JP2008004338A - High-intensity discharge lamp lighting device, and illumination apparatus - Google Patents

High-intensity discharge lamp lighting device, and illumination apparatus Download PDF

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直樹 小松
Jun Kumagai
潤 熊谷
Akira Osada
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-intensity discharge lamp lighting device of half-bridge formation in which increase in component stress, enlargement of components and increase in cost are prevented, unstable lamp gas condition at the time of lamp starting becomes allowable, and stable lighting at the time of lamp lighting becomes possible. <P>SOLUTION: The lighting device has a half-bridge formation, and is equipped with a series circuit consisting of switching elements Q1, Q2 and a series circuit consisting of capacitors C1, C2 wherein both the circuits are connected to a DC power source 1 in parallel. The lighting device is also equipped with the high-intensity discharge lamp DL which is connected between a connection point between the switching elements Q1, Q2, and a connection point between the capacitors C1, C2 through an inductor L3. The lighting device further includes an electric power control means 52 to 54 which control electric power supplied to the high-intensity discharge lamp DL by controlling the switching elements Q1, Q2; and a voltage adjusting means 51 which adjusts voltages between respective both ends of the respective capacitors C1, C2, in such a way that the voltages differ mutually when turning off the high-intensity discharge lamp DL and the voltages become approximately equivalent, when turning on the high-intensity discharge lamp DL. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はスイッチング電源を用いて高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置及びこれを用いた照明器具に関するものである。   The present invention relates to a high pressure discharge lamp lighting device for lighting a high pressure discharge lamp using a switching power supply and a lighting fixture using the same.

従来、図11に示すようなハーフブリッジ構成の高圧放電灯点灯装置が知られている。一般的には、ハーフブリッジ構成のコンデンサC1,C2には同じ容量の電解コンデンサが使用されるが、特許文献1(特開2004−303689号公報)では、コンデンサC1、C2を互いに異なる容量に設定することが提案されている。この場合、スイッチング素子Q1,Q2を図12に示すように制御すると、コンデンサC1、C2は図12のVc1,Vc2に示すように、異なる電圧に充電され、放電灯DLの非点灯時に放電灯DLの両端に印加される無負荷2次電圧は、図12のVlaに示すように、極性により電圧値の異なる波形となる。なお、無負荷時には図示しないイグナイタにより発生された高圧パルス電圧が無負荷2次電圧に重畳される。   Conventionally, a high-pressure discharge lamp lighting device having a half-bridge configuration as shown in FIG. 11 is known. Generally, electrolytic capacitors having the same capacity are used for the capacitors C1 and C2 having a half bridge configuration. However, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-303789), the capacitors C1 and C2 are set to have different capacities. It has been proposed to do. In this case, when switching elements Q1 and Q2 are controlled as shown in FIG. 12, capacitors C1 and C2 are charged to different voltages as shown by Vc1 and Vc2 in FIG. 12, and when discharge lamp DL is not lit, discharge lamp DL As shown by Vla in FIG. 12, the no-load secondary voltage applied across the two terminals has a waveform with a different voltage value depending on the polarity. When no load is applied, a high voltage pulse voltage generated by an igniter (not shown) is superimposed on the no-load secondary voltage.

一般的に高圧放電灯を始動させるためには、無負荷2次電圧を270V以上にする必要があるが、両極性とも270V以上を満足するためには、コンデンサC1、C2及びスイッチング素子Q1、Q2など回路を構成する部品の耐圧が高くなり、点灯装置の大型化、コスト高を招く。そこで、無負荷2次電圧を極性により異なる電圧とし、少なくとも一方の電圧が270V以上となるようにコンデンサC1、C2の容量を設定している。
特開2004−303689号公報
In general, in order to start a high pressure discharge lamp, it is necessary to set the no-load secondary voltage to 270 V or more. However, in order to satisfy both polarities of 270 V or more, capacitors C1, C2 and switching elements Q1, Q2 The withstand voltage of the parts constituting the circuit is increased, resulting in an increase in the size and cost of the lighting device. Therefore, the no-load secondary voltage is changed depending on the polarity, and the capacities of the capacitors C1 and C2 are set so that at least one of the voltages is 270V or more.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-303789

図11の回路では、ランプ電圧VlaとコンデンサC1,C2の電圧Vc1,Vc2を検出回路52,57により検出し、制御回路50によりスイッチング素子Q1,Q2を図12のように制御している。図12の波形図に示されるように、非点灯時と点灯時のコンデンサC1、C2の電圧値Vc1,Vc2は異なる値となるように設定されている。   In the circuit of FIG. 11, the lamp voltage Vla and the voltages Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 are detected by the detection circuits 52 and 57, and the switching elements Q1 and Q2 are controlled by the control circuit 50 as shown in FIG. As shown in the waveform diagram of FIG. 12, the voltage values Vc1 and Vc2 of the capacitors C1 and C2 during non-lighting and during lighting are set to be different values.

ここで、一般的に高圧放電灯を安定して点灯するためには、ランプ電圧の約1.5〜2.0倍程度の電源電圧が必要とされている。さらに、ランプ始動時の発光管温度が安定しておらず、発光管内の封入ガスが全て気化していないような不安定な状態では、特にランプのインピーダンスが不安定となるため、電源電圧を高く設定しておく必要がある。   Here, in order to light a high-pressure discharge lamp stably in general, a power supply voltage of about 1.5 to 2.0 times the lamp voltage is required. In addition, when the lamp temperature at the start of the lamp is not stable and the gas filled in the arc tube is not completely vaporized, the lamp impedance becomes unstable. It is necessary to set.

