JP3899798B2

JP3899798B2 - Electrodeless discharge lamp lighting device

Info

Publication number: JP3899798B2
Application number: JP2000292544A
Authority: JP
Inventors: 紳司牧村; 大志城戸; 進吾増本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2007-03-28
Anticipated expiration: 2020-09-26
Also published as: JP2002100495A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の無電極放電灯点灯装置として、例えば、図２０に示すような構成のものが提供されている（特開平６−１６３１８２号公報参照）。
この無電極放電灯点灯装置は、交流電源１から電源線５を介して交流電力を受けて交流／直流変換を行う直流電源回路２と、透明な球状のガラスバルブまたは内面に蛍光体が塗布された球状のガラスバルブ内に不活性ガス・金属蒸気等の放電ガス（例えば、水銀及び希ガス）を封入した無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波電源回路４とを主要部として構成されている。
【０００３】
上記の高周波電源回路４は、無電極放電ランプ３の球状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７、この高周波電力供給用コイル７に高周波電流を供給するための発振器８、この発振器８の発振出力を電力増幅する高周波電力増幅器９、高周波電力供給用コイル７と高周波電力増幅器９との間のインピーダンスマッチングをとって無電極放電ランプ３に効率よく高周波電力を伝達するための整合回路１０、直流電源回路２から重畳される比較的高周波のノイズを除くためのフィルタ回路１１、トランジスタなどのスイッチング素子１４、及びこのスイッチング素子１４を駆動する調光用の制御信号を伝達するフォトカプラ１５を備えている。
【０００４】
そして、直流電源回路２からの直流電力を受けた高周波電源回路４の発振器８からの出力を高周波電力増幅器９で増幅した後、整合回路１０を介して高周波電力供給用コイル７に対して数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、高周波電力供給用コイル７に高周波電磁界を発生させて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する。これに応じて、無電極放電ランプ３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ようになっている。
【０００５】
また、高周波電源回路４を構成する発振器８と高周波電力増幅器９との間には、上記のスイッチング素子１４が設けられており、このスイッチング素子１４の制御信号の入力部がフォトカプラ１５に接続されている。また、このフォトカプラ１５に接続された制御信号線１６は外部へ引き出され、この制御信号線１６の一対の接続端子１７ａ，１７ｂには、調光制御を行う図示しない制御信号発生装置が接続される。
【０００６】
そして、図外の制御信号発生装置からは、図２１（ａ）に示すように、所定の点滅周波数（１００Ｈｚ程度）の矩形波電圧を有する調光用の制御信号が発生され、その制御信号のデューティ比を可変することで、スイッチング素子１４をオン／オフ制御する。これにより、高周波電力増幅器９は、いわゆる時分割出力制御が行われて、同図（ｂ）に示すように、高周波出力が間欠的に発生されるので、無電極放電ランプ３に対する平均的な電力が全点灯時よりも低くなり、その結果、無電極放電ランプ３が調光される。
【０００７】
ところで、この構成の無電極放電灯点灯装置においては、高周波電源回路４の発振動作に伴って高周波ノイズが発生するので、この高周波ノイズが空間伝導によって外部に放射されるのを防止するために、高周波電源回路４全体を導電性のある金属製の第１のシールドケース２１内に収納している。
また、直流電源回路２も導電性のある金属製の第２のシールドケース２２内に収納されており、この第２のシールドケース２２は高周波領域の第１のシールドケース２１に近接または密着して配置している。
また、調光用の制御信号線１６は、第１のシールドケース２１から第２のシールドケース２２内に引き出され、この第２のシールドケース２２内においてその壁面に沿って配線され、さらに第２のシールドケース２２から外部に引き出されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような従来の無電極放電灯点灯装置において、時分割出力制御によって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合、未だ次のような課題が残されている。
【０００９】
（１）図外の制御信号発生装置からは、調光用の矩形波電圧を有する制御信号が制御信号線１６を介して高周波電源回路４に送られるが、高周波電力供給用コイル７等より発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導される可能性がある。そして、このような制御信号線１６で送られる制御信号に高周波ノイズが重畳すると、矩形波電圧波形が歪んでしまい、図２１に示すように、高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合［＝ｔON／（ｔON＋ｔOFF）］（以下、ＯＮデューティという）が変化して、無電極放電ランプ３で所定の調光出力が得られないことがある。
【００１０】
（２）また、時分割出力制御によって調光を行う期間中、高周波電源回路４に対しては、制御信号線１６を介して調光用の矩形波電圧を有する制御信号が継続して送られているために、この矩形波電圧によって発生するノイズが他に悪影響を及ぼすことがある。
【００１１】
（３）さらに、高周波電源回路４に対する時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力との比率Ｋ0 は、理想的には図２２の破線で示すようになる。つまり、理論上では、ＯＮデューティと調光出力とは、ＯＮデューティが１００％のときは調光出力も１００％、ＯＮデューティが０％のときには調光出力も０％で、１対１の関係となり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００１２】
ところが、実際上は、ＯＮデューティと調光出力との関係は、図２２の実線で示すように１対１の関係にならず、両者の比率ＫはＫ≠１となる事態が起こり得る。
その原因として、例えば、直流電源回路２として昇圧チョッパ回路を使用する場合、時分割制御によって無電極放電ランプ３の調光の程度が深くなって調光出力が小さくなるほど昇圧チョッパ回路の出力端の負荷が軽くなるので、その出力電圧が調光を行わない定常点灯状態（全点灯状態）の場合と比較して若干大きくなる傾向が有り、そのため、ＯＮデューティと調光出力との関係は、図２２の実線で示すようになってしまう。また、それ以外にも、例えば、無電極放電ランプ３の構成物質等の諸条件、無電極放電ランプ３内でのプラズマの発生状態、高周波電力供給用コイル７と無電極放電ランプ３との位置関係等、様々な原因があり、それらの影響によってもＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線で示すようになってしまう。
【００１３】
このように、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の破線で示す理想的な状態から同図中の実線で示すような状態になると、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定しても、実際の無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られないという不都合を生じる。
【００１４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、時分割出力制御によって調光を行う場合において、高周波電力供給用コイル等から発生する高周波ノイズが調光用の制御信号線に誘導された場合でも、その影響を受けることなく所定の調光出力が得られ、また、制御信号線で送られる制御信号である矩形波電圧によって発生するノイズが小さく、さらに、ＯＮデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を満たすようにして無電極放電ランプの調光出力が正確に得られる無電極放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明にあっては、次の構成を採用している。
すなわち、請求項１記載の発明の無電極放電灯点灯装置は、直流電力を供給する直流電源回路と、この直流電源回路の後段に接続されて高周波電力を出力する高周波電源回路と、この高周波電源回路の後段に接続される高周波電力供給用コイルと、バルブ内に放電ガスを封入し前記高周波電力供給用コイルの近傍に配設されてその高周波電力により点灯する無電極放電ランプとを有し、かつ、前記高周波電源回路は、高周波電力の時分割出力制御が可能な構成を備えた無電極放電灯点灯装置において、直流電圧レベルをもつ調光用の制御信号を入力するとともに、この制御信号を当該信号に対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号に変換して前記高周波電源回路に出力する信号変換回路と、高周波電力供給用コイルに流れる電流を検出する電流検出器と、を備えこの信号変換回路は、電流検出器の検出出力に基づいて、前記高周波電源回路から時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる場合の１周期に対する高周波電力の出力期間の時間的割合であるＯＮデューティと、前記無電極放電ランプの調光出力とが常に１対１の関係となるように補正を行う補正手段を有することを特徴としている。
【００２２】
請求項２記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、補正手段は、前記直流電源の出力電圧を調整することにより補正するものである。
【００２３】
請求項３記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記補正手段は、前記高周波電源回路の動作周波数を調整することにより補正するものである。
【００２４】
請求項４記載の発明に係る無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の構成において、前記高周波電源回路は、前記高周波電力供給用コイルとのインピーダンス整合を行う整合回路を含み、前記補正手段は、この整合回路のインピーダンスを調整することにより補正するものである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
［参考例１］
図１は、この参考例１における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図２０に示した従来の技術と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、従来技術と同一の構成及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００２８】
この参考例１の無電極放電灯点灯装置においても、従来と同様に、直流電源回路２と、無電極放電ランプ３と、直流電源回路２からの直流電力に基づいて無電極放電ランプ３に高周波電力を供給する高周波電源回路４とを主要部として構成されている。そして、高周波電源回路４は、高周波電力供給用コイル７、発振器８、高周波電力増幅器９、整合回路１０、フィルタ回路１１、スイッチング素子１４、及びフォトカプラ１５を備えている。
【００２９】
この参考例１の無電極放電灯点灯装置の特徴として、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制御信号を制御信号線１６を介して入力する接続端子１７ａ，１７ｂとフォトカプラ１５との間に信号変換回路２３が設けられている。そして、一対の接続端子１７ａ，１７ｂの内、一方の接続端子１７ａには調光用の制御信号として所要の直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、また、他方の接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされている。
【００３０】
