【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は音響的共鳴現象の防止対策を施した水
銀ランプの高周波点灯装置に関する。
一般に高圧放電灯を高周波電力により点灯させ
ることにより、次のような種々の長所が生まれる
ことが知られている。
(1) 発光効率が上昇する。これは放電灯内のイオ
ンの再励起エネルギーが高周波で点灯されるこ
とによつて不要となるからである。すなわち、
一旦イオン化された蒸気ガスは短い時間イオン
状態に残留しているが、この時間よりも短い同
期の高周波電力を加えれば再励起のエネルギー
は不要となり、このエネルギーは発光にまわさ
れる。
(2) 安定器を小形、軽量にできる。これは高周波
にすることにより、安定器を構成するチヨーク
コイルあるいはトランス類を小形にできるため
である。
(3) 安定器の電力損失が低減する。これは安定器
が小形化する分だけチヨークコイルやトランス
類の銅損、鉄損等が少なくなるためである。
以上、高周波点灯による長所を揚げたがこれら
長所がある反面、次のような問題も生じる。すな
わち、放電灯をある特定の周波数で点灯した場
合、音響的共鳴現象と呼ばれる放電アーク柱のゆ
らぎ等の不安定現象を生じることがある。この共
鳴現象は、ガスを封入した管内の音波が、附勢さ
れる高周波電力の波形と共鳴することによつて生
じるとされている。この共鳴周波数では、前述の
如く、放電アーク柱がゆらいだり、立ち消えたり
することもあり、従つて高周波電力にて点灯させ
る場合、この共鳴周波数を避ける必要がある。
本発明の目的は、電源周波数を、音響的共鳴現
象が生じる第１次の共鳴周波数すなわち基本周波
数の特定倍数以上に設定することにより、極めて
安定した点灯状態を得ることができる水銀ランプ
の高周波点灯装置を提供することにある。
以下本発明を図面に示す一実施例を参照して照
明する。ここで、始めに音響的共鳴現象の生じる
共鳴周波数について説明する。音響的共鳴現象
は、理論的には基本共鳴周波数（第１次）と、そ
の整数倍（第２次、第３次…）の周波数でとびと
びに表われる。しかし、実際には、封入ガスに
種々の金属ガスを含んでいたり、またこのガスを
封入する管の太さや、電極部を封入する管の複雑
な形状等によつて共鳴周波数はかなり広い周波数
帯域を持つ。また前述の基本周波数以降の共鳴周
波数は不規則に表われる。
第１図は出力250ワツトの高圧水銀ランプの共
鳴周波数を表わしている。図から明らかな如く、
広い不安定預域を有する。ここで図中、点模様の
部分は軽微な不安定性を表わし、また斜線模様の
部分は激しい不安定性を表わし、更に網目模様の
部分はアークの立ち消えが生じることを表わす。
また、これらの間に時々表われる安定領域（図中
白い部分）は、ランプ個々の個体差や内管の形
状、ランプ電力等によつて容易に不安定領域にな
り得る。しかし図から明らかなように、ある周波
数以上では非常に安定である。この周波数と第１
次の基本共鳴周波数との関係を説明すると次のよ
うになる。すなわち、図から基本共鳴周波数は
2.2〜3.0KHzであり、安定な周波数領域はほぼ
50KHz以上であるから、基本共鳴周波数の18〜19
倍以上であれば、安定な点灯状態を得ることがで
きる。
この実験結果を表で示すと次のとおりになる。
The present invention relates to a high-frequency lighting device for a mercury lamp that takes measures to prevent acoustic resonance phenomena. It is generally known that lighting a high-pressure discharge lamp using high-frequency power brings about the following various advantages. (1) Luminous efficiency increases. This is because the re-excitation energy of the ions in the discharge lamp becomes unnecessary due to the high frequency lighting. That is,
Once ionized, the vapor gas remains in an ionized state for a short period of time, but if synchronous high-frequency power is applied for a shorter period of time, re-excitation energy is no longer required and this energy is used for light emission. (2) The stabilizer can be made smaller and lighter. This is because by using a high frequency, it is possible to downsize the chiyoke coil or transformer that constitutes the ballast. (3) Power loss in the ballast is reduced. This is because the smaller the ballast, the smaller the copper loss, iron loss, etc. of the choke coil and transformers. The advantages of high-frequency lighting have been mentioned above, but while these advantages exist, the following problems also occur. That is, when a discharge lamp is lit at a certain specific frequency, an unstable phenomenon such as fluctuation of the discharge arc column called an acoustic resonance phenomenon may occur. This resonance phenomenon is said to occur when the sound waves inside the gas-filled tube resonate with the waveform of the energized high-frequency power. At this resonant frequency, the discharge arc column may waver or disappear as described above, and therefore, when lighting with high frequency power, it is necessary to avoid this resonant frequency. An object of the present invention is to provide a high-frequency lighting system for a mercury lamp that can obtain an extremely stable lighting condition by setting the power supply frequency to a specific multiple of the first resonance frequency, that is, the fundamental frequency, at which an acoustic resonance phenomenon occurs. The goal is to provide equipment. The invention will now be illustrated with reference to an embodiment shown in the drawings. First, the resonance frequency at which the acoustic resonance phenomenon occurs will be explained. Theoretically, the acoustic resonance phenomenon appears at intervals at the fundamental resonance frequency (first order) and frequencies that are integral multiples thereof (second order, third order, etc.). However, in reality, the resonant frequency has a fairly wide frequency range due to the fact that the sealed gas contains various metal gases, the thickness of the tube that encloses this gas, the complicated shape of the tube that encloses the electrode part, etc. have. Furthermore, the resonant frequencies after the aforementioned fundamental frequency appear irregularly. Figure 1 shows the resonant frequency of a high-pressure mercury lamp with an output of 250 watts. As is clear from the figure,
It has a wide unstable deposit area. In the figure, dotted areas represent slight instability, diagonal lined areas represent severe instability, and netted areas represent the occurrence of arc fading.