図11の回路では、ランプに電力を供給するための電源は、コンデンサC1、C2に相当する。したがって、ランプを安定に点灯するためには、出来るだけコンデンサC1、C2の電圧を高く設定することが望ましい。しかし、あまり電圧を高く設定すると素子耐圧が増加し、部品の大型化、コスト高を招くことになるので、ランプが安定に点灯維持でき、かつ、素子耐圧も高くなり過ぎないようにすることが必要となる。   In the circuit of FIG. 11, the power source for supplying power to the lamp corresponds to the capacitors C1 and C2. Therefore, in order to light the lamp stably, it is desirable to set the voltages of the capacitors C1 and C2 as high as possible. However, if the voltage is set too high, the device withstand voltage will increase, leading to an increase in the size and cost of the parts. Therefore, the lamp can be stably lit and the device withstand voltage should not be too high. Necessary.

従来の技術では、素子耐圧を低く抑えることは可能となるが、コンデンサ電圧の低い方の極性では、安定に点灯維持できないという問題がある。   With the conventional technology, it is possible to keep the element breakdown voltage low, but there is a problem that lighting cannot be stably maintained with the polarity of the lower capacitor voltage.

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、部品ストレスの増大や部品の大型化、コスト高を招くことなく、ランプ始動時の不安定な状態やランプ点灯時における安定点灯を可能にする高圧放電灯点灯装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above points, and can provide stable lighting at the time of starting the lamp and stable lighting without incurring an increase in component stress, an increase in size of the component, and an increase in cost. It is an object of the present invention to provide a high-pressure discharge lamp lighting device that enables this.

本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図1に示すように、第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2の直列回路と、第1及び第2のコンデンサC1,C2の直列回路を直流電源1に並列に接続され、第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2の接続点と第1及び第2のコンデンサC1,C2の接続点の間にインダクタL3を介して接続される高圧放電灯DLを点灯させる高圧放電灯点灯装置であって、第1及び第2のスイッチング素子Q1,Q2をスイッチングさせることにより高圧放電灯DLに供給される電力を制御する電力制御手段(52〜54)と、第1及び第2のコンデンサC1,C2の両端電圧を高圧放電灯DLの非点灯時には互いに異なるように調整し、点灯時には略等しくなるように調整する電圧調整手段51とを有することを特徴とするものである。   In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIG. 1, a series circuit of first and second switching elements Q1, Q2 and first and second capacitors C1, C2 are provided. The series circuit is connected in parallel to the DC power source 1 and is connected via an inductor L3 between the connection point of the first and second switching elements Q1, Q2 and the connection point of the first and second capacitors C1, C2. The high-pressure discharge lamp lighting device for lighting the high-pressure discharge lamp DL is a power control means (52) for controlling the power supplied to the high-pressure discharge lamp DL by switching the first and second switching elements Q1, Q2. To 54) and the voltage adjusting means 5 for adjusting the voltage across the first and second capacitors C1, C2 to be different from each other when the high-pressure discharge lamp DL is not lit and to be substantially equal when lit. It is characterized in that it has and.

本発明によれば、高圧放電灯の非点灯時においては、ハーフブリッジ構成の2つのコンデンサの電圧を異なる電圧とすることで、無負荷2次電圧を一方の極性で高くしながら、他方の極性ではコンデンサの耐圧を下げることができ、また、高圧放電灯の点灯時においては、ハーフブリッジ構成の2つのコンデンサの電圧を略等しくすることで、安定した点灯を実現できるという効果がある。   According to the present invention, when the high pressure discharge lamp is not lit, the voltages of the two capacitors in the half-bridge configuration are set to different voltages, so that the no-load secondary voltage is increased in one polarity while the other polarity is In this case, the withstand voltage of the capacitor can be lowered, and when the high pressure discharge lamp is lit, the voltages of the two capacitors in the half-bridge configuration are made substantially equal to each other, so that stable lighting can be realized.

(実施形態1)
図1は本発明の実施形態1の高圧放電灯点灯装置の回路図である。以下、その回路構成について説明する。直流電源1は、商用交流電源Vsの交流電圧を直流電圧に全波整流するダイオードブリッジDBと、インダクタL11、スイッチング素子(図ではMOSFET)Q11及びダイオードD11よりなる昇圧チョッパ11と、この出力を検出し、その出力が所定の電圧値E(例えば、460V)となるようにスイッチング素子Q11のオン/オフ制御を行うチョッパ制御回路12とにより構成されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. Hereinafter, the circuit configuration will be described. The DC power supply 1 detects a diode bridge DB that full-wave rectifies the AC voltage of the commercial AC power supply Vs into a DC voltage, a boost chopper 11 that includes an inductor L11, a switching element (MOSFET in the figure) Q11, and a diode D11, and detects this output. The chopper control circuit 12 performs on / off control of the switching element Q11 so that the output becomes a predetermined voltage value E (for example, 460 V).

