JP2009266601A - 放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】 共振回路のインピーダンスの変化による負荷回路への供給電力の減少を抑制することができる放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】 放電灯を含む負荷回路に対して交流電力を出力する電源回路と、電源回路の出力電力を制御する制御回路とを備える。電源回路は、負荷回路とともに共振回路を構成する共振部を有する。制御回路は、放電灯の点灯開始時に、電源回路の出力電圧の実効値を徐々に上昇させる始動スイープ動作を行い、始動スイープ動作中に、電源回路の出力の周波数と電圧の実効値とをそれぞれ検出して、検出された出力電圧の実効値に基いて前記共振回路の共振周波数を推定する。そして、制御回路は、推定された共振周波数ｆｒｍが、所定の基準状態での共振周波数ｆｒｓに対して大きいほど、負荷回路への供給電力を増やすように電源回路を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放電灯点灯装置及び照明器具に関するものである。

従来から、放電灯に交流電力を供給して点灯させる放電灯点灯装置が提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の放電灯点灯装置として、放電灯を含む負荷回路に対して交流電力を出力する電源回路と、電源回路の出力電力を制御する制御回路とを備えるものがある。電源回路は、負荷回路とともに共振回路を構成する共振部を有し、制御回路は、電源回路の共振部と負荷回路とが構成する共振回路の共振周波数に対して電源回路の出力の周波数を制御することにより、電源回路から負荷回路への出力電力を制御する。

負荷回路は、例えば、電源回路から高周波の交流電力を供給される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置された無電極放電灯とからなる。無電極放電灯は、例えばガラスのような透光性を有する材料からなり放電ガスが封入されたバルブを有し、誘導コイルが発生させた高周波の電磁界によりバルブの内部で放電が発生するとともに紫外光が発生するように構成されているものである。発生した紫外光はそのまま用いられることもあるが、一般的な照明用の無電極放電灯では、バルブ内面に蛍光膜が設けられており、この蛍光膜により紫外光を可視光に変換して照明に用いるようになっている。
特開２００３−３３２０９０号公報

しかし、電源回路や負荷回路を構成する回路部品の経年変化や、周囲温度により、上記の共振回路の特性が変化すると、上記の共振周波数が変化することにより、負荷回路への出力電力が変化する。

特に、上記のように負荷回路が誘導コイルと無電極放電灯を含む場合、無電極放電灯や誘導コイルに金属製の筐体などの導電体が近接配置されていると、その導電体が誘導コイルに近いほど渦電流損が増加して無電極放電灯への供給電力が減少し、場合によっては立ち消えが発生してしまう可能性がある。

本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、共振回路のインピーダンスの変化による負荷回路への供給電力の減少を抑制することができる放電灯点灯装置及び照明器具を提供することにある。

請求項１の発明は、放電灯を含む負荷回路に対して交流電力を出力する電源回路と、電源回路を制御する制御回路とを備え、電源回路は、直流電源と、負荷回路とともに共振回路を構成する共振部と、直流電源と共振部との接続を切り換えるスイッチング部と、制御回路から動作周波数を指示され、共振部から負荷回路に出力される交流電力の周波数を、制御回路によって指示された動作周波数とするように、スイッチング部を駆動する駆動部とを有し、制御回路は、放電灯の点灯開始時に、動作周波数を、前記共振回路の共振周波数がとり得る範囲外から、前記共振回路の共振周波数がとり得る範囲に徐々に近づけることで、電源回路の出力電圧の実効値を徐々に上昇させる始動スイープ動作を行い、始動スイープ動作中に、電源回路の出力の周波数と電圧の実効値とをそれぞれ検出して、検出された出力電圧の実効値に基いて前記共振回路の共振周波数を推定するとともに、少なくとも始動スイープ動作の終了後には、動作周波数を、推定された共振周波数に応じて決定することを特徴とする。

