JP2004319370A

JP2004319370A - High-pressure discharge lamp lighting device

Info

Publication number: JP2004319370A
Application number: JP2003114321A
Authority: JP
Inventors: 岳久 ▲浜▼口; Takehisa Hamaguchi; Hiroyasu Shiichi; 広康私市; Masaomi Asayama; 正臣淺山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Osram Melco Ltd
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Osram Melco Ltd
Priority date: 2003-04-18
Filing date: 2003-04-18
Publication date: 2004-11-11
Anticipated expiration: 2023-04-18
Also published as: JP4211028B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-pressure discharge lamp lighting device capable of easily returning the starting point of discharge arc to the center of an electrode even if the starting point of discharge arc is laterally moved out of the electrode center. <P>SOLUTION: This high-pressure discharge lamp lighting device comprises a DC power supply circuit 1, an inverter circuit 2 for converting the output current of the circuit 1 to a high frequency of 1 kHz or more, a high-pressure discharge lamp 6 to which the output current of the inverter circuit 2 is carried, a control circuit 3 for controlling the output frequency of the inverter circuit 2 and keeping it in a frequency band never causing an acoustic resonance phenomenon which can be caused at the time of high-frequency lighting the discharge lamp 6, and a fluctuation means 8 for reducing the pulse of the impedance in the discharge lamp 6 with a pulse width longer than the output frequency of the inverter circuit to prevent the slippage of the starting point of discharge arc from the electrode center. Accordingly, such a trouble that the starting point of discharge arc is laterally moved out of the electrode center to discharge electricity from the peripheral part of the electrode can be solved. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電ランプ（以下、「ランプ」という）を高周波で点灯する高圧放電ランプ点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高圧放電ランプ点灯装置においては、放電アークの起点が電極の先端から基端に向けて前後方向（高圧放電ランプの長手方向）に移動した場合に、周期的に高圧パルスを印加して放電アークの起点位置を電極先端に戻している（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第３２７９３２２号公報（第５−７頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、放電アークの起点が電極上を前後方向に移動する以外にも、電極上を左右方向（高圧放電ランプの長手方向に直交する方向）に移動し、電極中心部から外れて放電してしまう場合があった。この現象により、放電アークが不安定となり、ちらつきや立ち消えが引き起こされることがあった。このような現象に対しては、従来技術のように、周期的に高圧パルスを印加しても、放電アークの起点を電極中心部に戻すことができず、問題であった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決し、放電アークの起点が電極中心部から外れて左右方向に移動した場合であっても、放電アークの起点を容易に電極中心部に戻すことが可能な高圧放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の高圧放電ランプ点灯装置は、直流電源回路と、直流電源回路の出力電流を１ｋＨｚ以上の高周波に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力電流を通電する高圧放電ランプと、インバータ回路の出力周波数を制御し、高圧放電ランプを高周波点灯した際に発生し得る音響共鳴現象を引き起こさない周波数帯域に維持させる制御回路と、高圧放電ランプ内のインピーダンスを、インバータ回路の出力周期よりも長いパルス幅をもって、パルス的に減少させて、放電アークの起点が電極中心部から外れるの防止する変動手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置の好適な実施の形態について添付図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。同図に示すように、直流電源回路１の両端にＭＯＳＦＥＴ２ａ，２ｂからなるインバータ回路２が接続され、インバータ回路２はドライバ回路（制御回路）３によって駆動制御されている。インバータ回路２の出力点には、コンデンサ４、チョークコイル５、高圧放電灯６（以下、「ランプ」という）が直列接続されている。
【０００８】
チョークコイル５の１次巻線と２次巻線とは磁気的に結合され、チョークコイル５の２次巻数には、電源投入後にランプ６に高圧パルスを印加し、放電を開始させる始動回路７が接続されている。また、ドライバ回路３には周波数切換回路（変動手段）８が接続され、周波数切換回路８にはタイマー回路９が接続されている。周波数切換回路８は、タイマー回路９によって決定される周期及び幅でドライバ回路３の出力周波数を切り換えて、ランプ電流を周期的及びパルス的に増大させるものである。
【０００９】
次に、本実施の形態の動作について説明する。まず、直流電源回路１からの直流電圧出力は、交互にオン／オフされるＭＯＳＦＥＴ２ａ，２ｂからなるインバータ回路２によって高周波に変換される。ドライバ回路３によって、インバータ回路２は出力周波数ｆ１で駆動され、コンデンサ４とチョークコイル５の直列回路によって出力調整された電力がランプ６に印加される。ドライバ回路３の出力周波数は、周波数切換回路８によってパルス的にｆ２（ｆ１＞ｆ２）に切り換えられる。
【００１０】
図２に示すように、ドライバ回路３の出力周波数をｆ１からｆ２に切り換えることにより、ランプ６両端のインピーダンスＺＬは減少する。即ち、インピーダンスＺＬは、出力周波数ｆには直接は依存しないが、ランプ６は一般に負性抵抗特性を示すため、出力周波数ｆがｆ１からｆ２に減少してチョークコイル５のインピーダンスが減ると、ランプ電流が増大する。このランプ電流の増大によってランプ電圧が減少し、結果としてインピーダンスＺＬは減少することになる。
【００１１】
次に、出力周波数ｆ１，ｆ２、出力周波数ｆ２のパルス幅ｄ及び切換周期Ｔの設定について説明する。
一般に高圧放電ランプを高周波で点灯する場合、ランプ内の音波の進行波と反射波の干渉作用により放電アークが曲げられ、立ち消えやランプ破壊などを引き起こすいわゆる音響共鳴現象が生じやすいことが知られている。従って、特に１ｋＨｚ以上の高周波点灯時においては、音響共鳴現象が起こらない非共鳴周波数帯（以下、「窓」という）を選んで点灯すれば安定点灯が可能となる。
【００１２】
図３は、定格電力３５Ｗのセラミック製メタルハライドランプの共鳴周波数帯と窓との分布を示す図である。本実施の形態においては、出力周波数ｆ１は、４１〜４５ｋＨｚの窓に含まれるいずれかの周波数に設定されている。
【００１３】
また、点灯周波数が共鳴周波数帯に含まれても、音響共鳴現象が起こるまでは１ｍ〜２ｍｓを要するため、パルス幅ｄが１ｍｓ以下であれば、出力周波数ｆ２は出力周波数ｆ１より小さい任意の周波数でよい。
さらに、切換周期Ｔは、出力周波数ｆの切換が視覚的に認識できない程度に短くする必要があり、２０ｍｓ以下とするのが望ましい。
なお、本実施の形態においては、ｆ１＝４１ｋ〜４４ｋ（Ｈｚ）、ｆ２＝ｆ１−１０ｋ（Ｈｚ）、ｄ＝１ｍ（ｓ）、Ｔ＝１１ｍ（ｓ）としている。
【００１４】
次に、ランプ６内での放電アークの挙動について説明する。
図４はランプ６の模擬的な断面図である。バルブ１０内に電極１１ａ、１１ｂが配置され、両電極間に放電アークが通じる。図４（ｂ）に示すように、放電アークは通常電極の中心部Ａ０を起点として安定するが、寿命が進むにつれ電極が劣化し、図４（ｃ）に示すように電極先端がささくれる場合がある。これにより、点灯時のアークの起点がずれ、起点が中心部Ａ０からＡ１、Ａ２等の外側の点にずれてしまう。
なお、アーク起点がＡ０にある場合の放電アークのインピーダンスをＺ０、Ａ１の場合はＺ１、Ａ２の場合はＺ２とする。
【００１５】
ここで、Ｚ０≒Ｚ１≒Ｚ２の状態で、放電アークの起点がＡ０からＡ１又はＡ２に移動した場合でも、Ｚ０≒Ｚ１≒Ｚ２の状態が続けば、放電アークの起点はＡ０に自然に戻るが、起点がＡ１又はＡ２となった後に、Ｚ１＜Ｚ０又はＺ２＜Ｚ０となってしまった場合、放電アークの起点がＡ０に戻れなくなり、起点Ａ２はさらに安定な点を追って電極上を移動することになる。
【００１６】
最悪の場合、起点が電極中心部から更に離れた位置に移動し、起点が封入物１０１に接触してしまう。この時、封入物１０１の温度が急上昇して一気に蒸発してしてしまい、立ち消えることになる。従って、起点がずれかけてしまった場合に何らかのトリガを加え、放電アークの起点を電極中心部Ａ０に戻すことが必要となる。
【００１７】
本実施の形態では、ドライバ回路３の出力周波数を、周波数切換回路８によって周期的にｆ１からｆ２に切り換えているので、放電アークの起点がＡ０時のインピーダンスＺ０が減少し、定常的にＺ０＜Ｚｎ（ｎ＝１、２）となる状態を作り出すことができる。その結果、放電アークの起点がＡｎ（ｎ＝１、２）にずれた場合でも、周期的にＺｎ＞Ｚ０となることにより、起点を常にＡｎからＡ０に戻すことができる。
【００１８】
以上のように、周期的にドライバ回路３の出力周波数を下げ、ランプ６内のインピーダンスを減少させることによって、放電アークの起点が電極中心部から外れるのを効果的に防止することができる。
【００１９】
図５は、放電開始からの放電状態の変化に伴うランプ電圧ＶＬの変化を示す図である。同図によれば、放電開始からｔ１までの期間はアルゴン放電が続き、ｔ１からｔ２までは水銀が蒸発し、ｔ２から安定点灯に達するｔ３までは放電物質を構成する各種金属が蒸発する。なお、放電開始からｔ３までは約２分である。この際、各期間に応じて、出力周波数ｆの降下量（ｆ１―ｆ２）、パルス幅ｄ又は動作周期Ｔを変化させてもよい。
また、本実施の形態においては、出力周波数ｆの降下量（ｆ１―ｆ２）を一定としたが、出力周波数ｆ１の値にかかわらず、出力周波数ｆ２を固定の値としてもよい。
また、出力周波数ｆ２が出力周波数ｆ１の属する窓内の場合（例えば、窓の下限周波数）、又は他の窓に属する場合は、パルス幅ｄは１ｍｓ以上であってもよい。
【００２０】
実施の形態２．
次に、実施の形態２に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態１においては、周期的にドライバ回路３の出力周波数を下げ、ランプ６内のインピーダンスを減少させる例を示したが、本実施の形態においては、周期的に直流電源回路１の出力電圧を上昇させ、ランプ内６のインピーダンスを下げる例を示す。
【００２１】
図６は、実施の形態２に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。この実施の形態２が図１に示す実施の形態１と異なるのは、周波数切換回路８の代わりに、タイマー回路９によって周期的に直流電源回路１の出力電圧を上昇させる電圧切換回路（変動手段）１２を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２２】
図７に示すように、電圧切換回路１２によって周期的に直流電源回路１の出力電圧を上昇させることにより、ランプ６両端のインピーダンスＺＬは減少する。即ち、実施の形態１と同様、インピーダンスＺＬは、出力電圧Ｖｄｃには直接は依存しないが、ランプ６は一般に負性抵抗特性を示すため、出力電圧Ｖｄｃが上昇してランプ電流が増大すると、ランプ電圧が減少し、結果としてインピーダンスＺＬは減少することになる。
以上のように、放電アークの起点がずれた場合でも、周期的に直流電源回路１の出力電圧を上昇させて、ランプ６内のインピーダンスを減少させることにより、放電アークの起点が電極中心部から外れるのを防止することができる。
【００２３】
なお、図７中の出力電圧Ｖｄｃの上昇幅ΔＶｄｃ、パルス幅ｄ、切換周期Ｔは、ランプ６の特性に応じて任意に設定できるが、周期Ｔは切換動作が視覚的に認識できない程度に短くする必要があり、２０ｍｓ以下とするのが望ましい。また、周期Ｔにおける実効電力がランプ６の定格電力の範囲に収まるように出力電圧Ｖｄｃ、上昇幅ΔＶｄｃ及びパルス幅ｄを設定する必要がある。
