JP2000231996A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
無電極放電灯点灯装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高周波電力の周波数が許容範囲を超えること
なく負荷に供給される高周波電力が最適になるように制
御する。 【解決手段】 高周波電源１により生成された高周波電
力が共振回路２を介して負荷３に供給される構成におい
て、マイコン２ｄが高周波電力の電流Ｉdet と電圧Ｖde
t の位相差Δθに基づいて、負荷３に供給される高周波
電力が最適になるように可変リアクタンス素子Ｘcs、Ｘ
cpを制御する。
なく負荷に供給される高周波電力が最適になるように制
御する。 【解決手段】 高周波電源１により生成された高周波電
力が共振回路２を介して負荷３に供給される構成におい
て、マイコン２ｄが高周波電力の電流Ｉdet と電圧Ｖde
t の位相差Δθに基づいて、負荷３に供給される高周波
電力が最適になるように可変リアクタンス素子Ｘcs、Ｘ
cpを制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電灯に巻
回されている励起コイルに対して高周波電力を印加する
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
装置に関する。
回されている励起コイルに対して高周波電力を印加する
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
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】＜第１の従来例＞この種の従来例として
は、例えば特開平９−１７５８８号公報に示すように負
荷に供給される高周波電力が最適になるように制御する
ために、負荷の状態に応じて発振周波数を変化させる自
励型の無電極放電灯点灯回路が知られている。また、他
の従来例としては、始動時に高周波電力の電流と電圧の
位相差が一定になるように高周波電力の周波数を制御す
るＰＬＬ制御回路を備えた無電極放電灯点灯装置が知ら
れている。この高周波電力の周波数は例えば１３．５６
ＭＨｚである。
は、例えば特開平９−１７５８８号公報に示すように負
荷に供給される高周波電力が最適になるように制御する
ために、負荷の状態に応じて発振周波数を変化させる自
励型の無電極放電灯点灯回路が知られている。また、他
の従来例としては、始動時に高周波電力の電流と電圧の
位相差が一定になるように高周波電力の周波数を制御す
るＰＬＬ制御回路を備えた無電極放電灯点灯装置が知ら
れている。この高周波電力の周波数は例えば１３．５６
ＭＨｚである。
【０００３】＜第２の従来例＞一般に、無電極放電灯の
消灯時と点灯時では、無電極放電灯及び励起コイルを含
む負荷のインピーダンスが大きく異なるので、回路全体
のインピーダンスも大きく変化する。そこで、従来例で
は図１０に示すように、高周波電源１の出力電力を励起
コイルＬc に伝達する整合回路１２のインピーダンス定
数を切り替え可能（図示１２ａ）にするとともに、電源
投入後の経過時間をカウントするタイマ１３を設け、タ
イマ１３が所定時間をカウントすると回路定数を切り替
える方法が知られている。
消灯時と点灯時では、無電極放電灯及び励起コイルを含
む負荷のインピーダンスが大きく異なるので、回路全体
のインピーダンスも大きく変化する。そこで、従来例で
は図１０に示すように、高周波電源１の出力電力を励起
コイルＬc に伝達する整合回路１２のインピーダンス定
数を切り替え可能（図示１２ａ）にするとともに、電源
投入後の経過時間をカウントするタイマ１３を設け、タ
イマ１３が所定時間をカウントすると回路定数を切り替
える方法が知られている。
【０００４】＜第３の従来例＞この種の無電極放電灯点
灯装置では一般に、無電極放電灯３ａに巻回されている
励起コイルＬc に対して例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を印加することにより無電極放電灯を点灯させ
る。また、始動時に必要なコイル電流Ｉc を確保した
り、装置の破壊を防止等するために、高周波電源１を構
成する半導体スイッチに流れる電流とこの半導体スイッ
チに印加される電圧の位相差が一定である必要がある。
このためにこの位相差を検出して、固定の周波数ではな
い高周波電力を生成するためのスイッチング駆動信号の
周波数を１３．５６ＭＨｚの近傍で制御するＰＬＬ制御
が知られている。そして、始動が完了すると固定周波数
に切り替える。
灯装置では一般に、無電極放電灯３ａに巻回されている
励起コイルＬc に対して例えば１３．５６ＭＨｚの高周
波電力を印加することにより無電極放電灯を点灯させ
る。また、始動時に必要なコイル電流Ｉc を確保した
り、装置の破壊を防止等するために、高周波電源１を構
成する半導体スイッチに流れる電流とこの半導体スイッ
チに印加される電圧の位相差が一定である必要がある。
このためにこの位相差を検出して、固定の周波数ではな
い高周波電力を生成するためのスイッチング駆動信号の
周波数を１３．５６ＭＨｚの近傍で制御するＰＬＬ制御
が知られている。そして、始動が完了すると固定周波数
に切り替える。
【０００５】このＰＬＬ制御回路では、高周波電源１の
出力側で検出した電圧Ｖdet と電流Ｉdet の位相差Δθ
がフェーズ・コンパレータにより検出され、この位相差
Δθがエラーアンプにより誤差電圧に変換され、この誤
差電圧が電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御電圧として印
加される。ＶＣＯ１１は制御電圧に基づいて位相差Δθ
が一定値になるような周波数のスイッチング駆動信号を
発生して、高周波電源１内の半導体スイッチに印加す
る。
