無電極放電灯点灯装置及び照明器具
【課題】 オンデューティが低いときにも輻射ノイズの強度を抑制することができる無電極放電灯点灯装置及び照明器具を提供する。
【解決手段】 点灯期間ＯＮ同士や消灯期間ＯＦＦ同士でも２通りずつの動作周波数ｆを分散して用いるようにした。輻射ノイズの周波数が分散されることになるから、輻射ノイズの強度が抑制される。また、個々の点灯期間ＯＮ内では動作周波数ｆを変化させないから、点灯期間ＯＮの継続時間が短いとき、すなわちオンデューティが低いときにも、動作周波数ｆが分散し、オンデューティが高いときと同様の効果が得られる。
【解決手段】 点灯期間ＯＮ同士や消灯期間ＯＦＦ同士でも２通りずつの動作周波数ｆを分散して用いるようにした。輻射ノイズの周波数が分散されることになるから、輻射ノイズの強度が抑制される。また、個々の点灯期間ＯＮ内では動作周波数ｆを変化させないから、点灯期間ＯＮの継続時間が短いとき、すなわちオンデューティが低いときにも、動作周波数ｆが分散し、オンデューティが高いときと同様の効果が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯点灯装置及び該無電極放電灯装置を用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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部とを備え、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。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置として、無電極放電灯を点灯させる点灯期間と、無電極放電灯を消灯させる消灯期間とを交互に繰り返すことにより、光出力を低下させる調光動作が可能なものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２４７２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、熱陰極放電灯を用いる一般的な放電灯点灯装置では、放電灯には通電されればよく電磁波を入射させる必要がないため、輻射ノイズを発生させる回路を導電材料で覆う周知技術によって輻射ノイズを抑制することは比較的に容易である。しかしながら、無電極放電灯点灯装置では、発生させる電磁波をバルブに入射させる必要があり、且つバルブは発光部であるので、上記の熱陰極放電灯の場合のような手段による輻射ノイズの抑制が不可能である。
【０００５】
そこで、図１４に示すように、点灯期間の開始時から終了時にかけて、時間ｔの経過につれて電源部の出力の周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）ｆを徐々に低下させることにより、輻射ノイズの周波数を分散させ、結果として輻射ノイズの強度を抑制することが提案されている。
【０００６】
しかし、図１４のものでは、動作周波数ｆがとり得る範囲や、誘導コイルに出力される電圧Ｖｃｏｉｌがとり得る範囲は、点灯期間の継続時間と消灯期間の継続時間との合計に占める点灯期間の継続時間の割合（以下、「オンデューティ」と呼ぶ。）に応じて決まり、オンデューティが変更されない限りは上記の範囲は全ての点灯期間でほぼ一定である。そして、オンデューティが低いほど、動作周波数ｆがとりうる範囲（すなわち動作周波数ｆの変動幅）が狭くなって、輻射ノイズの強度の抑制の効果が得られにくくなる。
【０００７】
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、オンデューティが低いときにも輻射ノイズの強度を抑制することができる無電極放電灯点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】
【０００８】
請求項１の発明は、透光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に近接配置された誘導コイルに高周波電力を供給し誘導コイルに高周波電磁界を発生させこの高周波電磁界によってバルブ内に放電を発生させる無電極放電灯点灯装置であって、誘導コイルに高周波電力を供給する電源部と、電源部の出力の周波数を制御する制御部とを備え制御部は、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯可能な範囲とする点灯期間と、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯不可能な範囲とする消灯期間とを、交互に繰り返す調光動作が可能であって、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲を周期的に変化させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲そのものを周期的に変化させることにより、輻射ノイズの強度が抑制される。また、各点灯期間で電源部の出力の周波数がとり得る範囲を共通とする場合と違い、オンデューティを低くしても、輻射ノイズの強度の抑制の効果が得られる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御部は、各点灯期間において、それぞれ、点灯期間の開始時から点灯期間の終了時にかけて、電源部の出力の周波数を徐々に変化させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、点灯期間中に電源部の出力の周波数を変化させない場合に比べ、輻射ノイズの強度がさらに抑制される。
【００１２】
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、制御部は、次の点灯期間において無電極放電灯が点灯開始する時点での電源部から誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなるような消灯期間ほど継続時間を短くすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなり無電極放電灯の点灯に時間がかかって実質的な点灯時間が短くなる程度を、直前の消灯期間を短くすることによって抑制することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、制御部は、消灯期間に電源部の出力の周波数がとり得る範囲も、周期的に変化させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、消灯期間中の輻射ノイズの強度も抑制することができる。また、点灯期間についてのみ電源部の出力の周波数がとり得る範囲を変化させる場合に比べ、簡単な回路で実現して製造コストを低減することができる。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲そのものを周期的に変化させることにより、輻射ノイズの強度が抑制される。また、各点灯期間で電源部の出力の周波数がとり得る範囲を共通とする場合と違い、オンデューティを低くしても、輻射ノイズの強度の抑制の効果が得られる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、制御部は、各点灯期間において、それぞれ、点灯期間の開始時から点灯期間の終了時にかけて、電源部の出力の周波数を徐々に変化させるので、点灯期間中に電源部の出力の周波数を変化させない場合に比べ、輻射ノイズの強度がさらに抑制される。
【００１９】
