JP2007287488A - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Akio Iwao
明男 岩尾
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a voltage required in startup, and to allow control in preheating. <P>SOLUTION: This discharge lamp lighting device is provided with: a first series circuit part composed by serially connecting a primary-side coil to a capacitor; a second series circuit part composed by serially connecting a secondary-side coil constituting a transformer along with the primary-side coil and having a winding number more than that of the primary-side coil to a discharge lamp; and a bridge type D.C.-A.C. conversion circuit having four transistors for converting a D.C. voltage from a power source part to an A.C. voltage to supply the A.C. voltage between both ends of the first and second series circuit parts connected in parallel to each other. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、放電灯点灯装置に関する。   The present invention relates to a discharge lamp lighting device.

従来、メタルハライドランプ等のHID(High Intensity Discharge)ランプは、高効率で高輝度であることから、道路照明等の屋外照明用等として、また、DLP(デジタル・ライト・プロセッシング)や液晶プロジェクタ等の投射装置の光源としても利用されるようになってきた。   Conventionally, HID (High Intensity Discharge) lamps such as metal halide lamps have high efficiency and high brightness, so that they can be used for outdoor lighting such as road lighting, DLP (Digital Light Processing), liquid crystal projectors, etc. It has come to be used as a light source for a projection device.

このようなHIDランプを点灯させる従来の放電灯点灯装置においては、例えば、特許文献1に開示された始動器を採用するものがある。   As a conventional discharge lamp lighting device for lighting such an HID lamp, for example, there is one that employs a starter disclosed in Patent Document 1.

特許文献1の装置は、ランプにアーク放電が継続して起こるような比較的小さい振幅で比較的低い周波数の方形波供給電圧を、ランプに供給すると共に、始動時において、コイル及びキャパシタが電気的に共振する比較的高い周波数の供給電圧をランプに供給するものである。特許文献1の装置では、始動時の比較的高い電圧をランプに供給可能であると共に、ランプの通常点灯を維持する電圧をランプに供給可能である。
特表2005−507553号公報
The apparatus of Patent Document 1 supplies a square wave supply voltage having a relatively low amplitude and a relatively low frequency such that arc discharge continuously occurs in the lamp to the lamp, and the coil and the capacitor are electrically connected at start-up. A relatively high frequency supply voltage that resonates with the lamp is supplied to the lamp. In the apparatus of Patent Document 1, a relatively high voltage at the time of starting can be supplied to the lamp, and a voltage for maintaining the lamp normally lit can be supplied to the lamp.
JP 2005-507553 A

ところで、一般的な直列共振回路のコンデンサ両端電圧を高くするためには、大きなインダクタンス、小さな静電容量、小さな寄生抵抗の条件が必要となる。特許文献1の装置では更に高周波でのブリッジ駆動の条件も課せられ、始動時の電圧として十分な電圧を得ることができない。このため、特許文献1の装置では、再点灯に長時間を要することがあるか又は始動のためのより高い電圧を発生する回路を別途用意する必要がある。   By the way, in order to increase the voltage across the capacitor of a general series resonance circuit, conditions of large inductance, small capacitance, and small parasitic resistance are required. In the device of Patent Document 1, a bridge driving condition at a higher frequency is also imposed, and a sufficient voltage cannot be obtained as a voltage at the start. For this reason, in the apparatus of Patent Document 1, it may take a long time to relight, or a circuit for generating a higher voltage for starting needs to be prepared separately.

本発明は、簡単な回路でランプ始動時の比較的高い電圧を発生することができ、更に、予熱制御を行うことができる放電灯点灯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 that can generate a relatively high voltage at the time of starting a lamp with a simple circuit and can perform preheating control.

本発明に係る放電灯点灯装置は、1次側コイルとコンデンサとが直列接続されて構成された第1の直列回路部と、前記1次側コイルと共にトランスを構成し前記1次側コイルよりも多い巻数を有する2次側コイルと放電灯とが直列接続されて構成された第2の直列回路部と、4つのトランジスタを有し、電源部からの直流電圧を交流電圧に変換して、並列接続された前記第1及び第2の直列回路部の両端に交流電圧を供給するブリッジ型の直流交流変換回路と、を具備したものである。   A discharge lamp lighting device according to the present invention comprises a first series circuit unit configured by connecting a primary side coil and a capacitor in series, and a transformer together with the primary side coil. A second series circuit unit configured by connecting a secondary coil having a large number of turns and a discharge lamp in series, four transistors, and converting a DC voltage from a power supply unit into an AC voltage in parallel And a bridge-type DC-AC conversion circuit that supplies an AC voltage to both ends of the connected first and second series circuit units.

本発明においては、放電灯の始動時において、第1の直列回路の1次側コイルに発生した電圧が2次側コイルに誘起する。巻数比に応じて、2次側コイルには放電灯の始動に必要な十分高い電圧が発生し、この電圧が放電灯に供給されて、放電灯が始動する。   In the present invention, when the discharge lamp is started, a voltage generated in the primary side coil of the first series circuit is induced in the secondary side coil. Depending on the turns ratio, a sufficiently high voltage required for starting the discharge lamp is generated in the secondary coil, and this voltage is supplied to the discharge lamp to start the discharge lamp.

