【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内部に放電ガスを封入したバルブに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置及び照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、たとえば、特開２００２−１３４２９６号公報のものが挙げられる。このものは図１１に示すように、交流電源ＪＡＣからの交流電力を受けて交流／直流変換を行う直流電源回路Ｊ１と、この直流電源回路Ｊ１からの電力供給を受けて高周波電力を出力する高周波電源回路Ｊ２と、高周波電源回路Ｊ２から供給される高周波電力が印加される誘導コイルＪ４と、無電極放電灯Ｊ５と高周波電源回路Ｊ２との間に設けられたインピーダンス整合用の整合回路Ｊ３と、高周波電源回路Ｊ２の高周波出力を調整して無電極放電灯Ｊ５の調光制御を行う調光回路Ｊ６とを備え、誘導コイルＪ４に無電極放電灯Ｊ５が近接して配置されている。
【０００３】
そして、調光回路６が備える調光器（図示しない）によって、調光比αを図１２（ｄ）に示すようにα＝Ｔ１１／Ｔに設定する（Ｔは調光制御信号の１周期で、チラツキ感のない値に設定されている。）。なお、ここでの調光回路Ｊ６から出力される調光制御信号は、ドライブ回路Ｊ２ａを停止させる停止制御期間（ここではＬレベルの期間）と、ドライブ回路Ｊ２ａを駆動する駆動制御期間（ここではＨレベルの期間）とを有する。
【０００４】
このような回路構成の無電極放電灯点灯装置の動作は以下のとおりである。
【０００５】
いま、スイッチＪＳＷ１をオンし交流電源ＪＡＣを投入すると、電源回路Ｊ１からの電力供給を受けて高周波電源回路Ｊ２のドライブ回路Ｊ２ａが高周波を出力する。始動時において、無電極放電灯Ｊ５の放電状態が少なくともアーク状放電を維持できる状態になるまでは、調光遅延手段Ｊ１５によって調光回路Ｊ６の所定の調光制御動作が遅延される。つまり、調光遅延手段Ｊ１５の遅延動作によって、調光回路Ｊ６の出力は、図１２（ｃ）に示すようにＨレベルのままとなり、その結果、高周波電源回路Ｊ２のドライブ回路Ｊ２ａの高周波発振出力がそのまま電力増幅回路Ｊ２ｂに加わる。したがって、高周波電源回路Ｊ２の出力は、図１２（ａ）に示すように、ドライブ回路Ｊ２ａの信号を増幅した連続的な高周波電圧波形となる。これにより、誘導コイルＪ４には定格出力が発生し、無電極放電灯Ｊ５内にある一定以上のプラズマが速やかに生じて、良好にグロ−状放電からアーク状放電（全点灯状態）に移行する。
【０００６】
こうして、電源投入から所定時間経過後（通常、数１０ｍｓ〜数１００ｍｓ程度）に、無電極放電灯Ｊ５が良好なアーク状放電を維持できる全点灯状態になると、調光遅延手段Ｊ１５は、調光回路Ｊ６に対する調光遅延動作を停止する。これに応じて、調光回路Ｊ６は、図１２（ｂ）に示すように、高周波電源回路Ｊ２のドライブ回路Ｊ２ａの高周波発振出力を調光器で予め設定した所定の調光比α＝Ｔ１１／Ｔでもって時分割で断続するため、無電極放電灯Ｊ５が所定の調光比で点滅されて所要の調光特性が得られる。
【０００７】
上記のような調光方式はいわゆる時分割調光制御方式と呼ばれており、直流電源回路Ｊ１の出力電圧を昇降圧し、無電極放電灯Ｊ５を調光させるいわゆる直流電圧調光制御方式や高周波電源回路Ｊ２が通常備えるスイッチング素子（図示しない）の周波数を制御し、無電極放電灯Ｊ５を調光させるいわゆる周波数調光制御方式と比較して優れた特性を持っている。
【０００８】
すなわち、直流電圧調光制御方式の場合には、無電極放電灯Ｊ５を調光するために直流電源回路Ｊ１の出力電圧を下げていくと、交流電源ＪＡＣのピーク電圧付近から入力電流歪みが大きくなってくる。このため、調光下限を低く設定するのが困難で調光範囲が狭くなる場合がある。
【０００９】
また、通常は無電極放電灯Ｊ５の始動性を考慮し、始動時に誘導コイルＪ４の両端に印加される電圧を高くしなければならない。このため、整合回路Ｊ３を構成する共振回路の共振の鋭さ（以下、Ｑ値という。）を高く設定しなければならない。ところが、周波数調光制御方式の場合において、Ｑ値を高く設定すると、わずかな周波数の変化に対しても、誘導コイルＪ４の両端電圧が大きく変化してしまい、調光下限を低く設定しようとした場合には精度の高い周波数調整が必要となる。このように精度よく周波数を調整することは、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品のバラツキを考慮すると非常に難しい。
【００１０】
上述したような時分割調光制御方式の場合には、無電極放電灯Ｊ５を交合に点灯・消灯させており、その無電極放電灯Ｊ５からの平均の光出力を低下させることにより調光を行うものであるから、直流電圧調光制御方式や周波数調光制御方式と比較して、調光下限を低く設定することができるのである。
【００１１】
【特許文献】
特開２００２−１３４２９６号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、時分割調光制御方式においては、電力増幅回路Ｊ２ｂが備えるスイッチング素子がオンしている場合に調光器からの調光信号が調光回路６に入力されると、スイッチング素子が強制的にオフされることとなる。このためノイズが発生しやすく、このノイズを低減するために別途フィルタ回路などを設けなければならない。そうすると無電極放電灯点灯装置のコストアップを招いてしまう。
【００１３】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、時分割調光制御方式によって無電極放電灯を調光する場合において、コストアップを抑えつつスイッチング素子によるノイズを低減した無電極放電灯点灯装置及び照明装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、直流電源と、直流電源に接続され直流電源を高周波電源に変換する第１及び第２のスイッチング素子の直列回路と、第１のスイッチング素子にオンオフ動作の駆動信号を出力する駆動回路と、第２のスイッチング素子に接続される共振回路と、共振回路からの高周波電力が印加される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置され高周波電力によって点灯する無電極放電灯と、外部からの調光信号と駆動信号とを比較し、駆動信号がＨレベルの場合に調光信号が入力されたときには、駆動信号がＬレベルになった後に第２のスイッチング素子をオフさせる制御回路と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
このような無電極放電灯点灯装置においては、駆動信号がＨレベルの場合に調光信号が入力されたときには、駆動信号がＬレベルになった後に第２のスイッチング素子をオフし、駆動信号がＨレベルの場合に第２のスイッチング素子が強制的にオフされないので、スイッチングにより発生するノイズを低減する。
【００１６】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置において、制御回路によって駆動信号がＬレベルの場合に調光信号が入力されたときには、第２のスイッチング素子をオフさせる制御を行うことを特徴とするものである。
【００１７】
このような無電極放電灯点灯装置においては、調光信号が入力されたときに第２のスイッチング素子は継続的にオフとなっているので、スイッチングにより発生するノイズがほとんど発生しない。
【００１８】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１又は２に記載の無電極放電灯点灯装置において、調光信号の周期が駆動信号の周期の整数倍であることを特徴とするものである。
【００１９】
制御回路などを構成する素子のばらつきによって、外部からの調光信号が制御回路に入力されてから第２のスイッチング素子をオフさせる信号を出力するまでの時間にはズレが生じる場合があるが、調光信号の周期を駆動信号の周期の整数倍に設定しておくと、入力信号と出力信号との時間的なズレを極力抑えることができる。
【００２０】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から３までに記載の無電極放電灯点灯装置において、駆動信号の周波数は１００ｋＨｚから１０００ＭＨｚまでであることを特徴とするものである。
【００２１】
駆動信号の周波数を１００ｋＨｚから１０００ＭＨｚまでに設定しておくと、無電極放電灯の点灯効率を上げることができる。
