(57)【要約】【課題】共振回路などを構成する電子部品の定数が少しでもばらついた場合において、始動時に無電極放電灯が立ち消えを起しにくい無電極放電灯点灯装置及び照明装置を提供する。【解決手段】第１又は第２のスイッチング素子Ｑ２又はＱ３に接続される共振回路３と、共振回路３からの高周波電力が印加される誘導コイル４と、誘導コイル４に近接配置され高周波電力によって点灯する無電極放電灯５と、共振回路３と第１又は第２のスイッチング素子Ｑ２又はＱ３とで形成される閉回路内に挿入される第３のスイッチング素子Ｑ４とインピーダンス素子Ｒ１との並列回路と、少なくとも第３のスイッチング素子Ｑ３を制御する制御回路１９と、を備え、制御回路１９によって無電極放電灯５の始動期間中は第３のスイッチング素子Ｑ４をオフさせるとともに、点灯期間中は第３のスイッチング素子Ｑ４をオンさせる制御をしている。【選択図】        図１
2004327093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源に接続され直流電源を高周波電源に変換する第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、第１又は第２のスイッチング素子に接続される共振回路と、共振回路からの高周波電力が印加される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置され高周波電力によって点灯する無電極放電灯と、共振回路と第１又は第２のスイッチング素子とで形成される閉回路内に挿入される第３のスイッチング素子とインピーダンス素子との並列回路と、少なくとも第３のスイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、制御回路によって無電極放電灯の始動期間中は第３のスイッチング素子をオフさせるとともに、点灯期間中は第３のスイッチング素子をオンさせる制御をすることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
制御回路は、第１及び第２のスイッチング素子を制御することを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】
インピーダンス素子のインピーダンスは可変であるとともに、無電極放電灯点灯装置は無電極放電灯に印加される電圧を検出する電圧検出回路を備え、無電極放電灯の始動期間中に無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
始動期間中に第３のスイッチング素子をオフさせることに代えて、第３のスイッチング素子をオン・オフ動作させ、無電極放電灯の始動期間中に無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御することを特徴とする請求項３に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
インピーダンス素子は抵抗であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１から５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項６に記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内部に放電ガスを封入したバルブに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置及び照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、たとえば、特開２００２−１３４２９５号公報のものが挙げられる。このものは、図１２に示すように直流電圧を出力する直流電源回路Ｊ１と、直流電源回路Ｊ１からの電力供給によって高周波電力を出力する高周波電源回路ＰＳと、この高周波電源回路ＰＳから供給される高周波電力が印加される誘導コイルＪＬ３と、誘導コイルＪＬ３に近接して配置されて高周波電力によって点灯する無電極放電灯Ｊ５と、高周波電源回路ＰＳの高周波電力を調整して調光制御を行う調光回路Ｊ７とを備えるとともに、調光回路Ｊ７より調光制御信号が出力された状態で始動する調光始動時において、直流電源回路Ｊ１の出力電圧ＪＥを上昇させる出力電圧可変手段Ｊ６を設けている。
【０００３】
このような構成によって調光始動の場合には、無電極放電灯Ｊ５を点灯させるのに十分大きな電圧ＪＥ２を最初に発生し、点灯後に所定のＪＥ１に切り換えるので無電極放電灯Ｊ５が安定した点灯状態になるまでの始動性が向上し、調光比が小さい場合でも始動が容易になり、調光範囲を広げることができる。
【０００４】
【特許文献】
