JP3887862B2 - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無電極放電灯に高周波電磁界を印加して発光させる従来のこの種の無電極放電灯点灯装置の概略構成を図６に示す。この装置は透光性のガラスバルブまたは内面に蛍光体が塗布されたガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気等の放電ガスを封入した無電極放電灯１と、この無電極放電灯１の近傍に配置された誘導コイル２と、この誘導コイル２に接続され高周波電力を誘導コイル２に供給する高周波発振器３と、誘導コイル２と高周波発振器３の両方のインピーダンスを整合し無電極放電灯１に効率良く高周波電力を伝達するマッチング回路４と、電源Ｅとを備えて構成されている。
【０００３】
そして高周波発振器３から誘導コイル２に数ＭＨｚから数百ＭＨｚ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、内部に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線若しくは可視光を発生させるようになっている。高周波発振器３の発生する周波数は、他の通信機器等に電波障害を与えないよう、例えぱＩＳＭバンドの１３．５６ＭＨｚが使用されている。
【０００４】
ところで、無電極放電灯１は始動時から点灯するまでの間、そのインピーダンスが激しく変化する特性を有している。また、マッチング回路４は、損失を極力小さくするためＱを高くするよう構成されている。従って、ー定の周波数の高周波電流を誘導コイル２に流して無電極放電灯１を点灯させようとすると、そのインピーダンスの変化が急峻であることや、無電極放電灯１と誘導コイル２の微妙な配置のずれや経時変化等による変動などによってマッチング回路４で整合がとれなくなる場合がある。その場合、無電極放電灯１が点灯しなかったり、或いは過大な電流が回路に流れ、素子が破壊されてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、これらの課題を解決する手段として、特開平６−７８５５６号公報に示されるような装置がある。この装置は図１に示すように高周波発振器２内に発振周波数を制御回路６により可変できる周波数可変発振回路ＯＳＣ２と、一定の周波数で発振する周波数固定発振回路〔例えば水晶発振回路］ＯＳＣ１とからなる発振部を備え、始動時には周波数可変発振回路ＯＳＣ２を動作させて高周波発振器３からの発振周波数を変化させ、その周波数に応じて高周波発振器３に接続された負荷回路のインピーダンスを変化させ、それに伴いハーフブリッジ型の増幅回路５から出力される電圧と電流の位相を変化させる。制御回路６は増幅回路５の出力に接続したコンデンサＣ1 、Ｃ2 の中点と、出力にコンデンサＣと共にに直列挿入しているインダクタＬの２次出力とから電圧、電流を取り込み、その位相差に応じて周波数可変発振回路ＯＳＣ１の発振周波数を変化させて整合がとれた状態とし、この整合がとれた状態で無電極放電灯１が点灯するに至る。無電極放電灯１が点灯した後、電波障害を与えないよう制御回路６はスイッチＳを制御して周波数固定発振回路ＯＳＣ１に切り替えて点灯を維持する。以上の動作により、上記課題を解決するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、増幅回路５に与える周波数信号を周波数可変発振回路ＯＳＣ２の出力から周波数固定発振回路ＯＳＣ１の出力に切り替える際、図７のように周波数が急峻に変化し、その結果無電極放電灯１がちらついたり、不安定になるといった課題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、周波数の切り替え時における無電極放電灯のちらつきの発生や不安定になることを防止できる無電極放電灯点灯装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部と、該発振部の出力を受けて電力増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、上記発振部を周波数可変発振回路と周波数固定回路とで構成し、上記無電極放電灯の始動時には上記周波数可変発振回路を選択し周波数を増加方向に緩やかに変化させて無電極放電灯を点灯させた後、周波数を減少方向に緩やかに変化させて一定周波数近傍まで移行させ、その後上記周波数固定回路を選択し、上記一定周波数で無電極放電灯の点灯を維持することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記発振部が水晶振動子を具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明では、請求項１乃至請求項８の発明において、上記無電極放電灯の点灯周彼数が数ＭＨｚから数百ＭＨｚであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、回路的には図１の従来例回路と同じ回路構成となっているが、制御回路６による発振回路ＯＳＣ２の制御方法が下記のように異なる。
