WO2004110110A1

WO2004110110A1 - 放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: WO2004110110A1
Application number: PCT/JP2004/007069
Authority: WO
Inventors: Satoshi Kominami; Kenichirou Takahashi; Toshiaki Kurachi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2004-05-18
Publication date: 2004-12-16

Abstract

調光器２により位相制御された交流電圧を整流する整流部５と、整流部５で全波整流された電圧波形を平滑化しほぼ一定の直流電圧に変換する平滑部６と、平滑部６の直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ部７と、位相制御された交流電圧のターン・オンおよび導通期間をツェナーダイオードを用いて検出し調光信号を出力する調光制御部８と、調光信号に応じてインバータ部７を間欠動作させる間欠駆動制御部９有し、位相制御された交流電圧のターン・オンのタイミングと、インバータ部７の間欠動作のタイミングとを、同期させる。

Description

曰月糸田放電ランプ点灯装置技術分野

本発明は、放電ランプ点灯装置に関し、特に調光器によって位相制御された交流電圧が入力される放電ランプ点灯装置に関する。背景技術

放電ランプである蛍光ランプは、白熱電球に比べて効率が高く、且つ長寿命であることから地球環境保護並びに経済性の観点から広く普及している。また近年、蛍光ランプと点灯回路とが一体化された電球形蛍光ランプが、住宅、ホテル、レストランなどで省エネルギー光源として注目され、電球に代えてそのまま利用できる手軽さもあり益々普及する趨勢にある。

さらに最近、電極の無い無電極電球形蛍光ランプが、従来の有電極の電球形蛍光ランプに比べて寿命が数倍も長いことから経済的な光源として注目され、需要が増加する傾向にある。

一方、住宅やホテルでは、人々は、読書をしたり、あるいは家族との団欒を楽しんだり、と色々な生活行為を行っており、これらの生活行為に合わせた快適な光環境とするため、それぞれの場にふさわしい明るさとすることが求められている。電球の場合には、市販の電球用調光器を利用することで容易に明るさを変えることができる。白熱電球の調光は、商用電源電圧をオン zオフし、そのオン期間を変えることによって明るさを変える方法、すなわち位相制御された電圧を白熱電球に入力するために電球用調光器を利用する方法が一般的である。一方、電球形蛍光ランプの場合にも、電球の場合と同様に既存の電球用調光器を利用して明るさを変えることが求められているが、蛍光ランプの発光は、放電によるものであるので、電球のように供給電力を単に調整するだけでは、実際に使用できるレベルの、調光可能な蛍光ランプを実現することは難しい（例えば、特開平 1 1

- 1 1 1 4 8 6号公報，特許第 2 8 3 1 0 1 6号公報，特開平 2— 1 9 9 7 9 6 号公報および特開 2 0 0 0 - 2 6 8 9 9 2号公報参照）。

最近、電球の場合と同様に既存の電球用調光器を利用して明るさを変えたいというユーザーのニーズに応えて、電球用調光器に接続して調光点灯できる有電極の電球形蛍光ランプが開発された（特開平 1 1一 1 1 1 4 8 6号公報）。しかしながら、無電極の電球形蛍光ランプで調光可能なものは、いまだ開発されていないのが実情である。

また、調光可能な前記有電極の蛍光ランプを調光点灯する場合、この蛍光ランプは市販の電球用調光器に接続して用いられることが多い。この場合、市販の電球用調光器としてはどの電球用調光器を用いても原理的には調光できるはずであるが、電球用調光器によってはランプが正常に調光点灯できず、ちらつきを生じたり、蛍光ランプが点灯しにくいといつた不具合が生じることがあることを本願発明者らは実際の試験により見つけだした。

本発明は、上述した課題を解決するためのもので、ちらつきや点灯のしにくさを防止し、安定な調光動作を実現する放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。発明の開示

本発明の第 1の放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、調光器によって位相制御された交流電圧を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧からリップル成分を除去して直流電圧に変換する平滑部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換し、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させる消灯期間とによって前記放電ランプを間欠駆動するインバー夕部と、前記位相制御された交流電圧のターン - オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じて前記ィンバ一夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、前記調光制御部は、前記整流部と前記平滑部の間に配置されており、かつ、前記平滑部からの電流を阻止するダイォードと、前記整流部からの出力電圧を分圧するィ.ンピーダンス素子と、前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するヅェナ一ダイォードと、前記ツエナ一ダイオードの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、前記スィッチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスィッチ素子とを少なくとも有し、前記ターン ·オンと前記ィンバ一夕部の間欠駆動の点灯とのタイミングとを実質的に同期させ、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する。

本発明の第 2の放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、調光器によって位相制御された交流電圧を整流する整流部と、前記整流部の出力電圧からリップル成分を除去して直流電圧に変換する平滑部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換し、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させる消灯期間とによって前記放電ランプを間欠駆動するインバー夕部と、前記位相制御された交流電圧のターン · オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じてインバー夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、前記調光制御部は、前記整流部と前記平滑部の間に配置されており、かつ、前記平滑部からの電流を阻止するダイオードと、前記整流部からの出力電圧を分圧するインピーダンス素子と、前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するツエナーダイォ一ドと、前記ヅェナ一ダイォ一ドの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、前記スィッチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスィツチ素子とを少なくとも有し、前記夕一ン ·オンと前記ィンバ一夕部の間欠駆動の点灯との夕ィミングとのずれ量を一定に維持し、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する。

本発明の第 3の放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、調光器によって位相制御された交流電圧を整流する整流部と、前記位相制御された交流電圧を直流電圧に変換する平滑部と、前記放電ランプが点灯する高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する点灯期間と、前記放電ランプが点灯しない高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する消灯期間とで、前記放電ランプを間欠駆動するィンバ一夕部と、前記位相制御された交流電圧の夕一ン -オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に比例した調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じてィンバータ部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、前記調光制御部は、前記整流部と前記平滑部の間に配置されており、かつ、前記平滑部からの電流を阻止するダイオードと、前記整流部からの出力電圧を分圧するインピーダンス素子と、前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するヅェナ一ダイォードと、前記ヅェナ一ダイォードの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、前記スィツチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスィツチ素子とを少なくとも有し、前記ターン ·オンと前記 D C /A C変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングとを同期し、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する。

本発明の第 4の放電ランプ点灯装置は、放電ランプと、調光器によって位相制御された交流電圧を整流する整流部と、前記位相制御された交流電圧を直流電圧に変換する平滑部と、前記放電ランプが点灯する高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する点灯期間と、前記放電ランプが点灯しない高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する消灯期間とで、前記放電ランプを間欠駆動するインバー夕部と、前記位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に比例した調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じてィンバ一夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、前記調光制御部は、前記整流部と前記平滑部の間に配置されており、かつ、前記平滑部からの電流を阻止するダイオードと、前記整流部からの出力電圧を分圧するインピーダンス素子と、前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するヅェナ一ダイォードと、前記ヅェナ一ダイォ一ドの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、前記スィツチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスィツチ素子とを少なくとも有し、前記ターン ·オンと前記ィンバ一夕部の間欠駆動の点灯との夕ィミングとのずれ量を一定に維持し、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する。

前記調光制御部は、前記放電ランプの点灯が不安定になる前に前記放電ランプを消灯させる信号を出力する構成を有していることが好ましい。

前記調光制御部は、前記位相制御された交流電圧の位相制御角が 1 5 0度よりも大きいときには、前記放電ランプを消灯させる信号のみを出力することが好ましい。

前記調光制御部は、前記ヅェナ一ダイォードのアノード端子にベース端子が接続された前記第 1のスィヅチ素子である第 1のトランジスタと、前記第 1のトランジス夕のコレクタ端子と直流電源回路とにベース端子が接続された前記第 2のスィツチ素子である第 2のトランジスタとを有し、前記第 2のトランジスタのコレクタ端子は、前記間欠制御部に接続されていることが好ましい。

