JP4438249B2

JP4438249B2 - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JP4438249B2
Application number: JP2001125337A
Authority: JP
Inventors: 紳司牧村; 大志城戸; 進吾増本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2001-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2021-04-24
Also published as: JP2002324696A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は間欠発振動作により無電極放電灯の調光を行う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】
図５に従来例（特開平６−４５０８７号）の回路構成を示す。この無電極放電灯点灯装置は、直流電源１と、この直流電源１の直流電圧を受けて発振信号を出力する発振回路２と、この発振回路２の発振信号を受けて増幅し高周波電圧を出力するプリアンプ３と、このプリアンプ３の高周波電圧を受けてさらに増幅するメインアンプ４と、このメインアンプ４の出力端間に接続される誘導コイル５と、この誘導コイル５の近接に配置されガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入した無電極放電灯６と、調光用のオン・オフ信号により出力を制御する出力制御回路７とを備えて構成されている。出力制御回路７は、オフ・オンの出力制御信号をスイッチング素子Ｑ１の制御端に入力しており、これにより高周波電圧が間欠的に発生する。
【０００３】
直流電源１の両端にコンデンサ、インダクタから成るフィルタＦ１を介してメインアンプ４が接続され、このメインアンプ４の両端にコンデンサ、抵抗から成るフィルタＦ２を含むプリアンプ３が接続され、このプリアンプ３の両端にコンデンサ、抵抗から成るフィルタＦ３を含む発振回路２が接続されている。ここで、フィルタＦ１〜Ｆ３は、発振回路２、プリアンプ３、メインアンプ４の各回路ブロックで発生した高周波リップル分が直流電源１に帰還することを防止している。なお、メインアンプ４には誘導コイル５とメインアンプ４との間のインピーダンスマッチングをとって反射をなくし、無電極放電灯６に効率良く高周波電力を供給するためのマッチング回路９を含む。
【０００４】
以下、上記回路の動作について説明する。直流電源１からの直流電圧を受けて発振回路２が発振を開始し、プリアンプ３に発振回路２の信号が伝達されて増幅され、メインアンプ４に増幅された信号が伝達されてさらに増幅される。このメインアンプ４にて増幅された高周波電圧は、例えば、この無電極放電灯６の球状の外周に沿って近接配置された誘導コイル５に印加される。そして誘導コイル５に数百ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことにより、誘導コイル５に高周波電磁界を発生させ、無電極放電灯６に高周波電力を供給し、無電極放電灯６内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生するようになっている。
【０００５】
出力制御する場合の動作を図６を参考にして述べると、出力制御回路７からある間欠発振周波数ｆ_TD（≪メインアンプ４の動作周波数）のオン・オフ信号（図６（ａ））をスイッチング素子Ｑ１の制御端に供給すれば、強制的にスイッチング素子Ｑ１に発振動作を停止させたり開始させたりする間欠動作をさせることができ、メインアンプ４の出力も間欠状となり（図６（ｂ））、発振動作を停止させるオフ期間（＝ｔ_OFF）を調整するだけで出力制御、即ち無電極放電灯６の調光を行うことができる。なお、このとき雑音対策を容易にするため間欠発振周波数ｆ_TDは一定とし、オフ期間ｔ_OFFのみを可変している。そして、調光比を小さくする場合、オフ期間ｔ_OFFは長くなり、そのとき逆に発振動作を行っているオン期間ｔ_ONは短くなるが、無電極放電灯６が安定に点弧始動するのに必要な時間以上に設定され、また特開平７−５７８８６号に示されるように間欠発振周波数ｆ_TDは、人間の目にちらつき感を与えないよう約１００Ｈｚ以上とし、さらにオン期間を点弧始動に必要な時間以上に設定する必要があるため、点弧始動するのに必要な時間に１００を乗じた値で下限調光比（％）を割って得られた値を周波数とした場合の周波数以下に設定される。
【０００６】
しかし、図７（ｂ）のようにオン・オフ信号の間欠発振周波数ｆ_TDを一定とすると、調光比が小さくなるときオフ期間ｔ_OFFは大きくなり、特に深い調光を行う場合を考えると、オン期間ｔ_ONと比較してオフ期間ｔ_OFFが非常に長くなるため（図７（ａ））、オン期間ｔ_ONの直前において誘導コイル５から無電極放電灯６をみたインピーダンスは無電極放電灯６が完全に消灯している場合により近づき、その結果、点弧始動時に要求される誘導コイル５の両端電圧（即ちメインアンプ４の出力電圧）の最大値Ｖｏｐはより高くなり（図７（ｃ））、また特に低温時ではさらにＶｏｐが高くなるため、各オン期間ｔ_ONでの始動が不安定になったり、ちらつきを発生する可能性が高くなったりする、という問題点があった。さらに各オン期間ｔ_ONでの始動時には誘導コイル５から無電極放電灯６をみたインピーダンス変化が大きく、誘導コイル５の両端電圧Ｖｏｐが高くなると共に、動作波形も不安定となるため誘導コイル５等から発生するノイズが増加する、という問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、間欠動作により無電極放電灯の調光を行う場合、深い調光を行った時でも、ちらつきが発生することがなく、ノイズの発生も小さい無電極放電灯点灯装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、上記の課題を解決するために、高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイル５と、前記誘導コイル５に近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯６とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯６が低出力に出力制御される時、高周波電力を間欠出力する間欠動作の周波数を高くする周波数切り替え手段を有することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の動作を図１に示す。回路構成は図５と同様である。従来の技術と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。従来の技術との相違点は、図１（ｂ）に示すように、調光比がある調光比Ｒ０以下になった場合、間欠発振周波数ｆ_TDをｆ₁からｆ₂に断続的に増加させていることであり、この結果、図１（ａ）のようにオフ期間ｔ_OFFは低減し、誘導コイル５の両端電圧の最大値Ｖｏｐも低減する。従って、深い調光を行った場合でも始動がより安定し、無電極放電灯６のちらつき発生も抑えることができ、ノイズの発生も小さいという効果がある。なお、調光比Ｒ０は無電極放電灯６の出力が不安定となる調光比よりも大きく設定されるものとし、また、オン期間ｔ_ONを点弧始動に必要な時間以上に設定する必要があるため、間欠発振周波数ｆ_TDは点弧始動するのに必要な時間に１００を乗じた値で下限調光比（％）を割って得られた値を周波数とした場合の周波数以下に設定されるものとする。
【００１０】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の動作を図２に示す。実施の形態１と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。実施の形態１との相違点は、調光比がある調光比Ｒ０以下になった場合、間欠発振周波数ｆ_TDを連続的に増加させていることであり、さらに無電極放電灯６の出力を低減させるに従い、間欠発振周波数ｆ_TDを略指数関数的に増加させていることである。本実施の形態においても、実施の形態１と同様に誘導コイル５の両端電圧の最大値Ｖｏｐを低減できるという効果がある。また、無電極放電灯６の出力を低減させるに従い、間欠動作周波数ｆ_TDを略直線的に増加させても良いが、略指数関数的に増加させた方が前述の効果は大きい。なお、間欠発振周波数ｆ_TDを可変としているが、調光比が比較的小さい領域であるので、ノイズの増加は顕著ではなく問題にならない。
【００１１】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の動作を図３および図４に示す。実施の形態１と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。実施の形態１との相違点は、図３に示すように、調光比がある調光比Ｒ０以下になった場合、オフ期間ｔ_OFFが略一定になるように、間欠発振周波数ｆ_TDを徐々に増加させることである。図４に示すようにオフ期間ｔ_OFFが略一定の状態でオン・オフ信号のオン・デューティＤ₁，Ｄ₂，Ｄ₃を小さくして行くと（Ｄ₁＞Ｄ₂＞Ｄ₃）、間欠発振周波数ｆ_TDは逆に大きくなり（ｆ₁＜ｆ₂＜ｆ₃）、無電極放電灯６の出力を低減することができる。
【００１２】
ここで、間欠発振周波数ｆ_TD、オンデューティＤ（≒調光比）は次式で与えられる。
ｆ_TD＝１／（ｔ_ON＋ｔ_OFF）
Ｄ＝｛ｔ_ON／（ｔ_ON＋ｔ_OFF）｝×１００％
【００１３】
この時、オフ期間ｔ_OFFは無電極放電灯６の出力が不安定にならないように設定され、従来の技術のように、出力が不安定になるオフ期間ｔ_OFFを経由することがないので、無電極放電灯６のちらつき発生を抑えることができるという効果がある。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、無電極放電灯が低出力に出力制御される時、高周波電力を間欠出力する間欠動作の周波数を高くする周波数切り替え手段を有するので、深い調光を行った時でも、ちらつきが発生することがなく、ノイズの発生も小さいという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の動作説明図である。
【図２】本発明の実施の形態２の動作説明図である。
【図３】本発明の実施の形態３の動作波形図である。
【図４】本発明の実施の形態３の動作説明図である。
【図５】従来例の回路構成図である。
【図６】従来例の動作波形図である。
【図７】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
１直流電源
２発振回路
３プリアンプ
４メインアンプ
５誘導コイル
６無電極放電灯
７出力制御回路

