JP2000340380A

JP2000340380A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2000340380A
Application number: JP14672599A
Authority: JP
Inventors: Shinji Makimura; 紳司牧村; Hiroshi Kido; 大志城戸
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】無電極放電灯の始動後に構成素子に加わるス
トレスを低減する。【解決手段】オーバーシュートの発生を検出するため
に、比較器ＩＣ₂、抵抗Ｒ₂₀〜Ｒ₂₃、コンデンサＣ₃₀、
ダイオードＤ₁₂を設ける。そして、比較器ＩＣ ₂の出力
端子からの電圧レベルがオーバーシュートの発生を示す
ローレベルであれば、交互にハイ／ローに切り替わる
（間欠動作用）信号をダイオードＤ₁₁を介してトランジ
スタＱ₃₁のゲートに出力するタイマ回路１０を設ける。
これにより、オーバーシュートが発生すると、増幅部
２，５の動作が間欠動作となって、コイル８の両端電圧
がオン／オフを繰り返す間欠発振となり、出力が低減す
る。この結果、高周波電源Ａ、マッチング回路４および
コイル８などの構成素子に加わるストレス低減が可能に
なり、素子の寿命が短くなるのを防止することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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供給
して発光させる無電極放電灯点灯装置が種々提案されて
いる。

【０００３】図１４は無電極放電灯の概略構成例を示す
ブロック図、図１５は図１４に示す無電極放電灯の従来
の具体構成例を示す回路図で（特開平７−３２６４８３
号公報参照）、これらの図に示す無電極放電灯点灯装置
は、直流電源Ｅと、直流電源Ｅからの電力供給を受け高
周波電力を出力する高周波電源Ａと、高周波電源Ａの出
力端間に接続される高周波電力供給用のコイル８と、こ
のコイル８の近接に配置されガラスバルブ内に不活性ガ
スおよび金属蒸気などの放電ガスを封入して成る無電極
放電灯７とを備えて構成されている。

【０００４】図１６は無電極放電灯７にコイル８が近接
配置される様子を示す図で、この図に示す例では、コイ
ル８は無電極放電灯７に近接して配置され、無電極放電
灯７は凹入部７１を有し、凹入部７１に排気管７２が接
続され、排気管７２内にはアマルガム７３が保持されて
おり、無電極放電灯７の最冷点部となっており、無電極
放電灯７はケース７０に固定され、無電極放電灯７が点
灯したとき、リング状のプラズマ放電ＰＤが形成され
る。

【０００５】図１５に戻って、高周波電源Ａは、直流電
源Ｅの両端に接続される発振回路１と、直流電源Ｅの両
端に接続され発振回路１の信号を受けて増幅された高周
波電力を出力する増幅部２，５と、無電極放電灯７と増
幅部２，５との間に設けられるマッチング回路４とから
構成されている。

【０００６】発振回路１は、コンデンサＣ₇，Ｃ₈，Ｃ
₁₄，Ｃ₁₆、抵抗Ｒ₄〜Ｒ₇およびトランジスタＱ₂のほ
か、水晶振動子Ｘを用いた回路であり、コイルＬ₆、コ
ンデンサＣ₁₅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。

【０００７】増幅部２は、プリアンプとして発振回路１
の発振出力を増幅するもので、増幅部５は、メインアン
プとして増幅部２の出力をさらに高周波電力増幅するも
のである。ここで、増幅部２は、トランジスタＱ₄によ
りＣ級増幅を行う。抵抗Ｒ₃およびコンデンサＣ₆が具
備され、コイルＬ₅，コンデンサＣ₁₇により発振周波数
に同調するようにしている。抵抗Ｒ₈〜Ｒ₁₀は減衰器を
構成し、抵抗Ｒ₁₁は、コイルＬ₅のトランジスタＱを下
げるために入れている。

【０００８】増幅部５は、トランジスタ（具体的にはパ
ワーＭＯＳＦＥＴ）Ｑ₅による増幅器となっている。コ
ンデンサＣ₅，Ｃ₁₈およびコイルＬ₄が具備されている
ほか、コイルＬ₇は、トランジスタＱ₅の入力容量を打
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増幅部２の出力と整合させるた
めに入れてある。

【０００９】フィルター回路３は、コイルＬ₃およびコ
ンデンサＣ₄などから構成され、高周波が直流電源Ｅに
帰還することを防いでおり、マッチング回路４は、コン
デンサＣ₁₉，Ｃ₂₀，Ｃ_verにより構成され、増幅部５の
出力と後段の無電極放電灯７およびコイル８との間に設
けられ、両方のインピーダンスのマッチングを取って反
射をなくし、無電極放電灯７に効率よく高周波電力を伝
達するものである。

【００１０】無電極放電灯７は、ガラスバルブ内に不活
性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入したものであ
り、この外周には近接して数ターンの空心コイルである
高周波電力供給用のコイル８が巻回され、高周波電力を
無電極放電灯７内の放電ガスに供給している。

