JP2007134238A - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Yasunori Otsuka
保紀 大塚
Takashi Osawa
孝 大澤
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably light a discharge lamp by suppressing going out of the discharge lamp due to the stoppage of arc discharge which is generated in many cases when the polarity of a current flowing in the discharge lamp is reversed. <P>SOLUTION: In on-off control of switching elements 14, 15 to generate a flyback voltage impressed on the discharge lamp 18 in secondary windings S1, S2 connected in series by switching the primary windings P1, P2 of transformers 12, 13, a control means 20 detects the discharge lamp current of the discharge lamp 18 by a current detecting resistance 20a, and controls the switching elements 14, 15 so as to set them from on to off by switching control signals Sa, Sb, timely when the polarity of the discharge current is reversed and the current becomes zero or almost zero. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、フライバック電圧を発生する2個のトランスの2次側出力を直列に接続した2次側出力電圧をイグナイタトランス等のコイルとコンデンサ等の共振要素を介在させて放電灯に印加し、放電灯を点灯する放電灯点灯装置に関するものである。   In the present invention, a secondary output voltage obtained by connecting the secondary outputs of two transformers generating flyback voltages in series is applied to a discharge lamp via a coil such as an igniter transformer and a resonant element such as a capacitor. The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp.

従来の放電灯点灯装置として例えば以下のものがある。
従来例1は冷陰極放電管を高周波で点灯するために、1個のプッシュプル形DC/AC変換コンバータトランスの電源入力端子に逆流を阻止するダイオードを配置し、スイッチング素子がオフするときのフライバック電流を電源に戻さず、トランスの2次巻線に発生する昇圧されたフライバック電圧を冷陰極放電管に印加することで冷陰極放電管の点灯に十分な電圧を得て、当冷陰極放電管を点灯している(例えば、特許文献1参照)。
Examples of conventional discharge lamp lighting devices include the following.
In Conventional Example 1, in order to light a cold cathode discharge tube at a high frequency, a diode that prevents backflow is arranged at the power input terminal of one push-pull DC / AC converter transformer, and the fly when the switching element is turned off is arranged. A voltage sufficient for lighting the cold cathode discharge tube is obtained by applying the boosted flyback voltage generated in the secondary winding of the transformer to the cold cathode discharge tube without returning the back current to the power source. The discharge tube is turned on (see, for example, Patent Document 1).

また、従来例2は放電灯を点灯するために、フライバック電圧を発生するトランスを放電灯に接続し、そのフライバック電圧によって放電灯の電極間を絶縁破壊している(例えば、特許文献2参照)。   Further, in the conventional example 2, in order to light a discharge lamp, a transformer that generates a flyback voltage is connected to the discharge lamp, and the electrodes of the discharge lamp are broken down by the flyback voltage (for example, Patent Document 2). reference).

上記の他、放電灯の点灯に関連する従来技術として下記の特許文献3乃至特許文献9がある。   In addition to the above, there are the following Patent Documents 3 to 9 as conventional techniques related to lighting of the discharge lamp.

特開2000−133484号公報JP 2000-133484 A 特開2005−50701号公報JP 2005-50701 A 特開平10−162974号公報JP-A-10-162974 特開平10−321393号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-321393 特開2000−340383号公報JP 2000-340383 A 特開2002−117995号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-117995 特開2003−100476号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-1000047 特開2003−264095号公報JP 2003-264095 A 特開2005−004972号公報JP-A-2005-004972

従来の放電灯点灯装置は以上のように構成されているので、アーク放電による発光を利用する放電灯においては、アーク・電極の温度および発光輝点を均一にしてガラス球に加わるストレスを緩和し、電極が均等に消耗するように電流の極性を交互に切り換えて交流点灯することが多い。
例えば高輝度放電灯(HIDランプ)用の放電灯点灯装置のように、点灯を開始する時に、先ず放電灯の両電極間をイグナイタの高電圧パルスによって絶縁破壊させてから電流を通電し、アーク放電を形成してからアーク放電によって発光させる放電灯点灯装置においては、高電圧発生用パルストランスであるイグナイタのインダクタンス(L)成分と、このインダクタンス(L)成分を打ち消し、力率を改善するコンデンサ(C)とによる共振動作を伴った特定の周波数を含んだ電流が放電灯に流れ、トランス(フライバックトランス)に電流を流すスイッチング素子のオフタイミングが、放電灯に流れる電流の極性が反転し、通電電流が「ゼロ」となるポイントと同じになるとは限らないことにより、放電灯に流れる電流の極性反転時にアーク放電が途絶え、立ち消えに至る可能性がある。
Since the conventional discharge lamp lighting device is configured as described above, in the discharge lamp using light emission by arc discharge, the stress applied to the glass bulb is alleviated by making the temperature of the arc / electrode uniform and the emission bright spot. In many cases, alternating current lighting is performed by alternately switching the polarity of the current so that the electrodes are consumed evenly.
For example, as in a discharge lamp lighting device for a high-intensity discharge lamp (HID lamp), when lighting is started, first, between the electrodes of the discharge lamp, a high voltage pulse of an igniter is used to cause dielectric breakdown, and then an electric current is applied. In a discharge lamp lighting device that emits light by arc discharge after forming a discharge, an inductance (L) component of an igniter that is a pulse transformer for generating a high voltage, and a capacitor that cancels this inductance (L) component and improves the power factor (C) A current including a specific frequency accompanied by a resonance operation flows to the discharge lamp, and the off timing of the switching element that flows the current to the transformer (flyback transformer) reverses the polarity of the current flowing to the discharge lamp. When the polarity of the current flowing through the discharge lamp is reversed, the energizing current is not necessarily the same as the point where the current becomes zero. Interrupted is over arc discharge, which can lead to extinction.

上記に対し、従来例1は点灯電力の小さな冷陰極放電管の点灯を対象とした技術であり、放電灯に流れる電流の位相とスイッチング素子の動作タイミングについては考慮されてなく、アーク放電の途絶えによる立ち消えを防止し、放電灯を安定に点灯させるために必要となる適切な電圧印加タイミングについては工夫されていない。
また、従来例2は、フライバック電圧によって放電灯の電極間を絶縁破壊するが、多くの高輝度放電灯(HIDランプ)の絶縁破壊電圧は高く、トランスのフライバック電圧だけでブレークダウンさせることは困難であり、このような場合にはトランスと放電灯との間に高電圧を発生するイグナイタの接続が必須となり、この場合には前記同様、放電灯に流れる電流の極性反転時にアーク放電が途絶え、立ち消えに至る可能性が生ずることとなるが、この従来例2はイグナイタを不要とした構成のため、イグナイタ接続時の前記立ち消えを防止して放電灯を安定に点灯させるために必要となる適切な電圧印加タイミングについては工夫されていない。
On the other hand, Conventional Example 1 is a technique for lighting a cold cathode discharge tube with a small lighting power, and does not consider the phase of the current flowing through the discharge lamp and the operation timing of the switching element, and the arc discharge is interrupted. The proper voltage application timing necessary for preventing the lamp from disappearing and stably lighting the discharge lamp is not devised.
In the conventional example 2, the dielectric breakdown between the electrodes of the discharge lamp is caused by the flyback voltage. However, the dielectric breakdown voltage of many high-intensity discharge lamps (HID lamps) is high, and the breakdown is caused only by the flyback voltage of the transformer. In such a case, it is essential to connect an igniter that generates a high voltage between the transformer and the discharge lamp. In this case, as described above, arc discharge occurs when the polarity of the current flowing through the discharge lamp is reversed. However, since the conventional example 2 has a configuration in which the igniter is not required, the conventional example 2 is necessary for preventing the above-described disappearance when the igniter is connected and lighting the discharge lamp stably. Appropriate voltage application timing is not devised.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、放電灯に流れる電流の極性反転時にアーク放電が途絶えることによる放電灯の立ち消えを抑制し、またはアーク放電が途絶えた場合にも、直ちに再度ブレークダウンさせてアーク放電を継続させ、放電灯を安定に点灯させるようにした放電灯点灯装置を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and suppresses the extinction of the discharge lamp due to the arc discharge being interrupted when the polarity of the current flowing in the discharge lamp is reversed, or even when the arc discharge is interrupted. An object of the present invention is to obtain a discharge lamp lighting device that is immediately broken down again to continue arc discharge so that the discharge lamp can be lit stably.

この発明に係る放電灯点灯装置は、1次巻線の一端を直流電源に接続した2個のトランスの1次巻線と各々直列に接続し、直流電源からの電源供給を各々独立してオンオフする2個のスイッチング素子と、2個のトランスの2次巻線と直列に接続された高電圧パルスを発生するイグナイタとを備え、このイグナイタに接続されたコンデンサを介して2次巻線の出力電圧を放電灯に印加し、放電灯に流れる電流の極性が反転し、負から正となるタイミングで前記2個のスイッチング素子の一方をオンからオフに制御し、正から負となるタイミングで他方のスイッチング素子をオンからオフに制御する制御手段を備えたものである。   In the discharge lamp lighting device according to the present invention, one end of the primary winding is connected in series with the primary windings of two transformers connected to the DC power supply, and the power supply from the DC power supply is independently turned on and off. And an igniter for generating a high voltage pulse connected in series with the secondary windings of the two transformers, and the output of the secondary winding through a capacitor connected to the igniter. A voltage is applied to the discharge lamp, the polarity of the current flowing in the discharge lamp is reversed, and one of the two switching elements is controlled from on to off at a timing from negative to positive, and the other at a timing from positive to negative. Control means for controlling the switching element from on to off is provided.

この発明によれば、放電灯に流れる電流の極性が反転し、負から正となるタイミングで前記2個のスイッチング素子の一方をオンからオフに制御し、正から負となるタイミングで他方のスイッチング素子をオンからオフに制御する制御手段を備えた構成としたので、トランスの2次巻線側に高いフライバック電圧が発生するとともに、この高いフライバック電圧が放電灯電流ゼロ(放電灯電流が負から正、正から負)になるタイミングで放電灯に印加されるので、アーク放電が途絶え、放電灯が立ち消えに至る可能性を抑制し、または、放電灯が立ち消えに至ったときであっても再び放電灯の電極間をブレークダウンさせ、アーク放電を継続することができ、放電灯を安定に点灯させることができる。   According to the present invention, the polarity of the current flowing through the discharge lamp is reversed, and one of the two switching elements is controlled from on to off at a timing from negative to positive, and the other switching is performed at a timing from positive to negative. Since the control means for controlling the element from on to off is provided, a high flyback voltage is generated on the secondary winding side of the transformer, and this high flyback voltage is zero in the discharge lamp current (the discharge lamp current is It is applied to the discharge lamp at the timing of going from negative to positive and from positive to negative), so it is possible to suppress the possibility that the arc discharge stops and the discharge lamp goes out, or when the discharge lamp goes out. In addition, it is possible to break down between the electrodes of the discharge lamp again and continue the arc discharge, and the discharge lamp can be lit stably.

