JP2005135619A - Electrode-less discharge lamp lighting device and lighting system - Google Patents

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Shohei Yamamoto
正平 山本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost and simple electrode-less discharge lamp lighting device surely controlling an output power with a simple structure with little stress on components. <P>SOLUTION: A power conversion circuit 4 is connected to an induction coil 2 wound around in the vicinity of the electrode-less discharge lamp 1 through a resonance circuit 3, and a control circuit 7 changing drive frequencies of a switching element Q2 of the power conversion circuit 4, a current detection circuit 8 detecting a current value of a main electrode of the switching element Q2, and a phase detection circuit 9 for detecting phases of the resonance circuit 3 or the power conversion circuit 4 or a current or a voltage of the induction coil 2, are provided. The control circuit 7 is to control the drive frequencies of the switching element Q2 in accordance with a given reference value, detection output of phase detection circuit 9, and the detection output of the current detection circuit 8. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内部に放電ガスを封入した透光性材料よりなる無電極放電ランプ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及びこれを用いた照明装置に関するものである。   The present invention relates to an electrodeless discharge lamp lighting device that emits light by applying a high-frequency electromagnetic field to an electrodeless discharge lamp made of a translucent material in which a discharge gas is enclosed, and an illumination device using the same.

図12は従来の一般的な放電灯点灯装置の回路図である。ここでは、放電灯Laとして一対のフィラメント電極を備える熱陰極型の放電灯(例えば、蛍光ランプ)を用いている。直流電源回路には、高周波インバータ回路としてのスイッチング素子Q1,Q2の直列回路が接続されている。スイッチング素子Q1,Q2は駆動回路により高周波で交互にオン・オフされる。スイッチング素子Q2の両端には直流カット用のコンデンサC1と共振用のインダクタL1を介して放電灯Laと共振用のコンデンサC2の並列回路が接続されている。直流カット用のコンデンサC1の容量は共振用のコンデンサC2の容量よりも十分に大きく設定されている。   FIG. 12 is a circuit diagram of a conventional general discharge lamp lighting device. Here, a hot cathode discharge lamp (for example, a fluorescent lamp) having a pair of filament electrodes is used as the discharge lamp La. A series circuit of switching elements Q1 and Q2 as a high frequency inverter circuit is connected to the DC power supply circuit. Switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on and off at a high frequency by a drive circuit. A parallel circuit of the discharge lamp La and the resonance capacitor C2 is connected to both ends of the switching element Q2 via a DC cut capacitor C1 and a resonance inductor L1. The capacity of the DC cut capacitor C1 is set sufficiently larger than the capacity of the resonance capacitor C2.

スイッチング素子Q1がオン、スイッチング素子Q2がオフのとき、直流電源回路からスイッチング素子Q1、インダクタL1、コンデンサC1、放電灯Laのフィラメント、コンデンサC2、放電灯Laのフィラメントを介して電流が流れ、スイッチング素子Q1がオフ、スイッチング素子Q2がオンのとき、コンデンサC1からインダクタL1、スイッチング素子Q2、放電灯Laのフィラメント、コンデンサC2、放電灯Laのフィラメントを介して電流が流れる。   When the switching element Q1 is on and the switching element Q2 is off, current flows from the DC power supply circuit through the switching element Q1, inductor L1, capacitor C1, discharge lamp La filament, capacitor C2, discharge lamp La filament, and switching. When the element Q1 is off and the switching element Q2 is on, current flows from the capacitor C1 through the inductor L1, the switching element Q2, the filament of the discharge lamp La, the capacitor C2, and the filament of the discharge lamp La.

スイッチング素子Q1,Q2のオン・オフの周波数をインダクタL1とコンデンサC2の共振周波数の近傍に設定することにより、コンデンサC2の両端には高電圧が発生し、放電灯Laが始動する。放電灯Laが始動すると、放電灯Laの負荷抵抗成分が共振用のコンデンサC2と並列に加わることで、共振周波数が変化するので、スイッチング素子Q1,Q2のオン・オフの周波数を始動時の周波数から点灯時の周波数に変化させる。   By setting the on / off frequency of the switching elements Q1, Q2 in the vicinity of the resonance frequency of the inductor L1 and the capacitor C2, a high voltage is generated at both ends of the capacitor C2, and the discharge lamp La is started. When the discharge lamp La is started, the load resistance component of the discharge lamp La is applied in parallel with the resonance capacitor C2, so that the resonance frequency changes. Therefore, the on / off frequency of the switching elements Q1, Q2 is set to the frequency at the start. Change from to the lighting frequency.

この従来例は、ランプ点灯中の電力を略一定に保つための制御回路7を備えている。図1に示すように、スイッチング素子Q2の主電極を流れる電流を電流検出回路8で検出し、その検出値が指示値発生回路10の設定値と略等しくなるように、比較演算手段17の出力により、駆動回路6の発振周波数を変化させ、スイッチング素子Q1,Q2のオン・オフの周波数を変化させている。   This conventional example includes a control circuit 7 for keeping the power during lamp operation substantially constant. As shown in FIG. 1, the current flowing through the main electrode of the switching element Q2 is detected by the current detection circuit 8, and the output of the comparison calculation means 17 is set so that the detected value becomes substantially equal to the set value of the indicated value generation circuit 10. Thus, the oscillation frequency of the drive circuit 6 is changed, and the on / off frequencies of the switching elements Q1, Q2 are changed.

共振回路の周波数特性を図13に示す。横軸はスイッチング素子Q1,Q2のオン・オフの動作周波数であり、縦軸は共振用のコンデンサC1の電圧である。ランプ点灯前は無負荷特性の動作点aで動作させ、放電灯Laが点灯すると、放電灯Laの抵抗成分が加わることにより、共振回路の共振周波数は大きく変化するので、負荷特性の動作点bで動作するようにスイッチング素子Q1,Q2の動作周波数を変化させる。動作点bにおいて、所望の負荷出力を得るための動作周波数は一義的に求めることが出来る。すなわち、図1のような回路において、スイッチング素子Q2の主電極を流れる電流を検出すれば、その時の負荷に出力されている電力を推定することが出来、出力電力を制御することが可能となる。   FIG. 13 shows the frequency characteristics of the resonance circuit. The horizontal axis is the on / off operating frequency of the switching elements Q1 and Q2, and the vertical axis is the voltage of the resonance capacitor C1. Before the lamp is lit, it is operated at the operating point a having no load characteristics. When the discharge lamp La is lit, the resistance component of the discharge lamp La is added, so that the resonance frequency of the resonance circuit changes greatly. The operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are changed so as to operate at. At the operating point b, the operating frequency for obtaining a desired load output can be uniquely determined. That is, in the circuit as shown in FIG. 1, if the current flowing through the main electrode of the switching element Q2 is detected, the power output to the load at that time can be estimated, and the output power can be controlled. .

図12の従来例では、スイッチング素子Q2の主電極を流れる電流値の正の区間の平均値を検出しているが、実効値やピーク値、負の区間の平均値、絶対値の平均値などを検出する場合もある。   In the conventional example of FIG. 12, the average value of the positive section of the current value flowing through the main electrode of the switching element Q2 is detected, but the effective value, peak value, average value of the negative section, average value of the absolute value, etc. May be detected.

