JP2003036991A - Discharge lamp lighting device and illumination device - Google Patents

Discharge lamp lighting device and illumination device

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JP2003036991A
JP2003036991A JP2001225100A JP2001225100A JP2003036991A JP 2003036991 A JP2003036991 A JP 2003036991A JP 2001225100 A JP2001225100 A JP 2001225100A JP 2001225100 A JP2001225100 A JP 2001225100A JP 2003036991 A JP2003036991 A JP 2003036991A
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discharge lamp
circuit
lighting device
voltage
pole frequency
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JP2001225100A
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Yuji Takahashi
雄治 高橋
Takeo Yasuda
丈夫 安田
Keiichi Shimizu
恵一 清水
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp lighting device in which electric power loss is reduced while the control action is made stable. SOLUTION: A boost chopper circuit 14 and an inverter circuit 15 are connected with a commercial alternating-current power supply (e) via a full wave rectification circuit 12. In order to make a lamp current of a fluorescent lamp FL constant, the output voltage of the boost chopper circuit 14 is controlled by an integrator 25. The lowest pole frequency of the integrator 25 of the control circuit 21 is set higher than the lowest pole frequency of the whole loop transfer function of the discharge lamp lighting device 5. The response in the vicinity of the lowest pole frequency of the loop transfer function is taken as the primary delay, and the turn round of the phase is made smaller and the phase margin is made larger, thereby the action is made to be stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、昇圧チョッパ回路
およびインバータ回路を有する放電灯点灯装置および照
明装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp lighting device and a lighting device having a boost chopper circuit and an inverter circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の放電灯点灯装置として
は、たとえば特開平10−243661号公報に記載の
構成が知られている。この特開平10−243661号
公報には、直流電源に一対のスイッチング素子が直列に
接続されたハーフブリッジ型のインバータ回路が接続さ
れ、このインバータ回路の安定電位側のスイッチング素
子に対して、コンデンサおよびインダクタを介して蛍光
ランプのそれぞれのフィラメントの一端が接続され、こ
れらフィラメントの他端間にはコンデンサが接続され
て、共振負荷回路を形成している。
2. Description of the Related Art Heretofore, as a discharge lamp lighting device of this type, a structure disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-243661 has been known. In this Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-243661, a half bridge type inverter circuit in which a pair of switching elements are connected in series is connected to a DC power source, and a capacitor and a switching element on the stable potential side of the inverter circuit are connected. One end of each filament of the fluorescent lamp is connected via an inductor, and a capacitor is connected between the other ends of these filaments to form a resonant load circuit.

【0003】そして、共振負荷回路のインバータ回路か
ら見た偏角arg(Z)を0°≦arg(Z)≦40°
として、進相スイッチングとすることなくインダクタの
減流作用を小さくし、また、直流電源の電圧VDCおよび
蛍光ランプの定常動作時のランプ電圧VLを1.2VL≦
VDC≦2.0VLの関係に設定し、共振負荷回路のイン
ダクタおよびインバータ回路のスイッチング素子を低耐
圧、小容量化するとともに電力損失を低減させている。
The deflection angle arg (Z) of the resonant load circuit seen from the inverter circuit is 0 ° ≦ arg (Z) ≦ 40 °.
As a result, the current reduction effect of the inductor is reduced without performing the phase-advancing switching, and the voltage VDC of the DC power supply and the lamp voltage VL during the steady operation of the fluorescent lamp are 1.2 VL ≦.
By setting the relationship of VDC ≦ 2.0 VL, the withstand voltage and the capacity of the inductor of the resonant load circuit and the switching element of the inverter circuit are reduced and the power loss is reduced.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平10−243661号公報に記載の構成では、十分
な制御安定度を得られない、すなわち位相余裕を十分に
確保できないおそれがある問題を有している。
However, the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 10-243661 has a problem that sufficient control stability cannot be obtained, that is, a sufficient phase margin cannot be ensured. ing.

【0005】本発明は、上記問題点に鑑みなされたもの
で、制御動作を安定しつつ電力損失を低減させた放電灯
点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device and a lighting device in which the control operation is stable and the power loss is reduced.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の放電灯点
灯装置は、昇圧チョッパ回路と;互いに直列的に接続さ
れた一対のスイッチング装置、放電ランプが接続される
インダクタおよびコンデンサの共振負荷回路を有し、ス
イッチング装置のスイッチングに基づいて昇圧チョッパ
回路からの直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプ
に供給するインバータ回路と;放電ランプのランプ電流
を一定にするように昇圧チョッパ回路の出力電圧を制御
する誤差アンプを有する積分器を備え、積分器の最も低
いポール周波数が全体の一巡伝達関数の最も低いポール
周波数より高く設定されている制御手段とを具備したも
のである。そして、低周波域での全体の応答は、昇圧チ
ョッパ回路で決まり、このチョッパ回路の臨界モードの
ときに昇圧チョッパ回路の伝達関数は一次の系になるも
のの、積分器の最も低いポール周波数と全体の一巡伝達
関数の最も低いポール周波数が近づくと二次の系になり
全体の一巡伝達関数の最も低いポール周波数近傍の応答
が二次遅れに近くなり位相の周り方が大きくなって動作
が不安定となる。しかしながら、制御手段では積分器の
最も低いポール周波数が全体の一巡伝達関数の最も低い
ポール周波数より高く設定されているため、全体の一巡
伝達関数の最も低いポール周波数近傍の応答が一次遅れ
になり位相の周り方が小さくなって動作が安定する。
A discharge lamp lighting device according to claim 1, and a boost chopper circuit; a pair of switching devices connected in series with each other, a resonance load circuit of an inductor and a capacitor to which the discharge lamp is connected. And an inverter circuit for converting the DC voltage from the boost chopper circuit into a high frequency voltage and supplying it to the discharge lamp based on the switching of the switching device; the output of the boost chopper circuit so as to make the lamp current of the discharge lamp constant. An integrator having an error amplifier for controlling the voltage is provided, and a control means is provided in which the lowest pole frequency of the integrator is set higher than the lowest pole frequency of the entire open loop transfer function. Then, the overall response in the low frequency range is determined by the boost chopper circuit, and the transfer function of the boost chopper circuit becomes a linear system in the critical mode of this chopper circuit, but the lowest pole frequency of the integrator and the overall response. When the lowest pole frequency of the open loop transfer function approaches, it becomes a quadratic system, and the response near the lowest pole frequency of the overall open loop transfer function becomes close to the second order lag, and the direction around the phase increases and the operation becomes unstable. Becomes However, in the control means, the lowest pole frequency of the integrator is set higher than the lowest pole frequency of the entire open-loop transfer function, so the response near the lowest pole frequency of the overall open-loop transfer function becomes a first-order lag and the phase The area around becomes smaller and the operation becomes stable.

【0007】請求項2記載の放電灯点灯装置は、請求項
1記載の放電灯点灯装置において、全体の一巡伝達関数
の最も低いポール周波数は、20Hz以下であるもの
で、電源周波数のリップルによる影響を小さくして入力
電流の高調波を低減させる。
The discharge lamp lighting device according to a second aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to the first aspect, wherein the lowest pole frequency of the entire open loop transfer function is 20 Hz or less, and the influence of the ripple of the power supply frequency. To reduce the harmonics of the input current.

