JPH0645083A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

無電極放電灯点灯装置

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JPH0645083A
JPH0645083A JP19994692A JP19994692A JPH0645083A JP H0645083 A JPH0645083 A JP H0645083A JP 19994692 A JP19994692 A JP 19994692A JP 19994692 A JP19994692 A JP 19994692A JP H0645083 A JPH0645083 A JP H0645083A
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JP
Japan
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frequency
discharge lamp
power supply
high frequency
electrodeless discharge
Prior art date
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Pending
Application number
JP19994692A
Other languages
English (en)
Inventor
Futoshi Okamoto
太志 岡本
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/026Monolithically integrated components, e.g. waveguides, monitoring photo-detectors, drivers
    • H01S5/0261Non-optical elements, e.g. laser driver components, heaters

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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 少ない電力で良好な始動ができる無電極放電
灯点灯装置を提供する。 【構成】 周波数切替手段11,12を設け、無電極放
電灯7の始動の方が点灯時よりも高周波電力供給手段
2,5,9の高周波発振周波数を少なくとも高くなるよ
うに構成している。

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
電磁界を印加して発光させる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】従来、無電極放電灯に高周波電磁界を印
加して発光させるこの種の無電極放電灯点灯装置は、図
5に示すように、直流電源Eと、この直流電源Eの両端
に接続される発振回路部2と、前記直流電源Eの両端に
接続され発振回路部2の信号を受けて増幅し高周波電力
を出力する高周波電力供給手段である増幅部2,5と、
前記増幅部2,5の出力端間に接続される高周波電力供
給用コイル8と、この高周波電力供給用コイルの近接に
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7と、この無電極放電
灯7と増幅部2,5との間に設けられるマッチング回路
4とを備えて構成されている。
【0003】図2に示す具体回路例を用いて説明する。
まず、発振回路部1は、水晶振動子Xを用いた回路であ
り、コイルL6、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。
【0004】増幅部2,5は、発振回路部1の発振出力
を増幅するプリアンプ2と、プリアンプ2の出力をさら
に高周波電力増幅するメインアンプ5とから構成されて
いる。ここで、プリアンプ2は、トランジスタQ4によ
りC級増幅を行っている。コイルL5、コンデンサC1
7により発振周波数に同調するようにしている。抵抗R
8乃至抵抗R10は減衰器を構成し、抵抗R11は、コ
イルL5のQを下げるために入れている。そして、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。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−ダンスをプリアンプ2の出力と整合させるた
めに入れてある。
【0005】フィルター回路3は、コイルL3、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。
【0006】マッチング回路4は、コンデンサC18乃
至コンデンサC20等から構成され、メインアンプ5の
出力と後段の無電極放電灯7及び高周波電力供給用コイ
ル8とのインピ−ダンス整合を行っているものである。
【0007】以下、動作状態を簡単に説明する。今、電
源スイッチSWがオン状態になると、直流電源1からの
直流電圧を受けて発振回路部1が発振を開始し、プリア
ンプ2に発振回路部1の信号が伝達されて増幅され、メ
インアンプ5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5にて増幅された高周波電圧
は、例えば、この無電極放電灯7の球状の外周に沿って
近接配置された高周波電力供給用コイル8に印加され
る。このとき、メインアンプ5側と負荷回路7,8側と
の間に、両方のインピ−ダンスのマッチングを取り、反
射をなくして無電極放電灯7に効率よく高周波電力を伝
達するマッチング回路4が設けられている。
【0008】そして、高周波電力供給用コイル8に数M
Hzから数100MHzの高周波電流を流すことによ
り、高周波電力供給用コイル8に高周波電磁界を発生さ
せ、無電極放電灯7に高周波電力を供給し、無電極放電
灯7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。
