JP2003059685A - 無電極光源用マグネトロン駆動電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定でフリッカーの少ない無電極光源用マグ
ネトロン駆動電源装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 高圧トランスＴ１と電圧共振回路１４と
スイッチング素子と高圧整流回路１５とを有する電力供
給回路５０と、前記スイッチング素子の動作を制御する
電力制御回路４０とを備え、前記電力制御回路４０は、
光検出回路１と、光信号増幅器２と、調光基準信号と光
信号を比較する誤差増幅回路３と、この出力とスイッチ
ング素子の高周波スイッチング動作と同期して発振する
同期発振回路５の出力とでスイッチング素子へパルス幅
変調信号を出力するＰＷＭ回路６とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波の照射
を受けて発光する無電極光源バルブにマイクロ波を照射
反応させるマグネトロンを駆動させるための無電極光源
用マグネトロン駆動電源装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】無電極光源バルブは、その内部にある種
の不活性ガスが充填された透明ガラスにより形成されて
おり、この無電極光源バルブにマグネトロンで発生させ
たマイロ波が照射されるとバルブ内部の充填物がプラズ
マ化して、可視光線を発光するものである。このように
発光する発光源のエネルギーであるマイクロ波エネルギ
ーにおいて変動が大きいと、無電極光源バルブからの発
光輝度がちらつく、いわゆるフリッカー現象が発生す
る。そこで、無電極光源バルブを安定して発光させるた
めにはリップルの少ないマイクロ波エネルギー、すなわ
ちマグネトロンへのリップルの少ない電源出力が要求さ
れる。

【０００３】従来のマグネトロンの駆動電源において、
電源出力のリップルはマグネトロンから出力されるマイ
クロ波に直接影響を与えるため、電源出力をリップルが
発生せず一定に保持するように厳密な電源出力制御が行
われていた。例えば、一般的なスイッチングコンバータ
方式では、マグネトロンのアノードを流れる高圧電流の
電流量を検出して、この電流量をスイッチングコンバー
タのトランジスタのスイッチング周波数にフィードバッ
クすることにより電源出力を制御している。

【０００４】図９は従来の無電極光源用マグネトロン駆
動電源装置を示す構成図である。図９に示すように、従
来の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置は、交流電
源が入力される一次側回路と、この一次側回路と高圧ト
ランスＴ１を介して接続され、マグネトロン１０７への
入力電力を形成する二次側回路と有している。一次側回
路は、ダイオードＤ１と、チョークコイルＬ１と、コン
デンサＣ１、Ｃ２と、トランジスタＱ１により構成され
ている。また、二次側回路は、電力供給回路としてダイ
オードＤ２、Ｄ３とコンデンサＣ４、Ｃ５とにより構成
されている。二次側回路から一次側回路へ検出した電流
をフィードバックする電力制御回路は、電流検出素子１
０１と、整流平滑回路１０２と、誤差増幅回路１０３
と、基準信号発信回路１０４と、同期発振回路１０５
と、パルス幅変調回路（以下ＰＷＭ回路という）１０６
とを備えている。二次側回路には、マグネトロン１０７
が接続されており、導波管１０８を介して無電極光源バ
ルブ１０９が設けられている。このように構成された従
来の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置は、無電極
光源バルブ１０９にマグネトロン１０７から発生したマ
イクロ波が照射されると、無電極光源バルブ１０９の内
部の充填物がプラズマ化して可視光を発光する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成された従来の無電極光源用マグネトロン駆動
電源装置は、その出力制御がマグネトロンに入力する電
流からのフィードバックにより行う構成であるため、反
応の遅れと安定した動作が得られないという問題を有し
ていた。本発明は、マイクロ波の照射を受けて発光する
無電極光源をちらつきが少なく安定して発光させること
ができる無電極光源用マグネトロン駆動電源装置を提供
することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係る無電極光源用マグネトロン駆動電源
装置は、入力電源を整流して、平滑する入力電源整流平
滑手段、入力電源整流平滑手段からの信号を高周波スイ
ッチング信号に変換する電圧共振回路、電圧共振回路か
らの信号を高電圧の直流に変換する高電圧整流回路、高
電圧整流回路の出力が入力され、無電極光源を発光させ
る発光部、無電極光源からの輝度を検知して、調光基準
信号との比較結果を電圧共振回路にフィードバックし
て、マグネトロンへの入力を制御する電力制御手段、を
具備する。このように構成することにより、無電極光源
をちらつきが少なく安定して発光させることができる。

【０００７】また、本発明に係る無電極光源用マグネト
ロン駆動電源装置において、電力制御手段は、マグネト
ロンからのマイクロ波の照射を受けて発光する無電極光
源の輝度を検出する光検出回路と、光検出回路の信号を
増幅する光信号増幅器と、調光するための基準信号を生
成する調光基準回路と、調光基準回路からの信号と光信
号増幅器からの信号とを比較する誤差増幅回路と、電圧
共振回路の高周波スイッチング動作と同期して発振する
同期発振回路と、誤差増幅回路の出力と同期発振回路の
出力とにより電圧共振回路へパルス幅変調信号を出力す
るパルス幅変調回路と、を具備する。このように構成す
ることにより、発光部の発光光をフィードバック信号と
して使用しているため、光源のフリッカーを防止した電
力制御が行うことができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る好適な実施の
形態について、添付の図面を参照しながら説明する。

