JPH088080A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 無電極放電灯の始動時及び点灯維持時に最適
な周波数が設定可能であると共に、装置の高効率化及び
小型化が可能な無電極放電灯点灯装置を提供する。 【構成】 高周波電力供給用コイル２に無電極放電灯３
の始動に十分な始動電力を供給すると共に、高い周波数
を有する電力供給手段１ｂと、高周波電力供給用コイル
２に無電極放電灯３の点灯維持に十分な定格電力を供給
すると共に、低い周波数１有する電力供給手段１ｃとを
設けて、スイッチング素子ＳＷ₁ の切り換えにより、無
電極放電灯３の始動時は電力供給手段１ｂが高周波電力
供給用コイル２に電力を供給し、無電極放電灯３の点灯
時は電力供給手段１ｃが高周波電力供給用コイル２に電
力を供給する。 【効果】 無電極放電灯の始動時及び点灯維持時に最適
な周波数が設定可能であると共に、装置の高効率化及び
小型化が可能な無電極放電灯点灯装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無電極放電灯に高周波
電力を印加して発光させる無電極放電灯点灯装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、無電極放電灯に高周波電力を印加
して発光させるこの種の無電極放電灯点灯装置は、図６
にブロック図を示すように、高周波電力を出力する電力
供給手１１ａと、電力供給手段１ａの出力端間に接続さ
れる高周波電力供給用コイル２と、高周波電力供給用コ
イル２の近接に配置され例えばガラス製のバルブ内に不
活性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入した無電極放
電灯３とを備えて構成されるものであり、電力供給手段
１ａにより出力された高周波電力を高周波電力供給用コ
イル２に供給することにより、高周波電力供給用コイル
２に高周波電磁界が発生し、そのエネルギ−によって無
電極放電灯３内部の放電ガスが励起され、高周波プラズ
マ電流を発生させて、紫外線または可視光を発生させる
ことにより、無電極放電灯３を放電、発光させるもので
ある。

【０００３】次に、表１，図７を参照して動作を簡単に
説明する。表１に、無電極放電灯３の周波数に対応した
無電極放電灯３がグロ−放電からア−ク放電へ移行する
（以下では始動と呼ぶ。）のに必要な電力（以下では始
動電力と呼ぶ。）の値と、周波数に対する無電極放電灯
３がア−ク放電を維持する（以下では点灯維持と呼
ぶ。）のに必要な最小電力（以下では最低点灯維持電力
と呼ぶ。）の値とを示し、表１に示す値を基に、図７
（ａ）に無電極放電灯３の点灯周波数と始動電力との関
係、及び図７（ｂ）に無電極放電灯３の点灯周波数と最
低点灯維持電力との関係を示す。ここで、表１及び図７
（ａ），（ｂ）に示す様に周波数と、始動電力または最
低点灯維持電力とは互いに反比例の関係である。

【０００４】

【表１】

【０００５】図７に於いて、電力供給手段１ａの出力電
力がｙ（Ｗ）より小さい（１０＜ｙ＜１５）場合、無電
極放電灯３の点灯周波数がｘ（ＭＨｚ）より（３＜ｘ＜
４）大きい周波数を選択することにより、つまり、始動
電力が最低点灯維持電力よりも小さくなる様な無電極放
電灯３の周波数（＝電力供給手段１ａの周波数）を選択
することにより、電力供給手段１ａの出力電力は無電極
放電灯３の点灯時の定格電力でよく、始動時を考慮する
必要がない。

