JP2004192869A

JP2004192869A - Discharge lamp lighting device

Info

Publication number: JP2004192869A
Application number: JP2002357150A
Authority: JP
Inventors: Shingo Yamanishi; 慎悟山西
Original assignee: Ikeda Electric Co Ltd
Current assignee: Panasonic Life Solutions Ikeda Electric Co Ltd
Priority date: 2002-12-09
Filing date: 2002-12-09
Publication date: 2004-07-08

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent going-out or flickering of a discharge lamp in modulating the light thereof, and to reduce the cost of a discharge lamp lighting device as a whole by obviating the need of using a switching element having a high withstand voltage. <P>SOLUTION: This discharge lamp lighting device is provided with a step-down chopper circuit 4 for dropping the output voltage of a D.C. power supply 13 to a desired value; and is so structured as to supply the output voltage of the chopper circuit 4 to a discharge lamp 7 through an inverter circuit 5 to light the discharge lamp 7 at a low frequency so as to modulate its light. The device is equipped with a means for detecting the output voltage of the chopper circuit 4 to increase lamp power so as to prevent the discharge lamp 7 from extinguishing when the output voltage is set at a large value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電灯を低周波で調光可能に点灯させるようにした放電灯点灯装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放電灯点灯装置には、図９及び図１０に示すように、交流電源１を整流する整流回路２と、整流回路２の出力電圧を昇圧する昇圧チョッパー回路３と、ランプ出力を供給する降圧チョッパー回路４と、放電灯７を安定点灯させるフルブリッジインバータ回路５と、降圧チョッパー回路４及びインバータ回路５を制御する制御回路８とを備え、交流電源１と整流回路２と昇圧チョッパー回路３とで直流電源１３を構成し、直流電源１３の出力電圧を所望の電圧に降圧し、降圧チョッパー回路３の出力電圧をインバータ回路５を介して放電灯７に供給して、放電灯７を低周波で調光可能に点灯させるようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
この種の放電灯点灯装置では、放電灯７を調光させた場合、ランプ電流が急減する。その結果、放電灯７の電極温度が低下する。転流後の放電の開始には熱電子放出だけでは電子が不足する。放電を維持するために電極の降下電圧が高くなり、図１１（１）に示すようなアーク放電状態であったものが、図１１（２）に示すように、電極が摩耗してスポットが形成された電極状態になり、図１２（１）に示すように正常なランプ電圧であったものが、図１２（２）に示すようにランプ電圧に段差電圧が発生する。電極温度が更に低下すると、図１１（２）に示すスポットが電極を移動する。よって、放電灯７にちらつきが発生する。
【０００４】
又、図１２（２）に示す段差電圧が、出力電力を供給している直流電源１３の電圧を超えると、放電灯７の立ち消えが起こる。
図１３〜図１８は、従来の放電灯点灯装置において、二次電圧を２８０Ｖに設定した場合（従来設定値）の降圧チョッパー回路４の出力電圧、ランプ電流及びランプ電圧の波形を示している。全点灯時の出力電力に対して、図１３は８０％の調光状態の波形を示し、図１４は６０％の調光状態の波形を示し、図１５は４０％の調光状態の波形を示し、図１６は４０％の調光状態にしてから所定期間（例えば１秒）経過したときの波形を示し、図１７は４０％の調光状態にしてから所定期間（例えば２秒）経過したときの波形を示し、図１８は４０％の調光状態にしてから所定期間（例えば３秒）経過したときの波形を示している。
【０００５】
図１３の場合、波形に特に異常がない。図１４の場合、非対称のランプ電圧が発生している。図１５の場合、ランプ電圧にスポット（段差電圧）が発生し不安定状態に入っているのが分かる。図１６の場合、ランプ電圧にスポットが連続して発生し、極性反転から段差電圧の発生時間が、０．４ｍｓ程度になっている。図１７の場合、極性反転から段差電圧の発生時間が１．２ｍｓになっている。図１８の場合、放電灯７が立ち消えを起こしている。
