(57)【要約】調光器（２）に電気的に接続されて用いられる無電極放電ランプ点灯装置であって、無電極蛍光ランプ（３）と、無電極蛍光ランプ（３）に高周波電圧を印加する点灯回路（４）とを備え、点灯回路（４）は、調光器（２）から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部（５）と、直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部（６）と、調光器（２）からの位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部（６）が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部（５）の出力端子間に閾値以上の電流を流させるための抵抗（２９）、スイッチング素子（２８）およびタイマー回路（２７）等からなる調光制御部（７）とを含む。
2004026005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調光器に電気的に接続されて用いられる無電極放電ランプ点灯装置であって、
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、
前記点灯回路は、
前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯させることによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含む
ことを特徴とする無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記調光器は、双方向に電流を流すスイッチング素子を含み、
前記閾値は、前記スイッチング素子がターン・オン状態を維持するための最低電流値である
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記調光器に含まれるスイッチング素子は、トライアックであり、
前記閾値は、前記トライアックの保持電流値である
ことを特徴とする請求の範囲２記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記調光制御部は、
前記遅れ時間以上の期間を示す信号を出力するタイマー回路と、
前記タイマー回路から出力された信号が示す前記期間において、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に抵抗素子を介して前記閾値以上の電流を流させるスイッチング素子とを含む
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
前記調光制御部はさらに、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、
前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記タイマー回路に伝達する信号伝達回路とを含む
ことを特徴とする請求の範囲４記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記タイマー回路は、
コンデンサと、
前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、
前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、
前記コンデンサの電位と所定電位とを比較し、その比較結果を前記遅れ時間以上の期間を示す信号として出力する比較器とを含む
ことを特徴とする請求の範囲５記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
前記調光制御部は、前記間欠指令信号によって定まる調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記調光制御部はさらに、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングに同期したのこぎり波信号または三角波信号を発生するのこぎり波信号発生回路と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンしている期間に対応した電圧を有する調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、
前記のこぎり波信号または三角波信号と前記調光指令信号とを比較し、その比較結果を前記間欠指令信号として出力する比較器とを含む
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
前記調光制御部はさらに、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、
前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記のこぎり波信号発生回路に伝達する信号伝達回路とを含む
ことを特徴とする請求の範囲８記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１０】
前記のこぎり波信号発生回路は、
コンデンサと、
前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、
前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、
前記コンデンサの電位を前記のこぎり波信号または三角波信号として出力する出力回路とを含む
ことを特徴とする請求の範囲９記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
調光器に電気的に接続されて用いられる電球形無電極蛍光ランプであって、
無電極蛍光ランプと、
前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、
前記調光器と前記点灯回路とを電気的に接続する口金とを備え、
前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは、電球の形となって一体化されており、
前記点灯回路は、
前記調光器から口金を介して入力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯させることによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含む
ことを特徴とする電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記無電極蛍光ランプは、凹入部を有し、
前記凹入部には、前記高周波電圧が印加される誘導コイルが挿入されている
ことを特徴とする請求の範囲１１記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記調光器は、双方向に電流を流すスイッチング素子を含み、
前記閾値は、前記スイッチング素子がターン・オン状態を維持するための最低電流値である
ことを特徴とする請求の範囲１２記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１４】
前記調光器に含まれるスイッチング素子は、トライアックであり、
前記閾値は、前記トライアックの保持電流値である
ことを特徴とする請求の範囲１３記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１５】
調光器に電気的に接続されて用いられる放電ランプ点灯装置であって、
放電ランプと、
前記放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、
前記点灯回路は、
前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させることによって、前記放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含む
ことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、放電ランプ点灯装置および無電極放電ランプ点灯装置に関し、特に、調光可能な電球形無電極蛍光ランプに関する。
【背景技術】  蛍光ランプは、白熱電球に比べて効率が高く、且つ長寿命であることから地球環境保護並びに経済性の観点から広く普及している。そして近年、電極の無い電球形蛍光ランプが、従来の有電極の電球形蛍光ランプに比べて寿命が数倍も長いことから経済的な光源として注目され、需要が増加する傾向にある。
また、蛍光ランプと点灯回路とが一体化された電球形蛍光ランプが、住宅、ホテル、レストランなどで省エネルギー光源として注目され、電球に代えてそのまま利用できる手軽さもあり普及しつつある。この電球形蛍光ランプは、有電極の蛍光ランプに加えて、無電極の蛍光ランプについても開発されている。
電球形蛍光ランプが普及するにつれ、調光可能な白熱電球と同様に、電球形蛍光ランプについても調光を行いたいというニーズが生まれてきている。より詳しく述べると、住宅やホテルでは、読書をしたり、あるいは家族との団欒を楽しんだりと人々は色々な生活行為を行っており、これらの生活行為に合わせた快適な光環境とするため、それぞれの場にふさわしい明るさとすることをユーザは望み、そのような機能を求める。電球は、放電により発光している訳ではないので、単に供給電力を調整するだけで容易に調光することができる。一方、蛍光ランプの発光は、放電によるものであるので、電球のように供給電力を単に調整するだけでは、実際に使用できるレベルの調光可能な蛍光ランプを実現することは難しい。
最近、電球の場合と同様に既存の電球用調光器を利用して明るさを変えたいというユーザのニーズに応えて、電球用調光器に接続して調光点灯できる有電極の電球形蛍光ランプが開発された（例えば、特開平１１−１１１４８６号公報）。
しかしながら、無電極の電球形蛍光ランプで調光可能なものは、いまだ開発されていないのが実情である。
本願出願人は、電球形無電極蛍光ランプでありながら、調光可能なものを開発していく中で、以下のような課題があることに新たに気づいた。
電球用の調光器で位相制御された交流電圧のターン・オンと間欠駆動の点灯期間のオンのタイミングとを同期させながら点灯期間と消灯期間の比を変えて調光する無電極放電ランプ点灯装置において、インバータ回路（ＤＣ／ＡＣ変換回路）の動作遅れによって、位相制御された交流電圧のターン・オンに対して点灯期間のオンのタイミングが遅れることがある。この遅れにより、調光器が位相制御された交流電圧のターン・オンによってオンしたにも関わらず、調光器内に含まれるトライアックの保持電流値以下の期間がターン・オン直後に発生し、トライアックが再び開放になって位相制御された交流電圧が変形、すなわち、調光器が誤動作する場合がある（詳細は実施の形態の項で説明）。これにより、電球形無電極放電ランプのチラツキや不点灯（つまり、不連続な光束変化）が発生し、ユーザに違和感を与える。つまり、白熱電球の場合であれば調光しても光束の変化は連続的なので、調光可能な白熱電球を使用していたユーザが調光可能な電球形無電極蛍光ランプを使用した場合には、チラツキや不点灯等の不連続な光束変化に対して敏惑となり、大きな違和感を抱いてしまうという問題がある。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、調光器の誤動作を防止することで不連続な光束変化の発生を抑制した無電極放電ランプ点灯装置、電球形無電極蛍光ランプおよび放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
上記目的を達成するために、本発明に係る無電極放電ランプ点灯装置は、調光器に電気的に接続されて用いられる無電極放電ランプ点灯装置であって、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯させることによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含むことを特徴とする。
ここで、前記調光器は、双方向に電流を流すスイッチング素子を含み、前記閾値は、前記スイッチング素子がターン・オン状態を維持するための最低電流値である。具体的には、前記調光器に含まれるスイッチング素子は、トライアックであり、前記閾値は、前記トライアックの保持電流値である。
これによって、調光器のトライアックがターン・オンしてから高周波電流が発生するまでの期間においてトライアックには保持電流値以上の電流が強制的に流され、トライアックのターン・オン期間においてはトライアックに継続的に電流が流れることとなり、断続的に電流が流れることに起因する不具合、つまり、放電ランプのチラツキ等の発生が回避される。
