(57)【要約】【課題】  共振回路を構成する各電子部品等のばらつきが生じた場合においても、誘導コイルに高い電圧を印加することができ、無電極放電灯の始動性を向上させることができる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】  周波数制御回路１９によって第１及び第２のスイッチング素子Ｑ２及びＱ３の動作周波数ｆを変化させ、電圧検出回路９によって無電極放電灯５が点灯しない電圧であって誘導コイル４に印加される電圧が最大となるときの第１の動作周波数ｆ１を検出し、第１の動作周波数ｆ１を検出した後に、第１の動作周波数ｆ１よりも高い第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に移行させる制御を行っている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源を高周波電力に変換するとともに交互にオンオフ動作をする第１及び第２のスイッチング素子を有する電力変換回路と、電力変換回路から矩形波電圧によって共振する共振回路と、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り点灯する無電極放電灯と、第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を制御する周波数制御回路と、誘導コイルに印加される電圧を検出する電圧検出回路と、を備え、周波数制御回路によって第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を変化させ、電圧検出回路によって無電極放電灯が点灯しない電圧であって誘導コイルに印加される電圧が最大となるときの第１の動作周波数を検出し、第１の動作周波数を検出した後に、第１の動作周波数よりも高い第２の動作周波数から第１の動作周波数に移行させる制御を行うことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
直流電源の出力電圧を制御する制御回路をさらに設け、出力電圧を低くしることにより無電極放電灯が点灯しない電圧を供給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】
第１の動作周波数は１５０ｋＨｚより大きく数十ＭＨｚ以下であり、第２の動作周波数は数十ｋＨｚより大きく１５０ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
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から請求項３までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来例として、特開平１０−２０８８９４号公報のものが挙げられる（以下、従来例１という。）。このものは、図１０に示すように制御回路６Ｊ１は無電極放電灯１Ｊ１が点灯するまで徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２Ｊ１からの出力周波数を変化させ、無電極放電灯１Ｊ１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させ、基準周波数ｆあるいはその近傍まで周波数を戻す。その後スイッチＳＪ１を切替え、増幅回路５Ｊ１のスイッチング素子Ｑ１Ｊ１、Ｑ２Ｊ１のゲートにトランスＴＪ１を介して周波数固定発振回路ＯＳＣ１Ｊ１からの一定周波数の信号を与え、無電極放電灯１Ｊ１の点灯を維持する。このようにして周波数の切替時における無電極放電灯のちらつき発生や不安定になることを防止している。
【０００３】
また、別の従来例として、特開２００１−１１８６９５号公報のものが挙げられる（以下、従来例２という。）。このものは、図１１に示すように整合回路４Ｊ２の入力電圧及び入力電流の位相が同位相となるように、又は高周波電源回路３Ｊ２のスイッチング素子８ｂＪ２がターンオン又はターンオフする瞬間の電流値を検出し、検出信号がゼロになるように発振周波数を制御しており、これにより、始動時は負荷の共振周波数付近、安定点灯時は整合回路４Ｊ２の入力電力が一定となるように発振周波数を制御することが可能となり、回路素子の値のばらつきによって負荷の状態がばらついても始動性及び消費電力安定性に優れた無電極放電ランプ点灯装置を実現している。
【特許文献１】特開平１０−２０８８９４号公報
【特許文献２】特開２００１−１１８６９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来例１においては、無電極放電灯１Ｊ１の始動時に出力周波数を徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２Ｊ１の発振周波数を増加方向に変化させ、無電極放電灯１Ｊ１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させているが、共振回路を構成する各電子部品等のばらつきによって、計算上で決定される共振周波数よりも実際の共振周波数がずれた場合において、無電極放電灯１Ｊ１の始動時に無電極放電灯１Ｊ１に十分な始動電圧が印加されない場合があった。このため、無電極放電灯１Ｊ１の周囲温度が低い場合において、無電極放電灯１Ｊ１を始動させようとするとき（以下、低温始動時という。）や無電極放電灯１Ｊ１が長い間暗所に放置されていた場合において、無電極放電灯１Ｊ１を始動させようとするとき（以下、暗所始動時という。）には、無電極放電灯１Ｊ１が始動しにくい場合があった。
【０００５】
