(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電ガス体を封入した無電極放電灯に近接して誘導コイルを配置し、この誘導コイルにインピーダンス整合回路を介して高周波発振器の高周波出力を印加し、前記誘導コイルに誘導される高周波電界によって無電極放電灯内の放電ガス体を放電させて無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置に用いられるインピーダンス整合回路の調整方法であって、
周期的にＬｏｗ／Ｈｉｇｈに反転する点滅制御信号に応じて、前記高周波発振器の高周波出力の発生／停止を制御することで、無電極放電灯を周期的に点滅させる点滅回路を設け、
該点滅制御信号が反転した後、前記高周波発振器が高周波出力を発生している状態にある時の、無電極放電灯の安定点灯開始までに要する時間を観測すると共に、
観測された安定点灯開始までに要する時間が略最小となる方向にインピーダンス整合回路のインピーダンス値を調整する
無電極放電灯点灯装置のインピーダンス整合回路調整方法。
【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供給して発光させる無電極放電灯点灯装置のインピーダンス整合回路調整方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高輝度、長寿命などの特徴を持つ光源として無電極放電灯が研究されている。図３に無電極放電灯の点灯装置のブロック図を示す。図中、１は発振回路、４は整合回路、６は増幅回路、７は無電極放電灯、８は励磁用の誘導コイル、９はスイッチ、１０は電源である。発振回路１は小電力の発振を行う。この発振回路１からの発振出力は増幅回路６により必要な電力まで増幅される。増幅回路６の出力は、整合回路４を介して駆動用のコイル８に印加される。この整合回路４では、増幅回路６とコイル８の間のインピーダンス整合を行うものである。コイル８は無電極放電灯７に近接するように巻かれており、無電極放電灯７内のガスに高周波電力を供給する。電源１０は、発振回路１と増幅回路６に駆動電力を供給するものであり、その電力はスイッチ９を介して供給される。つまり、このスイッチ９は電源を入／切するためのスイッチである。
【０００３】
図４は従来の無電極点灯装置の具体回路図である。図中、１は、水晶振動子Ｘを用いた発振回路であり、コイルＬ6 とコンデンサ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。発振回路１の発振出力を増幅するプリアンプ２は、トランジスタＱ4 によりＣ級増幅を行っており、コイルＬ5 とコンデンサＣ17により発振周波数に同調するように構成している。抵抗Ｒ8 〜Ｒ10からなる回路は減哀器を構成しており、抵抗Ｒ11はコイルＬ5 のＱを下げるために挿入されている。フィルタ回路３は、チョークコイルＬ3 、コンデンサＣ4 等から構成され、高周波が電源１０に帰還することを防いでいる。プリアンプ２の出力を更に高周波電力増幅するメインアンプ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挿入してあり、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接続してある。整合回路４はコンデンサＣ18〜Ｃ20等で構成され、メインアンプ５の出力と後段の無電極放電灯７及び駆動用コイル８とのインダクタンス整合を行っている。無電極放電灯７は希ガスと水銀蒸気等を内部に封入したものであり、この無電極放電灯７の外周には、数ターンの空心コイルとした駆動用のコイル８が近接して配置されており、この駆動用のコイル８により整合回路４から入力された高周波電力を無電極放電灯７内の発光ガスに供給している。なお、抵抗Ｒ11、コイルＬ7 、抵抗Ｒ12は無くてもよい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の従来例においては、整合回路４のインダクタンス整合が安定しないという問題があった。すなわち、整合回路４の定数を設定しても、部品のバラツキ、無電極放電灯７のバラツキによって、始動しにくいものがあったり、場合によっては、始動しないものがあった。