JP2004087327A

JP2004087327A - Discharge lamp lighter

Info

Publication number: JP2004087327A
Application number: JP2002247497A
Authority: JP
Inventors: Kenji Matsuda; 松田　賢治; Ken Ichioka; 一岡　建
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable performing light control of light outputs by an identical rate from at least two kinds of discharge light loads with different rated currents but with identical rated currents, in an invertor type discharge lamp lighter for controlling the light outputs in response to a light control signal from outside. <P>SOLUTION: The discharge lamp lighter having a light control function for controlling the light outputs in response to the light control signal input from outside and controlling by performing feedback of a signal detecting a lighting state of a discharge lamp to a control circuit obtains a detected voltage proportional to a lamp current by a resistor inserted into a passage through which only the lamp current of a single light of the discharge lamp to be targeted and performs feedback of the detected voltage to the control circuit, the detected voltage is light-controlled to be proportional to the light control signal or the voltage generated from the light control signal, and a light control action of the control circuit varies an oscillation frequency of an invertor circuit oscillating continuously to vary the light output. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は調光機能を有するインバータ式の放電灯点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
外部からの調光信号に応じて光出力を制御するインバータ式の放電灯点灯装置においては、従来より放電灯の点灯状態を検出するのに出力電力として共振電流をモニターして制御回路にフィードバックすることで、インバータの動作周波数を制御し、所定の出力を得るものが存在する。こうしたフィードバック方式では、回路としての消費電力を制御の対象にしている関係上、放電灯負荷には単一の定格のものに用途が限定され、定格出力違いの負荷を使用すると光出力の調光曲線が同じにならない。
【０００３】
従来の放電灯点灯装置の回路図を図９に示す。この放電灯点灯装置は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより高周波電圧を発生させるインバータ回路を備えており、インバータ回路の出力を昇圧トランスＴにより昇圧して放電灯Ｌａに印加している。インバータ回路の入力部には平滑コンデンサＣ１が設けられている。平滑コンデンサＣ１の負極は接地されている。平滑コンデンサＣ１の正極には第１のスイッチング素子Ｑ１の一端が接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１の他端には第２のスイッチング素子Ｑ２の一端が接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は検出用抵抗Ｒを介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点には、直流成分カット用のコンデンサＣ２を介してインダクタＬ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端はコンデンサＣ３を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ３は直列共振回路を構成している。コンデンサＣ３の両端には昇圧トランスＴの第１の巻線Ｎ１が接続されている。第１の巻線Ｎ１には昇圧用の第２の巻線Ｎ２が接続されている。第１の巻線Ｎ１と第２の巻線Ｎ２の接続点は平滑コンデンサＣ１の負極に接続されて接地されている。第１の巻線Ｎ１とインダクタＬ１の接続点は放電灯Ｌａの一端に接続されている。放電灯Ｌａの他端は第２の巻線Ｎ２の非接地側の端子に接続されている。
【０００４】
検出用抵抗Ｒにはインバータ回路に流れる電流に応じた電圧が発生する。この電圧は制御回路部のフィードバック端子に入力されている。制御回路部はスイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフ駆動するための制御信号を作成する。この制御信号は外部からの調光信号に応じて周波数やデューティを可変とされ、放電灯の出力光束を調整可能としている。これにより、調光制御型安定器を構成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術による調光制御型安定器に適合定格負荷であるランプＡを用いる場合と、このランプＡとは定格出力違いで同シリーズのランプＢを用いる場合について、調光時の出力光束の違いを図１０（ａ）〜（ｃ）に示す。ここで、ランプＢは定格出力がランプＡよりも低いランプである。
【０００６】
図９の従来例ではインバータ回路の出力電力を制御の対象にしているため、ランプＡ，Ｂを各々点灯させた場合、調光時のランプ消費電力は図１０（ａ）に示すように等しく推移する。しかし、ランプ電流は図１０（ｂ）に示すように、ランプＡとＢとでは異なり、ランプＢに流れるランプ電流がランプＡに流れるランプ電流よりも常に大きくなる。ランプ電流が小さい時ほど光束の変化の傾きが大きいため、調光下限でもランプ電流が小さくならないランプＢは調光下限と全点灯時の調光比が上昇し、図１０（ｃ）に示すように、ランプＡとＢとでは全く違う調光特性となる。
【０００７】
本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであり、外部からの調光信号に応じて光出力を制御するインバータ式の放電灯点灯装置において、定格電力は異なるが、定格電流は同じである少なくとも２種類以上の放電灯負荷の光出力を同一の比率で調光制御できるようにすることを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、外部から入力される調光信号に応じて光出力を制御する調光機能を有し、放電灯の点灯状態を検出した信号を制御回路にフィードバックして制御する放電灯点灯装置であって、対象となる一灯の放電灯のランプ電流のみが流れる経路に挿入した固定抵抗器によりランプ電流と比例した検出電圧を得て制御回路にフィードバックし、その検出電圧が上記調光信号ないし調光信号から生成される電位に比例するように調光され、制御回路の調光動作が連続的に発振しているインバータ回路の発振周波数を変動させることで光出力を変化させることを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１において、出力側に昇圧トランスを具備し、固定抵抗器を昇圧トランスの２次側に挿入したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１または２において、固定抵抗器によって得た交流電圧の信号を整流するダイオードを具備し、放電灯を流れるランプ電流を直流電圧に変換して検出することを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３において、固定抵抗器によって得た交流電圧の信号を整流するダイオードにショットキーバリアダイオードを用いたことを特徴とする。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかにおいて、固定抵抗器または固定抵抗器とダイオードによって得た電圧を入力するオペアンプを具備し、オペアンプの出力を制御回路部に入力してランプ電流をフィードバック制御することを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項５において、固定抵抗器によって得たランプ電流の検出電位を入力したオペアンプが電圧フォロアを構成し、この電圧フォロアの出力を制御回路部に入力してランプ電流をフィードバック制御することを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項５において、ランプ電流の検出電位を入力したオペアンプにより理想ダイオードを構成し、その出力を制御回路部に入力してランプ電流をフィードバック制御することを特徴とする。
【００１１】
請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかにおいて、ランプ電流の検出電位に調光段階に関わらず一定の直流電位を加算させることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８において、一定の直流電位をオペアンプにより加算することを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項８または９において、加算する直流電位の大きさを調整する手段を有することを特徴とする。
請求項１１の発明は、請求項１〜１０のいずれかに記載の放電灯点灯装置を器具本体に収納したことを特徴とする放電灯照明器具である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
（実施形態１）
図１に本発明の実施形態１の回路図を示す。この放電灯点灯装置は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより高周波電圧を発生させるインバータ回路を備えており、インバータ回路の出力を昇圧トランスＴにより昇圧して放電灯Ｌａに印加している。インバータ回路の入力部には平滑コンデンサＣ１が設けられている。平滑コンデンサＣ１の負極は接地されている。平滑コンデンサＣ１の正極には第１のスイッチング素子Ｑ１の一端が接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１の他端には第２のスイッチング素子Ｑ２の一端が接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点には、直流成分カット用のコンデンサＣ２を介してインダクタＬ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端はコンデンサＣ３を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ３は直列共振回路を構成している。コンデンサＣ３の両端には昇圧トランスＴの第１の巻線Ｎ１が接続されている。第１の巻線Ｎ１の接地側の端子にはランプ電流検出用抵抗Ｒを介して昇圧用の第２の巻線Ｎ２が接続されている。第１の巻線Ｎ１とインダクタＬ１の接続点は放電灯Ｌａの一端に接続されている。放電灯Ｌａの他端は第２の巻線Ｎ２の非接地側の端子に接続されている。
