JP2005071619A - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp lighting device provided with a neutral point type stepdown noninverting inverter, having a simple circuit configuration and few higher harmonic wave. <P>SOLUTION: This discharge lamp lighting device is provided with a bridge rectifying/converting circuit BRC formed by parallel connection of a series circuit of a pair of switching elements Q1, Q2 switching by high frequency by turns and a series circuit of a pair of rectifying devices D1, D2, and connected with a low-frequency AC power supply AC between AC input ends between a junction j1 of the switching elements Q1, Q2 and a junction j2 of the rectifying devices D1, D2, a chopper circuit BUC containing at least one of a counter-electromotive force feedback circuit FBC with inductors L1, L1 inserted in a position on a circuit through which the low-frequency AC current and high frequency current flow bidirectionally and switching elements Q1, Q2, a resonant circuit RC resonating with high-frequency voltage, and a discharge lamp DL to which the resonance voltage is applied. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一対の直列的に接続したスイッチング素子を備えた放電ランプ点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
商用交流電源のような低周波交流電源を用いて例えば放電ランプを高周波で点灯する照明用電子安定器における高調波対策は、パッシブフィルタ方式、アクティブフィルタ方式および部部平滑方式に区分される。また、アクティブフィルタ方式には、チョッパ方式、チャージポンプ方式およびチャージポンプ+チョッパ方式がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、パッシブフィルタにおいては、負荷に直列のインダクタおよび並列のコンデンサを接続してそれらの共振周波数を電源周波数の3倍に共振するように回路定数を選択するが、特にインダクタには電力容量の大きなものを必要とするので、小形、軽量化を図ることができない。
【0004】
アクティブフィルタにおいては、チョッパ形の場合、インバータとは別に独立した昇圧チョッパ回路を配設するので、部品点数が多くなり、コストアップを招く。また、チャージポンプ方式およびチャージポンプ+チョッパ方式は、インバータのスイッチング素子をアクティブフィルタのスイッチング素子として兼用するいわゆる複合形であるが、回路構成が複雑であったり、十分な平滑化作用が得られなかったりするなどの問題がある。
【0005】
部分平滑回路においては、最近の厳しい入力電流高調波規格を満足することができない。
【0006】
本発明は、正負両極性の低周波交流電源電圧を高周波でスイッチングする中性点形降圧非反転インバータを備え、回路構成が簡単で、しかも高調波の少ない放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を達成するための手段】
請求項1の発明の放電ランプ点灯装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;ブリッジ形整流・変換回路の低周波交流電流と高周波電流とがともに双方向に流れる回路上の位置に挿入されたインダクタ、インダクタに生じる逆起電力を帰還する帰還回路、および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を含むチョッパ回路と;高周波電圧に共振する共振回路と;共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;を具備していることを特徴としている。
【0008】
本発明および以下の各発明において、特に指定しない限り用語の定義および技術的意味は次による。
【0009】
本発明において、「高周波」とは、周波数1kHz以上、好ましくは可聴周波数の限界を超える20kHz以上、より好ましくはリモコンの搬送周波数より高い40kHz以上をいう。
【0010】
<ブリッジ形整流・変換回路について> ブリッジ形整流・変換回路は、低周波交流を整流して直流に変換するとともに、直流をスイッチングによって高周波に変換する手段であり、したがって中性点降圧形のインバータとして動作する。低周波交流を直流に変換するには、主として一対の整流素子が作用する。また、直流を高周波に変換するには、一対のスイッチング素子が作用する。
【0011】
一対のスイッチング素子は、直接直列接続している態様および他の回路素子、例えば抵抗器などを介して間接的に直列接続した態様のいずれであってもよい。また、一対のスイッチング素子および一対の整流素子は、機能上一対として作用することができればよく、一対の両方またはいずれか一方がそれぞれ複数の素子により構成されていることを許容する。さらに、スイッチング素子は、高周波でスイッチング可能な可制御なスイッチング素子であれば、どのような構成であってもよく、例えばバイポーラトランジスタ、FETなどを用いることができる。
【0012】
低周波交流電源は、ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間に単独で接続してもよいし、チョッパ回路のインダクタなど他の回路部品を直列に介して接続してもよい。
【0013】
<チョッパ回路について> 本発明において、「チョッパ回路」とは、直流電流のスイッチングによりインダクタの両端間に生じる逆起電力を帰還して、ある電圧の直流電圧を電圧の異なる他の直流電圧に変換する手段をいう。そして、降圧形、昇圧形、逆極性形などいずれの形式のチョッパ回路であってもよい。インダクタは、チョッパ専用であってもよいし、出力用トランスを兼ねていてもよい。逆起電力を帰還するための帰還回路は、どのような構成であってもよい。なお、直流電流のスイッチングは、ブリッジ形整流・変換回路における一対のスイッチング素子のいずれか一方または両方のスイッチング素子により行われる。
【0014】
<共振回路について> 共振回路は、一対のスイッチング素子の交互スイッチングにより形成された高周波電圧に共振する。そして、インダクタおよびコンデンサにより形成されている。なお、「インダクタ」とは、インダクタンスを有する回路手段を意味し、チョークコイルのようなものに限定されない。したがって、1次側から見て適当なインダクタンスを有すればトランスなどであってもよい。そうして、共振回路は、放電ランプの始動時には共振により高電圧を形成して、これを放電ランプに印加することにより始動を促進するとともに、高周波電圧の波形を正弦波に整形する。
【0015】
<放電ランプについて> 放電ランプは、どのようなものでもよく、例えば蛍光ランプなどの低圧放電ランプやメタルハライドランプなどの高圧放電ランプを用いることができる。また、放電ランプは、高周波電圧の共振出力が印加されるような回路上の位置に接続される。例えば、ブリッジ形整流・変換回路の一対のスイッチング素子を共有し、かつ、ブリッジ形整流・変換回路と並列的な関係に共振回路を備えたハーフブリッジ形インバータ回路を構成して、共振回路のインダクタと並列的に、または直列的に放電ランプを接続することができる。また、チョッパ回路のインダクタを一方の共振要素とする共振回路をブリッジ形整流・変換回路の一部を共有して形成して、上記インダクタと並列的または直列的に放電ランプを接続することができる。なお、上記の接続態様において、高周波成分のみを選択して抽出するために、インダクタに2次巻線を巻装して出力トランスを構成し、当該出力トランスを経由して放電ランプを付勢するのが望ましい。
【0016】
<その他の構成について> 本発明の必須構成要件ではないが、放電ランプの始動のために、負荷回路の共振回路による共振電圧だけでは不足の場合には、別設のイグナイタをそこから発生する高電圧パルスが放電ランプに印加されるように負荷回路に接続することができる。
【0017】
<本発明の作用について> 本発明は、以上の構成を具備していることにより、低周波交流電圧がブリッジ形整流・変換回路において全波整流されるとともに高周波でスイッチングされる結果、降圧変換インバータ動作が行われる。
【0018】
また、インダクタには、低周波交流電源から流入するスイッチングにより高周波化された低周波交流電流とチョッパ回路による高周波電流とが双方向に流れる。そして、インダクタは、スイッチング素子のスイッチングによる高周波電流に対してのみ有効なインピーダンスを有すればよいので、低周波交流電源が実質的に短絡されることなく動作することが可能になる。したがって、チョッパ回路のインダクタを小形化、軽量化することができる。
【0019】
さらに、スイッチング素子の交互スイッチングによりチョッパ回路のインダクタに発生する逆起電力が帰還され、さらに帰還された直流エネルギーがスイッチング素子のスイッチングにより高周波に変換される。したがって、低周波交流電源から流入する低周波交流がスイッチングされて変換される高周波電流と帰還された直流エネルギーがスイッチングされて流れる高周波電流とが通流する回路部分に共振回路を接続したり、帰還された直流エネルギーがスイッチングされた高周波電流が通流する回路部分に共振回路を接続したりして、共振出力によって付勢されるように放電ランプを接続することにより放電ランプを高周波点灯することができる。
【0020】
さらにまた、スイッチング素子の交互スイッチングによりチョッパ回路のインダクタに発生する逆起電力が帰還され、さらにスイッチング素子のスイッチングにより高周波に変換されるので、放電ランプ点灯装置装置全体として高い変換効率を得ることができる。しかも、高周波発生のためのインバータ動作とチョッパ動作とを共通のスイッチング素子を用いて行うので、配線基板の実装面積が縮小して小形化および廉価化に効果的である。