【００２４】
実施の形態３．
次に、実施の形態３に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態１，２においては、周期的にランプ６のインピーダンスを減少させ、アークの起点ずれを予防する例を示したが、本実施の形態においては、起点がずれた場合にそれを検出し、補正手段を動作させる例を示す。
【００２５】
図８は、実施の形態３に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。この実施の形態３が図１に示す実施の形態１と異なるのは、タイマー回路９の代わりに、ランプ電圧の所定値以上の上昇率又は電圧値を検知した場合に周波数切換回路８に通知するランプ電圧検出回路（変動手段）１３を備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２６】
図９（ａ）（ｂ）は、出力周波数ｆとランプ６の実効電圧ＶＬとの関係を示す図である。図９（ａ）は出力周波数ｆを一定（ｆ１）にした場合の図であり、図９（ｂ）は出力周波数ｆをパルス的にｆ１からｆ２に下げた場合の図である。ここで、ランプ６の実効電圧はアーク長に比例するので、放電アークの起点が電極中心部から外れるに従いアーク長が伸び、ランプ電圧は上昇する。
【００２７】
図９（ａ）の場合には、ランプ電圧が上昇しても出力周波数ｆは一定のままなので、放電アークの起点が一層電極中心部から外れ、最後にはランプ６が立ち消えてしまう。一方、図９（ｂ）の場合には、ランプ電圧検出回路１３でランプ電圧の上昇を検出し、その上昇率又は電圧値が所定値を超えた場合には、検出信号がランプ電圧検出回路１３から周波数切換回路８に出力される。検出信号を入力した周波数切換回路８は出力周波数ｆをパルス的にｆ１からｆ２に切り換える。このため、ランプ６内のインピーダンスが減少し、アークの起点がずれても速やかに元の位置に戻り、ランプ電圧は降下する。
【００２８】
以上のように、アークの起点が電極中心部から外れたのを検知して、パルス的にランプのインピーダンスを下げることにより、放電アークの起点が電極中心部から外れるのを効果的に防止することができる。
【００２９】
なお、図１０に示す回路を用いて、ランプ電圧検出回路１３がランプ電圧の上昇を検知した後に、直流電源回路１の出力電圧をパルス的に上昇させ、ランプ６のインピーダンスＺＬを下げることにより、放電アークの起点を元の位置に戻すようにしてもよい。
【００３０】
実施の形態４．
次に、実施の形態４に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態１〜３においては、周期的又は異常発生時にパルス的にランプのインピーダンスを減少させる例を示したが、本実施の形態においては、双方を使い分ける例を示す。
【００３１】
図１１は、実施の形態４に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。この実施の形態４が図１に示す実施の形態１と異なるのは、ランプ電圧の所定値以上の上昇率又は電圧値を検知した場合に周波数切換回路８に通知するランプ電圧検出回路１３を更に備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３２】
図１２において、放電開始からｔ３までの期間は、放電アークそのものが不安定であり、出力周波数を大きく変動させた場合、その変動範囲が適切でないと立ち消える場合がある。
また、ランプ電圧検出回路１３による検出で周波数切換回路８を動作させる場合、その検出精度によっては、アークの起点が大きく外れないと検出できない場合があり、対応が遅れた場合にちらつき等が視認されてしまう場合もある。従って、光束の安定が求められるｔ３以降では、周期的に動作させ、アークの起点がずれるのを予防した方が望ましい。一方、ｔ１〜ｔ３の期間は光束そのものが上昇し、変動しているため、多少のちらつきは許容される。
【００３３】
従って、本実施の形態では、ｔ１〜ｔ３の期間はランプ電圧検出回路１３で異常なランプ電圧の上昇を検出した時のみ、周波数切換回路８を動作させ（第１のモード）、ｔ３以降はタイマー回路９によって周期的に周波数切換回路８を動作させている（第２のモード）。
以上のように、放電開始から安定点灯に達するまでの期間とその後で、周波数切換回路８の動作を適正化することにより、適切にアークの起点ずれを防止することができる。
【００３４】
なお、本実施の形態においては、周波数を切り換えるものを示したが、直流電源の出力電圧を変化させるタイプ、若しくは始動回路を動作させるタイプ、又はその組合せを適用してもよい。
また、ｔ１〜ｔ３の期間にランプ電圧検出回路１３に異常なランプ電圧の上昇が検出されない場合は、実質的にｔ３から第２のモードのみが実行される。
さらに、ｔ１〜ｔ３の期間が比較的に安定的に点灯できるランプの場合は、第２のモードのみを有効とする設定としてもよい。
【００３５】
実施の形態５．
次に、実施の形態５に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態３においては、ランプ電圧の上昇率又は電圧値が所定値を超えた瞬間に出力周波数を下げる例を示したが、本実施の形態においては、同様の瞬間に始動回路を動作させる例を示す。
【００３６】
図１３は、実施の形態５に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。この実施の形態５が図８に示す実施の形態３と異なるのは、周波数切換回路８の代わりに、ランプ電圧の所定値以上の上昇率又は電圧値を検知した場合に始動回路７を動作させるランプ電圧検出回路（変動手段）１４を備えている点である。その他の構成については実施の形態３と同一又は同等である。なお、実施の形態３と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
始動回路７の本来の役割は、放電開始前にランプ６に４ｋＶ_０−Ｐ程度の高圧パルスを印加して放電を開始させるものであり、点灯中は非動作状態となっている。点灯中はランプ両端のインピーダンスは数百Ωとなるので、始動回路を動作させても放電開始前ほどの高圧パルスは印加されないが、１２０Ｖ_０−Ｐ程度のランプ電圧に対し、７００〜８００Ｖ_０−Ｐのパルス電圧を重畳することができる。
【００３８】
図１４は、本実施の形態における高圧パルスの印加とランプ６の実効電圧ＶＬとの関係を示す図である。同図に示すように、放電アークの起点が外れて実効電圧ＶＬが上昇した瞬間に始動回路７を動作させれば、高圧パルスがランプ電圧に重畳され、この高圧パルスをトリガとして放電アークの起点が元の位置に戻り、実効電圧ＶＬは降下する。
【００３９】
以上のように、放電アークの起点が電極中心部から外れたのをランプ電圧検出回路１４で検知して、始動回路７を動作させ、ランプ６に高圧パルスを印加するようにしたので、電極中心部から外れた放電アークの起点を迅速に元の位置に戻すことができる。
【００４０】
実施の形態６．
次に、実施の形態６に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態１〜５においては、単一の手段を用いてアークの起点ずれを防止する例を示したが、本実施の形態においては、複数の手段を使い分ける例を示す。
【００４１】
図１５は、実施の形態６に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。この実施の形態６が図１に示す実施の形態１と異なるのは、タイマー回路９の出力信号が始動回路７と周波数切換回路８の双方に与えられている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
図１６は、点灯開始からの数分間における始動回路７による高圧パルス印加動作と、周波数切換回路８による周波数切換動作と、ランプの実効電圧ＶＬとの関係を示す図である。放電開始からｔ３までの期間は、放電アークそのものが不安定であり、出力周波数を大きく変動させた場合、その変動範囲が適切でないとランプ６が立ち消える場合がある。
【００４３】
そこで、放電開始からｔ３までの期間は、タイマー回路９からの出力信号が始動回路７にのみ与えられ、始動回路７からの高圧パルスがランプ６に印加されることにより、放電アークの起点のずれが元に戻る。また、放電アークが安定したｔ３以降は、タイマー回路９からの出力信号が周波数切換回路８にのみ与えられ、周波数切換回路８によってドライバ３の出力周波数ｆがｆ１からｆ２に切り換わることにより、放電アークの起点のずれが元に戻る。
【００４４】
以上のように、放電開始から安定点灯に達するまでの期間とその後で、アークの起点ずれ防止の手段を適正化し、アークの起点ずれを適切に防止することができる。
なお、ｔ３までの期間に周期的にランプ６に高圧パルスを印加するようにしたが、全体の点灯時間に対して点灯開始からの約２分間は十分短いことから、高圧パルス印加によるランプ寿命への影響は無視できる。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、高圧パルスを印加する方法と出力周波数を降下させる方法とを組み合わせたが、直流電源回路の出力を上昇させる方法と出力周波数を降下させる方法とを組み合わせてもよい。
【００４６】
実施の形態７．
次に、実施の形態７に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態１〜６においては、放電アークの起点がずれるのを防止する例を示してきたが、本実施の形態においては、アークの起点ずれ防止とランプ電力を一定に保つための定電力制御を兼ねた構成の例を示す。
【００４７】
図１７は、実施の形態７に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。この実施の形態７が図１に示す実施の形態１と異なるのは、直流電源回路１の負側とインバータ回路２との間に設けられ一端が接地した抵抗１５と、タイマー回路９の出力信号に基づいて抵抗１５に発生する電圧を検出する負荷電流検出回路１６とを備えている点である。その他の構成については実施の形態１と同一又は同等である。なお、実施の形態１と同一又は同等な構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４８】
負荷電流検出回路１４は、抵抗１５に発生する電圧を検出し、インバータ回路２の負荷電流を検出するものである。タイマー回路９において、負荷電流検出回路１４の出力が一定になるように周波数切換周期Ｔをフィードバックする。即ち、負荷電流が目標値よりも小さい場合には、切換周期Ｔの値を小さくし、周波数ｆ１の期間を短くすることによって（平均周波数を下げ）、負荷電流を増加させる。また、負荷電流が目標値よりも大きい場合には、切換周期Ｔの値を大きくし、出力周波数ｆ１の期間を長くすることによって（平均周波数を上げ）、負荷電流を減少させる。
【００４９】
本実施の形態においては、出力周波数ｆ２の期間ｄは１ｍｓの固定値とし、切換周期Ｔを１．５ｍｓ〜２０ｍｓの範囲で変化させる設定としている。図１８は、この際の切換周期Ｔと負荷電流に比例したランプ電力との関係を示す図である。
上述したように、出力周波数ｆ２のパルス幅ｄを１ｍｓ以内としているので、出力周波数ｆ２が窓に属していなくても音響共鳴現象を引き起こすことがなく、放電アークの起点がずれるのを防止するとともに、ランプ電力を一定に保つことができる。
【００５０】
なお、本実施の形態においては、パルス幅ｄを固定値としたが、切換周期Ｔと連動させて、パルス幅ｄが変動するようにしてもよい。例えば、切換周期Ｔの増加に対して、パルス幅ｄが単調減少するようにすれば、よりランプ電力変動範囲を広げることができる。
【００５１】
実施の形態８．
次に、実施の形態８に係る高圧放電ランプ点灯装置を説明する。実施の形態１〜７においては、電気的なトリガにより放電アークの起点ずれを防止する例を示したが、本実施の形態においては、機械的に放電アークの起点ずれを防止する例を示す。
【００５２】
通常、高圧放電ランプを鉛直方向に設置した場合、下側の電極において、アークの起点ずれが発生する。原因として、図１９に示すようなバルブ１０内部の対流により、アークの下側が大きな圧力を受けることが考えられる。
従って、バルブの向きが上下反転するような機構を設け、定期的に上下反転して点灯するようにして、アークの起点ずれを防止してもよい。
【００５３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内において、例えば以下のように変更することも可能である。
（１）上記実施の形態１〜８において、定格電力３５Ｗのセラミック製メタルハライドランプを用いて実施の形態を説明したが、他の定格や他の材質の高圧放電ランプについて、同様の方法で点灯してもよい。
【００５４】
（２）インバータ回路２はハーフブリッジ型のものを示したが、高周波電力を出力できればプッシュプル型、一石電圧共振型等のものであってもよい。
【００５５】
（３）点灯開始後、所定のタイミングで、出力周波数の降下量、パルス幅若しくは動作周期、又は直流電源の電圧上昇量を変化させてもよい。
【００５６】
【発明の効果】
本発明に係る高圧放電ランプ点灯装置は、変動手段によって高圧放電ランプ内のインピーダンスをパルス的に減少させているので、放電アークの起点が電極中心部から外れるの効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図２】ドライバの出力周波数とランプ両端のインピーダンスとの関係を示す図である。
【図３】定格電力３５Ｗのセラミック製メタルハライドランプの共鳴周波数帯と窓との分布を示す図である。
【図４】ランプの模擬的な断面図である。
【図５】放電開始からの放電状態の変化に伴うランプ電圧の変化を示す図である。
【図６】実施の形態２に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図７】直流電源回路の出力電圧とランプのインピーダンスとの関係を示す図である。
【図８】実施の形態３に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図９】出力周波数とランプの実効電圧との関係を示す図である。