【００１３】
ランプ電流検出用抵抗Ｒには、放電灯Ｌａのランプ電流が流れるから、ランプ電流検出用抵抗Ｒと第２の巻線Ｎ２の接続点ａには、ランプ電流に応じた交流電圧が発生するが、この交流電圧を抵抗Ｒ１を介してショットキーバリアダイオードＤ１，Ｄ２により整流し、直流電圧として制御回路部１にフィードバックしている。ランプ電流検出用抵抗Ｒにはランプ電流と同じ電流が流れるため、ランプ電流に完全に比例した電位を制御回路部１にフィードバックすることができる。なお、制御回路部１のフィードバック端子とグランド間にはフィルタ用のコンデンサを並列接続しても良い。また、このフィルタ用のコンデンサと並列に放電用の抵抗を接続しても良い。さらに、これらのＣＲ素子は制御回路部１に内蔵されていても良い。
【００１４】
この構成によれば、上記従来の技術で説明したランプＡ，Ｂを各々点灯させた場合のランプ消費電力及びランプ電流は図２（ａ），（ｂ）のようになり、同シリーズのランプであればランプ電流：光出力の比率は略同一の曲線を描くため、調光比は図２（ｃ）に示すようにランプＡとＢとで同一の調光比となる。
【００１５】
また、本実施形態では、ランプ電流検出用抵抗Ｒにより得られた交流電位波形をショットキーバリアダイオードＤ１，Ｄ２により整流している。通常、同一の回路により、定格出力の異なるランプに同一のランプ電流を流すと、定格出力の大きなランプの方が出力電力は大きくなり、動作周波数は低くなる。周波数の異なる電位をダイオードにより整流して直流電位に変換すると、図２（ｄ）に示すように、ダイオードのオン電圧により誤差が生じる。本実施形態では、この誤差をできるだけ少なくするために、オン電圧の低いショットキーバリアダイオードを用いている。これにより、図２（ｄ）の波形に示すダイオードのオン電圧は汎用のダイオードを使用するよりも小さくできる。
【００１６】
（実施形態２）
図３に本発明の実施形態２の回路図を示す。この放電灯点灯装置は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより高周波電圧を発生させるインバータ回路を備えており、インバータ回路の出力を昇圧トランスＴにより昇圧して放電灯Ｌａに印加している。インバータ回路の入力部には平滑コンデンサＣ１が設けられている。平滑コンデンサＣ１の負極は接地されている。平滑コンデンサＣ１の正極には第１のスイッチング素子Ｑ１の一端が接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１の他端には第２のスイッチング素子Ｑ２の一端が接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点には、直流成分カット用のコンデンサＣ２を介してインダクタＬ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端はコンデンサＣ３を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ３は直列共振回路を構成している。コンデンサＣ３の両端には昇圧トランスＴの第１の巻線Ｎ１が接続されている。第１の巻線Ｎ１の接地側の端子にはランプ電流検出用抵抗Ｒを介して昇圧用の第２の巻線Ｎ２が接続されている。第１の巻線Ｎ１とインダクタＬ１の接続点は放電灯Ｌａの一端に接続されている。放電灯Ｌａの他端は第２の巻線Ｎ２の非接地側の端子に接続されている。
【００１７】
ランプ電流検出用抵抗Ｒと昇圧用の第２の巻線Ｎ２の接続点ａには抵抗Ｒ１の一端が接続されている。抵抗Ｒ１の他端はダイオードＤ１のカソードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは接地されている。ダイオードＤ１のカソードはオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰの反転入力端子はオペアンプＯＰの出力端子と接続されており、電圧フォロアを構成している。ただし、このオペアンプＯＰは（正・負の電源ではなく）正の電源のみにより駆動されており、出力電圧を負方向にまで振ることはできない。オペアンプＯＰの出力端子は抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地されている。抵抗Ｒ２の両端電圧は制御回路部１のフィードバック端子に入力されている。
【００１８】
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、ランプ電流検出用抵抗Ｒに生じた交流電圧を、抵抗Ｒ１を介してダイオードＤ１に印加して半波整流することで、ダイオードＤ１のカソードに図４（ｂ）のような電圧波形を得て、この電圧を正の電源により動作させたオペアンプＯＰに入力し、オペアンプＯＰを電圧フォロアの構成にすることで、オペアンプＯＰの出力側に、図４（ｃ）のような電圧を得て、制御回路部１にフィードバックしている。本実施形態によれば、オペアンプＯＰの入力端子に接続したダイオードＤ１により、図４（ｂ）のように、負の電圧を大部分カットしており、さらに、正の電源により動作させたオペアンプＯＰを電圧フォロアの構成にすることで、図４（ｃ）に示すように、交流電流であるランプ電流をほば完全に直流に整流でき、動作周波数が異なることによるフィードバックの誤差を無くすことができる。
【００１９】
（実施形態３）
図５に本発明の実施形態３の回路図を示す。この放電灯点灯装置は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより高周波電圧を発生させるインバータ回路を備えており、インバータ回路の出力を昇圧トランスＴにより昇圧して放電灯Ｌａに印加している。インバータ回路の入力部には平滑コンデンサＣ１が設けられている。平滑コンデンサＣ１の負極は接地されている。平滑コンデンサＣ１の正極には第１のスイッチング素子Ｑ１の一端が接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１の他端には第２のスイッチング素子Ｑ２の一端が接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点には、直流成分カット用のコンデンサＣ２を介してインダクタＬ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端はコンデンサＣ３を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ３は直列共振回路を構成している。コンデンサＣ３の両端には昇圧トランスＴの第１の巻線Ｎ１が接続されている。第１の巻線Ｎ１の接地側の端子にはランプ電流検出用抵抗Ｒを介して昇圧用の第２の巻線Ｎ２が接続されている。第１の巻線Ｎ１とインダクタＬ１の接続点は放電灯Ｌａの一端に接続されている。放電灯Ｌａの他端は第２の巻線Ｎ２の非接地側の端子に接続されている。
【００２０】
ランプ電流検出用抵抗Ｒと第２の巻線Ｎ２の接続点ａはオペアンプＯＰの非反転入力端子に接続されている。オペアンプＯＰの出力端子は、ダイオードＤ１のカソードとダイオードＤ２のアノードに接続されている。ダイオードＤ１のアノードは接地されている。ダイオードＤ２のカソードはオペアンプＯＰの反転入力端子に接続されると共に、抵抗Ｒ２の一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地されている。抵抗Ｒ２の両端電位は、制御回路部１のフィードバック端子に入力されている。
【００２１】
オペアンプＯＰとダイオードＤ１，Ｄ２および抵抗Ｒ２よりなる回路は、理想ダイオードを構成している。本実施形態によれば、交流電流であるランプ電流をほば完全に直流に整流でき、動作周波数が異なることによるフィードバックの誤差を無くすことができる。
【００２２】
（実施形態４）
図６に本発明の実施形態４の回路図を示す。この放電灯点灯装置は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２を交互にオン・オフさせることにより高周波電圧を発生させるインバータ回路を備えており、インバータ回路の出力を昇圧トランスＴにより昇圧して放電灯Ｌａに印加している。インバータ回路の入力部には平滑コンデンサＣ１が設けられている。平滑コンデンサＣ１の負極は接地されている。平滑コンデンサＣ１の正極には第１のスイッチング素子Ｑ１の一端が接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１の他端には第２のスイッチング素子Ｑ２の一端が接続されている。第２のスイッチング素子Ｑ２の他端は平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。第１のスイッチング素子Ｑ１と第２のスイッチング素子Ｑ２の接続点には、直流成分カット用のコンデンサＣ２を介してインダクタＬ１の一端が接続されている。インダクタＬ１の他端はコンデンサＣ３を介して平滑コンデンサＣ１の負極に接続されている。インダクタＬ１とコンデンサＣ３は直列共振回路を構成している。コンデンサＣ３の両端には昇圧トランスＴの第１の巻線Ｎ１が接続されている。第１の巻線Ｎ１の接地側の端子にはランプ電流検出用抵抗Ｒを介して昇圧用の第２の巻線Ｎ２が接続されている。第１の巻線Ｎ１とインダクタＬ１の接続点は放電灯Ｌａの一端に接続されている。放電灯Ｌａの他端は第２の巻線Ｎ２の非接地側の端子に接続されている。
【００２３】
ランプ電流検出用抵抗Ｒと第２の巻線Ｎ２の接続点ａは抵抗Ｒ１を介して第１のオペアンプＯＰ１の非反転入力端子に接続されている。第１のオペアンプＯＰ１の反転入力端子は出力端子に接続されている。第１のオペアンプＯＰ１の出力端子は抵抗Ｒ２とＲ３の各一端に接続されている。抵抗Ｒ２の他端は接地されており、抵抗Ｒ１の両端電位は制御回路部１のフィードバック端子に入力されている。抵抗Ｒ３の他端は第２のオペアンプＯＰ２の出力端子に接続されている。第２のオペアンプＯＰ２の出力端子は第２のオペアンプＯＰ２の反転入力端子に接続されている。第２のオペアンプＯＰ２の非反転入力端子には、基準電圧Ｖｃｃを固定抵抗Ｒ４と可変抵抗ＶＲで分圧した電圧が印加されている。第１および第２のオペアンプＯＰ１，ＯＰ２は正の電源により動作しており、出力電圧が負方向に振られることはない。
【００２４】
本実施形態では、ランプ電流検出用抵抗Ｒに生じた交流電圧を、正の電源により動作させたオペアンプＯＰ１に入力し、このオペアンプＯＰ１を電圧フォロアの構成にした出力側の電位を、制御回路部１にフィードバックしているものにおいて、フィードバックする電位に調光度合によらず一定量の直流電位を加算したことを特徴とするものであり、加算する直流電位を可変抵抗ＶＲにより調整することができる。
【００２５】
図７（ａ）にフィードバックする電位の推移を示す。調光信号は全点灯時の光束に対する調光下限の光束の比率が１／３となる変化幅であり、直流電圧を加算しない場合にはランプ電流の推移は図７（ｃ）に示すように調光信号と同じ割合で推移する。上記直流電圧を全点灯時のフィードバック電位の１／５だけ加算した場合、ランプ電流は図７（ｂ）に示すように全点灯時に対する調光下限の比率が１／５まで調光できるようになり、またこの比率も上記の可変抵抗ＶＲにより調整が可能である。
本実施形態によれば、調光信号の入力範囲に関わらず、加算する直流電位を調整することでランプの出力範囲を調整することができる。
【００２６】
（実施形態５）
図８に本発明の実施形態５の回路図を示す。この実施形態は、上述の実施形態４の構成を用いた放電灯照明器具の回路図を示す。スイッチング素子Ｑ０による昇圧チョッパーと、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ２によるハーフブリッジ回路を組み合わせた電子安定器であり、制御回路部１に入力した調光信号と、ランプ電流を検出した直流電位のフィードバックによりインバータの発振出力の制御を行っている。昇圧トランスＴの二次側に挿入した抵抗Ｒによりランプ電流を交流電圧として検出し、高速デュアルオペアンプの一方（ＯＰ１）を電圧フォロアの構成にして直流電圧に変換して出力している。もう一方のオペアンプ（ＯＰ２）には制御電源Ｖｃｃの一定電圧を分圧して入力し、同じように電圧フォロアを構成して出力している。これら二つの出力を足し合わせて制御回路部１に入力するフィードバック電位を得ている。
