(57)【要約】【課題】低温時にも無電極放電灯を安定して調光点灯させることが可能な無電極放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。【解決手段】直流電源からの電力供給を受け高周波電圧を出力する電力変換回路９と、前記電力変換回路９の出力端間に接続され、バルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯６に近接配置される誘導コイル５と、誘導コイル５の両端間電圧を無電極放電灯６が点灯する大きさに設定する点灯期間と点灯しない大きさに設定する不点灯期間とを交互に切り替えて無電極放電灯６を点滅動作させる周波数制御回路１２と、無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出手段である周囲温度検出回路４４とを備え、ＰＷＭ発振回路１３とオンデューティ設定回路４１とから構成される時間占有率低下手段は、周囲温度検出回路４４による検出温度が低温時に前記点灯期間を上昇させて再点弧始動時間占有率を小さくする。【選択図】図１
2009032526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの電力供給を受け高周波電圧を出力する電力変換回路であって、少なくともスイッチング素子及び共振回路を含む電力変換回路と、前記電力変換回路の出力端間に接続され、バルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、前記電力変換回路の動作周波数を制御し、前記高周波電圧を前記無電極放電灯が点灯する大きさに設定する点灯期間と点灯しない大きさに設定する不点灯期間とを交互に切り替えて前記無電極放電灯を点滅動作させる周波数制御回路と、前記無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が常温よりも低い規定温度以下の時に前記点滅動作における点灯期間のうち前記無電極放電灯の再点弧始動に要する時間の占有率である再点弧始動時間占有率を低下させる時間占有率低下手段を有することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
前記時間占有率低下手段は、前記点滅動作における前記不点灯期間に対する前記点灯期間の時間比率を上昇させることにより前記再点弧始動時間占有率を低下させ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】
前記周波数制御回路へＰＷＭ信号を与えるＰＷＭ発振回路を有し、前記周波数制御回路は、ＰＷＭ発振回路からのＰＷＭ信号に基づいて前記動作周波数の制御を行うものであり、前記時間占有率低下手段は、ＰＷＭ信号の周波数を低下させることにより前記再点弧始動時間占有率を低下させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
前記周波数制御回路は、前記点灯期間における前記動作周波数を前記共振回路の共振周波数近傍に設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】
前記温度検出手段は、前記スイッチング素子に流れる電流を検出することにより前記周囲温度を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
前記温度検出手段は、感温素子により前記周囲温度を検出することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項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器具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置として、無電極放電灯を点滅動作させて調光を行うものが提案されている(特許文献１)。ここで、上記特許文献１に開示された無電極放電灯点灯装置は、直流電源の出力を高周波電圧に変換して無電極放電灯に近接する誘導コイルへ供給する電力変換回路を備えており、電力変換回路から誘導コイルの両端間に印加する電圧を図１７に示すように無電極放電灯が点灯する大きさに設定した点灯期間Ｔｏｎと点灯しない大きさに設定した不点灯期間Ｔｏｆｆとを周期的に交互に切り替えることにより無電極放電灯を点滅動作させ、点滅動作の１周期Ｔ（＝Ｔｏｎ＋Ｔｏｆｆ）に占める点灯期間Ｔｏｎの割合を調節することにより調光を行うものである。
【特許文献１】特開２０００−３５３６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１に開示されている無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯の周囲温度が常温（例えば、２５℃）より低い規定温度以下の場合、初期点弧電圧と同じ高い再点弧電圧が発生するため再点弧始動時間が長くなる。しかも、前記規定温度以下であり電力変換回路に含まれる共振回路のＱ値が大きい場合には、誘導コイル両端間に印加する高周波電圧のばらつきを吸収するために再点弧始動時に動作周波数をスイープさせることにより前記高周波電圧を上げていく必要があり、その分再点弧始動時間が長くなる。また、無電極放電灯の周囲温度が低温（例えば、−２０℃）の場合、プラズマインピーダンスが大きく変化するので、再点弧後の誘導コイルの両端間電圧も大きく低下する。このため、図１８に示すように再点弧電圧が小さくなったとしてもそれ以上に誘導コイル両端間の高周波電圧が低下するので、結果として再点弧始動時間が長くなる。これらの理由により再点弧始動時間が長くなると点灯期間Ｔｏｎのうち無電極放電灯の再点弧始動に要する時間の占有率（以下、再点弧始動時間占有率という）が大きくなるため無電極放電灯の点灯が不安定になりやすいという問題がある。また、上述の無電極放電灯点灯装置では、調光比が小さくなるにつれて点灯期間Ｔｏｎが短くなるので、再点弧始動時間占有率が増大し、動作が不安定になりやすく、特に、周囲温度が常温よりも低くなるほど無電極放電灯の動作が不安定になりやすい。