出力側で検出した電圧Ｖdet と電流Ｉdet の位相差Δθ
がフェーズ・コンパレータにより検出され、この位相差
Δθがエラーアンプにより誤差電圧に変換され、この誤
差電圧が電圧制御発振器（ＶＣＯ）の制御電圧として印
加される。ＶＣＯ１１は制御電圧に基づいて位相差Δθ
が一定値になるような周波数のスイッチング駆動信号を
発生して、高周波電源１内の半導体スイッチに印加す
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】＜第１の課題＞ところ
で、この種の無電極放電灯点灯装置に用いられる周波数
帯域はＩＳＭ帯等により限定され、例えば日本の場合に
は１３．５６ＭＨｚ±７ｋＨｚである。したがって、上
記の＜第１の従来例＞では、最適な高周波電力を供給し
ようとして周波数を変化させると上記の許容範囲を超え
る可能性があり、このため実現不可能であるという問題
点（１）がある。
で、この種の無電極放電灯点灯装置に用いられる周波数
帯域はＩＳＭ帯等により限定され、例えば日本の場合に
は１３．５６ＭＨｚ±７ｋＨｚである。したがって、上
記の＜第１の従来例＞では、最適な高周波電力を供給し
ようとして周波数を変化させると上記の許容範囲を超え
る可能性があり、このため実現不可能であるという問題
点（１）がある。
【０００７】本発明は上記の問題点（１）に鑑み、高周
波電力の周波数が許容範囲を超えることなく負荷に供給
される高周波電力が最適になるように制御することがで
きる無電極放電灯点灯装置を提供することを第１の目的
とする。
波電力の周波数が許容範囲を超えることなく負荷に供給
される高周波電力が最適になるように制御することがで
きる無電極放電灯点灯装置を提供することを第１の目的
とする。
【０００８】＜第２の課題＞上記の＜第２の従来例＞で
は、電源投入後、所定時間が経過すると一義的に回路定
数を切り替えるので、再始動が困難なＨＩＤランプの場
合やランプ不良によりランプが点灯しないにもかかわら
ず回路定数が切り替わり、このため回路の設計条件によ
っては伝送線路の入力インピーダンスの低下による過電
流により回路素子が破壊したり、また、切り替え部を構
成するリレーが過大電圧により破壊するという問題点
（２）がある。
は、電源投入後、所定時間が経過すると一義的に回路定
数を切り替えるので、再始動が困難なＨＩＤランプの場
合やランプ不良によりランプが点灯しないにもかかわら
ず回路定数が切り替わり、このため回路の設計条件によ
っては伝送線路の入力インピーダンスの低下による過電
流により回路素子が破壊したり、また、切り替え部を構
成するリレーが過大電圧により破壊するという問題点
（２）がある。
【０００９】本発明は上記の問題点（２）に鑑み、始動
時に回路定数を切り替える場合に回路素子の破壊を防止
することができる無電極放電灯点灯装置を提供すること
を第２の目的とする。
時に回路定数を切り替える場合に回路素子の破壊を防止
することができる無電極放電灯点灯装置を提供すること
を第２の目的とする。
【００１０】＜第３の課題＞上記の＜第３の従来例＞で
は、始動時の周波数をＰＬＬ制御するため、位相比較
器、誤差アンプなどが必要になり、このため回路が複雑
化、コスト高となるという問題点（３）がある。
は、始動時の周波数をＰＬＬ制御するため、位相比較
器、誤差アンプなどが必要になり、このため回路が複雑
化、コスト高となるという問題点（３）がある。
【００１１】本発明は上記の問題点（３）に鑑み、始動
時の周波数を制御する場合に周波数制御回路を簡単、安
価に構成することができる無電極放電灯点灯装置を提供
することを第３の目的とする。
時の周波数を制御する場合に周波数制御回路を簡単、安
価に構成することができる無電極放電灯点灯装置を提供
することを第３の目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は上
記第１の目的を達成するために、無電極放電灯に巻回さ
れている励起コイルに対して高周波電力を印加すること
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
において、前記高周波電力を発生する高周波電源と、前
記無電極放電灯及び励起コイルを含む負荷の間に配置さ
れた、定数が可変のインピーダンス素子と、回路の状態
を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された
回路の状態に基づいて、回路が目標状態になるように前
記インピーダンス素子の定数を制御するマイクロコンピ
ュータとを具備することを特徴とする。上記構成によ
り、マイクロコンピュータは、前記インピーダンスを制
御して、周波数を制御しながら、高周波電力の周波数が
許容範囲を超えることなく負荷に供給される高周波電力
が最適になるように制御することができる。
記第１の目的を達成するために、無電極放電灯に巻回さ
れている励起コイルに対して高周波電力を印加すること
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
において、前記高周波電力を発生する高周波電源と、前
記無電極放電灯及び励起コイルを含む負荷の間に配置さ
れた、定数が可変のインピーダンス素子と、回路の状態
を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された
回路の状態に基づいて、回路が目標状態になるように前
記インピーダンス素子の定数を制御するマイクロコンピ
ュータとを具備することを特徴とする。上記構成によ
り、マイクロコンピュータは、前記インピーダンスを制
御して、周波数を制御しながら、高周波電力の周波数が
許容範囲を超えることなく負荷に供給される高周波電力
が最適になるように制御することができる。
【００１３】請求項２記載の発明は上記第１の目的を達
