JPH0660989A

JPH0660989A - 無電極放電ランプ点灯装置

Info

Publication number: JPH0660989A
Application number: JP21170592A
Authority: JP
Inventors: Kenji Araki; 建次荒木; Fumio Hirano; 文雄平野
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-03-04

Abstract

(57)【要約】【目的】始動回路の動作を安定化できる無電極放電ラ
ンプ点灯装置を提供する。【構成】直流電源を高周波電源に変換するインバータ
と、このインバータの出力端子間に第１のコンデンサ６
を介して接続される励起コイル７と、ランプチューブの
外周部にこの励起コイル７が巻き付けられ、ランプチュ
ーブ内に少なくとも放電性ガスまたは蒸気が封入された
無電極放電ランプ１４と、励起コイル７に一体な金属板
間に絶縁材を挟み込むことで形成され、この励起コイル
７に並列接続される第２のコンデンサ８と、励起コイル
と第２のコンデンサを放熱させるために、この第２のコ
ンデンサを構成する金属板面に密着されるヒートシンク
２３ａ，２３ｂと、始動用コイル１０を有する共振回路
部が始動用スイッチ１２を介して励起コイル７に並列に
接続され、無電極放電ランプ１４に始動用の高電圧を印
加する始動回路とを備え、始動回路の始動用コイル１０
を、接地電位とされるヒートシンク２３ｂのフィン２４
に囲まれるように配した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、無電極放電ランプの周
囲に巻かれた励起コイルからランプ内のプラズマリング
に磁気的に高周波電力を供給してランプを点灯させる無
電極放電ランプ点灯装置に関し、特に始動回路の安定化
を図れる無電極放電ランプ点灯装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特に高周波駆動される無電極放電ランプ
は、高効率、高輝度、高演色、長寿命などの優れた特性
を合せ持つ放電ランプである。この無電極放電ランプを
点灯させるには、ランプの周囲に巻かれる励起コイルの
他に、高電圧発生用の始動回路を必要とする。図５のブ
ロック図に、この無電極放電ランプを点灯させるための
従来から知られる点灯装置を示す。この図で、商用交流
電源１は整流回路２で直流電源に変換されたあと、イン
バータ３でたとえば１３．５６ＭＨｚの高周波電源に変
換される。このインバータ３は、ドライブ回路４によっ
て駆動されるスイッチング素子５ａ，５ｂからなるハー
フブリッジ形に構成されている。このインバータ３の出
力端子間には、第１のコンデンサ６を介して励起コイル
７が接続され、主回路を構成するこの励起コイル７には
第２のコンデンサ８が並列に接続される。この励起コイ
ル７は、ランプ１４の周囲に数ターン（たとえば２ター
ン）巻き付けられる。ここで、コンデンサ６，８は励起
コイルとともに共振回路を構成しているとともに、高周
波電源とランプ負荷とのマッチングをとるためのインピ
ーダンス補正を行なっている。コンデンサ８は、励起コ
イル７と一体な２枚のアルミ板間に絶縁シートを挟み込
むことで形成されている。励起コイル７はランプ１４か
らの放射熱や自身のジュール熱によって加熱される。ま
た、コンデンサ８も自身のジュール熱や誘電損失、励起
コイル７からの伝導熱によって加熱される。この加熱に
よる温度上昇は、励起コイル７やコンデンサ８の経時変
化を招くばかりでなく、コイル７のインダクタンスやコ
ンデンサ８の静電容量の変動を引き起こして、ランプ負
荷とバラスト間のマッチング条件を乱し、正常な動作を
阻害する。したがって、コンデンサ８を構成するアルミ
板にヒートシンクを密着させて設け、このヒートシンク
によって励起コイル７とコンデンサ８の冷却を行なって
いる。また、励起コイル７には、第３のコンデンサ９、
始動用コイル１０と第４のコンデンサ１１との並列共振
回路部および始動用スイッチ１２からなる直列回路によ
って構成される始動回路１３Ａが並列に接続されてい
る。コンデンサ９と並列共振回路部との接続点である高
電圧発生点Ｐは、ランプ１４のガスプローブ１４ｂに始
動用電極３１を介して接続されている。ここで、コンデ
ンサ９，１１はチューニング用として用いられ、このコ
ンデンサ９，１１によって始動回路１３Ａの共振の度合
を変えることにより、主回路と始動回路１３Ａへの電力
の配分を変えたり、始動回路動作中における主回路と始
動回路１３Ａとの合成インピーダンスを高周波電源にマ
ッチングさせる作用を持っている。無電極放電ランプ１
４は、アークチューブとなるメインチューブ１４ａ内に
放電性ガスとなるたとえばクリプトン（Ｋｒ）が２５０
トル（ｔｏｒｒ）封入されているとともに、ＮａＩ、Ｃ
ｅＩが封入されている。このメインチューブ１４ａの頂
部からは、メインチューブ１４ａと隔壁で隔てられた始
動用エネルギ注入管部をなすガスプローブ１４ｂが延び
ている。このプローブ１４ｂ内には、クリプトンが１０
ｔｏｒｒ程度封入されている。

