JP2004111298A - High-pressure discharge lamp lighting device and lighting device - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high pressure discharge lamp lighting device that can start steadily a high pressure discharge lamp. <P>SOLUTION: Before a high voltage pulse is impressed on the high pressure discharge lamp 15, a high frequency higher than the no-load resonant frequency is impressed for a prescribed period, thereby a minute discharge is generated between an electrode of high pressure discharge lamp and an starting aid that is an opposing potential, thereby, the high pressure discharge lamp can be started steadily. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ回路により高圧放電ランプを点灯させる高圧放電ランプ点灯装置および照明装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の高圧放電ランプ点灯装置としては、たとえば特開２０００−５８２８４号公報に記載の構成が知られている。この特開２０００−５８２８４号公報に記載の高圧放電ランプ点灯装置は、電源に昇圧チョッパ回路を接続し、この昇圧チョッパ回路にインバータ回路を接続し、このインバータ回路により始動時には始動パルスを高圧放電ランプに印加し、始動、点灯させるものである。そして、始動時には高圧放電ランプの放電を開始させるため、放電開始電圧より高い電圧の始動パルスを高圧放電ランプに印加する必要があり、昇圧チョッパ回路の出力を最大にした状態でインバータ回路に電力を供給し、高圧放電ランプに始動パルスを印加している。
【０００３】
また、特開平７−２３０８８４号公報に記載の構成が知られている。この特開平７−２３０８８４号公報に記載の高圧放電灯点灯装置は、インバータ回路を備え、このインバータ回路にＬＣ共振回路を含み高圧放電ランプが接続される主回路を接続している。そして、高圧放電ランプの始動時には、ＬＣ共振回路の無負荷共振周波数近くの遅相領域でインバータ回路を動作させて始動パルスを発生し、高圧放電ランプが点灯すると高圧放電ランプが音響共鳴しない周波数以上でＬＣ共振回路の無負荷共振周波数より低い周波数に低下させる。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５８２８４号公報
【０００５】
【特許文献２】特開平７−２３０８８４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献１のようにチョッパ回路の出力を大きくしている状態で、インバータ回路により始動パルスを出力すると、チョッパ回路のストレスが大きくなりチョッパ回路を大型化する必要が生じる問題を有している。また、特許文献２のように、高圧放電ランプに高い始動電圧を印加させただけでは、高圧放電ランプの始動性にばらつきがあり点灯しない場合が生じてしまうことがあった。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたもので、高圧放電ランプを確実に始動できる高圧放電ランプ点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の高圧放電ランプ点灯装置は、電極および始動補助体を備え電極および始動補助体間に浮遊容量を有する高圧放電ランプが接続され、共振インダクタおよび共振コンデンサを有するＬＣ共振回路を含んでいる主回路と；この主回路が出力側に接続され、高圧放電ランプの始動時には、主回路の無負荷共振周波数より高い周波数で所定時間動作した後、主回路のＬＣ共振回路の無負荷時の共振周波数近傍で動作させて始動パルスを発生させ、高圧放電ランプの安定点灯時には２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚで動作させるインバータ回路と；を具備している
【０００９】
高圧放電ランプの始動時に、無負荷共振周波数よりも高い周波数で動作させる事によって、高圧放電ランプには、所定の電圧が一定期間印加される。この間に、高圧放電ランプの始動補助体と電極間に微小放電を生じさせ、初期電子を生じさせるとともに電極先端部に付着した薬品を蒸発させることができる。そうした後、高電圧の始動パルスを印加する事によって、高圧放電ランプの始動性を向上させる事ができる。なお、高圧放電ランプの無負荷共振周波数よりも高い周波数で動作させる時間は、０．２秒から２秒以内であることが好ましい。０．２秒より短いと高圧放電ランプが微小放電にいたってない場合があり確実に始動させる事ができない、また、２秒より長いと使用者に不快感を与える場合があるためである。
【００１０】
本発明によれば、高圧放電ランプに高電圧パルスを印加する前に無負荷共振周波数よりも高い周波数を所定期間印加することで高圧放電ランプの電極と対向電位である始動補助体との間で微小放電を生じさせることによって、確実に高圧放電ランプを始動させることができる。
【００１１】
請求項２の発明は請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置であって、高圧放電ランプ始動前の主回路が無負荷共振周波数より高い周波数で動作している所定時間の間のインバータ回路の出力電圧を検出して、高圧放電ランプの浮遊容量を算出して高圧放電ランプの種別を特定し、安定点灯時の投入電力を決定することを特徴とする。
【００１２】
本発明は、高圧放電ランプの浮遊容量をランプの定格電力などの特性によって予め異ならせておき、高圧放電ランプの始動前の無負荷共振周波数よりも高い周波数で動作させている所定期間内にこの高圧放電ランプに生じる電圧を検出することによって、高圧放電ランプの浮遊容量を測定し、高圧放電ランプの種別を判別し、適正な電力でランプを安定点灯する事ができるものである。このように高圧放電ランプの種別を検出した後、始動パルスを生じさせる周波数や、安定点灯時のランプ電力や点灯周波数を決定する事ができるため、さらに確実に始動させる事ができまた、安定点灯を行う事ができる。また、高圧放電ランプの種別によって異なる音響共鳴周波数も確実に避けて点灯を維持させることができるため、安定点灯がさらに可能となる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置であって、高圧放電ランプ始動前の所定時間のインバータ回路の出力電圧を検出して、高圧放電ランプの浮遊容量を算出して高圧放電ランプの種別を特定し、適合ランプと判別された場合のみ始動パルスを発生させることを特徴とする。
【００１４】
この高圧放電ランプ点灯装置に、負荷である高圧放電ランプ以外の物が接続される場合、例えば、電球のような適合しないランプが取り付けられた場合、またはランプが取り付けられていない無負荷の場合などが考えられる。このような場合、高圧放電ランプ点灯装置から始動パルスが発生すると適合しないランプが破損したりまた、始動パルスを何回も発生させてしまうとそれが雑音となったりする不具合を生じるおそれがある。
【００１５】
本発明によれば、始動パルスを発生させる前の段階で、高圧放電ランプの種別が特定できるため、さらに安全である。
【００１６】
