JP2005100845A - 無電極放電ランプを用いた照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無電極放電ランプを用いた照明装置において、周囲の温度が変化した場合や調光制御時、特に調光比が小さい場合においても安定した光出力が得られると共に、調光制御時における調光比の下限を拡大する。
【解決手段】バルブ２の内部２ｂに放電ガス及びアマルガム８を封入すると共に、アマルガム８の近傍に温度センサ６及びヒータ７を設ける。温度センサ６により検出したアマルガム８の温度が所定温度よりも低いときはヒータ７をオンさせるように制御し、また、アマルガム８の温度が所定温度以上のときは、ヒータ７をオフさせるように制御することにより、周囲の温度に関わりなく、アマルガム８の温度が過度に高くなることを防止しつつ、アマルガム８の温度を所定温度以上に維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無電極放電ランプを用いた照明装置に関する。

無電極放電ランプは、一般的な蛍光灯などの放電ランプと異なり、発光管内に電極が設けられておらず、発光管の外部に設けられたコイルに高周波電力を供給することにより高周波磁界を発生させ、そのエネルギーによって水銀を励起して紫外線を放射させ、その紫外線を蛍光物質によって可視光に変換して発光している。無電極放電ランプは、発光管の内部に電極が設けられていないため、電極切れによる不点灯がなく、一般的な蛍光灯などに比べて寿命が長いという特徴を有している。

無電極放電ランプは、水銀の励起発光を利用しているため、外部の温度やランプ点灯中におけるランプの内部及び外部の熱の輻射などの影響を受けやすく、発光に寄与する水銀蒸気の分布が変動しやすい。そのため、ランプの発光特性を安定させるために、発光管内の水銀蒸気の圧力を一定の範囲に制御すべく、アマルガムが使用されている。しかしながら、アマルガムを使用した無電極放電ランプであっても、周囲の温度の影響を受けてアマルガムの温度が変化し、水銀蒸気圧を一定の範囲に制御することができず、発光特性が大きく変動する可能性がある。特に、アマルガムが固体化する低温領域では、点灯状態を持続できなくなる可能性がある。

そこで、例えば特許文献１では、発光管の表面のうち、ランプ発光時に最も温度が低い箇所を保温部材で覆うことにより、ランプ外部の温度による影響を低減した無電極放電ランプが示されている。また、特許文献２では、発光管の内部に発熱用の金属部材を設け、発光管の外部に設けられた加熱用の誘導コイルにも電力供給用の誘導コイルに通電される高周波電力を供給することにより、発光管内部の温度を上昇させる無電極放電ランプが示されている。

しかしながら、特許文献１の無電極放電ランプでは、単に発光管の最冷点付近を保温しているだけであって、発光管内部の温度を測定し、必要に応じて加熱することにより、アマルガムの温度を制御しようとする概念は示されていない。また、特許文献２の無電極放電ランプでは、単に個別の加熱用電源を不要とするものであって、発光管内部の温度を測定し、必要に応じて加熱することにより、アマルガムの温度を制御しようとする概念は示されていない。さらに、特許文献１及び特許文献２の無電極放電ランプでは、周囲の温度が低温の場合についてのみ考慮されているため、周囲の温度が高温で、かつ、誘導コイルに連続して高周波電力を供給した場合、アマルガムの温度が過度に上昇し、発光管中の水銀蒸気圧が高くなりすぎて、かえって光出力が低下してしまう。従って、無電極放電ランプに、単に保温部材を設けたり、加熱機構を設けたりするだけでは、周囲の温度の変化に十分に対応しているとはいえない。

