(57)【要約】無電極放電ランプ３と点灯回路４とを備えた無電極放電ランプ装置であって、点灯回路４は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５と、高周波電圧を無電極放電ランプ３に印加して点灯させる点灯期間と、高周波電圧の発生を停止して無電極放電ランプ３を消灯する消灯期間とによって無電極放電ランプ３を間欠駆動させる構成を有するＤＣ／ＡＣ変換部６と、位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号をＤＣ／ＡＣ変換部６に出力し、且つ、全光の調光状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する調光制御部７とを含んでいる、無電極放電ランプ点灯装置である。
2003105542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と
を備え、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部と
を含んでいる、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と
を備え、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部に間欠駆動信号を出力する調光制御部と
を含んでおり、
前記調光制御部は、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンと同期した、のこぎり波または三角波を発生する回路と、
調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と
を有しており、そして、
前記調光制御部は、前記のこぎり波または三角波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を、前記調光指令信号が越えないような構成を有している、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記調光制御部は、前記調光指令信号発生回路に接続され、前記リミッタ値を前記調光指令信号が越えないようにする電圧リミッタ回路を有している、請求項２に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有している、請求項２に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と
を備え、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換し、且つ、前記無電極放電ランプを間欠駆動させるＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を前記ＤＣ／ＡＣ変換部に出力する、調光制御部と
を含んでおり、
前記調光制御部は、
前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じたのこぎり波または三角波を発生する回路と、
前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じた調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、
前記のこぎり波または三角波の電圧と、前記調光指令信号の電圧とを比較して前記間欠指令信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータと前記調光指令信号発生回路との間に配置された電圧リミッタ回路と
を有している、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記調光制御部は、調光状態を全光にしても、前記無電極放電ランプを連続点灯状態にする信号を出力せず、且つ、調光状態が全光であっても、前記無電極放電ランプを間欠調光点灯状態にする信号を出力する、請求項５に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
前記調光制御部は、コンデンサと抵抗とから構成された微分回路を含む、のこぎり波発生回路を有しており、
前記微分回路は、前記位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するトランジスタのコレクタ端子に接続されており、
前記微分回路の出力端子には、ダイオードのアノード側が接続されており、そして、前記ダイオードのカソード側には、放電用トランジスタのベース端子が接続されており、
前記放電用トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサが接続されており、それによって、前記位相制御された交流電圧のターン・オンに同期した、のこぎり波が発生される、請求項１に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記位相制御された交流電圧は、調光器によって位相制御された調光器出力電圧である、請求項１から８の何れか一つに記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
無電極蛍光ランプと、
前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、
前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、
前記無電極蛍光ランプと前記点灯同路と前記口金とは一体に構成されており、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部と
を含んでいる、電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
放電ランプと、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記放電ランプを間欠駆動させる、ＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部と
を備えた、放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有する、請求項１０に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項１２】
前記放電ランプは、凹入部を有する放電バルブを有しており、
前記放電バルブの前記凹入部には、誘導コイルが挿入されている、請求項１０または１１に記載の放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、放電ランプ点灯装置および無電極放電ランプ装置に関する。特に、無電極蛍光ランプを調光することができる無電極電球形蛍光ランプに関する。
背景技術
蛍光ランプは、白熱電球に比べて効率が高く、且つ長寿命であることから地球環境保護並びに経済性の観点から広く普及している。そして近年、電極の無い無電極電球形蛍光ランプが、従来の有電極の電球形蛍光ランプに比べて寿命が数倍も長いことから経済的な光源として注目され、需要が増加する傾向にある。
また、蛍光ランプと点灯回路とが一体化された電球形蛍光ランプが、住宅、ホテル、レストランなどで省エネルギー光源として注目され、電球に代えてそのまま利用できる手軽さもあり普及しつつある。この電球形蛍光ランプは、有電極の蛍光ランプに加えて、無電極の蛍光ランプについても開発されている。
電球形蛍光ランプが普及するにつれ、調光可能な白熱電球と同様に、電球形蛍光ランプについても調光を行いたいというニーズが生まれてきている。より詳しく述べると、住宅やホテルでは、読書をしたり、あるいは家族との団欒を楽しんだりと人々は色々な生活行為を行っており、これらの生活行為に合わせた快適な光環境とするため、それぞれの場にふさわしい明るさとすることをユーザは望み、そのような機能を求める。電球は、放電により発光している訳でないので、単に供給電力を調整するだけで容易に調光することができる。一方、蛍光ランプの発光は、放電によるものであるので、電球のように供給電力を単に調整するだけでは、実際に使用できるレベルの、調光可能な蛍光ランプを実現することは難しい。
最近、電球の場合と同様に既存の電球用調光器を利用して明るさを変えたいというユーザーのニーズに応えて、電球用調光器に接続して調光点灯できる有電極の電球形蛍光ランプが開発された（例えば、特開平１１−１１１４８６号公報参照）。しかしながら、無電極の電球形蛍光ランプで調光可能なものは、いまだ開発されていないのが実情である。
本願出願人は、無電極電球形蛍光ランプでありながら、調光可能なものを開発して、そのようなランプを完成させることに成功したが、それでもなお、まだ不十分なところがある。例えば、全光状態から調光を行って光束を低下させた場合に、不連続の光束変化が生じ、それにより、ユーザーが違和感を覚えるというものである。調光可能な白熱電球をそのようにして調光しても、光束の変化は連続的であるので、調光可能な白熱電球を使用していたユーザが、調光可能な無電極電球形蛍光ランプを使用するにあたって感じる違和感は特に大きくなってしまう。
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、不連続な光束変化の発生を抑制した無電極電球形蛍光ランプ、無電極放電ランプ点灯装置および放電ランプ点灯装置を提供することにある。
発明の開示
本発明による第１の無電極放電ランプ点灯装置は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部とを含んでいる。
本発明による第２の無電極放電ランプ点灯装置は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に間欠駆動信号を出力する調光制御部とを含んでおり、前記調光制御部は、前記位相制御された交流電圧のターン・オンと同期した、のこぎり波または三角波を発生する回路と、調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路とを有しており、そして、前記調光制御部は、前記のこぎり波または三角波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を、前記調光指令信号が越えないような構成を有している。
ある好適な実施形態において、前記調光制御部は、前記調光指令信号発生回路に接続され、前記リミッタ値を前記調光指令信号が越えないようにする電圧リミッタ回路を有している。
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有していることが好ましい。
本発明による第３の無電極放電ランプ点灯装置は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換し、且つ、前記無電極放電ランプを間欠駆動させるＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を前記ＤＣ／ＡＣ変換部に出力する、調光制御部とを含んでおり、前記調光制御部は、前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じたのこぎり波または三角波を発生する回路と、前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じた調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、前記のこぎり波または三角波の電圧と、前記調光指令信号の電圧とを比較して前記間欠指令信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータと前記調光指令信号発生回路との間に配置された電圧リミッタ回路とを有している。
