JP2007103097A - Discharge lamp lighting device and lighting system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置および照明装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device and a lighting device for lighting a discharge lamp at high frequency.
従来、放電灯点灯装置の一例として、直流電源に、1対のスイッチ素子を直列に接続し、一方のスイッチ素子にインダクタ、キャパシタ及び放電灯を備えた共振負荷回路を並列に接続し、各スイッチ素子のスイッチング動作により直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に供給するものにおいて、スイッチ素子及びインダクタの電力損失を低減し電力変換効率の向上を図ったものが知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as an example of a discharge lamp lighting device, a pair of switch elements are connected in series to a DC power supply, and a resonant load circuit including an inductor, a capacitor, and a discharge lamp is connected in parallel to one switch element, and each switch A device that converts a DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to a discharge lamp by a switching operation of the device is known in which power loss of a switch device and an inductor is reduced to improve power conversion efficiency (for example, a patent) Reference 1).
また、スイッチ素子をオン、オフ駆動するパルス電圧のオン幅を点灯サイクルに対応した正弦波電圧の波形変化に応じてパルス幅変調することで、インバータ回路から放電灯に略正弦波状の電流を供給し、無効電力を削減して電力変換効率を向上したものを本出願人は先に出願した(特許文献2)。
しかしながら、スイッチ素子及びインダクタの電力損失を低減して電力変換効率の向上を図る特許文献1のものでは、制御が複雑化する問題があった。また、インダクタの限流作用が小さくなって放電灯を安定に点灯維持できなくなる虞があった。
However, in
本発明は、無効電力を低減できて電力変換効率の向上を図ることができる放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a discharge lamp lighting device and a lighting device that can reduce reactive power and improve power conversion efficiency.
また、本発明は、さらに、構成部品における電力損失を小さくして効率を向上できる放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a discharge lamp lighting device and a lighting device that can improve efficiency by reducing power loss in components.
また、本発明は、さらに、放電灯のストライエーションやカタホリシスの問題に対して対策が容易な放電灯点灯装置および照明装置を提供することを目的とする。 It is another object of the present invention to provide a discharge lamp lighting device and a lighting device that can easily take measures against the problems of discharge lamp striation and catalysis.
請求項1記載の放電灯点灯装置は、スイッチ素子をオン、オフ制御して直流電源電圧を高周波電圧に変換するインバータ回路と;インバータ回路から高周波電圧が供給され、インダクタ、キャパシタおよび所定の点灯周波数で点灯される放電灯を備えた共振負荷回路と;放電灯の点灯サイクルよりも短い周期で前記スイッチ素子をオン、オフ駆動するパルス電圧を連続的に生成し、このパルス電圧のオン幅を前記点灯サイクルに対応した正弦波電圧の波形変化に応じてパルス幅変調し、前記インバータ回路から前記放電灯に略正弦波状の電流を供給する制御を行う制御回路と;を備え、前記制御回路は、点灯サイクルがfsであるときパルス電圧の周波数fcを1.5fs〜2.5fsの範囲としたことを特徴とする。
The discharge lamp lighting device according to
このように、スイッチ素子をオン、オフ駆動するパルス電圧のオン幅を点灯サイクルに対応した正弦波電圧の波形変化に応じてパルス幅変調することで、インバータ回路から放電灯に略正弦波状の電流を供給できるので、無効電力を削減して電力変換効率の向上を図ることができる。 In this way, the ON width of the pulse voltage for driving the switch element ON / OFF is subjected to pulse width modulation according to the change in the waveform of the sine wave voltage corresponding to the lighting cycle, so that a substantially sinusoidal current flows from the inverter circuit to the discharge lamp Therefore, it is possible to reduce reactive power and improve power conversion efficiency.
また、点灯サイクルfsとパルス電圧の周波数fcとの関係を1.5fs≦fc≦2.5fsとしたことによりスイッチング素子やインダクタでの電力損失の和を小さくして効率を向上する。 Further, since the relationship between the lighting cycle fs and the frequency fc of the pulse voltage is set to 1.5 fs ≦ fc ≦ 2.5 fs, the efficiency is improved by reducing the sum of power loss in the switching element and the inductor.
なお、本発明および以下の発明おいて、放電灯点灯装置は、放電灯に流れるランプ電流を検出し、この検出したランプ電流量に応じて、オン幅をパルス幅変調するのに使用する点灯サイクルに対応した正弦波電圧波形の振幅を、ランプ電流が一定になるように可変制御することにより、インダクタを小さくできるとともに放電灯を安定に点灯維持することができる。 In the present invention and the following invention, the discharge lamp lighting device detects a lamp current flowing through the discharge lamp, and a lighting cycle used for pulse width modulation of the ON width according to the detected lamp current amount. By variably controlling the amplitude of the sine wave voltage waveform corresponding to the above so that the lamp current becomes constant, the inductor can be made small and the discharge lamp can be stably lit and maintained.
また、放電灯に流れるランプ電流を検出し、この検出したランプ電流量に応じて、オン幅をパルス幅変調するのに使用する点灯サイクルに対応した正弦波電圧波形の周波数を、ランプ電流が一定になるように可変制御することにより、インダクタを小さくできるとともに放電灯を安定に点灯維持することができる。 In addition, the lamp current flowing through the discharge lamp is detected, and the frequency of the sine wave voltage waveform corresponding to the lighting cycle used for pulse width modulation of the ON width is constant according to the detected lamp current amount. Thus, the inductor can be made smaller and the discharge lamp can be stably lit and maintained.
さらに、放電灯の点灯周波数をfsとしたときの周波数fs成分における出力電圧Vsと、パルス電圧の周波数をfc(>fs)としたときの周波数fc成分における出力電圧Vcとが、Vs>Vcとなるように設定することにより、インバータ回路の正弦波電圧を可変することで放電灯に供給する出力電圧を可変することができ、出力電圧の制御幅を充分に確保できる。 Furthermore, the output voltage Vs in the frequency fs component when the lighting frequency of the discharge lamp is fs and the output voltage Vc in the frequency fc component when the frequency of the pulse voltage is fc (> fs) are Vs> Vc. By setting as described above, the output voltage supplied to the discharge lamp can be varied by varying the sine wave voltage of the inverter circuit, and the control width of the output voltage can be sufficiently secured.
またこの場合、放電灯が定格動作しているときの共振負荷回路のインピーダンスにおいて、放電灯の点灯周波数fsに対する偏角を、−20deg〜40degの間に設定することにより、インダクタ成分に発生する電力を小さくすることができて共振負荷回路の回路損失を低減できる。 Further, in this case, in the impedance of the resonant load circuit when the discharge lamp is rated, the power generated in the inductor component is set by setting the declination with respect to the discharge frequency fs of the discharge lamp between −20 deg to 40 deg. The circuit loss of the resonant load circuit can be reduced.
