無電極放電灯点灯装置、無電極放電灯装置及び照明器具
【課題】無電極放電灯を調光点灯させる場合においても無電極放電灯への供給電力を一定に保つ。
【解決手段】無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６が時分割調光回路４の出力をフィードバック制御することで駆動回路３３におけるオンデューティを調節する。そして、常温環境と比較して低温環境及び高温環境におけるオンデューティが相対的に大きくなる。そのため、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。
【解決手段】無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６が時分割調光回路４の出力をフィードバック制御することで駆動回路３３におけるオンデューティを調節する。そして、常温環境と比較して低温環境及び高温環境におけるオンデューティが相対的に大きくなる。そのため、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯を調光点灯する無電極放電灯点灯装置、無電極放電灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電ガスが封入されたバルブに誘導コイルを近接配置してなり、誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させることで発光する無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置（無電極放電灯装置）が提供されている。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置として、誘導コイルに高周波電力を供給して前記高周波電磁界を発生させる高周波電源回路と、高周波電源回路の出力を制御することにより無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路とを備えたものがある。
【０００４】
この無電極放電灯点灯装置では、時分割調光回路において高周波電源回路の駆動周波数を切り替えることにより、誘導コイルに供給する高周波電力を無電極放電灯が点灯する大きさに設定するオン期間と点灯しない大きさに設定するオフ期間とを周期的に交互に切り替え、１周期に占めるオン期間の割合（以下、オンデューティという）を調節することで無電極放電灯の調光を行うことができる（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５３６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的な無電極放電灯は、バルブ内の放電ガスとして水銀蒸気と希ガスとの混合気体を用いており、水銀の励起発光を利用して点灯するので、外気温や点灯中に無電極放電灯から発生する熱などの影響を受けて水銀蒸気圧が変動すると、光出力が変動する。通常、バルブの周囲温度が所定温度（例えば、常温）にあるときには、無電極放電灯の光出力が所望の大きさとなるものの、バルブの周囲温度が前記所定温度から低下した時および上昇したときには、無電極放電灯の光出力は低下することとなる。
【０００６】
なお、温度変化時に無電極放電灯の光出力を安定させるために、バルブ内の水銀蒸気圧を一定の範囲に制御する目的でバルブ内にアマルガムを封入する場合があるが、アマルガムを封入した無電極放電灯であっても、アマルガム自体の温度も周囲温度の影響を受けて変化するため、バルブ内の水銀蒸気圧を一定に維持することは難しく、結局、温度変化に伴って光出力が変動する可能性がある。特に、調光点灯時であって調光比が小さい場合や低温時には、アマルガムの温度が十分に上昇せずアマルガムが固体化し、無電極放電灯の点灯状態を維持できなくなる可能性もある。
【０００７】
一方、アマルガムの代わりに水銀を封入した無電極放電灯においては、アマルガムを封入した無電極放電灯と比べて周囲温度によるインピーダンスの変動幅が大きいため、高周波電源回路の出力電力を一定に保つことがさらに困難になる。その結果、無電極放電灯から所定の光出力を得ることのできる周囲温度範囲が狭くなってしまう。
【０００８】
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、無電極放電灯を調光点灯させる場合においても無電極放電灯への供給電力を一定に保つことができる無電極放電灯点灯装置、無電極放電灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、放電ガスを封入したバルブに誘導コイルが近接配置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であって、駆動周波数に応じて増減する高周波電力を誘導コイルに供給することで誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させる高周波電源回路と、誘導コイルに供給される高周波電力を無電極放電灯が点灯するレベルに設定するオン期間と点灯しないレベルに設定するオフ期間とを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路を制御することで無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路と、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させているときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値を調光点灯時の目標値に一致させるように、１周期に占めるオン期間の割合であるオンデューティ又はオン期間における高周波電源回路の駆動周波数の何れか一方を調節する第１のフィードバック制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路から誘導コイルに供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と同一箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路とで高周波電源回路の出力電流又は出力電圧を検出する構成を共用することができて回路構成の簡素化が図れる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路が同時に動作しないように何れか一方のフィードバック制御回路の動作を択一的に禁止するマスク回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、無電極放電灯の定格点灯時及び調光点灯時に第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路の双方が動作することによる不具合を防ぐことができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と異なる箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してなることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路のそれぞれのフィードバック制御の精度向上が図れる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、第１のフィードバック制御回路は、オン期間における高周波電源回路の駆動周波数を、無電極放電灯を定格点灯する際の駆動周波数に固定した状態で前記オンデューティを調節することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、無電極放電灯の定格点灯時と調光点灯時とで高周波電源回路の駆動周波数が同一であるため、高周波電源回路から発生する雑音の周波数も同一となる。その結果、定格点灯時と調光点灯時とで共通の雑音低減策を採用することができて雑音の低減が容易になる。
【００１９】
請求項６の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、放電ガスを供給するための水銀がバルブ内における最冷点の位置に封入された無電極放電灯とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明と同様に、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。
【００２１】