ある好適な実施形態において、前記調光制御部は、調光状態を全光にしても、前記無電極放電ランプを連続点灯状態にする信号を出力せず、且つ、調光状態が全光であっても、前記無電極放電ランプを間欠調光点灯状態にする信号を出力する。
ある好適な実施形態において、前記調光制御部は、コンデンサと抵抗とから構成された微分回路を含む、のこぎり波発生回路を有しており、前記微分回路は、前記位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するトランジスタのコレクタ端子に接続されており、前記微分回路の出力端子には、ダイオードのアノード側が接続されており、そして、前記ダイオードのカソード側には、放電用トランジスタのベース端子が接続されており、前記放電用トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサが接続されており、それによって、前記位相制御された交流電圧のターン・オンに同期した、のこぎり波が発生される。
ある好適な実施形態において、前記位相制御された交流電圧は、調光器によって位相制御された調光器出力電圧である。
本発明による電球形無電極蛍光ランプは、無電極蛍光ランプと、前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部とを含んでいる。
本発明による放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記放電ランプを間欠駆動させる、ＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部とを備えている。
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有することが好ましい。
ある好適な実施形態において、前記放電ランプは、凹入部を有する放電バルブを有しており、前記放電バルブの前記凹入部には、誘導コイルが挿入されている。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる放電ランプ点灯装置（無電極放電ランプ装置）の構成を模式的に示している。そして、図２は、本実施形態の放電ランプ点灯装置を、無電極電球形蛍光ランプとして構成したものの断面図である。
本実施形態の無電極電球形蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と、無電極蛍光ランプ３に高周波電圧を印加する点灯回路４（回路基板５４）と、点灯回路４（回路基板５４）に電気的に接続された口金５６とを備えている。図２に示した回路基板５４には、図１に示した点灯回路４が形成されている。具体的には、回路基板５４には、点灯回路４に示した構成の配線が形成され、各々の回路部品が取り付けられている。
図２に示すように、無電極電球形蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４（回路基板５４）と口金５６とは一体に構成されている。ここで、無電極蛍光ランプ３は、凹入部１７ａを有する放電バルブ１７を有しており、凹入部１７ａには、コア１６ａと巻線１６ｂとからなる誘導コイル１６が挿入されている。巻線１６ｂは、回路基板５４と電気的に接続されており、回路基板５４に周囲には、回路基板５４を収容するカバー５５が設けられている。カバー５５の下部には、口金５６（例えば、白熱電球用Ｅ２６型）が取り付けられており、口金５６は、回路基板５４と電気的に接続されている。この口金５６を白熱電球用ソケットにねじ込むことにより、電力が供給されて、無電極蛍光ランプ３を点灯させることができる。口金５６を通して入力される交流電圧は、例えば、外部の位相制御装置（図１中の調光器２、典型的には、白熱電球用調光器等）によって位相制御された交流電圧である。
図１に示した点灯回路４は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５と、ＡＣ／ＤＣ変換部５で変換された直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部６と、調光制御部７とを有している。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部５、ＤＣ／ＡＣ変換部６および調光制御部７は、それぞれ、平滑化直流電圧変換部、インバータ部および検知部（検知手段）と称することも可能である。
点灯回路４は、商用電源１の電圧を位相制御する調光器２を介して、商用電源１に接続される。そして、点灯回路４は、調光器２で位相制御された電圧のターン・オンに応じて無電極蛍光ランプ３を点灯する。商用電源１は、例えば６０Ｈｚ、１００Ｖの交流電源であり、これに調光器２が接続される。調光器２は、トライアックを用いた位相制御を利用した調光器であり、典型的には、市販の白熱電球用調光器を用いることができる。
ＡＣ／ＤＣ変換部５は、調光器２から供給される位相制御された電圧を直流に変換する。このＡＣ／ＤＣ変換部５としては、例えばダイオード・ブリッジと平滑用コンデンサなど、を利用したものを用いることができる。ＤＣ／ＡＣ変換部６は、変換した高周波電圧を無電極蛍光ランプ３に印加して点灯させる点灯期間と、高周波電圧の発生を停止して無電極蛍光ランプを消灯する消灯期間とによって、無電極蛍光ランプ３を間欠駆動させる構成を有している。
図１に示すように、本実施形態のＤＣ／ＡＣ変換部６は、発振部８と、スイッチ回路９、駆動回路１０、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１、１２）、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１４、１５とから構成されている。つまり、共振用コンデンサ１５に、誘導コイル１６が直列に接続され、さらに誘導コイル１６と共振用コンデンサ１５との直列回路は、共振用コンデンサ１４に並列接続されている。ここで、誘導コイル１６と無電極放電バルブ１７とによって、無電極蛍光ランプ３が構成される。誘導コイル１６は、フェライト磁芯１６ａと巻線１６ｂとで構成されており、放電バルブが有する凹入部１６ａに配置されている。
調光制御部７は、位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、ＤＣ／ＡＣ変換部６（特に、スイッチ回路９）に点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力する構成を有している。また、調光制御部７は、調光が全光の状態でも、間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する構成を有している。本実施形態では、当該構成を実現するために、調光制御部７に電圧リミッタ回路２５を設けている。さらに、本実施形態の調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成となっている。言い換えると、調光制御部７は、同期形デューティ変調回路と呼ぶことができる。
本実施形態の調光制御部７は、図１に示すように、調光制御信号入力部Ａ１８と、フォトカプラ１９と、のこぎり波発生回路２０と、調光指令信号入力部Ｂ２１と、調光指令信号発生回路２２と、電圧リミッタ回路２５と、コンパレータ２３（例えば、オペアンプを用いて構成されたコンパレータ）とから構成されている。フォトカプラ１９を用いることにより、調光制御信号入力部Ａ１８とのこぎり波発生回路２０との間を絶縁することとできるため、ノイズを低減することができ、性能を向上させることができる。調光器２により位相制御された電圧を入力する調光制御信号入力部Ａ１８と、フォトカプラ１９と、のこぎり波発生回路２０とによって、のこぎり波を発生する。なお、のこりぎり波発生回路２０に代えて、三角波発生回路を用いることも可能である。
さらに、調光指令信号入力部Ｂ２１と、調光指令信号発生回路２２とによって調光指令信号を発生し、そして、のこぎり波を非反転入力端子に、調光指令信号を反転入力端子に接続することによって、これらの差電圧から、コンパレータ２３は間欠調光信号を発生する。コンパレータ２３と調光指令信号発生回路２２との間には、電圧リミッタ回路２５が配置されており、電圧リミッタ回路２５によって、調光指令信号発生回路２２からの調光指令信号は、のこぎり波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を越えないようにされている。このような構成にすることによって、本実施形態の調光制御部７は、調光状態を全光にしても、無電極放電ランプ３を連続点灯状態にする信号を出力せず、且つ、調光状態が全光であっても、無電極放電ランプ３を間欠調光点灯状態にする信号を出力することができる。
以下、本実施形態１にかかる無電極放電ランプ装置の動作について説明する。
まず、商用電源１の出力電圧は、調光器２で位相制御され、次いで、この位相制御された交流電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換部５で直流電圧に変換される。
次に、発振部８の駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）の出力で、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０が駆動して、ＭＯＳＦＥＴ１１と１２が交互にオン、オフすることによって、ＡＣ／ＤＣ変換部５によって平滑化された直流電圧は高周波電圧に変換される。
次いで、この高周波電圧は、共振用インダクタ１３，共振用コンデンサ１４、１５、誘導コイル１６からなる共振回路に印加される。誘導コイル１６を流れる電流によって、無電極放電バルブ１７内に交流電磁界が発生し、そして、この交流電磁界によって供給されるエネルギーにより、無電極放電バルブ１７内に封入されている発光ガス（図示せず）は励起して発光する。発光ガスとしては、例えば、水銀、クリプトン、キセノンなど、あるいはこれらの混合ガスが用いられる。場合によっては、水銀の無い、希ガスのみのガスを用いることも可能である。
なお、この場合、位相制御された電圧のターン・オンのタイミングは調光制御部７によって検出され、このターン・オンと同期した間欠指令信号のターン・オンが調光制御部７で発生され、スイッチ回路９に伝達される。間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されている期間（オン期間、または無電極蛍光ランプ３の点灯期間）においては、スイッチ回路９はオンとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０をオンさせる。これに対して、間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されていない期間（オフ期間、または無電極蛍光ランプ３の消灯期間）では、スイッチ回路９はオフとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０がオフとなる。スイッチ回路９がオンの期間中、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２は、駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）で、交互に、オン・オフを繰り返す。調光器２によって位相制御された電圧の導通期間が変わることに応じて、調光制御部７からの間欠指令信号によって決まるスイッチ回路９のオン期間とオフ期間の比が変わり、これに応じてＭＯＳＦＥＴ１１、１２のオン期間とオフ期間の比（デューティ比と呼ぶ）が変わる。つまり、このデューティ比を変えることで無電極蛍光ランプ３への電気エネルギー入力が変わり、無電極蛍光ランプ３の調光が行われる。
