JP2002231490A - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、スイッチング要素
の制御により直流電圧をスイッチングして高周波電力に
変換するインバータ回路を用い、その共振動作により放
電灯を点灯させる放電灯点灯装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp lighting device which uses an inverter circuit for converting a DC voltage into high frequency power by controlling a switching element and lighting the discharge lamp by its resonance operation.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、放電灯点灯装置において、放
電灯の調光制御のために、放電灯に流れる電流を検出
し、又は、直流電源とインバータとの間に挿入した抵抗
に流れる電流を検出し、その検出結果をフィードバック
することが知られている（例えば、特開平９−２５１８
９９号、特開平１１−１４４８８８号、特開平５−１８
２７８３号公報等参照）。2. Description of the Related Art Conventionally, a discharge lamp lighting device detects a current flowing through a discharge lamp or controls a current flowing through a resistor inserted between a DC power supply and an inverter for dimming control of the discharge lamp. It is known to detect and feed back the detection result (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-2518).
No. 99, JP-A-11-144888, JP-A-5-18
No. 2783).
【０００３】この種、インバータ方式の放電灯点灯装置
について図７を参照して説明する。放電灯点灯装置は、
交流電源ＡＣをダイオードブリッジＤＢ及びコンデンサ
Ｃ１により整流、平滑して直流電源を得て、この直流電
圧が印加されたハーフブリッジ構成のスイッチング素子
Ｑ１，Ｑ２を含むインバータ回路１０により高周波電力
を得て、この高周波電力を負荷である放電灯（蛍光灯）
２１を含む負荷回路２０に供給することで放電灯を点灯
させるものである。インバータ回路１０は、スイッチン
グ素子Ｑ１，Ｑ２を制御部２５により交互にスイッチン
グさせて、インダクタＬ１、コンデンサＣ２，Ｃ３、及
び負荷で構成される回路を共振動作させることにより高
周波電力を得る。制御部２５は、調光回路３０よりの調
光信号によって負荷への電力を制御するために、スイッ
チング素子Ｑ２に直列に挿入された抵抗Ｒ１により該素
子に流れる共振電流を検出し、その検出値をフィードバ
ック端子Ｆ／Ｂ（以下、Ｆ／Ｂ端子と記す）にフィード
バックしている。[0003] An inverter-type discharge lamp lighting device of this type will be described with reference to FIG. The discharge lamp lighting device is
The AC power supply AC is rectified and smoothed by the diode bridge DB and the capacitor C1 to obtain a DC power supply, and the inverter circuit 10 including the half-bridge switching elements Q1 and Q2 to which the DC voltage is applied obtains high-frequency power. This high-frequency power is used as a discharge lamp (fluorescent lamp)
The discharge lamp is turned on by supplying the discharge lamp to a load circuit 20 including the power supply 21. The inverter circuit 10 alternately switches the switching elements Q1 and Q2 by the control unit 25, and obtains high-frequency power by causing a circuit including the inductor L1, the capacitors C2 and C3, and the load to perform a resonance operation. The control unit 25 detects a resonance current flowing through the switching element Q2 by using a resistor R1 inserted in series with the switching element Q2 in order to control the power to the load according to the dimming signal from the dimming circuit 30. Is fed back to a feedback terminal F / B (hereinafter, referred to as an F / B terminal).
【０００４】制御部２５は、共振電流を検出して生成さ
れたフィードバック信号が調光（Dimming）信号に合致
しているかを監視して、所定の調光レベルの光となるよ
うに負荷への供給電力を制御するものであり、図８に示
すように、調光信号とフィードバック信号とが入力され
るオペアンプ２６、発振器２８、この発振器２８の出力
に基づきスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲート信号を生
成するドライバ部２９等から構成される。The control unit 25 detects whether the feedback signal generated by detecting the resonance current matches the dimming signal, and supplies the load to the load so that the light has a predetermined dimming level. As shown in FIG. 8, an operational amplifier 26 to which a dimming signal and a feedback signal are input, an oscillator 28, and gate signals for the switching elements Q1 and Q2 are generated based on the output of the oscillator 28. And a driver unit 29 for performing the operation.
【０００５】図９に上記調光信号を示す。同図におい
て、横軸は調光レベル、縦軸は調光信号電圧である。調
光信号は、定格点灯（図示のＦｕｌｌ点灯）時に最も高
く、最も低い調光（図示のＤｉｍ点灯）時に最も低い信
号とする。以下に、図８に示す制御部２５の動作を説明
する。フィードバック信号は最も共振電流が大きい時に
高い電圧が検出される。オペアンプ２６はフィードバッ
ク信号を調光信号の電圧に合わせるように動作するもの
である。オペアンプ２６の出力を反転させた電圧信号を
ミラー回路等でなる電圧−電流変換部２７で電流に変換
し、発振器２８（例えばμＰＣ４９４等）のＲＴ端子に
接続している。これにより、フィードバック信号が目標
値となる調光信号より低い場合、ＲＴ端子から引き抜か
れる電流が減少し、発振器２８の発振周波数は低くな
り、フィードバック信号が調光信号のレベルに達するま
でインバータ回路出力を上昇させようとする。逆に、フ
ィードバック信号電圧が調光信号よりも高い場合は、発
振器２８の発振周波数を上げてインバータ回路出力を制
限する。こうして、目標の出力に制御するものである。FIG. 9 shows the dimming signal. In the figure, the horizontal axis represents the dimming level, and the vertical axis represents the dimming signal voltage. The dimming signal is the highest signal during rated lighting (full lighting in the figure) and the lowest signal during the lowest dimming (dim lighting in the figure). The operation of the control unit 25 shown in FIG. 8 will be described below. A high voltage is detected as the feedback signal when the resonance current is the largest. The operational amplifier 26 operates to adjust the feedback signal to the voltage of the dimming signal. The voltage signal obtained by inverting the output of the operational amplifier 26 is converted into a current by a voltage-current converter 27 composed of a mirror circuit or the like, and is connected to an RT terminal of an oscillator 28 (for example, μPC494). Thus, when the feedback signal is lower than the dimming signal that is the target value, the current drawn from the RT terminal decreases, the oscillation frequency of the oscillator 28 decreases, and the output of the inverter circuit becomes lower until the feedback signal reaches the level of the dimming signal. Try to raise. Conversely, when the feedback signal voltage is higher than the dimming signal, the oscillation frequency of the oscillator 28 is increased to limit the output of the inverter circuit. Thus, the output is controlled to the target.
