JPH10134979A - 無電極放電灯点灯装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 インダクタンス素子間の相互誘導を小さくし
て、安定した回路動作が得られるようにする。 【解決手段】 不活性ガスと金属蒸気を含む放電ガスを
ガラスバルブ内に封入した無電極放電灯１に近接配設さ
れた高周波電力供給コイル２と、高周波電流の流れる少
なくとも３個以上のインダクタンス素子Ｌ５６，Ｌ５
８，Ｌ５９を含んで構成され高周波電力供給コイル２の
両端に接続される高周波電源回路３と、この高周波電源
回路３と高周波電力供給コイル２との間に接続されてイ
ンピーダンス整合を行うマッチング回路４とを備えてな
る無電極放電灯点灯装置において、インピーダンス素子
Ｌ５６，Ｌ５８，Ｌ５９を、隣接するインピーダンス素
子間で磁束発生方向が略直交するように配置させた。

Description

【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。

【０００２】

【従来の技術】図６及び図７は、特開平６−３３８７３
７号公報に開示された従来の無電極放電灯点灯装置を示
すもので、図６はその回路構成図を、図７は要部の回路
構成要素の配置図を示すものであって、この無電極放電
灯点灯装置は、無電極放電灯１に近接配置された高周波
電力供給コイル２と、高周波電源回路３、及びマッチン
グ回路４とを備えて構成されている。

【０００３】高周波電力供給コイル２は、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を封入し
た無電極放電灯１に近接するように、例えば球状の外周
に沿って巻回されてなり、高周波電源回路３の出力側に
接続されて高周波電圧が印加されるようにされている。
また、高周波電源回路２と高周波電力供給コイル２の間
には、インピーダンス整合をとり反射を少なくさせるマ
ッチング回路４が接続されており、高周波電力供給コイ
ル２に、数１００kHz から数１００MHz の高周波電流を
流すことにより、高周波電力供給コイル２に高周波電磁
界を発生させて無電極放電灯１に高周波電力を供給さ
せ、無電極放電灯１内に高周波プラズマを発生させて紫
外線もしくは可視光を発生させるようにされている。

【０００４】高周波電源回路３は、水晶振動子Ｘを用い
た発振回路３１と、Ｃ級増幅回路のプリアンプ３２、及
びＥ級増幅回路のメインアンプ３３とから構成されてい
る。プリアンプ３２は、インダクタンス素子Ｌ２とコン
デンサＣ２により発振周波数に同調させ、トランジスタ
（以下、スイッチング素子と称する）Ｑ２により発振回
路３１の出力をＣ級増幅するように構成されている。メ
インアンプ３３は、第１のインダクタンス素子ＲＦＣと
ＭＯＳＦＥＴ（以下、スイッチング素子と称する）Ｑ１
の直列回路がプリアンプ３２の両端に接続され、第１の
コンデンサＣ１がスイッチング素子Ｑ１に並列接続され
ると共に、第２のインダクタンス素子Ｌ０と第２のコン
デンサＣ０の直列共振回路を介してスイッチング素子Ｑ
１の両端にマッチング回路４を介して高周波電力供給コ
イル２が接続され、スイッチング素子Ｑ１等によりプリ
アンプ３２の出力をさらに増幅している。そして、数タ
ーンの空芯コイルとされた高周波電力供給コイル２に、
マッチング回路４を介して高周波電力を供給し、無電極
放電灯１内の放電ガスを磁気誘導により駆動している。
マッチング回路４は、コンデンサ等により構成され、メ
インアンプ３３の出力と後段の無電極放電灯１及び高周
波電力供給コイル２とのインピーダンス整合を行ってい
る。

【０００５】また、この無電極放電灯点灯装置では、高
周波電流の流れる複数のインダクタンス素子であるＬ
２，ＲＦＣ，Ｌ０は、図７に示すように、配線パターン
上でスイッチング素子Ｑ１の近傍に比較的近接して配置
されており、特に２つのインダクタンス素子ＲＦＣ，Ｌ
０は、磁束の発生方向が平行となるように配置されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般に、複数のインダ
クタンス素子が使用された無電極放電灯点灯装置では、
その動作周波数が数１００kHz から数１００MHz と高周
波領域であるために、低周波領域の場合と比較してイン
ダクタンス素子で発生して外部にもれる磁束により、他
の回路素子やパターンに影響を与え易くなり、回路動作
に影響を与えるおそれが生ずる。特に、インダクタンス
素子同士が、配線パターンの制約等により比較的近接配
置される場合には、図８に示すように、隣接するインダ
クタンス素子同士を略平行に配置させると、略直交する
ように配置した場合にくらべて互いの磁束同士が結合し
易くなって、相互誘導が大きくなる。

