JP2001230093A - 無電極ランプ用電力変換装置及びその駆動方法 - Google Patents
無電極ランプ用電力変換装置及びその駆動方法Info
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- JP2001230093A JP2001230093A JP2000041109A JP2000041109A JP2001230093A JP 2001230093 A JP2001230093 A JP 2001230093A JP 2000041109 A JP2000041109 A JP 2000041109A JP 2000041109 A JP2000041109 A JP 2000041109A JP 2001230093 A JP2001230093 A JP 2001230093A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の無電極ランプ用電力変換装置では整合
回路が、インダクタとキャパシタの複数部品で構成され
るため小型化が困難であった。また、整合回路の構成部
品の損失が大きく、整合回路のＱ値が低い。また、仮に
Ｑ値の高い整合回路を用いても構成素子の僅かなばらつ
きや経時変化によって誘導コイル電流が必要な値に達し
ない問題点があった。 【解決手段】 整合回路に圧電トランスを用いることに
より、部品構成が簡素化され、小型化が図られる。ま
た、数百キロヘルツ以上の高周波においても圧電トラン
スの損失は小さく、Ｑ値も高いため、無電極ランプ用電
力変換装置の高効率化、高性能化が図られる。また、主
スイッチの駆動周波数を可変して誘導コイル電流を制御
することにより、構成素子のばらつきや経時変化があっ
ても十分な誘導コイル電流ＩＬを流すことができる。
回路が、インダクタとキャパシタの複数部品で構成され
るため小型化が困難であった。また、整合回路の構成部
品の損失が大きく、整合回路のＱ値が低い。また、仮に
Ｑ値の高い整合回路を用いても構成素子の僅かなばらつ
きや経時変化によって誘導コイル電流が必要な値に達し
ない問題点があった。 【解決手段】 整合回路に圧電トランスを用いることに
より、部品構成が簡素化され、小型化が図られる。ま
た、数百キロヘルツ以上の高周波においても圧電トラン
スの損失は小さく、Ｑ値も高いため、無電極ランプ用電
力変換装置の高効率化、高性能化が図られる。また、主
スイッチの駆動周波数を可変して誘導コイル電流を制御
することにより、構成素子のばらつきや経時変化があっ
ても十分な誘導コイル電流ＩＬを流すことができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無電極ランプを駆
動する電力変換装置及びその駆動方法に関する。
動する電力変換装置及びその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】無電極ランプは光源の効率向上と長寿命
化を図れることからその実用化が進められている。この
無電極ランプに関しては、照明学会誌第８１巻第７号
（平成９年）の５５４頁から５５７頁に記載されている
「無電極ランプとその応用」で解説されている。
化を図れることからその実用化が進められている。この
無電極ランプに関しては、照明学会誌第８１巻第７号
（平成９年）の５５４頁から５５７頁に記載されている
「無電極ランプとその応用」で解説されている。
【０００３】従来の無電極ランプ駆動装置の回路構成を
図１５に示す。直流電圧Ｖ１は商用交流電源などを整流
平滑して得られるものである。ＭＯＳＦＥＴ２１、２２
は駆動部８０により交互にオンオフを繰り返し、その周
波数は磁界結合放電方式の無電極ランプでは数百キロヘ
ルツから数十メガヘルツである。誘導コイル６０は無電
極ランプ７０を励起するものであるが、この前段にイン
ダクタ３０、キャパシタ４０、４５で構成される整合回
路５０がある。整合回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ２１、２
２で構成される主スイッチ部と誘導コイル６０のインピ
