JPH088078A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 時分割の調光制御時に於いて無電極放電灯の
始動性が低下しない無電極放電灯点灯装置を提供する。 【構成】 電源Ｅからの電力供給を受け高周波電力を出
力する、少なくとも発振回路１とプリアンプ２とメイン
アンプ５とマッチング回路４とから構成される高周波電
力供給手段Ａと、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、高周波電力供給
用コイル８の近接に配置された無電極放電灯７と、高周
波電力供給手段Ａの出力を調光制御する調光回路６と、
高周波電力供給手段Ａに供給される電流が所定値を越え
ると、高周波電力供給手段Ａの出力を制限もしくは停止
する過電流保護回路９と、過電流保護回路９の駆動解除
時に一定時間調光回路６の駆動を停止する手段を備え
た。 【効果】 時分割の調光制御時に於いても無電極放電灯
の始動性が低減することを防ぐことのできる無電極放電
灯点灯装置を提供できる。

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
電力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力を印加
して発光させるこの種の無電極放電灯点灯装置は、図６
にブロック図を示すように、直流電源Ｅと、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、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、高周波電力供給用
コイル８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部２，５と、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とから
構成されている。

【０００４】図６のブロック図の具体回路例の図７を参
照して以下に説明する。まず、発振回路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。

【０００５】増幅部２，５は、発振回路１の発振出力を
増幅する第１の増幅回路２（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第２の増幅
回路５（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Ｃ₁₇により発振
周波数に同調するようにしている。抵抗Ｒ₈ 乃至抵抗Ｒ
₁₀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 の入力インピーダンス
をプリアンプ２の出力と整合させるために入れてある。

【０００６】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
を防いでおり、マッチング回路４は、コンデンサＣ₁₉，
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
達するようにインピーダンス整合を行っているものであ
る。

【０００７】無電極放電灯７は、ガラス製のバルブ内に
不活性ガス、金属蒸気などの放電ガスを封入したもので
あり、この外周には近接して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。

【０００８】調光回路６は、トランジスタＱ₃ （ＭＯＳ
ＦＥＴ等）と、ゲートに接続された放電抵抗Ｒ₁₄からな
り、トランジスタＱ₃ のドレインは、プリアンプ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、トランジスタＱ₃ のゲートには外部
より調光制御信号が入力されるようになっている。

【０００９】過電流保護回路９は、トランジスタＱ
₃₁（ＭＯＳＦＥＴ等）と、ゲートに接続された放電抵抗
Ｒ₁₈と、抵抗Ｒ₁ と、比較器ＩＣ₁ と、直流電源Ｅの両
端に接続される抵抗Ｒ₁₅と抵抗Ｒ₁₆との直列回路と、抵
抗Ｒ₁ の両端に接続される抵抗Ｒ ₁₇とコンデンサＣ₂₁と
の直列回路とを備え、抵抗Ｒ₁₅と抵抗Ｒ₁₆との接続点と
比較器ＩＣ₁ の−端子とが接続され、抵抗Ｒ₁₇とコンデ
ンサＣ₂₁との接続点と比較器ＩＣ₁ の＋端子とが接続さ
れている。そして、過電流が流れると過電流保護回路９
の作用により無電極放電灯７は消灯する。

【００１０】以下、動作状態を簡単に説明する。今、直
流電源Ｅからの直流電圧を受けると発振回路１が発振を
開始し、プリアンプ２に発振回路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。メインアンプ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１０
０ＭＨｚ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に高周波電力を発生させ、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。

【００１１】次に、調光制御信号が調光回路６に入力さ
れた場合を説明する。 （Ｌレベルの調光制御信号が入力された場合）この状態
は、先に説明した場合と同様となり、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−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。 （Ｈレベルの調光制御信号が入力された場合）トランジ
スタＱ₃ のゲートに十分高い電圧（例えばＮＥＣ製の２
ＳＫ６５４では６Ｖ以上）が印加されると、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、プリアンプ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
抵抗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。

【００１２】この様に、調光制御信号のＨレベル、Ｌレ
ベルの信号の比率を適当に設定し、無電極放電灯７を目
にチラツキ感を与えない程度の高繰り返し周期で点滅さ
せる時分割制御により、任意の調光特性が得られる。ま
た、このような時分割制御では、発振回路１の発振が停
止しないため、無電極放電灯７の立ち上がり時間は、調
光制御信号、トランジスタＱ₃ ，トランジスタＱ₄ ，ト
ランジスタＱ₅ の立ち上がりにより決まるため比較的高
速になる。点灯中は、発振回路１及びトランジスタ
Ｑ₃ 、抵抗Ｒ₁₄により消費される電力のみ必要なため、
不要電力もあまり大きくならない。点灯時１０Ｗの入力
の回路で、１Ｗ程度である。そして、点滅周期を１００
Ｈｚ程度以上にすれば、いわゆるデューティ調光も可能
である。