前記間欠駆動制御部は、第 3のスィッチ素子を少なくとも含み、前記第 3のスィツチ素子によって前記ィンバ一夕部の駆動状態を切り換えることが好ましい。前記ィンバ一夕回路は、 nチャネル F E Tと pチャネル F E Tを含むコンプリメンタリ構成を有しており、前記第 3のスイッチング素子は、前記 nチャネル F E Tのドレインーゲ一ト間をショートさせることにより前記ィンバ一夕回路の駆動状態を切り換えることが好ましい。

ある好適な実施形態において、前記放電ランプは、無電極蛍光ランプである。ある好適な実施形態において、前記放電ランプは、有電極蛍光ランプである。さらに口金を備え、前記口金と、前記放電ランプと、前記放電ランプを点灯させる点灯回路とがー体に組み立てられていることが好ましい。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施の形態 1の放電ランプ点灯装置の模式的な回路構成図である。

図 2は、実施の形態 1の放電ランプ点灯装置における回路およびランプ特性を示す図である。

図 3は、本発明の実施の形態 2の放電ランプ点灯装置の模式的な回路構成図である。

図 4は、実施の形態 2の放電ランプ点灯装置における回路およびランプ特性を示す図である。

図 5は、本発明の実施の形態 1の放電ランプ点灯装置の具体的な回路構成図である。

図 6は、本発明の実施の形態 3の放電ランプ点灯装置の模式的な回路構成図である。

図 7は、本発明における実施の形態 4の放電ランプ点灯装置の模式的な断面図である。

図 8は、従来の有電極放電ランプ点灯装置の模式的な回路構成図である。図 9は、非同期タイプの放電ランプ点灯装置の模式的な回路構成図である。図 1 0は、実施の形態 2の放電ランプ点灯装置における回路およびランプ特性を示す図である。

図 1 1は、図 9の放電ランプ点灯装置における回路およびランプ特性を示す図 ^め。

図 1 2は、実施の形態 1の放電ランプ点灯装置における別の回路およびランプ特性を示す図である。

図 1 3は、実施の形態 5の放電ランプ点灯装置における回路特性を示す図である o 発明を実施するための最良の形態

本発明の実施の形態について詳細説明をするに先立ち、本発明にあたって事前検討した事項について述べる。

まず、図 8に示す、特開平 1 1一 1 1 1 4 8 6号公報における従来の有電極の放電ランプ点灯装置について検討した。この放電ランプ点灯装置は、インバー夕回路の動作周波数を変えて調光する周波数変化方式を用いており、入力される位相制御された電圧の導通角、すなわち電圧の導通期間（オン期間）に応じて蛍光ランプの明るさを変えるものである。

図 8に示した放電ランプ点灯装置は、商用電源 1 0 1に接続された位相制御装置 1 0 2と、高周波発生装置 1 0 3と、蛍光ランプ 1 0 8とを備えており、さらに位相制御電圧の導通角を検出する検知手段 1 0 9、および、蛍光ランプの光出力を検出する光検出部 1 1 0を備えている。また高周波発生装置 1 0 3は、高周波阻止フィル夕 1 0 4と、整流装置 1 0 5と、位相制御された電圧を平滑化直流電圧に変換する平滑化直流電圧変換部 1 0 6と、直流化変換電圧を高周波に変換するィンバ一夕部 1 0 7とから構成されている。ィンバ一タ部 1 0 7は、スィヅチング部 1 7 1と、スィツチング部 1 0 7を制御する信号を発する発振制御部 1 7 2とから構成されている。また検知手段 1 0 9は、検知した導通角に応じてィンバ一夕部 1 0 7の発振制御部の出力周波数を変化させる。出力周波数を変化させることで放電ランプからの発光出力が変化する。一方、光検出部 1 1 0は、光検出量に応じて発振制御部 1 7 2の出力周波数を変化させる。

この周波数変化方式による調光方法では、ィンバ一夕のスィツチング周波数 (動作周波数）をかなり広く変える必要があり、スイッチング素子を駆動する駆動回路を広い周波数範囲で応答可能なものにする必要がある。さらに、インバー夕のスィヅチング周波数を広い範囲で変化させるためにノイズ対策が複雑となり、コス卜が高くなることが指摘されている（特許第 2 8 3 1 0 1 6号公報）。

また別の調光方法として、電源からの交流電力をトライアツクで位相制御し、さらに全波整流した出力をィンバ一夕回路に供給し、その高周波出力を放電ランプに供給することでランプ電流を制限し調光する位相制御方式がある。しかし、この位相制御方式では、トライアツクの導通角を 7Γに近づけて調光を深くしていくと放電ランプの立ち消えやちらつき等の現象が生ずる。このような位相制御方式を電球用調光器を通した電気入力に接続する放電ランプ点灯装置に用いると、放電ランプの立ち消えやちらつきが一層発生しやすくなる。

この位相制御方式において調光を深くしたときに生ずる立ち消えやちらつき現象を解消する調光方式として、ィンバ一夕回路のスィツチング周波数を一定にしておき、スイッチング素子のオン時間と、オフ時間との比率を変え、放電ランプに高電圧を間欠的に印加することにより調光する間欠駆動方式があり、たとえば、特開平 2— 1 9 9 7 9 6号公報、特開 2 0 0 0— 2 6 8 9 9 2号公報で開示されている。

しかしながら、この間欠駆動方式を用いても、電球用調光器によってはランプがちらついたり点灯しにくいといつた不具合が生じることがある。本願発明者らは、この不具合の原因は、主として調光指令信号が、電球用調光器のトライアツクにより位相制御された電圧の夕一ン ·オンに同期していないことにより、放電ランプの点灯に必要なエネルギーが供給されないためと考えた。ここで、同期とは、調光指令信号と夕一ン 'オンとが時間的に一致していること、あるいは常に一定のずれ時間で生じていることである。特に、無電極蛍光ランプにあっては、この無電極蛍光ランプに供給する電気エネルギーをィンバ一夕回路のスィッチング素子をオン、オフして間欠駆動する場合、スイッチング素子をオンして無電極蛍光ランプを始動させるとき、瞬時的に大きな電気エネルギーの供給を必要とするが、調光指令信号が位相制御された電圧のターン ·オンに同期していないと、ランプの始動毎に電圧の大きさが変わるので、ランプがちらついてしまうと考えられる。このため無電極蛍光ランプにおいては、トライァヅクで位相制御された電圧の夕一ン ·オンのタイミングを、検知手段としてヅェナ一ダイォードを用いて検知し、これに基づいて発生した調光指令信号によってインバー夕回路のスィヅチング素子を位相制御された電圧の夕一ン ·オンのタイミングに同期してオンさせることを思いついた。

以上の検討より、本発明者らは、位相制御電圧の夕一ン ·オンのタイミングと、調光指令信号の夕一ン ·オンのタイミングとを、ヅェナ一ダイォ一ドを用いて実質的に同期させる調光制御部を構成することにより、ちらつきを生じず、安定な調光動作をする放電ランプ点灯装置を実現した。

以下、図面を参照しながら、本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、簡素化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されない。

(実施の形態 1 ) 図 1は、本発明による実施の形態 1にかかる放電ランプ点灯装置の構成を模式的に示している。

本実施の形態 1の放電ランプ点灯装置は、放電ランプである無電極蛍光ランプ 3と、商用電源 1の電圧を位相制御する調光器 2と、調光器 2で位相制御された交流電圧に応じて無電極蛍光ランプ 3を調光点灯する点灯回路 4とで構成されている。商用電源 1は、例えば 6 0 H z、 1 0 0 Vの交流電源であり、調光器 2に接続されている。調光器 2は、トライアツクを用いた周知の位相制御を利用した調光器で、例えば、市販の白熱電球用調光器を用いることができる。また、位相制御は、 0〜 1 8 0度の範囲で行われ、例えば 6 0度に位相制御された交流電庄というのは、 0〜6 0度の間は電圧が 0であり（非導通期間）、 6 0〜1 8 0度の間は、元の交流電圧そのまま（導通期間）の交流電圧である。