以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の原理を説明するための構成図である。
図1において、直流電源1の負電位側はスイッチング素子(FET(電解効果トランジスタ))2のソース(S)に接続し、このスイッチング素子2のドレイン(D)はトランス3の1次巻線Poに接続する。このスイッチング素子2とトランス3の1次巻線Poとは直列接続を形成する。また、トランス3の1次巻線Poの他方の側は直流電源1の正電位側と接続する。
An embodiment of the present invention will be described below.
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a configuration diagram for explaining the principle of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, the negative potential side of the DC power source 1 is connected to the source (S) of a switching element (FET (electrolytic effect transistor)) 2, and the drain (D) of the switching element 2 is the primary winding Po of the transformer 3. Connect to. The switching element 2 and the primary winding Po of the transformer 3 form a series connection. The other side of the primary winding Po of the transformer 3 is connected to the positive potential side of the DC power supply 1.

スイッチング素子2のゲート(G)にはこのスイッチング素子2のドレイン(D)とソース(S)間の導通をオンオフする所要周波数のスイッチング制御信号Swが入力する。
また、トランス3の2次巻線Soの一端側にはイグナイタ4の一端が接続され、他端側にはコンデンサ5の一端が接続される。このイグナイタ4の他端およびコンデンサ5の他端間に例えば高輝度放電灯(HIDバルブ)等の放電灯6を接続する。
A switching control signal Sw having a required frequency for turning on / off the conduction between the drain (D) and the source (S) of the switching element 2 is input to the gate (G) of the switching element 2.
One end of the igniter 4 is connected to one end side of the secondary winding So of the transformer 3, and one end of the capacitor 5 is connected to the other end side. A discharge lamp 6 such as a high-intensity discharge lamp (HID bulb) is connected between the other end of the igniter 4 and the other end of the capacitor 5.

上記構成において、スイッチング素子2はゲート(G)に入力される所要周波数のスイッチング制御信号Swに従いオンオフし、トランス3の1次巻線Poに対する直流電源1からの電圧供給をオンオフする。
トランス3は上記スイッチング素子2のオン状態時に直流電源1からの電力エネルギを蓄積し、このスイッチング素子2がオン状態からオフ状態へ遷移するときに前記蓄積した電力エネルギに基づいたフライバック電圧をトランス3の2次巻線Soの両端に発生する。
イグナイタ4は高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスにより放電灯6の電極間をブレークダウン(絶縁破壊)して放電灯6を起動させる。このイグナイタ4はインダクタンス(L)成分を有している。
コンデンサ5はイグナイタ4のインダクタンス(L)成分を打ち消し、放電灯6に対する力率を改善するものであるが、イグナイタ4のインダクタンス(L)成分とコンデンサ5の容量(C)成分とで共振回路が形成され、共振周波数が存在することとなる。この共振周波数の存在により、トランス3の1次巻線Po側のスイッチング素子2によるオンオフのスイッチングタイミングの位相と、放電灯6に流れる電流の位相とは一致しないこととなる(後述)。
In the above configuration, the switching element 2 is turned on / off according to the switching control signal Sw having a required frequency input to the gate (G), and the voltage supply from the DC power source 1 to the primary winding Po of the transformer 3 is turned on / off.
The transformer 3 accumulates power energy from the DC power source 1 when the switching element 2 is in an on state, and when the switching element 2 transits from an on state to an off state, the transformer 3 applies a flyback voltage based on the accumulated power energy. 3 is generated at both ends of the secondary winding So.
The igniter 4 generates a high voltage pulse, and the high voltage pulse breaks down (dielectric breakdown) between the electrodes of the discharge lamp 6 to start the discharge lamp 6. The igniter 4 has an inductance (L) component.
The capacitor 5 cancels the inductance (L) component of the igniter 4 and improves the power factor with respect to the discharge lamp 6. However, the resonance circuit is composed of the inductance (L) component of the igniter 4 and the capacitance (C) component of the capacitor 5. Formed and there will be a resonant frequency. Due to the presence of this resonance frequency, the phase of the on / off switching timing by the switching element 2 on the primary winding Po side of the transformer 3 and the phase of the current flowing through the discharge lamp 6 do not coincide (described later).

次に、図1の動作について図2を用いて説明する。
図2はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の原理を説明するためのタイミング図であり、図2(a)はスイッチング制御信号Swによるスイッチング素子2のスイッチングタイミング図、図2(b)は放電灯6に流れる放電灯電流波形図である。
スイッチング素子2がそのゲート(G)に入力するスイッチング制御信号Swにより図2(a)に示すようなスイッチングタイミングでオン(ON)またはオフ(OFF)した場合、トランス3の1次巻線Poに対し直流電源1から電圧供給がオンオフされ、トランス3の2次巻線Soの両端にフライバック電圧が発生する。
Next, the operation of FIG. 1 will be described with reference to FIG.
FIG. 2 is a timing chart for explaining the principle of the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 (a) is a switching timing chart of the switching element 2 by the switching control signal Sw, and FIG. ) Is a waveform diagram of a discharge lamp current flowing through the discharge lamp 6.
When the switching element 2 is turned on (OFF) at the switching timing as shown in FIG. 2A by the switching control signal Sw input to the gate (G), the primary winding Po of the transformer 3 is turned on. On the other hand, the voltage supply from the DC power source 1 is turned on and off, and a flyback voltage is generated at both ends of the secondary winding So of the transformer 3.

一方、トランス3の2次巻線Soと直列に接続されたイグナイタ4は高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスはトランス3の2次巻線Soからの出力電圧に重畳し、この高電圧パルスにより放電灯6の電極間をブレークダウンして放電灯6を起動させる。放電灯6の起動後は、トランス3の2次巻線Soからの出力電圧がイグナイタ4およびコンデンサ5を介し放電灯6の両電極に印加されて定常点灯へ移行し、放電灯6には図2(b)に示す波形の放電灯電流が流れる。この図2(b)に示す定常点灯時の放電灯電流は、イグナイタ4のインダクタンス(L)成分とコンデンサ5の容量(C)成分とによる共振動作を伴った特定の周波数を含んだ電流となる。この共振動作により、電流の極性が反転し、放電灯6の電流がゼロとなる例えばタイミングTra,Trb,Trc等の各ポイントの位相はイグナイタ4のインダクタンス(L)成分とコンデンサ5の容量(C)成分とで定まる共振周波数に従った位相となる。また、図2(b)の放電灯6の電流がゼロとなるTrb,Trcの各タイミングポイントに示すように、図2(a)のスイッチング素子2のオンタイミングまたはオフタイミングとタイミングTrb,Trc間にはθraまたはθrbの位相差が生じており、Trb,Trcの各タイミングポイントの位相はスイッチング素子2のオンタイミングまたはオフタイミングの位相に対し遅れている。   On the other hand, the igniter 4 connected in series with the secondary winding So of the transformer 3 generates a high voltage pulse, and this high voltage pulse is superimposed on the output voltage from the secondary winding So of the transformer 3, and this high voltage The pulse between the electrodes of the discharge lamp 6 is broken down to start the discharge lamp 6. After the discharge lamp 6 is started up, the output voltage from the secondary winding So of the transformer 3 is applied to both electrodes of the discharge lamp 6 through the igniter 4 and the capacitor 5 to shift to steady lighting. A discharge lamp current having a waveform shown in 2 (b) flows. The discharge lamp current at the time of steady lighting shown in FIG. 2B is a current including a specific frequency accompanied by a resonance operation by the inductance (L) component of the igniter 4 and the capacitance (C) component of the capacitor 5. . Due to this resonance operation, the polarity of the current is reversed and the current of the discharge lamp 6 becomes zero. For example, the phase of each point such as the timings Tra, Trb, Trc and the like is the inductance (L) component of the igniter 4 and the capacitance (C ) Phase according to the resonance frequency determined by the component. Further, as shown at each timing point of Trb and Trc at which the current of the discharge lamp 6 becomes zero in FIG. 2B, between the ON timing or OFF timing of the switching element 2 in FIG. 2A and the timing Trb and Trc. Has a phase difference of θra or θrb, and the phase of each timing point of Trb and Trc is delayed with respect to the phase of the ON timing or the OFF timing of the switching element 2.

以上説明のように、図2(a)のスイッチング素子2のスイッチングタイミングの位相と、図2(b)の放電灯6の電流がゼロとなる位相とは上記共振動作のために一致しないこととなる。この位相不一致に起因して、イグナイタ4で発生した高電圧パルスによって放電灯6の電極間がブレークダウンしアーク放電へ至った直後であっても、放電灯6に流れる電流の極性が反転するときにはアーク放電が途絶え、立ち消えに至る可能性があるという弊害が生じる。この立ち消えに至る理由は以下の通りである。
前述のように、トランス3はスイッチング素子2のオン状態時に直流電源1からの電力エネルギを蓄積し、このスイッチング素子2がオン状態からオフ状態へ遷移するときに蓄積した電力エネルギに基づいたフライバック電圧をトランス3の2次巻線Sの両端に発生する。この場合、電力エネルギは定まっていることにより、スイッチング素子2がオン状態からオフ状態へ遷移するときに発生するフライバック電圧はトランス3の2次巻線So側に流れる放電灯電流との関係で異なり、放電灯電流が流れていないときが最も高いフライバック電圧となり、放電灯電流が大きくなるに連れて発生するフライバック電圧は低くなる。
As described above, the phase of the switching timing of the switching element 2 in FIG. 2A and the phase in which the current of the discharge lamp 6 in FIG. Become. Due to this phase mismatch, when the polarity of the current flowing through the discharge lamp 6 is reversed even immediately after the high voltage pulse generated in the igniter 4 breaks down between the electrodes of the discharge lamp 6 and the arc discharge is reached. There is a negative effect that the arc discharge may be interrupted and may disappear. The reason for this disappearance is as follows.
As described above, the transformer 3 stores the power energy from the DC power source 1 when the switching element 2 is in the on state, and the flyback based on the stored power energy when the switching element 2 transitions from the on state to the off state. A voltage is generated across the secondary winding S of the transformer 3. In this case, since the power energy is fixed, the flyback voltage generated when the switching element 2 transitions from the on state to the off state is related to the discharge lamp current flowing on the secondary winding So side of the transformer 3. In contrast, when the discharge lamp current is not flowing, the flyback voltage becomes the highest, and the flyback voltage generated as the discharge lamp current increases becomes lower.