さらに、特許文献１及び特許文献２の無電極放電ランプでは、電力供給用の誘導コイルに供給される高周波電力を制御することによって無電極放電ランプの光出力を制御する調光制御の概念は示されていない。無電極放電ランプの調光制御は、例えば誘導コイルに供給する高周波電力の電圧を変化させるなどして、発光管から光が出力されているオン期間（点灯期間）と光が出力されていないオフ期間（休止期間）とのオンデユーティ比（調光比の下位概念）を調節することによって、単位時間あたりの光出力（光量）を制御するものである。調光制御の際、オフ期間中は供給されるエネルギーが非常に少ないので、周囲の温度が低いときは、アマルガムの温度が低下し、発光管中の水銀蒸気圧が低くなりすぎて、光出力が制御できなくなる場合もあり得る。そのため、調光比を小さくする、すなわち、光出力を小さくするには一定の限界がある。特許文献１及び特許文献２の無電極放電ランプで調光制御を行なうと仮定すると、周囲の温度が低温のときには、保温部材や加熱機構により、調光比が小さいときでも安定した光出力が得られるなどの所望する効果が得られるが、周囲の温度が高温のときには、アマルガムの温度が過度に高くなりすぎて、上記光出力の低下により、調光制御が不能となる可能性がある。
特開２００２−２９８７９１号公報（図１） 実開平６−５００６号公報（図１）

本発明は、上記の従来例の問題を解決するためになされたものであり、周囲の温度が変化した場合や調光制御時、特に調光比が小さい場合においても安定した光出力が得られると共に、調光制御時における調光比の下限を拡大しうる無電極放電ランプを用いた照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１の発明は、無電極放電ランプを用いた照明装置であって、内部に放電ガス及びアマルガムが封入された発光管を有する無電極放電ランプと、前記発光管の外部で、かつ、その近傍に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電源回路と、前記アマルガムを加熱する加熱手段と、前記アマルガムの温度が所定の温度以上となるように前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１の無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記アマルガムの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、前記温度制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記加熱手段を制御することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記無電極放電ランプの光出力を制御する調光回路をさらに備え、前記温度制御手段は、前記調光回路による調光制御の調光比が小さいほど、前記アマルガムの加熱量を増加させることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかの無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記発光管は、その内部に放電ガスを封入するための通気管を有しており、前記アマルガムは、前記通気管の内部に設けられており、前記加熱手段は、前記通気管のうち前記アマルガムの近傍に巻回された補助巻線であることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項３又は請求項４の無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記調光回路による調光制御は、前記発光管が点灯可能な電圧となる点灯期間と、前記発光管の点灯を維持できない電圧となる休止期間とを交互に繰り返し、前記点灯期間と前記休止期間とのオンデューティ比を調節して前記高周波電源回路の出力を制御する時分割調光方式であり、前記温度制御手段は、前記休止期間中にのみ、前記加熱手段により前記アマルガムを加熱することを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項５の無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記誘導コイルは前記加熱手段としても機能し、前記温度制御手段は、前記休止期間において、前記誘導コイルの両端の電圧を上昇させることにより前記アマルガムを加熱することを特徴とする。

請求項７の発明は、請求項６の無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記調光回路は、前記温度制御手段としても機能し、前記高周波電源回路の動作周波数を変化させることにより、前記高周波電源回路の出力及び前記誘導コイルの両端の電圧を制御することを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれかの無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記無電極放電ランプの光出力を検出する光出力検出手段をさらに備え、前記温度制御手段は、前記光出力検出手段からの出力に応じて、前記高周波電源の出力電圧を補正することを特徴とする。

請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の無電極放電ランプを用いた照明装置において、前記高周波電源回路の動作周波数は、数十ｋＨｚから数十ＭＨｚまでの範囲であることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、無電極放電ランプを用いた照明装置は、アマルガムを加熱する加熱手段と、アマルガムの温度が所定の温度以上となるように加熱手段を制御する温度制御手段とを備えているので、アマルガムの温度が所定温度よりも低いときは、温度制御手段により加熱手段をオンさせるように制御し、また、アマルガムの温度が所定温度以上のときは、温度制御手段により加熱手段をオフさせるように制御することにより、周囲の温度にかかわらず、アマルガムの温度を所定温度以上に維持することができる。特に、特許文献１の無電極放電ランプのような保温部材を用いておらず、また、特許文献２の無電極放電ランプのように常時アマルガムを加熱し続けないので、周囲の温度が高い場合などであっても、アマルガムの温度が過度に上昇することによる光出力の低下を防止することができる。その結果、周囲の温度が変化した場合であっても、安定した光出力が得られる。加熱手段の位置や種類は特に限定されず、アマルガムを加熱できればよい。また、必ずしもアマルガム自体又はその付近の温度を測定する必要はなく、あらかじめ実験などにより加熱手段のオン／オフのタイミングとアマルガムの温度の相関を求めておいて、アマルガムの温度が所定温度以上となるように加熱手段をオン／オフ制御してもよい。