ーダンスを整合させ、無電極ランプに効率よく高周波電
力を伝達するものである。
図１５に示す。直流電圧Ｖ１は商用交流電源などを整流
平滑して得られるものである。ＭＯＳＦＥＴ２１、２２
は駆動部８０により交互にオンオフを繰り返し、その周
波数は磁界結合放電方式の無電極ランプでは数百キロヘ
ルツから数十メガヘルツである。誘導コイル６０は無電
極ランプ７０を励起するものであるが、この前段にイン
ダクタ３０、キャパシタ４０、４５で構成される整合回
路５０がある。整合回路５０は、ＭＯＳＦＥＴ２１、２
２で構成される主スイッチ部と誘導コイル６０のインピ
ーダンスを整合させ、無電極ランプに効率よく高周波電
力を伝達するものである。
【０００４】前記整合回路５０の構成部品には、数百キ
ロヘルツから数十メガヘルツの高周波で比較的高い電圧
が印加されるため、各部品の電気的損失は大きく、整合
回路のＱ値が低いことによる無電極ランプの不点灯や各
部品の過大な発熱などの問題がある。さらに従来の無電
極ランプ用電力変換装置では誘導コイル６０を流れる電
流ＩＬの制御が為されていないため、仮にＱ値の高い整
合回路が実現できても電流ＩＬが必要な値に達しないこ
とがある。
ロヘルツから数十メガヘルツの高周波で比較的高い電圧
が印加されるため、各部品の電気的損失は大きく、整合
回路のＱ値が低いことによる無電極ランプの不点灯や各
部品の過大な発熱などの問題がある。さらに従来の無電
極ランプ用電力変換装置では誘導コイル６０を流れる電
流ＩＬの制御が為されていないため、仮にＱ値の高い整
合回路が実現できても電流ＩＬが必要な値に達しないこ
とがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の無電極ランプ用
電力変換装置では整合回路が、インダクタとキャパシタ
の複数部品で構成されるため小型化が困難であった。ま
た、数百キロヘルツ以上の高周波では前記整合回路の構
成部品の損失が大きく、整合回路のＱ値が低いという問
題点があった。また、従来の無電極ランプ用電力変換装
置では仮にＱ値の高い整合回路を用いても構成素子の僅
かなばらつきや経時変化によって誘導コイル電流が必要
な値に達しないなどの問題点があった。
電力変換装置では整合回路が、インダクタとキャパシタ
の複数部品で構成されるため小型化が困難であった。ま
た、数百キロヘルツ以上の高周波では前記整合回路の構
成部品の損失が大きく、整合回路のＱ値が低いという問
題点があった。また、従来の無電極ランプ用電力変換装
置では仮にＱ値の高い整合回路を用いても構成素子の僅
かなばらつきや経時変化によって誘導コイル電流が必要
な値に達しないなどの問題点があった。
【０００６】本発明は、以上のような問題点に着目し、
これらを有効に解決すべく創案されたものである。本発
明の目的は、小型、高効率、高性能の無電極ランプ用電
力変換装置を提供することである。
これらを有効に解決すべく創案されたものである。本発
明の目的は、小型、高効率、高性能の無電極ランプ用電
力変換装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために、整合回路に圧電トランスを用いたこと
を特徴とする無電極ランプ用電力変換装置である。ま
た、所定の誘導コイル電流が流れるように駆動周波数を
可変する周波数可変手段を有することを特徴とする無電
極ランプ用電力変換装置である。さらに、整合回路に圧
電トランスを用い、無電極ランプ点灯以前は低周波から
駆動周波数を開始し、無電極ランプ点灯以後の無電極ラ
ンプ等価抵抗の減少に伴って駆動周波数を高くする制御
方法を用いたことを特徴とする無電極ランプ用電力変換
装置である。さらに、前記圧電トランスの励振電圧の直
流成分を除去したことを特徴とする無電極ランプ用電力
変換装置である。
解決するために、整合回路に圧電トランスを用いたこと
を特徴とする無電極ランプ用電力変換装置である。ま
た、所定の誘導コイル電流が流れるように駆動周波数を
可変する周波数可変手段を有することを特徴とする無電
極ランプ用電力変換装置である。さらに、整合回路に圧
