JPH07272874A

JPH07272874A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH07272874A
Application number: JP5786994A
Authority: JP
Inventors: Koichi Ono; 浩一大野; Futoshi Okamoto; 太志岡本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1994-03-28
Filing date: 1994-03-28
Publication date: 1995-10-20

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】無電極放電灯の暗所点灯を容易かつ速やかに行
うことができる無電極放電灯点灯装置を提供する。【構成】透光性バルブ内に放電ガスを封入した無電極放
電ランプ７と、この無電極放電ランプ７の外周に巻回さ
れたコイル８と、コイル８に高周波電力を供給する高周
波電力供給手段よりなる無電極放電灯点灯装置におい
て、無電極放電灯７が消灯状態にあるときに、無電極放
電灯７が始動しない程度の電圧を上記コイルに印加する
手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ランプに近接した誘導
コイルに高周波電磁界を誘起して、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ある。

【０００２】

【従来の技術】無電極高周波点灯装置の従来例のブロッ
ク図を図４に示し、具体回路図を図５に示す。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４に示すように、直流電
源Ｅと、この直流電源Ｅからの電力供給を受け、高周波
電力を出力する高周波電力供給手段Ａと、この高周波電
力供給手段Ａ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８の近傍に配
置され、透明なガラスバルブ或いは内面に蛍光体が塗布
された球状のガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気等
の放電ガス（例えば、水銀及び稀ガス）を封入した無電
極放電灯７とを備えて構成されている。

【０００３】ここで、高周波電力供給手段Ａは直流電源
Ｅの両端に接続される発振回路１と、直流電源Ｅの両端
に接続され発振回路１の信号を受けて増幅された高周波
電力を出力する増幅回路２，５と、無電極放電灯７と増
幅回路２，５の間に設けられるマッチング回路４とから
構成されている。増幅回路２は発振回路１の発振出力を
増幅するプリアンプであり、増幅回路５はプリアンプの
出力を更に高周波電力増幅するメインアンプを構成する
ものであり、プリアンプを構成する増幅回路２は、図５
に示すように、コンデンサＣ₆，Ｃ₁₆、抵抗Ｒ₃ ，Ｒ₈
〜Ｒ₁₀、コイルＬ₅ 及びトランジスタＱ₄ からＣ級増幅
回路を構成する。なお、コイルＬ₅ 、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。そして、メ
インアンプを構成する増幅回路５は、パワーＭＯＳＦＥ
Ｔ（以下、ＭＯＳトランジスタと呼ぶ）Ｑ₅ 、コンデン
サＣ₅ ，Ｃ₁₇、抵抗Ｒ₁₂、コイルＬ₄ ，Ｌ₇ からなる。
コイルＬ₇ はＭＯＳ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ＭＯＳト
ランジスタＱ₅ の入力インピーダンスを増幅回路２の出
力と整合させるために入れてある。

【０００４】フィルター回路３は、コイルＬ₃ 、コンデ
ンサＣ₄ 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。また、マッチング回路４は、コンデンサＣ
₁₈乃至Ｃ₂₀等から構成され、増幅回路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との間に
設けられ、両方のインピーダンスのマッチングを取り、
反射を無くして無電極放電灯７に効率良く高周波電力を
伝達するように、インピーダンス整合を行っているもの
である。無電極放電灯７は、ガラスバルブ内に不活性ガ
ス、金属蒸気等の放電ガスを封入したものであり、この
外周近傍には数ターンの空心コイルである高周波電力供
給用コイル８が巻回され、高周波電力を無電極放電灯７
内の放電ガスに供給している。制御手段である調光回路
６は、ＭＯＳトランジスタＱ₃ と、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、増幅回路２のトランジスタＱ₄ のベースに、ソ
ースはグランドに接続されている。そして、ＭＯＳトラ
ンジスタＱ₃ のゲートには制御信号発生器９から制御信
号が入力されるようになっている。