【０００４】
本願発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、低温時にも無電極放電灯を安定して調光点灯させることが可能な無電極放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、直流電源からの電力供給を受け高周波電圧を出力する電力変換回路であって、少なくともスイッチング素子及び共振回路を含む電力変換回路と、前記電力変換回路の出力端間に接続され、バルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、前記電力変換回路の動作周波数を制御し、前記高周波電圧を前記無電極放電灯が点灯する大きさに設定する点灯期間と点灯しない大きさに設定する不点灯期間とを交互に切り替えて前記無電極放電灯を点滅動作させる周波数制御回路と、前記無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段と、前記温度検出手段による検出温度が常温よりも低い規定温度以下の時に前記点滅動作における点灯期間のうち前記無電極放電灯の再点弧始動に要する時間の占有率である再点弧始動時間占有率を低下させる時間占有率低下手段を有することを特徴とする
この発明によれば、前記無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段による検出温度が常温よりも低い規定温度以下の場合には、前記時間占有率低下手段が、再点弧始動時間占有率を低下させるので、低温時にも前記無電極放電灯を安定して調光点灯させることが可能となる。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記時間占有率低下手段は、前記点滅動作における前記不点灯期間に対する前記点灯期間の比を上昇させることにより前記再点弧始動時間占有率を低下させることを特徴とする
この発明によれば、前記無電極放電灯の周囲温度が前記規定温度以下の場合には、前記時間占有率低下手段が、前記点滅動作における前記不点灯期間に対する前記点灯期間の比を上昇させるので、温度低下に伴う前記無電極放電灯の光出力の急激な低下を和らげることができ、常温時の調光比と前記規定温度以下における調光比とのずれを抑制することができる。また、前記点灯期間を長くすることで前記不点灯期間が短くなるため、前記不点灯期間での前記バルブ内のイオンの拡散が減少することにより、再点弧電圧が低下し、低温時の前記無電極放電灯の点灯を安定させることができる。しかも、前記点灯期間を長くすることで、前記電力変換回路から前記誘導コイルへ供給される高周波電力が上昇するため、前記無電極放電灯が暖まるまでの時間が短縮され、結果として電源投入後から点灯が安定するまでの時間を短縮することが可能となる。
【０００７】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記周波数制御回路へＰＷＭ信号を与えるＰＷＭ発振回路を有し、前記周波数制御回路は、ＰＷＭ発振回路からのＰＷＭ信号に基づいて前記動作周波数の制御を行うものであり、前記時間占有率低下手段は、ＰＷＭ信号の周波数を低下させることにより前記再点弧始動時間占有率を低下させることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、前記時間占有率低下手段は、前記周波数制御回路へ与えるＰＷＭ信号の周波数を低下させるから、前記無電極放電灯に供給される高周波電力を増やすことなく、前記再点弧始動時間占有率を小さくすることができるので、前記高周波電力を低くする目的或いは調光を深くする目的で点滅動作における前記不点灯期間に対する前記点灯期間の比を小さくした場合でも前記無電極放電灯の点灯を安定させることが可能となる。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項１乃至３の発明において、前記周波数制御回路は、前記点灯期間における前記動作周波数を前記電力変換回路に含まれる共振回路の共振周波数近傍に設定することを特徴とする
この発明によれば、前記周波数制御回路が前記動作周波数を前記共振回路の共振周波数近傍に設定するので、前記共振回路の部品定数のばらつきや、前記電力変換回路の周囲温度の変化により前記共振周波数のずれが生じても前記動作周波数が前記共振回路の点灯時における共振曲線のピーク付近であるため、前記共振周波数のずれによる前記電力変換回路の出力の変化は小さく、前記無電極放電灯の点灯を安定させ、立ち消えの抑制が可能となる。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１乃至４の発明において、前記温度検出手段は、前記スイッチング素子に流れる電流を検出することにより前記周囲温度を検出することを特徴とする
