JP2010009870A - 無電極放電灯点灯装置及び照明器具 - Google Patents

Abstract

【課題】始動時に回路部品にかかる電気的なストレスを低減することができる無電極放電灯点灯装置を提供する。
【解決手段】無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、直流電力を出力する直流電源回路と、直流電源回路が出力した直流電力を交流電力に変換して誘導コイルに供給するインバータ回路とを備える。無電極放電灯の始動時、インバータ回路は、直流電源回路の出力電圧の電圧値Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達するよりも前に、誘導コイルへの電圧Ｖｘの出力を開始させる。直流電源回路の出力電圧の電圧値Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達した後にインバータ回路が誘導コイルへの電圧Ｖｘの出力を開始させる場合に比べ、始動時、インバータ回路が誘導コイルへの電圧Ｖｘの出力を開始させる際に回路部品にかかる電気的なストレスが低減される。
【選択図】図１

Description

本発明は、無電極放電灯点灯装置及び該無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具に関するものである。

従来から、例えばガラスのような透光性を有する材料からなるバルブに放電ガスが封入されてなる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置が提供されている。この種の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する電源回路とを備え、誘導コイルによって無電極放電灯のバルブ内に高周波電磁界を発生させるものである。高周波電磁界によって無電極放電灯のバルブ内にアーク放電が発生すると、励起された放電ガスが紫外線を放出する。無電極放電灯のバルブの内面には蛍光体が塗布されており、この蛍光体によって上記紫外線が可視光に変換されることにより、無電極放電灯は発光する。

この種の無電極放電灯点灯装置として、電源回路が、直流電力を出力する直流電源回路と、直流電源回路が出力した直流電力を交流電力に変換して誘導コイルに供給するインバータ回路とで構成されているものがある（例えば、特許文献１参照）。直流電源回路の出力電圧は、無電極放電灯点灯装置の始動後に徐々に上昇して所定の定常電圧に達した後、定常電圧に維持される。
特開２００５−１５８４６４号公報

従来、無電極放電灯の始動時には、直流電源回路の出力電圧が定常電圧に達して安定した後で、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力を開始させていた。

しかし、上記のように、直流電源回路の出力電圧が定常電圧に達して安定した後で、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力を開始させると、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力を開始させた瞬間に回路部品に比較的に大きな電気的ストレスがかかってしまう。

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、始動時に回路部品にかかる電気的なストレスを低減することができる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。

請求項１の発明は、無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、直流電力を出力する直流電源回路と、直流電源回路が出力した直流電力を交流電力に変換して誘導コイルに供給するインバータ回路と、直流電源回路とインバータ回路とをそれぞれ制御する制御回路とを備え、無電極放電灯の始動時、直流電源回路は出力電圧の電圧値を所定の定常電圧まで徐々に上昇させ、制御回路は、直流電源回路の出力電圧の電圧値が定常電圧に達するよりも前に、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力を開始させることを特徴とする。

この発明によれば、直流電源回路の出力電圧の電圧値が定常電圧に達した後にインバータ回路が誘導コイルへの交流電力の出力を開始させる場合に比べ、始動時、インバータ回路が誘導コイルへの交流電力の出力を開始させる際に回路部品にかかる電気的なストレスが低減され、また、無電極放電灯の点灯にかかる時間が短縮される。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御回路は、無電極放電灯の始動時、誘導コイルに供給される電力が無電極放電灯においてアーク放電が発生する程度に高くなる前に、誘導コイルに供給される電力を、所定時間にわたり、無電極放電灯においてアーク放電が発生しない程度に低く維持するようにインバータ回路を制御する始動準備動作を行うことを特徴とする。

この発明によれば、始動準備動作が行われない場合に比べ、始動時において、誘導コイルと無電極放電灯とからなる負荷回路の特性の変化がゆるやかとなるから、直流電源回路やインバータ回路の出力が安定し、立ち消えやちらつきが抑制される。

請求項３の発明は、請求項２の発明において、インバータ回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、制御回路は、始動準備動作中、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いてインバータ回路の出力電力を一定に維持するフィードバック制御を行うことを特徴とする。

この発明によれば、フィードバック制御が行われない場合に比べ、回路部品の特性のばらつきや周囲温度による影響が抑制される。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、インバータ回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、制御回路は、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いて異常の発生を検出するとともに、異常の発生が検出されたときには、インバータ回路の出力電力の目標値を始動準備動作中よりも低くするようにインバータ回路を制御する保護期間と、始動準備動作の後に無電極放電灯においてアーク放電が発生するのに十分な電力を誘導コイルに出力するようにインバータ回路を制御する始動期間とを、交互に繰り返す保護動作を開始するものであり、制御回路は、保護期間において少なくとも始動期間の直前には、直流電源回路の出力電圧の電圧値を定常電圧よりも低い保護電圧とすることを特徴とする。