本発明によれば、比較的低い入力電圧を用いて、通常点灯時の比較的低い電圧及び始動時の比較的高い電圧を供給することができ、更に、予熱制御を行うことができるという効果を有する。   According to the present invention, a relatively low input voltage can be used to supply a relatively low voltage during normal lighting and a relatively high voltage during start-up, and further, preheating control can be performed. Have.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施の形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention.

電源部11は直流電圧を発生する。電源部11は定電力を発生するものである。実際の回路では、例えば、定電力制御チョッパ回路の出力平滑コンデンサ等によって、電源部11を構成することができる。   The power supply unit 11 generates a DC voltage. The power supply unit 11 generates constant power. In an actual circuit, for example, the power supply unit 11 can be configured by an output smoothing capacitor of a constant power control chopper circuit.

電源部11の正極性出力端は電源ラインを介してトランジスタQ1,Q3の各ドレインに接続される。また、電源部11の負極性出力端は基準電位ラインを介してトランジスタQ2,Q4の各ソースに接続される。トランジスタQ1のソースとトランジスタQ2のドレインとは相互に接続される。また、トランジスタQ3のソースとトランジスタQ4のドレインとは相互に接続される。   The positive output terminal of the power supply unit 11 is connected to the drains of the transistors Q1 and Q3 via a power supply line. The negative output terminal of the power supply unit 11 is connected to the sources of the transistors Q2 and Q4 via a reference potential line. The source of the transistor Q1 and the drain of the transistor Q2 are connected to each other. Further, the source of the transistor Q3 and the drain of the transistor Q4 are connected to each other.

これらのトランジスタQ1〜Q4は、電源部11からの直流電圧を交流電圧に変換するブリッジ型の直流交流変換回路を構成する。   These transistors Q <b> 1 to Q <b> 4 constitute a bridge-type DC / AC conversion circuit that converts a DC voltage from the power supply unit 11 into an AC voltage.

トランジスタQ1のソースとトランジスタQ2のドレインとの接続点(以下、第1の接続点という)は、コイルL1及びコンデンサCの第1の直列回路を介して、トランジスタQ3のソースとトランジスタQ4のドレインとの接続点(以下、第2の接続点という)に接続される。また、第1の接続点と第2の接続点との間には、コイルL2及びランプ12との第2の直列回路が接続される。ランプ12としてはHIDランプが採用される。   A connection point (hereinafter referred to as a first connection point) between the source of the transistor Q1 and the drain of the transistor Q2 is connected to the source of the transistor Q3 and the drain of the transistor Q4 via the first series circuit of the coil L1 and the capacitor C. To the connection point (hereinafter referred to as the second connection point). Further, a second series circuit of the coil L2 and the lamp 12 is connected between the first connection point and the second connection point. As the lamp 12, an HID lamp is employed.

コンデンサCは振動波形形成及び電流制限のために設けられる。また、コイルL1,L2によってトランスTが構成される。なお、コイルL1をトランスTの1次側とし、コイルL2をトランスTの2次側とする。本実施の形態においては、コイルL2の巻数はコイルL1の巻数のn倍(nは正数)に設定される。巻数比nとしては例えば数倍から数百倍の値が設定される。   The capacitor C is provided for vibration waveform formation and current limitation. Further, a transformer T is constituted by the coils L1 and L2. The coil L1 is the primary side of the transformer T, and the coil L2 is the secondary side of the transformer T. In the present embodiment, the number of turns of the coil L2 is set to n times the number of turns of the coil L1 (n is a positive number). For example, a value of several times to several hundred times is set as the turn ratio n.

制御部13は、トランジスタQ1〜Q4を駆動するための制御信号を発生する。制御部13は、トランジスタQ1,Q4をオンにすると共に、トランジスタQ2,Q3をオフにする。また、制御部13は、トランジスタQ1,Q4をオフにすると共に、トランジスタQ2,Q3をオンにする。制御部13は、トランジスタQ1〜Q4のオン・オフの切換周波数(駆動周波数)を、ランプ12の点灯時の各フェーズに応じて変化させるようになっている。   The control unit 13 generates a control signal for driving the transistors Q1 to Q4. Control unit 13 turns on transistors Q1 and Q4 and turns off transistors Q2 and Q3. Control unit 13 turns off transistors Q1 and Q4 and turns on transistors Q2 and Q3. The control unit 13 changes the switching frequency (driving frequency) of the transistors Q1 to Q4 according to each phase when the lamp 12 is turned on.

即ち、本実施の形態においては、制御部13は、始動時及び予熱時において、トランジスタQ1〜Q4を比較的高い周波数で駆動し、通常点灯時において、トランジスタQ1〜Q4を比較的低い周波数で駆動するようになっている。、
次に、このように構成された実施の形態の動作について図2乃至図6を参照して説明する。図2は実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
That is, in the present embodiment, the control unit 13 drives the transistors Q1 to Q4 at a relatively high frequency during start-up and preheating, and drives the transistors Q1 to Q4 at a relatively low frequency during normal lighting. It is supposed to be. ,
Next, the operation of the embodiment configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment.