特開２００２−１３４２９５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例において整合回路Ｊ４は、反射による損失をできるだけ小さくするために、Ｑ値が高く（共振が鋭くなるように）設定されている。Ｑ値を高く設定しているということは、整合回路Ｊ４を構成するコンデンサＪＣ３等の電子部品の定数が少しでもばらついた場合には、Ｑ値が大幅に変化することを意味し、電子部品の定数がばらついて、Ｑ値が大幅に小さくなった場合には、無電極放電灯Ｊ５に印加される電圧が小さくなり、始動時に無電極放電灯が立ち消えを起す場合がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、共振回路などを構成する電子部品の定数が少しでもばらついた場合において、始動時に無電極放電灯が立ち消えを起しにくい無電極放電灯点灯装置及び照明装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、直流電源と、直流電源に接続され直流電源を高周波電源に変換する第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、第１又は第２のスイッチング素子に接続される共振回路と、共振回路からの高周波電力が印加される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置され高周波電力によって点灯する無電極放電灯と、共振回路と第１又は第２のスイッチング素子とで形成される閉回路内に挿入される第３のスイッチング素子とインピーダンス素子との並列回路と、少なくとも第３のスイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、制御回路によって無電極放電灯の始動期間中は第３のスイッチング素子をオフさせるとともに、点灯期間中は第３のスイッチング素子をオンさせる制御をすることを特徴とするものである。
【０００８】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯の始動期間中に、共振回路と第１又は第２のスイッチング素子とで形成される閉回路内にインピーダンス素子が挿入されるので、共振の鋭さが鈍くなり電子部品の定数がばらついた場合においても、共振の鋭さが大幅に変化することがなく、無電極放電灯に印加される電圧が大幅に変化することがない。
【０００９】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置において、制御回路は、第１及び第２のスイッチング素子を制御することを特徴とするものである。
【００１０】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯の始動期間中に、電子部品の定数がばらつき、無電極放電灯に印加される電圧がばらついた場合においても、第１及び第２のスイッチング素子を制御することによって、電圧のばらつきを補正することができる。
【００１１】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２に記載の無電極放電灯点灯装置において、インピーダンス素子のインピーダンスは可変であるとともに、無電極放電灯点灯装置は無電極放電灯に印加される電圧を検出する電圧検出回路を備え、無電極放電灯の始動期間中に無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御することを特徴とするものである。
【００１２】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御しているので、電圧の上昇分が共振の鋭さが鈍くなることによって相殺されることとなり、無電極放電灯に印加される電圧を略一定にする。
【００１３】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項３に記載の無電極放電灯点灯装置において、始動期間中に第３のスイッチング素子をオフさせることに代えて、第３のスイッチング素子をオン・オフ動作させ、無電極放電灯の始動期間中に無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御することを特徴とするものである。
【００１４】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともに、第３のスイッチング素子をオン・オフ動作させインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御しているので、電圧の上昇分が共振の鋭さが鈍くなることによって相殺されることとなり、無電極放電灯に印加される電圧を略一定にする。
【００１５】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から４までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、インピーダンス素子は抵抗であることを特徴とするものである。
【００１６】
抵抗はインダクタやコンデンサに比べコストが安く、入手も容易である。