なお、特許文献1,2には、インバータの出力電圧と出力電流の位相差を検出して、位相差に応じて発振周波数を制御する無電極放電灯点灯装置が提案されているが、特許文献1は始動性改善のための技術であり、点灯時の動作とは無関係である。また、特許文献2はスイッチング素子の主電極を流れる電流値の検出を利用するものではないので、構成が複雑化する欠点がある。
特開平7−65978号公報 特開2002−184592号公報
Patent Documents 1 and 2 propose an electrodeless discharge lamp lighting device that detects the phase difference between the output voltage and output current of the inverter and controls the oscillation frequency in accordance with the phase difference. Reference numeral 1 denotes a technique for improving startability and is irrelevant to the operation at the time of lighting. Further, since Patent Document 2 does not utilize detection of the current value flowing through the main electrode of the switching element, there is a drawback that the configuration becomes complicated.
JP-A-7-65978 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-184592

上述の制御回路を無電極放電灯点灯装置に応用した場合について考える。ここで、無電極放電灯点灯装置とは、図14に示すように、内部に放電ガスを封入した無電極放電ランプ1の近傍に誘導コイル2を巻回し、この誘導コイル2に高周波電圧を印加して無電極放電ランプ1に高周波電磁界を印加することで、無電極放電ランプ1を発光せしめる点灯装置である。   Consider the case where the above control circuit is applied to an electrodeless discharge lamp lighting device. Here, the electrodeless discharge lamp lighting device is, as shown in FIG. 14, in which an induction coil 2 is wound in the vicinity of an electrodeless discharge lamp 1 in which a discharge gas is sealed, and a high frequency voltage is applied to the induction coil 2. In this lighting device, the electrodeless discharge lamp 1 is caused to emit light by applying a high-frequency electromagnetic field to the electrodeless discharge lamp 1.

図14に示す無電極放電灯点灯装置においては、負荷電圧の周波数特性は図15のようになる。無電極放電灯点灯装置は、無電極放電ランプ1の始動のために、共振点に近い周波数を動作点とする必要がある。また、無電極放電ランプ1の始動後も誘導コイル2のインダクタンス成分が大きく残り、負荷の共振周波数は大きく変化しない。また、無電極放電灯点灯装置においては、誘導コイル2に直列および並列に接続された容量性成分が必要となり、共振点は2点以上存在する。このようなことから、スイッチング素子Q2の主電極を流れる電流値の正の区間の平均値、実効値やピーク値、負の区間の平均値、絶対値の平均値などを検出した場合、同一の検出値を出力した場合でも、負荷の位相の状態が異なる場合がある。   In the electrodeless discharge lamp lighting device shown in FIG. 14, the frequency characteristics of the load voltage are as shown in FIG. In order to start the electrodeless discharge lamp 1, the electrodeless discharge lamp lighting device needs to have a frequency close to the resonance point as an operating point. Further, the inductance component of the induction coil 2 remains large even after the electrodeless discharge lamp 1 is started, and the resonance frequency of the load does not change greatly. In the electrodeless discharge lamp lighting device, a capacitive component connected in series and in parallel to the induction coil 2 is required, and there are two or more resonance points. Therefore, when the average value of the positive value of the current value flowing through the main electrode of the switching element Q2, the effective value or the peak value, the average value of the negative value, the average value of the absolute value, or the like is detected, Even when the detection value is output, the state of the load phase may be different.

この例として、スイッチング素子Q2の主電極を流れる電流値の正の区間の平均値が同一な2つの状態を図16に示す。このような場合、電流の検出値は同一であっても、負荷の位相が異なるので、出力電力は異なる値となる幾つかの場合が存在する。   As an example of this, FIG. 16 shows two states in which the average value of the positive section of the current value flowing through the main electrode of the switching element Q2 is the same. In such a case, even if the detected current value is the same, there are several cases where the output power has a different value because the phase of the load is different.

このように、上述の従来例のような電流検出手段では、出力電力を制御することが出来ない。したがって、無電極放電ランプ点灯中の光出力を均一にすることが不可能となるほか、過大な電力が出力された場合に与えられるストレスに耐えるような大型で高価な部品を使用する必要がある。   As described above, the output power cannot be controlled by the current detecting means as in the conventional example described above. Therefore, it becomes impossible to make the light output uniform during the operation of the electrodeless discharge lamp, and it is necessary to use large and expensive parts that can withstand the stress given when excessive power is output. .

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成で、出力電力を確実に制御し、部品に対するストレスが小さく、安価で簡易な無電極放電灯点灯装置を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve such problems. The object of the present invention is to control output power reliably with a simple configuration, to reduce stress on components, and to be inexpensive and simple. The object is to provide an electrodeless discharge lamp lighting device.

本発明によれば、上記の課題を解決するために、図1に示すように、無電極放電ランプ1の近傍に巻回される誘導コイル2と、前記誘導コイル2に接続されインダクタンス素子L1及びキャパシタンス素子C1を含む共振回路3と、スイッチング素子Q2を含み前記共振回路3に接続される電力変換回路4と、前記電力変換回路4に電力を供給する電源回路5と、前記スイッチング素子Q2を駆動する駆動回路6と、前記駆動回路6による前記スイッチング素子Q2の駆動周波数を変化させる制御回路7と、前記スイッチング素子Q2の主電極の電流値を検出する電流検出回路8とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記共振回路3又は前記電力変換回路4又は前記誘導コイル2の電流又は電圧の位相を検出する位相検出回路9を設け、前記制御回路7は、所定の指示値と前記位相検出回路9の検出出力および前記電流検出回路8の検出出力に応じて、前記スイッチング素子Q2の駆動周波数を制御することを特徴とするものである。   According to the present invention, in order to solve the above problems, as shown in FIG. 1, an induction coil 2 wound in the vicinity of an electrodeless discharge lamp 1, and an inductance element L1 connected to the induction coil 2 and A resonance circuit 3 including a capacitance element C1, a power conversion circuit 4 including a switching element Q2 and connected to the resonance circuit 3, a power supply circuit 5 for supplying power to the power conversion circuit 4, and the switching element Q2 are driven. An electrodeless discharge lamp comprising: a driving circuit 6 for controlling the switching element Q2 by the driving circuit 6; and a current detection circuit 8 for detecting the current value of the main electrode of the switching element Q2. In the lighting device, a phase detection circuit 9 for detecting the phase of the current or voltage of the resonance circuit 3 or the power conversion circuit 4 or the induction coil 2 is provided. The control circuit 7 controls the drive frequency of the switching element Q2 according to a predetermined instruction value, a detection output of the phase detection circuit 9, and a detection output of the current detection circuit 8. .

請求項1の発明によれば、位相検出回路により負荷の状態を正確に把握し、出力電力を確実に制御することができるので、部品に対するストレスが小さく、安価で簡易な無電極放電灯点灯装置を得ることができる。
請求項2の発明によれば、スイッチング素子の駆動電圧又は主電極端子電圧を基準電圧とすることで、比較的簡単な構成で位相検出が可能となる。特に、スイッチング素子の駆動電圧を基準電圧として用いた場合には、位相検出回路に耐圧の低い部品を用いることができるので、コストダウンが可能となる。
According to the first aspect of the present invention, the state of the load can be accurately grasped by the phase detection circuit, and the output power can be controlled reliably, so that the stress on the parts is small, and the electrodeless discharge lamp lighting device is inexpensive and simple. Can be obtained.
According to the second aspect of the present invention, the phase detection can be performed with a relatively simple configuration by using the drive voltage of the switching element or the main electrode terminal voltage as the reference voltage. In particular, when the driving voltage of the switching element is used as a reference voltage, components with low withstand voltage can be used for the phase detection circuit, so that the cost can be reduced.