このような電流引き込み回路として、前記調光制御部に、前記遅れ時間以上の期間を示す信号を出力するタイマー回路と、前記タイマー回路から出力された信号が示す前記期間において、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に抵抗素子を介して前記閾値以上の電流を流させるスイッチング素子とを設けてもよい。このとき、前記調光制御部はさらに、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記タイマー回路に伝達するフォトカプラ等の信号伝達回路とを含むのが好ましい。ノイズが低減され、動作がより安定するからである。
また、前記タイマー回路は、コンデンサと、前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、前記コンデンサの電位と所定電位とを比較し、その比較結果を前記遅れ時間以上の期間を示す信号として出力する比較器とを含む構成としてもよいし、既製のタイマーＩＣにコンデンサ等を外付けする構成としてもよい。
また、前記調光制御部は、前記間欠指令信号によって定まる調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させるのが好ましい。これによって、調光状態がいかなる状態であっても、不連続な光束変化が発生しなくなる。
また、前記調光制御部はさらに、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングに同期したのこぎり波信号または三角波信号を発生するのこぎり波信号発生回路と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンしている期間に対応した電圧を有する調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、前記のこぎり波信号または三角波信号と前記調光指令信号とを比較し、その比較結果を前記間欠指令信号として出力する比較器とを含んでもよい。このとき、前記調光制御部はさらに、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記のこぎり波信号発生回路に伝達するフォトカプラ等の信号伝達回路とを含むのが好ましい。ノイズが低減され、動作がより安定するからである。
また、前記のこぎり波信号発生回路は、コンデンサと、前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、前記コンデンサの電位を前記のこぎり波信号または三角波信号として出力する出力回路とを含む構成としてもよいし、単安定マルチバイブレータ等のＩＣを用いた回路で構成してもよい。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る電球形無電極蛍光ランプは、調光器に電気的に接続されて用いられる電球形無電極蛍光ランプであって、無電極蛍光ランプと、前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、前記調光器と前記点灯回路とを電気的に接続する口金とを備え、前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは、電球の形となって一体化されており、前記点灯回路は、前記調光器から口金を介して入力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯させることによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含むことを特徴とする。つまり、上記無電極放電ランプ点灯装置に口金を加えるとともに、無電極放電ランプとして無電極蛍光ランプを用い、全体として電球形となるように一体に構成してもよい。
ここで、前記無電極蛍光ランプは、凹入部を有し、前記凹入部には、前記高周波電圧が印加される誘導コイルが挿入された構成としてもよい。
さらに、上記目的を達成するために、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、調光器に電気的に接続されて用いられる放電ランプ点灯装置であって、放電ランプと、前記放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させることによって、前記放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含むことを特徴とする。つまり、本発明は、無電極放電ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置として実現することができるだけでなく、有電極放電ランプおよび有電極放電ランプ点灯装置として実現することもできる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の実施の形態１にかかる無電極放電ランプ点灯装置（電球形無電極蛍光ランプ）の構成を示すブロック図である。
図２は、実施の形態１の電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
図３は、調光器の回路図である。
図４は、タイマー回路の回路図である。
図５は、のこぎり波発生回路の回路図である。
図６は、間欠調光点灯状態の各種波形を示す波形図である。
図７は、調光器が誤動作している状態の各種波形を示す波形図である。
図８は、調光器が正常動作している状態の各種波形を示す波形図である。
図９は、本発明の実施の形態２にかかる放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付す。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電ランプ点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。この放電ランプ点灯装置は、放電ランプの一種である無電極蛍光ランプのための調光可能な点灯装置であり、大きな回路構成として、点灯回路４と無電極蛍光ランプ３とから構成される。なお、本図には、本実施の形態の放電ランプ点灯装置に加えて、交流電源１および調光器２も併せて表示されている。
図２は、図１に示された放電ランプ点灯装置が電球形無電極蛍光ランプとして実現された場合における電球形無電極蛍光ランプの断面を示す図である。この電球形無電極蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と、無電極蛍光ランプ３に高周波電圧を印加する点灯回路４（回路基板５４）と、点灯回路４（回路基板５４）に電気的に接続された口金５６とを備えている。図２に示された回路基板５４には、図１に示された点灯回路４が形成されている。具体的には、回路基板５４には、点灯回路４を構成する各種回路部品が取り付けられるとともに、配線が施されている。
図２に示されるように、電球形無電極蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４（回路基板５４）と口金５６とは電球の形となって一体化されている。ここで、無電極蛍光ランプ３は、凹入部１７ａを有する放電バルブ１７を有しており、凹入部１７ａには、コア１６ａと巻線１６ｂとからなる誘導コイル１６が挿入されている。巻線１６ｂは、回路基板５４と電気的に接続されており、回路基板５４の周囲には、回路基板５４を収容するカバー５５が設けられている。カバー５５の下部には、口金５６（例えば、白熱電球用Ｅ２６型）が取り付けられており、口金５６は、回路基板５４と電気的に接続されている。この口金５６を白熱電球用ソケットにねじ込むことにより、電力が供給されて、無電極蛍光ランプ３を点灯させることができる。口金５６を通して入力される交流電圧は、例えば、外部の位相制御装置（図１に示される調光器２、典型的には、白熱電球用調光器等）によって位相制御された交流電圧である。
図１に示された交流電源１は、例えば６０Ｈｚ、１００Ｖの商用電源であり、これに調光器２が接続される。
調光器２は、トライアックを用いて位相制御を行う調光器であり、図３に示されるように、双方向に電流を流すスイッチング素子であるトライアック２ｂと、トライアック２ｂのゲートにトリガ信号を印加する双方向トリガダイオード２ｃと、双方向トリガダイオード２ｃがトリガ信号を発生する位相を調整するコンデンサ２ｄおよび可変抵抗２ｅと、高周波ノイズフィルタを構成するコンデンサ２ａおよびインダクタ２ｆとから構成されている。なお、調光器２としては、白熱電球用調光器を用いることが可能である。
このような調光器２においては、交流電源１の出力電圧に応じて可変抵抗２ｅを介してコンデンサ２ｄが充電され、次いで、コンデンサ２ｄの両端の電圧が双方向トリガダイオード２ｃのブレークオーバー電圧に達すると、コンデンサ２ｄに蓄えられた電荷は双方向トリガダイオード２ｃを通じて放電される。ここで得られたパルス信号は、トライアック２ｂをトリガし、トリガ後の交流電源１の交流電圧の半サイクルにおける残る部分に対してトライアック２ｂを導通に導く。したがって、可変抵抗２ｅの抵抗値を変えることによって、調光器２から、位相制御された交流電圧（例えば、後述する図８（ａ）の位相制御電圧波形をもつ交流電圧）が点灯回路４に供給される。つまり、位相制御された電圧とは、特定の位相区間で電圧がゼロとなる交流電圧であり、ここでは、半サイクルごとに、特定の位相区間で電圧がゼロとなる交流電圧である。
点灯回路４は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５と、ＡＣ／ＤＣ変換部５で変換された直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部６と、ＡＣ／ＤＣ変換部５およびＤＣ／ＡＣ変換部６を制御する調光制御部７とを有している。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部５、ＤＣ／ＡＣ変換部６および調光制御部７は、それぞれ、平滑化直流電圧変換部、インバータ部および検知部（検知手段）と称することも可能である。
この点灯回路４は、交流電源１の電圧を位相制御する調光器２を介して、交流電源１に接続される。そして、点灯回路４は、調光器２で位相制御された電圧のターン・オン期間に対応した高周波電圧を発生することで、無電極蛍光ランプ３を点灯する。
ＡＣ／ＤＣ変換部５は、調光器２から供給される位相制御された電圧を直流に変換する。このＡＣ／ＤＣ変換部は、例えばダイオード・ブリッジと平滑用コンデンサなどから構成される。
ＤＣ／ＡＣ変換部６は、ＡＣ／ＤＣ変換部５で変換された直流電圧を高周波電圧に変換するとともに、点灯期間において高周波電圧を無電極蛍光ランプ３（つまり、無電極蛍光ランプ３の誘導コイル１６）に印加し、消灯期間において高周波電圧の発生を停止して無電極蛍光ランプを消灯することによって、無電極蛍光ランプ３を間欠駆動する。そのために、ＤＣ／ＡＣ変換部６は、図１に示されるように、このＤＣ／ＡＣ変換部６は、発振部８と、スイッチ回路９、駆動回路１０、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１、１２）、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１４、１５とから構成されている。ここで、共振用コンデンサ１５に、誘導コイル１６が直列に接続され、さらに誘導コイル１６と共振用コンデンサ１５との直列回路は、共振用コンデンサ１４と並列に接続されている。誘導コイル１６と無電極放電バルブ１７とによって、無電極蛍光ランプ３が構成される。誘導コイル１６は、フェライト磁芯１６ａと巻線１６ｂとから構成され、放電バルブが有する凹入部１７ａに配置されている。
調光制御部７は、２つの機能を有している。第１の機能は、調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に閾値以上の電流（例えば、閾値の２倍の電流）を流させる、いわゆる、電流引き込み機能である。ここで、「閾値」とは、調光器２に含まれるトライアック２ｂの保持電流値のことであり、導通状態を維持するのに必要な最低の電流値である。第２の機能は、調光器２からの出力電圧、つまり、位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、ＤＣ／ＡＣ変換部６（特に、スイッチ回路９）に対して、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力する機能である。つまり、この調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する機能を有し、言い換えると、同期形デューティ変調回路と呼ぶことができる。調光制御部７は、これら２つの機能を実現するために、調光制御信号入力部Ａ１８と、フォトカプラ１９と、のこぎり波発生回路２０と、フォトカプラ２６と、タイマー回路２７と、スイッチング素子２８と、抵抗２９と、調光制御信号入力部Ｂ２１と、調光指令信号発生回路２２と、コンパレータ２４とを備える。
調光制御信号入力部Ａ１８は、調光器２から出力された位相制御された電圧を微分する回路等を含み、位相制御された電圧のターン・オンを示すパルスをフォトカプラ１９および２６に出力する。
フォトカプラ１９および２６は、調光制御信号入力部Ａ１８とタイマー回路２７との間および調光制御信号入力部Ａ１８とのこぎり波発生回路２０との間を電気的に絶縁し、光によって信号を伝達する。これらは、ノイズを低減して性能を向上させるために設けられている。