【０００９】《第１の実施の形態》図１は、本発明に係
る第１の実施の形態による無電極光源用マグネトロン駆
動電源装置（以下、単にマグネトロン電源装置と略称す
る）の構成を示すブロック回路図である。図１に示すよ
うに、第１の実施の形態のマグネトロン電源装置は、交
流電源が入力される一次側回路と、この一次側回路と高
圧トランスＴ１を介して接続され、マグネトロン７への
入力電力を形成する二次側回路とを有している。一次側
回路は、交流を整流するダイオードＤ１と、チョークコ
イルＬ１と、２つのコンデンサＣ１、Ｃ２と、トランジ
スタＱ１により構成されている。また、二次側回路は、
２つのダイオードＤ２、Ｄ３と２つのコンデンサＣ４、
Ｃ５とにより構成されている。上記のように構成された
一次側回路と二次側回路とにより電力供給回路５０が構
成されている。二次側回路から一次側回路へ検出した光
信号をフィードバックする電力制御回路４０は、光検出
回路１と、光信号増幅器２と、誤差増幅回路３と、調光
基準回路４と、同期発振回路５と、パルス幅変調回路
（以下ＰＷＭ回路という）６とを備えている。二次側回
路には、マグネトロン７が接続されており、導波管８を
介して発光部９が設けられている。光検出回路１は発光
部９の輝度を検知するフォトトランジスタ等により構成
されている。光信号増幅器２は光検出回路１からの信号
を増幅し、調光基準回路４は調光するための基準信号を
生成する。誤差増幅回路３は調光基準回路４から出力さ
れた基準信号と光信号増幅器２で増幅された光信号との
誤差を検出して増幅する。

【００１０】次に、第１の実施の形態のマグネトロン電
源装置の動作を説明する。まず、マグネトロン電源装置
に入力されたＡＣ電源は、ダイオードＤ１において整流
されて、コンデンサＣ１により平滑化される。次に、整
流・平滑された電流はチョークコイルＬ１に送られる。
また、高周波でスイッチング動作する電流がチョークコ
イルＬ１により遮断され、電源側に流れ込まないよう構
成されている。チョークコイルＬ１に接続されたコンデ
ンサＣ２は、高圧トランスＴ１の高周波側電源供給源と
して機能する。

【００１１】第１の実施の形態のマグネトロン電源装置
においては、高圧トランスＴ１の一次巻線Ｐとコンデン
サＣ３とトランジスタＱ１とにより構成された電圧共振
回路１４が高周波スイッチング動作を行っている。高圧
トランスＴ１の二次側では、高圧トランスＴ１の二次巻
線ＳとダイオードＤ２，Ｄ３とコンデンサＣ４，Ｃ５に
より構成された高電圧整流回路１５がマグネトロンの駆
動に必要な４０００Ｖの高電圧出力を形成している。こ
の高電圧出力をマグネトロン７に印加することにより、
マグネトロン７はマイクロ波を発生させて導波管８に出
力する。導波管８により導かれたマイクロ波エネルギー
は、発光部９の無電極光源バルブ９ａに照射され、無電
極光源バルブ９ａの内部の充填物をプラズマ化して可視
光を発光させる。この無電極光源バルブ９ａの周囲に
は、マイクロ波の漏洩を防止する導電性メッシュスクリ
ーン９ｂが配設されており、無電極光源バルブ９ａと導
電性メッシュスクリーン９ｂとにより発光部９が構成さ
れている。上記のように構成された電圧共振回路１４と
高電圧整流回路１５を有する電力供給回路５０は、電力
制御回路４０により発光部９が安定して発光するようマ
グネトロン７への出力電力が制御されている。

【００１２】次に、第１の実施の形態における電力制御
回路４０の動作について説明する。図１に示すように、
電力制御回路４０において、無電極光源バルブ９ａから
の発光光を受けた光検出回路１は、その光信号を電気信
号に変換して光信号増幅器２に出力する。光信号増幅器
２は入力された電気信号を増幅して、誤差増幅回路３へ
出力する。誤差増幅回路３においては、調光基準回路４
から入力された予め設定した所望の輝度に応じた電圧を
有する基準信号と、光信号増幅器２から入力された電気
信号とを比較して、その誤差を増幅し、ＰＷＭ（パルス
幅変調）回路６へ出力する。ＰＷＭ回路６では、誤差増
幅回路３からの出力と同期発振回路５からの出力とによ
りパルス幅変調信号を作成し、電圧共振回路１４のトラ
ンジスタＱ１へ出力する。これにより、電圧共振回路１
４においては、高圧トランスＴ１の一次側に所望の電圧
を供給し、高電圧整流回路１５は調整された高電圧出力
をマグネトロン７に印加する。このように、発光部９の
発光信号が電力制御回路４０を介して電力供給回路５０
へフィードバックされることにより、マグネトロン７へ
出力する高電圧出力が制御され、発光部９は安定して発
光する。

【００１３】第１の実施の形態においては、調光用のス
イッチング電源としての電力供給回路５０に発光部９の
発光光をフィードバック信号として使用して、光源のフ
リッカーを防止した電力供給回路の電力制御を行ってい
る。以上のように、本発明に係る第１の実施の形態のマ
グネトロン電源装置においては、マイクロ波の照射を受
けて発光する無電極光源バルブ９ａをちらつきが少なく
安定して発光させることが可能となる。

【００１４】《第２の実施の形態》次に、本発明に係る
第２の実施の形態の無電極光源用マグネトロン駆動電源
装置（以下、単にマグネトロン電源装置と略称する）を
図２を参照して説明する。図２は第２の実施の形態のマ
グネトロン電源装置の構成を示すブロック回路図であ
る。図２に示すように、前述の第１の実施の形態と同様
に、第２の実施の形態のマグネトロン電源装置は、交流
電源が入力される一次側回路と、この一次側回路と高圧
トランスＴ１を介して接続され、マグネトロン７への入
力電力を形成する二次側回路とを有している。第２の実
施の形態において、前述の第１の実施の形態と同じ機
能、構成を有するものには同じ符号を用い、その説明は
省略する。