成するために、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置に
おいて前記マイクロコンピュータが、前記インピーダン
ス素子と負荷の間のインピーダンスに基づいて前記高周
波電源とインピーダンス素子の間のインピーダンスが目
標値になるように前記インピーダンス素子の定数を制御
することを特徴とする。上記構成により、マイクロコン
ピュータと主回路の開発を切り離して進行することがで
き、また、最終的な調整をマイクロコンピュータの一部
の設定内容を変更するのみで行うことができる。
成するために、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置に
おいて前記マイクロコンピュータが、前記インピーダン
ス素子と負荷の間のインピーダンスに基づいて前記高周
波電源とインピーダンス素子の間のインピーダンスが目
標値になるように前記インピーダンス素子の定数を制御
することを特徴とする。上記構成により、マイクロコン
ピュータと主回路の開発を切り離して進行することがで
き、また、最終的な調整をマイクロコンピュータの一部
の設定内容を変更するのみで行うことができる。
【００１４】請求項３記載の発明は上記第２の目的を達
成するために、無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、前記無
電極放電灯が点灯したか否かを検出する検出手段と、前
記検出手段が点灯を検出した場合に回路の定数を切り替
える定数切り替え手段とを具備することを特徴とする。
上記構成により、無電極放電灯が点灯したことを検出し
た場合に回路の定数を切り替えるので、回路素子の破壊
を防止することができる。
成するために、無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、前記無
電極放電灯が点灯したか否かを検出する検出手段と、前
記検出手段が点灯を検出した場合に回路の定数を切り替
える定数切り替え手段とを具備することを特徴とする。
上記構成により、無電極放電灯が点灯したことを検出し
た場合に回路の定数を切り替えるので、回路素子の破壊
を防止することができる。
【００１５】請求項４記載の発明は上記第２の目的を達
成するために、請求項３記載の無電極放電灯点灯装置に
おいて前記定数切り替え手段は、前記検出手段が点灯を
検出した後、所定時間が経過した後に回路の定数を切り
替えることを特徴とする。上記構成により、回路の定数
を切り替えた後に元の定数に戻ることを防止することが
できる。
成するために、請求項３記載の無電極放電灯点灯装置に
おいて前記定数切り替え手段は、前記検出手段が点灯を
検出した後、所定時間が経過した後に回路の定数を切り
替えることを特徴とする。上記構成により、回路の定数
を切り替えた後に元の定数に戻ることを防止することが
できる。
【００１６】請求項５記載の発明は上記第３の目的を達
成するために、無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、高周波
スイッチング信号により高周波電力を生成する高周波電
源と、始動時に前記高周波スイッチング信号の周波数が
スイープするように制御する周波数制御手段とを具備す
ることを特徴とする。上記構成により、高周波スイッチ
ング信号の周波数をスイープさせるのみであるので、周
波数制御回路を簡単、安価に構成することができる。ま
た、回路のバラツキがあっても確実に始動することがで
きる。
成するために、無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、高周波
スイッチング信号により高周波電力を生成する高周波電
源と、始動時に前記高周波スイッチング信号の周波数が
スイープするように制御する周波数制御手段とを具備す
ることを特徴とする。上記構成により、高周波スイッチ
ング信号の周波数をスイープさせるのみであるので、周
波数制御回路を簡単、安価に構成することができる。ま
た、回路のバラツキがあっても確実に始動することがで
きる。
【００１７】請求項６記載の発明は上記第３の目的を達
成するために、請求項５記載の無電極放電灯点灯装置に
おいて前記高周波電源により生成された高周波電力を前
記励起コイルに伝達する伝送線路を備え、前記高周波電
源と前記伝送線路の接続点から見た出力インピーダンス
の共振周波数が前記周波数のスイープ範囲外になるよう
に前記伝送線路の長さが選択されていることを特徴とす
る。上記構成により、周波数をスイープさせた場合の回
路破壊を防止することができる。
成するために、請求項５記載の無電極放電灯点灯装置に
おいて前記高周波電源により生成された高周波電力を前
記励起コイルに伝達する伝送線路を備え、前記高周波電
源と前記伝送線路の接続点から見た出力インピーダンス
の共振周波数が前記周波数のスイープ範囲外になるよう
に前記伝送線路の長さが選択されていることを特徴とす
る。上記構成により、周波数をスイープさせた場合の回
路破壊を防止することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】＜第１の実施の形態＞以下、図面
を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発
明に係る無電極放電灯点灯装置の第１の実施形態を示す
回路図、図２は図１の装置の具体例を示す回路図であ
る。
を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発
明に係る無電極放電灯点灯装置の第１の実施形態を示す
回路図、図２は図１の装置の具体例を示す回路図であ
る。
【００１９】図１において、高周波電源１により生成さ
れた高周波電力は共振回路２を介して負荷３に供給され
る。共振回路２は、入力インピーダンスＺinを変化させ
るための被制御可変定数素子２ａと、高周波電力の電流
Ｉdet と電圧Ｖdet を検出する回路２ｂと、その他の共