タイマー回路２７は、上述の遅れ期間、つまり、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の予め設定された一定時間を決定する回路であり、図４に示されるように、微分回路２７１、ダイオード２７２、トランジスタ２７３、コンパレータ２７４、抵抗２７５およびコンデンサ２７６等から構成される。フォトカプラ２６からターン・オンの開始を示すパルスが入力されると、そのパルスは微分回路２７１を通過し、トランジスタ２７３を一瞬だけＯＮさせる。これによって、コンデンサ２７６の蓄積電荷が一旦放電された後に再び抵抗２７５を介した電流によってコンデンサ２７６への充電が開始される。その結果、抵抗２７５とコンデンサ２７６で定まる時定数に従ってコンパレータ２７４の非反転入力端子の電位が上昇し、その電位とコンパレータ２７４の反転入力端子の電位との比較結果がコンパレータ２７４から出力される。その結果、コンパレータ２７４は、上記遅れ時間以上の予め設定された一定時間を示す正電圧のパルスを出力する。
スイッチング素子２８は、タイマー回路２７から正電圧が出力されている期間、ＡＣ／ＤＣ変換部５の高電位側の出力端子を、抵抗２９を介して接地させる駆動トランジスタである。ここで、ＡＣ／ＤＣ変換部５の低電位側の出力端子は接地されているので、このスイッチング素子２８は、抵抗２９で定まる一定電流をＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に強制的に流させる役割、つまり、電流を引き込む役割を果たしている。抵抗２９は、調光器２のトライアック２ｂに保持電流値以上の電流を流す抵抗値に設定されている。これによって、調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に閾値以上の電流を流す、つまり、調光器２のトライアック２ｂに保持電流値以上の電流を流し続けることが可能となり、調光器２の誤動作に起因する無電極蛍光ランプ３のチラツキや不点灯等の不具合の発生が回避される。
調光制御信号入力部Ａ１８から出力されたパルスはフォトカプラ１９を介してのこぎり波発生回路２０に入力される。
のこぎり波発生回路２０は、例えば、図５に示されるように、微分回路２０１、ダイオード２０２、トランジスタ２０３およびコンデンサ２０４等から構成される。微分回路２０１は、位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するフォトカプラ１９のトランジスタのコレクタ端子に接続されている。微分回路２０１の出力端子には、ダイオード２０２のアノード側が接続されており、そして、ダイオード２０２のカソード側には、放電用トランジスタ２０３のベース端子が接続されている。放電用トランジスタ２０３のコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサ２０４が接続されている。このような構成により、のこぎり波発生回路２０は、位相制御された電圧のターン・オンに同期したのこぎり波を発生することができる。
フォトカプラ１９からのパルス波により、微分回路２０１の出力信号はパルス波の立上がりと立下りに同期した微分波となり、漏れ電流の低いダイオード２０２を用いることにより立ち上がりに同期した微分波のみが、トランジスタ２０３のベース端子に入力され、前記トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間に接続されたコンデンサ２０４は、フォトカプラ１９の立上がりをトリガとして充放電を繰り返し、のこぎり波を発生する。
調光制御信号入力部Ｂ２１は半波整流回路である。調光指令信号発生回路２２は平滑化回路等である。調光器２からの位相制御された交流電圧は、調光制御信号入力部Ｂ２１で半波整流された後に、調光指令信号発生回路２２で平滑化され、直流電圧の調光指令信号となって、コンパレータ２４の反転入力端子に入力される。この調光指令信号は、調光器２から出力された位相制御された電圧の実効電圧に対応する直流電圧、つまり、ターン・オン時間の長さとともに高くなる電圧信号である。
コンパレータ２４は、例えばオペアンプであり、反転入力端子に入力されているのこぎり波電圧と非反転入力端子に入力されている調光指令信号の電圧とを比較した結果を間欠調光信号として出力する。この間欠調光信号は、ＤＣ／ＡＣ変換部６のスイッチ回路９に入力され、スイッチ回路９をＯＮ／ＯＦＦする。その結果、コンパレータ２４の非反転入力端子に入力されているのこぎり波の電圧がコンパレータ２４の反転入力端子に入力されている調光指令信号の電圧よりも小さい期間では、スイッチ回路９がＯＮとなり、ＤＣ／ＡＣ変換部６から高周波電圧が発生して無電極蛍光ランプ３が点灯し、一方、のこぎり波の電圧が調光指令信号の電圧よりも大きい期間では、スイッチ回路９がＯＦＦとなり、ＤＣ／ＡＣ変換部６からは高周波電圧が発生しないので、無電極蛍光ランプ３が消灯している。これによって、ＤＣ／ＡＣ変換部６からは、同期型デューティ変調された高周波、つまり、調光器２から出力された位相制御された交流電圧のターン・オンに同期し、かつ、そのターン・オン期間に対応するデューティでのみ発生する高周波電圧が無電極蛍光ランプ３に印加されることとなり、調光可能となる。
このように、調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有しているが、これは、同期させた方がより良好に調光動作を実行させることができるからである。
次に、以上のように構成された本実施の形態１にかかる放電ランプ点灯装置の動作について説明する。
まず、交流電源１の出力電圧は、調光器２で位相制御され、次いで、この位相制御された交流電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換部５で直流電圧に変換される。
次に、発振部８の駆動周波数ｆ１（ｋＨｚ）の出力で、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０が駆動して、ＭＯＳＦＥＴ１１と１２が交互にオン、オフすることによって、ＡＣ／ＤＣ変換部５によって平滑化された直流電圧は高周波電圧に変換される。
そして、この高周波電圧は、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１４、１５、誘導コイル１６からなる共振回路に印加される。誘導コイル１６を流れる電流によって、無電極放電バルブ１７内に交流電磁界が発生し、そして、この交流電磁界によって供給されるエネルギーにより、無電極放電バルブ１７内に封入されている発光ガス（図示せず）が励起して発光する。発光ガスとしては、例えば、水銀、クリプトン、キセノンなど、あるいはこれらの混合ガスが用いられる。場合によっては、水銀の無い、希ガスのみのガスを用いることも可能である。
なお、この場合、位相制御された電圧のターン・オンのタイミングは調光制御部７によって検出され、このターン・オンと同期した間欠指令信号が生成され、スイッチ回路９に伝達される。その結果、間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されている期間（オン期間、つまり、無電極蛍光ランプ３の点灯期間）においては、スイッチ回路はオンとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０をオンさせる。これに対して、間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されていない期間（オフ期間、つまり無電極蛍光ランプ３の消灯期間）では、スイッチ回路９はオフとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０がオフとなる。スイッチ回路がオンの期間中、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２は、駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）で、交互に、オン・オフを繰り返す。調光器２によって位相制御された電圧の導通期間が変わることに応じて、調光制御部７からの間欠指令信号によって決まるスイッチ回路のオン期間とオフ期間の比が変わり、これに応じてＭＯＳＦＥＴ１１、１２のオン期間とオフ期間の比（デューティ比と呼ぶ）が変わる。つまり、このデューティ比を変えることで無電極蛍光ランプ３への電気エネルギー入力が変わり、無電極蛍光ランプ３の調光が行われる。
ここで、本実施の形態の電球形無電極蛍光ランプにおいて点灯回路４が無電極蛍光ランプ３に印加する高周波電圧の周波数ｆ１について簡単に説明する。本実施の形態における周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、１ＭＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施の形態の無電極蛍光ランプは、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
以下、図６に示されるタイミングチャートを用いて、調光制御部７の動作を詳しく説明する。図６（ａ）は位相制御信号、図６（ｂ）はターン・オン検出信号、図６（ｃ）は調光指令信号、図６（ｄ）はのこぎり波、図６（ｅ）は間欠指令信号、図６（ｆ）は光出力の波形（時間変化）を示す。横軸は時間軸であり、これら全ての信号（図６（ａ）〜（ｆ））において共通尺度である。
図６（ａ）に示される位相制御電圧は、図１における調光器２の出力電圧であり、図１に示される調光制御部７における調光制御信号入力部Ａ１８に入力される。そして、この調光制御信号入力部Ａ１８で全波整流され、次いで、フォトカプラ１９を駆動するに適当な電圧（例えば２Ｖ）に減圧され、フォトカプラ１９に印加される。
調光器２で位相制御された電圧がターン・オンすると同時に、フォトカプラ１９に入力される全波整流された電圧がターン・オンする。次いで、フォトカプラ１９の立ち上がり時間（例えば２０μｓ）後に、フォトカプラ１９に内蔵された発光ダイオードが発光する。この発光によってフォトカプラ１９を構成するトランジスタから、位相制御電圧ａのターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波が出力される。このパルス波は、のこぎり波発生回路２０に入力され、微分回路２０１とダイオード２０２とを通過することで、位相制御電圧ａのターン・オンのみに同期したターン・オン検出信号（図６（ｂ））となる。
このターン・オン検出信号は、のこぎり波発生回路２０の放電用トランジスタ２０３のベース端子に入力される。その結果、放電用トランジスタ２０３のエミッタとコレクタ間に接続されたコンデサの充放電が行われ、バッファアンプ（オペアンプによるボルテージフォロワ）を介して、のこぎり波（図６（ｄ））として出力される。
一方、位相制御電圧（図６（ａ））は、図１に示される調光制御部７における調光制御信号入力部Ｂ２１に入力され、この調光制御信号入力部Ｂ２１によって半波整流される。そして、調光指令信号発生回路２２で、位相制御された電圧の半波整流分が積分され、調光指令信号（図６（ｃ））が出力される。
コンパレータ２４では、非反転入力端子にのこぎり波（図６（ｄ））が入力され、反転入力端子に調光指令信号（図６（ｃ））が入力され、両信号の電位差により、それらの比較結果を示す間欠指令信号（図６（ｅ））が出力される。なお、図６（ｅ）には、コンパレータ２４から実際に出力される信号の論理を反転したものが示されている。間欠指令信号は、スイッチ回路９に伝達され、間欠指令信号がオン期間のあいだ、発振部８からのクロック信号（駆動周波数ｆ１（ｋＨｚ））が駆動回路１０に供給され、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２が駆動周波数ｆ１（ｋＨｚ）で駆動され、光出力（図６（ｆ））が得られる。
この間欠指令信号（図６（ｅ））のオン状態は、のこぎり波（図６（ｄ））の電位が調光指令信号（図６（ｃ））の電位より高くなるまで持続される。電位関係が反転すると、間欠指令信号（図６（ｅ））がオフとなり、スイッチ回路９に伝達され、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し、消灯する。
このようにして、のこぎり波（図６（ｄ））の電位と調光指令信号（図６（ｃ））の電位関係により間欠指令信号（図６（ｅ））のデューティが決まり、そして、間欠指令信号オンの期間における点灯、オフの期間における消灯が繰り返されて、間欠調光された光出力（図６（ｆ））が得られる。
