JP2007066596A - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車載用ヘッドランプとして使用する高圧放電灯や液晶プロジェクターの光源として使用する高圧放電灯等を点灯させる放電灯点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a high pressure discharge lamp used as a vehicle headlamp, a high pressure discharge lamp used as a light source of a liquid crystal projector, and the like.
従来の放電灯点灯装置は、周囲温度により高圧放電灯の始動時の光束立ち上がりを制御するために、高圧放電灯の近傍に温感素子を搭載し、この温感素子の感温結果に基づきインバータから高圧放電灯へ供給される電力の供給量を調整するようにしている。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、高圧放電灯はランプ電力を一定に制御することにより明るさを一定に保つようにするが、負荷が定格電圧、常温の状態で所望の電力に調整しても周囲温度および通電により部品温度が変化すると電力は調整した電力から外れてしまう問題がある。 The technique of the above-mentioned Patent Document 1 keeps the brightness constant by controlling the lamp power to be constant, but even if the load is adjusted to the desired power at the rated voltage and normal temperature. When the component temperature changes due to the ambient temperature and energization, there is a problem that the electric power deviates from the adjusted electric power.
この発明の目的は、周囲温度による出力電力の変化や電源投入してから時間経過による出力電力の変化の影響を抑えた放電灯点灯装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device that suppresses the influence of changes in output power due to ambient temperature and changes in output power over time after power-on.
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、前記直流電源の電圧を所望の第1の直流電圧に変換する第1のDC/DC変換回路と、前記直流電源の電圧を所望の第2の直流電圧に変換する第2のDC/DC変換回路と、始動時に前記第2の直流電圧に基づき所望の高電圧を生成するイグナイタと、前記イグナイタの出力に基づき点灯に必要な電力が供給される放電灯と、前記第2の直流電圧を交流電圧に変換し、前記放電灯をグローからアーク点灯に移行させるDC/AC変換回路と、制御信号に基づき前記第1のDC/DC変換回路で交流電圧を生成させるための制御回路と、前記DC/AC変換回路を駆動させ、前記第1のDC/DC変換回路の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電圧を得る定電圧回路とからなり、前記第2の直流電圧に基づき生成される前記制御回路の制御信号は、周囲温度の変化に応じて生成されるものであることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC power supply, a first DC / DC conversion circuit that converts a voltage of the DC power supply into a desired first DC voltage, and the DC power supply. A second DC / DC conversion circuit for converting the voltage of the power source into a desired second DC voltage; an igniter for generating a desired high voltage based on the second DC voltage at start-up; and an output of the igniter A discharge lamp to which power necessary for lighting is supplied, a DC / AC conversion circuit for converting the second DC voltage into an AC voltage and causing the discharge lamp to shift from glow to arc lighting, and the control signal based on the first signal. A control circuit for generating an AC voltage in one DC / DC conversion circuit, and driving the DC / AC conversion circuit to convert the AC voltage of the first DC / DC conversion circuit into a DC voltage and a constant voltage Constant power to get Consists of a circuit, the control signal of the control circuit generated based on the second DC voltage, characterized in that it is intended to be generated in response to changes in ambient temperature.
この発明によれば、周囲温度による出力電力の変化や電源投入してから時間経過による出力電力変化の影響を抑えることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to suppress the influence of the change in the output power due to the ambient temperature and the change in the output power due to the passage of time after the power is turned on.
以下、この発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、この発明の一実施形態について説明するための構成図である。11は例えば12Vの定電圧の直流電源であり、この直流電源11の直流電圧を、第1のDC/DC変換回路12に供給する。また、直流電源11は第2のDC/DC変換回路13にも第1のDC/DC変換回路12を介して供給し、ここで1kVに昇圧された直流電圧Vd1を生成し、イグナイタ14に供給する。イグナイタ14では供給された1kVの直流電圧に基づき、例えば25kV程度の高圧のパルス電圧を発生させて放電灯15に供給し、放電灯15をグロー放電させる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining an embodiment of the present invention.