この発明によれば、保護動作が行われない場合に比べ、始動性が向上する。また、保護期間において少なくとも始動期間の直前には、直流電源回路の出力電圧の電圧値を定常電圧よりも低い保護電圧とされるので、保護動作中に直流電源回路の出力電圧が一定とされる場合に比べ、各始動期間の開始時に回路部品にかかる電気的なストレスが低減される。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯点灯装置によって点灯される無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置とをそれぞれ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、制御回路は、直流電源回路の出力電圧の電圧値が定常電圧に達するよりも前に、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力を開始させるので、直流電源回路の出力電圧の電圧値が定常電圧に達した後にインバータ回路が誘導コイルへの交流電力の出力を開始させる場合に比べ、始動時、インバータ回路が誘導コイルへの交流電力の出力を開始させる際に回路部品にかかる電気的なストレスが低減され、また、無電極放電灯の点灯にかかる時間が短縮される。

請求項２の発明によれば、制御回路は、無電極放電灯の始動時、誘導コイルに供給される電力が無電極放電灯においてアーク放電が発生する程度に高くなる前に、誘導コイルに供給される電力を、所定時間にわたり、無電極放電灯においてアーク放電が発生しない程度に低く維持するようにインバータ回路を制御する始動準備動作を行うので、始動準備動作が行われない場合に比べ、始動時において、誘導コイルと無電極放電灯とからなる負荷回路の特性の変化がゆるやかとなるから、直流電源回路やインバータ回路の出力が安定し、立ち消えやちらつきが抑制される。

請求項３の発明によれば、インバータ回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、制御回路は、始動準備動作中、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いてインバータ回路の出力電力を一定に維持するフィードバック制御を行うので、フィードバック制御が行われない場合に比べ、回路部品の特性のばらつきや周囲温度による影響が抑制される。

請求項４の発明によれば、インバータ回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、制御回路は、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いて異常の発生を検出するとともに、異常の発生が検出されたときには、インバータ回路の出力電力の目標値を始動準備動作中よりも低くするようにインバータ回路を制御する保護期間と、始動準備動作の後に無電極放電灯においてアーク放電が発生するのに十分な電力を誘導コイルに出力するようにインバータ回路を制御する始動期間とを、交互に繰り返す保護動作を開始するので、保護動作が行われない場合に比べ、始動性が向上する。また、制御回路は、保護期間において少なくとも始動期間の直前には、直流電源回路の出力電圧の電圧値を定常電圧よりも低い保護電圧とするので、保護動作中に直流電源回路の出力電圧の電圧値が一定とされる場合に比べ、各始動期間の開始時に回路部品にかかる電気的なストレスが低減される。

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。

（実施形態１）
本実施形態は、図２に示すように、無電極放電灯に近接配置される誘導コイル５と、交流電源ＡＣから供給された交流電力を直流電力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高周波の交流電力に変換して誘導コイル５に出力するインバータ回路２と、インバータ回路２が誘導コイル５に出力する電圧（以下、「コイル電圧」と呼ぶ。）Ｖｘの振幅が大きいほど高い電圧値の直流電圧である検出電圧Ｖｘｓを出力する電圧検出回路４と、電圧検出回路４が出力した検出電圧Ｖｘｓに基いてインバータ回路２を制御する制御回路３とを備える。

誘導コイル５は図３に示すように円筒形状のカプラ５０に巻回される。図３の例では、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、金属製のケース１０に収納され、給電線１０ａを介して誘導コイル５に電気的に接続されている。