<始動時>
電源部11は電源ラインに正極性出力を供給し、基準電位ラインに負極性出力を供給する。電源ラインと基準電位ラインとの間に印加された直流電圧は、ブリッジ型の直流交流変換回路を構成するトランジスタQ1〜Q4に供給される。
<At start-up>
The power supply unit 11 supplies a positive output to the power supply line and supplies a negative output to the reference potential line. The DC voltage applied between the power supply line and the reference potential line is supplied to the transistors Q1 to Q4 constituting the bridge type DC / AC conversion circuit.

ランプ12の点灯開始時には、図2のステップS1からステップS2に処理を移行して、制御部13はトランジスタQ1〜Q4の駆動周波数として第1の高い周波数を設定する。制御部13は第1の高い周波数の制御信号をトランジスタQ1〜Q4に与えて、オン,オフさせる(ステップS3)。   At the start of lighting of the lamp 12, the process proceeds from step S1 to step S2 in FIG. 2, and the control unit 13 sets the first high frequency as the drive frequency of the transistors Q1 to Q4. The control unit 13 supplies a first high-frequency control signal to the transistors Q1 to Q4 to turn it on and off (step S3).

即ち、ブリッジ回路を構成するトランジスタQ1,Q4が同時にオン,オフ制御され、トランジスタQ2,Q3も同時にオン,オフ制御される。トランジスタQ1,Q4がオンのときは、トランジスタQ2,Q3はオフであり、トランジスタQ1,Q4がオフのときは、トランジスタQ2,Q3はオンである。なお、短絡防止のために、短時間だけ、トランジスタQ1〜Q4が全てオフの状態が設定される。   That is, the transistors Q1 and Q4 constituting the bridge circuit are simultaneously turned on and off, and the transistors Q2 and Q3 are also simultaneously turned on and off. When the transistors Q1 and Q4 are on, the transistors Q2 and Q3 are off, and when the transistors Q1 and Q4 are off, the transistors Q2 and Q3 are on. In order to prevent a short circuit, the transistors Q1 to Q4 are all turned off for a short time.

トランジスタQ1,Q4がオンの場合には、電源部11の正極性出力端から、トランジスタQ1、コイルL1、コンデンサC及びトランジスタQ4を介して負極性出力端に電流が流れる。逆に、トランジスタQ2,Q3がオンの場合には、電源部11の正極性出力端から、トランジスタQ3、コンデンサC、コイルL1及びトランジスタQ2を介して負極性出力端に電流が流れる。   When the transistors Q1 and Q4 are on, current flows from the positive output terminal of the power supply unit 11 to the negative output terminal via the transistor Q1, the coil L1, the capacitor C, and the transistor Q4. On the other hand, when the transistors Q2 and Q3 are on, a current flows from the positive output terminal of the power supply unit 11 to the negative output terminal via the transistor Q3, the capacitor C, the coil L1, and the transistor Q2.

トランジスタQ1,Q4がオンの場合には、コイルL1を介してコンデンサCが充電され、コンデンサCの端子電圧が略電源部11の電圧Vinまで上昇する。次に、コイルL1に生じた逆起電力によって、コンデンサCの端子電圧は、コイルL1に生じた電圧VLが加算されて、Vin+VLまで上昇する。次に、コイルL1とコンデンサCとの間において自由振動が発生し、コンデンサCの端子電圧は極性を変えながら、所定値に収束する。トランジスタQ2,Q3がオンの場合にも、トランジスタQ1,Q4がオンの場合と同様の動作が行われる。   When the transistors Q1 and Q4 are on, the capacitor C is charged through the coil L1, and the terminal voltage of the capacitor C rises to approximately the voltage Vin of the power supply unit 11. Next, due to the back electromotive force generated in the coil L1, the voltage VL generated in the coil L1 is added to the terminal voltage of the capacitor C, and rises to Vin + VL. Next, free vibration occurs between the coil L1 and the capacitor C, and the terminal voltage of the capacitor C converges to a predetermined value while changing the polarity. Even when the transistors Q2 and Q3 are on, the same operation as when the transistors Q1 and Q4 are on is performed.

本実施の形態においては、コイルL1に生じた電圧によってコイルL2には巻数比に応じた高い電圧が発生する。コイルL2に発生する電圧は、コイルL1及びコンデンサCに発生する電圧と略同様の波形であり、振幅は巻数比に応じて十分に大きな値となる。コイルL2に発生する電圧がランプ12に印加される。   In the present embodiment, a high voltage corresponding to the turn ratio is generated in the coil L2 by the voltage generated in the coil L1. The voltage generated in the coil L2 has substantially the same waveform as the voltage generated in the coil L1 and the capacitor C, and the amplitude becomes a sufficiently large value according to the turn ratio. A voltage generated in the coil L2 is applied to the lamp 12.

