JP2009158171A - Discharge lamp lighting device and illumination apparatus - Google Patents

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剛 加藤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp lighting device which prevents flickering of brightness of a discharge lamp by carrying out appropriately control at the time of transition between target values of a lamp current in one arbitrary period of PWM control, and an illumination apparatus using the same. <P>SOLUTION: The discharge lamp lighting device is equipped with a DC power supply RDC, an inverter circuit INV which converts DC voltage supplied from the DC power supply into AC voltage, a load circuit LC which includes a resonance circuit and is connected to the output end of the inverter circuit and interposed between the inverter circuit and a discharge lamp DL, and a control means CC in which, at the time of lighting control of the discharge lamp by PWM control, at least two different target values are established in one period of the PWM control and a transition period in which the lamp current changes sequentially between the adjoining target value periods is provided, and which carries out light-control lighting of the discharge lamp by carrying out feed-back control during the transition period. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、深調光領域においてPWM制御による調光点灯を行う放電ランプ点灯装置の改良およびこれを用いた照明器具に関する。   The present invention relates to an improvement of a discharge lamp lighting device that performs dimming lighting by PWM control in a deep dimming region and a lighting fixture using the same.

放電ランプの深調光領域における調光点灯にはPWM制御が好適であることはよく知られており、その一構成として、調光手段により電圧変換回路の出力電圧を変化させて放電灯の調光が可能であるとともに、放電灯の調光下限付近においてLC共振回路の共振周波数の近傍の周波数から共振周波数より高い第1の周波数へと所定の時間内に漸次移行させる周波数制御手段を設けることは既知である(特許文献1参照。)。   It is well known that PWM control is suitable for dimming lighting in the deep dimming region of the discharge lamp. As one configuration, the output voltage of the voltage conversion circuit is changed by dimming means to adjust the discharge lamp. Providing frequency control means that can shift light gradually from a frequency in the vicinity of the resonance frequency of the LC resonance circuit to a first frequency higher than the resonance frequency within a predetermined time in the vicinity of the dimming lower limit of the discharge lamp. Is known (see Patent Document 1).

特許文献1によると、上記所定の時間を、一般にQ(共振の鋭さ)/f1(変化後の動作周波数)程度と考えられている過渡応答時間よりも長く設定しておくことにより、インバータ回路のスイッチング素子に発生するdi/dtストレスを抑制することができる旨記載されている。   According to Patent Document 1, the predetermined time is set longer than a transient response time which is generally considered to be about Q (sharpness of resonance) / f1 (operating frequency after change). It is described that di / dt stress generated in the switching element can be suppressed.

深調光領域においてPWM制御による調光点灯を行う場合に、間欠的な点灯と消灯の繰り返しを行う中で、消灯から点灯に移行する際に高電圧パルスを放電ランプに印加する必要がある。   When performing dimming lighting by PWM control in the deep dimming region, it is necessary to apply a high voltage pulse to the discharge lamp when shifting from extinguishing to lighting while repeating intermittent lighting and extinguishing.

特開2003−197392号公報JP 2003-197392 A

ところが、インバータ回路と放電ランプとの間に共振回路を有する負荷回路を介在していると、高電圧パルスの出力にばらつきを生じるために、明るさのちらつきが発生するという問題があった。なお、特許文献1においては、インバータ回路のスイッチング素子に発生するdi/dtストレスを抑制するために、過渡応答時間よりも長い所定時間を移行期間として設定するとともに、当該移行期間に周波数を漸次移行させる必要がある。   However, when a load circuit having a resonance circuit is interposed between the inverter circuit and the discharge lamp, there is a problem that brightness flickers due to variations in the output of the high voltage pulse. In Patent Document 1, in order to suppress di / dt stress generated in the switching element of the inverter circuit, a predetermined time longer than the transient response time is set as the transition period, and the frequency is gradually shifted during the transition period. It is necessary to let

本発明は、PWM制御の任意の1周期におけるランプ電流の目標値間移行時の制御を適切に行うことによって、放電ランプの明るさのちらつき発生を防止した放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明器具を提供することを目的とする。   The present invention relates to a discharge lamp lighting device that prevents flickering of brightness of a discharge lamp by appropriately performing control at the time of transition between target values of a lamp current in an arbitrary one cycle of PWM control, and illumination using the same The purpose is to provide equipment.

本発明の放電ランプ点灯装置は、直流電源と;直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と;共振回路を含みインバータ回路の出力端に接続されるとともに、インバータ回路と放電ランプとの間に介在する負荷回路と;放電ランプをPWM制御して調光するときに、PWM制御の1周期において少なくとも2つの異なる目標値が設定され、隣接する目標値期間の間にランプ電流が順次変化する移行期間が設けられ、かつ移行期間中にフィードバック制御を行って放電ランプを調光点灯する制御手段と;を具備していることを特徴としている。   A discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC power source; an inverter circuit that converts a DC voltage supplied from the DC power source into an AC voltage; a resonance circuit that is connected to the output terminal of the inverter circuit, and the inverter circuit and the discharge A load circuit interposed between the lamp and the lamp; when the discharge lamp is dimmed by PWM control, at least two different target values are set in one cycle of the PWM control, and the lamp current between adjacent target value periods And a control means for dimming and lighting the discharge lamp by performing feedback control during the transition period.

本発明は以下の態様を許容する。   The present invention allows the following aspects.

