(57)【要約】      （修正有）【課題】  時分割調光制御中における点灯期間において、可及的にノイズを低減することの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】  無電極放電灯が点灯開始し（アーク状放電状態となり）、コイル電圧Ｖcoilが電圧Ｖｉから低下すると、従来では、変換回路は、出力電圧Ｖｆを瞬間的に電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上げることで、インバータ回路の動作周波数ｆinvを瞬間的に周波数ｆ１から周波数ｆ２まで上げていたところ、変換回路が出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１で一定とすることにより、インバータ回路の動作周波数ｆinvを、周波数ｆ１に維持する。これにより、無電極放電灯や放電灯点灯回路から放出されるノイズを主に周波数ｆ１の成分を有するノイズのみとし、周波数ｆ２の成分を有するノイズの発生を防止することができるとともに、周波数ｆ１から周波数ｆ２への切換えを行わないことにより、その切換えによるノイズの発生も防止するようにした。【選択図】      図４
2005071828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電極放電灯の誘導コイルに印加すべく高周波電圧を出力する無電極放電灯点灯装置であって、直流電源と、前記直流電源に接続され前記直流電源の直流電圧をスイッチング素子のオンオフ動作により高周波電圧に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路に接続され、無電極放電灯の誘導コイルに印加される高周波電圧を発生する共振回路と、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を周期的にオンオフすることによって、前記無電極放電灯に点灯及び消灯の動作を周期的に行わせる電力制御回路とを備える無電極放電灯点灯装置において、
前記電力変換回路は、前記無電極放電灯の点灯期間、前記誘導コイルに印加される高周波電圧の周波数を、前記無電極放電灯の点灯を開始させるのに必要な電圧値の高周波電圧を生成する前記スイッチング素子によるオンオフ動作の周波数で一定とすることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記直流電源は、前記無電極放電灯の点灯期間、前記直流電圧を小さくすることにより、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を調整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】
前記電力変換回路は、前記無電極放電灯の点灯期間、前記スイッチング素子によるオンオフ動作のデューティを小さくすることにより、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を調整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４】
前記電力制御回路は、前記無電極放電灯の点灯期間を短くすることにより、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を調整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５】
少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスと、前記放電ガスを封入するバルブと、高周波電圧を生成する高周波電源回路と、前記バルブに設けられた断面凹形状の空洞部内に配設され、前記高周波電源回路から供給される高周波電圧により前記放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、磁気性材料からなり、前記誘導コイルが巻回される円筒形状のコアと、熱伝導性材料からなり、前記コアの内側で該コアに接触する部材とを備える照明装置において、
前記高周波電源回路は、請求項１ないし４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置である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、バルブ内に封入された放電ガスに高周波電磁界が印加されることで光を出力す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】
従来、バルブ内に封入された放電ガスと、高周波電圧が供給される誘導コイルとを備え、高周波電圧の供給によって前記誘導コイルに発生する電磁界により、前記放電ガスが電離及び励起し、この電離及び励起によって生じる光を光源として利用した無電極放電灯が知られている（例えば、下記特許文献１）。
【０００３】
この無電極放電灯の点灯動作を制御する放電灯点灯回路は、例えば、交流電源から出力される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、直流電源回路の出力を高周波電圧に変換し、この高周波電圧を無電極放電灯の誘導コイルに供給するインバータ回路と、誘導コイルとインバータ回路との間に配設される共振回路とを備えて構成されている。
【０００４】
このような構成を備えた放電灯点灯回路による無電極放電灯の調光（発光光量の調節）の方法の１つとして、図１２に示すような方法がある。図１２は、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvとコイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。なお、図１２のコイル電圧Ｖcoilの波形において、白黒の縞模様に描いた部分は、高周波電圧の波形を示し、この高周波電圧の波形のピークを結ぶ線は振幅の変化を示している。
【０００５】
図１２に示すように、誘導コイルに高周波電圧を印加する期間Ｔ１と高周波電圧を印加しない期間Ｔ２とを交互に設けて、誘導コイルに印加される高周波電圧（以下、コイル電圧という）を周期的に変化させることで、無電極放電灯は点灯動作（高いコイル電圧の印加時）と消灯動作（低いコイル電圧の印加時）とを繰り返す。これにより、無電極放電灯は、点灯期間と消灯期間との比率に応じた発光光量となる。
【０００６】
また、インバータ回路の動作周波数ｆinvに対するコイル電圧Ｖcoilの特性は、無電極放電灯の放電ガスが安定してアーク状放電状態となる点灯期間（時刻Ｔ＝ｔ２〜ｔ３）と、誘導コイルに始動電圧Ｖｉを印加して前記アーク状放電状態に安定するまでの始動期間（時刻Ｔ＝ｔ１〜ｔ２）とで異なるものとなり（図３参照）、この特性に基づき、無電極放電灯を点灯させる場合、始めに比較的高い電圧（始動電圧）Ｖｉが必要となる始動期間においては、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に設定してコイル電圧Ｖcoilを電圧Ｖｉ（図３の点ａに対応する電圧）とする。なお、一般的に、この始動電圧Ｖｉは無電極放電灯を点灯させるのに必要な最低限の電圧Ｖst（図３参照）より大きい値に設定される。そして、無電極放電灯が点灯すると、コイル電圧Ｖcoilは電圧Ｖｉから電圧Ｖｓ（図３の点ｂに対応する電圧）に低下する。このとき、無電極放電灯の点灯後においてもインバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に維持すると、無電極放電灯の発光光量が所望の値とならない場合が生じることから、無電極放電灯が点灯すると、直ちにインバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２（ｆ２＞ｆ１）に切り換えて、コイル電圧Ｖcoilを電圧Ｖａ（図３の点ｃに対応する電圧）に設定する。その後、無電極放電灯を消灯させるべきタイミング（時刻Ｔ＝ｔ４）に達するまで、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ２に維持することにより、コイル電圧Ｖcoilを一定値Ｖａに維持する。
【０００７】