請求項３の発明によれば、制御部は、次の点灯期間において無電極放電灯が点灯開始する時点での電源部から誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなるような消灯期間ほど継続時間を短くするので、誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなり無電極放電灯の点灯に時間がかかって実質的な点灯時間が短くなる程度を、直前の消灯期間を短くすることによって抑制することができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、制御部は、消灯期間に電源部の出力の周波数がとり得る範囲も、周期的に変化させるので、消灯期間中の輻射ノイズの強度も抑制することができる。また、点灯期間についてのみ電源部の出力の周波数がとり得る範囲を変化させる場合に比べ、簡単な回路で実現して製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
本実施形態の無電極放電灯点灯装置１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２と、直流電源回路２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電源部としてのインバータ回路３と、インバータ回路３を制御する制御回路４と、インバータ回路３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５とを備える。
【００２３】
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、無電極放電灯点灯装置１は、金属製のケース１０に収納され、給電線１１を介して誘導コイル５に電気的に接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
直流電源回路２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２１とを備える、周知の昇圧型コンバータである。
【００２６】
インバータ回路３は、直流電源回路２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の直列回路と、ローサイドのスイッチング素子Ｑ３の両端間に接続されたインダクタＬｓと並列コンデンサＣｐとの直列回路と、誘導コイル５との直列回路が並列コンデンサＣｐに対して並列に接続された直列コンデンサ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３１とを備える。駆動部３１は、入力端ＣＯＮから流出する制御電流Ｉｖｐ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、動作周波数ｆは、インバータ回路３と誘導コイル５とが構成する共振回路の共振周波数（以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。）よりも高い範囲とされる。
【００２７】
制御回路４は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを出力するＰＷＭ発振回路４０と、ＰＷＭ発振回路４０からＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを入力され該ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオン期間にはインバータ回路３の出力電圧（以下、「コイル電圧」と呼ぶ。）Ｖｃｏｉｌの実効値を徐々に増加させるようにインバータ回路３の出力の周波数を徐々に変化させる始動スイープ回路４１とを備える。
【００２８】
始動スイープ回路４１は、一端が定電圧源Ｅ１に接続された抵抗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３１の入力端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ＰＷＭ発振回路４０からのＰＷＭ信号Ｖｐｗｍによってオンオフ駆動されるスイッチング素子Ｑ４と抵抗Ｒ６との直列回路とを備える。
【００２９】
始動スイープ回路４１の動作を説明する。ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬレベルである期間には、スイッチング素子Ｑ４がオフされ、定電圧源Ｅ１の出力が抵抗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、制御電流Ｉｖｐが減少し動作周波数ｆが低くなって共振周波数に近づくことにより、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６において放電が開始されると、無電極放電灯６は点灯を開始する。つまり、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬレベルである期間が、請求項における点灯期間となる。
【００３０】
ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨレベルである期間には、スイッチング素子Ｑ４がオンされ、コンデンサＣ２への充電が停止されるとともにコンデンサＣ２が放電されることで、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｆが低下する。すると、制御電流Ｉｖｐが増加し動作周波数ｆが高くなって共振周波数から離れることにより、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値は低くなる。そして、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が、無電極放電灯６の点灯維持に必要な程度を下回ることにより、無電極放電灯６は消灯する。つまり、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨレベルである期間が、請求項における消灯期間となる。
【００３１】
さらに、本実施形態の制御回路４は、動作周波数ｆを分散させるための周波数分散回路４２を備える。周波数分散回路４２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに同期して発振する発振回路４２ａと、発振回路４２ａの出力を基準としたタイミングで変化する出力を発生する周波数制御回路４２ｂとを備える。周波数制御回路４２ｂは、アノードを駆動部３１の入力端ＣＯＮに向けた逆流防止用のダイオードＤ３を介して駆動部３１の入力端ＣＯＮに接続されており、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの２周期毎に、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍが立ち上がるタイミング（すなわち、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち下がるタイミング）で、高低２段階の出力電圧を択一的に切り換え、始動スイープ回路４１の出力に重畳する。そして、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティを１００％とした場合、すなわち消灯期間を設けない場合には、時間ｔに対するコイル電圧Ｖｃｏｉｌと動作周波数ｆとの変化はそれぞれ図５のようになる。
【００３２】