【００１３】次に、過電流が抵抗Ｒ₁ に流れた場合を説
明する。何らかの原因、例えば、無電極放電灯７の異常
によるインピーダンスの変化、無電極放電灯７の未装
着、無電極放電灯７の破損又は高周波電力供給手段Ａの
異常等により過電流が抵抗Ｒ₁ に流れると、抵抗Ｒ₁ の
両端に過電圧が発生する。そして、抵抗Ｒ₁₆の両端電圧
（所定値に設定されている基準電圧）Ｖａより、コンデ
ンサＣ₂₁の両端電圧Ｖｂの方が上昇すると、トランジス
タＱ₃₁がオン状態となり、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零となり、プリアン
プ２での増幅が行われず、無電極放電灯７は消灯する。

【００１４】プリアンプ２での増幅が行われず、無電極
放電灯７が消灯すると、抵抗Ｒ₁ には過電流が流れなく
なる。そうすると、抵抗Ｒ₁₆の両端電圧Ｖａより、コン
デンサＣ₂₁の両端電圧Ｖｂの方が低下し、トランジスタ
Ｑ₃₁がオフ状態となり、トランジスタＱ₄ のベース−エ
ミッタ間が開放されベース電圧が発生し、プリアンプ２
での増幅が行われ、無電極放電灯７は点灯する。

【００１５】この様に、何らかの異常が発生した場合に
は、その異常が解除されるまで無電極放電灯７を点滅制
御して、直流電源Ｅからの入力電流の平均値を制限して
高周波電力供給手段Ａを保護している。

【００１６】図８（ａ）は時分割の調光制御信号が入力
されていない場合、図８（ｂ）は時分割の調光制御信号
が入力されている場合の高周波電力供給用コイル８の両
端電圧（以後、コイル出力電圧と称す。）波形を示す。
また、図８（ｃ）は調光制御信号を示す。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来例に
於いては、調光回路６に時分割の調光制御信号が入力さ
れている場合に、何らかの異常が発生して無電極放電灯
７が消灯し、その後で異常が解除された時、無電極放電
灯７が正常に点灯するはずであるが始動性が極端に悪く
なるという問題が生じる。

【００１８】上記問題について図８を用いて以下に説明
する。図８（ａ）に示す波形は無電極放電灯７が全（フ
ル）点灯状態の場合のものであり、全（フル）点灯状態
から時刻ｔａで無電極放電灯７を取り外すと時刻ｔｂで
異常を検出して（図８に於いて（ａ₁ ）で示す）比較器
ＩＣ₁ の出力ＶｃがＨレベルとなり、トランジスタＱ₃₁
がオンし、それ以降トランジスタＱ₃₁のオンオフを繰り
返すことにより点滅制御もしくは停止（図８に於いて
（ａ₂ ）で示す）となる。時刻ｔｄで無電極放電灯７が
装着されると、無電極放電灯７が始動に必要な時間〔時
間ｔｄ−ｔｆ間（図８に於いて（ａ₃ ）で示す〕を介し
て、時刻ｔｆで安定したフル点灯（図８に於いて
（ａ₄ ）で示す）となる。

【００１９】図８（ｂ）に示す波形は無電極放電灯７が
調光（ＤＩＭ）点灯状態の場合のものであり、調光制御
信号に応じて時分割制御される。ＤＩＭ点灯状態から時
刻ｔａで無電極放電灯７を取り外すと時刻ｔｃで異常を
検出して（図８に於いて（ｂ ₁ ）で示す）比較器ＩＣ₁
の出力がＨレベルとなり、トランジスタＱ₃₁がオンし、
それ以降トランジスタＱ₃₁のオンオフを繰り返すことに
より点滅制御もしくは停止（図８に於いて（ｂ₂ ）で示
す）となる。時刻ｔｄで無電極放電灯７が装着される
と、時刻ｔｅで無電極放電灯７は放電を開始し、無電極
放電灯７が始動に必要な時間〔時間ｔｅ−ｔｇ間（図８
に於いて（ｂ₃ ）で示す）〕を介して、時刻ｔｇで安定
したフル点灯（（図８に於いて（ｂ₄ ）で示す）とな
る。

【００２０】上述の様に全（フル）点灯状態の時と比べ
てＤＩＭ点灯状態の無電極放電灯７装着後の始動に要す
る時間が極端に長くなる（ａ₃ ＜ｂ₃ ）、つまり調光回
路６に時分割の調光制御信号が入力されている場合に、
異常検出後で異常が解除された時の無電極放電灯７の始
動性が極端に悪くなるという問題が生じる。