振回路２ｃとマイクロコンピュータ（以下、マイコン）
２ｄを有する。そして、高周波電源１が被制御可変定数
素子２ａとして直列の可変リアクタンス素子Ｘcs及び並
列の可変リアクタンス素子Ｘcpに接続され、被制御可変
定数素子２ａが検出回路２ｂに接続され、検出回路２ｂ
がその他の共振回路２ｃに接続されている。その他の共
振回路２ｃは励起コイルＬc に接続され、負荷３は無電
極放電灯３ａとその回りに巻回されている励起コイルＬ
c により構成されている。
れた高周波電力は共振回路２を介して負荷３に供給され
る。共振回路２は、入力インピーダンスＺinを変化させ
るための被制御可変定数素子２ａと、高周波電力の電流
Ｉdet と電圧Ｖdet を検出する回路２ｂと、その他の共
振回路２ｃとマイクロコンピュータ（以下、マイコン）
２ｄを有する。そして、高周波電源１が被制御可変定数
素子２ａとして直列の可変リアクタンス素子Ｘcs及び並
列の可変リアクタンス素子Ｘcpに接続され、被制御可変
定数素子２ａが検出回路２ｂに接続され、検出回路２ｂ
がその他の共振回路２ｃに接続されている。その他の共
振回路２ｃは励起コイルＬc に接続され、負荷３は無電
極放電灯３ａとその回りに巻回されている励起コイルＬ
c により構成されている。
【００２０】このような構成において、マイコン２ｄは
高周波電力の電流Ｉdet と電圧Ｖdet の位相差Δθに基
づいて、負荷３に供給される高周波電力が最適になるよ
うに可変リアクタンス素子Ｘcs、Ｘcpを制御する。ここ
で、負荷３の定数が変動しても、検出回路２ｂとその他
の共振回路２ｂの間の端子対から負荷３側を見たインピ
ーダンスＺout は、その端子対における「電圧Ｖdet ／
電流Ｉdet 」を検出すれば求めることができる。また、
高周波電源１と共振回路２の間の端子対から負荷３側を
見たインピーダンスＺinを目標インピーダンスにするた
めには、高周波電源１と共振回路２の間の端子対と検出
回路２ｂとその他の共振回路２ｂの間の端子対の間の２
つの回路定数を変化させればよい。したがって、電圧Ｖ
det と電流Ｉdet に基づいて可変リアクタンスＸcs、Ｘ
cpを制御することにより、目標の入力インピーダンスＺ
inを実現することができる。
高周波電力の電流Ｉdet と電圧Ｖdet の位相差Δθに基
づいて、負荷３に供給される高周波電力が最適になるよ
うに可変リアクタンス素子Ｘcs、Ｘcpを制御する。ここ
で、負荷３の定数が変動しても、検出回路２ｂとその他
の共振回路２ｂの間の端子対から負荷３側を見たインピ
ーダンスＺout は、その端子対における「電圧Ｖdet ／
電流Ｉdet 」を検出すれば求めることができる。また、
高周波電源１と共振回路２の間の端子対から負荷３側を
見たインピーダンスＺinを目標インピーダンスにするた
めには、高周波電源１と共振回路２の間の端子対と検出
回路２ｂとその他の共振回路２ｂの間の端子対の間の２
つの回路定数を変化させればよい。したがって、電圧Ｖ
det と電流Ｉdet に基づいて可変リアクタンスＸcs、Ｘ
cpを制御することにより、目標の入力インピーダンスＺ
inを実現することができる。
【００２１】ちなみに、目標の入力インピーダンスＺin
は次のように表される。 目標Ｚin＝目標実部（Ｒin）＋目標虚部（Ｘin） ＝−ｊＸcs ＋１／（１／−ｊＸcp＋１／Ｚout ） …（１） したがって、可変リアクタンスＸcs、Ｘcpは、以下に示
すようにＲin，ｘin，Ｚout の関数ｆ、ｇにより求める
ことができる。 Ｘcs＝ｆ（Ｒin，ｘin，Ｚout ） Ｘcp＝ｇ（Ｒin，ｘin，Ｚout ） …（２） また、可変リアクタンスＸcs、Ｘcpをそれぞれ制御する
ための制御データＶＣpc、ＶＣscは、以下に示すように
求めることができる。 ＶＣsc＝ｈ（Ｘcs） ＶＣpc＝ｋ（Ｘcp） …（３）
は次のように表される。 目標Ｚin＝目標実部（Ｒin）＋目標虚部（Ｘin） ＝−ｊＸcs ＋１／（１／−ｊＸcp＋１／Ｚout ） …（１） したがって、可変リアクタンスＸcs、Ｘcpは、以下に示
すようにＲin，ｘin，Ｚout の関数ｆ、ｇにより求める
ことができる。 Ｘcs＝ｆ（Ｒin，ｘin，Ｚout ） Ｘcp＝ｇ（Ｒin，ｘin，Ｚout ） …（２） また、可変リアクタンスＸcs、Ｘcpをそれぞれ制御する
ための制御データＶＣpc、ＶＣscは、以下に示すように
求めることができる。 ＶＣsc＝ｈ（Ｘcs） ＶＣpc＝ｋ（Ｘcp） …（３）
【００２２】例えばマイコン２ｄは予め、高周波電力の
電流Ｉdet と電圧Ｖdet に応じて目標入力インピーダン
スＺinを実現するために、可変リアクタンス素子Ｘcs、
Ｘcpを制御するための制御データＶＣpc、ＶＣscのテー
ブルを有し、このテーブルに基づいて電流Ｉdet 、電圧
Ｖdet をアドレスとして制御データＶＣpc、ＶＣscを出
力する。このテーブルにおける制御データＶＣpc、ＶＣ
scは、例えば日本の場合には周波数が１３．５６ＭＨｚ
±７ｋＨｚを超えないように予め設定されている。な
お、テーブルの代わりにマイコンがその都度、周波数が
上記の範囲を超えないように電流Ｉdet 、電圧Ｖdet に
基づいて制御データＶＣpc、ＶＣscを演算するようにし
てもよい。
電流Ｉdet と電圧Ｖdet に応じて目標入力インピーダン
スＺinを実現するために、可変リアクタンス素子Ｘcs、
Ｘcpを制御するための制御データＶＣpc、ＶＣscのテー
ブルを有し、このテーブルに基づいて電流Ｉdet 、電圧
Ｖdet をアドレスとして制御データＶＣpc、ＶＣscを出
力する。このテーブルにおける制御データＶＣpc、ＶＣ
scは、例えば日本の場合には周波数が１３．５６ＭＨｚ
±７ｋＨｚを超えないように予め設定されている。な
お、テーブルの代わりにマイコンがその都度、周波数が
上記の範囲を超えないように電流Ｉdet 、電圧Ｖdet に
