JP2002100495A

JP2002100495A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2002100495A
Application number: JP2000292544A
Authority: JP
Inventors: Shinji Makimura; 紳司牧村; Hiroshi Kido; 大志城戸; Shingo Masumoto; 進吾増本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-05
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP3899798B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波電源回路を時分割出力制御することで
無電極放電ランプの調光を行う場合において、高周波ノ
イズの影響を受けることなく所定の調光出力が正確に得
られる無電極放電灯点灯装置を提供する。【解決手段】直流電力を供給する直流電源回路２の後
段には、高周波電力を出力する高周波電源回路４と高周
波電力供給コイル７とが順次接続され、また、高周波電
力供給用コイル７の近傍には高周波電力により点灯する
無電極放電ランプ３が配設される一方、制御信号線１６
を介して入力される調光用の制御信号を当該信号に対応
したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号に変換
して高周波電源回路４に出力する信号変換回路２３を備
え、この信号変換回路２３の信号出力によって高周波電
源回路４の高周波電力の時分割出力制御が行われるよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電ランプ
に高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯点灯
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の無電極放電灯点灯装置と
して、例えば、図２０に示すような構成のものが提供さ
れている（特開平６−１６３１８２号公報参照）。この
無電極放電灯点灯装置は、交流電源１から電源線５を介
して交流電力を受けて交流／直流変換を行う直流電源回
路２と、透明な球状のガラスバルブまたは内面に蛍光体
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
た無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電
力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給す
る高周波電源回路４とを主要部として構成されている。

【０００３】上記の高周波電源回路４は、無電極放電ラ
ンプ３の球状の外周に沿って近接配置された高周波電力
供給用コイル７、この高周波電力供給用コイル７に高周
波電流を供給するための発振器８、この発振器８の発振
出力を電力増幅する高周波電力増幅器９、高周波電力供
給用コイル７と高周波電力増幅器９との間のインピーダ
ンスマッチングをとって無電極放電ランプ３に効率よく
高周波電力を伝達するための整合回路１０、直流電源回
路２から重畳される比較的高周波のノイズを除くための
フィルタ回路１１、トランジスタなどのスイッチング素
子１４、及びこのスイッチング素子１４を駆動する調光
用の制御信号を伝達するフォトカプラ１５を備えてい
る。

【０００４】そして、直流電源回路２からの直流電力を
受けた高周波電源回路４の発振器８からの出力を高周波
電力増幅器９で増幅した後、整合回路１０を介して高周
波電力供給用コイル７に対して数ＭＨｚから数百ＭＨｚ
の高周波電流を流すことにより、高周波電力供給用コイ
ル７に高周波電磁界を発生させて無電極放電ランプ３に
高周波電力を供給する。これに応じて、無電極放電ラン
プ３内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしく
は可視光を発生させるようになっている。

【０００５】また、高周波電源回路４を構成する発振器
８と高周波電力増幅器９との間には、上記のスイッチン
グ素子１４が設けられており、このスイッチング素子１
４の制御信号の入力部がフォトカプラ１５に接続されて
いる。また、このフォトカプラ１５に接続された制御信
号線１６は外部へ引き出され、この制御信号線１６の一
対の接続端子１７ａ，１７ｂには、調光制御を行う図示
しない制御信号発生装置が接続される。

【０００６】そして、図外の制御信号発生装置からは、
図２１（ａ）に示すように、所定の点滅周波数（１００
Ｈｚ程度）の矩形波電圧を有する調光用の制御信号が発
生され、その制御信号のデューティ比を可変すること
で、スイッチング素子１４をオン／オフ制御する。これ
により、高周波電力増幅器９は、いわゆる時分割出力制
御が行われて、同図（ｂ）に示すように、高周波出力が
間欠的に発生されるので、無電極放電ランプ３に対する
平均的な電力が全点灯時よりも低くなり、その結果、無
電極放電ランプ３が調光される。