Furthermore, the stable region (white portion in the figure) that sometimes appears between these can easily become an unstable region depending on the individual differences of each lamp, the shape of the inner tube, the lamp power, etc. However, as is clear from the figure, it is extremely stable above a certain frequency. This frequency and the first
The relationship with the next fundamental resonance frequency is explained as follows. That is, from the figure, the fundamental resonance frequency is
2.2~3.0KHz, stable frequency range is approximately
Since it is over 50KHz, it is 18 to 19 of the fundamental resonance frequency.
If it is more than twice that, a stable lighting state can be obtained. The results of this experiment are shown in the table below.
【表】
この表から明らかなように個々のランプによつ
ては基本共鳴周波数の18倍の周波数で安定した点
灯状態が得られるが、封入ガス、このガスを封入
する管などの条件によりランプによつては18倍の
周波数で不安定な点灯状態を示す場合があり、19
倍以上の周波数では全てのランプに安定した点灯
状態が得られる。
第２図は高圧水銀ランプの点灯装置を示し、電
源１１から供給される直流電力をインバータ回路
１２により、発振回路１３にて決められる周波数
で正弦波の交流電力に逆変換して高圧水銀ランプ
１４に印加し、これを点灯させるものである。従
つて上記発振回路１３の発振周波数を基本共鳴周
波数の19倍以上に設定すれば、安定な点灯状態を
得ることができる。
尚第２図は発振回路１３を別体に持つ他励式の
インバータ回路１２を示したが、もちろん発振回
路を一体に持つ自励式のインバータ回路を用いて
もよい。また、他の高周波発生装置でもよい。
以上のように本発明によれば、電源の周波数
を、音響的共鳴現象を生じる基本周波数の19倍以
上に設定することにより、高周波電源で点灯させ
るときに問題となる音響的共鳴現象を排除でき、
アークのゆらぎや立ち消えなどのない安定した点
灯状態を得ることができる。[Table] As is clear from this table, a stable lighting state can be obtained at a frequency 18 times the fundamental resonant frequency depending on the individual lamp, but depending on the conditions of the filled gas and the tube that encloses this gas, the lamp In some cases, unstable lighting may occur at a frequency 18 times higher than the 19
At frequencies more than double that, stable lighting conditions can be obtained for all lamps. FIG. 2 shows a lighting device for a high-pressure mercury lamp, in which DC power supplied from a power source 11 is inversely converted into sinusoidal AC power at a frequency determined by an oscillation circuit 13 by an inverter circuit 12, and a high-pressure mercury lamp 14 is generated. is applied to turn it on. Therefore, by setting the oscillation frequency of the oscillation circuit 13 to 19 times or more the fundamental resonance frequency, a stable lighting state can be obtained. Although FIG. 2 shows a separately excited type inverter circuit 12 having a separate oscillation circuit 13, a self-excited type inverter circuit having an integrated oscillation circuit may of course be used. Also, other high frequency generators may be used. As described above, according to the present invention, by setting the frequency of the power source to 19 times or more the fundamental frequency that causes the acoustic resonance phenomenon, it is possible to eliminate the acoustic resonance phenomenon that becomes a problem when lighting with a high-frequency power source. ,
It is possible to obtain a stable lighting condition without arc fluctuation or fading.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図は音響的共鳴現象の生じる周波数領域を
示す図、第２図は本発明による水銀ランプの点灯
装置の一実施例を示すブロツク図である。
１２…高周波電力を供給するインバータ回路、
１３…発振回路、１４…水銀ランプ。
FIG. 1 is a diagram showing a frequency range in which an acoustic resonance phenomenon occurs, and FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment of a mercury lamp lighting device according to the present invention. 12...Inverter circuit that supplies high frequency power,
13...Oscillation circuit, 14...Mercury lamp.