JPH08264289A - 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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JPH08264289A
JPH08264289A JP6304395A JP6304395A JPH08264289A JP H08264289 A JPH08264289 A JP H08264289A JP 6304395 A JP6304395 A JP 6304395A JP 6304395 A JP6304395 A JP 6304395A JP H08264289 A JPH08264289 A JP H08264289A
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discharge lamp
electrodeless discharge
high frequency
power supply
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JP6304395A
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Futoshi Okamoto
太志 岡本
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Matsushita Electric Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 無負荷状態及びインピーダンス不整合時など
の異常状態、及び周囲温度の変化による無電極放電灯の
特性が変化する場合に、装置に対してかかるストレスを
簡単な回路構成で防止可能であると共に、回路効率を向
上し、点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出力を所
定の状態にすることが可能な無電極放電灯点灯装置を提
供する。 【構成】 無電極放電灯7の両端電圧を抵抗R1,R2
で分圧した電圧E1と、誘導コイル6に流れる電流をカ
レントトランスCT2で検出した電圧E2と、マッチン
グ回路5を構成する素子に印加される電圧E3と、高周
波回路4の出力電流カレントトランスCT1で検出した
電圧E4と、無電極放電灯7の光出力を検出した電圧E
5とを、比較回路10に入力し、基準信号回路11に於
ける電圧E1〜E5の各々に対する基準値E0と比較し
て、発振回路・駆動回路9を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、無電極放電灯を点灯さ
せる無電極放電灯点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、よく知られている高圧金属蒸気放
電灯(HID放電灯とも呼ぶ。)は、バルブの両端部に
高融点金属の電極を封着し、電極間でアーク放電を発生
させ、それによりバルブ内部に封入した金属蒸気を電離
及び励起させて発光させる。しかし、高圧金属蒸気放電
灯ではバルブ内部に電極を有するので、電極部品が必
要、電極の封止構造が複雑、電極の封止部からのリーク
防止する為の特別な工夫が必要などの第1の問題点が生
じる。 上述の様な有電極形の放電灯が持つ問題点を解
消する放電灯として、無電極放電灯がよく知られてお
り、また、無電極放電灯に高周波電磁界を印加して無電
極放電灯を発光させる無電極放電灯点灯装置もよく知ら
れている。
【0003】この様な無電極放電灯点灯装置は、バルブ
内部に不活性ガス及び金属蒸気などの放電ガスを封入し
た無電極放電灯と、交流電源を直流出力に変換する電源
回路、及び前記電源回路の直流出力を交流の高周波電力
に変換する高周波回路を含む高周波電源と、高周波電源
の出力端に接続されると共に、無電極放電灯に近接配設
される高周波電力供給用コイル(以下、誘導コイルと呼
ぶ。)とから構成されている。そして、高周波電源から
誘導コイルに高周波電流を流すことにより、誘導コイル
に高周波電磁界を発生させ、無電極放電灯に高周波電力
を供給し、無電極放電灯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させる。
