JPH0676973A - 無電極放電ランプ用擬似負荷回路 - Google Patents
無電極放電ランプ用擬似負荷回路Info
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- JPH0676973A JPH0676973A JP5148784A JP14878493A JPH0676973A JP H0676973 A JPH0676973 A JP H0676973A JP 5148784 A JP5148784 A JP 5148784A JP 14878493 A JP14878493 A JP 14878493A JP H0676973 A JPH0676973 A JP H0676973A
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- load circuit
- load
- resistance
- coil
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/24—Testing of discharge tubes
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 アーク管、およびその中に入っている電離可
能な充てん物内でアーク放電を励起するための励起コイ
ルをそなえる型の無電極放電ランプのアーク放電のイン
ピーダンスを測定するための擬似負荷回路を提供する。 【構成】 励起コイルとの間の結合係数を変えるように
励起コイルからの距離が変えられる二次コイルＬｓ、二
次コイルに結合された固定負荷抵抗ＲL 、および負荷抵
抗と直列または並列に結合され、負荷回路のリアクタン
ス対抵抗の比を変えるようにインピーダンスが変えられ
る可変整合回路網Ｃｖが設けられる。擬似負荷回路の入
力インピーダンスがランプの動作インピーダンスにほぼ
等しくなるまで、二次コイルと励起コイルとの間の距離
が変えられ、整合回路網のインピーダンスが変えられ
る。
能な充てん物内でアーク放電を励起するための励起コイ
ルをそなえる型の無電極放電ランプのアーク放電のイン
ピーダンスを測定するための擬似負荷回路を提供する。 【構成】 励起コイルとの間の結合係数を変えるように
励起コイルからの距離が変えられる二次コイルＬｓ、二
次コイルに結合された固定負荷抵抗ＲL 、および負荷抵
抗と直列または並列に結合され、負荷回路のリアクタン
ス対抵抗の比を変えるようにインピーダンスが変えられ
る可変整合回路網Ｃｖが設けられる。擬似負荷回路の入
力インピーダンスがランプの動作インピーダンスにほぼ
等しくなるまで、二次コイルと励起コイルとの間の距離
が変えられ、整合回路網のインピーダンスが変えられ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に無電極放電ランプ
に関するものである。更に詳しく述べると本発明は、こ
のようなランプ（たとえば、高輝度放電ランプ）のプラ
ズマ放電のインピーダンスを測定するための方法および
回路に関するものであり、そして製造および試験の際に
有用なランプ安定器用の擬似負荷に関するものである。
に関するものである。更に詳しく述べると本発明は、こ
のようなランプ（たとえば、高輝度放電ランプ）のプラ
ズマ放電のインピーダンスを測定するための方法および
回路に関するものであり、そして製造および試験の際に
有用なランプ安定器用の擬似負荷に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】高輝度放電（ＨＩＤ：ｈｉｇｈ ｉｎｔ
ｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプでは、電流
がガスを通過することによって通常生じる励起の際、水
銀またはナトリウムの蒸気のような中圧から高圧の電離
可能なガスが可視放射線を放出する。ある種類のＨＩＤ
ランプには、無電極ランプが含まれる。この無電極ラン
プは、高圧ガス状ランプ充てん物の中にソレノイド電界
を発生することにより、アーク放電を生成する。詳しく
述べると、ランプ充てん物、すなわち放電プラズマは、
アーク管を取り囲む励起コイルの中の無線周波数（ＲＦ
−ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電流によって励起
される。アーク管および励起コイル集合体は、実質的に
ＲＦエネルギーをプラズマに結合する変圧器として動作
する。すなわち、励起コイルは一次コイルとして動作
し、プラズマは単巻二次コイルとして作用する。励起コ
イルのＲＦ電流は時間とともに変化する磁界を作成し、
引き続いて完全に閉じたプラズマ内の電界すなわちソレ
ノイド電界を発生する。この電界により電流が流れるの
で、アーク管内にドーナツ形のアーク放電が生じる。
ｅｎｓｉｔｙ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）ランプでは、電流
がガスを通過することによって通常生じる励起の際、水
銀またはナトリウムの蒸気のような中圧から高圧の電離
可能なガスが可視放射線を放出する。ある種類のＨＩＤ
ランプには、無電極ランプが含まれる。この無電極ラン
プは、高圧ガス状ランプ充てん物の中にソレノイド電界
を発生することにより、アーク放電を生成する。詳しく
述べると、ランプ充てん物、すなわち放電プラズマは、
アーク管を取り囲む励起コイルの中の無線周波数（ＲＦ
−ｒａｄｉｏ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電流によって励起
される。アーク管および励起コイル集合体は、実質的に