【図１０】実施の形態３の変形例に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１１】実施の形態４に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１２】ランプ電圧検出回路及びタイマー回路の動作とランプの実効電圧との関係を示す図である。
【図１３】実施の形態５に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１４】高圧パルスの印加とランプの実効電圧との関係を示す図である。
【図１５】実施の形態６に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１６】始動回路による高圧パルス印加動作と周波数切換回路による周波数切換動作とランプの実効電圧との関係を示す図である。
【図１７】実施の形態７に係る高圧放電ランプ点灯装置の構成を示す回路図である。
【図１８】切換周期と負荷電流に比例したランプ電力との関係を示す図である。
【図１９】バルブ内の対流を示す図である。
【符号の説明】
１…直流電源回路、２…インバータ回路、２ａ，２ｂ…ＭＯＳＦＥＴ、３…ドライバ回路（制御回路）、４…コンデンサ、５…チョークコイル、６…高圧放電灯、７…始動回路、８…周波数切換回路（変動手段）、９…タイマー回路、１０…バルブ、１１ａ，１１ｂ…電極、１２…電圧切換回路（変動手段）、１３，１４…ランプ電圧検出回路（変動手段）、１５…抵抗、１６…負荷電流検出回路。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp (hereinafter, referred to as “lamp”) at a high frequency.
[0002]
[Prior art]
In a conventional high pressure discharge lamp lighting device, when a starting point of a discharge arc moves in a front-rear direction (longitudinal direction of a high pressure discharge lamp) from a distal end to a proximal end of an electrode, a high pressure pulse is applied periodically to discharge. The starting position of the arc is returned to the tip of the electrode (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3279322 (page 5-7, FIG. 1)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in addition to the starting point of the discharge arc moving in the front-rear direction on the electrode, the starting point moves in the left-right direction (the direction orthogonal to the longitudinal direction of the high-pressure discharge lamp) on the electrode, and the discharge arc deviates from the electrode center. There was a case. Due to this phenomenon, the discharge arc became unstable, and flickering and disappearing sometimes occurred. Such a phenomenon is problematic because the starting point of the discharge arc cannot be returned to the center of the electrode even when a high-voltage pulse is applied periodically as in the prior art.
[0005]
The present invention solves such a problem, and even when the starting point of the discharge arc moves in the left-right direction outside the center of the electrode, the starting point of the discharge arc can be easily returned to the center of the electrode. An object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp lighting device.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A high-pressure discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC power supply circuit, an inverter circuit for converting an output current of the DC power supply circuit to a high frequency of 1 kHz or more, a high-pressure discharge lamp for supplying an output current of the inverter circuit, and an output of the inverter circuit. A control circuit that controls the frequency to maintain a frequency band that does not cause acoustic resonance phenomena that may occur when the high-pressure discharge lamp is lit at a high frequency, and that the impedance in the high-pressure discharge lamp has a pulse width longer than the output cycle of the inverter circuit. And a fluctuation means for reducing a pulse to prevent the starting point of the discharge arc from deviating from the center of the electrode.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, an inverter circuit 2 composed of MOSFETs 2a and 2b is connected to both ends of a DC power supply circuit 1, and the drive of the inverter circuit 2 is controlled by a driver circuit (control circuit) 3. At an output point of the inverter circuit 2, a capacitor 4, a choke coil 5, and a high-pressure discharge lamp 6 (hereinafter, referred to as "lamp") are connected in series.
[0008]
A primary winding and a secondary winding of the choke coil 5 are magnetically coupled, and a starting circuit 7 for applying a high-voltage pulse to the lamp 6 after the power is turned on to start a discharge is applied to the secondary winding number of the choke coil 5. Is connected. Further, a frequency switching circuit (variation means) 8 is connected to the driver circuit 3, and a timer circuit 9 is connected to the frequency switching circuit 8. The frequency switching circuit 8 switches the output frequency of the driver circuit 3 at a cycle and a width determined by the timer circuit 9 to periodically and pulsewise increase the lamp current.
[0009]
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, a DC voltage output from the DC power supply circuit 1 is converted into a high frequency by an inverter circuit 2 including MOSFETs 2a and 2b which are alternately turned on / off. The inverter circuit 2 is driven by the driver circuit 3 at the output frequency f <b> 1, and the power adjusted by the series circuit of the capacitor 4 and the choke coil 5 is applied to the lamp 6. The output frequency of the driver circuit 3 is switched to f2 (f1> f2) in a pulsed manner by the frequency switching circuit 8.
[0010]
As shown in FIG. 2, by switching the output frequency of the driver circuit 3 from f1 to f2, the impedance ZL at both ends of the lamp 6 decreases. That is, although the impedance ZL does not directly depend on the output frequency f, since the lamp 6 generally exhibits a negative resistance characteristic, when the output frequency f decreases from f1 to f2 and the impedance of the choke coil 5 decreases, the lamp 6 The current increases. The increase in the lamp current causes the lamp voltage to decrease, and as a result, the impedance ZL decreases.
[0011]
Next, the setting of the output frequencies f1 and f2, the pulse width d of the output frequency f2, and the switching period T will be described.
Generally, when a high-pressure discharge lamp is lit at high frequency, it is known that the so-called acoustic resonance phenomenon that causes the discharge arc to bend due to the interference between the traveling wave of the sound wave in the lamp and the reflected wave, causing extinguishing or lamp destruction is likely to occur. I have. Therefore, particularly at the time of high-frequency lighting of 1 kHz or more, stable lighting is possible by selecting and lighting a non-resonant frequency band (hereinafter, referred to as “window”) in which an acoustic resonance phenomenon does not occur.
[0012]
FIG. 3 is a diagram showing the distribution of resonance frequency bands and windows of a ceramic metal halide lamp having a rated power of 35 W. In the present embodiment, the output frequency f1 is set to one of the frequencies included in the window of 41 to 45 kHz.
