JP3797434B2 - Electrodeless discharge lamp lighting device, electrodeless discharge lamp lighting device, and electrodeless discharge lamp illumination device - Google Patents

Electrodeless discharge lamp lighting device, electrodeless discharge lamp lighting device, and electrodeless discharge lamp illumination device Download PDF

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、無電極放電灯を点灯させる点灯装置と、これを用いた無電極放電灯照明装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、無電極放電灯を点灯させる点灯装置は、例えば水晶発信器等の周波数固定の発信器の出力を受けて、インバータのスイッチング素子を動作させ、このインバータの出力を無電極放電灯と磁気結合した励起コイル等に供給し、その放電灯を、例えばISMバンド(工業用・科学用および医事用周波数)と称される13.56MHz付近の周波数帯域で点灯させるように構成されていた。
【0003】
上記点灯装置は、固定された周波数を受けてスイッチング動作するものであるから、出力に係る周波数が安定し、所要の周波数範囲に発振周波数が収まる。そのため、電波通信等で用いられている周波数帯域に妨害電波が出力されることがないという優れた特徴を有する。
【0004】
しかしながら、上記点灯装置によると、インダクタンスまたはキャパシタンス成分を有する無電極放電灯の周波数特性の変動、例えば、放電灯の始動時、あるいは、経時変化等による変動によって点灯装置と放電灯とのインピーダンスが整合しなくなり、点灯装置から出力される電圧と電流との位相関係が変化する。
【0005】
特に、無電極放電灯の場合には、メガHz帯域等の短波長の電磁波により励起されるものであるため、そのインピーダンス特性は急峻になり、上記インピーダンス不整合が生じると、発光効率の低下を招くことは勿論のこと、最悪の場合には、大量の無効電流が流れ、点灯装置の素子が破壊されてしまうという問題がある。
【0006】
そこで、本発明者らは、特願平4−172100号に示すように、点灯装置から出力される電流と電圧との位相差を検出して、その位相差を一定にするように点灯周波数を変化させるするものを発明した。
【0007】
このものによれば、妨害電波の発生を問題とならぬ程度に抑えることができ、かつ、無電極放電灯の周波数変動に的確に対応して素子の破壊を防止できる利点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のものは、電流検出器および電圧検出器や、位相比較器等の回路構成部品が不可欠であり、そのため回路構成が複雑となり易いものであった。
【0009】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するためなされたもので、その目的は、簡単な回路構成で妨害電波の発生を問題とならぬ程度に抑えることができ、かつ、無電極放電灯の周波数特性の変動に的確に対応して素子の破壊を防止し得る無電極放電灯用点灯装置およびそれを用いた無電極放電灯照明装置を提供することである。
【0010】
【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用点灯装置は、固定された周波数で発振する水晶発信器からなる固定発振手段と、固定発振手段で発振される周波数と異なった周波数で発振する第2の発振手段と、固定発振手段および第2の発振手段の出力を増幅可能な電力増幅手段と、 電力増幅手段の出力を無電極放電灯に供給する結合手段と、結合手段に供給される電力に応じた電圧または電流を検出する検出手段と、検出手段の出力に応じて、固定発振手段または第2の発振手段のいずれか一方を選択し電力増幅手段に供給させる選択手段と、を具備したことを特徴とする。
【0011】
請求項2記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項1記載の無電極放電灯用点灯装置と、無電極放電灯用点灯装置の出力により付勢される無電極放電灯とを具備していることを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の無電極放電灯照明装置は、固定された周波数で発振する水晶発信器からなる固定発振手段と、固定発振手段で発振される周波数と異なった周波数で発振する第2の発振手段と、固定発振手段および第2の発振手段から供給される出力を増幅可能な電力増幅手段と、電力増幅手段の出力によって電磁波を放射する結合手段と、結合手段に供給される電力に応じた電圧または電流を検出する検出手段と、検出手段の出力に応じて、固定発振手段または第2の発振手段のいずれか一方を選択して電力増幅手段に供給させる選択手段と、結合手段の出力によって発光する無電極放電灯と、無電極放電灯の発光を反射または透過させて外方に放射させる制光手段と、を具備したことを特徴とする。
【0016】
ここで上記において、発振周波数を過渡的に変化させるとは、発振周波数を実質的な定常状態とは異なる周波数に変化させることを意味する。
【0017】
ここで上記において、無電極放電灯の発光を反射または透過させて外方に放射させる制光手段とは、代表的には例えば所望の配光を得るために放電灯から発せられた光を反射させる反射板やルーバー等の反射部材や、分光特性を変化させる所謂光フィルタや光学的干渉部材、および分光特性の変化を伴わず光を実質的に全透過させる透光性部材などを総称していう。