【００２１】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、時分割の調光制御時に於
いて無電極放電灯の始動性が低下しない無電極放電灯点
灯装置を提供することである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決する為
に、本発明によれば、電源と、電源からの電力供給を受
け高周波電力を出力する、少なくとも発振回路と第１の
増幅回路と第２の増幅回路とマッチング回路とから構成
される高周波電力供給手段と、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、高周波
電力供給用コイルの近接に配置されて点灯するバルブ内
に放電ガスを封入した無電極放電灯とを備えると共に、
高周波電力供給手段の出力を調光制御信号に応じて時分
割に調光制御する調光回路と、電源から高周波電力供給
手段に所定値を越える電流が供給された場合に高周波電
力供給手段の出力を制限するもしくは停止する過電流保
護回路とを備えた無電極放電灯点灯装置に於いて、過電
流保護回路の駆動解除時に、無電極放電灯が始動時は調
光回路の駆動を停止する手段を設けたことを特徴とす
る。

【００２３】

【作用】本発明によれば、無電極放電灯の未装着を検出
して調光制御を停止することにより、無電極放電灯の始
動時は常に調光回路を停止して、短時間で高周波電力供
給手段の出力値を上昇させて、無電極放電灯をフル点灯
する。

【００２４】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明に係る第１実施例を示す回路
図であり、図７に示す従来例と異なる点は、比較器ＩＣ
₂ と、抵抗Ｒ₁ の両端に接続されたダイオ−ドＤ₁ 及び
抵抗Ｒ₁₉及びコンデンサＣ₂₂からなる直列回路と、ダイ
オ−ドＤ₁ 及び抵抗Ｒ₁₉からなる直列回路の両端に接続
された抵抗Ｒ₂₀とを備えると共に、比較器ＩＣ₂ のプラ
ス端子にコンデンサＣ₂₂の両端電圧を入力し、比較器Ｉ
Ｃ₂ のマイナス端子と比較器ＩＣ₁ のマイナス端子とを
接続し、比較器ＩＣ₂ の出力端子を抵抗Ｒ₂₁を介してト
タンジスタＱ₆ のベ−ス端子に接続し、トタンジスタＱ
₆ のベ−ス・エミッタ端子間に抵抗Ｒ₂₂を、トタンジス
タＱ₆ のコレクタ端子をトタンジスタＱ ₃ のゲ−ト端子
に、エミッタ端子をグランドに接続したことであり、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。

【００２５】次に、図２，３を用いて以下に動作を簡単
に説明する。図２（ａ）に示す波形は無電極放電灯７が
時分割の調光制御信号が入力されていない場合、つまり
全（フル）点灯状態の場合のコイル出力電圧波形を示す
ものであり、図２（ｂ）に示す波形は無電極放電灯７が
時分割の調光制御信号が入力されている場合、つまり無
電極放電灯７がＤＩＭ点灯状態の場合のコイル出力電圧
波形を示すものである。

【００２６】時刻ｔａで無電極放電灯７を取り外すと、
過電流が抵抗Ｒ₁ に流れることにより、時刻ｔｂで異常
を検出して、時刻ｔｃで比較器ＩＣ₁ の出力ＶｃがＨレ
ベルとなり、従来例で示した様に無電極放電灯７は消灯
する。

【００２７】ここで、比較器ＩＣ₁ と比較器ＩＣ₂ との
マイナス端子には同じ電圧が入力されているので、抵抗
Ｒ₁₇及びコンデンサＣ₂₁による時定数と抵抗Ｒ₁₉及びコ
ンデンサＣ₂₂による時定数とを同じ値にすれば、時刻ｔ
ｃで、比較器ＩＣ₂ の出力ＶｄもＨレベルとすることが
できる。比較器ＩＣ₂ の出力ＶｄがＨレベルになるとト
ランジスタＱ₆ がオンし、トランジスタＱ₃ のゲ−ト・
ソ−ス間電圧は零になるので、トランジスタＱ₃ はオフ
され、調光回路６は駆動しなくなる。

【００２８】無電極放電灯７が消灯した後に、時刻ｔｄ
で無電極放電灯７を装着すると、抵抗Ｒ₁ に過電流が流
れなくなり、比較器ＩＣ₁ の出力ＶｃがＬレベルになる
ので、従来例で示した様に時刻ｔｆで無電極放電灯７は
安定したフル点灯する。