【0008】請求項3記載の放電灯点灯装置は、請求項
1または2記載の放電灯点灯装置において、共振負荷回
路は、放電ランプをランプ電流ILをランプ電圧VLで除
した値で示される抵抗とし、この共振負荷回路を純正弦
波電圧Vacの高周波電源で駆動したとき、0.7VL≦
Vac≦VLとされ、高周波電源から見た共振負荷回路の
インピーダンスの偏角arg(Z)が0°<arg
(Z)≦40°となるようにインダクタおよびコンデン
サの値が設定されているもので、偏角arg(Z)が0
°<arg(Z)なのでスイッチング装置が進相となる
ことを防止し、arg(Z)≦40°、かつ、0.7V
L≦Vac≦VLなので、共振負荷回路のインダクタの損失
およびスイッチング損失を小さくして、電力損失を小さ
くする。
A discharge lamp lighting device according to a third aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to the first or second aspect, wherein the resonant load circuit has a resistance represented by a value obtained by dividing the lamp current IL by the lamp voltage VL. When this resonant load circuit is driven by a high frequency power source with a pure sine wave voltage Vac, 0.7VL≤
Vac ≦ VL, and the argument arg (Z) of the impedance of the resonant load circuit seen from the high frequency power supply is 0 ° <arg
The values of the inductor and the capacitor are set so that (Z) ≦ 40 °, and the argument arg (Z) is 0.
Since ° <arg (Z), it is possible to prevent the switching device from advancing to a phase, and arg (Z) ≤ 40 ° and 0.7V.
Since L ≦ Vac ≦ VL, the loss of the inductor and the switching loss of the resonant load circuit are reduced and the power loss is reduced.

【0009】請求項4記載の放電灯点灯装置は、請求項
3記載の放電灯点灯装置において、インピーダンスの偏
角arg(Z)は、arg(Z)≦20°となるように
インダクタおよびコンデンサの値が設定されているもの
で、共振負荷回路のインダクタの損失およびスイッチン
グ損失がより小さくなり電力損失がより小さくなる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the discharge lamp lighting device according to the third aspect, wherein the impedance deviation angle arg (Z) of the inductor and the capacitor is such that arg (Z) ≦ 20 °. Since the value is set, the inductor loss and switching loss of the resonant load circuit are smaller and the power loss is smaller.

【0010】請求項5記載の放電灯点灯装置は、昇圧チ
ョッパ回路と;互いに直列的に接続された一対のスイッ
チング装置、放電ランプが接続されるインダクタおよび
コンデンサの共振負荷回路を有し、スイッチング装置の
スイッチングに基づいて昇圧チョッパ回路からの直流電
圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給するインバ
ータ回路と;放電ランプの点灯時には放電ランプのラン
プ電流を一定にするように昇圧チョッパ回路の出力電圧
を制御し、放電ランプの始動前の無負荷時および軽負荷
時には昇圧チョッパ回路の出力電圧を一定に制御し、放
電ランプの点灯時と放電ランプの始動前の無負荷時およ
び軽負荷時とで直流ゲインを異ならせた制御手段とを具
備したもので、放電ランプの点灯時と始動前の無負荷時
および軽負荷時とでそれぞれ適切に制御できる。
A discharge lamp lighting device according to claim 5 has a step-up chopper circuit; a pair of switching devices connected in series with each other, a resonance load circuit of an inductor and a capacitor to which the discharge lamp is connected, and a switching device. An inverter circuit that converts the DC voltage from the boost chopper circuit into a high-frequency voltage and supplies it to the discharge lamp based on the switching of the output voltage of the boost chopper circuit so that the lamp current of the discharge lamp is constant when the discharge lamp is lit. The output voltage of the step-up chopper circuit is controlled to be constant at no load and at light load before starting the discharge lamp, and when the discharge lamp is lit and at no load and at light load before starting the discharge lamp. Control means with different DC gains are provided, which can be used when the discharge lamp is lit and when there is no load before starting and when there is a light load. Each can be properly controlled.

【0011】請求項6記載の放電灯点灯装置は、請求項
5記載の放電灯点灯装置において、制御手段は、放電ラ
ンプの点灯時の直流ゲインは放電ランプの始動前の無負
荷時および軽負荷時より小さいもので、始動前の無負荷
時および軽負荷時に昇圧チョッパ回路の電圧の上昇を抑
制して、耐圧の低いスイッチング装置、インダクタおよ
びコンデンサを用いることができる。
A discharge lamp lighting device according to a sixth aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to the fifth aspect, wherein the control means has a direct current gain when the discharge lamp is lit, at no load before starting the discharge lamp and at a light load. It is smaller than the time, and it is possible to use a switching device, an inductor and a capacitor having a low withstand voltage by suppressing a rise in the voltage of the boost chopper circuit at the time of no load and light load before starting.

【0012】請求項7記載の照明装置は、請求項1ない
し6いずれか記載の放電灯点灯装置と;この放電灯点灯
装置により点灯される放電ランプと;放電灯点灯装置お
よび放電ランプを配設す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。
An illumination device according to a seventh aspect is provided with the discharge lamp lighting device according to any one of the first to sixth aspects; a discharge lamp which is turned on by the discharge lamp lighting device; and a discharge lamp lighting device and a discharge lamp. And a device main body for performing each operation.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の照明装置の一実施
の形態を図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of a lighting device of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0014】図2は照明装置の外観を示す斜視図で、1
は照明装置で、この照明装置1は器具本体2を有し、こ
の器具本体2の下面には反射面3が形成され、この反射
面3の長手方向の両端にはランプソケット4,4が取り
付けられ、これらランプソケット4,4間には放電ラン
プとしての蛍光ランプFLが装着されている。また、図1
は放電灯点灯装置を示す回路図で、器具本体1の内部に
は、図1に示す放電灯点灯装置5の一部または全部が収
容されている。なお、放電灯点灯装置5は、器具本体2
の外部に配設してもよい。
FIG. 2 is a perspective view showing the external appearance of the lighting device.
Is a lighting device, and the lighting device 1 has a fixture body 2, a reflecting surface 3 is formed on the lower surface of the fixture body 2, and lamp sockets 4, 4 are attached to both ends of the reflecting surface 3 in the longitudinal direction. A fluorescent lamp FL as a discharge lamp is mounted between the lamp sockets 4 and 4. Also, FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device, and a part or all of the discharge lamp lighting device 5 shown in FIG. It should be noted that the discharge lamp lighting device 5 includes the fixture body 2
It may be arranged outside.

【0015】そして、この放電灯点灯装置5は図1に示
すように、たとえば周波数50Hzで実効電圧100V
の商用交流電源eに、高周波を阻止するフィルタ回路11
が接続され、このフィルタ回路11には全波整流回路12の
入力端子が接続されて、平滑化直流電圧を出力する直流
電源装置13が構成されている。
As shown in FIG. 1, this discharge lamp lighting device 5 has a frequency of 50 Hz and an effective voltage of 100 V, for example.
Filter circuit 11 to block high frequency from commercial AC power supply e
Is connected, and the input terminal of the full-wave rectifier circuit 12 is connected to the filter circuit 11 to form a DC power supply device 13 that outputs a smoothed DC voltage.

【0016】また、この直流電源装置13には、アクティ
ブフィルタとして作用する昇圧チョッパ回路14が接続さ
れている。この昇圧チョッパ回路14は全波整流回路12の
出力端子に、インダクタL1およびスイッチング装置とし
ての電界効果トランジスタQ1が接続され、この電界効果
トランジスタQ1に対して並列にダイオードD1および平滑
用のコンデンサC1の直列回路が接続されている。
A boost chopper circuit 14 acting as an active filter is connected to the DC power supply device 13. In this boost chopper circuit 14, an inductor L1 and a field effect transistor Q1 as a switching device are connected to the output terminal of the full-wave rectifier circuit 12, and a diode D1 and a smoothing capacitor C1 are connected in parallel to the field effect transistor Q1. A series circuit is connected.

