JP2006278062A - 無電極放電灯点灯装置、および照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 ノイズ対策のための部品を簡略化し、小型で安価な無電極放電灯点灯装置、および照明器具を提供することにある。
【解決手段】 周波数信号生成回路４のカウンタ回路４１は、発振回路４０の発振周期に基づいてステップ状に振幅が多段階に変化する周波数信号を繰り返し生成し、発振回路５は周波数信号の振幅に応じた周波数の発振信号を出力し、ドライブ回路５は発振信号の周波数でインバータ回路２のスイッチング素子を駆動し、インバータ回路２はスイッチング素子のスイッチング動作で生成された高周波電圧を誘導コイル３に印加して、無電極放電灯Ｌａを始動、点灯させる。すなわち、離散的な３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３に変動する高周波電圧が周期的に誘導コイル３に繰り返し印加され、放電灯点灯装置Ａから発生する磁界成分のノイズは３つの周波数成分に分散する。
【選択図】図１

Description

本発明は、無電極放電灯点灯装置、および照明器具に関するものである。

図２１は、従来の放電灯点灯装置の構成を示しており、５０ａ及び５０ｂは電圧電源に接続するのに適した接続端子である。５０は電源電圧から高周波パルス電流を発生する電流源を示す。この電流源５０の出力端は変調器５１の入力端に接続され、この変調器は高周波パルス電流の振幅を所定の変調周波数で所定のデューティーサイクルのほぼ方形波の電流に変調する。変調器５１の出力端は、ほぼ方形波の被変調電流の振幅を調整しうる振幅調整回路５２の入力端に接続されている。この調整回路５２の出力端と接地端子との間には低圧水銀放電ランプＬａが接続されている。５３はデューティーサイクルを調整するデューティーサイクル調整回路で、５４は変調周波数を調整する変調周波数調整回路である。デューティーサイクル調整回路５３の出力端は変調器５１の入力端に接続され、同様に変調周波数調整回路５４の出力端もこの変調器５１の他の入力端に接続されている。

このように構成することにより、変調周波数及び振幅のみならず、ほぼ方形波の被変調高周波パルス状電流のデューティーサイクルをも調整することができるようになり、一定の光束の際に光色点を調整しうる範囲が増大する。これと同時に、ランプが放出する光の光色点の位置がランプの光束の値に依存しない程度を高めることができる。（例えば、特許文献１参照）。

また、調光調整器を操作することによって、無電極放電灯に供給する電圧の周波数を可変として、調光制御を行う無電極放電灯点灯装置もある。（例えば、特許文献２参照）。
特許第３０９２９５５号公報 特開昭６３−１５８７９６号公報

上記特許文献１で開示されている従来の放電灯点灯装置は、負荷である放電灯が電極を有しており、発光体に設けられた電極に電位を供給し、発光体内部のガスを電離発光させることで、点灯させている。このような原理で発光させるために、電流は、点灯回路の一方の出力から管灯線を介して発光体の一方の電極へ流れ、さらに発光体のプラズマを介して発光体の他方の電極、管灯線、点灯回路の他方の出力へと流れる電流ループを形成する。

そして、上記のように形成された電流ループによって、磁界成分のノイズが発生するが、発光体の部分のみが外部から見える構成であればよく、電流ループの大部分を金属体等で覆ってしまえば、磁界成分のノイズの大部分をシールドによって防ぐことができる。

しかし、上記特許文献２で開示されているような、無電極放電灯を点灯させるために誘導コイルを有する無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯に電力を供給する手段として誘導コイルによる磁界を用いており、この磁界を金属体等でシールドすると、無電極放電灯内のプラズマへの電力供給ができなくなり、点灯が不可能となる。また、無電極放電灯内のプラズマはループ状に形成され、このループ状のプラズマの大部分を覆ってしまうと光を外部へ出力できなくなり、光出力が低下してしまう。

このように、誘導コイルを有する無電極放電灯点灯装置は、磁界成分のノイズを防ぐために、電流ループを金属体等で覆うことはできないので、回路上の素子にノイズ対策用の部品を付加する必要が生じ、装置の大型化、高コスト化を招いていた。