【００１１】調光回路６は、トランジスタ（ＭＯＳＦＥ
Ｔなど）Ｑ₃と、ゲートに接続された放電抵抗Ｒ₁₄から
なり、トランジスタＱ₃のドレインは、増幅部２のトラ
ンジスタＱ₄のベースに、ソースはグランドに接続され
ている。そして、トランジスタＱ₃のゲートには外部よ
り調光制御信号が入力されるようになっている。

【００１２】過電流保護回路９は、トランジスタ（ＭＯ
ＳＦＥＴなど）Ｑ₃₁と、ゲートに接続された放電抵抗Ｒ
₁₈と、抵抗Ｒ₁と、比較器ＩＣ₁と、直流電源Ｅの両端
に接続される抵抗Ｒ₁₅，Ｒ₁₆の直列回路と、抵抗Ｒ₁の
両端に接続される抵抗Ｒ₁₇とコンデンサＣ₂₁との直列回
路とを備え、抵抗Ｒ₁₅，Ｒ₁₆の接続点と比較器ＩＣ₁の
−端子とが接続され、抵抗Ｒ₁₇とコンデンサＣ₂₁との接
続点と比較器ＩＣ₁の＋端子とが接続されている。そし
て、過電流が流れると過電流保護回路９の作用により無
電極放電灯７は消灯する。

【００１３】以下、動作状態を簡単に説明する。今、直
流電源Ｅからの直流電圧を受けると発振回路１が発振を
開始し、増幅部２に発振回路１の信号が伝達されて増幅
され、増幅部５に増幅された信号が伝達されてさらに増
幅される。増幅部５にて増幅された高周波電圧は、無電
極放電灯７の球状の外周に沿って近接配置されたコイル
８に印加される。そして、コイル８に数ＭＨｚから数１
００ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、コイル８に
高周波電力を発生させ、無電極放電灯７に高周波電力を
供給し、無電極放電灯７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ようになってい
る。

【００１４】次に、調光制御信号が調光回路６に入力さ
れた場合を説明する。

【００１５】Ｌレベルの調光制御信号が入力された場
合、先に説明した場合と同様となり、トランジスタＱ₃
のドレイン・ソース間はオープン状態となり、トランジ
スタＱ ₄のベースには発振回路１からの出力が正常に加
わり、無電極放電灯７は点灯する。

【００１６】Ｈレベルの調光制御信号が入力された場
合、トランジスタＱ₃のゲートに十分高い電圧（例えば
ＮＥＣ製の２ＳＫ６５４では６Ｖ以上）が印加される
と、トランジスタＱ₃のドレイン・ソース間はオン状態
となり、その結果、トランジスタＱ₄のベース・エミッ
タ間が短絡されベース電圧は０となり、増幅部２での増
幅が行われず、無電極放電灯７は消灯する。ここで、抵
抗Ｒ₈〜Ｒ₁₁は、負荷変動の影響を小さくするために設
けられている。

【００１７】このように、調光制御信号のＨ，Ｌレベル
の信号の比率を適当に設定し、無電極放電灯７を目にチ
ラツキ感を与えない程度の高繰り返し周期で点滅させる
時分割制御により、任意の調光特性が得られる。また、
このような時分割制御では、発振回路１の発振が停止し
ないため、無電極放電灯７の立ち上がり時間は、調光制
御信号、トランジスタＱ₃〜Ｑ₅の立ち上がりにより決
まるため比較的高速になる。点灯中は、発振回路１、ト
ランジスタＱ₃および抵抗Ｒ₁₄により消費される電力の
み必要なため、不要電力もあまり大きくならない。点灯
時１０Ｗの入力の回路で、１Ｗ程度である。そして、点
滅周期を１００Ｈｚ程度以上にすれば、いわゆるデュー
ティ調光も可能である。

【００１８】過電流が抵抗Ｒ₁に流れた場合を説明す
る。何らかの原因、例えば、無電極放電灯７の異常によ
るインピーダンスの変化、無電極放電灯７の未装着、無
電極放電灯７の破損または高周波電源Ａの異常などによ
り過電流が抵抗Ｒ₁に流れると、Ｒ₁の両端に過電圧が
発生する。そして、抵抗Ｒ₁₆の両端電圧（所定値に設定
されている基準電圧）Ｖａより、コンデンサＣ₂₁の両端
電圧Ｖｂの方が上昇すると、トランジスタＱ₃₁がオン状
態となり、トランジスタＱ₄のベース・エミッタ間が短
終されベース電圧は零となり、増幅部２での増幅が行わ
れず、無電極放電灯７は消灯する。

【００１９】そうすると、抵抗Ｒ₁に過電流が流れなく
なり、抵抗Ｒ₁₆の両端電圧ＶａよりもコンデンサＣ₂₁の
両端電圧Ｖｂの方が低下し、トランジスタＱ₃₁がオフ状
態となり、トランジスタＱ₄のベース・エミッタ間が開
放されベース電圧が発生し、増幅部２での増幅が行わ
れ、無電極放電灯７は点灯する。

【００２０】このように、何らかの異常が発生した場合
には、その異常が解除されるまで無電極放電灯７を点滅
制御して、直流電源Ｅからの入力電流の平均値を制限し
て高周波電源Ａを保護している。

