JP2011249082A - Discharge lamp lighting device, luminaire, and illumination system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、照明器具及び照明システムに関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device, a lighting fixture, and a lighting system for lighting a discharge lamp.
従来、放電灯を点灯させる放電灯点灯装置が提供されている。従来の放電灯点灯装置は、商用電源から供給される交流電圧を整流する整流回路を有して直流電圧を出力する直流電源回路と、スイッチング素子が発振制御されることで直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に供給する高周波変換回路とで構成されている。そして、放電灯への出力を制御するために、直流電源回路が出力する直流電圧を制御する構成または、放電灯に供給する高周波電力を制御する構成がある。 Conventionally, a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp has been provided. A conventional discharge lamp lighting device has a rectifier circuit that rectifies an AC voltage supplied from a commercial power source and outputs a DC voltage, and the switching element is controlled to oscillate to convert the DC voltage into a high-frequency voltage. A high-frequency conversion circuit that converts and supplies it to the discharge lamp. And in order to control the output to a discharge lamp, there exists the structure which controls the DC voltage which a DC power supply circuit outputs, or the structure which controls the high frequency electric power supplied to a discharge lamp.
直流電源回路が出力する直流電圧を制御する構成として、一般的に昇圧チョッパ回路が用いられている。昇圧チョッパ回路は、整流回路が出力する整流電圧を所定の直流電圧に昇圧して出力する。また、近年では入力電流の高調波歪み改善対策として昇圧チョッパが用いられることが多い。 A boost chopper circuit is generally used as a configuration for controlling a DC voltage output from a DC power supply circuit. The boost chopper circuit boosts the rectified voltage output from the rectifier circuit to a predetermined DC voltage and outputs the boosted voltage. In recent years, a boost chopper is often used as a measure for improving harmonic distortion of input current.
また、高周波電力を制御する構成として、放電灯に流れるランプ電流が所定値となるようにスイッチング素子を発振制御する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。ランプ電流を検出する電流検出部の検出結果に基づいて、スイッチング素子を発振制御する制御部がスイッチング素子の発振周波数またはオンデューティを制御することによって、ランプ電流が所定値となるようにフィードバック制御している。それによって、放電灯に所定の電力が供給される。 As a configuration for controlling high-frequency power, a method of controlling oscillation of a switching element so that a lamp current flowing through a discharge lamp becomes a predetermined value has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Based on the detection result of the current detection unit for detecting the lamp current, the control unit for controlling the oscillation of the switching element performs feedback control so that the lamp current becomes a predetermined value by controlling the oscillation frequency or on-duty of the switching element. ing. Thereby, predetermined electric power is supplied to the discharge lamp.
しかし、放電灯点灯装置を構成する半導体素子による電力損失によって、放電灯点灯装置の電力効率が低下する問題があった。さらに、半導体素子の電力損失による半導体素子の温度上昇が大きくなり、放電灯点灯装置の熱に対する信頼性が低下するという問題があった。 However, there has been a problem that the power efficiency of the discharge lamp lighting device is reduced due to power loss due to the semiconductor elements constituting the discharge lamp lighting device. Furthermore, there has been a problem that the temperature rise of the semiconductor element due to the power loss of the semiconductor element increases, and the reliability of the discharge lamp lighting device with respect to heat decreases.
放電灯点灯装置を構成する半導体素子として例えば、整流回路を構成するダイオードや、インバータ回路を構成するスイッチング素子や、昇圧チョッパ回路を構成するスイッチング素子およびダイオードなどがある。 Examples of semiconductor elements that constitute the discharge lamp lighting device include a diode that constitutes a rectifier circuit, a switching element that constitutes an inverter circuit, and a switching element and a diode that constitute a boost chopper circuit.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱に対する信頼性を向上させ、電力効率を向上させる放電灯点灯装置、照明器具及び照明システムを提供することにある。 This invention is made | formed in view of the said reason, The objective is to provide the reliability with respect to a heat | fever, and to provide the discharge lamp lighting device, lighting fixture, and lighting system which improve power efficiency.
