無電極放電灯点灯装置及び照明器具
【課題】 補助光源が点灯しない場合であっても無電極放電灯の始動時の電気的ストレスが抑えられ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】 無電極放電灯の点灯を開始させる際、補助光源が正常に点灯するか否かを判定する。そして、補助光源が正常に点灯しないと判定されれば、無電極放電灯が点灯しない程度に誘導コイルへの出力電力を少なくする始動準備動作Ｐ０を所定時間にわたって行い、次に無電極放電灯が点灯する程度に誘導コイルへの出力電力を多くする始動動作Ｐ１を行った後、無電極放電灯の点灯を維持する定常動作Ｐ２に移行する。一方、補助光源が正常に点灯すると判定されれば、始動準備動作Ｐ０を行わず、始動動作Ｐ１を開始する。補助光源が点灯しない場合であっても、始動準備動作Ｐ０が行われることで、無電極放電灯の始動時の電気的ストレスが抑えられる。
【解決手段】 無電極放電灯の点灯を開始させる際、補助光源が正常に点灯するか否かを判定する。そして、補助光源が正常に点灯しないと判定されれば、無電極放電灯が点灯しない程度に誘導コイルへの出力電力を少なくする始動準備動作Ｐ０を所定時間にわたって行い、次に無電極放電灯が点灯する程度に誘導コイルへの出力電力を多くする始動動作Ｐ１を行った後、無電極放電灯の点灯を維持する定常動作Ｐ２に移行する。一方、補助光源が正常に点灯すると判定されれば、始動準備動作Ｐ０を行わず、始動動作Ｐ１を開始する。補助光源が点灯しない場合であっても、始動準備動作Ｐ０が行われることで、無電極放電灯の始動時の電気的ストレスが抑えられる。
【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照明器具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、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、無電極放電灯内に高周波電磁界によるプラズマを発生させることで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。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯の点灯を開始させる際（始動時）には、誘導コイルが発生させる高周波電磁界は、消灯中から無電極放電灯内に存在する電子に対して作用する。つまり、消灯中から無電極放電灯内に存在する電子が少ないほど、始動性が悪化し、無電極放電灯の始動に必要な電力が増加する。
【０００４】
無電極放電灯の外部から紫外線の入射があるような環境であれば、その紫外線が無電極放電灯内のガスを電離させるから、無電極放電灯内には消灯中から比較的に多くの電子が存在することにより、無電極放電灯の点灯開始（始動）のために必要な電力は比較的に少なくてすむ。
【０００５】
しかし、上記のような紫外線の入射がない暗所では、無電極放電灯内に消灯中に存在する電子は比較的に少なくなってしまうから、無電極放電灯の始動のために必要な電力は比較的に多くなり、従って無電極放電灯の始動時に無電極放電灯点灯装置の回路部品にかかる電気的ストレスも高くなってしまう。
【０００６】
そこで、無電極放電灯内に電子を発生させるための光を無電極放電灯に照射する別途の光源（以下、「補助光源」と呼ぶ。）を設け、この補助光源を無電極放電灯の始動時に点灯させることが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。すなわち、無電極放電灯の始動時には補助光源の光によって無電極放電灯内の電子が増加することで、無電極放電灯の始動に必要な電力が低減されるから、回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２２３７８９号公報
【特許文献２】特開平８−１８０８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、無電極放電灯の寿命は他の多くの電気的光源と比較して長いので、無電極放電灯が寿命末期に達する前に補助光源が寿命末期となって点灯しなくなる可能性は高い。
【０００９】
補助光源の寿命末期に限らず、補助光源への給電用の回路に故障が発生した場合や、補助光源が正しく接続されていない場合など、補助光源が点灯しない場合には、上記のように回路部品への電気的ストレスを抑える効果が得られない。
【００１０】
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、補助光源が点灯しない場合であっても無電極放電灯の始動時の電気的ストレスが抑えられ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】
【００１１】
請求項１の発明は、無電極放電灯に近接配置される誘導コイルに対して交流電力を出力することにより無電極放電灯を点灯させる点灯部と、点灯部が点灯させる無電極放電灯に光を照射する電気的な光源である補助光源に対して電力を供給して点灯させる補助光源点灯部と、無電極放電灯の点灯が開始される前に補助光源が正常に点灯するか否かを判定する動作判定部と、動作判定部による判定結果に応じて点灯部を制御する制御部とを備え、制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されていれば、無電極放電灯が点灯しない程度に誘導コイルへの出力電力を少なくする始動準備動作を所定時間にわたって行い、次に無電極放電灯が点灯する程度に誘導コイルへの出力電力を多くする始動動作を行った後、無電極放電灯の点灯を維持する定常動作に移行するように、点灯部を制御するものであって、制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯すると判定されていれば、始動準備動作を行わず、又は動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されている場合よりも短時間の始動準備動作の後に、始動動作を開始するように、点灯部を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、補助光源が正常に点灯しないと判定された場合には、始動準備動作が行われることにより、始動準備動作が行われない場合に比べ、回路部品に対して比較的に高い電気的ストレスがかかる始動動作の継続時間を短くすることができるから、無電極放電灯の始動時に回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。また、補助光源が正常に点灯すると判定された場合には、始動準備動作が行われないこと、又は、始動準備動作の継続時間が短縮されることにより、常に一定時間の始動準備動作が行われる場合に比べ、無電極放電灯の始動にかかる時間が短縮される。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、動作判定部は、補助光源に出力される電流に基いて、補助光源が正常に点灯するか否かを判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯点灯装置と、点灯部に接続される誘導コイルとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、補助光源が正常に点灯しないと判定された場合には、始動準備動作が行われることにより、始動準備動作が行われない場合に比べ、回路部品に対して比較的に高い電気的ストレスがかかる始動動作の継続時間を短くすることができるから、無電極放電灯の始動時に回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。また、補助光源が正常に点灯すると判定された場合には、始動準備動作が行われないこと、又は、始動準備動作の継続時間が短縮されることにより、常に一定時間の始動準備動作が行われる場合に比べ、無電極放電灯の始動にかかる時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態において時間ｔを横軸にとりコイル電圧Ｖｘと動作周波数ｆとの時間変化を示す説明図であり、（ａ）は補助光源が正常に点灯しないと判定された場合を示し、（ｂ）は補助光源が正常に点灯すると判定された場合を示す。
