JP2010009859A - Electrodeless discharge lamp lighting device and lighting apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無電極放電灯点灯装置及び該無電極放電灯点灯装置を用いた照明器具に関するものである。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp lighting device and a lighting fixture using the electrodeless discharge lamp lighting device.
従来から、例えばガラスのような透光性を有する材料からなるバルブに放電ガスが封入されてなる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置が提供されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。この種の無電極放電灯点灯装置は、無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、誘導コイルに高周波電力を供給する電源部とを備え、誘導コイルによって無電極放電灯のバルブ内に高周波電磁界を発生させるものである。高周波電磁界によって無電極放電灯のバルブ内にアーク放電が発生すると、励起された放電ガスが紫外線を放出する。無電極放電灯のバルブの内面には蛍光体が塗布されており、この蛍光体によって上記紫外線が可視光に変換されることにより、無電極放電灯は発光する。
従来、無電極放電灯の始動時、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力の開始直後の所定期間には、インバータ回路から誘導コイルに出力される交流電力の周波数は一定に維持されていた。 Conventionally, when the electrodeless discharge lamp is started, the frequency of the AC power output from the inverter circuit to the induction coil is kept constant for a predetermined period immediately after the start of the output of AC power from the inverter circuit to the induction coil. .
しかし、インバータ回路から誘導コイルに出力される交流電力の周波数を、インバータ回路から誘導コイルへの交流電力の出力の開始直後から、上記のように一定に維持されるべき周波数とすると、回路部品に比較的に大きな電気的ストレスがかかりやすい。 However, if the frequency of the AC power output from the inverter circuit to the induction coil is the frequency that should be kept constant as described above immediately after the start of the output of AC power from the inverter circuit to the induction coil, Relatively large electrical stress is easily applied.
本発明は、上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、始動時に回路部品にかかる電気的なストレスを低減することができる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 view of the above-described reasons, and an object thereof is to provide an electrodeless discharge lamp lighting device capable of reducing electrical stress applied to circuit components at the time of starting.
請求項1の発明は、無電極放電灯に近接配置される誘導コイルと、交流電力を誘導コイルに供給する電源回路と、電源回路を制御する制御回路とを備え、無電極放電灯の始動時、電源回路から誘導コイルへの交流電力の出力が開始された直後には、制御回路は、電源回路から誘導コイルに出力される電力を徐々に増加させることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、電源回路から誘導コイルに出力される電力を始動直後から上記増加後の電力とする場合に比べ、始動時に回路部品にかかる電気的なストレスが低減される。 According to the present invention, compared with the case where the power output from the power supply circuit to the induction coil is the increased power immediately after the start, the electrical stress applied to the circuit components at the start is reduced.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、制御回路は、無電極放電灯の始動時、誘導コイルに供給される電力が無電極放電灯においてアーク放電が発生する程度に高くなる前に、誘導コイルに供給される電力を、所定時間にわたり、無電極放電灯においてアーク放電が発生しない程度に低く維持するように電源回路を制御する始動準備動作を行うことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, when the electrodeless discharge lamp is started, the control circuit before the power supplied to the induction coil becomes high enough to cause arc discharge in the electrodeless discharge lamp. The start preparation operation for controlling the power supply circuit is performed so as to maintain the electric power supplied to the induction coil so low that arc discharge does not occur in the electrodeless discharge lamp for a predetermined time.
この発明によれば、始動準備動作が行われない場合に比べ、始動時において、誘導コイルと無電極放電灯とからなる負荷回路の特性の変化がゆるやかとなるから、直流電源回路やインバータ回路の出力が安定する。 According to the present invention, compared with the case where the start preparation operation is not performed, since the change in the characteristics of the load circuit composed of the induction coil and the electrodeless discharge lamp becomes gentle at the start, the DC power supply circuit and the inverter circuit Output is stable.
請求項3の発明は、請求項2の発明において、電源回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、制御回路は、始動準備動作中、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いて電源回路の出力電力を一定に維持するフィードバック制御を行うことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the control circuit includes a voltage detection circuit that outputs a detection voltage that is a DC voltage having a higher voltage value as the amplitude of the voltage output from the power supply circuit to the induction coil increases. Is characterized by performing feedback control for maintaining the output power of the power supply circuit constant based on the detection voltage output by the voltage detection circuit during the start preparation operation.
