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発明の名称 マイクロ波を利用した無電極照明装置およびその電源制御方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−234622(P2007−234622A)
公開日 平成19年9月13日(2007.9.13)
出願番号 特願2007−163179(P2007−163179)
出願日 平成19年6月20日(2007.6.20)
代理人 【識別番号】100099759
【弁理士】
【氏名又は名称】青木 篤
発明者 パーク チャン−シン
要約 課題
入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる電流が変化したとき、マグネトロンに供給する電圧及び電流を一定に維持することでマグネトロンの寿命を延長させることができるマイクロ波を利用した無電極照明装置及びその電源制御方法を提供する。

解決手段
無電極照明装置は、入力交流電圧が変動してマグネトロン14のフィラメントに流れる発振電流が変化したとき、入力交流電圧の変動率を補償することで、マグネトロン14に供給する電圧及び電流を一定に維持する手段を包含する。
特許請求の範囲
【請求項1】
入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる発振電流が変化したとき、前記入力交流電圧の変動率を補償することで、前記マグネトロンに供給する電圧及び電流を一定に維持する手段を包含することを特徴とするマイクロ波を利用した無電極照明装置。
【請求項2】
入力交流電源の電圧変動率を感知し、該感知された電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び電流を発生する電源制御部を包含し、
前記無電極照明装置のマグネトロンは、前記一定の交流電圧及び電流に基づいてマイクロ波を発生することを特徴とするマイクロ波を利用した無電極照明装置。
【請求項3】
前記一定の交流電圧は、高電圧発生器により高電圧の直流電圧に変換され、該変換された高電圧の直流電圧は前記マグネトロンに印加される、請求項2記載のマイクロ波を利用した無電極照明装置。
【請求項4】
入力交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び一定の発振電流を発生する電源制御部と、
前記一定の交流電圧を高電圧の直流電圧に変換し、該変換された高電圧の直流電圧を出力する高電圧発生器と、
前記一定の発振電流及び前記高電圧の直流電圧に基づいてマイクロ波を発生するマグネトロンと、
を包含することを特徴とするマイクロ波を利用した無電極照明装置。
【請求項5】
前記電源制御部は、
商用交流電源を直流電源に変換する整流平滑部と、
前記商用交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償するための電圧補償信号を発生する制御部と、
該制御部の電圧補償信号によって、前記整流平滑部により変換された直流電源の周波数を可変することで、該変換された直流電源を一定の交流電源に変換するインバータ部と、
該インバータ部から出力された一定の交流電源を予め決定した一定の電圧及び電流に変換し、該予め決定した一定の電圧及び電流を前記マグネトロンのフィラメントに供給する第1変圧部と、
前記インバータ部から出力された一定の交流電源の電圧を予め決定した一定の電圧に変換する第2変圧部と、を包含し、
前記高電圧発生器は、前記第2変圧部から出力された予め決定した一定の電圧を高電圧の直流電圧に変換し、該変換された高電圧の直流電圧を前記マグネトロンに出力する、請求項4記載のマイクロ波を利用した無電極照明装置。
【請求項6】
入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる発振電流が変化したとき、前記入力交流電圧の変動率を補償することで、前記マグネトロンに供給する電圧及び電流を一定に維持する段階を包含することを特徴とするマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法。
【請求項7】
入力交流電圧の変動率を感知する段階と、
該感知された電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び電流を発生する段階と、を包含し、
前記無電極照明装置は、前記一定の交流電圧及び電流に基づいてマイクロ波を発生することを特徴とするマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法。
【請求項8】
