JP4066798B2

JP4066798B2 - Electrodeless discharge lamp lighting device and lighting device

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Publication number: JP4066798B2
Application number: JP2002363189A
Authority: JP
Inventors: 明中城; 大志城戸; 紳司牧村; 進吾増本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2008-03-26
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004199873A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内部に放電ガスを封入したバルブに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置及び照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、特開平１０−２０８８９４号公報のものが挙げられる。このものは、図１９に示すように制御回路６Ｊ１は無電極放電灯１Ｊ１が点灯するまで徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２Ｊ１からの出力周波数を変化させ、無電極放電灯１Ｊ１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させ、基準周波数ｆあるいはその近傍まで周波数を戻す。その後スイッチＳＪ１を切替え、増幅回路５Ｊ１のスイッチング素子Ｑ１Ｊ１、Ｑ２Ｊ１のゲートにトランスＴＪ１を介して周波数固定発振回路ＯＳＣ１Ｊ１からの一定周波数の信号を与え、無電極放電灯１Ｊ１の点灯を維持する。このようにして周波数の切替時における無電極放電灯のちらつき発生や不安定になることを防止している（以下、従来例１という。）。
【０００３】
また、別の従来例として、特開２００１−１１８６９５号公報のものが挙げられる。このものは、図２０に示すように整合回路４Ｊ２の入力電圧及び入力電流の位相が同位相となるように、又は高周波電源回路３Ｊ２のスイッチング素子８ｂＪ２がターンオン又はターンオフする瞬間の電流値を検出し、検出信号がゼロになるように発振周波数を制御しており、これにより、始動時は負荷の共振周波数付近、安定点灯時は整合回路４Ｊ２の入力電力が一定となるように発振周波数を制御することが可能となり、回路素子の値のばらつきによって負荷の状態がばらついても始動性及び消費電力安定性に優れた無電極放電ランプ点灯装置を実現している（以下、従来例２という。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２０８８９４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１１８６９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１においては、無電極放電灯１Ｊ１の始動時に出力周波数を徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２Ｊ１の発振周波数を増加方向に変化させ、無電極放電灯１Ｊ１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させているが、無電極放電灯１Ｊ１の周囲温度が低い場合において、無電極放電灯１Ｊ１を始動させようとするとき（以下、低温始動時という。）や無電極放電灯１Ｊ１が長い間暗所に放置されていた場合において、無電極放電灯１Ｊ１を始動させようとするとき（以下、暗所始動時という。）には、無電極放電灯１Ｊ１が始動しにくい場合があった。また、無電極放電灯１Ｊ１を始動させるために上記のような周波数制御をすると、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかる場合があった。
【０００７】
また、従来例２においては、無電極放電灯１Ｊ２の始動時に発振周波数を増加させ、共振周波数の一定値となるように制御しているが、従来例１と同様に無電極放電灯１Ｊ２の周囲温度が低いときや暗所始動のときには、無電極放電灯１Ｊ１が始動しにくい場合があり、共振周波数の一定値となるように制御すると無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかる場合があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、無電極放電灯の低温始動時又は暗所始動時において、無電極放電灯の始動性を向上させるとともに無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかからない無電極放電灯点灯装置及び照明装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、直流電源と、交互にオンオフ動作をする第１及び第２のスイッチング素子を有し直流電源からの直流電力を高周波電力に変換する電力変換回路と、電力変換回路からの高周波電力を整合する整合回路と、整合回路からの高周波電力が印加される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置され高周波電力により点灯する無電極放電灯と、第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を制御する周波数制御回路と、無電極放電灯のランプ点灯までの始動時期間において第１の動作周波数と第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数とを切り替える周波数切替手段と、を備え、無電極放電灯の始動期間内に周波数切替手段により、少なくとも第１の動作周波数から第２の動作周波数に周波数切替を行う際は、動作周波数を連続的又は段階的に低下させる制御を行うとともに第１の動作周波数と第２の動作周波数とを２回以上切り替える制御を行い、電力変換回路から負荷側を見たインピーダンスの周波数特性において極小点が複数存在する場合に第２の動作周波数を最も周波数の高い極小点の周波数以上とし、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の周波数においては常に、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが誘導性又は抵抗性であることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、第２の動作周波数を維持し、一定時間経過後第１の動作周波数に切り替える制御をすることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替える際に一定時間、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の第３の動作周波数を維持する制御をすることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、電力変換回路を停止させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを切り替える度に切替時間が長くなる制御をすることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを所定回数切り替えた場合において無電極放電灯が点灯しないときは、電力変換回路を停止させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項７記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項８記載の照明装置は、請求項１から請求項７までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備えることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図７までを参照して説明する。図１は本実施の形態の回路図を示しており、図２は無電極放電灯１ａの断面図を示している。また、図３は照明装置の断面図を示しており、図４は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。さらに、図５はインダクタＬ、コンデンサＣ、コンデンサＣ３及びＣ４から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示しており、図６は動作周波数ｆと誘導コイル１ｂの両端電圧との関係を示している。さらにまた、図７は本実施の応用形態の回路図を示している。
【００２１】
以下、各部の構成を説明する。
【００２２】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖである。
【００２３】
整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流状の直流電圧に整流し出力するものであり、たとえば、ダイオードブリッジで構成する。交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖの場合、ダイオードブリッジの代わりに、たとえば、倍電圧整流回路を用いてもよい。倍電圧整流回路を用いると、交流電源ＡＣの電圧が実質的に２００Ｖと同等とみなせ、倍電圧整流回路以後に接続されている回路に流れる電流が、ダイオードブリッジを用いた場合と比べ約半分となるので、無電極放電灯点灯装置の効率を上げることができる。
【００２４】
チョッパ回路は、整流回路ＤＢからの脈流状の直流電圧を所望の直流電圧に変換し出力するものであり、スイッチング素子Ｓｃ、ダイオードＤｃ、インダクタＬｃ及びコンデンサＣｃ及びスイッチング素子Ｓｃの動作周波数を制御するチョッパ制御回路ＣＮｃと、から構成されている。ここで、チョッパ制御回路ＣＮｃは、たとえば、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１から構成されており、該集積回路の１番ピンをスイッチング素子Ｓｃのゲートに接続し動作周波数を制御する。また、コンデンサＣｃは、チョッパ回路の出力電圧を平滑するものであり、たとえば、電解コンデンサで構成されている。
【００２５】
このチョッパ回路として本実施の形態では、昇圧チョッパ回路を用いている。もちろんチョッパ回路は、その他、昇降圧チョッパ回路であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換し出力するものであれば、どのような回路構成でも構わない。
【００２６】
この交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ及びチョッパ回路により直流電源Ｅを構成している。
【００２７】
つぎに、電力変換回路２は、コンデンサＣｃからの直流電圧をスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のオン／オフ動作により矩形波電圧に変換するものであり、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、たとえば、電界効果トランジスタで構成する。電力変換回路２として本実施の形態では、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路を用いている。もちろん電力変換回路２は、その他フルブリッジ型、１石型、あるいは、プッシュプル型であってもよい。
【００２８】
インダクタＬ及びコンデンサＣは、直列共振回路を構成するものであり、この直列共振回路の共振動作により、始動時に、後述する無電極放電灯１ａに数ｋＶの高電圧が印加され、無電極放電灯１ａは点灯を開始する。
【００２９】
整合回路３は、電力変換回路２と後述する誘導コイル１ｂとの間のインピーダンスを整合し、電力変換回路２からの高周波電力を効率よく誘導コイル１ｂに伝達するものであり、本実施の形態ではコンデンサＣ３及びＣ４から構成されている。
【００３０】
無電極放電灯１ａは、後述する誘導コイル１ｂに近接配置され高周波電力により点灯するものである。ここで無電極放電灯１ａを図２を参照して、さらに詳しく説明する。
【００３１】
