(57)【要約】【課題】  無電極放電灯の始動時にチョッパ回路の動作を一端停止させた場合において、その後、無電極放電灯が点灯したときにでも、無電極放電灯にちらつきが生じな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】  無電極放電灯５の始動期間中にチョッパ回路１ａが動作を開始した後に電力変換回路２が動作を開始するとともに、電力変換回路２が動作を開始する前にチョッパ回路１ａの出力電圧に比例した電圧が第１の閾値の超える無電極放電灯点灯装置２１であって、制御回路１９によってチョッパ回路１ａが動作を開始した後、電力変換回路２が動作を開始する前までの間は、第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第２の閾値に変化させる制御を行っている。【選択図】図１
2005032694.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されるチョッパ回路と、チョッパ回路に接続されるとともに少なくとも１のスイッチング素子を有しチョッパ回路の出力電圧を高周波電圧に変換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、共振回路からの電力が印加され無電極放電灯に電磁界を供給する誘導コイルと、チョッパ回路の出力電圧に比例した電圧を検出する電圧検出回路と、第１の閾値を有しチョッパ回路の出力電圧に比例した電圧が第１の閾値の超えるとチョッパ回路の動作を停止させるとともに少なくとも第１の閾値を変化させる制御回路と、を備え、無電極放電灯の始動期間中にチョッパ回路が動作を開始した後に電力変換回路が動作を開始するとともに、電力変換回路が動作を開始する前にチョッパ回路の出力電圧に比例した電圧が第１の閾値の超える無電極放電灯点灯装置であって、制御回路によってチョッパ回路が動作を開始した後、電力変換回路が動作を開始する前までの間は、第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第２の閾値に変化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】
電力変換回路が動作を開始する直前に第２の閾値を第２の閾値よりも大きい第３の閾値にさらに変化させる制御を行う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】
チョッパ回路と電力変換回路との間にコンデンサを備え、制御回路によってコンデンサの電圧に比例した電圧の経時変化を測定し、該電圧の経時変化が所定値以上の場合には、第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第４の閾値に変化させる制御を行う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】
第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第２の閾値に変化させることに代えて、第１の閾値は変化させず、チョッパ回路の出力電圧に比例した電圧を指数関数的に低く変化させる制御を行う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】
直流電源に接続されるチョッパ回路と、チョッパ回路に接続されるとともに少なくとも１のスイッチング素子を有しチョッパ回路の出力電圧を高周波電圧に変換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、共振回路からの電力が印加され無電極放電灯に電磁界を供給する誘導コイルと、チョッパ回路の出力電圧に比例した電圧を検出する電圧検出回路と、第１の閾値を有しチョッパ回路の出力電圧に比例した電圧が第１の閾値の超えるとチョッパ回路の動作を停止させる制御回路と、チョッパ回路からの供給電力を消費する電力消費回路と、を備えた無電極放電灯点灯装置であって、無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯の始動期間中にチョッパ回路が動作を開始した後に電力変換回路が動作を開始するものであり、チョッパ回路が動作を開始した後に電力変換回路が動作を開始するまでの間に制御回路によって、電力消費回路を無電極放電灯点灯装置に接続す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６】
チョッパ回路が動作を開始した後、電力変換回路が動作を開始するまでの間に電力消費回路を無電極放電灯点灯装置に接続する制御を行うことに代えて、直流電源の投入後から電力消費回路を無電極放電灯点灯装置に接続する制御を行うことを特徴とする請求項５に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】
制御回路はタイマー回路をさらに有し、タイマー回路によって電力変換回路が動作を開始した後の所定の時間を計測し、該所定の時間が経過した後に、制御回路によって、電力消費回路と無電極放電灯点灯装置との接続を解除する制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項８】