さらに、放電灯が定格動作しているときの共振負荷回路に発生する負荷電圧に含まれる放電灯の点灯周波数fs成分の実効値VLrmsと、インバータ回路の出力電圧に含まれる、放電灯の点灯周波数fs成分の実効値Virmsとが、略等しくなるように、直流電源電圧を設定することにより、インダクタ成分に発生する電力を小さくすることができて共振負荷回路の回路損失を低減できる。 Further, the effective value VLrms of the lighting frequency fs component of the discharge lamp included in the load voltage generated in the resonant load circuit when the discharge lamp is rated and the lighting frequency of the discharge lamp included in the output voltage of the inverter circuit By setting the DC power supply voltage so that the effective value Virms of the fs component becomes substantially equal, the power generated in the inductor component can be reduced and the circuit loss of the resonant load circuit can be reduced.
また、パルス幅変調の変調度を0.8以上に設定することにより、回路損失を低減して略正弦波状の出力を得ることができる。 Further, by setting the modulation factor of pulse width modulation to 0.8 or more, circuit loss can be reduced and a substantially sinusoidal output can be obtained.
請求項2記載の発明は、請求項1記載の放電灯点灯装置において、前記制御回路は、パルス電圧のパルス幅変調を三角波電圧波形と正弦波電圧波形との比較により行うものであって、三角波電圧と正弦波電圧との位相差θを(2n+1)π/4±π/8(nは0以上の整数)としたことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the control circuit performs pulse width modulation of a pulse voltage by comparing a triangular wave voltage waveform with a sine wave voltage waveform. The phase difference θ between the voltage and the sine wave voltage is (2n + 1) π / 4 ± π / 8 (n is an integer of 0 or more).
位相差θを上記範囲と規定することにより、放電灯のランプ電流に含まれる直流成分を小さくしてカタホリシスの問題を解消ないしは低減する。 By defining the phase difference θ within the above range, the direct current component included in the lamp current of the discharge lamp is reduced, thereby eliminating or reducing the problem of catalysis.
請求項3記載の発明は、請求項1記載の放電灯点灯装置において、前記制御回路は、パルス電圧のパルス幅変調を三角波電圧波形と正弦波電圧波形との比較により行うものであって、三角波電圧と正弦波電圧との位相差θをnπ/2≦θ≦(n+1)π/2とし、nπ/2≦θ<(2n+1)π/4の範囲の期間のパルス電圧の平均値と、(2n+1)π/4<θ≦(n+1)π/2の範囲の期間のパルス電圧の平均値との和が略0となるように、周期的に位相差を変更するものであることを特徴とする。(nは整数) According to a third aspect of the present invention, in the discharge lamp lighting device according to the first aspect, the control circuit performs pulse width modulation of a pulse voltage by comparing a triangular wave voltage waveform with a sine wave voltage waveform. The phase difference θ between the voltage and the sine wave voltage is nπ / 2 ≦ θ ≦ (n + 1) π / 2, and the average value of the pulse voltages in the period of nπ / 2 ≦ θ <(2n + 1) π / 4, 2n + 1) π / 4 <θ ≦ (n + 1) π / 2, wherein the phase difference is periodically changed so that the sum of the average value of the pulse voltages in the period in the range of 0/2 is approximately zero. To do. (N is an integer)
なお、上記周期は10msec未満とすることが視観上のちらつきを低減できる点で好ましい。 Note that the period is preferably less than 10 msec from the viewpoint of reducing visual flicker.
本発明は、上記位相差内で周期的に位相差を変更することにより、ランプ電流に適度の直流成分を含ませることになり、放電灯のストライエーションと称される移動縞現象を解消ないしは低減する。 In the present invention, by appropriately changing the phase difference within the above phase difference, the lamp current includes an appropriate direct current component, thereby eliminating or reducing the moving fringe phenomenon referred to as discharge lamp striation. To do.
また、周期的に変更することにより、1周期内で正負の直流分を相殺し、カタホリシスの問題を解消ないしは低減する。 Further, by periodically changing, the positive and negative direct current components are canceled within one cycle, and the problem of catalysis is solved or reduced.
また、請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1記載の放電灯点灯装置と、この放電灯点灯装置により点灯される放電灯を配設された照明器具本体とを備えた照明装置である。
The invention of
請求項1ないし3記載の発明によれば、無効電力を低減できて電力変換効率の向上を図ることができるうえ、電力損失を低減して効率の向上、ストライエーション、カタホリシスの対処が容易な放電灯点灯装置を提供できる。 According to the first to third aspects of the present invention, reactive power can be reduced and power conversion efficiency can be improved, and power loss can be reduced to improve efficiency, striation, and catalysis easily. An electric lighting device can be provided.
請求項4記載の発明によれば、無効電力を低減できて電力変換効率の向上を図ることができ、電力損失を低減して効率の向上、ストライエーション、カタホリシスの問題が無いか軽減できる照明装置を提供できる。 According to the fourth aspect of the present invention, the reactive power can be reduced, the power conversion efficiency can be improved, and the power loss can be reduced to improve the efficiency, striation, and catalysis, and reduce the problem. Can provide.