【0017】さらに、この昇圧チョッパ回路14には、イ
ンバータ回路15が接続されている。このインバータ回路
15は直列に一対のスイッチング装置としての電界効果ト
ランジスタQ2,Q3が接続されている。そして、これら電
界効果トランジスタQ2,Q3のゲートには、図示しない駆
動回路が接続され、動作時には周波数一定で電界効果ト
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、オフする。
Further, an inverter circuit 15 is connected to the boost chopper circuit 14. This inverter circuit
A field effect transistor Q2, Q3 as a pair of switching devices is connected in series to the unit 15. A drive circuit (not shown) is connected to the gates of the field effect transistors Q2 and Q3, and the field effect transistor Q2 and the field effect transistor Q3 are alternately arranged at a constant frequency during operation.
Turn on and off.

【0018】また、電界効果トランジスタQ3には、直流
カット用のコンデンサC2および巻線部品で限流素子とし
ても機能するインダクタL2の直列回路を介して蛍光ラン
プFLのそれぞれのフィラメントFL1,FL2の一端が接続さ
れ、これらフィラメントFL1,FL2の他端間には、いわゆ
るコンデンサ予熱用のコンデンサC3が接続され、LC共
振回路である共振負荷回路16を形成している。
Further, the field effect transistor Q3 has one end of each filament FL1, FL2 of the fluorescent lamp FL via a series circuit of a capacitor C2 for cutting a direct current and an inductor L2 which also functions as a current limiting element in a winding part. And a so-called capacitor preheating capacitor C3 is connected between the other ends of the filaments FL1 and FL2 to form a resonance load circuit 16 which is an LC resonance circuit.

【0019】さらに、フィードバック制御系を構成する
制御手段としての制御回路21が設けられ、この制御回路
21はフィラメントFL2側には直流分をカットするように
フィラメントFL2の一方および他方の端子の双方にラン
プ電流検知コイル22が巻回され、このランプ電流検知コ
イル22はランプ電流検出回路23に接続されている。ま
た、ランプ電流検出回路23は抵抗R3を介して誤差アンプ
24の反転入力端子に接続され、この誤差アンプ24の非反
転入力端子には基準電圧源E1が接続されている。なお、
この基準電圧源E1の電圧値は、蛍光ランプFLの電流値が
点灯時の定格電流に対応するランプ電流検出回路23から
の電圧に対応して設定される。さらに、誤差アンプ24の
反転入力端子および出力端子間にコンデンサC4および抵
抗R4の並列回路が接続されて積分器25が形成され、誤差
アンプ24の出力端子は乗算器26に接続されている。ま
た、乗算器26は全波整流回路12の正極側出力端子および
接地間に接続された電源電圧検知用の抵抗R5および抵抗
R6の直列回路の抵抗R5および抵抗R6の接続点に接続さ
れ、乗算器26は電源電圧と蛍光ランプFLの電流値とを乗
算して周波数およびデューティ比などを制御する駆動回
路27を介して電界効果トランジスタQ1のゲートに接続さ
れている。
Further, there is provided a control circuit 21 as a control means which constitutes a feedback control system.
In the filament FL2 side, a lamp current detection coil 22 is wound around both the one terminal and the other terminal of the filament FL2 so as to cut a direct current component, and the lamp current detection coil 22 is connected to a lamp current detection circuit 23. ing. Further, the lamp current detection circuit 23 is connected to the error amplifier via the resistor R3.
It is connected to the inverting input terminal of 24, and the reference voltage source E1 is connected to the non-inverting input terminal of this error amplifier 24. In addition,
The voltage value of the reference voltage source E1 is set in accordance with the voltage from the lamp current detection circuit 23 in which the current value of the fluorescent lamp FL corresponds to the rated current during lighting. Further, a parallel circuit of a capacitor C4 and a resistor R4 is connected between the inverting input terminal and the output terminal of the error amplifier 24 to form an integrator 25, and the output terminal of the error amplifier 24 is connected to the multiplier 26. Further, the multiplier 26 is a resistor R5 and a resistor for detecting the power supply voltage connected between the positive output terminal of the full-wave rectifier circuit 12 and the ground.
The multiplier 26 is connected to the connection point of the resistor R5 and the resistor R6 in the series circuit of R6, and the multiplier 26 multiplies the power supply voltage by the current value of the fluorescent lamp FL to control the frequency and the duty ratio. It is connected to the gate of the effect transistor Q1.

【0020】また、共振負荷回路16は、蛍光ランプFLの
ランプ電流をILとし、共振負荷回路16を純正弦波電圧
Vacの高周波電源で駆動したとき、0.7VL≦Vac≦
VLとすることにより、電力損失が低減する。
Further, when the resonance load circuit 16 is driven by a high frequency power source having a pure sine wave voltage Vac and the lamp current of the fluorescent lamp FL is set to IL, 0.7VL≤Vac≤.
By setting to VL, the power loss is reduced.

【0021】さらに、共振負荷回路16のインピーダンス
の偏角arg(Z)を0°<arg(Z)≦40°、好
ましくはarg(Z)≦20°とする。ここで、蛍光ラ
ンプFLを抵抗としてランプ電流ILをランプ電圧VLで除
した抵抗値をRとし、インダクタL2のインダクタンス値
をL、コンデンサC3の容量値をCとした場合、高周波電
源であるインバータ回路15側から共振負荷回路16をみた
ときのインピーダンスをZとし、共振負荷回路16のイン
ピーダンスの偏角arg(Z)を変化させたときのイン
ダクタL2の電力損失を計算により求めた。なお、このと
きC2は十分に大きく1/ωC2は無視できる。なお、共
振負荷回路16のインピーダンスの偏角arg(Z)は図
3に示すようになり、共振負荷回路16のインピーダンス
Zは、 Z=jωL+{1/(1/R+jωC)} =ZR+j(XL−XC)である。
Further, the deflection angle arg (Z) of the impedance of the resonance load circuit 16 is set to 0 ° <arg (Z) ≦ 40 °, preferably arg (Z) ≦ 20 °. Here, when the resistance value obtained by dividing the lamp current IL by the lamp voltage VL with the fluorescent lamp FL as the resistance is R, the inductance value of the inductor L2 is L, and the capacitance value of the capacitor C3 is C, an inverter circuit which is a high frequency power source The impedance when the resonant load circuit 16 was viewed from the 15 side was Z, and the power loss of the inductor L2 when the argument angle arg (Z) of the impedance of the resonant load circuit 16 was changed was calculated. At this time, C 2 is sufficiently large and 1 / ωC 2 can be ignored. The deflection angle arg (Z) of the impedance of the resonance load circuit 16 is as shown in FIG. 3, and the impedance Z of the resonance load circuit 16 is Z = jωL + {1 / (1 / R + jωC)} = ZR + j (XL- XC).

【0022】また、ZR=R/(1+ω222)、XL
=ωL、XC=1/{ω(1+ω2 22)/ω2
2}}である。
Further, ZR = R / (1 + ω2C2R2), XL
= ΩL, XC = 1 / {ω (1 + ω2C 2R2) / Ω2C
R2}}.

【0023】そして、高周波電源電圧が一定のとき、共
振負荷回路16のインピーダンスZの偏角arg(Z)が
小さい程インダクタL2の電力損失は小さく、偏角arg
(Z)=0°のとき電力損失は最小になる。また、イン
ダクタL2の損失は、K1(定数)×電流値×電流値×ω
Lで決まるが、L値は偏角arg(Z)が大きくなるに
伴って相対的に大きくなる。なお、偏角arg(Z)<
0°となるとL値はさらに小さくなるが、電界効果トラ
ンジスタQ2,Q3が進相スイッチングモードになるため好
ましくない。
When the high frequency power supply voltage is constant, the smaller the deviation angle arg (Z) of the impedance Z of the resonance load circuit 16, the smaller the power loss of the inductor L2, and the deviation angle arg.
The power loss is minimum when (Z) = 0 °. The loss of the inductor L2 is K1 (constant) × current value × current value × ω
Although determined by L, the L value relatively increases as the argument arg (Z) increases. Note that the argument arg (Z) <
When the angle becomes 0 °, the L value becomes smaller, but it is not preferable because the field effect transistors Q2 and Q3 are in the phase advance switching mode.

