上昇し始め、放電灯の管壁を形成する石英を伝導し、管壁温度も同様に上昇し始める。このとき、放電灯の内部に充満しているガスの温度上昇度と、管壁を形成する石英の温度上昇度に多少の違いはあるが、その傾向はほぼ等しいと推測できる。また、放電灯を消灯すると内部温度は次第に下降し始め、これとともに管壁温度も同様に下降し始める。このとき、放電灯の内部に充満しているガスの温度下降度と、管壁を形成する石英の温度下降度に多少の違いはあるが、放電灯消灯後の放電灯の内部温度と管壁温度はほぼ等しいと推測できる。したがって、放電開始前の放電灯の管壁温度を測定することによって放電開始前の放電灯の内部温度を推測することができる。
【００３５】
放電灯の内部温度が変化すると、それにともなって管壁温度も変化することは上述の通りである。ところで、放電灯が灯具に密封されている場合、放電灯を点灯すると内部温度は次第に上昇し始め、石英を伝導して管壁温度を上昇させ、さらに管壁から灯具内の空気に伝導し、灯具内部の温度を上昇させる。また、放電灯を消灯すると内部温度は下降し、これとともに管壁温度、灯具内部温度も下降する。このとき、放電灯の内部に充満しているガスの温度変化率と灯具内部の空気の温度変化率は異なるが、放電灯の内部温度の変化とともに灯具内部の温度も変化する。したがって、予め灯具内部の温度と管壁温度を測定し、灯具内部の温度と管壁温度の対応表を作成しておけば、管壁温度と内部温度はほぼ等しいので、灯具内部の温度を測定することにより、対応表より放電灯の内部温度を求めることができる。よって、放電開始前の灯具内部の温度を測定することによって放電開始前の放電灯の内部温度を推測することができる。この詳細動作については参考例２で説明する。
【００３６】
図７は始動放電時のＤＣ昇圧部３の出力電圧と時間との関係を示す図である。ここで、曲線Ａと曲線Ｃはコールドスタート時の放電灯電圧を、曲線Ｂはホットスタート時の放電灯電圧を示し、曲線Ａの定格電力点灯時の放電灯電圧Ｖ_LHAと曲線Ｂの定格電力点灯時の放電灯電圧Ｖ_LHBは等しく、曲線Ｃの定格電力点灯時の放電灯電圧Ｖ_LHCはＶ_LHAより高い。放電灯電圧は、絶縁破壊後一旦落ち込み、その後定格電力点灯時の放電灯電圧まで上昇するが、定格電力点灯時の放電灯電圧が等しければ曲線Ａと曲線Ｂのようにコールドスタートとホットスタートでは絶縁破壊後の最小放電灯電圧Ｖ_LLAとＶ_LLBは異なる。しかし、曲線Ｂと曲線Ｃのように最小放電灯電圧Ｖ_LLBとＶ_LLCが等しくても曲線Ｂはホットスタートで、曲線Ｃはコールドスタートであり、絶縁破壊後の最小放電灯電圧が低ければコールドスタート、高ければホットスタートであるとは言えない。そこで、コールドスタートにおいて放電開始後放電灯電圧が最小になったときの放電灯電圧（コールド最小放電灯電圧）と定格電力点灯時の放電灯電圧（定格点灯放電灯電圧）と各点灯時の放電灯電圧が最小になったときの放電灯電圧（最小放電灯電圧）から定格点灯放電灯電圧とコールド最小放電灯電圧の差に対する最小放電灯電圧とコールド最小放電灯電圧の差の割合（最小放電灯電圧割合）を計算し、この最小放電灯電圧割合より放電灯点灯時の内部温度を推測する。この詳細動作については実施例１で説明する。
【００３７】
また、図７より放電灯電圧が最小となってからの任意の２つの所定時刻（例えばｔ₀とｔ₁）における曲線Ａと曲線Ｂの放電灯電圧変化率η_Aとη_Bはそれぞれ次式で表される。
η_A＝（Ｖ_LMA −Ｖ_LLA）／（ｔ₁−ｔ₀）
η_B＝（Ｖ_LMB−Ｖ_LLB）／（ｔ₁−ｔ₀）
図７より、明らかに曲線Ａの放電灯電圧変化率の方が大きいことがわかる。つまり、放電灯電圧変化率が大きければコールドスタート、小さければホットスタートと言える。したがって、放電開始後放電灯電圧が最小となってから任意の２つの所定時刻における放電灯電圧により放電灯電圧変化率を計算し、その大きさより放電灯の内部温度を推測することができる。この詳細動作については実施例２で説明する。
【００３８】
放電灯を雰囲気温度２５℃中で点灯させ、放電灯が定格電力点灯になった後に消灯したときの消灯時間と管壁温度の関係を図８に示す。図８より、放電灯を消灯すると、時間経過とともに管壁温度は下降することがわかる。これより、放電灯点灯前の消灯時間が長いと放電灯点灯時の管壁温度は低く、消灯時間が短いと管壁温度は高いと言える。したがって、予め放電灯点灯前の消灯時間と管壁温度の対応表を作成しておけば、管壁温度と内部温度はほぼ等しいので、消灯時間を測定することにより、対応表より放電灯の内部温度を求めることができる。よって、点灯前の消灯時間を測定することによって放電灯の内部温度を推測することができる。この詳細動作については参考例３で説明する。
【００３９】
参考例２．
次に、この発明に関連する参考例２による交流放電灯装置を図９について説明する。図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図９において、１７は放電灯１２を包囲する灯具、１８は灯具１７の内部温度を検出する灯具内部温度検出部（灯具内部温度検出手段）であり、図１０に見られるように灯具内部に挿入される熱電対部１８１と、そこに生じる電圧から温度を計算する灯具内部温度算出部１８２とから構成される。図１１は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、灯具内部温度算出部１８２をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４０】