【0004】次に、無電極放電灯点灯装置の回路例を図
2に示す。本回路は、交流電源ACをフィルター回路
1,整流器DBを介して整流した直流電圧を所謂昇圧チ
ョッパ回路3で昇圧し、高周波回路4で交流の高周波電
圧(例えば13.56MHz)に変換し、マッチング回
路5を介して誘導コイル6に供給するものであり、昇圧
チョッパ回路3と高周波回路4とで高周波電源を構成す
る。
【0005】ここでフィルター回路1は、インダクタン
ス素子L1,コンデンサC1,C2から構成される。昇
圧チョッパ回路3は、インダクタンス素子L2,コンデ
ンサC3,ダイオードD5,スイッチング素子Q1で構
成され、スイッチング素子Q1はチョッパ制御回路8に
より制御されるものであり、入力電流歪を低減すると共
に、低周波リップル成分の少ない平滑された直流電圧を
出力するものである。
【0006】高周波回路4は、スイッチング素子Q2,
Q3の直列回路と、スイッチング素子Q2,Q3の接続
点に結合されたインダクタンス素子L3,コンデンサC
4の直列回路と、トランスT1を介してスイッチング素
子Q2,Q3を交互にオンオンする発振回路・駆動回路
9とから構成されるD級増幅回路である。
【0007】マッチング回路5は、コンデンサC5〜C
9より構成され、高周波回路4及び誘導コイル6の両方
のインピーダンス整合をとるものである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
於ては、以下の様な問題点が生じる。
【0009】無電極放電灯の始動から安定点灯までの過
渡状態では、誘導コイル6、無電極放電灯7などのイン
ピーダンスが時々刻々と変化するので、これらの変化に
応じて高周波回路4の出力インピーダンスとマッチング
回路5のインピーダンスとの少なくとも一方を変化させ
て、高周波回路4と誘導コイル6との両方のインピーダ
ンス整合(マッチング)をとることが必要である。
【0010】しかし、無負荷状態及びマッチング回路の
インピーダンス不整合時などの異常状態、及び周囲温度
の変化による無電極放電灯7の特性が変化する場合など
は、入射電力に対する反射電力の割合が増加してしまい
回路効率が低下すると共に、昇圧チョッパ回路3と高周
波回路4とに大きなストレスがかかってしまい、昇圧チ
ョッパ回路3と高周波回路4とを構成する素子の耐量を
上げねばならずコストアップになる、という第1の問題
点が生じる。
【0011】また、図3(a)には、始動開始時(電源
投入時)からの点灯時間の経過に対するランプ電力の変
化を示す。これは、無電極放電灯7の点灯後の初期では
無電極放電灯7の内部蒸気圧が低く、ランプインピーダ
ンスが低くなっている為に、ランプ電力が一時的に著し
く大きくなってしまう、という第2の問題点が生じるこ
とを示す。
【0012】本発明は、上記第1,第2の問題点を鑑み
てなされたもので、その目的とするところは、無負荷状
態及びマッチング回路のインピーダンス不整合時などの
異常状態、及び周囲温度の変化による無電極放電灯の特
性が変化する場合に、装置に対してかかるストレスを簡
単な回路構成で防止可能であると共に、回路効率を向上
し、点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出力を所定
の状態にすることが可能な無電極放電灯点灯装置を提供
する。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1記載の発明によれば、ガラスバルブ内に
放電ガスを封入した無電極放電灯と、無電極放電灯に沿
って近接配置された高周波電力供給用コイルと、交流電
源を直流出力に変換する電源回路、及び電源回路の直流
出力を交流の高周波電力に変換する高周波回路を含み、
高周波電力供給用コイルに高周波電力を供給する高周波
電源と、高周波電力供給用コイル及び高周波電源の両方
のインピーダンス整合をとるマッチング回路とを備えた
無電極放電灯点灯装置に於て、無電極放電灯の出力変動
を検出して、その変動量に応じて高周波回路を制御する
制御手段を備えたことを特徴とする。
【0014】請求項2記載の発明によれば、制御手段
は、高周波電力供給用コイルの両端電圧変動、高周波電
力供給用コイルに流れる電流変動、高周波電源の出力電
流変動、マッチング回路を構成する素子の両端電圧変
動、無電極放電灯の光出力変動の少なくともいづれか1