本発明の放電灯点灯装置は、バンドギャップが2.0eV以上のワイドギャップ半導体を有することを特徴とする。 The discharge lamp lighting device of the present invention includes a wide gap semiconductor having a band gap of 2.0 eV or more.
この放電灯点灯装置において、交流電圧を整流する整流回路を有して直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に供給する高周波変換回路とを備え、前記高周波変換回路は、前記直流電圧を前記高周波電圧に変換するインバータ回路と、インダクタとコンデンサとが直列接続し、当該コンデンサに前記放電灯が並列接続される直列共振回路と、前記放電灯のフィラメントに予熱電流を流す予熱回路と、前記インバータ回路を制御する制御回路とで構成されており、前記整流回路は、1乃至複数のダイオードで構成され、当該ダイオードは前記ワイドギャップ半導体で構成されることが好ましい。 In this discharge lamp lighting device, a DC power supply circuit that outputs a DC voltage having a rectifying circuit that rectifies an AC voltage, and a high-frequency conversion circuit that converts the DC voltage into a high-frequency voltage and supplies the high-frequency voltage to the discharge lamp, The high-frequency conversion circuit includes an inverter circuit that converts the DC voltage into the high-frequency voltage, a series resonance circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and the discharge lamp is connected in parallel to the capacitor, and a filament of the discharge lamp And a control circuit for controlling the inverter circuit, the rectifier circuit is composed of one or more diodes, and the diodes are composed of the wide gap semiconductor. Is preferred.
この放電灯点灯装置において、交流電圧を直流電圧に変換する直流電源回路と、1乃至複数のスイッチング素子がオン・オフされることによって、前記直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に供給する高周波変換回路とを備え、前記高周波変換回路は、前記スイッチング素子を有するインバータ回路と、インダクタとコンデンサとが直列接続し、当該コンデンサに前記放電灯が並列接続される直列共振回路と、前記放電灯のフィラメントに予熱電流を流す予熱回路と、前記スイッチング素子の発振を調整することで前記高周波電圧を制御する制御回路とで構成されており、前記スイッチング素子は、前記ワイドギャップ半導体で構成されることが好ましい。 In this discharge lamp lighting device, a DC power supply circuit that converts an AC voltage into a DC voltage and one or more switching elements are turned on / off to convert the DC voltage into a high-frequency voltage and supply it to the discharge lamp. A high-frequency conversion circuit, wherein the high-frequency conversion circuit includes an inverter circuit having the switching element, a series resonance circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and the discharge lamp is connected in parallel to the capacitor, and the discharge lamp And a control circuit that controls the high-frequency voltage by adjusting oscillation of the switching element, and the switching element is made of the wide gap semiconductor. Is preferred.
この放電灯点灯装置において、前記インバータ回路は、1つの前記スイッチング素子を備えることが好ましい。 In the discharge lamp lighting device, the inverter circuit preferably includes one switching element.
この放電灯点灯装置において、交流電圧を整流して整流電圧を生成する整流回路および、スイッチング素子がオン・オフされることで前記整流電圧を昇圧して直流電圧をコンデンサの両端に生成する昇圧チョッパ回路を有する直流電源回路と、前記直流電圧を高周波電圧に変換して放電灯に供給する高周波変換回路とを備え、前記高周波変換回路は、前記直流電圧を前記高周波電圧に変換するインバータ回路と、共振インダクタと共振コンデンサとが直列接続し、当該共振コンデンサに前記放電灯が並列接続される直列共振回路と、前記放電灯のフィラメントに電流を流す予熱回路と、前記高周波電圧を制御する制御回路とで構成されており、前記昇圧チョッパ回路は、前記スイッチング素子と前記コンデンサとの間に介挿され、前記コンデンサから前記スイッチング素子に向かって流れる電流を防止するダイオードを有しており、当該ダイオードは前記ワイドギャップ半導体で構成されることが好ましい。 In this discharge lamp lighting device, a rectifier circuit that rectifies an AC voltage to generate a rectified voltage, and a boost chopper that boosts the rectified voltage and generates a DC voltage at both ends of a capacitor by turning on and off a switching element A DC power supply circuit having a circuit; and a high-frequency conversion circuit that converts the DC voltage into a high-frequency voltage and supplies the high-frequency voltage to a discharge lamp, the high-frequency conversion circuit converting the DC voltage into the high-frequency voltage; A series resonant circuit in which a resonant inductor and a resonant capacitor are connected in series, and the discharge lamp is connected in parallel to the resonant capacitor; a preheating circuit that allows current to flow through the filament of the discharge lamp; and a control circuit that controls the high-frequency voltage; The step-up chopper circuit is interposed between the switching element and the capacitor, and the capacitor Has a diode for preventing current flowing to the switching element from the support, the diode is preferably constructed in the wide-gap semiconductor.
