JP2001035678A

JP2001035678A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP2001035678A
Application number: JP21215999A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kumagai; 祐二熊谷
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1999-07-27
Filing date: 1999-07-27
Publication date: 2001-02-09

Abstract

(57)【要約】【課題】無電極放電灯の状態を正確に判別すると共に
その状態に応じた制御を行うことができる無電極放電灯
点灯装置を提供することである。【解決手段】誘導コイルの両端電圧と高周波電源の入
力電流を検出しこれらの検出信号により、無電極放電灯
のオーバーシュート状態、安定点灯状態及び無負荷状態
とを正確に判別し、制御回路によって無電極放電灯の各
状態に応じて適切な制御を行うことができるようにし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電灯点灯
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の無電極放電灯点灯装置の構成を図
５に示す。

【０００３】無電極放電灯に高周波電磁界を印加して発
光させる無電極放電灯点灯装置１０は、ガラスバルブ内
に放電ガスを封入した無電極放電灯２０と、その近傍に
配置された誘導コイル３０と、誘導コイル３０に高周波
電力を供給する高周波電源４０と、商用電源を直流電圧
に変換する昇圧チョッパ回路を有し高周波電源４０に直
流電圧を印加する直流電源５０と、誘導コイル３０にお
ける、誘導コイル３０と高周波電源４０とのインピーダ
ンスマッチングをとり無電極放電灯２０に効率良く高周
波電力を伝達するマッチング回路６０とにより構成され
ている。高周波電源４０は、電力増幅を行う二つのスイ
ッチング素子を用いたハーフブリッジ構成のメインアン
プと、二つのスイッチング素子を駆動するための駆動回
路とにより構成される。

【０００４】無電極放電灯点灯装置の発光過程は以下の
通りである。高周波電源４０から誘導コイル３０に数Ｍ
Ｈｚ〜数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、誘導
コイル３０に高周波電磁界を発生させ、無電極放電灯２
０内に高周波プラズマ電流を流すことにより、紫外線若
しくは可視光を発生させるようになっている。

【０００５】ここで、無電極放電灯点灯装置１０の非定
常状態として、無電極放電灯２０の破損や寿命による不
点灯状態（いわゆる無負荷状態）が挙げられる。この無
負荷状態が発生すると高周波電源４０から高周波電力が
無電極放電灯２０において消費されないため、高周波電
源４０側に高周波電力が戻ってくるという電力反射が起
こり、高周波電源４０を構成する素子に過大な負荷が加
わることになり、素子の劣化や破壊などの不具合が生じ
ていた。これを防止するための制御回路として、高周波
電源４０への入力電流を抵抗Ｒｓにより検出し、その入
力電流値が基準値を超えた場合にプリアンプのスイッチ
ング素子の信号入力端子間を短絡し、発振を停止する発
振停止回路や発振を繰返し行う間欠発振回路がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、無電極放電灯
２０の大きさや電力等の設計の相違により、無電極放電
灯２０が点灯してから安定状態になるまでに無電極放電
灯点灯装置１０への入力電流が異常に増大する過渡現象
が起こる場合（オーバーシュート状態）がある。通常オ
ーバーシュート状態は一時的なものであり、時間経過と
共に安定状態となるのであるが、オーバーシュート発生
直後、高周波電源４０への入力電流は定常時よりも増大
するため、無負荷状態時と同様に制御回路が作動し無電
極放電灯２０は消灯あるいは点滅してしまうという問題
があった。

【０００７】また、複数の非定常状態に対処する制御回
路の例として、特開平１０−１０６７７４号によれば、
無電極放電灯点灯装置は、点灯回路と無電極放電灯とが
ケーブルにより接続され、駆動回路に設けた第１の検出
回路と誘導コイルに設けた第２の検出回路とによって無
電極放電灯が点灯しない場合とケーブルが外れた場合と
の二つの非定常状態を検出し、少なくとも一方の非定常
状態を検出した場合には発振を停止させる動作を行うと
いう技術が開示されている。しかし、上記の技術では無
負荷状態発生時には対応できるが、オーバーシュート発
生時には適切な制御ができないという問題があった。

【０００８】そこで本発明の目的とするところは、無電
極放電灯の状態を正確に判別すると共にその状態に応じ
た制御を行うことができる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】本発明は前記目的を達成
するために、無電極放電灯と、前記無電極放電灯の近傍
に配置した誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力
を供給するための高周波電源と、前記高周波電源に直流
電圧を印加する直流電源と、前記無電極放電灯の点灯状
態を制御する制御回路とを備える無電極放電灯点灯装置
において、前記誘導コイルの両端電圧と前記高周波電源
の入力電流を検出しこれらの検出信号により、前記無電
極放電灯のオーバーシュート状態、安定点灯状態及び無
負荷状態とを判別し、前記制御回路によって前記無電極
放電灯の状態に応じた制御を行うようにしたことを特徴
とするものである。