Claims

高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯が低出力に出力制御される時、高周波電力を間欠出力する間欠動作の周波数を高くする周波数切り替え手段を有することを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
前記周波数切り替え手段は、段階的に間欠動作の周波数を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置。
前記周波数切り替え手段は、連続的に間欠動作の周波数を切り替えることを特徴とする請求項１に記載の無電極放電灯点灯装置。
前記周波数切り替え手段は、前記無電極放電灯が低出力に出力制御されるに従い、略指数関数的に間欠動作の周波数を増加させることを特徴とする請求項３に記載の無電極放電灯点灯装置。
前記周波数切り替え手段は、前記高周波電源回路の出力オフ期間を略一定値に保つように間欠動作の周波数を切り替えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記間欠動作の周波数は、前記高周波電源回路の出力がオンになる期間が、前記無電極放電灯の点弧始動に必要な時間以上になるよう設定されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
前記無電極放電灯が低出力に出力制御される時以外は、前記間欠動作の周波数を略一定に保つことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
高周波電力を出力すると共に間欠動作により出力制御が可能な高周波電源回路と、前記高周波電源回路の出力端に接続された誘導コイルと、前記誘導コイルに近接配置されて点灯するバルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯とから構成された無電極放電灯点灯装置において、前記無電極放電灯が低出力に出力制御される時、高周波電力を間欠出力する間欠動作の周波数を高くする周波数切り替え手段を有し、前記周波数切り替え手段は、前記高周波電源回路の出力オフ期間を略一定値に保つように間欠動作の周波数を切り替え、前記無電極放電灯が低出力に出力制御される時以外は前記間欠動作の周波数を略一定に保つことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。