第1のDC/DC変換回路12では、例えば400Vの高い直流電圧Vd2を出力端子Voから生成し、DC/AC変換回路16に供給するとともに、交流電圧Va1を生成し、定電圧回路17に供給する。定電圧回路17では交流電圧Va1に基づき降圧させた定電圧の直流電圧Vd3を生成し、DC/AC変換駆動回路18と制御回路19の電源としてそれぞれ供給する。DC/AC変換駆動回路18では、駆動交流電圧Va2を生成してDC/AC変換回路16に変換して出力する。制御回路19は、第1のDC/DC変換回路12から交流電圧Va1と直流電圧Vd2をそれぞれ生成するための制御信号を生成する。
In the first DC /
イグナイタ14は、第2のDC/DC変換回路13から供給される直流電圧に基づき生成された高圧直流電圧でパルス電圧を生成してグロー放電された放電灯15に、DC/AC変換回路16から供給される例えば400Vの交流電圧Va3を供給する。これにより、放電灯15をグロー放電からアーク放電に切り替える。
The
ここで、図1の第1のDC/DC変換回路12、定電圧回路17、DC/AC変換回路16をより詳細に説明する。
Here, the first DC /
まず、第1のDC/DC変換回路12の構成について説明する。直流電源11の正極は、トランスTRの一次側コイルn1の一端に接続する。一次側コイルn1の他端は、スイッチング用のCMOS型トランジスタQ1のドレインに接続する。一次側コイルn1の両端には、直列接続された抵抗R1およびコンデンサC0の並列回路とコンデンサおよび図示接続のダイオードD1の並列回路が接続される。ダイオードD1、コンデンサC0,C1、抵抗R1はスナバ回路を構成し、トランスTRで発生するサージ電圧を吸収してトランジスタQ1にサージ電圧がかからないようにする。
First, the configuration of the first DC /
トランジスタQ1のソースは抵抗R2を介して基準電位点に接続する。また、トランジスタQ1のゲートは抵抗R3を介して基準電位点に接続する。FETQ1のゲートには抵抗R4を介してトランジスタQ1を駆動する信号を生成する制御回路19からの駆動信号を供給する。
The source of the transistor Q1 is connected to the reference potential point via the resistor R2. The gate of the transistor Q1 is connected to the reference potential point via the resistor R3. A drive signal from the
二次側コイルn2の一端は、第2のDC/DC変換回路13に接続するとともに、ダイオードD2、コンデンサC2を介して基準電位点に接続する。ニ次側コイルn2の他端は一次側コイルn1の他端に接続する。ダイオードD2とコンデンサC2の接続点は、DC/AC変換回路16用の電源として出力端子Voから直流電圧Vd2を供給する。
One end of the secondary coil n2 is connected to the second DC /
出力端子Voと基準電位点間には直列接続された抵抗R5と正特性を有する抵抗である感温素子R6を接続する。抵抗R5と感温素子R6は、直流電圧Vd2の電圧の変化を検出するための電圧検出回路20を構成する。抵抗R5と感温素子R6の接続点は、抵抗Ra,Rbを介して基準電位点に接続する。抵抗R5と感温素子R6の接続点には発生する直流電圧Vwは、抵抗Ra,Rbで分割した電圧Vw’を制御回路19に供給する。また、基準電位点から抵抗R7を介して制御回路19に供給するとともにDC/AC変換回路16に供給する。
Between the output terminal Vo and the reference potential point, a resistor R5 connected in series and a temperature sensitive element R6 which is a resistor having a positive characteristic are connected. The resistor R5 and the temperature sensitive element R6 constitute a
次いで、定電圧回路17の構成について説明する。トランスTRの一次側コイルn1にダイオードD3のアノードを接続する。ダイオードD3のカソードは、高周波成分を抑制するインピーダンス素子である、例えばビーズ型のインダクタL1、電解コンデンサC3を介して基準電位点に接続する。インダクタL1と電解コンデンサC3の接続点は、コレクタがコンデンサC4を介して基準電位点に接続されたPNP型トランジスタQ2のエミッタに接続する。トランジスタQ2のエミッタ・ベース間には抵抗R8を接続する。トランジスタQ2のベースは、ツェナーダイオードZDを介して基準電位点に接続する。
Next, the configuration of the
また、DC/AC変換回路16は、例えばCMOS型のスイッチングトランジスタのスイッチSa,Sb,Sc,Sdからいわゆるフルブリッジ回路を構成しており、スイッチSaとスイッチSd、スイッチSbとスイッチScは同時にオンオフ制御され、これらの2群のスイッチは交互にオンオフ制御される。
The DC /
