JPH06163172A

JPH06163172A - 無電極点灯装置

Info

Publication number: JPH06163172A
Application number: JP31539892A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Okamoto; 太志岡本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1992-11-25
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1994-06-10
Anticipated expiration: 2017-05-20
Also published as: JP3284624B2

Abstract

(57)【要約】【目的】無電極放電灯に高周波電力を供給して発光させ
る無電極点灯装置において、無電極放電灯７の駆動用コ
イル８とのインピーダンス整合を最適に設定できる整合
回路４を提供する。【構成】誘導コイル８と高周波発振回路１との間にイン
ピーダンスの整合回路４を介在させた無電極点灯装置に
おいて、高周波出力を印加してから放電灯８が点弧する
までの時間が短く、かつ、点弧するまでの電流が大きく
なるようにインピーダンスの整合回路４を構成した。【効果】高周波出力を印加してから放電灯７が点弧する
までの時間が短くなるので、始動しやすく、かつ、無負
荷状態の検出が容易に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無電極放電灯に高周波
電力を供給して発光させる無電極点灯装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、高輝度、長寿命などの特徴を持つ
光源として無電極放電灯が研究されている。図３に無電
極放電灯の点灯装置のブロック図を示す。図中、１は発
振回路、４は整合回路、６は増幅回路、７は無電極放電
灯、８は励磁用の誘導コイル、９はスイッチ、１０は電
源である。発振回路１は小電力の発振を行う。この発振
回路１からの発振出力は増幅回路６により必要な電力ま
で増幅される。増幅回路６の出力は、整合回路４を介し
て駆動用のコイル８に印加される。この整合回路４で
は、増幅回路６とコイル８の間のインピーダンス整合を
行うものである。コイル８は無電極放電灯７に近接する
ように巻かれており、無電極放電灯７内のガスに高周波
電力を供給する。電源１０は、発振回路１と増幅回路６
に駆動電力を供給するものであり、その電力はスイッチ
９を介して供給される。つまり、このスイッチ９は電源
を入／切するためのスイッチである。

【０００３】図４は従来の無電極点灯装置の具体回路図
である。図中、１は、水晶振動子Ｘを用いた発振回路で
あり、コイルＬ₆ とコンデンサ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。発振回路１の
発振出力を増幅するプリアンプ２は、トランジスタＱ₄
によりＣ級増幅を行っており、コイルＬ₅ とコンデンサ
Ｃ₁₇により発振周波数に同調するように構成している。
抵抗Ｒ₈ 〜Ｒ₁₀からなる回路は減哀器を構成している。
フィルタ回路３は、チョークコイルＬ₃ 、コンデンサＣ
₄ 等から構成され、高周波が電源１０に帰還することを
防いでいる。プリアンプ２の出力を更に高周波電力増幅
するメインアンプ５は、パワーＭＯＳＦＥＴ（以下、ト
ランジスタと称す）Ｑ₅ による増幅器となっている。整
合回路４はコンデンサＣ₁₈〜Ｃ₂₀等で構成され、メイン
アンプ５の出力と後段の無電極放電灯７及び駆動用コイ
ル８とのインダクタンス整合を行っている。無電極放電
灯７は希ガスと水銀蒸気等を内部に封入したものであ
り、この無電極放電灯７の外周には、数ターンの空心コ
イルとした駆動用のコイル８が近接して配置されてお
り、この駆動用のコイル８により整合回路４から入力さ
れた高周波電力を無電極放電灯７内の発光ガスに供給し
ている。