なお、のこぎり波発生回路２０では、充放電用コンデンサ２０４の電荷が完全に放電された場合でも、ある一定の電位を確保するために、図５に示されるように、放電用トランジスタ２０３のエミッタ端子に３個のダイオードが接続されている。これらのダイオードの順方向電圧は約０．６Ｖなので、のこぎり波の最低電位が約１．８Ｖとなる。のこぎり波は、位相制御された電圧のターン・オンの信号をトリガとし充放電を行うため、位相制御された電圧の導通角が変化しても一定の波形を維持する。一方、調光指令信号は位相制御された電圧の半波整流分を積分しているため、その電位は変化し、のこぎり波のある一定電位（最低電位）以下になると、間欠指令信号が全てオフ期間となり、位相制御された電圧のある導通角以下では（のこぎり波の最低電位と調光指令信号の電位が等しくなる導通角以下では）、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し消灯する。このように、のこぎり波の最低電位を調整することにより、調光器からの位相制御された電圧の任意の位相レベルで、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動を停止し、消灯することが可能となる。
次に、調光時（全光モードからの減光）において調光器の誤動作の発生メカニズムとそれによる不連続な光束変化（いわゆるチラツキ）が発生するメカニズムについて説明する。
図７は、図１において、調光制御部７にフォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けない場合における各種信号の波形を示す。図７（ａ）は位相制御電圧の波形（調光器出力電圧波形）を示しており、図７（ｂ）は点灯回路の入力電流の波形を、図７（ｃ）はＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ部）のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流の波形を示している。
図７（ａ）に示される位相制御電圧と図７（ｃ）に示されるドレイン電流の各波形を比較すると、位相制御電圧がターン・オンになったＴ１では、ドレイン電流は流れておらず、Ｔ２になってドレイン電流が流れていることがわかる。すなわち、位相制御電圧のターン・オンのタイミングに対して、間欠駆動の点灯のタイミングに遅れ（Ｔ２−Ｔ１）が発生していることがわかる。この動作遅れにより、点灯回路の入力電流、すなわち、調光器の電流が、調光器がターン・オンしているにもかかわらず、流れない期間Ｘ（＝Ｔ２−Ｔ１）が発生している。調光器に電流が流れないと、調光器内のトライアックの保持電流が確保できず、ＤＣ／ＡＣ変換部が安定して動作するまでの間、トライアックが開放、すなわち、調光器がオフしてしまい、図７（ａ）に示される位相制御電圧の波形のように、波形の一部が凹んだ形となり、調光器の誤動作波形になる。位相制御信号が誤動作波形になると、この波形に基づいて調光指令信号が生成されるため、調光指令信号が不安定になり、その結果、間欠指令信号も不安定になり、間欠調光点灯状態の点灯期間と不点灯期間（消光期間）の比が変動するため、不連続な光束変化（調光ムラ、いわゆるチラツキ）が発生する。不連続な光束変化は、調光可能な白色電球においては発生しないので、ユーザに違和感を与えてしまう。
次に、図８に示されるタイミングチャートを用いて、図１に示された調光制御部７によって調光時における調光器の上記のような誤動作が抑制されることについて説明する。
図８は、図１に示されるように、調光制御部７にフォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けた構成における各種信号の波形を示す。図８（ａ）は位相制御電圧の波形（調光器出力電圧波形）を示しており、図８（ｂ）は点灯回路４の入力電流の波形を、図８（ｃ）はＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電流の波形を、図８（ｄ）は点灯回路４の入力電流の増加分の波形を示している。
図８（ｄ）の増加電流の波形に示されるように、調光制御部７にフォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けることにより、位相制御電圧のターン・オンに対する遅れ時間がなく、タイマー回路２７で設定されたオン時間の期間（位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間（期間Ｘ）以上の期間）、ＡＣ／ＤＣ変換部５の高電位側の出力端子からグランド（ＡＣ／ＤＣ変換部５の低電圧側の出力端子）に調光器２のトライアック２ｂの保持電流値（閾値）以上の電流が流れている。
これにより、図８（ｃ）に示されるように、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電流波形が、位相制御電圧波形のターン・オンのタイミングに同期した間欠駆動の点灯のタイミングに対して遅れが発生していても、図８（ｄ）の増加電流と図７（ｂ）の入力電流とを足し合わせた波形である図８（ｂ）の入力電流波形ように、調光器２がターン・オンしてからターン・オフするまでの間、調光器２の保持電流値以上の電流を流し続けることができ、調光器２の誤動作がない正常な図８（ａ）に示される位相制御電圧波形を得ることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、調光器２の保持電流が確保でき、ＤＣ／ＡＣ変換部６が動作するまでの期間も調光器２がオフにならずオンの状態が継続される。従って、図８（ａ）に示される位相制御電圧のように、調光器２の出力波形は、調光器２の誤動作がない正常波形となり、これによって、調光指令信号が安定し、さらに間欠指令信号も安定し、間欠調光における点灯状態の点灯期間と不点灯期間（消光期間）の比の変動が低減されるため、不連続な光束変化が発生しない。それゆえ、上述したユーザへの違和感の問題が解消される。
つまり、本実施の形態によれば、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に閾値以上の電流が流れるので、不連続な光束変化（調光ムラ、チラツキ）が生じない安定した調光が実現され、ユーザに違和感を与えることがない。そして、本実施の形態における放電ランプ点灯装置は、既存の調光器２に接続され得るので、電球と代替可能である。これによって、調光機能を付与した電球形無電極蛍光ランプがさらに普及され得る。
なお、「位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間」とは、平均的な遅れ時間を考慮すると１．５［ｍｓ］以上であることが好ましい。また、閾値以上の電流をＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に常に流していても構わないが、一般的な調光器２に使われるトライアック２ｂの保持電流を流し続けると１〜２Ｗの電力を消費し続けるで、常に電流を流しつづけることは好ましくない。したがって、「位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間」は、消費電力を許容できる４［ｍｓ］以下であることが好ましい。
また、図１に示された構成では、フォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けて、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流す構成を有しているが、調光器２によって位相制御された交流電圧のターン・オン時点からの保持電流不足による調光器２の誤動作を防止することができるのであれば、他の構成であってもよい。例えば、抵抗２９の代わりにコンデンサを用いることにより、位相制御された交流電圧のターン・オンからある時間、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間にコンデンサのインピーダンスによって電流を流す構成にしてもよい。
また、本実施の形態は、電球形無電極蛍光ランプに適用した放電ランプ点灯装置であったが、放電ランプとしては、蛍光体を有していない電球形無電極放電ランプにも適用することができる。すなわち、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない無電極放電ランプであってもよい。また、用途は、一般照明用に限定されず、例えば紅斑効果やビタミンＤの生成に有効な作用スペクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スペクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても良い。さらに、図１に示された回路図からも分かるように、本実施の形態の構成は、電球形に限らず、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４とが別々になっているような無電極放電ランプ点灯装置であってもよい。
また、調光制御部７において、のこぎり波発生回路２０に代えて、単安定マルチバイブレータなどのＩＣを用いた回路であってもよいし、三角波発生回路であってもよい。さらに、タイマー回路２７に代えて、タイマー用ＩＣ（ＮＥＣ社のμＰＤ５５５５Ｃなど）を用いた回路であってもよい。
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかる放電ランプ点灯装置について説明する。
図９は、本発明の実施の形態２にかかる放電ランプ点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。この放電ランプ点灯装置は、放電ランプの一種である有電極蛍光ランプ用の調光可能な点灯装置であり、大きな回路構成として、点灯回路４ａと有電極蛍光ランプ３ａとから構成される。なお、本図には、本実施の形態の放電ランプ点灯装置に加えて、交流電源１および調光器２も併せて表示されている。
本実施の形態における放電ランプ点灯装置が実施の形態１と異なる点は、放電バルブ１７ｂが有電極であること、および、有電極蛍光ランプ３ａを点灯するための点灯回路４ａにおける負荷共振回路である。実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
本実施の形態における放電ランプ点灯装置では、図９に示されるように、有電極蛍光ランプ３ａ、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１５、共振兼余熱用のコンデンサ１４とによって構成されたＬＣ共振回路が、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン端子とソース端子間に接続されている。
このような構成において、ＬＣ共振回路のコンデンサ１４の両端に共振電圧として高電圧が発生すると、放電バルブ１７ｂ内の２つの電極への余熱電流によって電極の温度が上昇し、電極から熱電子が発生しやすくなると、放電バルブ１７ｂは絶縁破壊を起こし放電を開始する。放電バルブ１７ｂが放電を始めると共振用インダクタ１３により放電バルブ１７ｂを流れる電流を制限し安定した放電が維持される。
このように、実施の形態２における放電ランプ点灯装置により、調光可能な有電極の蛍光ランプを安定して調光点灯させることができる。
以上のように、実施の形態１および２から分かるように、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、無電極蛍光ランプ３だけでなく、有電極蛍光ランプ３ａを含むものである。しかし、間欠駆動を行う点灯回路４にとっては、有電極蛍光ランプ３ａと組み合わせるよりも、無電極蛍光ランプ３と組み合わせる方がより適している。つまり、間欠駆動はオンオフを繰り返す動作であるので、有電極蛍光ランプ３ａの場合にはその電極の消耗が激しく、寿命が短くなってしまうという問題が生じる場合がある。ところが、無電極蛍光ランプ３の場合には、そもそも電極が存在しないので、そのような問題は生じないからである。
【産業上の利用の可能性】
本発明は、調光可能な放電ランプ用の点灯装置として、特に、調光可能な無電極放電ランプ点灯装置および電球形無電極蛍光ランプ等として利用することができる。
【図１】
2004026005.tif 000003
【図２】
2004026005.tif 000004
【図３】
2004026005.tif 000005
【図４】
2004026005.tif 000006
【図５】
2004026005.tif 000007
【図６】
2004026005.tif 000008
【図７】
2004026005.tif 000009
【図８】
2004026005.tif 000010
【図９】
2004026005.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成17年3月1日(2005.3.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調光器に電気的に接続されて用いられる無電極放電ランプ点灯装置であって、
無電極放電ランプと、
前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、
前記点灯回路は、
前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯させることによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含む
ことを特徴とする無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項２】
前記調光器は、双方向に電流を流すスイッチング素子を含み、