請求項７の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、当該無電極放電灯点灯装置並びに無電極放電灯を支持する器具本体とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明と同様に、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図１に示すように商用交流電源ＡＣから供給される交流電力を高周波電力に変換して無電極放電灯１に近接配置された誘導コイル２に供給する高周波電源回路３を備えている。
【００２５】
高周波電源回路３は、力率改善用の昇圧チョッパ回路３０と、昇圧チョッパ回路３０の出力端間に一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を直列接続してなるハーフブリッジ型のインバータ回路３１と、インバータ回路３１のローサイドのスイッチング素子Ｑ３と誘導コイル２との間に挿入された共振回路３２と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動する駆動回路３３とを具備している。
【００２６】
昇圧チョッパ回路３０は、ダイオードブリッジＤＢ、チョークコイルＬ１、整流用のダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、平滑コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１を駆動する制御回路３０ａで構成される。但し、この種の昇圧チョッパ回路３０は従来周知であるから詳細な説明は省略する。
【００２７】
インバータ回路３１は、一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動回路３３で交互に高周波数でスイッチングすることにより、昇圧チョッパ回路３０から出力される直流電力を高周波電力に変換する。共振回路３２は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点と誘導コイル２の一端の間に直列接続されたインダクタＬ２およびコンデンサＣ３と、誘導コイル２およびコンデンサＣ３に並列接続されたコンデンサＣ２とからなる。そして、駆動回路３３がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動（スイッチング）する周波数（駆動周波数）を共振回路３２の共振周波数に近付ければ高周波電源回路３の高周波出力（高周波電力）が増大し、共振周波数から遠ざければ高周波電源回路３の高周波出力が減少する。ここで、ローサイドのスイッチング素子Ｑ３とグランドとの間には、スイッチング素子Ｑ３に流れる電流（高周波電源回路３の出力電流）を検出するための検出抵抗Ｒ１とコンデンサＣ６の並列回路が接続されている。
【００２８】
また、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を定格点灯しているときに高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される電力が無電極放電灯１の定格ランプ電力と等しくなるように駆動回路３３の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路５を備えている。第２のフィードバック制御回路５は、オペアンプＯＰ２と抵抗Ｒ２〜Ｒ７及びコンデンサＣ６、ダイオードＤ２で構成される差動増幅器からなり、制御電源Ｖccを分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧して得られる基準電圧が入力抵抗Ｒ４を介してオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に入力され、逆流防止用のダイオードＤ２を介してオペアンプＯＰ２の反転入力端子に入力される検出電圧（検出抵抗Ｒ１の両端電圧）と基準電圧の差分に応じた電圧を出力する。オペアンプＯＰ２の出力端子は出力抵抗Ｒ７を介して駆動回路３３の周波数制御端子に接続されている。この駆動回路３３は、周波数制御端子から流れ出る電流の大きさに応じて発振周波数（駆動周波数）が変化するものである。従って、検出電圧が基準電圧よりも高ければオペアンプＯＰ２の出力電圧も相対的に高くなるから、周波数制御端子から流れ出る電流が減少して駆動回路３３の駆動周波数が上昇し、反対に検出電圧が基準電圧よりも低ければオペアンプＯＰ２の出力電圧も相対的に低くなるから、周波数制御端子から流れ出る電流が増加して駆動回路３３の駆動周波数が下降する。ここで、駆動回路３３では共振回路３２の共振周波数よりも高い周波数範囲で駆動周波数を変化させているので、駆動周波数が上昇すれば高周波電源回路３の高周波出力が減少し、駆動周波数が下降すれば高周波電源回路３の高周波出力が増大することになる。故に、上述した第２のフィードバック制御回路５のフィードバック制御により、定格点灯時に無電極放電灯１（誘導コイル２）に供給される高周波電力をほぼ一定に保つことができる。
【００２９】
また、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を調光点灯させる時分割調光回路４を備えている。時分割調光回路４は、誘導コイル２に供給される高周波電力を無電極放電灯１が点灯するレベル（点灯レベル）に設定するオン期間Ｔonと点灯しないレベル（不点灯レベル）に設定するオフ期間Ｔoffとを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路３（駆動回路３３）を制御するものである。本実施形態における時分割調光回路４は、駆動回路３３に対して図２に例示するようにオンとオフとの２種類の出力を周期的に交互に繰り返すものであって、デッドタイムコントロール端子とグランド端子の間に入力される信号電圧の大きさに応じて出力のオンデューティ（図２におけるＴon／（Ｔon＋Ｔoff））を変化させる集積回路（たとえば、ＮＥＣエレクトロニクス社製のμＰＣ４９４）からなる。ここで、時分割調光回路４の入力電圧（調光制御信号の信号電圧）と出力のオンデューティとの間の関係は、図３に示すように入力電圧が低くなるほどオンデューティが大きくなる特性を持つ。
【００３０】
駆動回路３３は、時分割調光回路４の出力に応じてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数（駆動周波数）を切り替えるように動作する。すなわち、駆動回路３３は時分割調光回路４の出力がオン（ハイレベル）のときに定格点灯時と同一の駆動周波数（例えば、１３５キロヘルツ）でスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動することで無電極放電灯１を点灯状態とし、時分割調光回路４の出力がオフ（ローレベル）のときに定格点灯時よりも充分に高い駆動周波数（例えば、２００キロヘルツ）でスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動することで無電極放電灯１を不点灯状態とする。
【００３１】
このように、本実施形態では時分割調光回路４の出力のオンオフが交互に繰り返されることで、無電極放電灯１が点灯するオン期間と点灯しないオフ期間とが交互に繰り返されることになる。ここで、時分割調光回路４の出力のオンオフ周波数は、使用者に無電極放電灯１の点滅によるちらつきを感じさせないようにたとえば１００ヘルツ以上に設定される。このとき、調光制御信号の大きさ（信号電圧レベル）を変化させて１周期に占めるオン期間の割合であるオンデューティを変化させることで無電極放電灯１の調光比を調節することができ、無電極放電灯１の点灯時に所望の光出力となるようにオンデューティが設定される。
【００３２】
ところで、本実施形態においては時分割調光回路４のグランド端子が制御端子Ｔ２と接続され、時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）と制御端子Ｔ１、Ｔ２との間に第１のフィードバック制御回路６が挿入されている。尚、調光点灯時の調光レベルを決める調光制御信号が制御端子Ｔ１，Ｔ２間に入力される。
【００３３】