この放電灯点灯装置において、前記昇圧チョッパ回路に備えられるスイッチング素子は前記ワイドギャップ半導体で構成されることが好ましい。 In this discharge lamp lighting device, it is preferable that the switching element provided in the step-up chopper circuit is formed of the wide gap semiconductor.
この放電灯点灯装置において、前記ワイドギャップ半導体は、GaN半導体またはSiC半導体で構成されることが好ましい。 In this discharge lamp lighting device, the wide gap semiconductor is preferably composed of a GaN semiconductor or a SiC semiconductor.
本発明の照明器具は、放電灯点灯装置と、当該放電灯点灯装置から電力が供給される放電灯と、前記放電灯点灯装置と前記放電灯とを装着する器具本体とを備え、前記放電灯点灯装置は、バンドギャップが2.0eV以上のワイドギャップ半導体を有することを特徴とする。 The lighting fixture of the present invention includes a discharge lamp lighting device, a discharge lamp to which electric power is supplied from the discharge lamp lighting device, and a fixture main body on which the discharge lamp lighting device and the discharge lamp are mounted. The lighting device includes a wide gap semiconductor having a band gap of 2.0 eV or more.
本発明の照明システムは、複数台の照明器具と、当該照明器具を制御する制御装置とを備え、前記照明器具は放電灯点灯装置と、当該放電灯点灯装置から電力が供給される放電灯と、前記放電灯点灯装置と前記放電灯とを装着する器具本体とを備え、前記放電灯点灯装置は、バンドギャップが2.0eV以上のワイドギャップ半導体を有することを特徴とする。 The lighting system of the present invention includes a plurality of lighting fixtures and a control device that controls the lighting fixtures, and the lighting fixture includes a discharge lamp lighting device and a discharge lamp to which power is supplied from the discharge lamp lighting device. The discharge lamp lighting device and an appliance main body on which the discharge lamp is mounted, the discharge lamp lighting device having a wide gap semiconductor having a band gap of 2.0 eV or more.
この照明システムにおいて、前記制御装置は、制御信号を重畳させた直流電圧を前記放電灯点灯装置に供給し、前記放電灯点灯装置は、前記直流電圧を駆動電源とし、前記制御信号に基づいて前記放電灯を点灯制御することが好ましい。 In this illumination system, the control device supplies a DC voltage on which a control signal is superimposed to the discharge lamp lighting device, and the discharge lamp lighting device uses the DC voltage as a driving power source, and based on the control signal, the It is preferable to control lighting of the discharge lamp.
以上説明したように、本発明では、熱に対する信頼性を向上させ、電力効率を向上させることができるという効果がある。 As described above, according to the present invention, there is an effect that reliability with respect to heat can be improved and power efficiency can be improved.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本発明の実施形態1の放電灯点灯装置1の回路構成図を示す。本実施形態の放電灯点灯装置1は、直流電源回路2と、高周波変換回路3と、調光回路4とで構成されている。
(Embodiment 1)
The circuit block diagram of the discharge
直流電源回路2は、商用電源ACから供給される交流電圧V1を整流・平滑して直流電圧V2を出力する。直流電源回路2は、ダイオードD1,D2とコンデンサC1,C2とからなる倍電圧整流回路で構成されている。なお、ダイオードD1,D2は整流用のダイオードであり、コンデンサC1,C2は電解コンデンサで構成される平滑用のコンデンサである。商用電源ACの出力端間に、ダイオードD1とコンデンサC1とからなる直列回路2aおよび、ダイオードD2とコンデンサC2とからなる直列回路2bが接続されており、直列回路2a,2bは互いに並列接続されている。ダイオードD1のアノードおよびダイオードD2のカソードが商用電源ACの一端に接続されている。また、コンデンサC1は正極がダイオードD1のカソードに接続され、負極が商用電源ACの他端に接続されている。また、コンデンサC2は正極が商用電源ACの他端に接続され、正極がダイオードD2のアノードに接続されている。
The DC
そして、ダイオードD1によるコンデンサC1の充電と、ダイオードD2によるコンデンサC2の充電とが交互に繰り返され、コンデンサC1の正極とコンデンサC2の負極との間に交流電圧V1の略倍電圧となる直流電圧V2が生成される。 Then, the charging of the capacitor C1 by the diode D1 and the charging of the capacitor C2 by the diode D2 are alternately repeated, and the DC voltage V2 that is approximately double the AC voltage V1 between the positive electrode of the capacitor C1 and the negative electrode of the capacitor C2. Is generated.
