JP2004199873A

JP2004199873A - Electrodeless discharge lamp lighting device and illuminating apparatus

Info

Publication number: JP2004199873A
Application number: JP2002363189A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakashiro; 明中城; Hiroshi Kido; 大志城戸; Shinji Makimura; 紳司牧村; Shingo Masumoto; 進吾増本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP4066798B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrodeless discharge lamp lighting device and an illuminating apparatus with a start-up property improved and with no excessive stress applied to electronic components composing the lighting device at the time of low-temperature or a dark-place start of the discharge lamp. <P>SOLUTION: The lighting device includes a frequency control circuit CN for controlling operating frequencies of 1st and 2nd switching devices Q1, Q2; and a frequency switching means CNf for switching a 1st operating frequency to a 2nd operating frequency lower than the 1st operating frequency at a start of an electrodeless discharge lamp 1a, and controls to switch between the 1 st and 2nd operating frequencies more than two times by the switching means CNf within the starting period of the discharge lamp 1a. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内部に放電ガスを封入したバルブに高周波電磁界を印加して発光させる無電極放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置及び照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来例として、特開平１０−２０８８９４号公報のものが挙げられる。このものは、図１９に示すように制御回路６Ｊ１は無電極放電灯１Ｊ１が点灯するまで徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２Ｊ１からの出力周波数を変化させ、無電極放電灯１Ｊ１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させ、基準周波数ｆあるいはその近傍まで周波数を戻す。その後スイッチＳＪ１を切替え、増幅回路５Ｊ１のスイッチング素子Ｑ１Ｊ１、Ｑ２Ｊ１のゲートにトランスＴＪ１を介して周波数固定発振回路ＯＳＣ１Ｊ１からの一定周波数の信号を与え、無電極放電灯１Ｊ１の点灯を維持する。このようにして周波数の切替時における無電極放電灯のちらつき発生や不安定になることを防止している（以下、従来例１という。）。
【０００３】
また、別の従来例として、特開２００１−１１８６９５号公報のものが挙げられる。このものは、図２０に示すように整合回路４Ｊ２の入力電圧及び入力電流の位相が同位相となるように、又は高周波電源回路３Ｊ２のスイッチング素子８ｂＪ２がターンオン又はターンオフする瞬間の電流値を検出し、検出信号がゼロになるように発振周波数を制御しており、これにより、始動時は負荷の共振周波数付近、安定点灯時は整合回路４Ｊ２の入力電力が一定となるように発振周波数を制御することが可能となり、回路素子の値のばらつきによって負荷の状態がばらついても始動性及び消費電力安定性に優れた無電極放電ランプ点灯装置を実現している（以下、従来例２という。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１０−２０８８９４号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１１８６９５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１においては、無電極放電灯１Ｊ１の始動時に出力周波数を徐々に周波数可変発振回路ＯＳＣ２Ｊ１の発振周波数を増加方向に変化させ、無電極放電灯１Ｊ１が点灯すると今度は点灯までとは逆向きに出力周波数を変化させているが、無電極放電灯１Ｊ１の周囲温度が低い場合において、無電極放電灯１Ｊ１を始動させようとするとき（以下、低温始動時という。）や無電極放電灯１Ｊ１が長い間暗所に放置されていた場合において、無電極放電灯１Ｊ１を始動させようとするとき（以下、暗所始動時という。）には、無電極放電灯１Ｊ１が始動しにくい場合があった。また、無電極放電灯１Ｊ１を始動させるために上記のような周波数制御をすると、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかる場合があった。
【０００７】
また、従来例２においては、無電極放電灯１Ｊ２の始動時に発振周波数を増加させ、共振周波数の一定値となるように制御しているが、従来例１と同様に無電極放電灯１Ｊ２の周囲温度が低いときや暗所始動のときには、無電極放電灯１Ｊ１が始動しにくい場合があり、共振周波数の一定値となるように制御すると無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかる場合があった。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなしたものであり、その目的とするところは、無電極放電灯の低温始動時又は暗所始動時において、無電極放電灯の始動性を向上させるとともに無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかからない無電極放電灯点灯装置及び照明装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、直流電源と、交互にオンオフ動作をする第１及び第２のスイッチング素子を有し直流電源からの直流電力を高周波電力に変換する電力変換回路と、電力変換回路からの高周波電力を整合する整合回路と、整合回路からの高周波電力が印加される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置され高周波電力により点灯する無電極放電灯と、第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を制御する周波数制御回路と、無電極放電灯の始動時に第１の動作周波数と第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数とを切り替える周波数切替手段と、を備え、無電極放電灯の始動期間内に周波数切替手段により、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを２回以上切り替える制御をすることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の周波数においては常に、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが誘導性又は抵抗性であることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、第２の動作周波数を維持し、一定時間経過後第１の動作周波数に切り替える制御をすることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項４記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替える際に一定時間、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の第３の動作周波数を維持する制御をすることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項５記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、電力変換回路を停止させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項６記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを切り替える度に切替時間が長くなる制御をすることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項７記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを所定回数切り替えた場合において無電極放電灯が点灯しないときは、電力変換回路を停止させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項８記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から請求項７までに記載の無電極放電灯点灯装置において、動作周波数を連続的又は段階的に変化させる制御をすることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項９記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが共振周波数を有し、該共振周波数が第１の動作周波数と第２の動作周波数との間にある場合において、動作周波数を連続的に変化させるときに、第１の動作周波数から共振周波数に近づくにつれて、変化させる時間を長くする制御をすることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１０記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１１記載の照明装置は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項１０記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とするものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
以下、本発明の第１の実施の形態を図１から図７までを参照して説明する。図１は本実施の形態の回路図を示しており、図２は無電極放電灯１ａの断面図を示している。また、図３は照明装置の断面図を示しており、図４は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。さらに、図５はインダクタＬ、コンデンサＣ、コンデンサＣ３及びＣ４から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示しており、図６は動作周波数ｆと誘導コイル１ｂの両端電圧との関係を示している。さらにまた、図７は本実施の応用形態の回路図を示している。
【００２１】
以下、各部の構成を説明する。
【００２２】
交流電源ＡＣは、商用の交流電源であり、電圧は、たとえば、１００Ｖ、２００Ｖ又は２４０Ｖである。
【００２３】
整流回路ＤＢは、交流電源ＡＣからの交流電圧を脈流状の直流電圧に整流し出力するものであり、たとえば、ダイオードブリッジで構成する。交流電源ＡＣの電圧が１００Ｖの場合、ダイオードブリッジの代わりに、たとえば、倍電圧整流回路を用いてもよい。倍電圧整流回路を用いると、交流電源ＡＣの電圧が実質的に２００Ｖと同等とみなせ、倍電圧整流回路以後に接続されている回路に流れる電流が、ダイオードブリッジを用いた場合と比べ約半分となるので、無電極放電灯点灯装置の効率を上げることができる。
【００２４】
チョッパ回路は、整流回路ＤＢからの脈流状の直流電圧を所望の直流電圧に変換し出力するものであり、スイッチング素子Ｓｃ、ダイオードＤｃ、インダクタＬｃ及びコンデンサＣｃ及びスイッチング素子Ｓｃの動作周波数を制御するチョッパ制御回路ＣＮｃと、から構成されている。ここで、チョッパ制御回路ＣＮｃは、たとえば、モトローラ社製の集積回路ＭＣ３４２６１から構成されており、該集積回路の１番ピンをスイッチング素子Ｓｃのゲートに接続し動作周波数を制御する。また、コンデンサＣｃは、チョッパ回路の出力電圧を平滑するものであり、たとえば、電解コンデンサで構成されている。
【００２５】
このチョッパ回路として本実施の形態では、昇圧チョッパ回路を用いている。
もちろんチョッパ回路は、その他、昇降圧チョッパ回路であっても構わない。要は、ある直流電圧を別の直流電圧に変換し出力するものであれば、どのような回路構成でも構わない。
【００２６】
この交流電源ＡＣ、整流回路ＤＢ及びチョッパ回路により直流電源Ｅを構成している。
【００２７】
つぎに、電力変換回路２は、コンデンサＣｃからの直流電圧をスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のオン／オフ動作により矩形波電圧に変換するものであり、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２は、たとえば、電界効果トランジスタで構成する。電力変換回路２として本実施の形態では、いわゆるハーフブリッジ型のインバータ回路を用いている。もちろん電力変換回路２は、その他フルブリッジ型、１石型、あるいは、プッシュプル型であってもよい。
【００２８】
インダクタＬ及びコンデンサＣは、直列共振回路を構成するものであり、この直列共振回路の共振動作により、始動時に、後述する無電極放電灯１ａに数ｋＶの高電圧が印加され、無電極放電灯１ａは点灯を開始する。
【００２９】
整合回路３は、電力変換回路２と後述する誘導コイル１ｂとの間のインピーダンスを整合し、電力変換回路２からの高周波電力を効率よく誘導コイル１ｂに伝達するものであり、本実施の形態ではコンデンサＣ３及びＣ４から構成されている。
【００３０】
無電極放電灯１ａは、後述する誘導コイル１ｂに近接配置され高周波電力により点灯するものである。ここで無電極放電灯１ａを図２を参照して、さらに詳しく説明する。
【００３１】
この無電極放電灯１ａは少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部４５を有する略球形状のバルブ４１と、空洞部４５内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイル１ｂと、誘導コイル１ｂが巻回される磁気性材料で円筒状のコア４３と、コア４３の内側であってコア４３と接触する熱伝導性材料の部材４２と、を備えている。
【００３２】
バルブ４１は、略球形状であってその内部に少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスを封入しておくものであり、バルブ４１の下端側には有底状であって断面凹形状の空洞部４５が設けられている。バルブ４１の材料は石英ガラス等の透光性材料であり、放電ガスは水銀、希ガス及び金属ハロゲン化物である。また、バルブ４１の内側は蛍光体３６及び保護膜３７が塗布されている。蛍光体３６は水銀からの放射された紫外線を可視光に変換するものであり、蛍光体３６の材料としてはハロ燐酸カルシウム、赤色蛍光体である（Ｙ、Ｇｄ）ＢＯ３：Ｅｕ、緑色蛍光体であるＣａＰＯ４、青色蛍光体であるＢａＭｇＡｌｌ４Ｏ２３：Ｅｕが用いられる。保護膜３７は水銀とバルブ４１の材料である石英ガラスとの反応を抑えることにより、バルブ４１の光束維持率を向上させるものである。保護膜３７の材料としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、セリア（ＣｅＯ２）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、マグネシア（ＭｇＯ）等の微粒子が用いられる。保護膜３７は、通常のバルブ４１では透過率が高い方が望ましいため、蛍光体３６に比べ薄くバルブ４１内面に形成される。
【００３３】
誘導コイル１ｂは、バルブ４１内部の放電ガスに１３．５６ＭＨｚで発振する高周波電磁界を供給するものであり、一方は後述するコア４３に巻回されており、他方は整合回路３に接続されている。本実施の形態では、放電ガスに１３．５６ＭＨｚの高周波電磁界を供給しているが、放射雑音による他の電気機器への悪影響を少なくできる２．６ＭＨｚ〜１５ＭＨｚ程度であれば、他の周波数でもよい。ここで、誘導コイル１ｂは銅又は銅合金による条材を所定回数巻回して形成している。そして、誘導コイル１ｂには電力変換回路２が動作すると高周波電流が流れ、誘導コイル１ｂの周りに高周波電磁界が発生するように構成されている。つぎに、発生した高周波電磁界によりバルブ４１内部の電子が加速され、放電ガスの原子に衝突して放電ガスを電離させ、新たな電子を発生させる。このようにして発生した電子は、誘導コイル１ｂの周りに発生した高周波電磁界によりエネルギーを受け取り、放電ガス原子に衝突しエネルギーを与える。放電プラズマ内の原子は、電離したり励起したりする。励起された原子は、基底状態に戻るときに発光する。この発光を光エネルギーとして利用するのである。
【００３４】
部材４２は、断面略凸状であって、部材４２の凸部４２ａの外側にコア４３が接触するように設けられている。
【００３５】
コア４３は、空洞部４５の内部にコア４３の一端がバルブ４１の中心に向かうようにコア４３の他端が基台４８に固定され立設おり、略円筒状であって略円筒状の部材４２の凸部４２ａの外面と接触するように設けられている。本実施の形態ではこのコア４３の材料として、透磁率が略１５０である軟磁性体であるニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）フィライトを用いている。もちろん、マンガン亜鉛（Ｍｎ−Ｚｎ）フェライト、軟磁性金属を含むものであればどのようなものでも構わない。また、軟磁性金属単体でもよい。ここで、軟磁性体とはバルク状態での保磁力Ｈｃが１０Ｏｅ程度以下のものである。
【００３６】
基台４８は、アルミダイカストにて形成された上面開口の有底状の略円筒体で、この基台４８の底面には、上述した部材４２がバルブ４１の中心に向かうように立設固定されている。さらに、底部には蓋体（図示しない）が設けられている。
【００３７】
ここで２１は、整流回路ＤＢ、チョッパ回路等から構成される無電極放電灯点灯装置を示している。本実施の形態では、無電極放電灯点灯装置２１を基台４８内に収納している。もちろん、無電極放電灯点灯装置２１を基台４８の外部に設けても構わない。
【００３８】
また、この無電極放電灯１ａと無電極放電灯点灯装置２１とから図３に示すような照明装置が構成されている。この照明装置はバルブ４１の上方を取り外し自在であって、無電極放電灯１ａからの放射ノイズ等を吸収するシールドケース４０が覆っており、基台４８には部材４２が立設固定されている。もちろん、無電極放電灯１ａを点灯させる照明装置としては、このものに限られない。
【００３９】
周波数制御回路ＣＮは、基準クロック信号を発生させるクロック信号生成部（図示しない）と、該基準クロック信号を受けてスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートにドライブ信号を出力するドライブ部（図示しない）とから構成されている。
【００４０】