【００１０】請求項２記載の発明にあっては、前記無電
極放電灯がオーバーシュート状態である時には、前記制
御回路により直流電源の出力電圧を低減させるようにし
たことを特徴とするものである。

【００１１】請求項３記載の発明にあっては、前記無電
極放電灯が安定点灯状態である時には、前記制御回路に
より安定点灯状態を維持するようにしたことを特徴とす
るものである。

【００１２】請求項４記載の発明にあっては、前記無電
極放電灯が無負荷状態である時には、前記制御回路によ
り前記高周波電源の出力電力を間欠的に発振させるよう
にしたことを特徴とするものである。

【００１３】請求項５記載の発明にあっては、前記直流
電源を商用電源を直流電圧に変換するチョッパ回路と
し、前記高周波電源の入力電流の代用特性として、前記
チョッパ回路への入力電流を用いるようにしたことを特
徴とするものである。

【００１４】請求項６記載の発明にあっては、前記誘導
コイル近傍にピックアップコイルを設け、前記誘導コイ
ルの両端電圧の代用特性として、前記ピックアップコイ
ルの両端で検出する電圧を用いるようにしたことを特徴
とするものである。

【００１５】請求項７記載の発明にあっては、前記誘導
コイルの両端電圧の代用特性として、前記高周波電源の
出力電圧と出力電流との位相差を用いるようにしたこと
を特徴とするものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明の第
１の実施の形態を図１及び図４に示す。図１は、無電極
放電灯点灯装置１全体の回路図を示す。図４は、制御を
かけた場合とかけない場合の高周波電源４の入力電流と
誘導コイル３の両端電圧の関係を表すグラフを示す。無
電極放電灯点灯装置１は、ガラスバルブ内に放電ガスを
封入した無電極放電灯２と、その近傍に配置された誘導
コイル３と、誘導コイル３に高周波電力を供給する高周
波電源４と、商用電源を直流電圧に変換する昇圧チョッ
パ回路を有し高周波電源４に直流電圧を印加する直流電
源５と、誘導コイル３と高周波電源４との誘導コイル３
におけるインピーダンスマッチングをとり無電極放電灯
２に効率良く高周波電力を伝達するマッチング回路６
と、高周波電源４と直流電源５とに制御信号を送信する
制御回路７とにより構成されている。ここで本実施の形
態の特徴は、制御回路に、無電極放電灯の状態に応じて
点灯状態を制御させるようにしたことである。次に回路
動作を説明する（図４参照）。

【００１７】第一に、無電極放電灯２の始動から安定時
にかけて無電極放電灯２のインピーダンス変化によりオ
ーバーシュートが発生した場合、高周波電源４の入力電
流の増大に伴い抵抗Ｒｓの電圧が上昇することにより、
ＩＣ１がＨｉ信号を出力する。また、誘導コイル３の両
端電圧も増大するが、始動時と比較してその値は小さ
く、オーバーシュート時と始動時との間にＩＣ２の基準
電圧を設定するとＩＣ２はＬｏｗ信号を出力する。制御
回路７の入力部１、２にそれぞれＨｉ信号、Ｌｏｗ信号
が入力されると、制御回路７の出力部１、２よりそれぞ
れＨｉ信号、Ｌｏｗ信号を出力する。出力部１からのＨ
ｉ信号は、直流電源５の出力電圧を分圧した可変抵抗Ｖ
Ｒの両端電圧を下げ、直流電源５の昇圧チョッパ制御回
路５ａは、高周波電源４の入力電流を減少させるように
動作する。また、出力部２からのＬｏｗ信号は、高周波
電源４の発振動作を維持させる。これにより、オーバー
シュート状態が発生した場合においても、無電極放電灯
２の点灯状態を維持すると共に回路構成素子のストレス
を低減することができる。

【００１８】第二に、オーバーシュート発生後直流電源
５の入力電流と誘導コイル３の両端電圧が共に正常値範
囲内に収まった場合、ＩＣ１、ＩＣ２は共にＬｏｗ信号
を出力し、無電極放電灯２は安定点灯状態を維持するこ
とができる。