電トランスを用い、無電極ランプ点灯以前は低周波から
駆動周波数を開始し、無電極ランプ点灯以後の無電極ラ
ンプ等価抵抗の減少に伴って駆動周波数を高くする制御
方法を用いたことを特徴とする無電極ランプ用電力変換
装置である。さらに、前記圧電トランスの励振電圧の直
流成分を除去したことを特徴とする無電極ランプ用電力
変換装置である。
【０００８】本発明では、無電極ランプ用電力変換装置
の整合回路に圧電トランスを用いることにより、小型
化、低損失化、高Ｑ値化を図った。主スイッチの駆動周
波数を可変することにより構成素子の僅かなばらつきや
経時変化があっても必要な誘導コイル電流を得られる。
さらに整合回路に圧電トランスを用い、無電極ランプ点
灯以前は低周波から駆動周波数を開始し、無電極ランプ
点灯以後の無電極ランプ等価抵抗の減少に伴って駆動周
波数を高くする制御を行なうことにより、無電極ランプ
の点灯状態を安定に維持できる。
の整合回路に圧電トランスを用いることにより、小型
化、低損失化、高Ｑ値化を図った。主スイッチの駆動周
波数を可変することにより構成素子の僅かなばらつきや
経時変化があっても必要な誘導コイル電流を得られる。
さらに整合回路に圧電トランスを用い、無電極ランプ点
灯以前は低周波から駆動周波数を開始し、無電極ランプ
点灯以後の無電極ランプ等価抵抗の減少に伴って駆動周
波数を高くする制御を行なうことにより、無電極ランプ
の点灯状態を安定に維持できる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。本発明に用いる圧電トランスの実施例を図
９に示す。図９を参照して圧電トランスの原理を説明す
ると、２は板状圧電体であり、例えばチタン酸ジルコン
酸鉛（以下ＰＺＴと記す）などの圧電セラミックス材、
あるいはニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタ
ル酸リチウムなどの単結晶圧電材が用いられる。この板
状圧電体２の上下面に銀焼付けや蒸着などにより電極を
２対形成する。そして、板状圧電体２は厚み方向に分極
処理を施す。
て説明する。本発明に用いる圧電トランスの実施例を図
９に示す。図９を参照して圧電トランスの原理を説明す
ると、２は板状圧電体であり、例えばチタン酸ジルコン
酸鉛（以下ＰＺＴと記す）などの圧電セラミックス材、
あるいはニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタ
ル酸リチウムなどの単結晶圧電材が用いられる。この板
状圧電体２の上下面に銀焼付けや蒸着などにより電極を
２対形成する。そして、板状圧電体２は厚み方向に分極
処理を施す。
【００１０】このように形成された圧電トランス１０に
おいて、左半分の駆動部となる入力電極４、５間に交流
電圧源８よりセラミック素子２の長さ方向の共振周波数
とほぼ同じ周波数の入力電圧Ｖｉを印加するとこのセラ
ミック素子２は長手方向に強い機械振動を生じ、これに
より右半分の発電部では圧電横効果により電荷が発生
し、出力電極６、７間に出力電圧ＶＯが生ずる。この振
動モードには、長手方向に半波長で共振する半波長モー
ド、一波長で共振する全波長モード、一波長半で共振す
る１．５波長モードなどがある。
おいて、左半分の駆動部となる入力電極４、５間に交流
電圧源８よりセラミック素子２の長さ方向の共振周波数
とほぼ同じ周波数の入力電圧Ｖｉを印加するとこのセラ
ミック素子２は長手方向に強い機械振動を生じ、これに
より右半分の発電部では圧電横効果により電荷が発生
し、出力電極６、７間に出力電圧ＶＯが生ずる。この振
動モードには、長手方向に半波長で共振する半波長モー
ド、一波長で共振する全波長モード、一波長半で共振す
る１．５波長モードなどがある。
【００１１】図１０に示す圧電トランスは、上下面電極
を３対形成したもので前述の振動モードのうち１．５波
長モードに適した構造の圧電トランスである。図１０で
は両端の２対の電極部を駆動部、中央を発電部としてい
るがこれに限られるものでは無く、いずれか２対を発電
部とし、残りの１対を駆動部とするものか、その反対に
