JP4186788B2 - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、無電極放電灯点灯装置に関するものである。

従来の無電極放電灯点灯装置は、透明な球状のガラスバルブ又は内壁面に蛍光体が塗布された球状のガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気などの放電ガス（例えば、水銀蒸気および希ガス）が封入された無電極放電灯の近傍に誘導コイルを配置し、この誘導コイルに数十ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、誘導コイルに高周波電磁界を発生させて無電極放電灯に高周波電力を供給し、無電極放電灯のガラスバルブ内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線若しくは可視光を発生させるようになっている。

また、この種の無電極放電灯点灯装置は、誘導コイルに高周波電流を流すために、出力側に共振回路を有するインバータ回路を備えている。ところが、始動時における無電極放電灯がインダクタ負荷であり、蛍光灯などの電極を有する他の放電灯に比較して始動時に大きな電力を必要とするため、安定した始動、点灯を行うにはインバータ回路が有する共振回路のＱを高く設定しなければならない。しかしながら、無電極放電灯の周囲の雰囲気温度（以下、「周囲温度」と呼ぶ）の変化や、無電極放電灯への点灯装置の金属製筐体の接近などによってインバータ回路の負荷インピーダンスが変動すると高周波出力電圧も大きく変動し、安定した始動および点灯を行うことが困難になる。

上述のような課題を解決するため、無電極放電灯の始動時にインバータ回路の出力電圧を徐々に上昇させて無電極放電灯を始動する始動回路を備えた無電極放電灯点灯装置が従来より提供されている（例えば、特許文献１参照）。

この種の無電極放電灯点灯装置の一例を図１３に示す。この従来装置は、商用の交流電源ＡＣの交流出力から所望の直流出力を作成する直流電源Ｅと、直流電源Ｅの直流出力を高周波出力に変換して無電極放電灯６の近傍に配置された誘導コイル５に供給する電力変換回路９と、無電極放電灯６の始動時に電力変換回路９の出力電圧を徐々に上昇させて無電極放電灯６を始動する始動回路１３とを備える。直流電源Ｅは、交流電源ＡＣの交流出力を整流する整流回路１０と、インダクタＬ１０、ダイオードＤ１０、スイッチング素子Ｑ６、平滑コンデンサＣ１０並びにスイッチング素子Ｑ６を駆動する駆動回路２を具備した従来周知の昇圧チョッパ回路からなる。また電力変換回路９は、直流電源Ｅの出力端間に直列接続された一対のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を具備し、ローサイドのスイッチング素子Ｑ４にインダクタＬｓ、コンデンサＣｐ，Ｃｓからなる共振回路が接続された所謂ハーフブリッジ型のインバータ回路で構成され、電界効果トランジスタからなる一対のスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を、ドライブ回路１１から出力される矩形波パルスの駆動信号により交互にスイッチングすることで共振回路を介して誘導コイル５に高周波出力を供給する。

一方、始動回路１３は、オペアンプＯＰに入力抵抗Ｒ４および帰還抵抗Ｒ３を接続してなる非反転増幅器と、一端が平滑コンデンサＣ１０の正極に接続されるとともに他端がオペアンプＯＰの非反転入力端に接続された抵抗Ｒ１と、一端がオペアンプＯＰの非反転入力端に接続されるとともに他端が平滑コンデンサＣ１０の負極に接続されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１と並列に接続された放電用の抵抗Ｒ２とを具備し、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１からなる充電回路の時定数（＝抵抗Ｒ１の抵抗値とコンデンサＣ１の容量値の積）に応じて出力電圧Ｖｆが徐々に上昇するものである。そして、始動回路１３の出力電圧Ｖｆが電圧制御発振器（ＶＣＯ）からなるドライブ回路１１に入力されており、ドライブ回路１１は始動回路１３の出力電圧Ｖｆの上昇に応じて駆動信号の周波数を徐々に低くしている。