【図２】同上を示す回路ブロック図である。
【図３】同上においてカプラの構造の一例を示す説明図である。
【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】図３のカプラに図４の無電極放電灯が取り付けられたものの構造を示す説明図である。
【図６】図５のものにさらに反射板とカバーとが取り付けられたものの構造を示す説明図である。
【図７】同上における動作周波数ｆと電圧振幅｜Ｖｘ｜との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本実施形態は、図２に示すように、無電極放電灯２に近接配置される誘導コイル３に高周波電力を出力することにより無電極放電灯２を点灯させる無電極放電灯点灯装置１であって、誘導コイル３に出力される上記の高周波電力を生成する点灯部４と、点灯部１を制御する制御部５とを備える。上記の無電極放電灯点灯装置１は、誘導コイル３とともに照明器具を構成する。
【００１９】
さらに、本実施形態は、暗所での無電極放電灯２の始動性を改善するための補助光源６を点灯させる補助光源点灯部６１を備える。補助光源６としては例えば白熱灯や発光ダイオードを用いることができ、補助光源点灯部６１は補助光源６に応じて電池や電源回路といった周知の電源を用いることができる。他の電源から供給された電力を適宜変換する電源回路を補助光源点灯部６１として用いる場合、補助光源点灯部６１の電源としては、交流電源ＡＣを用いてもよいし、後述する直流電源部Ｅを用いてもよいし、点灯部４を用いてもよいし、別途の電池を用いてもよい。また、補助光源点灯部６１は、制御部５によって制御されて補助光源６への給電をオンオフするものであってもよいし、無電極放電灯２の近傍に配置された例えばＣｄＳのような受光素子によって光が検出されていない期間のみに補助光源６への給電をオンするものであってもよい。いずれの場合であっても補助光源点灯部６１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。
【００２０】
誘導コイル３は図３に示すように磁性体からなる筒形状のコア３１に巻回され、コア３１を保持するカプラ本体３２とコア３１とともにカプラ３０を構成する。図３の例では、無電極放電灯点灯装置１は、交流電源ＡＣへの接続用のプラグ１１と、誘導コイル３と、補助光源６とに、それぞれ電線１２，１３１，１３２を介して接続されており、上記のプラグ１１が交流電源ＡＣのコンセント（図示せず）に挿入接続されることで、無電極放電灯点灯装置１はプラグ１１と電線１２とを介して交流電源ＡＣに電気的に接続される。以下、上下方向は図３〜図５を基準として説明する。カプラ本体３２は、上下方向に扁平なベース部３２１と、ベース部３２１の上面の中央から上方に突設された筒形状であって上端部がコア３１に挿通されたボビン部３２２と、ベース部３２１の上面から上方に突設されてボビン部３２２を囲む筒形状のソケット部３２３とを有する。コア３１は、カプラ本体３２のボビン部３２２に対し、例えば嵌合によって保持されている。
【００２１】
無電極放電灯２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る中空のバルブ２０を備える。バルブ２０は、球形状の膨大部２０１と、膨大部２０１から下向きに突出してカプラ本体３２のソケット部３２３に挿入される接続部２０２とを有する。また、接続部２０２の下面には、膨大部２０１内にまで至る接続凹部２０３が開口しており、接続部２０２は接続凹部２０３が上下に貫通した筒形状となっている。
【００２２】
図５に示すように、無電極放電灯２は、接続凹部２０３にカプラ本体３２のボビン部３２２が挿入される形でカプラ３０に装着されるものであって、無電極放電灯２がカプラ３０に装着された状態では無電極放電灯２の接続部２０２はカプラ本体３２のソケット部３２３に囲まれる。無電極放電灯２の接続部２０２の外周面には係合溝２０４が設けられるとともに、カプラ本体３２のソケット部３２３の内周面には係合凸部３２４が内向きに突設されており、無電極放電灯２がカプラ３０に装着された状態では係合凸部３２４が係合溝２０４に係入することでカプラ３０からの無電極放電灯２の脱落が防止される。係合溝２０４に対する係合凸部３２４の係脱は、例えばカプラ本体３２のソケット部３２３の弾性変形により達成される。上記のように無電極放電灯２がカプラ３０に装着されることで、誘導コイル３は接続凹部２０３内において無電極放電灯２に近接配置される。ここで、図５の例では補助光源６はソケット部３２３の内周面とボビン部３２２の外周面との間に配置されているが、補助光源６の光が無電極放電灯２に照射されるのであれば補助光源６の配置は上記に限られない。
【００２３】
さらに、無電極放電灯２のバルブ２０は、接続凹部２０３の底面（上端）から下方に突設された排気細管２０５を有する。排気細管２０５は無電極放電灯２の製造の過程でバルブ２０内の排気に用いられたものであって、排気後に下端が閉塞されて上端は膨大部２０１内に開放されている。排気細管２０５内には、アマルガムが収納された金属容器２１が、位置決め用の２本のガラス棒２２，２３に上下から挟まれた形で収納されており、この金属容器２１内のアマルガムがバルブ２０内において水銀蒸気の発生源となる。また、排気細管２０５の内面において上側のガラス棒２２の上側には位置決め凸部２０６が内向きに突設されており、この位置決め凸部２０６と排気細管２０５の下端との間に挟まれることにより、金属容器２１と各ガラス棒２２，２３との上下方向への変位は禁止されている。上側のガラス棒２２は、金属容器２１の上方への流路を狭くすることで水銀蒸気の過剰な拡散を防止し、バルブ２０内の黒化を抑えるものでもある。無電極放電灯２がカプラ３０に装着された状態では、排気細管２０５はボビン部３２２に挿入された形となる。
【００２４】
バルブ２０内には不活性ガスが封入されており、この不活性ガスと上記のアマルガムから発生した水銀蒸気とで放電ガスが構成されている。さらに、バルブ２０の内面には保護膜２４が設けられ、この保護膜２４上に重ねて蛍光体膜２５が設けられている。すなわち、誘導コイル３が発生させる高周波電磁界によってバルブ２０内にアーク放電が発生すると、発生した紫外線が蛍光体膜２５において可視光に変換されることにより、無電極放電灯２が発光する。
【００２５】
さらに、図６に示すように、無電極放電灯２の光を配光するための反射板７１をカプラ３０に取り付けてもよい。図６の反射板７１は、下面が開口した半球形状であってカプラ３０と無電極放電灯２とをそれぞれ収納及び保持している。このような反射板７１は、内面が例えば白色に塗装されることによって無電極放電灯２の光を下方に配光することができる。また、図６の例では、透光性を有する材料からなり反射板７１の開口を覆うカバー７２が、反射板７１に取り付けられている。上記のような反射板７１やカバー７２は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。さらに、図６の例では、誘導コイル３と点灯部４とを接続する電線１３１と、補助光源点灯部６１と補助光源６とを接続する電線１３２とが、一本のケーブル１３とされている。
【００２６】
また、本実施形態は、外部の交流電源ＡＣから入力された交流電力を所定電圧の直流電力に変換して点灯部４に出力する直流電源部Ｅを備える。つまり、点灯部４は、直流電源部Ｅが出力した直流電力を高周波の交流電力に変換して誘導コイル３に出力するインバータ回路である。
【００２７】
直流電源部Ｅ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コンデンサＣｘと、ダイオードブリッジＤＢの出力端間に接続されたインダクタＬ０とダイオードＤ０と出力コンデンサＣ０との直列回路と、インダクタＬ０とダイオードＤ０との接続点とダイオードブリッジＤＢの低電圧側の出力端との間に接続されたスイッチング素子Ｑ０と、スイッチング素子Ｑ０を周期的にオンオフ駆動する駆動回路Ｅ１とを備える、周知の昇圧型コンバータ（ブーストコンバータ）である。駆動回路Ｅ１は、出力コンデンサＣ０の両端電圧（すなわち直流電源部１１の出力電圧。以下、「インバータ入力電圧」と呼ぶ。）Ｖｄｃを検出するとともに、検出されたインバータ入力電圧Ｖｄｃを一定の目標電圧とするようなデューティ比でスイッチング素子Ｑ０をオンオフ駆動するというフィードバック制御を行う。このような駆動回路Ｅ１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。
