JP4155249B2

JP4155249B2 - 無電極放電灯点灯装置および照明装置

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Publication number: JP4155249B2
Application number: JP2004247348A
Authority: JP
Inventors: 明中城; 大志城戸
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2004-08-26
Filing date: 2004-08-26
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2024-08-26
Also published as: JP2006066226A

Description

本発明は、放電ガスを封入した誘導コイルを近接配置してなる無電極放電灯の誘導コイルに高周波出力を与えることにより無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置および照明装置に関するものである。

この種の無電極放電灯点灯装置１（以下「点灯装置」と略称する）として、一般に、図１０に示すように、交流電源ＡＣを電源として無電極放電灯２を点灯させるものが知られている。この点灯装置１は、交流電源ＡＣの電源電圧を整流するたとえばダイオードブリッジよりなる整流器ＤＢと、整流器ＤＢの出力を所望の大きさの直流電圧に変換するチョッパ回路３と、チョッパ回路３の出力を高周波出力に変換して無電極放電灯２の誘導コイル１２に与えることにより無電極放電灯２を点灯させる電力変換回路４とを備える。また、詳述しないが、図１０に示す点灯装置１では、整流器ＤＢとチョッパ回路３との間に、スイッチング素子Ｑ５を有し無電極放電灯２の定常点灯時にチョッパ回路３の出力電圧を下げる降圧回路１５が設けられている。

チョッパ回路３は、整流器ＤＢの出力端間において、インダクタＬ１とＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１との直列回路がインダクタＬ１を整流器ＤＢの正極側にして接続され、スイッチング素子Ｑ１の両端間に、平滑コンデンサＣ１とダイオードＤ１との直列回路がダイオードＤ１のアノードをスイッチング素子Ｑ１とインダクタＬ１との接続点に接続する形で接続された構成を有し、平滑コンデンサＣ１の両端間に出力電圧を出力する。さらに、スイッチング素子Ｑ１に接続された駆動トランスＴ１を有するドライブ回路５と、駆動トランスＴ１を介してスイッチング素子Ｑ１のオンオフを制御するチョッパ制御回路６とが設けられ、チョッパ制御回路６がチョッパ回路３の出力電圧に基づいてドライブ回路５をフィードバック制御することによって、チョッパ回路３は整流器ＤＢからの入力電圧を所望の大きさに昇圧して出力する。

一方、電力変換回路４は、ＭＯＳＦＥＴからなりチョッパ回路３の出力電圧が印加されるスイッチング要素Ｑ２およびスイッチング要素Ｑ３の直列回路と、スイッチング要素Ｑ２、Ｑ３を高周波で交互にオンオフする駆動回路７とを備える。駆動回路７は、水晶振動子Ｘ１を有した発振回路８と、２次側に各スイッチング要素Ｑ２、Ｑ３が夫々接続された駆動トランスＴ２を有し発振回路８の出力を増幅する増幅回路９とで構成される。駆動回路７の動作電源である駆動電源回路１０は、チョッパ回路３の出力端間に接続されたＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ４およびダイオードＤ２の直列回路と、ダイオードＤ２と並列に接続されたインダクタＬ２およびコンデンサＣ３の直列回路と、チョッパ回路３の出力電圧を降圧して駆動電源回路１０の出力とするようにコンデンサＣ３の両端電圧を検出してスイッチング素子Ｑ４のオンオフを制御する降圧制御回路１１とで構成される。電力変換回路４は、スイッチング要素Ｑ２、Ｑ３を高周波で交互にオンオフすることによって無電極放電灯２を構成する誘導コイル１２に高周波出力を与える。

さらに、図１０においては、電力変換回路４から無電極放電灯２に効率よく高周波出力を与えることができるように、電力変換回路４と誘導コイル１２とのインピーダンスを整合するマッチング回路１３が設けられている。電力変換回路４とマッチング回路１３との間には、インダクタＬ３およびコンデンサＣ４の直列回路が挿入されている。

誘導コイル１２は、金属蒸気と不活性ガスとの混合気体である放電ガス（たとえば水銀および希ガス）が封入されたバルブ１４に近接して配置される形でバルブ１４とともに無電極放電灯２を構成し、電力変換回路４の出力を受けて数十ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流が流れることによって、バルブ１４内の放電ガスに対して高周波電磁界を作用させて無電極放電灯２を点灯させる（たとえば特許文献１参照）。

ところで、無電極放電灯２はフィラメントを有さず、上述した点灯装置１においては無電極放電灯２の始動時（電力変換回路４の動作が開始する前）に先行予熱による電力の消費がないので、チョッパ回路３が無電極放電灯２の始動時に定常点灯時と同様に動作することによってチョッパ回路３の出力電圧が過度に上昇してしまうことを防止するために、チョッパ回路３の出力電圧が所定の電圧を超えた場合にチョッパ回路３の動作を一旦停止させる機能を点灯装置１に付加することが考えられる。
特開２００２−４３０８２号公報（第７−８頁、図６）

