JP3385803B2 - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
無電極放電灯点灯装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は無電極放電灯点灯装置に
関する。 【０００２】 【従来の技術】本発明に係る従来例の回路図を図１に示
す。 【０００３】本回路は、交流電源ＶａｃをスイッチＳＷ
を介して整流器ＤＢ，電解コンデンサＣｏで整流平滑し
て直流電圧Ｅを得、起動回路４ａを介し、スイッチング
素子Ｑ１，Ｑ２からなる自励式でハーフブリッジ式のイ
ンバータ回路ＩＮＶ１で交流の高周波電力に変換し、第
２の共振回路２（以下、共振回路２と呼ぶ。），コンデ
ンサＣ４，抵抗Ｒ５，第３の共振回路３（以下、共振回
路３と呼ぶ。）を介して無電極放電灯Ｌａに電力供給す
るものである。なお、抵抗Ｒ５はインバータ回路ＩＮＶ
１起動時の起動を補助する為のものである。 【０００４】電解コンデンサＣｏの両端には、インバー
タ回路ＩＮＶ１つまりスイッチング素子Ｑ１を起動する
為の起動回路４ａが接続されている。起動回路４ａは、
電解コンデンサＣｏの両端に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２
の直列接続と、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点Ａ１及びダイオ
ードＤ１を介してスイッチング素子Ｑ１のゲート間に挿
入されたトリガ素子Ｑ３（例えばダイアック）と、接続
点Ａ及びスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点Ａ２の間
に挿入されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の両端
に並列接続された抵抗Ｒ３，ダイオードＤ２の直列接続
とから構成される。 【０００５】共振回路２は、スイッチング素子Ｑ２のド
レイン・ソース間に接続されたインダクタンス素子Ｌ
１，コンデンサＣ３，２次巻線ｎ２，ｎ３を有するトラ
ンスＴ１の１次巻線ｎ１の直列回路からなり、共振回路
３は、共振回路２を介してスイッチング素子Ｑ２のドレ
イン・ソース間に接続されたコンデンサＣ５，コイル６
の並列回路からなる。コイル６は無電極放電灯Ｌａの外
周に沿って近接配置された高周波電力供給用コイル（以
下、誘導コイルと呼ぶ。）である。 【０００６】インバータ回路ＩＮＶ１つまりスイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２は、起動後は駆動回路５により駆動さ
れ、駆動回路５は、トランスＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３
と、トランスＴ１の２次巻線ｎ３及びトランスＴ１の２
次巻線ｎ３の両端に接続された可変インダクタンス素子
Ｌ３，コンデンサＣ２と、トランスＴ１の２次巻線ｎ２
の一端及びスイッチング素子Ｑ１のゲート端子間に接続
された抵抗Ｒ４とから構成される。 【０００７】また、トランスＴ１の２次巻線ｎ３と、ト
ランスＴ１の２次巻線ｎ３の両端に接続された可変イン
ダクタンス素子Ｌ３及びコンデンサＣ２と、スイッチン
グ素子Ｑ２のゲート入力容量Ｃｉｓｓ（図示せず）とか
ら第１の共振回路１（以下、共振回路２と呼ぶ。）を構
成する。なお抵抗Ｒ４は、スイッチング素子Ｑ１のゲー
ト・ソース間に印加される電圧の振幅及び幅を大きくし
てインバータ回路ＩＮＶ１つまりスイッチング素子Ｑ１
の起動を確実に行うためのものである。 【０００８】次に動作を簡単に説明する。スイッチＳＷ
をオンして電源を投入すると、上述の様にして直流電圧
Ｅを得、電解コンデンサＣｏ→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ
１→インダクタンス素子Ｌ１→抵抗Ｒ５→誘導コイル６
→電解コンデンサＣｏからなる閉ループに電流が流れて
コンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の両端電
圧（以下、電圧と呼ぶ。）Ｖｃ１は徐々に上昇し、電圧
Ｖｃ１がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバー電圧に達す