請求項４記載の照明装置は、請求項１ないし３いずれか一記載の高圧放電ランプ点灯装置と；この高圧放電ランプ点灯装置で点灯される高圧放電ランプが取り付けられる器具本体とを具備したもので、それぞれの作用を奏する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置の第一実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１８】
図１は高圧放電ランプ点灯装置を示す回路図、図２はスポットライトを示す断面図、図３は高圧放電ランプの一部を切り欠いて示す側面図、図４は高圧放電ランプの発光管を切り欠いて示す側面図である。
【００１９】
図２に示すように、照明装置としてのスポットライト１は器具本体としてのスポットライト本体２を備え、このスポットライト本体２は天井などに取り付けられる天井取付部３を有し、この天井取付部３にアーム４が設けられている。また、アーム４には前面が開口し内部が中空なケース体５が取り付けられ、このケース体１の前面の開口に臨んでライト部６が設けられている。そして、このライト部６は、筒状の基体部７を有し、この基体部７の基端側には回転反射面が形成された反射体８が取り付けられ、この反射体８の基端側にはランプソケット１１が設けられ、基体部７の先端には開口を閉塞する前面ガラス１２が設けられている。さらに、ランプソケット１１にはたとえば２０Ｗセラミックメタルハライドランプなどの高圧放電ランプ１５が装着され、この高圧放電ランプ１５の先端部分には筒状の遮光体１６が間隙を介して取り付けられている。そして、このランプソケット１１には、スポットライト本体２とは別個で配設された図１に示す高圧放電ランプ点灯装置１８が電気的に接続される。
【００２０】
また、高圧放電ランプ１５は、図３に示すように、ランプ基体２１を有し、このランプ基体２１にはランプソケット１１に電気的および機械的に接続される口金２２が形成され、先端側には透光性を有する先端が円弧状に閉塞され内部が真空の筒状の外管２３を有している。そして、外管２３内には、発光管２４が収納されており、この発光管２４は透光性セラミック容器の放電容器２５を有し、この放電容器２５は断面がほぼ真円のほぼ球状の包囲部２６と、この包囲部２６の上下方向にそれぞれ曲面で連続して形成されたキャピラリといわれる小径筒部２７，２８が上下対称に形成されている。また、それぞれの小径筒部２７，２８の先端はシール３１，３２により閉塞され、小径筒部２７のシール３１には上部側の上部導入導体３３が挿入され、小径筒部２８のシール３２には下部側の下部導入導体３４が挿入されている。さらに、上部導入導体３３には口金２２に電気的に接続された外部接続端子３５が電気的に接続され、この外部接続端子３５は下側の小径筒部２８の周囲に巻回された始動補助体としての金属コイル３６に電気的に接続されるとともに、ゲッタ３７が支持されている。また、下部導入導体３４には上側の小径筒部２７の周囲に巻回された始動補助体としての金属コイル３８が電気的に接続され、下部導入導体３４も外部接続端子３５とは電気的に絶縁された状態で口金２２に電気的に接続されている。そして、電極４１，４４および金属コイル３６，３８などの間で浮遊容量を形成している。
【００２１】
さらに、放電容器２５の内部には、ネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）などの始動ガスを含む放電ガスが封入され、上側の小径筒部２７内には上部導入導体３３に電気的に接続された上部側の電極４１が取り付けられ、この電極４１は上部導入導体３３に接続された軸部４２および包囲部２６内に位置し軸部４２の先端に取り付けられたコイル部４３を有しており、一方、下側の小径筒部２８内には下部導入導体３４に電気的に接続された下側の電極４４が上部側の電極４１に対向して設けられ、この下部側の電極４４は下部導入導体３４に接続された軸部４５および包囲部２６内に位置し軸部４５の先端に取り付けられ上側のコイル部４３に対向する下側のコイル部４６を有している。そして、電極４１に対して極性の異なる金属コイル３６が対向し、電極４４に対しても同様に極性の異なる金属コイル３８が対向し、電極４１，４４および金属コイル３６，３８などの間で浮遊容量を形成している。
【００２２】
次に、高圧放電ランプ点灯装置１８を図１を参照して説明する。
【００２３】
まず、商用交流電源ｅにヒューズＦ、抵抗Ｒ１を介してノイズフィルタ回路５１が接続され、このノイズフィルタ回路５１はコンデンサＣ１およびトランスＴｒ１が接続されて形成され、整流および平滑機能を有する昇圧用のチョッパ回路５２に接続されている。
【００２４】
このチョッパ回路５２は、トランスＴｒ１にダイオードＤ１〜Ｄ４の全波整流手段としてのダイオードブリッジ５３の交流入力端子が接続され、このダイオードブリッジ５３の出力端子には平滑手段となる平滑用のコンデンサＣ２が接続され、このコンデンサＣ２にはチョッパ部５４が接続されている。また、チョッパ部５４は、コンデンサＣ２に対して並列にインダクタＬ１、スイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ１および電流検出用の抵抗Ｒ２の直列回路が接続され、電界効果トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２の直列回路にはダイオードＤ５およびコンデンサＣ３の直列回路が接続されている。
【００２５】
さらに、コンデンサＣ２に対して並列に、入力電圧を検出する分圧用の抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の直列回路が接続され、これら抵抗Ｒ４および抵抗Ｒ５の接続点にはチョッパ回路制御手段となるたとえばＳＴマイクロエレクトロニクス社製型番Ｌ６５６１のＩＣ５５の３番ピンに接続されている。また、同様に、コンデンサＣ２に対して並列に、抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ４の時定数回路で構成される起動回路となるとともに電源を構成する直列回路が接続され、抵抗Ｒ７およびコンデンサＣ４の接続点はＩＣ５５の８番ピンに接続されている。さらに、インダクタＬ１には、インダクタＬ１に流れる電流を検出する検出巻線Ｌ２が磁気的に結合され、この検出巻線Ｌ２は抵抗Ｒ７を介してＩＣ５５の５番ピンに接続されるとともに、ＩＣ５５の６番ピンおよびダイオードブリッジ５３の負極に接続される。また、検出巻線Ｌ２および抵抗Ｒ７の接続点は、コンデンサＣ５、抵抗Ｒ８およびダイオードＤ６の直列回路を介してコンデンサＣ４に接続され、コンデンサＣ４に対して並列にツェナダイオードＺＤ１が接続され、ダイオードＤ６およびコンデンサＣ４の接続点にはＩＣ５５の８番ピンが接続されている。
【００２６】
また、ＩＣ５５の１番ピンおよび２番ピンの間にはコンデンサＣ７が接続され、ＩＣ５５の３番ピンはコンデンサＣ８を介してダイオードブリッジ５３の負極に接続されている。さらに、ＩＣ５５の４番ピンは電界効果トランジスタＱ１および抵抗Ｒ２の接続点に接続され、ＩＣ５５の７番ピンは電界効果トランジスタＱ１のゲートに接続されている。
【００２７】
なお、チョッパ回路５２のＩＣ５５を起動する起動回路の抵抗Ｒ６およびコンデンサＣ４の時定数を１秒ないし３秒、好ましくは２秒程度に設定している。
【００２８】
さらに、コンデンサＣ３に対して並列に、抵抗Ｒ１１抵抗Ｒ１２１および抵抗Ｒ１２２の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１２２の両端には、電界効果トランジスタＱ７のドレインとソースが接続される。ここで、抵抗Ｒ１２２はチョッパ制御用抵抗として制御する。抵抗Ｒ１１および抵抗Ｒ１２１の接続点は、ＩＣ５５のフィードバック用の１番ピンに接続されている。なお、この１番ピンに入力される電圧により、電界効果トランジスタＱ１の動作を制御して、チョッパ回路５２が一定の出力電圧になるように制御する。
【００２９】