しかし、上述した点灯装置１においてチョッパ回路３の動作が停止した状態では、無電極放電灯２が点灯することにより電力が消費されるとチョッパ回路３の出力電圧（平滑コンデンサの両端電圧）が急激に低下することがあるので、チョッパ回路３の出力電圧が所定の電圧を下回った場合にチョッパ回路３の動作を再開させるようにしていても、チョッパ回路３の出力電圧が前記所定の電圧を下回ってからチョッパ回路３が動作を再開するまでの期間にチョッパ回路３の出力電圧にアンダーシュートが生じることにより、無電極放電灯２がちらついてしまう可能性がある。

本発明は上記事由に鑑みてなされたものであって、チョッパ回路の動作を一旦停止させても、無電極放電灯がちらつくことを防止できる無電極放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、スイッチング素子を有し直流電源から電力供給され出力する直流電圧の大きさをスイッチング素子のデューティ比によって決定するチョッパ回路と、チョッパ回路のスイッチング素子をオンオフさせるドライブ回路と、チョッパ回路の出力を高周波出力に変換するとともに放電ガスを封入したバルブに誘導コイルを近接配置してなる無電極放電灯を点灯させる高周波出力を無電極放電灯の誘導コイルに供給する電力変換回路と、チョッパ回路の出力電圧に比例する電圧を検出電圧として検出する電圧検出回路と、検出電圧に基づいてドライブ回路をフィードバック制御するチョッパ制御回路とを備え、チョッパ制御回路が、検出電圧が所定の第１のしきい値電圧を越えるとチョッパ回路の動作を停止させる異常昇圧防止手段と、異常昇圧防止手段によりチョッパ回路の動作が停止した状態において検出電圧が第１のしきい値電圧より低く設定された第２のしきい値電圧を下回るとチョッパ回路の動作を再開させる解除手段と、少なくとも解除手段によりチョッパ回路の動作が再開する際のチョッパ制御回路における過渡応答を無電極放電灯の定常点灯時よりも速くする過渡応答制御手段とを有することを特徴とする。

この構成によれば、少なくとも解除手段によりチョッパ回路の動作が再開する際のチョッパ制御回路の過渡応答を無電極放電灯の定常点灯時よりも速くしているので、異常昇圧防止手段によりチョッパ回路の動作が停止した状態で検出電圧が第２のしきい値電圧を下回った直後にチョッパ回路の動作を再開させることができる。要するに、検出電圧が第２のしきい値電圧を下回ってからチョッパ回路の動作が再開するまでの時間が短く、チョッパ回路の動作が停止した状態でチョッパ回路の出力電圧が急激に低下したとしても、チョッパ回路の出力電圧は大きく低下する前に低下が抑制されるので、チョッパ回路の出力電圧にアンダーシュートが生じることにより無電極放電灯がちらつくことを防止できる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記チョッパ制御回路が、前記電力変換回路が動作を開始する前に前記異常昇圧防止手段により前記チョッパ回路の動作が停止すると、電力変換回路が動作を開始してから前記解除手段によりチョッパ回路の動作が再開するまでの期間を含む一定時間を時限するタイマ回路を有し、前記過渡応答制御手段が、タイマ回路が前記一定時間を時限する期間にチョッパ制御回路の過渡応答を前記無電極放電灯の定常点灯時よりも速くすることを特徴とする。

この構成によれば、無電極放電灯の始動時において、チョッパ回路の動作が停止した状態で電力変換回路が動作を開始することによりチョッパ回路の出力電圧が急激に低下したとしても、チョッパ制御回路の過渡応答が無電極放電灯の定常点灯時よりも速いから、解除手段によりチョッパ回路の動作を再開させる際に無電極放電灯がちらつくことを防止できる。

請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記過渡応答制御手段が、前記第１のしきい値電圧以下であって前記無電極放電灯の定常点灯時における検出電圧より高く設定された第３のしきい値電圧を前記検出電圧が超えると前記チョッパ制御回路の過渡応答を無電極放電灯の定常点灯時よりも速くすることを特徴とする。

この構成によれば、無電極放電灯の始動時に限らず定常点灯時であっても、解除手段によりチョッパ回路の動作を再開させる際に無電極放電灯がちらつくことを防止できる。

請求項４の発明は、請求項３の発明において、前記第３のしきい値電圧が前記第１のしきい値電圧であることを特徴とする。

ところで、チョッパ制御回路の過渡応答は、無電極放電灯の定常点灯時においては、ノイズや他の誤差発生源からの信号がレギュレーションされて入力電流歪みの悪化や力率低下につながることを防止するために、比較的遅く設定されることが望ましい。ここにおいて、請求項４の構成によれば、チョッパ回路の動作が異常昇圧防止手段により停止された場合にのみチョッパ制御回路の過渡応答が速くなるので、無電極放電灯の定常点灯時に検出電圧が第１のしきい値電圧を越えない範囲で上昇してもチョッパ制御回路の過渡応答を遅いままで動作させることができ、チョッパ回路の入力電流歪みの悪化や力率低下を防止した状態で無電極放電灯を点灯維持することができる。