【００１７】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯の空洞部内に誘導コイルが配設、収容されているので、無電極放電灯点灯装置全体の形状をコンパクトにすることができる。
【００１９】
請求項７記載の照明装置は、請求項１から５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項６に記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図５までを参照して説明する。図１は本実施の形態の回路図を示しており、図２は無電極放電灯５の断面図を示している。また、図３は照明装置の断面図を示しており、図４は無電極放電灯５の始動時の経過時間ｔと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示している。さらに、図５は駆動周波数ｆと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示している。
【００２１】
以下、各部の構成を説明する。
【００２２】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖである。
【００２３】
整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流状の直流電圧に整流し出力するものであり、たとえば、ダイオードブリッジで構成する。交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖの場合、ダイオードブリッジの代わりに、たとえば、倍電圧整流回路を用いてもよい。倍電圧整流回路を用いると、交流電源ＡＣの電圧が実質的に２００Ｖと同等とみなせ、倍電圧整流回路以後に接続されている回路に流れる電流が、ダイオードブリッジを用いた場合と比べ約半分となるので、無電極放電灯点灯装置の効率を上げることができる。
【００２４】
チョッパ回路は、整流回路ＤＢからの脈流状の直流電圧を所望の直流電圧に変換し出力するものであり、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１及びコンデンサＣ１と、から構成されている。このチョッパ回路は、整流回路ＤＢからの直流電圧を所定の直流電圧Ｅに変換しており、本実施の形態では、昇圧チョッパ回路を用いている。もちろんチョッパ回路は、その他、降圧チョッパ回路あるいは昇降圧チョッパ回路であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換し出力するものであれば、どのような回路構成でも構わない。また、コンデンサＣ１は昇圧チョッパ回路の出力電圧を平滑し直流電圧Ｅとするものであり、たとえば、電解コンデンサで構成する。
【００２５】
この交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ及びチョッパ回路によって直流電源１を構成している。
【００２６】
ここで図示はしないが、昇圧チョッパ回路の後段に降圧チョッパ回路をさらに接続し、交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ、昇圧チョッパ回路及び降圧チョッパ回路によって直流電源１を構成してもよい。昇圧チョッパ回路の後段に降圧チョッパ回路を接続していると、たとえば、交流電源ＡＣが１００Ｖから２４２Ｖのマルチ電源でかつ、定格消費電力の異なる複数の無電極放電灯にも、１の無電極放電灯点灯装置で対応できることとなる。すなわち、昇圧チョッパ回路によってマルチ電源を直流電圧Ｅを一定とし、降圧チョッパ回路によって無電極放電灯に供給する電力を調整し、複数の交流電源及び種類の異なる無電極放電灯にも、１の無電極放電灯点灯装置で対応することができる。
【００２７】
直列回路２は、コンデンサＣ１からの直流電圧Ｅを第１及び第２のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ２及びＱ３のオン・オフ動作によって矩形波電圧に変換する、いわゆる電力変換回路であり、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３は、たとえば、電界効果トランジスタで構成する。電界効果トランジスタは、電界効果トランジスタのドレインがその内臓ダイオードのカソードと接続されるように、ソースとドレインとの間に並列にダイオードが内蔵されている。したがって、別途ダイオードを外付けする必要がない。もちろん、電界効果トランジスタに代えて、トランジスタとトランジスタに逆並列に接続されるダイオードとの組合せを用いても構わない。
【００２８】
また、直列回路２として本実施の形態では、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路を用いている。もちろん直列回路２は、その他フルブリッジ型、あるいは、プッシュプル型であってもよい。
【００２９】