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７のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項９】
請求項１から７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８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】
【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、無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置、及び無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置を備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来例として、特開２００２−４３０８２号公報に記載のものが挙げられる。この無電極放電灯点灯装置は図１４に示すように、交流電源ＪＡＣの電源電圧を整流する、例えば、ダイオードブリッジよりなる整流回路Ｊ１と、整流回路Ｊ１の出力を一定の直流電圧に変換する第１の直流電源部であるチョッパ回路Ｊ２と、チョッパ回路Ｊ２の出力端子間に接続されたスイッチング素子ＪＱ１、ＪＱ２の直列回路を有し、チョッパ回路Ｊ２の直流電圧をスイッチング素子ＪＱ１、ＪＱ２でスイッチングすることにより高周波電圧に変換する電力変換部である高周波電源回路Ｊ３と、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Ｊ６と、高周波電源回路Ｊ３の出力端子間に接続され無電極放電灯Ｊ６の外周に沿って近接配置された誘導コイルＪ４と、高周波電源回路Ｊ３と誘導コイル４Ｊとのインピーダンスを整合することにより反射を無くして無電極放電灯Ｊ６に効率よく高周波電力を供給するためのマッチング回路Ｊ５とを備えている。
【０００３】
また、整流回路Ｊ１の出力電圧ＪＶ１を検出し、出力電圧ＪＶ１が所定の閾値を超えると一定時間Ｔ３の限時動作を開始するタイマー回路Ｊ１３と、スイッチング素子ＪＱ１１のドレイン・ソース間に接続され、タイマー回路Ｊ１３の出力信号に応じてオン／オフされるスイッチＪＳＷ２とを設けている。
【０００４】
上記のような構成において、タイマー回路Ｊ１３は、整流回路Ｊ１の出力電圧ＪＶ１が所定の閾値を超えると（すなわち、電源供給が開始されると）、一定時間Ｔ３の限時動作を開始しており、電源供給が開始されてから一定時間Ｔ３が経過するまでの間はスイッチＪＳＷ２をオン状態とし、一定時間Ｔ３の経過後はスイッチＪＳＷ２をオフ状態としている。
したがって、交流電源ＪＡＣが投入されてから一定時間Ｔ３が経過するまでの間は、タイマー回路Ｊ１３の出力によってスイッチＪＳＷ２がオン状態となるので、チョッパ回路Ｊ２は昇圧チョッパとして動作し、その出力電圧ＪＶ２は昇圧動作時における電圧Ｖａとなる。
【０００５】
そして、電源投入時から一定時間Ｔ３が経過するまでの間、チョッパ回路Ｊ２の出力電圧ＪＶ２を高くしているので、誘導コイルＪ４の両端間に印加される電圧を高くすることができ、無電極放電灯Ｊ６の始動性を改善することができる。
【特許文献１】特開２００２−４３０８２号公報（第６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のような無電極放電灯Ｊ６は蛍光灯などと違い、フィラメントを有していないので、無電極放電灯Ｊ６の始動時に電力を消費させるものがなく、したがって、出力電圧ＪＶ２が過度に上昇してしまう場合がある。この過度の電圧上昇を防ぐために、出力電圧ＪＶ２が所定の電圧を超えた場合にはチョッパ回路Ｊ２の動作を停止する制御を行う場合が考えられる。
【０００７】
しかしながら、始動時にチョッパ回路Ｊ２を一端停止させる動作を行うと、無電極放電灯Ｊ６が点灯した場合に今度は、出力電圧ＪＶ２が低下し過ぎてしまい、無電極放電灯Ｊ６が一瞬ちらついてしまうという問題が発生する。
【０００８】
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、無電極放電灯の始動時にチョッパ回路の動作を一端停止させた場合において、その後、無電極放電灯が点灯したときにでも、無電極放電灯にちらつきが生じな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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置においては、制御回路によってチョッパ回路が動作を開始した後、電力変換回路が動作を開始する前までの間は、制御回路の閾値が第２の閾値に変化するので、電力変換回路が動作を開始する前までに、第２の閾値に達するまでチョッパ回路の出力電圧が上昇していくこととなり、電力変換回路の動作開始直前の出力電圧は高くなっている。このため、電力変換回路が動作を開始して無電極放電灯が点灯しても、無電極放電灯のちらつきが感じられるほどチョッパ回路の出力電圧が低下することがない。
