JPH0689791A - Electrodeless discharge lamp lighting device - Google Patents

Electrodeless discharge lamp lighting device

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JPH0689791A
JPH0689791A JP23790692A JP23790692A JPH0689791A JP H0689791 A JPH0689791 A JP H0689791A JP 23790692 A JP23790692 A JP 23790692A JP 23790692 A JP23790692 A JP 23790692A JP H0689791 A JPH0689791 A JP H0689791A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lighting
lamp
coil
capacitor
lamp body
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP23790692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Araki
建次 荒木
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Toshiba Lighting and Technology Corp
Original Assignee
Toshiba Lighting and Technology Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Lighting and Technology Corp filed Critical Toshiba Lighting and Technology Corp
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  • Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)

Abstract

PURPOSE:To supply high frequency power to a lamp stably with a high efficiency and make the light-output constant. CONSTITUTION:A lamp lighting device includes a DC power supply part, an inverter part to invert a DC power supplied thereby into a high frequency power, a lamp body 11 in which at least a discharging gas or vapor is encapsulated in a lamp tube, a lighting coil 9 installed in the neighborhood of or within the lamp body and, supplied with a high frequency power from the inverter, and a matching circuit at least composed of a series capacitor for resonance in series connection with the lighting coil and a parallel capacitor 9 for resonance in parallel connection with the lighting coil. The high frequency power is fed to the lamp body through a plasma ring within the lamp body coupled magnetically with the lighting coil, and thereby this discharge lamp of electrodeless type is lighted up. The parallel capacitor 9 is formed by sandwiching a dielectric body 14 having a negative temp. coefficient between two electrode plates 13a, 13a situated opposingly, and it is made possible to reduce the electrostatic capacitance of this capacitor 9 with increase of the temp.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ランプ本体の周囲に巻
かれた点灯用コイルから、磁気的に結合するランプ本体
内のプラズマリングに高周波電力を入力してランプを点
灯させる無電極放電ランプ点灯装置に関し、特に高周波
電力を高い効率でランプに供給できるようにした点灯装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrodeless discharge lamp for lighting a lamp by inputting high-frequency power from a lighting coil wound around the lamp body to a plasma ring in the lamp body which is magnetically coupled. The present invention relates to a lighting device, and more particularly to a lighting device capable of supplying high-frequency power to a lamp with high efficiency.

【0002】[0002]

【従来の技術】無電極放電ランプは、石英ガラスからな
るランプ本体のメインチューブが球状に形成され、この
メインチューブ内にたとえばクリプトンガスや励起時に
蒸気化する発光金属が封入されている。この無電極放電
ランプは、ランプ本体の周囲に点灯用コイルが数ターン
程度(1ターンから3ターン程度)巻かれており、イン
バータ部からマッチング回路を介して点灯用コイルに数
MHz以上の短波帯の高周波電流を通じることにより、
ランプ本体内の放電性ガスまたは蒸気が励起し、コイル
と磁気的に結合するプラズマリングが形成される。これ
により点灯用コイルから、磁気的に結合するランプ本体
内のプラズマリングに高周波電力が供給され、無電極放
電ランプが高周波点灯される。このような無電極放電ラ
ンプは、高効率、高輝度、高演色、長寿命などの優れた
特性を合わせ持っている。
2. Description of the Related Art In an electrodeless discharge lamp, a main tube of a lamp body made of quartz glass is formed into a spherical shape, and for example, krypton gas or a luminescent metal which is vaporized when excited is enclosed in the main tube. In this electrodeless discharge lamp, a lighting coil is wound around the lamp body for several turns (about 1 to 3 turns), and a short-wave band of several MHz or more is applied to the lighting coil from the inverter through a matching circuit. By passing the high frequency current of
The discharge gas or vapor in the lamp body is excited to form a plasma ring that is magnetically coupled to the coil. As a result, high-frequency power is supplied from the lighting coil to the plasma ring in the lamp body that is magnetically coupled, and the electrodeless discharge lamp is lit at high frequency. Such an electrodeless discharge lamp has excellent characteristics such as high efficiency, high brightness, high color rendering, and long life.

