JPS62229691A - Lighting apparatus - Google Patents

Lighting apparatus

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Publication number
JPS62229691A
JPS62229691A JP61070680A JP7068086A JPS62229691A JP S62229691 A JPS62229691 A JP S62229691A JP 61070680 A JP61070680 A JP 61070680A JP 7068086 A JP7068086 A JP 7068086A JP S62229691 A JPS62229691 A JP S62229691A
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JP
Japan
Prior art keywords
impedance matching
frequency power
impedance
lighting device
control
Prior art date
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Pending
Application number
JP61070680A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
勝雄 斉藤
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP61070680A priority Critical patent/JPS62229691A/en
Publication of JPS62229691A publication Critical patent/JPS62229691A/en
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

−の 本発明は一般に照明装置に関し、特に給電された高周波
電力を受けて発生した電磁界によって発光する蛍光灯の
ごとき発光手段を具備した照明装置に関する。
The present invention generally relates to a lighting device, and more particularly to a lighting device equipped with a light emitting means such as a fluorescent lamp that emits light by an electromagnetic field generated by receiving supplied high frequency power.

【i立且遺 照明装置に使用される発光手段としては、従来より種々
のものが研究開発されているが、省エネルギの観点から
近年蛍光灯を使用することが一般化してきている。即ち
、例えば蛍光灯と一般のハロゲンランプとを比較すると
、蛍光灯の照度は一般的・に60〜701m/Wのオー
ダのものが多く一般のハロゲンランプの照度20〜30
1 m / Wと比較してIW当りの照度が大きく効率
が良い。 又、周囲に放出する熱についても蛍光灯の方がハロゲン
ランプよりも少なく設計上のメリットも多い、そのため
、蛍光灯が一般的な照明手段として家庭や事務所等にお
いて多用されるのはもとより、電子写真複写装置のごと
き複写機等の露光用の光源としても繁雑に利用されるよ
うになってきている。従来、上述したごとき複写機等に
おける露光用の光源として蛍光灯を用いるに際しては、
例えば消費電力が20〜30W程度のオーダのもが選定
されており、又、このような蛍光灯を点灯するに際して
の点灯回路における発振周波数は40〜50KHz程度
のオーダに設定され、蛍光灯の両端に印加する印加電圧
は数百V程度のオーダに設定されている。 ところで上述した電子写真複写装置のごとき複写機に、
露光用の光源として蛍光灯を使用するに当っては、近年
における複写機に対する複写速度の高速化という技術的
要請に応じて原稿読取光源としての単位時間当りの露光
量の増加の必要性が生じてきている。又露光用の光源と
して使用する蛍光灯自身にも、該蛍光灯に設けられてい
るフィラメントから電子放射物質が蒸発飛散することに
よる蛍光管の黒化やフィラメントそのものの断線などを
原因とする発光量の経時的な低下、或いは寿命が短縮さ
れるなどの不具合があった。 そこでこのような技術的課題を解決する試みとして、蛍
光灯内部に設(すられているフィラメントを除去し外部
から直接蛍光灯の両端に高電圧を印加して放電を発生さ
せる装置が創案された。第5図はこのような装置の概要
を示したもので、該装置は第5図を参照して明らかなよ
うに、駆動電源1からの給電を受けて制御系150の制
御下で駆動回路2が駆動して高周波発振(例えば正弦波
発振)をし、前記駆動回路2からの高周波発振出力を低
損失な電力供給l13を介して蛍光灯5の両端外壁に配
設した電極、例えば両端に導電線を巻回して形成された
導電線電極4に印加することによって該導電線電極4間
に放電を発生させ、蛍光灯5を発光させるようにしたも
のである。前述した構成の蛍光灯5にあっては、該蛍光
灯5を発光させるに際してのフィラメントが不要である
ためにフィラメントがあることによる駆動電圧、駆動電
流の制約がなくその分設計の自由度が増大し蛍光灯5に
おける蛍光体や管径を自由に選択することができるとと
もに蛍光灯5への印加電圧、供給電流の大きさをも自由
に設定することができるので、蛍光灯5からの発光量を
増大させることが可能である。 が     よ −      。  へところで前記
第5図にて図示した装置において蛍光灯5からの発光量
を制御するに際して必要な具体的手段を示せば、例えば
第6rl!Jのように図示することができる。即ち、第
6図によれば、前述した駆動電源1に相当する直流電源
(例えばDC12V程度のオーダ)6は、駆動回路2を
構成している発振部7に直流電力を給電し、発振部7は
、前記直流電源6からの給電を受けて駆動して高周波発
振(例えばlOMHzのオーダ)をし。 発振部7とともに駆動回路2を構成している昇圧部(高
圧トランス)8は、前記発振部7からの高周波発振出力
を受けて数KVp−p程度のオーダに昇圧して前述した
導電線電極4に高周波、高電圧を印加することによって
蛍光灯5において放電を発生させる。そしてA/Dコン
バータ12、制御部13とともに前述した制御系を構成
している光量センサ9、光量検出部lO1積分器11を
介して与えられた蛍光灯5の発光量を示すアナログ信号
が、A/Dコンバータ12によってディジタル化されて
制御部13に与えられると、制御部13は、該信号に基
づいて前記発振部7と昇圧部8との間に介設されている
スイッチング素子140にPWM (パルス幅変rR)
信号を印加して該スイッチング素子140のスイッチン
グ動作を制御して前記蛍光灯5からの発光量を常時所定
量に維持するように調整するようになっている。 しかしながら、前記第6図にて図示したような構成では
、蛍光灯5に数KVp−p、lOMHz程度の高周波電
圧を印加しなければならないので、数KVP−P、lO
MHz程度のオーダの高周波電圧用の駆動系を必要とす
ることとなり、このような駆動系の制御は、通常の商用
電源を用いた蛍光灯の駆動系の制御よりも技術的に数段
難しい、@に、前述したように制御部13がスイッチン
グ素子140のスイッチング動作をPWM信号によって
制御して蛍光灯5の発光量制御を行なう所謂デユーティ
比(衝撃係数)制御にあっては、通常の商用周波数を用
いた場合の蛍光灯の発光量制御とは異なって駆動電流が
大きいうえ、昇圧部8を構成しているコイルのりアクタ
ンスによって生ずる過渡時におけるサージ電圧も高いた
めに駆動系に及ぼす影響が大きく装置全体の劣化を早め
る結果となり、前述した高いサージ電圧によって蛍光灯
5の寿命にも悪影響を及ぼすという欠点がある。又、上
述した数KVP−Pという高電圧をデユーティ比制御す
ることによって生ずるノイズが周囲に放出されるという
ごとき不具合もあった。 ■ 従って本発明は上述したごとき従来の技術の欠点や不具