信号変換回路２３は、一方の接続端子１７ａに入力される制御信号である直流電圧Ｖｓを、この直流電圧レベルに対応したデューティ比をもつ時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔに変換して高周波電源回路４のフォトカプラ１５に出力するように構成されている。
この場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ回路等を組み合わせることで実現される。
【００３１】
ここで、図２に示すように、制御信号線１６を介して入力される直流電圧Ｖｓ＝Ｖｍａｘのときには、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形（つまり、出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が１００％）となるので、高周波電源回路４から出力される高周波電力のＯＮデューティも１００％で、時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。
無電極放電ランプ３を調光するために、直流電圧Ｖｓを次第に減少させると、これに伴って信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比が小さくなるので、これに比例して高周波電源回路４の高周波電力が間欠出力される際のＯＮデューティも減少する。そして、直流電圧Ｖｓ＝０のときには、ＯＮデューティは０％となって無電極放電ランプ３の調光出力は零（消灯）となる。
【００３２】
このように、図外の制御信号発生装置から制御信号線１６を介して信号変換回路２３に入力される調光用の制御信号は、調光の程度に応じてある一定の直流電圧Ｖｓとなるため、高周波電力供給用コイル７などから発生する高周波ノイズが制御信号線１６に誘導された場合でも、この直流電圧Ｖｓは高周波ノイズの影響を殆ど受けることがない。特に、信号変換回路２３の入力側の前段にローパスフィルタなどを設ければ、高周波ノイズを容易にかつ確実に除去することができる。従って、高周波電源回路４に対する高周波電力の出力制御が正確に行われ、所望の調光出力が得られる。
また、調光用の制御信号は直流電圧Ｖｓであるので、それより放出されるノイズも少なく、他に悪影響を及ぼすこともない。
【００３３】
［参考例２］
この参考例２における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００３４】
ここで、上記の参考例１では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号は、図２に示したように、調光の程度に応じて連続的に直流電圧Ｖｓのレベルが変化するようにしている。
これに対して、この参考例２の特徴は、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、連続的でなく離散的な値を取ることである。すなわち、直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルからなる。
【００３５】
従って、図３に示すように、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔは矩形波でなく直流波形となるので、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）となる。一方、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、信号変換回路２３の出力信号Ｖｏｕｔはデューティ比が５０％となるので、高周波電源回路４が高周波電力を間欠的に出力する場合のＯＮデューティは５０％程度となる。
【００３６】
このように、この参考例２では、信号変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとして低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみなので、一層高周波ノイズの影響を受けにくくなる。
なお、この参考例２では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティ１００％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデューティが５０％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００３７】
［参考例３］
この参考例３における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００３８】
ここで、上記の参考例２では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）と高電圧（Ｈ）の２つのレベルのみからなるようにしている。
これに対して、この参考例３では、接続端子１７ａに入力される調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓは、低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルが加わるようになっている。
このため、信号変換回路２３は、入力される直流電圧Ｖｓの各レベルＬ，Ｍ、Ｈに応じてデューティ比が１００％、５０％、２５％の３種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力する。
【００３９】
従って、図４及び図５に示すように、接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）の場合には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）になる。また、直流電圧Ｖｓが中間電圧（Ｍ）の場合には、ＯＮデューティは５０％になる。さらに、直流電圧Ｖｓが高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％となる。
【００４０】
このように、この参考例３では、信号変換回路２３に入力される制御信号が直流電圧Ｖｓとして低電圧（Ｌ）、中間電圧（Ｍ）、及び高電圧（Ｈ）の３つのレベルとなるので、調光出力のレベル調整の段階が増加する。
なお、この参考例３では、直流電圧Ｖｓが低電圧（Ｌ）ではＯＮデューティ１００％、中間電圧（Ｍ）ではＯＮデューティが５０％、高電圧（Ｈ）ではＯＮデューティが２５％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００４１】
［参考例４］
図６は本発明の参考例４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。
なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００４２】
この参考例４の特徴は、信号変換回路２３に対する接続端子１７ａ，１７ｂ，１７ｃが３つ設けられており、２つの接続端子１７ａ，１７ｃに対しては、図外の制御信号発生装置から発生される調光用の制御信号として、高電圧（Ｈ）と低電圧（Ｌ）の２つのレベルの直流電圧Ｖｓが印加されるようになっており、また、残り接続端子１７ｂは接地端子（ＧＮＤ）とされている。
このため、信号変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌの組み合わせに応じて、デューティ比が１００％、７５％、５０％、２５％の４種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを高周波電源回路４のフォトカプラ１５に出力するように構成されている。
【００４３】
この場合の信号変換回路２３の具体的な構成としては、例えば、所定周波数を有する三角波のキャリア信号を発生するキャリア信号発生器と、上記の直流電圧Ｖｓに応じてこのキャリア信号のクリップレベルを設定するクリッパ回路等の構成に加えて、クリッパ回路の入力側の前段に複数の分圧抵抗と、各分圧抵抗を選択するスイッチ回路とを設け、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓの各電圧レベルＨ，Ｌに応じてスイッチ回路で分圧抵抗を選択してクリップ回路への入力電圧を変化させることで実現される。
【００４４】
従って、この参考例４では、例えば、図７に示すように、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に低電圧（Ｌ）の場合には、高周波電源回路４のＯＮデューティは１００％で時分割出力制御を行わない定常動作状態（全点灯状態）になる。また、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ1が低電圧（Ｌ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは７５％になる。さらに、一方の接続端子１７ａに加わる直流電圧Ｖｓ1が高電圧（Ｈ）で、他方の接続端子１７ｂに加わる直流電圧Ｖｓ2が低電圧（Ｌ）の場合には、ＯＮデューティは５０％になる。さらにまた、両接続端子１７ａ，１７ｃに加わる直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2が共に高電圧（Ｈ）の場合には、ＯＮデューティは２５％になる。
【００４５】
このように、この参考例４では、信号変換回路２３は、接続端子１７ａ，１７ｃに入力される直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2の各電圧レベルＬ，Ｈの組み合わせに応じて、デューティ比の異なる４種類の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するので、参考例２，３に比較して一層多くの段階の調光出力の制御が行えるという利点を有する。
なお、この参考例４では、直流電圧Ｖｓ1，Ｖｓ2に応じて選択されるＯＮデューティは１００％、７５％、５０％，２５％としているが、この数値に限定されるものではなく、他の値を取るようにしてもよい。
【００４６】
［参考例５］
この参考例５における無電極放電灯点灯装置の基本的な回路構成は、図１に示した構成と同じであるから、同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳細な説明は省略する。
【００４７】
前述の参考例１〜４では、無電極放電ランプ３の調光を行う期間中は、調光用の制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2は、信号変換回路２３に対して継続して入力されるようになっている。
これに対して、この参考例５の特徴は、制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2が入力される毎にこの信号レベルを保持し、この保持した制御信号Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2により変換する入力信号保持手段を有している。
この信号保持手段の具体例としては、前述の参考例１〜４を構成する信号変換回路２３の入力側の前段に例えばピークホールド回路を設けることにより実現される。
【００４８】
従って、調光用の制御信号である直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2がレベル変更されるときだけ、図外の制御信号発生装置からその制御信号を発生して信号変換回路２３に入力すればよく、常時、接続端子１７ａ，１７ｃを介して信号変換回路２３に直流電圧Ｖｓ，Ｖｓ1，Ｖｓ2を印加する必要がないため、制御信号を送る側と受け取る側の双方で消費電力を低減することができる。しかも、特に信号変換回路２３側では発熱を抑えることができる。
【００４９】
［実施の形態１］
図８は本発明の実施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、実施の形態１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００５０】
この実施の形態１の特徴は、高周波電力供給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて上記の信号Ｖｏｕｔが出力される際のデューティ比を補正することで、結果的に高周波電源回路４から高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティを修正するように構成されていることである。
【００５１】
ここで、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合に、信号変換回路２３は、同時に、電流検出器２４の検出出力に基づいて、上記の出力信号Ｖｏｕｔのデューティ比を補正することで、高周波電源回路４から出力される高周波電力が間欠的に出力される際のＯＮデューティを図９の実線になるように修正する。つまり、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従ってＯＮデューティが次第に小さくなるように修正を行う。
