JP4165151B2 - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の電極を有する照明用点灯装置は、ドライブ回路からある動作周波数の電圧を出力し、それを用いて高周波電源をスイッチングしていたものである。ランプからの光出力を変化させるには、いくつかの手段がとられているが、その手段のひとつとして、高周波電源の出力を周期的に変化させる間欠調光方式と呼ばれる手段がある。
【0003】
この種の従来の照明用点灯装置において、前記間欠調光方式の変化する高周波電源の出力は、出力が高い状態と低い状態とを周期的に変化させ、出力の低い状態では、高周波電源の出力をほとんどゼロにし、発光体内の放電電流を流さない状態にしていたものである。そして、出力が低い状態の時間的割合を変化させることによって、光出力を変化させているものであった。
【0004】
高周波電源の出力の周期的な変化は、人間の目でちらつきを感じない程度の周期で変化させればよく、高周波電源の動作周波数である数十kHzという周波数に比べて低い周期で変化させればよいので、簡単な構成で光出力を変化することができるという特徴を有しているものである。そこで、この間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置が考えられていたものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、無電極放電灯点灯装置に間欠調光方式を用いた場合は、高周波電源の出力の高い状態と低い状態との切り替わり時に可聴音ノイズが発生するという問題が生じるものであった。具体的に、可聴音ノイズの発生について、図16に示したグラフを用いて説明する。この図16は、一従来例に係る無電極放電灯点灯装置において、高周波電源の出力電圧と時間との関係を示したグラフである。同図16に示すごとく、この可聴音ノイズは、無電極放電の発光体近傍に配設された磁性体の内部磁束が、高周波電源の出力の切り替わり時に大きく変化することで、再点弧Sが起こり、磁性体に力が加わって、振動することによって生じているものである。
【0006】
ところで、磁性体の振動による可聴音ノイズが発生する現象は、高周波電源を間欠動作する場合などに広く知られているが、無電極放電灯点灯装置でこの現象が発生すると、発光体近傍で可聴音ノイズが発生することになり、使用者との距離が近くて、同使用者に不快感を与えるとともに、遮音する際にも、光を透過する材料で構築しなければならないものであり、問題点が多いものであった。
【0007】
そこで、磁性体の振動による可聴音ノイズの発生を防止するために、従来、磁性体の振動を防ぐことを考えられており、そのためにディッピングなどの手段を用いて磁性体を固定したり、特に、力の加わる磁束方向に垂直な磁性体間の隙間をなくすために、一体化した大型の磁性体を用いるなどの手段がとられていたものであった。
【0008】
しかしながら、このような従来の無電極放電灯点灯装置においては、磁性体の固定の際には、高温となる磁性体をディッピングする材料の選択が難しくて、高価になるとともに、構造が非常に煩雑になるという欠点があった。
【0009】
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、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止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。
【0010】
【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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、前記高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるるとともに前記発光体の光出力が周期的に変化する状態のうち、光出力がもっとも低くなる高周波電源の出力において、前記発光体の光出力が、0とはならない高周波電源の出力を有す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、前記磁性体2内の磁束の状態を検出する磁束検出手段8を設けるとともに、その出力を前記周期変化手段7に入力するもの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、前記磁束検出手段8が、前記磁性体2の周りに巻回された第2のコイル9を有するもの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、前記磁束検出手段8が、前記コイル6の両端に印加された電圧を検出する電圧検出手段10を有するものであ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、前記磁束検出手段8が、前記コイル6を流れる電流を検出する電流検出手段11を有するものであ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、前記周期変化手段7が、前記電圧検出手段10もしくは前記電流検出手段11の出力を略一定とするように動作す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、前記周期変化手段7が、前記ドライブ回路5の動作周波数を変化させるもの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、前記周期変化手段7が、前記ドライブ回路5の出力のデューティを変化させ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、前記周期変化手段7による高周波電源4の出力変化が、出力が低である状態の時間を略一定となるように出力が高である状態の時間を変化させるものであることを特徴とする。
【0020】
本発明の請求項10に係る無電極放電灯点灯装置は、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のうち、光出力がもっとも低くなる状態の期間が、1ミリ秒より短いものであることを特徴とする。