尚本実施形態では図１を参照してここでは回路構成を図面で示さない。
【００１６】
次に本実施形態の動作を図１及び図２に基づいて説明する。
図１の回路において、今電源Ｅが投入されると、まず周波数可変発振回路ＯＳＣ２が制御回路６の制御の下で基準周波数〔例えば１３．５６ＭＨｚ＝周波数固定発振回路ＯＳＣ１の発振周波数〕ｆで発振を開始し、増幅回路５のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のゲートに交互にトランスＴを介して周波数信号を与えて駆動する。そして制御回路６は図２に示すように無電極放電灯１が点灯するまで徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２の発振周波数を増加方向に変化させ、無電極放電灯１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させ、基準周波数ｆ或いはその近傍まで周波数を戻す。その後スイッチＳを切り替えて増幅回路５のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のゲートに周波数固定発振回路ＯＳＣ１の一定周波数の信号を与えて、無電極放電灯１の点灯を維持する。これにより無電極放電灯１がちらついたり、不安定になることを防止できる。
上記動作以外にかかる構成、および動作は従来例と同じである。
【００１７】
（実施形態２）
上記実施形態１では周波数可変発振回路ＯＳＣ２の発振周波数を直線的に変化させているが、本実施形態は図３に示すように周波数を緩やかな曲線を描くように周波数をスムーズに変化させ、無電極放電灯１のちらつき、不安定の防止効果を一層向上させるようにしたものである。
【００１８】
尚本実施形態お回路構成は制御回路６が実施形態１に比べて上記のような動作を為すために、その回路構成が複雑となるが、他の回路構成は実施形態１（図１の構成）と同じであるため、ここでは図示しない。
（実施形態３）
無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯１と誘導コイル２の微妙な配置のずれや経時変化等による変動などによってマッチングがずれることがある。そこでこのマッチングのずれの範囲を予め考慮し、それを十分カバーできる範囲に周波数可変発振回路ＯＳＣ２の発振開始の周波数と変化させる方向を図４に示すように設定したのが本実施形態である。
【００１９】
つまり発振を開始してからは、実施形態１或いは実施形態２と同様の動作を行なう。勿論マッチングのずれる方向が一方向に決まっている場合は、実施形態１や実施形態２のように、周波数の変化方向も基準周波数ｆから一方向にしてもよい。本実施形態を用いると、従来例のような位相検出のための回路等の負荷状態を検知する回路を省くことが可能である。尚その他の回路構成は上記実施形態１（図１の回路）と回路構成となっているため、図１を参照してここでは回路構成を図面で示さない。
【００２０】
（実施形態４）
本実施形態は、図５に示すように周波数可変発振回路ＯＳＣ２が基準周波数ｆで発振を開始し、周波数の高低の変化を繰返しながら徐々にその変化幅を大きくするように制御回路６にて発振回路ＯＳＣ２を制御するものである。尚その他の回路構成は上記実施形態１（図１の回路）と回路構成となっているため、図１を参照してここでは回路構成を図面で示さない。
【００２１】
上記実施形態３では、万が一発振開始の周波数から変化する方向に始動可能な周波数が存在しない場合、無電極放電灯１は点灯することがないが、本実施形態では、周波数の高低の変化幅が大きくなっていくため、いずれ始動可能な周波数に到着し、無電極放電灯１を点灯できる。従って、負荷状態を検出する回路が省略できる。
【００２２】
以上の説明で、周波数は高い方向に変化させているが、低い方向に変化させても良いことは言うまでもない。
【００２７】
尚上記各実施形態の周波数固定発振回路ＯＳＣ１には水晶発振子を設けて発振周波数を安定なものとしているが、周波数可変発振回路ＯＳＣ２にも水晶発振子を設けて基本的な周波数を安定するようにしても良い。また点灯周波数は数ＭＨｚ乃至数百ＭＨｚで設定すれば良い。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部と、該発振部の出力を受けて電力増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、上記発振部を周波数可変発振回路と周波数固定回路とで構成し、上記無電極放電灯の始動時には上記周波数可変発振回路を選択し周波数を増加方向に緩やかに変化させて無電極放電灯を点灯させた後、周波数を減少方向に緩やかに変化させて一定周波数近傍まで移行させ、その後上記周波数固定回路を選択し、上記一定周波数で無電極放電灯の点灯を維持するので、周波数の変化状態から一定の状態に移行させる際、無電極放電灯がちらついたり、不安定になることを防止できる上に、発振回路の切り替えで始動時から点灯時への周波数切り替えが簡単に行なえる。