【００２１】なお、特開平９−２８３２８９号公報に
は、無電極放電灯と、これに巻回される励起コイルと、
無電極放電灯に高周波電力を供給する高周波電源と、無
電極放電灯と電源側との間のインピーダンスマッチング
をとる整合回路と、無電極放電灯の放電不安定状態を検
出する放電不安定検出手段と、放電不安定状態が検出さ
れると高周波電源の出力電力を低減させる高周波電源制
御手段とを具備する無電極放電灯点灯装置が開示されて
いる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記図
１５に示す無電極放電灯点灯装置では、図１４に示すス
イッチ２７のオンによる直流電源Ｅの投入後、無電極放
電灯７が始動して熱的に安定するまでの過程に着目する
と、無電極放電灯７の温度変化に起因して、コイル８の
両端から無電極放電灯７側を見たインピーダンスが変動
し、これにより、高周波電源Ａの出力電力Ｐが大きく変
動する場合がある。すなわち、出力電力Ｐは、通常、図
１７に示す曲線Ｐ１のような平坦な特性になるが、場合
によっては曲線Ｐ２のように、数分〜数十分程度の間、
安定時の曲線Ｐ１で示される出力電力Ｐを大きく越えて
しまういわゆるオーバーンュートが発生する場合がある
のである。このようにオーバーンュートが発生すると、
高周波電源Ａ、マッチング回路４およびコイル８などの
構成素子にストレスが加わり、それらの寿命が短くなる
という問題が生じる。

【００２３】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、無電極放電灯の始動後に構成素子に加わるスト
レスを低減しうる無電極放電灯点灯装置を提供すること
を目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１記載の発明の無電極放電灯点灯装置は、無電
極放電灯と、前記無電極放電灯に近接配置された高周波
電力供給用のコイルと、前記コイルに高周波電力を供給
する高周波電源と、前記コイルと前記高周波電源との間
に接続され、これら両者のインピーダンス整合をとるマ
ッチング回路と、前記無電極放電灯の始動後、そのイン
ピーダンスが安定状態に達するまでの過程で、前記高周
波電源の出力に発生する安定点灯時よりも大きなオーバ
ーシュートの抑制を行う抑制手段とを備えるのである。

【００２５】請求項２記載の発明は、請求項１記載の無
電極放電灯点灯装置において、前記抑制手段は、前記高
周波電源の出力インピーダンスと前記マッチング回路の
入力からみたインピーダンスとをアンバランスにするこ
とにより前記抑制を行うものである。

【００２６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載の無電極放電灯点灯装置において、前記抑制手段
は、前記無電極放電灯の最冷点部を加熱することにより
前記オーバーシュートの発生時間を短縮して前記抑制を
行うものである。

【００２７】請求項４記載の発明は、請求項３記載の無
電極放電灯点灯装置において、前記抑制手段は、前記無
電極放電灯の点灯時におけるプラズマ放電から得た熱に
より前記最冷点部を加熱するものである。

【００２８】請求項５記載の発明は、請求項１〜４のい
ずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、前記オ
ーバーシュートを検出する検出手段を備え、前記抑制手
段は、前記検出手段によって前記オーバーシュートが検
出されると所定時間前記抑制を行うものである。

【００２９】請求項６記載の発明の無電極放電灯点灯装
置は、無電極放電灯と、前記無電極放電灯に近接配置さ
れた高周波電力供給用のコイルと、前記コイルに高周波
電力を供給する高周波電源と、前記コイルと前記高周波
電源との間に接続され、これら両者のインピーダンス整
合をとるマッチング回路と、前記無電極放電灯の始動
後、そのインピーダンスが安定状態に達するまでの過程
で、前記高周波電源の出力に安定点灯時よりも大きなオ
ーバーシュートが発生したか否かの検出を行う検出手段
と、前記検出手段により前記オーバーシュートの発生が
検出されると、そのオーバーシュートの抑制を前記高周
波電源の出力制御により行う抑制手段とを備えるもので
ある。

【００３０】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施形態に係
る無電極放電灯点灯装置の回路図で、この図を用いて以
下に第１実施の形態の説明を行う。

【００３１】図１に示す無電極放電灯点灯装置は、発振
回路１、増幅部２，５、フィルター回路３、マッチング
回路４、無電極放電灯７およびコイル８を図１５に示す
従来の無電極放電灯点灯装置と同様に備えているほか、
その従来の無電極放電灯点灯装置との相違点として、過
電流保護回路９ａを備えている。

