(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのスイッチング素子を有し直流電圧を出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路からの電力供給を受け高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に接続されるインピーダンス整合をとるための整合回路とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯の出力を出力制御により切り替える時に発生する前記チョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有し、前記電圧補正手段は、前記チョッパ回路においてその出力電圧を検出することによりスイッチング素子のパルス幅制御を行なうことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
少なくとも１つのスイッチング素子を有し直流電圧を出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路からの電力供給を受け高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に接続されるインピーダンス整合をとるための整合回路とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯の出力を出力制御により切り替える時に発生する前記チョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有し、前記電圧補正手段は、前記無電極放電灯の出力制御により出力電力を増加する方向に切り替える時、前記チョッパ回路の出力電圧を増加させるように補正することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】
少なくとも１つのスイッチング素子を有し直流電圧を出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路からの電力供給を受け高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に接続されるインピーダンス整合をとるための整合回路とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯の出力を出力制御により切り替える時に発生する前記チョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有し、前記電圧補正手段は、前記無電極放電灯の出力制御により出力電力を減少する方向に切り替える時、前記チョッパ回路の出力電圧を減少させるように補正することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記チョッパ回路の出力電圧変化を連続的とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記チョッパ回路の出力電圧変化を断続的とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
少なくとも１つのスイッチング素子を有し直流電圧を出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路からの電力供給を受け高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に接続されるインピーダンス整合をとるための整合回路とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯の出力を出力制御により切り替える時に発生する前記チョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有し、前記電圧補正手段は、前記無電極放電灯の出力制御により出力電力を切り替える時、前記高周波電源回路の間欠動作のデューティを一定時間かけて徐々に切り替えることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】
前記電圧補正手段は、前記高周波電源回路に印加された出力制御信号により前記電圧補正を行うことを特徴とする請求項６に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項８】
前記高周波電源回路はメインアンプと該メインアンプを駆動するためのドライブ装置とからなると共に、前記チョッパ回路は各々該メインアンプ、ドライブ装置に電力供給する第１、第２のチョッパ回路からなり、前記第１、第２のチョッパ回路の少なくとも一方について前記電圧補正手段を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項９】
前記チョッパ回路は、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路または昇降圧チョッパ回路のいずれかであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１０】
少なくとも１つのスイッチング素子を有し直流電圧を出力するチョッパ回路と、前記チョッパ回路からの電力供給を受け高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に接続されるインピーダンス整合をとるための整合回路とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯の出力を出力制御により切り替える時に発生する前記チョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有し、前記電圧補正手段は、前記チョッパ回路においてその出力電圧を検出することによりスイッチング素子のパルス幅制御を行ない、前記チョッパ回路は、昇圧チョッパ回路、降圧チョッパ回路または昇降圧チョッパ回路のいずれかであることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は出力制御のためのチョッパ回路を有する無電極放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来例の無電極放電灯点灯装置の回路図を図８に示す。本回路は、透明なあるいは内壁に蛍光体が塗布された球状のガラスバルブ内に、不活性ガス、金属蒸気等の放電ガス（例えば水銀及び希ガス）を封入した無電極放電灯１と、この無電極放電灯１の球状の外周に沿って近接配置された誘導コイル２と、誘導コイル２に接続され、高周波電力を誘導コイル２に供給する高周波電源３と、誘導コイル２と高周波電源３との両方のマッチングをとって反射を無くし、無電極放電灯１に効率よく高周波電力を供給するマッチング回路４とを備えて構成される。