ＲＦエネルギーをプラズマに結合する変圧器として動作
する。すなわち、励起コイルは一次コイルとして動作
し、プラズマは単巻二次コイルとして作用する。励起コ
イルのＲＦ電流は時間とともに変化する磁界を作成し、
引き続いて完全に閉じたプラズマ内の電界すなわちソレ
ノイド電界を発生する。この電界により電流が流れるの
で、アーク管内にドーナツ形のアーク放電が生じる。
【０００３】無電極高輝度放電ランプのような無電極ラ
ンプを駆動するための高効率ＲＦ回路を開発する際、プ
ラズマのインピーダンスの値、および励起コイルとラン
プとの間の結合係数の値を正確に判定することが望まし
い。もちろん、電極が無いので、アークの電圧および電
流の測定値を使用してインピーダンスを直接判定するこ
とはできない。したがって、プラズマのインピーダンス
を測定するための間接的な方法、更には、無電極放電ラ
ンプ用安定回路の設計と試験を行うための擬似負荷回路
が提供されることが望ましい。
ンプを駆動するための高効率ＲＦ回路を開発する際、プ
ラズマのインピーダンスの値、および励起コイルとラン
プとの間の結合係数の値を正確に判定することが望まし
い。もちろん、電極が無いので、アークの電圧および電
流の測定値を使用してインピーダンスを直接判定するこ
とはできない。したがって、プラズマのインピーダンス
を測定するための間接的な方法、更には、無電極放電ラ
ンプ用安定回路の設計と試験を行うための擬似負荷回路
が提供されることが望ましい。
【０００４】
【発明の概要】アーク管、およびその中に入っている電
離可能な充てん物内でアーク放電を励起するための励起
コイルをそなえる型の無電極放電ランプのアーク放電の
インピーダンスを測定するための擬似負荷回路は、二次
コイルと励起コイルとの間の結合係数を変えるように励
起コイルからの距離が変えられる二次コイル、二次コイ
ルに結合された固定負荷抵抗、および負荷抵抗と直列ま
たは並列に結合され、負荷回路のリアクタンス対抵抗の
比を変えるようにインピーダンスが変えられる可変整合
回路網を含む。本発明によれば、擬似負荷回路の入力イ
ンピーダンスがランプ動作の間のアーク放電のインピー
ダンスにほぼ等しくなるまで、二次コイルと励起コイル
との間の距離が変えられ、整合回路網のインピーダンス
が変えられる。
離可能な充てん物内でアーク放電を励起するための励起
コイルをそなえる型の無電極放電ランプのアーク放電の
インピーダンスを測定するための擬似負荷回路は、二次
コイルと励起コイルとの間の結合係数を変えるように励
起コイルからの距離が変えられる二次コイル、二次コイ
ルに結合された固定負荷抵抗、および負荷抵抗と直列ま
たは並列に結合され、負荷回路のリアクタンス対抵抗の
比を変えるようにインピーダンスが変えられる可変整合
回路網を含む。本発明によれば、擬似負荷回路の入力イ
ンピーダンスがランプ動作の間のアーク放電のインピー
ダンスにほぼ等しくなるまで、二次コイルと励起コイル
との間の距離が変えられ、整合回路網のインピーダンス
が変えられる。
【０００５】ここに説明する擬似負荷回路は、無電極放
電ランプ用安定回路の設計と試験を行う上で有用である
利点がある。更に、この擬似負荷回路はアーク放電の電
力と励起コイルの効率の測定値を提供する上で有用であ
る。本発明の特徴および利点は、付図を参照した以下の
詳細な説明により明らかとなる。
電ランプ用安定回路の設計と試験を行う上で有用である
利点がある。更に、この擬似負荷回路はアーク放電の電
力と励起コイルの効率の測定値を提供する上で有用であ
る。本発明の特徴および利点は、付図を参照した以下の
詳細な説明により明らかとなる。
【０００６】
【実施例の記載】図１はＨＩＤランプシステムの例を示
す。（ここでは無電極ＨＩＤランプについて本発明の説
明を行うが、本発明の原理は、無電極けい光ランプのよ
うな他の型の無電極ランプにも適用できることは理解さ
れる筈である。）図示されているように、ＨＩＤランプ
１０の中にアーク管１４が入っている。アーク管１４は
溶融石英のような高温ガラス、または多結晶酸化アルミ
ニウムのような光学的に透明または半透明なセラミック
スで形成される。アーク管１４には充てん物が入ってい
る。この充てん物には、ヨウ化ナトリウムのような少な
くとも一つのハロゲン化金属、およびキセノンのような
バッファガスが含まれる。
す。（ここでは無電極ＨＩＤランプについて本発明の説
明を行うが、本発明の原理は、無電極けい光ランプのよ
うな他の型の無電極ランプにも適用できることは理解さ
れる筈である。）図示されているように、ＨＩＤランプ
１０の中にアーク管１４が入っている。アーク管１４は
溶融石英のような高温ガラス、または多結晶酸化アルミ
ニウムのような光学的に透明または半透明なセラミック
スで形成される。アーク管１４には充てん物が入ってい
る。この充てん物には、ヨウ化ナトリウムのような少な
くとも一つのハロゲン化金属、およびキセノンのような
バッファガスが含まれる。
【０００７】アーク管１４のまわりに配置された励起コ
イル１６により、ＨＩＤランプに電力が印加される。励
起コイル１６は、安定器駆動器１８および安定器１２を
介してＲＦ信号により駆動される。（図をわかりやすく
するため、コイル１６はアーク管１４のまわりのその動
作位置に示していない。）適当な励起コイル１６は、た
とえば、１９９１年８月１３日発行の米国特許第５，０
３９，９０３号に述べられているような構成の、巻数が
２のコイルで構成することができる。このようなコイル
構成により、非常に高い効率が得られ、ランプからの光
の阻止は最小限になる。上記米国特許の励起コイルの全
体的な形状はほぼ、横方向に対称な台形をその台形と同
じ平面内にあるがその台形と交差しないコイル中心線の
まわりに回転することにより形成される表面の形状であ
