JP2006278044A

JP2006278044A - 無電極放電灯点灯装置及び照明器具

Info

Publication number: JP2006278044A
Application number: JP2005092884A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakashiro; 明中城; Futoshi Okamoto; 太志岡本; 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: 2005-03-28
Filing date: 2005-03-28
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-28
Also published as: JP4661304B2

Abstract

【課題】高周波ノイズを効果的に抑制することができるようにする。
【解決手段】無電極放電灯１２に高周波磁界を供給する誘導コイル２２、この誘導コイル２２に高周波電力を供給するものであり、４つのスイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４が直並列に接続されてなるフルブリッジ方式のインバータ回路１６、このインバータ回路１６の出力を共振動作によって高電圧に変換する共振回路２０、及び、一次巻線がインバータ回路１６側に接続されると共に、二次巻線が誘導コイル２２側に接続され、当該二次巻線の一端がインバータ回路１６のグランド電位に接続されるトランス１８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータ回路を用いて無電極放電灯を高周波点灯させる無電極放電灯点灯装置、及び、この無電極放電灯点灯装置により無電極放電灯の点灯動作が制御される照明器具に関する。

従来の無電極放電灯点灯装置として図１４に示すように構成されたものがある。この図１４に示す無電極放電灯点灯装置は、交流電源１０１から出力される交流電圧を整流する整流回路１０２と、２つのスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を有する自励式でハーフブリッジ式のインバータ回路１０３と、インバータ回路１０３の一方のスイッチング素子Ｑ１を起動する起動回路１０４と、インバータ回路１０３に接続された共振回路１０５と、共振回路１０５に接続された誘導コイル１０６とを備えている（例えば、特許文献１）。

このように構成された無電極放電灯点灯装置は、電源スイッチＳＷがオンにされると交流電源１０１から出力される交流電圧が整流回路１０２で整流され、この整流された直流電圧がインバータ回路１０３により高周波電圧に変換され、この高周波電圧が共振回路１０５の共振動作により高周波高電圧に変換され、誘導コイル１０６に供給されることで誘導コイル１０６に近接配置された無電極放電灯１０７が点灯される。

また、従来の無電極放電灯点灯装置として図１５に示すように構成されたものがある。この図１５に示す無電極放電灯点灯装置は、交流電源１１１から出力される交流電圧を整流する整流回路１１２と、４つのスイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４及び制御回路１１３を有する他励式でフルブリッジ式のインバータ回路１１４と、インバータ回路１１４に接続された共振回路１１５と、共振回路１１５に接続された誘導コイル１１６とを備えている。

このように構成された無電極放電灯点灯装置は、電源スイッチＳＷがオンにされると交流電源１１１から出力される交流電圧が整流回路１１２で整流され、この整流された直流電圧がインバータ回路１１４により高周波電圧に変換され、この高周波電圧が共振回路１１５の共振動作により高周波高電圧に変換され、誘導コイル１１６に供給されることで誘導コイル１１６に近接配置された無電極放電灯１１７が点灯される。
特開平９−４５４８８号公報

ところが、図１４に示す無電極放電灯点灯装置では、インバータ回路１０３がハーフブリッジ式であるため、高ワット負荷に対応しずらいという問題があると共に、特に始動時に誘導コイル１０６の両端に高電圧を印加する必要のある無電極放電灯１０７を点灯させるにはスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２にかかるストレスが大きくなることから設計がしずらくなるという問題があった。

一方、図１５に示す無電極放電灯点灯装置では、インバータ回路１１４がフルブリッジ式であるため、高ワット負荷への対応が容易となると共に、始動時に誘導コイル１１６の両端に高電圧を印加する必要のある無電極放電灯１１７を点灯させる場合の設計も容易となる。しかしながら、誘導コイル１１６が接続される端子である出力端子ａ、ｂが共に大地に対して大きな浮遊容量Ｃｓ１、Ｃｓ２を有することになり、この浮遊容量Ｃｓ１、Ｃｓ２に出力端子ａ、ｂにおける高周波高電圧が印加されることになる。このため、図１５において矢印（出力端子ａが浮遊容量Ｃｓ１を介して交流電源１１１に流れる高周波電流のループは省略する。）で示すように、交流電源１１１のラインを介して高周波電流が流れてしまい、交流電源１１１に接続される他の機器に対して高周波電流が高周波ノイズとして働き、他の機器に対して悪影響を与えるという問題があった。

また、図１５に示す無電極放電灯点灯装置では、誘導コイル１１６が安定電位に接続されていないことから、誘導コイル１１６の両端の電位はスイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４のオンオフに合わせて急峻かつ高周波で変動する結果、高周波ノイズがさらに増大されることになる。