【０００３】
高周波電源３は、メインアンプ７とそのドライブ装置９とから構成されている。メインアンプ７は、一次巻線ｎ1 、二次巻線ｎ21，ｎ22からなる駆動トランスＴ1 と、２つの電界効果トランジスタ（以下、スイッチング素子と呼ぶ。）Ｑ1 ，Ｑ2 の直列接続を有する所謂Ｄ級増幅回路となっており、また、ドライブ装置９は、水晶振動子Ｘを用いた発振回路５と、発振回路５の発振出力を増幅するプリアンプ６とから構成されている。ドライブ装置９の出力を駆動トランスＴ1 を介してスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 に印加することにより、メインアンプ７は動作を行う。そして、高周波電源３から誘導コイル２に数百ＫＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、誘導コイル２に高周波磁界を発生させて無電極放電灯１に高周波電力を供給し、無電極放電灯１内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生させる。
【０００４】
ここで、メインアンプ７の駆動電源となる第１の直流電源Ｅ1 は、交流電源ＡＣを整流器ＤＢで整流し、インダクタンス素子Ｌ11、スイッチング素子Ｑ11、ダイオードＤ11、平滑コンデンサＣ11、制御回路８１から構成される所謂昇圧チョッパ回路で高電圧に昇圧し、平滑コンデンサＣ11で平滑すると共に、入力電流歪みを改善できるものである。
【０００５】
また、ドライブ装置９の駆動電源となる第２の直流電源Ｅ2 は、第１の直流電源Ｅ1 の直流電圧出力が入力され、スイッチング素子Ｑ12、インダクタンス素子Ｌ12、ダイオードＤ12、平滑コンデンサＣ12、制御回路８２から構成される所謂降圧チョッパ回路で低電圧に降圧し、平滑コンデンサＣ12で平滑するものである。
【０００６】
なお、第１の直流電源Ｅ1 の制御回路８１は、平滑コンデンサＣ11の両端電圧Ｖ2 を抵抗Ｒ11，Ｒ21により検出してスイッチング素子Ｑ11を制御するものである。また、第２の直流電源Ｅ2 の制御回路８２は、平滑コンデンサＣ12の両端電圧を抵抗Ｒ12，Ｒ22により検出してスイッチング素子Ｑ12を制御するものである。第１、第２の直流電源Ｅ1 ，Ｅ2 を例えばスイッチング素子Ｑ11，Ｑ12のパルス幅制御により動作させる場合、制御回路８１，８２内の制御ＩＣとしてはμＰＣ４９４（ＮＥＣ製）が使用可能である。
【０００７】
また、矩形波の調光信号を調光回路１１に印加することにより、駆動トランスＴ1 の一次巻線ｎ1 の両端を短絡したり開放したりすることにより、メインアンプ７は間欠発振動作を行う。その動作を図９に示す。発振動作を停止させる期間（ｔOFF ）を調整することによって無電極放電灯１の出力制御、即ち調光を行うことができる。なおこのような調光方式は例えば特開平６−４５０８７号に開示されているものと同様である。
【０００８】
ここで例えば図１０に示すように、無電極放電灯１が全負荷状態（出力制御を行っていない状態、この時の調光比を１００％とする）から、深い調光状態（出力をかなり絞る方向）に切り替えた（時間ｔ＝ｔ0 ）とすると、第１の直流電源Ｅ1 は、軽負荷時にインダクタンス素子Ｌ11に流れる電流が臨界値を下回れば、レギュレーションが悪化する場合があり、スイッチング素子Ｑ11におけるゲート・ソース間電圧ＶGS（Ｑ11）のＯＮデューティは急に減少すると共に出力電圧Ｖ2 は全負荷時と比較して急に増加してしまうため、図１０のように時間ｔ0 を境に出力電圧Ｖ2 が急激に増加してしまう。このため、誘導コイル２とメインアンプ７との間のインピーダンスマッチング状態も急に変化するため、メインアンプ７の出力が不安定になることがあり、その際、無電極放電灯１の出力にちらつきが発生する、という問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、無電極放電灯の調光を行う場合、全負荷状態と深い調光状態のように、出力差が大きな状態間の切り替えを行った時でも、切り替え時に無電極放電灯にちらつきが発生することのない無電極放電灯点灯装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、少なくとも１つのスイッチング素子を有し直流電圧を出力するチョッパ回路Ｅ1 と、前記チョッパ回路からの電力供給を受け高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路３と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイル２と、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯１と、前記高周波電源回路と前記誘導コイルとの間に接続されるインピーダンス整合をとるための整合回路４とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯１の出力を出力制御により切り替える時に発生する前記チョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有し、前記電圧補正手段は、前記チョッパ回路においてその出力電圧を検出することによりスイッチング素子のパルス幅制御を行なうことを特徴とするものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
