JPH11273888A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各
スイッチング素子と駆動回路との間のインピーダンス不
整合に起因するハイサイドのスイッチング素子のオン期
間がローサイドのスイッチング素子のオン期間よりも長
くなる不具合を解消する。 【解決手段】 無極放電灯Ｌａと、誘導コイルＬ１と、
直流電源回路１１と、この両出力端子間に直列接続され
た二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を有し、誘導コイ
ルＬ１に高周波電力を供給するインバータ回路１３と、
インバータ回路１３の各スイッチング素子を駆動するた
めの駆動回路１４とを備えた無電極放電灯点灯装置に対
して、上記不具合による両オン期間の長さの差を減少さ
せる差減少部１０、すなわちスイッチング素子Ｑ１のゲ
ートとスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点Ａ２との間
に接続されたインダクタＬ１００を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、無電極放電灯の近
傍に配置された誘導コイルに高周波電磁界を誘起して、
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
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、誘導コイルに高周波電磁界を
誘起して、無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯
装置が種々使用され、また提案されている。図９は、こ
のような従来の無電極放電灯点灯装置の一例を示す回路
図で、この無電極放電灯点灯装置は、直流電源回路１
１、起動回路１２、インバータ回路１３、駆動回路１
４、共振回路１５及び負荷回路１６により構成され、い
わゆる自励式になっている。なお、抵抗Ｒ１は、インバ
ータ回路１３の起動を補助するためのもので、コンデン
サＣ１は直流線分カット用に使用されている。また、負
荷回路１６は、無電極放電灯Ｌａとこの無電極放電灯Ｌ
ａの外周に沿って近接して配置される誘導コイルＬ１と
により構成される。

【０００３】直流電源回路１１は、整流器ＤＢ及び電解
コンデンサＣｏにより構成され、交流電源１からの交流
電力をスイッチＳＷを介して取り込んで、整流器ＤＢ及
び電解コンデンサＣｏで整流し平滑して直流電圧Ｅを得
るものである。起動回路１２は、電界コンデンサＣｏの
両端に直列接続された抵抗Ｒ１２０，Ｒ１２１と、これ
らの接続点Ａ１とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点
Ａ２との間に接続されたコンデンサＣ１２０と、接続点
Ａ１とスイッチング素子Ｑ１のゲート端子との間に直列
接続されたトリガ素子（例えばダイアック）Ｑ１２０及
びダイオードＤ１２０と、コンデンサＣ１２０の両端に
直列接続された抵抗Ｒ１２２及びダイオードＤ１２１と
により構成され、インバータ回路１３を起動させるため
のものである。

【０００４】インバータ回路１３は、いわゆるハーフブ
リッジ式で、直流電源回路１１の両出力端子間に直列接
続された二つのスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を有し、共
振回路１５，コンデンサＣ１及び抵抗Ｒ１を介して、誘
導コイルＬ１に高周波電力を供給して無電極放電灯Ｌａ
を点灯させるものである。駆動回路１４は、１次巻線ｎ
１及び２次巻線ｎ２，ｎ３を有するトランスＴ１４と、
２次巻線ｎ２とスイッチング素子Ｑ１のゲート端子との
間に接続された抵抗Ｒ１４０と、２次巻線ｎ３の両端に
接続されたコンデンサＣ１４０とにより構成され、起動
後のインバータ回路１３におけるスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２を駆動するものである。なお、２次巻線ｎ２，
ｎ３の巻数比は、ほぼ１：１になっている。

【０００５】共振回路１５は、接続点Ａ２とトランスＴ
１４の１次巻線ｎ１との間に直列接続されたインダクタ
ンス素子Ｌ１５０及びコンデンサＣ１５０により構成さ
れている。このように構成された無電極放電灯点灯装置
の動作について説明すると、スイッチＳＷがオンすれ
ば、電解コンデンサＣｏの両端に直流電圧Ｅが発生し、
この直流電圧Ｅによって、電解コンデンサＣｏ→抵抗Ｒ
１２０→コンデンサＣ１２０→インダクタンス素子Ｌ１
５０→抵抗Ｒ１→誘導コイルＬ１→電解コンデンサＣｏ
からなる閉ループに電流が流れ、コンデンサＣ１２０が
充電される。

【０００６】この充電によってコンデンサＣ１２０の両
端電圧（以下、電圧と呼ぶ。）が徐々に上昇し、この電
圧がトリガ素子Ｑ１２０のブレークオーバー電圧に達す
ると当該トリガ素子Ｑ１２０がオンし、これにより、コ
ンデンサＣ１２０→トリガ素子Ｑ１２０→ダイオードＤ
１２０→抵抗Ｒ１４０→２次巻線ｎ２→コンデンサＣ１
２０からなる閉ループに電流が流れる。

【０００７】この閉ループに電流が流れると、スイッチ
ング素子Ｑ１のゲート・ソース間に電圧が発生してスイ
ッチング素子Ｑ１がオンし、これにより、電解コンデン
サＣｏ→スイッチング素子Ｑ１→インダクタンス素子Ｌ
１５０→コンデンサＣ１５０→１次巻線ｎ１→電解コン
デンサＣｏの閉ループに電流が流れる。この電流により
２次巻線ｎ２，ｎ３に２次電圧が発生し、以後スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２はそれぞれ交互にオン／オフを繰り
返し、これにより、共振回路１５に振動電流が流れてイ
ンバータ回路１３が自励発振をし、高周波電力が得られ
る。