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態) (First embodiment)
図1に示すように、直流電源1に高周波インバータ回路2を接続している。前記高周波インバータ回路2は、スイッチ素子として、1対のMOS型FET3、4の直列回路を前記直流電源1に接続し、前記FET4のドレイン端子を直流カット用の第1のキャパシタ5、限流兼共振用のインダクタ6を直列に介して放電灯7の一方のフィラメント電極7aの一端に接続するとともにソース端子を前記放電灯7の他方のフィラメント電極7bの一端に接続している。前記放電灯7の各フィラメント電極7a、7bの他端間に共振用兼予熱電流を流すための第2のキャパシタ8を接続している。
As shown in FIG. 1, a high
前記インダクタ6、放電灯7及び第2のキャパシタ8はLC直列共振回路を含む共振負荷回路を構成している。前記各MOS型FET3,4には、ダイオード9,10が並列に接続されている。
The
前記各MOS型FET3,4のゲートには駆動回路11,12が接続され、この各駆動回路11,12は制御回路を構成するCPU13からの信号によって駆動制御されるようになっている。前記駆動回路11は1対のMOS型FET14,15からなり、また、前記駆動回路12は1対のMOS型FET16,17からなり、それぞれCPU13からの信号を増幅して前記各MOS型FET3,4のゲートに対して、オン、オフ駆動信号を供給するようになっている。
前記CPU13はタイマを内蔵し、シーケンスプログラムとメモリ18に格納されているデータに基づいて、前記各駆動回路11,12に供給する信号のタイミングを制御するようになっている。すなわち、前記CPU13は、スタート操作が開始されると、放電灯7に対し、先ず、一定時間予熱を行い、その後始動用高電圧の印加を一定時間行い、ランプ点灯後は点灯維持制御を行うようになっている。
The
前記CPU13は、予熱期間においては動作周波数を高い基準周波数に設定し、この基準周波数に基づいて駆動回路11,12に信号を出力し、駆動回路11,12は基準周波数に基づいて前記各MOS型FET3,4を交互にスイッチング駆動する。
The
そして、一定時間の予熱が終了すると始動電圧印加期間に入り、動作周波数を低下させて始動時の基準周波数に切替える。このとき、動作周波数をミリ秒オーダという短い時間で急速に低下させないで段階的に低下させて始動時の基準周波数に移行させる。この段階的に低下させる変化期間は、例えば、約10msec程度に設定している。この始動期間においては、放電灯7に始動用高電圧が印加する。
Then, when preheating for a certain time is completed, a start voltage application period starts, and the operating frequency is lowered to switch to the reference frequency at the start. At this time, the operating frequency is lowered step by step in a short time of the order of milliseconds, and is gradually lowered to shift to the reference frequency at the start. The change period to be gradually reduced is set to about 10 msec, for example. During this starting period, a starting high voltage is applied to the
そして、一定時間が経過し放電灯7が点灯を開始すると点灯維持制御期間に入り、動作周波数はさらに低下して点灯時の基準周波数になる。このとき、動作周波数をnsecオーダという短い時間で急速に低下させないで段階的に低下させて点灯時の基準周波数に移行させる。
When the
放電灯7を点灯維持させる制御期間においては、CPU13は、放電灯7が高周波インバータ回路2からの高周波電圧によって高周波点灯される時の点灯サイクル(1/点灯周波数)をTとすると、この点灯サイクルTの1サイクルをn分割の一例としての10分割し、各区間でMOS型FET3,4をオン、オフ駆動するパルス電圧を生成し、このパルス電圧のオン幅を点灯サイクルTに対応した正弦波電圧の波形変化に応じて変化させる。すなわち、オン幅が、中→大→中→小→中→大…と変化するようにパルス幅変調される。そして、CPU13はこのパルス幅変調した信号を駆動回路11に供給し、この駆動回路11からMOS型FET3に図2に示す駆動信号を供給してオン、オフ駆動する。また、CPU13は駆動回路11に供給した信号とはオン、オフが全く逆の信号を駆動回路12に供給し、この駆動回路12からMOSFET4に駆動信号を供給してオン、オフ駆動する。
In the control period in which the
点灯維持制御期間において、CPU13はインバータ回路2の1対のMOS型FET3,4をこのようなタイミングでオン、オフ駆動することで、インバータ回路2のMOS型FET4の両端間には図3に示すようなパルス電圧が発生し、このパルス電圧波形が第1のキャパシタ5、インダクタ6、放電灯7及び第2のキャパシタ8からなる共振負荷回路に供給される。共振負荷回路では、インダクタ6とキャパシタ8とのフィルタ効果によって高調波成分が除去され、放電灯7に印加される電圧波形は図5に示すような略正弦波の電圧波形となる。これにより、放電灯7には略正弦波状の電流が流れるようになる。
In the lighting maintenance control period, the
このように、放電灯7が点灯した後の点灯維持制御においては、放電灯7の点灯サイクルTを10分割し、この分割した各区間でMOS型FET3,4をオン、オフ駆動するパルス電圧を生成し、このパルス電圧のオン幅を点灯サイクルTに対応した正弦波電圧の波形変化に応じて中→大→中→小→中→大…と変化するようにパルス幅変調させることにより、インバータ回路2から放電灯7に略正弦波状の電流を供給できるので、無効電力を低減できる。これにより、電力変換効率の向上を図ることができる。
Thus, in the lighting maintenance control after the
また、放電灯7に対して動作周波数を高い基準周波数に設定して一定時間予熱を行った後、動作周波数を始動時の基準周波数に低下させて始動電圧の印加を行うが、このときに動作周波数を段階的に低下させて始動時の基準周波数に移行させるようにしているので、この移行時における回路ストレスを小さくでき、始動時に回路素子が破壊される虞はない。また、始動時から放電灯7が点灯したときも基準周波数の低下があるがこのときにも段階的に低下させて点灯維持時の基準周波数に移行させているので、回路ストレスを小さくできる。
In addition, after setting the operating frequency to a high reference frequency for the
(第2の実施の形態) (Second Embodiment)
なお、前述した実施の形態と同一の部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。 In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as embodiment mentioned above, and detailed description is abbreviate | omitted.
この実施の形態は、図5に示すように、CPUに代えてハード回路を使用してインバータ回路2の各MOS型FET3,4をオン、オフ制御するものである。すなわち、周波数fLの正弦波電圧を発生する正弦波電圧源21と、この正弦波電圧源21から発生する正弦波電圧周波数fLの整数倍例えば2倍の周波数の三角波信号を発生する三角波信号源22と、前記正弦波電圧源21からの正弦波電圧と三角波信号源22からの三角波信号を比較し、正弦波電圧が三角波信号電圧よりも高いときハイレベル信号を出力し、三角波信号電圧以下のときローレベル信号を出力するコンパレータ23を設け、前記コンパレータ23の出力信号を駆動回路11に供給するとともに反転回路24を介して駆動回路12に供給している。前記正弦波電圧源21から発生する正弦波電圧の周波数fLは放電灯7の点灯サイクル、すなわち、点灯周波数に対応している。
In this embodiment, as shown in FIG. 5, a hard circuit is used in place of the CPU, and the
このような構成においては、正弦波電圧源21から図6(a)のイに示すような正弦波電圧が発生すし、三角波信号源22から図6(a)のロに示すような三角波電圧が発生すると、コンパレータ23からは、例えば、点灯サイクルの1サイクルを2分割し、この分割した各区間でパルス幅変調した図6の(b)に示すようなパルス電圧が出力され、駆動回路11に供給されるとともに反転回路24を介して駆動回路12に供給される。
In such a configuration, a sine wave voltage as shown in FIG. 6A is generated from the sine
各区間におけるパルス電圧は、区間内の正弦波電圧の平均値に応じてハイレベルとローレベルの期間が変化し、平均値が小さいほどローレベルを出力する期間が長くなり、平均値が大きいほどハイレベルを出力する期間が長くなる。このように正弦波電圧の区間内の平均値に応じてパルス幅変調される。 The pulse voltage in each section varies between the high level and the low level according to the average value of the sine wave voltage in the section. The smaller the average value, the longer the period during which the low level is output, and the larger the average value. The period during which high level is output becomes longer. In this way, pulse width modulation is performed according to the average value in the section of the sine wave voltage.
