JP3899798B2 - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電ランプに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の無電極放電灯点灯装置として、例えば、図２０に示すような構成のものが提供されている（特開平６−１６３１８２号公報参照）。
この無電極放電灯点灯装置は、交流電源１から電源線５を介して交流電力を受けて交流／直流変換を行う直流電源回路２と、透明な球状のガラスバルブまたは内面に蛍光体が塗布された球状のガラスバルブ内に不活性ガス・金属蒸気等の放電ガス（例えば、水銀及び希ガス）を封入した無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波電源回路４とを主要部として構成されている。
【０００３】
上記の高周波電源回路４は、無電極放電ランプ３の球状の外周に沿って近接配置された高周波電力供給用コイル７、この高周波電力供給用コイル７に高周波電流を供給するための発振器８、この発振器８の発振出力を電力増幅する高周波電力増幅器９、高周波電力供給用コイル７と高周波電力増幅器９との間のインピーダンスマッチングをとって無電極放電ランプ３に効率よく高周波電力を伝達するための整合回路１０、直流電源回路２から重畳される比較的高周波のノイズを除くためのフィルタ回路１１、トランジスタなどのスイッチング素子１４、及びこのスイッチング素子１４を駆動する調光用の制御信号を伝達するフォトカプラ１５を備えている。
【０００４】
そして、直流電源回路２からの直流電力を受けた高周波電源回路４の発振器８からの出力を高周波電力増幅器９で増幅した後、整合回路１０を介して高周波電力供給用コイル７に対して数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、高周波電力供給用コイル７に高周波電磁界を発生させて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する。これに応じて、無電極放電ランプ３内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生させるようになっている。
【０００５】
また、高周波電源回路４を構成する発振器８と高周波電力増幅器９との間には、上記のスイッチング素子１４が設けられており、このスイッチング素子１４の制御信号の入力部がフォトカプラ１５に接続されている。また、このフォトカプラ１５に接続された制御信号線１６は外部へ引き出され、この制御信号線１６の一対の接続端子１７ａ，１７ｂには、調光制御を行う図示しない制御信号発生装置が接続される。
【０００６】
そして、図外の制御信号発生装置からは、図２１（ａ）に示すように、所定の点滅周波数（１００Ｈｚ程度）の矩形波電圧を有する調光用の制御信号が発生され、その制御信号のデューティ比を可変することで、スイッチング素子１４をオン／オフ制御する。これにより、高周波電力増幅器９は、いわゆる時分割出力制御が行われて、同図（ｂ）に示すように、高周波出力が間欠的に発生されるので、無電極放電ランプ３に対する平均的な電力が全点灯時よりも低くなり、その結果、無電極放電ランプ３が調光される。
【０００７】
ところで、この構成の無電極放電灯点灯装置においては、高周波電源回路４の発振動作に伴って高周波ノイズが発生するので、この高周波ノイズが空間伝導によって外部に放射されるのを防止するために、高周波電源回路４全体を導電性のある金属製の第１のシールドケース２１内に収納している。
また、直流電源回路２も導電性のある金属製の第２のシールドケース２２内に収納されており、この第２のシールドケース２２は高周波領域の第１のシールドケース２１に近接または密着して配置している。
また、調光用の制御信号線１６は、第１のシールドケース２１から第２のシールドケース２２内に引き出され、この第２のシールドケース２２内においてその壁面に沿って配線され、さらに第２のシールドケース２２から外部に引き出されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の無電極放電灯点灯装置において、時分割出力制御によって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合、未だ次のような課題が残されている。
【０００９】
（１） 図外の制御信号発生装置からは、調光用の矩形波電圧を有する制御信号が制御信号線１６を介して高周波電源回路４に送られるが、高周波電力供給用コイル７等より発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導される可能性がある。そして、このような制御信号線１６で送られる制御信号に高周波ノイズが重畳すると、矩形波電圧波形が歪んでしまい、図２１に示すように、高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合［＝ｔON／（ｔON＋ｔOFF）］（以下、ＯＮデューティという）が変化して、無電極放電ランプ３で所定の調光出力が得られないことがある。
【００１０】
（２） また、時分割出力制御によって調光を行う期間中、高周波電源回路４に対しては、制御信号線１６を介して調光用の矩形波電圧を有する制御信号が継続して送られているために、この矩形波電圧によって発生するノイズが他に悪影響を及ぼすことがある。
【００１１】
（３） さらに、高周波電源回路４に対する時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力との比率Ｋ0 は、理想的には図２２の破線で示すようになる。つまり、理論上では、ＯＮデューティと調光出力とは、ＯＮデューティが１００％のときは調光出力も１００％、ＯＮデューティが０％のときには調光出力も０％で、１対１の関係となり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００１２】
ところが、実際上は、ＯＮデューティと調光出力との関係は、図２２の実線で示すように１対１の関係にならず、両者の比率ＫはＫ≠１となる事態が起こり得る。
その原因として、例えば、直流電源回路２として昇圧チョッパ回路を使用する場合、時分割制御によって無電極放電ランプ３の調光の程度が深くなって調光出力が小さくなるほど昇圧チョッパ回路の出力端の負荷が軽くなるので、その出力電圧が調光を行わない定常点灯状態（全点灯状態）の場合と比較して若干大きくなる傾向が有り、そのため、ＯＮデューティと調光出力との関係は、図２２の実線で示すようになってしまう。また、それ以外にも、例えば、無電極放電ランプ３の構成物質等の諸条件、無電極放電ランプ３内でのプラズマの発生状態、高周波電力供給用コイル７と無電極放電ランプ３との位置関係等、様々な原因があり、それらの影響によってもＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線で示すようになってしまう。
【００１３】
このように、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の破線で示す理想的な状態から同図中の実線で示すような状態になると、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定しても、実際の無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られないという不都合を生じる。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、時分割出力制御によって調光を行う場合において、高周波電力供給用コイル等から発生する高周波ノイズが調光用の制御信号線に誘導された場合でも、その影響を受けることなく所定の調光出力が得られ、また、制御信号線で送られる制御信号である矩形波電圧によって発生するノイズが小さく、さらに、ＯＮデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を満たすようにして無電極放電ランプの調光出力が正確に得られる無電極放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にあっては、次の構成を採用している。
すなわち、請求項１記載の発明の無電極放電灯点灯装置は、直流電力を供給する直流電源回路と、この直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接続される高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガスを封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設されてその高周波電力により点灯する無電極放電ランプとを有し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時分割出力制御が可能な構成を備えた無電極放電灯点灯装置において、直流電圧レベルをもつ調光用の制御信号を入力するとともに、この制御信号を当該信号に対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号に変換して前記高周波電源回路に出力する信号変換回路と、高周波電力供給用コイルに流れる電流を検出する電流検出器と、を備えこの信号変換回路は、電流検出器の検出出力に基づいて、前記高周波電源回路から時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合であるＯＮデューティと、前記無電極放電ランプの調光出力とが常に１対１の関係となるように補正を行う補正手段を有することを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、補正手段は、前記直流電源の出力電圧を調整することにより補正するものである。
