JP4943726B2 - Electrodeless discharge lamp device, electrodeless discharge lamp lighting fixture - Google Patents
Electrodeless discharge lamp device, electrodeless discharge lamp lighting fixture Download PDFInfo
- Publication number
- JP4943726B2 JP4943726B2 JP2006091630A JP2006091630A JP4943726B2 JP 4943726 B2 JP4943726 B2 JP 4943726B2 JP 2006091630 A JP2006091630 A JP 2006091630A JP 2006091630 A JP2006091630 A JP 2006091630A JP 4943726 B2 JP4943726 B2 JP 4943726B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- discharge
- circuit
- lighting
- matching circuit
- induction coil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Circuit Arrangements For Discharge Lamps (AREA)
Description
本発明は、放電容器内部に電極を用いずに、高周波を用いた誘導電界により放電を発生、維持させる放電灯を点灯させる無電極放電灯点灯装置に関する。また、そのような無電極放電灯点灯装置を搭載した照明器具に関する。 The present invention relates to an electrodeless discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp that generates and maintains a discharge by an induction electric field using a high frequency without using an electrode inside the discharge vessel. Moreover, it is related with the lighting fixture which mounts such an electrodeless discharge lamp lighting device.
近年の省エネ、省資源化への社会的な背景を受け、より長寿命、高効率なランプの開発が望まれている。こうした要請に応えるランプとして、特に、メンテナンスフリーの要望の高い施設や屋外照明、または、UV(紫外線)利用などの特殊用途向けとして、放電容器空間内部に電極を用いない、無電極の放電灯装置が実用化しつつある。 In response to the recent social background of energy saving and resource saving, it is desired to develop a lamp having a longer life and higher efficiency. An electrodeless discharge lamp device that does not use electrodes inside the discharge vessel space, especially for facilities that are highly maintenance-free, for outdoor lighting, or for special applications such as UV (ultraviolet) use, as a lamp that meets these requirements. Is being put into practical use.
現在、一般照明用光源として広く用いられている蛍光ランプや高輝度高圧放電ランプでは、点灯時間経過に伴う電極やフィラメントの劣化が寿命を制限する最大の要因であった。放電容器空間内部に電極を持たない無電極放電灯では、こうした劣化要因が無いため、長寿命が期待できる。 At present, in fluorescent lamps and high-intensity high-pressure discharge lamps that are widely used as light sources for general illumination, deterioration of electrodes and filaments with the passage of lighting time is the largest factor that limits the life. In an electrodeless discharge lamp having no electrode inside the discharge vessel space, since there is no such deterioration factor, a long life can be expected.
また、このような無電極放電灯を一般照明用として普及させるためには、現在の照明用光源として最も普及している直管タイプの蛍光ランプと同様に、細く、長い線状光源とすることが望まれている。これは、既存の直管用照明器具が最も多く使われている理由として、管軸方向に対して均一な発光(輝度)で、かつ、器具効率(照明器具からの光の取り出し効率)、配光制御に優れているためである。 In addition, in order to popularize such electrodeless discharge lamps for general illumination, a thin and long linear light source should be used, as is the case with straight tube fluorescent lamps that are most popular as the current illumination light source. Is desired. This is because the existing straight tube lighting fixtures are most frequently used because of uniform light emission (brightness) in the tube axis direction, fixture efficiency (light extraction efficiency from the lighting fixtures), and light distribution. It is because it is excellent in control.
そのため、細長い光源を実現するための無電極放電灯は、放電容器の回りに、複数個の誘導コイルを巻回することにより、コイルに高周波電流を供給することによって生じる誘導電磁場によって、放電容器内の可電離気体を電離及び放電させ、安定したプラズマを持続させるものがあった(例えば、特許文献1参照)。 For this reason, an electrodeless discharge lamp for realizing an elongated light source includes a plurality of induction coils wound around a discharge container, and an induction electromagnetic field generated by supplying a high-frequency current to the coils, Some of these ionizable gases are ionized and discharged to maintain a stable plasma (see, for example, Patent Document 1).
図8は、特許文献1に記載された従来の無電極放電灯装置を示すものである。
FIG. 8 shows a conventional electrodeless discharge lamp device described in
図8において、通常、放電容器901〜904は、ソーダライムガラスやホウケイ酸ガラス、石英ガラスなどの光透過性の材質で構成され、気密に封止成形されている。なお、材質は、光源の用途によって使い分けられている。放電容器901〜904の内部には、水銀およびクリプトン等の希ガス(図示しない)が封入されている。また、一般照明用途であれば、放電により放射された紫外線を可視光に変換するために、放電容器901〜904の内壁には蛍光体902が塗布されている。誘導コイル905〜908は、放電容器901〜904に各々巻回され、細長い外管909内においてその長手方向を軸として一列に設置されている。誘導コイル905〜908は、電力が供給されるよう負荷側とのインピーダンスマッチングをとるための整合回路を介して、高周波電源に接続されている(いずれも図示しない)。高周波電源は、商用電源から供給される電力を数10kHz〜数10MHzの高周波に変換するインバータ回路により構成され、誘導コイル905〜908へ高周波電力を供給する。
In FIG. 8,
また、このような無電極放電灯を、一つの点灯回路で複数点灯させる方式については、単一の放電管(発光管)を点灯させる場合には無い、特有の課題が生じる。つまり、複数の発光管を一つの点灯回路で点灯させる場合、どれか一つの発光管が先に点灯してしまうと、特別な手段を講じない限り、他の発光管(遅れて点灯始動される発光管)が点灯できなくなってしまうことである。これは、先に点灯した発光管に配設されている誘導コイルの両端にかかる電圧が、点灯後に大幅に低下してしまい、この電圧低下に引きずられて、他の発光管に配設されている誘導コイルに高電圧が印加できなくなるため、点灯始動に必要な十分な電圧が誘導コイルから得られないからである。 In addition, with respect to a method of lighting a plurality of such electrodeless discharge lamps with one lighting circuit, there is a specific problem that is not present when lighting a single discharge tube (light-emitting tube). In other words, when lighting a plurality of arc tubes with a single lighting circuit, if any one of the arc tubes is lit first, the other arc tubes (lighting is started after a delay unless special measures are taken). The arc tube) cannot be turned on. This is because the voltage applied to both ends of the induction coil disposed in the previously lit arc tube is greatly reduced after lighting, and is dragged by this voltage drop to be disposed in other arc tubes. This is because a high voltage cannot be applied to the induction coil, and a sufficient voltage necessary for starting the lighting cannot be obtained from the induction coil.
この課題に対しては、従来、周波数可変の電源回路と、複数の発光管に応じて複数の共振回路を備え、それぞれの共振回路の共振周波数を異ならせることで、順次、点灯始動を行う構成があった(例えば、特許文献2に開示されている構成)。 In order to solve this problem, conventionally, a power supply circuit having a variable frequency and a plurality of resonance circuits corresponding to a plurality of arc tubes are configured to sequentially start lighting by changing the resonance frequencies of the respective resonance circuits. (For example, a configuration disclosed in Patent Document 2).
図9は、特許文献2の構成を示すものであり、無電極放電灯1004、1005のそれぞれに対して、共振用の整合回路(ここでは、誘導コイル1002、1008も含む)1006,1007を設けている。この共振系回路は、整合回路1006と1007の共振周波数を互いに異ならせるような回路の素子定数にしておく。
FIG. 9 shows the configuration of
このような無電極放電灯1004及び1005を点灯させる場合、電源回路1001を起動させ、電源回路1001の駆動周波数をスライドさせて行き、この駆動周波数と共振周波数とが一致した共振系を有する発光管から、順次点灯を開始する。ただし、この方法では、接続する発光管の数が多くなればなるほど、電源の可変周波数の範囲も大きく確保しなければならず、特別なフィードバック制御および電源(インバータ)の駆動制御を行わなければならない。
When the
図8に示すような無電極放電灯装置においては、放電の開始時には高周波電源(図示しない)から供給される電流によって、誘導コイル905〜908が高周波電磁場を発生し、放電容器901内において前記誘導コイルが発生させる電磁界の最も強くなる巻線近傍において、放電の種火が発生する。なお、このような放電を「E放電」と呼び、プラズマ密度の低い微弱な放電動作である。
In the electrodeless discharge lamp apparatus as shown in FIG. 8, the
さらに、放電容器901内に誘導される誘導高周波電磁場が、放電容器901内に封入された希ガス及び水銀原子の電離を加速させることで、誘導コイルと同心円状の放電リングプラズマ911が形成され、誘導コイルからプラズマへ効率よくエネルギーを伝達させることができる。なお、このような放電を「H放電」と呼び、プラズマ密度の高い放電動作である。
Further, the induction high frequency electromagnetic field induced in the
このようにして、微弱でプラズマ密度の低いE放電から、約1桁プラズマ密度の高いH放電へモードジャンプする。プラズマ中では、水銀の原子が電子によって共鳴準位に励起され、その励起された水銀原子が基底状態に脱励起する際に、主に紫外線を放射する。この紫外線のうち、主に波長253.7nmの共鳴線が、殺菌ランプなどのUV利用ではそのまま照射され、また、一般照明用途においては、放電容器901〜904の内壁に塗布された蛍光体層(図示しない)によって可視光に変換される。
In this way, a mode jump is made from the weak E discharge having a low plasma density to the H discharge having a high plasma density of about one digit. In the plasma, mercury atoms are excited to resonance levels by electrons, and when the excited mercury atoms are deexcited to the ground state, ultraviolet rays are mainly emitted. Among the ultraviolet rays, a resonance line mainly having a wavelength of 253.7 nm is irradiated as it is when using UV such as a sterilizing lamp, and in general lighting applications, a phosphor layer (applied to the inner walls of the
E放電の領域では、一般的に、プラズマ密度が低いことから発光に必要な紫外線の放射量も相対的に低く、ランプの放電形態としては通常使用されない。さらに、誘導コイルにかかる電圧が高く、誘導コイルに流れる電流値も高くなることから、コイル部分での損失が大きい。そのため、コイル部分での発熱によるコイルの耐熱寿命特性の低下や、コイル巻線間での絶縁破壊に対する信頼性の低下を引き起こす。さらに、誘導コイルへより大きな電流及び電圧を供給しなくてはならないため、整合回路にかかる電気的ストレスが大きくなる。これにより、点灯回路の寿命・信頼性が著しく低下することとなる。そのため、ランプとして実際に使用される領域は、前述のH放電である。 In the region of E discharge, generally, since the plasma density is low, the amount of ultraviolet radiation required for light emission is relatively low, and it is not normally used as a discharge form of a lamp. Furthermore, since the voltage applied to the induction coil is high and the current value flowing through the induction coil is also high, the loss in the coil portion is large. Therefore, the heat-resistant life characteristic of the coil is reduced due to heat generation in the coil portion, and the reliability against dielectric breakdown between the coil windings is reduced. Furthermore, since a larger current and voltage must be supplied to the induction coil, the electrical stress applied to the matching circuit is increased. As a result, the life and reliability of the lighting circuit are significantly reduced. Therefore, the region actually used as a lamp is the aforementioned H discharge.