【0021】
本発明の請求項11に係る無電極放電灯点灯装置は、前記磁性体2が複数個の磁性部材からなり、磁束方向に略垂直方向に分割される面を有するものであることを特徴とする。
【0022】
本発明の請求項12に係る無電極放電灯点灯装置は、前記発光体1が、チューブ状の形状をなすとともに、前記磁性体2は前記発光体1と鎖交する閉じた磁路を有するものであることを特徴とする。
【0023】
本発明の請求項13に係る無電極放電灯点灯装置は、前記発光体1が、窪み部を有しているものであり、前記磁性体2が前記発光体1の窪み部に配設されることを特徴とする。
【0026】
【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。
【0027】
(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、高周波電源の出力電力と時間との関係を示したグラフである。
【0028】
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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるものである。
【0029】
すなわち、高周波電源4の高周波出力を周期的に変化させることで、図1の(b)に示すごとく、高周波電源4の出力電力が時間的に変化するものである。
【0030】
本発明では、同図1の(b)に示した高周波電源4の出力電力が高である状態T1、および、低である状態T2において、磁性体2内の磁束密度が略一定であるように、高周波電力の出力を制御するものである。そして、これにより、高周波電源4の出力電力が高である状態T1と低である状態T2とが切り替わる際に、磁性体2内の磁束密度が大きく変化することが避けられて、磁性体2の大きな振動が発生しないので、可聴音ノイズが生じないものである。よって、本実施形態は、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止することができるものである。
【0031】
(実施形態2)
図2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る。
【0032】
この実施形態では、図2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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記磁性体2内の磁束の状態を検出する磁束検出手段8を設け、その出力を前記周期変化手段7に入力するものである。
【0033】
これにより、実施形態1での効果が得られるとともに、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて、前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値をより一層精度良く、略一定となるように制御することができるために、温度変化や部品のばらつきなどにより、同一ドライブ条件において高周波電源4の出力電力がばらついた場合でも、可聴音ノイズを低減することができるものである。よって、本実施形態は、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止することができるものである。
【0034】
(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。
【0035】
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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記磁性体2の周りに巻回された第2のコイル9を有する前記磁性体2内の磁束の状態を検出する磁束検出手段8を設け、その出力を前記周期変化手段7に入力するものである。
【0036】
ここで、第2のコイル9は、コイル6と一端を共有し、他端を検波回路に入力しているものである。そして、これにより、コア内の磁束を直接検出できるために、コアの温度やランプの状態が変わったときにも、可聴音ノイズを確実に低減することができるものである。よって、本実施形態は、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止することができるものである。
【0037】
(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。
【0038】
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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記コイル6の両端に印加された電圧を検出する電圧検出手段10を有する前記磁性体2内の磁束の状態を検出する磁束検出手段8を設け、その出力を前記周期変化手段7に入力するものである。
【0039】
ここで、高周波電源4の共振動作用に同高周波電源4の出力端子に接続された容量素子12に印加される電圧を電圧検出手段10は検出して、この電圧を検波回路に入力しているものである。これにより、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止することができる効果のほかに、共振動作用に用いられる素子の一部を利用して、付加的な部品の少ない磁束検出手段を得ることができるものである。
【0040】
また、コイル6に印加される電圧は、無電極放電灯点灯装置の始動過程において発光体1の点灯を検出する始動検出手段や始動後の立ち消え検出手段や点灯電力検出手段などの各種検出手段としても用いることができるものである。このために、前記電圧検出手段10の一部を前記各種検出手段と共用することができて、付加的な部品を少なく点灯検出機能を有する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5)
図5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る。