クロック信号生成部は、無電極放電灯１ａが始動及び点灯しているときにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の周波数（以下、動作周波数という。）を制御するものであり、本実施の形態では日本電気株式会社製のμＰＣ１９３４を用いている。このμＰＣ１９３４は低電圧入力の２出力ＤＣ−ＤＣコンバータ制御用ＩＣであり、１番ピン（図示しない）に接続するコンデンサの容量値、あるいは２番ピン（図示しない）に接続する抵抗の抵抗値を変えるだけで、７番ピン（図示しない）あるいは１０番ピン（図示しない）から出力される基準クロック信号の周波数を変化させることができる。そして、この基準クロック信号をドライブ部に入力する。
【００４１】
ドライブ部は、クロック信号生成部からの基準クロック信号に基づいてスイッチング素子Ｑ１及びＱ２を交互にオン／オフ動作させるために、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートにドライブ信号を出力するものであり、本実施の形態では、三菱電機株式会社製の高耐圧ハーフブリッジドライバＭ６３９９１を用いている。そして、基準クロック信号の周波数が変化するとスイッチング素子Ｑ１及びＱ２のゲートへのドライブ信号の周波数が変化し、無電極放電灯１ａの出力を変化させることができる。
【００４２】
電圧検出回路９は、無電極放電灯１ａが始動状態から点灯状態に移行したときの誘導コイル１ｂの両端電圧を検出するものである。この電圧検出回路９は、抵抗Ｒ９２からＲ９４までと、ダイオードＤ９２及びＤ９３と、コンデンサＣ９１からＣ９５までと、ツェナ−ダイオードＺＤ９１と、トランジスタＱ９１と、から構成されている。
【００４３】
なお、本実施の形態では、コンデンサＣ９４の一端を誘導コイル１ｂの一端と接続しているが、コンデンサＣ９４の一端を接続する箇所は、コンデンサＣ１とＣ２との接続点でもよい。要は、誘導コイル１ｂの両端に印加される電圧に比例又は反映する電圧が発生する箇所であれば、いなかる箇所でもよい。
【００４４】
周波数切替手段ＣＮｆは、電圧検出回路９からの検出信号を受けて無電極放電灯１ａが始動状態であることを検知し、周波数制御回路ＣＮのクロック信号生成部に基準クロック信号の周波数の変更信号を送信するものであり、本実施の形態では、マイクロプロセッサ等により構成されている演算回路（ＣＰＵ）、メモリ及びインターフェイス回路を備えたマイコンを使用している。そして、この種のマイコンとして、ＳＴマイクロエレクトロニクス製のＳＴ７２Ｇシリーズを用いている。このようなマイコンを用いると、プログラムを設定するだけで上述ような制御を簡単に行うことができる。
【００４５】
つぎに、本実施の形態の動作を図１及び図４を参照して説明する。
【００４６】
ｔ＝０において、交流電源ＡＣが投入されると、チョッパ制御回路ＣＮｃ、周波数制御回路ＣＮ及び周波数切替手段ＣＮｆに電力が供給され動作を開始し、無電極放電灯１ａの始動期間が開始する。すると、コンデンサＣ９４及びコンデンサＣ９５の分圧電圧を電源として、ダイオードＤ９２を介しコンデンサＣ９３が充電される。コンデンサＣ９３の電圧がツェナ−ダイオードＺＤ９１のオン電圧を超えるとトランジスタＱ９１がオンし、周波数切替手段ＣＮｆにロー信号が入力される。
【００４７】
ｔ＝ｔ１において、周波数切替手段ＣＮｆにロー信号が入力されると、周波数切替手段ＣＮｆは、第１の基準クロック周波数から第１の基準クロック周波数よりも低い第２の基準クロック周波数に一定の時間内に連続的に変化を開始する。
【００４８】
周波数切替手段ＣＮｆからの基準クロック信号の変化を受けて、周波数制御回路ＣＮは、図４に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第１の動作周波数ｆ１よりも低い第２の動作周波数ｆ２へ一定の時間内（ｔ２−ｔ１）に連続的に変化させる。このときの動作周波数の変化態様は、時間の経過とともに動作周波数が反比例するように変化させている。
【００４９】
ここで、第２の動作周波数ｆ２の設定条件を考える。図５にインダクタＬ、コンデンサＣ、コンデンサＣ３及びＣ４から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示す。│Ｚ│は入力インピーダンスの絶対値を示しており、θは入力インピーダンスの位相角を示している。図５からわかるように、θ＝０となる共振周波数が３つ存在する。最も低い共振周波数を、２番目に高い共振周波数をＦ０、最も高い共振周波数をｆ０とする。本実施の形態のように、電力変換回路２として、ハーフブリッジ型のインバータ回路を用いた場合、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが容量性になると、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２が同時にオンしてしまい、交流電源ＡＣから大きな電流が流れ、無電極放電灯点灯装置を構成する部品に過大なストレスを与えてしまう場合がある。
【００５０】
このような場合を回避するために、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスを誘導性（θ＞０）又は抵抗性（θ＝０）にする必要がある。
図５に示す入力インピーダンスの場合、インピーダンスが容量性になる周波数ｆは、Ｆ０＜ｆ＜ｆ０である。すなわち、第２の動作周波数ｆ２＞共振周波数ｆ０と設定しておくと、インピーダンスが容量性になることはない。
【００５１】
そして、第２の動作周波数ｆ２になると再び第１の動作周波数ｆ１に離散的に変化させる。以上の動作を繰り返す。そして、図６に示すように無電極放電灯１ａが点灯し、無電極放電灯１ａの両端電圧Ｖ０２が低下すると、コンデンサＣ９３の電圧がツェナ−ダイオードＺＤ９１のオン電圧に達することができず、トランジスタＱ９１はオフし、動作周波数の変化は終了し、無電極放電灯１ａは所定の周波数で安定点灯に移行する。
【００５２】
ここで、図７に示すように誘導コイル１ｂの両端電圧を検出する代わりに、インダクタＬに２次巻線を設けるとともに、この２次巻線の巻数を適宜設定し、２次巻線に発生する電圧を周波数切替手段ＣＮｆに直接入力してもよい。このようにすると、誘導コイル１ｂの両端に発生する高電圧を検出する電圧検出回路９を設ける必要がない。さらに、周波数切替手段ＣＮｆに入力される信号の配線長を短くすることができ、配線による雑音を抑制することができる。
【００５３】
また、別途タイマー回路を設けるか、あるいは、マイコン機能を有する周波数切替手段ＣＮｆにタイマー機能をプログラミングにより付加し、一定時間周波数変化を繰り返しても無電極放電灯１ａが点灯しない場合は、無電極放電灯点灯装置が異常状態にあるとみなし、電力変換回路２又はチョッパ回路を停止させてもよい。さらに、タイマー回路を用いずに、周波数可変回数をカウントし、周波数変化の回数が、ある一定の回数に達すると電力変換回路２又はチョッパ回路を停止させてもよい。
【００５４】
さらにまた、本実施の形態では、周波数切替手段ＣＮｆのみをマイコン化したが、もちろん、チョッパ制御回路ＣＮｃ、周波数制御回路ＣＮ及び電圧検出回路９をすべてマイコン化してもよい。このように制御回路をすべてマイコン化すると、無電極放電灯点灯装置をコンパクトにすることができる。
【００５５】
以上、本実施の形態によれば、無電極放電灯１ａの始動時に、無電極放電灯１ａに印加する電圧に変化を与えているので、無電極放電灯の始動性を向上させることができる。特に、低温始動時又は暗所始動時には有効である。また、無電極放電灯１ａの始動時に、無電極放電灯１ａに高電圧を印加し続ける必要がないので、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることもない。
【００５６】
（実施例２）
以下、本発明の第２の実施の形態を図８及び図９を参照して説明する。図８は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図９は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００５７】
本実施の形態においては、図８に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第１の動作周波数ｆ１よりも低い第２の動作周波数ｆ２へ一定の時間内（ｔ２−ｔ１）に連続的かつ、時間の経過とともに動作周波数が直線的ではなく、いわゆるスイープするように変化させている。そして、ｔ＝ｔ２において、第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に離散的に変化させている。
【００５８】
このような制御によると、無電極放電灯１ａの始動性を向上させるとともに無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることがない。
【００５９】
また、本実施の応用形態として、図８に示すように第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に変化する場合に、一定の時間内（ｔ３−ｔ２）に連続的かつスイープするように変化させてもよい。
【００６０】
このような制御によると、一定の時間内（ｔ３−ｔ２）に無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスを抑えることができる。
【００６１】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６２】
（実施例３）
以下、本発明の第３の実施の形態を図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１１は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６３】
本実施の形態においては、図１０に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、ｔ＝ｔ２において、第２の動作周波数ｆ２から第１の動作周波数ｆ１に離散的に変化させている。さらに、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ３−ｔ２）にスイープするように変化させている。このとき、（ｔ２−ｔ１）＜（ｔ３−ｔ２）となる、すなわち、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ変化するごとにスイープ時間が長くなるように変化させている。
【００６４】
このような制御によると、無電極放電灯１ａが比較的点灯しやすい状態では、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスを抑えられ、無電極放電灯１ａが点灯しくにい状態では、無電極放電灯１ａに高電圧が印加される時間が徐々に長くなり、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００６５】
また、本実施の応用形態として、図１１に示すように、所定の時間内（ｔ２−ｔ１）に第１の動作周波数ｆ１から第４の動作周波数ｆ４へ変化させ、つぎに、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）に第１の動作周波数ｆ１から第３の動作周波数ｆ３へ変化させてもよい（ただし、ｆ１＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２。）。
【００６６】
このような制御によると、無電極放電灯１ａが比較的点灯しやすい状態では、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスを抑えられ、無電極放電灯１ａが点灯しくにい状態では、動作周波数が徐々に低くなる、すなわち、無電極放電灯１ａに印加される電圧が徐々に大きくなり、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００６７】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００６８】
（実施例４）
以下、本発明の第４の実施の形態を図１２及び図１３を参照して説明する。図１２は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１３は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００６９】
本実施の形態においては、図１２に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）において、第２の動作周波数ｆ２を維持し続けている。
【００７０】
このような制御によると、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）において、第２の動作周波数ｆ２を維持し続けているので、所定の時間内（ｔ３−ｔ２）には、無電極放電灯１ａに印加される電圧が大きい状態が維持され、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００７１】
また、本実施の応用形態として、図１３に示すように、第２の動作周波数ｆ２を維持し続ける時間を、周期ごとに徐々に長くしていってもよい。
【００７２】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
（実施例５）
以下、本発明の第５の実施の形態を図１４を参照して説明する。図１４は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００７４】
本実施の形態においては、図１４に示すように第２の動作周波数ｆ２を共振周波数ｆ０よりも低く設定し、しかも、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが容量性にならないように、第２の動作周波数ｆ２を共振周波数ｆ０’よりも低く設定する。
【００７５】
そして、スイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第３の動作周波数ｆ３へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、ｔ＝ｔ２において、第３の動作周波数ｆ３から第３の動作周波数ｆ３よりも低い第４動作周波数ｆ４へ離散的に変化させ、さらに所定の時間内（ｔ３−ｔ２）において、第４の動作周波数ｆ４から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ３−ｔ２）にスイープするように変化させている。
【００７６】
このような制御によると、広範囲の動作周波数を使用していることになり、無電極放電灯点灯装置を設計する際に、設計の自由度を確保することができる。
【００７７】
ここで、図７に示したようにインダクタＬに２次巻線を設け、この２次巻線に流れる電流と、コンデンサＣ１とコンデンサＣ２の中点から検出されるスイッチング素子Ｑ２のドレイン−ソース間電圧に応じた電圧と、の位相差を比較することにより無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが容量性になったことを検出し、インピーダンスが容量性になった場合には、無電極放電灯点灯装置を停止させる制御をしてもよい。
【００７８】
なお、図５に示したインピーダンス特性において、電力変換回路２から無電極放電灯１ａをみたインピーダンスが抵抗性又は誘導性となる動作周波数は、ｆ＞ｆ０及びｆ０’＜ｆ＜Ｆ０の場合が存在する。動作周波数がｆ０’＜ｆ＜Ｆ０の場合は、動作周波数がｆ＞ｆ０の場合よりも、動作周波数が低いため誘導コイル１ｂでの電力損失が大きくなるので、動作周波数をｆ＞ｆ０に設定するのが望ましい。
【００７９】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８０】
（実施例６）
以下、本発明の第６の実施の形態を図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１６は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００８１】
本実施の形態においては、図１５に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ６−ｔ１）にスイープするように変化させている。そして、この変化のある一定時間（ｔ３−ｔ２）又は（ｔ５−ｔ４）において、動作周波数を第４の動作周波数ｆ４又は第３の動作周波数ｆ３に保持している（ただし、ｆ１＞ｆ４＞ｆ３＞ｆ２＞ｆ０。）。
【００８２】
このような制御によると、無電極放電灯１ａが点灯しくにい状態では、無電極放電灯１ａに印加される電圧に変化を与えているので、印加する電圧が一定である場合に比べて、より確実に無電極放電灯１ａを点灯させることができる。
【００８３】
また、本実施の応用形態として、図１６に示すように、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ３−ｔ１）に段階的に変化させてもよい。
【００８４】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８５】
（実施例７）
以下、本発明の第６の実施の形態を図１７及び図１８を参照して説明する。図１７は経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示しており、図１８は本実施の形態の応用形態における経過時間ｔと動作周波数ｆとの関係を示している。ここで、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。
【００８６】
本実施の形態においては、図１７に示すようにスイッチング素子Ｑ１及びＱ２の動作周波数を、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ所定の時間内（ｔ２−ｔ１）に、時間の経過とともに動作周波数が反比例するように連続的に変化させ、ある一定の時間（ｔ３−ｔ２）は、電力変換回路２を停止している。電力変換回路２を停止する区間を設けることで、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品にかかるストレスをより抑えることができる。
【００８７】
ここで、本実施の応用形態として、図１８に示すように、第１の動作周波数ｆ１から第２の動作周波数ｆ２へ一定の時間内（ｔ２−ｔ１）に連続的かつスイープするように変化させてもよい。
【００８８】
なお、本実施の形態で特に言及していない作用・効果等は第１の実施の形態と同様である。
【００８９】
【発明の効果】
請求項１記載の無電極放電灯点灯装置は、第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を制御する周波数制御回路と、無電極放電灯の始動時に第１の動作周波数と第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数とを切り替える周波数切替手段と、を備え、無電極放電灯の始動期間内に周波数切替手段により、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを２回以上切り替える制御をするので、無電極放電灯の始動性を向上させることができる。
【００９０】
請求項２記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の周波数においては常に、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが誘導性又は抵抗性であるので、請求項１に記載の発明が奏する効果に加え、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることを防ぐことができる。
【００９１】
請求項３から請求項６までに記載の無電極放電灯点灯装置は、第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、第２の動作周波数を維持し、一定時間経過後第１の動作周波数に切り替える制御をしたり、又は第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替える際に一定時間、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の第３の動作周波数を維持する制御等をしているので、請求項１に記載の発明よりも無電極放電灯の始動性を向上させることができる。