無電極放電灯６は、図４に示すように、例えばガラスのような透明な材料からなり外面に凹部６０を有する中空のバルブ６１と、合成樹脂からなる筒形状であってバルブ６１に対し凹部６０の開口を囲む形で取り付けられた口金６２とを有し、凹部６０にカプラ５０が挿入されることによって誘導コイル５の近傍に配置される。バルブ６１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ている。また、バルブ６１の凹部６０の底面には、カプラ５０に挿入される凸部６１ａが突設されている。さらに、バルブ６１の内面には保護膜６２と蛍光体膜６３とが設けられている。すなわち、誘導コイル５が発生させる高周波電磁界によってバルブ６１内にアーク放電が発生すると、発生した紫外線が蛍光体膜６３において可視光に変換されることにより、無電極放電灯６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Ｌ０とダイオードＤ０と出力コンデンサＣ０との直列回路と、インダクタＬ０とダイオードＤ０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Ｑ０と、出力コンデンサＣ０の両端電圧（すなわち直流電源回路１の出力電圧。以下、「直流電圧」と呼ぶ。）Ｖｄｃを一定の定常電圧Ｖｓ（図１参照）とするようなデューティ比でスイッチング素子Ｑ０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（ブーストコンバータ）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出力コンデンサＣ０の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの直列回路と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２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５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５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Ｑ１，Ｑ２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Ｑ１，Ｑ２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と誘導コイル５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誘導コイル５に供給される。また、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれＮチャネル型のＦＥＴからなり、駆動部２１は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに対してそれぞれ矩形波状の駆動信号を出力することによって各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオンオフ駆動する。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、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフする周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）ｆを高くする。通常、図５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。）ｆ０よりも高い範囲とされており、制御電流Ｉｏが少なくなって動作周波数ｆが低くなるほど、コイル電圧Ｖｘの振幅は大きくなり、インバータ回路２から誘導コイル５に供給される電力は増加する。なお、図５において、上側の曲線Ａは直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓであって且つ無電極放電灯６が消灯している状態でのコイル電圧Ｖｘの振幅｜Ｖｘ｜と動作周波数ｆとの関係を示し、下側の曲線Ｂは直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓであって且つ無電極放電灯６が点灯している状態でのコイル電圧Ｖｘの振幅｜Ｖｘ｜と動作周波数ｆとの関係を示している。

電圧検出回路４は、整流用のダイオードと分圧用の抵抗と平滑用のコンデンサとで構成され、コイル電圧Ｖｘの振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧Ｖｘｓを出力する。

また、制御回路３は、無電極放電灯６の始動時に動作周波数ｆを徐々に低下させることによりインバータ回路２から誘導コイル５への出力電力を徐々に増加させるスイープ動作を行うスイープ回路３１を備える。

スイープ回路３１は、反転入力端子が帰還抵抗Ｒ３を介して出力端子に接続されるとともに入力抵抗Ｒ４を介して電圧検出回路４の出力端に接続されたオペアンプＯＰ１を備える。オペアンプＯＰ１の出力端子は、逆流防止用のダイオードＤ１と出力抵抗Ｒ５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。また、スイープ回路３１は、一端に定電圧Ｖｄが入力された抵抗Ｒ１と、抵抗Ｒ１の他端に一端が接続され他端が回路のグランドに接続された抵抗Ｒ１０とスイッチＳＷとの直列回路と抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路を有し、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は上記の並列回路と抵抗Ｒ１との接続点に接続されている。本実施形態のスイープ回路３１では上記のようにオペアンプＯＰ１の反転入力端子が入力抵抗Ｒ４を介して電圧検出回路４の出力端に接続されているので、コイル電圧Ｖｘの振幅が大きいほど、つまりインバータ回路２から誘導コイル５に供給される電力が多いほど、オペアンプＯＰ１の出力電圧が低くなって駆動部２１の制御端子ＣＯＮからスイープ回路３１に流入する電流（以下、「スイープ電流」と呼ぶ。）Ｉｓｗが増加し動作周波数ｆが高くなることにより、インバータ回路２から誘導コイル５に供給される電力は少なくなる。すなわち、スイープ回路３１は電圧検出回路４が出力する検出電圧Ｖｘｓを用いたフィードバック動作も行う。また、スイープ回路３１において、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が安定した状態での動作を考えると、スイッチＳＷがオンされている場合には、スイッチＳＷがオフされている場合に比べ、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が低くなりオペアンプＯＰ１の出力電圧が低くなってスイープ電流Ｉｓｗが増加し動作周波数ｆが高くなることにより、インバータ回路２から誘導コイル５に供給される電力は少なくなる。また、スイッチＳＷがオンからオフに切り換えられたときには、抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサＣ１とが構成する回路の時定数により、オペアンプＯＰ１の出力電圧が徐々に高くなりスイープ電流Ｉｓｗが徐々に減少することで動作周波数ｆが徐々に低くされインバータ回路２から誘導コイル５への供給電力が徐々に増加するスイープ動作が行われる。