【０００６】また、一般に無電極放電灯３の発光効率の
観点から電力供給手段１ａの周波数は１ＭＨｚ以上が望
ましく、無電極放電灯３の点灯周波数が５ＭＨｚ以上に
なると電力供給手段１ａは新たに増幅回路が必要となり
回路効率は低下する。一方、電力供給手段１ａに高速の
ＭＯＳＦＥＴを用いる為に、高い回路効率を得る為には
電力供給手段１ａの周波数が１〜３（＜ｘ）ＭＨｚが望
ましい。つまり、無電極放電灯３の点灯維持時は電力供
給手段１ａの周波数が１〜３（＜ｘ）ＭＨｚが望ましい
ことになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、本従来例に於
いては、無電極放電灯３の点灯周波数がｘ（ＭＨｚ）よ
り小さい場合は、無電極放電灯３の始動時に最低点灯維
持電圧よりも大きい始動電圧を、電力供給手段１ａより
高周波電力供給用コイル２に供給しなければならないの
で、電力供給手段１ａは消費電力の大きな部品を使用す
る必要があり、装置のコスト高及び大型化という問題が
生じる。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは無電極放電灯の始動時及び
点灯維持時に最適な周波数が設定可能であると共に、装
置の高効率化及び小型化が可能な無電極放電灯点灯装置
を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する為
に、請求項１記載の発明によれば、バルブ内に放電ガス
を封入した無電極放電灯と、無電極放電灯に近接して配
置され、高周波電流を通電することによって無電極放電
灯に高周波電力を供給する高周波電力供給用コイルとを
備えた無電極放電灯点灯装置に於いて、無電極放電灯の
始動に必要な電力を高周波電力供給用コイルに供給する
と共に、高い周波数で動作する第１の電力供給手段と、
無電極放電灯の点灯維持に必要な電力を高周波電力供給
用コイルに供給すると共に、低い周波数で動作する第２
の電力供給手段と、第１の電力供給手段から第２の電力
供給手段に出力を切り換えることにより無電極放電灯の
始動状態から点灯状態への制御を行う手段とを設けたこ
とを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、バルブ内に
放電ガスを封入した無電極放電灯と、無電極放電灯に近
接して配置され、高周波電流を通電することによって無
電極放電灯に高周波電力を供給する高周波電力供給用コ
イルとを備えた無電極放電灯点灯装置に於いて、無電極
放電灯の点灯維持に必要な低電力を高周波電力供給用コ
イルに供給すると共に、高い周波数で動作する第１の電
力供給手段と、無電極放電灯の点灯維持に必要な高電力
を高周波電力供給用コイルに供給すると共に、低い周波
数で動作する第２の電力供給手段と、第１の電力供給手
段と第２の電力供給手段との出力を交互に切り換えるこ
とにより無電極放電灯の調光制御を行う手段を設けたこ
とを特徴とする。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明によれば、第１の電力供給
手段を高い周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）で動作す
ることにより、無電極放電灯の始動に必要な電力を高周
波電力供給用コイルに供給して無電極放電灯を始動さ
せ、無電極放電灯の点灯後は、第１の電力供給手段より
第２の電力供給手段に切り換え、第２の電力供給手段を
低い周波数（例えば２．６５ＭＨｚ）で動作することに
より、無電極放電灯の点灯に必要な電力を高周波電力供
給用コイルに供給して無電極放電灯の点灯を維持する。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、第１の電力
供給手段を高い周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）で動
作することにより、無電極放電灯の点灯維持に必要な低
い電力を高周波電力供給用コイルに供給し、第２の電力
供給手段を低い周波数（例えば２．６５ＭＨｚ）で動作
することにより、無電極放電灯の点灯維持に必要な高い
電力を供給し、第１の電力供給手段と第２の電力供給手
段との出力を交互に切り換えることにより無電極放電灯
の調光制御を行う。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明に係る第１実施例を示すブロ
ック構成図であり、図６に示す従来例と異なる点は、従
来例に於ける電力供給手段１ａの代わりに、高周波電力
供給用コイル２に無電極放電灯３の始動に十分な始動電
力を供給すると共に、高い周波数（例えば１３．５６Ｍ
Ｈｚ）を有する電力供給手段１ｂと、高周波電力供給用
コイル２に無電極放電灯３の点灯維持に十分な定格電力
を供給すると共に、低い周波数（例えば２．６５ＭＨ
ｚ）を有する電力供給手段１ｃとを設けて、スイッチン
グ素子ＳＷ₁ の切り換えにより、無電極放電灯３の始動
時は電力供給手段１ｂが高周波電力供給用コイル２に電
力を供給し、無電極放電灯３の点灯時は電力供給手段１
ｃが高周波電力供給用コイル２に電力を供給することで
あり、その他の従来例と同一構成には同一符号を付すこ
とにより説明を省略する。

【００１４】図２に電力供給手段１ｂの具体回路例を示
す。電力供給手段１ｂは、直流電源Ｅと、発振回路４
と、増幅部５，８と、フィルタ−回路６と、整合回路７
とから構成され、発振回路４は、水晶振動子Ｘを用いた
回路であり、コイルＬ₆ とコンデンサＣ₁₅とにより低Ｑ
の同調回路を構成し、無調整の発振器としている。

【００１５】また、増幅部５，８は、発振回路４の発振
出力を増幅する第１の増幅回路（プリアンプ）５と、プ
リアンプ５の出力をさらに高周波電力増幅する第２の増
幅回路（メインアンプ）８とから構成されている。ここ
で、プリアンプ５は、トランジスタＱ₄ によりＣ級増幅
を行い、コイルＬ₅ とコンデンサＣ₁₇とにより発振周波
数に同調するようにしている。更に、抵抗Ｒ₈ 乃至抵抗
Ｒ₁₀は減衰器を構成し、抵抗Ｒ₁₁は、コイルＬ₅ のＱを
下げるために入れている。