いずれか２対を駆動部とし、残り１対を発電部とするも
のでも良い。
を３対形成したもので前述の振動モードのうち１．５波
長モードに適した構造の圧電トランスである。図１０で
は両端の２対の電極部を駆動部、中央を発電部としてい
るがこれに限られるものでは無く、いずれか２対を発電
部とし、残りの１対を駆動部とするものか、その反対に
いずれか２対を駆動部とし、残り１対を発電部とするも
のでも良い。
【００１２】図１１に示す圧電トランスは厚み方向に駆
動部と発電部を形成したもので、圧電縦効果で厚み方向
に共振振動を生じさせる厚み振動圧電トランスである。
上半分の駆動部となる入力電極４、５間に厚み方向の共
振周波数とほぼ同じ周波数の入力電圧Ｖｉを印加する
と、厚み方向に強い機械振動を生じ、これにより下半分
の発電部では圧電横効果により電荷が発生し、出力電極
６、７間に出力電圧ＶＯが生ずる。厚みが数ミリメート
ル以下でメガヘルツ以上の共振周波数となる。図１２に
示す圧電トランスも厚み方向に共振振動を生じるもの
で、電極対が３対あり、いずれか２対を発電部とし、残
りの１対を駆動部とするか、その反対にいずれか２対を
駆動部とし、残り１対を発電部とするものである。
動部と発電部を形成したもので、圧電縦効果で厚み方向
に共振振動を生じさせる厚み振動圧電トランスである。
上半分の駆動部となる入力電極４、５間に厚み方向の共
振周波数とほぼ同じ周波数の入力電圧Ｖｉを印加する
と、厚み方向に強い機械振動を生じ、これにより下半分
の発電部では圧電横効果により電荷が発生し、出力電極
６、７間に出力電圧ＶＯが生ずる。厚みが数ミリメート
ル以下でメガヘルツ以上の共振周波数となる。図１２に
示す圧電トランスも厚み方向に共振振動を生じるもの
で、電極対が３対あり、いずれか２対を発電部とし、残
りの１対を駆動部とするか、その反対にいずれか２対を
駆動部とし、残り１対を発電部とするものである。
【００１３】圧電体と内部電極を交互に積層した積層型
圧電トランスを図１３に示す。この積層型圧電トランス
の駆動部には積層された薄い各層に電圧が印加されるた
め、単板型に比べ昇圧比がおよそ積層数倍に増大する。
この積層型圧電トランスの作製方法は、ＰＺＴ系セラミ
ックスのグリーンシートをドクタブレード法により作製
し、このグリーンシート上の一部にスクリーン印刷法を
用いて内部電極４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄを印刷し、この
シートを積層圧着して焼結する。その後、切断、研磨を
行い、銀焼付けにより入力外部電極４ｃ、５ｃと出力外
部電極６ｃ、７ｃを設け、内部電極４ｄは入力外部電極
４ｃと接続し、内部電極５ｄは入力外部電極５ｃと接続
する。また、内部電極６ｄは出力外部電極６ｃと接続
し、内部電極７ｄは出力外部電極７ｃと接続する。そし
て、駆動部、発電部の厚み方向に分極処理を行い完成す
る。全波長モードでは圧電トランス１０の両端から全長
Ｌの１／４の入った部分が最も振動振幅が小さくなるた
め、この位置に外部電極４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃを設け
ることにより、外部電極に接続される引き出し線の信頼
性を向上させることができる。図１４は積層構造の厚み
振動圧電トランスである。前述の積層型圧電トランスと
同様の方法で製作できる。
圧電トランスを図１３に示す。この積層型圧電トランス
の駆動部には積層された薄い各層に電圧が印加されるた
め、単板型に比べ昇圧比がおよそ積層数倍に増大する。
この積層型圧電トランスの作製方法は、ＰＺＴ系セラミ
ックスのグリーンシートをドクタブレード法により作製
し、このグリーンシート上の一部にスクリーン印刷法を
用いて内部電極４ｄ、５ｄ、６ｄ、７ｄを印刷し、この
シートを積層圧着して焼結する。その後、切断、研磨を
行い、銀焼付けにより入力外部電極４ｃ、５ｃと出力外
部電極６ｃ、７ｃを設け、内部電極４ｄは入力外部電極
４ｃと接続し、内部電極５ｄは入力外部電極５ｃと接続
する。また、内部電極６ｄは出力外部電極６ｃと接続
し、内部電極７ｄは出力外部電極７ｃと接続する。そし