【０００３】このように構成される無電極放電ランプ点
灯装置では、始動時にスイッチ１２をオンしてインバー
タ３から主回路と始動回路１３Ａに高周波電力を供給す
ると、始動回路１３Ａで発生した高電圧がガスプローブ
１４ｂに印加される。これにより、ガスプローブ１４ｂ
内のガスが放電破壊して、メインチューブ１４ａ内のガ
スをグロー放電状態に導き、主回路によってチューブ１
４ａ内にプラズマリングが形成される。このプラズマリ
ングの形成が図示しない検出回路によって検出される
と、この検出信号を受けて始動用スイッチ１２がオフさ
れる。以降、励起コイル７から磁気的に結合するプラズ
マリングに点灯用電力が供給され、ランプ１４が高周波
点灯される。

【０００４】なお、始動用の高電圧を発生するにあたっ
ては、図５に示したような共振回路を用いるのではな
く、図６に示すように昇圧トランスＴを用いた始動回路
１３Ｂも知られている。この始動回路１３Ｂでは、コン
デンサ９、昇圧トランスＴの一次巻線Ｔ１とコンデンサ
１１の並列共振回路部、始動用スイッチ１２からなる直
列回路が励起コイル７に並列に接続され、昇圧トランス
Ｔの二次巻線Ｔ２の高電圧発生点Ｐから始動用の高電圧
をガスプローブ１４ｂに印加できるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の点灯装置では、始動電圧取出し点となる点Ｐに発
生させる電圧を高くするには、始動用コイル１０または
昇圧トランスＴの一次巻線Ｔ１のインダクタンスを大き
くし、コンデンサ９の容量を小さくしなければならな
い。このことは始動回路１３Ａ，１３Ｂが、コンデンサ
９，１１に並列に現れるわずかな浮遊容量によっても大
きく影響を受けることになる。また、始動回路１３Ａ，
１３Ｂは直列共振条件あるいは、これに近い条件としな
ければ、Ｐ点に高電圧を発生できないので、始動用コイ
ル１０や昇圧トランスＴの一次巻線Ｔ１に比較的大きな
電流が流れる。これは、始動用コイル１０や一次巻線Ｔ
１が形成する磁力線が他のバラストコンポーネントと結
合して、動作を不安定にさせる要因となる。

【０００６】本発明は、このような従来の技術が有する
課題を解決するために提案されたものであり、始動回路
の動作を安定化できる無電極放電ランプ点灯装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明による無電極放電ランプ点灯装置は、直流電源
を高周波電源に変換するインバータと、このインバータ
の出力端子間に第１のコンデンサを介して接続される励
起コイルと、ランプチューブの外周部にこの励起コイル
が巻き付けられ、ランプチューブ内に少なくとも放電性
ガスまたは蒸気が封入された無電極放電ランプと、上記
励起コイルに一体な金属板間に絶縁材を挟み込むことで
形成され、この励起コイルに並列接続される第２のコン
デンサと、上記励起コイルと第２のコンデンサを放熱さ
せるために、この第２のコンデンサを構成する金属板面
に密着されるヒートシンクと、始動用コイルを有する共
振回路部または昇圧トランスを有する共振回路部が始動
用スイッチを介して上記励起コイルに並列に接続され、
無電極放電ランプに始動用の高電圧を印加する始動回路
とを備え、上記始動回路の始動用コイルまたは昇圧トラ
ンスを、接地電位とされる上記ヒートシンクのフィンに
囲まれるように配した構成となっている。

【０００８】

【作用】上述した構成によれば、共振回路部の始動用コ
イルまたは昇圧トランスを、接地電位とされるヒートシ
ンクのフィン（導体）によって囲うことができるので、
浮遊容量の影響を受けなくなるとともに、始動用コイル
や昇圧トランスの一次巻線が発する磁束によって周囲の
回路素子が影響されなくなる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明による無電極放電ランプ点灯装
置の具体的な実施例を図面に基づき詳細に説明する。な
お、説明にあたっては従来例と同様部分に同一符号を付
して、重複する部分の説明を一部省略する。図１のブロ
ック図に、この点灯装置の一実施例を示す。この図で、
直流電源を高周波電源に変換して取り出すハーフブリッ
ジ形のインバータ３の出力端子間には、第１のコンデン
サ６を介して励起コイル７が接続され、この励起コイル
７に並列に第２のコンデンサ８が接続されている。