【0021】
請求項2の発明の放電ランプ点灯装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されるインダクタ、インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を構成要素として含むチョッパ回路と;高周波電圧に共振する共振回路と;共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;を具備していることを特徴としている。
【0022】
本発明は、請求項1の発明においてチョッパ回路として好適な構成を規定している。すなわち、チョッパ回路は、そのインダクタがブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されている。インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路としては、適宜の回路構成を採用することができる。例えば、4辺が整流素子からなる全波整流回路、および2辺が整流素子で、かつ、他の2辺がコンデンサからなる全波整流回路などを用いて帰還回路を構成することができる。
【0023】
そうして、本発明においては、請求項1の発明における作用、効果に加えて以下の作用、効果を奏する。すなわち、インダクタが上記の位置に接続されているので、帰還回路、平滑コンデンサおよび負荷である放電ランプなどの接続位置や回路構成を多様に展開することが可能になり、したがって放電ランプ点灯装置としての回路設計の自由度が大きくなる。
【0024】
また、チョッパ回路の帰還回路が一対のスイッチング素子とは別に配設されるので、スイッチング素子の寄生ダイオードを経由して帰還させる必要がないために、高効率化される。あるいは、スイッチング素子に帰還用のダイオードを並列接続しなくてもよいので、スイッチング素子やその駆動回路などが密集した位置近傍に帰還回路を実装する必要性がなくなるために、配線基板設計における実装自由度が向上する。
【0025】
請求項3の発明の放電ランプ点灯装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されるインダクタ、インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を構成要素として含むチョッパ回路と;ブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続するとともに、帰還回路により充電される平滑コンデンサと;高周波電圧に共振する共振回路と;共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;を具備していることを特徴としている。
【0026】
本発明は、帰還回路を経由してインダクタの逆起電力により平滑コンデンサを充電し、また平滑コンデンサをブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続した点が請求項1および2の構成に比較して特長的である。したがって、平滑コンデンサは、一対のスイッチング素子の直列回路に対して高周波発生用の直流電源として作用することによって、平滑コンデンサの充電電荷を電源として発生した高周波を用いて負荷である放電ランプを点灯する高周波電源できるように構成したものである。
【0027】
高周波電源として用いる場合、放電ランプは、例えば以下に示すような多様な接続の態様であることを許容する。(1)ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において例えば出力トランスを兼ねるインダクタの両端に接続する態様。(2)インダクタおよび低周波交流電源と直列に接続する態様。(3)平滑コンデンサを電源とする一対のスイッチング素子を含むハーフブリッジ形インバータを構成してその出力端に接続する態様。
【0028】
そうして、本発明においては、インダクタに蓄積された磁気エネルギーを一対のスイッチング素子を経由しないで平滑コンデンサの静電エネルギーに転送して、これを高周波発生の電源とするので、高効率で、しかも回路設計の自由度が高くなる。
【0029】
また、平滑コンデンサの充電回路は、一対のスイッチング素子が高周波のスイッチングを開始する以前には存在しないので、低周波交流電源の投入時の突入電流が発生しなくなる。このため、電源容量や配線容量に余裕が生じる。
【0030】
請求項4の発明の放電ランプ点灯装置は、高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されるインダクタ、インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を構成要素として含むチョッパ回路と;ブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続するとともに、帰還回路により充電される平滑コンデンサと;平滑コンデンサの両端と一対のスイッチング素子との間にそれぞれ直列に挿入された一対の整流素子と;高周波電圧に共振する共振回路と;共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;を具備していることを特徴としている。
【0031】
本発明は、請求項3の発明に比較して平滑コンデンサの両端と一対のスイッチング素子との間にそれぞれ直列に挿入された一対の整流素子が配設されている点で異なる。このため、平滑コンデンサの充放電が所望の経路で的確に行われる。
【0032】
請求項5の発明の放電ランプ点灯装置は、請求1ないし4のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置において、帰還回路は、一対の整流素子の直列回路の一対が並列接続してなり、交流入力端がインダクタに並列接続し、かつ、直流出力端が平滑コンデンサの両端間に接続したブリッジ形整流回路からなることを特徴としている。
【0033】
本発明は、4辺が整流素子のブリッジ形整流回路からなる帰還回路の構成を規定している。
【0034】
請求項6の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項項1ないし4のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置において、帰還回路は、一対の整流素子の直列回路および一対のコンデンサの直列回路を並列接続してなり、交流入力端がインダクタに並列接続し、かつ、直流出力端が平滑コンデンサの両端間に接続したブリッジ形整流回路からなることを特徴としている。
【0035】
本発明は、一対の整流素子と一対のコンデンサのブリッジ形整流回路からなる帰還回路の構成を規定している。
【0036】
請求項7の発明の放電ランプ点灯装置は、請求項1ないし6のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置において、共振回路は、一対のスイッチング素子の一方、インダクタおよびコンデンサの閉回路からなり;放電ランプは、共振回路のインダクタにトランス結合している;ことを特徴としている。
【0037】
本発明は、一対のスイッチング素子を主体とするハーフブリッジ回路の負荷回路の好適な回路構成を規定している。すなわち、インダクタおよびコンデンサの直列回路が共振回路を構成し、また共振回路が一方のスイッチング素子と閉回路を形成することによってハーフブリッジ回路の負荷回路を構成している。そして、放電ランプが負荷回路に接続して、負荷回路から高周波電力の供給を受けて点灯する。
【0038】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【0039】
図1および図2は、本発明の放電ランプ点灯装置におけるブリッジ形整流・変換回路を示し、図1は回路図、図2は負荷電圧および負荷電流を概念的に示す波形図である。図1において、ACは低周波交流電源、Lは負荷、Q1およびQ2は一対のスイッチング素子、D1およびD2は一対の整流素子である。
【0040】
すなわち、ブリッジ形整流・変換回路BRCは、一対のスイッチング素子Q1、Q2の直列回路と、一対の整流素子D1、D2の直列回路とを順方向の閉回路を形成するように並列接続して形成され、一対のスイッチング素子Q1、Q2の接続点j1と、一対の整流素子D1、D2の接続点j2との間が交流入力端となる。
【0041】
図示のブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2には、低周波交流電源ACが負荷Lを直列に介して接続している。
【0042】
次に、ブリッジ形整流・変換回路BRCの回路動作を説明する。一対のスイッチング素子Q1、Q2が高周波で交互にスイッチング動作を行うと、低周波交流電源ACの電圧の極性が整流素子D1の順方向に一致する半波の期間中、低周波交流電源AC、整流素子D1、スイッチング素子Q1、負荷Lおよび低周波交流電源ACの閉回路内をスイッチング素子Q1がオンのときだけ電流が流れ、負荷Lの両端に間欠的に電圧降下を生じる。換言すれば、低周波交流電源ACから負荷Lに対して高周波パルス状の低周波交流電流が一方向に間欠的に流れる。
【0043】
低周波交流電源ACの電圧の極性が反転して整流素子D2の順方向に一致する半波の期間中、低周波交流電源AC、整流素子D2、スイッチング素子Q2、負荷Lおよび低周波交流電源ACの閉回路内をスイッチング素子Q2がオンのときだけ電流が流れ、負荷Lの両端に間欠的に電圧降下を生じる。換言すれば、低周波交流電源ACから負荷Lに高周波パルス状の低周波交流電流が反対方向に間欠的に流れる。したがって、ブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2に流れる高周波成分を抽出して負荷Lに供給すれば、負荷Lを高周波で付勢することができる。
【0044】
図2において、負荷Lは抵抗であり、曲線Vは負荷電圧、曲線Iは負荷電流である。図から理解できるように、負荷電圧Vおよび負荷電流Iは同位相で、波形は正弦波である。
【0045】
図3は、本発明の放電ランプ点灯装置における第1の実施の形態を示す回路図である。図において、図1と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。放電ランプ点灯装置は、ブリッジ形整流・変換回路BRC、チョッパ回路BUC、平滑コンデンサC1、一対の整流素子D7、D8、負荷回路LCおよび放電ランプDLからなり、入力端子t1およびt2が低周波交流電源ACに接続し、放電ランプDLを高周波点灯する。
【0046】
ブリッジ形整流・変換回路BRCは、図1と同一の構成である。
【0047】