基づいて制御データＶＣpc、ＶＣscを演算するようにし
てもよい。
【００２３】制御データＶＣpc、ＶＣscにより制御可能
な可変リアクタンス素子Ｘcs、Ｘcpとしては、例えば特
開平６−１１１９７１号公報に示されているように圧電
アクチュエータにより容量が可変のコンデンサや、電極
が対向する面積をモータにより変化させることにより容
量が可変のエアバリコンを用いることができる。なお、
電流Ｉdet 、電圧Ｖdet に基づいて制御データＶＣpc、
ＶＣscを出力する代わりに、反射電力が「０」になるよ
うに回路定数を変化させるようにしてもよい。
な可変リアクタンス素子Ｘcs、Ｘcpとしては、例えば特
開平６−１１１９７１号公報に示されているように圧電
アクチュエータにより容量が可変のコンデンサや、電極
が対向する面積をモータにより変化させることにより容
量が可変のエアバリコンを用いることができる。なお、
電流Ｉdet 、電圧Ｖdet に基づいて制御データＶＣpc、
ＶＣscを出力する代わりに、反射電力が「０」になるよ
うに回路定数を変化させるようにしてもよい。
【００２４】したがって、この第１の実施形態によれ
ば、負荷３に対して常に適正な電力を供給することがで
き、また、高周波電源１を効率的に動作させることがで
きる。
ば、負荷３に対して常に適正な電力を供給することがで
き、また、高周波電源１を効率的に動作させることがで
きる。
【００２５】次に図２を参照して第１の実施形態の具体
的な回路について説明する。高周波電源１は直列の可変
リアクタンス素子Ｘcs、固定のインダクタンス素子ＸLS
及び並列の可変リアクタンス素子Ｘcpに接続されてい
る。被制御可変定数素子２ａである可変リアクタンス素
子Ｘcs、Ｘcpは、例えば特開平６−１１１９７１号公報
に示されているように圧電アクチュエータにより容量が
可変のコンデンサ（ピエゾ素子）により構成され、それ
ぞれフィルタ１１、１２を介して印加される制御電圧Ｖ
cs、Ｖcpにより容量が可変である。
的な回路について説明する。高周波電源１は直列の可変
リアクタンス素子Ｘcs、固定のインダクタンス素子ＸLS
及び並列の可変リアクタンス素子Ｘcpに接続されてい
る。被制御可変定数素子２ａである可変リアクタンス素
子Ｘcs、Ｘcpは、例えば特開平６−１１１９７１号公報
に示されているように圧電アクチュエータにより容量が
可変のコンデンサ（ピエゾ素子）により構成され、それ
ぞれフィルタ１１、１２を介して印加される制御電圧Ｖ
cs、Ｖcpにより容量が可変である。
【００２６】可変リアクタンス素子ＸcpはＤＣカットコ
ンデンサを介して、電圧Ｖdet を検出するための分圧回
路１３と、電流Ｉdet を検出するためのトランス１４に
接続されている。トランス１４はその他の共振回路２ｃ
として例えば同軸ケーブル１５のような伝送線路に接続
されている。また、図２に示すブロック、、はマ
イコン２ｄによる処理を示している。
ンデンサを介して、電圧Ｖdet を検出するための分圧回
路１３と、電流Ｉdet を検出するためのトランス１４に
接続されている。トランス１４はその他の共振回路２ｃ
として例えば同軸ケーブル１５のような伝送線路に接続
されている。また、図２に示すブロック、、はマ
イコン２ｄによる処理を示している。
【００２７】このような構成において、Ｚin＝２５Ω、
Ｚout ＝５０Ωとすると、この回路は次のように表すこ
とができる。 ２５Ω＝−ｊＸcs＋ｊＸLS ＋１／（１／−ｊＸcp＋１／５０Ω） …（１）’ マイコン２ｄはまず、処理ではＺout ＝Ｖdet ／Ｉde
t を求め、続く処理では、処理で求めたＺout に基
づいて、以下のように可変リアクタンスＸcs、Ｘcpを求
める。 Ｘcs＝ｆ（２５Ω，０Ω，Ｚout ） Ｘcp＝ｇ（２５Ω，０Ω，Ｚout ） …（２）’ そして、続く処理では、処理で求めた可変リアクタ
ンスＸcs、Ｘcpに基づいて以下のように制御電圧Ｖcs、
Ｖcpを求め、これをそれぞれフィルタ１１、１２に印加
する。 Ｖcs＝ｈ（Ｘcs） Ｖcp＝ｋ（Ｘcp）
Ｚout ＝５０Ωとすると、この回路は次のように表すこ
とができる。 ２５Ω＝−ｊＸcs＋ｊＸLS ＋１／（１／−ｊＸcp＋１／５０Ω） …（１）’ マイコン２ｄはまず、処理ではＺout ＝Ｖdet ／Ｉde
t を求め、続く処理では、処理で求めたＺout に基
づいて、以下のように可変リアクタンスＸcs、Ｘcpを求
める。 Ｘcs＝ｆ（２５Ω，０Ω，Ｚout ） Ｘcp＝ｇ（２５Ω，０Ω，Ｚout ） …（２）’ そして、続く処理では、処理で求めた可変リアクタ
ンスＸcs、Ｘcpに基づいて以下のように制御電圧Ｖcs、
Ｖcpを求め、これをそれぞれフィルタ１１、１２に印加
する。 Ｖcs＝ｈ（Ｘcs） Ｖcp＝ｋ（Ｘcp）
【００２８】＜第２の実施の形態＞図３は第２の実施の
形態の第１の例を示すブロック図、図４は図３の装置を
詳細に示す回路図である。図３、図４において、高周波
電源１は商用電源を全派整流等した直流電圧ＶDDを高周
波スイッチングして高周波電力を生成し、これを同軸ケ
ーブル等の伝送線路１１、整合回路１２を介して励起コ
イルＬc に供給する。ここで、無電極放電灯３ａが点灯
すると、高周波電源１の出力電流や励起コイルＬc の電
圧が低下する。そこで、高周波電源１は図４に詳しく示
すように高周波電力を整流して平滑化した直流電圧と基
準電圧Ｖref を比較することにより無電極放電灯３ａが
点灯したか否かを検出する点灯検出回路１０を有し、整
合回路１２は点灯検出回路１０の点灯検出信号に基づい
て回路定数を切り替える定数切り替え回路（ＳＷ）１２
ａを有する。定数切り替え回路１２ａの切り替えスイッ
チは例えばリレーＲｌｙなどにより構成される。
形態の第１の例を示すブロック図、図４は図３の装置を
詳細に示す回路図である。図３、図４において、高周波
電源１は商用電源を全派整流等した直流電圧ＶDDを高周