【００１５】図２に示すように、本発明に係る第２の実
施の形態は、第１の実施の形態における電力制御回路４
０に、電力供給回路５０への入力電流を検出するカレン
トトランスなどで構成された電流検出回路５１と、この
電流検出回路５１の出力を直流電圧に変換するための整
流平滑回路１６と、所定の電圧以上の出力が出ないよう
に制限するための制限回路１７とを付加したものであ
る。立ち上がり点灯動作時において、発光部９は点灯し
ていないために誤差増幅回路３からは大きな電圧の信号
が出力される。したがって、第２の実施の形態において
は電流検出回路５１により点灯時を検出して、その点灯
時に誤差増幅回路３からの信号を制御する制限回路１７
が設けられている。この結果、第２の実施の形態のマグ
ネトロン電源装置においては、点灯動作時に電源電流が
マグネトロン７の定格入力以上に流れることが無くな
り、安定した発光を得ることができる。日本国内の商用
電源１００Ｖを用いたマグネトロン電源装置の場合、商
用電源電流は１５Ａ以下と制限されている。従って、第
２の実施の形態のマグネトロン電源装置では、制限回路
１７により入力電流を、例えば１４．５Ａに制限して、
電流規格を守ることができる構成である。

【００１６】図３は、第２の実施の形態のマグネトロン
電源装置の別の構成例を示すブロック回路図である。図
３に示すマグネトロン電源装置と図２に示したマグネト
ロン電源装置との違いは、電流検出回路が二次側回路の
高電圧整流回路１５に接続されており、二次側回路に流
れる電流を検出する点である。したがって、第２の実施
の形態の別の構成例のマグネトロン電源装置（図３）に
おいては、マグネトロン７に入力される二次側回路の高
電圧整流回路１５の電流を直接的に検出して、点灯動作
時に電源電流がマグネトロン７の定格入力以上に流れる
ことを防止して、安定した発光動作を行うことができ
る。図３に示したマグネトロン電源装置は、マグネトロ
ンアノード電流Ｉｂが整流平滑回路１６を介して制限回
路１７に入力されるよう構成されている。図１に示した
マグネトロン電源装置では、マグネトロンの定格を考慮
せず電源の許す限りの最大出力まで動作が行われる構成
である。一方、図３に示した構成では、マグネトロンの
最大定格を考慮して、マグネトロンのアノード電流の最
大定格までで確実に動作するよう制限回路が設けられて
いる。

【００１７】《第３の実施の形態》次に、本発明に係る
第３の実施の形態の無電極光源用マグネトロン駆動電源
装置（以下、単にマグネトロン電源装置と略称する）を
図４を参照して説明する。図４は第３の実施の形態のマ
グネトロン電源装置の構成を示すブロック回路図であ
る。図４に示すように、前述の第１の実施の形態及び第
２の実施の形態と同様に、第３の実施の形態のマグネト
ロン電源装置は、交流電源が入力される一次側回路と、
この一次側回路と高圧トランスＴ１を介して接続され、
マグネトロン７への入力電力を形成する二次側回路とを
有している。第３の実施の形態において、前述の第１の
実施の形態及び第２の実施の形態と同じ機能、構成を有
するものには同じ符号を用い、その説明は省略する。

【００１８】図４に示すように、第３の実施の形態のマ
グネトロン電源装置は、前述の第２の実施の形態と同様
に、第１の実施の形態における電力制御回路４０に電力
供給回路５０への入力電流を検出するカレントトランス
などで構成された電流検出回路５１と、この電流検出回
路５１の出力を直流電圧に変換するための整流平滑回路
１６が設けられている。また、第３の実施の形態のマグ
ネトロン電源装置は、電源の立ち上げ基準信号を生成す
る立ち上げ基準回路１８と、この立ち上げ基準回路１８
から出力された立ち上げ基準信号と整流平滑回路１６の
検出出力信号とを比較する立ち上げ信号誤差増幅回路１
９とを有している。第３の実施の形態のマグネトロン電
源装置において、光検出回路１は発光部９の輝度を検知
し、この光検出回路１からの信号は光信号増幅器２によ
り増幅される。調光基準回路４は調光するための基準と
なる基準信号を生成し、調光基準回路４から出力された
基準信号と光信号増幅器２で増幅された光信号は誤差増
幅回路３に入力されて、誤差が検出され増幅される。第
３の実施の形態においては、点灯動作時とその後の発光
動作時において制御動作を切替えるよう構成されてい
る。