そして、チョッパ回路５２には、ハーフブリッジ形のインバータ回路６１が接続され、このインバータ回路６１はスイッチング素子としての電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３の直列回路を有し、電界効果トランジスタＱ３には、主回路６２が接続され、この主回路６２は直流カット用のコンデンサＣ１１およびＬＣ共振回路６３の共振インダクタとしてのバラストチョークとなるインダクタＬ３およびインダクタＬ４、および、抵抗Ｒ１３の直列回路を介して高圧放電ランプ１５が接続され、この高圧放電ランプ１５に対して並列にＬＣ共振回路６３の共振コンデンサとなるコンデンサＣ１２およびコンデンサＣ１３の直列回路が接続されている。
【００３０】
また、インバータ回路６１は制御回路６４を有し、この制御回路６４は電界効果トランジスタＱ２、Ｑ３に制御手段となるインバータ回路制御手段としてのたとえばフィリップスセミコンダクタ社製型番ＵＢＡ２０２１のＩＣ６６を有し、このＩＣ６６の補助電源を兼ねたスナバ回路６７が接続されている。このスナバ回路６７は、電界効果トランジスタＱ３に並列に、抵抗Ｒ１４、コンデンサＣ１４、ダイオードＤ６およびコンデンサＣ１５の直列回路が接続され、このダイオードＤ６およびコンデンサＣ１５の直列回路に対して並列にダイオードＤ７が接続されている。
【００３１】
さらに、電界効果トランジスタＱ２のゲートにはＩＣ６６の２番ピン、電界効果トランジスタＱ３のゲートにはＩＣ６６の６番ピンが接続されている。このＩＣ６６には、１番ピンおよび３番ピン間にコンデンサＣ１６が接続されるとともに、３番ピンは電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３の接続点に接続され、１２番ピンおよび１４番ピン間にはコンデンサＣ１７およびコンデンサＣ１８の直列回路が接続され、１３番ピンは抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ１６の直列回路に接続されている。また、抵抗Ｒ１６は抵抗Ｒ２０を介して電界効果トランジスタＱ４のゲートに接続され、この電界効果トランジスタＱ４のソース、ドレイン間には抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１８の直列回路が接続され、抵抗Ｒ１７および抵抗Ｒ１８の接続点は抵抗Ｒ１９を介してＩＣ６６の１０番ピンに接続され、抵抗Ｒ１８および抵抗Ｒ１９の直列回路に対して並列にコンデンサＣ１７が接続されている。また、電界効果トランジスタＱ４のソースはコンデンサＣ１８を介してＩＣ６６の１４番ピンに、コンデンサＣ１９を介してＩＣ６６の１２番ピンに、コンデンサＣ２０を介してＩＣ６６の８番ピンに、そのままＩＣ６６の１１番ピンに接続されている。
【００３２】
そして、抵抗Ｒ１３および抵抗Ｒ１３に並列に接続されたダイオードＤ８を介した高圧放電ランプ１５の両端には、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の直列回路が接続されている。
【００３３】
また、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の直列回路に対して並列に、ダイオードＤ１１およびコンデンサＣ２１の直列回路が接続され、コンデンサＣ２１に対して並列に抵抗Ｒ２４、ツェナダイオードＺＤ２およびコンデンサＣ２２の直列回路が接続され、ツェナダイオードＺＤ２およびコンデンサＣ２２の接続点はトランジスタＱ５１のベースに接続され、トランジスタＱ５１のベース、エミッタ間には抵抗Ｒ２５が接続され、電界効果トランジスタＱ５１のコレクタはＩＣ６６の５番ピンに接続されている。
【００３４】
さらに、抵抗Ｒ２３に対して並列にコンデンサＣ２３およびダイオードＤ１２の直列回路が接続され、このダイオードＤ１２にはダイオードＤ１３および抵抗Ｒ２６の直列回路が接続され、この抵抗Ｒ２６に対して並列にコンデンサＣ２６、コンデンサＣ２４およびダイオードＤ１４の直列回路、スイッチング素子であるトランジスタＱ５２のコレクタ、エミッタおよびツェナダイオードＺＤ３および抵抗Ｒ２７の直列回路が接続され、コンデンサＣ２４およびダイオードＤ１４の接続点はトランジスタＱ５のベースに接続されている。
【００３５】
また、抵抗Ｒ２７に対して並列にコンデンサＣ２５が接続され、ツェナダイオードＺＤ３およびコンデンサＣ２５の接続点はサイリスタＱ６のゲートに接続され、このサイリスタＱ６のアノードはトランジスタＱ５１のコレクタおよびＩＣ６６の５番ピンに接続され、サイリスタＱ６のカソードは抵抗Ｒ２３およびＩＣ６６の７番ピンに接続されている。
【００３６】
ダイオードＤ１１と抵抗Ｒ２４の接続点には抵抗Ｒ３１ツェナダイオードＺＤ４の直列回路がサイリスタＱ８のゲートに接続されサイリスタＱ８のアノードは電界効果トランジスタＱ７のゲートに接続される。また、Ｑ８のアノードと電界効果トランジスタＱ７のゲートの接続点は抵抗Ｒ３２を介してＩＣ６６の５番ピンに接続される。サイリスタＱ８のカソードはＩＣ６６の７番ピンに接続される。サイリスタＱ８のアノードおよびカソード間にはコンデンサＣ３１および抵抗Ｒ３１の並列回路が接続される。
【００３７】
次に、上記実施の形態の動作について説明する。
【００３８】
まず、商用交流電源ｅを投入すると、ダイオードブリッジ５３で全波整流し、コンデンサＣ２で平滑してチョッパ回路５２に直流電圧を印加する。ＩＣ５５は電源投入後２秒程度動作しないので、チョッパ回路５２は動作せず昇圧しないコンデンサＣ２の電圧のそのままの出力電圧を出力している状態である。
【００３９】
そして、抵抗Ｒ１５および抵抗Ｒ１６を介してＩＣ６６に微小電流を供給することによりＩＣ６６は電源投入後１秒以内に動作を開始し、ＩＣ６６は電界効果トランジスタＱ２および電界効果トランジスタＱ３を交互にオン、オフしてスイッチングさせる。このとき電界効果トランジスタＱ４がオンしているので、周波数はコンデンサＣ１９および抵抗Ｒ１９，Ｒ１８，Ｒ１７で決定されるＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数よりも高い周波数で動作する。その後コンデンサＣ２０で決定される一定時間が経過した後電界効果トランジスタＱ４がオフし、コンデンサＣ１９、抵抗Ｒ１９、Ｒ１８で決定される周波数で動作する。この周波数はＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数近傍となるように設定される。
【００４０】
また、インバータ回路６１が出力を開始するとコンデンサＣ２１が充電され、このコンデンサＣ２１の電圧が所定以上になるとツェナダイオードＺＤ２がオンし、コンデンサＣ２２を充電することによりトランジスタＱ５１にベース電流が供給されて、トランジスタＱ５１が５番ピンの電流をバイパスして、ＩＣ６６が動作を停止し、始動パルスを発生する。
【００４１】
すなわち、図５に示すように、ＩＣ６６は発振周波数を無負荷共振周波数よりも高い周波数から低い周波数に向けてスイープさせて動作させており、ＬＣ共振回路６３の無負荷共振周波数よりも高い周波数（たとえば１０７ｋＨｚ）で発振させているときは、出力電圧の低いＡの部分となり、ＬＣ共振回路６３の共振周波数に近い周波数（たとえば８４ｋＨｚ）になると、出力電圧が高いＢの状態、すなわち波高の始動パルスが出力されて、インバータ回路６１の動作を停止させる。なお、インバータ回路６１の動作開始後には、このようにインバータ回路６１は高い周波数で発振しているので、ＩＣ６６はスナバ回路６７を電源として動作を維持し、インバータ回路６１の発振動作を開始した直後のみ、発振周波数を高くしているのでＩＣ６６に安定して定常電流が供給される。
【００４２】
そして、ツェナダイオードＺＤ２のオンにより、トランジスタＱ５１がオンしＩＣ６６の電源をバイパスしてインバータ回路６１が発振を停止する。インバータ回路６１の発信が停止した後、コンデンサＣ２２が放電され、トランジスタＱ５１がオフし、ＩＣ６６が再び起動する。そうして、高圧放電ランプ１５が始動しない場合にはこのような始動パルスの出力が繰り返される。