【００５２】
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0 ≒１となる。
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００５３】
［実施の形態２］
図１０は本発明の実施の形態２における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。
なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００５４】
この実施の形態２の特徴は、高周波電力供給コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて直流電源回路２の出力電圧ＶDCを補正するように構成されていることである。
【００５５】
図１１に直流電源回路２の具体的な構成の一例を示す。この直流電源回路２は、直流安定化電源としてのいわゆる昇降圧チョッパ回路であって、フィルタ回路２６、整流器２７、及び昇降圧チョッパ回路２８を備えている。そして、フィルタ回路２６は、コンデンサＣ１，Ｃ２、コモンチョ−クコイルＬ１，Ｌ２、及びノーマルチョ−クコイルＬ３で構成されている。また、整流器２７は、ダイオードブリッジ回路からなる。さらに、昇降圧チョッバ回路２８は、ＦＥＴなどのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２、インダグタＬ４、ダイオードＤ１，Ｄ２、平滑コンデンサＣ３、及び制御回路２９から構成されている。
【００５６】
そして、交流電源１から電源線５を介して入力される交流電圧は、フィルタ回路２６を介して整流器２７で整流され、整流後の電圧が昇降圧チョッパ回路２８によって昇圧または降圧されて後安定化された直流電圧が出力される。すなわち、昇降圧チョッパ回路２８の制御回路２９によって、両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が互いに同期してオン／オフ動作されることにより、インダクタＬ４に対してエネルギーの蓄積と放出とが繰り返され、これに伴ってインダクタＬ４には三角波状の電流が流れるが、これが平滑コンデンサＣ３によって平滑化されて、直流の出力電圧が得られる。また、制御回路２９からの出力によって両スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフのデューティ比を制御することで、直流電圧レベルが可変される。
【００５７】
ここで、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う場合に、ＯＮデューティと調光出力との関係が図２２の実線で示すようになっているとする。このとき、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、直流電源回路２を構成する昇降圧チョッパ回路２８の制御回路２９を介して当該回路２８の出力電圧ＶDCを、図１２の実線で示すように補正する。
つまり、時分割出力制御時に、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って昇降圧チョッパ回路２８の出力電圧ＶDCを次第に小さくなるように補正を行う。その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００５８】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
なお、この実施の形態２では、直流電源回路２として、図１１に示したような昇降圧チョッパ回路を使用しているが、これに限らず、図１３に示すような構成の昇圧チョッパ回路を使用することも可能である。
【００５９】
［実施の形態３］
図１４は本発明の実施の形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６０】
この実施の形態３の特徴は、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて整合回路１０のコンデンサの容量を変えるなどしてインピーダンスを補正するように構成されていることである。
【００６１】
従って、この実施の形態３においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１５の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って整合回路１０のインピーダンスを補正することで、高周波電力供給用コイル７の両端電圧ＶL が次第に小さくなるように変化される。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００６２】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００６３】
［実施の形態４］
図１６は本発明の実施の形態４における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６４】
この実施の形態４の特徴は、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、また、信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて高周波電源回路４を構成する発振器８の発振周波数を補正するように構成されていることである。
【００６５】
従って、この実施の形態４においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１７の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従って発振器８の発振周波数をが次第に小さくなるように補正する。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0 は、Ｋ0 ≒１となる。
【００６６】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００６７】
［実施の形態５］
図１８は本発明の実施の形態５における無電極放電灯点灯装置の回路図であり、図１に示した参考例１と対応する構成部分については同一の符号を付す。なお、参考例１と同一の構成、及び同一の作用効果を有する部分については詳しい説明は省略する。
【００６８】
この実施の形態５の特徴は、高周波電力増幅器９がその増幅素子である２つのスイッチング素子（ここではＦＥＴ）Ｑ３，Ｑ４を直列接続してＤ級増幅器が構成されるとともに、両スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４を駆動するドライブ回路３０が設けられ、さらに、発振器が省略されている。
また、高周波電力供給用コイル７に流れる電流を検出する電流検出器２４が設けられており、しかも、この信号変換回路２３は、調光用の制御信号Ｖｓに基づいて高周波電源回路４の時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔを出力するとともに、さらに、電流検出器２４の検出出力に基づいて、ドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューティ比を補正するように構成されていることである。
【００６９】
従って、この実施の形態５においては、信号変換回路２３から出力される時分割出力制御用の信号Ｖｏｕｔによって高周波電源回路４から高周波電力を間欠的に出力して調光を行う際に、同時に、信号変換回路２３は、電流検出器２４の検出出力に基づいて、図１９の実線で示すように、ＯＮデューティの値が小さくなるのに従ってドライブ回路３０のスイッチング素子Ｑ３またはＱ４のオン／オフのデューティ比が次第に小さくなるように補正する。
その結果、時分割出力制御によって高周波電力を間欠的に発生させる際のＯＮデューティと、無電極放電ランプ３の調光出力とは、図２２の破線で示した理想的な１対１の関係、つまり、両者の比率Ｋ0は、Ｋ0≒１となる。
【００７０】
このため、調光用の制御信号によって高周波電源回路４に対してＯＮデューティを設定すれば、それに応じた無電極放電ランプ３の調光出力が正確に得られることになる。
【００７１】
本発明によれば、信号変換回路には、ＯＮデューティと調光出力との関係が常に１対１の関係を満たすように補正する補正手段を備えているので、無電極放電ランプの調光出力が正確に得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例１における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】図１の装置を構成する信号変換回路への入力電圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図である。
【図３】本発明の参考例２における無電極放電灯点灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図４】本発明の参考例３における無電極放電灯点灯装置の信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図５】図４の装置を構成する信号変換回路への入力電圧と、これに対応して高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティとの関係を示す特性図である。
【図６】本発明の参考例４における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図７】図６の装置を構成する信号変換回路への入力電圧レベルとＯＮデューティとの関係を示す説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図９】図８の装置において、信号変換回路の出力を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１１】図１０の装置を構成する直流電源回路の具体例を示す回路図である。
【図１２】図１０の装置を構成する信号変換回路によって直流電源回路の出力電圧を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１３】図１０の装置を構成する直流電源回路の他の具体例を示す回路図である。
【図１４】本発明の実施の形態３における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１５】図１４の装置を構成する信号変換回路によって整合回路のインピーダンスを補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１６】本発明の実施の形態４における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１７】図１６の装置を構成する信号変換回路によって発振器の動作周波数を補正する補正曲線を示す特性図である。
【図１８】本発明の実施の形態５における無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図１９】図１８の装置を構成する信号変換回路によって高周波電力増幅器の増幅出力をを補正する補正曲線を示す特性図である。
【図２０】従来の無電極放電灯点灯装置の回路図である。
【図２１】図２０の装置の高周波電源回路に与えられる調光用の制御信号と、この制御信号に基づく時分割出力制御によって同回路から出力される高周波電力とを示す波形図である。
【図２２】高周波電源回路が時分割出力制御される場合のＯＮデューティと無電極放電ランプの調光出力との関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１交流電源
２直流電源回路
３無電極放電ランプ
４高周波電源回路
７高周波電力供給用コイル
８発振器
９高周波電力増幅器
１０整合回路
１６制御信号線
２３信号変換回路
２４電流検出器
３０ドライブ回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
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.
[0002]
[Prior art]
As a conventional electrodeless discharge lamp lighting device of this type, for example, one having a configuration as shown in FIG. 20 is provided (see Japanese Patent Laid-Open No. 6-163182).