【００２７】
外部からの調光信号には、全点灯時から調光下限までＯＮデューティが均一に変化していく電圧波形が入力され、制御回路部１の内部でそれに応じた目標ＤＣ電圧を生成している。制御回路部１のフィードバック端子にフィードバックされた検出ＤＣ電圧がこの目標ＤＣ電圧と等しくなるようにインバータ回路の発振周波数が調整されて、所定の点灯状態を得ている。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１〜３の発明によれば、外部からの調光信号に応じて光出力を制御するインバータ式の放電灯点灯装置において、放電灯の点灯状態を検出して制御回路部にフィードバックする信号を放電灯のランプ電流とすることで、定格電力の異なる放電灯であっても、定格電流が同じ放電灯同士であれば、同一の調光曲線が得られるようにしたものであり、少なくとも２種類以上の放電灯負荷の光出力を同一の比率で調光制御できる効果がある。
請求項４の発明によれば、オン電圧の低いショットキーバリアダイオードを用いているので、周波数の異なる電位をダイオードにより整流して直流電位に変換するときのダイオードのオン電圧による誤差を低減できる効果がある。
【００２９】
請求項５〜７の発明によれば、周波数の異なる電位を整流して直流電圧に変換する回路にオペアンプを用いたことにより、ダイオードのオン電圧による誤差を低減できる効果がある。
請求項８〜１０の発明によれば、調光信号の入力範囲に関わらず、加算する直流電位を調整することでランプの出力範囲を調整することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態１の回路図である。
【図２】
本発明の実施形態１の動作説明図である。
【図３】
本発明の実施形態２の回路図である。
【図４】
本発明の実施形態２の動作説明図である。
【図５】
本発明の実施形態３の回路図である。
【図６】
本発明の実施形態４の回路図である。
【図７】
本発明の実施形態４の動作説明図である。
【図８】
本発明の実施形態５の回路図である。
【図９】
従来例の回路図である。
【図１０】
従来例の動作説明図である。
【符号の説明】Ｑ１　スイッチング素子Ｑ２　スイッチング素子Ｌａ　放電灯Ｃ１　平滑コンデンサＣ２　直流成分カット用コンデンサＣ３　共振用コンデンサＬ１　共振用インダクタＲ　　検出用抵抗Ｔ　　昇圧トランス[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an inverter type discharge lamp lighting device having a dimming function.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an inverter-type discharge lamp lighting device that controls light output according to a dimming signal from the outside, conventionally, a resonance current is monitored as output power and fed back to a control circuit to detect a lighting state of the discharge lamp. Thus, there is an inverter that controls the operating frequency of the inverter and obtains a predetermined output. In such a feedback system, the application is limited to a single rated discharge lamp load because the power consumption of the circuit is controlled, and dimming of the light output when a load with a different rated output is used Curves are not the same.
[0003]
FIG. 9 shows a circuit diagram of a conventional discharge lamp lighting device. This discharge lamp lighting device includes an inverter circuit that generates a high-frequency voltage by alternately turning on and off switching elements Q1 and Q2. The output of the inverter circuit is boosted by a boost transformer T and applied to the discharge lamp La. are doing. A smoothing capacitor C1 is provided at the input of the inverter circuit. The negative electrode of the smoothing capacitor C1 is grounded. One end of the first switching element Q1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor C1. One end of a second switching element Q2 is connected to the other end of the first switching element Q1. The other end of the second switching element Q2 is connected via a detection resistor R to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. One end of an inductor L1 is connected to a connection point between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 via a DC component cutting capacitor C2. The other end of the inductor L1 is connected via a capacitor C3 to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. The inductor L1 and the capacitor C3 form a series resonance circuit. A first winding N1 of the step-up transformer T is connected to both ends of the capacitor C3. A second winding N2 for boosting is connected to the first winding N1. The connection point between the first winding N1 and the second winding N2 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor C1 and is grounded. A connection point between the first winding N1 and the inductor L1 is connected to one end of the discharge lamp La. The other end of the discharge lamp La is connected to a non-ground terminal of the second winding N2.
[0004]
A voltage corresponding to the current flowing through the inverter circuit is generated in the detection resistor R. This voltage is input to the feedback terminal of the control circuit. The control circuit generates a control signal for alternately turning on and off the switching elements Q1 and Q2. This control signal is variable in frequency and duty in accordance with a dimming signal from the outside, so that the output light flux of the discharge lamp can be adjusted. This constitutes a dimming control type ballast.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Differences in output luminous flux during dimming between lamp A, which is a rated load compatible with the dimming control type ballast according to the prior art, and lamp B of the same series with a different rated output from lamp A. Are shown in FIGS. 10 (a) to 10 (c). Here, lamp B is a lamp whose rated output is lower than lamp A.
[0006]
In the conventional example shown in FIG. 9, since the output power of the inverter circuit is controlled, when the lamps A and B are turned on, the lamp power consumption at the time of dimming changes equally as shown in FIG. I do. However, as shown in FIG. 10B, the lamp current is different between the lamps A and B, and the lamp current flowing through the lamp B is always larger than the lamp current flowing through the lamp A. As the lamp current is smaller, the gradient of the change in the luminous flux is larger, so that the lamp B, in which the lamp current does not decrease even at the lower limit of dimming, increases the dimming ratio at the time of full lighting and the lower limit of dimming as shown in FIG. In addition, the lamps A and B have completely different dimming characteristics.