また、無電極放電灯７が無い状態で、整合回路４の定数を設定しても、同様の問題が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、無電極放電灯に近接配置された誘導コイルにインピーダンス整合回路を介して高周波発振器の高周波出力を印加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おいて、インピーダンス整合回路を最適に調整できる調整方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図１に示すように、放電ガス体を封入した無電極放電灯７に近接して誘導コイル８を配置し、この誘導コイル８にインピーダンス整合回路４を介して高周波発振器の高周波出力を印加し、前記誘導コイル８に誘導される高周波電界によって無電極放電灯７内の放電ガス体を放電させて無電極放電灯７を点灯させる無電極放電灯点灯装置に用いられるインピーダンス整合回路４の調整方法であって、周期的にＬｏｗ／Ｈｉｇｈに反転する点滅制御信号に応じて、前記高周波発振器の高周波出力の発生／停止を制御することで、無電極放電灯７を周期的に点滅させる点滅回路１１を設け、該点滅制御信号が反転した後、前記高周波発振器が高周波出力を発生している状態にある時の、無電極放電灯７の安定点灯開始までに要する時間Ｔを観測すると共に、観測された安定点灯開始までに要する時間Ｔが略最小となる方向にインピーダンス整合回路４のインピーダンス値を調整することを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】
図５は、本発明の動作を説明するための動作波形図である。図中、（イ）は電源１０より流れる入力電流であり、（ロ）は誘導コイル８の両端の出力電圧である。まず、時刻ｔ1 において、スイッチ９がオンして電源１０が投入されると、誘導コイル８の両端に高い電圧が印加される。このとき、入力電流として、図５（イ）に示すように、大きい電流が流れる。次に、時刻ｔ2 において、無電極放電灯７が点灯すると、誘導コイル８の両端電圧、入力電流は共に減少する。時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までの期間Ｔは、誘導コイル８に電圧が印加されて、放電灯７が点灯するまでの時間であり、ここでは「点弧始動時間」と称する。図４に示す整合回路４におけるコンデンサＣｖの容量変化に対して、上記の点弧始動時間Ｔ（ｍｓｅｃ）と、放電灯が無負荷時の出力電圧Ｖｏ（Ｖ）の変化を図６に示す。この図から明らかなように、点弧始動時間Ｔが最小となるときには、放電灯の無負荷時における誘導コイル８の両端電圧がほぼ最大となっている。したがって、点弧始動時間Ｔが最小となったとき、放電灯７が最も点弧しやすくなる。そこで、部品のばらつき、放電灯７のばらつき等には関係なく、個々の無電極点灯装置において、点弧始動時間Ｔを最小にすることによって、放電灯７が始動しないことがなくなる。
【０００８】
【実施例】
図１は本発明の好ましい実施例の回路図である。上述の図４に示した回路では、電源スイッチ９をオンして、入力電流波形を観測して点弧始動時間Ｔが最小となるように可変コンデンサＣｖを調整する必要があるが、電源スイッチ９を入れる時にのみ、点弧始動時間Ｔを観測できるので、可変コンデンサＣｖを最適値に調整することが極めて難しい。そこで、図１の回路では、図４の回路において、点滅回路１１を追加したものであり、他の回路構成は同様である。この点滅回路１１は、ＭＯＳトランジスタＱ3 と、そのゲートに接続された放電抵抗Ｒ14からなり、ＭＯＳトランジスタＱ3 のドレインは、プリアンプ２におけるトランジスタＱ4 のベースに接続されており、ソースはグランドに接続されている。そして、ＭＯＳトランジスタＱ3 のゲートには、点滅制御信号が入力されている。
【０００９】
本実施例において、ＭＯＳトランジスタＱ3 のゲート・ソース間の電圧がゼロ又はオープン状態にあるときには、ＭＯＳ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 のベースには発振回路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。なお、トランジスタＱ4 のベース電圧が負電圧になると、ＭＯＳトランジスタＱ3 のドレイン・ソース間には電流が流れるため、トランジスタＱ4 のベース電圧は０に近づくが、ベース電圧が０でも負でもトランジスタＱ4 はオフ状態となるので無関係である。
【００１０】