点灯回路 4は、整流部 5と、平滑部 6と、インバー夕部 7と、調光制御部 8と、間欠駆動制御部 9とで構成されている。

整流部 5は、調光器 2から供給される位相制御された交流電圧を全波整流する。この整流部 5としては、例えばダイオード ·プリッジを挙げることができる。平滑部 6は、整流部 5で整流された電圧からリップル成分を除去して平滑直流電圧へと変換する。この平滑部 6としては、例えば電解コンデンサなどの平滑用コンデンサを挙げることができる。

インバー夕部 7は、発振回路 1 7、駆動回路 1 8、 M O S F E T 1 2 , 1 3、共振用インダク夕 1 4、第 1及び第 2の共振用コンデンサ 1 5、 1 6とで構成されている。第 2の共振用コンデンサ 1 6と誘導コイル 1 1との直列回路が第 1の共振用コンデンサ 1 5に並列接続されている。誘導コイル 1 1と無電極放電バルブ 1 0とで無電極蛍光ランプ 3を構成している。

調光制御部 8は、整流部 5と平滑部 6との間に配置されて双方と接続され、調光器 2により位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波状の調光信号を出力する。ここで、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波状の調光信号というのは、調光器 2を操作して導通期間が変化したときに、調光信号である矩形波のデューティ比も同じように変化するということである。

間欠駆動制御部 9は、少なくとも第 3のスィッチ素子として動作するスィッチ素子を含み、調光制御部 8からの調光信号に応じて、このスイッチ素子をオンオフすることによりィンバ一夕部 Ίの発振回路 17と駆動回路 1 8の接続状態を制御し、インバー夕部 7を間欠駆動させる。

以下、本実施の形態 1の動作について間単に説明する。

商用電源 1の出力電圧は調光器 2で位相制御され、調光器 2で位相制御された交流電圧は、整流部 5および平滑部 6で直流電圧に変換される。

整流部 5および平滑部 6によって平滑化された直流電圧は、インバー夕部 7の MO S FET 12 , 13に接続された駆動回路 18が、発振回路 1 7の駆動周波数 f 1 (H z) の出力で駆動され、 MOS FE T 12と 13が交互にオン、オフすることにより高周波電圧に変換される。この高周波電圧が、共振用インダク夕 14 , 第 1及び第 2の共振用コンデンサ 1 5， 16、誘導コイル 1 1からなる共振回路に印加される。誘導コイル 1 1を流れる電流によって無電極放電バルブ 1 0内に交流電磁界が発生する。この交流電磁界によって供給されるエネルギーにより、無電極放電バルブ 10内に封入されている発光ガス（図示せず）が励起され発光する。発光ガスとしては、例えば、水銀、クリプトン、キセノンなど、あるいはこれらの混合ガスが用いられる。

なお、この場合、調光器 2で位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンの夕イミングが調光制御部 8で検出され、この位相制御された電圧の導通期間に応じた矩形波である調光信号が出力される。この調光信号は、インバー夕部 7を動作させ無電極蛍光ランプ 3を点灯させる ON信号であり、この ON信号が間欠駆動制御部 9に出力される。この ON信号により間欠駆動制御部 9のスィッチ素子は、ォン状態となり、これにより発振回路 1 7からの信号を駆動回路 18に伝達するようになるため、 MO SFE T 12、 1 3は周波数 f 1 (H z) で駆動され、インバー夕部 7は高周波電圧を出力する。これにより無電極蛍光ランプ 3は点灯する。一方、位相制御された電圧の非導通期間には、調光制御部 8から調光信号として、ィンバ一夕部 7を停止させ無電極蛍光ランプ 3を消灯させる OFF信号が、間欠駆動制御部 9に出力される。この OFF信号により間欠駆動制御部 9のスィツチ素子はオフ状態となり、発振回路 17からの信号が駆動回路 1 8に伝達されないように、発振回路 1 7からの信号を遮断する。このため、 MO S FE T 1 2、 13は駆動されず、インバー夕部 7から高周波電圧が出力されない。これにより無電極蛍光ランプ 3は消灯する。

次に、本実施形態を具体的な回路により、詳しく説明する。

図 5は、本実施形態の無電極放電ランプ点灯装置の回路図である。

整流回路部 5は、ダイオードブリッジ DB 1で構成されている。

調光器 2で位相制御された交流電圧は、整流部 5のダイォ一ドブリッジ DB 1 で全波整流される。

平滑部 6は、電解コンデンサ C 1で構成される。整流部 5で全波整流された電圧波形は、電解コンデンサ C 1でリップル成分が除去されて、ほぼ一定な直流に変換される。 .

インバ一夕部 7は、抵抗 R 1、第 1及び第 2の MO S F E T 12、 13、共振用インダク夕 14、第 1及び第 2の共振用コンデンサ 15、 16、発振回路 17、馬 _区動回路 18とで構成されている。このインバー夕部 7は、第 1の MOSFET 12が nチャネル F E Tであり、第 2の MOSFET 13が pチャネル F E Tであるコンプリメン夕リ構成の自砺発振構成である。なお、第 1の MOSFET 1 2がハイ側であり、第 2の MOSFET 13が口一側である。発振回路 17は、共振用インダク夕 14の 2次卷き線で構成される。駆動回路 18はインダク夕 L 1、コンデンサ C 2、 C3、ヅェナ一ダイオード ZD 1、 ZD 2、抵抗 R2、ダィオード D 1とで構成される。

まず、説明が簡単であるため、間欠駆動しない場合のインバー夕部 7の動作について説明する。

商用電源 1から調光器 2に入力され、位相制御された交流電圧は整流部 5および平滑部 6とでほぼ一定の直流電圧に変換される。

インバ一夕部 7では、 R 1および R 2を介して C 3が充電されて第 2の MOS FET 13のゲート閾値電圧以上になると、第 2の MOSFET 13がオン状態になり、インバー夕部 7は起動する。インバー夕部 7が起動すると、共振用インダク夕 14に電流が流れるため共振用インダク夕 14の 2次卷き線に起電力が生じる。この起電力を駆動回路 18のインダク夕 L 1およびコンデンサ C 2とで共振させ、第 1及び第 2の MOSFET 12、 13を駆動する駆動信号を出力する。これにより、第 1及び第 2の M O S F E T 1 2、 1 3は、交互にオン ·オフを繰り返し、平滑部 6からの直流電圧を周波数 f 1の高周波電圧に変換する。なおこの周波数: f 1 ( H z ) は、インダク夕 1 4、第 1及び第 2の共振用コンデンサ 1 5， 1 6、誘導コイル 1 1とで決定される。またヅェナ一ダイオード Z D 1、 Z D 2は、第 1及び第 2の M O S F E T 1 2、 1 3の保護を目的として配置されている。

前記の高周波電圧は、無電極蛍光ランプ 3に印加されて、誘導コイル 1 1に高周波電流が流れる。誘導コイル 1 1に高周波電流が流れると、誘導コイル 1 1の周囲に電磁界が発生し、この電磁界により無電極放電バルブ 1 0にエネルギーが供給される。そして、無電極放電バルブ 1 0の内部に封入された発光ガスが励起されて紫外放射が発生し、この紫外放射によって無電極放電バルブ 1 0内部に塗布した蛍光体（図示せず）が励起発光して、無電極蛍光ランプ 3が点灯する。次に、調光制御部 8および間欠駆動制御部 9によってインバー夕部 7を間欠駆動し、無電極蛍光ランプ 3を調光点灯する場合の動作について説明する。