[0013]
Further, even if the lighting frequency is included in the resonance frequency band, it takes 1 to 2 ms before the acoustic resonance phenomenon occurs. Therefore, if the pulse width d is 1 ms or less, the output frequency f2 is an arbitrary frequency smaller than the output frequency f1. Is fine.
Further, the switching period T needs to be short enough that the switching of the output frequency f cannot be visually recognized, and is desirably 20 ms or less.
In the present embodiment, f1 = 41 k to 44 k (Hz), f2 = f1-10 k (Hz), d = 1 m (s), and T = 11 m (s).
[0014]
Next, the behavior of the discharge arc in the lamp 6 will be described.
FIG. 4 is a schematic sectional view of the lamp 6. Electrodes 11a and 11b are arranged in the bulb 10, and a discharge arc passes between both electrodes. As shown in FIG. 4 (b), the discharge arc is usually stabilized starting from the center A0 of the electrode, but the electrode deteriorates as the service life proceeds, and the tip of the electrode is flared as shown in FIG. 4 (c). There is. As a result, the starting point of the arc at the time of lighting is shifted, and the starting point is shifted from the center portion A0 to points outside the center such as A1 and A2.
The impedance of the discharge arc when the arc starting point is at A0 is Z0, when it is A1, it is Z1, and when it is A2, it is Z2.
[0015]
Here, even if the starting point of the discharge arc moves from A0 to A1 or A2 in the state of Z0 ≒ Z1 ≒ Z2, the starting point of the discharge arc naturally returns to A0 if the state of Z0 ≒ Z1 戻る Z2 continues. If Z1 <Z0 or Z2 <Z0 after the starting point becomes A1 or A2, the starting point of the discharge arc cannot return to A0, and the starting point A2 moves on the electrode following a more stable point. become.
[0016]
In the worst case, the starting point moves to a position further away from the center of the electrode, and the starting point contacts the inclusion 101. At this time, the temperature of the enclosure 101 rises rapidly and evaporates at a stretch, so that it disappears. Therefore, it is necessary to apply some trigger to return the starting point of the discharge arc to the electrode center portion A0 when the starting point is almost shifted.
[0017]
In the present embodiment, since the output frequency of the driver circuit 3 is periodically switched from f1 to f2 by the frequency switching circuit 8, the impedance Z0 at the starting point of the discharge arc at A0 decreases, and Z0 < A state where Zn (n = 1, 2) can be created. As a result, even when the starting point of the discharge arc shifts to An (n = 1, 2), the starting point can be always returned from An to A0 by periodically satisfying Zn> Z0.
[0018]
As described above, by periodically lowering the output frequency of the driver circuit 3 and reducing the impedance in the lamp 6, it is possible to effectively prevent the starting point of the discharge arc from deviating from the center of the electrode.
[0019]
FIG. 5 is a diagram showing a change in the lamp voltage VL accompanying a change in the discharge state from the start of discharge. According to the figure, the argon discharge continues during the period from the start of discharge to t1, mercury evaporates from t1 to t2, and various metals constituting the discharge substance evaporate from t2 to t3 when stable lighting is achieved. Note that it takes about 2 minutes from the start of discharge to t3. At this time, the drop amount (f1−f2) of the output frequency f, the pulse width d, or the operation cycle T may be changed according to each period.
Further, in the present embodiment, the drop amount (f1-f2) of the output frequency f is fixed, but the output frequency f2 may be a fixed value regardless of the value of the output frequency f1.
When the output frequency f2 is within the window to which the output frequency f1 belongs (for example, the lower limit frequency of the window), or when it belongs to another window, the pulse width d may be 1 ms or more.
[0020]
Embodiment 2 FIG.
Next, a high-pressure discharge lamp lighting device according to a second embodiment will be described. In the first embodiment, an example in which the output frequency of the driver circuit 3 is periodically reduced to reduce the impedance in the lamp 6 has been described. In the present embodiment, the output voltage of the DC power supply circuit 1 is periodically reduced. Is raised, and the impedance of the lamp interior 6 is lowered.
[0021]
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of the high-pressure discharge lamp lighting device according to the second embodiment. The second embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a voltage switching circuit (variation means) for periodically increasing the output voltage of DC power supply circuit 1 by timer circuit 9 instead of frequency switching circuit 8 is used. ) 12 is provided. Other configurations are the same as or equivalent to the first embodiment. Note that the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0022]
As shown in FIG. 7, by periodically increasing the output voltage of the DC power supply circuit 1 by the voltage switching circuit 12, the impedance ZL at both ends of the lamp 6 decreases. That is, as in the first embodiment, the impedance ZL does not directly depend on the output voltage Vdc. However, since the lamp 6 generally exhibits a negative resistance characteristic, when the output voltage Vdc increases and the lamp current increases, the The voltage will decrease, and as a result, the impedance ZL will decrease.
As described above, even when the starting point of the discharge arc is shifted, the output voltage of the DC power supply circuit 1 is periodically increased to reduce the impedance in the lamp 6, so that the starting point of the discharge arc is located from the center of the electrode. Detachment can be prevented.
[0023]
Note that the rise width ΔVdc, pulse width d, and switching cycle T of the output voltage Vdc in FIG. 7 can be arbitrarily set according to the characteristics of the lamp 6, but the cycle T is so short that the switching operation cannot be visually recognized. And it is desirable to set it to 20 ms or less. Further, it is necessary to set the output voltage Vdc, the rising width ΔVdc, and the pulse width d such that the effective power in the cycle T falls within the range of the rated power of the lamp 6.