【0018】
【作用】
無電極放電灯は、例えば点灯開始前の状態と安定点灯の状態では、そのインピーダンス特性は大きく変わるものであるため、点灯装置から電力が供給されると、そのインピーダンス変化に応動して電圧、あるいは電流が変化する。つまり、点灯開始前の状態において、放電灯のインピーダンスは実質的に無限大を示すのに対し、点灯開始後における放電灯のインピーダンスは小さくなるため、始動開始時における放電灯を負荷として含めた等価回路のQが低下することになる。したがって、放電灯の始動開始時には、点灯装置から供給される電力の電圧が低下するものである。また、無電極放電灯と点灯装置とのインピーダンスが不整合となると、上記と同様に放電灯を負荷として含めた等価回路のQが変動することになり、同じく電圧または電流が変動することになる。
【0019】
本発明においては、回路の複雑化を伴う電流および電圧の位相差を検出することなしに、これらインピーダンス特性の変動に伴う電圧または電流を検出手段が検出し、その検出手段の出力に応じて、選択手段が電力増幅手段に供給する発振周波数を変化させる。すると、無電極放電灯は、インダクタンスまたはキャパシタンス成分を有する負荷であるため供給される電力の周波数に応じてインピーダンスが変化することになり、点灯装置と放電灯とのインピーダンス不整合を改善し得ることになる。
【0020】
【実施例】
以下,図面を用いて本発明の実施例を説明する。図1に本発明の実施例に係る無電極放電灯用点灯装置および無電極放電灯点灯装置の構成を示す。
【0021】
この実施例では、13.56MHzに固定された周波数で発振する水晶発振器1と、検出手段2から出力される制御電圧に応じた周波数で発振する電圧制御発振器(VCO)3とが備えられている。これら水晶発振器1と電圧制御発振器3との出力はスイッチ4により一方が選択され、電力増幅器5に与えられる。電力増幅器5にはスイッチング素子が含まれ、発振出力を受けてスイッチングがなされ、その出力は例えば励起コイルなどで構成された結合手段6を介して無電極放電灯7に供給される。
【0022】
電力増幅器5から結合手段6に至るラインには、電圧ピックアップ部8が設けられ、電力増幅器5から結合手段6に供給される電圧に対応した電圧が取り出される。そして、取り出された電圧は、検出手段2に与えられ、結合手段6と磁気的結合をした無電極放電灯7のインピーダンス変動の検出に用いられる。すなわち、無電極放電灯7のインピーダンス特性が変化すると、マッチング状態のずれによって、電力増幅器5の出力に係る電力の電圧量に変化が生ずる。そこで、検出手段2では、電圧量の変化を検出し、この結果に応じた制御電圧を出力する。具体的には、例えば検出した電圧が所定の電圧値を越えているときには、電圧制御発振器3に対して水晶発振器1よりも高めの15MHzの周波数を発振するようなレベルを出力し、検出電圧が所定の電圧値に近づくにしたがい発振周波数を下げる方向へ制御電圧を遷移させる。
【0023】
さらに、この点灯装置には、選択手段9が設けられており、この選択手段9は、検出手段2の出力を入力すると共に、検出手段2の出力に応動してスイッチ4を制御する。つまり、検出手段2から出力される制御電圧が、所定の電圧値に合致するときには、スイッチ4を水晶発振器1側へ切換えるように制御し、また、検出手段2から出力される制御電圧が、所定の電圧値と異なるときには、スイッチ4を電圧制御発振器3側に切換えるように制御して、各々の発振器1,3の一方の出力を電力増幅器5に供給するようにしている。
【0024】
以上の動作により、点灯装置と無電極放電灯との間にインピーダンスの不整合がある場合には、検出手段で検出される電圧に応じた周波数の電力が供給されて点灯装置と放電灯とのインピーダンス不整合を改善し得ることになる。なお、このような動作は、無電極放電灯の始動時等の僅かな時間であり、妨害電波が生じたとしても電波通信等に及ぼす影響は殆ど無視できる程度のものである。
【0025】
また、整合性が保たれているときには、固定された周波数の電力が供給されるため、固定周波数による発振の利点である妨害電波の抑制を図ることができる。次に本発明の理解の助けとなる点灯装置について図2を用いて説明する。ここで、図1における構成要素と同一の構成要素には、同一の符号を付して説明を省略する。この参考例では、結合手段6に供給される電力について、過渡的に変化したときに検出するためのハイパスフィルタ10を設け、電圧ピックアップ部8により取り出される電圧に過渡的な変化があった場合のみに、検出手段2へその電圧信号が入力されるように構成されている。
【0026】
検出手段2は、ハイパスフィルタ10を介して入力される電圧信号がゼロのときは、予め定められた例えば13.56MHzに固定された周波数で電圧制御発振器3が発振するように制御電圧を出力し、ハイパスフィルタ10を介して電圧信号が与えられると、その電圧信号に応じて電圧制御発振器3の発振周波数を上昇させるような制御電圧を出力する。すなわち、発振手段である電圧制御発振器3は、検出手段2の出力に応じて過渡的にその発振周波数を変化させるように構成されているものである。
【0027】
以上の構成によって、無電極放電灯7のインピーダンスが過渡的に大きく変動した場合には、電圧制御発信器3により、発振周波数が変化して点灯装置とその放電灯とのインピーダンス不整合を抑制するように働き、無電極放電灯7が安定して点灯してインピーダンスが整合しているときには、上記実施例における固定発振手段と同様に、妨害電波の抑制を図ることができるものである。しかし、電圧制御発信器3がいわゆるフィードバック形の自励発振手段である場合には部品のばらつき等による出力周波数が一定せず、妨害電波の抑制を図ることが困難である。
【0028】