駆動回路11は図6の(b)と同じ波形の駆動信号によってMOS型FET3をオン、オフ駆動し、駆動回路12は図6の(b)の波形を反転した波形の駆動信号によってMOS型FET4をオン、オフ駆動する。
The
これにより、点灯維持制御期間においては、インバータ回路2のMOS型FET4の両端間には前述した第1の実施の形態と同様に図3に示すような(分割数は異なる)パルス電圧が発生し、このパルス電圧の高調波成分はインダクタ6とキャパシタ8とのフィルタ効果によって除去される。こうして、放電灯7には図4に示すような略正弦波の電圧波形が印加される。これにより、放電灯7には略正弦波状の電流が流れるようになる。従って、この実施の形態においても、無効電力を低減して電力変換効率の向上を図ることができるという効果が得られる。
As a result, during the lighting maintenance control period, a pulse voltage as shown in FIG. 3 (with a different number of divisions) is generated between both ends of the
(第3の実施形態) (Third embodiment)
ここで、放電灯7の点灯周波数(1/T)をfs、MOS型FET3,4をオン、オフ駆動するパルス電圧の周波数をfcとしたときの、fsおよびfcの関係と、構成部品中相対的に電力損失の大きいMOS型FET3,4、インダクタ6の電力損失との関係に着目し、実験にて確認した。その結果を図7に示す。
Here, the relationship between fs and fc when the lighting frequency (1 / T) of the
図7は、横軸に周波数を対数で表し、縦軸に電力損失を表したもので、点灯周波数fsを20KHzとして固定し、パルス電圧の周波数fcを変化させた場合のMOS型FET3,4の損失(スイッチング損失)、インダクタ6の損失(巻線Lrの損失)および損失の和の変化状態を示したものである。
FIG. 7 shows the logarithm of frequency on the horizontal axis and the power loss on the vertical axis. The
図7に示すように、損失の和が最小値を示したのはパルス電圧の周波数fcが40KHzであり、30KHz〜50KHzの間(1.5fs〜2.5fs)であれば相対的に損失を少なくできることが判明した。このような傾向は、点灯周波数fsを異なる周波数に固定して実験しても同様であった。 As shown in FIG. 7, the sum of losses showed the minimum value when the frequency fc of the pulse voltage was 40 KHz, and the loss was relatively reduced if it was between 30 KHz and 50 KHz (1.5 fs to 2.5 fs). It turns out that it can be reduced. This tendency was the same even when the experiment was performed with the lighting frequency fs fixed at a different frequency.
したがって、パルス電圧の周波数fcは、構成部品の電力損失を小さく点からは1.5fs〜2.5fsの範囲に設定するのが有効である。 Therefore, it is effective to set the frequency fc of the pulse voltage within the range of 1.5 fs to 2.5 fs from the viewpoint of reducing the power loss of the component parts.
また、正弦波電圧と三角波電圧との位相差と、放電灯7に供給されるランプ電流中に含まれる直流成分(DC)との関係に着目し、実験した結果を図8に示す。図8は、横軸に位相差θを表し、縦軸にランプ電流中に含まれる直流成分(DC)を表したものである。直流成分(DC)は、FET4の両端に印加される電圧(図3)を1としたときの相対値で示している。また、実際には位相差に応じて直流成分(DC)は正負に生じるが絶対値表示してある。すなわち、図8において、π/4以下は正であるが、π/4から3π/4までは負であり、3π/4以上はまた正となる周期的変動を呈するものである。
Further, FIG. 8 shows the result of the experiment focusing on the relationship between the phase difference between the sine wave voltage and the triangular wave voltage and the direct current component (DC) included in the lamp current supplied to the
また、図8において、曲線fc、fsはそれぞれランプ電流中のパルス電圧の周波数成分、点灯周波数成分を同じく相対値として表したものである。 In FIG. 8, curves fc and fs respectively represent the frequency component and the lighting frequency component of the pulse voltage in the lamp current as relative values.
図8から明らかなように、直流成分(DC)を少なくして放電灯7のカタホリシスの問題を少なくするには位相差θを(2n+1)π/4±π/8(nは0以上の整数)の範囲とするのが有効である。
As is apparent from FIG. 8, in order to reduce the direct current component (DC) and reduce the cataphoresis problem of the
一方、ストライエーションの問題対策を優先する場合には、ランプ電流に直流成分(DC)を含ませることが有効であるから、位相差θを(2n+1)π/4(nは整数)以外とすべきである。 On the other hand, when priority is given to countermeasures against striation problems, it is effective to include a direct current component (DC) in the lamp current, so the phase difference θ is set to a value other than (2n + 1) π / 4 (n is an integer). Should.
さらに、位相差θをnπ/2≦θ≦(n+1)π/2とし、nπ/2≦θ<(2n+1)π/4の範囲の期間のパルス電圧の平均値と、(2n+1)π/4<θ≦(n+1)π/2(nは整数)の範囲の期間のパルス電圧の平均値との和が略0となるように、周期的に位相差を変更すると、ランプ電流に適度の直流成分を含ませることになり、放電灯のストライエーションと称される移動縞現象を解消ないしは低減でき、かつ、周期的に変更することにより、1周期内で正負の直流分を相殺して、カタホリシスの問題を解消ないしは低減できる。 Further, the phase difference θ is set to nπ / 2 ≦ θ ≦ (n + 1) π / 2, and the average value of the pulse voltage in the range of nπ / 2 ≦ θ <(2n + 1) π / 4, and (2n + 1) π / 4 If the phase difference is periodically changed so that the sum of the average value of the pulse voltages in the range of <θ ≦ (n + 1) π / 2 (n is an integer) is substantially 0, a moderate direct current is applied to the lamp current. It is possible to eliminate or reduce the moving fringe phenomenon called discharge lamp striation by adding components, and by changing periodically, the positive and negative DC components are canceled within one cycle, and cataphoresis This problem can be solved or reduced.