調光制御部 8は、整流部 5からの出力電圧を分圧するインピーダンス素子である R 3、 R 4と、 R 3と R 4で分圧した電圧が所定値以上であれば導通するツエナ一ダイォード Z D 3と、ヅェナ一ダイォード Z D 3からの信号に応じてオン · オフし位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波状の調光信号を出力する第 1のスィッチ素子であるトランジスタ Q 1と、平滑部 6からの電流を阻止するためのダイォード D 2と、間欠駆動制御部 9を駆動するための直流電源回路、抵抗 R 5、第 2のスィツチ素子であるトランジスタ Q 2とで構成されている。調光器 2で位相制御された交流電圧（図 2 a参照）は、整流部 5で全波整流され、その電圧を抵抗 R 3、 R 4とで分圧し、 R 4の両端電圧がヅヱナ一ダイォ一ド Z D 3のヅ工ナ一電圧以上のとき逆方向電流が流れて、ヅェナ一ダイォード Z D 3のァノ一ドにべ一スが接続されているトランジスタ Q 1をオンする。ここで、ヅェナ一ダイォ一ド Z D 3のツエナ一電圧の設定を変えると Q 1のオン時間は変化するが、いずれにしても Q 1のオン時間は位相制御された交流電圧の導通期間に応じた時間となり、また、導通期間に比例した時間となる。

ここで抵抗 R 3 , R 4の値及びヅヱナ一ダイォ一ド Z D 3のヅヱナ一電圧を適宜選択することにより、ツエナーダイォード ZD3のターン 'オンのタイミングが位相制御された交流電圧のターン ·オンの夕ィミングと同期される。つまり、このヅ工ナ一ダイォード Z D 3によって位相制御された交流電圧のターン■オンが検出される。

このときトランジスタ Q 1のコレクタ電圧は、位相制御された交流電圧の導通期間には L oレベルとなり、位相制御された交流電圧の非導通期間には H iレべルとなる。つまり、トランジスタ Q 1は、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する。このトランジスタ Q 1のコレク夕電圧を反転するための回路が、直流電源回路、抵抗 R5およびトランジスタ Q 2により構成されている。トランジスタ Q 1のコレクタと直流電源回路とは、卜ランジス夕 Q 2のベースに接続されており、トランジスタ Q 2のコレクタは、間欠制御部 9に接続している。トランジスタ Q 1がオフのとき直流電源回路からトランジス夕 Q2にベース電流が供給され、トランジスタ Q2がオンとなり、トランジス夕 Q2のコレクタ電圧（調光信号）は Loレベルとなる。また、トランジス夕 Q 1がオンのときには直流電源回路からトランジスタ Q 2にべ一ス電流が供給されないため、トランジスタ Q 2がオフとなり、トランジスタ Q 2のコレクタ電圧（調光信号）は Hiレベルとなる。これにより、位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンに実質的に同期するとともに、この交流電圧の導通期間に応じた矩形波の調光信号を形成する。なお、実質的な同期というのは、回路の各素子の応答時間の遅れなどの短時間の遅れを含んだ同期のことである。このような短時間の遅れは、入力交流電圧の周期に比べて十分に短いので、発光出力には影響しない。

間欠駆動制御部 9は、インバ一夕部 7の駆動状態を切り換える第 3のスィッチ素子であるトランジスタ Q 3と、抵抗 R6， R7とで構成されている。

調光信号が H iレベルのとき、トランジスタ Q3はオフであるため、駆動回路 18には第 1及び第 2の MOSFET 12, 13を駆動する所定の駆動信号が発生する。そのため、インバー夕部 7は所定の周波数: 1 (Hz) で動作し、無電極蛍光ランプ 3は点灯する。一方、調光信号が L oレベルのとき、トランジスタ Q3はオンになるため、 nチャネル FETである第 1の MOSFET 12のドレイン一ゲート間をショートさせて非導通とし、第 1及び第 2の MOSFET 12、 13の駆動を停止させる。つまり、駆動回路 18は、第 1の MOSFET 12を駆動する所定の駆動信号（ゲート信号）を発生させることができず、インバ一夕部 7は停止し、無電極蛍光ランプ 3は消灯する。なお、低電圧側（口一側）の p 型 FETである第 2の MOSFET 13のドレイン一ゲート間を同様にショートさせると回路が破壊されてしまうため、第 1の MOSFET 12のドレイン一ゲ —ト間をショートさせている。第 2の MOSFET 13のドレイン一ゲート間をショートさせると回路が破壊されてしまうことの原因は不明であるが、おそらく一般的に P型 FE Tの方が n型 FE Tよりも耐圧が低いことや、低電圧側の p型 FE Tのドレインーゲ一ト間をショートさせると、ゲ一トと GNDとの間をショ一卜させることになり回路に異常な電流が発生することなどのためであろうと推測している。

上記のことを別の言葉でいうと、調光制御部 8からの調光信号（図 2 b参照）に応じて、インバー夕部 7は駆動 ·停止を繰り返すということである。調光器 2 が操作されると調光信号の H iレベル期間と L oレベル期間の比（デューティ一比）が変化し、そのためインバー夕部 7の駆動 '停止の時間比が変化するため、無電極放電ランプ 3が調光点灯できる。

なお、図 5に示す回路では、直流電源回路が独立して存在しているが、この直流電源回路の代わりに、 R5の、トランジスタ Q 2と接続された端子とは反対側の端子をダイォード D 2のカソードに接続して直流電源回路としてもよい。

調光器 2によって位相制御された交流電圧は、調光の度合いによってその導通期間が変わる。このことに応じて、調光制御部 7からの調光信号によって決まる間欠駆動制御部 9のスィツチ素子のオン期間とオフ期間の比が変わり、さらにこれに応じてインバー夕部 7の駆動期間と停止期間の比（デューティ比と呼ぶ）が変わる。このデューティ比を変えることで無電極蛍光ランプ 3への電気工ネルギ —入力量が変わり、無電極蛍光ランプ 3の調光が行われる。，調光制御部 8および間欠駆動制御部 9の動作について、図 1及び図 2を参照しながら動作を説明する。図 2 aから dまでの波形を示す図において、横軸は時間軸であり、各図において共通尺度である。図 2 aは、調光器 2で位相制御された交流電圧の波形を示しており、この位相制御された電圧は、まず整流部 5で全波整流される。この全波整流された電圧波形から位相制御された交流電圧波形（図 2 a) のターン■オンをヅェナ一ダイォ —ド Z D 3で検出し、既に説明したように交流電圧の導通期間に応じて図 2 bに示すような矩形波状の調光信号を出力する。ここでは H iレベルを ON信号、 L oレベルを 0 F F信号とする。

調光信号は間欠駆動部 9に伝達され、この調光信号に応じて間欠駆動部 9のスィツチ素子がオン ·オフし、これによつてインバ一夕部 7の第 1及び第 2の MO SFET 12, 13が駆動周波数 f 1 (Hz) で駆動されたり、停止したりする。図 2 bに示された調光信号の波形と MOSFET 12, 13の駆動との関係が分かるように、一例として第 1の MOSFET 12のドレイン電流の波形を、調光信号の波形と時間軸を共通にして、図 2 cに示す。ちなみに第 2の MOSFE T 13のドレイン電流も、第 1の MOSFET 12のドレイン電流と同様である。また、図 2 dに、無電極放電ランプからの発光出力波形を示した。図 2に示したように、調光器 2により位相制御された交流電圧のターン ·オンに正確に同期して MOSFET 12、 13の駆動が、オンされ、これに呼応した無電極蛍光ランプ 3からの発光出力が得られることが実験的に確認された。