請求項５の発明は、請求項１の発明において、前記チョッパ制御回路が前記検出電圧の変化率を検出する変化率検出回路を有し、前記過渡応答制御手段が、変化率検出回路により検出される変化率が所定値を超える期間にチョッパ制御回路の過渡応答を前記無電極放電灯の定常点灯時よりも速くすることを特徴とする。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置と、放電ガスを封入したバルブに前記電力変換回路から高周波出力を受ける誘導コイルを近接配置した無電極放電灯とを備えることを特徴とする。

本発明は、少なくとも解除手段によりチョッパ回路の動作が再開する際のチョッパ制御回路の過渡応答を無電極放電灯の定常点灯時よりも速くしているので、異常昇圧防止手段によりチョッパ回路の動作が停止した状態で検出電圧が第２のしきい値電圧を下回った直後にチョッパ回路の動作を再開させることができるという効果を奏する。要するに、検出電圧が第２のしきい値電圧を下回ってからチョッパ回路の動作が再開するまでの時間が短く、チョッパ回路の動作が停止した状態でチョッパ回路の出力電圧が急激に低下したとしても、チョッパ回路の出力電圧は大きく低下する前に低下が抑制されるので、チョッパ回路の出力電圧にアンダーシュートが生じることにより無電極放電灯がちらつくことを防止できる。

以下の各実施形態において、従来構成と同様の機能および構成については従来構成と同じ符号を用いて説明を省略する。

（実施形態１）
本実施形態の無電極放電灯点灯装置１（以下では「点灯装置」と略称する）は、図１に示すように、電力変換回路４におけるスイッチング要素Ｑ３の両端間に、インダクタＬ３とコンデンサＣ４との直列回路が接続され、コンデンサＣ４の両端間にコンデンサＣ５，Ｃ６を介して無電極放電灯２を構成する誘導コイル１２が接続された構成を有する。インダクタＬ３およびコンデンサＣ４〜Ｃ６は無電極放電灯２とともに負荷回路Ｌを構成するものとする。図１では省略しているが、交流電源ＡＣと整流器ＤＢとの間には、チョッパ回路３が動作することにより交流電源ＡＣ側に高周波成分が漏洩することを防止するラインフィルタが挿入される。

図１に示す無電極放電灯２は、バルブ１４が図の上方に向かって凹む凹部１６を有する形状に形成されており、この凹部１６内に誘導コイル１２が巻回された円筒状のコア１７が挿入されている。コア１７は磁気性材料を用いて形成されており、コア１７の内側には熱伝導性材料を用いて形成された熱伝導部材１８がコア１７に接触する形で設けられている。熱伝導部材１８は、バルブ１４の外方にまで延長されており、バルブ１４から突出した先端部が円盤状の基台１９に固定されている。基台１９とバルブ１４との間には、熱伝導部材１８の周囲を包囲するカバー２０が設けられている。ここにおいて、図２に示すように、上述した無電極放電灯２における基台１９とバルブ１４との間のカバー２０に包囲された空間に本実施形態の点灯装置１を収納することにより、無電極放電灯２を点灯させる照明装置が構成される。この照明装置は、バルブ１４の凹部１６内に誘導コイル１２が収納されるともに、バルブ１４と基台１９との間に点灯装置１が収納されているので、全体の形状が比較的コンパクトになる。図２に示した照明装置は、白熱灯用のソケット（図示せず）に取付可能な形状に形成されている。

本実施形態では、チョッパ制御回路６の構成部品としてＰＦＣ制御ＩＣ２１を用いており、電力変換回路４の駆動回路７における発振回路８（図１０参照）としての機能はＰＦＣ制御ＩＣ２１に備わっている。さらに、チョッパ回路３の出力電圧に比例する電圧を検出電圧として検出する電圧検出回路２２が設けられる。ＰＦＣ制御ＩＣ２１は、検出電圧が反転入力端子に入力される誤差アンプ（図示せず）が組み込まれており、検出電圧に基づいてドライブ回路５をフィードバック制御する。図１の点灯装置１では、ＰＦＣ制御ＩＣ２１は、チョッパ回路３の出力電圧を一定に維持するようにチョッパ回路３のスイッチング素子Ｑ１のデューティ比を決定する。電圧検出回路２２は、チョッパ回路３の出力端間（つまり平滑コンデンサＣ１の両端間）に接続された分圧抵抗Ｒ１と分圧抵抗Ｒ２との直列回路であって、チョッパ回路３の低電位側の出力端と両分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点との間に生じる電圧を検出電圧としてＰＦＣ制御ＩＣ２１に出力する。