【０００７】ところで、この構成の無電極放電灯点灯装
置においては、高周波電源回路４の発振動作に伴って高
周波ノイズが発生するので、この高周波ノイズが空間伝
導によって外部に放射されるのを防止するために、高周
波電源回路４全体を導電性のある金属製の第１のシール
ドケース２１内に収納している。また、直流電源回路２
も導電性のある金属製の第２のシールドケース２２内に
収納されており、この第２のシールドケース２２は高周
波領域の第１のシールドケース２１に近接または密着し
て配置している。また、調光用の制御信号線１６は、第
１のシールドケース２１から第２のシールドケース２２
内に引き出され、この第２のシールドケース２２内にお
いてその壁面に沿って配線され、さらに第２のシールド
ケース２２から外部に引き出されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の無電極放電灯点灯装置において、時分割出力制御
によって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出
力して調光を行う場合、未だ次のような課題が残されて
いる。

【０００９】（１）図外の制御信号発生装置からは、
調光用の矩形波電圧を有する制御信号が制御信号線１６
を介して高周波電源回路４に送られるが、高周波電力供
給用コイル７等より発生する高周波ノイズが制御信号線
１６に誘導される可能性がある。そして、このような制
御信号線１６で送られる制御信号に高周波ノイズが重畳
すると、矩形波電圧波形が歪んでしまい、図２１に示す
ように、高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に発
生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の
時間的割合［＝ｔON／（ｔON＋ｔOFF）］（以下、ＯＮ
デューティという）が変化して、無電極放電ランプ３で
所定の調光出力が得られないことがある。

【００１０】（２）また、時分割出力制御によって調
光を行う期間中、高周波電源回路４に対しては、制御信
号線１６を介して調光用の矩形波電圧を有する制御信号
が継続して送られているために、この矩形波電圧によっ
て発生するノイズが他に悪影響を及ぼすことがある。

【００１１】（３）さらに、高周波電源回路４に対す
る時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生さ
せる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光
出力との比率Ｋ0 は、理想的には図２２の破線で示すよ
うになる。つまり、理論上では、ＯＮデューティと調光
出力とは、ＯＮデューティが１００％のときは調光出力
も１００％、ＯＮデューティが０％のときには調光出力
も０％で、１対１の関係となり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ
0 ≒１となる。

【００１２】ところが、実際上は、ＯＮデューティと調
光出力との関係は、図２２の実線で示すように１対１の
関係にならず、両者の比率ＫはＫ≠１となる事態が起こ
り得る。その原因として、例えば、直流電源回路２とし
て昇圧チョッパ回路を使用する場合、時分割制御によっ
て無電極放電ランプ３の調光の程度が深くなって調光出
力が小さくなるほど昇圧チョッパ回路の出力端の負荷が
軽くなるので、その出力電圧が調光を行わない定常点灯
状態（全点灯状態）の場合と比較して若干大きくなる傾
向が有り、そのため、ＯＮデューティと調光出力との関
係は、図２２の実線で示すようになってしまう。また、
それ以外にも、例えば、無電極放電ランプ３の構成物質
等の諸条件、無電極放電ランプ３内でのプラズマの発生
状態、高周波電力供給用コイル７と無電極放電ランプ３
との位置関係等、様々な原因があり、それらの影響によ
ってもＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実
線で示すようになってしまう。

【００１３】このように、ＯＮデューティと調光出力と
の関係が図２２の破線で示す理想的な状態から同図中の
実線で示すような状態になると、調光用の制御信号によ
って高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定し
ても、実際の無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得
られないという不都合を生じる。

【００１４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
ので、時分割出力制御によって調光を行う場合におい
て、高周波電力供給用コイル等から発生する高周波ノイ
ズが調光用の制御信号線に誘導された場合でも、その影
響を受けることなく所定の調光出力が得られ、また、制
御信号線で送られる制御信号である矩形波電圧によって
発生するノイズが小さく、さらに、ＯＮデューティと調
光出力との関係が常に１対１の関係を満たすようにして
無電極放電ランプの調光出力が正確に得られる無電極放
電灯点灯装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明にあっては、次の構成を採用している。す
なわち、請求項１記載の発明の無電極放電灯点灯装置
は、直流電力を供給する直流電源回路と、この直流電源
回路の後段に接続されて高周波電力を出力する高周波電
源回路と、この高周波電源回路の後段に接続される高周
波電力供給コイルと、バルブ内に放電ガスを封入し前記
高周波電力供給用コイルの近傍に配設されてその高周波
電力により点灯する無電極放電ランプとを有し、かつ、
前記高周波電源回路は、高周波電力の時分割出力制御が
可能な構成である一方、直流電圧レベルをもつ調光用の
制御信号を入力するとともに、この制御信号を当該信号
に対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号
に変換して前記高周波電源回路に出力する信号変換回路
を備えることを特徴としている。