【００１９】図４に示すように、誤差増幅回路３からの
出力信号と立ち上げ信号誤差増幅回路１９からの出力信
号とを切替える切替え回路２２が設けられている。ま
た、第３の実施の形態には、切替え動作を行うための基
準信号となる切替え基準信号を生成する切替え基準回路
２０と、この切替え基準信号と誤差増幅回路３からの出
力信号とを比較する比較保持回路２１とが設けられてい
る。誤差増幅回路３からの出力信号が切替え基準信号よ
り大きいとき、比較保持回路２１は点灯動作と判断して
切替え回路２２が立ち上げ信号誤差増幅回路１９からの
出力信号をＰＷＭ回路６へ出力するよう動作する。一
方、誤差増幅回路３からの出力信号が切替え基準信号よ
り小さくなったとき、比較保持回路２１は点灯動作後の
通常発光動作であると判断して切替え回路２２が誤差増
幅回路３からの出力信号をＰＷＭ回路６へ出力するよう
動作する。一旦、比較保持回路２１が通常発光動作であ
ると判断したとき、発光部９からの光を検知しなくなる
まで、比較保持回路２１はその状態を保持する。第３の
実施の形態のマグネトロン電源装置において、切替え回
路２２からの出力と同期発振回路５からの出力とによ
り、ＰＷＭ（パルス幅変調）回路６はパルス幅変調信号
を作成し、そのパルス幅変調信号を電圧共振回路１４の
トランジスタＱ１へ出力する。次に、第３の実施の形態
のマグネトロン電源装置において比較保持回路２１が設
けられている理由について説明する。まず、最大パワー
でマイクロ波をバルブに照射することにより、バルブ内
部の物質が固体から液体、気体へと変化して、プラズマ
状態になり発光を開始する。そのために、点灯初期動作
では、例えば最小調光設定状態であっても、まずはバル
ブ内部の物質をすべてプラズマ化させる。すなわち、最
高出力による最大発光状態に到達してから所定の発光レ
ベルに移行させなければ、安定発光を行うことができな
い。そこで、図２に示した第２の実施の形態のマグネト
ロン電源装置において説明したように、点灯初期動作に
おいては立ち上げ基準に従い最大パワーで動作する。そ
の後、バルブが点灯し、切り替え基準レベルまで発光光
が上昇した段階で、安定したプラズマ状態が維持可能と
判断される。次に、調光基準回路４によりレベルを切り
替えて所定の調光動作が行われる。この調光動作におい
て、瞬時停電などで電子回路はまったく影響を受けずに
動作しており、バルブだけが消灯した場合、初期の点灯
動作モードに切り替えなければならない。したがって、
第３の実施の形態においては、比較保持回路２１がこの
切り替える動作を行っている。

【００２０】以上のように、第３の実施の形態のマグネ
トロン電源装置において、立ち上がり点灯動作時には発
光部９が点灯していないため、誤差増幅回路３からの出
力がなく、電力供給回路５０への入力電流に基づく整流
平滑回路１６からの出力が立ち上げ信号誤差増幅回路１
９において立ち上げ基準信号と比較されて、その誤差が
切替え回路２２を介してＰＷＭ回路６へ入力される。こ
のように構成されているため、点灯時において高電圧整
流回路１５はマグネトロン７に対して最大出力となるよ
うに制御される。このため、無電極光源バルブ９ａ内の
充填物ガスがプラズマ化し発光部９が短時間で安定して
発光する。この発光するまでの時間は無電極光源バルブ
９ａの発光輝度と切替え基準回路２０の切替え基準信号
とによって決定される。第３の実施の形態においては、
発光部９が点灯動作開始から安定した発光状態へと変化
する迄の時間は約１５秒から２０秒位であり、その後、
切替え回路２２は誤差増幅回路３からの出力をＰＷＭ回
路６へ送出して、発光部９からの光信号により安定した
輝度となるよう制御される。また、第３の実施の形態の
マグネトロン電源装置において、比較保持回路２１が設
けられているため、調光動作において瞬時停電などでバ
ルブだけが消灯した場合であっても、初期の点灯動作モ
ードに切り替えられて点灯動作が行われる。

【００２１】図５は、第３の実施の形態のマグネトロン
電源装置の別の構成例を示すブロック回路図である。図
５に示すマグネトロン電源装置と図４に示したマグネト
ロン電源装置との違いは、電流検出回路が二次側回路の
高電圧整流回路１５に接続されており、二次側回路に流
れる電流を検出する点である。したがって、第３の実施
の形態の別の構成例のマグネトロン電源装置（図５）に
おいては、マグネトロン７に入力される二次側回路の高
電圧整流回路１５の電流を直接的に検出して、点灯動作
時に電源電流がマグネトロン７の定格入力以上に流れる
ことを防止して、安定した発光動作を行うことができ
る。従って、図５に示したマグネトロン電源装置は、図
３に示したマグネトロン電源装置と同様に点灯初期動作
を行っているが、例えば電源電圧が２００Ｖの場合に
は、電源容量が不足することが無く、マグネトロンの最
大定格まで動作できるので、さらに短時間に初期点灯動
作を行うことができる。

【００２２】《第４の実施の形態》次に、本発明に係る
第４の実施の形態の無電極光源用マグネトロン駆動電源
装置（以下、単にマグネトロン電源装置と略称する）を
図６を参照して説明する。図６は第４の実施の形態のマ
グネトロン電源装置の構成を示すブロック回路図であ
る。図６に示すように、前述の第１の実施の形態、第２
の実施の形態及び第３の実施の形態と同様に、第４の実
施の形態のマグネトロン電源装置は、交流電源が入力さ
れる一次側回路と、この一次側回路と高圧トランスＴ１
を介して接続され、マグネトロン７への入力電力を形成
する二次側回路とを有している。第４の実施の形態にお
いて、前述の第１の実施の形態、第２の実施の形態及び
第３の実施の形態と同じ機能、構成を有するものには同
じ符号を用い、その説明は省略する。