直流電源1の出力には、ハーフブリッジ回路3が接続されている。このハーフブリッジ回路3は、スイッチング素子(図ではMOSFET)Q1,Q2の直列回路と、コンデンサC1,C2の直列回路とが並列に接続されており、スイッチング素子Q1,Q2の接続点とコンデンサC1,C2の接続点との間に、インダクタL3と高圧放電灯DLが直列に接続され、高圧放電灯DLと並列にコンデンサC3が接続されている。さらに、コンデンサC3および高圧放電灯DLと共に閉回路を構成するように、イグナイタIGNが高圧放電灯DLとインダクタL3の間に直列に介設されている。イグナイタIGNはパルス発生回路PGとパルストランスPTとからなり、無負荷時には高圧パルスを発生する。なお、高圧放電灯DLと直列に電流検出用の低抵抗が挿入されていても良い。   A half bridge circuit 3 is connected to the output of the DC power supply 1. In the half bridge circuit 3, a series circuit of switching elements (MOSFETs in the figure) Q1 and Q2 and a series circuit of capacitors C1 and C2 are connected in parallel, and a connection point between the switching elements Q1 and Q2 and a capacitor C1, Between the connection point of C2, an inductor L3 and a high-pressure discharge lamp DL are connected in series, and a capacitor C3 is connected in parallel with the high-pressure discharge lamp DL. Further, an igniter IGN is interposed in series between the high pressure discharge lamp DL and the inductor L3 so as to form a closed circuit together with the capacitor C3 and the high pressure discharge lamp DL. The igniter IGN includes a pulse generation circuit PG and a pulse transformer PT, and generates a high voltage pulse when there is no load. Note that a low resistance for current detection may be inserted in series with the high-pressure discharge lamp DL.

ハーフブリッジ回路3には、制御回路5が接続されている。この制御回路5は、スイッチング素子Q1、Q2をスイッチング制御することで、昇圧チョッパ11の出力電圧Eを放電灯DLが必要とする所定の電圧値に降圧すると共にランプ電圧が低周波の矩形波電圧となるように極性反転させるものであり、Vla検出回路52により放電灯DLの状態を検出し、その検出された放電灯DLの状態に応じてWla演算回路53により演算されたランプ電力Wlaとなるようにランプ電流Ilaの目標値を設定し、駆動回路54によりスイッチング素子Q1,Q2をスイッチング制御する。また、点灯時のコンデンサC1,C2の電圧のバランスを調整する電圧調整回路51を備えている。   A control circuit 5 is connected to the half bridge circuit 3. The control circuit 5 controls the switching elements Q1 and Q2 to step down the output voltage E of the step-up chopper 11 to a predetermined voltage value required by the discharge lamp DL, and the lamp voltage is a rectangular wave voltage having a low frequency. The state of the discharge lamp DL is detected by the Vla detection circuit 52, and the lamp power Wla calculated by the Wla calculation circuit 53 is obtained in accordance with the detected state of the discharge lamp DL. Thus, the target value of the lamp current Ila is set, and the switching circuit Q1, Q2 is controlled by the drive circuit 54. In addition, a voltage adjustment circuit 51 that adjusts the voltage balance of the capacitors C1 and C2 during lighting is provided.

図2を用いて従来の技術との違いを説明する。ランプ両端に印加される電圧をVla、コンデンサC1、C2の電圧をVc1、Vc2、スイッチング素子Q1、Q2の駆動信号をQ1、Q2として示す。なお、図2のスイッチング素子Q1,Q2のスイッチング動作波形は、模式的に示したものであり、実際には期間T1及びT2の交番周波数に対して、スイッチング素子Q1,Q2のスイッチング周波数は図2の模式図よりも高い周波数となる。   Differences from the prior art will be described with reference to FIG. The voltage applied to both ends of the lamp is indicated as Vla, the voltages of the capacitors C1 and C2 are indicated as Vc1 and Vc2, and the driving signals of the switching elements Q1 and Q2 are indicated as Q1 and Q2. Note that the switching operation waveforms of the switching elements Q1 and Q2 in FIG. 2 are schematically shown. Actually, the switching frequency of the switching elements Q1 and Q2 is as shown in FIG. It becomes a higher frequency than the schematic diagram.

放電灯の非点灯時において、ランプ両端に印加される電圧Vlaは、従来技術と同様、コンデンサC1、C2の容量比で分圧されたアンバランスな無負荷2次電圧(例えば、300Vと160V)となっている。このとき、電圧調整回路51は動作させていない。一方、放電灯の点灯時には、電圧調整回路51を動作させて、コンデンサC1、C2の両端電圧は略等しい電圧(例えば、230V)となるように調整される。   When the discharge lamp is not lit, the voltage Vla applied to both ends of the lamp is an unbalanced no-load secondary voltage (for example, 300V and 160V) divided by the capacitance ratio of the capacitors C1 and C2, as in the prior art. It has become. At this time, the voltage adjustment circuit 51 is not operated. On the other hand, when the discharge lamp is turned on, the voltage adjustment circuit 51 is operated to adjust the voltage across the capacitors C1 and C2 to be substantially equal (for example, 230V).