従って、図2(a)および図2(b)のように、スイッチング素子2がオン状態からオフ状態へ遷移するときに放電灯電流が流れている状態下では発生するフライバック電圧は低くなる。
また、図2(b)に示す放電灯6の電流の極性が反転するタイミング(Tra等)においては前述のようにアーク放電が途絶え、立ち消えに至る可能性があるが、このような立ち消えに至った場合には、すかさず高いフライバック電圧を放電灯6へ印加し、再び放電灯6の電極間をブレークダウンさせ、アーク放電を継続させる必要がある。しかしながら、放電灯6の電流の極性が反転する上記Tra等のタイミングはスイッチング素子2がオン状態からオフ状態へ遷移するタイミングから外れているためにトランス3の2次巻線Sの両端のフライバック電圧は低く、アーク放電が途絶え、立ち消えに至った場合には再び放電灯6の電極間をブレークダウンさせることは困難となる。
Therefore, as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the flyback voltage generated is low when the discharge lamp current is flowing when the switching element 2 transitions from the on state to the off state.
Further, at the timing (Tra or the like) at which the polarity of the current of the discharge lamp 6 shown in FIG. 2B is reversed, the arc discharge may be interrupted and disappear as described above. In such a case, it is necessary to apply a high flyback voltage to the discharge lamp 6 quickly, break down the electrodes of the discharge lamp 6 again, and continue the arc discharge. However, since the timing of Tra and the like at which the polarity of the current of the discharge lamp 6 is reversed is out of the timing at which the switching element 2 transitions from the on state to the off state, the flybacks at both ends of the secondary winding S of the transformer 3 are performed. When the voltage is low and the arc discharge stops and goes out, it becomes difficult to break down the electrodes of the discharge lamp 6 again.

以上より、放電灯6の電流がゼロとなる位相に、スイッチング素子2がオン状態からオフ状態へスイッチするタイミングの位相を一致させれば、トランス3の2次巻線Soの両端には最も高いフライバック電圧が発生し、この高いフライバック電圧が放電灯6の電流がゼロとなるタイミングにおいて印加されることとなり、アーク放電が途絶え、立ち消えに至る可能性を抑制することが可能となる。
また、上記のように、放電灯6の電流がゼロとなる位相とスイッチング素子2がオン状態からオフ状態へスイッチするタイミングの位相とが完全に一致しなくても、放電灯6の電流がゼロとなるポイントを過ぎた直後にトランス3の2次巻線Soに高いフライバック電圧を発生するようにした場合にも、アーク放電が途絶え、立ち消えに至ったときであっても再び放電灯6の電極間をブレークダウンさせ、アーク放電の継続が可能となる。
From the above, if the phase of the timing at which the switching element 2 switches from the on state to the off state is matched with the phase at which the current of the discharge lamp 6 becomes zero, it is highest at both ends of the secondary winding So of the transformer 3. A flyback voltage is generated, and this high flyback voltage is applied at the timing when the current of the discharge lamp 6 becomes zero, so that it is possible to suppress the possibility that the arc discharge stops and goes out.
Further, as described above, even when the phase at which the current of the discharge lamp 6 becomes zero and the phase of the timing at which the switching element 2 switches from the on state to the off state do not completely match, the current of the discharge lamp 6 is zero. Even when a high flyback voltage is generated in the secondary winding So of the transformer 3 immediately after passing the point, the arc discharge stops and even when the discharge lamp 6 is extinguished again, Breaking down between the electrodes, it is possible to continue the arc discharge.

次に、本発明の基本構成について図3で説明する。
図3はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の基本構成図である。
この図3に示す構成は前述のように、フライバック電圧を発生するトランスとしてトランス12(T1)およびトランス13(T2)の2つを設け、これらトランス12およびトランス13に対応してスイッチング素子(FET)14およびスイッチング素子(FET)15の2つのスイッチング素子を設けている。これらスイッチング素子14およびスイッチング素子15とを制御手段19がスイッチング制御する。
上記トランス12、トランス13、スイッチング素子14およびスイッチング素子15の個々の基本機能(動作)については図1のトランス3、スイッチング素子2と同様である。
Next, the basic configuration of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a basic configuration diagram of the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
In the configuration shown in FIG. 3, as described above, two transformers 12 (T1) and 13 (T2) are provided as transformers for generating a flyback voltage, and switching elements ( FET) 14 and switching element (FET) 15 are provided. The control unit 19 performs switching control of the switching element 14 and the switching element 15.
The basic functions (operations) of the transformer 12, the transformer 13, the switching element 14, and the switching element 15 are the same as those of the transformer 3 and the switching element 2 in FIG.

また、図3中その他の、直流電源11、イグナイタ16、コンデンサ(C)17および放電灯18については図1の直流電源1、イグナイタ4、コンデンサ(C)5および放電灯6と同様であり、これら個々の説明は省略する。
この図3において、フライバック電圧を発生するトランスをトランス12およびトランス13の2つで構成することにより、トランス2次巻線側に発生するフライバック電圧をハイサイド電圧とローサイド電圧とが対称になった交流電圧とすることができる。
なお、図3中のトランス12およびトランス13の各巻線部分に付した「・」印は各巻線の巻き始め側を表す。
トランス12の1次巻線P1およびトランス13の1次巻線P2は並列に直流電源11へ接続し、互いに独立に動作させる。この直流電源11の正電位側にはこれら1次巻線P1,P2の巻き始め側と接続している。1次巻線P1の巻き終わり側はスイッチング素子14のドレイン(D)と接続し、1次巻線P2の巻き終わり側はスイッチング素子15のドレイン(D)と接続する。
Further, other DC power source 11, igniter 16, capacitor (C) 17 and discharge lamp 18 in FIG. 3 are the same as DC power source 1, igniter 4, capacitor (C) 5 and discharge lamp 6 in FIG. These individual descriptions are omitted.
In FIG. 3, the transformer that generates the flyback voltage is composed of the transformer 12 and the transformer 13, so that the flyback voltage generated on the transformer secondary winding side is symmetrical between the high-side voltage and the low-side voltage. The AC voltage can be reduced.
In FIG. 3, “·” marks attached to the winding portions of the transformer 12 and the transformer 13 indicate the winding start side of each winding.
The primary winding P1 of the transformer 12 and the primary winding P2 of the transformer 13 are connected in parallel to the DC power supply 11 and are operated independently of each other. The positive potential side of the DC power source 11 is connected to the winding start side of the primary windings P1 and P2. The winding end side of the primary winding P1 is connected to the drain (D) of the switching element 14, and the winding end side of the primary winding P2 is connected to the drain (D) of the switching element 15.

これらスイッチング素子14,15の各ソース(S)は直流電源11の負電位側と接続し、各ゲート(G)は制御手段19と接続され、この制御手段19からのスイッチング制御信号Sa,Sbが入力する。
また、トランス12の2次巻線S1およびトランス13の2次巻線S2はこれら双方の巻線の巻き方向を対称にして直列接続している。即ち、2次巻線S1の巻き終わり側と2次巻線S2の巻き終わり側とを接続し直列接続を形成する。この直列接続により、トランス12,13の各2次巻線S1,S2に発生する電圧の極性が正負対称となり、2次巻線S1の巻き始め側端と2次巻線S2の巻き始め側端との間に発生するフライバック電圧はハイサイド電圧とローサイド電圧とが対称になった交流電圧となる。これにより、直列接続した2次巻線S1および2次巻線S2側は放電灯18を交流点灯するフライバック電圧を発生することとなり、放電灯18のガラス球に加わるストレスを緩和し、電極が均等に消耗する等の利点を得ることが可能となる。
The sources (S) of the switching elements 14 and 15 are connected to the negative potential side of the DC power supply 11, and the gates (G) are connected to the control means 19. The switching control signals Sa and Sb from the control means 19 are input.
Further, the secondary winding S1 of the transformer 12 and the secondary winding S2 of the transformer 13 are connected in series with the winding directions of these two windings being symmetrical. That is, the winding end side of the secondary winding S1 and the winding end side of the secondary winding S2 are connected to form a series connection. By this series connection, the polarities of the voltages generated in the secondary windings S1 and S2 of the transformers 12 and 13 become symmetrical, and the winding start side end of the secondary winding S1 and the winding start side end of the secondary winding S2 The flyback voltage generated between the high side voltage and the low side voltage is an alternating voltage that is symmetric. As a result, the secondary winding S1 and the secondary winding S2 connected in series generate a flyback voltage for alternating-current lighting of the discharge lamp 18, and the stress applied to the glass bulb of the discharge lamp 18 is alleviated. It is possible to obtain advantages such as even consumption.

トランス12の2次巻線S1の巻き始め側はコンデンサ17の一端と接続し、トランス13の2次巻線S2の巻き始め側はイグナイタ16の一端と接続している。イグナイタ16の他端およびコンデンサ17の他端間に放電灯18を接続している点については図1と同様である。
制御手段19はスイッチング制御信号Sa,Sbを発生し、この信号Sa,Sbによりスイッチング素子14,15のゲート(G)を介しスイッチング制御する。このスイッチング制御信号Saとスイッチング制御信号Sbとは、スイッチング素子14,15を交互にオンオフする位相関係にしている。
また、この制御手段19はトランス12,13の2次巻線S1,S2側に流れる放電灯18の電流を検出し、この電流の極性が反転し、電流がゼロとなるタイミングの位相を検出する電流位相検出回路19aを備えている。
The winding start side of the secondary winding S1 of the transformer 12 is connected to one end of the capacitor 17, and the winding start side of the secondary winding S2 of the transformer 13 is connected to one end of the igniter 16. The point that the discharge lamp 18 is connected between the other end of the igniter 16 and the other end of the capacitor 17 is the same as in FIG.
The control means 19 generates switching control signals Sa and Sb, and performs switching control via the gates (G) of the switching elements 14 and 15 based on the signals Sa and Sb. The switching control signal Sa and the switching control signal Sb have a phase relationship for alternately turning on and off the switching elements 14 and 15.
Further, the control means 19 detects the current of the discharge lamp 18 flowing on the secondary windings S1, S2 side of the transformers 12, 13, and detects the phase of the timing when the polarity of the current is reversed and the current becomes zero. A current phase detection circuit 19a is provided.