て、駆動部、発電部の厚み方向に分極処理を行い完成す
る。全波長モードでは圧電トランス１０の両端から全長
Ｌの１／４の入った部分が最も振動振幅が小さくなるた
め、この位置に外部電極４ｃ、５ｃ、６ｃ、７ｃを設け
ることにより、外部電極に接続される引き出し線の信頼
性を向上させることができる。図１４は積層構造の厚み
振動圧電トランスである。前述の積層型圧電トランスと
同様の方法で製作できる。
【００１４】前述の圧電トランスを使った無電極ランプ
駆動装置の第一の実施例を図１に、電圧Ｖ２、Ｖ３の波
形を図２に示す。インダクタ３１のインダクタンスと圧
電トランス１０の入力静電容量による共振により、圧電
トランス１０の励振電圧Ｖ２は図２のように半波正弦波
状となるため、ＭＯＳＦＥＴ２３のスイッチング損失は
小さく、励振電圧Ｖ２の高調波分も大幅に低減されて圧
電トランス１０に印加される。整合部のＱ値も従来の個
別部品のインダクタ３０とキャパシタ４０、４５の構成
では１００程度しか得られなかったが、圧電トランスを
整合部に用いるとＱ値は１０００程度得られる。これに
より、無電極ランプ７０を励起する誘導コイル６０には
無電極ランプ７０の点灯および点灯維持に十分な電力が
供給される。また、圧電トランス１０は機械的共振によ
り高効率で動作するため、損失が小さく発熱も低く抑え
られ、このような機械的共振振動モードでは１０００程
度の高いＱ値が得られる。
駆動装置の第一の実施例を図１に、電圧Ｖ２、Ｖ３の波
形を図２に示す。インダクタ３１のインダクタンスと圧
電トランス１０の入力静電容量による共振により、圧電
トランス１０の励振電圧Ｖ２は図２のように半波正弦波
状となるため、ＭＯＳＦＥＴ２３のスイッチング損失は
小さく、励振電圧Ｖ２の高調波分も大幅に低減されて圧
電トランス１０に印加される。整合部のＱ値も従来の個
別部品のインダクタ３０とキャパシタ４０、４５の構成
では１００程度しか得られなかったが、圧電トランスを
整合部に用いるとＱ値は１０００程度得られる。これに
より、無電極ランプ７０を励起する誘導コイル６０には
無電極ランプ７０の点灯および点灯維持に十分な電力が
供給される。また、圧電トランス１０は機械的共振によ
り高効率で動作するため、損失が小さく発熱も低く抑え
られ、このような機械的共振振動モードでは１０００程
度の高いＱ値が得られる。
【００１５】無電極ランプ駆動装置の第二の実施例を図
３に示す。圧電トランス入力電極４、５をインダクタ３
１と並列接続することで励振電圧Ｖ２に含まれる直流成
分を除去し、電極間のマイグレーション発生を防いだも
のである。また、本実施例では駆動周波数を可変して誘
導コイル６０の電流ＩＬの制御を行っている。電流検出
部８５により誘導コイル電流ＩＬを検出し、この検出結
果に基ずき周波数可変部８６で駆動周波数を可変し、駆
動部８７を介して主スイッチであるＭＯＳＦＥＴ２３を
駆動している。このような帰還制御を行なうことによ
り、構成素子のばらつきや経時変化があっても十分な誘
導コイル電流ＩＬを流すことができる。
３に示す。圧電トランス入力電極４、５をインダクタ３
１と並列接続することで励振電圧Ｖ２に含まれる直流成
分を除去し、電極間のマイグレーション発生を防いだも
のである。また、本実施例では駆動周波数を可変して誘
導コイル６０の電流ＩＬの制御を行っている。電流検出
部８５により誘導コイル電流ＩＬを検出し、この検出結
果に基ずき周波数可変部８６で駆動周波数を可変し、駆
動部８７を介して主スイッチであるＭＯＳＦＥＴ２３を
駆動している。このような帰還制御を行なうことによ
り、構成素子のばらつきや経時変化があっても十分な誘
導コイル電流ＩＬを流すことができる。
【００１６】前述の誘導コイル電流を電流検出部８５に
より検出し、この検出結果に基ずき周波数可変部８６で
駆動周波数を可変し、駆動部８７を介して主スイッチで
あるＭＯＳＦＥＴ２３を駆動する制御方法は圧電トラン
スを使った無電極ランプ駆動装置に限られるものでは無
い。従来の無電極ランプ駆動装置にこのような帰還制御
を付加することにより、構成素子のばらつきや経時変化
があっても十分な誘導コイル電流ＩＬを得ることができ