この発明によれば、前記温度検出手段を前記電力変換回路内に収めることができ、前記無電極放電灯が前記電力変換回路から離れた場所に設置されていても、前記周囲温度を検出することが可能となる。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項１乃至４の発明において、前記温度検出手段は、感温素子により前記周囲温度を検出することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、前記温度検出手段を小型化することが可能となり、かつ、前記温度検出手段の部品コストを低減できる。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置を備えることを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、常温よりも低い規定温度以下でも無電極放電灯を安定に調光点灯させることが可能な照明器具の提供が可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、無電極放電灯の周囲温度が常温よりも低い規定温度以下でも点滅動作における点灯期間のうち再点弧始動に要する時間の占有率である再点弧始動時間占有率を低下させることによって、低温時にも無電極放電灯を安定して調光点灯させることを可能とする効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本実施形態の無電極放電灯点灯装置について図１乃至図７に基づいて説明する。
【００１７】
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図１（ａ）に示すように、交流電源ＡＣからの電力供給を受けて直流電圧ＶＤＣを出力する直流電源Ｅと、直流電源Ｅからの電力供給を受けて高周波電圧Ｖｃｏｉｌを出力する電力変換回路９と、電力変換回路９の出力端間に接続され、無電極放電灯６に近接して配置される誘導コイル５と、電力変換回路９を駆動するドライブ回路１１と、電力変換回路９に含まれるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４のスイッチング周波数（以下、動作周波数という）ｆｉｎｖを制御する始動スイープ回路１２と、始動スイープ回路１２にＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを入力するＰＷＭ発振回路１３とを備えている。なお、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、直流電源Ｅ、電力変換回路９、ドライブ回路１１、始動スイープ回路１２及びＰＷＭ発振回路１３により点灯回路１が構成されている。
【００１８】
直流電源Ｅは、交流電源ＡＣを整流するダイオードブリッジ１０と、ダイオードブリッジ１０の出力を昇圧する昇圧チョッパとから構成されている。ここで、昇圧チョッパは、ダイオードブリッジ１０の出力端間にインダクタＬ１０とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ６との直列回路が接続され、スイッチング素子Ｑ６の両端間にダイオードＤ１０と平滑用コンデンサＣ１０との直列回路が接続されており、スイッチング素子Ｑ６をオン・オフして平滑コンデンサＣ１０の両端電圧からなる上述の直流電圧ＶＤＣを制御する制御回路２とを備えている。なお、ダイオードＤ１０は、インダクタＬ１０から平滑コンデンサＣ１０に電流が流れる向きに接続される。
【００１９】
電力変換回路９は、直流電源Ｅの出力端間に一対のＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４の直列回路が接続され、直流電源Ｅからの直流電圧ＶＤＣをスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４でスイッチングして高周波電圧に変換する。ここで、低電位側のスイッチング素子Ｑ４のドレイン・ソース間には、インダクタＬｓとコンデンサＣｐとの直列回路が接続されており、インダクタＬｓとコンデンサＣｐとで共振回路を構成している。また、コンデンサＣｐの両端間にはコンデンサＣｓを介して上述の誘導コイル５が接続されている。ここにおいて、電力変換回路９は、ドライブ回路１１からの駆動信号によりスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が高周波で交互にオン・オフされて高周波電圧を発生させ、誘導コイル５に対して数十ｋＨｚから数百ｋＨｚの高周波電流を流すことにより、誘導コイル５に高周波電磁界を発生させる。この高周波電磁界によって無電極放電灯６から紫外線もしくは可視光が発生する
ドライブ回路１１は、図１（ｂ）に示すように、定電圧源Ｅｓの両端間に二つの抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１１の両端間に電圧制御発振器ＶＣＯが接続されており、電圧制御発振器ＶＣＯは、入力端子ＶＩへの入力電圧に応じた動作周波数ｆｉｎｖでＨｏｕｔ端子・Ｈ−ＧＮＤ端子間、Ｌｏｕｔ端子・Ｌ−ＧＮＤ端子間に、相互に位相が１８０°ずれた矩形波状の駆動信号を出力する。電圧制御発振器ＶＣＯの入力端子ＶＩには、定電圧源Ｅｓの出力電圧が抵抗Ｒ１０，Ｒ１１で分圧されて与えられており、入力端子ＶＩへの入力電圧が抵抗Ｒ１０，Ｒ１１の接続点から始動スイープ回路１２に流れるシンク電流Ｉｖｐの変化に応じて変化する。なお、ドライブ回路１１のＨｏｕｔ端子・Ｈ−ＧＮＤ端子間はスイッチング素子Ｑ３のゲート・ソース間に接続され、Ｌｏｕｔ端子・Ｌ−ＧＮＤ端子間はスイッチング素子Ｑ４のゲート・ソース間に接続されている。