【００１６】メインアンプ８は、パワーＭＯＳＦＥＴ
（以下、トランジスタと称す）Ｑ₅ による増幅器となっ
ている。コイルＬ₇ は、トランジスタＱ₅ の入力キャパ
シタンスを打ち消すために入れてあり、抵抗Ｒ₁₂はトラ
ンジスタＱ₅ の入力インピーダンスをプリアンプ５の出
力と整合させるために入れてある。

【００１７】フィルター回路６は、コイルＬ₃ 、コンデ
ンサＣ₄ 等から構成され、高周波が電源Ｅに帰還するこ
とを防いでおり、整合回路７は、コンデンサＣ₁₉，Ｃ₂₀
等から構成され、メインアンプ８の出力と後段の無電極
放電灯３及び高周波電力供給用コイル２との間に設けら
れ、両方のインピーダンスの整合を取り、反射をなくし
て無電極放電灯３に効率よく高周波電力を伝達するよう
にインピーダンス整合を行っているものである。

【００１８】以下に電力供給手段１ｂの動作を簡単に説
明する。直流電源Ｅからの直流電圧を受けると発振回路
４が発振を開始し、プリアンプ５に発振回路４の信号が
伝達されて増幅され、メインアンプ８に増幅された信号
が伝達されてさらに増幅される。メインアンプ８にて増
幅された高周波電圧は高周波電力供給用コイル２に印加
され、高周波電力供給用コイル２に高周波電流を流すこ
とにより、高周波電力供給用コイル２に高周波電力を発
生させ、無電極放電灯３に高周波電力を供給し、無電極
放電灯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する。

【００１９】次に、図３に電力供給手段１ｃの具体回路
例を示す。電力供給手段１ｃは、自励ハ−フブリッジ方
式インバ−タ装置であって、トランジスタＱ₆ ，Ｑ₈ の
交互のオンオフにより直流電源Ｅを高周波の交流電力に
変換して負荷回路１６に供給するものである。

【００２０】ここで、トランジスタＱ₆ とトランジスタ
Ｑ₈ との直列回路は直流電源Ｅの両端に接続され、トラ
ンジスタＱ₆ のコレクタ，エミッタ間にはダイオ−ドＤ
₃ が逆並列接続されている。また、トランジスタＱ₈ の
コレクタ，エミッタ間にはダイオ−ドＤ₄ が逆並列接続
されていると共に、トランスＴの１次巻線ｎ₁ と負荷回
路１６との直列回路が接続されている。負荷回路１６は
直流成分カット用のコンデンサＣ₂₂と、高周波電力供給
用コイル２と無電極放電灯３とから成る負荷Ｌｄとの直
列回路と、負荷Ｌｄに並列接続されたコンデンサＣ₂₃と
から構成される。トランスＴは、一対の２次巻線ｎ₂₁，
ｎ₂₂を備え、２次巻線ｎ₂₁の一端は１次巻線ｎ₁ の一端
と共通に接続され、他端はベ−ス抵抗Ｒ₁₃を介してトラ
ンジスタＱ₆ のベ−スに接続される。また、２次巻線ｎ
₂₂の一端は直流電源Ｅの負極に接続され、他端はベ−ス
抵抗Ｒ₁₄を介してトランジスタＱ₈ のベ−スに接続され
ると共に起動回路１７が接続されている。

【００２１】起動回路１７は、直流電源Ｅの両端に接続
された抵抗Ｒ₁₅とコンデンサＣ₂₁とから成る直列回路
と、抵抗Ｒ₁₅とコンデンサＣ₂₁との接続点１８に一端が
接続され、他端がトランジスタＱ₈ のベ−スに接続され
た例えばダイアックの様なトリガ素子Ｑ₇ とから構成さ
れ、直流電源Ｅを接続したときに抵抗Ｒ₁₅を介してコン
デンサＣ₂₁を充電し、コンデンサＣ₂₁の両端電圧がトリ
ガ素子Ｑ₇ のブレ−クオ−バ電圧を越えるとトリガ素子
Ｑ₇ が導通することにより、トランジスタＱ₈ のベ−ス
に電流を流してトランジスタＱ₈ をオンする。また、抵
抗Ｒ₁₅とコンデンサＣ₂₁との接続点１８にはダイオ−ド
Ｄ₅ のアノ−ドが接続され、ダイオ−ドＤ ₅ のカソ−ド
はダイオ−ドＤ₃ とダイオ−ドＤ₄ との接続点１９に接
続されている。