この無電極放電灯１ａは少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部４５を有する略球形状のバルブ４１と、空洞部４５内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイル１ｂと、誘導コイル１ｂが巻回される磁気性材料で円筒状のコア４３と、コア４３の内側であってコア４３と接触する熱伝導性材料の部材４２と、を備えている。
【００３２】
バルブ４１は、略球形状であってその内部に少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスを封入しておくものであり、バルブ４１の下端側には有底状であって断面凹形状の空洞部４５が設けられている。バルブ４１の材料は石英ガラス等の透光性材料であり、放電ガスは水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物である。また、バルブ４１の内側は蛍光体３６及び保護膜３７が塗布されている。蛍光体３６は水銀からの放射された紫外線を可視光に変換するものであり、蛍光体３６の材料としてはハロ燐酸カルシウム、赤色蛍光体である（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体であるＣａＰＯ４、青色蛍光体であるＢａＭｇＡｌｌ４Ｏ２３：Ｅｕが用いられる。保護膜３７は水銀とバルブ４１の材料である石英ガラスとの反応を抑えることにより、バルブ４１の光束維持率を向上させるものである。保護膜３７の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）等の微粒子が用いられる。保護膜３７は、通常のバルブ４１では透過率が高い方が望ましいため、蛍光体３６に比べ薄くバルブ４１内面に形成される。
【００３３】
誘導コイル１ｂは、バルブ４１内部の放電ガスに１３．５６ＭＨｚで発振する高周波電磁界を供給するものであり、一方は後述するコア４３に巻回されており、他方は整合回路３に接続されている。本実施の形態では、放電ガスに１３．５６ＭＨｚの高周波電磁界を供給しているが、放射雑音による他の電気機器への悪影響を少なくできる２．６ＭＨｚ〜１５ＭＨｚ程度であれば、他の周波数でもよい。ここで、誘導コイル１ｂは銅又は銅合金による条材を所定回数巻回して形成している。そして、誘導コイル１ｂには電力変換回路２が動作すると高周波電流が流れ、誘導コイル１ｂの周りに高周波電磁界が発生するように構成されている。つぎに、発生した高周波電磁界によりバルブ４１内部の電子が加速され、放電ガスの原子に衝突して放電ガスを電離させ、新たな電子を発生させる。このようにして発生した電子は、誘導コイル１ｂの周りに発生した高周波電磁界によりエネルギーを受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギーを与える。放電プラズマ内の原子は、電離したり励起したりする。励起された原子は、基底状態に戻るときに発光する。この発光を光エネルギーとして利用するのである。
【００３４】
部材４２は、断面略凸状であって、部材４２の凸部４２ａの外側にコア４３が接触するように設けられている。
【００３５】
コア４３は、空洞部４５の内部にコア４３の一端がバルブ４１の中心に向かうようにコア４３の他端が基台４８に固定され立設おり、略円筒状であって略円筒状の部材４２の凸部４２ａの外面と接触するように設けられている。本実施の形態ではこのコア４３の材料として、透磁率が略１５０である軟磁性体であるニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）フィライトを用いている。もちろん、マンガン亜鉛（Ｍｎ−Ｚｎ）フェライト、軟磁性金属を含むものであればどのようなものでも構わない。また、軟磁性金属単体でもよい。ここで、軟磁性体とはバルク状態での保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ程度以下のものである。
【００３６】
基台４８は、アルミダイカストにて形成された上面開口の有底状の略円筒体で、この基台４８の底面には、上述した部材４２がバルブ４１の中心に向かうように立設固定されている。さらに、底部には蓋体（図示しない）が設けられている。
【００３７】
ここで２１は、整流回路ＤＢ、チョッパ回路等から構成される無電極放電灯点灯装置を示している。本実施の形態では、無電極放電灯点灯装置２１を基台４８内に収納している。もちろん、無電極放電灯点灯装置２１を基台４８の外部に設けても構わない。
【００３８】
また、この無電極放電灯１ａと無電極放電灯点灯装置２１とから図３に示すような照明装置が構成されている。この照明装置はバルブ４１の上方を取り外し自在であって、無電極放電灯１ａからの放射ノイズ等を吸収するシールドケース４０が覆っており、基台４８には部材４２が立設固定されている。もちろん、無電極放電灯１ａを点灯させる照明装置としては、このものに限られない。
【００３９】
周波数制御回路ＣＮは、基準クロック信号を発生させるクロック信号生成部（図示しない）と、該基準クロック信号を受けてスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートにドライブ信号を出力するドライブ部（図示しない）とから構成されている。
【００４０】
クロック信号生成部は、無電極放電灯１ａが始動及び点灯しているときにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の周波数（以下、動作周波数という。）を制御するものであり、本実施の形態では日本電気株式会社製のμＰＣ１９３４を用いている。このμＰＣ１９３４は低電圧入力の２出力ＤＣ−ＤＣコンバータ制御用ＩＣであり、１番ピン（図示しない）に接続するコンデンサの容量値、あるいは２番ピン（図示しない）に接続する抵抗の抵抗値を変えるだけで、７番ピン（図示しない）あるいは１０番ピン（図示しない）から出力される基準クロック信号の周波数を変化させることができる。そして、この基準クロック信号をドライブ部に入力する。
【００４１】
ドライブ部は、クロック信号生成部からの基準クロック信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１及びＱ２を交互にオン／オフ動作させるために、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートにドライブ信号を出力するものであり、本実施の形態では、三菱電機株式会社製の高耐圧ハーフブリッジドライバＭ６３９９１を用いている。そして、基準クロック信号の周波数が変化するとスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートへのドライブ信号の周波数が変化し、無電極放電灯１ａの出力を変化させることができる。
【００４２】
電圧検出回路９は、無電極放電灯１ａが始動状態から点灯状態に移行したときの誘導コイル１ｂの両端電圧を検出するものである。この電圧検出回路９は、抵抗Ｒ９２からＲ９４までと、ダイオードＤ９２及びＤ９３と、コンデンサＣ９１からＣ９５までと、ツェナ−ダイオードＺＤ９１と、トランジスタＱ９１と、から構成されている。
【００４３】
なお、本実施の形態では、コンデンサＣ９４の一端を誘導コイル１ｂの一端と接続しているが、コンデンサＣ９４の一端を接続する箇所は、コンデンサＣ１とＣ２との接続点でもよい。要は、誘導コイル１ｂの両端に印加される電圧に比例又は反映する電圧が発生する箇所であれば、いなかる箇所でもよい。
【００４４】
周波数切替手段ＣＮｆは、電圧検出回路９からの検出信号を受けて無電極放電灯１ａが始動状態であることを検知し、周波数制御回路ＣＮのクロック信号生成部に基準クロック信号の周波数の変更信号を送信するものであり、本実施の形態では、マイクロプロセッサ等により構成されている演算回路（ＣＰＵ）、メモリ及びインターフェイス回路を備えたマイコンを使用している。そして、この種のマイコンとして、ＳＴマイクロエレクトロニクス製のＳＴ７２Ｇシリーズを用いている。このようなマイコンを用いると、プログラムを設定するだけで上述ような制御を簡単に行うことができる。
【００４５】
つぎに、本実施の形態の動作を図１及び図４を参照して説明する。
【００４６】
ｔ＝０において、交流電源ＡＣが投入されると、チョッパ制御回路ＣＮｃ、周波数制御回路ＣＮ及び周波数切替手段ＣＮｆに電力が供給され動作を開始し、無電極放電灯１ａの始動期間が開始する。すると、コンデンサＣ９４及びコンデンサＣ９５の分圧電圧を電源として、ダイオードＤ９２を介しコンデンサＣ９３が充電される。コンデンサＣ９３の電圧がツェナ−ダイオードＺＤ９１のオン電圧を超えるとトランジスタＱ９１がオンし、周波数切替手段ＣＮｆにロー信号が入力される。
【００４７】
ｔ＝ｔ１において、周波数切替手段ＣＮｆにロー信号が入力されると、周波数切替手段ＣＮｆは、第１の基準クロック周波数から第１の基準クロック周波数よりも低い第２の基準クロック周波数に一定の時間内に連続的に変化を開始する。
【００４８】
周波数切替手段ＣＮｆからの基準クロック信号の変化を受けて、周波数制御回路ＣＮは、図４に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第１の動作周波数ｆ１よりも低い第２の動作周波数ｆ２へ一定の時間内（ｔ２−ｔ１）に連続的に変化させる。このときの動作周波数の変化態様は、時間の経過とともに動作周波数が反比例するように変化させている。
【００４９】
ここで、第２の動作周波数ｆ２の設定条件を考える。図５にインダクタＬ、コンデンサＣ、コンデンサＣ３及びＣ４から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示す。│Ｚ│は入力インピーダンスの絶対値を示しており、θは入力インピーダンスの位相角を示している。図５からわかるように、θ＝０となる共振周波数が３つ存在する。最も低い共振周波数を、２番目に高い共振周波数をＦ０、最も高い共振周波数をｆ０とする。本実施の形態のように、電力変換回路２として、ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いた場合、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが容量性になると、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２が同時にオンしてしまい、交流電源ＡＣから大きな電流が流れ、無電極放電灯点灯装置を構成する部品に過大なストレスを与えてしまう場合がある。
【００５０】
このような場合を回避するために、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスを誘導性（θ＞０）又は抵抗性（θ＝０）にする必要がある。図５に示す入力インピーダンスの場合、インピーダンスが容量性になる周波数ｆは、Ｆ０＜ｆ＜ｆ０である。すなわち、第２の動作周波数ｆ２＞共振周波数ｆ０と設定しておくと、インピーダンスが容量性になることはない。
【００５１】
そして、第２の動作周波数ｆ２になると再び第１の動作周波数ｆ１に離散的に変化させる。以上の動作を繰り返す。そして、図６に示すように無電極放電灯１ａが点灯し、無電極放電灯１ａの両端電圧Ｖ０２が低下すると、コンデンサＣ９３の電圧がツェナ−ダイオードＺＤ９１のオン電圧に達することができず、トランジスタＱ９１はオフし、動作周波数の変化は終了し、無電極放電灯１ａは所定の周波数で安定点灯に移行する。
【００５２】
ここで、図７に示すように誘導コイル１ｂの両端電圧を検出する代わりに、インダクタＬに２次巻線を設けるとともに、この２次巻線の巻数を適宜設定し、２次巻線に発生する電圧を周波数切替手段ＣＮｆに直接入力してもよい。このようにすると、誘導コイル１ｂの両端に発生する高電圧を検出する電圧検出回路９を設ける必要がない。さらに、周波数切替手段ＣＮｆに入力される信号の配線長を短くすることができ、配線による雑音を抑制することができる。
【００５３】
また、別途タイマー回路を設けるか、あるいは、マイコン機能を有する周波数切替手段ＣＮｆにタイマー機能をプログラミングにより付加し、一定時間周波数変化を繰り返しても無電極放電灯１ａが点灯しない場合は、無電極放電灯点灯装置が異常状態にあるとみなし、電力変換回路２又はチョッパ回路を停止させてもよい。さらに、タイマー回路を用いずに、周波数可変回数をカウントし、周波数変化の回数が、ある一定の回数に達すると電力変換回路２又はチョッパ回路を停止させてもよい。
【００５４】