る。このような無電極ランプ駆動装置の第三の実施例を
図４に示す。
より検出し、この検出結果に基ずき周波数可変部８６で
駆動周波数を可変し、駆動部８７を介して主スイッチで
あるＭＯＳＦＥＴ２３を駆動する制御方法は圧電トラン
スを使った無電極ランプ駆動装置に限られるものでは無
い。従来の無電極ランプ駆動装置にこのような帰還制御
を付加することにより、構成素子のばらつきや経時変化
があっても十分な誘導コイル電流ＩＬを得ることができ
る。このような無電極ランプ駆動装置の第三の実施例を
図４に示す。
【００１７】圧電トランス出力に誘導コイル６０と抵抗
負荷を並列接続した図１等の時の圧電トランス昇圧比特
性を図５に示す。図中の高抵抗負荷時は点灯以前の無電
極ランプ等価抵抗に相当するが、この時の圧電トランス
の高い昇圧比は低い周波数で現れ、この周波数域で駆動
することで誘導コイル６０の両端に高い電圧が印加され
て点灯に必要な電力が供給される。低抵抗負荷時は点灯
以後の無電極ランプ等価抵抗に相当するが、この時の圧
電トランス出力ピークは高い周波数に現れる。この出力
ピークの昇圧比自体は低下している誘導コイル６０への
印加電圧は低くなる。無電極ランプの点灯状態を安定に
維持するには、点灯による無電極ランプ等価抵抗の減少
に伴って印加電圧を低減させる動作が必要となる。この
動作を行なうため、ＭＯＳＦＥＴの駆動を無電極ランプ
点灯以前は低い周波数から開始し、無電極ランプ点灯以
後は無電極ランプ等価抵抗の減少に伴って周波数を高く
する制御を用いた。
負荷を並列接続した図１等の時の圧電トランス昇圧比特
性を図５に示す。図中の高抵抗負荷時は点灯以前の無電
極ランプ等価抵抗に相当するが、この時の圧電トランス
の高い昇圧比は低い周波数で現れ、この周波数域で駆動
することで誘導コイル６０の両端に高い電圧が印加され
て点灯に必要な電力が供給される。低抵抗負荷時は点灯
以後の無電極ランプ等価抵抗に相当するが、この時の圧
電トランス出力ピークは高い周波数に現れる。この出力
ピークの昇圧比自体は低下している誘導コイル６０への
印加電圧は低くなる。無電極ランプの点灯状態を安定に
維持するには、点灯による無電極ランプ等価抵抗の減少
に伴って印加電圧を低減させる動作が必要となる。この
動作を行なうため、ＭＯＳＦＥＴの駆動を無電極ランプ
点灯以前は低い周波数から開始し、無電極ランプ点灯以
後は無電極ランプ等価抵抗の減少に伴って周波数を高く
する制御を用いた。
【００１８】無電極ランプ駆動装置の第四の実施例を図
６に示す。ＭＯＳＦＥＴ２４、２５が交互にオンオフを
繰り返す二石式駆動をしているため、圧電トランス１０
の励振電圧Ｖ２は第一の実施例に比べて約２倍の実効値
となり、さらに入力電源側に生ずるリップル電圧が大幅
に低減される特長を持っている。
６に示す。ＭＯＳＦＥＴ２４、２５が交互にオンオフを
繰り返す二石式駆動をしているため、圧電トランス１０
の励振電圧Ｖ２は第一の実施例に比べて約２倍の実効値
となり、さらに入力電源側に生ずるリップル電圧が大幅
に低減される特長を持っている。
【００１９】図７に無電極ランプ駆動装置の第五の実施
例を示す。前述の第四の実施例は、ＭＯＳＦＥＴ２４の
オン期間とＭＯＳＦＥＴ２５のオン期間が交互に繰り返
される駆動方式に適したものであるが、本実施例はＭＯ
ＳＦＥＴ２４のオン期間とＭＯＳＦＥＴ２５のオン期間
の間に両方のＭＯＳＦＥＴのオフ期間が挟まる駆動方式
に適したものである。インダクタ３５は密結合の２つの
コイルで構成されている。
例を示す。前述の第四の実施例は、ＭＯＳＦＥＴ２４の
オン期間とＭＯＳＦＥＴ２５のオン期間が交互に繰り返
される駆動方式に適したものであるが、本実施例はＭＯ
ＳＦＥＴ２４のオン期間とＭＯＳＦＥＴ２５のオン期間
の間に両方のＭＯＳＦＥＴのオフ期間が挟まる駆動方式
に適したものである。インダクタ３５は密結合の２つの
コイルで構成されている。
【００２０】図８に無電極ランプ駆動装置の第六の実施
例を示す。ＭＯＳＦＥＴ２１、２２は交互にオンオフを
繰り返し、圧電トランス１０の入力静電容量をインダク
タ３４を介して充放電する。すなわち圧電トランス１０