H放電は、放電容器内に形成されたプラズマリングを2次側のコイルと見なせ、1次側の誘導コイルとの間で相互誘導を行うトランスとして見なせる。H放電は、一般的に、誘導コイルにかかる電圧が低くて済み、かつ、誘導コイルに流れる電流値が低くて済むことから、コイルと回路素子に対するストレスも低く、信頼性も高い。そのため、十数〜数百Wの高出力な無電極放電灯装置として商品化されているものは、全てこのH放電を利用したものである。 In the H discharge, the plasma ring formed in the discharge vessel can be regarded as a secondary coil, and can be regarded as a transformer that performs mutual induction with the primary induction coil. In general, the H discharge requires a low voltage applied to the induction coil, and a current value flowing through the induction coil is low, so that the stress on the coil and the circuit element is low and the reliability is high. Therefore, what is commercialized as an electrodeless discharge lamp device having a high output of several tens to several hundreds W uses this H discharge.
このH放電を利用した光源の形態としては、大きく下記A〜Cの3種類に分類できる。 The form of the light source using this H discharge can be roughly classified into the following three types A to C.
(A).略球状または円筒状の放電容器の外面に誘導コイルを巻きつけた方式であり、図8に示す放電容器901〜904および誘導コイル905〜908の配設形態である。
(A). This is a system in which an induction coil is wound around the outer surface of a substantially spherical or cylindrical discharge vessel, which is an arrangement of
(B).略球状または円筒状の放電容器に内凹部を設け、その内凹部に円筒状(または円柱状)のマグネティックコアにコイルを巻きつけ、誘導コイルに形成したものを挿入した形態である。 (B). In this embodiment, an inner concave portion is provided in a substantially spherical or cylindrical discharge vessel, a coil is wound around a cylindrical (or columnar) magnetic core in the inner concave portion, and an induction coil is inserted.
(C).カタカナの“ロ”の字型、または、丸管蛍光ランプを模した放電容器で、その放電容器の一部を覆うような形のマグネティックコアにコイルを巻いて構成された誘導コイル(トクマク形)を配設したものである。 (C). An inductive coil (Tokumaku type) that is formed by winding a coil around a magnetic core shaped like a katakana “ro” -shaped or circular tube fluorescent lamp that covers a part of the discharge vessel. Is provided.
図8に示す構成の無電極放電灯装置は、複数の放電容器901〜904についてそれぞれ巻回された誘導コイル905〜908が並列接続されている。これにより、回路側からの出力電圧に対して各誘導コイルにかかる電圧を等しくし、定常点灯時には誘導電界による放電の発光を均一化できる効果がある。同時に、点灯回路の出力パルス(電圧)が放電灯の設置数によらず、一定の電圧を供給すれば良いため、点灯回路中で使用する回路素子を、低耐圧部品で構成することができる。
In the electrodeless discharge lamp apparatus having the configuration shown in FIG. 8,
しかしながら、点灯始動時には、放電容器、封入物、誘導コイルなどの製造上の特性ばらつきが原因で、全ての発光管が同時に点灯始動することは、通常ほとんどない。 However, at the time of starting lighting, it is usually rare that all the arc tubes start lighting at the same time due to variations in manufacturing characteristics of the discharge vessel, the enclosure, the induction coil, and the like.
ランプの始動時においては、E放電が発生した段階で、放電空間内の微弱なプラズマ中を電流が通る。つまり、電流パスが増えるため、誘導コイルに流れる電流が実質的に低下することになる。そのため、誘導コイル両端で発生する誘導起電圧はその分だけ低下する。 At the time of starting the lamp, current passes through the weak plasma in the discharge space when E discharge occurs. That is, since the current path increases, the current flowing through the induction coil is substantially reduced. Therefore, the induced electromotive voltage generated at both ends of the induction coil is reduced accordingly.
図8に示すように、複数の誘導コイルが並列接続されている場合には、先にE放電を開始した発光管に巻回された誘導コイルの起電圧低下に引きずられて、他の発光管(放電を開始していない発光管)に配設された誘導コイルの起電圧も低下する。さらに、H放電に至っては、発生したプラズマとのカップリング(相互インダクタンス)の影響で、誘導コイルの両端にかかる誘導起電圧が大幅に低下(通常、E放電時の1/3〜1/5の電圧)するため、他の発光管は放電に必要な電圧を各誘導コイルから得られず、点灯始動性(特に、E放電からH放電への移行)が低下するか、または、点灯始動(H放電への移行)できない状態となり、誘導コイルおよび回路素子へ極端なストレスを与えることになる(信頼性・寿命の低下)。 As shown in FIG. 8, when a plurality of induction coils are connected in parallel, another arc tube is dragged by a decrease in the electromotive voltage of the induction coil wound around the arc tube that has started the E discharge. The electromotive voltage of the induction coil disposed in (the arc tube that has not started discharging) also decreases. Furthermore, in the H discharge, the induced electromotive voltage applied to both ends of the induction coil is greatly reduced due to the coupling (mutual inductance) with the generated plasma (usually 1/3 to 1/5 of the E discharge). Therefore, other arc tubes cannot obtain the voltage required for discharge from each induction coil, and the lighting startability (particularly, the transition from E discharge to H discharge) is reduced, or the lighting start ( (Transition to H discharge) is impossible, and extreme stress is applied to the induction coil and the circuit element (reduction in reliability and life).
そして、この現象は、前記A〜Cの3方式の無電極放電灯における我々の実験比較検討の結果、C方式のトクマク形の無電極放電灯について特に顕著であり、複数の発光管を一様に点灯することが困難であった。その理由は、トロイダルコアを使用しているために誘導コイルによって励起される磁束がほぼ閉磁路(コアの一部に微小なギャップを入れる場合もある)となり、その閉磁路のループの中を、閉ループ状の放電容器に押し込まれたプラズマにより形成されたループ状の全放電電流が、もれなく完全に鎖交する形で通過しているため、プラズマとのエネルギーカップリングが非常に良くなるためであると考えられる。そのため、トクマク方式では、H放電によるプラズマとの相互インダクタンスの影響が他の2方式に比べ大きく、点灯後に誘導コイルに誘起される起電圧の低下程度が大きくなる。 As a result of our experimental comparison of the three types of electrodeless discharge lamps A to C, this phenomenon is particularly remarkable in the case of the C type Tokumaku electrodeless discharge lamp. It was difficult to light up. The reason is that since the toroidal core is used, the magnetic flux excited by the induction coil becomes almost a closed magnetic circuit (there may be a small gap in part of the core), and in the loop of the closed magnetic circuit, This is because the entire loop-shaped discharge current formed by the plasma pushed into the closed-loop discharge vessel passes in a completely interlinked manner, so that the energy coupling with the plasma becomes very good. it is conceivable that. Therefore, in the Tokumaku method, the influence of the mutual inductance with the plasma due to H discharge is greater than in the other two methods, and the degree of decrease in the electromotive voltage induced in the induction coil after lighting is increased.
A及びB方式については、開放磁路となるため、トクマク形に比べるとカップリングの性能が著しく低下し、影響の度合いが小さいためであると考えられる。 Since the A and B systems are open magnetic paths, the coupling performance is significantly reduced and the degree of influence is small compared to the Tokumaku type.
本発明者らは、3方式を比較するために、単一の発光管を30〜100Wの入力電力で点灯させて実験した結果、トランスの結合係数でいうと、C方式(トクマク方式)では、|k|=0.8〜1.0であり、A及びB方式では、|k|=0.5〜0.7程度(誘導コイルの配設や放電容器の形状、発光管に投入する電力の違いにより係数は若干変化する)であることが分かった。つまり、トクマク方式では、発光管へのエネルギーの伝達効率は極めて高く、効率も得やすいが、その裏返しとして、プラズマが形成するインダクタンス成分による相互インダクタンスの影響を受けやすく、H放電への移行前後で大きく負荷(誘導コイルおよび発光管)のインピーダンス特性が変化してしまうということである。 In order to compare the three methods, the present inventors conducted an experiment by lighting a single arc tube with an input power of 30 to 100 W. As a result, in terms of the coupling coefficient of the transformer, in the C method (Tokumak method), | K | = 0.8 to 1.0, and in the A and B systems, about | k | = 0.5 to 0.7 (the arrangement of the induction coil, the shape of the discharge vessel, the electric power supplied to the arc tube It was found that the coefficient slightly changes due to the difference in In other words, in the Tokumaku method, the energy transfer efficiency to the arc tube is extremely high and it is easy to obtain efficiency, but on the contrary, it is easily affected by the mutual inductance due to the inductance component formed by the plasma, before and after the transition to H discharge. This means that the impedance characteristic of the load (induction coil and arc tube) changes greatly.
このために、図8に示す従来の無電極放電灯装置では、複数の発光管、特に、ループ状の放電容器を有するトクマク方式のようにエネルギーカップリングが高い無電極放電灯装置においては、点灯始動させるために特別な対策を施す必要がある。 For this reason, in the conventional electrodeless discharge lamp apparatus shown in FIG. 8, in the electrodeless discharge lamp apparatus having a high energy coupling, such as the Tokumaku system having a plurality of arc tubes, in particular, a loop-shaped discharge vessel, Special measures need to be taken to get started.