【００９２】
請求項７記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを所定回数切り替えた場合において無電極放電灯が点灯しないときは、電力変換回路を停止させる制御をしているので、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることを防ぐことができる。
【００９３】
請求項９記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１記載の無電極放電灯点灯装置において、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが共振周波数を有し、該共振周波数が第１の動作周波数と第２の動作周波数との間にある場合において、動作周波数を連続的に変化させるときに、第１の動作周波数から共振周波数に近づくにつれて、変化させる時間を長くする制御をしているので、無電極放電灯点灯装置を構成する電子部品に過度のストレスがかかることを防ぐことができる。
【００９４】
請求項１０記載の無電極放電灯点灯装置は、請求項１から請求項９までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置において、無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えており、無電極放電灯の空洞部内に誘導コイルが配設、収容されているので、無電極放電灯点灯装置全体の形状をコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す回路図である。
【図２】無電極放電灯を示す断面図である。
【図３】照明装置を示す断面図である。
【図４】経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図５】インダクタＬ、コンデンサＣ、コンデンサＣ３及びＣ４から構成される回路の入力インピーダンスの周波数特性を示す図である。
【図６】動作周波数ｆと誘導コイル１ｂの両端電圧との関係を示す図である。
【図７】本実施の応用形態を示す回路図である。
【図８】第２の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図９】第２の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１０】第３の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１１】第３の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１２】第４の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１３】第４の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１４】第５の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１５】第６の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１６】第６の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１７】第７の実施の形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１８】第７の実施の応用形態において、経過時間と動作周波数との関係を示す図である。
【図１９】従来例１を示す回路図である。
【図２０】従来例２を示す回路図である。
【符号の説明】
Ｅ直流電源
Ｑ１第１のスイッチング素子
Ｑ２第２のスイッチング素子
２電力変換回路
３整合回路
１ｂ誘導コイル
１ａ無電極放電灯
ＣＮ周波数制御回路
ｆ１第１の動作周波数
ｆ２第２の動作周波数
ＣＮｆ周波数切替手段
４１バルブ
４２部材
４３コア
４５空洞部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrodeless discharge lamp lighting device and an illumination device for lighting an electrodeless discharge lamp that emits light by applying a high-frequency electromagnetic field to a bulb in which a discharge gas is sealed.
[0002]
[Prior art]
A conventional example of this type is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-208894. As shown in FIG. 19, the control circuit 6J1 gradually changes the output frequency from the variable frequency oscillation circuit OSC2J1 until the electrodeless discharge lamp 1J1 is turned on. The output frequency is changed in the opposite direction, and the frequency is returned to the reference frequency f or its vicinity. After that, the switch SJ1 is switched, and a signal of a constant frequency from the fixed frequency oscillation circuit OSC1J1 is supplied to the gates of the switching elements Q1J1 and Q2J1 of the amplifier circuit 5J1 via the transformer TJ1 to maintain the lighting of the electrodeless discharge lamp 1J1. In this way, it is possible to prevent the electrodeless discharge lamp from flickering or becoming unstable when the frequency is switched (hereinafter referred to as Conventional Example 1).
[0003]
Another conventional example is disclosed in JP-A-2001-118695. This circuit detects the current value at the moment when the switching element 8bJ2 of the high-frequency power supply circuit 3J2 is turned on or off so that the input voltage and the input current of the matching circuit 4J2 have the same phase as shown in FIG. The oscillation frequency is controlled so that the detection signal becomes zero, whereby the oscillation frequency is controlled so that the input power of the matching circuit 4J2 becomes constant near the resonance frequency of the load at the time of starting and at the time of stable lighting. This makes it possible to realize an electrodeless discharge lamp lighting device which is excellent in startability and power consumption stability even when the state of the load varies due to variations in circuit element values (hereinafter referred to as Conventional Example 2).
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-10-208894
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-2001-118695
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional example 1, when the electrodeless discharge lamp 1J1 is started, the output frequency is gradually changed to increase the oscillation frequency of the frequency variable oscillation circuit OSC2J1. When the ambient temperature of the electrodeless discharge lamp 1J1 is low, when the electrodeless discharge lamp 1J1 is to be started (hereinafter, referred to as low-temperature start-up) or when the electrodeless discharge lamp 1J1 is used. When the electrodeless discharge lamp 1J1 is to be started in a dark place for a long time (hereinafter referred to as a dark place start-up), the electrodeless discharge lamp 1J1 may be difficult to start. Was. In addition, when the above-described frequency control is performed to start the electrodeless discharge lamp 1J1, excessive stress may be applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0007]
Further, in the conventional example 2, the oscillation frequency is increased at the time of starting the electrodeless discharge lamp 1J2, and the resonance frequency is controlled so as to be a constant value. When the temperature is low or when starting in a dark place, it may be difficult to start the electrodeless discharge lamp 1J1. If the resonance frequency is controlled to a constant value, excessive stress may be applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device. Was sometimes taken.
[0008]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to improve the startability of an electrodeless discharge lamp while starting the electrodeless discharge lamp at a low temperature or in a dark place. An object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp lighting device and an illuminating device that do not apply excessive stress to electronic components constituting the electrode discharge lamp lighting device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, further comprising: a DC power supply; and a power conversion circuit that has first and second switching elements that alternately turn on and off, and that converts DC power from the DC power supply to high-frequency power. A matching circuit that matches the high-frequency power from the power conversion circuit, an induction coil to which the high-frequency power from the matching circuit is applied, an electrodeless discharge lamp that is arranged close to the induction coil and is lit by the high-frequency power; A frequency control circuit for controlling the operating frequency of the second switching element, and frequency switching means for switching between the first operating frequency and a second operating frequency lower than the first operating frequency when starting the electrodeless discharge lamp. And controlling the switching between the first operating frequency and the second operating frequency at least twice by the frequency switching means during the starting period of the electrodeless discharge lamp.
[0010]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a second aspect is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein the power conversion circuit side is always used at a frequency between the first operating frequency and the second operating frequency. , The impedance as viewed from the electrodeless discharge lamp is inductive or resistive.
[0011]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a third aspect is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein the second operating frequency is changed for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency. It is characterized in that it is maintained and controlled to switch to the first operating frequency after a certain time has elapsed.
[0012]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a fourth aspect is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein the first operating frequency and the first operating frequency are changed for a certain time when switching from the first operating frequency to the second operating frequency. It is characterized in that control is performed to maintain a third operating frequency between the second operating frequency.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, the power conversion circuit is stopped for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency. It is characterized by performing control.
[0014]
In the electrodeless discharge lamp lighting device according to the sixth aspect, in the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, control is performed such that the switching time becomes longer each time the first operating frequency and the second operating frequency are switched. It is characterized by the following.
[0015]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 7 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp is switched when the first operating frequency and the second operating frequency are switched a predetermined number of times. When the light is not lit, the power conversion circuit is controlled to be stopped.
