JP2011028919A - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Takeshi Kato
剛 加藤
Koji Takahashi
浩司 高橋
Noriyuki Kitamura
紀之 北村
Hajime Osaki
肇 大崎
Toshiyuki Hiraoka
敏行 平岡
Hiroshi Kubota
洋 久保田
Masatoshi Kumagai
昌俊 熊谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp lighting device capable of protecting a circuit by preventing excessive power supply when a low impedance component is connected to the output side of a power conversion circuit and capable of protecting the circuit also from an overvoltage after the start of a starting mode. <P>SOLUTION: A determining section 26 determines whether a detected voltage detected by a voltage detecting means 21 from an optional point of a preheating mode of the power conversion circuit 15 is lower than a predetermined first threshold voltage. The determining section 26 determines whether the detected voltage detected by the voltage detecting means 21 from an optional point after the start of the starting mode of the power conversion circuit 15 exceeds a predetermined second threshold voltage. When determining section determines that the detected voltage is lower than the first threshold voltage and the detected voltage exceeds the predetermined second threshold voltage, an oscillation control section 25 stops the power conversion circuit 15. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、直流電圧を変換して放電ランプに供給する電力変換回路を備えた放電ランプ点灯装置に関する。   The present invention relates to a discharge lamp lighting device including a power conversion circuit that converts a DC voltage and supplies it to a discharge lamp.

従来、例えば放電ランプを点灯させる放電ランプ点灯装置は、商用交流電源を整流した後、この整流した入力電圧を昇圧チョッパ回路などの力率改善回路により昇圧した直流電圧に変換する直流電源と、この直流電源から出力される直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプを点灯させるインバータ回路と、このインバータ回路から供給される電力を制御するLC共振回路などの共振回路(主回路)などとを備えている。インバータ回路は、例えば対をなすスイッチング素子を備えたハーフブリッジ型のものなどがあり、スイッチング素子をドライブ回路によって制御することによりスイッチング動作させ、所定周波数の高周波電圧を、LC共振回路を介して放電ランプに印加することが可能である。   Conventionally, for example, a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp rectifies a commercial AC power supply, and then converts the rectified input voltage into a DC voltage boosted by a power factor correction circuit such as a boost chopper circuit, An inverter circuit that turns on a discharge lamp by converting a DC voltage output from a DC power source into a high-frequency voltage, and a resonance circuit (main circuit) such as an LC resonance circuit that controls electric power supplied from the inverter circuit ing. The inverter circuit includes, for example, a half-bridge type having a pair of switching elements, and performs switching operation by controlling the switching elements by a drive circuit, and discharges a high-frequency voltage of a predetermined frequency via the LC resonance circuit. It can be applied to the lamp.

このような放電ランプ点灯装置では、例えば放電ランプの寿命末期や不点灯などの異常状態で、放電ランプ電圧が過電圧になることがあり、このような過電圧が継続すると回路に好ましくない影響を与えるおそれがある。そのため、放電ランプ電圧を検出し、この検出電圧が所定の閾値電圧を超えた場合には、ドライブ回路によるスイッチング素子のスイッチング動作を停止させることで、インバータ回路の動作を停止させることで、回路を保護する構成が知られている(例えば、特許文献1参照。)。   In such a discharge lamp lighting device, for example, the discharge lamp voltage may become an overvoltage in an abnormal state such as the end of life or non-lighting of the discharge lamp, and if such an overvoltage continues, there is a possibility of adversely affecting the circuit. There is. Therefore, when the discharge lamp voltage is detected and the detected voltage exceeds a predetermined threshold voltage, the operation of the inverter circuit is stopped by stopping the switching operation of the switching element by the drive circuit. A configuration for protection is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2004−273430号公報(第5−9頁、図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2004-273430 (page 5-9, FIG. 1)

放電ランプは、出力端子内のインピーダンスが低下すると、まれにトラッキングが生じる場合がある。   In the discharge lamp, tracking may occasionally occur when the impedance in the output terminal decreases.

しかしながら、上述の放電ランプ点灯装置では、過電圧は検出することができても放電ランプ電圧が低い場合の過剰な電力供給を防止することが容易でないという問題点を有している。   However, the above-described discharge lamp lighting device has a problem that even if an overvoltage can be detected, it is not easy to prevent excessive power supply when the discharge lamp voltage is low.

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、電力変換回路の出力側に低インピーダンス成分が接続されている場合の過剰な電力供給を防止して回路保護を可能にするとともに、始動モード開始後は過電圧に対しても回路保護が可能な放電ランプ点灯装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such points, and prevents excessive power supply when a low-impedance component is connected to the output side of the power conversion circuit, thereby enabling circuit protection and starting mode. An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of circuit protection against overvoltage after starting.