【００２０】
始動スイープ回路１２は、直流電源（図示せず）の直流電圧Ｅ１を抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ１に与えるとともに、コンデンサＣ１の両端に抵抗Ｒ３とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ７の直列回路と抵抗Ｒ２が接続されている。また、コンデンサＣ1の一端と抵抗Ｒ１との接続点はオペアンプＯＰ８の反転入力端子に接続され、コンデンサＣ１の他端は抵抗Ｒ１２２を介してオペアンプＯＰ８の非反転入力端子と接続されており、オペアンプＯＰ８の非反転入力端子と出力端子間には抵抗Ｒ１２１が接続されている。オペアンプＯＰ８から出力される制御電圧Ｖｆは抵抗Ｒ４、ダイオードＤ４を介してドライブ回路１１に印加される。この始動スイープ回路１２とドライブ回路１１とで、電力変換回路９の動作周波数ｆｉｎｖを制御し、高周波電圧Ｖｃｏｉｌを無電極放電灯６が点灯する大きさに設定する点灯期間と点灯しない大きさに設定する不点灯期間とを交互に切り替えて無電極放電灯６を点滅動作させる周波数制御回路が構成されている。
【００２１】
次に、本実施形態の無電極放電灯点灯装置の基本的な動作について図２，図３を参照しながら説明する。
【００２２】
図２は、電力変換回路９に含まれる上述の共振回路の始動時の共振曲線イと点灯時の共振曲線ロを示す。ここで、図２中の周波数ｆｅは無電極放電灯６の点弧始動に充分な高周波電圧Ｖｃｏｉｌが誘導コイル５に印加されるように共振回路の共振周波数付近に設定されている。また、図２中の周波数ｆｓは無電極放電灯６が点灯維持できない程度の高周波電圧Ｖｃｏｉｌが誘導コイル５に印加されるように設定されている。
【００２３】
図３は点滅動作の説明図であり、同図（ａ）は高周波電圧Ｖｃｏｉｌの時間変化を示し、同図（ｂ）は動作周波数ｆｉｎｖの時間変化を示し、同図（ｃ）は始動スイープ回路１２に入力されるＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの時間変化を示す。始動スイープ回路１２に入力されるＰＷＭ信号Ｖｐｗｍは最大値Ｈ、最小値Ｌの矩形波状である。時刻ｔ１でＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬとなると、動作周波数ｆｉｎｖは周波数ｆｓから周波数ｆｅへ徐々に変化する（以下、周波数スイープという）。これに伴い、高周波電圧Ｖｃｏｉｌが徐々に増大し、初期点弧始動時の最高電圧Ｖｉｎｇ１（以下、初期点弧電圧という）を越えたところで無電極放電灯６が点灯する。そして、時刻ｔ２で動作周波数ｆｉｎｖが周波数ｆｅとなると周波数スイープが終了する。次に、時刻ｔ３でＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨとなると、動作周波数ｆｉｎｖが周波数ｆｓに変化し、これに伴って、高周波電圧Ｖｃｏｉｌが点灯維持電圧より低くなり無電極放電灯６が消灯する。次に、時刻ｔ４でＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬとなると再び動作周波数ｆｉｎｖの周波数スイープが開始し、これに伴い、高周波電圧Ｖｃｏｉｌが徐々に増大し、再点弧始動時の最大電圧Ｖｉｎｇ２（以下、再点弧電圧という）を越えたところで無電極放電灯６が点灯する。そして、時刻ｔ５で動作周波数ｆｉｎｖが周波数ｆｅとなると周波数スイープが終了する。次に、時刻ｔ６でＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨとなると、動作周波数ｆｉｎｖが周波数ｆｓに変化し、これに伴って、高周波電圧Ｖｃｏｉｌが点灯維持電圧より低くなり無電極放電灯６が消灯する。以降、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに応じてこれらの一連の動作を繰り返し行うことにより無電極放電灯６がＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍで点滅動作をする。そして、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティを可変することにより、無電極放電灯６の点灯期間Ｔｏｎと不点灯期間Ｔｏｆｆとの時間比率を変化させ、無電極放電灯６を調光することができる。
【００２４】
なお、図３に示すように、初期点弧電圧Ｖｉｇｎ１に対して再点弧電圧Ｖｉｇｎ２は小さくなるが、これは無電極放電灯６のバルブ内に残留するイオンの存在のためである。また、電力変換回路９の動作周波数ｆｉｎｖは装置の低コスト化のため、数十ｋＨｚ〜数百ｋＨｚとし、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍは人間の目にちらつき感を与えないよう、１００Ｈｚ〜数ｋＨｚに設定される。
【００２５】
ところで、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出手段を備えており、ＰＷＭ発振回路１３が温度検出手段の出力に基づいてＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティを変化させる。
【００２６】
