(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源と、直流電源からの電力供給を受け高周波電力を出力する高周波回路と、少なくとも無電極放電灯を有し、高周波回路から高周波電力が供給される負荷回路と、高周波回路と負荷回路を接続する同軸ケーブルとを備えた無電極放電灯点灯装置において、直流電源の一端側をコンデンサを含む第１のインピーダンス要素を介して接地するとともに、直流電源の一端側と異なる電位側の同軸ケーブルの出力端をコンデンサを含む第２のインピーダンス要素を介して接地し、同軸ケーブルの出力端のうち第２のインピーダンス要素を接続していない一端側をコンデンサを含む第４のインピーダンス要素を介して接地し、第４のインピーダンス要素と第１のインピーダンス要素の合成インピーダンスが第２のインピーダンス要素のインピーダンスと等しいことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
【請求項２】
第1のインピーダンス要素を介して直流電源の正極端側を接地した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。
【請求項３】
第1のインピーダンス要素を介して直流電源の負極端側を接地した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。
【請求項４】
高周波回路と誘導コイル及び無電極放電灯とのインピーダンスを整合するマッチング回路を負荷回路に備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の無電極放電灯点灯装置。
【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】
特開平１０−１０６７７７号公報に開示された従来の無電極放電灯点灯装置の回路図を図６に、その概略図を図７にそれぞれ示す。
【０００３】
この無電極放電灯点灯装置は、交流電源６１から交流電力を入力として交流／直流変換を行う直流電源回路６２（例えば降圧チョッパ回路）と、透明、または内面に蛍光体が塗布された球状のガラスバルブ内に不活性ガス、金属蒸気等の放電ガス（例えば水銀、希ガスなど）を封入した無電極放電灯３と、この無電極放電灯３の球状のガラスバルブの外周に沿って近接配置した誘導コイルＬ２と、この誘導コイルＬ２に高周波電流を供給するための発振器６５及び高周波電力増幅器６６と、高周波電力増幅器６６と誘導コイルＬ２及び無電極放電灯３とのインピーダンスのマッチングをとり反射をなくして無電極放電灯３に効率よく高周波電力を伝達するマッチング回路６７とを備えて構成され、発振器６５と高周波電力増幅器６６及びマッチング回路６７とで高周波回路６９を構成している。
【０００４】
そして、発振器６５及び高周波電力増幅器６６から誘導コイルＬ２に対して数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Ｌ２に高周波電磁界を発生させて無電極放電灯３に高周波電力を供給し、無電極放電灯３内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生させるようにされている。
【０００５】
また、直流電源回路６２は、入力線８０，８０を介して発振器６５及び高周波電力増幅器６６の電源入力端に接続され、発振器６５及び高周波電力増幅器６６は、上述のように数ＭＨｚから数百ＭＨｚで動作しており、以下これらを合わせて高周波領域と呼び、一方、交流／直流変換を行う直流電源回路６２は数十Ｈｚから数百ｋＨｚで動作しているが、以下これを低周波領域と呼ぶ。
【０００６】
このように構成された無電極放電灯点灯装置は、低周波領域と高周波領域とを導電性を有する１つのシールドケース７２に収容させるとともに、交流電源６１の両端に接続されたコンデンサ８４と交流電源６１の一端とシールドケース７２を接続するコンデンサ８５とからなる第１のアース回路９１と、シールドケース７２内部の入力線８０，８０間に設けられたコンデンサ８１，８２の直列回路とコンデンサ８１，８２の接続点及びシールドケース７２の内壁を接続するコンデンサ８３とからなる第２のアース回路９２と、無電極放電灯３と誘導コイルＬ２とで構成される負荷回路３０の入力端（または高周波回路６９の出力端）とシールドケース７２とを接続するコンデンサ８６からなる第３のアース回路９３とを備えている。
【０００７】