【0042】
この実施形態では、図5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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるよう、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記コイル4を流れる電流を検出する電流検出手段11を有する前記磁性体2内の磁束の状態を検出する磁束検出手段8を設け、その出力を前記周期変化手段7に入力するものである。
【0043】
ここで、高周波電源4の共振動作用に同高周波電源4の出力端子に接続された容量素子12に流れる電流により発生したを電圧を電流検出手段11は検出し、その電圧を検波回路に入力しているものである。そして、これにより、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止することができる効果のほかに、共振動作用に用いられる素子の一部を利用して、付加的な部品の少ない磁束検出手段8を得ることができるものである。
【0044】
また、コイル6に流れる電流は、無電極放電灯点灯装置の始動過程において、発光体1の点灯を検出する始動検出手段や始動後の立ち消え検出手段や点灯電力検出手段などの各種検出手段としても用いることができるものである。このために、前記電圧検出手段10の一部を前記各種検出手段と共用することができて、付加的な部品を少なく点灯検出機能を有する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、および、電流検出手段の出力と時間との関係を示したグラフである。
【0046】
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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記コイル6を流れる電流を検出する電流検出手段11を有する前記磁性体2内の磁束の状態を検出する磁束検出手段8を設け、その出力が略一定となるよう前記周期変化手段7は動作するものである。
【0047】
ここで、電流検出手段11はトランスからなり、一次側であるコイル6に流れる電流により発生したを二次側電圧を検波回路に入力しているものである。
【0048】
無電極放電灯点灯装置において、前記コイル6に流れる電流が一定であれば、前記磁性体2内の磁束は大きな変動はないと見なすことができるものである。特に、結合係数が0.8以下である無電極放電灯点灯装置では、このような制御方式を用いても、磁性体2から可聴音ノイズが発生するような磁束の変化は起こらないものである。このため、前記電流検出手段11の出力が一定になるように、前記周期変化手段7は動作するために、前記磁束検出手段8および前記周期変化手段7の構成が簡単になり、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。
【0049】
(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。
【0050】
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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記周期変化手段7は、前記ドライブ回路5の動作周波数を変化させるものである。ところで、前述したものでは、ドライブ回路5の動作周波数に影響を与える抵抗素子13および容量素子12のうち、抵抗素子13に外部から電流を印加させることで、実質的に抵抗値を変化させているものである。
【0051】
これにより、請求項1の効果に加えて、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態の切り替わり時において、比較的連続的に高周波電源4の動作を変化させることができ、高周波電源4や他素子へのストレスが小さく抑えることができ、ストレスが大きい場合に比べて、安価で小型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。
【0052】
(実施形態8)
図8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る。
【0053】
この実施形態では、図8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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記周期変化手段7は、前記ドライブ回路5の出力のデューティを変化させるものである。ドライブ回路5の出力のデューティを変化させることにより、高周波電源4の動作周波数における半導体素子の導通状態と遮断状態の比を変化させ、高周波電源4の出力電力を変化させているものである。図7では、周期変化手段7から得られた出力と三角波とを比較し、その高低の時間によってドライブ回路5のデューティを変化させているものである。
【0054】
これにより、請求項1の効果に加えて、動作周波数の変化による出力の変化が急峻な高周波電源4を用いた場合でも、制御手段が簡単なものとなり、構成が簡単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。
【0055】
(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。
【0056】
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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記周期変化手段7による高周波電源4の出力変化は、出力が低である状態の時間を略一定となるように出力が高である状態の時間を変化させるものである。
【0057】