【０００７】しかしながら、従来の無電極放電灯点灯装
置においては、隣接配置された高周波電流の流れる２つ
のインダクタンス素子ＲＦＣ，Ｌ０が、磁束の発生方向
が平行となるように配置されているため、２つのインダ
クタンス素子ＲＦＣ，Ｌ０間での相互誘導が大きくなっ
て、回路動作が不安定になったり誤動作を起こすおそれ
が生ずるという問題点があった。

【０００８】本発明は、上記問題点に鑑みてなされもの
で、その目的とするところは、インダクタンス素子間の
相互誘導を小さくして、安定した回路動作が得られる無
電極放電灯点灯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】本発明は上記の問題点を
解決するため、請求項１記載の発明にあっては、不活性
ガスと金属蒸気を含む放電ガスをガラスバルブ内に封入
した無電極放電灯に近接配設された高周波電力供給コイ
ルと、高周波電流の流れる少なくとも３個以上のインダ
クタンス素子を含んで構成され前記高周波電力供給コイ
ルの両端に接続される高周波電源回路と、この高周波電
源回路と前記高周波電力供給コイルとの間に接続されて
インピーダンス整合を行うマッチング回路とを備えてな
る無電極放電灯点灯装置において、前記インピーダンス
素子を、隣接するインピーダンス素子間で磁束発生方向
が略直交するように配置させたことを特徴とする。

【００１０】請求項２記載の発明にあっては、請求項１
記載の無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源
回路が、高周波電力を発生させる発振回路と、少なくと
も１つのスイッチング素子を含み前記発振回路からの出
力を増幅するメイン増幅回路とを備えて構成されると共
に、前記メイン増幅回路が少なくとも２つの前記インダ
クタンス素子を含むＥ級増幅回路とされたことを特徴と
する。

【００１１】請求項３記載の発明にあっては、請求項１
記載の無電極放電灯点灯装置において、前記高周波電源
回路が、高周波電力を発生させる発振回路と、少なくと
も１つのスイッチング素子を含み前記発振回路からの出
力を増幅するメイン増幅回路とを備えて構成されると共
に、前記メイン増幅回路が少なくとも１つの前記インダ
クタンス素子を含むＣ級増幅回路とされたことを特徴と
する。

【００１２】請求項４記載の発明にあっては、請求項
１、乃至請求項３のうち１つの請求項記載の無電極放電
灯点灯装置において、前記マッチング回路が、前記イン
ダクタンス素子を少なくとも１個含んで構成されたこと
を特徴とする。

【００１３】請求項５記載の発明にあっては、請求項
１、乃至請求項４のうち１つの請求項記載の無電極放電
灯点灯装置において、前記インダクタンス素子に流れる
高周波電流の周波数が、数１００kHz から数１００MHz
であることを特徴とする。

【００１４】請求項６記載の発明にあっては、請求項
１、乃至請求項５のうち１つの請求項記載の無電極放電
灯点灯装置において、前記インダクタンス素子の１個以
上を鉄芯入りとすると共に、隣接する前記インダクタン
ス素子の少なくとも一方が鉄芯入りとなるように、前記
インダクタンス素子を配置したことを特徴とする。

【００１５】請求項７記載の発明にあっては、請求項６
記載の無電極放電灯点灯装置において、前記鉄芯を、ト
ロイダルコアとしたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１及び図２は、本発明の無電極
放電灯点灯装置の第１の実施の形態を示すものであり、
図１は要部の回路構成要素の配置図を、図２は回路構成
図を示すものであって、この無電極放電灯点灯装置は、
無電極放電灯１に近接配置された高周波電力供給コイル
２と、高周波電源回路３、及びマッチング回路４とを備
えて構成されている。