【００３１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記発振部が水晶振動子を具備するので、基本的な周波数を安定化できる。
【００３３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具備するので、安定した一定周波数の信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来及び本発明の無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図６】基本的な従来例の回路構成図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１ 無電極放電灯
２ 誘導コイル
３ 高周波発振器
４ マッチング回路
５ 増幅回路
６ 制御回路
ＯＳＣ１ 周波数可変発振回路
ＯＳＣ２ 周波数固定発振回路
Ｓ スイッチ
Ｅ 電源
Ｃ，Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ4 コンデンサ
Ｌ インダクタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
無電極放電灯に高周波電磁界を印加して発光させる従来のこの種の無電極放電灯点灯装置の概略構成を図６に示す。この装置は透光性のガラスバルブまたは内面に蛍光体が塗布されたガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気等の放電ガスを封入した無電極放電灯１と、この無電極放電灯１の近傍に配置された誘導コイル２と、この誘導コイル２に接続され高周波電力を誘導コイル２に供給する高周波発振器３と、誘導コイル２と高周波発振器３の両方のインピーダンスを整合し無電極放電灯１に効率良く高周波電力を伝達するマッチング回路４と、電源Ｅとを備えて構成されている。
【０００３】
そして高周波発振器３から誘導コイル２に数ＭＨｚから数百ＭＨｚ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、内部に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線若しくは可視光を発生させるようになっている。高周波発振器３の発生する周波数は、他の通信機器等に電波障害を与えないよう、例えぱＩＳＭバンドの１３．５６ＭＨｚが使用されている。
【０００４】
ところで、無電極放電灯１は始動時から点灯するまでの間、そのインピーダンスが激しく変化する特性を有している。また、マッチング回路４は、損失を極力小さくするためＱを高くするよう構成されている。従って、ー定の周波数の高周波電流を誘導コイル２に流して無電極放電灯１を点灯させようとすると、そのインピーダンスの変化が急峻であることや、無電極放電灯１と誘導コイル２の微妙な配置のずれや経時変化等による変動などによってマッチング回路４で整合がとれなくなる場合がある。その場合、無電極放電灯１が点灯しなかったり、或いは過大な電流が回路に流れ、素子が破壊されてしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、これらの課題を解決する手段として、特開平６−７８５５６号公報に示されるような装置がある。この装置は図１に示すように高周波発振器２内に発振周波数を制御回路６により可変できる周波数可変発振回路ＯＳＣ２と、一定の周波数で発振する周波数固定発振回路〔例えば水晶発振回路］ＯＳＣ１とからなる発振部を備え、始動時には周波数可変発振回路ＯＳＣ２を動作させて高周波発振器３からの発振周波数を変化させ、その周波数に応じて高周波発振器３に接続された負荷回路のインピーダンスを変化させ、それに伴いハーフブリッジ型の増幅回路５から出力される電圧と電流の位相を変化させる。制御回路６は増幅回路５の出力に接続したコンデンサＣ1 、Ｃ2 の中点と、出力にコンデンサＣと共にに直列挿入しているインダクタＬの２次出力とから電圧、電流を取り込み、その位相差に応じて周波数可変発振回路ＯＳＣ１の発振周波数を変化させて整合がとれた状態とし、この整合がとれた状態で無電極放電灯１が点灯するに至る。無電極放電灯１が点灯した後、電波障害を与えないよう制御回路６はスイッチＳを制御して周波数固定発振回路ＯＳＣ１に切り替えて点灯を維持する。