なお、図１４に示す無電極放電灯点灯装置においても、交流電源１０１のラインを介して高周波電流が流れ、交流電源１０１に接続される他の機器に対して高周波電流がノイズとして働くことになるが、図１４に示す無電極放電灯点灯装置では出力端子ｂはグランド電位に接続されていることから、出力端子ｂにおける浮遊容量Ｃｓ２は小さな値となることで高周波ノイズの発生は図１５に示す無電極放電灯点灯装置に比べて格段に抑制される。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、高周波ノイズを効果的に抑制することができるフルブリッジ方式のインバータ回路を用いた無電極放電灯点灯装置及び照明器具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、無電極放電灯に高周波磁界を供給して当該無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置であって、無電極放電灯に高周波磁界を供給する誘導コイルと、この誘導コイルに高周波電力を供給するものであり、４つのスイッチング素子が直並列に接続されてなるフルブリッジ方式のインバータ回路と、このインバータ回路の出力を共振動作によって高電圧に変換する共振回路と、一次巻線が前記インバータ回路側に接続されると共に、二次巻線が前記誘導コイル側に接続され、当該二次巻線の一端が前記インバータ回路のグランド電位に接続されるトランスとを備えたことを特徴としている。

請求項２の発明は、請求項１に係るものにおいて、前記トランスの二次巻線の一端と前記インバータ回路のグランド電位側の端子とが同じラインに接続されていることを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に係るものにおいて、前記共振回路は、前記トランスの二次巻線と前記誘導コイルとの間に配設されていることを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１又は２に係るものにおいて、前記トランスは第１の昇圧トランスと第２の昇圧トランスとから構成され、前記第２の昇圧トランスの一次巻線が前記第１の昇圧トランスの二次巻線側に接続され、前記第２の昇圧トランスの二次巻線が前記誘導コイル側に接続されることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１又は２に係るものにおいて、前記トランスは第１のトランス、第２のトランス及び第３のトランスから構成され、前記第１のトランスは２つの二次巻線を有し、前記第２、第３のトランスの一次巻線が前記第１のトランスの各二次巻線側に接続されると共に、前記第２、第３のトランスの二次巻線が同相となるように互いに直列接続され、この直列接続された二次巻線に前記誘導コイルが並列接続されていることを特徴としている。

請求項６の発明は、請求項５に係るものにおいて、前記共振回路は、前記第１のトランスの各二次巻線と前記第２、第３のトランスの一次巻線との間に配設されていることを特徴としている。

請求項７の発明は、請求項５に係るものにおいて、前記共振回路は、前記インバータ回路と前記第１のトランスの一次巻線との間に配設されていることを特徴としている。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれかに係るものにおいて、前記共振回路は、当該共振回路を構成する共振素子が各ライン間で対称になるように配設されていることを特徴としている。

請求項９の発明は、無電極放電灯に高周波磁界を供給して当該無電極放電灯を点灯させる照明器具であって、請求項１乃至８のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置と、この無電極放電灯点灯装置により点灯動作が制御される無電極放電灯とを含むことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、フルブリッジ方式のインバータ回路を用いていることで高ワット負荷への対応が容易になるにも拘わらず、高周波高電圧が印加される誘導コイルの接続側であるトランスの二次巻線の一端がグランド電位に接続されていることから大地に対する浮遊容量が小さくなる結果、高周波ノイズを効果的に低減させることができる。

請求項２の発明によれば、高周波高電圧が印加される誘導コイルの接続側であるトランスの二次巻線の一端とインバータ回路のグランド電位側の端子とが同一のラインに接続されることでトランスの二次巻線の一端が確実にグランド電位となることから大地に対する浮遊容量が確実に小さくなる結果、高周波ノイズを確実に低減させることができる。

請求項３の発明によれば、共振回路がトランスの二次巻線と誘導コイルとの間に配設されているので、誘導コイルに高周波高電圧が確実に印加される結果、無電極放電灯を確実に点灯させることができる。

請求項４の発明によれば、２つの昇圧トランスが直列接続されることでより高い電圧を誘導コイルに印加することができる結果、無電極放電灯を確実に点灯させることができることに加え、各トランスの小型化が可能になって点灯装置の小型化が促進される。

請求項５の発明によれば、第２、第３のトランスの二次巻線が同相となるように互いに直列接続されているので、より高い電圧を誘導コイルに印加することができる結果、無電極放電灯を確実に点灯させることができる。

請求項６の発明によれば、共振回路が第１のトランスの各二次巻線と第２、第３のトランスの一次巻線との間に配設されているので、各共振回路を構成する共振素子には第１のトランスの二次巻線から出力される電圧が印加されるだけとなり、共振回路を構成する共振素子に印加される電圧を低減させることができる結果、低廉の共振素子の使用が可能になってコストダウンを促進することができる。

請求項７の発明によれば、共振回路がインバータ回路と第１のトランスの一次巻線との間に配設されているので、インバータ回路から出力される矩形波が略正弦波にされた上でトランスの一次巻線に印加される結果、トランスから発生する高周波ノイズまでも低減させることができる。