この発明によれば、フィードバック制御が行われない場合に比べ、回路部品の特性のばらつきや周囲温度による影響が抑制される。 According to this invention, compared with the case where feedback control is not performed, the influence of the dispersion | variation in the characteristic of a circuit component and ambient temperature is suppressed.
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の無電極放電灯点灯装置と、無電極放電灯点灯装置によって点灯される無電極放電灯と無電極放電灯点灯装置とをそれぞれを保持する器具本体とを備えることを特徴とする。
Invention of
請求項1の発明によれば、無電極放電灯の始動時、電源回路から誘導コイルへの交流電力の出力が開始された直後には、制御回路は、電源回路から誘導コイルに出力される電力を徐々に増加させるので、電源回路から誘導コイルに出力される電力を始動直後から上記増加後の電力とする場合に比べ、始動時に回路部品にかかる電気的なストレスが低減される。 According to the first aspect of the present invention, at the start of the electrodeless discharge lamp, immediately after the output of AC power from the power supply circuit to the induction coil is started, the control circuit outputs the power output from the power supply circuit to the induction coil. Therefore, the electrical stress applied to the circuit components at the time of starting is reduced as compared with the case where the power output from the power supply circuit to the induction coil is set to the increased power immediately after starting.
請求項2の発明によれば、制御回路は、無電極放電灯の始動時、誘導コイルに供給される電力が無電極放電灯においてアーク放電が発生する程度に高くなる前に、誘導コイルに供給される電力を、所定時間にわたり、無電極放電灯においてアーク放電が発生しない程度に低く維持するように電源回路を制御する始動準備動作を行うので、始動準備動作が行われない場合に比べ、始動時において、誘導コイルと無電極放電灯とからなる負荷回路の特性の変化がゆるやかとなるから、直流電源回路やインバータ回路の出力が安定する。
According to the invention of
請求項3の発明によれば、電源回路から誘導コイルに出力される電圧の振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧を出力する電圧検出回路を備え、制御回路は、始動準備動作中、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いて電源回路の出力電力を一定に維持するフィードバック制御を行うので、フィードバック制御が行われない場合に比べ、回路部品の特性のばらつきや周囲温度による影響が抑制される。
According to the invention of
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
(実施形態1)
本実施形態は、図2に示すように、無電極放電灯に近接配置される誘導コイル5と、交流電源ACから供給された交流電力を直流電力に変換する直流電源回路1と、直流電源回路1が出力した直流電力を高周波の交流電力に変換して誘導コイル5に出力する電源回路としてのインバータ回路2と、インバータ回路2が誘導コイル5に出力する電圧(以下、「コイル電圧」と呼ぶ。)Vxの振幅が大きいほど高い電圧値の直流電圧である検出電圧Vxsを出力する電圧検出回路4と、電圧検出回路4が出力した検出電圧Vxsに基いてインバータ回路2を制御する制御回路3とを備える。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, an
誘導コイル5は図3に示すように円筒形状のカプラ50に巻回される。図3の例では、本実施形態の無電極放電灯点灯装置は、金属製のケース10に収納され、給電線10aを介して誘導コイル5に電気的に接続されている。
The