高周波変換回路3は、インバータ回路3aと、直列共振回路3bと、電流検出回路3dと、直流電圧検出回路3eとで構成されている。
The high-
インバータ回路3aは、スイッチング素子Q1,Q2とインバータ制御回路3cとで構成されている。スイッチング素子Q1,Q2は、nチャンネルMOSFETで構成されており、直流電源回路2の出力端に直列接続されている。スイッチング素子Q1は、ドレインがコンデンサC1の正極に接続され、ソースがスイッチング素子Q2のドレインに接続されている。スイッチング素子Q2は、ソースが抵抗R1を介してコンデンサC2の負極に接続されている。また、スイッチング素子Q1,Q2のゲートはインバータ制御回路3cに接続されている。インバータ制御回路3cは、スイッチング素子Q1,Q2の発振制御をしており、スイッチング素子Q1,Q2に駆動信号S1,S2を出力することで、スイッチング素子Q1,Q2を交互にオン・オフを繰り返させる。
The
直列共振回路3bは、インダクタL1とコンデンサC4とが直列接続されることで構成されている。インダクタL1は共振用のインダクタであり、コンデンサC4は共振用のコンデンサである。インダクタL2は、一端が直流カット用のコンデンサC3を介してスイッチング素子Q1,Q2の接続点に接続され、他端が放電灯Laの一方のフィラメントFを介してコンデンサC4の一端に接続されている。コンデンサC4の他端は放電灯Laの他方のフィラメントFおよび抵抗R1を介してスイッチング素子Q2のソースに接続されている。すなわち、放電灯LaはコンデンサC4に並列接続されている。
The
また、電流検出回路3dは、抵抗R1の両端電圧を検出することで、スイッチング素子Q2に流れる電流を検出している。すなわち、電流検出回路3dは放電灯Laに流れるランプ電流を検出している。
Further, the
また、直流電圧検出回路3eは、直流電源回路2から出力される直流電圧V2を検出している。
The DC
そして、インバータ制御回路3cは、調光回路4から出力される調光度を示す調光信号S3に基づいて、スイッチング素子Q1,Q2を交互にオン・オフさせることで、インバータ回路3aが直流電圧V2を変換して高周波電圧を生成する。そして、高周波電圧が直列共振回路3bに印加されると、フィラメントFに電流が流れることで予熱されると共に、放電灯Laに高周波の始動電圧が印加されて点灯する。また、インバータ制御回路3cは、電流検出回路3dおよび直流電圧検出回路3eの検出結果を用いて、スイッチング素子Q1,Q2の発振をフィードバック制御することで、放電灯Laに所望の電力を供給することができる。
Then, the
また、直列共振回路3bは、放電灯LaのフィラメントFの予熱回路としても機能している。インダクタL1とコンデンサC4との間に放電灯LaのフィラメントFが接続されているので、放電灯Laの点灯時にフィラメントFに常時共振電流が流れて、フィラメントFが予熱される。
The series
また、本実施形態の直流電源回路2を構成するダイオードD1,D2は、GaN半導体またはSiC半導体からなるワイドギャップ半導体で構成されている。ワイドギャップ半導体はバンドギャップが2.0eV以上の半導体であり、従来の整流回路に用いられていたシリコン系の半導体よりも導通損失が1桁〜2桁小さい。そのため、ワイドギャップ半導体で構成されたダイオードD1,D2による電力損失は、シリコン系の半導体で構成されたダイオードよりも小さくなる。したがって、直流電源回路2の電力損失を従来よりも低減させることができ、放電灯点灯装置1の電力効率を向上させることができる。
Further, the diodes D1 and D2 constituting the DC
また、ワイドギャップ半導体は電力損失が小さいので、放電灯La点灯時におけるダイオードD1,D2の温度上昇をシリコン系の半導体で構成されたダイオードよりも小さくすることができる。そのため、放電灯点灯装置1の熱に対する信頼性が向上する。さらに、ダイオードD1,D2の温度上昇を低減させるための放熱対策を簡略化することができる。また、回路構成や使用環境などによって、例えば放熱シートによるケース外郭への放熱などの放熱対策が不要となる場合があり、放電灯点灯装置1の組み立て性が向上し、コストを削減することができる。
Further, since the wide gap semiconductor has a small power loss, the temperature rise of the diodes D1 and D2 when the discharge lamp La is turned on can be made smaller than that of the diode made of a silicon-based semiconductor. Therefore, the reliability with respect to the heat | fever of the discharge