すなわち、本実施形態においては、図１及び図６に示すように、周波数分散回路４２の出力電圧が高いことにより動作周波数ｆが低くされる期間Ａであって、且つ、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬレベルである点灯期間ＯＮである期間に、平均の動作周波数ｆ４が最も低くなってコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が最も高くなる。また、周波数分散回路４２の出力電圧が低いことにより動作周波数ｆが高くされる期間Ｂであって、且つ、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨレベルである消灯期間ＯＦＦである期間に、平均の動作周波数ｆ１が最も高くなってコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が最も低くなる。さらに、周波数分散回路４２により動作周波数ｆが低くされる期間Ａであって且つ消灯期間ＯＦＦである期間の平均の動作周波数ｆ２は、周波数分散回路４２により動作周波数ｆが高くされる期間Ｂであって且つ点灯期間ＯＮである期間の平均の動作周波数ｆ３よりも高くされていて、前者の動作周波数ｆ２は無電極放電灯６が消灯する程度に高く、後者の動作周波数ｆ３は無電極放電灯６が点灯可能な程度に低くされている。なお、図１において、点灯期間ＯＮの開始直後のコイル電圧Ｖｃｏｉｌの振幅のピークは、無電極放電灯６の点灯開始時の特性の変化によるものである。また、図６において、曲線ａは無電極放電灯６が点灯していない状態での特性を示し、曲線ｂは無電極放電灯６が点灯した状態での特性を示す。つまり、本実施形態の制御回路４は、点灯期間ＯＮ中の動作周波数ｆと、消灯期間ＯＦＦ中の動作周波数ｆとを、それぞれＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周期の４倍の周期（つまり４分の１の周波数）で、周期的に変化させている。
【００３３】
上記構成によれば、周波数分散回路４２によって、点灯期間ＯＮ同士や消灯期間ＯＦＦ同士でも２通りずつの動作周波数ｆが分散して用いられるため、輻射ノイズの周波数が分散されることになるから、輻射ノイズの強度が抑制される。
【００３４】
また、点灯期間ＯＮの継続時間が短いとき、すなわちオンデューティが低いときにも、動作周波数ｆが分散し、オンデューティが高いときと同様の効果が得られる。
【００３５】
ここで、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち上がるタイミング（すなわち消灯期間から点灯期間に移行するタイミング）で周波数分散回路４２の出力が切り換えられる場合には、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの波形の乱れにより、無電極放電灯６の点灯に時間がかかって実質的な点灯時間が短縮されることで光出力が低下してしまったり、電磁ノイズが比較的に多くなるといったことが考えられる。これに対し、本実施形態では、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち下がるタイミング（すなわち点灯期間から消灯期間に移行するタイミング）で周波数分散回路４２の出力が切り換えられるので、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち上がるタイミングで周波数分散回路４２の出力が切り換えられる場合に比べ、光出力の低下や電磁ノイズの発生といった、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの波形の乱れによる影響が抑制される。
【００３６】
また、従来例のように点灯期間中に動作周波数ｆを徐々に高くすると、オンデューティが高い領域ほど、オンデューティの変化幅に対する光出力の変化幅が小さくなるといったように、オンデューティと光出力との対応関係において線型性が低くなる。これに対し、上記の実施形態では、個々の点灯期間ＯＮの継続時間中には始動スイープ回路４１の動作以外では動作周波数ｆを変化させないから、従来例のように点灯期間中に徐々に動作周波数を変化させる場合に比べ、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティの変化幅と無電極放電灯６の光出力との対応関係において線型性が高くなることにより、オンデューティによる光出力の制御が容易となっている。
【００３７】
さらに、周波数分散回路４２において、発振回路４２ａを設ける代わりに、周波数制御回路４２ｂがＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの立ち上がりを２回検出する度に出力を変化させるようにしてもよい。この構成を採用すれば、発振回路４２ａを不要として製造コストを低減することができる。
【００３８】
なお、周波数分散回路４２による動作周波数ｆの周期的な変更は、上記の実施形態では高低の２段階となっているが、３段階以上としてもよく、その場合には、輻射ノイズの周波数がより分散されることになるから、輻射ノイズの強度をさらに抑制することができる。
【００３９】
さらに、周波数制御回路４２ｂの出力の波形を適宜変更すれば、図７や図８に示すように消灯期間での動作周波数ｆを変動させずに点灯期間での動作周波数ｆのみを周期的に変化させることも可能であり、この場合には、消灯期間での動作周波数ｆも変動させた図１の例と違い、消灯期間中については輻射ノイズの強度の抑制の効果は得られないものの、消灯期間中の動作周波数ｆを共振周波数に対して十分に高く維持することで消灯期間中の消費電力を低減することができる。図７ではＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティが５０％であり、図８ではＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティが７５％である。図８の例では、図７の例よりもオンデューティが高く消灯期間が短いことにより、点灯期間の開始から無電極放電灯６が点灯してコイル電圧Ｖｃｏｉｌが低下するまでの時間（以下、「再点弧時間」と呼ぶ。）が短くなっている。
【００４０】
また、図９に示すように、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに連動する矩形波状の電圧を出力する電圧生成回路４３を設けるとともに、始動スイープ回路４１のコンデンサＣ２の充電に定電圧源Ｅ１を用いる代わりに、電圧生成回路４３の出力電圧によってコンデンサＣ２を充電するようにしてもよい。図９の構成は、図１の構成に比べ、抵抗Ｒ６とスイッチング素子Ｑ４との直列回路と、コンデンサＣ２に並列に接続された抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２を定電圧源Ｅ１に接続する抵抗Ｒ１とが設けられていない点と、コンデンサＣ２においてオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続された一端が、アノードが電圧生成回路４３に接続されたダイオードＤ４と充電側抵抗Ｒ７との直列回路と、カソードが電圧生成回路４３に接続されたダイオードＤ５との放電側抵抗Ｒ８との直列回路との並列回路を介して、電圧生成回路４３に接続されている点とが異なる。すなわち、周波数分散回路４２の寄与を除外した動作としては、電圧生成回路４３の出力がＨレベルである期間には、電圧生成回路４３のＨレベルでの出力電圧によるコンデンサＣ２の両端電圧の最高値に応じた動作周波数ｆの最低値まで、充電側抵抗Ｒ７の抵抗値とコンデンサＣ２の容量値とによって決定する時定数で動作周波数ｆが徐々に低くなり、逆に、電圧生成回路４３の出力がＬレベルである期間には、電圧生成回路４３のＬレベルでの出力電圧によるコンデンサＣ２の両端電圧の最低値に応じた動作周波数ｆの最高値まで、放電側抵抗Ｒ８の抵抗値とコンデンサＣ２の容量値とによって決定する時定数で動作周波数ｆが徐々に高くなる。