るとトリガ素子Ｑ３がオンし、コンデンサＣ１→トリガ
素子Ｑ３→ダイオードＤ１→抵抗Ｒ４→トランスＴ１の
２次巻線ｎ２→コンデンサＣ１からなる閉ループに電流
が流れ、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に電
圧が発生してスイッチング素子Ｑ１がオンする。スイッ
チング素子Ｑ１がオンすると、電解コンデンサＣｏ→ス
イッチング素子Ｑ１→インダクタンス素子Ｌ１→コンデ
ンサＣ３→トランスＴ１の１次巻線ｎ１→電解コンデン
サＣｏの閉ループで電流が流れる。この電流によりトラ
ンスＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３に２次電圧が発生するの
で、以後スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は交互にオンオフ
を繰り返す。 【０００９】よって、共振回路２に振動電流が流れてイ
ンバータ回路ＩＮＶ１が自励発振をし、高周波電力を発
生する。そして、インバータ回路ＩＮＶ１から誘導コイ
ル６に数百ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すこ
とにより誘導コイル６に高周波電磁界を発生させ、無電
極放電灯Ｌａに高周波電力を供給し、無電極放電灯Ｌａ
内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可
視光を発生させる。 【００１０】なおインバータ回路ＩＮＶ１が発振する
と、スイッチング素子Ｑ１がオンしたときに電解コンデ
ンサＣｏ→スイッチング素子Ｑ１→ダイオードＤ２→抵
抗Ｒ３→抵抗Ｒ２→電解コンデンサＣｏの閉ループに電
流が流れるので起動回路４ａは停止する。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
於ては以下の様な問題点が生じる。 【００１２】共振回路１，２，３の共振周波数をｆ１，
ｆ２，ｆ３とし、インバータ回路ＩＮＶ１の発振周波数
をｆとすると、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの大小関係
によっては、インバータ回路ＩＮＶ１に進相電流が流れ
ることにより回路を構成する素子にストレスがかかって
回路損失が増加してしまう。 【００１３】また周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの大小関
係によっては、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時オン
するモードが発生し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に大
きなストレスがかかってしまう。 【００１４】更に、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの大小
関係によっては、インバータ回路ＩＮＶ１と無電極放電
灯Ｌａとの間で反射が生じ、無電極放電灯Ｌａの始動が
困難になったり、回路効率の低下を招いたりしてしま
う。 【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、回路素子にかかるスト
レスの低減、回路効率の向上、及び無電極放電灯の安定
点灯が可能な無電極放電灯点灯装置を提供することであ
る。 【００１６】 【課題を解決するための手段】無電極放電灯と、前記無
電極放電灯に近接配置されると共に、高周波電流を通電
することにより前記無電極放電灯に高周波電力を供給す
る誘導コイルと、少なくとも１つのスイッチング素子を
有すると共に、直流電源を交流の高周波電力に変換して
前記誘導コイルに供給するインバータ回路と、並列共振
回路である第１の共振回路を含むと共に、前記インバー
タ回路を駆動する駆動回路と、前記インバータ回路の出
力端に接続された直列共振回路である第２の共振回路
と、前記誘導コイルを含んでなる第３の共振回路とから
構成される無電極放電灯点灯装置に於て、前記第１の共
振回路の共振周波数ｆ１と、前記第２の共振回路の共振
周波数ｆ２と、前記第３の共振回路の共振周波数ｆ３
と、前記インバータ回路の発振周波数ｆとの関係を、ｆ２＜ｆ≒ｆ３＜ｆ１ としたことを特徴とする。 【００１７】 【００１８】 【実施例】 （実施例１）本発明に係る第１実施例の回路構成は従来