合を改善するために創案されたものであって、その目的
は、通常の商用電源よりもはるかに高周波で且つ高電圧
の電源を駆動電源に用いた場合であっても装置全体とし
ての劣化を早めるおそれがなく、光源の寿命に悪影響を
及ぼすおそれもなく、更には周囲にノズルを放出するよ
うな不具合もなく光源の発光量を所望の値に制御するこ
とが可能な照明装置を提供することにある。 。   占            −上記目的は本発
明に係る照明装置によって達成される。要約すれば本発
明は、高周波電力の給電を受けて電磁界を発生させ該発
生した電磁界によって光を発生する発光手段と、前記発
光手段を駆動するための高周波電力を出力する高周波電
力給電手段と、検知した前記発光手段からの発光量に応
じて前記高周波電力給電手段の駆動を制御する制御手段
とを有する照明装置において、前記高周波電力給電手段
の出力側に、前記高周波電力給電手段側の出力インピー
ダンスが可変可能なインピーダンス整合手段を設けると
ともに、前記制御手段により、前記発光手段からの発光
量に基づいて前記インピーダンス整合手段におけるイン
ピーダンスの値を該値が前記発光手段におけるインピー
ダンスの値と整合するように調整可能に構成して成るこ
とを特徴とする照明装置である。 支11 以下、図面により本発明の一実施例を説明する。 第1図は、本発明の一実施例に従う照明装置を示したも
のであって、第1を参照して明らかなように本発明の一
実施例に従う照明装置は、大略すると、発光手段を構成
している蛍光灯5及び電磁界発生手段即ち電磁界発生部
27と、前記蛍光灯5に駆動電源を給電する駆動系とし
ての高周波電力給電手段としての駆動回路2と、制御手
段即ち制御部13を中心とした各種電子機器類から成る
制御系とから成る構成において、前記制御部13による
インピーダンスの可変調整が可能なインピーダンス整合
手段即ちインピーダンス整合部25を、前記駆動回路2
の出力側と電磁界発生部27との間に介設した構成とな
っている。 前述した駆動回路2は、LC発振回路を具備し、直流電
源6からの給電を受けて例えばIOMHz程度のオーダ
の発振周波数で5〜IOW程度の大きさの高周波電力を
出力する高周波発振部7と、前記高周波発振部7から出
力された高周波電力を受けてこれを200W程度のオー
ダに増幅して出力する高周波増幅部18とから成る。 前記蛍光灯5は、その外部に前述した電磁界発生部27
が延設されており、前記電磁界発生部27において磁界
が発生すると該発生した磁界によって内部の電子が加速
されてHgが励起され放電が発生することによって発光
するようになっている。前記電磁界発生部27には、蛍
光灯5の外壁に例えばφ2.Ommのニクロム線をリン
グ状に複数回巻回して成るコイルが用いられており、前
述したインピーダンス整合部25を介して前記高周波増
幅部18から出力される高周波電力を受け、電磁誘導に
よって前記蛍光灯5に磁界を発生させるものである。前
述した制御部13を中心とする制御系は、制御部13を
始め、前記蛍光灯5の近傍に配設され該蛍光灯5からの
発光量を検出するフォトセルのごときが用いられている
光量センサ9と、前記制御部13の入力側に接続され、
光量センサ9からの光信号を電流信号に変換する光量検
知部10、光量検知部lOからの電流信号を電圧信号に
変換する積分器11、積分器11からの電圧信号をディ
ジタル化するA/Dコンバータ12から成る入力部22
と、前記制御部13の出力側と前記インピーダンス整合
部25との間に夫々接続され、前記制御部13からの出
力信号を受けるデコーダ15、デコーダ15からの出力
信号を受けるドライバ16から成る出力部20.20を
有する。前記制御部13は、算術演算及び論理演算を行
なうCPU130と、前記蛍光灯5の適正光量例えば後
述するような最大光量に関するディジタルデータを予め
記憶しているROM131とから構成されており、CP
U130は、入力部22を介して光量センサ9から与え
られる検出値データと前記ディジタルデータとの差分値
を演算するとともに該差分値に応じて所定の信号を前記
出力部20.20に出力し、光量センサ9から与えられ
る検出値データが前記ROM131に記憶されているデ
ータと一致するように前記インピーダンス整合部25の
合成インピーダンスを調整する。 前述したインピーダンス整合部25の内部構成は、例え
ば第2図にて図示するごときである。即ち、第2図を参
照して明らかなように1本発明の一実施例に従うインピ
ーダンス整合部25は、高圧コンデンサCo −Cn 
37、C′o 〜C′n38と、スイッチング素子5o
−5n39、S′。 〜S ” n40とがマトリクス状に接続されて構成さ
れているものである。前記高圧コンデンサC。 〜Cn 37、C′o−C”n38には、例えば耐圧が
3KV程度のオーダで周波数特性の優れたロスの少ない
高圧コンデンサが用いられている。前記スイッチング素
子S o 〜S n 39、S”o−3’ n40には
、接点容量が小さく高耐圧のスイッチング素子が用いら
れており、これら各々のスイッチング素子5oNSn3
9、S”o−3”n40は、前述したドライバ16.1
6及びデコーダ15.15を介して前記制御部13から
出力される制御信号に従ってスイッチング動作して、前
記高圧コンデンサ5o−3n37、S’o−3′n38
間で形成されるインピーダンス整合部25の合成インピ
ーダンスを可変するようになっている。 次に上述したごとき構成のインピーダンス整合部25を
、駆動回路2の出力側と電磁界発生部27との間に介設
して前記インピーダンス整合部25における合成インピ
ーダンスを可変調整することによって何故に蛍光灯5か
らの発光量を所望の値(即ち発光量の最大値)に制御が
可能なのかその理由を説明する。第3図にて図示するご
とく。 駆動回路2側からインピーダンス整合部25を介してみ
た該駆動回路2の負荷である電磁界発生部27及び蛍光
灯5側の入力インピーダンスを201とし、該負荷側か
らみた前記駆動回路z側、即ちインピーダンス整合部2
5の出力インピーダンスを202とすれば、ZO1=Z
O2の関係が成立するとき、つまり入力インピーダンス
と出力インピーダンスとが整合するときにのみ駆動回路
2から前記負荷側に最大電力が給電されるのは周知の事
実である。即ち、前述した負荷側の入力インピーダンス
Z01が一定値でるとすれば、前記駆動回路2から前記
負荷に給電される電力は、駆動回路2側の出力インピー
ダンスZ02を可変することによって大きく変動し、本
実施例のごとき10MHzの周波数で蛍光灯5を高周波
点灯する場合のようにその傾向は高周波になればなるほ
ど顕著となる。第4図は、このようなインピーダンス整
合部25の出力インピーダンスZ02を可変させたとき
の負荷側への給電電力の変動を示したもので、縦軸には
電力P (W)の値を、横軸にはインピーダンス整合部
25における出力インピーダンスZO2の値を夫々とり
、曲ii P oはは駆動回路2から給電される電力の
値を、曲線P′は負荷側の入力インピーダンスZ01と
インピーダンス整合部25側の出力インピーダンスZ0
2とが不整合のときに負荷側から反射してきた無効電力
損失の値°を、曲線P″は実際に負荷に給電された電力
の値(P″=Po−P′)を夫々示している。前述した
横軸上に設定されている点Aは、Zolと整合している
ときのZO2の値を示している。第4図を参照して明ら
かなように、ZO2の値が点Aであるとき即ちzoi=
zO2のときが、前記P ”の値が最大となることがわ
かる。 そこで前述したごとき本発明に従う一実施例においては
、前記インピーダンス整合部25における出力インピー
ダンス202の値が、前記第4図にて図示した点Aの値
と一致したときの実際に負荷に給電された電力の値P″
層axのときの光量値データを予めROM131に記憶
させておき、光量センサ9から出力され入力部22を介
して制御部13に入力される検出値データが前記P″■
aXのときの光量値データと一致するようにCPU13
0がインピーダンス整合部25における合成インピーダ
ンスを可変調整することによって、負荷側に最大電力を
給電することが可能となり、従って蛍光灯5の発光量を
最大に調整可能としたものである。 以下に、本発明の一実施例に従う照明装置におけるイン