ところで、ＰＦＣ制御ＩＣ２１は、検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１（図３参照）を越えると、ドライブ回路５への出力を停止することによりチョッパ回路３の動作を停止させる異常昇圧防止手段としての機能を備えている。さらにＰＦＣ制御ＩＣ２１は、異常昇圧防止手段によりチョッパ回路３の動作が停止した状態において検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１より低く設定された第２のしきい値電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ドライブ回路５への出力を再開することによりチョッパ回路３の動作を再開させる解除手段としての機能を備えている。ここでは、第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１は無電極放電灯２の定常点灯時における検出電圧より高く設定され、第２のしきい値電圧Ｖｔｈ２は、チョッパ回路３の出力電圧を無電極放電灯２の点灯に必要な最低電圧にしたときの検出電圧と、無電極放電灯２の定常点灯時における検出電圧との間の大きさに設定されている。

ここにおいて、本実施形態では、異常昇圧防止手段によりチョッパ回路３の動作が停止した状態でチョッパ回路３の出力電圧が急激に低下しても、チョッパ回路３の動作が再開するまでにチョッパ回路３の出力電圧にアンダーシュートが生じることを防止できるように、少なくとも解除手段によりチョッパ回路３の動作が再開する際のチョッパ制御回路６の過渡応答を比較的速くする。ただし、無電極放電灯２の定常点灯時においては、ノイズや他の誤差発生源からの信号（たとえば交流電源ＡＣによる平滑コンデンサＣ１のリプル電圧）がレギュレーションされて入力電流歪みの悪化や力率低下につながることを防止するために、チョッパ制御回路６の過渡応答を比較的遅くすることが望ましい。そこで、本実施形態では、解除手段によりチョッパ回路３の動作が再開した後にチョッパ制御回路６の過渡応答の速さを切り換えて、無電極放電灯２の定常点灯時にはチョッパ制御回路６の過渡応答を比較的遅くする。

具体的に説明すると、本実施形態の点灯装置１では、チョッパ制御回路６の過渡応答の速さを変化させる過渡応答制御手段としての積分回路２３が、ＰＦＣ制御ＩＣ２１における誤差アンプの出力端Ｏｕｔに接続されている。積分回路２３は、回路の時定数によってＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答の速さを変化させるものであって、本実施形態では誤差アンプの出力電圧が印加される抵抗Ｒ３およびコンデンサＣ７の並列回路を有する。ここにおいて、コンデンサＣ８とスイッチ手段ＳＷ１との直列回路が、コンデンサＣ７に並列に接続されており、スイッチ手段ＳＷ１がオンの期間にはコンデンサＣ７の容量成分にコンデンサＣ８の容量成分が加わることにより、スイッチ手段ＳＷ１がオフの期間よりもＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答が遅くなる。ここでは図示しないが、積分回路２３はたとえば電圧検出回路２２の分圧抵抗Ｒ２に並列に接続されていてもよい。

また、チョッパ制御回路６はスイッチ手段ＳＷ１をオンオフさせる手段として、ＰＦＣ制御ＩＣ２１に接続されたタイマ回路２４を有する。タイマ回路２４は、電力変換回路４の動作が開始してから一定時間はスイッチ手段ＳＷ１をオフ状態とするように、ＰＦＣ制御ＩＣ２１から電力変換回路４の動作を開始させる信号を受けて一定時間（以下では「タイマ時間」と呼ぶ）の時限を開始する。ここで、タイマ回路２４が時限動作の終了時にスイッチ手段ＳＷ１をオンすることによって、積分回路２３にコンデンサＣ８の容量成分が加わることなり、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答が遅くなる。

上述した点灯装置１の動作を、無電極放電灯２の始動時を例として検出電圧の経時変化を示す図３を参照し以下に説明する。図３では横軸を時間軸とし、検出電圧の大きさを縦軸に採っている。チョッパ制御回路６の過渡応答が速い期間を図中「応答速」で示し、チョッパ制御回路６の過渡応答が遅い期間を図中「応答遅」で示す。また、検出電圧はチョッパ回路３の出力電圧である平滑コンデンサＣ１の両端電圧を分圧したものであるから、検出電圧の大きさはチョッパ回路３の出力電圧の大きさに比例している。