請求項3の発明によれば、スイッチング素子の駆動電圧又は主電極端子電圧を基準電圧とし、この基準電圧の立ち上がり又は立ち下がり時における位相検出部位の電流又は電圧の瞬時値を用いて位相を検出する構成となっており、瞬時値を用いて判断を行うので、位相検出に時間的遅れが生じず、すばやく反応することで、電力を安定化させることが可能となる。また、位相検出回路をデジタル系で構成した場合に、複雑な構成とならず、安価で信頼性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
請求項4の発明によれば、スイッチング素子の駆動電圧又は主電極端子電圧を基準電圧とし、この基準電圧と位相検出部位の電流又は電圧との駆動周波数1周期分の瞬時値の積の和を用いて位相を検出するようにしたので、位相検出部位の電流又は電圧に歪み波が加わったり、ノイズなどの外乱成分が加わっても安定した電力を供給することが可能となる。
According to the invention of claim 3, the phase is detected by using the instantaneous value of the current or voltage at the phase detection portion at the time of rising or falling of the reference voltage, using the driving voltage of the switching element or the main electrode terminal voltage as the reference voltage. Since the determination is performed using the instantaneous value, the phase detection does not cause a time delay, and the power can be stabilized by reacting quickly. In addition, when the phase detection circuit is configured as a digital system, an electrodeless discharge lamp lighting device that is inexpensive and highly reliable can be obtained without a complicated configuration.
According to the invention of claim 4, the drive voltage or the main electrode terminal voltage of the switching element is used as a reference voltage, and the sum of the products of instantaneous values for one cycle of the drive frequency of this reference voltage and the current or voltage of the phase detection portion is calculated. Since the phase is detected by using it, stable electric power can be supplied even if a distorted wave is added to the current or voltage of the phase detection portion or a disturbance component such as noise is added.

図1に本発明の無電極放電灯点灯装置の実施の形態を示す。この点灯装置は、内部に放電ガスを封入した透光性材料よりなる無電極放電ランプ1と、無電極放電ランプ1の近傍に巻回される誘導コイル2と、前記誘導コイル2に接続されインダクタンス素子L1及びキャパシタンス素子C1を含む共振回路3と、スイッチング素子Q1,Q2を含み前記共振回路3に接続される電力変換回路4と、前記電力変換回路4に電力を供給する電源回路5と、前記スイッチング素子Q1,Q2を駆動する駆動回路6と、前記駆動回路6による前記スイッチング素子Q1,Q2の駆動周波数を変化させる制御回路7と、前記スイッチング素子Q2の主電極の電流値を検出する電流検出回路8とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記共振回路3又は前記電力変換回路4又は前記誘導コイル2の電流又は電圧の位相を検出する位相検出回路9を設け、前記制御回路7に設けた指示値発生回路10の指示値と前記位相検出回路9の検出出力および前記電流検出回路8の検出出力に応じて、前記スイッチング素子Q1,Q2の駆動周波数を制御することを特徴とする。   FIG. 1 shows an embodiment of an electrodeless discharge lamp lighting device of the present invention. The lighting device includes an electrodeless discharge lamp 1 made of a translucent material in which a discharge gas is sealed, an induction coil 2 wound around the electrodeless discharge lamp 1, and an inductance connected to the induction coil 2. A resonance circuit 3 including an element L1 and a capacitance element C1, a power conversion circuit 4 including switching elements Q1 and Q2, connected to the resonance circuit 3, a power supply circuit 5 for supplying power to the power conversion circuit 4, A driving circuit 6 for driving the switching elements Q1, Q2, a control circuit 7 for changing the driving frequency of the switching elements Q1, Q2 by the driving circuit 6, and a current detection for detecting the current value of the main electrode of the switching element Q2. In the electrodeless discharge lamp lighting device comprising the circuit 8, the current or voltage of the resonance circuit 3, the power conversion circuit 4, or the induction coil 2. A phase detection circuit 9 for detecting a phase is provided, and the switching is performed according to an instruction value of an instruction value generation circuit 10 provided in the control circuit 7, a detection output of the phase detection circuit 9, and a detection output of the current detection circuit 8. The drive frequency of the elements Q1 and Q2 is controlled.

ここで、位相検出回路9は、振動波形のピーク点の位相を検出するものでも良いし、ゼロクロス点の位相を検出するものでも良いし、波形全体の位相を検出するものでも良い。要するに、位相の違いによる負荷状態の違いが分かるものであれば良い。   Here, the phase detection circuit 9 may be one that detects the phase of the peak point of the vibration waveform, one that detects the phase of the zero cross point, or one that detects the phase of the entire waveform. In short, it is sufficient if the difference in load state due to the difference in phase can be understood.

位相検出部位の電流の位相を検出するには、例えば、検出対象となるインダクタンス素子又はキャパシタンス素子にカレントトランスを直列に挿入して電流の位相を検出する。あるいは微小な抵抗を直列に接続し、抵抗の両端電圧をオペアンプにより増幅することにより、電流を検出する。また、位相検出部位の電圧の位相を検出するには、例えば、検出対象となるインダクタンス素子又はキャパシタンス素子に高インピーダンスの抵抗分圧回路を並列接続して、電圧の位相を検出する。あるいはインダクタンス素子に2次巻線を設けて、2次巻線出力により電圧の位相を検出する。   In order to detect the phase of the current at the phase detection portion, for example, a current transformer is inserted in series into an inductance element or a capacitance element to be detected, and the phase of the current is detected. Alternatively, a current is detected by connecting a minute resistor in series and amplifying the voltage across the resistor with an operational amplifier. In order to detect the phase of the voltage at the phase detection portion, for example, a high-impedance resistance voltage dividing circuit is connected in parallel to the inductance element or capacitance element to be detected, and the phase of the voltage is detected. Alternatively, a secondary winding is provided in the inductance element, and the phase of the voltage is detected by the secondary winding output.

このように、位相検出回路9の検出出力に応じて、スイッチング素子Q1,Q2の駆動周波数を制御することにより、負荷の状態を正確に把握し、出力電力を確実に制御することができるので、部品に対するストレスが小さく、安価で簡易な無電極放電灯点灯装置を得ることができる。   Thus, by controlling the drive frequency of the switching elements Q1 and Q2 according to the detection output of the phase detection circuit 9, it is possible to accurately grasp the state of the load and control the output power reliably. A low-cost and simple electrodeless discharge lamp lighting device can be obtained with low stress on the components.

なお、電力変換回路4の構成については、交互にオン・オフされる2個のスイッチング素子Q1,Q2を直列接続したハーフブリッジ回路に限らず、1個のスイッチング素子とLC振動回路を組み合わせた一石式の電力変換回路を用いても良いし、4個のスイッチング素子によりフルブリッジ回路を構成し、対角方向のスイッチング素子を交互にオン・オフさせることで直流電源電圧を高周波交流電圧に変換するような構成を用いても構わない。   The configuration of the power conversion circuit 4 is not limited to a half-bridge circuit in which two switching elements Q1 and Q2 that are alternately turned on and off are connected in series, but a single combination of one switching element and an LC oscillation circuit. The power converter circuit may be used, or a full bridge circuit is configured by four switching elements, and the DC power supply voltage is converted to a high-frequency AC voltage by alternately turning on and off the diagonal switching elements. Such a configuration may be used.