この発明によれば、共振回路のインピーダンスの変化に伴って変化する共振周波数を推定するとともに推定された共振周波数に基いて電源回路の出力の出力電力を制御するので、共振回路のインピーダンスの変化による負荷回路への供給電力の減少を抑制することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御回路は、推定された共振周波数と所定の基準周波数との差が大きいほど負荷回路への出力電力を大きくするように電源回路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の発明において、制御回路は、始動スイープ動作中に電源回路の出力の周波数が所定の基準周波数に達した時点での電源回路の出力電圧の実効値に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定することを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、制御回路は、始動スイープ動作中に電源回路の出力電圧の実効値が所定の基準電圧に達した時点での電源回路の出力の周波数に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定することを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１又は請求項２の発明において、制御回路は、電源回路の出力電圧の実効値の低下に基いて放電灯の点灯を検出するとともに、放電灯の点灯が検出された時点での電源回路の出力の周波数に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定することを特徴とする。

この発明によれば、請求項３や請求項４に比べ、共振周波数の推定の精度を向上することができる。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかの発明において、制御回路は、放電灯の始動時に電源回路の出力電圧の実効値を徐々に上昇させる始動スイープ回路を含み、始動スイープ回路は、電源回路の出力電圧の実効値が高いほど、電源回路の出力電圧の実効値を低くするように電源回路の出力の周波数を制御することを特徴とする。

この発明によれば、始動スイープ回路が電源回路の出力電圧の実効値に応じた動作を行わない場合に比べ、始動スイープ回路の動作による電源回路の出力電圧の実効値の上昇が緩やかになり、共振周波数の推定の精度を向上することができる。

請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかの発明において、電源回路の出力が入力されるとともに無電極放電灯に近接配置され無電極放電灯とともに負荷回路を構成する誘導コイルを備えることを特徴とする。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、共振回路のインピーダンスの変化に伴って変化する共振周波数を推定するとともに推定された共振周波数に基いて電源回路の出力の出力電力を制御するので、共振回路のインピーダンスの変化による負荷回路への供給電力の減少を抑制することができる。

請求項５の発明によれば、制御回路は、電源回路の出力電圧の実効値の低下に基いて放電灯の点灯を検出するとともに、放電灯の点灯が検出された時点での電源回路の出力の周波数に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定するので、請求項３や請求項４に比べ、共振周波数の推定の精度を向上することができる。

請求項６の発明によれば、始動スイープ回路は、電源回路の出力電圧の実効値が高いほど、電源回路の出力電圧の実効値を低くするように電源回路の出力の周波数を制御するので、始動スイープ回路が電源回路の出力電圧の実効値に応じた動作を行わない場合に比べ、始動スイープ回路の動作による電源回路の出力電圧の実効値の上昇が緩やかになり、共振周波数の推定の精度を向上することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図２に示すように、交流電源ＡＣから交流電力を電圧値ＶＤＣの直流電直に変換する直流電源回路１と、直流電源回路１が出力した直流電力を電圧値Ｖｃｏｉｌの高周波電力に変換するインバータ回路２と、インバータ回路２を制御する制御回路３と、インバータ回路２から供給される高周波電力により高周波電磁界を生成する誘導コイル４１とを備える。

誘導コイル４１の近傍には、例えばガラスのような透明な材料からなる中空のバルブを有して誘導コイル４１とともに負荷回路４を構成する無電極放電灯４２が配置される。つまり、誘導コイル４１の両端が、負荷回路４の入力端である。無電極放電灯４２において、バルブには、例えば不活性ガスと金属蒸気とを含む放電ガスが封入され、バルブの内面には蛍光体膜が設けられている。すなわち、誘導コイル４１が発生させる高周波電磁界によってバルブ内に放電が発生すると、発生した紫外線が蛍光体膜において可視光に変換されることにより、無電極放電灯４２が発光する。