本実施形態では、出力が低である状態の時間が略一定となるように、信号を受けたのち一定時間のみドライブ回路5の出力を低にする第1のワンショットタイマ回路14を周期変化手段7内に設けているものである。さらに、前記第1のワンショットタイマ回路14の動作終了後、調光度合いに応じた直流電圧値を有する調光信号16を受け前記調光信号16に略反比例した期間だけドライブ回路5の出力を高にする第2のワンショットタイマ15が動作する。前記第2のワンショットタイマ15の動作後、再び、前記ワンショットタイマ回路14が動作する。
【0058】
これにより、請求項1の効果のほかに、光出力が低となる時間を一定とすることができるので、人間の目にちらつきと感じさせない程度にこの時間を設定しておくことができて、ちらつき感の少ない無電極放電灯点灯装置を得られることができるものである。
【0059】
(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おいて、光出力と時間との関係、および、高周波電源の出力電力と時間との関係を示したグラフである。
【0060】
この実施形態では、図10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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のうち、光出力がもっとも低くなる高周波電源4の出力において、前記発光体1の光出力は、図10の(b)に示すごとく、0とはならない高周波電源出力を有するものである。また、同図10の(a)に示しているように、発光体1の光出力を検出するための光検出素子17を本実施形態においてさらに設けているものである。
【0061】
すなわち、本実施形態において、高周波電源4の出力を周期的に変化させて、光出力の高い状態と低い状態とを繰り返して調光を行っているが、光出力の低い状態における高周波電源4の出力は、発光体1内に微放電を維持できるだけの出力を有しているものである。
【0062】
これにより、光出力の低い状態においても発光体1内にプラズマが消滅しないために、磁性体2内の磁束をプラズマにより遮蔽することができるために、外部への電磁放射を抑えることができるものである。これにより、付加的な電磁放射防止部品を減らすことができて、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。
【0063】
(実施形態11)
図11の(a)は、本発明の実施形態11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11の(b)は、同実施形態11に係る無電極放電灯点灯装置において、デューティ可変出力と時間との関係、ワンショットタイマ出力と時間との関係、および、合成出力と時間との関係を示したグラフである。
【0064】
この実施形態では、図11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2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体2内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のうち、光出力がもっとも低くなる状態の期間が1ミリ秒より短いものである。
【0065】
図11の(b)に示すごとく、デューティを変化させる手段と、その出力が低になった時間Tonから動作を開始し、一定時間Tfix後に出力が高になる第1のワンショットタイマ手段を有し、それらの合成出力を用いてドライブ回路5の出力を得ているものである。ここでは、Tfixを1ミリ秒以下にしているものである。
【0066】
このために、デューティを変化させる手段により出力が低になる時間が1ミリ秒以上になっても、それ以降は第1のワンショットタイマ手段により出力が高になるものである。
【0067】
これにより、請求項1の効果のほかに、光出力の高い状態から低い状態に移行したときに発光体1内のプラズマが減少するが、完全に消滅する前に光出力を高くする期間が訪れるために、プラズマがない状態で必要となる再始動過程によるコイル6への高い電圧の印加がなくなり、コイル6へのストレスが低減されるものである。
【0068】
(実施形態12)
図12は、本発明の実施形態12に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【0069】
この実施形態では、図12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に設けられた窪み部に配設された磁性体2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記磁性体2は複数個の磁性部材からなり、磁束方向に略垂直方向に分割される磁性体接合面18を有するものである。
【0070】
これにより、請求項1の効果のほかに、小型な磁性部材を用いて各磁性体2の接合面が近接した構成を取る場合でも、周期的な光出力変化の切り替わり時に各磁性部材の接合面で力が発生しないので可聴音が発生しないものである。このため、小刀磁性部材を組み合わせて使用することができ、大型の磁性部材を作成するときに生じる、磁性体のそりや割れの影響を低減することができて、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。
【0071】
(実施形態13)
図13の(a)は、本発明の実施形態13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13の(b)は、同実施形態13に係る無電極放電灯点灯装置において、発光体の周辺のみの断面図である。
【0072】
この実施形態では、図13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に設けられた窪み部に配設された磁性体2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、前記磁性体2は複数個の磁性部材からなり、磁束方向に略垂直方向に分割される磁性体接合面18を有し、前記発光体1はチューブ状の形状をなすとともに、前記磁性体2は前記発光体1と鎖交する閉じた磁路を有するものである。
【0073】