〔直流電源について〕 直流電源は、後述するインバータ回路から見た入力供給手段であり、直流電圧を出力して、これをインバータ回路に入力電圧として印加する。直流電源は、交流電圧を整流した直流電源、電池電源またはキャパシタなどであってもよい。また、直流電源は、直流電圧変換機能やアクティブフィルタ機能を具備していることを許容する。直流電圧変換機能およびアクティブフィルタ機能は、本発明において特段限定されないが、例えば昇圧チョッパ、降圧チョッパなどを単独で、または多段的に組み合わせ接続して用いることができる。   [Regarding DC Power Supply] The DC power supply is input supply means viewed from an inverter circuit described later, and outputs a DC voltage and applies it to the inverter circuit as an input voltage. The DC power supply may be a DC power supply, a battery power supply, a capacitor, or the like obtained by rectifying an AC voltage. Further, the DC power supply is allowed to have a DC voltage conversion function and an active filter function. Although the DC voltage conversion function and the active filter function are not particularly limited in the present invention, for example, a step-up chopper, a step-down chopper, or the like can be used alone or combined and connected in multiple stages.

〔インバータ回路について〕 インバータ回路は、直流電源から出力される直流電圧を交流電圧に変換する手段であり、少なくとも1つのスイッチング素子を含んでいる。本発明において、インバータ回路の回路方式は特段限定されない。例えば、フルブリッジ形インバータ、ハーフブリッジ形インバータ、一石形インバータなどを用いることができる。   [Inverter Circuit] The inverter circuit is means for converting a DC voltage output from a DC power source into an AC voltage, and includes at least one switching element. In the present invention, the circuit system of the inverter circuit is not particularly limited. For example, a full bridge type inverter, a half bridge type inverter, a single stone type inverter, or the like can be used.

〔負荷回路について〕 負荷回路は、共振回路を含んでおり、放電ランプをインバータ回路の出力端に接続する際に、インバータ回路と放電ランプの間に介在される。共振回路を介して放電ランプをインバータ回路の出力端に接続することにより、負荷回路の所望に応じて適度に共振した共振電圧を放電ランプに印加することができる。共振回路は、好ましくは直列共振回路であり、かつ放電ランプは、共振電圧が印加される回路上の位置に接続される。   [Load Circuit] The load circuit includes a resonance circuit, and is interposed between the inverter circuit and the discharge lamp when the discharge lamp is connected to the output terminal of the inverter circuit. By connecting the discharge lamp to the output terminal of the inverter circuit via the resonance circuit, it is possible to apply a resonance voltage moderately resonated to the discharge lamp as desired in the load circuit. The resonant circuit is preferably a series resonant circuit, and the discharge lamp is connected to a position on the circuit where the resonant voltage is applied.

また、負荷回路は、そこに接続する放電ランプに対して限流インピーダンスを提供することができる。限流インピーダンスとして共振回路のリアクタンスを利用することができる。   Also, the load circuit can provide a current limiting impedance for the discharge lamp connected thereto. The reactance of the resonance circuit can be used as the current limiting impedance.

〔制御手段について〕 制御手段は、放電ランプをPWM制御して調光するときに、PWM制御の1周期において少なくとも2つの異なる目標値を設定し、隣接する目標値期間の間にランプ電流が順次変化する移行期間を設け、かつ移行期間中にフィードバック制御を行って放電ランプを調光点灯する手段である。本発明において、PWM制御とは、所定期間からなる1周期において、少なくとも2値の光出力値を目標値として、各目標値の時比率を制御することにより、時間平均値としての光出力を制御することを意味する。   [Regarding Control Unit] The control unit sets at least two different target values in one cycle of PWM control when the discharge lamp is dimmed by PWM control, and the lamp current is sequentially applied between adjacent target value periods. It is a means for dimming the discharge lamp by providing a changing transition period and performing feedback control during the transition period. In the present invention, PWM control is to control light output as a time average value by controlling the time ratio of each target value with at least two light output values as target values in one cycle of a predetermined period. It means to do.

本発明において、放電ランプの調光は、全光点灯から深調光までの全領域にわたりPWM制御を行うのでもよいし、深調光領域のみをPWM制御とし、その他の領域はAM制御としてもよい。なお、PWM制御とは、パルス幅制御方式の調光を意味する。また、AM制御とは、振幅制御方式の調光を意味する。   In the present invention, the dimming of the discharge lamp may be performed by PWM control over the entire region from full light lighting to deep dimming, or only the deep dimming region may be PWM control, and the other regions may be AM control. Good. Note that the PWM control means dimming using a pulse width control method. The AM control means amplitude control method dimming.

PWM制御の1周期には、インバータ回路の出力が放電ランプに供給されるONすなわち放電ランプが実質的に点灯する目標値と当該出力が供給されないOFFすなわち放電ランプが実質的に消灯する目標値との2つの制御のための目標値が少なくとも含まれる。また、制御の目標値は、ONが複数のレベル値に分かれていて、全体で3つ以上の目標値を設定することができる。そして、各目標値の期間がPWM制御の1周期の中に設けられる。本発明においては、上記に加えて隣接する2つの目標値期間の間に移行期間を設けている。ただし、移行期間は、実際面において隣接する2つの目標値期間の中の一部であると認識することもできる。なお、PWM周波数は、100Hzないし数kHzに設定されるのが一般的である。   In one cycle of the PWM control, the output value of the inverter circuit is supplied to the discharge lamp, that is, the target value that the discharge lamp is substantially turned on, and the output that is not supplied is OFF, that is, the target value that the discharge lamp is substantially turned off. The target values for the two controls are included at least. Further, as the control target value, ON is divided into a plurality of level values, and three or more target values can be set as a whole. Each target value period is provided in one cycle of PWM control. In the present invention, in addition to the above, a transition period is provided between two adjacent target value periods. However, it can also be recognized that the transition period is a part of two target value periods that are adjacent in the actual aspect. The PWM frequency is generally set to 100 Hz to several kHz.