また、周波数分散回路４２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに同期した出力を生成するものであって、点灯期間中には動作周波数ｆを徐々に高くする出力であって動作周波数ｆの平均値が互いに異なる２パターンの出力を交互に生成する。つまり、点灯期間中に動作周波数ｆがとり得る範囲を周期的に変化させている。これにより、図１０に示すように、各消灯期間では動作周波数ｆ及びコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が一定に維持されるとともに、各点灯期間においてコンデンサＣ２の両端電圧が最高値に達してから点灯期間の終了までは、周波数分散回路４２の出力によって動作周波数ｆが徐々に高くなりコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が徐々に低下する。また、連続する２個の点灯期間の間では、動作周波数ｆやコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値がとり得る範囲が互いに異なる。つまり、図９及び図１０の例では、制御回路４は、無電極放電灯６のオンオフの周期の２倍の周期で、点灯期間中に動作周波数ｆがとり得る範囲（上限値及び下限値）を周期的に変化させているのであって、開始時点での動作周波数ｆが低い（すなわち動作周波数ｆの下限値が低い）点灯期間ほど、終了時点での動作周波数ｆ（すなわち点灯期間内での動作周波数ｆの上限値）を低くしている。これにより、点灯期間中で動作周波数ｆを変化させない場合や、動作周波数ｆの変化範囲を全ての点灯期間で共通とする場合に比べ、輻射ノイズの強度が低減される。なお、上記のように点灯期間中に動作周波数ｆを徐々に高くすると、オンデューティが高い領域ほど、オンデューティの変化幅に対する光出力の変化幅が小さくなる。これにより、１個の点灯期間内での動作周波数ｆの変化幅を大きくするほど、オンデューティによる光出力の制御が困難となるので、１個の点灯期間内での動作周波数ｆの変化幅はあまり大きくしないことが望ましい。図９及び図１０の例では、連続する２個の点灯期間の間で動作周波数ｆがとり得る範囲を互いに異ならせることで、点灯期間中に動作周波数ｆがとり得る範囲を周期的に変化させているので、複数個の点灯期間の全体としての動作周波数ｆの変化幅を、１個の点灯期間の中での動作周波数ｆの変化幅の割に大きくすることが可能となっている。
【００４１】
ところで、開始時に動作周波数ｆが高くコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が低い点灯期間ほど、無電極放電灯６の点灯に時間（再点弧時間）がかかることにより、無電極放電灯６が実際に点灯してから次の消灯期間が開始されて無電極放電灯６が消灯されるまでの実質的な点灯時間が短くなりやすい。そこで、制御回路４が、図１１に示すように、複数周期分（図１１では２周期分）の点灯期間と消灯期間とを１個の制御期間として扱い、制御期間全体としてのオンデューティがＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティに一致するように、制御期間内の各消灯期間の継続時間を互いに異ならせ、次の点灯期間が、開始時の動作周波数ｆが高く（つまりコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が低く）再点弧時間が長くなりやすい点灯期間であるような消灯期間ほど、継続時間を短くするようにしてもよい。この構成を採用すれば、開始時のコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が低いことによる再点弧時間の延長が、直前の消灯期間が短くされることによる再点弧時間の短縮で相殺されるから、点灯期間の間での動作周波数ｆの差による実質的な点灯時間の差が抑制される。このような制御回路４は例えばマイクロコンピュータを用いて周知技術で実現可能であるので、詳細な図示及び説明は省略する。
【００４２】
ここで、上記の各例では、それぞれ、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍとして、制御回路４内のＰＷＭ信号発振回路４０が生成したものが用いられているが、これに限られず、外部から入力されたＰＷＭ信号Ｖｐｗｍが用いられるようにしてもよい。
【００４３】
また、制御回路４が、消灯期間にはインバータ回路３の出力を停止させるようにしてもよい。このような制御回路４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。
【００４４】
上記各種の無電極放電灯点灯装置１は、例えば図１２や図１３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。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態の動作を示す説明図である。
【図２】同上を示す回路ブロック図である。
【図３】同上の使用形態の一例を示す斜視図である。
【図４】無電極放電灯の構造の一例を示す説明図である。
【図５】同上においてＰＷＭ信号のオンデューティを１００％としたときの動作を示す説明図である。
【図６】同上におけ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。
【図７】同上の別の形態の、ＰＷＭ信号のオンデューティが５０％であるときの動作を示す説明図である。
【図８】図７の形態の、ＰＷＭ信号のオンデューティが７５％であるときの動作を示す説明図である。
【図９】同上の更に別の形態を示す回路ブロック図である。
【図１０】図９の形態の動作を示す説明図である。
【図１１】同上の別の形態の動作を示す説明図である。
【図１２】同上を用いた照明器具の例を示す説明図である。
【図１３】同上を用いた照明器具の別の例を示す説明図である。
【図１４】従来例の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 無電極放電灯点灯装置
３ インバータ回路（請求項における電源部）
４ 制御回路
７ 照明器具
７１ 器具本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯点灯装置及び該無電極放電灯装置を用いた照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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部とを備え、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。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置として、無電極放電灯を点灯させる点灯期間と、無電極放電灯を消灯させる消灯期間とを交互に繰り返すことにより、光出力を低下させる調光動作が可能なものがある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２４７２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、熱陰極放電灯を用いる一般的な放電灯点灯装置では、放電灯には通電されればよく電磁波を入射させる必要がないため、輻射ノイズを発生させる回路を導電材料で覆う周知技術によって輻射ノイズを抑制することは比較的に容易である。しかしながら、無電極放電灯点灯装置では、発生させる電磁波をバルブに入射させる必要があり、且つバルブは発光部であるので、上記の熱陰極放電灯の場合のような手段による輻射ノイズの抑制が不可能である。