以下、図３も加えて、調光制御部７の動作を詳しく説明する。図３は、位相制御信号ａ、ターン・オン検出信号ｂ、のこぎり波ｃ、調光指令信号ｄ、間欠指令信号ｅ、光出力ｆとの関係を示し、５つの図において、横軸は時間軸であり、この時間軸は、各図において共通尺度である。
図３中の位相制御電圧ａは、まず、図１の調光制御部７における調光制御信号入力部Ａ１８に入力される。そして、この調光制御信号入力部Ａ１８で全波整流され、次いで、フォトカプラ１９を駆動するに適当な電圧（例えば２Ｖ）に減圧してフォトカプラ１９に印加される。
調光器２で位相制御された電圧がターン・オンすると同時に、フォトカプラ１９に入力される全波整流された電圧がターン・オンする。次いで、フォトカプラ１９の立ち上がり時間（例えば２０μｓ）後に、フォトカプラ１９に内蔵された発光ダイオードが発光する。
このダイオードの発光によってフォトカプラ１９を構成するトランジスタから、位相制御電圧ａのターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波が出力される。そして、のこぎり波発生回路２０において、単安定マルチバイブレータなどのＩＣにより、フォトカプラ１９からのターン・オン信号をトリガ入力とし、位相制御電圧ａのターン・オンのみに同期したターン・オン検出信号ｂを出力する。
このターン・オン検出信号ｂをトランジスタのベース端子に接続し、エミッタとコレクタ間に接続されたコンデサの充放電を行い、のこぎり波ｃが出力される。
一方、位相制御電圧ａは、図１の調光制御部７における調光制御信号入力部Ｂ２１に入力され、この調光制御信号入力部Ｂ２１によって半波整流される。そして、調光指令信号発生回路２２で、位相制御された電圧の半波整流分が積分され、次いで、調光指令信号ｄが出力される。
コンパレータ２３では、非反転入力端子にのこぎり波ｃを入力し、反転入力端子に調光指令信号ｄを入力し、両信号の電位差により間欠指令信号ｅが出力される。
その後、間欠指令信号ｅは、スイッチ回路９に伝達され、間欠指令信号ｅがオン期間のあいだ、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２が駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）で駆動され、光出力ｆが得られる。
この間欠指令信号ｅのオン状態は、のこぎり波ｃの電位が調光指令信号ｄの電位より高くなるまで持続される。電位関係が反転すると、間欠指令信号ｅがオフとなり、スイッチ回路９に伝達され、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し、消灯する。
このようにして、のこぎり波ｃの電位と調光指令信号ｄの電位関係により間欠指令信号ｅのデュティが決まり、そして、間欠指令信号ｅオンの期間点灯、オフの期間消灯が繰り返されて、間欠調光が可能となる。
さらに、のこぎり波発生回路２０では、充放電用コンデンサの電荷が完全に放電された場合でも、ある一定の電位を確保するように設定されている。例えば、エミッタ端子に順方向電圧約０．６Ｖのダイオードを３個接続すると、のこぎり波ｃの最低電位は約１．８Ｖとなる。また、のこぎり波ｃは、位相制御された電圧のターン・オンの信号をトリガとし充放電を行うため、位相制御された電圧の導通角が変化しても一定の波形を維持する。一方、調光指令信号ｄは位相制御された電圧の半波整流分を積分しているため、その電位は変化し、のこぎり波ｃのある一定電位（最低電位）以下になると、間欠指令信号ｅが全てオフ期間となり、位相制御された電圧のある導通角以下では（のこぎり波ｃの最低電位と調光指令信号ｄの電位が等しくなる導通角以下では）、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し消灯する。
このように、のこぎり波ｃの最低電位を調整することにより、調光器からの位相制御された電圧の任意の位相レベルで、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１，１２の駆動を停止し、消灯することが可能となる。
次に、図４も加えて、調光時（全光モードからの減光）において不連続な光束変化が発生するメカニズムについて説明する。図４は、調光制御部７に電圧リミッタ回路２５を設けない構成において、連続点灯状態での全光時の各種波形を示している。
図３に示したように、間欠調光点灯状態においては、不点灯期間（消光期間）が存在する。一方、図４に示すように、連続点灯状態では、不点灯期間（消光期間）は存在しない。
ここで、図４に示した状態から、図３に示した状態へと調光（減光）すると、不点灯期間の無い状態から、不点灯期間が存在する状態へと移行するため、不連続な光束変化が発生する。つまり、連続点灯駆動から間欠駆動に変わった時に、急に、不点灯期間が始まるため、明るさが顕著に変わるのである。このような全光から減光時における不連続な光束変化（調光ムラ）は、調光可能な白色電球においては発生しないので、ユーザーに違和感を与えてしまう。
この不連続な光束変化を、図５を参照しながら更に説明する。図５は、図３および図４に示した状態を同一図面上に存在させて、分かり易くしたものである。図５（ａ）は、位相制御電圧（調光器出力波形）を示しており、図５（ｂ）は、３種類の調光指令電圧（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）およびのこぎり波を示している。そして、図５（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、それぞれ、調光指令電圧（ｉ）（ｉｉ）（ｉｉｉ）の間欠指令信号（ＯＮ指令期間、ＯＦＦ指令期間）および不点灯期間を示している。
まず、調光指令電圧（ｉ）のように、調光指令電圧（調光指令信号）が三角波の電圧変化範囲の最大値を越えると、図５（ｃ）に示すように、連続点灯状態となり、間欠調光点灯状態とはならない。
次に、調光指令電圧（ｉｉ）のように、調光指令電圧が三角波の電圧変化範囲の最大値と同じなると、図５（ｄ）に示すように、ＯＮ指令期間の間にＯＦＦ指令期間が出力され、間欠調光点灯状態となる。図５（ｄ）のように、ＯＦＦ指令期間が短くても、立ち上がり時間のあいだは、不点灯期間（つまり、始動による不点灯期間）となる。
そして、調光指令電圧（ｉｉｉ）のように、調光指令電圧を下げると、図５（ｅ）のように、ＯＦＦ指令期間が長くなるとともに、不点灯期間が長くなり、その結果、光束が低下する。
ここで、図５（ｃ）から図５（ｄ）に変化させた場合は、いままで連続点灯の状態だったものに、瞬間的に不点灯期間が発生するので、光束変化が不連続となる。上述したように、この不連続な光束変化はユーザーに違和感を与えるので好ましくない。一方、図５（ｄ）から図５（ｅ）への変化は、どちらも不点灯期間を含む状態のあいだでの変化であるので、光束変化は連続的であり、それゆえ、上述したユーザーへの違和感の問題を解消することができる。
つまり、本実施形態の無電極放電ランプ装置は、のこぎり波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を、調光指令信号が越えないような構成を有しているので、常に、ＯＦＦ指令期間（消灯期間）を含むように間欠駆動させることができ、その結果、光束変化に不連続な期間が生じないようにしている。言い換えると、本実施形態の調光制御部７は、調光状態が全光であっても、無電極放電ランプ３を間欠調光点灯状態にする信号（例えば、図５（ｂ）中の（ｉｉ）、（ｉｉｉ））を出力し、そして、調光状態を全光にしても、無電極放電ランプ３を連続点灯状態にする信号（例えば、図５（ｂ）中の（ｉ））は出力しない。
図１に示した構成では、電圧リミッタ回路２５を設けて、連続点灯状態を発生させないようにしているが、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持することができるのであれば、他の構成であってもよい。
例えば、のこぎり波の角度と時間を所定の回路で設定して、のこぎり波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を調光指令信号が越えないような構成を有する調光制御部７にしてもよい。また、調光器２の構成に変更を加えて、調光器２のダイヤル又はボリュームを最大にしても、間欠調光点灯状態を維持するようにしてもよい。この場合、典型的には、調光器のばらつきやのこぎり波のバラツキを考慮した上で、例えば９５％出力や９０％出力の位置が調光器２のダイヤル又はボリュームのＭＡＸになるようにすればよい。
以上、本実施形態１の無電極放電ランプ装置（電球形無電極蛍光ランプ）によれば、調光制御部７が、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力するので、不連続な光束変化が生じないようにすることができる。その結果、ユーザーに違和感を与えることがない。そして、電球と代替可能であるとともに、調光機能を付与した電球形無電極蛍光ランプをさらに普及させることが可能となる。
なお、本実施形態では、電球形無電極蛍光ランプの形態の構成を示したが、蛍光体を有していない電球形無電極放電ランプの形態にしてもよい。すなわち、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない放電ランプであってもよい。また、用途は、一般照明用に限定されず、例えば紅斑効果やビタミンＤの生成に有効な作用スペクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スペクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても良い。さらに、図１に示した回路図からも分かるように、本実施形態の構成は、電球形に限らず、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４とが別々になっているような放電ランプ点灯装置（無電極放電ランプ点灯装置）であってもよい。
ここで、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプにおいて点灯回路４が無電極蛍光ランプ３に印加する高周波電圧の周波数について簡単に説明する。本実施形態における当該周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、１ＭＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施形態の無電極蛍光ランプ３は、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
（実施の形態２）
次に、図６を参照しながら、本発明の実施の形態２を説明する。本実施形態の放電ランプ点灯装置は、上記実施形態１で示した構成と類似しているが、位相制御された電圧のターン・オンを検出するのこぎり波発生回路２０の構成が上記実施形態１と異なり、本実施形態の構成では、ＩＣを使わず、安価に構成することができる。
図６は、本実施形態における位相制御された電圧のターン・オンを検出する回路を示しており、特に、のこぎり波発生回路２０の構成を示している。なお、上記実施形態１と同一の構成は、同一の符号を付して、重複する説明は省略することとする。
図６に示したのこぎり波発生回路２０は、微分回路２０１とダイオード２０２とトランジスタ２０３とコンデンサ２０４とを有しており、微分回路２０１は、コンデンサと抵抗とから構成されている。当該のこぎり波発生回路２０は、フォトカプラ１９を介して、調光制御信号入力部Ａ１８に接続されており、そして、調光制御信号入力部Ａ１８は調光器２に接続され、調光器２は商用電源１に電気的に接続されている。