(第3の実施の形態) (Third embodiment)
この実施の形態は、例えば、前述した第2の実施の形態、すなわち、図5において、放電灯7の点灯周波数をfs、コンパレータ23から出力されるパルス電圧の周波数をfc(>fs)としたとき、定格負荷を使用した共振負荷回路の出力電圧周波数特性において、周波数fs成分における出力電圧Vsと周波数fc成分における出力電圧Vcとが、Vs>Vcとなるように設定したものについて述べる。
In this embodiment, for example, in the second embodiment described above, that is, in FIG. 5, the lighting frequency of the
このような設定を行うことで、正弦波電圧源21からの正弦波電圧を変化させることで負荷である放電灯7に供給される出力電圧を可変させることができ、出力電圧の制御幅を充分に確保できる。
By making such a setting, the output voltage supplied to the
例えば、図9に示すように、三角波信号源22からの三角波信号S1の振幅を1、正弦波電圧源21からの正弦波信号S2の振幅を0.8とし、放電灯7の点灯周波数fsを50kHz、コンパレータ23から出力されるパルス電圧の周波数fcを1MHzとした場合、コンパレータ23は正弦波信号S2の電圧が三角波信号S1の電圧よりも大きいときには出力を「1」、正弦波信号S2の電圧が三角波信号S1の電圧以下のときには出力を「0」とするので、コンパレータ23から出力されるパルス幅変調されたパルス電圧波形は図10に示すようになる。
For example, as shown in FIG. 9, the amplitude of the triangular wave signal S1 from the triangular
ところで、三角波信号S1の振幅を「1」としたときの、正弦波信号S2の振幅に対して、コンパレータ23から出力されるパルス電圧波形に含まれる周波数fs成分と周波数fc成分の実効値を示すと図11に示すようになる。図11においてグラフg1は周波数fs成分の実効値を示し、グラフg2は周波数fc成分の実効値を示し、グラフg3は周波数fs成分の実効値と周波数fc成分の実効値を加算した値を示している。
By the way, the effective values of the frequency fs component and the frequency fc component included in the pulse voltage waveform output from the
図11のグラフからは、例えば、正弦波信号S2の振幅が0.6のときには、周波数fs成分の実効値は略0.4、周波数fc成分の実効値は略0.7になり、正弦波信号S2の振幅が0.8のときには、周波数fs成分の実効値も周波数fc成分の実効値も略0.6になり、正弦波信号S2の振幅が1.0のときには、周波数fs成分の実効値は略0.7、周波数fc成分の実効値は略0.4に逆転することが分かる。また、正弦波信号S2の振幅が0.4以上においては、周波数fs成分の実効値と周波数fc成分の実効値との和が略1.13で一定になることも分かる。 From the graph of FIG. 11, for example, when the amplitude of the sine wave signal S2 is 0.6, the effective value of the frequency fs component is approximately 0.4, and the effective value of the frequency fc component is approximately 0.7. When the amplitude of the signal S2 is 0.8, the effective value of the frequency fs component and the effective value of the frequency fc component are both approximately 0.6, and when the amplitude of the sine wave signal S2 is 1.0, the effective frequency fs component is effective. It can be seen that the value is approximately 0.7 and the effective value of the frequency fc component is reversed to approximately 0.4. It can also be seen that the sum of the effective value of the frequency fs component and the effective value of the frequency fc component is constant at approximately 1.13 when the amplitude of the sine wave signal S2 is 0.4 or more.
コンパレータ23からのパルス電圧を駆動回路11に供給してインバータ回路2のMOS型FET3をスイッチング駆動し、また、このパルス電圧を反転回路24で反転し駆動回路12に供給してインバータ回路2のMOS型FET4をスイッチング駆動すると、インバータ回路2から、図12に示すパルス幅変調された出力電圧が発生し、第1のキャパシタ5、インダクタ6、放電灯7及び第2のキャパシタ8からなる共振負荷回路に供給される。このとき、負荷である放電灯7には、共振負荷回路の周波数特性に従った出力が供給される。
The pulse voltage from the
すなわち、インバータ回路2から出力されるパルス幅変調された出力電圧に含まれる各周波数成分に対して、その各周波数成分について共振負荷回路のゲインに従った出力が得られるので、これらを合成した出力が最終出力となって放電灯7に供給される。
That is, for each frequency component included in the pulse width modulated output voltage output from the
この放電灯7に供給される最終出力が略正弦波状の出力とするためには、共振負荷回路の周波数特性を利用して、周波数fc成分を含む高調波成分を減衰させる必要がある。 また、図11に示すグラフから、周波数fs成分の実効値を大きくすると、周波数fc成分の実効値が小さくなることが分かる。例えば、正弦波信号S2の振幅が0.6のときには、周波数fs成分の実効値は略0.4、周波数fc成分の実効値は略0.7となるが、この場合において、図13に示す共振負荷回路の等価回路に対して電源ACから各周波数の電力を供給すると、抵抗Rに両端間に発生する出力電圧として図14に実線のグラフで示す特性が得られた。
In order for the final output supplied to the
図13の等価回路において、Lrはインダクタ成分を示し、Cfはキャパシタ成分を示し、Rは放電灯7の定格動作時の等価負荷抵抗を示している。
In the equivalent circuit of FIG. 13, Lr represents an inductor component, Cf represents a capacitor component, and R represents an equivalent load resistance during rated operation of the
また、共振負荷回路の共振周波数(1/2π√Lr・Cf)は、周波数fsよりも大きく、かつ、周波数fcよりも低く設定されている。 The resonance frequency (1 / 2π√Lr · Cf) of the resonance load circuit is set to be higher than the frequency fs and lower than the frequency fc.
図14における実線のグラフg11はACの実効値が略0.4の場合を示しており、実線のグラフg12はACの実効値が略0.7の場合を示している。これは、正弦波信号S2の振幅を0.6としたときに相当する。 A solid line graph g11 in FIG. 14 shows a case where the effective value of AC is about 0.4, and a solid line graph g12 shows a case where the effective value of AC is about 0.7. This corresponds to the case where the amplitude of the sine wave signal S2 is 0.6.
図11から、正弦波信号S2の振幅が0.6のときには、周波数fs成分の実効値が略0.4で、周波数fc成分の実効値が略0.7であり、その実効値の和は略一定である。また、正弦波信号S2の振幅を0.8、1.0と変化させると周波数fs成分の実効値が大きくなり、周波数fc成分の実効値が小さくなるが、その実効値の和は略一定で変化しない。 From FIG. 11, when the amplitude of the sine wave signal S2 is 0.6, the effective value of the frequency fs component is approximately 0.4, the effective value of the frequency fc component is approximately 0.7, and the sum of the effective values is It is almost constant. When the amplitude of the sine wave signal S2 is changed to 0.8 and 1.0, the effective value of the frequency fs component increases and the effective value of the frequency fc component decreases, but the sum of the effective values is substantially constant. It does not change.