【0024】同様に、共振負荷回路16のインピーダンス
Zの偏角arg(Z)を変化させたときの電界効果トラ
ンジスタQ2,Q3について考えると、これら電界効果トラ
ンジスタQ2,Q3も共振負荷回路16の偏角arg(Z)が
小さい程スイッチング損失は小さくなり、偏角arg
(Z)=0°のとき電力損失は最小になることを示して
いる。すなわち、偏角arg(Z)=0°に近づくにし
たがってスイッチング装置の電流と電圧との位相差が0
に近づき、したがって、スイッチング損失が減少する。
Similarly, when considering the field effect transistors Q2 and Q3 when the deflection angle arg (Z) of the impedance Z of the resonance load circuit 16 is considered, these field effect transistors Q2 and Q3 are also biased to the resonance load circuit 16. The smaller the angle arg (Z), the smaller the switching loss.
It shows that the power loss is minimum when (Z) = 0 °. That is, the phase difference between the current and voltage of the switching device becomes 0 as the argument arg (Z) = 0 ° is approached.
, And thus the switching losses are reduced.

【0025】また、積分器25の伝達関数のポール周波数
は、コンデンサC4および抵抗R4により設定される。
The pole frequency of the transfer function of the integrator 25 is set by the capacitor C4 and the resistor R4.

【0026】さらに、制御回路21の積分器25の最も低い
ポール周波数は、放電灯点灯装置5の全体の一巡伝達関
数の最も低いポール周波数より高く設定し、一巡伝達関
数の最も低いポール周波数近傍での応答を一次遅れとし
て、位相の周り方を小さくし位相余裕を大きくして動作
を安定させる。なお、制御回路21の積分器25の最も低い
ポール周波数と、放電灯点灯装置5の全体の一巡伝達関
数の最も低いポール周波数とが近傍の周波数であると、
一巡伝達関数の最も低いポール周波数近傍での応答が二
次遅れとなり、位相の周り方が大きくなって位相余裕が
小さくなり動作が不安定になる。
Further, the lowest pole frequency of the integrator 25 of the control circuit 21 is set higher than the lowest pole frequency of the entire open loop transfer function of the discharge lamp lighting device 5, and in the vicinity of the lowest pole frequency of the open loop transfer function. The response of is set as a first-order lag, and the direction around the phase is reduced to increase the phase margin to stabilize the operation. If the lowest pole frequency of the integrator 25 of the control circuit 21 and the lowest pole frequency of the entire open loop transfer function of the discharge lamp lighting device 5 are near frequencies,
The response in the vicinity of the lowest pole frequency of the open-loop transfer function becomes a second-order lag, the direction around the phase becomes large, the phase margin becomes small, and the operation becomes unstable.

【0027】また、放電灯点灯装置5の全体の最も低い
ポール周波数を20Hz以下とすることにより、たとえ
ば商用交流電源eの50Hzの電源周波数の場合のリッ
プルによる影響を低減できる。
Further, by setting the lowest pole frequency of the entire discharge lamp lighting device 5 to 20 Hz or less, it is possible to reduce the influence of ripples when the commercial AC power source e has a power source frequency of 50 Hz.

【0028】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0029】まず、商用交流電源eの電圧からフィルタ
回路11で高周波を阻止し、全波整流回路12で全波整流
し、昇圧チョッパ回路14の電界効果トランジスタQ1を駆
動回路27により制御して昇圧し、コンデンサC1が充電さ
れる。なお、インダクタL1は臨界モードとして動作する
ため昇圧チョッパ回路14はアクティブフィルタとして動
作し、昇圧チョッパ回路14をアクティブフィルタとして
動作させると、昇圧チョッパ回路14の伝達関数は一次と
なる。
First, high frequency is blocked by the filter circuit 11 from the voltage of the commercial AC power source e, full-wave rectified by the full-wave rectifier circuit 12, and the field effect transistor Q1 of the boost chopper circuit 14 is controlled by the drive circuit 27 to boost the voltage. Then, the capacitor C1 is charged. Since the inductor L1 operates in the critical mode, the boost chopper circuit 14 operates as an active filter, and when the boost chopper circuit 14 operates as an active filter, the transfer function of the boost chopper circuit 14 becomes linear.

【0030】そして、図示しない制御装置により電界効
果トランジスタQ2,Q3を一定の周波数で交互に、オン、
オフさせ、このコンデンサC1に充電された電圧により、
蛍光ランプFLに高周波電圧を供給して蛍光ランプFLを点
灯させる。
Then, the control device (not shown) alternately turns on the field effect transistors Q2 and Q3 at a constant frequency,
Turn it off, and the voltage charged in this capacitor C1
A high frequency voltage is supplied to the fluorescent lamp FL to turn on the fluorescent lamp FL.

【0031】また、ランプ電流検知コイル22では蛍光ラ
ンプFLのランプ電流を検知してランプ電流検出回路23で
ランプ電流を検出して、積分器25の誤差アンプ24により
誤差増幅し、その出力を乗算器26で乗算し、駆動回路27
を制御して駆動回路27により電界効果トランジスタQ1の
スイッチングを制御して昇圧チョッパ回路14の出力電圧
を変化させ、点灯時の蛍光ランプFLのランプ電流を一定
にする制御をする。すなわち、蛍光ランプFLが点灯時に
定格のランプ電流が流れている場合には、ランプ電流検
出回路23からの出力電圧と基準電圧源E1との電圧値は等
しいため、積分器25は出力は変化せず駆動回路27の出力
を変化させないが、ランプ電流が大きい場合には積分器
25は昇圧チョッパ回路14の出力電圧を小さくなるように
制御し、反対の場合には積分器25は昇圧チョッパ回路14
の出力電圧を大きくなるように制御する。また、抵抗R5
および抵抗R6で検知した電源電圧をランプ電流と乗算し
て、電源電圧に対応しても昇圧チョッパ回路14の出力電
圧を制御する。このように、蛍光ランプFLのランプ電流
を昇圧チョッパ回路14の出力電圧を制御することにより
一定にするため、共振負荷回路16のインピーダンスZの
偏角arg(Z)を小さくしてインダクタL2のリアクタ
ンス値を小さくし巻線の小型化を図って限流作用が小さ
くなっても、蛍光ランプFLの電流を一定に制御すること
ができる。
The lamp current detection coil 22 detects the lamp current of the fluorescent lamp FL, the lamp current detection circuit 23 detects the lamp current, the error amplifier 24 of the integrator 25 performs error amplification, and the output is multiplied. Multiply by device 26 and drive circuit 27
The driving circuit 27 controls the switching of the field effect transistor Q1 to change the output voltage of the step-up chopper circuit 14 to control the lamp current of the fluorescent lamp FL during lighting to be constant. That is, when the rated lamp current is flowing when the fluorescent lamp FL is turned on, the output voltage from the lamp current detection circuit 23 and the voltage value of the reference voltage source E1 are equal, and therefore the integrator 25 does not change the output. The output of drive circuit 27 is not changed, but if the lamp current is large, an integrator
25 controls the output voltage of the boost chopper circuit 14 to be small, and in the opposite case, the integrator 25 controls the boost chopper circuit 14
The output voltage of is controlled to be large. Also, the resistance R5
Also, the power supply voltage detected by the resistor R6 is multiplied by the lamp current, and the output voltage of the boost chopper circuit 14 is controlled even in response to the power supply voltage. In this way, the lamp current of the fluorescent lamp FL is made constant by controlling the output voltage of the step-up chopper circuit 14, so that the deflection angle arg (Z) of the impedance Z of the resonant load circuit 16 is reduced and the reactance of the inductor L2 is reduced. Even if the current limiting action is reduced by reducing the value to reduce the size of the winding, the current of the fluorescent lamp FL can be controlled to be constant.