【００４３】
このような出力電圧を高圧放電ランプ１５に印加することによって、高圧放電ランプ１５は確実に始動することができる。つまり、図５におけるＡのように低い出力電圧（５００Ｖｒｍｓ程度）を高圧放電ランプ１５に印加すると、高圧放電ランプ１５の発光管２４に配設されている電極４３（または４６）およびその近傍に配設されている始動補助体３８（または３６）間に電圧が印加されその電極４３（または４６）と始動補助体３８（または３６）の間に微小放電を生じさせることができる。この間に発光管２４の内部で浮遊電子が生じているため、次に図５におけるＢのような高い電圧（たとえば３ｋＶｐ−ｐ程度）を高圧放電ランプに印加させることによって高圧放電ランプ１５の電極間４３、４６に放電を生じやすく確実に高圧放電ランプ１５を始動させることができる。
【００４４】
さらに、図５におけるＡのように無負荷共振周波数より高い周波数を一定時間出力すると、出力電圧値は高圧放電ランプ１５の持っている浮遊容量とＬＣ共振周波数から決まる。例えば、高圧放電ランプ１５の定格電力によって高圧放電ランプ１５の浮遊容量を異ならせる。これは例えば２０Ｗタイプの高圧放電ランプの場合、高圧放電ランプ１５の始動補助体の巻数などによって浮遊容量を１０ｐＦとし、３５Ｗタイプの高圧放電ランプの場合は浮遊容量を５０ｐＦにしておけば、図５におけるＡのように無負荷共振周波数より高い周波数を動作している一定期間は、出力電圧は、２０Ｗタイプの高圧放電ランプの場合は６００Ｖｒｍｓ、３５Ｗタイプの高圧放電ランプの場合は５００Ｖｒｍｓと、ランプの種別によって出力電圧が異なる。
【００４５】
この出力電圧の分圧がコンデンサＣ２１に現れる。３５Ｗタイプの高圧放電ランプが接続されと検出された場合は、コンデンサＣ２１の両端の電圧が低いのでツェナダイオードＺＤ４がオフする。このときサイリスタＱ８もオフする。サイリスタＱ８がオフする事により電界効果トランジスタＱ７はチョッパ出力制御用抵抗Ｒ１２２をバイパスするのでチョパ出力電圧は、高い電圧値に制御され、すなわち高圧放電ランプ１５は３５Ｗの電力で点灯する事ができる。
【００４６】
また、２０Ｗタイプの高圧放電ランプが接続されたと検出された場合は、コンデンサＣ２１の両端の電圧が低いのでツェナダイオードＺＤ４がオンする。このときサイリスタＱ８もオンする。サイリスタＱ８がオンする事により電界効果トランジスタＱ７がオフされ、チョパ出力電圧は低い電圧値に制御される。すなわち高圧放電ランプ１５は２０Ｗの電力で点灯する事ができる。なお、抵抗Ｒ３１とコンデンサＣ３１の時定数は０．５ｓｅｃ程度に設定する事によって、高圧パルスの発生よりも長い時間であるので、高圧パルス発生によるランプ判別に誤動作を生じる事がない。
【００４７】
さらに、この状態ではコンデンサＣ２６はタイマとして充電しつづけられ、たとえばコンデンサＣ２６が充電される時間を１０分程度とすると、このコンデンサＣ２が充電されることによりコンデンサＣ２４も充電されトランジスタＱ５のベース電流がなくなり、トランジスタＱ５がオフしてツェナダイオードＺＤ３がオンしサイリスタＱ６をオンして、ＩＣ６６の５番ピンの電流をバイパスし、ＩＣ６６の出力を停止させる。
【００４８】
また、電源投入から３秒程度経過すると、チョッパ回路５２のＩＣ５５が動作を開始し、インバータ回路６１に昇圧した電圧を印加して、この昇圧した電圧によりインバータ回路６１は動作し、高圧放電ランプ１５に高い電圧を印加して、グローアーク転移を確実にする。また、高圧放電ランプ１５がグロー放電を開始すると高圧放電ランプ１５の両端電圧が低下し、抵抗Ｒ２１、抵抗Ｒ２２および抵抗Ｒ２３の電圧が低下し、コンデンサＣ２１の電圧が低下して始動パルス停止動作は終了する。このように、インバータ回路６１が動作した後の所定時間にチョッパ回路５２が動作するので、特にネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）を用いた高圧放電ランプ１５では、アーク転移のために１秒ないし３秒程度は高い開放電圧が印加されてグロー放電時間を確保してグローアーク転移時間を適切にでき、高圧放電ランプ１５にストレスがかかることを防止する。このように、グロー放電時間を確保することにより、高圧放電ランプ１５のいずれの電極４１，４４も十分に加熱昇温させることができるため、いずれか一方の電極４１，４４のみがアンバランスに昇温して半波アークが生ずることがなくなり、グロー側となった電極４１，４４のスパッタが促進され、点滅黒化特性が低下して、発光効率が低下することを防止する。
【００４９】
また、インダクタＬ３およびインダクタＬ４は、高圧放電ランプ１５のグロー放電開始時に飽和してもよい。そして、たとえばインダクタＬ３およびインダクタＬ４が飽和すると、インダクタンスが小さくなるため主回路６２のＬＣ共振の共振周波数が高くなるが、抵抗Ｒ１３の電流に基づきＩＣ６６により進相を検出して、進相状態になった場合にはＩＣ６６の発振周波数を高くして、インバータ回路６１の動作を進相状態から遅相状態に戻し、進相発振防止機能として動作する。
【００５０】
そして、高圧放電ランプ１５が通常の点灯状態になると、ＬＣ共振回路６３の無負荷時の共振周波数より低く、高圧放電ランプ１５が音響共鳴しない周波数一定でインバータ回路６１は動作し、高圧放電ランプ１５の始動直後から寿命末期まで高圧放電ランプ１５を安定して点灯させることができる。
【００５１】
本実施形態の高圧放電ランプ点灯装置によれば、高圧放電ランプ１５を確実に始動させる事ができ、また、高圧放電ランプの種別を高圧放電ランプの浮遊容量によって判別して点灯させる事ができる。
【００５２】
【発明の効果】請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置によれば、高圧放電ランプに高電圧パルスを印加する前に無負荷共振周波数よりも高い周波数を所定期間印加することで高圧放電ランプの電極と対向電位である始動補助体との間で微小放電を生じさせることによって、確実に高圧放電ランプを始動させることができる。
【００５３】
請求項２記載の高圧放電ランプ点灯装置によれば、高圧放電ランプの電極および始動補助体の間の浮遊容量によって、ランプの種別を判別する事ができ、高圧放電ランプの種別によらずに安定点灯を行う事のできる高圧放電ランプ点灯装置を提供する事ができる。
【００５４】
請求項３記載の高圧放電ランプ点灯装置によれば、さらに安全な高圧放電ランプ点灯装置を提供する事ができる。
【００５５】
請求項４記載の照明装置によれば、請求項１または２記載の高圧放電ランプ点灯装置で点灯される高圧放電ランプが取り付けられる器具本体を具備したので、それぞれの効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高圧放電ランプ点灯装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上スポットライトを示す断面図である。
【図３】同上高圧放電ランプの一部を切り欠いて示す側面図である。
【図４】同上高圧放電ランプの発光管を切り欠いて示す側面図である。
【図５】同上インバータ回路尾の出力電圧を示す波形図である。
【符号の説明】
１・・・照明装置としてのスポットライト、２・・・器具本体としてのスポットライト本体、１５・・・高圧放電ランプ、１８・・・高圧放電ランプ点灯装置、３６，３８・・・始動補助体としての金属コイル、４１，４４・・・電極、６１・・・インバータ回路、６２・・・主回路、６３・・・ＬＣ共振回路、Ｃ１２，Ｃ１３・・・共振コンデンサ、Ｌ３・・・共振インダクタとしてのバラスト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high pressure discharge lamp lighting device and a lighting device for lighting a high pressure discharge lamp by an inverter circuit.