In this electrodeless discharge lamp lighting device, a phosphor is applied to a DC power supply circuit 2 that receives AC power from an AC power supply 1 via a power supply line 5 and performs AC / DC conversion, and a transparent spherical glass bulb or an inner surface. Electrodeless discharge lamp 3 in which discharge gas (for example, mercury and rare gas) such as inert gas and metal vapor is sealed in a spherical glass bulb, and electrodeless discharge lamp based on DC power from DC power supply circuit 2 The main part is a high-frequency power supply circuit 4 that supplies high-frequency power to 3.
[0003]
The high-frequency power supply circuit 4 includes a high-frequency power supply coil 7 disposed close to the spherical outer periphery of the electrodeless discharge lamp 3, an oscillator 8 for supplying high-frequency current to the high-frequency power supply coil 7, A high-frequency power amplifier 9 for amplifying the oscillation output of the oscillator 8 and matching for efficiently transmitting the high-frequency power to the electrodeless discharge lamp 3 by impedance matching between the high-frequency power amplifier 9 and the high-frequency power supply coil 7. Circuit 10, filter circuit 11 for removing relatively high-frequency noise superimposed from DC power supply circuit 2, switching element 14 such as a transistor, and photocoupler for transmitting a dimming control signal for driving this switching element 14 15 is provided.
[0004]
Then, after the output from the oscillator 8 of the high frequency power supply circuit 4 receiving the DC power from the DC power supply circuit 2 is amplified by the high frequency power amplifier 9, several MHz is applied to the high frequency power supply coil 7 through the matching circuit 10. Then, a high frequency current of several hundred MHz is supplied to generate a high frequency electromagnetic field in the high frequency power supply coil 7 and supply high frequency power to the electrodeless discharge lamp 3. In response to this, a high-frequency plasma current is generated in the electrodeless discharge lamp 3 to generate ultraviolet rays or visible light.
[0005]
The switching element 14 is provided between the oscillator 8 and the high-frequency power amplifier 9 constituting the high-frequency power supply circuit 4, and the control signal input portion of the switching element 14 is connected to the photocoupler 15. ing. The control signal line 16 connected to the photocoupler 15 is drawn to the outside, and a control signal generator (not shown) that performs dimming control is connected to the pair of connection terminals 17a and 17b of the control signal line 16. The
[0006]
Then, as shown in FIG. 21A, a control signal generator for dimming having a rectangular wave voltage with a predetermined blinking frequency (about 100 Hz) is generated from a control signal generator outside the figure. The switching element 14 is controlled to be turned on / off by changing the duty ratio. As a result, the high frequency power amplifier 9 performs so-called time-division output control and intermittently generates a high frequency output as shown in FIG. Becomes lower than when all the lamps are lit, and as a result, the electrodeless discharge lamp 3 is dimmed.
[0007]
By the way, in the electrodeless discharge lamp lighting device having this configuration, high-frequency noise is generated along with the oscillation operation of the high-frequency power supply circuit 4, so that this high-frequency noise is prevented from being radiated to the outside by spatial conduction. The entire high-frequency power supply circuit 4 is housed in a first shield case 21 made of conductive metal.
The DC power supply circuit 2 is also housed in a conductive metal second shield case 22, and the second shield case 22 is close to or in close contact with the first shield case 21 in the high frequency region. It is arranged.
The control signal line 16 for dimming is led out from the first shield case 21 into the second shield case 22 and wired along the wall surface in the second shield case 22. The shield case 22 is pulled out to the outside.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a conventional electrodeless discharge lamp lighting device, when dimming is performed by intermittently outputting high frequency power from the high frequency power supply circuit 4 by time-sharing output control, the following problems still remain. Yes.
[0009]
(1) A control signal having a rectangular wave voltage for dimming is sent from the control signal generator (not shown) to the high-frequency power supply circuit 4 through the control signal line 16, but is generated from the high-frequency power supply coil 7 and the like. There is a possibility that high-frequency noise is induced in the control signal line 16. When the high frequency noise is superimposed on the control signal sent through the control signal line 16 as described above, the rectangular wave voltage waveform is distorted, and high frequency power is intermittently generated from the high frequency power supply circuit 4 as shown in FIG. In this case, the time ratio [= tON / (tON + tOFF)] (hereinafter referred to as ON duty) of the output period of the high-frequency power with respect to one cycle changes, and the electrodeless discharge lamp 3 cannot obtain a predetermined dimming output. There is.
[0010]
(2) Further, during the period of dimming by time-division output control, a control signal having a dimming rectangular wave voltage is continuously sent to the high frequency power supply circuit 4 via the control signal line 16. Therefore, the noise generated by this rectangular wave voltage may adversely affect others.