つを検出することにより、無電極放電灯の出力変動を検
出するものであることを特徴とする。
【0015】請求項3記載の発明によれば、制御手段
は、無電極放電灯の始動時から安定点灯までの間に於
て、高周波回路を制御することにより無電極放電灯の出
力変動を抑制することを特徴とする。
【0016】請求項4記載の発明によれば、制御手段
は、無電極放電灯の安定点灯時に於て、高周波回路を制
御することにより無電極放電灯の出力変動を抑制するこ
とを特徴とする。
【0017】請求項5記載の発明によれば、電源回路
は、交流電源を整流した直流電力を昇圧して直流出力に
変換する、昇圧チョッパ回路であることを特徴とする。
【0018】請求項6記載の発明によれば、高周波回路
はD級増幅回路であることを特徴とする。
【0019】請求項7記載の発明によれば、高周波回路
は少なくとも1つのスイッチング素子を含み構成される
と共に、スイッチング素子の動作周波数、スイッチング
素子のオンデューティ、高周波回路の発振期間と休止期
間との比の少なくとも1つを可変して、任意の交流の高
周波電力を得るものであることを特徴とする。
【0020】
【作用】請求項1記載の発明によれば、無負荷状態及び
マッチング回路のインピーダンス不整合時などの異常状
態、及び周囲温度の変化による無電極放電灯の特性が変
化する場合に、制御手段により、無電極放電灯の出力変
動を検出し、その変動量に応じて高周波回路を制御して
無電極放電灯の出力を所定の状態にする。
【0021】請求項2記載の発明によれば、無負荷状態
及びマッチング回路のインピーダンス不整合時などの異
常状態、及び周囲温度の変化による無電極放電灯の特性
が変化する場合に、制御手段により、高周波電力供給用
コイルの両端電圧、高周波電力供給用コイルに流れる電
流、高周波電源の出力電流、マッチング回路に印加され
る電圧、無電極放電灯の光出力のうち少なくとも1つを
検出し、それらと基準値とを比較し、高周波回路を制御
して無電極放電灯の出力を所定の状態にする。
【0022】請求項3記載の発明によれば、無電極放電
灯の始動時から安定点灯までの間に於て、制御手段によ
り高周波回路を制御して、ランプインピーダンスが上昇
することによる無電極放電灯の出力変動を抑制する。
【0023】請求項4記載の発明によれば、無電極放電
灯の安定点灯時に於て、制御手段により高周波回路を制
御して、周囲温度の変化による無電極放電灯の特性が変
化することによる無電極放電灯の出力変動を抑制する。
【0024】請求項5記載の発明によれば、昇圧チョッ
パ回路により、交流電力を低周波リップル成分の少ない
平滑された直流出力に変換すると共に、入力電流歪を低
減する。
【0025】請求項6記載の発明によれば、D級増幅回
路により、電源回路の直流出力を交流の高周波出力に変
換する。
【0026】請求項7記載の発明によれば、高周波回路
のスイッチング素子の動作周波数、高周波回路のスイッ
チング素子のオンデューティ、高周波回路の発振期間と
休止期間との比のすくなくとも1つを可変することによ
り、高周波回路の高周波出力を変化する。
【0027】
【実施例】本発明に係る実施例の回路図を図1に示す。
【0028】図2に示した従来例と異なる点は、高周波
回路4の出力端と誘導コイル6との間の回路構成を以下
の様に構成したことであり、その他の従来例と同一構成
には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【0029】つまり、無電極放電灯7の両端電圧を抵抗
R1,R2で分圧した電圧E1と、誘導コイル6に流れ
る電流をカレントトランスCT2で検出した電圧E2
と、マッチング回路5を構成する素子に印加される電圧
E3、つまり本回路に於てはマッチング回路5の出力電
圧をコンデンサC8,C9で分圧した電圧E3と、高周
波回路4の出力電流をカレントトランスCT1で検出し
た電圧E4と、無電極放電灯7の光出力を光ファイバー
18,フォトトランジスタ13を介して検出した電圧E
5とを、比較回路10に入力し、基準信号回路11に於
ける電圧E1〜E5の各々に対する基準値E0と比較し
て、発振回路・駆動回路9に信号を送信する。
【0030】なお、誘導コイル6の両端電圧、つまり電
圧E1は始動直後は小さく、無電極放電灯7の点灯時間
の経過と共に上昇する。誘導コイル6に流れる電流、つ