この点灯期間と消灯期間の時間比率を変えることによって、無電極放電灯の調光を行う調光方式は、時分割調光制御方式と呼ばれており、直流電源回路の出力電圧を昇降圧することで無電極放電灯の調光を行う直流電圧調光制御方式や、インバータ回路のスイッチング素子の周波数を制御することで無電極放電灯の調光を行う周波数調光制御方式に比して優れた特性を有している。
【０００８】
すなわち、無電極放電灯の調光の範囲、特に、無電極放電灯の発光光量を小さくする場合において、調光の下限が低ければ低いほど無電極放電灯としての性能が高いとされ、調光の範囲を広げるために調光の下限をより低く設定できるようにすることが望まれている。このような要求に対し、直流電圧調光制御方式を採用する場合、無電極放電灯の調光を行うために直流電源回路の出力電圧を下げていくと、交流電源のピーク電圧付近から入力電流の歪みが大きくなってくるため、調光の下限を低く設定するのが困難で調光範囲が狭くなる場合がある。また、無電極放電灯の始動性を考慮して始動時にコイル電圧を高くする必要がある旨前述したが、その高いコイル電圧を生成するために、共振回路の共振の鋭さＱを高く設定すると、周波数調光制御方式を採用した場合に、微小な周波数の変化に対しても、誘導コイルの両端の電圧が大きく変化することとなり、調光の下限を低く設定しようとする場合は、精度の高い周波数調整技術が必要となる。このように精度よく周波数を調整することは、無電極放電灯や放電灯点灯回路を構成する各種電子部品の特性のばらつきを考慮すると非常に困難である。
【０００９】
これに対し、前述の時分割調光制御方式を採用する場合には、無電極放電灯を交互に点灯・消灯させており、無電極放電灯からの平均の発光光量を低下させることで調光を行うものであるから、直流電圧調光制御方式や周波数調光制御方式の場合に生じる前記不具合が発生することがなく、調光の下限を低く設定することができる。
【特許文献１】特開２００２−３２４６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、無電極放電灯の点灯後においてもインバータ回路の動作周波数を始動時の周波数ｆ１に維持すると、無電極放電灯の発光光量を所望の値まで低下させることができない場合が生じることを考慮して、インバータ回路の動作周波数を瞬間的に周波数ｆ１から周波数ｆ２に上げることでコイル電圧Ｖcoilを低下させ、これにより無電極放電灯の発光光量を落とした場合、無電極放電灯等から放出されるノイズに、周波数ｆ１の成分を有するノイズと周波数ｆ２の成分を有するノイズとの２種類のノイズが含まれることとなる。また、周波数ｆ１から周波数ｆ２への切換え時にその切換えによるノイズも発生する。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、時分割調光制御中における点灯期間において、可及的にノイズを低減することの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を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る無電極放電灯点灯装置は、  無電極放電灯の誘導コイルに印加すべく高周波電圧を出力する無電極放電灯点灯装置であって、直流電源と、前記直流電源に接続され前記直流電源の直流電圧をスイッチング素子のオンオフ動作により高周波電圧に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路に接続され、無電極放電灯の誘導コイルに印加される高周波電圧を発生する共振回路と、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を周期的にオンオフすることによって、前記無電極放電灯に点灯及び消灯の動作を周期的に行わせる電力制御回路とを備える無電極放電灯点灯装置において、前記電力変換回路は、前記無電極放電灯の点灯期間、前記誘導コイルに印加される高周波電圧の周波数を、前記無電極放電灯の点灯を開始させるのに必要な電圧値の高周波電圧を生成する前記スイッチング素子によるオンオフ動作の周波数で一定とする。
【００１３】
また、上述の無電極放電灯点灯装置において、前記直流電源は、前記無電極放電灯の点灯期間、前記直流電圧を小さくすることにより、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を調整する。
【００１４】
また、上述の無電極放電灯点灯装置において、前記電力変換回路は、前記無電極放電灯の点灯期間、前記スイッチング素子によるオンオフ動作のデューティを小さくすることにより、前記誘導コイルに印加される高周波電圧を調整する。
【００１５】
本発明の第１の手段に係る照明装置は、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスと、前記放電ガスを封入するバルブと、高周波電圧を生成する高周波電源回路と、前記バルブに設けられた断面凹形状の空洞部内に配設され、前記高周波電源回路から供給される高周波電圧により前記放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、磁気性材料からなり、前記誘導コイルが巻回される円筒形状のコアと、熱伝導性材料からなり、前記コアの内側で該コアに接触する部材とを備える照明装置において、前記高周波電源回路は、請求項１ないし４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、電力変換回路は、無電極放電灯の点灯期間、誘導コイルに印加される高周波電圧の周波数を、無電極放電灯の点灯を開始させるのに必要な電圧値の高周波電圧を生成するスイッチング素子によるオンオフ動作の周波数で一定とするようにしたので、従来における周波数ｆ２の成分を有するノイズの発生を防止することができるとともに、周波数の切換えを行わないから、その切換えによるノイズの発生も防止することができ、これにより、従来に比してノイズを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る照明装置の第１の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、照明装置の構成を示す図である。図１に示すように、照明装置１は、無電極放電灯２と、この無電極放電灯２の点灯動作を制御する放電灯点灯回路３とを有する。
【００１９】
図２は、無電極放電灯２の断面図である。図２に示すように、無電極放電灯２は、バルブ４と、誘導コイル５と、コア６と、熱伝導体７と、基台８とを有する。
【００２０】
バルブ４は、石英ガラス等の透光性を有する材料で略球形状の周面と内部に断面凹形状の空洞部９を形成してなる部材である。バルブ４の内部には、少なくとも金属蒸気（例えば水銀蒸気等）及び希ガスを含む放電ガスが封入されている。バルブ４の内壁には、蛍光体１０及び保護膜１１が塗布されている。
【００２１】
蛍光体１０は、水銀から放射される紫外線を可視光に変換するものであり、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等の材料が用いられる。保護膜１１は、水銀蒸気と石英ガラス（バルブ４の材質）との反応を抑制して、バルブ４の光束維持率を向上させるためのものであり、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１１は、バルブ４の透過率を向上するため、蛍光体１０に比して薄膜とされている。
【００２２】
誘導コイル５は、銅又は銅合金からなる条材が所定回数巻回されて形成されたものである。誘導コイル５は、巻回された部位がコア６に外嵌される一方、端部は、放電灯点灯回路３（後述の共振回路１４）の出力端子に接続されており、放電灯点灯回路３から供給される高周波電圧により所定の周波数（例えば１３．５６ｋＨｚ）で高周波電磁界を 発振し、その高周波電磁界をバルブ４の内部に封入された放電ガスに付与する。なお、放電ガスに付与する高周波電磁界の周波数は、１３．５６ＭＨｚに限られず、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から１５ＭＨｚ程度であれば他の周波数でもよい。
【００２３】