【００１０】
請求項２に記載の無電極放電灯点灯装置においては、電力変換回路が動作を開始する前までに、請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置よりもさらにチョッパ回路の出力電圧が上昇していくこととなり、請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置よりもさらに、チョッパ回路の出力電圧が低下せず、無電極放電灯が点灯をした直後の無電極放電灯のちらつきを防止する。
【００１１】
請求項３に記載の無電極放電灯点灯装置においては、コンデンサの電圧に比例した電圧の経時変化が所定値以上になるということは、コンデンサの容量が低下していることを意味し、コンデンサに充電される充電電圧が同じ場合にも、コンデンサに蓄えられるエネルギーは小さくなってしまう。このような場合においても、第１の閾値よりも大きい第４の閾値に変化させているので、電力変換回路が動作を開始する前までに、第４の閾値に達するまでチョッパ回路の出力電圧が上昇していくこととなり、たとえコンデンサの容量が低下した場合においても、コンデンサの充電電圧は高くなるので、電力変換回路が動作を開始した直後に、無電極放電灯のちらつきが感じられるほどチョッパ回路の出力電圧が低下することがない。
【００１２】
請求項４に記載の無電極放電灯点灯装置においては、コンデンサの容量が低下した場合、チョッパ回路の出力電圧に比例した電圧を指数関数的に低く変化させると、チョッパ回路の出力電圧に比例した電圧は、第１の閾値に達することができず、チョッパ回路の出力電圧が上昇していくこととなり、たとえコンデンサの容量が低下した場合においても、コンデンサの充電電圧は高くなるので、電力変換回路が動作を開始した直後に、無電極放電灯のちらつきが感じられるほどチョッパ回路の出力電圧が低下することがない。
【００１３】
請求項５又は６に記載の無電極放電灯点灯装置においては、チョッパ回路が動作を開始した後、又は直流電源の投入後、電力変換回路が動作を開始するまでの間に、無電極放電灯点灯装置が電力消費回路に接続されるので、チョッパ回路に接続される後段の回路部が軽負荷状態となることがなく、チョッパ回路の出力電圧が必要以上に上昇することがない。
【００１４】
請求項７に記載の無電極放電灯点灯装置においては、タイマー回路によって電力変換回路が動作を開始した後の所定の時間を計測し、該所定の時間が経過した後に、制御回路によって、電力消費回路と無電極放電灯点灯装置との接続を解除しているので、無電極放電灯の通常点灯時に、電力消費回路の無駄な電力消費を防ぐ。
【００１５】
請求項８に記載の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。
【発明の効果】
【００１６】
以上、本発明の無電極放電灯点灯装置においては、電力変換回路が動作を開始する前までの間は、制御回路の閾値を高くなるように変化させているので、電力変換回路が動作を開始する前までに、高くなった閾値に達するまでチョッパ回路の出力電圧が上昇していくこととなり、電力変換回路が動作を開始して無電極放電灯が点灯しても、無電極放電灯のちらつきが感じられるほどチョッパ回路の出力電圧が低下することがない。
【００１７】
また、チョッパ回路と電力変換回路との間にコンデンサの電圧の経時変化を監視し、コンデンサの容量が低下した場合においても、電力変換回路が動作を開始する前までに、チョッパ回路の出力電圧が上昇させており、電力変換回路が動作を開始して無電極放電灯が点灯しても、無電極放電灯のちらつきが感じられるほどチョッパ回路の出力電圧が低下することがない。
【００１８】
さらに、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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（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６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はコンデンサＣ１の電圧の経時変化を示している。さらに、図５は応用形態の回路図を示しており、図６は他の応用形態のコンデンサＣ１の電圧の経時変化を示している。
【００２０】
つぎに、各部の構成を説明する。
【００２１】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、例えば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖである。
【００２２】
