JP2010015735A - Lighting device for discharge lamp - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、特に自動車前照灯に使用する高圧放電ランプを点灯させる放電灯点灯装置に属する。 The present invention particularly relates to a discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp used for an automobile headlamp.
従来の交流電流で高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置は、任意の電圧により高圧放電灯に供給する電力を可変制御させるとともに、交流電流の電流値が矩形波の転流後から複数の階段波で所定電流値まで増加し、その後複数の階段波で転流前まで増加するような波形を、任意の電圧により複数の階段波の振幅を変化させ、高圧放電灯の電力が一定となるように交流電流の平均電流を制御することで、輝度をスムーズに変化できるとともに、フリッカー低減効果を得ている。(例えば、特許文献1)
上記した特許文献1の技術は、ランプの寿命末期にランプ電極の消耗により電極間の距離が長くなることに伴いランプ電圧が上昇することで、ランプ電流が減少して放電が維持しにくい状態となり、フリッカー発生の原因となる。フリッカーが発生することで運転に必要な安定的な視界が確保できなくなる、という問題があった。
In the technique disclosed in
この発明の目的は、フリッカーの改善を図ることのできる放電灯点灯装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of improving flicker.
上記した課題を解決するために、この発明の放電灯点灯装置は、入力直流電圧を昇圧または降圧し、所望の直流電圧に変換して出力するコンバータと、前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するインバータと、始動時に前記放電灯に高電圧を投入する高圧パルス発生部と、前記直流電圧に基づいて前記放電灯の点灯状態に制御を行う制御部と、を具備し、前記制御部が前記放電灯を通常点灯状態に制御した状態にあって、前記コンバータからランプ電圧を検出し、前記通常点灯状態の所定期間のランプ電圧が該所定期間外の電圧より高いは判断したときは、前記放電灯を通常の電力より高い電力で点灯させることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a discharge lamp lighting device of the present invention boosts or steps down an input DC voltage, converts the DC voltage into a desired DC voltage, and converts the DC voltage into AC power. An inverter to be inserted into the high-pressure discharge lamp, a high-pressure pulse generation unit that applies a high voltage to the discharge lamp at the start, and a control unit that controls the lighting state of the discharge lamp based on the DC voltage, The control unit is in a state where the discharge lamp is controlled to be in a normal lighting state, detects a lamp voltage from the converter, and determines that the lamp voltage during a predetermined period in the normal lighting state is higher than a voltage outside the predetermined period. In some cases, the discharge lamp is lit with higher power than normal power.
この発明によれば、フリッカーを改善するとともに、この改善策により生じるランプの短寿命化を改善することができる。 According to the present invention, the flicker can be improved and the shortening of the lamp life caused by this improvement measure can be improved.
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1、図2は、この発明の放電灯点灯装置に関する第1の実施形態について説明するための、図1は回路構成図であり、図2は図1の点灯動作について説明するための説明図である。 1 and 2 are diagrams for explaining the first embodiment of the discharge lamp lighting device according to the present invention. FIG. 1 is a circuit configuration diagram, and FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the lighting operation of FIG. It is.
図1において、11は直流電源であり、この電源11の直流電圧を昇圧させるコンバータ12に供給する。コンバータ12は、電源11の正極から例えばMOS型FETトランジスタによるスイッチ素子SWを介して、チョークコイルLの一端とアノードが接地されたダイオードDのカソードにそれぞれ接続する。コイルLの他端は、平滑用コンデンサC1を介して接地するとともに、ランプ電圧検出部13を介して接地する。ランプ電圧検出部13の接地側とコンデンサC1の接地側との間には、ランプ電流検出部14を介在させる。
In FIG. 1,
コンバータ12の出力は、コンバータ12から出力される直流電圧を交流電力に変換するインバータ15を構成する、例えばMOS型FETトランジスタによるスイッチ素子SW1〜SW4を組み合わせたフルブリッジのスイッチ素子SW1,SW4にそれぞれ接続する。スイッチ素子SW1はスイッチ素子SW3を介して接地し、スイッチ素子SW4はスイッチ素子SW2を介して接地する。スイッチ素子SW1,SW3の接続点とスイッチ素子SW3,SW2の接続点間には、振動波形形成および電流制限用のコンデンサC2を介挿接続する。スイッチ素子SW1とSW2は同時にオンオフし、スイッチ素子SW3とSW4は同時にオンオフするが、極性反転信号によりそれぞれ逆にオンオフ動作が行われる。
The output of the
コンデンサC2の両端は、ランプ点灯時に高圧パルス電圧を発生させるランプ始動部16に接続し、ランプ始動部16の出力を、定格電圧が例えば30Vの放電灯17に供給する。
Both ends of the capacitor C2 are connected to a
18は制御部であり、制御部18はスタート端子Stに供給されるスタート信号aに基づき、PWM制御部19をオンオフする制御信号b、PWM制御部19のデューティを制御するデューティ制御信号cをそれぞれ出力する。
PWM制御部19はコンバータ12を、デューティ制御信号cに基づくデューティで駆動する出力パルスdを出力する。制御部18には、コンバータ12のランプ電圧検出部13の電圧検出信号eとランプ電流検出部14の電流検出信号fをそれぞれ供給する。
The PWM control unit 19 outputs an output pulse d that drives the
さらに、制御部18は、フルブリッジドライバ20に制御信号を供給し、フルブリッジドライバ20からインバータ15のスイッチ素子SW1,SW2とSW3,SW4を交互にオンオフさせ、インバータ15の出力から交流電圧を生成するための駆動パルス信号gを出力する。駆動パルス信号gは、出力パルスdに基づき駆動されるコンバータ12の出力が所望の値なった時間後に発生させるようにしてある。
Further, the
次に、図2のタイミングチャートを参照し、図1の回路構成における放電灯の点灯動作について説明する。 Next, the lighting operation of the discharge lamp in the circuit configuration of FIG. 1 will be described with reference to the timing chart of FIG.