前記一定の交流電圧は、前記無電極照明装置の高電圧発生器により高電圧の直流電圧に変換され、該変換された高電圧の直流電圧は前記マグネトロンに印加される、請求項7記載のマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法。
【請求項9】
入力交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び一定の発振電流を発生する段階と、
前記一定の交流電圧を高電圧の直流電圧に変換し、該変換された高電圧の直流電圧を出力する段階と、を包含し、
前記無電極照明装置のマグネトロンは、前記一定の発振電流及び前記高電圧の直流電圧に基づいてマイクロ波を発生する、マイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法。
【請求項10】
前記一定の交流電圧及び一定の発振電流を発生する段階は、
入力された商用交流電源を直流電源に変換する段階と、
前記商用交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償するための電圧補償信号を発生する段階と、
前記電圧補償信号によって、前記変換された直流電源の周波数を可変することで、該変換された直流電源を一定の交流電源に変換する段階と、
該変換された一定の交流電源を予め決定した一定の電圧及び電流に変換し、該変換された予め決定した一定の電圧及び電流を前記マグネトロンのフィラメントに印加する段階と、
を包含する、請求項9記載のマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、照明装置に関し、詳しくは、マイクロ波を利用した無電極照明装置に関する。
【背景技術】
【0002】
最近、マイクロ波を利用した無電極電球を有する照明装置が開発され、この無電極照明装置は、寿命が長く発光効率や特性が優秀であるため、その使用が増加される傾向にある。
【0003】
以下、従来の無電極照明装置について図を用いて説明する。
【0004】
図2は、従来のマイクロ波を利用した無電極照明装置のブロック構成図である。図示するように、従来のマイクロ波を利用した無電極照明装置は、交流電源を供給する電源部10と、制御信号により交流電源を高電圧の直流電源に変換し、変換された高電圧の直流電源を出力する高電圧発生器(高電圧変圧器:HVT)13と、高電圧の直流電源の入力を受けてマイクロ波を発生するマグネトロン14と、マグネトロン14から発生したマイクロ波を誘導するウェーブガイド(Wave guide)16と、誘導されたマイクロ波により光を発生する無電極電球15と、無電極電球15の前方から被されて、マイクロ波を遮断し、無電極電球15から発光した光を通過させる共振器17と、制御信号を発生する制御部12と、制御信号によりマグネトロン14及び高電圧発生器13から発生する熱を冷却する冷却部11と、を包含して構成される。
【0005】
以下、このように構成された従来のマイクロ波を利用した無電極照明装置の動作について説明する。
【0006】
まず、高電圧発生器13は、電源部10から出力された交流電源を高電圧の交流電源に変換し、変換された高電圧の交流電源を高電圧の直流電源に変換し、変換された高電圧の直流電源をマグネトロン14に出力する。
【0007】
次いで、マグネトロン14は、高電圧の直流電源の入力を受けてマイクロ波を発生し、マイクロ波は、ウェーブガイド16を通して無電極電球15に誘導される。
【0008】
その後、無電極電球15は、誘導されたマイクロ波により光を発生し、光は、反射器18により前方に放射される。
【0009】
以下、高電圧発生器13の倍電圧部の構成について図3を用いて説明する。
【0010】
図3は、従来の高電圧発生器の倍電圧部の構成を示す回路図である。図示するように、高電圧発生器13内部の倍電圧部は、商用周波数の一周期中半周期の間に、高電圧発生器(HVT)13から発生した高電圧の交流電源を高電圧の直流電源に変換する第1回路部21と、前記一周期中他の半周期の間に、高電圧発生器(HVT)13から発生した高電圧の交流電源を高電圧の直流電源に変換する第2回路部22と、から構成されている。
【0011】
且つ、第1回路部21は、高電圧発生器13の一方側の出力端子に接続された第1キャパシタC1の第1電極と、第1キャパシタC1の第2電極に接続された第1ダイオードD1のカソード端子と、第1キャパシタC1の第2電極に接続された第3ダイオードD3のアノード端子と、から構成され、第2回路部22は、高電圧発生器13の他方側の出力端子に接続された第2キャパシタC2の第1電極と、第2キャパシタC2の第2電極に接続された第2ダイオードD2のカソード端子と、第2キャパシタC2の第2電極に接続された第4ダイオードD4のアノード端子と、から構成される。且つ、第1ダイオードD1のアノード端子と第2ダイオードD2のアノード端子とが相互に接続されている。即ち、前記倍電圧部は、高電圧発生器13の接地を基準としてミラー型に構成され、互いに異なる周期の間に動作する回路により構成される。