次に、本発明の無電極放電灯照明装置に係る実施例を図3および4を用いて説明する。すなわち本実施例においては、無電極放電灯7は、中空の石英ガラス球内に例えばクリプトンガスおよびよう化ナトリウム等の発光金属が気密に封入された無電極放電灯本体7aに、管状のガラス管からなる始動用細管7bが接合されて構成されている。ここで、この放電灯7の始動時には、始動用細管7bに高電圧を与えてグロー放電を生起させ、放電灯本体7aにプラズマを誘起させるため、放電灯本体7aに電磁波として点灯電力を放射する結合手段としての励起コイル6から、コンデンサC1を介して、コイルL1、コンデンサC2、抵抗R1が並列に接続されて構成されたスタータ回路に電力が供給される。この励起コイル6は、放電灯本体7aを取り巻くように配置されており、例えばアルミニウム等の導電性金属を2乃至3ターン巻回するようにコイル状に一体成形したものが使用されている。また、スイッチSWは、起動用のスイッチを示している。
【0029】
励起コイル6より電源側には、530pF程度の容量のコンデンサCpとコンデンサCsとがT回路を構成するように接続され、マッチング回路として機能する。スイッチング用の一対の電界効果トランジスタ(FET)T1,T2の接続点と一方のトランジスタT2のソースとの間から電力増幅器5の出力が、上記マッチング回路を介して結合手段である励起コイル6に供給される。トランジスタT1のソースとトランジスタT2のドレインとの間には、電源電圧VDDが与えられており、またスイッチング用の高周波は、ドライバ11から各々のトランジスタT1,T2のゲートに供給されている。
【0030】
また、本実施例においては、励起コイル6に供給される電圧は、トランジスタT1のドレインソース間の電圧をコンデンサC3,C4で分圧することにより取り込まれている。検出端8から取り込まれた電圧は、ハイパスフィルタ10、比較器12、ローパスフィルタ13により構成される制御手段14に出力されている。つまり、上述の実施例と同じくハイパスフィルタ10を介して、その電圧が過渡的に変化したときにそのハイパスフィルタ10を通過するようにされ、このハイパスフィルタ10の出力は、比較器12の一方の端子に入力される。また比較器12の他方の端子には、無電極放電灯7が正常の動作をするときに対応した直流電圧が基準電圧VREF として与えられている。
【0031】
そして、比較器12の出力は、ローパスフィルタ13に与えられ、このローパスフィルタ13は、比較器12の出力を積分して直流電圧信号を作成する。そして、この直流電圧信号は制御電圧として電圧制御発振器3に供給されるように構成されているものである。またここで、上記制御手段14はハイパスフィルタ10を介して入力される電圧信号がゼロのときは、予め定められた例えば13.56MHzに固定された周波数で電圧制御発振器3が発振するように直流電圧信号を出力し、ハイパスフィルタ10を介して電圧信号が与えられると、その電圧信号に応じて電圧制御発振器3の発振周波数を上昇させるような直流電圧信号を出力するようになっている。すなわち、制御手段14は、励起コイル6に出力される電力に応じた電圧に基づいて電圧制御発振器3の発振周波数を過渡的に変化させ、無電極放電灯7が安定に点灯しているときには、その発振周波数を固定するように直流電圧信号を出力するものである。
【0032】
また、無電極放電灯の発光を反射または透過させて外方に放射させる制光手段について、図4を用いて説明する。同図にその要部を示すように、無電極放電灯7の始動用細管7bを機械的に固定することにより放電灯7を支持するソケット15は、内面が反射面を呈する碗状の反射笠16の中央部に取着されている。また、その反射笠16の開口部には、電磁波が外部に漏れることを防止するために、金属メッシュ(図示せず)が埋め込まれた前面ガラス板17が配設されており、これら反射笠16および前面ガラス板17により制光手段を構成している。
【0033】
次に、上記のように構成された無電極放電灯照明装置の動作について、その点灯装置部分を中心に説明する。スイッチSWを閉じるとコンデンサC1を介してコンデンサC2、コイルL1、抵抗R1からなる共振回路に電力が供給され共振を生じる。この共振電力は無電極放電灯7に取着された始動用細管7bに供給され、グロー放電を生じさせる。このグロー放電は、励起コイル6からの無電極放電灯7への電磁波放射と相まって、無電極放電灯7のプラズマ放電を誘起し、リング状のプラズマが生じて始動状態へと到る。
【0034】
上記無電極放電灯7の始動から点灯に到るまでの間には、無電極放電灯7のインピーダンス特性が変化し、これに伴いトランジスタT1のドレインソース間電圧を分圧用コンデンサC3,C4で分圧され取り込まれた電圧は変動する。そして、その検出端8から取り込まれた電圧は、ハイパスフィルタ10を介して、その電圧が過渡的に変化したときにそのハイパスフィルタ10を通過するようにされ、このハイパスフィルタ10の出力は、比較器12の一方の端子に入力され、無電極放電灯7が正常の動作をするときに対応した基準電圧VREF と比較される。また、この比較器12の出力は、ローパスフィルタ13に与えられ、このローパスフィルタ13は、比較器12の出力を積分して直流電圧信号を作成し、この直流電圧信号は制御電圧として電圧制御発振器3に供給される。したがって、無電極放電灯7のインピーダンスが変化していないときには、ハイパスフィルタ10を介して入力される電圧信号がゼロとなっているため、制御手段14は、予め定められた例えば13.56MHzに固定された周波数で電圧制御発振器3が発振するように直流電圧信号を出力する。また無電極放電灯7の始動時等の過渡的なインピーダンス変動が生じたときには、ハイパスフィルタ10を介して電圧信号が与えられることになり、その電圧信号に応じて電圧制御発振器3の発振周波数を上昇させるような直流電圧信号を出力するように作用する。つまり、制御手段14は励起コイルに出力される電力に応じた電圧に基づいて電圧制御発振器3の発振周波数を過渡的に変化させ、無電極放電灯7が安定に点灯しているときには、その発振周波数を固定するように直流電圧信号を出力する。