例と同様に図１に示す通りであり、従来例と異なる点
は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの関係を ｆ２＜ｆ，ｆ２＜ｆ３，ｆ＜ｆ１，ｆ３＜ｆ１ ・・・・・・・・・・（１） としたことであり、その他の同一構成には同一符号を付
すことにより説明を省略する。 ここで、図１の回路に
於て、以下の表１に示す様な代表的な４つの条件（条件
１〜４）に周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆを設定して、ス
イッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
と、スイッチング素子Ｑ２のドレイン電流Ｉｄ２との波
形を測定した。 【００１９】 【表１】 【００２０】条件１は式（１）を満たすと共に周波数ｆ
３と周波数ｆとを略等しくした場合であり、ｆ１＝３．
０（ＭＨｚ），ｆ２＝１．８（ＭＨｚ），ｆ３＝２．５
（ＭＨｚ），ｆ＝２．５（ＭＨｚ）とした。この場合、
スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
とスイッチング素子Ｑ２のドレイン電流Ｉｄ２との波形
は、図２に示す様にインバータ回路特有のものになり、
図１に示す回路が正常に動作していることがわかる。 【００２１】条件２は、 ｆ２＞ｆ，ｆ２＞ｆ３，ｆ＜ｆ１，ｆ３＜ｆ１ ・・・・・・・・・・（２） を満たす場合であり、ｆ１＝３．５（ＭＨｚ），ｆ２＝
２．９（ＭＨｚ），ｆ３＝２．７（ＭＨｚ），ｆ＝２．
８（ＭＨｚ）とした。この場合、スイッチング素子Ｑ２
のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓと、スイッチング素子
Ｑ１のドレイン電流Ｉｄ１と、スイッチング素子Ｑ２の
ドレイン電流Ｉｄ２との波形は図３に示す様になる。 【００２２】図３のＢ１部及びＢ２部には、スイッチン
グ素子Ｑ２の立ち上がり時及び立ち下がり時に、同時に
サージ状の電流が流れている。これは、この期間にスイ
ッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とが同時オン
していることを示しており、この為にスイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２に過電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２にかかるストレスの増大、及びロスの増大を招いてし
まう。 【００２３】条件３は、 ｆ２＜ｆ，ｆ２＜ｆ３，ｆ＜ｆ１，ｆ３＞ｆ１ ・・・・・・・・・・（３） を満たす場合であり、ｆ１＝２．２（ＭＨｚ），ｆ２＝
１．８（ＭＨｚ），ｆ３＝４．２（ＭＨｚ），ｆ＝２．
０（ＭＨｚ）とした。この場合、インバータ回路ＩＮＶ
１は動作したが、無電極放電灯Ｌａを始動点灯すること
はできなかった。（波形図は図示しない） 条件４は、
式（１）を満たすと共に、ｆ３≠ｆである場合であり、
ｆ１＝２．９（ＭＨｚ），ｆ２＝１．８（ＭＨｚ），ｆ
３＝２．３（ＭＨｚ），ｆ＝２．６（ＭＨｚ）とした。
この場合、スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間
電圧Ｖｄｓと、スイッチング素子Ｑ２のドレイン電流Ｉ
ｄ２との波形は図４に示す様になる。ここでスイッチン
グ素子Ｑ２のドレイン電流Ｉｄ２は、図４のＢ３部，Ｂ
４部に示す様に２つのピーク値を交互に持つ波形となっ
ており、これはインバータ回路ＩＮＶ１の発振が不安定
であることを示す。この為にインバータ回路ＩＮＶ１か
らの出力電力が効率よく無電極放電灯Ｌａに伝達されに
くくなってしまう。 【００２４】このことから周波数ｆと周波数ｆ３とは略
等しくなることが望ましく、 ｆ２＜ｆ≒ｆ３＜ｆ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４） の関係がみたされると、更に無電極放電灯Ｌａの安定し
た点灯をおこなうことができる。 【００２５】ここで、共振回路２は直列共振回路を構成
している為に、周波数ｆが周波数ｆ２より大きい場合、
インバータ回路ＩＮＶ１の回路動作が誘導性となり、イ
ンバータ回路ＩＮＶ１の電流位相がインバータ回路ＩＮ
