JP3899798B2 - Electrodeless discharge lamp lighting device - 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
[0003]
The high-frequency
[0004]
Then, after the output from the
[0005]
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
[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
The DC
The
[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
[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
[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
[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
[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
[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
[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]
[0023]
[0024]
[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
[0029]
this Reference example As a feature of the electrodeless discharge
[0030]
The
As a specific configuration of the
[0031]
Here, as shown in FIG. 2, when the DC voltage Vs = Vmax input through the
When the direct-current voltage Vs is gradually decreased to dim the
[0032]
As described above, the dimming control signal input to the
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
In contrast, this Reference example The second feature is that the direct-current voltage Vs, which is a dimming control signal input to the
[0035]
Therefore, as shown in FIG. 3, when the DC voltage Vs applied to the
[0036]
Like this Reference example 2, since the control signal input to the
In addition, this Reference example 2, the DC voltage Vs is ON
[0037]
[ Reference example 3]
this Reference example The basic circuit configuration of the electrodeless discharge
[0038]
Where above Reference example 2, the direct-current voltage Vs, which is a dimming control signal input to the
In contrast, this Reference example 3, the DC voltage Vs, which is a dimming control signal input to the
Therefore, the
[0039]
Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, when the DC voltage Vs applied to the
[0040]
Like this Reference example 3, the control signal input to the
In addition, this Reference example 3, the DC voltage Vs is ON
[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
Therefore, the
[0043]
As a specific configuration of the
[0044]
So this Reference example 4, for example, as shown in FIG. 7, when the
[0045]
Like this Reference example 4, the
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
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
[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
[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
[0051]
Here, in the case of performing dimming by intermittently outputting high-frequency power from the high-frequency
[0052]
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency
[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
[0055]
FIG. 11 shows an example of a specific configuration of the DC
[0056]
The AC voltage input from the
[0057]
Here, when the dimming is performed by intermittently outputting the high frequency power from the high frequency
In other words, during time-sharing output control, correction is performed so that the output voltage VDC of the step-up / step-down
[0058]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency
This
[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
[0061]
Therefore, this
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the
[0062]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency
[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
[0065]
Therefore, this
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the
[0066]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency
[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
Further, a
[0069]
Therefore, this
As a result, the ON duty when intermittently generating high-frequency power by time-division output control and the dimming output of the
[0070]
For this reason, if the ON duty is set for the high frequency
[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 (4)
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する無電極放電灯点灯装置。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:
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