JPH10208894A

JPH10208894A - 無電極放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH10208894A
Application number: JP9014396A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kumagai; 祐二熊谷; Hiroshi Kido; 大志城戸
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1997-01-28
Filing date: 1997-01-28
Publication date: 1998-08-07
Anticipated expiration: 2017-01-28
Also published as: JP3887862B2

Abstract

(57)【要約】【課題】周波数の切り替え時における無電極放電灯のち
らつき発生や不安定になることを防止した無電極放電灯
点灯装置を提供することを目的とする。【解決手段】制御回路６は無電極放電灯１が点灯するま
で徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２からの出力周波数
を変化させ、無電極放電灯１が点灯すると今度は点灯ま
でとは逆向きに出力周波数を変化させ、基準周波数ｆ或
いはその近傍まで周波数を戻す。その後スイッチＳを切
り替え、増幅回路５のスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂のゲ
ートにトランスＴを介して周波数固定発振回路ＯＳＣ１
からの一定周波数の信号を与え、無電極放電灯１の点灯
を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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】無電極放電灯に高周波電磁界を印加して
発光させる従来のこの種の無電極放電灯点灯装置の概略
構成を図８に示す。この装置は透光性のガラスバルブま
たは内面に蛍光体が塗布された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無電極放電灯１
と、この無電極放電灯１の近傍に配置された誘導コイル
２と、この誘導コイル２に接続され高周波電力を誘導コ
イル２に供給する高周波発振器３と、誘導コイル２と高
周波発振器３の両方のインピーダンスを整合し無電極放
電灯１に効率良く高周波電力を伝達するマッチング回路
４と、電源Ｅとを備えて構成されている。

【０００３】そして高周波発振器３から誘導コイル２に
数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流すことによ
り、誘導コイル２に高周波電磁界を発生させ、無電極放
電灯１に高周波電力を供給し、内部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させるよう
になっている。高周波発振器３の発生する周波数は、他
の通信機器等に電波障害を与えないよう、例えぱＩＳＭ
バンドの１３．５６ＭＨｚが使用されている。

【０００４】ところで、無電極放電灯１は始動時から点
灯するまでの間、そのインピーダンスが激しく変化する
特性を有している。また、マッチング回路４は、損失を
極力小さくするためＱを高くするよう構成されている。
従って、ー定の周波数の高周波電流を誘導コイル２に流
して無電極放電灯１を点灯させようとすると、そのイン
ピーダンスの変化が急峻であることや、無電極放電灯１
と誘導コイル２の微妙な配置のずれや経時変化等による
変動などによってマッチング回路４で整合がとれなくな
る場合がある。その場合、無電極放電灯１が点灯しなか
ったり、或いは過大な電流が回路に流れ、素子が破壊さ
れてしまうという問題があった。

【０００５】そこで、これらの課題を解決する手段とし
て、特開平６−７８５５６号公報に示されるような装置
がある。この装置は図１に示すように高周波発振器２内
に発振周波数を制御回路６により可変できる周波数可変
発振回路ＯＳＣ２と、一定の周波数で発振する周波数固
定発振回路〔例えば水晶発振回路）ＯＳＣ１とからなる
発振部を備え、始動時には周波数可変発振回路ＯＳＣ２
を動作させて高周波発振器３からの発振周波数を変化さ
せ、その周彼数に応じて高周波発振器３に接続された負
荷回路のインピーダンスを変化させ、それに伴いハーフ
ブリッジ型の増幅回路５から出力される電圧と電流の位
相を変化させる。制御回路６は増幅回路５の出力に接続
したコンデンサＣ₁、Ｃ₂の中点と、出力にコンデンサ
Ｃと共にに直列挿入しているインダクタＬの２次出力と
から電圧、電流を取り込み、その位相差に応じて周波数
可変発振回路ＯＳＣ１の発振周波数を変化させて整合が
とれた状態とし、この整合がとれた状態で無電極放電灯
１が点灯するに至る。無電極放電灯１が点灯した後、電
波障害を与えないよう制御回路６はスイッチＳを制御し
て周波数固定発振回路ＯＳＣ１に切り替えて点灯を維持
する。以上の動作により、上記課題を解決するものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、増幅回路５に
与える周波数信号を周波数可変発振回路ＯＳＣ２の出力
から周波数固定発振回路ＯＳＣ１の出力に切り替える
際、図９のように周波数が急峻に変化し、その結果無電
極放電灯１がちらついたり、不安定になるといった課題
がある。