【００２２】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から４までに記載の無電極放電灯点灯装置において、調光信号の周波数は１００ｋＨｚ以上であることを特徴とするものである。
【００２３】
調光信号の周波数を１００ｋＨｚ以上に設定しておくと、無電極放電灯を交合に点灯・消灯させて調光制御を行う時分割調光制御方式においても、使用者にチラツキ感を与えることがない。
【００２４】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えたことを特徴とするものである。
【００２５】
このような無電極放電灯点灯装置においては、無電極放電灯の空洞部内に誘導コイルが配設、収容されているので、無電極放電灯点灯装置全体の形状をコンパクトにすることができる。
【００２６】
請求項７記載の照明装置は、請求項１から５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項６に記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とするものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図７までを参照して説明する。図１は本実施の形態の回路図を示しており、図２は無電極放電灯５の断面図を示している。また、図３は照明装置の断面図を示しており、図４は制御回路９の各入出力端子部の波形を示している。さらに、図５は制御回路９の各入出力端子部の他の波形を示しており、図６は第１の実施の形態のより具体的な回路図を示している。さらにまた、図７は制御回路９の各入出力端子部のさらに他の波形を示している。
【００２８】
つぎに、各部の構成を説明する。
【００２９】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖである。
【００３０】
整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流状の直流電圧に整流し出力するものであり、たとえば、ダイオードブリッジで構成する。交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖの場合、ダイオードブリッジの代わりに、たとえば、倍電圧整流回路を用いてもよい。倍電圧整流回路を用いると、交流電源ＡＣの電圧が実質的に２００Ｖと同等とみなせ、倍電圧整流回路以後に接続されている回路に流れる電流が、ダイオードブリッジを用いた場合と比べ約半分となるので、無電極放電灯点灯装置の効率を上げることができる。
【００３１】
チョッパ回路は、整流回路ＤＢからの脈流状の直流電圧を所望の直流電圧に変換し出力するものであり、スイッチング素子Ｑ１、ダイオードＤ１、インダクタＬ１及びコンデンサＣ１と、から構成されている。このチョッパ回路は、整流回路ＤＢからの直流電圧を所定の直流電圧Ｅに変換しており、本実施の形態では、昇圧チョッパ回路を用いている。もちろんチョッパ回路は、その他、降圧チョッパ回路あるいは昇降圧チョッパ回路であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換し出力するものであれば、どのような回路構成でも構わない。また、コンデンサＣ１は昇圧チョッパ回路の出力電圧を平滑し直流電圧Ｅとするものであり、たとえば、電解コンデンサで構成する。
【００３２】
この交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ及びチョッパ回路によって直流電源１を構成している。
【００３３】
ここで図示はしないが、昇圧チョッパ回路の後段に降圧チョッパ回路をさらに接続し、交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ、昇圧チョッパ回路及び降圧チョッパ回路によって直流電源１を構成してもよい。昇圧チョッパ回路の後段に降圧チョッパ回路を接続していると、たとえば、交流電源ＡＣが１００Ｖから２４２Ｖのマルチ電源でかつ、定格消費電力の異なる複数の無電極放電灯にも、１の無電極放電灯点灯装置で対応できることとなる。すなわち、昇圧チョッパ回路によってマルチ電源を直流電圧Ｅの一定とし、降圧チョッパ回路によって無電極放電灯に供給する電力を調整し、複数の交流電源及び種類の異なる無電極放電灯にも、１の無電極放電灯点灯装置で対応することができる。
【００３４】
直列回路２は、コンデンサＣ１からの直流電圧Ｅを第１及び第２のスイッチング素子であるスイッチング素子Ｑ２及びＱ３のオンオフ動作によって矩形波電圧に変換する、いわゆる電力変換回路であり、スイッチング素子Ｑ２及びＱ３は、たとえば、電界効果トランジスタで構成する。電界効果トランジスタは、電界効果トランジスタのドレインがその内臓ダイオードのカソードと接続されるように、ソースとドレインとの間に並列にダイオードが内蔵されている。したがって、別途ダイオードを外付けする必要がない。もちろん、電界効果トランジスタに代えて、トランジスタとトランジスタに逆並列に接続されるダイオードとの組合せを用いても構わない。
【００３５】
また、直列回路２として本実施の形態では、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路を用いている。もちろん直列回路２は、その他フルブリッジ型、あるいは、プッシュプル型であってもよい。
【００３６】
共振回路３は、共振動作によって始動時に無電極放電灯５に数ｋＶから数十ｋＶ程度の高電圧を印加し、無電極放電灯５を点灯させるものであり、この共振回路３はインダクタＬｓ、コンデンサＣｐ、Ｃｓ１及びＣｓ２から構成されている。この共振回路３は直列回路２と誘導コイル４との間のインピーダンスを整合し、直列回路２からの高周波電力を効率よく誘導コイル４に伝達する、いわゆる整合回路の機能も果たしている。
【００３７】
無電極放電灯５は、誘導コイル４に近接配置され高周波電力によって点灯するものである。ここで無電極放電灯５を図２を参照して、さらに詳しく説明する。
【００３８】
この無電極放電灯５は少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部１５を有する略球形状のバルブ１１と、空洞部１５内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイル４と、誘導コイル４が巻回される磁気性材料で円筒状のコア１３と、コア１３の内側であってコア１３と接触する熱伝導性材料の部材１２と、を備えている。
【００３９】
バルブ１１は、略球形状であってその内部に少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスを封入しておくものであり、バルブ１１の下端側には有底状であって断面凹形状の空洞部１５が設けられている。バルブ１１の材料は石英ガラス等の透光性材料であり、放電ガスは水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物である。また、バルブ１１の内側は蛍光体１６及び保護膜１７が塗布されている。蛍光体１６は水銀からの放射された紫外線を可視光に変換するものであり、蛍光体１６の材料としてはハロ燐酸カルシウム、赤色蛍光体である（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体であるＣａＰＯ４、青色蛍光体であるＢａＭｇＡｌｌ４Ｏ２３：Ｅｕが用いられる。保護膜１７は水銀とバルブ１１の材料である石英ガラスとの反応を抑えることによって、バルブ１１の光束維持率を向上させるものである。保護膜１７の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）等の微粒子が用いられる。保護膜１７は、通常のバルブ１１では透過率が高い方が望ましいため、蛍光体１６に比べ薄くバルブ１１内面に形成される。
【００４０】
誘導コイル４は、バルブ１１内部の放電ガスに１３．５６ＭＨｚで発振する高周波電磁界を供給するものであり、一方はコア１３に巻回されており、他方は整合回路３に接続されている。本実施の形態では、放電ガスに１３．５６ＭＨｚの高周波電磁界を供給しているが、放射雑音による他の電気機器への悪影響を少なくできる２．６ＭＨｚ〜１５ＭＨｚ程度であれば、他の周波数でもよい。たとえば、蛍光灯を点灯させるために通常使用される数十〜数百ｋＨｚの周波数でもよい。
【００４１】