[0002]
2. Description of the Related Art Hitherto, as a high-pressure discharge lamp lighting device of this type, for example, a configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58284 is known. In the high pressure discharge lamp lighting device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58284, a boost chopper circuit is connected to a power supply, and an inverter circuit is connected to the boost chopper circuit. To start and light. At the time of starting, in order to start the discharge of the high-pressure discharge lamp, it is necessary to apply a start pulse of a voltage higher than the discharge start voltage to the high-pressure discharge lamp, and the power is supplied to the inverter circuit with the output of the boost chopper circuit maximized. And a start pulse is applied to the high pressure discharge lamp.
[0003]
Further, a configuration described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-23088 is known. The high pressure discharge lamp lighting device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-230844 is provided with an inverter circuit, and a main circuit including an LC resonance circuit and connected to the high pressure discharge lamp is connected to the inverter circuit. When the high-pressure discharge lamp is started, the inverter circuit is operated in a lag region near the no-load resonance frequency of the LC resonance circuit to generate a start pulse. To lower the frequency to below the no-load resonance frequency of the LC resonance circuit.
[0004]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-58284
[Patent Document 2] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-23088
However, if a starting pulse is output by the inverter circuit in a state where the output of the chopper circuit is increased as in Patent Document 1, the stress of the chopper circuit increases, and the chopper circuit becomes larger. There is a problem that needs to be done. Also, as in Patent Document 2, when a high starting voltage is applied only to a high-pressure discharge lamp, the high-pressure discharge lamp may not be lit due to variations in the startability.
[0007]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a high-pressure discharge lamp lighting device and a lighting device that can reliably start a high-pressure discharge lamp.
[0008]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a lighting apparatus for a high pressure discharge lamp, comprising an electrode and a starting auxiliary member, a high pressure discharge lamp having a floating capacity connected between the electrode and the starting auxiliary member, and a resonance inductor and a starting inductor. A main circuit including an LC resonance circuit having a resonance capacitor; the main circuit being connected to an output side and operating at a frequency higher than the no-load resonance frequency of the main circuit for a predetermined time when starting the high-pressure discharge lamp; An inverter circuit operating near the no-load resonance frequency of the LC resonance circuit of the circuit to generate a starting pulse, and operating at 20 kHz to 200 kHz when the high-pressure discharge lamp is stably operated.
By operating the high-pressure discharge lamp at a frequency higher than the no-load resonance frequency when the high-pressure discharge lamp is started, a predetermined voltage is applied to the high-pressure discharge lamp for a certain period. During this time, a minute discharge is generated between the starting auxiliary body of the high-pressure discharge lamp and the electrode, thereby generating initial electrons and evaporating the chemicals attached to the electrode tip. After that, by applying a high-voltage starting pulse, the starting property of the high-pressure discharge lamp can be improved. It is preferable that the time for operating the high-pressure discharge lamp at a frequency higher than the no-load resonance frequency is within 0.2 seconds to 2 seconds. If the time is shorter than 0.2 seconds, the high-pressure discharge lamp may not be sufficiently discharged, and the lamp cannot be reliably started. If the time is longer than 2 seconds, the user may feel uncomfortable.
[0010]
According to the present invention, by applying a frequency higher than the no-load resonance frequency for a predetermined period before applying a high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp, the electrode between the high-pressure discharge lamp and the starting auxiliary body that is the opposite potential is applied. By generating a minute discharge, the high-pressure discharge lamp can be reliably started.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, in the high pressure discharge lamp lighting device according to the first aspect, the output of the inverter circuit during a predetermined time during which the main circuit is operating at a frequency higher than the no-load resonance frequency before starting the high pressure discharge lamp. It is characterized in that the voltage is detected, the floating capacity of the high-pressure discharge lamp is calculated, the type of the high-pressure discharge lamp is specified, and the input power during stable lighting is determined.
[0012]
According to the present invention, the stray capacitance of the high-pressure discharge lamp is varied in advance according to characteristics such as the rated power of the lamp, and the high-pressure discharge lamp is operated at a frequency higher than the no-load resonance frequency before the start of the high-pressure discharge lamp. By detecting the voltage generated in the high-pressure discharge lamp, the stray capacitance of the high-pressure discharge lamp is measured, the type of the high-pressure discharge lamp is determined, and the lamp can be stably operated with appropriate power. After detecting the type of the high-pressure discharge lamp in this way, it is possible to determine the frequency for generating a starting pulse, the lamp power and the lighting frequency during stable lighting, and thus, it is possible to start the lamp more reliably and also to achieve stable lighting. Can be done. In addition, since the lighting can be maintained while avoiding the acoustic resonance frequency that differs depending on the type of the high-pressure discharge lamp, stable lighting can be further achieved.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the high pressure discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein an output voltage of the inverter circuit is detected for a predetermined time before starting the high pressure discharge lamp, and a floating capacity of the high pressure discharge lamp is calculated. It is characterized in that the type of the high-pressure discharge lamp is specified and a start pulse is generated only when it is determined that the lamp is a compatible lamp.
[0014]
When an object other than the high-pressure discharge lamp as a load is connected to the high-pressure discharge lamp lighting device, for example, when an incompatible lamp such as a light bulb is attached, or when there is no load without a lamp attached, etc. Can be considered. In such a case, if a starting pulse is generated from the high-pressure discharge lamp lighting device, an incompatible lamp may be damaged, and if the starting pulse is generated many times, it may cause noise.
[0015]
According to the present invention, the type of the high-pressure discharge lamp can be specified at a stage before the start pulse is generated, so that the safety is further improved.
[0016]
A lighting device according to a fourth aspect of the present invention includes the high-pressure discharge lamp lighting device according to any one of the first to third aspects, and a fixture main body to which the high-pressure discharge lamp to be lighted by the high-pressure discharge lamp lighting device is attached. , Perform their respective functions.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of a lighting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0018]
1 is a circuit diagram showing a high-pressure discharge lamp lighting device, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a spotlight, FIG. 3 is a side view showing a part of the high-pressure discharge lamp cut away, and FIG. It is a side view which cuts out and shows.
[0019]
As shown in FIG. 2, a spotlight 1 as a lighting device includes a spotlight body 2 as a fixture body, and the spotlight body 2 has a ceiling attachment part 3 attached to a ceiling or the like. Is provided with an arm 4. The arm 4 is provided with a case body 5 having an open front surface and a hollow inside, and a light portion 6 is provided facing the opening on the front surface of the case body 1. The light portion 6 has a cylindrical base portion 7, and a reflector 8 having a rotating reflection surface is attached to a base end side of the base portion 7. Is provided with a lamp socket 11, and a front glass 12 for closing the opening is provided at the tip of the base 7. Further, a high-pressure discharge lamp 15 such as a 20 W ceramic metal halide lamp is mounted on the lamp socket 11, and a cylindrical light-shielding body 16 is attached to a tip portion of the high-pressure discharge lamp 15 via a gap. The lamp socket 11 is electrically connected to a high-pressure discharge lamp lighting device 18 shown in FIG.