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズ対策のための部品を簡略化し、小型で安価な無電極放電灯点灯装置、および照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、無電極放電灯近傍に巻回される誘導コイルと、直流電圧を出力する電源回路と、少なくとも１つのスイッチング素子を有して電源回路が出力する直流電圧を高周波電圧に変換して誘導コイルに出力するインバータ回路と、無電極放電灯の点灯時において、インバータ回路が誘導コイルに出力する電圧の周波数を変動させることによって、発生する雑音の周波数を分散させる周波数可変手段とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、放電灯点灯装置から発生する磁界成分のノイズの周波数は分散するので、ノイズのピーク値は低下して、誘導コイルの印加電圧を単一周波数とした場合に比べて他の機器に与えるノイズの影響を低減することができ、ノイズ対策に必要な部品点数を大幅に削減して、小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項２の発明は、請求項１において、前記周波数可変手段は、インバータ回路が誘導コイルに出力する電圧の周波数を離散的に変動させることを特徴とする。

この発明によれば、誘導コイルに印加する電圧の周波数選択の自由度が高くなり、幅広い周波数範囲から周波数を選択することができる。

請求項３の発明は、請求項１において、前記周波数可変手段は、インバータ回路が誘導コイルに出力する電圧の周波数を連続的に変動させることを特徴とする。

この発明によれば、インバータ回路の動作周波数を連続的に変化させるので、回路素子に与えるストレスが低減できる。

請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時におけるインバータ回路の出力電圧の平均周波数を、この平均周波数で無電極放電灯を点灯させている時の前記誘導コイル両端間のインピーダンスの虚部成分を実部成分で除した値で除した値より狭い範囲であることを特徴とする。

この発明によれば、点灯時のちらつきを大幅に減少させることができる。

請求項５の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時におけるインバータ回路の出力電圧の平均周波数を、無電極放電灯を始動させている時の前記誘導コイル両端間のインピーダンスの虚部成分を実部成分で除した値で除した値より広い範囲であることを特徴とする。

この発明によれば、立ち消えが起きにくく、信頼性の向上を図ることができる。

請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかにおいて、前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時におけるインバータ回路の出力電圧の平均周波数に０．００５を乗じた値より広く、前記平均周波数に０．１を乗じた値より狭いことを特徴とする。

この発明によれば、インバータ回路のストレスを低減させて、信頼性の向上を図ることができる。

請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、無電極放電灯の点灯時における前記インバータ回路の出力電圧の平均周波数は、５００ＫＨｚ以下であることを特徴とする。

この発明によれば、ノイズ対策のための部品を簡略化し、装置の小型化、低コスト化を図るとともに、低周波化による装置の高効率化、小型化も可能となる。

請求項８の発明は、請求項１乃至７いずれかにおいて、前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時においてインバータ回路が前記誘導コイルに出力する電力が最大となる周波数に対して、高周波数側および低周波数側に対称に設けられていることを特徴とする。

この発明によれば、インバータ回路の動作周波数を変動させた場合に、出力電力の制御が容易になり、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

請求項９の発明は、請求項１乃至８いずれかの無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯点灯装置を装着する本体と、無電極放電灯点灯装置から電力が供給される無電極放電灯とを備えることを特徴とする。

この発明によれば、照明器具においても実施形態１乃至８いずれかと同様の効果を奏し得る。

以上説明したように、本発明では、ノイズ対策のための部品を簡略化し、小型で安価な無電極放電灯点灯装置、および照明器具を提供することができるという効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、図１に示すように、無電極放電灯Ｌａ近傍に巻回された誘導コイル３と、交流電源ＡＣからの交流入力を所望の直流出力に変換する電源回路１と、少なくとも１つのスイッチング素子を有して電源回路１が出力する直流電圧を高周波電圧に変換して誘導コイル３に供給するインバータ回路２と、周波数信号を出力する周波数信号生成回路４と、周波数信号に応じた周波数の発振信号を出力する発振回路５と、発振信号に応じてインバータ回路１内のスイッチング素子を駆動するドライブ回路６とを備える。

周波数信号生成回路４は、発振回路４０とカウンタ回路４１とから構成され、カウンタ回路４１は、図２に示すように、発振回路４０の発振周期に基づいてステップ状に振幅が多段階に変化する周波数信号を繰り返し生成する。

発振回路５は周波数信号の振幅に応じた周波数の発振信号を出力し、ドライブ回路５は発振信号の周波数でインバータ回路２のスイッチング素子を駆動し、インバータ回路２はスイッチング素子のスイッチング動作で生成された高周波電圧を誘導コイル３に印加して、無電極放電灯Ｌａを始動、点灯させる。