そのための構成としては、図9(特許文献2)に記載されているように、個々の発光管にそれぞれ異なる共振周波数となる共振用の整合回路を配設し、ランプの点灯始動状態に合わせ、インバータの駆動周波数(すなわち点灯周波数)を変化させ、共振点に合わせ込む手段がある。この手法は、比較的容易に実現可能であるが、発振周波数を低い方から高い方へ可変、または、その逆に可変させることで、新たな課題を生じてしまう。以下、その課題について説明する。 As a configuration for that, as described in FIG. 9 (Patent Document 2), a resonance matching circuit having a different resonance frequency is arranged in each arc tube, and is matched to the lighting start state of the lamp, There is a means for changing the drive frequency (that is, the lighting frequency) of the inverter to match the resonance point. Although this method can be realized relatively easily, a new problem arises by changing the oscillation frequency from the lower one to the higher one or vice versa. The problem will be described below.
図9において、複数の発光管を順次点灯する場合を考える。まず、第1の無電極放電灯1004を点灯させる際、点灯始動前の共振系回路(図9では整合回路1006に相当)の共振周波数に、電源回路1001の駆動周波数(発振周波数)を適合させる。これにより、共振現象によって高い電圧を誘導コイル1002から得て、第1の無電極放電灯1004を点灯させることができる。第1の無電極放電灯1004が点灯すると、発生した放電プラズマによるインダクタンス成分により影響を受け、共振系の共振周波数が電源回路1001の駆動周波数より大きくずれる(このズレ幅は、前記のような理由でトクマク方式がもっとも大きい)。
In FIG. 9, a case where a plurality of arc tubes are sequentially turned on is considered. First, when the first
次に、無電極放電灯1004が点灯したことにより変化した共振周波数に合わせて、第2の無電極放電灯1005に配設された共振系回路(この場合は整合回路1007に相当)の回路定数を設計しておき、電源回路1001の駆動周波数をシフト(変化)させて行く。電源回路1001の駆動周波数と整合回路1007の共振周波数が適合した時に無電極放電灯1005が点灯し、さらに、始動時(第1の無電極放電灯1004が点灯する直前)と比べると大きく共振周波数が変化する。これに合わせて、さらに、電源回路1001の駆動周波数をシフトしなければ、共振点とズレたところで放電灯を作動させることになるため、整合回路1007の力率が大幅に低下し、極端に回路の効率が低下するか、または、無電極放電灯1005が不点灯になってしまう。そのため、さらに、電源回路1001の駆動周波数をシフトさせ、共振周波数に合わせる必要が生じる。つまり、接続されている無電極放電灯の灯数が多いほど、駆動周波数を大きく変化させなければならない。
Next, the circuit constants of the resonance system circuit (corresponding to the
図9に示すように、無電極放電灯個々に共振回路を配設すると、第2の無電極放電灯1005が点灯する共振周波数に、電源回路1001の駆動周波数を合わせると、第1の無電極放電灯1004の共振系回路である整合回路1006では、共振点からずれたところで作動させることになるため、整合回路1006での力率が大幅に低下し、極端に回路の効率が低下するか、または、無電極放電灯1004が不点灯になってしまう。このため、共振系を、無電極放電灯それぞれに設けるのは好ましくない。
As shown in FIG. 9, when a resonance circuit is provided for each electrodeless discharge lamp, the first electrodeless electrode is obtained by adjusting the driving frequency of the
また、電源回路1001の駆動周波数を変化させる場合、周波数の高い側から低い側へシフトさせる場合は、誘導コイルに励起される誘起電圧および放電管内に発生する誘導電界は、電磁誘導の法則により、周波数に比例するため、点灯するのに後続の放電灯ほど先に点灯した放電灯に比べて始動点灯しにくくなる。逆に、電源回路1001の駆動周波数を低い側から高い側へシフトさせる場合、最初に始動点灯させる放電灯が始動しにくくなる。あるいは、始動しやすくするために予め作動時の電源回路1001の駆動周波数を高めに設定しておくと、上述のとおり周波数のシフト分が大きくなるため、EMC国際規格などに規定されているノイズの規制をクリアーするため、特別なノイズ対策が必要となる(一般的に周波数が高くなる程、規制が厳しくなる。照明関連製品のEMC国際規格のCISPR15では150kHz以上では急激に規制が厳しくなる)。こういった現象は、前記トクマク方式の無電極放電灯ほど、上述の理由により点灯始動における課題が顕著である。
Further, when changing the driving frequency of the
これらの観点からも、インバータの駆動周波数(点灯周波数)は、可能な限り一定で動作させ、かつ、整合回路も1つに統合し、負荷(放電灯および整合回路)回路全体で共振系を最適化してやることが点灯時の効率的に望ましい。
上記のように、従来の無電極放電灯においては、複数のループ状の発光管の点灯始動性が悪いという問題があった。また、図9に示すように、発光管毎に共振系回路を備える構成では、回路構成が複雑になるため製造が複雑になるとともに、部品点数増加に伴いコストアップにつながってしまうという問題があった。 As described above, the conventional electrodeless discharge lamp has a problem in that the lighting startability of the plurality of loop-shaped arc tubes is poor. In addition, as shown in FIG. 9, the configuration including the resonance circuit for each arc tube has a problem that the circuit configuration becomes complicated and the manufacturing becomes complicated, and the cost increases as the number of parts increases. It was.
本発明は、上記課題を鑑み、複数のループ状の発光管を一つの点灯回路にて容易に多灯点灯せしめ、かつ、製造上容易かつ低コストな手段により、始動性能および点灯回路での効率を改善した無電極放電灯装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention makes it possible to easily turn on a plurality of loop-shaped arc tubes with a single lighting circuit, and to make the starting performance and the efficiency of the lighting circuit easy and inexpensive in terms of manufacturing. An object of the present invention is to provide an electrodeless discharge lamp device with improved characteristics.
上記従来の課題を解決するため、本発明に係る無電極放電灯装置は、透光性材料により構成され、内部に少なくとも金属蒸気と希ガスより構成された封入物が封入され、複数個の気密なループ状の放電容器と、前記放電容器の内部の放電空間に誘導高周波電磁場を誘起し、前記封入物を放電させるように前記各放電容器に少なくとも1個配設されている誘導コイルと、前記誘導コイルに高周波電力を供給するための高周波電源で構成されているインバータ回路と、少なくとも1個以上のキャパシタ、または、キャパシタとインダクタとの組み合わせにより構成され、前記誘導コイルと前記インバータ回路とをインピーダンス整合させる整合回路とを備え、複数の放電容器に各々配設されている誘導コイルが互いに並列接続され、前記複数の誘導コイルと前記整合回路と前記複数の放電容器の封入物のインダクタンス成分とで共振系回路が構成された無電極放電灯装置であって、前記複数の放電容器の始動点灯の状態を検知する検知部を備え、前記整合回路は、前記共振系回路の共振周波数を前記インバータ回路の駆動周波数に一致させ、前記複数の放電容器の一部が始動点灯することで前記共振系回路の共振周波数がズレたときは、前記検知部の検知結果に基づいて回路定数を切り替えることで、前記共振系回路の共振周波数を前記インバータ回路の駆動周波数に合わせこむ。 In order to solve the above-described conventional problems, an electrodeless discharge lamp device according to the present invention is made of a translucent material, and contains an enclosure made of at least metal vapor and a rare gas, and a plurality of hermetic seals. A loop-shaped discharge vessel, an induction coil disposed in each discharge vessel so as to induce an induction high-frequency electromagnetic field in a discharge space inside the discharge vessel and discharge the enclosure, an inverter circuit is composed of a high frequency power supply for supplying high frequency power to the induction coil, at least one or more capacitors, or is constituted by a combination of a capacitor and an inductor, and said induction coil and said inverter circuit and a matching circuit for impedance matching, inductive coils are respectively disposed in the discharge vessel of several are connected in parallel to each other, said plurality of induction The electrodeless discharge AkariSo location of resonant circuits is composed of a coil and the matching circuit and the inductance component of the inclusion of the plurality of the discharge vessel, detection for detecting the state of starting lighting of the plurality of the discharge vessel The matching circuit matches the resonance frequency of the resonance system circuit with the drive frequency of the inverter circuit, and the resonance frequency of the resonance system circuit is shifted by starting and lighting a part of the plurality of discharge vessels. In this case, the resonance frequency of the resonance circuit is adjusted to the drive frequency of the inverter circuit by switching the circuit constant based on the detection result of the detection unit .
本発明によれば、一つの点灯回路で複数の放電管(発光管)を点灯した場合の点灯始動性を確実にし、不点灯状態を防ぐことができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the lighting start property at the time of lighting a some discharge tube (light-emitting tube) with one lighting circuit can be ensured, and a non-lighting state can be prevented.
また、点灯回路に流れる電流を低減することで、効率の向上を図ることができる。 Further, the efficiency can be improved by reducing the current flowing through the lighting circuit.
本発明の無電極放電灯装置は、前記整合回路は、少なくとも2つ以上のキャパシタを含んだ構成であり、前記複数の放電容器の点灯始動時の状態に合わせ、前記整合回路のキャパシタの定数を切り替える切換部を備え、段階的に前記整合回路のキャパシタの定数を切り替える構成とすることができる。 In the electrodeless discharge lamp device of the present invention, the matching circuit includes at least two or more capacitors, and the constants of the capacitors of the matching circuit are set in accordance with a state when the plurality of discharge containers are turned on. A switching unit for switching may be provided, and the constant of the capacitor of the matching circuit may be switched in stages.
また、前記整合回路は、少なくとも1つ以上のインダクタを含んだ構成であり、前記複数の放電容器の点灯始動時の状態に合わせ、前記整合回路のインダクタの定数を切り替える切換部を備え、段階的に前記整合回路のインダクタの定数を切り替える構成とすることができる。 The matching circuit includes at least one inductor, and includes a switching unit that switches a constant of the inductor of the matching circuit in accordance with a lighting start state of the plurality of discharge vessels. Further, the constant of the inductor of the matching circuit can be switched.