【０００８】この高周波電力によりインバータ回路１３
から誘導コイルＬ１に数ＭＨｚから数百ＭＨｚの高周波
電流が流れ、誘導コイルＬ１に高周波電磁界が発生し、
これにより、無電極放電灯Ｌａ内に高周波プラズマ電流
が発生して紫外線もしくは可視光が発生する。なお、イ
ンバータ回路１３が発振してスイッチング素子Ｑ１がオ
ンすれば、電解コンデンサＣｏ→スイッチング素子Ｑ１
→ダイオードＤ１２１→抵抗Ｒ１２２→抵抗Ｒ１２１→
電解コンデンサＣｏの閉ループに電流が流れ、これによ
り、起動回路１２は停止する。

【０００９】以上、上記無電極放電灯点灯装置では、起
動時に、スイッチング素子Ｑ１のゲート端子に印加され
るパルス電圧の振幅を増加させる抵抗Ｒ１４０が設けら
れ、これにより、スイッチング素子Ｑ１が確実に起動す
るようになっている。しかしながら、特開平９−１２９
３８５号公報では、上記抵抗Ｒ１４０による問題が指摘
されている。すなわち、上記構成では、スイッチング素
子Ｑ１のゲート電圧が抵抗Ｒ１４０による電圧降下の影
響を受けて、スイッチング素子Ｑ１とスイッチング素子
Ｑ２とのオンデューティ比が約１：１からずれてしま
い、これにより、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２における
スイッチングロスが増加してしまうという問題が指摘さ
れている。

【００１０】このため、特開平９−１２９３８５号公報
では、抵抗Ｒ１４０によるスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
の両ゲート電圧のばらつきを抑制して、スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフ期間を略一定にする（スイッ
チング素子Ｑ１のオンデユーティとスイッチング素子Ｑ
２のオンデューティとの比を約１：１にする）ようにし
ている。

【００１１】例えば、抵抗Ｒ１４０での電圧降下による
上記両ゲート電圧のばらつきを抑制するように、トラン
スＴ１４の２次巻線ｎ２，ｎ３の巻数がｎ２＞ｎ３を満
足するようにし、これにより、スイッチング素子Ｑ１，
Ｑ２のゲート端子に印加されるゲート電圧の振幅が略同
等になるようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平９−１２９３８５号公報記載の抵抗Ｒ１４０での電
圧降下に着目する方法では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ
２の各々が高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）で駆動さ
れる場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフ期
間を略一定にすることができない。

【００１３】すなわち、インバータ回路１３の構成がハ
ーフブリッジである場合、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
の各々が上記高周波で駆動されると、両スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２間での浮遊容量が異なり、また各スイッチ
ング素子と駆動回路１４との間のインピーダンス整合が
とれず、これらの原因によって電力反射が起こって、一
方のゲート・ソース間の電圧振幅と他方のゲート・ソー
ス間の電圧振幅とがアンバランスになったり、波形の歪
み方が異なったりする。このため、抵抗Ｒ１４０による
スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の両ゲート電圧のばらつき
を抑制しても、一方のスイッチング素子のオン期間の長
さと他方のスイッチング素子のオン期間の長さとが異な
ってしまう。

【００１４】なお、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン
／オフ期間を略一定にすることができなければ、始動時
の動作不安定、さらにはスイッチング素子への過大スト
レスや破壊といった好ましくない状態が起こり得る。本
発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、両スイ
ッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子
と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両
スイッチング素子のオン期間に係る不具合を解消し得る
無電極放電灯点灯装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明は、無電極放電灯と、前記無電極放電灯に近接
して配置される誘導コイルと、交流電源からの交流電力
を整流し平滑して直流電力を得る直流電源と、前記直流
電源の両出力端子間に直列接続された二つのスイッチン
グ素子を有し、前記誘導コイルに高周波電力を供給する
高周波回路と、前記高周波回路の各スイッチング素子を
駆動するための駆動回路と、前記無電極放電灯の始動時
に、前記直流電源の両出力端子間のハイサイドに接続さ
れたスイッチング素子のオン期間が両出力端子間のロー
サイドに接続されたスイッチング素子のオン期間よりも
長くなることにより生じる両オン期間の長さの差を減少
させる差減少手段とを備えたものである。

【００１６】この構成では、ハイサイドに接続されたス
イッチング素子のオン期間がローサイドに接続されたス
イッチング素子のオン期間よりも長くなることにより生
じる両オン期間の長さの差が減少するので、両スイッチ
ング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子と駆
動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両スイ
ッチング素子のオン期間に係る不具合が解消するように
なる。

【００１７】なお、前記差減少手段は、前記駆動回路に
よる前記各スイッチング素子に対する駆動信号の振幅を
変化させることにより、前記両オン期間の長さの差を減
少させるものでもよい。この構成によれば、両スイッチ
ング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子と駆
動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両スイ
ッチング素子のオン期間に係る不具合が解消するように
なる。