図3は横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって、始動時におけるランプ12の両端電圧(無負荷始動電圧)を示す波形図である。また、図4は図3の時間軸を10倍に拡大して示す波形図である。図3において、期間T1はトランジスタQ1,Q4がオンの期間であり、期間T2はトランジスタQ2,Q3がオンの期間である。   FIG. 3 is a waveform diagram showing the voltage across the lamp 12 at the time of starting (no-load starting voltage) with time on the horizontal axis and voltage on the vertical axis. FIG. 4 is a waveform diagram showing the time axis of FIG. In FIG. 3, a period T1 is a period in which the transistors Q1 and Q4 are on, and a period T2 is a period in which the transistors Q2 and Q3 are on.

図3に示すように、ランプ12の両端には、トランジスタQ1,Q4のオンの各開始時及びトランジスタQ2,Q3のオンの各開始時において、極めて高い電圧が発生している。図3の例は、Vinを220Vとし、L1が2.1μHで7ターン、L2が1.3mHで200ターン、Cが0.01μFの場合において、トランジスタQ1〜Q4の駆動周波数を17kHzに設定した場合の特性を示している。図3の例では、ランプ12の両端電圧の最大値は約6640Vであり、最小値は約−4800Vである。この高い電圧が、フルブリッジ駆動の極性反転時毎にランプ12に印加される。なお、始動時における駆動周波数としては、数百Hz〜数百kHzを用いることができる。   As shown in FIG. 3, extremely high voltages are generated at both ends of the lamp 12 when the transistors Q1 and Q4 are turned on and when the transistors Q2 and Q3 are turned on. In the example of FIG. 3, when Vin is 220 V, L1 is 2.1 μH for 7 turns, L2 is 1.3 mH for 200 turns, and C is 0.01 μF, the driving frequency of transistors Q1 to Q4 is set to 17 kHz. The case characteristics are shown. In the example of FIG. 3, the maximum value of the voltage across the lamp 12 is about 6640V, and the minimum value is about −4800V. This high voltage is applied to the lamp 12 every time the polarity of the full bridge drive is reversed. In addition, as a drive frequency at the time of starting, several hundred Hz-several hundred kHz can be used.

このように、トランジスタQ1,Q4とトランジスタQ2,Q3とのオンオフを第1の高い周波数で駆動することにより、ランプ12へ高い電圧の振動電圧を印加することができる。   Thus, by driving the transistors Q1 and Q4 and the transistors Q2 and Q3 on and off at the first high frequency, a high oscillating voltage can be applied to the lamp 12.

また、図4に示すように、ランプ12に印加される電圧波形は、比較的歪が少ない減衰振動波形となっていることが分かる。   Further, as shown in FIG. 4, it can be seen that the voltage waveform applied to the lamp 12 is a damped oscillation waveform with relatively little distortion.

このように、始動時においては、フルブリッジの極性反転時にコイルL1とコンデンサCとで自由振動が発生する。そして、この自由振動時に、コイルL1に印加される電圧がコイルL1とコイルL2の巻数比に応じてコイルL2に誘導される。なお、上述したように、第1の直列回路の自由振動は次の極性反転までに収束し、電流は略ゼロとなる。   Thus, at the time of starting, free vibration occurs in the coil L1 and the capacitor C when the polarity of the full bridge is reversed. And at the time of this free vibration, the voltage applied to the coil L1 is induced to the coil L2 according to the turn ratio of the coil L1 and the coil L2. As described above, the free vibration of the first series circuit converges until the next polarity inversion, and the current becomes substantially zero.

<予熱時>
コイルL2に発生した大きな電圧がランプ12に印加されると、ランプ12は絶縁破壊を起こす。始動期間の制御によってランプ12が絶縁破壊を起こすと、次に、予熱期間に移行する(ステップS4)。予熱期間は、放電開始直後の不安定な放電状態から安定した放電状態に移行させるための期間である。
<When preheating>
When a large voltage generated in the coil L2 is applied to the lamp 12, the lamp 12 causes dielectric breakdown. If the dielectric breakdown of the lamp 12 is caused by the control of the starting period, the process proceeds to the preheating period (step S4). The preheating period is a period for shifting from an unstable discharge state immediately after the start of discharge to a stable discharge state.

絶縁破壊がきっかけとなり、ランプ12はグロー放電に移行し、更にアーク放電に移行して通常点灯状態となる。本実施の形態においては、始動期間、予熱期間及び通常点灯期間の全期間に、電源部11からのエネルギーによって、ランプ12を点灯させる。   As a result of the dielectric breakdown, the lamp 12 shifts to glow discharge, and further shifts to arc discharge to be in a normal lighting state. In the present embodiment, the lamp 12 is turned on by the energy from the power supply unit 11 during the entire starting period, preheating period, and normal lighting period.

予熱時には、ランプ12により多くのランプ電流を流した方が、短時間に安定した放電状態が得られる。しかしながら、ランプ電流が大きい場合には、ランプ12の電極等にダメージが発生してしまう。このため、予熱時においては、ランプ電流を制御可能であることが望ましい。本実施の形態においては、トランジスタQ1〜Q4の駆動周波数を制御することで、予熱制御を行っている。   During preheating, a stable discharge state can be obtained in a shorter time when a larger amount of lamp current is passed through the lamp 12. However, when the lamp current is large, the electrode of the lamp 12 is damaged. For this reason, it is desirable that the lamp current can be controlled during preheating. In the present embodiment, preheating control is performed by controlling the driving frequency of the transistors Q1 to Q4.