無電極放電灯6は、図4に示すように、例えばガラスのような透明な材料からなり外面に凹部60を有する中空のバルブ61と、合成樹脂からなる筒形状であってバルブ61に対し凹部60の開口を囲む形で取り付けられた口金62とを有し、凹部60にカプラ50が挿入されることによって誘導コイル5の近傍に配置される。バルブ61には、例えば不活性ガスと金属蒸気とを含む放電ガスが封入されている。また、バルブ61の凹部60の底面には、カプラ50に挿入される凸部61aが突設されている。さらに、バルブ61の内面には保護膜62と蛍光体膜63とが設けられている。すなわち、誘導コイル5が発生させる高周波電磁界によってバルブ61内にアーク放電が発生すると、発生した紫外線が蛍光体膜63において可視光に変換されることにより、無電極放電灯6が発光する。
As shown in FIG. 4, the
直流電源回路1は、交流電源ACから供給された交流電流を全波整流するダイオードブリッジDBと、ダイオードブリッジDBの出力端間に接続されたインダクタL0とダイオードD0と出力コンデンサC0との直列回路と、インダクタL0とダイオードD0との接続点とダイオードブリッジDBの低電圧側の出力端との間に接続されたスイッチング素子Q0と、出力コンデンサC0の両端電圧(すなわち直流電源回路1の出力電圧。以下、「直流電圧」と呼ぶ。)Vdcを一定の定常電圧Vs(図1参照)とするようなデューティ比でスイッチング素子Q0をオンオフ駆動する電圧制御部11とを備える、周知の昇圧型コンバータ(ブーストコンバータ)である。
The DC
インバータ回路2は、直流電源回路1の出力端間すなわち出力コンデンサC0の両端間に接続されたスイッチング素子Q1,Q2と検出抵抗Rdとの直列回路と、スイッチング素子Q1,Q2の接続点に一端が接続されたインダクタLsと、インダクタLsの他端に一端が接続されて他端が誘導コイル5の一端に接続された直列コンデンサCsと、一端がインダクタLsと直列コンデンサCsとの接続点に接続され他端が検出抵抗Rdと誘導コイル5との接続点に接続された並列コンデンサCsと、スイッチング素子Q1,Q2を交互にオンオフ駆動する駆動部21とを備える。つまり、スイッチング素子Q1,Q2が交互にオンオフされることで、インダクタLsと直列コンデンサCsと並列コンデンサCsと誘導コイル5とが構成する共振回路と直流電源回路1との接続が切り換えられ、この共振回路の共振により、直流電源回路1が出力した直流電力が高周波の交流電力に変換されて誘導コイル5に供給される。また、各スイッチング素子Q1,Q2はそれぞれNチャネル型のFETからなり、駆動部21は、各スイッチング素子Q1,Q2のゲートに対してそれぞれ矩形波状の駆動信号を出力することによって各スイッチング素子Q1,Q2をそれぞれオンオフ駆動する。さらに、駆動部21は、制御端子CONを有し、制御端子CONから流出する制御電流Ioが多いほど、スイッチング素子Q1,Q2をオンオフする周波数(以下、「動作周波数」と呼ぶ。)fを高くする。通常、図5に示すように、動作周波数fは、上述した共振回路の共振周波数(以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。)f0よりも高い範囲とされており、制御電流Ioが少なくなって動作周波数fが低くなるほど、コイル電圧Vxの振幅は大きくなり、インバータ回路2から誘導コイル5に供給される電力は増加する。なお、図5において、上側の曲線Aは直流電圧Vdcが定常電圧Vsであって且つ無電極放電灯6が消灯している状態でのコイル電圧Vxの振幅|Vx|と動作周波数fとの関係を示し、下側の曲線Bは直流電圧Vdcが定常電圧Vsであって且つ無電極放電灯6が点灯している状態でのコイル電圧Vxの振幅|Vx|と動作周波数fとの関係を示している。
The
電圧検出回路4は、整流用のダイオードと分圧用の抵抗と平滑用のコンデンサとで構成され、コイル電圧Vxの振幅が大きいほど電圧値が高い直流電圧である検出電圧Vxsを出力する。
The
また、制御回路3は、無電極放電灯6の始動時に動作周波数fを徐々に低下させることによりインバータ回路2から誘導コイル5への出力電力を徐々に増加させるスイープ動作を行うスイープ回路31を備える。
The
スイープ回路31は、反転入力端子が帰還抵抗R3を介して出力端子に接続されるとともに入力抵抗R4を介して電圧検出回路4の出力端に接続されたオペアンプOP1を備える。オペアンプOP1の出力端子は、逆流防止用のダイオードD1と出力抵抗R5との直列回路を介して駆動部21の制御端子CONに接続されている。また、スイープ回路31は、一端に定電圧Vdが入力された抵抗R1と抵抗R11との直列回路と、この直列回路の他端(抵抗R11の一端)に一端が接続され他端が回路のグランドに接続された抵抗R10とスイッチSWとの直列回路と抵抗R2とコンデンサC1との並列回路とを有し、オペアンプOP1の非反転入力端子は上記の直列回路を構成する2個の抵抗R1,R11の接続点に接続されている。