チョッパ回路BUCは、インダクタL1、帰還回路FBCおよびスイッチング素子Q1からなる。インダクタL1は、ブリッジ形整流・変換回路BRCの交流入力端j1、j2において高周波交流電源ACと直列接続している。帰還回路FBCは、4つの整流素子D3〜D6によるブリッジ形整流回路からなり、その交流入力端j3、j4がインダクタL1の両端に接続している。
【0048】
平滑コンデンサC1は、電解コンデンサからなり、帰還回路FBCのブリッジ形整流回路の直流出力端j5、j6間に接続している。
【0049】
一対の整流素子D7、D8は、平滑コンデンサC1の両端と一対のスイッチング素子Q1、Q2との間に介在して、平滑コンデンサC1の放電路を規定する。
【0050】
負荷回路LCは、共振回路RCをスイッチング素子Q2の両端に接続して形成された閉回路により構成されている。共振回路RCは、インダクタL2およびコンデンサC2の直列回路からなり、スイッチング素子Q2の両端に接続している。なお、コンデンサC3が図の位置に接続して、インダクタL2に生じる逆起電力の帰還回路の一部を形成している。インダクタL2は、その一端が一対のスイッチング素子Q1、Q2の接続点j1に接続し、他端が放電ランプDLの一極に接続している。コンデンサC2は、その一端が放電ランプDLの他端に接続し、他端が平滑コンデンサC1の負極に接続している。
【0051】
放電ランプDLは、負荷回路LCにインダクタL2と直列に接続している。
【0052】
次に、本実施の形態における回路動作について説明する。低周波交流電源ACを投入すると、ブリッジ形整流・変換回路BRCの整流素子D1に対して順方向になる極性において、一対のスイッチング素子Q1、Q2が高周波で交互にスイッチングを行うと、スイッチング素子Q1がオン時に低周波交流電源AC→ブリッジ形整流・変換回路BRCの整流素子D1→スイッチング素子Q1→チョッパ回路BUCのインダクタL1→低周波交流電源ACの閉回路を電流が流れ、インダクタL2に電磁エネルギーが蓄積される。
【0053】
上記に続いてスイッチング素子Q1がオフすると、チョッパ回路BUCのインダクタL1に蓄積された電磁エネルギーが放出されて逆起電力がインダクタL1の両端に現れる。この逆起電力によってインダクタL2→帰還回路FBCの整流素子D3→平滑コンデンサC1→帰還回路FBCの整流素子D6→インダクタL1の閉回路を電流が流れ、平滑コンデンサC1が充電される。
【0054】
以上の回路動作において、チョッパ回路BUCが昇圧チョッパとして動作するので、平滑コンデンサC1の充電電圧は、オンデューティに比例的に依存するもののインダクタL1の電圧降下より高くなる。
【0055】
一方、平滑コンデンサC1の充電電荷は、以下に説明するように放電する。そして、一対のスイッチング素子Q1、Q2および負荷回路LCは、ハーフブリッジ形インバータとして動作して放電ランプDLを高周波点灯する。すなわち、スイッチング素子Q1がオンすると、平滑コンデンサC1→整流素子D7→スイッチング素子Q1→インダクタL2→放電ランプDL→コンデンサC2→平滑コンデンサC1の閉回路を平滑コンデンサC1の放電電流が流れ、インダクタL2に電磁エネルギーが蓄積される。
【0056】
次に、スイッチング素子Q1がオフすると、インダクタL2に逆起電力が生じて、インダクタL2→放電ランプDL→コンデンサC2→帰還回路FBCの整流素子D6→インダクタL2の閉回路を電流が流れてインダクタL2蓄積された電磁エネルギーが放出され、コンデンサC2に電荷が蓄積される。
【0057】
続いてスイッチング素子Q2がオンすると、コンデンサC2に蓄積されていた電荷が放出されてコンデンサC2→放電ランプDL→インダクタL2→スイッチング素子Q2→整流素子D8→コンデンサC2の閉回路を電流が流れる。
【0058】
以上の回路動作によって放電ランプDLは、そこに高周波交流電流が流れるので、高周波点灯する。
【0059】
次に、低周波交流電圧の極性が反転してブリッジ形整流・変換回路BRCの整流素子D2に対して順方向になる極性になり、一対のスイッチング素子Q1、Q2が高周波で交互にスイッチングを行うと、スイッチング素子Q2がオン時に低周波交流電源AC→チョッパ回路BUCのインダクタL1→スイッチング素子Q2→ブリッジ形整流・変換回路BRCの整流素子D2→低周波交流電源ACの閉回路を電流が流れ、インダクタL2に電磁エネルギーが蓄積される。
【0060】
上記に続いてスイッチング素子Q2がオフすると、チョッパ回路BUCのインダクタL1に蓄積された電磁エネルギーが放出されて逆起電力がインダクタL1の両端に現れる。この逆起電力によってインダクタL2→帰還回路FBCの整流素子D5→平滑コンデンサC1→帰還回路FBCの整流素子D4→インダクタL1の閉回路を電流が流れ、平滑コンデンサC1が充電される。
【0061】
以上の回路動作において、チョッパ回路BUCが昇圧チョッパとして動作するので、平滑コンデンサC1の充電電圧は、オンデューティに比例的に依存するもののインダクタL1の電圧降下より高くなる。
【0062】
一方、平滑コンデンサC1の充電電荷は、前述と同様に放電する。
【0063】
図4は、本発明の放電ランプ点灯装置における第2の実施の形態を示す回路図である。図において、図3と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、コンデンサC3がない点で異なる。
【0064】
図5は、本発明の放電ランプ点灯装置における第3の実施の形態を示す回路図である。図において、図3と同一部分については同一符号を付して説明は省略する。本実施の形態は、帰還回路FBCのインダクタL1を経由して放電ランプDLを点灯するように構成されている点で異なる。
【0065】
すなわち、帰還回路FBCのインダクタL1は、出力トランスOTを構成していて、出力トランスOTの2次巻線に放電ランプDLが接続されている。また、コンデンサC2がスイッチング素子Q2、インダクタL1およびコンデンサC2の閉回路を形成するようにインダクタL1およびスイッチング素子Q2の間に接続している。さらに、コンデンサC3が図示の位置に接続している。
【0066】
そうして、第3の実施の形態においては、放電ランプDLは、低周波交流電源ACから流入する高周波電流と、平滑コンデンサC1の電荷の放電により流れる高周波電流とにより点灯する。なお、低周波交流電源ACから流入する高周波電流および平滑コンデンサC1の電荷の放電により流れる高周波電流は、図3に示す第1の実施の形態におけるのと本質的に同じように流れる。
【0067】
【発明の効果】
請求項1ないし7の各発明によれば、正負両極性の低周波交流電源電圧を高周波でスイッチングする中性点形降圧非反転インバータを備え、回路構成が簡単で、しかも高調波の少ない放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0068】
請求項1の発明によれば、加えてインダクタは、スイッチング素子のスイッチングによる高周波電流に対してのみ有効なインピーダンスを有すればよいので、低周波交流電源が実質的に短絡されることなく動作することが可能になり、チョッパ回路のインダクタを小形化、軽量化した放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0069】
請求項2の発明によれば、加えてチョッパ回路のインダクタがブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されていることにより、帰還回路、平滑コンデンサおよび負荷である放電ランプなどの接続位置や回路構成を多様に展開することが可能になり、放電ランプ点灯装置としての回路設計の自由度が大きくなるとともに、チョッパ回路の帰還回路が一対のスイッチング素子とは別に配設されるので、スイッチング素子の寄生ダイオードを経由して帰還させる必要がないために、高効率化され、またスイッチング素子に帰還用のダイオードを並列接続しなくてもよいので、スイッチング素子やその駆動回路などが密集した位置近傍に帰還回路を実装する必要性がなくなるために、配線基板設計における実装自由度が向上する放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0070】
請求項3の発明によれば、加えてブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続するとともに、帰還回路により充電される平滑コンデンサを具備していることにより、インダクタに蓄積された磁気エネルギーを一対のスイッチング素子を経由しないで平滑コンデンサの静電エネルギーに転送して、これを高周波発生の電源とするので、高効率で、しかも回路設計の自由度が高くなるとともに、平滑コンデンサの充電回路は、一対のスイッチング素子が高周波のスイッチングを開始する以前には存在しないので、低周波交流電源の投入時の突入電流が発生しなくなるため、電源容量や配線容量に余裕が生じる放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0071】
請求項4の発明によれば、加えてブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続するとともに、帰還回路により充電される平滑コンデンサと、平滑コンデンサの両端と一対のスイッチング素子との間にそれぞれ直列に挿入された一対の整流素子とを具備していることにより、平滑コンデンサの充放電が所望の経路で的確に行われる放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0072】
請求項5の発明によれば、加えて帰還回路が一対の整流素子の直列回路の一対が並列接続してなり、交流入力端がインダクタに並列接続し、かつ、直流出力端が平滑コンデンサの両端間に接続したブリッジ形整流回路からなる放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0073】
請求項6の発明によれば、加えて帰還回路が一対の整流素子の直列回路および一対のコンデンサの直列回路を並列接続してなり、交流入力端がインダクタに並列接続し、かつ、直流出力端が平滑コンデンサの両端間に接続したブリッジ形整流回路からなる放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【0074】
請求項7の発明によれば、加えて共振回路が、一対のスイッチング素子の一方、インダクタおよびコンデンサの閉回路からなり、放電ランプが共振回路のインダクタにトランス結合している放電ランプ点灯装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の放電ランプ点灯装置におけるブリッジ形整流・変換回路を示す回路図
【図2】同じく負荷電圧および負荷電流を概念的に示す波形図
【図3】本発明の放電ランプ点灯装置における第1の実施の形態を示す回路図
【図4】本発明の放電ランプ点灯装置における第2の実施の形態を示す回路図