また、従来例２においては、無電極放電灯１Ｊ２の始動時に発振周波数を増加させ、共振周波数が一定値となるように制御しているが、従来例１と同様に、計算上で決定される共振周波数よりも実際の共振周波数がずれた場合に、無電極放電灯１Ｊ２の始動時に無電極放電灯１Ｊ２に十分な始動電圧が印加されない場合があった。このため、従来例２においても低温始動時や暗所始動時に無電極放電灯１Ｊ２が始動しにくい場合があった。
【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、共振回路を構成する各電子部品等のばらつきが生じた場合においても、誘導コイルに高い電圧を印加することができ、無電極放電灯の始動性を向上させることができる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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本願発明においては、周波数制御回路によって第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を変化させ、電圧検出回路によって無電極放電灯が点灯しない電圧であって誘導コイルに印加される電圧が最大となるときの第１の動作周波数を検出し、第１の動作周波数を検出した後に、第１の動作周波数よりも高い第２の動作周波数から第１の動作周波数に移行させる制御を行っている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の無電極放電灯点灯装置においては、共振回路を構成する各電子部品等のばらつきによって、計算上で決定される共振周波数よりも実際の共振周波数がずれた場合においても、電圧検出回路によって、実際の共振周波数である第１の動作周波数を検出した後に第１の動作周波数よりも高い第２の動作周波数から第１の動作周波数に移行させているので、無電極放電灯の始動時に、誘導コイルに常に高い電圧を印加することができ、無電極放電灯の始動性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施の形態）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図７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は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。さらに、図５は共振カーブを示しており、図６はインダクタＬｓ、コンデンサＣｓ１、Ｃｓ２及びＣｐから構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示している。さらにまた、図７は本実施の応用形態の経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。
【００１０】
つぎに、各部の構成を説明する。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
チョッパ回路１ａ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１ａ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１ａ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１ａ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。
【００１４】
この交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ及びチョッパ回路１ａによって直流電源１を構成しており、スイッチング素子Ｑ１を制御することによって、直流電圧Ｅの大小を制御している。
【００１５】
ここで図示はしないが、昇圧チョッパ回路１ａ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１ａ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１ａ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つ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１ａによってマルチ電源を直流電圧Ｅの一定とし、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つの無電極放電灯点灯装置で対応することができるのである。
【００１６】
電力変換回路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ものであり、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の直列回路によって構成されている。そして、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。
また、電力変換回路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。もちろん電力変換回路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。
【００１７】
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Ｌｓ、コンデンサＣｐ、Ｃｓ１及びＣｓ２から構成されている。この共振回路３は電力変換回路２と誘導コイル４との間のインピーダンスを整合し、電力変換回路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。
【００１８】
