(57)【要約】【課題】時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で調光可能な無電極放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。【解決手段】定格点灯時の光出力に近い浅い調光をする場合（例えば、調光比を９９％〜８０％とする場合）、時分割調光回路４がオン期間Ｔonを上限値Ｔon-maxに固定した状態で高周波電源回路３がオン期間Ｔonに供給する高周波電力を増減させて調光する。故に、時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で連続して調光することができる。【選択図】        図１
2011028910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスを封入したバルブに誘導コイルが近接配置されてなる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置であって、
駆動周波数に応じて増減する高周波電力を誘導コイルに供給する高周波電源回路と、誘導コイルに供給される高周波電力を無電極放電灯が点灯するレベルに設定するオン期間と点灯しないレベルに設定するオフ期間とを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路の駆動周波数を制御することで無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路とを備え、
時分割調光回路は、オン期間が所定の上限値に達すると高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を増大させることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
時分割調光回路は、前記上限値に達して以降のオン期間において当該オン期間を上限値に固定するとともに高周波電源回路が供給する高周波電力を増減させて無電極放電灯を調光することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】
時分割調光回路は、オン期間が所定の上限値に達すると高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を前記無電極放電灯が点灯するレベルよりも高いレベルに固定するとともにオン期間を前記上限値以下の範囲で増減させて無電極放電灯を調光することを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記上限値は、オン期間とオフ期間の切替周期から無電極放電灯の再点弧に要する点弧期間を差し引いた期間が前記切替周期の八割以上となる値であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
時分割調光回路をマイクロコンピュータで構成したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯を支持する灯体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯を調光点灯する無電極放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電ガスが封入されたバルブに誘導コイルを近接配置してなり、誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させることで発光する無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置が提供されている。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置として、誘導コイルに高周波電力を供給して前記高周波電磁界を発生させる高周波電源回路と、高周波電源回路の出力を制御することにより無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路とを備えたものがある。
【０００４】
この無電極放電灯点灯装置では、時分割調光回路において高周波電源回路の駆動周波数を切り替えることにより、誘導コイルに供給する高周波電力を無電極放電灯が点灯する大きさに設定するオン期間と点灯しない大きさに設定するオフ期間とを周期的に交互に切り替え、１周期に占めるオン期間の割合（以下、オンデューティという）を調節することで無電極放電灯の調光を行うことができる（たとえば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３５３６００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述のような時分割調光回路を有する無電極放電灯点灯装置においては、オフ期間からオン期間への切替時に無電極放電灯を再点灯（再点弧）するのに必要な電圧（再点弧電圧）を所定期間（点弧期間）だけ印加しなければならない。したがって、オン期間とオフ期間を切り替える切替周期に対して点弧期間の占める割合が大きくなると十分なオフ期間を確保できなくなるため、定格点灯時の光出力に近い浅い調光ができないという問題が生じる。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で調光することができる無電極放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、放電ガスを封入したバルブに誘導コイルが近接配置されてなる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置であって、駆動周波数に応じて増減する高周波電力を誘導コイルに供給する高周波電源回路と、誘導コイルに供給される高周波電力を無電極放電灯が点灯するレベルに設定するオン期間と点灯しないレベルに設定するオフ期間とを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路の駆動周波数を制御することで無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路とを備え、時分割調光回路は、オン期間が所定の上限値に達すると高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を増大させることを特徴とする。
【０００９】