の入力静電容量は、ＭＯＳＦＥＴ２１のオン期間にはイ
ンダクタ３４を介して充電され、ＭＯＳＦＥＴ２２のオ
ン期間にはインダクタ３４を介して放電される。この充
放電周波数を圧電トランス１０の共振周波数近傍に制御
すれば、圧電トランス１０は高電圧を誘導コイル６０に
出力し、無電極ランプを点灯させる。
例を示す。ＭＯＳＦＥＴ２１、２２は交互にオンオフを
繰り返し、圧電トランス１０の入力静電容量をインダク
タ３４を介して充放電する。すなわち圧電トランス１０
の入力静電容量は、ＭＯＳＦＥＴ２１のオン期間にはイ
ンダクタ３４を介して充電され、ＭＯＳＦＥＴ２２のオ
ン期間にはインダクタ３４を介して放電される。この充
放電周波数を圧電トランス１０の共振周波数近傍に制御
すれば、圧電トランス１０は高電圧を誘導コイル６０に
出力し、無電極ランプを点灯させる。
【００２１】
【発明の効果】本発明によれば、無電極ランプ用電力変
換装置の整合回路に圧電トランスを用いることで、部品
構成が簡素化され、小型化が図られる。また、数百キロ
ヘルツ以上の高周波においても圧電トランスの損失は小
さく、Ｑ値も高いため、無電極ランプ用電力変換装置の
高効率化、高性能化が図られる。また、主スイッチの駆
動周波数を可変して誘導コイル電流を制御することによ
り、構成素子のばらつきや経時変化があっても十分な誘
導コイル電流ＩＬを流すことができる。さらに圧電トラ
ンス励振電圧から直流分を除去することによりマイグレ
ーション発生を防止できる。
換装置の整合回路に圧電トランスを用いることで、部品
構成が簡素化され、小型化が図られる。また、数百キロ
ヘルツ以上の高周波においても圧電トランスの損失は小
さく、Ｑ値も高いため、無電極ランプ用電力変換装置の
高効率化、高性能化が図られる。また、主スイッチの駆
動周波数を可変して誘導コイル電流を制御することによ
り、構成素子のばらつきや経時変化があっても十分な誘
導コイル電流ＩＬを流すことができる。さらに圧電トラ
ンス励振電圧から直流分を除去することによりマイグレ
ーション発生を防止できる。
【図１】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第一の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図２】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第一の実
施例の電圧波形を示す図である。
施例の電圧波形を示す図である。
【図３】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第二の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図４】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第三の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図５】圧電トランス出力に誘導コイルと抵抗負荷を並
列接続した時の圧電トランス昇圧比を示す図である。
列接続した時の圧電トランス昇圧比を示す図である。
【図６】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第四の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図７】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第五の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図８】本発明に係る無電極ランプ駆動装置の第六の実
施例を示す図である。
施例を示す図である。
【図９】本発明に用いる圧電トランスを説明する図であ
る。
る。
【図１０】本発明に用いる別の圧電トランスを説明する
図である。
図である。
【図１１】本発明に用いる厚み振動圧電トランスを説明
する図である。
する図である。
【図１２】本発明に用いる別の厚み振動圧電トランスを