請求項８の発明によれば、共振回路を構成する共振素子が各ライン間で対称になるように配設されているので、各部位におけるグランド電位に対する電位は極性が逆で大きさの等しいものとなり、各ラインとグランド電位間の漏れ電流も互いに大きさが等しく逆向きのものが流れることになる結果、これら漏れ電流は互いに打ち消されることになって高周波ノイズをより効果的に低減させることができる。

請求項９の発明によれば、フルブリッジ方式のインバータ回路を用いていることで高ワット負荷への対応が容易になるにも拘わらず、高周波高電圧が印加される誘導コイルの接続側であるトランスの二次巻線の一端がグランド電位に接続されていることから大地に対する浮遊容量が小さくなる結果、高周波ノイズを効果的に低減させることができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この図において、無電極放電灯点灯装置１０ａは、無電極放電灯１２を高周波点灯させるものであり、交流電源Ｖａｃから出力される交流電圧を直流電圧に変換する直流電源１４と、直流電源１４の出力端に接続されたインバータ回路１６と、インバータ回路１６の出力端に一次巻線ＬＭ１が接続されたトランス１８と、トランス１８の二次巻線ＬＭ２に接続された共振回路２０と、共振回路２０の出力端に接続され、無電極放電灯１２に近接配置される誘導コイル２２とを備えたものである。

直流電源１４は、交流電源Ｖａｃから出力される交流電圧を全波整流することで直流電圧を得るダイオードブリッジＤＢと、整流された電圧を平滑する平滑コンデンサＣｏとを備えている。

インバータ回路１６は、４つのスイッチング素子が直並列に接続されたフルブリッジ方式のものであり、直流電源１４の出力端に互いに直列接続されてなる第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２と、直流電源１４の出力端に互いに直列接続されてなる第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４と、各スイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４をオンオフ制御する制御回路２４とからなるものである。なお、直列接続の第１及び第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２と直列接続の第３及び第４のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４とは、互いに並列接続されている。制御回路２４は、所定のデューティ比の矩形波信号を出力する発振回路２６と、発振回路２６から出力される矩形波信号に基づいて各スイッチング素子Ｑ１乃至Ｑ４をオンオフさせる駆動回路２８とを備えている。スイッチング素子は、例えば、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等のトランジスタである。

トランス１８は、一次巻線ＬＭ１の一端が第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点に接続され、一次巻線ＬＭ１の他端が第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４の接続点に接続され、二次巻線ＬＭ２の一端がインバータ回路１６（第１、第２のスイッチング素子Ｑ１、Ｑ２及び第３、第４のスイッチング素子Ｑ３、Ｑ４）のグランド電位側の端子と同一のラインに接続され、二次巻線ＬＭ２の他端が共振回路２０のホットラインに接続されたものである。

共振回路２０は、インバータ回路１６の出力を共振動作によって数ｋＶから数十ｋＶの高周波高電圧に変換し、始動時にその高電圧を誘導コイル２２に供給するもので、トランス１８の二次巻線ＬＭ２の他端と誘導コイル２２の他端との間に直列接続されたコイルＬ１及びコンデンサＣ１と、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の接続点とグランド電位との間に接続されたコンデンサＣ２とから構成されたものである。

誘導コイル２２は、無電極放電灯１２の内部に封入された放電ガスに高周波磁界を供給するものである。すなわち、無電極放電灯１２は、例えば図２に示すように、断面凹形状の空洞部ＫＤを有し、内部に放電ガスが封入されてなる略球状のバルブＶＢから構成されるもので、誘導コイル２２はバルブＶＢの空洞部ＫＤ内に配設されるものである。

このように構成された無電極放電灯点灯装置１０ａは、電源スイッチＳＷがオンにされると交流電源Ｖａｃから出力される交流電圧が直流電源１４により整流され、この整流された直流電圧がインバータ回路１６により高周波電圧に変換され、この高周波電圧が共振回路２０の共振動作により高周波高電圧に変換され、この高電圧が誘導コイル２２に供給されることで誘導コイル２２に近接配置された無電極放電灯１２が点灯される。

この構成において、トランス１８の二次巻線ＬＭ２の一端がグランド電位に接続されているので、誘導コイル２２が接続される共振回路２０の出力端子ａは大地に対して大きな浮遊容量Ｃｓ１を有することになるが、出力端子ｂは大地に対して小さな浮遊容量Ｃｓ２しか形成されないことになる。このため、交流電源Ｖａｃのラインを介して流れる高周波電流は実質的に出力端子ａ側からのみとなるため、フルブリッジ方式のインバータ回路を用いているにも拘わらず高周波ノイズを効果的に低減させることができる。