【００１８】また、前記差減少手段は、前記ハイサイド
に接続されたスイッチング素子の制御端子と前記二つの
スイッチング素子の接続点との間に接続されたインダク
タであってもよい。この構成では、駆動回路側からみた
スイッチング素子の制御端子と上記接続点との間のイン
ピーダンスが下がり、これにより、スイッチング素子の
制御端子に供給される電力波形歪みが改善され、両スイ
ッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子
と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両
スイッチング素子のオン期間に係る不具合が解消するよ
うになる。

【００１９】また、前記駆動回路は、第１巻線、第２巻
線及び第３巻線を有する駆動トランスを備え、前記第２
巻線は、前記ハイサイドに接続されたスイッチング素子
の制御端子と前記二つのスイッチング素子の接続点との
間に接続され、前記第３巻線は、前記ローサイドに接続
されたスイッチング素子の制御端子と前記ローサイドと
の間に接続され、前記差減少手段は、前記第３巻線の巻
数が前記第２巻線の巻数よりも多くなる巻数構造である
ものでもよい。この構成では、無電極放電灯の始動時
に、ハイサイドに接続されたスイッチング素子のオン期
間がローサイドに接続されたスイッチング素子のオン期
間よりも長くなることにより生じる両オン期間の長さの
差が減少するように、第３巻線の巻数が第２巻線の巻数
よりも多くされるので、無電極放電灯の始動時には、ハ
イサイドのスイッチング素子の制御端子電圧がローサイ
ドのスイッチング素子の制御端子電圧よりも低くなり、
ハイサイドのスイッチング素子の制御端子電圧の振幅が
狭くなってこのスイッチング素子のオン期間が短くな
り、これにより、上記両オン期間の長さの差が減少し、
両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチン
グ素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因
する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合が解消
するようになる。

【００２０】また、前記差減少手段は、前記ハイサイド
に接続されたスイッチング素子の制御端子に対して、負
のバイアスを印加するものでもよい。この構成では、負
のバイアスによって、ハイサイドに接続されたスイッチ
ング素子のオン期間が短くなり、これにより、ハイサイ
ドに接続されたスイッチング素子のオン期間がローサイ
ドに接続されたスイッチング素子のオン期間よりも長く
なることにより生じる両オン期間の長さの差が減少し、
両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチン
グ素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因
する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合が解消
するようになる。

【００２１】また、前記差減少手段は、前記駆動回路と
前記高周波回路との間に介在し、これら両者のインピー
ダンスを整合させるマッチング回路であってもよい。こ
の構成では、各スイッチング素子と駆動回路との間のイ
ンピーダンス不整合に起因して生じる電力反射によっ
て、ハイサイドに接続されたスイッチング素子のオン期
間がローサイドに接続されたスイッチング素子のオン期
間よりも長くなる現象がなくなり、これにより、ハイサ
イドに接続されたスイッチング素子のオン期間がローサ
イドに接続されたスイッチング素子のオン期間よりも長
くなることにより生じる両オン期間の長さの差が減少
し、両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッ
チング素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に
起因する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合が
解消するようになる。

【００２２】また、前記マッチング回路はコンデンサか
らなるものでもよい。このような簡単な回路構成でも、
両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチン
グ素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因
する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合が解消
するようになる。また、前記差減少手段は、前記ハイサ
イドに接続されたスイッチング素子の制御端子に介在す
る第１インピーダンス素子及び前記ローサイドに接続さ
れたスイッチング素子の制御端子に介在する第２インピ
ーダンス素子により構成され、前記第１インピーダンス
素子のインピーダンスは、前記第２インピーダンス素子
のインピーダンスよりも高いものでもよい。この構成で
は、ハイサイドのスイッチング素子の制御端子電圧がロ
ーサイドのスイッチング素子の制御端子電圧よりも低く
なり、ハイサイドのスイッチング素子の制御端子電圧の
振幅が狭くなってこのスイッチング素子のオン期間が短
くなり、これにより、上記両オン期間の長さの差が減少
し、両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッ
チング素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に
起因する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合が
解消するようになる。

【００２３】前記第１及び第２インピーダンス素子の各
々は抵抗であってもよい。このような簡単な回路構成で
も、両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッ
チング素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に
起因する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合が
解消するようになる。さらに、前記差減少手段は、前記
無電極放電灯の点灯後も、前記両オン期間の長さの差を
減少させるものでもよい。点灯時においても、ハイサイ
ドに接続されたスイッチング素子のオン期間がローサイ
ドに接続されたスイッチング素子のオン期間よりも長く
なることにより生じる両オン期間の長さの差が減少する
ので、両スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイ
ッチング素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合
に起因する両スイッチング素子のオン期間に係る不具合
が解消するようになる。

【００２４】なお、前記二つのスイッチング素子の各々
は、電界効果トランジスタであってもよく、また、前記
高周波回路と前記誘導コイルとの間に設けられ、これら
両者のインピーダンスを整合させて、前記高周波回路か
ら前記誘導コイルへの電力供給の効率を高める別のマッ
チング回路を備えてもよい。さらに、前記高周波回路の
動作周波数は数百ｋＨｚ以上であってもよく、前記駆動
回路は水晶振動子によって動作するものでもよい。

【００２５】請求項１５記載の発明は、無電極放電灯
と、前記無電極放電灯に近接して配置される誘導コイル
と、直列接続された二つのスイッチング素子を有し、前
記誘導コイルに高周波電力を供給する高周波回路と、前
記高周波回路の各スイッチング素子を駆動するための駆
動回路と、前記駆動回路と前記高周波回路との間に介在
し、これら両者のインピーダンスを整合させるマッチン
グ回路とを備えたものである。