【００２３】図６に示すように、第４の実施の形態のマ
グネトロン電源装置は、前述の第３の実施の形態と同様
に、第１の実施の形態における電力制御回路４０に電力
供給回路５０への入力電流を検出するカレントトランス
などで構成された電流検出回路５１と、この電流検出回
路５１の出力を直流電圧に変換するための整流平滑回路
１６が設けられている。また、第４の実施の形態のマグ
ネトロン電源装置は、電源の立ち上げ基準信号を生成す
る立ち上げ基準回路１８と、この立ち上げ基準回路１８
から出力された立ち上げ基準信号と整流平滑回路１６の
検出出力信号とを比較する立ち上げ信号誤差増幅回路１
９とを有している。さらに、第４の実施の形態のマグネ
トロン電源装置は、第３の実施の形態と同様に、切替え
動作を行うための基準信号となる切替え基準信号を生成
する切替え基準回路２０と、誤差増幅回路３からの出力
信号と立ち上げ信号誤差増幅回路１９からの出力信号と
を切替える切替え回路２２を有している。第４の実施の
形態において、切替え回路２２に切替え信号を出力する
比較保持回路２１には、整流平滑回路１６からの出力が
入力されて積分する積分回路２３の出力信号が入力され
るよう構成されている。積分回路２３は整流平滑回路１
６において整流された電流信号を積分し、比較保持回路
２１へ出力する。

【００２４】積分回路２３からの積分電流値が予め設定
された切替え基準信号より小さいとき、比較保持回路２
１は点灯動作と判断して切替え回路２２が立ち上げ信号
誤差増幅回路１９からの出力信号をＰＷＭ回路６へ出力
するよう動作する。一方、積分回路２３からの積分電流
値が切替え基準信号より大きくなったとき、比較保持回
路２１は点灯動作後の通常発光動作であると判断して切
替え回路２２が誤差増幅回路３からの出力信号をＰＷＭ
回路６へ出力するよう動作する。一旦、比較保持回路２
１が通常発光動作であると判断したとき、発光部９から
の光を検知しなくなるまで、比較保持回路２１はその状
態を保持する。前述の図４に示した第３の実施の形態の
マグネトロン電源装置では、点灯初期動作において立ち
上げ基準に従い最大パワーで動作させ、その後バルブが
点灯し、切り替え基準レベルまで発光光が上昇した段階
で、光センサーからの発光光を用いて安定したプラズマ
状態を維持可能か否かを判断していた。図６に示した第
４の実施の形態のマグネトロン電源装置では、入力電流
を積分することによって、所定のエネルギーがバルブを
照射したことを検知して、安定したプラズマ状態を維持
するよう構成されている。

【００２５】上記のように構成された第４の実施の形態
は、無電極光源バルブ９ａ内の充填物ガスがプラズマ化
して発光部９が安定して発光するまでの時間は、積分回
路２３で積分された電流値と切替え基準信号とにより決
定される。第４の実施の形態においては、発光部９が点
灯動作開始から安定した発光状態へと変化する迄の時間
が入力電流の積算値により決定され、その後は切替え回
路２２が誤差増幅回路３からの出力をＰＷＭ回路６へ送
出して、発光部９からの光信号により安定した輝度とな
るよう制御される。点灯時においてバルブ表面の温度は
約９００℃で安定動作している。周囲温度が０℃以下の
場合、安定発光までにフリッカーが発生するなど光の変
動が発生する場合がある。フリッカーが発生すると、あ
る光の基準値だけでは安定発光に移行したかを判断する
ことが困難である。そこで、第４の実施の形態において
は、安定発光までの入力電力の総量を予め決定し、この
総量がバルブに加えられた時点で安定発光に移行したと
判断するよう構成されている。

【００２６】図７は、第４の実施の形態のマグネトロン
電源装置の別の構成例を示すブロック回路図である。図
７に示すマグネトロン電源装置と図６に示したマグネト
ロン電源装置との違いは、電流検出回路が二次側回路の
高電圧整流回路１５に接続されており、二次側回路に流
れる電流を検出する点である。したがって、第４の実施
の形態の別の構成例のマグネトロン電源装置（図７）に
おいては、マグネトロン７に入力される二次側回路の高
電圧整流回路１５の電流を直接的に検出して、点灯動作
時に電源電流がマグネトロン７の定格入力以上に流れる
ことを防止して、安定した発光動作を行うことができ
る。図７に示したマグネトロン電源装置は、例えば電源
電圧が２００Ｖの場合には、電源容量が不足することが
無く、マグネトロンの最大定格まで動作できるので、さ
らに短時間に初期点灯動作を行うことができる。また、
図７に示したマグネトロン電源装置は、マグネトロンア
ノード電流Ｉｂが整流平滑回路１６を介して立ち上げ信
号誤差増幅回路１９に入力されるよう構成されている。
従って、図７に示した構成では、マグネトロンの最大定
格を考慮して、マグネトロンのアノード電流の最大定格
までで確実に動作するよう構成されている。さらに、図
７に示したマグネトロン電源装置は、入力電流を積分す
ることによって、所定のエネルギーがバルブを照射した
ことを検知して、安定したプラズマ状態を維持するよう
構成されている。

【００２７】《第５の実施の形態》次に、本発明に係る
第５の実施の形態の無電極光源用マグネトロン駆動電源
装置（以下、単にマグネトロン電源装置と略称する）を
図８を参照して説明する。図８は第５の実施の形態のマ
グネトロン電源装置の具体的な構成を示す回路図であ
る。図８に示すように本発明に係る第５の実施の形態の
マグネトロン電源装置は、ダイオードＤ１と、チョーク
コイルＬ１と、コンデンサＣ１、Ｃ２、Ｃ３と、トラン
ジスタＱ１と、ダイオードＤ４により一次側回路が構成
されており、高圧トランスＴ１を介してダイオードＤ
２、Ｄ３とコンデンサＣ４、Ｃ５により二次側回路が構
成されている。これらの一次側回路と二次側回路により
電力供給回路５０が構成されている。