上記従来例の構成において、図７の概略図に示すように、降圧チョッパ回路を有する直流電源回路６２で発生する低周波ノイズは、インピーダンス要素であるコンデンサ８４及び８５からなる第１のアース回路９１と、インピーダンス要素であるコンデンサ８１，８２及び８３からなる第２のアース回路９２とを介してシールドケース７２に流れ、同図に破線７５で示すように互いに打ち消しあうため、直流電源回路６２で発生する低周波ノイズが低減できる。また、高周波回路６９と負荷回路３０で発生する高周波ノイズは、インピーダンス要素であるコンデンサ８１，８２及び８３からなる第２のアース回路９２と、インピーダンス要素であるコンデンサ８６からなる第３のアース回路９３とを介してシールドケース７２に流れ、同図に破線７６で示すように互いに打ち消しあって低減されるため、高周波回路６９と負荷回路３０で発生してシールドケース７２の外部に漏れる高周波ノイズを低減できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例においては、直流電源回路６２の出力端と大地アース間に雷サージなどの外来サージ電圧が印加されると、直流電源回路６２の両出力端から大地アースをみたインピーダンスが互いに異なるので高周波回路６９に高い電圧が発生する。このため、高周波回路６９のスイッチング要素にストレスがかかり、最悪の場合には高周波回路６９が破壊してしまうという問題や、このような不具合を防ぐために高耐圧の部品が必要となるという問題がある。
【０００９】
本発明の目的は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、大地アースと電源出力端との間に雷サージなどの外来サージ電圧が印加されたときにおいて、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路の破壊を防止することができ、さらに雑音の発生を低減することができる無電極放電灯点灯装置を提供することにある。
【００１０】
【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の発明は、直流電源と、直流電源からの電力供給を受け高周波電力を出力する高周波回路と、少なくとも無電極放電灯を有し、高周波回路から高周波電力が供給される負荷回路と、高周波回路と負荷回路を接続する同軸ケーブルとを備えた無電極放電灯点灯装置において、直流電源の一端側をコンデンサを含む第１のインピーダンス要素を介して接地するとともに、直流電源の一端側と異なる電位側の同軸ケーブルの出力端をコンデンサを含む第２のインピーダンス要素を介して接地し、同軸ケーブルの出力端のうち第２のインピーダンス要素を接続していない一端側をコンデンサを含む第４のインピーダンス要素を介して接地し、第４のインピーダンス要素と第１のインピーダンス要素の合成インピーダンスが第２のインピーダンス要素のインピーダンスと等しいことを特徴とし、第１のインピーダンス要素及び第２のインピーダンス要素のそれぞれ一端を直流電源からみて電位の異なるところに接続して他端を接地させていることによって、大地アースと直流電源間に例えば雷などの外来サージ電圧が印加されても、高周波回路に高い電圧がかからず、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路の破壊を防止することができるとともに、雑音の発生を低減することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、第1のインピーダンス要素を介して直流電源の正極端を接地したことを特徴とし、請求項１の発明と同様の作用を奏する。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、第1のインピーダンス要素を介して直流電源の負極端を接地したことを特徴とし、請求項１の発明と同様の作用を奏する。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項１〜３の何れかの発明において、高周波回路と誘導コイル及び無電極放電灯とのインピーダンスを整合するマッチング回路を負荷回路に備えたことを特徴とし、マッチング回路によって、高周波回路と誘導コイル及び無電極放電灯とのインピーダンスのマッチングをとり反射をなくして無電極放電灯に効率良く高周波電力を伝達することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について説明する前に、本発明に関連する参考例について説明する。
（参考例１）
本参考例における基本構成は従来例と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本参考例の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００２４】