【０００７】また、通常マッチング回路４は放電灯点灯
時にインピーダンスが整合されるようにコンデンサ
Ｃ₃，Ｃ₄の定数を設定して構成されているが、それは
同時に放電灯始動時には整合されていないことになる。
それ故、放電灯始動時には反射電力が大きく、回路にス
トレスがかかる。また始動時に周波数を変化させてもそ
の反射電力が大きいインピーダンス近傍でインピーダン
スが変化するため、回路へのストレスが大きく、素子の
劣化や破壊を招くという課題がある。

【０００８】本発明は、上記の課題に鑑みて為されたも
ので、その目的とするところは、周波数の切り替え時に
おける無電極放電灯のちらつきの発生や不安定になるこ
とを防止でき、また始動時に周波数を変化させたときの
回路へのストレスを小さくして回路素子の劣化や破壊を
防止できる無電極放電灯点灯装置を提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明では、無電極放電灯と、該無電極放電
灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数を可変でき
る発振部と、該周波数可変発振部の出力を受けて電力増
幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間
に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッ
チング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、
上記発振部の出力周波数が変化している状態から一定の
状態への移行を上記発振部の周波数を徐々に変化させて
行なうことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明では、無電極放電灯と、該
無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数
可変発振部と、該周波数可変発振部の出力を受けて電力
増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの
間に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマ
ッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置におい
て、上記マッチング回路を始動時に整合された状態と、
点灯時に整合された状態に切り替えるマッチング切り替
え手段を有することを特徴とする。

【００１１】請求項３の発明では、請求項２の発明にお
いて、上記周波数可変発振部の出力周波数が変化してい
る状態から一定の状態へ徐々に変化することを特徴とす
る。請求項４の発明では、請求項２又は３記載の発明に
おいて、上記マッチング回路が始動時に整合された状態
から点灯時に整合された状態に切り替わった後、又は同
時に上記周波数可変発振部の出力周波数が変化している
状態から一定の状態へ移行することを特徴とする。

【００１２】請求項５の発明では、請求項２又は請求項
３又は請求項４の発明において、上記増幅回路とマッチ
ング回路との間に伝送線路を有し、少なくとも増幅回路
側にマッチング切り替え手段を有することを特徴とす
る。請求項６の発明では、請求項１又は請求項２又は請
求項３又は請求項４又は請求項５の発明において、上記
周波数可変発振部が水晶振動子を具備することを特徴と
する。

【００１３】請求項７の発明では、請求項１又は請求項
２又は請求項３又は請求項４又は請求項５の発明におい
て、上記周波数可変発振部は周波数可変発振回路と周波
数固定周波数回路からなる、上記無電極放電灯の始動時
には上記周波数可変発振回路を、点灯時には上記周波数
固定発振回路を選択することを特徴とする。請求項８の
発明では、請求項７の発明において、上記周波数固定発
振回路が水晶振動子を具備することを特徴とする。

【００１４】請求項９の発明では、請求項１乃至請求項
８の発明において、上記無電極放電灯の点灯周彼数が数
ＭＨｚから数百ＭＨｚであることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明を実施形態により説明
する。（実施形態１）本実施形態は、回路的には図１の従来例
回路と同じ回路構成となっているが、ため、制御回路６
による発振回路ＯＳＣ２の制御方法が下記のように異な
る。尚本実施形態では図１を参照してここでは回路構成
を図面で示さない。

【００１６】次に本実施形態の動作を図１及び図２に基
づいて説明する。図１の回路において、今電源Ｅが投入
されると、まず周波数可変発振回路ＯＳＣ２が制御回路
６の制御の下で基準周波数〔例えぱ１３．５６ＭＨｚ＝
周波数固定発振回路ＯＳＣ１の発振周波数〕ｆで発振を
開始し、増幅回路５のスイッチング素子Ｑ₁，Ｑ₂のゲ
ートに交互にトランスＴを介して周波数信号を与えて駆
動する。そして制御回路６は図４に示すように無電極放
電灯１が点灯するまで徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ
２の発振周波数を増加方向に変化させ、無電極放電灯１
が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を
変化させ、基準周波数ｆ或いはその近傍まで周波数を戻
す。その後スイッチＳを切り替えて増幅回路５のスイッ
チング素子Ｑ₁，Ｑ₂のゲートに周波数固定発振回路Ｏ
ＳＣ１の一定周波数の信号を与えて、無電極放電灯１の
点灯を維持する。これにより無電極放電灯１がちらつい
たり、不安定になることを防止できる。上記動作以外に
かかる構成、および動作は従来例と同じである。