る。しかし、もう一つの適当なコイル構成が、１９８９
年３月１４日発行の米国特許第４，８１２，７０２号に
述べられている。詳しく述べると、この米国特許では、
コイル中心線の各々の側でコイルの横断面がほぼＶ字形
となるように６ターンが配置されたコイルについて説明
されている。更にもう一つの適当な励起コイルは、たと
えばソレノイド形である。
イル１６により、ＨＩＤランプに電力が印加される。励
起コイル１６は、安定器駆動器１８および安定器１２を
介してＲＦ信号により駆動される。（図をわかりやすく
するため、コイル１６はアーク管１４のまわりのその動
作位置に示していない。）適当な励起コイル１６は、た
とえば、１９９１年８月１３日発行の米国特許第５，０
３９，９０３号に述べられているような構成の、巻数が
２のコイルで構成することができる。このようなコイル
構成により、非常に高い効率が得られ、ランプからの光
の阻止は最小限になる。上記米国特許の励起コイルの全
体的な形状はほぼ、横方向に対称な台形をその台形と同
じ平面内にあるがその台形と交差しないコイル中心線の
まわりに回転することにより形成される表面の形状であ
る。しかし、もう一つの適当なコイル構成が、１９８９
年３月１４日発行の米国特許第４，８１２，７０２号に
述べられている。詳しく述べると、この米国特許では、
コイル中心線の各々の側でコイルの横断面がほぼＶ字形
となるように６ターンが配置されたコイルについて説明
されている。更にもう一つの適当な励起コイルは、たと
えばソレノイド形である。
【０００８】動作について説明すると、励起コイル１６
のＲＦ電流によって、時間とともに変化する磁界が発生
する。この磁界により、完全に閉じた電界がアーク管１
４の中に生じる。このソレノイド状電界により、アーク
管１４の中の充てん物を通って電流が流れ、アーク管１
４の中にドーナツ形のアーク放電２０が生じる。典型的
なＨＩＤランプの動作については、例えば１９８８年１
１月８日発行の米国特許第４，７８３，６１５号に説明
されている。
のＲＦ電流によって、時間とともに変化する磁界が発生
する。この磁界により、完全に閉じた電界がアーク管１
４の中に生じる。このソレノイド状電界により、アーク
管１４の中の充てん物を通って電流が流れ、アーク管１
４の中にドーナツ形のアーク放電２０が生じる。典型的
なＨＩＤランプの動作については、例えば１９８８年１
１月８日発行の米国特許第４，７８３，６１５号に説明
されている。
【０００９】図１に示すように、安定器１２はＤ級電力
増幅器で構成される。しかし、本発明はＤ級安定器に限
定されず、無電極ＨＩＤランプ用の他の任意の適当な安
定器にも適用できることが理解される筈である。図示さ
れているように、安定器１２には、半ブリッジ構成で直
流電源ＶDDと直列接続された２個の電力スイッチングデ
バイスＱ1 およびＱ2 が含まれている。スイッチングデ
バイスＱ1 およびＱ2は図ではＭＯＳＦＥＴとなってい
るが、容量性のゲートをそなえた他の型のスイッチング
デバイスを使用してもよい。たとえば、絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：ｉｎｓｕｌａｔｅｄ
ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）
またはＭＯＳ制御型サイリスタ（ＭＣＴ：ＭＯＳ−ｃｏ
ｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）を使用しても
よい。スイッチングデバイスＱ1およびＱ2 はそれぞれ
入力絶縁変圧器２２および２４を介して安定器駆動器１
８に結合されている。動作について説明すると、スイッ
チングデバイスは交互にカットオフと飽和に駆動される
ので、一方のスイッチングデバイスが導電状態にある
間、他方のスイッチングデバイスはオフとなり、また一
方のスイッチングデバイスがオフの間、他方のスイッチ
ングデバイスは導電状態となる。したがって、Ｄ級安定
器は方形波信号で都合よく駆動することができる。代案
として、１９９１年６月１１日発行の米国特許第５，０
２３，５６６号に説明されているような二つの互いに位
相の外れた正弦信号を発生する手段で安定器駆動器１８
を構成してもよい。
増幅器で構成される。しかし、本発明はＤ級安定器に限
定されず、無電極ＨＩＤランプ用の他の任意の適当な安
定器にも適用できることが理解される筈である。図示さ
れているように、安定器１２には、半ブリッジ構成で直
流電源ＶDDと直列接続された２個の電力スイッチングデ
バイスＱ1 およびＱ2 が含まれている。スイッチングデ
バイスＱ1 およびＱ2は図ではＭＯＳＦＥＴとなってい
るが、容量性のゲートをそなえた他の型のスイッチング
デバイスを使用してもよい。たとえば、絶縁ゲート型バ
イポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ：ｉｎｓｕｌａｔｅｄ
ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）
またはＭＯＳ制御型サイリスタ（ＭＣＴ：ＭＯＳ−ｃｏ
ｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｈｙｒｉｓｔｏｒ）を使用しても
よい。スイッチングデバイスＱ1およびＱ2 はそれぞれ
入力絶縁変圧器２２および２４を介して安定器駆動器１
８に結合されている。動作について説明すると、スイッ
チングデバイスは交互にカットオフと飽和に駆動される
ので、一方のスイッチングデバイスが導電状態にある
間、他方のスイッチングデバイスはオフとなり、また一
方のスイッチングデバイスがオフの間、他方のスイッチ