【００３２】この過電流保護回路９ａには、図１５に示
す過電流保護回路９と同様に、トランジスタＱ₃₁、比較
器ＩＣ₁、抵抗Ｒ₁，Ｒ₁₅〜Ｒ₁₇、放電抵抗Ｒ₁₈および
コンデンサＣ₂₁が具備されている。そして、これらの素
子に加えて、比較器ＩＣ₁の出力端子とトランジスタＱ
₃₁のゲート端子との間にはダイオードＤ₁₀が介設されて
いる。また、比較器ＩＣ₂が設けられ、この＋端子には
直流電源Ｅの電圧を抵抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁により分圧して得ら
れる電圧Ｖｃが入力される一方、−端子には抵抗Ｒ₁の
両端電圧を抵抗Ｒ₂₂およびコンデンサＣ₃₀によりなる積
分回路を介して得られる電圧Ｖｄが入力される。また、
比較器ＩＣ₂の＋端子と出力端子との間には抵抗Ｒ₂₃お
よびダイオードＤ₁₂が直列接続され、その比較器ＩＣ₂
の出力端子は、直流電源Ｅの両端に接続されたタイマ回
路１０の入力端子ＩＮに接続されている。タイマ回路１
０の出力端子ＯＵＴはダイオードＤ₁₁を介してトランジ
スタＱ₃₁のゲート端子に接続されている。タイマ回路１
０は、入力端子ＩＮの電圧レベルがハイになると、出力
端子ＯＵＴの電圧レベルをローにする一方、入力端子Ｉ
Ｎの電圧レベルがローになると、出力端子ＯＵＴの電圧
レベルを交互にハイ／ローにする（交互にハイ／ローに
切り替わる間欠動作用の信号を出力する）ように構成さ
れる。

【００３３】次に、図１５に示す従来の無電極放電灯点
灯装置と相違し、第１実施形態の特徴となる過電流保護
回路９ａに関連する動作の説明を行う。スイッチ２７を
オンにして直流電源Ｅを投入した後、オーバーシュート
が発生しなかったとすると、抵抗Ｒ₁から抵抗Ｒ₂₂およ
びコンデンサＣ₃₀を介して得られる電圧Ｖｄの波形は、
図２に示すように、図１７の曲線Ｐ１と相関のある曲線
Ｐ１１のような波形になる。

【００３４】一方、直流電源Ｅを投入した後、オーバー
シュートが発生したとすると、電圧Ｖｄは、スイッチ２
７のオン時点ｔ１０から図２に示す曲線Ｐ１２のように
上昇する。ただし、図２において、曲線Ｐ１２と一部
（上昇途中までの部分）重なる破線は、図１７に示すオ
ーバーシュートが発生した場合の曲線Ｐ２に対応する波
形である。ここで、時点ｔ１０の直後では、電圧Ｖｄよ
りも電圧Ｖｃの方が高くなり、比較器ＩＣ₂の出力電圧
がハイレベルになる。これにより、タイマ回路１０の出
力端子ＯＵＴの電圧レベルがロー（０Ｖ）になり、増幅
部２，５の動作が定常動作となって、コイル８の両端電
圧が定常発振となる。

【００３５】この後、電圧Ｖｄが、さらに上昇して、抵
抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁で決まるしきい電圧Ｖ _OVとしての電圧Ｖｃ
より高くなると（時点ｔ１１）、比較器ＩＣ₂の出力電
圧がローレベルになる。これにより、電圧Ｖｃが抵抗Ｒ
₂₀，Ｒ₂₁，Ｒ₂₃で決まるしきい電圧Ｖ_OV’に下がるとと
もに、タイマ回路１０の出力端子ＯＵＴの電圧レベルが
交互にハイ／ローに切り替わる。そうすると、増幅部
２，５の動作が間欠動作となって、コイル８の両端電圧
が図３に示すようにオン／オフを繰り返す間欠発振とな
り、出力が低減することになる。この結果、抵抗Ｒ₁に
電流が間欠的に流れ、抵抗Ｒ₁の両端電圧の上昇が抑制
されるので、抵抗Ｒ₂₂およびコンデンサＣ ₃₀によりその
抑制された両端電圧を積分して得られる電圧Ｖｄの波形
は、時点ｔ１１以降に示すように、緩やかに上昇して極
大になった後に緩やかに降下する波形となる。

【００３６】この後、電圧Ｖｄが、緩やかに降下して、
上記しきい電圧Ｖ_OV’としての電圧Ｖｃより低くなると
（時点ｔ１２）、比較器ＩＣ₂の出力電圧がハイレベル
になる。これにより、電圧Ｖｃが抵抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁で決ま
るしきい電圧Ｖ_OVに上昇するとともに、タイマ回路１０
の出力端子ＯＵＴの電圧レベルがローになる。この結
果、再度定常発振に戻る。なお、図２の例において、電
圧Ｖ_NLは無電極放電灯７外れなどの無負荷状態を検出す
るためのものであり、上記電圧Ｖ_OV，Ｖ_OV’の双方は電
圧Ｖ_NLより低くなるように設定されている。

【００３７】以上、第１実施形態では、間欠発振のオン
／オフのデューティを可変することにより、簡易的で広
範囲の電力制御が可能になり、高周波電源Ａの出力電力
Ｐのオーバーンュー卜を従来よりも低減でき、高周波電
源Ａ、マッチング回路４およびコイル８などの構成素子
に加わるストレス低減が可能になり、素子の寿命が短く
なるのを防止することができる。

【００３８】また、オーバーシュートを検出し、少なく
ともオーバーシュートが発生している時だけ電力制御を
行うことにより、高周波電源Ａの出力電力Ｐを短時間で
安定させることができ、回路素子へのストレスを確実に
抑えることができる。

