JP4126991B2

JP4126991B2 - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP4126991B2
Application number: JP2002244460A
Authority: JP
Inventors: 正平山本; 祐二熊谷
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-08-26
Filing date: 2002-08-26
Publication date: 2008-07-30
Anticipated expiration: 2022-08-26
Also published as: JP2004087210A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電灯点灯装置に関し、さらに詳しくは、内部に発光ガスを封入した発光体と、この発光体の近傍に配設された磁性体と、この磁性体の周囲に巻回されたコイルと、高周波電力を発生する高周波電源と、この高周波電源の第１の出力端子と前記コイルの第１の端子との間に順に接続された第１の素子および第３の素子と、この第１の素子と第３の素子との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源の第２の出力端子と前記コイルの第２の端子とに接続された第２の素子とからなる無電極放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、従来から、電極を有する照明用点灯装置は知られており、例えば、図１１の（ａ）に示したような従来の照明用点灯装置として、ドライブ回路８からある動作周波数の電圧を出力して、それを用いて、高周波電源３をスイッチングしているものがあった。ランプからの光出力を変化させる方法には、いくつかの手段が採用されているものであるが、この手段のひとつとして、ドライブ回路８の動作周波数を変化させて、高周波電源３の出力周波数を変化させる周波数調光方式と呼ばれる手段があった。
【０００３】
この従来の照明用点灯装置としては、高周波電源３の出力端子に接続された誘導性素子９と有電極発光体１１の直列接続と、この有電極発光体１１に並列に接続された容量性素子１０とからなっているものであった。このような接続における、高周波電源３の出力端子から見たインピーダンスの周波数特性としては、図１１の（ｂ）に示したようになっており、誘導性素子９と容量性素子１０との直列共振周波数ｆｓより高い周波数で動作させているものである。
【０００４】
このように直列共振周波数ｆｓより高い周波数で動作させているために、高周波電源３の動作周波数が高いほど、高周波電源３の出力端子から見たインピーダンスが大きくなり、結果として、高周波電源３の出力電力は低下するものである。したがって、従来の電極を有する照明用点灯装置においては、周波数が低い場合に出力が大きくなり、逆に、周波数が高い場合に出力が小さくなって、調光状態となるものである。
【０００５】
また、動作周波数の設定としては、使用する半導体素子の動作速度やドライブ回路の能力および受動素子の周波数特性などにより、同動作周波数の上限としては制限されているものである。一方、無電極放電灯点灯装置において、高周波電源３の出力電力を磁性体の周囲に巻回されたコイルで高周波電磁界に変換して、発光体の内部に前記高周波電磁界と結合したプラズマリングを発生させて、可視光を生じさせているものである。
【０００６】
このようにして、無電極放電灯点灯装置においては、コイルを一次側巻線、プラズマリングを二次側巻線としたトランスを形成しているものである。したがって、周波数を変化させても、一定の定格光出力を得るためには、磁性体内に発生する磁束の時間変化を一定にする必要があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、このような無電極放電灯点灯装置に、素子などによる動作周波数の上限が決められた状態で、前記周波数調光方式を適用した場合を考えてみると、同周波数調光方式において、出力が大きい場合の動作周波数が低いために、定格光出力を得る磁束の時間変化を確保するには、コイルに流す電流を増やす必要があった。しかしながら、このために、コイルにおける銅損による損失が増大して、無電極放電灯点灯装置としての装置本体の効率が低下するという問題が、依然として残っていたものであった。
【０００８】
本発明は、上述の事実に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コイルにおける銅損による損失を少なくすることができて、装置本体の効率を高くすることができる無電極放電灯点灯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】
本発明の請求項１に係る無電極放電灯点灯装置は、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとるものであり、かつ前記並列共振周波数から前記第２の直列共振周波数の間の周波数において、前記インピーダンスの位相が常に正の値をとるものであることを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に係る無電極放電灯点灯装置は、前記第１の素子４が誘導性素子であり、前記第２の素子５が容量性素子であり、前記第３の素子６が容量性素子であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に係る無電極放電灯点灯装置は、前記第１の素子４が容量性素子であり、前記第２の素子５が誘導性素子であり、前記第３の素子６が容量性素子であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の請求項４に係る無電極放電灯点灯装置は、前記発光体１が点灯していない始動過程において、前記高周波電源３の動作周波数ｆは、前記第２の直列共振周波数ｆ３より高い周波数から前記並列共振周波数ｆ２に向けて漸減する過程を有していることを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項５に係る無電極放電灯点灯装置は、前記高周波電源３が、前記高周波電源３の動作周波数ｆを周期的に変化させる手段を有しており、出力電力を略方形波状に変調させ、前記発光体１の光出力を変動させることを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項６に係る無電極放電灯点灯装置は、前記磁性体７および前記コイル２が、前記発光体１に設けられた窪み部内に配設されているものであることを特徴とする。