ピーダンス整合部25の合成インピーダンスの可変調整
の動作について説明する。光量センサ9から入力部22
を介してCPU130に蛍光灯5からの発光量を示すデ
ータが入力されると、CPU130はROM131に予
め記憶されているP“■aXのときの光量値データを読
み出して該データと前記検出値データとの差分値を演算
し、該差分値がOになるように出力部20.20に制御
信号を出力する。これによって前記スイッチング素子5
o−3n39、S’o−3’n40はスイッチング動作
を行なう0例えば、ドライバ16.16を介して前記C
PU130から与えられた制御信号に従ってスイッチン
グ素子So。 S、、Sz・拳・5n39とスイッチング素子S′o4
0のみが閉成動作をした場合には、前記インピーダンス
整合部25における合成インピーダンスは高圧コンデン
サCo、C1Φ−拳・Cn37の直列の合成容量と前記
高圧コンデンサCo37と高圧コンデンサC’o38と
の並列の合成容量とによって決定されることになる。こ
のようにして前記インピーダンス整合部25における合
成インピーダンスZ02の値を可変調整することによっ
て、該合成インピーダンスZ02の値が前記第4図にて
図示した点Aの値と一致した時点でP″麿aXの電力が
電磁界発生部27へと与えられることとなるので蛍光灯
5からの発光量は最大値に達し、結果として光量センサ
9から入力部22を介してCPU130に与えられる検
出値データとROM131に記憶されている前述したご
ときデータとが一致することとなる。 以上説明したように、本発明の一実施例に従う照明装置
によれば、制御部13から出力される制御信号によって
インピーダンス整合部25における合成インピーダンス
の可変調整を行なうこととしているので、前記ドライバ
16.16からスイッチング素子5oNSn39、S’
o−5’n40に与えられる制御信号を可変するだけで
前記合成インピーダンスZ02の値の可変が自在なため
に、高圧コンデンサCo、C1・・・37、C′0、C
’Zφ昏・C’n38の配設個数を多くしなくても前記
合成インピーダンスZ02の値の可変範囲を広くとるこ
とができるものである。 以上説明した内容はあくまで本発明の一実施例に関する
ものであって、本発明が上記内容のみに限定されること
を意味するものではなく、例えば前記インピーダンス整
合部25を構成している高圧コンデンサに代えてコイル
を用いて前記インピーダンス整合部25を構成すること
としてもよく、或いは高圧コンデンサとコイルとの組合
せで前記インピーダンス整合部25を構成することとし
ても差支えない。 尚、本実施例では電磁界発生部27として蛍光灯5の外
壁にφ2.Ommのニクロム線をリング状に複数回巻回
して成るコイルを用いることとしたが、第5図、第6図
にて図示したような蛍光灯5の両端外壁に配設した電極
を電磁界発生部として用いても差支えない。 11立盈】 以上説明したように1本発明によれば、高周波電力給電
手段の出力側に、前記高周波電力給電手段側の出力イン
ピーダンスが可変可能なインピーダンス整合手段を設け
るとともに、制御手段により、発光手段からの発光量に
基づいて前記インピーダンス整合手段におけるインピー
ダンスの値を該値が前記発光手段におけるインピーダン
スの値と整合するように調整可能に構成して成ることと
したので、通常の商用電源よりもはるかに高周波で且つ
高電圧の電源を駆動電源に用いた場合であっても装置全
体としての劣化を早めるおそれがなく、光源の寿命に悪
影響を及ぼすおそれもなく、更には周囲にノイズを放出
するような不具合・もなく、光源の発光量を所望の値に
制御することが可能な照明装置を提供することができる
Various types of light emitting means used in lighting devices have been researched and developed, but in recent years the use of fluorescent lamps has become common from the perspective of energy saving. That is, for example, when comparing a fluorescent lamp and a general halogen lamp, the illuminance of a fluorescent lamp is generally on the order of 60 to 701 m/W, and the illuminance of a general halogen lamp is 20 to 30 m/W.
Compared to 1 m/W, the illuminance per IW is large and the efficiency is good. Fluorescent lamps also emit less heat to the surroundings than halogen lamps, and have many design advantages.For this reason, fluorescent lamps are often used as a general lighting method in homes and offices, etc. BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND ART BACKGROUND OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION BACKGROUND OF THE INVENTION As a light source for exposure in copying machines such as electrophotographic copying machines. Conventionally, when using a fluorescent lamp as a light source for exposure in a copying machine etc. as mentioned above,
For example, a lamp with power consumption on the order of 20 to 30 W is selected, and the oscillation frequency in the lighting circuit when lighting such a fluorescent lamp is set on the order of 40 to 50 KHz, and the oscillation frequency at both ends of the fluorescent lamp is set on the order of 40 to 50 KHz. The applied voltage is set to be on the order of several hundred volts. By the way, copying machines such as the electrophotographic copying machine mentioned above,