図5は横軸に時間をとり縦軸に電流をとって、予熱時のランプ電流の変化を示す波形図である。図5(a)は図3の例と同様の条件において、予熱時のトランジスタQ1〜Q4の駆動周波数(予熱周波数)を10KHzに設定した場合の特性を示し、図5(b)は12KHzに設定した場合の特性を示している。図5の例は、トランジスタQ1〜Q4の駆動周波数を、始動時と予熱時とにおいて同一に設定した例である。なお、予熱時のランプ電流の特性は、周囲の環境温度等の影響を受けるものであり、図5は特定の条件の元での例である。   FIG. 5 is a waveform diagram showing changes in lamp current during preheating, with time on the horizontal axis and current on the vertical axis. FIG. 5 (a) shows the characteristics when the driving frequency (preheating frequency) of the transistors Q1 to Q4 during preheating is set to 10 KHz under the same conditions as in the example of FIG. 3, and FIG. 5 (b) is set to 12 KHz. The characteristics are shown. The example of FIG. 5 is an example in which the drive frequencies of the transistors Q1 to Q4 are set to be the same during start-up and during preheating. Note that the characteristics of the lamp current during preheating are affected by the ambient environmental temperature and the like, and FIG. 5 is an example under specific conditions.

図5(a),(b)のいずれの例の場合にも、また、図示しない8KHz〜15KHzまでのいずれの例の場合にも、予熱開始直後において、ランプ電流は交流にならず脈流となる。なお、この極性はランプ12の端子を逆に接続すると反転する。また、予熱開始直後の脈流は、時間の経過と共に交流に変化する。また、予熱周波数が8KHzから15KHzに高くなるほど予熱時のランプ電流値が減少する。また、予熱周波数を8KHzから15KHzに高くするほど脈流から交流に変化するまでの時間が長くなる。即ち、予熱電流を小さくすると交流に変化するまでの時間が長くなる。   In any of the examples of FIGS. 5A and 5B, and in any of the examples from 8 KHz to 15 KHz (not shown), the lamp current does not become alternating but pulsating immediately after the start of preheating. Become. This polarity is reversed when the terminals of the lamp 12 are connected in reverse. Moreover, the pulsating flow immediately after the start of preheating changes to alternating current with the passage of time. Further, the lamp current value during preheating decreases as the preheating frequency increases from 8 KHz to 15 KHz. Further, as the preheating frequency is increased from 8 KHz to 15 KHz, the time required to change from pulsating flow to alternating current becomes longer. That is, if the preheating current is reduced, the time until the current changes to alternating current becomes longer.

以上から、放電開始(予熱開始)直後においては不安定な放電が時間と共に安定して、交流に変化するものと考えられる。予熱期間においては、流れるランプ電流が大きいほど、内部ガス又は電極の温度上昇が早く、安定した放電状態に短時間で移行する。このランプ電流は、予熱周波数を変化させることで、制御可能である。   From the above, it is considered that the unstable discharge is stable with time and changes to alternating current immediately after the start of discharge (start of preheating). In the preheating period, as the flowing lamp current increases, the temperature of the internal gas or the electrode rises faster, and the state quickly shifts to a stable discharge state. This lamp current can be controlled by changing the preheating frequency.

図6は図5の時間軸を拡大して示す波形図である。図6は予熱周波数が12KHzの例であり、図6(a)は図5の脈流区間を示し、図6(b)は図5の交流区間を示す。   FIG. 6 is a waveform diagram showing the time axis of FIG. 5 in an enlarged manner. 6 shows an example in which the preheating frequency is 12 KHz, FIG. 6A shows the pulsating flow section of FIG. 5, and FIG. 6B shows the AC section of FIG.

図6に示すように、ランプ電流はのこぎり波状に変化する。コイルのインダクタンス分によって電流が鋸歯状に変化する。電流値のピークは、トランジスタQ1〜Q4の駆動周波数によって決定される。図6(a)の脈流区間では、ランプ電流は若干飽和状態となっているのに対し、図6(b)に示すように、交流区間においては、歪が少ない鋸歯状波形のランプ電流が得られている。脈流区間より交流区間の方が同一方向への電流ピーク値が小さくなるので、飽和しにくくなる。   As shown in FIG. 6, the lamp current changes in a sawtooth waveform. The current changes in a sawtooth shape depending on the inductance of the coil. The peak of the current value is determined by the driving frequency of the transistors Q1 to Q4. In the pulsating section of FIG. 6 (a), the lamp current is slightly saturated, whereas in the alternating section, a ramp current having a sawtooth waveform with little distortion is obtained as shown in FIG. 6 (b). Has been obtained. Since the current peak value in the same direction is smaller in the AC section than in the pulsating section, saturation is less likely.