【０００６】上記のような放電灯点灯装置は、負荷の出
力電圧が高い場合は勿論のこと、インバータ回路の出力
を絞っていっても、ちらつき等の不具合が生じ難いこと
から、優れた制御方式であると言える。しかし、この方
式では、負荷状態検出のために、抵抗Ｒ１によって共振
電流をモニタしているため、発熱のため電力ロスが大き
くなる欠点を持つ。この電力ロスを低減するため、抵抗
Ｒ１の抵抗値を下げると、制御部のＦ／Ｂ端子に与えら
れるフィードバック信号自体の電圧も低くなり、連続的
に調光させる場合に、定格出力時と調光出力時との差が
小さくなる。調光信号に対するフィードバック信号の変
化が小さくなればなるほど、出力制御の回路構成に制約
条件が大きくなっていく。この制約条件とは、例えば、
オペアンプのオフセット電圧等である。そればかりか、
制御部の外来ノイズに対するマージンが減少し、誤作動
を引き起こす原因となる。The above-described discharge lamp lighting device has an excellent control method because, not only when the output voltage of the load is high, but also when the output of the inverter circuit is narrowed, problems such as flicker do not easily occur. It can be said that However, in this method, the resonance current is monitored by the resistor R1 in order to detect the load state. When the resistance value of the resistor R1 is reduced to reduce the power loss, the voltage of the feedback signal itself supplied to the F / B terminal of the control unit is also reduced. The difference from the light output is small. The smaller the change of the feedback signal with respect to the dimming signal, the greater the constraint on the circuit configuration of the output control. This constraint, for example,
This is the offset voltage of the operational amplifier. Not only that,
The margin of the control unit against external noise is reduced, which causes a malfunction.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の問題点を解消するものであり、簡単な回路構成
でもって負荷状態検出のための電力ロスを抑えることが
可能な放電灯点灯装置を提供し、また、連続的な調光制
御を行う場合に、フィードバック信号の変化幅を大きく
取れ、負荷状態を精度良く検出することができることか
ら、外来ノイズ等によって誤動作を起こすことがなく、
幅広い連続調光を可能とする放電灯点灯装置を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and has a simple circuit configuration to suppress a power loss for detecting a load state. When a lighting device is provided and continuous dimming control is performed, a large change width of a feedback signal can be obtained and a load state can be accurately detected, so that a malfunction due to external noise or the like does not occur. ,
It is an object of the present invention to provide a discharge lamp lighting device that enables a wide range of continuous dimming.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、スイッチング要素を含み
直流電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と、こ
のインバータ回路の高周波電力を受けて放電灯を点灯さ
せる負荷回路と、この負荷の状態を検出する検出回路
と、この検出回路からの負荷状態検出信号を受けて前記
スイッチング要素をオンオフ制御する制御部とを備えた
放電灯点灯装置において、前記検出回路は、前記放電灯
に直列的に接続されるコンデンサを有し、このコンデン
サの電圧により放電灯の状態を検出し負荷状態検出信号
を出力するように構成したものである。In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit including a switching element for converting a DC voltage to a high frequency voltage, and receiving the high frequency power of the inverter circuit. Discharge lamp lighting device, comprising: a load circuit for lighting a discharge lamp, a detection circuit for detecting a state of the load, and a control unit for receiving a load state detection signal from the detection circuit and controlling on / off of the switching element. Wherein the detection circuit has a capacitor connected in series to the discharge lamp, and detects a state of the discharge lamp based on a voltage of the capacitor and outputs a load state detection signal.
【０００９】上記構成においては、インバータ回路のス
イッチング要素を制御部によりスイッチング制御して負
荷回路との間で共振動作させることにより、直流電圧か
ら高周波電力を得て、放電灯を点灯させる。このとき、
制御部は、検出回路により検出した負荷状態検出信号を
受けてスイッチング要素をオンオフ制御する。ここに、
負荷状態の検出信号は、放電灯に直列的に接続されたコ
ンデンサの両端電圧より生成する。このコンデンサは、
ＤＣカットと一部共振に寄与することで、従来の抵抗に
よる共振電流モニタの構成に比べて、電力損失が抑えら
れる。また、放電灯を連続的に調光する場合に、大きな
検出信号差を得ることが可能となる。In the above configuration, the switching element of the inverter circuit is subjected to switching control by the control unit to perform a resonance operation with the load circuit, thereby obtaining high-frequency power from the DC voltage and lighting the discharge lamp. At this time,
The control unit controls on / off of the switching element in response to the load state detection signal detected by the detection circuit. here,
The load state detection signal is generated from the voltage across a capacitor connected in series to the discharge lamp. This capacitor is
By contributing to DC cut and partial resonance, power loss can be suppressed as compared with a conventional configuration of a resonance current monitor using a resistor. In addition, when the discharge lamp is continuously dimmed, it is possible to obtain a large detection signal difference.