波スイッチングして高周波電力を生成し、これを同軸ケ
ーブル等の伝送線路１１、整合回路１２を介して励起コ
イルＬc に供給する。ここで、無電極放電灯３ａが点灯
すると、高周波電源１の出力電流や励起コイルＬc の電
圧が低下する。そこで、高周波電源１は図４に詳しく示
すように高周波電力を整流して平滑化した直流電圧と基
準電圧Ｖref を比較することにより無電極放電灯３ａが
点灯したか否かを検出する点灯検出回路１０を有し、整
合回路１２は点灯検出回路１０の点灯検出信号に基づい
て回路定数を切り替える定数切り替え回路（ＳＷ）１２
ａを有する。定数切り替え回路１２ａの切り替えスイッ
チは例えばリレーＲｌｙなどにより構成される。
【００２９】図５は第２の実施の形態の第２の例を示
し、点灯検出回路１０が高周波電源１ではなく整合回路
１２内に設けられ、この点灯検出回路１０は励起コイル
Ｌc の電圧と基準電圧Ｖref を比較することにより無電
極放電灯３ａが点灯したか否かを検出するように構成さ
れている。他の構成は第１の例と同一である。
し、点灯検出回路１０が高周波電源１ではなく整合回路
１２内に設けられ、この点灯検出回路１０は励起コイル
Ｌc の電圧と基準電圧Ｖref を比較することにより無電
極放電灯３ａが点灯したか否かを検出するように構成さ
れている。他の構成は第１の例と同一である。
【００３０】ここで、無電極放電灯３ａが点灯すると高
周波電源１の出力電流や励起コイルＬc の電圧が低下す
るが、定数切り替え回路１２ａが回路定数を切り替える
と高周波電源１の出力電流や励起コイルＬc の電圧が元
に戻るので、切り替えタイミングが早過ぎると、定数切
り替え回路１２ａが回路定数を元の消灯時状態に切り替
えるおそれがある。
周波電源１の出力電流や励起コイルＬc の電圧が低下す
るが、定数切り替え回路１２ａが回路定数を切り替える
と高周波電源１の出力電流や励起コイルＬc の電圧が元
に戻るので、切り替えタイミングが早過ぎると、定数切
り替え回路１２ａが回路定数を元の消灯時状態に切り替
えるおそれがある。
【００３１】図６は第２の実施の形態の第３の例とし
て、この不具合を防止するために定数切り替え回路１２
ａが定数切り替え時点を遅らせるようにしたものであ
る。図６において、電源投入後、高周波電源１は始動モ
ード時には無電極放電灯３ａを始動するために十分な電
力を励起コイルＬc に供給し、このため検出レベルは基
準電圧Ｖref より高い。そして、無電極放電灯３ａが点
灯するとインピーダンスが変化して検出レベルが基準電
圧Ｖref より低下するので、点灯検出回路１０が点灯信
号を出力する。そして、定数切り替え回路１２ａは点灯
信号が入力した後、所定時間が経過した後に定数を切り
替えることにより、回路定数が消灯時状態に戻ることを
防止することができる。
て、この不具合を防止するために定数切り替え回路１２
ａが定数切り替え時点を遅らせるようにしたものであ
る。図６において、電源投入後、高周波電源１は始動モ
ード時には無電極放電灯３ａを始動するために十分な電
力を励起コイルＬc に供給し、このため検出レベルは基
準電圧Ｖref より高い。そして、無電極放電灯３ａが点
灯するとインピーダンスが変化して検出レベルが基準電
圧Ｖref より低下するので、点灯検出回路１０が点灯信
号を出力する。そして、定数切り替え回路１２ａは点灯
信号が入力した後、所定時間が経過した後に定数を切り
替えることにより、回路定数が消灯時状態に戻ることを
防止することができる。
【００３２】＜第３の実施の形態＞次に図７を参照して
第３の実施の形態について説明する。図７において、高
周波電源１を構成するスイッチングトランジスタＱ１の
ゲートには、スイッチング周波数としてスイッチＳＷ、
プリアンプ２０を介して、始動時にはＶＣＯ２１からの
可変周波数が印加され、始動後には固定周波数（図示２
２）が印加される。そして、トランジスタＱ１はこの周
波数で、商用電源を全派整流等した直流電圧ＶDDをスイ
ッチングして高周波電源を生成し、これを同軸ケーブル
等の伝送線路１１、整合回路１２を介して励起コイルＬ
c に供給する。
第３の実施の形態について説明する。図７において、高
周波電源１を構成するスイッチングトランジスタＱ１の
ゲートには、スイッチング周波数としてスイッチＳＷ、
プリアンプ２０を介して、始動時にはＶＣＯ２１からの
可変周波数が印加され、始動後には固定周波数（図示２
２）が印加される。そして、トランジスタＱ１はこの周
波数で、商用電源を全派整流等した直流電圧ＶDDをスイ
ッチングして高周波電源を生成し、これを同軸ケーブル
等の伝送線路１１、整合回路１２を介して励起コイルＬ
c に供給する。
【００３３】このような構成において、電源が投入され
ると直流電圧ＶDDがコンデンサＣ１に充電され、このコ
ンデンサＣ１の充電電圧がＶＣＯ２１の制御電圧として
印加される。したがって、電源が投入された後、コンデ
ンサＣ１が徐々に充電されると、ＶＣＯ２１は徐々に高
くなる（又は低くなる）周波数を発生し、したがって、
高周波電源１により生成される周波数が徐々に高くなる
（又は低くなる）。このため、図８（ａ）に示すように
装置のバラツキに関係なく、高周波電力の電流の位相が
電圧より所定の位相差Δθだけ遅れている時点（×点）
が必ず発生するので、無電極放電灯３ａを点灯させるこ
とができる。なお、図８（ｂ）は高周波電力の周波数ｆ
をスイープさせた場合の、高周波電源から見たインピー
ダンスＺを示している。
ると直流電圧ＶDDがコンデンサＣ１に充電され、このコ
ンデンサＣ１の充電電圧がＶＣＯ２１の制御電圧として
印加される。したがって、電源が投入された後、コンデ
ンサＣ１が徐々に充電されると、ＶＣＯ２１は徐々に高
くなる（又は低くなる）周波数を発生し、したがって、
高周波電源１により生成される周波数が徐々に高くなる
（又は低くなる）。このため、図８（ａ）に示すように
装置のバラツキに関係なく、高周波電力の電流の位相が