移行期間においては、隣接する時間的に先行する方の目標値から次の目標値に向けて順次ランプ電流が変化される。そして、その際に、制御手段は、フィードバック制御を行う。このフィードバック制御の対象は、放電ランプに供給される電圧または/およびランプ電流などである。この場合、放電ランプが点灯する以前すなわち始動時にはランプ電圧をフィードバック制御し、放電ランプが始動して点灯した後はランプ電流をフィードバック制御するのが好ましい。上記ランプ電圧フィードバック制御において高電圧の始動電圧を一定に維持させ、またランプ電流フィードバック制御において隣接する次の目標値に向けてランプ電流を安定して傾斜的に順次増減させることができる。   In the transition period, the lamp current is sequentially changed from the adjacent target value preceding in time toward the next target value. At that time, the control means performs feedback control. The object of this feedback control is the voltage supplied to the discharge lamp and / or the lamp current. In this case, it is preferable that the lamp voltage is feedback-controlled before the discharge lamp is lit, that is, at the start, and the lamp current is feedback-controlled after the discharge lamp is started and lit. In the lamp voltage feedback control, a high starting voltage can be maintained constant, and in the lamp current feedback control, the lamp current can be increased and decreased in a stable and sequential manner toward the next adjacent target value.

移行期間にランプ電流を順次増減させるための手段は、本発明において特段限定されない。例えば、インバータ回路の発振周波数を固定しておき、負荷回路の共振周波数を変化させる。これにより負荷回路の共振特性カーブ上の上記発振周波数の位置が変化するので、放電ランプに供給されるランプ電流を増減させることができる。また、インバータ回路の発振周波数を変化させるのでもよいし、インバータ回路の入力電圧を変化させてもよい。なお、後者の場合、可変電圧直流電源を用いることにより、入力電圧を可変にできる。   Means for sequentially increasing or decreasing the lamp current during the transition period is not particularly limited in the present invention. For example, the oscillation frequency of the inverter circuit is fixed and the resonance frequency of the load circuit is changed. This changes the position of the oscillation frequency on the resonance characteristic curve of the load circuit, so that the lamp current supplied to the discharge lamp can be increased or decreased. Further, the oscillation frequency of the inverter circuit may be changed, or the input voltage of the inverter circuit may be changed. In the latter case, the input voltage can be made variable by using a variable voltage DC power supply.

また、制御手段は、PWM制御の1周期においてONすなわち放電ランプが実質的に点灯する目標値期間の長さすなわち時間幅を、当該期間中の放電ランプの発光量に比例的な変数の積算値が所定値に到達したときに終了させて、OFFすなわち実質的に消灯する目標値期間に切り換えるように構成することができる。ここで、放電ランプの発光量に比例的な変数とは、放電ランプの点灯によって形成される照度の検知データや、電気的な変数としてはランプ電力データまたはランプ電流データなどを意味する。また、所定値とは、調光の目標値に対応する変数の積算値である。   Further, the control means sets the length of the target value period, that is, the time width during which the discharge lamp is substantially lit in one cycle of PWM control, that is, the integrated value of the variable proportional to the light emission amount of the discharge lamp during the period. Can be configured to switch to a target value period that is OFF, that is, substantially extinguished. Here, the variable proportional to the light emission amount of the discharge lamp means detection data of illuminance formed by lighting of the discharge lamp, and the electric variable means lamp power data or lamp current data. The predetermined value is an integrated value of a variable corresponding to the target value for dimming.

上記態様においては、PWM制御の1周期における放電ランプの光出力が目標値に到達したら、その時点でON期間を終了してOFF期間に移行するので、光出力が安定した調光制御が実現する。特に深調光領域においては、PWM制御の1周期中における放電ランプの点灯開始時期のわずかなばらつきが放電ランプの光出力に明るさのちらつきとなってしまうという影響が相対的に顕著になるので、上記影響の抑制に対して効果的である。なお、上記態様は、放電ランプが始動して点灯するまでは制御手段がランプ電圧のフィードバック制御を行い、かつ点灯後にはランプ電流のフィードバック制御を行う場合に効果的である。   In the above aspect, when the light output of the discharge lamp in one cycle of the PWM control reaches the target value, the ON period is ended at that time and the process proceeds to the OFF period, so that dimming control with stable light output is realized. . Particularly in the deep light control region, the effect that a slight variation in the lighting start timing of the discharge lamp during one PWM control cycle causes a flickering of the brightness of the light output of the discharge lamp becomes relatively significant. It is effective for suppressing the above-mentioned influence. The above aspect is effective when the control means performs the feedback control of the lamp voltage until the discharge lamp starts and lights up, and the lamp current feedback control is performed after the lighting.