また、前記検知部は、前記放電容器の点灯始動の状態を、各放電容器に配設された誘導コイルの電気特性であるコイルに流れる電流、コイルの両端にかかる電圧、もしくは、電源投入後の経過時間、または、前記放電容器の点灯による発熱や光、に基づき検知する構成とすることができる。 In addition, the detection unit determines the lighting start state of the discharge container, the current flowing through the coil, which is the electrical characteristic of the induction coil disposed in each discharge container, the voltage applied to both ends of the coil, or after the power is turned on. It can be set as the structure detected based on elapsed time or the heat_generation | fever and light by lighting of the said discharge vessel.
これにより、複数の発光管を一つの点灯回路にて容易に多灯点灯せしめ、かつ、製造上容易でかつ低コストな手段により、始動性能および点灯回路での効率を改善する。 Thus, a plurality of arc tubes can be easily lit by a single lighting circuit, and the starting performance and efficiency in the lighting circuit are improved by means that are easy to manufacture and low cost.
(実施の形態1)
図1は、本発明の第1の実施形態における無電極放電灯装置を示すものであり、図2A〜図2Dは、図1の実施の形態における発光管の点灯状態の推移に対する、誘導コイル部と発光管部の等価回路図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows an electrodeless discharge lamp apparatus according to a first embodiment of the present invention, and FIGS. 2A to 2D show an induction coil section with respect to the transition of the lighting state of the arc tube in the embodiment of FIG. It is an equivalent circuit diagram of the arc tube portion.
図1において、放電容器(発光管)101及び111は、ソーダライムガラスやホウ珪酸ガラス、石英などの光透過性の材料で成形した気密な環状の容器で構成されている。容器の寸法は、既存の直管形の蛍光ランプや直管形を折り返した形状のコンパクト蛍光ランプと同様に、照明器具の配光設計の観点から、管外直径は15〜38mmが好ましく、その中でも、高周波点灯の直管蛍光ランプで最も普及率の高いT8管(25mm管)やT10管(32mm管)は既存の器具の光学系をそのまま流用できることから有用である。また、容器の管長(一本の放電管の全長)は、150mm〜600mmの放電管とすることが実用的であり、複数個並べることで、20Wの直管蛍光ランプの約600mm、40Wの直管蛍光ランプの約1200mmに相当する器具光学系を形成しやすい。また、ランプの消費電力については、既存の施設、屋外用の照明用として使用されている直管の蛍光ランプやコンパクト形の蛍光ランプと同程度で20〜110Wが実用的である。図1において発光管101及び111の内部には、水銀と、アルゴン、クリプトン、キセノンなど一種類または複数種類の希ガスを封入し、放電容器壁面には蛍光体が塗布されている(図示しない)。
In FIG. 1, discharge containers (arc tubes) 101 and 111 are airtight annular containers formed of a light transmissive material such as soda lime glass, borosilicate glass, or quartz. The outer diameter of the container is preferably 15 to 38 mm from the viewpoint of the light distribution design of the luminaire, as is the case with the existing straight tube fluorescent lamp and the compact fluorescent lamp with the shape of the straight tube folded. Among them, the T8 tube (25 mm tube) and the T10 tube (32 mm tube), which have the highest diffusion rate among high-frequency lighting straight tube fluorescent lamps, are useful because the optical system of an existing instrument can be used as it is. Moreover, it is practical that the vessel tube length (total length of one discharge tube) is a discharge tube of 150 mm to 600 mm, and by arranging a plurality of tubes, a straight tube fluorescent lamp of 20 W is approximately 600 mm and a straight tube of 40 W. An instrument optical system corresponding to about 1200 mm of a tube fluorescent lamp can be easily formed. Further, the power consumption of the lamp is practically 20 to 110 W, which is about the same as that of an existing facility or a straight fluorescent lamp or a compact fluorescent lamp used for outdoor lighting. In FIG. 1, inside the
誘導コイル102及び112は、リッツ線により形成され、トロイダル形状のフェライトコア104及び114の周囲に数回から数十回の巻数で巻かれている。また、各誘導コイルであるインダクタ(後述図5では1つの放電容器に配設された2つの誘導コイルの合成インダクタに相当)のQ値(Q=ωL/R ω:角周波数、L:インダクタンス、R:等価抵抗)が、100〜250になるよう設計することが、発光管の始動性、点灯安定性の観点から望ましい。
The induction coils 102 and 112 are formed of litz wire, and are wound around the
また、フェライトコア104及び114は、環状の発光管101及び111の一部を覆うように挟み込まれている(トクマク方式)。この際、発光管101及び111の点灯始動時にかかる誘導コイルの励起する磁束で、フェライトコア104及び114が磁束飽和して、所要の磁束が得られず始動性能が損なわれることを防止するために、また、製造上の嵌め込み面の接触不良などによる電気特性ばらつきを吸収するために、前記トロイダルコアの一部に樹脂部材などのスペーサーを挟み込み、磁気的なギャップを設けても良い。
Further, the
また、誘導コイル102及び112は、商用電源とインバータ回路により構成(図示しない)される高周波電源105と、誘導コイル102及び112との間でインピーダンス整合を図るための整合回路部108に接続されている。通常、整合回路は、誘導コイルのインダクタとの共振現象を利用するため、キャパシタの組み合わせ、または、キャパシタとインダクタとの組み合わせにより構成され、誘導コイルのインダクタと狙いの駆動周波数(点灯周波数)で共振するよう回路定数の設計を行う。
The induction coils 102 and 112 are connected to a high-frequency power source 105 (not shown) configured by a commercial power source and an inverter circuit and a
整合回路部108は、共振回路の基本構成となる第1の整合回路106と、回路定数(キャパシタ、あるいは、インダクタ)を切り替えるために付与された第2の整合回路107とにより構成されている。第2の整合回路107の回路定数の切り替えは、発光管の点灯状態を検知(配設された誘導コイルの電気特性であるコイルに流れる電流、コイルの両端にかかる電圧、もしくは、電源投入後の経過時間、または、放電容器の点灯による発熱や光の変化を検出)して切り替えを行うための制御回路により行う(図示しない)。
The
高周波電源105は、第1の整合回路106に接続され、高周波電源105から供給される高周波電流によって誘導高周波電磁場を発光管101内に誘起して放電を発生する。また、高周波電源105は、回路でのスイッチングロスや、使用しているコア材料を考慮すると、40kHz〜3MHz間の駆動周波数が望ましく、矩形波か正弦波を出力する。
The high
また、誘導コイル102及び112には、発光管の点灯始動時には1.5〜2.5kVのピーク・トゥ・ピークの電圧がかかるので、絶縁被覆を施した線材を使用している。また、誘導コイル102及び112は、電源側から見るとそれぞれ互いに並列に接続されている。 In addition, since the induction coils 102 and 112 are applied with a peak-to-peak voltage of 1.5 to 2.5 kV when the arc tube is turned on, a wire with an insulating coating is used. The induction coils 102 and 112 are connected in parallel with each other when viewed from the power source side.
トクマク方式の無電極放電灯を構成しているのは、その形状から、直管蛍光ランプを模し、2灯配列したランプ配光となるからである。また、複数の発光管101及び111を配設しているのは、一つの発光管で長尺の線光源を実現する場合と比して、複数に分割した短尺の発光管とする方が、放電プラズマのインピーダンスを小さくし、放電維持性能と効率を向上させることができるからである。このトクマク方式の無電極発光管を複数個、長手方向に配列すれば線光源を実現することができる。また、マトリクス状に配置すると、薄い面光源を実現することができる。
The reason why the Tokumak type electrodeless discharge lamp is configured is that, due to its shape, the lamp light distribution is similar to that of a straight fluorescent lamp, and two lamps are arranged. In addition, a plurality of
以下、動作原理を説明する。 Hereinafter, the operation principle will be described.
図2A〜図2Dは、図1の誘導コイル部分と発光管の部分等価回路を含んだ発光管の模式図である。図2Aは始動点灯前の状態を示し、図2Bは一方の発光管において先に種火が点火した直後のE放電の状態を示し、図2Cは一方の発光管がH放電に移行した状態を示し、図2Dは両方の発光管が共にH放電に移行した状態を示している。図2A〜図2Dの順番で、順次、複数の発光管が点灯される様子を示している。 2A to 2D are schematic views of an arc tube including the induction coil portion and the partial equivalent circuit of the arc tube of FIG. FIG. 2A shows the state before the start-up lighting, FIG. 2B shows the state of E discharge immediately after the ignition is ignited in one arc tube, and FIG. 2C shows the state in which one arc tube has shifted to H discharge. FIG. 2D shows a state in which both arc tubes have shifted to H discharge. FIG. 2A to FIG. 2D illustrate a state in which a plurality of arc tubes are sequentially turned on.