ここで、上述のＰＷＭ発振回路１３は、入力端子４６に接続された抵抗の抵抗値に応じてＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティが変化するものである。入力端子４６には、図１（ｃ）に示すようなオンデューティ設定回路４１が接続されている。オンデューティ設定回路４１は、入力端子４６にスイッチング素子Ｑ４２を介して感温素子（例えば、サーミスタなど）からなる感温抵抗Ｒｔｈ又は抵抗Ｒ４５を選択的に接続する。スイッチング素子Ｑ４２は、無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出手段である周囲温度検出回路４４の出力に基づいて制御され、周囲温度検出回路４４による検出温度が常温（例えば、図４（ａ）に示すように無電極放電灯６を全点灯させた時に光出力が最高を得る２５℃）よりも低い規定温度（例えば、０℃）以下になると感温抵抗Ｒｔｈ側に接続される。ここで、感温抵抗Ｒｔｈは、無電極放電灯６の周囲温度に応じてその抵抗値が変化する。すると、ＰＷＭ発振回路１３から出力されるＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティは、無電極放電灯６の周囲温度が前記規定温度以下では前記周囲温度が低くなるにつれてオンデューティが下降する。すると、図４（ｂ）に示すように、無電極放電灯６の点滅動作における一周期のうち点灯期間Ｔｏｎの占める割合（以下、点灯期間占有率という）が上昇する。ここで、前記点滅動作の周期が一定であることを前提とすれば、前記点灯期間占有率の上昇に伴い、不点灯期間Ｔｏｆｆが短くなるため、不点灯期間Ｔｏｆｆに対する点灯期間Ｔｏｎの時間比率が上昇することになる。これにより、前記規定温度を適宜設定しておくことで、図４（ａ）の調光時の光出力の周囲温度依存性が示すように、常温よりも低い規定温度以下での光出力の急激な低下を和らげることができる。ここで、周囲温度検出回路４４は感温素子（例えば、サーミスタなど）を利用したものでもよい。なお、上述のＰＷＭ発振回路１３としては、例えばルネサステクノロジ社製のＭ６２２１２ＦＰと呼ばれている集積回路を用いればよく、この集積回路のＦＢ端子を上述の入力端子４６とすればよい。
【００２７】
また、オンデューティ設定回路４１としては、図７に示すように、入力端子４６に抵抗Ｒ５３とスイッチング素子（例えば、ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ５４の直列回路を接続し、前記直列回路の両端に抵抗Ｒ５２を接続したものであってもよい。ここで、スイッチング素子Ｑ５４は無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出手段４４からの出力に基づいて制御され、温度検出手段４４は、図７に示すように定電圧源Ｅ５５からの直流電圧を感温抵抗Ｒｔｈ，抵抗Ｒ５６で分圧してスイッチング素子Ｑ５４に出力するものである。温度検出手段４４による検出温度が前記規定温度以上の場合にスイッチング素子Ｑ５４がオンすることでＰＷＭ発振回路１３の入力端子４６に接続された抵抗の抵抗値が変化する。すると、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティが下降し、点灯期間占有率が上昇し、無電極放電灯６の点灯期間Ｔｏｎの時間比率が上昇する。
【００２８】
次に、本実施形態の無電極放電灯点灯装置の常温時の動作と低温時の動作とを図５に基づいて説明する。図５（ａ）は常温時での動作波形、同図（ｂ）は低温時の動作波形を示す。なお、図５（ａ）（ｂ）には誘導コイル５の両端間の高周波電圧Ｖｃｏｉｌの包絡線のみを示す。ここで、点灯期間Ｔｏｎのうち、再点弧始動期間に要する時間Ｔ１の割合（以下、再点弧始動時間占有率という）は無電極放電灯６が安定して点滅動作が行えるか否かの重要な要素でもあり、再点弧始動時間占有率が大きすぎると、例えば無電極放電灯６の周囲温度変化等による影響で、再点弧始動期間Ｔ１が変動した場合に無電極放電灯６の光出力の変化が大きくなることで、点灯が不安定になり、場合によっては立ち消えの可能性がある。
【００２９】
本実施形態で注目すべき点は、図５（ａ）（ｂ）に示すように無電極放電灯６の周囲温度が常温よりも低い規定温度以下で無電極放電灯６の点滅動作における不点灯期間Ｔｏｆｆに対する点灯期間Ｔｏｎの時間比率を上昇させる時間占有率低下手段が、ＰＷＭ発振回路１３とオンデューティ設定回路４１とから構成され、点灯期間Ｔｏｎの時間比率を増加させる点である。これにより、必然的に前記再点弧始動時間占有率が小さくなり、無電極放電灯６の点灯を安定させることができるものである。
【００３０】
ここで、無電極放電灯６の周囲温度が前記規定温度以下の場合に、上述の点灯期間Ｔｏｎの時間比率が上昇すると、無電極放電灯６の光出力が常温時に比べて増加することが懸念される。
【００３１】
しかし、通常、図６に示すように無電極放電灯６の周囲温度が常温よりも低くなると無電極放電灯６の光出力或いは無電極放電灯６へ供給する高周波電力が急激に低下する。従って、上述のように前記規定温度以下で上述の点灯期間Ｔｏｎの時間比率を上昇させることで、前記規定温度以下での光出力の急激な低下を和らげ、却って、前記規定温度以下の温度領域における温度依存性が少なくなるようにすることができる。また、それに伴い、図４（ａ）に示すように、常温時の全点灯時の光出力と調光時の光出力との比ｂ１／ｂ２に対する前記規定温度以下での全点灯時の光出力と調光時の光出力との比ｃ１／ｃ２のずれを抑制することができる。