【図5】本発明の放電ランプ点灯装置における第3の実施の形態を示す回路図
【符号の説明】
BEC…ブリッジ形整流・変換回路、BUC…チョッパ回路、C1…平滑コンデンサ、D1〜D8……整流素、DL…放電ランプ、FBC…帰還回路、L1、L2…インクタ、LC…負荷回路、Q1、Q2…スイッチング素子、RC…共振回路
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device including a pair of switching elements connected in series.
[0002]
[Prior art]
For example, a countermeasure against harmonics in an electronic ballast for lighting that uses a low-frequency AC power source such as a commercial AC power source to light a discharge lamp at a high frequency is classified into a passive filter method, an active filter method, and a partial smoothing method. The active filter method includes a chopper method, a charge pump method, and a charge pump + chopper method.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in a passive filter, a series inductor and a parallel capacitor are connected to a load and circuit constants are selected so that their resonance frequency resonates three times the power supply frequency. In particular, the inductor has a large power capacity. Since something is required, it is impossible to reduce the size and weight.
[0004]
In the active filter, in the case of the chopper type, an independent step-up chopper circuit is provided separately from the inverter, so that the number of parts increases and the cost increases. The charge pump method and the charge pump + chopper method are so-called composite types in which the switching element of the inverter is also used as the switching element of the active filter, but the circuit configuration is complicated and sufficient smoothing action cannot be obtained. There are problems such as.
[0005]
The partial smoothing circuit cannot satisfy the recent strict input current harmonic standards.
[0006]
An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device having a neutral point step-down non-inverting inverter that switches a positive and negative polarity low-frequency AC power supply voltage at a high frequency, having a simple circuit configuration and less harmonics. And
[0007]
[Means for achieving the object]
The discharge lamp lighting device of the invention of claim 1 is formed by connecting in parallel a series circuit of a pair of switching elements and a series circuit of a pair of rectifying elements that are alternately switched at a high frequency, and connecting the pair of switching elements. A bridge-type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between an AC input terminal formed between a point and a connection point of a pair of rectifying elements; a low-frequency AC current and a high-frequency current of the bridge-type rectification / conversion circuit; And a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements, an inductor inserted at a position on a circuit that both flow in both directions, a feedback circuit that feeds back electromotive force generated in the inductor, and a resonant circuit that resonates with a high-frequency voltage And a discharge lamp which is turned on when a resonance voltage of the resonance circuit is applied.
[0008]
In the present invention and each of the following inventions, the definitions and technical meanings of terms are as follows unless otherwise specified.
[0009]
In the present invention, “high frequency” means a frequency of 1 kHz or more, preferably 20 kHz or more exceeding the limit of the audible frequency, more preferably 40 kHz or more higher than the carrier frequency of the remote control.
[0010]
<Bridge Type Rectification / Conversion Circuit> The bridge type rectification / conversion circuit is a means for rectifying low-frequency alternating current to convert it into direct current, and for converting direct current into high frequency by switching. Therefore, a neutral point step-down inverter Works as. In order to convert low-frequency alternating current into direct current, a pair of rectifying elements mainly acts. A pair of switching elements acts to convert direct current to high frequency.
[0011]
The pair of switching elements may be either directly connected in series or indirectly connected in series via another circuit element such as a resistor. In addition, the pair of switching elements and the pair of rectifying elements only need to be able to function as a pair in terms of function, and both or either of the pair is allowed to be configured by a plurality of elements. Furthermore, the switching element may have any configuration as long as it is a controllable switching element that can be switched at a high frequency. For example, a bipolar transistor, an FET, or the like can be used.
[0012]
The low-frequency AC power supply may be connected alone between the AC input terminals of the bridge type rectification / conversion circuit, or may be connected in series with other circuit components such as an inductor of a chopper circuit.