さらにまた、本実施の形態では、周波数切替手段ＣＮｆのみをマイコン化したが、もちろん、チョッパ制御回路ＣＮｃ、周波数制御回路ＣＮ及び電圧検出回路９をすべてマイコン化してもよい。このように制御回路をすべてマイコン化すると、無電極放電灯点灯装置をコンパクトにすることができる。
【００５５】
以上、本実施の形態によれば、無電極放電灯１ａの始動時に、無電極放電灯１ａに印加する電圧に変化を与えているので、無電極放電灯の始動性を向上させることができる。特に、低温始動時又は暗所始動時には有効である。また、無電極放電灯１ａの始動時に、無電極放電灯１ａに高電圧を印加し続ける必要がないので、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることもない。
【００５６】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図９は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態においては、図８に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第１の動作周波数ｆ１よりも低い第２の動作周波数ｆ２へ一定の時間内（ｔ２−ｔ１）に連続的かつ、時間の経過とともに動作周波数が直線的ではなく、いわゆるスイープするように変化させている。そして、ｔ＝ｔ２において、第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に離散的に変化させている。
【００５８】
このような制御によると、無電極放電灯１ａの始動性を向上させるとともに無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることがない。
【００５９】
また、本実施の応用形態として、図８に示すように第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に変化する場合に、一定の時間内（ｔ３−ｔ２）に連続的かつスイープするように変化させてもよい。
【００６０】
このような制御によると、一定の時間内（ｔ３−ｔ２）に無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスを抑えることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
（実施例３）
以下、本発明の第３の実施の形態を図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１１は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６３】
本実施の形態においては、図１０に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、ｔ＝ｔ２において、第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に離散的に変化させている。さらに、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ３−ｔ２）にスイープするように変化させている。このとき、（ｔ２−ｔ１）＜（ｔ３−ｔ２）となる、すなわち、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ変化するごとにスイープ時間が長くなるように変化させている。
【００６４】
このような制御によると、無電極放電灯１ａが比較的点灯しやすい状態では、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスを抑えられ、無電極放電灯１ａが点灯しくにい状態では、無電極放電灯１ａに高電圧が印加される時間が徐々に長くなり、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００６５】
また、本実施の応用形態として、図１１に示すように、所定の時間内（ｔ２−ｔ１）に第１の動作周波数ｆ１から第４の動作周波数ｆ４へ変化させ、つぎに、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）に第１の動作周波数ｆ１から第３の動作周波数ｆ３へ変化させてもよい（ただし、ｆ１＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２。）。
【００６６】
このような制御によると、無電極放電灯１ａが比較的点灯しやすい状態では、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスを抑えられ、無電極放電灯１ａが点灯しくにい状態では、動作周波数が徐々に低くなる、すなわち、無電極放電灯１ａに印加される電圧が徐々に大きくなり、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
（実施例４）
以下、本発明の第４の実施の形態を図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１３は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態においては、図１２に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）において、第２の動作周波数ｆ２を維持し続けている。
【００７０】
このような制御によると、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）において、第２の動作周波数ｆ２を維持し続けているので、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）には、無電極放電灯１ａに印加される電圧が大きい状態が維持され、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００７１】
また、本実施の応用形態として、図１３に示すように、第２の動作周波数ｆ２を維持し続ける時間を、周期ごとに徐々に長くしていってもよい。
【００７２】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
（実施例５）
以下、本発明の第５の実施の形態を図１４を参照して説明する。図１４は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態においては、図１４に示すように第２の動作周波数ｆ２を共振周波数ｆ０よりも低く設定し、しかも、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが容量性にならないように、第２の動作周波数ｆ２を共振周波数ｆ０’よりも低く設定する。
【００７５】
そして、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第３の動作周波数ｆ３へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、ｔ＝ｔ２において、第３の動作周波数ｆ３から第３の動作周波数ｆ３よりも低い第４動作周波数ｆ４へ離散的に変化させ、さらに所定の時間内（ｔ３−ｔ２）において、第４の動作周波数ｆ４から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ３−ｔ２）にスイープするように変化させている。
【００７６】
このような制御によると、広範囲の動作周波数を使用していることになり、無電極放電灯点灯装置を設計する際に、設計の自由度を確保することができる。
【００７７】
ここで、図７に示したようにインダクタＬに２次巻線を設け、この２次巻線に流れる電流と、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の中点から検出されるスイッチング素子Ｑ２のドレイン−ソース間電圧に応じた電圧と、の位相差を比較することにより無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが容量性になったことを検出し、インピーダンスが容量性になった場合には、無電極放電灯点灯装置を停止させる制御をしてもよい。
【００７８】
なお、図５に示したインピーダンス特性において、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが抵抗性又は誘導性となる動作周波数は、ｆ＞ｆ０及びｆ０’＜ｆ＜Ｆ０の場合が存在する。動作周波数がｆ０’＜ｆ＜Ｆ０の場合は、動作周波数がｆ＞ｆ０の場合よりも、動作周波数が低いため誘導コイル１ｂでの電力損失が大きくなるので、動作周波数をｆ＞ｆ０に設定するのが望ましい。
【００７９】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８０】
（実施例６）
以下、本発明の第６の実施の形態を図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１６は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態においては、図１５に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ６−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、この変化のある一定時間（ｔ３−ｔ２）又は（ｔ５−ｔ４）において、動作周波数を第４の動作周波数ｆ４又は第３の動作周波数ｆ３に保持している（ただし、ｆ１＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２＞ｆ０。）。
【００８２】
このような制御によると、無電極放電灯１ａが点灯しくにい状態では、無電極放電灯１ａに印加される電圧に変化を与えているので、印加する電圧が一定である場合に比べて、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００８３】
また、本実施の応用形態として、図１６に示すように、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ３−ｔ１）に段階的に変化させてもよい。
【００８４】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８５】
（実施例７）
以下、本発明の第６の実施の形態を図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１８は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態においては、図１７に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）に、時間の経過とともに動作周波数が反比例するように連続的に変化させ、ある一定の時間（ｔ３−ｔ２）は、電力変換回路２を停止している。電力変換回路２を停止する区間を設けることで、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスをより抑えることができる。
【００８７】
ここで、本実施の応用形態として、図１８に示すように、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ一定の時間内（ｔ２−ｔ１）に連続的かつスイープするように変化させてもよい。
【００８８】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を制御する周波数制御回路と、無電極放電灯ののランプ点灯までの始動時期間において第１の動作周波数と第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数とを切り替える周波数切替手段と、を備え、無電極放電灯の始動期間内に周波数切替手段により、少なくとも第１の動作周波数から第２の動作周波数に周波数切替を行う際は、動作周波数を連続的又は段階的に低下させる制御を行うとともに第１の動作周波数と第２の動作周波数とを２回以上切り替える制御を行い、電力変換回路から負荷側を見たインピーダンスの周波数特性において極小点が複数存在する場合に第２の動作周波数を最も周波数の高い極小点の周波数以上とし、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の周波数においては常に、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが誘導性又は抵抗性であるので、電力変換回路から負荷側を見たインピーダンスの周波数特性において極小点が複数存在する場合でも無電極放電灯の始動性を向上させることができるとともに無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることを防ぐことができる。