【００３２】
ここで、無電極放電灯６の光出力の前記規定温度以下の温度領域における温度依存性を少なくする方法として、ドライブ回路１１によって常温時の電力変換回路９における動作周波数ｆｉｎｖを当該電力変換回路９に含まれる共振回路の共振周波数から相対的に大きくずらし、一方、前記規定温度以下では点灯期間Ｔｏｎにおける動作周波数ｆｉｎｖを前記共振周波数付近に設定することにより、前記規定温度以下で常温時に比べて高周波電圧Ｖｃｏｉｌが増加するように制御することが考えられる。
【００３３】
しかし、この場合は、点灯期間Ｔｏｎにおける動作周波数ｆｉｎｖが常温時では前記共振周波数から相対的に大きくずれているため、常温時では前記規定温度以下の場合に比べて立ち消えしやすくなるという問題がある。
【００３４】
この点、本実施形態では前記規定温度以下でも点灯期間Ｔｏｎにおける動作周波数ｆｉｎｖを前記共振周波数付近に設定することができるため、無電極放電灯６の点灯を安定させつつ、前記規定温度以下の温度領域における光出力の温度依存性を少なくすることできるので有利である。
【００３５】
また、上述のようにＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍが一定であれば、上述の点灯期間Ｔｏｎの時間比率を上昇させることで、不点灯期間Ｔｏｆｆが短縮されるため、その分不点灯期間Ｔｏｆｆでのバルブ内のイオンの拡散を減らし、再点弧電圧Ｖｉｎｇ２を低減することができる。
【００３６】
また、従来、無電極放電灯点灯装置では、電源投入後、無電極放電灯６が暖まるまでに相当の時間を要し、本来の光出力が得られるに至るまでに相当の時間がかかった。この点、本実施形態では、前記規定温度以下で上述のように点灯期間Ｔｏｎの時間比率を上昇させることで、誘導コイル５へ供給される高周波電力が上昇するため、無電極放電灯６が暖まるまでの時間が短縮され、その結果、電源投入後から無電極放電灯６の点灯が安定するまでの時間を短縮することができる。
【００３７】
なお、無電極放電灯６としては、例えば、図８に示すように、不活性ガスや金属蒸気等の放電ガスが封入されるガラス製のバルブ２１４を備え、バルブ２１４には、図９に示すカプラ３１９が挿入されるキャビティ２５が形成され、キャビティ２５の底部からキャビティ２５の開口に向かって排気細管２８が突設されているものがある。ここで、バルブ２１４の内壁には、保護膜２２及び蛍光体膜２３が塗布されている（図示では一部のみを示す）。また、無電極放電灯６のバルブネック部２２３には樹脂材から成る口金２１５が取り付けられ、その内側にキャビティ２５の封止部２１１がある。なお、図９に示すように、カプラ３１９には、上述の誘導コイル５が設けられており、誘導コイル５は点灯回路１が収納された金属ケース３２０から導出された接続線３２２を介して点灯回路１と接続されている。
【００３８】
本実施形態の無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具は、例えば図１０に示すように一つの筐体１１６内に無電極放電灯６及びカプラ３１９と共に収納されることで構成され、或いは、図１１に示すような筐体１２６内に無電極放電灯６及びカプラ３１９とともに収納されることで構成される。なお、図１０に示す照明器具は、屋外で例えば防犯灯として使用される。
【００３９】
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は上述の図１と略同じであり、図１２ＰＷＭ発振回路１３の構成のみが異なる。上述の実施形態１と同一の構成については説明を省略する。
【００４０】
ところで、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出手段を備えており、ＰＷＭ発振回路１３が温度検出手段の出力に基づいて出力されるＰＷＭ信号の周波数ｆｐｗｍを変化させる。
【００４１】
ここで、ＰＷＭ発振回路１３は、入力端子１３６に接続されたコンデンサの容量に応じてＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数が変化するものである。入力端子１３６には図１２に示すような周波数設定回路１３１が接続されている。周波数設定回路１３１は、入力端子１３６にスイッチング素子Ｑ１３２を介してコンデンサＣ１３３又はＣ１３４を選択的に接続する。スイッチング素子Ｑ１３２は、無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出手段である周囲温度検出回路４４の検出温度が前記規定温度以下になると入力端子１３６に接続されるコンデンサを切り替える。すると、入力端子１３６に接続されるコンデンサの容量が変化し、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数が上昇する。ここで、周囲温度検出回路４４は感温素子を利用したものでもよい。なお、上述のＰＷＭ発振回路１３としては、例えばルネサステクノロジ社製のＭ６２２１２ＦＰと呼ばれている集積回路を用いればよく、この集積回路のＣｏｓｃ端子を上述の入力端子１３６とすればよい。
【００４２】
次に、本実施形態の無電極放電灯点灯装置の常温時の動作と低温時の動作とを図１３に基づいて説明する。図１３（ａ）は常温時での動作波形、同図（ｂ）は低温時の動作波形を示す。なお、図１３（ａ）（ｂ）には誘導コイル５の両端間の高周波電圧Ｖｃｏｉｌの包絡線のみを示す。
【００４３】