請求項２の発明によれば、アマルガムの温度を検出し、検出された温度に応じて、加熱手段を制御するので、正確にアマルガムの温度を所定温度以上に維持することができる。

請求項３の発明によれば、無電極放電ランプの光出力を制御する調光回路をさらに備え、調光制御時の調光比が小さいほど、アマルガムの加熱量を増加させるので、特に、周囲の温度が低く、かつ、調光比が小さい場合であっても安定した光出力が得られる。その結果、調光制御時における調光比の下限を拡大することが可能となる。

請求項４の発明によれば、アマルガムが、発光管の内部に放電ガスを封入するための通気管の内部に設けられており、アマルガムの近傍の通気管に加熱手段である補助巻線を巻回しているので、非常に効率良く、かつ、直接的にアマルガムを加熱することができる。また、アマルガム及び補助巻線を通気管の部分に設けているので、発光管又は無電極放電ランプの大型化を回避することができる。

請求項５の発明によれば、時分割調光における休止期間中にのみ、加熱手段によりアマルガムを加熱するので、特許文献２の無電極放電ランプのように常時アマルガムを加熱し続ける場合と比較して、周囲の温度が高い場合などであっても、アマルガムの温度が過度に上昇することによる光出力の低下を防止することができる。また、調光比が小さいほど休止期間が長くなり、それに応じてアマルガムの加熱時間が長くなるので、調光比が小さいときほどアマルガムの加熱量が増加する。その結果、エネルギーの供給が少ない休止期間中におけるアマルガムの温度低下を防止することができる。また、この構成によれば、温度検出手段が不要となり、無電極放電ランプ及びそれを用いた照明装置の構成を簡略化することができる。

請求項６の発明によれば、誘導コイルを加熱手段としても機能させ、時分割調光における休止期間中に、休止期間中に誘導コイルの両端の電圧を上昇させて、誘導コイルなどによる損失を増加させ、その熱によりアマルガムを加熱するので、補助巻線などのような独立した加熱手段が不要となる。その結果、無電極放電ランプ及びそれを用いた照明装置の構成を簡略化することができる。

請求項７の発明によれば、調光回路を温度制御手段としても機能させ、高周波電源回路の動作周波数を変化させることにより、高周波電源回路の出力及び誘導コイルの両端の電圧を制御するので、独立した温度制御手段（ハードウエア）を設けることなく、従来の無電極放電ランプを用いた照明装置の調光回路の制御プログラム（ソフトウエア）を変更するだけで、容易に上記の効果を得ることができる。

請求項８の発明によれば、例えば光センサなどの光出力検出手段により無電極放電ランプの光出力を直接検出し、その出力に応じて高周波電源の出力電圧を補正するので、無電極放電ランプの明るさがほぼ一定となるように制御することができる。

請求項９の発明によれば、高周波電源回路の動作周波数を数十ｋＨｚから数十ＭＨｚまでの範囲としているので、誘導コイルの巻き数を増加やコアの大型化による無電極放電ランプの大型化を防止しつつ、また、高周波電源回路における損失や表皮効果による誘導コイルの銅損を増加させることなく、無電極放電ランプに十分な高周波電力を供給することができる。

（第１の実施の形態）
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。本発明の第１の実施の形態に係る無電極放電ランプの構成を図１に示す。なお、以下の説明において、図面の上側を「上」、下側を「下」とする。

図１に示すように、無電極放電ランプ１は、略球状のバルブ（発光管）２と、バルブ２の中央部に設けられ、内側に略円形断面を有する中空部３が形成されたステム４と、中空部３に嵌装されたパワーカプラ部２０などで構成されている。バルブ２とステム４とでランプ部１０を構成し、ランプ部１０はパワーカプラ部２０と分離可能である。

ステム４は、例えば上端が塞がれた筒状体であり、その中央部にはアマルガム８を収容するための凹部５が形成されている。バルブ２及びステム４は共に透光性を有するガラスなどで形成され、バルブ２の下側のネック部２ａとステム４の下端のフランジ部４ａとを溶融し、密封することにより、バルブ２の内部２ｂに密封された空間が形成されている。バルブ２の内面２ｃには、蛍光物質が塗布されている。また、ステム４の中空部３の上端近傍、すなわち、アマルガム８が収容された凹部５の近傍には、温度センサ６及びヒータ７が設けられている。温度センサ６及びヒータ７の種類は特に限定されず、それぞれ温度検出及び加熱ができるものであればよい。