請求項1記載の放電ランプ点灯装置は、直流電圧を出力する直流電源と;放電ランプを予熱するための予熱モード、放電ランプを始動させるための始動モードおよび放電ランプを点灯制御するための点灯モードのそれぞれの制御モードを備え、少なくとも1つのスイッチング素子を有し直流電源からの直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給する電力変換回路と;放電ランプ電圧に対応した検出電圧を検出する電圧検出手段と;電力変換回路の予熱モードの任意地点から電圧検出手段により検出した検出電圧が所定の第1閾値電圧を下回っているかどうかを判定するとともに、電力変換回路の始動モード開始後の任意地点から電圧検出手段により検出した検出電圧が所定の第1閾値電圧よりも大きい所定の第2閾値電圧を超えているかどうかを判定する判定手段と;電力変換回路の駆動を制御するとともに、判定手段により、検出電圧が所定の第1閾値電圧を下回っていると判定されたとき、および、検出電圧が所定の第2閾値電圧を超えていると判定されたときに、それぞれ電力変換回路を停止させる制御手段と;を具備しているものである。   A discharge lamp lighting device according to claim 1; a DC power source that outputs a DC voltage; a preheating mode for preheating the discharge lamp, a starting mode for starting the discharge lamp, and a lighting mode for controlling lighting of the discharge lamp A power conversion circuit that has at least one switching element, converts a DC voltage from a DC power source into a high-frequency voltage and supplies it to a discharge lamp; detects a detection voltage corresponding to the discharge lamp voltage Voltage detection means; determining whether the detection voltage detected by the voltage detection means from an arbitrary point in the preheating mode of the power conversion circuit is lower than a predetermined first threshold voltage; and optionally after starting the start mode of the power conversion circuit The detection voltage detected by the voltage detection means from the point exceeds a predetermined second threshold voltage that is greater than the predetermined first threshold voltage. Determining means for determining whether or not; the driving of the power conversion circuit is controlled, and the determination means determines that the detected voltage is lower than a predetermined first threshold voltage; Control means for stopping the power conversion circuit when it is determined that the threshold voltage is exceeded.

直流電源は、例えば交流電圧を整流した後、昇圧チョッパ回路などの力率改善回路によって直流電圧を得るものでもよいし、電池電源あるいはキャパシタなどであってもよい。   The DC power supply may be, for example, one that obtains a DC voltage by a power factor correction circuit such as a boost chopper circuit after rectifying the AC voltage, or may be a battery power supply or a capacitor.

電力変換回路は、例えば対をなすスイッチング素子を備えたインバータ回路および共振回路などを備えている。   The power conversion circuit includes, for example, an inverter circuit having a pair of switching elements and a resonance circuit.

電圧検出手段は、例えば複数の抵抗器の直列回路を電力変換回路側に対して放電ランプと並列に接続することにより放電ランプ電圧に対応、例えば比例した検出電圧を検出する構成が用いられるが、これに限定されるものではない。   The voltage detection means corresponds to the discharge lamp voltage by connecting, for example, a series circuit of a plurality of resistors in parallel with the discharge lamp on the power conversion circuit side, for example, a configuration for detecting a proportional detection voltage is used. It is not limited to this.

判定手段は、例えば設定された第1閾値電圧あるいは第2閾値電圧と電圧検出手段で検出した検出電圧とをそれぞれ入力する比較器(コンパレータ)などが用いられる。   For example, a comparator (comparator) that inputs the set first threshold voltage or the second threshold voltage and the detection voltage detected by the voltage detection unit is used as the determination unit.

制御手段は、例えば電力変換回路のインバータ回路のスイッチング素子のスイッチングを停止させることにより電力変換回路の動作を停止させることが可能である。   The control means can stop the operation of the power conversion circuit, for example, by stopping the switching of the switching element of the inverter circuit of the power conversion circuit.

請求項2記載の放電ランプ点灯装置は、電圧検出手段は、検出電圧を、高電位ほど分圧比を小さくした抵抗分圧によって検出するものである。   In the discharge lamp lighting device according to the second aspect, the voltage detection means detects the detection voltage by a resistance voltage division in which a voltage division ratio is reduced as the electric potential increases.

高電位ほど分圧比を小さくするとは、高電位側の抵抗器の抵抗値を低電位側の抵抗器の抵抗値よりも小さく設定することをいう。   To reduce the voltage division ratio as the potential is higher means to set the resistance value of the resistor on the high potential side smaller than the resistance value of the resistor on the low potential side.

請求項1記載の放電ランプ点灯装置によれば、電力変換回路の予熱モードの任意地点から電圧検出手段により検出した放電ランプ電圧に対応する検出電圧が所定の第1閾値電圧を下回っているかどうかを判定手段により判定し、また、電力変換回路の始動モード開始後の任意地点から電圧検出手段により検出した検出電圧が所定の第1閾値電圧よりも大きい所定の第2閾値電圧を超えているかどうかを判定手段により判定し、検出電圧が所定の第1閾値電圧を下回っていると判定されたとき、および、検出電圧が所定の第2閾値電圧を超えていると判定されたときには、それぞれ制御手段が電力変換回路を停止させることにより、予熱モードから、電力変換回路の出力側に低インピーダンス成分が接続されている場合の過剰な電力供給を防止して回路保護が可能になるとともに、始動モード開始後は過電圧に対しても回路保護が可能になる。   According to the discharge lamp lighting device of the first aspect, it is determined whether or not the detected voltage corresponding to the discharge lamp voltage detected by the voltage detecting means from an arbitrary point in the preheating mode of the power conversion circuit is lower than the predetermined first threshold voltage. Whether the detection voltage determined by the determination means and detected by the voltage detection means from an arbitrary point after the start mode of the power conversion circuit has started exceeds a predetermined second threshold voltage larger than the predetermined first threshold voltage. When the determination means determines that the detection voltage is lower than the predetermined first threshold voltage and when it is determined that the detection voltage exceeds the predetermined second threshold voltage, the control means Stopping the power conversion circuit prevents excessive power supply from the preheating mode when a low impedance component is connected to the output side of the power conversion circuit Together allowing circuit protection Te, after the start of the start mode is enabled even circuit protection against overvoltages.