【００９１】
請求項２から請求項５までに記載の無電極放電灯点灯装置は、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、第２の動作周波数を維持し、一定時間経過後第１の動作周波数に切り替える制御をしたり、又は第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替える際に一定時間、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の第３の動作周波数を維持する制御等をしているので、請求項１に記載の発明よりも無電極放電灯の始動性を向上させることができる。
【００９２】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを所定回数切り替えた場合において無電極放電灯が点灯しないときは、電力変換回路を停止させる制御をしているので、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることを防ぐことができる。
【００９４】
請求項７記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えており、無電極放電灯の空洞部内に誘導コイルが配設、収容されているので、無電極放電灯点灯装置全体の形状をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】無電極放電灯を示す断面図である。
【図３】照明装置を示す断面図である。
【図４】経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図５】インダクタＬ、コンデンサＣ、コンデンサＣ３及びＣ４から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図６】動作周波数ｆと誘導コイル１ｂの両端電圧との関係を示す図である。
【図７】本実施の応用形態を示す回路図である。
【図８】第２の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図９】第２の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１１】第３の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１３】第４の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１４】第５の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１５】第６の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１６】第６の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１７】第７の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１８】第７の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１９】従来例１を示す回路図である。
【図２０】従来例２を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｅ直流電源
Ｑ１第１のスイッチング素子
Ｑ２第２のスイッチング素子
２電力変換回路
３整合回路
１ｂ誘導コイル
１ａ無電極放電灯
ＣＮ周波数制御回路
ｆ１第１の動作周波数
ｆ２第２の動作周波数
ＣＮｆ周波数切替手段
４１バルブ
４２部材
４３コア
４５空洞部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrodeless discharge lamp lighting device and an illumination device for lighting an electrodeless discharge lamp that emits light by applying a high-frequency electromagnetic field to a bulb in which a discharge gas is sealed.
[0002]
[Prior art]
A conventional example of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-208894. As shown in FIG. 19, the control circuit 6J1 gradually changes the output frequency from the variable frequency oscillation circuit OSC2J1 until the electrodeless discharge lamp 1J1 lights up. The output frequency is changed in the opposite direction, and the frequency is returned to the reference frequency f or the vicinity thereof. Thereafter, the switch SJ1 is switched, and a signal having a constant frequency is applied from the fixed frequency oscillation circuit OSC1J1 to the gates of the switching elements Q1J1 and Q2J1 of the amplifier circuit 5J1 via the transformer TJ1, and the electrodeless discharge lamp 1J1 is kept on. In this way, flickering or instability of the electrodeless discharge lamp at the time of switching the frequency is prevented (hereinafter referred to as Conventional Example 1).
[0003]
Another conventional example is disclosed in JP-A-2001-118695. As shown in FIG. 20, this detects the current value at the moment when the input voltage and input current of the matching circuit 4J2 are in phase, or when the switching element 8bJ2 of the high frequency power supply circuit 3J2 is turned on or off. The oscillation frequency is controlled so that the detection signal becomes zero, so that the oscillation frequency is controlled so that the input power of the matching circuit 4J2 is constant at the vicinity of the resonance frequency of the load at the start and at the stable lighting. Thus, an electrodeless discharge lamp lighting device excellent in startability and power consumption stability even when the load state varies due to variations in circuit element values is realized (hereinafter referred to as Conventional Example 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-208894
[0005]
[Patent Document 2]
JP 2001-118695 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In Conventional Example 1, when the electrodeless discharge lamp 1J1 is started, the output frequency is gradually changed in the increasing direction of the oscillation frequency of the frequency variable oscillation circuit OSC2J1. However, when the ambient temperature of the electrodeless discharge lamp 1J1 is low, the electrodeless discharge lamp 1J1 is started (hereinafter referred to as a low temperature start) or the electrodeless discharge lamp 1J1. However, when the electrodeless discharge lamp 1J1 is to be started (hereinafter referred to as “dark start”), the electrodeless discharge lamp 1J1 may be difficult to start. It was. Further, when the above-described frequency control is performed to start the electrodeless discharge lamp 1J1, excessive stress may be applied to the electronic components that constitute the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0007]
Further, in the conventional example 2, the oscillation frequency is increased at the start of the electrodeless discharge lamp 1J2, and the resonance frequency is controlled to be a constant value. However, as in the conventional example 1, the periphery of the electrodeless discharge lamp 1J2 is controlled. When the temperature is low or when starting in the dark, the electrodeless discharge lamp 1J1 may be difficult to start, and if controlled so that the resonance frequency becomes a constant value, excessive stress is applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device. There was a case.