前記閾値は、前記スイッチング素子がターン・オン状態を維持するための最低電流値である
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項３】
前記調光器に含まれるスイッチング素子は、トライアックであり、
前記閾値は、前記トライアックの保持電流値である
ことを特徴とする請求の範囲２記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項４】
前記調光制御部は、
前記遅れ時間以上の期間を示す信号を出力するタイマー回路と、
前記タイマー回路から出力された信号が示す前記期間において、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に抵抗素子を介して前記閾値以上の電流を流させるスイッチング素子とを含む
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項５】
前記調光制御部はさらに、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、
前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記タイマー回路に伝達する信号伝達回路とを含む
ことを特徴とする請求の範囲４記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項６】
前記タイマー回路は、
コンデンサと、
前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、
前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、
前記コンデンサの電位と所定電位とを比較し、その比較結果を前記遅れ時間以上の期間を示す信号として出力する比較器とを含む
ことを特徴とする請求の範囲５記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項７】
前記調光制御部は、前記間欠指令信号によって定まる調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項８】
前記調光制御部はさらに、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングに同期したのこぎり波信号または三角波信号を発生するのこぎり波信号発生回路と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンしている期間に対応した電圧を有する調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、
前記のこぎり波信号または三角波信号と前記調光指令信号とを比較し、その比較結果を前記間欠指令信号として出力する比較器とを含む
ことを特徴とする請求の範囲１記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項９】
前記調光制御部はさらに、
前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、
前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記のこぎり波信号発生回路に伝達する信号伝達回路とを含む
ことを特徴とする請求の範囲８記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１０】
前記のこぎり波信号発生回路は、
コンデンサと、
前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、
前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、
前記コンデンサの電位を前記のこぎり波信号または三角波信号として出力する出力回路とを含む
ことを特徴とする請求の範囲９記載の無電極放電ランプ点灯装置。
【請求項１１】
調光器に電気的に接続されて用いられる電球形無電極蛍光ランプであって、
無電極蛍光ランプと、
前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、
前記調光器と前記点灯回路とを電気的に接続する口金とを備え、
前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは、電球の形となって一体化されており、
前記点灯回路は、
前記調光器から口金を介して入力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯させることによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含む
ことを特徴とする電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１２】
前記無電極蛍光ランプは、凹入部を有し、
前記凹入部には、前記高周波電圧が印加される誘導コイルが挿入されている
ことを特徴とする請求の範囲１１記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１３】
前記調光器は、双方向に電流を流すスイッチング素子を含み、
前記閾値は、前記スイッチング素子がターン・オン状態を維持するための最低電流値である
ことを特徴とする請求の範囲１２記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１４】
前記調光器に含まれるスイッチング素子は、トライアックであり、
前記閾値は、前記トライアックの保持電流値である
ことを特徴とする請求の範囲１３記載の電球形無電極蛍光ランプ。
【請求項１５】
調光器に電気的に接続されて用いられる放電ランプ点灯装置であって、
放電ランプと、
前記放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、
前記点灯回路は、
前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させることによって、前記放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、
前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含む
ことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプ点灯装置および無電極放電ランプ点灯装置に関し、特に、調光可能な電球形無電極蛍光ランプに関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光ランプは、白熱電球に比べて効率が高く、且つ長寿命であることから地球環境保護並びに経済性の観点から広く普及している。そして近年、電極の無い電球形蛍光ランプが、従来の有電極の電球形蛍光ランプに比べて寿命が数倍も長いことから経済的な光源として注目され、需要が増加する傾向にある。
【０００３】
また、蛍光ランプと点灯回路とが一体化された電球形蛍光ランプが、住宅、ホテル、レストランなどで省エネルギー光源として注目され、電球に代えてそのまま利用できる手軽さもあり普及しつつある。この電球形蛍光ランプは、有電極の蛍光ランプに加えて、無電極の蛍光ランプについても開発されている。
【０００４】
電球形蛍光ランプが普及するにつれ、調光可能な白熱電球と同様に、電球形蛍光ランプについても調光を行いたいというニーズが生まれてきている。より詳しく述べると、住宅やホテルでは、読書をしたり、あるいは家族との団欒を楽しんだりと人々は色々な生活行為を行っており、これらの生活行為に合わせた快適な光環境とするため、それぞれの場にふさわしい明るさとすることをユーザは望み、そのような機能を求める。電球は、放電により発光している訳ではないので、単に供給電力を調整するだけで容易に調光することができる。一方、蛍光ランプの発光は、放電によるものであるので、電球のように供給電力を単に調整するだけでは、実際に使用できるレベルの調光可能な蛍光ランプを実現することは難しい。
【０００５】
最近、電球の場合と同様に既存の電球用調光器を利用して明るさを変えたいというユーザのニーズに応えて、電球用調光器に接続して調光点灯できる有電極の電球形蛍光ランプが開発された（例えば、特開平１１−１１１４８６号公報）。
【０００６】
しかしながら、無電極の電球形蛍光ランプで調光可能なものは、いまだ開発されていないのが実情である。
【０００７】
本願出願人は、電球形無電極蛍光ランプでありながら、調光可能なものを開発していく中で、以下のような課題があることに新たに気づいた。
【０００８】
電球用の調光器で位相制御された交流電圧のターン・オンと間欠駆動の点灯期間のオンのタイミングとを同期させながら点灯期間と消灯期間の比を変えて調光する無電極放電ランプ点灯装置において、インバータ回路（ＤＣ／ＡＣ変換回路）の動作遅れによって、位相制御された交流電圧のターン・オンに対して点灯期間のオンのタイミングが遅れることがある。この遅れにより、調光器が位相制御された交流電圧のターン・オンによってオンしたにも関わらず、調光器内に含まれるトライアックの保持電流値以下の期間がターン・オン直後に発生し、トライアックが再び開放になって位相制御された交流電圧が変形、すなわち、調光器が誤動作する場合がある（詳細は実施の形態の項で説明）。これにより、電球形無電極放電ランプのチラツキや不点灯（つまり、不連続な光束変化）が発生し、ユーザに違和感を与える。つまり、白熱電球の場合であれば調光しても光束の変化は連続的なので、調光可能な白熱電球を使用していたユーザが調光可能な電球形無電極蛍光ランプを使用した場合には、チラツキや不点灯等の不連続な光束変化に対して敏感となり、大きな違和感を抱いてしまうという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、調光器の誤動作を防止することで不連続な光束変化の発生を抑制した無電極放電ランプ点灯装置、電球形無電極蛍光ランプおよび放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る無電極放電ランプ点灯装置は、調光器に電気的に接続されて用いられる無電極放電ランプ点灯装置であって、無電極放電ランプと、前記無電極放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極放電ランプを消灯させることによって、前記無電極放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含むことを特徴とする。
【００１１】
ここで、前記調光器は、双方向に電流を流すスイッチング素子を含み、前記閾値は、前記スイッチング素子がターン・オン状態を維持するための最低電流値である。具体的には、前記調光器に含まれるスイッチング素子は、トライアックであり、前記閾値は、前記トライアックの保持電流値である。
【００１２】
これによって、調光器のトライアックがターン・オンしてから高周波電流が発生するまでの期間においてトライアックには保持電流値以上の電流が強制的に流され、トライアックのターン・オン期間においてはトライアックに継続的に電流が流れることとなり、断続的に電流が流れることに起因する不具合、つまり、放電ランプのチラツキ等の発生が回避される。
【００１３】
このような電流引き込み回路として、前記調光制御部に、前記遅れ時間以上の期間を示す信号を出力するタイマー回路と、前記タイマー回路から出力された信号が示す前記期間において、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に抵抗素子を介して前記閾値以上の電流を流させるスイッチング素子とを設けてもよい。このとき、前記調光制御部はさらに、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記タイマー回路に伝達するフォトカプラ等の信号伝達回路とを含むのが好ましい。ノイズが低減され、動作がより安定するからである。
【００１４】
また、前記タイマー回路は、コンデンサと、前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、前記コンデンサの電位と所定電位とを比較し、その比較結果を前記遅れ時間以上の期間を示す信号として出力する比較器とを含む構成としてもよいし、既製のタイマーＩＣにコンデンサ等を外付けする構成としてもよい。
【００１５】
また、前記調光制御部は、前記間欠指令信号によって定まる調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させるのが好ましい。これによって、調光状態がいかなる状態であっても、不連続な光束変化が発生しなくなる。
【００１６】