次に、上記した図1構成の動作について図2の波形図とともに説明する。トランジスタQ1を、制御回路19からの制御信号に基づきオンオフ制御させることでトランスTRの一次側コイルn1に交流電圧Va1発生させる。交流電圧Va1は、第2のDC/DC変換回路14を構成する一次側コイルn1より巻線数の多い図示しない三次側コイルに高い交流電圧を生成し、この交流電圧に基づいた例えば1kVの直流電圧Vd1に変換してイグナイタ14に供給する。イグナイタ14では供給された1kVに基づき図2(b)に示す例えば25kVを生成して放電灯15に供給し、放電灯15をグロー放電させる。
Next, the operation of the configuration shown in FIG. 1 will be described with reference to the waveform diagram of FIG. The transistor Q1 is controlled to be turned on / off based on a control signal from the
また、トランスTRは二次側コイルn2を、一次側コイルn1より巻線比を多くし、それに応じた高い交流電圧を生成する。この交流電圧は、ダイオードD2、コンデンサC2を用いて図2(a)に示す例えば400Vの直流電圧Vd2に整流してDC/AC変換回路16に供給する。
Further, the transformer TR increases the winding ratio of the secondary side coil n2 as compared with the primary side coil n1, and generates a high AC voltage corresponding thereto. This AC voltage is rectified to a DC voltage Vd2 of, for example, 400 V shown in FIG. 2A using the diode D2 and the capacitor C2, and supplied to the DC /
トランスTRの一次側に発生した交流電圧Va1は、ダイオードD3、インダクタL1、電解コンデンサC3により図2(c)に示すような直流電圧に変換する。交流電圧Va1は、リップル電流およびリップル電圧を含むため、高周波成分をインダクタL1で図2(d)に示すように除去する。変換された直流電圧は、ツェナーダイオードZDのツェナー電圧で決まる電圧で一定にされた直流電圧Vd3をトランジスタQ2のコレクタから生成し、この直流電圧Vd3を制御回路19およびDC/AC変換駆動回路18の電源としてこれらに供給する。
The AC voltage Va1 generated on the primary side of the transformer TR is converted into a DC voltage as shown in FIG. 2C by the diode D3, the inductor L1, and the electrolytic capacitor C3. Since AC voltage Va1 includes a ripple current and a ripple voltage, the high frequency component is removed by inductor L1 as shown in FIG. 2 (d). The converted DC voltage is generated from the collector of the transistor Q2 by making the DC voltage Vd3 constant by the voltage determined by the Zener voltage of the Zener diode ZD, and this DC voltage Vd3 is generated by the
制御回路19は、スイッチング信号を生成し、トランジスタQ1をオンオフ制御して直流電源11の直流電圧を交流電圧Va1に生成する。また、フルブリッジ構成のDC/AC変換回路16は、DC/AC変換駆動回路18から出力される駆動信号で、スイッチSaとスイッチSdをオン、スイッチSbとスイッチScをオフ、次にスイッチSaとスイッチSdをオフ、スイッチSbとスイッチScをオンする制御を交互に行い、出力から直流電圧Vd2に交流電圧Va2が重畳された交流電圧Va3を得る。放電灯15は、これまで直流電圧Vd1に基づきイグナイタ14で生成された高い直流電圧でグロー放電された状態から、今度は交流電圧Va3に基づきアーク放電に移行し、以降この状態を交流電圧Va3が供給され続けられるまで維持する。
The
ところで、放電灯15は直流電圧Vd2と抵抗R7を流れる出力電流Ir7により設定される電力で制御回路19、第1のDC/DC変換回路12を介して点灯するが、周囲温度または部品の発熱により部品の特性が変化する。このため設定電力は温度により変化した場合、抵抗R6と感温素子R7接続点の電圧Vwが変化し、第1のDC/DC変換回路12から出力される直流電圧Vd2は、周囲の温度変化等で電圧値も変化してくる。このため直流電圧Vd2の電圧変化を検出し、この検出結果に基づき直流電圧Vd2が周囲温度に関係なく一定になるように制御する。
By the way, the
具体的には、温度検出回路20の感温素子R7の温度に対する抵抗変化率を例えば図3に示すようなものを使用する。感温素子R7は、図3(a)に示すように周囲の温度が25℃での抵抗変化率が0%を中心にしてリニアに変化するもので、温度の上昇に従い抵抗変化率も上昇し、温度の低下に従い低効変化率も下降する特性を有する。