【００３９】なお、間欠発振のオン／オフデューティ
は、固定に限らず、可変でもよく、連続的に変化される
構成でもよい。

【００４０】図４は本発明の第２実施形態に係る無電極
放電灯点灯装置の回路図で、この図を用いて以下に第２
実施形態の説明を行う。

【００４１】図４に示す無電極放電灯点灯装置は、増幅
部２，５、フィルター回路３、マッチング回路４、無電
極放電灯７およびコイル８を第１実施形態と同様に備え
ているほか、第１実施形態との相違点として発振回路１
ａおよび過電流保護回路９ｂを備えている。

【００４２】発振回路１ａは、水晶振動子Ｘに代えて、
水晶振動子Ｘ₁，Ｘ₂およびスイッチＳ₁が使用されて
いる以外は第１実施形態と同様に構成されている。つま
り、水晶振動子Ｘ₁またはＸ₂がスイッチＳ₁によりト
ランジスタＱ₂のべ−ス・コレクタ間に切替接続され、
発振回路１ａの動作周波数が切り替えられる構成になっ
ている。

【００４３】過電流保護回路９ｂは、トランジスタ
Ｑ₃₁、比較器ＩＣ₁，ＩＣ₂、抵抗Ｒ₁，Ｒ₁₅〜Ｒ₁₇，
Ｒ₂₀〜Ｒ₂₂、放電抵抗Ｒ₁₈およびコンデンサＣ₂₁，Ｃ₃₀
を第１実施形態と同様に備えているほか、直流電源Ｅの
両端に接続されたタイマ回路１１を備えている。タイマ
回路１１は、入力端子ＩＮが比較器ＩＣ₂の出力端子に
接続され、入力端子ＩＮの電圧レベルに応じてスイッチ
Ｓ₁の切替信号を出力する構成になっている。例えば、
入力端子ＩＮの電圧レベルがハイであれば、出力端子Ｏ
ＵＴの電圧レベルをローにして、水晶振動子Ｘ₁をトラ
ンジスタＱ₂のべ−ス・コレクタ間に切替接続して、発
振回路１ａの動作周波数をｆ１に切り替える。一方、入
力端子ＩＮの電圧レベルがローであれば、所定期間、出
力端子ＯＵＴの電圧レベルをハイにして、水晶振動子Ｘ
₂をトランジスタＱ₂のべ−ス・コレクタ間に切替接続
して、発振回路１ａの動作周波数をｆ２（＜ｆ１）に切
り替える。ただし、上記所定期間は、オーバーシュート
が充分に抑制できるように設計の段階で決定される。

【００４４】次に、第２実施形態の特徴となる動作説明
を行う。スイッチ２７をオンにして直流電源Ｅを投入し
た後、オーバーシュートが発生したとすると、電圧Ｖｄ
は、スイッチ２７のオン時点ｔ２０から図５に示す曲線
Ｐ１２のように上昇する。ここで、時点ｔ２０の直後で
は、電圧Ｖｄよりも電圧Ｖｃの方が高くなり、比較器Ｉ
Ｃ₂の出力電圧がハイレベルになる。これにより、タイ
マ回路１１の出力端子ＯＵＴの電圧レベルがローにな
り、発振回路１ａの動作周波数ｆがｆ１になる。この結
果、増幅部２，５の動作が定常動作となって、コイル８
の両端電圧が定常発振となる。

【００４５】この後、電圧Ｖｄが、さらに上昇して、抵
抗Ｒ₂₀，Ｒ₂₁で決まるしきい電圧Ｖ _OVとしての電圧Ｖｃ
より高くなると（時点ｔ２１）、比較器ＩＣ₂の出力電
圧がローレベルになる。これにより、タイマ回路１１の
出力端子ＯＵＴの電圧レベルが、所定期間（＝ｔ２２−
ｔ２１）、ハイになり、発振回路１ａの動作周波数ｆ１
がｆ２に低減する。このため、コイル８から無電極放電
灯７に供給される電力が減少し、抵抗Ｒ₁の両端電圧の
上昇が抑制されるので、抵抗Ｒ₂₂およびコンデンサＣ₃₀
によりその抑制された両端電圧を積分して得られる電圧
Ｖｄの波形は、時点ｔ２１以降に示すように、緩やかに
上昇して極大になった後に緩やかに降下する波形とな
る。

【００４６】この後、所定期間が経過すると（時点ｔ２
２）、出力端子ＯＵＴの電圧レベルがローに戻り、発振
回路１ａの動作周波数がｆ１に戻る。この結果、増幅部
２，５の動作が定常動作となって、コイル８の両端電圧
が定常発振となる。

【００４７】以上、第２実施形態では、第１実施形態の
ようなオーバーシュートの終了時を検出する回路が不要
になり回路を簡略化できる。

【００４８】なお、第２実施形態では、動作周波数ｆ
は、ｆ１からｆ２そしてｆ１へと段階的に切り替えられ
る構成になっているが、これに限らず、時間の経過とと
もに連続的に変化（スイープ）される構成でもよい。