電圧調整回路51を動作させるか否かは、例えば、Vla検出回路52の出力により放電灯の点灯/非点灯を判別し、放電灯の点灯時にはWla演算回路53の指令により電圧調整回路51を動作させ、非点灯時には電圧調整回路51を動作させないように切り替えれば良い。   Whether or not to operate the voltage adjustment circuit 51 is determined, for example, by whether or not the discharge lamp is lit or not based on the output of the Vla detection circuit 52. When the discharge lamp is lit, the voltage adjustment circuit 51 is operated according to a command from the Wla arithmetic circuit 53. The voltage adjustment circuit 51 may be switched so as not to operate when not lit.

一般的に高圧放電灯はランプ始動からランプ電圧が安定するまでの始動過程では、発光管の温度が安定せず、放電は不安定となり、ランプインピーダンスが変動する。このような状態において、ランプに電力を供給する電源電圧が十分に確保されていないと、ランプに十分に電流を供給することが出来なくなり、最悪の場合、立ち消えを起す。そこで、図2に示すように、ランプが点灯した後、コンデンサC1、C2の電圧を均等にすることにより、放電を安定させている。   In general, in a high pressure discharge lamp, in the starting process from the start of the lamp to the stabilization of the lamp voltage, the temperature of the arc tube is not stable, the discharge becomes unstable, and the lamp impedance fluctuates. In such a state, if a power supply voltage for supplying power to the lamp is not sufficiently secured, it is impossible to supply a sufficient current to the lamp, and in the worst case, the lamp is extinguished. Therefore, as shown in FIG. 2, after the lamp is lit, the discharge is stabilized by equalizing the voltages of the capacitors C1 and C2.

(実施形態1’)
実施形態1の点灯時のコンデンサの電圧調整を実現するための具体的な回路構成の一例を図3に示す。制御回路5は、マイコンPIC12F675(マイクロチップ社製)を備えている。このマイコン55は、6番、7番ピンにアナログ電圧入力ポートを備えており、3番、4番ピンに2値出力ポートを備えており、2番ピンにアナログ電圧出力ポートを備えている。マイコン55の1番、8番ピンは制御電源電圧Vccとグランドラインにそれぞれ接続されている。
(Embodiment 1 ')
FIG. 3 shows an example of a specific circuit configuration for realizing the voltage adjustment of the capacitor during lighting according to the first embodiment. The control circuit 5 includes a microcomputer PIC12F675 (manufactured by Microchip). The microcomputer 55 has analog voltage input ports at the 6th and 7th pins, a binary output port at the 3rd and 4th pins, and an analog voltage output port at the 2nd pin. The first and eighth pins of the microcomputer 55 are connected to the control power supply voltage Vcc and the ground line, respectively.

このマイコン55の3番、4番ピンからは、図4に示すように、極性反転周波数を決めるための数十から数百Hzの低周波の信号が常に出力されている。この低周波の信号は、スイッチング素子Q1,Q2の制御信号を出力するためのANDゲートの一方の入力とされている。   From the third and fourth pins of the microcomputer 55, as shown in FIG. 4, a low frequency signal of several tens to several hundreds Hz for determining the polarity inversion frequency is always output. This low frequency signal is used as one input of an AND gate for outputting control signals for the switching elements Q1 and Q2.

また、上記マイコン55の6番、7番ピンは、高圧放電灯DLの両端からの分圧電圧Vla1、Vla2を検出し、マイコン55の内部でVla=|Vla1−Vla2|の演算を行うことで、ランプ電圧Vlaを検出している。これにより図1のVla検出回路52の機能を実現している。   Further, the 6th and 7th pins of the microcomputer 55 detect the divided voltages Vla1 and Vla2 from both ends of the high pressure discharge lamp DL, and calculate Vla = | Vla1−Vla2 | The lamp voltage Vla is detected. Thereby, the function of the Vla detection circuit 52 in FIG. 1 is realized.

上記マイコン55の2番ピンは、検出されたランプ電圧Vlaに応じてあらかじめ設定されていた図5の特性によりランプ電流Ilaの目標値を出力し、高周波発振回路56で生成された三角波とコンパレータCP1で比較することによりスイッチング素子Q1の駆動信号をPWM信号として生成する。図5の特性はマイコン55のメモリテーブルあるいは演算機能によりランプ電圧Vlaに応じたランプ電力Wlaを決定するものであり、これにより図1のWla演算回路53の機能を実現している。   The second pin of the microcomputer 55 outputs the target value of the lamp current Ila according to the characteristics shown in FIG. 5 set in advance according to the detected lamp voltage Vla, and the triangular wave generated by the high frequency oscillation circuit 56 and the comparator CP1. As a result, the drive signal for the switching element Q1 is generated as a PWM signal. 5 determines the lamp power Wla corresponding to the lamp voltage Vla by the memory table or the calculation function of the microcomputer 55, thereby realizing the function of the Wla calculation circuit 53 of FIG.

次に、スイッチング素子Q2の駆動信号は、コンデンサC2の電圧Vc2を抵抗分圧し、オペアンプOP1により目標値V1と比較し、その差分をオペアンプOP1で誤差増幅した電圧と高周波発振回路56で生成された三角波とをコンパレータCP1で比較することによりPWM信号として生成され、このPWM信号は、スイッチング素子Q1,Q2の制御信号を出力するためのANDゲートの他方の入力とされている。   Next, the drive signal for the switching element Q2 is generated by the high-frequency oscillation circuit 56 and the voltage obtained by dividing the voltage Vc2 of the capacitor C2 by resistance and comparing it with the target value V1 by the operational amplifier OP1 and the error amplified by the operational amplifier OP1. A PWM signal is generated by comparing the triangular wave with the comparator CP1, and this PWM signal is used as the other input of the AND gate for outputting the control signals of the switching elements Q1 and Q2.