ここで、無電極放電灯２の発光の原理について説明する。放電灯点灯回路３からの高周波電圧の供給により誘導コイル５の周囲に高周波電磁界が発生すると、この高周波電磁界によりバルブ４内部の電子が加速して放電ガスの原子に衝突することにより、放電ガスが電離して新たな電子が発生する。発生した電子は、前記高周波電磁界によりエネルギーを受け取り、放電ガスの原子に衝突してエネルギーを付与する。エネルギーが付与された原子は電離したり励起したりする結果、プラズマが生じ、励起した原子が基底状態に戻るときに発光する。無電極放電灯２は、この光を光源として利用したものである。
【００２４】
コア６は、円筒状に形成された部材であり、一端が空洞部９の内部に向かうように他端が基台８に固定立設されている。コア６は、透磁率が略１５０の軟磁性体であるニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）フィライト等の材料が用いられるが、マンガン亜鉛（Ｍｎ−Ｚｎ）フェライト等、軟磁性金属を含むものであればどのようなものでもよい。また、軟磁性金属単体をコア６の材料として用いてもよい。なお、軟磁性体とはバルク状態での保磁力Ｈｃが１００ｅ程度以下のものである。
【００２５】
熱伝導体７は、径の異なる円筒部を有する断面略凸状の長尺部材である。熱伝導体７は、大径側の円筒部の下端において基台８に支持されている一方、小径側の円筒部の周面がコア６の内周面に接触する。
【００２６】
基台８は、アルミダイキャストにより形成され、上面に開口を有する有底の略円筒状部材である。
【００２７】
図１に戻り、放電灯点灯回路３は、交流電源ＡＣと、直流電源回路１２と、インバータ回路１３と、共振回路１４と、駆動回路１５と、変換回路１６とを有してなる。
【００２８】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、その電圧は、例えば１００Ｖ、２００Ｖあるいは２４０Ｖである。
【００２９】
直流電源回路１２は、整流回路１７と昇圧チョッパ回路１８とを備えて構成されており、交流電源ＡＣから供給される交流電圧を所定の直流電圧ＶDCに変換するものである。
【００３０】
整流回路１７は、例えばダイオードブリッジ等からなり、交流電源ＡＣから出力される交流電圧を脈状の直流電圧に整流して出力するものである。なお、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、例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と同等とみなすことができ、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て約半分となるので、放電灯点灯回路３の効率を上げることができる。
【００３１】
昇圧チョッパ回路１８は、インダクタＬ１と、スイッチング素子Ｑ１と、制御回路１９と、コンデンサＣ１と、ダイオードＤとを備えて構成されている。インダクタＬ１は、整流回路１７の出力端子とスイッチング素子Ｑ１のドレイン端子に接続されており、スイッチング素子Ｑ１がオンのときエネルギーを蓄え、スイッチング素子Ｑ１がオフすると蓄えたエネルギーを放出する。スイッチング素子Ｑ１は、例えばＦＥＴ（Field-Effect-Transistor）からなる素子であり、ドレイン端子がインダクタＬ１に、ソース端子が整流回路１７の出力端子に接続されている。制御回路１９は、その出力がスイッチング素子Ｑ１のゲート端子に接続されており、スイッチング素子のオンオフ動作を制御するものである。コンデンサＣ１は、ダイオードＤのカソードと回路グランドとに接続されており、スイッチング素子Ｑ１がオフのとき充電し、スイッチング素子Ｑ１がオンのとき放電することにより、インダクタＬ１の出力電圧を直流電圧ＶDCに平滑化するものであり、例えば、電解コンデンサである。ダイオードＤは、アノードがインダクタＬ１に、カソードがコンデンサＣ１に接続されており、コンデンサＣ１からの放電電流がインダクタＬ１側に流れる（逆流）のを防止するものである。
【００３２】
このような構成を有する昇圧チョッパ回路１８においては、コンデンサＣ１の両極に、整流回路１７により出力される直流電圧が常時印加されている。また、スイッチング素子Ｑ１がオンされている間、整流回路１７から供給される電流がインダクタＬ１及びスイッチング素子Ｑ１を流れ、インダクタＬ１にはその電流値に応じたエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子Ｑ１がオフされると、インダクタＬ１に蓄えられたエネルギーがコンデンサＣ１に与えられる。これにより、コンデンサＣ１の両極には、インダクタＬ１により与えられたエネルギーによる電圧が整流回路１７の直流電圧に重畳して印加されることとなり、これにより、整流回路１７により出力される脈状の直流電圧が昇圧された直流電圧ＶDCが生成される。
【００３３】
なお、本実施形態では、昇圧チョッパ回路を採用したが、降圧チョッパ回路を用いてもよい。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換して出力するものであれば、どのような回路構成でもよい。また、図示しないが、昇圧チョッパ回路１８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１７、昇圧チョッパ回路１８及び降圧チョッパ回路によって直流電源回路を構成してもよい。昇圧チョッパ回路１８の後段に降圧チョッパ回路を接続していると、例えば交流電源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の放電灯点灯回路で対応できることとなる。すなわち、昇圧チョッパ回路１８によってマルチ電源を直流電圧の一定とし、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の放電灯点灯回路で対応することができる。
【００３４】
インバータ回路１３は、例えば電界効果トランジスタで構成されるスイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ３との直列回路を備えて構成されており、スイッチング素子Ｑ２は、ドレイン端子がコンデンサＣ１の一方の電極（陽極）に、ゲート端子が後述する駆動回路１５のＨout端子に、ソース端子が駆動回路１５のH−GND端子に接続されている一方、スイッチング素子Ｑ３は、ドレイン端子がH−GND端子に、ゲート端子が駆動回路１５のＬout端子に、ソース端子が駆動回路１５のコンデンサＣ１の他方の電極（陰極）に接続されている。なお、電界効果トランジスタは、そのドレイン端子がその内蔵ダイオードのカソードと接続されるように、ソース端子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ので、別途ダイオードを外付けする必要がない。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よい。また、本実施形態では、所謂ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いているが、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。
【００３５】
インバータ回路１３は、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３を数十ｋＨｚから数百ＭＨｚの周波数で交互にオンオフすることで、昇圧チョッパ回路１８の出力電圧ＶDCを数十ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電圧に変換し、この高周波電圧を誘導コイル５に供給することで、誘導コイル５に高周波電磁界を発生させて、無電極放電灯２に高周波電圧を供給する。なお、インバータ回路１３は、特許請求の範囲における電力変換回路を構成するものである。
【００３６】
共振回路１４は、インダクタＬｓとコンデンサＣｐとが直列に接続されてなる直列共振回路を備えて構成されており、インバータ回路１３から出力される高周波電圧からその共振特性を用いて数ｋＶ〜数十ｋＶの高電圧を生成し、この高電圧を誘導コイル５に印加して無電極放電灯２を点灯させる。なお、共振回路１４は、インダクタＬｓに対してコンデンサＣｐと並列接続されたコンデンサＣｓを備え、このコンデンサＣｓによりインバータ回路１３と誘導コイル５との間のインピーダンスを整合し、インバータ回路１３からの高周波電力を効率よく誘導コイル５に供給するインピーダンスマッチングの機能も果たす。