直流電源回路１は、交流電源ＡＣから供給された交流電流を全波整流するダイオードブリッジＤＢと、ダイオードブリッジＤＢの出力端間に接続されたインダクタＬ１とダイオードＤ１と平滑コンデンサＣ１との直列回路と、インダクタＬ１とダイオードＤ１との接続点とダイオードブリッジＤＢの低電圧側の出力端との間に接続されたスイッチング素子Ｑ１と、平滑コンデンサＣ１の両端電圧ＶＤＣを一定とするようなデューティ比でスイッチング素子Ｑ１をオンオフ駆動する電圧制御部１１とを備える、周知の昇圧型コンバータである。

インバータ回路２は、直流電源回路１の出力端間すなわち平滑コンデンサＣ１の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３と検出抵抗Ｒｄとの直列回路と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点に一端が接続されたインダクタＬｓと、インダクタＬｓの他端に一端が接続されて他端が誘導コイル４１の一端に接続された直列コンデンサＣｓと、一端がインダクタＬｓと直列コンデンサＣｓとの接続点に接続され他端が検出抵抗Ｒｄと誘導コイル４１との接続点に接続された並列コンデンサＣｓと、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を交互にオンオフ駆動する駆動部２１とを備える。つまり、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が交互にオンオフされることで、インダクタＬｓと直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｓと負荷回路４とが構成する共振回路と直流電源回路１との接続が切り換えられ、この共振回路の共振により、直流電源回路１が出力した直流電力が高周波の交流電力に変換されて負荷回路４に供給される。すなわち、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が請求項におけるスイッチング部を構成し、インダクタＬｓと直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｓとが請求項における共振部を構成している。また、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３はそれぞれＮチャネル型のＦＥＴからなり、駆動部２１は、ハイサイド（高電圧側）のスイッチング素子Ｑ２のゲートに接続される端子Ｈｏｕｔとハイサイドのスイッチング素子Ｑ２のソースに接続される端子Ｈ−ＧＮＤとを有してこれらの端子間に矩形波状の駆動信号を出力することによってハイサイドのスイッチング素子Ｑ２をオンオフし、ローサイド（低電圧側）のスイッチング素子Ｑ３のゲートに接続される端子Ｌｏｕｔとローサイドのスイッチング素子Ｑ３のソースに検出抵抗Ｒｄを介して接続される端子Ｌ−ＧＮＤとを有してこれらの端子間に矩形波状の駆動信号を出力することによってローサイドのスイッチング素子Ｑ３をオンオフする。さらに、駆動部２１は、制御端子ＣＯＮを有し、制御端子ＣＯＮから流出する制御電流Ｉｏが多いほど高い動作周波数ｆでスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３をオンオフする。通常、図１に示すように、動作周波数ｆは、上述した共振回路の共振周波数（以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。）ｆｒｍよりも高い範囲とされ、従って、動作周波数ｆが低くなるほどインバータ回路２の出力電圧（以下、「コイル電圧」と呼ぶ。）Ｖｃｏｉｌの実効値は高くなる。なお、図１において、実線で示す曲線Ａｍは無電極放電灯４２が点灯していない状態での特性を示し、実線で示す曲線Ｂｍは無電極放電灯４２が点灯した状態での特性を示す。また、実線で示す各曲線Ａｍ，Ｂｍはそれぞれ実際の状態での特性を示し、破線で示す各曲線Ａｓ，Ｂｓはそれぞれ部品の経年劣化や金属部品の近接などのような共振周波数が変動する要因がない状態（以下、「基準状態」と呼ぶ。）での特性を示し、上側の各曲線Ａｍ，Ａｓはそれぞれ無電極放電灯４２が点灯していない状態での特性を示し、下側の各曲線Ｂｍ，Ｂｓはそれぞれ無電極放電灯４２が点灯した状態での特性を示す。

制御回路３は、外部から入力される始動信号Ｖｓｔによって無電極放電灯４２の始動が指示されたときｔ１（図３参照）に動作周波数ｆを徐々に低下させる始動スイープ動作を開始する始動スイープ回路３１を備える。