図１３〜図１８に示すように、放電灯７を調光点灯した場合、放電灯７の点灯時間が長くなれば、電極が劣化し、更に放電灯７のちらつきや立ち消えが起こりやすくなった。よって、従来では、無負荷二次電圧をランプ始動時から高い値に設定し、放電灯７の立ち消えを回避するといった方法が一般的であった。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−１１９９８５号公報
【特許文献２】
特開２００１−２８４０８６号公報
【特許文献３】
特開２００１−３４５１９８号公報
【特許文献４】
特開２００１−２８４０９３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、従来の放電灯点灯装置の場合、図１０に示すように、降圧チョッパー回路４は、直流電源１３の電圧を降圧するもので、所望の電圧に達すれば、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ１の発振を停止させ、所望の電圧より低くなれば、発振を復帰させるという動作を繰り返す。
放電灯７の点灯時、スイッチング素子Ｑ１がオンすると、直流電源１３−インダクタＬ１−コンデンサＣ１−抵抗Ｒ１を介して電流が流れる。スイッチング素子Ｑ１がオフすると、インダクタＬ１の逆起電力により、コンデンサＣ１−抵抗Ｒ１−ダイオードＤ１を介して電流が流れ、コンデンサＣ１が充電される。このコンデンサＣ１の両端電圧が放電灯７のランプ電圧を降圧し、放電灯７に電力を供給する。インバータ回路７では、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ５、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が一対の組となり、それぞれ交互にオンオフし、安定した低周波の矩形波で放電灯７を点灯させる。
【０００８】
無負荷時の降圧チョッパー回路４やインバータ回路５の動作は、上述の場合と同様であるが、放電灯７を絶縁破壊させる電圧が必要である。これが無負荷二次電圧であり、通常３００Ｖ程度に設定する。放電灯７の立ち消えを回避しようとすれば、無負荷二次電圧をランプ始動から高い電圧に設定することとなるが、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５に過電圧がかかるため、高耐圧スイッチング素子を使用せざるを得なくなり、大形化になる。そのためコストが高くなってしまう。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑み、調光させた場合の放電灯の立ち消えやちらつきを防止することができ、しかも高耐圧のスイッチング素子を使用する必要がなくなって、装置全体が安上がりになるようにしたものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この技術的課題を解決するための本発明の技術的手段は、直流電源１３の出力電圧を所望の電圧に降圧する降圧チョッパー回路４を備え、降圧チョッパー回路４の出力電圧をインバータ回路５を介して放電灯７に供給して、放電灯７を低周波で調光可能に点灯させるようにした放電灯点灯装置において、
降圧チョッパー回路４の出力電圧を検出して該出力電圧が大になったときに放電灯７が立ち消えしないようにランプ電力を増加させる手段が、具備されている点にある。
【００１１】
また、本発明の他の技術的手段は、直流電源１３の出力電圧を所望の電圧に降圧する降圧チョッパー回路４を備え、降圧チョッパー回路４の出力電圧をインバータ回路５を介して放電灯７に供給して、放電灯７を低周波で調光可能に点灯させるようにした放電灯点灯装置において、
調光状態か否かを判別し調光時に無負荷二次電圧の設定値を上昇させる手段が、具備されている点にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態に従って説明する。
図１は本発明の一実施の形態を示すブロック図を示し、図２はその具体的な回路構成を示している。図１及び図２において、放電灯点灯装置は、従来の場合と同様に、交流電源１を整流する整流回路２と、整流回路２の出力電圧を昇圧する昇圧チョッパー回路３と、ランプ出力を供給する降圧チョッパー回路４と、放電灯７を安定点灯させるフルブリッジインバータ回路５と、降圧チョッパー回路４及びインバータ回路５を制御する制御回路８とを備える他に、調光制御回路９と、ランプ電圧検出回路１０と、調光判別回路１１とを備え、交流電源１と整流回路２と昇圧チョッパー回路３とで直流電源１３が構成され、直流電源１３の出力電圧を所望の電圧に降圧し、降圧チョッパー回路４の出力電圧をインバータ回路５を介して放電灯７に供給して、放電灯７を低周波で調光可能に点灯させるように構成されている。
【００１３】
前記降圧チョッパー回路４は、スイッチング素子Ｑ１と、インダクタＬ１と、ダイオードＤ１と、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１とを有し、スイッチング素子Ｑ１は、例えば金属酸化膜ゲート電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）により構成されている。
インバータ回路５は、フルブリッジ型に接続されたスイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５を有し、各スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５は、例えば金属酸化膜ゲート電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）により構成されている。