すなわち本実施形態では、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する電圧の周波数を予め設定したパターンで変動させており、具体的には離散的な３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３に変動する高周波電圧が周期的に誘導コイル３に繰り返し印加され、誘導コイル３の印加電圧のＦＦＴ波形は図３に示すように、離散的な３つの周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３が存在する。したがって、放電灯点灯装置Ａから発生する磁界成分のノイズは３つの周波数成分に分散するので、ノイズのピーク値は低下して、他の機器に与えるノイズの影響を低減することができ、ノイズ対策のための部品を簡略化し、小型化、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態では、誘導コイル３に印加する電圧の周波数選択の自由度が高くなり、幅広い周波数範囲から周波数を選択することができる
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、図４に示すように、無電極放電灯Ｌａ近傍に巻回された誘導コイル３と、交流電源ＡＣからの交流入力を所望の直流出力に変換する電源回路１と、少なくとも１つのスイッチング素子を有して電源回路１が出力する直流電圧を高周波電圧に変換して誘導コイル３に供給するインバータ回路２と、周波数信号を出力する周波数信号生成回路４と、周波数信号に応じた周波数の発振信号を出力する発振回路５と、発振信号に応じてインバータ回路１内のスイッチング素子を駆動するドライブ回路６とを備える。

周波数信号生成回路４は、直流電源回路４２と積分回路４３とから構成され、積分回路４３は、図５に示すように、ノコギリ波状に振幅が変化する周波数信号を繰り返し生成する。

発振回路５は周波数信号の振幅に応じた周波数の発振信号を出力し、ドライブ回路５は発振信号の周波数でインバータ回路２のスイッチング素子を駆動し、インバータ回路２はスイッチング素子のスイッチング動作で生成された高周波電圧を誘導コイル３に印加して、無電極放電灯Ｌａを始動、点灯させる。

すなわち本実施形態では、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する電圧の周波数を予め設定したパターンで変動させており、具体的には周波数ｆ４から周波数ｆ５まで連続的に周波数が増加する高周波電圧が誘導コイル３に周期的に繰り返し印加され、誘導コイル３の印加電圧のＦＦＴ波形は図６に示すように、周波数ｆ４〜ｆ５の範囲内に存在する。したがって、放電灯点灯装置Ａから発生する磁界成分のノイズは周波数ｆ４〜ｆ５の範囲内に分散するので、ノイズのピーク値は低下して、他の機器に与えるノイズの影響を低減することができ、ノイズ対策のための部品を簡略化し、小型化、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態では、インバータ回路２の動作周波数を連続的に変化させるので、回路素子に与えるストレスが低減できる。

（実施形態３）
本実施形態は、図７に示す実施形態１または２の無電極放電灯点灯装置Ａにおいて、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆを制限したものである。

図７において、インバータ回路２は、電源回路１の出力端間に接続されたＦＥＴからなるスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の直列回路と、スイッチング素子Ｓ２に並列接続されたインダクタＬ１とコンデンサＣ１の直列回路と、インダクタＬ１とコンデンサＣ１との接続点に一端を接続したコンデンサＣ２とを備え、コンデンサＣ１の両端間にはコンデンサＣ２を介して誘導コイル３が接続されている。そして、ドライブ回路６によってスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２が交互にオン・オフすることで、誘導コイル３に高周波電圧を供給し、無電極放電灯Ｌａを始動、点灯させる。

そして、本実施形態では、無電極放電灯Ｌａの点灯時にインバータ回路２が誘導コイル３に出力する電圧の平均周波数をｆａｖとし、平均周波数ｆａｖで無電極放電灯Ｌａを点灯させている時の誘導コイル３両端間のインピーダンスＺ１の虚部成分をＸ１、実部成分をＲ１として（図８参照）、虚部成分Ｘ１を実部成分Ｒ１で除した値Ｑ１＝Ｘ１／Ｒ１とすると、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆは、
Δｆ＜ｆａｖ／Ｑ１
が成り立つ範囲としている。