次に、図3の動作について図4を用いて説明する。
図4はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の基本構成説明用のタイミング図であり、図4(a)はスイッチング制御信号Saによるスイッチング素子14のスイッチングタイミング図、図4(b)はスイッチング制御信号Sbによるスイッチング素子15のスイッチングタイミング図、図4(c)は放電灯18に流れる放電灯電流波形図である。
スイッチング素子14のスイッチングにより直流電源11からの電圧供給をオンオフし、トランス12の2次巻線S1の両端にフライバック電圧を発生する動作、および、スイッチング素子15のスイッチングにより直流電源11からの電圧供給をオンオフし、トランス13の2次巻線S2の両端にフライバック電圧を発生する動作のそれぞれについては図1で説明したスイッチング素子2とトランス3とによる動作と同様である。
Next, the operation of FIG. 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 4 is a timing diagram for explaining the basic configuration of the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 4 (a) is a switching timing diagram of the switching element 14 by the switching control signal Sa, and FIG. 4 (b). Is a switching timing diagram of the switching element 15 by the switching control signal Sb, and FIG. 4C is a waveform diagram of a discharge lamp current flowing through the discharge lamp.
The operation of turning on and off the voltage supply from the DC power supply 11 by switching of the switching element 14 to generate a flyback voltage at both ends of the secondary winding S1 of the transformer 12 and the voltage from the DC power supply 11 by switching of the switching element 15 Each operation of turning on and off the supply and generating a flyback voltage at both ends of the secondary winding S2 of the transformer 13 is the same as the operation by the switching element 2 and the transformer 3 described in FIG.

上記スイッチング素子14のスイッチングおよびスイッチング素子15のスイッチングは、制御手段19が発生し、スイッチング素子14,15それぞれのゲート(G)へ送出するスイッチング制御信号Sa,Sbにより行われる。このスイッチング制御信号Saとスイッチング制御信号Sbとは、図4(a)、図4(b)に示すようにスイッチング素子14,15それぞれを交互オン(ON)またはオフ(OFF)する位相関係にしている。
この位相関係により、スイッチング素子14,15それぞれがオン状態からオフ状態へ遷移するときに、トランス12の2次巻線S1とトランス13の2次巻線S2とには交互にフライバック電圧を発生する。また、前述のように、トランス12,13の各2次巻線S1,S2に発生する電圧の極性は正負対称となるように2次巻線S1,S2を直列接続しているので、この直列接続された2次巻線S1の巻き始め端と2次巻線S2の巻き始め端との間に発生するフライバック電圧はハイサイド電圧とローサイド電圧とが対称になった交流電圧となる。
The switching of the switching element 14 and the switching of the switching element 15 are performed by switching control signals Sa and Sb generated by the control means 19 and sent to the gates (G) of the switching elements 14 and 15, respectively. The switching control signal Sa and the switching control signal Sb have a phase relationship in which the switching elements 14 and 15 are alternately turned on (OFF) or turned off (OFF) as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Yes.
Due to this phase relationship, flyback voltages are alternately generated in the secondary winding S1 of the transformer 12 and the secondary winding S2 of the transformer 13 when each of the switching elements 14 and 15 transitions from the on state to the off state. To do. Further, as described above, since the secondary windings S1 and S2 are connected in series so that the polarities of the voltages generated in the secondary windings S1 and S2 of the transformers 12 and 13 are symmetric with respect to positive and negative, this series The flyback voltage generated between the winding start end of the connected secondary winding S1 and the winding start end of the secondary winding S2 is an AC voltage in which the high side voltage and the low side voltage are symmetric.

一方、トランス13の2次巻線S2と直列に接続されたイグナイタ16は高電圧パルスを発生し、この高電圧パルスは直列接続された2次巻線S1,S2からの出力電圧に重畳し、この高電圧パルスにより放電灯18の電極間をブレークダウンして放電灯18を起動させる。放電灯18の起動後は、直列接続された2次巻線S1,S2からの出力電圧がイグナイタ16およびコンデンサ17を介し放電灯18の両電極に印加されて定常点灯へ移行し、放電灯18には図4(c)に示す波形の放電灯電流が流れる。この図4(c)に示す定常点灯時の放電灯電流は、図1の説明と同様に、イグナイタ16のインダクタンス(L)成分とコンデンサ17の容量(C)成分とによる共振動作を伴った特定の周波数を含んだ電流となる。
制御手段19は内蔵の電流位相検出回路19aにより図4(c)に示す放電灯電流を検出し、この放電灯電流の極性が正から負または負から正へ反転し、電流がゼロとなるタイミングを検出する。
On the other hand, the igniter 16 connected in series with the secondary winding S2 of the transformer 13 generates a high voltage pulse, and this high voltage pulse is superimposed on the output voltage from the secondary windings S1 and S2 connected in series, The high voltage pulse breaks down the electrodes of the discharge lamp 18 to start the discharge lamp 18. After the discharge lamp 18 is started, the output voltage from the secondary windings S1 and S2 connected in series is applied to both electrodes of the discharge lamp 18 via the igniter 16 and the capacitor 17 to shift to steady lighting. The discharge lamp current having the waveform shown in FIG. The discharge lamp current at the time of steady lighting shown in FIG. 4C is specified with resonance operation by the inductance (L) component of the igniter 16 and the capacitance (C) component of the capacitor 17 as in the description of FIG. The current includes the frequency of.
The control means 19 detects the discharge lamp current shown in FIG. 4C by the built-in current phase detection circuit 19a, and the polarity of the discharge lamp current is reversed from positive to negative or from negative to positive, and the current becomes zero. Is detected.

制御手段19は図4(a)乃至図4(c)に示すように、上記検出した放電灯電流が極性反転し、電流がゼロとなるタイミングに合せてスイッチング素子14およびスイッチング素子15それぞれを交互にオンからオフに設定する。または、制御手段19は放電灯電流がゼロとなるポイントを過ぎた直後のタイミングに合せてスイッチング素子14およびスイッチング素子15それぞれを交互にオンからオフに設定する。
これにより、放電灯18の電流がゼロとなる位相と、スイッチング素子14,15それぞれがオン状態からオフ状態へスイッチするタイミングの位相とが一致し、トランス12,13の各2次巻線S1,S2には最も高いフライバック電圧が発生し、この高いフライバック電圧が放電灯18の電流がゼロとなるタイミングにおいて印加されることとなり、アーク放電が途絶え、立ち消えに至る可能性が抑制される。
As shown in FIGS. 4A to 4C, the control means 19 alternately switches the switching element 14 and the switching element 15 in accordance with the timing when the detected discharge lamp current is inverted in polarity and the current becomes zero. Set from on to off. Alternatively, the control unit 19 alternately sets the switching element 14 and the switching element 15 from on to off in accordance with the timing immediately after the point at which the discharge lamp current becomes zero.
As a result, the phase at which the current of the discharge lamp 18 becomes zero coincides with the phase of the timing at which the switching elements 14 and 15 are switched from the on state to the off state, and the secondary windings S1 and S1 of the transformers 12 and 13 are matched. The highest flyback voltage is generated in S2, and this high flyback voltage is applied at the timing when the current of the discharge lamp 18 becomes zero, so that the possibility that the arc discharge stops and disappears is suppressed.

また、放電灯18の電流がゼロとなる位相とスイッチング素子14,15それぞれがオン状態からオフ状態へスイッチするタイミングの位相とが完全に一致しない場合にも、放電灯18の電流がゼロとなるポイントを過ぎた直後にトランス12,13の各2次巻線S1,S2に高いフライバック電圧を発生し印加されるので、アーク放電が途絶え、立ち消えに至ったときであっても再び放電灯18の電極間をブレークダウンさせ、アーク放電が継続される。
一般的に、1度途絶えたアーク放電を復活するブレークダウン電圧は、時間の経過に従って高くなるため、アーク放電が途絶えた直後にできるだけ短時間内に電圧を印加する方がより低い電圧でブレークダウンが発生し、放電灯18への電流の通電を再開できるので、上記のように放電灯18の電流がゼロとなるポイントを過ぎた直後に高いフライバック電圧を発生し放電灯18へ印加することにより、好ましいアーク放電の継続ができることとなる。
The current of the discharge lamp 18 also becomes zero when the phase at which the current of the discharge lamp 18 becomes zero and the phase of the timing at which the switching elements 14 and 15 each switch from the on state to the off state do not completely match. Immediately after passing the point, a high flyback voltage is generated and applied to each of the secondary windings S1, S2 of the transformers 12, 13, so that even when the arc discharge is interrupted and goes out, the discharge lamp 18 again. Breaking down between the electrodes, arc discharge is continued.
In general, the breakdown voltage that restores the arc discharge once stopped increases with the passage of time, so it is better to apply the voltage within the shortest possible time immediately after the arc discharge stops. And the current supply to the discharge lamp 18 can be resumed, so that a high flyback voltage is generated and applied to the discharge lamp 18 immediately after the point where the current of the discharge lamp 18 becomes zero as described above. Therefore, preferable arc discharge can be continued.

次に、前記図3の基本構成に基づいた具体的構成例について図5で説明する。
図5はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の構成図である。なお、図3と同一のものについては同一符号を付してある。
この図5に示す構成は図3の制御手段19の構成を具体化して制御手段20としたものである。この制御手段20以外のその他の構成要素については図3と同様であり、これら図3と同一符号を付したものについての個々の説明は省略する。
制御手段20は電流検出抵抗20a、バッファ回路20b、反転回路20c、制御回路20dおよび制御回路20eとで構成される。
この制御手段20の構成において、電流検出抵抗20aはトランス13の2次巻線S2の巻き始め端と接地間に接続し、定常点灯時の放電灯18に流れる電流をこの電流検出抵抗20aにおける電圧降下として検出する。
Next, a specific configuration example based on the basic configuration of FIG. 3 will be described with reference to FIG.
FIG. 5 is a block diagram of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same thing as FIG.
The configuration shown in FIG. 5 embodies the configuration of the control means 19 of FIG. Other structural elements other than the control means 20 are the same as those in FIG. 3, and individual descriptions of those given the same reference numerals as those in FIG. 3 are omitted.
The control means 20 includes a current detection resistor 20a, a buffer circuit 20b, an inverting circuit 20c, a control circuit 20d, and a control circuit 20e.
In the configuration of the control means 20, the current detection resistor 20a is connected between the winding start end of the secondary winding S2 of the transformer 13 and the ground, and the current flowing through the discharge lamp 18 during steady lighting is a voltage at the current detection resistor 20a. Detect as a descent.

