JP2007207708A - Discharge lamp lighting circuit with life protection circuit - Google Patents
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本発明は請求項1の前提項に記載の放電灯点灯回路に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting circuit according to the premise of claim 1.
近年の住宅は断熱対策が施され、天井裏の断熱材敷設により暖房機器の発する熱や照明器具自身から発する熱がこもりやすく、照明器具が設置される温度環境は高まる一方である。消費者の使用状況によっては製造者の予想を超える温度環境で使用される場合があり、放電灯点灯回路の各部の温度は設計値を上回り、放電灯に与えるエネルギーを蓄える電解コンデンサにも熱的ストレスが増加し、電解コンデンサの安全弁が開弁するといった例が増えてきている。その時の現象は電解コンデンサの電解液が気化し蒸気が発生するのだが、一般消費者には発煙と誤認されやすく、発煙=火災という危険事象のイメージを抱かれかねないため、電解コンデンサの安全弁開弁を防止する必要があった。また、発煙と誤認されなくとも、蒸気や、蒸気が冷え液体に戻った電解液は、人体に影響は無いと電解コンデンサメーカが謳っていながらも、一般消費者には人体に悪いものというイメージが抱かれることを避けるためでもある。 In recent years, heat insulation measures have been taken in residential houses, and the heat generated by the heating equipment and the heat generated by the lighting fixtures themselves are easily trapped by laying the heat insulating material behind the ceiling, and the temperature environment in which the lighting fixtures are installed is increasing. Depending on the consumer's usage conditions, it may be used in a temperature environment that exceeds the manufacturer's expectations, and the temperature of each part of the discharge lamp lighting circuit exceeds the design value, and the electrolytic capacitor that stores the energy given to the discharge lamp is also thermally There is an increasing number of cases where stress increases and the safety valve of the electrolytic capacitor opens. The phenomenon at that time is that the electrolytic solution of the electrolytic capacitor is vaporized and vapor is generated. However, it is easy for general consumers to misunderstand it as smoke. There was a need to prevent the valve. In addition, even if it is not mistaken for smoke, the electrolytic capacitor maker says that the steam or the electrolyte that has returned to the liquid after it has cooled has no effect on the human body, but the general consumer has the image that it is bad for the human body. It is also to avoid being held.
放電灯点灯回路の寿命は、構成部品の一つである電解コンデンサの静電容量が低下すること、すなわち電解コンデンサの寿命が主として支配する。従来は回路内の電解コンデンサ寿命末期を迎えた場合、電解コンデンサの安全弁の開弁により、充填されている電解液が部品外部へ噴出することがあった。なお、電解コンデンサの寿命末期は、容量低下が加速度的に進むといわれている。 The life of the discharge lamp lighting circuit is mainly governed by a decrease in the capacitance of the electrolytic capacitor, which is one of the components, that is, the life of the electrolytic capacitor. Conventionally, when the end of the electrolytic capacitor life in the circuit is reached, the electrolytic solution filled may be ejected to the outside of the component by opening the safety valve of the electrolytic capacitor. It is said that at the end of the life of the electrolytic capacitor, the capacity decrease is accelerated.
特許文献1では、放電ランプや部品等の異常によって放電ランプが正常に点灯しないときにはじめて放電ランプ点灯装置を永久に停止させるようにしているため、このような事態は避けられない。
本発明の目的は、電解コンデンサの静電容量低下を検知し、以後の放電灯点灯回路への通電を一切行わない放電灯点灯回路を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting circuit that detects a decrease in the capacitance of an electrolytic capacitor and does not energize the discharge lamp lighting circuit thereafter.
本発明の放電灯点灯回路は、スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、
前記スイッチング素子とAC電源端子の間に直列に接続され、過電流が流れると溶断する過電流保護素子と、電解コンデンサの出力電圧を電圧変換する電圧変換回路と、電圧変換回路の出力電圧を入力し、該出力電圧のパターンを判定し、電解コンデンサの静電容量が低下したことが判定されると、スイッチング素子を強制的にオンさせる信号を前記スイッチング素子駆動回路に出力する制御回路とを含み、電圧変換回路は、電解コンデンサの出力電圧を前記制御回路の入力信号に適した電圧レベルに電圧変換する、
放電灯に与えるエネルギーを蓄える電解コンデンサの静電容量低下を検知した場合、過電流が発生し、過電流保護素子が溶断され、放電灯点灯回路がAC電源から切り離される。
The discharge lamp lighting circuit of the present invention includes a switching element driving circuit for driving a switching element,
An overcurrent protection element that is connected in series between the switching element and the AC power supply terminal and blows when an overcurrent flows, a voltage conversion circuit that converts the output voltage of the electrolytic capacitor, and an output voltage of the voltage conversion circuit are input. And a control circuit for determining a pattern of the output voltage and outputting a signal for forcibly turning on the switching element to the switching element drive circuit when it is determined that the capacitance of the electrolytic capacitor has decreased. The voltage conversion circuit converts the output voltage of the electrolytic capacitor to a voltage level suitable for the input signal of the control circuit.