請求項１の発明によれば、時分割調光回路がオン期間が所定の上限値に達すると高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を増大させるので、定格点灯時の光出力に近い浅い調光をする場合、オン期間を上限値に固定した状態で高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を増減させたり、あるいは高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を前記無電極放電灯が点灯するレベルよりも高いレベルに固定するとともにオン期間を前記上限値以下の範囲で増減させて調光することができる。その結果、時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で調光することができる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、時分割調光回路は、前記上限値に達して以降のオン期間において当該オン期間を上限値に固定するとともに高周波電源回路が供給する高周波電力を増減させて無電極放電灯を調光することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、時分割調光回路は、オン期間が所定の上限値に達すると高周波電源回路がオン期間に供給する高周波電力を前記無電極放電灯が点灯するレベルよりも高いレベルに固定するとともにオン期間を前記上限値以下の範囲で増減させて無電極放電灯を調光することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れか１項の発明において、前記上限値は、オン期間とオフ期間の切替周期から無電極放電灯の再点弧に要する点弧期間を差し引いた期間が前記切替周期の八割以上となる値であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、時分割調光回路をマイクロコンピュータで構成したことを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５の何れかに記載の無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯を支持する灯体とを備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明によれば、請求項１〜５の発明と同様の作用を奏する照明器具が提供できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で調光することができる無電極放電灯点灯装置及び照明器具が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態１を示す概略回路構成図である。
【図２】同上の動作説明用の波形図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態２を示す概略回路構成図である。
【図５】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態３の動作を説明する説明図である。
【図６】本発明に係る照明器具の実施形態を示す一部破断した側面図である
【図７】本発明に係る照明器具の別の実施形態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図１に示すように直流電源Ｅから供給される直流電力を高周波電力に変換して無電極放電灯１に近接配置された誘導コイル２に供給する高周波電源回路３を備えている。
【００１９】
高周波電源回路３は、直流電源Ｅの出力端間に一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を直列接続してなるハーフブリッジ型のインバータ回路３０と、インバータ回路３０のローサイドのスイッチング素子Ｑ２と誘導コイル２との間に挿入された共振回路３１と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動するインバータ制御回路３２とを具備している。
【００２０】
インバータ回路３０は、一対のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をインバータ制御回路３２から出力される駆動信号によって交互に高周波数でスイッチングすることにより、直流電源Ｅから出力される直流電力を高周波電力に変換する。共振回路３１は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と誘導コイル２の一端の間に直列接続されたインダクタＬｓおよびコンデンサＣｓと、誘導コイル２およびコンデンサＣｓに並列接続されたコンデンサＣｐとからなる。そして、インバータ制御回路３２が駆動信号の周波数（駆動周波数）を共振回路３１の共振周波数に近付ければ高周波電源回路３の高周波出力（高周波電力）を増大させ、共振周波数から遠ざければ高周波電源回路３の高周波出力が減少させることができる。
【００２１】
ここで、インバータ制御回路３２は、消灯している無電極放電灯１を点灯（点弧）する際、駆動周波数を共振周波数近傍の周波数（始動周波数）まで徐々に下降させて誘導コイル２に印加される電圧（誘導コイル電圧）を漸次増大させることによって無電極放電灯１を点灯（点弧）させる制御（スイープ制御）を実行する。
【００２２】
また、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を調光点灯させる時分割調光回路４を備えている。時分割調光回路４は、誘導コイル２に供給される高周波電力を無電極放電灯１が点灯するレベル（点灯レベル）に設定するオン期間Ｔonと点灯しないレベル（不点灯レベル）に設定するオフ期間Ｔoffとを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路３（インバータ制御回路３２）を制御するのであって、定格点灯時における高周波電力を１００％としたときの割合で調光比を表したときに、調光比が減少するにつれてオンデューティを短縮するような制御を行うものである（図３参照）。
【００２３】
インバータ制御回路３２は、時分割調光回路４の出力に応じてスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッチングする駆動信号の周波数（駆動周波数）を切り替えるように動作する。すなわち、図２に示すようにインバータ制御回路３２は時分割調光回路４の出力がオン（ハイレベル）のときに定格点灯時と同一の駆動周波数（例えば、１３５キロヘルツ）でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動することで無電極放電灯１を点灯状態とし、時分割調光回路４の出力がオフ（ローレベル）のときに定格点灯時よりも充分に高い駆動周波数（例えば、２８０キロヘルツ）でスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動することで無電極放電灯１を不点灯状態とする。尚以下の説明では、オン期間Ｔonの開始時点から無電極放電灯１が再点弧するまでに要する期間を点弧期間Ｔ１と呼び、オン期間Ｔonから点弧期間Ｔ１を差し引いた期間を点灯期間Ｔ２と呼ぶ（図２参照）。
【００２４】