【0032】ここで、周波数特性分析器(株式会社エヌ
エフ回路設計ブロック製 型番FRA5090)によ
り、一巡伝達関数を測定しボード線図として表したもの
について説明する。
Here, a description will be given of a Bode diagram in which the open circuit transfer function is measured by a frequency characteristic analyzer (model number FRA5090 manufactured by NF Circuit Design Block Co., Ltd.).

【0033】図4は一巡伝達関数の最も低いポール周波
数を4Hzとし積分器25の最も低いポール周波数を70
0Hzとしたもののゲイン特性図で、図5は一巡伝達関
数の最も低いポール周波数を4Hzとし積分器25の最も
低いポール周波数を700Hzとしたものの位相特性図
である。一方、図6は一巡伝達関数の最も低いポール周
波数を4Hzとし積分器25の最も低いポール周波数を1
5Hzとしたもののゲイン特性図で、図7は一巡伝達関
数の最も低いポール周波数を4Hzとし積分器25の最も
低いポール周波数を15Hzとしたものの位相特性図で
ある。
In FIG. 4, the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 70.
FIG. 5 is a gain characteristic diagram when the frequency is 0 Hz, and FIG. 5 is a phase characteristic diagram when the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 700 Hz. On the other hand, in FIG. 6, the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 1.
FIG. 7 is a gain characteristic diagram with 5 Hz, and FIG. 7 is a phase characteristic diagram with the lowest pole frequency of the open loop transfer function being 4 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 being 15 Hz.

【0034】そして、図4に示す一巡伝達関数の最も低
いポール周波数を4Hzとし積分器25の最も低いポール
周波数を700Hzとしたもののゲイン特性はゲインが
0dBとなる近傍において、−20dB/decで減衰
する一次の系であるのに対し、図6に示す一巡伝達関数
の最も低いポール周波数を4Hzとし積分器25の最も低
いポール周波数を15Hzとしたもののゲイン特性は−
40dB/decで減衰する二次の系であることがわか
る。
When the lowest pole frequency of the open loop transfer function shown in FIG. 4 is 4 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 700 Hz, the gain characteristic is attenuated by -20 dB / dec near the gain of 0 dB. In contrast to the first-order system, the gain characteristic of a loop transfer function shown in FIG. 6 in which the lowest pole frequency is 4 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 15 Hz is −
It can be seen that this is a second-order system that attenuates at 40 dB / dec.

【0035】また、位相余裕について考えると、図4お
よび図5に示す一巡伝達関数の最も低いポール周波数を
4Hzとし積分器25の最も低いポール周波数を700H
zとしたものの方が、図6および図7に示す一巡伝達関
数の最も低いポール周波数を4Hzとし積分器25の最も
低いポール周波数を15Hzとしたものより大きく、安
定している。すなわち、一巡伝達関数の最も低いポール
周波数に対して積分器25の最も低いポール周波数を十分
に高く設定することにより、安定度が増加している。
Considering the phase margin, the lowest pole frequency of the open loop transfer function shown in FIGS. 4 and 5 is 4 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 700H.
The value z is larger and more stable than the one in which the lowest pole frequency of the open loop transfer function shown in FIGS. 6 and 7 is 4 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 15 Hz. That is, the stability is increased by setting the lowest pole frequency of the integrator 25 sufficiently high with respect to the lowest pole frequency of the open loop transfer function.

【0036】なお、図4ないし図7で、50Hzないし
100Hz付近で特性が不安定なのは、50Hz、10
0Hzの電源周波数のリップルによるもので、周波数特
性分析器が分離しきれないため生じたものと考えられ
る。
In FIGS. 4 to 7, the characteristics are unstable near 50 Hz to 100 Hz at 50 Hz and 10 Hz.
This is due to the ripple of the power supply frequency of 0 Hz, and it is considered that this was caused by the frequency characteristic analyzer not being able to separate them completely.

【0037】次に、コンデンサC1の容量を異ならせて一
巡伝達関数を測定しボード線図として表したものについ
て説明する。
Next, a description will be given of what is represented as a Bode diagram by measuring the open loop transfer function with different capacitances of the capacitor C1.

【0038】図8はコンデンサC1の容量を22μFとし
て一巡伝達関数の最も低いポール周波数を22Hzとし
積分器25の最も低いポール周波数を700Hzとしたも
ののゲインおよび位相特性図で、図9はコンデンサC1の
容量を47μFとして一巡伝達関数の最も低いポール周
波数を18Hzとし積分器25の最も低いポール周波数を
700Hzとしたもののゲインおよび位相特性図で、図
10はコンデンサC1の容量を150μFとして一巡伝達
関数の最も低いポール周波数を4Hzとし積分器25の最
も低いポール周波数を700Hzとしたもののゲインお
よび位相特性図である。
FIG. 8 is a gain and phase characteristic diagram in which the capacitance of the capacitor C1 is 22 μF, the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 22 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 700 Hz. FIG. With the capacitance of 47 μF and the lowest pole frequency of the open loop transfer function set to 18 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 set to 700 Hz, the gain and phase characteristics are shown in FIG. FIG. 7 is a gain and phase characteristic diagram when the low pole frequency is 4 Hz and the lowest pole frequency of the integrator 25 is 700 Hz.

【0039】図8に示す一巡伝達関数の最も低いポール
周波数が22Hzのものでは蛍光ランプFLの点灯は可能
であるが位相余裕が十分ではなくちらつきが発生し、図
9に示す一巡伝達関数の最も低いポール周波数が18H
zのものでは位相余裕が80deg確保されて蛍光ラン
プFLは安定して点灯し、図10に示す一巡伝達関数の最
も低いポール周波数が4Hzのものでは位相余裕が12
0deg確保されて蛍光ランプFLは安定して点灯する。
When the lowest pole frequency of the open loop transfer function shown in FIG. 8 is 22 Hz, the fluorescent lamp FL can be turned on, but the phase margin is not sufficient and flicker occurs, and the open loop transfer function shown in FIG. Low pole frequency is 18H
In the case of z, a phase margin of 80 deg is secured and the fluorescent lamp FL is lit stably, and in the case of the lowest pole frequency of the loop transfer function shown in FIG.
The fluorescent lamp FL is stably lit with 0 deg secured.

【0040】このように、一巡伝達関数の最も低いポー
ル周波数を20Hz以下にするようにコンデンサC1の容
量を大きな値に設定することにより、位相余裕を増加さ
せ、安定度が増加する。
As described above, the phase margin is increased and the stability is increased by setting the capacitance of the capacitor C1 to a large value so that the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 20 Hz or less.

【0041】次に、他の実施の形態の放電灯点灯装置を
図11を参照して説明する。
Next, a discharge lamp lighting device according to another embodiment will be described with reference to FIG.