【０００５】以下、動作状態を簡単に説明する。今、電
源スイッチＳＷがオンして直流電源Ｅからの電源供給を
受けると、発振回路１が発振を開始し、増幅回路２に発
振回路１からの信号が伝達されて増幅され、増幅回路５
に増幅された信号が伝達されて、さらに増幅される。こ
の増幅回路５にて増幅された高周波電圧は、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。そして、高周波電力供給用
コイル８に数ＭＨｚ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
て紫外線若しくは可視光を発生するようになっている。

【０００６】次に、制御信号が調光回路６に制御信号発
生器９より入力された場合を説明する。まず、Ｌｏｗレ
ベルの制御信号が入力された場合には、先に説明した場
合と同様となり、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。次に、Ｈｉｇｈレベルの制御信
号が入力された場合には、ＭＯＳトランジスタＱ₃ のゲ
ートに十分に高い電圧が印加されると、ＭＯＳトランジ
スタＱ₃ のドレイン・ソース間はオン状態となり、その
結果、トランジスタＱ₄ のベース・エミッタ間が短絡さ
れ、ベース電圧は０となり、増幅回路２での増幅が行わ
れず、無電極放電灯７は消灯する。ここで、抵抗Ｒ₈ 乃
至Ｒ₁₁は、負荷変動の影響を小さくするために設けられ
ている。このように、制御信号のＨｉｇｈレベル、Ｌｏ
ｗレベルの信号の比率を適当に設定して、無電極放電灯
７を人間の視知覚の確認可能な点滅周波数より高く、つ
まり、目にちらつき感を与えない程度の繰り返し周期で
点灯させる時分割制御により、任意の調光特性が得られ
る。そして、点滅周期を１００Ｈｚ程度以上にすれば、
所謂デューティ調光が可能となる。このように、調光方
法として、時分割制御を用いるのは、無電極放電灯点灯
装置の点滅応答性が優れているからである。しかし、点
滅応答性が優れているといっても、始動点灯に至るまで
の時間が全く無いわけではなく、約０．１乃至０．４
〔ｍｓ〕程度の時間が必要である。

【０００７】図６に無電極放電灯点灯装置における調光
時の点灯状態を示す。同図（ａ）は制御信号を、同図
（ｂ）は無電極放電灯７が調光点灯中の高周波電力供給
用コイル８の両端電圧を、同図（ｃ）は直流電源Ｅから
高周波電力供給手段Ａの入力電流である。時刻ｔ₁ にお
いて、制御信号がＬｏｗレベルになると、ＭＯＳトラン
ジスタＱ₃ がオフして、高周波電力供給用コイル８に高
周波電力が供給され、始動点灯するまでの期間Ｔ₁ （＝
ｔ₂ −ｔ₁ ）後に無電極放電灯７は点灯する。そして、
制御信号がＬｏｗレベルの期間Ｔａ（＝ｔ₃ −ｔ₁ ）を
短くするほど調光レベルが大きく、光出力が小さくなる
のである。以後、期間Ｔ₁ を点灯始動時間と呼ぶ。

【０００８】図７は始動点灯時の高周波電力供給手段Ａ
への直流入力電流波形と無電極放電灯７の光出力の波形
を示す。高周波電力供給手段Ａへの直流入力電流は、図
７（ａ）のように無電極放電灯７の未点灯時には大きな
電流が流れ、点灯と同時にその電流は一定の電流へ振動
しながら安定する。そのときの光出力は図７（ｂ）のよ
うになる。無電極放電灯７が始動点灯に至るまでの点弧
始動期間Ｔ₁ は高周波電力供給手段Ａを構成する各素子
の温度特性や、そのときの無電極放電灯７の始動のし易
さや状態により多少の変動がある。図７（ｂ）のＴ₂ は
無給電放電灯７の点灯後、高周波電力供給手段Ａの出力
が安定するまでの期間を示す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】一般に、放電ランプ
は、未動作の状態で暗所に長時間放置した後、その状態
のまま点灯を試みる（暗所点灯を試みる）と、暗所でな
い通常の状況下に比べて始動が困難であるといった現象
が知られている。これは、管内の気体中には、光電効
果、宇宙線、放射性物質等が原因で必ず残留イオンが若
干含まれているが、放電ランプを未動作で暗所に放置す
ることにより、残留イオンが極めて少なくなっているた
めである。また、フィラメントのある放電ランプでは、
フィラメントが予熱されて熱電子が発生するため放電し
やすいが、無電極放電ランプにはフィラメントがなく、
前述のような始動困難な状況が顕著に現れることにな
る。実際に、無電極放電ランプを未動作のまま長時間暗
所に放置し、その状態で点灯を試みると、通常の明所で
は瞬時に点灯するものが、数秒後に点灯したり、あるい
は無電極放電ランプを明所に置くと、通常通り瞬時点灯
するという現象が起こった。