【００２３】
請求項３記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記補正手段は、前記高周波電源回路の動作周波数を調整することにより補正するものである。
【００２４】
請求項４記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記高周波電源回路は、前記高周波電力供給用コイルとのインピーダンス整合を行う整合回路を含み、前記補正手段は、この整合回路のインピーダンスを調整することにより補正するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［参考例１］
図１は、この参考例１における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図２０に示した従来の技術と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、従来技術と同一の構成及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００２８】
この参考例１の無電極放電灯点灯装置においても、従来と同様に、直流電源回路２と、無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波電源回路４とを主要部として構成されている。そして、高周波電源回路４は、高周波電力供給用コイル７、発振器８、高周波電力増幅器９、整合回路１０、フィルタ回路１１、スイッチング素子１４、及びフォトカプラ１５を備えている。
【００２９】
この参考例１の無電極放電灯点灯装置の特徴として、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制御信号を制御信号線１６を介して入力する接続端子１７ａ，１７ｂとフォトカプラ１５との間に信号変換回路２３が設けられている。そして、一対の接続端子１７ａ，１７ｂの内、一方の接続端子１７ａには調光用の制御信号として所要の直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、また、他方の接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされている。
【００３０】
信号変換回路２３は、一方の接続端子１７ａに入力される制御信号である直流電圧Ｖｓを、この直流電圧レベルに対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔに変換して高周波電源回路４のフォトカプラ１５に出力するように構成されている。
この場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ回路等を組み合わせることで実現される。
【００３１】
ここで、図２に示すように、制御信号線１６を介して入力される直流電圧Ｖｓ＝Ｖｍａｘのときには、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形（つまり、出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が１００％）となるので、高周波電源回路４から出力される高周波電力のＯＮデューティも１００％で、時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。
無電極放電ランプ３を調光するために、直流電圧Ｖｓを次第に減少させると、これに伴って信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が小さくなるので、これに比例して高周波電源回路４の高周波電力が間欠出力される際のＯＮデューティも減少する。そして、直流電圧Ｖｓ＝０のときには、ＯＮデューティは０％となって無電極放電ランプ３の調光出力は零（消灯）となる。
【００３２】
このように、図外の制御信号発生装置から制御信号線１６を介して信号変換回路２３に入力される調光用の制御信号は、調光の程度に応じてある一定の直流電圧Ｖｓとなるため、高周波電力供給用コイル７などから発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導された場合でも、この直流電圧Ｖｓは高周波ノイズの影響を殆ど受けることがない。特に、信号変換回路２３の入力側の前段にローパスフィルタなどを設ければ、高周波ノイズを容易にかつ確実に除去することができる。従って、高周波電源回路４に対する高周波電力の出力制御が正確に行われ、所望の調光出力が得られる。
また、調光用の制御信号は直流電圧Ｖｓであるので、それより放出されるノイズも少なく、他に悪影響を及ぼすこともない。
【００３３】
［参考例２］
この参考例２における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００３４】
ここで、上記の参考例１では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号は、図２に示したように、調光の程度に応じて連続的に直流電圧Ｖｓのレベルが変化するようにしている。
これに対して、この参考例２の特徴は、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、連続的でなく離散的な値を取ることである。すなわち、直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルからなる。
【００３５】
従って、図３に示すように、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形となるので、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。一方、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔはデューティ比が５０％となるので、高周波電源回路４が高周波電力を間欠的に出力する場合のＯＮデューティは５０％程度となる。
【００３６】
このように、この参考例２では、信号変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとして低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみなので、一層高周波ノイズの影響を受けにくくなる。
なお、この参考例２では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティ１００％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデューティが５０％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００３７】
［参考例３］
この参考例３における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００３８】
ここで、上記の参考例２では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみからなるようにしている。
これに対して、この参考例３では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルが加わるようになっている。
このため、信号変換回路２３は、入力される直流電圧Ｖｓの各レベルＬ，Ｍ、Ｈに応じてデューティ比が１００％、５０％、２５％の３種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３９】
従って、図４及び図５に示すように、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）になる。また、直流電圧Ｖｓが中間電圧（Ｍ）の場合には、ＯＮデューティは５０％になる。さらに、直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％となる。
【００４０】
このように、この参考例３では、信号変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとして低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルとなるので、調光出力のレベル調整の段階が増加する。
なお、この参考例３では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティ１００％、中間電圧（Ｍ）ではＯＮデューティが５０％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデューティが２５％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００４１】
［参考例４］
図６は本発明の参考例４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。
なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００４２】