本実施形態のスイープ回路31では上記のようにオペアンプOP1の反転入力端子が入力抵抗R4を介して電圧検出回路4の出力端に接続されているので、コイル電圧Vxの振幅が大きいほど、つまりインバータ回路2から誘導コイル5に供給される電力が多いほど、オペアンプOP1の出力電圧が低くなって駆動部21の制御端子CONからスイープ回路31に流入する電流(以下、「スイープ電流」と呼ぶ。)Iswが増加し動作周波数fが高くなることにより、インバータ回路2から誘導コイル5に供給される電力は少なくなる。すなわち、スイープ回路31は電圧検出回路4が出力する検出電圧Vxsを用いたフィードバック動作も行う。また、スイープ回路31において、コンデンサC1の両端電圧が安定した状態での動作を考えると、スイッチSWがオンされている場合には、スイッチSWがオフされている場合に比べ、オペアンプOP1の非反転入力端子への入力電圧Vc1が低くなりオペアンプOP1の出力電圧が低くなってスイープ電流Iswが増加し動作周波数fが高くなることにより、インバータ回路2から誘導コイル5に供給される電力は少なくなる。また、スイッチSWがオンからオフに切り換えられたときには、抵抗R1,R2とコンデンサC1とが構成する回路の時定数により、オペアンプOP1の出力電圧が徐々に高くなりスイープ電流Iswが徐々に減少することで動作周波数fが徐々に低くされインバータ回路2から誘導コイル5への供給電力が徐々に増加するスイープ動作が行われる。
The
また、制御回路3は、インバータ回路2においてローサイドのスイッチング素子Q2と検出抵抗Rdとの接続点の電圧、すなわちインバータ回路2に流れる電流に基いて動作周波数fを制御するフィードバック回路32を有する。フィードバック回路32は、非反転入力端子に所定の基準電圧Vr1が入力されるとともに出力端子がダイオードD2と入力抵抗R6とを介して駆動部21の制御端子CONに接続されたオペアンプOP2を有する。オペアンプOP2の反転入力端子は、抵抗R7とコンデンサC2との並列回路を介してオペアンプOP2の出力端子に接続されるとともに、抵抗R8を介してスイッチング素子Q2と検出抵抗Rdとの接続点に接続されている。すなわち、駆動部21の制御端子CONからフィードバック回路32に流入する電流(以下、「フィードバック電流」と呼ぶ。)Ifbは、誘導コイル5に流れる電流が多いほど(すなわち誘導コイル5に供給される電力が多いほど)多くなって誘導コイル5への供給電力を減少させるように作用するのであり、フィードバック回路32はインバータ回路2が誘導コイル5に供給する電力を一定に維持するように動作する。スイープ回路31とフィードバック回路32とは、それぞれ、スイープ回路31においてスイッチSWがオフされてコンデンサC1の両端電圧が安定している状態では、動作周波数fが、無電極放電灯6においてH放電(高周波電磁界放電や誘導結合型放電とも呼ばれるアーク放電)が発生する程度の電力がインバータ回路2から誘導コイル5に供給されるような点灯周波数f1(図5参照)となり、且つ、スイープ回路31においてスイッチSWがオンされてコンデンサC1の両端電圧が安定している状態では、動作周波数fが、無電極放電灯6においてE放電(高周波電界放電や容量結合型放電とも呼ばれるグロー放電)が発生する程度の電力がインバータ回路2から誘導コイル5に供給されるような消灯周波数f2となるように設計されている。スイープ回路31とフィードバック回路32とのフィードバックにより、直流電圧Vdcが定常電圧Vsよりも低い場合には動作周波数fは上記よりも低くされ、逆に直流電圧Vdcが定常電圧Vsよりも高い場合には動作周波数fは上記よりも高くされる。つまり、誘導コイル5への供給電力(コイル電圧Vxの振幅)の目標値は、スイープ回路31においてスイッチSWがオフされてコンデンサC1の両端電圧が安定している状態では無電極放電灯6においてH放電が発生する程度とされ、スイープ回路31においてスイッチSWがオンされてコンデンサC1の両端電圧が安定している状態では無電極放電灯6においてH放電が発生せずE放電が発生する程度とされる。なお、図5において、電圧Vx1は、無電極放電灯6で上記のH放電(アーク放電)が発生するコイル電圧Vxの振幅|Vx|を示す。
The
以下、本実施形態の動作を、図1を参照しながら説明する。図1の4個のグラフはそれぞれ時間tを横軸としており、最も上のグラフは交流電源ACからの入力電圧の絶対値(すなわちダイオードブリッジDBの出力電圧.。以下、単に「入力電圧」と呼ぶ。)Vinを縦軸とし、上から2番目のグラフは直流電源回路1の出力電圧Vdcを縦軸とし、上から3番目のグラフはインバータ回路2の動作周波数fを縦軸とし、最も下のグラフはコイル電圧Vxを縦軸としている。
Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIG. Each of the four graphs in FIG. 1 has time t as the horizontal axis, and the top graph shows the absolute value of the input voltage from the AC power supply AC (ie, the output voltage of the diode bridge DB. Hereinafter, simply referred to as “input voltage”). ) Vin is the vertical axis, the second graph from the top is the output voltage Vdc of the DC