【0012】
例えば、前記一周期中の半周期の間には、第1回路部21が動作してその半周期に該当する交流電源(電圧/電流)を整流し、前記一周期中の他の半周期の間には、第2回路部22が動作してその半周期に該当する交流電源を整流する。
【0013】
【特許文献1】米国特許番号第6,608,443号
【特許文献2】米国特許文献第6,633,130号
【特許文献3】米国特許文献第6,351,087号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
然るに、このような従来のマイクロ波を利用した無電極照明装置においては、電源部10から高電圧発生器13に入力される交流電圧が変動する場合(例えば、瞬間電圧変動時)、高電圧発生器13及び倍電圧部を通してマグネトロン14のフィラメントに流れる電流が変化するので、マグネトロン14の寿命が短縮してしまうという不都合な点があった。例えば、入力電圧が変動すると、出力される高電圧及びマグネトロン14のフィラメント(マグネトロンのカソード)に流れる電流も変化して、マグネトロン14が不安定な状態に置かれるようになるため、マグネトロン14の寿命が短縮される。
【0015】
その他、従来のマイクロ波を利用した照明装置は、2003年8月19日登録された特許文献1の明細書、2003年10月14日登録された特許文献2の明細書及び2002年2月26日登録された特許文献3の明細書にそれぞれ詳しく記載されている。
【0016】
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたもので、入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる電流が変化したとき、マグネトロンに供給する電圧及び電流を一定に維持することにより、マグネトロンの寿命を延長することができるマイクロ波を利用した無電極照明装置及びその電源制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0017】
このような目的を達成するため、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置は、入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる発振電流が変化したとき、前記入力交流電圧の変動率を補償することで、前記マグネトロンに供給する電圧及び電流を一定に維持する手段を包含することを特徴とする。
【0018】
また、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置は、入力交流電源の電圧変動率を感知し、該感知された電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び電流を発生する電源制御部を包含し、前記無電極照明装置のマグネトロンは、前記一定の交流電圧及び電流に基づいてマイクロ波を発生することを特徴とする。
【0019】
また、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置は、入力交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び一定の発振電流を発生する電源制御部と、前記一定の交流電圧を高電圧の直流電圧に変換し、該変換された高電圧の直流電圧を出力する高電圧発生器と、前記一定の発振電流及び前記高電圧の直流電圧に基づいてマイクロ波を発生するマグネトロンと、を包含することを特徴とする。
【0020】
また、上記本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置において、前記電源制御部は、商用交流電源を直流電源に変換する整流平滑部と、前記商用交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償するための電圧補償信号を発生する制御部と、該制御部の電圧補償信号によって、前記整流平滑部により変換された直流電源の周波数を可変することで、該変換された直流電源を一定の交流電源に変換するインバータ部と、該インバータ部から出力された一定の交流電源を予め決定した一定の電圧及び電流に変換し、該予め決定した一定の電圧及び電流を前記マグネトロンのフィラメントに供給する第1変圧部と、前記インバータ部から出力された一定の交流電源の電圧を予め決定した一定の電圧に変換する第2変圧部と、を包含し、前記高電圧発生器は、前記第2変圧部から出力された予め決定した一定の電圧を高電圧の直流電圧に変換し、該変換された高電圧の直流電圧を前記マグネトロンに出力することを特徴とする。
【0021】