【００１４】
調光制御回路９は、ダイオードブリッジにより構成した全波整流回路ＤＢと、ホトカプラＰＣ１と、トランジスタにより構成したスイッチング素子Ｑ６と、抵抗Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ１４，Ｒ１５と、増幅器ＩＣ１と、可変抵抗器ＶＲ１と、コンデンサＣ３と、トランジスタにより構成したスイッチング素子Ｑ７と、抵抗Ｒ１６，Ｒ１７とを有している。
ランプ電圧検出回路１０は、増幅器ＩＣ２と、比較器ＩＣ３と、トランジスタにより構成したスイッチング素子Ｑ８と、抵抗Ｒ１８，Ｒ１９と、コンデンサＣ４と、抵抗Ｒ２０，Ｒ２１，Ｒ２２と有している。
【００１５】
調光判別回路１１は、比較器ＩＣ４と、ダイオードＤ２と、コンデンサＣ２と、抵抗Ｒ８，Ｒ９，Ｒ１０，Ｒ１１とを有している。
上記実施の形態によれば、降圧チョッパー回路３は、従来と同様にスイッチング素子Ｑ１がオンすると、直流電源１３−スイッチング素子Ｑ１−インダクタＬ１−コンデンサＣ１−抵抗Ｒ１を介して電流が流れる。スイッチング素子Ｑ１がオフすると、インダクタＬ１の逆起電力によりコンデンサＣ１−抵抗Ｒ１−ダイオードＤ１を介して電流が流れてコンデンサＣ１が充電され、直流電源１の直流電圧４００Ｖを所望の無負荷二次電圧又は点灯時のランプ電圧に降圧する。
【００１６】
インバータ回路５では、スイッチング素子Ｑ２とスイッチング素子Ｑ５、スイッチング素子Ｑ３とスイッチング素子Ｑ４が一対の組となり、それぞれ交互に低周波でオンオフする。スイッチング素子Ｑ２、スイッチング素子Ｑ５がオンすると、コンデンサＣ１−スイッチング素子Ｑ２−放電灯７−スイッチング素子Ｑ５−コンデンサＣ１の経路で電流が流れ、スイッチング素子Ｑ３、スイッチング素子Ｑ４がオンすると、コンデンサＣ１−スイッチング素子Ｑ４−放電灯７−スイッチング素子Ｑ３−コンデンサＣ１の経路で電流が流れ、放電灯７は低周波の矩形波で安定に点灯する。
【００１７】
調光制御回路９では、調光信号は１ｋＨｚのデューティー信号で全波整流回路ＤＢにより整流され、ホトカプラＰＣ１で信号を受けている。ホトカプラＰＣ１のトランジスタが調光信号のデューティーに応じてオンオフする。
ホトカプラＰＣ１のトランジスタがオンすると、スイッチング素子Ｑ５はオフとなり、制御電源Ｖｃｃの電圧を抵抗Ｒ１４、Ｒ１５と可変抵抗器ＶＲ１とで分圧した電圧がコンデンサＣ３に充電される。
ホトカプラＰＣ１のトランジスタがオフすると、スイッチング素子Ｑ６はオンとなり、コンデンサＣ３に充電されていた電荷はコンデンサＣ３−抵抗Ｒ１５−スイッチング素子Ｑ６の経路で放電される。調光信号のデューティーが広くなればなるほどコンデンサＣ３の電圧は高くなる。
【００１８】
増幅器ＩＣ１とスイッチング素子Ｑ７と抵抗Ｒ１７で構成された回路は、電圧を電流に変換するもので、増幅器ＩＣ１の＋端子の電圧を基準電圧とし定電流源（吸込形）として動作する。シンク電流は抵抗Ｒ１７で決定され、コンデンサＣ３の電圧値に応じて変化する。
この電圧−電流変換回路は、降圧チョッパー回路３のスイッチング素子Ｑ１のデューティーを設定する抵抗Ｒ６、Ｒ７に接続されている。シンク電流が多くなると降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ１のオンデューティーが狭くなり、発振周波数が高くなる。
【００１９】
よって、放電灯７に供給される電力を抑えることができ、放電灯７の調光点灯が可能となり、調光信号のデューティーが広くなればなるほど調光は深くなる。
ランプ電圧検出回路１０は、調光時に発生するランプ電圧の段差電圧（図１２（２）を参照）を検出するもので、ランプ電圧を抵抗Ｒ３と抵抗Ｒ４で分圧した電圧が制御電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ２１と抵抗Ｒ２２で分圧した基準電圧より高くなれば、比較器ＩＣ３の出力がＨ（高電圧）となる。
その出力電圧は抵抗Ｒ２０とコンデンサＣ４との時定数でコンデンサＣ４に充電される。調光時に放電灯７が立ち消えを起こしそうになると、図１２（２）に示すランプ電圧の段差電圧の発生する時間が長くなる。この発生時間に応じてコンデンサＣ４の電圧は上昇する。
【００２０】
増幅器ＩＣ２とスイッチング素子Ｑ８と抵抗Ｒ１９で構成された回路は、前述の増幅器ＩＣ１とスイッチング素子Ｑ７と抵抗Ｒ１７で構成された回路と同様に、電圧を電流に変換するもので、シンク電流形として動作し、増幅器ＩＣ１の＋端子に接続されている。
そのため、ランプ電圧の段差電圧の発生時間が長くなると、コンデンサＣ４の電圧が上昇し、増幅器ＩＣ１の＋端子の電圧を低下させることになる。
増幅器ＩＣ１の＋端子の電圧が低下すると、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ１のデューティーを設定している抵抗Ｒ６、Ｒ７からのシンク電流は少なくなり、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ１のオンデューティーが広くなり、発振周波数が低くなる。
【００２１】
このことから、ランプ電圧の段差電圧のレベルに応じて放電灯７に供給される電力を増加させたり減少させたりすることができる。
従って、降圧チョッパー回路４の出力電圧を検出して該出力電圧が大になったときに放電灯７が立ち消えしないようにランプ電力を増加させる手段が、ランプ電圧検出回路１０と調光制御回路９とで構成され、点灯時のランプ電圧を検出して、調光制御回路９に信号を送って調光時のランプ電力を増加させる。即ち、調光時に発生する段差電圧（１２図（２））を検出して、この電圧に応じてランプ電流を上昇させ、これにより、調光させた場合の放電灯７の立ち消えや放電灯７のちらつきを防止するようになっている。
【００２２】
