JPH03108297A

JPH03108297A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH03108297A
Application number: JP1245050A
Authority: JP
Inventors: Ken Fujii; 憲藤井; Yasutaka Hoshino; 星野　康隆
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-09-22
Filing date: 1989-09-22
Publication date: 1991-05-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は放電灯点灯装置に係わり、とくにフォトリソグ
ラフィ用等の大電力高圧水銀灯に好適な点灯装置に関す
る。

［従来の技術］従来の放電灯点灯装置は特開昭６１−１１０９９７号公
報第１図に記載のように、コンデンサ１９２の電圧をパ
ルストランス１９１の１次巻線に瞬時的に印加して２次
巻線より起動用高圧パルスを発生させて点灯を開始し、
予め充電された起動用コンデンサ２２３により起動エネ
ルギを供給するようになっていた。

上記放電灯の点灯には第４図に示すように、起動時（時
刻ｔ＝０）に高電圧の開放電圧Ｖｏを印加し、次いで放
電立上げに必要な大きな初期電流Ｉｐを゛供給し、点灯
後は電圧を定常電圧Ｖｓに、また、電流を定常電流Ｉｓ
に下げて維持する必要があった。

上記のように大きく変化する電圧と電流を供給するため
に、点灯装置にはスイッチングインバータ回路が一般的
に用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］上記放電灯は例えば半導体装置のフォトリソグラフィ工
程に用いられる高圧水銀灯の場合、上記開放電圧Ｖｐは
２０〜３０ｋＶ、定常電圧Ｖｓはその５〜６分の１、初
期電流Ｉｐは定常電流Ｉｓの２〜３倍という具合に、起
動から定常点灯までの電圧および電流の変化範囲が極め
て大きいため、その点灯装置には次に記するような問題
があった。

（１）点灯用のスイッチングインバータ回路は、上記電
圧の変化範囲が過大であるため、例えば定常電圧Ｖｓに
対するスイッチングのデユティ比（オン／オフ時間比）
が１０％前後の低い値となり、精度良く安定に制御する
ことが困難になる。

（２）上記スイッチングインバータ回路に用いるトラン
スには高い開放電圧に見合う絶縁性と、大きな初期電流
を損失少なく供給できる太い巻線が必要となる。また、
出力整流回路のダイオードも同様に、高圧大電流のもの
が必要になる。

これらは何れも点灯装置を大形で高価なものにする原因
となる。

（３）上記初期電流を制限するためのリアクタ装置も同
様に大形で高価なものになる。

本発明の目的は上記問題点を解決し、小型、安価で高精
度高安定の放電灯点灯装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の上記の目的を達成するために、放電灯の初期電
流を供給するための補助電源の出力に。

放電灯の定常電圧を供給する主電源出力をダイオードを
介して並列に接続し、補助電源の出力電流値を抵抗素子
により制限してコンデンサを充電し。

上記初期電流を上記コンデンサから供給するようにする
。

さらに、上記初期電流をリアクタを介して供給するよう
にする。

さらに、主電源をトランスにより入出力間を結合するス
イッチングインバータ回路とし、補助電源の入力を上記
トランスの出力より供給するようにする。

［作用］以上のように構成した本発明の放電灯電動装置は、補助
電源により点灯を立上げ、主電源により点灯を定常的に
維持するように動作する。補助電源は比較的長い時定数
で充電したコンデンサの電荷を放電して上記点灯を立上
げるので、低い電力容量で済む。同様に主電源も上記定
常電流のみを供給すればよいので低い電力容量で済み、
全体として放電灯点灯装置は低容量化される。

！さらに、上記点灯の立上げ電流を供給後に上記定常電
流を供給すればよいので、上記補助電源の電力を上記主
電源の電力容量を増加することなく、主電源から供給す
ることができる。

さらに、低電力化された主電源のみを安定化すればよい
ので、安定化が容易になる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明による放電灯点灯装置の実施例回路図で
ある。放電灯１は高電圧スタータ２により放電開始電圧
が印加された後に、補助電源１０により、初期電流Ｉｐ
が供給され、次いで主電源３より定常電流Ｉｓが供給さ
れ、定常電圧Ｖｓが印加される。

補助電源１０は交流電源の電圧をトランス１２により変
換し整流回路１３により得られる整流電圧を抵抗素子１
４を介してコンデンサ１２に充電する。

放電灯１が起動すると上記コンデンサ１２に蓄えられた
電荷はりアクタ１７と高圧スタータ２を介して放電灯１
に印加される。このときりアクタ１７の出力電圧ｖ１は
主電源３の出力電圧ｖ２よりも高いのでダイオード９に
より主電源からの電流は阻止される。

補助電源の電流１１によりコンデンサ１５端の電圧は急
速に下降し、これが主電動電圧ｖ２を下回ると主電源の
電流Ｉ２が流れ始める。このときの補助電源鈍流工１は
抵抗素子１４によって主電源電流工２よりも可成低い値
に設定されている。