【００１６】また、請求項２記載の発明に係る無電極放
電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記信
号変換回路に入力される制御信号は、連続的な直流電圧
レベルをもつようにしている。

【００１７】請求項３記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項１記載の構成において、前記信号変換
回路に入力される制御信号は、段階的な直流電圧レベル
をもつようにしている。

【００１８】請求項４記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項３記載の構成において、前記直流電圧
は、高電圧と低電圧の２つのレベルからなる。

【００１９】請求項５記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項１乃至４のいずれかに記載の構成にお
いて、前記信号変換回路は、前記制御信号が入力される
毎にこれを保持し、この保持した制御信号により変換す
る入力信号保持手段を有している。

【００２０】請求項６記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項１乃至５のいずれかに記載の構成にお
いて、前記信号変換回路は、前記高周波電源回路から時
分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる
場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割
合であるＯＮデューティと、前記無電極放電ランプの調
光出力とが常に１対１の関係となるように補正を行う補
正手段を有する。

【００２１】請求項７記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項６記載の構成において、前記補正手段
は、前記時分割出力制御用の信号のデューティ比を調整
することにより補正するものである。

【００２２】請求項８記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項６記載の構成において、補正手段は、
前記直流電源の出力電圧を調整することにより補正する
ものである。

【００２３】請求項９記載の発明に係る無電極放電灯点
灯装置は、請求項６記載の構成において、前記補正手段
は、前記高周波電源回路の動作周波数を調整することに
より補正するものである。

【００２４】請求項１０記載の発明に係る無電極放電灯
点灯装置は、請求項６記載の構成において、前記高周波
電源回路は、前記高周波電力供給用コイルとのインピー
ダンス整合を行う整合回路を含み、前記補正手段は、こ
の整合回路のインピーダンスを調整することにより補正
するものである。

【００２５】請求項１１記載の発明に係る無電極放電灯
点灯装置は、請求項６記載の構成において、前記高周波
電源回路は、２個のスイッチング素子が直列接続された
Ｄ級増幅器を含み、前記補正手段は、これらのスイッチ
ング素子のオン／オフのデューティ比を調整することに
より補正するものである。

【００２６】請求項１２記載の発明に係る無電極放電灯
点灯装置は、直流電力を供給する直流電源回路と、この
直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力する
高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接続さ
れる高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガスを
封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設されて
その高周波電力により点灯する無電極放電ランプとを有
し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時分割
出力制御が可能な構成である一方、直流電圧レベルをも
つ調光用の制御信号を入力するとともに、この制御信号
を当該信号に対応したデューティ比をもつ時分割出力制
御用の信号に変換して前記高周波電源回路に出力する信
号変換回路を備え、この信号変換回路は、前記高周波電
源回路から時分割出力制御によって高周波電力を間欠的
に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期
間の時間的割合であるＯＮデューティと、前記無電極放
電ランプの調光出力とが常に１対１の関係となるように
補正を行う補正手段を有する。

【００２７】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１は、この実
施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図であ
り、図２０に示した従来の技術と対応する構成部分につ
いては同一の符号を付す。なお、従来技術と同一の構成
及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明
は省略する。

【００２８】この実施の形態１の無電極放電灯点灯装置
においても、従来と同様に、直流電源回路２と、無電極
放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づ
いて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波
電源回路４とを主要部として構成されている。そして、
高周波電源回路４は、高周波電力供給用コイル７、発振
器８、高周波電力増幅器９、整合回路１０、フィルタ回
路１１、スイッチング素子１４、及びフォトカプラ１５
を備えている。

【００２９】この実施の形態１の無電極放電灯点灯装置
の特徴として、図外の制御信号発生装置から発生される
調光用の制御信号を制御信号線１６を介して入力する接
続端子１７ａ，１７ｂとフォトカプラ１５との間に信号
変換回路２３が設けられている。そして、一対の接続端
子１７ａ，１７ｂの内、一方の接続端子１７ａには調光
用の制御信号として所要の直流電圧Ｖｓが印加されるよ
うになっており、また、他方の接続端子１７ｂは接地端
子（ＧＮＤ）とされている。

