JP3409472B2 - 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
電磁界を印加して発光させる無電極放電灯点灯装置に関
する。
例を示すもので、使用する無電極放電灯1は、石英やセ
ラミクスなどの透光性材料で気密に形成されたバルブの
内部に希ガスあるいは希ガスの放電によって励起発光す
る物質又は金属蒸気などを封入し、内管面には必要に応
じて蛍光体が塗布されている。無電極放電灯1の外周に
は、導電性の良い金属などで形成された高周波電磁界印
加手段(誘導コイル)2が近接して配設されている。こ
の誘導コイル2に高周波電力を供給する高周波発振回路
4と、交流電源ACの交流電圧を直流電圧に変換して高
周波発振回路4に供給する直流電源5と、無電極放電灯
1及び誘導コイル2と高周波発振回路4とを整合させる
マッチング回路3とを接続し、無電極放電灯点灯装置を
構成している。そして、高周波発振回路4から誘導コイ
ル2に数MHzから数100MHzの高周波電流を流す
ことにより、誘導コイル2に高周波電磁界を発生させ、
無電極放電灯1に高周波電力を供給し、無電極放電灯1
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
視光を発生する。ここで、マッチング回路3は、無電極
放電灯1の点灯安定時に効率よく高周波電力を送ること
ができるように、無電極放電灯1の点灯安定時において
高周波発振回路4からみた負荷インピーダンスが適正値
になるように設計されている。
イル2の入力インピーダンスは無電極放電灯1の状態に
より大きく変化する。具体的には、誘導コイル2の入力
インピーダンスは、無電極放電灯1の始動時には無電極
放電灯1と結合しない誘導コイル2のみが負荷となるた
め、インピ−ダンス成分が小さいと共に誘導成分が大き
いのに対し、無電極放電灯1の点灯時には、誘導コイル
2が無電極放電灯1の内部に発生したプラズマと結合
し、インピ−ダンス成分が大きくなる。また、無電極放
電灯の点灯直後から点灯安定状態に至るまでにも、マッ
チング回路3からみた誘導コイル2の入力インピーダン
スは変化する。
導コイル2の入力インピーダンスの変化のため、無電極
放電灯1の点灯安定時に、高周波発振回路4からみたマ
ッチング回路3の入力インピーダンスが適正値になるよ
うに調整した場合、無電極放電灯1の始動時及び点灯直
後から点灯安定時に至るまでの間は、高周波発振回路4
からみたマッチング回路3の入力インピーダンスが適正
値からずれてしまう。この適正値からのずれが大きい場
合、無電極放電灯1の始動時及び点灯直後から点灯安定
に至るまでの間に、高周波発振回路4に過大なストレス
がかかる。
に、高周波発振回路4から見たマッチング回路3の入力
インピーダンスを適正値に調整し、かつ無電極放電灯1
の始動時及び点灯直後から点灯安定に至るまでの間の、
高周波発振回路4から見たマッチング回路3の入力イン
ピーダンスの適正値からのずれを小さくするために、図
7に示す様にマッチング制御回路6により回転量を制御
されたモータ(図示せず)でバリコンVCを駆動してマ
ッチング回路3cの入力インピーダンスを可変する。も
しくは、図8に示す様に、マッチング回路3dにスイッ
チSWを設け、マッチング制御回路6からの外部入力で
スイッチSWをオン・オフ制御してマッチング回路3d
の入力インピーダンスを可変するものがある。図7,8
に示す回路により、無電極放電灯1の点灯安定時に於け
る、マッチング回路3c、3dの入力インピーダンスを
適正値にし、かつ無電極放電灯1の始動時及び点灯直後
から点灯安定に至るまでの間のマッチング回路3c、3
dの入力インピーダンスの適正値からのずれを小さくす
ることが可能となる(実開平5−20297号公報、特
開平5−275184号公報等参照)。
示す様なバリコンVCを使用したマッチング回路3cで
は、バリコンVCを設けたことによるマッチング回路3
cの大型化してしまう。また、無電極放電灯1の変化に
よる誘導コイル2の入力インピーダンスの変化の要因
が、主にインピ−ダンス成分の変化であるためにバリコ
ンVCのみを変化させても、マッチング回路3cの入力
インピーダンスの適正値からのずれを十分に小さくする
ことが難しい、という第1の問題点が生じてしまう。