【００１７】高周波電力供給コイル２は、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を封入し
た無電極放電灯１に近接するように、例えば球状の外周
に沿って巻回されてなり、高周波電源回路３の出力側に
接続されて高周波電圧が印加されるようにされている。
また、高周波電源回路２と高周波電力供給コイル２の間
には、インピーダンス整合をとり反射を少なくさせるマ
ッチング回路４が接続されており、高周波電力供給コイ
ル２に、数１００kHz から数１００MHz の高周波電流を
流すことにより、高周波電力供給コイル２に高周波電磁
界を発生させて無電極放電灯１に高周波電力を供給さ
せ、無電極放電灯１内に高周波プラズマを発生させて紫
外線もしくは可視光を発生させるようにされている。

【００１８】高周波電源回路３は、発振回路３１と、発
振回路３１の信号を受けて増幅された高周波電力を出力
する第１の増幅回路３４と、第２の増幅回路３５、メイ
ン増幅回路３６、及びフィルター回路３７とから構成さ
れている。発振回路３１は、水晶振動子Ｘを用いた発振
回路であり、スイッチング素子（トランジスタ）Ｑ５
１、コンデンサＣ５２乃至Ｃ５５、及び抵抗Ｒ５１乃至
Ｒ５５とにより構成されている。第１の増幅回路３４
は、発振回路３１の発振出力を増幅させるものであり、
スイッチング素子（トランジスタ）Ｑ５２と、インダク
タンス素子５４、コンデンサＣ５７、抵抗Ｒ５６、Ｒ５
７により構成されている。第２の増幅回路３５は、第１
の増幅回路３４の出力を受け電力増幅させるものであっ
て、スイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ５３、インダクタン
ス素子Ｌ５６、コンデンサＣ５７、及び抵抗Ｒ５８で構
成されている。メイン増幅回路３６は、第２の増幅回路
３５の出力を受けさらに電力増幅させるものであって、
スイッチング素子（ＦＥＴ）Ｑ５３と、２つのインダン
ス素子Ｌ５８、Ｌ５９を備えて構成されたＥ級増幅回路
とされている。そして、メイン増幅回路３６の出力端
は、コンデンサＣ６４、Ｃ６６で構成されるマッチング
回路４を介して、高周波電力供給コイル２に接続されて
いる。なお、図においては、コンデンサＣ５９、Ｃ６０
とインダクタＬ５５、及びインダクタＬ６０とコンデン
サＣ６７とがフィルター回路３７を構成している。

【００１９】そして、数１００kHz から数１００MHz の
高周波電流が流れるインダクタンス素子Ｌ５６、Ｌ５
８、及びＬ５９は、配線パターン上のスイッチング素子
Ｑ５３、Ｑ５４周辺に比較的近接して配置されるが、こ
のとき、３つのインダクタンス素子Ｌ５６、Ｌ５８、及
びＬ５９は、インダクタンス素子Ｌ５８を真ん中にし
て、インダクタンス素子Ｌ５６、Ｌ５９が両側から、そ
の磁束の発生方向がインダクタンス素子Ｌ５８の磁束の
発生方向と略直交するように配置されている。つまり、
３つのインダクタンス素子は、インダクタンス素子Ｌ５
６、Ｌ５９を互いの磁束発生方向を略一直線方向に並べ
て配置させ、その間に、インダクタンス素子Ｌ５８が、
その磁束発生方向が他の２つと直交するように配置させ
ているのである。

【００２０】このように構成されているため、本実施の
形態における無電極放電灯点灯装置においては、高周波
電流が流れる複数のインダクタンス素子Ｌ５６、Ｌ５
８、及びＬ５９が比較的近接して配置されていても、磁
束の発生方向が、隣接するインダクタンス素子Ｌ５６−
Ｌ５８間、及びＬ５８−Ｌ５９間で略直交するようにさ
れているため、それらの間で磁束が結合しにくく相互誘
導が小さくなって安定した回路動作が得られる。このた
め、各インダクタンス素子Ｌ５６、Ｌ５８、及びＬ５９
のインピーダンスが変化して流れる電流が変化したり印
加される電圧が変化したりすることによって生ずる、負
荷に流れる電流が所定値以上になったり、トランジスタ
に流れる電流が所定値以上になったりするという誤動作
を起こしにくくなる。