本参考例の構成は、従来例と比べて、直流電源回路６２に代えて直流電源１と後述する同軸ケーブル２とを設け、さらに直流電源１の正極端側をインピーダンス要素Ｚ１を介して接地している点で異なっている。
【００２５】
図１に示すように、本参考例は、直流電源１と、直流電源１の直流電力を高周波電力に変換する高周波回路２０と、無電極放電灯３及び誘導コイルＬ２を有する負荷回路３０と、高周波回路２０と負荷回路３０を接続する同軸ケーブル２とを備え、直流電源１の正極端側が第１のインピーダンス要素Ｚ１を介して接地されるとともに、直流電源１の負極端側に接続された同軸ケーブル２の外部導体２ｂが第２のインピーダンス要素Ｚ２を介して接地されて構成される。
【００２６】
また、高周波回路２０はスイッチング要素Ｑ１，Ｑ２の直列回路とインダクタＬ１及びコンデンサＣ１からなる共振回路２１とから所謂Ｄ級増幅回路を形成し、スイッチング要素Ｑ１，Ｑ２を交互に繰り返してオン／オフすることで直流電力が高周波電力に変換される。なお、このような回路構成の高周波回路２０は従来周知であるので詳しい説明は省略する。
【００２７】
上記本参考例において、定常動作時においては、高周波回路２０のスイッチング要素Ｑ１，Ｑ２を交互にオン／オフさせることによって同軸ケーブル２を介して誘導コイルＬ２に数百ｋＨｚから数百ＭＨｚの高周波電流を流し、誘導コイルＬ２に高周波電磁界を発生させて無電極放電灯３内に高周波プラズマ電流を発生させて紫外線もしくは可視光を発生させている。
【００２８】
このとき、第１のインピーダンス要素Ｚ１及び第２のインピーダンス要素Ｚ２のそれぞれ一端を直流電源からみて電位の異なるところに接続して他端を接地させているので、大地アースと直流電源１間に例えば雷などの外来サージ電圧が印加されても、高周波回路２０に高い電圧がかからず、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路２０の破壊を防止することができる。さらにこのとき、第１のインピーダンス要素Ｚ１と第２のインピーダンス要素Ｚ２のそれぞれのインピーダンスを略同等にすることによって高周波回路２０にかかる電圧をさらに低く抑えることができる。
【００２９】
また、第１のインピーダンス要素Ｚ１と第２のインピーダンス要素Ｚ２は、図２（ａ）に示すように、１個のコンデンサＣからなる回路であっても、コンデンサＣとインダクタＬの直列回路又は並列回路（図２（ｂ），図２（ｄ）参照）、或いはコンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路（図２（ｃ）参照）であっても同様の効果を奏する。
【００３０】
なお、高周波回路２０のスイッチング要素Ｑ１，Ｑ２は例えばＭＯＳＦＥＴであって、図示しない制御回路によってオン／オフ操作される。
（参考例２）
本参考例における基本構成は参考例１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本参考例の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３１】
本参考例は、図３に示すように、直流電源１の負極端を第１のインピーダンス要素Ｚ１を介して接地するとともに、直流電源１の負極端と異なる電位側の同軸ケーブル２の芯線２ａを第２のインピーダンス要素Ｚ２を介して接地している。
【００３２】
本参考例の構成においても、参考例１と同様に第１のインピーダンス要素Ｚ１及び第２のインピーダンス要素Ｚ２のそれぞれ一端を直流電源１からみて電位の異なるところに接続して他端を接地させているので、大地アースと直流電源１間に例えば雷などの外来サージ電圧が印加されても、高周波回路２０に高い電圧がかからず、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路２０の破壊を防止することができる。またこのとき、第１のインピーダンス要素Ｚ１と第２のインピーダンス要素Ｚ２のそれぞれのインピーダンスを略同等にすることによって高周波回路２０にかかる電圧をさらに低く抑えることができる。
（参考例３）
本参考例における基本構成は参考例１と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本参考例の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３３】
本参考例は、図４に示すように、参考例１に対し、直流電源１に代えて、交流電源４と、交流電源４から供給される交流電力の高周波ノイズを除去するフィルター回路４０と、フィルター回路４０から出力される交流電力を直流電力に変換して高周波回路２０に供給する直流電源回路５０とを備え、直流電源回路５０の第１のインピーダンス要素Ｚ１が接続されていない側の出力端を第３のインピーダンス要素Ｚ３を介して接地し、さらに第１のインピーダンス要素Ｚ１のインピーダンスが第２のインピーダンス要素Ｚ２と第３のインピーダンス要素Ｚ３との合成インピーダンスと略同等となるようにしている。