When using a fluorescent lamp as a light source for exposure, it has become necessary to increase the amount of exposure per unit time as a document reading light source in response to recent technical demands for faster copying speeds for copying machines. It's coming. In addition, the amount of light emitted by the fluorescent lamp itself used as a light source for exposure may be affected by the blackening of the fluorescent lamp due to the evaporation and scattering of electron emitting substances from the filament installed in the fluorescent lamp, or the breakage of the filament itself. There were problems such as a decrease in the temperature over time or a shortened lifespan. Therefore, in an attempt to solve these technical problems, a device was devised that removes the filament installed inside the fluorescent lamp and applies high voltage directly to both ends of the fluorescent lamp from the outside to generate a discharge. 5 shows an outline of such a device, and as is clear from FIG. 2 is driven to generate high-frequency oscillation (for example, sine wave oscillation), and the high-frequency oscillation output from the drive circuit 2 is transmitted to electrodes disposed on the outer walls of the fluorescent lamp 5 at both ends, for example, through a low-loss power supply l13. By applying an electric current to a conductive wire electrode 4 formed by winding a conductive wire, a discharge is generated between the conductive wire electrodes 4, causing the fluorescent lamp 5 to emit light.The fluorescent lamp 5 having the above-described configuration Since a filament is not required to cause the fluorescent lamp 5 to emit light, there is no restriction on drive voltage or current due to the presence of a filament, and the degree of freedom in design increases accordingly. The amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 can be increased because the voltage applied to the fluorescent lamp 5 and the magnitude of the supplied current can be freely set. By the way, if we show the specific means necessary to control the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 in the device shown in FIG. That is, according to FIG. 6, a DC power supply (for example, on the order of about 12 V DC) 6 corresponding to the drive power supply 1 described above supplies DC power to the oscillation section 7 constituting the drive circuit 2, and performs oscillation. The unit 7 receives power from the DC power supply 6 and is driven to generate high frequency oscillation (for example, on the order of 10MHz). A discharge is generated in the fluorescent lamp 5 by receiving the high frequency oscillation output from the oscillation unit 7 and boosting the voltage to the order of several KVp-p and applying the high frequency and high voltage to the conductive wire electrode 4 described above. An analog signal indicating the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 provided via the light amount sensor 9 and the light amount detecting portion lO1 integrator 11, which together with the D converter 12 and the control unit 13 constitute the aforementioned control system, is sent to the A/D converter. 12 and provided to the control section 13, the control section 13 applies PWM (pulse width variation) to the switching element 140 interposed between the oscillation section 7 and the boost section 8 based on the signal. rR)
A signal is applied to control the switching operation of the switching element 140 to adjust the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 so as to always maintain it at a predetermined amount. However, in the configuration shown in FIG. 6, it is necessary to apply a high frequency voltage of several KVP-P, lOMHz to the fluorescent lamp 5, so