この参考例４の特徴は、信号変換回路２３に対する接続端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが３つ設けられており、２つの接続端子１７ａ，１７ｃに対しては、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制御信号として、高電圧（Ｈ）と低電圧（Ｌ）の２つのレベルの直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、また、残り接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされている。
このため、信号変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌの組み合わせに応じて、デューティ比が１００％、７５％、５０％、２５％の４種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを高周波電源回路４のフォトカプラ１５に出力するように構成されている。
【００４３】
この場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ回路等の構成に加えて、クリッパ回路の入力側の前段に複数の分圧抵抗と、各分圧抵抗を選択するスイッチ回路とを設け、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌに応じてスイッチ回路で分圧抵抗を選択してクリップ回路への入力電圧を変化させることで実現される。
【００４４】
従って、この参考例４では、例えば、図７に示すように、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に低電圧（Ｌ）の場合には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）になる。また、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ1が低電圧（Ｌ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは７５％になる。さらに、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ1が高電圧（Ｈ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が低電圧（Ｌ）の場合には、ＯＮデューティは５０％になる。さらにまた、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％になる。
【００４５】
このように、この参考例４では、信号変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2の各電圧レベルＬ，Ｈの組み合わせに応じて、デューティ比の異なる４種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するので、参考例２，３に比較して一層多くの段階の調光出力の制御が行えるという利点を有する。
なお、この参考例４では、直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2に応じて選択されるＯＮデューティは１００％、７５％、５０％，２５％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００４６】
［参考例５］
この参考例５における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００４７】
前述の参考例１〜４では、無電極放電ランプ３の調光を行う期間中は、調光用の制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2は、信号変換回路２３に対して継続して入力されるようになっている。
これに対して、この参考例５の特徴は、制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2が入力される毎にこの信号レベルを保持し、この保持した制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2により変換する入力信号保持手段を有している。
この信号保持手段の具体例としては、前述の参考例１〜４を構成する信号変換回路２３の入力側の前段に例えばピークホールド回路を設けることにより実現される。
【００４８】
従って、調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2がレベル変更されるときだけ、図外の制御信号発生装置からその制御信号を発生して信号変換回路２３に入力すればよく、常時、接続端子１７ａ，１７ｃを介して信号変換回路２３に直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2を印加する必要がないため、制御信号を送る側と受け取る側の双方で消費電力を低減することができる。しかも、特に信号変換回路２３側では発熱を抑えることができる。
【００４９】
［実施の形態１］
図８は本発明の実施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００５０】
この実施の形態１の特徴は、高周波電力供給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて上記の信号Ｖｏｕｔが出力される際のデューティ比を補正することで、結果的に高周波電源回路４から高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティを修正するように構成されていることである。
【００５１】
ここで、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合に、信号変換回路２３は、同時に、電流検出器２４の検出出力に基づいて、上記の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比を補正することで、高周波電源回路４から出力される高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティを図９の実線になるように修正する。つまり、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従ってＯＮデューティが次第に小さくなるように修正を行う。
【００５２】
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0 ≒１となる。
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００５３】
［実施の形態２］
図１０は本発明の実施の形態２における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。
なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００５４】
この実施の形態２の特徴は、高周波電力供給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて直流電源回路２の出力電圧ＶDCを補正するように構成されていることである。
【００５５】
図１１に直流電源回路２の具体的な構成の一例を示す。この直流電源回路２は、直流安定化電源としてのいわゆる昇降圧チョッパ回路であって、フィルタ回路２６、整流器２７、及び昇降圧チョッパ回路２８を備えている。そして、フィルタ回路２６は、コンデンサＣ１，Ｃ２、コモンチョ−クコイルＬ１，Ｌ２、及びノーマルチョ−クコイルＬ３で構成されている。また、整流器２７は、ダイオードブリッジ回路からなる。さらに、昇降圧チョッバ回路２８は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、インダグタＬ４、ダイオードＤ１，Ｄ２、平滑コンデンサＣ３、及び制御回路２９から構成されている。
【００５６】
そして、交流電源１から電源線５を介して入力される交流電圧は、フィルタ回路２６を介して整流器２７で整流され、整流後の電圧が昇降圧チョッパ回路２８によって昇圧または降圧されて後安定化された直流電圧が出力される。すなわち、昇降圧チョッパ回路２８の制御回路２９によって、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が互いに同期してオン／オフ動作されることにより、インダクタＬ４に対してエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、これに伴ってインダクタＬ４には三角波状の電流が流れるが、これが平滑コンデンサＣ３によって平滑化されて、直流の出力電圧が得られる。また、制御回路２９からの出力によって両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフのデューティ比を制御することで、直流電圧レベルが可変される。
【００５７】
ここで、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合に、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線で示すようになっているとする。このとき、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、直流電源回路２を構成する昇降圧チョッパ回路２８の制御回路２９を介して当該回路２８の出力電圧ＶDCを、図１２の実線で示すように補正する。
つまり、時分割出力制御時に、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って昇降圧チョッパ回路２８の出力電圧ＶDCを次第に小さくなるように補正を行う。その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００５８】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