図5の例では、予熱周波数として10KHzよりも若干高い周波数を採用すると、予熱電流のピーク値も低く、予熱時間も比較的長いと考えられる。このように、予熱周波数を適宜制御することで、ランプ電極等にダメージを与えることなく、予熱が可能である。   In the example of FIG. 5, if a frequency slightly higher than 10 KHz is adopted as the preheating frequency, it is considered that the peak value of the preheating current is low and the preheating time is relatively long. Thus, preheating is possible without damaging the lamp electrode or the like by appropriately controlling the preheating frequency.

<通常点灯期間>
次に、予熱を終了させて通常点灯期間に移行する。この場合には、制御部13は、ステップS6からステップS7に処理を移行して、トランジスタQ1〜Q4の駆動周波数として、始動時及び予熱時の駆動周波数よりも低い周波数に設定する。図5の例では、通常点灯期間において、駆動周波数を100Hzにした例を示している。
<Normal lighting period>
Next, preheating is terminated and the normal lighting period starts. In this case, the control unit 13 shifts the processing from step S6 to step S7, and sets the driving frequency of the transistors Q1 to Q4 to a frequency lower than the driving frequency at the time of starting and preheating. The example of FIG. 5 shows an example in which the drive frequency is set to 100 Hz during the normal lighting period.

通常点灯時には、トランジスタQ1〜Q4による直流交流変換回路が発生する矩形波電圧に基づいて、主にコイルL2及びランプ12を介して電流が流れる。なお、駆動周波数が低くなっても、コイルL1側にはコンデンサCが直列接続されるため、電流が流れ続けることはない。また、通常点灯時には、電源部11の電圧Vinも低い電圧値になるので、極性反転時のコイルL1の電流は大幅に低下する。通常点灯期間にはランプ12は安定したアーク放電に移行しており、安定したランプ電流が得られている。   During normal lighting, current flows mainly through the coil L2 and the lamp 12 based on the rectangular wave voltage generated by the DC / AC conversion circuit including the transistors Q1 to Q4. Even when the drive frequency is lowered, the capacitor C is connected in series on the coil L1 side, so that no current continues to flow. Further, during normal lighting, the voltage Vin of the power supply unit 11 also has a low voltage value, so that the current of the coil L1 during polarity reversal is greatly reduced. During the normal lighting period, the lamp 12 shifts to a stable arc discharge, and a stable lamp current is obtained.

このように本実施の形態においては、自由振動する1次側コイル及びコンデンサによる第1の直列回路と、2次側コイル及びランプの第2の直列回路とを並列接続し、第1及び第2の直列回路の両端に、4つのトランジスタを用いたブリッジ型の直流交流変換回路によって矩形波電圧を供給している。1次側コイルと2次側コイルとの巻数比に応じて2次側コイルに大電圧を発生させることができ、
更に、始動期間が終了して予熱期間になると、トランジスタの駆動周波数を制御することで、ランプ電極等にダメージを与えることなく、安定放電状態に移行させることができる。例えば、従来の高圧パルス始動方式では電源から制御不能なランプラッシュ電流が流れたが、本実施の形態ではこのランプラッシュ電流を十分に抑制しながら、予熱を行うことができる。これにより、ランプの長寿命化を図ることができる。
As described above, in the present embodiment, the first series circuit including the primary side coil and the capacitor that freely vibrate and the second series circuit including the secondary side coil and the lamp are connected in parallel to each other. A rectangular wave voltage is supplied to both ends of the series circuit by a bridge type DC / AC converter circuit using four transistors. A large voltage can be generated in the secondary coil according to the turns ratio of the primary coil and the secondary coil,
Furthermore, when the starting period ends and the preheating period starts, the driving frequency of the transistor can be controlled to shift to a stable discharge state without damaging the lamp electrode or the like. For example, in the conventional high-voltage pulse starting method, an uncontrollable lamp rush current flows from the power source, but in the present embodiment, preheating can be performed while sufficiently suppressing the lamp rush current. Thereby, the lifetime of the lamp can be extended.

このように、比較的簡単な構成の回路によって、始動から通常点灯まで高圧放電灯を点灯させることができ、始動回路が一段ですむため、小型化及び低コスト化に有利である。   As described above, the high-pressure discharge lamp can be lit from the start to the normal lighting with a circuit having a relatively simple configuration, and only one stage of the starting circuit is required, which is advantageous for downsizing and cost reduction.

なお、制御部13は、始動期間、予熱期間及び通常点灯期間の切換えを、例えば、駆動開始からの時間によって制御するようにしてもよい。   Note that the control unit 13 may control switching of the start period, the preheating period, and the normal lighting period, for example, according to the time from the start of driving.

図7は第1の実施の形態の変形例を示す回路図である。図7において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。   FIG. 7 is a circuit diagram showing a modification of the first embodiment. In FIG. 7, the same components as those in FIG.

図7の例は、図1においてコイルL1の一端側に配置されたコンデンサCを、コイルL1の他端側に配置したものである。この場合でも、コンデンサC及びコイルL1による第1の直列回路は、図1のコンデンサC及びコイルL1と同様の動作を呈する。   In the example of FIG. 7, the capacitor C disposed on one end side of the coil L1 in FIG. 1 is disposed on the other end side of the coil L1. Even in this case, the first series circuit including the capacitor C and the coil L1 exhibits the same operation as the capacitor C and the coil L1 of FIG.