調光器 2により位相制御された交流電圧の夕一ン■オンに、インバー夕部 7の駆動のタイミングを正確に同期させた本発明になる放電ランプ点灯装置（図 1 ) は、ちらつきが無く、且つ、発光出力も多いことを確認した。

なお、本実施の形態 1の無電極蛍光ランプにおけるインバー夕部 7では、スィヅチング素子として MO S F E Tを用いたが、パワートランジスタを用いたものであっても勿論良い。

ここで、本実施の形態の電球形無電極蛍光ランプにおいて点灯回路 4が無電極蛍光ランプ 3に印加する高周波電圧の周波数について簡単に説明する。本実施の形態における当該周波数は、無電極蛍光ランプにおいて実用的に一般的に使用されている I SM帯の 13. 56MHzまたは数 MHzと比べると、 1MHz以下 (例えば、 50〜 500 kHz) の比較的低い周波数の領域となっている。この低周波数領域の周波数を使用する理由を述べると、次の通りである。まず、 13. 56MH zまたは数 MH zのような比較的高い周波数領域で動作させる場合、点灯回路（回路基板）内の高周波電源回路から発生するラインノイズを抑制するためのノイズフィル夕が大型となり、高周波電源回路の体積が大きくなつてしまう。また、ランプから放射または伝播されるノイズが高周波ノイズの場合、高周波ノィズには非常に厳しい規制が法令にて設けられているため、その規制をクリア一するには、高価なシールドを設けて使用する必要があり、コストダウンを図る上で大きな障害となる。一方、 50kHz〜lMHz程度の周波数領域で動作させる場合には、高周波電源回路を構成する部材として、一般電子機器用の電子部品として使用されている安価な汎用品を使用することができるとともに、寸法の小さい部材を使用することが可能となるため、コストダウンおよび小型化を図ることができ、利点が大きい。ただし、本実施の形態の無電極蛍光ランプは、 1MH z以下の動作に限らず、 13. 56MH zまたは数 MH z等の周波数の領域においても動作させ得るものである。

以上述べたように実施の形態 1の放電ランプ点灯装置を用いることにより、調光器 2で位相制御された電圧のターン ·オンに同期させて、ィンバ一夕部を間欠駆動させることにより、調光用の無電極蛍光ランプを安定して調光点灯することができ、解決すべき課題の項で述べたような不安定な点灯によるちらつきゃ不点灯とつた不具合が生ずることはない。

(実施の形態 2)

本発明に係る実施の形態 2における放電ランプ点灯装置は、無電極蛍光ランプを調光点灯する放電ランプ点灯装置であり、先に実施の形態 1の説明で述べた構成と類似しているが、ィンバ一夕部 7の構成において異なっている。

図 3は、本発明の実施の形態 2における放電ランプ点灯装置の点灯回路を模式的に示したものである。実施の形態 1と同一の構成は、同一の符号を付して重複した説明を省略する。

図 3において、インバー夕部 7は、発振回路 a 17 a、発振回路 b 17 b、駆動回路 18、 MOSFET 12, 13, 共振用インダク夕 14、第 1及び第 2の共振用コンデンサ 15、 16とで構成されている。なお発振回路 a 17 aの発振周波数は f 1 (Hz) であり、発振回路 b 17 bの発振周波数は: f 2 (Hz) であり、周波数: e 2は、周波数 1よりも高い周波数に設定されている。そして、間欠駆動制御部 9は、調光制御部からの調光信号によってスィツチ素子を切り換え、調光信号が H iレベルのとき発振回路 a 17 aと駆動回路 18とを接続し、調光信号が L oレベルのとき発振回路 b 17 bと駆動回路 18とを接続する構成となっている。

以下本実施の形態 2の動作について簡単に説明する。

本実施の形態 2においても放電ランプの点灯原理は、実施の形態 1の場合と同じであり重複して説明しない。

調光器 2から調光制御部 8に入力される位相制御された交流電圧に対する調光制御部 8の回路構成及び動作も実施の形態 1の場合と基本的に同じであり詳しい説明を省略する。

調光制御部 8からの調光信号が間欠駆動制御部 9に伝達され、調光信号が H i レベルのとき、スイッチ素子によって、発振周波数が f 1 (Hz) である発振回路 a 17 aと駆動回路 18とが接続され、インバー夕部 7の M 0 S F E T 12、 13が、周波数 1 (Hz) で交互にオン ·オフする。これにより周波数 f 1 (Hz) の高周波電圧が発生する。ここで、共振用インダクタ 14、第 1及び第 2の共振用コンデンサ 15、 16、誘導コイル 11は、周波数で 1で無電極放電バルブ 10が点灯するように設定されているので、無電極蛍光ランプ 3は点灯する o

一方、調光信号が L oレベルのとき、スィッチ素子によって、発振周波数が f 2 (Hz) である発振回路 b 17 bと駆動回路 18とが接続され、インバー夕部 7の MOSFET 12、 13が、周波数 f 2 (Hz) で交互にオン 'オフする。上述のように共振用インダク夕 14、第 1及び第 2の共振用コンデンサ 15、 1 6、誘導コイル 1 1は、周波数 f 1で無電極放電バルブ 10が点灯するように設定されているため f 1より高い周波数 f 2では誘導コイル 1 1に流れる電流が少なくなり、無電極バルブ 10に供給される電力が少なくなるため、この場合は無電極蛍光ランプ 3は点灯しない。つまり、本実施形態では、無電極蛍光ランプ 3 が点灯する周波数である f 1と、点灯しない（点灯できない）周波数である f 2 の 2つの周波数の高周波電圧が、間欠制御駆動部 9のスィツチ素子によっていずれか一方が選ばれて無電極蛍光ランプ 3に印加される。

実施の形態 2の動作の理解を助けるために、位相制御された電圧の電圧波形、調光指令信号の波形、 M O S F E T 1 2のドレイン電流の波形、および無電極蛍光ランプ 3からの発光波形を、図 4 aから dに、それそれ示した。

図 2と図 4とを比較すると、本実施の形態 2のように無電極蛍光ランプの消灯時間に点灯しない程度の電流を流しておいた場合（図 4 c ) 、位相制御された交流電圧がターン■オンされたときの無電極放電ランプからの発光出力（図 4 d ) は、実施の形態 1で述べた消灯時間に電流を流さない場合（図 2 c ) の発光出力 (図 2 d ) に比べてより少ない電流で立ち上がつていることが分かる。これは、消灯時間においても f 2 ( H z ) の高周波電圧を無電極蛍光ランプ 3に印加しているので、消灯時間中も無電極放電バルブ 1 0において電離した発光ガスが存在しており、そのため、次の点灯期間の点灯開始時に無電極放電バルブ 1 0を点灯させるためのエネルギーが少なくて済むためである。点灯させるためのエネルギ一が少なくなると、点灯が容易となり、その結果光束立ち上がりも早くなる（図 4 dの発光出力の立ち上がりが、図 2 dと比べて急峻になる）。

以上述べた本実施の形態 2の構成どすることにより、無電極蛍光ランプ 3の調光を深くしても、即ちデューティ比を小さくしても位相制御された交流電圧に同期して確実に調光点灯が可能である。

(実施の形態 3 )

図 6は、実施の形態 3としての放電ランプ点灯装置の回路図である。先に述べた実施の形態 1と異なる点は、放電ランプが有電極蛍光ランプ 3 1であり、この有電極蛍光ランプ 3 1を点灯するために負荷共振回路の構成が異なる点だけである。なお実施の形態 1と同一の構成は、同一符号を付して説明を省略する。

図 6において、 M O S F E T 1 3のドレイン端子とソース端子間に、蛍光ランプ 3 1、共振用ィンダク夕 1 4および共振用コンデンサ 3 2 , 3 3により構成された共振回路が接続されている。