第１のフィードバック制御回路６は、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ８〜Ｒ１１及びコンデンサＣ７、ダイオードＤ３で構成される差動増幅器からなり、制御端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される電圧（調光制御信号の信号電圧）を分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９で分圧して得られる基準電圧がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力され、逆流防止用のダイオードＤ３を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される検出電圧（検出抵抗Ｒ１の両端電圧）と基準電圧の差分に応じた電圧（制御電圧）を時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）に与えている。ここで、既に説明したように、時分割調光回路４の入力電圧（第１のフィードバック制御回路６の出力電圧）と出力のオンデューティとの間には、図３に示すような逆比例の関係がある。従って、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が減少して検出電圧が低下すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も低下するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが大きくなる。一方、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が増大して検出電圧が上昇すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も上昇するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが小さくなる。
【００３４】
ここで、従来技術で説明したように、常温よりも低い低温環境若しくは常温よりも高い高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合、常温環境で調光点灯する場合と比較して、無電極放電灯１のインピーダンス変動が大きいために高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことが難しい。しかしながら本実施形態では、上述のように無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６が時分割調光回路４の出力をフィードバック制御することで駆動回路３３におけるオンデューティを調節し、図４に示すように常温環境と比較して低温環境及び高温環境におけるオンデューティが相対的に大きくなるようにしている。そのため、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路３の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯１から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。特に、放電ガスを供給するための水銀（亜鉛水銀又は生水銀）がバルブ内における最冷点の位置に封入された無電極放電灯や、あるいは相対的にインピーダンス変動が大きい高出力（定格ランプ電力が数百ワット程度）の無電極放電灯などを調光点灯する場合に有効である。
【００３５】
ところで、本実施形態では調光点灯時に動作する第１のフィードバック制御回路６と、定格点灯時に動作する第２のフィードバック制御回路５とで高周波電源回路３の出力電流を検出するための回路構成（検出抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ６）を共用しているため、それぞれのフィードバック制御回路６，５で別々の回路を用いて検出する場合と比較して回路構成を簡素化することができる。また、無電極放電灯１の定格点灯時に第１のフィードバック制御回路６が動作したり、あるいは、無電極放電灯１の調光点灯時に第２のフィードバック制御回路５が動作すると、高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができなくなる虞がある。故に、無電極放電灯１の定格点灯時には第１のフィードバック制御回路６の動作を禁止するとともに、無電極放電灯１の調光点灯時には第２のフィードバック制御回路５の動作を禁止するマスク回路７を設けている。
【００３６】
このマスク回路７は、図５に示すようにダイオードＤ１０，Ｄ１１、コンデンサＣ１０、比較器ＣＰで構成される。ダイオードＤ１０のカソードが第２のフィードバック制御回路５の出力抵抗Ｒ７に接続され、ダイオードＤ１０のアノードが駆動回路３３の周波数制御端子に接続されている。ダイオードＤ１１のアノードが時分割調光回路４の出力端子に接続され、ダイオードＤ１１のカソードが比較器ＣＰの反転入力端子に接続されている。コンデンサＣ１０はダイオードＤ１１のカソードとグランドの間に挿入されている。比較器ＣＰは、オンデューティを制御する時分割調光回路４の出力をダイオードＤ１１とコンデンサＣ１０で整流平滑した電圧（比較電圧）と、調光点灯時において当該比較電圧が最も低くなる調光下限時の電圧レベルよりも低く且つグランドレベルよりも高い基準電圧Ｖｒとを比較する。すなわち、調光点灯時には時分割調光回路４の出力を整流平滑した電圧が基準電圧Ｖｒを上回り、比較器ＣＰの出力がローレベルとなって駆動回路３３の周波数制御端子から第２のフィードバック制御回路５へ電流が流れなくなるため、第２のフィードバック制御回路５の動作が禁止されることになる。一方、定格点灯時には時分割調光回路４の出力がゼロ（グランドレベル）となって基準電圧Ｖｒを下回り、比較器ＣＰの出力がハイレベルとなって駆動回路３３の周波数制御端子から第２のフィードバック制御回路５へ電流が流れるようになるため、第２のフィードバック制御回路５の動作が許可されることになる。尚、マスク回路７の構成は上述したものに限定されない。例えば、第２のフィードバック制御回路５のフィードバック制御の時定数を、時分割調光回路４の出力信号の周期（Ｔon+Ｔoff）よりも充分に長く設定すれば、時分割調光回路４が動作しているときに第２のフィードバック制御回路５の動作（フィードバック制御）が実質的に禁止されることになる。
【００３７】
尚、本実施形態における第１のフィードバック制御回路６は、オン期間における高周波電源回路３の駆動周波数を、無電極放電灯１を定格点灯する際の駆動周波数に固定した状態でオンデューティを調節するようにしている。このように、無電極放電灯１の定格点灯時と調光点灯時とで高周波電源回路３の駆動周波数を同一とすれば、高周波電源回路３から発生する雑音の周波数も同一となり、定格点灯時と調光点灯時とで共通の雑音低減策を採用することができて雑音の低減が容易になるという利点がある。
【００３８】
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、調光点灯時のオン期間Ｔonにおける駆動周波数を調節することで高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つ点に特徴がある。但し、本実施形態の無電極放電灯点灯装置の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施形態１では第１のフィードバック制御回路６の出力を時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）に与えていたが、本実施形態では、図６に示すように第１のフィードバック制御回路６の出力を駆動回路３３に与えている。
【００４０】
ここで、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が減少して検出電圧が低下すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も低下する。第１のフィードバック制御回路６の出力電圧が低下すると、駆動回路３３が駆動周波数を低下させて共振回路３２の共振周波数に近付けることで高周波電源回路３の高周波出力が増大する。一方、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が増大して検出電圧が上昇すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も上昇する。第１のフィードバック制御回路６の出力電圧が上昇すると、駆動回路３３が駆動周波数を上昇させて共振回路３２の共振周波数から遠ざけることで高周波電源回路３の高周波出力が減少する。
【００４１】
上述のように本実施形態では、無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６がオン期間Ｔonにおける駆動回路３３の駆動周波数をフィードバック制御し、図７に示すように常温環境と比較して低温環境及び高温環境におけるオン期間Ｔonの駆動周波数が相対的に低くなる（共振回路３２の共振周波数に近付く）ようにしている。そのため、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路３の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯１から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。尚、本実施形態においても、無電極放電灯１の定格点灯時に第１のフィードバック制御回路６の動作を禁止するとともに、無電極放電灯１の調光点灯時に第２のフィードバック制御回路５の動作を禁止するマスク回路（図示せず）を設ける必要がある。