When a decrease in the capacitance of the electrolytic capacitor that stores energy applied to the discharge lamp is detected, an overcurrent is generated, the overcurrent protection element is blown, and the discharge lamp lighting circuit is disconnected from the AC power source.
電解コンデンサが静電容量低下で安全弁の開弁で電解液が噴出する前に、放電灯点灯回路は使用できなくなるため、照明器具内部や照明器具周囲の建造物の汚損が避けられる。また、電解液の噴出は、一般消費者には発煙と誤認する可能性が高く、危険な印象がある傾向が強いが、それらのマイナスイメージを与える心配が無くなる。 The discharge lamp lighting circuit cannot be used before the electrolytic capacitor is discharged and the electrolytic solution is ejected when the safety valve is opened. Therefore, the interior of the lighting fixture and the surroundings of the lighting fixture can be avoided. In addition, it is highly likely that the jet of electrolyte is mistaken for smoke by general consumers, and there is a strong tendency to have a dangerous impression, but there is no fear of giving them negative images.
また、回路の制御的な保護手段、たとえば力率改善回路の動作を止めることで電解コンデンサへの電流を止める方法では、電源投入時などで保護が作動するまでの間は、電解コンデンサに電流を流す必要があり、特に電源投入時は電圧・電流が大きいなど使用条件が厳しい状態である。万一使用者が電源のオン/オフを繰り返した場合、電解コンデンサの安全弁の開弁が起こる可能性がある。強制的に過電流保護素子を溶断させるため、使用者の電源投入の繰り返し操作による回路部品へのストレス破壊が防止できる。また、電解コンデンサの寿命末期による他部品に与えるストレスが防止でき、二次的不具合が防止できる。 Also, in the method of stopping the current to the electrolytic capacitor by stopping the operation of the power factor correction circuit, for example, by stopping the operation of the power factor correction circuit, the current is supplied to the electrolytic capacitor until the protection is activated when the power is turned on. Especially when the power is turned on, the operating conditions are severe, such as high voltage and current. In the unlikely event that the user repeatedly turns on / off the power supply, the safety valve of the electrolytic capacitor may open. Since the overcurrent protection element is forcibly blown out, it is possible to prevent stress destruction to the circuit components due to repeated operations by the user to turn on the power. In addition, stress applied to other parts due to the end of life of the electrolytic capacitor can be prevented, and secondary problems can be prevented.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態による放電灯点灯回路のブロック図である。 FIG. 1 is a block diagram of a discharge lamp lighting circuit according to an embodiment of the present invention.
放電灯点灯回路100は過電流保護素子2とフィルタ回路3と整流回路4と力率改善回路5と電解コンデンサ6と放電灯駆動回路7と電圧変換回路9とマイコン10とスイッチング素子駆動回路11とスイッチング素子12とを有する。
The discharge lamp lighting circuit 100 includes an