まり電圧E2は始動直後は大きく、無電極放電灯7の点
灯時間の経過と共に所定値になる。マッチング回路5の
出力電圧、つまり電圧E3は、高周波回路4及び誘導コ
イル6の両方のインピーダンス整合(マッチング)がず
れると大きくなる。高周波回路4の出力電流、つまり電
圧E4は始動直後は大きくなる。
【0031】そして、電圧E1〜E5の各々が基準値E
0より大きくなると、発振回路・駆動回路9を制御して
高周波回路4の高周波出力を変化させて無電極放電灯7
の出力変動を抑制する。ここで、スイッチング素子Q
1,Q2の動作周波数を変化させる、スイッチング素子
Q1,Q2のオンデューティを変化させる、もしくは高
周波回路4を間欠的に発振させ、発振期間と休止期間と
の比を変化させることの少なくとも1つにより、高周波
回路4の高周波出力を変化することができる。
【0032】また、無電極放電灯7の始動から安定点灯
までの間は、高周波回路4の高周波出力を徐々に上昇さ
せて無電極放電灯7の過大な出力を抑制する。
【0033】ここで基準信号回路11は、無電極放電灯
7の出力を制御する条件、例えば電源投入から安定点灯
まで無電極放電灯7の光出力を略一定にする、及び無電
極放電灯7の安定点灯後の出力変動を抑制するなどの条
件を設定するものである。また本回路に於ては、電圧E
1〜E5を検出する検出部と比較回路10と基準信号回
路11と発振回路・駆動回路9とで、高周波回路4の制
御手段を構成する。
【0034】以上の様に構成したことにより、装置に対
してかかるストレスを防止可能であると共に、図3
(b)に示す様に、無電極放電灯7の点灯時間の経過に
よらず略一定の電力を無電極放電灯7に供給することが
でき、回路効率の向上ができる。
【0035】なお、電圧E1〜E5のうち少なくとも1
つまたは複数を比較回路10に入力する様にしてもよ
く、無電極放電灯7の始動状態と安定点灯状態との各々
に対する比較回路10及び基準信号回路11を設けて、
それらを状態変化により切り換えてもよい。また、昇圧
チョッパ回路3は、降圧チョッパ回路でも昇降圧チョッ
パ回路でもよいが、効率面では昇圧チョッパ回路が一番
よい。高周波回路4はC級増幅回路でもE級増幅回路で
もよい。更に、昇圧チョッパ回路3及びマッチング回路
5は一定動作を行うので、昇圧チョッパ回路3及びマッ
チング回路5の構成は簡単にすることができる。
【0036】
【発明の効果】請求項1、2記載の発明によれば、無負
荷状態及びマッチング回路のインピーダンス不整合時な
どの異常状態、及び周囲温度の変化による無電極放電灯
の特性が変化する場合に、装置に対してかかるストレス
を簡単な回路構成で防止可能であると共に、回路効率を
向上可能で、点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出
力を所定の状態にすることが可能な無電極放電灯点灯装
置を提供できる。
【0037】請求項3記載の発明によれば、始動から安
定点灯までの間に於て、ランプインピーダンス変化する
ことによる、装置に対してかかるストレスを簡単な回路
構成で防止可能であると共に、回路効率を向上可能で、
点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出力を所定の状
態にすることが可能な無電極放電灯点灯装置を提供でき
る。
【0038】請求項4記載の発明によれば、安定点灯時
に於て、周囲温度の変化によって無電極放電灯の特性が
変化することによる、装置に対してかかるストレスを簡
単な回路構成で防止可能であると共に、回路効率を向上
可能で、点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出力を
所定の状態にすることが可能な無電極放電灯点灯装置を
提供できる。
【0039】請求項5記載の発明によれば、低周波リッ
プル成分を低減し、入力電流歪を低減すると共に、装置
に対してかかるストレスを簡単な回路構成で防止可能
で、回路効率を向上可能で、点灯時間の経過によらず無
電極放電灯の出力を所定の状態にすることが可能な無電
極放電灯点灯装置を提供できる。
【0040】請求項6記載の発明によれば、高周波回路
を構成する素子の耐量を低減でき、装置に対してかかる
ストレスを簡単な回路構成で防止可能で、回路効率を向