ここで、直流電源回路1の電圧制御部11と、インバータ回路2の駆動部21とには、それぞれ一端がグランドに接続されたコンデンサCc,Ciの他端が接続されている。電圧制御部11と駆動部21とは、それぞれ交流電源ACからの電力の供給を監視しており、交流電源ACからの電力の供給が開始されたタイミング(以下、「オン時点」と呼ぶ。)t0で、自身に接続された上記のコンデンサCc,Ciの充電を開始する。そして、自身に接続された上記のコンデンサCc,Ciの両端電圧が所定の電圧に達したタイミングで、スイッチング素子Q0〜Q2の駆動を開始する。直流電圧Vdcは、電圧制御部11の動作により、上記のコンデンサCcの両端電圧に基いて決定された上記のタイミングから、定常電圧Vsに達するまで徐々に高くなり、定常電圧Vsに達した後は、交流電源ACからの電力の入力が停止されるときt4までは定常電圧Vsに維持される。図1の例では、インバータ回路2の駆動部21がスイッチング素子Q1,Q2の駆動を開始するタイミング(すなわち誘導コイル5への交流電力の出力が開始されるタイミング。以下、「始動時点」と呼ぶ。)t1は、直流電源回路1の電圧制御部11がスイッチング素子Q0の駆動を開始するタイミングよりも後とされている。
Here, the
制御回路3において、スイープ回路31のスイッチSWは、図示しないスイッチ制御部によってオンオフ制御されており、少なくともインバータ回路2のスイッチング素子Q1,Q2の駆動が開始された始動時点t1ではオン状態とされ、上記の始動時点t1から所定の準備時間が経過したタイミング(以下、「準備時間終了時点」と呼ぶ)t2でオフ状態に切り換えられる。つまり、始動時点t1から準備時間終了時点t2までの期間(以下、「始動準備期間」と呼ぶ。)には誘導コイル5への供給電力の目標値を無電極放電灯6においてアーク放電が発生しない程度に低く保つ始動準備動作が行われ、この始動準備動作中にもスイープ回路31やフィードバック回路32によるフィードバック制御がなされ、この結果、動作周波数は消灯周波数f2となる。その後、準備時間終了時点t2からスイープ回路31によるスイープ動作を経て徐々に動作周波数fが点灯周波数f1まで低下する。そして、動作周波数fが点灯周波数f1となった後のある時点(以下、「点灯時点」と呼ぶ。)t3で無電極放電灯6においてH放電(アーク放電)が開始され、これに伴って回路の特性が図5で曲線Aに示す特性から曲線Bに示す特性に変化することで、コイル電圧Vxの振幅は小さくなる。その後は消灯までスイープ回路31のスイッチSWはオフ状態に維持され、動作周波数fは点灯周波数f1に維持される。
In the
ここで、消灯時にはスイープ回路31においてコンデンサC1の充電用の電圧Vdの入力が停止され、コンデンサC1は抵抗R2を通じて放電される。これにより、動作周波数fは、上記の始動時点t1では消灯周波数f2よりもさらに高い始点周波数f3となり、上記の始動準備期間中のコンデンサC1の充電によって消灯周波数f2まで徐々に低下した後は準備時間終了時点t2まで消灯周波数f2に維持される。
Here, when the light is extinguished, the input of the voltage Vd for charging the capacitor C1 is stopped in the
上記構成によれば、始動時には動作周波数fが消灯周波数f2よりもさらに高い始点周波数f3から開始されることにより、動作周波数fが消灯周波数f2から開始される場合に比べ、始動時点t1の直後のコイル電圧Vxの振幅の立ち上がりが緩やかとなるから、回路部品にかかる電気的ストレスが低減されている。 According to the above configuration, the operating frequency f is started from the starting point frequency f3 higher than the extinguishing frequency f2 at the time of starting, so that compared with the case where the operating frequency f is started from the extinguishing frequency f2, the time immediately after the starting time t1 is increased. Since the rise of the amplitude of the coil voltage Vx becomes gentle, the electrical stress applied to the circuit components is reduced.