共振回路３は、共振動作によって始動時に無電極放電灯５に数ｋＶから数十ｋＶ程度の高電圧を印加し、無電極放電灯５を点灯させるものであり、この共振回路３はインダクタＬ２、コンデンサＣ２、Ｃ３及びＣ４から構成されている。この共振回路３は直列回路２と誘導コイル４との間のインピーダンスを整合し、直列回路２からの高周波電力を効率よく誘導コイル４に伝達する、いわゆる整合回路の機能も果たしている。
【００３０】
無電極放電灯５は、後述する誘導コイル４に近接配置され高周波電力によって点灯するものである。ここで無電極放電灯５を図２を参照して、さらに詳しく説明する。
【００３１】
この無電極放電灯５は少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部１５を有する略球形状のバルブ１１と、空洞部１５内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイル４と、誘導コイル４が巻回される磁気性材料で円筒状のコア１３と、コア１３の内側であってコア１３と接触する熱伝導性材料の部材１２と、を備えている。
【００３２】
バルブ１１は、略球形状であってその内部に少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスを封入しておくものであり、バルブ１１の下端側には有底状であって断面凹形状の空洞部１５が設けられている。バルブ１１の材料は石英ガラス等の透光性材料であり、放電ガスは水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物である。また、バルブ１１の内側は蛍光体１６及び保護膜１７が塗布されている。蛍光体１６は水銀からの放射された紫外線を可視光に変換するものであり、蛍光体１６の材料としてはハロ燐酸カルシウム、赤色蛍光体である（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体であるＣａＰＯ４、青色蛍光体であるＢａＭｇＡｌｌ４Ｏ２３：Ｅｕが用いられる。保護膜１７は水銀とバルブ１１の材料である石英ガラスとの反応を抑えることによって、バルブ１１の光束維持率を向上させるものである。保護膜１７の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）等の微粒子が用いられる。保護膜１７は、通常のバルブ１１では透過率が高い方が望ましいため、蛍光体１６に比べ薄くバルブ１１内面に形成される。
【００３３】
誘導コイル４は、バルブ１１内部の放電ガスに１３．５６ＭＨｚで発振する高周波電磁界を供給するものであり、一方は後述するコア１３に巻回されており、他方は整合回路３に接続されている。本実施の形態では、放電ガスに１３．５６ＭＨｚの高周波電磁界を供給しているが、放射雑音による他の電気機器への悪影響を少なくできる２．６ＭＨｚ〜１５ＭＨｚ程度であれば、他の周波数でもよい。たとえば、蛍光灯を点灯させるために通常使用される数十〜数百ｋＨｚの周波数でもよい。
【００３４】
ここで、誘導コイル４は銅又は銅合金による条材を所定回数巻回して形成している。そして、誘導コイル４には直列回路２が動作すると高周波電流が流れ、誘導コイル４の周りに高周波電磁界が発生するように構成されている。つぎに、発生した高周波電磁界によってバルブ１１内部の電子が加速され、放電ガスの原子に衝突して放電ガスを電離させ、新たな電子を発生させる。このようにして発生した電子は、誘導コイル４の周りに発生した高周波電磁界によってエネルギーを受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギーを与える。放電プラズマ内の原子は、電離したり励起したりする。励起された原子は、基底状態に戻るときに発光する。この発光を光エネルギーとして利用するのである。
【００３５】
部材１２は、断面略凸状であって、部材１２の凸部１２ａの外側にコア１３が接触するように設けられている。
【００３６】
コア１３は、空洞部１５の内部にコア１３の一端がバルブ１１の中心に向かうようにコア１３の他端が基台１８に固定され立設おり、略円筒状であって略円筒状の部材１２の凸部１２ａの外面と接触するように設けられている。本実施の形態ではこのコア１３の材料として、透磁率が略１５０である軟磁性体であるニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）フィライトを用いている。もちろん、マンガン亜鉛（Ｍｎ−Ｚｎ）フェライト、軟磁性金属を含むものであればどのようなものでも構わない。また、軟磁性金属単体でもよい。ここで、軟磁性体とはバルク状態での保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ程度以下のものである。
【００３７】
基台１８は、アルミダイカストにて形成された上面開口の有底状の略円筒体で、この基台１８の底面には、上述した部材１２がバルブ１１の中心に向かうように立設固定されている。さらに、底部には蓋体（図示しない）が設けられている。
【００３８】