本実施形態において、微分回路２０１は、位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するフォトカプラ１９のトランジスタのコレクタ端子に接続されている。微分回路２０１の出力端子には、ダイオード２０２のアノード側が接続されており、そして、ダイオード２０２のカソード側には、放電用トランジスタ２０３のベース端子が接続されている。放電用トランジスタ２０３のコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサ２０４が接続されている。このような構成により、のこぎり波発生回路２０は、位相制御された電圧のターン・オンに同期した、のこぎり波を発生することができる。
以下、本実施形態の動作について簡単に説明する。なお、本実施形態の構成でも、放電ランプの点灯原理は、上記実施形態１の場合と同じであるので、重複した説明は省略する。
フォトカプラ１９からのパルス波により、微分回路２０１の出力信号はパルス波の立上がりと立下りに同期した微分波となり、漏れ電流の低いダイオード２０２を用いることにより立ち上がりに同期した微分波のみが、トランジスタ２０３のベース端子に入力され、前記トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間に接続されたコンデンサ２０４は、フォトカプラ１９の立上がりをトリガとして充放電を繰り返し、のこぎり波を発生する構成となっている。
本実施形態２の構成にすると、高価なＩＣ部品を使わず、安価な部品で構成することが可能である。なお、バッファ回路を付加し、出力インピーダンスを高めればなお良い。
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施形態３にかかる放電ランプ点灯装置の回路図である。上述した実施形態１と異なる点は、放電バルブ１７’が有電極であり、この有電極の蛍光ランプ３’を点灯するために負荷共振回路の構成が異なる点だけである。なお、上記実施形態１と同様の構成は、同一符号を付してその説明を省略する。
本実施形態の構成では、図７に示すように、蛍光ランプ３’、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１５、共振兼余熱用のコンデンサ１４とによって構成されたＬＣ共振回路が、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン端子とソース端子間に接続されている。
本実施形態の構成において、ＬＣ共振回路のコンデンサ１４の両端に共振電圧として高電圧が発生すると、放電バルブ１７’内の２つの電極への余熱電流によって電極の温度が上昇し、そして、電極から熱電子が発生しやすくなると、放電バルブ１７’は絶縁破壊を起こし放電を開始する。放電バルブ１７’が放電を始めると共振用インダクタ１５により放電バルブ１７’を流れる電流を制限し安定した放電が維持される。
本実施形態の調光制御部７の構成と動作は、上記実施形態１の場合と同様である。放電ランプ点灯装置の構成を図７のような構成とすることにより、調光可能な有電極の蛍光ランプを安定して調光点灯できる。
本実施形態の放電ランプ点灯装置は、有電極の蛍光ランプ３’を含むものであるが、間欠駆動を行う点灯回路４においては、本実施形態の有電極の蛍光ランプ３’と組み合わせるよりも、上記実施形態１の無電極蛍光ランプ３と組み合わせる方がより適している。つまり、間欠駆動はオンオフを繰り返す動作であるので、有電極の蛍光ランプ３’の場合にはその電極の消耗が激しく、寿命が短くなってしまうという問題が生じる。ここで、無電極放電ランプ３の場合には、そもそも電極が存在しないので、そのような問題は生じない。
なお、上記実施形態１では、調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有しているが、これは、同期させた方がより良好に調光動作を実行させることができるからである。
図８に示した構成は、間欠駆動の点灯回路４’でありながら、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させることを意図していないものである。上記実施形態１の構成と異なるのは、調光制御信号を発生させ、ＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ回路）６に調光指令信号を送る調光制御部７’の構成である。
調光制御部７’は、調光信号発生部７４とＤＣ／ＡＣ変換部６に調光指令信号を送る調光指令信号部１０とで構成されている。トライアックで位相制御された調光器２からの出力は、半端整流器７１を介して半端整流され、その出力電圧（１２０Ｈｚ）と、基準周波数（１２０Ｈｚ）の基準電圧を発生する三角波発生回路７２の出力電圧とが、比較器７３で比較され、比較器７３から周波数が一定で、パルス波状の調光信号が出力される。この調光信号を調光指令信号部１０を介してＤＣ／ＡＣ変換部６に送り、ＤＣ／ＡＣ変換部６のオン時間とオフ時間とを変えて無電極蛍光ランプ３の調光を行った。放電ランプとしては無電極蛍光ランプ３を用い、インバータ回路のスイッチング周波数ｆ１は２００ｋＨｚとし、スイッチング素子としてはＭＯＳＦＥＴを用いている。
図８に示した構成の実験結果を図９に示す。ここで、図９に示した内容とともに、図８に示した放電ランプ点灯装置の動作と特性についても説明する。
図９は、ａからｄの波形を示す波形図であり、横軸は時間軸であり、その時間軸は各波形図において共通尺度である。
図９中のａは、調光器２で位相制御された電圧の波形を示している。この図からわかるように、調光器２のトライアックの導通角はπに近づいており、したがって、かなり深い調光が行われている。図９のｂは、図９のａのような位相制御された電圧が点灯回路４に入力されたとき、調光制御部７からＤＣ／ＡＣ変換部６に送られる調光指令信号を示している。
図９のａとｂとを比較すると分かるように、ここでは、位相制御電圧のターン・オンと、調光指令信号のターン・オンとは同期が取れていない。すなわち、位相制御電圧がターン・オンした後、調光制御部７からの調光指令信号は時間Δｔだけ遅れてＤＣ／ＡＣ変換部６に送られている。ＭＯＳＦＥＴ１１、１２のドレイン電流は、無電極蛍光ランプ３が始動するために大きなエネルギーを必要とし、図９のｃに示すように点灯する瞬間大きな電流が流れる。調光指令信号のターン・オンが、位相制御電圧のターン・オンからΔｔ時間だけ遅れることにより、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２のドレイン電流の立ち上がりが遅れ、その分だけ無電極蛍光ランプ３に供給される高周波電力の供給時間が減少し発光時間が短くなるだけでなく、位相制御電圧がターン・オンした直後の位相制御電圧がもっとも高い状態でＤＣ／ＡＣ変換部６の駆動が停止しているため、無電極放電ランプ３の発光出力の低下が大きい。
調光器２によってさらに深い調光をしていくと、ＭＯＳＯＳＦＥＴ１１、１２のドレイン電流が減少し、その結果、無電極蛍光ランプ３に供給される高周波電力が低減し、点灯するか消灯するかの閾状態に近い状態となる。他の例では、図１０のようにずれが生じ、この例でも、同期がとれていないので、同様に、無電極蛍光ランプ３に供給される高周波電力が低減し、点灯するか消灯するかの閾状態に近い状態となる。このような状態では、チラツキや立ち消えが生じ易くなり、また、深い調光を行う場合に、ずれ時間Δｔがあまりに大きくなると、無電極蛍光ランプ３がまったく点灯できない状態となる。
そのような不安定の状態が存在しても、本発明の効果は得られるのであるが、より調光できる範囲を広げておくには、同期をとって、より深い調光にしても不安定の状態が生じにくくすることが好ましい。つまり、それだけ実際の明るさを可変できる範囲（実際の調光の範囲）を広くとることができ、その結果、より優れた、調光可能な無電極放電ランプを実現することができるからである。
本発明によれば、調光制御部が、全光の調光状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力するので、不連続な光束変化が生じないようにすることができ、その結果、ユーザーに与える違和感を軽減することができる。
産業上の利用可能性
本発明では、全光の調光状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力して不連続な光束変化が生じないようにすることができるので、違和感のない調光ができる無電極放電ランプを提供でき、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明の実施形態１にかかる無電極放電ランプ装置（電球形無電極蛍光ランプ）の回路構成図である。
図２は、実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
図３は、間欠調光点灯状態の各種波形を示す波形図である。
図４は、連続点灯状態の各種波形を示す波形図である。
図５は、全光モードからの減光時における不連続な光束変化の発生を説明するための波形図である。
図６は、本発明の実施形態２にかかる放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
図７は、本発明の実施形態３にかかる放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
図８は、非同期タイプの放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
図９は、図８に示した放電ランプ点灯装置の各種波形図である。
図１０は、図８に示した放電ランプ点灯装置の各種波形図である。
【図１】
2003105542.tif 000003
【図２】
2003105542.tif 000004
【図３】
2003105542.tif 000005
【図４】
2003105542.tif 000006
【図５】
2003105542.tif 000007
【図６】
2003105542.tif 000008
【図７】
2003105542.tif 000009
【図８】
2003105542.tif 000010
【図９】
2003105542.tif 000011
【図１０】
2003105542.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成16年2月25日(2004.2.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と
を備え、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部と
を含んでいる、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と
を備え、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記ＤＣ／ＡＣ変換部に間欠駆動信号を出力する調光制御部と
を含んでおり、
前記調光制御部は、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンと同期した、のこぎり波または三角波を発生する回路と、
調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と
を有しており、そして、