また、始動準備動作を行わずに動作周波数fを最初から点灯周波数f1とする場合に比べ、始動時において、誘導コイル5と無電極放電灯6とからなる負荷回路の特性の変化がゆるやかとなるから、コイル電圧Vxの振幅や直流電圧Vdcが安定する。
Further, compared to the case where the operating frequency f is set to the lighting frequency f1 from the beginning without performing the start preparation operation, the change in the characteristics of the load circuit composed of the
さらに、本実施形態では、既に述べたように消灯周波数f2は無電極放電灯6においてE放電(グロー放電)が発生する程度とされているので、動作周波数fを最初から点灯周波数f1とする場合や、消灯周波数f2をより低くする場合に比べ、動作周波数fが点灯周波数f1とされてから無電極放電灯6において実際にH放電(アーク放電)が開始されるまでの、コイル電圧Vxの振幅が比較的に大きくなる期間が短縮されるから、始動時に回路部品にかかる電気的なストレスが低減されている。
Furthermore, in the present embodiment, as already described, the extinction frequency f2 is set to such an extent that E discharge (glow discharge) is generated in the
また、スイープ回路31やフィードバック回路32のフィードバック制御により、回路部品の特性のばらつきや周囲温度による影響が抑制される。
Further, the feedback control of the
ところで、交流電源ACとして一般的な商用電源を用いる場合、図1に示す期間t4〜t0’のように、ごく短い時間にわたって、入力電圧Vinが0となったり、入力電圧Vinが低下する、いわゆる瞬時低電が発生することがある。そして、このような瞬時低電によって無電極放電灯6が消灯し、次に交流電源ACからの電力の供給が正常化したタイミングt0’で再度の始動を行う場合、瞬時低電の継続時間が短いことによりスイープ回路31のコンデンサC1の両端電圧が下がりきっていなければ、この始動直後の動作周波数fは通常の始動時よりも低くなり、従ってコイル電圧Vxの振幅は比較的に大きくなるから、回路部品にかかる電気的なストレスが大きくなりやすい。しかし、本実施形態では、インバータ回路2から誘導コイル5への交流電力の出力を開始する際の動作周波数fを従来例よりも低くするような構成となっているので、上記のような瞬時低電の後であっても、回路部品にかかる電気的なストレスが抑えられる。
By the way, when a general commercial power source is used as the AC power source AC, the input voltage Vin becomes zero or the input voltage Vin decreases for a very short time as in the period t4 to t0 ′ shown in FIG. Instantaneous low power may occur. When the
また、スイープ回路31においてオペアンプOP1の非反転入力端子とコンデンサC1との間の抵抗R11を設けない場合、消灯周波数f2を上記と同程度に低くして始動準備期間中のコイル電圧Vxの振幅を確保するには、スイッチSWに直列に接続された抵抗R10の抵抗値を大きくする必要があるが、この場合には消灯後のコンデンサC1の放電が遅くなる。これに対し、本実施形態では上記の抵抗R11を設けることで、消灯周波数f2の低さと、コンデンサC1の放電の速さとの両立を図っている。
Further, when the resistance R11 between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP1 and the capacitor C1 is not provided in the
(実施形態2)
本実施形態の基本構成は実施形態1と共通であるので、共通する部分については同じ符号を付して説明を省略する。
(Embodiment 2)
Since the basic configuration of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, common portions are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
本実施形態は、図6に示すように、制御回路3において、電圧検出回路4が出力する検出電圧Vxsに基いて無電極放電灯6の不点灯を検出して所定の保護動作を行う保護回路33を備える点と、スイープ回路31の構成とが、実施形態1と異なっている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the