This requires a drive system for high-frequency voltages on the order of MHz, and controlling such a drive system is technically much more difficult than controlling the drive system of a fluorescent lamp using a normal commercial power source. As mentioned above, in the so-called duty ratio (impact coefficient) control in which the control section 13 controls the switching operation of the switching element 140 using a PWM signal to control the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5, the normal commercial frequency is used. Unlike the light emission amount control of a fluorescent lamp when using the booster section 8, the drive current is large and the surge voltage during transients caused by the actance of the coil that constitutes the booster section 8 is also high, so the effect on the drive system is large. This results in accelerated deterioration of the entire device, and has the disadvantage that the above-mentioned high surge voltage adversely affects the life of the fluorescent lamp 5. Furthermore, there was also a problem that noise generated by controlling the duty ratio of the high voltage of several KVP-P mentioned above was emitted to the surroundings. ■ Therefore, the present invention was devised to improve the shortcomings and inconveniences of the conventional technology as described above, and its purpose is to drive a power source with a much higher frequency and voltage than a normal commercial power source. Even when used for The object of the present invention is to provide a lighting device that can be controlled to a specific value. . - The above object is achieved by a lighting device according to the present invention. In summary, the present invention provides a light emitting means that receives high frequency power to generate an electromagnetic field and generates light by the generated electromagnetic field, and a high frequency power feeding means that outputs high frequency power for driving the light emitting means. and a control means for controlling driving of the high-frequency power feeding means according to the detected amount of light emitted from the light-emitting means. An impedance matching means whose output impedance is variable is provided, and the control means matches an impedance value in the impedance matching means with an impedance value in the light emitting means based on the amount of light emitted from the light emitting means. This lighting device is characterized in that it is configured so that it can be adjusted as follows. Support 11 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a lighting device according to an embodiment of the present invention, and as is clear with reference to FIG. a fluorescent lamp 5 and an electromagnetic field generating means, that is, an electromagnetic field generating section 27, a drive circuit 2 as a high frequency power feeding means as a drive system that supplies driving power to the fluorescent lamp 5, and a control means, that is, a control section 13. In the configuration, the impedance matching unit 25, which is capable of variable adjustment of impedance by the control unit 13, is connected to the drive circuit 2.
The configuration is such that it is interposed between the output side of the electromagnetic field generator 27 and the electromagnetic field generating section 27. The drive circuit 2 described above includes an LC oscillation circuit, and a high-frequency oscillation section 7 that receives power from a DC power supply 6 and outputs high-frequency power of about 5 to IOW at an oscillation frequency on the order of, for example, IOMHz. , and a high-frequency amplification section 18 that receives the high-frequency power output from the high-frequency oscillation section 7, amplifies it to about 200 W, and outputs the amplified power. The fluorescent lamp 5 has the above-mentioned electromagnetic field generating section 27 on the outside thereof.