【００３０】信号変換回路２３は、一方の接続端子１７
ａに入力される制御信号である直流電圧Ｖｓを、この直
流電圧レベルに対応したデューティ比をもつ時分割出力
制御用の信号Ｖｏｕｔに変換して高周波電源回路４のフ
ォトカプラ１５に出力するように構成されている。この
場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例え
ば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生す
るキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じて
このキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ
回路等を組み合わせることで実現される。

【００３１】ここで、図２に示すように、制御信号線１
６を介して入力される直流電圧Ｖｓ＝Ｖｍａｘのときに
は、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔは矩形波でな
く直流波形（つまり、出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比
が１００％）となるので、高周波電源回路４から出力さ
れる高周波電力のＯＮデューティも１００％で、時分割
出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）とな
る。無電極放電ランプ３を調光するために、直流電圧Ｖ
ｓを次第に減少させると、これに伴って信号変換回路２
３の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が小さくなるの
で、これに比例して高周波電源回路４の高周波電力が間
欠出力される際のＯＮデューティも減少する。そして、
直流電圧Ｖｓ＝０のときには、ＯＮデューティは０％と
なって無電極放電ランプ３の調光出力は零（消灯）とな
る。

【００３２】このように、図外の制御信号発生装置から
制御信号線１６を介して信号変換回路２３に入力される
調光用の制御信号は、調光の程度に応じてある一定の直
流電圧Ｖｓとなるため、高周波電力供給用コイル７など
から発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導され
た場合でも、この直流電圧Ｖｓは高周波ノイズの影響を
殆ど受けることがない。特に、信号変換回路２３の入力
側の前段にローパスフィルタなどを設ければ、高周波ノ
イズを容易にかつ確実に除去することができる。従っ
て、高周波電源回路４に対する高周波電力の出力制御が
正確に行われ、所望の調光出力が得られる。また、調光
用の制御信号は直流電圧Ｖｓであるので、それより放出
されるノイズも少なく、他に悪影響を及ぼすこともな
い。

【００３３】［実施の形態２］この実施の形態２におけ
る無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に
示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の
作用効果を有する部分については詳細な説明は省略す
る。

【００３４】ここで、上記の実施の形態１では、接続端
子１７ａに入力される調光用の制御信号は、図２に示し
たように、調光の程度に応じて連続的に直流電圧Ｖｓの
レベルが変化するようにしている。これに対して、この
実施の形態２の特徴は、接続端子１７ａに入力される調
光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、連続的でなく離
散的な値を取ることである。すなわち、直流電圧Ｖｓ
は、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルからな
る。

【００３５】従って、図３に示すように、接続端子１７
ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、信
号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号
Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形となるので、高周波電
源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御
を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。一方、
接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の
場合には、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔはデュ
ーティ比が５０％となるので、高周波電源回路４が高周
波電力を間欠的に出力する場合のＯＮデューティは５０
％程度となる。

【００３６】このように、この実施の形態２では、信号
変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとし
て低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみなの
で、一層高周波ノイズの影響を受けにくくなる。なお、
この実施の形態２では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）で
はＯＮデューティが１００％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデ
ューティが５０％としているが、この数値に限定される
ものではなく、他の値を取るようにしてもよい。

【００３７】［実施の形態３］この実施の形態３におけ
る無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に
示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の
作用効果を有する部分については詳細な説明は省略す
る。

【００３８】ここで、上記の実施の形態２では、接続端
子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧
Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルの
みからなるようにしている。これに対して、この実施の
形態３では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御
信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）、中間電圧
（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルが加わるよう
になっている。このため、信号変換回路２３は、入力さ
れる直流電圧Ｖｓの各レベルＬ，Ｍ、Ｈに応じてデュー
ティ比が１００％、５０％、２５％の３種類の時分割出
力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力する。

【００３９】従って、図４及び図５に示すように、接続
端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合
には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で
時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）
になる。また、直流電圧Ｖｓが中間電圧（Ｍ）の場合に
は、ＯＮデューティは５０％になる。さらに、直流電圧
Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５
％となる。

【００４０】このように、この実施の形態３では、信号
変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとし
て低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の
３つのレベルとなるので、調光出力のレベル調整の段階
が増加する。なお、この実施の形態３では、直流電圧Ｖ
ｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティが１００％、中間
電圧（Ｍ）ではＯＮデューティが５０％、高電圧（Ｈ）
ではＯＮデューティが２５％としているが、この数値に
限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよ
い。