過電流保護素子2は、回路100に過電流が流れた場合に電源1および回路100を保護する。フィルタ回路3はEMI(Electromagnetic Interference)対策用である。整流回路4はAC電源を全波整流する。力率改善回路5は、整流回路4でAC電源を全波整流したものを入力し、後述する制御素子5eにより力率の改善を行う。スイッチング素子12は力率改善回路5内でスイッチング動作を行う。電解コンデンサ6は放電灯8に与えるエネルギーを予め蓄える。放電灯駆動回路7は電解コンデンサ6に蓄えられたエネルギーを基に放電灯8を駆動する。電圧変換回路9は、電解コンデンサ6の電圧をマイコン10の入力信号に適した電圧レベルに変換する。スイッチング素子駆動回路11はマイコン10により制御されてスイッチング素子12を制御する。
The
マイコン10は、電解コンデンサ6の、電圧変換回路9でレベル変換された電圧を入力端子13から入力し、そのパターンを判定し、判定基準に一致した場合、電解コンデンサ6の静電容量が低下したと判定し、スイッチング素子12を強制にオンさせる信号を出力端子14からスイッチング素子駆動回路11に出力する。ここで、入力端子13の電圧波形が一定時間、例えば5秒以上にわたって基準値よりも高くなったときに判定基準に一致したと判断する。ここで「一定時間」としたのは、瞬時的に基準値よりも大きくなるものは頻繁に生じる可能性があり、これと区別するためである。スイッチング素子駆動回路11はマイコン10からの信号に応答してスイッチング素子12をオンする。この結果、矢印15で示す方向に過電流が発生し、過電流保護素子2が溶断され、放電灯点灯回路100が電源1から切り離される。
The
図2は図1の放電灯点灯回路100の各部の電圧波形の例を示している。時刻t1にマイコン10の入力端子13の入力電圧が電圧閾値3.5Vを超え、この状態が時刻t2まで一定時間継続する。この間、スイッチング素子12のゲート・ソース端子間には0Vと12Vを交互に繰り返す電圧が印加される。時刻t2に、前述したように、マイコン10からスイッチング素子12を強制にオンさせる信号がスイッチング素子駆動回路11に出力され、スイッチング素子12のゲート・ソース端子間には12Vの電圧が連続的に印加され、一方スイッチング素子12のドレイン・ソース端子間電圧はほぼ0Vとなる。この結果、過電流保護素子2に過電流が流れ、過電流保護素子2は溶断し、放電灯点灯回路100が電源1から切り離される。
FIG. 2 shows an example of the voltage waveform of each part of the discharge lamp lighting circuit 100 of FIG. At time t1, the input voltage of the input terminal 13 of the
図3は放電灯点灯回路100の第1の具体例の回路図である。 FIG. 3 is a circuit diagram of a first specific example of the discharge lamp lighting circuit 100.
過電圧保護素子16は、回路100に過電圧が入力された場合に回路100を保護する役目をする。フィルタ回路3はコンデンサ3a、3cとコイル3bから構成される。フィルタ回路3はダイオード4a、4b、4c、4dから構成される。力率改善回路5は、コンデンサ5a、5dと、抵抗5b、5c、5f、5h、5k、5l、5n、5oと、汎用的な力率改善制御用ICである制御素子5eと、コイル5gと、ダイオード5i、5mと、電解コンデンサ5jと、スイッチング動作を行うスイッチング素子12で構成される。電圧変換回路9は抵抗9a、9b、9dとダイオード9cとコンデンサ9eで構成される。放電灯駆動回路7はスイッチング素子であるFETトランジスタ7b、7dと、抵抗7a、7cと、FETトランジスタ7b、7dを駆動する駆動素子7hと、コイル7eと、コンデンサ7f、7gで構成される。マイコン10は図1に関連して説明した機能に加えて、駆動素子7hに発振タイミング信号を与える機能も有する。スイッチング素子駆動回路11は、トランジスタ11cと抵抗11a、11b、11dからなる。
The
次に、本具体例の動作を説明する。 Next, the operation of this example will be described.
AC入力はフィルタ回路3を経て整流回路4で全波整流され力率改善回路5へ入力される。力率改善回路5は、制御素子5eによってスイッチング素子12のスイッチング制御を行う。力率改善回路5の出力には電解コンデンサ6が接続されており、電解コンデンサ6はエネルギーを蓄える。マイコン10から出力されるタイミング信号によりハーフブリッジ回路駆動素子7hはハーフブリッジ回路のスイッチング素子7b、7dを交互にスイッチングしており、電解コンデンサ6のエネルギーは放電灯駆動回路7に入力され、コイル7eとコンデンサ7f、7gの共振作用を利用して出力端子17に交流電圧を発生させ放電灯8を点灯させる。
The AC input passes through the filter circuit 3 and is full-wave rectified by the rectifier circuit 4 and input to the power
このとき、電解コンデンサ6の静電容量が低下してくると電解コンデンサ6のリプル電圧の振幅は大きくなり、尖頭電圧は電解コンデンサ7の容量低下がほとんど無い時より高くなる。この電圧は電圧変換回路9を経て、マイコン10に入力端子13から入力される。この信号電圧がある値を一定時間超えた場合、マイコン10は電解コンデンサ6の静電容量低下と判断し、出力端子14からスイッチング素子駆動回路11に対し、スイッチング素子12が強制的にオンするよう信号を出力する。スイッチング素子12は制御素子5eの制御に関わりなくオンし、回路100に過電流が流れ過電流保護素子2は溶断し、放電灯点灯回路100はAC電源1から切り離されることになる。
At this time, when the capacitance of the
図4は放電灯点灯回路100の第2の具体例の回路図である。 FIG. 4 is a circuit diagram of a second specific example of the discharge lamp lighting circuit 100.