【０００５】
そこで、図１４に示すように、点灯期間の開始時から終了時にかけて、時間ｔの経過につれて電源部の出力の周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）ｆを徐々に低下させることにより、輻射ノイズの周波数を分散させ、結果として輻射ノイズの強度を抑制することが提案されている。
【０００６】
しかし、図１４のものでは、動作周波数ｆがとり得る範囲や、誘導コイルに出力される電圧Ｖｃｏｉｌがとり得る範囲は、点灯期間の継続時間と消灯期間の継続時間との合計に占める点灯期間の継続時間の割合（以下、「オンデューティ」と呼ぶ。）に応じて決まり、オンデューティが変更されない限りは上記の範囲は全ての点灯期間でほぼ一定である。そして、オンデューティが低いほど、動作周波数ｆがとりうる範囲（すなわち動作周波数ｆの変動幅）が狭くなって、輻射ノイズの強度の抑制の効果が得られにくくなる。
【０００７】
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、オンデューティが低いときにも輻射ノイズの強度を抑制することができる無電極放電灯点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】
【０００８】
請求項１の発明は、透光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に近接配置された誘導コイルに高周波電力を供給し誘導コイルに高周波電磁界を発生させこの高周波電磁界によってバルブ内に放電を発生させる無電極放電灯点灯装置であって、誘導コイルに高周波電力を供給する電源部と、電源部の出力の周波数を制御する制御部とを備え制御部は、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯可能な範囲とする点灯期間と、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯不可能な範囲とする消灯期間とを、交互に繰り返す調光動作が可能であって、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲を周期的に変化させることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲そのものを周期的に変化させることにより、輻射ノイズの強度が抑制される。また、各点灯期間で電源部の出力の周波数がとり得る範囲を共通とする場合と違い、オンデューティを低くしても、輻射ノイズの強度の抑制の効果が得られる。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御部は、各点灯期間において、それぞれ、点灯期間の開始時から点灯期間の終了時にかけて、電源部の出力の周波数を徐々に変化させることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、点灯期間中に電源部の出力の周波数を変化させない場合に比べ、輻射ノイズの強度がさらに抑制される。
【００１２】
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、制御部は、次の点灯期間において無電極放電灯が点灯開始する時点での電源部から誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなるような消灯期間ほど継続時間を短くすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなり無電極放電灯の点灯に時間がかかって実質的な点灯時間が短くなる程度を、直前の消灯期間を短くすることによって抑制することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかの発明において、制御部は、消灯期間に電源部の出力の周波数がとり得る範囲も、周期的に変化させることを特徴とする。
【００１５】
この発明によれば、消灯期間中の輻射ノイズの強度も抑制することができる。また、点灯期間についてのみ電源部の出力の周波数がとり得る範囲を変化させる場合に比べ、簡単な回路で実現して製造コストを低減することができる。
【００１６】
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。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲そのものを周期的に変化させることにより、輻射ノイズの強度が抑制される。また、各点灯期間で電源部の出力の周波数がとり得る範囲を共通とする場合と違い、オンデューティを低くしても、輻射ノイズの強度の抑制の効果が得られる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、制御部は、各点灯期間において、それぞれ、点灯期間の開始時から点灯期間の終了時にかけて、電源部の出力の周波数を徐々に変化させるので、点灯期間中に電源部の出力の周波数を変化させない場合に比べ、輻射ノイズの強度がさらに抑制される。
【００１９】
請求項３の発明によれば、制御部は、次の点灯期間において無電極放電灯が点灯開始する時点での電源部から誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなるような消灯期間ほど継続時間を短くするので、誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなり無電極放電灯の点灯に時間がかかって実質的な点灯時間が短くなる程度を、直前の消灯期間を短くすることによって抑制することができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、制御部は、消灯期間に電源部の出力の周波数がとり得る範囲も、周期的に変化させるので、消灯期間中の輻射ノイズの強度も抑制することができる。また、点灯期間についてのみ電源部の出力の周波数がとり得る範囲を変化させる場合に比べ、簡単な回路で実現して製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
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。
【００２２】
本実施形態の無電極放電灯点灯装置１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２と、直流電源回路２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電源部としてのインバータ回路３と、インバータ回路３を制御する制御回路４と、インバータ回路３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５とを備える。
【００２３】
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、無電極放電灯点灯装置１は、金属製のケース１０に収納され、給電線１１を介して誘導コイル５に電気的に接続されている。
【００２４】
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。
【００２５】
直流電源回路２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２１とを備える、周知の昇圧型コンバータである。
【００２６】