【0042】図11は他の実施の形態の放電灯点灯装置
を示す回路図で、この図11に示す実施の形態の放電灯
点灯装置5は、図1に示す放電灯点灯装置5において、
ランプ電流検出回路23に接続された抵抗R3に代えて、抵
抗R11および抵抗R12の直列回路で分圧させ、これら抵抗
R11および抵抗R12の直列回路に対して並列にコンデンサ
C11を接続し、抵抗R11および抵抗R12の接続点からダイ
オードD11を介して誤差アンプ24の反転入力端子に接続
し、この反転入力端子を抵抗R13を介して接地してい
る。また、コンデンサC1に対して並列に分圧用の抵抗R1
4および抵抗R15の直列回路を接続し、これら抵抗R14お
よび抵抗R15の接続点からダイオードD12を介して誤差ア
ンプ24の反転入力端子に接続されている。なお、ダイオ
ードD11およびダイオードD12により、高値優先回路31を
形成している。また、抵抗R11および抵抗R12の抵抗値
と、抵抗R14および抵抗R15の抵抗値との関係は、蛍光ラ
ンプFLが点灯した後には抵抗R11および抵抗R12の電圧が
高値優先入力されるように、抵抗R11および抵抗R12と抵
抗R14および抵抗R15の抵抗値を設定する。さらに、抵抗
R11および抵抗R12の抵抗値を、抵抗R14および抵抗R15の
抵抗値に対して相対的に大きくすることにより、蛍光ラ
ンプFLの始動前あるいは蛍光ランプFLが装着されていな
い無負荷時および軽負荷時に比べて、蛍光ランプFLが点
灯している定格時の制御ループ内の直流ゲインを小さく
する。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device of another embodiment. The discharge lamp lighting device 5 of the embodiment shown in FIG. 11 is the same as the discharge lamp lighting device 5 shown in FIG.
Instead of the resistor R3 connected to the lamp current detection circuit 23, the voltage is divided by a series circuit of resistors R11 and R12,
Capacitor in parallel with series circuit of R11 and resistor R12
C11 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 24 via the diode D11 from the connection point of the resistors R11 and R12, and the inverting input terminal is grounded via the resistor R13. In addition, the voltage dividing resistor R1 is connected in parallel with the capacitor C1.
A series circuit of 4 and a resistor R15 is connected, and the connection point of these resistors R14 and R15 is connected to the inverting input terminal of the error amplifier 24 via the diode D12. The diode D11 and the diode D12 form a high value priority circuit 31. In addition, the relationship between the resistance values of the resistors R11 and R12 and the resistance values of the resistors R14 and R15 is such that the voltages of the resistors R11 and R12 are preferentially input to a high value after the fluorescent lamp FL is turned on. Set the resistance values of R11, resistor R12, resistor R14, and resistor R15. Furthermore, the resistance
By making the resistance values of R11 and R12 relatively large with respect to the resistance values of R14 and R15, before starting the fluorescent lamp FL, or when the fluorescent lamp FL is not installed and when there is no load and when there is a light load. In comparison, the DC gain in the control loop when the fluorescent lamp FL is lit is reduced.

【0043】次に、上記実施の形態の動作について説明
する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.

【0044】基本的な動作は、図1に示す構成と同様で
あるが、蛍光ランプFLの始動前あるいは蛍光ランプFLが
装着されていない無負荷時および軽負荷時には、蛍光ラ
ンプFLのランプ電流は流れていない状態のため、ランプ
電流検出回路23からは出力されないかあるいは小さな出
力であるため、抵抗R14および抵抗R15で分圧されたコン
デンサC1の電圧、すなわち昇圧チョッパ回路14の出力電
圧がダイオードD12を介して積分器25に入力され、昇圧
チョッパ回路14の出力電圧に従い昇圧チョッパ回路14の
電界効果トランジスタQ1を制御して、昇圧チョッパ回路
14の出力電圧を一定にする。
The basic operation is the same as that shown in FIG. 1, but the lamp current of the fluorescent lamp FL is before the fluorescent lamp FL is started or when the fluorescent lamp FL is not mounted and when there is no load. Since it is not flowing, the lamp current detection circuit 23 does not output or has a small output.Therefore, the voltage of the capacitor C1 divided by the resistors R14 and R15, that is, the output voltage of the boost chopper circuit 14 is the diode D12. Is input to the integrator 25 via the booster chopper circuit 14 to control the field effect transistor Q1 of the booster chopper circuit 14 according to the output voltage of the booster chopper circuit 14,
Keep the output voltage of 14 constant.

【0045】一方、蛍光ランプFLが点灯すると、蛍光ラ
ンプFLにランプ電流が流れ、抵抗R11および抵抗R12で分
圧されたランプ電流検出回路23からの出力は抵抗R14お
よび抵抗R15で分圧された電圧より高くなるように設定
されているため、蛍光ランプFLに流れるランプ電流が一
定になるように昇圧チョッパ回路14の出力電圧を制御す
る。
On the other hand, when the fluorescent lamp FL is turned on, a lamp current flows through the fluorescent lamp FL, and the output from the lamp current detection circuit 23, which is divided by the resistors R11 and R12, is divided by the resistors R14 and R15. Since the voltage is set higher than the voltage, the output voltage of the boost chopper circuit 14 is controlled so that the lamp current flowing through the fluorescent lamp FL becomes constant.

【0046】ここで、蛍光ランプFLの始動前あるいは蛍
光ランプFLが装着されていない無負荷時および軽負荷時
の昇圧チョッパ回路14の出力電圧に基づく制御の場合の
直流ゲインは固定して、蛍光ランプFLの点灯時のランプ
電流に基づく制御の場合の直流ゲインを異ならせて一巡
伝達関数を測定しボード線図として表したものについて
説明する。
Here, in the case of control based on the output voltage of the step-up chopper circuit 14 before the fluorescent lamp FL is started or when the fluorescent lamp FL is not mounted and under no load, the DC gain is fixed and the fluorescent lamp is fixed. A description will be given of what is represented as a Bode diagram by measuring the open circuit transfer function with different DC gains in the case of control based on the lamp current when the lamp FL is turned on.

【0047】図12は蛍光ランプFLの点灯時のランプ電
流に基づく制御の場合の直流ゲインを大きくしたものの
ゲインおよび位相特性図で、図13は蛍光ランプFLの点
灯時のランプ電流に基づく制御の場合の直流ゲインを中
程度にしたもののゲインおよび位相特性図で、図14は
蛍光ランプFLの点灯時のランプ電流に基づく制御の場合
の直流ゲインを小さくしたもののゲインおよび位相特性
図である。
FIG. 12 is a gain and phase characteristic diagram of the case where the DC gain in the control based on the lamp current when the fluorescent lamp FL is lit is increased, and FIG. 13 shows the control based on the lamp current when the fluorescent lamp FL is lit. FIG. 14 is a gain-and-phase characteristic diagram when the DC gain in the case is set to a medium level, and FIG. 14 is a gain-and-phase characteristic diagram when the DC gain is reduced in the case of control based on the lamp current when the fluorescent lamp FL is turned on.

【0048】図12に示す直流ゲインが大きいものに比
べ図14に示す直流ゲインが小さいものの方が位相余裕
が大きく蛍光ランプFLが安定して点灯していることがわ
かり、蛍光ランプFLの点灯時の直流ゲインを小さくする
ことにより点灯が安定する。
It can be seen that the fluorescent lamp FL having a smaller DC gain shown in FIG. 14 has a larger phase margin than the one having a large DC gain shown in FIG. Lighting is stabilized by reducing the DC gain of.

【0049】また、蛍光ランプFLの始動前あるいは蛍光
ランプFLが装着されていない無負荷時および軽負荷時の
昇圧チョッパ回路14の出力電圧に基づく制御の場合の直
流ゲインを相対的に大きくすることにより、無負荷ある
いは軽負荷時の昇圧チョッパ回路14の出力電圧の上昇を
抑制できるため、耐圧が低いコンデンサC1、電界効果ト
ランジスタQ2,Q3を使用できる。
Further, the DC gain in the case of control based on the output voltage of the step-up chopper circuit 14 before the fluorescent lamp FL is started or when the fluorescent lamp FL is not mounted and when there is no load and a light load is relatively increased. As a result, an increase in the output voltage of the boost chopper circuit 14 under no load or a light load can be suppressed, so that the capacitor C1 and the field effect transistors Q2, Q3 having a low withstand voltage can be used.