バッファ回路20bは電流検出抵抗20aで検出した放電灯18の電流に相当する電圧信号を増幅し矩形波の信号にして出力する。
反転回路20cはバッファ回路20bの出力を位相反転した矩形波信号を出力する。
制御回路20dは反転回路20cからの矩形波信号をもとにスイッチング素子14に対するスイッチング制御信号Saを生成する。このスイッチング制御信号Saはスイッチングのオン・デューティファクタを可変にした信号にする。このため、この制御回路20dはパルス幅を可変設定可能な単安定マルチバイブレータ(図示せず)を備えている。
制御回路20eはバッファ回路20bからの矩形波信号をもとにスイッチング素子15に対するスイッチング制御信号Sbを生成する。このスイッチング制御信号Sbについてもスイッチング制御信号Saと同様にスイッチングのオン・デューティファクタを可変にした信号である。このため、この制御回路20eについてもパルス幅を可変設定可能な単安定マルチバイブレータ(図示せず)を備えている。
The buffer circuit 20b amplifies a voltage signal corresponding to the current of the discharge lamp 18 detected by the current detection resistor 20a, and outputs it as a rectangular wave signal.
The inverting circuit 20c outputs a rectangular wave signal obtained by inverting the phase of the output of the buffer circuit 20b.
The control circuit 20d generates a switching control signal Sa for the switching element 14 based on the rectangular wave signal from the inverting circuit 20c. The switching control signal Sa is a signal in which the on-duty factor of switching is made variable. For this reason, the control circuit 20d includes a monostable multivibrator (not shown) capable of variably setting the pulse width.
The control circuit 20e generates a switching control signal Sb for the switching element 15 based on the rectangular wave signal from the buffer circuit 20b. The switching control signal Sb is also a signal in which the switching on-duty factor is made variable in the same manner as the switching control signal Sa. For this reason, the control circuit 20e is also provided with a monostable multivibrator (not shown) capable of variably setting the pulse width.

次に、図5の動作について制御手段20の動作を中心に説明する。なお、この制御手段20の動作を除く図3と重複する動作についての説明は省略する。
放電灯18がブレークダウンし、定常点灯へ移行した後の放電灯18に流れる電流は電流検出抵抗20aの両端の電圧降下として検出され、この放電灯電流に相当する電圧信号がバッファ回路20bへ入力する。この電圧信号はイグナイタ16のインダクタンス(L)成分とコンデンサ17の容量(C)成分とによる共振周波数の影響を受けた放電灯電流に相当する。
上記電圧信号はバッファ回路20bにおいて増幅し矩形波信号に波形整形され、反転回路20cおよび制御回路20eへ分岐して送出される。
反転回路20cはバッファ回路20bからの矩形波信号を位相反転し、この位相反転した矩形波信号を制御回路20dへ送出する。
Next, the operation of FIG. 5 will be described focusing on the operation of the control means 20. A description of the same operations as those in FIG. 3 except for the operation of the control means 20 will be omitted.
The current flowing through the discharge lamp 18 after the discharge lamp 18 breaks down and shifts to steady lighting is detected as a voltage drop across the current detection resistor 20a, and a voltage signal corresponding to this discharge lamp current is input to the buffer circuit 20b. To do. This voltage signal corresponds to the discharge lamp current affected by the resonance frequency due to the inductance (L) component of the igniter 16 and the capacitance (C) component of the capacitor 17.
The voltage signal is amplified in the buffer circuit 20b, shaped into a rectangular wave signal, branched and sent to the inverting circuit 20c and the control circuit 20e.
The inverting circuit 20c inverts the phase of the rectangular wave signal from the buffer circuit 20b and sends the phase-inverted rectangular wave signal to the control circuit 20d.

この制御回路20dは1つの機能として、反転回路20cより送出された矩形波信号の立ち上がりまたは立ち下がりを、放電灯18に流れる電流の極性が反転し、電流がゼロとなるタイミングとして検出する。ここで、矩形波信号の立ち上がりまたは立ち下がり部分はその立ち上がりまたは立ち下がりの時間がゼロではなく、僅かながらでも時間を要している。従って、立ち上がりまたは立ち下がりの検出タイミングにより電流がゼロに相当することとなる。
制御回路20dは上記検出した電流がゼロとなるタイミングに合せてスイッチング素子14をオンからオフに設定する。または、制御回路20dは放電灯電流がゼロとなるポイントを過ぎた直後の放電灯電流がゼロとなるタイミングに合せてスイッチング素子14をオンからオフに設定する。
This control circuit 20d detects, as one function, the rising or falling of the rectangular wave signal sent from the inverting circuit 20c as the timing when the polarity of the current flowing through the discharge lamp 18 is reversed and the current becomes zero. Here, the rising or falling portion of the rectangular wave signal has a time of rising or falling which is not zero but takes a little time. Therefore, the current corresponds to zero at the rising or falling detection timing.
The control circuit 20d sets the switching element 14 from on to off in accordance with the timing when the detected current becomes zero. Alternatively, the control circuit 20d sets the switching element 14 from on to off in accordance with the timing when the discharge lamp current becomes zero immediately after the point at which the discharge lamp current becomes zero.

また、制御回路20dは他の機能として、スイッチング制御信号Saのオン期間を表すオン・デューティファクタを設定する。このオン・デューティファクタの設定により放電灯18の点灯電力をパルス幅制御(PWM制御)し、この点灯電力を適正な電力に設定することができる。
上記オン・デューティファクタはPWM制御信号(図示せず)に従い内蔵の単安定マルチバイブレータにより設定する。
以上のように、制御回路20dからは、放電灯18の電流がゼロとなるタイミングに合せてスイッチング素子14をオンからオフに設定する一方、スイッチング素子14のオン期間を表すオン・デューティファクタが設定されたスイッチング制御信号Saが出力される。
Further, as another function, the control circuit 20d sets an on-duty factor that represents the on-period of the switching control signal Sa. By setting this on-duty factor, the lighting power of the discharge lamp 18 can be subjected to pulse width control (PWM control), and this lighting power can be set to an appropriate power.
The on-duty factor is set by a built-in monostable multivibrator according to a PWM control signal (not shown).
As described above, the control circuit 20d sets the switching element 14 from ON to OFF in accordance with the timing when the current of the discharge lamp 18 becomes zero, while setting an ON duty factor indicating the ON period of the switching element 14. The switched control signal Sa is output.

制御回路20eについても、バッファ回路20bから送出された矩形波信号を基に上記制御回路20dと同様に動作し、放電灯18の電流がゼロとなるタイミングに合せてスイッチング素子15をオンからオフに設定する一方、スイッチング素子15のオン期間を表すオン・デューティファクタが設定されたスイッチング制御信号Sbが出力される。
また、上述のように、制御回路20dへ入力する矩形波信号の位相は制御回路20eへ入力する矩形波信号の位相に対し反転しているので、制御回路20dが出力するスイッチング制御信号Saと、制御回路20eが出力するスイッチング制御信号Sbとはオンオフのタイミングが交互の関係の信号となる。
The control circuit 20e also operates in the same manner as the control circuit 20d based on the rectangular wave signal sent from the buffer circuit 20b, and switches the switching element 15 from on to off at the timing when the current of the discharge lamp 18 becomes zero. On the other hand, the switching control signal Sb in which the on-duty factor representing the on period of the switching element 15 is set is output.
Further, as described above, since the phase of the rectangular wave signal input to the control circuit 20d is inverted with respect to the phase of the rectangular wave signal input to the control circuit 20e, the switching control signal Sa output from the control circuit 20d; The switching control signal Sb output from the control circuit 20e is a signal having an alternating relationship of on / off timing.

次に、図5の制御手段20の詳細について図6で説明する。
図6はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の制御手段20の詳細構成図である。
なお、図5と同一のものについては同一符号を付して重複説明を省略する。
図6において、電流検出抵抗20a、コンデンサ201、抵抗202、反転回路203、反転回路204、コンデンサ205、反転回路206および抵抗207とで電流位相検出回路20fを形成している。この電流位相検出回路20fの出力端には2つの結合用コンデンサ208,209が設けられている。
また、制御回路20dはトランジスタ210、抵抗212、コンデンサ214および比較器(コンパレータ)216とで形成した単安定マルチバイブレータを備え、制御回路20eはトランジスタ211、抵抗213、コンデンサ215および比較器(コンパレータ)217とで形成した単安定マルチバイブレータを備えている。
なお、上記構成の制御手段20と、図5のスイッチング素子14,15、トランス12,13(1次巻線P1,P2、2次巻線S1,S2)とで正帰還ループが形成され、自己発振する無安定マルチバイブレータを形成している。上記電流位相検出回路20fはこの無安定マルチバイブレータの入力アンプに相当する。
Next, details of the control means 20 of FIG. 5 will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a detailed block diagram of the control means 20 of the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same thing as FIG. 5, and duplication description is abbreviate | omitted.
In FIG. 6, the current detection resistor 20a, the capacitor 201, the resistor 202, the inverting circuit 203, the inverting circuit 204, the capacitor 205, the inverting circuit 206, and the resistor 207 form a current phase detecting circuit 20f. Two coupling capacitors 208 and 209 are provided at the output terminal of the current phase detection circuit 20f.
The control circuit 20d includes a monostable multivibrator formed of a transistor 210, a resistor 212, a capacitor 214, and a comparator (comparator) 216. The control circuit 20e includes a transistor 211, a resistor 213, a capacitor 215, and a comparator (comparator). 217 and a monostable multivibrator formed by the
A positive feedback loop is formed by the control means 20 having the above configuration, the switching elements 14 and 15 and the transformers 12 and 13 (primary windings P1 and P2, secondary windings S1 and S2) of FIG. An astable multivibrator that oscillates is formed. The current phase detection circuit 20f corresponds to the input amplifier of the astable multivibrator.