【0003】ところで、このような点灯システムの効率
を高めるには、高周波電力の発生効率を高める必要があ
る。これには、たとえばMOSFETをスイッチング素
子に用いたD級ハーフブリッジ回路によってインバータ
部を構成する手段が採られている。この場合、インバー
タ部において電流位相のゼロクロス点と電圧位相のゼロ
クロス点とが一致するように位相を調節することで、ゼ
ロボルトの状態でスイッチングさせることができ、スイ
ッチング素子の充電時間がゼロとなることにより、効率
を90%以上に高めることができる。
By the way, in order to improve the efficiency of such a lighting system, it is necessary to increase the generation efficiency of high frequency power. For this purpose, for example, a means of forming an inverter unit by a class D half bridge circuit using MOSFET as a switching element is adopted. In this case, by adjusting the phase so that the zero cross point of the current phase matches the zero cross point of the voltage phase in the inverter section, it is possible to switch in the state of zero volt, and the charging time of the switching element becomes zero. Thereby, the efficiency can be increased to 90% or more.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、インバータ部
に接続されるマッチング回路と点灯用コイルからなる共
振回路は、点灯用コイルに励起用の大電力を効率よく供
給する必要性から共振の尖鋭度(Qファクタ)が300
〜500と非常に高く設定されており、マッチング回路
を構成するコンデンサの値や点灯用コイルのインダクタ
ンスが僅かに変動しただけでも、点灯出力が大きく変動
してしまう。この点灯用コイルのインダクタンスの変動
は、ランプからの放射熱を受けてコイルが高温(200
〜300℃程度)に加熱されることに起因しており、マ
ッチング回路の直列共振コンデンサや並列共振コンデン
サの静電容量の変動も加熱された点灯用コイルからの伝
導熱を受けることによる。
However, the resonance circuit including the matching circuit connected to the inverter section and the lighting coil has a sharpness of resonance because it is necessary to efficiently supply a large amount of power for excitation to the lighting coil. (Q factor) is 300
The value is set to a very high value of up to 500, and even if the value of the capacitor forming the matching circuit or the inductance of the lighting coil slightly changes, the lighting output greatly changes. This variation in the inductance of the lighting coil causes the coil to reach a high temperature (200
To about 300 ° C.), and variations in the capacitance of the series resonance capacitor and the parallel resonance capacitor of the matching circuit are also due to the conduction heat from the heated lighting coil.

【0005】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、高い効率
で安定に高周波電力をランプに供給することができ、光
出力を一定化できる無電極放電ランプ点灯装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been proposed in order to solve the problems of the prior art, and it is possible to stably and stably supply high-frequency power to the lamp with high efficiency and make the light output constant. An object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp lighting device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、直流電源部と、この直流電源部からの直流
電源を高周波電源に変換するインバータ部と、ランプチ
ューブ内に少なくとも放電性ガスまたは蒸気が封入され
たランプ本体と、ランプ本体の近傍またはランプ本体内
に配置され、上記インバータ部から高周波電源が供給さ
れる点灯用コイルと、この点灯用コイルに直列接続され
た共振用の直列コンデンサおよび点灯用コイルに並列接
続された共振用の並列コンデンサにより少なくとも構成
されたマッチング回路とを有し、上記点灯用コイルと磁
気的に結合するランプ本体内のプラズマリングを介して
高周波電力をこのランプ本体内に入力することで、無電
極放電ランプを点灯させる点灯装置において、対向する
電極間に負の温度係数を持つ誘電体を挟み込むことで上
記並列コンデンサを構成し、温度上昇に伴いこの並列コ
ンデンサの静電容量を低下させられるようにしてある。
この誘電体の温度係数は100ppm/K以上であるこ
とが望ましい。
In order to achieve this object, the present invention provides a DC power source section, an inverter section for converting the DC power source from the DC power source section into a high frequency power source, and at least a discharge characteristic in the lamp tube. A lamp main body filled with gas or vapor, a lighting coil arranged near or within the lamp main body, to which high-frequency power is supplied from the inverter unit, and a resonance coil connected in series to the lighting coil. A matching circuit composed at least of a series capacitor and a parallel capacitor for resonance connected in parallel to the lighting coil, and high-frequency power is supplied via a plasma ring in the lamp body magnetically coupled to the lighting coil. By inputting into this lamp body, in a lighting device that lights an electrodeless discharge lamp, a negative temperature is generated between opposing electrodes. Constitute the parallel capacitor by sandwiching a dielectric with a number, we are so used to reduce the electrostatic capacitance of the parallel capacitor with increasing temperature.
The temperature coefficient of this dielectric is preferably 100 ppm / K or more.