無電極放電灯５は、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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
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には電力変換回路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。
【００２２】
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。
【００２３】
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に固定され立設されており、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の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。
【００２４】
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。
【００２５】
ここで２１は、整流回路ＤＢ、チョッパ回路１ａ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。
【００２６】
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が照明装置の上方から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。
【００２７】
周波数制御回路１９は、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の周波数（以下、動作周波数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。また、交流電源ＡＣが投入されてから、時間の経過とともに、動作周波数ｆを低くしていき、誘導コイル４への印過電圧を上昇させていっている。この周波数制御回路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って、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３の動作周波数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ドライブ回路８に入力する。また、この周波数制御回路１９はスイッチング素子Ｑ４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。
【００２８】
本実施の形態では周波数制御回路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。
【００２９】
ドライブ回路８は、周波数制御回路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。
【００３０】
チョッパ制御回路７は、チョッパ回路１ａが有するスイッチング素子Ｑ１の周波数を制御し、直流電圧Ｅの大小を制御するものであり、この直流電圧Ｅを低く抑えると、電力変換回路２が動作していても無電極放電灯５が点灯するのを抑えることができる。そしてこのチョッパ制御回路７として、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。
【００３１】
電圧検出回路９は、コンデンサＣｓ２の両端電圧を検出するものである。そして、コンデンサＣｓ２の両端電圧は誘導コイル４の両端電圧Ｖ０２に略比例しており、この両端電圧Ｖ０２が無電極放電灯５に印加される。
【００３２】
この電圧検出回路９は、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ２及びＤ３と、コンデンサＣ２からＣ４までと、から構成されている。そして、ダイオードＤ３のカソードがツェナーダイオードＺＤ１のカソードと接続されており、さらに、ツェナーダイオードＺＤ１のアノードがスイッチング素子Ｑ４と接続されている。
【００３３】
この電圧検出回路９において、両端電圧Ｖ０２が上昇すると、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ３を介したツェナーダイオードＺＤ１のカソード電圧がツェナーダイオードＺＤ１の閾値電圧を超え、周波数制御回路１９にオン信号を入力する。
【００３４】
また、図示はしないが、図１にはチョッパ制御回路７、駆動回路８及び周波数制御回路１９に電源を供給するためのＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）降圧回路が設けられている。このＩＰＤ降圧回路は直流電圧Ｅを、たとえば、１５Ｖの直流電圧に変換し、この電圧によってチョッパ制御回路７、駆動回路８及び周波数制御回路１９に電源が供給される。そして、このようなＩＰＤ降圧回路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。
【００３５】
つぎに、本実施の形態の動作を図１、図４及び図５を参照して説明する。
【００３６】
ｔ＝ｔ０において交流電源ＡＣが投入されると、コンデンサＣ１の両端に直流電源Ｅが発生し、ＩＰＤ降圧回路に電力が供給される。このＩＰＤ降圧回路によって数十ボルトの電圧がチョッパ制御回路７に印加されるが、この時点ではまだ、電力変換回路２は動作を開始しておらず、両端電圧Ｖ０２及びコンデンサＣｓ２の両端電圧は発生していない。このため、抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２、コンデンサＣ２、ダイオードＤ３を介したコンデンサＣ４に電荷が溜まっておらず、ツェナーダイオードＺＤ１はオンしていない。すなわち、スイッチング素子Ｑ４もオフとなっており、周波数制御回路１９及びチョッパ制御回路７にはオフ信号が入力されている。このため、チョッパ制御回路７はスイッチング素子Ｑ１を制御し、直流電源Ｅは無電極放電灯５が点灯しない程度の電圧となっている。