請求項2記載の放電ランプ点灯装置によれば、請求項1記載の放電ランプ点灯装置の効果に加えて、電圧検出手段が、検出電圧を、高電位ほど分圧比を小さくした抵抗分圧によって検出することにより、放電ランプ電圧の分圧比を最適化でき、電圧検出手段の小型化が可能になるととともに、小型化した場合の周辺からのノイズの影響を低減できる。   According to the discharge lamp lighting device of the second aspect, in addition to the effect of the discharge lamp lighting device of the first aspect, the voltage detecting means detects the detected voltage by the resistance voltage division with a smaller voltage dividing ratio as the potential is higher. By doing so, the voltage dividing ratio of the discharge lamp voltage can be optimized, the voltage detecting means can be downsized, and the influence of noise from the surroundings when downsized can be reduced.

本発明の一実施の形態を示す放電ランプ点灯装置の回路図である。It is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device showing an embodiment of the present invention. (a)は同上放電ランプ点灯装置の予熱から始動後までの放電ランプ電圧を示すグラフ、(b)は同上放電ランプ点灯装置の判定手段による判定開始のタイミングを示す説明図である。(a) is a graph showing the discharge lamp voltage from preheating of the discharge lamp lighting device to after starting, and (b) is an explanatory diagram showing the timing of start of judgment by the judging means of the same discharge lamp lighting device. 同上放電ランプ点灯装置の検出電圧と閾値電圧との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the detection voltage and threshold voltage of a discharge lamp lighting device same as the above. 同上放電ランプ点灯装置を備えた照明器具の斜視図である。It is a perspective view of the lighting fixture provided with the discharge lamp lighting device same as the above.

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は放電ランプ点灯装置の回路図、図2(a)は同上放電ランプ点灯装置の予熱から始動後までの放電ランプ電圧を示すグラフ、図2(b)は同上放電ランプ点灯装置の判定手段による判定開始のタイミングを示す説明図、図3は放電ランプ点灯装置の検出電圧と閾値電圧との関係を示すグラフ、図4は放電ランプ点灯装置を備えた照明器具の斜視図である。   Fig. 1 is a circuit diagram of the discharge lamp lighting device, Fig. 2 (a) is a graph showing the discharge lamp voltage from preheating to after starting of the discharge lamp lighting device, and Fig. 2 (b) is a determination means of the discharge lamp lighting device. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the detection voltage of the discharge lamp lighting device and the threshold voltage, and FIG. 4 is a perspective view of a lighting fixture equipped with the discharge lamp lighting device.

図1に示すように、電子安定器としての熱陰極形放電ランプ点灯装置である放電ランプ点灯装置10は、直流電源11の出力側に、この直流電源11からの直流出力(直流電圧)を高周波交流電圧に変換して出力するインバータ回路13およびこのインバータ回路13の出力周波数に応じた電圧を出力する共振回路14を備えた電力変換回路15が電気的に接続され、この電力変換回路15の出力側に負荷としての例えば熱陰極形蛍光ランプなどの放電ランプFLが着脱可能に装着される。また、この放電ランプ点灯装置10は、インバータ回路13などを制御する制御素子16を備え、この制御素子16には、電力変換回路15のインバータ回路13の駆動用のドライバ部であるドライブ素子17が電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, a discharge lamp lighting device 10 which is a hot cathode type discharge lamp lighting device as an electronic ballast has a DC output (DC voltage) from the DC power source 11 at a high frequency on the output side of the DC power source 11. A power conversion circuit 15 including an inverter circuit 13 that converts and outputs an AC voltage and a resonance circuit 14 that outputs a voltage corresponding to the output frequency of the inverter circuit 13 is electrically connected, and the output of the power conversion circuit 15 A discharge lamp FL such as a hot cathode fluorescent lamp as a load is detachably mounted on the side. The discharge lamp lighting device 10 includes a control element 16 that controls the inverter circuit 13 and the like. The control element 16 includes a drive element 17 that is a driver unit for driving the inverter circuit 13 of the power conversion circuit 15. Electrically connected.

直流電源11は、例えば100V〜242Vなどの商用交流電源をブリッジダイオードなどの全波整流素子によって整流した後、例えば昇圧チョッパ回路などの図示しない力率改善回路によって昇圧および平滑して直流電圧を出力するものである。   The DC power supply 11 rectifies commercial AC power supply such as 100V to 242V by a full-wave rectifier such as a bridge diode, and then boosts and smoothes it by a power factor improvement circuit (not shown) such as a boost chopper circuit to output a DC voltage. To do.

また、インバータ回路13は、スイッチング素子としての電界効果トランジスタQ1,Q2が直列に接続された、いわゆるハーフブリッジ型のものである。   The inverter circuit 13 is a so-called half-bridge type in which field effect transistors Q1 and Q2 as switching elements are connected in series.

電界効果トランジスタQ1,Q2は、制御端子であるゲート端子がドライブ素子17に電気的に接続されており、このドライブ素子17から供給される信号によってオンオフが制御される。   The field effect transistors Q1 and Q2 have their gate terminals, which are control terminals, electrically connected to the drive element 17, and are turned on and off by signals supplied from the drive element 17.