次に、図6の動作について図7を用いて説明する。
図7はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置における制御手段20の動作説明図であり、図7(a)は電流検出抵抗20aの両端に発生する放電灯18の電流に相当する電圧信号Srの波形図、図7(b)はトランジスタ210のコレクタ(C)の電圧信号Sc1の波形図、図7(c)は比較器216の出力であって制御回路20dの出力であるスイッチング制御信号Saの波形図、図7(d)はトランジスタ211のコレクタ(C)の電圧信号Sc2の波形図、図7(e)は比較器217の出力であって制御回路20eの出力であるスイッチング制御信号Sbの波形図である。
放電灯18が定常点灯へ移行した後の放電灯電流に相当する図7(a)に示す電圧信号Srが電流位相検出回路20fを形成する電流検出抵抗20aの両端に発生し、この電圧信号Srはコンデンサ201を経て反転回路203へ入力する。このコンデンサ201以降の、反転回路203,204、抵抗202およびコンデンサ205等で形成される回路は電圧信号Srを増幅し矩形波の信号に波形整形する。反転回路204から出力された矩形波信号は反転回路206へ送出される一方、結合用コンデンサ208を介し、制御回路20dを形成するトランジスタ210のベース(B)へ送出される。
Next, the operation of FIG. 6 will be described with reference to FIG.
FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the control means 20 in the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7 (a) shows a voltage corresponding to the current of the discharge lamp 18 generated at both ends of the current detection resistor 20a. FIG. 7B is a waveform diagram of the voltage signal Sc1 of the collector (C) of the transistor 210, and FIG. 7C is a switching control that is the output of the comparator 216 and the output of the control circuit 20d. FIG. 7D is a waveform diagram of the voltage signal Sc2 of the collector (C) of the transistor 211. FIG. 7E is a switching control that is the output of the comparator 217 and the output of the control circuit 20e. It is a wave form diagram of signal Sb.
A voltage signal Sr shown in FIG. 7A corresponding to the discharge lamp current after the discharge lamp 18 has shifted to steady lighting is generated at both ends of the current detection resistor 20a forming the current phase detection circuit 20f, and this voltage signal Sr. Is input to the inverting circuit 203 through the capacitor 201. A circuit formed by the inverting circuits 203 and 204, the resistor 202, the capacitor 205, and the like after the capacitor 201 amplifies the voltage signal Sr and shapes the waveform into a rectangular wave signal. The rectangular wave signal output from the inverting circuit 204 is sent to the inverting circuit 206, and is sent to the base (B) of the transistor 210 forming the control circuit 20d via the coupling capacitor 208.

反転回路206は反転回路204からの矩形波信号を位相反転し、この位相反転した矩形波信号を結合用コンデンサ209を介し、制御回路20eを形成するトランジスタ211のベース(B)へ送出する。
制御回路20dを形成し、かつ、単安定マルチバイブレータを形成するトランジスタ210のコレクタ(C)には抵抗212を介し直流電源Vccより電圧が印加され、ベース(B)に入力する前記矩形波信号によりコレクタ(C)と接地されたエミッタ(E)間をオンオフする。また、このトランジスタ210のコレクタ(C)と接地間には充放電用のコンデンサ214が設けられ、このコンデンサ214は抵抗212を介し充電される。
コンデンサ214に充電された電圧はトランジスタ210のベース(B)の矩形波信号によるオン時にトランジスタ210のコレクタ(C)からエミッタ(E)を経て放電される。このコンデンサ214の充放電により、トランジスタ210のコレクタ(C)には図7(b)に示す三角波の電圧信号Sc1が発生する。
The inverting circuit 206 inverts the phase of the rectangular wave signal from the inverting circuit 204 and sends the phase-inverted rectangular wave signal to the base (B) of the transistor 211 forming the control circuit 20e via the coupling capacitor 209.
A voltage is applied from the DC power supply Vcc to the collector (C) of the transistor 210 forming the control circuit 20d and forming the monostable multivibrator through the resistor 212, and the rectangular wave signal input to the base (B) The collector (C) and the grounded emitter (E) are turned on / off. A charging / discharging capacitor 214 is provided between the collector (C) of the transistor 210 and the ground, and the capacitor 214 is charged through the resistor 212.
The voltage charged in the capacitor 214 is discharged from the collector (C) of the transistor 210 through the emitter (E) when it is turned on by the rectangular wave signal at the base (B) of the transistor 210. By charging and discharging the capacitor 214, a triangular wave voltage signal Sc1 shown in FIG. 7B is generated at the collector (C) of the transistor 210.

上記発生した図7(b)に示す三角波の電圧信号Sc1と前記図7(a)に示した放電灯電流に相当する電圧信号Srとの位相関係は図示のように、電圧信号Srが負から正へ極性が切り換わる電圧ゼロのポイントと、電圧信号Sc1の三角波が正のピークから負のピークへ戻るポイントとが一致する位相関係となる。
発生した三角波の電圧信号Sc1は比較器216の正相入力端(+)へ入力する。この比較器216の逆相入力端(−)には直流レベル(電圧)を表すパルス幅制御(PWM)信号Spが入力設定される。これにより、比較器216における正相入力端(+)の電圧信号Sc1と逆相入力端(−)のパルス幅制御信号Spとの関係は図7(b)に示すようになり、三角波の電圧信号Sc1は直流レベルを表すパルス幅制御信号Spを境にして正側および負側に変化する信号となる。
The phase relationship between the generated triangular wave voltage signal Sc1 shown in FIG. 7B and the voltage signal Sr corresponding to the discharge lamp current shown in FIG. 7A is as shown in FIG. The phase relationship is such that the voltage zero point at which the polarity switches to positive coincides with the point at which the triangular wave of the voltage signal Sc1 returns from the positive peak to the negative peak.
The generated triangular wave voltage signal Sc1 is input to the positive phase input terminal (+) of the comparator 216. A pulse width control (PWM) signal Sp representing a direct current level (voltage) is input and set to the negative phase input terminal (−) of the comparator 216. As a result, the relationship between the voltage signal Sc1 at the positive phase input terminal (+) and the pulse width control signal Sp at the negative phase input terminal (−) in the comparator 216 becomes as shown in FIG. The signal Sc1 is a signal that changes to the positive side and the negative side with the pulse width control signal Sp representing the DC level as a boundary.

このように、その正相入力端(+)に電圧信号Sc1が入力し、逆相入力端(−)には直流レベルを表すパルス幅制御信号Spが設定され、比較器216からは図7(c)に示す矩形波となったスイッチング制御信号Saが出力される。この図7(c)に示すスイッチング制御信号Saの期間Tfでスイッチング素子14をオフにし、期間Tnでスイッチング素子14をオンする。このオンからオフにするタイミングが図7(b)に示す電圧信号Sc1が正のピークから負のピークへ戻るポイントと一致し、かつ、図7(a)に示す電圧信号Srが負から正へ極性が切り換わる電圧ゼロのポイントと一致する。この電圧信号Srの電圧ゼロポイントは放電灯18に流れる電流の極性が反転し、電流がゼロとなるポイントである。これにより、放電灯電流がゼロとなるタイミングでスイッチング素子14をオンからオフに設定するスイッチング制御信号Saが制御回路20dからスイッチング素子14へ出力されることとなる。
また、パルス幅制御信号Spのレベルを正方向または負方向へ変化(シフト)することによりスイッチング制御信号Saの期間Tfおよび期間Tnの幅が変化し、パルス幅制御信号Spのレベルを負方向へシフトするほどスイッチング素子14をオンする期間Tnの幅が広くなり、オン・デューティファクタが増大する。
As described above, the voltage signal Sc1 is input to the positive phase input terminal (+), and the pulse width control signal Sp representing the DC level is set to the negative phase input terminal (−). The switching control signal Sa having the rectangular wave shown in c) is output. The switching element 14 is turned off in the period Tf of the switching control signal Sa shown in FIG. 7C, and the switching element 14 is turned on in the period Tn. The timing of turning from on to off coincides with the point at which the voltage signal Sc1 shown in FIG. 7B returns from the positive peak to the negative peak, and the voltage signal Sr shown in FIG. 7A changes from negative to positive. It coincides with the zero voltage point at which the polarity switches. The voltage zero point of the voltage signal Sr is a point where the polarity of the current flowing through the discharge lamp 18 is reversed and the current becomes zero. As a result, the switching control signal Sa for setting the switching element 14 from on to off is output from the control circuit 20d to the switching element 14 at the timing when the discharge lamp current becomes zero.
Further, by changing (shifting) the level of the pulse width control signal Sp in the positive direction or the negative direction, the widths of the period Tf and the period Tn of the switching control signal Sa change, and the level of the pulse width control signal Sp is changed in the negative direction. As the shift is performed, the width of the period Tn during which the switching element 14 is turned on becomes wider, and the on-duty factor increases.

このように、スイッチング制御信号Saはパルス幅制御信号Spによりオン・デューティファクタが設定され、パルス幅制御する。
以上の説明において、反転回路203,204等で形成される電流位相検出回路20fにおいて波形整形して得た放電灯電流を表す矩形波信号の立ち上がりまたは立ち下がり部分、図7(b)の電圧信号Sc1の正のピークから負のピークへ戻る部分、さらには図7(c)のスイッチング制御信号Saのオンからオフになる部分等については理想的な状態として扱ったが、実際にはこれら部分の所用時間はゼロではなく、僅かながらでも時間を要している。従って、放電灯電流がゼロとなるタイミングでスイッチング素子14が必ずしもオンからオフに設定されない場合が生じる。この場合、放電灯電流が略ゼロのタイミングでスイッチング素子14がオンからオフに設定されることとなる。
As described above, the on-duty factor of the switching control signal Sa is set by the pulse width control signal Sp, and the pulse width is controlled.
In the above description, the rising or falling portion of the rectangular wave signal representing the discharge lamp current obtained by shaping the waveform in the current phase detection circuit 20f formed by the inverting circuits 203, 204, etc., the voltage signal in FIG. The part of Sc1 returning from the positive peak to the negative peak, and the part where the switching control signal Sa of FIG. The required time is not zero, but it takes a little time. Therefore, there is a case where the switching element 14 is not necessarily set from on to off at the timing when the discharge lamp current becomes zero. In this case, the switching element 14 is set from on to off at a timing when the discharge lamp current is substantially zero.

一方、トランジスタ211、抵抗213、コンデンサ215および比較器217とで形成する単安定マルチバイブレータを備えた制御回路20eは構成を同じくする前述の制御回路20dと位相関係を除き同じ動作となる。従って、以下においてはこの位相関係について説明し、制御回路20dと重複する動作説明は省略する。なお、制御回路20eのトランジスタ211、抵抗213、コンデンサ215および比較器217それぞれの回路素子は制御回路20dのトランジスタ210、抵抗212、コンデンサ214および比較器216それぞれの回路素子に対応し、これら対応する回路素子それぞれの基本動作は同じである。   On the other hand, the control circuit 20e including the monostable multivibrator formed by the transistor 211, the resistor 213, the capacitor 215, and the comparator 217 has the same operation as the control circuit 20d having the same configuration except for the phase relationship. Therefore, in the following, this phase relationship will be described, and the description of the operation overlapping with that of the control circuit 20d will be omitted. The circuit elements of the transistor 211, resistor 213, capacitor 215, and comparator 217 of the control circuit 20e correspond to the circuit elements of the transistor 210, resistor 212, capacitor 214, and comparator 216 of the control circuit 20d, respectively. The basic operation of each circuit element is the same.