[0016]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to an eighth aspect of the present invention is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first to seventh aspects, wherein the operation frequency is controlled to be changed continuously or stepwise. Is what you do.
[0017]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 9 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the impedance as viewed from the power conversion circuit side to the electrodeless discharge lamp has a resonance frequency, and the resonance frequency is the second resonance frequency. When the operating frequency is continuously changed in a case where the operating frequency is between the first operating frequency and the second operating frequency, control is performed so as to increase the changing time as the operating frequency approaches the resonance frequency. It is characterized by the following.
[0018]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 10, wherein the electrodeless discharge lamp is a discharge gas containing at least mercury and a rare gas in the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 9. Is enclosed inside and has a substantially spherical valve with a hollow section with a concave cross section, an induction coil disposed in the hollow section to supply a high-frequency electromagnetic field to the discharge gas, and a magnetic property around which the induction coil is wound. It is characterized by comprising a cylindrical core made of a material, and a member made of a heat conductive material inside the core and in contact with the core.
[0019]
An illumination device according to an eleventh aspect includes the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of the first to ninth aspects, and lights the electrodeless discharge lamp according to the tenth aspect. It is.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a circuit diagram of the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view of an electrodeless discharge lamp 1a. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the lighting device, and FIG. 4 shows a relationship between the elapsed time t and the operating frequency f. FIG. 5 shows the frequency characteristics of the input impedance of the circuit composed of the inductor L, the capacitor C, and the capacitors C3 and C4, and FIG. 6 shows the relationship between the operating frequency f and the voltage across the induction coil 1b. I have. FIG. 7 shows a circuit diagram of the application form of the present embodiment.
[0021]
Hereinafter, the configuration of each unit will be described.
[0022]
AC power supply AC is a commercial AC power supply, and the voltage is, for example, 100 V, 200 V, or 240 V.
[0023]
The rectifier circuit DB rectifies an AC voltage from the AC power supply AC into a pulsating DC voltage and outputs the rectified DC voltage. For example, the rectifier circuit DB includes a diode bridge. When the voltage of the AC power supply AC is 100 V, for example, a voltage doubler rectifier circuit may be used instead of the diode bridge. When the voltage doubler rectifier circuit is used, the voltage of the AC power supply AC can be considered substantially equal to 200 V, and the current flowing through the circuit connected after the voltage doubler rectifier circuit is about half that of the case using the diode bridge. Therefore, the efficiency of the electrodeless discharge lamp lighting device can be increased.
[0024]
The chopper circuit converts the pulsating DC voltage from the rectifier circuit DB into a desired DC voltage and outputs the DC voltage. The chopper circuit controls the operating frequency of the switching element Sc, the diode Dc, the inductor Lc, the capacitor Cc, and the switching element Sc. And a chopper control circuit CNc. Here, the chopper control circuit CNc is composed of, for example, an integrated circuit MC34261 manufactured by Motorola, and controls the operating frequency by connecting the first pin of the integrated circuit to the gate of the switching element Sc. The capacitor Cc smoothes the output voltage of the chopper circuit, and is composed of, for example, an electrolytic capacitor.
[0025]
In this embodiment, a step-up chopper circuit is used as the chopper circuit.
Of course, the chopper circuit may be a step-up / step-down chopper circuit. In short, any circuit configuration may be used as long as it converts a certain DC voltage into another DC voltage and outputs it.
[0026]
The AC power supply AC, the rectifier circuit DB and the chopper circuit constitute a DC power supply E.
[0027]
Next, the power conversion circuit 2 converts a DC voltage from the capacitor Cc into a rectangular wave voltage by turning on / off the switching elements Q1 and Q2. The switching elements Q1 and Q2 are, for example, field effect transistors. Constitute. In this embodiment, a so-called half-bridge type inverter circuit is used as the power conversion circuit 2. Of course, the power conversion circuit 2 may be a full bridge type, a single stone type, or a push-pull type.
[0028]
The inductor L and the capacitor C constitute a series resonance circuit. Due to the resonance operation of the series resonance circuit, a high voltage of several kV is applied to an electrodeless discharge lamp 1a, which will be described later, at the time of starting. 1a starts lighting.
[0029]
The matching circuit 3 matches the impedance between the power conversion circuit 2 and an induction coil 1b, which will be described later, and efficiently transmits the high-frequency power from the power conversion circuit 2 to the induction coil 1b. It is composed of capacitors C3 and C4.
[0030]
The electrodeless discharge lamp 1a is arranged close to an induction coil 1b described later, and is lit by high-frequency power. Here, the electrodeless discharge lamp 1a will be described in more detail with reference to FIG.
[0031]
The electrodeless discharge lamp 1a has a substantially spherical bulb 41 having a cavity 45 with a concave cross section and a discharge gas containing at least mercury and a rare gas, and a discharge gas disposed in the cavity 45. Coil 1b for supplying a high-frequency electromagnetic field to the coil, a cylindrical core 43 made of a magnetic material around which the induction coil 1b is wound, and a member 42 of a heat conductive material inside the core 43 and in contact with the core 43. And
[0032]
The bulb 41 has a substantially spherical shape and has a discharge gas containing at least mercury and a rare gas sealed therein. A hollow portion having a bottom and a concave cross section is provided at the lower end side of the bulb 41. 45 are provided. The material of the bulb 41 is a translucent material such as quartz glass, and the discharge gas is mercury, a rare gas, and a metal halide. The inside of the bulb 41 is coated with a phosphor 36 and a protective film 37. The phosphor 36 converts ultraviolet rays emitted from mercury into visible light. The phosphor 36 is made of calcium halophosphate, a red phosphor (Y, Gd) BO3: Eu, or a green phosphor. Certain CaPO4 and blue phosphor BaMgAll4O23: Eu are used. The protective film 37 suppresses a reaction between mercury and quartz glass, which is a material of the bulb 41, thereby improving a luminous flux maintenance factor of the bulb 41. As the material of the protective film 37, fine particles such as alumina (Al2O3), silica (SiO2), titania (TiO2), ceria (CeO2), yttria (Y2O3), and magnesia (MgO) are used. The protective film 37 is preferably formed on the inner surface of the bulb 41 thinner than the phosphor 36 because it is desirable that the transmittance of the ordinary bulb 41 be higher.
[0033]
The induction coil 1 b supplies a high-frequency electromagnetic field oscillating at 13.56 MHz to the discharge gas inside the bulb 41, one of which is wound around a core 43 described later, and the other of which is connected to the matching circuit 3. I have. In this embodiment, a high-frequency electromagnetic field of 13.56 MHz is supplied to the discharge gas. However, other frequencies may be used as long as the frequency is about 2.6 MHz to 15 MHz, which can reduce adverse effects on other electric devices due to radiation noise. Good. Here, the induction coil 1b is formed by winding a strip made of copper or a copper alloy a predetermined number of times. Then, when the power conversion circuit 2 operates, a high-frequency current flows through the induction coil 1b, and a high-frequency electromagnetic field is generated around the induction coil 1b. Next, electrons in the bulb 41 are accelerated by the generated high-frequency electromagnetic field, and collide with atoms of the discharge gas to ionize the discharge gas, thereby generating new electrons. The electrons thus generated receive energy by a high-frequency electromagnetic field generated around the induction coil 1b, and collide with discharge gas atoms to give energy. The atoms in the discharge plasma are ionized or excited. The excited atoms emit light when returning to the ground state. This light emission is used as light energy.