ここで２１は、整流回路ＤＢ、チョッパ回路等から構成される無電極放電灯点灯装置を示している。本実施の形態では、無電極放電灯点灯装置２１を基台１８内に収納している。もちろん、無電極放電灯点灯装置２１を基台１８の外部に設けても構わない。
【００３９】
また、この無電極放電灯５と無電極放電灯点灯装置２１とから図３に示すような照明装置が構成されている。この照明装置はバルブ１１の上方を取り外し自在であって、無電極放電灯５からの放射ノイズ等を吸収するシールドケース２０が覆っており、基台１８には部材１２が立設固定されている。もちろん、無電極放電灯５を点灯させる照明装置としては、このような形状のものに限られない。
【００４０】
制御回路１９は、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の周波数（以下、駆動周波数ｆという。）及びスイッチング素子Ｑ２とＱ３とのオンデューティを制御するとともに、電圧検出回路９からの検出信号を受けて、無電極放電灯５が始動しているときにスイッチング素子Ｑ４の制御をするものである。この制御回路１９はスイッチング素子Ｑ２及びＱ３を制御するために基準クロック信号を出力しており、基準クロック信号の周波数又はデューティを制御することにより、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の駆動周波数ｆ、又はスイッチング素子Ｑ２及びＱ３のオンデューティを制御する。そして、この基準クロック信号を後述するドライブ回路８に入力する。また、この制御回路１９はトランジスタＱ９１がオンしたときには、該オン信号を受けてスイッチング素子Ｑ４にオフ信号を送信し、スイッチング素子Ｑ４をオフさせる。
【００４１】
本実施の形態では制御回路１９として、ＳＴマイクロエレクトロニクス社製のマイコン、ＳＴ７２Ｇシリーズを用いている。このようなマイコンを用いると、プログラムを設定するだけで周波数やオンデューティの制御を簡単に行うことができる。本実施の形態では、制御回路１９のみをマイコン化しているが、もちろん、チョッパ制御回路７、ドライブ回路８及びＩＰＤ降圧回路１０などをすべてマイコン化してもよい。このように制御回路をすべてマイコン化すると、無電極放電灯点灯装置をコンパクトにすることができる。
【００４２】
ドライブ回路８は、制御回路１９からの基準クロック信号に基づいてスイッチング素子Ｑ２及びＱ３を交互にオン・オフ動作させるために、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３のゲートにドライブ信号を出力するものであり、本実施の形態では、三菱電機株式会社製の高耐圧ハーフブリッジドライバＭ６３９９１を用いている。そして、基準クロック信号の周波数が変化するとスイッチング素子Ｑ２及びＱ３のゲートへのドライブ信号の周波数が変化し、無電極放電灯５の出力を変化させることができる。
【００４３】
チョッパ制御回路７は、チョッパ回路が有するスイッチング素子Ｑ１の周波数を制御するものであり、本実施の形態では、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１を用いている。このＭＣ３４２６１は、１番ピン（図示しない）と２番ピン（図示しない）との間に接続するコンデンサの容量値、あるいは直流電圧Ｅから分圧して１番ピン（図示しない）に接続する抵抗の抵抗値を変えるだけで、３番ピン（図示しない）から出力されるスイッチング素子Ｑ１のゲートへの入力信号の周波数を変化させることができる。
【００４４】
電圧検出回路９は、コンデンサＣ２の両端電圧を検出するものである。そしてコンデンサＣ２の両端電圧は誘導コイル４の両端電圧Ｖ０２に略比例している。
【００４５】
この電圧検出回路９は、抵抗Ｒ９２からＲ９４までと、ダイオードＤ９２及びＤ９３と、コンデンサＣ９１からＣ９５までと、ツェナ−ダイオードＺＤ９１と、トランジスタＱ９１と、から構成されており、両端電圧Ｖ０２が上昇すると、コンデンサＣ９４及びダイオードＤ９２を介したツエナーダイオードＺＤ９１のカソード電圧がツエナーダイオードＺＤ９１の閾値電圧を越え、制御回路１９にオン信号を入力する。
【００４６】
ＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）降圧回路１０は、直流電圧Ｅを、たとえば、１５Ｖの直流電圧に変換し、制御回路１９、チョッパ制御回路７、ドライブ回路８及び後述するタイマ回路１９に電源を供給するものである。このＩＰＤ降圧回路１０は、抵抗Ｒ４１と、ダイオードＤ４１及びＤ４２と、コンデンサＣ４１からＣ４４までと、インダクタＬ４１と、ツェナ−ダイオードＺＤ４１及びＺＤ４２と、フォトカプラＰＣ４１と、ＩＣ４１と、から構成されている。そして、ＩＣ４１として松下電器産業株式会社製のスイッチング電源用ＭＩＰシリーズを用いている。
【００４７】