さらに、制御手段は、フィードバック制御の周期をインバータ回路の発振の1周期に同期するように短縮すると効果的である。これにより、フィードバック制御の応答が速くなり、目標値への移行を早くすることが可能になり、深調光領域における調光制御が安定する。その結果、調光度0%近くまでの深い調光を安定して行うことができる。   Further, it is effective that the control means shortens the feedback control cycle so as to synchronize with one oscillation cycle of the inverter circuit. As a result, the response of the feedback control becomes faster, the shift to the target value can be made earlier, and the dimming control in the deep dimming region is stabilized. As a result, it is possible to stably perform deep dimming up to a dimming degree close to 0%.

次に、制御手段の許容し得るその他の態様について説明する。
1.制御手段をマイコンおよびDSP(ディジタルシグナルプロセッサ)などのディジタルデバイスやアナログICを主体として構成する。これにより、上述した制御をきめ細かく実行することが可能になる。本態様によれば、調光制御をきめ細かく正確に行うことができるのに加えて、以下に示す調光制御以外の各種制御のための手段を併せて組み込むことが可能になる。
2.制御手段は、インバータ回路の出力周波数を記憶するなどのために、記憶手段を備えている。
3.制御手段は、インバータ回路の駆動信号を発生する。
4.制御手段は、インバータ回路の出力を所定値に維持するため、または所望に変化させるために帰還制御機能を有している。
5.制御手段は、放電ランプの寿命末期判定および放電ランプ装着有無判定などの保護動作を行う。これに付随して放電ランプ点灯回路にランプ電圧およびランプ電流検出回路などの既知の回路手段を付加することができる。
Next, other modes that can be permitted by the control means will be described.
1. The control means is mainly composed of a digital device such as a microcomputer and a DSP (digital signal processor) and an analog IC. As a result, the above-described control can be finely executed. According to this aspect, in addition to finely and accurately performing dimming control, it is possible to incorporate various control means other than the dimming control described below.
2. The control means includes storage means for storing the output frequency of the inverter circuit.
3. The control means generates a drive signal for the inverter circuit.
4). The control means has a feedback control function to maintain the output of the inverter circuit at a predetermined value or to change it as desired.
5. The control means performs protective operations such as end-of-life determination of the discharge lamp and determination of whether or not the discharge lamp is mounted. Along with this, known circuit means such as a lamp voltage and lamp current detection circuit can be added to the discharge lamp lighting circuit.

〔その他の構成について〕 本発明におけるその他の構成として以下を所望により適宜採用することができる。   [Other Configurations] As other configurations in the present invention, the following can be appropriately adopted as desired.

1.(放電ランプについて) 本発明において、放電ランプは、低圧放電ランプおよび高圧放電ランプのいずれであってもよい。しかし、蛍光ランプのような低圧放電ランプに特に好適である。なお、低圧放電ランプは、フィラメント電極を有する熱陰極形および冷陰極形のいずれであってもよい。また、低圧放電ランプは、蛍光ランプに代表されるが、例えばブラックライト、殺菌ランプなどであってもよい。   1. (Discharge Lamp) In the present invention, the discharge lamp may be either a low pressure discharge lamp or a high pressure discharge lamp. However, it is particularly suitable for low-pressure discharge lamps such as fluorescent lamps. The low-pressure discharge lamp may be either a hot cathode type having a filament electrode or a cold cathode type. The low-pressure discharge lamp is typified by a fluorescent lamp, but may be a black light, a sterilization lamp, or the like.

2.(フィラメント加熱回路について) フィラメント加熱回路は、熱陰極形放電ランプのフィラメント電極を所要の程度にランプ電流とは別に補助加熱電流を供給してフィラメント電極を加熱する手段である。フィラメント加熱回路は、放電ランプの始動に先立ってフィラメント電極を加熱するとともに、点灯中も調光度に応じてフィラメント電極を所要に加熱するように構成するのが好ましい。例えば、スイッチング素子を用いて補助加熱電流を調整可能に構成すれば、スイッチング素子のスイッチングを制御することで補助加熱電流を所望に調整することができる。   2. (Regarding Filament Heating Circuit) The filament heating circuit is a means for heating the filament electrode of the hot cathode discharge lamp by supplying an auxiliary heating current separately from the lamp current to a required level. The filament heating circuit is preferably configured to heat the filament electrode prior to starting the discharge lamp and to heat the filament electrode as required according to the dimming degree even during lighting. For example, if the auxiliary heating current is configured to be adjustable using a switching element, the auxiliary heating current can be adjusted as desired by controlling the switching of the switching element.

なお、補助加熱電流の電源は、例えばインバータ回路の出力により付勢されるフィラメントトランスを用いるなど既知の各種回路方式を採用することができる。また、調光率に応じた所要量の補助加熱電流を流すことについては予め測定を行うなどによって知ることができる。   For the power source of the auxiliary heating current, various known circuit systems such as a filament transformer energized by the output of the inverter circuit can be employed. In addition, it is possible to know that a required amount of auxiliary heating current according to the dimming rate is supplied by measuring in advance.

3.(放電ランプ作動状態検出手段について) 放電ランプ作動状態検出手段は、ランプ電圧およびランプ電流の少なくともいずれか一方を検出する手段であり、前述のフィードバック制御を行う場合に用いると効果的である。なお、ランプ電圧およびランプ電流の少なくともいずれか一方を検出する場合、それらを直接検出してもよいし、放電ランプ点灯装置の中のそれらを間接的に検出可能な部位において検出してもよい。   3. (Regarding Discharge Lamp Operating State Detection Unit) The discharge lamp operating state detection unit is a unit that detects at least one of the lamp voltage and the lamp current, and is effective when used in the aforementioned feedback control. In addition, when detecting at least any one of a lamp voltage and a lamp current, you may detect them directly and you may detect them in the site | part which can detect indirectly in a discharge lamp lighting device.