ここで、始動回路１３の動作を図１４および図１５を参照してさらに詳しく説明する。図１４は横軸を動作周波数（駆動信号の周波数）ｆinv、縦軸を誘導コイル５に印加される高周波出力電圧Ｖｘとする電力変換回路９の出力特性を示し、曲線イが無電極放電灯６が消灯している状態（無負荷時）、曲線ロが無電極放電灯６が点灯した状態（点灯時）の特性を表している。また、図１５（ａ）〜（ｄ）は横軸を時間、縦軸をそれぞれ電力変換回路９の高周波出力電圧Ｖｘ、電力変換回路９の動作周波数ｆinv、始動回路１３の出力電圧Ｖｆ、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcとしたタイムチャートを示している。

交流電源ＡＣから直流電源Ｅへの電源供給が開始されると（時刻ｔ＝ｔ１）、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcが立ち上がり（図１５（ｄ）参照）、コンデンサＣ１が充電されて始動回路１３の出力電圧Ｖｆが徐々に上昇し（図１５（ｃ）参照）、それに伴ってドライブ回路１１から出力される駆動信号の周波数（電力変換回路９の動作周波数ｆinv）が初期値（始動開始周波数）ｆｓから徐々に減少する（図１５（ｂ）参照）。ここで、始動開始周波数ｆｓは、図１４に示すように無負荷時の共振周波数ｆｗよりも十分に高い周波数に設定されており、動作周波数ｆinv＝ｆｓのときの電力変換回路９の出力電圧Ｖｘは低い電圧に抑えられている。そして、動作周波数ｆinvの減少に伴って上昇する電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが始動電圧に達すると（時刻ｔ＝ｔ２）、無電極放電灯６が点灯して特性が曲線イから曲線ロへ変化することで出力電圧Ｖｘが下降する（図１４および図１５（ａ）参照）。さらに、無電極放電灯６が点灯した後も始動回路１３は動作周波数ｆinvを定格点灯時の周波数（点灯周波数）ｆｅまで減少させ（時刻ｔ＝ｔ３）、以降、交流電源ＡＣから電源が供給されている間は動作周波数ｆinvが点灯周波数ｆｅに固定されて電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが無電極放電灯６の定格電圧に固定されるため、無電極放電灯６が安定点灯する。

このように電力変換回路９の動作周波数ｆinvを徐々に減少させることで出力電圧Ｖｘを徐々に上昇させて無電極放電灯６を始動させれば、負荷インピーダンスの変動による影響を吸収して安定した始動および点灯が可能となる。
特開平７−６５９７８号公報

ところで、上記従来例で無電極放電灯６の再始動、すなわち点灯状態において交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが低下若しくは停止して消灯し、時間Ｔ経過後に復帰した際に始動する場合、時間Ｔが短い時間であると始動回路１３の動作が正常に行われないという問題があった。

例えば、図１６に示すように時刻ｔ＝ｔ４に交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止して０Ｖになったとすると、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcは平滑コンデンサＣ１０の充電電荷のためにすぐには０Ｖにならずに徐々に低下する（図１６（ｄ）参照）。このため、始動回路１３のコンデンサＣ１の充電電荷もすぐには減少せず、始動回路１３の出力電圧Ｖｆも徐々にしか低下しないから（図１６（ｃ）参照）、ドライブ回路１１の駆動周波数（動作周波数ｆinv）も点灯周波数ｆｅから直ちには始動周波数ｆｓに復帰しない（図１６（ｂ）参照）。したがって、時刻ｔ＝ｔ５に交流電源ＡＣが再び立ち上がったとき、始動回路１３が動作周波数ｆinvの減少を開始する周波数は点灯周波数ｆｅに非常に近い周波数となり、電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが０Ｖから始動電圧まで急激に立ち上がってすぐに（時刻ｔ＝ｔ６）無電極放電灯６が点灯してしまうことがあった（図１６（ａ）参照）。