【００１０】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の放電灯点灯装置において、コンデンサは、インバータ
回路の共振に寄与する容量値を持つものである。この構
成においては、コンデンサをインバータ回路の共振動作
と負荷状態検出に兼用することができる。According to a second aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the capacitor has a capacitance value that contributes to resonance of the inverter circuit. In this configuration, the capacitor can be used for both the resonance operation of the inverter circuit and the load state detection.
【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の放電灯点灯装置において、制御部は、放電灯を調光す
る場合に、その調光信号と前記負荷状態検出信号とを比
較してインバータ回路を制御するものである。この構成
においては、連続的な調光状態で大きな負荷状態検出信
号差が得られることから、変化幅の大きい調光信号値を
使用でき、制御回路の構成が容易となる。According to a third aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, when dimming the discharge lamp, the control unit compares the dimming signal with the load state detection signal. To control the inverter circuit. In this configuration, since a large load state detection signal difference can be obtained in a continuous dimming state, a dimming signal value having a large change width can be used, and the configuration of the control circuit is simplified.
【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の放電灯点灯装置において、制御部は、放電灯の光出力
を低下させた調光時に、パルス状の電圧が負荷に印加さ
れるように構成されているものである。この構成におい
ては、負荷への出力が最小で、最も放電灯が不安定な状
態の時に、最も高いパルス状電圧を負荷に印加すること
になって、負荷の光出力を制限しながら点灯を維持する
ことができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the control unit applies a pulse-like voltage to the load during dimming with the light output of the discharge lamp lowered. It is configured so that: In this configuration, when the output to the load is minimum and the discharge lamp is in the most unstable state, the highest pulse voltage is applied to the load, and the lighting is maintained while limiting the light output of the load. can do.
【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項１に記載
の放電灯点灯装置において、インバータ回路は、スイッ
チング要素のハーフブリッジ構成と共振用のインダクタ
及びコンデンサと、このコンデンサに並列に接続された
放電灯を含む負荷とを有し、この放電灯に直列的に接続
された負荷状態検出のためのコンデンサはカップリング
と共振用とを兼ねており、このコンデンサの両端電圧
は、放電灯の定格点灯時に直流分に高周波電圧が重畳し
た電圧となり、調光点灯時にリップル分の少ない直流電
圧となるものである。この構成においては、コンデンサ
の両端電圧を平滑すると、定格点灯から調光点灯時に検
出できる電圧幅は、従来に比べて大きなものとなり、放
電灯の調光状態を大きなレンジで検出可能で、検出のた
めの電力損失が少なく、かつノイズに強い検出信号が得
られる。According to a fifth aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the inverter circuit is connected in parallel to the half bridge configuration of the switching element, an inductor and a capacitor for resonance, and the capacitor. A load including a discharge lamp connected in series with the discharge lamp, and a capacitor for detecting a load state connected in series to the discharge lamp serves as both a coupling and a resonance. At the time of rated lighting, a high frequency voltage is superimposed on a DC component, and at the time of dimming lighting, a DC voltage with little ripple is obtained. In this configuration, when the voltage across the capacitor is smoothed, the voltage range that can be detected from rated lighting to dimming lighting becomes larger than before, and the dimming state of the discharge lamp can be detected in a large range. Signal loss is small and a detection signal resistant to noise is obtained.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明の
一実施形態による放電灯点灯装置について図面を参照し
て説明する。図１は第１実施形態による放電灯点灯装置
の構成を示す。放電灯点灯装置は、ＦＥＴ等のスイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２を含むインバータ回路１０と、この
インバータ回路１０のスイッチング素子Ｑ２に並列に接
続され、共振回路を構成する回路素子及び負荷である放
電灯２１を含む負荷回路２０と、スイッチング素子Ｑ
１，Ｑ２を制御する制御部２５と、調光回路３０とを備
える。インバータ回路１０は、本例ではハーフブリッジ
構成とされ、交流電源ＡＣをダイオードブリッジＤＢ及
びコンデンサＣ１により整流、平滑して得られた直流電
源（ＤＣ）による直流電圧が印加され、スイッチング素
子Ｑ１，Ｑ２を交互にスイッチングすることで共振回路
を共振動作させ、高周波電力を得て、その高周波電力を
放電灯２１に供給することで放電灯を点灯させるもので
ある。(First Embodiment) A discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of the discharge lamp lighting device according to the first embodiment. The discharge lamp lighting device includes an inverter circuit 10 including switching elements Q1 and Q2 such as FETs, and a discharge lamp 21 which is connected in parallel with the switching element Q2 of the inverter circuit 10 and constitutes a resonance circuit and a load. Including the load circuit 20 and the switching element Q
1, a control unit 25 for controlling Q2, and a dimming circuit 30. The inverter circuit 10 has a half-bridge configuration in this example. A DC voltage is applied from a DC power supply (DC) obtained by rectifying and smoothing the AC power supply AC by a diode bridge DB and a capacitor C1, and the switching elements Q1, Q2 Are alternately switched to cause the resonance circuit to perform a resonance operation, obtain high-frequency power, and supply the high-frequency power to the discharge lamp 21 to turn on the discharge lamp.