【００２１】図３は、本発明の無電極放電灯点灯装置の
第２の実施の形態の要部を示すものであり、前記第１の
実施の形態と異なる点は、３つのインダクタンス素子
を、インダクタンス素子Ｌ５６、Ｌ５９を互いの磁束発
生方向が平行となるように略対向させるように並べて配
置させ、その間に、インダクタンス素子Ｌ５８を、その
磁束発生方向が他の２つと直交するように配置させた
点、つまり、３つのインダクタンス素子を、インダクタ
ンス素子Ｌ５６、Ｌ５９が平面視で略Ｈ字状をなすよう
に配置させた点であり、他は前記第１の実施の形態と同
様に構成されている。このように構成しても前記第１の
実施の形態と同様の効果を奏する。

【００２２】図４及び図５は、本発明の無電極放電灯点
灯装置の第３の実施の形態を示すものであり、前記第１
の実施の形態と異なる点は、メイン増幅回路３６が、イ
ンダクタンス素子Ｌ５９を備えず、メイン増幅回路３６
内の高周波電流が流れるインダクタンス素子がＬ５８の
みとされたＣ級増幅回路とされた点であり、他は前記第
１の実施の形態と略同様に構成されている。

【００２３】図５は、スイッチング素子Ｑ５２，Ｑ５３
及びＱ５４周辺の配線パターンを示すものであるが、比
較的近接して配置されると共に、高周波電流の流れる３
つのインダクタンス素子Ｌ５４，Ｌ５６及びＬ５８につ
いては、インダクタンス素子Ｌ５６を真ん中にして、イ
ンダクタンス素子Ｌ５４、Ｌ５８が両側から、その磁束
の発生方向がインダクタンス素子Ｌ５６の磁束の発生方
向と略直交するように配置されている。つまり、３つの
インダクタンス素子は、インダクタンス素子Ｌ５４、Ｌ
５８を互いの磁束発生方向を略一直線方向に並べて配置
させ、その間に、インダクタンス素子Ｌ５６が、その磁
束発生方向が他の２つと直交するように配置させて平面
視が略十字状となるようにさせているのである。このよ
うに構成しても前記第１の実施の形態と同様の効果を奏
する。

【００２４】また、図示はしないが、本発明の無電極放
電灯点灯装置の第４の実施の形態を以下に説明する。本
実施の形態における無電極放電灯点灯装置は、回路構成
は前記各実施の形態と略同様であるため、同様の構成に
は同じ符号を用いて説明する。この無電極放電灯点灯装
置は、例えば第１の実施の形態において、複数である３
個のインダクタンス素子Ｌ５６，Ｌ５８及びＬ５９のう
ち１個以上、例えば１個のインダクタンス素子Ｌ５８を
鉄芯入りとさせて、隣接するインダクタンス素子間で少
なくとも一方が鉄芯入りとなるように、つまり、空芯の
インダクタンス素子同士が隣接しないようにさせたもの
である。ここで、本実施の形態に使用される鉄芯は、イ
ンダクタンス素子間の相互誘導を小さくできるものであ
れば例えばどのような形状であっても良いが、好ましく
はトロイダルコアであって、トロイダルコアでは発生し
た磁束がトロイダルコアの外側に漏れにくくなるため、
最も相互誘導を小さくできる。

【００２５】このように構成しても前記第１の実施の形
態と同様の効果を奏すると共に、インダクタンス素子間
の相互誘導がさらに小さくなって、さらに安定した回路
動作が得られる。

【００２６】なお、前記各実施の形態においては、近接
配置される高周波電流の流れるインダクタンス素子が３
つである場合を例示したが、本発明はこれに限らず、４
つ以上のインダクタンス素子を有するものであってもよ
い。また、前記各実施の形態においては、マッチング回
路４が複数のコンデンサＣ６４，Ｃ６６のみによって構
成されるものを例示したが、本発明はこれに限らず、高
周波電流が流れるインダクタンス素子を１個以上含んで
構成されたものであっても良い。

【００２７】

【発明の効果】このように構成されているため本発明
は、請求項１、乃至請求項５記載の発明にあっては、高
周波電流が流れる複数のインダクタンス素子が比較的近
接して配置されていても、磁束の発生方向が、隣接する
インダクタンス素子間で略直交するようにされているた
め、それらの間で磁束が結合しにくく相互誘導が小さく
なって安定した回路動作が得られる。このため、各イン
ダクタンス素子のインピーダンスが変化して流れる電流
が変化したり印加される電圧が変化したりすることによ
って生ずる、負荷に流れる電流が所定値以上になった
り、トランジスタに流れる電流が所定値以上になったり
するという誤動作を起こしにくくなる。