このように従来例では交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが短い時間で復帰した際に始動回路１３が正常に動作せず、特に電力変換回路９の負荷インピーダンスを変動させる要因があった場合には始動性が低下し、あるいは過電圧が発生して回路素子を破壊するなどの不具合が起こるという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、交流電源が短い時間で復帰した場合でも回路素子に与えるストレスを抑制した再始動が可能な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、上記目的を達成するために、交流電源より供給される交流出力から所望の直流出力を作成する直流電源と、直流電源の直流出力を高周波出力に変換して無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルに供給する電力変換回路と、抵抗を介して直流電源の直流出力で充電されるコンデンサを具備し、コンデンサの両端電圧に応じて前記電力変換回路の出力電圧を徐々に上昇させて無電極放電灯を始動する始動回路とを備え、電力変換回路は、動作周波数に応じて出力電圧が変化し、始動回路は、電力変換回路の動作周波数を所定の初期値から減少させることで電力変換回路の出力電圧を変化させてなる無電極放電灯点灯装置において、交流電源の交流電圧が所定のしきい値を下回ったときに始動回路により変化させられる電力変換回路の動作周波数を前記初期値にリセットするリセット信号を出力する始動制御回路を備え、当該リセット信号により始動回路に設けられたスイッチング素子をオンして前記コンデンサの充電電荷を放電させることによって電力変換回路の動作周波数を初期値にリセットさせることを特徴とする。

この発明によれば、交流電源の交流電圧が一旦低下又は停止した後に短い時間で復帰した場合でも始動制御回路がリセット信号を出力して始動回路により変化させられる電力変換回路の動作周波数を初期値にリセットするから、始動時における動作周波数の変化が必ず初期値から開始されて電力変換回路の出力電圧が低い電圧から徐々に上昇することになるため、回路素子に与えるストレスを抑制した再始動が可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、始動制御回路は、交流電圧が前記しきい値を上回った時点から所定の遅延時間が経過するまでリセット信号の出力を継続することを特徴とする。

この発明によれば、遅延時間が経過してから始動回路を動作させることにより、電力変換回路の動作が安定した状態で動作周波数を変化させることができ、電力変換回路の動作周波数や出力電圧振幅が不安定になることが無く、安定した再始動を行うことができる。

請求弧３の発明は、請求項２の発明において、無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、始動制御回路は、温度検出手段の検出温度が高くなるほど前記遅延時間を長くすることを特徴とする。

この発明によれば、消灯直後の無電極放電灯や誘導コイルの温度が上昇した状態で再始動を行うと電力変換回路と負荷とのインピーダンス整合が取り難いために始動電圧が上昇して回路素子に過大なストレスが印加される虞があるが、温度検出手段の検出温度が高くなるほど遅延時間を長くすることで温度が低下してから再始動を行うようにするため、再始動時に回路素子に印加されるストレスを低減することができる。

請求項４の発明は、請求項１又は２又は３の発明において、無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出温度が低いほど前記コンデンサと抵抗からなる充電回路の時定数を大きくする時定数調整手段とを備えたことを特徴とする。

この発明によれば、一般に無電極放電灯は内部温度（最冷点温度）が低いときほど一定時間内で始動させるために必要な始動電圧が高くなる傾向にあるため、最冷点温度を間接的に検出した周囲温度が低いときほど充電回路の時定数を大きくし、始動時における電力変換回路の出力電圧の上昇速度を遅くすることによって、始動電圧の上昇を抑えて回路素子に与えるストレスを抑制することができる。

本発明によれば、交流電源の交流電圧が一旦低下又は停止した後に短い時間で復帰した場合でも始動制御回路がリセット信号を出力して始動回路により変化させられる電力変換回路の動作周波数を初期値にリセットするから、始動時における動作周波数の変化が必ず初期値から開始されて電力変換回路の出力電圧が低い電圧から徐々に上昇することになるため、回路素子に与えるストレスを抑制した再始動が可能になるという効果がある。

以下、図面を参照して本発明を実施形態により詳細に説明する。但し、以下の各実施形態において従来例と共通の構成要素には同一の符号を付して適宜説明を省略する。

（実施形態１）
図１に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、交流電源ＡＣの電源電圧（交流電圧）Ｖacが所定のしきい値を下回ったときに始動回路１３により変化させられる電力変換回路９の動作周波数ｆinvを初期値ｆｓにリセットするリセット信号Ｖｒを出力する始動制御回路１を備えた点に特徴がある。