ここで、誘導コイル４は銅又は銅合金による条材を所定回数巻回して形成している。そして、誘導コイル４には直列回路２が動作すると高周波電流が流れ、誘導コイル４の周りに高周波電磁界が発生するように構成されている。つぎに、発生した高周波電磁界によってバルブ１１内部の電子が加速され、放電ガスの原子に衝突して放電ガスを電離させ、新たな電子を発生させる。このようにして発生した電子は、誘導コイル４の周りに発生した高周波電磁界によってエネルギーを受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギーを与える。放電プラズマ内の原子は、電離したり励起したりする。励起された原子は、基底状態に戻るときに発光する。この発光を光エネルギーとして利用するのである。
【００４２】
部材１２は、断面略凸状であって、部材１２の凸部１２ａの外側にコア１３が接触するように設けられている。
【００４３】
コア１３は、空洞部１５の内部にコア１３の一端がバルブ１１の中心に向かうようにコア１３の他端が基台１８に固定立設されており、略円筒状であって略円筒状の部材１２の凸部１２ａの外面と接触するように設けられている。本実施の形態ではこのコア１３の材料として、透磁率が略１５０の軟磁性体であるニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）フィライトを用いている。もちろん、マンガン亜鉛（Ｍｎ−Ｚｎ）フェライト、軟磁性金属を含むものであればどのようなものでも構わない。また、軟磁性金属単体でもよい。ここで、軟磁性体とはバルク状態での保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ程度以下のものである。
【００４４】
基台１８は、アルミダイカストにて形成された上面開口の有底状の略円筒体で、この基台１８の底面には、上述した部材１２がバルブ１１の中心に向かうように立設固定されている。さらに、底部には蓋体（図示しない）が設けられている。
【００４５】
ここで２１は、整流回路ＤＢ、チョッパ回路等から構成される無電極放電灯点灯装置を示している。本実施の形態では、無電極放電灯点灯装置２１を基台１８内に収納している。もちろん、無電極放電灯点灯装置２１を基台１８の外部に設けても構わない。
【００４６】
また、この無電極放電灯５と無電極放電灯点灯装置２１とから図３に示すような照明装置が構成されている。この照明装置はバルブ１１の上方を取り外し自在であって、無電極放電灯５からの放射ノイズ等を吸収するシールドケース２０が覆っており、基台１８には部材１２が立設固定されている。もちろん、無電極放電灯５を点灯させる照明装置としては、このような形状のものに限られない。
【００４７】
制御回路９は、外部からの調光信号と駆動回路８がスイッチング素子Ｑ２に出力している駆動信号とを比較し、駆動信号がＨレベルの場合に調光信号が入力されたときには、駆動信号がＬレベルになった後にスイッチング素子Ｑ３をオフさせるとともに、駆動信号がＬレベルの場合に調光信号が入力されたときには、そのままスイッチング素子Ｑ３をオフさせる制御をするものである。この制御回路９はマイコンであり、本実施の形態ではＳＴマイクロエレクトロニクス社製のマイコン、ＳＴ７２Ｇシリーズを用いている。このようなマイコンを用いると、プログラムを設定するだけで上記のような制御を簡単に行わせることができる。
【００４８】
この制御回路９はさらにフリップフロップである判別回路９’を有しており、この判別回路９’が外部からの調光信号と駆動信号とを比較する機能を有している。この判別回路９’は制御回路９と別に設けてもよく、この場合には、株式会社東芝製のフリップフロップＩＣであるＴＣ４０１３Ｂなどを設け、駆動信号をＣＬＯＣＫ端子（ＩＮ１端子）に入力し、調光信号をＤＡＴＡ端子（ＩＮ２端子）に入力する。
【００４９】
本実施の形態では、制御回路９及び判別回路９’のみをマイコン化しているが、もちろん、チョッパ制御回路７、駆動回路８及びＩＰＤ降圧回路などをすべてマイコン化してもよい。このように制御回路をすべてマイコン化すると、無電極放電灯点灯装置をコンパクトにすることができる。
【００５０】
駆動回路８は、スイッチング素子Ｑ２を交互にオンオフ動作させるために、スイッチング素子Ｑ２のゲートに駆動信号を出力するものであり、本実施の形態では、三菱電機株式会社製の高耐圧ハーフブリッジドライバＭ６３９９１を用いている。
【００５１】
チョッパ制御回路７は、チョッパ回路が有するスイッチング素子Ｑ１の周波数を制御するものであり、本実施の形態では、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１を用いている。このＭＣ３４２６１は、１番ピン（図示しない）と２番ピン（図示しない）との間に接続するコンデンサの容量値、あるいは直流電圧Ｅから分圧して１番ピン（図示しない）に接続する抵抗の抵抗値を変えるだけで、３番ピン（図示しない）から出力されるスイッチング素子Ｑ１のゲートへの入力信号の周波数を変化させることができる。
【００５２】
また、図示はしないが、図１にはチョッパ制御回路７、駆動回路８及び制御回路９に電源を供給するためのＩＰＤ（インテリジェントパワーデバイス）降圧回路が設けられている。このＩＰＤ降圧回路は直流電圧Ｅを、たとえば、１５Ｖの直流電圧に変換し、この電圧によってチョッパ制御回路７、駆動回路８及び制御回路９に電源が供給される。そして、このようなＩＰＤ降圧回路として松下電器産業株式会社製のスイッチング電源用ＭＩＰシリーズを用いている。
【００５３】
調光信号は外部に設けられた調光器などから生成され、調光信号を反転させる反転回路ＮＯＴを介して判別回路９’の入力端子ＩＮ２に入力されている。ここで、調光信号は矩形波状であり、調光信号の周波数の１００ｋＨｚ以上に設定している。周波数を１００ｋＨｚ以上に設定しておくと、本実施形態のような時分割調光をしたときに使用者にチラツキ感を与えることがない。
【００５４】
つぎに、本実施の形態の動作を図４及び図５を参照して説明する。
【００５５】
ｔ＝ｔ０において交流電源ＡＣが投入されると、コンデンサＣ１の両端に直流電源Ｅが発生し、ＩＰＤ降圧回路に電力が供給される。すると、チョッパ制御回路７や駆動回路８に電力が供給され、駆動回路８は図４（ｃ）に示すような周波数が１００ｋＨｚから１０００ＭＨｚの間の矩形波信号を出力する。この矩形波信号はスイッチング素子Ｑ２を駆動する駆動信号であり、判別回路９’の入力端子ＩＮ１に入力される。この時点では、調光信号はまだ判別回路９’の入力端子ＩＮ２に入力されておらず、制御回路９の出力端子ＯＵＴは、入力端子ＩＮ１に入力された駆動信号を反転させた矩形波信号をスイッチング素子Ｑ３に出力し、無電極放電灯５が正常に点灯を開始する。
【００５６】
つぎに、ｔ＝ｔ１において図４（ｂ）に示すような周波数が１００ｋＨｚ以上の矩形波の調光信号が外部から判別回路９’の入力端子ＩＮ２に入力された場合において、入力端子ＩＮ１への駆動信号が図４（ｃ）に示すようにＬレベルのときには、制御回路９はｔ＝ｔ１の時点から入力端子ＩＮ２に調光信号が入力されなくなるまで、図４（ｄ）に示すように出力端子ＯＵＴからの出力信号を強制的にＬレベルに保ち、スイッチング素子Ｑ３をオフさせることによって、無電極放電灯５を消灯させる。
【００５７】
また、調光信号が入力端子ＩＮ２に入力された場合において、入力端子ＩＮ１への駆動信号が図５（ｃ）に示すようにＨレベルのときには、制御回路９は駆動信号がＬレベルになった後に、出力信号を強制的にＬレベルに保ち、無電極放電灯５を消灯させる。
【００５８】
そして、ｔ＝ｔ２において図４及び図５に示すいずれの場合にも調光信号が入力端子ＩＮ２に入力されなくなると、出力信号を強制的にＬレベルに保つことが解除され、その後再び出力端子ＯＵＴは、入力端子ＩＮ１に入力された駆動信号を反転させた矩形波信号を出力し、無電極放電灯５が正常に点灯を開始する。
【００５９】
すなわち、駆動信号がＨレベルの場合にスイッチング素子Ｑ３が強制的にオフされるということがないので、スイッチングにより発生するノイズを低減しつつ、無電極放電灯５を時分割調光することができ、調光下限を低く設定することができるようになる。
【００６０】
図１の回路をより具体的に書くと図６のようになる。すなわち、スイッチング素子Ｑ３のゲートと回路グランドとの間に無電極放電灯５を時分割調光するためのスイッチング素子Ｑｄｉｍが接続され、スイッチング素子Ｑ３のゲートと駆動回路８との間に抵抗Ｒ１が接続されている。
【００６１】
そして、上述したように調光信号が入力端子ＩＮ２に入力された場合において、入力端子ＩＮ１への駆動信号が図４（ｃ）に示すようにＬレベルのときには、制御回路９はｔ＝ｔ１の時点から入力端子ＩＮ２に調光信号が入力されなくなるまで、出力端子ＯＵＴはスイッチング素子Ｑｄｉｍにオン信号を出力し、スイッチング素子Ｑ３をオフさせることによって、無電極放電灯５を消灯させる。
【００６２】