本発明の照明器具は、照明器具本体、放電ランプおよび放電ランプ点灯装置を具備している。照明器具は、放電ランプの発光を利用する全ての手段を包含する概念であり、用途に応じて多様であることを許容する。照明器具本体は、照明器具から放電ランプおよび放電ランプ点灯装置を除外した残余の部分をいう。放電ランプは、既述のとおりである。放電ランプ点灯装置は、以上説明した本発明の放電ランプ点灯装置である。   The lighting fixture of the present invention includes a lighting fixture body, a discharge lamp, and a discharge lamp lighting device. The luminaire is a concept that includes all means using the light emission of the discharge lamp, and allows a variety depending on the application. The luminaire main body refers to the remaining part of the luminaire excluding the discharge lamp and the discharge lamp lighting device. The discharge lamp is as described above. The discharge lamp lighting device is the discharge lamp lighting device of the present invention described above.

本発明によれば、制御手段が放電ランプをPWM制御して調光するときに、PWM制御の1周期において少なくとも2つの異なる目標値を設定し、隣接する目標値期間の間にランプ電流が順次変化する移行期間を設け、かつ移行期間中にフィードバック制御を行うことにより、放電ランプを調光点灯するPWM制御の任意の1周期におけるランプ電流の目標値間移行時の制御を適切に行うことが可能になり、始動時の高電圧パルス出力のばらつきが抑制され、放電ランプの明るさのちらつき発生を防止した放電ランプ点灯装置およびこれを用いた照明器具を提供することができる。   According to the present invention, when the control means performs dimming by PWM control of the discharge lamp, at least two different target values are set in one cycle of PWM control, and the lamp current is sequentially applied between adjacent target value periods. By providing a transition period that changes and performing feedback control during the transition period, it is possible to appropriately perform control at the time of transition between the target values of the lamp current in any one cycle of PWM control for dimming the discharge lamp. Accordingly, it is possible to provide a discharge lamp lighting device and a lighting apparatus using the same, in which variation in high voltage pulse output at the time of starting is suppressed and flickering of the brightness of the discharge lamp is prevented.

また、制御手段が、移行期間において、蛍光ランプの点灯以前はランプ電圧のフィードバック制御を行い、かつ放電ランプの点灯後はランプ電流のフィードバック制御を行うことにより、移行期間中のランプ電流を順次増減させるための手段の如何にかかわらず安定した目標値移行を行うことができる。   In addition, during the transition period, the control means performs the feedback control of the lamp voltage before the fluorescent lamp is lit and performs the feedback control of the lamp current after the discharge lamp is lit, thereby sequentially increasing or decreasing the lamp current during the transition period. Regardless of the means used to achieve this, stable target value transition can be performed.

さらに、制御手段が、実質的に点灯の目標値期間を、当該期間中の放電ランプの発光量に比例的な変数の積算値が所定値に到達したとき終了させて、実質的に消灯の目標期間に切り換えることにより、光出力が安定した調光制御が実現する。特に深調光領域においては、PWM制御の1周期中における放電ランプの点灯開始時期のわずかなばらつきが放電ランプの光出力に明るさのちらつきとなる影響が相対的に顕著になりやすいが、本態様によれば、上記影響の抑制に対して効果的である。   Further, the control means substantially ends the target value period of lighting when the integrated value of the variable proportional to the light emission amount of the discharge lamp during the period reaches a predetermined value, so that the target of substantially extinguishing the target value period. By switching to the period, dimming control with stable light output is realized. Particularly in the deep light control region, the slight variation in the lighting start timing of the discharge lamp during one PWM control period tends to cause a flicker of brightness on the light output of the discharge lamp. According to the aspect, it is effective for suppressing the influence.

さらにまた、フィードバック制御の周期がインバータ回路の発振の1周期に同期していることにより、フィードバック制御の応答が速くなって、目標値への移行を早くすることが可能になり、深調光領域における調光制御が安定する。   Furthermore, since the feedback control cycle is synchronized with one cycle of the oscillation of the inverter circuit, the feedback control response becomes faster and the transition to the target value can be made faster, and the deep dimming region Dimming control at is stable.

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態を説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第1の形態を示す回路図である。本形態において、放電ランプ点灯装置は、直流電源RDC、インバータ回路INV、負荷回路LC、ランプ電圧検出手段VlD、ランプ電流検出手段IlDおよび制御手段CCを備えて構成されている。なお、図中の符号ACは低周波交流電源、DMは調光信号発生手段である。   FIG. 1 is a circuit diagram showing a first embodiment for carrying out the discharge lamp lighting device of the present invention. In this embodiment, the discharge lamp lighting device is configured to include a DC power supply RDC, an inverter circuit INV, a load circuit LC, lamp voltage detection means VID, lamp current detection means ID, and control means CC. In the figure, symbol AC is a low-frequency AC power source, and DM is a dimming signal generating means.