まず、スイープ回路31について説明すると、実施形態1のものに比べ、オペアンプOPの非反転入力端子とコンデンサC1との間の抵抗R11が省略されている点と、スイッチSW1と抵抗R12との直列回路が追加されてコンデンサC1に並列に接続されている点とが異なる。また、スイープ回路31は、2個のスイッチSW,SW1をそれぞれオンオフ制御するスイッチ制御部(図示せず)を有する。すなわち、スイッチ制御部は、無電極放電灯6の消灯時から始動時点t1にかけてはスイープ回路31の両スイッチSW,SW1をともにオン状態とすることで、図7に示すように始動時点t1における動作周波数fを消灯周波数f2よりも高い始動周波数f3とし、始動時点t1で一方のスイッチSW1のみをオフすることでコンデンサC1と抵抗R2,R10との時定数により動作周波数fを徐々に消灯周波数f2まで低下させ、さらに準備時間終了時点t2で他方のスイッチSWをもオフすることでコンデンサC1と抵抗R2との時定数により動作周波数fを徐々に点灯周波数f1まで低下させる。このようなスイッチ制御部は周知技術で実現可能であるので、図示並びに詳細な説明は省略する。
First, the
次に、保護回路33について説明する。保護回路33は、非反転入力端子が電圧検出回路4の出力端に接続されるとともに反転入力端子に基準電圧Vr2が入力されたコンパレータCP1を備える。また、保護回路33は、抵抗R9を介して入力されたコンパレータCP1の出力電圧により充電されるコンデンサC3と、コンデンサC3の両端電圧に基いて不点灯を検出するとともに不点灯が検出されたときに直流電源回路1の電圧制御部11とインバータ回路2の駆動部21とをそれぞれ停止させる保護制御部33aとを有する。
Next, the
具体的に説明すると、保護制御部33aは、コンデンサC3の両端電圧を監視しており、コンデンサC3の両端電圧が所定の判定電圧以上となったときt5に無電極放電灯6の不点灯を検出して保護動作を開始する。保護動作は、図7に示すように、直流電源回路1の電圧制御部11とインバータ回路2の駆動部21とをそれぞれ所定時間にわたって停止させるという動作である。保護動作の終了後は、通常の始動時と同様の動作が行われる。また、保護制御部33aは、保護動作の回数をカウントしており、3回保護動作が行われた後、再び不点灯が検出されたときには、誘導コイル5の近くに無電極放電灯6が配置されていない無負荷状態であると判定し、以後は直流電源回路1の電圧制御部11とインバータ回路2の駆動部21とをそれぞれ停止させたままとすることで回路を保護する。つまり、最初の保護動作の後、2回の保護動作を挟んで3回までの間欠発振が行われることになる。
Specifically, the protection control unit 33a monitors the voltage across the capacitor C3, and detects that the
上記構成によれば、保護動作やその後の停止により、回路を保護することができる。また、不点灯が検出されたときに上記のような間欠発振を行わずに直流電源回路1やインバータ回路2を停止させる場合に比べ、始動性が改善される。
According to the above configuration, the circuit can be protected by the protection operation or the subsequent stop. Further, the startability is improved as compared with the case where the DC
なお、保護動作としては、上記のように直流電源回路1の電圧制御部11とインバータ回路2の駆動部21とをそれぞれ停止させる代わりに、コイル電圧Vxの振幅が準備期間終了時点t2での振幅よりも小さくなるように直流電源回路1の電圧制御部11とインバータ回路2の駆動部21とを制御してもよい。この構成を採用すれば、保護動作の終了後の始動時点t1でコイル電圧Vxの振幅の増加幅が小さくなるから、回路部品にかかる電気的なストレスがさらに低減される。
As the protective operation, instead of stopping the
また、上記の実施形態1,2のそれぞれにおいて、直流電源回路1は例えば降圧型コンバータ(バックコンバータ)と昇圧型コンバータとを組み合わせた昇降圧コンバータのような他の周知の直流電源回路であってもよい。さらに、直流電源回路1の電源として、交流電源ACに代えて電池を用いてもよく、この場合にはダイオードブリッジDBを省略することができる。また、制御回路3に周知の集積回路を用いてもよい。
In each of the first and second embodiments, the DC
上記実施形態1,2の無電極放電灯点灯装置は、例えば図8や図9に示すように、無電極放電灯6やカプラ50とともに適宜形状の器具本体71に保持されて照明器具7を構成することができる。このような器具本体71や照明器具7は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
The electrodeless discharge lamp lighting device of the first and second embodiments constitutes a
また、一般に、無電極放電灯6は、内部に電極を有する放電灯に比べ、長寿命であり故障も発生しにくいので、例えばトンネル内のように整備作業が困難な場所で使用される照明器具の光源として好適である。そこで、上記の無電極放電灯点灯装置は、図10(a)〜(c)に示すような構造のトンネル照明用の照明器具7に用いてもよい。以下、上下左右は図10(a)を基準とし、図10(b)の上下方向を前後方向と呼んで、図10(a)〜(c)の照明器具7について詳しく説明する。
Also, in general, the