上述した共振回路のコンデンサ 3 3の両端に共振電圧として高電圧が発生する。有電極蛍光ランプ 3 1内の 2つの電極に余熱電流が流れることによって電極の温度が上昇し、電極から熱電子が発生しやすくなると、有電極蛍光ランプ 3 1の内部では絶縁破壊が生じて放電を開始する。有電極蛍光ランプ 3 1が放電を始めると共振用ィンダクタ 1 4により有電極蛍光ランプ 3 .1に流れるランプ電流を制限し安定した放電を維持する。

本実施の形態の調光制御部 8、間欠駆動制御部 9の構成及び動作は、実施の形態 1の場合と同様である。放電ランプ点灯装置の構成を図 6のような構成とすることにより、調光可能な一般の有電極の蛍光ランプを安定して調光点灯できることは先の実施の形態 1の説明から明らかであり、重複して説明しない。

(実施の形態 4 )

実施の形態 4の放電ランプ点灯装置は、無電極の電球形蛍光ランプであり、図 7にその構成を模式的に示す。なお、本実施の形態の放電ランプ点灯装置は、無電極電球形蛍光ランプとしたが、有電極の電球形蛍光ランプの構成とすることもできる。

図 7に示した無電極電球形蛍光ランプは、凹入部 1 0 aを有し、水銀と稀ガス (例えばアルゴン）（図示せず）とを封入した透光性の放電バルブ 1 0で構成された無電極蛍光ランプ 3と、例えば白熱電球用 E 2 6型などの口金 5 6と、点灯回路（例えば図 5で示した回路）の構成の配線が形成され各々の回路部品が取り付けられた回路基板 5 4と、この回路基板 5 4を収容するカバ一 5 5とを有している。

誘導コイル 1 1に高周波電圧が供給されて、放電バルブ 1 0内に交流電磁界が発生する。そして、その交流電磁界によって供給されるエネルギーは、放電バルブ 1 0内に放電プラズマを生成し、それによつて放電バルブ 1 0の内部に封入された水銀が励起される。誘導コイル 1 1は、フヱライト磁芯 1 1 aと卷線 1 1 b とで構成されており、放電バルブ 1 0が有する凹入部 1 0 a内に配置されている。無電極蛍光ランプ 3と、回路基板 5 4と口金 5 6とは、一体に組み立てられており、また図示していないが、それぞれ、互いに電気的に接続されており、口金 5 6を介して白熱電球用ソケッ卜にねじ込むことで電力が供給されて、無電極蛍光ランプ 3が点灯する。

口金 5 6を通して入力される交流電圧は、外部の位相制御装置（例えば、白熱電球用調光器等）によつて位相制御された交流電圧である。また、本実施の形態のランプは、無電極蛍光ランプ 3と点灯回路と口金とがー体に組み立てられた電球形無電極蛍光ランプであるが、本発明のランプはこれに限られず、無電極蛍光ランプ 3と点灯回路とがー体ではなく別々になっているような放電ランプ点灯装置であってもよい。

(実施の形態 5 )

本発明の実施の形態 5に係る放電ランプ点灯装置は、実施の形態 1の構成と類似しており、実施の形態 1とは調光制御部 8及び間欠駆動制御部 9が異なっているので、異なっている点を以下に説明する。

本実施の形態が実施の形態 1と異なっている点は、調光制御部 8及び間欠駆動制御部 9に用いている回路素子の回路定数であって、本実施の形態の放電ランプ点灯装置は、位相制御された電圧のターン ·オンとィンバ一夕部 7の点灯のタイミングとのずれ量を常に一定に維持して間欠駆動を行う。つまり、夕一ン *オンの後所定のずれ時間をもってィンバ一夕部 7により点灯が行われる。所定のずれ時間は、例えば入力交流電圧の周期の数％よりも長い時間である。

次に、図 1 0をもとに本実施の形態の放電ランプ点灯装置の動作と特性について説明する。

図 1◦ aから dまでの波形を示す図において、横軸は時間軸であり、各図において共通尺度である。図 1 0の aは、調光器 2で位相制御された電圧の波形を示している。この図から調光器 2のトライァヅクの導通角は 7Γに近づいており、かなり深い調光が行われている状態であることが分かる。

図 1 0の bは、図 1◦の aのような位相制御された電圧が点灯回路 4に入力されたとき、調光制御部 8から間欠駆動制御部 9に送られる調光信号を示している。図 1 0の aと bとを比較すると分かるように、位相制御電圧がターン ·オンした後、調光制御部 8からの調光信号は時間 Δ t (ずれ量）だけ遅れて間欠駆動制御部 9に送られている。

これに伴い第 1の M O S F E T 1 2のドレイン電流は、図 1 0の cに示す通りになる。第 2の M O S F E T 1 3のドレイン電流も、図 1 0の cで示されるものとほぼ同一であるため図示していない。

M O S F E T 1 2 , 1 3のドレイン電流が流れているときには、無電極蛍光ランプ 3が発光し、その発光出力は図 1 0の dに示す通りである。ずれ時間 A tは一定であるので、発光出力も常に一定になり、無電極蛍光ランプ 3がちらつくことはない。

ただし、 M O S F E T 1 2 , 1 3のドレイン電流は、無電極蛍光ランプ 3が始動するために大きなエネルギーを必要とし、図 1 0の cに示すように点灯する瞬間大きな電流が流れる。調光指令信号のターン ·オンが、位相制御電圧のターン •オンから Δ t時間だけ遅れることにより、 M O S F E T 1 2， 1 3のドレイン電流の立ち上がりが遅れ、その分だけ無電極蛍光ランプ 3に供給される高周波電力の供給時間が減少し発光時間が短くなるだけでなく、位相制御電圧がターン · オンした直後の位相制御電圧がもっとも高い状態では、ィンバ一夕部 7の駆動が停止しているため、ずれ時間 A tが実質的にゼロの場合に比べ、無電極蛍光ランプ 3の発光出力が低下する。

本実施の形態では、位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンとィンバ一夕部 7 の間欠駆動の点灯のタイミングとのずれ量（時間 A t ) を一定に維持しているので、放電ランプのちらつきを防止できる。このタイミングのずれは、本実施の形態では回路素子の応答時間を利用しているが、遅延回路などを用いてずれ時間を設けても構わない。また、ずれ時間 A tが交流電圧の一周期よりも少し短い時間の場合は、インバー夕部 7の間欠駆動の点灯のタイミングは、位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンよりも前にずれているように観察されるが、この場合も放電ランプのちらつきは防止される。なお、発光出力の低下を考慮すると、ずれ量は小さい方が好ましく、実質的にゼロであることがより好ましい。

また、実施の形態 2の放電ランプ点灯装置に本実施の形態の調光制御部 8及び間欠駆動制御部 9を適用した形態を、本実施の形態の変形形態とすることができる。この場合も上記と同様に放電ランプのちらつきを防止できる。

(実施の形態 6 )

本発明の実施の形態 6に係る放電ランプ点灯装置は、実施の形態 1の装置及び回路構成が同じであるが、調光制御部 8の素子の回路定数を実施の形態 1とは変えているので、その点について説明する。 .