【００４２】
（実施形態３）
実施形態１及び実施形態２の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を調光点灯する際に調光制御信号に応じて調光レベルを調整できるものである。これに対して本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、調光点灯時の調光レベルが固定されており、調光制御信号によって定格点灯と調光点灯が切り換えられるようにしたものである。
【００４３】
図８に示すように、本実施形態における第１のフィードバック制御回路６は、制御電源Ｖccを分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９で分圧して得られる基準電圧がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力され、逆流防止用のダイオードＤ３を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される検出電圧（誘導コイル２の両端電圧）と基準電圧の差分に応じた電圧（制御電圧）を時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）に与えている。
【００４４】
時分割調光回路４は、制御端子Ｔ１、Ｔ２間に調光制御信号が入力されているときにだけ動作する。また、時分割調光回路４は、実施形態１と同様に第１のフィードバック制御回路６から入力端子（デッドタイムコントロール端子）に入力される信号電圧レベルに応じてオンデューティが増減する（図３参照）。すなわち、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が減少して検出電圧が低下すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も低下するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが大きくなる。一方、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が増大して検出電圧が上昇すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も上昇するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが小さくなる。
【００４５】
上述のように無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６が時分割調光回路４の出力をフィードバック制御することで駆動回路３３におけるオンデューティを調節しているので、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路３の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯１から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。
【００４６】
ここで、本実施形態の無電極放電灯点灯装置では、第１のフィードバック制御回路６が高周波電源回路３の高周波出力（出力電圧）を検出する検出位置（誘導コイル２の一端）と、第２のフィードバック制御回路５が高周波電源回路３の高周波出力（出力電流）を検出する検出位置（検出抵抗Ｒ１の両端）とが異なっている。このため、第１及び第２のフィードバック制御回路６，５の検出位置が同一である実施形態１と比較して、それぞれのフィードバック制御回路６，５によるフィードバック制御の精度向上が図れるという利点がある。
【００４７】
ところで、上記各実施形態の無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具の例として、図９および図１０に示すような照明器具Ａが考えられる。図９に示す照明器具Ａの筐体１１は内部に無電極放電灯点灯装置（図示せず）および無電極放電灯１を支持し、内部空間を密閉することにより防水性能が付与されたものであって、街路灯として屋外で使用される。また、図１０に示す照明器具Ａの筐体１１も内部空間を密閉することで防水性能が付与されたものであって、電柱１２等に取り付けられ防犯灯として屋外で使用される。このように低温環境や高温環境になりやすい屋外で使用される照明器具Ａにあっては、無電極放電灯１の低温環境又は高温環境での調光点灯時の光出力の低下を抑制できる本発明の無電極放電灯点灯装置を採用することは特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態１を示す回路構成図である。
【図２】同上における時分割調光回路の出力波形を示す説明図である。
【図３】同上における時分割調光回路の特性を示す説明図である。
【図４】同上におけるオンデューティの温度特性を示す説明図である。
【図５】同上におけるマスク回路の回路構成図である。
【図６】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態２を示す回路構成図である。
【図７】同上における駆動周波数の温度特性を示す説明図である。
【図８】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態３を示す回路構成図である。
【図９】本発明に係る照明器具の実施形態を示す一部破断した側面図である。
【図１０】本発明に係る照明器具の別の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 無電極放電灯
２ 誘導コイル
３ 高周波電源回路
４ 時分割調光回路
５ 第２のフィードバック制御回路
６ 第１のフィードバック制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯を調光点灯する無電極放電灯点灯装置、無電極放電灯装置及び照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、放電ガスが封入されたバルブに誘導コイルを近接配置してなり、誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させることで発光する無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置（無電極放電灯装置）が提供されている。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置として、誘導コイルに高周波電力を供給して前記高周波電磁界を発生させる高周波電源回路と、高周波電源回路の出力を制御することにより無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路とを備えたものがある。
【０００４】
この無電極放電灯点灯装置では、時分割調光回路において高周波電源回路の駆動周波数を切り替えることにより、誘導コイルに供給する高周波電力を無電極放電灯が点灯する大きさに設定するオン期間と点灯しない大きさに設定するオフ期間とを周期的に交互に切り替え、１周期に占めるオン期間の割合（以下、オンデューティという）を調節することで無電極放電灯の調光を行うことができる（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−３５３６００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的な無電極放電灯は、バルブ内の放電ガスとして水銀蒸気と希ガスとの混合気体を用いており、水銀の励起発光を利用して点灯するので、外気温や点灯中に無電極放電灯から発生する熱などの影響を受けて水銀蒸気圧が変動すると、光出力が変動する。通常、バルブの周囲温度が所定温度（例えば、常温）にあるときには、無電極放電灯の光出力が所望の大きさとなるものの、バルブの周囲温度が前記所定温度から低下した時および上昇したときには、無電極放電灯の光出力は低下することとなる。
【０００６】
なお、温度変化時に無電極放電灯の光出力を安定させるために、バルブ内の水銀蒸気圧を一定の範囲に制御する目的でバルブ内にアマルガムを封入する場合があるが、アマルガムを封入した無電極放電灯であっても、アマルガム自体の温度も周囲温度の影響を受けて変化するため、バルブ内の水銀蒸気圧を一定に維持することは難しく、結局、温度変化に伴って光出力が変動する可能性がある。特に、調光点灯時であって調光比が小さい場合や低温時には、アマルガムの温度が十分に上昇せずアマルガムが固体化し、無電極放電灯の点灯状態を維持できなくなる可能性もある。
【０００７】
一方、アマルガムの代わりに水銀を封入した無電極放電灯においては、アマルガムを封入した無電極放電灯と比べて周囲温度によるインピーダンスの変動幅が大きいため、高周波電源回路の出力電力を一定に保つことがさらに困難になる。その結果、無電極放電灯から所定の光出力を得ることのできる周囲温度範囲が狭くなってしまう。