[0013]
<About the Chopper Circuit> In the present invention, the “chopper circuit” refers to feedback of a counter electromotive force generated between both ends of an inductor by switching of a DC current, and converts a DC voltage of a certain voltage into another DC voltage having a different voltage. Means to do. Any type of chopper circuit such as a step-down type, a step-up type, or a reverse polarity type may be used. The inductor may be dedicated to the chopper or may also serve as an output transformer. The feedback circuit for returning the counter electromotive force may have any configuration. The switching of the direct current is performed by one or both of the pair of switching elements in the bridge type rectification / conversion circuit.
[0014]
<Regarding Resonant Circuit> The resonant circuit resonates with a high-frequency voltage formed by alternating switching of a pair of switching elements. It is formed by an inductor and a capacitor. The “inductor” means a circuit means having inductance, and is not limited to a choke coil. Therefore, a transformer or the like may be used as long as it has an appropriate inductance when viewed from the primary side. Thus, the resonance circuit forms a high voltage by resonance at the start of the discharge lamp, and promotes the start by applying this to the discharge lamp, and shapes the waveform of the high-frequency voltage into a sine wave.
[0015]
<Discharge Lamp> The discharge lamp may be any type, and for example, a low pressure discharge lamp such as a fluorescent lamp or a high pressure discharge lamp such as a metal halide lamp can be used. Further, the discharge lamp is connected to a position on the circuit where a resonant output of a high frequency voltage is applied. For example, a half-bridge inverter circuit that shares a pair of switching elements of a bridge-type rectification / conversion circuit and includes a resonance circuit in parallel with the bridge-type rectification / conversion circuit is configured to form an inductor for the resonance circuit. The discharge lamps can be connected in parallel or in series. In addition, a resonance circuit having one of the resonance elements as an inductor of a chopper circuit can be formed by sharing a part of the bridge type rectification / conversion circuit, and a discharge lamp can be connected in parallel or in series with the inductor. . In the above connection mode, in order to select and extract only the high-frequency component, a secondary winding is wound around the inductor to form an output transformer, and the discharge lamp is energized via the output transformer. Is desirable.
[0016]
<Other Configurations> Although not an essential component of the present invention, if the resonant voltage of the load circuit is insufficient for starting the discharge lamp, a separate igniter is generated from the high voltage. It can be connected to a load circuit so that a voltage pulse is applied to the discharge lamp.
[0017]
<Regarding the Action of the Present Invention> As a result of the present invention having the above-described configuration, a low-frequency AC voltage is full-wave rectified and switched at a high frequency in a bridge-type rectification / conversion circuit. Operation is performed.
[0018]
In addition, a low-frequency AC current that has been increased in frequency by switching flowing from the low-frequency AC power source and a high-frequency current generated by the chopper circuit flow bidirectionally in the inductor. Since the inductor only needs to have an impedance effective only for a high-frequency current due to switching of the switching element, the low-frequency AC power supply can operate without being substantially short-circuited. Therefore, the inductor of the chopper circuit can be reduced in size and weight.
[0019]
Further, the back electromotive force generated in the inductor of the chopper circuit is fed back by the alternate switching of the switching elements, and the fed back DC energy is converted into a high frequency by the switching of the switching elements. Therefore, a resonant circuit is connected to the circuit portion through which the high-frequency current that is switched by the low-frequency alternating current flowing from the low-frequency alternating current power source and the high-frequency current that is switched by the switched back DC energy flows, or feedback The discharge lamp can be turned on at a high frequency by connecting a resonance circuit to a circuit portion through which a high-frequency current with switched direct current energy flows, or by connecting the discharge lamp to be energized by the resonance output. it can.
[0020]
Furthermore, since the back electromotive force generated in the inductor of the chopper circuit is fed back by alternating switching of the switching elements and further converted to high frequency by switching of the switching elements, it is possible to obtain high conversion efficiency as a whole discharge lamp lighting device apparatus. it can. In addition, since the inverter operation and the chopper operation for generating a high frequency are performed using a common switching element, the mounting area of the wiring board is reduced, which is effective for miniaturization and cost reduction.
[0021]
The discharge lamp lighting device of the invention of claim 2 is formed by connecting in parallel a series circuit of a pair of switching elements and a series circuit of a pair of rectifying elements that are alternately switched at a high frequency, and connecting the pair of switching elements. A bridge type rectification / conversion circuit in which a low frequency AC power source is connected between an AC input end formed between a point and a connection point of a pair of rectifying elements; and a low frequency between the AC input ends of the bridge type rectification / conversion circuit An inductor connected in series with an AC power source, a feedback circuit that feeds back an electromotive force generated in the inductor, and a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements as a constituent element; a resonant circuit that resonates with a high-frequency voltage; And a discharge lamp that is lit when a resonance voltage is applied thereto.
[0022]
The present invention defines a preferred configuration as a chopper circuit in the invention of claim 1. That is, the chopper circuit has an inductor connected in series with a low-frequency AC power supply between the AC input terminals of the bridge type rectification / conversion circuit. As the feedback circuit that feeds back the back electromotive force generated in the inductor, an appropriate circuit configuration can be adopted. For example, the feedback circuit can be configured using a full-wave rectifier circuit including four rectifier elements and a full-wave rectifier circuit including two rectifier elements and two other capacitors.
[0023]
And in this invention, in addition to the effect | action and effect in invention of Claim 1, there exist the following effect | actions and effects. That is, since the inductor is connected to the above position, it is possible to develop various connection positions and circuit configurations of the feedback circuit, the smoothing capacitor, and the discharge lamp as a load, and therefore, as a discharge lamp lighting device. The degree of freedom in circuit design is increased.
[0024]
Further, since the feedback circuit of the chopper circuit is provided separately from the pair of switching elements, it is not necessary to feed back via the parasitic diode of the switching element, so that the efficiency is improved. Alternatively, since there is no need to connect a feedback diode to the switching element in parallel, there is no need to mount a feedback circuit near the position where the switching elements and their drive circuits are densely packed. The degree is improved.
[0025]
The discharge lamp lighting device of the invention of claim 3 is formed by connecting in parallel a series circuit of a pair of switching elements and a series circuit of a pair of rectifying elements that are alternately switched at a high frequency, and connecting the pair of switching elements. A bridge type rectification / conversion circuit in which a low frequency AC power source is connected between an AC input end formed between a point and a connection point of a pair of rectifying elements; and a low frequency between the AC input ends of the bridge type rectification / conversion circuit An inductor connected in series with an AC power source, a feedback circuit that feeds back an electromotive force generated in the inductor, and a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements as a constituent element; between the DC output terminals of the bridge-type rectification / conversion circuit A smoothing capacitor connected and charged by a feedback circuit; a resonance circuit that resonates with a high-frequency voltage; and a resonance current of the resonance circuit There a discharge lamp that lights are applied; is characterized in that it comprises a.
[0026]
In the present invention, the smoothing capacitor is charged by the back electromotive force of the inductor via the feedback circuit, and the smoothing capacitor is connected between the DC output terminals of the bridge type rectification / conversion circuit. It is characteristic in comparison. Therefore, the smoothing capacitor acts as a DC power source for generating a high frequency with respect to the series circuit of the pair of switching elements, so that the discharge lamp as a load is turned on using the high frequency generated by using the charging charge of the smoothing capacitor as a power source. It is configured to be capable of high frequency power supply.
[0027]
When used as a high-frequency power source, the discharge lamp allows various connection modes as shown below, for example. (1) A mode in which an AC input terminal of a bridge-type rectification / conversion circuit is connected to both ends of an inductor that also serves as an output transformer, for example. (2) A mode in which the inductor and the low-frequency AC power supply are connected in series. (3) A mode in which a half-bridge inverter including a pair of switching elements using a smoothing capacitor as a power source is configured and connected to the output terminal.