When a magnetic field is generated in the electromagnetic field generating section 27, the internal electrons are accelerated by the generated magnetic field, Hg is excited, and a discharge is generated, thereby emitting light. The electromagnetic field generating section 27 includes a φ2. A coil made by winding a 0mm nichrome wire multiple times in a ring shape is used, and receives the high frequency power output from the high frequency amplification section 18 through the impedance matching section 25 described above, and uses electromagnetic induction to power the fluorescent lamp. 5 to generate a magnetic field. The control system centered on the control section 13 described above includes a control section 13 and a photocell, which is disposed near the fluorescent lamp 5 and detects the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5. connected to the sensor 9 and the input side of the control unit 13;
A light amount detection section 10 that converts the optical signal from the light amount sensor 9 into a current signal, an integrator 11 that converts the current signal from the light amount detection section 10 into a voltage signal, and an A/D that digitizes the voltage signal from the integrator 11. Input section 22 consisting of converter 12
and an output section that is connected between the output side of the control section 13 and the impedance matching section 25 and includes a decoder 15 that receives an output signal from the control section 13, and a driver 16 that receives the output signal from the decoder 15. 20.20. The control unit 13 is composed of a CPU 130 that performs arithmetic and logical operations, and a ROM 131 that stores in advance digital data regarding the appropriate light amount of the fluorescent lamp 5, for example, the maximum light amount as described later.
U130 calculates a difference value between the detection value data provided from the light amount sensor 9 via the input unit 22 and the digital data, and outputs a predetermined signal to the output unit 20.20 according to the difference value, The combined impedance of the impedance matching section 25 is adjusted so that the detected value data provided from the light amount sensor 9 matches the data stored in the ROM 131. The internal configuration of the impedance matching section 25 described above is as shown in FIG. 2, for example. That is, as is clear with reference to FIG. 2, the impedance matching section 25 according to one embodiment of the present invention includes a high voltage capacitor Co
37, C'o to C'n38 and switching element 5o
-5n39, S'. ~S''n40 are connected in a matrix.The high voltage capacitor C. ~Cn37 and C'o-C''n38 have a frequency characteristic with a withstand voltage of the order of 3KV, for example. A high voltage capacitor with excellent low loss is used. Switching elements with small contact capacitance and high withstand voltage are used for the switching elements S o to S n 39 and S"o-3' n40, and each of these switching elements 5oNSn3
9. S”o-3”n40 is the driver 16.1 mentioned above.
6 and decoder 15.15, the high voltage capacitors 5o-3n37 and S'o-3'n38
The composite impedance of the impedance matching section 25 formed between the two is made variable. Next, by interposing the impedance matching section 25 having the above-described configuration between the output side of the drive circuit 2 and the electromagnetic field generating section 27 and variably adjusting the composite impedance in the impedance matching section 25, the fluorescence The reason why it is possible to control the amount of light emitted from the lamp 5 to a desired value (ie, the maximum value of the amount of light emitted) will be explained. As illustrated in FIG. The input impedance of the electromagnetic field generating section 27 and the fluorescent lamp 5, which are loads of the drive circuit 2, viewed from the drive circuit 2 side through the impedance matching section 25 is set to 201, and the input impedance of the drive circuit z side viewed from the load side, i.e. Impedance matching section 2
If the output impedance of 5 is 202, ZO1=Z
It is a well-known fact that maximum power is supplied from the drive circuit 2 to the load side only when the O2 relationship holds, that is, when the input impedance and output impedance match. That is, if the input impedance Z01 on the load side described above is a constant value, the power supplied from the drive circuit 2 to the load can be greatly varied by varying the output impedance Z02 on the drive circuit 2 side, and This tendency becomes more pronounced as the frequency increases, as in the case of lighting the fluorescent lamp 5 at a high frequency of 10 MHz as in the embodiment. FIG. 4 shows the fluctuation of the power supplied to the load side when the output impedance Z02 of the impedance matching section 25 is varied, and the vertical axis shows the value of the power P (W), and the horizontal The axes represent the value of the output impedance ZO2 in the impedance matching section 25, the curve ii Po represents the value of the power supplied from the drive circuit 2, and the curve P' represents the input impedance Z01 on the load side and the impedance matching section 25. Side output impedance Z0
The curve P″ shows the value of the reactive power loss reflected from the load side when there is a mismatch between . Point A set on the horizontal axis described above indicates the value of ZO2 when it matches Zol. As is clear with reference to FIG. 4, when the value of ZO2 is point A, that is, zoi=
It can be seen that the value of P'' is maximum when zO2. Therefore, in one embodiment according to the present invention as described above, the value of the output impedance 202 in the impedance matching section 25 is as shown in FIG. The value P'' of the power actually supplied to the load when it matches the value at point A shown in the diagram
The light amount value data at the time of layer ax is stored in the ROM 131 in advance, and the detected value data output from the light amount sensor 9 and inputted to the control section 13 via the input section 22 is the P''■
CPU 13 so that it matches the light amount value data at the time of aX.