電圧調整回路51は、コンデンサC2の電圧を目標値V1と比較し、その差分を誤差増幅するオペアンプOP1と、図4の低周波信号からスイッチング素子Q2の駆動タイミングを検出するMOSスイッチQx及びバッファアンプOP2と、オペアンプOP1,OP2の出力をダイオード回路により合成しスイッチング素子Q2のオンタイミングではオペアンプOP1の出力を基準電圧として出力するバッファアンプOP3を備えている。   The voltage adjustment circuit 51 compares the voltage of the capacitor C2 with the target value V1, and an operational amplifier OP1 that amplifies the difference, and a MOS switch Qx and a buffer amplifier that detect the drive timing of the switching element Q2 from the low-frequency signal of FIG. A buffer amplifier OP3 is provided which combines OP2 and the outputs of the operational amplifiers OP1 and OP2 with a diode circuit and outputs the output of the operational amplifier OP1 as a reference voltage when the switching element Q2 is turned on.

電圧調整回路51の出力と、マイコン55の2番ピンの出力とはダイオード回路により合成され、スイッチング素子Q1のオンタイミングではマイコン55の2番ピンの出力が選択され、スイッチング素子Q2のオンタイミングでは電圧調整回路51の出力が選択され、それぞれコンパレータCP1に入力される。   The output of the voltage adjustment circuit 51 and the output of the 2nd pin of the microcomputer 55 are synthesized by a diode circuit, the output of the 2nd pin of the microcomputer 55 is selected at the on timing of the switching element Q1, and at the on timing of the switching element Q2. The output of the voltage adjustment circuit 51 is selected and input to the comparator CP1.

このような構成により、スイッチング素子Q2はコンデンサC2をある決められた電圧となるようにスイッチング動作を行い、スイッチング素子Q1は設定されたV−I特性となるようにスイッチング動作を行う。   With such a configuration, the switching element Q2 performs a switching operation so that the capacitor C2 has a predetermined voltage, and the switching element Q1 performs a switching operation so as to have a set VI characteristic.

なお、図示された電圧調整回路51は例示に過ぎず、要するに、容量比の異なるコンデンサC1,C2により非点灯時にはアンバランスに分圧される電圧を、点灯時には略等しくなるように調整することさえ出来れば、具体的な回路構成は限定されない。   The illustrated voltage adjustment circuit 51 is merely an example. In short, the voltage that is unbalanced when not lit by the capacitors C1 and C2 having different capacitance ratios is adjusted so as to be substantially equal during lighting. If possible, the specific circuit configuration is not limited.

(実施形態2)
本発明の実施形態2を図6を用いて説明する。基本的な回路構成は実施形態1と同じで良いが、上述の実施形態1では、放電灯DLの点灯が判別されると、直ちに電圧調整回路51が動作を開始し、コンデンサC1,C2の電圧Vc1,Vc2は、点灯直後から均等になるように切り替えが行われる(図2参照)のに対して、本実施形態2では、タイマー回路を付加するなどして、電圧調整回路51が動作を開始するタイミングを遅らせる点が異なる。
(Embodiment 2)
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although the basic circuit configuration may be the same as that of the first embodiment, in the above-described first embodiment, when the lighting of the discharge lamp DL is determined, the voltage adjustment circuit 51 immediately starts to operate, and the voltages of the capacitors C1 and C2 Vc1 and Vc2 are switched so as to be equal immediately after lighting (see FIG. 2), whereas in the second embodiment, the voltage adjustment circuit 51 starts operation by adding a timer circuit or the like. The difference is that the timing to do is delayed.

例えば、図3の電圧調整回路51では、図4の低周波信号を受けて、半周期だけMOSスイッチQxをONさせているが、このMOSスイッチQxと並列にタイマー回路の出力を接続すれば、非点灯時と始動後の一定時間はタイマー回路の出力を短絡させることにより、電圧調整回路51の動作を禁止しておくことができる。   For example, the voltage adjustment circuit 51 in FIG. 3 receives the low-frequency signal in FIG. 4 and turns on the MOS switch Qx for a half cycle. If the output of the timer circuit is connected in parallel with the MOS switch Qx, The operation of the voltage adjustment circuit 51 can be prohibited by short-circuiting the output of the timer circuit during a non-lighting time and for a fixed time after starting.

高圧放電灯は、始動直後では発光管内の温度が安定せず、そのためアーク放電が不安定になっている場合がある。そのようなときに、コンデンサの電圧を切り替えるのは、不安定を助長し、立ち消えなどの不具合が発生するので、好ましくない。   In a high pressure discharge lamp, the temperature in the arc tube is not stable immediately after starting, and thus arc discharge may become unstable. In such a case, switching the voltage of the capacitor is not preferable because it promotes instability and causes problems such as turning off.