[0034]
The member 42 has a substantially convex cross section, and is provided so that the core 43 contacts the outside of the convex portion 42a of the member 42.
[0035]
The other end of the core 43 is fixed to the base 48 such that one end of the core 43 is directed toward the center of the valve 41 inside the hollow portion 45, and is substantially cylindrical. It is provided so as to be in contact with the outer surface of the projection 42a of the projection 42. In the present embodiment, as the material of the core 43, nickel zinc (NiZn) philite, which is a soft magnetic material having a magnetic permeability of about 150, is used. Of course, any material containing manganese zinc (Mn-Zn) ferrite and a soft magnetic metal may be used. Further, a soft magnetic metal alone may be used. Here, the soft magnetic material has a coercive force Hc in a bulk state of about 10 Oe or less.
[0036]
The base 48 is a bottomed, substantially cylindrical body having an upper surface opening formed by aluminum die-casting. On the bottom surface of the base 48, the above-described member 42 is erected and fixed to the center of the valve 41. ing. Further, a lid (not shown) is provided at the bottom.
[0037]
Here, reference numeral 21 denotes an electrodeless discharge lamp lighting device including a rectifier circuit DB, a chopper circuit, and the like. In the present embodiment, the electrodeless discharge lamp lighting device 21 is housed in the base 48. Of course, the electrodeless discharge lamp lighting device 21 may be provided outside the base 48.
[0038]
The electrodeless discharge lamp 1a and the electrodeless discharge lamp lighting device 21 constitute an illumination device as shown in FIG. In this lighting device, the upper part of the bulb 41 is detachable, the shield case 40 for absorbing radiation noise and the like from the electrodeless discharge lamp 1a is covered, and the member 42 is erected and fixed to the base 48. . Of course, the lighting device for lighting the electrodeless discharge lamp 1a is not limited to this.
[0039]
The frequency control circuit CN includes a clock signal generation unit (not shown) for generating a reference clock signal, and a drive unit (not shown) for receiving the reference clock signal and outputting a drive signal to the gates of the switching elements Q1 and Q2. It is configured.
[0040]
The clock signal generator controls the frequency of the switching elements Q1 and Q2 (hereinafter, referred to as the operating frequency) when the electrodeless discharge lamp 1a is started and lit. A μPC1934 manufactured by a company is used. The μPC 1934 is a low-voltage input, two-output DC-DC converter control IC that determines the capacitance of a capacitor connected to the first pin (not shown) or the resistance of a resistor connected to the second pin (not shown). By simply changing the frequency, the frequency of the reference clock signal output from the 7th pin (not shown) or the 10th pin (not shown) can be changed. Then, the reference clock signal is input to the drive unit.
[0041]
The drive section outputs a drive signal to the gates of the switching elements Q1 and Q2 in order to alternately turn on / off the switching elements Q1 and Q2 based on the reference clock signal from the clock signal generation section. In the embodiment, a high voltage half-bridge driver M63991 manufactured by Mitsubishi Electric Corporation is used. When the frequency of the reference clock signal changes, the frequency of the drive signal to the gates of the switching elements Q1 and Q2 changes, and the output of the electrodeless discharge lamp 1a can be changed.
[0042]
The voltage detection circuit 9 detects a voltage between both ends of the induction coil 1b when the electrodeless discharge lamp 1a shifts from a starting state to a lighting state. The voltage detection circuit 9 includes resistors R92 to R94, diodes D92 and D93, capacitors C91 to C95, a Zener diode ZD91, and a transistor Q91.
[0043]
In the present embodiment, one end of the capacitor C94 is connected to one end of the induction coil 1b. However, the connection point of the one end of the capacitor C94 may be a connection point between the capacitors C1 and C2. In short, any location may be used as long as a voltage proportional to or reflected by the voltage applied to both ends of the induction coil 1b is generated.
[0044]
The frequency switching unit CNf receives the detection signal from the voltage detection circuit 9, detects that the electrodeless discharge lamp 1a is in the starting state, and sends a clock change signal of the reference clock signal to the clock signal generation unit of the frequency control circuit CN. In this embodiment, a microcomputer provided with an arithmetic circuit (CPU) including a microprocessor and the like, a memory, and an interface circuit is used. An ST72G series made by ST Microelectronics is used as this kind of microcomputer. When such a microcomputer is used, the above-described control can be easily performed only by setting a program.
[0045]
Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
[0046]
At t = 0, when the AC power supply AC is turned on, power is supplied to the chopper control circuit CNc, the frequency control circuit CN, and the frequency switching means CNf to start operation, and the starting period of the electrodeless discharge lamp 1a starts. Then, the capacitor C93 is charged via the diode D92 using the divided voltage of the capacitor C94 and the capacitor C95 as a power supply. When the voltage of the capacitor C93 exceeds the on-voltage of the Zener diode ZD91, the transistor Q91 turns on, and a low signal is input to the frequency switching means CNf.
[0047]
At t = t1, when a low signal is input to the frequency switching unit CNf, the frequency switching unit CNf switches the frequency from the first reference clock frequency to the second reference clock frequency lower than the first reference clock frequency for a certain period of time. Start to change continuously within.
[0048]
In response to the change of the reference clock signal from the frequency switching means CNf, the frequency control circuit CN changes the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 from the first operating frequency f1 to the first operating frequency f1 as shown in FIG. To a lower second operating frequency f2 within a certain time (t2−t1). At this time, the operating frequency is changed such that the operating frequency is inversely proportional to the passage of time.
[0049]
Here, the setting condition of the second operating frequency f2 will be considered. FIG. 5 shows a frequency characteristic of an input impedance of a circuit including the inductor L, the capacitor C, and the capacitors C3 and C4. | Z | indicates the absolute value of the input impedance, and θ indicates the phase angle of the input impedance. As can be seen from FIG. 5, there are three resonance frequencies where θ = 0. The lowest resonance frequency is defined as F0, the second highest resonance frequency is defined as F0, and the highest resonance frequency is defined as f0. When a half-bridge type inverter circuit is used as the power conversion circuit 2 as in the present embodiment, when the impedance from the power conversion circuit 2 to the electrodeless discharge lamp 1a becomes capacitive, the switching elements Q1 and Q2 become They may be turned on at the same time, causing a large current to flow from the AC power supply AC, and giving excessive stress to components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0050]
In order to avoid such a case, it is necessary to make the impedance of the electrodeless discharge lamp 1a from the power conversion circuit 2 inductive (θ> 0) or resistive (θ = 0).
In the case of the input impedance shown in FIG. 5, the frequency f at which the impedance becomes capacitive is F0 <f <f0. That is, if the second operating frequency f2> the resonance frequency f0 is set, the impedance does not become capacitive.
[0051]
When the second operating frequency f2 is reached, the frequency is discretely changed to the first operating frequency f1 again. The above operation is repeated. Then, as shown in FIG. 6, when the electrodeless discharge lamp 1a is turned on and the voltage V02 across the electrodeless lamp 1a decreases, the voltage of the capacitor C93 cannot reach the on-voltage of the Zener diode ZD91, and the transistor Q91 is turned off, the change of the operating frequency ends, and the electrodeless discharge lamp 1a shifts to stable lighting at a predetermined frequency.
[0052]