【００４９】図６は本発明の第３実施形態に係る無電極
放電灯点灯装置の回路図で、この図を用いて以下に第３
実施形態の説明を行う。

【００５０】図６に示す無電極放電灯点灯装置は、発振
回路１、増幅部２，５、フィルター回路３、マッチング
回路４、無電極放電灯７、コイル８および過電流保護回
路９を図１５に示す従来の無電極放電灯点灯装置と同様
に備えているほか、従来の無電極放電灯点灯装置との相
違点としてタイマ回路１２を備えている。ただし、第３
実施形態では、電圧Ｅ１，Ｅ２（Ｅ１＜Ｅ２）に切替可
能な直流電源Ｅ’が使用される。

【００５１】タイマ回路１２は、直流電源Ｅ’の両端に
接続され、スイッチ２７のオンと同時に動作して計時を
行うとともに直流電源Ｅ’の出力電圧をＥ１に切り替
え、所定時間の経過後に直流電源Ｅ’の出力電圧をＥ２
に切り替える。ただし、所定期間は、オーバーシュート
が充分に抑制できるように設計の段階で決定される。

【００５２】次に、第３実施形態の特徴となる動作説明
を行う。スイッチ２７をオンにして直流電源Ｅ’を投入
した後、オーバーシュートが発生したとする。このと
き、電圧Ｖｂは、直流電源Ｅ’の電圧が定常の場合のＥ
２であると、図７に示す曲線Ｐ１２’のように上昇する
ところ、第３実施形態では、始動時の直流電源Ｅ’の電
圧がＥ２よりも低いＥ１に設定されるので、曲線Ｐ３２
のように曲線Ｐ１２’よりも低いレベルで上昇する。こ
れにより、高周波電源Ａ、マッチング回路４およびコイ
ル８などの構成素子に加わるストレス低減が可能にな
り、この結果、素子の寿命が短くなるのを防止すること
ができる。

【００５３】この後、所定時間（＝ｔ３１−ｔ３０）が
経過すると（時点ｔ３１）、タイマ回路１２によって、
直流電源Ｅ’の出力電圧がＥ２に切り替えられる。これ
により、増幅部２，５の動作が定常動作となって、コイ
ル８の両端電圧が定常発振となる。

【００５４】以上、第３実施形態では、第１および第２
実施形態よりも回路構成を簡略化することができる。

【００５５】なお、第３実施形態では、直流電源の電圧
は、Ｅ１からＥ２へと段階的に切り替えられる構成にな
っているが、これに限らず、時間の経過とともに連続的
に昇圧される構成でもよい。

【００５６】図８は本発明の第４実施形態に係る無電極
放電灯点灯装置の回路図で、この図を用いて以下に第４
実施形態の説明を行う。

【００５７】図８に示す無電極放電灯点灯装置は、発振
回路１、増幅部２，５、フィルター回路３、無電極放電
灯７、コイル８および過電流保護回路９を図１５に示す
従来の無電極放電灯点灯装置と同様に備えているほか、
従来の無電極放電灯点灯装置との相違点としてマッチン
グ回路４ａおよびタイマ回路１３を備えている。

【００５８】マッチング回路４ａは、コンデンサＣ₂₀お
よびコンデンサＣ₃₁の一方がスイッチＳ２によりコイル
８の両端に切換接続される構成になっているほかはマッ
チング回路４と同様に構成されている。ここで、コンデ
ンサＣ₃₁の値は、コイル８の両端に切換接続されている
とき、本無電極放電灯点灯装置の動作に支障がない程度
に、増幅部５の出力のインピーダンスとマッチング回路
４の入力側からコイル８および無電極放電灯７側をみた
インピーダンスとがずれて、高周波電源Ａの出力電力Ｐ
のオーバーシュートが低減するように設定される。な
お、コンデンサＣ ₂₀がコイル８の両端に切換接続されて
いるときは、従来と同様、増幅部５の出力のインピーダ
ンスとマッチング回路４の入力側からコイル８および無
電極放電灯７側をみたインピーダンスとがほぼ一致す
る。

【００５９】タイマ回路１３は、直流電源Ｅの両端に接
続され、スイッチ２７のオンと同時に動作して計時を行
うとともに、スイッチＳ２を制御して、コンデンサＣ₃₁
をコイル８の両端に接続し、所定時間の経過後にコンデ
ンサＣ₂₀をコイル８の両端に切換接続する。ただし、所
定期間は、オーバーシュートが充分に抑制できるように
設計の段階で決定される。

【００６０】次に、第４実施形態の特徴となる動作説明
を行う。スイッチ２７をオンにして直流電源Ｅを投入し
た後、オーバーシュートが発生したとしても、コイル８
の両端にはコンデンサＣ₃₁が接続されているので、高周
波電源Ａの出力電力Ｐのオーバーシュートが低減する
（図７のＰ３２参照）。これにより、高周波電源Ａ、マ
ッチング回路４およびコイル８などの構成素子に加わる
ストレス低減が可能になり、この結果、素子の寿命が短
くなるのを防止することができる。

【００６１】この後、所定時間が経過すると、タイマ回
路１３およびスイッチＳ２により、コンデンサＣ₂₀がコ
イル８の両端に切換接続される。これにより、増幅部
２，５の動作が定常動作となって、コイル８の両端電圧
が定常発振となる。