まず、時刻ｔ０において交流電源ＡＣが投入されると、チョッパ回路３が動作を開始する前に、平滑コンデンサＣ１が充電され検出電圧がＶｃ１まで上昇する。

つぎに、時刻ｔ１においてチョッパ回路３が動作を開始し、チョッパ回路３の出力電圧である平滑コンデンサＣ１の両端電圧が上昇し始める。ここでは電力変換回路４がまだ動作を開始していないので無電極放電灯２への電力供給は行われず軽負荷状態となり、平滑コンデンサＣ１の両端電圧は無電極放電灯２の定常点灯時におけるチョッパ回路３の出力電圧を超えてさらに上昇する。

時刻ｔ２において、検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１を超えると、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の異常昇圧防止手段によりチョッパ回路３の動作が停止し、その後、電力変換回路４が動作を開始する時刻ｔ３までの期間は平滑コンデンサＣ１の両端電圧は略一定に保たれる。時刻ｔ３において電力変換回路４が動作を開始すると、無電極放電灯２に電力が供給され始めるので、平滑コンデンサＣ１の両端電圧は低下し始める。一方、タイマ回路２４は、電力変換回路４が動作を開始した時刻ｔ３から時限動作を開始し、その後、時刻ｔ６までのタイマ時間Ｔａを時限する。

時刻ｔ４において、検出電圧が第２のしきい値電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の解除手段によりチョッパ回路３の動作を再開させようとする。ここにおいて、時刻ｔ３から時刻ｔ６までの期間は、タイマ回路２４がタイマ時間Ｔａの時限動作中であってチョッパ制御回路６の過渡応答が比較的速いので、時刻ｔ４の直後の時刻ｔ５においてチョッパ回路３は動作を再開し、無電極放電灯２が正常に点灯する。すなわち、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が短く、平滑コンデンサＣ１の両端電圧が大きく低下する（アンダーシュートが生じる）前にチョッパ回路３の動作が再開して平滑コンデンサＣ１の両端電圧の低下が抑制されるので、平滑コンデンサＣ１の両端電圧にアンダーシュートが生じることにより無電極放電灯２がちらつくことを防止できる。

そして、時刻ｔ６においてタイマ回路２４が時限動作を終了することにより、チョッパ制御回路６の過渡応答が切り換えられて遅くなる。したがって、時刻ｔ６以降の無電極放電灯２の定常点灯時には、チョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を防止した状態で無電極放電灯２を点灯維持することができる。

また、図３に示す例では、タイマ回路２４が時限動作を開始する時刻ｔ３よりも前からチョッパ制御回路６の過渡応答を速くしているが、タイマ回路２４が時限動作を開始すると同時にチョッパ制御回路６の過渡応答を速くする構成であってもよい。

なお、図２に示した照明装置の他にも、たとえば図４に示すように、図の上方からバルブ１４を取り外し可能な照明装置を構成することもできる。図４の照明装置においては、バルブ１４を収納する上ボディ２５と、誘導コイル１２が巻回されたコア１７と基台１９とを収納する下ボディ２６とを備え、点灯装置１は下ボディ２６内において基台１９に固定される。この照明装置は、誘導コイル１２がバルブ１４に近接するように上ボディ２５と下ボディ２６とを組み合わせた状態で無電極放電灯２を点灯させることができる。上ボディ２５の一部には、無電極放電灯２からの放射ノイズ等を吸収するシールドケース２７がバルブ１４を覆う形で設けられる。ただし、点灯装置１と無電極放電灯２とを用いて構成される照明装置は、上述した図２あるいは図４に示したものに限定されるものではない。

以下の各実施形態においては、実施形態１と同様の機能および構成については従来構成と同じ符号を用いて説明を省略する。さらに、各実施形態の構成を示す図５と図７と図９とにおいては点灯装置１の要部のみを示し、無電極放電灯２を含む負荷回路Ｌおよび交流電源ＡＣ、加えて電力変換回路４については省略する。

（実施形態２）
本実施形態の点灯装置１は、検出電圧が第３のしきい値電圧を越えるとチョッパ制御回路６の過渡応答を無電極放電灯２の定常点灯時よりも速くする点が実施形態１の点灯装置１と相違する。第３のしきい値電圧は、無電極放電灯２の定常点灯時における検出電圧より高く第１のしきい値電圧以下の範囲から選択され、本実施形態では第１のしきい値電圧と同値に設定されている。

具体的に説明すると、本実施形態のチョッパ制御回路６には、図５に示すように、検出電圧を第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３と比較する比較器ＣＰ１と、比較器ＣＰ１の出力電圧が印加されるダイオードＤ３およびコンデンサＣ９の直列回路と、ダイオードＤ３に並列に接続される抵抗Ｒ４とを備えた比較回路２８が設けられている。第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３は基準電源Ｖｒｅｆから比較器ＣＰ１に入力されており、比較器ＣＰ１は検出電圧が第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３を越える期間にダイオードＤ３を介してコンデンサＣ９を充電する。この構成により比較回路２８は、検出電圧が第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３を越えてから、検出電圧が第３のしきい値を下回った後コンデンサＣ９および抵抗Ｒ４の時定数により決まる一定時間経過するまでの期間に比較器ＣＰ１の出力端からオン信号を出力する。