【0007】[0007]

【作用】上述した構成によれば、ランプの熱を受けた点
灯用コイルが熱膨張によりインダクタンスが増加して
も、その分並列コンデンサの静電容量が低下するので、
インバータ部から見たインピーダンス変動を抑制するこ
とができ、インバータ部からランプに供給される電力を
一定に保てる。
According to the above-described structure, even if the inductance of the lighting coil that receives the heat of the lamp increases due to the thermal expansion, the capacitance of the parallel capacitor decreases by that amount.
Impedance fluctuation seen from the inverter section can be suppressed, and the electric power supplied from the inverter section to the lamp can be kept constant.

【0008】[0008]

【実施例】以下、本発明による無電極放電ランプ点灯装
置の具体的な実施例を図面に基づき詳細に説明する。図
1のブロック図に、この点灯装置の一実施例を示す。こ
の図で、商用交流電源1は直流電源部2で整流・平滑さ
れて直流電源に変えられ、インバータ部3に送られる。
インバータ部3は、MOSFETなどからなるスイッチ
ング素子4,5を直列に接続したD級ハーフブリッジ型
に構成され、これらスイッチング素子4,5がドライブ
回路6によってスイッチングされることで、直流電源が
13MHz程度の高周波電源に変換される。インバータ
部3の出力端子は、マッチング回路7を介して点灯用コ
イル10に接続され、この点灯用コイル10から高周波
電力がランプ本体11内に入力されることで、無電極放
電ランプが高周波点灯される。マッチング回路7は、点
灯用コイル10に直列に接続される共振用の直列コンデ
ンサ8とコイル10に対して並列に接続される共振用の
並列コンデンサ9により構成されている。また、点灯用
コイル10にはスタータ回路12が並列に接続されてお
り、ランプ始動時にだけこのスタータ回路12が動作さ
れることで、始動用の高電圧がランプ本体11のグロー
細管11aに印加され、ランプをが安定に点灯状態に移
行させることができる。なお、各回路定数は直列コンデ
ンサ8が340pF、並列コンデンサ9が500pF、
点灯用コイル10が165nH程度に設定される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Specific embodiments of the electrodeless discharge lamp lighting device according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. An example of this lighting device is shown in the block diagram of FIG. In this figure, the commercial AC power supply 1 is rectified and smoothed by the DC power supply unit 2, converted into a DC power supply, and sent to the inverter unit 3.
The inverter unit 3 is configured as a class D half-bridge type in which switching elements 4 and 5 composed of MOSFETs or the like are connected in series. By switching these switching elements 4 and 5 by the drive circuit 6, a DC power supply is about 13 MHz. Is converted to a high frequency power supply. The output terminal of the inverter unit 3 is connected to the lighting coil 10 via the matching circuit 7, and high frequency power is input from the lighting coil 10 into the lamp main body 11, whereby the electrodeless discharge lamp is lit at high frequency. It The matching circuit 7 includes a resonance series capacitor 8 connected in series to the lighting coil 10 and a resonance parallel capacitor 9 connected in parallel to the coil 10. A starter circuit 12 is connected in parallel to the lighting coil 10, and a high voltage for starting is applied to the glow capillary 11a of the lamp body 11 by operating the starter circuit 12 only when the lamp is started. , The lamp can be stably switched to the lighting state. The circuit constants of the series capacitor 8 are 340 pF and the parallel capacitor 9 is 500 pF.
The lighting coil 10 is set to about 165 nH.