【００６２】図９は本発明の第５実施形態に係る無電極
放電灯点灯装置に使用される無電極放電灯などを示す図
で、この図を用いて以下に第５実施形態の説明を行う。

【００６３】本無電極放電灯点灯装置は、直流電源Ｅの
投入後に発生しうるオーバーシュートの発生時間を短縮
する手段を備える無電極放電灯７ａが使用されるほかは
例えば図１５に示す従来の無電極放電灯点灯装置と同様
に構成される。

【００６４】無電極放電灯７ａには、図１６に示す無電
極放電灯７との相違点として、図９および図１０に示す
ように、ガラス製の排気管７２におけるアマルガム７３
を保持している部分の外壁に黒色の塗料７２ａが塗布さ
れている。これにより、無電極放電灯７ａの点灯時に発
生するプラズマ放電ＰＤからの光が効率的に塗料７２ａ
に吸収され、アマルガム７３が加熱される。この結果、
無電極放電灯７ａのインピーダンスの安定時間が短縮
し、図１２に示すように、高周波電源Ａにおける出力電
力Ｐのオーバーシュートが曲線Ｐ２から曲線Ｐ５２のよ
うになる。すなわち、オーバーシュートの発生時間が短
縮されるのである。

【００６５】また、無電極放電灯７ａには、図９および
図１１に示すように、ガラス製の凹入部７１の側壁に半
反射膜７１ａが塗布されている。この半反射膜７１ａ
は、プラズマ放電ＰＤ側から入射する光Ｌ１をほとんど
反射せず透過させる一方、凹入部７１内からの光Ｌ２を
ほとんど反射する特性を有している。これにより、プラ
ズマ放電ＰＤから入射した光Ｌ１は、凹入部７１内に閉
じ込められるために塗料７２ａに効率的に吸収される。

【００６６】上記塗料７２ａおよび半反射膜７１ａによ
り、出力電力Ｐが安定時（図１２に示すフラットな出力
電力Ｐ）より高くなる時間、つまりオーバーシュートの
発生時間が短くなるため、高周波電源Ａ、マッチング回
路４およびコイル８などの構成素子に加わるストレスが
小さくなる。

【００６７】以上のように、無電極放電灯７ａの点灯時
におけるプラズマ放電からの熱を利用して、無電極放電
灯７ａの最冷点部を加熱すれば、ヒーターなどを用いず
に簡単な回路構成でオーバーシュートを抑制することが
可能になる。

【００６８】なお、第５実施形態では、無電極放電灯７
ａ以外は図１５に示す従来の無電極放電灯点灯装置と同
様に構成されるが、これに限らず、無電極放電灯７ａを
第１〜第４実施形態に適用しても良いのは言うまでもな
い。適用すれば、オーバーシュートをさらに好適に抑制
することができ、出力電力Ｐの安定までの時間短縮が可
能になる。

【００６９】また、塗料７２ａは黒色でなくとも光の吸
収効率が高ければよく、また塗料を塗布する以外に、チ
ューブをかぶせる構造などでもよい。

【００７０】さらに、図１３に示すように、オーバーシ
ュートを抑制する手段として、塗料７２ａおよび半反射
膜７１ａに代えて、凹入部７１内に熱伝導率の高い物質
７１ｂを充填するようにしてもよい。この場合も、プラ
ズマ放電ＰＤからの熱をアマルガム７３に効果的に伝搬
させることが可能になり、上記同様の効果を奏すること
が可能になる。

【００７１】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１記載の発明によれば、無電極放電灯と、前記無電極放
電灯に近接配置された高周波電力供給用のコイルと、前
記コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記コ
イルと前記高周波電源との間に接続され、これら両者の
インピーダンス整合をとるマッチング回路と、前記無電
極放電灯の始動後、そのインピーダンスが安定状態に達
するまでの過程で、前記高周波電源の出力に発生する安
定点灯時よりも大きなオーバーシュートの抑制を行う抑
制手段とを備えるので、無電極放電灯の始動後における
オーバーシュートが抑制され、この結果、無電極放電灯
の始動後に構成素子に加わるストレス低減が可能にな
り、構成素子の寿命短縮防止が可能になる。

【００７２】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の無電極放電灯点灯装置において、前記抑制手段は、
前記高周波電源の出力インピーダンスと前記マッチング
回路の入力からみたインピーダンスとをアンバランスに
することにより前記抑制を行うので、無電極放電灯の始
動後に構成素子に加わるストレス低減が可能になり、構
成素子の寿命短縮防止が可能になる。

【００７３】請求項３記載の発明によれば、請求項１ま
たは２記載の無電極放電灯点灯装置において、前記抑制
手段は、前記無電極放電灯の最冷点部を加熱することに
より前記オーバーシュートの発生時間を短縮して前記抑
制を行うので、ヒータなどを必要としない簡単な構成で
オーバーシュートの発生時間を短縮可能になる。

【００７４】請求項４記載の発明によれば、請求項３記
載の無電極放電灯点灯装置において、前記抑制手段は、
前記無電極放電灯の点灯時におけるプラズマ放電から得
た熱により前記最冷点部を加熱するので、ヒータなどを
必要としない簡単な構成でオーバーシュートの発生時間
を短縮可能になる。