また、誘導コイル２２の一端がグランド電位に接続されることで電位が安定すると共に、誘導コイル２２の他端の電位は共振回路２０を介して供給されることで正弦波を描くように変化するため、従来例として示す図１５の構成のように誘導コイル両端の電位がスイッチング素子のオンオフに合わせて急峻に変化することがないことからも、高周波ノイズを効果的に低減させることができる。

すなわち、図１５の構成の場合、誘導コイル１１６の出力端子ｂ側の電位Ｖｂは、スイッチング素子Ｑ１がオンでスイッチング素子Ｑ２がオフの場合にはコンデンサＣｏに印加される電位となるのに対し、スイッチング素子Ｑ１がオフでスイッチング素子Ｑ２がオンの場合にはグランド電位となることから、スイッチング素子Ｑ１がオンからオフ（スイッチング素子Ｑ２がオフからオン）に変化する瞬間に直流電圧からグランド電位へと急峻に変化することになる。なお、誘導コイル１１６の出力端子ａ側の電位ＶａもＶｂと同様に変化する。

次に、別の実施形態について説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第２の実施形態に係る回路構成では、図１に示す第１の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第１の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第２の実施形態に係る回路構成は、第１の実施形態に係る回路構成とは、共振回路２０の構成を異ならせた点で相違するものであり、その他の構成は第１の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第２の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｂは、共振回路２０が、各ライン間で共振素子を対称となるように配設したものであり、トランス１８の二次巻線ＬＭ２の他端と誘導コイル２２の他端との間に直列接続されたコイルＬ２及びコンデンサＣ３と、二次巻線ＬＭ２の一端と誘導コイル２２の一端との間に直列接続されたコイルＬ３及びコンデンサＣ４と、コイルＬ２及びコンデンサＣ３の接続点とコイルＬ３及びコンデンサＣ４の接続点との間に接続されたコンデンサＣ５とから構成されたものである。ここで、コイルＬ２とコイルＬ３とは同一のインダクタンス値を有するものであり、コンデンサＣ３とコンデンサＣ４とは同一の静電容量値を有するものである。なお、図３において、電気的接続関係を説明する上で必要ではないので、インバータ回路１６の発振回路２６及び駆動回路２８の記載は、省略されている。以下の図４乃至図１２に示す実施形態についても同様である。

このように構成された第２の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｂは、共振回路２０における２本のラインの共振素子が各ライン間で対称になるように配置されていることで各部位における電位変動は大きさが等しく極性が反対となるため、これらの電位変動を互いに打ち消すことができ、しかも２本のライン間において各素子に均等に電圧が印加されることで電位が安定する結果、高周波ノイズをより効果的に低減させることができる。

次に、別の実施形態について説明する。図４は、本発明の第３の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第３の実施形態に係る回路構成では、図１に示す第１の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第１の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第３の実施形態に係る回路構成は、第１の実施形態に係る回路構成とは、共振回路２０がインバータ回路１６とトランス１８の一次巻線ＬＭ１との間に配設された点で相違するものであり、その他の構成は第１の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第３の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｃは、共振回路２０が、インバータ回路１６を構成する第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４の接続点とトランス１８の一次巻線ＬＭ１の他端との間に直列接続されたコイルＬ４及びコンデンサＣ６と、コイルＬ４及びコンデンサＣ６の接続点と、インバータ回路１６を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点とトランス１８の一次巻線ＬＭ１の一端とを結ぶラインに接続されたコンデンサＣ７とから構成されたものである。

このように構成された第３の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｃは、インバータ回路１６から出力される矩形波を共振回路２０により略正弦波にした上でトランス１８の一次巻線ＬＭ１に印加されるため、トランス１８の一次巻線ＬＭ１の両端の電圧が急峻に変化することが阻止される結果、トランス１８から発生する高周波ノイズまでも低減されることになる。また、トランス１８の一次巻線ＬＭ１に対してコイルＬ４が直列に接続され、コンデンサＣ６、Ｃ７が並列に接続されることでトランス１８から発生する高周波ノイズをより低減させることができる。

次に、別の実施形態について説明する。図５は、本発明の第４の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第４の実施形態に係る回路構成では、図４に示す第３の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第３の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第４の実施形態に係る回路構成は、第３の実施形態に係る回路構成とは、トランス１８が昇圧用のトランスであり、トランス１８の二次巻線ＬＭ２と誘導コイル２２との間に直列にコンデンサＣ８が接続されたものである点及び共振回路２０においてコンデンサＣ６を介することなくコイルＬ４がトランス１８の一次巻線ＬＭ１の他端に直接接続されている点で相違するものであり、その他の構成は第３の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第４の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｄは、トランス１８として昇圧用のトランスを採用する一方、トランス１８の二次巻線ＬＭ２と誘導コイル２２との間に直列にコンデンサＣ８が接続されたもので、これに伴って共振回路２０が、インバータ回路１６を構成する第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４の接続点とトランス１８の一次巻線ＬＭ１の他端との間に接続されたコイルＬ４と、コイルＬ４及び一次巻線ＬＭ１の接続点と、インバータ回路１６を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点とトランス１８の一次巻線ＬＭ１の一端とを結ぶラインに接続されたコンデンサＣ７とから構成されたものである。