また、調光信号が入力端子ＩＮ２に入力された場合において、入力端子ＩＮ１への駆動信号が図５（ｃ）に示すようにＨレベルのときには、制御回路９の出力端子ＯＵＴは駆動信号がＬレベルになった後に、スイッチング素子Ｑｄｉｍにオン信号を出力し、スイッチング素子Ｑ３をオフさせることによって、無電極放電灯５を消灯させる。
【００６３】
さらに、図７−１（ａ）に示すように、ｔ＝ｔ１においてに調光信号が入力端子ＩＮ２に入力されなくなった場合において、駆動信号がＬレベルのときには、制御回路９の出力端子ＯＵＴはｔ＝ｔ１の時点から駆動信号がＨレベルになるまでの間スイッチング素子Ｑｄｉｍにオン信号を出力し続ける。そして、駆動信号がＨレベルになると間スイッチング素子Ｑｄｉｍにオフ信号を出力し、スイッチング素子Ｑ３のゲート電荷が引き抜かれなくなるので、無電極放電灯５は点灯する。
【００６４】
さらにまた、図７−２（ａ）に示すように、ｔ＝ｔ１においてに調光信号が入力端子ＩＮ２に入力されなくなった場合において、駆動信号がＨレベルのときには、制御回路９の出力端子ＯＵＴは駆動信号がＬレベルになった後に、スイッチング素子Ｑｄｉｍにオフ信号を出力する。すると、スイッチング素子Ｑ３のゲート電荷が引き抜かれなくなり、無電極放電灯５は点灯する。
【００６５】
すなわち、図７−１及び図７−２に示すように調光信号が入力されなくなった場合においても、駆動信号がＨレベルの場合にスイッチング素子Ｑ３が強制的にオフされるということがないので、スイッチングにより発生するノイズを低減しつつ、無電極放電灯５を時分割調光することができ、調光下限を低く設定することができるようになる。
【００６６】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は本実施の形態の回路図を示しており、図９は本実施の応用形態の回路図を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００６７】
本発明の無電極放電灯点灯装置は、図６に示す無電極放電灯点灯装置において、スイッチング素子Ｑ３のソースと回路グランドとの間に抵抗Ｒ２を設け、スイッチング素子Ｑ３のソースと抵抗Ｒ２との接続点の信号を入力端子ＩＮ１に入力している。
【００６８】
スイッチング素子Ｑ３のソースと抵抗Ｒ２との接続点に発生する矩形波信号は、図６の抵抗Ｒ１を介した矩形波信号に比べ、より直接的にスイッチング素子Ｑ３のオンオフ動作を検出することができる。すなわち、入力端子ＩＮ１に入力される信号が遅れたり進んだりすることがなく、駆動信号がＨレベルの場合にスイッチング素子Ｑ３が強制的にオフされることを確実に防ぐことができ、スイッチングにより発生するノイズを低減することができる。
【００６９】
また、図９は本実施の応用形態の回路図を示しており、この応用形態は図６に示す無電極放電灯点灯装置において、インダクタＬｓに２次巻線を設け、この２次巻線に発生する電圧信号を入力端子ＩＮ１に入力している。このようにインダクタＬｓの２次巻線に発生する電圧信号を検出しても、スイッチング素子Ｑ３のソースと抵抗Ｒ２との接続点に発生する矩形波信号を検出した場合と同様に、より直接的にスイッチング素子Ｑ３のオンオフ動作を検出することができる。
【００７０】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００７１】
（実施例３）
以下、本発明の第３の実施の形態を図１０を参照して説明する。図１０は制御回路９の各入出力端子部の波形図を示している。すなわち、（ａ）は調光信号、（ｂ）はスイッチング素子Ｑｄｉｍのゲートに入力される信号、（ｃ）は駆動信号、（ｄ）はスイッチング素子Ｑ３のオンオフ信号（スイッチング素子Ｑ３の両端電圧）をそれぞれ示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態においては、図６に示す無電極放電灯点灯装置において、スイッチング素子Ｑｄｉｍのゲートに入力される信号の周期を駆動信号の半周期Ｔの整数倍、すなわち、ｎ×Ｔとしている。つまり、制御回路９がタイマ部を備えており、スイッチング素子ＱｄｉｍのゲートがＨレベルになるとタイマ部が動作をし始め、スイッチング素子Ｑ３をｎ×Ｔ時間オフする。そして、ｎ×Ｔ時間後にスイッチング素子ＱｄｉｍのゲートがＬレベルになるとスイッチング素子Ｑ３は再びオンオフ動作を開始する。
【００７３】
このようにスイッチング素子Ｑｄｉｍのゲートに入力される信号の周期を駆動信号の半周期Ｔの整数倍ｎ×Ｔとしておくと、ｎが奇数のときは、駆動信号がＨレベルになったときにタイマ部が動作をし始め、駆動信号がＬレベルになったときにスイッチング素子Ｑｄｉｍのゲートに入力される信号をオフさせることができるとともに、ｎが偶数のときは、駆動信号がＨレベルになったときにタイマ部が動作をし始め、駆動信号がＨレベルになったときにスイッチング素子Ｑｄｉｍのゲートに入力される信号をオフさせることができる。
【００７４】
すなわち、駆動信号のＨレベルからタイマを動作させスイッチング素子Ｑ３をオフさせるとともに、再び駆動信号のＨレベルでスイッチング素子Ｑ３をオンさせることもできるし、駆動信号のＨレベルからタイマを動作させスイッチング素子Ｑ３をオフさせるとともに、駆動信号のＬレベルでスイッチング素子Ｑ３をオンさせることもでき、ｎの値を適宜設定してやると、スイッチングにより発生するノイズを低減させるための回路設計の自由度をあげることができる。
【００７５】
ここで、調光信号を判別回路９’に入力し、その入力信号をもとにスイッチング素子Ｑ３を制御する場合、調光信号の入力のタイミングと出力端子ＯＵＴの出力のタイミングが設計値とずれる場合がある。これは、制御回路９、判別回路９’及び反転回路ＮＯＴで信号の処理に若干に時間（数十ナノ秒程度）がかかることによる。このため、調光信号の周期をＴ（調光）とし、駆動信号の周期をＴ（駆動）とすると、Ｔ（調光）＞＞Ｔ（駆動）とすることが望ましい。
【００７６】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００７７】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動信号がＨレベルの場合に調光信号が入力されたときには、駆動信号がＬレベルになった後に第２のスイッチング素子をオフさせているので、駆動信号がＨレベルの場合に第２のスイッチング素子が強制的にオフされることがなく、スイッチングにより発生するノイズを低減することができる。
【００７８】
また、調光信号の周期が駆動信号の周期の整数倍に設定されているので、制御回路を構成する素子がばらついても、制御回路に入力される調光信号と制御回路が出力する出力信号との時間的なズレを抑制することができる。
【００７９】
さらに、無電極放電灯の空洞部内に誘導コイルが配設、収容されているので、無電極放電灯点灯装置全体の形状をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】第１の実施の形態において、無電極放電灯を示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態において、照明装置を示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図５】第１の実施の形態において、各部の波形を示す他の波形図である。
【図６】第１の実施の形態のより具体的な回路を示す回路図である。
【図７】第１の実施の形態において、各部の波形を示すさらに他の波形図である。
【図８】第２の実施の形態を示す回路図である。
【図９】第２の実施の応用形態を示す回路図である。
【図１０】第３の実施の形態において、各部の波形を示す波形図である。
【図１１】従来例を示す回路図である。
【図１２】従来例において各部の波形を示す波形図である。
【符号の説明】
１ 直流電源
２ 直列回路
Ｑ２ 第１のスイッチング素子
Ｑ３ 第２のスイッチング素子
３ 共振回路
４ 誘導コイル
５ 無電極放電灯
８ 駆動回路
９ 制御回路
１１ バルブ
１２ 部材
１３ コア
１５ 空洞部
２１ 無電極放電灯点灯装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrodeless discharge lamp lighting device and an illumination device for lighting an electrodeless discharge lamp that emits light by applying a high-frequency electromagnetic field to a bulb in which a discharge gas is sealed.