先ず、放電灯17を点灯させるためにスタート端子Stに、図2(a)に示すスタート信号aが供給された制御部18は、図2(b)に示す制御信号bをPWM制御部19に供給してオン制御させるとともに、PWM制御部19から出力される信号のデューティを制御するための、図2(c)に示すデューティ制御信号cを供給する。スタート時のデューティ制御信号cは、予め制御部18に記憶されたテーブル情報と放電灯17の駆動情報に基づき生成を行う。
First, the
図2(d)に示すように、PWM制御部19の出力からは、制御信号cに基づくデューティの出力パルスdを生成し、この出力パルスdをコンバータ12のスイッチ素子SWに供給する。
As shown in FIG. 2 (d), an output pulse d having a duty based on the control signal c is generated from the output of the PWM control unit 19, and this output pulse d is supplied to the switch element SW of the
コンバータ12では、出力パルスdに基づきスイッチ素子SWをオンオフさせて電源11の直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を所定の直流電圧に変換して出力する。この直流電圧は、制御部18から出力される図2(g)に示す駆動パルス信号gでインバータ15のスイッチ素子SW1〜SW4をオンオフ制御する。例えば、スイッチ素子SW1,SW2は駆動パルス信号gがHiレベルのときにオン、Loレベルのときにオフさせ、スイッチ素子SW3,SW4は駆動パルス信号gがLoレベルのときにオン、Hiレベルのときにオフさせる。駆動パルス信号gの周波数は、コンバータ12よりも低い値に選定される。
In the
点灯の始動時および予熱時の駆動パルス信号gは、スタート信号aが供給されてから、比較的高い例えば17kHz程度の周波数Hfでスイッチ素子SW1〜SW4を駆動させ、例えば図2(h)に示す400〜450V程度の交流電圧hを出力する。場合によっては、スイッチ素子SW1,SW2のみHiレベルとなって直流電圧を出力する。これ以降の通常点灯時の駆動パルス信号gは、比較的低い例えば300〜500Hz程度の周波数Lfでスイッチ素子SW1〜SW4を駆動するようになっている。 The driving pulse signal g at the start of lighting and preheating is such that the switch elements SW1 to SW4 are driven at a relatively high frequency Hf of, for example, about 17 kHz after the start signal a is supplied, for example, as shown in FIG. An AC voltage h of about 400 to 450V is output. In some cases, only the switch elements SW1 and SW2 are at the Hi level and output a DC voltage. Thereafter, the drive pulse signal g during normal lighting is configured to drive the switch elements SW1 to SW4 at a relatively low frequency Lf of, for example, about 300 to 500 Hz.