参考例２では図４の追加直流印加期間設定動作以外は参考例１と同じ動作なので、ここでは説明を省略し、追加直流印加期間設定動作のみ図１２のフローチャートにそって説明する。
灯具内部温度検出部１８は点灯スイッチ２がオンされるとステップＳ１２０１で放電灯１２の放電開始前の灯具内部温度を検出する。放電灯１２の内部温度の変化とともに灯具内部の温度も変化するので、灯具内部の温度は放電灯１２の内部温度を間接的に表していると言える。したがって放電灯１２の放電開始前の灯具内部温度が低い時はコールドスタート、高い時はホットスタートであると推測でき、放電灯１２の放電開始前の灯具内部温度を測定することによって、放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測できる。そして、灯具内部温度検出部１８はステップＳ１２０１で検出した放電灯１２の放電開始前の灯具内部温度をステップＳ１２０２で内部温度推測部１３に送出する。内部温度推測部１３には予め灯具内部温度とそれに対応する放電灯１２の内部温度の関係が灯具内部温度−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、灯具内部温度検出部１８から放電灯１２の放電開始前の灯具内部温度が送出されると、ステップＳ１２０３でそれに対応する放電開始前の放電灯１２の内部温度を灯具内部温度−内部温度対応特性から決定する。放電開始前の放電灯１２の内部温度から直流印加期間を設定する動作（ステップＳ１２０４からステップＳ１２０６）は参考例１と同じなので説明を省略する。
【００４１】
実施例１．
次に、この発明の実施例１による交流放電灯装置を図１３について説明する。図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１３において、１９はコールドスタートにおいて放電灯１２が放電開始後放電灯電圧が最小となったときの放電灯電圧（コールド最小放電灯電圧）と放電灯１２の定格電力点灯時の放電灯電圧（定格点灯放電灯電圧）を記憶するとともに、放電灯１２の各点灯時の放電灯電圧が最小となったときの放電灯電圧（最小放電灯電圧）を検出する最小放電灯電圧検出部（最小放電灯電圧検出手段）である。図１４は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、最小放電灯電圧検出部１９をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４２】
本実施例１の動作を図１５のフローチャートに示す。ここで、追加直流印加期間設定動作と定格点灯放電灯電圧動作記憶以外は参考例１と同じ動作なので、ここでは説明を省略し、追加直流印加期間設定動作のみ図１６のフローチャートにそって説明する。
放電灯１２のコールドスタート最小放電灯電圧をＶ_LL、定格点灯放電灯電圧をＶ_LH、最小放電灯電圧をＶ_LXとし、点灯判別定数αを次式で定義する。
α ＝（Ｖ_LX−Ｖ_LL）／（Ｖ_LH − Ｖ_LL）
【００４３】
コールドスタートであればＶ_LX≒Ｖ_LLなのでα≒０になり、ホットスタートであればＶ_LX≒Ｖ_LHなのでα≒１になる。したがって、αが０に近いほど放電灯１２はコールドスタートに近いので放電開始前の放電灯１２の内部温度も低く、αが１に近いほど放電灯１２はホットスタートに近いので内部温度も高い。よって、予め放電灯１２のコールド最小放電灯電圧Ｖ_LLと定格点灯放電灯電圧Ｖ_LHを記憶させておき、各点灯時の最小放電灯電圧を検出することによって放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測することができる。
【００４４】
図１６において、最小放電灯電圧検出部１９はステップＳ１６０１で放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lが最小になったか否かを判断する。最小になると、ステップＳ１６０２でこの放電灯電圧を最小放電灯電圧Ｖ_LXとし、点灯判別定数αを上式から計算する。そして、最小放電灯電圧検出部１９はステップＳ１６０２で計算した点灯判別定数αをステップＳ１６０３で内部温度推測部１３に送出する。内部温度推測部１３には予め点灯判別定数αとそれに対応する放電灯１２の内部温度の関係が点灯判別定数−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、最小放電灯電圧検出部１９から点灯判別定数αが送出されると、ステップＳ１６０４でそれに対応する放電開始前の放電灯１２の内部温度を点灯判別定数−内部温度対応特性から決定する。以下の放電開始前の放電灯１２の内部温度から直流印加期間を設定する動作は参考例１と同じなので説明を省略する。
【００４５】