【００１０】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、無電極放電灯の暗
所点灯を容易かつ速やかに行うことができる無電極放電
灯点灯装置を提供することにある。

【００１１】

【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、透光性バ
ルブ内に放電ガスを封入した無電極放電ランプと、この
無電極放電ランプの外周に巻回されたコイルと、コイル
に高周波電力を供給する高周波電力供給手段よりなる無
電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が消灯状態
にあるときに、無電極放電灯が始動しない程度の電圧を
上記コイルに印加する手段を設けたことを特徴とするも
のである。また、同じ課題を解決する別の手段として、
無電極放電灯が消灯状態にあるときに、無電極放電灯が
始動するのに必要な電圧を上記コイルに周期的に印加す
るように高周波電力供給手段の出力を制御する制御手段
を具備し、この電圧印加時間を無電極放電灯の点灯所要
時間よりも短く設定しても良い。

【００１２】

【作用】本発明によれば、無電極放電灯が消灯状態にあ
るときに、無電極放電灯が始動しない程度の電圧を上記
コイルに印加する手段を設けたので、無電極放電灯の内
部の気体にエネルギーを与えておくことができ、無電極
放電灯内の残留イオンの減少を防ぐことができるので、
暗所でも容易かつ速やかに点灯させることができる。ま
た、無電極放電灯が始動するのに必要な電圧を点灯所要
時間よりも短い時間で周期的に印加した場合にも、無電
極放電灯の内部の気体にエネルギーを与えておくことが
でき、無電極放電灯内の残留イオンの減少を防ぐことが
できるので、暗所でも容易かつ速やかに点灯させること
ができる。

【００１３】

【実施例】本発明の第１実施例を図１に示す。図中、
（ａ）は制御信号、（ｂ）は高周波電力供給用コイル８
の両端電圧、（ｃ）は直流電源Ｅから高周波電力供給手
段Ａの入力電流を示す。従来例で示したように、無電極
放電灯７が点灯状態になるためには、制御信号がＬｏｗ
レベルとなってから点弧始動期間Ｔ₁ が必要となる。す
なわち、制御信号がＬｏｗレベルの時間が点弧始動期間
Ｔ₁ より短く設定した場合、無電極放電灯７は消灯状態
となる。そこで、無電極放電灯７を消灯する場合、制御
信号のオン期間Ｔ₃ （＝ｔ₆ −ｔ₅ ）を点弧始動期間Ｔ
₁ よりも短く、且つ高周波電力供給用コイル８の両端に
電圧が印加される程度の期間に設定することで、無電極
放電灯７内の残留イオンの減少を防ぎ、無電極放電灯７
の暗所点灯を容易且つ速やかに行えるようにしたもので
ある。

【００１４】本発明の第２実施例を図２に示す。図中、
Ｅ₁ は直流電源Ｅよりも低い電圧の直流電源を示す。こ
こで、直流電源Ｅ₁ は、直流電源Ｅに比べて電圧が低い
ので、スイッチＳＷにより直流電源Ｅと切り換えて使用
すれば、高周波電力供給手段Ａの出力電力が低下し、高
周波電力供給用コイル８の両端電圧も低下する。直流電
源Ｅ₁ の電圧は、この高周波電力供給用コイル８の両端
電圧が無電極放電灯７の始動電圧よりも低くなるように
設定する。無電極放電灯７が消灯状態にあるときには、
直流電源Ｅ₁ によって高周波電力供給用コイル８の両端
に無電極放電灯７が点灯しない程度の電圧を印加するこ
とにより、無電極放電灯７内の残留イオンの減少を防
ぎ、スイッチＳＷの切り換えにより無電極放電灯７の暗
所点灯を容易且つ速やかに行えるようにしたものであ
る。