他の構成及び作用は、図1の実施の形態と同様である。   Other configurations and operations are the same as those of the embodiment of FIG.

図8は本発明の第2の実施の形態を示す回路図である。図8において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。   FIG. 8 is a circuit diagram showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 8, the same components as those in FIG.

本実施の形態は、図1においてトランスTを構成するコイルL1,L2のうち2次側のコイルL2を、コイルL21,L22に分割し、ランプ12の両端に配置した点が第1の実施の形態と異なる。   In the present embodiment, the secondary coil L2 of the coils L1 and L2 constituting the transformer T in FIG. 1 is divided into coils L21 and L22 and arranged at both ends of the lamp 12 in the first embodiment. Different from form.

本実施の形態においては、コイルL1の巻数とコイルL21,L22の巻数の和との比を適宜設定することにより、各コイルL21,L22の端子電圧を十分高い電圧に設定することができる。これにより、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様に、ランプ12の始動に必要な十分に高い電圧を得ることができる。   In the present embodiment, the terminal voltage of each coil L21, L22 can be set to a sufficiently high voltage by appropriately setting the ratio between the number of turns of coil L1 and the sum of the number of turns of coils L21, L22. Thereby, also in the present embodiment, a sufficiently high voltage necessary for starting the lamp 12 can be obtained as in the first embodiment.

なお、本実施の形態においては、ランプ12の始動に必要な電圧をコイルL21,L22で分けて夫々異極の電圧を発生させればよく、1つのコイルに発生する電圧は半分ですむ。即ち、各コイルの対地電圧を低減させることができ、周辺素子への悪影響を一層低減させることができる。   In the present embodiment, the voltage required for starting the lamp 12 may be divided by the coils L21 and L22 to generate different voltages, and the voltage generated in one coil is half. That is, the ground voltage of each coil can be reduced, and adverse effects on the peripheral elements can be further reduced.

図9は第2の実施の形態の変形例を示す回路図である。図2において図8と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。   FIG. 9 is a circuit diagram showing a modification of the second embodiment. In FIG. 2, the same components as those of FIG.

図9の例は、図8においてコイルL1の一端側に配置されたコンデンサCを、コイルL1の他端側に配置したものである。この場合でも、コンデンサC及びコイルL1による第1の直列回路は、図8のコンデンサC及びコイルL1と同様の動作を呈する。   In the example of FIG. 9, the capacitor C arranged on one end side of the coil L1 in FIG. 8 is arranged on the other end side of the coil L1. Even in this case, the first series circuit including the capacitor C and the coil L1 exhibits the same operation as that of the capacitor C and the coil L1 in FIG.

他の構成及び作用は、図8の実施の形態と同様である。   Other configurations and operations are the same as those of the embodiment of FIG.

図10は本発明の第3の実施の形態を示す回路図である。図10において図1と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。   FIG. 10 is a circuit diagram showing a third embodiment of the present invention. In FIG. 10, the same components as those in FIG.

本実施の形態は、トランスTに代えてコイルL3を採用した点が第1の実施の形態と異なる。コンデンサCは一端が第2の直列回路の第2の接続点に接続され、他端はコイルL3の中点に接続される。   This embodiment is different from the first embodiment in that a coil L3 is employed instead of the transformer T. One end of the capacitor C is connected to the second connection point of the second series circuit, and the other end is connected to the middle point of the coil L3.

コイルL3の中点からランプ12側のコイル部分L32の巻数n2と、コイルL3の中点から第1の接続点側のコイル部分L31の巻数n1との巻数比n2/n1は、1よりも大きくなるように設定される。   The winding ratio n2 / n1 between the winding point n2 of the coil portion L32 on the lamp 12 side from the middle point of the coil L3 and the winding number n1 of the coil portion L31 on the first connection point side from the middle point of the coil L3 is larger than 1. Is set to be

第1の接続点と第2の接続点との間には、コイルL3のコイル部分L31とコンデンサCとが直列接続されて第1の直列回路が構成されている。従って、始動時において、コンデンサCの両端電圧は、第1の実施の形態のコンデンサCと同様に変化する。また、コイル部分L32には巻数比に応じた電圧が誘起するので、ランプ12の両端には、図3と同様の電圧が印加される。   Between the first connection point and the second connection point, the coil portion L31 of the coil L3 and the capacitor C are connected in series to form a first series circuit. Therefore, at the start, the voltage across the capacitor C changes in the same manner as the capacitor C of the first embodiment. Further, since a voltage corresponding to the turn ratio is induced in the coil portion L32, a voltage similar to that in FIG.

他の作用は第1の実施の形態と同様である。   Other operations are the same as those in the first embodiment.

このように、本実施の形態においても、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる。   Thus, also in this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.

図11は第3の実施の形態の変形例を示す回路図である。図11において図10と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。   FIG. 11 is a circuit diagram showing a modification of the third embodiment. In FIG. 11, the same components as those of FIG.