[0008]
The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to improve the startability of the electrodeless discharge lamp and improve the startability of the electrodeless discharge lamp at the low temperature start or dark start. An object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp lighting device and an illuminating device in which excessive stress is not applied to the electronic components constituting the electrode discharge lamp lighting device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, comprising: a DC power source; a power conversion circuit that includes first and second switching elements that alternately turn on and off; and that converts DC power from the DC power source into high-frequency power; A matching circuit for matching high-frequency power from the power conversion circuit, an induction coil to which the high-frequency power from the matching circuit is applied, an electrodeless discharge lamp that is disposed in proximity to the induction coil and is lit by the high-frequency power, and A frequency control circuit for controlling the operating frequency of the switching element 2 and an electrodeless discharge lamp During the start-up period until the lamp lights up Frequency switching means for switching between the first operating frequency and a second operating frequency lower than the first operating frequency, and by the frequency switching means during the start-up period of the electrodeless discharge lamp, When switching the frequency from at least the first operating frequency to the second operating frequency, control is performed to reduce the operating frequency continuously or stepwise. Control is performed to switch between the first operating frequency and the second operating frequency at least twice, and the second operating frequency is set to the highest when there are a plurality of minimum points in the frequency characteristics of the impedance as viewed from the load side from the power conversion circuit. The impedance of the electrodeless discharge lamp viewed from the power conversion circuit side is always inductive or resistive at a frequency between the first operating frequency and the second operating frequency, which is equal to or higher than the frequency of the high minimum point. It is characterized by that.
[0011]
Claim 2 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 maintains the second operating frequency for a certain time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency. Control is performed to switch to the first operating frequency after a predetermined time has elapsed.
[0012]
Claim 3 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the first operating frequency and the second operating frequency are switched for a predetermined time when switching from the first operating frequency to the second operating frequency. Control is performed to maintain a third operating frequency between the operating frequencies.
[0013]
Claim 4 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 controls the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 to stop the power conversion circuit for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency. It is characterized by this.
[0014]
Claim 5 The electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect is characterized in that, in the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, the switching time is increased every time the first operating frequency and the second operating frequency are switched. It is what.
[0015]
Claim 6 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp does not light up when the first operating frequency and the second operating frequency are switched a predetermined number of times. Is characterized in that it controls to stop the power conversion circuit.
[0018]
Claim 7 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 to claim 1 6 The electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of the above, wherein the electrodeless discharge lamp has a substantially spherical bulb having a hollow section with a concave cross section in which a discharge gas containing at least mercury and a rare gas is enclosed. An induction coil disposed in the cavity for supplying a high frequency electromagnetic field to the discharge gas, a cylindrical core made of a magnetic material around which the induction coil is wound, and heat conduction inside the core and in contact with the core And a member made of a functional material.
[0019]
Claim 8 The lighting device according to claim 1 to claim 1. 7 The electrodeless discharge lamp lighting device according to any of the above is provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Example 1
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a circuit diagram of the present embodiment, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of an electrodeless discharge lamp 1a. 3 shows a cross-sectional view of the lighting device, and FIG. 4 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f. 5 shows the frequency characteristics of the input impedance of the circuit composed of the inductor L, the capacitor C, and the capacitors C3 and C4. FIG. 6 shows the relationship between the operating frequency f and the voltage across the induction coil 1b. Yes. Furthermore, FIG. 7 shows a circuit diagram of the applied embodiment.
[0021]
Hereinafter, the configuration of each unit will be described.
[0022]
The AC power supply AC is a commercial AC power supply, and the voltage is, for example, 100V, 200V, or 240V.
[0023]
The rectifier circuit DB rectifies an alternating voltage from the alternating current power supply AC into a pulsating direct current voltage and outputs the pulsating direct current voltage. When the voltage of the AC power supply AC is 100 V, for example, a voltage doubler rectifier circuit may be used instead of the diode bridge. When the voltage doubler rectifier circuit is used, the voltage of the AC power supply AC can be regarded as substantially equal to 200 V, and the current flowing through the circuit connected after the voltage doubler rectifier circuit is about half that when using the diode bridge. As a result, the efficiency of the electrodeless discharge lamp lighting device can be increased.
[0024]
The chopper circuit converts the pulsating DC voltage from the rectifier circuit DB into a desired DC voltage and outputs it, and controls the operating frequency of the switching element Sc, the diode Dc, the inductor Lc, the capacitor Cc, and the switching element Sc. And a chopper control circuit CNc. Here, the chopper control circuit CNc is composed of, for example, an integrated circuit MC34261 manufactured by Motorola, and controls the operating frequency by connecting the first pin of the integrated circuit to the gate of the switching element Sc. The capacitor Cc smoothes the output voltage of the chopper circuit, and is composed of, for example, an electrolytic capacitor.
[0025]
In the present embodiment, a boost chopper circuit is used as the chopper circuit. Of course, the chopper circuit may be a step-up / step-down chopper circuit. In short, any circuit configuration may be used as long as it converts a DC voltage into another DC voltage and outputs it.
[0026]
The AC power source AC, the rectifier circuit DB, and the chopper circuit constitute a DC power source E.
[0027]
Next, the power conversion circuit 2 converts the DC voltage from the capacitor Cc into a rectangular wave voltage by the on / off operation of the switching elements Q1 and Q2. The switching elements Q1 and Q2 are, for example, field effect transistors. Constitute. In the present embodiment, a so-called half-bridge type inverter circuit is used as the power conversion circuit 2. Of course, the power conversion circuit 2 may be a full bridge type, a single stone type, or a push-pull type.
[0028]
The inductor L and the capacitor C constitute a series resonance circuit. Due to the resonance operation of the series resonance circuit, a high voltage of several kV is applied to the electrodeless discharge lamp 1a, which will be described later, at the start, and the electrodeless discharge lamp 1a starts lighting.
[0029]
The matching circuit 3 matches impedance between the power conversion circuit 2 and an induction coil 1b described later, and efficiently transmits high-frequency power from the power conversion circuit 2 to the induction coil 1b. Consists of capacitors C3 and C4.
[0030]
The electrodeless discharge lamp 1a is disposed close to an induction coil 1b described later and is lit by high-frequency power. Here, the electrodeless discharge lamp 1a will be described in more detail with reference to FIG.
[0031]
This electrodeless discharge lamp 1a is filled with a discharge gas containing at least mercury and a rare gas and has a substantially spherical bulb 41 having a hollow portion 45 having a concave cross section, and a discharge gas disposed in the hollow portion 45. An induction coil 1b for supplying a high-frequency electromagnetic field to the electrode, a cylindrical core 43 made of a magnetic material around which the induction coil 1b is wound, and a member 42 of a thermally conductive material that is in contact with the core 43 inside the core 43. And.