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、例えば、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、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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、例えば、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１ａ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、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。
【００２７】
電力変換回路２は、コンデンサＣ１からの直流電圧Ｅをスイッチング素子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、例えば、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、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。
【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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。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。その他、放射雑音を適宜抑制すれば、蛍光灯を点灯させるために通常使用される数十〜数百ｋＨｚの周波数を用いてもよい。
【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、基底状態に戻る時に発光する。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。
【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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
電圧検出回路９は、チョッパ回路１ａの出力電圧に比例した電圧である抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点の電圧（以下、抵抗Ｒ２電圧という。）を検出するものである。
この電圧検出回路９は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点に接続される抵抗Ｒ４と、ダイオードＤ２及びＤ３と、コンデンサＣ３及びＣ４と、から構成されており、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と接続されており、スイッチング素子Ｑ４のドレインが制御回路１９に入力されている。
【００４３】
そして、直流電圧Ｅが上昇するとこれに伴い、抵抗Ｒ２電圧も上昇し、抵抗Ｒ４、ダイオードＤ２、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、制御回路１９にオン信号を入力する。
【００４４】
制御回路１９は、その内部に比較器の基準電圧である第１の閾値を有し、スイッチング素子Ｑ４から制御回路１９にオン信号を入力されると、チョッパ制御回路７及びチョッパ回路１ａの動作を停止させるとともに、抵抗Ｒ２電圧に比例したコンデンサＣ４の電圧が所定値を超えると、第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第２の閾値に変化させるものである。
また、この制御回路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。この制御態様として、
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ドライブ回路８に入力する。
【００４５】
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。
【００４６】
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、例えば、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。
【００４７】
つぎに、本実施の形態の動作を図４を参照して説明する。
【００４８】
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が発生するとともに、ＩＰＤ降圧回路に電力が供給される。
【００４９】
つぎに、ｔ＝ｔ１において、ＩＰＤ降圧回路の動作開始によって発生した数十ボルトの電圧がチョッパ制御回路７に印加されチョッパ回路１ａは動作を開始し、チョッパ回路１ａの出力電圧である直流電源Ｅは上昇し始める。この直流電源Ｅの上昇とともに、コンデンサＣ１の電圧も上昇する。
【００５０】