【0035】
以上のとおり、無電極放電灯のインピーダンスが過渡的に大きく変動した場合には、電圧制御発振器により、発振周波数が変化して点灯装置とその放電灯とのインピーダンス不整合を抑制するように働き、無電極放電灯が安定して点灯してインピーダンスが整合しているときには、固定発振手段と同様に、妨害電波の抑制を図ることができるものである。
【0036】
なお、上記実施例においては、結合手段に供給される電圧を検出あるいは、その電圧に基づき発振手段を制御するものについて具体的に説明しているが、結合手段に到る電流経路に電流検出手段を設けて、その電流を検出しても良く、同様にその電流に基づき発振手段を制御してもよい。
【0037】
また、上記において、結合手段と電力増幅器との間を同軸ケーブルなどの特性インピーダンスの定まった延長ケーブルで接続させて、電気回路部分と、無電極放電灯を含む灯具部分とを分離させることもできる。この際には、コンデンサCpとコンデンサCsとにより構成されるマッチング回路の回路定数をケーブルの特性インピーダンスに整合させるように変化できるように構成させてもよい。具体的には、例えばコンデンサCpとコンデンサCsに対して並列に補助コンデンサをスイッチを介して各々接続させ、そのスイッチの入切を制御してもよい。さらには、放電灯の始動時や点灯状態を既存の手段で検出して、その放電灯の動作状態に応じて、マッチング回路の回路定数を変化させてもよい。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、簡単な回路構成で妨害電波の発生を問題とならぬ程度に抑えることができ、かつ、無電極放電灯の周波数特性の変動に的確に対応して素子の破壊を防止し得る無電極放電灯用点灯装置、無電極放電灯点灯装置およびそれを用いた無電極放電灯照明装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無電極放電灯用点灯装置および無電極放電灯点灯装置に係る実施例を示す回路ブロック図
【図2】本発明の理解の助けとなる点灯装置を示す回路ブロック図
【図3】本発明の無電極放電灯放電灯照明装置に係る実施例の回路を示す図
【図4】本発明の無電極放電灯放電灯照明装置に係る実施例の制光手段を示す概略図
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a lighting device for lighting an electrodeless discharge lamp and an electrodeless discharge lamp illumination device using the lighting device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a lighting device for lighting an electrodeless discharge lamp receives an output of a fixed frequency transmitter such as a crystal oscillator, operates an inverter switching element, and magnetically couples the output of the inverter with an electrodeless discharge lamp. The discharge lamp is supplied to the excitation coil and the like, and the discharge lamp is lit in a frequency band near 13.56 MHz called, for example, an ISM band (industrial / scientific and medical frequency).
[0003]
Since the lighting device performs a switching operation in response to a fixed frequency, the frequency related to the output is stabilized, and the oscillation frequency falls within a required frequency range. Therefore, it has an excellent feature that no disturbing radio wave is output in a frequency band used in radio communication or the like.
[0004]
However, according to the above lighting device, the impedance between the lighting device and the discharge lamp is matched by a change in the frequency characteristics of the electrodeless discharge lamp having an inductance or a capacitance component, for example, a change due to the start of the discharge lamp or a change over time. Thus, the phase relationship between the voltage and current output from the lighting device changes.