Ｖ１の出力電圧位相に比べて遅れる。よって ｆ２＜ｆ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５） を満足することによりロスの少ないインバータ回路ＩＮ
Ｖ１の発振動作を行うことができる。 【００２６】また、共振回路１は並列共振回路を構成し
ている為に、周波数ｆが周波数ｆ１より小さい場合、共
振回路１の動作が誘導性となり、共振回路１の電流位相
がスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間電圧位相に
比べて遅れる。よって ｆ＜ｆ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） を満足することによりロスの少ないインバータ回路ＩＮ
Ｖ１の発振動作を行うことができる。 【００２７】（実施例２）本発明に係る第２実施例の回
路図を図５に示す。 【００２８】図１に示した回路図と異なる点は、インバ
ータ回路ＩＮＶ１の代わりに所謂１石式インバータ回路
インバータ回路ＩＮＶ２を設けると共に、起動回路４ａ
の代わりに起動回路４ｂを設けたことであり、その他の
第１実施例と同一構成には同一符号を付すことにより説
明を省略する。 【００２９】ここでインバータ回路ＩＮＶ２は、電界コ
ンデンサＣｏの両端に接続された、コンデンサＣ６，イ
ンダクタンス素子Ｌ２の並列回路とスイッチング素子Ｑ
２との直列接続からなるものである。また起動回路４ｂ
は、電界コンデンサＣｏの両端に接続された、抵抗Ｒ
１，Ｒ４，コンデンサＣ７の直列回路と、ダイオードＤ
３を介して抵抗Ｒ４，コンデンサＣ７の接続点Ａ３及び
コンデンサＣ３，トランスＴ１の１次巻線ｎ１の接続点
Ａ４間に接続されたトリガ素子Ｑ４（例えばダイアッ
ク）とから構成される。 【００３０】この様に構成し、式（１）もしくは式
（４）を満たすことにより、無電極放電灯Ｌａの安定し
た点灯を行うことができる。 【００３１】請求項１記載の発明によれば、回路素子に
かかるストレスの低減、回路効率の向上、及び無電極放
電灯の安定点灯が可能な無電極放電灯点灯装置を提供で
きる。また、回路素子にかかるストレスの低減、回路効
率の向上、無電極放電灯の安定点灯が可能であると共
に、無電極放電灯へ効率よく電力を供給可能な無電極放
電灯点灯装置を提供できる。 【００３２】
関する。 【０００２】 【従来の技術】本発明に係る従来例の回路図を図１に示
す。 【０００３】本回路は、交流電源ＶａｃをスイッチＳＷ
を介して整流器ＤＢ，電解コンデンサＣｏで整流平滑し
て直流電圧Ｅを得、起動回路４ａを介し、スイッチング
素子Ｑ１，Ｑ２からなる自励式でハーフブリッジ式のイ
ンバータ回路ＩＮＶ１で交流の高周波電力に変換し、第
２の共振回路２（以下、共振回路２と呼ぶ。），コンデ
ンサＣ４，抵抗Ｒ５，第３の共振回路３（以下、共振回
路３と呼ぶ。）を介して無電極放電灯Ｌａに電力供給す
るものである。なお、抵抗Ｒ５はインバータ回路ＩＮＶ
１起動時の起動を補助する為のものである。 【０００４】電解コンデンサＣｏの両端には、インバー
タ回路ＩＮＶ１つまりスイッチング素子Ｑ１を起動する
為の起動回路４ａが接続されている。起動回路４ａは、
電解コンデンサＣｏの両端に接続された抵抗Ｒ１，Ｒ２
の直列接続と、抵抗Ｒ１，Ｒ２の接続点Ａ１及びダイオ
ードＤ１を介してスイッチング素子Ｑ１のゲート間に挿
入されたトリガ素子Ｑ３（例えばダイアック）と、接続
点Ａ及びスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点Ａ２の間
に挿入されたコンデンサＣ１と、コンデンサＣ１の両端
に並列接続された抵抗Ｒ３，ダイオードＤ２の直列接続
とから構成される。 【０００５】共振回路２は、スイッチング素子Ｑ２のド
レイン・ソース間に接続されたインダクタンス素子Ｌ
１，コンデンサＣ３，２次巻線ｎ２，ｎ３を有するトラ
ンスＴ１の１次巻線ｎ１の直列回路からなり、共振回路
３は、共振回路２を介してスイッチング素子Ｑ２のドレ
イン・ソース間に接続されたコンデンサＣ５，コイル６
の並列回路からなる。コイル６は無電極放電灯Ｌａの外
周に沿って近接配置された高周波電力供給用コイル（以
下、誘導コイルと呼ぶ。）である。 【０００６】インバータ回路ＩＮＶ１つまりスイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２は、起動後は駆動回路５により駆動さ