図13の(b)に示すごとく、磁性体2の磁束方向に平行な断面図で示すように、閉じた磁路を有するために、コイル6の磁器抵抗が小さいものである。このために、発光体1の光出力が低の時に内部の磁束密度を一定に保つための高周波電源4回路の出力を開いた磁路を有する磁性体2を用いたときに比べて、小さくすることができるものである。これにより、光出力を調光したときでも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。
【0074】
(実施形態14)
図14の(a)は、本発明の実施形態14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14の(b)は、同実施形態14に係る無電極放電灯点灯装置において、磁性体の周辺のみの斜視図である。
【0075】
この実施形態では、図14の(a)に示すごとく、内部に発光ガスを封入し窪み部を有する発光体1と、前記窪み部に配設され磁束方向に略垂直方向に分割される面を有し複数個の部材からなる磁性体2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるものである。
【0076】
これにより、磁性体2を発光体1の窪み部に配設することで、発光体1の表面に現れる磁性体の部分が小さくなるために、発光体1の配光が良好になるものである。また、窪み部に配設された磁性体2を磁束方向に分割できる複数個の部材から形成することができるので、窪み部に配設するのに適した、棒状の磁性体2を磁束方向に積み上げて磁性体2を形成することができるものである。
【0077】
発光体1の窪み部に磁性体2を配設する際には、発光体1の熱による磁性体2の温度上昇を避けるために、図14の(b)に示すごとく、磁性体2の側面に放熱部材19を配設することが必要になるものである。
【0078】
このとき、小型の磁性体2を用いることで、大型の磁性体2を用いたときに問題となる反りや製造のばらつきによって放熱部材との接触が悪くなることを避けることができて、無電極放電灯点灯装置の信頼性を向上することができるものである。
【0079】
(実施形態15)
図15の(a)は、本発明の実施形態15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15の(b)は、同実施形態15に係る無電極放電灯点灯装置において、コイル電流と高周波電源回路の出力電力との関係を示したグラフである。
【0080】
この実施形態では、図15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に設けられた窪み部に配設された磁性体2と、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源4と、この高周波電源4内の半導体素子を駆動するドライブ回路5と、前記発光体1の光出力を周期的に変化させる周期変化手段7と、前記磁性体2の周囲を巻回し前記高周波電源4に接続されたコイル6とからなる無電極放電灯点灯装置において、前記発光体1の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度の最大値または実効値が略一定となるように、周期変化手段7が前記ドライブ回路5の出力を変化させるとともに、図15の(b)に示すごとき入力電力と前記コイル6に流れる電流の関係において、定常点灯時に高周波電源4の出力電力の増加に対し前記コイル6を流れる電流は増加する特性を有するとともに、定常点灯時の高周波電源4の出力より少ない入力電力時に、前記コイル6を流れる電流は定常点灯時より大なる点を有する特性があるものである。
【0081】
これにより、定常点灯時に励磁電流に比べて発光体1の発光に寄与する電流分が多い高効率な点を使用することができて、発光効率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。
【0082】
また、図6に示した実施形態6のような電流検出手段11の出力を一定にするという制御を行う際に、同図15の(b)に示すごとき定常時Cと同電流の点A、Bを用いることができるものである。ここで、調光の深さに応じてA−B、A−C、B−Cのそれぞれの組み合わせで動作することが可能となるものである。例えば、浅い調光(出力が比較的高い調光)時には、A−C点を用いて調光を行い、深い調光時(出力が比較的低い調光)時には、A−B点を用いて調光を行うものである。
【0083】
これにより、深い調光時においてもA点で動作する時間が短くなり、発光体1の内部のプラズマが消えて、再点弧が必要となることなく、回路素子に与えるストレスが小さくなり、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。
【0084】
【発明の効果】
本発明の請求項1に係る無電極放電灯点灯装置によると、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生を簡単に防止することができるとともに、光出力の低い状態においても発光体1内にプラズマが消滅しないために、磁性体2内の磁束をプラズマにより遮蔽することができるために、外部への電磁放射を抑えることができるものである。これにより、付加的な電磁放射防止部品を減らすことができて、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。
【0085】
本発明の請求項2ないし請求項13に係る無電極放電灯点灯装置によると、請求項1記載の場合に加えて、間欠調光方式を用いた場合に、可聴音ノイズの発生をより一層簡単、かつ、確実に防止することができるものである。
【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、高周波電源の出力電力と時間との関係を示したグラフである。
【図2】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】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、および、電流検出手段の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】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おいて、光出力と時間との関係、および、高周波電源の出力電力と時間との関係を示したグラフである。