前記調光制御部は、前記のこぎり波または三角波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を、前記調光指令信号が越えないような構成を有している、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記調光制御部は、前記調光指令信号発生回路に接続され、前記リミッタ値を前記調光指令信号が越えないようにする電圧リミッタ回路を有している、請求項２に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有している、請求項２に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と
を備え、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換し、且つ、前記無電極放電ランプを間欠駆動させるＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を前記ＤＣ／ＡＣ変換部に出力する、調光制御部と
を含んでおり、
前記調光制御部は、
前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じたのこぎり波または三角波を発生する回路と、
前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じた調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、
前記のこぎり波または三角波の電圧と、前記調光指令信号の電圧とを比較して前記間欠指令信号を出力するコンパレータと、
前記コンパレータと前記調光指令信号発生回路との間に配置された電圧リミッタ回路と
を有している、無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記調光制御部は、調光状態を全光にしても、前記無電極放電ランプを連続点灯状態にする信号を出力せず、且つ、調光状態が全光であっても、前記無電極放電ランプを間欠調光点灯状態にする信号を出力する、請求項５に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
前記調光制御部は、コンデンサと抵抗とから構成された微分回路を含む、のこぎり波発生回路を有しており、
前記微分回路は、前記位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するトランジスタのコレクタ端子に接続されており、
前記微分回路の出力端子には、ダイオードのアノード側が接続されており、そして、前記ダイオードのカソード側には、放電用トランジスタのベース端子が接続されており、
前記放電用トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサが接続されており、それによって、前記位相制御された交流電圧のターン・オンに同期した、のこぎり波が発生される、請求項１に記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記位相制御された交流電圧は、調光器によって位相制御された調光器出力電圧である、請求項１から８の何れか一つに記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
無電極蛍光ランプと、
前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、
前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、
前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、
前記点灯回路は、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部と
を含んでいる、電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１０】
放電ランプと、
位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記放電ランプを間欠駆動させる、ＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部と
を備えた、放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有する、請求項１０に記載の放電ランプ点灯装置。
【請求項１２】
前記放電ランプは、凹入部を有する放電バルブを有しており、
前記放電バルブの前記凹入部には、誘導コイルが挿入されている、請求項１０または１１に記載の放電ランプ点灯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ点灯装置および無電極放電ランプ装置に関する。特に、無電極蛍光ランプを調光することができる無電極電球形蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、白熱電球に比べて効率が高く、且つ長寿命であることから地球環境保護並びに経済性の観点から広く普及している。そして近年、電極の無い無電極電球形蛍光ランプが、従来の有電極の電球形蛍光ランプに比べて寿命が数倍も長いことから経済的な光源として注目され、需要が増加する傾向にある。
【０００３】
また、蛍光ランプと点灯回路とが一体化された電球形蛍光ランプが、住宅、ホテル、レストランなどで省エネルギー光源として注目され、電球に代えてそのまま利用できる手軽さもあり普及しつつある。この電球形蛍光ランプは、有電極の蛍光ランプに加えて、無電極の蛍光ランプについても開発されている。
【０００４】
電球形蛍光ランプが普及するにつれ、調光可能な白熱電球と同様に、電球形蛍光ランプについても調光を行いたいというニーズが生まれてきている。より詳しく述べると、住宅やホテルでは、読書をしたり、あるいは家族との団欒を楽しんだりと人々は色々な生活行為を行っており、これらの生活行為に合わせた快適な光環境とするため、それぞれの場にふさわしい明るさとすることをユーザは望み、そのような機能を求める。電球は、放電により発光している訳でないので、単に供給電力を調整するだけで容易に調光することができる。一方、蛍光ランプの発光は、放電によるものであるので、電球のように供給電力を単に調整するだけでは、実際に使用できるレベルの、調光可能な蛍光ランプを実現することは難しい。
【０００５】
最近、電球の場合と同様に既存の電球用調光器を利用して明るさを変えたいというユーザーのニーズに応えて、電球用調光器に接続して調光点灯できる有電極の電球形蛍光ランプが開発された（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、無電極の電球形蛍光ランプで調光可能なものは、いまだ開発されていないのが実情である。
【特許文献１】特開平１１−１１１４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願出願人は、無電極電球形蛍光ランプでありながら、調光可能なものを開発して、そのようなランプを完成させることに成功したが、それでもなお、まだ不十分なところがある。例えば、全光状態から調光を行って光束を低下させた場合に、不連続の光束変化が生じ、それにより、ユーザーが違和感を覚えるというものである。調光可能な白熱電球をそのようにして調光しても、光束の変化は連続的であるので、調光可能な白熱電球を使用していたユーザが、調光可能な無電極電球形蛍光ランプを使用するにあたって感じる違和感は特に大きくなってしまう。
【０００７】
本発明はかかる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、不連続な光束変化の発生を抑制した無電極電球形蛍光ランプ、無電極放電ランプ点灯装置および放電ランプ点灯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による第１の無電極放電ランプ点灯装置は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部とを含んでいる。
【０００９】
本発明による第２の無電極放電ランプ点灯装置は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に間欠駆動信号を出力する調光制御部とを含んでおり、前記調光制御部は、前記位相制御された交流電圧のターン・オンと同期した、のこぎり波または三角波を発生する回路と、調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路とを有しており、そして、前記調光制御部は、前記のこぎり波または三角波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を、前記調光指令信号が越えないような構成を有している。
【００１０】
ある好適な実施形態において、前記調光制御部は、前記調光指令信号発生回路に接続され、前記リミッタ値を前記調光指令信号が越えないようにする電圧リミッタ回路を有している。
【００１１】
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有していることが好ましい。
【００１２】
本発明による第３の無電極放電ランプ点灯装置は、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換し、且つ、前記無電極放電ランプを間欠駆動させるＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を前記ＤＣ／ＡＣ変換部に出力する、調光制御部とを含んでおり、前記調光制御部は、前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じたのこぎり波または三角波を発生する回路と、前記位相制御された位相制御電圧波形のターンオン位相に応じた調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、前記のこぎり波または三角波の電圧と、前記調光指令信号の電圧とを比較して前記間欠指令信号を出力するコンパレータと、前記コンパレータと前記調光指令信号発生回路との間に配置された電圧リミッタ回路とを有している。
【００１３】
ある好適な実施形態において、前記調光制御部は、調光状態を全光にしても、前記無電極放電ランプを連続点灯状態にする信号を出力せず、且つ、調光状態が全光であっても、前記無電極放電ランプを間欠調光点灯状態にする信号を出力する。
【００１４】
ある好適な実施形態において、前記調光制御部は、コンデンサと抵抗とから構成された微分回路を含む、のこぎり波発生回路を有しており、前記微分回路は、前記位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するトランジスタのコレクタ端子に接続されており、前記微分回路の出力端子には、ダイオードのアノード側が接続されており、そして、前記ダイオードのカソード側には、放電用トランジスタのベース端子が接続されており、前記放電用トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサが接続されており、それによって、前記位相制御された交流電圧のターン・オンに同期した、のこぎり波が発生される。
【００１５】
ある好適な実施形態において、前記位相制御された交流電圧は、調光器によって位相制御された調光器出力電圧である。
【００１６】