【０００８】
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、無電極放電灯を調光点灯させる場合においても無電極放電灯への供給電力を一定に保つことができる無電極放電灯点灯装置、無電極放電灯装置及び照明器具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、放電ガスを封入したバルブに誘導コイルが近接配置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であって、駆動周波数に応じて増減する高周波電力を誘導コイルに供給することで誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させる高周波電源回路と、誘導コイルに供給される高周波電力を無電極放電灯が点灯するレベルに設定するオン期間と点灯しないレベルに設定するオフ期間とを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路を制御することで無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路と、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させているときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値を調光点灯時の目標値に一致させるように、１周期に占めるオン期間の割合であるオンデューティ又はオン期間における高周波電源回路の駆動周波数の何れか一方を調節する第１のフィードバック制御回路とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明によれば、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路から誘導コイルに供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と同一箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路とで高周波電源回路の出力電流又は出力電圧を検出する構成を共用することができて回路構成の簡素化が図れる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項２の発明において、第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路が同時に動作しないように何れか一方のフィードバック制御回路の動作を択一的に禁止するマスク回路を備えたことを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明によれば、無電極放電灯の定格点灯時及び調光点灯時に第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路の双方が動作することによる不具合を防ぐことができる。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と異なる箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してなることを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路のそれぞれのフィードバック制御の精度向上が図れる。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、第１のフィードバック制御回路は、オン期間における高周波電源回路の駆動周波数を、無電極放電灯を定格点灯する際の駆動周波数に固定した状態で前記オンデューティを調節することを特徴とする。
【００１８】
請求項５の発明によれば、無電極放電灯の定格点灯時と調光点灯時とで高周波電源回路の駆動周波数が同一であるため、高周波電源回路から発生する雑音の周波数も同一となる。その結果、定格点灯時と調光点灯時とで共通の雑音低減策を採用することができて雑音の低減が容易になる。
【００１９】
請求項６の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、放電ガスを供給するための水銀がバルブ内における最冷点の位置に封入された無電極放電灯とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６の発明によれば、請求項１の発明と同様に、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。
【００２１】
請求項７の発明は、上記目的を達成するために、請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、当該無電極放電灯点灯装置並びに無電極放電灯を支持する器具本体とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
請求項７の発明によれば、請求項１の発明と同様に、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、無電極放電灯の調光点灯時においても高周波電源回路の高周波出力をほぼ一定に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、図１に示すように商用交流電源ＡＣから供給される交流電力を高周波電力に変換して無電極放電灯１に近接配置された誘導コイル２に供給する高周波電源回路３を備えている。
【００２５】
高周波電源回路３は、力率改善用の昇圧チョッパ回路３０と、昇圧チョッパ回路３０の出力端間に一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を直列接続してなるハーフブリッジ型のインバータ回路３１と、インバータ回路３１のローサイドのスイッチング素子Ｑ３と誘導コイル２との間に挿入された共振回路３２と、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動する駆動回路３３とを具備している。
【００２６】
昇圧チョッパ回路３０は、ダイオードブリッジＤＢ、チョークコイルＬ１、整流用のダイオードＤ１、スイッチング素子Ｑ１、平滑コンデンサＣ１、スイッチング素子Ｑ１を駆動する制御回路３０ａで構成される。但し、この種の昇圧チョッパ回路３０は従来周知であるから詳細な説明は省略する。
【００２７】
インバータ回路３１は、一対のスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動回路３３で交互に高周波数でスイッチングすることにより、昇圧チョッパ回路３０から出力される直流電力を高周波電力に変換する。共振回路３２は、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３の接続点と誘導コイル２の一端の間に直列接続されたインダクタＬ２およびコンデンサＣ３と、誘導コイル２およびコンデンサＣ３に並列接続されたコンデンサＣ２とからなる。そして、駆動回路３３がスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動（スイッチング）する周波数（駆動周波数）を共振回路３２の共振周波数に近付ければ高周波電源回路３の高周波出力（高周波電力）が増大し、共振周波数から遠ざければ高周波電源回路３の高周波出力が減少する。ここで、ローサイドのスイッチング素子Ｑ３とグランドとの間には、スイッチング素子Ｑ３に流れる電流（高周波電源回路３の出力電流）を検出するための検出抵抗Ｒ１とコンデンサＣ６の並列回路が接続されている。
【００２８】