【０００４】過電流検出回路１２は、無電極放電灯７が
装着されていないか、あるいは異常があるときに、点灯
回路を保護するためのものである。無電極放電灯７が装
着されていないとき又は異常がある場合には、点灯した
場合に比べて、インピーダンス整合回路４による整合
（マッチング）がずれるために、点灯時に比べて過大な
電流が電源１０から流れる。この過大な入力電流によっ
て、抵抗Ｒ₁₅の電圧降下が大きくなり、コンパレータＩ
Ｃ₁のプラス側の入力端子の電圧がマイナス側の入力端
子の電圧よりも高くなるので、コンパレータＩＣ₁の出
力端の電位はＨｉｇｈレベルとなる。これにより、点滅
回路１１のトランジスタＱ₃がオンとなり、発振を停止
させる。このようにして、無電極放電灯７の異常が継続
したときに、過電流検出回路１２と点滅回路１１によっ
て点灯回路を保護するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の従来例において
は、整合回路４のインダクタンス整合が安定しないとい
う問題があった。すなわち、整合回路４の定数を設定し
ても、部品のバラツキ、無電極放電灯７のバラツキによ
って、始動しにくいものがあったり、場合によっては、
始動しないものがあった。また、無電極放電灯７が無い
状態で、整合回路４の定数を設定しても、同様の問題が
生じることがあった。

【０００６】また、過電流検出回路１２の設計において
も、入力電流はインピーダンス整合回路４の設定によっ
て変化し、無電極放電灯７が無い状態において、過電流
検出回路１２が動作しなかったり、逆に、正常な無電極
放電灯７が装着された状態において、過電流検出回路１
２が動作して、不点灯となる等の問題が生じることがあ
った。

【０００７】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、無電極放電灯に
高周波電力を供給して発光させる無電極点灯装置におい
て、無電極放電灯の駆動用のコイルとのインピーダンス
整合を最適に設定できる整合回路を提供すると共に、放
電灯の異常状態を検出する過電流検出回路を最適に設定
することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にあっては、上記
の課題を解決するために、図１に示すように、放電ガス
体を封入した無電極放電灯７に近接して誘導コイル８を
配置し、この誘導コイル８に高周波発振回路１の高周波
出力を印加し、前記誘導コイル８に誘導される高周波電
界によって無電極放電灯７内の放電ガス体を放電させて
無電極放電灯７を点灯させ、誘導コイル８と高周波発振
回路１との間にインピーダンスの整合回路４を介在さ
せ、また、無電極放電灯７の異常状態を検出する過電流
検出回路１２を設けて、過電流検出回路１２の信号によ
って、放電灯７を点滅制御させた無電極点灯装置におい
て、前記高周波出力を印加してから、放電灯７が点弧す
るまでの時間が短くなるように、また、放電灯７が無負
荷のときの入力電流（後述の点弧始動電流）が最大とな
るような範囲において、前記インピーダンス整合回路４
を構成したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】図５は、本発明の動作を説明するための動作波
形図である。図中、（イ）は電源１０より流れる入力電
流であり、（ロ）は誘導コイル８の両端の出力電圧であ
る。まず、時刻ｔ₁において、スイッチ９がオンして電
源１０が投入されると、誘導コイル８の両端に高い電圧
が印加される。このとき、入力電流として、図５（イ）
に示すように、大きい電流が流れる。次に、時刻ｔ₂に
おいて、無電極放電灯７が点灯すると、誘導コイル８の
両端電圧、入力電流は共に減少する。時刻ｔ₁から時刻
ｔ₂までの期間Ｔは、誘導コイル８に電圧が印加され
て、放電灯７が点灯するまでの時間であり、ここでは
「点弧始動時間」と称する。図１に示す整合回路４にお
けるコンデンサＣｖの容量変化に対して、上記の点弧始
動時間Ｔ（ｍｓｅｃ）と、放電灯７が無負荷時の出力電
圧Ｖ₀（Ｖ）の変化を図６に示す。この図から明らかな
ように、点弧始動時間Ｔが最小となるときには、放電灯
７の無負荷時における誘導コイル８の両端電圧Ｖ₀がほ
ぼ最大となっている。したがって、点弧始動時間Ｔが最
小となったとき、放電灯７が最も点弧しやすくなる。そ
こで、部品のばらつき、放電灯７のばらつき等には関係
なく、個々の無電極点灯装置において、点弧始動時間Ｔ
を最小にすることによって、放電灯７が始動しないこと
がなくなる。