始動スイープ回路３１は、一端に定電圧Ｅ１が入力された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の他端に一端が接続された抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２との並列回路と、この並列回路の他端に抵抗Ｒ３を介して反転入力端子が接続されるとともに帰還抵抗Ｒ４を介して出力端と反転入力端子とが接続されたオペアンプＯＰ１と、オペアンプＯＰ１の出力端に一端が接続された抵抗Ｒ５と、抵抗Ｒ５の他端にカソードが接続されアノードが駆動部２１の制御端子ＣＯＮに接続されたダイオードＤ２と、コンデンサＣ２の両端間に接続され外部から入力される始動信号ＶｓｔによりオンオフされるスイッチＳＷ０とを有する。

始動スイープ回路３１の動作を説明する。無電極放電灯４２の消灯中は、スイッチＳＷ０はオン状態とされ、コンデンサＣ２は放電された状態に維持されている。始動信号ＶｓｔによってスイッチＳＷ０がオフされて無電極放電灯４２の始動が開始されると、定電圧Ｅ１が抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された電圧によってコンデンサＣ２が充電され、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｆが徐々に上昇する。すると、図１及び図３に示すように、駆動部２１から始動スイープ回路３１への流入電流（以下、「スイープ電流」と呼ぶ。）Ｉｓｗが初期値Ｉｓｗｂから徐々に減少して制御電流Ｉｏが初期値Ｉｏｂから減少し動作周波数ｆが初期値ｆｂから徐々に低くなって共振周波数ｆｒｍに近づくことにより、図１に矢印ａ１で示すようにコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値は徐々に高くなる。やがて、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が十分に高くなり、無電極放電灯４２において放電が開始されると、無電極放電灯４２は点灯を開始する。このとき、無電極放電灯４２の点灯に伴って上記共振回路の特性（すなわち、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値と動作周波数ｆとの関係）が上側の曲線Ａｍのような特性から下側の曲線Ｂｍのような特性に変化することにより、図１に矢印ａ２で示すようにコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値は急激に低下する。そして、コンデンサＣ２の両端電圧が、定電圧源Ｅ１の出力が抵抗Ｒ１，Ｒ２で分圧された電圧に達した後は、スイープ電流Ｉｓｗは一定値（例えば０）となる。また、消灯時には、スイッチＳＷ１は再びオンされ、コンデンサＣ２は放電される。始動スイープ回路３１の上記動作により、始動信号Ｖｓｔによって無電極放電灯４２の始動が指示された時点ｔ１からコンデンサＣ２の両端電圧が安定して始動スイープ動作が終了する時点ｔ３まで、スイープ電流Ｉｓｗは初期値Ｉｓｗｂから上記の一定値まで徐々に低下し、制御電流Ｉｏは初期値Ｉｏｂから所定の値Ｉｏｅまで徐々に低下して、動作周波数ｆは初期値ｆｂから所定の値ｆｅまで徐々に低下する。この過程のいずれかの時点ｔ２で、無電極放電灯４２は点灯を開始してコイル電圧Ｖｃｏｉｌが低下する。図３では、無電極放電灯４２が点灯を開始した上記の時点ｔ２での値について、スイープ電流ＩｓｗをＩｓｗｉとし、制御電流ＩｏをＩｏｉとし、動作周波数ｆをｆｉｍとしている。無電極放電灯４２を含む負荷回路４は、金属製の筐体の歪みなどによる誘導コイル４１への接近や、周囲温度といった要因により、インピーダンスが変化しやすいため、無電極放電灯４２を安定して点灯させるためにはインピーダンスの変化をある程度吸収可能な上記のような始動スイープ動作が重要となる。