Here, instead of detecting the voltage between both ends of the induction coil 1b as shown in FIG. 7, a secondary winding is provided on the inductor L, and the number of turns of the secondary winding is appropriately set to generate the secondary winding. May be directly input to the frequency switching means CNf. In this case, there is no need to provide a voltage detection circuit 9 for detecting a high voltage generated at both ends of the induction coil 1b. Further, the wiring length of the signal input to the frequency switching means CNf can be shortened, and noise due to the wiring can be suppressed.
[0053]
Further, a timer circuit is separately provided, or a timer function is added to the frequency switching means CNf having a microcomputer function by programming. The electric power lighting circuit may be regarded as being in an abnormal state, and the power conversion circuit 2 or the chopper circuit may be stopped. Further, the frequency conversion frequency may be counted without using the timer circuit, and the power conversion circuit 2 or the chopper circuit may be stopped when the frequency change frequency reaches a certain fixed frequency.
[0054]
Furthermore, in the present embodiment, only the frequency switching means CNf is implemented by a microcomputer, but it is needless to say that the chopper control circuit CNc, the frequency control circuit CN, and the voltage detection circuit 9 may all be implemented by a microcomputer. If all the control circuits are implemented as microcomputers, the electrodeless discharge lamp lighting device can be made compact.
[0055]
As described above, according to the present embodiment, since the voltage applied to the electrodeless discharge lamp 1a is changed when the electrodeless discharge lamp 1a is started, the startability of the electrodeless discharge lamp 1a can be improved. In particular, it is effective at the time of low temperature start or dark place start. In addition, when starting the electrodeless discharge lamp 1a, it is not necessary to continuously apply a high voltage to the electrodeless discharge lamp 1a, so that no excessive stress is applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0056]
(Example 2)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 8 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 9 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in an application of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0057]
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are changed from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 lower than the first operating frequency f1 within a certain time. The operation frequency is changed so as to be continuous (t2-t1) and not linear with the passage of time, but so-called sweep. At t = t2, the second operating frequency f2 is discretely changed to the first operating frequency f1.
[0058]
According to such control, the startability of the electrodeless discharge lamp 1a is improved, and no excessive stress is applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0059]
In addition, as an application form of the present embodiment, as shown in FIG. 8, when changing from the second operating frequency f2 to the first operating frequency f1, continuous and sweeping is performed within a certain time (t3-t2). May be changed.
[0060]
According to such control, it is possible to suppress the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device within a certain time (t3-t2).
[0061]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0062]
(Example 3)
Hereinafter, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 11 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in an application of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0063]
In the present embodiment, as shown in FIG. 10, the operating frequencies of switching elements Q1 and Q2 are swept from first operating frequency f1 to second operating frequency f2 within a predetermined time (t2-t1). Has been changed. At t = t2, the second operating frequency f2 is discretely changed to the first operating frequency f1. Further, the first operating frequency f1 is changed so as to sweep from the first operating frequency f2 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t3-t2). At this time, (t2−t1) <(t3−t2), that is, the sweep time is changed so as to become longer every time the first operating frequency f1 changes to the second operating frequency f2.
[0064]
According to such control, in a state where the electrodeless discharge lamp 1a is relatively easy to light, the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device can be suppressed, and the electrodeless discharge lamp 1a is difficult to light. In this case, the time during which a high voltage is applied to the electrodeless discharge lamp 1a gradually increases, and the electrodeless discharge lamp 1a can be turned on more reliably.
[0065]
In addition, as an applied embodiment of the present invention, as shown in FIG. 11, the first operating frequency f1 is changed to the fourth operating frequency f4 within a predetermined time (t2−t1). At (t3-t2), the first operating frequency f1 may be changed to the third operating frequency f3 (where f1>f4>f3> f2).
[0066]
According to such control, in a state where the electrodeless discharge lamp 1a is relatively easy to light, the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device can be suppressed, and the electrodeless discharge lamp 1a is difficult to light. In this case, the operating frequency gradually decreases, that is, the voltage applied to the electrodeless discharge lamp 1a gradually increases, and the electrodeless discharge lamp 1a can be more reliably turned on.
[0067]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0068]
(Example 4)
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 13 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in an application of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0069]
In the present embodiment, as shown in FIG. 12, the operating frequencies of switching elements Q1 and Q2 are swept from first operating frequency f1 to second operating frequency f2 within a predetermined time (t2-t1). Has been changed. Then, within the predetermined time (t3-t2), the second operating frequency f2 is maintained.
[0070]
According to such control, since the second operating frequency f2 is maintained within the predetermined time (t3-t2), the electrodeless discharge lamp 1a is maintained within the predetermined time (t3-t2). The state in which the applied voltage is large is maintained, and the electrodeless discharge lamp 1a can be turned on more reliably.
[0071]
Further, as an application form of the present embodiment, as shown in FIG. 13, the time for maintaining the second operating frequency f2 may be gradually increased for each cycle.
[0072]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0073]
(Example 5)
Hereinafter, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 14 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0074]
In the present embodiment, as shown in FIG. 14, the second operating frequency f2 is set lower than the resonance frequency f0, and the impedance as viewed from the power conversion circuit 2 to the electrodeless discharge lamp 1a does not become capacitive. Then, the second operating frequency f2 is set lower than the resonance frequency f0 '.
[0075]
Then, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are changed so as to sweep from the first operating frequency f1 to the third operating frequency f3 within a predetermined time (t2−t1). Then, at t = t2, the third operating frequency f3 is discretely changed to a fourth operating frequency f4 lower than the third operating frequency f3, and further within a predetermined time (t3-t2), The frequency is changed so as to sweep from the operating frequency f4 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t3-t2).
[0076]
According to such control, a wide range of operating frequencies is used, and when designing the electrodeless discharge lamp lighting device, the degree of freedom in design can be ensured.
[0077]
Here, as shown in FIG. 7, a secondary winding is provided in the inductor L, and a current flowing through the secondary winding and the drain-source of the switching element Q2 detected from the middle point of the capacitors C1 and C2. By comparing the phase difference between the voltage and the voltage according to the voltage, it is detected that the impedance of the electrodeless discharge lamp 1a has become capacitive, and when the impedance has become capacitive, the electrodeless lamp is turned on. Control to stop the device may be performed.
[0078]
In the impedance characteristic shown in FIG. 5, the operating frequency at which the impedance as viewed from the power conversion circuit 2 to the electrodeless discharge lamp 1a becomes resistive or inductive may be f> f0 and f0 '<f <F0. I do. When the operating frequency is f0 ′ <f <F0, the operating frequency is set to f> f0 because the operating frequency is lower and the power loss in the induction coil 1b is larger than when the operating frequency is f> f0. It is desirable.
[0079]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0080]