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and in an inverter type discharge lamp lighting device that controls light output according to an external dimming signal, the rated power is different but the rated current is the same. It is an object to control the light output of at least two or more types of discharge lamp loads at the same ratio.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 has a dimming function of controlling a light output in accordance with a dimming signal input from the outside, and controls the feedback circuit by feeding back a signal detecting a lighting state of the discharge lamp to a control circuit. In the lighting device, a detection voltage proportional to the lamp current is obtained by a fixed resistor inserted in a path through which only the lamp current of the target discharge lamp flows, and fed back to the control circuit, and the detection voltage is adjusted as described above. To change the optical output by changing the oscillation frequency of an inverter circuit that is dimmed in proportion to the potential generated from the optical signal or dimming signal, and the dimming operation of the control circuit is continuously oscillating. It is characterized by.
[0009]
A second aspect of the present invention is characterized in that, in the first aspect, a step-up transformer is provided on the output side, and a fixed resistor is inserted on the secondary side of the step-up transformer.
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, a diode for rectifying an AC voltage signal obtained by the fixed resistor is provided, and the lamp current flowing through the discharge lamp is converted into a DC voltage and detected. And
According to a fourth aspect of the present invention, in the third aspect, a Schottky barrier diode is used as a diode for rectifying an AC voltage signal obtained by the fixed resistor.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, there is provided an operational amplifier for inputting a voltage obtained by a fixed resistor or a fixed resistor and a diode. It is characterized in that the current is feedback controlled.
According to a sixth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the operational amplifier to which the detection potential of the lamp current obtained by the fixed resistor is input forms a voltage follower, and the output of the voltage follower is input to the control circuit unit to output the lamp current. It is characterized by feedback control.
According to a seventh aspect of the present invention, in the fifth aspect, an ideal diode is formed by an operational amplifier to which a detection potential of a lamp current is input, and an output of the ideal diode is input to a control circuit to feedback-control the lamp current.
[0011]
The invention of claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, a fixed DC potential is added to the detected potential of the lamp current regardless of the dimming stage.
A ninth aspect of the present invention is characterized in that, in the eighth aspect, a constant DC potential is added by an operational amplifier.
A tenth aspect of the present invention is characterized in that, in the eighth or ninth aspect, there is provided means for adjusting the magnitude of the DC potential to be added.
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided a discharge lamp lighting apparatus characterized in that the discharge lamp lighting device according to any one of the first to tenth aspects is housed in an apparatus main body.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a circuit diagram of Embodiment 1 of the present invention. This discharge lamp lighting device includes an inverter circuit that generates a high-frequency voltage by alternately turning on and off switching elements Q1 and Q2. The output of the inverter circuit is boosted by a boost transformer T and applied to the discharge lamp La. are doing. A smoothing capacitor C1 is provided at the input of the inverter circuit. The negative electrode of the smoothing capacitor C1 is grounded. One end of the first switching element Q1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor C1. One end of a second switching element Q2 is connected to the other end of the first switching element Q1. The other end of the second switching element Q2 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. One end of an inductor L1 is connected to a connection point between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 via a DC component cutting capacitor C2. The other end of the inductor L1 is connected via a capacitor C3 to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. The inductor L1 and the capacitor C3 form a series resonance circuit. A first winding N1 of the step-up transformer T is connected to both ends of the capacitor C3. A second winding N2 for boosting is connected to a ground-side terminal of the first winding N1 via a lamp current detecting resistor R. A connection point between the first winding N1 and the inductor L1 is connected to one end of the discharge lamp La. The other end of the discharge lamp La is connected to a non-ground terminal of the second winding N2.
[0013]