調光判別回路１１は、調光信号のデューティーを検出するもので、調光信号のデューティーに応じてオンオフするスイッチング素子Ｑ６のコレクタの電圧を抵抗Ｒ１１とコンデンサＣ２とで積分した電圧が、制御電源Ｖｃｃを抵抗Ｒ８と抵抗Ｒ９で分圧した基準電圧より高くなれば、比較器ＩＣ４の出力はＬ（低電圧）となる。抵抗Ｒ１０はヒステリシスを持たせるための抵抗である。
比較器ＩＣ４の出力は、ダイオードＤ２を介して無負荷二次電圧設定用の抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ５の中点に接続されている。無負荷二次電圧はランプ電圧を抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ５とで分圧した電圧値で設定できる。
【００２３】
従って、調光状態か否かを判別し調光時に無負荷二次電圧の設定値を上昇させる手段が、調光判別回路１１と無負荷二次電圧設定用の抵抗Ｒ５とで構成され、調光信号を判別して調光時に無負荷二次電圧の設定値を上昇させる。即ち、ランプ始動時の無負荷二次電圧は、通常の３００Ｖ程度に設定して、放電灯７を点灯させ、調光の信号が入った時点で、無負荷二次電圧の設定値を直流電源１３の電圧（４００Ｖ）に設定し、これにより、調光させた場合の放電灯７の立ち消えや放電灯７のちらつきを防止するようになっている。
【００２４】
制御回路８の内部に基準電圧と比較器が設けてあり、降圧チョッパー回路４のスイッチング素子Ｑ１の発振または停止を制御できる。抵抗Ｒ２と抵抗Ｒ５とで分圧した電圧を低くすれば、降圧チョッパー回路４の出力電圧は高くなる。
調光信号がある任意のデューティーに達すると、比較器ＩＣ４の出力がＬ（低電圧）となり、ダイオードＤ２を介して抵抗Ｒ５の電圧を略０Ｖにしている。
このことから、ある調光信号が入った時点で無負荷二次電圧の設定値を直流電源１３の直流電圧（４００Ｖ）に近い電圧に設定することができる。
【００２５】
図３〜図８は、本発明の放電灯点灯装置において、二次電圧を４００Ｖに設定した場合の降圧チョッパー回路４の出力電圧、ランプ電流及びランプ電圧の波形を示している。全点灯時の出力電力に対して、図３は８０％の調光状態の波形を示し、図４は６０％の調光状態の波形を示し、図５は４０％の調光状態の波形を示し、図６は４０％の調光状態にしてから所定期間（例えば１秒）経過したときの波形を示し、図７は４０％の調光状態にしてから所定期間（例えば２秒）経過したときの波形を示し、図８は４０％の調光状態にしてから所定期間（例えば３秒）経過したときの波形を示している。
【００２６】
図３の場合、波形に特に異常がない。図４の場合、非対称のランプ電圧が発生している。図５の場合、ランプ電圧にスポット（段差電圧）が発生しているのが分かる。図６の場合、ランプ電圧に段差電圧の発生時間が、０．８ｍｓ程度になっている。図７の場合、極性反転から段差電圧の発生時間が１．７ｍｓになっている。図８の場合、ランプ電圧が高くなったときに放電灯７側に供給される電力が大になって、放電灯７が立ち消えすることなく点灯が維持されるようになっている。このように、本発明の放電灯点灯装置では、調光させた場合の放電灯７の立ち消えや放電灯７のちらつきを防止することができる。
【００２７】
なお、調光時だけでなくランプ点灯直後に無負荷二次電圧の設定値を上げてもよい。
なお、放電灯７として、ＨＩＤランプ（高圧放電灯）を使用する場合には、放電灯７に高圧パルスを印加するための始動器を、インバータ回路５と放電灯７との間に設けるようにすればよい。ここで、ＨＩＤランプとは、ｈｉｇｈｉｎｔｅｎｓｉｔｙｄｉｓｃｈａｒｇｅｌａｍｐの略で、高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプの総称である。高輝度放電ランプとも呼ばれる。ＨＩＤランプは、小型で高出力・高効率・長寿命が特徴である。
【００２８】
なお、前記実施の形態では、直流電源１３を、交流電源１と整流回路２と昇圧チョッパー回路３とで構成しているが、直流電源１３はこのような構成のものに限定されず、例えば、直流電源１３を、交流電源１と整流回路２と構成して、昇圧チョッパー回路３を省略するようにしてもよい。また、直流電源１３をバッテリその他の電源により構成してもよい。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、調光させた場合の放電灯７の立ち消えやちらつきを防止することができる。しかも、高耐圧のスイッチング素子を使用する必要がなくなって、装置全体が安上がりになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】同回路図である。
【図３】同動作説明用の波形図である。
【図４】同動作説明用の波形図である。
【図５】同動作説明用の波形図である。
【図６】同動作説明用の波形図である。
【図７】同動作説明用の波形図である。
【図８】同動作説明用の波形図である。
【図９】従来例を示すブロック図である。
【図１０】同回路図である。
【図１１】放電灯の電極状態を示す説明図である。
【図１２】動作説明用の放電灯のランプ電圧の波形図である。
【図１３】従来の動作説明用の波形図である。
【図１４】従来の動作説明用の波形図である。
【図１５】従来の動作説明用の波形図である。
【図１６】従来の動作説明用の波形図である。
【図１７】従来の動作説明用の波形図である。
【図１８】従来の動作説明用の波形図である。
【符号の説明】
４降圧チョッパー回路
５インバータ回路
７放電灯
８制御回路
９調光制御回路
１０ランプ電圧検出回路
１１調光判別回路
１３直流電源[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp dimmably at a low frequency.