また、電源回路5として、図1の回路では商用交流電源Vsを整流ブリッジDBにより全波整流して、インダクタL3とスイッチング素子Q3とダイオードD3よりなる昇圧チョッパ回路51を介して平滑コンデンサC3に直流電圧を得る構成を例示したが、これに限定されるものではない。図中、52はスイッチング素子Q3を高周波でオン・オフさせる制御回路である。   Further, as the power supply circuit 5, in the circuit of FIG. 1, the commercial AC power supply Vs is full-wave rectified by the rectifier bridge DB, and direct current is supplied to the smoothing capacitor C3 through the boost chopper circuit 51 including the inductor L3, the switching element Q3, and the diode D3. Although the configuration for obtaining the voltage has been illustrated, the present invention is not limited to this. In the figure, 52 is a control circuit for turning on / off the switching element Q3 at a high frequency.

無電極放電ランプの断面構造を図17に例示する。この無電極放電ランプ1は、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入された透光性の材料よりなる略球形状のバルブ20の中央部に、下方に開口する断面凹形状の空洞部21を有している。この空洞部21には、放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイル2が収納されている。また、誘導コイル2が巻回される磁性材料で円筒状のコア22と、コア22の内側に配置されてコア22と接触する熱伝導性材料よりなる放熱部材23を備えている。バルブ20の内側には蛍光体24が塗布されている。蛍光体24は気化した水銀の放電により発生した紫外線を可視光に変換するものである。   A cross-sectional structure of an electrodeless discharge lamp is illustrated in FIG. This electrodeless discharge lamp 1 has a hollow cavity with a concave section opened downward at the center of a substantially spherical bulb 20 made of a translucent material in which a discharge gas containing at least mercury and a rare gas is enclosed. Part 21. The hollow portion 21 houses the induction coil 2 that supplies a high-frequency electromagnetic field to the discharge gas. Further, a magnetic material around which the induction coil 2 is wound is provided with a cylindrical core 22 and a heat dissipating member 23 that is disposed inside the core 22 and is made of a heat conductive material that contacts the core 22. A phosphor 24 is applied to the inside of the bulb 20. The phosphor 24 converts ultraviolet rays generated by vaporized mercury discharge into visible light.

図1の無電極放電灯点灯装置は、例えば、図18に示すような照明装置として利用することができる。無電極放電ランプ1は一般的に数十MHzの高周波で駆動されるので、ランプからの輻射ノイズを吸収するために金属メッシュ等のシールドカバー25で覆われている。26は誘導コイル2を支える基台であり、27は点灯回路である。   The electrodeless discharge lamp lighting device of FIG. 1 can be used as a lighting device as shown in FIG. 18, for example. Since the electrodeless discharge lamp 1 is generally driven at a high frequency of several tens of MHz, it is covered with a shield cover 25 such as a metal mesh in order to absorb radiation noise from the lamp. 26 is a base for supporting the induction coil 2, and 27 is a lighting circuit.

以下、本発明の種々の実施例について説明するが、各実施例における基本的な構成については図1において説明したものと同様であるから、基本的機能が実質的に同様の部位については同一の符号を付し、共通する部分については重複する説明を省略する。   Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described. Since the basic configuration in each embodiment is the same as that described in FIG. 1, the portions having substantially the same basic functions are the same. Reference numerals are assigned, and overlapping descriptions of common parts are omitted.

図2に本発明の実施例1の構成を示す。本実施例では、位相検出回路9は、遅れ・進みのいずれかを検出する構成としている。このように、位相検出回路9は進み・遅れのいずれかを検出する構成としたので、位相検出回路9が簡易になる効果がある。また、位相検出回路9の検出結果に基づく駆動周波数の変化も2値切り替え方式でよいので、例えば、制御回路7内にスイッチ素子Sを設け、検出位相の遅れ・進みの判定結果に応じてスイッチ素子SのON/OFFを切り替えることにより、駆動回路6の駆動周波数を切り替えてやればよい。   FIG. 2 shows the configuration of the first embodiment of the present invention. In this embodiment, the phase detection circuit 9 is configured to detect either delay or advance. Thus, since the phase detection circuit 9 is configured to detect either advance or delay, there is an effect that the phase detection circuit 9 is simplified. Further, since the change of the driving frequency based on the detection result of the phase detection circuit 9 may be a binary switching method, for example, a switch element S is provided in the control circuit 7 and the switch is switched according to the detection phase delay / advance determination result. The drive frequency of the drive circuit 6 may be switched by switching ON / OFF of the element S.

ここで、図2の駆動回路6は、例えばコンデンサの充放電回路と電圧比較器を用いた発振回路を有しているものとする。つまり、所定の充電時定数でコンデンサを充電し、コンデンサの電圧が第1の基準電圧に達すると電圧比較器の出力が反転する。その後、所定の放電時定数でコンデンサを放電し、コンデンサの電圧が第1の基準電圧よりも低い第2の基準電圧に達すると電圧比較器の出力が再び反転する。その後、所定の時定数でコンデンサが充電される動作を繰り返す。これにより、電圧比較器の出力には矩形波電圧が得られるから、この矩形波電圧により、スイッチング素子Q1,Q2を交互にオン・オフさせているものとする。   Here, it is assumed that the drive circuit 6 of FIG. 2 includes an oscillation circuit using a capacitor charge / discharge circuit and a voltage comparator, for example. That is, the capacitor is charged with a predetermined charging time constant, and when the voltage of the capacitor reaches the first reference voltage, the output of the voltage comparator is inverted. Thereafter, the capacitor is discharged with a predetermined discharge time constant, and when the voltage of the capacitor reaches a second reference voltage lower than the first reference voltage, the output of the voltage comparator is inverted again. Thereafter, the operation of charging the capacitor with a predetermined time constant is repeated. Thereby, since a rectangular wave voltage is obtained at the output of the voltage comparator, the switching elements Q1, Q2 are alternately turned on and off by this rectangular wave voltage.

制御回路7では、電流検出回路8の出力値と指示値発生回路10の指示値が一致するように駆動回路6のコンデンサの充放電の時定数あるいは第1又は第2の基準電圧を変化させることによりスイッチング素子Q1,Q2のON・OFFの周波数を変化させているが、さらに、位相検出回路9の検出結果に基づいて、スイッチ素子SのON/OFFを切り替えることにより、駆動回路6のコンデンサの充放電の時定数あるいは第1又は第2の基準電圧を切り替えれば、駆動回路6の発振周波数を位相の進み・遅れに応じて2段階に切り替えることができる。   In the control circuit 7, the charge / discharge time constant of the capacitor of the drive circuit 6 or the first or second reference voltage is changed so that the output value of the current detection circuit 8 and the instruction value of the instruction value generation circuit 10 coincide. The frequency of ON / OFF of the switching elements Q1 and Q2 is changed by the switching of the switching element S1 based on the detection result of the phase detection circuit 9. By switching the charge / discharge time constant or the first or second reference voltage, the oscillation frequency of the drive circuit 6 can be switched in two stages according to the phase advance / delay.