【図11】(a)は、本発明の実施形態11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11に係る無電極放電灯点灯装置において、デューティ可変出力と時間との関係、ワンショットタイマ出力と時間との関係、および、合成出力と時間との関係を示したグラフである。
【図12】本発明の実施形態12に係る無電極放電灯点灯装置を示した概略図である。
【図13】(a)は、本発明の実施形態13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13に係る無電極放電灯点灯装置において、発光体の周辺のみの断面図である。
【図14】(a)は、本発明の実施形態14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14に係る無電極放電灯点灯装置において、磁性体の周辺のみの斜視図である。
【図15】(a)は、本発明の実施形態15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15に係る無電極放電灯点灯装置において、コイル電流と高周波電源回路の出力電力との関係を示したグラフである。
【図16】一従来例に係る無電極放電灯点灯装置において、高周波電源の出力電圧と時間との関係を示したグラフである。
【符号の説明】
1 発光体
2 磁性体
4 高周波電源
5 ドライブ回路
6 コイル
7 周期変化手段
8 磁束検出手段
9 第2のコイル
10 電圧検出手段
11 電流検出手段
12 容量素子
13 抵抗素子
14 第1のワンショットタイマ
15 第2のワンショットタイマ
16 調光信号
17 光検出素子
18 磁性体接合面
19 放熱部材
Claims (13)
- 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、半導体素子を含み高周波電力を発生する高周波電源と、前記高周波電源内の半導体素子を駆動するドライブ回路と、前記発光体の光出力を周期的に変化させる周期変化手段と、前記磁性体の周囲を巻回し前記高周波電源に接続されたコイルとからなる間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置において、前記発光体の光出力が周期的に変化する状態のそれぞれにおいて前記磁性体内の磁束密度が略一定となるように、周期変化手段が前記ドライブ回路の出力を変化させるとともに前記発光体の光出力が周期的に変化する状態のうち、光出力がもっとも低くなる高周波電源の出力において、前記発光体の光出力が、0とはならない高周波電源の出力を有するものであることを特徴とする間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記磁性体内の磁束の状態を検出する磁束検出手段を設けるとともに、その出力を前記周期変化手段に入力するものであることを特徴とする請求項1記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記磁束検出手段が、前記磁性体の周りに巻回された第2のコイルを有するものであることを特徴とする請求項2記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記磁束検出手段が、前記コイルの両端に印加された電圧を検出する電圧検出手段を有するものであることを特徴とする請求項2記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記磁束検出手段が、前記コイルを流れる電流を検出する電流検出手段を有するものであることを特徴とする請求項2記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記周期変化手段が、前記電圧検出手段もしくは前記電流検出手段の出力を略一定とするように動作するものであることを特徴とする請求項4または請求項5記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯回路。
- 前記周期変化手段が、前記ドライブ回路の動作周波数を変化させるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記周期変化手段が、前記ドライブ回路の出力のデューティを変化させるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記周期変化手段による高周波電源の出力変化が、出力が低である状態の時間を略一定となるように出力が高である状態の時間を変化させるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項6いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記発光体の光出力が周期的に変化する状態のうち、光出力がもっとも低くなる状態の期間が、1ミリ秒より短いものであることを特徴とする請求項1ないし請求項9いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記磁性体が複数個の磁性部材からなり、磁束方向に略垂直方向に分割される面を有するものであることを特徴とする請求項1ないし請求項10いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記発光体が、チューブ状の形状をなすとともに、前記磁性体は前記発光体と鎖交する閉じた磁路を有するものであることを特徴とする請求項1ないし請求項11いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
- 前記発光体が、窪み部を有しているものであり、前記磁性体が前記発光体の窪み部に配設されることを特徴とする請求項1ないし請求項11いずれか記載の間欠調光方式を用いた無電極放電灯点灯装置。
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