れ、駆動回路５は、トランスＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３
と、トランスＴ１の２次巻線ｎ３及びトランスＴ１の２
次巻線ｎ３の両端に接続された可変インダクタンス素子
Ｌ３，コンデンサＣ２と、トランスＴ１の２次巻線ｎ２
の一端及びスイッチング素子Ｑ１のゲート端子間に接続
された抵抗Ｒ４とから構成される。 【０００７】また、トランスＴ１の２次巻線ｎ３と、ト
ランスＴ１の２次巻線ｎ３の両端に接続された可変イン
ダクタンス素子Ｌ３及びコンデンサＣ２と、スイッチン
グ素子Ｑ２のゲート入力容量Ｃｉｓｓ（図示せず）とか
ら第１の共振回路１（以下、共振回路２と呼ぶ。）を構
成する。なお抵抗Ｒ４は、スイッチング素子Ｑ１のゲー
ト・ソース間に印加される電圧の振幅及び幅を大きくし
てインバータ回路ＩＮＶ１つまりスイッチング素子Ｑ１
の起動を確実に行うためのものである。 【０００８】次に動作を簡単に説明する。スイッチＳＷ
をオンして電源を投入すると、上述の様にして直流電圧
Ｅを得、電解コンデンサＣｏ→抵抗Ｒ１→コンデンサＣ
１→インダクタンス素子Ｌ１→抵抗Ｒ５→誘導コイル６
→電解コンデンサＣｏからなる閉ループに電流が流れて
コンデンサＣ１が充電される。コンデンサＣ１の両端電
圧（以下、電圧と呼ぶ。）Ｖｃ１は徐々に上昇し、電圧
Ｖｃ１がトリガ素子Ｑ３のブレークオーバー電圧に達す
るとトリガ素子Ｑ３がオンし、コンデンサＣ１→トリガ
素子Ｑ３→ダイオードＤ１→抵抗Ｒ４→トランスＴ１の
２次巻線ｎ２→コンデンサＣ１からなる閉ループに電流
が流れ、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間に電
圧が発生してスイッチング素子Ｑ１がオンする。スイッ
チング素子Ｑ１がオンすると、電解コンデンサＣｏ→ス
イッチング素子Ｑ１→インダクタンス素子Ｌ１→コンデ
ンサＣ３→トランスＴ１の１次巻線ｎ１→電解コンデン
サＣｏの閉ループで電流が流れる。この電流によりトラ
ンスＴ１の２次巻線ｎ２，ｎ３に２次電圧が発生するの
で、以後スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２は交互にオンオフ
を繰り返す。 【０００９】よって、共振回路２に振動電流が流れてイ
ンバータ回路ＩＮＶ１が自励発振をし、高周波電力を発
生する。そして、インバータ回路ＩＮＶ１から誘導コイ
ル６に数百ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すこ
とにより誘導コイル６に高周波電磁界を発生させ、無電
極放電灯Ｌａに高周波電力を供給し、無電極放電灯Ｌａ
内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可
視光を発生させる。 【００１０】なおインバータ回路ＩＮＶ１が発振する
と、スイッチング素子Ｑ１がオンしたときに電解コンデ
ンサＣｏ→スイッチング素子Ｑ１→ダイオードＤ２→抵
抗Ｒ３→抵抗Ｒ２→電解コンデンサＣｏの閉ループに電
流が流れるので起動回路４ａは停止する。 【００１１】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
於ては以下の様な問題点が生じる。 【００１２】共振回路１，２，３の共振周波数をｆ１，
ｆ２，ｆ３とし、インバータ回路ＩＮＶ１の発振周波数
をｆとすると、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの大小関係
によっては、インバータ回路ＩＮＶ１に進相電流が流れ
ることにより回路を構成する素子にストレスがかかって
回路損失が増加してしまう。 【００１３】また周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの大小関
係によっては、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が同時オン
するモードが発生し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２に大
きなストレスがかかってしまう。 【００１４】更に、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの大小