直流電源RDCは、全波整流回路FBRおよび昇圧チョッパBUCからなる。全波整流回路FBRは、その交流入力端が低周波交流原電ACに接続する。昇圧チョッパBUCは、その入力端が全波整流回路FBRの直流出力端に接続している。   The DC power supply RDC includes a full-wave rectifier circuit FBR and a boost chopper BUC. The full-wave rectifier circuit FBR has its AC input terminal connected to the low-frequency AC source AC. The input terminal of the boost chopper BUC is connected to the DC output terminal of the full-wave rectifier circuit FBR.

インバータ回路INVは、ハーフブリッジ形インバータからなり、昇圧チョッパBUCの出力端であるところの平滑コンデンサC1の両端間に直列接続している1対のスイッチング素子Q1、Q2を備えている。   The inverter circuit INV is formed of a half-bridge type inverter, and includes a pair of switching elements Q1 and Q2 connected in series between both ends of the smoothing capacitor C1, which is the output end of the boost chopper BUC.

負荷回路LCは、直流カットコンデンサC2および共振回路RCが直列回路を形成してインバータ回路INVの出力端間に接続することによって構成されている。共振回路RCは、インダクタL1および共振コンデンサC3の直列共振回路からなる。共振コンデンサC3と並列に放電ランプDLが接続される。放電ランプDLは、熱陰極形の蛍光ランプからなる。   The load circuit LC is configured by a DC cut capacitor C2 and a resonance circuit RC forming a series circuit and connected between the output terminals of the inverter circuit INV. The resonance circuit RC includes a series resonance circuit of an inductor L1 and a resonance capacitor C3. A discharge lamp DL is connected in parallel with the resonant capacitor C3. The discharge lamp DL is a hot cathode fluorescent lamp.

ランプ電圧検出手段VlDは、放電ランプDLの両端間電圧を検出する手段である。放電ランプDLの両端間に一対の抵抗器R1、R2を接続して、その一方の抵抗器R2によって分圧された端子電圧の交流電圧のうち、抵抗器R2に並列接続したダイオードD1により整流することで、正極性の電圧のみを後述する制御手段CCに制御入力するように構成されている。   The lamp voltage detection means VlD is a means for detecting the voltage across the discharge lamp DL. A pair of resistors R1 and R2 are connected between both ends of the discharge lamp DL, and rectified by a diode D1 connected in parallel to the resistor R2 among the AC voltage of the terminal voltage divided by the resistor R2. Thus, only positive polarity voltage is controlled and input to the control means CC described later.

ランプ電流検出手段IlDは、放電ランプDLとインバータ回路INVとの間を接続する接地側の電源ラインに挿入されていて、小さな抵抗値の抵抗器や電流変成器などからなり、ランプ電流の検出出力を後述する制御手段CCに制御入力するように構成されている。   The lamp current detecting means IlD is inserted in a ground-side power line connecting the discharge lamp DL and the inverter circuit INV, and includes a resistor having a small resistance value, a current transformer, and the like. Is input to control means CC described later.

制御手段CCは、マイコンを主体として構成されており、ランプ電圧検出手段VlDおよびランプ電流検出手段IlDから送出されるアナログ形式の検出信号を受け入れてディジタル形式に変換するA/Dコンバータ機能部ADC、演算・記憶機能部PMおよび駆動信号発生機能部DSGなどを備えている。A/Dコンバータ機能部ADCは、ディジタル化された検出データを演算・記憶機能部PMに送出する。演算・記憶機能部PMは、帰還データを目標値データと比較演算して駆動信号の発振周波数を決定し、駆動信号発生機能部DSGを制御する。駆動信号発生機能部DSGから発生した駆動信号は、インバータ回路INVのスイッチング素子Q1、Q2に供給されてスイッチングさせる。   The control means CC is composed mainly of a microcomputer, and receives an analog detection signal sent from the lamp voltage detection means V1D and the lamp current detection means ID and converts it into a digital format, and an A / D converter function unit ADC, A calculation / storage function unit PM and a drive signal generation function unit DSG are provided. The A / D converter function unit ADC sends the digitized detection data to the calculation / storage function unit PM. The calculation / storage function unit PM compares the feedback data with the target value data, determines the oscillation frequency of the drive signal, and controls the drive signal generation function unit DSG. The drive signal generated from the drive signal generation function unit DSG is supplied to the switching elements Q1 and Q2 of the inverter circuit INV to be switched.

制御手段は、放電ランプDLをPWM制御による調光する際に、以下に説明する態様の制御動作を行う。   When the discharge lamp DL is dimmed by PWM control, the control means performs a control operation in the form described below.

制御手段CCには、図2の目標値タイムチャートに示すように、PWM制御の1周期においてランプ電流について2つの目標値Ref.1およびRef.2が予め設定されている。目標値Ref.1は、放電ランプDLが実質的に消灯する目標値である。目標値Ref.2は、放電ランプDLが実質的に点灯する目標値である。   In the control means CC, as shown in the target value time chart of FIG. 2, two target values Ref.1 and Ref.2 are preset for the lamp current in one cycle of PWM control. The target value Ref. 1 is a target value at which the discharge lamp DL is substantially extinguished. The target value Ref. 2 is a target value at which the discharge lamp DL is substantially turned on.