ここで、無電極放電灯点灯装置Ａは、有電極放電灯点灯装置とは異なり、インバータ回路２の出力を誘導コイル３を介して無電極放電灯Ｌａ内のプラズマに供給する形態をとっているため、点灯中の誘導コイル３両端間のインピーダンスＺ１に虚部成分Ｘ１を有している。さらに、誘導コイル３に供給された電流のうち、有電極放電灯のようにプラズマに供給される電流のほかに、プラズマに対する並列抵抗としてモデル化することのできる、有電極放電灯にはない誘導コイル３の励磁電流として流れる成分がある。このため、有電極放電灯に比べてインバータ回路２からみた負荷のＱ値が高く、動作周波数ｆの変動に対して出力電力Ｐの変動が大きい。

無電極放電灯Ｌａの点灯時においてインバータ回路２が誘導コイル３に出力する電力Ｐの最大電力をＰｍとすると、図９に示すように、周波数ｆがΔｆ＝ｆａｖ／Ｑ１ずれた場合、インバータ回路２の出力電力はＰｍ／２変動し、使用者にちらつきを感じさせることになる。しかし、本実施形態のように、周波数ｆの変動域Δｆ＜ｆａｖ／Ｑ１となるように動作させることで、ちらつきを大幅に減少させることができる。

（実施形態４）
本実施形態は、図１０に示す実施形態１または２の無電極放電灯点灯装置Ａにおいて、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆを制限したものである。

図１０において、インバータ回路２は、電源回路１の出力端間に接続されたインダクタＬ２とスイッチング素子Ｓ３との直列回路と、スイッチング素子Ｓ３に並列接続されたインダクタＬ３とコンデンサＣ３とコンデンサＣ４の直列回路とから構成され、コンデンサＣ４に誘導コイル３が並列接続している。そして、ドライブ回路６によってスイッチング素子Ｓ３がオン・オフすることで、誘導コイル３に高周波電圧を供給し、無電極放電灯Ｌａを始動、点灯させる。

そして、本実施形態では、無電極放電灯Ｌａの点灯時にインバータ回路２が誘導コイル３に出力する電圧の平均周波数をｆａｖとし、無電極放電灯Ｌａ始動時の誘導コイル３両端間のインピーダンスＺ２の虚部成分をＸ２、実部成分をＲ２として（図１１参照）、インピーダンスＺ２の虚部成分Ｘ２を実部成分Ｒ２で除した値Ｑ２＝Ｘ２／Ｒ２とすると、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆは、
Δｆ＞ｆａｖ／Ｑ２
が成り立つ範囲としている。

ここで、無電極放電灯点灯装置Ａは、有電極放電灯点灯装置とは異なり、インバータ回路２の出力を誘導コイル３を介して無電極放電灯Ｌａ内のプラズマに供給する形態をとっている。そして、周囲温度の変化等によってプラズマの抵抗値が上昇すると、プラズマへ電流が供給されず、励磁電流として消費される。このため、誘導コイル３へ高い電位を印加しても励磁電流として流れるため、プラズマへの電力供給が困難となり、立ち消えを起こす場合がある。この立ち消えが生じた場合にはプラズマが存在しないため、誘導コイル３のＱ値は高い値になっており、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆを周期的に繰り返し変動させることで、誘導コイル３に高い電位を発生させることが可能となり、プラズマを再発生させることが可能となる。

図１２は、周波数に対する誘導コイル３の電圧特性を示しており、ピーク電圧Ｖｍとした場合、周波数の変動域Δｆ（＞ｆａｖ／Ｑ２）は、誘導コイル３の電圧がＶｍ／√２である時の周波数幅の２倍以上であって、変動域Δｆ（＞ｆａｖ／Ｑ２）で誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆを周期的に繰り返し変動させることで、誘導コイル３に高い電位を発生させて、無電極放電灯Ｌａを再点灯させることが可能となる。

また、無電極放電灯Ｌａが長時間点灯した後に立ち消えした場合、無電極放電灯Ｌａの近傍に配置された誘導コイル３は高温になっており、短時間点灯した後に立ち消えした場合は、誘導コイル３は低温である。このため、立ち消えが生じた場合の誘導コイル３の温度はばらついており、この温度のばらつきによって誘導コイル３のインダクタンスも大きくばらつく。したがって、立ち消えが起きかけた場合でも、変動域Δｆ（＞ｆａｖ／Ｑ２）で誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆを周期的に繰り返し変動させることで、無電極放電灯Ｌａを確実に再点灯させることが可能となる。