【0009】つぎに、並列コンデンサ9の構成を図2に
基づいて説明する。この並列コンデンサ9は、縦が65
mm、横が130mm、厚さが2mm程度の矩形状のア
ルミ板または銅板などからなる電極板13a,13bを
0.2mmの隙間を開けて重ね合わせ、これら対向する
電極板13a,13b間に温度係数が負の誘電体14を
密に挟み込んだ構成となっている。この誘電体14の温
度係数は100ppm/K以上であるのが望ましい。こ
の誘電体14としてはたとえばFEP樹脂板などが用い
られる。なお、電極板13aは直列コンデンサ8に接続
され、電極板13bは接地される。また、点灯用コイル
10は電極板13a,13bを構成する金属板と一体に
形成されている。これは、給電線を短くして高周波ロス
を極力なくし、点灯用コイル10に有効に給電できるよ
うにするためである。
Next, the structure of the parallel capacitor 9 will be described with reference to FIG. This parallel capacitor 9 has a length of 65
mm, the width is 130 mm, and the thickness is about 2 mm. Rectangular electrode plates 13a and 13b made of a copper plate or the like are overlapped with a gap of 0.2 mm between them. The dielectric 14 having a negative coefficient is closely sandwiched. The temperature coefficient of this dielectric 14 is preferably 100 ppm / K or more. As the dielectric 14, for example, an FEP resin plate or the like is used. The electrode plate 13a is connected to the series capacitor 8 and the electrode plate 13b is grounded. The lighting coil 10 is integrally formed with a metal plate that forms the electrode plates 13a and 13b. This is for shortening the power supply line to minimize high frequency loss and enabling effective power supply to the lighting coil 10.

【0010】このように構成される無電極放電ランプ点
灯装置では、マッチング回路7の並列コンデンサ9の電
極板13a,13b間に負の温度係数を持つ誘電体14
を挟み込んであるので、点灯用コイル10がランプの熱
を受けて熱膨脹しインダクタンスが増大したとしても、
温度上昇した並列コンデンサ9の静電容量がその分低下
し、点灯用コイル10のインダクタンスの増加分をキャ
ンセルすることができる。また、この誘電体14は並列
コンデンサ9の電極板13a,13bが熱膨張して静電
容量が増えるのを補償する作用も持っている。これによ
り、インバータ部3から見たマッチング回路7と点灯用
コイル10の負荷インピーダンスを温度変化によらず一
定にすることができ、図3でG1の特性曲線に示すよう
にランプが点灯されてからの点灯出力の変動を抑えるこ
とができる。図中、G2は通常の積層セラミックからな
る高圧コンデンサによって並列コンデンサを構成してい
る従来の点灯装置における出力特性である。
In the electrodeless discharge lamp lighting device having such a structure, the dielectric 14 having a negative temperature coefficient is provided between the electrode plates 13a and 13b of the parallel capacitor 9 of the matching circuit 7.
Since the lighting coil 10 is sandwiched between the lighting coil 10 and the lighting coil 10 when it receives heat from the lamp and expands thermally, the inductance increases.
The capacitance of the parallel capacitor 9 whose temperature has risen decreases by that amount, and the increase in the inductance of the lighting coil 10 can be canceled. The dielectric 14 also has a function of compensating that the electrode plates 13a and 13b of the parallel capacitor 9 are thermally expanded to increase the capacitance. As a result, the load impedance of the matching circuit 7 and the lighting coil 10 viewed from the inverter unit 3 can be made constant irrespective of the temperature change, and after the lamp is lit as shown by the characteristic curve of G1 in FIG. The fluctuation of the lighting output of can be suppressed. In the figure, G2 is an output characteristic of a conventional lighting device in which a parallel capacitor is constituted by a high-voltage capacitor made of a normal monolithic ceramic.