【００１６】
本発明の請求項７に係る無電極放電灯点灯装置は、前記第２の直列共振周波数ｆ３が、１５０ｋＨｚ以下であることを特徴とする。
【００１７】
本発明の請求項８に係る無電極放電灯点灯装置は、前記磁性体７が、マンガンを含有する材料にて形成されているものであることを特徴とする。
【００１８】
本発明の請求項９に係る無電極放電灯点灯装置は、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された誘導性素子である第１の素子４および容量性素子である第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された容量性素子である第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとり、かつ前記並列共振周波数から前記第２の直列共振周波数の間の周波数において、前記インピーダンスの位相が常に正の値をとるものであり、さらに、前記磁性体７および前記コイル２が、前記発光体１に設けられた窪み部内に配設されて、前記第２の直列共振周波数ｆ３は１５０ｋＨｚ以下であり、前記磁性体７が、マンガンを含有する材料にて形成されているものであることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳しく説明する。
【００２０】
（実施形態１）
図１の（ａ）は、本発明の実施形態１に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、同図１の（ｂ）は、同実施形態１に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【００２１】
この実施形態では、図１の（ａ）に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとるものである。
【００２２】
前記インピーダンスＺの絶対値の周波数特性を図１の（ｂ）に示す。
【００２３】
このように、動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとるので、インピーダンスＺの絶対値は、周波数が高くなると減少するものである。このため、高周波電源３は動作周波数ｆが高くなると出力電力が増大する特性を持たせることができるものである。このために、出力が最も大きい定格出力となるときの周波数が高いので、コイル２に流す電流を小さくすることができて、コイル２における銅損による損失の少ない高効率な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００２４】
（実施形態２）
図２の（ａ）は、本発明の実施形態２に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、同図２の（ｂ）は、同実施形態２に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【００２５】
この実施形態では、図２の（ａ）に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、並列共振周波数ｆ２から前記第２の直列共振周波数ｆ３の間の周波数において、前記インピーダンスＺの位相φは常に正の値をとるものである。
【００２６】
ここで、高周波電源３は、第１のスイッチング素子１７、第２のスイッチング素子１８および直流電源２１を有しているものである。このために、実施形態１に示された効果の他に、調光信号により動作周波数ｆを変化させる際に、検出素子のばらつきや、調光信号−周波数変換のばらつきなどにより、動作周波数ｆが設定値よりばらついた場合においても、インピーダンスＺの位相が常に正であるために高周波電源３を進相による高ストレスで動作させることがないものである。これにより、素子耐量を低くできるので、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００２７】
（実施形態３）
図３は、本発明の実施形態３に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【００２８】
この実施形態では、図３に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記第１の素子４が誘導性素子、前記第２の素子５が容量性素子、前記第３の素子６が容量性素子である。
【００２９】
このために、実施形態１に示された効果の他に、前記第１の素子４と前記第２の素子５によりローパスフィルタが形成されるために、コイル２に印加される信号に含まれる高周波成分が少なくなる特徴を有するものである。したがって、コイル２から外部に放射されるノイズが削減されるとともに、ノイズ低減のための回路素子を減少させることができるものである。
【００３０】
このようなことから、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００３１】
（実施形態４）
図４は、本発明の実施形態４に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【００３２】
この実施形態では、図４に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記第１の素子４は容量性素子、前記第２の素子５は誘導性素子、前記第３の素子６は容量性素子である。