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Ｑ２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、非反転入力端子に所定の基準電圧Ｖｒ１が入力されるとともに出力端子がダイオードＤ２と入力抵抗Ｒ６とを介して駆動部２１の制御端子ＣＯＮに接続されたオペアンプＯＰ２を有する。オペアンプＯＰ２の反転入力端子は、抵抗Ｒ７とコンデンサＣ２との並列回路を介してオペアンプＯＰ２の出力端子に接続されるとともに、抵抗Ｒ８を介してスイッチング素子Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの接続点に接続されている。すなわち、駆動部２１の制御端子ＣＯＮからフィードバック回路３２に流入する電流（以下、「フィードバック電流」と呼ぶ。）Ｉｆｂは、誘導コイル５に流れる電流が多いほど（すなわち誘導コイル５に供給される電力が多いほど）多くなって誘導コイル５への供給電力を減少させるように作用するのであり、フィードバック回路３２はインバータ回路２が誘導コイル５に供給する電力を一定に維持するように動作する。スイープ回路３１とフィードバック回路３２とは、それぞれ、スイープ回路３１においてスイッチＳＷがオフされてコンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が安定している状態では、動作周波数ｆが、無電極放電灯６においてＨ放電（高周波電磁界放電や誘導結合型放電とも呼ばれるアーク放電）が発生する程度の電力がインバータ回路２から誘導コイル５に供給されるような点灯周波数ｆ１（図５参照）となり、且つ、スイープ回路３１においてスイッチＳＷがオンされてコンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が安定している状態では、動作周波数ｆが、無電極放電灯６においてＥ放電（高周波電界放電や容量結合型放電とも呼ばれるグロー放電）が発生する程度の電力がインバータ回路２から誘導コイル５に供給されるような消灯周波数ｆ２となるように設計されている。なお、図５において、電圧Ｖｘ１は、無電極放電灯６で上記のＨ放電（アーク放電）が発生するコイル電圧Ｖｘの振幅｜Ｖｘ｜を示す。

以下、本実施形態の動作を、図１を参照しながら説明する。図１の４個のグラフはそれぞれ時間ｔを横軸としており、最も上のグラフは交流電源ＡＣからの入力電圧の絶対値（すなわちダイオードブリッジＤＢの出力電圧.。以下、単に「入力電圧」と呼ぶ。）Ｖｉｎを縦軸とし、上から２番目のグラフは直流電源回路１の出力電圧Ｖｄｃを縦軸とし、上から３番目のグラフはインバータ回路２の動作周波数ｆを縦軸とし、最も下のグラフはコイル電圧Ｖｘを縦軸としている。

ここで、直流電源回路１の電圧制御部１１と、インバータ回路２の駆動部２１とには、それぞれ一端がグランドに接続されたコンデンサＣｃ，Ｃｉの他端が接続されている。電圧制御部１１と駆動部２１とは、それぞれ交流電源ＡＣからの電力の供給を監視しており、交流電源ＡＣからの電力の供給が開始されたタイミング（以下、「オン時点」と呼ぶ。）ｔ０で、自身に接続された上記のコンデンサＣｃ，Ｃｉの充電を開始する。そして、自身に接続された上記のコンデンサＣｃ，Ｃｉの両端電圧が所定の電圧に達したタイミング（以下、「始動時点」と呼ぶ。）ｔ１で、スイッチング素子Ｑ０〜Ｑ２の駆動を開始する。本実施形態では、直流電源回路１でのスイッチング素子Ｑ０の駆動と、インバータ回路２でのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動とが同時に開始されるように、上記コンデンサＣｃ，Ｃｉの容量値や上記所定の電圧が決定されている。直流電圧Ｖｄｃは、電圧制御部１１の動作により、上記の始動時点ｔ１から、定常電圧Ｖｓに達するまで徐々に高くなり、定常電圧Ｖｓに達した後は、直流電源回路１への電力の供給が停止されるときｔ４までは定常電圧Ｖｓに維持される。

制御回路３において、スイープ回路３１のスイッチＳＷは、図示しないスイッチ制御部によってオンオフ制御されており、少なくともインバータ回路２のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の駆動が開始された始動時点ｔ１ではオン状態とされ、上記の始動時点ｔ１から所定の準備時間が経過したタイミング（以下、「準備時間終了時点」と呼ぶ）ｔ２でオフ状態に切り換えられる。つまり、始動時点ｔ１から準備時間終了時点ｔ２までの期間（以下、「始動準備期間」と呼ぶ。）には動作周波数ｆが消灯周波数ｆ２に維持される始動準備動作が行われ、この始動準備動作中にもスイープ回路３１やフィードバック回路３２によるフィードバック制御がなされる。その後、準備時間終了時点ｔ２からスイープ回路３１によるスイープ動作を経て徐々に動作周波数ｆが点灯周波数ｆ１まで低下する。そして、動作周波数ｆが点灯周波数ｆ１となった後のある時点（以下、「点灯時点」と呼ぶ。）ｔ３で無電極放電灯６においてＨ放電（アーク放電）が開始され、これに伴って回路の特性が図５で曲線Ａに示す特性から曲線Ｂに示す特性に変化することで、コイル電圧Ｖｘの振幅は小さくなる。その後は消灯までスイープ回路３１のスイッチＳＷはオフ状態に維持され、動作周波数ｆは点灯周波数ｆ１に維持される。