[0011]
(3) Further, the ratio K0 between the ON duty when intermittently generating the high frequency power by the time division output control for the high frequency power supply circuit 4 and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 is ideally shown in FIG. As shown by the broken line. That is, theoretically, the ON duty and the dimming output have a one-to-one relationship between the dimming output of 100% when the ON duty is 100% and the dimming output of 0% when the ON duty is 0%. Thus, the ratio K0 between the two becomes K0≈1.
[0012]
However, in practice, the relationship between the ON duty and the dimming output is not a one-to-one relationship as shown by the solid line in FIG. 22, and the ratio K between the two may be K ≠ 1.
As a cause thereof, for example, when a step-up chopper circuit is used as the DC power supply circuit 2, the degree of dimming of the electrodeless discharge lamp 3 is deepened by time-sharing control, and the dimming output becomes smaller. Since the load becomes lighter, the output voltage tends to be slightly larger than that in the steady lighting state (full lighting state) in which dimming is not performed. Therefore, the relationship between the ON duty and the dimming output is shown in FIG. As shown by the solid line of 22. In addition, for example, various conditions such as constituent materials of the electrodeless discharge lamp 3, plasma generation state in the electrodeless discharge lamp 3, positions of the high frequency power supply coil 7 and the electrodeless discharge lamp 3 There are various causes such as a relationship, and the relationship between the ON duty and the dimming output is indicated by a solid line in FIG. 22 due to the influence thereof.
[0013]
Thus, when the relationship between the ON duty and the dimming output changes from the ideal state shown by the broken line in FIG. 22 to the state shown by the solid line in FIG. 22, the high frequency power supply circuit 4 is controlled by the dimming control signal. On the other hand, even if the ON duty is set, the actual dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 cannot be obtained accurately.
[0014]
The present invention has been made in view of the above circumstances. When dimming is performed by time-sharing output control, high-frequency noise generated from a high-frequency power supply coil or the like is induced to a dimming control signal line. Even in such a case, a predetermined dimming output can be obtained without being affected by this, and noise generated by a rectangular wave voltage that is a control signal sent by the control signal line is small, and further, the ON duty and the dimming output It is an object of the present invention to provide an electrodeless discharge lamp lighting device capable of accurately obtaining a dimming output of an electrodeless discharge lamp so that the relationship always satisfies a one-to-one relationship.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention adopts the following configuration.
That is, the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect of the present invention includes a DC power supply circuit that supplies DC power, a high-frequency power supply circuit that is connected to a subsequent stage of the DC power supply circuit and outputs high-frequency power, and the high-frequency power supply A high frequency power supply coil connected to a subsequent stage of the circuit, and an electrodeless discharge lamp which is disposed in the vicinity of the high frequency power supply coil with a discharge gas enclosed in a bulb and is lit by the high frequency power, In the electrodeless discharge lamp lighting device having a configuration capable of time-division output control of high-frequency power, the high-frequency power supply circuit inputs a dimming control signal having a DC voltage level and outputs the control signal. A signal conversion circuit for converting to a signal for time division output control having a duty ratio corresponding to the signal and outputting the signal to the high frequency power supply circuit And a current detector for detecting a current flowing in the high frequency power supply coil; This signal conversion circuit comprises Based on the detection output of the current detector, When the high frequency power is intermittently generated from the high frequency power supply circuit by the time division output control, the ON duty which is the time ratio of the output period of the high frequency power to one cycle and the dimming output of the electrodeless discharge lamp are always It is characterized by having correction means for performing correction so as to have a one-to-one relationship.
[0022]
Claim 2 In the electrodeless discharge lamp lighting device according to the invention described above, the correction means corrects the output voltage of the DC power supply by adjusting the output voltage.
[0023]
Claim 3 In the electrodeless discharge lamp lighting device according to the invention described above, in the configuration according to claim 1, the correction means corrects the operating frequency of the high-frequency power supply circuit by adjusting the operating frequency.
[0024]
Claim 4 In the electrodeless discharge lamp lighting device according to the invention described in claim 1, the high-frequency power supply circuit includes a matching circuit that performs impedance matching with the high-frequency power supply coil. Correction is performed by adjusting the impedance of the matching circuit.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[ Reference example 1]
Figure 1 shows this Reference example 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. 1, and the same reference numerals are given to components corresponding to those of the conventional technique shown in FIG. Detailed description of the same configuration and parts having the same functions and effects as those of the prior art will be omitted.
[0028]
this Reference example Also in the electrodeless discharge lamp lighting device 1, high-frequency power is supplied to the electrodeless discharge lamp 3 based on the DC power from the DC power supply circuit 2, the electrodeless discharge lamp 3, and the DC power supply circuit 2 as in the past. The high-frequency power supply circuit 4 is configured as a main part. The high frequency power supply circuit 4 includes a high frequency power supply coil 7, an oscillator 8, a high frequency power amplifier 9, a matching circuit 10, a filter circuit 11, a switching element 14, and a photocoupler 15.
[0029]
this Reference example As a feature of the electrodeless discharge lamp lighting device 1, the connection terminals 17 a and 17 b for inputting a control signal for dimming generated from a control signal generator (not shown) via the control signal line 16 and the photocoupler 15 A signal conversion circuit 23 is provided therebetween. Of the pair of connection terminals 17a and 17b, one connection terminal 17a is applied with a required DC voltage Vs as a dimming control signal, and the other connection terminal 17b is grounded. Terminal (GND).
[0030]
The signal conversion circuit 23 converts the DC voltage Vs, which is a control signal input to one of the connection terminals 17a, into a time-division output control signal Vout having a duty ratio corresponding to the DC voltage level. 4 photocouplers 15 are configured to output.
As a specific configuration of the signal conversion circuit 23 in this case, for example, a carrier signal generator that generates a triangular wave carrier signal having a predetermined frequency, and a clip level of the carrier signal is set according to the DC voltage Vs. This is realized by combining a clipper circuit and the like.
[0031]
Here, as shown in FIG. 2, when the DC voltage Vs = Vmax input through the control signal line 16, the output signal Vout of the signal conversion circuit 23 is not a rectangular wave but a DC waveform (that is, the output signal Vout). Therefore, the ON duty of the high-frequency power output from the high-frequency power supply circuit 4 is also 100%, and a steady operation state (all lighting state) in which time-division output control is not performed is obtained.
When the direct-current voltage Vs is gradually decreased to dim the electrodeless discharge lamp 3, the duty ratio of the output signal Vout of the signal conversion circuit 23 is reduced accordingly, so that the high frequency power supply circuit 4 is proportionally proportional thereto. The ON duty when the high frequency power is intermittently output also decreases. When the DC voltage Vs = 0, the ON duty is 0%, and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 is zero (lights off).
[0032]
As described above, the dimming control signal input to the signal conversion circuit 23 from the control signal generator (not shown) via the control signal line 16 becomes a certain DC voltage Vs according to the degree of dimming. Therefore, even when high frequency noise generated from the high frequency power supply coil 7 or the like is induced to the control signal line 16, the DC voltage Vs is hardly affected by the high frequency noise. In particular, if a low-pass filter or the like is provided in the previous stage on the input side of the signal conversion circuit 23, high-frequency noise can be easily and reliably removed. Therefore, the output control of the high frequency power to the high frequency power supply circuit 4 is accurately performed, and a desired dimming output can be obtained.
Further, since the control signal for dimming is the DC voltage Vs, there is little noise emitted from the control signal, and there is no other adverse effect.