（実施形態５）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、実施形態１〜４いずれかと同様の構成を備え、無電極放電灯Ｌａの点灯時にインバータ回路２が誘導コイル３に出力する電圧の平均周波数をｆａｖとし、インバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆは、
０．００５ｆａｖ＜Δｆ＜０．１ｆａｖ
が成り立つ範囲としている。

インバータ回路２は、点灯中に高い効率を有するように設計されて、始動時には効率が低下しており、無電極放電灯点灯装置Ａは、始動時に高い電圧を誘導コイル３に印加する必要がある。このため、大電力を出力する始動時にはインバータ回路２に過大なストレスがかかってしまう。

そこで、始動時における誘導コイル３のＱ値を１００以上に設計する。すると、Ｑ値が１００以上であるため、インバータ回路２の出力電圧の周波数ｆを平均周波数ｆａｖの１／２００変動させれば、誘導コイル３に高い電圧が発生する周波数領域を含むのである。

また、誘導コイル３を介して無電極放電灯Ｌａのプラズマに電力を供給する必要があるため、負荷は常にリアクタンス成分を有する。このため、点灯中のインバータ回路２は、共振を用いた回路動作となっており、インバータ回路２の動作周波数の変動幅を広く設定すると、広い動作領域で共振回路を動作させることになり、インバータ回路２のスイッチング動作を適切なタイミングで制御することが困難になる。そこで、インバータ回路２の出力電圧の周波数ｆを平均周波数ｆａｖの１／１０程度の変動範囲内に抑えることによって、インバータ回路２のスイッチング動作を適切に制御することができる。

したがって、インバータ回路２のストレスを低減させて、信頼性の向上を図ることができる。

（実施形態６）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、実施形態１〜５いずれかと同様の構成を備え、図１３に本実施形態の無電極放電灯Ｌａを模式的に断面図で示す。

無電極放電灯Ｌａは外面から中心部に伸びる窪み部１００を設け、この窪み部１００内に柱状の金属体１０１を配置し、金属体１０１の外周にマンガン系の磁性体（コア）１０２を配置して、コア１０２の外周に誘導コイル３が巻回している。

このように、無電極放電灯Ｌａの窪み部１００内に誘導コイル３を配置しているので、無電極放電灯Ｌａ内に電位を発生させることが容易となり、始動性改善の効果を高めている。

また、本実施形態のインバータ回路２が誘導コイル３へ出力する電圧の平均周波数は、５００ＫＨｚ以下であり、一般的にインバータ回路２の動作周波数を低周波化することによって、インバータ回路２のスイッチング素子の損失が減少するなど電子部品に与えるストレスが減少するため、装置の高効率化、小型化が可能となる。また、マンガン系の磁性体１０２を用いることができ、コンデンサにはフィルムコンデンサを用いることができるので、使用する素子の小型化、低価格化も可能となる。

しかし、インバータ回路２の平均動作周波数を５００ＫＨｚ以下に低周波化すると、雑音成分は磁界成分の雑音が主体となる。無電極放電灯点灯装置Ａは、原理的にプラズマに電力を供給するため、磁界成分の雑音が発生しやすく、このため、動作周波数を低周波化すると、磁界成分の雑音がより大きくなる恐れがある。

しかし、本発明のように無電極放電灯Ｌａの始動、点灯時に誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数を周期的に繰り返し変動させることによって、インバータ回路２を５００ＫＨｚ以下の平均動作周波数で動作させても雑音を低減することができる。したがって、ノイズ対策のための部品を簡略化し、装置の小型化、低コスト化を図るとともに、低周波化による装置の高効率化、小型化も可能となる。

（実施形態７）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、実施形態１〜５いずれかと同様の構成を備え、無電極放電灯Ｌａの点灯時においてインバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆは、図１４（ａ）に示すように、点灯時にインバータ回路２が誘導コイル３に出力する電力Ｐが最大となる周波数ｆｍに対して、高周波数側および低周波数側に対称に設けられており、インバータ回路２の出力電力Ｐは、周波数ｆｍに対して、高周波数側および低周波数側で略同様の特性を有する。

したがって、インバータ回路２の動作周波数を変動させた場合の出力制御も簡易となり、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。例えば、図１４（ｂ）の４つの点Ｘ１〜Ｘ４で動作させる場合、点Ｘ１，Ｘ４で同一時間動作させ、点Ｘ２，Ｘ３でも同一時間動作させる制御によって、電力制御は実質２つの点についてのみ考えるだけでよい。