本発明の実施形態１の回路構成を図１に示す。従来の技術と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。従来の技術との相違点は、調光回路１１からの制御線１２を第１の直流電源Ｅ1 における電圧検出端子（抵抗Ｒ11，Ｒ21の接続点）に接続していることである。本実施形態の動作について図２により説明する。時間ｔ＝ｔ0 で無電極放電灯１を全負荷状態（調光比１００％）から、深い調光状態（出力をかなり絞る方向）に切り替える際、調光回路１１から制御線１２を介して抵抗Ｒ21に、鋸歯状波電流Ｉ4 を流し（図１の矢印方向に対して正側）、この鋸歯状波電流Ｉ4 は時間ｔ＝ｔ0 でピーク値Ｉ4Pをとり、時間ｔ＝ｔ1 でゼロとなる。これにより抵抗Ｒ21の両端電圧は高くなるため、制御回路８１の作用により第１の直流電源Ｅ1 の出力は低減する方向となる。すなわち第１の直流電源Ｅ1 の負荷が軽くなったことで、レギュレーションが悪化して出力電圧は増加方向となるが、逆に鋸歯状波電流Ｉ4 の作用により、出力電圧は低減する方向となるため、スイッチング素子Ｑ11のＯＮデューティは従来の技術の場合（図１０）と比較して緩やかに低減し、その結果、出力電圧Ｖ2 も緩やかに増加する。このため、誘導コイル２とメインアンプ７との間のインピーダンスマッチング状態は緩やかに変化するため、メインアンプ７の出力は不安定になることがなく、その際、無電極放電灯１の出力にちらつきが発生することもなくなる、という効果がある。
【００１２】
（実施形態２）
本発明の実施形態２の動作について図３に示す。実施形態１と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。実施形態１との相違点は、無電極放電灯１が深い調光状態から全負荷状態（調光比１００％）に切り替えると共に、鋸歯状波電流Ｉ4 を図１の矢印方向に対して負側に流したことであり、同様にスイッチング素子Ｑ11のＯＮデューティは鋸歯状波電流Ｉ4 を流さない場合と比較して緩やかに増加し、その結果、出力電圧Ｖ2 も緩やかに低減し、無電極放電灯１の出力にちらつきが発生することがなくなるという効果がある。
【００１３】
（実施形態３）
本発明の実施形態３の動作について図４に示す。実施形態１、２と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。本実施形態は実施形態１、２に適用され、無電極放電灯１の出力切り替え時の出力変化割合に比例して、鋸歯状波電流Ｉ4 のピーク値Ｉ4Pを変化させている。なお、ピーク値Ｉ4Pの傾きは、無電極放電灯１の出力切り替え時に、その出力が不安定にならないように設定される。これにより、どのような出力間での切り替えであっても出力電圧Ｖ2 をより緩やかに変化させることができるという効果がある。
【００１４】
（実施形態４）
本発明の実施形態４の回路構成を図５に示す。実施形態１と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。実施形態１との相違点は、調光回路１１からの制御線１２を第２の直流電源Ｅ2 における電圧検出端子（抵抗Ｒ12，Ｒ22の接続点）に接続していることである。動作は図２に示すとおり（ただし、ＶGS（Ｑ11）のＯＮデューティ→ＶGS（Ｑ12）のＯＮデューティ、Ｖ2 →Ｖ3 と読み替えるものとする）であり、無電極放電灯１の出力を切り替えた時の第２の直流電源Ｅ2 の出力電圧Ｖ3 は緩やかに増加する。ここで、出力電圧Ｖ3 が急激に増加した場合も出力電圧Ｖ2 の場合と同様にメインアンプ７の出力が不安定になり、その際、無電極放電灯１の出力にちらつきが発生することがあるため、出力電圧Ｖ3 を緩やかに変化させることにより、実施形態１と同様の効果がある。なお、調光回路１１からの鋸歯状波電流Ｉ4 を、第１の直流電源Ｅ1 における電圧検出端子（抵抗Ｒ11，Ｒ21の接続点）にも同時に印加しても良く、無電極放電灯１の出力を切り替えた時のメインアンプ７の出力はより安定する。
【００１５】
（実施形態５）
本発明の実施形態５の動作を図６に示す。実施形態１と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。実施形態１との相違点は、電流Ｉ4 を階段状としており、時間ｔ＝ｔ0 〜ｔ2 と時間ｔ＝ｔ2 〜ｔ1 で２段階の電流値に切り替えていることである。その結果、ＶGS（Ｑ11）のＯＮデューティや出力電圧Ｖ2 も段階的に変化することになるので、従来の技術と比較して無電極放電灯１の出力を切り替えた時のメインアンプ７の出力はより安定になり、その際、無電極放電灯１の出力にちらつきが発生することも抑制されるという効果がある。
【００１６】
（実施形態６）
本発明の実施形態６の動作を図７に示す。従来例と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。従来例との相違点は、時間ｔ＝ｔ0 〜ｔ1 の期間で時間をかけて調光比を緩やかに減少させたことであり、その結果、ＶGS（Ｑ11）のＯＮデューティや出力電圧Ｖ2 も緩やかに変化することとなり、無電極放電灯１の出力にちらつきが発生することがなくなるという効果がある。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、無電極放電灯の出力を出力制御により切り替える時に発生するチョッパ回路の出力電圧変化を緩やかにする電圧補正手段を有するので、全負荷状態と深い調光状態のように、出力差が大きな状態間の切り替えを行った時でも、切り替え時に無電極放電灯にちらつきが発生することがないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の回路構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態４の回路構成図である。
【図６】本発明の実施形態５の動作説明図である。
【図７】本発明の実施形態６の動作説明図である。
【図８】従来例の回路構成図である。
【図９】従来例の調光原理の説明図である。
【図１０】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
１    無電極放電灯
２    誘導コイル
３    高周波電源
４    マッチング回路
５    発振回路
６    プリアンプ
７    メインアンプ
９    ドライブ装置
１１  調光回路
１２  制御線
８１  制御回路（昇圧チョッパ回路）
８２  制御回路（降圧チョッパ回路）
【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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