[0033]
[ Reference example 2]
this Reference example The basic circuit configuration of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. 2 is the same as the configuration shown in FIG. 1, and thus detailed description of the same configuration and the parts having the same operational effects are omitted.
[0034]
Where above Reference example 1, the dimming control signal input to the connection terminal 17 a continuously changes the level of the DC voltage Vs according to the degree of dimming, as shown in FIG. 2.
In contrast, this Reference example The second feature is that the direct-current voltage Vs, which is a dimming control signal input to the connection terminal 17a, takes a discrete value rather than a continuous value. That is, the DC voltage Vs consists of two levels, a low voltage (L) and a high voltage (H).
[0035]
Therefore, as shown in FIG. 3, when the DC voltage Vs applied to the connection terminal 17a is a low voltage (L), the signal Vout for time division output control output from the signal conversion circuit 23 is not a rectangular wave but a DC voltage. Since it has a waveform, the ON duty of the high-frequency power supply circuit 4 is 100%, and a steady operation state (all lighting state) in which time-division output control is not performed is obtained. On the other hand, when the DC voltage Vs applied to the connection terminal 17a is a high voltage (H), the output signal Vout of the signal conversion circuit 23 has a duty ratio of 50%, so that the high frequency power supply circuit 4 intermittently supplies high frequency power. The ON duty when outputting is about 50%.
[0036]
Like this Reference example 2, since the control signal input to the signal conversion circuit 23 has only two levels of the low voltage (L) and the high voltage (H) as the DC voltage Vs, the control signal 23 is less susceptible to high frequency noise.
In addition, this Reference example 2, the DC voltage Vs is ON duty 100% when the voltage is low (L), and ON duty is 50% when the DC voltage Vs is high (H). However, the value is not limited to this value. May be.
[0037]
[ Reference example 3]
this Reference example The basic circuit configuration of the electrodeless discharge lamp lighting device 3 in FIG. 3 is the same as the configuration shown in FIG. 1, and therefore, detailed description of the same configuration and portions having the same operational effects is omitted.
[0038]
Where above Reference example 2, the direct-current voltage Vs, which is a dimming control signal input to the connection terminal 17 a, is made up of only two levels, a low voltage (L) and a high voltage (H).
In contrast, this Reference example 3, the DC voltage Vs, which is a dimming control signal input to the connection terminal 17a, is added with three levels of a low voltage (L), an intermediate voltage (M), and a high voltage (H). ing.
Therefore, the signal conversion circuit 23 outputs three types of time-division output control signals Vout with duty ratios of 100%, 50%, and 25% according to the levels L, M, and H of the input DC voltage Vs. Output.
[0039]
Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, when the DC voltage Vs applied to the connection terminal 17a is a low voltage (L), the ON duty of the high frequency power supply circuit 4 is 100% and the time division output control is not performed. The operation state (all lighting state) is entered. When the DC voltage Vs is an intermediate voltage (M), the ON duty is 50%. Further, when the DC voltage Vs is a high voltage (H), the ON duty is 25%.
[0040]
Like this Reference example 3, the control signal input to the signal conversion circuit 23 has three levels of low voltage (L), intermediate voltage (M), and high voltage (H) as the DC voltage Vs. The number of stages increases.
In addition, this Reference example 3, the DC voltage Vs is ON duty 100% when the voltage is low (L), the ON duty is 50% when the intermediate voltage (M) is ON, and the ON duty is 25% when the voltage is high (H). Other values may be taken instead of those.
[0041]
[ Reference example 4]
FIG. 6 shows the present invention. Reference example 4 is a circuit diagram of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. Reference example Constituent parts corresponding to 1 are denoted by the same reference numerals.
In addition, Reference example Detailed description of the same configuration as in 1 and portions having the same operational effects will be omitted.
[0042]
this Reference example The fourth feature is that three connection terminals 17a, 17b, and 17c for the signal conversion circuit 23 are provided, and dimming generated from a control signal generator (not shown) for the two connection terminals 17a and 17c. As a control signal, two levels of DC voltage Vs, a high voltage (H) and a low voltage (L), are applied, and the remaining connection terminal 17b is a ground terminal (GND). Yes.
Therefore, the signal conversion circuit 23 has a duty ratio according to the combination of the voltage levels H and L of the DC voltage Vs input to the connection terminals 17a and 17c. Ratio Four types of time-division output control signals Vout of 100%, 75%, 50%, and 25% are output to the photocoupler 15 of the high-frequency power supply circuit 4.
[0043]
As a specific configuration of the signal conversion circuit 23 in this case, for example, a carrier signal generator that generates a triangular wave carrier signal having a predetermined frequency, and a clip level of the carrier signal is set according to the DC voltage Vs. In addition to the configuration of the clipper circuit and the like, a plurality of voltage dividing resistors and a switch circuit for selecting each voltage dividing resistor are provided in the previous stage on the input side of the clipper circuit, and the DC voltage Vs input to the connection terminals 17a and 17c. This is realized by selecting a voltage dividing resistor in the switch circuit according to each of the voltage levels H and L and changing the input voltage to the clip circuit.
[0044]
So this Reference example 4, for example, as shown in FIG. 7, when the DC voltages Vs 1 and Vs 2 applied to both connection terminals 17 a and 17 c are both low voltage (L), the ON duty of the high-frequency power supply circuit 4 is time-divided at 100%. A steady operation state in which output control is not performed (all lighting states) is entered. When the DC voltage Vs1 applied to one connection terminal 17a is a low voltage (L) and the DC voltage Vs2 applied to the other connection terminal 17b is a high voltage (H), the ON duty is 75%. Further, when the DC voltage Vs1 applied to one connection terminal 17a is a high voltage (H) and the DC voltage Vs2 applied to the other connection terminal 17b is a low voltage (L), the ON duty is 50%. Furthermore, when the DC voltages Vs1 and Vs2 applied to both connection terminals 17a and 17c are both high voltage (H), the ON duty is 25%.
[0045]
Like this Reference example 4, the signal conversion circuit 23 has four types of time-division output control signals having different duty ratios according to combinations of the voltage levels L and H of the DC voltages Vs1 and Vs2 input to the connection terminals 17a and 17c. Since Vout is output, Reference example Compared with 2 and 3, there is an advantage that the dimming output can be controlled in more stages.
In addition, this Reference example 4, the ON duty selected according to the DC voltages Vs1, Vs2 is 100%, 75%, 50%, 25%. However, the present invention is not limited to this value, and other values may be taken. Also good.
[0046]
[ Reference example 5]
this Reference example The basic circuit configuration of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. 5 is the same as the configuration shown in FIG. 1, and therefore, detailed description of the same configuration and portions having the same operational effects is omitted.
[0047]
The above Reference example 1 to 4, the dimming control signals Vs, Vs1, and Vs2 are continuously input to the signal conversion circuit 23 during the dimming period of the electrodeless discharge lamp 3. .
In contrast, this Reference example The feature of No. 5 is that it has an input signal holding means for holding this signal level every time the control signals Vs, Vs1, and Vs2 are inputted, and converting them by the held control signals Vs, Vs1, and Vs2.
As a specific example of this signal holding means, Reference example This is realized by providing, for example, a peak hold circuit in the previous stage on the input side of the signal conversion circuit 23 constituting 1 to 4.