つぎに、ｔ＝ｔ２において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点から抵抗Ｒ４及びダイオードＤ２を介したコンデンサＣ３の電圧がツェナーダイオードＺＤ１の閾値電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ４がオンし、オン信号が制御回路１９に入力される。すると、制御回路１９は、その内部に有する第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第２の閾値に変化させる。すると、抵抗Ｒ２電圧は、第２の閾値電圧に達することができないので、チョッパ回路１ａの動作は停止せずに、コンデンサＣ１の電圧も上昇し続ける。
【００５１】
つぎに、ｔ＝ｔ３において、抵抗Ｒ２電圧が第２の閾値電圧を超えると、制御回路１９によってチョッパ制御回路７が停止し、チョッパ回路１ａも停止する。そしてｔ＝ｔ４の電力変換回路２が動作を開始する時までチョッパ回路１ａが停止し、コンデンサＣ１の電圧は一定に保たれる。
【００５２】
つぎに、ｔ＝ｔ４において、ＩＰＤ降圧回路からドライブ回路８に電源が供給され、電力変換回路２が動作を開始する。すると、無電極放電灯５に電力が供給されるので、コンデンサＣ１の電圧は低下するが、コンデンサＣ１の電圧は十分に高いので、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下することがない。
【００５３】
そして、ｔ＝ｔ５において、抵抗Ｒ２電圧が第１の閾値電圧を下回ると、再びチョッパ回路１ａが動作を開始しコンデンサＣ１の電圧の低下は抑えられ、無電極放電灯５は正常に点灯することとなる。
【００５４】
以上、本実施の形態によれば、チョッパ回路１ａの動作を停止させる閾値を変化させ、チョッパ回路１ａの動作を停止させずにコンデンサＣ１の電圧を上昇させることによって、電力変換回路２の動作が開始した後のコンデンサＣ１の電圧の低下を防いだが、例えば、図５に示すように抵抗Ｒ２と並列にスイッチＳ１と抵抗Ｒ３との直列回路を設け、ｔ＝ｔ２において、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２との接続点から抵抗Ｒ４及びダイオードＤ２を介したコンデンサＣ３の電圧がツェナーダイオードＺＤ１の閾値電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ４がオンし、オン信号が制御回路１９に入力され、このオン信号が入力された時にスイッチＳ１をオンすることによって、抵抗Ｒ２電圧を低下させ、第１の閾値は変化させずに第１の閾値と抵抗Ｒ２電圧との差を大きくし、チョッパ回路１ａの動作を停止させないようにする。そして、無電極放電灯５が正常点灯した後はスイッチＳ１をオフさせてもよい。
【００５５】
また、図６に示すように、ｔ＝ｔ４の電力変換回路２が動作を開始する前のｔ＝ｔ４’において、第２の閾値を第２の閾値よりも高い第３の閾値にさらに変化させ、ｔ＝ｔ４’からｔ＝ｔ４までの間にチョッパ回路１ａを動作させ、コンデンサＣ１の電圧を上昇させてもよい。このように制御するとｔ＝ｔ４において電力変換回路２が動作を開始して、無電極放電灯５に電力が供給され始めた時に、コンデンサＣ１の電圧の電圧は低下するが、コンデンサＣ１の電圧は十分に高いので、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下することがない。そして、ｔ＝ｔ５において、無電極放電灯５は正常点灯することとなる。
【００５６】
（第２の実施の形態）
以下、本発明の第２の実施の形態を図７及び図８を参照して説明する。図７はコンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図であり、図８は応用形態のコンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。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。
【００５７】
本実施の形態においては、コンデンサＣ１の電圧をＶＣ１として、制御回路１９によって電圧ＶＣ１の時間的な変化△ＶＣ１／△ｔを計測し、△ＶＣ１／△ｔの大小によって第１の閾値を変化させる制御を行っている。このような制御は、マイコンである制御回路１９のプログラムを設定することによって、適宜設定している。
【００５８】
コンデンサＣ１はチョッパ回路１ａの出力電圧を平滑させ、また、電力変換回路２の電源となるために、容量の大きいものが必要となる。このため、コンデンサＣ１として、通常は電解コンデンサを使用する。そして、この電解コンデンサは経時変化によって内部に有する電解液の蒸発などにより容量が低下する場合がある。容量が低下すると、コンデンサに充電される充電電圧が同じ場合にも、コンデンサに蓄えられるエネルギーは小さくなってしまう。その結果、電力変換回路２が動作を開始した時に、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下する場合がある。
【００５９】