パワーカプラ部２０は、円柱状の放熱部材２１と、放熱部材２１の上端側に嵌装され、例えばフェライトなどで形成された円筒状のコア２２と、コアの外周部に巻回された誘導コイル２３などで構成されている。コア２２及び誘導コイル２３で発生した熱は、放熱部材２１を介して外部に放出される。パワーカプラ部２０の各部は、略円形断面を周し、その外径は、それぞれステム４の中空部３の内径とほぼ等しく、かつ、それよりも若干小さくなるように設定されている。これにより、パワーカプラ部２０をステム４の中空部３に嵌装することができる。なお、ランプ部１０の下端には口金９が設けられており、これによってランプ部１０とパワーカプラ部２０とが結合されている。

誘導コイル２３に高周波電力を供給すると、誘導コイル２３から高周波磁界が発生される。バルブ２の内部に充填された放電ガスは、高周波磁界のエネルギーを受けて励起され、放電し、紫外線を放射する。放射された紫外線は、バルブ２の内面２ｃに塗布された蛍光物質により可視光に変換される。無電極放電ランプは、バルブの内部に電極を持たないため、電極切れによる不点灯がなく、一般的な蛍光ランプに比べて寿命が長いという特徴を有している。

次に、第１の実施の形態に係る無電極放電ランプを用いた照明装置のブロック構成を図２に示す。照明装置３０は、無電極放電ランプ１の他、無電極放電ランプ１の誘導コイル２３に高周波電力を供給するための高周波電源回路３１と、高周波電源回路３１に直流電圧を供給するための直流電源３２と、無電極放電ランプ１の光出力を制御するための調光回路３３と、無電極放電ランプ１の状態を検出するための状態検出回路３４などで構成されている。

状態検出回路３４は、温度センサ６により検出されたアマルガム８の温度（正確には、アマルガム８の近傍の温度である）に基づいて、アマルガム８の温度が所定温度以上となるように、ヒータ７のオン／オフを制御する。このように、温度センサ６を用いてアマルガム８の温度を直接的に検出し、アマルガム８の温度が所定温度よりも低いときは、状態検出回路３４によりヒータ７をオンさせるように制御し、また、アマルガムの温度が所定温度以上のときは、ヒータ７をオフさせるように制御すれば、アマルガム８の温度を、過度に高くなることを防止しつつ、所定温度以上に維持することができる。その結果、周囲の温度が高い場合などであっても、アマルガム８の温度が過度に上昇することによる光出力の低下を防止することができる。また、周囲の温度が低い場合には、ヒータ７により、アマルガム８の温度が所定温度以上に加熱するので、周囲の温度にかかわらず、無電極放電ランプ１の光出力を安定させることができる。

なお、高周波電源回路３１による高周波電力の発信周波数ｆが数十ｋＨｚよりも小さい範囲では、無電極放電ランプ１に十分な高周波電力を供給するためには、誘導コイル２３の巻き数を増加させるか、あるいは、コア２２を大型化する必要がある。その結果、無電極放電ランプ１自体が大型化するため、あまり実用的ではない。一方、発信周波数ｆが数十ＭＨｚ以上になると、高周波電源回路３１における損失が増加するので、高周波電源回路３１を大型化せざるを得ない。また、表皮効果により、誘導コイル２３の銅損が増加する。従って、高周波電源回路３１による高周波電力の発信周波数ｆが数十ｋＨｚから数十ＭＨｚまでの範囲であることが好ましい。

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態に係る無電極放電ランプ１の構成を図３に示す。なお、図１に示す第１の実施の形態における無電極放電バルブ１と共通する部分については、その説明を省略する。