【００７５】請求項５記載の発明によれば、請求項１〜
４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、
前記オーバーシュートを検出する検出手段を備え、前記
抑制手段は、前記検出手段によって前記オーバーシュー
トが検出されると所定時間前記抑制を行うので、オーバ
ーシュートの終了時検出の回路を必要としない簡単な回
路構成になる。

【００７６】請求項６記載の発明によれば、無電極放電
灯と、前記無電極放電灯に近接配置された高周波電力供
給用のコイルと、前記コイルに高周波電力を供給する高
周波電源と、前記コイルと前記高周波電源との間に接続
され、これら両者のインピーダンス整合をとるマッチン
グ回路と、前記無電極放電灯の始動後、そのインピーダ
ンスが安定状態に達するまでの過程で、前記高周波電源
の出力に安定点灯時よりも大きなオーバーシュートが発
生したか否かの検出を行う検出手段と、前記検出手段に
より前記オーバーシュートの発生が検出されると、その
オーバーシュートの抑制を前記高周波電源の出力制御に
より行う抑制手段とを備えるので、無電極放電灯の始動
後におけるオーバーシュートが抑制され、この結果、無
電極放電灯の始動後に構成素子に加わるストレス低減が
可能になり、構成素子の寿命短縮防止が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施形態に係る無電極放電
灯点灯装置の回路図である。

【図２】第１実施形態において始動時に発生しうるオー
バーシュートが抑制される様子を示す図である。

【図３】第１実施形態におけるオーバーシュート抑制の
ための間欠発振の信号波形図である。

【図４】本発明の第２実施形態に係る無電極放電灯点灯
装置の回路図である。

【図５】第２実施形態において始動時に発生しうるオー
バーシュートが抑制される様子を示す図である。

【図６】本発明の第３実施形態に係る無電極放電灯点灯
装置の回路図である。

【図７】第３実施形態において始動時に発生しうるオー
バーシュートが抑制される様子を示す図である。

【図８】本発明の第４実施形態に係る無電極放電灯点灯
装置の回路図である。

【図９】本発明の第５実施形態に係る無電極放電灯点灯
装置に使用される無電極放電灯などを示す図である。

【図１０】図９に示す排気管におけるアマルガム保持部
分の拡大断面図である。

【図１１】図９に示す凹入部の一部拡大断面図である。

【図１２】第３実施形態において始動時に発生しうるオ
ーバーシュートの発生時間が短縮される様子を示す図で
ある。

【図１３】直流電源の投入後に発生しうるオーバーシュ
ートの発生時間を短縮する別の手段を示す図である。

【図１４】無電極放電灯の概略構成例を示すブロック図
である。

【図１５】図１４に示す無電極放電灯の従来の具体構成
例を示す回路図である。

【図１６】従来の無電極放電灯にコイルが近接配置され
る様子を示す図である。

【図１７】始動時に発生しうるオーバーシュートなどの
波形図である。

【符号の説明】

１，１ａ発振回路２増幅部３フィルター回路４，４ａマッチング回路５増幅部７，７ａ，７ｂ無電極放電灯８コイル９，９ａ，９ｂ過電流保護回路１０，１１，１２，１３タイマ回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無電極放電灯と、前記無電極放電灯に近接配置された高周波電力供給用の
コイルと、前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記コイルと前記高周波電源との間に接続され、これら
両者のインピーダンス整合をとるマッチング回路と、前記無電極放電灯の始動後、そのインピーダンスが安定
状態に達するまでの過程で、前記高周波電源の出力に発
生する安定点灯時よりも大きなオーバーシュートの抑制
を行う抑制手段とを備える無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】前記抑制手段は、前記高周波電源の出力
インピーダンスと前記マッチング回路の入力からみたイ
ンピーダンスとをアンバランスにすることにより前記抑
制を行う請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】前記抑制手段は、前記無電極放電灯の最
冷点部を加熱することにより前記オーバーシュートの発
生時間を短縮して前記抑制を行う請求項１または２記載
の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】前記抑制手段は、前記無電極放電灯の点
灯時におけるプラズマ放電から得た熱により前記最冷点
部を加熱する請求項３記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】前記オーバーシュートを検出する検出手
段を備え、前記抑制手段は、前記検出手段によって前記
オーバーシュートが検出されると所定時間前記抑制を行
う請求項１〜４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装
置。
【請求項６】無電極放電灯と、前記無電極放電灯に近接配置された高周波電力供給用の
コイルと、前記コイルに高周波電力を供給する高周波電源と、前記コイルと前記高周波電源との間に接続され、これら
両者のインピーダンス整合をとるマッチング回路と、前記無電極放電灯の始動後、そのインピーダンスが安定
状態に達するまでの過程で、前記高周波電源の出力に安
定点灯時よりも大きなオーバーシュートが発生したか否
かの検出を行う検出手段と、前記検出手段により前記オーバーシュートの発生が検出
されると、そのオーバーシュートの抑制を前記高周波電
源の出力制御により行う抑制手段とを備える無電極放電
灯点灯装置。