本発明による電球形無電極蛍光ランプは、無電極蛍光ランプと、前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、前記点灯回路に電気的に接続された口金とを備え、前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは一体に構成されており、前記点灯回路は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯する消灯期間とによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動させる構成を有する、ＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部とを含んでいる。
【００１７】
本発明による放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯する消灯期間とによって、前記放電ランプを間欠駆動させる、ＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、前記ＤＣ／ＡＣ変換部に前記点灯期間と前記消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力し、且つ、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する、調光制御部とを備えている。
【００１８】
前記調光制御部は、さらに、前記ターン・オンと前記ＤＣ／ＡＣ変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有することが好ましい。
【００１９】
ある好適な実施形態において、前記放電ランプは、凹入部を有する放電バルブを有しており、前記放電バルブの前記凹入部には、誘導コイルが挿入されている。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、調光制御部が、全光の調光状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力するので、不連続な光束変化が生じないようにすることができ、その結果、ユーザーに与える違和感を軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００２２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる放電ランプ点灯装置（無電極放電ランプ装置）の構成を模式的に示している。そして、図２は、本実施形態の放電ランプ点灯装置を、無電極電球形蛍光ランプとして構成したものの断面図である。
【００２３】
本実施形態の無電極電球形蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と、無電極蛍光ランプ３に高周波電圧を印加する点灯回路４（回路基板５４）と、点灯回路４（回路基板５４）に電気的に接続された口金５６とを備えている。図２に示した回路基板５４には、図１に示した点灯回路４が形成されている。具体的には、回路基板５４には、点灯回路４に示した構成の配線が形成され、各々の回路部品が取り付けられている。
【００２４】
図２に示すように、無電極電球形蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４（回路基板５４）と口金５６とは一体に構成されている。ここで、無電極蛍光ランプ３は、凹入部１７ａを有する放電バルブ１７を有しており、凹入部１７ａには、コア１６ａと巻線１６ｂとからなる誘導コイル１６が挿入されている。巻線１６ｂは、回路基板５４と電気的に接続されており、回路基板５４に周囲には、回路基板５４を収容するカバー５５が設けられている。カバー５５の下部には、口金５６（例えば、白熱電球用Ｅ２６型）が取り付けられており、口金５６は、回路基板５４と電気的に接続されている。この口金５６を白熱電球用ソケットにねじ込むことにより、電力が供給されて、無電極蛍光ランプ３を点灯させることができる。口金５６を通して入力される交流電圧は、例えば、外部の位相制御装置（図１中の調光器２、典型的には、白熱電球用調光器等）によって位相制御された交流電圧である。
【００２５】
図１に示した点灯回路４は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５と、ＡＣ／ＤＣ変換部５で変換された直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部６と、調光制御部７とを有している。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部５、ＤＣ／ＡＣ変換部６および調光制御部７は、それぞれ、平滑化直流電圧変換部、インバータ部および検知部（検知手段）と称することも可能である。
【００２６】
点灯回路４は、商用電源１の電圧を位相制御する調光器２を介して、商用電源１に接続される。そして、点灯回路４は、調光器２で位相制御された電圧のターン・オンに応じて無電極蛍光ランプ３を点灯する。商用電源１は、例えば６０Ｈｚ、１００Ｖの交流電源であり、これに調光器２が接続される。調光器２は、トライアックを用いた位相制御を利用した調光器であり、典型的には、市販の白熱電球用調光器を用いることができる。
【００２７】
ＡＣ／ＤＣ変換部５は、調光器２から供給される位相制御された電圧を直流に変換する。このＡＣ／ＤＣ変換部５としては、例えばダイオード・ブリッジと平滑用コンデンサなど、を利用したものを用いることができる。ＤＣ／ＡＣ変換部６は、変換した高周波電圧を無電極蛍光ランプ３に印加して点灯させる点灯期間と、高周波電圧の発生を停止して無電極蛍光ランプを消灯する消灯期間とによって、無電極蛍光ランプ３を間欠駆動させる構成を有している。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態のＤＣ／ＡＣ変換部６は、発振部８と、スイッチ回路９、駆動回路１０、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１、１２）、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１４、１５とから構成されている。つまり、共振用コンデンサ１５に、誘導コイル１６が直列に接続され、さらに誘導コイル１６と共振用コンデンサ１５との直列回路は、共振用コンデンサ１４に並列接続されている。ここで、誘導コイル１６と無電極放電バルブ１７とによって、無電極蛍光ランプ３が構成される。誘導コイル１６は、フェライト磁芯１６ａと巻線１６ｂとで構成されており、放電バルブが有する凹入部１６ａに配置されている。
【００２９】
調光制御部７は、位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、且つ、ＤＣ／ＡＣ変換部６（特に、スイッチ回路９）に点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力する構成を有している。また、調光制御部７は、調光が全光の状態でも、間欠調光点灯状態を維持する信号を出力する構成を有している。本実施形態では、当該構成を実現するために、調光制御部７に電圧リミッタ回路２５を設けている。さらに、本実施形態の調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成となっている。言い換えると、調光制御部７は、同期形デューティ変調回路と呼ぶことができる。
【００３０】
本実施形態の調光制御部７は、図１に示すように、調光制御信号入力部Ａ１８と、フォトカプラ１９と、のこぎり波発生回路２０と、調光指令信号入力部Ｂ２１と、調光指令信号発生回路２２と、電圧リミッタ回路２５と、コンパレータ２３（例えば、オペアンプを用いて構成されたコンパレータ）とから構成されている。フォトカプラ１９を用いることにより、調光制御信号入力部Ａ１８とのこぎり波発生回路２０との間を絶縁することとできるため、ノイズを低減することができ、性能を向上させることができる。調光器２により位相制御された電圧を入力する調光制御信号入力部Ａ１８と、フォトカプラ１９と、のこぎり波発生回路２０とによって、のこぎり波を発生する。なお、のこりぎり波発生回路２０に代えて、三角波発生回路を用いることも可能である。
【００３１】
さらに、調光指令信号入力部Ｂ２１と、調光指令信号発生回路２２とによって調光指令信号を発生し、そして、のこぎり波を非反転入力端子に、調光指令信号を反転入力端子に接続することによって、これらの差電圧から、コンパレータ２３は間欠調光信号を発生する。コンパレータ２３と調光指令信号発生回路２２との間には、電圧リミッタ回路２５が配置されており、電圧リミッタ回路２５によって、調光指令信号発生回路２２からの調光指令信号は、のこぎり波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を越えないようにされている。このような構成にすることによって、本実施形態の調光制御部７は、調光状態を全光にしても、無電極放電ランプ３を連続点灯状態にする信号を出力せず、且つ、調光状態が全光であっても、無電極放電ランプ３を間欠調光点灯状態にする信号を出力することができる。
【００３２】
以下、本実施形態１にかかる無電極放電ランプ装置の動作について説明する。
【００３３】
まず、商用電源１の出力電圧は、調光器２で位相制御され、次いで、この位相制御された交流電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換部５で直流電圧に変換される。
【００３４】
次に、発振部８の駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）の出力で、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０が駆動して、ＭＯＳＦＥＴ１１と１２が交互にオン、オフすることによって、ＡＣ／ＤＣ変換部５によって平滑化された直流電圧は高周波電圧に変換される。
【００３５】
次いで、この高周波電圧は、共振用インダクタ１３，共振用コンデンサ１４、１５、誘導コイル１６からなる共振回路に印加される。誘導コイル１６を流れる電流によって、無電極放電バルブ１７内に交流電磁界が発生し、そして、この交流電磁界によって供給されるエネルギーにより、無電極放電バルブ１７内に封入されている発光ガス（図示せず）は励起して発光する。発光ガスとしては、例えば、水銀、クリプトン、キセノンなど、あるいはこれらの混合ガスが用いられる。場合によっては、水銀の無い、希ガスのみのガスを用いることも可能である。
【００３６】
なお、この場合、位相制御された電圧のターン・オンのタイミングは調光制御部７によって検出され、このターン・オンと同期した間欠指令信号のターン・オンが調光制御部７で発生され、スイッチ回路９に伝達される。間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されている期間（オン期間、または無電極蛍光ランプ３の点灯期間）においては、スイッチ回路９はオンとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０をオンさせる。これに対して、間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されていない期間（オフ期間、または無電極蛍光ランプ３の消灯期間）では、スイッチ回路９はオフとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０がオフとなる。スイッチ回路９がオンの期間中、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２は、駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）で、交互に、オン・オフを繰り返す。調光器２によって位相制御された電圧の導通期間が変わることに応じて、調光制御部７からの間欠指令信号によって決まるスイッチ回路９のオン期間とオフ期間の比が変わり、これに応じてＭＯＳＦＥＴ１１、１２のオン期間とオフ期間の比（デューティ比と呼ぶ）が変わる。つまり、このデューティ比を変えることで無電極蛍光ランプ３への電気エネルギー入力が変わり、無電極蛍光ランプ３の調光が行われる。