[0020]
As shown in FIG. 3, the high-pressure discharge lamp 15 has a lamp base 21, on which a base 22 electrically and mechanically connected to the lamp socket 11 is formed. Has a cylindrical outer tube 23 whose light-transmitting tip is closed in an arc shape and whose inside is vacuum. An arc tube 24 is housed in the outer tube 23. The arc tube 24 has a discharge vessel 25 made of a translucent ceramic vessel. The surrounding portion 26 and small-diameter cylindrical portions 27 and 28 called capillaries which are continuously formed with curved surfaces in the vertical direction of the surrounding portion 26 are formed vertically symmetrically. Further, the distal ends of the small-diameter cylindrical portions 27 and 28 are closed by seals 31 and 32, and the upper introduction conductor 33 on the upper side is inserted into the seal 31 of the small-diameter cylindrical portion 27. The lower introduction conductor 34 on the lower side is inserted. Further, an external connection terminal 35 electrically connected to the base 22 is electrically connected to the upper introduction conductor 33, and the external connection terminal 35 is wound around the lower small-diameter cylindrical portion 28 to start. A getter 37 is supported while being electrically connected to a metal coil 36 as a body. Further, a metal coil 38 wound around the upper small-diameter cylindrical portion 27 as a starting auxiliary body is electrically connected to the lower introducing conductor 34, and the lower introducing conductor 34 is also electrically connected to the external connection terminal 35. It is electrically connected to the base 22 in an insulated state. A stray capacitance is formed between the electrodes 41 and 44 and the metal coils 36 and 38.
[0021]
Further, a discharge gas including a starting gas such as neon (Ne) or argon (Ar) is sealed in the discharge vessel 25, and is electrically connected to the upper introduction conductor 33 in the upper small-diameter cylindrical portion 27. The upper electrode 41 is attached, and the electrode 41 has a shaft portion 42 connected to the upper introducing conductor 33 and a coil portion 43 located in the surrounding portion 26 and attached to the tip of the shaft portion 42. On the other hand, a lower electrode 44 electrically connected to the lower introducing conductor 34 is provided in the lower small-diameter cylindrical portion 28 so as to face the upper electrode 41. It has a shaft portion 45 connected to the introduction conductor 34 and a lower coil portion 46 located in the surrounding portion 26 and attached to the tip of the shaft portion 45 and facing the upper coil portion 43. The metal coil 36 having a different polarity faces the electrode 41, the metal coil 38 having a different polarity also faces the electrode 44, and floats between the electrodes 41 and 44 and the metal coils 36 and 38. Forming a capacitance.
[0022]
Next, the high pressure discharge lamp lighting device 18 will be described with reference to FIG.
[0023]
First, a noise filter circuit 51 is connected to a commercial AC power supply e via a fuse F and a resistor R1, and this noise filter circuit 51 is formed by connecting a capacitor C1 and a transformer Tr1, and has a rectifying and smoothing function for boosting. It is connected to a chopper circuit 52.
[0024]
In the chopper circuit 52, an AC input terminal of a diode bridge 53 as a full-wave rectifier of the diodes D1 to D4 is connected to the transformer Tr1, and a smoothing capacitor C2 as a smoothing unit is connected to an output terminal of the diode bridge 53. The chopper 54 is connected to the capacitor C2. Further, the chopper section 54 is connected in parallel with the capacitor C2 to a series circuit of an inductor L1, a field effect transistor Q1 as a switching element, and a resistor R2 for current detection, and is connected to a series circuit of the field effect transistor Q1 and the resistor R2. Is connected to a series circuit of a diode D5 and a capacitor C3.
[0025]
Further, a series circuit of a voltage dividing resistor R4 and a resistor R5 for detecting an input voltage is connected in parallel with the capacitor C2, and a connection point of the resistor R4 and the resistor R5 serves as a chopper circuit control means such as an ST microcontroller. It is connected to the 3rd pin of IC55 of model number L6561 manufactured by Electronics Corporation. Similarly, in parallel with the capacitor C2, a starting circuit composed of a time constant circuit of the resistor R6 and the capacitor C4 is connected, and a series circuit constituting the power supply is connected. The connection point of the resistor R7 and the capacitor C4 is It is connected to the 8th pin of IC55. Further, a detection winding L2 for detecting a current flowing through the inductor L1 is magnetically coupled to the inductor L1, and this detection winding L2 is connected to a fifth pin of the IC 55 via a resistor R7. It is connected to the sixth pin and the negative electrode of the diode bridge 53. A connection point between the detection winding L2 and the resistor R7 is connected to a capacitor C4 via a series circuit of a capacitor C5, a resistor R8, and a diode D6. A zener diode ZD1 is connected in parallel to the capacitor C4, and a diode D6 The 8th pin of the IC 55 is connected to the connection point of the capacitor C4.
[0026]
A capacitor C7 is connected between the first and second pins of the IC 55, and a third pin of the IC 55 is connected to the negative electrode of the diode bridge 53 via the capacitor C8. Further, the fourth pin of the IC 55 is connected to a connection point between the field effect transistor Q1 and the resistor R2, and the seventh pin of the IC 55 is connected to the gate of the field effect transistor Q1.
[0027]
The time constant of the resistor R6 and the capacitor C4 of the starting circuit for starting the IC 55 of the chopper circuit 52 is set to 1 to 3 seconds, preferably about 2 seconds.
[0028]
Further, a series circuit of a resistor R11 and a resistor R122 is connected in parallel with the capacitor C3. The drain and the source of the field effect transistor Q7 are connected to both ends of the resistor R122. Here, the resistor R122 is controlled as a chopper control resistor. A connection point between the resistor R11 and the resistor R121 is connected to the first pin for feedback of the IC 55. The operation of the field effect transistor Q1 is controlled by the voltage input to the first pin, so that the chopper circuit 52 is controlled to have a constant output voltage.
[0029]
A half-bridge type inverter circuit 61 is connected to the chopper circuit 52. The inverter circuit 61 has a series circuit of a field effect transistor Q2 and a field effect transistor Q3 as switching elements. The main circuit 62 is connected to a high voltage via a series circuit of an inductor L3 and an inductor L4, which become a ballast choke as a DC cut capacitor C11 and a resonance inductor of the LC resonance circuit 63, and a resistor R13. The discharge lamp 15 is connected, and a series circuit of a capacitor C12 and a capacitor C13 serving as a resonance capacitor of the LC resonance circuit 63 is connected in parallel with the high-pressure discharge lamp 15.
[0030]
The inverter circuit 61 has a control circuit 64. The control circuit 64 has, for example, an IC66 of model number UBA2021 manufactured by Philips Semiconductor as an inverter circuit control means serving as a control means for the field effect transistors Q2 and Q3. A snubber circuit 67 also serving as an auxiliary power supply is connected. In the snubber circuit 67, a series circuit of a resistor R14, a capacitor C14, a diode D6 and a capacitor C15 is connected in parallel with the field effect transistor Q3, and a diode D7 is connected in parallel to the series circuit of the diode D6 and the capacitor C15. Have been.
[0031]
Further, the second pin of the IC 66 is connected to the gate of the field effect transistor Q2, and the sixth pin of the IC 66 is connected to the gate of the field effect transistor Q3. In the IC 66, a capacitor C16 is connected between the first and third pins, and the third pin is connected to a connection point between the field effect transistor Q2 and the field effect transistor Q3. Is connected to a series circuit of a capacitor C17 and a capacitor C18, and pin 13 is connected to a series circuit of a resistor R15 and a resistor R16. The resistor R16 is connected to the gate of the field effect transistor Q4 via the resistor R20. A series circuit of the resistor R17 and the resistor R18 is connected between the source and the drain of the field effect transistor Q4. The connection point is connected to the 10th pin of the IC 66 via the resistor R19, and the capacitor C17 is connected in parallel with the series circuit of the resistor R18 and the resistor R19. The source of the field effect transistor Q4 is connected to the 14th pin of the IC66 via the capacitor C18, to the 12th pin of the IC66 via the capacitor C19, to the 8th pin of the IC66 via the capacitor C20, and directly to the 11th pin of the IC66. Connected to pins.