Since the lamp current of the discharge lamp La flows through the lamp current detection resistor R, an AC voltage corresponding to the lamp current is generated at the connection point a between the lamp current detection resistor R and the second winding N2. This AC voltage is rectified by the Schottky barrier diodes D1 and D2 via the resistor R1, and is fed back to the control circuit unit 1 as a DC voltage. Since the same current as the lamp current flows through the lamp current detection resistor R, a potential completely proportional to the lamp current can be fed back to the control circuit unit 1. Note that a filter capacitor may be connected in parallel between the feedback terminal of the control circuit unit 1 and the ground. Further, a discharging resistor may be connected in parallel with the filter capacitor. Further, these CR elements may be built in the control circuit unit 1.
[0014]
According to this configuration, the lamp power consumption and the lamp current when the lamps A and B described in the related art are respectively turned on are as shown in FIGS. 2A and 2B. If there is, the lamp current: light output ratio draws substantially the same curve, so that the dimming ratio is the same for the lamps A and B as shown in FIG.
[0015]
In the present embodiment, the AC potential waveform obtained by the lamp current detection resistor R is rectified by the Schottky barrier diodes D1 and D2. Normally, when the same circuit supplies the same lamp current to lamps having different rated outputs, a lamp having a higher rated output has a higher output power and a lower operating frequency. When potentials having different frequencies are rectified by a diode and converted into a DC potential, an error occurs due to the ON voltage of the diode, as shown in FIG. In the present embodiment, a Schottky barrier diode with a low on-voltage is used to minimize this error. As a result, the ON voltage of the diode shown in the waveform of FIG. 2D can be made smaller than when a general-purpose diode is used.
[0016]
(Embodiment 2)
FIG. 3 shows a circuit diagram of Embodiment 2 of the present invention. This discharge lamp lighting device includes an inverter circuit that generates a high-frequency voltage by alternately turning on and off switching elements Q1 and Q2. The output of the inverter circuit is boosted by a boost transformer T and applied to the discharge lamp La. are doing. A smoothing capacitor C1 is provided at the input of the inverter circuit. The negative electrode of the smoothing capacitor C1 is grounded. One end of the first switching element Q1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor C1. One end of a second switching element Q2 is connected to the other end of the first switching element Q1. The other end of the second switching element Q2 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. One end of an inductor L1 is connected to a connection point between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 via a DC component cutting capacitor C2. The other end of the inductor L1 is connected via a capacitor C3 to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. The inductor L1 and the capacitor C3 form a series resonance circuit. A first winding N1 of the step-up transformer T is connected to both ends of the capacitor C3. A second winding N2 for boosting is connected to a ground-side terminal of the first winding N1 via a lamp current detecting resistor R. A connection point between the first winding N1 and the inductor L1 is connected to one end of the discharge lamp La. The other end of the discharge lamp La is connected to a non-ground terminal of the second winding N2.
[0017]
One end of a resistor R1 is connected to a connection point a between the lamp current detection resistor R and the second boosting winding N2. The other end of the resistor R1 is connected to the cathode of the diode D1. The anode of the diode D1 is grounded. The cathode of the diode D1 is connected to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. The inverting input terminal of the operational amplifier OP is connected to the output terminal of the operational amplifier OP, and forms a voltage follower. However, the operational amplifier OP is driven only by a positive power supply (not a positive / negative power supply), and cannot swing the output voltage in the negative direction. The output terminal of the operational amplifier OP is connected to one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is grounded. The voltage across the resistor R2 is input to the feedback terminal of the control circuit unit 1.
[0018]
In the present embodiment, as shown in FIG. 4A, the AC voltage generated in the lamp current detecting resistor R is applied to the diode D1 via the resistor R1 to perform half-wave rectification, thereby obtaining the cathode of the diode D1. 4B, a voltage waveform as shown in FIG. 4B is obtained, and this voltage is input to an operational amplifier OP operated by a positive power supply, and the operational amplifier OP is configured as a voltage follower, so that the output side of the operational amplifier OP A voltage as shown in FIG. 4C is obtained and fed back to the control circuit unit 1. According to the present embodiment, as shown in FIG. 4B, most of the negative voltage is cut by the diode D1 connected to the input terminal of the operational amplifier OP, and furthermore, the operational amplifier OP operated by the positive power supply is used. Is a voltage follower configuration, as shown in FIG. 4C, the lamp current, which is an alternating current, can be almost completely rectified to a direct current, and a feedback error due to a difference in operating frequency can be eliminated. .