なお、この実施の形態２では、直流電源回路２として、図１１に示したような昇降圧チョッパ回路を使用しているが、これに限らず、図１３に示すような構成の昇圧チョッパ回路を使用することも可能である。
【００５９】
［実施の形態３］
図１４は本発明の実施の形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６０】
この実施の形態３の特徴は、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて整合回路１０のコンデンサの容量を変えるなどしてインピーダンスを補正するように構成されていることである。
【００６１】
従って、この実施の形態３においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１５の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って整合回路１０のインピーダンスを補正することで、高周波電力供給用コイル７の両端電圧ＶL が次第に小さくなるように変化される。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００６２】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００６３】
［実施の形態４］
図１６は本発明の実施の形態４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６４】
この実施の形態４の特徴は、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて高周波電源回路４を構成する発振器８の発振周波数を補正するように構成されていることである。
【００６５】
従って、この実施の形態４においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１７の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って発振器８の発振周波数をが次第に小さくなるように補正する。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００６６】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００６７】
［実施の形態５］
図１８は本発明の実施の形態５における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６８】
この実施の形態５の特徴は、高周波電力増幅器９がその増幅素子である２つのスイッチング素子（ここではＦＥＴ）Ｑ３，Ｑ４を直列接続してＤ級増幅器が構成されるとともに、両スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を駆動するドライブ回路３０が設けられ、さらに、発振器が省略されている。
また、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、しかも、この信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて、ドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューティ比を補正するように構成されていることである。
【００６９】
従って、この実施の形態５においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１９の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従ってドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューティ比が次第に小さくなるように補正する。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0≒１となる。
【００７０】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００７１】
本発明によれば、信号変換回路には、ＯＮデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を満たすように補正する補正手段を備えているので、無電極放電ランプの調光出力が正確に得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】 図１の装置を構成する信号変換回路への入力電圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図である。
【図３】 本発明の参考例２における無電極放電灯点灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図４】 本発明の参考例３における無電極放電灯点灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図５】 図４の装置を構成する信号変換回路への入力電圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図である。
【図６】 本発明の参考例４における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図７】 図６の装置を構成する信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図８】 本発明の実施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図９】 図８の装置において、信号変換回路の出力を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１１】 図１０の装置を構成する直流電源回路の具体例を示す回路図である。
【図１２】 図１０の装置を構成する信号変換回路によって直流電源回路の出力電圧を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１３】 図１０の装置を構成する直流電源回路の他の具体例を示す回路図である。
【図１４】 本発明の実施の形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１５】 図１４の装置を構成する信号変換回路によって整合回路のインピーダンスを補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１６】 本発明の実施の形態４における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１７】 図１６の装置を構成する信号変換回路によって発振器の動作周波数を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１８】 本発明の実施の形態５における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１９】 図１８の装置を構成する信号変換回路によって高周波電力増幅器の増幅出力をを補正する補正曲線を示す特性図である。
【図２０】 従来の無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２１】 図２０の装置の高周波電源回路に与えられる調光用の制御信号と、この制御信号に基づく時分割出力制御によって同回路から出力される高周波電力とを示す波形図である。
【図２２】 高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティと無電極放電ランプの調光出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 直流電源回路
３ 無電極放電ランプ
４ 高周波電源回路
７ 高周波電力供給用コイル
８ 発振器
９ 高周波電力増幅器
１０ 整合回路
１６ 制御信号線
２３ 信号変換回路
２４ 電流検出器
３０ ドライブ回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電ランプに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の無電極放電灯点灯装置として、例えば、図２０に示すような構成のものが提供されている（特開平６−１６３１８２号公報参照）。
この無電極放電灯点灯装置は、交流電源１から電源線５を介して交流電力を受けて交流／直流変換を行う直流電源回路２と、透明な球状のガラスバルブまたは内面に蛍光体が塗布された球状のガラスバルブ内に不活性ガス・金属蒸気等の放電ガス（例えば、水銀及び希ガス）を封入した無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波電源回路４とを主要部として構成されている。
【０００３】
上記の高周波電源回路４は、無電極放電ランプ３の球状の外周に沿って近接配置された高周波電力供給用コイル７、この高周波電力供給用コイル７に高周波電流を供給するための発振器８、この発振器８の発振出力を電力増幅する高周波電力増幅器９、高周波電力供給用コイル７と高周波電力増幅器９との間のインピーダンスマッチングをとって無電極放電ランプ３に効率よく高周波電力を伝達するための整合回路１０、直流電源回路２から重畳される比較的高周波のノイズを除くためのフィルタ回路１１、トランジスタなどのスイッチング素子１４、及びこのスイッチング素子１４を駆動する調光用の制御信号を伝達するフォトカプラ１５を備えている。