（実施形態８）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、実施形態１〜５いずれかと同様の構成を備え、無電極放電灯Ｌａの点灯時においてインバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆの変動域Δｆは、図１５に示すように、点灯時にインバータ回路２が誘導コイル３に出力する電力Ｐが最大となる周波数ｆｍに対して、高周波数側に設けられている。

この高周波数側の領域は、無電極放電灯Ｌａのプラズマの状態に関わらず、インバータ回路２のスイッチング素子に流れる電流は遅相で動作する。一方、周波数ｆｍに対して低周波数側の領域では、無電極放電灯Ｌａのプラズマの状態によってはスイッチング素子に流れる電流が進相で動作する場合があり、スイッチング素子にストレスを与え、スイッチング素子の破壊を招くことがある。

また、無電極放電灯点灯装置Ａは、有電極放電灯点灯装置とは異なり、インバータ回路２の出力を誘導コイル３を介して無電極放電灯Ｌａ内のプラズマに供給する形態をとっているため、点灯中の誘導コイル３両端間のインピーダンスＺ１に虚部成分Ｘ１を有している。さらに、誘導コイル３に供給された電流のうち、有電極放電灯のようにプラズマに供給される電流のほかに、プラズマに対する並列抵抗としてモデル化することのできる、有電極放電灯にはない誘導コイル３の励磁電流として流れる成分がある。このため、無電極放電灯Ｌａのプラズマの状態を回路手段によって把握することが難しく、実現するためには複雑な回路手段を必要とする。

そこで、本実施形態では、変動領域Δｆを周波数ｆｍに対して高周波数側に設けているので、スイッチング素子に流れる電流は遅相となり、信頼性を向上させるとともに、プラズマの状態を把握する回路手段を設けなくても、安定した動作を実現でき、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

さらに、インバータ回路２の出力電圧の周波数の時間的配分は、図１６に示すように、変動領域Δｆ内の低周波数側である時間が、高周波数側である時間よりも短い。これは、磁界成分の雑音は低周波動作時のほうが高周波動作時よりも放出されやすいが、変動領域Δｆ内の低周波数側である時間を、高周波数側である時間よりも短くすることで、外部の機器に影響を与える雑音の発生を抑えることができる。原理的には、周波数の逆比例で雑音が放出されやすくなり、このため誘導コイル３に出力する電圧の時間的配分を周波数に対して逆比例となるようにすればより効果が上がる。したがって、雑音対策のための部品を減らすことができ、さらなる装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

（実施形態９）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、図１７に示すように、無電極放電灯Ｌａ近傍に巻回された誘導コイル３と、交流電源ＡＣからの交流入力を所望の直流出力に変換する電源回路１と、少なくとも１つのスイッチング素子を有して電源回路１が出力する直流電圧を高周波電圧に変換して誘導コイル３に供給するインバータ回路２と、検出信号伝達回路７と、電力制御回路８と、周波数変動制御部９とを備える。

インバータ回路２は、実施形態３と同様のインバータ回路２のスイッチング素子Ｓ２に抵抗Ｒ１を直列接続して構成されており、抵抗Ｒ１の両端電圧がスイッチング電流の検出値として検出信号伝達回路７に出力され、検出信号伝達回路７は、スイッチング電流の検出値を電力制御回路８へ伝達する。

電力制御回路８はオペアンプＯＰ１と、検出信号伝達回路７の出力とオペアンプＯＰ１の反転入力端子との間に接続された抵抗Ｒ２と、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続された基準電圧源Ｅ１と、オペアンプＯＰ１の出力端子に一端を接続されたダイオードＤ１と抵抗Ｒ３の直列回路と、ＲＣ発振回路Ｋ１と、ＲＣ発振回路Ｋ１の抵抗接続端子に接続された抵抗Ｒ４、コンデンサ接続端子に接続されたコンデンサＣ５とを備え、ＲＣ発振回路Ｋ１の抵抗接続端子は、抵抗Ｒ３，ダイオードＤ１を介してオペアンプＯＰ１の出力端子にも接続される。ＲＣ発振回路Ｋ１の発振周波数は、抵抗接続端子に接続された抵抗、コンデンサ接続端子に接続されたコンデンサの各値によって設定され、その発振出力はスイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の各ゲート端子に接続される。