【００１０】図５（イ）の時刻ｔ₁〜ｔ₂間に流れる大
きな電流Ｉ₀は、放電灯７が無負荷状態の電流と近似さ
れ、ここでは「点弧始動電流」と称する。図１に示す整
合回路４におけるコンデンサＣｖの容量変化に対して、
上記の点弧始動電流Ｉ₀の変化を図６に示す。ここで、
仮に、点弧始動電流Ｉ₀と安定点灯時の入力電流Ｉ₁が
近いと、過電流検出回路１２の誤動作が生じる等の問題
がある。したがって、点弧始動電流Ｉ₀と安定点灯時の
入力電流Ｉ₁との差が大きいほど、過電流検出回路１２
による放電灯７の異常状態の検出が容易となる。

【００１１】図６において、点弧始動電流Ｉ₀が最大と
なる整合回路４の条件と、点弧始動時間Ｔが最小となる
整合回路４の条件は異なる。本発明は、整合回路４にお
けるコンデンサＣｖの容量変化に対して、点弧始動時間
Ｔが最小となる動作点（Ｃｖ＝Ｃｖ₁）と、点弧始動電
流Ｉ₀が最大となる動作点（Ｃｖ＝Ｃｖ₂）の間にイン
ピーダンス整合回路４を設定するものである。これによ
って、放電灯７が始動しやすく、且つ、放電灯７の無負
荷状態の検出も容易となる。

【００１２】

【実施例】図１は本発明の好ましい実施例の回路図であ
る。上述の図４に示した回路では、電源スイッチ９をオ
ンして、入力電流波形を観測して点弧始動時間Ｔが最小
となるように可変コンデンサＣｖを調整する必要がある
が、電源スイッチ９を入れる時にのみ、点弧始動時間Ｔ
を観測できるので、可変コンデンサＣｖを最適値に調整
することが極めて難しい。そこで、図１の回路では、図
４の回路において、点滅回路１１の入力にダイオードＤ
₁，Ｄ₂を追加し、ダイオードＤ₂を介して点滅制御信
号を入力できるようにしたものであり、他の回路構成は
同様である。この点滅回路１１は、ＭＯＳトランジスタ
Ｑ₃ と、そのゲートに接続された放電抵抗Ｒ₁₄からな
り、ＭＯＳトランジスタＱ₃ のドレインは、プリアンプ
２におけるトランジスタＱ₄ のベースに接続されてお
り、ソースはグランドに接続されている。そして、ＭＯ
ＳトランジスタＱ₃ のゲートには、ダイオードＤ₂を介
して点滅制御信号が入力されている。

【００１３】本実施例において、ＭＯＳトランジスタＱ
₃ のゲート・ソース間の電圧がゼロ又はオープン状態に
あるときには、ＭＯＳトランジスタＱ₃ のドレイン・ソ
ース間はオープン状態となり、トランジスタＱ₄ のベー
スには発振回路１からの出力が正常に加わり、無電極放
電灯７は点灯する。なお、トランジスタＱ₄ のベース電
圧が負電圧になると、ＭＯＳトランジスタＱ₃ のドレイ
ン・ソース間には電流が流れるため、トランジスタＱ₄
のベース電圧は０に近づくが、ベース電圧が０でも負で
もトランジスタＱ₄ はオフ状態となるので無関係であ
る。

【００１４】ところが、ＭＯＳトランジスタＱ₃ のゲー
トに充分に高い電圧（例えば、ＮＥＣ製の２ＳＫ６５４
で６Ｖ以上）が加わると、ＭＯＳトランジスタＱ₃ のド
レイン・ソース間は短絡状態となり、その結果、トラン
ジスタＱ₄ のベース電圧は０となり、プリアンプ２での
増幅が行われず、無電極放電灯７は消灯する。この時、
ＭＯＳトランジスタＱ₃ の短絡により発振回路１の負荷
インピーダンスが急激に変化し、発振停止などの現象が
起こるのを避けるため、抵抗Ｒ₉ として１０Ω程度の抵
抗を挿入している。この抵抗Ｒ₈ 〜Ｒ₁₀で構成される減
衰器は、無電極放電灯７の点灯中の負荷変動の影響を小
さくしている。また、トランジスタＱ₄がオープン状態
となった場合に、メインアンプ５が自励発振することを
避けるために抵抗Ｒ₁₁を挿入しているが、この抵抗Ｒ₁₁
は省いても良い。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挿入してあり、抵抗
Ｒ ₁₂はトランジスタＱ₅ の入力インピーダンスをプリア
ンプ２の出力と整合させるために接続してあるが、これ
らは省略しても良い。