図３に示す構成では、ステム４の中空部３に細い通気管１１が設けられている。この通気管１１を通って、バルブ２の内部２ｂの空気が排気され、バルブ２の内部２ｂに水銀などの放電ガスが充填される。このように、バルブ２に通気管１１を連通させることにより、製造時における放電ガスの圧力制御やバルブ２の封止などが容易になる。なお、中空部３は、この通気管１１の存在により、略ドーナツ状断面となる。そのため、放熱部材２１は筒状となり、通気管１１の外周部に嵌装されている。また、アマルガム８は、通気管１１の内部で、かつ、下側に設けられている。さらに、アマルガム８の近傍で、かつ、通気管１１の外周面には、補助巻線２４が巻回されている。さらに、パワーカプラ２０の組み立てを容易にするために、誘導コイル２３は、ボビン２５に巻回され、ボビン２５を介して放熱部材２１の外周部に嵌装されている。なお、第２の実施の形態では、アマルガム８の温度を検出するための温度センサは必ずしも必要でないため、省略されている。

第２の実施の形態に係る照明装置３０のブロック構成を図４に示す。直流電源３２は、ダイオードブリッジ４２、インダクタＬ１、ダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ３、平滑コンデンサＣ１、電源制御回路４１などで構成され、直流電圧ＶＤＣを出力する。高周波電源回路３１は、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２、インダクタＬｓ、コンデンサＣｓ及びＣｐ、駆動回路４３などで構成され、高周波電力を出力する。調光回路５には、例えば矩形波の調光信号Ｖpwmが入力され、それに応じて制御信号Ｖｃ及びＶｆを出力する。直流電源３２及び高周波電源回路３１は、これらの制御信号Ｖｃ及びＶｆにより制御され、例えば図５に示すような電圧波形を有する高周波電力（電圧をＶcoilとする）が誘導コイル２３に供給される。その結果、無電極放電ランプ１が調光制御される。

次に、調光回路３３による調光制御について説明する。図５の（ａ）は、調光回路３３に入力される調光信号の電圧波形を示し、（ｂ）は高周波電源回路３１から出力される高周波電力の電圧Ｖcoilの波形を示す。点灯期間を、誘導コイル２３の両端の電圧Ｖcoilが始動電圧Ｖstを超えてから点灯維持電圧Ｖoff未満となる期間と定義し、休止期間を誘導コイル２３の両端の電圧Ｖcoilが点灯維持電圧Ｖoff未満となってから始動電圧Ｖstを超えるまでの期間と定義する。このように、所定の周波数の調光信号を用いて無電極放電ランプ１の点灯及び消灯を繰り返すことにより、無電極放電ランプ１の光出力を制御することができる。

次に、第２の実施の形態におけるアマルガム８の温度制御について説明する。図６の（ａ）は、図５の（ａ）と同様に調光信号の電圧波形を示し、（ｂ）は補助巻線２４に供給される電力の電圧波形を示す。第２の実施の形態においては、調光制御時における休止期間中に、補助巻線２４に電力を供給して発熱させ、アマルガム８を加熱している。なお、点灯期間中は補助巻線２４に電力を供給していないのでアマルガム８は加熱されないが、点灯期間中は誘導コイル２３に高周波電力が供給され、バルブ２の内部２ｂの水銀が励起されて発光すると共に、誘導コイル２３及びコア２２での損失によって発熱しているので、バルブ２の内部２ｂの温度が上昇する。そのため、点灯期間中に加熱手段である補助巻線２４への電力供給をオフすることにより、アマルガム８が過度に加熱され、その温度が必要以上に高くなるのを防止することができる。

図７の（ａ）に調光制御時の休止期間中にアマルガムを加熱しなかった場合のアマルガム温度と調光比の関係を示し、（ｂ）に第２の実施の形態によるアマルガムを加熱した場合のアマルガム温度と調光比の関係を示す。調光比が小さいほど、点灯期間が短く、休止期間が長いので、誘導コイル２３を介して無電極放電ランプ１に供給されるエネルギーは少なくなる。これに対して、調光比が大きいほど、点灯期間が長く、休止期間が短いので、誘導コイル２３を介して無電極放電ランプ１に供給されるエネルギーは多くなる。そのため、アマルガムを加熱しない場合、図７の（ａ）に示すように、調光比が小さいほどアマルガムの温度低く、調光比が大きくなるにつれてアマルガムの温度が上昇する。これに対して、第２の実施の形態によれば、調光比が小さいほど、補助巻線２４に電力を供給する時間が長くなり、補助巻線２４によるアマルガムの温度上昇分は多くなる。一方、調光比が大きいほど、補助巻線２４に電力を供給する時間が短くなり、補助巻線２４によるアマルガム８の温度上昇分は少なくなる。その結果、図７の（ｂ）に示すように、調光比の変化に対するアマルガムの温度の変化は小さくなる。その結果、補助巻線２４に供給する電力を適宜設定することにより、アマルガム８の温度を常時所定温度よりも高く維持することが可能となる。