【０００４】
そして、直流電源回路２からの直流電力を受けた高周波電源回路４の発振器８からの出力を高周波電力増幅器９で増幅した後、整合回路１０を介して高周波電力供給用コイル７に対して数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、高周波電力供給用コイル７に高周波電磁界を発生させて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する。これに応じて、無電極放電ランプ３内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生させるようになっている。
【０００５】
また、高周波電源回路４を構成する発振器８と高周波電力増幅器９との間には、上記のスイッチング素子１４が設けられており、このスイッチング素子１４の制御信号の入力部がフォトカプラ１５に接続されている。また、このフォトカプラ１５に接続された制御信号線１６は外部へ引き出され、この制御信号線１６の一対の接続端子１７ａ，１７ｂには、調光制御を行う図示しない制御信号発生装置が接続される。
【０００６】
そして、図外の制御信号発生装置からは、図２１（ａ）に示すように、所定の点滅周波数（１００Ｈｚ程度）の矩形波電圧を有する調光用の制御信号が発生され、その制御信号のデューティ比を可変することで、スイッチング素子１４をオン／オフ制御する。これにより、高周波電力増幅器９は、いわゆる時分割出力制御が行われて、同図（ｂ）に示すように、高周波出力が間欠的に発生されるので、無電極放電ランプ３に対する平均的な電力が全点灯時よりも低くなり、その結果、無電極放電ランプ３が調光される。
【０００７】
ところで、この構成の無電極放電灯点灯装置においては、高周波電源回路４の発振動作に伴って高周波ノイズが発生するので、この高周波ノイズが空間伝導によって外部に放射されるのを防止するために、高周波電源回路４全体を導電性のある金属製の第１のシールドケース２１内に収納している。
また、直流電源回路２も導電性のある金属製の第２のシールドケース２２内に収納されており、この第２のシールドケース２２は高周波領域の第１のシールドケース２１に近接または密着して配置している。
また、調光用の制御信号線１６は、第１のシールドケース２１から第２のシールドケース２２内に引き出され、この第２のシールドケース２２内においてその壁面に沿って配線され、さらに第２のシールドケース２２から外部に引き出されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の無電極放電灯点灯装置において、時分割出力制御によって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合、未だ次のような課題が残されている。
【０００９】
（１） 図外の制御信号発生装置からは、調光用の矩形波電圧を有する制御信号が制御信号線１６を介して高周波電源回路４に送られるが、高周波電力供給用コイル７等より発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導される可能性がある。そして、このような制御信号線１６で送られる制御信号に高周波ノイズが重畳すると、矩形波電圧波形が歪んでしまい、図２１に示すように、高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合［＝ｔON／（ｔON＋ｔOFF）］（以下、ＯＮデューティという）が変化して、無電極放電ランプ３で所定の調光出力が得られないことがある。
【００１０】
（２） また、時分割出力制御によって調光を行う期間中、高周波電源回路４に対しては、制御信号線１６を介して調光用の矩形波電圧を有する制御信号が継続して送られているために、この矩形波電圧によって発生するノイズが他に悪影響を及ぼすことがある。
【００１１】
（３） さらに、高周波電源回路４に対する時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力との比率Ｋ0 は、理想的には図２２の破線で示すようになる。つまり、理論上では、ＯＮデューティと調光出力とは、ＯＮデューティが１００％のときは調光出力も１００％、ＯＮデューティが０％のときには調光出力も０％で、１対１の関係となり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００１２】
ところが、実際上は、ＯＮデューティと調光出力との関係は、図２２の実線で示すように１対１の関係にならず、両者の比率ＫはＫ≠１となる事態が起こり得る。
その原因として、例えば、直流電源回路２として昇圧チョッパ回路を使用する場合、時分割制御によって無電極放電ランプ３の調光の程度が深くなって調光出力が小さくなるほど昇圧チョッパ回路の出力端の負荷が軽くなるので、その出力電圧が調光を行わない定常点灯状態（全点灯状態）の場合と比較して若干大きくなる傾向が有り、そのため、ＯＮデューティと調光出力との関係は、図２２の実線で示すようになってしまう。また、それ以外にも、例えば、無電極放電ランプ３の構成物質等の諸条件、無電極放電ランプ３内でのプラズマの発生状態、高周波電力供給用コイル７と無電極放電ランプ３との位置関係等、様々な原因があり、それらの影響によってもＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線で示すようになってしまう。
【００１３】
このように、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の破線で示す理想的な状態から同図中の実線で示すような状態になると、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定しても、実際の無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られないという不都合を生じる。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、時分割出力制御によって調光を行う場合において、高周波電力供給用コイル等から発生する高周波ノイズが調光用の制御信号線に誘導された場合でも、その影響を受けることなく所定の調光出力が得られ、また、制御信号線で送られる制御信号である矩形波電圧によって発生するノイズが小さく、さらに、ＯＮデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を満たすようにして無電極放電ランプの調光出力が正確に得られる無電極放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にあっては、次の構成を採用している。
すなわち、請求項１記載の発明の無電極放電灯点灯装置は、直流電力を供給する直流電源回路と、この直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接続される高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガスを封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設されてその高周波電力により点灯する無電極放電ランプとを有し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時分割出力制御が可能な構成を備えた無電極放電灯点灯装置において、直流電圧レベルをもつ調光用の制御信号を入力するとともに、この制御信号を当該信号に対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号に変換して前記高周波電源回路に出力する信号変換回路と、高周波電力供給用コイルに流れる電流を検出する電流検出器と、を備えこの信号変換回路は、電流検出器の検出出力に基づいて、前記高周波電源回路から時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合であるＯＮデューティと、前記無電極放電ランプの調光出力とが常に１対１の関係となるように補正を行う補正手段を有することを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、補正手段は、前記直流電源の出力電圧を調整することにより補正するものである。
【００２３】
請求項３記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記補正手段は、前記高周波電源回路の動作周波数を調整することにより補正するものである。
【００２４】
請求項４記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記高周波電源回路は、前記高周波電力供給用コイルとのインピーダンス整合を行う整合回路を含み、前記補正手段は、この整合回路のインピーダンスを調整することにより補正するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［参考例１］
図１は、この参考例１における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図２０に示した従来の技術と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、従来技術と同一の構成及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００２８】