By variably adjusting the combined impedance in the impedance matching section 25, it is possible to supply maximum power to the load side, and therefore the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 can be adjusted to the maximum. Below, the operation of variable adjustment of the composite impedance of the impedance matching section 25 in the lighting device according to an embodiment of the present invention will be described. From the light amount sensor 9 to the input section 22
When data indicating the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 is input to the CPU 130 via and outputs a control signal to the output section 20.20 so that the difference value becomes O. As a result, the switching element 5
o-3n39 and S'o-3'n40 perform switching operations. For example, the C
Switching element So according to a control signal given from PU130. S,, Sz・Fist・5n39 and switching element S'o4
In the case where only the high voltage capacitor 0 performs a closing operation, the combined impedance in the impedance matching section 25 is the combined capacitance of the high voltage capacitor Co, C1Φ-fist・Cn37 in series, and the parallel combined capacitance of the high voltage capacitor Co37 and high voltage capacitor C'o38. It will be determined by the combined capacity. By variably adjusting the value of the composite impedance Z02 in the impedance matching section 25 in this way, when the value of the composite impedance Z02 matches the value of point A shown in FIG. Since the electric power is given to the electromagnetic field generator 27, the amount of light emitted from the fluorescent lamp 5 reaches the maximum value, and as a result, the detected value data and the ROM 131 are given from the light amount sensor 9 to the CPU 130 via the input section 22. As described above, according to the lighting device according to the embodiment of the present invention, the impedance matching unit 25 is controlled by the control signal output from the control unit 13. Since the composite impedance is variably adjusted in
Since the value of the composite impedance Z02 can be freely varied by simply varying the control signal applied to the o-5'n40, the high-voltage capacitors Co, C1...37, C'0, C
It is possible to widen the variable range of the value of the composite impedance Z02 without increasing the number of 'Zφ C'n38. The content explained above is only related to one embodiment of the present invention, and does not mean that the present invention is limited only to the above content. Alternatively, the impedance matching section 25 may be configured using a coil, or the impedance matching section 25 may be configured using a combination of a high voltage capacitor and a coil. In this embodiment, a φ2. We decided to use a coil made by winding a 0mm nichrome wire multiple times in a ring shape, but the electromagnetic field was generated using electrodes placed on the outer wall at both ends of the fluorescent lamp 5 as shown in Figures 5 and 6. There is no problem even if it is used as a part. 11. As explained above, according to the present invention, impedance matching means is provided on the output side of the high-frequency power feeding means, and the output impedance of the high-frequency power feeding means can be varied, and the control means controls the light emission. The impedance value in the impedance matching means can be adjusted based on the amount of light emitted from the means so that the impedance value matches the impedance value in the light emitting means. Even if a much higher frequency and higher voltage power source is used as the drive power source, there is no risk of accelerating the deterioration of the device as a whole, there is no risk of adversely affecting the lifespan of the light source, and there is no risk of emitting noise to the surroundings. It is possible to provide a lighting device that can control the amount of light emitted from a light source to a desired value without such problems.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、本発明の一実施例に従う照明装置を示すブロ
ック図である。 第2図は、本発明の一実施例に従う照明装置に適用され
るインピーダンス整合部の内部構成を示すブロック図で
ある。 第3図は、本発明の一実施例に従う照明装置における駆
動回路側の出力インピーダンスと負荷側の入力インピー
ダンスとの相互関係を示した図である。 第4図は1本発明の一実施例に従う負荷に給電される電
力とインピーダンス整合部における合成インピーダンス
の値との関係を表わす特性曲線を示した図である。 第5図は、従来技術に従う照明装置を示すブロック図で
ある。 第6図は、前記第5図にて照明装置の構成の詳細を示す
ブロック図である。 2:駆動回路 5:蛍光灯 13:制御部 25:インピーダンス整合部 27:電磁界発生部 第2図 第3図    第4図 インビークンス
FIG. 1 is a block diagram showing a lighting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing the internal configuration of an impedance matching section applied to a lighting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 3 is a diagram showing the mutual relationship between the output impedance on the drive circuit side and the input impedance on the load side in a lighting device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a characteristic curve representing the relationship between the power supplied to the load and the value of the composite impedance in the impedance matching section according to one embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram showing a lighting device according to the prior art. FIG. 6 is a block diagram showing details of the configuration of the lighting device shown in FIG. 5. 2: Drive circuit 5: Fluorescent lamp 13: Control section 25: Impedance matching section 27: Electromagnetic field generation section Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 Inevitability

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)高周波電力の給電を受けて電磁界を発生させ該発生
した電磁界によつて光を発生する発光手段と、前記発光
手段を駆動するための高周波電力を出力する高周波電力
給電手段と、検知した前記発光手段からの発光量に応じ
て前記高周波電力給電手段の駆動を制御する制御手段と
を有する照明装置において、前記高周波電力給電手段の
出力側に、前記高周波電力給電手段側の出力インピーダ
ンスが可変可能なインピーダンス整合手段を設けるとと