を使用したマッチング回路3dでは、一般的なスイッチ
では外部容量が大きいことや双方向性の問題が無視でき
ず、理想的なオン・オフ特性が得られないため、マッチ
ング回路3dの入力インピーダンスの適正値からのずれ
を十分に小さくする様な、マッチング回路3dの設計・
調整が困難である、という第2の問題点が生じてしま
う。
ので、その目的とするところは、無電極放電灯の始動時
から点灯安定に至るまでの間の高周波発振回路へのスト
レスを低減すると共に、無電極放電灯の始動及び安定点
灯を可能にする無電極放電灯点灯装置を提供することで
ある。
れば、ガラスバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電
灯と、無電極放電灯に高周波電磁界を印加する高周波電
磁界印加手段と、高周波電磁界印加手段を介して無電極
放電灯に高周波電力を供給する高周波発振装置と、高周
波電磁界印加手段と高周波発振装置とのインピーダンス
を整合させるための、受動素子から構成されるマッチン
グ回路とを備えた無電極放電灯点灯装置において、マッ
チング回路は、少なくとも受動素子とPINダイオード
から構成されると共に、高周波信号に対するPINダイ
オードの抵抗値を制御する制御手段を設け、制御手段
は、マッチング回路の入力インピーダンスの変動を小さ
くする様に、高周波信号に対する抵抗値を制御し、これ
に加えて無電極放電灯の点灯安定時に於ける抵抗値を最
小にするものであることを特徴とする。
ブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯と、無電極放電
灯に高周波電磁界を印加する高周波電磁界印加手段と、
高周波電磁界印加手段を介して無電極放電灯に高周波電
力を供給する高周波発振装置と、高周波電磁界印加手段
と高周波発振装置とのインピーダンスを整合させるため
の、受動素子から構成されるマッチング回路とを備えた
無電極放電灯点灯装置において、マッチング回路は、少
なくとも受動素子とPINダイオードから構成されると
共に、高周波信号に対するPINダイオードの抵抗値を
制御する制御手段を設け、制御手段は、マッチング回路
の入力インピーダンスの変動を小さくする様に、高周波
信号に対する抵抗値を制御し、これに加えて高周波信号
に対する抵抗値が、無電極放電灯の始動時もしくは点灯
安定時のいずれか一方に於いて最大となると共に、他方
に於いて最小になることを特徴とする。
始動時は、PINダイオードの高周波信号に対する抵抗
値を大きくする様にPINダイオードに印加する直流電
圧を制御する。無電極放電灯の点灯安定時は、PINダ
イオードの高周波信号に対する抵抗値を小さくすると共
に、誘導コイル2とPINダイオードとのインピーダン
ス値の総和がほぼ一定となる様にPINダイオードに印
加する直流電圧を制御し、PINダイオードD1の高周
波信号に対する抵抗値を最小にする。
ダイオードに印加する直流電圧を、無電極放電灯の始動
時と無電極放電灯の点灯安定時とで2段階に制御する。
つまり、無電極放電灯の始動時に於いて、PINダイオ
ードの高周波信号に対する抵抗値が最小で、無電極放電
灯の点灯安定時に於いて最大になる様にPINダイオー
ドに印加する直流電圧を制御する。
ク構成図を示し、図2に、マッチング回路3aの回路図
を示す。
チング回路3aに於いて、誘導コイル2にPINダイオ
ードD1を直列に接続すると共に、マッチング制御回路
6によりPINダイオードD1にDCバイアス電圧を印
加することであり、その他の従来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。
ダイオードD1は、印加されるDCバイアス電圧により
高周波信号に対する抵抗値が、例えば1Ω前後から1k
Ω以上まで変化する様な純抵抗と見なすことができる。
それに対し、誘導コイル2の入力インピーダンスの変化
が大きい。その為に、無電極放電灯1の始動時は、誘導
コイル2の入力インピーダンスが微少するので、PIN
ダイオードD1の高周波信号に対する抵抗値を大きくす
る様に、PINダイオードD1に印加する直流電圧を制
御する。一方、無電極放電灯1の点灯安定時は、誘導コ
イル2の入力インピーダンスが大きくなるので、PIN
ダイオードD1の高周波信号に対する抵抗値を小さくす