過渡応答制御手段としての積分回路２３は、図５の点灯装置１では、実施形態１におけるコンデンサＣ８およびスイッチ手段ＳＷ１の直列回路に代えて、抵抗Ｒ３の両端間においてコンデンサＣ１０およびスイッチ手段ＳＷ２の並列回路がコンデンサＣ７と直列に接続された構成を有する。これにより、スイッチ手段ＳＷ２がオフの期間にはコンデンサＣ７の容量成分にコンデンサＣ１０の容量成分が加わるので、スイッチ手段ＳＷ２がオンの期間よりもＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答が遅くなる。ここにおいて、スイッチ手段ＳＷ２には比較器ＣＰ１の出力端が接続されており、検出電圧が第３のしきい値電圧を越えるとスイッチ手段ＳＷ２がオン信号を受けてオンすることによりＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答が無電極放電灯２の定常点灯時よりも速くなる。

上述した点灯装置１の動作を、無電極放電灯２の始動時を例として検出電圧の経時変化を示す図６を参照し以下に説明する。図６では横軸を時間軸とし、検出電圧の大きさを縦軸に採っており、チョッパ制御回路６の過渡応答が速い期間を図中「応答速」で示し、チョッパ制御回路６の過渡応答が遅い期間を図中「応答遅」で示す。また、比較回路２８は、検出電圧が第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３を一旦越えると、検出電圧が第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３を下回ってから一定時間Ｔｂ経過するまではオン信号を出力し続けるものとする。

時刻ｔ２において、検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１を越えると、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の異常昇圧防止手段によりチョッパ回路３の動作が停止し、その後、電力変換回路４が動作を開始する時刻ｔ３までの期間は平滑コンデンサＣ１の両端電圧は略一定に保たれる。時刻ｔ３において電力変換回路４が動作を開始すると、無電極放電灯２に電力が供給され始めるので、平滑コンデンサＣ１の両端電圧は低下し始める。一方で、時刻ｔ２においては検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１を越えると同時に第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３を越えることになるので、比較回路２８は時刻ｔ２から、時刻ｔ３において検出電圧が第３のしきい値電圧を下回った後一定時間Ｔｂ経過する時刻ｔ６までの期間にオン信号を出力する。

時刻ｔ４において、検出電圧が第２のしきい値電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の解除手段によりチョッパ回路３の動作を再開させようとする。ここにおいて、時刻ｔ２から時刻ｔ６までの期間は、積分回路２３のスイッチ手段ＳＷ２がオン状態にあってチョッパ制御回路６の過渡応答が比較的速いので、時刻ｔ４の直後の時刻ｔ５においてチョッパ回路３は動作を再開し、無電極放電灯２が正常に点灯する。すなわち、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が短く、平滑コンデンサＣ１の両端電圧が大きく低下する（アンダーシュートが生じる）前にチョッパ回路３の動作が再開して平滑コンデンサＣ１の両端電圧の低下が抑制されるので、平滑コンデンサＣ１の両端電圧にアンダーシュートが生じることにより無電極放電灯２がちらつくことを防止できる。

そして、時刻ｔ６において比較回路２８からのオン信号の出力が停止することにより、チョッパ制御回路６の過渡応答が切り換えられて遅くなる。したがって、時刻ｔ６以降の無電極放電灯２の定常点灯時には、チョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を防止した状態で無電極放電灯２を点灯維持することができる。

本実施形態の点灯装置１では、上述したような無電極放電灯２の始動時に限らず、定常点灯時において、たとえばサージ電圧がチョッパ回路３に入力されるなどの理由によりチョッパ回路３の出力電圧が異常昇圧したとしても、異常昇圧防止手段により停止したチョッパ回路３の動作を再開させる際に無電極放電灯２がちらつくことを防止する効果がある。

また、第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３は、無電極放電灯２の定常点灯時における検出電圧より高く第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１以下の範囲から選択されていればよく、第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１と同値に限定されるものではない。ただし、第３のしきい値電圧Ｖｔｈ３を第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１と同値に設定すれば、チョッパ回路３の動作が異常昇圧防止手段により停止された場合にのみチョッパ制御回路６の過渡応答が速くなるので、無電極放電灯２の定常点灯時に検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１を越えない範囲で上昇してもチョッパ制御回路６の過渡応答を遅いままで動作させることができ、チョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を防止した状態で無電極放電灯２を点灯維持することができる。その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

（実施形態３）
本実施形態の点灯装置１は、図７に示すように、チョッパ制御回路６が検出電圧の変化率を検出する変化率検出回路２９を有し、変化率検出回路２９により検出される変化率が所定値を越える期間にチョッパ制御回路６の過渡応答を無電極放電灯２の定常点灯時よりも速くする構成とした点が実施形態２の点灯装置１と相違する。