[0032]
A series circuit of a resistor R21, a resistor R22 and a resistor R23 is connected to both ends of the high-pressure discharge lamp 15 via a resistor R13 and a diode D8 connected in parallel to the resistor R13.
[0033]
Further, a series circuit of a diode D11 and a capacitor C21 is connected in parallel with a series circuit of the resistor R22 and the resistor R23, and a series circuit of a resistor R24, a zener diode ZD2 and a capacitor C22 is connected in parallel with the capacitor C21. , The connection point of the Zener diode ZD2 and the capacitor C22 is connected to the base of the transistor Q51, a resistor R25 is connected between the base and the emitter of the transistor Q51, and the collector of the field effect transistor Q51 is connected to the fifth pin of the IC 66. I have.
[0034]
Further, a series circuit of a capacitor C23 and a diode D12 is connected in parallel with the resistor R23. A series circuit of a diode D13 and a resistor R26 is connected to the diode D12. A capacitor C26 and a capacitor are connected in parallel with the resistor R26. A series circuit of C24 and a diode D14, a collector and an emitter of a transistor Q52 as a switching element, and a series circuit of a zener diode ZD3 and a resistor R27 are connected, and a connection point of the capacitor C24 and the diode D14 is connected to a base of the transistor Q5. .
[0035]
A capacitor C25 is connected in parallel with the resistor R27, and a connection point between the zener diode ZD3 and the capacitor C25 is connected to the gate of the thyristor Q6. The anode of the thyristor Q6 is connected to the collector of the transistor Q51 and the fifth pin of the IC 66. The cathode of the thyristor Q6 is connected to the resistor R23 and the seventh pin of the IC 66.
[0036]
At the connection point between the diode D11 and the resistor R24, a series circuit of a resistor R31 and a zener diode ZD4 is connected to the gate of the thyristor Q8, and the anode of the thyristor Q8 is connected to the gate of the field effect transistor Q7. The connection point between the anode of Q8 and the gate of field effect transistor Q7 is connected to the fifth pin of IC 66 via resistor R32. The cathode of thyristor Q8 is connected to the seventh pin of IC66. A parallel circuit of a capacitor C31 and a resistor R31 is connected between the anode and the cathode of the thyristor Q8.
[0037]
Next, the operation of the above embodiment will be described.
[0038]
First, when the commercial AC power supply e is turned on, full-wave rectification is performed by the diode bridge 53, smoothed by the capacitor C <b> 2, and a DC voltage is applied to the chopper circuit 52. Since the IC 55 does not operate for about two seconds after the power is turned on, the chopper circuit 52 does not operate and outputs the output voltage of the capacitor C2 which does not boost.
[0039]
Then, by supplying a small current to the IC 66 via the resistors R15 and R16, the IC 66 starts operating within one second after the power is turned on, and the IC 66 turns on and off the field effect transistor Q2 and the field effect transistor Q3 alternately. To switch. At this time, since the field effect transistor Q4 is on, the frequency operates at a frequency higher than the no-load resonance frequency of the LC resonance circuit 63 determined by the capacitor C19 and the resistors R19, R18, R17. Thereafter, after a certain time determined by the capacitor C20 has elapsed, the field effect transistor Q4 turns off, and operates at the frequency determined by the capacitor C19 and the resistors R19 and R18. This frequency is set to be near the no-load resonance frequency of the LC resonance circuit 63.
[0040]
When the output of the inverter circuit 61 starts, the capacitor C21 is charged. When the voltage of the capacitor C21 exceeds a predetermined value, the zener diode ZD2 is turned on, and the base current is supplied to the transistor Q51 by charging the capacitor C22. Transistor Q51 bypasses the pin 5 current, causing IC 66 to stop operating and generate a start pulse.
[0041]
That is, as shown in FIG. 5, the IC 66 is operated by sweeping the oscillation frequency from a frequency higher than the no-load resonance frequency to a lower frequency, and operates at a frequency higher than the no-load resonance frequency of the LC resonance circuit 63 ( When oscillating at, for example, 107 kHz), the output voltage becomes a low A portion, and when the frequency becomes close to the resonance frequency of the LC resonance circuit 63 (for example, 84 kHz), the output voltage becomes a high B state, that is, a starting pulse having a wave height. Is output to stop the operation of the inverter circuit 61. After the operation of the inverter circuit 61 is started, since the inverter circuit 61 oscillates at a high frequency in this manner, the IC 66 maintains the operation using the snubber circuit 67 as a power supply, and immediately after the oscillation operation of the inverter circuit 61 starts. Only because the oscillation frequency is raised, a steady current is supplied to the IC 66 stably.
[0042]
Then, when the Zener diode ZD2 is turned on, the transistor Q51 is turned on, bypassing the power supply of the IC 66, and the inverter circuit 61 stops oscillating. After the transmission of the inverter circuit 61 stops, the capacitor C22 is discharged, the transistor Q51 turns off, and the IC 66 starts again. When the high-pressure discharge lamp 15 does not start, the output of such a start pulse is repeated.
[0043]
By applying such an output voltage to the high-pressure discharge lamp 15, the high-pressure discharge lamp 15 can be reliably started. That is, when a low output voltage (approximately 500 Vrms) is applied to the high-pressure discharge lamp 15 as indicated by A in FIG. 5, the electrode 43 (or 46) disposed in the arc tube 24 of the high-pressure discharge lamp 15 and the vicinity thereof are disposed. A voltage is applied between the provided starting auxiliary body 38 (or 36), and a minute discharge can be generated between the electrode 43 (or 46) and the starting auxiliary body 38 (or 36). During this time, floating electrons are generated inside the arc tube 24, so that a high voltage (for example, about 3 kVp-p) as shown in FIG. The discharge is easily generated in 43 and 46, so that the high-pressure discharge lamp 15 can be reliably started.
[0044]
Further, when a frequency higher than the no-load resonance frequency is output for a certain period of time as indicated by A in FIG. 5, the output voltage value is determined by the stray capacitance of the high-pressure discharge lamp 15 and the LC resonance frequency. For example, the stray capacity of the high-pressure discharge lamp 15 is made different depending on the rated power of the high-pressure discharge lamp 15. For example, in the case of a 20 W type high pressure discharge lamp, if the stray capacitance is set to 10 pF depending on the number of turns of the starting auxiliary body of the high pressure discharge lamp 15 and the like, and in the case of a 35 W type high pressure discharge lamp, the stray capacitance is set to 50 pF, FIG. During a certain period during which a frequency higher than the no-load resonance frequency is operated as A, the output voltage is 600 Vrms for a 20 W high-pressure discharge lamp, 500 Vrms for a 35 W high-pressure discharge lamp, and The output voltage differs depending on the type.
[0045]
The divided voltage of this output voltage appears on the capacitor C21. When it is detected that the 35 W type high pressure discharge lamp is connected, the Zener diode ZD4 is turned off because the voltage across the capacitor C21 is low. At this time, the thyristor Q8 is also turned off. When the thyristor Q8 is turned off, the field effect transistor Q7 bypasses the chopper output control resistor R122, so that the chopper output voltage is controlled to a high voltage value, that is, the high-pressure discharge lamp 15 can be turned on with 35W power.
[0046]
When it is detected that a high-pressure discharge lamp of 20 W type is connected, the Zener diode ZD4 is turned on because the voltage across the capacitor C21 is low. At this time, the thyristor Q8 is also turned on. Turning on the thyristor Q8 turns off the field effect transistor Q7, and the chopper output voltage is controlled to a low voltage value. That is, the high-pressure discharge lamp 15 can be turned on with a power of 20 W. By setting the time constant of the resistor R31 and the capacitor C31 to about 0.5 sec, which is longer than the generation of the high-voltage pulse, no malfunction occurs in the lamp determination due to the generation of the high-voltage pulse.