[0024]
Embodiment 3 FIG.
Next, a high-pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 will be described. In the first and second embodiments, an example has been described in which the impedance of the lamp 6 is periodically reduced to prevent the starting point of the arc from being shifted. In the present embodiment, when the starting point is shifted, it is detected. And an example of operating the correction means.
[0025]
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the third embodiment. The third embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the frequency switching circuit 8 is notified instead of the timer circuit 9 when a rising rate or a voltage value higher than a predetermined value of the lamp voltage is detected. The point is that a lamp voltage detection circuit (variation means) 13 is provided. Other configurations are the same as or equivalent to the first embodiment. Note that the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0026]
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing the relationship between the output frequency f and the effective voltage VL of the lamp 6. FIG. FIG. 9A is a diagram when the output frequency f is fixed (f1), and FIG. 9B is a diagram when the output frequency f is pulsed from f1 to f2. Here, since the effective voltage of the lamp 6 is proportional to the arc length, the arc length increases and the lamp voltage increases as the starting point of the discharge arc moves away from the center of the electrode.
[0027]
In the case of FIG. 9A, since the output frequency f remains constant even when the lamp voltage increases, the starting point of the discharge arc further deviates from the center of the electrode, and finally the lamp 6 goes out. On the other hand, in the case of FIG. 9B, the increase in the lamp voltage is detected by the lamp voltage detection circuit 13, and when the increase rate or the voltage value exceeds a predetermined value, the detection signal is output to the lamp voltage detection circuit 13. Is output to the frequency switching circuit 8. The frequency switching circuit 8 that has received the detection signal switches the output frequency f from f1 to f2 in a pulsed manner. For this reason, the impedance in the lamp 6 decreases, and even if the starting point of the arc shifts, it quickly returns to the original position, and the lamp voltage drops.
[0028]
As described above, by detecting that the starting point of the arc has deviated from the center of the electrode, and by reducing the impedance of the lamp in a pulsed manner, it is possible to effectively prevent the starting point of the discharge arc from deviating from the center of the electrode. Can be.
[0029]
Note that, using the circuit shown in FIG. 10, after the lamp voltage detection circuit 13 detects an increase in the lamp voltage, the output voltage of the DC power supply circuit 1 is increased in a pulsed manner, and the impedance ZL of the lamp 6 is reduced. The starting point of the discharge arc may be returned to the original position.
[0030]
Embodiment 4 FIG.
Next, a high pressure discharge lamp lighting device according to a fourth embodiment will be described. In the first to third embodiments, an example in which the impedance of the lamp is reduced periodically or in a pulsed manner when an abnormality occurs has been described. In the present embodiment, an example in which both are selectively used will be described.
[0031]
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 4. The fourth embodiment is different from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a lamp voltage detection circuit 13 which notifies the frequency switching circuit 8 when a rising rate or a voltage value of a predetermined value or more of the lamp voltage is detected is further provided. The point is. Other configurations are the same as or equivalent to the first embodiment. Note that the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0032]
In FIG. 12, during the period from the start of discharge to t3, the discharge arc itself is unstable, and when the output frequency is largely changed, the arc may go out if the change range is not appropriate.
Further, when the frequency switching circuit 8 is operated by the detection by the lamp voltage detection circuit 13, depending on the detection accuracy, it may not be possible to detect if the starting point of the arc does not largely deviate, and when response is delayed, flickering or the like is visually recognized. In some cases, it will. Therefore, after t3 when the stability of the luminous flux is required, it is desirable to operate periodically so as to prevent the starting point of the arc from shifting. On the other hand, the light flux itself rises and fluctuates during the period from t1 to t3, so that a slight flicker is allowed.
[0033]
Therefore, in the present embodiment, during the period from t1 to t3, only when the lamp voltage detection circuit 13 detects an abnormal increase in the lamp voltage, the frequency switching circuit 8 is operated (first mode). The frequency switching circuit 8 is periodically operated by the circuit 9 (second mode).
As described above, by optimizing the operation of the frequency switching circuit 8 during the period from the start of discharge to the time when stable lighting is achieved, deviation of the starting point of the arc can be appropriately prevented.
[0034]
In this embodiment, the frequency is switched, but a type in which the output voltage of the DC power supply is changed, a type in which the starting circuit is operated, or a combination thereof may be applied.
If the lamp voltage detection circuit 13 does not detect an abnormal increase in the lamp voltage during the period from t1 to t3, substantially only the second mode is executed from t3.
Further, in the case of a lamp that can be turned on relatively stably during the period from t1 to t3, the setting may be such that only the second mode is valid.
[0035]
Embodiment 5 FIG.
Next, a high pressure discharge lamp lighting device according to a fifth embodiment will be described. In the third embodiment, an example in which the output frequency is reduced at the moment when the ramp rate of the lamp voltage or the voltage value exceeds a predetermined value has been described. In the present embodiment, an example in which the starting circuit operates at the same moment. Is shown.