【００４１】［実施の形態４］図６は本発明の実施の形
態４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、、
図１に示した実施の形態１と対応する構成部分について
は同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構
成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい
説明は省略する。

【００４２】この実施の形態４の特徴は、信号変換回路
２３に対する接続端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが３つ設
けられており、２つの接続端子１７ａ，１７ｃに対して
は、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制
御信号として、高電圧（Ｈ）と低電圧（Ｌ）の２つのレ
ベルの直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、ま
た、残り接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされて
いる。このため、信号変換回路２３は、接続端子１７
ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベル
Ｈ，Ｌの組み合わせに応じて、デューティ比がが１００
％、７５％、５０％、２５％の４種類の時分割出力制御
用の信号Ｖｏｕｔを高周波電源回路４のフォトカプラ１
５に出力するように構成されている。

【００４３】この場合の信号変換回路２３の具体的な構
成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャ
リア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流
電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを
設定するクリッパ回路等の構成に加えて、クリッパ回路
の入力側の前段に複数の分圧抵抗と、各分圧抵抗を選択
するスイッチ回路とを設け、接続端子１７ａ，１７ｃに
入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌに応じて
スイッチ回路で分圧抵抗を選択してクリップ回路への入
力電圧を変化させることで実現される。

【００４４】従って、この実施の形態４では、例えば、
図７に示すように、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる
直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に低電圧（Ｌ）の場合には、
高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割
出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）にな
る。また、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ
1が低電圧（Ｌ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直
流電圧Ｖｓ2が高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューテ
ィは７５％になる。さらに、一方の接続端子１７ａに加
わる直流電圧Ｖｓ1が高電圧（Ｈ）で、他方の接続端子
１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が低電圧（Ｌ）の場合に
は、ＯＮデューティは５０％になる。さらにまた、両接
続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が
共に高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％
になる。

【００４５】このように、この実施の形態４では、信号
変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される
直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2の各電圧レベルＬ，Ｈの組み合わ
せに応じて、デューティ比の異なる４種類の時分割出力
制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するので、実施の形態２，
３に比較して一層多くの段階の調光出力の制御が行える
という利点を有する。なお、この実施の形態４では、直
流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2に応じて選択されるＯＮデューティ
は１００％、７５％、５０％，２５％としているが、こ
の数値に限定されるものではなく、他の値を取るように
してもよい。

【００４６】［実施の形態５］この実施の形態５におけ
る無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に
示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の
作用効果を有する部分については詳細な説明は省略す
る。

【００４７】前述の実施の形態１〜４では、無電極放電
ランプ３の調光を行う期間中は、調光用の制御信号Ｖ
ｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2は、信号変換回路２３に対して継続し
て入力されるようになっている。これに対して、この実
施の形態５の特徴は、制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2が入
力される毎にこの信号レベルを保持し、この保持した制
御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2により変換する入力信号保持
手段を有している。この信号保持手段の具体例として
は、前述の実施の形態１〜４を構成する信号変換回路２
３の入力側の前段に例えばピークホールド回路を設ける
ことにより実現される。

【００４８】従って、調光用の制御信号である直流電圧
Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2がレベル変更されるときだけ、図外
の制御信号発生装置からその制御信号を発生して信号変
換回路２３に入力すればよく、常時、接続端子１７ａ，
１７ｃを介して信号変換回路２３に直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ
1，Ｖｓ2を印加する必要がないため、制御信号を送る側
と受け取る側の双方で消費電力を低減することができ
る。しかも、特に信号変換回路２３側では発熱を抑える
ことができる。

【００４９】［実施の形態６］図８は本発明の実施の形
態６における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図
１に示した実施の形態１と対応する構成部分については
同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構成、
及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明
は省略する。

【００５０】この実施の形態６の特徴は、高周波電力供
給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設
けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制
御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制
御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流
検出器２４の検出出力に基づいて上記の信号Ｖｏｕｔが
出力される際のデューティ比を補正することで、結果的
に高周波電源回路４から高周波電力が間欠的に出力され
る際のＯＮデューティを修正するように構成されている
ことである。