上可能で、点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出力
を所定の状態にすることが可能な無電極放電灯点灯装置
を提供できる。
【0041】請求項7記載の発明によれば、高周波回路
の高周波出力を任意に設定でき、装置に対してかかるス
トレスを簡単な回路構成で防止可能で、回路効率を向上
可能で、点灯時間の経過によらず無電極放電灯の出力を
所定の状態にすることが可能な無電極放電灯点灯装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る実施例の回路図を示す。
【図2】本発明に係る従来例の回路図を示す。
【図3】(a)従来例に係る、及び(b)実施例に係
る、無電極放電灯の点灯時間の経過とランプ電力との関
係を示す図である。
【符号の説明】
3 チョッパ回路 4 高周波回路 5 マッチング回路 6 誘導コイル 7 無電極放電灯

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラスバルブ内に放電ガスを封入した無
    電極放電灯と、前記無電極放電灯に沿って近接配置され
    た高周波電力供給用コイルと、交流電源を直流出力に変
    換する電源回路、及び前記電源回路の直流出力を交流の
    高周波電力に変換する高周波回路を含み、前記高周波電
    力供給用コイルに前記高周波電力を供給する高周波電源
    と、前記高周波電力供給用コイル及び前記高周波電源の
    両方のインピーダンス整合をとるマッチング回路とを備
    えた無電極放電灯点灯装置に於て、 前記無電極放電灯の出力変動を検出して、その変動量に
    応じて前記高周波回路を制御する制御手段を備えたこと
    を特徴とする無電極放電灯点灯装置。
  2. 【請求項2】 前記制御手段は、前記高周波電力供給用
    コイルの両端電圧変動、前記高周波電力供給用コイルに
    流れる電流変動、前記高周波電源の出力電流変動、マッ
    チング回路を構成する素子の両端電圧変動、前記無電極
    放電灯の光出力変動の少なくともいづれか1つを検出す
    ることにより、前記無電極放電灯の出力変動を検出する
    ものである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】 前記制御手段は、前記無電極放電灯の始
    動時から安定点灯までの間に於て、前記高周波回路を制
    御することにより前記無電極放電灯の出力変動を抑制す
    る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。
  4. 【請求項4】 前記制御手段は、前記無電極放電灯の安
    定点灯時に於て、前記高周波回路を制御することにより
    前記無電極放電灯の出力変動を抑制することを特徴とす
    る請求項1記載の無電極放電灯点灯装置。
  5. 【請求項5】 前記電源回路は、交流電源を整流した直
    流電力を昇圧して直流出力に変換する、昇圧チョッパ回
    路であることを特徴とする請求項1から請求項4のいづ
    れかに記載の無電極放電灯点灯装置。
  6. 【請求項6】 前記高周波回路はD級増幅回路であるこ
    とを特徴とする請求項1から請求項5のいづれかに記載
    の無電極放電灯点灯装置。
  7. 【請求項7】 前記高周波回路は少なくとも1つのスイ
    ッチング素子を含み構成されると共に、 前記スイッチング素子の動作周波数、前記スイッチング
    素子のオンデューティ、前記高周波回路の発振期間と休
    止期間との比の少なくとも1つを可変して、任意の交流
    の高周波電力を得るものであることを特徴とする請求項
    1から請求項6のいづれかに記載の無電極放電灯点灯装
    置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000067533A1 (fr) * 1999-04-30 2000-11-09 Ushio Denki Kabushiki Kaisya Lampe a decharge a barrieres dielectriques
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