このことは、コンパレータ23からのパルス電圧でインバータ回路2を駆動したときにインバータ回路2から出力されるパルス幅変調された出力電圧においても同じようになることを示している。すなわち、正弦波信号S2の振幅を0.6〜1.0と変化させた場合に、インバータ回路2からの出力電圧において周波数fs成分の実効値及び周波数fc成分の実効値はそれぞれ変化するが、その実効値の和は略一定になる。
This indicates that the same applies to the pulse width modulated output voltage output from the
また、図14において、ACの実効値が略0.4のときの周波数fsにおける出力電圧VsとACの実効値が略0.7のときの周波数fcにおける出力電圧Vc1との関係を調べた結果、両者が略等しくなるようなLr、Crの設定となっている場合、正弦波の振幅を0.4〜1.0と変化させても出力電圧の実効値はほとんど変化しない。 Further, in FIG. 14, the result of examining the relationship between the output voltage Vs at the frequency fs when the effective value of AC is approximately 0.4 and the output voltage Vc1 at the frequency fc when the effective value of AC is approximately 0.7. When Lr and Cr are set so that both are substantially equal, the effective value of the output voltage hardly changes even if the amplitude of the sine wave is changed from 0.4 to 1.0.
換言すれば、周波数fsにおける出力電圧と周波数fcにおける出力電圧が略等しくなる関係においては、正弦波信号S2の振幅を、例えば0.2〜1.0と変化させても放電灯7に供給される最終出力は、図15にグラフg3で示すようにほとんど変化しないということが分かった。
In other words, in the relationship in which the output voltage at the frequency fs and the output voltage at the frequency fc are substantially equal, even if the amplitude of the sine wave signal S2 is changed from 0.2 to 1.0, for example, it is supplied to the
そこで、本発明者は、周波数fsにおける出力電圧Vsと周波数fcにおける出力電圧Vcを異ならせることを考え、図14の特性から、インダクタ成分Lrやキャパシタ成分Cfを変化させるか、周波数fcを変化させれば、Vs>Vcに設定できるので、これについて実験を行った。 Therefore, the present inventor considers that the output voltage Vs at the frequency fs is different from the output voltage Vc at the frequency fc, and changes the inductor component Lr and the capacitor component Cf or changes the frequency fc from the characteristics shown in FIG. Therefore, Vs> Vc can be set, and an experiment was conducted on this.
周波数fc付近で出力電圧が大きく低下するようにインダクタ成分Lrやキャパシタ成分Cfを設定して抵抗Rに両端間に現われる出力電圧特性を測定したところ、ACの実効値が略0.4のときには図14に点線のグラフg21で示す特性が得られ、ACの実効値が略0.7のときには図14に点線のグラフg22で示す特性が得られた。そして、この特性から、ACの実効値が略0.4のときの周波数fsにおける出力電圧VsとACの実効値が略0.7のときの周波数fcにおける出力電圧Vc2との関係が、Vs>Vc2となった。 The inductor component Lr and the capacitor component Cf are set so that the output voltage is greatly reduced near the frequency fc, and the output voltage characteristics appearing across the resistor R are measured. When the effective value of AC is approximately 0.4, 14 shows a characteristic indicated by a dotted line graph g21. When the effective value of AC is approximately 0.7, a characteristic indicated by a dotted line graph g22 is obtained in FIG. From this characteristic, the relationship between the output voltage Vs at the frequency fs when the effective value of AC is approximately 0.4 and the output voltage Vc2 at the frequency fc when the effective value of AC is approximately 0.7 is Vs>. It became Vc2.
このような条件の下で、正弦波信号S2の振幅を0.2〜1.0と変化したところ放電灯7に供給される最終出力は図15にグラフg4で示すように変化することが分かった。すなわち、放電灯7の点灯周波数をfs、コンパレータ23から出力されるパルス電圧の周波数をfc(>fs)としたとき、放電灯7の定格動作時の等価負荷抵抗を使用した共振負荷回路の出力電圧の周波数特性において、周波数fs成分における出力電圧Vsと周波数fc成分における出力電圧Vcとが、Vs>Vcとなるように設定すれば、正弦波電圧源21からの正弦波電圧の振幅を変化させることで放電灯7に供給される出力電圧を可変させることができ、出力電圧の制御幅を充分に確保できることになる。
Under these conditions, when the amplitude of the sine wave signal S2 is changed from 0.2 to 1.0, the final output supplied to the
これにより、正弦波電圧源21からの正弦波電圧の振幅を変化させて放電灯7を調光制御することが可能になる。また、点灯したい放電灯7の定格に合うように出力を制御することも簡単にできる。
As a result, the
なお、図14の実線のグラフg12において、周波数fcを大きくすれば周波数fcにおける出力電圧Vc1が低下することが分かる。従って、正弦波電圧源21からの正弦波電圧の振幅を変化させることで放電灯7に供給される出力電圧を可変させるには、インダクタ成分Lrやキャパシタ成分Cfを変化させずに周波数fcを大きくしてもよい。
It can be seen from the solid line graph g12 in FIG. 14 that the output voltage Vc1 at the frequency fc decreases as the frequency fc is increased. Therefore, in order to vary the output voltage supplied to the
なお、この実施の形態は、第2の実施の形態に適用したものについて述べたが、これに限定するものではなく、例えば第1の実施の形態あるいは他の実施の形態にも適用できるものである。あるいは、各実施形態間で組み合わせが可能である。 In addition, although this embodiment described what was applied to 2nd Embodiment, it is not limited to this, For example, it can apply also to 1st Embodiment or another embodiment. is there. Or a combination is possible between each embodiment.
(第4の実施の形態) (Fourth embodiment)
この実施の形態は、放電灯7の点灯周波数をfs、コンパレータ23から出力されるパルス電圧の周波数をfc(>fs)としたとき、放電灯7の定格動作時の等価負荷抵抗を使用した共振負荷回路の出力電圧の周波数特性において、周波数fs成分における出力電圧Vsと周波数fc成分における出力電圧Vcとが、Vs>Vcとなるように設定した第5の実の形態において、さらに、定格負荷を使用した共振負荷回路のインピーダンスの、放電灯7の点灯周波数fsに対する偏角を、−20deg〜40degの間に設定することを条件としたものである。
In this embodiment, when the lighting frequency of the
すなわち、インバータ回路2に供給する直流電圧VDCに対して所望の電力を放電灯7に供給するためのインダクタ成分Lrとキャパシタ成分Cfとの組み合わせは無限に存在する。このため、無効電力を減らして回路損失を低減するのを単純にインダクタ成分Lrとキャパシタ成分Cfとの組み合わせによって規定することは困難である。
That is, there are an infinite number of combinations of the inductor component Lr and the capacitor component Cf for supplying desired electric power to the
一方、図13の等価回路において、電源ACから見た共振負荷回路のインピーダンスZは、Re(Z)+j・Im(Z)=jωLr+1/((1/R)+jωCf、となる。これをベクトルで示すと、図16に示すようになる。このときの、インピーダンスZと実数部のRe(Z)との為す角度が偏角となる。すなわち、偏角=tan−1(Im(Z)/Re(Z))となる。 13, the impedance Z of the resonant load circuit as seen from the power source AC is Re (Z) + j · Im (Z) = jωLr + 1 / ((1 / R) + jωCf, which is a vector. 16, the angle formed by the impedance Z and the real part Re (Z) is a declination, that is, declination = tan −1 (Im (Z) / Re (Z)).