【００３７】
ここで、インバータ回路１３から供給される高周波電圧の周波数（誘導コイル５に発生させる高周波電磁界の周波数、以下、動作周波数という）ｆinvに対する誘導コイル５に印加する電圧Ｖcoil（以下、コイル電圧Ｖcoilという）の特性について、図３に示す共振曲線を参照して説明する。
【００３８】
図３に示すように、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvに対するコイル電圧Ｖcoilの特性は、誘導コイル５への高周波電圧の印加を開始してからバルブ４内に一定量以上のプラズマが速やかに生じてアーク状放電状態となるまでの始動期間と、アーク状放電状態を維持する点灯期間とで異なる。
【００３９】
すなわち、始動期間における共振曲線Ｌ１は、動作周波数ｆinvが共振回路１４のインピーダンスが最小となる共振周波数ｆQと一致するときコイル電圧Ｖcoilは理論上無限大となり、周波数ｆinvが周波数ｆｐから離れるにしたがって低下していく。一方、点灯期間においては、始動期間に比して放電ガスのインピーダンスが小さくなるため、点灯期間における共振曲線Ｌ２は、始動期間の共振曲線Ｌ１に比してコイル電圧Ｖcoilが全体的に低いものとなり、コイル電圧Ｖcoilは前記共振周波数ｆQで最大となり、動作周波数ｆinvが周波数ｆｐから離れるにしたがって低下していく。
【００４０】
本実施形態では、無電極放電灯２に点灯と消灯とを非常に短い時間で複数回交互に行わせ、その点灯時間と消灯時間との比率により無電極放電灯２の発光光量を決定する所謂時分割調光方式を採用している。すなわち、点灯時間の割合が大きくなるほど無電極放電灯２の発光光量が大きくなる。なお、後述するように、この点灯時間と消灯時間との比率は、後述の変換回路１６に入力されるＰＷＭ信号（調光信号）のデューティにより決定する。
【００４１】
そして、無電極放電灯２を点灯状態から消灯状態に移行させるためには、誘導コイル５に印加する電圧を所定の閾値Ｖoff（以下、消灯電圧Ｖoffという）以下の電圧に設定する必要がある。このようなコイル電圧Ｖcoilの制御を行うため、本実施形態では、図３に示すように、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを０に設定することで、コイル電圧Ｖcoilを０に設定する。
【００４２】
また、消灯状態からバルブ４内部の放電ガスをアーク状放電状態にするためには、誘導コイル５への電圧の印加を開始する時のコイル電圧Ｖcoilを所定の閾値Ｖst以上に設定する必要がある。このようなコイル電圧Ｖcoilの制御を行うため、図３に示すように、誘導コイル５に電圧の印加を開始するときのインバータ回路１３の動作周波数ｆinvを例えば周波数ｆ１に設定することで、コイル電圧Ｖcoilを前記閾値Ｖst以上の電圧Ｖｉに設定する（点ａ）。また、無電極放電灯２が点灯する（放電ガスがアーク状放電状態となる）と、コイル電圧Ｖcoilの特性は共振曲線Ｌ２に示す特性に移行し、コイル電圧Ｖcoilは点ｂに対応する電圧に低下する。
【００４３】
なお、図３に示す共振特性において、共振周波数ｆQを通る直線Ｘの右側の領域Ａ、すなわちコイル電圧Ｖcoilの位相に対して誘導コイル５に流れる電流の位相が遅れる遅相領域Ａを利用して、コイル電圧Ｖcoilの制御を行うのは、共振周波数ｆQを通る直線Ｘの左側の進相領域Ｂを利用してコイル電圧Ｖcoilの制御を行った場合に、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３が同時にオンするタイミングが生じることで、非常に大きな電流が誘導コイル５に流れる虞があるためである。
【００４４】
以上の構成に加えて、時分割調光制御時において無電極放電灯２が点灯したときに、従来では、無電極放電灯の発光光量をインバータ回路１３の動作周波数ｆinvを瞬間的に周波数ｆ１から周波数ｆ２まで上昇させていたところ、本実施形態では、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを、周波数ｆ１に維持するようにしている。なお、この点については後述する。
【００４５】
変換回路１６は、図略のＰＷＭ制御信号発生装置から出力されるＰＷＭ信号（調光信号）Ｖpwm及びコイル電圧Ｖcoilに基づき、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを制御するための制御信号（出力電圧）Ｖｆを生成するものである。この出力電圧Ｖｆについては後述する。変換回路１６は、誘導コイル５の端子に接続されており、コイル電圧Ｖcoilを検出するようになっている。本実施形態では、コイル電圧Ｖcoilを検出することで、主に放電ガスがアーク状放電状態になったか否かを検出する。
【００４６】
なお、ＰＷＭ信号の周波数は小さいほうが、１周期（点灯期間＋消灯期間）における前記始動期間の割合が小さくなり、始動期間の大きなコイル電圧Ｖcoilによる無電極放電灯２の発光が目立つのが抑制されることにより、調光下限を低く設定することができるが、ＰＷＭ信号の周波数が小さ過ぎて消灯期間が長くなると、人間の目にちらつき感を与えることから、それらのバランスを考えて１２０ｋＨｚ程度に設定されている。
【００４７】
駆動回路１５は、変換回路１６の出力電圧Ｖｆに応じた周波数で、Ｈout端子とＨ‐ＧＮＤ端子との間、及びＬout端子とＬ‐ＧＮＤ端子との間に、それぞれ位相差が略１８０°の矩形波状の駆動信号を出力するものである。これにより、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３が交互にオンオフする。なお、本実施形態では、Ｈout端子とＨ‐ＧＮＤ端子との間、及びＬout端子とＬ‐ＧＮＤ端子との間に出力される各駆動信号のデューティは略同一とされている。
【００４８】
図４（ａ）は、ＰＷＭ信号Ｖpwmを示す図、図４（ｂ）は、変換回路１６の出力電圧Ｖｆを示す図、図４（ｃ）は、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを示す図、図４（ｄ）は、コイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。
【００４９】
まず、時刻Ｔ＝ｔ１で、ＰＷＭ信号ＶpwmがＨ（ハイ）からＬ（ロー）に切り換わると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを瞬間的に０からＶ１に上げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを瞬間的に０から周波数ｆ１まで上げる。これにより、コイル電圧Ｖcoilは、前述の電圧Ｖst（図３参照）以上の始動電圧Ｖｉとなる。また、周波数ｆ１は、図３に示す「ｆ１」に相当するものである。
【００５０】
そして、無電極放電灯２が点灯開始し（アーク状放電状態となり）、コイル電圧Ｖcoilが電圧Ｖｉから低下すると、従来では、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを瞬間的に電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを瞬間的に周波数ｆ１から周波数ｆ２まで上げていたところ、本実施形態では、変換回路１６が出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１で一定とすることにより、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを、周波数ｆ１に維持する。これにより、コイル電圧Ｖcoilは、電圧Ｖｓ（図３の点ｂに対応する電圧）となる。なお、時刻Ｔ＝ｔ１からＴ＝ｔ２までの期間が無電極放電灯２の点灯期間Ｔonとなる。
【００５１】
その後、時刻Ｔ＝ｔ３でＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）からＨ（ハイ）に切り換わると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを瞬間的にＶ１から０に下げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを、瞬間的に周波数ｆ１から０に下げる。これにより、コイル電圧Ｖcoilは０となり、無電極放電灯２は消灯する。なお、時刻Ｔ＝ｔ２からＴ＝ｔ３までの期間が無電極放電灯２の消灯期間Ｔoffとなる。