主電源の出力電圧ｖ２は、交流電源の電圧を整流平滑回
路４により直流に変換してスイッチング回路５により高
周波で断続し、これを整流平滑回路７により再び直流に
変換して得られる。制御回路８は上記ｖ２を検出して基
準となる電圧と比較しスイッチング回路の動作を制御す
る。

第２図は、上記の動作を説明する波形図である。

放電灯１に高圧スタータ２により開放電圧ｖＯが印加さ
れると、補助電源電流１１が流れ始める。

その結果、補助電源電圧ｖ１が主電源の無負荷電圧Ｖｏ
２より低下すると主電源電流工２が流れ始める。以後は
、上記工２が所要の定常電流Ｉ２となるように制御回路
８により制御される。

上記の動作により、主電１３は無負荷開放電圧がＶｏ２
で、通電中は電圧Ｖｓと電流Ｉｓを維持できればよいの
であるから、従来装置のような広い動作範囲を必要とせ
ず、動作点を制御範囲の中心に置くことができ、出力の
安定性、制御性等を改善することが出来る。さらに、主
電源３は定常電力を供給すればよいのであるから小容量
化され。

また、ダイオード９も低圧、小容量のもので済むので、
放電灯点灯回路全体を低価格化、小型化することができ
、性能面でも安定性、制御性等を向上させることができ
る。

第３図は上記本発明による放電灯点灯回路の他の実施例
を示す図である。第３図では整流回路１３の電力は主電
源回路３内のトランス６の２次巻線５２より供給される
。このため、第１図の充電回路１１内のトランス１２が
省略でき、回路を一層低価格化することができる。補助
電源電流のピーク値Ｊｐは主電源電流Ｉ２に較べて数倍
大きい。

しかし、このＩｐはコンデンサ１５の放電によって瞬間
的に供給されるのであるから、主電源回路３はＩＰのよ
うな大きなピーク電流を補助電源１０に供給する必要は
ない。コンデンサ１５は点灯が始まる迄に充電すればよ
く、主電源回路３は２次巻線５１に換算して工２と同程
度以下の電流を２次巻線５２より供給してコンデンサ１
５の所要のレベルまで充電することができる。

さらに、上記２次巻、１Ｘ５２の巻数を開放電圧ＶＯが
得られる程度に巻上げば、従来回路のようにコックロフ
トウルトン回路のような高圧発生回路を用いる必要が無
く、また、コンデンサ１５の充電電流レベルを比較的低
く設定できるので２次巻線５２の線径を細くすることが
できるので、トランス６は２次巻ｆｉ５２の追加により
格別大形化されることがない。

以上の動作より、主電源３から補助電源１ｏを駆動して
も、主電源３の電力容量は増加せず、また、トランス６
を格別大形化することがないので、回路を一層、小型、
低価格化できるのである。

また、第１図、第３図において、補助電源１０内のりク
アタ１７はコンデンサ１５の放電を損失少なく制限する
ために挿入されたものである。しかし、この放電経路内
の高電圧スタータ２はリアクタ１７と同様のインダクタ
ンス素子なので、高電圧スタータ２の巻線を適宜変更す
ることにより、第１図、第３図のりアクタ１７を省略す
ることができる。

また、高圧スタータ２の電源側には通常、コンデンサ２
１が挿入されるので、補助電源内のコンデンサ１５を省
略することもできる。

なお、第２図、第４図に示したような起動特性は、高圧
水銀灯、キセノンアークランプ等の放電灯一般に共通す
る特性なので、本発明の放電灯点灯回路はこれらの各種
のランプに共通に適用することが出来る。

［発明の効果］以上詳細な説明したように本発明を適用すると、小型、
低価格の放電灯点灯回路を提供することができ、さらに
、動作点を制御範囲の中心に置き、必要な制御範囲を狭
くすることが出来るので、出力の安定性、制御性等に勝
れた高性能の放電灯点灯回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による放電灯点灯装置の回路図、第２図
は第１図の動作波形図、第３図は本発明の他の実施例の
回路図、第４図は放電灯の一般的な起動特性図である。１・・・放電灯、２・・・高電圧スタータ、３・・・主
電源、４・・・整流平滑回路、５・・・スイッチング回
路、６・・・トランス、８・・・制御回路、９・・・ダ
イオード、１０・・・補助電源、１１・・・充電回路、
１４・・・抵抗、１５・・・コンデンサ、１７・・・リ
アクタ。

Claims

【特許請求の範囲】１、第１の直流電源の出力に第２の直流電源出力をダイ
オードを介して接続し、放電灯を点灯する放電灯点灯装
置において、第１の直流電源は出力電流制限用の抵抗素子を備えたこ
とを特徴とする放電灯点灯回路。２、請求項において、
第１の直流電源は上記抵抗素子の出力回路にコンデンサ
を備えたことを特徴とする放電灯点灯回路。３、請求項１および２において、上記第１の直流電源の
出力をリアクタを介して供給するようにしたことを特徴
とする放電灯点灯回路。４、請求項１ないし３において、第２の直流電源をトラ
ンスにより入力間を結合するスイッチングインバータ回
路とし、上記第１の直流電源は上記トランスの出力に結
合された整流回路を備えたことを特徴とする放電灯点灯
回路。