【００１５】共振回路を構成する回路素子は、スイッチ
ング素子Ｑ１，Ｑ２の接続点とＧＮＤとの間に、互いに
直列に接続されたチョークコイル等でなるインダクタＬ
１とコンデンサＣ３とから構成され、このコンデンサＣ
３に並列に放電灯２１が接続されている。さらに、本発
明の特徴とする負荷状態検出のための検出回路として、
放電灯２１に直列的にコンデンサＣ２が接続されてい
る。放電灯２１の両端に位置するフィラメントには、予
熱電源２２が接続される。制御部２５は、負荷状態検出
用のコンデンサＣ２の両端電圧の検出値がフィードバッ
クされるＦ／Ｂ端子を有し、このＦ／Ｂ端子への負荷状
態検出信号が調光回路３０からの調光信号に合致してい
るかを比較して、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２をスイッ
チングするためのゲート信号を生成し、もって、負荷へ
の供給電力を制御するものである。コンデンサＣ２両端
電圧検出のための回路は、コンデンサＣ４，Ｃ５、ダイ
オードＤ１，Ｄ２、抵抗Ｒ２，Ｒ３から成り、ピーク間
電圧の平滑を行なうＶｐ−ｐ平滑回路２３を用いてい
る。A circuit element constituting the resonance circuit is an inductor L such as a choke coil connected in series between the connection point of the switching elements Q1 and Q2 and GND.
1 and a capacitor C3.
A discharge lamp 21 is connected in parallel with 3. Further, as a detection circuit for detecting the load state characterized by the present invention,
A capacitor C2 is connected to the discharge lamp 21 in series. Preheating power supplies 22 are connected to the filaments located at both ends of the discharge lamp 21. The control unit 25 has an F / B terminal to which a detected value of the voltage between both ends of the load state detecting capacitor C2 is fed back. The load state detection signal to the F / B terminal receives the dimming from the dimming circuit 30. It compares the signal with a signal, generates a gate signal for switching the switching elements Q1 and Q2, and controls the power supplied to the load. The circuit for detecting the voltage across the capacitor C2 is composed of capacitors C4 and C5, diodes D1 and D2, resistors R2 and R3, and uses a Vp-p smoothing circuit 23 for smoothing the peak-to-peak voltage.
【００１６】上記放電灯２１に直列に挿入されたコンデ
ンサＣ２は、カップリングコンデンサと共振コンデンサ
を兼ねたものであり、負荷のインピーダンスが小さい
時、すなわち、定格点灯時には、リアクトルＬ１，コン
デンサＣ３，負荷２１、コンデンサＣ２で構成される共
振に寄与するために、コンデンサＣ２両端の電圧は、図
２（ａ）に示すように、ＤＣ／２電圧に高周波電圧が重
畳された電圧となり、また、負荷のインピーダンスが大
きい時、すなわち調光（Ｄｉｍ）点灯時には、コンデン
サＣ２を介して流れる電流が制限されるため、図２
（ｂ）に示すように、略ＤＣ／２電圧のリップルの少な
い直流電圧となる。The capacitor C2 inserted in series with the discharge lamp 21 serves as both a coupling capacitor and a resonance capacitor. When the load impedance is small, that is, at the time of rated lighting, the reactor L1, the capacitor C3, and the load 21. To contribute to the resonance constituted by the capacitor C2, the voltage across the capacitor C2 becomes a voltage obtained by superimposing a high-frequency voltage on a DC / 2 voltage as shown in FIG. When the impedance is large, that is, when the dimming (Dim) is turned on, the current flowing through the capacitor C2 is limited.
As shown in (b), the DC voltage is substantially DC / 2 and has a small ripple.
【００１７】このコンデンサＣ２両端の電圧をＶｐ−ｐ
平滑回路２３で平滑すると、定格点灯時の電圧は、従来
例で定格点灯から調光点灯時に検出できる電圧幅よりも
大きな幅でランプの調光状態を検出してくることが可能
であり、なおかつ、検出経路での電力損失が極めて少な
いという特徴が得られる。すなわち、前出の問題点であ
る検出電圧の幅を大きく取ることが可能となり、しかも
検出回路での電力損失が少なく、ノイズに強い検出信号
を得ることができる。The voltage across the capacitor C2 is Vp-p
When smoothing is performed by the smoothing circuit 23, the voltage at the time of rated lighting can detect the dimming state of the lamp with a larger width than the voltage range that can be detected at the time of rated lighting and dimming lighting in the conventional example, and And the characteristic that the power loss in the detection path is extremely small. That is, it is possible to increase the width of the detection voltage, which is the above-described problem, and furthermore, it is possible to obtain a detection signal that has less power loss in the detection circuit and is resistant to noise.