【００５２】
以降、時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ３までの動作が繰り返し行われることで、無電極放電灯２は点灯と消灯を繰り返し、点灯期間Ｔonと消灯期間Ｔoffとの比率に応じた発光光量で無電極放電灯２が発光する。
【００５３】
このように、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持するようにしたから、無電極放電灯２や放電灯点灯回路３から放出されるノイズが主に周波数ｆ１の成分を有するノイズのみとなり、周波数ｆ２の成分を有するノイズの発生を防止することができるとともに、周波数ｆ１から周波数ｆ２への切換えを行わないから、その切換えによるノイズの発生も防止することができ、これにより、従来に比してノイズを低減することができる。
【００５４】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５５】
本実施形態においては、前述の第１の実施形態における放電灯点灯回路３に対し、さらに時分割調光制御中であるか無電極放電灯を連続して点灯させる全点灯制御中であるかを検出する検出回路を備えるとともに、変換回路１６と制御回路１９とを接続し、検出回路の検出結果に応じて変換回路１６により制御回路１９の動作を制御することで、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCが制御可能に構成されている点が異なり、それ以外の構成については第１〜第４の実施形態における照明装置と略同様であるから、相違点についてのみ説明する。
【００５６】
図５は、第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【００５７】
図５に示すように、本実施形態においては、前述したように、無電極放電灯２に点灯と消灯とを交互に行わせる時分割調光制御中であるか、無電極放電灯２を連続して点灯させる全点灯制御中であるかを検出する検出回路２０が備えられており、この検出回路２０は、変換回路１６及び駆動回路１５に接続されている。検出回路２０は、コンデンサＣ２と電気抵抗Ｒ１との並列回路からなり、コンデンサＣ２の両端には、ＰＷＭ信号Ｖpwmに応じた矩形波状の電圧が印加される。そして、時分割調光制御中における消灯期間（ＰＷＭ信号ＶpwmがＨ（ハイ）の期間）でコンデンサＣ２が充電され、点灯期間（ＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）の期間）でその充電された電荷が電気抵抗Ｒ１を介して放電される。その場合に、ＰＷＭ信号Ｖpwmが常時Ｌ（ロー）となる全点灯制御中は、常にコンデンサＣ２の電圧Ｖｄは閾値Ｖthより小さくなる一方、時分割調光制御中は、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄは、前述のように放電しても閾値Ｖthより小さくならないように設定されており、電圧Ｖｄと閾値Ｖthとの大小を比較することで、全点灯制御中であるか時分割調光制御中であるかを検出する。
【００５８】
また、前述したように変換回路１６と制御回路１９とが接続されており、変換回路１６は、前記電圧Ｖｄと閾値Ｖthとの大小に応じた電圧Ｖｔを制御回路１９に出力し、制御回路１９は、この電圧Ｖｔに応じた周波数（又はデューティ）でスイッチング素子Ｑ１にオンオフ動作を行わせることで、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを制御可能に構成している。
【００５９】
図６（ａ）は、ＰＷＭ信号Ｖpwmを示す図、図６（ｂ）は、変換回路１６の出力電圧Ｖｆを示す図、図６（ｃ）は、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを示す図、図６（ｄ）は、検出回路２０の出力電圧Ｖｄを示す図、図６（ｅ）は、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを示す図、図６（ｆ）は、コイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。
【００６０】
まず、ＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）からＨ（ハイ）に切り換わる時刻Ｔ＝ｔ１まで、無電極放電灯２に対して全点灯制御が行われている。すなわち、ＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）に維持され、変換回路１６の出力電圧Ｖｆは電圧Ｖ２に維持されることで、インバータ回路１３の動作周波数が周波数ｆ２に維持される。また、このとき、検出回路２０のコンデンサＣ２の両極には電圧は生じず（電圧Ｖｄ＝０）、変換回路１６は、これを受けて制御回路１９への出力電圧Ｖｔを所定の出力電圧に設定する（図示せず）ことで直流電源回路１２の出力電圧ＶDCは電圧ＶDC1に維持される。これにより、インバータ回路の動作周波数ｆ２と直流電源回路１２の出力電圧ＶDC1の大きさに応じたコイル電圧Ｖａが印加される。
【００６１】
そして、無電極放電灯２に対する時分割調光制御を行うべく時刻Ｔ＝ｔ１でＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）からＨ（ハイ）に切り換わると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ２から０に下げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ２から０に下げる。これにより、無電極放電灯２は消灯する。このとき、検出回路２０のコンデンサＣ２の電圧Ｖｄは、ＰＷＭ信号Ｖpwm（Ｈ（ハイ）信号）により電圧Ｖｄ＝Ｖｄ１となり、変換回路１６は、この検出回路２０の出力電圧Ｖｄ１を受けて制御回路１９への出力電圧Ｖｔを所定の出力電圧に設定することで直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを電圧ＶDC2に下げる。このように、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCは電圧ＶDC2に下げる理由については、後述する。
【００６２】
次に、時刻Ｔ＝ｔ２でＰＷＭ信号ＶpwmがＨ（ハイ）からＬ（ロー）に切り換わると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを０から電圧Ｖ１に上げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを０から周波数ｆ１に上昇させる。この周波数ｆ１は、図３に示す「ｆ１」に相当するものであり、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に切換えることで、コイル電圧Ｖcoilは前記電圧Ｖst以上の電圧Ｖｉとなって無電極放電灯２が放電を開始し、放電ガスがアーク状放電状態となると、コイル電圧Ｖcoilは低下する。また、このとき、検出回路２０のコンデンサＣ２の電圧Ｖｄは、時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ２までの間に充電された電荷が放電されることにより電圧Ｖｄ１から指数関数的に低下するが、前述したように、時分割調光制御中は、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄは前述の閾値Ｖthより小さくならないため、変換回路１６は、制御回路１９に時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ２までの電圧Ｖｔと同じ電圧を制御回路１９に出力し、これにより、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCは電圧ＶDC2に維持される。
【００６３】