なお、図2における整合回路部202が図1の整合回路部108に対応し、誘導コイル203及び204が誘導コイル104及び114に対応し、発光管205及び206が発光管101及び111に対応している。
The
以上のように構成された無電極放電ランプについて、以下その動作、作用を説明する。 About the electrodeless discharge lamp comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
図2Aに示すように、無電極放電灯は、商用電源からインバータにより変換された高周波電源Vinを、整合回路部202のキャパシタ(あるいは、キャパシタとインダクタ)と、誘導コイル203及び204との共振現象を利用して、大きな電圧、電流を誘導コイル203及び204に供給させる。電源投入後、複数個配設された発光管205及び206の内、最も始動し易いもの(図の例では発光管205)から順に、誘導高周波電磁場により、放電の種火が発生する。
As shown in FIG. 2A, the electrodeless discharge lamp, the resonance of the high frequency power source V in, which is converted by the inverter from the commercial power source, a capacitor of the matching circuit 202 (or capacitor and the inductor), the
次に、図2Bは発光管205の中での、種火発生により形成された容量結合プラズマ(E放電)の等価回路モデルを示している。E放電では、図示するように、プラズマのキャパシタンス成分207のCplと抵抗成分208のRplとが、誘導コイル203に並列にぶら下がるような構成となり、新たに電流の流れるパスができる(厳密には、誘電体である放電容器によるキャパシタンス成分も存在する)。このため、誘導コイル203のL1を流れる電流は、誘導コイル側とプラズマ側の2つに分流され、誘導コイルL1の両端にかかる誘起電圧は、その分だけ低下することになる。つまり、インピーダンスが下がっているのである。また、種火すら発生していない他方の発光管206においては、誘導コイルL1の誘起電圧の低下に引きずられて誘導コイルL2の誘起電圧も若干低下する。
Next, FIG. 2B shows an equivalent circuit model of capacitively-coupled plasma (E discharge) formed by the generation of a fire in the
次に、図2Cでは、前述の先に放電を開始した方の発光管205では、E放電から、非常にプラズマ密度の高く発光効率の高い誘導結合プラズマ(H放電)へとモードジャンプしている様子の等価回路モデルを示している。E放電からH放電に移行するメカニズム、要件に関しての諸説はあるが、明確にはされていないのが実情である。一般的には、発光管内に満たされたプラズマが、ドーナツ状のループを形成し、このプラズマにループ状の電流が流れる状態になって初めて、プラズマがトランスの2次側コイルの役割を果たすことができ、誘導結合に至ると考えられている。この場合、プラズマのインダクタンス成分309であるLp1と抵抗成分Rp1により構成され、誘導コイル203を1次側、プラズマのインダクタLp1を1ターンのループコイルとするトランスの2次側と見なせ、磁気的な結合(カップリング)によって発光管をH放電せしめる。このプラズマのインダクタLp1は、プラズマの形状によるものとプラズマ中の電子の運動の慣性によるものとの合成であるが、通常、発光管の点灯周波数は、数MHz以下でありプラズマ周波数(数10GHz)と比して小さいため、電子の動きは点灯周波数に十分追随することができるため無視できる程度である。そのため、ほぼプラズマの形状によるものと考えてよい。
Next, in FIG. 2C, in the
また、図2C中のCp2、Rp1はそれぞれ、遅れて放電の種火が発生した発光管206で発生した容量結合プラズマ(E放電)のキャパシタンス成分307、抵抗成分308を表す等価回路モデルである。これがモードジャンプし、誘導結合プラズマであるH放電に移行した時の状態を表しているのが図2Dであり、それぞれ、Lp2、Rp2は、プラズマのインダクタンス成分311と抵抗成分312である。
Also, C p2 and R p1 in FIG. 2C are equivalent circuit models representing a
一般的に良く知られているように、H放電になると、誘導コイルの両端にかかる電圧は、放電開始前やE放電の状態に比して、約1/3〜1/5程度と大幅に低下する。これは、後述する1次側コイル(誘導コイルに相当)と2次側コイル(プラズマにより形成された放電電流ループに相当し、1ターンのコイルと見なす)との間の相互インダクタンスの影響によるものである。 As is generally well known, when H discharge occurs, the voltage applied to both ends of the induction coil is significantly about 1/3 to 1/5 before the start of discharge and the state of E discharge. descend. This is due to the effect of mutual inductance between a primary coil (corresponding to an induction coil) and a secondary coil (corresponding to a discharge current loop formed by plasma and regarded as a one-turn coil) described later. It is.
この相互インダクタンスにより、見かけ上、誘導コイルのインダクタンス成分が下がることで、図2Cに示される誘導コイル203のL1の両端に誘起される電圧が大きく低下する。つまり、この相互インダクタンスの影響により、誘導コイル、プラズマのインダクタンス成分、整合回路で構成される共振系回路の共振周波数が、高周波電源Vinの駆動周波数(発振周波数)とずれてしまうためである。この際、誘導コイル203のL1と誘導コイル204のL2とが並列に接続されているため、L1とL2の電圧は等しく、L1の電圧が低下した分だけL2の電圧も低下する。この結果、このままでは、放電開始の遅れた方の発光管206では、放電開始(種火発生)からE放電、H放電へと放電のモードジャンプするに足る十分な電圧、誘導電界を得ることができない。
Due to this mutual inductance, the inductance component of the induction coil apparently decreases, so that the voltage induced at both ends of L 1 of the
そこで、整合回路部202に含まれる可変回路部(図1での第2の整合回路107)にて、先に始動点灯した発光管によるプラズマの相互インダクタンスの影響により、高周波電源Vinの駆動周波数よりズレた共振周波数を元に戻すべく、回路定数を切り替える。これにより、共振周波数が、再度高周波電源Vinの駆動周波数と一致するため、共振現象により、誘導コイル両端では大きな誘起電圧が再発生し、点灯始動が遅れた発光管206においても、容易かつ確実に点灯始動させることができる。
Therefore, by the variable circuit unit included in the matching circuit portion 202 (
さらに、発光管206が点灯して、再度、共振周波数がズレる場合にも、第2の整合回路107にて共振系の回路定数を再々度切り替えることで、高周波電源の駆動周波数に共振周波数を合わせることができる。よって、双方の発光管が点灯した後も高い力率を維持することができるので、点灯回路の効率は高い。
Further, even when the
次に、このH放電に至った際の誘導コイルとプラズマとの相互インダクタンスの影響について述べる。 Next, the influence of mutual inductance between the induction coil and plasma when this H discharge is reached will be described.
図3(a)はトランスの一般的な結合回路を示し、図3(b)はその等価回路を示している。図3において、L1は1次側コイル401で、無電極放電灯装置では誘導コイルに相当する。L2は2次側のコイル402で、無電極放電灯装置では誘導結合放電により発光管内に形成されるプラズマのインダクタンス成分(1ターンのコイル)に相当し、主にプラズマの形状(プラズマ密度も含む)に依存する。Mは1次側コイル401と2次側コイル402との間に作用する相互インダクタンス(Mには符号を含む)であり、1次側にV1の電圧を与えることで、2次側にV2の電圧を誘起している様子を示している。図3から明らかなように、1次側コイル401の電圧V1は、2次側コイル402に流れる電流I2の影響を受け、2次側コイル402の電圧V2は、1次側コイル401の電流I1の影響を受ける。
3A shows a general coupling circuit of the transformer, and FIG. 3B shows an equivalent circuit thereof. In FIG. 3, L 1 is a
図3に示す結合回路の電圧、電流の関係は、それぞれ複素電圧、複素電流を用いて表記すると下記のようになる(数式1)。 The relationship between the voltage and current of the coupling circuit shown in FIG. 3 is expressed as follows using the complex voltage and complex current, respectively (Equation 1).
V1=jωL1*I1+jωM*I2
V2=jωL2*I2+jωM*I1
(V1、V2、I1、I2は、いずれも複素電圧、電流であり、jは虚数、ωは角周波数) ・・・〔数式1〕
V 1 = jωL 1 * I 1 + jωM * I 2
V 2 = jωL 2 * I 2 + jωM * I 1
(V 1 , V 2 , I 1 , and I 2 are all complex voltage and current, j is an imaginary number, and ω is an angular frequency.) [Equation 1]
この際、Mの中には符号が含まれている(無電極放電の場合、H放電に至ると電圧が低下することから、ここではM<0となる)。また、Mは(数式2)のように表され、結合係数kは、−1≦k≦1の値をとり、|k|が1に近いほど結合が高いことを示している。 At this time, a code is included in M (in the case of electrodeless discharge, the voltage decreases when the H discharge is reached, so here M <0). M is expressed as (Equation 2), and the coupling coefficient k takes a value of −1 ≦ k ≦ 1, and the closer to | k |, the higher the coupling.
M=k√(L1*L2) ・・・〔数式2〕 M = k√ (L 1 * L 2 ) (Equation 2)
このように、1次側の電圧V1は相互インダクタンスMの大きさに比例して低下し、Mの大きさはL2(無電極放電灯ではプラズマのインダクタンス成分に相当)の平方根に比例、結合係数kに比例することから、結合率の高い無電極放電灯、すなわち、前述のトクマク方式によるものや、プラズマ密度が高くなる高効率な無電極放電灯では、H放電に移行することによる誘導コイルの電圧低下の度合いが大きくなるということである。さらに、整合回路のキャパシタと誘導コイルのインダクタによるLC共振周波数は、下記数式3として記述される。
Thus, the primary-side voltage V 1 decreases in proportion to the magnitude of the mutual inductance M, and the magnitude of M is proportional to the square root of L 2 (corresponding to the plasma inductance component in the electrodeless discharge lamp). Since it is proportional to the coupling coefficient k, an electrodeless discharge lamp with a high coupling rate, that is, the above-described Tokumak method, or a highly efficient electrodeless discharge lamp with a high plasma density, is induced by shifting to H discharge. That is, the degree of voltage drop of the coil increases. Further, the LC resonance frequency by the capacitor of the matching circuit and the inductor of the induction coil is described as the following
F=1/(2π√(L*C)) ・・・〔数式3〕
(Fは共振周波数で、F=ω/2π)
F = 1 / (2π√ (L * C)) [Equation 3]
(F is the resonance frequency, F = ω / 2π)
ここでのLは複数個の配設された誘導コイルの合成インダクタンスで、Cは整合回路に含まれる全キャパシタの合成キャパシタンスである。これがH放電移行後には、プラズマの形状と投入電力に依存して決まるプラズマのインダクタンス成分(こちらもトクマク方式の電流ループが大きくなるため圧倒的にインダクタンスは大きくなる)加わることにより、LからL’に、共振周波数はFからF’に推移する。つまり、プラズマのインダクタンス成分が大きくなるほど共振周波数の推移(変化)が大きくなる。 Here, L is a combined inductance of a plurality of arranged induction coils, and C is a combined capacitance of all capacitors included in the matching circuit. After the transition to H discharge, the inductance component of the plasma determined depending on the shape of the plasma and the input power (again, the inductance is overwhelmingly large because the current loop of the Tokumak method becomes large) is added, so that L to L ′ In addition, the resonance frequency changes from F to F ′. In other words, the transition (change) of the resonance frequency increases as the plasma inductance component increases.