【００２８】
点灯部４は、直流電源部Ｅの出力端間すなわち出力コンデンサＣ０の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの直列回路と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に一端が接続されたインダクタＬｓと、インダクタＬｓの他端に一端が接続されて他端が誘導コイル５の一端に接続された直列コンデンサＣｓと、一端がインダクタＬｓと直列コンデンサＣｓとの接続点に接続され他端が検出抵抗Ｒｄと誘導コイル５との接続点に接続された並列コンデンサＣｐと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフ駆動する駆動回路４１とを備える、いわゆるハーフブリッジ形のインバータ回路である。つまり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンオフされることで、インダクタＬｓと直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐと誘導コイル３とが構成する共振回路と直流電源部Ｅとの接続が切り換えられ、この共振回路の共振により、直流電源部Ｅが出力した直流電力が高周波の交流電力に変換されて誘導コイル３に供給される。また、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれＮチャネル型のＦＥＴからなり、駆動回路４１は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに対してそれぞれ矩形波状の駆動信号を出力することによって各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオンオフ駆動する。さらに、駆動回路４１は、制御端子ＣＯＮを有し、制御端子ＣＯＮから流出する制御電流Ｉｏが多いほど、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフする周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）ｆを高くする。通常、動作周波数ｆは、図７に示す周波数ｆｈ，ｆｅのように、上述した共振回路の共振周波数（以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。）ｆｒよりも高い範囲とされており、制御電流Ｉｏが少なくなって動作周波数が低くなるほど、点灯部４が誘導コイル３に出力する電圧（以下、「コイル電圧」と呼ぶ。）Ｖｘの振幅（以下、「電圧振幅」と呼ぶ。）｜Ｖｘ｜は大きくなり、誘導コイル３に供給される電力は増加する。ここで、図７において、曲線Ａは無電極放電灯２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２が点灯した状態での特性を示す。
【００２９】
また、制御部５は、点灯部４の出力電圧Ｖｘを検出する出力検出回路５０を有する。出力検出回路５０は、電圧振幅｜Ｖｘ｜が大きいほど高い電圧値の直流電圧である検出電圧Ｖｘｓを出力するものである。より具体的には、出力検出回路５０は、コイル電圧Ｖｘを抵抗で分圧してダイオードで整流するとともにコンデンサで平滑化することで検出電圧Ｖｘｓを生成する。
【００３０】
さらに、制御部５は、無電極放電灯２の始動時に動作周波数を徐々に低下させることにより点灯部４から誘導コイル３への出力電力を徐々に増加させるスイープ動作を行うスイープ回路５１を備える。
【００３１】
スイープ回路５１は、反転入力端子が抵抗を介して出力端子に接続されるとともに抵抗を介して出力検出部５０の出力端に接続されたオペアンプＯＰ１を備える。オペアンプＯＰ１の出力端子は、逆流防止用のダイオードと抵抗との直列回路を介して駆動回路４１の制御端子ＣＯＮに接続されている。また、スイープ回路５１は、一端に定電圧Ｖｄが入力された抵抗Ｒ１と、この抵抗Ｒ１の他端に一端が接続され他端が回路のグランドに接続されたスイッチＳＷと抵抗Ｒ３との直列回路と抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路とを有し、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は上記の並列回路と抵抗Ｒ１との接続点に接続されている。本実施形態のスイープ回路５１では上記のようにオペアンプＯＰ１の反転入力端子が抵抗を介して出力検出部５０の出力端に接続されているので、電圧振幅｜Ｖｘ｜が大きいほど、つまり点灯部４から誘導コイル３に供給される電力が多いほど、オペアンプＯＰ１の出力電圧が低くなって駆動回路４１の制御端子ＣＯＮからスイープ回路５１に流入する電流（以下、「スイープ電流」と呼ぶ。）Ｉｓｗが増加し動作周波数が高くなることにより、点灯部４から誘導コイル３に供給される電力は少なくなる。すなわち、スイープ回路５１は出力検出回路５０が出力する検出電圧Ｖｘｓを用いたフィードバック動作も行う。また、スイープ回路５１において、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が安定した状態での動作を考えると、スイッチＳＷがオフされている場合には、スイッチＳＷがオンされている場合に比べ、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が高くなりオペアンプＯＰ１の出力電圧が高くなってスイープ電流Ｉｓｗが減少し動作周波数が低くなることにより、点灯部４から誘導コイル３に供給される電力は多くなる。また、スイッチＳＷがオンからオフに切り換えられたときには、抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサＣ１とが構成する回路の時定数により、オペアンプＯＰ１の出力電圧が徐々に高くなりスイープ電流Ｉｓｗが徐々に減少することで動作周波数が徐々に低くされ点灯部４から誘導コイル３への供給電力が徐々に増加するスイープ動作が行われる。
【００３２】
また、制御部５は、点灯部４においてローサイドのスイッチング素子Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの接続点の電圧、すなわち点灯部４に流れる電流に基いて動作周波数を制御するフィードバック回路５２を有する。フィードバック回路５２は、非反転入力端子に所定の基準電圧Ｖｒが入力されるとともに出力端子が逆流防止用のダイオードと抵抗とを介して駆動回路４１の制御端子ＣＯＮに接続されたオペアンプＯＰ２を有する。このオペアンプＯＰ２の反転入力端子は、抵抗とコンデンサとの並列回路を介してオペアンプＯＰ２の出力端子に接続されるとともに、抵抗を介して点灯部４のスイッチング素子Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの接続点に接続されている。すなわち、駆動回路４１の制御端子ＣＯＮからフィードバック回路５２に流入する電流（以下、「フィードバック電流」と呼ぶ。）Ｉｆｂは、誘導コイル３に流れる電流が多いほど（すなわち誘導コイル５に供給される電力が多いほど）多くなって誘導コイル３への供給電力を減少させるように作用するのであり、フィードバック回路５２は点灯部４が誘導コイル３に供給する電力を安定させるように動作する。インバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧で且つスイープ回路５１においてスイッチＳＷがオフされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では、動作周波数ｆが、図７に示すように、無電極放電灯２においてＨ放電（高周波電磁界放電や誘導結合型放電とも呼ばれるアーク放電）が発生する電圧振幅である始動電圧Ｖｓｔよりも電圧振幅｜Ｖｘ｜を大きくするような周波数ｆｈとなり、且つ、インバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧で且つスイープ回路５１においてスイッチＳＷがオンされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では、動作周波数ｆが、無電極放電灯２においてＥ放電（高周波電界放電や容量結合型放電とも呼ばれるグロー放電）が発生する程度の電力が点灯部４から誘導コイル３に供給され且つ電圧振幅｜Ｖｘ｜が上記の始動電圧Ｖｓｔよりも小さくなるような周波数ｆｅとなるように、スイープ回路５１とフィードバック回路５２とはそれぞれ設計されている。スイープ回路５１とフィードバック回路５２とのフィードバックにより、インバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧よりも低い場合には動作周波数ｆは上記よりも低くされ、逆にインバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧よりも高い場合には動作周波数ｆは上記よりも高くされる。つまり、電圧振幅｜Ｖｘ｜の目標値は、スイープ回路５１においてスイッチＳＷがオフされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では無電極放電灯２においてアーク放電（Ｈ放電）が発生する程度とされ、スイープ回路５１においてスイッチＳＷがオンされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では無電極放電灯２においてアーク放電（Ｈ放電）が発生せずグロー放電（Ｅ放電）が発生する程度とされる。
【００３３】
さらに、制御部５は、スイープ回路５１のスイッチＳＷをオンオフ制御することで点灯部４の動作を切り替える動作切換部５３を有する。
【００３４】
以下、本実施形態の特徴である、動作切換部５３の動作について説明する。
【００３５】
本実施形態の補助光源６は直流電力で点灯されるものであって、補助光源点灯部６１から補助光源６への給電路には判定用抵抗Ｒ４が挿入されている。動作切換部５３は、無電極放電灯２の始動時、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧に基いて（すなわち補助光源６に出力される電流に基いて）、補助光源６が正常に点灯するか否かを判定する。すなわち、動作切換部５３は請求項における動作判定部である。具体的には例えば、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧を所定の判定電圧と比較し、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧が判定電圧以上であれば（つまり補助光源６の点灯に十分な電流が流れていれば）補助光源６が正常に点灯すると判定し、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧が判定電圧未満であれば（つまり補助光源６の点灯に十分な電流が流れていなければ）補助光源６が正常に点灯しないと判定する。
【００３６】
そして、例えば白熱灯からなる補助光源６にフィラメント切れが発生していた場合や補助光源６が未装着の場合など、判定用抵抗Ｒ４に電流が流れないことにより、補助光源６が正常に点灯しないと判定された場合、動作切換部５３は、まずスイープ回路５１のスイッチＳＷを所定時間だけオン状態に維持し、その後、スイープ回路５１のスイッチＳＷをオフする。これにより、図１（ａ）に示すように無電極放電灯２にグロー放電が発生し且つアーク放電が発生しない程度に電圧振幅｜Ｖｘ｜を小さく維持する始動準備動作Ｐ０が上記の所定時間だけ行われた後、無電極放電灯２にアーク放電が発生する程度まで電圧振幅｜Ｖｘ｜を大きくする始動動作Ｐ１への移行がなされる。始動動作中に無電極放電灯２にアーク放電が発生することで無電極放電灯２が点灯を開始（すなわち始動）すると回路特性の変化に伴って電圧振幅｜Ｖｘ｜が低下し、その後は誘導コイル３への出力電力が略一定に維持される定常動作Ｐ２が行われる。始動準備動作Ｐ０中には無電極放電灯２内の電子が増加するから、無電極放電灯２が点灯を開始するまで（すなわちアーク放電が発生するまで）の始動動作Ｐ１の継続時間は、始動準備動作Ｐ０が行われない場合よりも短縮される。動作周波数ｆは例えば５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであり、コイル電圧Ｖｘの実効値は、始動準備動作Ｐ０中には例えば４００Ｖ〜７００Ｖであり、始動動作Ｐ１中には例えば１０００Ｖ〜２５００Ｖである。
【００３７】
一方、補助光源６が正常に点灯すると判定された場合、動作切換部５３は、点灯部１の動作開始時からスイープ回路５１のスイッチＳＷをオフ状態とする。つまり、図１（ｂ）に示すように、上記の始動準備動作Ｐ０が省略されて始動動作Ｐ１が開始される。ここで、コイル電圧Ｖｘは高周波の交流電圧であるので、図１（ａ）（ｂ）でのコイル電圧Ｖｘは包絡線のみを示している。
【００３８】
なお、補助光源６が正常に点灯すると判定された場合であっても、動作切換部５３が、補助光源６が正常に点灯しないと判定された場合よりも短い時間だけ、スイープ回路５１のスイッチＳＷをオンして始動準備動作Ｐ０を行わせるようにしてもよい。
【００３９】
上記構成によれば、補助光源６が正常に点灯しないと判定された場合には、始動準備動作Ｐ０中に無電極放電灯２のバルブ２０内の電子が増加されて始動性が改善されることにより、始動準備動作Ｐ０が行われない場合に比べ、回路部品に対して比較的に高い電気的ストレスがかかる始動動作Ｐ１の継続時間を短くすることができる。また、始動準備動作Ｐ０が行われない場合に比べ、点灯部４の出力電力が緩やかに増加されることになるから、直流電源部Ｅの駆動回路Ｅ１によるフィードバック制御や、スイープ回路５１やフィードバック回路５２によるフィードバック制御において、オーバーシュートが発生しにくくなる。以上により、無電極放電灯２の始動時に回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。
【００４０】
また、補助光源６が正常に点灯すると判定された場合には、始動準備動作Ｐ０が行われないこと、又は、始動準備動作Ｐ０の継続時間が短縮されることにより、常に一定時間の始動準備動作Ｐ０が行われる場合に比べ、無電極放電灯２の始動にかかる時間が短縮される。
【符号の説明】
【００４１】
１ 無電極放電灯点灯装置
２ 無電極放電灯
３ 誘導コイル
４ 点灯部
５ 制御部
６ 補助光源
５３ 動作切換部（請求項における動作判定部）
６１ 補助光源点灯部
Ｐ０ 始動準備動作
Ｐ１ 始動動作
Ｐ２ 定常動作
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無電極放電灯点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、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、無電極放電灯内に高周波電磁界によるプラズマを発生させることで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。
【０００３】
この種の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯の点灯を開始させる際（始動時）には、誘導コイルが発生させる高周波電磁界は、消灯中から無電極放電灯内に存在する電子に対して作用する。つまり、消灯中から無電極放電灯内に存在する電子が少ないほど、始動性が悪化し、無電極放電灯の始動に必要な電力が増加する。
【０００４】
無電極放電灯の外部から紫外線の入射があるような環境であれば、その紫外線が無電極放電灯内のガスを電離させるから、無電極放電灯内には消灯中から比較的に多くの電子が存在することにより、無電極放電灯の点灯開始（始動）のために必要な電力は比較的に少なくてすむ。