【００１９】第三に、無負荷状態になった場合、高周波
電源４の入力電流の増大に伴い抵抗Ｒｓの電圧が上昇す
ることにより、ＩＣ１がＨｉ信号を出力する。また、誘
導コイル３の両端電圧もオーバーシュート時と比較して
その値は非常に増大し、ＩＣ２はＨｉ信号を出力する。
制御回路７の入力部１、２共にＨｉ信号が入力される
と、制御回路７の出力部１、２よりＨｉ信号を出力す
る。出力部１からのＨｉ信号は、直流電源５の出力電圧
を分圧した可変抵抗ＶＲの両端電圧を下げ、直流電源５
の昇圧チョッパ制御回路５ａは、高周波電源４の入力電
流を減少させるように動作する。また出力部２からのＨ
ｉ信号は、高周波電源４内部のメインアンプのスイッチ
ング素子の信号入力端子間を短絡・開放し、間欠発振を
させる。これにより、無負荷状態が発生した場合におい
ても、回路構成素子のストレスを低減すると共に無電極
放電灯２の始動電圧を維持しているため、周囲温度が低
く始動しにくいや負荷を付け替えた場合においても間欠
発振を繰返す間に点灯させることができる。

【００２０】本実施の形態によれば、高周波電源４の入
力電流及び誘導コイル３の両端電圧の検出信号により、
各々がＨｉ信号、Ｌｏｗ信号の場合はオーバーシュート
状態、Ｌｏｗ信号、Ｌｏｗ信号の場合は安定点灯状態、
Ｈｉ信号、Ｈｉ信号の場合は無負荷状態というように無
電極放電灯の状態を正確に判別し、以下のような無電極
放電灯２の各状態に応じて適切な制御を行うことができ
る。オーバーシュート状態の場合、制御回路７によって
高周波電源４の入力電流を減少させると共に高周波電源
４の発振動作を維持させるので、無電極放電灯２の点灯
状態を維持すると共に回路構成素子のストレスを低減す
ることができる。また、安定点灯状態の場合、制御回路
７によってその状態を維持するように動作させる。ま
た、無負荷状態の場合、高周波電源４の入力電流を減少
させると共に高周波電源４内部のメインアンプのスイッ
チング素子の信号入力端子間を短絡・開放し、間欠発振
をさせるので、回路構成素子のストレスを低減すると共
に無電極放電灯２の始動電圧を維持しているため、周囲
温度が低く始動しにくい場合や負荷を付け替えた場合に
おいても間欠発振を繰返す間に点灯させることができ
る。

【００２１】（第２の実施の形態）本発明の第２の実施
の形態を図２により説明する。図２は、無電極放電灯点
灯装置１全体の回路図を示す。

【００２２】第１の実施の形態と同一構成については同
一符号を付してその説明を省略する。先の第１の実施の
形態と異なる構成は、入力電流の検出位置を高周波電源
４から直流電源５に、両端電圧の検出位置を誘導コイル
３から誘導コイル３近傍のビックアップコイル３ａに変
更していることである。

【００２３】本実施の形態によれば、直流電源５におい
て入力電流を検出するようにしたので、ノイズによる誤
動作を低減することができ異常状態の検出をさらに正確
に行うことができる。また、新たに設けた誘導コイル３
近傍のビックアップコイル３ａにおいて両端電圧を検出
するようにしたので、マッチング回路６への影響を最小
限に抑えることもできる。

【００２４】（第３の実施の形態）本発明の第３の実施
の形態を図３により説明する。図３は、無電極放電灯点
灯装置１全体の回路図を示す。

【００２５】第１の実施の形態と同一構成については同
一符号を付してその説明を省略する。先の第１の実施の
形態と異なる構成は、誘導コイル３の両端電圧を検出す
るのではなく、高周波電源４の出力電圧と出力電流の検
出値よりその両者の位相差を位相差検出回路８で検出
し、その出力信号を制御回路７に入力するようにしてい
ることである。

【００２６】本実施の形態によれば、高周波電源４の出
力電圧と出力電流の検出値よりその両者の位相差を位相
差検出回路８で検出し、その出力信号を制御回路７に入
力するようにしているので、無負荷状態時においてリア
クタンス成分が大きいため反射電圧も大きく、高周波電
源４の出力電圧と出力電流の位相差も大きくなることを
利用して、オーバーシュート状態と無負荷状態とをより
正確に判別することができる。