[0005]
In particular, in the case of an electrodeless discharge lamp, since it is excited by a short wavelength electromagnetic wave such as a mega-Hz band, its impedance characteristic becomes steep, and if the above impedance mismatch occurs, the luminous efficiency decreases. As a matter of course, there is a problem that a large amount of reactive current flows and the elements of the lighting device are destroyed in the worst case.
[0006]
Therefore, as shown in Japanese Patent Application No. 4-172100, the present inventors detect the phase difference between the current and voltage output from the lighting device and set the lighting frequency so as to make the phase difference constant. I invented something to change.
[0007]
According to this structure, there is an advantage that generation of jamming radio waves can be suppressed to an extent that does not cause a problem, and destruction of the element can be prevented accurately corresponding to the frequency fluctuation of the electrodeless discharge lamp.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above, circuit components such as a current detector, a voltage detector, and a phase comparator are indispensable, so that the circuit configuration tends to be complicated.
[0009]
The present invention has been made to solve the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to suppress generation of jamming radio waves to a level that does not cause a problem with a simple circuit configuration, and an electrodeless discharge lamp. It is an object to provide an electrodeless discharge lamp lighting device that can accurately prevent the destruction of elements in response to fluctuations in the frequency characteristics of the above and an electrodeless discharge lamp illumination device using the same.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The lighting device for an electrodeless discharge lamp according to claim 1 includes a fixed oscillation means including a crystal oscillator that oscillates at a fixed frequency, and a second oscillation that oscillates at a frequency different from the frequency oscillated by the fixed oscillation means. A power amplifying means capable of amplifying the outputs of the fixed oscillating means and the second oscillating means, a coupling means for supplying the output of the power amplifying means to the electrodeless discharge lamp, and a power supplied to the coupling means. detecting means for detecting a voltage or current, depending on the output of the detecting means, and selecting means for supplying to the power amplification means selects either the fixed oscillator means or the second oscillating means, by comprising the Features.
[0011]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 2 comprises the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 and an electrodeless discharge lamp energized by the output of the electrodeless discharge lamp lighting device. It is characterized by being.
[0014]
The electrodeless discharge lamp illumination device according to claim 3 is a fixed oscillation means comprising a crystal oscillator that oscillates at a fixed frequency, and a second oscillation means that oscillates at a frequency different from the frequency oscillated by the fixed oscillation means. A power amplifying means capable of amplifying the output supplied from the fixed oscillating means and the second oscillating means, a coupling means for radiating an electromagnetic wave by the output of the power amplifying means, and a voltage corresponding to the power supplied to the coupling means Alternatively, the detecting means for detecting the current, the selecting means for selecting either the fixed oscillating means or the second oscillating means to be supplied to the power amplifying means according to the output of the detecting means, and the light emitted by the output of the coupling means An electrodeless discharge lamp, and light control means for reflecting or transmitting light emitted from the electrodeless discharge lamp and radiating it outward are provided.
[0016]
Here, in the above description, changing the oscillation frequency transiently means changing the oscillation frequency to a frequency different from a substantially steady state.
[0017]
Here, in the above description, the light control means for reflecting or transmitting the light emitted from the electrodeless discharge lamp and radiating it outwardly typically reflects, for example, light emitted from the discharge lamp in order to obtain a desired light distribution. Reflective members such as reflectors and louvers, so-called optical filters and optical interference members that change spectral characteristics, and translucent members that transmit light substantially without any change in spectral characteristics, etc. .
[0018]
[Action]
For example, since the impedance characteristics of the electrodeless discharge lamp change greatly between the state before starting lighting and the state of stable lighting, when power is supplied from the lighting device, the voltage or The current changes. In other words, the impedance of the discharge lamp is substantially infinite in the state before starting lighting, whereas the impedance of the discharge lamp after starting lighting becomes small. The Q of the circuit will be reduced. Therefore, when starting the discharge lamp, the voltage of the electric power supplied from the lighting device decreases. In addition, when the impedances of the electrodeless discharge lamp and the lighting device are mismatched, the Q of the equivalent circuit including the discharge lamp as a load changes as described above, and the voltage or current also changes. .
[0019]
In the present invention, without detecting the phase difference between the current and the voltage accompanying the complexity of the circuit, the detection means detects the voltage or current accompanying the fluctuation of these impedance characteristics, and according to the output of the detection means, The selection means changes the oscillation frequency supplied to the power amplification means . Then, since the electrodeless discharge lamp is a load having an inductance or capacitance component, the impedance changes according to the frequency of the supplied power, and impedance mismatch between the lighting device and the discharge lamp can be improved. become.
[0020]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of an electrodeless discharge lamp lighting device and an electrodeless discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention.
[0021]
In this embodiment, a crystal oscillator 1 that oscillates at a frequency fixed at 13.56 MHz and a voltage controlled oscillator (VCO) 3 that oscillates at a frequency corresponding to the control voltage output from the detection means 2 are provided. . One of the outputs of the crystal oscillator 1 and the voltage controlled oscillator 3 is selected by the switch 4 and is supplied to the power amplifier 5. The power amplifier 5 includes a switching element, is switched by receiving an oscillation output, and the output is supplied to the electrodeless discharge lamp 7 through a coupling means 6 constituted by, for example, an excitation coil.