[0002]
[Prior art]
As a conventional example of this type, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-134296 is cited. As shown in FIG. 11, this is a DC power supply circuit J1 which receives AC power from an AC power supply JAC to perform AC / DC conversion, and a high frequency power supply which receives power supply from the DC power supply circuit J1 and outputs high frequency power. A power supply circuit J2, an induction coil J4 to which the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply circuit J2 is applied, a matching circuit J3 for impedance matching provided between the electrodeless discharge lamp J5 and the high-frequency power supply circuit J2; A dimming circuit J6 that controls the dimming of the electrodeless discharge lamp J5 by adjusting the high-frequency output of the high-frequency power supply circuit J2; and the electrodeless discharge lamp J5 is arranged close to the induction coil J4.
[0003]
Then, a dimmer (not shown) provided in the dimmer circuit 6 sets the dimming ratio α to α = T11 / T as shown in FIG. 12D (T is one cycle of the dimming control signal. , It is set to a value without flicker.) The dimming control signal output from the dimming circuit J6 includes a stop control period for stopping the drive circuit J2a (here, an L level period) and a drive control period for driving the drive circuit J2a (here, a drive control period). H-level period).
[0004]
The operation of the electrodeless discharge lamp lighting device having such a circuit configuration is as follows.
[0005]
Now, when the switch JSW1 is turned on and the AC power supply JAC is turned on, the drive circuit J2a of the high-frequency power supply circuit J2 receives the power supply from the power supply circuit J1 and outputs a high frequency. At the time of starting, the predetermined dimming control operation of the dimming circuit J6 is delayed by the dimming delay unit J15 until the discharge state of the electrodeless discharge lamp J5 becomes at least a state where the arc discharge can be maintained. That is, due to the delay operation of the dimming delay means J15, the output of the dimming circuit J6 remains at the H level as shown in FIG. 12C, and as a result, the high-frequency oscillation output of the drive circuit J2a of the high-frequency power supply circuit J2. Is added to the power amplifier circuit J2b as it is. Therefore, the output of the high-frequency power supply circuit J2 has a continuous high-frequency voltage waveform obtained by amplifying the signal of the drive circuit J2a, as shown in FIG. As a result, a rated output is generated in the induction coil J4, and a certain level or more of plasma is promptly generated in the electrodeless discharge lamp J5, and a good transition from a glow-like discharge to an arc-like discharge (full lighting state) is made. .
[0006]
In this manner, when a predetermined time has elapsed since the power was turned on (generally, about several tens to several hundreds of ms), when the electrodeless discharge lamp J5 is in a fully lit state in which a good arc-shaped discharge can be maintained, the dimming delay means J15 sets The dimming delay operation for the circuit J6 is stopped. In response to this, as shown in FIG. 12B, the dimming circuit J6 changes the high-frequency oscillation output of the drive circuit J2a of the high-frequency power supply circuit J2 to a predetermined dimming ratio α = T11 / Since the electrodeless discharge lamp J5 is turned on and off in a time-sharing manner with T, the electrodeless discharge lamp J5 is flickered at a predetermined dimming ratio, and required dimming characteristics are obtained.
[0007]
The above-described dimming method is called a so-called time-division dimming control method, and a so-called DC voltage dimming control method for raising and lowering the output voltage of the DC power supply circuit J1 and dimming the electrodeless discharge lamp J5 or a high frequency. It has excellent characteristics as compared with a so-called frequency dimming control method in which the frequency of a switching element (not shown) normally provided in the power supply circuit J2 is controlled to dimming the electrodeless discharge lamp J5.
[0008]
That is, in the case of the DC voltage dimming control method, when the output voltage of the DC power supply circuit J1 is reduced in order to dim the electrodeless discharge lamp J5, the input current distortion increases from near the peak voltage of the AC power supply JAC. It is becoming. For this reason, it is difficult to set the lower limit of dimming, and the dimming range may be narrowed.
[0009]
Further, usually, in consideration of the startability of the electrodeless discharge lamp J5, the voltage applied to both ends of the induction coil J4 at the time of starting must be increased. Therefore, the sharpness of resonance (hereinafter, referred to as Q value) of the resonance circuit constituting the matching circuit J3 must be set high. However, in the case of the frequency dimming control method, if the Q value is set high, the voltage across the induction coil J4 greatly changes even with a slight change in the frequency, and an attempt is made to set the dimming lower limit low. In such a case, highly accurate frequency adjustment is required. It is very difficult to adjust the frequency with high accuracy in consideration of the variation in the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0010]
In the case of the time-division dimming control method as described above, the electrodeless discharge lamp J5 is alternately turned on and off, and the dimming is performed by reducing the average light output from the electrodeless discharge lamp J5. Therefore, the dimming lower limit can be set lower as compared with the DC voltage dimming control method and the frequency dimming control method.
[0011]
[Patent Document]
JP, 2002-134296, A
[Problems to be solved by the invention]
However, in the time-division dimming control method, when the dimming signal from the dimmer is input to the dimming circuit 6 when the switching element included in the power amplifying circuit J2b is turned on, the switching element is forced. Will be turned off. For this reason, noise is easily generated, and a separate filter circuit or the like must be provided to reduce the noise. This leads to an increase in the cost of the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0013]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a time-division dimming control method for dimming an electrodeless discharge lamp, which suppresses cost increase and reduces noise caused by a switching element. It is an object of the present invention to provide an electrodeless discharge lamp lighting device and an illuminating device, which reduce the amount of light.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a DC power supply, a series circuit of first and second switching elements connected to the DC power supply and converting the DC power supply to a high-frequency power supply, and turning on / off the first switching element. A drive circuit that outputs a drive signal for operation, a resonance circuit connected to the second switching element, an induction coil to which high-frequency power from the resonance circuit is applied, and a non-lighting device that is arranged close to the induction coil and is lit by high-frequency power. The electrode discharge lamp is compared with an external light control signal and a drive signal. When the drive signal is at the H level and the light control signal is input, the second switching element is provided after the drive signal is at the L level. And a control circuit for turning off the control signal.
[0015]
In such an electrodeless discharge lamp lighting device, when the dimming signal is input when the driving signal is at the H level, the second switching element is turned off after the driving signal becomes the L level, and the driving signal is turned off. Since the second switching element is not forcibly turned off in the case of the H level, noise generated by switching is reduced.
[0016]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a second aspect of the present invention is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein when the control circuit inputs a dimming signal when the drive signal is at the L level, the second operation is performed. It is characterized in that control for turning off the switching element is performed.