[0019]
(Embodiment 3)
FIG. 5 shows a circuit diagram of Embodiment 3 of the present invention. This discharge lamp lighting device includes an inverter circuit that generates a high-frequency voltage by alternately turning on and off switching elements Q1 and Q2. The output of the inverter circuit is boosted by a boost transformer T and applied to the discharge lamp La. are doing. A smoothing capacitor C1 is provided at the input of the inverter circuit. The negative electrode of the smoothing capacitor C1 is grounded. One end of the first switching element Q1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor C1. One end of a second switching element Q2 is connected to the other end of the first switching element Q1. The other end of the second switching element Q2 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. One end of an inductor L1 is connected to a connection point between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 via a DC component cutting capacitor C2. The other end of the inductor L1 is connected via a capacitor C3 to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. The inductor L1 and the capacitor C3 form a series resonance circuit. A first winding N1 of the step-up transformer T is connected to both ends of the capacitor C3. A second winding N2 for boosting is connected to a ground-side terminal of the first winding N1 via a lamp current detecting resistor R. A connection point between the first winding N1 and the inductor L1 is connected to one end of the discharge lamp La. The other end of the discharge lamp La is connected to a non-ground terminal of the second winding N2.
[0020]
A connection point a between the lamp current detection resistor R and the second winding N2 is connected to a non-inverting input terminal of the operational amplifier OP. The output terminal of the operational amplifier OP is connected to the cathode of the diode D1 and the anode of the diode D2. The anode of the diode D1 is grounded. The cathode of the diode D2 is connected to the inverting input terminal of the operational amplifier OP and to one end of the resistor R2. The other end of the resistor R2 is grounded. The potential at both ends of the resistor R2 is input to a feedback terminal of the control circuit unit 1.
[0021]
The circuit including the operational amplifier OP, the diodes D1 and D2, and the resistor R2 forms an ideal diode. According to the present embodiment, the lamp current, which is an alternating current, can be almost completely rectified to a direct current, and a feedback error due to a difference in operating frequency can be eliminated.
[0022]
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows a circuit diagram of Embodiment 4 of the present invention. This discharge lamp lighting device includes an inverter circuit that generates a high-frequency voltage by alternately turning on and off switching elements Q1 and Q2. The output of the inverter circuit is boosted by a boost transformer T and applied to the discharge lamp La. are doing. A smoothing capacitor C1 is provided at the input of the inverter circuit. The negative electrode of the smoothing capacitor C1 is grounded. One end of the first switching element Q1 is connected to the positive electrode of the smoothing capacitor C1. One end of a second switching element Q2 is connected to the other end of the first switching element Q1. The other end of the second switching element Q2 is connected to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. One end of an inductor L1 is connected to a connection point between the first switching element Q1 and the second switching element Q2 via a DC component cutting capacitor C2. The other end of the inductor L1 is connected via a capacitor C3 to the negative electrode of the smoothing capacitor C1. The inductor L1 and the capacitor C3 form a series resonance circuit. A first winding N1 of the step-up transformer T is connected to both ends of the capacitor C3. A second winding N2 for boosting is connected to a ground-side terminal of the first winding N1 via a lamp current detecting resistor R. A connection point between the first winding N1 and the inductor L1 is connected to one end of the discharge lamp La. The other end of the discharge lamp La is connected to a non-ground terminal of the second winding N2.
[0023]
A connection point a between the lamp current detecting resistor R and the second winding N2 is connected to the non-inverting input terminal of the first operational amplifier OP1 via the resistor R1. The inverting input terminal of the first operational amplifier OP1 is connected to the output terminal. The output terminal of the first operational amplifier OP1 is connected to one end of each of the resistors R2 and R3. The other end of the resistor R2 is grounded, and the potential at both ends of the resistor R1 is input to a feedback terminal of the control circuit unit 1. The other end of the resistor R3 is connected to the output terminal of the second operational amplifier OP2. The output terminal of the second operational amplifier OP2 is connected to the inverting input terminal of the second operational amplifier OP2. A voltage obtained by dividing the reference voltage Vcc by the fixed resistor R4 and the variable resistor VR is applied to the non-inverting input terminal of the second operational amplifier OP2. The first and second operational amplifiers OP1 and OP2 are operated by a positive power supply, and the output voltage does not swing in the negative direction.