インバータ回路３は、直流電源回路２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の直列回路と、ローサイドのスイッチング素子Ｑ３の両端間に接続されたインダクタＬｓと並列コンデンサＣｐとの直列回路と、誘導コイル５との直列回路が並列コンデンサＣｐに対して並列に接続された直列コンデンサ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３１とを備える。駆動部３１は、入力端ＣＯＮから流出する制御電流Ｉｖｐ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、動作周波数ｆは、インバータ回路３と誘導コイル５とが構成する共振回路の共振周波数（以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。）よりも高い範囲とされる。
【００２７】
制御回路４は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを出力するＰＷＭ発振回路４０と、ＰＷＭ発振回路４０からＰＷＭ信号Ｖｐｗｍを入力され該ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオン期間にはインバータ回路３の出力電圧（以下、「コイル電圧」と呼ぶ。）Ｖｃｏｉｌの実効値を徐々に増加させるようにインバータ回路３の出力の周波数を徐々に変化させる始動スイープ回路４１とを備える。
【００２８】
始動スイープ回路４１は、一端が定電圧源Ｅ１に接続された抵抗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３１の入力端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ＰＷＭ発振回路４０からのＰＷＭ信号Ｖｐｗｍによってオンオフ駆動されるスイッチング素子Ｑ４と抵抗Ｒ６との直列回路とを備える。
【００２９】
始動スイープ回路４１の動作を説明する。ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬレベルである期間には、スイッチング素子Ｑ４がオフされ、定電圧源Ｅ１の出力が抵抗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、制御電流Ｉｖｐが減少し動作周波数ｆが低くなって共振周波数に近づくことにより、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６において放電が開始されると、無電極放電灯６は点灯を開始する。つまり、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬレベルである期間が、請求項における点灯期間となる。
【００３０】
ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨレベルである期間には、スイッチング素子Ｑ４がオンされ、コンデンサＣ２への充電が停止されるとともにコンデンサＣ２が放電されることで、オペアンプＯＰ１の出力電圧Ｖｆが低下する。すると、制御電流Ｉｖｐが増加し動作周波数ｆが高くなって共振周波数から離れることにより、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値は低くなる。そして、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が、無電極放電灯６の点灯維持に必要な程度を下回ることにより、無電極放電灯６は消灯する。つまり、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨレベルである期間が、請求項における消灯期間となる。
【００３１】
さらに、本実施形態の制御回路４は、動作周波数ｆを分散させるための周波数分散回路４２を備える。周波数分散回路４２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに同期して発振する発振回路４２ａと、発振回路４２ａの出力を基準としたタイミングで変化する出力を発生する周波数制御回路４２ｂとを備える。周波数制御回路４２ｂは、アノードを駆動部３１の入力端ＣＯＮに向けた逆流防止用のダイオードＤ３を介して駆動部３１の入力端ＣＯＮに接続されており、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの２周期毎に、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍが立ち上がるタイミング（すなわち、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち下がるタイミング）で、高低２段階の出力電圧を択一的に切り換え、始動スイープ回路４１の出力に重畳する。そして、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティを１００％とした場合、すなわち消灯期間を設けない場合には、時間ｔに対するコイル電圧Ｖｃｏｉｌと動作周波数ｆとの変化はそれぞれ図５のようになる。
【００３２】
すなわち、本実施形態においては、図１及び図６に示すように、周波数分散回路４２の出力電圧が高いことにより動作周波数ｆが低くされる期間Ａであって、且つ、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＬレベルである点灯期間ＯＮである期間に、平均の動作周波数ｆ４が最も低くなってコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が最も高くなる。また、周波数分散回路４２の出力電圧が低いことにより動作周波数ｆが高くされる期間Ｂであって、且つ、ＰＷＭ信号ＶｐｗｍがＨレベルである消灯期間ＯＦＦである期間に、平均の動作周波数ｆ１が最も高くなってコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が最も低くなる。さらに、周波数分散回路４２により動作周波数ｆが低くされる期間Ａであって且つ消灯期間ＯＦＦである期間の平均の動作周波数ｆ２は、周波数分散回路４２により動作周波数ｆが高くされる期間Ｂであって且つ点灯期間ＯＮである期間の平均の動作周波数ｆ３よりも高くされていて、前者の動作周波数ｆ２は無電極放電灯６が消灯する程度に高く、後者の動作周波数ｆ３は無電極放電灯６が点灯可能な程度に低くされている。なお、図１において、点灯期間ＯＮの開始直後のコイル電圧Ｖｃｏｉｌの振幅のピークは、無電極放電灯６の点灯開始時の特性の変化によるものである。また、図６において、曲線ａは無電極放電灯６が点灯していない状態での特性を示し、曲線ｂは無電極放電灯６が点灯した状態での特性を示す。つまり、本実施形態の制御回路４は、点灯期間ＯＮ中の動作周波数ｆと、消灯期間ＯＦＦ中の動作周波数ｆとを、それぞれＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの周期の４倍の周期（つまり４分の１の周波数）で、周期的に変化させている。
【００３３】
上記構成によれば、周波数分散回路４２によって、点灯期間ＯＮ同士や消灯期間ＯＦＦ同士でも２通りずつの動作周波数ｆが分散して用いられるため、輻射ノイズの周波数が分散されることになるから、輻射ノイズの強度が抑制される。
【００３４】
また、点灯期間ＯＮの継続時間が短いとき、すなわちオンデューティが低いときにも、動作周波数ｆが分散し、オンデューティが高いときと同様の効果が得られる。
【００３５】