上記構成によれば、インバータ回路２から誘導コイル５への交流電力の出力が開始されるタイミングが、直流電源回路１における直流電圧Ｖｄｃの昇圧動作が開始されるタイミングと同じ始動時点ｔ１、すなわち直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達する前であるので、直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達した後にインバータ回路２から誘導コイル５への交流電力の出力を開始する場合に比べ、始動時点ｔ１の直後のコイル電圧Ｖｘの振幅の立ち上がりが緩やかとなるから、回路部品にかかる電気的ストレスが低減される。また、直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達した後にインバータ回路２から誘導コイル５への交流電力の出力を開始する場合に比べ、単純に誘導コイル５への交流電力の出力の開始のタイミングが早くなることにより、無電極放電灯６の点灯にかかる時間が短縮される。なお、上記の効果を得るためには、インバータ回路２から誘導コイル５への交流電力の出力が開始されるタイミングは、直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達する前であればよく、直流電源回路１における直流電圧Ｖｄｃの昇圧動作が開始されるタイミング（すなわち電圧制御部１１によるスイッチング素子Ｑ０の駆動が開始されるタイミング）に対して前後していてもよい。ただし、インバータ回路２から誘導コイル５への交流電力の出力が開始されるタイミングは、直流電源回路１における直流電圧Ｖｄｃの昇圧動作が開始されるタイミングよりも前とすると電力のロスが多くなり、直流電源回路１における直流電圧Ｖｄｃの昇圧動作が開始されるタイミングよりも後とすると回路部品にかかる電気的なストレスが増加するので、上記のように直流電源回路１における直流電圧Ｖｄｃの昇圧動作が開始されるタイミングに一致させることが望ましい。

また、始動準備動作を行わずに動作周波数ｆを最初から点灯周波数ｆ１とする場合に比べ、始動時において、誘導コイル５と無電極放電灯６とからなる負荷回路の特性の変化がゆるやかとなり、従って、コイル電圧Ｖｘの振幅や直流電圧Ｖｄｃが安定するから、誘導コイル５への出力電力の一時的な減少による無電極放電灯６の立ち消えやちらつきが抑制される。

さらに、本実施形態では、既に述べたように消灯周波数ｆ２は無電極放電灯６においてＥ放電（グロー放電）が発生する程度とされているので、動作周波数ｆを最初から点灯周波数ｆ１とする場合や、消灯周波数ｆ２をより低くする場合に比べ、動作周波数ｆが点灯周波数ｆ１とされてから無電極放電灯６において実際にＨ放電（アーク放電）が開始されるまでの、コイル電圧Ｖｘの振幅が比較的に大きくなる期間が短縮されるから、始動時に回路部品にかかる電気的なストレスが低減されている。

また、始動準備動作中にもスイープ回路３１やフィードバック回路３２によるフィードバック制御がなされることにより、回路部品の特性のばらつきや周囲温度の影響が打ち消されるから、上記のフィードバック制御がなされない場合に比べ、始動準備動作中のコイル電圧Ｖｘの振幅が安定する。

ここで、交流電源ＡＣとして一般的な商用電源を用いる場合、図１に示す期間ｔ４〜ｔ０’のように、ごく短い時間にわたって、入力電圧Ｖｉｎが０となったり、入力電圧Ｖｉｎが低下する、いわゆる瞬時低電が発生することがある。また、直流電源回路１の電源として交流電源ＡＣと電池（図示せず）とを切り換えて使用可能とする場合にも、電源の切換時に直流電源回路１への電力の供給が一次的に停止されることが考えられる。そして、このような瞬時低電等によって無電極放電灯６が消灯し、次に直流電源回路１への電力の供給が正常化したタイミングｔ０’で再度の始動を行う場合、上記の瞬時低電等の継続時間が短いことによりスイープ回路３１のコンデンサＣ１の両端電圧が下がりきっていなければ、この始動直後の動作周波数ｆは消灯周波数ｆ２よりも低くなり、従ってコイル電圧Ｖｘの振幅は比較的に大きくなるから、回路部品にかかる電気的なストレスが大きくなりやすい。しかし、本実施形態では、インバータ回路２から誘導コイル５への交流電力の出力が開始されるタイミングｔ１を、直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達するタイミングよりも前としているので、上記のような瞬時低電等の後であっても、回路部品にかかる電気的なストレスが抑えられる。