図15に示すように、無電極放電灯点灯装置における共振回路を含む負荷部の周波数特性は、幾つかのピークを有するが、このピークは、無電極放電灯点灯装置内の共振回路が複数の共振点を有することにより生じている。そして、各共振点において、その共振に寄与する共振回路の電圧又は電流は、共振点を境として位相の遅れ・進みが反転する。したがって、動作点に設定したい動作周波数において、その共振に寄与する共振回路の電圧又は電流の遅れ・進みを見分ければ、負荷特性全体の位相および位相角度を厳密に測定しなくても、望む動作点で動作しているかが判断可能となる。これにより、位相検出回路および駆動周波数の変化手段を簡易化することができ、より小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができる。   As shown in FIG. 15, the frequency characteristic of the load portion including the resonance circuit in the electrodeless discharge lamp lighting device has several peaks. This peak is caused by a plurality of resonance circuits in the electrodeless discharge lamp lighting device. This is caused by having a resonance point. At each resonance point, the voltage or current of the resonance circuit that contributes to the resonance is reversed in phase delay / advance at the resonance point. Therefore, if the delay or advance of the voltage or current of the resonant circuit that contributes to the resonance is identified at the operating frequency that you want to set as the operating point, the desired operation can be achieved without measuring the phase and phase angle of the entire load characteristics. It is possible to determine whether the point is operating. Thereby, the phase detection circuit and the drive frequency changing means can be simplified, and a more compact and inexpensive electrodeless discharge lamp lighting device can be obtained.

図3に本発明の実施例2の構成を示す。本実施例では、位相検出回路9は、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを基準に位相を検出する。図3の回路では、スイッチング素子Q2はMOSFETであり、そのオン・オフのタイミングに合わせてゲート・ソース間の駆動電圧VgsはHighレベルとLowレベルとに切り替わる。そこで、共振回路3または誘導コイル2の電圧又は電流の位相をスイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを基準に測定する。例えば、共振回路3のインダクタL1の電圧又は電流、コンデンサC1の電圧又は電流、コンデンサC2の電圧又は電流、誘導コイル2の電圧又は電流の位相を、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを基準に測定する。   FIG. 3 shows the configuration of the second embodiment of the present invention. In the present embodiment, the phase detection circuit 9 detects the phase based on the drive voltage Vgs of the switching element Q2. In the circuit of FIG. 3, the switching element Q2 is a MOSFET, and the gate-source drive voltage Vgs is switched between a high level and a low level in accordance with the ON / OFF timing. Therefore, the phase of the voltage or current of the resonance circuit 3 or the induction coil 2 is measured with reference to the drive voltage Vgs of the switching element Q2. For example, the voltage or current of the inductor L1 of the resonance circuit 3, the voltage or current of the capacitor C1, the voltage or current of the capacitor C2, the voltage or current of the induction coil 2 is measured with reference to the drive voltage Vgs of the switching element Q2. .

本実施例では、このように、位相検出回路9は、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを基準に共振回路3または誘導コイル2の電圧又は電流の位相を検出する構成となっているので、比較的低い電圧を用いることができ、分圧や耐電圧に対する配慮を減らすことが可能となり、より設計の容易な無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。   In the present embodiment, as described above, the phase detection circuit 9 is configured to detect the phase of the voltage or current of the resonance circuit 3 or the induction coil 2 with reference to the drive voltage Vgs of the switching element Q2. A low voltage can be used, and consideration for partial pressure and withstand voltage can be reduced, and an electrodeless discharge lamp lighting device that is easier to design can be obtained.

なお、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを基準にする代わりに、スイッチング素子Q2の主電極端子電圧Vdsを基準に位相を検出するようにしても構わない。この場合、スイッチング素子Q2のドレイン・ソース間に分圧抵抗を並列接続し、その分圧点の電圧を基準に共振回路3または誘導コイル2の電圧又は電流の位相を検出する構成とすれば良い。この場合、最大値の把握できる電圧を基準に用いることができるので、スイッチング素子Q2の主電極端子電圧Vdsのピーク値の位相に対して共振回路3または誘導コイル2の電圧又は電流の位相を検出することができる。   Instead of using the drive voltage Vgs of the switching element Q2 as a reference, the phase may be detected based on the main electrode terminal voltage Vds of the switching element Q2. In this case, a voltage dividing resistor may be connected in parallel between the drain and source of the switching element Q2, and the voltage or current phase of the resonance circuit 3 or the induction coil 2 may be detected based on the voltage at the voltage dividing point. . In this case, since the voltage that can grasp the maximum value can be used as a reference, the phase of the voltage or current of the resonance circuit 3 or the induction coil 2 is detected with respect to the phase of the peak value of the main electrode terminal voltage Vds of the switching element Q2. can do.

図4に本発明の実施例3の構成を示す。本実施例では、位相検出回路9は、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsの立下り時における電力変換回路4の出力電流の瞬時値を用いて位相を測定している。立下り検出回路11が動作したときに、出力電流の瞬時値を取り込み、その値の正負符号で位相を判定している。瞬時値を用いて判断を行うので、位相検出回路9に時間的遅れが生じず、すばやく反応し、電力を安定化させることが可能となる。また、位相検出回路9をデジタル系で構成した場合に、複雑な構成とならず、安価で信頼性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。   FIG. 4 shows the configuration of the third embodiment of the present invention. In the present embodiment, the phase detection circuit 9 measures the phase using the instantaneous value of the output current of the power conversion circuit 4 when the drive voltage Vgs of the switching element Q2 falls. When the falling detection circuit 11 operates, the instantaneous value of the output current is taken and the phase is determined by the sign of the value. Since the determination is performed using the instantaneous value, no time delay occurs in the phase detection circuit 9, and it is possible to react quickly and stabilize the power. Further, when the phase detection circuit 9 is configured as a digital system, an electrodeless discharge lamp lighting device that is inexpensive and highly reliable can be obtained without a complicated configuration.

図5に本発明の実施例4の構成を示す。本実施例では、位相検出回路9は、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgs又は主電極端子電圧Vdsを基準電圧とし、この基準電圧と位相検出部位の電流又は電圧との駆動周波数1周期分の瞬時値の積の和を用いて位相を検出することを特徴とする。このような検出を行うことで、位相検出部位の電流又は電圧に歪み波が加わったり、ノイズなどの外乱成分が加わった場合でも、位相検出結果に影響することはないので、安定した電力を供給することが可能となる。   FIG. 5 shows the configuration of Embodiment 4 of the present invention. In the present embodiment, the phase detection circuit 9 uses the drive voltage Vgs or the main electrode terminal voltage Vds of the switching element Q2 as a reference voltage, and an instantaneous value for one cycle of the drive frequency between the reference voltage and the current or voltage of the phase detection portion. The phase is detected using the sum of the products. By performing such detection, even if a distorted wave is added to the current or voltage of the phase detection part or a disturbance component such as noise is added, the phase detection result is not affected, so stable power is supplied. It becomes possible to do.

図5に例示した構成によれば、位相検出回路9は、乗算器91と積分器92と位相弁別器93を備える。乗算器91は基準電圧と位相検出部位の電流又は電圧の瞬時値との積を求める。積分器92は、乗算器91の出力値を駆動周波数1周期分について積分する。位相弁別器93は、積分器92の出力を所定レベルと比較して、2値信号を出力する。   According to the configuration illustrated in FIG. 5, the phase detection circuit 9 includes a multiplier 91, an integrator 92, and a phase discriminator 93. A multiplier 91 obtains the product of the reference voltage and the instantaneous value of the current or voltage of the phase detection portion. The integrator 92 integrates the output value of the multiplier 91 for one drive frequency period. The phase discriminator 93 compares the output of the integrator 92 with a predetermined level and outputs a binary signal.