(Example 6)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 15 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 16 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in an application form of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0081]
In the present embodiment, as shown in FIG. 15, the operating frequencies of switching elements Q1 and Q2 are swept from first operating frequency f1 to second operating frequency f2 within a predetermined time (t6-t1). Has been changed. The operating frequency is held at the fourth operating frequency f4 or the third operating frequency f3 during a certain time (t3-t2) or (t5-t4) when this change occurs (where f1>f4> f3). >F2> f0).
[0082]
According to such control, the voltage applied to the electrodeless discharge lamp 1a is changed when the electrodeless discharge lamp 1a is difficult to light, so that the applied voltage is constant as compared with the case where the applied voltage is constant. The electrodeless discharge lamp 1a can be turned on more reliably.
[0083]
Further, as an application of the present embodiment, as shown in FIG. 16, the first operating frequency f1 may be changed stepwise from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t3-t1).
[0084]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0085]
(Example 7)
Hereinafter, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 17 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f, and FIG. 18 shows the relationship between the elapsed time t and the operating frequency f in an application of the present embodiment. Here, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0086]
In the present embodiment, as shown in FIG. 17, the operating frequencies of the switching elements Q1 and Q2 are changed from the first operating frequency f1 to the second operating frequency f2 within a predetermined time (t2-t1). The operating frequency is continuously changed so as to be inversely proportional to the progress, and the power conversion circuit 2 is stopped for a certain time (t3 to t2). By providing the section in which the power conversion circuit 2 is stopped, it is possible to further suppress the stress applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0087]
Here, as an applied form of the present embodiment, as shown in FIG. 18, the first operating frequency f1 is changed so as to continuously and sweep within a certain time (t2-t1) from the second operating frequency f2. You may.
[0088]
The functions and effects not specifically mentioned in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0089]
【The invention's effect】
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the frequency control circuit controls the operating frequencies of the first and second switching elements, and the first operating frequency and the first operating frequency when starting the electrodeless discharge lamp. Frequency switching means for switching between the second operating frequency lower than the first operating frequency and the frequency switching means for switching between the first operating frequency and the second operating frequency at least twice within the starting period of the electrodeless discharge lamp. Since the control is performed, the startability of the electrodeless discharge lamp can be improved.
[0090]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to a second aspect is the electrodeless discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein the power conversion circuit side is always used at a frequency between the first operating frequency and the second operating frequency. Since the impedance as viewed from the electrodeless discharge lamp is inductive or resistive, in addition to the effect of the invention according to claim 1, excessive stress is applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device. Can be prevented.
[0091]
The electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 3 to 6, maintains the second operating frequency for a fixed time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency, and after a lapse of the fixed time. When performing control for switching to the first operating frequency or switching from the first operating frequency to the second operating frequency, a third operation between the first operating frequency and the second operating frequency for a certain period of time. Since the control for maintaining the frequency is performed, the startability of the electrodeless discharge lamp can be improved as compared with the first aspect of the present invention.
[0092]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 7 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the electrodeless discharge lamp is switched when the first operating frequency and the second operating frequency are switched a predetermined number of times. When the lamp is not lit, the power conversion circuit is controlled to be stopped, so that it is possible to prevent the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device from being subjected to excessive stress.
[0093]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 9 is the electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the impedance as viewed from the power conversion circuit side to the electrodeless discharge lamp has a resonance frequency, and the resonance frequency is the second resonance frequency. When the operating frequency is continuously changed in a case where the operating frequency is between the first operating frequency and the second operating frequency, control is performed so as to increase the changing time as the operating frequency approaches the resonance frequency. Therefore, it is possible to prevent an excessive stress from being applied to the electronic components constituting the electrodeless discharge lamp lighting device.
[0094]
An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 10, wherein the electrodeless discharge lamp is a discharge gas containing at least mercury and a rare gas in the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 9. Is enclosed inside and has a substantially spherical valve with a hollow section with a concave cross section, an induction coil disposed in the hollow section to supply a high-frequency electromagnetic field to the discharge gas, and a magnetic property around which the induction coil is wound. It has a cylindrical core made of a material and a member made of a heat conductive material inside the core and in contact with the core. Since the induction coil is arranged and accommodated in the cavity of the electrodeless discharge lamp, In addition, the overall shape of the electrodeless discharge lamp lighting device can be made compact.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing an electrodeless discharge lamp.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a lighting device.
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between elapsed time and operating frequency.
FIG. 5 is a diagram illustrating a frequency characteristic of an input impedance of a circuit including an inductor L, a capacitor C, and capacitors C3 and C4.
FIG. 6 is a diagram illustrating a relationship between an operating frequency f and a voltage across the induction coil 1b.
FIG. 7 is a circuit diagram showing an application form of the present embodiment.
FIG. 8 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operating frequency in the second embodiment.
FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operating frequency in a second embodiment.
FIG. 10 is a diagram showing a relationship between an elapsed time and an operating frequency in the third embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing a relationship between an elapsed time and an operating frequency in a third embodiment.
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operation frequency in a fourth embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operating frequency in a fourth embodiment.
FIG. 14 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operating frequency in the fifth embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between an elapsed time and an operating frequency in the sixth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between an elapsed time and an operating frequency in a sixth embodiment.
FIG. 17 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operating frequency in the seventh embodiment.
FIG. 18 is a diagram illustrating a relationship between an elapsed time and an operating frequency in a seventh application example.
FIG. 19 is a circuit diagram showing Conventional Example 1.
FIG. 20 is a circuit diagram showing a second conventional example.
[Explanation of symbols]
E DC power supply
Q1 First switching element
Q2 Second switching element
2 Power conversion circuit
3 Matching circuit
1b Induction coil
1a electrodeless discharge lamp
CN frequency control circuit
f1 First operating frequency
f2 Second operating frequency
CNf frequency switching means
41 valve
42 members
43 core
45 cavity