この参考例１の無電極放電灯点灯装置においても、従来と同様に、直流電源回路２と、無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波電源回路４とを主要部として構成されている。そして、高周波電源回路４は、高周波電力供給用コイル７、発振器８、高周波電力増幅器９、整合回路１０、フィルタ回路１１、スイッチング素子１４、及びフォトカプラ１５を備えている。
【００２９】
この参考例１の無電極放電灯点灯装置の特徴として、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制御信号を制御信号線１６を介して入力する接続端子１７ａ，１７ｂとフォトカプラ１５との間に信号変換回路２３が設けられている。そして、一対の接続端子１７ａ，１７ｂの内、一方の接続端子１７ａには調光用の制御信号として所要の直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、また、他方の接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされている。
【００３０】
信号変換回路２３は、一方の接続端子１７ａに入力される制御信号である直流電圧Ｖｓを、この直流電圧レベルに対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔに変換して高周波電源回路４のフォトカプラ１５に出力するように構成されている。
この場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ回路等を組み合わせることで実現される。
【００３１】
ここで、図２に示すように、制御信号線１６を介して入力される直流電圧Ｖｓ＝Ｖｍａｘのときには、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形（つまり、出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が１００％）となるので、高周波電源回路４から出力される高周波電力のＯＮデューティも１００％で、時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。
無電極放電ランプ３を調光するために、直流電圧Ｖｓを次第に減少させると、これに伴って信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が小さくなるので、これに比例して高周波電源回路４の高周波電力が間欠出力される際のＯＮデューティも減少する。そして、直流電圧Ｖｓ＝０のときには、ＯＮデューティは０％となって無電極放電ランプ３の調光出力は零（消灯）となる。
【００３２】
このように、図外の制御信号発生装置から制御信号線１６を介して信号変換回路２３に入力される調光用の制御信号は、調光の程度に応じてある一定の直流電圧Ｖｓとなるため、高周波電力供給用コイル７などから発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導された場合でも、この直流電圧Ｖｓは高周波ノイズの影響を殆ど受けることがない。特に、信号変換回路２３の入力側の前段にローパスフィルタなどを設ければ、高周波ノイズを容易にかつ確実に除去することができる。従って、高周波電源回路４に対する高周波電力の出力制御が正確に行われ、所望の調光出力が得られる。
また、調光用の制御信号は直流電圧Ｖｓであるので、それより放出されるノイズも少なく、他に悪影響を及ぼすこともない。
【００３３】
［参考例２］
この参考例２における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００３４】
ここで、上記の参考例１では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号は、図２に示したように、調光の程度に応じて連続的に直流電圧Ｖｓのレベルが変化するようにしている。
これに対して、この参考例２の特徴は、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、連続的でなく離散的な値を取ることである。すなわち、直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルからなる。
【００３５】
従って、図３に示すように、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形となるので、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。一方、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔはデューティ比が５０％となるので、高周波電源回路４が高周波電力を間欠的に出力する場合のＯＮデューティは５０％程度となる。
【００３６】
このように、この参考例２では、信号変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとして低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみなので、一層高周波ノイズの影響を受けにくくなる。
なお、この参考例２では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティ１００％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデューティが５０％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００３７】
［参考例３］
この参考例３における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００３８】
ここで、上記の参考例２では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみからなるようにしている。
これに対して、この参考例３では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルが加わるようになっている。
このため、信号変換回路２３は、入力される直流電圧Ｖｓの各レベルＬ，Ｍ、Ｈに応じてデューティ比が１００％、５０％、２５％の３種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３９】
従って、図４及び図５に示すように、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）になる。また、直流電圧Ｖｓが中間電圧（Ｍ）の場合には、ＯＮデューティは５０％になる。さらに、直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％となる。
【００４０】
このように、この参考例３では、信号変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとして低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルとなるので、調光出力のレベル調整の段階が増加する。
なお、この参考例３では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティ１００％、中間電圧（Ｍ）ではＯＮデューティが５０％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデューティが２５％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００４１】
［参考例４］
図６は本発明の参考例４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。
なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００４２】
この参考例４の特徴は、信号変換回路２３に対する接続端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが３つ設けられており、２つの接続端子１７ａ，１７ｃに対しては、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制御信号として、高電圧（Ｈ）と低電圧（Ｌ）の２つのレベルの直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、また、残り接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされている。
このため、信号変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌの組み合わせに応じて、デューティ比が１００％、７５％、５０％、２５％の４種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを高周波電源回路４のフォトカプラ１５に出力するように構成されている。
【００４３】
この場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ回路等の構成に加えて、クリッパ回路の入力側の前段に複数の分圧抵抗と、各分圧抵抗を選択するスイッチ回路とを設け、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌに応じてスイッチ回路で分圧抵抗を選択してクリップ回路への入力電圧を変化させることで実現される。
【００４４】