さらに、交流電源ＡＣからの電源の供給が停止された後にもインバータ回路２を動作させて直流電源回路１の出力コンデンサＣ０の電力を消費させてもよい。この構成を採用すれば、出力コンデンサＣ０の自然放電のみによって直流電圧Ｖｄｃを低下させる場合に比べ、上記のような瞬時低電の終了時ｔ０’での直流電圧Ｖｄｃをより低くして上記の電気的なストレスをより低く抑えることができるから望ましい。

（実施形態２）
本実施形態の基本構成は実施形態１と共通であるので、共通する部分については同じ符号を付して図示並びに説明を省略する。

本実施形態の制御部３は、図６に示すように、電圧検出回路４が出力した検出電圧Ｖｘｓに基いて異常（無電極放電灯６の不点灯）を検出する保護回路３３を備える。保護回路３３は、非反転入力端子が電圧検出回路４の出力端に接続されるとともに反転入力端子に基準電圧Ｖｒ２が入力されたコンパレータＣＰ１を備える。また、保護回路３３は、抵抗Ｒ９を介して入力されたコンパレータＣＰ１の出力電圧により充電されるコンデンサＣ３と、コンデンサＣ３の両端電圧に基いて異常を検出するとともに異常が検出されたときに直流電源回路１の電圧制御部１１とインバータ回路２の駆動部２１とをそれぞれ停止させる制御部３３ａとを有する。

具体的に説明すると、制御部３３ａは、コンデンサＣ３の両端電圧を監視しており、コンデンサＣ３の両端電圧が所定の判定電圧以上となったときに異常を検出して保護動作を開始する。保護動作は、図７に示すように、インバータ回路２の駆動部２１を停止させることによりインバータ回路２から誘導コイル５への電力の出力を停止させる保護期間（ｔ６〜ｔ１）と、始動準備動作（ｔ１〜ｔ２）の後に無電極放電灯６においてアーク放電（Ｈ放電）が発生するのに十分な電力を誘導コイル５に出力するようにインバータ回路２を制御する始動期間（ｔ１〜ｔ６）とを、交互に３回繰り返すものである。ここで、図７の４個のグラフはそれぞれ時間ｔを横軸としており、最も上のグラフは交流電源ＡＣからの入力電圧の絶対値（すなわちダイオードブリッジＤＢの出力電圧）Ｖｉｎを縦軸とし、上から２番目のグラフは直流電源回路１の出力電圧Ｖｄｃを縦軸とし、上から３番目のグラフはインバータ回路２の動作周波数ｆを縦軸とし、最も下のグラフはコイル電圧Ｖｘを縦軸としている。

また、始動期間（ｔ１〜ｔ６）の終了直前（本実施形態ではスイープ動作により動作周波数ｆが点灯周波数ｆ１に達した時点。以下、「判定時点」と呼ぶ。）ｔ５にはコンデンサＣ３の両端電圧に基く異常の判定が行われており、このときにコンデンサＣ３の両端電圧が上記の判定電圧未満となっていて異常が検出されなければ、制御部３３ａは無電極放電灯６が点灯したと判定し、以後、制御回路３は、コイル電圧Ｖｘの振幅を一定に維持することで無電極放電灯６の点灯（アーク放電）を維持する定常動作に移行する。一方、上記の判定時点ｔ５において依然として異常が検出されて保護動作が継続される場合、制御部３３ａは、所定時間（ｔ５〜ｔ１）にわたって直流電源回路１の電圧制御部１１による昇圧動作（スイッチング素子Ｑ０の駆動）を停止させることで、保護期間中には直流電圧Ｖｄｃを定常電圧Ｖｓよりも低い保護電圧Ｖｌとする。また、制御部３３ａは、始動期間の開始時ｔ１に電圧制御部１１の動作を再開させることにより、直流電圧Ｖｄｃを再び定常電圧Ｖｓまで徐々に上昇させる。これにより、各始動期間において、通常の始動時と同様に、直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓに達するよりも前にインバータ回路２から誘導コイル５への電力の出力が開始される。