【００２８】上記のように構成された電力供給回路５０
において、商用電源がダイオードＤ１により整流されて
コンデンサＣ１により平滑される。このコンデンサＣ１
の容量は大きくすると電源リップルが減少して、光源と
してのフリッカー防止に有利である。しかし、コンデン
サＣ１の容量を大きくすると力率が低下するため、大き
な容量には設定できなかった。また、照明装置において
は電源高調波歪みクラスＣ（ＩＥＣ規格Ｎｏ．ＩＥＣ 1
000-3-2）という厳しい規制を満たさなければならない
ため、第５の実施の形態においてはコンデンサＣ１の容
量は数μＦ程度の容量にとどめている。

【００２９】次に、ダイオードＤ１において整流された
電源は、チョークコイルＬ１に送り込まれる。チョーク
コイルＬ１は高周波でスイッチング動作する電流が電源
側に流れ込まないよう抑制する。チョークコイルＬ１の
高圧トランスＴ１側に接続されたコンデンサＣ２は、高
周波側の電源供給源として機能する。チョークコイルＬ
１とコンデンサＣ２との接続端には、高圧トランスＴ１
の一次巻線Ｐの一端とコンデンサＣ３の一端が接続され
ている。高圧トランスＴ１の一次巻線Ｐの他端とコンデ
ンサＣ３の他端は、トランジスタＱ１のコレクタに接続
されている。トランジスタＱ１のエミッタはダイオード
Ｄ４を介して高圧トランスＴ１の一次巻線Ｐの他端に接
続され、電圧共振回路を形成しスイッチング動作を行っ
ている。

【００３０】第５の実施の形態においては、高圧トラン
スＴ１の一次巻線Ｐにはのこぎり波状電流が流れ、高圧
トランスＴ１の二次巻線ＳとダイオードＤ２、Ｄ３とコ
ンデンサＣ４、Ｃ５により構成された全波倍電圧整流回
路である高電圧整流回路１５により、マグネトロン７の
駆動に必要な４０００Ｖの電圧が形成されている。この
高電圧がマグネトロン７に印加されて、マグネトロン７
はマイクロ波を発生させる。このマグネトロン７から導
波管８に放射されたマイクロ波エネルギーは、導波管８
内を伝搬して発光部９である無電極光源バルブ９ａに加
えられる。これにより、無電極光源バルブ９ａ内部の充
填物ガスがプラズマ化し、可視光を発する。

【００３１】次に、上記のように構成された電力供給回
路５０の動作を制御する電力制御回路４７について説明
する。電力供給回路５０において、商用電源入力側にカ
レントトランスＣＴ１を設けて、電源の入力電流を検知
するよう構成されている。カレントトランスＣＴ１から
入力された電流はダイオードＤ５により整流され、抵抗
Ｒ３とコンデンサＣ６により平滑される。このように平
滑された信号は、同期発振回路とＰＷＭ回路とを備えた
制御回路ＩＣ１に入力される。制御回路ＩＣ１では、抵
抗Ｒ１からの電源電圧とカレントトランスＣＴ１からの
電流を演算して、入力電力が所定の設定値になるように
制御している。また、制御回路ＩＣ１では、トランジス
タＱ１のコレクタの電圧共振波形が抵抗Ｒ２を介して入
力され、この電圧共振波形のタイミングによって同期発
振回路が動作する。また、制御回路ＩＣ１におけるＰＷ
Ｍ回路は、平滑された入力電流信号、誤差増幅回路Ａ３
からの出力信号、及び同期発振回路の動作タイミングに
よってパルスが形成される。このパルスがトランジスタ
Ｑ１のベースに印加されてスイッチング電源は動作す
る。

【００３２】光検出回路１のオペアンプＡ４は、フォト
トランジスタなどの光検出素子であり、無電極光源バル
ブ９ａからの発光光を受けて光信号を電気信号に変換し
ている。高電圧整流回路１５に設けられているカレント
トランスＣＴ２は電力供給回路５０の高圧トランスＴ１
の二次側電流を検知している。カレントトランスＣＴ２
から入力された電流は、ダイオードＤ６により整流さ
れ、抵抗Ｒ４とコンデンサＣ７により平滑されている。
この平滑された信号は同期発振回路とＰＷＭ回路とを含
む制御回路ＩＣ１に入力される。制御回路ＩＣ１にはマ
グネトロン７のアノード電流Ｉｂに相当するカレントト
ランスＣＴ２の出力が整流されて入力される。制御回路
ＩＣ１はカレントトランスＣＴ２の出力をアノード電流
Ｉｂのリミッター信号として用いて、マグネトロン７の
入力を制御している。

【００３３】また、カレントトランスＣＴ２の出力であ
る二次側電流信号は、ダイオードＤ６により整流されて
抵抗Ｒ６とコンデンサＣ８の積分回路２３において積分
される。この積分回路２３からの積分出力は、比較保持
回路２１を介して比較回路２２に入力される。発光部９
の無電極光源バルブ９ａが安定発光するにはマグネトロ
ン７へ所定のアノード電流が供給される必要があるた
め、積分回路２３はタイマーとして機能し、マグネトロ
ン７のアノード電流Ｉｂが所定値に達したか否かを検知
するために用いられる。

【００３４】無電極光源バルブ９ａが安定発光に達する
電圧は、比較保持回路２１の抵抗Ｒ８、Ｒ９、Ｒ１０に
より決定される。また、コンパレータＡ１、Ａ２はウイ
ンドコンパレーターとして動作し、ＮＯＲゲート回路Ｇ
１、Ｇ２によりラッチ回路が形成されている。無電極光
源バルブ９ａが安定発光状態に相当する電圧は、コンパ
レータＡ１により検知され、ラッチ回路がセット動作と
して切替え信号を切替え回路２２へ出力する。これによ
り、切替え回路２２の半導体スイッチＳＷ１は、オン状
態となる。逆に、何らかの異常で高圧トランスＴ１の二
次側電流が減少して、無電極光源バルブ９ａが消灯して
しまう事態に陥った場合、そのときの電圧をコンパレー
タＡ２により検知してラッチ回路がリセット動作を行
う。このリセット動作とは、切替え回路２２を点灯待機
状態にすることであり、次の点灯動作に備えるものであ
る。