また、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を定格点灯しているときに高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される電力が無電極放電灯１の定格ランプ電力と等しくなるように駆動回路３３の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路５を備えている。第２のフィードバック制御回路５は、オペアンプＯＰ２と抵抗Ｒ２〜Ｒ７及びコンデンサＣ６、ダイオードＤ２で構成される差動増幅器からなり、制御電源Ｖccを分圧抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧して得られる基準電圧が入力抵抗Ｒ４を介してオペアンプＯＰ２の非反転入力端子に入力され、逆流防止用のダイオードＤ２を介してオペアンプＯＰ２の反転入力端子に入力される検出電圧（検出抵抗Ｒ１の両端電圧）と基準電圧の差分に応じた電圧を出力する。オペアンプＯＰ２の出力端子は出力抵抗Ｒ７を介して駆動回路３３の周波数制御端子に接続されている。この駆動回路３３は、周波数制御端子から流れ出る電流の大きさに応じて発振周波数（駆動周波数）が変化するものである。従って、検出電圧が基準電圧よりも高ければオペアンプＯＰ２の出力電圧も相対的に高くなるから、周波数制御端子から流れ出る電流が減少して駆動回路３３の駆動周波数が上昇し、反対に検出電圧が基準電圧よりも低ければオペアンプＯＰ２の出力電圧も相対的に低くなるから、周波数制御端子から流れ出る電流が増加して駆動回路３３の駆動周波数が下降する。ここで、駆動回路３３では共振回路３２の共振周波数よりも高い周波数範囲で駆動周波数を変化させているので、駆動周波数が上昇すれば高周波電源回路３の高周波出力が減少し、駆動周波数が下降すれば高周波電源回路３の高周波出力が増大することになる。故に、上述した第２のフィードバック制御回路５のフィードバック制御により、定格点灯時に無電極放電灯１（誘導コイル２）に供給される高周波電力をほぼ一定に保つことができる。
【００２９】
また、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を調光点灯させる時分割調光回路４を備えている。時分割調光回路４は、誘導コイル２に供給される高周波電力を無電極放電灯１が点灯するレベル（点灯レベル）に設定するオン期間Ｔonと点灯しないレベル（不点灯レベル）に設定するオフ期間Ｔoffとを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路３（駆動回路３３）を制御するものである。本実施形態における時分割調光回路４は、駆動回路３３に対して図２に例示するようにオンとオフとの２種類の出力を周期的に交互に繰り返すものであって、デッドタイムコントロール端子とグランド端子の間に入力される信号電圧の大きさに応じて出力のオンデューティ（図２におけるＴon／（Ｔon＋Ｔoff））を変化させる集積回路（たとえば、ＮＥＣエレクトロニクス社製のμＰＣ４９４）からなる。ここで、時分割調光回路４の入力電圧（調光制御信号の信号電圧）と出力のオンデューティとの間の関係は、図３に示すように入力電圧が低くなるほどオンデューティが大きくなる特性を持つ。
【００３０】
駆動回路３３は、時分割調光回路４の出力に応じてスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３のスイッチング周波数（駆動周波数）を切り替えるように動作する。すなわち、駆動回路３３は時分割調光回路４の出力がオン（ハイレベル）のときに定格点灯時と同一の駆動周波数（例えば、１３５キロヘルツ）でスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動することで無電極放電灯１を点灯状態とし、時分割調光回路４の出力がオフ（ローレベル）のときに定格点灯時よりも充分に高い駆動周波数（例えば、２００キロヘルツ）でスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３を駆動することで無電極放電灯１を不点灯状態とする。
【００３１】
このように、本実施形態では時分割調光回路４の出力のオンオフが交互に繰り返されることで、無電極放電灯１が点灯するオン期間と点灯しないオフ期間とが交互に繰り返されることになる。ここで、時分割調光回路４の出力のオンオフ周波数は、使用者に無電極放電灯１の点滅によるちらつきを感じさせないようにたとえば１００ヘルツ以上に設定される。このとき、調光制御信号の大きさ（信号電圧レベル）を変化させて１周期に占めるオン期間の割合であるオンデューティを変化させることで無電極放電灯１の調光比を調節することができ、無電極放電灯１の点灯時に所望の光出力となるようにオンデューティが設定される。
【００３２】
ところで、本実施形態においては時分割調光回路４のグランド端子が制御端子Ｔ２と接続され、時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）と制御端子Ｔ１、Ｔ２との間に第１のフィードバック制御回路６が挿入されている。尚、調光点灯時の調光レベルを決める調光制御信号が制御端子Ｔ１，Ｔ２間に入力される。
【００３３】
第１のフィードバック制御回路６は、オペアンプＯＰ１と抵抗Ｒ８〜Ｒ１１及びコンデンサＣ７、ダイオードＤ３で構成される差動増幅器からなり、制御端子Ｔ１，Ｔ２間に印加される電圧（調光制御信号の信号電圧）を分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９で分圧して得られる基準電圧がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力され、逆流防止用のダイオードＤ３を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される検出電圧（検出抵抗Ｒ１の両端電圧）と基準電圧の差分に応じた電圧（制御電圧）を時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）に与えている。ここで、既に説明したように、時分割調光回路４の入力電圧（第１のフィードバック制御回路６の出力電圧）と出力のオンデューティとの間には、図３に示すような逆比例の関係がある。従って、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が減少して検出電圧が低下すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も低下するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが大きくなる。一方、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が増大して検出電圧が上昇すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も上昇するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが小さくなる。
【００３４】
ここで、従来技術で説明したように、常温よりも低い低温環境若しくは常温よりも高い高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合、常温環境で調光点灯する場合と比較して、無電極放電灯１のインピーダンス変動が大きいために高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことが難しい。しかしながら本実施形態では、上述のように無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６が時分割調光回路４の出力をフィードバック制御することで駆動回路３３におけるオンデューティを調節し、図４に示すように常温環境と比較して低温環境及び高温環境におけるオンデューティが相対的に大きくなるようにしている。そのため、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路３の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯１から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。特に、放電ガスを供給するための水銀（亜鉛水銀又は生水銀）がバルブ内における最冷点の位置に封入された無電極放電灯や、あるいは相対的にインピーダンス変動が大きい高出力（定格ランプ電力が数百ワット程度）の無電極放電灯などを調光点灯する場合に有効である。
【００３５】
ところで、本実施形態では調光点灯時に動作する第１のフィードバック制御回路６と、定格点灯時に動作する第２のフィードバック制御回路５とで高周波電源回路３の出力電流を検出するための回路構成（検出抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ６）を共用しているため、それぞれのフィードバック制御回路６，５で別々の回路を用いて検出する場合と比較して回路構成を簡素化することができる。また、無電極放電灯１の定格点灯時に第１のフィードバック制御回路６が動作したり、あるいは、無電極放電灯１の調光点灯時に第２のフィードバック制御回路５が動作すると、高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができなくなる虞がある。故に、無電極放電灯１の定格点灯時には第１のフィードバック制御回路６の動作を禁止するとともに、無電極放電灯１の調光点灯時には第２のフィードバック制御回路５の動作を禁止するマスク回路７を設けている。
【００３６】