第３のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ４及びインピーダンス素子である抵抗Ｒ１の並列回路は、無電極放電灯５の始動時に共振の鋭さを低減させるものである。このスイッチング素子Ｑ４は制御回路１９によってオン・オフ制御がされ、無電極放電灯５の始動時にスイッチング素子Ｑ４がオフすることによって、共振回路３、スイッチング素子Ｑ３及び抵抗Ｒ１の閉回路が形成される。本実施の形態では、インピーダンス素子として抵抗Ｒ１を用いている。抵抗は誘導性素子や容量性素子と比較して安価でコンパクトなので、インピーダンス素子として好ましいといえる。また、スイッチング素子Ｑ４は機械的なスイッチでもよいし、電界効果トランジスタやトランジスタであってもよい。
【００４８】
つぎに、本実施の形態の動作を図４及び図５を参照して説明する。
【００４９】
ｔ＝ｔ１において、交流電源ＡＣを投入すると、コンデンサＣ１の両端に直流電源Ｅが発生し、ダイオードＤ４１を介してＩＰＤ降圧回路１０に電力が供給される。すると、コンデンサＣ４３の両端に十数Ｖの電圧が発生し、チョッパ制御回路７に電力が供給されるが、この時点ではまだ、直列回路２は動作を開始しておらず、両端電圧Ｖ０２及びコンデンサＣ２の両端電圧は発生していない。このため、コンデンサＣ９４及びダイオードＤ９２を介したツエナーダイオードＺＤ９１はオンしておらず、したがって、トランジスタＱ９１もオフとなっており、制御回路１９にはオフ信号が入力されている。そして、制御回路１９はこのオフ信号を受けてスイッチング素子Ｑ４にオン信号を出力しない。すなわち、ｔ＝ｔ１からｔ２までにおいては、共振回路３、スイッチング素子Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４によって閉回路が形成され、スイッチング素子Ｑ４はオフしているので、この閉回路内に抵抗Ｒ１が挿入されていない。
【００５０】
つぎにｔ＝ｔ２において、直列回路２がオン・オフ動作を開始すると、図４（ｂ）に示すように両端電圧Ｖ０２が時間とともに上昇し始める。そしてこの両端電圧Ｖ０２はコンデンサＣ２の両端電圧に略比例しており、コンデンサＣ２の両端電圧も時間とともに上昇し始める。
【００５１】
つぎにｔ＝ｔ３において、コンデンサＣ９４及びダイオードＤ９２を介したツエナーダイオードＺＤ９１のカソード電圧がツエナーダイオードＺＤ９１の閾値電圧を超えると、トランジスタＱ９１がオンするとともに、制御回路１９にオン信号が入力され、制御回路１９はスイッチング素子Ｑ４をオフさせるためのオフ信号を出力する。すると、共振回路３、スイッチング素子Ｑ３及び抵抗Ｒ１によって閉回路が形成される。ここで、共振の鋭さを示すＱ値は、閉回路全体の抵抗をＲ、インダクタンスをＬ、容量をＣ、角周波数をω（＝２πｆであり、ｆは駆動周波数）とすると、Ｑ＝（ωＬ）／Ｒ＝１／（ωＣＲ）で表され、Ｑ値が大きいほど、少しの駆動周波数ｆの変化や閉回路を構成する電子部品のばらつきによって両端電圧Ｖ０２が大きく変化する。
【００５２】
本実施の形態では共振回路３、スイッチング素子Ｑ３及びスイッチング素子Ｑ４によって形成される閉回路にスイッチング素子Ｑ４がオフすることによって抵抗Ｒ１が挿入されることとなり、Ｑ値が図５（ａ）から図５（ｂ）に示すように変化し、Ｑ値が小さくなる。すなわち、経時変化による両端電圧Ｖ０２の変化幅を小さくすることができ、電子部品がばらついた場合においても、両端電圧Ｖ０２が大きく変化するのを防ぐことができる。
【００５３】
そしてｔ＝ｔ４において、無電極放電灯５が点灯すると図４（ｂ）に示すように両端電圧Ｖ０２は低下し、これに伴いツエナーダイオードＺＤ９１のカソード電圧がツエナーダイオードＺＤ９１の閾値電圧に達することができず、制御回路１９にはオフ信号が入力され、スイッチング素子Ｑ４はオンする。すなわち、無電極放電灯５の通常点灯時には抵抗Ｒ１が短絡されることとなり、抵抗Ｒ１での電力損失をなくすことができる。
【００５４】
以上、本実施の構成によれば、無電極放電灯５の始動時に共振の鋭さを鈍くすることによって、閉回路を構成する電子部品が多少ばらついても、両端電圧Ｖ０２が極端に小さくなってしまうことがなく、始動時の無電極放電灯５の立ち消えや始動失敗を防ぐことができる。また、逆に電子部品がばらつき、図４（ａ）に示すように両端電圧Ｖ０２が過度に大きくなることもなく、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品などに過度のストレスを与えることもない。
【００５５】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図６及び図７を参照して説明する。図６は無電極放電灯５の始動時の経過時間ｔと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示しており、図７は駆動周波数ｆと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００５６】
本発明の無電極放電灯点灯装置は、図１に示す無電極放電灯点灯装置において、スイッチング素子Ｑ４及び抵抗Ｒ１はいわゆる抵抗チョッパ回路を形成しており、スイッチング素子Ｑ４のオン・オフ動作の周期やスイッチング素子Ｑ４のオンデユーティを調整することによって、抵抗Ｒ１の抵抗値を０からＲ１まで連続的に変化させている。