【０００５】
しかし、上記のような紫外線の入射がない暗所では、無電極放電灯内に消灯中に存在する電子は比較的に少なくなってしまうから、無電極放電灯の始動のために必要な電力は比較的に多くなり、従って無電極放電灯の始動時に無電極放電灯点灯装置の回路部品にかかる電気的ストレスも高くなってしまう。
【０００６】
そこで、無電極放電灯内に電子を発生させるための光を無電極放電灯に照射する別途の光源（以下、「補助光源」と呼ぶ。）を設け、この補助光源を無電極放電灯の始動時に点灯させることが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。すなわち、無電極放電灯の始動時には補助光源の光によって無電極放電灯内の電子が増加することで、無電極放電灯の始動に必要な電力が低減されるから、回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−２２３７８９号公報
【特許文献２】特開平８−１８０８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、無電極放電灯の寿命は他の多くの電気的光源と比較して長いので、無電極放電灯が寿命末期に達する前に補助光源が寿命末期となって点灯しなくなる可能性は高い。
【０００９】
補助光源の寿命末期に限らず、補助光源への給電用の回路に故障が発生した場合や、補助光源が正しく接続されていない場合など、補助光源が点灯しない場合には、上記のように回路部品への電気的ストレスを抑える効果が得られない。
【００１０】
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、補助光源が点灯しない場合であっても無電極放電灯の始動時の電気的ストレスが抑えられ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】
【００１１】
請求項１の発明は、無電極放電灯に近接配置される誘導コイルに対して交流電力を出力することにより無電極放電灯を点灯させる点灯部と、点灯部が点灯させる無電極放電灯に光を照射する電気的な光源である補助光源に対して電力を供給して点灯させる補助光源点灯部と、無電極放電灯の点灯が開始される前に補助光源が正常に点灯するか否かを判定する動作判定部と、動作判定部による判定結果に応じて点灯部を制御する制御部とを備え、制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されていれば、無電極放電灯が点灯しない程度に誘導コイルへの出力電力を少なくする始動準備動作を所定時間にわたって行い、次に無電極放電灯が点灯する程度に誘導コイルへの出力電力を多くする始動動作を行った後、無電極放電灯の点灯を維持する定常動作に移行するように、点灯部を制御するものであって、制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯すると判定されていれば、始動準備動作を行わず、又は動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されている場合よりも短時間の始動準備動作の後に、始動動作を開始するように、点灯部を制御することを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、補助光源が正常に点灯しないと判定された場合には、始動準備動作が行われることにより、始動準備動作が行われない場合に比べ、回路部品に対して比較的に高い電気的ストレスがかかる始動動作の継続時間を短くすることができるから、無電極放電灯の始動時に回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。また、補助光源が正常に点灯すると判定された場合には、始動準備動作が行われないこと、又は、始動準備動作の継続時間が短縮されることにより、常に一定時間の始動準備動作が行われる場合に比べ、無電極放電灯の始動にかかる時間が短縮される。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、動作判定部は、補助光源に出力される電流に基いて、補助光源が正常に点灯するか否かを判定することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯点灯装置と、点灯部に接続される誘導コイルとを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、補助光源が正常に点灯しないと判定された場合には、始動準備動作が行われることにより、始動準備動作が行われない場合に比べ、回路部品に対して比較的に高い電気的ストレスがかかる始動動作の継続時間を短くすることができるから、無電極放電灯の始動時に回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。また、補助光源が正常に点灯すると判定された場合には、始動準備動作が行われないこと、又は、始動準備動作の継続時間が短縮されることにより、常に一定時間の始動準備動作が行われる場合に比べ、無電極放電灯の始動にかかる時間が短縮される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明の実施形態において時間ｔを横軸にとりコイル電圧Ｖｘと動作周波数ｆとの時間変化を示す説明図であり、（ａ）は補助光源が正常に点灯しないと判定された場合を示し、（ｂ）は補助光源が正常に点灯すると判定された場合を示す。
【図２】同上を示す回路ブロック図である。
【図３】同上においてカプラの構造の一例を示す説明図である。
【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】図３のカプラに図４の無電極放電灯が取り付けられたものの構造を示す説明図である。
【図６】図５のものにさらに反射板とカバーとが取り付けられたものの構造を示す説明図である。
【図７】同上における動作周波数ｆと電圧振幅｜Ｖｘ｜との関係を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
本実施形態は、図２に示すように、無電極放電灯２に近接配置される誘導コイル３に高周波電力を出力することにより無電極放電灯２を点灯させる無電極放電灯点灯装置１であって、誘導コイル３に出力される上記の高周波電力を生成する点灯部４と、点灯部１を制御する制御部５とを備える。上記の無電極放電灯点灯装置１は、誘導コイル３とともに照明器具を構成する。
【００１９】
さらに、本実施形態は、暗所での無電極放電灯２の始動性を改善するための補助光源６を点灯させる補助光源点灯部６１を備える。補助光源６としては例えば白熱灯や発光ダイオードを用いることができ、補助光源点灯部６１は補助光源６に応じて電池や電源回路といった周知の電源を用いることができる。他の電源から供給された電力を適宜変換する電源回路を補助光源点灯部６１として用いる場合、補助光源点灯部６１の電源としては、交流電源ＡＣを用いてもよいし、後述する直流電源部Ｅを用いてもよいし、点灯部４を用いてもよいし、別途の電池を用いてもよい。また、補助光源点灯部６１は、制御部５によって制御されて補助光源６への給電をオンオフするものであってもよいし、無電極放電灯２の近傍に配置された例えばＣｄＳのような受光素子によって光が検出されていない期間のみに補助光源６への給電をオンするものであってもよい。いずれの場合であっても補助光源点灯部６１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。
【００２０】
誘導コイル３は図３に示すように磁性体からなる筒形状のコア３１に巻回され、コア３１を保持するカプラ本体３２とコア３１とともにカプラ３０を構成する。図３の例では、無電極放電灯点灯装置１は、交流電源ＡＣへの接続用のプラグ１１と、誘導コイル３と、補助光源６とに、それぞれ電線１２，１３１，１３２を介して接続されており、上記のプラグ１１が交流電源ＡＣのコンセント（図示せず）に挿入接続されることで、無電極放電灯点灯装置１はプラグ１１と電線１２とを介して交流電源ＡＣに電気的に接続される。以下、上下方向は図３〜図５を基準として説明する。カプラ本体３２は、上下方向に扁平なベース部３２１と、ベース部３２１の上面の中央から上方に突設された筒形状であって上端部がコア３１に挿通されたボビン部３２２と、ベース部３２１の上面から上方に突設されてボビン部３２２を囲む筒形状のソケット部３２３とを有する。コア３１は、カプラ本体３２のボビン部３２２に対し、例えば嵌合によって保持されている。