[0017]
In such an electrodeless discharge lamp lighting device, since the second switching element is continuously turned off when the dimming signal is input, almost no noise occurs due to switching.
[0018]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a third aspect of the present invention is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first or second aspect, wherein the cycle of the dimming signal is an integral multiple of the cycle of the drive signal. It is.
[0019]
Due to the variation of elements constituting the control circuit and the like, there may be a time lag between the time when an external dimming signal is input to the control circuit and the time when a signal for turning off the second switching element is output, If the cycle of the dimming signal is set to an integral multiple of the cycle of the drive signal, the time lag between the input signal and the output signal can be minimized.
[0020]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a fourth aspect of the present invention is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first to third aspects, wherein the frequency of the drive signal is from 100 kHz to 1000 MHz.
[0021]
When the frequency of the drive signal is set in the range of 100 kHz to 1000 MHz, the lighting efficiency of the electrodeless discharge lamp can be increased.
[0022]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first to fourth aspects, wherein the frequency of the dimming signal is 100 kHz or more.
[0023]
If the frequency of the dimming signal is set to 100 kHz or more, a flickering feeling may be given to the user even in the time division dimming control method in which the electrodeless discharge lamps are alternately turned on and off to perform dimming control. Absent.
[0024]
The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 6 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrodeless discharge lamp has a discharge gas containing at least mercury and a rare gas therein. A substantially spherical valve having a cavity with a concave cross section, an induction coil disposed in the cavity to supply a high-frequency electromagnetic field to the discharge gas, and a cylinder made of a magnetic material around which the induction coil is wound. And a member made of a heat conductive material inside the core and in contact with the core.
[0025]
In such an electrodeless discharge lamp lighting device, since the induction coil is disposed and accommodated in the cavity of the electrodeless discharge lamp, the overall shape of the electrodeless discharge lamp lighting device can be made compact.
[0026]
A lighting device according to a seventh aspect includes the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of the first to fifth aspects, and lights the electrodeless discharge lamp according to the sixth aspect. .
[0027]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of the electrodeless discharge lamp 5. FIG. 3 is a cross-sectional view of the lighting device, and FIG. 4 shows waveforms of input / output terminals of the control circuit 9. FIG. 5 shows another waveform of each input / output terminal of the control circuit 9, and FIG. 6 shows a more specific circuit diagram of the first embodiment. FIG. 7 shows still another waveform of each input / output terminal of the control circuit 9.
[0028]
Next, the configuration of each unit will be described.
[0029]
AC power supply AC is a commercial AC power supply, and the voltage is, for example, 100 V, 200 V, or 240 V.
[0030]
The rectifier circuit DB rectifies an AC voltage from the AC power supply AC into a pulsating DC voltage and outputs the rectified DC voltage. For example, the rectifier circuit DB includes a diode bridge. When the voltage of the AC power supply AC is 100 V, for example, a voltage doubler rectifier circuit may be used instead of the diode bridge. When the voltage doubler rectifier circuit is used, the voltage of the AC power supply AC can be considered substantially equal to 200 V, and the current flowing through the circuit connected after the voltage doubler rectifier circuit is about half that of the case using the diode bridge. Therefore, the efficiency of the electrodeless discharge lamp lighting device can be increased.
[0031]
The chopper circuit converts the pulsating DC voltage from the rectifier circuit DB into a desired DC voltage and outputs the DC voltage. The chopper circuit includes a switching element Q1, a diode D1, an inductor L1, and a capacitor C1. This chopper circuit converts a DC voltage from the rectifier circuit DB into a predetermined DC voltage E. In the present embodiment, a boost chopper circuit is used. Of course, the chopper circuit may be a step-down chopper circuit or a step-up / step-down chopper circuit. In short, any circuit configuration may be used as long as it converts a certain DC voltage into another DC voltage and outputs it. The capacitor C1 smoothes the output voltage of the step-up chopper circuit to the DC voltage E, and is constituted by, for example, an electrolytic capacitor.
[0032]
The DC power supply 1 is constituted by the AC power supply AC, the rectifier circuit DB, and the chopper circuit.
[0033]
Although not shown here, a step-down chopper circuit may be further connected to the subsequent stage of the step-up chopper circuit, and the DC power supply 1 may be configured by the AC power supply AC, the rectifier circuit DB, the step-up chopper circuit, and the step-down chopper circuit. If the step-down chopper circuit is connected to the subsequent stage of the step-up chopper circuit, for example, even if the AC power supply is a multiple power supply of 100V to 242V and a plurality of electrodeless discharge lamps having different rated power consumptions, one electrodeless discharge lamp can be used. An electric lighting device can be used. That is, the multi-power supply is set to a constant DC voltage E by the step-up chopper circuit, and the power supplied to the electrodeless discharge lamp is adjusted by the step-down chopper circuit. An electrode discharge lamp lighting device can be used.
[0034]
The series circuit 2 is a so-called power conversion circuit that converts the DC voltage E from the capacitor C1 into a rectangular wave voltage by turning on and off the switching elements Q2 and Q3 as the first and second switching elements. Q3 is formed of, for example, a field effect transistor. The field effect transistor has a diode built in parallel between the source and the drain so that the drain of the field effect transistor is connected to the cathode of the built-in diode. Therefore, there is no need to separately add an external diode. Of course, a combination of a transistor and a diode connected in anti-parallel to the transistor may be used instead of the field-effect transistor.
[0035]
In this embodiment, a so-called half-bridge type inverter circuit is used as the series circuit 2. Of course, the series circuit 2 may be a full bridge type or a push-pull type.
[0036]
The resonance circuit 3 applies a high voltage of about several kV to several tens of kV to the electrodeless discharge lamp 5 at the time of starting by a resonance operation to turn on the electrodeless discharge lamp 5, and the resonance circuit 3 includes an inductor Ls, It is composed of capacitors Cp, Cs1 and Cs2. The resonance circuit 3 matches the impedance between the series circuit 2 and the induction coil 4 and also functions as a so-called matching circuit for efficiently transmitting the high-frequency power from the series circuit 2 to the induction coil 4.
[0037]
The electrodeless discharge lamp 5 is arranged close to the induction coil 4 and is lit by high frequency power. Here, the electrodeless discharge lamp 5 will be described in more detail with reference to FIG.
[0038]
The electrodeless discharge lamp 5 has a substantially spherical bulb 11 having a hollow portion 15 having a concave cross section and a discharge gas containing at least mercury and a rare gas, and a discharge gas disposed in the hollow portion 15. Coil 4 for supplying a high-frequency electromagnetic field to the coil, a cylindrical core 13 made of a magnetic material around which the induction coil 4 is wound, And
[0039]
The bulb 11 has a substantially spherical shape and has a discharge gas containing at least mercury and a rare gas sealed therein. A hollow portion having a bottom and a concave cross section is formed at the lower end of the bulb 11. 15 are provided. The material of the bulb 11 is a translucent material such as quartz glass, and the discharge gas is mercury, a rare gas, and a metal halide. The inside of the bulb 11 is coated with a phosphor 16 and a protective film 17. The phosphor 16 converts ultraviolet light emitted from mercury into visible light. The material of the phosphor 16 is calcium halophosphate, red phosphor (Y, Gd) BO3: Eu, green phosphor. Certain CaPO4 and blue phosphor BaMgAll4O23: Eu are used. The protective film 17 improves the luminous flux maintenance factor of the bulb 11 by suppressing the reaction between mercury and quartz glass as the material of the bulb 11. As the material of the protective film 17, fine particles such as alumina (Al2O3), silica (SiO2), titania (TiO2), ceria (CeO2), yttria (Y2O3), and magnesia (MgO) are used. The protective film 17 is preferably formed on the inner surface of the bulb 11 thinner than the phosphor 16 because it is desirable that the transmittance of the ordinary bulb 11 be higher.