【００３７】
つぎにｔ＝ｔ１において電力変換回路２が動作を開始すると、共振回路３の共振動作によって、両端電圧Ｖ０２及びコンデンサＣｓ２に共振電圧が発生するが、このときに直流電源Ｅは低く抑えられたまま（たとえば、数十Ｖ）で、無電極放電灯５はまだ点灯していない。この直流電源Ｅを低く保った状態で、ｔ＝ｔ１において電力変換回路２が動作を開始すると、図５に示す範囲で周波数制御回路１９によって第１及び第２のスイッチング素子Ｑ２及びＱ３の動作周波数を変化させていく。このときの動作周波数の変化態様は連続的でもよいし、離散的でもよい。そして、この動作周波数ｆの変化による両端電圧Ｖ０２の大きさをコンデンサＣ４の電圧で間接的に計測し、コンデンサＣ４の電圧を周波数制御回路１９でモニタしていく。このようにして、コンデンサＣ４の電圧が最大となる動作周波数、すなわち、両端電圧Ｖ０２の大きさが最大となる動作周波数（以下、この動作周波数を第１の動作周波数ｆ１という。）を検出する。
【００３８】
理論的には、両端電圧Ｖ０２の大きさが最大となる第１の動作周波数ｆ１は、共振回路３を構成するインダクタＬｓ、コンデンサＣｐ、Ｃｓ１及びＣｓ２の各定数から計算で一義的に決まる共振周波数ｆ０と一致するはずである。しかしながら、実際は各部品のばらつき等によって、計算上で決定される共振周波数ｆ０と第１の動作周波数ｆ１とは一致しない場合がある。
【００３９】
したがって、各部品のばらつきや周囲温度による各部品の定数の変化を考慮して、交流電源ＡＣを投入するごとに第１の動作周波数ｆ１を見つけ出すのである。この第１の動作周波数ｆ１は各部品のばらつきや周囲温度による各部品の定数の変化を考慮した場合の真の共振周波数といえるものであり、この第１の動作周波数ｆ１の近傍の動作周波数ｆでは、両端電圧Ｖ０２が極めて大きくなる。
【００４０】
そしてｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ３までの間において、第１の動作周波数ｆ１よりも高い第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に動作周波数を連続的に移行させる。このとき同時に直流電源Ｅを、たとえば、４００Ｖに上昇させる。すると、第１の動作周波数ｆ１に近づくにつれて、両端電圧Ｖ０２は、無電極放電灯５が点灯するのに十分なほど大きくなるので、無電極放電灯の始動性を向上させることができる。特に低温始動時や暗所始動時には極めて効果的である。
【００４１】
ここで、第２の動作周波数ｆ２の設定条件を考える。図６にインダクタＬｓ、コンデンサＣｐ、Ｃｓ１及びＣｓ２から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示す。│Ｚ│は入力インピーダンスの絶対値を示しており、θは入力インピーダンスの位相角を示している。図６からわかるように、θ＝０となる共振周波数が３つ存在する。最も低い共振周波数を、２番目に高い共振周波数をＦ０、最も高い共振周波数をｆ０とする。本実施の形態のように、電力変換回路２として、ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いた場合、電力変換回路２から無電極放電灯５をみたインピーダンスが容量性になると、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３が同時にオンしてしまい、交流電源ＡＣから大きな電流が流れ、無電極放電灯点灯装置を構成する部品に過大なストレスを与えてしまう場合がある。
【００４２】
このような場合を回避するために、電力変換回路２から無電極放電灯５をみたインピーダンスを誘導性（θ＞０）又は抵抗性（θ＝０）にする必要がある。図６に示す入力インピーダンスの場合、インピーダンスが容量性になる周波数ｆは、Ｆ０＜ｆ＜ｆ０である。すなわち、第２の動作周波数ｆ２＞共振周波数ｆ０と設定しておくと、インピーダンスが容量性になることはない。
【００４３】
ここで、インダクタＬｓに２次巻線を設けるとともに、この２次巻線の巻数を適宜設定し、２次巻線に発生する電圧を周波数制御回路１９に直接入力してもよい。このようにすると、誘導コイル１ｂの両端に発生する高電圧を検出する電圧検出回路９を設ける必要がない。さらに、周波数制御回路１９に入力される信号の配線長を短くすることができ、配線による雑音を抑制することができる。
【００４４】
また、本実施の応用形態として、別途タイマー回路を設けるか、あるいは、マイコン機能を有する周波数制御回路１９にタイマー機能をプログラミングにより付加し、図７に示すように周期的に第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１へ動作周波数を変化させてもよい。このように両端電圧Ｖ０２を周期的に変化させると、無電極放電灯５の始動性をさらに向上する場合があり、低温始動時や暗所始動時には有効である。また、このような制御を行うと、第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に変化させ、その後動作周波数ｆ１による両端電圧Ｖ０２を無電極放電灯５を印加し続ける場合に比べて、高い電圧が無電極放電灯５に印加され続けることがないので、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることを防ぐことができる。
【００４５】