関係によっては、インバータ回路ＩＮＶ１と無電極放電
灯Ｌａとの間で反射が生じ、無電極放電灯Ｌａの始動が
困難になったり、回路効率の低下を招いたりしてしま
う。 【００１５】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、回路素子にかかるスト
レスの低減、回路効率の向上、及び無電極放電灯の安定
点灯が可能な無電極放電灯点灯装置を提供することであ
る。 【００１６】 【課題を解決するための手段】無電極放電灯と、前記無
電極放電灯に近接配置されると共に、高周波電流を通電
することにより前記無電極放電灯に高周波電力を供給す
る誘導コイルと、少なくとも１つのスイッチング素子を
有すると共に、直流電源を交流の高周波電力に変換して
前記誘導コイルに供給するインバータ回路と、並列共振
回路である第１の共振回路を含むと共に、前記インバー
タ回路を駆動する駆動回路と、前記インバータ回路の出
力端に接続された直列共振回路である第２の共振回路
と、前記誘導コイルを含んでなる第３の共振回路とから
構成される無電極放電灯点灯装置に於て、前記第１の共
振回路の共振周波数ｆ１と、前記第２の共振回路の共振
周波数ｆ２と、前記第３の共振回路の共振周波数ｆ３
と、前記インバータ回路の発振周波数ｆとの関係を、ｆ２＜ｆ≒ｆ３＜ｆ１ としたことを特徴とする。 【００１７】 【００１８】 【実施例】 （実施例１）本発明に係る第１実施例の回路構成は従来
例と同様に図１に示す通りであり、従来例と異なる点
は、周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆの関係を ｆ２＜ｆ，ｆ２＜ｆ３，ｆ＜ｆ１，ｆ３＜ｆ１ ・・・・・・・・・・（１） としたことであり、その他の同一構成には同一符号を付
すことにより説明を省略する。 ここで、図１の回路に
於て、以下の表１に示す様な代表的な４つの条件（条件
１〜４）に周波数ｆ１，ｆ２，ｆ３，ｆを設定して、ス
イッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
と、スイッチング素子Ｑ２のドレイン電流Ｉｄ２との波
形を測定した。 【００１９】 【表１】 【００２０】条件１は式（１）を満たすと共に周波数ｆ
３と周波数ｆとを略等しくした場合であり、ｆ１＝３．
０（ＭＨｚ），ｆ２＝１．８（ＭＨｚ），ｆ３＝２．５
（ＭＨｚ），ｆ＝２．５（ＭＨｚ）とした。この場合、
スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓ
とスイッチング素子Ｑ２のドレイン電流Ｉｄ２との波形
は、図２に示す様にインバータ回路特有のものになり、
図１に示す回路が正常に動作していることがわかる。 【００２１】条件２は、 ｆ２＞ｆ，ｆ２＞ｆ３，ｆ＜ｆ１，ｆ３＜ｆ１ ・・・・・・・・・・（２） を満たす場合であり、ｆ１＝３．５（ＭＨｚ），ｆ２＝
２．９（ＭＨｚ），ｆ３＝２．７（ＭＨｚ），ｆ＝２．
８（ＭＨｚ）とした。この場合、スイッチング素子Ｑ２
のドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓと、スイッチング素子
Ｑ１のドレイン電流Ｉｄ１と、スイッチング素子Ｑ２の
ドレイン電流Ｉｄ２との波形は図３に示す様になる。 【００２２】図３のＢ１部及びＢ２部には、スイッチン
グ素子Ｑ２の立ち上がり時及び立ち下がり時に、同時に
サージ状の電流が流れている。これは、この期間にスイ
ッチング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ２とが同時オン
していることを示しており、この為にスイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２に過電流が流れ、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２にかかるストレスの増大、及びロスの増大を招いてし
まう。 【００２３】条件３は、 ｆ２＜ｆ，ｆ２＜ｆ３，ｆ＜ｆ１，ｆ３＞ｆ１ ・・・・・・・・・・（３） を満たす場合であり、ｆ１＝２．２（ＭＨｚ），ｆ２＝
１．８（ＭＨｚ），ｆ３＝４．２（ＭＨｚ），ｆ＝２．
０（ＭＨｚ）とした。この場合、インバータ回路ＩＮＶ
１は動作したが、無電極放電灯Ｌａを始動点灯すること
はできなかった。（波形図は図示しない） 条件４は、