従って、この参考例４では、例えば、図７に示すように、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に低電圧（Ｌ）の場合には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）になる。また、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ1が低電圧（Ｌ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは７５％になる。さらに、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ1が高電圧（Ｈ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が低電圧（Ｌ）の場合には、ＯＮデューティは５０％になる。さらにまた、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％になる。
【００４５】
このように、この参考例４では、信号変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2の各電圧レベルＬ，Ｈの組み合わせに応じて、デューティ比の異なる４種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するので、参考例２，３に比較して一層多くの段階の調光出力の制御が行えるという利点を有する。
なお、この参考例４では、直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2に応じて選択されるＯＮデューティは１００％、７５％、５０％，２５％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００４６】
［参考例５］
この参考例５における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００４７】
前述の参考例１〜４では、無電極放電ランプ３の調光を行う期間中は、調光用の制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2は、信号変換回路２３に対して継続して入力されるようになっている。
これに対して、この参考例５の特徴は、制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2が入力される毎にこの信号レベルを保持し、この保持した制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2により変換する入力信号保持手段を有している。
この信号保持手段の具体例としては、前述の参考例１〜４を構成する信号変換回路２３の入力側の前段に例えばピークホールド回路を設けることにより実現される。
【００４８】
従って、調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2がレベル変更されるときだけ、図外の制御信号発生装置からその制御信号を発生して信号変換回路２３に入力すればよく、常時、接続端子１７ａ，１７ｃを介して信号変換回路２３に直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2を印加する必要がないため、制御信号を送る側と受け取る側の双方で消費電力を低減することができる。しかも、特に信号変換回路２３側では発熱を抑えることができる。
【００４９】
［実施の形態１］
図８は本発明の実施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００５０】
この実施の形態１の特徴は、高周波電力供給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて上記の信号Ｖｏｕｔが出力される際のデューティ比を補正することで、結果的に高周波電源回路４から高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティを修正するように構成されていることである。
【００５１】
ここで、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合に、信号変換回路２３は、同時に、電流検出器２４の検出出力に基づいて、上記の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比を補正することで、高周波電源回路４から出力される高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティを図９の実線になるように修正する。つまり、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従ってＯＮデューティが次第に小さくなるように修正を行う。
【００５２】
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0 ≒１となる。
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００５３】
［実施の形態２］
図１０は本発明の実施の形態２における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。
なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００５４】
この実施の形態２の特徴は、高周波電力供給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて直流電源回路２の出力電圧ＶDCを補正するように構成されていることである。
【００５５】
図１１に直流電源回路２の具体的な構成の一例を示す。この直流電源回路２は、直流安定化電源としてのいわゆる昇降圧チョッパ回路であって、フィルタ回路２６、整流器２７、及び昇降圧チョッパ回路２８を備えている。そして、フィルタ回路２６は、コンデンサＣ１，Ｃ２、コモンチョ−クコイルＬ１，Ｌ２、及びノーマルチョ−クコイルＬ３で構成されている。また、整流器２７は、ダイオードブリッジ回路からなる。さらに、昇降圧チョッバ回路２８は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、インダグタＬ４、ダイオードＤ１，Ｄ２、平滑コンデンサＣ３、及び制御回路２９から構成されている。
【００５６】
そして、交流電源１から電源線５を介して入力される交流電圧は、フィルタ回路２６を介して整流器２７で整流され、整流後の電圧が昇降圧チョッパ回路２８によって昇圧または降圧されて後安定化された直流電圧が出力される。すなわち、昇降圧チョッパ回路２８の制御回路２９によって、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が互いに同期してオン／オフ動作されることにより、インダクタＬ４に対してエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、これに伴ってインダクタＬ４には三角波状の電流が流れるが、これが平滑コンデンサＣ３によって平滑化されて、直流の出力電圧が得られる。また、制御回路２９からの出力によって両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフのデューティ比を制御することで、直流電圧レベルが可変される。
【００５７】
ここで、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合に、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線で示すようになっているとする。このとき、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、直流電源回路２を構成する昇降圧チョッパ回路２８の制御回路２９を介して当該回路２８の出力電圧ＶDCを、図１２の実線で示すように補正する。
つまり、時分割出力制御時に、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って昇降圧チョッパ回路２８の出力電圧ＶDCを次第に小さくなるように補正を行う。その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００５８】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
なお、この実施の形態２では、直流電源回路２として、図１１に示したような昇降圧チョッパ回路を使用しているが、これに限らず、図１３に示すような構成の昇圧チョッパ回路を使用することも可能である。
【００５９】
［実施の形態３］
図１４は本発明の実施の形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６０】
この実施の形態３の特徴は、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて整合回路１０のコンデンサの容量を変えるなどしてインピーダンスを補正するように構成されていることである。
【００６１】
従って、この実施の形態３においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１５の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って整合回路１０のインピーダンスを補正することで、高周波電力供給用コイル７の両端電圧ＶL が次第に小さくなるように変化される。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００６２】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００６３】