ングデバイスは導電状態となる。したがって、Ｄ級安定
器は方形波信号で都合よく駆動することができる。代案
として、１９９１年６月１１日発行の米国特許第５，０
２３，５６６号に説明されているような二つの互いに位
相の外れた正弦信号を発生する手段で安定器駆動器１８
を構成してもよい。
【００１０】どのＤ級回路でもそうであるように、共振
負荷回路網はスイッチングデバイスＱ1 とＱ2 の間の接
続点で半ブリッジに接続されている。このような共振負
荷回路網は用途に応じて直列、並列、または直列／並列
の共振回路で構成することができる。図１に示すような
ＨＩＤランプシステムでは、共振負荷回路網に直列コン
デンサＣｓが含まれている。この直列コンデンサＣｓは
共振回路同調と直流電圧阻止の両方の目的で用いられ
る。コンデンサＣｓはＨＩＤランプ１０の励起コイル１
６と並列同調コンデンサＣｐとの並列組み合わせに直列
に接続される。コンデンサＣｐとコイル１６との並列組
み合わせはインピーダンス変成器として動作し、アーク
放電２０のインピーダンスを安定器負荷に反映する。
負荷回路網はスイッチングデバイスＱ1 とＱ2 の間の接
続点で半ブリッジに接続されている。このような共振負
荷回路網は用途に応じて直列、並列、または直列／並列
の共振回路で構成することができる。図１に示すような
ＨＩＤランプシステムでは、共振負荷回路網に直列コン
デンサＣｓが含まれている。この直列コンデンサＣｓは
共振回路同調と直流電圧阻止の両方の目的で用いられ
る。コンデンサＣｓはＨＩＤランプ１０の励起コイル１
６と並列同調コンデンサＣｐとの並列組み合わせに直列
に接続される。コンデンサＣｐとコイル１６との並列組
み合わせはインピーダンス変成器として動作し、アーク
放電２０のインピーダンスを安定器負荷に反映する。
【００１１】１９９１年９月１０日発行の米国特許第
５，０４７，６９２号に述べられているように、インピ
ーダンス整合して最大効率が得られるようにコンデンサ
ＣｓおよびＣｐが選択される。すなわち、安定器負荷が
抵抗および位相角の最適値に対して設計されるように、
これらのコンデンサが選定される。上記のように、ＨＩ
Ｄランプの励起コイルは疎結合された変圧器の一次巻線
として動作し、アーク放電は単巻二次巻線および二次巻
線負荷として動作する。アーク放電のインピーダンスは
この疎結合された変圧器の一次側、すなわち励起コイル
側に反映される。安定器負荷インピーダンスを整合させ
て効率を最大にするために、並列コンデンサが適切な抵
抗負荷値に整合するように励起コイルと一緒に動作し、
直列コンデンサが必要な位相角を生じるように励起コイ
ルおよび並列コンデンサの組み合わせと一緒に動作す
る。
５，０４７，６９２号に述べられているように、インピ
ーダンス整合して最大効率が得られるようにコンデンサ
ＣｓおよびＣｐが選択される。すなわち、安定器負荷が
抵抗および位相角の最適値に対して設計されるように、
これらのコンデンサが選定される。上記のように、ＨＩ
Ｄランプの励起コイルは疎結合された変圧器の一次巻線
として動作し、アーク放電は単巻二次巻線および二次巻
線負荷として動作する。アーク放電のインピーダンスは
この疎結合された変圧器の一次側、すなわち励起コイル
側に反映される。安定器負荷インピーダンスを整合させ
て効率を最大にするために、並列コンデンサが適切な抵
抗負荷値に整合するように励起コイルと一緒に動作し、
直列コンデンサが必要な位相角を生じるように励起コイ
ルおよび並列コンデンサの組み合わせと一緒に動作す
る。
【００１２】図２は図１のシステムの等価負荷回路を示
す。図２に於いて、Ｒｃはコイル抵抗を表し、Ｌｃはコ
イルのインダクタンスを表し、Ｒａはアークの抵抗を表
し、Ｌａはアークのインダクタンスを表す。励起コイル
および反映されたアーク負荷のインピーダンスＺL は次
式のように表される。
す。図２に於いて、Ｒｃはコイル抵抗を表し、Ｌｃはコ
イルのインダクタンスを表し、Ｒａはアークの抵抗を表
し、Ｌａはアークのインダクタンスを表す。励起コイル
および反映されたアーク負荷のインピーダンスＺL は次
式のように表される。
【００１３】
【数１】
【００１４】但し、ｋは励起コイルとアーク放電との間
の結合係数であり、アーク抵抗はＸａ＝ωＬａであり、
コイルのリアクタンスはＸｃ＝ωＬｃであり、ωは動作
周波数である。式（１）は次のように変形することがで
きる。
の結合係数であり、アーク抵抗はＸａ＝ωＬａであり、
コイルのリアクタンスはＸｃ＝ωＬｃであり、ωは動作
周波数である。式（１）は次のように変形することがで
きる。
【００１５】
【数２】
【００１６】但し、Ｑａ＝Ｘａ／Ｒａはアークのリアク
タンス対アークの抵抗の比である。式（２）から明らか
なように、アークのインピーダンスを決めるためには、
結合係数ｋと比Ｑａを決めれば充分である。都合の好い
ことに、比Ｑａだけが必要で、素子値は必要でないの
で、擬似負荷として都合の好い抵抗値、たとえば５０オ
ーム（すなわち標準同軸ケーブルの抵抗）を選定するこ
とができる。
タンス対アークの抵抗の比である。式（２）から明らか
なように、アークのインピーダンスを決めるためには、
結合係数ｋと比Ｑａを決めれば充分である。都合の好い
ことに、比Ｑａだけが必要で、素子値は必要でないの
で、擬似負荷として都合の好い抵抗値、たとえば５０オ
ーム（すなわち標準同軸ケーブルの抵抗）を選定するこ
とができる。
【００１７】図３は、無電極ＨＩＤランプのアーク放電
のインピーダンスを測定するための本発明による擬似負
荷回路の概略図である。図３で、Ｌｓは後で述べるよう
に、励起コイルから間隔を置いて配置された二次コイル
のインダクタンスを表す。Ｚｓ＝ａ＋ｊｂは二次コイル
の端子から見た負荷インピーダンスを表す。ｋ’は励起