また、PWM制御の1周期Tにおいて、目標値Ref.1の期間d1と目標値Ref.2の期間d2とに加えて、移行期間d3およびd4が設けられている。移行期間d3は、目標値Ref.1の期間d1と目標値Ref.2の期間d2との間に位置する。移行期間d4は、目標値Ref.2の期間d2と目標値Ref.1の期間d1との間に位置する。移行期間d3では、目標値Ref.1におけるランプ電流値の期間d1から目標値Ref.2のランプ電流の期間との間を傾斜的に結んでランプ電流が順次増大するように制御される。移行期間d4では、目標値Ref.2におけるランプ電流値の期間d2から目標値Ref.1のランプ電流の期間d1との間を傾斜的に結んでランプ電流が順次低減するように制御される。したがって、PWM制御の1周期Tは、期間d1、d3、d2およびd4の和により構成されている。   In one cycle T of the PWM control, transition periods d3 and d4 are provided in addition to the period d1 of the target value Ref.1 and the period d2 of the target value Ref.2. The transition period d3 is located between the period d1 of the target value Ref.1 and the period d2 of the target value Ref.2. The transition period d4 is located between the period d2 of the target value Ref.2 and the period d1 of the target value Ref.1. In the transition period d3, the lamp current is controlled so as to increase gradually by connecting the lamp current value period d1 of the target value Ref.1 to the lamp current period of the target value Ref.2 in an inclined manner. In the transition period d4, control is performed such that the lamp current is sequentially reduced by connecting the lamp current value period d2 at the target value Ref.2 to the lamp current period d1 at the target value Ref.1 in an inclined manner. Therefore, one period T of the PWM control is constituted by the sum of the periods d1, d3, d2, and d4.

また、制御手段CCは、移行期間d3、d4にランプ電流を順次増減するために放電ランプ点灯装置の動作を制御する。本形態においては、例えばインバータ回路INVの発振周波数をランプ電流の増減の方向へ向けて変化させる。   Further, the control means CC controls the operation of the discharge lamp lighting device in order to increase or decrease the lamp current in the transition periods d3 and d4. In this embodiment, for example, the oscillation frequency of the inverter circuit INV is changed toward the increase / decrease direction of the lamp current.

さらに、制御手段CCは、図3の移行期間を中心とする回路動作を説明するランプ電圧およびランプ電流の模式的波形図に示すように移行期間d3、d4中放電ランプ点灯装置をフィードバック制御する。なお、図3において、(a)は目標値タイムチャートの移行期間d3の部分を中心に拡大して示し、(b)は放電ランプのランプ電圧、(c)はランプ電流を、それぞれ示している。   Further, the control means CC performs feedback control of the discharge lamp lighting device during the transition periods d3 and d4 as shown in the schematic waveform diagrams of the lamp voltage and lamp current explaining the circuit operation centering on the transition period of FIG. In FIG. 3, (a) is an enlarged view centering on the transition period d3 of the target value time chart, (b) is the lamp voltage of the discharge lamp, and (c) is the lamp current. .

すなわち、移行期間d3の前半部分では、ランプ電圧を始動可能な高電圧を一定値に維持するランプ電圧フィードバック制御Vl-FBCを行い、放電ランプDLが始動するのを待つ。また、点灯開始閾値を超えた後半部分では、放電ランプDLが点灯したので、ランプ電流フィードバック制御Il-FBCに切り換えて、ランプ電流を目標値Ref.2に到達するように傾斜的に順次増大していく。   That is, in the first half of the transition period d3, lamp voltage feedback control Vl-FBC is performed to maintain a high voltage at which the lamp voltage can be started at a constant value, and the discharge lamp DL is awaited to start. In the latter half of the lighting start threshold value, the discharge lamp DL is lit, so the lamp current feedback control Il-FBC is switched and the lamp current is gradually increased so as to reach the target value Ref. To go.

移行期間d4では、図示を省略しているが、上記と同様なフィードバック制御を行うものの、目標値がRef.2からRef.1に移行する場面であるため、制御の順序およびランプ電流の増減が逆になる。   Although not shown in the transition period d4, although feedback control similar to the above is performed, the target value is transitioned from Ref. 2 to Ref. Vice versa.

図4は、ランプ電圧検出手段の検出動作を説明する各部の波形図で、(a)がインバータ回路INVのスイッチング素子Q1の駆動信号波形、(b)が検出された交流のランプ電圧波形、(c)が制御手段CCに制御入力する半波整流された帰還電圧波形である。なお、制御手段CCは、駆動信号の中央位置でランプ電圧の瞬時値を帰還信号を読み取り、フィードバック制御を行う。   FIG. 4 is a waveform diagram of each part for explaining the detection operation of the lamp voltage detection means. (A) is a drive signal waveform of the switching element Q1 of the inverter circuit INV, (b) is an AC lamp voltage waveform detected ( c) is a half-wave rectified feedback voltage waveform that is input to the control means CC. Note that the control means CC performs feedback control by reading the instantaneous value of the lamp voltage at the center position of the drive signal and reading the feedback signal.

次に、図5の模式的波形図を参照して本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第2の形態について説明する。すなわち、本形態は、当該期間中の放電ランプDLの発光量に比例的な変数、例えばランプ電力の積算値が所定値に到達したときに実質的に点灯の目標値期間d2を終了させて、実質的に消灯の目標期間d1に切り換えるように構成されている。   Next, a second embodiment for implementing the discharge lamp lighting device of the present invention will be described with reference to the schematic waveform diagram of FIG. That is, in this embodiment, a variable proportional to the light emission amount of the discharge lamp DL during the period, for example, when the integrated value of the lamp power reaches a predetermined value, the lighting target value period d2 is substantially ended, It is configured to switch to the target period d1 that is substantially extinguished.