そして、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法は、入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる発振電流が変化したとき、前記入力交流電圧の変動率を補償することで、前記マグネトロンに供給する電圧及び電流を一定に維持する段階を包含することを特徴とする。
【0022】
また、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法は、入力交流電圧の変動率を感知する段階と、該感知された電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び電流を発生する段階と、を包含し、前記無電極照明装置は、前記一定の交流電圧及び電流に基づいてマイクロ波を発生することを特徴とする。
【0023】
また、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置の電源制御方法は、入力交流電源の電圧変動率を感知し、該電圧変動率を補償することで一定の交流電圧及び一定の発振電流を発生する段階と、前記一定の交流電圧を高電圧の直流電圧に変換し、該変換された高電圧の直流電圧を出力する段階と、を包含し、前記無電極照明装置のマグネトロンは、前記一定の発振電流及び前記高電圧の直流電圧に基づいてマイクロ波を発生することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
添付図面を参照して本発明の実施形態について以下に詳細に説明する。
【0025】
以下、入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに流れる電流が可変されたとき、入力交流電圧の変動率を補償してマグネトロンに印加される電圧及び電流を一定に維持することにより、マグネトロンの寿命を延長することができるマイクロ波を利用した無電極照明装置の実施形態について、図1に基づいて説明する。
【0026】
図1は、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置のブロック構成図である。図示するように、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置は、商用交流電源を供給する電源部10と、予め決定した基準電圧値(例えば、220ボルト)に基づいて商用交流電源の電圧変動率を感知し、感知した電圧変動率を補償することで一定の電圧及び一定の電流 (発振電流)を発生する電源制御部100と、前記一定の電圧を高電圧の直流電圧に変換し、変換された高電圧の直流電圧を出力する高電圧発生器(HVT)200と、高電圧の直流電圧及び一定の電流(発振電流)の供給を受けてマイクロ波を発生するマグネトロン14と、マグネトロン14から発生したマイクロ波を誘導するウェーブガイド16と、誘導されたマイクロ波により光を発生する無電極電球15と、無電極電球15の前方に被されて、マイクロ波を遮断し、無電極電球15から放出された光を通過させる共振器17と、共振器17を通して通過した光を前方に放射する反射器18と、制御信号によりマグネトロン14及び高電圧発生器200から発生する熱を冷却する冷却部11と、を包含して構成される。
【0027】
また、電源制御部100は、電源部10から供給される商用交流電源を整流及び平滑して直流電源を発生する整流平滑部102と、商用交流電源の電圧変動率を感知し、電圧変動率を補償するための電圧補償信号を出力する制御部101と、制御部101の電圧補償信号によって、整流平滑部102により発生された直流電源を周波数を可変することで、直流電源を一定の交流電源に変換する第1、第2インバータ部103、105と、第1インバータ部103から出力された一定の交流電源を予め決定した一定の電圧及び一定の電流に変換し、変換された一定の電圧及び一定の電流をマグネトロン14に供給する第1変圧部104と、第2インバータ部105から出力された交流電源の電圧を予め決定した一定の電圧に変換し、変換された予め決定した一定の電圧を高電圧発生器200に出力する第2変圧部106と、から構成される。
【0028】
以下、このように構成された本発明に係る無電極照明装置の電源制御部100の動作について説明する。
【0029】
まず、整流平滑部102は、電源部10から入力された商用交流電源を整流及び平滑して直流電源を発生し、発生された直流電源を第1インバータ部103及び第2インバータ部105にそれぞれ印加する。
【0030】