このちらつきを防ぐために本実施の形態では、△ＶＣ１／△ｔを測定している。すなわち、コンデンサＣ１の容量が低下すると、△ＶＣ１／△ｔは大きくなるが、この△ＶＣ１／△ｔが所定値を超えると、コンデンサＣ１の容量が低下し過ぎたと判断して第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第４の閾値に変化させ、チョッパ回路１ａの動作を停止させないようにしている。すると、チョッパ回路１ａの動作が動作し続けるのでコンデンサＣ１の電圧が上昇し続ける。
【００６０】
つぎに、本実施の形態の動作を図７を参照して、さらに詳しく説明する。
【００６１】
第１の実施の形態と同様に、ｔ＝ｔ０において交流電源ＡＣが投入され、ｔ＝ｔ１においてチョッパ回路１ａは動作を開始するとともにコンデンサＣ１の電圧も上昇する。
【００６２】
つぎに、ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２までの間の△ＶＣ１／△ｔを電圧検出回路９のコンデンサＣ４の電圧のよって間接的に測定する。このとき、△ＶＣ１／△ｔが制御回路１９の内部が有する所定値以上の場合には、第１の閾値を第１の閾値よりも大きい第４の閾値に変化させる。すると、抵抗Ｒ２電圧は、第４の閾値電圧に達することができないので、チョッパ回路１ａの動作は停止せずに、コンデンサＣ１の電圧も上昇し続ける。
【００６３】
つぎに、ｔ＝ｔ３において、抵抗Ｒ２電圧が第４の閾値電圧を超えると、コンデンサＣ１の電圧は、第１の閾値電圧を超えてチョッパ制御回路７が停止した時よりも高い電圧で一定に保たれる。
【００６４】
そして、ｔ＝ｔ４において、電力変換回路２が動作を開始すると、コンデンサＣ１の電圧は低下するが、コンデンサＣ１の電圧は十分に高くなっているので、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下することがない。
【００６５】
また、本実施の応用形態として、図８に示すように、ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２までの間の△ＶＣ１／△ｔを測定し、△ＶＣ１／△ｔが所定値を超えた場合でも、第１の閾値は変化さない、すなわち、コンデンサＣ４の容量の大小にかかわらず、抵抗Ｒ２電圧が第１の閾値を超えるといったん、チョッパ回路１ａの動作を停止させる。そして、ｔ＝ｔ４’において、第１の閾値を第１の閾値よりも高い所定の閾値に変化させ、ｔ＝ｔ４’からｔ＝ｔ４までの間にチョッパ回路１ａを動作させ、コンデンサＣ１の電圧を上昇させてもよい。このような制御を行っても、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下することがない。
【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】
（第３の実施の形態）
以下、本発明の第３の実施の形態を図９を参照して説明する。図９は本実施の形態の回路図を示している。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。
【００６８】
本実施の形態では、第１の実施の形態において、抵抗Ｒ２と並列にコンデンサＣ５を設け、また、ｔ＝ｔ２においても、第１の閾値を変化させていない。
【００６９】
コンデンサＣ１として電解コンデンサを使用している場合、電解コンデンサの容量は、周囲温度の影響を受けて減少していく。このときの減少態様は、電解コンデンサの使用される温度が決まると、アレニウス則によって一義的に決定される。すなわち、電解コンデンサの容量は、時間の経過とともに周囲温度の影響を受けて指数関数的に減少していく。容量が時間の経過とともに減少していくと、第２の実施の形態で示したように、電力変換回路２が動作を開始した時に、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下する場合がある。
【００７０】
そこで、本実施の形態では、抵抗Ｒ２と並列にコンデンサＣ５を設けている。このコンデンサＣ５は、コンデンサＣ１の周囲温度と略同じとするために、プリント基板上においてコンデンサＣ１の近傍に実装されている。このように実装しておくと、コンデンサＣ５の容量減少の経時変化の態様をコンデンサＣ１のそれと、ほぼ同じにすることができる。また、コンデンサＣ５はコンデンサＣ１と同種類の電解コンデンサであることが望ましい。同種類の電解コンデンサならば電解液の成分などが同じなので、周囲温度が略同一の場合、容量減少の経時変化の態様を略同一とすることができるからである。
【００７１】
このようにコンデンサＣ５を実装しておくと、時間の経過とともにコンデンサＣ１及びコンデンサＣ５の容量が低下していった場合、コンデンサＣ５と並列に接続されている抵抗Ｒ２電圧も下がっていくので、抵抗Ｒ２電圧が第１の閾値に達することができない。すなわち、チョッパ回路１ａの動作も停止せずに、コンデンサＣ１の電圧も上昇し続ける。このようにしても、電力変換回路２が動作を開始した後のコンデンサＣ１電圧の大幅な低下を防ぐことができる。
【００７２】