【００２６】この構成では、各スイッチング素子と駆動
回路との間のインピーダンス不整合に起因して生じる電
力反射によって、ハイサイドに接続されたスイッチング
素子のオン期間がローサイドに接続されたスイッチング
素子のオン期間よりも長くなる現象がなくなり、これに
より、ハイサイドに接続されたスイッチング素子のオン
期間がローサイドに接続されたスイッチング素子のオン
期間よりも長くなることにより生じる両オン期間の長さ
の差が減少し、両スイッチング素子間で異なる浮遊容量
や各スイッチング素子と駆動回路との間のインピーダン
ス不整合に起因する両スイッチング素子のオン期間に係
る不具合が解消するようになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の第１実施形態を
示す回路図で、以下この図を用いて第１実施形態につい
て説明する。第１実施形態の無電極放電灯点灯装置は、
図９と同様に、交流電源１からの交流電力を整流し平滑
して直流電力を得る直流電源回路（直流電源）１１と、
インバータ回路１３を起動させる起動回路１２と、直流
電源回路１１の両出力端子間に直列接続された二つのス
イッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ１，Ｑ２を有し、誘
導コイルＬ１に高周波電力を供給するインバータ回路
（高周波回路）１３と、２次巻線ｎ２，ｎ３の巻数比が
１：１の駆動トランスＴ１４を有し、インバータ回路１
３の各スイッチング素子を駆動するための駆動回路１４
と、直列接続されたインダクタンス素子Ｌ１５０及びコ
ンデンサＣ１５０により構成される共振回路１５と、無
極放電灯Ｌａ及びこの無電極放電灯Ｌａに近接して配置
される誘導コイルＬ１により構成される負荷回路１６
と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１とを有している他、第
１実施形態では、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間で異な
る浮遊容量や各スイッチング素子と駆動回路１４との間
のインピーダンス不整合に起因するスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２のオン期間に係る不具合を解消する手段が設け
られている。

【００２８】すなわち、無電極放電灯Ｌａの始動時に、
上記浮遊容量やインピーダンス不整合に起因して生じる
電力反射によって、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が
スイッチング素子Ｑ２のオン期間よりも長くなることを
つきとめ、これにより生じる両オン期間の長さの差を減
少させる差減少部（差減少手段）１０を設けた。この差
減少部１０は、ハイサイドに接続されたスイッチング素
子Ｑ１のゲートとスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点
Ａ２との間に接続されたインダクタＬ１００により構成
されている。

【００２９】このように、スイッチング素子Ｑ１のゲー
ト・ソース間のみにインダクタＬ１００を設けることに
より、インダクタＬ１００が駆動トランスＴ１４の２次
巻線ｎ２と並列接続されるので、駆動回路１４側からみ
たスイッチング素子Ｑ１のゲート・ソース間のインピー
ダンスが下がる。これにより、スイッチング素子Ｑ１の
ゲート・ソース間に供給される電圧波形の歪みが改善さ
れ、無電極放電灯Ｌａの始動時に、ハイサイドに接続さ
れたスイッチング素子Ｑ１のオン期間がローサイドに接
続されたスイッチング素子Ｑ２のオン期間よりも長くな
ることにより生じる両オン期間の長さの差が減少するこ
ととなる。この結果、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の各
々が高周波（例えば１３．５６ＭＨｚ）で駆動されて
も、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン／オフ期間が略
一定となる。

【００３０】以上、第１実施形態によれば、無電極放電
灯Ｌａを確実に始動させることが可能になる他、両スイ
ッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子
と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両
スイッチング素子のオン期間に係る不具合、すなわちス
イッチング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２
のオン期間よりも長くなる不具合を解消することが可能
になる。

【００３１】これにより、始動時の動作不安定、さらに
はスイッチング素子への過大ストレスや破壊といった好
ましくない状態を防止することが可能になる。なお、第
１実施形態では、抵抗Ｒ１４０は、インバータ回路１３
の起動をよくするために設けられているので、特になく
ても構わない。また、第１実施形態では、動作周波数
は、１３．５６ＭＨｚであるとして説明したが、数百ｋ
Ｈｚ以上から上記効果が期待される。

【００３２】図２は、本発明の第２実施形態を示す回路
図で、以下この図を用いて第２実施形態について説明す
る。第２実施形態の無電極放電灯点灯装置は、第１実施
形態と同様に、直流電源回路１１と、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
不活性ガスや金属蒸気等の放電ガスを封入した無電極放
電灯Ｌａ及びこの無電極放電灯Ｌａの近傍に配置された
誘導コイルＬ１により構成される負荷回路１６とを有し
ている他、第１実施形態とは異なる高周波回路２３、駆
動回路２４及びマッチング回路２７を有している。

【００３３】高周波回路２３は、直流電源回路１１の両
出力端子間に直列接続された二つのスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と誘
導コイルＬ１のローサイドでない上端との間に直列接続
された共振要素インダクタＬ２３１及びコンデンサＣ２
３１とにより構成され、誘導コイルＬ１に高周波電力を
供給するものである。この高周波回路２３は、いわゆる
Ｄ級増幅回路になっている。