図１５において、最小放電灯電圧検出部１９はステップＳ１５１１で点灯スイッチ２がオフされると、放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lが定格電力点灯時の放電灯電圧に達しているか否かを判断し、達しているとステップＳ１５１２でその時の放電灯電圧Ｖ_Lを定格点灯放電灯電圧Ｖ_LHとして記憶する。放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lが定格電力点灯時の放電灯電圧に達しているか否かは、予め実験的に点灯後放電灯電圧が定格電力点灯時の放電灯電圧に達するまでの時間を求めておき、その時間に到達したか否かを判断することで確認する。
【００４６】
実施例２．
次に、この発明の実施例２による交流放電灯装置の構成を図１７について説明する。図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図１７において、２０は点灯スイッチ２がオンされ放電灯１２が放電開始後、放電灯電圧が最小となってから任意の２つの所定時刻における放電灯電圧により放電灯電圧変化率を計算する点灯時放電灯電圧変化率算出部（点灯時放電灯電圧変化率算出手段）である。図１８は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、点灯時放電灯電圧変化率算出部２０をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００４７】
本実施例２の動作を図１９のフローチャートに示す。ここで、追加直流印加期間設定動作以外は参考例１と同じ動作なので、ここでそれらの説明を省略し、追加直流印加期間設定動作のみ図２０のフローチャートにそって説明する。
放電灯１２の放電灯電圧は、絶縁破壊後一旦落ち込み、時間経過とともに上昇し、やがて定格電力点灯時の放電灯電圧に落ちつく。放電灯電圧の時間変化率は、放電灯電圧が低い点灯時に大きく、定格電力点灯時の放電灯電圧に近づくほど小さくなる。コールドスタートの場合、放電灯電圧は絶縁破壊後の落ち込みが大きく、放電灯電圧の時間変化率は大きいが、ホットスタートの場合絶縁破壊後の放電灯電圧は定格電力点灯時の放電灯電圧に近く、放電灯電圧の時間変化率は小さい。すなわち、点灯時の放電灯電圧の電圧変化率が大きい時はコールドスタートで放電開始前の放電灯１２の内部温度は低く、点灯時の放電灯電圧の時間変化率が小さい時はホットスタートで内部温度は高いと推測できる。
【００４８】
図２０において、点灯時放電灯電圧変化率算出部２０はステップＳ２００１で放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lが最小になったか否かを判断する。最小になると、ステップＳ２００２で所定時刻に到達したか否かを判断し、到達すると点灯時放電灯電圧変化率算出部２０はステップＳ２００３でこのときの放電灯電圧Ｖ_Lを時刻ｔ₀における放電灯電圧Ｖ₀とする。次に、ステップＳ２００４で時刻ｔ₀から適当な所定時間が経過したか否かを判断する。経過すると、点灯時放電灯電圧変化率算出部２０はステップＳ２００５でこのときの放電灯電圧Ｖ_Lを時刻ｔ₁における放電灯電圧Ｖ₁とする。そして、ステップＳ２００６で放電灯電圧の時間変化率ηを次式より求める。
η＝（Ｖ₁−Ｖ₀）／（ｔ₁−ｔ₀）
【００４９】
そして、点灯時放電灯電圧変化率算出部２０はステップＳ２００６で計算した放電灯電圧の時間変化率ηをステップＳ２００７で内部温度推測部１３に送出する。内部温度推測部１３には予め放電灯電圧の時間変化率ηとそれに対応する放電灯１２の内部温度の関係が放電灯電圧時間変化率−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、点灯時放電灯電圧変化率算出部２０から放電灯電圧の時間変化率ηが送出されると、ステップＳ２００８でそれに対応する放電開始前の放電灯１２の内部温度を放電灯電圧時間変化率−内部温度対応特性から決定する。以下の放電開始前の放電灯１２の内部温度から直流印加期間を設定する動作は参考例１と同じなので説明を省略する。
【００５０】
参考例３．
次に、この発明の参考例３による交流放電灯装置を図２１について説明する。図１と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略する。図２１において、２１は点灯スイッチ２がオフされてから次にオンされるまでの放電灯１２の消灯時間をカウントする消灯時間カウント部（消灯時間カウント手段）である。図２２は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、消灯時間カウント部（消灯時間カウント手段）２２をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５１】
本参考例３の動作を図２３のフローチャートに示す。ここで、消灯時間カウントアップ動作、追加直流印加期間設定動作以外は参考例１と同じ動作なので、ここでは説明を省略し、消灯時間カウントアップ動作を図２３にそって追加直流印加期間設定動作を図２４のフローチャートにそって説明する。