また、制御回路３は、インバータ回路２においてローサイドのスイッチング素子Ｑ３と検出抵抗Ｒｄとの接続点の電圧、すなわちインバータ回路２に流れる電流に基いて動作周波数ｆを制御するフィードバック回路３２を有する。フィードバック回路３２は、定電圧Ｅ１を分圧する分圧抵抗Ｒ６，Ｒ７と、分圧抵抗Ｒ６，Ｒ７によって分圧された電圧が非反転入力端子に入力されるとともに反転入力端子にはインバータ回路２のローサイドのスイッチング素子Ｑ３と検出抵抗Ｒｄとの接続点が抵抗Ｒ８を介して接続されたオペアンプＯＰ２と、オペアンプＯＰ２の反転入力端子と出力端子との間に接続された抵抗Ｒ９とコンデンサＣ３との並列回路とを備える。オペアンプＯＰ２の出力端子は、アノードを駆動部２１に向けたダイオードＤ３と抵抗Ｒ１０との直列回路を介して駆動部２１の制御端子ＣＯＮに接続されている。すなわち、インバータ回路２において検出抵抗Ｒｄに流れる電流が多いほど、オペアンプＯＰ２の出力電圧が低くなり、駆動部２１からフィードバック回路３２への流入電流（以下、「フィードバック電流」と呼ぶ。）Ｉｆｂが増加して、動作周波数ｆが高くなり、コイル電圧Ｖｃｏｉｌが低下する。つまり、インバータ回路２の出力電流の実効値が多いほどコイル電圧Ｖｃｏｉｌを低くするようなフィードバック制御がなされる。フィードバック電流Ｉｆｂは、例えば、抵抗Ｒ９とコンデンサＣ３との時定数により始動スイープ動作の終了時点ｔ３までは初期値０に維持され、始動スイープ動作の終了時点ｔ３から所定の終点値Ｉｆｂｔまで徐々に増加するものである。

さらに、制御回路３は、始動スイープ回路３１と同様の始動信号Ｖｓｔが入力されて始動スイープ回路３１による始動スイープ動作中にコイル電圧Ｖｃｏｉｌを検出し、検出されたコイル電圧Ｖｃｏｉｌに基いて共振周波数を推定するとともに、推定された共振周波数に応じて動作周波数ｆを補正する周波数補正回路３３を備える。

周波数補正回路３３は、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値に応じた電圧を出力する電圧検出部３３ａと、電圧検出部３３ａの出力電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器３３ｂと、Ａ／Ｄ変換器３３ｂによってＡ／Ｄ変換されて入力された電圧検出部３３ａの出力電圧を用いて共振周波数を推定するとともに推定された共振周波数に応じた電圧を出力する処理部３３ｃと、処理部３３ｃの出力電圧をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換器３３ｄと、非反転入力端子にＤ／Ａ変換器３３ｄの出力電圧が入力されるとともに出力端子と反転入力端子とが接続されてボルテージホロワを構成するオペアンプＯＰ３とを備える。オペアンプＯＰ３の出力端子は、アノードを駆動部２１に向けたダイオードＤ３と抵抗Ｒ１０との直列回路を介して駆動部２１の制御端子ＣＯＮに接続されている。すなわち、処理部３３ｃで推定された共振周波数に応じた電流（以下、「補正電流」と呼ぶ。）Ｉｃが駆動部２１から周波数補正回路３３に流入する。つまり、制御電流Ｉｏは、スイープ電流Ｉｓｗと、フィードバック電流Ｉｆｂと、補正電流Ｉｃとの和（Ｉｓｗ＋Ｉｆｂ＋Ｉｃ）である。

電圧検出部３３ａは、アノードが検出抵抗Ｒｄと誘導コイル４１との接続点に接続されるとともにカソードが抵抗Ｒ１２を介して直列コンデンサＣｓと誘導コイル４１との接続点に接続されたダイオードＤ５と、このダイオードＤ５と抵抗Ｒ１２との接続点にアノードが接続されてカソードが電圧検出部３３ａの出力端としてＡ／Ｄ変換器３３ｂに出力されたダイオードＤ６と、このダイオードＤ６のカソードに一端が接続され他端が検出抵抗Ｒｄと誘導コイル４１との接続点に接続された抵抗Ｒ１３とコンデンサＣ３との並列回路とを備える。すなわち、コイル電圧ＶｃｏｉｌがダイオードＤ６で半波整流され抵抗Ｒ１２，Ｒ１３で分圧されコンデンサＣ３で平滑された電圧が、電圧検出部３３ａの出力電圧となる。