本実施形態の始動回路１３では、コンデンサＣ１と並列にスイッチ素子（電界効果トランジスタ）Ｑ７が接続されており、このスイッチ素子Ｑ７が始動制御回路１によってオン・オフされる。始動制御回路１は、整流回路１０の脈流出力から交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacを間接的に検出する交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍを取り込み、この検出電圧Ｖｍが所定のしきい値を下回ったときにリセット信号Ｖｒを出力してスイッチ素子Ｑ７をターンオンし、始動回路１３のコンデンサＣ１の充電電荷を強制的に放電するとともに、交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが復帰して検出電圧Ｖｍがしきい値を超えたらリセット信号Ｖｒの出力を停止してスイッチ素子Ｑ７をターンオフする。

次に、始動制御回路１の動作を図２および図３を参照してさらに詳しく説明する。図２（ａ）〜（ｅ）は横軸を時間、縦軸をそれぞれ電力変換回路９の高周波出力電圧Ｖｘ、電力変換回路９の動作周波数ｆinv、始動回路１３の出力電圧Ｖｆ、始動制御回路１のリセット信号Ｖｒ、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcとしたタイムチャートを示している。また、図３は横軸を動作周波数ｆinv、縦軸を誘導コイル５に印加される高周波出力電圧Ｖｘとする電力変換回路９の出力特性を示し、曲線イが無電極放電灯６が消灯している状態（無負荷時）、曲線ロが無電極放電灯６が点灯した状態（点灯時）の特性を表している。

例えば、無電極放電灯６が定格点灯している状態において、時刻ｔ＝ｔ４に交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止して０Ｖになったとすると、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcは平滑コンデンサＣ１０の充電電荷のためにすぐには０Ｖにならずに徐々に低下する（図２（ｅ）参照）。ここで、始動制御回路１は直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcを電源としているから交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止した後もしばらくは動作可能である。故に、交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止したことで交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍが略０Ｖとなってしきい値を下回るから、始動制御回路１はリセット信号Ｖｒを出力してスイッチ素子Ｑ７をターンオンする（図２（ｄ）参照）。スイッチ素子Ｑ７がターンオンするとコンデンサＣ１の充電電荷が直ちに放電されるため始動回路１３の出力電圧Ｖｆはほぼ０Ｖとなる。

そして、時刻ｔ＝ｔ４から平滑コンデンサＣ１０の充電電荷が放電しきらない程度の短い時間（以下、「電源停止時間」と呼ぶ）ｔpdが経過した時刻ｔ＝ｔ５に交流電源ＡＣが復帰して電源電圧Ｖacが立ち上がると、交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍがしきい値を上回って始動制御回路１がスイッチ素子Ｑ７をターンオフするため、直流電源Ｅの出力電圧ＶdcによりコンデンサＣ１が充電されて始動回路１３の出力電圧Ｖｆが徐々に上昇する（図２（ｃ）参照）。このとき、始動回路１３の出力電圧Ｖｆが略０Ｖから上昇を開始するため、ドライブ回路１１は駆動周波数（電力変換回路９の動作周波数）ｆinvを初期値（始動周波数）ｆｓから徐々に減少させることができる（図２（ｂ）参照）。そして、動作周波数ｆinvの減少に伴って上昇する電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが始動電圧に達すると（時刻ｔ＝ｔ６）、無電極放電灯６が点灯して特性が曲線イから曲線ロへ変化することで出力電圧Ｖｘが下降する（図２（ａ）および図３参照）。さらに、無電極放電灯６が点灯した後も始動回路１３は動作周波数ｆinvを点灯周波数ｆｅまで減少させ（時刻ｔ＝ｔ７）、以降、交流電源ＡＣから電源が供給されている間は動作周波数ｆinvが点灯周波数ｆｅに固定されて電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが無電極放電灯６の定格電圧に固定されて無電極放電灯６が安定点灯する。