そこで、本実施形態2では、図6に示すように、放電灯が点灯した後、アーク放電が十分に安定した時点(例えば、始動後、約10秒から40秒の間)でコンデンサの電圧を切り替えるようにする。このようにすることで、コンデンサC1,C2の電圧切り替えに起因する立ち消えなどの不具合を防ぐことができる。   Therefore, in the second embodiment, as shown in FIG. 6, the voltage of the capacitor is set at the time when the arc discharge is sufficiently stabilized after the discharge lamp is turned on (for example, between about 10 seconds and 40 seconds after starting). Try to switch. By doing so, it is possible to prevent problems such as turning off due to voltage switching of the capacitors C1 and C2.

なお、ランプ再始動時には初始動時よりもコンデンサの電圧を切り替えるタイミングを早くしても良い。これは発光管内の温度が再始動時には初始動時よりも高くなっているからである。   Note that when the lamp is restarted, the timing for switching the capacitor voltage may be set earlier than at the initial start. This is because the temperature in the arc tube is higher at the restart than at the initial start.

また、電圧調整回路51によるコンデンサC2の電圧調整の目標値V1を徐々に変化させることにより、コンデンサの電圧を徐々に変化させるように構成しても良い。   Further, the voltage of the capacitor may be gradually changed by gradually changing the target value V1 of the voltage adjustment of the capacitor C2 by the voltage adjusting circuit 51.

(実施形態3)
本発明の実施形態3を図7を用いて説明する。図7はメタルハライドランプCDM−R70W(Philips社製)を点灯させたときのランプ電圧Vlaの立ち上がり特性およびランプ電流Ilaの変化を示している。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows the rise characteristic of the lamp voltage Vla and the change of the lamp current Ila when the metal halide lamp CDM-R70W (manufactured by Philips) is turned on.

上述の実施形態2では、コンデンサの電圧切替のタイミングをタイマー回路により決定していたが、本実施形態3では、コンデンサの電圧切替のタイミングをランプ特性(ランプ電圧またはランプ電流)により規定する点が異なる。   In the second embodiment described above, the capacitor voltage switching timing is determined by the timer circuit. However, in the third embodiment, the capacitor voltage switching timing is defined by lamp characteristics (lamp voltage or lamp current). Different.

基本的な回路構成は実施形態1と同じで良いが、上述の実施形態1では、放電灯DLの点灯が判別されると、直ちに電圧調整回路51が動作を開始し、コンデンサC1,C2の電圧Vc1,Vc2は、点灯直後から均等になるように切り替えが行われるのに対して、本実施形態3では、ランプ電圧またはランプ電流の検出手段を備え、その検出値が所定値となったときに、電圧調整回路51が動作を開始するように構成するものである。   Although the basic circuit configuration may be the same as that of the first embodiment, in the above-described first embodiment, when the lighting of the discharge lamp DL is determined, the voltage adjustment circuit 51 immediately starts to operate, and the voltages of the capacitors C1 and C2 Vc1 and Vc2 are switched so as to be equal immediately after lighting, whereas in the third embodiment, when a detection value of the lamp voltage or lamp current is provided and the detection value becomes a predetermined value, The voltage adjustment circuit 51 is configured to start operation.

例えば、コンデンサの電圧切替のタイミングを図7の点Aまでに設定する。この点Aまでは、水銀発光が主である領域であり、点A以降は、金属ヨウ化物が主な発光物質となる領域である。この発光物質の変化が大きなところは、ランプの放電が不安定になる領域であり、その不安定な領域になる前(例えば、ランプ電圧が約30Vから60Vの間)にコンデンサの電圧を切り替えることにより、より確実にランプ立ち消えなどの不具合を防ぐことができる。   For example, the capacitor voltage switching timing is set up to point A in FIG. Up to the point A, the region is mainly mercury luminescence, and after the point A is a region where metal iodide is the main luminescent material. The place where the change of the luminescent material is large is a region where the discharge of the lamp becomes unstable, and the capacitor voltage is switched before the unstable region (for example, the lamp voltage is between about 30 V and 60 V). Therefore, it is possible to more reliably prevent problems such as lamp extinction.

本実施形態3では、ランプ自体の特性を検出しているので、コンデンサの電圧切替のタイミングはランプの状態に応じて最適に決定される利点がある。   In the third embodiment, since the characteristics of the lamp itself are detected, there is an advantage that the voltage switching timing of the capacitor is optimally determined according to the state of the lamp.

(実施形態4)
本発明の実施形態4を図8を用いて説明する。本発明の放電灯は、HIDランプ、特にメタルハライドランプである。メタルハライドランプには、緩衝ガスとしてのHgおよび所望の発光スペクトルを得るためのハロゲン化金属が封入されている。CDM−35、CDM−70の場合にはハロゲン化金属として、ナトリウム(Na)、タリウム(Tl)等が封入されている。HIDランプの始動直後のランプ電圧が低い期間は、Hg蒸気のみの発光である。ランプ電流を流すことで、徐々に発光管内の温度が上昇し、ハロゲン化金属が発光を開始する。この発光スペクトルの立ち上がりの様子を示したのが図8であり、CDM−70の初始動時の特性を示している。横軸は始動後の経過時間[秒]、縦軸は発光スペクトルの波長λ[nm]を示す。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. The discharge lamp of the present invention is an HID lamp, particularly a metal halide lamp. The metal halide lamp is filled with Hg as a buffer gas and a metal halide for obtaining a desired emission spectrum. In the case of CDM-35 and CDM-70, sodium (Na), thallium (Tl) or the like is enclosed as a metal halide. During a period when the lamp voltage is low immediately after starting the HID lamp, only Hg vapor is emitted. By passing the lamp current, the temperature in the arc tube gradually rises and the metal halide starts to emit light. FIG. 8 shows how the emission spectrum rises, and shows the characteristics of CDM-70 at the initial start. The horizontal axis indicates the elapsed time [seconds] after starting, and the vertical axis indicates the wavelength λ [nm] of the emission spectrum.