コイルＬｃと二次コイルＬｓとの間の結合係数を表す。
二次コイルＬｓと負荷Ｚｓとの間に配置された測定ブロ
ック２５には、簡単な変流器２７、ならびにコンデンサ
Ｃ1 とＣ2 で構成される容量分圧器が含まれる。図示さ
れているように、変流器２７が負荷電流Ｉｓの測定値を
与え、コンデンサＣ2 の両端間に負荷電圧Ｖｓの測定値
が得られる。図３では、二次コイルＬｓから見たインピ
ーダンスがあまり影響を受けないように、測定ブロック
を含む素子値が選定される。実施例によればインピーダ
ンスＺｓには、固定負荷抵抗、整合回路網、および電気
リード線が含まれている。整合回路網は可変コンデン
サ、可変インダクタの一方または両方で構成することが
できる。可変コンデンサはより容易に入手でき、使用が
容易なので、整合回路網の好ましい実施例には可変コン
デンサが含まれる。擬似負荷回路のインピーダンスＺL
´ は次式で表すことができる。
のインピーダンスを測定するための本発明による擬似負
荷回路の概略図である。図３で、Ｌｓは後で述べるよう
に、励起コイルから間隔を置いて配置された二次コイル
のインダクタンスを表す。Ｚｓ＝ａ＋ｊｂは二次コイル
の端子から見た負荷インピーダンスを表す。ｋ’は励起
コイルＬｃと二次コイルＬｓとの間の結合係数を表す。
二次コイルＬｓと負荷Ｚｓとの間に配置された測定ブロ
ック２５には、簡単な変流器２７、ならびにコンデンサ
Ｃ1 とＣ2 で構成される容量分圧器が含まれる。図示さ
れているように、変流器２７が負荷電流Ｉｓの測定値を
与え、コンデンサＣ2 の両端間に負荷電圧Ｖｓの測定値
が得られる。図３では、二次コイルＬｓから見たインピ
ーダンスがあまり影響を受けないように、測定ブロック
を含む素子値が選定される。実施例によればインピーダ
ンスＺｓには、固定負荷抵抗、整合回路網、および電気
リード線が含まれている。整合回路網は可変コンデン
サ、可変インダクタの一方または両方で構成することが
できる。可変コンデンサはより容易に入手でき、使用が
容易なので、整合回路網の好ましい実施例には可変コン
デンサが含まれる。擬似負荷回路のインピーダンスＺL
´ は次式で表すことができる。
【００１８】
【数３】
【００１９】但し、二次コイルのリアクタンスＸｓ＝ω
Ｌｓである。式（３）は次のように変形することができ
る。
Ｌｓである。式（３）は次のように変形することができ
る。
【００２０】
【数４】
【００２１】但し、Ｑａ’＝（Ｘｓ＋ｂ）／ａは擬似負
荷回路のリアクタンス対抵抗の比を表し、Ｑａ’＞０で
ある。インピーダンス整合を達成するため、擬似負荷回
路のインピーダンスＺL ´はランプ動作の間のインピー
ダンスＺL に等しくなければならない。したがって、式
（２）と（４）の実数部と虚数部をそれぞれ等しくする
ことにより、次式が得られる。
荷回路のリアクタンス対抵抗の比を表し、Ｑａ’＞０で
ある。インピーダンス整合を達成するため、擬似負荷回
路のインピーダンスＺL ´はランプ動作の間のインピー
ダンスＺL に等しくなければならない。したがって、式
（２）と（４）の実数部と虚数部をそれぞれ等しくする
ことにより、次式が得られる。
【００２２】
【数５】
【００２３】ここで結合係数は複素数にはなり得ないの
で、ｋ2 ＞０である。式（５）および（６）を解くため
に、二次コイルから見た整合回路網のインピーダンスを
計算することにより，ａおよびｂを解析的に決めること
ができる。代案として、負荷Ｚｓの入力（すなわちコイ
ルＬｓの出力）の電流Ｉｓおよび電圧Ｖｓの大きさと位
相の測定値からａおよびｂを決めてもよい。
で、ｋ2 ＞０である。式（５）および（６）を解くため
に、二次コイルから見た整合回路網のインピーダンスを
計算することにより，ａおよびｂを解析的に決めること
ができる。代案として、負荷Ｚｓの入力（すなわちコイ
ルＬｓの出力）の電流Ｉｓおよび電圧Ｖｓの大きさと位
相の測定値からａおよびｂを決めてもよい。
【００２４】図４および５は本発明の擬似負荷回路に対
する代替構成を示す。図４では、二次コイルＬｓが測定
ブロック２５、次に第一の同軸ケーブル３０を介して整
合回路網（図では可変コンデンサＣｖで構成されてい
る）に接続されている。整合回路網は第二の同軸ケーブ
ル３２を介して固定負荷抵抗ＲL と並列に結合されてい
る。正しい線終端を行うため、負荷抵抗ＲL の値は同軸
ケーブル３０および３２の抵抗に等しいことが好まし
い。図５では、二次コイルＬｓがそれぞれ二つの別々の
同軸ケーブル３０’および３２’を介して、可変コンデ
ンサＣｖおよび固定抵抗ＲL に結合されている。更に別
の負荷回路構成も可能である。特に、固定抵抗ＲL の代
わりに可変抵抗を使用する負荷回路を構成してもよい。
負荷回路構成毎に、二次コイルＬｓから見たインピーダ
ンスは異なる。
する代替構成を示す。図４では、二次コイルＬｓが測定
ブロック２５、次に第一の同軸ケーブル３０を介して整
合回路網（図では可変コンデンサＣｖで構成されてい
る）に接続されている。整合回路網は第二の同軸ケーブ
ル３２を介して固定負荷抵抗ＲL と並列に結合されてい
る。正しい線終端を行うため、負荷抵抗ＲL の値は同軸
ケーブル３０および３２の抵抗に等しいことが好まし
い。図５では、二次コイルＬｓがそれぞれ二つの別々の
同軸ケーブル３０’および３２’を介して、可変コンデ
ンサＣｖおよび固定抵抗ＲL に結合されている。更に別
の負荷回路構成も可能である。特に、固定抵抗ＲL の代
わりに可変抵抗を使用する負荷回路を構成してもよい。
負荷回路構成毎に、二次コイルＬｓから見たインピーダ
ンスは異なる。
【００２５】図６は本発明の擬似負荷回路の好ましい具
体例を示す。図示するように、二次コイルＬｓは励起コ
イル１６から可変距離ｄだけ離して配置される。二次コ