【００２１】
無電極放電灯２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る中空のバルブ２０を備える。バルブ２０は、球形状の膨大部２０１と、膨大部２０１から下向きに突出してカプラ本体３２のソケット部３２３に挿入される接続部２０２とを有する。また、接続部２０２の下面には、膨大部２０１内にまで至る接続凹部２０３が開口しており、接続部２０２は接続凹部２０３が上下に貫通した筒形状となっている。
【００２２】
図５に示すように、無電極放電灯２は、接続凹部２０３にカプラ本体３２のボビン部３２２が挿入される形でカプラ３０に装着されるものであって、無電極放電灯２がカプラ３０に装着された状態では無電極放電灯２の接続部２０２はカプラ本体３２のソケット部３２３に囲まれる。無電極放電灯２の接続部２０２の外周面には係合溝２０４が設けられるとともに、カプラ本体３２のソケット部３２３の内周面には係合凸部３２４が内向きに突設されており、無電極放電灯２がカプラ３０に装着された状態では係合凸部３２４が係合溝２０４に係入することでカプラ３０からの無電極放電灯２の脱落が防止される。係合溝２０４に対する係合凸部３２４の係脱は、例えばカプラ本体３２のソケット部３２３の弾性変形により達成される。上記のように無電極放電灯２がカプラ３０に装着されることで、誘導コイル３は接続凹部２０３内において無電極放電灯２に近接配置される。ここで、図５の例では補助光源６はソケット部３２３の内周面とボビン部３２２の外周面との間に配置されているが、補助光源６の光が無電極放電灯２に照射されるのであれば補助光源６の配置は上記に限られない。
【００２３】
さらに、無電極放電灯２のバルブ２０は、接続凹部２０３の底面（上端）から下方に突設された排気細管２０５を有する。排気細管２０５は無電極放電灯２の製造の過程でバルブ２０内の排気に用いられたものであって、排気後に下端が閉塞されて上端は膨大部２０１内に開放されている。排気細管２０５内には、アマルガムが収納された金属容器２１が、位置決め用の２本のガラス棒２２，２３に上下から挟まれた形で収納されており、この金属容器２１内のアマルガムがバルブ２０内において水銀蒸気の発生源となる。また、排気細管２０５の内面において上側のガラス棒２２の上側には位置決め凸部２０６が内向きに突設されており、この位置決め凸部２０６と排気細管２０５の下端との間に挟まれることにより、金属容器２１と各ガラス棒２２，２３との上下方向への変位は禁止されている。上側のガラス棒２２は、金属容器２１の上方への流路を狭くすることで水銀蒸気の過剰な拡散を防止し、バルブ２０内の黒化を抑えるものでもある。無電極放電灯２がカプラ３０に装着された状態では、排気細管２０５はボビン部３２２に挿入された形となる。
【００２４】
バルブ２０内には不活性ガスが封入されており、この不活性ガスと上記のアマルガムから発生した水銀蒸気とで放電ガスが構成されている。さらに、バルブ２０の内面には保護膜２４が設けられ、この保護膜２４上に重ねて蛍光体膜２５が設けられている。すなわち、誘導コイル３が発生させる高周波電磁界によってバルブ２０内にアーク放電が発生すると、発生した紫外線が蛍光体膜２５において可視光に変換されることにより、無電極放電灯２が発光する。
【００２５】
さらに、図６に示すように、無電極放電灯２の光を配光するための反射板７１をカプラ３０に取り付けてもよい。図６の反射板７１は、下面が開口した半球形状であってカプラ３０と無電極放電灯２とをそれぞれ収納及び保持している。このような反射板７１は、内面が例えば白色に塗装されることによって無電極放電灯２の光を下方に配光することができる。また、図６の例では、透光性を有する材料からなり反射板７１の開口を覆うカバー７２が、反射板７１に取り付けられている。上記のような反射板７１やカバー７２は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。さらに、図６の例では、誘導コイル３と点灯部４とを接続する電線１３１と、補助光源点灯部６１と補助光源６とを接続する電線１３２とが、一本のケーブル１３とされている。
【００２６】
また、本実施形態は、外部の交流電源ＡＣから入力された交流電力を所定電圧の直流電力に変換して点灯部４に出力する直流電源部Ｅを備える。つまり、点灯部４は、直流電源部Ｅが出力した直流電力を高周波の交流電力に変換して誘導コイル３に出力するインバータ回路である。
【００２７】
直流電源部Ｅ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コンデンサＣｘと、ダイオードブリッジＤＢの出力端間に接続されたインダクタＬ０とダイオードＤ０と出力コンデンサＣ０との直列回路と、インダクタＬ０とダイオードＤ０との接続点とダイオードブリッジＤＢの低電圧側の出力端との間に接続されたスイッチング素子Ｑ０と、スイッチング素子Ｑ０を周期的にオンオフ駆動する駆動回路Ｅ１とを備える、周知の昇圧型コンバータ（ブーストコンバータ）である。駆動回路Ｅ１は、出力コンデンサＣ０の両端電圧（すなわち直流電源部１１の出力電圧。以下、「インバータ入力電圧」と呼ぶ。）Ｖｄｃを検出するとともに、検出されたインバータ入力電圧Ｖｄｃを一定の目標電圧とするようなデューティ比でスイッチング素子Ｑ０をオンオフ駆動するというフィードバック制御を行う。このような駆動回路Ｅ１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。
【００２８】
点灯部４は、直流電源部Ｅの出力端間すなわち出力コンデンサＣ０の両端間に接続されたスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの直列回路と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点に一端が接続されたインダクタＬｓと、インダクタＬｓの他端に一端が接続されて他端が誘導コイル５の一端に接続された直列コンデンサＣｓと、一端がインダクタＬｓと直列コンデンサＣｓとの接続点に接続され他端が検出抵抗Ｒｄと誘導コイル５との接続点に接続された並列コンデンサＣｐと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオンオフ駆動する駆動回路４１とを備える、いわゆるハーフブリッジ形のインバータ回路である。つまり、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオンオフされることで、インダクタＬｓと直列コンデンサＣｓと並列コンデンサＣｐと誘導コイル３とが構成する共振回路と直流電源部Ｅとの接続が切り換えられ、この共振回路の共振により、直流電源部Ｅが出力した直流電力が高周波の交流電力に変換されて誘導コイル３に供給される。また、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれＮチャネル型のＦＥＴからなり、駆動回路４１は、各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲートに対してそれぞれ矩形波状の駆動信号を出力することによって各スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をそれぞれオンオフ駆動する。さらに、駆動回路４１は、制御端子ＣＯＮを有し、制御端子ＣＯＮから流出する制御電流Ｉｏが多いほど、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をオンオフする周波数（以下、「動作周波数」と呼ぶ。）ｆを高くする。通常、動作周波数ｆは、図７に示す周波数ｆｈ，ｆｅのように、上述した共振回路の共振周波数（以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。）ｆｒよりも高い範囲とされており、制御電流Ｉｏが少なくなって動作周波数が低くなるほど、点灯部４が誘導コイル３に出力する電圧（以下、「コイル電圧」と呼ぶ。）Ｖｘの振幅（以下、「電圧振幅」と呼ぶ。）｜Ｖｘ｜は大きくなり、誘導コイル３に供給される電力は増加する。ここで、図７において、曲線Ａは無電極放電灯２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２が点灯した状態での特性を示す。