[0028]
Thus, in the present invention, the magnetic energy stored in the inductor is transferred to the electrostatic energy of the smoothing capacitor without going through the pair of switching elements, and this is used as a power source for generating high frequency, Moreover, the degree of freedom in circuit design is increased.
[0029]
Further, since the smoothing capacitor charging circuit does not exist before the pair of switching elements starts high-frequency switching, inrush current does not occur when the low-frequency AC power supply is turned on. For this reason, a margin arises in power supply capacity and wiring capacity.
[0030]
A discharge lamp lighting device according to a fourth aspect of the present invention is formed by connecting in parallel a series circuit of a pair of switching elements and a series circuit of a pair of rectifying elements that are alternately switched at a high frequency, and connecting the pair of switching elements. A bridge type rectification / conversion circuit in which a low frequency AC power source is connected between an AC input end formed between a point and a connection point of a pair of rectifying elements; and a low frequency between the AC input ends of the bridge type rectification / conversion circuit An inductor connected in series with an AC power source, a feedback circuit that feeds back an electromotive force generated in the inductor, and a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements as a constituent element; between the DC output terminals of the bridge-type rectification / conversion circuit A smoothing capacitor connected and charged by a feedback circuit; between both ends of the smoothing capacitor and a pair of switching elements; It is characterized in that it comprises a; each pair of rectifying elements inserted in series; a resonance circuit resonates to a high frequency voltage; a discharge lamp in which the resonance voltage of the resonance circuit is turned on is applied.
[0031]
The present invention is different from the invention of claim 3 in that a pair of rectifier elements inserted in series are arranged between both ends of the smoothing capacitor and the pair of switching elements. For this reason, charging / discharging of a smoothing capacitor is performed exactly by a desired path | route.
[0032]
A discharge lamp lighting device according to a fifth aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the feedback circuit is formed by connecting a pair of series circuits of a pair of rectifier elements in parallel, and alternating current input. It is characterized by comprising a bridge type rectifier circuit whose end is connected in parallel to the inductor and whose DC output end is connected between both ends of the smoothing capacitor.
[0033]
The present invention defines the configuration of a feedback circuit including a bridge-type rectifier circuit having four rectifier elements on four sides.
[0034]
A discharge lamp lighting device according to a sixth aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the feedback circuit includes a series circuit of a pair of rectifier elements and a series circuit of a pair of capacitors in parallel. It is characterized by comprising a bridge type rectifier circuit in which an AC input terminal is connected in parallel to an inductor, and a DC output terminal is connected between both ends of a smoothing capacitor.
[0035]
The present invention defines the configuration of a feedback circuit including a bridge type rectifier circuit of a pair of rectifier elements and a pair of capacitors.
[0036]
A discharge lamp lighting device according to a seventh aspect of the present invention is the discharge lamp lighting device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the resonance circuit comprises one of a pair of switching elements, a closed circuit of an inductor and a capacitor; The lamp is characterized in that it is transformer coupled to the inductor of the resonant circuit.
[0037]
The present invention defines a preferable circuit configuration of a load circuit of a half bridge circuit mainly including a pair of switching elements. That is, a series circuit of an inductor and a capacitor constitutes a resonance circuit, and the resonance circuit forms a closed circuit with one switching element, thereby constituting a load circuit of a half bridge circuit. Then, the discharge lamp is connected to the load circuit, and is lit by receiving supply of high frequency power from the load circuit.
[0038]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0039]
1 and 2 show a bridge type rectification / conversion circuit in the discharge lamp lighting device of the present invention, FIG. 1 is a circuit diagram, and FIG. 2 is a waveform diagram conceptually showing a load voltage and a load current. In FIG. 1, AC is a low-frequency AC power supply, L is a load, Q1 and Q2 are a pair of switching elements, and D1 and D2 are a pair of rectifier elements.
[0040]
That is, the bridge type rectification / conversion circuit BRC is formed by connecting a series circuit of a pair of switching elements Q1 and Q2 and a series circuit of a pair of rectification elements D1 and D2 in parallel so as to form a closed circuit in the forward direction. An AC input terminal is between the connection point j1 between the pair of switching elements Q1 and Q2 and the connection point j2 between the pair of rectifying elements D1 and D2.
[0041]
A low-frequency AC power supply AC is connected to the AC input terminals j1 and j2 of the illustrated bridge-type rectification / conversion circuit BRC via a load L in series.
[0042]
Next, the circuit operation of the bridge type rectification / conversion circuit BRC will be described. When the pair of switching elements Q1 and Q2 perform switching operations alternately at a high frequency, the low-frequency AC power supply AC and the rectifier during the half-wave period in which the voltage polarity of the low-frequency AC power supply AC coincides with the forward direction of the rectifier D1. A current flows through the closed circuit of the element D1, the switching element Q1, the load L, and the low-frequency AC power supply AC only when the switching element Q1 is on, and a voltage drop occurs intermittently across the load L. In other words, a high-frequency pulsed low-frequency AC current intermittently flows in one direction from the low-frequency AC power supply AC to the load L.
[0043]
During the half-wave period in which the polarity of the voltage of the low-frequency AC power supply AC is inverted and coincides with the forward direction of the rectifying element D2, the low-frequency AC power supply AC, the rectifying element D2, the switching element Q2, the load L, and the low-frequency AC power supply AC Current flows only when the switching element Q2 is on, and a voltage drop occurs intermittently across the load L. In other words, a high frequency pulsed low frequency alternating current flows intermittently in the opposite direction from the low frequency alternating current power supply AC to the load L. Therefore, if a high frequency component flowing in the AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC is extracted and supplied to the load L, the load L can be energized at a high frequency.
[0044]
In FIG. 2, a load L is a resistance, a curve V is a load voltage, and a curve I is a load current. As can be seen from the figure, the load voltage V and the load current I are in phase and the waveform is a sine wave.
[0045]
FIG. 3 is a circuit diagram showing a first embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. The discharge lamp lighting device includes a bridge type rectification / conversion circuit BRC, a chopper circuit BUC, a smoothing capacitor C1, a pair of rectifier elements D7 and D8, a load circuit LC and a discharge lamp DL, and input terminals t1 and t2 are low frequency AC power supplies. Connected to AC, the discharge lamp DL is turned on at high frequency.
[0046]
The bridge type rectification / conversion circuit BRC has the same configuration as that of FIG.
[0047]
The chopper circuit BUC includes an inductor L1, a feedback circuit FBC, and a switching element Q1. The inductor L1 is connected in series with the high-frequency AC power supply AC at the AC input terminals j1 and j2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC. The feedback circuit FBC is composed of a bridge rectifier circuit including four rectifier elements D3 to D6, and AC input terminals j3 and j4 are connected to both ends of the inductor L1.
[0048]
The smoothing capacitor C1 is composed of an electrolytic capacitor, and is connected between the DC output terminals j5 and j6 of the bridge type rectifier circuit of the feedback circuit FBC.
[0049]
The pair of rectifying elements D7 and D8 are interposed between both ends of the smoothing capacitor C1 and the pair of switching elements Q1 and Q2, and define the discharge path of the smoothing capacitor C1.