【００２９】ここで、（抵抗Ｒ₂₀≫抵抗Ｒ₁₉）と設定し
てコンデンサＣ₂₂の放電時間を長くすると、図２（ｂ）
に示す様に比較器ＩＣ₂ のＨレベルの期間（時刻ｔｃ−
時刻ｔｈ間）は、図２（ａ）に示す比較器ＩＣ₁ のＨレ
ベルの期間（時刻ｔｃ−時刻ｔｄ間）より長くなる。よ
って、時刻ｔｄ−時刻ｔｈ間は調光回路６の駆動を停止
することができ、時刻ｔｄ−時刻ｔｈ間で始動を行うこ
とにより、常にフル点灯状態で無電極放電灯７の放電を
行うことができるので、始動性が低減することを防止で
きる。

【００３０】（実施例２）図４は本発明に係る第２実施
例を示す回路図であり、図７に示す従来例と異なる点
は、比較器ＩＣ₃ と、高周波電力供給用コイル８及びグ
ランド間に接続されたダイオ−ドＤ₂ 並びに抵抗Ｒ₂₃、
抵抗Ｒ₂₄からなる直列回路と、抵抗Ｒ₂₄の両端に接続さ
れたコンデンサＣ₂₃と、直流電源Ｅの両端に接続された
抵抗Ｒ₂₅及び抵抗Ｒ₂₆からなる直列回路とを備えると共
に、比較器ＩＣ₃ のプラス端子にコイル出力電圧を抵抗
Ｒ₂₃と抵抗Ｒ₂₄とで分圧した電圧Ｖ₁ を入力し、比較器
ＩＣ₃のマイナス端子に直流電源Ｅの電圧を抵抗Ｒ₂₅と
抵抗Ｒ₂₆とで分圧した電圧Ｖ₂を入力し、比較器ＩＣ₃
の出力端子を抵抗Ｒ₂₁を介してトタンジスタＱ₆ のベ−
ス端子に接続し、トタンジスタＱ₆ のベ−ス・エミッタ
端子間に抵抗Ｒ₂₂を、トタンジスタＱ₆ のコレクタ端子
をトタンジスタＱ₃ のゲ−ト端子に、エミッタ端子をグ
ランドに接続したことであり、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。

【００３１】次に、図５を用いて以下に動作を簡単に説
明する。時刻ｔａで無電極放電灯７を取り外すと、高周
波電力供給用コイル８の両端電圧が上昇し、電圧Ｖ₁ が
電圧Ｖ₂ 越えると、比較器ＩＣ₃ の出力ＶｅはＨレベル
になり、トランジスタＱ₆ がオンする。そして、トラン
ジスタＱ₃ のゲ−ト・ソ−ス間電圧は零になり、トラン
ジスタＱ₃ はオフされ、調光回路６は駆動しなくなるの
で、検出時間（ｔａ−ｔｂ間）に於いて確実に異常を検
出することが可能となる。

【００３２】時刻ｔｄで無電極放電灯７が装着される
と、時刻ｔｄ−時刻ｔｆ間で始動を行うことにより、常
にフル点灯状態で無電極放電灯７の放電を行うことがで
きるので、始動性が低減することを防止できる。

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、時分割の調光制御時に
於いても無電極放電灯の始動性が低減することを防ぐこ
とのできる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】本発明に係る第１実施例を示す回路図である。

【図２】上記実施例に係る動作波形を示す図である。

【図３】上記実施例に係る動作波形を示す別の図であ
る。

【図４】本発明に係る第２実施例を示す回路図である。

【図５】上記実施例に係る動作波形を示す図である。

【図６】本発明に係る従来例のブロック構成を示す図で
ある。

【図７】上記従来例に係る具体例を示す回路図である。

【図８】上記従来例に係る動作波形を示す図である。

【符号の説明】

１ 発振回路 ２ プリアンプ ４ マッチング回路 ５ メインアンプ ６ 調光回路 ７ 無電極放電灯 ８ 高周波電力供給用コイル ９ 過電流保護回路 Ａ 高周波電力供給手段 Ｅ 電源

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源と、前記電源からの電力供給を受け
   高周波電力を出力する、少なくとも発振回路と第１の増
   幅回路と第２の増幅回路とマッチング回路とから構成さ
   れる高周波電力供給手段と、前記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、前記
   高周波電力供給用コイルの近接に配置されて点灯するバ
   ルブ内に放電ガスを封入した無電極放電灯とを備えると
   共に、前記高周波電力供給手段の出力を調光制御信号に
   応じて時分割に調光制御する調光回路と、前記電源から
   前記高周波電力供給手段に所定値を越える電流が供給さ
   れた場合に前記高周波電力供給手段の出力を制限するも
   しくは停止する過電流保護回路とを備えた無電極放電灯
   点灯装置に於いて、 前記過電流保護回路の駆動解除時に、前記無電極放電灯
   が始動時は調光回路の駆動を停止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。