【００２２】この様に構成したことにより、無電極放電
灯の始動時及び点灯維持時に対して最適な周波数が設定
可能であると共に、装置の高効率化及び小型化が可能と
なる。

【００２３】（実施例２）図４は本発明に係る第２実施
例を示すブロック構成図であり、図１に示す第１実施例
と異なる点は、第１実施例に於ける電力供給手段１ｂの
代わりに、無電極放電灯３の最低点灯維持電力を供給す
ると共に、高い周波数（例えば１３．５６ＭＨｚ）を有
する電力供給手段１ｄを設けて、スイッチング素子ＳＷ
₁ を時分割に切り換えることにより、無電極放電灯３の
点灯時に、電力供給手段１ｃと電力供給手段１ｄとが交
互に高周波電力供給用コイル２に電力を供給できること
であり、その他の第１実施例と同一構成には同一符号を
付すことにより説明を省略する。

【００２４】図５に示す動作波形図を参照して以下に動
作を簡単に説明する。電力供給手段１ｃの周波数の方が
電力供給手段１ｄの周波数のよりも小さいので、図７よ
り電力供給手段１ｃの出力の方が電力供給手段１ｄの出
力よりも大きく、電力供給手段１ｃによって無電極放電
灯３が点灯している時の光出力の方が、電力供給手段１
ｄによって無電極放電灯３が点灯している時の光出力よ
りも大きくなる。その為に、スイッチング素子ＳＷ₁ を
周波数ｚ（Ｈｚ）（例えば１００Ｈｚ）の周期の間に時
分割に切り換えることにより、無電極放電灯３の調光が
容易に可能となる。尚、電力供給手段１ｄの具体回路例
は図２に示すものと同様でもよい。

【００２５】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、無電極放
電灯の始動時及び点灯維持時に最適な周波数が設定可能
であると共に、装置の高効率化及び小型化が可能な無電
極放電灯点灯装置を提供できる。

【００２６】請求項２記載の発明によれば、無電極放電
灯の調光制御に最適な周波数が設定可能であると共に、
装置の高効率化及び小型化が可能な無電極放電灯点灯装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１実施例を示すブロック構成図
である。

【図２】上記実施例に係る第１の電力供給手段の具体例
を示す回路図である。

【図３】上記実施例に係る第２の電力供給手段の具体例
を示す回路図である。

【図４】本発明に係る第２実施例を示すブロック構成図
である。

【図５】上記実施例に係る動作波形を示す図である。

【図６】本発明に係る従来例を示すブロック構成図であ
る。

【図７】上記従来例に係る周波数−電力特性を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 電力供給手段 ２ 高周波電力供給用コイル ３ 無電極放電灯 ＳＷ スイッチング素子

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バルブ内に放電ガスを封入した無電極放
   電灯と、前記無電極放電灯に近接して配置され、高周波
   電流を通電することによって前記無電極放電灯に高周波
   電力を供給する高周波電力供給用コイルとを備えた無電
   極放電灯点灯装置に於いて、 前記無電極放電灯の始動に必要な電力を前記高周波電力
   供給用コイルに供給すると共に、高い周波数で動作する
   第１の電力供給手段と、前記無電極放電灯の点灯維持に
   必要な電力を前記高周波電力供給用コイルに供給すると
   共に、低い周波数で動作する第２の電力供給手段と、前
   記第１の電力供給手段から前記第２の電力供給手段に出
   力を切り換えることにより前記無電極放電灯の始動状態
   から点灯状態への制御を行う手段とを設けたことを特徴
   とする無電極放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 バルブ内に放電ガスを封入した無電極放
   電灯と、前記無電極放電灯に近接して配置され、高周波
   電流を通電することによって前記無電極放電灯に高周波
   電力を供給する高周波電力供給用コイルとを備えた無電
   極放電灯点灯装置に於いて、 前記無電極放電灯の点灯維持に必要な低電力を前記高周
   波電力供給用コイルに供給すると共に、高い周波数で動
   作する第１の電力供給手段と、前記無電極放電灯の点灯
   維持に必要な高電力を前記高周波電力供給用コイルに供
   給すると共に、低い周波数で動作する第２の電力供給手
   段と、前記第１の電力供給手段と前記第２の電力供給手
   段との出力を交互に切り換えることにより前記無電極放
   電灯の調光制御を行う手段を設けたことを特徴とする無
   電極放電灯点灯装置。