【００１８】（第２実施形態）図３は第２実施形態によ
る放電灯点灯装置の構成を示す。この実施形態におい
て、上述第１の実施形態と相違する点は、コンデンサＣ
３に並列に高周波トランスＴ１の１次巻線が接続され、
その２次巻線側に放電灯２１が設けられていることであ
る。１次巻線に直列に負荷状態検出用のコンデンサＣ２
が挿入されている。本実施形態は、高電圧、高出力の放
電灯（例えば、２重環型蛍光灯）において深い調光レベ
ルを達成するものである。例えば、ランプ電流が５０〜
１００ｍＡの範囲で調光することができる。深い調光レ
ベルで放電灯の周囲温度特性など外的要因に対しても安
定した状態を得るためには、放電灯の持つランプ電圧Ｖ
とランプ電流ＩのＶ−Ｉ特性と、共振回路を含めたイン
バータ回路の出力電圧と出力電流との特性から得られる
垂下特性とが交差し交点を持つように、共振回路の共振
インダクタと共振コンデンサとを定数設定する必要があ
る。(Second Embodiment) FIG. 3 shows a configuration of a discharge lamp lighting device according to a second embodiment. This embodiment differs from the first embodiment in that the capacitor C
3, the primary winding of the high-frequency transformer T1 is connected in parallel,
The discharge lamp 21 is provided on the secondary winding side. Capacitor C2 for detecting the load state in series with the primary winding
Is inserted. This embodiment achieves a deep dimming level in a high-voltage, high-output discharge lamp (for example, a double-ring fluorescent lamp). For example, if the lamp current is 50-
Dimming can be performed in a range of 100 mA. In order to obtain a stable state against external factors such as ambient temperature characteristics of the discharge lamp at a deep dimming level, the lamp voltage V
And the VI characteristics of the lamp current I and the drooping characteristics obtained from the characteristics of the output voltage and the output current of the inverter circuit including the resonance circuit intersect and have a point of intersection. It is necessary to set a constant to
【００１９】ところが、前記設定された共振回路で定格
点灯させると、インダクタンス値の増大によるバラスト
チョークの大型化と無効電流による回路での電力損失の
増加を無視できなくなる。そこで、減流要素をある程度
確保して、定格点灯時のランプ電流を確保しようとすれ
ば、電源電圧を上昇させるか、別共振にて定格点灯を確
保しなければならない。しかし、電源電圧を上昇させる
と、スイッチング素子の定格をそれに合わせて設計しな
ければならず、スイッチング損失を考えると不利であ
る。However, when the rated lighting is performed by the set resonance circuit, the ballast choke is increased in size due to the increase in the inductance value and the power loss in the circuit due to the reactive current cannot be ignored. Therefore, in order to secure the lamp current at the time of rated lighting by securing a certain amount of the current reducing element, it is necessary to increase the power supply voltage or secure the rated lighting by another resonance. However, when the power supply voltage is increased, the rating of the switching element must be designed in accordance with it, which is disadvantageous in consideration of switching loss.
【００２０】そこで、本実施形態では、別共振にて定格
点灯時のランプ電流を確保するものとし、インダクタＬ
１，コンデンサＣ３による負荷開放時の共振カーブと、
リアクトルＬ１，コンデンサＣ２による負荷短絡時の共
振カーブの２つの共振カーブを利用することにより、あ
る周波数の幅の中で所定の定格出力が得られるようにし
た。ここに、周波数が低過ぎると、ノイズの増大、リモ
ートコントロール信号の阻害という悪影響があり、周波
数が高過ぎると、スイッチング素子へのゲート信号が急
峻になることから、ノイズが増大する。Therefore, in the present embodiment, it is assumed that the lamp current at the time of the rated lighting is secured by another resonance, and the inductor L
1, a resonance curve when the load is released by the capacitor C3,
A predetermined rated output can be obtained within a certain frequency range by using two resonance curves, that is, a resonance curve when a load is short-circuited by the reactor L1 and the capacitor C2. Here, if the frequency is too low, there is an adverse effect that noise is increased and a remote control signal is obstructed. If the frequency is too high, a gate signal to the switching element becomes steep, so that noise is increased.
【００２１】また、上述第１実施形態と同様に、コンデ
ンサＣ２として、これが共振に寄与する容量を持つもの
を選択することによって、その両端の共振電圧を検出し
て負荷状態のフィードバック検出することが可能にな
る。As in the first embodiment, by selecting a capacitor having a capacity that contributes to resonance as the capacitor C2, it is possible to detect the resonance voltage at both ends of the capacitor C2 and perform feedback detection of the load state. Will be possible.
【００２２】（第３実施形態）図４は第３実施形態によ
る放電灯点灯装置の構成を示す。この実施形態におい
て、上述第２実施形態と相違する点は、調光回路３５か
ら、ある一定の周波数のデューティ（Ｄｕｔｙ）を変化
させた調光信号を出力するものとし、深い調光（調光範
囲の広い）点灯を実現するものである。上述の第２実施
形態において、高出力，高電圧のランプの調光に関する
問題点を説明したが、更に、低光束での調光状態を安定
させる手法として、放電灯にパルス状の電圧を印加する
方法がある。本実施形態では、調光信号のデューティ比
を利用して、簡単な構成によりパルス状の電圧を負荷に
印加することができるようにしている。(Third Embodiment) FIG. 4 shows a configuration of a discharge lamp lighting device according to a third embodiment. This embodiment is different from the above-described second embodiment in that the dimming circuit 35 outputs a dimming signal of a certain frequency with a changed duty (Duty). (Wide range) lighting. In the above-described second embodiment, a problem relating to dimming of a high-output, high-voltage lamp has been described. Further, as a method of stabilizing a dimming state with a low luminous flux, a pulsed voltage is applied to a discharge lamp. There is a way to do that. In the present embodiment, a pulse-like voltage can be applied to the load with a simple configuration using the duty ratio of the dimming signal.