そして、スイッチング素子Ｓ２のスイッチング電流が増加して、抵抗Ｒ１による電流検出値が基準電圧源Ｅ１の基準電圧以上になると、オペアンプＯＰ１の出力電圧がＬレベルに反転し、ＲＣ発振回路Ｋ１の発振周波数を決定する抵抗に抵抗Ｒ３が付加され、発振周波数は高くなる方向に変化する。したがって、スイッチング素子Ｓ１，Ｓ２の動作周波数も高くなるので、インバータ回路２が供給する電力は低下する。すなわち、インバータ回路２が出力する電力を安定させることができる。

さらに、周波数変動制御部９は、その出力をＲＣ発振回路Ｋ１の抵抗接続端子に接続しており、ＲＣ発振回路Ｋ１の発振周波数を変動させることで、実施形態１乃至８いずれかの変動域Δｆでインバータ回路２が誘導コイル３に出力する高周波電圧の周波数ｆを周期的に繰り返し変動させる機能を有する。

このように、本実施形態では、出力電力の安定化によって信頼性が向上するとともに、雑音対策を行なうことで装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

（実施形態１０）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、実施形態９と略同様の構成を備えるが、図１８に示すように、周波数変動制御部９を省略して、検出信号伝達回路７の構成が異なり、さらには電力制御回路８はオペアンプＯＰ１の非反転入力端子と基準電圧源Ｅ１との間に抵抗Ｒ７を挿入したものである。

検出信号伝達回路７は、抵抗Ｒ６と、抵抗Ｒ６に並列接続した抵抗Ｒ５とステップ電圧生成部Ｖａの直列回路とから構成され、抵抗Ｒ１の検出信号は、抵抗Ｒ５と抵抗Ｒ６の接続点に入力され、この接続点の電圧が電力制御回路８へ出力される。

ステップ電圧生成部Ｖａは、図２に示すような周期的に繰り返すステップ状の信号を生成しており、このステップ状の信号を電流検出信号に加算することで、インバータ回路２が出力する高周波電圧の周波数ｆを周期的に繰り返し変動させることができる。

このように、本実施形態では、出力電力の安定化によって信頼性が向上するとともに、付加的な部品を少なくして雑音対策を行なうことができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

（実施形態１１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置Ａは、実施形態９と略同様の構成を備えるが、図１９に示すように、周波数変動制御部９を省略して、電力制御回路８はオペアンプＯＰ１の非反転入力端子と基準電圧源Ｅ１との間に抵抗Ｒ７，Ｒ８の直列回路を挿入し、さらに抵抗Ｒ８と基準電圧源Ｅ１の直列回路に抵抗Ｒ９と正弦波電圧生成部Ｖｂの直列回路を並列接続したものである。

正弦波電圧生成部Ｖｂから出力される正弦波電圧は、基準電圧源Ｅ１の基準電圧に加算され、オペアンプＯＰ１に入力される基準電圧が周期的に繰り返し変動することで、インバータ回路２が出力する高周波電圧の周波数ｆを周期的に繰り返し変動させることができる。

このように、本実施形態では、出力電力の安定化によって信頼性が向上するとともに、付加的な部品を少なくして雑音対策を行なうことができ、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。

また、正弦波電圧生成部Ｖｂの代わりに、ノコギリ波を生成する生成する手段であってもよい。

（実施形態１２）
図２０は、実施形態１〜１１の無電極放電灯点灯装置Ａを用いた照明器具Ｂを側面からみた一部破断図である。

照明器具Ｂの本体２００は、一端面を開口した椀状のグローブ２０１と、グローブ２０１の開口面に覆設したカバー２０２と、グローブ２０１の他端面に配置された台座２０３と、台座２０３を覆うように設けられた放熱板２０４と、放熱板２０４の外周からグローブ２０１の開口面側に向かって広がる形状に形成された筒状の拡散板２０５とから構成される。

無電極放電灯点灯装置Ａは、回路ケース３００内に収納されて、台座２０３上に配置される。

無電極放電灯Ｌａは外面から中心部に伸びる窪み部１００を設け、この窪み部１００内に柱状の金属体１０１を配置し、金属体１０１の外周にマンガン系の磁性体（コア）１０２を配置して、コア１０２の外周に誘導コイル３が巻回している。そして、金属体１０１は、窪み部１００外に延出して、放熱板２０４に接続されており、金属体１０１を安定電位に安定させることができ、始動性の改善効果がさらに向上する。