【００２９】
また、制御部５は、点灯部４の出力電圧Ｖｘを検出する出力検出回路５０を有する。出力検出回路５０は、電圧振幅｜Ｖｘ｜が大きいほど高い電圧値の直流電圧である検出電圧Ｖｘｓを出力するものである。より具体的には、出力検出回路５０は、コイル電圧Ｖｘを抵抗で分圧してダイオードで整流するとともにコンデンサで平滑化することで検出電圧Ｖｘｓを生成する。
【００３０】
さらに、制御部５は、無電極放電灯２の始動時に動作周波数を徐々に低下させることにより点灯部４から誘導コイル３への出力電力を徐々に増加させるスイープ動作を行うスイープ回路５１を備える。
【００３１】
スイープ回路５１は、反転入力端子が抵抗を介して出力端子に接続されるとともに抵抗を介して出力検出部５０の出力端に接続されたオペアンプＯＰ１を備える。オペアンプＯＰ１の出力端子は、逆流防止用のダイオードと抵抗との直列回路を介して駆動回路４１の制御端子ＣＯＮに接続されている。また、スイープ回路５１は、一端に定電圧Ｖｄが入力された抵抗Ｒ１と、この抵抗Ｒ１の他端に一端が接続され他端が回路のグランドに接続されたスイッチＳＷと抵抗Ｒ３との直列回路と抵抗Ｒ２とコンデンサＣ１との並列回路とを有し、オペアンプＯＰ１の非反転入力端子は上記の並列回路と抵抗Ｒ１との接続点に接続されている。本実施形態のスイープ回路５１では上記のようにオペアンプＯＰ１の反転入力端子が抵抗を介して出力検出部５０の出力端に接続されているので、電圧振幅｜Ｖｘ｜が大きいほど、つまり点灯部４から誘導コイル３に供給される電力が多いほど、オペアンプＯＰ１の出力電圧が低くなって駆動回路４１の制御端子ＣＯＮからスイープ回路５１に流入する電流（以下、「スイープ電流」と呼ぶ。）Ｉｓｗが増加し動作周波数が高くなることにより、点灯部４から誘導コイル３に供給される電力は少なくなる。すなわち、スイープ回路５１は出力検出回路５０が出力する検出電圧Ｖｘｓを用いたフィードバック動作も行う。また、スイープ回路５１において、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が安定した状態での動作を考えると、スイッチＳＷがオフされている場合には、スイッチＳＷがオンされている場合に比べ、コンデンサＣ１の両端電圧Ｖｃ１が高くなりオペアンプＯＰ１の出力電圧が高くなってスイープ電流Ｉｓｗが減少し動作周波数が低くなることにより、点灯部４から誘導コイル３に供給される電力は多くなる。また、スイッチＳＷがオンからオフに切り換えられたときには、抵抗Ｒ１，Ｒ２とコンデンサＣ１とが構成する回路の時定数により、オペアンプＯＰ１の出力電圧が徐々に高くなりスイープ電流Ｉｓｗが徐々に減少することで動作周波数が徐々に低くされ点灯部４から誘導コイル３への供給電力が徐々に増加するスイープ動作が行われる。
【００３２】
また、制御部５は、点灯部４においてローサイドのスイッチング素子Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの接続点の電圧、すなわち点灯部４に流れる電流に基いて動作周波数を制御するフィードバック回路５２を有する。フィードバック回路５２は、非反転入力端子に所定の基準電圧Ｖｒが入力されるとともに出力端子が逆流防止用のダイオードと抵抗とを介して駆動回路４１の制御端子ＣＯＮに接続されたオペアンプＯＰ２を有する。このオペアンプＯＰ２の反転入力端子は、抵抗とコンデンサとの並列回路を介してオペアンプＯＰ２の出力端子に接続されるとともに、抵抗を介して点灯部４のスイッチング素子Ｑ２と検出抵抗Ｒｄとの接続点に接続されている。すなわち、駆動回路４１の制御端子ＣＯＮからフィードバック回路５２に流入する電流（以下、「フィードバック電流」と呼ぶ。）Ｉｆｂは、誘導コイル３に流れる電流が多いほど（すなわち誘導コイル５に供給される電力が多いほど）多くなって誘導コイル３への供給電力を減少させるように作用するのであり、フィードバック回路５２は点灯部４が誘導コイル３に供給する電力を安定させるように動作する。インバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧で且つスイープ回路５１においてスイッチＳＷがオフされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では、動作周波数ｆが、図７に示すように、無電極放電灯２においてＨ放電（高周波電磁界放電や誘導結合型放電とも呼ばれるアーク放電）が発生する電圧振幅である始動電圧Ｖｓｔよりも電圧振幅｜Ｖｘ｜を大きくするような周波数ｆｈとなり、且つ、インバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧で且つスイープ回路５１においてスイッチＳＷがオンされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では、動作周波数ｆが、無電極放電灯２においてＥ放電（高周波電界放電や容量結合型放電とも呼ばれるグロー放電）が発生する程度の電力が点灯部４から誘導コイル３に供給され且つ電圧振幅｜Ｖｘ｜が上記の始動電圧Ｖｓｔよりも小さくなるような周波数ｆｅとなるように、スイープ回路５１とフィードバック回路５２とはそれぞれ設計されている。スイープ回路５１とフィードバック回路５２とのフィードバックにより、インバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧よりも低い場合には動作周波数ｆは上記よりも低くされ、逆にインバータ入力電圧Ｖｄｃが目標電圧よりも高い場合には動作周波数ｆは上記よりも高くされる。つまり、電圧振幅｜Ｖｘ｜の目標値は、スイープ回路５１においてスイッチＳＷがオフされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では無電極放電灯２においてアーク放電（Ｈ放電）が発生する程度とされ、スイープ回路５１においてスイッチＳＷがオンされてコンデンサＣ１の両端電圧が安定している状態では無電極放電灯２においてアーク放電（Ｈ放電）が発生せずグロー放電（Ｅ放電）が発生する程度とされる。
【００３３】
さらに、制御部５は、スイープ回路５１のスイッチＳＷをオンオフ制御することで点灯部４の動作を切り替える動作切換部５３を有する。
【００３４】
以下、本実施形態の特徴である、動作切換部５３の動作について説明する。
【００３５】
本実施形態の補助光源６は直流電力で点灯されるものであって、補助光源点灯部６１から補助光源６への給電路には判定用抵抗Ｒ４が挿入されている。動作切換部５３は、無電極放電灯２の始動時、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧に基いて（すなわち補助光源６に出力される電流に基いて）、補助光源６が正常に点灯するか否かを判定する。すなわち、動作切換部５３は請求項における動作判定部である。具体的には例えば、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧を所定の判定電圧と比較し、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧が判定電圧以上であれば（つまり補助光源６の点灯に十分な電流が流れていれば）補助光源６が正常に点灯すると判定し、判定用抵抗Ｒ４の両端電圧が判定電圧未満であれば（つまり補助光源６の点灯に十分な電流が流れていなければ）補助光源６が正常に点灯しないと判定する。
【００３６】