スイッチ素子SW1,SW2およびSW3,SW4を高い周波数Hfで交互にオンオフさせる期間のランプ始動部16は、放電灯17に図2(i)に示す25kV程度の高圧パルスのランプ電圧VLを発生させる。放電灯17は高圧パルスによるランプ電圧VLで放電灯17を構成する電極間の絶縁が破壊されて点灯が始動する。
The
ところで、図2(i)で示すように、始動・予熱期間に高圧パルスのランプ電圧VLにより放電灯17が絶縁破壊されると、ランプ電圧VLは低下し、放電灯17を通常点灯期間の電圧で点灯させる。制御部18はランプ電力を一定に制御しようとすることから、図2(f)の期間f1とf2の境でランプ電流を多く流そうとする。その後のランプ電流は、図2(f)の期間f2に示すようにランプ電圧の上昇にともない、徐々に低下し定格電流に落ち着く。
By the way, as shown in FIG. 2 (i), when the
点灯直後のランプ電流の増加は、スイッチングロスの増大を引き起こし、回路効率を悪化させることなる。これは、点灯装置の負担となり、最悪の場合回路の破損をさせる可能性がある。 An increase in lamp current immediately after lighting causes an increase in switching loss and deteriorates circuit efficiency. This is a burden on the lighting device, and in the worst case, the circuit may be damaged.
コンバータ12では、出力パルスdに基づきスイッチ素子SWをオンオフさせて電源11の直流電圧をスイッチングし、スイッチング出力を所定の直流電圧に変換して出力する。この直流電圧は、制御部18から出力される図2(g)に示す駆動パルス信号gでインバータ15のスイッチ素子SW1〜SW4をオンオフ制御する。例えば、スイッチ素子SW1,SW2は駆動パルス信号gがHiレベルのときにオン、Loレベルのときにオフさせ、スイッチ素子SW3,SW4は駆動パルス信号gがLoレベルのときにオン、Hiレベルのときにオフさせる。駆動パルス信号gの周波数は、コンバータ12よりも低い値に選定される。
In the
図3、図4を参照し、図1の構成によるフリッカー低減について説明する。図3は制御部の動作の一部について説明するためのフローチャート、図4は制御部の入出力信号の図2の一部の波形を拡大して説明するための説明図である。以下、図1および図2も参照しながら図3、図4について説明する。 With reference to FIGS. 3 and 4, flicker reduction by the configuration of FIG. 1 will be described. FIG. 3 is a flowchart for explaining a part of the operation of the control unit, and FIG. 4 is an explanatory diagram for enlarging and explaining a part of the waveforms of the input / output signals of the control unit in FIG. Hereinafter, FIGS. 3 and 4 will be described with reference to FIGS.
図3のステップS1〜S6は、制御部18にスタート信号aが供給させ、放電灯17を通常点灯させる図2の(i)までの処理ルーチンを示している。
Steps S1 to S6 in FIG. 3 show a processing routine up to (i) in FIG. 2 in which the start signal a is supplied to the
ところで。通常点灯時における制御部18は、ランプ電圧検出部13からランプ電圧の情報を得ている。フリッカー発生時は、1周期あたりのランプ電圧の変動率が大きくなる。ランプ電圧の変動率が大きくなった場合は、投入電力を通常点灯より高くなるよう予め制御部18をプログラムしておく。変動率の検出は、例えば図2(i)通常点灯時のランプ電圧VLの1〜20周期程度とする。
by the way. The
そこで、ランプ電圧の変動率が大きくなったことを検出すると(S7)、制御部18はコンバータ12のデューティを変動率に対応した出力パルスdを発生させ(S8)、コンバータ12の出力電圧を上昇させる。
Therefore, when detecting that the fluctuation rate of the lamp voltage has increased (S7), the
図4に示すように、ランプ電圧が通常点灯より高いVL1の場合は、通常点灯期間よりデューティの広い出力パルスd1を、ランプ電圧がVL1よりは低く、通常点灯期間よりは高いVL2の場合は、デューティが出力パルスd1より狭く、通常点灯よりは広い出力パルスd2を出力する。 As shown in FIG. 4, when the lamp voltage is VL1 higher than the normal lighting period, an output pulse d1 having a wider duty than the normal lighting period is used. When the lamp voltage is VL2 lower than the VL1 and higher than the normal lighting period, The output pulse d2 whose duty is narrower than the output pulse d1 and wider than normal lighting is output.
そして、ランプ始動部16では、出力パルスd1あるいはd2に基づいた通常点灯時よりは高い出力電圧のコンバータ12の出力に基づき、ランプ始動部16から放電灯17に供給する電力を上昇させる(S9)。
Then, the
このような制御を行うことで、フリッカーが発生した場合にランプ電力を高くさせることでランプ電流を増加させ、電極から放射される電子量を増やすことでフリッカーを低減させることができる。 By performing such control, when flicker occurs, the lamp power can be increased to increase the lamp current, and the amount of electrons emitted from the electrode can be increased to reduce flicker.