【００３５】点灯動作時において早急に安定発光の状態
にするためには、無電極光源バルブ９ａの特性上、最大
パワーの電源を入力しなければならない。したがって、
点灯時の動作において、電力供給回路５０は最大限のパ
ワーを送り続けるよう動作する。点灯動作時の半導体ス
イッチＳＷ１はカレントトランスＣＴ１の信号を誤差増
幅器Ａ３に送り、半導体スイッチＳＷ２は立ち上げ基準
信号であるボリュームＶＲ２の信号を誤差増幅器Ａ３に
送る。これにより、ボリュームＶＲ２で設定した立ち上
げ基準信号のレベルの最大出力電流になるよう、電力供
給回路５０は動作する。電力供給回路５０が最大出力を
マグネトロン７へ供給することにより、マグネトロン７
から最大出力のマイクロ波が導波管８を伝搬して無電極
光源バルブ９ａに送られる。無電極光源バルブ９ａは最
大出力のマイクロ波を受けて内部の充填物ガスが急速に
昇華し、プラズマ化して発光が開始する。

【００３６】無電極光源バルブ９ａは所定のマイクロ波
エネルギーを受けると安定発光状態に達する。この状態
を検知するため抵抗Ｒ６とコンデンサＣ８の積分回路２
３が用いられている。積分回路２３の出力電圧が上昇す
ることにより、比較保持回路２１のコンパレータＡ１、
Ａ２は、マグネトロン７のアノード電流Ｉｂが所定の時
間流れ続けたことを検知して、安定発光状態に入ったと
判断する。安定発光状態に入ったと判断した比較保持回
路２１は、ＮＯＲゲート回路Ｇ１、Ｇ２によりこのとき
の信号をラッチし、半導体スイッチＳＷ１、ＳＷ２に切
替え信号を出力する。切替え信号が入力された半導体ス
イッチＳＷ１は、光検出回路１のオペアンプＡ４からの
光信号を出力するように切替える。半導体スイッチＳＷ
１は光信号を誤差増幅器Ａ３へ出力して、無電極光源バ
ルブ９ａが安定して発光できるよう電力供給回路５０へ
フィードバックする。一方、比較保持回路２１からの切
替え信号が入力された半導体スイッチＳＷ２は、ボリュ
ームＶＲ１の調光基準信号である調光設定電圧を出力す
るよう切替えられる。調光基準信号は、安定発光後にお
ける所望の輝度を保つための調光設定の基準信号とな
る。

【００３７】以上のように、本発明に係る第５の実施の
形態の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置は構成さ
れているため、無電極光源バルブ９ａが安定かつ速やか
に発光することができる。なお、無電極光源バルブ９ａ
の安定発光の判断は、上記の実施の形態のように入力電
流の積分値を用いるほかに、点灯開始時からの時間を測
定するタイマー等を用いても良いし、光検出回路１にお
ける受光部の光レベルを検出しても同様の制御ができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上、実施の形態について詳細に説明し
たところから明らかなように、本発明は次の効果を有す
る。本発明によれば、無電極光源の発光輝度をフォトト
ランジスタ等の受光素子で検知し、この受光素子からの
発光信号をフィードバック信号として用い、また安定し
た立ち上がり動作を行えるように発光信号のほかに電源
電流を検知して制御信号に用いるように構成したことに
より、フリッカーの少ない安定した発光を持続すること
ができ、安定した立ち上がり点灯動作を行う無電極光源
用マグネトロン駆動電源装置を提供することができる。
本発明においては、整流平滑回路からの電流に基づいて
電力供給手段からの出力を制限する制限回路も設けてい
るため、点灯動作時に電源電流がマグネトロンの定格入
力以上に流れることが無くなり、信頼性の高い発光動作
を得ることができる。本発明においては、点灯動作時に
電力供給手段の電流に基づく整流平滑回路の出力で誤差
増幅回路により最大出力となるように制御されるため、
発光素子が短時間で安定発光するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の無電極光源用
マグネトロン駆動電源装置の構成を示すブロック回路図
である。

【図２】本発明に係る第２の実施の形態の無電極光源用
マグネトロン駆動電源装置の構成を示すブロック回路図
である。

【図３】本発明に係る第２の実施の形態の別の構成の無
電極光源用マグネトロン駆動電源装置を示すブロック回
路図である。

【図４】本発明に係る第３の実施の形態の無電極光源用
マグネトロン駆動電源装置の構成を示すブロック回路図
である。

【図５】本発明に係る第３の実施の形態の別の構成の無
電極光源用マグネトロン駆動電源装置を示すブロック回
路図である。

【図６】本発明に係る第４の実施の形態の無電極光源用
マグネトロン駆動電源装置の構成を示すブロック回路図
である。

【図７】本発明に係る第４の実施の形態の別の構成の無
電極光源用マグネトロン駆動電源装置を示すブロック回
路図である。

【図８】本発明に係る第５の実施の形態の無電極光源用
マグネトロン駆動電源装置の構成を示すブロック回路図
である。

【図９】従来の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置
のブロック回路図である。

【符号の説明】

１ 光検出回路 ２ 光信号増幅器 ３ 誤差増幅回路 ４ 調光基準回路 ５ 同期発振回路 ６ パルス幅変調回路（ＰＷＭ回路） ７ マグネトロン ８ 導波管 ９ 発光部 １４ 電圧共振回路 １５ 高電圧整流回路 １６ 整流平滑回路 １７ 制限回路 １８ 立ち上げ基準回路 １９ 立ち上げ信号誤差増幅回路 ２０ 切替え基準回路 ２１ 比較保持回路 ２２ 切替え回路 ２３ 積分回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K072 AA17 AC11 CA03 CA13 CB02 DE01 DE02 EA06 GA01 GA08 GB07 GC04 GC07 HA10 HB03 3K098 CC22 CC41 DD04 DD23 DD35 DD36 DD42 DD43 DD44 EE14 EE31 EE32 FF05