そして、放電ガスがアーク状放電状態となると、従来では、変換回路１６は出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上げることで、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２に上げていたところ、本実施形態では、前記第１の実施形態と同様に、ノイズの種類を減らすため、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１に維持することで、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に維持する。
【００６４】
ただし、この場合、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に維持すると無電極放電灯２の発光光量を低く設定することができない場合がある。そのため、スイッチング素子Ｑ１によるスイッチング動作の周波数（またはデューティ）を変えて直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを下げることによっても、無電極放電灯２の発光光量を低下することができることから、従来では、放電ガスがアーク状放電状態となるとインバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２に切換えることで無電極放電灯２の発光光量を低下させていたところ、本実施形態では、これに変えて直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを電圧ＶDc1から電圧ＶDC2に低下することで無電極放電灯２の発光光量を低下させるようにしている。なお、本実施形態では、無電極放電灯２に対する時分割調光制御が開始される時刻Ｔ＝ｔ１から、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを電圧ＶDC2に低下するようにしているが、時分割調光制御中においてＬ（ロー）のＰＷＭ信号Ｖpwmが出力されている期間だけ直流電源回路１２の出力電圧ＶDCは電圧ＶDC2に低下するようにしてもよい。このようにして、時分割調光制御を行っている間は、時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ３までの動作が繰り返し行われ、時刻Ｔ＝ｔ２から時刻Ｔ＝ｔ３までの点灯期間Ｔonと時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ２までの消灯期間Toffとの比率に応じた発光光量で無電極放電灯２が発光する。
【００６５】
その後、無電極放電灯２の全点灯制御を行うべく時刻Ｔ＝ｔ４でＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）に維持されると、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄが閾値Ｖthと一致する時刻Ｔ＝ｔ５まで、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１に維持することで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvが周波数ｆ１に維持される。また、時刻Ｔ＝ｔ５で、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄが閾値Ｖthと一致すると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２に上げるとともに、変換回路１６は、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄが閾値Ｖthと一致したことを受けて制御回路１９への出力電圧Ｖｔを所定の出力電圧に設定することで、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを電圧ＶDC2から電圧ＶDC1に上げる。これにより、インバータ回路１３の動作周波数ｆ２と直流電源回路１２の出力電圧ＶDC1の大きさに応じたコイル電圧Ｖａが印加される。
【００６６】
このように、第１の実施形態と同様、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持するようにしたから、無電極放電灯２や放電灯点灯回路３から放出されるノイズが主に周波数ｆ１の成分を有するノイズのみとなり、周波数ｆ２の成分を有するノイズを解消することができるとともに、周波数ｆ１から周波数ｆ２への切換えを行わないから、その切換えによるノイズの発生も防止することができ、これにより、従来に比してノイズを低減することができる。また、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持することで、無電極放電灯２の発光光量を低く設定できなくなるのを、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを下げることで補うようにしたから、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持しても、無電極放電灯２の発光光量を低く設定することができる。
【００６７】
なお、全点灯制御中であるか時分割調光制御中であるかを検出する検出回路２０をコンデンサＣ２と電気抵抗Ｒ１との並列回路により構成したが、この検出回路２０に代えて、図７に示すように、コンデンサＣ２と電気抵抗Ｒ１との直列回路で構成した検出回路２０’を設け、そのコンデンサＣ２の両端の電圧Ｖｅ（コンデンサＣ２と電気抵抗Ｒ１との接続点Ｔにおける電圧）を変換回路１６に出力するようにしてもよい（第３の実施形態）。この場合にも、コンデンサＣ２の両極には、ＰＷＭ信号Ｖpwmに応じた矩形波状の電圧が印加されることとなり、時分割調光制御中における消灯期間（ＰＷＭ信号ＶpwmがＨ（ハイ）の期間）でコンデンサＣ２が充電され、充電された電荷が点灯期間（ＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）の期間）で電気抵抗Ｒ１を介して放電される。そして、全点灯制御中は、コンデンサの電圧Ｖｅは常に閾値Ｖthより小さくなる一方、時分割調光制御中は、電圧Ｖｅが閾値Ｖthより小さくならないように設定されており、電圧Ｖｅと閾値Ｖthとの大小を比較することで、全点灯制御中であるか時分割調光制御中であるかを検出する。
【００６８】
そして、コンデンサＣ２の電圧Ｖｅの時間変化は、図６で説明したコンデンサＣ２の電圧Ｖｄと同様のものとなる。また、ＰＷＭ信号Ｖpwm、変換回路１６から駆動回路１５への出力電圧Ｖｆ、インバータ回路１３の動作周波数ｆinv、直流電源回路１２の出力電圧ＶDC及びコイル電圧Ｖcoilは図６と同様の時間変化となるとともに、これらの時間変化とコンデンサＣ２の電圧Ｖｅの時間変化との関係も図６と同様のものとなる。
【００６９】
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００７０】
本実施形態においては、前述の第２の実施形態における放電灯点灯回路３に対し、さらに変換回路１６が前述の第１〜第４の実施形態における出力電圧Ｖｆに加えて出力電圧Ｖｐを生成し、これら２種類の出力電圧Ｖｆ，Ｖｐを駆動回路１５に出力するように構成している点が主に異なり、それ以外の構成については第１〜第４の実施形態における照明装置と略同様であるから、相違点についてのみ説明する。
【００７１】
図８は、第４の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【００７２】