ると共に、誘導コイル2とPINダイオードD1との抵
抗値の総和がほぼ一定となる様に、PINダイオードD
1に印加する直流電圧を制御する。
ら見たマッチング回路3aの入力インピーダンスの適正
値からのずれを十分小さくすることが可能である。
は、例えば無電極放電灯1の状態,誘導コイル2の状
態,入力インピーダンスなどが、直接的または間接的に
判断できる検出信号に対応してPINダイオードに印加
する直流電圧を制御するものであれば良い。
電灯1並びに誘導コイル2の入力インピーダンス値(グ
ラフG1)と、マッチング制御回路6で制御されたPI
NダイオードD1の高周波信号に対する入力インピーダ
ンス値(グラフG2)との時間変化を示す。
に示す様に、無電極放電灯1並びに誘導コイル2の入力
インピーダンス値は、無電極放電灯1の始動時から無電
極放電灯1の点灯安定状態になるまでの間に最大値をと
る様に変化する。この場合、グラフG2に示す様に、P
INダイオードD1の高周波信号に対する抵抗値を、無
電極放電灯1の始動時から無電極放電灯1の点灯安定状
態になるまでの間に最小値をとる様に制御すれば、無電
極放電灯1並びに誘導コイル2とPINダイオードD1
との抵抗値の総和を、略一定にすることが可能であると
共に、高周波発振回路4から見たマッチング回路3aの
入力インピーダンスの適正値からのずれを極力小さくす
ることが可能である。
PINダイオードD1の高周波信号に対する抵抗値が大
きくなるので、PINダイオードD1での電力ロスが大
きくなってしまい、無電極放電灯1の点灯安定時の効率
が下がる。そこで、グラフG3に示す様に、PINダイ
オードD1の高周波信号に対する抵抗値を、無電極放電
灯1の点灯安定時に最小値となる様に制御すると共に、
無電極放電灯1の点灯安定時に整合するようにマッチン
グ回路を構成する。
効率の低下を抑えつつ、無電極放電灯1の高周波発振回
路4から見たマッチング回路3aの入力インピーダンス
の適正値からのずれを小さくすることが可能となる。
し、図5にマッチング回路3bの回路図を示す。
マッチング回路3bに於いて、PINダイオードD2を
マッチング回路3bの構成素子(この場合はコンデンサ
C6)に並列に接続すると共に、マッチング制御回路6
によりPINダイオードD2に直流電圧を印加すること
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。
2に印加する直流電圧を、無電極放電灯1の始動時と無
電極放電灯1の点灯安定時とで2段階に制御する。つま
り、無電極放電灯1の始動時に於いて、PINダイオー
ドD2の高周波信号に対する抵抗値が最小で、無電極放
電灯1の点灯安定時に於いて最大になる様にPINダイ
オードD2に印加する直流電圧を制御する。
於いては、PINダイオードD2の高周波信号に対する
抵抗値が最大である時に高周波発振回路4と誘導コイル
2とがマッチングすると共に、無電極放電灯1の始動時
に於いては、PINダイオードD2の高周波信号に対す
る抵抗値が最小である時に、高周波発振回路4から見た
マッチング回路3bの入力インピーダンスの適正値から
のずれが小さくなる様に、マッチング回路3bを構成す
るコンデンサC4〜C7の値を設定する。
オードD2の高周波信号に対する抵抗値の変化が、純抵
抗の変化に略等しくすることができ、マッチング回路3
bの設計・調整が容易になると共に、無電極放電灯1の
高周波発振回路4から見たマッチング回路3aの入力イ
ンピーダンスの適正値からのずれを小さくすることが可
能となる。
いては、PINダイオードD2の高周波信号に対する抵
抗値が最大で、無電極放電灯1の始動時に於いては最小
となるように制御しても良い。また、PINダイオード
D2に印加する直流電圧を3段階以上の他段階または連
続的に変化させても良い。
電灯の始動時及び点灯直後から点灯安定に至るまでの、
マッチング回路の入力インピーダンスの適正値からのず
れを低減することにより、高周波発振回路へのストレス
を低減すると共に、無電極放電灯の始動を容易に可能に
し、さらに無電極放電灯点灯安定時に於ける電力損失を
低減することの可能な無電極放電灯点灯装置を提供でき
る。
オードの高周波信号に対する抵抗値の変化が、純抵抗の
変化に略等しくすることができ、マッチング回路の設計