【００２３】図５は第３実施形態におけるパルス状電圧
を生成する制御部２５の具体例を、図６はその各部の電
圧波形を示す。制御部２５は、調光回路３５から一定の
周波数でＨ／Ｌを繰り返すデューティ信号で形成された
調光信号を受けるトランジスタＱ１１、コンデンサＣ１
１等を含むデューティ／ＤＣ変換部と、そのＤＣ出力に
よって発振周波数を変える発振器２８とから構成され
る。FIG. 5 shows a specific example of the control section 25 for generating a pulse-like voltage in the third embodiment, and FIG. 6 shows the voltage waveform of each section. The control unit 25 includes a transistor Q11 that receives a dimming signal formed of a duty signal that repeats H / L at a constant frequency from the dimming circuit 35, a capacitor C1.
The DC / DC converter includes a duty / DC conversion unit including 1 and an oscillator 28 that changes the oscillation frequency according to the DC output.
【００２４】この制御部２５の動作を説明する。ここ
に、調光信号のオンデューティ比が５０％を調光最下
限、０％を定格点灯に設定する。図６（ａ）（ｂ）
（ｃ）はオンデューティ比が５０％の時の調光信号、
（Ａ）点電圧波形、負荷電圧波形をそれぞれ示し、
（ｄ）（ｅ）（ｆ）はオンデューティ比が１０％の時の
各電圧波形を示す。デューティ／ＤＣ変換部におけるト
ランジスタＱ１１は、調光信号のオンデューティに伴
い、オン／オフを繰り返す。トランジスタＱ１１がオン
したとき、抵抗Ｒ１２を介してコンデンサＣ１１の充電
電荷を放電し、オフしたとき、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２を介
してコンデンサＣ１１を充電する。The operation of the control unit 25 will be described. Here, the on-duty ratio of the dimming signal is set to 50% as the lowest dimming limit, and 0% is set to rated lighting. FIGS. 6A and 6B
(C) is a dimming signal when the on-duty ratio is 50%,
(A) shows a point voltage waveform and a load voltage waveform, respectively.
(D), (e), and (f) show respective voltage waveforms when the on-duty ratio is 10%. The transistor Q11 in the duty / DC converter repeats on / off with the on-duty of the dimming signal. When the transistor Q11 is turned on, the charge of the capacitor C11 is discharged via the resistor R12, and when it is turned off, the capacitor C11 is charged via the resistors R11 and R12.
【００２５】発振器２８は、Ｖｉｎ端子すなわち（Ａ）
点の電圧によって出力周波数が変わるものであり、Ｖｉ
ｎ端子が高い時は高い周波数の制御信号を出力し、低い
時は低い周波数の制御信号を出力する。この制御信号
は、インバータ回路のスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２のゲ
ート信号である。抵抗Ｒ１３，Ｒ１４による電源Ｖｃｃ
の分圧電圧は、（Ａ）点の電圧の最低電圧を補償するも
のである。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３とコンデンサＣ
１１によって決定される時定数により、コンデンサＣ１
１で平滑される電圧が決定されるが、ここでは、パルス
状の電圧高さを確保するために時定数を小さく設定して
おく。The oscillator 28 has a Vin terminal, that is, (A)
The output frequency changes according to the voltage at the point.
When the n terminal is high, it outputs a high frequency control signal, and when it is low, it outputs a low frequency control signal. This control signal is a gate signal of the switching elements Q1 and Q2 of the inverter circuit. Power supply Vcc by resistors R13 and R14
Is a voltage for compensating the lowest voltage of the voltage at the point (A). Resistors R11, R12, R13 and capacitor C
11, the capacitor C1
The voltage to be smoothed is determined by 1, but here, the time constant is set small in order to secure a pulse-like voltage height.
【００２６】調光信号のオンデューティ比が５０％の時
に、コンデンサＣ１１の電圧が最も高く、発信器２８の
出力周波数は高くなり、その結果、負荷電圧はリップル
が大きく、高いパルス状電圧となる。一方、オンデュー
ティ比が０％（定格点灯）の時は、（Ａ）点の電圧は抵
抗Ｒ１３，Ｒ１４で決定される電圧で最も低く、負荷電
圧はリップルがほとんど無い条件となる。このことか
ら、負荷である放電灯２１への出力が最小であり最もラ
ンプが不安定な状態のときに、最も高いパルス状電圧を
負荷に印加することができ、放電灯２１の光出力を制限
しながら確実に点灯維持を保持することができる。ま
た、点灯維持が比較的安定している定格点灯時には、パ
ルス状電圧を印加することなく点灯することが可能とな
る。When the on-duty ratio of the dimming signal is 50%, the voltage of the capacitor C11 is the highest, the output frequency of the oscillator 28 is high, and as a result, the load voltage has a large ripple and a high pulse voltage. . On the other hand, when the on-duty ratio is 0% (rated lighting), the voltage at the point (A) is the lowest voltage determined by the resistors R13 and R14, and the load voltage has almost no ripple. From this, it is possible to apply the highest pulsed voltage to the load when the output to the discharge lamp 21 as the load is the smallest and the lamp is most unstable, thereby limiting the light output of the discharge lamp 21. In this way, it is possible to reliably maintain the lighting. In addition, during rated lighting in which lighting maintenance is relatively stable, lighting can be performed without applying a pulse voltage.