なお、図３に示す第２の実施の形態に係る無電極放電バルブ１のアマルガム８の近傍に温度センサを設け、直接アマルガム８の温度を測定し、第１の実施の形態のように、アマルガム８の温度が所定温度未満のときに補助巻線２４に電力を供給し、アマルガム８の温度が所定温度以上のときに補助巻線２４への電力の供給を停止するように制御することも可能である。逆に、図１に示す第２の実施の形態に係る無電極放電バルブ１を用い、調光制御時の休止期間中にヒータ７に電力を供給するように制御することも可能である。

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３実施の形態について説明する。第３の実施の形態に係る無電極放電ランプの構成及び照明装置のブロック構成は、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態のものと同様である。そのため、共通する部分の説明を省略し、相違点のみを説明する。

上記第２の実施の形態では、調光制御時の休止期間中に加熱手段である補助巻線２４に電力を供給することにより、調光比が小さいほど補助巻線２４への通電時間が長くなり、結果的にアマルガムの加熱量が多くなるように制御したが、図７の（ｂ）に示すように、調光比が大きくなるにつれて、緩やかではあるがアマルガムの温度が増加している。そこで、第３の実施の形態では、図８に示すように、調光比が小さいほどアマルガムの加熱量が大幅に大きくなるように、調光比に反比例して、調光比が小さいほど補助巻線２４に通電する電力が大きくなるように制御する。このように制御することにより、調光比の変化にかかわらず、アマルガムの温度をほぼ一定に維持することも可能である。調光比が小さいほどアマルガムの加熱量が大幅に大きくなるように制御するには、調光比に反比例して補助巻線２４に通電する電流の値を大きくする方法などが考えられる。また、第１の実施の形態においても、調光比が小さいほどアマルガムの加熱量が大幅に大きくなるように、調光比が小さいほどヒータ７に供給する電力を大きくするように制御してもよい。

（第４実施の形態）
次に、本発明の第４実施の形態について説明する。第４の実施の形態に係る無電極放電ランプの構成及び照明装置のブロック構成も、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態のものと同様である。そのため、共通する部分の説明を省略し、相違点のみを説明する。第４の実施の形態では、第１の実施の形態のヒータ７や第２の実施の形態の補助巻線２４などのような独立した加熱手段を用いずに、誘導コイル２３を加熱手段として兼用するものである。

第４の実施の形態における調光信号と誘導コイル２３の両端の電圧の関係を図９に示す。図９において、（ａ）は調光比が大きい場合の調光信号の電圧波形を示し、（ｂ）は調光比が大きい場合の誘導コイルの両端の電圧（絶対値）の波形を示す。また、（ｃ）は調光比が小さい場合の調光信号の電圧波形を示し、（ｄ）は調光比が小さい場合の誘導コイルの両端の電圧（絶対値）の波形を示す。

図９の（ｂ）又は（ｄ）に示すように、調光制御時の休止期間においても、誘導コイル２３には高周波電力が供給されており、その両端の電圧を０とはしていない。そのため、誘導コイル２３やコア２２での損失により、バルブ２の内部２ｂの温度は、誘導コイル２３の両端の電圧を０にした場合に比べて下がりにくい。このように、調光制御時の休止期間中に、点灯維持電圧Ｖoffを超えない範囲で、調光比が小さいほど誘導コイル２３の両端の電圧が高くなるように、高周波電力を供給することにより、アマルガム８の温度が急激に低下するのを防止することができる。また、誘導コイル２３の両端の電圧を適宜選択することにより、周囲の温度が低い場合や調光比が小さい場合であっても、アマルガム８の温度を所定温度以上に維持することができる。その結果、周囲の温度や調光比にかかわらず、無電極放電ランプの光出力を安定させることができると共に、調光比の下限を拡大させることができる。