次に、上述の放電灯点灯装置1を備えた照明器具5の外観図を図2に示す。照明器具5は、上述の放電灯点灯装置1と、放電灯点灯装置1から電力が供給される放電灯La1,La2と、放電灯点灯装置1と放電灯La1,La2とを装着する器具本体6とで構成されている。器具本体6は、いわゆる2灯用の富士型照明器具を示している。6aは放電灯La1,La2が装着されるソケットであり、6bは放電灯La1,La2と対向する側に設けられる白色の反射板である。
Next, the external view of the
また、複数の照明器具5を備えた照明システム7のブロック構成図を図3に示す。照明システム7は、複数の照明器具5と、照明器具5を制御する制御装置8とで構成されている。制御装置8と複数の照明器具5とはケーブルCaで接続され、照明器具5は図示しない外部電源から供給される電源を駆動電源として放電灯Laを点灯させる。そして、制御装置8は、照明器具5に装着された放電灯点灯装置1にケーブルCaを介して制御信号S4を出力し、放電灯点灯装置1は制御信号S4に基づいて放電灯Laを点灯・消灯・調光などの点灯制御をする。また、制御信号S4はデジタル信号または可変DC信号またはPWM信号などで構成されている。
Moreover, the block block diagram of the
また、制御装置8は制御信号S4を重畳させた直流電圧を、ケーブルCaを介して放電灯点灯装置1に供給する。そして、放電灯点灯装置1は制御装置8から供給される直流電圧を駆動電源として動作し、直流電圧に重畳された制御信号S4に基づいて放電灯Laを点灯制御する構成としてもよい。それによって、外部電源から照明点灯装置1に電源供給する経路が必要ないので、証明システム7の構成を簡易化することができる。なお、この場合、照明点灯装置1は直流電源回路2が不要となる。
Further, the
また、インバータ回路3aを構成するスイッチング素子Q1,Q2をワイドギャップ半導体で構成することで、さらに電力効率を向上させることができる。図4にワイドギャップ半導体で構成されたスイッチング素子Q3,Q4を備えた放電灯点灯装置1の回路構成図を示す。なお、スイッチング素子Q3,Q4以外は図1に示した放電灯点灯装置1と同様の回路構成であるので、同一符号を付して説明は省略する。
Further, the power efficiency can be further improved by configuring the switching elements Q1, Q2 constituting the
スイッチング素子Q3,Q4は、GaN半導体またはSiC半導体からなるワイドギャップ半導体で構成されたNPN型トランジスタである。スイッチング素子Q3は、コレクタがコンデンサC1の正極に接続され、エミッタがスイッチング素子Q4のコレクタに接続されている。スイッチング素子Q4は、エミッタが抵抗R1を介してコンデンサC2の負極に接続されている。また、スイッチング素子Q3,Q4のベースはインバータ制御回路3cに接続されている。インバータ制御回路3cは、スイッチング素子Q3,Q4の発振制御をしており、スイッチング素子Q3,Q4に駆動信号S1,S2を出力することで、スイッチング素子Q3,Q4を交互にオン・オフを繰り返させる。
The switching elements Q3 and Q4 are NPN transistors composed of a wide gap semiconductor made of a GaN semiconductor or SiC semiconductor. Switching element Q3 has a collector connected to the positive electrode of capacitor C1, and an emitter connected to the collector of switching element Q4. The switching element Q4 has an emitter connected to the negative electrode of the capacitor C2 via the resistor R1. The bases of the switching elements Q3 and Q4 are connected to the
インバータ回路3aのスイッチング素子Q3,Q4をワイドギャップ半導体で構成することによって、スイッチング素子Q3,Q4による電力損失が低減し、放電灯点灯装置1の電力効率をさらに向上させることができる。また、放電灯点灯装置1の熱に対する信頼性もさらに向上させることができる。
By configuring the switching elements Q3 and Q4 of the
(実施形態2)