【００３７】
以下、図３も加えて、調光制御部７の動作を詳しく説明する。図３は、位相制御信号ａ、ターン・オン検出信号ｂ、のこぎり波ｃ、調光指令信号ｄ、間欠指令信号ｅ、光出力ｆとの関係を示し、５つの図において、横軸は時間軸であり、この時間軸は、各図において共通尺度である。
【００３８】
図３中の位相制御電圧ａは、まず、図１の調光制御部７における調光制御信号入力部Ａ１８に入力される。そして、この調光制御信号入力部Ａ１８で全波整流され、次いで、フォトカプラ１９を駆動するに適当な電圧（例えば２Ｖ）に減圧してフォトカプラ１９に印加される。
【００３９】
調光器２で位相制御された電圧がターン・オンすると同時に、フォトカプラ１９に入力される全波整流された電圧がターン・オンする。次いで、フォトカプラ１９の立ち上がり時間（例えば２０μｓ）後に、フォトカプラ１９に内蔵された発光ダイオードが発光する。
【００４０】
このダイオードの発光によってフォトカプラ１９を構成するトランジスタから、位相制御電圧ａのターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波が出力される。そして、のこぎり波発生回路２０において、単安定マルチバイブレータなどのＩＣにより、フォトカプラ１９からのターン・オン信号をトリガ入力とし、位相制御電圧ａのターン・オンのみに同期したターン・オン検出信号ｂを出力する。
【００４１】
このターン・オン検出信号ｂをトランジスタのベース端子に接続し、エミッタとコレクタ間に接続されたコンデサの充放電を行い、のこぎり波ｃが出力される。
【００４２】
一方、位相制御電圧ａは、図１の調光制御部７における調光制御信号入力部Ｂ２１に入力され、この調光制御信号入力部Ｂ２１によって半波整流される。そして、調光指令信号発生回路２２で、位相制御された電圧の半波整流分が積分され、次いで、調光指令信号ｄが出力される。
【００４３】
コンパレータ２３では、非反転入力端子にのこぎり波ｃを入力し、反転入力端子に調光指令信号ｄを入力し、両信号の電位差により間欠指令信号ｅが出力される。
【００４４】
その後、間欠指令信号ｅは、スイッチ回路９に伝達され、間欠指令信号ｅがオン期間のあいだ、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２が駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）で駆動され、光出力ｆが得られる。
【００４５】
この間欠指令信号ｅのオン状態は、のこぎり波ｃの電位が調光指令信号ｄの電位より高くなるまで持続される。電位関係が反転すると、間欠指令信号ｅがオフとなり、スイッチ回路９に伝達され、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し、消灯する。
【００４６】
このようにして、のこぎり波ｃの電位と調光指令信号ｄの電位関係により間欠指令信号ｅのデュティが決まり、そして、間欠指令信号ｅオンの期間点灯、オフの期間消灯が繰り返されて、間欠調光が可能となる。
【００４７】
さらに、のこぎり波発生回路２０では、充放電用コンデンサの電荷が完全に放電された場合でも、ある一定の電位を確保するように設定されている。例えば、エミッタ端子に順方向電圧約０．６Ｖのダイオードを３個接続すると、のこぎり波ｃの最低電位は約１．８Ｖとなる。また、のこぎり波ｃは、位相制御された電圧のターン・オンの信号をトリガとし充放電を行うため、位相制御された電圧の導通角が変化しても一定の波形を維持する。一方、調光指令信号ｄは位相制御された電圧の半波整流分を積分しているため、その電位は変化し、のこぎり波ｃのある一定電位（最低電位）以下になると、間欠指令信号ｅが全てオフ期間となり、位相制御された電圧のある導通角以下では（のこぎり波ｃの最低電位と調光指令信号ｄの電位が等しくなる導通角以下では）、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し消灯する。
【００４８】
このように、のこぎり波ｃの最低電位を調整することにより、調光器からの位相制御された電圧の任意の位相レベルで、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１，１２の駆動を停止し、消灯することが可能となる。
【００４９】
次に、図４も加えて、調光時（全光モードからの減光）において不連続な光束変化が発生するメカニズムについて説明する。図４は、調光制御部７に電圧リミッタ回路２５を設けない構成において、連続点灯状態での全光時の各種波形を示している。
【００５０】
図３に示したように、間欠調光点灯状態においては、不点灯期間（消光期間）が存在する。一方、図４に示すように、連続点灯状態では、不点灯期間（消光期間）は存在しない。
【００５１】
ここで、図４に示した状態から、図３に示した状態へと調光（減光）すると、不点灯期間の無い状態から、不点灯期間が存在する状態へと移行するため、不連続な光束変化が発生する。つまり、連続点灯駆動から間欠駆動に変わった時に、急に、不点灯期間が始まるため、明るさが顕著に変わるのである。このような全光から減光時における不連続な光束変化（調光ムラ）は、調光可能な白色電球においては発生しないので、ユーザーに違和感を与えてしまう。
【００５２】
この不連続な光束変化を、図５を参照しながら更に説明する。図５は、図３および図４に示した状態を同一図面上に存在させて、分かり易くしたものである。図５（ａ）は、位相制御電圧（調光器出力波形）を示しており、図５（ｂ）は、３種類の調光指令電圧（i）（ii）（iii）およびのこぎり波を示している。そして、図５（ｃ）（ｄ）（ｅ）は、それぞれ、調光指令電圧（i）（ii）（iii）の間欠指令信号（ＯＮ指令期間、ＯＦＦ指令期間）および不点灯期間を示している。
【００５３】
まず、調光指令電圧（i）のように、調光指令電圧（調光指令信号）が三角波の電圧変化範囲の最大値を越えると、図５（ｃ）に示すように、連続点灯状態となり、間欠調光点灯状態とはならない。
【００５４】
次に、調光指令電圧（ii）のように、調光指令電圧が三角波の電圧変化範囲の最大値と同じなると、図５（ｄ）に示すように、ＯＮ指令期間の間にＯＦＦ指令期間が出力され、間欠調光点灯状態となる。図５（ｄ）のように、ＯＦＦ指令期間が短くても、立ち上がり時間のあいだは、不点灯期間（つまり、始動による不点灯期間）となる。
【００５５】
そして、調光指令電圧（iii）のように、調光指令電圧を下げると、図５（ｅ）のように、ＯＦＦ指令期間が長くなるとともに、不点灯期間が長くなり、その結果、光束が低下する。
【００５６】
ここで、図５（ｃ）から図５（ｄ）に変化させた場合は、いままで連続点灯の状態だったものに、瞬間的に不点灯期間が発生するので、光束変化が不連続となる。上述したように、この不連続な光束変化はユーザーに違和感を与えるので好ましくない。一方、図５（ｄ）から図５（ｅ）への変化は、どちらも不点灯期間を含む状態のあいだでの変化であるので、光束変化は連続的であり、それゆえ、上述したユーザーへの違和感の問題を解消することができる。
【００５７】
つまり、本実施形態の無電極放電ランプ装置は、のこぎり波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を、調光指令信号が越えないような構成を有しているので、常に、ＯＦＦ指令期間（消灯期間）を含むように間欠駆動させることができ、その結果、光束変化に不連続な期間が生じないようにしている。言い換えると、本実施形態の調光制御部７は、調光状態が全光であっても、無電極放電ランプ３を間欠調光点灯状態にする信号（例えば、図５（ｂ）中の（ii）、（iii））を出力し、そして、調光状態を全光にしても、無電極放電ランプ３を連続点灯状態にする信号（例えば、図５（ｂ）中の（i））は出力しない。
【００５８】
図１に示した構成では、電圧リミッタ回路２５を設けて、連続点灯状態を発生させないようにしているが、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持することができるのであれば、他の構成であってもよい。
【００５９】
例えば、のこぎり波の角度と時間を所定の回路で設定して、のこぎり波の電圧変化範囲の最大値よりも低く設定されたリミッタ値を調光指令信号が越えないような構成を有する調光制御部７にしてもよい。また、調光器２の構成に変更を加えて、調光器２のダイヤル又はボリュームを最大にしても、間欠調光点灯状態を維持するようにしてもよい。この場合、典型的には、調光器のばらつきやのこぎり波のバラツキを考慮した上で、例えば９５％出力や９０％出力の位置が調光器２のダイヤル又はボリュームのＭＡＸになるようにすればよい。
【００６０】
以上、本実施形態１の無電極放電ランプ装置（電球形無電極蛍光ランプ）によれば、調光制御部７が、調光が全光の状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力するので、不連続な光束変化が生じないようにすることができる。その結果、ユーザーに違和感を与えることがない。そして、電球と代替可能であるとともに、調光機能を付与した電球形無電極蛍光ランプをさらに普及させることが可能となる。
【００６１】
なお、本実施形態では、電球形無電極蛍光ランプの形態の構成を示したが、蛍光体を有していない電球形無電極放電ランプの形態にしてもよい。すなわち、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない放電ランプであってもよい。また、用途は、一般照明用に限定されず、例えば紅斑効果やビタミンＤの生成に有効な作用スペクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スペクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても良い。さらに、図１に示した回路図からも分かるように、本実施形態の構成は、電球形に限らず、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４とが別々になっているような放電ランプ点灯装置（無電極放電ランプ点灯装置）であってもよい。
【００６２】
ここで、本実施形態の電球形無電極蛍光ランプにおいて点灯回路４が無電極蛍光ランプ３に印加する高周波電圧の周波数について簡単に説明する。本実施形態における当該周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、１ＭＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施形態の無電極蛍光ランプ３は、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、１３．５６ＭＨｚまたは数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
【００６３】
（実施の形態２）
次に、図６を参照しながら、本発明の実施の形態２を説明する。本実施形態の放電ランプ点灯装置は、上記実施形態１で示した構成と類似しているが、位相制御された電圧のターン・オンを検出するのこぎり波発生回路２０の構成が上記実施形態１と異なり、本実施形態の構成では、ＩＣを使わず、安価に構成することができる。
【００６４】
図６は、本実施形態における位相制御された電圧のターン・オンを検出する回路を示しており、特に、のこぎり波発生回路２０の構成を示している。なお、上記実施形態１と同一の構成は、同一の符号を付して、重複する説明は省略することとする。