【0011】[0011]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、点
灯用コイルに接続される並列共振コンデンサの電極間に
負の温度係数を持つ誘電体を挟み込んだので、ランプの
熱を受けたときに並列共振コンデンサの静電容量を下げ
ることができ、点灯用コイルの熱膨張によるインダクタ
ンスの増大分を抑えられる。これにより、インバータ部
から見たインピーダンスの変動を抑制できることから、
インバータ部からランプに効率よく高周波電力を供給す
ることができ、時間の経過によらず点灯出力をほぼ一定
に保つことができる。
As described above, according to the present invention, the dielectric having a negative temperature coefficient is sandwiched between the electrodes of the parallel resonance capacitor connected to the lighting coil, so that when the heat of the lamp is received. Moreover, the capacitance of the parallel resonance capacitor can be reduced, and the increase in inductance due to the thermal expansion of the lighting coil can be suppressed. As a result, it is possible to suppress the impedance variation seen from the inverter unit,
High frequency power can be efficiently supplied to the lamp from the inverter unit, and the lighting output can be kept substantially constant regardless of the passage of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による無電極放電ランプ点灯装置の一実
施例を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an electrodeless discharge lamp lighting device according to the present invention.

【図2】並列コンデンサの構成を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of a parallel capacitor.

【図3】この点灯装置における点灯出力の時間変化を示
す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a temporal change of a lighting output in this lighting device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 商用交流電源 2 直流電源部 3 インバータ部 7 マッチング回路 8 直列コンデンサ 9 並列コンデンサ 10 点灯用コイル 11 ランプ本体 11a グロー細管 12 スタータ回路 13a,13b 電極板 14 誘電体 1 Commercial AC Power Supply 2 DC Power Supply Section 3 Inverter Section 7 Matching Circuit 8 Series Capacitor 9 Parallel Capacitor 10 Lighting Coil 11 Lamp Body 11a Glow Capillary 12 Starter Circuit 13a, 13b Electrode Plate 14 Dielectric

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 直流電源部と、この直流電源部からの直
流電源を高周波電源に変換するインバータ部と、ランプ
チューブ内に少なくとも放電性ガスまたは蒸気が封入さ
れたランプ本体と、ランプ本体の近傍またはランプ本体
内に配置され、上記インバータ部から高周波電源が供給
される点灯用コイルと、この点灯用コイルに直列接続さ
れた共振用の直列コンデンサおよび点灯用コイルに並列
接続された共振用の並列コンデンサにより少なくとも構
成されたマッチング回路とを有し、上記点灯用コイルと
磁気的に結合するランプ本体内のプラズマリングを介し
て高周波電力をこのランプ本体内に入力することで、無
電極放電ランプを点灯させる点灯装置において、 対向する電極間に負の温度係数を持つ誘電体を挟み込む
ことで上記並列コンデンサを構成し、温度上昇に伴いこ
の並列コンデンサの静電容量を低下させられることを特
徴とする無電極放電ランプ点灯装置。
1. A DC power supply unit, an inverter unit for converting the DC power supply from this DC power supply unit into a high frequency power supply, a lamp body in which at least a discharge gas or vapor is sealed in a lamp tube, and the vicinity of the lamp body. Alternatively, a lighting coil arranged in the lamp body and supplied with high-frequency power from the inverter unit, a series capacitor for resonance serially connected to the lighting coil, and a parallel resonance coil connected in parallel to the lighting coil. A non-electrode discharge lamp is provided by inputting high-frequency power into the lamp body via a plasma ring in the lamp body that is magnetically coupled to the lighting coil, and has a matching circuit that is composed of at least a capacitor. In a lighting device for lighting, a parallel dielectric is formed by sandwiching a dielectric having a negative temperature coefficient between opposing electrodes. Configure, electrodeless discharge lamp lighting apparatus, characterized by being reduced electrostatic capacitance of the parallel capacitor with increasing temperature.
【請求項2】 上記誘電体の温度係数が100ppm/
K以上であることを特徴とする請求項1記載の無電極放
電ランプ点灯装置。
2. The temperature coefficient of the dielectric is 100 ppm /
It is K or more, The electrodeless discharge lamp lighting device of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
JP23790692A 1992-09-07 1992-09-07 Electrodeless discharge lamp lighting device Withdrawn JPH0689791A (en)

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Effective date: 19991130