また、前記調光制御部はさらに、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングに同期したのこぎり波信号または三角波信号を発生するのこぎり波信号発生回路と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンしている期間に対応した電圧を有する調光指令信号を発生する調光指令信号発生回路と、前記のこぎり波信号または三角波信号と前記調光指令信号とを比較し、その比較結果を前記間欠指令信号として出力する比較器とを含んでもよい。このとき、前記調光制御部はさらに、前記位相制御された交流電圧のターン・オンを示す信号を出力する調光制御信号入力回路と、前記調光制御信号入力回路から出力された信号を電気的に絶縁された状態で前記のこぎり波信号発生回路に伝達するフォトカプラ等の信号伝達回路とを含むのが好ましい。ノイズが低減され、動作がより安定するからである。
【００１７】
また、前記のこぎり波信号発生回路は、コンデンサと、前記信号伝達回路から伝達された信号を微分する微分回路と、前記微分回路の出力に応じて前記コンデンサの充電または放電を開始させるスイッチング素子と、前記コンデンサの電位を前記のこぎり波信号または三角波信号として出力する出力回路とを含む構成としてもよいし、単安定マルチバイブレータ等のＩＣを用いた回路で構成してもよい。
【００１８】
また、上記目的を達成するために、本発明に係る電球形無電極蛍光ランプは、調光器に電気的に接続されて用いられる電球形無電極蛍光ランプであって、無電極蛍光ランプと、前記無電極蛍光ランプに高周波電圧を印加する点灯回路と、前記調光器と前記点灯回路とを電気的に接続する口金とを備え、前記無電極蛍光ランプと前記点灯回路と前記口金とは、電球の形となって一体化されており、前記点灯回路は、前記調光器から口金を介して入力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記無電極蛍光ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記無電極蛍光ランプを消灯させることによって、前記無電極蛍光ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含むことを特徴とする。つまり、上記無電極放電ランプ点灯装置に口金を加えるとともに、無電極放電ランプとして無電極蛍光ランプを用い、全体として電球形となるように一体に構成してもよい。
【００１９】
ここで、前記無電極蛍光ランプは、凹入部を有し、前記凹入部には、前記高周波電圧が印加される誘導コイルが挿入された構成としてもよい。
【００２０】
さらに、上記目的を達成するために、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、調光器に電気的に接続されて用いられる放電ランプ点灯装置であって、放電ランプと、前記放電ランプに高周波電圧を印加する点灯回路とを備え、前記点灯回路は、前記調光器から出力される位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部であって、点灯期間において前記高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させ、消灯期間において前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させることによって、前記放電ランプを間欠駆動するＤＣ／ＡＣ変換部と、前記位相制御された交流電圧がターン・オンするタイミングを検出し、検出したタイミングに基づいて、（１）前記ＤＣ／ＡＣ変換部での点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力するとともに、（２）前記位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流させる調光制御部とを含むことを特徴とする。つまり、本発明は、無電極放電ランプおよび無電極放電ランプ点灯装置として実現することができるだけでなく、有電極放電ランプおよび有電極放電ランプ点灯装置として実現することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。なお、以下の図面においては、説明の簡潔化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素には同一の参照符号を付す。
【００２２】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１にかかる放電ランプ点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。この放電ランプ点灯装置は、放電ランプの一種である無電極蛍光ランプのための調光可能な点灯装置であり、大きな回路構成として、点灯回路４と無電極蛍光ランプ３とから構成される。なお、本図には、本実施の形態の放電ランプ点灯装置に加えて、交流電源１および調光器２も併せて表示されている。
【００２３】
図２は、図１に示された放電ランプ点灯装置が電球形無電極蛍光ランプとして実現された場合における電球形無電極蛍光ランプの断面を示す図である。この電球形無電極蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と、無電極蛍光ランプ３に高周波電圧を印加する点灯回路４（回路基板５４）と、点灯回路４（回路基板５４）に電気的に接続された口金５６とを備えている。図２に示された回路基板５４には、図１に示された点灯回路４が形成されている。具体的には、回路基板５４には、点灯回路４を構成する各種回路部品が取り付けられるとともに、配線が施されている。
【００２４】
図２に示されるように、電球形無電極蛍光ランプは、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４（回路基板５４）と口金５６とは電球の形となって一体化されている。ここで、無電極蛍光ランプ３は、凹入部１７ａを有する放電バルブ１７を有しており、凹入部１７ａには、コア１６ａと巻線１６ｂとからなる誘導コイル１６が挿入されている。巻線１６ｂは、回路基板５４と電気的に接続されており、回路基板５４の周囲には、回路基板５４を収容するカバー５５が設けられている。カバー５５の下部には、口金５６（例えば、白熱電球用Ｅ２６型）が取り付けられており、口金５６は、回路基板５４と電気的に接続されている。この口金５６を白熱電球用ソケットにねじ込むことにより、電力が供給されて、無電極蛍光ランプ３を点灯させることができる。口金５６を通して入力される交流電圧は、例えば、外部の位相制御装置（図１に示される調光器２、典型的には、白熱電球用調光器等）によって位相制御された交流電圧である。
【００２５】
図１に示された交流電源１は、例えば６０Ｈｚ、１００Ｖの商用電源であり、これに調光器２が接続される。
【００２６】
調光器２は、トライアックを用いて位相制御を行う調光器であり、図３に示されるように、双方向に電流を流すスイッチング素子であるトライアック２ｂと、トライアック２ｂのゲートにトリガ信号を印加する双方向トリガダイオード２ｃと、双方向トリガダイオード２ｃがトリガ信号を発生する位相を調整するコンデンサ２ｄおよび可変抵抗２ｅと、高周波ノイズフィルタを構成するコンデンサ２ａおよびインダクタ２ｆとから構成されている。なお、調光器２としては、白熱電球用調光器を用いることが可能である。
【００２７】
このような調光器２においては、交流電源１の出力電圧に応じて可変抵抗２ｅを介してコンデンサ２ｄが充電され、次いで、コンデンサ２ｄの両端の電圧が双方向トリガダイオード２ｃのブレークオーバー電圧に達すると、コンデンサ２ｄに蓄えられた電荷は双方向トリガダイオード２ｃを通じて放電される。ここで得られたパルス信号は、トライアック２ｂをトリガし、トリガ後の交流電源１の交流電圧の半サイクルにおける残る部分に対してトライアック２ｂを導通に導く。したがって、可変抵抗２ｅの抵抗値を変えることによって、調光器２から、位相制御された交流電圧（例えば、後述する図８（ａ）の位相制御電圧波形をもつ交流電圧）が点灯回路４に供給される。つまり、位相制御された電圧とは、特定の位相区間で電圧がゼロとなる交流電圧であり、ここでは、半サイクルごとに、特定の位相区間で電圧がゼロとなる交流電圧である。
【００２８】
点灯回路４は、位相制御された交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５と、ＡＣ／ＤＣ変換部５で変換された直流電圧を高周波電圧に変換するＤＣ／ＡＣ変換部６と、ＡＣ／ＤＣ変換部５およびＤＣ／ＡＣ変換部６を制御する調光制御部７とを有している。なお、ＡＣ／ＤＣ変換部５、ＤＣ／ＡＣ変換部６および調光制御部７は、それぞれ、平滑化直流電圧変換部、インバータ部および検知部（検知手段）と称することも可能である。
【００２９】
この点灯回路４は、交流電源１の電圧を位相制御する調光器２を介して、交流電源１に接続される。そして、点灯回路４は、調光器２で位相制御された電圧のターン・オン期間に対応した高周波電圧を発生することで、無電極蛍光ランプ３を点灯する。
【００３０】
ＡＣ／ＤＣ変換部５は、調光器２から供給される位相制御された電圧を直流に変換する。このＡＣ／ＤＣ変換部は、例えばダイオード・ブリッジと平滑用コンデンサなどから構成される。
【００３１】
ＤＣ／ＡＣ変換部６は、ＡＣ／ＤＣ変換部５で変換された直流電圧を高周波電圧に変換するとともに、点灯期間において高周波電圧を無電極蛍光ランプ３（つまり、無電極蛍光ランプ３の誘導コイル１６）に印加し、消灯期間において高周波電圧の発生を停止して無電極蛍光ランプを消灯することによって、無電極蛍光ランプ３を間欠駆動する。そのために、ＤＣ／ＡＣ変換部６は、図１に示されるように、このＤＣ／ＡＣ変換部６は、発振部８と、スイッチ回路９、駆動回路１０、スイッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ１１、１２）、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１４、１５とから構成されている。ここで、共振用コンデンサ１５に、誘導コイル１６が直列に接続され、さらに誘導コイル１６と共振用コンデンサ１５との直列回路は、共振用コンデンサ１４と並列に接続されている。誘導コイル１６と無電極放電バルブ１７とによって、無電極蛍光ランプ３が構成される。誘導コイル１６は、フェライト磁芯１６ａと巻線１６ｂとから構成され、放電バルブが有する凹入部１７ａに配置されている。
【００３２】
調光制御部７は、２つの機能を有している。第１の機能は、調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、位相制御された交流電圧がターン・オンしてから前記ＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、前記ＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に閾値以上の電流（例えば、閾値の２倍の電流）を流させる、いわゆる、電流引き込み機能である。ここで、「閾値」とは、調光器２に含まれるトライアック２ｂの保持電流値のことであり、導通状態を維持するのに必要な最低の電流値である。第２の機能は、調光器２からの出力電圧、つまり、位相制御された交流電圧のターン・オンを検出し、ＤＣ／ＡＣ変換部６（特に、スイッチ回路９）に対して、点灯期間と消灯期間との比を変える間欠指令信号を出力する機能である。つまり、この調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する機能を有し、言い換えると、同期形デューティ変調回路と呼ぶことができる。調光制御部７は、これら２つの機能を実現するために、調光制御信号入力部Ａ１８と、フォトカプラ１９と、のこぎり波発生回路２０と、フォトカプラ２６と、タイマー回路２７と、スイッチング素子２８と、抵抗２９と、調光制御信号入力部Ｂ２１と、調光指令信号発生回路２２と、コンパレータ２４とを備える。
【００３３】
調光制御信号入力部Ａ１８は、調光器２から出力された位相制御された電圧を微分する回路等を含み、位相制御された電圧のターン・オンを示すパルスをフォトカプラ１９および２６に出力する。
【００３４】
フォトカプラ１９および２６は、調光制御信号入力部Ａ１８とタイマー回路２７との間および調光制御信号入力部Ａ１８とのこぎり波発生回路２０との間を電気的に絶縁し、光によって信号を伝達する。これらは、ノイズを低減して性能を向上させるために設けられている。
【００３５】
タイマー回路２７は、上述の遅れ期間、つまり、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の予め設定された一定時間を決定する回路であり、図４に示されるように、微分回路２７１、ダイオード２７２、トランジスタ２７３、コンパレータ２７４、抵抗２７５およびコンデンサ２７６等から構成される。フォトカプラ２６からターン・オンの開始を示すパルスが入力されると、そのパルスは微分回路２７１を通過し、トランジスタ２７３を一瞬だけＯＮさせる。これによって、コンデンサ２７６の蓄積電荷が一旦放電された後に再び抵抗２７５を介した電流によってコンデンサ２７６への充電が開始される。その結果、抵抗２７５とコンデンサ２７６で定まる時定数に従ってコンパレータ２７４の非反転入力端子の電位が上昇し、その電位とコンパレータ２７４の反転入力端子の電位との比較結果がコンパレータ２７４から出力される。その結果、コンパレータ２７４は、上記遅れ時間以上の予め設定された一定時間を示す正電圧のパルスを出力する。