図10(a)〜(c)の照明器具7において、器具本体71は、例えばステンレスからなる前面が開口した直方体形状のボディ71aと、例えば強化ガラスのような透光性を有する材料からなりボディ71aを開閉自在に閉塞するカバー71bとを備える。また、ボディ71aの内底面には、例えばアルミニウムからなり無電極放電灯6の光を前方へ配光する断面U字形状の反射板71cが固定されており、器具本体71に収納された無電極放電灯6の光はカバー71bを通じて前方へ出射される。さらに、ボディ71aの内底面には、無電極放電灯6が取り付けられるカプラ50と、無電極放電灯点灯装置を収納したケース10と、ケース10内の直流電源回路1に電気的に接続された端子台8とが、それぞれ固定されている。端子台8には、一端が交流電源ACに接続された電線(図示せず)の他端が接続されるのであり、直流電源回路1は、上記の電線と端子台8とを介して交流電源ACに電気的に接続される。また、ボディ71aの下側の壁には、端子台8に接続される電線を挿通するための電線挿通穴71dが上下に貫設されている。さらに、カバー71bは、上端部においてヒンジ71eを介してボディ71aの上端部に連結されることにより、図10(a)〜(c)のようにボディ71aを閉塞する閉位置と、閉位置での下端を前方に向けてボディ71aを解放する開位置との間で、左右方向から見た面内でボディ71aに対して回転可能となっている。また、ボディ71aの下端には、閉位置のカバー71bの下端部を係止するラッチ71fが設けられている。上記のようなヒンジ71eやラッチ71fは周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。さらに、ボディ71aの後面には、それぞれ例えば鋼板からなり器具本体71を壁面等の取付面(図示せず)に対して固定する際に用いられる2個の取付足71gが左右に並べて固定されている。各取付足71gの上下両端部はそれぞれ前方から見てボディ71aよりも上下に突出しており、この突出した部位にはそれぞれねじ挿通穴71hが前後に貫設されている。器具本体71は、ねじ挿通穴71hに挿通されて取付面に螺合するねじ(図示せず)によって取付面にねじ止め固定される。
10 (a) to 10 (c), the
また、上記の各種の照明器具7において、電池(図示せず)を器具本体71に収納するとともに、停電時には直流電源回路1が上記の電池を電源として使用する構成としてもよい。このような照明器具7は周知技術で実現可能であるので、詳細な図示並びに説明は省略する。
Further, in the
1 直流電源回路
2 インバータ回路(請求項における電源回路)
3 制御回路
4 電圧検出回路
5 誘導コイル
6 無電極放電灯
7 照明器具
71 器具本体
1
DESCRIPTION OF
Claims (4)
交流電力を誘導コイルに供給する電源回路と、
電源回路を制御する制御回路とを備え、
無電極放電灯の始動時、電源回路から誘導コイルへの交流電力の出力が開始された直後には、制御回路は、電源回路から誘導コイルに出力される電力を徐々に増加させることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。 An induction coil disposed close to the electrodeless discharge lamp;
A power supply circuit for supplying AC power to the induction coil;
A control circuit for controlling the power supply circuit,
When starting the electrodeless discharge lamp, immediately after the output of AC power from the power supply circuit to the induction coil is started, the control circuit gradually increases the power output from the power supply circuit to the induction coil. An electrodeless discharge lamp lighting device.
制御回路は、始動準備動作中、電圧検出回路が出力する検出電圧に基いて電源回路の出力電力を一定に維持するフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項2記載の無電極放電灯点灯装置。 A voltage detection circuit that outputs a detection voltage that is a DC voltage having a higher voltage value as the amplitude of the voltage output from the power supply circuit to the induction coil increases,
3. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 2, wherein the control circuit performs feedback control for maintaining the output power of the power supply circuit constant based on the detection voltage output from the voltage detection circuit during the start preparation operation. .
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