図８に見られるように、放電灯１２の管壁温度は消灯後時間経過とともに下降していくので、消灯時間ｔ_sを測定することにより、放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1を推測することができる。すなわち、消灯時間ｔ_sが長い時は放電開始前の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K1は低くコールドスタート、消灯時間ｔ_sが短い時は管壁温度Ｔ_K1は高くホットスタートであると推測でき、したがって消灯時間ｔ_sを測定することにより、放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測できる。
【００５２】
図２３において、点灯スイッチ２がオフ状態であると消灯時間カウント部２２はステップＳ２３０１で消灯時間ｔ_sが予め定められた所定時間ｔ_xに到達したか否かを判断する。ここで、所定時間ｔ_xは消灯後放電灯１２の管壁温度が雰囲気温度にほぼ等しくなるまでの時間で、例えば図８では約２４０秒である。そして、到達していなければステップＳ２３０２で消灯時間ｔ_sをカウントアップし、到達していれば以後消灯時間ｔ_sはカウントアップされない。
【００５３】
図２４において、消灯時間カウント部２２は点灯スイッチ２がオンされるとステップＳ２４０１で消灯時間ｔ_sを内部温度推測部１３に送出する。内部温度推測部１３には予め消灯時間ｔ_sとそれに対応する放電灯１２の内部温度との関係が消灯時間−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、消灯時間カウント部２２から消灯時間ｔ_sが送出されると、ステップＳ２４０２でそれに対応する放電開始前の放電灯１２の内部温度を消灯時間−内部温度対応特性から決定する。以下の放電開始前の放電灯１２の内部温度から直流印加期間を設定する動作は参考例１と同じなのでその説明を省略する。
初期設定において消灯時間ｔ_sには所定時間ｔ_xが代入されてあり、これより１番最初の点灯時もコールド状態と判断される。
【００５４】
参考例４．
次に、この発明の参考例４による交流放電灯装置を図２５について説明する。図１と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略する。図２５において、２３は消灯時の放電灯１２の内部温度を推測する消灯時内部温度推測部（消灯時内部状態検出手段）であり、２４は点灯スイッチ２がオンされてから次にオフされるまでの放電灯１２の点灯時間をカウントする点灯時間カウント部（点灯時間カウント手段）である。図２２は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、消灯時間カウント部２２、消灯時内部温度推測部２３、点灯時間カウント部２４をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５５】
本参考例４の動作を図２６のフローチャートに示す。ここで、点灯時間カウントアップ動作、消灯時内部温度決定動作、追加直流印加期間設定動作以外、参考例３と同じ動作なので、ここでは説明を省略し、点灯時間カウントアップ動作を図２６にそって、消灯時内部温度決定動作を図２７にそって、追加直流印加期間設定動作を図２８のフローチャートにそって説明する。
図２９は放電灯１２を雰囲気温度２５℃中で点灯させたときの点灯時間ｔ_tと管壁温度の関係を示す。放電灯１２の管壁温度は点灯後時間経過とともに上昇していくので、点灯時間ｔ_tを測定することにより、消灯時の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K2を推測することができる。すなわち、点灯時間ｔ_tが長い時は消灯時の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K2は高く、点灯時間ｔ_tが短い時は消灯時の放電灯１２の管壁温度Ｔ_K2は低いと推測でき、したがって点灯時間ｔ_tを測定することにより、消灯時の放電灯１２の内部温度を推測できる。
【００５６】
図２６において、点灯スイッチ２がオン状態であると点灯時間カウント部２４はステップＳ２６１２で点灯時間ｔ_tが予め定められた所定時間ｔ_yに到達したか否かを判断する。ここで、所定時間ｔ_yは点灯後放電灯１２の管壁温度が飽和して上昇しなくなるまでの時間である。そして、到達していなければステップＳ２６１３で点灯時間ｔ_tをカウントアップし、到達していれば以後点灯時間ｔ_tはカウントアップされない。
【００５７】
図２７において、点灯スイッチ２がオフされると点灯時間カウント部２４はステップＳ２７０１で点灯時間ｔ_tを消灯時内部温度推測部２３に送出する。消灯時内部温度推測部２３には予め点灯時間ｔ_tとそれに対応する放電灯１２の内部温度の関係が点灯時間−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、点灯時間カウント部２１から点灯時間ｔ_tが送出されると、ステップＳ２７０２で消灯時の放電灯１２の内部温度が前回点灯スイッチ２がオンされたときに内部温度推測部１３から送られた放電開始前の放電灯１２の内部温度よりいくら上昇して何度になったかを点灯時間−内部温度対応特性から決定する。ステップＳ２７０２で消灯時の内部温度が決定されると、ステップＳ２７０３でこれを内部温度推測部１３に送出する。
【００５８】