共振回路14は、電界効果トランジスタQ2の両端に電気的に接続された直流カット用のコンデンサC1と、インダクタとしてのバラストチョークである共振インダクタンスLの一次巻線との直列回路を備えるとともに、この共振インダクタンスLの一次巻線の出力側に、放電ランプFLと並列にコンデンサである共振コンデンサC2が電気的に接続されて構成されている。また、この共振回路14の出力側には、放電ランプ電圧VLに対応、例えば比例した検出電圧VCLを検出する電圧検出手段21が、放電ランプFLと並列に電気的に接続されている。   The resonance circuit 14 includes a series circuit of a DC cut capacitor C1 electrically connected to both ends of the field effect transistor Q2 and a primary winding of a resonance inductance L, which is a ballast choke as an inductor, and this resonance. A resonance capacitor C2, which is a capacitor in parallel with the discharge lamp FL, is electrically connected to the output side of the primary winding of the inductance L. Further, on the output side of the resonance circuit 14, voltage detection means 21 for detecting, for example, a proportional detection voltage VCL corresponding to the discharge lamp voltage VL is electrically connected in parallel with the discharge lamp FL.

電圧検出手段21は、抵抗器R1,R2,R3,R4の直列回路を備え、この抵抗器R3と抵抗器R4との接続点にコンデンサC3が電気的に接続され、このコンデンサC3に、ダイオードD1,D2に並列回路が電気的に接続され、かつ、ダイオードD2のカソード側に、抵抗器R5,R6の直列回路が電気的に接続されている。そして、これら抵抗器R5,R6の接続点が制御素子16側に電気的に接続されている。   The voltage detection means 21 includes a series circuit of resistors R1, R2, R3, and R4. A capacitor C3 is electrically connected to a connection point between the resistors R3 and R4, and a diode D1 is connected to the capacitor C3. , D2 and a series circuit of resistors R5 and R6 are electrically connected to the cathode side of the diode D2. The connection points of these resistors R5 and R6 are electrically connected to the control element 16 side.

抵抗器R1〜R3は、抵抗器R1の抵抗値が最も小さく、抵抗器R3の抵抗値が最も大きくなるように設定されている。すなわち、電圧検出手段21は、高電位ほど放電ランプ電圧VLの分圧比が小さくなるように抵抗器R1〜R3の抵抗値が設定されている。なお、抵抗器R2は、抵抗器R1よりも抵抗値が大きければ、抵抗器R3と等しい抵抗値でもよいし、抵抗器R3よりも小さい抵抗値でもよい。   The resistors R1 to R3 are set so that the resistance value of the resistor R1 is the smallest and the resistance value of the resistor R3 is the largest. That is, in the voltage detecting means 21, the resistance values of the resistors R1 to R3 are set so that the voltage dividing ratio of the discharge lamp voltage VL becomes smaller as the electric potential becomes higher. The resistor R2 may have a resistance value equal to that of the resistor R3 or a resistance value smaller than that of the resistor R3 as long as the resistance value is larger than that of the resistor R1.

また、放電ランプFLは、各フィラメントFLa,FLbに対して、図示しない予熱回路が接続されている。   In the discharge lamp FL, a preheating circuit (not shown) is connected to each filament FLa, FLb.

そして、制御素子16は、例えばIC(集積回路)であり、直流電源11の力率改善回路と接続される図示しない力率改善制御部、放電ランプFLの動作(点灯)状態に基づいてインバータ回路13の電界効果トランジスタQ1,Q2の動作制御用の周波数信号Pを生成してドライブ素子17へと出力する制御手段としての発振制御部25、および、電圧検出手段21を介して検出した検出電圧VCLと所定の第1閾値電圧VTH1および第2閾値電圧VTH2(図3)とを比較していずれが大きいか(小さいか)を判定する判定手段としての状態検出部である判定部26などを内部に一体に備えている。   The control element 16 is, for example, an IC (integrated circuit), a power factor improvement control unit (not shown) connected to the power factor improvement circuit of the DC power supply 11, and an inverter circuit based on the operation (lighting) state of the discharge lamp FL. An oscillation control unit 25 as a control means for generating and outputting to the drive element 17 a frequency signal P for controlling the operation of the 13 field effect transistors Q1, Q2, and a detected voltage VCL detected via the voltage detection means 21 Is compared with a predetermined first threshold voltage VTH1 and a second threshold voltage VTH2 (FIG. 3), and a determination unit 26 as a state detection unit as a determination unit for determining which is larger (smaller) It is prepared as one.

なお、制御素子16が力率改善制御部、発振制御部25および判定部26などを一体に備えるとは、これらが制御素子16において集積化していることをいう。   Note that that the control element 16 integrally includes the power factor correction control unit, the oscillation control unit 25, the determination unit 26, and the like means that these are integrated in the control element 16.

力率改善制御部は、例えば、電源側の入力電圧、および、力率改善回路のスイッチング素子に流れるスイッチング電流などの所定の信号に基づいて、このスイッチング素子のスイッチングパルスであるチョッピング用周波数信号を生成して出力する機能を有している。   For example, the power factor improvement control unit generates a chopping frequency signal that is a switching pulse of the switching element based on a predetermined signal such as an input voltage on the power source side and a switching current flowing in the switching element of the power factor improvement circuit. It has a function to generate and output.

発振制御部25は、電力変換回路15を制御することにより、放電ランプFLを、始動前予熱状態から始動状態を経て点灯させるように連続的に制御するものである。すなわち、発振制御部25は、電力変換回路15を(始動前)予熱モードで動作させることで放電ランプFLを予熱状態とし、電力変換回路15を始動モードで動作させることで放電ランプFLを始動状態とし、電力変換回路15を点灯モードで動作させることで放電ランプFLを点灯制御することが可能となっている。   The oscillation control unit 25 controls the power conversion circuit 15 to continuously control the discharge lamp FL so that it is lit from the preheating state before starting through the starting state. That is, the oscillation control unit 25 puts the discharge lamp FL in a preheating state by operating the power conversion circuit 15 in the preheating mode (before starting), and starts the discharge lamp FL in the starting mode by operating the power conversion circuit 15 in the starting mode. The lighting control of the discharge lamp FL can be performed by operating the power conversion circuit 15 in the lighting mode.