【００１５】図１に示す回路の動作波形を図２に示し
た。図中、（ａ）は点滅制御信号、（ｂ）は入力電流、
（ｃ）はコイル８の両端に生じる出力電圧である。図２
（ａ）の期間Ｔａに点滅制御信号が印加されると、ＭＯ
ＳトランジスタＱ₃ がオンし、メインアンプ５の発振が
停止する。次に、期間Ｔｂにおいて点滅制御信号が零に
なると、ＭＯＳトランジスタＱ₃ がオフとなり、メイン
アンプ５の発振が開始し、点弧始動時間Ｔの経過後に、
放電灯７が安定点灯する。従って、点滅制御信号を間欠
的にＭＯＳトランジスタＱ₃ に印加することによって、
点弧始動時間Ｔが各サイクル毎に観測され、可変コンデ
ンサＣｖの容量を変化させることにより、点弧始動時間
Ｔが最小となる第１の動作点と、点弧始動電流（無負荷
時入力電流）が最大となる第２の動作点の間に設定する
ことが容易となる。

【００１６】なお、本実施例では、図１において、点弧
始動時間Ｔが最小となる点から、点弧始動電流が最大と
なる点までの間に、コンデンサＣｖの容量を設定してい
るが、点弧始動時間Ｔは必ずしも最小点のみに限定され
るものではなく、放電灯７が始動するために必要な出力
電圧以上であれば、最小点の近傍に設定してもよい。同
様に、点弧始動電流が最大点のみに限定されるものでは
なく、放電灯７の無負荷状態を検出するために必要な点
弧始動電流以上であれば、最大点の近傍に設定しても良
い。

【００１７】

【発明の効果】本発明にあっては、上述のように、誘導
コイルと高周波発振器との間にインピーダンス整合手段
を介在させた無電極点灯装置において、前記高周波出力
を印加してから放電灯が点弧するまでの時間が最小とな
る動作点から、放電灯が点弧するまでの電流が最大とな
る第２の動作点までの間に、前記インピーダンス整合手
段を構成したものであるから、始動しやすく、しかも放
電灯が無負荷状態となったときに容易に検出することが
可能となる。

【００１８】なお、実施例において説明したように、点
滅制御信号によって無電極放電灯を間欠的に点滅制御す
れば、無電極放電灯に高周波出力を印加してから放電灯
が点弧するまでの時間、並びに点弧始動電流を点滅制御
信号の各サイクルごとに測定することができ、回路定数
の調整作業が容易に行えるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好ましい実施例の回路図である。

【図２】本発明の好ましい実施例の動作波形図である。

【図３】従来例の概略構成を示すブロック図である。

【図４】従来例の具体的な構成を示す回路図である。

【図５】本発明の動作説明のための波形図である。

【図６】本発明の動作説明のための特性図である。

【符号の説明】

１発振回路２プリアンプ３フィルタ回路４整合回路５メインアンプ６増幅回路７無電極放電灯８励磁用の誘導コイル９スイッチ１０電源１１点滅回路１２過電流検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】放電ガス体を封入した無電極放電灯に
近接して誘導コイルを配置し、この誘導コイルに高周波
発振器の高周波出力を印加し、前記誘導コイルに誘導さ
れる高周波電界によって無電極放電灯内の放電ガス体を
放電させて無電極放電灯を点灯させ、誘導コイルと高周
波発振器との間にインピーダンス整合手段を介在させた
無電極点灯装置において、前記高周波出力を印加してか
ら放電灯が点弧するまでの時間が短くなる第１の動作点
と、放電灯が点弧するまでの電流が最大となる第２の動
作点の間に、前記インピーダンス整合手段の回路定数を
設定したことを特徴とする無電極点灯装置。