[0002]
[Prior art]
As shown in FIGS. 9 and 10, the discharge lamp lighting device includes a rectifier circuit 2 for rectifying an AC power supply 1, a booster chopper circuit 3 for boosting an output voltage of the rectifier circuit 2, and a step-down chopper for supplying a lamp output. A circuit 4, a full-bridge inverter circuit 5 for stably lighting the discharge lamp 7, and a control circuit 8 for controlling the step-down chopper circuit 4 and the inverter circuit 5. The AC power source 1, the rectifier circuit 2, and the step-up chopper circuit 3 A DC power supply 13 is configured, the output voltage of the DC power supply 13 is reduced to a desired voltage, the output voltage of the step-down chopper circuit 3 is supplied to the discharge lamp 7 via the inverter circuit 5, and the discharge lamp 7 is operated at a low frequency. There is one in which light is dimmable (for example, Patent Document 1).
[0003]
In this type of discharge lamp lighting device, when the discharge lamp 7 is dimmed, the lamp current sharply decreases. As a result, the electrode temperature of the discharge lamp 7 decreases. At the start of discharge after commutation, electrons are insufficient only by thermionic emission. In order to maintain the discharge, the voltage drop of the electrode was increased, and the electrode was in an arc discharge state as shown in FIG. 11 (1). However, as shown in FIG. 11 (2), the electrode was worn and a spot was formed. As a result, the lamp has a normal lamp voltage as shown in FIG. 12A, but a step voltage is generated in the lamp voltage as shown in FIG. 12B. When the electrode temperature further decreases, the spot shown in FIG. 11 (2) moves on the electrode. Therefore, flicker occurs in the discharge lamp 7.
[0004]
If the step voltage shown in FIG. 12B exceeds the voltage of the DC power supply 13 that supplies the output power, the discharge lamp 7 goes out.
FIGS. 13 to 18 show waveforms of the output voltage, the lamp current, and the lamp voltage of the step-down chopper circuit 4 when the secondary voltage is set to 280 V (conventional setting value) in the conventional discharge lamp lighting device. FIG. 13 shows the waveform in the dimming state of 80%, FIG. 14 shows the waveform in the dimming state of 60%, and FIG. 15 shows the waveform in the dimming state of 40% with respect to the output power at the time of full lighting. 16 shows a waveform when a predetermined period (for example, 1 second) has elapsed after the light control state of 40% has been achieved, and FIG. 17 shows a waveform when a predetermined period (for example, 2 seconds) has elapsed after the light control state of 40% has been achieved. FIG. 18 shows a waveform when a predetermined period (for example, 3 seconds) has elapsed since the light control state of 40% was achieved.
[0005]
In the case of FIG. 13, there is no particular abnormality in the waveform. In the case of FIG. 14, an asymmetric lamp voltage is generated. In the case of FIG. 15, it can be seen that a spot (step voltage) occurs in the lamp voltage and the lamp is in an unstable state. In the case of FIG. 16, spots are continuously generated in the lamp voltage, and the generation time of the step voltage from the polarity inversion is about 0.4 ms. In the case of FIG. 17, the generation time of the step voltage from the polarity inversion is 1.2 ms. In the case of FIG. 18, the discharge lamp 7 is going out.
As shown in FIGS. 13 to 18, when the discharge lamp 7 is dimmed and lit, if the lighting time of the discharge lamp 7 is long, the electrodes are deteriorated, and the discharge lamp 7 tends to flicker or disappear. Therefore, conventionally, a method of setting the no-load secondary voltage to a high value from the start of the lamp and avoiding the extinguishing of the discharge lamp 7 has been generally used.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. H6-111985 [Patent Document 2]
JP 2001-284086 A [Patent Document 3]
JP 2001-345198 A [Patent Document 4]
JP 2001-284093 A
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, in the case of the conventional discharge lamp lighting device, as shown in FIG. 10, the step-down chopper circuit 4 steps down the voltage of the DC power supply 13, and when the voltage reaches a desired voltage, the switching element Q1 of the step-down chopper circuit 4 Is stopped, and when the voltage becomes lower than the desired voltage, the operation of returning the oscillation is repeated.
When the switching element Q1 is turned on when the discharge lamp 7 is turned on, a current flows through the DC power supply 13, the inductor L1, the capacitor C1, and the resistor R1. When the switching element Q1 is turned off, a current flows through the capacitor C1, the resistor R1, and the diode D1 due to the back electromotive force of the inductor L1, and the capacitor C1 is charged. The voltage across the capacitor C1 reduces the lamp voltage of the discharge lamp 7 and supplies power to the discharge lamp 7. In the inverter circuit 7, the switching elements Q2, Q5 and the switching elements Q3, Q4 form a pair, and are turned on and off alternately, and the discharge lamp 7 is lit with a stable low-frequency rectangular wave.
[0008]
The operation of the step-down chopper circuit 4 and the inverter circuit 5 when there is no load is the same as in the above-described case, but requires a voltage that causes the discharge lamp 7 to break down. This is the no-load secondary voltage, which is usually set to about 300V. In order to avoid the extinguishing of the discharge lamp 7, the no-load secondary voltage is set to a high voltage from the start of the lamp. However, since an overvoltage is applied to the switching elements Q2, Q3, Q4, and Q5, the high withstand voltage switching element is used. Must be used, and it becomes larger. Therefore, the cost increases.