【００２８】請求項６記載の発明にあっては、請求項
１、乃至請求項５のうち１つの請求項記載の発明の効果
に加えて、インダクタンス素子間の相互誘導がさらに小
さくなって、さらに安定した回路動作が得られる。

【００２９】請求項７記載の発明にあっては、請求項６
記載の発明の効果に加えて、インダクタンス素子間の相
互誘導が最も小さくできて、さらに安定した回路動作が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の無電極放電灯点灯装置に係る第１の実
施形態の要部の回路構成要素の配置図である。

【図２】同上の回路図である。

【図３】本発明の無電極放電灯点灯装置に係る第２の実
施形態の要部の回路構成要素の配置図である。

【図４】本発明の無電極放電灯点灯装置に係る第３の実
施形態の回路図である。

【図５】同上の要部の回路構成要素の配置図である。

【図６】従来の無電極放電灯点灯装置を示す回路図であ
る。

【図７】同上の要部の回路構成要素の配置図である。

【図８】２つのインダクタンス素子間の相互誘導を説明
するもので、(a) は平行配置した場合の模式図、(b) は
垂直配置した場合の模式図である。

【符号の説明】

１ 無電極放電灯 ２ 高周波電力供給コイル ３ 高周波電源回路 ４ マッチング回路 ３６ メイン増幅回路 Ｌ５４，Ｌ５６，Ｌ５８，Ｌ５９ インダクタンス素
子 Ｑ５４ スイッチング素子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 不活性ガスと金属蒸気を含む放電ガスを
   ガラスバルブ内に封入した無電極放電灯に近接配設され
   た高周波電力供給コイルと、高周波電流の流れる少なく
   とも３個以上のインダクタンス素子を含んで構成され前
   記高周波電力供給コイルの両端に接続される高周波電源
   回路と、この高周波電源回路と前記高周波電力供給コイ
   ルとの間に接続されてインピーダンス整合を行うマッチ
   ング回路とを備えてなる無電極放電灯点灯装置におい
   て、前記インピーダンス素子を、隣接するインピーダン
   ス素子間で磁束発生方向が略直交するように配置させた
   ことを特徴とする無電極放電灯点灯装置。
2. 【請求項２】 前記高周波電源回路が、高周波電力を発
   生させる発振回路と、少なくとも１つのスイッチング素
   子を含み前記発振回路からの出力を増幅するメイン増幅
   回路とを備えて構成されると共に、前記メイン増幅回路
   が少なくとも２つの前記インダクタンス素子を含むＥ級
   増幅回路とされ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。
3. 【請求項３】 前記高周波電源回路が、高周波電力を発
   生させる発振回路と、少なくとも１つのスイッチング素
   子を含み前記発振回路からの出力を増幅するメイン増幅
   回路とを備えて構成されると共に、前記メイン増幅回路
   が少なくとも１つの前記インダクタンス素子を含むＣ級
   増幅回路とされ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。
4. 【請求項４】 前記マッチング回路が、前記インダクタ
   ンス素子を少なくとも１個含んで構成されたことを特徴
   とする請求項１、乃至請求項３のうち１つの請求項記載
   の無電極放電灯点灯装置。
5. 【請求項５】 前記インダクタンス素子に流れる高周波
   電流の周波数が、数１００kHz から数１００MHz である
   ことを特徴とする請求項１、乃至請求項４のうち１つの
   請求項記載の無電極放電灯点灯装置。
6. 【請求項６】 前記インダクタンス素子の１個以上を鉄
   芯入りとすると共に、隣接する前記インダクタンス素子
   の少なくとも一方が鉄芯入りとなるように、前記インダ
   クタンス素子を配置したことを特徴とする請求項１、乃
   至請求項５のうち１つの請求項記載の無電極放電灯点灯
   装置。
7. 【請求項７】 前記鉄芯を、トロイダルコアとしたこと
   を特徴とする請求項６記載の無電極放電灯点灯装置。