Specifically, the resistance change rate with respect to the temperature of the temperature sensing element R7 of the
感温素子R7の温度変化に基づく制御について図4とともに説明する。まず、周囲の温度が25℃のときは、図3に示すように、温度による感温素子R7の抵抗変化は見られない。このため、抵抗R5と感温素子R7の抵抗値に基づき生成される直流電圧Vwは、抵抗Ra,Rbで分割された電圧Vw’となり、制御回路19の比較器191に供給する。この場合の比較器191の出力は、制御回路19からトランジスタQ1のゲートを図4(a)に示すゲート・ソース間電圧Vgsのオン期間は、ドレイン・ソース間電圧Vdsオフし、ゲート・ソース間電圧Vgsのオフ期間は、ドレイン・ソース間電圧Vdsオンする制御信号を出力する。
The control based on the temperature change of the temperature sensing element R7 will be described with reference to FIG. First, when the ambient temperature is 25 ° C., as shown in FIG. 3, there is no change in resistance of the temperature sensitive element R7 due to the temperature. Therefore, the DC voltage Vw generated based on the resistance values of the resistor R5 and the temperature sensing element R7 becomes a voltage Vw ′ divided by the resistors Ra and Rb and is supplied to the
次に、周囲温度が85℃程度に高くなると、制御回路19の出力は、図4(b)に示すようにトランジスタQ1をオンする時間が延びて出力を増加する方向に作用する。周囲温度が−40℃程度に低温になると感温素子R7の抵抗値が低下して制御回路19の入力端子の電圧が低下する。周囲電圧が低くなると、制御回路19の出力は図4(c)に示すようにトランジスタQ1オン時間が短くなり出力を低下する方向に作用する。
Next, when the ambient temperature rises to about 85 ° C., the output of the
このように、周囲温度の変化によりトランジスタQ1のオン/オフの比率を変えてDC/AC変換回路16のオンデューティーを変えることでランプ電力の制御を行い、放電灯15にかかる電力を一定になるように制御する。これにより、周囲温度や電子部品の発熱により使用部品の特性変化による放電灯15の明るさの変化を防止することができる。
As described above, the lamp power is controlled by changing the ON / OFF ratio of the DC /
図5は、この発明の他の実施形態について説明するための回路構成図である。図1と同一の構成部分には同一の符号を付し、異なる部分について説明する。 FIG. 5 is a circuit configuration diagram for explaining another embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and different portions will be described.
ところで図1において、出力端子Voに生成される直流電圧Vd2は、始動時に400V、定格時45V程度となる。このため始動時の消費電力を抑えるには、抵抗R5の抵抗値を、感温素子R6の抵抗値を比べて小さくする必要がある。例えばR5は400kΩ、R6は2kΩである。このため感温素子R6の抵抗値が低いと少しの抵抗変化では電力変化が小さく微調整がしにくいことが考えられる。 In FIG. 1, the DC voltage Vd2 generated at the output terminal Vo is about 400V at the start and about 45V at the rated time. For this reason, in order to suppress the power consumption at the time of starting, it is necessary to make resistance value of resistance R5 small compared with resistance value of temperature sensing element R6. For example, R5 is 400 kΩ and R6 is 2 kΩ. For this reason, when the resistance value of the temperature sensing element R6 is low, it is conceivable that even a slight resistance change makes the power change small and difficult to make fine adjustments.