[0009]
In view of the above problems, the present invention can prevent the discharge lamp from extinguishing or flickering when dimming is performed, and eliminate the need to use a switching element with a high withstand voltage, so that the entire device is cheaper. It was done.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The technical means of the present invention for solving this technical problem includes a step-down chopper circuit 4 that steps down the output voltage of the DC power supply 13 to a desired voltage, and outputs the output voltage of the step-down chopper circuit 4 through an inverter circuit 5. In the discharge lamp lighting device, the discharge lamp 7 is supplied to the discharge lamp 7 so as to be dimmable at a low frequency.
There is provided means for detecting the output voltage of the step-down chopper circuit 4 and increasing the lamp power so that the discharge lamp 7 does not extinguish when the output voltage becomes large.
[0011]
Further, another technical means of the present invention includes a step-down chopper circuit 4 for stepping down the output voltage of the DC power supply 13 to a desired voltage, and outputting the output voltage of the step-down chopper circuit 4 to the discharge lamp 7 via the inverter circuit 5. In the discharge lamp lighting device, which supplies the discharge lamp 7 so as to be dimmable at a low frequency,
Means is provided for determining whether or not a dimming state is present and increasing the set value of the no-load secondary voltage at the time of dimming.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the illustrated embodiments.
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a specific circuit configuration thereof. 1 and 2, the discharge lamp lighting device supplies a rectifier circuit 2 for rectifying an AC power supply 1, a boost chopper circuit 3 for boosting an output voltage of the rectifier circuit 2, and a lamp output, as in the conventional case. Step-down chopper circuit 4, a full-bridge inverter circuit 5 for stably lighting the discharge lamp 7, a control circuit 8 for controlling the step-down chopper circuit 4 and the inverter circuit 5, a dimming control circuit 9, a lamp voltage A DC power supply 13 includes a detection circuit 10 and a dimming determination circuit 11, and includes an AC power supply 1, a rectifier circuit 2, and a step-up chopper circuit 3, and reduces the output voltage of the DC power supply 13 to a desired voltage. The output voltage of the chopper circuit 4 is supplied to the discharge lamp 7 via the inverter circuit 5 so that the discharge lamp 7 is lit at a low frequency so as to be dimmable.
[0013]
The step-down chopper circuit 4 includes a switching element Q1, an inductor L1, a diode D1, a resistor R1, and a capacitor C1, and the switching element Q1 is configured by, for example, a metal oxide gate field effect transistor (MOSFET). ing.
The inverter circuit 5 has switching elements Q2, Q3, Q4, and Q5 connected in a full-bridge type, and each of the switching elements Q2, Q3, Q4, and Q5 is configured by, for example, a metal oxide film gate field effect transistor (MOSFET). Have been.
[0014]
The dimming control circuit 9 includes a full-wave rectifier circuit DB configured by a diode bridge, a photocoupler PC1, a switching element Q6 configured by a transistor, resistors R12, R13, R14, R15, an amplifier IC1, and a variable resistor VR1. , A capacitor C3, a switching element Q7 constituted by a transistor, and resistors R16 and R17.
The lamp voltage detection circuit 10 includes an amplifier IC2, a comparator IC3, a switching element Q8 constituted by a transistor, resistors R18, R19, a capacitor C4, and resistors R20, R21, R22.
[0015]
The dimming determination circuit 11 includes a comparator IC4, a diode D2, a capacitor C2, and resistors R8, R9, R10, and R11.
According to the above embodiment, when the switching element Q1 is turned on in the step-down chopper circuit 3, a current flows through the DC power supply 13, the switching element Q1, the inductor L1, the capacitor C1, and the resistor R1, as in the related art. When the switching element Q1 is turned off, a current flows through the capacitor C1 through the resistor R1 and the diode D1 by the back electromotive force of the inductor L1 to charge the capacitor C1, and the DC voltage 400V of the DC power supply 1 is reduced to a desired no-load secondary voltage. Alternatively, the voltage is reduced to the lamp voltage at the time of lighting.
[0016]
In the inverter circuit 5, the switching element Q2 and the switching element Q5, and the switching element Q3 and the switching element Q4 form a pair, and are turned on and off alternately at a low frequency. When the switching element Q2 and the switching element Q5 are turned on, a current flows through the path of the capacitor C1-switching element Q2-discharge lamp 7-switching element Q5-capacitor C1, and when the switching elements Q3 and Q4 are turned on, the capacitor C1-switching. A current flows through the path of the element Q4, the discharge lamp 7, the switching element Q3, and the capacitor C1, and the discharge lamp 7 is stably lit by a low-frequency rectangular wave.
[0017]
In the dimming control circuit 9, the dimming signal is rectified by the full-wave rectifier circuit DB with a 1 kHz duty signal, and is received by the photocoupler PC1. The transistor of the photocoupler PC1 turns on and off according to the duty of the dimming signal.