【００２７】本実施形態によれば、負荷の不安定な点灯
状態を補助する目的で負荷にパルス状電圧を印加するこ
とにより、インバータ回路を共振動作させるインダクタ
を比較的小さな値で設定することが可能となり、部品の
小型化及び電力ロスの低減を図ることが可能となる。ま
た、調光信号の周波数が、人間の目にちらつきを感じな
いレベルであれば、負荷に印加するパルス状電圧による
光出力の変化をちらつきとして感じることはない。ま
た、図５に示した制御部２５の抵抗Ｒ１２として、サー
ミスタ等の温度特性素子を用いれば、周囲温度が変化し
た場合に、パルス条件を変えて、各温度で最適なパルス
を負荷に印加することができる。According to the present embodiment, by applying a pulse voltage to the load for the purpose of assisting the unstable lighting state of the load, the inductor for causing the inverter circuit to resonate can be set at a relatively small value. This makes it possible to reduce the size of components and reduce power loss. Also, if the frequency of the dimming signal is at a level at which human eyes do not perceive flicker, a change in optical output due to the pulsed voltage applied to the load will not be perceived as flicker. Also, if a temperature characteristic element such as a thermistor is used as the resistor R12 of the control unit 25 shown in FIG. 5, when the ambient temperature changes, the pulse conditions are changed, and the optimum pulse is applied to the load at each temperature. be able to.
【００２８】なお、本発明は、上記実施形態の構成に限
られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可
能である。例えば、インバータ回路は、上記のようなハ
ーフブリッジ構成に限られず、各種の構成を採用するこ
とが可能である。また、上記実施形態では、いずれも放
電灯を調光制御するものとして、調光信号と負荷状態検
出信号とを比較してフィードバック制御するものを示し
たが、調光制御を行わない形態においても本発明は適用
可能である。また、スイッチング素子としては、複数の
半導体素子がモジュール化されたデバイス等であっても
よく、本請求項では、それらを総称してスイッチング要
素と称している。The present invention is not limited to the configuration of the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the inverter circuit is not limited to the half-bridge configuration as described above, and various configurations can be adopted. Further, in the above embodiments, the dimming control of the discharge lamp is performed, and the dimming signal is compared with the load state detection signal to perform the feedback control. However, the dimming control may not be performed. The present invention is applicable. Further, the switching element may be a device in which a plurality of semiconductor elements are modularized, and in the claims, they are collectively referred to as a switching element.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、放電灯に直列的に接続されたコンデンサの両端電圧
より負荷状態の検出信号を生成し、それによりスイッチ
ング要素をオンオフ制御するようにしたので、従来の抵
抗による共振電流モニタの構成に比べて、比較的簡単な
回路構成でもって、負荷状態検出のための電力損失が抑
えられる。また、放電灯を連続的に調光する場合に、大
きな検出信号差を得ることが可能で、外来ノイズ等によ
って誤動作を起こすことがなく、幅広い連続調光が可能
となる。As described above, according to the first aspect of the present invention, a load state detection signal is generated from the voltage between both ends of a capacitor connected in series to a discharge lamp, and the switching element is turned on and off. As a result, the power loss for detecting the load state can be suppressed with a relatively simple circuit configuration as compared with the conventional configuration of the resonance current monitor using a resistor. In addition, when the discharge lamp is continuously dimmed, a large detection signal difference can be obtained, and a wide range of continuous dimming can be performed without causing malfunction due to external noise or the like.
【００３０】請求項２の発明によれば、上記コンデンサ
がインバータ回路の共振に寄与する容量値を持つことに
より、コンデンサをインバータ回路の共振動作と負荷状
態検出に兼用することができる。According to the second aspect of the present invention, since the capacitor has a capacitance value that contributes to the resonance of the inverter circuit, the capacitor can be used for both the resonance operation of the inverter circuit and the detection of the load state.
【００３１】請求項３の発明によれば、連続的な調光状
態で大きな負荷状態検出信号差が得られるので、制御が
容易、かつ、高精度に行なえる。According to the third aspect of the present invention, a large load state detection signal difference can be obtained in a continuous dimming state, so that control can be performed easily and with high accuracy.
【００３２】請求項４の発明によれば、低調光時にパル
ス状の電圧が負荷に印加されるようにしたので、放電灯
の点灯が不安定な状態時に点灯を確実に維持することが
できる。According to the fourth aspect of the present invention, the pulsed voltage is applied to the load at the time of low dimming, so that the lighting of the discharge lamp can be reliably maintained when the lighting of the discharge lamp is unstable.
【００３３】請求項５の発明によれば、放電灯に直列的
に接続された負荷状態検出用のコンデンサの両端電圧
は、放電灯の定格点灯時に直流分に高周波電圧が重畳し
た電圧となり、調光点灯時にリップル分の少ない直流電
圧となるので、コンデンサの両端電圧を平滑すること
で、定格点灯から調光点灯時に検出できる電圧幅が大き
くなり、ノイズに強い点灯制御が可能となる。According to the fifth aspect of the present invention, the voltage between both ends of the load state detecting capacitor connected in series to the discharge lamp becomes a voltage obtained by superimposing a high frequency voltage on a DC component at the time of rated lighting of the discharge lamp. Since a DC voltage with less ripple is obtained at the time of light lighting, by smoothing the voltage between both ends of the capacitor, a voltage width which can be detected at the time of rated lighting to dimming lighting becomes large, and lighting control resistant to noise can be performed.