このために、前記トクマク方式のように、誘導コイルと放電プラズマのカップリングが高く、プラズマのインダクタンス成分の大きい無電極放電灯ほど、共振系回路での共振周波数と高周波電源の駆動周波数のズレが大きくなるため、これを補正する手段を講じなければ不点灯、ならびに、回路効率低下の課題はより顕著となってしまうのである。 For this reason, as in the Tokumaku method, an electrodeless discharge lamp having a high coupling between the induction coil and the discharge plasma and a large plasma inductance component has a difference between the resonance frequency in the resonance circuit and the drive frequency of the high-frequency power supply. Therefore, the problem of non-lighting and a reduction in circuit efficiency becomes more prominent unless measures are taken to correct this.
以上のように本発明の無電極放電灯装置によれば、整合回路部105に基本構成となる第1の整合回路106と回路定数切り替えのための第2の整合回路107とを備え、発光管101及び111の点灯始動状態を検出して、多段階で、第2の整合回路107内の回路定数を切り替えることができる。これにより、常に、共振系回路の共振周波数と高周波電源の駆動周波数とを整合させることができ、以下2つの大きな効果を呈することができる。
As described above, according to the electrodeless discharge lamp device of the present invention, the
1つ目は、複数の発光管101及び111を点灯させる際の点灯始動を、良好かつ確実にすることができることである。そして、2つ目は、点灯始動性と点灯回路効率の双方を両立させることができることである。
The first is that the start of lighting when lighting the plurality of
これらの効果は、無電極放電灯の形態の中で、比較的、1次側誘導コイルと2次側プラズマコイルとの間での電磁誘導の結合率が高く、効率が出やすい放電灯(たとえば、閉ループ状の発光管形状を有するトクマク方式の無電極放電灯)ほど顕著に現れる。さらには、高出力用の投入電力の高い(プラズマ密度が高い)放電灯ほど、前記2つの特徴の優位性が顕著となる。 These effects are due to the relatively high electromagnetic induction coupling rate between the primary side induction coil and the secondary side plasma coil in the form of the electrodeless discharge lamp, and the efficiency of the discharge lamp (for example, In other words, the Tokumak type electrodeless discharge lamp having a closed-loop arc tube shape) appears more conspicuously. Furthermore, the superiority of the two features becomes more remarkable as the discharge lamp has a higher input power for high output (higher plasma density).
これにより、H放電の移行前後で、負荷(発光管および励起コイル)のインピーダンス変動が大きいという特徴を有するトクマク方式の無電極放電灯を、複数点灯させることができる。また、効率が良好で、光源の配列の仕方次第で線光源や面光源などに展開可能な利便性を有する。また、照明設計が容易なトクマク方式の複数の無電極放電灯を、確実に点灯させることができる。 Thereby, before and after the transition of the H discharge, a plurality of Tokumaku type electrodeless discharge lamps having a characteristic that the impedance fluctuation of the load (the arc tube and the excitation coil) is large can be turned on. In addition, it has high efficiency and has the convenience that it can be developed into a line light source or a surface light source depending on the arrangement of the light sources. In addition, a plurality of Tokumaku electrodeless discharge lamps that are easy to design can be reliably turned on.
なお、本実施形態では、2個の発光管を配設した例を示しているが、3個以上の場合も同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, an example in which two arc tubes are arranged is shown, but the same effect can be obtained when there are three or more arc tubes.
また、発光管の形状は、カタカナの“ロ”の字形の場合を示したが、これに限定されるものでなく、アルファベットの“O”型(環状)や“H”型など放電プラズマの形状をループ型に形成せしめる放電容器の形態であっても良い。 In addition, although the arc tube has been shown with a katakana “b” shape, it is not limited to this, but the shape of the discharge plasma, such as the alphabet “O” type (annular) or “H” type. The discharge vessel may be formed in a loop shape.
また、整合回路の構成は、本実施の形態ではキャパシタ2つを直並列に接続した、最も簡易なL型の例を示したが、その構成に限定されるものではなく、いわゆるT型やπ型の回路構成でもよい。さらに、キャパシタやインダクタを複合組み合わせてもよい。 The configuration of the matching circuit is the simplest L-type example in which two capacitors are connected in series and parallel in the present embodiment. However, the configuration is not limited to this configuration. A type circuit configuration may be used. Furthermore, a composite combination of a capacitor and an inductor may be used.
(実施の形態2)
次に、本発明の実施の形態2を、図4を参照して説明する。
(Embodiment 2)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図4に示すように、無電極放電灯装置は、高周波電源501と、誘導コイル505〜508と共振させるための整合回路部502と、2個の発光管503及び504と、それぞれの発光管503及び504に配されている誘導コイル505〜508とで構成されている。
As shown in FIG. 4, the electrodeless discharge lamp apparatus includes a high-
整合回路部502は、発光管503及び504が始動点灯する前の共振系回路の共振周波数が高周波電源の駆動周波数とほぼ一致するよう設計された第1の整合回路511と、発光管の点灯状態を検出して共振系の回路定数を切り替えるための第2の整合回路510とにより構成されている。第2の整合回路510は、発光管の順次始動、点灯状態に合わせて、段階的に回路定数が切り替えられる。
The
発光管503には、2個の誘導コイル505及び507が配設され、発光管504には2個の誘導コイル506及び508が配設されている。同一発光管上で誘導コイルを複数配設する際には、その誘導コイル同士の接続には、コイルの設置向きに注意が必要であり、誘導コイルにより発光管内に発生する誘導電界の向きが、管形状内のループに沿って同一方向に揃えなければならない(位相を合わせる)。誘導電界の向きが管形状内のループに沿って同一周方向でなければ、発生する誘導電界が互いに打ち消し合い、放電電流ループが形成されず、H放電に移行できないからである。
The
定常点灯のH放電に移行させるためには、発光管内をE放電によるプラズマで満たして、管内にループ状の電流パスを形成しなければならない。このループ状に形成されたプラズマの密度が高まり、このループに沿って放電電流が流れるようになると、E放電で形成された電流バス(誘導コイルに近接する発光管内の一部のみで流れる電流パス)よりも、ループ状に発光管内を一周する電流パスの方が主体へと移行する、つまり、これが、H放電への移行動作である。 In order to shift to the H-discharge of steady lighting, the arc tube must be filled with plasma by E discharge to form a loop current path in the tube. When the density of the plasma formed in this loop shape increases and a discharge current flows along this loop, a current bus formed by E discharge (a current path that flows only in a part of the arc tube adjacent to the induction coil) ), The current path that goes around the arc tube in a loop shape shifts to the main body, that is, this is the transition operation to H discharge.
本発明者らは、放電モードの移行(E放電からH放電)のメカニズムに関する実験検討、および、点灯始動時過渡状態における放電の発光部(プラズマ)の高速カメラ撮影による画像解析の結果、以下の結論を見出すに至った。E放電では、誘導コイルに近接した発光管の一部のみの放電であるから、これを、さらにプラズマの密度を高めて管内に拡散させ、かつ、プラズマは導体なので、プラズマ中に発生する誘導コイルによる誘導電界でプラズマ中の荷電粒子を管内ループ状に移動させる(つまり、放電電流ループを形成する)プロセスが滞りなく行われることが、H放電への移行を容易にすることを実験的に見出した。この理由から、E放電からH放電へと移行させるためには、発光管内の一部の誘導電界が部分的に極端に強いことではなく、管内全般に渡って幅広く、適度に強い誘導電界を形成することが、H放電の移行には大きな役割を果たすことが明らかになった。 As a result of an experimental study on the mechanism of the transition of the discharge mode (from E discharge to H discharge) and image analysis by high-speed camera photographing of the light emitting part (plasma) of the discharge in the transient state at the start of lighting, I came to the conclusion. Since the E discharge is a discharge of only a part of the arc tube adjacent to the induction coil, this is further diffused in the tube by increasing the density of the plasma, and since the plasma is a conductor, the induction coil generated in the plasma Experimentally found that the process of moving charged particles in the plasma in an in-tube loop shape (ie, forming a discharge current loop) with an induced electric field due to an electric field can be easily transferred to H discharge. It was. For this reason, in order to shift from the E discharge to the H discharge, a part of the induced electric field in the arc tube is not partially extremely strong, but forms a moderately strong induced electric field that is wide throughout the tube. It has become clear that it plays a major role in the transition of H discharge.
誘導電界の強度は、誘導コイルから離れるほど、ビオ・サバールの法則に従って距離の2乗に反比例し低下する。そのために、管内で誘導コイルから最も離れた箇所の誘導電界をいかに高めてやることができるかが、始動性(H放電へのモードジャンプ)を良好にするための重要な要件である。 The strength of the induced electric field decreases as the distance from the induction coil increases in inverse proportion to the square of the distance according to Bio-Savart's law. Therefore, how to increase the induction electric field at the position farthest from the induction coil in the tube is an important requirement for improving startability (mode jump to H discharge).
1つの発光管上において、誘導コイルから最も離れたところの発光管内部の部分までの距離、すなわち、図1に示す誘導コイル配設の例では誘導コイル104及び114と対向する側の発光管の端部103及び113と、図4に示す誘導コイルの配設の例では対向する双方の誘導コイルからの距離が等しい発光管中央付近509とを比較すると、図4の場合は図1の場合の約半分(1/2)の距離になる。図4は、1つの誘導コイルを2つの誘導コイルに分割して設置しているだけの構成である。
The distance from the induction coil to the portion inside the arc tube farthest from the induction coil, that is, the arc tube on the side facing the induction coils 104 and 114 in the example of the induction coil arrangement shown in FIG. When comparing the
たとえば、誘導コイルを等分割すると、誘導コイル両端に発生する誘起電圧は1/2になり、誘導コイル付近の発光管内部での誘導電界もおおよそ1/2となる(コイルと少し距離がある分、1/2より若干小さくなる)。前述したように誘導電解の強度は、距離の2乗に反比例(逆2乗に比例)するので、図4において、発光管内部の誘導コイル505〜508から最も離れたところの位置509では、図1に示す位置103及び113に比べて距離が約1/2になるので、図1の構成と図4の構成とが同一の誘導コイルで構成されていれば、図4の構成における誘導電解は図1の構成における誘導電界の約4倍となる。
For example, when the induction coil is equally divided, the induced voltage generated at both ends of the induction coil is halved, and the induced electric field inside the arc tube near the induction coil is also approximately ½ (because of a slight distance from the coil). Slightly smaller than 1/2). As described above, the strength of induction electrolysis is inversely proportional to the square of the distance (proportional to the inverse square). Therefore, in FIG. 4, at the
つまり結果的に、誘導コイルの性能ファクターと距離のファクターを掛け合わせると、位置509では位置103及び113の誘導電界の約2倍となる。また、電磁気現象は重ね合わせが成立するので、図4のように誘導コイルが2個となると総計4倍の誘導電界強度となる。つまり、H放電へ移行するためにボトルネックとなっていた、誘導コイルからの最も遠方部の誘導電界を効果的に高めることができるため、点灯始動性(E放電からH放電へのモードジャンプ)を格段に向上させることができる。そのため、誘導コイルを複数個分割して、H放電の電流ループのパス上に配設することでさらに始動性が向上するのである。
That is, as a result, when the performance factor of the induction coil is multiplied by the distance factor, the
なお、図4に示す構成では、1つの発光管上に2個の誘導コイルを対向させて配設しているが、3個以上に分割しても同様の効果が得られる、また、コイルの配設間隔が不均等であっても同様の効果が得られる。 In the configuration shown in FIG. 4, two induction coils are arranged facing each other on one arc tube, but the same effect can be obtained even if divided into three or more. The same effect can be obtained even if the arrangement intervals are uneven.