電圧より所定の位相差Δθだけ遅れている時点（×点）
が必ず発生するので、無電極放電灯３ａを点灯させるこ
とができる。なお、図８（ｂ）は高周波電力の周波数ｆ
をスイープさせた場合の、高周波電源から見たインピー
ダンスＺを示している。
【００３４】なお、このままで高周波電力の周波数をス
イープさせると無制限に高くなる（又は低くなる）。そ
こで、高周波電源１により生成される高周波電力がコン
デンサＣ２により充電された後、整流、平滑化されてコ
ンパレータ２２の＋入力端子に印加される。なお、この
コンデンサＣ２はその時定数がコンデンサＣ１より十分
に長いものが選択されている。コンパレータ２２は＋入
力端子に印加された入力電圧を基準電圧と比較して基準
電圧より大きくなると、トランジスタＱをオンにする。
トランジスタＱがオンになるとＶＣＯ２１の出力がプリ
アンプ２０側から接地側に流れて始動が停止し、したが
って、高周波電力が無制限に高くならない（又は低くな
らない）。
イープさせると無制限に高くなる（又は低くなる）。そ
こで、高周波電源１により生成される高周波電力がコン
デンサＣ２により充電された後、整流、平滑化されてコ
ンパレータ２２の＋入力端子に印加される。なお、この
コンデンサＣ２はその時定数がコンデンサＣ１より十分
に長いものが選択されている。コンパレータ２２は＋入
力端子に印加された入力電圧を基準電圧と比較して基準
電圧より大きくなると、トランジスタＱをオンにする。
トランジスタＱがオンになるとＶＣＯ２１の出力がプリ
アンプ２０側から接地側に流れて始動が停止し、したが
って、高周波電力が無制限に高くならない（又は低くな
らない）。
【００３５】ここで、回路の並列共振周波数ｆs がスイ
ープ周波数範囲（ｆＬ＜ｆ＜ｆＨ）内の場合にはインピ
ーダンスが低くなり、このため回路が破壊するおそれが
ある。そこで、図９に示すように負荷の並列共振周波数
ｆs が上記のスイープ周波数範囲内にないようにするた
めには、伝送線路１１の線路長が選択されている。
ープ周波数範囲（ｆＬ＜ｆ＜ｆＨ）内の場合にはインピ
ーダンスが低くなり、このため回路が破壊するおそれが
ある。そこで、図９に示すように負荷の並列共振周波数
ｆs が上記のスイープ周波数範囲内にないようにするた
めには、伝送線路１１の線路長が選択されている。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、マイクロコンピュータに対して予め高周波電
力の周波数が許容範囲を超えないように設定することに
より、高周波電力の周波数が許容範囲を超えることなく
負荷に供給される高周波電力が最適になるように制御す
ることができる。請求項２記載の発明によれば、マイク
ロコンピュータと主回路の開発を切り離して進行するこ
とができ、また、最終的な調整をマイクロコンピュータ
の一部の設定内容を変更するのみで行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、無電極放電灯が点灯した
ことを検出した場合に回路の定数を切り替えるので、回
路素子の破壊を防止することができる。請求項４記載の
発明によれば、無電極放電灯が点灯したことを検出した
後、所定時間が経過した後に回路の定数を切り替えるの
で、回路の定数を切り替えた後に元の定数に戻ることを
防止することができる。請求項５記載の発明によれば、
高周波スイッチング信号の周波数をスイープさせるのみ
であるので、周波数制御回路を簡単、安価に構成するこ
とができ、また、回路のバラツキがあっても確実に始動
することができる。請求項６記載の発明によれば、周波
数をスイープさせた場合の回路破壊を防止することがで
きる。
によれば、マイクロコンピュータに対して予め高周波電
力の周波数が許容範囲を超えないように設定することに
より、高周波電力の周波数が許容範囲を超えることなく
負荷に供給される高周波電力が最適になるように制御す
ることができる。請求項２記載の発明によれば、マイク
ロコンピュータと主回路の開発を切り離して進行するこ
とができ、また、最終的な調整をマイクロコンピュータ
の一部の設定内容を変更するのみで行うことができる。
請求項３記載の発明によれば、無電極放電灯が点灯した
ことを検出した場合に回路の定数を切り替えるので、回
路素子の破壊を防止することができる。請求項４記載の
発明によれば、無電極放電灯が点灯したことを検出した
後、所定時間が経過した後に回路の定数を切り替えるの
で、回路の定数を切り替えた後に元の定数に戻ることを
防止することができる。請求項５記載の発明によれば、
高周波スイッチング信号の周波数をスイープさせるのみ
であるので、周波数制御回路を簡単、安価に構成するこ
とができ、また、回路のバラツキがあっても確実に始動
することができる。請求項６記載の発明によれば、周波
数をスイープさせた場合の回路破壊を防止することがで
きる。
【図１】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第１の実
施形態を示す回路図である。
施形態を示す回路図である。
【図２】図１の装置の具体例を示す回路図である。
【図３】第２の実施の形態の第１の例を示すブロック図
である。
である。
【図４】図３の装置を詳細に示す回路図である。
【図５】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第２の実
施の形態の第２の例を示すブロック図である。
施の形態の第２の例を示すブロック図である。
【図６】第２の実施の形態の定数切り替え時点を説明す
るためのタイミングチャートである。
るためのタイミングチャートである。
【図７】本発明に係る無電極放電灯点灯装置の第３の実
施の形態を示すブロック図である。
施の形態を示すブロック図である。
【図８】第３の実施の形態における周波数と位相差及び
インピーダンスの関係を示すグラフである。
インピーダンスの関係を示すグラフである。