Ａ／Ｄ変換器３３ｂと処理部３３ｃとＤ／Ａ変換器３３ｄとはそれぞれ例えば集積回路を用いて周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

処理部３３ｃの動作を説明する。処理部３３ｃは、Ａ／Ｄ変換器３３ｂを介して入力された電圧検出部３３ａの出力から、動作周波数ｆも検出している。なお、動作周波数ｆとコイル電圧Ｖｃｏｉｌとは、上記のようにそれぞれ電圧検出部３３ａの出力から検出されるようにする代わりに、別々の入力から検出されるようにしてもよい。さらに、処理部３３ｃは、始動信号Ｖｓｔが入力される始動入力端子ＩＮ１を有する。そして、処理部３３ｃは、始動スイープ回路３１においてスイッチＳＷ０がオフされて動作周波数ｆが徐々に下げられている始動スイープ動作中に、図４に示すように、動作周波数ｆが所定の基準周波数ｆｓに達した時点で、電圧検出部３３ａの出力に基いてコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値（以下、「検出電圧」と呼ぶ。）Ｖｍを検出する。処理部３３ｃには、基準状態での始動スイープ動作中に動作周波数ｆが基準周波数ｆｓであるときのコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値である基準電圧Ｖｓが記憶されており、処理部３３ｃは、検出電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｓとの差に基いて、基準状態での共振周波数ｆｒｓに対する共振周波数ｆｒｍのずれ量Δｆｒを推定する。具体的には、図５に示すように、検出電圧Ｖｍが高いほど、上記のずれ量Δｆｒが高いと推定する。そして、処理部３３ｃは、得られた共振周波数のずれ量Δｆｒに基いた電圧を出力することにより、動作周波数ｆを補正する。具体的には、図６に示すように、共振周波数のずれ量Δｆｒが大きいほど、すなわち検出電圧Ｖｍと基準電圧Ｖｓとの差が大きいほど、共振回路のインピーダンスが大きく変化していることになり、すなわち、近接した金属部品での渦電流損や経年劣化した部品により電力が消費されて負荷回路４への実際の供給電力が減少していることになるので、処理部３３ｃは出力電圧を高くし補正電流Ｉｃを低くして動作周波数ｆを下げ、負荷回路４への供給電力Ｗを基準状態での供給電力Ｗｓよりも増加させる。ここで、検出電圧Ｖｍから出力電圧を決定するまでの上記の各過程では、データテーブルを用いてもよいし、式を用いてもよい。補正電流Ｉｃは例えば始動スイープ動作の終了時点ｔ３までは初期値Ｉｃｂに維持され始動スイープ動作の終了時点ｔ３から、上記動作によって決定された終点値Ｉｃｔまで徐々に低下するものである。周波数補正回路３３の上記動作により、始動スイープ動作の終了時点ｔ３から十分に時間が経った時点では、制御電流Ｉｏの値Ｉｏｔｍと動作周波数ｆの値ｆｔｍとはそれぞれ図３に破線で示す基準状態での値Ｉｏｔｓ，ｆｔｓよりも低くなり、つまり、負荷回路４に出力される電力は多くなる。

上記構成によれば、共振回路のインピーダンスの変化による負荷回路４への供給電力の減少が抑制される。

なお、処理部３３ｃの動作は上記に限られず、例えば、図７に示すように、始動スイープ回路３１においてスイッチＳＷ０がオフされて動作周波数ｆが徐々に下げられている始動スイープ動作中に、電圧検出部３３ａの出力に基いて検出されたコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が所定の基準電圧Ｖｓに達した時点で、動作周波数ｆを検出し、検出された動作周波数（以下、「検出周波数」と呼ぶ。）ｆｍと、基準状態で始動スイープ動作中にコイル電圧Ｖｃｏｉｌが基準電圧Ｖｓになるときの動作周波数ｆである基準周波数ｆｓとの差を上記の共振周波数のずれ量Δｆｒとして、以下は上記と同様の動作としてもよい。