ところが、ＭＯＳトランジスタＱ3 のゲートに充分に高い電圧（例えば、ＮＥＣ製の２ＳＫ６５４で６Ｖ以上）が加わると、ＭＯＳトランジスタＱ3 のドレイン・ソース間は短絡状態となり、その結果、トランジスタＱ4 のベース電圧は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。この時、ＭＯＳトランジスタＱ3 の短絡により発振回路１の負荷インピーダンスが急激に変化し、発振停止などの現象が起こるのを避けるため、抵抗Ｒ9 として１０Ω程度の抵抗を挿入している。この抵抗Ｒ8 〜Ｒ10で構成される減衰器は、無電極放電灯７の点灯中の負荷変動の影響を小さくしている。また、トランジスタＱ4 がオープン状態となった場合に、メインアンプ５が自励発振することを避けるために抵抗Ｒ11を挿入しているが、この抵抗Ｒ11は省いてもよい。
【００１１】
図１に示す回路の動作波形を図２に示した。図中、（ａ）は点滅制御信号、（ｂ）は入力電流、（ｃ）はコイル８の両端に生じる出力電圧である。図２（ａ）の期間Ｔａに点滅制御信号が印加されると、ＭＯＳトランジスタＱ3 がオンし、メインアンプ５の発振が停止する。次に、期間Ｔｂにおいて点滅制御信号が零になると、ＭＯＳトランジスタＱ3 がオフとなり、メインアンプ５の発振が開始し、点弧始動時間Ｔの経過後に、放電灯７が安定点灯する。従って、点滅制御信号を間欠的にＭＯＳトランジスタＱ3 に印加することによって、点弧始動時間Ｔが各サイクル毎に観測され、可変コンデンサＣｖの容量を変化させることにより、点弧始動時間Ｔが最小となるように調整することが容易となる。
【００１２】
なお、本実施例では、図１において、点弧始動時間Ｔが最小となるように、コンデンサＣｖの容量を設定しているが、必ずしも最小点のみに限定されるものではなく、放電灯７が始動するために必要な出力電圧以上であれば、最小点の近傍に設定してもよい。
【００１３】
【発明の効果】
本発明の無電極放電灯点灯装置のインピーダンス整合回路調整方法にあっては、上述のように、放電ガス体を封入した無電極放電灯に近接して誘導コイルを配置し、この誘導コイルにインピーダンス整合回路を介して高周波発振器の高周波出力を印加し、前記誘導コイルに誘導される高周波電界によって無電極放電灯内の放電ガス体を放電させて無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置に用いられるインピーダンス整合回路の調整方法であって、周期的にＬｏｗ／Ｈｉｇｈに反転する点滅制御信号に応じて、前記高周波発振器の高周波出力の発生／停止を制御することで、無電極放電灯を周期的に点滅させる点滅回路を設け、該点滅制御信号が反転した後、前記高周波発振器が高周波出力を発生している状態にある時の、無電極放電灯の安定点灯開始までに要する時間を観測すると共に、観測された安定点灯開始までに要する時間が略最小となる方向にインピーダンス整合回路のインピーダンス値を調整するものであるから、最も始動しやすく、安定に点灯するように調整することが可能となる。
【００１４】
また、本発明にあっては、周期的にＬｏｗ／Ｈｉｇｈに反転する点滅制御信号に応じて、前記高周波発振器の高周波出力の発生／停止を制御することで、無電極放電灯を周期的に点滅させる点滅回路を設けたので、無電極放電灯に高周波出力を印加してから放電灯が点弧するまでの時間を点滅制御信号の各サイクルごとに測定することができ、回路定数の調整作業が容易に行えるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の好ましい実施例の回路図である。
【図２】  本発明の好ましい実施例の動作波形図である。
【図３】  従来例の概略構成を示すブロック図である。
【図４】  従来例の具体的な構成を示す回路図である。
【図５】  本発明の動作説明のための波形図である。
【図６】  本発明の動作説明のための特性図である。
【符号の説明】
１    発振回路
２    プリアンプ
３    フィルタ回路
４    整合回路
５    メインアンプ
６    増幅回路
７    無電極放電灯
８    励磁用の誘導コイル
１１  点滅回路
【図１】
0003707802.tif 000002
【図２】
0003707802.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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