【００１５】本発明の第３実施例を図３に示す。図中、
１０は高周波電力供給手段であり、他励式のハーフブリ
ッジ方式のインバータ装置を用いている。Ｌｐは高周波
電力供給手段１０の負荷であり、コイル８と無電極放電
灯７で構成されている。具体的には、直流電源（交流電
源を整流平滑して作成したものも含む）Ｅに２つのスイ
ッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ₂ を直列に接続し、スイッチング
素子Ｓ₂ の両端に直流カット用のコンデンサＣ₁ を介し
て限流チョークＬ₁ とコンデンサＣ₂ よりなる直列共振
回路を接続したものである。なお、スイッチング素子Ｓ
₁ ，Ｓ₂ には、それぞれ逆並列にダイオードＤ₁ ，Ｄ₂
を接続してある。各スイッチング素子Ｓ ₁ ，Ｓ₂ は制御
回路Ｘ₁ で交互にオン・オフされる。高圧放電灯Ｌｐに
は限流チョークＬ₁ とコンデンサＣ₂ からなる直列共振
回路の働きで、正弦波状の高周波電力が供給される。こ
こで、スイッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ₂ のスイッチング周波
数は、一般にはインバータ装置の共振周波数より高い周
波数が用いられており、無電極放電灯７が始動するため
に必要な電圧がコンデンサＣ₂ の両端、すなわち、負荷
Ｌｐの両端に印加されるように設定される。この周波数
をｆ₁ とする。

【００１６】ここで、無電極放電灯７が消灯状態の場
合、スイッチング素子Ｓ₁ ，Ｓ₂ のスイッチング周波数
を、無電極放電灯７が始動しない程度の電圧が負荷Ｌｐ
に印加されるような周波数に設定する。具体的には、上
記ｆ₁ より高い周波数に設定する。この周波数をｆ₂ と
する。また、点灯状態においては、上記ｆ₁ の周波数で
始動させ、上記周波数ｆ₂ は消灯時にのみ設定するもの
とする。この実施例でも、無電極放電灯７が消灯状態で
あるときに、コイル８の両端に電圧を印加することで、
無電極放電灯７内の残留イオンの減少を防ぎ、無電極放
電灯７の暗所点灯を容易且つ速やかに行うことができ
る。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、無電極放電灯が消灯状
態にあるとき、高周波電力供給用コイルに無電極放電灯
が点灯しない程度の電圧を加えることによって、暗所に
放置された無電極放電灯の残留イオンの減少を防ぎ、無
電極放電灯の暗所点灯を容易且つ速やかに行うことがで
きるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の動作波形図である。

【図２】本発明の第２実施例の回路図である。

【図３】本発明の第３実施例の回路図である。

【図４】従来例の回路図である。

【図５】従来例の具体的な回路図である。

【図６】従来例の間欠動作を示す波形図である。

【図７】従来例の始動特性を示す波形図である。

【符号の説明】

１発振回路２増幅回路（プリアンプ）４マッチング回路５増幅回路（メインアンプ）７無電極放電灯８コイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性バルブ内に放電ガスを封入した
無電極放電ランプと、この無電極放電ランプの外周に巻
回されたコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周
波電力供給手段よりなる無電極放電灯点灯装置におい
て、無電極放電灯が消灯状態にあるときに、無電極放電
灯が始動しない程度の電圧を上記コイルに印加する手段
を設けたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】透光性バルブ内に放電ガスを封入した
無電極放電ランプと、この無電極放電ランプの外周に巻
回されたコイルと、コイルに高周波電力を供給する高周
波電力供給手段よりなる無電極放電灯点灯装置におい
て、無電極放電灯が消灯状態にあるときに、無電極放電
灯が始動するのに必要な電圧を上記コイルに周期的に印
加するように高周波電力供給手段の出力を制御する制御
手段を具備し、この電圧印加時間を無電極放電灯の点灯
所要時間よりも短く設定したことを特徴とする無電極放
電灯点灯装置。