【0050】[0050]

【発明の効果】請求項1記載の放電灯点灯装置によれ
ば、制御手段では積分器の最も低いポール周波数が全体
の一巡伝達関数の最も低いポール周波数より高く設定さ
れているため、全体の一巡伝達関数の最も低いポール周
波数近傍の応答が一次遅れになり位相の周り方が小さく
なって動作を安定させることができる。
According to the discharge lamp lighting device of the first aspect of the present invention, since the lowest pole frequency of the integrator is set higher than the lowest pole frequency of the entire loop transfer function in the control means, the whole loop of the The response in the vicinity of the lowest pole frequency of the transfer function becomes a first-order lag, and the direction around the phase becomes smaller, so that the operation can be stabilized.

【0051】請求項2記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項1記載の放電灯点灯装置に加え、全体の一巡伝達
関数の最も低いポール周波数は、20Hz以下であるの
で、電源周波数のリップルによる影響を小さくして入力
電流の高調波を低減できる。
According to the discharge lamp lighting device of the second aspect,
In addition to the discharge lamp lighting device according to the first aspect, since the lowest pole frequency of the entire open loop transfer function is 20 Hz or less, the influence of the ripple of the power supply frequency can be reduced and the harmonics of the input current can be reduced.

【0052】請求項3記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項1または2記載の放電灯点灯装置に加え、共振負
荷回路は、放電ランプをランプ電流ILをランプ電圧VL
で除した値で示される抵抗とし、この共振負荷回路を純
正弦波電圧Vacの高周波電源で駆動したとき、0.7V
L≦Vac≦VLとされ、高周波電源から見た共振負荷回路
のインピーダンスの偏角arg(Z)が0°<arg
(Z)≦40°となるようにインダクタおよびコンデン
サの値が設定されているので、偏角arg(Z)が0°
<arg(Z)なのでスイッチング装置が進相となるこ
とを防止し、arg(Z)≦40°、かつ、0.7VL
≦Vac≦VLなので共振負荷回路のインダクタの損失お
よびスイッチング損失を小さくして電力損失を小さくで
きる。
According to the discharge lamp lighting device of the third aspect,
In addition to the discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2, the resonance load circuit uses a discharge lamp, a lamp current IL, and a lamp voltage VL.
When the resonance load circuit is driven by a high frequency power source with a pure sine wave voltage Vac, it is 0.7V
L ≦ Vac ≦ VL, and the deflection angle arg (Z) of the impedance of the resonant load circuit seen from the high frequency power supply is 0 ° <arg.
Since the values of the inductor and the capacitor are set so that (Z) ≦ 40 °, the argument arg (Z) is 0 °.
<Arg (Z) prevents the switching device from advancing, and arg (Z) ≦ 40 ° and 0.7 VL
Since ≦ Vac ≦ VL, power loss can be reduced by reducing inductor loss and switching loss of the resonant load circuit.

【0053】請求項4記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項3記載の放電灯点灯装置に加え、インピーダンス
の偏角arg(Z)は、arg(Z)≦20°となるよ
うにインダクタおよびコンデンサの値が設定されている
ので、共振負荷回路のインダクタの損失およびスイッチ
ング損失がより小さくなり電力損失をより小さくでき
る。
According to the discharge lamp lighting device of the fourth aspect,
In addition to the discharge lamp lighting device according to claim 3, since the values of the inductor and the capacitor are set so that the argument arg (Z) of the impedance satisfies arg (Z) ≤ 20 °, the inductor of the resonant load circuit. And the switching loss are smaller, and the power loss can be smaller.

【0054】請求項5記載の放電灯点灯装置によれば、
放電ランプの点灯時と始動前の無負荷時および軽負荷時
とでそれぞれ適切に制御できる。
According to the discharge lamp lighting device of the fifth aspect,
Appropriate control can be performed when the discharge lamp is lit, when there is no load before starting, and when there is a light load.

【0055】請求項6記載の放電灯点灯装置によれば、
請求項5記載の放電灯点灯装置に加え、始動前の無負荷
時および軽負荷時に昇圧チョッパ回路の電圧の上昇を抑
制して、耐圧の低いスイッチング装置、インダクタおよ
びコンデンサを用いることができる。
According to the discharge lamp lighting device of the sixth aspect,
In addition to the discharge lamp lighting device according to the fifth aspect, it is possible to use a switching device, an inductor and a capacitor having a low breakdown voltage by suppressing a rise in the voltage of the boost chopper circuit at the time of no load and light load before starting.

【0056】請求項7記載の照明装置によれば、請求項
1ないし6いずれか記載の放電灯点灯装置および放電ラ
ンプが装着さ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。
According to the lighting device of the seventh aspect, since the discharge lamp lighting device according to any one of the first to sixth aspects and the fixture main body to which the discharge lamp is attached are provided, each effect can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上照明装置の外観を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing the outer appearance of the above lighting device.

【図3】同上共振負荷回路のインピーダンス偏角を示す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing an impedance deviation angle of the resonance load circuit of the same.

【図4】同上一巡伝達関数の最も低いポール周波数を4
Hzとし積分器の最も低いポール周波数を700Hzと
したもののゲイン特性図である。
FIG. 4 is the same as above, where the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4
FIG. 6 is a gain characteristic diagram when the lowest pole frequency of the integrator is 700 Hz and is 700 Hz.

【図5】同上一巡伝達関数の最も低いポール周波数を4
Hzとし積分器の最も低いポール周波数を700Hzと
したものの位相特性図である。
[FIG. 5] Same as above, where the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4
It is a phase characteristic figure of what was set to Hz and the lowest pole frequency of an integrator was set to 700 Hz.

【図6】同上一巡伝達関数の最も低いポール周波数を4
Hzとし積分器の最も低いポール周波数を15Hzとし
たもののゲイン特性図である。
FIG. 6 is the same as above, where the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4
It is a gain characteristic figure when Hz is set to 15 Hz and the lowest pole frequency of an integrator is set.

【図7】同上一巡伝達関数の最も低いポール周波数を4
Hzとし積分器の最も低いポール周波数を15Hzとし
たものの位相特性図である。
FIG. 7 is the same as above, where the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4
It is a phase characteristic figure of what was set to Hz and the lowest pole frequency of an integrator was set to 15 Hz.

【図8】同上コンデンサC1の容量を22μFとして一巡
伝達関数の最も低いポール周波数を22Hzとし積分器
の最も低いポール周波数を700Hzとしたもののゲイ
ンおよび位相特性図である。
FIG. 8 is a gain and phase characteristic diagram in which the capacitance of the capacitor C1 is 22 μF, the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 22 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator is 700 Hz.

【図9】同上コンデンサC1の容量を47μFとして一巡
伝達関数の最も低いポール周波数を18Hzとし積分器
の最も低いポール周波数を700Hzとしたもののゲイ
ンおよび位相特性図である。
FIG. 9 is a gain and phase characteristic diagram in which the capacitance of the capacitor C1 is 47 μF, the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 18 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator is 700 Hz.

【図10】同上コンデンサC1の容量を150μFとして
一巡伝達関数の最も低いポール周波数を4Hzとし積分
器の最も低いポール周波数を700Hzとしたもののゲ
インおよび位相特性図である。
FIG. 10 is a gain and phase characteristic diagram in which the capacitance of the capacitor C1 is 150 μF, the lowest pole frequency of the open loop transfer function is 4 Hz, and the lowest pole frequency of the integrator is 700 Hz.

【図11】同上他の実施の形態の放電灯点灯装置を示す
回路図である。
FIG. 11 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to another embodiment of the above.

【図12】同上蛍光ランプFLの点灯時のランプ電流に基
づく制御の場合の直流ゲインを大きくしたもののゲイン
および位相特性図である。
FIG. 12 is a gain and phase characteristic diagram of a DC gain increased in the control based on the lamp current when the fluorescent lamp FL is turned on.