[0032]
The bulb 41 has a substantially spherical shape, in which a discharge gas containing at least mercury and a rare gas is sealed, and a hollow portion having a bottom and a concave cross section is formed on the lower end side of the bulb 41. 45 is provided. The material of the bulb 41 is a translucent material such as quartz glass, and the discharge gas is mercury, a rare gas, and a metal halide. The inside of the bulb 41 is coated with a phosphor 36 and a protective film 37. The phosphor 36 converts ultraviolet rays emitted from mercury into visible light. The phosphor 36 is made of calcium halophosphate, red phosphor (Y, Gd) BO3: Eu, green phosphor. Some CaPO4 and blue phosphor BaMgAll4O23: Eu are used. The protective film 37 improves the luminous flux maintenance factor of the bulb 41 by suppressing the reaction between mercury and quartz glass which is the material of the bulb 41. As a material of the protective film 37, fine particles such as alumina (Al2O3), silica (SiO2), titania (TiO2), ceria (CeO2), yttria (Y2O3), magnesia (MgO), and the like are used. The protective film 37 is preferably formed thinner on the inner surface of the bulb 41 than the phosphor 36 because the normal bulb 41 preferably has a higher transmittance.
[0033]
The induction coil 1b supplies a high-frequency electromagnetic field that oscillates at 13.56 MHz to the discharge gas inside the bulb 41. One is wound around a core 43 to be described later, and the other is connected to the matching circuit 3. Yes. In this embodiment, a high frequency electromagnetic field of 13.56 MHz is supplied to the discharge gas. However, if the frequency is about 2.6 MHz to 15 MHz, which can reduce the adverse effects of radiation noise on other electrical devices, even at other frequencies. Good. Here, the induction coil 1b is formed by winding a strip of copper or a copper alloy a predetermined number of times. When the power conversion circuit 2 is operated in the induction coil 1b, a high-frequency current flows, and a high-frequency electromagnetic field is generated around the induction coil 1b. Next, the electrons in the bulb 41 are accelerated by the generated high-frequency electromagnetic field, collide with the atoms of the discharge gas, ionize the discharge gas, and generate new electrons. The electrons generated in this way receive energy by the high-frequency electromagnetic field generated around the induction coil 1b, and collide with the discharge gas atoms to give energy. Atoms in the discharge plasma are ionized and excited. The excited atom emits light when returning to the ground state. This light emission is used as light energy.
[0034]
The member 42 has a substantially convex cross section, and is provided so that the core 43 contacts the outside of the convex portion 42 a of the member 42.
[0035]
The core 43 has a substantially cylindrical shape and a substantially cylindrical member in which the other end of the core 43 is fixed to the base 48 so that one end of the core 43 faces the center of the valve 41 inside the hollow portion 45. It is provided so as to be in contact with the outer surface of the convex portion 42a of 42. In the present embodiment, nickel zinc (NiZn) phyllite, which is a soft magnetic material having a magnetic permeability of about 150, is used as the material of the core 43. Of course, any material including manganese zinc (Mn—Zn) ferrite and soft magnetic metal may be used. Alternatively, a soft magnetic metal alone may be used. Here, the soft magnetic material has a coercive force Hc in the bulk state of about 10 Oe or less.
[0036]
The base 48 is a bottomed substantially cylindrical body formed by aluminum die casting and having a top opening. The above-described member 42 is fixed to the bottom of the base 48 so as to face the center of the valve 41. ing. Further, a lid (not shown) is provided at the bottom.
[0037]
Reference numeral 21 denotes an electrodeless discharge lamp lighting device including a rectifier circuit DB, a chopper circuit, and the like. In the present embodiment, the electrodeless discharge lamp lighting device 21 is housed in the base 48. Of course, the electrodeless discharge lamp lighting device 21 may be provided outside the base 48.
[0038]
The electrodeless discharge lamp 1a and the electrodeless discharge lamp lighting device 21 constitute an illumination device as shown in FIG. In this lighting device, the upper portion of the bulb 41 can be freely removed, and a shield case 40 that absorbs radiation noise from the electrodeless discharge lamp 1a is covered, and a member 42 is fixed upright on the base 48. . Of course, the lighting device for lighting the electrodeless discharge lamp 1a is not limited to this.
[0039]
The frequency control circuit CN includes a clock signal generator (not shown) that generates a reference clock signal, and a drive unit (not shown) that receives the reference clock signal and outputs a drive signal to the gates of the switching elements Q1 and Q2. It is configured.
[0040]
The clock signal generation unit controls the frequency of the switching elements Q1 and Q2 (hereinafter referred to as the operating frequency) when the electrodeless discharge lamp 1a is started and lit. A company-made μPC1934 is used. This μPC 1934 is a low-voltage input 2-output DC-DC converter control IC, and the capacitance value of the capacitor connected to the first pin (not shown) or the resistance value of the resistor connected to the second pin (not shown) is set. The frequency of the reference clock signal output from the 7th pin (not shown) or the 10th pin (not shown) can be changed only by changing. Then, this reference clock signal is input to the drive unit.
[0041]
The drive unit outputs a drive signal to the gates of the switching elements Q1 and Q2 in order to alternately turn on / off the switching elements Q1 and Q2 based on the reference clock signal from the clock signal generation unit. In the embodiment, a high voltage half-bridge driver M63991 manufactured by Mitsubishi Electric Corporation is used. When the frequency of the reference clock signal changes, the frequency of the drive signal to the gates of the switching elements Q1 and Q2 changes, and the output of the electrodeless discharge lamp 1a can be changed.
[0042]
The voltage detection circuit 9 detects the voltage across the induction coil 1b when the electrodeless discharge lamp 1a shifts from the starting state to the lighting state. The voltage detection circuit 9 includes resistors R92 to R94, diodes D92 and D93, capacitors C91 to C95, a Zener diode ZD91, and a transistor Q91.
[0043]
In the present embodiment, one end of the capacitor C94 is connected to one end of the induction coil 1b. However, the point where the one end of the capacitor C94 is connected may be a connection point between the capacitors C1 and C2. In short, any location may be used as long as it generates a voltage proportional to or reflecting the voltage applied to both ends of the induction coil 1b.
[0044]
The frequency switching means CNf receives the detection signal from the voltage detection circuit 9 and detects that the electrodeless discharge lamp 1a is in the starting state, and sends a frequency change signal of the reference clock signal to the clock signal generation unit of the frequency control circuit CN. In this embodiment, a microcomputer including an arithmetic circuit (CPU) constituted by a microprocessor, a memory, and an interface circuit is used. The ST72G series manufactured by STMicroelectronics is used as this type of microcomputer. When such a microcomputer is used, the above-described control can be performed simply by setting a program.
[0045]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0046]
When the AC power supply AC is turned on at t = 0, power is supplied to the chopper control circuit CNc, the frequency control circuit CN, and the frequency switching means CNf to start the operation, and the starting period of the electrodeless discharge lamp 1a starts. Then, the capacitor C93 is charged via the diode D92 using the divided voltage of the capacitor C94 and the capacitor C95 as a power source. When the voltage of the capacitor C93 exceeds the ON voltage of the Zener diode ZD91, the transistor Q91 is turned ON, and a low signal is input to the frequency switching means CNf.
[0047]
When a low signal is input to the frequency switching means CNf at t = t1, the frequency switching means CNf has a fixed time from the first reference clock frequency to the second reference clock frequency lower than the first reference clock frequency. Start changing continuously within.
[0048]
In response to the change of the reference clock signal from the frequency switching means CNf, the frequency control circuit CN changes the operating frequency of the switching elements Q1 and Q2 from the first operating frequency f1 to the first operating frequency f1 as shown in FIG. The second operating frequency f2 is continuously changed within a certain time (t2-t1). The operating frequency change mode at this time is changed so that the operating frequency is in inverse proportion to the passage of time.