したがって、本形態においては、PWM制御の各周期における放電ランプDLの発光量がほぼ一定になる。このため、始動時期にばらつきが生じた場合であっても光出力を安定化することができる。なお、図5では移行期間を省略しているが、前述の移行期間がある場合であっても本質的に同様である。   Therefore, in this embodiment, the light emission amount of the discharge lamp DL in each cycle of the PWM control is substantially constant. Therefore, the light output can be stabilized even when the start timing varies. Although the transition period is omitted in FIG. 5, the same is true even in the case where there is the transition period described above.

本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第1の形態を示す回路図The circuit diagram which shows the 1st form for implementing the discharge lamp lighting device of this invention 同じく目標値タイムチャートSimilarly target value time chart 同じく移行期間を中心とする回路動作を説明するランプ電圧およびランプ電流の模式的波形図Schematic waveform diagram of lamp voltage and lamp current, explaining the circuit operation around the transition period 同じくランプ電圧検出手段の検出動作を説明する各部の波形図Similarly, the waveform diagram of each part explaining the detection operation of the lamp voltage detection means 本発明の放電ランプ点灯装置を実施するための第2の形態を説明する模式的波形図Schematic waveform diagram illustrating a second embodiment for carrying out the discharge lamp lighting device of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

ADC…A/D変換機能部、BUC…昇圧チョッパ、C1…平滑コンデンサ、C2…直流カットコンデンサ、C3…共振コンデンサ、CC…制御手段、DL…放電ランプ、DM…調光信号発生手段、DSG…駆動信号発生機能部、FBR…全波整流回路、IlD…ランプ電流検出手段、INV…インバータ回路、L1…インダクタ、LC…負荷回路、PM…演算・記録機能部、Q1、Q2、Q3、Q4…スイッチング素子、RC…共振回路、VlD…ランプ電圧検出手段   ADC ... A / D conversion function unit, BUC ... boost chopper, C1 ... smoothing capacitor, C2 ... DC cut capacitor, C3 ... resonance capacitor, CC ... control means, DL ... discharge lamp, DM ... dimming signal generating means, DSG ... Drive signal generation function unit, FBR: full-wave rectification circuit, ID: lamp current detection means, INV: inverter circuit, L1: inductor, LC: load circuit, PM: calculation / recording function unit, Q1, Q2, Q3, Q4 ... Switching element, RC ... resonance circuit, VLD ... lamp voltage detection means

Claims (5)

直流電源と;
直流電源から供給される直流電圧を交流電圧に変換するインバータ回路と;
共振回路を含みインバータ回路の出力端に接続されるとともに、インバータ回路と放電ランプとの間に介在する負荷回路と;
放電ランプをPWM制御して調光するときに、PWM制御の1周期において少なくとも2つの異なる目標値が設定され、隣接する目標値期間の間にランプ電流が順次変化する移行期間が設けられ、かつ移行期間中にフィードバック制御を行って放電ランプを調光点灯する制御手段と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
DC power supply;
An inverter circuit for converting a DC voltage supplied from a DC power source into an AC voltage;
A load circuit including a resonance circuit and connected to the output terminal of the inverter circuit and interposed between the inverter circuit and the discharge lamp;
When the discharge lamp is dimmed by PWM control, at least two different target values are set in one cycle of PWM control, a transition period in which the lamp current sequentially changes is provided between adjacent target value periods, and Control means for performing dimming lighting of the discharge lamp by performing feedback control during the transition period;
A discharge lamp lighting device comprising:
制御手段は、放電ランプが実質的に消灯する目標値と放電ランプが実質的に点灯する目標値とが設定され、移行期間において、蛍光ランプの点灯以前はランプ電圧のフィードバック制御を行い、かつ放電ランプの点灯後はランプ電流のフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項1または2記載の放電ランプ点灯装置。   The control means is set with a target value at which the discharge lamp is substantially extinguished and a target value at which the discharge lamp is substantially lit. In the transition period, feedback control of the lamp voltage is performed before the fluorescent lamp is lit, and discharge is performed. 3. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein after the lamp is lit, feedback control of the lamp current is performed. 制御手段は、PWM制御の1周期において実質的に点灯の目標値期間と実質的に消灯の目標値区間とが設定され、実質的に点灯の目標値期間を、当該期間中の放電ランプの発光量に比例的な変数の積算値が所定値に到達したとき終了させて、実質的に消灯の目標期間に切り換えることを特徴とする1または2記載の放電ランプ点灯装置。   The control means sets a substantially target value period for lighting and a target value period for substantially non-lighting in one cycle of PWM control, and substantially sets the target value period for lighting as the light emission of the discharge lamp during the period. 3. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the discharge lamp lighting device is terminated when the integrated value of the variable proportional to the amount reaches a predetermined value, and is switched to a target period of substantially extinguishing. フィードバック制御の周期がインバータ回路の発振の1周期に同期していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置。   The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein a period of the feedback control is synchronized with one period of oscillation of the inverter circuit. 照明器具本体と;
照明器具本体に配設された放電ランプと;
放電ランプを点灯する請求項1ないし3のいずれか一記載の放電ランプ点灯装置と;
を具備していることを特徴とする照明器具。
A lighting fixture body;
A discharge lamp disposed in the luminaire body;
The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the discharge lamp is lit.
The lighting fixture characterized by comprising.
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