【００１０】励起コイル７の両端には、第３のコンデン
サ９に、始動用コイル１０、第４のコンデンサ１１およ
びダンピング抵抗１５からなる並列共振回路部１６を直
列接続してなる直並列共振回路が、始動用スイッチ１２
を介して並列に接続されている。ダンピング抵抗１５
は、並列共振回路部１６のＱ（先鋭度）を下げる働きが
ある。高電圧発生点となる第３のコンデンサ９と並列共
振回路部１６との接続点Ｐは、無電極放電ランプ１４の
始動用エネルギ注入管部をなすガスプローブ１４ｂに始
動用電極３１を介して接続されている。ここで、第３の
コンデンサ９、並列共振回路部１６および始動用スイッ
チ１２は、始動回路１８を構成している。なお、商用交
流電源１と整流回路２の間にノイズフィルタを設けると
ともに、整流回路２とインバータ３の間に低歪入力電源
回路を設けてもよい。

【００１１】つぎに、この点灯装置の主回路と始動回路
部分の具体的な構成を図２および図３に基づいて説明す
る。インバータ３に直列接続されるコンデンサ６には、
積層セラミック高圧コンデンサが用いられる。ランプ１
４に巻かれた励起コイル７に並列接続されるコンデンサ
８は、コイル７に一体な６５×１３０ｍｍのアルミ板２
０ａ，２０ｂ間に厚さ０．１ｍｍの銅板２１ａ，２１ｂ
を挟み、さらに銅板２１ａ，２１ｂ間に厚さ０．３５ｍ
ｍのフッ素樹脂シートなどからなる絶縁シート２２を挟
み込むことで構成されている。また、アルミ板２０ａ，
２０ｂの表面部には、ヒートシンク２３ａ，２３ｂが密
着して取り付けられている。接地電位側となるヒートシ
ンク２３ｂには、フィン２４の一部を切り欠かくことで
形成したコイル収納部２５が設けられている。コンデン
サ９は、銅円板２６と高電圧側のアルミ板２０ａ間に形
成され、銅円板２６の下面部にはフッ素樹脂シートなど
の絶縁シート２７が貼り付けられている。この銅円板２
６には調整ねじ２８がバー２９を介して取り付けてあ
り、この調整ねじ２８により銅円板２６の位置を変える
ことにより、コンデンサ９の容量を微調できるようにな
っている。３０はスペーサである。この銅円板２６に接
続されるバー２９は、始動用コイル１０に接続されると
ともに、ランプ１４のガスプローブ１４ｂに始動用電極
３１を介して接続されている。始動用コイル１０の他端
は、始動用スイッチ１２をなすリレーＲＹを介して主回
路の接地側に接続されている。バー２９と接地間には、
ダンピング用の抵抗１５が接続されている。始動用コイ
ル１０は、ヒートシンク２３ｂに形成されたコイル収納
部２５に入れられており、コイル１０の周囲は接地電位
のヒートシンク２３ｂのフィン２４によって囲われてい
る。このように始動用コイル１０を接地電位の導体中に
収納したことにより、浮遊容量の増加を防ぐことができ
るとともに、コイル１０から発する磁束をシールドで
き、周囲の回路素子がコイル１０の磁束による影響を受
けなくなる。また、始動用コイル１０をヒートシンク２
３ｂに収容したことは、ガスプローブ１４ｂまでの距離
を短くでき、高圧線から空中へ放射されて失われる始動
電力の損失を抑えられる。これにより始動回路１８の動
作の安定化が図れる。なお、高圧側のアルミ板２０ａと
ヒートシンク２３ａの間に絶縁シートを挟んで、ヒート
シンク２３ａを絶縁するとともに、このヒートシンク２
３ａを接地電位とすれば、このヒートシンク２３ａに形
成したコイル収納部にも始動用コイル１０を収容するこ
とができる。