そこで、この実施形態は、図1の感温素子R6を、通常の抵抗R8に変更するとともに、比較器191に入力する電圧を分圧する抵抗Ra,Rbのうち抵抗Rbを、正特性を有する抵抗である感温素子Rcに変更したものである。
Therefore, in this embodiment, the temperature sensing element R6 of FIG. 1 is changed to a normal resistor R8, and the resistor Rb among the resistors Ra and Rb for dividing the voltage input to the
抵抗Raと感温素子Rcの抵抗値は、例えば1kΩ程度の値とそれぞれの値を同じに設定することができる。このため、温度により抵抗値が変化する感温素子Rcの変化量が微量であっても、抵抗Raと感温素子Rcの接続点に得られる電圧Vw’の変化量は大きいものとなる。このため、制御回路19からは、微妙な温度変化に対しても確実な制御信号を得ることが可能となる。
The resistance values of the resistor Ra and the temperature sensing element Rc can be set to the same value, for example, about 1 kΩ. For this reason, even if the change amount of the temperature sensing element Rc whose resistance value changes with temperature is very small, the change amount of the voltage Vw ′ obtained at the connection point between the resistance Ra and the temperature sensing element Rc is large. For this reason, it is possible to obtain a reliable control signal from the
この実施形態では、少し温度変化に対しても放電灯に係る電圧を一定にする微調整な制御が可能となる。 In this embodiment, fine adjustment control can be performed to keep the voltage related to the discharge lamp constant even with a slight temperature change.
11 直流電源
12 第1のDC/DC変換回路
13 第2のDC/DC変換回路
14 イグナイタ
15 放電灯
16 DC/AC変換回路
17 定電圧回路
18 DC/AC変換駆動回路
19 制御回路
20 電圧検出回路
R6、Rc 感温素子
11
Claims (4)
前記直流電源の電圧を所望の第1の直流電圧に変換する第1のDC/DC変換回路と、
前記直流電源の電圧を所望の第2の直流電圧に変換する第2のDC/DC変換回路と、
始動時に前記第2の直流電圧に基づき所望の高電圧を生成するイグナイタと、
前記イグナイタの出力に基づき点灯に必要な電力が供給される放電灯と、
前記第2の直流電圧を交流電圧に変換し、前記放電灯をグローからアーク点灯に移行させるDC/AC変換回路と、
制御信号に基づき前記第1のDC/DC変換回路で交流電圧を生成させるための制御回路と、
前記DC/AC変換回路を駆動させ、前記第1のDC/DC変換回路の交流電圧を直流電圧に変換するとともに定電圧を得る定電圧回路とからなり、
前記第2の直流電圧に基づき生成される前記制御回路の制御信号は、周囲温度の変化に応じて生成されるものであることを特徴とする放電灯点灯装置。 DC power supply,
A first DC / DC conversion circuit for converting the voltage of the DC power source into a desired first DC voltage;
A second DC / DC conversion circuit for converting the voltage of the DC power source into a desired second DC voltage;
An igniter that generates a desired high voltage based on the second DC voltage at start-up;
A discharge lamp to which power necessary for lighting is supplied based on the output of the igniter;
A DC / AC conversion circuit that converts the second DC voltage into an AC voltage and shifts the discharge lamp from glow to arc lighting;
A control circuit for generating an alternating voltage in the first DC / DC conversion circuit based on a control signal;
The DC / AC converter circuit is driven, and the AC voltage of the first DC / DC converter circuit is converted into a DC voltage and a constant voltage circuit for obtaining a constant voltage,
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the control signal of the control circuit generated based on the second DC voltage is generated according to a change in ambient temperature.
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