[0036]
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the fifth embodiment. This fifth embodiment is different from the third embodiment shown in FIG. 8 in that instead of the frequency switching circuit 8, the starting circuit 7 is operated when a rising rate or a voltage value of a predetermined or higher value of the lamp voltage is detected. The point is that a lamp voltage detection circuit (variation means) 14 is provided. Other configurations are the same as or similar to those of the third embodiment. Note that the same or equivalent components as those of the third embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0037]
The original function of the starting circuit 7 is to apply a high-voltage pulse of about 4 kV _0-P to the lamp 6 before starting the discharge to start the discharge, and is in a non-operating state during lighting. Since during lighting becomes several hundred Ω impedance across the lamp, but the high voltage pulse enough before the start discharge also activates the starting circuit is not applied, with respect to the lamp voltage of approximately 120V _0-P, 700~800V _{0- P} pulse voltage can be superimposed.
[0038]
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the application of a high-voltage pulse and the effective voltage VL of the lamp 6 in the present embodiment. As shown in the drawing, if the starting circuit 7 is operated at the moment when the starting point of the discharge arc is deviated and the effective voltage VL rises, a high voltage pulse is superimposed on the lamp voltage, and the high voltage pulse is used as a trigger to start the discharge arc. Returns to the original position, and the effective voltage VL drops.
[0039]
As described above, the lamp voltage detecting circuit 14 detects that the starting point of the discharge arc has deviated from the center of the electrode, activates the starting circuit 7, and applies a high-voltage pulse to the lamp 6. The starting point of the discharge arc deviating from the part can be quickly returned to the original position.
[0040]
Embodiment 6 FIG.
Next, a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 6 will be described. In the first to fifth embodiments, an example in which the starting point of the arc is prevented from being shifted using a single means has been described. In the present embodiment, an example in which a plurality of means are selectively used will be described.
[0041]
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 6. The sixth embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that the output signal of the timer circuit 9 is provided to both the starting circuit 7 and the frequency switching circuit 8. Other configurations are the same as or equivalent to the first embodiment. Note that the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0042]
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the high voltage pulse applying operation by the starting circuit 7 and the frequency switching operation by the frequency switching circuit 8 for several minutes from the start of lighting, and the effective voltage VL of the lamp. During the period from the start of discharge to t3, the discharge arc itself is unstable, and when the output frequency is largely changed, the lamp 6 may go out if the change range is not appropriate.
[0043]
Therefore, during the period from the start of the discharge to t3, the output signal from the timer circuit 9 is given only to the starting circuit 7, and the high voltage pulse from the starting circuit 7 is applied to the lamp 6, so that the starting point of the discharge arc is shifted. Returns. Further, after t3 when the discharge arc is stabilized, the output signal from the timer circuit 9 is given only to the frequency switching circuit 8, and the frequency switching circuit 8 switches the output frequency f of the driver 3 from f1 to f2. The shift of the starting point of the arc is restored.
[0044]
As described above, the means for preventing the shift of the starting point of the arc from the start of the discharge to the time of achieving the stable lighting can be optimized, and the shift of the starting point of the arc can be appropriately prevented.
Although a high-voltage pulse is periodically applied to the lamp 6 during the period up to t3, approximately 2 minutes from the start of lighting is sufficiently short with respect to the entire lighting time, so that the lamp life due to the application of the high-voltage pulse is reduced. Can be ignored.
[0045]
In the present embodiment, the method of applying the high-voltage pulse and the method of decreasing the output frequency are combined, but the method of increasing the output of the DC power supply circuit and the method of decreasing the output frequency may be combined. .
[0046]
Embodiment 7 FIG.
Next, a high-pressure discharge lamp lighting device according to a seventh embodiment will be described. In the first to sixth embodiments, an example has been described in which the starting point of the discharge arc is prevented from being shifted. However, in the present embodiment, constant power control for preventing the starting point of the arc from being shifted and keeping the lamp power constant is described. Here is an example of a configuration that also serves as.
[0047]
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the seventh embodiment. The seventh embodiment differs from the first embodiment shown in FIG. 1 in that a resistor 15 provided between the negative side of the DC power supply circuit 1 and the inverter circuit 2 and having one end grounded, and an output signal of the timer circuit 9 are provided. And a load current detection circuit 16 for detecting a voltage generated in the resistor 15 based on the above. Other configurations are the same as or equivalent to the first embodiment. Note that the same or equivalent components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0048]