本実施形態で注目すべき点は、無電極放電灯６の周囲温度が常温よりも低い規定温度以下でのＰＷＭ発振回路１３と周波数設定回路１３１とから構成される前記時間占有率低下手段がＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍを低下させることにある。これにより、前記再点弧始動時間占有率が下がり無電極放電灯６の点灯を安定させることができる。
【００４４】
また、本実施形態の無電極放電灯点灯装置では、前記規定温度以下でのみならず常温時においても周波数ｆｅ（図２）は電力変換回路９に含まれる共振回路の共振周波数付近に設定することができる。この場合、無電極放電灯６が再点弧始動を行った後の動作周波数ｆｉｎｖは、点灯時における共振曲線ロ（図２参照）のピーク付近となるため、電力変換回路９に含まれる部品定数のばらつきや、前記電力変換回路９の周囲温度の変化により前記共振周波数のずれが生じても、前記共振周波数のずれによる電力変換回路９の出力の変化は小さく、無電極放電灯６の点灯を安定させ、立ち消えの抑制が可能となる。
【００４５】
ここで、上述のように前記規定温度以下におけるＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍを低下させたことにより、不点灯期間Ｔｏｆｆが長くなり、点灯期間Ｔｏｎでバルブ２１４（図８参照）内に生成されたイオンが不点灯期間Ｔｏｆｆ中に拡散することにより、再点弧電圧Ｖｉｎｇ２が上昇し、電力変換回路９に与えるストレスが増大することが懸念される。
【００４６】
しかし、仮に再点弧電圧Ｖｉｎｇ２が上昇したとしても前記規定温度以下では電力変換回路９に含まれる半導体素子（例えば、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を構成するＭＯＳＦＥＴ）や共振回路のコンデンサＣｐ（例えば、フィルムコンデンサ等）の電流・電圧に対する耐性が上昇するため、電力変換回路９へのストレスが増大しても問題にならない。
【００４７】
また、従来から動作周波数が数十ｋＨｚから数ＭＨｚの間で動作する無電極放電灯装置では、誘導コイル５のインダクタンスを確保するためにカプラ３１９において誘導コイル５が巻装されるコア部分にはフェライトコアがよく用いられる。この場合、調光時の調光周波数を、例えば数十Ｈｚから数ｋＨｚの間にすると、再点弧始動時に誘導コイル５に高い再点弧電圧Ｖｉｎｇ２が発生し、誘導コイル５に流れる過渡電流のためにフェライトコアに歪が発生してフェライトコアが振動し、カプラ３１９からの騒音が発生することがある。
【００４８】
しかし、図１４に示すように、前記規定温度以下の温度領域では温度が低下するほど再点弧電圧Ｖｉｎｇ２も低下する傾向がある。従って、無電極放電灯６の周囲温度が前記規定温度以下で常温時よりもＰＷＭ発振回路１３の発振周波数を低く設定したとしても、再点弧電圧Ｖｉｎｇ２が常温時に比べて上昇することはなく、電力変換回路９へのストレスの増大や、上述の騒音の発生はなく問題にならない。
【００４９】
更に、無電力放電灯６へ供給する高周波電力を低くする場合、或いは、深い調光を行い、前記再点弧始動時間占有率を大きくした場合、無電極放電灯６の周囲温度が常温では無電極放電灯６の点灯が安定していても前記規定温度以下では点灯が不安定になることが懸念される。
【００５０】
しかし、本実施形態では前記規定温度以下でＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍを下げることで、前記高周波電力を増やすことなく再点弧始動時間占有率を小さくできるので、前記規定温度以下でも無電極放電灯６の点灯を安定させつつ、無電力放電灯６へ供給する高周波電力を低くしたり、調光を深くしたりすることが可能である。
【００５１】
ここで、無電極放電灯６へ供給する高周波電力を低くしたい場合に、点灯期間Ｔｏｎの時間比率下げることによりある程度まで前記高周波電力を低くした後に、次に、その点灯期間Ｔｏｎの時間比率を維持して前記再点弧始動時間占有率がそれ以上増加しないようにして点灯期間Ｔｏｎにおける動作周波数ｆｉｎｖを電力変換回路９に含まれる共振回路の共振周波数からずらすことにより、前記高周波電圧Ｖｃｏｉｌを低下させる方法も考えられる。
【００５２】
しかし、この場合、点灯期間Ｔｏｎにおける動作周波数ｆｉｎｖが前記共振周波数から相対的に大きくずれることになるため、無電極放電灯６の点灯が不安定になり、場合によっては立ち消えしやすくなる。
【００５３】
この点、本実施形態では点灯期間Ｔｏｎにおける動作周波数ｆｉｎｖを電力変換回路９に含まれる共振回路の共振周波数付近に設定することにより、無電極放電灯６の点灯を安定させつつ無電極放電灯６へ供給する高周波電力を低くしたり、或いは、深い調光を行うことができるため有利である。
【００５４】
（実施形態３）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置の基本構成は実施形態１と略同じであり、図１５に示すように、電力変換回路９において、スイッチング素子Ｑ４のスイッチング素子Ｑ３とは反対側の一端に電流検出用の抵抗Ｒ５１が接続されており、温度検出手段が、抵抗５１により構成され、スイッチング素子Ｑ４に流れる電流を検出することにより無電極放電灯６の周囲温度を検出する点が相違する。なお、実施形態１と同じ構成については説明を省略する。
【００５５】