このように構成された第４の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｄは、トランス１８として昇圧用のトランスが採用されることで、誘導コイル２２の両端により高い電圧を印加することが可能になるにも拘わらず、共振回路２０がインバータ回路１６とトランス１８の一次巻線ＬＭ１との間に配設されているので、共振回路２０に印加される電圧を低く設定することが可能になり、高耐圧化の要求されるコンデンサＣ７などの共振素子のコスト面及びサイズ面での不利を緩和することができる。

また、トランス１８の二次巻線ＬＭ２と誘導コイル２２との間に直列にコンデンサＣ８が接続されているので、トランス１８の二次巻線ＬＭ２の端子に印加される電圧を低くすることができる。すなわち、トランス１８の二次巻線ＬＭ２の端子に印加される電圧をＶ１とし、コンデンサＣ８に印加される電圧をＶ２とし、誘導コイル２２に印加される電圧をＶ３とすると、始動時における無電極放電灯１２のプラズマ抵抗は略無限大であり、Ｖ２及びＶ３は互いに逆位相となることから、Ｖ１＝Ｖ３−Ｖ２となる。このため、コンデンサＣ８に印加される電圧分だけトランス１８の二次巻線ＬＭ２の端子に印加される電圧を低く設定することができる結果、インバータ回路１６と誘導コイル２２との間の各素子に印加される電圧を低くすることができ、より低耐圧の部材を選択することができる。

次に、別の実施形態について説明する。図６は、本発明の第５の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第５の実施形態に係る回路構成では、図４に示す第３の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第３の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第５の実施形態に係る回路構成は、第３の実施形態に係る回路構成とは、共振回路２０の構成を異ならせた点で相違するものであり、その他の構成は第３の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第５の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｅは、共振回路２０が、各ライン間で共振素子を対称となるように配設したものであり、インバータ回路１６を構成する第３のスイッチング素子Ｑ３及び第４のスイッチング素子Ｑ４の接続点とトランス１８の一次巻線ＬＭ１の他端との間に直列接続されたコイルＬ５及びコンデンサＣ９と、インバータ回路１６を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１及び第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点とトランス１８の一次巻線ＬＭ１の一端との間に直列接続されたコイルＬ６及びコンデンサＣ１０と、コイルＬ５及びコンデンサＣ９の接続点とコイルＬ６及びコンデンサＣ１０の接続点との間に接続されたコンデンサＣ１１とから構成されたものである。ここで、コイルＬ５とコイルＬ６とは同一のインダクタンス値を有するものであり、コンデンサＣ９とコンデンサＣ１０とは同一の静電容量値を有するものである。

このように構成された第５の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｅは、共振回路２０における２本のラインの各部位における電位変動は大きさが等しく極性が反対となるため、これらの電位変動を互いに打ち消すことができ、しかも２本のライン間において各素子に均等に電圧が印加されることで電位が安定する結果、高周波ノイズをより効果的に低減させることができる。

次に、別の実施形態について説明する。図７は、本発明の第６の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第６の実施形態に係る回路構成では、図１に示す第１の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第１の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第６の実施形態に係る回路構成は、第１の実施形態に係る回路構成とは、インバータ回路１６と共振回路２０との間に昇圧用の２つのトランスを直列接続した点で相違するものであり、その他の構成は第１の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第６の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｆは、昇圧用の第１のトランス３０の一次巻線ＬＭ１の一端がインバータ回路１６を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との接続点に接続されると共に、一次巻線ＬＭ１の他端がインバータ回路１６を構成する第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４との接続点に接続される一方、昇圧用の第２のトランス３２の一次巻線の一端が第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２の一端に接続されると共に、一次巻線の他端が第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２の他端に接続され、第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２の一端及び第２のトランス３２の二次巻線ＬＭ２の一端がグランド電位に接続されたものである。なお、第２のトランス３２の二次巻線ＬＭ２の両端には共振回路２０が接続される。この共振回路２０は、第２のトランス３２の二次巻線ＬＭ２の他端と誘導コイル２２の他端との間に直列接続されたコイルＬ７及びコンデンサＣ１２と、第２のトランス３２の二次巻線ＬＭ２に並列接続されたコンデンサＣ１３とから構成されたものである。

このように構成された第６の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｆは、２つのトランス３０、３２が直列接続されることで、より高い電圧を誘導コイル２２に印加することができることに加え、各トランス３０、３２は１つのトランスで構成する場合に比べて小型化できることから、無電極放電灯点灯装置の小型化を促進できると共に、汎用の安価なトランスを用いることでトータルコスト面でも有利に設計することが可能になる。