【００２７】

【発明の効果】このように本発明は、以下のような効果
がある。

【００２８】請求項１記載の発明によれば、誘導コイル
の両端電圧と高周波電源の入力電流を検出しこれらの検
出信号により、無電極放電灯のオーバーシュート状態、
安定点灯状態及び無負荷状態とを正確に判別し、無電極
放電灯の各状態に応じて制御回路により適切な制御を行
うことができるようにしたので、無電極放電灯の状態を
正確に判別すると共にその状態に応じた制御を行うこと
ができる無電極放電灯点灯装置を提供することができ
た。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、無電極放電灯がオーバーシュート状
態である時、制御回路により直流電源の出力電圧を低減
させるようにしたので、無電極放電灯の点灯状態を維持
しつつ、回路構成素子のストレスも低減することができ
るという効果がある。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、無電極放電灯が安定点灯状態である
時、安定点灯を維持するよう制御する回路を設けたの
で、安定点灯状態を維持することができるという効果が
ある。

【００３１】請求項４記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、無電極放電灯が無負荷状態である
時、制御回路により高周波電源の出力電力を間欠的に発
振させるようにしたので、無電極放電灯の点灯準備状態
を維持しつつ、回路構成素子のストレスを低減すること
ができるという効果がある。

【００３２】請求項５記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、商用電源を直流電圧に変換するチョ
ッパ回路である直流電源により、高周波電源の入力電流
の代用特性として直流電源への入力電流を検出するの
で、微弱信号であり非常にノイズがのりやすい高周波電
源の入力電流よりも、比較的ノイズがのりにくい直流電
源の入力電流を検出する方法が非定常状態をより正確に
判別することができるという効果がある。

【００３３】請求項６記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、誘導コイル近傍に設けたピックアッ
プコイルにより、誘導コイルの両端電圧の代用特性とし
てピックアップコイルの両端電圧を検出するので、誘導
コイルの両端電圧検出のためにマッチング回路のコンデ
ンサに制御回路を直接接続することで、マッチングがず
れて無電極放電灯に効率良く高周波電力が供給できなく
なるという不具合を防止することができるという効果が
ある。

【００３４】請求項７記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、誘導コイルの両端電圧を検出するの
ではなく、高周波電源の出力電圧と出力電流の検出値よ
りその両者の位相差を位相差検出回路で検出し、その出
力信号を制御回路に入力するようにしているので、無負
荷状態時においてリアクタンス成分が大きいため反射電
圧も大きく、高周波電源の出力電圧と出力電流の位相差
も大きくなることを利用して、オーバーシュート状態と
無負荷状態とをより正確に判別することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無電極放電灯点灯装置の第１の実施の
形態を示す構成図である。

【図２】本発明の無電極放電灯点灯装置の第２の実施の
形態を示す構成図である。

【図３】本発明の無電極放電灯点灯装置の第３の実施の
形態を示す構成図である。

【図４】本発明の無電極放電灯点灯装置の第１の実施の
形態を示す電流−電圧関係図である。

【図５】従来の技術を示す構成図である。

【符号の説明】

１無電極放電灯点灯装置２無電極放電灯３誘導コイル３ａビックアップコイル４高周波電源５直流電源５ａ昇圧チョッパ制御回路６マッチング回路７制御回路８位相差検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無電極放電灯と、前記無電極放電灯の近
傍に配置した誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電
力を供給するための高周波電源と、前記高周波電源に直
流電圧を印加する直流電源と、前記無電極放電灯の点灯
状態を制御する制御回路とを備える無電極放電灯点灯装
置において、前記誘導コイルの両端電圧と前記高周波電
源の入力電流を検出しこれらの検出信号により、前記無
電極放電灯のオーバーシュート状態、安定点灯状態及び
無負荷状態とを判別し、前記制御回路によって前記無電
極放電灯の状態に応じた制御を行うようにしたことを特
徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】前記無電極放電灯がオーバーシュート状
態である時には、前記制御回路により直流電源の出力電
圧を低減させるようにした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】前記無電極放電灯が安定点灯状態である
時には、前記制御回路により安定点灯状態を維持するよ
うにした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４】前記無電極放電灯が無負荷状態である時
には、前記制御回路により前記高周波電源の出力電力を
間欠的に発振させるようにした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５】前記直流電源を商用電源を直流電圧に変
換するチョッパ回路とし、前記高周波電源の入力電流の
代用特性として、前記チョッパ回路への入力電流を用い
るようにした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６】前記誘導コイル近傍にピックアップコイ
ルを設け、前記誘導コイルの両端電圧の代用特性とし
て、前記ピックアップコイルの両端で検出する電圧を用
いるようにした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７】前記誘導コイルの両端電圧の代用特性と
して、前記高周波電源の出力電圧と出力電流との位相差
を用いるようにした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。