【００３３】
このために、実施形態３に示された効果の他に、前記第１の素子４と前記第２の素子５によりハイパスフィルタが形成されるために、前記高周波電源３の出力の急激な変化をコイル２に伝えることができるものである。このために、例えば、発光体１の放電の立ち消えなどに対して、その変化をとらえて素早く出力を変化させてコイル２に伝え、影響を小さく抑えることができるものである。
【００３４】
（実施形態５）
図５の（ａ）は、本発明の実施形態５に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、同図５の（ｂ）は、同実施形態５に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【００３５】
この実施形態では、図５の（ａ）に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、図５の（ｂ）に示すごとき前記発光体１が点灯していない始動過程において、前記高周波電源３の動作周波数ｆは、前記第２の直列共振周波数ｆ３より高い周波数から前記並列共振周波数ｆ２にむけて漸減する過程を有するものである。
【００３６】
ここで、直流電源３は第１のスイッチング素子１７、第２のスイッチング素子１８、第３のスイッチング素子１９、第４のスイッチング素子２０および直流電源２１を有するものである。動作周波数ｆが低い方向にスイープし、直列共振を用いるために、インピーダンスＺが減少していって、その結果、出力は増大して、発光体１を始動することができるものである。直列共振より高い周波数でスイープさせることで、実施形態１の効果の他に、部品ばらつきなどで、周波数特性がばらついたときでも確実に発光体１を始動させることができて、信頼性の高い無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００３７】
さらに、コイル２に流れる電流が少ない、高い動作周波数を用いて発光体１を始動させることができるものである。このために、コイル２の径を細くできて、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００３８】
（実施形態６）
図６の（ａ）は、本発明の実施形態６に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、同図６の（ｂ）は、同実施形態６に係る無電極放電灯点灯装置において、光出力と時間との関係を示したグラフである。
【００３９】
この実施形態では、図６の（ａ）に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記高周波電源３は、同高周波電源３の動作周波数ｆを周期的に変化させる周期変化手段１６を有しており、図６の（ｂ）に示すごとき出力電力を略方形波状に変調させ発光体１の光出力を変動させるものである。
【００４０】
このために、実施形態１で示した効果の他に、光出力を減少させたときにも、常に動作周波数ｆを低い点で動作させるのではなくて、高い動作周波数ｆを用いながら、短時間低い動作周波数ｆとすることができるものである。そして、低い動作周波数ｆを用いたときに問題となる、コイル２の電流の増加による損失の増加をさらに抑えることができるとともに、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００４１】
（実施形態７）
図７は、本発明の実施形態７に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【００４２】
この実施形態では、図７に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記磁性体７および前記コイル２は、前記発光体１に設けられた窪み部内に配設されるものである。
【００４３】
窪み部内にコイル２を配設した場合、発光体１の外面にコイル２がないために、配光特性が良好になるものである。しかしながら、コイル２の巻回部は略全体が発光体１に面するために、発光体１の内部のプラズマからの熱を受けて、コイル２の温度は窪み部外にあるときに比べて上昇するものである。このために、コイル２の抵抗成分は窪み部外あるときに比べて大きくなり、コイル２における銅損の影響が顕著になるものである。
【００４４】
このようにして、本実施形態のような構成とすることで、配光特性が良好で、かつ、コイル２における銅損による損失の少ない高効率な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００４５】
（実施形態８）
図８の（ａ）は、本発明の実施形態８に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、同図８の（ｂ）は、同実施形態８に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【００４６】
この実施形態では、図８の（ａ）に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記第２の直列共振周波数ｆ３は１５０ｋＨｚ以下である。
【００４７】
図８の（ａ）にそれぞれの定数を示す。ここで、コイル２はランプ点灯時のコイル両端のインピーダンスであり、抵抗とインダクタンス素子の並列等価回路で示しているものである。
【００４８】
図８の（ｂ）に回路の前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性を示す。ｆ１＝３５.５ｋＨｚ、ｆ２＝１３２.０ｋＨｚ、ｆ３＝１４５.６ｋＨｚとなっているものである。
【００４９】
本発明において、動作周波数ｆが高いときに出力電力が大きく定格出力となるような特性が得られ、低い周波数で定格出力となる従来の場合に比べてコイル２の電流値を少なくすることができるが、高い動作周波数では表皮効果による抵抗は増大するものである。