または、処理部３３ｃの動作として、図８に示すように、始動スイープ動作中にコイル電圧Ｖｃｏｉｌが急激に低下することに基いて無電極放電灯４２の点灯を検出し、無電極放電灯４２の点灯が検出された時点ｔ２での動作周波数（以下、「検出点灯周波数」と呼ぶ。）ｆｉｍと、基準状態で無電極放電灯４２が点灯するときの動作周波数（以下、「基準点灯周波数」と呼ぶ。）ｆｉｓとの差（ｆｉｍ−ｆｉｓ）を上記の共振周波数のずれ量Δｆｒとして、以下は上記と同様の動作としてもよい。ここで、検出電圧Ｖｍや検出周波数ｆｍは、検出電圧Ｖｍや検出周波数ｆｍそのものの誤差だけではなく、動作周波数ｆが基準周波数ｆｓに達したタイミングや、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が基準電圧Ｖｓに達したタイミングにも誤差が生じるため、誤差が比較的に大きくなりやすい。これに対し、検出点灯周波数ｆｉｍはコイル電圧Ｖｃｏｉｌが大きく低下したときの動作周波数ｆであるので、検出電圧Ｖｍや検出周波数ｆｍに比べて誤差が比較的に小さく抑えられる。従って、検出点灯周波数ｆｉｍを用いる上記構成を採用すれば、検出電圧Ｖｍや検出周波数ｆｍを用いる場合に比べてより適切な制御が可能となる。

また、図９に示すように、始動スイープ回路３１において、一端がオペアンプＯＰ１の反転入力端子に接続された抵抗Ｒ３の他端をグランドに接続する代わりに、電圧検出部３３ａの出力端に接続してもよい。この構成を採用すれば、始動スイープ回路３１はコイル電圧Ｖｃｏｉｌが高いほどスイープ電流Ｉｓｗを増やし動作周波数ｆを高くしてコイル電圧Ｖｃｏｉｌを低くするように動作することになり、始動スイープ動作中のコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値や動作周波数ｆの変化が緩やかになるから、検出電圧Ｖｍや検出周波数ｆｍや検出点灯周波数ｆｌｍの検出の精度の向上とともに共振周波数Δｆｒの推定の精度も向上することにより、より適切な制御が可能となる。

さらに、図１０に示すように、フィードバック回路３２を処理部３３ｃとともに１チップのマイクロプロセッサに構成して、周波数補正回路３３がフィードバック回路３２を兼ねるようにしてもよい。図１０の例では、インバータ回路２においてローサイドのスイッチング素子Ｑ３と検出抵抗Ｒｄとの接続点の電圧が入力される電圧入力端子ＩＮ２を処理部３３ｃに設けている。同様に、始動スイープ回路３１も処理部３３ｃとともに１チップのマイクロプロセッサに構成し、周波数補正回路３３が始動スイープ回路３１を兼ねるようにしてもよい。このように始動スイープ回路３１やフィードバック３２を処理部３３ｃとともに１チップのマイクロプロセッサに集積すれば、部品点数が減少することにより、小型化が可能となる。

上記各種の無電極放電灯点灯装置は、図１１及び図１２に示すように無電極放電灯４２とともに器具本体５１に保持して照明器具５を構成することができる。照明器具５は、器具本体５１の形状や構造を適宜選択することにより、図１１のような街路灯としたり、図１２のような防犯灯としたり、あるいは図示しないダウンライトとすることができる。このような各種の照明器具５はそれぞれ周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。

なお、負荷回路４は、上記のように誘導コイル４１と無電極放電灯４２とで構成されるものに限られない。例えば、周知の熱陰極型の放電灯（図示せず）と放電灯の各フィラメントの一端間に接続された予熱用のコンデンサ（図示せず）とで構成され放電灯の各フィラメントの他端を入力端とする負荷回路４を用いてもよい。