このマスク回路７は、図５に示すようにダイオードＤ１０，Ｄ１１、コンデンサＣ１０、比較器ＣＰで構成される。ダイオードＤ１０のカソードが第２のフィードバック制御回路５の出力抵抗Ｒ７に接続され、ダイオードＤ１０のアノードが駆動回路３３の周波数制御端子に接続されている。ダイオードＤ１１のアノードが時分割調光回路４の出力端子に接続され、ダイオードＤ１１のカソードが比較器ＣＰの反転入力端子に接続されている。コンデンサＣ１０はダイオードＤ１１のカソードとグランドの間に挿入されている。比較器ＣＰは、オンデューティを制御する時分割調光回路４の出力をダイオードＤ１１とコンデンサＣ１０で整流平滑した電圧（比較電圧）と、調光点灯時において当該比較電圧が最も低くなる調光下限時の電圧レベルよりも低く且つグランドレベルよりも高い基準電圧Ｖｒとを比較する。すなわち、調光点灯時には時分割調光回路４の出力を整流平滑した電圧が基準電圧Ｖｒを上回り、比較器ＣＰの出力がローレベルとなって駆動回路３３の周波数制御端子から第２のフィードバック制御回路５へ電流が流れなくなるため、第２のフィードバック制御回路５の動作が禁止されることになる。一方、定格点灯時には時分割調光回路４の出力がゼロ（グランドレベル）となって基準電圧Ｖｒを下回り、比較器ＣＰの出力がハイレベルとなって駆動回路３３の周波数制御端子から第２のフィードバック制御回路５へ電流が流れるようになるため、第２のフィードバック制御回路５の動作が許可されることになる。尚、マスク回路７の構成は上述したものに限定されない。例えば、第２のフィードバック制御回路５のフィードバック制御の時定数を、時分割調光回路４の出力信号の周期（Ｔon+Ｔoff）よりも充分に長く設定すれば、時分割調光回路４が動作しているときに第２のフィードバック制御回路５の動作（フィードバック制御）が実質的に禁止されることになる。
【００３７】
尚、本実施形態における第１のフィードバック制御回路６は、オン期間における高周波電源回路３の駆動周波数を、無電極放電灯１を定格点灯する際の駆動周波数に固定した状態でオンデューティを調節するようにしている。このように、無電極放電灯１の定格点灯時と調光点灯時とで高周波電源回路３の駆動周波数を同一とすれば、高周波電源回路３から発生する雑音の周波数も同一となり、定格点灯時と調光点灯時とで共通の雑音低減策を採用することができて雑音の低減が容易になるという利点がある。
【００３８】
（実施形態２）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、調光点灯時のオン期間Ｔonにおける駆動周波数を調節することで高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つ点に特徴がある。但し、本実施形態の無電極放電灯点灯装置の基本構成は実施形態１と共通であるから、共通の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。
【００３９】
実施形態１では第１のフィードバック制御回路６の出力を時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）に与えていたが、本実施形態では、図６に示すように第１のフィードバック制御回路６の出力を駆動回路３３に与えている。
【００４０】
ここで、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が減少して検出電圧が低下すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も低下する。第１のフィードバック制御回路６の出力電圧が低下すると、駆動回路３３が駆動周波数を低下させて共振回路３２の共振周波数に近付けることで高周波電源回路３の高周波出力が増大する。一方、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が増大して検出電圧が上昇すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も上昇する。第１のフィードバック制御回路６の出力電圧が上昇すると、駆動回路３３が駆動周波数を上昇させて共振回路３２の共振周波数から遠ざけることで高周波電源回路３の高周波出力が減少する。
【００４１】
上述のように本実施形態では、無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６がオン期間Ｔonにおける駆動回路３３の駆動周波数をフィードバック制御し、図７に示すように常温環境と比較して低温環境及び高温環境におけるオン期間Ｔonの駆動周波数が相対的に低くなる（共振回路３２の共振周波数に近付く）ようにしている。そのため、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路３の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯１から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。尚、本実施形態においても、無電極放電灯１の定格点灯時に第１のフィードバック制御回路６の動作を禁止するとともに、無電極放電灯１の調光点灯時に第２のフィードバック制御回路５の動作を禁止するマスク回路（図示せず）を設ける必要がある。
【００４２】
（実施形態３）
実施形態１及び実施形態２の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯１を調光点灯する際に調光制御信号に応じて調光レベルを調整できるものである。これに対して本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、調光点灯時の調光レベルが固定されており、調光制御信号によって定格点灯と調光点灯が切り換えられるようにしたものである。
【００４３】
図８に示すように、本実施形態における第１のフィードバック制御回路６は、制御電源Ｖccを分圧抵抗Ｒ８，Ｒ９で分圧して得られる基準電圧がオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に入力され、逆流防止用のダイオードＤ３を介してオペアンプＯＰ１の反転入力端子に入力される検出電圧（誘導コイル２の両端電圧）と基準電圧の差分に応じた電圧（制御電圧）を時分割調光回路４の入力端子（デッドタイムコントロール端子）に与えている。
【００４４】
時分割調光回路４は、制御端子Ｔ１、Ｔ２間に調光制御信号が入力されているときにだけ動作する。また、時分割調光回路４は、実施形態１と同様に第１のフィードバック制御回路６から入力端子（デッドタイムコントロール端子）に入力される信号電圧レベルに応じてオンデューティが増減する（図３参照）。すなわち、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が減少して検出電圧が低下すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も低下するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが大きくなる。一方、無電極放電灯１を調光点灯しているときに、高周波電源回路３の高周波出力が増大して検出電圧が上昇すると第１のフィードバック制御回路６の出力電圧も上昇するので、時分割調光回路４の出力のオンデューティが小さくなる。
【００４５】
上述のように無電極放電灯１の調光点灯時にも第１のフィードバック制御回路６が時分割調光回路４の出力をフィードバック制御することで駆動回路３３におけるオンデューティを調節しているので、低温環境や高温環境で無電極放電灯１を調光点灯する場合であっても、無電極放電灯１のインピーダンス変動に合わせて高周波電源回路３の高周波出力を一定に保つことができる。また、調光点灯時においても高周波電源回路３の高周波出力をほぼ一定に保つことができるため、低温環境若しくは高温環境の少なくとも何れか一方において調光点灯時における高周波電源回路３から誘導コイル２に供給される高周波電力の低下を抑制することができ、その結果、無電極放電灯１から所定の光出力が得られる温度範囲を拡大することができる。
【００４６】
ここで、本実施形態の無電極放電灯点灯装置では、第１のフィードバック制御回路６が高周波電源回路３の高周波出力（出力電圧）を検出する検出位置（誘導コイル２の一端）と、第２のフィードバック制御回路５が高周波電源回路３の高周波出力（出力電流）を検出する検出位置（検出抵抗Ｒ１の両端）とが異なっている。このため、第１及び第２のフィードバック制御回路６，５の検出位置が同一である実施形態１と比較して、それぞれのフィードバック制御回路６，５によるフィードバック制御の精度向上が図れるという利点がある。
【００４７】