また、発振制御部25は、判定部26により判定した放電ランプFLの点灯状態に基づいて、所定の周波数を有する周波数信号Pを生成する機能を有している。具体的に、発振制御部25は、検出電圧VCLが第1閾値電圧VTH1を下回っているとき、あるいは、検出電圧VCLが第2閾値電圧VTH2を超えているときに、インバータ回路13を停止させるように周波数信号Pを生成し、それら以外のときには、放電ランプFLの点灯状態に応じた周波数信号Pを生成する。   The oscillation control unit 25 has a function of generating a frequency signal P having a predetermined frequency based on the lighting state of the discharge lamp FL determined by the determination unit 26. Specifically, the oscillation control unit 25 stops the inverter circuit 13 when the detection voltage VCL is lower than the first threshold voltage VTH1 or when the detection voltage VCL exceeds the second threshold voltage VTH2. In other cases, the frequency signal P is generated according to the lighting state of the discharge lamp FL.

また、図1に示す判定部26は、電圧検出手段21から出力される検出電圧VCLと、例えば0.5Vなどの第1閾値電圧VTH1およびこの第1閾値電圧VTH1よりも大きい例えば4Vなどの第2閾値電圧VTH2とを比較判定し、その比較判定結果を発振制御部25側へと出力するものである。また、判定部26は、第1閾値電圧VTH1について、図2(a)、図2(b)および図3に示すように、電力変換回路15の予熱モードの任意の地点から検出電圧VCLとの大きさの比較を開始しており、第2閾値電圧VTH2について、電力変換回路15の始動モード後から検出電圧VCLとの大きさの比較を開始している。   In addition, the determination unit 26 shown in FIG. 1 includes a detection voltage VCL output from the voltage detection means 21, a first threshold voltage VTH1 such as 0.5V, and a first threshold voltage 4TH that is greater than the first threshold voltage VTH1. Two threshold voltages VTH2 are compared and determined, and the comparison determination result is output to the oscillation control unit 25 side. Further, as shown in FIG. 2 (a), FIG. 2 (b) and FIG. 3, the determination unit 26 calculates the first threshold voltage VTH1 from the detection voltage VCL from any point in the preheating mode of the power conversion circuit 15. The comparison of the magnitude is started, and the magnitude comparison of the second threshold voltage VTH2 with the detected voltage VCL is started after the start mode of the power conversion circuit 15.

また、図1に示すように、ドライブ素子17は、制御素子16の発振制御部25から供給される調光用の周波数信号Pに応じて、数十kHz〜200kHz程度の周波数、例えば50kHz以上で電界効果トランジスタQ1,Q2を交互にオンオフする(スイッチング駆動する)ことで、電界効果トランジスタQ2のドレイン−ソース間に所定の高周波交流を発生させるものである。   Further, as shown in FIG. 1, the drive element 17 has a frequency of about several tens of kHz to 200 kHz, for example, 50 kHz or more, according to the frequency signal P for dimming supplied from the oscillation control unit 25 of the control element 16. By turning on / off the field effect transistors Q1 and Q2 alternately (switching driving), a predetermined high-frequency alternating current is generated between the drain and source of the field effect transistor Q2.

このように構成された放電ランプ点灯装置10は、図4に示すような電気機器としての照明器具に適用できる。この照明器具は、放電ランプ点灯装置10が配置された器具本体41、この器具本体41の両端に直管形の放電ランプFLが装着されるソケット42などを備えている。   The discharge lamp lighting device 10 configured as described above can be applied to a lighting fixture as an electric device as shown in FIG. This lighting fixture includes a fixture main body 41 in which the discharge lamp lighting device 10 is disposed, sockets 42 on which both ends of the fixture main body 41 are mounted with straight tube-type discharge lamps FL, and the like.

次に、上記一実施の形態の動作を説明する。   Next, the operation of the above embodiment will be described.

図1に示す放電ランプ点灯装置10を起動させると、力率改善回路から制御素子16へと給電され、この制御素子16が動作する(予熱モード)。   When the discharge lamp lighting device 10 shown in FIG. 1 is started, power is supplied from the power factor correction circuit to the control element 16, and the control element 16 operates (preheating mode).

制御素子16では、力率改善制御部により生成されたチョッピング用周波数信号によって力率改善回路のスイッチング素子がスイッチング駆動され、電源で整流された入力電圧の位相を、力率改善回路で入力電流の位相と合わせて力率を改善するとともに、発振制御部25により生成された周波数信号Pによってドライブ素子17が駆動されることにより、電界効果トランジスタQ1,Q2が、例えば50kHzなどの所定の周波数でオンオフ動作するため、力率改善回路から出力された出力電圧が平滑された直流電圧が高周波交流電圧に変換され、この高周波交流電圧により、共振回路14が共振して共振電流が流れ、また、予熱回路により放電ランプFLのフィラメントFLa,FLbが予熱される。   In the control element 16, the switching element of the power factor correction circuit is switching driven by the chopping frequency signal generated by the power factor correction control unit, and the phase of the input voltage rectified by the power source is changed by the power factor correction circuit. The power factor is improved in accordance with the phase, and the drive element 17 is driven by the frequency signal P generated by the oscillation control unit 25, so that the field effect transistors Q1 and Q2 are turned on and off at a predetermined frequency such as 50 kHz. In order to operate, a DC voltage obtained by smoothing the output voltage output from the power factor correction circuit is converted into a high-frequency AC voltage, and this high-frequency AC voltage causes the resonance circuit 14 to resonate and a resonance current flows, and a preheating circuit As a result, the filaments FLa and FLb of the discharge lamp FL are preheated.