位相検出回路9の基準電圧として、スイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを用いる場合には、乗算器91としてアナログスイッチ回路を用いても良い。また、積分器92としては、CR積分回路のようなローパスフィルタ回路を用いても良い。また、位相弁別器93としては、基準電圧とコンパレータを用いても良い。   When the driving voltage Vgs of the switching element Q2 is used as the reference voltage of the phase detection circuit 9, an analog switch circuit may be used as the multiplier 91. Further, as the integrator 92, a low-pass filter circuit such as a CR integration circuit may be used. Further, as the phase discriminator 93, a reference voltage and a comparator may be used.

なお、図5の位相検出回路9において、位相弁別器93を省略し、乗算器91と積分器92よりなる積和演算回路のみで位相検出回路を構成し、位相差に応じたアナログ信号を出力するようにしても良い。   In the phase detection circuit 9 of FIG. 5, the phase discriminator 93 is omitted, and the phase detection circuit is configured only by the product-sum operation circuit composed of the multiplier 91 and the integrator 92, and an analog signal corresponding to the phase difference is output. You may make it do.

ここで、位相検出部位の電流又は電圧としては、例えば、共振回路3のインダクタL1の電圧又は電流、コンデンサC1の電圧又は電流、コンデンサC2の電圧又は電流、誘導コイル2の電圧又は電流、あるいはスイッチング素子Q2の主電極の電流の瞬時値などが用いられる。   Here, as the current or voltage of the phase detection portion, for example, the voltage or current of the inductor L1 of the resonance circuit 3, the voltage or current of the capacitor C1, the voltage or current of the capacitor C2, the voltage or current of the induction coil 2, or switching An instantaneous value of the current of the main electrode of the element Q2 is used.

位相検出回路9の基準電圧としてスイッチング素子Q2の駆動電圧Vgsを用いる場合には、乗算器91は、駆動電圧VgsがHighレベルのときに“1”、Lowレベルのときに“0”を乗算することになるので、結局、駆動電圧VgsがHighレベルのときの位相検出部位の電流又は電圧を積分器92で平均化した値を位相弁別器93で所定レベルと比較して、2値信号を出力することになる。   When the driving voltage Vgs of the switching element Q2 is used as the reference voltage of the phase detection circuit 9, the multiplier 91 multiplies “1” when the driving voltage Vgs is at a high level and “0” when the driving voltage Vgs is at a low level. As a result, the value obtained by averaging the current or voltage at the phase detection portion when the drive voltage Vgs is high level by the integrator 92 is compared with a predetermined level by the phase discriminator 93, and a binary signal is output. Will do.

なお、乗算器91は駆動電圧VgsがHighレベルのときに“0”、Lowレベルのときに“1”を乗算するようにしても良い。この場合、駆動電圧VgsがLowレベルのときの位相検出部位の電流又は電圧を積分器92で平均化した値を位相弁別器93で所定レベルと比較して、2値信号を出力することになる。   The multiplier 91 may multiply “0” when the drive voltage Vgs is at a high level and “1” when the drive voltage Vgs is at a low level. In this case, a value obtained by averaging the current or voltage of the phase detection portion when the drive voltage Vgs is at the low level by the integrator 92 is compared with a predetermined level by the phase discriminator 93, and a binary signal is output. .

最も簡単な構成例として、スイッチング素子Q2の主電極の駆動電圧Vgsと、電力変換回路4の出力電流の瞬時値との駆動周波数1周期分の瞬時値の積の和を用いて位相を検出する構成とすれば、駆動電圧VgsがHighレベル又はLowレベルのときの電流検出抵抗R1の検出電圧をCR積分回路により平均化した電圧を所定の基準電圧と比較することで、位相の遅れ・進みを判定できる。   As the simplest configuration example, the phase is detected using the sum of the products of the instantaneous values for one cycle of the driving frequency of the driving voltage Vgs of the main electrode of the switching element Q2 and the instantaneous value of the output current of the power conversion circuit 4. With this configuration, the voltage obtained by averaging the detection voltage of the current detection resistor R1 when the drive voltage Vgs is at the high level or the low level by the CR integration circuit is compared with a predetermined reference voltage, so that the phase lag / advance is achieved. Can be judged.

図6に本発明の実施例5の構成を示す。本実施例では、位相検出回路9は、誘導コイル電流の位相を検出する構成となっている。このように、位相検出回路9が、誘導コイル電流の位相を検出する構成とすることで、この誘導コイル2を含む共振系の共振を正確に判断することが可能となり、より正確に、電力制御をすることが可能な無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。   FIG. 6 shows the configuration of the fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the phase detection circuit 9 is configured to detect the phase of the induction coil current. As described above, the phase detection circuit 9 is configured to detect the phase of the induction coil current, so that the resonance of the resonance system including the induction coil 2 can be accurately determined, and the power control can be performed more accurately. Thus, an electrodeless discharge lamp lighting device capable of performing the above can be obtained.

図7に本発明の実施例6の構成を示す。本実施例では、キャパシタンス素子は誘導コイル2に直列に接続されて直列共振回路を形成するとともに、制御回路7は、前記直列共振回路の電流の位相が遅れ位相となるようにスイッチング素子Q1,Q2の駆動周波数を制御する構成となっている。   FIG. 7 shows the configuration of Embodiment 6 of the present invention. In this embodiment, the capacitance element is connected in series to the induction coil 2 to form a series resonance circuit, and the control circuit 7 switches the switching elements Q1, Q2 so that the phase of the current of the series resonance circuit is delayed. The drive frequency is controlled.

無電極放電灯点灯装置の誘導コイル2は、ランプ始動前はほとんど抵抗成分が無く、ランプ点灯後に並列に抵抗が接続された等価回路で近似することが出来る。   The induction coil 2 of the electrodeless discharge lamp lighting device has almost no resistance component before starting the lamp, and can be approximated by an equivalent circuit in which a resistor is connected in parallel after the lamp is lit.

本実施例では、キャパシタンス素子は誘導コイル2に直列に接続され直列共振回路を形成するため、ランプの点灯直後から直列共振回路の位相は遅れとなっている。ランプ安定時の動作点を遅れ位相とし、前記制御回路7は、前記直列共振回路の電流の位相が遅れ位相となるようにスイッチング素子Q1,Q2の駆動周波数を制御する構成とすることで、ランプ点灯前・点灯直後・安定点灯時の全ての状態で遅れ位相で動作させることが可能となる。
これにより、制御系の構成が簡易になり、小型で信頼性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。
In this embodiment, since the capacitance element is connected in series to the induction coil 2 to form a series resonance circuit, the phase of the series resonance circuit is delayed immediately after the lamp is turned on. By setting the operating point when the lamp is stable as a lag phase, the control circuit 7 controls the drive frequency of the switching elements Q1 and Q2 so that the phase of the current of the series resonant circuit becomes the lag phase. It is possible to operate with a lagging phase in all states before lighting, immediately after lighting, and stable lighting.
Thereby, the configuration of the control system is simplified, and a small and highly reliable electrodeless discharge lamp lighting device can be obtained.