[0050]
The load circuit LC is configured by a closed circuit formed by connecting the resonance circuit RC to both ends of the switching element Q2. The resonance circuit RC is composed of a series circuit of an inductor L2 and a capacitor C2, and is connected to both ends of the switching element Q2. A capacitor C3 is connected to the position shown in the drawing to form a part of a feedback circuit for a counter electromotive force generated in the inductor L2. The inductor L2 has one end connected to the connection point j1 of the pair of switching elements Q1 and Q2, and the other end connected to one pole of the discharge lamp DL. The capacitor C2 has one end connected to the other end of the discharge lamp DL and the other end connected to the negative electrode of the smoothing capacitor C1.
[0051]
The discharge lamp DL is connected to the load circuit LC in series with the inductor L2.
[0052]
Next, the circuit operation in the present embodiment will be described. When the low-frequency AC power supply AC is turned on, when the pair of switching elements Q1 and Q2 are alternately switched at a high frequency in the forward polarity with respect to the rectifying element D1 of the bridge-type rectifying / converting circuit BRC, the switching element Q1 Is turned on, the low-frequency AC power supply AC → the rectifier element D1 of the bridge-type rectification / conversion circuit BRC → the switching element Q1 → the inductor L1 of the chopper circuit BUC → the current flows through the closed circuit of the low-frequency AC power supply AC, and the electromagnetic energy flows to the inductor L2. Is accumulated.
[0053]
When the switching element Q1 is subsequently turned off, the electromagnetic energy accumulated in the inductor L1 of the chopper circuit BUC is released, and the back electromotive force appears at both ends of the inductor L1. This counter electromotive force causes a current to flow through the closed circuit of the inductor L2, the rectifying element D3 of the feedback circuit FBC, the smoothing capacitor C1, the rectifying element D6 of the feedback circuit FBC, and the inductor L1, and the smoothing capacitor C1 is charged.
[0054]
In the above circuit operation, the chopper circuit BUC operates as a step-up chopper, so that the charging voltage of the smoothing capacitor C1 is higher than the voltage drop of the inductor L1 although it is proportional to the on-duty.
[0055]
On the other hand, the charge of the smoothing capacitor C1 is discharged as described below. Then, the pair of switching elements Q1 and Q2 and the load circuit LC operate as a half-bridge inverter to light the discharge lamp DL at a high frequency. That is, when the switching element Q1 is turned on, the discharge current of the smoothing capacitor C1 flows through the closed circuit of the smoothing capacitor C1, the rectifying element D7, the switching element Q1, the inductor L2, the discharge lamp DL, the capacitor C2, and the smoothing capacitor C1, and the inductor L2 Electromagnetic energy is accumulated.
[0056]
Next, when the switching element Q1 is turned off, a back electromotive force is generated in the inductor L2, and a current flows through the inductor L2, the discharge lamp DL, the capacitor C2, the rectifying element D6 of the feedback circuit FBC, and the closed circuit of the inductor L2, and the inductor L2 The accumulated electromagnetic energy is released, and electric charge is accumulated in the capacitor C2.
[0057]
Subsequently, when the switching element Q2 is turned on, the electric charge accumulated in the capacitor C2 is released, and a current flows through the closed circuit of the capacitor C2, the discharge lamp DL, the inductor L2, the switching element Q2, the rectifying element D8, and the capacitor C2.
[0058]
Due to the above circuit operation, the discharge lamp DL is turned on at a high frequency because a high-frequency alternating current flows there.
[0059]
Next, the polarity of the low-frequency AC voltage is inverted to become a forward polarity with respect to the rectifying element D2 of the bridge-type rectifying / converting circuit BRC, and the pair of switching elements Q1 and Q2 perform switching at high frequencies alternately. When the switching element Q2 is turned on, a current flows through a closed circuit of the low frequency AC power source AC, the inductor L1 of the chopper circuit BUC, the switching element Q2, the rectifier element D2 of the bridge type rectification / conversion circuit BRC, Electromagnetic energy is accumulated in the inductor L2.
[0060]
When the switching element Q2 is turned off following the above, the electromagnetic energy accumulated in the inductor L1 of the chopper circuit BUC is released, and the back electromotive force appears at both ends of the inductor L1. Due to this back electromotive force, a current flows through the closed circuit of the inductor L2, the rectifying element D5 of the feedback circuit FBC, the smoothing capacitor C1, the rectifying element D4 of the feedback circuit FBC, and the inductor L1, and the smoothing capacitor C1 is charged.
[0061]
In the above circuit operation, the chopper circuit BUC operates as a step-up chopper, so that the charging voltage of the smoothing capacitor C1 is higher than the voltage drop of the inductor L1 although it is proportional to the on-duty.
[0062]
On the other hand, the charge of the smoothing capacitor C1 is discharged in the same manner as described above.
[0063]
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. This embodiment is different in that there is no capacitor C3.
[0064]
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. This embodiment is different in that the discharge lamp DL is turned on via the inductor L1 of the feedback circuit FBC.
[0065]
That is, the inductor L1 of the feedback circuit FBC constitutes the output transformer OT, and the discharge lamp DL is connected to the secondary winding of the output transformer OT. Capacitor C2 is connected between inductor L1 and switching element Q2 so as to form a closed circuit of switching element Q2, inductor L1, and capacitor C2. Further, a capacitor C3 is connected to the position shown in the figure.
[0066]
Thus, in the third embodiment, the discharge lamp DL is lit by the high-frequency current flowing from the low-frequency AC power supply AC and the high-frequency current that flows due to the discharge of the charge of the smoothing capacitor C1. Note that the high-frequency current flowing from the low-frequency AC power supply AC and the high-frequency current that flows due to the discharge of the charge of the smoothing capacitor C1 flow in essentially the same manner as in the first embodiment shown in FIG.
[0067]
【The invention's effect】
According to each of the first to seventh aspects of the present invention, a discharge lamp having a neutral point step-down non-inverting inverter that switches a positive and negative polarity low-frequency AC power supply voltage at a high frequency, having a simple circuit configuration and less harmonics is provided. A lighting device can be provided.
[0068]
According to the invention of claim 1, in addition, the inductor only needs to have an impedance effective only for the high-frequency current due to switching of the switching element, and thus the low-frequency AC power supply operates without being substantially short-circuited. Therefore, it is possible to provide a discharge lamp lighting device in which the inductor of the chopper circuit is reduced in size and weight.
[0069]
According to the invention of claim 2, in addition, the inductor of the chopper circuit is connected in series with the low-frequency AC power source between the AC input terminals of the bridge type rectification / conversion circuit, thereby providing a feedback circuit, a smoothing capacitor, and a load. It is possible to develop various connection positions and circuit configurations of the discharge lamp, etc., increasing the degree of freedom in circuit design as a discharge lamp lighting device, and arranging the feedback circuit of the chopper circuit separately from the pair of switching elements. Therefore, since there is no need to feed back via the parasitic diode of the switching element, the efficiency is improved, and there is no need to connect a feedback diode in parallel to the switching element. Since there is no need to mount a feedback circuit near the location where circuits are densely packed, Degree can provide a discharge lamp lighting apparatus improves.
[0070]
According to the third aspect of the present invention, the magnetic energy stored in the inductor is provided by connecting the DC output terminal of the bridge type rectification / conversion circuit and the smoothing capacitor charged by the feedback circuit. Is transferred to the electrostatic energy of the smoothing capacitor without passing through a pair of switching elements, and this is used as a power source for generating high frequency, so that the efficiency of the circuit design is increased and the charging circuit for the smoothing capacitor is increased. Since a pair of switching elements do not exist before the start of high-frequency switching, no inrush current occurs when the low-frequency AC power supply is turned on. Can be provided.