なお、インバータ回路13が駆動すると、制御素子16には、このインバータ回路13側から給電される。   When the inverter circuit 13 is driven, power is supplied to the control element 16 from the inverter circuit 13 side.

また、予熱モードの開始から、電圧検出手段21で検出された検出電圧VCLが制御素子16の判定部26に入力される。そして、この検出電圧VCLが第1閾値電圧VTH1を下回ったとき(VCL<VTH1)にのみ、判定部26から発振制御部25へと出力された信号により、発振制御部25において周波数信号Pにより電界効果トランジスタQ1,Q2のスイッチング動作を停止させてインバータ回路13を停止させる。   Further, the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 is input to the determination unit 26 of the control element 16 from the start of the preheating mode. Only when the detection voltage VCL is lower than the first threshold voltage VTH1 (VCL <VTH1), the signal output from the determination unit 26 to the oscillation control unit 25 is used to generate an electric field by the frequency signal P in the oscillation control unit 25. The switching operation of the effect transistors Q1 and Q2 is stopped, and the inverter circuit 13 is stopped.

この後、所定時間が経過すると、予熱モードが終了し、この予熱モードでのフィラメントFLa,FLbの予熱によりフィラメントFLa,FLb間に所定の始動電圧が印加されて放電ランプFLが始動する。   Thereafter, when a predetermined time elapses, the preheating mode is ended, and a predetermined starting voltage is applied between the filaments FLa and FLb by the preheating of the filaments FLa and FLb in the preheating mode, so that the discharge lamp FL is started.

そして、始動モードが開始した後、電力変換回路15により放電ランプFLへと始動電圧が供給され、放電ランプFLが始動点灯すると始動モードが終了し、点灯モードへと移行する。   Then, after the start mode is started, the start voltage is supplied to the discharge lamp FL by the power conversion circuit 15, and when the discharge lamp FL is started and lit, the start mode is ended and the mode is changed to the lighting mode.

上記始動モード開始以降においても、電圧検出手段21で検出された検出電圧VCLが抵抗器R11を介して制御素子16の判定部26に入力されている。そして、検出電圧VCLが第1閾値電圧VTH1を下回ったとき(VCL<VTH1)、あるいは、検出電圧VCLが第2閾値電圧VTH2を超えたとき(VCL>VTH2)に、判定部26から発振制御部25へと信号が出力され、この信号により、発振制御部25において周波数信号Pにより電界効果トランジスタQ1,Q2のスイッチング動作を停止させてインバータ回路13を停止させる。   Even after the start of the start mode, the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 is input to the determination unit 26 of the control element 16 via the resistor R11. When the detection voltage VCL falls below the first threshold voltage VTH1 (VCL <VTH1), or when the detection voltage VCL exceeds the second threshold voltage VTH2 (VCL> VTH2), the determination unit 26 controls the oscillation control unit. In response to this signal, the oscillation control unit 25 stops the switching operation of the field effect transistors Q1 and Q2 by the frequency signal P and stops the inverter circuit 13.

そして、放電ランプFLの点灯後、電圧検出手段21で検出された検出電圧VCLなどに基づき、発振制御部25からドライブ素子17へと供給される周波数信号Pを生成することにより、インバータ回路13の駆動周波数を可変させ、放電ランプ電流(放電ランプ電圧、放電ランプ電力)が所定の目標値となるようにフィードバック制御がなされる。   Then, after the discharge lamp FL is turned on, the frequency signal P supplied from the oscillation control unit 25 to the drive element 17 is generated on the basis of the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21, so that the inverter circuit 13 Feedback control is performed such that the drive frequency is varied and the discharge lamp current (discharge lamp voltage, discharge lamp power) becomes a predetermined target value.

このように、電力変換回路15の予熱モードの任意地点から電圧検出手段21により検出した検出電圧VCLが所定の第1閾値電圧VTH1を下回っているかどうかを判定部26により判定し、また、電力変換回路15の始動モード開始後の任意地点から電圧検出手段21により検出した検出電圧VCLが所定の第2閾値電圧VTH2を超えているかどうかを判定部26により判定し、検出電圧VCLが所定の第1閾値電圧VTH1を下回っていると判定されたとき、および、検出電圧VCLが所定の第2閾値電圧VTH2を超えていると判定されたときには、それぞれ発振制御部25が電力変換回路15のインバータ回路13を停止させることにより、予熱モードから電力変換回路15の出力側に低インピーダンス成分が接続されている場合の過剰な電力供給を防止して回路保護が可能になるとともに、始動モード開始後は過電圧に対しても回路保護が可能になる。   As described above, the determination unit 26 determines whether or not the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 from an arbitrary point in the preheating mode of the power conversion circuit 15 is lower than the predetermined first threshold voltage VTH1, and the power conversion The determination unit 26 determines whether or not the detected voltage VCL detected by the voltage detecting means 21 from an arbitrary point after the start mode of the circuit 15 exceeds the predetermined second threshold voltage VTH2, and the detected voltage VCL is equal to the predetermined first voltage. When it is determined that the voltage is lower than the threshold voltage VTH1, and when it is determined that the detected voltage VCL exceeds the predetermined second threshold voltage VTH2, the oscillation control unit 25 is connected to the inverter circuit 13 of the power conversion circuit 15, respectively. By stopping the circuit, it is possible to prevent excessive power supply when a low impedance component is connected from the preheating mode to the output side of the power conversion circuit 15, thereby protecting the circuit, and After de start becomes possible even circuit protection against overvoltages.