【００１７】（実施形態２）上記実施形態１では周波数
可変発振回路ＯＳＣ２の発振周波数を直線的に変化させ
ているが、本実施形態は図３に示すように周波数を緩や
かな曲線を描くように周波数をスムーズに変化させ、無
電極放電灯１のちらつき、不安定の防止効果を一層向上
させるようにしたものである。

【００１８】尚本実施形態お回路構成は制御回路６が実
施形態１に比べて上記のような動作を為すために、その
回路構成が複雑となるが、他の回路構成は実施形態１
（図１の構成）と同じであるため、ここでは図示しな
い。（実施形態３）無電極放電灯点灯装置では、無電極放電
灯１と誘導コイル２の微妙な配置のずれや経時変化等に
よる変動などによってマッチングがずれることがある。
そこでこのマッチングのずれの範囲を予め考慮し、それ
を十分カバーできる範囲に周波数可変発振回路ＯＳＣ２
の発振開始の周波数と変化させる方向を図４に示すよう
に設定したのが本実施形態である。

【００１９】つまり発振を開始してからは、実施形態１
或いは実施形態２と同様の動作を行なう。勿論マッチン
グのずれる方向が一方向に決まっている場合は、実施形
態１や実施形態２のように、周波数の変化方向も基準周
波数ｆから一方向にしてもよい。本実施形態を用いる
と、従来例のような位相検出のための回路等の負荷状態
を検知する回路を省くことが可能である。尚その他の回
路構成は上記実施形態１（図１の回路）と回路構成とな
っているため、図１を参照してここでは回路構成を図面
で示さない。

【００２０】（実施形態４）本実施形態は、図５に示す
ように周波数可変発振回路ＯＳＣ２が基準周波数ｆで発
振を開始し、周波数の高低の変化を繰返しながら徐々に
その変化幅を大きくするように制御回路６にて発振回路
ＯＳＣ２を制御するものである。尚その他の回路構成は
上記実施形態１（図１の回路）と回路構成となっている
ため、図１を参照してここでは回路構成を図面で示さな
い。

【００２１】上記実施形態３では、万が一発振開始の周
波数から変化する方向に始動可能な周波数が存在しない
場合、無電極放電灯１は点灯することがないが、本実施
形態では、周波数の高低の変化幅が大きくなっていくた
め、いずれ始動可能な周波数に到着し、無電極放電灯１
を点灯できる。従って、負荷状態を検出する回路が省略
できる。

【００２２】以上の説明で、周波数は高い方向に変化さ
せているが、低い方向に変化させても良いことは言うま
でもない。（実施形態５）本実施形態は図６に示す回路構成となっ
ており、マッチング回路４が無電極放電灯１の点灯時と
始動時の両方で整合がとれるようにマッチング切り替え
回路Ｍｘを具備した構成となっている。このマッチング
切り替え回路ＭｘはリレーＲＹの接点とコンデンサＣｘ
の直列回路を増幅回路５とマッチング回路４との間の伝
送線路を構成する同軸ケーブル７の後ろ側（マッチング
回路４側）で並列挿入してある。

【００２３】尚図６では電流、電圧を検出する回路を示
していないが、図１の場合と同様にインダクタＬに２次
巻線を設け、またコンデンサＣ₁，Ｃ₂による分圧回路
を設けて電流、電圧を検出するのは言うまでもない。ま
た図６において、図１と同じ動作を為す回路要素には同
じ記号、番号を付して説明は省略する。而して電源Ｅが
投入されると、まず制御回路６の制御の下で、リレーＲ
Ｙの接点がオンし、マッチング回路４にコンデンサＣｘ
が並列接続され、始動時に整合がとれた状態になる。