図16のベクトルから偏角を小さくすれば虚数部を減らすことができる。これは無効電力を減らすことになる。従って、共振負荷回路において、無効電力を減らして回路損失を低減するには共振負荷回路のインピーダンスZの偏角で規定することが可能である。 If the declination is reduced from the vector of FIG. 16, the imaginary part can be reduced. This will reduce reactive power. Therefore, in the resonant load circuit, in order to reduce the reactive power and reduce the circuit loss, it can be defined by the deflection angle of the impedance Z of the resonant load circuit.
例えば、直流電圧VDC=350V、点灯周波数fs=20kHz、パルス電圧の周波数fc=200kHzとし、放電灯7の定格動作時の等価抵抗を300Ω、放電灯7の定格電流を0.37Aとしたときにおいて、偏角を−40deg、−20deg、0deg、20deg、40deg、60degと変化させ、そのときのインダクタ成分Lrに発生する電力VAをプロットしたところ図17に示す結果が得られた。
For example, when the DC voltage VDC = 350 V, the lighting frequency fs = 20 kHz, the pulse voltage frequency fc = 200 kHz, the equivalent resistance at the rated operation of the
この図17の結果から、偏角を−20deg〜40degの範囲で設定すればインダクタ成分Lrに発生する電力VAを小さくでき、無効電力を減らすことができる。特に、0deg〜20degにおいてはインダクタ成分Lrに発生する電力VAを充分小さくでき、無効電力を大幅に減らすことができる。 From the results of FIG. 17, if the declination is set in the range of −20 deg to 40 deg, the power VA generated in the inductor component Lr can be reduced, and the reactive power can be reduced. In particular, at 0 deg to 20 deg, the power VA generated in the inductor component Lr can be sufficiently reduced, and the reactive power can be greatly reduced.
これに対し、偏角が−20degを下回るとインダクタ成分Lrに発生する電力VAが急激に増加する。また、偏角が40degを上回ると同じくインダクタ成分Lrに発生する電力VAが急激に増加する。従って、偏角が−20degを下回る範囲や偏角が40degを上回る範囲は無効電力が多くなって回路損失が大きくなり好ましくない。 On the other hand, when the declination is less than −20 deg, the electric power VA generated in the inductor component Lr increases rapidly. Further, when the declination exceeds 40 deg, the power VA generated in the inductor component Lr increases rapidly. Therefore, a range where the declination is less than −20 deg or a range where the declination exceeds 40 deg is not preferable because reactive power increases and circuit loss increases.
このように、偏角を−20deg〜40degの範囲に設定することで、インダクタ成分Lrに発生する電力VAを小さくでき、共振負荷回路における回路損失を低減できる。そして、インダクタ成分Lrに発生する電力VAを小さくできるので、使用するインダクタ6も小型化できる。
Thus, by setting the declination in the range of −20 deg to 40 deg, the power VA generated in the inductor component Lr can be reduced, and the circuit loss in the resonant load circuit can be reduced. And since the electric power VA which generate | occur | produces in the inductor component Lr can be made small, the
(第5の実施の形態) (Fifth embodiment)
この実施の形態は、放電灯7の点灯周波数をfs、コンパレータ23から出力されるパルス電圧の周波数をfc(>fs)としたとき、放電灯7の定格動作時の等価負荷抵抗を使用した共振負荷回路の出力電圧の周波数特性において、周波数fs成分における出力電圧Vsと周波数fc成分における出力電圧Vcとが、Vs>Vcとなるように設定し、さらに、定格負荷を使用した共振負荷回路のインピーダンスの、放電灯7の点灯周波数fsに対する偏角を、−10deg〜40degの間に設定した第6の実施の形態において、さらに、定格負荷を使用した共振負荷回路に発生する負荷電圧に含まれる放電灯7の点灯周波数fs成分の実効値VLrmsと、インバータ回路2の出力電圧に含まれる放電灯7の点灯周波数fs成分の実効値Virmsとが、略等しくなるように、インバータ回路2に印加する直流電源1からの直流電源電圧VDCを設定することを条件としたものである。
In this embodiment, when the lighting frequency of the
図5に示す回路構成の放電灯点灯装置において、例えば、放電灯7の点灯周波数fs=20kHz、パルス電圧の周波数fc=200kHz、三角波信号源22からの三角波信号に対する正弦波電圧源21から発生する正弦波電圧の変調度を0.9、放電灯7の定格電流を0.37A、ランプ電圧を113Vとし、直流電源1からの直流電源電圧VDCについて、第1のキャパシタ5、インダクタ6、放電灯7及び第2のキャパシタ8からなる共振負荷回路のインピーダンス偏角を0degに設定し、直流電源電圧VDCをパラメータとして、各直流電源電圧VDCに対するインダクタ成分Lrに発生する電力VAを求めたところ、図18に示す結果が得られた。
In the discharge lamp lighting device having the circuit configuration shown in FIG. 5, for example, the lighting frequency fs = 20 kHz of the
この図18のグラフは、直流電源電圧VDCを高くするほどインダクタ成分Lrに発生する電力VAが低下することを示しており、直流電源電圧VDCを高くするほど使用するインダクタ6を小形化できることを示している。
The graph of FIG. 18 shows that the power VA generated in the inductor component Lr decreases as the DC power supply voltage VDC increases, and that the
インバータ回路2から共振負荷回路に供給される出力電圧はパルス幅変調波形であり、この波形には正弦波電圧の周波数成分とパルス電圧の周波数成分が含まれている。そして、振幅1の三角波信号を振幅0.9の正弦波電圧で変調しているので、インバータ回路2からの出力電圧の変調度も0.9である。すなわち、インバータ回路2からの出力電圧は図19に示すような電圧波形となる。
The output voltage supplied from the
ここに含まれる変調信号成分は、Virms=VDC/(2√2)・α、として表わすことができる。ここで、Virmsは、インバータ回路2の出力電圧に含まれる放電灯7の点灯周波数fs成分の実効値であり、αは変調度である。
The modulation signal component included here can be expressed as: Virms = VDC / (2√2) · α. Here, Virms is an effective value of the lighting frequency fs component of the
この実効値Virmsを、定格負荷を使用した共振負荷回路に発生する負荷電圧に含まれる放電灯7の点灯周波数fs成分の実効値VLrmsと略等しくなるように設定することで、直流電源電圧VDCを高く設定することが可能になる。すなわち、実効値VLrmsはランプ電圧に相当するので、上記した例ではVLrms=113Vとなる。α=0.9となっているので、直流電源電圧VDCは上記式から、355Vとなる。この電圧値は設定できる直流電源電圧VDCの略上限値になっている。なお、直流電源電圧VDCを355Vよりも高くすると、必要なインダクタ成分Lrやキャパシタ成分Cfの設定が不可能になる。
By setting the effective value Virms to be substantially equal to the effective value VLrms of the lighting frequency fs component of the
このように、直流電源電圧VDCを高く設定することができ、これにより、インダクタ成分Lrに発生する電力VAを小さくでき、共振負荷回路における回路損失を低減できる。また、インダクタ成分Lrに発生する電力VAを小さくできるので、使用するインダクタ6も小型化できる。
In this way, the DC power supply voltage VDC can be set high, whereby the power VA generated in the inductor component Lr can be reduced and the circuit loss in the resonant load circuit can be reduced. In addition, since the electric power VA generated in the inductor component Lr can be reduced, the
(第6の実施の形態) (Sixth embodiment)
この実施の形態は前述した各実施の形態の放電灯点灯装置を備えた照明器具について述べる。 This embodiment describes the lighting fixture provided with the discharge lamp lighting device of each embodiment mentioned above.