制御回路20eを形成し、かつ、単安定マルチバイブレータを形成するトランジスタ211のベース(B)には、コンデンサ209を介し反転回路206からの放電灯電流に相当する矩形波信号が入力するが、この矩形波信号は制御回路20dのトランジスタ210のベース(B)へ入力する矩形波信号に対し位相が反転している。このため、トランジスタ211のコレクタ(C)には図7(d)に示す三角波の電圧信号Sc2が発生する。
この図7(d)に示す三角波の電圧信号Sc2は、図7(b)に示す三角波の電圧信号Sc1に対し180度の位相差が生じている。従って、この図7(d)に示す三角波の電圧信号Sc2が入力される比較器217からは図7(e)に示す波形のスイッチング制御信号Sbが出力される。このスイッチング制御信号Sbの位相は図7(c)に示すスイッチング制御信号Saに対し180度の位相差が生じている。
以上説明のように、制御回路20dおよび制御回路20eからはスイッチング素子14およびスイッチング素子15を交互にオンオフするようにしたスイッチング制御信号Saおよびスイッチング制御信号Sbが出力されることとなる。
A rectangular wave signal corresponding to the discharge lamp current from the inverting circuit 206 is input to the base (B) of the transistor 211 forming the control circuit 20e and forming the monostable multivibrator through the capacitor 209. The phase of the rectangular wave signal is inverted with respect to the rectangular wave signal input to the base (B) of the transistor 210 of the control circuit 20d. Therefore, a triangular wave voltage signal Sc2 shown in FIG. 7D is generated at the collector (C) of the transistor 211.
The triangular wave voltage signal Sc2 shown in FIG. 7 (d) has a phase difference of 180 degrees with respect to the triangular wave voltage signal Sc1 shown in FIG. 7 (b). Therefore, the comparator 217 to which the triangular wave voltage signal Sc2 shown in FIG. 7D is inputted outputs the switching control signal Sb having the waveform shown in FIG. The phase of the switching control signal Sb has a phase difference of 180 degrees with respect to the switching control signal Sa shown in FIG.
As described above, the control circuit 20d and the control circuit 20e output the switching control signal Sa and the switching control signal Sb in which the switching elements 14 and 15 are alternately turned on and off.

次に、前記図5および図6の構成における放電灯18がブレークダウンする前後の状態について図8で説明する。なお、この説明には図5および図6を併用する。
図8はこの発明の実施の形態1による放電灯点灯装置における放電灯18のブレークダウン前後の状態説明用のタイミング図であり、図8(a)は放電灯18に流れる放電灯電流の波形図、図8(b)は反転回路203,204等で形成される電流位相検出回路20f(図6)において矩形波に波形整形した電流位相検出信号の波形図、図8(c)はスイッチング素子14に対するスイッチング制御信号Saの波形図、図8(d)はスイッチング素子15に対するスイッチング制御信号Sbの波形図、図8(e)は放電灯18に印加される電圧の波形図である。なお、図8(b)に示す電流位相検出信号の波形図は図8(d)に対応し、図8(c)に対応する電流位相検出信号の波形図は省略してある。
前記図5または図6等の説明は放電灯18の定常点灯時におけるものであった。
放電灯18はイグナイタ16が発生する高電圧パルスにより放電灯18の電極間がブレークダウンされて起動し、その後に定常点灯へ移行することは前述の通りである。
Next, the state before and after breakdown of the discharge lamp 18 in the configuration of FIGS. 5 and 6 will be described with reference to FIG. In this description, FIGS. 5 and 6 are used together.
FIG. 8 is a timing diagram for explaining the state before and after breakdown of the discharge lamp 18 in the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 8 (a) is a waveform diagram of the discharge lamp current flowing through the discharge lamp 18. 8B is a waveform diagram of a current phase detection signal that has been shaped into a rectangular wave in the current phase detection circuit 20f (FIG. 6) formed by the inverting circuits 203, 204, etc., and FIG. FIG. 8D is a waveform diagram of the switching control signal Sb for the switching element 15, and FIG. 8E is a waveform diagram of the voltage applied to the discharge lamp 18. The waveform diagram of the current phase detection signal shown in FIG. 8B corresponds to FIG. 8D, and the waveform diagram of the current phase detection signal corresponding to FIG. 8C is omitted.
The description of FIG. 5 or FIG. 6 is for the steady lighting of the discharge lamp 18.
As described above, the discharge lamp 18 is activated by the breakdown between the electrodes of the discharge lamp 18 due to the high voltage pulse generated by the igniter 16 and then shifts to steady lighting.

図8(a)において、放電灯18に放電灯電流が流れていない間(Ta)においては、電流検出抵抗20a(図6)に電圧は発生しないので、反転回路203,204等で形成される電流位相検出回路20fにおいては電流検出抵抗20aの検出に基づく電流位相の検出信号は出力されない。
前述のように、図5の構成においては制御手段20、スイッチング素子14,15、トランス12,13とで自己発振する無安定マルチバイブレータを形成している。
従って、放電灯電流が流れていない間(Ta)においては、この無安定マルチバイブレータによる自己発振により図8(b)に示す矩形波の放電灯電流位相検出信号(W1,W2等)が発生し、これら発生信号をもとに制御回路20dおよび制御回路20eを動作させる。
これにより、制御回路20dからは図8(c)に示すスイッチング制御信号Saが出力され(W3〜W5等)、制御回路20eからは図8(d)に示すスイッチング制御信号S2が出力される(W6〜W8等)。
In FIG. 8A, while no discharge lamp current flows through the discharge lamp 18 (Ta), no voltage is generated in the current detection resistor 20a (FIG. 6). The current phase detection circuit 20f does not output a current phase detection signal based on the detection of the current detection resistor 20a.
As described above, in the configuration of FIG. 5, the control means 20, the switching elements 14 and 15, and the transformers 12 and 13 form an astable multivibrator.
Therefore, during the period when the discharge lamp current is not flowing (Ta), the rectangular wave discharge lamp current phase detection signals (W1, W2, etc.) shown in FIG. 8B are generated by the self-oscillation by the astable multivibrator. Based on these generated signals, the control circuit 20d and the control circuit 20e are operated.
As a result, the switching control signal Sa shown in FIG. 8C is output from the control circuit 20d (W3 to W5, etc.), and the switching control signal S2 shown in FIG. 8D is output from the control circuit 20e ( W6-W8 etc.).

また、放電灯電流が流れていない間(Ta)においては、前述のように、トランス12,13の2次巻線S1,S2側に発生する交流形態のフライバック電圧は高電圧となり、図8(e)に示すように、高電圧の交流フライバック電圧(e1,e2,e3等)が放電灯18へ印加される。
次いで、図8(e)に示すように、イグナイタ16より高電圧パルス(ei)が発生し、この高電圧パルス(ei)が放電灯18へ印加されてブレークダウンした場合、このブレークダウン直後は、図8(a)に示すように放電灯18に電流が流れ始め(i1)、何度かの電流の途絶え(Tb,Tc,Td等)の過渡期間を経て、電流の途絶えのない定常点灯時の電流(i2)へ至る。
Further, during the period when the discharge lamp current is not flowing (Ta), as described above, the flyback voltage in the AC form generated on the secondary windings S1 and S2 side of the transformers 12 and 13 becomes a high voltage. As shown in (e), a high-voltage AC flyback voltage (e1, e2, e3, etc.) is applied to the discharge lamp 18.
Next, as shown in FIG. 8 (e), when a high voltage pulse (ei) is generated from the igniter 16 and this high voltage pulse (ei) is applied to the discharge lamp 18 to cause a breakdown, immediately after the breakdown, As shown in FIG. 8 (a), a current starts to flow through the discharge lamp 18 (i1), and after a transient period of several current interruptions (Tb, Tc, Td, etc.), steady lighting without current interruption is performed. Time current (i2).

このように放電灯18に電流が流れ始めた場合、電流検出抵抗20aに基づく電流位相検出が作動し、この検出に基づき制御回路20dおよび制御回路20eは作動することとなる。これにより、電流位相検出回路20fより出力される電流位相検出信号は図8(b)に示すように、自己発振に基づく信号から放電灯電流に同期した信号へ移行し(W9〜W10等)、従って、制御回路20dが出力するスイッチング制御信号Saおよび制御回路20eが出力するスイッチング制御信号Sbについても自己発振に基づく信号から放電灯電流に同期した信号へ移行する(W11〜W14等)。この結果、放電灯電流の極性が反転する電流ゼロの適切なタイミングでスイッチング素子14,15がオンからオフに設定され、放電灯18の立ち消えを抑制する。
また、放電灯18に電流が流れ始めた場合、前述のように、トランス12,13の2次巻線S1,S2側に発生するフライバック電圧は放電灯電流に従い低下するので、放電灯18へ印加される電圧は、図8(e)に示すように順次低下しつつ(e4〜e7等)、定常点灯時の電圧(e8)へ至る。ここで、電圧e5,e6,e7等の跳ね上り部分は図8(a)に示した放電灯18の電流の途絶え(Tb,Tc,Td等)に対応して高電圧のフライバック電圧が印加されていることを示す。この電圧印加により、放電灯18の立ち消えを抑制する。
When current begins to flow through the discharge lamp 18 in this way, current phase detection based on the current detection resistor 20a is activated, and the control circuit 20d and the control circuit 20e are activated based on this detection. Thereby, as shown in FIG. 8B, the current phase detection signal output from the current phase detection circuit 20f shifts from a signal based on self-oscillation to a signal synchronized with the discharge lamp current (W9 to W10, etc.) Accordingly, the switching control signal Sa output from the control circuit 20d and the switching control signal Sb output from the control circuit 20e also shift from a signal based on self-oscillation to a signal synchronized with the discharge lamp current (W11 to W14, etc.). As a result, the switching elements 14 and 15 are set from on to off at an appropriate timing of zero current at which the polarity of the discharge lamp current is reversed, and the extinction of the discharge lamp 18 is suppressed.
When the current starts to flow through the discharge lamp 18, the flyback voltage generated on the secondary windings S1, S2 side of the transformers 12, 13 decreases according to the discharge lamp current as described above. The applied voltage gradually decreases as shown in FIG. 8E (e4 to e7, etc.) and reaches the voltage (e8) during steady lighting. Here, a high flyback voltage is applied to the jumped portions of the voltages e5, e6, e7, etc. corresponding to the current interruption (Tb, Tc, Td, etc.) of the discharge lamp 18 shown in FIG. Indicates that This voltage application suppresses the extinction of the discharge lamp 18.