ところで、上記各実施形態の無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具の例として、図９および図１０に示すような照明器具Ａが考えられる。図９に示す照明器具Ａの筐体１１は内部に無電極放電灯点灯装置（図示せず）および無電極放電灯１を支持し、内部空間を密閉することにより防水性能が付与されたものであって、街路灯として屋外で使用される。また、図１０に示す照明器具Ａの筐体１１も内部空間を密閉することで防水性能が付与されたものであって、電柱１２等に取り付けられ防犯灯として屋外で使用される。このように低温環境や高温環境になりやすい屋外で使用される照明器具Ａにあっては、無電極放電灯１の低温環境又は高温環境での調光点灯時の光出力の低下を抑制できる本発明の無電極放電灯点灯装置を採用することは特に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態１を示す回路構成図である。
【図２】同上における時分割調光回路の出力波形を示す説明図である。
【図３】同上における時分割調光回路の特性を示す説明図である。
【図４】同上におけるオンデューティの温度特性を示す説明図である。
【図５】同上におけるマスク回路の回路構成図である。
【図６】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態２を示す回路構成図である。
【図７】同上における駆動周波数の温度特性を示す説明図である。
【図８】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の実施形態３を示す回路構成図である。
【図９】本発明に係る照明器具の実施形態を示す一部破断した側面図である。
【図１０】本発明に係る照明器具の別の実施形態を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 無電極放電灯
２ 誘導コイル
３ 高周波電源回路
４ 時分割調光回路
５ 第２のフィードバック制御回路
６ 第１のフィードバック制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガスを封入したバルブに誘導コイルが近接配置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であって、駆動周波数に応じて増減する高周波電力を誘導コイルに供給することで誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させる高周波電源回路と、誘導コイルに供給される高周波電力を無電極放電灯が点灯するレベルに設定するオン期間と点灯しないレベルに設定するオフ期間とを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路を制御することで無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路と、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させているときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値を調光点灯時の目標値に一致させるように、１周期に占めるオン期間の割合であるオンデューティ又はオン期間における高周波電源回路の駆動周波数の何れか一方を調節する第１のフィードバック制御回路とを備えたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と同一箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してな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。
【請求項３】
第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路が同時に動作しないように何れか一方のフィードバック制御回路の動作を択一的に禁止するマスク回路を備えた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。
【請求項４】
時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と異なる箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してな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。
【請求項５】
第１のフィードバック制御回路は、オン期間における高周波電源回路の駆動周波数を、無電極放電灯を定格点灯する際の駆動周波数に固定した状態で前記オンデューティを調節することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、放電ガスを供給するための水銀がバルブ内における最冷点の位置に封入された無電極放電灯とを備えたことを特徴とする無電極放電灯装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、当該無電極放電灯点灯装置並びに無電極放電灯を支持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【請求項１】
放電ガスを封入したバルブに誘導コイルが近接配置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であって、駆動周波数に応じて増減する高周波電力を誘導コイルに供給することで誘導コイルから放電ガスに高周波電磁界を作用させる高周波電源回路と、誘導コイルに供給される高周波電力を無電極放電灯が点灯するレベルに設定するオン期間と点灯しないレベルに設定するオフ期間とを周期的に交互に繰り返すように高周波電源回路を制御することで無電極放電灯を調光点灯させる時分割調光回路と、時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させているときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値を調光点灯時の目標値に一致させるように、１周期に占めるオン期間の割合であるオンデューティ又はオン期間における高周波電源回路の駆動周波数の何れか一方を調節する第１のフィードバック制御回路とを備えたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と同一箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してな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。
【請求項３】
第１のフィードバック制御回路と第２のフィードバック制御回路が同時に動作しないように何れか一方のフィードバック制御回路の動作を択一的に禁止するマスク回路を備えた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。
【請求項４】
時分割調光回路が無電極放電灯を調光点灯させていないときに高周波電源回路の出力電流又は出力電圧の少なくとも何れか一方を検出し、当該出力電流又は出力電圧の検出値が無電極放電灯を定格点灯させるのに必要な値となるように高周波電源回路の駆動周波数を調節する第２のフィードバック制御回路を備え、第２のフィードバック制御回路は、第１のフィードバック制御回路と異なる箇所において前記出力電流又は出力電圧を検出してな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。
【請求項５】
第１のフィードバック制御回路は、オン期間における高周波電源回路の駆動周波数を、無電極放電灯を定格点灯する際の駆動周波数に固定した状態で前記オンデューティを調節することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、放電ガスを供給するための水銀がバルブ内における最冷点の位置に封入された無電極放電灯とを備えたことを特徴とする無電極放電灯装置。
【請求項７】
請求項１〜５の何れか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、当該無電極放電灯点灯装置並びに無電極放電灯を支持する器具本体とを備えたことを特徴とする照明器具。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−９７７６（Ｐ２０１０−９７７６Ａ）
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１６４６７７（Ｐ２００８−１６４６７７）
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月１４日（２０１０．１．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月２４日（２００８．６．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]