【００５７】
以下、本実施の形態の動作を説明する。
【００５８】
ｔ＝ｔ１において交流電源ＡＣを投入すると、制御回路１９によって駆動周波数ｆを連続的に制御することによって両端電圧Ｖ０２が連続的に上昇し始める。
【００５９】
つぎにｔ＝ｔ２において、両端電圧Ｖ０２が所定の電圧に達すると、コンデンサＣ９４及びダイオードＤ９２を介したツエナーダイオードＺＤ９１のカソード電圧がツエナーダイオードＺＤ９１の閾値電圧を超えると、トランジスタＱ９１がオンし、制御回路１９にオン信号が入力される。すると、制御回路１９はスイッチング素子Ｑ４にオン・オフ信号を送信し、抵抗Ｒ１の抵抗値が０から連続的に上昇し始め、Ｑ値は低下し始める。すなわち、ｔ＝ｔ２からｔ３までの間は、駆動周波数ｆがｆ１からｆ２へと連続的に変化することによって両端電圧Ｖ０２が連続的に上昇するが、Ｑ値の低下によって両端電圧Ｖ０２は低下する。つまり、駆動周波数ｆの制御による電圧の上昇分をＱ値の低下によって相殺し両端電圧Ｖ０２が略一定となるように制御しているのである。
【００６０】
そして、ｔ＝ｔ３以後は、第１の実施の形態と同様にスイッチング素子Ｑ４はオンすることによって抵抗Ｒ１を短絡し、抵抗Ｒ１での電力損失をなくしている。
【００６１】
このようにｔ＝ｔ２からｔ３までの間に駆動周波数ｆとＱ値の両方を制御すると、閉回路を構成する電子部品がばらついても、両端電圧Ｖ０２が略一定になるように制御することができる。この制御によって、両端電圧Ｖ０２が極端に小さくなってしまうことがなく、始動時の無電極放電灯５の立ち消えや始動失敗を防ぐことができる。また、逆に両端電圧Ｖ０２が過度に大きくなることもなく、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品などに過度のストレスを与えることもない。
【００６２】
なお、本実施の形態ではｔ＝ｔ２からｔ３までの間の両端電圧Ｖ０２を略一定になるように制御をしたが、もちろん、ｔ＝ｔ１からｔ２までの両端電圧Ｖ０２の上昇の割合よりも小さな上昇の割合で両端電圧Ｖ０２を制御してもよい。このように駆動周波数ｆとＱ値の両方を制御すると、両端電圧Ｖ０２のきめ細かい制御をすることができる。
【００６３】
また、本発明の応用形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は無電極放電灯５の始動時の経過時間ｔと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示しており、図９は駆動周波数ｆと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示している。
【００６４】
この応用形態では、図８に示すようにｔ＝ｔ１からｔ２までの間及びｔ＝ｔ２からｔ３までの間において、Ｑ値のみの制御をしている。すなわち、ｔ＝ｔ１からｔ２までの間は、抵抗Ｒ１をＲ１から０（又はＲ１より小さい０でない所定値）まで連続的に変化させ両端電圧Ｖ０２を上昇させるとともに、ｔ＝ｔ２からｔ３までの間は、抵抗Ｒ１を所定値に固定させている。そして、ｔ＝ｔ３以後は、第１の実施の形態と同様にスイッチング素子Ｑ４はオンすることによって抵抗Ｒ１を短絡している。このようにＱ値のみを制御しても両端電圧Ｖ０２が略一定になるように制御することができる。
【００６５】
ここで、本実施の形態では抵抗Ｒ１を制御することによって、Ｑ値を制御することを考えたが、図１０に示すようにインダクタＬ２をトランスとし、このトランスの２次側にスイッチング素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ２を設け、スイッチング素子ＳＷ１を本実施の形態と同様の制御することによってＱ値を制御してもよいし、図１１に示すように誘導コイル４に２次巻き線を設けるとともに、この２次巻き線側にスイッチング素子ＳＷ１及び抵抗Ｒ２を設け、スイッチング素子ＳＷ１を制御することによってＱ値を制御してもよい。特に図１１に示すように誘導コイル４に２次巻き線を設けると、両端電圧Ｖ０２を精度よく検出することができる。
【００６６】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６７】
【発明の効果】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、共振回路と第１又は第２のスイッチング素子とで形成される閉回路内に挿入される第３のスイッチング素子とインピーダンス素子との並列回路と、少なくとも第３のスイッチング素子を制御する制御回路と、を備え、制御回路によって無電極放電灯の始動期間中は第３のスイッチング素子をオフさせるとともに、点灯期間中は第３のスイッチング素子をオンさせる制御をしているので、無電極放電灯の始動期間中は共振の鋭さが鈍くなり電子部品の定数がばらついた場合においても、共振の鋭さが大幅に変化することがなく、無電極放電灯に印加される電圧が大きくなり過ぎたり、始動電圧不足になることがない。また、無電極放電灯の点灯期間中は第３のスイッチング素子がオンすることによってインピーダンス素子が短絡されるので、インピーダンス素子による電力損失を抑えることができる。