一方、制御部101は、商用交流電源の電圧の入力を受けて商用交流電源の電圧変動率を感知し、電圧変動率を補償するための電圧補償信号を第1インバータ部103及び第2インバータ部105にそれぞれ入力する。例えば、予め決定した基準電圧値が220ボルト(V)のとき、商用交流電圧が11V上昇したと仮定すると、電圧変動率は5%(11V)上昇し、231Vになる。このとき、制御部101は、電圧変動率(5%=11V)を減少させるための電圧補償信号を第1インバータ部103及び第2インバータ部105にそれぞれ入力する。これは、電圧変動率(5%)を補償しないと、マグネトロン14を動作させるフィラメント(マグネトロン14のカソード)に流れる電流が増加してマグネトロン14の寿命が短縮するためである。
【0031】
その後、第1インバータ部103及び第2インバータ部105は、制御部101の電圧補償信号によって、整流平滑部102により発生された直流電圧を周波数を可変することで直流電圧を一定の交流電圧に変換し、変換された一定の交流電圧を第1変圧部104及び第2変圧部106にそれぞれ出力する。例えば、第1インバータ部103及び第2インバータ部105は、電圧変動率(5%)を補償するため、即ち、11Vの交流電圧を減少させるため、整流平滑部102により発生された直流電圧を周波数を増加させることで直流電圧を220Vの交流電圧に変換し、変換された一定の交流電圧(220V)を第1変圧部104及び第2変圧部106にそれぞれ供給する。
【0032】
その後、第1変圧部104は、第1インバータ部103から出力された一定の交流電圧により、予め設定した巻線数に比例した一定の電圧及び電流を誘導し、誘導された一定の電圧及び電流をマグネトロン14のフィラメントに供給する。例えば、マグネトロン14のフィラメントに印加される電圧は3V、流れる電流は10アンペア(A)が好ましいので、第1変圧部104は、第1インバータ部103から出力された一定の交流電圧(220V)の入力を受けて3Vの一定の電圧及び10Aの一定の電流を発生し、発生された一定の電圧及び電流をマグネトロン14のフィラメントに供給する。このとき、第1変圧部104の巻線数は、220Vの交流電圧の入力を受けて3Vの電圧及び10Aの電流が発生するように設定されることが好ましい。且つ、マグネトロン14のフィラメント(マグネトロン14のカソード)に3Vの電圧及び10Aの電流が供給されるには、マグネトロン14のアノード及びカソードの両端に4kVの高電圧の直流電圧を印加することが好ましい。即ち、本発明は、商用交流電源の変動率を感知し、商用交流電源の変動率を補償して、マグネトロン14のフィラメントに常に一定の発振電流(10A)を流すことで、マグネトロン14の寿命を延長させることができる。
【0033】
一方、第2変圧部106は、第2インバータ部105から出力された一定の交流電圧(AC 220V)により、予め設定した巻線数に比例した一定の交流電圧(例えば、AC 380V〜400V)を誘導し、誘導された一定の交流電圧(例えば、AC 380V〜400V)を高電圧発生器200に入力する。その後、高電圧発生器200は、第2変圧部106から出力された一定の交流電圧(例えば、AC 380V〜400V)を直流成分の高電圧に変換し、直流成分の高電圧(例えば、4kV)をマグネトロン14に印加する。
【0034】
その後、マグネトロン14は、高電圧の直流電源の入力を受けてマイクロ波を発生し、マイクロ波は、ウェーブガイド16を通して無電極電球15に誘導される。
【0035】
その後、無電極電球15は、誘導されたマイクロ波により光を発生し、その光を、反射器18により前方に放射する。
【0036】
以上説明したように、本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置及びその電源制御方法によれば、入力電圧の変動率を補償してマグネトロンのフィラメントに流れる発振電流を一定に維持するので、マグネトロンの寿命が延長されるという効果がある。即ち、入力交流電圧が変動してマグネトロンのフィラメントに供給される発振電流が可変されたとき、入力交流電圧の変動率を補償してマグネトロンに供給される電圧及び電流を一定に維持するので、マグネトロンの寿命を延長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0037】
【図1】本発明に係るマイクロ波を利用した無電極照明装置のブロック構成図である。
【図2】従来のマイクロ波を利用した無電極照明装置のブロック構成図である。
【図3】従来の高電圧発生器の倍電圧部の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【0038】
10 電源部
11 冷却部
12、101 制御部
13 高電圧発生器
14 マグネトロン
15 無電極電球
16 ウェーブガイド
17 共振器
18 反射器
100 電源制御部
102 整流平滑部
103 第1インバータ部
104 第1変圧部
105 第2インバータ部
106 第2変圧部
200 高電圧発生器




 

 


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