次に、第４の実施の形態における制御について、図１０を参照しつつ説明する。図１０において、（ａ）は調光信号の電圧波形を示し、（ｂ）は高周波電源回路３１の動作周波数の変化を示し、（ｃ）は誘導コイル２３の両端の電圧波形を示す。

図４に示す調光回路３３に図１０の（ａ）に示すような矩形波の調光信号が入力されると、調光回路３３は、高周波電源回路３１の動作周波数がｆ３及びｆ１となるように、高周波電源回路３１を制御する。調光制御時の休止期間Ｔoffにおいても、点灯期間Ｔonにおける動作周波数ｆ１よりも高い動作周波数ｆ３で、高周波電源回路３１を微弱発振を継続させているので、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２を完全にオフにした場合と比べると、指導機関Ｔstにおける誘導コイル２３の両端電圧Ｖcoilを低く抑えることができる。また、ランプ始動電圧Ｖstが低くなるので、回路素子への負担を低減することができる。さらに、暗所や低温などの始動が困難な状況下であっても、無電極放電ランプ１の点灯が容易になる。さらに、ヒータや補助巻線などの独立した加熱手段を必要としないので、無電極放電ランプ１及びそれを用いた照明装置３０の構成を簡単にすることも可能である。

なお、上記第４の実施の形態の説明では、高周波電力回路３１の動作周波数を変化させることにより、誘導コイル２３の両端の電圧Ｖcoilを変化させる場合を例示したが、直流電源３２の両端電圧ＶDCを変化させたり、あるいは高周波電力回路３１の動作周波数と直流電源３２の両端電圧ＶDCの両方を組み合わせて変化させた場合であっても同様に、誘導コイル２３の両端の電圧Ｖcoilとして所望する波形を得ることができる。

（第５の実施の形態）
次に、本発明の第５実施の形態について説明する。第５の実施の形態に係る無電極放電ランプの構成及び照明装置のブロック構成も、上記第１の実施の形態又は第２の実施の形態のものと同様である。そのため、共通する部分の説明を省略し、相違点のみを説明する。第５の実施の形態における状態検出回路３４は、光センサを有し、無電極放電ランプ１のバルブ２からの光出力を検出する。そして、光出力の変化に応じて高周波電源回路３１の出力を変化させることにより、光出力を一定に維持するように制御している。

図１１において、（ａ）は無電極放電ランプ１のバルブ２からの光出力の変化を示し、（ｂ）は高周波電源回路３１からの出力の変化を示す。また、図１２は、アマルガム８の温度が一定温度以上である場合における周囲の温度と無電極放電ランプ１から出力される光の光束の関係を示すグラフである。図１２から分かるように、周囲温度に応じて無電極放電ランプ１の光出力が変化するので、これを補正することが好ましい。第５の実施の形態によれば、周囲の温度にかかわらず、無電極放電ランプ１の光出力をほぼ一定に維持することが可能となる。また、第５の実施の形態では、無電極放電ランプ１からの光出力を検出したが、アマルガム８の温度を検出し、無電極放電ランプ１の安定点灯後にアマルガム８の温度が一定となるように制御しても同様の効果が得られる。