[0049]
Here, a setting condition of the second operating frequency f2 is considered. FIG. 5 shows the frequency characteristics of the input impedance of a circuit composed of the inductor L, the capacitor C, and the capacitors C3 and C4. | Z | represents the absolute value of the input impedance, and θ represents the phase angle of the input impedance. As can be seen from FIG. 5, there are three resonance frequencies at which θ = 0. Let the lowest resonance frequency be F0, the second highest resonance frequency, and f0 the highest resonance frequency. When a half-bridge type inverter circuit is used as the power conversion circuit 2 as in the present embodiment, when the impedance of the electrodeless discharge lamp 1a viewed from the power conversion circuit 2 becomes capacitive, the switching elements Q1 and Q2 At the same time, a large current flows from the AC power supply AC, and an excessive stress may be applied to the components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0050]
In order to avoid such a case, the impedance of the electrodeless discharge lamp 1a viewed from the power conversion circuit 2 must be inductive (θ> 0) or resistive (θ = 0). In the case of the input impedance shown in FIG. 5, the frequency f at which the impedance becomes capacitive is F0 <f <f0. That is, when the second operating frequency f2> resonance frequency f0 is set, the impedance does not become capacitive.
[0051]
When the second operating frequency f2 is reached, the first operating frequency f1 is discretely changed again. The above operation is repeated. Then, as shown in FIG. 6, when the electrodeless discharge lamp 1a is turned on and the voltage V02 across the electrodeless discharge lamp 1a decreases, the voltage of the capacitor C93 cannot reach the ON voltage of the Zener diode ZD91. Q91 is turned off, the change of the operating frequency is finished, and the electrodeless discharge lamp 1a shifts to stable lighting at a predetermined frequency.
[0052]
Here, instead of detecting the voltage between both ends of the induction coil 1b as shown in FIG. 7, a secondary winding is provided in the inductor L, and the number of turns of the secondary winding is appropriately set to generate in the secondary winding. The voltage to be input may be directly input to the frequency switching means CNf. In this way, it is not necessary to provide the voltage detection circuit 9 that detects the high voltage generated at both ends of the induction coil 1b. Furthermore, the wiring length of the signal input to the frequency switching means CNf can be shortened, and noise due to the wiring can be suppressed.
[0053]
If a timer circuit is separately provided, or a timer function is added to the frequency switching means CNf having a microcomputer function by programming, and the electrodeless discharge lamp 1a does not light even if the frequency change is repeated for a certain period of time, the electrodeless discharge is not performed. The electric power lighting device may be regarded as being in an abnormal state and the power conversion circuit 2 or the chopper circuit may be stopped. Further, without using the timer circuit, the frequency variable frequency may be counted, and the power conversion circuit 2 or the chopper circuit may be stopped when the frequency change frequency reaches a certain frequency.
[0054]
Furthermore, in the present embodiment, only the frequency switching means CNf is microcomputerized, but of course, the chopper control circuit CNc, frequency control circuit CN and voltage detection circuit 9 may all be microcomputerized. Thus, if all the control circuits are made into microcomputers, the electrodeless discharge lamp lighting device can be made compact.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, since the voltage applied to the electrodeless discharge lamp 1a is changed when the electrodeless discharge lamp 1a is started, the startability of the electrodeless discharge lamp can be improved. In particular, it is effective at a low temperature start or a dark start. Moreover, since it is not necessary to continue to apply a high voltage to the electrodeless discharge lamp 1a at the time of starting the electrodeless discharge lamp 1a, the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device are not excessively stressed.
[0056]
(Example 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 9 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in the application form of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0057]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the operating frequency of the switching elements Q1 and Q2 is changed from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 lower than the first operating frequency f1 within a certain time. The operation frequency is continuously changed to (t2−t1) and is not linear with time, but is changed so as to sweep. At t = t2, the second operating frequency f2 is discretely changed from the first operating frequency f1.
[0058]
According to such control, the startability of the electrodeless discharge lamp 1a is improved, and an excessive stress is not applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0059]
Further, as an application of the present embodiment, when changing from the second operating frequency f2 to the first operating frequency f1, as shown in FIG. 8, the sweep is continuously performed within a certain time (t3-t2). It may be changed to.
[0060]
According to such control, it is possible to suppress stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device within a certain time (t3-t2).
[0061]
Note that the operations and effects not particularly mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0062]
(Example 3)
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 10 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 11 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in the application mode of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0063]
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are swept from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t2-t1). To change. At t = t2, the second operating frequency f2 is discretely changed from the first operating frequency f1. Further, the first operating frequency f1 is changed to the second operating frequency f2 so as to sweep within a predetermined time (t3-t2). At this time, (t2−t1) <(t3−t2) is satisfied, that is, the sweep time is changed to be longer each time the first operating frequency f1 is changed to the second operating frequency f2.
[0064]
According to such control, in a state in which the electrodeless discharge lamp 1a is relatively easily lit, the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device can be suppressed, and the electrodeless discharge lamp 1a is difficult to be lit. Then, the time during which a high voltage is applied to the electrodeless discharge lamp 1a gradually increases, and the electrodeless discharge lamp 1a can be lighted more reliably.
[0065]
As an application of the present embodiment, as shown in FIG. 11, the first operating frequency f1 is changed to the fourth operating frequency f4 within a predetermined time (t2-t1), and then within a predetermined time. The first operating frequency f1 may be changed to the third operating frequency f3 at (t3-t2) (however, f1>f4>f3> f2).
[0066]
According to such control, in a state in which the electrodeless discharge lamp 1a is relatively easily lit, the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device can be suppressed, and the electrodeless discharge lamp 1a is difficult to be lit. Then, the operating frequency is gradually lowered, that is, the voltage applied to the electrodeless discharge lamp 1a is gradually increased, and the electrodeless discharge lamp 1a can be lit more reliably.
[0067]
Note that the operations and effects not particularly mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0068]
Example 4
The fourth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 12 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 13 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in the application mode of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0069]
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are swept from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t2-t1). To change. The second operating frequency f2 is continuously maintained within a predetermined time (t3-t2).
[0070]
According to such control, since the second operating frequency f2 is continuously maintained within a predetermined time (t3-t2), the electrodeless discharge lamp 1a is maintained within the predetermined time (t3-t2). The state where the applied voltage is large is maintained, and the electrodeless discharge lamp 1a can be lighted more reliably.
[0071]
As an application of the present embodiment, as shown in FIG. 13, the time for which the second operating frequency f2 is maintained may be gradually increased for each period.
[0072]
Note that the operations and effects not particularly mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0073]
(Example 5)
The fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 14 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0074]
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the second operating frequency f2 is set lower than the resonance frequency f0, and the impedance when the electrodeless discharge lamp 1a is viewed from the power conversion circuit 2 does not become capacitive. In addition, the second operating frequency f2 is set lower than the resonance frequency f0 ′.
[0075]
Then, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are changed to sweep from the first operating frequency f1 to the third operating frequency f3 within a predetermined time (t2-t1). Then, at t = t2, the third operating frequency f3 is discretely changed from the third operating frequency f3 to the fourth operating frequency f4, which is lower than the third operating frequency f3, and further, within a predetermined time (t3-t2), The operating frequency f4 is changed so as to sweep from the operating frequency f4 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t3-t2).
[0076]
According to such control, a wide range of operating frequencies is used, and when designing an electrodeless discharge lamp lighting device, a degree of freedom in design can be ensured.
[0077]
Here, as shown in FIG. 7, the inductor L is provided with a secondary winding, the current flowing in the secondary winding, and the drain-source of the switching element Q2 detected from the midpoint of the capacitors C1 and C2. By comparing the phase difference between the voltage and the voltage according to the voltage, it is detected that the impedance viewed from the electrodeless discharge lamp 1a becomes capacitive, and when the impedance becomes capacitive, the electrodeless discharge lamp is turned on. You may control to stop an apparatus.