【００３６】
スイッチング素子２８は、タイマー回路２７から正電圧が出力されている期間、ＡＣ／ＤＣ変換部５の高電位側の出力端子を、抵抗２９を介して接地させる駆動トランジスタである。ここで、ＡＣ／ＤＣ変換部５の低電位側の出力端子は接地されているので、このスイッチング素子２８は、抵抗２９で定まる一定電流をＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に強制的に流させる役割、つまり、電流を引き込む役割を果たしている。抵抗２９は、調光器２のトライアック２ｂに保持電流値以上の電流を流す抵抗値に設定されている。これによって、調光状態が全光状態および減光状態のいずれであっても、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に閾値以上の電流を流す、つまり、調光器２のトライアック２ｂに保持電流値以上の電流を流し続けることが可能となり、調光器２の誤動作に起因する無電極蛍光ランプ３のチラツキや不点灯等の不具合の発生が回避される。
【００３７】
調光制御信号入力部Ａ１８から出力されたパルスはフォトカプラ１９を介してのこぎり波発生回路２０に入力される。
【００３８】
のこぎり波発生回路２０は、例えば、図５に示されるように、微分回路２０１、ダイオード２０２、トランジスタ２０３およびコンデンサ２０４等から構成される。微分回路２０１は、位相制御された交流電圧のターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波を発生するフォトカプラ１９のトランジスタのコレクタ端子に接続されている。微分回路２０１の出力端子には、ダイオード２０２のアノード側が接続されており、そして、ダイオード２０２のカソード側には、放電用トランジスタ２０３のベース端子が接続されている。放電用トランジスタ２０３のコレクタ端子とエミッタ端子間には、充放電用コンデンサ２０４が接続されている。このような構成により、のこぎり波発生回路２０は、位相制御された電圧のターン・オンに同期したのこぎり波を発生することができる。
【００３９】
フォトカプラ１９からのパルス波により、微分回路２０１の出力信号はパルス波の立上がりと立下りに同期した微分波となり、漏れ電流の低いダイオード２０２を用いることにより立ち上がりに同期した微分波のみが、トランジスタ２０３のベース端子に入力され、前記トランジスタのコレクタ端子とエミッタ端子間に接続されたコンデンサ２０４は、フォトカプラ１９の立上がりをトリガとして充放電を繰り返し、のこぎり波を発生する。
【００４０】
調光制御信号入力部Ｂ２１は半波整流回路である。調光指令信号発生回路２２は平滑化回路等である。調光器２からの位相制御された交流電圧は、調光制御信号入力部Ｂ２１で半波整流された後に、調光指令信号発生回路２２で平滑化され、直流電圧の調光指令信号となって、コンパレータ２４の反転入力端子に入力される。この調光指令信号は、調光器２から出力された位相制御された電圧の実効電圧に対応する直流電圧、つまり、ターン・オン時間の長さとともに高くなる電圧信号である。
【００４１】
コンパレータ２４は、例えばオペアンプであり、反転入力端子に入力されているのこぎり波電圧と非反転入力端子に入力されている調光指令信号の電圧とを比較した結果を間欠調光信号として出力する。この間欠調光信号は、ＤＣ／ＡＣ変換部６のスイッチ回路９に入力され、スイッチ回路９をＯＮ／ＯＦＦする。その結果、コンパレータ２４の非反転入力端子に入力されているのこぎり波の電圧がコンパレータ２４の反転入力端子に入力されている調光指令信号の電圧よりも小さい期間では、スイッチ回路９がＯＮとなり、ＤＣ／ＡＣ変換部６から高周波電圧が発生して無電極蛍光ランプ３が点灯し、一方、のこぎり波の電圧が調光指令信号の電圧よりも大きい期間では、スイッチ回路９がＯＦＦとなり、ＤＣ／ＡＣ変換部６からは高周波電圧が発生しないので、無電極蛍光ランプ３が消灯している。これによって、ＤＣ／ＡＣ変換部６からは、同期型デューティ変調された高周波、つまり、調光器２から出力された位相制御された交流電圧のターン・オンに同期し、かつ、そのターン・オン期間に対応するデューティでのみ発生する高周波電圧が無電極蛍光ランプ３に印加されることとなり、調光可能となる。
【００４２】
このように、調光制御部７は、ターン・オンとＤＣ／ＡＣ変換部６の間欠駆動の点灯とのタイミングを同期させる信号を出力する構成を有しているが、これは、同期させた方がより良好に調光動作を実行させることができるからである。
【００４３】
次に、以上のように構成された本実施の形態１にかかる放電ランプ点灯装置の動作について説明する。
【００４４】
まず、交流電源１の出力電圧は、調光器２で位相制御され、次いで、この位相制御された交流電圧は、ＡＣ／ＤＣ変換部５で直流電圧に変換される。
【００４５】
次に、発振部８の駆動周波数ｆ１（ｋＨｚ）の出力で、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０が駆動して、ＭＯＳＦＥＴ１１と１２が交互にオン、オフすることによって、ＡＣ／ＤＣ変換部５によって平滑化された直流電圧は高周波電圧に変換される。
【００４６】
そして、この高周波電圧は、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１４、１５、誘導コイル１６からなる共振回路に印加される。誘導コイル１６を流れる電流によって、無電極放電バルブ１７内に交流電磁界が発生し、そして、この交流電磁界によって供給されるエネルギーにより、無電極放電バルブ１７内に封入されている発光ガス（図示せず）が励起して発光する。発光ガスとしては、例えば、水銀、クリプトン、キセノンなど、あるいはこれらの混合ガスが用いられる。場合によっては、水銀の無い、希ガスのみのガスを用いることも可能である。
【００４７】
なお、この場合、位相制御された電圧のターン・オンのタイミングは調光制御部７によって検出され、このターン・オンと同期した間欠指令信号が生成され、スイッチ回路９に伝達される。その結果、間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されている期間（オン期間、つまり、無電極蛍光ランプ３の点灯期間）においては、スイッチ回路はオンとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０をオンさせる。これに対して、間欠指令信号がスイッチ回路９に伝達されていない期間（オフ期間、つまり無電極蛍光ランプ３の消灯期間）では、スイッチ回路９はオフとなり、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動回路１０がオフとなる。スイッチ回路がオンの期間中、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２は、駆動周波数ｆ１（Ｈｚ）で、交互に、オン・オフを繰り返す。調光器２によって位相制御された電圧の導通期間が変わることに応じて、調光制御部７からの間欠指令信号によって決まるスイッチ回路のオン期間とオフ期間の比が変わり、これに応じてＭＯＳＦＥＴ１１、１２のオン期間とオフ期間の比（デューティ比と呼ぶ）が変わる。つまり、このデューティ比を変えることで無電極蛍光ランプ３への電気エネルギー入力が変わり、無電極蛍光ランプ３の調光が行われる。
【００４８】
ここで、本実施の形態の電球形無電極蛍光ランプにおいて点灯回路４が無電極蛍光ランプ３に印加する高周波電圧の周波数ｆ１について簡単に説明する。本実施の形態における周波数は、実用的に一般的に使用されているＩＳＭ帯の数ＭＨｚと比べると、１ＭＨｚ以下（例えば、５０〜５００ｋＨｚ）の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、数ＭＨｚのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィルタが大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなってしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノイズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリアーするには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、１ＭＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施の形態の無電極蛍光ランプは、１ＭＨｚ以下の動作に限らず、数ＭＨｚ等の周波数の領域においても動作させ得るものである。
【００４９】
以下、図６に示されるタイミングチャートを用いて、調光制御部７の動作を詳しく説明する。図６（ａ）は位相制御信号、図６（ｂ）はターン・オン検出信号、図６（ｃ）は調光指令信号、図６（ｄ）はのこぎり波、図６（ｅ）は間欠指令信号、図６（ｆ）は光出力の波形（時間変化）を示す。横軸は時間軸であり、これら全ての信号（図６（ａ）〜（ｆ））において共通尺度である。
【００５０】
図６（ａ）に示される位相制御電圧は、図１における調光器２の出力電圧であり、図１に示される調光制御部７における調光制御信号入力部Ａ１８に入力される。そして、この調光制御信号入力部Ａ１８で全波整流され、次いで、フォトカプラ１９を駆動するに適当な電圧（例えば２Ｖ）に減圧され、フォトカプラ１９に印加される。
【００５１】
調光器２で位相制御された電圧がターン・オンすると同時に、フォトカプラ１９に入力される全波整流された電圧がターン・オンする。次いで、フォトカプラ１９の立ち上がり時間（例えば２０μｓ）後に、フォトカプラ１９に内蔵された発光ダイオードが発光する。この発光によってフォトカプラ１９を構成するトランジスタから、位相制御電圧ａのターン・オンおよびターン・オフに同期したパルス波が出力される。このパルス波は、のこぎり波発生回路２０に入力され、微分回路２０１とダイオード２０２とを通過することで、位相制御電圧ａのターン・オンのみに同期したターン・オン検出信号（図６（ｂ））となる。
【００５２】
このターン・オン検出信号は、のこぎり波発生回路２０の放電用トランジスタ２０３のベース端子に入力される。その結果、放電用トランジスタ２０３のエミッタとコレクタ間に接続されたコンデサの充放電が行われ、バッファアンプ（オペアンプによるボルテージフォロワ）を介して、のこぎり波（図６（ｄ））として出力される。
【００５３】
一方、位相制御電圧（図６（ａ））は、図１に示される調光制御部７における調光制御信号入力部Ｂ２１に入力され、この調光制御信号入力部Ｂ２１によって半波整流される。そして、調光指令信号発生回路２２で、位相制御された電圧の半波整流分が積分され、調光指令信号（図６（ｃ））が出力される。
【００５４】
コンパレータ２４では、非反転入力端子にのこぎり波（図６（ｄ））が入力され、反転入力端子に調光指令信号（図６（ｃ））が入力され、両信号の電位差により、それらの比較結果を示す間欠指令信号（図６（ｅ））が出力される。なお、図６（ｅ）には、コンパレータ２４から実際に出力される信号の論理を反転したものが示されている。間欠指令信号は、スイッチ回路９に伝達され、間欠指令信号がオン期間のあいだ、発振部８からのクロック信号（駆動周波数ｆ１（ｋＨｚ））が駆動回路１０に供給され、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２が駆動周波数ｆ１（ｋＨｚ）で駆動され、光出力（図６（ｆ））が得られる。
【００５５】
この間欠指令信号（図６（ｅ））のオン状態は、のこぎり波（図６（ｄ））の電位が調光指令信号（図６（ｃ））の電位より高くなるまで持続される。電位関係が反転すると、間欠指令信号（図６（ｅ））がオフとなり、スイッチ回路９に伝達され、ＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し、消灯する。
【００５６】
このようにして、のこぎり波（図６（ｄ））の電位と調光指令信号（図６（ｃ））の電位関係により間欠指令信号（図６（ｅ））のデューティが決まり、そして、間欠指令信号オンの期間における点灯、オフの期間における消灯が繰り返されて、間欠調光された光出力（図６（ｆ））が得られる。
【００５７】
なお、のこぎり波発生回路２０では、充放電用コンデンサ２０４の電荷が完全に放電された場合でも、ある一定の電位を確保するために、図５に示されるように、放電用トランジスタ２０３のエミッタ端子に３個のダイオードが接続されている。これらのダイオードの順方向電圧は約０．６Ｖなので、のこぎり波の最低電位が約１．８Ｖとなる。のこぎり波は、位相制御された電圧のターン・オンの信号をトリガとし充放電を行うため、位相制御された電圧の導通角が変化しても一定の波形を維持する。一方、調光指令信号は位相制御された電圧の半波整流分を積分しているため、その電位は変化し、のこぎり波のある一定電位（最低電位）以下になると、間欠指令信号が全てオフ期間となり、位相制御された電圧のある導通角以下では（のこぎり波の最低電位と調光指令信号の電位が等しくなる導通角以下では）、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動が停止し消灯する。このように、のこぎり波の最低電位を調整することにより、調光器からの位相制御された電圧の任意の位相レベルで、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１１、１２の駆動を停止し、消灯することが可能となる。