図8に本発明の実施例7の構成を示す。本実施例では、キャパシタンス素子は誘導コイル2に並列に接続され並列共振回路を形成するとともに、制御回路7は、前記並列共振回路の電流の位相が進み位相となるようにスイッチング素子Q1,Q2の駆動周波数を制御する構成となっている。この場合、並列共振回路の電流の位相を検出すれば良いので、誘導コイル2の直接の電流を検出するより少ない電流の位相を検出すれば良い。このため、検出手段が小型になり、小型な無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。   FIG. 8 shows the configuration of the seventh embodiment of the present invention. In this embodiment, the capacitance element is connected in parallel to the induction coil 2 to form a parallel resonance circuit, and the control circuit 7 controls the switching elements Q1 and Q2 so that the phase of the current of the parallel resonance circuit is advanced. The drive frequency is controlled. In this case, it is only necessary to detect the phase of the current of the parallel resonance circuit, and therefore, it is only necessary to detect a phase of less current than that of detecting the direct current of the induction coil 2. For this reason, a detection means becomes small and a small electrodeless discharge lamp lighting device can be obtained.

図9に本発明の実施例8の構成を示す。本実施例では、制御回路7は、位相検出回路9の検出値が設定した位相値と異なった場合に、駆動周波数を一時的に、設定した位相値となる方向に、設定した位相値より大きな変化をもたらすように周波数を変化させる手段12を設けた構成となっている。   FIG. 9 shows the configuration of the eighth embodiment of the present invention. In the present embodiment, when the detection value of the phase detection circuit 9 is different from the set phase value, the control circuit 7 temporarily sets the drive frequency to be larger than the set phase value in the direction of the set phase value. It is the structure which provided the means 12 which changes a frequency so that a change may be brought about.

具体的には、制御回路7内にスイッチ素子Sを設け、前記位相検出回路9の指示値が設定した位相値と異なった場合に、一時的にスイッチ素子Sを短絡し、駆動回路6の発振周波数を決定するコンデンサの充放電回路を流れる電流を一時的に変化させ、駆動周波数を変化させている。一時的な周波数の変化により真の位相状態に移ると、その位相状態の中でスイッチング素子Q2の主電極の電流値を検出する電流検出回路8により安定状態となり、求める出力電力を得ることが出来る。   Specifically, a switch element S is provided in the control circuit 7, and when the indicated value of the phase detection circuit 9 is different from the set phase value, the switch element S is temporarily short-circuited to oscillate the drive circuit 6. The drive frequency is changed by temporarily changing the current flowing through the charge / discharge circuit of the capacitor that determines the frequency. When the phase shifts to a true phase state due to a temporary frequency change, the current detection circuit 8 that detects the current value of the main electrode of the switching element Q2 in the phase state becomes stable, and the required output power can be obtained. .

その原理を図15により説明する。例えば、動作点bで発振すべきところを動作点b”で動作していたとする。この場合、位相検出回路9の検出値は設定した位相値とは異なり、その周波数近傍でスイッチング素子Q2の主電極の電流値を指示値に合わせる制御を行なっても、求める出力電力とはならない。このように、位相値が異なる場合には、一度その位相状態から抜け出さなければ、求める出力電力の状態を得ることは出来ない。そこで、この場合、動作点bとb”の間で動作点bに近い方向に周波数を振るのではなく、さらに大きく周波数を変化させて、動作点bよりも高い周波数にまで振ってしまう。この状態から、電流検出抵抗R1によるフィードバック制御を掛けると、動作点bで落ち着くことになる。   The principle will be described with reference to FIG. For example, it is assumed that the part that should oscillate at the operating point b is operating at the operating point b ″. In this case, the detected value of the phase detection circuit 9 is different from the set phase value, and the main element of the switching element Q2 is near the frequency. Even if the control is performed so that the current value of the electrode matches the indicated value, the required output power is not obtained.If the phase value is different as described above, the required output power state is obtained unless the phase state is once exceeded. Therefore, in this case, the frequency is not changed in the direction close to the operating point b between the operating points b and b ″, but the frequency is further changed to a frequency higher than the operating point b. Shake it. From this state, when feedback control is performed by the current detection resistor R1, the operation point b is settled.

このように、本実施例では、偽の位相状態に陥った場合でも、簡易な構成ですばやく真の位相状態に戻すことが出来、ストレスの少ない、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。   As described above, in this embodiment, even when a false phase state occurs, it is possible to quickly return to the true phase state with a simple configuration, and to obtain a small and inexpensive electrodeless discharge lamp lighting device with less stress. I can do it.

図10に本発明の実施例9の構成を示す。本実施例では、上述の実施例8において、前記周波数変化手段は、無電極放電ランプ1の始動後、無電極放電灯点灯装置が温度的に略安定動作状態になった後に、一定間隔で動作することを特徴とする。温度的に略安定動作状態となることの検出には、ランプ始動後の時間を測定する計時回路13を用いている。これにより、前記周波数変化手段は、無電極放電ランプの始動後、無電極放電灯点灯装置が温度的に略安定動作状態になった後に、一定間隔で動作する構成となっている。これにより、設計した光出力が求められる安定点灯時に、正確に出力電力を合わすことが可能となる。   FIG. 10 shows the configuration of the ninth embodiment of the present invention. In the present embodiment, in the above-described eighth embodiment, the frequency changing means operates at regular intervals after the electrodeless discharge lamp 1 is started and after the electrodeless discharge lamp lighting device is in a temperature stable operation state. It is characterized by doing. For detecting that the temperature is substantially stable, a timer circuit 13 for measuring the time after starting the lamp is used. Thus, the frequency changing means is configured to operate at regular intervals after the electrodeless discharge lamp is started and after the electrodeless discharge lamp lighting device is in a temperature stable operation state. This makes it possible to accurately match the output power during stable lighting where the designed light output is required.

また、一定間隔で動作することにより、万一、何らかの原因により、偽の位相状態に陥った場合でも、その状態から抜け出すことが出来、出力電力を安定して出力する無電極放電灯点灯装置を得ることが出来る。   In addition, by operating at regular intervals, in the event that it falls into a false phase state for any reason, an electrodeless discharge lamp lighting device that can get out of that state and stably output power is provided. Can be obtained.

図11は本実施例をデジタル系で構成した場合の動作説明のためのフローチャートである。ここでは、制御回路7をマイコンで構成し、タイマー割込を用いて一定間隔で位相検出を行うようにしている。その前提として、例えば1msごとに電流検出回路8の検出値をマイコンの入力ポートから取り込んで、駆動回路6の発振周波数fをフィードバック制御する。電流の検出値が過大であれば発振周波数fを微小量δf減少させ、過小であれば発振周波数fを微小量δf増加させ、適正であれば、その発振周波数fを維持する。この電流フィードバック制御のためのタイマー割込の回数をカウントすることで、一定間隔ごとに位相検出回路9により位相を検出し、検出位相が設定値から外れていれば、駆動回路6の発振周波数fを通常の変化幅δfよりも十分に大きい変化量ΔF(≫δf)だけ高周波側に変化させる。これにより、万一、何らかの原因により、偽の位相状態に陥った場合でも、その状態から抜け出すことが出来、その後、通常の電流フィードバック制御を行うことで、適正な出力を安定して維持することができる。   FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation when the present embodiment is configured as a digital system. Here, the control circuit 7 is constituted by a microcomputer, and phase detection is performed at regular intervals using a timer interrupt. As a premise thereof, for example, the detection value of the current detection circuit 8 is fetched from the input port of the microcomputer every 1 ms, and the oscillation frequency f of the drive circuit 6 is feedback-controlled. If the detected current value is excessive, the oscillation frequency f is decreased by a minute amount δf, if it is excessively small, the oscillation frequency f is increased by a minute amount δf, and if appropriate, the oscillation frequency f is maintained. By counting the number of timer interruptions for this current feedback control, the phase is detected by the phase detection circuit 9 at regular intervals. If the detected phase is out of the set value, the oscillation frequency f of the drive circuit 6 is detected. Is changed to the high frequency side by a change amount ΔF (>> δf) sufficiently larger than the normal change width δf. As a result, even if it falls into a false phase state due to some reason, it is possible to get out of that state, and then to maintain a proper output stably by performing normal current feedback control. Can do.