【0009】しかしながら、従来例にあっては、以下に
説明するような問題がある。図7に示すものはアーク移
行時のランプ電力と発振回路部1の高周波発振周波数f
の関係である。この図7から高周波発振周波数が高く成
る程、アーク移行時のランプ電力が少なくてよいことが
分かる。ここで、A点は、発振回路部1の高周波発振周
波数13.56MHzのアーク移行時のランプ電力を1
00%として表示している。高周波発振周波数13.5
6MHzの値は、例えば、高周波利用機器用に割り当て
られてものに設定された値である(正常にランプを点灯
させるためには図7に図示する曲線より上側の電力を印
加する必要がある)。
【0010】すなわち、高周波発振周波数が13.56
MHzより高く成る程アーク移行時のランプ電力は少な
くなり、少ない高周波電力の印加で無電極放電灯が正常
放電に移行することとなり、逆に、高周波発振周波数が
13.56MHzより低くなると大きな高周波電力が必
要となる。
【0011】従って、高周波発振周波数が13.56M
Hzより低くなると、図1、図2に示すような数ターン
巻回しただけの高周波電力供給用コイル8では、無電極
放電灯7を十分にアーク放電させることができなくな
り、このため、別に十分な磁気エネルギーを無電極放電
灯7に印加させる工夫が必要になるという問題が発生す
る。
【0012】また、増幅部2,5を構成しているトラン
ジスタQ2,Q4,Q5は、能動領域動作を用いる増幅
回路として動作しているために、回路効率が悪く、約5
0乃至70%程度である。このため、トランジスタQ
2,Q4,Q5をスイッチング領域動作を用いるスイッ
チング回路(いわゆるインバータ動作)として動作させ
ると、回路効率は約90%程度まで向上させることがで
きるのであるが、トランジスタQ2,Q4,Q5をスイ
ッチングとして動作させるのには、現在、3MHzの周
波数が限界であり、この3MHz程度の周波数では、図
1、図2に示す無電極放電灯7と高周波電力供給用コイ
ル8との簡単な構成では、高周波電力を良好に無電極放
電灯1に供給することは困難である。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、本発明
が解決しようとする問題点は、高周波発振周波数が低く
なると、無電極放電灯を十分にアーク放電させることが
できなくなる点と、トランジスタを能動領域動作で用い
ているので回路効率が悪くなる点と、トランジスタをス
イッチング領域動作させると、3MHzの周波数が限界
であり、簡単な構成では、高周波電力を良好に無電極放
電灯に供給することが困難となる点とにあり、本発明の
目的とするところは、少ない電力で良好な始動ができる
無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、高周波電力を
出力する高周波電力供給手段と、この高周波電力供給手
段の出力端間に接続される高周波電力供給用コイルと、
この高周波電力供給用コイル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
た無電極放電灯とを備え、前記無電極放電灯の始動時の
方が点灯時よりも前記高周波電力供給手段の高周波発振
周波数を少なくとも高くなるように周波数切替手段を備
えて構成されている。
【0015】
【作用】本発明は、無電極放電灯の始動時の方が点灯時
よりも高周波電力供給手段の高周波発振周波数を少なく
とも高くなるように周波数切替手段を備えて構成されて
いるので、始動時のアーク移行時のランプ電力が少なく
てよく、しかも、スイッチング損失の低下等により回路
効率が高くなるという効果がある。
【0016】
【実施例】図1は、本発明の第1の実施例を示す回路構
成図である。先の図6に示す従来例と異なる構成は、高
い高周波発振周波数にて発振する第1の電源部Aと、こ
れより低い高周波発振周波数にて発振する第2の電源部
Bと、無電極放電灯7の始動時の方が点灯時よりも高周
波発振周波数を少なくとも高くなるように形成される周
波数切替手段とを備えた点である。なお、同一箇所には
同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0017】ここで、第1の電源部Aは、先の図2に示
す従来例と同一の構成であり、第2の電源部Bは、直流
電源E2と、この直流電源E2の両端に接続され直流電
圧を高周波電圧に変換するインバータ回路9(例えば、
ハーフブリッジインバータ回路等)と、このインバータ
回路9と無電極放電灯7との間に設けられるマッチング
回路10とから構成されている。そして、第1の電源部
Aは、高周波発振周波数が約13.56MHzに設定さ
れ、第2の電源部Bは、高周波発振周波数が3MHz以
下に設定されている。
【0018】周波数切替手段11,12は、始動検出回
路11と、点灯検出回路12とから構成されている。始
動検出回路11は、無電極放電灯7の始動を検出する
と、第2の電源部Bのインバータ回路9の発振動作を開
始させるように構成されている。点灯検出回路12は、
無電極放電灯7の安定点灯状態を検出すると第1の電源
部Aの発振回路部1の発振動作を停止させるように構成
されている。
【0019】以下、動作状態を簡単に説明する。まず、
直流電源E1が投入され、第1の電源Aから高周波電力
が高周波電力供給用コイル8に出力され、無電極放電灯
7が始動する。このとき、第1の電源部Aは、高周波発
振周波数が約13.56MHzに設定されているため、
図7に示す通り点灯させるためのアーク電力は少なくて
よく、容易に点灯に移行することができる。
【0020】その後、周波数切替手段である始動検出回
路11は、無電極放電灯7の始動を検出し、第2の電源
部Bのインバータ回路9に発振動作を開始させる信号を
伝達する。この信号を受けて第2の高周波電力供給手段
であるインバータ回路9は高周波発振動作を開始し、直
流電源E2の直流電圧を高周波電圧に変換して高周波電
力供給用コイル8に出力され、無電極放電灯7が点灯維
持される。そして、無電極放電灯7が点灯維持される
と、周波数切替手段である点灯検出回路12は、第1の
電源部Aの発振回路部1に発振動作を停止させる信号を
伝達する。この信号を受けて発振回路部1の発振動作は