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。
【００７３】
（第４の実施の形態）
以下、本発明の第４の実施の形態を図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は本実施の形態の回路図を示しており、図１１はコンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。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。
【００７４】
本実施の形態では、図１０に示すように、第１の実施の形態において、コンデンサＣ１の後段に抵抗Ｒ５及びスイッチング素子Ｑ５の直列回路をコンデンサＣ１と並列に接続しており、この抵抗Ｒ５が電力消費回路を構成している。そして、チョッパ回路１ａが動作を開始した後に、この抵抗Ｒ５でチョッパ回路１ａからの供給電力を消費させ、制御回路１９の第１の閾値を超えないようにしている。
【００７５】
すなわち、図１１において、ｔ＝ｔ１でチョッパ回路１ａが動作を開始すると、チョッパ回路１ａの出力電圧が上昇し始め、第１の実施の形態で説明したように、コンデンサＣ３の電圧も上昇し始める。そして、ｔ＝ｔ２において、コンデンサＣ３の電圧がツェナーダイオードＺＤ１の閾値電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ５をオンさせる。すると、抵抗Ｒ５がコンデンサＣ１と並列に接続されたこととなる。このため、チョッパ回路１ａからの供給電力を消費することができない状態、いわゆる軽負荷状態になることがなく、図１１に示すように、ｔ＝ｔ２以降の直流電圧Ｅが、制御回路１９の第１の閾値を超えることを防ぐことができる。しかもこのとき、ｔ＝ｔ２以降の直流電圧Ｅは、ｔ＝ｔ４において、電力変換回路２が動作を開始して、無電極放電灯５に電力が供給され始めた時にでも、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下することがないようにコンデンサＣ１の電圧の上昇度を適宜設定しており、チョッパ回路１ａの動作を停止させることなく、無電極放電灯５のちらつきを防止することができる。
【００７６】
なお、本実施の形態では、チョッパ回路１ａが動作を開始した後、電力変換回路２が動作を開始するまでの間に抵抗Ｒ５を無電極放電灯点灯装置に接続する制御を行ったが、直流電源１の投入後からスイッチング素子Ｑ５をオンさせ、抵抗Ｒ５を無電極放電灯点灯装置に接続する制御を行ってもよい。このような制御を行った場合、チョッパ回路１ａの出力電圧等を検出する必要がなく、簡単な制御によって無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下するのを防止することができる。
【００７７】
また、制御回路１９に図示しないプログラムによるタイマー回路を設け、このタイマー回路によって、電力変換回路２が動作を開始した後の所定の時間、又は直流電源１の投入後の所定の時間を計測し、該所定の時間までは機械的に抵抗Ｒ５と無電極放電灯点灯装置とを接続し、該所定の時間が経過した後に、抵抗Ｒ５と無電極放電灯点灯装置との接続を解除する制御を行ってもよい。このように所定の時間までは、機械的に抵抗Ｒ５と無電極放電灯点灯装置とを接続する制御を行うと、例えば、チョッパ回路１ａの出力電圧を検出している場合において、何らかの異常で検出回路が不動作となったときにでも、チョッパ回路１ａの出力電圧の上昇を抑制することができなくなるといったことがない。ここで、もちろん、タイマー回路として制御回路１９と別に、汎用品であるシグネティクス社製のＩＣ、ＮＥ５５５等を設けてもよい。そして、該所定の時間が経過した後に抵抗Ｒ５と無電極放電灯点灯装置との接続を解除する制御を行っているので、この所定の時間が、例えば、無電極放電灯５の通常点灯時に相当する場合、抵抗Ｒ５での無駄な電力消費を防ぐことができる。
【００７８】
さらに、本実施の形態では、抵抗Ｒ２電圧を検出したが、コンデンサＣ１の両端電圧を直接検出してもよい。コンデンサＣ１の両端電圧を直接検出すると、検出感度を上げることができる。また、電圧検出個所は、その他、コンデンサＣｓ２の無電極放電灯５側の電圧でもよいし、スイッチング素子Ｑ３と直列にソース抵抗を設け、このソース抵抗の電圧を検出してもよい。さらに、インダクタＬｓを２次巻線を有するリーケージトランス構造にして、この２次巻線に発生する電圧を検出してもよい。
【００７９】
さらにまた、本実施の形態では、抵抗Ｒ２電圧を検出したが、検出するものは電圧に限られず、他の電気特性（無電極放電灯５に流れる電流、無電極放電灯５の消費電力、さらには、無電極放電灯５の発光効率（ルーメン毎ワット））、光学特性（無電極放電灯５の照度又は色温度、さらには、輝度、光束、光度）、あるいは、温度特性（無電極放電灯５の最冷点温度、管壁温度又は口金温度）を検出してもよい。要は、チョッパ回路１ａが動作を開始し、チョッパ回路１ａの出力電圧が上昇していく上昇態様を検出することができる特性、あるいは、電圧上昇に伴う電気、温度特性を変化を検出することができる特性であれば、いかなる特性を検出してもよい。