以上のように本実施の形態によれば、インバータの駆動周波数と共振周波数のズレを、整合回路の回路定数を切り替えることにより、共振系回路(整合回路含む)の共振周波数を補正し、インバータの駆動周波数と一致させることができる(インバータの駆動周波数は一定)。 As described above, according to the present embodiment, the deviation of the drive frequency and the resonance frequency of the inverter is corrected by switching the circuit constant of the matching circuit, thereby correcting the resonance frequency of the resonance system circuit (including the matching circuit). The drive frequency can be matched (the drive frequency of the inverter is constant).
このように整合回路の回路定数を切り替えるための、第2の整合回路の構成について、図5A〜図6Bを参照して具体的に説明する。 The configuration of the second matching circuit for switching the circuit constants of the matching circuit will be specifically described with reference to FIGS. 5A to 6B.
図5Aは、本発明の実施形態の整合回路部の一例を示すものである。整合回路部602には、入力端子601と、誘導コイル、発光管側へ接続されている出力端子606とを備えている。整合回路部602は、第1の整合回路と第2の整合回路とから構成され、第1の整合回路は、基本構成をキャパシタ603とキャパシタ604とで構成されている。また、第2の整合回路は、可変キャパシタ605で構成され、キャパシタ604に並列接続されている。
FIG. 5A shows an example of the matching circuit unit according to the embodiment of the present invention. The
このような構成において、発光管の放電モードがH放電に移行すると、放電プラズマのインダクタンス成分により、誘導コイルとプラズマのインダクタンス成分の負荷側の合成インダクタンスが低下する。そのため、前述の数式3に示すように、インダクタンス成分が小さくなることで、共振周波数は高い方へ推移する。
In such a configuration, when the discharge mode of the arc tube shifts to H discharge, the combined inductance on the load side of the inductance component of the induction coil and the plasma is reduced by the inductance component of the discharge plasma. Therefore, as shown in
H放電の前後で、この共振周波数とインバータの駆動周波数とを一致させるためには、このインダクタンス成分の低下分を、第2の整合回路におけるキャパシタ成分を増加させることで補うことで、共振系回路での共振周波数を一定にすることができる。つまり、整合回路部602に含まれる可変キャパシタ605は、この補正を行うためのものであり、H放電への移行前後で可変キャパシタ605により共振周波数をインバータの駆動周波数を合わせることができる。段階的に切り替える可変キャパシタ605の容量(定数)は、予め点灯させる発光管のプラズマによるインダクタンス成分の変化分に合わせて設計しておけばよい。
In order to make this resonance frequency and the drive frequency of the inverter coincide before and after the H discharge, the decrease in the inductance component is compensated by increasing the capacitor component in the second matching circuit. The resonance frequency at can be made constant. That is, the
可変キャパシタ605の具体的な構成については、図5Bに示すように、スイッチSW1及びキャパシタC1と、スイッチSW2及びキャパシタC2とを、並列接続して可変キャパシタ回路が構成されている。スイッチSW1とSW2は、別途設けられた切換制御回路によって、いずれか一方のスイッチがONになるように制御される。また、キャパシタC1とC2は、互いに異なる静電容量を有している。
The specific configuration of the
複数点灯する際の各発光管が順次始動点灯する際、放電プラズマにより形成されるインダクタンス成分は、発光管の形状(プラズマの形状)と投入電力(定格消費電力)とによって決まり、放電灯の仕様が決まれば自ずと確定する。そのため、発光管がH放電に移行する度に、点灯状態を検知して、順次、可変キャパシタ607に含まれるキャパシタ回路を切り替えて、共振周波数をインバータの駆動周波数に合わせ込む。すなわち、発光管の点灯状態の検知結果に基づいて、スイッチSW1かSW2のいずれかをONにして、整合回路部602の共振周波数を切り替えている。
When each arc tube is turned on in sequence, the inductance component formed by the discharge plasma is determined by the arc tube shape (plasma shape) and input power (rated power consumption). If it is decided, it will be decided by itself. Therefore, each time the arc tube shifts to H discharge, the lighting state is detected, and the capacitor circuit included in the
点灯状態の検出方法は、発光管がH放電に切り替わると、その発光管に配設した誘導コイルの電圧、電流が大きく低下するため、これを検出しても良いし、発光管がH放電になると極端に光出力が増えるため、これをフォトダイオードなどの光検出素子で検知しても良い。また、発光管や誘導コイルの発熱量(温度)を検知するか、あらかじめ一定の時間が経過すると回路を切り替えるためのタイマー素子で構成しても良い。 When the arc tube is switched to H discharge, the voltage and current of the induction coil disposed in the arc tube are greatly reduced. This may be detected, or the arc tube is switched to H discharge. Then, the light output increases extremely, and this may be detected by a light detection element such as a photodiode. Further, it may be configured by a timer element for detecting the amount of heat (temperature) of the arc tube or the induction coil or switching the circuit when a certain time elapses in advance.
切り替え用のスイッチング素子としては、検出した信号をトリガーとして切り替えるリレー回路や、PTCサーミスタ(温度が上昇すると抵抗が増加するサーミスタ)やNTC(温度が上昇すると抵抗が減少するサーミスタ)に代表されるスイッチング用のサーミスタ素子で構成しても良い。 Examples of switching elements for switching include a relay circuit that switches using a detected signal as a trigger, a PTC thermistor (a thermistor whose resistance increases as the temperature rises), and an NTC (a thermistor whose resistance decreases as the temperature rises). Thermistor elements may be used.
また、本実施形態では、最も簡易な例として、図5Aに示すようにキャパシタを直並列に接続したL型の整合回路の1つのキャパシタ604に、並列に可変キャパシタ605を接続しているが、この限りでなく、キャパシタ603やキャパシタ604に直列、または、並列に接続することで整合回路部のキャパシタ成分を可変にする構成であれば良い。ただし、直列に挿入する場合と並列に挿入する場合とでは、H放電移行前後でのスイッチの切り替え状態が逆になり、いずれの場合も、整合回路部602でのキャパシタ成分を増加させるように切り替えなければならない。
In the present embodiment, as the simplest example, a
次に、図6Aは、図5A及び図5Bの可変キャパシタ605の役割を可変インダクタ703で代用したものである。このような構成は、発光管のH放電移行前後で変化する負荷側のインダクタンス成分を、整合回路部702に含めた可変インダクタ703で補うものであり、直列に挿入されている。これにより、インバータの駆動周波数と、整合回路および誘導コイル、発光管(プラズマ)により構成される共振系回路の共振周波数とを合わせることができる。
Next, FIG. 6A substitutes the
図6Bは、図6Aの可変インダクタ703をより具体化したもので、切り替え制御を行うための点灯状態検知手段(検知部)は、図5A及び図5Bの場合と同様である。可変インダクタ705は、スイッチSW3〜SW6と、互いにインダクタンスが異なるインダクタl1及びl2とから構成されている。点灯状態検知手段の検知結果に基づいて、SW3〜SW6が切り替えられて、可変インダクタ705におけるインダクタンスを決定し、整合回路部の共振周波数を切り替えている。具体的には、スイッチSW3とSW6とをONにしてインダクタl1を導通状態にする第1の状態と、スイッチSW4とSW5とをONにしてインダクタl2を導通状態にする第2の状態とを有している。
FIG. 6B is a more specific example of the
図5A〜図6Bに示すような第2の整合回路の構成により、点灯始動の前後で、整合回路および誘導コイル、プラズマのインダクタンス成分により構成される共振系の共振周波数とインバータの駆動周波数とを適時合わせることができるため、点灯始動の前後で共振回路での発振電圧、発振電流、力率を低下させること無く、容易に点灯を開始することができる。また、定常点灯のH放電移行後も、共振回路での力率を低下させることがないため、点灯回路の効率を高めることができる。 With the configuration of the second matching circuit as shown in FIGS. 5A to 6B, the resonance frequency of the resonance system composed of the matching circuit, the induction coil, and the plasma inductance component and the drive frequency of the inverter are set before and after the lighting start. Since the time can be adjusted in a timely manner, lighting can be started easily without reducing the oscillation voltage, oscillation current, and power factor in the resonance circuit before and after starting lighting. Further, the efficiency of the lighting circuit can be increased because the power factor in the resonance circuit is not lowered even after the transition to the H discharge in steady lighting.
なお、本実施の形態では、多灯点灯として2個の発光管の場合を示したが、これに限定されるものでなく、誘導コイルの配設個数、位置が異なっても同様の効果を得ることができる。 In the present embodiment, the case of two arc tubes as multi-lamp lighting is shown. However, the present invention is not limited to this, and the same effect can be obtained even if the number and position of induction coils are different. be able to.