When the transistor of the photocoupler PC1 is turned on, the switching element Q5 is turned off, and the capacitor C3 is charged with a voltage obtained by dividing the voltage of the control power supply Vcc by the resistors R14, R15 and the variable resistor VR1.
When the transistor of the photocoupler PC1 is turned off, the switching element Q6 is turned on, and the charge stored in the capacitor C3 is discharged through the path of the capacitor C3, the resistor R15, and the switching element Q6. As the duty of the dimming signal increases, the voltage of the capacitor C3 increases.
[0018]
The circuit composed of the amplifier IC1, the switching element Q7, and the resistor R17 converts a voltage into a current, and operates as a constant current source (suction type) using the voltage at the + terminal of the amplifier IC1 as a reference voltage. The sink current is determined by the resistor R17 and changes according to the voltage value of the capacitor C3.
This voltage-current conversion circuit is connected to resistors R6 and R7 that set the duty of the switching element Q1 of the step-down chopper circuit 3. When the sink current increases, the on-duty of the switching element Q1 of the step-down chopper circuit 4 decreases, and the oscillation frequency increases.
[0019]
Therefore, the power supplied to the discharge lamp 7 can be suppressed, the dimming operation of the discharge lamp 7 can be performed, and the dimming becomes deeper as the duty of the dimming signal becomes wider.
The lamp voltage detection circuit 10 detects a step voltage (see FIG. 12 (2)) of the lamp voltage generated at the time of dimming. The voltage obtained by dividing the lamp voltage by the resistors R3 and R4 is used to control the control power supply Vcc. When the voltage becomes higher than the reference voltage divided by the resistors R21 and R22, the output of the comparator IC3 becomes H (high voltage).
The output voltage is charged in the capacitor C4 with the time constant of the resistor R20 and the capacitor C4. If the discharge lamp 7 is about to go out at the time of dimming, the time during which the step voltage of the lamp voltage shown in FIG. The voltage of the capacitor C4 rises in accordance with this generation time.
[0020]
The circuit composed of the amplifier IC2, the switching element Q8, and the resistor R19 converts a voltage into a current like the circuit composed of the amplifier IC1, the switching element Q7, and the resistor R17, and operates as a sink current type. And connected to the + terminal of the amplifier IC1.
Therefore, when the generation time of the step voltage of the lamp voltage increases, the voltage of the capacitor C4 increases, and the voltage of the + terminal of the amplifier IC1 decreases.
When the voltage at the + terminal of the amplifier IC1 decreases, the sink current from the resistors R6 and R7 that set the duty of the switching element Q1 of the step-down chopper circuit 4 decreases, and the on-duty of the switching element Q1 of the step-down chopper circuit 4 decreases. It becomes wider and the oscillation frequency becomes lower.
[0021]
From this, it is possible to increase or decrease the power supplied to the discharge lamp 7 according to the level of the step voltage of the lamp voltage.
Therefore, means for detecting the output voltage of the step-down chopper circuit 4 and increasing the lamp power so that the discharge lamp 7 does not extinguish when the output voltage becomes large, comprises the lamp voltage detection circuit 10 and the dimming control circuit 9. The lamp voltage at the time of lighting is detected, and a signal is sent to the dimming control circuit 9 to increase the lamp power at the time of dimming. That is, the step voltage (FIG. 12 (2)) generated at the time of dimming is detected, and the lamp current is increased in accordance with this voltage. It prevents flickering.
[0022]
The dimming determination circuit 11 detects the duty of the dimming signal. The voltage obtained by integrating the voltage of the collector of the switching element Q6, which is turned on and off according to the duty of the dimming signal, by the resistor R11 and the capacitor C2 is used as a control power supply. If Vcc becomes higher than the reference voltage obtained by dividing the voltage by the resistors R8 and R9, the output of the comparator IC4 becomes L (low voltage). The resistor R10 is a resistor for providing hysteresis.
The output of the comparator IC4 is connected via a diode D2 to the middle point between the no-load secondary voltage setting resistors R2 and R5. The no-load secondary voltage can be set by a voltage value obtained by dividing the lamp voltage by the resistors R2 and R5.
[0023]
Therefore, means for determining whether or not the light is in the dimming state and increasing the set value of the no-load secondary voltage at the time of dimming is constituted by the dimming determination circuit 11 and the no-load secondary voltage setting resistor R5. The set value of the no-load secondary voltage is increased at the time of dimming by determining the optical signal. That is, the no-load secondary voltage at the time of starting the lamp is set to about 300 V, and the discharge lamp 7 is turned on. When the dimming signal is input, the set value of the no-load secondary voltage is changed to the DC power supply. The voltage is set to 13 (400 V), thereby preventing the discharge lamp 7 from extinction and flickering of the discharge lamp 7 when dimming is performed.
[0024]
A reference voltage and a comparator are provided inside the control circuit 8, and the oscillation or stop of the switching element Q1 of the step-down chopper circuit 4 can be controlled. If the voltage divided by the resistors R2 and R5 is reduced, the output voltage of the step-down chopper circuit 4 increases.
When the dimming signal reaches an arbitrary duty, the output of the comparator IC4 becomes L (low voltage), and the voltage of the resistor R5 is set to approximately 0 V via the diode D2.
From this, when a certain dimming signal is input, the set value of the no-load secondary voltage can be set to a voltage close to the DC voltage (400 V) of the DC power supply 13.
[0025]
3 to 8 show waveforms of the output voltage, the lamp current, and the lamp voltage of the step-down chopper circuit 4 when the secondary voltage is set to 400 V in the discharge lamp lighting device of the present invention. FIG. 3 shows a waveform in a dimming state of 80%, FIG. 4 shows a waveform in a dimming state of 60%, and FIG. 5 shows a waveform in a dimming state of 40% with respect to the output power at the time of full lighting. FIG. 6 shows a waveform when a predetermined period (for example, 1 second) has passed since the light control state of 40% was achieved, and FIG. 7 shows a waveform after a predetermined period (for example, 2 seconds) passed after the light control state of 40% was achieved. FIG. 8 shows a waveform when a predetermined period (for example, 3 seconds) has elapsed since the light control state of 40% was achieved.
[0026]
In the case of FIG. 3, there is no particular abnormality in the waveform. In the case of FIG. 4, an asymmetric lamp voltage is generated. In the case of FIG. 5, it can be seen that a spot (step voltage) occurs in the lamp voltage. In the case of FIG. 6, the generation time of the step voltage in the lamp voltage is about 0.8 ms. In the case of FIG. 7, the generation time of the step voltage from the polarity inversion is 1.7 ms. In the case of FIG. 8, when the lamp voltage is increased, the power supplied to the discharge lamp 7 is increased, and the discharge lamp 7 is maintained without being turned off. Thus, in the discharge lamp lighting device of the present invention, it is possible to prevent the discharge lamp 7 from extinction and flickering of the discharge lamp 7 when dimming is performed.
[0027]
The set value of the no-load secondary voltage may be increased immediately after the lamp is turned on as well as at the time of dimming.
When an HID lamp (high-pressure discharge lamp) is used as the discharge lamp 7, a starter for applying a high-voltage pulse to the discharge lamp 7 is provided between the inverter circuit 5 and the discharge lamp 7. do it. Here, the HID lamp is an abbreviation for high intensity discharge lamp, and is a general term for a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a high-pressure sodium lamp. Also called a high-intensity discharge lamp. HID lamps are characterized by their small size, high output, high efficiency, and long life.
[0028]
In the above-described embodiment, the DC power supply 13 includes the AC power supply 1, the rectifier circuit 2, and the step-up chopper circuit 3. However, the DC power supply 13 is not limited to such a configuration. The DC power supply 13 may be configured with the AC power supply 1 and the rectifier circuit 2 and the step-up chopper circuit 3 may be omitted. Further, the DC power supply 13 may be constituted by a battery or other power supply.
[0029]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to prevent the discharge lamp 7 from disappearing and flickering when the light is adjusted. In addition, there is no need to use a switching element having a high withstand voltage, and the entire device is cheaper.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of the same.
FIG. 3 is a waveform diagram for explaining the operation.
FIG. 4 is a waveform chart for explaining the operation.
FIG. 5 is a waveform chart for explaining the operation.
FIG. 6 is a waveform chart for explaining the operation.
FIG. 7 is a waveform chart for explaining the operation.
FIG. 8 is a waveform chart for explaining the operation.
FIG. 9 is a block diagram showing a conventional example.
FIG. 10 is a circuit diagram of the same.
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an electrode state of a discharge lamp.
FIG. 12 is a waveform diagram of a lamp voltage of a discharge lamp for explaining operation.
FIG. 13 is a waveform chart for explaining a conventional operation.
FIG. 14 is a waveform chart for explaining a conventional operation.
FIG. 15 is a waveform chart for explaining a conventional operation.
FIG. 16 is a waveform diagram for explaining a conventional operation.
FIG. 17 is a waveform chart for explaining a conventional operation.
FIG. 18 is a waveform diagram for explaining a conventional operation.
[Explanation of symbols]
4 Step-down chopper circuit 5 Inverter circuit 7 Discharge lamp 8 Control circuit 9 Dimming control circuit 10 Lamp voltage detecting circuit 11 Dimming determining circuit 13 DC power supply

Claims

A step-down chopper circuit (4) for stepping down the output voltage of the DC power supply (13) to a desired voltage is provided, and the output voltage of the step-down chopper circuit (4) is supplied to the discharge lamp (7) via the inverter circuit (5). In the discharge lamp lighting device, the discharge lamp (7) is illuminated dimmably at a low frequency.
Means for detecting the output voltage of the step-down chopper circuit (4) and increasing the lamp power so that the discharge lamp (7) does not extinguish when the output voltage becomes large is provided. Discharge lamp lighting device.

A step-down chopper circuit (4) for stepping down the output voltage of the DC power supply (13) to a desired voltage is provided, and the output voltage of the step-down chopper circuit (4) is supplied to the discharge lamp (7) via the inverter circuit (5). In the discharge lamp lighting device, the discharge lamp (7) is illuminated dimmably at a low frequency.
A discharge lamp lighting device comprising: means for determining whether or not the light is in a dimming state and increasing a set value of a no-load secondary voltage at the time of dimming.