さらに、一定時間、周波数変化を繰り返しても無電極放電灯５が点灯しない場合は、無電極放電灯点灯装置が異常状態にあるとみなし、電力変換回路２又はチョッパ回路１ａを停止させてもよい。さらに、タイマー回路を用いずに、周波数可変回数をカウントし、周波数変化の回数が、ある一定の回数に達すると電力変換回路２又はチョッパ回路１ａを停止させてもよい。
【００４６】
さらにまた、本実施の形態では、周波数制御回路１９のみをマイコン化したが、もちろん、チョッパ制御回路７、周波数制御回路１９及び電圧検出回路９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。
【００４７】
なお、動作周波数が数十ｋＨｚ未満になると誘導コイル４における損失が非常に多くなり、点灯維持が困難になるため実用的でない。また、動作周波数が数十ＭＨｚ以上になると、電力変換回路２などの損失が多くなるだけでなく、表皮効果によって誘導コイル４の巻線による銅損が非常に多くなって、発光効率が低くなる。したがって、動作周波数は数十ｋＨｚ以上数十ＭＨｚ以下が好ましい。また、無電極放電灯５の種類によっては無電極放電灯５の定格電力を出力するための動作周波数が第１の動作周波数ｆ１と一致する場合もあり得るが、第１の動作周波数ｆ１を１５０ｋＨｚ以下に設定しておくと、電気用品安全法における雑音対策が容易となる場合があり、雑音対策を考慮して無電極放電灯５の点灯時の動作周波数を１５０ｋＨｚ以下に設定しておくことが望ましい。
【００４８】
以上、本実施の形態によれば、共振回路を構成する各電子部品等のばらつきによって、計算上で決定される共振周波数ｆ０よりも実際の共振周波数ｆ１がずれた場合においても、電圧検出回路９によって、実際の共振周波数である第１の動作周波数ｆ１を検出した後に第１の動作周波数ｆ１よりも高い第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に移行させているので、無電極放電灯５の始動時に、誘導コイル４に常に高い電圧を印加することができ、無電極放電灯５の始動性を向上させることができる。特に、低温始動時又は暗所始動時などの無電極放電灯５が始動しにくい条件下では有効である。
【００４９】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は共振カーブの経時変化を示しており、図９は経過時間ｔと動作周波数ｆ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り説明を省略する。
【００５０】
経時変化などによって、共振回路３を構成するインダクタＬｓ、コンデンサＣｐ、Ｃｓ１及びＣｓ２の各定数などが変化し、図８に示すように期間（ｔ２−ｔ１）における共振カーブがＣ１ＡからＣ１Ｂに変化してしまう場合がある。すなわち、第１の動作周波数ｆ１での両端電圧Ｖ０２が低下してしまう場合がある。このような場合、ｔ＝ｔ２以降において、直流電源Ｅを上昇（３００〜５００Ｖ程度）させても図８の共振カーブＣ２Ｂに示すように、始動電圧に達せず、低温始動時や暗所始動時に無電極放電灯５が始動しにくい場合がある。
【００５１】
そこで、第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に動作周波数を移行させる際に図９（ａ）に示すように移行速度を変化させる。すなわち、期間（ｔ２’−ｔ２）においては、動作周波数の変化速度を遅くし、期間（ｔ３−ｔ２’）においては、動作周波数の変化速度を早くする。このように動作周波数を制御し両端電圧Ｖ０２に変化を与えると、経時変化などによって共振カーブが共振カーブＣ２Ｂに変化してしまっても、無電極放電灯５が始動しやすくなる。
【００５２】
もちろん、期間（ｔ２’−ｔ２）において動作周波数の変化速度を早くし、期間（ｔ３−ｔ２’）においては、動作周波数の変化速度を遅くしてもよい。要は、両端電圧Ｖ０２に単調でない何らかの急激な電圧変化を与えてやると、始動性が向上するのである。
【００５３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】無電極放電灯の断面図である。
【図３】照明装置の断面図である。
【図４】経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示す図である。
【図５】共振カーブを示す図である。
【図６】入力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図７】本実施の応用形態の経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示す図である。
【図８】第２の実施の形態において、共振カーブの経時変化を示す図である。
【図９】第２の実施の形態において、経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示す図である。
【図１０】第１の従来例を示す回路図である。
【図１１】第２の従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００５５】
１        直流電源
Ｑ２      第１のスイッチング素子
Ｑ３      第２のスイッチング素子
２        電力変換回路
３        共振回路
４        誘導コイル
５        無電極放電灯
９        電圧検出回路
ｆ１      第１の動作周波数
ｆ２      第２の動作周波数
７        制御回路
１１      バルブ
１３      コア
１２      部材
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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