本発明の実施形態の動作を示す説明図である。 同上を示す回路ブロック図である。 同上における無電極放電灯の始動時、コイル電圧Ｖｃｏｉｌと動作周波数ｆと制御電流Ｉｏとスイープ電流Ｉｓｗとフィードバック電流Ｉｆｂと補正電流Ｉｃとについて、それぞれ時間ｔに対する変化を示す説明図である。 同上において共振周波数のずれを推定する方法の一例を示す説明図である。 共振周波数のずれと検出電圧との関係を示す説明図である。 インバータ回路の出力電力と共振周波数のずれとの関係の一例を示す説明図である。 同上において共振周波数のずれを推定する方法の別の例を示す説明図である。 同上において共振周波数のずれを推定する方法の更に別の例を示す説明図である。 同上の別の形態を示す回路ブロック図である。 同上の更に別の形態を示す回路ブロック図である。 同上を用いた照明器具の一例を示す説明図である。 同上を用いた照明器具の別の例を示す説明図である。

符号の説明

１ 直流電源回路
２ インバータ回路
３ 制御回路
４ 負荷回路
５ 照明器具
２１ 駆動部
３１ 始動スイープ回路
３２ フィードバック回路
３３ 周波数補正回路
４１ 誘導コイル
４２ 無電極放電灯
５１ 器具本体

Claims (8)

1. 放電灯を含む負荷回路に対して交流電力を出力する電源回路と、
   電源回路を制御する制御回路とを備え、
   電源回路は、直流電源と、負荷回路とともに共振回路を構成する共振部と、直流電源と共振部との接続を切り換えるスイッチング部と、制御回路から動作周波数を指示され、共振部から負荷回路に出力される交流電力の周波数を、制御回路によって指示された動作周波数とするように、スイッチング部を駆動する駆動部とを有し、
   制御回路は、放電灯の点灯開始時に、動作周波数を、前記共振回路の共振周波数がとり得る範囲外から、前記共振回路の共振周波数がとり得る範囲に徐々に近づけることで、電源回路の出力電圧の実効値を徐々に上昇させる始動スイープ動作を行い、
   始動スイープ動作中に、電源回路の出力の周波数と電圧の実効値とをそれぞれ検出して、検出された出力電圧の実効値に基いて前記共振回路の共振周波数を推定するとともに、
   少なくとも始動スイープ動作の終了後には、動作周波数を、推定された共振周波数に応じて決定することを特徴とする放電灯点灯装置。
2. 制御回路は、推定された共振周波数と所定の基準周波数との差が大きいほど負荷回路への出力電力を大きくするように電源回路を制御することを特徴とする請求項１記載の放電灯点灯装置。
3. 制御回路は、始動スイープ動作中に電源回路の出力の周波数が所定の基準周波数に達した時点での電源回路の出力電圧の実効値に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
4. 制御回路は、始動スイープ動作中に電源回路の出力電圧の実効値が所定の基準電圧に達した時点での電源回路の出力の周波数に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
5. 制御回路は、電源回路の出力電圧の実効値の低下に基いて放電灯の点灯を検出するとともに、放電灯の点灯が検出された時点での電源回路の出力の周波数に基いて、前記共振回路の共振周波数を推定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の放電灯点灯装置。
6. 制御回路は、放電灯の始動時に電源回路の出力電圧の実効値を徐々に上昇させる始動スイープ回路を含み、始動スイープ回路は、電源回路の出力電圧の実効値が高いほど、電源回路の出力電圧の実効値を低くするように電源回路の出力の周波数を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
7. 電源回路の出力が入力されるとともに無電極放電灯に近接配置され無電極放電灯とともに負荷回路を構成する誘導コイルを備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の放電灯点灯装置と、放電灯点灯装置を保持する器具本体とを備えることを特徴とする照明器具。

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