[0022]
A voltage pickup unit 8 is provided in a line from the power amplifier 5 to the coupling means 6, and a voltage corresponding to the voltage supplied from the power amplifier 5 to the coupling means 6 is taken out. The extracted voltage is supplied to the detection means 2 and used for detecting the impedance fluctuation of the electrodeless discharge lamp 7 that is magnetically coupled to the coupling means 6. That is, when the impedance characteristic of the electrodeless discharge lamp 7 changes, the amount of power voltage related to the output of the power amplifier 5 changes due to a shift in the matching state. Therefore, the detection means 2 detects a change in the voltage amount and outputs a control voltage corresponding to the result. Specifically, for example, when the detected voltage exceeds a predetermined voltage value, a level at which a frequency of 15 MHz higher than the crystal oscillator 1 is oscillated is output to the voltage controlled oscillator 3, and the detected voltage is As the voltage approaches a predetermined voltage value, the control voltage is shifted in the direction of decreasing the oscillation frequency.
[0023]
Further, the lighting device is provided with a selection means 9 that inputs the output of the detection means 2 and controls the switch 4 in response to the output of the detection means 2. That is, when the control voltage output from the detection unit 2 matches a predetermined voltage value, the switch 4 is controlled to be switched to the crystal oscillator 1 side, and the control voltage output from the detection unit 2 is When the voltage value is different from the voltage value, the switch 4 is controlled to be switched to the voltage controlled oscillator 3 side so that one output of each of the oscillators 1 and 3 is supplied to the power amplifier 5.
[0024]
With the above operation, when there is an impedance mismatch between the lighting device and the electrodeless discharge lamp, power having a frequency corresponding to the voltage detected by the detection means is supplied, and the lighting device and the discharge lamp Impedance mismatch can be improved. Such an operation is a short time such as when the electrodeless discharge lamp is started, and even if an interference radio wave is generated, the influence on the radio wave communication is almost negligible.
[0025]
In addition, when the consistency is maintained, power of a fixed frequency is supplied, so that it is possible to suppress jamming radio waves, which is an advantage of oscillation by the fixed frequency. Next , a lighting device that helps the understanding of the present invention will be described with reference to FIG. Here, the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. In this reference example, a high-pass filter 10 is provided for detecting when the power supplied to the coupling means 6 changes transiently, and only when there is a transient change in the voltage taken out by the voltage pickup unit 8. In addition, the voltage signal is input to the detecting means 2.
[0026]
When the voltage signal input through the high-pass filter 10 is zero, the detection means 2 outputs a control voltage so that the voltage-controlled oscillator 3 oscillates at a predetermined frequency fixed at 13.56 MHz, for example. When a voltage signal is given through the high-pass filter 10, a control voltage that increases the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 3 according to the voltage signal is output. That is, the voltage controlled oscillator 3 which is an oscillating means is configured to transiently change the oscillation frequency according to the output of the detecting means 2.
[0027]
With the above configuration, when the impedance of the electrodeless discharge lamp 7 changes greatly in a transient manner, the oscillation frequency is changed by the voltage control oscillator 3 to suppress impedance mismatch between the lighting device and the discharge lamp. Thus, when the electrodeless discharge lamp 7 is steadily lit and the impedance is matched, it is possible to suppress the jamming radio wave similarly to the fixed oscillation means in the above embodiment. However, when the voltage control oscillator 3 is a so-called feedback-type self-excited oscillation means, the output frequency is not constant due to component variations or the like, and it is difficult to suppress interference radio waves.
[0028]
Next, an embodiment of the electrodeless discharge lamp illumination device of the present invention will be described with reference to FIGS. That is, in the present embodiment, the electrodeless discharge lamp 7 includes a tubular glass tube in an electrodeless discharge lamp main body 7a in which a luminescent metal such as krypton gas and sodium iodide is hermetically sealed in a hollow quartz glass sphere. A starting thin tube 7b is joined to each other. Here, at the time of starting the discharge lamp 7, a high voltage is applied to the starting thin tube 7b to cause glow discharge, and plasma is induced in the discharge lamp main body 7a. Therefore, lighting power is radiated as an electromagnetic wave to the discharge lamp main body 7a. Electric power is supplied from an excitation coil 6 as a coupling means to a starter circuit configured by connecting a coil L1, a capacitor C2, and a resistor R1 in parallel via a capacitor C1. The excitation coil 6 is arranged so as to surround the discharge lamp main body 7a, and for example, a coil that is integrally formed in a coil shape so that a conductive metal such as aluminum is wound two to three turns is used. Further, the switch SW indicates a start switch.