本実施形態4では、Tl又はNaの発光レベルが所定値を超えたときに、電圧調整回路51を動作開始させて、コンデンサC1,C2の電圧を略等しくなるように制御している。回路構成については、実施形態1において、スペクトル検出手段として、Tlの発光輝線である535nmまたはNaの発光輝線である589nmを検出する波長検出センサを備え、該波長検出センサの検出出力が所定値を超えたときに、電圧調整回路51を動作開始させる。このようにすることで、より確実にランプ放電の不安定な時間帯を検出でき、コンデンサの電圧を切り替えるタイミングを確実にすることができる。   In the fourth embodiment, when the light emission level of Tl or Na exceeds a predetermined value, the voltage adjustment circuit 51 is started to control the voltages of the capacitors C1 and C2 to be substantially equal. Regarding the circuit configuration, in the first embodiment, the spectrum detection unit includes a wavelength detection sensor for detecting 535 nm which is a T1 emission line or 589 nm which is an emission line of Na, and the detection output of the wavelength detection sensor has a predetermined value. When exceeded, the voltage adjustment circuit 51 is started to operate. By doing so, it is possible to more reliably detect the unstable time zone of the lamp discharge and to ensure the timing for switching the voltage of the capacitor.

波長検出センサの検出出力が所定値を超えたことの判定は、コンパレータにより基準値と比較することにより判定しても良いし、マイコンのアナログ入力ポートによりセンサの検出出力を監視するように構成しても良い。   The determination that the detection output of the wavelength detection sensor exceeds the predetermined value may be made by comparing with a reference value using a comparator, or the detection output of the sensor may be monitored by an analog input port of the microcomputer. May be.

(実施形態5)
本発明の実施形態5を図9を用いて説明する。図9は高圧放電灯の始動後の照度の立ち上り特性を示す。回路構成としては、実施形態1において、照度検出手段として、高圧放電灯の近傍に光センサを備え、この光センサの検出出力が所定値を超えたときに、電圧調整回路51を動作開始させる。このようにすることで、確実にアークが安定した後に、コンデンサの電圧を切り替えることができる。
(Embodiment 5)
Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the rising characteristics of the illuminance after starting the high-pressure discharge lamp. As a circuit configuration, in the first embodiment, as the illuminance detection means, an optical sensor is provided in the vicinity of the high-pressure discharge lamp, and when the detection output of the optical sensor exceeds a predetermined value, the voltage adjustment circuit 51 is started to operate. By doing so, the voltage of the capacitor can be switched after the arc is reliably stabilized.

また、照度の時間変化率を検出することによっても、アークの安定性を検出することが可能になる。そこで、この照度の時間変化率が安定点灯時の変動範囲内となったことを検出することで、アークが安定したと判定し、コンデンサの電圧を切り替えるように構成しても良い。例えば、光センサの検出出力をマイコンのアナログ入力ポートにより一定時間間隔で測定し、検出値の変動幅が所定値未満となった時点で、電圧調整回路51の動作を開始させれば良い。   It is also possible to detect the stability of the arc by detecting the time change rate of illuminance. Therefore, it may be configured to detect that the arc has stabilized by detecting that the time change rate of the illuminance is within the fluctuation range during stable lighting, and to switch the voltage of the capacitor. For example, the detection output of the optical sensor is measured at regular time intervals using an analog input port of the microcomputer, and the operation of the voltage adjustment circuit 51 may be started when the fluctuation range of the detection value becomes less than a predetermined value.

(実施形態6)
図10は実施形態1〜5のいずれかの高圧放電灯点灯装置を用いた照明器具の構成例を示す。図10はスポットライトに適用した例を示している。図中、21は点灯装置を格納した電子バラスト、22は高圧放電灯を装着した灯体、23は配線である。
(Embodiment 6)
FIG. 10 shows a configuration example of a lighting fixture using the high pressure discharge lamp lighting device according to any one of the first to fifth embodiments. FIG. 10 shows an example applied to a spotlight. In the figure, 21 is an electronic ballast storing a lighting device, 22 is a lamp body equipped with a high pressure discharge lamp, and 23 is a wiring.