本実施形態の変化率検出回路２９は、検出電圧の変化率が所定値を越える期間にオン信号を出力するものであって、検出電圧がチョッパ制御回路６の過渡応答よりも速く変化するときにオン信号を出力し、逆に検出電圧がチョッパ制御回路６の過渡応答よりも遅く変化するときにはオン信号を停止するように構成される。すなわち、検出電圧の変化率とは検出電圧が変化する速さを意味している。ここにおいて、変化率検出回路２９の出力端は積分回路２３のスイッチ手段ＳＷ２に接続されており、検出電圧の変化率が所定値を越える期間にスイッチ手段ＳＷ２がオン信号を受けてオンすることによりＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答が無電極放電灯２の定常点灯時よりも速くなる。

上述した点灯装置１の動作を、無電極放電灯２の始動時を例として検出電圧の経時変化を示す図８を参照し以下に説明する。図８では横軸を時間軸とし、検出電圧の大きさを縦軸に採っており、チョッパ制御回路６の過渡応答が速い期間を図中「応答速」で示し、チョッパ制御回路６の過渡応答が遅い期間を図中「応答遅」で示す。

時刻ｔ２において、検出電圧が第１のしきい値電圧Ｖｔｈ１を越えると、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の異常昇圧防止手段によりチョッパ回路３の動作が停止し、その後、電力変換回路４が動作を開始する時刻ｔ３までの期間は平滑コンデンサＣ１の両端電圧は略一定に保たれる。時刻ｔ３において電力変換回路４が動作を開始すると、無電極放電灯２に電力が供給され始めるので、平滑コンデンサＣ１の両端電圧は低下し始める。ここで、平滑コンデンサＣ１の両端電圧が低下する期間には検出電圧の変化率が所定値を越え、変化率検出回路２９はオン信号を出力する。

時刻ｔ４において、検出電圧が第２のしきい値電圧Ｖｔｈ２を下回ると、ＰＦＣ制御ＩＣ２１の解除手段によりチョッパ回路３の動作を再開させようとする。ここにおいて、平滑コンデンサの両端電圧が低下する期間（時刻ｔ３から時刻ｔ５までの期間）は、積分回路２３のスイッチ手段ＳＷ２がオン状態にあってチョッパ制御回路６の過渡応答が比較的速いので、時刻ｔ４の直後の時刻ｔ５においてチョッパ回路３は動作を再開し、無電極放電灯２が正常に点灯する。すなわち、時刻ｔ４から時刻ｔ５までの時間が短く、平滑コンデンサＣ１の両端電圧が大きく低下する（アンダーシュートが生じる）前にチョッパ回路３の動作が再開して平滑コンデンサＣ１の両端電圧の低下が抑制されるので、平滑コンデンサＣ１の両端電圧にアンダーシュートが生じることにより無電極放電灯２がちらつくことを防止できる。

その後、時刻ｔ７において平滑コンデンサＣ１の両端電圧が略一定になると、変化率検出回路２９からのオン信号が停止し、チョッパ制御回路６の過渡応答が切り換えられて遅くなる。したがって、時刻ｔ７以降の無電極放電灯２の定常点灯時には、チョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を防止した状態で無電極放電灯２を点灯維持することができる。

また、図７に示すＰＦＣ制御ＩＣ２１は、無電極放電灯２の定常点灯時に検出電圧が所定の第４のしきい値電圧を下回るとチョッパ回路３の動作を停止させる異常動作防止手段としての機能をさらに備えている。第４のしきい値電圧は、チョッパ回路３の出力電圧を無電極放電灯２の点灯に必要な最低電圧にしたときの検出電圧よりも低く設定される。その他の構成および機能は実施形態２と同様である。

（実施形態４）
本実施形態の点灯装置１は、図９に示すように、チョッパ制御回路６が交流電源ＡＣの出力（チョッパ回路３の入力）によってチョッパ制御回路６の過渡応答の速さを切り換える入力監視回路３０を備える点が実施形態２の点灯装置１と相違する。

図９に示す積分回路２３は、実施形態２の積分回路２３において、抵抗Ｒ３の両端間にコンデンサＣ１１と抵抗Ｒ５とスイッチ手段ＳＷ３との直列回路が接続された構成を有する。これにより、スイッチ手段ＳＷ３がオンの期間には積分回路２３にコンデンサＣ１１の容量成分が加わるので、スイッチ手段ＳＷ３がオフの期間よりもＰＦＣ制御ＩＣ２１の過渡応答が遅くなる。また、図９の入力監視回路３０は、交流電源ＡＣの投入後にチョッパ回路３の入力電圧を検出し、交流電源ＡＣの電源電圧（たとえば１００Ｖと２００Ｖ）によってスイッチ手段ＳＷ３のオンオフを切り換える。