次に、別の実施形態について説明する。図８は、本発明の第７の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第７の実施形態に係る回路構成では、図７に示す第６の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第６の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第７の実施形態に係る回路構成は、第６の実施形態に係る回路構成とは、共振回路２０の配設位置が異なる点で相違するものであり、その他の構成は第６の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第７の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｇは、昇圧用の第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２と昇圧用の第２のトランス３２の一次巻線ＬＭ１との間に共振回路２０が配設されたものである。この共振回路２０は、第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２の他端と第２のトランス３２の一次巻線ＬＭ１の他端との間に直列接続されたコイルＬ８及び２つのコンデンサＣ１４、Ｃ１５と、第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２の一端及び第２のトランス３２の一次巻線ＬＭ１の一端を直結するラインと２つのコンデンサＣ１４、Ｃ１５の接続点との間に接続されたコンデンサＣ１６とから構成されたものである。ここで、第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２の一端及び第２のトランス３２の一次巻線ＬＭ１の一端を直結するラインはグランド電位に接続されたものである。また、誘導コイル２２は、第２のトランス３２の二次巻線ＬＭ２に直結されることになる。

このように構成された第７の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｇは、共振回路２０が第１のトランス３０の二次巻線ＬＭ２と第２のトランス３２の一次巻線ＬＭ１との間に配設されることで共振回路２０を構成する各共振素子に印加される電圧を低減させることができる結果、コストダウンを効果的に促進することができる。また、共振回路２０がグランド電位と接続されていることで、共振回路２０の電位をより安定化させることが可能となり、高周波ノイズをより低減させることが可能になる。

次に、別の実施形態について説明する。図９は、本発明の第８の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第８の実施形態に係る回路構成では、図１に示す第１の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第１の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第８の実施形態に係る回路構成は、第１の実施形態に係る回路構成とは、インバータ回路１６と誘導コイル２２との間に３つのトランスと２つの共振回路が配設された点で相違するものであり、その他の構成は第１の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第８の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｈは、２つの二次巻線ＬＭ２、ＬＭ３を有する第１のトランス３４の一次巻線ＬＭ１の一端がインバータ回路１６を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との接続点に接続されると共に、一次巻線ＬＭ１の他端がインバータ回路１６を構成する第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４との接続点に接続される一方、第１のトランス３４の一方の二次巻線ＬＭ２に対応して配設される第２のトランス３６の二次巻線ＬＭ２及び第１のトランス３４の他方の二次巻線ＬＭ３に対応して配設される第３のトランス３８の二次巻線ＬＭ２が互いに同相となるように直列接続されたものである。

また、この２つの二次巻線ＬＭ２、ＬＭ２の直列接続回路に誘導コイル２２が並列接続され、第１のトランス３４の一方の二次巻線ＬＭ２と第２のトランス３６の一次巻線ＬＭ１との間に第１の共振回路４０が接続され、第１のトランス３４の他方の二次巻線ＬＭ３と第３のトランス３８の一次巻線ＬＭ１との間に第２の共振回路４２が接続されたものである。なお、第３のトランス３８の一端はグランド電位に接続されている。

ここで、第１の共振回路４０は、第１のトランス３４の一方の二次巻線ＬＭ２の他端と第２のトランス３６の一次巻線ＬＭ１の他端との間に直列接続されたコンデンサＣ１７及びコイルＬ９と、第１のトランス３４の一方の二次巻線ＬＭ２の一端及び第２のトランス３６の一次巻線ＬＭ１の一端を直結するラインとコンデンサＣ１７及びコイルＬ９の接続点との間に接続されたコンデンサＣ１８とから構成されたものである。

また、第２の共振回路４２は、第１の共振回路４０と同一の構成になるものであり、第１のトランス３４の他方の二次巻線ＬＭ２の他端と第３のトランス３８の一次巻線ＬＭ１の他端との間に直列接続されたコンデンサＣ１９及びコイルＬ１０と、第１のトランス３４の他方の二次巻線ＬＭ３の一端及び第３のトランス３８の一次巻線ＬＭ１の一端を直結するラインとコンデンサＣ１９及びコイルＬ１０の接続点との間に接続されたコンデンサＣ２０とから構成されたものである。

このように構成された第８の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｈは、第１の共振回路４０と第２の共振回路４２からの同周波数で同相の出力電圧が第２のトランス３６の二次巻線ＬＭ２及び第３のトランス３８の二次巻線ＬＭ２で合成される結果、より高い電圧を誘導コイル２２に印加することができる。一方、第１の共振回路４０及び第２の共振回路４２には、第１のトランス３４の各二次巻線ＬＭ２、ＬＭ３の電圧が印加されるだけであるため、第１、第２の共振回路４０、４２を構成する各共振素子に印加される電圧を低減させることができる結果、コストダウンを効果的に促進することができる。