【００６５】
図６に示したのこぎり波発生回路２０は、微分回路２０１とダイオード２０２とトランジスタ２０３とコンデンサ２０４とを有しており、微分回路２０１は、コンデンサと抵抗とから構成されている。当該のこぎり波発生回路２０は、フォトカプラ１９を介して、調光制御信号入力部Ａ１８に接続されており、そして、調光制御信号入力部Ａ１８は調光器２に接続され、調光器２は商用電源１に電気的に接続されている。
【００６６】
本実施形態において、微分回路２０１は、位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するフォトカプラ１９のトランジスタのコレクタ端子に接続されている。微分回路２０１の出力端子には、ダイオード２０２のアノード側が接続されており、そして、ダイオード２０２のカソード側には、放電用トランジスタ２０３のベース端子が接続されている。放電用トランジスタ２０３のコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサ２０４が接続されている。このような構成により、のこぎり波発生回路２０は、位相制御された電圧のターン・オンに同期した、のこぎり波を発生することができる。
【００６７】
以下、本実施形態の動作について簡単に説明する。なお、本実施形態の構成でも、放電ランプの点灯原理は、上記実施形態１の場合と同じであるので、重複した説明は省略する。
【００６８】
フォトカプラ１９からのパルス波により、微分回路２０１の出力信号はパルス波の立上がりと立下りに同期した微分波となり、漏れ電流の低いダイオード２０２を用いることにより立ち上がりに同期した微分波のみが、トランジスタ２０３のベース端子に入力され、前記トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間に接続されたコンデンサ２０４は、フォトカプラ１９の立上がりをトリガとして充放電を繰り返し、のこぎり波を発生する構成となっている。
【００６９】
本実施形態２の構成にすると、高価なＩＣ部品を使わず、安価な部品で構成することが可能である。なお、バッファ回路を付加し、出力インピーダンスを高めればなお良い。
【００７０】
（実施の形態３）
図７は、本発明の実施形態３にかかる放電ランプ点灯装置の回路図である。上述した実施形態１と異なる点は、放電バルブ１７’が有電極であり、この有電極の蛍光ランプ３’を点灯するために負荷共振回路の構成が異なる点だけである。なお、上記実施形態１と同様の構成は、同一符号を付してその説明を省略する。
【００７１】
本実施形態の構成では、図７に示すように、蛍光ランプ３’、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１５、共振兼余熱用のコンデンサ１４とによって構成されたＬＣ共振回路が、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン端子とソース端子間に接続されている。
【００７２】
本実施形態の構成において、ＬＣ共振回路のコンデンサ１４の両端に共振電圧として高電圧が発生すると、放電バルブ１７’内の２つの電極への余熱電流によって電極の温度が上昇し、そして、電極から熱電子が発生しやすくなると、放電バルブ１７’は絶縁破壊を起こし放電を開始する。放電バルブ１７’が放電を始めると共振用インダクタ１５により放電バルブ１７’を流れる電流を制限し安定した放電が維持される。
【００７３】
本実施形態の調光制御部７の構成と動作は、上記実施形態１の場合と同様である。放電ランプ点灯装置の構成を図７のような構成とすることにより、調光可能な有電極の蛍光ランプを安定して調光点灯できる。
【００７４】
本実施形態の放電ランプ点灯装置は、有電極の蛍光ランプ３’を含むものであるが、間欠駆動を行う点灯回路４においては、本実施形態の有電極の蛍光ランプ３’と組み合わせるよりも、上記実施形態１の無電極蛍光ランプ３と組み合わせる方がより適している。つまり、間欠駆動はオンオフを繰り返す動作であるので、有電極の蛍光ランプ３’の場合にはその電極の消耗が激しく、寿命が短くなってしまうという問題が生じる。ここで、無電極放電ランプ３の場合には、そもそも電極が存在しないので、そのような問題は生じない。
【００７５】
なお、上記実施形態１では、調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有しているが、これは、同期させた方がより良好に調光動作を実行させることができるからである。
【００７６】
図８に示した構成は、間欠駆動の点灯回路４’でありながら、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させることを意図していないものである。上記実施形態１の構成と異なるのは、調光制御信号を発生させ、ＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ回路）６に調光指令信号を送る調光制御部７’の構成である。
【００７７】
調光制御部７’は、調光信号発生部７４とＤＣ／ＡＣ変換部６に調光指令信号を送る調光指令信号部１０とで構成されている。トライアックで位相制御された調光器２からの出力は、半端整流器７１を介して半端整流され、その出力電圧（１２０Ｈｚ）と、基準周波数（１２０Ｈｚ）の基準電圧を発生する三角波発生回路７２の出力電圧とが、比較器７３で比較され、比較器７３から周波数が一定で、パルス波状の調光信号が出力される。この調光信号を調光指令信号部１０を介してＤＣ／ＡＣ変換部６に送り、ＤＣ／ＡＣ変換部６のオン時間とオフ時間とを変えて無電極蛍光ランプ３の調光を行った。放電ランプとしては無電極蛍光ランプ３を用い、インバータ回路のスイッチング周波数ｆ１は２００ｋＨｚとし、スイッチング素子としてはＭＯＳＦＥＴを用いている。
【００７８】
図８に示した構成の実験結果を図９に示す。ここで、図９に示した内容とともに、図８に示した放電ランプ点灯装置の動作と特性についても説明する。
【００７９】
図９は、ａからｄの波形を示す波形図であり、横軸は時間軸であり、その時間軸は各波形図において共通尺度である。
【００８０】
図９中のａは、調光器２で位相制御された電圧の波形を示している。この図からわかるように、調光器２のトライアックの導通角はπに近づいており、したがって、かなり深い調光が行われている。図９のｂは、図９のａのような位相制御された電圧が点灯回路４に入力されたとき、調光制御部７からＤＣ／ＡＣ変換部６に送られる調光指令信号を示している。
【００８１】
図９のａとｂとを比較すると分かるように、ここでは、位相制御電圧のターン・オンと、調光指令信号のターン・オンとは同期が取れていない。すなわち、位相制御電圧がターン・オンした後、調光制御部７からの調光指令信号は時間Δｔだけ遅れてＤＣ／ＡＣ変換部６に送られている。ＭＯＳＦＥＴ１１、１２のドレイン電流は、無電極蛍光ランプ３が始動するために大きなエネルギーを必要とし、図９のｃに示すように点灯する瞬間大きな電流が流れる。調光指令信号のターン・オンが、位相制御電圧のターン・オンからΔｔ時間だけ遅れることにより、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２のドレイン電流の立ち上がりが遅れ、その分だけ無電極蛍光ランプ３に供給される高周波電力の供給時間が減少し発光時間が短くなるだけでなく、位相制御電圧がターン・オンした直後の位相制御電圧がもっとも高い状態でＤＣ／ＡＣ変換部６の駆動が停止しているため、無電極放電ランプ３の発光出力の低下が大きい。
【００８２】
調光器２によってさらに深い調光をしていくと、ＭＯＳＯＳＦＥＴ１１、１２のドレイン電流が減少し、その結果、無電極蛍光ランプ３に供給される高周波電力が低減し、点灯するか消灯するかの閾状態に近い状態となる。他の例では、図１０のようにずれが生じ、この例でも、同期がとれていないので、同様に、無電極蛍光ランプ３に供給される高周波電力が低減し、点灯するか消灯するかの閾状態に近い状態となる。このような状態では、チラツキや立ち消えが生じ易くなり、また、深い調光を行う場合に、ずれ時間Δｔがあまりに大きくなると、無電極蛍光ランプ３がまったく点灯できない状態となる。
【００８３】
そのような不安定の状態が存在しても、本発明の効果は得られるのであるが、より調光できる範囲を広げておくには、同期をとって、より深い調光にしても不安定の状態が生じにくくすることが好ましい。つまり、それだけ実際の明るさを可変できる範囲（実際の調光の範囲）を広くとることができ、その結果、より優れた、調光可能な無電極放電ランプを実現することができるからである。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明では、全光の調光状態でも間欠調光点灯状態を維持する信号を出力して不連続な光束変化が生じないようにすることができるので、違和感のない調光ができる無電極放電ランプを提供でき、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態１にかかる無電極放電ランプ装置（電球形無電極蛍光ランプ）の回路構成図である。
【図２】実施形態１の電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】間欠調光点灯状態の各種波形を示す波形図である。
【図４】連続点灯状態の各種波形を示す波形図である。
【図５】全光モードからの減光時における不連続な光束変化の発生を説明するための波形図である。
【図６】本発明の実施形態２にかかる放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
【図７】本発明の実施形態３にかかる放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
【図８】非同期タイプの放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
【図９】図８に示した放電ランプ点灯装置の各種波形図である。
【図１０】図８に示した放電ランプ点灯装置の各種波形図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  電源
２  調光器
３  無電極蛍光ランプ
３'  蛍光ランプ
４  点灯回路
５  ＡＣ／ＤＣ変換部
６  ＤＣ／ＡＣ変換部
７  調光制御部
８  発信部
９  スイッチ回路
１０  駆動回路
１１、１２  ＭＯＳＦＥＴ
１３  共振用インダクタ
１４、１５  共振用コイル
１６  誘導コイル
１７  無電極放電バルブ
１８  調光制御信号入力部A
１９  フォトカプラ
２０  のこぎり波発生回路
２１  調光制御信号入力部B
２２  調光指令信号発生回路
２３  コンパレータ（オペアンプ）
２５  電圧リミッタ回路
５４  基板
５５  ケース
５６  口金
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2003105542.tif 000013
【図２】
2003105542.tif 000014
【図３】
2003105542.tif 000015
【図４】
2003105542.tif 000016
【図５】
2003105542.tif 000017
【図６】
2003105542.tif 000018
【図７】
2003105542.tif 000019
【図８】
2003105542.tif 000020
【図９】
2003105542.tif 000021
【図１０】
2003105542.tif 000022
【国際調査報告】
2003105542.tif 000023
2003105542.tif 000024
2003105542.tif 000025
2003105542.tif 000026