イルＬｓの上面図が図７に示されている。二次コイルＬ
ｓが調整可能な取り付け具３３の上に取り付けられるの
で、距離ｄは容易に変えることができる。詳しく述べる
と、コイル１６とＬｓとの距離ｄを変えることにより、
それらの間の結合係数ｋ’がそれに応じて変わる。取り
付け具は、距離ｄの範囲に対応する結合係数値ｋ’を与
えるような大きさになっている。図６に示すように負荷
抵抗ＲL は電力減衰器３４により与えられる（たとえ
ば、５０オーム、−４０ｄＢ）。たとえばヒューレット
・パッカードのモデル４３５ａのマイクロ電力計のよう
な電力計３６が電力減衰器に接続されている。可変コン
デンサＣｖは、たとえば約５ｐＦから約１０００ｐＦの
範囲のたとえば空気可変コンデンサで構成することがで
きる。測定ブロック２５からの出力ＩｓおよびＶｓは同
軸ケーブル４０および４２を介してオシロスコープ４４
で適当に終端される。
体例を示す。図示するように、二次コイルＬｓは励起コ
イル１６から可変距離ｄだけ離して配置される。二次コ
イルＬｓの上面図が図７に示されている。二次コイルＬ
ｓが調整可能な取り付け具３３の上に取り付けられるの
で、距離ｄは容易に変えることができる。詳しく述べる
と、コイル１６とＬｓとの距離ｄを変えることにより、
それらの間の結合係数ｋ’がそれに応じて変わる。取り
付け具は、距離ｄの範囲に対応する結合係数値ｋ’を与
えるような大きさになっている。図６に示すように負荷
抵抗ＲL は電力減衰器３４により与えられる（たとえ
ば、５０オーム、−４０ｄＢ）。たとえばヒューレット
・パッカードのモデル４３５ａのマイクロ電力計のよう
な電力計３６が電力減衰器に接続されている。可変コン
デンサＣｖは、たとえば約５ｐＦから約１０００ｐＦの
範囲のたとえば空気可変コンデンサで構成することがで
きる。測定ブロック２５からの出力ＩｓおよびＶｓは同
軸ケーブル４０および４２を介してオシロスコープ４４
で適当に終端される。
【００２６】動作について説明する。擬似負荷回路のイ
ンピーダンスが動作中のランプのインピーダンスにほぼ
等しくなる迄、励起コイルと二次コイルとの間の距離ｄ
が変えられ、整合コンデンサＣｖのインピーダンスが変
えられる。インピータンスが等しくなった点で、結合係
数ｋ’および比Ｑａ’を決めることができる。したがっ
て、上記の式（５）および（６）から結合係数ｋおよび
比Ｑａの対応する値が決められる。
ンピーダンスが動作中のランプのインピーダンスにほぼ
等しくなる迄、励起コイルと二次コイルとの間の距離ｄ
が変えられ、整合コンデンサＣｖのインピーダンスが変
えられる。インピータンスが等しくなった点で、結合係
数ｋ’および比Ｑａ’を決めることができる。したがっ
て、上記の式（５）および（６）から結合係数ｋおよび
比Ｑａの対応する値が決められる。
【００２７】詳しく述べると、二次コイルＬｓと励起コ
イルとの間の結合係数ｋ’は、二次コイルを短絡し、ま
た次式のように結合係数に対する標準式を使用すること
により測定することができる。
イルとの間の結合係数ｋ’は、二次コイルを短絡し、ま
た次式のように結合係数に対する標準式を使用すること
により測定することができる。
【００２８】
【数６】
【００２９】但し、Ｌｃｓｓは二次コイルＬｓを短絡し
た状態での励起コイルのインダクタンスを表す。次に、
比Ｑａ’は上記のように解析的に、または直接測定する
ことができる。式（５）および（６）に代入することに
より、アーク放電に対するｋおよびＱａの値が得られ
る。都合の好いことに、図６の擬似負荷回路を使って他
の測定を行うことができる。たとえば、アークに送られ
る電力Ｐｏｕｔは電力計３６を使って直接測定すること
ができる。更に、アーク電力Ｐｏｕｔ対入力電力Ｐｉｎ
の比としての励起コイルの結合効率も、本発明の擬似負
荷回路を使って正確に決めることができる。
た状態での励起コイルのインダクタンスを表す。次に、
比Ｑａ’は上記のように解析的に、または直接測定する
ことができる。式（５）および（６）に代入することに
より、アーク放電に対するｋおよびＱａの値が得られ
る。都合の好いことに、図６の擬似負荷回路を使って他
の測定を行うことができる。たとえば、アークに送られ
る電力Ｐｏｕｔは電力計３６を使って直接測定すること
ができる。更に、アーク電力Ｐｏｕｔ対入力電力Ｐｉｎ
の比としての励起コイルの結合効率も、本発明の擬似負
荷回路を使って正確に決めることができる。
【００３０】もう一つの利点として、本発明の擬似負荷
回路は開発と製造の間のＨＩＤランプの試験と調整に有
用である。特に、擬似負荷回路を使用することにより、
安定器の試験と調整の後まで、ランプ始動手順を遂行す
る（または開発する）ことが不要となる。本発明の実施
例について図示し、説明してきたが、このような実施例
は例示のためのものに過ぎないことは明らかである。熟
練した当業者は、本発明から逸脱することなく、多数の
変更、変形、および置換を考えつき得る。したがって、
本発明は、特許請求の範囲の趣旨と範囲により限定され
る。
回路は開発と製造の間のＨＩＤランプの試験と調整に有
用である。特に、擬似負荷回路を使用することにより、
安定器の試験と調整の後まで、ランプ始動手順を遂行す
る（または開発する）ことが不要となる。本発明の実施
例について図示し、説明してきたが、このような実施例
は例示のためのものに過ぎないことは明らかである。熟
練した当業者は、本発明から逸脱することなく、多数の
変更、変形、および置換を考えつき得る。したがって、
本発明は、特許請求の範囲の趣旨と範囲により限定され
る。
【図１】代表的な無電極ＨＩＤランプシステムの概略回
路図である。
路図である。
【図２】図１のランプシステムに対する等価負荷回路の
概略回路図である。
概略回路図である。