【００５０】
本実施形態のように、直列共振周波数ｆ３を１５０ｋＨｚとすることで、動作周波数ｆはそれ以下となり、表皮効果の影響は低減できるものである。このために、実施形態１で示された効果の他に、表皮効果によるコイル２の銅損の増大を抑えるとともに、高効率な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００５１】
（実施形態９）
図９は、本発明の実施形態９に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【００５２】
この実施形態では、図９に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された第１の素子４および第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記磁性体７が、マンガンを含有する材料にて形成されているものである。
【００５３】
図９に示すごとく、発光体１はチューブ状の形状をなし、磁性体７は発光体１と鎖交する閉磁路を形成しているものである。マンガンを含有する透磁率の高い材料を前記磁性体７の材料として形成することにより、他材料を使用したときに比べて、同一な磁束の時間的変化を得るために、コイル２として形成するのに必要な巻数を少なくすることができるものである。このために、実施形態１で示された効果の他に、さらにコイル２の銅損を減少することができて、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００５４】
（実施形態１０）
図１０の（ａ）は、本発明の実施形態１０に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、同図１０の（ｂ）は、同実施形態１０に係る無電極放電灯点灯装置に用いられる磁性体を示した斜視図である。
【００５５】
この実施形態では、図１０の（ａ）および（ｂ）に示すごとく、内部に発光ガスを封入した発光体１と、この発光体１の近傍に配設された磁性体７と、この磁性体７の周囲に巻回されたコイル２と、高周波電力を発生する高周波電源３と、この高周波電源３の第１の出力端子３ａと前記コイル２の第１の端子２ａとの間に順に接続された誘導性素子である第１の素子４および容量性素子である第３の素子６と、この第１の素子４と第３の素子６との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源３の第２の出力端子３ｂと前記コイル２の第２の端子２ｂとに接続された容量性素子である第２の素子５とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源３の第１の出力端子３ａ、第２の出力端子３ｂの点から前記コイル２側をみたインピーダンスＺの周波数特性については、第１の直列共振周波数ｆ１＜並列共振周波数ｆ２＜第２の直列共振周波数ｆ３の順で存在しているとともに、前記発光体１の始動および点灯の状態において前記高周波電源３の動作周波数ｆは、並列共振周波数ｆ２＜動作周波数ｆ＜第２の直列共振周波数ｆ３となる値をとっているものであり、さらに、前記磁性体７および前記コイル２は、前記発光体１に設けられた窪み部内に配設されて、前記第２の直列共振周波数ｆ３は１５０ｋＨｚ以下であり、前記磁性体７が、マンガンを含有する材料にて形成されているものである。
【００５６】
また、図１０の（ｂ）に示すごとく、磁性体７が棒状の形状をなしており、周囲をコイル２が巻回しているものである。また、磁性体７には、コイル２の径方向に切れ込み部を設けて、渦電流による損失を低減しているものである。
【００５７】
これにより、配光特性を良好にするために、コイル２と磁性体７を発光体１に設けられた窪みに配設したことによる、コイル２の温度上昇による銅損の増大を抑えるとともに、高周波動作時に出力が高くなるために現れる表皮効果による銅損の増大を抑えて、また、マンガンを含有する透磁率の高い材料を前記磁性体７の材料として形成することにより、コイル２の巻数を少なくすることができて、コイル２の銅損を減少する効果を有するものであり、小型で安価な無電極放電灯点灯装置を得ることができるものである。
【００５９】
【発明の効果】
本発明の請求項１ないし請求項９に係る無電極放電灯点灯装置によると、コイルにおける銅損による損失を確実に少なくすることができて、装置本体の効率を確実に高くすることができるとともに、高周波電源を進相で動作させることがなく、これにより素子耐量を低くできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態１に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同実施形態１に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【図２】（ａ）は、本発明の実施形態２に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同実施形態２に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【図３】本発明の実施形態３に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【図４】本発明の実施形態４に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態５に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同実施形態５に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【図６】（ａ）は、本発明の実施形態６に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同実施形態６に係る無電極放電灯点灯装置において、光出力と時間との関係を示したグラフである。