以上の動作により、上記課題を解決するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、増幅回路５に与える周波数信号を周波数可変発振回路ＯＳＣ２の出力から周波数固定発振回路ＯＳＣ１の出力に切り替える際、図７のように周波数が急峻に変化し、その結果無電極放電灯１がちらついたり、不安定になるといった課題がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、周波数の切り替え時における無電極放電灯のちらつきの発生や不安定になることを防止できる無電極放電灯点灯装置を提供するにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明では、無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部と、該発振部の出力を受けて電力増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、上記発振部を周波数可変発振回路と周波数固定回路とで構成し、上記無電極放電灯の始動時には上記周波数可変発振回路を選択し周波数を増加方向に緩やかに変化させて無電極放電灯を点灯させた後、周波数を減少方向に緩やかに変化させて一定周波数近傍まで移行させ、その後上記周波数固定回路を選択し、上記一定周波数で無電極放電灯の点灯を維持することを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、上記発振部が水晶振動子を具備することを特徴とする。
【００１３】
請求項３の発明では、請求項１又は２の発明において、上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具備することを特徴とする。
【００１４】
請求項９の発明では、請求項１乃至請求項８の発明において、上記無電極放電灯の点灯周彼数が数ＭＨｚから数百ＭＨｚであることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施形態により説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、回路的には図１の従来例回路と同じ回路構成となっているが、制御回路６による発振回路ＯＳＣ２の制御方法が下記のように異なる。
尚本実施形態では図１を参照してここでは回路構成を図面で示さない。
【００１６】
次に本実施形態の動作を図１及び図２に基づいて説明する。
図１の回路において、今電源Ｅが投入されると、まず周波数可変発振回路ＯＳＣ２が制御回路６の制御の下で基準周波数〔例えば１３．５６ＭＨｚ＝周波数固定発振回路ＯＳＣ１の発振周波数〕ｆで発振を開始し、増幅回路５のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のゲートに交互にトランスＴを介して周波数信号を与えて駆動する。そして制御回路６は図２に示すように無電極放電灯１が点灯するまで徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２の発振周波数を増加方向に変化させ、無電極放電灯１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させ、基準周波数ｆ或いはその近傍まで周波数を戻す。その後スイッチＳを切り替えて増幅回路５のスイッチング素子Ｑ1 ，Ｑ2 のゲートに周波数固定発振回路ＯＳＣ１の一定周波数の信号を与えて、無電極放電灯１の点灯を維持する。これにより無電極放電灯１がちらついたり、不安定になることを防止できる。
上記動作以外にかかる構成、および動作は従来例と同じである。
【００１７】
（実施形態２）
上記実施形態１では周波数可変発振回路ＯＳＣ２の発振周波数を直線的に変化させているが、本実施形態は図３に示すように周波数を緩やかな曲線を描くように周波数をスムーズに変化させ、無電極放電灯１のちらつき、不安定の防止効果を一層向上させるようにしたものである。
【００１８】
尚本実施形態お回路構成は制御回路６が実施形態１に比べて上記のような動作を為すために、その回路構成が複雑となるが、他の回路構成は実施形態１（図１の構成）と同じであるため、ここでは図示しない。
（実施形態３）
無電極放電灯点灯装置では、無電極放電灯１と誘導コイル２の微妙な配置のずれや経時変化等による変動などによってマッチングがずれることがある。そこでこのマッチングのずれの範囲を予め考慮し、それを十分カバーできる範囲に周波数可変発振回路ＯＳＣ２の発振開始の周波数と変化させる方向を図４に示すように設定したのが本実施形態である。
【００１９】
つまり発振を開始してからは、実施形態１或いは実施形態２と同様の動作を行なう。勿論マッチングのずれる方向が一方向に決まっている場合は、実施形態１や実施形態２のように、周波数の変化方向も基準周波数ｆから一方向にしてもよい。本実施形態を用いると、従来例のような位相検出のための回路等の負荷状態を検知する回路を省くことが可能である。尚その他の回路構成は上記実施形態１（図１の回路）と回路構成となっているため、図１を参照してここでは回路構成を図面で示さない。
【００２０】
（実施形態４）
本実施形態は、図５に示すように周波数可変発振回路ＯＳＣ２が基準周波数ｆで発振を開始し、周波数の高低の変化を繰返しながら徐々にその変化幅を大きくするように制御回路６にて発振回路ＯＳＣ２を制御するものである。尚その他の回路構成は上記実施形態１（図１の回路）と回路構成となっているため、図１を参照してここでは回路構成を図面で示さない。
【００２１】
上記実施形態３では、万が一発振開始の周波数から変化する方向に始動可能な周波数が存在しない場合、無電極放電灯１は点灯することがないが、本実施形態では、周波数の高低の変化幅が大きくなっていくため、いずれ始動可能な周波数に到着し、無電極放電灯１を点灯できる。従って、負荷状態を検出する回路が省略できる。