[0040]
The induction coil 4 supplies a high-frequency electromagnetic field oscillating at 13.56 MHz to the discharge gas inside the bulb 11, one of which is wound around the core 13, and the other of which is connected to the matching circuit 3. In this embodiment, a high-frequency electromagnetic field of 13.56 MHz is supplied to the discharge gas. However, other frequencies may be used as long as the frequency is about 2.6 MHz to 15 MHz, which can reduce adverse effects on other electric devices due to radiation noise. Good. For example, a frequency of several tens to several hundreds of kHz which is usually used for lighting a fluorescent lamp may be used.
[0041]
Here, the induction coil 4 is formed by winding a strip made of copper or a copper alloy a predetermined number of times. When the series circuit 2 operates, a high-frequency current flows through the induction coil 4, and a high-frequency electromagnetic field is generated around the induction coil 4. Next, electrons in the bulb 11 are accelerated by the generated high-frequency electromagnetic field, and collide with atoms of the discharge gas to ionize the discharge gas, thereby generating new electrons. The electrons thus generated receive energy by a high-frequency electromagnetic field generated around the induction coil 4 and collide with the discharge gas atoms to give energy. The atoms in the discharge plasma are ionized or excited. The excited atoms emit light when returning to the ground state. This light emission is used as light energy.
[0042]
The member 12 has a substantially convex cross section, and is provided so that the core 13 contacts the outside of the convex portion 12a of the member 12.
[0043]
The other end of the core 13 is fixedly erected on a base 18 such that one end of the core 13 is directed toward the center of the valve 11 inside the hollow portion 15, and is substantially cylindrical and substantially cylindrical. It is provided so as to be in contact with the outer surface of the convex portion 12a of the member 12. In the present embodiment, as the material of the core 13, nickel zinc (NiZn) philite, which is a soft magnetic material having a magnetic permeability of about 150, is used. Of course, any material containing manganese zinc (Mn-Zn) ferrite and a soft magnetic metal may be used. Further, a soft magnetic metal alone may be used. Here, the soft magnetic material has a coercive force Hc in a bulk state of about 10 Oe or less.
[0044]
The base 18 is a substantially cylindrical body having a bottom with an upper surface opening formed by die-casting aluminum. On the bottom surface of the base 18, the above-described member 12 is erected and fixed to the center of the valve 11. ing. Further, a lid (not shown) is provided at the bottom.
[0045]
Here, reference numeral 21 denotes an electrodeless discharge lamp lighting device including a rectifier circuit DB, a chopper circuit, and the like. In the present embodiment, the electrodeless discharge lamp lighting device 21 is housed in the base 18. Of course, the electrodeless discharge lamp lighting device 21 may be provided outside the base 18.
[0046]
The electrodeless discharge lamp 5 and the electrodeless discharge lamp lighting device 21 constitute an illumination device as shown in FIG. In this lighting device, the upper part of the bulb 11 is detachable, a shield case 20 for absorbing radiation noise and the like from the electrodeless discharge lamp 5 is covered, and a member 12 is erected and fixed to a base 18. . Of course, the lighting device for turning on the electrodeless discharge lamp 5 is not limited to such a shape.
[0047]
The control circuit 9 compares the dimming signal from the outside with the driving signal output to the switching element Q2 by the driving circuit 8, and when the dimming signal is input when the driving signal is at the H level, the driving signal is output. When the driving signal is at the L level and the dimming signal is input, the switching element Q3 is turned off as it is. The control circuit 9 is a microcomputer. In the present embodiment, a ST72G series microcomputer manufactured by ST Microelectronics is used. When such a microcomputer is used, the above control can be easily performed only by setting a program.
[0048]
The control circuit 9 further includes a discriminating circuit 9 'which is a flip-flop, and the discriminating circuit 9' has a function of comparing an external light control signal with a drive signal. The discriminating circuit 9 'may be provided separately from the control circuit 9. In this case, a flip-flop IC such as TC4013B manufactured by Toshiba Corporation is provided, and a drive signal is input to a CLOCK terminal (IN1 terminal) to adjust the level. An optical signal is input to a DATA terminal (IN2 terminal).
[0049]
In the present embodiment, only the control circuit 9 and the discrimination circuit 9 'are implemented by microcomputers. However, the chopper control circuit 7, the drive circuit 8, the IPD step-down circuit, and the like may be implemented by microcomputers. If all the control circuits are implemented as microcomputers, the electrodeless discharge lamp lighting device can be made compact.
[0050]
The drive circuit 8 outputs a drive signal to the gate of the switching element Q2 in order to turn the switching element Q2 on and off alternately. In the present embodiment, the high-voltage half-bridge driver M63991 manufactured by Mitsubishi Electric Corporation. Is used.
[0051]
The chopper control circuit 7 controls the frequency of the switching element Q1 included in the chopper circuit. In the present embodiment, an integrated circuit MC34261 manufactured by Motorola is used. The MC34261 has a capacitance value of a capacitor connected between a first pin (not shown) and a second pin (not shown), or a resistance value obtained by dividing the DC voltage E and connecting to a first pin (not shown). Only by changing the resistance value, the frequency of the input signal to the gate of the switching element Q1 output from the third pin (not shown) can be changed.
[0052]
Although not shown, FIG. 1 is provided with an IPD (intelligent power device) step-down circuit for supplying power to the chopper control circuit 7, the drive circuit 8, and the control circuit 9. This IPD step-down circuit converts the DC voltage E into a DC voltage of, for example, 15 V, and power is supplied to the chopper control circuit 7, the drive circuit 8, and the control circuit 9 by this voltage. A MIP series for switching power supplies manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. is used as such an IPD step-down circuit.
[0053]
The dimming signal is generated from an external dimmer or the like, and is input to the input terminal IN2 of the determination circuit 9 'via an inverting circuit NOT for inverting the dimming signal. Here, the dimming signal has a rectangular wave shape, and is set to 100 kHz or more of the frequency of the dimming signal. When the frequency is set to 100 kHz or more, the user does not feel a flicker when performing time-division dimming as in the present embodiment.
[0054]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0055]
When the AC power supply AC is turned on at t = t0, a DC power supply E is generated at both ends of the capacitor C1, and power is supplied to the IPD step-down circuit. Then, power is supplied to the chopper control circuit 7 and the drive circuit 8, and the drive circuit 8 outputs a rectangular wave signal having a frequency between 100 kHz and 1000 MHz as shown in FIG. This rectangular wave signal is a drive signal for driving the switching element Q2, and is input to the input terminal IN1 of the determination circuit 9 '. At this time, the dimming signal has not yet been input to the input terminal IN2 of the determination circuit 9 ', and the output terminal OUT of the control circuit 9 outputs a rectangular wave signal obtained by inverting the drive signal input to the input terminal IN1. This is output to the switching element Q3, and the electrodeless discharge lamp 5 starts lighting normally.
[0056]
Next, at t = t1, when a rectangular wave dimming signal having a frequency of 100 kHz or more as shown in FIG. 4B is externally input to the input terminal IN2 of the discriminating circuit 9 ′, the input signal to the input terminal IN1 is When the drive signal is at the L level as shown in FIG. 4C, the control circuit 9 outputs the signal as shown in FIG. 4D from the time t = t1 until the dimming signal is no longer input to the input terminal IN2. The electrodeless discharge lamp 5 is turned off by forcibly maintaining the output signal from the terminal OUT at the L level and turning off the switching element Q3.
[0057]
When the dimming signal is input to the input terminal IN2 and the drive signal to the input terminal IN1 is at the H level as shown in FIG. 5C, the control circuit 9 changes the drive signal to the L level. Thereafter, the output signal is forcibly maintained at the L level, and the electrodeless discharge lamp 5 is turned off.