【００５１】ここで、信号変換回路２３から出力される
時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回
路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合
に、信号変換回路２３は、同時に、電流検出器２４の検
出出力に基づいて、上記の出力信号Ｖｏｕｔのデューテ
ィ比を補正することで、高周波電源回路４から出力され
る高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティ
を図９の実線になるように修正する。つまり、ＯＮデュ
ーティの値が小さくなるのに従ってＯＮデューティが次
第に小さくなるように修正を行う。

【００５２】その結果、時分割出力制御によって高周波
電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電
極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した
理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0
≒１となる。このため、調光用の制御信号によって高
周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、
それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得
られることになる。

【００５３】［実施の形態７］図１０は本発明の実施の
形態７における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、
図１に示した実施の形態１と対応する構成部分について
は同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構
成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい
説明は省略する。

【００５４】この実施の形態７の特徴は、高周波電力供
給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設
けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制
御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制
御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流
検出器２４の検出出力に基づいて直流電源回路２の出力
電圧ＶDCを補正するように構成されていることである。

【００５５】図１１に直流電源回路２の具体的な構成の
一例を示す。この直流電源回路２は、直流安定化電源と
してのいわゆる昇降圧チョッパ回路であって、フィルタ
回路２６、整流器２７、及び昇降圧チョッパ回路２８を
備えている。そして、フィルタ回路２６は、コンデンサ
Ｃ１，Ｃ２、コモンチョ−クコイルＬ１，Ｌ２、及びノ
ーマルチョ−クコイルＬ３で構成されている。また、整
流器２７は、ダイオードブリッジ回路からなる。さら
に、昇降圧チョッバ回路２８は、ＦＥＴなどのスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２、インダグタＬ４、ダイオードＤ
１，Ｄ２、平滑コンデンサＣ３、及び制御回路２９から
構成されている。

【００５６】そして、交流電源１から電源線５を介して
入力される交流電圧は、フィルタ回路２６を介して整流
器２７で整流され、整流後の電圧が昇降圧チョッパ回路
２８によって昇圧または降圧されて後安定化された直流
電圧が出力される。すなわち、昇降圧チョッパ回路２８
の制御回路２９によって、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２が互いに同期してオン／オフ動作されることにより、
インダクタＬ４に対してエネルギーの蓄積と放出とが繰
り返され、これに伴ってインダクタＬ４には三角波状の
電流が流れるが、これが平滑コンデンサＣ３によって平
滑化されて、直流の出力電圧が得られる。また、制御回
路２９からの出力によって両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２のオン／オフのデューティ比を制御することで、直流
電圧レベルが可変される。

【００５７】ここで、信号変換回路２３から出力される
時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回
路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合
に、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線
で示すようになっているとする。このとき、信号変換回
路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、直流
電源回路２を構成する昇降圧チョッパ回路２８の制御回
路２９を介して当該回路２８の出力電圧ＶDCを、図１２
の実線で示すように補正する。つまり、時分割出力制御
時に、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って昇降
圧チョッパ回路２８の出力電圧ＶDCを次第に小さくなる
ように補正を行う。その結果、時分割出力制御によって
高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティ
と、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線
で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ
0 は、Ｋ0 ≒１となる。

【００５８】このため、調光用の制御信号によって高周
波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、そ
れに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得ら
れることになる。なお、この実施の形態７では、直流電
源回路２として、図１１に示したような昇降圧チョッパ
回路を使用しているが、これに限らず、図１３に示すよ
うな構成の昇圧チョッパ回路を使用することも可能であ
る。

【００５９】［実施の形態８］図１４は本発明の実施の
形態８における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、
図１に示した実施の形態１と対応する構成部分について
は同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構
成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい
説明は省略する。

【００６０】この実施の形態８の特徴は、高周波電力供
給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が
設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の
制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力
制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電
流検出器２４の検出出力に基づいて整合回路１０のコン
デンサの容量を変えるなどしてインピーダンスを補正す
るように構成されていることである。

【００６１】従って、この実施の形態８においては、信
号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号
Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間
欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路
２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１５
の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなる
のに従って整合回路１０のインピーダンスを補正するこ
とで、高周波電力供給用コイル７の両端電圧ＶL が次第
に小さくなるように変化される。その結果、時分割出力
制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮ
デューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図
２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり両者
の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。

【００６２】このため、調光用の制御信号によって高周
波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、そ
れに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得ら
れることになる。