【００３４】駆動回路２４は、直流電源回路１１の両出
力端子間に直列接続されたイングクタＬ２４１及びスイ
ッチング素子（ＭＯＳＦＥＴ）Ｑ２４１と、例えば水晶
振動子等により構成され、高周波の交流電力を発生して
スイッチング素子Ｑ２４１のゲートに供給する発振回路
２４１と、スイッチング素子Ｑ２４１のソース・ドレイ
ン間に並列接続されるコンデンサＣ２４１と、このコン
デンサＣ２４１の両端に直列接続されるコンデンサＣ２
４２，Ｃ２４３と、コンデンサＣ２４３の両端に並列接
続される１次巻線ｎ１、スイッチング素子Ｑ１のゲート
とスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点との間に接続さ
れる２次巻線ｎ２、及びスイッチング素子Ｑ２のゲート
と直流電源回路１１の両出力端子のローサイドとの間に
接続される２次巻線ｎ３を有する駆動トランスＴ２４と
により構成され、いわゆるＣ級増幅回路になっている。
すなわち、発振回路２４１からの信号がＣ級増幅され、
駆動トランスＴ２４を介して高周波回路２３のスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート・ソース間端子に正弦波状
の高周波の交流電圧が印加されるようにしている。

【００３５】マッチング回路２７は、誘導コイルＬ１に
並列接続されるコンデンサＣ２７１により構成され、誘
導コイルＬ１と高周波回路２３の両方のインピーダンス
を整合して、点灯時に、高周波回路２３からの高周波電
力を誘導コイルＬ１に効率良く伝達させるものである。
さらに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間で異なる浮遊容
量や各スイッチング素子と駆動回路２４との間のインピ
ーダンス不整合に起因するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
のオン期間に係る不具合を解消する手段が設けられてい
る。すなわち、両オン期間の長さの差を減少させる差減
少構造（差減少手段）２０が採用されている。

【００３６】この差減少構造２０は、二次巻線ｎ３の巻
数が二次巻線ｎ２の巻数よりも多くなる巻数構造（ｎ２
＜ｎ３）であり、この巻数構造は、無電極放電灯Ｌａの
始動時に、スイッチング素子Ｑ１のオン期間がスイッチ
ング素子Ｑ２のオン期間よりも長くなることにより生じ
る両オン期間の長さの差が減少するように設定されてい
る。

【００３７】このような巻数構造を採用することで、無
電極放電灯Ｌａの始動時には、スイッチング素子Ｑ１の
ゲート・ソース間電圧がスイッチング素子Ｑ２のゲート
・ソース間電圧よりも低くなり、スイッチング素子Ｑ１
のゲート・ソース間電圧の振幅が狭くなってスイッチン
グ素子Ｑ１のオン期間が短くなり、これにより、スイッ
チング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２のオ
ン期間よりも長くなることにより生じる両オン期間の長
さの差が減少し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期
間が略同一になる。

【００３８】次に、第２実施形態の動作について説明す
る。直流電圧Ｅが発生すると、高周波回路２３及び駆動
回路２４の双方に直流電圧Ｅが印加して、発振回路２４
１からスイッチング素子Ｑ２４１のゲート・ソース間端
子に高周波の交流電圧が印加され、これにより、スイッ
チング素子Ｑ２４１がオン／オフする。

【００３９】このスイッチング素子Ｑ２４１がオン／オ
フすると、共振要素Ｌ２４１及びコンデンサＣ２４１
と、コンデンサＣ２４２，Ｃ２４３と、駆動トランスＴ
２４とによって、高周波回路２３のスイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２の各ゲート・ソース間端子に正弦波状の高周波
の交流電圧が印加される。これにより、スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン／オフする。このとき、差減
少構造２０によって、スイッチング素子Ｑ１のオン期間
がスイッチング素子Ｑ２のオン期間よりも長くなること
により生じる両オン期間の長さの差が減少し、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間が略同一になる。

【００４０】スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２が交互にオン
／オフすると、共振要素イングクタＬ２３１及びコンデ
ンサＣ２３１と、マッチング回路２７とによって、誘導
コイルＬ１に数百ｋＨｚ以上の高周波電流が流れる。こ
れにより、誘導コイルＬ１に高周波電磁界が発生し、無
電極放電灯Ｌａに高周波電力が供給される。無電極放電
灯Ｌａに高周波電力が供給されと、内部に高周波プラズ
マ電流が発生し、紫外線もしくは可視光が発生する。

【００４１】以上、第２実施形態によれば、両スイッチ
ング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子と駆
動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両スイ
ッチング素子のオン期間に係る不具合、すなわちスイッ
チング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２のオ
ン期間よりも長くなる不具合を解消することが可能にな
る。

【００４２】これにより、始動時の動作不安定、さらに
はスイッチング素子への過大ストレスや破壊といった好
ましくない状態を防止することが可能になる。図３は、
本発明の第３実施形態を示す回路図で、以下この図を用
いて第３実施形態について説明する。第３実施形態の無
電極放電灯点灯装置は、第２実施形態と同様に、直流電
源回路１１、高周波回路２３、マッチング回路２７及び
負荷回路１６を具備している他、第２実施形態とは異な
る回路構成の駆動回路３４を具備している。