式（１）を満たすと共に、ｆ３≠ｆである場合であり、
ｆ１＝２．９（ＭＨｚ），ｆ２＝１．８（ＭＨｚ），ｆ
３＝２．３（ＭＨｚ），ｆ＝２．６（ＭＨｚ）とした。
この場合、スイッチング素子Ｑ２のドレイン・ソース間
電圧Ｖｄｓと、スイッチング素子Ｑ２のドレイン電流Ｉ
ｄ２との波形は図４に示す様になる。ここでスイッチン
グ素子Ｑ２のドレイン電流Ｉｄ２は、図４のＢ３部，Ｂ
４部に示す様に２つのピーク値を交互に持つ波形となっ
ており、これはインバータ回路ＩＮＶ１の発振が不安定
であることを示す。この為にインバータ回路ＩＮＶ１か
らの出力電力が効率よく無電極放電灯Ｌａに伝達されに
くくなってしまう。 【００２４】このことから周波数ｆと周波数ｆ３とは略
等しくなることが望ましく、 ｆ２＜ｆ≒ｆ３＜ｆ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４） の関係がみたされると、更に無電極放電灯Ｌａの安定し
た点灯をおこなうことができる。 【００２５】ここで、共振回路２は直列共振回路を構成
している為に、周波数ｆが周波数ｆ２より大きい場合、
インバータ回路ＩＮＶ１の回路動作が誘導性となり、イ
ンバータ回路ＩＮＶ１の電流位相がインバータ回路ＩＮ
Ｖ１の出力電圧位相に比べて遅れる。よって ｆ２＜ｆ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５） を満足することによりロスの少ないインバータ回路ＩＮ
Ｖ１の発振動作を行うことができる。 【００２６】また、共振回路１は並列共振回路を構成し
ている為に、周波数ｆが周波数ｆ１より小さい場合、共
振回路１の動作が誘導性となり、共振回路１の電流位相
がスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間電圧位相に
比べて遅れる。よって ｆ＜ｆ１ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６） を満足することによりロスの少ないインバータ回路ＩＮ
Ｖ１の発振動作を行うことができる。 【００２７】（実施例２）本発明に係る第２実施例の回
路図を図５に示す。 【００２８】図１に示した回路図と異なる点は、インバ
ータ回路ＩＮＶ１の代わりに所謂１石式インバータ回路
インバータ回路ＩＮＶ２を設けると共に、起動回路４ａ
の代わりに起動回路４ｂを設けたことであり、その他の
第１実施例と同一構成には同一符号を付すことにより説
明を省略する。 【００２９】ここでインバータ回路ＩＮＶ２は、電界コ
ンデンサＣｏの両端に接続された、コンデンサＣ６，イ
ンダクタンス素子Ｌ２の並列回路とスイッチング素子Ｑ
２との直列接続からなるものである。また起動回路４ｂ
は、電界コンデンサＣｏの両端に接続された、抵抗Ｒ
１，Ｒ４，コンデンサＣ７の直列回路と、ダイオードＤ
３を介して抵抗Ｒ４，コンデンサＣ７の接続点Ａ３及び
コンデンサＣ３，トランスＴ１の１次巻線ｎ１の接続点
Ａ４間に接続されたトリガ素子Ｑ４（例えばダイアッ
ク）とから構成される。 【００３０】この様に構成し、式（１）もしくは式
（４）を満たすことにより、無電極放電灯Ｌａの安定し
た点灯を行うことができる。 【００３１】請求項１記載の発明によれば、回路素子に
かかるストレスの低減、回路効率の向上、及び無電極放
電灯の安定点灯が可能な無電極放電灯点灯装置を提供で
きる。また、回路素子にかかるストレスの低減、回路効
率の向上、無電極放電灯の安定点灯が可能であると共
に、無電極放電灯へ効率よく電力を供給可能な無電極放
電灯点灯装置を提供できる。 【００３２】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例を示す回路図である。
【図２】条件１に於けるスイッチング素子Ｑ２のドレイ
ン・ソース間電圧波形と、スイッチング素子Ｑ２のドレ
イン電流波形を示す。 【図３】条件２に於けるスイッチング素子Ｑ２のドレイ
ン・ソース間電圧波形と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
のドレイン電流波形を示す。 【図４】条件４に於けるスイッチング素子Ｑ２のドレイ
ン・ソース間電圧波形と、スイッチング素子Ｑ２のドレ