ここで、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち上がるタイミング（すなわち消灯期間から点灯期間に移行するタイミング）で周波数分散回路４２の出力が切り換えられる場合には、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの波形の乱れにより、無電極放電灯６の点灯に時間がかかって実質的な点灯時間が短縮されることで光出力が低下してしまったり、電磁ノイズが比較的に多くなるといったことが考えられる。これに対し、本実施形態では、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち下がるタイミング（すなわち点灯期間から消灯期間に移行するタイミング）で周波数分散回路４２の出力が切り換えられるので、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が立ち上がるタイミングで周波数分散回路４２の出力が切り換えられる場合に比べ、光出力の低下や電磁ノイズの発生といった、コイル電圧Ｖｃｏｉｌの波形の乱れによる影響が抑制される。
【００３６】
また、従来例のように点灯期間中に動作周波数ｆを徐々に高くすると、オンデューティが高い領域ほど、オンデューティの変化幅に対する光出力の変化幅が小さくなるといったように、オンデューティと光出力との対応関係において線型性が低くなる。これに対し、上記の実施形態では、個々の点灯期間ＯＮの継続時間中には始動スイープ回路４１の動作以外では動作周波数ｆを変化させないから、従来例のように点灯期間中に徐々に動作周波数を変化させる場合に比べ、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティの変化幅と無電極放電灯６の光出力との対応関係において線型性が高くなることにより、オンデューティによる光出力の制御が容易となっている。
【００３７】
さらに、周波数分散回路４２において、発振回路４２ａを設ける代わりに、周波数制御回路４２ｂがＰＷＭ信号Ｖｐｗｍの立ち上がりを２回検出する度に出力を変化させるようにしてもよい。この構成を採用すれば、発振回路４２ａを不要として製造コストを低減することができる。
【００３８】
なお、周波数分散回路４２による動作周波数ｆの周期的な変更は、上記の実施形態では高低の２段階となっているが、３段階以上としてもよく、その場合には、輻射ノイズの周波数がより分散されることになるから、輻射ノイズの強度をさらに抑制することができる。
【００３９】
さらに、周波数制御回路４２ｂの出力の波形を適宜変更すれば、図７や図８に示すように消灯期間での動作周波数ｆを変動させずに点灯期間での動作周波数ｆのみを周期的に変化させることも可能であり、この場合には、消灯期間での動作周波数ｆも変動させた図１の例と違い、消灯期間中については輻射ノイズの強度の抑制の効果は得られないものの、消灯期間中の動作周波数ｆを共振周波数に対して十分に高く維持することで消灯期間中の消費電力を低減することができる。図７ではＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティが５０％であり、図８ではＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティが７５％である。図８の例では、図７の例よりもオンデューティが高く消灯期間が短いことにより、点灯期間の開始から無電極放電灯６が点灯してコイル電圧Ｖｃｏｉｌが低下するまでの時間（以下、「再点弧時間」と呼ぶ。）が短くなっている。
【００４０】
また、図９に示すように、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに連動する矩形波状の電圧を出力する電圧生成回路４３を設けるとともに、始動スイープ回路４１のコンデンサＣ２の充電に定電圧源Ｅ１を用いる代わりに、電圧生成回路４３の出力電圧によってコンデンサＣ２を充電するようにしてもよい。図９の構成は、図１の構成に比べ、抵抗Ｒ６とスイッチング素子Ｑ４との直列回路と、コンデンサＣ２に並列に接続された抵抗Ｒ２と、コンデンサＣ２を定電圧源Ｅ１に接続する抵抗Ｒ１とが設けられていない点と、コンデンサＣ２においてオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続された一端が、アノードが電圧生成回路４３に接続されたダイオードＤ４と充電側抵抗Ｒ７との直列回路と、カソードが電圧生成回路４３に接続されたダイオードＤ５との放電側抵抗Ｒ８との直列回路との並列回路を介して、電圧生成回路４３に接続されている点とが異なる。すなわち、周波数分散回路４２の寄与を除外した動作としては、電圧生成回路４３の出力がＨレベルである期間には、電圧生成回路４３のＨレベルでの出力電圧によるコンデンサＣ２の両端電圧の最高値に応じた動作周波数ｆの最低値まで、充電側抵抗Ｒ７の抵抗値とコンデンサＣ２の容量値とによって決定する時定数で動作周波数ｆが徐々に低くなり、逆に、電圧生成回路４３の出力がＬレベルである期間には、電圧生成回路４３のＬレベルでの出力電圧によるコンデンサＣ２の両端電圧の最低値に応じた動作周波数ｆの最高値まで、放電側抵抗Ｒ８の抵抗値とコンデンサＣ２の容量値とによって決定する時定数で動作周波数ｆが徐々に高くなる。また、周波数分散回路４２は、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍに同期した出力を生成するものであって、点灯期間中には動作周波数ｆを徐々に高くする出力であって動作周波数ｆの平均値が互いに異なる２パターンの出力を交互に生成する。つまり、点灯期間中に動作周波数ｆがとり得る範囲を周期的に変化させている。これにより、図１０に示すように、各消灯期間では動作周波数ｆ及びコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が一定に維持されるとともに、各点灯期間においてコンデンサＣ２の両端電圧が最高値に達してから点灯期間の終了までは、周波数分散回路４２の出力によって動作周波数ｆが徐々に高くなりコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が徐々に低下する。また、連続する２個の点灯期間の間では、動作周波数ｆやコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値がとり得る範囲が互いに異なる。つまり、図９及び図１０の例では、制御回路４は、無電極放電灯６のオンオフの周期の２倍の周期で、点灯期間中に動作周波数ｆがとり得る範囲（上限値及び下限値）を周期的に変化させているのであって、開始時点での動作周波数ｆが低い（すなわち動作周波数ｆの下限値が低い）点灯期間ほど、終了時点での動作周波数ｆ（すなわち点灯期間内での動作周波数ｆの上限値）を低くしている。これにより、点灯期間中で動作周波数ｆを変化させない場合や、動作周波数ｆの変化範囲を全ての点灯期間で共通とする場合に比べ、輻射ノイズの強度が低減される。なお、上記のように点灯期間中に動作周波数ｆを徐々に高くすると、オンデューティが高い領域ほど、オンデューティの変化幅に対する光出力の変化幅が小さくなる。これにより、１個の点灯期間内での動作周波数ｆの変化幅を大きくするほど、オンデューティによる光出力の制御が困難となるので、１個の点灯期間内での動作周波数ｆの変化幅はあまり大きくしないことが望ましい。図９及び図１０の例では、連続する２個の点灯期間の間で動作周波数ｆがとり得る範囲を互いに異ならせることで、点灯期間中に動作周波数ｆがとり得る範囲を周期的に変化させているので、複数個の点灯期間の全体としての動作周波数ｆの変化幅を、１個の点灯期間の中での動作周波数ｆの変化幅の割に大きくすることが可能となっている。
【００４１】