上述の図６に示すように、無電極放電灯６の周囲温度が常温よりも低い規定温度以下では低温になるほど前記高周波電力が低下する。従って、前記高周波電力を検出することでその温度依存性から無電極放電灯６の周囲温度の検出が可能となる。ここで、電力変換回路９に含まれるＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ４のドレイン電流値から精度良く前記高周波電力を検出できることが従来の検討で判っており、例えば、前記ドレイン電流値が小さいほど前記高周波電力が低い。すると、図６に示すように前記高周波電力が低いほど無電極放電灯６の周囲温度が低く、無電極放電灯６の点灯が不安定になる温度領域に近いと判断できる。
【００５６】
また、本実施形態では、前記高周波電圧Ｖｃｏｉｌ検出部を設けて、検出される高周波電圧Ｖｃｏｉｌを検出することにより、無電極放電灯６の周囲温度を検出する構成にしてもよい。
【００５７】
本実施形態では、前記温度検出部を電力変換回路９内におさめつつ、無電極放電灯６が電力変換回路９から離れた場所に設置されていても当該無電極放電灯６の周囲温度を読み取ることが可能となる。特に、実施形態１における前記温度検出手段として本実施形態に示した温度検出手段を採用することにより、前記規定温度以下における無電極放電灯６の光出力の温度依存性をより少なくすることが可能となる。
【００５８】
（実施形態４）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置の基本構成は実施形態１と略同じであって、ＰＷＭ発振回路１３が前記温度検出手段の出力に基づいて点灯期間Ｔｏｎの時間比率及び周波数ｆｐｗｍを変化させる。
【００５９】
次に、本実施形態の無電極放電灯点灯装置の常温時の動作と低温時の動作とを図１３に基づいて説明する。図１６（ａ）は常温時での動作波形、同図（ｂ）は低温時の動作波形を示す。なお、図１６（ａ）（ｂ）には誘導コイル５の両端間の高周波電圧Ｖｃｏｉｌの包絡線のみを示す。
【００６０】
本実施形態で注目すべき点は、無電極放電灯６の周囲温度が常温よりも低い規定温度以下でのＰＷＭ発振回路１３等時間占有率低下手段は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周波数ｆｐｗｍを低下させると同時に不点灯期間Ｔｏｆｆが常温時と同じになるように、点灯期間Ｔｏｎの時間比率を上昇させることにある。
【００６１】
本実施形態では、前記規定温度以下で点灯期間Ｔｏｎの時間比率を増加させることにより前記再点弧始動時間占有率を下げることができるため、前記規定温度以下で無電極放電灯６の点灯を安定させることが可能となる。また、前記規定温度以下での不点灯期間Ｔｏｆｆは常温時の不点灯期間Ｔｏｆｆと同じであり、前記規定温度以下における再点弧電圧Ｖｉｎｇ２は常温時と同じである。更に、前記規定温度以下で点灯期間Ｔｏｎの時間比率を上昇させるため、無電極放電灯６の前記規定温度以下での光出力の大きな低下を和らげ、前記規定温度以下での光出力の周囲温度依存性を小さくすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施形態１における無電極放電灯点灯装置を示し、（ａ）は回路図、（ｂ）はドライブ回路の回路図、（ｃ）は要部回路図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の動作説明図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【図６】同上に用いる無電極放電灯の特性図である。
【図７】同上の要部回路図である。
【図８】同上における無電極放電灯の一部破断した概略側面図である。
【図９】同上の無電極放電灯点灯装置の概略斜視図である。
【図１０】同上の無電極放電灯点灯装置を備えた照明器具の概略側面図である。
【図１１】同上の無電極放電灯点灯装置を備えた照明器具の一部破断した概略正面図である。
【図１２】実施形態２における無電極放電灯点灯装置の要部回路図である。
【図１３】同上の動作説明図である。
【図１４】同上に用いる無電極放電灯の特性図である。
【図１５】実施形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１６】同上の動作説明図である。
【図１７】従来例の動作説明図である。
【図１８】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６３】
１    点灯回路
５    誘導コイル
６    無電極放電灯
９    電力変換回路
１０  ダイオードブリッジ
１１  ドライブ回路
１２  始動スイープ回路
１３  ＰＷＭ発振回路
４１  オンデューティ設定回路
４４  周囲温度検出回路
Ｅ    直流電源
【図１】
2009032526.tif 000003
【図２】
2009032526.tif 000004
【図３】
2009032526.tif 000005
【図４】
2009032526.tif 000006
【図５】
2009032526.tif 000007
【図６】
2009032526.tif 000008
【図７】
2009032526.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2009032526.tif 000012
【図１１】
2009032526.tif 000013
【図１２】
2009032526.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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