【００４３】この駆動回路３４は、第２実施形態と同様
に、イングクタＬ２４１、スイッチング素子Ｑ２４１、
発振回路２４１及びコンデンサＣ２４１，Ｃ２４２，Ｃ
２４３を備えている他、第２実施形態とは異なる、一次
巻線ｎ１２及び２次巻線ｎ２と一次巻線ｎ１３及び２次
巻線ｎ３との２個に分割された駆動トランスＴ３４を備
えている。なお、一次巻線ｎ１２，ｎ１３の巻数比は同
一であり、二次巻線ｎ２，ｎ３の巻数比も同一である。

【００４４】さらに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間で
異なる浮遊容量や各スイッチング素子と駆動回路３４と
の間のインピーダンス不整合に起因するスイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２のオン期間に係る不具合を解消する手段が
設けられている。すなわち、両オン期間の長さの差を減
少させる差減少部（差減少手段）３０が設けられてい
る。

【００４５】差減少部３０は、スイッチング素子Ｑ１の
ゲートとスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点との間に
直列接続されるダイオードＤ３００及び抵抗Ｒ３００
と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点と二次巻線ｎ
２の下端（スイッチング素子Ｑ１のゲート側でない方）
との間に介在するコンデンサＣ３００と、このコンデン
サＣ３００に並列接続される抵抗Ｒ３０１とにより構成
され、スイッチング素子Ｑ１のゲートに対して負のバイ
アスを印加するものである。

【００４６】このように、スイッチング素子Ｑ１のゲー
ト・ソース間側のみに負バイアスを印加すると、スイッ
チング素子Ｑ１のオン期間が短くなり、これにより、無
電極放電灯Ｌａの始動時に、スイッチング素子Ｑ１のオ
ン期間がスイッチング素子Ｑ２のオン期間よりも長くな
ることにより生じる両オン期間の長さの差が減少し、ス
イッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間が略同一になる。

【００４７】以上、第３実施形態によれば、無電極放電
灯Ｌａを確実に始動させることが可能になる他、両スイ
ッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子
と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両
スイッチング素子のオン期間に係る不具合、すなわちス
イッチング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２
のオン期間よりも長くなる不具合を解消することが可能
になる。

【００４８】これにより、始動時の動作不安定、さらに
はスイッチング素子への過大ストレスや破壊といった好
ましくない状態を防止することが可能になる。図４は、
本発明の第４実施形態を示す回路図で、以下この図を用
いて第４実施形態について説明する。第４実施形態の無
電極放電灯点灯装置は、第２実施形態と同様に、直流電
源回路１１、高周波回路２３、マッチング回路２７及び
負荷回路１６を具備している他、第２実施形態とは異な
る駆動回路４４を具備している。

【００４９】この駆動回路４４は、第２実施形態の駆動
回路２４と同じ回路構成になっている一方、駆動回路２
４と異なる点として、駆動トランスＴ２４に代えて一次
巻線ｎ１及び二次巻線ｎ２，ｎ３（巻数比はｎ２：ｎ３
＝１：１）を有する駆動トランスＴ４４を備えている。
さらに、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２間で異なる浮遊容
量や各スイッチング素子と駆動回路４４との間のインピ
ーダンス不整合に起因するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２
のオン期間に係る不具合を解消する手段が設けられてい
る。すなわち、両オン期間の長さの差を減少させる差減
少部（差減少手段）４０が設けられている。

【００５０】この差減少部４０は、二次巻線ｎ２とスイ
ッチング素子Ｑ１のゲートとの間に介在し、コンデンサ
Ｃ４００，Ｃ４０１，Ｃ４０２により構成されるいわゆ
るπ形のマッチング回路と、二次巻線ｎ３とスイッチン
グ素子Ｑ２のゲートとの間に介在し、コンデンサＣ４０
３，Ｃ４０４，Ｃ４０５により構成されるπ形のマッチ
ング回路とを備えている。

【００５１】このように、マッチング回路を設けること
により、各スイッチング素子と駆動回路との間のインピ
ーダンス不整合に起因して生じる電力反射によって、ス
イッチング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２
のオン期間よりも長くなる現象がなくなり、これによ
り、無電極放電灯Ｌａの始動時には、スイッチング素子
Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２のオン期間より
も長くなることにより生じる両オン期間の長さの差が減
少し、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間が略同一
になるようにしている。

【００５２】以上、第４実施形態によれば、無電極放電
灯Ｌａを確実に始動させることが可能になる他、両スイ
ッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子
と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両
スイッチング素子のオン期間に係る不具合、すなわちス
イッチング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２
のオン期間よりも長くなる不具合を解消することが可能
になる。

【００５３】これにより、始動時の動作不安定、さらに
はスイッチング素子への過大ストレスや破壊といった好
ましくない状態を防止することが可能になる。なお、第
４実施形態では、両スイッチング素子の双方のゲートに
対してマッチング回路が設けられているが、これに限ら
ず、ハイサイドに接続されたスイッチング素子のゲート
に対してのみにマッチング回路が設けられる構成でもよ
い。

【００５４】図５は、本発明の第５実施形態を示す回路
図で、以下この図を用いて第５実施形態について説明す
る。第５実施形態の無電極放電灯点灯装置は、第４実施
形態と同様に、直流電源回路１１、高周波回路２３、駆
動回路４４及び負荷回路１６を備えている他、第２実施
形態とは異なるマッチング回路５７を備えている。