なお、上記各実施の形態では、バルブ２と誘導コイル２３が一体的に設けられた無電極放電ランプ１について説明したが、本発明に係る無電極放電ランプはこれに限定されるものではなく、少なくとも内部に放電ガス及びアマルガムが封入されたバルブ（発光管）を有していればよい。そして、無電極放電ランプとは別に設けられた誘導コイルから高周波磁界を発生させても、同様の効果を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る無電極放電ランプの構成を示す断面図。 第１の実施の形態に係る無電極放電ランプを用いた照明装置の構成を示すブロック図。 本発明の第２の実施の形態に係る無電極放電ランプの構成を示す断面図。 第２の実施の形態に係る無電極放電ランプを用いた照明装置の構成を示すブロック図。 （ａ）は第２の実施の形態における調光回路に入力される調光信号の電圧波形図、（ｂ）は高周波電源回路から出力される高周波電力の電圧波形図。 （ａ）は第２の調光信号の電圧波形図、（ｂ）は補助巻線に供給される電力の電圧の波形図。 （ａ）は調光制御時の休止期間中にアマルガムを加熱しなかった場合のアマルガム温度と調光比の関係を示すグラフ、（ｂ）は第２の実施の形態によるアマルガムを加熱した場合のアマルガム温度と調光比の関係を示すグラフ。 本発明の第３の実施の形態における制御する方法を説明するためのグラフ。 本発明の第４の実施の形態における調光信号と誘導コイルの両端の電圧の関係を示す図であり、（ａ）は調光比が大きい場合の調光信号の電圧波形図、（ｂ）は調光比が大きい場合の誘導コイルの両端の電圧（絶対値）の波形図、（ｃ）は調光比が小さい場合の調光信号の電圧波形図、（ｄ）は調光比が小さい場合の誘導コイルの両端の電圧（絶対値）の波形図。 第４の実施の形態における制御方法を示す図であり、（ａ）は調光信号の電圧波形図、（ｂ）は高周波電源回路の動作周波数の変化を示す図、（ｃ）は誘導コイルの両端の電圧波形図。 本発明の第５の実施の形態における制御方法を説明するグラフであり、（ａ）は無電極放電ランプの光出力の変化を示す図、（ｂ）は高周波電源回路からの出力の変化を示す図。 アマルガムの温度が一定温度以上である場合における周囲の温度と無電極放電ランプから出力される光の光束の関係を示すグラフ。

符号の説明

１ 無電極放電ランプ
２ バルブ（発光管）
３ 中空部
４ ステム
５ 凹部
６ 温度センサ（温度検出手段）
７ ヒータ（加熱手段）
８ アマルガム
１０ ランプ部
２０ パワーカプラ
２１ 放熱部材
２２ コア
２３ 誘導コイル
２４ 補助巻線
３０ 照明装置
３１ 高周波電源回路
３２ 直流電源
３３ 調光回路
３４ 状態検出回路（温度制御手段、光出力検出手段）

Claims (9)

1. 内部に放電ガス及びアマルガムが封入された発光管を有する無電極放電ランプと、
   前記発光管の外部で、かつ、その近傍に設けられた誘導コイルと、
   前記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波電源回路と、
   前記アマルガムを加熱する加熱手段と、
   前記アマルガムの温度が所定の温度以上となるように前記加熱手段を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする無電極放電ランプを用いた照明装置。
2. 前記アマルガムの温度を検出する温度検出手段をさらに備え、
   前記温度制御手段は、前記温度検出手段により検出された温度に応じて、前記加熱手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
3. 前記無電極放電ランプの光出力を制御する調光回路をさらに備え、
   前記温度制御手段は、前記調光回路による調光制御の調光比が小さいほど、前記アマルガムの加熱量を増加させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
4. 前記発光管は、その内部に放電ガスを封入するための通気管を有しており、
   前記アマルガムは、前記通気管の内部に設けられており、
   前記加熱手段は、前記通気管のうち前記アマルガムの近傍に巻回された補助巻線であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
5. 前記調光回路による調光制御は、前記発光管が点灯可能な電圧となる点灯期間と、前記発光管の点灯を維持できない電圧となる休止期間とを交互に繰り返し、前記点灯期間と前記休止期間とのオンデューティ比を調節して前記高周波電源回路の出力を制御する時分割調光方式であり、
   前記温度制御手段は、前記休止期間中にのみ、前記加熱手段により前記アマルガムを加熱することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
6. 前記誘導コイルは前記加熱手段としても機能し、
   前記温度制御手段は、前記休止期間において、前記誘導コイルの両端の電圧を上昇させることにより前記アマルガムを加熱することを特徴とする請求項５に記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
7. 前記調光回路は、前記温度制御手段としても機能し、前記高周波電源回路の動作周波数を変化させることにより、前記高周波電源回路の出力及び前記誘導コイルの両端の電圧を制御することを特徴とする請求項６に記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
8. 前記無電極放電ランプの光出力を検出する光出力検出手段をさらに備え、
   前記温度制御手段は、前記光出力検出手段からの出力に応じて、前記高周波電源の出力電圧を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
9. 前記高周波電源回路の動作周波数は、数十ｋＨｚから数十ＭＨｚの範囲であることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の無電極放電ランプを用いた照明装置。
   

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