図20は照明器具100を示し、この照明器具100は、照明器具本体101のソケット102に放電灯103を取付け、内部に前述した各実施の形態のいずれかの放電灯点灯装置を放電灯点灯装置104として組み込み、この放電灯点灯装置104によって放電灯103を点灯するようになっている。
FIG. 20 shows a
このようにして、前述した各実施の形態の放電灯点灯装置を備えた照明器具が実現できる。すなわち電力変換効率の向上を図ることができる照明器具が実現できる。また、フィードバック制御する放電灯点灯装置を使用した場合は、さらに、インダクタ6を小さくしても放電灯を安定に点灯維持することができる照明器具が実現できる。
Thus, the lighting fixture provided with the discharge lamp lighting device of each embodiment mentioned above is realizable. That is, the lighting fixture which can aim at the improvement of power conversion efficiency is realizable. Further, when a discharge lamp lighting device that performs feedback control is used, it is possible to realize a lighting fixture that can stably keep the discharge lamp lit even if the
また、周波数fs成分における出力電圧Vsと周波数fc成分における出力電圧Vcとが、Vs>Vcとなるように設定した放電灯点灯装置を使用した場合は、出力電圧の制御幅を充分に確保できる照明器具が実現できる。さらに、共振負荷回路のインピーダンスの、放電灯の点灯周波数fsに対する偏角を−10deg〜40degの間に設定することで、さらに、共振負荷回路に発生する負荷電圧に含まれる放電灯の点灯周波数fs成分の実効値VLrmsとインバータ回路2の出力電圧に含まれる放電灯の点灯周波数fs成分の実効値Virmsとが略等しくなるように直流電源電圧を設定することで、回路損失を低減でき、インダクタを小型化できる照明器具が実現できる。
In addition, when a discharge lamp lighting device in which the output voltage Vs in the frequency fs component and the output voltage Vc in the frequency fc component are set to satisfy Vs> Vc is used, the illumination that can sufficiently secure the control range of the output voltage An instrument can be realized. Further, by setting the declination angle of the impedance of the resonant load circuit with respect to the discharge frequency fs of the discharge lamp to be between -10 deg to 40 deg, the discharge lamp lighting frequency fs included in the load voltage generated in the resonant load circuit. By setting the DC power supply voltage so that the effective value VLrms of the component and the effective value Virms of the lighting frequency fs component of the discharge lamp included in the output voltage of the
1…直流電源、2…高周波インバータ回路、3,4…MOS型FET、6…インダクタ、7…放電灯、8…第2のキャパシタ、13…CPU、18…メモリ、21…正弦波電圧源、22…三角波信号源、23…コンパレータ。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
インバータ回路から高周波電圧が供給され、インダクタ、キャパシタおよび所定の点灯周波数で点灯される放電灯を備えた共振負荷回路と;
放電灯の点灯サイクルよりも短い周期で前記スイッチ素子をオン、オフ駆動するパルス電圧を連続的に生成し、このパルス電圧のオン幅を前記点灯サイクルに対応した正弦波電圧の波形変化に応じてパルス幅変調し、前記インバータ回路から前記放電灯に略正弦波状の電流を供給する制御を行う制御回路と;を備え、
前記制御回路は、点灯サイクルがfsであるときパルス電圧の周波数fcを1.5fs〜2.5fsの範囲としたことを特徴とする放電灯点灯装置。 An inverter circuit that controls on and off of the switch element to convert a DC power supply voltage into a high-frequency voltage;
A resonant load circuit including a discharge lamp that is supplied with a high-frequency voltage from an inverter circuit and is lit at a predetermined lighting frequency;
A pulse voltage for continuously turning on and off the switch element is generated at a cycle shorter than the lighting cycle of the discharge lamp, and the ON width of the pulse voltage is changed according to the waveform change of the sine wave voltage corresponding to the lighting cycle. A control circuit that performs pulse width modulation and performs control for supplying a substantially sinusoidal current from the inverter circuit to the discharge lamp;
When the lighting cycle is fs, the control circuit sets the frequency fc of the pulse voltage to a range of 1.5 fs to 2.5 fs.
nπ/2≦θ<(2n+1)π/4の範囲の期間のパルス電圧の平均値と、(2n+1)π/4<θ≦(n+1)π/2の範囲の期間のパルス電圧の平均値との和が略0となるように、周期的に位相差を変更するものであることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。(nは整数) The control circuit performs pulse width modulation of a pulse voltage by comparing a triangular wave voltage waveform and a sine wave voltage waveform, and sets a phase difference θ between the triangular wave voltage and the sine wave voltage to nπ / 2 ≦ θ ≦ (n + 1). ) Π / 2,
The average value of the pulse voltage in the range of nπ / 2 ≦ θ <(2n + 1) π / 4, and the average value of the pulse voltage in the range of (2n + 1) π / 4 <θ ≦ (n + 1) π / 2 The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the phase difference is periodically changed so that the sum of the two becomes substantially zero. (N is an integer)
照明器具本体に配設された放電灯を店頭する請求項1〜3のいずれか1記載の放電灯点灯装置と;
を具備したことを特徴とする照明装置。 A lighting fixture body;
The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein a discharge lamp disposed in the luminaire body is over-stored;
An illumination device comprising:
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