【００２４】次に高周波発振器３が発振を開始してから
高周波電力が出力されることになるが、この時のその周
波数は上述した各実施形態（或いは従来例）のように周
波数可変発振回路ＯＳＣ２を用いることにより変化させ
るのであるが、整合がとれたインピーダンス近傍で、高
周波発振器３に接続された負荷のインピーダンスが変化
するため、高周波発振器３を構成する回路素子にかかる
ストレスが最少限で済むことになる。

【００２５】そして、無電極放電灯１が点灯すると、制
御回路６はリレーＲＹの接点をオフして、マッチング回
路４からコンデンサＣｘを切離し、点灯時に整合がとれ
た状態にする。このとき、発振回路も周波数可変発振回
路ＯＳＣ２から周彼数固定発振回路ＯＳＣ１に切り替え
る。この際、無電極放電灯１が点灯した後にリレーＲＹ
の接点がオン状態のままであると、不整合状態となり、
やはり回路素子にストレスがかかる。従って、無電極放
電灯１が点灯したら、まずリレーＲＹの接点をオフし、
その後（又は同時に）周波数可変発振回路ＯＳＣ２から
周彼数固定発振回路ＯＳＣ１に切り替えるようにするこ
とにより、回路素子にかかるストレスがより少なくて済
む。（実施形態６）上記実施形態５ではマッチング切り替
え回路Ｍｘを同軸ケーブル７の後ろのマッチング回路４
側に設けているが、同軸ケーブル７の長さ分だけリレー
ＲＹの制御線を設けなけれぱならず、そう，するとマッ
チング回路４からの雑音がリレーＲＹの制御線を通じて
外部に放出しやすくなり、雑音対策が困難になる。

【００２６】そこで本実施形態は図７に示すように高周
波発振器３とマッチング回路４を接続する同軸ケーブル
７からなる伝送線路の高周波発振器３側にマッチング切
り替え回路Ｍｘを設けた構成となっている。尚その他の
構成は実施形態５と同じであるので、同じ動作を為す回
路要素に同じ記号、番号を付して説明は省略する。而し
て本実施形態では、マッチング切り替え回路Ｍｘを高周
波発振器３側に具備することにより、雑音対策面で有利
になる。

【００２７】尚上記各実施形態の周波数固定発振回路Ｏ
ＳＣ１には水晶発振子を設けて発振周波数を安定なもの
としているが、周波数可変発振回路ＯＳＣ２にも水晶発
振子を設けて基本的な周波数を安定するようにしても良
い。また点灯周波数は数ＭＨｚ乃至数百ＭＨｚで設定す
れば良い。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明は、無電極放電灯と、該
無電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数
を可変できる発振部と、該周波数可変発振部の出力を受
けて電力増幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コ
イルとの間に配置され、両者間のインピーダンス整合を
行なうマッチング回路とからなる無電極放電灯点灯装置
において、上記発振部の出力周波数が変化している状態
から一定の状態への移行を上記発振部の周波数を徐々に
変化させて行なうので、周波数の変化状態から一定の状
態に移行させる際、無電極放電灯がちらついたり、不安
定になることを防止できるという効果がある。

【００２９】請求項２の発明は、無電極放電灯と、該無
電極放電灯の近傍に配置された誘導コイルと、周波数可
変発振部と、該周波数可変発振部の出力を受けて電力増
幅する増幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間
に配置され、両者間のインピーダンス整合を行なうマッ
チング回路とからなる無電極放電灯点灯装置において、
上記マッチング回路を始動時に整合された状態と、点灯
時に整合された状態に切り替えるマッチング切り替え手
段を有するので、点灯時と始動時の両方で整合がとれ、
そのため始動時に周波数を変化させた時回路へのストレ
スを小さくすることができ、結果回路素子の劣化や破壊
を防止できるという効果がある。

【００３０】請求項３の発明は、請求項２の発明におい
て、上記周波数可変発振部の出力周波数が変化している
状態から一定の状態へ徐々に変化するので、無電極放電
灯のちらつきの発生防止や不安定の防止効果を更に期待
できるという効果がある。請求項４の発明は、請求項２
又は３記載の発明において、上記マッチング回路が始動
時に整合された状態から点灯時に整合された状態に切り
替わった後、又は同時に上記周波数可変発振部の出力周
波数が変化している状態から一定の状態へ移行するの
で、回路素子にかかるストレスをより少なくすることが
できる。