而して、本実施形態では交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが一旦停止した後に短い時間（電源停止時間）ｔpdで復帰した場合でも始動制御回路１がリセット信号Ｖｒを出力して始動回路１３により変化させられる電力変換回路９の動作周波数ｆinvを初期値（始動周波数）ｆｓにリセットするから、始動時における動作周波数ｆinvの変化が必ず初期値ｆｓから開始されて電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが低い電圧から徐々に上昇することになり、回路素子に与えるストレスを抑制した再始動が可能となる。なお、始動制御回路１がリセット信号Ｖｒを出力するか否かを判断するために電源電圧Ｖacの検出電圧Ｖｍと比較するしきい値は、ゼロに近い値の他、定格電圧よりも低い値など、使用用途や使用環境に応じた適当な値に設定すればよい。

（実施形態２）
図４に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、交流電源ＡＣが復帰して電源電圧Ｖacがしきい値を上回った時点から所定の遅延時間ｔｄが経過するまで始動制御回路１がリセット信号の出力を継続する点に特徴があり、その他の構成および動作は実施形態１と共通である。

始動制御回路１はタイマ１ａを具備しており、交流電源検出回路１４の検出電圧Ｖｍがしきい値を上回った時点でタイマ１ａのカウント動作を開始し、タイマ１ａのカウント時間が所定の遅延時間ｔｄを経過した時点でリセット信号Ｖｒの出力を停止する。

次に、始動制御回路１の動作を図５を参照してさらに詳しく説明する。図５（ａ）〜（ｅ）は横軸を時間、縦軸をそれぞれ電力変換回路９の高周波出力電圧Ｖｘ、電力変換回路９の動作周波数ｆinv、始動回路１３の出力電圧Ｖｆ、始動制御回路１のリセット信号Ｖｒ、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcとしたタイムチャートを示している。

例えば、無電極放電灯６が定格点灯している状態において、時刻ｔ＝ｔ４に交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止して０Ｖになったとすると、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcは平滑コンデンサＣ１０の充電電荷のためにすぐには０Ｖにならずに徐々に低下する（図５（ｅ）参照）。交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止して交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍが略０Ｖとなってしきい値を下回ると、始動制御回路１はリセット信号Ｖｒを出力してスイッチ素子Ｑ７をターンオンする（図５（ｄ）参照）。そして、電源停止時間ｔpdが経過した時刻ｔ＝ｔ５に交流電源ＡＣが復帰して電源電圧Ｖacが立ち上がると、交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍがしきい値を上回って始動制御回路１がタイマ１ａのカウント動作を開始する。タイマ１ａのカウント時間が遅延時間ｔｄを経過した時点（時刻ｔ＝ｔ６）で始動制御回路１がリセット信号Ｖｒの出力を停止してスイッチ素子Ｑ７をターンオフし、直流電源Ｅの出力電圧ＶdcによりコンデンサＣ１が充電されて始動回路１３の出力電圧Ｖｆが徐々に上昇する（図５（ｃ）参照）。そして、動作周波数ｆinvの減少に伴って上昇する電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが始動電圧に達すると（時刻ｔ＝ｔ７）、無電極放電灯６が点灯して出力電圧Ｖｘが下降する（図５（ａ））。さらに、無電極放電灯６が点灯した後も始動回路１３は動作周波数ｆinvを点灯周波数ｆｅまで減少させ（時刻ｔ＝ｔ８）、以降、交流電源ＡＣから電源が供給されている間は動作周波数ｆinvが点灯周波数ｆｅに固定されて電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが無電極放電灯６の定格電圧に固定されて無電極放電灯６が安定点灯する。

而して、交流電源ＡＣの復帰後すぐに始動回路１３により電力変換回路９を動作させると動作周波数ｆinvや出力電圧の振幅が安定しないなどの不具合が生じる虞があるが、本実施形態では、交流電源ＡＣが復帰してもすぐには始動回路１３を動作せずに遅延時間ｔｄが経過してから動作させているため、電力変換回路９の動作が安定した状態で動作周波数ｆinvを変化させることができ、電力変換回路９の動作周波数ｆinvや出力電圧振幅が不安定になることが無く、安定した再始動を行うことができる。