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力電源を整流して、平滑する入力電源
   整流平滑手段、 前記入力電源整流平滑手段からの信号を高周波スイッチ
   ング信号に変換する電圧共振回路、 前記電圧共振回路からの信号を高電圧の直流に変換する
   高電圧整流回路、 前記高電圧整流回路の出力が入力され、無電極光源を発
   光させる発光部、 前記無電極光源からの輝度を検知して、調光基準信号と
   の比較結果を前記電圧共振回路にフィードバックして、
   前記マグネトロンへの入力を制御する電力制御手段、 を具備することを特徴とする無電極光源用マグネトロン
   駆動電源装置。
2. 【請求項２】 前記電力制御手段は、マグネトロンから
   のマイクロ波の照射を受けて発光する無電極光源の輝度
   を検出する光検出回路と、前記光検出回路の信号を増幅
   する光信号増幅器と、調光するための基準信号を生成す
   る調光基準回路と、前記調光基準回路からの信号と前記
   光信号増幅器からの信号とを比較する誤差増幅回路と、
   前記電圧共振回路の高周波スイッチング動作と同期して
   発振する同期発振回路と、前記誤差増幅回路の出力と前
   記同期発振回路の出力とにより前記電圧共振回路へパル
   ス幅変調信号を出力するパルス幅変調回路と、を具備す
   ることを特徴とする請求項１記載の無電極光源用マグネ
   トロン駆動電源装置。
3. 【請求項３】 前記電力制御手段は、前記入力電源整流
   平滑手段と電圧共振回路と高電圧整流回路を有する電力
   供給手段における電流を検出する電流検出回路と、前記
   電流検出回路の出力を直流に変換する整流平滑回路と、
   前記誤差増幅回路の出力で前記整流平滑回路からの出力
   を制限する制限回路と、をさらに具備する請求項２記載
   の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置。
4. 【請求項４】 前記電力制御手段は、前記入力電源整流
   平滑手段と電圧共振回路と高電圧整流回路を有する電力
   供給手段における電流を検出する電流検出回路と、前記
   電流検出回路の出力を直流に変換する整流平滑回路と、
   前記パルス幅変調回路への出力を切替える切替え回路と
   をさらに具備し、前記切替え回路が、前記整流平滑手段
   への入力電流に基づく前記整流平滑回路の出力と前記発
   光部の輝度に基づく前記誤差増幅回路の出力とを切替え
   るよう構成されたことを特徴とする請求項２記載の無電
   極光源用マグネトロン駆動電源装置。
5. 【請求項５】 前記電力制御手段は、前記入力電源整流
   平滑手段と電圧共振回路と高電圧整流回路を有する電力
   供給手段における電流を検出する電流検出回路と、前記
   電流検出回路の出力を直流に変換する整流平滑回路と、
   前記整流平滑回路の出力値と立ち上げ基準回路の出力値
   とを比較する第１の誤差増幅回路と、前記発光部の輝度
   に基づき前記光信号増幅器からの出力信号と前記調光基
   準回路からの出力信号とを比較する第２の誤差増幅回路
   と、前記第２の誤差増幅回路と切替え基準回路からの基
   準信号とを比較する比較保持回路と、前記比較保持回路
   が切替え基準信号に達するまでは前記第１の誤差増幅回
   路の出力を保持し、前記比較保持回路が切替え基準信号
   に達した以降は前記第２の誤差増幅回路の信号を保持す
   る切替え回路と、を具備したことを特徴とする請求項２
   記載の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置。
6. 【請求項６】 前記電力制御手段は、前記入力電源整流
   平滑手段と電圧共振回路と高電圧整流回路を有する電力
   供給手段における電流を検出する電流検出回路と、前記
   電流検出回路の出力を直流に変換する整流平滑回路と、
   前記整流平滑回路の出力値を積分する積分回路と、前記
   積分回路の積分電圧と切替え基準信号回路からの基準信
   号とを比較する比較保持回路と、前記整流平滑回路の出
   力値と立ち上げ基準回路の出力値とを比較する第１の誤
   差増幅回路と、前記発光部の輝度に基づき前記光信号増
   幅器からの出力信号と前記調光基準回路からの出力信号
   とを比較する第２の誤差増幅回路と、前記比較保持回路
   が切替え基準信号に達するまでは前記第１の誤差増幅回
   路の出力を保持し、前記比較保持回路が切替え基準信号
   に達した以降は前記第２の誤差増幅回路の信号を保持す
   る切替え回路と、を具備したことを特徴とする請求項２
   記載の無電極光源用マグネトロン駆動電源装置。
7. 【請求項７】 前記電力制御手段の電流検出回路は、前
   記整流平滑手段への入力電流を検出するよう構成された
   請求項２から６のいずれかの請求項に記載の無電極光源
   用マグネトロン駆動電源装置。
8. 【請求項８】 前記電力制御手段の電流検出回路は、前
   記高電圧整流回路の電流を検出するよう構成された請求
   項２から６のいずれかの請求項に記載の無電極光源用マ
   グネトロン駆動電源装置。