【００２２】
以上の説明で、周波数は高い方向に変化させているが、低い方向に変化させても良いことは言うまでもない。
【００２７】
尚上記各実施形態の周波数固定発振回路ＯＳＣ１には水晶発振子を設けて発振周波数を安定なものとしているが、周波数可変発振回路ＯＳＣ２にも水晶発振子を設けて基本的な周波数を安定するようにしても良い。また点灯周波数は数ＭＨｚ乃至数百ＭＨｚで設定すれば良い。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明は、無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部と、該発振部の出力を受けて電力増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、上記発振部を周波数可変発振回路と周波数固定回路とで構成し、上記無電極放電灯の始動時には上記周波数可変発振回路を選択し周波数を増加方向に緩やかに変化させて無電極放電灯を点灯させた後、周波数を減少方向に緩やかに変化させて一定周波数近傍まで移行させ、その後上記周波数固定回路を選択し、上記一定周波数で無電極放電灯の点灯を維持するので、周波数の変化状態から一定の状態に移行させる際、無電極放電灯がちらついたり、不安定になることを防止できる上に、発振回路の切り替えで始動時から点灯時への周波数切り替えが簡単に行なえる。
【００３１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、上記発振部が水晶振動子を具備するので、基本的な周波数を安定化できる。
【００３３】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具備するので、安定した一定周波数の信号が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来及び本発明の無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図３】本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図４】本発明の実施形態３の動作説明図である。
【図５】本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図６】基本的な従来例の回路構成図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
１ 無電極放電灯
２ 誘導コイル
３ 高周波発振器
４ マッチング回路
５ 増幅回路
６ 制御回路
ＯＳＣ１ 周波数可変発振回路
ＯＳＣ２ 周波数固定発振回路
Ｓ スイッチ
Ｅ 電源
Ｃ，Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ，Ｃ4 コンデンサ
Ｌ インダクタ
Claims (3)
- 無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部と、該発振部の出力を受けて電力増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、
上記発振部を周波数可変発振回路と周波数固定回路とで構成し、上記無電極放電灯の始動時には上記周波数可変発振回路を選択し周波数を増加方向に緩やかに変化させて無電極放電灯を点灯させた後、周波数を減少方向に緩やかに変化させて一定周波数近傍まで移行させ、その後上記周波数固定回路を選択し、上記一定周波数で無電極放電灯の点灯を維持することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。 - 上記発振部が水晶振動子を具備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。
- 上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具備することを特徴とする請求項１又は２記載の無電極放電灯点灯装置。
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| JPH10208894A JPH10208894A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3887862B2 true JP3887862B2 (ja) | 2007-02-28 |
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| JP1439697A Expired - Fee Related JP3887862B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 無電極放電灯点灯装置 |
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