イン電流波形を示す。 【図５】本発明に係る第２実施例を示す回路図である。 【符号の説明】 １ 第１の共振回路 ２ 第２の共振回路 ３ 第３の共振回路 ５ 駆動回路 ６ 誘導コイル ｆ 周波数 ＩＮＶ インバータ回路 Ｌａ 無電極放電灯
ン・ソース間電圧波形と、スイッチング素子Ｑ２のドレ
イン電流波形を示す。 【図３】条件２に於けるスイッチング素子Ｑ２のドレイ
ン・ソース間電圧波形と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
のドレイン電流波形を示す。 【図４】条件４に於けるスイッチング素子Ｑ２のドレイ
ン・ソース間電圧波形と、スイッチング素子Ｑ２のドレ
イン電流波形を示す。 【図５】本発明に係る第２実施例を示す回路図である。 【符号の説明】 １ 第１の共振回路 ２ 第２の共振回路 ３ 第３の共振回路 ５ 駆動回路 ６ 誘導コイル ｆ 周波数 ＩＮＶ インバータ回路 Ｌａ 無電極放電灯
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(56)参考文献 特開 平７−45381（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−111982（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−206750（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−188091（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H05B 41/24
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 無電極放電灯と、前記無電極放電灯に近
接配置されると共に、高周波電流を通電することにより
前記無電極放電灯に高周波電力を供給する誘導コイル
と、少なくとも１つのスイッチング素子を有すると共
に、直流電源を交流の高周波電力に変換して前記誘導コ
イルに供給するインバータ回路と、並列共振回路である
第１の共振回路を含むと共に、前記インバータ回路を駆
動する駆動回路と、前記インバータ回路の出力端に接続
された直列共振回路である第２の共振回路と、前記誘導
コイルを含んでなる第３の共振回路とから構成される無
電極放電灯点灯装置に於て、前記第１の共振回路の共振
周波数ｆ１と、前記第２の共振回路の共振周波数ｆ２
と、前記第３の共振回路の共振周波数ｆ３と、前記イン
バータ回路の発振周波数ｆとの関係を、ｆ２＜ｆ≒ｆ３＜ｆ１ としたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16216395A JP3385803B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 無電極放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16216395A JP3385803B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 無電極放電灯点灯装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917583A JPH0917583A (ja) | 1997-01-17 |
| JP3385803B2 true JP3385803B2 (ja) | 2003-03-10 |
Family
ID=15749233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16216395A Expired - Fee Related JP3385803B2 (ja) | 1995-06-28 | 1995-06-28 | 無電極放電灯点灯装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3385803B2 (ja) |
-
1995
- 1995-06-28 JP JP16216395A patent/JP3385803B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0917583A (ja) | 1997-01-17 |
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