【００３１】請求項５の発明は、請求項２又は請求項３
又は請求項４の発明において、上記増幅回路とマッチン
グ回路との間に伝送線路を有し、少なくとも増幅回路側
にマッチング切り替え手段を有することを特徴とするの
で、雑音対策面で有利となるという効果がある。請求項
６の発明は、請求項１又は請求項２又は請求項３又は請
求項４又は請求項５の発明において、上記周波数可変発
振回路が水晶振動子を具備するので、基本的な周波数を
安定化できる。

【００３２】請求項７の発明は、請求項１又は請求項２
又は請求項３又は請求項４又は請求項５の発明におい
て、上記周波数可変発振部は周波数可変発振回路と周波
数固定周波数回路からなる、上記無電極放電灯の始動時
には上記周波数可変発振回路を、点灯時には上記周波数
固定発振回路を選択するので、発振回路の切換で始動時
から点灯時への周波数切り替えが簡単に行なえる。

【００３３】請求項８の発明は、請求項７の発明におい
て、上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具備するの
で、安定した一定周波数の信号が得られる。請求項９の
発明は、請求項１乃至請求項８の発明において、上記無
電極放電灯の点灯周彼数が数ＭＨｚから数百ＭＨｚであ
るので、高周波点灯には望ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来及び本発明の無電極放電灯点灯装置の回路
図である。

【図２】本発明の実施形態１の動作説明図である。

【図３】本発明の実施形態２の動作説明図である。

【図４】本発明の実施形態３の動作説明図である。

【図５】本発明の実施形態４の動作説明図である。

【図６】本発明の実施形態５の一部省略した回路図であ
る。

【図７】本発明の実施形態６の一部省略した回路図であ
る。

【図８】基本的な従来例の回路構成図である。

【図９】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

１無電極放電灯２誘導コイル３高周波発振器４マッチング回路５増幅回路６制御回路ＯＳＣ１周波数可変発振回路ＯＳＣ２周波数固定発振回路ＳスイッチＥ電源Ｃ，Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃，Ｃ₄ コンデンサＬインダクタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に
配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部
と、該周波数可変発振部の出力を受けて電力増幅する増
幅回路と、該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置さ
れ、両者間のインピーダンス整合を行なうマッチング回
路とからなる無電極放電灯点灯装置において、上記発振
部の出力周波数が変化している状態から一定の状態への
移行を上記発振部の周波数を徐々に変化させて行なうこ
とを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】無電極放電灯と、該無電極放電灯の近傍に
配置された誘導コイルと、周波数を可変できる発振部
と、該発振部の出力を受けて電力増幅する増幅回路と、
該増幅回路と前記誘導コイルとの間に配置され、両者間
のインピーダンス整合を行なうマッチング回路とからな
る無電極放電灯点灯装置において、上記マッチング回路
を始動時に整合された状態と、点灯時に整合された状態
に切り替えるマッチング切り替え手段を有することを特
徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項３】上記発振部の出力周波数が変化している状
態から一定の状態へ徐々に変化することを特徴とする請
求項２記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項４】上記マッチング回路が始動時に整合された
状態から点灯時に整合された状態に切り替わった後、又
は同時に上記発振部の出力周波数が変化している状態か
ら一定の状態へ移行することを特徴とする請求項２又は
３記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項５】上記増幅回路とマッチング回路との間の伝
送線路の少なくとも増幅回路側にマッチング切り替え手
段を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３又は
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項６】上記発振部が水晶振動子を具備することを
特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求
項４又は請求項５記載の無電極放電灯点灯装置。
【請求項７】上記発振部が周波数可変発振回路と周波数
固定周波数回路からなり、上記無電極放電灯の始動時に
は上記周波数可変発振回路を、点灯時には上記周波数固
定発振回路を選択することを特徴とする請求項１又は請
求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５記載の無
電極放電灯点灯装置。
【請求項８】上記周波数固定発振回路が水晶振動子を具
備することを特徴とする請求項７記載の無電極放電灯点
灯装置。
【請求項９】上記無電極放電灯の点灯周彼数が数ＭＨｚ
から数百ＭＨｚであることを特徴とする請求項１乃至請
求項８記載の無電極放電灯点灯装置。