[0071]
According to the invention of claim 4, in addition to being connected between the DC output terminals of the bridge type rectification / conversion circuit, between the smoothing capacitor charged by the feedback circuit, both ends of the smoothing capacitor and the pair of switching elements. By providing a pair of rectifying elements inserted in series, it is possible to provide a discharge lamp lighting device in which charging and discharging of the smoothing capacitor is accurately performed in a desired path.
[0072]
According to the invention of claim 5, in addition, the feedback circuit comprises a pair of series circuits of a pair of rectifying elements connected in parallel, the AC input terminal is connected in parallel to the inductor, and the DC output terminal is both terminals of the smoothing capacitor. A discharge lamp lighting device comprising a bridge-type rectifier circuit connected therebetween can be provided.
[0073]
According to the invention of claim 6, in addition, the feedback circuit is formed by connecting a series circuit of a pair of rectifying elements and a series circuit of a pair of capacitors in parallel, the AC input terminal is connected in parallel to the inductor, and the DC output terminal Can provide a discharge lamp lighting device comprising a bridge type rectifier circuit connected between both ends of a smoothing capacitor.
[0074]
According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a discharge lamp lighting device in which the resonance circuit comprises a closed circuit of one of a pair of switching elements, an inductor and a capacitor, and the discharge lamp is transformer-coupled to the inductor of the resonance circuit. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a bridge type rectification / conversion circuit in a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a waveform diagram conceptually showing the load voltage and load current as well.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a first embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a second embodiment of the discharge lamp lighting device of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a third embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
BEC: Bridge type rectification / conversion circuit, BUC: Chopper circuit, C1: Smoothing capacitor, D1 to D8: Rectifier, DL: Discharge lamp, FBC: Feedback circuit, L1, L2: Ink, LC: Load circuit, Q1, Q2: Switching element, RC: Resonance circuit

Claims (7)

高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の低周波交流電流と高周波電流とがともに双方向に流れる回路上の位置に挿入されたインダクタ、インダクタに生じる逆起電力を帰還する帰還回路、および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を含むチョッパ回路と;
高周波電圧に共振する共振回路と;
共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
A series circuit of a pair of switching elements that alternately switch at a high frequency and a series circuit of a pair of rectifier elements are formed in parallel, and between the connection point of the pair of switching elements and the connection point of the pair of rectifier elements A bridge type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between AC input terminals formed on
At least one of an inductor inserted at a position on the circuit in which both the low-frequency alternating current and the high-frequency current of the bridge-type rectification / conversion circuit flow bidirectionally, a feedback circuit that feeds back the counter electromotive force generated in the inductor, and a pair of switching elements A chopper circuit including one;
A resonant circuit that resonates with a high frequency voltage;
A discharge lamp which is turned on when a resonance voltage of the resonance circuit is applied;
A discharge lamp lighting device comprising:
高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されるインダクタ、インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を構成要素として含むチョッパ回路と;
高周波電圧に共振する共振回路と;
共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
A series circuit of a pair of switching elements that alternately switch at a high frequency and a series circuit of a pair of rectifier elements are formed in parallel, and between the connection point of the pair of switching elements and the connection point of the pair of rectifier elements A bridge type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between AC input terminals formed on
An inductor connected in series with a low-frequency AC power supply between AC input terminals of a bridge type rectifier / converter circuit, a feedback circuit that feeds back a counter electromotive force generated in the inductor, and a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements as components When;
A resonant circuit that resonates with a high frequency voltage;
A discharge lamp which is turned on when a resonance voltage of the resonance circuit is applied;
A discharge lamp lighting device comprising:
高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されるインダクタ、インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を構成要素として含むチョッパ回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続するとともに、帰還回路により充電される平滑コンデンサと;
高周波電圧に共振する共振回路と;
共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
A series circuit of a pair of switching elements that alternately switch at a high frequency and a series circuit of a pair of rectifier elements are formed in parallel, and between the connection point of the pair of switching elements and the connection point of the pair of rectifier elements A bridge type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between AC input terminals formed on
An inductor connected in series with a low-frequency AC power supply between AC input terminals of a bridge type rectifier / converter circuit, a feedback circuit that feeds back a counter electromotive force generated in the inductor, and a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements as components When;
A smoothing capacitor connected between the DC output terminals of the bridge-type rectification / conversion circuit and charged by a feedback circuit;
A resonant circuit that resonates with a high frequency voltage;
A discharge lamp which is turned on when a resonance voltage of the resonance circuit is applied;
A discharge lamp lighting device comprising:
高周波で交互にスイッチングする一対のスイッチング素子の直列回路および一対の整流素子の直列回路を並列接続して形成されるとともに、その一対のスイッチング素子の接続点と一対の整流素子の接続点との間に形成された交流入力端間に低周波交流電源が接続するブリッジ形整流・変換回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の交流入力端間において低周波交流電源と直列接続されるインダクタ、インダクタに生じた逆起電力を帰還する帰還回路および一対のスイッチング素子の少なくとも一方を構成要素として含むチョッパ回路と;
ブリッジ形整流・変換回路の直流出力端間に接続するとともに、帰還回路により充電される平滑コンデンサと;
平滑コンデンサの両端と一対のスイッチング素子との間にそれぞれ直列に挿入された一対の整流素子と;
高周波電圧に共振する共振回路と;
共振回路の共振電圧が印加されて点灯する放電灯と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
A series circuit of a pair of switching elements that alternately switch at a high frequency and a series circuit of a pair of rectifier elements are formed in parallel, and between the connection point of the pair of switching elements and the connection point of the pair of rectifier elements A bridge type rectification / conversion circuit in which a low-frequency AC power source is connected between AC input terminals formed on
An inductor connected in series with a low-frequency AC power supply between AC input terminals of a bridge type rectifier / converter circuit, a feedback circuit that feeds back a counter electromotive force generated in the inductor, and a chopper circuit including at least one of a pair of switching elements as components When;
A smoothing capacitor connected between the DC output terminals of the bridge-type rectification / conversion circuit and charged by a feedback circuit;
A pair of rectifying elements each inserted in series between both ends of the smoothing capacitor and the pair of switching elements;
A resonant circuit that resonates with a high frequency voltage;
A discharge lamp which is turned on when a resonance voltage of the resonance circuit is applied;
A discharge lamp lighting device comprising:
帰還回路は、一対の整流素子の直列回路の一対が並列接続してなり、交流入力端がインダクタに並列接続し、かつ、直流出力端が平滑コンデンサの両端間に接続したブリッジ形整流回路からなることを特徴とする請求1ないし4のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。The feedback circuit is composed of a bridge type rectifier circuit in which a pair of series circuits of a pair of rectifier elements are connected in parallel, an AC input terminal is connected in parallel to an inductor, and a DC output terminal is connected between both ends of a smoothing capacitor. The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein 帰還回路は、一対の整流素子の直列回路および一対のコンデンサの直列回路を並列接続してなり、交流入力端がインダクタに並列接続し、かつ、直流出力端が平滑コンデンサの両端間に接続したブリッジ形整流回路からなることを特徴とする請求項項1ないし4のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。The feedback circuit is a bridge in which a series circuit of a pair of rectifying elements and a series circuit of a pair of capacitors are connected in parallel, the AC input terminal is connected in parallel to the inductor, and the DC output terminal is connected between both ends of the smoothing capacitor. The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4, comprising a rectifier circuit. 共振回路は、一対のスイッチング素子の一方、インダクタおよびコンデンサの閉回路からなり;
放電ランプは、共振回路のインダクタにトランス結合している;
ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。
The resonant circuit comprises a closed circuit of one of a pair of switching elements, an inductor and a capacitor;
The discharge lamp is transformer coupled to the inductor of the resonant circuit;
The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 6.
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