なお、図2〜図10の直流電源Eは、図1に示すように、商用交流電源Vsから整流ブリッジDBと昇圧チョッパ回路51を介して平滑コンデンサC0に直流電圧を得る構成に限らず、単純なコンデンサ入力型の整流平滑回路を用いても良いし、その他のチョッパ回路またはコンバータ回路を用いても構わない。   2 to 10 is not limited to a configuration in which a DC voltage is obtained from the commercial AC power supply Vs to the smoothing capacitor C0 via the rectifier bridge DB and the step-up chopper circuit 51, as shown in FIG. A simple capacitor input type rectifying and smoothing circuit may be used, or other chopper circuits or converter circuits may be used.

本発明は、高効率でランプ交換頻度の少ない長寿命の照明装置として、例えば、屋外や高所の照明装置に利用することができる。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as, for example, an outdoor or high-level lighting device as a long-life lighting device with high efficiency and low lamp replacement frequency.

本発明の基本構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the basic composition of this invention. 本発明の実施例1の回路図である。It is a circuit diagram of Example 1 of the present invention. 本発明の実施例2の回路図である。It is a circuit diagram of Example 2 of the present invention. 本発明の実施例3の回路図である。It is a circuit diagram of Example 3 of the present invention. 本発明の実施例4の回路図である。It is a circuit diagram of Example 4 of the present invention. 本発明の実施例5の回路図である。It is a circuit diagram of Example 5 of the present invention. 本発明の実施例6の回路図である。It is a circuit diagram of Example 6 of the present invention. 本発明の実施例7の回路図である。It is a circuit diagram of Example 7 of the present invention. 本発明の実施例8の回路図である。It is a circuit diagram of Example 8 of the present invention. 本発明の実施例9の回路図である。It is a circuit diagram of Example 9 of the present invention. 本発明の実施例9の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of Example 9 of this invention. 従来の放電灯点灯装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional discharge lamp lighting device. 従来の放電灯点灯装置の負荷特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the load characteristic of the conventional discharge lamp lighting device. 従来の無電極放電灯点灯装置の回路図である。It is a circuit diagram of the conventional electrodeless discharge lamp lighting device. 従来の無電極放電灯点灯装置の負荷特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the load characteristic of the conventional electrodeless discharge lamp lighting device. 従来の無電極放電灯点灯装置の課題を説明するための波形図である。It is a wave form diagram for demonstrating the subject of the conventional electrodeless discharge lamp lighting device. 本発明の無放電放電灯点灯装置に用いる無電極放電ランプの構造を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the structure of the electrodeless discharge lamp used for the non-discharge discharge lamp lighting device of this invention. 本発明の無電極放電灯点灯装置を用いた照明装置の構造を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates the structure of the illuminating device using the electrodeless discharge lamp lighting device of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 無電極放電ランプ
2 誘導コイル
3 共振回路
4 電力変換回路
5 電源回路
6 駆動回路
7 制御回路
8 電流検出回路
9 位相検出回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrodeless discharge lamp 2 Inductive coil 3 Resonant circuit 4 Power conversion circuit 5 Power supply circuit 6 Drive circuit 7 Control circuit 8 Current detection circuit 9 Phase detection circuit

Claims (5)

無電極放電ランプの近傍に巻回される誘導コイルと、前記誘導コイルに接続されインダクタンス素子及びキャパシタンス素子を含む共振回路と、スイッチング素子を含み前記共振回路に接続される電力変換回路と、前記電力変換回路に電力を供給する電源回路と、前記スイッチング素子を駆動する駆動回路と、前記駆動回路による前記スイッチング素子の駆動周波数を変化させる制御回路と、前記スイッチング素子の主電極の電流値を検出する電流検出回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記共振回路又は前記電力変換回路又は前記誘導コイルの電流又は電圧の位相を検出する位相検出回路を設け、前記制御回路は、所定の指示値と前記位相検出回路の検出出力および前記電流検出回路の検出出力に応じて、前記スイッチング素子の駆動周波数を制御することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。 An induction coil wound in the vicinity of an electrodeless discharge lamp, a resonance circuit connected to the induction coil and including an inductance element and a capacitance element, a power conversion circuit including a switching element and connected to the resonance circuit, and the power A power supply circuit that supplies power to the conversion circuit, a drive circuit that drives the switching element, a control circuit that changes the drive frequency of the switching element by the drive circuit, and a current value of the main electrode of the switching element In an electrodeless discharge lamp lighting device comprising a current detection circuit, a phase detection circuit for detecting a phase of a current or voltage of the resonance circuit, the power conversion circuit, or the induction coil is provided, and the control circuit has a predetermined indication value And the switching element according to the detection output of the phase detection circuit and the detection output of the current detection circuit. An electrodeless discharge lamp lighting device and controls the drive frequency. 前記位相検出回路は、前記スイッチング素子の駆動電圧又は前記スイッチング素子の主電極端子電圧を基準に位相を検出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。 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the phase detection circuit detects a phase based on a driving voltage of the switching element or a main electrode terminal voltage of the switching element. 前記位相検出回路は、前記スイッチング素子の駆動電圧又は前記スイッチング素子の主電極端子電圧を基準電圧とし、この基準電圧の立ち上がり又は立ち下がり時における位相検出部位の電流又は電圧の瞬時値を用いて位相を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の無電極放電灯点灯装置。 The phase detection circuit uses the driving voltage of the switching element or the main electrode terminal voltage of the switching element as a reference voltage, and uses the instantaneous value of the current or voltage at the phase detection portion at the time of rising or falling of the reference voltage. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp lighting device is detected. 前記位相検出回路は、前記スイッチング素子の駆動電圧又は前記スイッチング素子の主電極端子電圧を基準電圧とし、この基準電圧と位相検出部位の電流又は電圧との駆動周波数1周期分の瞬時値の積の和を用いて位相を検出することを特徴とする請求項1又は2に記載の無電極放電灯点灯装置。 The phase detection circuit uses a drive voltage of the switching element or a main electrode terminal voltage of the switching element as a reference voltage, and a product of an instantaneous value corresponding to one cycle of the drive frequency of the reference voltage and the current or voltage of the phase detection portion. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the phase is detected using a sum. 請求項1〜4のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備える照明装置。 An illuminating device provided with the electrodeless discharge lamp lighting device in any one of Claims 1-4.
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