[0048]
Therefore, only when the DC voltages Vs, Vs1, and Vs2 that are dimming control signals are changed in level, the control signals need only be generated from a control signal generator (not shown) and input to the signal conversion circuit 23. Since it is not always necessary to apply the DC voltages Vs, Vs1, and Vs2 to the signal conversion circuit 23 via the connection terminals 17a and 17c, the power consumption can be reduced on both the sending side and the receiving side. In addition, heat generation can be suppressed particularly on the signal conversion circuit 23 side.
[0049]
Embodiment 1 ]
FIG. 8 shows an embodiment of the present invention. 1 FIG. 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. Reference example Constituent parts corresponding to 1 are denoted by the same reference numerals. Note that detailed description of the same structure and the same function and effect as those of the first embodiment is omitted.
[0050]
This embodiment 1 Is characterized in that a current detector 24 for detecting a current flowing in the high-frequency power supply coil 7 is provided, and the signal conversion circuit 23 performs time-division of the high-frequency power supply circuit 4 based on the control signal Vs for dimming. The output control signal Vout is output, and further, the duty ratio when the signal Vout is output based on the detection output of the current detector 24 is corrected. That is, it is configured to correct the ON duty when power is intermittently output.
[0051]
Here, in the case of performing dimming by intermittently outputting high-frequency power from the high-frequency power supply circuit 4 by the time-division output control signal Vout output from the signal conversion circuit 23, the signal conversion circuit 23 simultaneously By correcting the duty ratio of the output signal Vout based on the detection output of the detector 24, the ON duty when the high frequency power output from the high frequency power supply circuit 4 is output intermittently is shown by the solid line in FIG. Modify to be. In other words, correction is performed so that the ON duty gradually decreases as the ON duty value decreases.
[0052]
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 are in an ideal one-to-one relationship indicated by the broken line in FIG. That is, the ratio K0 between the two is K0≈1.
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency power supply circuit 4 by the dimming control signal, the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 corresponding to the ON duty can be obtained accurately.
[0053]
Embodiment 2 ]
FIG. 10 shows an embodiment of the present invention. 2 FIG. 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. Reference example Constituent parts corresponding to 1 are denoted by the same reference numerals.
In addition, Reference example Detailed description of the same configuration as in 1 and portions having the same operational effects will be omitted.
[0054]
This embodiment 2 Is characterized in that a current detector 24 for detecting a current flowing in the high-frequency power supply coil 7 is provided, and the signal conversion circuit 23 performs time-division of the high-frequency power supply circuit 4 based on the control signal Vs for dimming. The output control signal Vout is output, and the output voltage VDC of the DC power supply circuit 2 is corrected based on the detection output of the current detector 24.
[0055]
FIG. 11 shows an example of a specific configuration of the DC power supply circuit 2. This DC power supply circuit 2 is a so-called step-up / step-down chopper circuit as a direct-current stabilized power source, and includes a filter circuit 26, a rectifier 27, and a step-up / step-down chopper circuit 28. The filter circuit 26 includes capacitors C1 and C2, common choke coils L1 and L2, and a normal choke coil L3. The rectifier 27 is composed of a diode bridge circuit. Further, the step-up / step-down chopper circuit 28 includes switching elements Q1 and Q2 such as FETs, an inductor L4, diodes D1 and D2, a smoothing capacitor C3, and a control circuit 29.
[0056]
The AC voltage input from the AC power supply 1 via the power supply line 5 is rectified by the rectifier 27 via the filter circuit 26, and the rectified voltage is boosted or stepped down by the step-up / down chopper circuit 28 and then stabilized. The direct current voltage is output. That is, the switching circuit Q1 and Q2 are turned on / off in synchronization with each other by the control circuit 29 of the step-up / step-down chopper circuit 28, whereby energy is stored and released repeatedly from the inductor L4. Along with this, a triangular wave current flows through the inductor L4, which is smoothed by the smoothing capacitor C3 to obtain a DC output voltage. Further, the DC voltage level is varied by controlling the on / off duty ratio of both switching elements Q1, Q2 by the output from the control circuit 29.
[0057]
Here, when the dimming is performed by intermittently outputting the high frequency power from the high frequency power supply circuit 4 by the signal Vout for time division output control output from the signal conversion circuit 23, the relationship between the ON duty and the dimming output Is indicated by a solid line in FIG. At this time, the signal conversion circuit 23 converts the output voltage VDC of the circuit 28 through the control circuit 29 of the step-up / step-down chopper circuit 28 constituting the DC power supply circuit 2 based on the detection output of the current detector 24 as shown in FIG. Correct as shown by the solid line.
In other words, during time-sharing output control, correction is performed so that the output voltage VDC of the step-up / step-down chopper circuit 28 gradually decreases as the ON duty value decreases. As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 are in an ideal one-to-one relationship indicated by the broken line in FIG. That is, the ratio K0 between the two is K0≈1.
[0058]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency power supply circuit 4 by the dimming control signal, the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 corresponding to the ON duty can be obtained accurately.
This embodiment 2 Then, the step-up / step-down chopper circuit as shown in FIG. 11 is used as the DC power supply circuit 2, but the present invention is not limited to this, and a step-up chopper circuit having a configuration as shown in FIG. 13 can also be used. .
[0059]
Embodiment 3 ]
FIG. 14 shows an embodiment of the present invention. 3 FIG. 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. Reference example Constituent parts corresponding to 1 are denoted by the same reference numerals. In addition, Reference example Detailed description of the same configuration as in 1 and portions having the same operational effects will be omitted.
[0060]
This embodiment 3 Is characterized in that a current detector 24 for detecting a current flowing in the high-frequency power supply coil 7 is provided, and the signal conversion circuit 23 is used when the high-frequency power supply circuit 4 is operated based on the dimming control signal Vs. In addition to outputting the divided output control signal Vout, the impedance is corrected by changing the capacitance of the capacitor of the matching circuit 10 based on the detection output of the current detector 24.
[0061]
Therefore, this embodiment 3 In this case, when the dimming is performed by intermittently outputting the high frequency power from the high frequency power supply circuit 4 by the time division output control signal Vout output from the signal conversion circuit 23, the signal conversion circuit 23 Based on the detection output of the detector 24, as indicated by the solid line in FIG. 15, the impedance VL of the high-frequency power supply coil 7 is corrected by correcting the impedance of the matching circuit 10 as the ON duty value decreases. It is changed to become gradually smaller.
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 are in an ideal one-to-one relationship indicated by the broken line in FIG. That is, the ratio K0 between the two is K0≈1.
[0062]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency power supply circuit 4 by the dimming control signal, the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 corresponding to the ON duty can be obtained accurately.
[0063]
Embodiment 4 ]
FIG. 16 shows an embodiment of the present invention. 4 FIG. 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. Reference example Constituent parts corresponding to 1 are denoted by the same reference numerals. In addition, Reference example Detailed description of the same configuration as in 1 and portions having the same operational effects will be omitted.
[0064]
This embodiment 4 Is characterized in that a current detector 24 for detecting a current flowing in the high-frequency power supply coil 7 is provided, and the signal conversion circuit 23 is used when the high-frequency power supply circuit 4 is operated based on the dimming control signal Vs. The divided output control signal Vout is output, and further, the oscillation frequency of the oscillator 8 constituting the high frequency power supply circuit 4 is corrected based on the detection output of the current detector 24.