【００１２】つぎに、この無電極放電ランプ点灯装置の
始動時の動作を説明する。ランプ１４を始動させようと
するときは、始動用スイッチ１２をオンして、インバー
タ３から主回路と始動用の直並列共振回路に電力を供給
する。これにより高電圧発生点Ｐに現れた高電圧が、ラ
ンプ１４のガスプローブ１４ｂに印加されるので、メイ
ンチューブ１４ａ内にグロー放電が誘引され、励起コイ
ル７からのエネルギを受けてメインチューブ１４ａ内に
プラズマリングの１ターンが形成される。このプラズマ
リングの形成が検出された時点で、始動用スイッチ１２
が開かれ、励起コイル７と磁気的に結合するプラズマリ
ングを介してメインチューブ１４ａ内に点灯用の電力が
供給される。この点灯装置では、始動回路１８の動作が
安定しており、電圧発生点Ｐに十分に高い始動電圧を取
り出せるので、良好にランプを始動できるとともに、そ
の後の点灯状態への移行も良好に行なえる。

【００１３】図４に、実際の装置に用いられている各素
子の定数を第１の例および第２の例の２例について示し
た。ここで、コンデンサ６，８の静電容量はＣs ，Ｃp
であり、励起コイル７のインダクタンスがＬ、コイル７
の内部抵抗がＲである。また始動用コイル１０のインダ
クタンスがＬstであり、コンデンサ９，１１の静電容量
がそれぞれＣstp ，Ｃsts であり、抵抗１５の抵抗値が
Ｒstである。

【００１４】なお、本発明は図６に示すような昇圧トラ
ンスＴを用いた始動回路１３Ｂを有する点灯装置にも適
用できる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、始
動回路の共振回路部を構成する始動コイルや昇圧トラン
スを、接地電位とされるヒートシンクのフィンによって
囲うように配したので、浮遊容量の影響を受けなくなる
とともに、コイルやトランスから発する磁束をシールド
でき、周囲の回路素子がこの磁束による影響を受けなく
なる。これにより、始動回路の動作を安定化でき、共振
条件のずれやマッチングずれが生じなくなるので、装置
の信頼性を向上できる。また、ランプの始動に必要な高
電圧を安定に作り出せるとともに、大きな始動電流を流
せるので、ランプの始動を良好に行なえる。また、放電
ランプの近傍に始動コイルや昇圧トランスを配せるの
で、ランプまでの高圧線の引き延ばしを短くでき、この
高圧線から空中に放射により洩れる始動電力の損失を抑
えられる。また、始動コイルや昇圧トランスをヒートシ
ンクに収納できることは、省スペース化の上でも有利で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による無電極放電ランプ点灯装置の一実
施例を示すブロック図である。

【図２】この点灯装置の主回路と始動回路部分の具体的
な構成を示す概略的な側面図である。

【図３】上記点灯装置の主回路と始動回路部分の具体的
な構成を示す概略的な平面図である。

【図４】図１の点灯装置で用いられる各素子の定数を示
す図である。

【図５】従来の無電極放電ランプ点灯装置の例を示すブ
ロック図である。

【図６】他の始動回路を示す回路図である。

【符号の説明】

１商用交流電源２整流回路３インバータ４ドライブ回路５ａ，５ｂスイッチング素子６第１のコンデンサ７励起コイル８第２のコンデンサ９第３のコンデンサ１０始動用コイル１１共振用のコンデンサ１２始動用スイッチ１４無電極放電ランプ１４ａメインチューブ１４ｂガスプローブ１５ダンピング用の抵抗１６並列共振回路部１８始動回路２０ａ，２０ｂアルミ板２１ａ，２１ｂ銅板２２絶縁シート２３ａ，２３ｂ対向電極２４フィン２５コイル収納部２６銅円板２７絶縁シート２８調整ねじ２９バー３０スペーサ３１始動用電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直流電源を高周波電源に変換するインバ
ータと、このインバータの出力端子間に第１のコンデンサを介し
て接続される励起コイルと、ランプチューブを有し、ランプチューブ内に少なくとも
放電性ガスまたは蒸気が封入され、上記励起コイルの発
生磁束によって放電を形成する無電極放電ランプと、上記励起コイルに一体な金属板間に絶縁材を挟み込むこ
とで形成され、この励起コイルに並列接続される第２の
コンデンサと、上記励起コイルと第２のコンデンサを放熱させるため
に、この第２のコンデンサを構成する金属板面に密着さ
れるヒートシンクと、始動用コイルを有する共振回路部または昇圧トランスを
有する共振回路部が始動用スイッチを介して上記励起コ
イルに並列に接続され、無電極放電ランプに始動用の高
電圧を印加する始動回路とを備え、上記始動回路の始動用コイルまたは昇圧トランスを、接
地電位とされる上記ヒートシンクのフィンに囲まれるよ
うに配したことを特徴とする無電極放電ランプ点灯装
置。