ここにおいて、チョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を防止するためのチョッパ制御回路６における過渡応答の最適な速さは、チョッパ回路３に入力される電圧によって異なるものである。図９の構成によれば、点灯装置１はチョッパ制御回路６の過渡応答の速さを交流電源ＡＣの電源電圧に適した速さに切り換えるので、無電極放電灯２の定常点灯時にチョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を一層防止することができる。

また、入力監視回路３０は、チョッパ回路３の入力電圧に代えて交流電源ＡＣの周波数を検出し、この周波数（たとえば５０Ｈｚと６０Ｈｚ）によってチョッパ制御回路６の過渡応答の速さを切り換える構成であってもよい。この場合に、チョッパ制御回路６の過渡応答の速さを交流電源ＡＣの各周波数に適した速さに設定することができ、無電極放電灯２の定常点灯時にチョッパ回路３の入力電流歪みの悪化や力率低下を一層防止できる。その他の構成および機能は実施形態２と同様である。

本発明の実施形態１の構成を示す回路図である。同上の照明装置を示す断面図である。同上の無電極放電灯の始動時の動作を示す動作説明図である。同上の他の照明装置を示す断面図である。本発明の実施形態２の構成を示す回路図である。同上の無電極放電灯の始動時の動作を示す動作説明図である。本発明の実施形態３の構成を示す回路図である。同上の無電極放電灯の始動時の動作を示す動作説明図である。本発明の実施形態４の構成を示す回路図である。従来例の構成を示す回路図である。

符号の説明

１無電極放電灯点灯装置
２無電極放電灯
３チョッパ回路
４電力変換回路
５ドライブ回路
６チョッパ制御回路
１２誘導コイル
１４バルブ
２２電圧検出回路
２３積分回路（過渡応答制御手段）
２４タイマ回路
２９変化率検出回路
Ｑ１スイッチング素子
Ｖｔｈ１第１のしきい値電圧
Ｖｔｈ２第２のしきい値電圧
Ｖｔｈ３第３のしきい値電圧

Claims

スイッチング素子を有し直流電源から電力供給され出力する直流電圧の大きさをスイッチング素子のデューティ比によって決定するチョッパ回路と、チョッパ回路のスイッチング素子をオンオフさせるドライブ回路と、チョッパ回路の出力を高周波出力に変換するとともに放電ガスを封入したバルブに誘導コイルを近接配置してなる無電極放電灯を点灯させる高周波出力を無電極放電灯の誘導コイルに供給する電力変換回路と、チョッパ回路の出力電圧に比例する電圧を検出電圧として検出する電圧検出回路と、検出電圧に基づいてドライブ回路をフィードバック制御するチョッパ制御回路とを備え、チョッパ制御回路は、検出電圧が所定の第１のしきい値電圧を越えるとチョッパ回路の動作を停止させる異常昇圧防止手段と、異常昇圧防止手段によりチョッパ回路の動作が停止した状態において検出電圧が第１のしきい値電圧より低く設定された第２のしきい値電圧を下回るとチョッパ回路の動作を再開させる解除手段と、少なくとも解除手段によりチョッパ回路の動作が再開する際のチョッパ制御回路における過渡応答を無電極放電灯の定常点灯時よりも速くする過渡応答制御手段とを有することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
前記チョッパ制御回路は、前記電力変換回路が動作を開始する前に前記異常昇圧防止手段により前記チョッパ回路の動作が停止すると、電力変換回路が動作を開始してから前記解除手段によりチョッパ回路の動作が再開するまでの期間を含む一定時間を時限するタイマ回路を有し、前記過渡応答制御手段は、タイマ回路が前記一定時間を時限する期間にチョッパ制御回路の過渡応答を前記無電極放電灯の定常点灯時よりも速く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。
前記過渡応答制御手段は、前記第１のしきい値電圧以下であって前記無電極放電灯の定常点灯時における検出電圧より高く設定された第３のしきい値電圧を前記検出電圧が超えると前記チョッパ制御回路の過渡応答を無電極放電灯の定常点灯時よりも速く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。
前記第３のしきい値電圧は前記第１のしきい値電圧であることを特徴とする請求項３記載の無電極放電灯点灯装置。
前記チョッパ制御回路は前記検出電圧の変化率を検出する変化率検出回路を有し、前記過渡応答制御手段は、変化率検出回路により検出される変化率が所定値を超える期間にチョッパ制御回路の過渡応答を前記無電極放電灯の定常点灯時よりも速く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１ないし請求項４のいずれか１項に記載の無電極放電灯点灯装置と、放電ガスを封入したバルブに前記電力変換回路から高周波出力を受ける誘導コイルを近接配置した無電極放電灯とを備えることを特徴とする照明装置。