実施形態2の放電灯点灯装置1の回路構成図を図5に示す。本実施形態の放電灯点灯装置1は、高周波変換回路3を構成するインバータ回路3aが一石式インバータで構成されている。他の構成は、実施形態1で説明した放電灯点灯装置1の構成と同様であるので、同一符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 2)
The circuit block diagram of the discharge
本実施形態のインバータ回路3aは、コンデンサC5とインダクタL2とからなる並列共振回路3fと、スイッチング素子Q5と、インバータ制御回路3cとで構成されている。スイッチング素子Q5は、GaN半導体またはSic半導体からなるワイドギャップ半導体で構成されたNPN型トランジスタである。並列共振回路3fは、コンデンサC5とインダクタL2とが並列接続されることで構成されており、一方の接続点がコンデンサC1の正極に接続され、他方の接続点がスイッチング素子Q5のコレクタに接続されている。スイッチング素子Q5は、エミッタが抵抗R1を介してコンデンサC2の負極に接続され、ベースがインバータ制御回路3cに接続されている。すなわち、並列共振回路3fとスイッチング素子Q5と抵抗R1とが、直流電源回路2の出力端間に直列接続されている。
The
また、並列共振回路3fの両端にはコンデンサC4とインダクタL1とからなる直列共振回路3aが接続されており、コンデンサC4と並列に放電灯Laが接続されている。
A series
そして、インバータ制御回路3cは、スイッチング素子Q5の発振制御をしており、スイッチング素子Q5に駆動信号S5を出力することで、スイッチング素子Q5がオン・オフを繰り返す。それによって、直流電圧V2を変換して並列共振回路3fの両端間に高周波電圧が生成され、直列共振回路3aに印加されることで、フィラメントFが予熱されて放電灯Laが点灯する。
The
また、インバータ回路3aのスイッチング素子Q5がワイドギャップ半導体で構成されていることによって、スイッチング素子Q5による電力損失が低減し、放電灯点灯装置1の電力効率を向上させることができる。また、放電灯点灯装置1の熱に対する信頼性を向上させることができる。
Further, since the switching element Q5 of the
また、本実施形態のインバータ回路3aは1石式インバータで構成されていることによって、実施形態1のインバータ回路3aよりもスイッチング素子の数を削減することができ、回路構成を簡易化することができる。
In addition, since the
(実施形態3)
実施形態3の放電灯点灯装置1の回路構成を図6に示す。本実施形態の放電灯点灯装置1は、直流電源回路2が昇圧チョッパ回路2dを備えており、所定の直流電圧V4を高周波変換回路3に出力することで、所定の高周波電力を放電灯Laに供給することができる。なお、図1に示した実施形態1と同様の構成には、同一符号を付して説明は省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 6 shows a circuit configuration of the discharge
本実施形態の直流電源回路2は、整流ダイオードブリッジ2cと昇圧チョッパ回路2dとで構成されている。整流ダイオードブリッジ2cは、4つの整流ダイオード(図示なし)で全波整流回路を構成しており、商用電源ACから供給される交流電圧V1を全波整流して、出力端間に接続されたコンデンサC6の両端に整流電圧V3を生成する。
The DC
昇圧チョッパ回路2dは、インダクタL3とダイオードD3とスイッチング素子Q6と抵抗R2とコンデンサC7と昇圧チョッパ制御回路2eとで構成されている。スイッチング素子Q6はnチャンネルMOSFETで構成されており、コンデンサC7は電解コンデンサで構成されている。コンデンサC6の両端間に、インダクタL3とダイオードD3とコンデンサC6とが直列接続されており、ダイオードD3とコンデンサC7と並列にスイッチング素子Q6と抵抗R2とが直列接続されている。スイッチング素子Q6は、ドレインがダイオードD3を介してコンデンサC7の正極に接続され、ソースが抵抗R2を介してコンデンサC7の負極に接続され、ゲートが昇圧チョッパ制御回路2eに接続されている。昇圧チョッパ制御回路2eは、スイッチング素子Q6をオン・オフさせる制御信号S6を出力し、抵抗R2の両端電圧を検出することでスイッチング素子Q6に流れる電流を検出している。そして、昇圧チョッパ制御回路2eが、抵抗R2の両端電圧に基づいてスイッチング素子Q6をオン・オフさせることで、コンデンサC7の両端に直流電圧V4が生成される。また、本実施形態の昇圧チョッパ回路2eは、放電灯Laに供給する電力に応じて、スイッチング素子Q6を発振制御し、所望の直流電圧V4を生成する。
The step-up