【００６８】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯の始動期間中に、電子部品の定数がばらつき、無電極放電灯に印加される電圧がばらついた場合においても、第１及び第２のスイッチング素子を制御することによって、電圧のばらつきを補正することができる。
【００６９】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２に記載の無電極放電灯点灯装置において、インピーダンス素子のインピーダンスは可変であるとともに、無電極放電灯点灯装置は無電極放電灯に印加される電圧を検出する電圧検出回路を備え、無電極放電灯の始動期間中に無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御しているので、電圧の上昇分が共振の鋭さが鈍くなることによって相殺されることとなり、無電極放電灯に印加される電圧を略一定にすることができる。これによって、無電極放電灯に印加される電圧が大幅に変化することがなく、無電極放電灯を確実に点灯させることができる。
【００７０】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項３に記載の無電極放電灯点灯装置において、第３のスイッチング素子をオン・オフ動作させ、無電極放電灯の始動期間中に無電極放電灯に印加される電圧の上昇とともにインピーダンス素子のインピーダンスが大きくなるように制御しているので、電圧の上昇分が共振の鋭さが鈍くなることによって相殺されることとなり、無電極放電灯に印加される電圧を略一定にすることができる。これによって、無電極放電灯に印加される電圧が大幅に変化することがなく、無電極放電灯を確実に点灯させることができる。
【００７１】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から４までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、インピーダンス素子が抵抗なので、インダクタやコンデンサに比べコストが安く入手も容易である。
【００７２】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えており、無電極放電灯の空洞部内に誘導コイルが配設、収容されているので、無電極放電灯点灯装置全体の形状をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態において、無電極放電灯を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態において、照明装置を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態において、無電極放電灯５の始動時の経過時間ｔと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示す図である。
【図５】第１の実施の形態において、駆動周波数ｆと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示す図である。
【図６】第２の実施の形態において、無電極放電灯５の始動時の経過時間ｔと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示す図である。
【図７】第２の実施の形態において、駆動周波数ｆと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示す図である。
【図８】第２の実施の応用形態において、無電極放電灯５の始動時の経過時間ｔと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示す図である。
【図９】第２の実施の形態において、駆動周波数ｆと誘導コイルの両端電圧Ｖ０２との関係を示す図である。
【図１０】第２の実施の形態において、Ｑ値を制御するための他の回路図である。
【図１１】第２の実施の形態において、Ｑ値を制御するためのさらに他の回路図である。
【図１２】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
１      直流電源
２      直列回路
Ｑ２    第１のスイッチング素子
Ｑ３    第２のスイッチング素子
３      共振回路
４      誘導コイル
５      無電極放電灯
Ｑ４    第３のスイッチング素子
Ｒ１    インピーダンス素子
１９    制御回路
９      電圧検出回路
１１    バルブ
１２    部材
１３    コア
１５    空洞部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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