本発明の実施形態1の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement of Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態1の要部構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the principal part structure of Embodiment 1 of this invention. 図3の回路の極性反転動作を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform diagram showing a polarity inversion operation of the circuit of FIG. 3. 図3の回路の電力制御特性を示す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram showing power control characteristics of the circuit of FIG. 3. 本発明の実施形態2の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement of Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3の説明図である。It is explanatory drawing of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4の説明図である。It is explanatory drawing of Embodiment 4 of this invention. 本発明の実施形態5の説明図である。It is explanatory drawing of Embodiment 5 of this invention. 本発明の実施形態6の照明器具の外観を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance of the lighting fixture of Embodiment 6 of this invention. 従来例の回路図である。It is a circuit diagram of a conventional example. 従来例の動作を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows operation | movement of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

Q1,Q2 スイッチング素子
C1,C2 コンデンサ
L3 インダクタ
DL 高圧放電灯
5 制御回路
51 電圧調整回路
Q1, Q2 Switching element C1, C2 Capacitor L3 Inductor DL High pressure discharge lamp 5 Control circuit 51 Voltage adjustment circuit

Claims (7)

第1及び第2のスイッチング素子の直列回路と、第1及び第2のコンデンサの直列回路を直流電源に並列に接続され、第1及び第2のスイッチング素子の接続点と第1及び第2のコンデンサの接続点の間にインダクタを介して接続される高圧放電灯を点灯させる高圧放電灯点灯装置であって、第1及び第2のスイッチング素子をスイッチングさせることにより高圧放電灯に供給される電力を制御する電力制御手段と、第1及び第2のコンデンサの両端電圧を高圧放電灯の非点灯時には互いに異なるように調整し、点灯時には略等しくなるように調整する電圧調整手段とを有することを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 A series circuit of the first and second switching elements and a series circuit of the first and second capacitors are connected in parallel to the DC power supply, and a connection point between the first and second switching elements and the first and second A high pressure discharge lamp lighting device for lighting a high pressure discharge lamp connected via an inductor between connection points of capacitors, wherein the power supplied to the high pressure discharge lamp by switching the first and second switching elements Power control means for controlling the voltage, and voltage adjusting means for adjusting the voltage across the first and second capacitors to be different from each other when the high pressure discharge lamp is not lit and to be substantially equal when lit. High pressure discharge lamp lighting device. 請求項1において、電圧調整手段が高圧放電灯の点灯時に第1及び第2のコンデンサの各両端電圧を略等しくなるように調整するのは、高圧放電灯が始動した後、あらかじめ設定された時間の経過後としたことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 In claim 1, the voltage adjusting means adjusts the voltages at both ends of the first and second capacitors to be substantially equal when the high-pressure discharge lamp is lit, for a preset time after the high-pressure discharge lamp is started. A high pressure discharge lamp lighting device characterized by being after the elapse of time. 請求項2において、あらかじめ設定された時間とは、高圧放電灯の放電が安定するのに要する時間であることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 3. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 2, wherein the preset time is a time required for the discharge of the high pressure discharge lamp to be stabilized. 請求項1〜3のいずれかにおいて、ランプ電圧またはランプ電流を検出する手段を備え、高圧放電灯が始動した後のランプ電圧またはランプ電流の検出出力に基づいて、電圧調整手段は第1及び第2のコンデンサの各両端電圧を互いに異なるように調整する非点灯時の制御から略等しくなるように調整する点灯時の制御に切り替えることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 4. The method according to claim 1, further comprising means for detecting a lamp voltage or a lamp current, wherein the voltage adjusting means is based on the detected output of the lamp voltage or the lamp current after the high pressure discharge lamp is started. 2. A high pressure discharge lamp lighting device that switches from a non-lighting control that adjusts the voltages at both ends of the two capacitors so as to be different from each other to a control during lighting that is adjusted to be substantially equal. 請求項1〜3のいずれかにおいて、高圧放電灯の発光スペクトルを検出する手段を有し、高圧放電灯の特定の発光スペクトルが所定値以上になった後に、電圧調整手段は第1及び第2のコンデンサの各両端電圧を互いに異なるように調整する非点灯時の制御から略等しくなるように調整する点灯時の制御に切り替えることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 4. The method according to claim 1, further comprising means for detecting an emission spectrum of the high-pressure discharge lamp, wherein the voltage adjusting means includes the first and second voltage adjusting means after the specific emission spectrum of the high-pressure discharge lamp becomes equal to or greater than a predetermined value. The high-pressure discharge lamp lighting device is characterized in that the control at the time of lighting is adjusted so as to be substantially equal to the control at the time of non-lighting, in which the voltages at both ends of the capacitor are adjusted to be different from each other. 請求項1〜3のいずれかにおいて、高圧放電灯の発光照度を検出する手段を有し、高圧放電灯の発光照度が所定照度以上になった後、または、検出照度の時間変化率が安定点灯時の変動範囲内となった後に、電圧調整手段は第1及び第2のコンデンサの各両端電圧を互いに異なるように調整する非点灯時の制御から略等しくなるように調整する点灯時の制御に切り替えることを特徴とする高圧放電灯点灯装置。 4. The light source according to claim 1, further comprising means for detecting the illuminance of the high-pressure discharge lamp, and after the illuminance of the high-pressure discharge lamp exceeds a predetermined illuminance, or the time change rate of the detected illuminance is stable. After being within the time fluctuation range, the voltage adjusting means performs the control at the time of lighting that adjusts the voltages at both ends of the first and second capacitors so as to be substantially equal to the control at the time of non-lighting that is adjusted to be different from each other. A high pressure discharge lamp lighting device characterized by switching. 請求項1〜6のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置を備える照明器具。 A lighting fixture comprising the high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 6.
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