[0047]
Further, in this state, the capacitor C26 continues to be charged as a timer. For example, if the time for charging the capacitor C26 is set to about 10 minutes, the capacitor C24 is charged by charging the capacitor C2, and the base current of the transistor Q5 is reduced. The transistor Q5 is turned off, the zener diode ZD3 is turned on, and the thyristor Q6 is turned on, bypassing the current of the fifth pin of the IC 66, and stopping the output of the IC 66.
[0048]
About three seconds after the power is turned on, the IC 55 of the chopper circuit 52 starts operating, applies a boosted voltage to the inverter circuit 61, and the boosted voltage causes the inverter circuit 61 to operate. A high voltage is applied to ensure glow arc transition. When the high-pressure discharge lamp 15 starts glow discharge, the voltage across the high-pressure discharge lamp 15 decreases, the voltages of the resistors R21, R22 and R23 decrease, and the voltage of the capacitor C21 decreases. finish. As described above, since the chopper circuit 52 operates at a predetermined time after the operation of the inverter circuit 61, particularly in the high-pressure discharge lamp 15 using neon (Ne) or argon (Ar), one second or more is required for arc transition. A glow discharge time is secured by applying a high open-circuit voltage for about 3 seconds, so that the glow arc transition time can be appropriately set, thereby preventing the high pressure discharge lamp 15 from being stressed. As described above, by securing the glow discharge time, any one of the electrodes 41 and 44 of the high-pressure discharge lamp 15 can be sufficiently heated and heated, so that only one of the electrodes 41 and 44 is unbalanced. A half-wave arc is not generated due to the heating, spattering of the electrodes 41 and 44 on the glow side is promoted, and the flickering and blackening characteristics are prevented from lowering, thereby preventing the luminous efficiency from lowering.
[0049]
Further, the inductor L3 and the inductor L4 may be saturated when the high-pressure discharge lamp 15 starts glow discharge. When the inductors L3 and L4 saturate, for example, the inductance decreases, and the resonance frequency of the LC resonance of the main circuit 62 increases. However, based on the current of the resistor R13, the IC 66 detects the phase advance and enters the phase advance state. If this happens, the oscillating frequency of the IC 66 is increased, and the operation of the inverter circuit 61 is returned from the leading state to the lagging state, thereby operating as a leading oscillation preventing function.
[0050]
When the high-pressure discharge lamp 15 is in a normal lighting state, the inverter circuit 61 operates at a constant frequency lower than the resonance frequency of the LC resonance circuit 63 when no load is applied and the high-pressure discharge lamp 15 does not acoustically resonate. The high-pressure discharge lamp 15 can be stably turned on from immediately after the start of operation to the end of life.
[0051]
According to the high-pressure discharge lamp lighting device of the present embodiment, the high-pressure discharge lamp 15 can be reliably started, and the type of the high-pressure discharge lamp can be discriminated by the stray capacity of the high-pressure discharge lamp to be lit.
[0052]
According to the high pressure discharge lamp lighting device of the first aspect, a frequency higher than the no-load resonance frequency is applied for a predetermined period before the high voltage pulse is applied to the high pressure discharge lamp. By generating a minute discharge between the electrode and the starting auxiliary body at the opposite potential, the high-pressure discharge lamp can be reliably started.
[0053]
According to the high pressure discharge lamp lighting device of the second aspect, the type of the lamp can be determined based on the stray capacitance between the electrode of the high pressure discharge lamp and the starting auxiliary body, and the lamp is stable regardless of the type of the high pressure discharge lamp. A high-pressure discharge lamp lighting device capable of lighting can be provided.
[0054]
According to the high pressure discharge lamp lighting device of the third aspect, a safer high pressure discharge lamp lighting device can be provided.
[0055]
According to the lighting device of the fourth aspect, since the apparatus main body to which the high-pressure discharge lamp to be lit by the high-pressure discharge lamp lighting device of the first or second aspect is provided, each effect can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing one embodiment of a high pressure discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the same spotlight.
FIG. 3 is a side view showing the high pressure discharge lamp with a part cut away.
FIG. 4 is a side view showing the arc tube of the high-pressure discharge lamp cut away.
FIG. 5 is a waveform chart showing an output voltage of the inverter circuit tail;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Spotlight as an illuminating device, 2 ... Spotlight body as an apparatus main body, 15 ... High pressure discharge lamp, 18 ... High pressure discharge lamp lighting device, 36, 38 ... Start-up auxiliary body 41, 44 ... electrode, 61 ... inverter circuit, 62 ... main circuit, 63 ... LC resonance circuit, C12, C13 ... resonance capacitor, L3 ... resonance inductor Ballast as

Claims (4)

電極および始動補助体を備え電極および始動補助体間に浮遊容量を有する高圧放電ランプが接続され、共振インダクタおよび共振コンデンサを有するＬＣ共振回路を含んでいる主回路と；
この主回路が出力側に接続され、高圧放電ランプの始動時には、主回路の無負荷共振周波数より高い周波数で所定時間動作した後、主回路の無負荷共振周波数近傍で動作させて始動パルスを発生させ、高圧放電ランプの安定点灯時には２０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚで動作させるインバータ回路と；
を具備していることを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。A main circuit comprising an electrode and a starting auxiliary body, a high-pressure discharge lamp having a stray capacitance connected between the electrode and the starting auxiliary body, the main circuit including an LC resonant circuit having a resonant inductor and a resonant capacitor;
This main circuit is connected to the output side, and when starting the high-pressure discharge lamp, it operates at a frequency higher than the no-load resonance frequency of the main circuit for a predetermined time and then operates near the no-load resonance frequency of the main circuit to generate a start pulse. An inverter circuit that operates at 20 kHz to 200 kHz when the high-pressure discharge lamp is stably operated;
A high pressure discharge lamp lighting device, comprising: 高圧放電ランプ始動前の主回路が無負荷共振周波数より高い周波数で動作している所定時間の間のインバータ回路の出力電圧を検出して、高圧放電ランプの浮遊容量を算出して高圧放電ランプの種別を特定し、安定点灯時の投入電力を決定することを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置。Before starting the high-pressure discharge lamp, the main circuit operates at a frequency higher than the no-load resonance frequency, detects the output voltage of the inverter circuit during a predetermined time, calculates the stray capacity of the high-pressure discharge lamp, and 2. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the type is specified and the input power at the time of stable lighting is determined. 高圧放電ランプ始動前の所定時間のインバータ回路の出力電圧を検出して、高圧放電ランプの浮遊容量を算出して高圧放電ランプの種別を特定し、適合ランプと判別された場合のみ始動パルスを発生させることを特徴とする請求項１記載の高圧放電ランプ点灯装置。Detects the output voltage of the inverter circuit for a predetermined time before starting the high-pressure discharge lamp, calculates the stray capacitance of the high-pressure discharge lamp, specifies the type of high-pressure discharge lamp, and generates a start pulse only when it is determined that the lamp is compatible. 2. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the lighting is performed. 請求項１ないし３いずれか一記載の高圧放電ランプ点灯装置と；この高圧放電ランプ点灯装置で点灯される高圧放電ランプが取り付けられる器具本体と；
を具備したことを特徴とする照明装置。A high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3, and a fixture main body to which a high pressure discharge lamp to be lighted by the high pressure discharge lamp lighting device is attached;
A lighting device, comprising:

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