Claims

直流電源と、交互にオンオフ動作をする第１及び第２のスイッチング素子を有し直流電源からの直流電力を高周波電力に変換する電力変換回路と、電力変換回路からの高周波電力を整合する整合回路と、整合回路からの高周波電力が印加される誘導コイルと、誘導コイルに近接配置され高周波電力により点灯する無電極放電灯と、第１及び第２のスイッチング素子の動作周波数を制御する周波数制御回路と、無電極放電灯の始動時に第１の動作周波数と第１の動作周波数よりも低い第２の動作周波数とを切り替える周波数切替手段と、を備え、無電極放電灯の始動期間内に周波数切替手段により、第１の動作周波数と第２の動作周波数とを２回以上切り替える制御をすることを特徴とする無電極放電灯点灯装置。A DC power supply, a power conversion circuit having first and second switching elements that alternately turn on and off to convert DC power from the DC power supply to high-frequency power, and a matching circuit that matches high-frequency power from the power conversion circuit And an induction coil to which high-frequency power from the matching circuit is applied, an electrodeless discharge lamp disposed in proximity to the induction coil and lit by high-frequency power, and a frequency control circuit for controlling the operating frequencies of the first and second switching elements Frequency switching means for switching between a first operating frequency and a second operating frequency lower than the first operating frequency when starting the electrodeless discharge lamp, wherein the frequency is switched within the starting period of the electrodeless discharge lamp. An electrodeless discharge lamp lighting device, characterized in that control is performed to switch between a first operating frequency and a second operating frequency two or more times by means.

第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の周波数においては常に、電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが誘導性又は抵抗性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。2. The impedance according to claim 1, wherein the impedance as viewed from the power conversion circuit side to the electrodeless discharge lamp is inductive or resistive at a frequency between the first operating frequency and the second operating frequency. Electrodeless discharge lamp lighting device.

第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、第２の動作周波数を維持し、一定時間経過後第１の動作周波数に切り替える制御をす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。2. The control method according to claim 1, wherein the second operating frequency is maintained for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency, and the control is switched to the first operating frequency after a certain time has elapsed. Electrodeless discharge lamp lighting device.

第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替える際に一定時間、第１の動作周波数と第２の動作周波数との間の第３の動作周波数を維持する制御をす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。When switching from the first operating frequency to the second operating frequency, control is performed to maintain a third operating frequency between the first operating frequency and the second operating frequency for a fixed time. Item 1. An electrodeless discharge lamp lighting device according to Item 1.

第１の動作周波数から第２の動作周波数に切り替えた後に一定時間、電力変換回路を停止させる制御をす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。2. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein control is performed to stop the power conversion circuit for a predetermined time after switching from the first operating frequency to the second operating frequency.

第１の動作周波数と第２の動作周波数とを切り替える度に切替時間が長くなる制御をす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。2. An electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a control is performed such that a switching time is lengthened each time the first operating frequency is switched to the second operating frequency.

第１の動作周波数と第２の動作周波数とを所定回数切り替えた場合において無電極放電灯が点灯しないときは、電力変換回路を停止させる制御をす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。2. The electrodeless electrode according to claim 1, wherein when the electrodeless discharge lamp is not turned on when the first operating frequency and the second operating frequency are switched a predetermined number of times, control is performed to stop the power conversion circuit. Discharge lamp lighting device.

動作周波数を連続的又は段階的に変化させる制御をすることを特徴とする請求項１から請求項７までに記載の無電極放電灯点灯装置。8. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the operation frequency is controlled to be changed continuously or stepwise.

電力変換回路側から無電極放電灯をみたインピーダンスが共振周波数を有し、該共振周波数が第１の動作周波数と第２の動作周波数との間にある場合において、動作周波数を連続的に変化させるときに、第１の動作周波数から共振周波数に近づくにつれて、変化させる時間を長くする制御をす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。When the impedance of the electrodeless discharge lamp viewed from the power conversion circuit side has a resonance frequency and the resonance frequency is between the first operation frequency and the second operation frequency, the operation frequency is continuously changed. 2. The electrodeless discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a control is performed to extend the time for changing the frequency from the first operating frequency to the resonance frequency.

無電極放電灯が、少なくとも水銀及び希ガスを含む放電ガスが内部に封入されており断面凹形状の空洞部を有する略球形状のバルブと、空洞部内に配設され放電ガスに高周波電磁界を供給する誘導コイルと、誘導コイルが巻回される磁気性材料で円筒状のコアと、コアの内側であってコアと接触する熱伝導性材料の部材と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置。An electrodeless discharge lamp has a substantially spherical bulb having a cavity with a concave cross section in which a discharge gas containing at least mercury and a rare gas is enclosed. An induction coil to be supplied, a cylindrical core made of a magnetic material around which the induction coil is wound, and a member made of a heat conductive material inside the core and in contact with the core. An electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 9.

請求項１から請求項９までのいずれかに記載の無電極放電灯点灯装置を備え、請求項１０記載の無電極放電灯を点灯させることを特徴とする照明装置。An illumination device, comprising: the electrodeless discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 9; and lighting the electrodeless discharge lamp according to claim 10.