もに、前記制御手段により、前記発光手段からの発光量
に基づいて前記インピーダンス整合手段におけるインピ
ーダンスの値を該値が前記発光手段におけるインピーダ
ンスの値と整合するように調整可能に構成して成ること
を特徴とする照明装置。 2)前記発光手段は、前記高周波電力給電手段からの給
電を受けて電磁界を発生する電磁界発生手段と、前記電
磁界発光手段において発生した電磁界によつて発光する
蛍光灯とから成ることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の照明装置。 3)前記電磁界発生手段は前記蛍光灯の外壁にφ2.0
mmのニクロム線をリング状に複数回巻回して成ること
を特徴とする特許請求の範囲第2項記載の照明装置。 4)前記電磁界発生手段は、前記蛍光灯の両端外壁に配
設した電極から成ることを特徴とする特許請求の範囲第
2項記載の照明装置。 5)前記高周波電力給電手段は、直流電源より給電され
た直流電力を受けて高周波電力を発生する高周波電力発
生手段と、前記高周波電力発生手段から出力された高周
波電力を受けて増幅する高周波電力増幅手段とから成る
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項〜第4項のいず
れかの項に記載の照明装置。 6)前記インピーダンス整合手段は、複数の容量素子と
前記制御手段から出力される制御信号に応じてスイッチ
ング動作する複数のスイッチング素子とがマトリクス状
に接続されて成り、前記制御手段から出力される制御信
号によつて前記各々のスイッチング素子がスイッチング
動作することにより前記インピーダンス整合手段全体と
しての合成容量の可変が可能に構成されて成ることを特
徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかの項
に記載の照明装置。 7)前記インピーダンス整合手段は、複数の誘導素子と
前記制御手段から出力される制御信号に応じてスイッチ
ング動作する複数のスイッチング素子とがマトリクス状
に接続されて成り、前記制御手段から出力される制御信
号によつて前記各々のスイッチング素子がスイッチング
動作することにより前記インピーダンス整合手段全体と
しての合成誘導量の可変が可能に構成されて成ることを
特徴とする特許請求の範囲第1項〜第5項のいずれかの
項に記載の照明装置。 8)前記インピーダンス整合手段は、複数の誘導素子及
び容量素子と前記制御手段から出力される制御信号に応
じてスイッチング動作する複数のスイッチング素子とが
マトリスク状に接続されて成り、前記制御手段から出力
される制御信号によつて前記各々のスイッチング素子が
スイッチング動作することにより前記インピーダンス整
合手段全体としての合成インピーダンスの可変が可能に
構成されて成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項
〜第5項のいずれかの項に記載の照明装置。
[Scope of Claims] 1) A light-emitting device that receives high-frequency power to generate an electromagnetic field and generates light by the generated electromagnetic field, and a high-frequency device that outputs high-frequency power to drive the light-emitting device. In a lighting device comprising a power feeding means and a control means for controlling driving of the high frequency power feeding means according to the detected amount of light emitted from the light emitting means, the high frequency power feeding means is connected to the output side of the high frequency power feeding means. An impedance matching means whose output impedance on the means side is variable is provided, and the control means adjusts the value of impedance in the impedance matching means based on the amount of light emitted from the light emitting means to the value of the impedance in the light emitting means. A lighting device characterized in that it is configured to be adjustable so as to match the lighting device. 2) The light emitting means includes an electromagnetic field generating means that generates an electromagnetic field by receiving power from the high frequency power feeding means, and a fluorescent lamp that emits light by the electromagnetic field generated by the electromagnetic field emitting means. Claim 1 characterized by
The lighting device described in Section 1. 3) The electromagnetic field generating means has a diameter of 2.0 mm on the outer wall of the fluorescent lamp.
3. The illumination device according to claim 2, characterized in that the lighting device is made by winding a nichrome wire having a diameter of 1.5 mm in a plurality of turns in a ring shape. 4) The lighting device according to claim 2, wherein the electromagnetic field generating means comprises electrodes disposed on outer walls at both ends of the fluorescent lamp. 5) The high-frequency power feeding means includes a high-frequency power generation means that receives DC power supplied from a DC power supply and generates high-frequency power, and a high-frequency power amplification that receives and amplifies the high-frequency power output from the high-frequency power generation means. An illumination device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises means. 6) The impedance matching means is composed of a plurality of capacitance elements and a plurality of switching elements connected in a matrix that perform switching operations according to control signals output from the control means, and the impedance matching means is configured to have a plurality of capacitance elements and a plurality of switching elements connected in a matrix in response to a control signal output from the control means. Claims 1 to 5 are characterized in that the combined capacitance of the impedance matching means as a whole can be varied by switching each of the switching elements in response to a signal. A lighting device according to any of the sections. 7) The impedance matching means is composed of a plurality of inductive elements and a plurality of switching elements that perform switching operations according to the control signals output from the control means, connected in a matrix, and the impedance matching means is configured to control the control output from the control means. Claims 1 to 5 are characterized in that the combined induction amount of the impedance matching means as a whole can be varied by switching each of the switching elements in response to a signal. The lighting device described in any of the above. 8) The impedance matching means is composed of a plurality of inductive elements, a capacitive element, and a plurality of switching elements that perform switching operations according to a control signal output from the control means, which are connected in a matrix shape, Claims 1 to 3 are characterized in that the combined impedance of the impedance matching means as a whole can be varied by switching each of the switching elements in response to a control signal given to the impedance matching means. The lighting device according to any one of Item 5.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019034117A (en) * 2017-06-26 2019-03-07 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Systems and methods for operating light system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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