[0065]
Therefore, this embodiment 4 In this case, when the dimming is performed by intermittently outputting the high frequency power from the high frequency power supply circuit 4 by the time division output control signal Vout output from the signal conversion circuit 23, the signal conversion circuit 23 Based on the detection output of the detector 24, as indicated by the solid line in FIG. 17, the oscillation frequency of the oscillator 8 is corrected so as to gradually decrease as the ON duty value decreases.
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 are in an ideal one-to-one relationship indicated by the broken line in FIG. That is, the ratio K0 between the two is K0≈1.
[0066]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency power supply circuit 4 by the dimming control signal, the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 corresponding to the ON duty can be obtained accurately.
[0067]
Embodiment 5 ]
FIG. 18 shows an embodiment of the present invention. 5 FIG. 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. Reference example Constituent parts corresponding to 1 are denoted by the same reference numerals. In addition, Reference example Detailed description of the same configuration as in 1 and portions having the same operational effects will be omitted.
[0068]
This embodiment 5 The high frequency power amplifier 9 has two switching elements (here, FETs) Q3 and Q4 connected in series to form a class D amplifier and a drive for driving both switching elements Q3 and Q4. A circuit 30 is provided and the oscillator is omitted.
Further, a current detector 24 for detecting a current flowing through the high frequency power supply coil 7 is provided, and the signal conversion circuit 23 is time-division of the high frequency power supply circuit 4 based on the control signal Vs for dimming. The output control signal Vout is output, and the ON / OFF duty ratio of the switching element Q3 or Q4 of the drive circuit 30 is corrected based on the detection output of the current detector 24. It is.
[0069]
Therefore, this embodiment 5 In this case, when the dimming is performed by intermittently outputting the high frequency power from the high frequency power supply circuit 4 by the time division output control signal Vout output from the signal conversion circuit 23, the signal conversion circuit 23 Based on the detection output of the detector 24, as indicated by the solid line in FIG. 19, the ON / OFF duty ratio of the switching element Q3 or Q4 of the drive circuit 30 gradually decreases as the ON duty value decreases. to correct.
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 are in an ideal one-to-one relationship indicated by the broken line in FIG. That is, the ratio K0 between the two is K0≈1.
[0070]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency power supply circuit 4 by the dimming control signal, the dimming output of the electrodeless discharge lamp 3 corresponding to the ON duty can be obtained accurately.
[0071]
According to the present invention , Shin The signal conversion circuit is provided with correction means for correcting so that the relationship between the ON duty and the dimming output always satisfies the one-to-one relationship, so that the dimming output of the electrodeless discharge lamp can be obtained accurately. become.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 of the present invention Reference example 1 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
2 is a characteristic diagram showing a relationship between an input voltage to a signal conversion circuit constituting the apparatus of FIG. 1 and an ON duty when a high-frequency power supply circuit is controlled in a time-sharing manner corresponding to the input voltage.
FIG. 3 of the present invention Reference example It is explanatory drawing which shows the relationship between the input voltage level to the signal conversion circuit of the electrodeless discharge lamp lighting device in 2, and ON duty.
FIG. 4 of the present invention Reference example 3 is an explanatory diagram showing the relationship between the input voltage level to the signal conversion circuit of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG. 3 and the ON duty.
5 is a characteristic diagram showing the relationship between the input voltage to the signal conversion circuit constituting the apparatus of FIG. 4 and the ON duty when the high-frequency power supply circuit is controlled in a time-sharing manner corresponding to the input voltage.
FIG. 6 of the present invention Reference example 4 is a circuit diagram of an electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
7 is an explanatory diagram showing the relationship between the input voltage level to the signal conversion circuit constituting the device of FIG. 6 and the ON duty. FIG.
FIG. 8 shows an embodiment of the present invention. 1 It is a circuit diagram of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
9 is a characteristic diagram showing a correction curve for correcting the output of the signal conversion circuit in the apparatus of FIG.
FIG. 10 shows an embodiment of the present invention. 2 It is a circuit diagram of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
11 is a circuit diagram showing a specific example of a DC power supply circuit constituting the apparatus of FIG.
12 is a characteristic diagram showing a correction curve for correcting the output voltage of the DC power supply circuit by the signal conversion circuit constituting the apparatus of FIG.
13 is a circuit diagram showing another specific example of the DC power supply circuit constituting the apparatus of FIG.
FIG. 14 shows an embodiment of the present invention. 3 It is a circuit diagram of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
15 is a characteristic diagram showing a correction curve for correcting the impedance of the matching circuit by the signal conversion circuit constituting the device of FIG. 14;
FIG. 16 shows an embodiment of the present invention. 4 It is a circuit diagram of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
FIG. 17 is a characteristic diagram showing a correction curve for correcting the operating frequency of the oscillator by the signal conversion circuit constituting the device of FIG. 16;
FIG. 18 shows an embodiment of the present invention. 5 It is a circuit diagram of the electrodeless discharge lamp lighting device in FIG.
19 is a characteristic diagram showing a correction curve for correcting the amplified output of the high-frequency power amplifier by the signal conversion circuit constituting the apparatus of FIG.
FIG. 20 is a circuit diagram of a conventional electrodeless discharge lamp lighting device.
FIG. 21 is a waveform diagram showing a dimming control signal supplied to the high frequency power supply circuit of the apparatus of FIG. 20 and high frequency power output from the circuit by time-division output control based on this control signal.
FIG. 22 is a characteristic diagram showing the relationship between the ON duty and the dimming output of the electrodeless discharge lamp when the high-frequency power supply circuit is subjected to time-division output control.
[Explanation of symbols]
1 AC power supply
2 DC power circuit
3 Electrodeless discharge lamp
4 High frequency power circuit
7 Coil for high frequency power supply
8 Oscillator
9 High frequency power amplifier
10 Matching circuit
16 Control signal line
23 Signal conversion circuit
24 Current detector
30 Drive circuit

Claims

A DC power supply circuit that supplies DC power, a high-frequency power supply circuit that is connected to the subsequent stage of the DC power supply circuit and outputs high-frequency power, a high-frequency power supply coil that is connected to the subsequent stage of the high-frequency power supply circuit, and a valve An electrodeless discharge lamp which is disposed in the vicinity of the coil for supplying high-frequency power and is lit by the high-frequency power, and the high-frequency power supply circuit can control time-division output of high-frequency power In an electrodeless discharge lamp lighting device having a configuration,
A signal conversion circuit that inputs a dimming control signal having a DC voltage level, converts the control signal to a signal for time division output control having a duty ratio corresponding to the signal, and outputs the signal to the high-frequency power supply circuit And a current detector for detecting a current flowing in the coil for supplying high-frequency power, the signal conversion circuit intermittently outputs high-frequency power from the high-frequency power supply circuit by time-division output control based on the detection output of the current detector. Correction means for correcting so that the ON duty, which is the time ratio of the output period of the high-frequency power to one cycle when generated periodically, and the dimming output of the electrodeless discharge lamp always have a one-to-one relationship An electrodeless discharge lamp lighting device comprising:

2. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the correcting means corrects the output voltage by adjusting the output voltage of the DC power source.

2. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the correcting means corrects the operating frequency of the high-frequency power supply circuit by adjusting the operating frequency.

2. The electrodeless electrode according to claim 1, wherein the high-frequency power supply circuit includes a matching circuit that performs impedance matching with the high-frequency power supply coil, and the correction means corrects the impedance by adjusting impedance of the matching circuit. Discharge lamp lighting device.