図２４において、消灯時間カウント部２２は点灯スイッチ２がオンされるとステップＳ２４０１で消灯時間ｔ_sを内部温度推測部１３に送出する。内部温度推測部１３には予め消灯時間ｔ_sとそれに対応する放電灯１２の内部温度が消灯時間−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、消灯時間カウント部２２から消灯時間ｔ_sが送出されると、前回点灯スイッチ２がオフされたときに消灯時内部温度推測部２３から送られてきた消灯時の放電灯１２の内部温度をもとに消灯時間−内部温度対応特性より、放電開始前の放電灯１２の内部温度が消灯時の放電灯１２の内部温度よりいくら低下したかを推測する。そして、ステップＳ２４０２で決定された放電開始前の放電灯１２の内部温度をステップＳ２４０３で期間設定部１４と消灯時内部温度推測部２３に送出する。以下の放電開始前の放電灯１２の内部温度から直流印加期間を設定する動作は参考例１と同じなのでその説明を省略する。
【００５９】
実施例３．
次に、この発明の実施例３による交流放電灯装置を図３０について説明する。図１と同一部分に同一符号を付して重複説明を省略する。図３０において、２５はコールド最小放電灯電圧と定格点灯放電灯電圧を記憶するとともに、放電灯１２の各消灯時の放電灯電圧（消灯時放電灯電圧）を検出する消灯時放電灯電圧検出部（消灯時放電灯電圧検出手段）である。図２２は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、消灯時間カウント部２２、消灯時内部温度推測部２３、消灯時放電灯電圧検出部２５をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６０】
本実施例３の動作を図３１のフローチャートに示す。ここで、放電灯電圧検出動作、消灯時内部温度決定動作以外、参考例４と同じ動作なので、ここでは説明を省略し、放電灯電圧検出動作を図３１にそって、消灯時内部温度決定動作を図３２にそって説明する。
【００６１】
放電灯１２の管壁温度は点灯後時間経過とともに上昇し、これとともに放電灯電圧Ｖ_Lも絶縁破壊後一旦落ち込み、時間経過とともに上昇していく。やがて放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lは定格電力点灯時の放電灯電圧に落ちつき、また管壁温度も飽和する。したがって、消灯時の放電灯電圧Ｖ_LEが絶縁破壊後どれくらい上昇しているかを測定しておけば、消灯時の管壁温度Ｔ_K2がどれくらい上昇していたかを推測することができる。しかし、放電灯の定格電力点灯時の放電灯電圧はバラツキがあり、例えば消灯時の放電灯電圧Ｖ_LEが８０Ｖだったとすると、この放電灯の定格電力点灯時の放電灯電圧が８０Ｖなら消灯時の管壁温度Ｔ_K2も飽和しているが、定格電力点灯時の放電灯電圧が１００Ｖなら消灯時の管壁温度Ｔ_K2はまだ上昇中である。よって、前もって放電灯１２の定格電力点灯時の放電灯電圧を測定しておけば、消灯時の放電灯電圧Ｖ_LEより、消灯時の管壁温度Ｔ_K2を推測することができる。
そこで、放電灯１２のコールドスタート最小放電灯電圧をＶ_LL、定格点灯放電灯電圧をＶ_LH、消灯時放電灯電圧をＶ_LEとし、消灯判別定数βを次式で定義する。
β＝（Ｖ_LE − Ｖ_LL）／（Ｖ_LH − Ｖ_LL）
【００６２】
消灯時放電灯電圧Ｖ_LEが最小放電灯電圧Ｖ_LLに近いとβ≒０になり、このとき消灯時の管壁温度Ｔ_K2はほとんど上昇してなく、また消灯時放電灯電圧Ｖ_LEが定格点灯放電灯電圧をＶ_LHに近いとβ≒１になり、このとき消灯時の管壁温度Ｔ_K2はほとんど飽和温度近くまで上昇している。したがって、βが０に近いほど放電灯１２は暖まっていなく内部温度も低く、βが１に近いほど放電灯１２は十分に暖まって内部温度も高い。よって、予め放電灯１２のコールド最小放電灯電圧Ｖ_LLと定格点灯放電灯電圧Ｖ_LHを記憶させておき、各消灯時の放電灯電圧を検出することによって消灯時の放電灯１２の内部温度を推測することができる。
【００６３】
図３１において、点灯スイッチ２がオンされるとステップＳ３１１２で消灯時放電灯電圧検出部２５は放電灯１２の放電灯電圧を検出し、ステップＳ３１３で点灯スイッチ２がオフされるとオフされる前に最後に検出した放電灯電圧を消灯時放電灯電圧Ｖ_LEとする。
【００６４】
図３２において、点灯スイッチ２がオフされると消灯時放電灯電圧検出部２５はステップＳ３２０１で消灯判別定数βを上式から計算する。そして、ステップＳ３２０２で消灯判別定数βを消灯時内部温度推測部２３に送出する。消灯時内部温度推測部２３には予め消灯判別定数βとそれに対応する放電灯１２の内部温度が消灯判別定数−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、消灯時放電灯電圧検出部２５から消灯判別定数βが送出されると、ステップＳ３２０３でそれに見合う消灯時の放電灯１２の内部温度を消灯判別定数−内部温度対応特性から決定する。そして、ステップＳ３２０４でこれを内部温度推測部１３に送出する。以下の放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測する動作は参考例４と同じなので省略する。
【００６５】