The load current detection circuit 14 detects a voltage generated at the resistor 15 and detects a load current of the inverter circuit 2. In the timer circuit 9, the frequency switching period T is fed back so that the output of the load current detection circuit 14 becomes constant. That is, when the load current is smaller than the target value, the load current is increased by reducing the value of the switching cycle T and shortening the period of the frequency f1 (lowering the average frequency). When the load current is larger than the target value, the value of the switching cycle T is increased and the period of the output frequency f1 is lengthened (the average frequency is increased) to reduce the load current.
[0049]
In the present embodiment, the period d of the output frequency f2 is set to a fixed value of 1 ms, and the switching period T is set to be changed in a range of 1.5 ms to 20 ms. FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the switching cycle T and the lamp power in proportion to the load current.
As described above, since the pulse width d of the output frequency f2 is set within 1 ms, the acoustic resonance phenomenon does not occur even if the output frequency f2 does not belong to the window, and the starting point of the discharge arc is prevented from shifting. , Lamp power can be kept constant.
[0050]
In the present embodiment, the pulse width d is a fixed value. However, the pulse width d may fluctuate in conjunction with the switching period T. For example, if the pulse width d monotonously decreases with an increase in the switching period T, the lamp power fluctuation range can be further expanded.
[0051]
Embodiment 8 FIG.
Next, a high-pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 8 will be described. In the first to seventh embodiments, the example in which the displacement of the starting point of the discharge arc is prevented by the electric trigger has been described. In the present embodiment, an example in which the displacement of the starting point of the discharge arc is mechanically prevented will be described.
[0052]
Usually, when the high-pressure discharge lamp is installed in the vertical direction, a shift of the starting point of the arc occurs in the lower electrode. A possible cause is that a large pressure is applied to the lower side of the arc due to convection inside the valve 10 as shown in FIG.
Therefore, a mechanism may be provided such that the direction of the bulb is inverted up and down, and the lamp is periodically inverted and turned on to prevent deviation of the starting point of the arc.
[0053]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and may be modified as follows, for example, without departing from the spirit of the present invention.
(1) In the above-described first to eighth embodiments, the embodiment has been described using the ceramic metal halide lamp having a rated power of 35 W. However, a high-pressure discharge lamp of another rating or another material is turned on in the same manner. You may.
[0054]
(2) Although the half-bridge type is shown as the inverter circuit 2, a push-pull type, a single-pole voltage resonance type, or the like may be used as long as high-frequency power can be output.
[0055]
(3) At a predetermined timing after the start of lighting, the amount of drop of the output frequency, the pulse width or the operation cycle, or the amount of increase in the voltage of the DC power supply may be changed.
[0056]
【The invention's effect】
In the high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention, since the impedance in the high pressure discharge lamp is reduced in a pulsed manner by the variation means, the starting point of the discharge arc can be effectively prevented from deviating from the center of the electrode.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a high-pressure discharge lamp lighting device according to a first embodiment.
FIG. 2 is a diagram illustrating a relationship between an output frequency of a driver and impedances at both ends of a lamp.
FIG. 3 is a diagram showing the distribution of resonance frequency bands and windows of a ceramic metal halide lamp having a rated power of 35 W.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a lamp.
FIG. 5 is a diagram showing a change in lamp voltage according to a change in a discharge state from the start of discharge.
FIG. 6 is a circuit diagram showing a configuration of a high-pressure discharge lamp lighting device according to a second embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing the relationship between the output voltage of the DC power supply circuit and the impedance of the lamp.
FIG. 8 is a circuit diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to a third embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a relationship between an output frequency and an effective voltage of a lamp.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a configuration of a high-pressure discharge lamp lighting device according to a modification of the third embodiment.
FIG. 11 is a circuit diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to a fourth embodiment.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the operation of the lamp voltage detection circuit and the timer circuit and the effective voltage of the lamp.
FIG. 13 is a circuit diagram showing a configuration of a high-pressure discharge lamp lighting device according to a fifth embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the application of a high-voltage pulse and the effective voltage of a lamp.
FIG. 15 is a circuit diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to a sixth embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a relationship between a high-voltage pulse applying operation by a starting circuit, a frequency switching operation by a frequency switching circuit, and an effective lamp voltage.
FIG. 17 is a circuit diagram showing a configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to a seventh embodiment.
FIG. 18 is a diagram showing a relationship between a switching cycle and lamp power proportional to a load current.
FIG. 19 is a diagram showing convection in a valve.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... DC power supply circuit, 2 ... Inverter circuit, 2a, 2b ... MOSFET, 3 ... Driver circuit (control circuit), 4 ... Capacitor, 5 ... Choke coil, 6 ... High pressure discharge lamp, 7 ... Starting circuit, 8 ... Frequency switching Circuit (variable means), 9: timer circuit, 10: valve, 11a, 11b: electrode, 12: voltage switching circuit (variable means), 13, 14: lamp voltage detection circuit (variable means), 15: resistor, 16 ... Load current detection circuit.