図11の例は、図10の第1の接続点側にランプ12及びコンデンサCを配置し、第2の接続点側にコイルL3を配置したものである。   In the example of FIG. 11, the lamp 12 and the capacitor C are disposed on the first connection point side in FIG. 10, and the coil L3 is disposed on the second connection point side.

他の構成及び作用は、図10の実施の形態と同様である。   Other configurations and operations are the same as those of the embodiment of FIG.

本発明の第1の実施の形態に係る放電灯点灯装置を示す回路図。1 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention. 実施の形態の動作を説明するためのフローチャート。6 is a flowchart for explaining the operation of the embodiment. 横軸に時間をとり縦軸に電圧をとって、始動時におけるランプ12の両端電圧(無負荷始動電圧)を示す波形図。FIG. 6 is a waveform diagram showing the voltage across the lamp 12 at the time of starting (no-load starting voltage) with time on the horizontal axis and voltage on the vertical axis. 図3の時間軸を10倍に拡大して示す波形図。The wave form diagram which expands and shows the time axis of FIG. 3 10 times. 横軸に時間をとり縦軸に電流をとって、予熱時のランプ電流の変化を示す波形図。The waveform diagram which shows the change of the lamp current at the time of preheating, with time on the horizontal axis and current on the vertical axis. 図5の時間軸を拡大して示す波形図。The wave form diagram which expands and shows the time axis of FIG. 第1の実施の形態の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of 1st Embodiment. 本発明の第2の実施の形態を示す回路図。The circuit diagram which shows the 2nd Embodiment of this invention. 第2の実施の形態の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of 2nd Embodiment. 本発明の第3の実施の形態を示す回路図。The circuit diagram which shows the 3rd Embodiment of this invention. 第3の実施の形態の変形例を示す回路図。The circuit diagram which shows the modification of 3rd Embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…電源部、Q1〜Q4…トランジスタ、L1,L2…コイル、T…トランス、C…コンデンサ、12…ランプ、13…制御部。     DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Power supply part, Q1-Q4 ... Transistor, L1, L2 ... Coil, T ... Transformer, C ... Capacitor, 12 ... Lamp, 13 ... Control part.

Claims (4)

1次側コイルとコンデンサとが直列接続されて構成された第1の直列回路部と、
前記1次側コイルと共にトランスを構成し前記1次側コイルよりも多い巻数を有する2次側コイルと、放電灯とが直列接続されて構成された第2の直列回路部と、
4つのトランジスタを有し、電源部からの直流電圧を交流電圧に変換して、並列接続された前記第1及び第2の直列回路部の両端に交流電圧を供給するブリッジ型の直流交流変換回路と、
を具備した放電灯点灯装置。
A first series circuit unit configured by connecting a primary coil and a capacitor in series;
A second series circuit unit configured by connecting a secondary coil having a number of turns larger than that of the primary coil and a discharge lamp in series with the primary coil;
A bridge-type DC-AC converter circuit that has four transistors, converts a DC voltage from a power supply unit into an AC voltage, and supplies the AC voltage to both ends of the first and second series circuit units connected in parallel. When,
A discharge lamp lighting device comprising:
前記第2の直列回路部は、前記放電灯の両端に前記2次側コイルが分割されて設けられて構成されることを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装置。   2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the second series circuit unit is configured by dividing the secondary coil at both ends of the discharge lamp. 3. コイルと放電灯とが直列接続されて構成された直列回路部と、
前記直列回路部の一端と前記コイルの中点との間に前記放電灯に並列に接続されるコンデンサと、
4つのトランジスタを有し、電源部からの直流電圧を交流電圧に変換して、前記直列回路部の両端に交流電圧を供給するブリッジ型の直流交流変換回路と、を具備し、
前記中点は、前記コイルの前記直列回路部の一端側の巻数が他方の巻数よりも多くなる点に設定されることを特徴とする放電灯点灯装置。
A series circuit unit configured by connecting a coil and a discharge lamp in series;
A capacitor connected in parallel to the discharge lamp between one end of the series circuit portion and a midpoint of the coil;
A bridge type DC / AC converter circuit that has four transistors, converts a DC voltage from a power supply unit to an AC voltage, and supplies an AC voltage to both ends of the series circuit unit;
The midpoint is set to a point where the number of turns on one end side of the series circuit portion of the coil is larger than the number of other turns.
前記直流交流変換回路を制御して、始動時に、前記4つのトランジスタを第1の周波数で駆動し、前記始動後の予熱時に、前記4つのトランジスタを前記第1の周波数と同一又は異なる第2の周波数で駆動し、前記予熱後の通常点灯時に、前記第1及び第2の周波数よりも低い第3の周波数で前記4つのトランジスタを駆動する制御手段を具備したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに記載の放電灯点灯装置。   The DC / AC converter circuit is controlled to drive the four transistors at the first frequency at the start, and to set the four transistors to the same or different from the first frequency at the time of preheating after the start. The control means for driving the four transistors at a third frequency lower than the first and second frequencies during normal lighting after the preheating is provided. The discharge lamp lighting device according to any one of 3.
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