本実施形態においては、調光制御部 8において入力する交流電圧の位相が 3 0 度及び 1 5 0度になったときにヅェナ一ダイオード Z D 3にかかる電圧がツエナ —電圧と等しくなるように、調光制御部 8の 2つのインピーダンス素子 R 3 , R 4の抵抗値とヅェナ一ダイォ一ド Z D 3のヅェナ一電圧とを設定しており、この点が実施の形態 1とは異なっている。ツエナーダイオード Z D 3は、所定の逆方向電圧以上の電圧が印加されたら逆方向電流が流れるので、交流電圧の位相が 0 〜3 0度及び 1 5 0〜 1 8 0度の場合にはヅェナ一ダイオード Z D 3は導通せず、消灯信号が出力される。

従って、例えば図 1 3 aに示すように位相制御角が約 4 0度である位相制御された交流電圧が入力した場合、夕一ン 'オン時のヅヱナ一ダイォ一ド Z D 3にかかる電圧はツエナー電圧よりも大きいので、夕一ン 'オンと同時に（同期して）ヅヱナ一ダイォ一ド Z D 3が導通して調光制御部 8は H iレベルの矩形波である調光信号（O N信号）を出力する（図 1 3 b ) 。そして、交流電圧の位相が 1 5 0度になるとヅェナ一ダイォード Z D 3が非導通となり、次にターン ·オンするまで非導通の状態が維持されて、図 1 3 bに示すように、その間は L oレベルの調光信号（O F F信号）が出力される。

本実施形態のようにインピーダンス素子 R 3， R 4の抵抗値とヅ： ϋナ一ダイォ —ド Z D 3のツエナ一電圧とを設定すると、位相制御角が 1 5 0度よりも大きくなると調光制御部 8からは◦ F F信号のみが出力される。このことについて以下説明する。

今、ヅェナ一ダイオード Z D 3を取り除いて、位相制御された交流電流の導通時には常に高周波電圧が無電極蛍光ランプ 3に印加される装置を考える。この場合、位相制御角が 1 5 0度を超えると、位相制御された交流電圧の電圧は無電極蛍光ランプ 3を正常に点灯させるには小さくなつてしまう。そのため、位相制御角が 1 5 0度を超えるとランプのちらつきが甚だしくなり、不快に感じるようになり、 1 8 0度に近くなると点灯しなくなる。つまり、位相制御角が 1 5 0度を超えると無電極蛍光ランプ 3の点灯が不安定になってしまうのである。

本実施形態では、位相制御角が 1 5 0度よりも大きくなると調光制御部 8からは O F F信号のみが出力されるので、位相制御角を大きくしていった（調光を深くしていった）ときに、ランプの点灯が不安定になる前に O F F信号が出力される構成となっている。従って、調光を深くしてもランプが甚だしくちらついてしまうことがない。ここで、位相制御角が 1 5 0度のときは、場合によってはランプがちらつくこともあるが、大多数の人が不快を感じない程度のちらつきであり、許容できるちらつきということができる。なお、インピーダンス素子 R 3 , R 4 の抵抗値とヅェナ一ダイォ一ド Z D 3のヅェナ一電圧とを調整して、位相制御角が 1 2 0度よりも大きくなったら調光制御部 8から 0 F F信号のみが出力されるようにすれば、人間の目にはちらつきを感じることがなくなるので好ましい。また、一般の電球用調光器の位相制御角の範囲は、約 3 0度から約 1 8 0度であり、本実施の形態の放電ランプ点灯装置を接続して調光を行うと、ちょうこうきの最大出力（位相制御角約 3 0度）から位相制御角 1 5 0度までは、デューティ比がリニアに減少していく。即ち、横軸に位相制御角、縦軸にデューティ比をとったグラフは、傾きが負の一次直線となる。この場合、ランプの発光出力もデユーティ比と同様に、位相制御角に対して略リニアに減少していく。従って、調光を行いやすい。

また、実施の形態 2の放電ランプ点灯装置に本実施の形態の調光制御部 8を適用した形態を、本実施の形態の変形形態とすることができる。この場合もランプの点灯が不安定になる前に消灯させることができ、ランプ出力も位相制御角に対して略直線的に減少するので調光操作を行いやすい。

(他の実施の形態）

なお、実施の形態 1〜 6で述べた放電ランプの形状は、直管、丸管、 U字管、など一般照明用に供されるものであればどんな形状のものであっても良い。

また、本発明の放電ランプ点灯装置は、一般照明用の蛍光ランプに限定されることなく、例えば紅斑効果ゃビ夕ミン Dの生成に有効な作用スぺクトルを有する健康線ランプや、植物の光合成や形態形成に有効な作用スぺクトルを有する植物育成用ランプを点灯するものであっても勿論良い。

さらに本発明の放電ランプ点灯装置が点灯対象とする放電ランプは、殺菌ランプのように放電バルブに蛍光体を塗布しない放電ランプであってもよい。

なお、上記実施の形態 1では、調光制御部 8は、ターン 'オンとインバー夕部 7の間欠駆動の点灯との夕ィミングを実質的に同期させる信号を出力する構成を有しているが、これは、実質的に同期させた方が良好に調光動作を実行させることができるからである。

図 9に示した構成は、間欠駆動の点灯回路 4' でありながら夕一ン ·オンとィンバ一夕部 7の間欠駆動の点灯との夕イミングを同期させることを意図していないものである。上記実施の形態 1の構成と異なるのは、インバ一夕部 7に調光信号を送る調光制御部 8' の構成及びその配置である。

調光制御部 8，は、調光器 2と整流部 5との間に置かれており、この点が実施の形態 1とは異なっている。また、調光制御部 8' は、整流回路 19と三角波発生回路 20と比較器 2 1とで構成されている。トライアツクで位相制御された調光器 2からの出力は、整流回路 19を介して整流され、その出力電圧（ 120H z) と、基準周波数（ 120Hz) の基準電圧を発生する三角波発生回路 20の出力電圧とが、比較器 2 1で比較され、比較器 2 1から周波数が一定で、矩形波状の調光信号が出力される。この調光信号を間欠駆動制御部 9を介してィンバ一夕部 7に送り、ィンバ一夕部 7のオン時間とオフ時間との比を変えて無電極蛍光ランプ 3の調光を行った。放電ランプとしては無電極蛍光ランプ 3を用い、インバー夕回路のスィツチング周波数 f 1は 200kHzとし、スィヅチング素子としては MOSFET 12， 13を用いた。

図 1 1に実験結果の一例を示した。

以下、図 1 1をもとに図 9の放電ランプ点灯装置の動作と特性について説明する。図 1 1 aから dまでの波形を示す図において、横軸は時間軸であり、各図において共通尺度である。図 1 1の aは、調光器 2で位相制御された電圧の波形を示している。この図から調光器 2のトライァヅクの導通角は Tに近づいており、かなり深い調光が行われている状態であることが分かる。

図 1 1の bは、図 10の aのような位相制御された電圧が点灯回路 4 ' に入力されたとき、調光制御部 8' からインバ一夕部 7に送られる調光信号を示している。図 1 1の aと bとを比較すると分かるように、位相制御電圧の夕一ン ·オンと、調光信号の ON信号の立ち上がりとは同期が取れていない。つまり、調光信号の ON信号の立ち上がりのタイミングが、位相制御電圧のターン ·オンのタイミングからずれており、しかも、そのずれる時間が時刻により変動している。この調光信号が図 1 1の bに示すように変動したとき、 MOSFET 12 (または 13) のドレイン電流が図 1 1の cのように変化し、その結果無電極蛍光ランプ 3への電気エネルギーの供給が減少し、発光出力が図 1 1の dのように変化し、ちらつきを生ずる。

調光器 2によりさらに深い調光をしていくと、 MOSOSFET 12, 13のドレイン電流が減少し、その結果、無電極蛍光ランプ 3に供給される高周波電力が低減し、点灯するか消灯するかの閾状態に近い状態となる。