[0078]
In the impedance characteristics shown in FIG. 5, the operating frequency at which the impedance when the electrodeless discharge lamp 1a is viewed from the power conversion circuit 2 is resistive or inductive may exist when f> f0 and f0 ′ <f <F0. To do. When the operating frequency is f0 ′ <f <F0, since the operating frequency is lower than that when the operating frequency is f> f0, the power loss in the induction coil 1b is increased. Therefore, the operating frequency is set to f> f0. Is desirable.
[0079]
Note that the operations and effects not particularly mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0080]
(Example 6)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 16 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in the application mode of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0081]
In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are swept from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t6-t1). To change. Then, the operation frequency is held at the fourth operation frequency f4 or the third operation frequency f3 for a certain time (t3-t2) or (t5-t4) where the change occurs (however, f1>f4> f3). >F2> f0.)
[0082]
According to such control, since the voltage applied to the electrodeless discharge lamp 1a is changed in a state where the electrodeless discharge lamp 1a is difficult to be lit, compared to the case where the applied voltage is constant, The electrodeless discharge lamp 1a can be turned on more reliably.
[0083]
Further, as an application of the present embodiment, as shown in FIG. 16, the first operating frequency f1 may be changed stepwise from the first operating frequency f1 within a predetermined time (t3-t1).
[0084]
Note that the operations and effects not particularly mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0085]
(Example 7)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 18 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in the application form of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0086]
In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the operating frequency of the switching elements Q1 and Q2 is set within a predetermined time (t2-t1) from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2. The operating frequency is continuously changed so as to be in inverse proportion to the passage of time, and the power conversion circuit 2 is stopped for a certain time (t3-t2). By providing the section in which the power conversion circuit 2 is stopped, it is possible to further suppress the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0087]
Here, as an application form of the present embodiment, as shown in FIG. 18, the first operating frequency f1 is changed to the second operating frequency f2 so as to continuously and sweep within a certain time (t2-t1). May be.
[0088]
Note that the operations and effects not particularly mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0089]
【The invention's effect】
The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 includes a frequency control circuit that controls operating frequencies of the first and second switching elements, and an electrodeless discharge lamp. During the start-up period until the lamp lights up Frequency switching means for switching between the first operating frequency and a second operating frequency lower than the first operating frequency, and by the frequency switching means during the start-up period of the electrodeless discharge lamp, When switching the frequency from at least the first operating frequency to the second operating frequency, control is performed to reduce the operating frequency continuously or stepwise. Control is performed to switch between the first operating frequency and the second operating frequency at least twice, and the second operating frequency is set to the highest when there are a plurality of minimum points in the frequency characteristics of the impedance as viewed from the load side from the power conversion circuit. The impedance of the electrodeless discharge lamp viewed from the power conversion circuit side is always inductive or resistive at a frequency between the first operating frequency and the second operating frequency, which is equal to or higher than the frequency of the high minimum point. Therefore, even when there are a plurality of minimum points in the frequency characteristics of the impedance as viewed from the load side from the power conversion circuit, the startability of the electrodeless discharge lamp can be improved and the electronic parts constituting the electrodeless discharge lamp lighting device can be improved. Excessive stress can be prevented.
[0091]
Claim 2 To claim 5 In the electrodeless discharge lamp lighting device described above, the second operating frequency is maintained for a certain time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency, and the first operating frequency is switched after the lapse of the certain time. Control for maintaining a third operating frequency between the first operating frequency and the second operating frequency for a certain time when performing control or switching from the first operating frequency to the second operating frequency Therefore, the startability of the electrodeless discharge lamp can be improved as compared with the first aspect of the invention.
[0092]
Claim 6 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp does not light up when the first operating frequency and the second operating frequency are switched a predetermined number of times. Since the power conversion circuit is controlled to stop, it is possible to prevent an excessive stress from being applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0094]
Claim 7 The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1 to claim 1 6 The electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of the above, wherein the electrodeless discharge lamp has a substantially spherical bulb having a hollow section with a concave cross section in which a discharge gas containing at least mercury and a rare gas is enclosed. An induction coil disposed in the cavity for supplying a high frequency electromagnetic field to the discharge gas, a cylindrical core made of a magnetic material around which the induction coil is wound, and heat conduction inside the core and in contact with the core Since the induction coil is disposed and accommodated in the cavity of the electrodeless discharge lamp, the overall shape of the electrodeless discharge lamp lighting device can be made compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment;
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an electrodeless discharge lamp.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a lighting device.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency.
FIG. 5 is a diagram illustrating frequency characteristics of input impedance of a circuit including an inductor L, a capacitor C, and capacitors C3 and C4.
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the operating frequency f and the voltage across the induction coil 1b.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an applied embodiment of the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the second embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the third embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the third embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the fourth embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the fifth embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the sixth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the sixth embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the seventh embodiment.
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency in the seventh embodiment.
FIG. 19 is a circuit diagram showing a conventional example 1;
FIG. 20 is a circuit diagram showing a second conventional example.
[Explanation of symbols]
E DC power supply
Q1 first switching element
Q2 Second switching element
2 Power conversion circuit
3 Matching circuit
1b induction coil
1a Electrodeless discharge lamp
CN frequency control circuit
f1 First operating frequency
f2 Second operating frequency
CNf frequency switching means
41 Valve
42 members
43 core
45 Cavity

Claims

A DC power supply, a power conversion circuit that has first and second switching elements that alternately turn on and off, and converts DC power from the DC power supply to high-frequency power, and a matching circuit that matches high-frequency power from the power conversion circuit An induction coil to which high-frequency power from a matching circuit is applied, an electrodeless discharge lamp that is disposed in proximity to the induction coil and is lit by high-frequency power, and a frequency control circuit that controls the operating frequency of the first and second switching elements And a frequency switching means for switching between a first operating frequency and a second operating frequency lower than the first operating frequency during a start-up period until the lamp of the electrodeless discharge lamp is turned on. the frequency switching means in the starting period, at least when performing frequency switching to the second operating frequency from the first operating frequency, continuously or stepwise decrease the operating frequency A first operating frequency and second operating frequency performs control performs switching control two or more times to the second when the minimum point there are a plurality in the frequency characteristic of the impedance of the load side is viewed from the power conversion circuit Is set to be equal to or higher than the frequency of the minimum point with the highest frequency, and at the frequency between the first operating frequency and the second operating frequency, the impedance of the electrodeless discharge lamp viewed from the power conversion circuit side is always inductive. Or the electrodeless discharge lamp lighting device characterized by being resistive.

2. The control for maintaining the second operating frequency for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency, and switching to the first operating frequency after a predetermined time elapses. Electrodeless discharge lamp lighting device.

A control for maintaining a third operating frequency between the first operating frequency and the second operating frequency for a certain period of time when switching from the first operating frequency to the second operating frequency is performed. Item 2. The electrodeless discharge lamp lighting device according to Item 1.

The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the power conversion circuit is controlled to be stopped for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency.

2. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the switching time is increased every time the first operating frequency and the second operating frequency are switched.

The electrodeless electrode according to claim 1, wherein when the electrodeless discharge lamp is not lit when the first operating frequency and the second operating frequency are switched a predetermined number of times, the power conversion circuit is controlled to stop. Discharge lamp lighting device.

The electrodeless discharge lamp includes a substantially spherical bulb having a hollow section with a concave cross section in which a discharge gas containing at least mercury and a rare gas is enclosed, and a high-frequency electromagnetic field disposed in the hollow section. An induction coil to be supplied; a cylindrical core made of a magnetic material around which the induction coil is wound; and a member made of a heat conductive material that is inside the core and is in contact with the core. The electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 6 .

An illuminating device comprising the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 7 .