ところで、上述のように交流電源ＡＣが短い時間だけ停止する瞬時停電が頻繁に発生すると、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcも不安定になって定常値Ｖstdからずれることがある。このように直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcが定常値Ｖstdからずれた状態で再始動を行うと始動性が悪化したり、回路素子へのストレスが増大する可能性がある。そこで、図６に示すように交流電源ＡＣが復帰した時点の直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcと定常値Ｖstdとの差が大きくなるほど始動制御回路１が遅延時間ｔｄを長くすれば、直流電源Ｅの電源電圧Ｖacが安定した状態で始動回路１３を動作させることができて始動性の悪化や回路素子のストレスの増大を防ぐことができる。

（実施形態３）
図７に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、遅延時間ｔｄにおいて始動回路１３により始動電圧よりも十分に小さい出力電圧Ｖｘで電力変換回路９を動作させる点に特徴があり、その他の構成および動作は実施形態２と共通である。

すなわち、本実施形態では、始動回路１３に設けたスイッチ素子Ｑ７の一端（ドレイン）に抵抗Ｒｓが接続され、スイッチ素子Ｑ７をオンしているときの始動回路１３の出力電圧ＶｆがＶｆ＝Ｖｓ（＞０）となり、ドライブ回路１１がＶｓに応じた動作周波数ｆinv＝ｆｓ’（＜ｆｓ）で電力変換回路９を動作させる。ここで、Ｖｓの大きさは対応する動作周波数ｆinv＝ｆｓ’で電力変換回路９を動作させたときの出力電圧Ｖｘが無電極放電灯６の始動電圧よりも十分に小さくなる適当な値に設定すればよい。

次に、再始動時の動作を図８を参照してさらに詳しく説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は横軸を時間、縦軸をそれぞれ電力変換回路９の高周波出力電圧Ｖｘ、電力変換回路９の動作周波数ｆinv、始動回路１３の出力電圧Ｖｆ、始動制御回路１のリセット信号Ｖｒ、直流電源Ｅの出力電圧Ｖdcとしたタイムチャートを示している。

例えば、無電極放電灯６が定格点灯している状態において、時刻ｔ＝ｔ４に交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacが停止し、交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍが略０Ｖとなってしきい値を下回ると、始動制御回路１はリセット信号Ｖｒを出力してスイッチ素子Ｑ７をターンオンする（図８（ｄ）参照）。そして、電源停止時間ｔpdが経過した時刻ｔ＝ｔ５に交流電源ＡＣが復帰して電源電圧Ｖacが立ち上がると、交流電圧検出回路１４の検出電圧Ｖｍがしきい値を上回って始動制御回路１がタイマ１ａのカウント動作を開始するが、このときに交流電源ＡＣの復帰で動作を開始したオペアンプＯＰの非反転入力端に抵抗Ｒｓによる電圧降下にほぼ等しい電圧が入力されるために始動回路１３の出力電圧ＶｆがＶｆ＝Ｖｓ（＞０）となる。故に、ドライブ回路１１がＶｓに応じた動作周波数ｆinv＝ｆｓ’（＜ｆｓ）で電力変換回路９を動作させるため、誘導コイル５には始動電圧よりも十分に小さい出力電圧Ｖｘが印加される（図８（ａ）参照）。そして、タイマ１ａのカウント時間が遅延時間ｔｄを経過した時点（時刻ｔ＝ｔ６）で始動制御回路１がスイッチ素子Ｑ７をターンオフし、直流電源Ｅの出力電圧ＶdcによりコンデンサＣ１が充電されて始動回路１３の出力電圧Ｖｆが徐々に上昇し（図８（ｃ）参照）、動作周波数ｆinvの減少に伴って上昇する電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが始動電圧に達すると（時刻ｔ＝ｔ７）、無電極放電灯６が点灯して出力電圧Ｖｘが下降する（図８（ａ））。さらに、無電極放電灯６が点灯した後も始動回路１３は動作周波数ｆinvを点灯周波数ｆｅまで減少させ（時刻ｔ＝ｔ８）、以降、交流電源ＡＣから電源が供給されている間は動作周波数ｆinvが点灯周波数ｆｅに固定されて電力変換回路９の出力電圧Ｖｘが無電極放電灯６の定格電圧に固定されて無電極放電灯６が安定点灯する。