Claims

直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力電流を１ｋＨｚ以上の高周波に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力電流を通電する高圧放電ランプと、
前記インバータ回路の出力周波数を制御し、前記高圧放電ランプを高周波点灯した際に発生し得る音響共鳴現象を引き起こさない周波数帯域に維持させる制御回路と、
前記高圧放電ランプ内のインピーダンスを、前記インバータ回路の出力周期よりも長いパルス幅をもってパルス的に減少させて、放電アークの起点が電極中心部から外れるの防止する変動手段とを備えたことを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。A DC power supply circuit,
An inverter circuit for converting an output current of the DC power supply circuit into a high frequency of 1 kHz or more;
A high-pressure discharge lamp for passing an output current of the inverter circuit;
A control circuit that controls an output frequency of the inverter circuit, and maintains the high-frequency discharge lamp in a frequency band that does not cause an acoustic resonance phenomenon that may occur when the high-pressure discharge lamp is lit at a high frequency.
A variable means for pulsatingly reducing the impedance in the high-pressure discharge lamp with a pulse width longer than the output cycle of the inverter circuit to prevent the starting point of the discharge arc from deviating from the center of the electrode. High pressure discharge lamp lighting device.

前記変動手段は、周期的に動作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。2. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein said varying means operates periodically.

前記高圧放電ランプの両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記変動手段は、前記電圧検出回路によって検出された電圧の上昇率又は上昇値が所定値以上の場合に動作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。A voltage detection circuit that detects a voltage across the high-pressure discharge lamp,
2. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the variation unit operates when a rate of increase or a value of increase in the voltage detected by the voltage detection circuit is equal to or more than a predetermined value.

前記高圧放電ランプの両端電圧を検出する電圧検出回路を備え、
前記変動手段は、前記電圧検出回路によって検出された電圧の上昇率又は上昇値が所定値以上の場合に動作する第１のモードと、周期的に動作する第２のモードとを有し、点灯開始後、所定のタイミングで、前記第１のモードと前記第２のモードとを切り替え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。A voltage detection circuit that detects a voltage across the high-pressure discharge lamp,
The variation unit has a first mode that operates when a rate of increase or an increase in the voltage detected by the voltage detection circuit is equal to or greater than a predetermined value, and a second mode that operates periodically, and The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the first mode and the second mode are switched at a predetermined timing after the start.

前記変動手段は、前記インバータ回路の出力周波数を降下させる手段であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の高圧放電ランプ点灯装置。The high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the variation unit is a unit that reduces an output frequency of the inverter circuit.

前記変動手段は、出力周波数降下のパルス幅を音響共鳴現象が発生する時間より短くしたことを特徴とする請求項５記載の高圧放電ランプ点灯装置。6. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 5, wherein said varying means has a pulse width of the output frequency drop shorter than a time when an acoustic resonance phenomenon occurs.

前記変動手段は、前記直流電源回路の出力電圧を上昇させる手段であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の高圧放電ランプ点灯装置。5. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the variation unit is a unit that increases an output voltage of the DC power supply circuit. 6.

点灯開始後、所定のタイミングから前記変動手段の動作を有効とすることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項記載の高圧放電ランプ点灯装置。The high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein the operation of the variation unit is enabled from a predetermined timing after the start of lighting.

点灯開始後、所定のタイミングで、前記変動手段による出力周波数の降下量、パルス幅若しくは動作周期、又は直流電源の電圧上昇量を変化させることを特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項記載の高圧放電ランプ点灯装置。9. The method according to claim 5, wherein at a predetermined timing after the start of lighting, the amount of drop of the output frequency, the pulse width or the operation cycle, or the amount of voltage rise of the DC power supply is changed by the variation unit. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1.

直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力電流を１ｋＨｚ以上の高周波に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力電流を通電する高圧放電ランプと、
前記インバータ回路の出力周波数を制御し、前記高圧放電ランプを高周波点灯した際に発生し得る音響共鳴現象を引き起こさない周波数帯域に維持させる制御回路と、
前記高圧放電ランプの両端電圧を検出する電圧検出回路と、
前記高圧放電ランプに高圧パルスを印加し、放電を開始させる高圧パルス印加手段とを設け、
前記高圧パルス印加手段は、放電開始後、前記電圧検出回路によって検出された電圧の上昇率又は上昇値が所定値以上の場合に、高圧パルスを印加することを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。A DC power supply circuit,
An inverter circuit for converting an output current of the DC power supply circuit into a high frequency of 1 kHz or more;
A high-pressure discharge lamp for passing an output current of the inverter circuit;
A control circuit that controls an output frequency of the inverter circuit, and maintains the high-frequency discharge lamp in a frequency band that does not cause an acoustic resonance phenomenon that may occur when the high-pressure discharge lamp is lit at a high frequency.
A voltage detection circuit for detecting a voltage across the high-pressure discharge lamp,
A high-voltage pulse applying means for applying a high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp and starting discharge is provided,
The high pressure discharge lamp lighting device, wherein the high voltage pulse applying means applies a high voltage pulse when the rate of increase or the value of the voltage detected by the voltage detection circuit is equal to or greater than a predetermined value after the start of discharge.

直流電源回路と、
前記直流電源回路の出力電流を１ｋＨｚ以上の高周波に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力電流を通電する高圧放電ランプと、
前記インバータ回路の出力周波数を制御し、前記高圧放電ランプを高周波点灯した際に発生し得る音響共鳴現象を引き起こさない周波数帯域に維持させる制御回路と、
前記高圧放電ランプに高圧パルスを印加し、放電を開始させる高圧パルス印加手段とを設け、
前記高圧パルス印加手段は、前記直流電源回路による電源投入から所定の期間まで高圧パルスを印加することを特徴とする高圧放電ランプ点灯装置。A DC power supply circuit,
An inverter circuit for converting an output current of the DC power supply circuit into a high frequency of 1 kHz or more;
A high-pressure discharge lamp for passing an output current of the inverter circuit;
A control circuit that controls an output frequency of the inverter circuit, and maintains the high-frequency discharge lamp in a frequency band that does not cause an acoustic resonance phenomenon that may occur when the high-pressure discharge lamp is lit at a high frequency.
A high-voltage pulse applying means for applying a high-voltage pulse to the high-pressure discharge lamp and starting discharge is provided,
The high-pressure discharge lamp lighting device, wherein the high-voltage pulse applying means applies a high-voltage pulse for a predetermined period from power-on by the DC power supply circuit.

前記高圧放電ランプに投入される負荷電流を検出する負荷電流検出回路を設け、
前記変動手段は、前記負荷電流検出回路で検出した負荷電流が一定になるように変動周期を制御することを特徴とする請求項２又は４記載の高圧放電ランプ点灯装置。A load current detection circuit for detecting a load current supplied to the high-pressure discharge lamp is provided,
5. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 2, wherein the variation unit controls a variation cycle such that the load current detected by the load current detection circuit is constant.

前記変動手段は、動作期間を固定値とすることを特徴とする請求項１２記載の高圧放電ランプ点灯装置。13. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 12, wherein the varying unit sets the operation period to a fixed value.