[0024]
In the present embodiment, the AC voltage generated in the lamp current detecting resistor R is input to an operational amplifier OP1 operated by a positive power supply, and the potential on the output side in which the operational amplifier OP1 is configured as a voltage follower is supplied to a control circuit unit. 1, wherein a fixed amount of DC potential is added to the potential to be fed back irrespective of the degree of dimming, and the DC potential to be added can be adjusted by the variable resistor VR. .
[0025]
FIG. 7A shows the transition of the potential to be fed back. The dimming signal has a variation width in which the ratio of the lower limit of the dimming light flux to the light flux at the time of full lighting is 1/3, and when the DC voltage is not added, the transition of the lamp current is as shown in FIG. It changes at the same rate as the dimming signal. When the DC voltage is added by 1/5 of the feedback potential at the time of full lighting, the lamp current is adjusted so that the dimming lower limit ratio to the full lighting can be reduced to 1/5 as shown in FIG. 7B. This ratio can also be adjusted by the above-described variable resistor VR.
According to the present embodiment, the output range of the lamp can be adjusted by adjusting the DC potential to be added regardless of the input range of the dimming signal.
[0026]
(Embodiment 5)
FIG. 8 shows a circuit diagram of Embodiment 5 of the present invention. This embodiment shows a circuit diagram of a discharge lamp lighting apparatus using the configuration of Embodiment 4 described above. The electronic ballast is a combination of a step-up chopper using the switching element Q0 and a half-bridge circuit using the switching elements Q1 and Q2. Oscillation output is controlled. The lamp current is detected as an AC voltage by a resistor R inserted on the secondary side of the step-up transformer T, and one of the high-speed dual operational amplifiers (OP1) is configured as a voltage follower and converted to a DC voltage for output. The other operational amplifier (OP2) divides a constant voltage of the control power supply Vcc and inputs the divided voltage, and similarly forms a voltage follower to output. By adding these two outputs, a feedback potential to be input to the control circuit 1 is obtained.
[0027]
A voltage waveform in which the ON duty changes uniformly from the time of full lighting to the lower limit of dimming is input to the dimming signal from the outside, and the target DC voltage corresponding to the voltage waveform is generated inside the control circuit unit 1. . The oscillation frequency of the inverter circuit is adjusted so that the detected DC voltage fed back to the feedback terminal of the control circuit unit 1 becomes equal to the target DC voltage, and a predetermined lighting state is obtained.
[0028]
【The invention's effect】
According to the first to third aspects of the present invention, in an inverter-type discharge lamp lighting device that controls light output in response to an external dimming signal, a signal that detects a lighting state of the discharge lamp and feeds it back to a control circuit unit. Is the lamp current of the discharge lamp, so that the same dimming curve can be obtained if the discharge lamps have the same rated current, even if the discharge lamps have different rated powers. There is an effect that dimming control can be performed on light outputs of more than two types of discharge lamp loads at the same ratio.
According to the fourth aspect of the present invention, since the Schottky barrier diode having a low on-voltage is used, an error caused by the on-voltage of the diode when potentials having different frequencies are rectified by the diode and converted into a DC potential can be reduced. There is.
[0029]
According to the fifth to seventh aspects of the present invention, the use of an operational amplifier in a circuit that rectifies potentials having different frequencies and converts the rectified potential into a DC voltage has an effect of reducing an error due to an ON voltage of a diode.
According to the invention of claims 8 to 10, there is an effect that the output range of the lamp can be adjusted by adjusting the DC potential to be added regardless of the input range of the dimming signal.
[Brief description of the drawings]
FIG.
It is a circuit diagram of Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the first embodiment of the present invention.
FIG. 3
It is a circuit diagram of Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 4
It is operation | movement explanatory drawing of Embodiment 2 of this invention.
FIG. 5
It is a circuit diagram of Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6
It is a circuit diagram of Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 7
It is operation | movement explanatory drawing of Embodiment 4 of this invention.
FIG. 8
It is a circuit diagram of Embodiment 5 of the present invention.
FIG. 9
It is a circuit diagram of a conventional example.
FIG. 10
It is operation | movement explanatory drawing of a prior art example.
[Explanation of Signs] Q1 switching element Q2 switching element La discharge lamp C1 smoothing capacitor C2 DC component cutting capacitor C3 resonance capacitor L1 resonance inductor R detection resistor T step-up transformer

