JP4453218B2 - 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6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7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fTD(≪メインアンプ4の動作周波数)のオン・オフ信号(図7(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7(b))、発振動作を停止させるオフ期間(=tOFF )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fTDは一定とし、オフ期間tOFF 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tOFF 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tON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fTD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8(b)のようにオン・オフ信号の間欠発振周波数fTDを一定とすると、調光比が小さくなるときオフ期間tOFF 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tONと比較してオフ期間tOFF が非常に長くなるため(図8(a))、オン期間tON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8(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tON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tON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、第1の信号により前記高周波電源回路の出力をオン・オフする間欠動作により前記無電極放電灯6の出力制御を行なう無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源回路の出力オフ期間において、前記無電極放電灯6の出力を実質的には変化させない程度に、前記無電極放電灯6に電力を印加する手段を有し、前記無電極放電灯6に電力を印加する手段は、前記第1の信号により前記高周波電源回路の出力をオフにしている期間に、第2の信号により前記高周波電源回路の出力をオン・オフする手段であ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の動作波形を図1に示す。回路構成は図6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、オン・オフ信号のオフ期間tOFF1の間にパルス状のオン期間tON2 (<tON1 )を設けたことであり、これにより誘導コイル5の両端電圧の最大値Vop2は従来の技術のVopと比較して減少し、深い調光時であっても始動が容易かつ安定してちらつきも生じず、ノイズの発生も減少する、という効果がある。さらにオン期間tON2 をオン期間tON1 の直前に設けることによって、誘導コイル5の両端電圧の最大値Vop2をより小さくすることができる。なお、オン期間tON2 は、その期間に無電極放電灯6の出力を実質的に出すには至らないような短時間に設定されており、誘導コイル5の両端電圧の最大値Vop2を低減させる効果を有した上で、無電極放電灯6の出力がオン・オフ信号のオンデューティと略比例する関係を維持できる、という効果がある。また、パルス状のオン期間tON2 を各々の前記出力オフ期間に少なくとも設けることで、前述の効果はさらに大きくすることができる。
【0010】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の動作波形を図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、複数のオン期間tON2 をオフ期間tOFF1の間に略均等に設けていることであり、これにより実質的なオフ期間はtOFF2となり、オフ期間が減少するため、誘導コイル5の両端電圧の最大値Vop3はさらに減少し、深い調光時であっても始動が容易かつ安定してちらつきも生じず、ノイズの発生が減少する、という効果がある。
【0011】
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の動作説明図を図3に示す。実施の形態1、2と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。本実施の形態では調光比がある調光比R0以下になった場合のみ、実施の形態1、2のようにオン・オフ信号のオフ期間tOFF1の間にパルス状のオン期間tON2 を設けており、深い調光時に効果的に誘導コイル5の両端電圧の最大値Vopを低減させて、始動が容易かつ安定してちらつきも生じず、ノイズの発生が減少する、という効果がある。
【0012】
(比較例1)
本発明に対する比較例1の回路構成を図4に示す。従来例と同一の構成、動作及び効果については説明を省略する。従来例との相違点は、バイアス回路10を設けたことであり、信号線12を出力制御回路7に接続して出力制御(調光動作)の有無を検出すると共に、出力制御が行われている場合、無電極放電灯6の近傍に配置された電極11に一定間隔でパルス電圧VL を印加する(図5(d))。これにより誘導コイル5の両端電圧の最大値Vop4は低減し、始動が容易かつ安定してちらつきも生じず、ノイズの発生が減少する、という効果があるが、一定間隔でパルス電圧V L を印加するための電極11を無電極放電灯6の近傍に配置する必要があり、また、そのための信号線12が必要となる。
【0013】
【発明の効果】
本発明によれば、高周波電源回路の出力オフ期間において、無電極放電灯に電力を印加する手段を有するので、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の動作波形図である。
【図2】 本発明の実施の形態2の動作波形図である。
【図3】 本発明の実施の形態3の動作説明図である。
【図4】 本発明に対する比較例1の回路構成図である。
【図5】 本発明に対する比較例1の動作波形図である。
【図6】 従来例の回路構成図である。
【図7】 従来例の動作波形図である。
【図8】 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 (6)
- 高周波電力を出力すると共に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、第1の信号により前記高周波電源回路の出力をオン・オフする間欠動作により前記無電極放電灯の出力制御を行なう無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源回路の出力オフ期間において、前記無電極放電灯の出力を実質的には変化させない程度に、前記無電極放電灯に電力を印加する手段を有し、前記無電極放電灯に電力を印加する手段は、前記第1の信号により前記高周波電源回路の出力をオフにしている期間に、第2の信号により前記高周波電源回路の出力をオン・オフする手段であることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
- 前記無電極放電灯に電力を印加する手段は、その電力を印加する期間が、前記第1の信号による前記高周波電源回路の出力オン期間よりも短い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。
- 前記無電極放電灯に電力を印加する手段は、前記高周波電源回路の出力オフ期間において、略等間隔で電力を印加することを特徴とする請求項1または2に記載の無電極放電灯点灯装置。
- 前記無電極放電灯に電力を印加する手段は、前記高周波電源回路の出力オフ期間を略均等に分割して電力を印加す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。
- 前記無電極放電灯に電力を印加する手段は、少なくとも前記高周波電源回路の出力オフ期間の各々に電力を印加す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。
- 前記無電極放電灯に電力を印加する手段は、前記第1の信号による前記高周波電源回路の出力オン期間の直前に電力を印加す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。
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