ここで、従来技術で説明したようにオン期間Ｔonのオンデューティ制御のみでは、オン期間とオフ期間を切り替える切替周期に対して点弧期間Ｔ１の占める割合が大きくなると十分なオフ期間Ｔoffを確保できなくなるために調光比が１００％に近い浅い調光ができないという問題が生じる。
【００２５】
そのために本実施形態における時分割調光回路４は、オン期間Ｔonが所定の上限値Ｔon-maxに達して以降は調光比に応じて高周波電源回路３がオン期間Ｔonに供給する高周波電力を増減させることで無電極放電灯１を調光点灯させている（図３参照）。オン期間Ｔonにおける高周波電源回路３の高周波出力（高周波電力）を増減させる方法としては、時分割調光回路４がインバータ回路３０の駆動周波数を定格点灯時と同一の駆動周波数よりも低下させるようにインバータ制御回路３２を制御することで高周波電力を増大させ、またインバータ回路３０の駆動周波数を定格点灯時と同一の駆動周波数よりも上昇させるようにインバータ制御回路３２を制御することで高周波電力を減少させるという方法が採用できる。尚、オン期間Ｔonの上限値Ｔon-maxは、オン期間Ｔonとオフ期間Ｔoffの切替周期（＝Ｔon＋Ｔoff）から点弧期間Ｔ１を差し引いた期間が切替周期の八割以上となる値とすることが望ましい。つまり、Ｔon-max＝（Ｔon＋Ｔoff−Ｔ１）／（Ｔon＋Ｔoff）×１００≧８０という関係が成立するように上限値Ｔon-maxを設定すればよい。
【００２６】
而して本実施形態によれば、定格点灯時の光出力に近い浅い調光をする場合（例えば、調光比を９９％〜８０％とする場合）、時分割調光回路４がオン期間Ｔonを上限値Ｔon-maxに固定した状態で高周波電源回路３がオン期間Ｔonに供給する高周波電力を増減させて調光するので、時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で連続して調光することができる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図４に示すように直流電源Ｅとして商用交流電源ＡＣから供給される交流電力を直流電力に変換する昇圧チョッパ回路５を備えるとともに、時分割調光回路４がマイクロコンピュータを主構成要素とする点に特徴がある。但し、高周波電源回路３を含むその他の構成については実施形態１と共通であるから、共通の
構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００２８】
昇圧チョッパ回路５は、ダイオードブリッジＤＢ、チョークコイルＬ１、整流用のダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ３、平滑コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ３を駆動するチョッパ制御回路５０で構成される。但し、この種の昇圧チョッパ回路５は従来周知であるから詳細な説明は省略する。
【００２９】
本実施形態における時分割調光回路４は、マイクロコンピュータ（以下、マイコンと略す。）４０を主構成要素とし、調光信号が入力される調光信号入力端子４１，４１と、調光信号入力端子４１，４１間に直列接続された分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２と、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２で抵抗分圧された調光信号を平滑するコンデンサＣ２とを具備している。調光信号は、矩形波信号からなり、調光比に応じてハイレベルのパルス幅が変化するものである。つまり、調光信号のパルス幅が長くなるほどにコンデンサＣ２の両端電圧（充電電圧）が上昇するから、マイコン４０ではコンデンサＣ２の両端電圧を取り込むとともに当該両端電圧の電圧レベルに基づいて目標とする調光比を求めている。
【００３０】
そして、調光信号で指示された調光比に応じて、マイコン４０がオンデューティDuty並びにオン期間Ｔonにおけるインバータ回路３０の駆動周波数finvを演算してインバータ制御回路３２に与え、インバータ制御回路３２がマイコン４０から与えられるオンデューティDuty、駆動周波数finvでインバータ回路３０のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を駆動すれば、実施形態１と同様に時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で連続して調光することができる。
【００３１】
（実施形態３）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は実施形態２と共通の構成を有しているので、各構成要素についての図示並びに説明は省略する。
【００３２】
本実施形態における時分割調光回路４は、定格点灯時の光出力に近い浅い調光をする場合（例えば、調光比を９９％〜８０％とする場合）、図５に示すようにオン期間Ｔonが上限値Ｔon-maxに達すると高周波電源回路３がオン期間Ｔonに供給する高周波電力を無電極放電灯１が点灯するレベルよりも高いレベルに固定するとともにオン期間Ｔonを前記上限値Ｔon-max以下の範囲で増減させることによって無電極放電灯１を調光している。
【００３３】
而して本実施形態においても実施形態１又は２と同様に時分割調光における切替周波数が高い場合においても広範囲に亘って所望の調光比で連続して調光することができる。
【００３４】
尚、誘導コイル２に印加される高周波電圧（誘導コイル電圧）を抵抗分圧してマイコン４０に取り込み、マイコン４０が、高周波電圧が徐々に増大して飽和する変曲点までの時間を検出するとともに当該時間から点弧期間Ｔ１を算出し、算出した点弧期間Ｔ１と調光信号で指示される調光比に応じてオンデューティDuty並びにオン期間Ｔonにおけるインバータ回路３０の駆動周波数finvを演算してインバータ制御回路３２に与えれば、より正確に目標とする調光比を実現できる。
【００３５】
ところで、上記各実施形態の無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具の例として、図６および図７に示すような照明器具Ａが考えられる。図６に示す照明器具Ａの筐体１１は内部に無電極放電灯点灯装置（図示せず）および無電極放電灯１を支持し、内部空間を密閉することにより防水性能が付与されたものであって、街路灯として屋外で使用される。また、図７に示す照明器具Ａの筐体１１も内部空間を密閉することで防水性能が付与されたものであって、電柱１２等に取り付けられ防犯灯として屋外で使用される。
【符号の説明】
【００３６】
１  無電極放電灯
２  誘導コイル
３  高周波電源回路
４  時分割調光回路
【図１】
2011028910.tif 000003
【図２】
2011028910.tif 000004
【図３】
2011028910.tif 000005
【図４】
2011028910.tif 000006
【図５】
2011028910.tif 000007
【図６】
2011028910.tif 000008
【図７】
2011028910.tif 000009