【図３】本発明の擬似負荷回路の概略回路図である。
【図４】図３の擬似負荷回路の代替構成の概略回路図で
ある。
ある。
【図５】図３の擬似負荷回路の代替構成の概略回路図で
ある。
ある。
【図６】本発明の擬似負荷回路の好ましい具体例の概略
構成図である。
構成図である。
【図７】図６の具体例で有用な二次コイルの上面図であ
る。
る。
１０ ＨＩＤランプ １２ 安定器 １４ アーク管 １６ 励起コイル ２０ ドーナツ形アーク放電 ２５ 測定ブロック ３０，３２，３０’，３２’ 同軸ケーブル Ｃｖ 可変コンデンサ ｄ 励起コイルと二次コイルとの間の距離 ｋ’ 励起コイルと二次コイルとの間の結合係数 ＲL 負荷抵抗
フロントページの続き (72)発明者 マイケル・マシュー・シシン アメリカ合衆国、オハイオ州、メンター、 ギャラクシー・ドライブ、5947番 (72)発明者 マーク・エルトン・ダフィ アメリカ合衆国、オハイオ州、シェイカ ー・ハイツ、チャドボーン・ロード、3125 番 (72)発明者 ジェラルド・エドワード・ダフィ アメリカ合衆国、オハイオ州、メンター、 ケパート・ドライブ、9121番
Claims (10)
- 【請求項１】 アーク管および該アーク管の中に入って
いる電離可能な充てん物をアーク放電させるための励起
コイルをそなえる型の無電極放電ランプのアーク放電の
インピーダンスを測定するための擬似負荷回路に於い
て、 上記励起コイルから間隔を置いて配置された二次コイル
であって、上記励起コイルとの間の結合係数を変えるよ
うに上記励起コイルとの間の距離が変えられる二次コイ
ル、 上記二次コイルに結合された負荷抵抗、および上記負荷
抵抗に結合された可変整合回路網であって、当該負荷回
路のリアクタンス対抵抗の比を変えるために上記整合回
路網のインピーダンスが変えられる可変整合回路網を含
み、 当該負荷回路の入力インピーダンスがランプの動作イン
ピーダンスにほぼ等しくなるまで、上記二次コイルと上
記励起コイルとの間の距離が変えられ、かつ上記整合回
路網のインピーダンスが変えられることを特徴とする擬
似負荷回路。 - 【請求項２】 上記可変整合回路網が可変コンデンサを
含む請求項１記載の擬似負荷回路。 - 【請求項３】 上記負荷抵抗が固定の抵抗である請求項
１記載の擬似負荷回路。 - 【請求項４】 上記固定負荷抵抗および上記可変整合回
路網が同軸ケーブル手段を介して上記二次コイルに結合
され、上記固定負荷抵抗が上記同軸ケーブル手段とほぼ
同じ抵抗値を有している請求項３記載の擬似負荷回路。 - 【請求項５】 上記負荷回路に供給される電流および上
記負荷回路両端間の電圧を測定する測定手段が含まれて
いる請求項１記載の擬似負荷回路。 - 【請求項６】 アーク管、および無線周波数安定器に結
合されたとき上記アーク管の中に入っている電離可能な
充てん物をアーク放電させるための励起コイルをそなえ
た型の無電極放電ランプのアーク放電のインピーダンス
を測定するための方法に於いて、 （ａ） 擬似負荷回路を安定器に結合するステップであ
って、上記擬似負荷回路が上記励起コイルから間隔を置
いて配置された二次コイル、上記二次コイルに結合され
た負荷抵抗、および上記負荷抵抗に結合された可変整合
回路網を含んでいるステップ、 （ｂ） 上記二次コイルと上記励起コイルとの間の結合
係数を変えるために上記二次コイルと上記励起コイルと
の間の距離を変えるステップ、 （ｃ） 負荷回路のリアクタンス対抵抗の比を変えるた
めに上記整合回路網のインピーダンスを変えるステッ
プ、 （ｄ） 擬似負荷回路の入力インピーダンスがランプの
動作インピーダンスにほぼ等しくなるまでステップ
（ｂ）および（ｃ）を遂行するステップを含むことを特
徴とする無電極放電ランプのアーク放電のインピーダン
ス測定方法。 - 【請求項７】 上記可変整合回路網が可変コンデンサを
含んでいる請求項６記載の無電極放電ランプのアーク放
電のインピーダンス測定方法。 - 【請求項８】 上記負荷抵抗が固定の抵抗である請求項
６記載の無電極放電ランプのアーク放電のインピーダン
ス測定方法。 - 【請求項９】 上記固定負荷抵抗および上記可変整合回
路網が同軸ケーブル手段を介して上記二次コイルに結合
され、上記固定負荷抵抗が上記同軸ケーブル手段とほぼ
同じ抵抗値を有している請求項８記載の無電極放電ラン
プのアーク放電のインピーダンス測定方法。 - 【請求項１０】 上記負荷回路に供給される電流および
上記負荷回路両端間の電圧を測定するために上記二次コ
イルと上記負荷抵抗および上記可変整合回路網との間に
測定手段を設けるステップを含む請求項６記載の無電極
放電ランプのアーク放電のインピーダンス測定方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US904287 | 1992-06-25 | ||
| US07/904,287 US5332970A (en) | 1992-06-25 | 1992-06-25 | Method for measuring the impedance of an electrodeless arc discharge lamp |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0676973A true JPH0676973A (ja) | 1994-03-18 |
| JPH07105275B2 JPH07105275B2 (ja) | 1995-11-13 |
Family
ID=25418888