また、消灯時放電灯電圧検出部２５はステップＳ３２０５で放電灯１２の放電灯電圧Ｖ_Lが定格電力点灯時の放電灯電圧に達しているか否かを判断し、達しているとステップＳ３２０６でその時の放電灯電圧Ｖ_Lを定格点灯放電灯電圧Ｖ_LHとして記憶する。
【００６６】
実施例４．
次に、この発明の実施例４による交流放電灯装置を図３３について説明する。図１と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。図３３において、２６は点灯スイッチ２がオンされて絶縁破壊後放電灯１２の放電灯電圧が最小となってから点灯スイッチ２がオフされるまで適当な時間サンプリングで放電灯１２の放電灯電圧の時間変化率を計算する放電灯電圧変化率算出部（放電灯電圧変化率算出手段）である。図２２は電力制御部７、ドライバ部１０、内部温度推測部１３、期間設定部１４、消灯時間カウント部２２、消灯時内部温度推測部２３、放電灯電圧変化率算出部２６をマイクロコンピュータ１６で構成した図で、図３と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００６７】
本実施例４の動作を図３４のフローチャートに示す。ここで、放電灯電圧変化率計算動作、消灯時内部温度決定動作以外、参考例４と同じ動作なので、ここでは説明を省略し、放電灯電圧変化率計算動作を図３５にそって、消灯時内部温度決定動作を図３６にそって説明する。
放電灯１２の放電灯電圧は、絶縁破壊後一旦落ち込み、時間経過とともに上昇し、やがて定格電力点灯時の放電灯電圧に落ちつく。放電灯電圧の時間変化率は、放電灯電圧が低い点灯時に大きく、定格電力点灯時の放電灯電圧に近づくほど小さくなる。すなわち、消灯時の放電灯電圧の時間変化率が大きい時は消灯時の管壁温度Ｔ_K2は低く内部温度も低い。また、消灯時の放電灯電圧の時間変化率が小さい時は消灯時の管壁温度Ｔ_K2は高く内部温度も高いと推測できる。
【００６８】
図３５において、放電灯電圧変化率算出部２６は点灯スイッチ２がオンされ放電灯１２が始動放電開始し、放電灯電圧が最小になるとステップＳ３５０１で適当なサンプリング時間τが経過したか否かを判断し、経過するとステップＳ３５０２で放電灯電圧Ｖ_Lを検出し、これを時刻ｔ₁における放電灯電圧Ｖ₁とする。次に、ステップＳ３５０３で時刻ｔ₀、放電灯電圧Ｖ₀に検出された値が代入されているかどうかを判断し、放電灯電圧変化率が計算できるかどうかを確認する。ステップＳ３５０３で代入されていると判断すると、ステップＳ３５０４で放電灯電圧の時間変化率ηを次式より求める。
η＝（Ｖ₁−Ｖ₀）／τ
【００６９】
そして、放電灯電圧変化率算出部２６はステップＳ３５０５で時刻ｔ₁における放電灯電圧Ｖ₁を時刻ｔ₀における放電灯電圧Ｖ₀に置き換え、以後点灯スイッチ２がオフされるまで放電灯電圧の時間変化率ηを計算し続ける。
【００７０】
図３６において、点灯スイッチ２がオフされると放電灯電圧変化率算出部２６はステップＳ３６０１で点灯スイッチ２がオフされる前に最後に計算された放電灯１２の放電灯電圧の時間変化率ηを消灯時の放電灯１２の放電灯電圧の時間変化率η_Eとし、消灯時内部温度推測部２３に送出する。消灯時内部温度推測部２３には予め消灯時の放電灯電圧の時間変化率η_Eとそれに対応する放電灯１２の内部温度が消灯時放電灯電圧変化率−内部温度対応特性としてマイクロコンピュータ１６のＲＯＭ１６５に設定されており、放電灯電圧変化率算出部２６から消灯時の放電灯電圧の時間変化率η_Eが送出されると、ステップＳ３６０２でそれに見合う消灯時の放電灯１２の内部温度を消灯時放電灯電圧変化率−内部温度対応特性から決定する。ステップＳ３６０２で消灯時の内部温度が決定されると、ステップＳ３６０３でこれを内部温度推測部１３に送出する。以下の放電開始前の放電灯１２の内部温度を推測する動作は参考例４と同じなので省略する。
【００７１】
以上の実施例の他にも、管壁内部温度検出部と最小放電灯電圧検出部を組み合わせたり、他にもいろいろな組み合わせをすることにより、さらに精度の高い放電開始前の放電灯の内部温度を推測することも可能である。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、請求項１の発明によれば、放電灯のコールドスタート時の最小放電灯電圧と、定格電力点灯時の放電灯電圧と、各点灯時の絶縁破壊後の最小放電灯電圧から点灯判別定数αを計算することによって内部状態を推測するように構成したので、コールドスタートやホットスタートのような様々な放電開始前の放電灯の内部状態に対応した点灯制御が行えるとともに、直流印加期間中に放電灯に与えるパワーは最適であるため放電灯のダメージは全くなく、さらに直流印加期間中または直流印加期間から交流印加期間に切り換わる時にちらつきもしくは立ち消えを生じることのない良好な点灯ができ、特に雰囲気温度の影響を受けることなく、また温度測定部が必要ないので安価な装置を提供することができる効果がある。
【００７３】
請求項２の発明によれば、絶縁破壊後に放電灯電圧が最小となってからの放電灯電圧変化率を計算することによって内部状態を推測するように構成したので、定格電力点灯時の放電灯電圧を記憶するまでも最適な直流印加期間を設定できるとともに、雰囲気温度の影響を受けることなく、また温度測定部が必要ないので安価な装置を提供することができる効果がある。
【００７４】