【図７】本発明の実施形態７に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態８に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同実施形態８に係る無電極放電灯点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【図９】本発明の実施形態９に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施形態１０に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同実施形態１０に係る無電極放電灯点灯装置に用いられる磁性体を示した斜視図である。
【図１１】（ａ）は、一従来例に係る照明用点灯装置を示した概略図であり、（ｂ）は、同一従来例に係る照明用点灯装置において、動作周波数とインピーダンスとの関係を示したグラフである。
【符号の説明】
１発光体
２コイル
２ａ第１の端子
２ｂ第２の端子
３高周波電源
３ａ第１の出力端子
３ｂ第２の出力端子
４第１の素子
５第２の素子
６第３の素子
７磁性体
Ｚインピーダンス
ｆ動作周波数
ｆ１第１の直列共振周波数
ｆ２並列共振周波数
ｆ３第２の直列共振周波数

Claims

内部に発光ガスを封入した発光体と、この発光体の近傍に配設された磁性体と、この磁性体の周囲に巻回されたコイルと、高周波電力を発生する高周波電源と、この高周波電源の第１の出力端子と前記コイルの第１の端子との間に順に接続された第１の素子および第３の素子と、この第１の素子と第３の素子との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源の第２の出力端子と前記コイルの第２の端子とに接続された第２の素子とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源の第１の出力端子、第２の出力端子の点から前記コイル側をみたインピーダンスの周波数特性については、第１の直列共振周波数＜並列共振周波数＜第２の直列共振周波数の順で存在しているとともに、前記発光体の始動および点灯の状態において前記高周波電源の動作周波数は、並列共振周波数＜動作周波数＜第２の直列共振周波数となる値をとり、かつ前記並列共振周波数から前記第２の直列共振周波数の間の周波数において、前記インピーダンスの位相が常に正の値をとるものであることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
前記第１の素子が誘導性素子であり、前記第２の素子が容量性素子であり、前記第３の素子が容量性素子であることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
前記第１の素子が容量性素子であり、前記第２の素子が誘導性素子であり、前記第３の素子が容量性素子であることを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
前記発光体が点灯していない始動過程において、前記高周波電源の動作周波数は、前記第２の直列共振周波数より高い周波数から前記並列共振周波数に向けて漸減する過程を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項３いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
前記高周波電源が、前記高周波電源の動作周波数を周期的に変化させる手段を有しており、出力電力を略方形波状に変調させ、前記発光体の光出力を変動させることを特徴とする請求項１ないし請求項４いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
前記磁性体および前記コイルが、前記発光体に設けられた窪み部内に配設されているものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
前記第２の直列共振周波数が、１５０ｋＨｚ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項６いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
前記磁性体が、マンガンを含有する材料にて形成されているものであることを特徴とする請求項１ないし請求項７いずれか記載の無電極放電灯点灯装置。
内部に発光ガスを封入した発光体と、この発光体の近傍に配設された磁性体と、この磁性体の周囲に巻回されたコイルと、高周波電力を発生する高周波電源と、この高周波電源の第１の出力端子と前記コイルの第１の端子との間に順に接続された誘導性素子である第１の素子および容量性素子である第３の素子と、この第１の素子と第３の素子との接続点に一端を接続されて、他端を前記高周波電源の第２の出力端子と前記コイルの第２の端子とに接続された容量性素子である第２の素子とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源の第１の出力端子、第２の出力端子の点から前記コイル側をみたインピーダンスの周波数特性については、第１の直列共振周波数＜並列共振周波数＜第２の直列共振周波数の順で存在しているとともに、前記発光体の始動および点灯の状態において前記高周波電源の動作周波数は、並列共振周波数＜動作周波数＜第２の直列共振周波数となる値をとり、かつ前記並列共振周波数から前記第２の直列共振周波数の間の周波数において、前記インピーダンスの位相が常に正の値をとるものであり、さらに、前記磁性体および前記コイルが、前記発光体に設けられた窪み部内に配設されて、前記第２の直列共振周波数は１５０ｋＨｚ以下であり、前記磁性体が、マンガンを含有する材料にて形成されているものであることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。