さらに、金属体１０１を放熱板２０４に接続することで、金属体１０１を固定するとともに、窪み部１００内の熱を窪み部１００外へ排出して、窪み部１００内の誘導コイル３の温度を下げることができるので、誘導コイル３の絶縁劣化を低減することができる。すなわち、誘導コイル３の絶縁体に安価なものを用いることができるほか、絶縁体の信頼性を高めることができ、寿命の長い無電極放電灯点灯装置Ａ、照明器具Ｂを実現できる。寿命例としては、光束７０％減衰時で点灯時間が６万時間であり、このため、無電極放電灯Ｌａの取り替え頻度が少なくなり、無電極放電灯Ｌａ取り替えのための照明器具Ｂの機構を簡略化でき、安価な照明器具Ｂを実現することができる。

本発明の実施形態１の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 同上の周波数信号の波形を示す図である。 同上の誘導コイルの印加電圧のＦＦＴ波形を示す図である。 本発明の実施形態２の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 同上の周波数信号の波形を示す図である。 同上の誘導コイルの印加電圧のＦＦＴ波形を示す図である。 本発明の実施形態３の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 同上の点灯時の誘導コイル両端間のインピーダンスを示す図である。 同上の周波数と電力と変動域との関係を示す図である。 本発明の実施形態４の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 同上の始動時の誘導コイル両端間のインピーダンスを示す図である。 同上の周波数とコイル電圧と変動域との関係を示す図である。 本発明の実施形態６の無電極放電灯の概略構成を示す図である。 （ａ）（ｂ）本発明の実施形態７の周波数と電力と変動域との関係を示す図である。 本発明の実施形態８の周波数と電力と変動域との関係を示す図である。 同上のインバータ回路の出力電圧の周波数の時間的配分を示す図である。 本発明の実施形態９の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 本発明の実施形態１０の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 本発明の実施形態１１の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。 本発明の実施形態１２の照明器具を示す一部破断した側面図である。 従来の無電極放電灯点灯装置を示す回路構成図である。

符号の説明

Ａ 無電極放電灯点灯装置
Ｌａ 無電極放電灯
１ 電源回路
２ インバータ回路
３ 誘導コイル
４ 周波数信号生成回路
５ 発振回路
６ ドライブ回路
４０ 発振回路
４１ カウンタ回路

Claims (9)

1. 無電極放電灯近傍に巻回される誘導コイルと、
   直流電圧を出力する電源回路と、
   少なくとも１つのスイッチング素子を有して電源回路が出力する直流電圧を高周波電圧に変換して誘導コイルに出力するインバータ回路と、
   無電極放電灯の点灯時において、インバータ回路が誘導コイルに出力する電圧の周波数を変動させることによって、発生する雑音の周波数を分散させる周波数可変手段とを備えることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. 前記周波数可変手段は、インバータ回路が誘導コイルに出力する電圧の周波数を離散的に変動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。
3. 前記周波数可変手段は、インバータ回路が誘導コイルに出力する電圧の周波数を連続的に変動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。
4. 前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時におけるインバータ回路の出力電圧の平均周波数を、この平均周波数で無電極放電灯を点灯させている時の前記誘導コイル両端間のインピーダンスの虚部成分を実部成分で除した値で除した値より狭い範囲であることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
5. 前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時におけるインバータ回路の出力電圧の平均周波数を、無電極放電灯を始動させている時の前記誘導コイル両端間のインピーダンスの虚部成分を実部成分で除した値で除した値より広い範囲であることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
6. 前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時におけるインバータ回路の出力電圧の平均周波数に０．００５を乗じた値より広く、前記平均周波数に０．１を乗じた値より狭いことを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
7. 無電極放電灯の点灯時における前記インバータ回路の出力電圧の平均周波数は、５００ＫＨｚ以下であることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
8. 前記インバータ回路の出力電圧の周波数変動域は、無電極放電灯の点灯時においてインバータ回路が前記誘導コイルに出力する電力が最大となる周波数に対して、高周波数側および低周波数側に対称に設けられていることを特徴とする請求項１乃至７いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
9. 請求項１乃至８いずれかの無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯点灯装置を装着する本体と、無電極放電灯点灯装置から電力が供給される無電極放電灯とを備えることを特徴とする照明器具。

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