請求項３の発明によれば、放電灯のコールドスタート時の最小放電灯電圧と、定格電力点灯時の放電灯電圧と、各消灯時の放電灯電圧から消灯判別定数βを計算することによって消灯時の放電灯内部状態を推測するように構成したので、雰囲気温度の影響を受けることなく消灯時の放電灯の内部状態を推測することができる効果がある。
【００７５】
請求項４の発明によれば、消灯前の放電灯電圧変化率を計算することによって消灯時の放電灯の内部状態を推測するように構成したので、定格電力点灯時の放電灯電圧を記憶するまでも消灯時の放電灯の内部状態を推測できるとともに、雰囲気温度の影響を受けない効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連する参考例１の交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２】放電灯に接触された温度検出部を示す説明図である。
【図３】同参考例１の一部をマイクロコンピュータによって構成した場合のブロック図である。
【図４】同参考例１の全体動作を示すフローチャートである。
【図５】追加直流印加期間の設定動作を示すフローチャートである。
【図６】始動放電時における放電灯の両端の電圧の時間変化を示すグラフ図である。
【図７】ＤＣ昇圧部３から出力される電圧の時間変化を示す図である。
【図８】消灯後の管壁温度の時間変化を示すグラフ図である。
【図９】本発明に関連する参考例２の交流放電灯点灯装置の構成を示す図である。
【図１０】灯具内に設置された温度検出部を示す図である。
【図１１】参考例２の一部をマイクロコンピュータによって構成した場合のブロック図である。
【図１２】参考例２の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の実施例１による交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】実施例１の一部をマイクロコンピュータによって構成した場合のブロック図である。
【図１５】実施例１の全体動作を示すフローチャートである。
【図１６】実施例１の追加直流印加期間設定動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施例２による交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図１８】実施例２の一部をマイクロコンピュータによって構成した場合のブロック図である。
【図１９】実施例２の全体動作を示すフローチャートである。
【図２０】実施例２の追加直流印加期間設定動作を示すフローチャートである。
【図２１】本発明にかんの参考例３による交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２２】参考例３の一部をマイクロコンピュータによって構成した場合のブロック図である。
【図２３】参考例３の全体動作を示すフローチャートである。
【図２４】参考例３の追加直流印加期間設定動作を示すフローチャートである。
【図２５】参考例４による交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図２６】参考例４の全体動作を示すフローチャートである。
【図２７】参考例４の消灯時内部温度決定動作を示すフローチャートである。
【図２８】参考例４の追加直流印加期間設定動作を示すフローチャートである。
【図２９】点灯後の管壁温度の時間変化を示すグラフ図である。
【図３０】本発明の実施例３による交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図３１】実施例３の全体動作を示すフローチャートである。
【図３２】実施例３の消灯時内部温度決定動作を示すフローチャートである。
【図３３】本発明の実施例４による交流放電灯装置の構成を示すブロック図である。
【図３４】実施例４の全体動作を示すフローチャートである。
【図３５】実施例４の放電灯電圧変化率計算動作を示すフローチャートである。
【図３６】実施例４の消灯時内部温度決定動作を示すフローチャートである。
【図３７】従来例の交流放電灯点灯装置の構成を示すブロック図である。
【図３８】従来例の交流放電灯点灯装置の構成の詳細を示す回路図である。
【符号の説明】
３ＤＣ昇圧部（直流電力供給手段）、５電圧検出部、８放電灯印加電圧生成部（電圧印加手段）、９始動放電検出部、１０ドライバ部（ドライバ手段）、１１始動放電部、１２放電灯、１３内部温度推測部（放電灯内部状態推測手段）、１４期間設定部（直流電圧印加期間設定手段）、１５管壁温度検出部（管壁温度検出手段）、１７灯具、１８灯具内部温度検出部（灯具内部温度検出手段）、１９最小放電灯電圧検出部（最小放電灯電圧検出手段）、２０点灯時放電灯電圧変化率算出部（点灯時放電電圧変化率算出手段）、２１，２２消灯時間カウント部（消灯時間カウント手段）、２３消灯時内部温度推測部（消灯時内部状態検出手段）、２４点灯時間カウント部（点灯時間カウント手段）、２５消灯時放電灯電圧検出部（消灯時放電灯電圧検出手段）、２６放電灯電圧変化率算出部（放電灯電圧変化率算出手段）。

Claims

放電灯と、
直流電力を発生させる直流電力供給手段と、