高周波変換回路3は、インバータ回路3aと直列共振回路3bと直流電圧検出回路3eとで構成されている。そして、インバータ制御回路3cが直流電圧検出回路3eの検出結果に応じて、スイッチング素子Q1,Q2を発振させることで直流電圧V4を高周波電圧に変換し、直列共振回路3bに印加されることで、フィラメントFが予熱されて、放電灯Laが点灯する。
The high-
本実施形態の放電灯点灯装置1は、整流ダイオードブリッジ2cを構成する4つの整流ダイオードと、昇圧チョッパ回路2dのダイオードD3がGaN半導体またはSic半導体からなるワイドギャップ半導体で構成されている。整流ダイオードブリッジ2cおよびダイオードD3には、電流が常に流れているので、ワイドギャップ半導体を用いることによる放電灯点灯装置1の電力効率をより向上させることができる。また、放電灯点灯装置1の熱に対する信頼性もより向上させることができる。
In the discharge
また、図7に示すように昇圧チョッパ回路2dを構成するスイッチング素子Q7をワイドギャップ半導体で構成してもよい。スイッチング素子Q7は、NPN型トランジスタで構成されており、コレクタがダイオードD3のアノードに接続され、エミッタが抵抗R2を介してコンデンサC7に接続され、ベースが昇圧チョッパ回路2eに接続されている。
Further, as shown in FIG. 7, the switching element Q7 constituting the
スイッチング素子Q7がGaN半導体またはSiC半導体などからなるワイドギャップ半導体で構成されることによって、スイッチング素子Q7の電力損失が低減し、放電灯点灯装置1の電力効率を向上させることができる。また、放電灯点灯装置1の電力効率もより向上させることができる。なお、本実施形態では昇圧チョッパ回路2dを用いているが、降圧チョッパ回路または昇降圧チョッパ回路などを用いる場合でも同様の効果がある。
By configuring the switching element Q7 with a wide gap semiconductor made of a GaN semiconductor or SiC semiconductor, the power loss of the switching element Q7 can be reduced, and the power efficiency of the discharge
また、放電灯点灯装置1の構成は、上記に限定されず、実施形態1乃至3の回路構成が組み合わされて構成されていてもよい。
Further, the configuration of the discharge
1 放電灯点灯装置
2 直流電源回路
3 高周波変換回路
3a インバータ回路
3b 直列共振回路
3c インバータ制御回路
3d 電流検出回路
3e 直流電圧検出回路
4 調光回路
D1,D2 ダイオード
Q1,Q2 スイッチング素子
L1 インダクタ
C1〜C4 コンデンサ
La 放電灯
F フィラメント
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記高周波変換回路は、前記直流電圧を前記高周波電圧に変換するインバータ回路と、インダクタとコンデンサとが直列接続し、当該コンデンサに前記放電灯が並列接続される直列共振回路と、前記放電灯のフィラメントに予熱電流を流す予熱回路と、前記インバータ回路を制御する制御回路とで構成されており、
前記整流回路は、1乃至複数のダイオードで構成され、当該ダイオードは前記ワイドギャップ半導体で構成されることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 A DC power supply circuit that has a rectifying circuit that rectifies an AC voltage and outputs a DC voltage, and a high-frequency conversion circuit that converts the DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to a discharge lamp,
The high-frequency conversion circuit includes an inverter circuit that converts the DC voltage into the high-frequency voltage, a series resonance circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and the discharge lamp is connected in parallel to the capacitor, and a filament of the discharge lamp And a control circuit for controlling the inverter circuit.