停止し、プリアンプ2、メインアンプ5の第1の高周波
電力供給手段の動作も停止する。
【0021】このような動作状態を、図2のタイムチャ
ートに示している。図中、期間Tは第1の電源部Aが高
周波発振周波数f1で動作し、その後、第2の電源部B
が第1の電源部Aの高周波発振周波数f1よりも低い周
波数の高周波発振周波数f2で動作している。
【0022】従って、安定点灯以降は、スイッチング回
路で回路効率のよい、第2の電源部Bのインバータ回路
9のみにより、無電極放電灯7の点灯が維持される。
【0023】このように構成することにより、無電極放
電灯の始動時の方が点灯時よりも高周波電力供給手段の
高周波発振周波数を少なくとも高くなるように周波数切
替手段を備えて構成されているので、始動時のアーク移
行時のランプ電力が少なくてよく、しかも、スイッチン
グ損失の低下等により回路効率が高くなるという効果が
ある。
【0024】次に、図3は、本発明の第2の実施例を示
す説明図である。先の第1の実施例と異なる構成は、無
電極放電灯の点灯時に、高い高周波発振周波数とこれよ
り低い高周波発振周波数とを重畳又は時分割に発生させ
るようにしてなる点である。なお、同一箇所には同一符
号を付して重複する説明を省略する。
【0025】図3(イ)に示すものは、第1の電源部A
が高周波発振周波数f1で動作し、その後、第1の電源
部Aと第2の電源部Bとが同時に動作し、重畳された高
周波発振周波数f1,f2にて無電極放電灯1が安定点
灯維持される。。図3(ロ)に示すものは、第1の電源
部Aが高周波発振周波数f1で動作し、その後、第1の
電源部Aと第2の電源部Bとが交互に動作し、時分割さ
れた高周波発振周波数f1,f2にて無電極放電灯1が
安定点灯維持される。
【0026】図4は、本発明の第3の実施例を示す回路
構成図である。先の図6に示す従来例と異なる構成は、
発振回路部1に、無電極放電灯7の始動時の方が点灯時
よりも高周波発振周波数を少なくとも高くなるように形
成される周波数切替手段を備えた点である。なお、同一
箇所には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【0027】ここで、発振回路部1は、水晶発振子X
1,X2の複数個備えて構成されている。水晶発振子X
1は、約13.56MHzに設定され、安定点灯後の高
周波発振周波数を決定している。水晶発振子X2は、1
3.56MHz以上に設定され、始動時の高周波発振周
波数を決定している。
【0028】このように、別に第1,2の電源部を設け
なくても、発振回路部1の水晶発振子X1,X2を切り
替える周波数切替手段を構成することができる。
【0029】
【発明の効果】本発明は、高周波電力を出力する高周波
電力供給手段と、この高周波電力供給手段の出力端間に
接続される高周波電力供給用コイルと、この高周波電力
供給用コイル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
とを備え、前記無電極放電灯の始動時の方が点灯時より
も前記高周波電力供給手段の高周波発振周波数を少なく
とも高くなるように周波数切替手段を備えて構成されて
いるので、始動時のアーク移行時のランプ電力が少なく
てよく、しかも、スイッチング損失の低下等により回路
効率が高くなるという顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す回路構成図であ
る。
【図2】本発明の第1の実施例を説明するための説明図
である。
【図3】本発明の第2の実施例を説明するための説明図
である。
【図4】本発明の第3の実施例を示す回路構成図であ
る。
【図5】本発明の従来例を示す回路構成図である。
【図6】本発明の従来例を示す回路構成図である。
【図7】本発明の従来例を説明するための説明図であ
る。
【符号の説明】
2 高周波電力供給手段 3 高周波電力供給手段 7 無電極放電灯 8 高周波電力供給用コイル 9 高周波電力供給手段 11 周波数切替手段 12 周波数切替手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電力を出力する高周波電力供給手
    段と、この高周波電力供給手段の出力端間に接続される
    高周波電力供給用コイルと、この高周波電力供給用コイ
    ル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とを備え、
    前記無電極放電灯の始動時の方が点灯時よりも前記高周
    波電力供給手段の高周波発振周波数を少なくとも高くな
    るように周波数切替手段を具備することを特徴とする無
    電極放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 前記高周波電力供給手段は、前記無電極
    放電灯の点灯時に、高い高周波発振周波数とこれより低
    い高周波発振周波数とを時分割に発生させて前記高周波
    電力供給用コイルに供給するように構成されたことを特
    徴とする請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
  3. 【請求項3】 前記高周波電力供給手段は、高い高周波
    発振周波数にて発振する第1の高周波電力供給手段とこ
    れより低い高周波発振周波数にて発振する第2の高周波
    電力供給手段とを有し、前記無電極放電灯の点灯時に、
    第1の高周波電力供給手段の高周波電力と第2の高周波
    電力供給手段の高周波電力とを重畳させて前記高周波電
    力供給用コイルに供給するように構成されたことを特徴
    とする請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
JP19994692A 1992-07-27 1992-07-27 無電極放電灯点灯装置 Pending JPH0645083A (ja)

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Effective date: 20020122