ここで、本実施形態では、インバータ回路２の駆動部２１を停止させるタイミングｔ６を直流電源回路１の電圧制御部１１を停止させるタイミングｔ５よりも後としていることにより、インバータ回路２の停止時ｔ６には、直流電圧Ｖｄｃの低下を補おうとするスイープ回路３１とフィードバック回路３２とのフィードバック動作により、動作周波数ｆは点灯周波数ｆ１よりもさらに共振周波数ｆ０に近い周波数ｆ３まで下げられている。さらに、保護期間の開始時（インバータ回路２の駆動部２１の停止時）ｔ６には、通常の消灯時と同様にスイープ回路３１のスイッチＳＷはオンされ、次の始動期間の開始時点ｔ１から準備時間が経過した準備時間終了時点ｔ２にスイッチＳＷがオフされるまではスイッチＳＷはオン状態に維持される。これにより、各始動期間の開始時には通常の始動時と同様の始動準備動作が行われる。

また、上記の保護動作が終了しても無電極放電灯６が点灯せず依然として異常が検出される場合には、保護回路３３の制御部３３ａは、誘導コイル５に無電極放電灯６が近接配置されていない無負荷状態であると判定し、直流電源回路１の電圧制御部１１とインバータ回路２の駆動部２１とをそれぞれ停止させ、以後はこれらの動作を再開させず停止させたままとすることで回路を保護する。

上記構成によれば、実施形態１に比べ、保護動作により始動性が改善される。

また、保護期間において少なくとも始動期間の直前には、直流電圧Ｖｄｃが定常電圧Ｖｓよりも低い保護電圧Ｖｌとされるので、保護動作中に直流電圧Ｖｄｃが一定とされる場合に比べ、各始動期間の開始時ｔ１に回路部品にかかる電気的なストレスが低減される。

さらに、インバータ回路２の駆動部２１を停止させるタイミングｔ６を直流電源回路１の電圧制御部１１を停止させるタイミングｔ５よりも後としていることにより、直流電源回路１の電圧制御部１１を停止させてからインバータ回路２の駆動部２１を停止させるまでの期間ｔ５〜ｔ６には直流電源回路１の出力コンデンサＣ０の電力がインバータ回路２によって消費されるから、直流電源回路１の電圧制御部１１とインバータ回路２の駆動部２１とを同時に停止させて出力コンデンサＣ０の自然放電のみによって直流電圧Ｖｄｃを低下させる場合に比べ、直流電圧Ｖｄｃの低下が速くなっている。従って、回路部品にかかる電気的なストレスを同等としながらも保護動作にかかる時間を短くすることや、保護動作にかける時間を同等としながらも動作再開時の電気的なストレスをより低く抑えることが可能となっている。

なお、保護期間中のインバータ回路２の駆動部２１の動作としては、上記のように停止させる代わりに、コイル電圧Ｖｘの振幅が始動準備動作中の最大値（すなわち準備期間終了時点ｔ２での振幅）よりも小さくなるような動作周波数ｆで動作を継続させてもよい。この構成を採用すれば、保護動作の終了後の始動時点ｔ１でのコイル電圧Ｖｘの振幅の変動が小さくなることにより、回路部品にかかる電気的なストレスがさらに低減される。

また、上記の実施形態１，２のそれぞれにおいて、直流電源回路１は上記構成に限られず、例えば降圧型コンバータ（バックコンバータ）と昇圧型コンバータ（ブーストコンバータ）とが組み合わされた昇降圧コンバータのような、他の周知の直流電源回路であってもよい。

さらに、上記の実施形態１，２のそれぞれにおいて、直流電源回路１の電源として、交流電源ＡＣに代えて電池を用いてもよく、この場合にはダイオードブリッジＤＢを省略することができる。

また、上記の実施形態１，２のそれぞれにおいて、制御回路３に周知の集積回路を用いてもよい。

上記実施形態１，２の無電極放電灯点灯装置は、例えば図８や図９に示すように、無電極放電灯６やカプラ５０とともに適宜形状の器具本体７１に保持されて照明器具７を構成することができる。このような器具本体７１や照明器具７は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。

また、一般に、無電極放電灯６は、内部に電極を有する放電灯に比べ、長寿命であり故障も発生しにくいので、例えばトンネル内のように整備作業が困難な場所で使用される照明器具の光源として好適である。そこで、上記の無電極放電灯点灯装置は、図１０（ａ）〜（ｃ）に示すような構造のトンネル照明用の照明器具７に用いてもよい。以下、上下左右は図１０（ａ）を基準とし、図１０（ｂ）の上下方向を前後方向と呼んで、図１０（ａ）〜（ｃ）の照明器具７について詳しく説明する。