次に、別の実施形態について説明する。図１０は、本発明の第９の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第９の実施形態に係る回路構成では、図４に示す第３の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第３の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第９の実施形態に係る回路構成は、第３の実施形態に係る回路構成とは、共振回路２０と誘導コイル２２との間に３つのトランスが配設された点で相違するものであり、その他の構成は第３の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第９の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｉは、２つの二次巻線ＬＭ２、ＬＭ３を有する第１のトランス４４の一次巻線ＬＭ１が共振回路２０の出力端に接続される一方、第１のトランス４４の一方の二次巻線ＬＭ２に第２のトランス４６の一次巻線ＬＭ１が並列接続されると共に、第１のトランス４４の他方の二次巻線ＬＭ３に第３のトランス４８の一次巻線ＬＭ１が並列接続され、第２のトランス４６の二次巻線ＬＭ２及び第３のトランス４８の二次巻線ＬＭ２が同相となるように互いに直列接続されたものであり、この２つの二次巻線ＬＭ２、ＬＭ２の直列接続回路に誘導コイル２２が並列接続されたものである。なお、第３のトランス４８の一端はグランド電位に接続されている。

このように構成された第９の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｉは、第１のトランス４４の２つの二次巻線ＬＭ２、ＬＭ３からの同周波数で同相の出力電圧が第２のトランス４６の二次巻線ＬＭ２及び第３のトランス４８の二次巻線ＬＭ２で合成される結果、より高い電圧を誘導コイル２２に印加することができる。また、２つのトランス４６、４８の各二次巻線ＬＭ２が直列接続されることで、より高い電圧を誘導コイル２２に印加することができることに加え、各トランス４４、４６、４８は１つのトランスで構成する場合に比べて小型化できることから、無電極放電灯点灯装置の小型化を促進できると共に、汎用の安価なトランスを用いることでトータルコスト面でも有利に設計することが可能になる。

次に、別の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第１０の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第１０の実施形態に係る回路構成では、図１に示す第１の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第１の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第１０の実施形態に係る回路構成は、第１の実施形態に係る回路構成とは、共振回路を構成するコイルをトランスの巻線で兼用するようにした点で相違するものであり、その他の構成は第１の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第１０の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｊは、トランス５０の一次巻線ＬＭ１の一端がインバータ回路１６を構成する第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２との接続点に接続されると共に、一次巻線ＬＭ１の他端がインバータ回路１６を構成する第３のスイッチング素子Ｑ３と第４のスイッチング素子Ｑ４との接続点に接続される一方、トランス５０の二次巻線ＬＭ２の一端がコンデンサＣ２１を介して誘導コイル２２の一端に接続されると共に、コンデンサＣ２１と誘導コイル２２の接続点がグランド電位に接続され、二次巻線ＬＭ２の他端がコンデンサＣ２２を介して誘導コイル２２の他端に接続されたものである。ここで、トランス５０、コンデンサＣ２１及びコンデンサＣ２２は共振回路５２をも構成している。なお、トランス５０の二次巻線ＬＭ２の一端は直接的にグランド電位に接続されてはいないが、高周波的にはグランド電位に接続された状態となる。

このように構成された第１０の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｊは、トランス５０の一次巻線ＬＭ１及び二次巻線ＬＭ２が共振回路５２のコイルを兼用していることで、構成素子数を削減することができる結果、点灯装置の小型化及び低コスト化を実現することができる。

次に、別の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第１１の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。この第１１の実施形態に係る回路構成では、図３に示す第２の実施形態に係る回路構成と基本的には同一の構成要素からなるものであるため、同一の機能を有する構成要素については同一の符号を付与することにより詳細な説明を省略し、以下には第２の実施形態に係る回路構成との相違点を中心に説明する。この第１１の実施形態に係る回路構成は、第２の実施形態に係る回路構成とは、共振回路の構成が異なる点で相違するものであり、その他の構成は第２の実施形態に係るものと同一である。

すなわち、この第１１の実施形態に係る放電灯点灯装置１０ｋは、共振回路２０を構成するコイルＬ２及びコンデンサＣ３の接続点とコイルＬ３及びコンデンサＣ４の接続点との間に接続されたコンデンサＣ５を互いに直列接続した２つのコンデンサＣ５ａ、Ｃ５ｂで構成し、この２つのコンデンサＣ５ａ、Ｃ５ｂの接続点をグランド電位に接続するようにしたものである。ここで、コイルＬ２とコイルＬ３とは同一のインダクタンス値を有するものであり、コンデンサＣ３とコンデンサＣ４とは同一の静電容量値を有するものである点は第２の実施形態に係る場合と同様である。

なお、このように２つのコンデンサＣ５ａ、Ｃ５ｂの接続点をグランド電位に接続するようにした場合でも、トランス１８の二次巻線ＬＭ２の一端は高周波的にグランド電位に接続された状態となる。