[0058]
Then, at t = t2, in any case shown in FIGS. 4 and 5, when the dimming signal is not input to the input terminal IN2, the forcible holding of the output signal at the L level is released, and then the output terminal is again turned on. OUT outputs a rectangular wave signal obtained by inverting the drive signal input to the input terminal IN1, and the electrodeless discharge lamp 5 starts lighting normally.
[0059]
That is, since the switching element Q3 is not forcibly turned off when the drive signal is at the H level, the electrodeless discharge lamp 5 can be time-divisionally dimmed while reducing noise generated by switching. , The lower limit of light control can be set lower.
[0060]
FIG. 6 shows the circuit of FIG. 1 more specifically. That is, a switching element Qdim for time-division dimming of the electrodeless discharge lamp 5 is connected between the gate of the switching element Q3 and the circuit ground, and a resistor R1 is provided between the gate of the switching element Q3 and the driving circuit 8. It is connected.
[0061]
As described above, when the dimming signal is input to the input terminal IN2 and the drive signal to the input terminal IN1 is at the L level as shown in FIG. 4C, the control circuit 9 sets t = t1. The output terminal OUT outputs an ON signal to the switching element Qdim and turns off the switching element Q3 to turn off the electrodeless discharge lamp 5 from the time until the dimming signal is not input to the input terminal IN2.
[0062]
When the dimming signal is input to the input terminal IN2 and the drive signal to the input terminal IN1 is at the H level as shown in FIG. 5C, the output terminal OUT of the control circuit 9 outputs the L signal. After reaching the level, an on signal is output to the switching element Qdim to turn off the switching element Q3, thereby turning off the electrodeless discharge lamp 5.
[0063]
Further, as shown in FIG. 7A, when the dimming signal is not input to the input terminal IN2 at t = t1, when the driving signal is at the L level, the output terminal OUT of the control circuit 9 becomes The on signal is continuously output to the switching element Qdim from the time t = t1 until the drive signal goes to the H level. Then, when the drive signal is at the H level, an off signal is output to the switching element Qdim during which the gate charge of the switching element Q3 is not extracted, so that the electrodeless discharge lamp 5 is turned on.
[0064]
Furthermore, as shown in FIG. 7A, when the dimming signal is not input to the input terminal IN2 at t = t1, when the driving signal is at the H level, the output terminal OUT of the control circuit 9 is output. Outputs an off signal to the switching element Qdim after the drive signal goes low. Then, the gate charge of the switching element Q3 is not extracted, and the electrodeless discharge lamp 5 is turned on.
[0065]
That is, even when the dimming signal is no longer input as shown in FIGS. 7-1 and 7-2, the switching element Q3 is not forcibly turned off when the drive signal is at the H level. In addition, the electrodeless discharge lamp 5 can be time-divisionally dimmed while reducing noise generated by switching, and the dimming lower limit can be set low.
[0066]
(Example 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a circuit diagram of the present embodiment, and FIG. 9 is a circuit diagram of an application of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0067]
The electrodeless discharge lamp lighting device of the present invention is the same as the electrodeless discharge lamp lighting device shown in FIG. 6, except that a resistor R2 is provided between the source of the switching element Q3 and the circuit ground, and the resistor R2 is The signal at the connection point is input to the input terminal IN1.
[0068]
The rectangular wave signal generated at the connection point between the source of the switching element Q3 and the resistor R2 can detect the on / off operation of the switching element Q3 more directly than the rectangular wave signal via the resistor R1 in FIG. . That is, the signal input to the input terminal IN1 does not delay or advance, and it is possible to reliably prevent the switching element Q3 from being forcibly turned off when the drive signal is at the H level. Noise can be reduced.
[0069]
FIG. 9 is a circuit diagram of an application form of the present embodiment. In this application form, in the electrodeless discharge lamp lighting device shown in FIG. The generated voltage signal is input to the input terminal IN1. As described above, even when the voltage signal generated in the secondary winding of the inductor Ls is detected, as in the case where the rectangular wave signal generated at the connection point between the source of the switching element Q3 and the resistor R2 is detected, it is more direct. Thus, the on / off operation of the switching element Q3 can be detected.
[0070]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0071]
(Example 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows a waveform diagram of each input / output terminal of the control circuit 9. That is, (a) is a dimming signal, (b) is a signal input to the gate of the switching element Qdim, (c) is a drive signal, and (d) is an on / off signal of the switching element Q3 (a voltage across the switching element Q3). Are respectively shown. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0072]
In the present embodiment, in the electrodeless discharge lamp lighting device shown in FIG. 6, the cycle of the signal input to the gate of switching element Qdim is an integral multiple of half cycle T of the drive signal, that is, n × T. That is, the control circuit 9 includes a timer section, and when the gate of the switching element Qdim becomes H level, the timer section starts operating and turns off the switching element Q3 for n × T time. When the gate of the switching element Qdim becomes L level after n × T time, the switching element Q3 starts the on / off operation again.
[0073]
If the cycle of the signal input to the gate of the switching element Qdim is set to an integral multiple n × T of the half cycle T of the drive signal, when n is an odd number, when the drive signal becomes H level, The unit starts operating, and when the drive signal goes low, the signal input to the gate of the switching element Qdim can be turned off. When n is an even number, the drive signal goes high. Sometimes, the timer section starts operating, and when the drive signal becomes H level, the signal input to the gate of the switching element Qdim can be turned off.
[0074]
That is, the timer can be operated from the H level of the drive signal to turn off the switching element Q3, and the switching element Q3 can be turned on again at the H level of the drive signal. In addition to turning off Q3, the switching element Q3 can be turned on at the L level of the drive signal. By appropriately setting the value of n, the degree of freedom in circuit design for reducing noise generated by switching can be increased. it can.
[0075]
Here, when the dimming signal is input to the determination circuit 9 ′ and the switching element Q3 is controlled based on the input signal, the timing of the input of the dimming signal and the timing of the output of the output terminal OUT deviate from the design value. There are cases. This is because it takes a little time (about several tens of nanoseconds) for signal processing in the control circuit 9, the determination circuit 9 ', and the inversion circuit NOT. Therefore, if the cycle of the light control signal is T (light control) and the cycle of the drive signal is T (drive), it is desirable that T (light control) >> T (drive).
[0076]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0077]
【The invention's effect】
According to the present invention, when the dimming signal is input when the drive signal is at the H level, the second switching element is turned off after the drive signal has been at the L level. In this case, the second switching element is not forcibly turned off, and noise generated by switching can be reduced.
[0078]
In addition, since the cycle of the dimming signal is set to an integral multiple of the cycle of the drive signal, even if the elements constituting the control circuit vary, the dimming signal input to the control circuit and the output signal output by the control circuit are output. With respect to time.
[0079]
Furthermore, since the induction coil is disposed and accommodated in the cavity of the electrodeless discharge lamp, the overall shape of the electrodeless lamp lighting device can be made compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing an electrodeless discharge lamp in the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a lighting device according to the first embodiment.
FIG. 4 is a waveform chart showing waveforms of respective units in the first embodiment.
FIG. 5 is another waveform chart showing waveforms of respective units in the first embodiment.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a more specific circuit of the first embodiment.
FIG. 7 is still another waveform diagram showing waveforms of respective units in the first embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a second embodiment.
FIG. 9 is a circuit diagram showing an application form of the second embodiment.
FIG. 10 is a waveform chart showing waveforms of respective units in the third embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a conventional example.
FIG. 12 is a waveform chart showing waveforms at various portions in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply 2 Series circuit Q2 1st switching element Q3 2nd switching element 3 Resonance circuit 4 Induction coil 5 Electrodeless discharge lamp 8 Drive circuit 9 Control circuit 11 Valve 12 Member 13 Core 15 Hollow part 21 Electrodeless discharge lamp lighting apparatus