本具体例では、第1の具体例における制御素子5eの機能をマイコン10に持たせ、電解コンデンサ6の電圧を監視するためのマイコン10の入力信号に適した電圧範囲に変換する電圧変換回路9は、力率改善回路5内の素子(抵抗5n、5o)と兼用している。スイッチング素子駆動回路11は、トランジスタ11c、11eと抵抗11a、11bからなる。
In this specific example, the voltage conversion circuit 9 for converting the voltage of the control element 5e in the first specific example into a voltage range suitable for the input signal of the
力率改善回路5に入力される電圧波形を監視するために設けられた入力電圧素子(5b、5c)の信号はマイコン10に入力端子18からに入力される。電解コンデンサ6の電圧を監視するためのマイコン10の入力信号に適した電圧範囲に変換する電圧変換回路の信号が入力端子13からマイコン10に入力される。これら2つの入力信号は図4のように同期しており、マイコン10は、入力端子18に入力される信号がピークのタイミングで入力端子13の信号を読み取り、一定サイクルにわたって判定値を上回った場合に電解コンデンサ6の容量低下と判定し、出力端子14からスイッチング素子駆動回路11に対し、スイッチング素子12を強制的にオンするよう信号を出力する。これにより、スイッチング素子12はオンし、回路100に過電流が流れ過電流保護素子2は溶断し、放電灯点灯回路100はAC電源1から切り離されることになる。
A signal of an input voltage element (5b, 5c) provided for monitoring a voltage waveform input to the power
1 AC電源
2 過電流保護素子
3 フィルタ回路
3a、3c コンデンサ
3b コイル
4 整流回路
4a〜4d ダイオード
5 力率改善回路
5a、5d コンデンサ
5b、5c、5f、5h、5k、5l、5n、5o 抵抗
5e 制御素子(力率改善用IC)
5g コイル
5i、5m ダイオード
5j 電解コンデンサ
6 電解コンデンサ
7 放電灯駆動回路
7a、7c 抵抗
7b、7d FETトランジスタ
7e コイル
7f、7g コンデンサ
7h 駆動素子
8 放電灯
9 電圧変換回路
9a、9b、9d 抵抗
9c ダイオード
9e コンデンサ
10 マイコン
11 スイッチング素子駆動回路
11a、11b 抵抗
11c、11d トランジスタ
12 スイッチング素子
13 入力端子
14 出力端子
15 スイッチング素子強制オン時の電流ループ
16 過電圧保護素子
17 出力端子
18 入力端子
100 放電灯点灯回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
5g Coil 5i, 5m Diode 5j
Claims (4)
前記スイッチング素子を駆動するスイッチング素子駆動回路と、
前記スイッチング素子とAC電源端子の間に直列に接続され、過電流が流れると溶断する過電流保護素子と、
前記電解コンデンサの出力電圧を電圧変換する電圧変換回路と、
該電圧変換回路の出力電圧を入力し、該出力電圧のパターンを判定し、前記電解コンデンサの静電容量が低下したことが判定されると、前記スイッチング素子を強制的にオンさせる信号を前記スイッチング素子駆動回路に出力する制御回路と
を含み、前記電圧変換回路は、前記電解コンデンサの出力電圧を前記制御回路の入力信号に適した電圧レベルに電圧変換する、
寿命保護回路付き放電灯点灯回路。 It has a rectifier circuit that rectifies the AC power supply voltage and a switching element that performs a switching operation. The output voltage of the rectifier circuit is input, and the switching element is controlled in accordance with the phase of the output voltage to improve the power factor. A power factor improving circuit for performing the above, an electrolytic capacitor connected to the output of the power factor improving circuit for preliminarily storing energy applied to the discharge lamp, and a discharge lamp driving for driving the discharge lamp based on the energy stored in the electrolytic capacitor In a discharge lamp lighting circuit equipped with a circuit,
A switching element driving circuit for driving the switching element;
An overcurrent protection element connected in series between the switching element and the AC power supply terminal and fusing when an overcurrent flows;
A voltage conversion circuit for converting the output voltage of the electrolytic capacitor;
The output voltage of the voltage conversion circuit is input, the pattern of the output voltage is determined, and when it is determined that the capacitance of the electrolytic capacitor has decreased, a signal for forcibly turning on the switching element is switched to the switching circuit. A control circuit for outputting to an element drive circuit, wherein the voltage conversion circuit converts the output voltage of the electrolytic capacitor to a voltage level suitable for an input signal of the control circuit,
A discharge lamp lighting circuit with a life protection circuit.
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