また、誘導コイルの巻き方は、本実施の形態では、トロイダルコアに巻きつける構成としているが、これに限定されるものでなく、図7A〜図7Fに示すように、トロイダルコアを用いた誘導コイル802の一部を、ループ状の発光管801の壁面に沿わせた構成であってもよい。なお、図7Aは、誘導コイル802を、発光管801において整合回路から遠い側の端部に配した例である。図7Bは、発光管801における対向する端部に、それぞれ誘導コイル803及び804を配した例であり、誘導コイル803と804とは直列接続されている。図7Cは、図7Bと同様の配置で、誘導コイル803と804とが並列接続されている例である。図7Dは、誘導コイル810を、発光管801に沿わせてループ状に巻き上げて配置させた例であり、端部がマグネット807で固定されている。図7Eは、発光管801の両端部において誘導コイル810がマグネット807で固定されている例である。図7Fは、発光管801に沿わせてループ状に巻き上げて配置させた例であり、誘導コイル810はマグネティックコアで固定されていない。
Further, in the present embodiment, the induction coil is wound around the toroidal core. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIGS. 7A to 7F, induction using the toroidal core is performed. A configuration in which a part of the
放電容器の仕様は、本実施の形態のみに限定されるものでなく、アルゴン、クリプトンの混合ガスのみでなく他の希ガス(ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなど)の単体または混合ガスでもよい。また、水銀の代わりに、他の金属蒸気を用いても良いし、希ガスのみを使用しても良い。 The specification of the discharge vessel is not limited to this embodiment, and may be a single gas or a mixed gas of not only a mixed gas of argon and krypton but also other rare gases (neon, argon, krypton, xenon, etc.). Further, instead of mercury, other metal vapor may be used, or only a rare gas may be used.
また、第1の整合回路の構成は、本実施の形態では、キャパシタ2個を直並列にL型に組み合わせたものを例示しているが、これに限定されるものでなく、これを反転させた逆L型や、3個以上を用いてπ型の構成にしても良く、インダクタを含んだ構成にしていても同様の効果を得ることができる。 Further, in the present embodiment, the configuration of the first matching circuit is an example in which two capacitors are combined in series and parallel in an L shape. However, the configuration is not limited to this, and this is inverted. In addition, an inverted L type or a configuration of π type using three or more may be used, and the same effect can be obtained even with a configuration including an inductor.
本発明の無電極放電ランプは、製造上容易で低コストな手段でランプの放電始動および回路効率を改善することができるので、一般施設、屋内外用照明等として有用である。 The electrodeless discharge lamp of the present invention is useful for general facilities, indoor / outdoor lighting, and the like because it is easy to manufacture and can improve the discharge start and circuit efficiency of the lamp with low-cost means.
101 発光管
102、103、505,506、507、508 誘導コイル
104 フェライトコア
105 高周波電源
106 第1の整合回路
107 第2の整合回路
108 整合回路部
501 高周波電源
502、602 整合回路部
503、504 発光管
603、604、605、606 キャパシタ
703 可変インダクタ
101
Claims (5)
前記放電容器の内部の放電空間に誘導高周波電磁場を誘起し、前記封入物を放電させるように前記各放電容器に少なくとも1個配設されている誘導コイルと、
前記誘導コイルに高周波電力を供給するための高周波電源で構成されているインバータ回路と、
少なくとも1個以上のキャパシタ、または、キャパシタとインダクタとの組み合わせにより構成され、前記誘導コイルと前記インバータ回路とをインピーダンス整合させる整合回路とを備え、
複数の放電容器に各々配設されている誘導コイルが互いに並列接続され、前記複数の誘導コイルと前記整合回路と前記複数の放電容器の封入物のインダクタンス成分とで共振系回路が構成された無電極放電灯装置であって、
前記複数の放電容器の始動点灯の状態を検知する検知部を備え、
前記整合回路は、前記共振系回路の共振周波数を前記インバータ回路の駆動周波数に一致させ、前記複数の放電容器の一部が始動点灯することで前記共振系回路の共振周波数がズレたときは、前記検知部の検知結果に基づいて回路定数を切り替えることで、前記共振系回路の共振周波数を前記インバータ回路の駆動周波数に合わせこむことを特徴とする無電極放電灯装置。 It is composed of a light-transmitting material, and an enclosure composed of at least a metal vapor and a rare gas is enclosed therein, and a plurality of hermetic loop discharge containers,
An induction coil disposed in each discharge vessel so as to induce an induction high frequency electromagnetic field in a discharge space inside the discharge vessel and discharge the inclusion;
An inverter circuit composed of a high-frequency power source for supplying high-frequency power to the induction coil;
At least one or more capacitors, or is constituted by a combination of a capacitor and an inductor, and a matching circuit for impedance matching between the said induction coil inverter circuit,
Each induction coil are arranged connected in parallel to the discharge vessel of multiple resonant circuits are constituted by the inductance component of the plurality of induction coils and the enclosure of the plurality of the discharge vessel and the matching circuit the electrodeless discharge AkariSo location,
A detection unit for detecting a start-up lighting state of the plurality of discharge containers,
The matching circuit matches the resonance frequency of the resonance system circuit with the drive frequency of the inverter circuit, and when the resonance frequency of the resonance system circuit is shifted by starting and lighting a part of the plurality of discharge vessels, The electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the resonance frequency of the resonance circuit is adjusted to the drive frequency of the inverter circuit by switching circuit constants based on a detection result of the detection unit.
前記複数の放電容器の点灯始動時の状態に合わせ、前記整合回路のキャパシタの定数を切り替える切替部を備え、
段階的に前記整合回路のキャパシタの定数を切り替える請求項1記載の無電極放電灯装置。 The matching circuit includes at least two capacitors,
In accordance with the lighting start state of the plurality of discharge containers, comprising a switching unit for switching the constant of the capacitor of the matching circuit,
The electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the constant of the capacitor of the matching circuit is switched step by step.
前記複数の放電容器の点灯始動時の状態に合わせ、前記整合回路のインダクタの定数を切り替える切替部を備え、
段階的に前記整合回路のインダクタの定数を切り替える請求項1記載の無電極放電灯装置。 The matching circuit is configured to include at least one or more inductors,
In accordance with the lighting start state of the plurality of discharge containers, comprising a switching unit for switching the constant of the inductor of the matching circuit,
The electrodeless discharge lamp device according to claim 1, wherein the constant of the inductor of the matching circuit is switched step by step.
各放電容器に配設された誘導コイルの電気特性であるコイルに流れる電流、コイルの両端にかかる電圧、もしくは、電源投入後の経過時間、または、前記放電容器の点灯による発熱や光、に基づき検知する請求項1記載の無電極放電灯装置。 The detection unit is configured to start lighting the discharge vessel.
Based on the current flowing through the coil, which is the electrical characteristic of the induction coil disposed in each discharge vessel, the voltage applied to both ends of the coil, the elapsed time after turning on the power, or the heat generation and light due to lighting of the discharge vessel The electrodeless discharge lamp device according to claim 1 to be detected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006091630A JP4943726B2 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Electrodeless discharge lamp device, electrodeless discharge lamp lighting fixture |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006091630A JP4943726B2 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Electrodeless discharge lamp device, electrodeless discharge lamp lighting fixture |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007265899A JP2007265899A (en) | 2007-10-11 |
| JP4943726B2 true JP4943726B2 (en) | 2012-05-30 |
Family
ID=38638680
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006091630A Expired - Fee Related JP4943726B2 (en) | 2006-03-29 | 2006-03-29 | Electrodeless discharge lamp device, electrodeless discharge lamp lighting fixture |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4943726B2 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05275184A (en) * | 1992-03-27 | 1993-10-22 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Electrodeless discharge lamp lighting device |
| JPH10106775A (en) * | 1996-09-25 | 1998-04-24 | Matsushita Electric Works Ltd | Electrodelessdischarge lamp lighting device |
| JPH1145793A (en) * | 1997-07-25 | 1999-02-16 | Toshiba Lighting & Technol Corp | Electrodeless discharge lamp device and lighting device |
| JP2003168308A (en) * | 2001-11-30 | 2003-06-13 | Toshiba Lighting & Technology Corp | Lighting equipment |
-
2006
- 2006-03-29 JP JP2006091630A patent/JP4943726B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007265899A (en) | 2007-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10141179B2 (en) | Fast start RF induction lamp with metallic structure | |
| US8941304B2 (en) | Fast start dimmable induction RF fluorescent light bulb | |
| US9524861B2 (en) | Fast start RF induction lamp | |
| US9245734B2 (en) | Fast start induction RF fluorescent lamp with burst-mode dimming | |
| US9209008B2 (en) | Fast start induction RF fluorescent light bulb | |
| US9305765B2 (en) | High frequency induction lighting | |
| US20140320009A1 (en) | Processor-based dimmable induction rf fluorescent lamp | |
| US10529551B2 (en) | Fast start fluorescent light bulb | |
| US20140145607A1 (en) | Dimmable high frequency induction rf fluorescent lamp | |
| US20140375203A1 (en) | Induction rf fluorescent lamp with helix mount | |
| US9460907B2 (en) | Induction RF fluorescent lamp with load control for external dimming device | |
| US20140320008A1 (en) | Processor-based fast start induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145601A1 (en) | Dimmable induction rf fluorescent lamp | |
| EP2923373A1 (en) | Induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145606A1 (en) | High frequency induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145616A1 (en) | Reduced emi in rf induction lamp with ferromagnetic core | |
| US20140145608A1 (en) | Fast start high frequency induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145600A1 (en) | High frequency induction rf fluorescent lamp with reduced electromagnetic interference | |
| US20140145598A1 (en) | High frequency induction rf fluorescent lamp with burst-mode dimming | |
| US20140145604A1 (en) | Induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145602A1 (en) | Induction rf fluorescent lamp with burst-mode dimming | |
| US20140145605A1 (en) | High frequency induction rf fluorescent lamp with reduced electromagnetic interference | |
| US20140145603A1 (en) | Induction rf fluorescent lamp with reduced electromagnetic interference | |
| US20140145597A1 (en) | Processor-based induction rf fluorescent lamp | |
| US20140145594A1 (en) | Fast start induction rf fluorescent lamp with reduced electromagnetic interference |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090216 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20100305 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20100305 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110519 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110524 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110721 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20120111 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120207 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120301 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150309 Year of fee payment: 3 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |