JPH05144581A

JPH05144581A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH05144581A
Application number: JP3307882A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Okamoto; 太志岡本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-11-22
Filing date: 1991-11-22
Publication date: 1993-06-11

Abstract

(57)【要約】【目的】高周波回路ブロック中の並列接続した複数の
トランジスタの発熱を均等にする。【構成】無電極放電ランプの近傍に励起用コイルを配
設している。励起用コイルへは、並列接続した同一特性
の複数のトランジスタＱ₅₁〜Ｑ₅₃を有する高周波回路ブ
ロックから点灯用の高周波電力を供給する。共通の制御
信号作成部からトランジスタＱ₅₁〜Ｑ₅₃の各々のゲート
端子までの実装配線長を実質的に等しく設定する。【効果】制御信号作成部からトランジスタＱ₅₁〜Ｑ₅₃
の各ゲート端子までに存在するインダクタンスが等しく
なる。この結果、制御信号作成部からトランジスタＱ₅₁
〜Ｑ₅₃の各ゲート端子へ加えられるゲート信号が均等に
なり、トランジスタＱ₅₁〜Ｑ₅₃における負荷電力の分担
割合が等しくなり、トランジスタＱ₅₁〜Ｑ ₅₃の温度上昇
が均等になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、内部に放電性の希ガ
スおよび水銀蒸気等を封入した無電極放電ランプを点灯
させる無電極放電灯点灯装置に関するもので、特に無電
極放電ランプの近傍に配設した励起用コイルに点灯用の
高周波電力を供給するための高周波回路ブロックの電力
用半導体素子（電力用スイッチング素子等）のプリント
基板上での実装に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】図２に無電極放電灯点灯装置の従来例の
基本構成の回路ブロック図を示す。図２において、１は
内部に放電性の希ガスおよび水銀蒸気等を封入した無電
極放電ランプ、２は無電極放電ランプ１の外周上に巻い
た励起用コイルである。３は高周波発振回路、４は中間
増幅回路、５は電力増幅回路で、これらは高周波回路ブ
ロック９を構成する。６は無電極放電ランプ１および励
起用コイル２からなる負荷と電力増幅回路５とのインピ
ーダンス整合を図るインピーダンス整合回路である。７
は直流電源回路であり、商用電源８から整流し、直流電
圧を高周波発振回路３，中間増幅回路４および電力増幅
回路５等に供給している。

【０００３】図３に図２に示した従来の無電極放電灯点
灯装置の具体回路図を示す。図３において、発振回路３
は、水晶振動子Ｘを用いて発振を行う回路であり、コイ
ルＬ ₆およびコンデンサＣ₁₅により低Ｑの同調回路を構
成し、無調整の発振器としている。Ｑ₂は発振用のトラ
ンジスタ、Ｒ₄〜Ｒ₇は抵抗、Ｃ₇，Ｃ₈，Ｃ₁₄はコン
デンサである。

【０００４】発振回路３の発振出力を増幅する中間増幅
回路４は、トランジスタＱ₄によりＣ級増幅を行ってい
る。コイルＬ₅およびコンデンサＣ₁₇により発振周波数
に同調するようにしている。抵抗Ｒ₈〜Ｒ₁₀からなる回
路は減衰器を構成しており、抵抗Ｒ₁₁はコイルＬ₅のＱ
を下げるために入れている。Ｒ₃は抵抗、Ｃ₆，Ｃ₁₆は
コンデンサである。

【０００５】フィルタ回路１０は、コイルＬ₃およびコ
ンデンサＣ₄等から構成され、高周波が電源に帰還する
ことを防いでいる。中間増幅回路４の出力をさらに高周
波電力増幅する電力増幅回路５は、電力用ＭＯＳＦＥＴ
（以下、単にトランジスタと称する）Ｑ₅による増幅器
となっている。コイルＬ₇は、トランジスタＱ₅の入力
キャパシタンスを打ち消すために入れてあり、抵抗Ｒ₁₂
はトランジスタＱ₅の入力インピーダンスを中間増幅回
路４の出力と整合させるために入れてある。Ｃ₅はコン
デンサ、Ｌ₄はコイルである。

【０００６】インピーダンス整合回路６は、コンデンサ
Ｃ₁₈〜Ｃ₂₀および可変コンデンサＣ _verで構成され、電
力増幅回路５の出力と後段の無電極放電ランプ１および
励起用コイル２とのインピーダンス整合を行っているも
のである。無電極放電ランプ１は、希ガスと水銀蒸気等
を透光性のバルブの内部に封入したものであり、この無
電極放電ランプ１の外周には近接して数ターンの空心コ
イルからなる励起用コイル２が配設されている。この励
起用コイル２は、インピーダンス整合回路６を通して入
力された高周波電力を無電極放電ランプ１内の発光ガス
に供給して、励起させる。

【０００７】このような無電極放電灯点灯装置は、シー
ルドケースやフィルタ回路９を用いることにより、外部
への電気雑音の影響を軽減しているが、さらに励起用コ
イル２に供給する高周波電力の周波数を工業用に割り当
てられている周波数帯とし、通信機器等への障害を防止
している。例えば、励起用コイル２に工業用の周波数で
ある法定周波数１３．５６ＭHzの高周波電力を供給する
のである。

【０００８】ここで、無電極放電ランプ１の消費電力が
大きいと、トランジスタＱ₅が１個のみではトランジス
タＱ₅の温度上昇が大きくなり、図４に示す電力増幅回
路５０のように、例えば同一特性の３個のトランジスタ
Ｑ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃を並列接続して各々のトランジスタＱ
₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の温度上昇を低減する必要がある。図５
は、図４の電力増幅回路５におけるトランジスタＱ₅₁，
Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の周辺回路部分の従来例におけるプリント基
板上での部分的な実装状態を示している。プリント基板
７０は、図示しない放熱板の上に実装されている。

【０００９】プリント基板７０の斜線部が独立した５個
の銅箔７１〜７５となっている。トランジスタＱ₅₁，Ｑ
₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子は、銅箔７３で相互に共通接続さ
れ、中間増幅器４に対し銅箔７５，コンデンサＣ₁₇およ
び銅箔７３を介して接続されている。同様に、トランジ
スタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃のドレイン端子も銅箔７２で相互
に共通接続され、銅箔７２，コイルＬ₄および銅箔７４
を介して直流電源回路７に接続されている。

【００１０】同様に、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の
ソース端子も銅箔７１で相互に共通接続されている。な
お、この銅箔７１はグラウンドラインを形成している。
なお、図４におけるコイルＬ₇，抵抗Ｒ₁₂，コンデンサ
Ｃ₁₈〜Ｃ₂₀等の他の回路部品については、本発明の要旨
と関係はないので、図５には図示していない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】図５のように、プリン
ト基板７０に各部品を実装した場合、銅箔７３における
コンデンサＣ₁₇の接続点Ａ₂、つまり複数のトランジス
タＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃に対する共通の制御信号作成部よ
り、銅箔７３におけるトランジスタＱ₅₁のゲート端子の
接続点までの銅箔長をａ₂とし、同じくトランジスタＱ
₅₂のゲート端子の接続点までの銅箔長をｂ₂とし、同じ
くトランジスタＱ₅₃のゲート端子の接続点までの銅箔長
をｃ₂とすると、図５に示すようなトランジスタＱ₅₁，
Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の実装方法では、コンデンサＣ₁₇の接続点Ａ
₂から各トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ ₅₃のゲート端子の
接続点までの銅箔長ａ₂，ｂ₂，ｃ₂が各々異なる。

【００１２】動作周波数が１３．５６ＭHzのような高い
周波数では、銅箔７３における上記銅箔長ａ₂，ｂ₂，
ｃ₂の領域が各々微少なインダクタンスとして作用し、
その値は各々異なる。銅箔７３の銅箔長ａ₂の領域のイ
ンダクタンスをｌ₁とし、銅箔７３の銅箔長ｂ₂の領域
のインダクタンスをｌ₂とし、銅箔７３の銅箔長ｃ₂の
領域のインダクタンスをｌ₃とすると、図４の各々のト
ランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子とコンデンサ
Ｃ₁₇との間に各々インダクタンスｌ₁，ｌ₂，ｌ₃が各
々直列に挿入されている状態となる。

【００１３】インピーダンスが異なるインダクタンスｌ
₁，ｌ₂，ｌ₃がトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃のゲー
ト端子に接続されているため、各々のトランジスタ
Ｑ₅₁，Ｑ ₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子に印加される電圧は、上
記微小なインダクタンスｌ₁，ｌ ₂，ｌ₃によって異な
った値となる。したがって、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，
Ｑ₅₃のドレイン端子に流れる電流も異なる値となり、各
々のトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃における負荷電力の
分担割合が異なり、各トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の
温度上昇が異なることになる。つまり、プリント基板上
における複数のトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃のゲート
端子の実装状態によって、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ
₅₃の消費電力にアンバランスが生じる。

【００１４】したがって、この発明の目的は、高周波回
路ブロックに用いられる並列接続した複数の電力用半導
体素子の発熱を均等に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である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この発明の無電極放電灯
点灯装置は、希ガスと金属蒸気とを封入した透光性バル
ブよりなる無電極放電ランプの近傍に励起用コイルを配
設している。励起用コイルへは、並列接続した同一特性
の複数の電力用半導体素子を有する高周波回路ブロック
から点灯用の高周波電力を供給するようにしている。

【００１６】高周波回路ブロックをプリント基板に実装
する場合に、複数の電力用半導体素子に対する共通の制
御信号作成部から複数の電力用半導体素子の各々の制御
入力端子までの実装配線長を実質的に等しく設定してい
る。

【００１７】

【作用】この発明の構成によれば、複数の電力用半導体
素子に対する共通の制御信号作成部から複数の電力用半
導体素子の各々の制御入力端子までの実装配線長を実質
的に等しくしたことにより、共通の制御信号作成部から
複数の電力用半導体素子の各々の制御入力端子までに存
在するインダクタンスが等しくなる。この結果、制御信
号作成部から複数の電力用半導体素子の各々の制御入力
端子へ加えられる制御信号の振幅が均等になり、複数の
電力用半導体素子に流れる電流が同じ値となり、各電力
用半導体素子における負荷電力の分担割合が等しくな
り、つまりプリント基板上の並列接続した複数の電力用
半導体素子の消費電力が均等になり、各電力用半導体素
子の温度上昇が均等になる。

【００１８】

【実施例】この発明の一実施例の無電極放電灯点灯装置
を図１を参照しながら説明する。図１は、図４の電力増
幅回路５におけるトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の周辺
回路部分の実施例におけるプリント基板上での部分的な
実装状態を示している。プリント基板８０は図示しない
放熱板の上に実装されている。

【００１９】プリント基板８０の斜線部が独立した５個
の銅箔８１〜８５となっている。トランジスタＱ₅₁，Ｑ
₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子は、銅箔８３で相互に共通接続さ
れ、中間増幅器４に対し銅箔８５，コンデンサＣ₁₇およ
び銅箔８３を介して接続されている。この場合、銅箔８
３は以下のように設定されている。つまり、図１のよう
に、プリント基板８０に各部品を実装した場合、銅箔８
３におけるコンデンサＣ₁₇の接続点Ａ₁、つまり複数の
トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃に対する共通の制御信号
作成部より、銅箔８３におけるトランジスタＱ₅₁のゲー
ト端子の接続点までの銅箔長をａ₁とし、同じくトラン
ジスタＱ₅₂のゲート端子の接続点までの銅箔長をｂ₁と
し、同じくトランジスタＱ₅₃のゲート端子の接続点まで
の銅箔長をｃ₁とすると、コンデンサＣ₁₇の接続点Ａ₁
から各トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子の接
続点までの銅箔長ａ₁，ｂ₁，ｃ₁が実質的に等しくな
るように設定している。

【００２０】同様に、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の
ドレイン端子も銅箔８２で相互に共通接続され、銅箔８
２，コイルＬ₄および銅箔８４を介して直流電源回路７
に接続されている。同様に、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，
Ｑ₅₃のソース端子も銅箔８１で相互に共通接続されてい
る。なお、この銅箔８１はグラウンドラインを形成して
いる。

【００２１】なお、図４におけるコイルＬ₇，抵抗
Ｒ₁₂，コンデンサＣ₁₈〜Ｃ₂₀等の他の回路部品について
は、本発明の要旨と関係はないので、図５と同様に図１
には図示していない。高周波回路ブロックの動作周波数
が１３．５６ＭHzのような高い周波数では、従来例でも
述べたように、銅箔７３における上記銅箔長ａ₁，
ｂ₁，ｃ₁の領域が各々微少なインダクタンスとして作
用するが、銅箔長ａ₁，ｂ₁，ｃ₁が実質的に等しくな
るように設定しているので、そのインダクタンス値は等
しくなる。つまり、図４におけるトランジスタＱ₅₁，Ｑ
₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子に接続されたインダクタンス
ｌ₁，ｌ₂，ｌ₃が等しくなる。この結果、各々のトラ
ンジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃のゲート端子に印加される電
圧が等しい値となる。

【００２２】したがって、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ
₅₃のドレイン端子に流れる電流も等しくなり、各々のト
ランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃における負荷電力の分担割
合も等しくなり、各トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の温
度上昇が均等になる。つまり、プリント基板上における
複数のトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の消費電力が均等
になる。

【００２３】上記以外の点は従来例と同様である。な
お、上記実施例では、電力増幅回路５０において、出力
段のトランジスタＱ ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃の発熱を均等にする
ものを実施例として示したが、発熱を均等にするトラン
ジスタは上記のトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃に限ら
ず、例えば中間増幅回路にも複数個の並列トランジスタ
があれば、これについても本発明を適用することができ
る。

【００２４】また、この発明の説明では、工業用の法定
周波数である１３．５６ＭHzで説明したが、この周波数
に限定されるものではなく、例えば１ＭHz〜数百ＭHzま
での周波数であってもよい。

【００２５】

【発明の効果】この発明の無電極放電灯点灯装置によれ
ば、複数の電力用半導体素子に対する共通の制御信号作
成部から複数の電力用半導体素子の各々の制御入力端子
までの実装配線長を実質的に等しくしたことにより、共
通の制御信号作成部から複数の電力用半導体素子の各々
の制御入力端子までに存在するインダクタンスを等しく
できる。この結果、制御信号作成部から複数の電力用半
導体素子の各々の制御入力端子へ加えられる制御信号の
振幅を均等にして、複数の電力用半導体素子に流れる電
流を同じ値とし、各電力用半導体素子における負荷電力
の分担割合を等しくし、つまり、プリント基板上の並列
接続した複数の電力用半導体素子の消費電力を均等にし
て、各電力用半導体素子の温度上昇を均等にすることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の無電極放電灯点灯装置に
おける電力用半導体素子周辺部分のプリント基板上の実
装状態を示す概略図である。

【図２】無電極放電灯点灯装置の従来例を示す回路ブロ
ック図である。

【図３】図２の無電極放電灯点灯装置の具体的な回路構
成を示す回路図である。

【図４】図３の回路の変形回路例を示す回路図である。

【図５】図４の無電極放電灯点灯装置における電力用半
導体素子周辺部分のプリント基板上の実装状態を示す概
略図である。

【符号の説明】

１無電極放電ランプ２励起用コイル３高周波発振回路４中間増幅回路５電力増幅回路６インピーダンス整合回路７直流電源回路９高周波回路ブロック８０プリント基板８１〜８５銅箔Ｑ₅₁，Ｑ₅₂，Ｑ₅₃ トランジスタ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｆ２１Ｓ 1/00 Ｍ 7913−3Ｋ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】希ガスと金属蒸気とを封入した透光性バ
ルブよりなる無電極放電ランプと、この無電極放電ラン
プの近傍に配設した励起用コイルと、並列接続した同一
特性の複数の電力用半導体素子を有し前記励起用コイル
に対して点灯用の高周波電力を供給する高周波回路ブロ
ックとを備え、前記複数の電力用半導体素子に対する共通の制御信号作
成部から前記複数の電力用半導体素子の各々の制御入力
端子までの実装配線長を実質的に等しく設定した状態
で、前記高周波回路ブロックをプリント基板に実装した
ことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。