【図９】第３の実施の形態における共振周波数と周波数
スイープ範囲の関係を示すグラフである。
スイープ範囲の関係を示すグラフである。
【図１０】従来の無電極放電灯点灯装置を示すブロック
図である。
図である。
１ 高周波電源 ２ａ 被制御可変定数素子 Ｘcs，Ｘcp可変リアクタンス素子 ２ｂ 検出回路 ２ｃ マイクロコンピュータ ３ａ 無電極放電灯 Ｌc 励起コイル １０ 点灯検出回路 １１ 伝送線路 １２ 整合回路 １２ａ 定数切り替え回路（ＳＷ） ２１ 電圧制御発振器（ＶＣＯ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鎌田 征彦 東京都品川区東品川四丁目３番１号 東芝 ライテック株式会社内 Ｆターム(参考） 3K072 AA16 BA03 EB05 EB06 GB01 GB04 GB14 GC04 HA06 HB03
Claims (6)
- 【請求項１】 無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、 前記高周波電力を発生する高周波電源と、前記無電極放
電灯及び励起コイルを含む負荷の間に配置された、定数
が可変のインピーダンス素子と、 回路の状態を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された回路の状態に基づいて、
回路が目標状態になるように前記インピーダンス素子の
定数を制御するマイクロコンピュータと、を具備するこ
とを特徴とする無電極放電灯点灯装置。 - 【請求項２】 前記マイクロコンピュータは、前記イン
ピーダンス素子と負荷の間のインピーダンスに基づいて
前記高周波電源とインピーダンス素子の間のインピーダ
ンスが目標値になるように前記インピーダンス素子の定
数を制御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３】 無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、 前記無電極放電灯が点灯したか否かを検出する検出手段
と、 前記検出手段が点灯を検出した場合に回路の定数を切り
替える定数切り替え手段と、を具備することを特徴とす
る無電極放電灯点灯装置。 - 【請求項４】 前記定数切り替え手段は、前記検出手段
が点灯を検出した後、所定時間が経過した後に回路の定
数を切り替え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。 - 【請求項５】 無電極放電灯に巻回されている励起コイ
ルに対して高周波電力を印加す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において、 高周波スイッチング信号により高周波電力を生成する高
周波電源と、 始動時に前記高周波スイッチング信号の周波数がスイー
プするように制御する周波数制御手段と、を具備するこ
とを特徴とする無電極放電灯点灯装置。 - 【請求項６】 前記高周波電源により生成された高周波
電力を前記励起コイルに伝達する伝送線路を備え、前記
高周波電源と前記伝送線路の接続点から見た出力インピ
ーダンスの共振周波数が前記周波数のスイープ範囲外に
なるように前記伝送線路の長さが選択されていることを
特徴とする請求項５記載の無電極放電灯点灯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3108399A JP2000231996A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 無電極放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3108399A JP2000231996A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 無電極放電灯点灯装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000231996A true JP2000231996A (ja) | 2000-08-22 |
Family
ID=12321535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3108399A Withdrawn JP2000231996A (ja) | 1999-02-09 | 1999-02-09 | 無電極放電灯点灯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000231996A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700332B2 (en) * | 2000-09-26 | 2004-03-02 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Electrodeless discharge lamp system |
-
1999
- 1999-02-09 JP JP3108399A patent/JP2000231996A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6700332B2 (en) * | 2000-09-26 | 2004-03-02 | Toshiba Lighting & Technology Corporation | Electrodeless discharge lamp system |
| CN1298196C (zh) * | 2000-09-26 | 2007-01-31 | 东芝照明技术株式会社 | 无电极放电灯装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060509 |