そして、例えば白熱灯からなる補助光源６にフィラメント切れが発生していた場合や補助光源６が未装着の場合など、判定用抵抗Ｒ４に電流が流れないことにより、補助光源６が正常に点灯しないと判定された場合、動作切換部５３は、まずスイープ回路５１のスイッチＳＷを所定時間だけオン状態に維持し、その後、スイープ回路５１のスイッチＳＷをオフする。これにより、図１（ａ）に示すように無電極放電灯２にグロー放電が発生し且つアーク放電が発生しない程度に電圧振幅｜Ｖｘ｜を小さく維持する始動準備動作Ｐ０が上記の所定時間だけ行われた後、無電極放電灯２にアーク放電が発生する程度まで電圧振幅｜Ｖｘ｜を大きくする始動動作Ｐ１への移行がなされる。始動動作中に無電極放電灯２にアーク放電が発生することで無電極放電灯２が点灯を開始（すなわち始動）すると回路特性の変化に伴って電圧振幅｜Ｖｘ｜が低下し、その後は誘導コイル３への出力電力が略一定に維持される定常動作Ｐ２が行われる。始動準備動作Ｐ０中には無電極放電灯２内の電子が増加するから、無電極放電灯２が点灯を開始するまで（すなわちアーク放電が発生するまで）の始動動作Ｐ１の継続時間は、始動準備動作Ｐ０が行われない場合よりも短縮される。動作周波数ｆは例えば５０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚであり、コイル電圧Ｖｘの実効値は、始動準備動作Ｐ０中には例えば４００Ｖ〜７００Ｖであり、始動動作Ｐ１中には例えば１０００Ｖ〜２５００Ｖである。
【００３７】
一方、補助光源６が正常に点灯すると判定された場合、動作切換部５３は、点灯部１の動作開始時からスイープ回路５１のスイッチＳＷをオフ状態とする。つまり、図１（ｂ）に示すように、上記の始動準備動作Ｐ０が省略されて始動動作Ｐ１が開始される。ここで、コイル電圧Ｖｘは高周波の交流電圧であるので、図１（ａ）（ｂ）でのコイル電圧Ｖｘは包絡線のみを示している。
【００３８】
なお、補助光源６が正常に点灯すると判定された場合であっても、動作切換部５３が、補助光源６が正常に点灯しないと判定された場合よりも短い時間だけ、スイープ回路５１のスイッチＳＷをオンして始動準備動作Ｐ０を行わせるようにしてもよい。
【００３９】
上記構成によれば、補助光源６が正常に点灯しないと判定された場合には、始動準備動作Ｐ０中に無電極放電灯２のバルブ２０内の電子が増加されて始動性が改善されることにより、始動準備動作Ｐ０が行われない場合に比べ、回路部品に対して比較的に高い電気的ストレスがかかる始動動作Ｐ１の継続時間を短くすることができる。また、始動準備動作Ｐ０が行われない場合に比べ、点灯部４の出力電力が緩やかに増加されることになるから、直流電源部Ｅの駆動回路Ｅ１によるフィードバック制御や、スイープ回路５１やフィードバック回路５２によるフィードバック制御において、オーバーシュートが発生しにくくなる。以上により、無電極放電灯２の始動時に回路部品にかかる電気的ストレスが抑えられる。
【００４０】
また、補助光源６が正常に点灯すると判定された場合には、始動準備動作Ｐ０が行われないこと、又は、始動準備動作Ｐ０の継続時間が短縮されることにより、常に一定時間の始動準備動作Ｐ０が行われる場合に比べ、無電極放電灯２の始動にかかる時間が短縮される。
【符号の説明】
【００４１】
１ 無電極放電灯点灯装置
２ 無電極放電灯
３ 誘導コイル
４ 点灯部
５ 制御部
６ 補助光源
５３ 動作切換部（請求項における動作判定部）
６１ 補助光源点灯部
Ｐ０ 始動準備動作
Ｐ１ 始動動作
Ｐ２ 定常動作
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無電極放電灯に近接配置される誘導コイルに対して交流電力を出力することにより無電極放電灯を点灯させる点灯部と、
点灯部が点灯させる無電極放電灯に光を照射する電気的な光源である補助光源に対して電力を供給して点灯させる補助光源点灯部と、
無電極放電灯の点灯が開始される前に補助光源が正常に点灯するか否かを判定する動作判定部と、
動作判定部による判定結果に応じて点灯部を制御する制御部とを備え、
制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されていれば、無電極放電灯が点灯しない程度に誘導コイルへの出力電力を少なくする始動準備動作を所定時間にわたって行い、次に無電極放電灯が点灯する程度に誘導コイルへの出力電力を多くする始動動作を行った後、無電極放電灯の点灯を維持する定常動作に移行するように、点灯部を制御するものであって、
制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯すると判定されていれば、始動準備動作を行わず、又は動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されている場合よりも短時間の始動準備動作の後に、始動動作を開始するように、点灯部を制御することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
動作判定部は、補助光源に出力される電流に基いて、補助光源が正常に点灯するか否かを判定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。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯点灯装置と、点灯部に接続される誘導コイルとを備えることを特徴とする照明器具。
【請求項１】
無電極放電灯に近接配置される誘導コイルに対して交流電力を出力することにより無電極放電灯を点灯させる点灯部と、
点灯部が点灯させる無電極放電灯に光を照射する電気的な光源である補助光源に対して電力を供給して点灯させる補助光源点灯部と、
無電極放電灯の点灯が開始される前に補助光源が正常に点灯するか否かを判定する動作判定部と、
動作判定部による判定結果に応じて点灯部を制御する制御部とを備え、
制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されていれば、無電極放電灯が点灯しない程度に誘導コイルへの出力電力を少なくする始動準備動作を所定時間にわたって行い、次に無電極放電灯が点灯する程度に誘導コイルへの出力電力を多くする始動動作を行った後、無電極放電灯の点灯を維持する定常動作に移行するように、点灯部を制御するものであって、
制御部は、無電極放電灯の点灯を開始させる際、動作判定部により補助光源が正常に点灯すると判定されていれば、始動準備動作を行わず、又は動作判定部により補助光源が正常に点灯しないと判定されている場合よりも短時間の始動準備動作の後に、始動動作を開始するように、点灯部を制御することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
動作判定部は、補助光源に出力される電流に基いて、補助光源が正常に点灯するか否かを判定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。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の無電極放電灯点灯装置と、点灯部に接続される誘導コイル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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−４４４０２（Ｐ２０１１−４４４０２Ａ）
【公開日】平成２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９３４６２（Ｐ２００９−１９３４６２）
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【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２３年３月３日（２０１１．３．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２４日（２００９．８．２４）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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