【００６３】［実施の形態９］図１６は本発明の実施の
形態９における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、
図１に示した実施の形態１と対応する構成部分について
は同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構
成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい
説明は省略する。

【００６４】この実施の形態９の特徴は、高周波電力供
給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が
設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の
制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力
制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電
流検出器２４の検出出力に基づいて高周波電源回路４を
構成する発振器８の発振周波数を補正するように構成さ
れていることである。

【００６５】従って、この実施の形態９においては、信
号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号
Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間
欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路
２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１７
の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなる
のに従って発振器８の発振周波数をが次第に小さくなる
ように補正する。その結果、時分割出力制御によって高
周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、
無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示
した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0
は、Ｋ0 ≒１となる。

【００６６】このため、調光用の制御信号によって高周
波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、そ
れに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得ら
れることになる。

【００６７】［実施の形態１０］図１８は本発明の実施
の形態１０における無電極放電灯点灯装置の回路図であ
り、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分につ
いては同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の
構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳し
い説明は省略する。

【００６８】この実施の形態１０の特徴は、高周波電力
増幅器９がその増幅素子である２つのスイッチング素子
（ここではＦＥＴ）Ｑ３，Ｑ４を直列接続してＤ級増幅
器が構成されるとともに、両スイッチング素子Ｑ３，Ｑ
４を駆動するドライブ回路３０が設けられ、さらに、発
振器が省略されている。また、高周波電力供給用コイル
７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられて
おり、しかも、この信号変換回路２３は、調光用の制御
信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御
用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検
出器２４の検出出力に基づいて、ドライブ回路３０のス
イッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューテ
ィ比を補正するように構成されていることである。

【００６９】従って、この実施の形態１０においては、
信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信
号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を
間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回
路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１
９の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくな
るのに従ってドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３
またはＱ４のオン／オフのデューティ比が次第に小さく
なるように補正する。その結果、時分割出力制御によっ
て高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティ
と、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線
で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ
0は、Ｋ0≒１となる。

【００７０】このため、調光用の制御信号によって高周
波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、そ
れに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得ら
れることになる。

【００７１】

【発明の効果】本発明によれば、信号変換回路を設ける
ことにより、外部から入力される調光用の制御信号であ
る直流電圧のレベルを連続的に変更したり、離散的な値
に設定することにより無電極放電ランプの調光を行うこ
とができる。このため、時分割出力制御によって調光を
行う場合において、高周波電力供給用コイル等から発生
する高周波ノイズが調光用の制御信号線に誘導された場
合でも、その影響を受けることなく所定の調光出力が得
られる。また、制御信号線で送られる制御信号である矩
形波電圧によって発生するノイズが小さので、他に悪影
響を及ぼすことも無い。さらに、信号変換回路には、Ｏ
Ｎデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を
満たすように補正する補正手段を備えているので、無電
極放電ランプの調光出力が正確に得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における無電極放電灯点
灯装置の回路図である。

【図２】図１の装置を構成する信号変換回路への入力電
圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御
される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図であ
る。

【図３】本発明の実施の形態２における無電極放電灯点
灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデュー
ティとの関係を示す説明図である。

【図４】本発明の実施の形態３における無電極放電灯点
灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデュー
ティとの関係を示す説明図である。

【図５】図４の装置を構成する信号変換回路への入力電
圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御
される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図であ
る。

【図６】本発明の実施の形態４における無電極放電灯点
灯装置の回路図である。

【図７】図６の装置を構成する信号変換回路への入力電
圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図であ
る。