今、位相制御された電圧のターン 'オンのタイミングと、調光制御部 8，からの調光信号の ON信号の立ち上がりのタイミングとが同期している状態では、無電極蛍光ランプ 3がかろうじて点灯できるような電気工ネルギ一を無電極蛍光ランプ 3に供給できる放電ランプ点灯装置を考える。この装置において、図 1 1に示すように調光信号の ON信号の立ち上がりと位相制御電圧のターン ·オンとの夕イミングがずれ、そのずれ時間の長さが変動していくと、この点灯装置に取り付けた無電極蛍光ランプ 3は上述した説明から分かるようにほとんど消灯し、たまに点灯する状態になる。また深い調光を行う場合、位相制御電圧のターン -ォンと調光信号の ON信号の立ち上がりのタイミングとのずれ時間 Δ tが大きくなると、無電極蛍光ランプ 3がまったく点灯できない状態となる。

因みに、実施の形態 1の放電ランプ点灯装置に図 10 aに示す深い調光の位相制御電圧と同じ電圧を印加したときの、位相制御電圧、調光指令信号、 MOSF ET 12のドレイン電流及び発光出力の、各波形を図 12の a、 b、 c及び dに、それそれ示した。図 1 1の dと、図 12の dとを比較して分かるように、調光器 2により位相制御された電圧のターン ·オンおよびターン ·オフに、 D C/AC 変換部のスィヅチング素子のターン ·オン及びターン 'オフの夕イミングを正確に同期させた本発明になる放電ランプ点灯装置（図 1、図 5) は、ちらつきが無く、且つ、発光出力も多いことを確認している。

以上説明したように、本発明の放電ランプ点灯装置によれば、調光器により位相制御された交流電圧を無電極、あるいは、有電極の蛍光ランプに入力し、蛍光ランプを調光する場合、位相制御された交流電圧のターン ·オンのタイミングと、ィンバ一夕部 7を間欠駆動させるタイミングとを同期させることによりちらつきや、立ち消えをすることなく安定な調光動作を実現できる。産業上の利用可能性

本発明の放電ランプ点灯装置は、ちらつきや立ち消えをすることなく安定な調光動作を実現でき、調光器に接続された蛍光ランプ等として有用である。

Claims

言青求の範囲

1 . 放電ランプと、

調光器によって位相制御された交流電圧を整流する整流部と、

前記整流部の出力電圧からリップル成分を除去して直流電圧に変換する平滑部と、

前記直流電圧を高周波電圧に変換し、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ランプを消灯させる消灯期間とによって前記放電ランプを間欠駆動するィンバ一夕部と、前記位相制御された交流電圧のターン ·オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じて前記ィンバ一夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、

前記調光制御部は、前記整流部と前記平滑部の間に配置されており、かつ、前記平滑部からの電流を阻止するダイオードと、

前記整流部からの出力電圧を分圧するインピーダンス素子と、

前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するヅェナ一ダイォードと、前記ヅェナ一ダイォ一ドの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、

前記スィツチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスィッチ素子と

を少なくとも有し、

前記夕一ン ·オンと前記ィンバ一夕部の間欠駆動の点灯との夕ィミングとを実質的に同期させ、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する、放電ランプ点灯装置。

2 . 放電ランプと、

前記整流部の出力電圧からリップル成分を除去して直流電圧に変換する平滑部と、前記直流電圧を高周波電圧に変換し、当該高周波電圧を前記放電ランプに印加して点灯させる点灯期間と、前記高周波電圧の発生を停止して前記放電ラシプを消灯させる消灯期間とによって前記放電ランプを間欠駆動するインバ一夕部と、前記位相制御された交流電圧のターン ·オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じてィンバ一夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、

前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するヅェナ一ダイォードと、前記ヅ工ナ一ダイォ一ドの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィッチ信号を出力する第 1のスィヅチ素子と、

前記スィツチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスィツチ素子と

を少なくとも有し、

前記夕一ン ·オンと前記ィンバ一夕部の間欠駆動の点灯とのタイミングとのずれ量を一定に維持し、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する、放電ランプ点灯装置。

3 . 放電ランプと、

前記位相制御された交流電圧を直流電圧に変換する平滑部と、

前記放電ランプが点灯する高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する点灯期間と、前記放電ランプが点灯しない高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する消灯期間とで、前記放電ランプを間欠駆動するインバ一夕部と、

前記位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に比例した調光信号を出力する調光制御部と、前記調光信号に応じてィンバ一夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、

前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するツエナーダイォードと、前記ヅ工ナ一ダイォードの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスィツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、

前記スィツチ信号を反転させて、位相制御された交流電圧の導通期間に応じた矩形波である前記調光信号を出力する第 2のスイツチ素子と

を少なくとも有し、

前記夕一ン ·オンと前記 D CZ A C変換部の間欠駆動の点灯とのタイミングとを同期し、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する、放電ランプ点灯装置。

4 . 放電ランプと、

前記放電ランプが点灯する高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する点灯期間と、前記放電ランプが点灯しない高周波電圧に前記直流電圧を変換して前記放電ランプに印加する消灯期間とで、前記放電ランプを間欠駆動するインバー夕部と、

前記位相制御された交流電圧の夕一ン ·オンを検出すると共に前記位相制御された交流電圧の導通期間に比例した調光信号を出力する調光制御部と、

前記調光信号に応じてィンバ一夕部を間欠動作させる間欠駆動制御部とを備え、

前記整流部からの出力電圧を分圧するインピーダンス素子と、前記分圧された電圧が所定値以上であれば導通するヅェナ一ダイォ一ドと、前記ヅヱナ一ダイォードの導通時にオンになり非導通時にオフになって、位相制御された交流電圧の非導通期間に応じた矩形波であるスイツチ信号を出力する第 1のスィツチ素子と、

を少なくとも有し、

前記ターン ·オンと前記ィンバ一夕部の間欠駆動の点灯とのタイミングとのずれ量を一定に維持し、かつ、前記調光信号に応じて前記点灯期間と前記消灯期間との比を変えることにより調光点灯する、放電ランプ点灯装置。

5 . 前記調光制御部は、前記放電ランプの点灯が不安定になる前に前記放電ランプを消灯させる信号を出力する構成を有している、請求項 1から 4のいずれか一つに記載の放電ランプ点灯装置。

6 . 前記調光制御部は、前記位相制御された交流電圧の位相制御角が 1 5 0度よりも大きいときには、前記放電ランプを消灯させる信号のみを出力する、請求項 1から 5のいずれか一つに記載の放電ランプ点灯装置。

7 . 前記調光制御部は、

前記ツエナ一ダイォ一ドのアノード端子にベース端子が接続された前記第 1のスィヅチ素子である第 1のトランジスタと、

前記第 1のトランジスタのコレクタ端子と直流電源回路とにベース端子が接続された前記第 2のスィヅチ素子である第 2のトランジスタと

を有し、

前記第 2のトランジスタのコレクタ端子は、前記間欠制御部に接続されている、請求項 1から 6のいずれか一つに記載の放電ランプ点灯装置。

8 . 前記間欠駆動制御部は、第 3のスィッチ素子を少なくとも含み、

前記第 3のスィツチ素子によって前記ィンバ一夕部の駆動状態を切り換える、請求項 1から 7のいずれか一つに記載の放電ランプ点灯装置。

9 . 前記インバ一夕回路は、 nチャネル F E Tと pチャネル F E Tを含むコンプリメン夕リ構成を有しており、前記第 3のスィツチング素子は、前記 nチャネル FE Tのドレイン一ゲート間をショートさせることにより前記ィンバ一夕回路の駆動状態を切り換える、請求項 8に記載の放電ランプ点灯装置。

10. 放電ランプは、無電極蛍光ランプである、請求項 1から 9の何れか一つに記載の放電ランプ点灯装置。

1 1. 放電ランプは、有電極蛍光ランプである、請求項 1から 9の何れか一つに記載の放電ランプ点灯装置。

12. さらに口金を備え、前記口金と、前記放電ランプと、前記放電ランプを点灯させる点灯回路とがー体に組み立てられている、請求項 1から 1 1のいずれか一つに記載の放電ランプ点灯装置。