図８に示すように、本実施形態においては、前述したように変換回路１６から２種類の出力電圧Ｖｆ，Ｖｐが駆動回路１５に出力されるようになっており、この２種類の出力電圧Ｖｆ，Ｖｐによりコイル電圧Ｖcoilを制御するようにしている。すなわち、出力電圧Ｖｆは、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３によるスイッチング動作の周波数を制御するものであり、前述したように、この周波数を大きくすることで、コイル電圧Ｖcoilは低下し、無電極放電灯２の発光光量が低下する。一方、出力電圧Ｖｐは、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３によるスイッチング動作のデューティを制御するものであり、このデューティを小さくすることで、コイル電圧Ｖcoilは低下し、無電極放電灯２の発光光量が低下する。なお、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４によるスイッチング動作のデューティは、その１周期に対する、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のゲート・ソース間電圧がＨ（ハイ）レベルとなる時間の割合を変えることで制御される。
【００７３】
図９（ａ）は、ＰＷＭ信号Ｖpwmを示す図、図９（ｂ）は、変換回路１６の出力電圧Ｖｆを示す図、図９（ｃ）は、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを示す図、図９（ｄ）は、検出回路２０の出力電圧Ｖｄを示す図、図９（ｅ）は、変換回路１６の出力電圧Ｖｐを示す図、図９（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹを示す図、図９（ｇ）は、コイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。
【００７４】
まず、ＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）からＨ（ハイ）に切り換わる時刻Ｔ＝ｔ１まで、無電極放電灯２に対し全点灯制御が行われている。すなわち、ＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）に維持されることにより、変換回路１６の出力電圧Ｖｆは電圧Ｖ２に維持され、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvが周波数ｆ２に維持される。また、このとき、検出回路２０’のコンデンサＣ２の両極には電圧は生じず（電圧Ｖｄ＝０）、変換回路１６は、これを受けて所定の出力電圧Ｖｐを電圧Ｖｐ１に設定することでスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹがＤＵＴＹ１に維持される。これにより、インバータ回路１３の動作周波数ｆ２とスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹ１に応じたコイル電圧Ｖａが印加される。
【００７５】
そして、無電極放電灯２の時分割調光制御を行うべく時刻Ｔ＝ｔ１でＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）からＨ（ハイ）に切り換わると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ２から０に下げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ２から０に下げる。これにより、無電極放電灯２は消灯する。なお、このとき、検出回路２０’のコンデンサＣ２の電圧Ｖｄは、ＰＷＭ信号Ｖpwm（「Ｈ」レベル信号）によりＶｄ１となり、変換回路１６は、この検出回路２０’の出力電圧Ｖｄ１を受けて出力電圧Ｖｐを電圧Ｖｐ１から電圧Ｖｐ２に下げることで、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹがＤＵＴＹ１からＤＵＴＹ２に低下する。このように、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹをＤＵＴＹ１からＤＵＴＹ２に低下させる理由については、後述する。
【００７６】
次に、時刻Ｔ＝ｔ２でＰＷＭ信号ＶpwmがＨ（ハイ）からＬ（ロー）に切り換わると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを０から電圧Ｖ１に上げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを０から周波数ｆ１に上げる。この周波数ｆ１は、図３に示す「ｆ１」に相当するものであり、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に設定することで、コイル電圧Ｖcoilは前記電圧Ｖst以上の電圧Ｖｉとなって無電極放電灯２が放電を開始し、放電ガスがアーク状放電状態となると、コイル電圧Ｖcoilは低下する。また、このとき、検出回路２０’のコンデンサＣ２の電圧Ｖｄは、時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ２までの間に充電された電荷が放電されることにより電圧Ｖｄ１から指数関数的に低下するが、前述したようにコンデンサＣ２の電圧Ｖｄは前述の閾値Ｖthより小さくならないため、変換回路１６は、時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ２までの制御回路１９への出力電圧Ｖｐ１と同じ電圧を出力し、これによりスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹはＤＵＴＹ２に維持される。
【００７７】
そして、放電ガスがアーク状放電状態となると、従来では、変換回路１６は出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上げることで、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２に上げていたところ、本実施形態では、前記第１の実施形態と同様に、ノイズの種類を減らすため、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１に維持することで、インバータ回路の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に維持する。
【００７８】
ただし、この場合、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１に維持すると無電極放電灯２の発光光量を低く設定することができない場合がある。そのため、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３によるスイッチング素子のデューティを変えることによっても、無電極放電灯２の発光光量を低下することができることから、従来では、放電ガスがアーク状放電状態となるとインバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２に切換えることで無電極放電灯２の発光光量を低下させていたところ、本実施形態では、これに代えてスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹをＤＵＴＹ１からＤＵＴＹ２に低下することで、無電極放電灯の発光光量を低下させるようにしている。なお、本実施形態では、無電極放電灯２の時分割調光制御が開始される時刻Ｔ＝ｔ１から、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹをＤＵＴＹ１からＤＵＴＹ２に低下するようにしているが、時分割調光制御中にＬ（ロー）のＰＷＭ信号Ｖpwmが出力されている期間だけスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹをＤＵＴＹ１からＤＵＴＹ２に低下するようにしてもよい。このようにして、時分割調光制御を行っている間は、時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ３までの動作が繰り返し行われ、時刻Ｔ＝ｔ２から時刻Ｔ＝ｔ３までの点灯期間Ｔonと時刻Ｔ＝ｔ１から時刻Ｔ＝ｔ２までの消灯期間Ｔoffとの比率に応じた発光光量で無電極放電灯２が発光する。
【００７９】