説明する図である。
説明する図である。
【図１３】本発明に用いる積層型圧電トランスを説明す
る図である。
る図である。
【図１４】本発明に用いる別の積層型圧電トランスを説
明する図である。
明する図である。
【図１５】従来の無電極ランプ駆動装置を説明する図で
ある。
ある。
４、５ ：入力電極 ６、７：出力電極 １０：圧電トランス ２１、２２、２３、２４、２５：ＭＯＳＦＥＴ ３０、３１、３２、３３、３４、３５：インダクタ ４０、４５：キャパシタ ５０：整合回路 ６０：誘導コイル ７０：無電極ランプ ８５：電流検出部 ８６：周波数可変発振部 ８０、８１、８７、８８：駆動部
Claims (5)
- 【請求項１】 整合回路に圧電トランスを用いたことを
特徴とする無電極ランプ用電力変換装置。 - 【請求項２】 所定の誘導コイル電流が流れるように駆
動周波数を可変する周波数可変手段を有することを特徴
とする無電極ランプ用電力変換装置。 - 【請求項３】 整合回路に圧電トランスを用い、無電極
ランプ点灯以前は低周波から駆動周波数を開始し、無電
極ランプ点灯以後の無電極ランプ等価抵抗の減少に伴っ
て駆動周波数を高くすることを特徴とする無電極ランプ
用電力変換装置。 - 【請求項４】 前記圧電トランスの励振電圧の直流成分
を除去したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに
記載の無電極ランプ用電力変換装置。 - 【請求項５】 整合回路に圧電トランスを用いると共
に、無電極ランプ点灯以前は低周波から駆動周波数を開
始し、無電極ランプ点灯以後の無電極ランプ等価抵抗の
減少に伴って駆動周波数を高くする制御を用いたことを
特徴とする無電極ランプ用電力変換装置の駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041109A JP2001230093A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 無電極ランプ用電力変換装置及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000041109A JP2001230093A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 無電極ランプ用電力変換装置及びその駆動方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001230093A true JP2001230093A (ja) | 2001-08-24 |
Family
ID=18564387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000041109A Pending JP2001230093A (ja) | 2000-02-18 | 2000-02-18 | 無電極ランプ用電力変換装置及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001230093A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164092A (ja) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Midas Wei Trading Co Ltd | 高圧点灯の圧電発振器 |
-
2000
- 2000-02-18 JP JP2000041109A patent/JP2001230093A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164092A (ja) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Midas Wei Trading Co Ltd | 高圧点灯の圧電発振器 |
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