すなわち、照明器具としての使用上、放電ランプFLを接続する電力変換回路15の共振回路14の出力端子間には、放電ランプFLの出力端子内のインピーダンスの低下に伴いまれに放電ランプFLにトラッキングが生じる場合がある。そのため、第1閾値電圧VTH1を設けて低い放電ランプ電圧VLを検出できるように構成したことで、トラッキングなどが生じた場合の過剰な電力供給による回路の損傷を確実に防止できる。   In other words, for use as a lighting fixture, between the output terminals of the resonance circuit 14 of the power conversion circuit 15 to which the discharge lamp FL is connected, the discharge lamp FL is rarely tracked as the impedance in the output terminal of the discharge lamp FL decreases. May occur. Therefore, by providing the first threshold voltage VTH1 so as to detect the low discharge lamp voltage VL, it is possible to reliably prevent damage to the circuit due to excessive power supply when tracking or the like occurs.

しかも、通常の動作において、放電ランプ点灯装置10は、電力変換回路15の予熱モード、始動モードおよび点灯モードの順で制御シーケンスが経過する。低い放電ランプ電圧VLは、予熱モードから生じる可能性があるため、この予熱モードから判定部26により検出電圧VCLと第1閾値電圧VTH1とを比較することにより、予熱モードでの低い放電ランプ電圧VLによる過剰な電力供給を確実に防止できる。また、過電圧については、始動モード時から生じる可能性があるため、始動モード開始後から判定部26により検出電圧VCLと第2閾値電圧VTH2とを比較することにより、始動モード開始後の過電圧に対して回路を確実に保護できる。   Moreover, in the normal operation, the control sequence of the discharge lamp lighting device 10 elapses in the order of the preheating mode, the start mode, and the lighting mode of the power conversion circuit 15. Since the low discharge lamp voltage VL may be generated from the preheating mode, the determination unit 26 compares the detection voltage VCL with the first threshold voltage VTH1 from the preheating mode, thereby reducing the low discharge lamp voltage VL in the preheating mode. Excessive power supply due to can be reliably prevented. Further, since overvoltage may occur from the start mode, the determination unit 26 compares the detected voltage VCL with the second threshold voltage VTH2 after the start mode is started. Can reliably protect the circuit.

また、電力変換回路15の予熱モードの任意地点から電圧検出手段21により検出した検出電圧VCLに基づいて、所定の第1閾値電圧VTH1を下回っているかどうかを判定部26によって判定することにより、回路全体および制御素子16の立ち上がり時の不安定状態での検出電圧VCLに基づいて判定部26が判定することを容易に回避でき、判定部26による判定が確実になる。   Further, based on the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 from an arbitrary point in the preheating mode of the power conversion circuit 15, the determination unit 26 determines whether the voltage is lower than the predetermined first threshold voltage VTH1, whereby the circuit The determination unit 26 can easily avoid the determination based on the whole and the detection voltage VCL in an unstable state when the control element 16 rises, and the determination by the determination unit 26 is ensured.

さらに、電力変換回路15の始動モード開始後の任意地点から電圧検出手段21により検出した検出電圧VCLに基づいて、所定の第2閾値電圧VTH2を超えているかどうかを判定部26によって判定することにより、回路を構成する部品の耐圧と放電ランプFLとの特性に対応した好適な始動モード時間にすることができる。すなわち、始動モードの時間中、回路には高電圧が印加されるので、始動モード時間が長すぎると部品の耐圧をより高いものにしなければならず、また、回路の短寿命化のおそれがある一方で、放電ランプFLは始動特性を確保するために始動モード時間が長い方が好ましい。また、始動モード時間が短すぎると部品にとっては好適であるものの、放電ランプFLの始動特性は低下する。したがって、始動モード開始後の任意地点から電圧検出手段21により検出した検出電圧VCLに基づいて、所定の第2閾値電圧VTH2を超えているかどうかを判定部26によって判定することにより、検出(判定)開始のタイミングによって始動モード時間を設定でき、部品と放電ランプFLとのそれぞれの特性の兼ね合いで好適な始動時間を確保することが容易になる。   Further, the determination unit 26 determines whether or not the predetermined second threshold voltage VTH2 is exceeded based on the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 from an arbitrary point after the start mode of the power conversion circuit 15 is started. Thus, it is possible to set a suitable start mode time corresponding to the breakdown voltage of the components constituting the circuit and the characteristics of the discharge lamp FL. That is, since a high voltage is applied to the circuit during the start mode time, if the start mode time is too long, the breakdown voltage of the component must be increased, and the life of the circuit may be shortened. On the other hand, it is preferable that the discharge lamp FL has a long start mode time in order to ensure start characteristics. In addition, if the start mode time is too short, it is preferable for the part, but the start characteristics of the discharge lamp FL deteriorate. Therefore, detection (determination) is performed by determining whether or not the predetermined second threshold voltage VTH2 is exceeded based on the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 from an arbitrary point after the start mode is started. The start mode time can be set according to the start timing, and it becomes easy to secure a suitable start time in consideration of the characteristics of the components and the discharge lamp FL.