【００３４】
直流電源回路５０は、フィルタ回路４０で高周波ノイズが除去された交流出力を整流するダイオードブリッジからなる整流器５１と、整流器５１の正極側出力端に接続されたインダクタＬ３とダイオードＤ１からなる直列回路と、コイルＬ３とダイオードＤ１との接続点に一端を接続して他端を整流器５１の負極側出力端に接続し、図示しない制御回路によってオン／オフされるスイッチング要素Ｑ３と、ダイオードＤ１のカソードと整流器５１の負極側出力端とに接続された平滑用のコンデンサＣ４とから構成され、コンデンサＣ４の両端は、高周波回路２０のスイッチング要素Ｑ１，Ｑ２からなる直列回路の両端にそれぞれ接続されている。そして、スイッチング要素Ｑ３をオン／オフすることでコンデンサＣ４の両端に所望の直流電力が得られる。なお、このような回路構成は従来周知であるから詳しい説明は省略する。
【００３５】
上記本参考例において、直流電源回路５０からみて、第２のインピーダンス要素Ｚ２と第３のインピーダンス要素Ｚ３のそれぞれの一端は、第１のインピーダンス要素Ｚ１の一端が接続された点と電位の異なる点に接続され、第１〜第３のインピーダンス要素Ｚ１〜Ｚ３の他端を接地させているので、大地アースと直流電源回路５０間に例えば雷などの外来サージ電圧が印加されても、高周波回路２０に高い電圧がかからず、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路２０の破壊を防止することができる。また、第１のインピーダンス要素Ｚ１のインピーダンスが第２のインピーダンス要素Ｚ２と第３のインピーダンス要素Ｚ３との合成インピーダンスと略同等であるために、高周波回路２０にかかる電圧をさらに低く抑えることができる。
【００３６】
さらに従来例と同様に、高周波回路２０と負荷回路３０で発生する高周波ノイズに対しても、高周波ノイズは第２のインピーダンス要素Ｚ２と第３のインピーダンス要素Ｚ３とを介して大地へ流れて打ち消し合うために外部に漏れる高周波ノイズを低減することができる。したがって、高周波回路２０の動作周波数を高く設定することができ、無電極放電灯３へ数百ｋＨｚから数百ＭＨｚまでの高周波電力を供給することができる。
【００３７】
また、第３のインピーダンス要素Ｚ３は、第１及び第２のインピーダンス要素Ｚ１，Ｚ２と同様に、１個のコンデンサＣからなる回路であっても（図２（ａ）参照）、コンデンサＣとインダクタＬの直列回路又は並列回路（図２（ｂ），図２（ｄ）参照）、或いはコンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路（図２（ｃ）参照）であっても同様の効果を奏する。
（実施形態）
本実施形態における基本構成は参考例３と共通するために共通する部分については同一の符号を付して説明を省略し、本実施形態の特徴となる部分についてのみ詳細に説明する。
【００３８】
本実施形態は、参考例３に対して、図５に示すように、負荷回路３０に設けられたマッチング回路３１と、フィルタ回路４０に設けられ、交流電源４に並列接続されたコンデンサＣ２，Ｃ３の直列回路と、コンデンサＣ２とコンデンサＣ３との接続点に一端を接続し、他端を接地させたコンデンサＣ５とを備え、高周波回路２０のスイッチング要素Ｑ２と同軸ケーブル２の外部導体２ｂとの接続点を第１のインピーダンス要素Ｚ１を介して接地し、同軸ケーブル２の芯線２ａと誘導コイルＬ２との接続点を第２のインピーダンス要素Ｚ２を介して接地して、さらに同軸ケーブル２の外部導体２ｂと誘導コイルＬ２との接続点を第４のインピーダンス要素Ｚ４を介して接地している。また、第２のインピーダンス要素Ｚ２のインピーダンスは、第１のインピーダンス要素Ｚ１と第４のインピーダンス要素Ｚ４との合成インピーダンスと略同等としている。
【００３９】
なお、マッチング回路３１は、同軸ケーブル２の芯線２ａと第２のインピーダンス要素Ｚ２との接続点と誘導コイルＬ２とに接続されたコンデンサＣ６と、コンデンサＣ６の両端にそれぞれ一端が接続され、他端を同軸ケーブル２の外部導体２ｂと第４のインピーダンス要素Ｚ４との間に接続されたコンデンサＣ７，Ｃ８からなり、高周波回路２０と誘導コイルＬ２及び無電極放電灯３とのインピーダンスのマッチングをとり反射をなくして無電極放電灯３に効率良く高周波電力を伝達する。
【００４０】