フリッカー発生時に電力を高くすることは、通常点灯時の電力が高くなりランプの寿命化が短くなることが懸念されるが、点灯初期の投入電力を低減させることで短寿命化を極力抑えることができる。フリッカー改善として通常点灯時の投入電力は、約25%以内が適当である。 Increasing the power when flicker occurs raises the concern that the power during normal lighting will increase and the life of the lamp will be shortened, but it is possible to minimize the shortening of the life by reducing the input power at the beginning of lighting. it can. As an improvement in flicker, the input power during normal lighting is suitably within about 25%.
この実施形態では、フリッカーが発生した場合、点灯電力を増やすことでフリッカーの改善が可能となる。また、投入電力を増やすことでランプの短寿命化となる傾向となるが点灯初期の投入電力を低減することで短寿命化を改善する。 In this embodiment, when flicker occurs, flicker can be improved by increasing the lighting power. In addition, although the lamp life tends to be shortened by increasing the input power, the shortening of the life is improved by reducing the input power at the beginning of lighting.
図5は、この発明の放電灯点灯装置に関する他の実施形態について説明するための説明図である。 FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining another embodiment relating to the discharge lamp lighting device of the present invention.
上記した実施形態での電力制御は、ランプ電圧の変動率に従ってランプ電力を制御する図5のIの特性で行われている。この実施形態は、図5のIIに示すように変動率の大小に基づき電力上昇率を変更する方法にしている。 The power control in the above-described embodiment is performed with the characteristic of I in FIG. 5 that controls the lamp power according to the variation rate of the lamp voltage. In this embodiment, as shown in II of FIG. 5, the power increase rate is changed based on the magnitude of the fluctuation rate.
この場合は、変動率が小さい、換言すればフリッカーが小さい場合は、ランプ電力の上昇率を抑え、変動率が大きい場合は、ランプ電力の上昇率を増加するように制御したものである。 In this case, when the variation rate is small, in other words, when the flicker is small, the rate of increase of the lamp power is controlled, and when the rate of variation is large, the rate of increase of the lamp power is increased.
これにより、フリッカーが小さい場合は、ランプ電力の上昇を抑えたランプ電力上昇を行う制御になっていることから、必要以上の電力投入を抑制することができ、ランプ寿命を長くさせることに寄与する。 Thereby, when the flicker is small, the control is performed to increase the lamp power while suppressing the increase of the lamp power. Therefore, it is possible to suppress the input of power more than necessary and contribute to prolonging the lamp life. .
この発明の上記実施形態に限定されるものではなく、DC/ACインバータ15を構成するスイッチ素子SW1〜SW4はフルブリッジとしたが、スイッチ素子2個を使用するハーフブリッジでも構わない。 The present invention is not limited to the above embodiment, and the switch elements SW1 to SW4 constituting the DC / AC inverter 15 are full bridges, but may be half bridges using two switch elements.
11 電源
12 コンバータ
13 ランプ電圧検出部
14 ランプ電流検出部
15 インバータ
16 ランプ始動部
17 放電灯
18 制御部
19 PWM制御部
20 フルブリッジドライバ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記直流電圧を交流電力に変換し、高圧放電灯に投入するインバータと、
始動時に前記放電灯に高電圧を投入する高圧パルス発生部と、
前記直流電圧に基づいて前記放電灯の点灯状態に制御を行う制御部と、を具備し、
前記制御部が前記放電灯を通常点灯状態に制御した状態にあって、前記コンバータからランプ電圧を検出し、前記通常点灯状態の所定期間のランプ電圧が該所定期間外の電圧より高いは判断したときは、前記放電灯を通常の電力より高い電力で点灯させることを特徴とする放電灯点灯装置。 A converter that boosts or steps down an input DC voltage, converts it to a desired DC voltage, and outputs it;
An inverter that converts the DC voltage into AC power and throws it into a high-pressure discharge lamp;
A high-pressure pulse generator for applying a high voltage to the discharge lamp at start-up;
A control unit that controls the lighting state of the discharge lamp based on the DC voltage,
The control unit is in a state where the discharge lamp is controlled to be in a normal lighting state, detects a lamp voltage from the converter, and determines that the lamp voltage during a predetermined period in the normal lighting state is higher than a voltage outside the predetermined period. The discharge lamp lighting device is characterized in that the discharge lamp is lit at a higher power than normal power.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008172913A JP2010015735A (en) | 2008-07-02 | 2008-07-02 | Lighting device for discharge lamp |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2010015735A true JP2010015735A (en) | 2010-01-21 |
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Cited By (1)
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CN101789695A (en) * | 2010-03-19 | 2010-07-28 | 深圳市普博科技有限公司 | Power supply changeover method and circuit thereof |
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2008
- 2008-07-02 JP JP2008172913A patent/JP2010015735A/en not_active Withdrawn
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