而して、本実施形態では、上述のように遅延時間ｔｄにおける電力変換回路９の出力電圧Ｖｘを０Ｖとせずに、誘導コイル５に微小な高周波電流を流して無電極放電灯６内の放電ガスに僅かな励起エネルギを供給しているため、実施形態２と比較して無電極放電灯６を再始動する際に必要なエネルギが少なくて済み、始動電圧を下げることができて始動性が改善されるという利点がある。なお、電源停止時間ｔpdと反比例して遅延時間ｔｄを変化させ、電源停止時間ｔpdが短いときほど遅延時間ｔｄを長くすることが望ましく、回路素子へのストレスをより低減して安定した始動が行える。

（実施形態４）
図９に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、直流電源Ｅが具備する駆動回路２を汎用の力率改善用集積回路（例えば、モトローラ社製のＭＣ３３２６２）で構成し、駆動回路２と始動制御回路１とで交流電圧検出回路１４を兼用している点に特徴があり、その他の構成および動作は実施形態１と共通である。

駆動回路２を構成する力率改善用集積回路は従来周知であって、交流電源ＡＣを整流回路１０で整流した入力電圧や出力電圧Ｖdcを検出し、その検出結果に基づいてスイッチング素子Ｑ６のオンデューティ比などを制御することで、入力電圧の変動や負荷の軽重に関わらず、出力電圧Ｖdcを一定に制御することができるとともに、入力電流波形を入力電圧波形と相似な正弦波にすることで力率を改善することができるものである。

而して、駆動回路２のために設けられる交流電圧検出回路１４を始動制御回路１における交流電源ＡＣの電源電圧Ｖacの検出に兼用しているため、部品点数の削減によるコストダウンが図れるという利点がある。

（実施形態５）
図１０に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出部１ｂを備え、温度検出部１ｂの検出温度が高くなるほど始動制御回路１が遅延時間ｔｄを長くする点に特徴があり、その他の構成および動作は実施形態２と共通である。

温度検出部１ｂは、サーミスタ、抵抗素子、ダイオード、トランジスタなどの一定の温度係数を持った回路素子を有し、例えば、周囲温度によって変化する回路素子の電圧降下を検出信号として始動制御回路１に出力するものであって、誘導コイル５並びに無電極放電灯６の近傍に配置される。始動制御回路１では、温度検出部１ｂの検出信号に応じて、検出温度が高くなるに従って遅延時間ｔｄを長くする。

すなわち、無電極放電灯６の始動時および再始動時において、消灯から十分に時間が経過して誘導コイル５が充分に冷却され、誘導コイル５の温度が例えば室温になった状態と、消灯からあまり時間が経過しておらず、誘導コイル５の温度が高温のままの状態とでは、誘導コイル５の入力インピーダンスが異なるため、誘導コイル５の温度が室温状態では始動可能であったとしても、誘導コイル５の温度が高温状態では、誘導コイル５の温度による入力インピーダンスの変化により始動困難になってしまうことがある。

しかしながら本実施形態では、温度検出部１ｂの検出温度が高くなるほど遅延時間ｔｄを長くすることで誘導コイル５の温度が低下してから再始動を行うようにしているため、再始動時に回路素子に印加されるストレスを低減することができる。

（実施形態６）
図１１に本実施形態の回路構成を示す。本実施形態は、無電極放電灯６の周囲温度を検出する温度検出部１７と、温度検出部１７の検出温度が低いほど始動回路１３のコンデンサＣ１と抵抗Ｒ１からなる充電回路の時定数を大きくする時定数調整手段とを備えた点に特徴があり、その他の構成および動作は実施形態２と共通である。