【図13】同上蛍光ランプFLの点灯時のランプ電流に基
づく制御の場合の直流ゲインを中程度にしたもののゲイ
ンおよび位相特性図である。
FIG. 13 is a gain and phase characteristic diagram in which the DC gain in the case of control based on the lamp current when the fluorescent lamp FL is turned on is set to a medium level.

【図14】同上蛍光ランプFLの点灯時のランプ電流に基
づく制御の場合の直流ゲインを小さくしたもののゲイン
および位相特性図である。
FIG. 14 is a gain and phase characteristic diagram in which the DC gain is reduced in the case of control based on the lamp current when the fluorescent lamp FL is turned on.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 照明装置 2 器具本体 5 放電灯点灯装置 11 フィルタ回路 14 昇圧チョッパ回路 15 インバータ回路 16 共振負荷回路 21 制御手段としての制御回路 24 誤差アンプ 25 積分器 C3 コンデンサ FL 放電ランプとしての蛍光ランプ L2 インダクタ Q2,Q3 スイッチング装置としての電界効果トランジ
スタ
1 Lighting device 2 Fixture body 5 Discharge lamp lighting device 11 Filter circuit 14 Boost chopper circuit 15 Inverter circuit 16 Resonance load circuit 21 Control circuit as control means 24 Error amplifier 25 Integrator C3 Capacitor FL Fluorescent lamp as discharge lamp L2 Inductor Q2 , Q3 field effect transistor as switching device

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 清水 恵一 東京都品川区東品川四丁目3番1号 東芝 ライテック株式会社内 Fターム(参考) 3K072 AA02 AC02 AC11 BA05 BB10 CA14 CB05 CB07 CB10 DA02 DB03 DB09 DC07 DE02 EA02 FA02 FA05 GA02 GB12 GC04 HA04 HA05 HA10 HB03    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Keiichi Shimizu             4-3-1, Higashishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Toshiba             Inside Litec Co., Ltd. F term (reference) 3K072 AA02 AC02 AC11 BA05 BB10                       CA14 CB05 CB07 CB10 DA02                       DB03 DB09 DC07 DE02 EA02                       FA02 FA05 GA02 GB12 GC04                       HA04 HA05 HA10 HB03

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 昇圧チョッパ回路と;互いに直列的に接
続された一対のスイッチング装置、放電ランプが接続さ
れるインダクタおよびコンデンサの共振負荷回路を有
し、スイッチング装置のスイッチングに基づいて昇圧チ
ョッパ回路からの直流電圧を高周波電圧に変換して放電
ランプに供給するインバータ回路と;放電ランプのラン
プ電流を一定にするように昇圧チョッパ回路の出力電圧
を制御する誤差アンプを有する積分器を備え、積分器の
最も低いポール周波数が全体の一巡伝達関数の最も低い
ポール周波数より高く設定されている制御手段と;を具
備したことを特徴とする放電灯点灯装置。
1. A boost chopper circuit; a pair of switching devices connected in series with each other, a resonance load circuit of an inductor and a capacitor to which a discharge lamp is connected, and a boost chopper circuit based on switching of the switching device. An inverter circuit for converting the DC voltage of the DC voltage into a high frequency voltage and supplying it to the discharge lamp; and an integrator having an error amplifier for controlling the output voltage of the step-up chopper circuit so as to make the lamp current of the discharge lamp constant, And a control means in which the lowest pole frequency of is higher than the lowest pole frequency of the entire open loop transfer function.
【請求項2】 全体の一巡伝達関数の最も低いポール周
波数は、20Hz以下であることを特徴とする請求項1
記載の放電灯点灯装置。
2. The lowest pole frequency of the entire open loop transfer function is 20 Hz or less.
The discharge lamp lighting device described.
【請求項3】 共振負荷回路は、放電ランプをランプ電
流ILをランプ電圧VLで除した値で示される抵抗とし、
この共振負荷回路を純正弦波電圧Vacの高周波電源で駆
動したとき、 0.7VL≦Vac≦VLとされ、高周波電源から見た共振
負荷回路のインピーダンスの偏角arg(Z)が0°<
arg(Z)≦40°となるようにインダクタおよびコ
ンデンサの値が設定されていることを特徴とする請求項
1または2記載の放電灯点灯装置。
3. The resonance load circuit is a discharge lamp having a resistance represented by a value obtained by dividing a lamp current IL by a lamp voltage VL,
When this resonant load circuit is driven by a high frequency power source with a pure sine wave voltage Vac, 0.7 VL ≤ Vac ≤ VL, and the deflection angle arg (Z) of the impedance of the resonant load circuit seen from the high frequency power source is 0 ° <.
The discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2, wherein the values of the inductor and the capacitor are set so that arg (Z) ≤ 40 °.
【請求項4】 インピーダンスの偏角arg(Z)は、
arg(Z)≦20°となるようにインダクタおよびコ
ンデンサの値が設定されていることを特徴とする請求項
3記載の放電灯点灯装置。
4. The impedance argument arg (Z) is
The discharge lamp lighting device according to claim 3, wherein the values of the inductor and the capacitor are set so that arg (Z) ≦ 20 °.
【請求項5】 昇圧チョッパ回路と;互いに直列的に接
続された一対のスイッチング装置、放電ランプが接続さ
れるインダクタおよびコンデンサの共振負荷回路を有
し、スイッチング装置のスイッチングに基づいて昇圧チ
ョッパ回路からの直流電圧を高周波電圧に変換して放電
ランプに供給するインバータ回路と;放電ランプの点灯
時には放電ランプのランプ電流を一定にするように昇圧
チョッパ回路の出力電圧を制御し、放電ランプの始動前
の無負荷時および軽負荷時には昇圧チョッパ回路の出力
電圧を一定に制御し、放電ランプの点灯時と放電ランプ
の始動前の無負荷時および軽負荷時とで直流ゲインを異
ならせた制御手段と;を具備したことを特徴とする放電
灯点灯装置。
5. A step-up chopper circuit; a pair of switching devices connected in series with each other, a resonance load circuit of an inductor and a capacitor to which a discharge lamp is connected, and a boost chopper circuit based on switching of the switching device. An inverter circuit that converts the DC voltage of the DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to the discharge lamp; the output voltage of the boost chopper circuit is controlled so that the lamp current of the discharge lamp is constant when the discharge lamp is lit, and before the discharge lamp is started. The output voltage of the step-up chopper circuit is controlled to be constant under no load and light load, and the DC gain is made different between when the discharge lamp is lit and when there is no load before starting the discharge lamp and when there is a light load. A discharge lamp lighting device comprising:
【請求項6】 制御手段は、放電ランプの点灯時の直流
ゲインは放電ランプの始動前の無負荷時および軽負荷時
より小さいことを特徴とする請求項5記載の放電灯点灯
装置。
6. The discharge lamp lighting device according to claim 5, wherein the control means has a DC gain at lighting of the discharge lamp smaller than that at no load and at light load before starting the discharge lamp.
【請求項7】 請求項1ないし6いずれか記載の放電灯
点灯装置と;この放電灯点灯装置により点灯される放電
ランプと;放電灯点灯装置および放電ランプを配設する
器具本体と;を具備したことを特徴とする照明装置。
7. A discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 6, a discharge lamp lit by the discharge lamp lighting device, and a fixture main body in which the discharge lamp lighting device and the discharge lamp are provided. A lighting device characterized by the above.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009291034A (en) * 2008-05-30 2009-12-10 Toshiba Lighting & Technology Corp Load controller and electric device
US11183931B2 (en) 2018-11-21 2021-11-23 Mitsubishi Electric Corporation Power converter including a feedback control system

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