また、判定部26を発振制御部25などとともに一体的に集積化することにより、回路全体としての小型化が可能になる。   Further, by integrating the determination unit 26 together with the oscillation control unit 25 and the like, the circuit as a whole can be reduced in size.

さらに、電圧検出手段21が、検出電圧VCLを、高電位ほど放電ランプ電圧VLの分圧比を小さくした抵抗分圧によって検出することにより、放電ランプ電圧VLの分圧比を最適化でき、電圧検出手段21の小型化が可能になる。また、このように電圧検出手段21を小型化した場合、周辺からのノイズが検出電圧VCLに載る可能性が高まるものの、本実施の形態では、ノイズの影響をより受けやすい高電位側の分圧比を小さくしているので、小型化した場合でも周辺からのノイズの影響を低減できる。   Further, the voltage detection means 21 can detect the detection voltage VCL by a resistance voltage division with a smaller voltage division ratio of the discharge lamp voltage VL as the electric potential becomes higher, thereby optimizing the voltage division ratio of the discharge lamp voltage VL. 21 can be miniaturized. In addition, when the voltage detection means 21 is downsized in this way, there is an increased possibility that noise from the periphery will be placed on the detection voltage VCL, but in this embodiment, the voltage division ratio on the high potential side that is more susceptible to noise. Therefore, the influence of noise from the surroundings can be reduced even when downsizing.

なお、上記一実施の形態において、電圧検出手段21により検出する検出電圧VCLは、放電ランプ電圧VLを間接的に検出可能な値であれば、すなわちこの放電ランプ電圧VLと所定の関係を有する(放電ランプ電圧VLに対応する)値であれば、どのような値を検出する構成としてもよい。   In the above embodiment, the detection voltage VCL detected by the voltage detection means 21 is a value that can indirectly detect the discharge lamp voltage VL, that is, has a predetermined relationship with the discharge lamp voltage VL ( Any value may be used as long as it is a value (corresponding to the discharge lamp voltage VL).

また、直流電源11および電力変換回路15などのそれぞれの細部の構成は、上記構成および制御に限定されるものではない。   The detailed configurations of the DC power supply 11 and the power conversion circuit 15 are not limited to the above configuration and control.

10 放電ランプ点灯装置
11 直流電源
15 電力変換回路
21 電圧検出手段
25 制御手段としての発振制御部
26 判定手段としての判定部
FL 放電ランプ
Q1,Q2 スイッチング素子としての電界効果トランジスタ
10 Discharge lamp lighting device
11 DC power supply
15 Power conversion circuit
21 Voltage detection means
25 Oscillation control unit as control means
26 Judgment part as judgment means
FL discharge lamp
Q1, Q2 Field effect transistors as switching elements

Claims (2)

直流電圧を出力する直流電源と;
放電ランプを予熱するための予熱モード、放電ランプを始動させるための始動モードおよび放電ランプを点灯制御するための点灯モードのそれぞれの制御モードを備え、少なくとも1つのスイッチング素子を有し直流電源からの直流電圧を高周波電圧に変換して放電ランプに供給する電力変換回路と;
放電ランプ電圧に対応した検出電圧を検出する電圧検出手段と;
電力変換回路の予熱モードの任意地点から電圧検出手段により検出した検出電圧が所定の第1閾値電圧を下回っているかどうかを判定するとともに、電力変換回路の始動モード開始後の任意地点から電圧検出手段により検出した検出電圧が所定の第1閾値電圧よりも大きい所定の第2閾値電圧を超えているかどうかを判定する判定手段と;
電力変換回路の駆動を制御するとともに、判定手段により、検出電圧が所定の第1閾値電圧を下回っていると判定されたとき、および、検出電圧が所定の第2閾値電圧を超えていると判定されたときに、それぞれ電力変換回路を停止させる制御手段と;
を具備していることを特徴とする放電ランプ点灯装置。
A DC power source that outputs a DC voltage;
Each of the control modes includes a preheating mode for preheating the discharge lamp, a starting mode for starting the discharge lamp, and a lighting mode for controlling the lighting of the discharge lamp. A power conversion circuit that converts a DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to a discharge lamp;
Voltage detection means for detecting a detection voltage corresponding to the discharge lamp voltage;
It is determined whether or not the detection voltage detected by the voltage detection means from an arbitrary point in the preheating mode of the power conversion circuit is lower than a predetermined first threshold voltage, and the voltage detection means from an arbitrary point after starting the start mode of the power conversion circuit Determining means for determining whether or not the detected voltage detected by the step exceeds a predetermined second threshold voltage larger than a predetermined first threshold voltage;
While controlling the drive of the power conversion circuit, the determination means determines that the detected voltage is lower than the predetermined first threshold voltage, and determines that the detected voltage exceeds the predetermined second threshold voltage And control means for stopping the power conversion circuit respectively when
A discharge lamp lighting device comprising:
電圧検出手段は、検出電圧を、高電位ほど分圧比を小さくした抵抗分圧によって検出する
ことを特徴とする請求項1記載の放電ランプ点灯装置。
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the voltage detection means detects the detection voltage by a resistance voltage division in which a voltage division ratio is reduced as the electric potential increases.
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JPH1126177A (en) * 1997-06-27 1999-01-29 Matsushita Electric Works Ltd Discharge lamp lighting device
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