[0029]
A capacitor Cp having a capacity of about 530 pF and a capacitor Cs are connected to the power supply side from the excitation coil 6 so as to constitute a T circuit, and function as a matching circuit. The output of the power amplifier 5 is supplied to the excitation coil 6 which is a coupling means from between the connection point of a pair of field effect transistors (FETs) T1 and T2 for switching and the source of one transistor T2 through the matching circuit. Is done. A power supply voltage VDD is applied between the source of the transistor T1 and the drain of the transistor T2, and a high frequency for switching is supplied from the driver 11 to the gates of the transistors T1 and T2.
[0030]
In this embodiment, the voltage supplied to the excitation coil 6 is taken in by dividing the voltage between the drain and source of the transistor T1 by the capacitors C3 and C4. The voltage taken in from the detection terminal 8 is output to the control means 14 constituted by the high pass filter 10, the comparator 12, and the low pass filter 13. That is, when the voltage changes transiently through the high-pass filter 10 as in the above-described embodiment, the high-pass filter 10 passes through the high-pass filter 10. Input to the terminal. A DC voltage corresponding to the normal operation of the electrodeless discharge lamp 7 is applied to the other terminal of the comparator 12 as a reference voltage VREF.
[0031]
The output of the comparator 12 is given to the low-pass filter 13, and the low-pass filter 13 integrates the output of the comparator 12 to create a DC voltage signal. The DC voltage signal is supplied to the voltage controlled oscillator 3 as a control voltage. Further, here, when the voltage signal input through the high-pass filter 10 is zero, the control means 14 performs direct current so that the voltage-controlled oscillator 3 oscillates at a predetermined frequency fixed at 13.56 MHz, for example. When a voltage signal is output and a voltage signal is given through the high-pass filter 10, a DC voltage signal that increases the oscillation frequency of the voltage-controlled oscillator 3 according to the voltage signal is output. That is, the control means 14 transiently changes the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 3 based on the voltage corresponding to the power output to the excitation coil 6, and when the electrodeless discharge lamp 7 is stably lit, A DC voltage signal is output so as to fix the oscillation frequency.
[0032]
A light control means for reflecting or transmitting light emitted from the electrodeless discharge lamp and radiating it outward will be described with reference to FIG. As shown in the figure, the socket 15 that supports the discharge lamp 7 by mechanically fixing the starting thin tube 7b of the electrodeless discharge lamp 7 has a bowl-shaped reflective shade whose inner surface has a reflective surface. It is attached to the center of 16. In addition, a front glass plate 17 in which a metal mesh (not shown) is embedded is disposed in the opening of the reflective shade 16 in order to prevent electromagnetic waves from leaking to the outside. The front glass plate 17 constitutes a light control means.
[0033]
Next, the operation of the electrodeless discharge lamp illumination device configured as described above will be described focusing on the lighting device portion. When the switch SW is closed, power is supplied to the resonance circuit including the capacitor C2, the coil L1, and the resistor R1 through the capacitor C1, thereby causing resonance. This resonance power is supplied to the starting thin tube 7b attached to the electrodeless discharge lamp 7 to cause glow discharge. This glow discharge, coupled with electromagnetic radiation from the excitation coil 6 to the electrodeless discharge lamp 7, induces a plasma discharge of the electrodeless discharge lamp 7, generating ring-shaped plasma and reaching a starting state.
[0034]
The impedance characteristics of the electrodeless discharge lamp 7 change from the start of the electrodeless discharge lamp 7 to the lighting thereof, and accordingly the drain-source voltage of the transistor T1 is divided by the voltage dividing capacitors C3 and C4. The voltage taken by the pressure fluctuates. Then, the voltage taken in from the detection end 8 passes through the high-pass filter 10 when the voltage changes transiently via the high-pass filter 10, and the output of the high-pass filter 10 is compared. When the electrodeless discharge lamp 7 operates normally, it is compared with a corresponding reference voltage VREF. The output of the comparator 12 is supplied to a low-pass filter 13, which integrates the output of the comparator 12 to create a DC voltage signal, and this DC voltage signal is used as a control voltage for a voltage controlled oscillator. 3 is supplied. Therefore, when the impedance of the electrodeless discharge lamp 7 has not changed, the voltage signal input through the high-pass filter 10 is zero, so the control means 14 is fixed at a predetermined 13.56 MHz, for example. A direct-current voltage signal is output so that the voltage controlled oscillator 3 oscillates at the generated frequency. Further, when a transient impedance fluctuation occurs at the time of starting the electrodeless discharge lamp 7, a voltage signal is given through the high pass filter 10, and the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 3 is set according to the voltage signal. It acts to output a DC voltage signal that increases. That is, the control means 14 transiently changes the oscillation frequency of the voltage controlled oscillator 3 based on the voltage corresponding to the power output to the excitation coil, and when the electrodeless discharge lamp 7 is stably lit, the oscillation A DC voltage signal is output so as to fix the frequency.
[0035]
As described above, when the impedance of the electrodeless discharge lamp fluctuates greatly in a transient manner, the voltage-controlled oscillator changes the oscillation frequency and works to suppress impedance mismatch between the lighting device and the discharge lamp, When the electrodeless discharge lamp is steadily lit and the impedance is matched, it is possible to suppress jamming radio waves as in the case of the fixed oscillation means.