【図１】 本発明の第１実施形態による放電灯点灯装置
の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 （ａ）は定格点灯時におけるコンデンサＣ２
両端電圧波形を示す図、（ｂ）は調光点灯時におけるコ
ンデンサＣ２両端電圧波形を示す図。FIG. 2A shows a capacitor C2 at the time of rated lighting.
The figure which shows the voltage waveform across both ends, (b) is the figure which shows the voltage waveform across capacitor C2 at the time of dimming lighting.
【図３】 本発明の第２実施形態による放電灯点灯装置
の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a second embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の第３実施形態による放電灯点灯装置
の構成図。FIG. 4 is a configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to a third embodiment of the present invention.
【図５】 第３実施形態での制御部２５の具体回路図。FIG. 5 is a specific circuit diagram of a control unit 25 according to the third embodiment.
【図６】 図５における各部電圧波形を示す図。FIG. 6 is a diagram showing voltage waveforms at various parts in FIG. 5;
【図７】 従来のインバータ方式放電灯点灯装置の構成
図。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional inverter-type discharge lamp lighting device.
【図８】 上記従来装置における制御部の構成図。FIG. 8 is a configuration diagram of a control unit in the conventional device.
【図９】 制御部に与える調光信号を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a dimming signal given to a control unit.
Ｑ１，Ｑ２ スイッチング素子 Ｃ２ コンデンサ（検出回路の構成要素） １０ インバータ回路 ２０ 負荷回路 ２１ 放電灯（負荷） ２５ 制御部 ３０，３５ 調光回路 Q1, Q2 Switching element C2 Capacitor (component of detection circuit) 10 Inverter circuit 20 Load circuit 21 Discharge lamp (load) 25 Control unit 30, 35 Light control circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤本 幸司 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 Ｆターム(参考） 3K098 CC23 CC41 CC56 CC62 CC70 DD22 DD37 EE14 EE32 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Koji Fujimoto 1048 Kazuma Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Works F-term (reference) 3K098 CC23 CC41 CC56 CC62 CC70 DD22 DD37 EE14 EE32
Claims (5)
波電圧に変換するインバータ回路と、 このインバータ回路の高周波電力を受けて放電灯を点灯
させる負荷回路と、 この負荷の状態を検出する検出回路と、 この検出回路からの負荷状態検出信号を受けて前記スイ
ッチング要素をオンオフ制御する制御部とを備えた放電
灯点灯装置において、 前記検出回路は、前記放電灯に直列的に接続されたコン
デンサを有し、このコンデンサの電圧により放電灯の状
態を検出し負荷状態検出信号を出力するように構成した
ことを特徴とする放電灯点灯装置。An inverter circuit that includes a switching element and converts a DC voltage to a high-frequency voltage; a load circuit that receives high-frequency power of the inverter circuit to light a discharge lamp; a detection circuit that detects a state of the load; A discharge lamp lighting device comprising: a control unit that receives a load state detection signal from the detection circuit and controls on / off of the switching element.The detection circuit has a capacitor connected in series to the discharge lamp. A discharge lamp lighting device configured to detect a state of the discharge lamp based on a voltage of the capacitor and output a load state detection signal.
の共振に寄与する容量値を持つことを特徴とする請求項
１に記載の放電灯点灯装置。2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the capacitor has a capacitance value that contributes to resonance of the inverter circuit.
に、その調光信号と前記負荷状態検出信号とを比較して
インバータ回路を制御することを特徴とする請求項１に
記載の放電灯点灯装置。3. The control unit according to claim 1, wherein, when dimming the discharge lamp, the control unit compares the dimming signal with the load state detection signal to control the inverter circuit. Discharge lamp lighting device.
せた調光時に、パルス状の電圧が負荷に印加されるよう
に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の放
電灯点灯装置。4. The control unit according to claim 1, wherein the control unit is configured to apply a pulse-like voltage to a load when dimming the light output of the discharge lamp. Discharge lamp lighting device.
素のハーフブリッジ構成と共振用のインダクタ及びコン
デンサと、このコンデンサに並列に接続された放電灯を
含む負荷とを有し、 前記放電灯に直列的に接続された負荷状態検出のための
コンデンサはカップリングと共振用とを兼ねており、こ
のコンデンサの両端電圧は、放電灯の定格点灯時に直流
分に高周波電圧が重畳した電圧となり、調光点灯時にリ
ップル分の少ない直流電圧となることを特徴とする請求
項１に記載の放電灯点灯装置。5. The inverter circuit has a half-bridge configuration of a switching element, an inductor and a capacitor for resonance, and a load including a discharge lamp connected in parallel to the capacitor, and is connected in series with the discharge lamp. The connected capacitor for detecting the load state is used for both coupling and resonance.The voltage across this capacitor is a voltage obtained by superimposing a high-frequency voltage on the DC component at the rated lighting of the discharge lamp. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the DC voltage is a DC voltage with little ripple.
Priority Applications (1)
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