・調整が容易になると共に、無電極放電灯の始動時及び
点灯直後から点灯安定に至るまでの、マッチング回路の
入力インピーダンスの適正値からのずれを低減すること
により、高周波発振回路へのストレスを低減すると共
に、無電極放電灯の始動を容易に可能にする無電極放電
灯点灯装置を提供できる。
る
力インピーダンス値と、PINダイオードの高周波信号
に対するインピーダンス値との時間変化を示す図であ
る。
る
る
Claims (2)
- 【請求項1】 ガラスバルブ内に放電ガスを封入した無
電極放電灯と、前記無電極放電灯に高周波電磁界を印加
する高周波電磁界印加手段と、前記高周波電磁界印加手
段を介して前記無電極放電灯に高周波電力を供給する高
周波発振装置と、前記高周波電磁界印加手段と前記高周
波発振装置とのインピーダンスを整合させるための、受
動素子から構成されるマッチング回路とを備えた無電極
放電灯点灯装置において、 前記マッチング回路は、少なくとも前記受動素子とPI
Nダイオードとから構成されると共に、高周波信号に対
する前記PINダイオードの抵抗値を制御する制御手段
を設け、制御手段は、前記マッチング回路の入力インピ
ーダンスの変動を小さくする様に、高周波信号に対する
前記抵抗値を制御し、これに加えて無電極放電灯の点灯
安定時に於ける前記抵抗値を最小にするものであること
を特徴とする無電極放電灯点灯装置。 - 【請求項2】 ガラスバルブ内に放電ガスを封入した無
電極放電灯と、前記無電極放電灯に高周波電磁界を印加
する高周波電磁界印加手段と、前記高周波電磁界印加手
段を介して前記無電極放電灯に高周波電力を供給する高
周波発振装置と、前記高周波電磁界印加手段と前記高周
波発振装置とのインピーダンスを整合させるための、受
動素子から構成されるマッチング回路とを備えた無電極
放電灯点灯装置において、 前記マッチング回路は、少なくとも前記受動素子とPI
Nダイオードとから構成されると共に、高周波信号に対
する前記PINダイオードの抵抗値を制御する制御手段
を設け、 制御手段は、前記マッチング回路の入力インピ
ーダンスの変動を小さくする様に、高周波信号に対する
前記抵抗値を制御し、これに加えて高周波信号に対する
前記抵抗値が、前記無電極放電灯の始動時もしくは点灯
安定時のいずれか一方に於いて最大となると共に、他方
に於いて最小になる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 |
---|---|---|---|
JP29075294A JP3409472B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 無電極放電灯点灯装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29075294A JP3409472B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 無電極放電灯点灯装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08148289A JPH08148289A (ja) | 1996-06-07 |
JP3409472B2 true JP3409472B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=17760079
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29075294A Expired - Fee Related JP3409472B2 (ja) | 1994-11-25 | 1994-11-25 | 無電極放電灯点灯装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3409472B2 (ja) |
-
1994
- 1994-11-25 JP JP29075294A patent/JP3409472B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08148289A (ja) | 1996-06-07 |
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