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5148784A Expired - Lifetime JPH07105275B2 (ja) | 1992-06-25 | 1993-06-21 | 無電極放電ランプ用擬似負荷回路 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US5332970A (ja) |
| JP (1) | JPH07105275B2 (ja) |
| DE (1) | DE4319927A1 (ja) |
| GB (1) | GB2268812A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523363A (ja) * | 2003-02-04 | 2006-10-12 | アクセス ビジネス グループ インターナショナル リミテッド ライアビリティ カンパニー | 誘導的に動力を備えた装置 |
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| US6043613A (en) * | 1998-08-26 | 2000-03-28 | General Electric Company | Starting system for electrodeless metal halide discharge lamps |
| JP3823680B2 (ja) * | 1999-04-21 | 2006-09-20 | ウシオ電機株式会社 | 放電灯用給電装置 |
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| US6476566B2 (en) * | 2000-12-27 | 2002-11-05 | Infocus Systems, Inc. | Method and apparatus for canceling ripple current in a lamp |
| US6551233B2 (en) * | 2001-08-08 | 2003-04-22 | R. B. Carr Engineering, Onc. | Magnetic stimulator power and control circuit |
| JP4539173B2 (ja) * | 2004-05-25 | 2010-09-08 | 日産自動車株式会社 | インバータ装置、およびそれを用いた駆動システム |
| CN100414311C (zh) * | 2005-05-19 | 2008-08-27 | 上海亚明灯泡厂有限公司 | 金卤灯电弧管性能的检测方法 |
| CN101354426B (zh) * | 2007-07-27 | 2011-01-19 | 科博达技术有限公司 | 氙气放电灯电子镇流器测试用模拟负载装置及其方法 |
| CN102055450A (zh) * | 2009-11-10 | 2011-05-11 | 上海复展照明科技有限公司 | 一种气体放电灯电子镇流器假负载及其实现方法 |
| US9018783B2 (en) * | 2013-05-21 | 2015-04-28 | General Electric Company | Doubly-fed induction generator wind turbine system having solid-state stator switch |
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| US3906340A (en) * | 1971-04-30 | 1975-09-16 | Peter Mauri Wingfield | Tuned circuit monitor for structural materials |
| JPS5075675U (ja) * | 1973-11-14 | 1975-07-02 | ||
| US3956693A (en) * | 1974-12-23 | 1976-05-11 | The Garrett Corporation | Method and apparatus for testing magnetic sensors using a saturable core and variable load resistors to simulate actual test conditions |
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1992
- 1992-06-25 US US07/904,287 patent/US5332970A/en not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-06-16 DE DE4319927A patent/DE4319927A1/de not_active Ceased
- 1993-06-18 GB GB9312635A patent/GB2268812A/en not_active Withdrawn
- 1993-06-21 JP JP5148784A patent/JPH07105275B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-19 US US08/229,990 patent/US5479102A/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| US5479102A (en) | 1995-12-26 |
| JPH07105275B2 (ja) | 1995-11-13 |
| GB9312635D0 (en) | 1993-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960528 |