ところで、開始時に動作周波数ｆが高くコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が低い点灯期間ほど、無電極放電灯６の点灯に時間（再点弧時間）がかかることにより、無電極放電灯６が実際に点灯してから次の消灯期間が開始されて無電極放電灯６が消灯されるまでの実質的な点灯時間が短くなりやすい。そこで、制御回路４が、図１１に示すように、複数周期分（図１１では２周期分）の点灯期間と消灯期間とを１個の制御期間として扱い、制御期間全体としてのオンデューティがＰＷＭ信号Ｖｐｗｍのオンデューティに一致するように、制御期間内の各消灯期間の継続時間を互いに異ならせ、次の点灯期間が、開始時の動作周波数ｆが高く（つまりコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が低く）再点弧時間が長くなりやすい点灯期間であるような消灯期間ほど、継続時間を短くするようにしてもよい。この構成を採用すれば、開始時のコイル電圧Ｖｃｏｉｌの実効値が低いことによる再点弧時間の延長が、直前の消灯期間が短くされることによる再点弧時間の短縮で相殺されるから、点灯期間の間での動作周波数ｆの差による実質的な点灯時間の差が抑制される。このような制御回路４は例えばマイクロコンピュータを用いて周知技術で実現可能であるので、詳細な図示及び説明は省略する。
【００４２】
ここで、上記の各例では、それぞれ、ＰＷＭ信号Ｖｐｗｍとして、制御回路４内のＰＷＭ信号発振回路４０が生成したものが用いられているが、これに限られず、外部から入力されたＰＷＭ信号Ｖｐｗｍが用いられるようにしてもよい。
【００４３】
また、制御回路４が、消灯期間にはインバータ回路３の出力を停止させるようにしてもよい。このような制御回路４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。
【００４４】
上記各種の無電極放電灯点灯装置１は、例えば図１２や図１３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。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施形態の動作を示す説明図である。
【図２】同上を示す回路ブロック図である。
【図３】同上の使用形態の一例を示す斜視図である。
【図４】無電極放電灯の構造の一例を示す説明図である。
【図５】同上においてＰＷＭ信号のオンデューティを１００％としたときの動作を示す説明図である。
【図６】同上におけ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。
【図７】同上の別の形態の、ＰＷＭ信号のオンデューティが５０％であるときの動作を示す説明図である。
【図８】図７の形態の、ＰＷＭ信号のオンデューティが７５％であるときの動作を示す説明図である。
【図９】同上の更に別の形態を示す回路ブロック図である。
【図１０】図９の形態の動作を示す説明図である。
【図１１】同上の別の形態の動作を示す説明図である。
【図１２】同上を用いた照明器具の例を示す説明図である。
【図１３】同上を用いた照明器具の別の例を示す説明図である。
【図１４】従来例の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 無電極放電灯点灯装置
３ インバータ回路（請求項における電源部）
４ 制御回路
７ 照明器具
７１ 器具本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光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に近接配置された誘導コイルに高周波電力を供給し誘導コイルに高周波電磁界を発生させこの高周波電磁界によってバルブ内に放電を発生させる無電極放電灯点灯装置であって、
誘導コイルに高周波電力を供給する電源部と、
電源部の出力の周波数を制御する制御部とを備え
制御部は、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯可能な範囲とする点灯期間と、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯不可能な範囲とする消灯期間とを、交互に繰り返す調光動作が可能であって、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲を周期的に変化させることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
制御部は、各点灯期間において、それぞれ、点灯期間の開始時から点灯期間の終了時にかけて、電源部の出力の周波数を徐々に変化させ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】
制御部は、次の点灯期間において無電極放電灯が点灯開始する時点での電源部から誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなるような消灯期間ほど継続時間を短くすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
制御部は、消灯期間に電源部の出力の周波数がとり得る範囲も、周期的に変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項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。
【請求項１】
透光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に近接配置された誘導コイルに高周波電力を供給し誘導コイルに高周波電磁界を発生させこの高周波電磁界によってバルブ内に放電を発生させる無電極放電灯点灯装置であって、
誘導コイルに高周波電力を供給する電源部と、
電源部の出力の周波数を制御する制御部とを備え
制御部は、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯可能な範囲とする点灯期間と、電源部の出力の周波数を無電極放電灯が点灯不可能な範囲とする消灯期間とを、交互に繰り返す調光動作が可能であって、点灯期間中に電源部の出力の周波数がとり得る範囲を周期的に変化させることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
制御部は、各点灯期間において、それぞれ、点灯期間の開始時から点灯期間の終了時にかけて、電源部の出力の周波数を徐々に変化させ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】
制御部は、次の点灯期間において無電極放電灯が点灯開始する時点での電源部から誘導コイルへの出力電圧の実効値が低くなるような消灯期間ほど継続時間を短くすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】
制御部は、消灯期間に電源部の出力の周波数がとり得る範囲も、周期的に変化させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００９−２３８５３１（Ｐ２００９−２３８５３１Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−８２０９１（Ｐ２００８−８２０９１）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【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２１年１０月１５日（２００９．１０．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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