以上のように、この実施の形態1によれば、トランス12,13の1次巻線P1,P2をスイッチングし、直列接続した2次巻線S1,S2に放電灯18へ印加するフライバック電圧を発生させるスイッチング素子14,15のオンオフ制御において、制御手段20は、放電灯18に流れる電流の極性が反転し、電流がゼロとなるタイミングでスイッチング素子14,15をオンからオフに設定するようにスイッチング制御信号Sa,Sbでオンオフ制御する構成としたので、トランスの2次巻線S1,S2に高いフライバック電圧が発生するとともに、この高いフライバック電圧が放電灯18の電流がゼロのタイミングで放電灯18に印加され、この電圧印加により、アーク放電が途絶え、放電灯18が立ち消えに至る可能性を抑制し、または、放電灯が立ち消えに至ったときであっても再び放電灯の電極間をブレークダウンさせ、アーク放電を継続することができ、放電灯を安定に点灯させることができる。   As described above, according to the first embodiment, the primary windings P1 and P2 of the transformers 12 and 13 are switched, and the flyback voltage applied to the discharge lamp 18 to the secondary windings S1 and S2 connected in series. In the on / off control of the switching elements 14 and 15 that generate the power, the control means 20 sets the switching elements 14 and 15 from on to off at the timing when the polarity of the current flowing through the discharge lamp 18 is reversed and the current becomes zero. Since the on / off control is performed by the switching control signals Sa and Sb, a high flyback voltage is generated in the secondary windings S1 and S2 of the transformer, and this high flyback voltage causes the current of the discharge lamp 18 to be zero. Is applied to the discharge lamp 18, and the application of this voltage suppresses the possibility that the arc discharge is interrupted and the discharge lamp 18 is extinguished. Is effected even if the discharge lamp reaches the lighting failure even to breakdown between again discharge lamp electrodes, it is possible to continue the arc discharge, the discharge lamp can be stably lighted.

また、制御手段20は放電灯18に流れる電流を検出し、この電流の極性が反転し、電流がゼロになるタイミングの位相を検出する電流位相検出回路を備えた構成としたので、放電灯18に流れる電流の位相に合せたスイッチング制御信号Sa,Sbを生成でき、また、このスイッチング制御信号Sa,Sbによりスイッチング素子14,15をオンオフ制御することにより、スイッチング制御信号Sa,Sbの周波数はイグナイタ16のインダクタンス(L)成分とコンデンサ17の容量(C)成分とによる共振周波数の影響を受けて自ずと周波数決定され、回路として自励回路のように発振状態を維持することができる。   Further, since the control means 20 is configured to include a current phase detection circuit that detects the current flowing through the discharge lamp 18 and detects the phase at which the polarity of the current is reversed and the current becomes zero, the discharge lamp 18 The switching control signals Sa and Sb can be generated in accordance with the phase of the current flowing through the switch, and the switching elements 14 and 15 are controlled to be turned on / off by the switching control signals Sa and Sb. The frequency is naturally determined by the influence of the resonance frequency due to the inductance (L) component of 16 and the capacitance (C) component of the capacitor 17, and the oscillation state can be maintained as a self-excited circuit as a circuit.

また、制御手段20は、放電灯18の点灯電力をスイッチング素子14,15のオン期間により制御するとともに、このオン期間を終了しスイッチング素子14,15をオフするタイミングを、放電灯18に流れる電流の極性が反転し、電流がゼロとなるタイミングに同期させるように制御する構成としたので、放電灯18の点灯電力を適正な電力に設定することができるとともに、放電灯18に流れる電流の極性反転時にアーク放電が途絶えることがない安定な点灯を維持することができる。   Further, the control means 20 controls the lighting power of the discharge lamp 18 by the ON period of the switching elements 14 and 15, and the current flowing through the discharge lamp 18 at the timing when the ON period ends and the switching elements 14 and 15 are turned OFF. Since the polarity is reversed and the control is performed so as to synchronize with the timing when the current becomes zero, the lighting power of the discharge lamp 18 can be set to an appropriate power and the polarity of the current flowing through the discharge lamp 18 It is possible to maintain stable lighting in which arc discharge does not stop during reversal.

また、図6の制御手段20は図5の構成において無安定マルチバイブレータを形成し、放電灯18に電流が流れていないときには自らの周波数で発振動作しており、この発振による信号でスイッチング素子14,15を常時オンオフ動作することができ、特殊なシーケンスを設けなくとも、放電灯18を点灯する前の非定常動作時においてもスイッチング動作し、または放電灯18の立ち消え後の非定常動作から回復することができる。   The control means 20 in FIG. 6 forms an astable multivibrator in the configuration of FIG. 5 and oscillates at its own frequency when no current flows through the discharge lamp 18. , 15 can always be turned on and off, and even if a special sequence is not provided, the switching operation is performed even in the non-steady operation before the discharge lamp 18 is turned on, or the non-steady operation after the discharge lamp 18 is extinguished. can do.

この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の原理を説明するための構成図である。It is a block diagram for demonstrating the principle of the discharge lamp lighting device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の原理を説明するためのタイミング図であり、(a)はスイッチング信号によるスイッチング素子のスイッチングタイミング図、(b)は放電灯に流れる放電灯電流波形図である。It is a timing diagram for demonstrating the principle of the discharge lamp lighting device by Embodiment 1 of this invention, (a) is a switching timing diagram of the switching element by a switching signal, (b) is the discharge lamp electric current waveform which flows into a discharge lamp. FIG. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の基本構成図である。1 is a basic configuration diagram of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の基本構成説明用のタイミング図であり、(a)および(b)はスイッチング制御信号によるスイッチング素子のスイッチングタイミング図、(c)は放電灯に流れる放電灯電流波形図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a timing diagram for basic composition explanation of the discharge lamp lighting device by Embodiment 1 of this invention, (a) and (b) are the switching timing diagrams of the switching element by a switching control signal, (c) flows into a discharge lamp. It is a discharge lamp electric current waveform diagram. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の構成図である。It is a block diagram of the discharge lamp lighting device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置の制御手段の詳細構成図である。It is a detailed block diagram of the control means of the discharge lamp lighting device by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置における制御手段の動作説明図であり、(a)は電流検出抵抗の両端に発生する放電灯電流に相当する電圧信号の波形図、(b)および(d)はトランジスタのコレクタ(C)の電圧信号の波形図、(c)および(e)は制御回路が出力するスイッチング制御信号の波形図である。It is operation | movement explanatory drawing of the control means in the discharge lamp lighting device by Embodiment 1 of this invention, (a) is a waveform diagram of a voltage signal corresponding to the discharge lamp current generated at both ends of the current detection resistor, (b) and (D) is a waveform diagram of a voltage signal at the collector (C) of the transistor, and (c) and (e) are waveform diagrams of a switching control signal output by the control circuit. この発明の実施の形態1による放電灯点灯装置における放電灯のブレークダウン前後の状態説明用のタイミング図であり、(a)は放電灯に流れる放電灯電流の波形図、(b)は電流位相検出回路において矩形波に波形整形した電流位相検出信号の波形図、(c)および(d)はスイッチング素子に対するスイッチング制御信号の波形図、(e)は放電灯に印加される電圧の波形図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a timing diagram for explaining states before and after a breakdown of a discharge lamp in a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention, (a) is a waveform diagram of a discharge lamp current flowing through the discharge lamp, and (b) is a current phase. The waveform diagram of the current phase detection signal shaped into a rectangular wave in the detection circuit, (c) and (d) are the waveform diagrams of the switching control signal for the switching element, and (e) is the waveform diagram of the voltage applied to the discharge lamp. is there.

符号の説明Explanation of symbols

1,11 直流電源、2,14,15 スイッチング素子、3,12,13 トランス、4,16 イグナイタ、5,17 コンデンサ、6,18 放電灯、19,20 制御手段、19a,20f 電流位相検出回路、20a 電流検出抵抗、20b バッファ回路、20c 反転回路、20d,20e 制御回路、201,205,208,209,214,215 コンデンサ、202,207,212,213 抵抗、203,204,206 反転回路、210,211 トランジスタ、216,217 比較器。   1,11 DC power supply, 2,14,15 switching element, 3,12,13 transformer, 4,16 igniter, 5,17 capacitor, 6,18 discharge lamp, 19,20 control means, 19a, 20f current phase detection circuit 20a current detection resistor, 20b buffer circuit, 20c inversion circuit, 20d, 20e control circuit, 201, 205, 208, 209, 214, 215 capacitor, 202, 207, 212, 213 resistance, 203, 204, 206 inversion circuit, 210, 211 Transistor, 216, 217 Comparator.

Claims (3)

1次巻線の一端を直流電源に接続した2個のトランスと、
前記2個のトランスの1次巻線と各々直列に接続し、前記直流電源からの電源供給を各々独立してオンオフする2個のスイッチング素子と、
前記2個のトランスの2次巻線から出力される出力電圧の極性が互いに異なるように該2次巻線が直列接続されると共に、前記2次巻線と直列に接続された高電圧パルスを発生するイグナイタとこのイグナイタに直列に接続されたコンデンサとを介して前記2次巻線の出力電圧が放電灯に印加される放電灯点灯装置において、
前記放電灯に流れる電流の極性が反転し、負から正となるタイミングで前記2個のスイッチング素子の一方をオンからオフに制御し、正から負となるタイミングで他方のスイッチング素子をオンからオフに制御する制御手段を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
Two transformers with one end of the primary winding connected to a DC power source;
Two switching elements that are respectively connected in series with the primary windings of the two transformers and that independently turn on and off the power supply from the DC power supply;
The secondary windings are connected in series so that the polarities of the output voltages output from the secondary windings of the two transformers are different from each other, and high voltage pulses connected in series with the secondary windings In a discharge lamp lighting device in which an output voltage of the secondary winding is applied to a discharge lamp via an igniter that is generated and a capacitor connected in series to the igniter,
The polarity of the current flowing through the discharge lamp is reversed, and one of the two switching elements is controlled from on to off at a timing from negative to positive, and the other switching element is switched from on to off at a timing from positive to negative. A discharge lamp lighting device comprising control means for controlling the discharge lamp.
制御手段は、放電灯に流れる電流を検出し、該電流の極性が反転し、電流がゼロになるタイミングの位相を検出する電流位相検出回路を備えたことを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。   2. The discharge unit according to claim 1, wherein the control means includes a current phase detection circuit that detects a current flowing through the discharge lamp and detects a phase at which the polarity of the current is reversed and the current becomes zero. Electric light lighting device. 制御手段は、放電灯の点灯電力をスイッチング素子のオン期間により制御するとともに、該オン期間を終了し前記スイッチング素子をオフするタイミングを、前記放電灯に流れる電流の極性が反転し、電流がゼロとなるタイミングに同期させるように制御することを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。
The control means controls the lighting power of the discharge lamp according to the ON period of the switching element, and the timing at which the ON period ends and the switching element is turned OFF is such that the polarity of the current flowing through the discharge lamp is reversed and the current is zero. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the discharge lamp lighting device is controlled so as to be synchronized with the timing.
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