【００５５】このマッチング回路５７は、π形配置のコ
ンデンサＣ５７１，Ｃ５７２，Ｃ５７３により構成さ
れ、マッチング回路２７と同様に、誘導コイルＬ１と高
周波回路２３の両方のインピーダンスを整合して、点灯
時に、高周波回路２３からの高周波電力を誘導コイルＬ
１に効率良く伝達させるものである。さらに、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２間で異なる浮遊容量や各スイッチン
グ素子と駆動回路４４との間のインピーダンス不整合に
起因するスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のオン期間に係る
不具合を解消する手段が設けられている。すなわち、両
オン期間の長さの差を減少させる差減少部（差減少手
段）５０が設けられている。

【００５６】この差減少部５０は、二次巻線ｎ２とスイ
ッチング素子Ｑ１のゲートとの間に介在する抵抗（第１
インピーダンス素子）Ｒ５００と、二次巻線ｎ３とスイ
ッチング素子Ｑ２のゲートとの間に介在する抵抗（第２
インピーダンス素子）Ｒ５０１とにより構成され、これ
ら抵抗Ｒ５００，Ｒ５０１は、無電極放電灯Ｌａの始動
時に、スイッチング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング
素子Ｑ２のオン期間よりも長くなることにより生じる両
オン期間の長さの差を減少するように、抵抗Ｒ５００の
抵抗値が抵抗Ｒ５０１の抵抗値よりも高くなるように設
定されている。

【００５７】このように、抵抗Ｒ５００，Ｒ５０１を設
けることにより、スイッチング素子Ｑ１のゲート・ソー
ス間電圧がスイッチング素子Ｑ２のゲート・ソース間電
圧よりもの低くなり、スイッチング素子Ｑ１のゲート・
ソース間電圧の振幅が狭くなってスイッチング素子Ｑ１
のオン期間が短くなり、これにより、無電極放電灯Ｌａ
の始動時には、スイッチング素子Ｑ１のオン期間がスイ
ッチング素子Ｑ２のオン期間よりも長くなることにより
生じる両オン期間の長さの差が減少し、スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２のオン期間が略同一になる。

【００５８】以上、第５実施形態によれば、両スイッチ
ング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング素子と駆
動回路との間のインピーダンス不整合に起因する両スイ
ッチング素子のオン期間に係る不具合、すなわちスイッ
チング素子Ｑ１のオン期間がスイッチング素子Ｑ２のオ
ン期間よりも長くなる不具合を解消することが可能にな
る。

【００５９】これにより、始動時の動作不安定、さらに
はスイッチング素子への過大ストレスや破壊といった好
ましくない状態を防止することが可能になる。なお、上
記第１〜第５実施形態では、１個の無電極放電灯が設け
られる構成になっているが、これに限らず、図６〜図８
に示すように、複数個の無電極放電灯が設けられる構成
でもよい。

【００６０】図６では、３個の無電極放電灯Ｌａが設け
られ、それぞれに誘導コイルＬ１が設けられて負荷回路
６６が構成されている。図７では、２個の無電極放電灯
Ｌａが設けられ、それぞれに誘導コイルＬ１が設けられ
て負荷回路７６が構成されている一方で、コンデンサＣ
５７１〜Ｃ５７３及びコンデンサＣ７７４〜Ｃ７７７に
よりマッチング回路７７が構成されている。

【００６１】図８では、図７と同様の負荷回路７６が構
成されている一方で、コンデンサＣ５７１〜Ｃ５７３及
びコンデンサＣ８７１〜Ｃ８７３によりマッチング回路
８７が構成されている。上記図６〜図８の構成において
も、上記第１〜第５実施形態と同様の効果を奏し得るこ
とは言うまでもない。

【００６２】また、スイッチング素子Ｑ１のオン期間が
スイッチング素子Ｑ２のオン期間よりも長くなることに
より生じる両オン期間の長さの差を減少させる差減少部
は、無電極放電灯Ｌａの始動時及び点灯時の双方におい
て動作するようにしても構わない。このように、差減少
部が無電極放電灯Ｌａの点灯時にも動作するようにすれ
ば、点灯時においても両スイッチング素子のオン期間が
略同一になり、無電極放電灯の始動が確実にでき、安定
した点灯状態が得られるということは言うまでもない。

【００６３】さらに、抵抗Ｒ１４０が使用される場合、
上記差減少部及び差減少構造のいずれかを採用して、特
開平９−１２９３８５号公報記載の抵抗Ｒ１４０での電
圧降下に着目する方法をさらに用いれば、両スイッチン
グ素子のオン期間がより好適に略同一となってより望ま
しい。

【００６４】

【発明の効果】以上のことから明らかなように、請求項
１、３〜６、８及び１１〜１５記載の発明によれば、両
スイッチング素子間で異なる浮遊容量や各スイッチング
素子と駆動回路との間のインピーダンス不整合に起因す
る両スイッチング素子のオン期間に係る不具合、すなわ
ちハイサイドのスイッチング素子のオン期間がローサイ
ドのスイッチング素子のオン期間よりも長くなる不具合
を解消することが可能になる。

【００６５】請求項２、７及び９記載の発明によれば、
簡単な回路構成で、上記不具合を解消することが可能に
なる。請求項１０記載の発明によれば、無電極放電灯の
点灯後も、上記不具合を解消することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態を示す回路図である。