図１０（ａ）〜（ｃ）の照明器具７において、器具本体７１は、例えばステンレスからなる前面が開口した直方体形状のボディ７１ａと、例えば強化ガラスのような透光性を有する材料からなりボディ７１ａを開閉自在に閉塞するカバー７１ｂとを備える。また、ボディ７１ａの内底面には、例えばアルミニウムからなり無電極放電灯６の光を前方へ配光する断面Ｕ字形状の反射板７１ｃが固定されており、器具本体７１に収納された無電極放電灯６の光はカバー７１ｂを通じて前方へ出射される。さらに、ボディ７１ａの内底面には、無電極放電灯６が取り付けられるカプラ５０と、無電極放電灯点灯装置を収納したケース１０と、ケース１０内の直流電源回路１に電気的に接続された端子台８とが、それぞれ固定されている。端子台８には、一端が交流電源ＡＣに接続された電線（図示せず）の他端が接続されるのであり、直流電源回路１は、上記の電線と端子台８とを介して交流電源ＡＣに電気的に接続される。また、ボディ７１ａの下側の壁には、端子台８に接続される電線を挿通するための電線挿通穴７１ｄが上下に貫設されている。さらに、カバー７１ｂは、上端部においてヒンジ７１ｅを介してボディ７１ａの上端部に連結されることにより、図１０（ａ）〜（ｃ）のようにボディ７１ａを閉塞する閉位置と、閉位置での下端を前方に向けてボディ７１ａを解放する開位置との間で、左右方向から見た面内でボディ７１ａに対して回転可能となっている。また、ボディ７１ａの下端には、閉位置のカバー７１ｂの下端部を係止するラッチ７１ｆが設けられている。上記のようなヒンジ７１ｅやラッチ７１ｆは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。さらに、ボディ７１ａの後面には、それぞれ例えば鋼板からなり器具本体７１を壁面等の取付面（図示せず）に対して固定する際に用いられる２個の取付足７１ｇが左右に並べて固定されている。各取付足７１ｇの上下両端部はそれぞれ前方から見てボディ７１ａよりも上下に突出しており、この突出した部位にはそれぞれねじ挿通穴７１ｈが前後に貫設されている。器具本体７１は、ねじ挿通穴７１ｈに挿通されて取付面に螺合するねじ（図示せず）によって取付面にねじ止め固定される。

また、上記の各種の照明器具７において、電池（図示せず）を器具本体７１に収納するとともに、停電時には直流電源回路１が上記の電池を電源として使用する構成としてもよい。このような照明器具７は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。

本発明の実施形態１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。 同上の使用形態の一例を示す斜視図である。 無電極放電灯の構造の一例を示す説明図である。 動作周波数とコイル電圧との関係を示す説明図である。 本発明の実施形態２を示す回路ブロック図である。 同上の動作を示す説明図である。 同上を用いた照明器具の一例を示す一部破断した正面図である。 同上を用いた照明器具の別の例を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ同上を用いた照明器具の更に別の例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は下面図、（ｃ）は左側面図である。

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 電圧検出回路
５ 誘導コイル
６ 無電極放電灯
７ 照明器具
７１ 器具本体

Claims (5)

1. 無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、
   直流電力を出力する直流電源回路と、
   直流電源回路が出力した直流電力を交流電力に変換して誘導コイルに供給するインバータ回路と、
   直流電源回路とインバータ回路とをそれぞれ制御する制御回路とを備え、
   無電極放電灯の始動時、直流電源回路は出力電圧の電圧値を所定の定常電圧まで徐々に上昇させ、制御回路は、直流電源回路の出力電圧の電圧値が定常電圧に達するよりも前に、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力を開始させることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. 制御回路は、無電極放電灯の始動時、誘導コイルに供給される電力が無電極放電灯においてアーク放電が発生する程度に高くなる前に、誘導コイルに供給される電力を、所定時間にわたり、無電極放電灯においてアーク放電が発生しない程度に低く維持するようにインバータ回路を制御する始動準備動作を行う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. インバータ回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、
   制御回路は、始動準備動作中、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いてインバータ回路の出力電力を一定に維持するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項２記載の無電極放電灯点灯装置。
4. インバータ回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、
   制御回路は、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いて異常の発生を検出するとともに、異常の発生が検出されたときには、インバータ回路の出力電力の目標値を始動準備動作中よりも低くするようにインバータ回路を制御する保護期間と、始動準備動作の後に無電極放電灯においてアーク放電が発生するのに十分な電力を誘導コイルに出力するようにインバータ回路を制御する始動期間とを、交互に繰り返す保護動作を開始するものであり、
   制御回路は、保護期間において少なくとも始動期間の直前には、直流電源回路の出力電圧の電圧値を定常電圧よりも低い保護電圧とすることを特徴とする請求項３記載の無電極放電灯点灯装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯点灯装置によって点灯される無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置とをそれぞれ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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