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the rectifier circuit includes one or more diodes, and the diodes include the wide gap semiconductor.
前記高周波変換回路は、前記スイッチング素子を有するインバータ回路と、インダクタとコンデンサとが直列接続し、当該コンデンサに前記放電灯が並列接続される直列共振回路と、前記放電灯のフィラメントに予熱電流を流す予熱回路と、前記スイッチング素子の発振を調整することで前記高周波電圧を制御する制御回路とで構成されており、
前記スイッチング素子は、前記ワイドギャップ半導体で構成されることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 A DC power supply circuit that converts an AC voltage into a DC voltage, and a high-frequency conversion circuit that converts the DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to a discharge lamp by turning on or off one or more switching elements;
The high-frequency conversion circuit includes an inverter circuit having the switching element, a series resonance circuit in which an inductor and a capacitor are connected in series, and the discharge lamp is connected in parallel to the capacitor, and a preheating current is supplied to the filament of the discharge lamp. A preheating circuit and a control circuit that controls the high-frequency voltage by adjusting the oscillation of the switching element;
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the switching element is formed of the wide gap semiconductor.
前記高周波変換回路は、前記直流電圧を前記高周波電圧に変換するインバータ回路と、共振インダクタと共振コンデンサとが直列接続し、当該共振コンデンサに前記放電灯が並列接続される直列共振回路と、前記放電灯のフィラメントに電流を流す予熱回路と、前記高周波電圧を制御する制御回路とで構成されており、
前記昇圧チョッパ回路は、前記スイッチング素子と前記コンデンサとの間に介挿され、前記コンデンサから前記スイッチング素子に向かって流れる電流を防止するダイオードを有しており、当該ダイオードは前記ワイドギャップ半導体で構成されることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 A rectifier circuit that rectifies an AC voltage to generate a rectified voltage, and a DC power supply circuit having a boost chopper circuit that boosts the rectified voltage to generate a DC voltage at both ends of a capacitor by turning on and off a switching element; A high-frequency conversion circuit that converts the DC voltage into a high-frequency voltage and supplies it to a discharge lamp,
The high-frequency conversion circuit includes an inverter circuit that converts the DC voltage into the high-frequency voltage, a series resonant circuit in which a resonant inductor and a resonant capacitor are connected in series, and the discharge lamp is connected in parallel to the resonant capacitor; It is composed of a preheating circuit for supplying current to the filament of the lamp and a control circuit for controlling the high frequency voltage,
The step-up chopper circuit includes a diode that is interposed between the switching element and the capacitor and prevents a current flowing from the capacitor toward the switching element, and the diode includes the wide gap semiconductor. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein:
前記放電灯点灯装置は、前記直流電圧を駆動電源とし、前記制御信号に基づいて前記放電灯を点灯制御することを特徴とする請求項9記載の照明システム。 The control device supplies a DC voltage superimposed with a control signal to the discharge lamp lighting device,
The lighting system according to claim 9, wherein the discharge lamp lighting device controls the lighting of the discharge lamp based on the control signal using the DC voltage as a driving power source.
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---|---|---|---|
JP2010119613A JP2011249082A (en) | 2010-05-25 | 2010-05-25 | Discharge lamp lighting device, luminaire, and illumination system |
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