【図２】本発明の第２実施形態を示す回路図である。

【図３】本発明の第３実施形態を示す回路図である。

【図４】本発明の第４実施形態を示す回路図である。

【図５】本発明の第５実施形態を示す回路図である。

【図６】複数個の無電極放電灯が設けられた回路図であ
る。

【図７】複数個の無電極放電灯が設けられた別の回路図
である。

【図８】複数個の無電極放電灯が設けられたさらに別の
回路図である。

【図９】従来の無電極放電灯点灯装置の一例を示す回路
図である。

【符号の説明】

１０，３０，４０，５０ 差減少部 ２０ 差減少構造 １１ 直流電源回路 １２ 起動回路 １３ インバータ回路 ２３ 高周波回路 １４，２４，３４，４４ 駆動回路 １５ 共振回路 １６ 負荷回路 ２７，５７ マッチング回路 Ｌ１ 誘導コイル Ｌａ 無電極放電灯 Ｌ１００ インダクタ Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子 Ｒ５００，Ｒ５０１ 抵抗

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無電極放電灯と、 前記無電極放電灯に近接して配置される誘導コイルと、 直流電力供給用の直流電源と、 前記直流電源の両出力端子間に直列接続された二つのス
   イッチング素子を有し、前記誘導コイルに高周波電力を
   供給する高周波回路と、 前記高周波回路の各スイッチング素子を駆動するための
   駆動回路と、 前記無電極放電灯の始動時に、前記直流電源の両出力端
   子間のハイサイドに接続されたスイッチング素子のオン
   期間が両出力端子間のローサイドに接続されたスイッチ
   ング素子のオン期間よりも長くなることにより生じる両
   オン期間の長さの差を減少させる差減少手段とを備えた
   ことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 前記差減少手段は、前記駆動回路による
   前記各スイッチング素子に対する駆動信号の振幅を変化
   させることにより、前記両オン期間の長さの差を減少さ
   せ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】 前記差減少手段は、前記ハイサイドに接
   続されたスイッチング素子の制御端子と前記二つのスイ
   ッチング素子の接続点との間に接続されたインダクタで
   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。
4. 【請求項４】 前記駆動回路は、第１巻線、第２巻線及
   び第３巻線を有する駆動トランスを備え、 前記第２巻線は、前記ハイサイドに接続されたスイッチ
   ング素子の制御端子と前記二つのスイッチング素子の接
   続点との間に接続され、 前記第３巻線は、前記ローサイドに接続されたスイッチ
   ング素子の制御端子と前記ローサイドとの間に接続さ
   れ、 前記差減少手段は、前記第３巻線の巻数が前記第２巻線
   の巻数よりも多くなる巻数構造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。
5. 【請求項５】 前記差減少手段は、前記ハイサイドに接
   続されたスイッチング素子の制御端子に対して、負のバ
   イアスを印加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。
6. 【請求項６】 前記差減少手段は、前記駆動回路と前記
   高周波回路との間に介在し、これら両者のインピーダン
   スを整合させるマッチング回路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。
7. 【請求項７】 前記マッチング回路はコンデンサからな
   ることを特徴とする請求項６記載の無電極放電灯点灯装
   置。
8. 【請求項８】 前記差減少手段は、前記ハイサイドに接
   続されたスイッチング素子の制御端子に介在する第１イ
   ンピーダンス素子及び前記ローサイドに接続されたスイ
   ッチング素子の制御端子に介在する第２インピーダンス
   素子により構成され、 前記第１インピーダンス素子のインピーダンスは、前記
   第２インピーダンス素子のインピーダンスよりも高いこ
   とを特徴とする請求項１記載の無電極放電灯点灯装置。
9. 【請求項９】 前記第１及び第２インピーダンス素子の
   各々は抵抗であることを特徴とする請求項８記載の無電
   極放電灯点灯装置。
10. 【請求項１０】 前記差減少手段は、前記無電極放電灯
    の点灯後も、前記両オン期間の長さの差を減少させるこ
    とを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の無電極
    放電灯点灯装置。
11. 【請求項１１】 前記二つのスイッチング素子の各々
    は、電界効果トランジスタであることを特徴とする請求
    項１〜９のいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。
12. 【請求項１２】 前記高周波回路と前記誘導コイルとの
    間に設けられ、これら両者のインピーダンスを整合させ
    て、前記高周波回路から前記誘導コイルへの電力供給の
    効率を高める別のマッチング回路を備えたことを特徴と
    する請求項１〜１１のいずれかに記載の無電極放電灯点
    灯装置。
13. 【請求項１３】 前記高周波回路の動作周波数は数百ｋ
    Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１〜１２のいず
    れかに記載の無電極放電灯点灯装置。
14. 【請求項１４】 前記駆動回路は水晶振動子によって動
    作することを特徴とする請求項１〜１３のいずれかに記
    載の無電極放電灯点灯装置。
15. 【請求項１５】 無電極放電灯と、 前記無電極放電灯に近接して配置される誘導コイルと、 直列接続された二つのスイッチング素子を有し、前記誘
    導コイルに高周波電力を供給する高周波回路と、 前記高周波回路の各スイッチング素子を駆動するための
    駆動回路と、 前記駆動回路と前記高周波回路との間に介在し、これら
    両者のインピーダンスを整合させるマッチング回路とを
    備えたことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。