【図８】本発明の実施の形態６における無電極放電灯点
灯装置の回路図である。

【図９】図８の装置において、信号変換回路の出力を補
正する補正曲線を示す特性図である。

【図１０】本発明の実施の形態７における無電極放電灯
点灯装置の回路図である。

【図１１】図１０の装置を構成する直流電源回路の具体
例を示す回路図である。

【図１２】図１０の装置を構成する信号変換回路によっ
て直流電源回路の出力電圧を補正する補正曲線を示す特
性図である。

【図１３】図１０の装置を構成する直流電源回路の他の
具体例を示す回路図である。

【図１４】本発明の実施の形態８における無電極放電灯
点灯装置の回路図である。

【図１５】図１４の装置を構成する信号変換回路によっ
て整合回路のインピーダンスを補正する補正曲線を示す
特性図である。

【図１６】本発明の実施の形態９における無電極放電灯
点灯装置の回路図である。

【図１７】図１６の装置を構成する信号変換回路によっ
て発振器の動作周波数を補正する補正曲線を示す特性図
である。

【図１８】本発明の実施の形態１０における無電極放電
灯点灯装置の回路図である。

【図１９】図１８の装置を構成する信号変換回路によっ
て高周波電力増幅器の増幅出力をを補正する補正曲線を
示す特性図である。

【図２０】従来の無電極放電灯点灯装置の回路図であ
る。

【図２１】図２０の装置の高周波電源回路に与えられる
調光用の制御信号と、この制御信号に基づく時分割出力
制御によって同回路から出力される高周波電力とを示す
波形図である。

【図２２】高周波電源回路が時分割出力制御される場合
のＯＮデューティと無電極放電ランプの調光出力との関
係を示す特性図である。

【符号の説明】

１交流電源２直流電源回路３無電極放電ランプ４高周波電源回路７高周波電力供給用コイル８発振器９高周波電力増幅器１０整合回路１６制御信号線２３信号変換回路２４電流検出器３０ドライブ回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増本進吾大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 3K072 AA16 BA05 BB10 FA09 GB04 GB12 GC04 HA10 3K098 CC40 CC57 DD04 DD22 DD37 EE32

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電力を供給する直流電源回路と、こ
の直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力す
る高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接続
される高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガス
を封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設され
てその高周波電力により点灯する無電極放電ランプとを
有し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時分
割出力制御が可能な構成を備えた無電極放電灯点灯装置
において、直流電圧レベルをもつ調光用の制御信号を入力するとと
もに、この制御信号を当該信号に対応したデューティ比
をもつ時分割出力制御用の信号に変換して前記高周波電
源回路に出力する信号変換回路を備えることを特徴とす
る無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】前記信号変換回路に入力される制御信号
は、連続的な直流電圧レベルをもつものである請求項１
記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】前記信号変換回路に入力される制御信号
は、段階的な直流電圧レベルをもつものである請求項１
記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】前記直流電圧は、高電圧と低電圧の２つ
のレベルからなる請求項３記載の無電極放電灯点灯装
置。
【請求項５】前記信号変換回路は、前記制御信号が入
力される毎にこれを保持し、この保持した制御信号によ
り変換する入力信号保持手段を有している請求項１乃至
４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】前記信号変換回路は、前記高周波電源回
路から時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発
生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の
時間的割合であるＯＮデューティと、前記無電極放電ラ
ンプの調光出力とが常に１対１の関係となるように補正
を行う補正手段を有する請求項１乃至５のいずれかに記
載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】前記補正手段は、前記時分割出力制御用
の信号のデューティ比を調整することにより補正するも
のである請求項６記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項８】前記補正手段は、前記直流電源の出力電
圧を調整することにより補正するものである請求項６記
載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項９】前記補正手段は、前記高周波電源回路の
動作周波数を調整することにより補正するものである請
求項６記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１０】前記高周波電源回路は、前記高周波電
力供給用コイルとのインピーダンス整合を行う整合回路
を含み、前記補正手段は、この整合回路のインピーダン
スを調整することにより補正するものである請求項６記
載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１１】前記高周波電源回路は、２個のスイッ
チング素子が直列接続されたＤ級増幅器を含み、前記補
正手段は、これらのスイッチング素子のオン／オフのデ
ューティ比を調整することにより補正するものである請
求項６記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項１２】直流電力を供給する直流電源回路と、
この直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力
する高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接
続される高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガ
スを封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設さ
れてその高周波電力により点灯する無電極放電ランプと
を有し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時
分割出力制御が可能な構成を備えた無電極放電灯点灯装
置において、直流電圧レベルをもつ調光用の制御信号を入力するとと
もに、この制御信号を当該信号に対応したデューティ比
をもつ時分割出力制御用の信号に変換して前記高周波電
源回路に出力する信号変換回路を備え、この信号変換回
路は、前記高周波電源回路から時分割出力制御によって
高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する
高周波電力の出力期間の時間的割合であるＯＮデューテ
ィと、前記無電極放電ランプの調光出力とが常に１対１
の関係となるように補正を行う補正手段を有することを
特徴とする無電極放電灯点灯装置。