Claims

A discharge lamp lighting device that has a dimming function of controlling a light output according to a dimming signal input from the outside and feeds back a signal detecting a lighting state of the discharge lamp to a control circuit to control the discharge lamp. The detection voltage proportional to the lamp current is obtained by a fixed resistor inserted in the path where only the lamp current of one discharge lamp flows, and fed back to the control circuit, and the detection voltage is obtained from the dimming signal or the dimming signal. Discharge lamp lighting characterized in that the light output is changed by changing the oscillation frequency of an inverter circuit in which the dimming operation of the control circuit is dimmed in proportion to the generated potential and the dimming operation of the control circuit is continuously oscillating apparatus.

2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a boosting transformer is provided on an output side, and a fixed resistor is inserted into a secondary side of the boosting transformer.

3. The discharge lamp lighting device according to claim 1, further comprising a diode for rectifying an AC voltage signal obtained by the fixed resistor, wherein the lamp current flowing through the discharge lamp is converted into a DC voltage and detected.

4. The discharge lamp lighting device according to claim 3, wherein a Schottky barrier diode is used as a diode for rectifying an AC voltage signal obtained by the fixed resistor.

An operational amplifier for inputting a voltage obtained by a fixed resistor or a fixed resistor and a diode according to any one of claims 1 to 4, wherein the output of the operational amplifier is input to a control circuit to feedback-control a lamp current. Characteristic discharge lamp lighting device.

6. The operational amplifier according to claim 5, wherein the operational amplifier to which the detected potential of the lamp current obtained by the fixed resistor is input forms a voltage follower, and the output of the voltage follower is input to a control circuit to feedback-control the lamp current. Discharge lamp lighting device.

6. The discharge lamp lighting device according to claim 5, wherein an ideal diode is configured by an operational amplifier to which a detection potential of the lamp current is input, and an output of the ideal diode is input to a control circuit to feedback-control the lamp current.

8. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a constant DC potential is added to the detected potential of the lamp current regardless of the dimming stage.

9. The discharge lamp lighting device according to claim 8, wherein a constant DC potential is added by an operational amplifier.

The discharge lamp lighting device according to claim 8 or 9, further comprising means for adjusting the magnitude of the DC potential to be added.

A discharge lamp lighting device, wherein the discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 10 is housed in a device main body.