[0036]
In the above embodiment, the detection of the voltage supplied to the coupling means or the control of the oscillating means based on the voltage is specifically described. However, the current detection means is connected to the current path to the coupling means. May be provided to detect the current, and similarly, the oscillation means may be controlled based on the current.
[0037]
In the above, the coupling means and the power amplifier can be connected with an extension cable having a fixed characteristic impedance such as a coaxial cable, so that the electric circuit portion and the lamp portion including the electrodeless discharge lamp can be separated. . In this case, the circuit constant of the matching circuit formed by the capacitor Cp and the capacitor Cs may be configured to be changed so as to match the characteristic impedance of the cable. Specifically, for example, an auxiliary capacitor may be connected to each of the capacitors Cp and Cs in parallel via a switch to control on / off of the switch. Furthermore, the circuit constant of the matching circuit may be changed in accordance with the operating state of the discharge lamp by detecting the start-up or lighting state of the discharge lamp with existing means.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the generation of jamming radio waves can be suppressed to a level that does not cause a problem with a simple circuit configuration, and the element can be accurately handled in response to fluctuations in the frequency characteristics of the electrodeless discharge lamp. An electrodeless discharge lamp lighting device, an electrodeless discharge lamp lighting device, and an electrodeless discharge lamp illumination device using the same can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing an embodiment of an electrodeless discharge lamp lighting device and an electrodeless discharge lamp lighting device according to the present invention. FIG. 2 is a circuit block diagram showing a lighting device that helps understanding of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing a circuit of an embodiment of the electrodeless discharge lamp discharge lamp illumination device of the present invention. FIG. 4 is a schematic diagram showing a light control means of the embodiment of the electrodeless discharge lamp discharge lamp illumination device of the present invention.

Claims (3)

固定された周波数で発振する水晶発信器からなる固定発振手段と;
固定発振手段で発振される周波数と異なった周波数で発振する第2の発振手段と;
固定発振手段および第2の発振手段の出力を増幅可能な電力増幅手段と;
電力増幅手段の出力を無電極放電灯に供給する結合手段と;
結合手段に供給される電力に応じた電圧または電流を検出する検出手段と;
検出手段の出力に応じて、固定発振手段または第2の発振手段のいずれか一方を選択し電力増幅手段に供給させる選択手段と;
を具備していることを特徴とする無電極放電灯用点灯装置。
Fixed oscillation means comprising a crystal oscillator that oscillates at a fixed frequency;
Second oscillating means that oscillates at a frequency different from the frequency oscillated by the fixed oscillating means;
Power amplifying means capable of amplifying outputs of the fixed oscillating means and the second oscillating means;
Coupling means for supplying the output of the power amplification means to the electrodeless discharge lamp;
Detection means for detecting a voltage or current according to the power supplied to the coupling means;
Depending on the output of the detection means, by selecting one of the fixed oscillator means or the second oscillating means and the selection means to supply to the power amplifier means;
An electrodeless discharge lamp lighting device comprising:
請求項1記載の無電極放電灯用点灯装置と;
無電極放電灯用点灯装置の出力により付勢される無電極放電灯と;
を具備していることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
A lighting device for an electrodeless discharge lamp according to claim 1;
An electrodeless discharge lamp energized by the output of the lighting device for the electrodeless discharge lamp;
An electrodeless discharge lamp lighting device comprising:
固定された周波数で発振する水晶発信器からなる固定発振手段と;Fixed oscillation means comprising a crystal oscillator that oscillates at a fixed frequency;
固定発振手段で発振される周波数と異なった周波数で発振する第2の発振手段と;  Second oscillating means that oscillates at a frequency different from the frequency oscillated by the fixed oscillating means;
固定発振手段および第2の発振手段から供給される出力を増幅可能な電力増幅手段と;  Power amplification means capable of amplifying the output supplied from the fixed oscillation means and the second oscillation means;
電力増幅手段の出力によって電磁波を放射する結合手段と;  Coupling means for radiating electromagnetic waves by the output of the power amplification means;
結合手段に供給される電力に応じた電圧または電流を検出する検出手段と;  Detection means for detecting a voltage or current according to the power supplied to the coupling means;
検出手段の出力に応じて、固定発振手段または第2の発振手段のいずれか一方を選択して電力増幅手段に供給させる選択手段と;  Selecting means for selecting either the fixed oscillating means or the second oscillating means and supplying the selected power to the power amplifying means according to the output of the detecting means;
結合手段の出力によって発光する無電極放電灯と;  An electrodeless discharge lamp that emits light by the output of the coupling means;
無電極放電灯の発光を反射または透過させて外方に放射させる制光手段と;  Light control means for reflecting or transmitting light emitted from the electrodeless discharge lamp and radiating outward;
を具備していることを特徴とする無電極放電灯照明装置。An electrodeless discharge lamp illumination device comprising:
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