［実施の形態４］
図１６は本発明の実施の形態４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６４】
この実施の形態４の特徴は、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて高周波電源回路４を構成する発振器８の発振周波数を補正するように構成されていることである。
【００６５】
従って、この実施の形態４においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１７の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って発振器８の発振周波数をが次第に小さくなるように補正する。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００６６】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００６７】
［実施の形態５］
図１８は本発明の実施の形態５における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６８】
この実施の形態５の特徴は、高周波電力増幅器９がその増幅素子である２つのスイッチング素子（ここではＦＥＴ）Ｑ３，Ｑ４を直列接続してＤ級増幅器が構成されるとともに、両スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を駆動するドライブ回路３０が設けられ、さらに、発振器が省略されている。
また、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、しかも、この信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて、ドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューティ比を補正するように構成されていることである。
【００６９】
従って、この実施の形態５においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１９の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従ってドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューティ比が次第に小さくなるように補正する。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0≒１となる。
【００７０】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００７１】
本発明によれば、信号変換回路には、ＯＮデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を満たすように補正する補正手段を備えているので、無電極放電ランプの調光出力が正確に得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の参考例１における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】 図１の装置を構成する信号変換回路への入力電圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図である。
【図３】 本発明の参考例２における無電極放電灯点灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図４】 本発明の参考例３における無電極放電灯点灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図５】 図４の装置を構成する信号変換回路への入力電圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図である。
【図６】 本発明の参考例４における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図７】 図６の装置を構成する信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図８】 本発明の実施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図９】 図８の装置において、信号変換回路の出力を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１０】 本発明の実施の形態２における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１１】 図１０の装置を構成する直流電源回路の具体例を示す回路図である。
【図１２】 図１０の装置を構成する信号変換回路によって直流電源回路の出力電圧を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１３】 図１０の装置を構成する直流電源回路の他の具体例を示す回路図である。
【図１４】 本発明の実施の形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１５】 図１４の装置を構成する信号変換回路によって整合回路のインピーダンスを補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１６】 本発明の実施の形態４における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１７】 図１６の装置を構成する信号変換回路によって発振器の動作周波数を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１８】 本発明の実施の形態５における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１９】 図１８の装置を構成する信号変換回路によって高周波電力増幅器の増幅出力をを補正する補正曲線を示す特性図である。
【図２０】 従来の無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２１】 図２０の装置の高周波電源回路に与えられる調光用の制御信号と、この制御信号に基づく時分割出力制御によって同回路から出力される高周波電力とを示す波形図である。
【図２２】 高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティと無電極放電ランプの調光出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１ 交流電源
２ 直流電源回路
３ 無電極放電ランプ
４ 高周波電源回路
７ 高周波電力供給用コイル
８ 発振器
９ 高周波電力増幅器
１０ 整合回路
１６ 制御信号線
２３ 信号変換回路
２４ 電流検出器
３０ ドライブ回路
Claims (4)
- 直流電力を供給する直流電源回路と、この直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接続される高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガスを封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設されてその高周波電力により点灯する無電極放電ランプとを有し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時分割出力制御が可能な構成を備えた無電極放電灯点灯装置において、
直流電圧レベルをもつ調光用の制御信号を入力するとともに、この制御信号を当該信号に対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号に変換して前記高周波電源回路に出力する信号変換回路と、高周波電力供給用コイルに流れる電流を検出する電流検出器と、を備えこの信号変換回路は、電流検出器の検出出力に基づいて、前記高周波電源回路から時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合であるＯＮデューティと、前記無電極放電ランプの調光出力とが常に１対１の関係となるように補正を行う補正手段を有することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。 - 前記補正手段は、前記直流電源の出力電圧を調整することにより補正するものである請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記補正手段は、前記高周波電源回路の動作周波数を調整することにより補正するものである請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記高周波電源回路は、前記高周波電力供給用コイルとのインピーダンス整合を行う整合回路を含み、前記補正手段は、この整合回路のインピーダンスを調整することにより補正するものである請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
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