【００５８】
次に、調光時（全光モードからの減光）において調光器の誤動作の発生メカニズムとそれによる不連続な光束変化（いわゆるチラツキ）が発生するメカニズムについて説明する。
【００５９】
図７は、図１において、調光制御部７にフォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けない場合における各種信号の波形を示す。図７（ａ）は位相制御電圧の波形（調光器出力電圧波形）を示しており、図７（ｂ）は点灯回路の入力電流の波形を、図７（ｃ）はＤＣ／ＡＣ変換部（インバータ部）のＭＯＳＦＥＴのドレイン電流の波形を示している。
【００６０】
図７（ａ）に示される位相制御電圧と図７（ｃ）に示されるドレイン電流の各波形を比較すると、位相制御電圧がターン・オンになったＴ１では、ドレイン電流は流れておらず、Ｔ２になってドレイン電流が流れていることがわかる。すなわち、位相制御電圧のターン・オンのタイミングに対して、間欠駆動の点灯のタイミングに遅れ（Ｔ２−Ｔ１）が発生していることがわかる。この動作遅れにより、点灯回路の入力電流、すなわち、調光器の電流が、調光器がターン・オンしているにもかかわらず、流れない期間Ｘ（＝Ｔ２−Ｔ１）が発生している。調光器に電流が流れないと、調光器内のトライアックの保持電流が確保できず、ＤＣ／ＡＣ変換部が安定して動作するまでの間、トライアックが開放、すなわち、調光器がオフしてしまい、図７（ａ）に示される位相制御電圧の波形のように、波形の一部が凹んだ形となり、調光器の誤動作波形になる。位相制御信号が誤動作波形になると、この波形に基づいて調光指令信号が生成されるため、調光指令信号が不安定になり、その結果、間欠指令信号も不安定になり、間欠調光点灯状態の点灯期間と不点灯期間（消光期間）の比が変動するため、不連続な光束変化（調光ムラ、いわゆるチラツキ）が発生する。不連続な光束変化は、調光可能な白色電球においては発生しないので、ユーザに違和感を与えてしまう。
【００６１】
次に、図８に示されるタイミングチャートを用いて、図１に示された調光制御部７によって調光時における調光器の上記のような誤動作が抑制されることについて説明する。
【００６２】
図８は、図１に示されるように、調光制御部７にフォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けた構成における各種信号の波形を示す。図８（ａ）は位相制御電圧の波形（調光器出力電圧波形）を示しており、図８（ｂ）は点灯回路４の入力電流の波形を、図８（ｃ）はＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電流の波形を、図８（ｄ）は点灯回路４の入力電流の増加分の波形を示している。
【００６３】
図８（ｄ）の増加電流の波形に示されるように、調光制御部７にフォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けることにより、位相制御電圧のターン・オンに対する遅れ時間がなく、タイマー回路２７で設定されたオン時間の期間（位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間（期間Ｘ）以上の期間）、ＡＣ／ＤＣ変換部５の高電位側の出力端子からグランド（ＡＣ／ＤＣ変換部５の低電圧側の出力端子）に調光器２のトライアック２ｂの保持電流値（閾値）以上の電流が流れている。
【００６４】
これにより、図８（ｃ）に示されるように、ＤＣ／ＡＣ変換部６のＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン電流波形が、位相制御電圧波形のターン・オンのタイミングに同期した間欠駆動の点灯のタイミングに対して遅れが発生していても、図８（ｄ）の増加電流と図７（ｂ）の入力電流とを足し合わせた波形である図８（ｂ）の入力電流波形ように、調光器２がターン・オンしてからターン・オフするまでの間、調光器２の保持電流値以上の電流を流し続けることができ、調光器２の誤動作がない正常な図８（ａ）に示される位相制御電圧波形を得ることができる。
【００６５】
以上のように、本実施の形態によれば、調光器２の保持電流が確保でき、ＤＣ／ＡＣ変換部６が動作するまでの期間も調光器２がオフにならずオンの状態が継続される。従って、図８（ａ）に示される位相制御電圧のように、調光器２の出力波形は、調光器２の誤動作がない正常波形となり、これによって、調光指令信号が安定し、さらに間欠指令信号も安定し、間欠調光における点灯状態の点灯期間と不点灯期間（消光期間）の比の変動が低減されるため、不連続な光束変化が発生しない。それゆえ、上述したユーザへの違和感の問題が解消される。
【００６６】
つまり、本実施の形態によれば、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部６が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部５の出力端子間に閾値以上の電流が流れるので、不連続な光束変化（調光ムラ、チラツキ）が生じない安定した調光が実現され、ユーザに違和感を与えることがない。そして、本実施の形態における放電ランプ点灯装置は、既存の調光器２に接続され得るので、電球と代替可能である。これによって、調光機能を付与した電球形無電極蛍光ランプがさらに普及され得る。
【００６７】
なお、「位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間」とは、平均的な遅れ時間を考慮すると１．５［ｍｓ］以上であることが好ましい。また、閾値以上の電流をＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に常に流していても構わないが、一般的な調光器２に使われるトライアック２ｂの保持電流を流し続けると１〜２Ｗの電力を消費し続けるで、常に電流を流しつづけることは好ましくない。したがって、「位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間」は、消費電力を許容できる４［ｍｓ］以下であることが好ましい。
【００６８】
また、図１に示された構成では、フォトカプラ２６とタイマー回路２７とスイッチング素子２８と抵抗２９とを設けて、位相制御された交流電圧がターン・オンしてからＤＣ／ＡＣ変換部が高周波電圧を発生するまでの遅れ時間以上の期間、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間に閾値以上の電流を流す構成を有しているが、調光器２によって位相制御された交流電圧のターン・オン時点からの保持電流不足による調光器２の誤動作を防止することができるのであれば、他の構成であってもよい。例えば、抵抗２９の代わりにコンデンサを用いることにより、位相制御された交流電圧のターン・オンからある時間、ＡＣ／ＤＣ変換部の出力端子間にコンデンサのインピーダンスによって電流を流す構成にしてもよい。
【００６９】
また、本実施の形態は、電球形無電極蛍光ランプに適用した放電ランプ点灯装置であったが、放電ランプとしては、蛍光体を有していない電球形無電極放電ランプにも適用することができる。すなわち、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない無電極放電ランプであってもよい。また、用途は、一般照明用に限定されず、例えば紅斑効果やビタミンＤの生成に有効な作用スペクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スペクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても良い。さらに、図１に示された回路図からも分かるように、本実施の形態の構成は、電球形に限らず、無電極蛍光ランプ３と点灯回路４とが別々になっているような無電極放電ランプ点灯装置であってもよい。
【００７０】
また、調光制御部７において、のこぎり波発生回路２０に代えて、単安定マルチバイブレータなどのＩＣを用いた回路であってもよいし、三角波発生回路であってもよい。さらに、タイマー回路２７に代えて、タイマー用ＩＣ（ＮＥＣ社のμＰＤ５５５５Ｃなど）を用いた回路であってもよい。
【００７１】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかる放電ランプ点灯装置について説明する。
【００７２】
図９は、本発明の実施の形態２にかかる放電ランプ点灯装置の構成を示す回路ブロック図である。この放電ランプ点灯装置は、放電ランプの一種である有電極蛍光ランプ用の調光可能な点灯装置であり、大きな回路構成として、点灯回路４ａと有電極蛍光ランプ３ａとから構成される。なお、本図には、本実施の形態の放電ランプ点灯装置に加えて、交流電源１および調光器２も併せて表示されている。
【００７３】
本実施の形態における放電ランプ点灯装置が実施の形態１と異なる点は、放電バルブ１７ｂが有電極であること、および、有電極蛍光ランプ３ａを点灯するための点灯回路４ａにおける負荷共振回路である。実施の形態１と同様の構成要素には同一符号を付してその説明を省略し、異なる点を中心に説明する。
【００７４】
本実施の形態における放電ランプ点灯装置では、図９に示されるように、有電極蛍光ランプ３ａ、共振用インダクタ１３、共振用コンデンサ１５、共振兼余熱用のコンデンサ１４とによって構成されたＬＣ共振回路が、ＭＯＳＦＥＴ１２のドレイン端子とソース端子間に接続されている。
【００７５】
このような構成において、ＬＣ共振回路のコンデンサ１４の両端に共振電圧として高電圧が発生すると、放電バルブ１７ｂ内の２つの電極への余熱電流によって電極の温度が上昇し、電極から熱電子が発生しやすくなると、放電バルブ１７ｂは絶縁破壊を起こし放電を開始する。放電バルブ１７ｂが放電を始めると共振用インダクタ１３により放電バルブ１７ｂを流れる電流を制限し安定した放電が維持される。
【００７６】
このように、実施の形態２における放電ランプ点灯装置により、調光可能な有電極の蛍光ランプを安定して調光点灯させることができる。
【００７７】
以上のように、実施の形態１および２から分かるように、本発明に係る放電ランプ点灯装置は、無電極蛍光ランプ３だけでなく、有電極蛍光ランプ３ａを含むものである。しかし、間欠駆動を行う点灯回路４にとっては、有電極蛍光ランプ３ａと組み合わせるよりも、無電極蛍光ランプ３と組み合わせる方がより適している。つまり、間欠駆動はオンオフを繰り返す動作であるので、有電極蛍光ランプ３ａの場合にはその電極の消耗が激しく、寿命が短くなってしまうという問題が生じる場合がある。ところが、無電極蛍光ランプ３の場合には、そもそも電極が存在しないので、そのような問題は生じないからである。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、調光可能な放電ランプ用の点灯装置として、特に、調光可能な無電極放電ランプ点灯装置および電球形無電極蛍光ランプ等として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１にかかる無電極放電ランプ点灯装置（電球形無電極蛍光ランプ）の構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、実施の形態１の電球形無電極蛍光ランプの構成を模式的に示す断面図である。
【図３】図３は、調光器の回路図である。
【図４】図４は、タイマー回路の回路図である。
【図５】図５は、のこぎり波発生回路の回路図である。
【図６】図６は、間欠調光点灯状態の各種波形を示す波形図である。
【図７】図７は、調光器が誤動作している状態の各種波形を示す波形図である。
【図８】図８は、調光器が正常動作している状態の各種波形を示す波形図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２にかかる放電ランプ点灯装置の回路構成図である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004026005.tif 000012
【図２】
2004026005.tif 000013
【図３】
2004026005.tif 000014
【図４】
2004026005.tif 000015
【図５】
2004026005.tif 000016
【図６】
2004026005.tif 000017
【図７】
2004026005.tif 000018
【図８】
2004026005.tif 000019
【図９】
2004026005.tif 000020
【国際調査報告】
2004026005.tif 000021
2004026005.tif 000022
2004026005.tif 000023
2004026005.tif 000024