【００８０】
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。
【００８１】
（第５の実施の形態）
以下、本発明の第５の実施の形態を図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は本実施の形態の回路図を示しており、図１３はコンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。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。
【００８２】
本実施の形態では、図１２に示すように、第４の実施の形態において、抵抗Ｒ５及びスイッチング素子Ｑ５の直列回路をコンデンサＣ１と並列に接続する代わりに、コンデンサＣ１の後段に抵抗Ｒ６（この抵抗Ｒ６の抵抗値をＸとする。）と、この抵抗Ｒ６と並列にスイッチング素子Ｑ６を接続しており、この抵抗Ｒ６とスイッチング素子Ｑ６とでいわゆる抵抗チョッパ回路を構成している。そして、チョッパ回路１ａが動作を開始した後に、この抵抗Ｒ６でチョッパ回路１ａからの供給電力を消費させ、制御回路１９の第１の閾値を超えないようにしている。
【００８３】
すなわち、第４の実施の形態と同様に図１２において、ｔ＝ｔ１でチョッパ回路１ａが動作を開始すると、チョッパ回路１ａの出力電圧が上昇し始め、コンデンサＣ３の電圧も上昇し始める。そして、ｔ＝ｔ２において、コンデンサＣ３の電圧がツェナーダイオードＺＤ１の閾値電圧を超えると、スイッチング素子Ｑ５をオンさせ、抵抗Ｒ６でチョッパ回路１ａからの供給電力を消費させるのである。そして、図１２に示すように本実施の形態においては、ｔ＝ｔ２〜ｔ４において、スイッチング素子Ｑ６のオンディユーティを時間の経過とともに大きくしていき、抵抗Ｒ６の値をＸからゼロまで連続的に変化させている。このような制御を行い、ｔ＝ｔ４における直流電圧Ｅの値を上昇させておくと、ｔ＝ｔ４において、直流電圧Ｅの値が上昇しているので、無電極放電灯５のちらつきが感じられるほどコンデンサＣ１の電圧が低下するのを防止することができる。もちろん、ｔ＝ｔ４以前のある時刻において、抵抗Ｒ６の値がゼロとなる制御をしてもよい。
【００８４】
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】
【００８５】
【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、コンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。
【図５】第１の実施の応用形態を示す回路図である。
【図６】第１の実施の他の応用形態において、コンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。
【図７】第２の実施の形態において、コンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。
【図８】第２の実施の応用形態において、コンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。
【図９】第３の実施の形態を示す回路図である。
【図１０】第４の実施の形態を示す回路図である。
【図１１】第４の実施の形態において、コンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。
【図１２】第５の実施の形態を示す回路図である。
【図１３】第５の実施の形態において、コンデンサＣ１の電圧の経時変化を示す特性図である。
【図１４】従来例を示す回路図である。
【符号の説明】
【００８６】
１        直流電源
１ａ      チョッパ回路
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
１９      制御回路
Ｒ２      抵抗
Ｃ１      コンデンサ
Ｒ５      抵抗（電力消費回路）
１１      バルブ
１２      部材
１３      コア
１５      空洞部
２１      無電極放電灯点灯装置
【図１】
2005032694.tif 000003
【図２】
2005032694.tif 000004
【図３】
2005032694.tif 000005
【図４】
2005032694.tif 000006
【図５】
2005032694.tif 000007
【図６】
2005032694.tif 000008
【図７】
2005032694.tif 000009
【図８】
2005032694.tif 000010
【図９】
2005032694.tif 000011
【図１０】
2005032694.tif 000012
【図１１】
2005032694.tif 000013
【図１２】
2005032694.tif 000014
【図１３】
2005032694.tif 000015
【図１４】
2005032694.tif 000016