このように構成された第１２の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｋは、共振回路２０における２本のラインの共振素子が各ライン間で対称になるように配置されていることで各部位におけるグランド電位に対する電位は極性が逆で大きさの等しいものとなる。このため、各ラインとグランド電位間の漏れ電流も互いに大きさが等しく逆向きのものが流れることになる結果、これら漏れ電流は互いに打ち消されることになり、高周波ノイズをより効果的に低減させることができる。

図１３は、上述した各実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ａ乃至１０ｋを構成する各回路と無電極放電灯１２とから構成される照明器具の具体的構成を示す図である。この図１３に示す照明器具は、反射部を構成するプリズム６０と、プリズム６０の基部に設けられたランプソケット部６２と、ランプソケット部６２が支持された回路収納部６４と、全体を覆う笠６６とを含んで構成されたものである。なお、ランプソケット部６２に無電極放電灯１２が装着され、回路収納部６４に無電極放電灯点灯装置１０ａ乃至１０ｋを構成する各回路を含む回路基板が収納されたものである。

本発明は、上記各実施形態に示すように構成されているので、フルブリッジ方式のインバータ回路を用いていることで高ワット負荷への対応が容易になるにも拘わらず、高周波高電圧が印加される誘導コイルの接続側であるトランスの二次巻線の一端がグランド電位に接続されていることから大地に対する浮遊容量が小さくなる結果、高周波ノイズを効果的に低減させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態のものに限定されるものではなく、種々の変形態様を必要に応じて採用することができる。特にトランスについては、昇圧トランスであることを明確にしてあるものを除き、昇圧トランスであっても降圧トランスであってもよく、一次巻線と二次巻線の巻き数が同数のトランスであってもよい。また、共振回路についても種々の構成のものを採用することができる。特に、第２の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｂ、第５の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｅ及び第１１の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置１０ｋについて、共振回路を構成する共振素子が各ライン間で対称になるように配設するものとして説明しているが、その他の実施形態に係るものについても共振回路を構成する共振素子が各ライン間で対称になるように配設することも可能である。

本発明の第１の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。無電極放電灯の構成例を示す図である。本発明の第２の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第３の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第４の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第５の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第６の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第７の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第８の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第９の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第１０の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明の第１１の実施形態に係る無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。本発明に係る照明器具の構成を示す一部切り欠き側面図である。従来の無電極放電灯点灯装置の回路構成を示す図である。従来の無電極放電灯点灯装置の別の回路構成を示す図である。

符号の説明

１０ａ乃至１０ｋ無電極放電灯点灯装置
１２無電極放電灯
１４直流電源
１６インバータ回路
１８、３０、３２、４４、４６、４８、５０トランス
２０、４０、４２、５２共振回路
２２誘導コイル

Claims

無電極放電灯に高周波磁界を供給して当該無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置であって、無電極放電灯に高周波磁界を供給する誘導コイルと、この誘導コイルに高周波電力を供給するものであり、４つのスイッチング素子が直並列に接続されてなるフルブリッジ方式のインバータ回路と、このインバータ回路の出力を共振動作によって高電圧に変換する共振回路と、一次巻線が前記インバータ回路側に接続されると共に、二次巻線が前記誘導コイル側に接続され、当該二次巻線の一端が前記インバータ回路のグランド電位に接続されるトランスとを備えたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
前記トランスの二次巻線の一端と前記インバータ回路のグランド電位側の端子とが同じラインに接続されてい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。
前記共振回路は、前記トランスの二次巻線と前記誘導コイルとの間に配設されていることを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
前記トランスは第１の昇圧トランスと第２の昇圧トランスとから構成され、前記第２の昇圧トランスの一次巻線が前記第１の昇圧トランスの二次巻線側に接続され、前記第２の昇圧トランスの二次巻線が前記誘導コイル側に接続されることを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
前記トランスは第１のトランス、第２のトランス及び第３のトランスから構成され、前記第１のトランスは２つの二次巻線を有し、前記第２、第３のトランスの一次巻線が前記第１のトランスの各二次巻線側に接続されると共に、前記第２、第３のトランスの二次巻線が同相となるように互いに直列接続され、この直列接続された二次巻線に前記誘導コイルが並列接続されていることを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
前記共振回路は、前記第１のトランスの各二次巻線と前記第２、第３のトランスの一次巻線との間に配設されていることを特徴とする請求項５記載の無電極放電灯点灯装置。
前記共振回路は、前記インバータ回路と前記第１のトランスの一次巻線との間に配設されていることを特徴とする請求項５記載の無電極放電灯点灯装置。
前記共振回路は、当該共振回路を構成する共振素子が各ライン間で対称になるように配設されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
無電極放電灯に高周波磁界を供給して当該無電極放電灯を点灯させる照明器具であって、請求項１乃至８のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置と、この無電極放電灯点灯装置により点灯動作が制御される無電極放電灯とを含むことを特徴とする照明器具。