前記直流電力供給手段からの直流電力をスイッチングして前記放電灯に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記放電灯の内部状態を推測する放電灯内部状態推測手段と、
前記放電灯内部状態推測手段によって推測された前記放電灯の内部状態に基づいて前記直流電圧の印加期間を設定する直流電圧印加期間設定手段と、
前記放電灯に対する点灯開始指令が発せられたときに、点灯開始から前記印加期間は直流電圧を前記放電灯に印加するようにし、その後は前記放電灯に交流電圧を印加するように前記電圧印加手段を駆動するドライバ手段とを備えた交流放電灯点灯装置において、
前記放電灯のコールドスタートにおいて放電開始後に前記直流電力供給手段の出力電圧の最小値となったときの第１の電圧と定格電力点灯時の前記直流電力供給手段の出力電圧の第２の電圧とを記憶するとともに、各点灯時において、放電開始後に放電灯電圧が最小となったときの第３の電圧を検出し、前記第２の電圧と前記第１の電圧の差に対する前記第３の電圧と前記第１の電圧の差の割合である点灯判別定数を算出する最小放電灯電圧検出手段を備え、
前記放電灯内部状態推測手段が、前記点灯判別定数に基づいて放電開始前の前記放電灯の内部状態を推測することを特徴とする交流放電灯点灯装置。
放電灯と、
直流電力を発生させる直流電力供給手段と、
前記直流電力供給手段からの直流電力をスイッチングして前記放電灯に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記放電灯の内部状態を推測する放電灯内部状態推測手段と、
前記放電灯内部状態推測手段によって推測された前記放電灯の内部状態に基づいて前記直流電圧の印加期間を設定する直流電圧印加期間設定手段と、
前記放電灯に対する点灯開始指令が発せられたときに、点灯開始から前記印加期間は直流電圧を前記放電灯に印加するようにし、その後は前記放電灯に交流電圧を印加するように前記電圧印加手段を駆動するドライバ手段と、
放電開始後に放電灯電圧が最小となってから２つの所定時刻における前記直流電力供給手段の出力電圧に基づいて放電灯電圧変化率を計算する点灯時放電灯電圧変化率算出手段を備え、
前記放電灯内部状態推測手段が、前記放電灯電圧変化率に基づいて放電開始前の前記放電灯の内部状態を推測することを特徴とする交流放電灯点灯装置。
放電灯と、
直流電力を発生させる直流電力供給手段と、
前記直流電力供給手段からの直流電力をスイッチングして前記放電灯に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記放電灯の消灯時間をカウントする消灯時間カウント手段と、
前記放電灯の消灯時の放電灯の内部状態を検出する消灯時内部状態検出手段と、
カウントされた前記消灯時間と消灯時の前記放電灯の内部状態に基づいて放電開始前の前記放電灯の内部状態を推測する放電灯内部状態推測手段と、
前記放電灯内部状態推測手段によって推測された前記放電灯の内部状態に基づいて前記直流電圧の印加期間を設定する直流電圧印加期間設定手段と、
前記放電灯に対する点灯開始指令が発せられたときに、点灯開始から前記印加期間は直流電圧を前記放電灯に印加するようにし、その後は前記放電灯に交流電圧を印加するように前記電圧印加手段を駆動するドライバ手段とを備えた交流放電灯点灯装置において、
前記放電灯のコールドスタートにおいて放電開始後に前記直流電力供給手段の出力電圧が最小となったときの第１の電圧と定格電力点灯時の前記直流電力供給手段の第２の電圧を記憶するとともに、消灯時の前記直流電力供給手段の第３の電圧を検出し、前記第２の電圧と前記第１の電圧の差に対する前記第３の電圧と前記第１の差の割合である消灯判別定数を計算する消灯時放電灯電圧検出手段を備え、
前記消灯時内部状態検出手段が、前記消灯判別定数に基づいて消灯時の前記放電灯の内部状態を推測することを特徴とする交流放電灯点灯装置。
放電灯と、
直流電力を発生させる直流電力供給手段と、
前記直流電力供給手段からの直流電力をスイッチングして前記放電灯に直流電圧及び交流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記放電灯の消灯時間をカウントする消灯時間カウント手段と、
前記放電灯の消灯時の放電灯の内部状態を検出する消灯時内部状態検出手段と、
カウントされた前記消灯時間と消灯時の前記放電灯の内部状態に基づいて放電開始前の前記放電灯の内部状態を推測する放電灯内部状態推測手段と、
前記放電灯内部状態推測手段によって推測された前記放電灯の内部状態に基づいて前記直流電圧の印加期間を設定する直流電圧印加期間設定手段と、
前記放電灯に対する点灯開始指令が発せられたときに、点灯開始から前記印加期間は直流電圧を前記放電灯に印加するようにし、その後は前記放電灯に交流電圧を印加するように前記電圧印加手段を駆動するドライバ手段とを備えた交流放電灯点灯装置において、
放電開始後に前記直流電力供給手段からの電圧が最小となってから消灯するまでの期間、任意のサンプリング時刻における前記直流電力供給手段の出力電圧より放電灯電圧変化率を計算する放電灯電圧変化率算出手段を備え、
前記消灯時内部状態検出手段が、消灯前の放電灯電圧変化率に基づいて消灯時の放電灯の内部状態を推測することを特徴とする交流放電灯点灯装置。