温度検出部１７は実施形態５における温度検出部１ｂと同様に、サーミスタ、抵抗素子、ダイオード、トランジスタなどの一定の温度係数を持った回路素子を有し、例えば、周囲温度によって変化する回路素子の電圧降下を検出信号として出力するものであって、無電極放電灯６の近傍に配置される。時定数調整手段は、充電回路の抵抗Ｒ１と並列に接続された抵抗Ｒ５およびトランジスタＱ８の直列回路と、温度検出部１７の検出信号（周囲温度）に応じてトランジスタＱ８のベース電流を制御する制御部１８とからなる。すなわち、制御部１８がベース電流を制御することでトランジスタＱ８のコレクタ−エミッタ間抵抗を変化させ、充電回路の見かけ上の抵抗値を変化させて時定数を調整することができる。

一般に無電極放電灯は内部温度（最冷点温度）が低いときほど一定時間内で始動させるために必要な始動電圧が高くなるため、図１２に示すように周囲温度が常温時の始動電圧Ｖig1に比べて低温時の始動電圧Ｖig2の方が高くなる傾向にある。一方、始動回路１３が具備する充電回路の時定数が大きいほど、始動に要する時間が長くなるが、始動電圧については低下する傾向にある。

而して、本実施形態では無電極放電灯６の最冷点温度に対応する周囲温度を温度検出部１７で検出し、その検出温度が低いときほど制御部１８により充電回路の時定数を大きくしているので、始動時における電力変換回路９の出力電圧の上昇速度を遅くすることによって、低温時の始動電圧の上昇を抑えて回路素子に与えるストレスを抑制することができる。

実施形態１の回路構成図である。 同上の再始動時における動作説明用のタイムチャートである。 同上の動作説明図である。 実施形態２の回路構成図である。 同上の再始動時における動作説明用のタイムチャートである。 同上の動作説明図である。 実施形態３の回路構成図である。 同上の再始動時における動作説明用のタイムチャートである。 実施形態４の回路構成図である。 実施形態５の回路構成図である。 実施形態６の回路構成図である。 同上の再始動時における動作説明用のタイムチャートである。 従来例の回路構成図である。 同上の動作説明図である。 同上の始動時における動作説明用のタイムチャートである。 同上の再始動時における動作説明用のタイムチャートである。

符号の説明

Ｅ 直流電源
１ 始動制御回路
５ 誘導コイル
６ 無電極放電灯
９ 電力変換回路
１１ ドライブ回路
１３ 始動回路
Ｑ３，Ｑ４ スイッチング素子
Ｒ１ 抵抗
Ｃ１ コンデンサ
ＯＰ オペアンプ
Ｑ７ スイッチ素子

Claims (4)

1. 交流電源より供給される交流出力から所望の直流出力を作成する直流電源と、直流電源の直流出力を高周波出力に変換して無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルに供給する電力変換回路と、抵抗を介して直流電源の直流出力で充電されるコンデンサを具備し、コンデンサの両端電圧に応じて前記電力変換回路の出力電圧を徐々に上昇させて無電極放電灯を始動する始動回路とを備え、電力変換回路は、動作周波数に応じて出力電圧が変化し、始動回路は、電力変換回路の動作周波数を所定の初期値から減少させることで電力変換回路の出力電圧を変化させてなる無電極放電灯点灯装置において、交流電源の交流電圧が所定のしきい値を下回ったときに始動回路により変化させられる電力変換回路の動作周波数を前記初期値にリセットするリセット信号を出力する始動制御回路を備え、当該リセット信号により始動回路に設けられたスイッチング素子をオンして前記コンデンサの充電電荷を放電させることによって電力変換回路の動作周波数を初期値にリセットさせることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. 始動制御回路は、交流電圧が前記しきい値を上回った時点から所定の遅延時間が経過するまでリセット信号の出力を継続す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. 無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段を備え、始動制御回路は、温度検出手段の検出温度が高くなるほど前記遅延時間を長くする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. 無電極放電灯の周囲温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出温度が低いほど前記コンデンサと抵抗からなる充電回路の時定数を大きくする時定数調整手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２又は３記載の無電極放電灯点灯装置。

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