その後、無電極放電灯２の全点灯制御を行うべく時刻Ｔ＝ｔ４でＰＷＭ信号ＶpwmがＬ（ロー）に維持されると、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄが閾値Ｖthと一致する時刻Ｔ＝ｔ５まで、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１に維持することで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvが周波数ｆ１に維持され、時刻Ｔ＝ｔ５で、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄが閾値Ｖthと一致すると、変換回路１６は、出力電圧Ｖｆを電圧Ｖ１から電圧Ｖ２に上げることで、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１から周波数ｆ２に上げる。また、変換回路１６は、コンデンサＣ２の電圧Ｖｄが閾値Ｖthと一致したことを受けて制御回路１９への出力電圧Ｖｐ１を所定の出力電圧Ｖｐ１に設定することで、スイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹをＤＵＴＹ２からＤＵＴＹ１に上昇させる。これにより、インバータ回路１３の動作周波数ｆ２とスイッチング素子Ｑ２、Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹ２とに応じたコイル電圧Ｖａが印加される。
【００８０】
このように、第１の実施形態と同様、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持するようにしたから、無電極放電灯２や放電灯点灯回路３から放出されるノイズが主に周波数ｆ１の成分を有するノイズのみとなり、周波数ｆ２の成分を有するノイズの発生を防止することができるとともに、周波数ｆ１から周波数ｆ２への切換えを行わないから、その切換えによるノイズの発生も防止することができ、これにより、従来に比してノイズを低減することができる。また、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持することで、無電極放電灯２の発光光量を低く設定できなくなるのを、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを下げることで補うようにしたから、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonにおいて、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持しても、無電極放電灯２の発光光量を低く設定することができる。
【００８１】
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００８２】
本実施形態においては、前述の第１の実施形態における放電灯点灯回路３に対し、前記第２の実施形態と同様の検出回路を備え、さらに前述した図略のＰＷＭ制御信号発生装置と変換回路１６との間に後述するＤＵＴＹ変換回路を備える点が異なり、それ以外の構成については第１〜第４の実施形態における照明装置と略同様であるから、相違点についてのみ説明する。
【００８３】
図１０は、第５の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【００８４】
図１０に示すように、本実施形態においては、前述したように全点灯制御中であるか時分割調光制御中であるかを検出する検出回路２０を備える。この検出回路２０の構成及び動作については前記第２の実施形態の検出回路２０と略同様であるから説明は省略する。また、図略のＰＷＭ制御信号発生装置と変換回路１６との間にＤＵＴＹ変換回路２１が接続されており、前記第１〜第４の実施形態において、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonの間、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持することで、無電極放電灯２の発光光量を低く設定できなくなるのを補うため、ＰＷＭ制御信号発生装置から出力されるＰＷＭ信号のデューティを変換する（小さくする）ようにしている。
【００８５】
図１１は、ＤＵＴＹ変換回路２１によるＤＵＴＹ変換関数を示したものである。図１１の直線Ｌに示すように、ＤＵＴＹ変換回路２１は、図略のＰＷＭ制御信号発生装置から出力されるＰＷＭ信号Ｖpwmのデューティに比して小さいデューティのＰＷＭ信号Ｖpwm’を出力する。
【００８６】
このように、例えば前記第２の実施形態（図６参照）において、無電極放電灯２の点灯時間Ｔonが短くなる。これにより、前記第１〜第４の実施形態において、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonの間、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持することで、無電極放電灯の発光光量を低く設定できなくなるのを、前述のようなＤＵＴＹ補正回路２０によりＰＷＭ制御信号発生装置から出力されるＰＷＭ信号Ｖpwmのデューティを小さくし、その信号ＰＷＭ信号Ｖpwm’により無電極放電灯２の点灯時間Ｔonを短くすることで補うようにしたから、無電極放電灯２の点灯期間Ｔonの間、インバータ回路１３の動作周波数ｆinvを周波数ｆ１で一定に維持しても、無電極放電灯２の発光光量を低く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の照明装置の構成を示す図である。
【図２】無電極放電灯の断面図である。
【図３】インバータ回路の動作周波数ｆinvに対するコイル電圧Ｖcoilの特性を示す図である。
【図４】第１の実施形態において、ＰＷＭ信号Ｖpwmを示す図、（ｂ）は、変換回路の出力電圧Ｖｆを示す図、（ｃ）は、インバータ回路の動作周波数ｆinvを示す図、（ｄ）は、コイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。
【図５】第２の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態において、（ａ）は、ＰＷＭ信号Ｖpwmを示す図、（ｂ）は、変換回路の出力電圧Ｖｆを示す図、（ｃ）は、インバータ回路の動作周波数ｆinvを示す図、（ｄ）は、検出回路の出力電圧Ｖｄを示す図、（ｅ）は、直流電源回路１２の出力電圧ＶDCを示す図、（ｆ）は、コイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図８】第４の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図９】（ａ）は、ＰＷＭ信号Ｖpwmを示す図、（ｂ）は、変換回路の出力電圧Ｖｆを示す図、（ｃ）は、インバータ回路の動作周波数ｆinvを示す図、（ｄ）は、検出回路の出力電圧Ｖｄを示す図、（ｅ）は、変換回路の出力電圧Ｖｐを示す図、（ｆ）は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３によるスイッチング動作のデューティＤＵＴＹを示す図、（ｇ）は、コイル電圧Ｖcoilの波形を示す図である。
【図１０】第５の実施形態に係る照明装置の構成を示す図である。
【図１１】ＤＵＴＹ変換回路によるＤＵＴＹ変換関数を示した図である。
【図１２】従来の照明装置における調光制御の説明図である。
【符号の説明】
【００８８】
１    照明装置
２    無電極放電灯
３    放電灯点灯回路
４    バルブ
５    誘導コイル
６    コア
７    熱伝導体
１２  直流電源回路
１３  インバータ回路
１４  共振回路
１５  駆動回路
１６  変換回路
１７  整流回路
１８  昇圧チョッパ回路
１９  制御回路
２０，２０’  検出回路
２１  ＤＵＴＹ変換回路
【図１】
2005071828.tif 000003
【図２】
2005071828.tif 000004
【図３】
2005071828.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005071828.tif 000007
【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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