上記本実施形態において、直流電源回路５０からみて、第１のインピーダンス要素Ｚ１と第４のインピーダンス要素Ｚ４のそれぞれの一端は、第２のインピーダンス要素Ｚ２の一端が接続された点と電位の異なる点に接続され、第１と第２並びに第４のインピーダンス要素Ｚ１，Ｚ２，Ｚ４の他端を接地させているので、大地アースと直流電源回路５０間に例えば雷などの外来サージ電圧が印加されても、高周波回路２０に高い電圧がかからず、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路２０の破壊を防止することができる。また、第２のインピーダンス要素Ｚ２のインピーダンスが第１のインピーダンス要素Ｚ１と第４のインピーダンス要素Ｚ４との合成インピーダンスと略同等であるために、高周波回路２０にかかる電圧をさらに低く抑えることができる。
【００４１】
さらに従来例と同様に、高周波回路２０と負荷回路３０で発生する高周波ノイズに対しても、高周波ノイズは第１のインピーダンス要素Ｚ１と第４のインピーダンス要素Ｚ４とを介して大地へ流れて打ち消し合うために外部に漏れる高周波ノイズを低減することができる。したがって、高周波回路２０の動作周波数を高く設定することができ、無電極放電灯３へ数百ｋＨｚから数百ＭＨｚまでの高周波電力を供給することができる。
【００４２】
なお、第４のインピーダンス要素Ｚ４は、第１又は第２のインピーダンス要素Ｚ１，Ｚ２と同様に、１個のコンデンサＣからなる回路であっても（図２（ａ）参照）、コンデンサＣとインダクタＬの直列回路又は並列回路（図２（ｂ），図２（ｄ）参照）、或いはコンデンサＣと抵抗Ｒの直列回路（図２（ｃ）参照）であっても同様の効果を奏する。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１の発明は、直流電源と、直流電源からの電力供給を受け高周波電力を出力する高周波回路と、少なくとも無電極放電灯を有し、高周波回路から高周波電力が供給される負荷回路と、高周波回路と負荷回路を接続する同軸ケーブルとを備えた無電極放電灯点灯装置において、直流電源の一端側をコンデンサを含む第１のインピーダンス要素を介して接地するとともに、直流電源の一端側と異なる電位側の同軸ケーブルの出力端をコンデンサを含む第２のインピーダンス要素を介して接地したので、第１のインピーダンス要素及び第２のインピーダンス要素のそれぞれ一端を直流電源からみて電位の異なるところに接続して他端を接地させていることによって、大地アースと直流電源間に例えば雷などの外来サージ電圧が印加されても、高周波回路に高い電圧がかからず、高耐圧の部品を用いることなく高周波回路の破壊を防止することができるとともに、雑音の発生を低減することができるという効果がある。また、同軸ケーブルの出力端のうち第２のインピーダンス要素を接続していない一端側を第４のインピーダンス要素を介して接地し、第４のインピーダンス要素と第１のインピーダンス要素の合成インピーダンスが第２のインピーダンス要素のインピーダンスと略同等であるので、高周波回路にかかる電圧をさらに低く抑えることができるとともに、雑音の発生をさらに低減することができるという効果がある。
【００４４】
請求項２の発明は、第1のインピーダンス要素を介して直流電源の正極端を接地したので、請求項１の発明と同様の作用を奏する。
【００４５】
請求項３の発明は、第1のインピーダンス要素を介して直流電源の負極端を接地したので、請求項１の発明と同様の作用を奏する。
【００５４】
請求項４の発明は、高周波回路と誘導コイル及び無電極放電灯とのインピーダンスを整合するマッチング回路を負荷回路に備えたので、マッチング回路によって、高周波回路と誘導コイル及び無電極放電灯とのインピーダンスのマッチングをとり反射をなくして無電極放電灯に効率良く高周波電力を伝達することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  参考例１を示す回路図である。
【図２】  （ａ）〜（ｄ）は同上におけるインピーダンス要素を示す回路図である。
【図３】  参考例２を示す回路図である。
【図４】  参考例３を示す回路図である。
【図５】  実施形態を示す回路図である。
【図６】  従来例を示す回路図である。
【図７】  同上の概略図である。
【符号の説明】
１  直流電源
２  同軸ケーブル
２ａ  芯線
２ｂ  外部導体
３  無電極放電灯
２０  高周波回路
３０  負荷回路
Ｃ１  コンデンサ
Ｌ１  インダクタ
Ｌ２  誘導コイル
Ｑ１，Ｑ２  スイッチング要素
Ｚ１，Ｚ２  インピーダンス要素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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