JP2013247052A - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はHIDランプ(高輝度放電ランプ)の放電灯点灯装置、特に、その始動時間の短縮を図るとともに、始動時におけるランプ電極の摩耗を抑制することができる機能に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device for an HID lamp (high-intensity discharge lamp), and more particularly, to a function capable of reducing the starting time and suppressing wear of a lamp electrode at the time of starting.
放電灯点灯装置は、その始動時および再始動時に、放電開始すなわちランプ電極間の絶縁破壊を行うための高圧パルス電圧を発生する。また、点灯後にはランプ電極間電圧の急激な低下に伴う過剰電流の導通を抑制する役目を担っている。さらに、最近では放電灯のチラツキなどを防止するために高周波点灯や矩形波点灯が汎用されている。これらの点灯方式を実現するために半導体スイッチング素子によって形成されたPWM降圧回路やブリッジ回路などを備えた、いわゆる電子式安定器が汎用され、所望の周期で交番する矩形波交流電圧をランプに供給するようになっている。 The discharge lamp lighting device generates a high-voltage pulse voltage for starting discharge, that is, for causing dielectric breakdown between lamp electrodes at the time of starting and restarting. Moreover, after lighting, it plays the role which suppresses conduction | electrical_connection of the excess current accompanying the rapid fall of the voltage between lamp electrodes. Furthermore, recently, high-frequency lighting and rectangular wave lighting have been widely used to prevent flickering of the discharge lamp. In order to realize these lighting systems, so-called electronic ballasts equipped with PWM step-down circuits and bridge circuits formed by semiconductor switching elements are widely used, supplying rectangular wave AC voltage alternating with a desired cycle to the lamp It is supposed to be.
従来の点灯装置の点灯制御モードおよび再始動モードについて簡単に説明する。放電灯点灯装置は、整流回路、力率改善回路、PWM降圧回路、ブリッジ回路、および、スタータ回路を備えた代表的なものとする。PWM降圧回路からは電流制御された直流電圧が出力され、ブリッジ回路によって矩形波電圧に変換される。点灯制御モードでは、PWM降圧回路の出力は点灯電圧になり、ブリッジ回路により所定の周波数(例えば、数10〜数100Hz)の矩形波交流電圧に変換されて、点灯電圧としてランプに供給される。点灯制御モードでは矩形波交流電圧の供給が常時オンになる。 The lighting control mode and restart mode of the conventional lighting device will be briefly described. The discharge lamp lighting device is assumed to be a typical one including a rectifier circuit, a power factor correction circuit, a PWM step-down circuit, a bridge circuit, and a starter circuit. A current-controlled DC voltage is output from the PWM step-down circuit and converted into a rectangular wave voltage by a bridge circuit. In the lighting control mode, the output of the PWM step-down circuit becomes a lighting voltage, is converted into a rectangular wave AC voltage having a predetermined frequency (for example, several tens to several hundreds Hz) by the bridge circuit, and is supplied to the lamp as the lighting voltage. In the lighting control mode, the supply of the rectangular wave AC voltage is always on.
点灯中にランプの立ち消えなどが生じた場合、放電灯点灯装置は、再始動モードに移行して、再始動用の高圧パルスの印加を開始する。再始動モードでは、図6(A)の供給パターンのようにPWM降圧回路の出力は、ブリッジ回路によって間欠的な矩形波交流電圧に変換された後に、ランプに供給される。つまり、矩形波交流を印加する時間(供給時間T1:間欠オン時間とも呼ぶ)と、ランプに電圧を印加しない時間(休止時間T2:間欠オフ時間とも呼ぶ)とを交互に繰り返す。同図(B)に、供給時間T1におけるランプ電圧波形の一例を合わせて示す。この電圧波形のように供給時間T1中は、PWM降圧回路の出力が無負荷電圧になる。無負荷電圧は、点灯電圧よりも高くなるため、スタータ回路にて高圧パルスを誘起する。この高圧パルスによる電極間の放電が生じない限り、数10〜数100Hzで交番する無負荷電圧が常に供給される。供給時間T1中は、連続供給される矩形波のそれぞれに重畳した高圧パルス電圧(単に高圧パルスとも呼ぶ)が次々にランプに印加される。なお、図6には、矩形波電圧に重畳される高圧パルスの波形は省略している。供給時間T1に続いて、ランプに電圧が印加されない休止時間T2が開始する。このように、点灯制御モードから再始動モードへの移行によって、ランプの供給電圧およびその供給パターンが変わるが、再始動モードの供給時間T1における矩形波交流電圧の周波数は、点灯制御モードの矩形波交流の周波数と同じ(数10〜数100Hz)である。 When the lamp goes out during lighting, the discharge lamp lighting device shifts to a restart mode and starts applying a high-pressure pulse for restart. In the restart mode, as shown in the supply pattern of FIG. 6A, the output of the PWM step-down circuit is converted into an intermittent rectangular wave AC voltage by the bridge circuit and then supplied to the lamp. That is, the time for applying the rectangular wave alternating current (supply time T 1 : also called intermittent on-time) and the time for applying no voltage to the lamp (rest time T 2 : also called intermittent off-time) are alternately repeated. FIG. 5B also shows an example of the lamp voltage waveform at the supply time T 1 . Among feed time T 1 as the voltage waveform, the output of PWM buck circuit becomes no-load voltage. Since the no-load voltage becomes higher than the lighting voltage, a high voltage pulse is induced in the starter circuit. As long as no discharge occurs between the electrodes due to the high-voltage pulse, a no-load voltage alternating at several 10 to several 100 Hz is always supplied. During the supply time T 1 , a high voltage pulse voltage (also simply referred to as a high voltage pulse) superimposed on each of the continuously supplied rectangular waves is applied to the lamp one after another. In FIG. 6, the waveform of the high voltage pulse superimposed on the rectangular wave voltage is omitted. Following the supply time T 1 , a pause time T 2 is initiated when no voltage is applied to the lamp. Thus, the lamp supply voltage and its supply pattern change due to the transition from the lighting control mode to the restart mode, but the frequency of the rectangular wave AC voltage at the supply time T 1 in the restart mode is the rectangle of the lighting control mode. It is the same as the frequency of wave alternating current (several 10 to several 100 Hz).
一般的に、ランプの発光管内部の温度が未だ高い状態での再始動(ホット・リスタート)は失敗しやすい。発光管の電極間に高圧パルスを繰り返し印加しても放電が生じないためである。確実に再始動させるには、発光管内部の温度が下がるまで待つ必要がある。つまり、供給時間T1内で放電が生じないと、無負荷電圧の矩形波が繰り返されるだけである。そこで、従来は、図6(A)に示したように、再始動モードに休止時間T2を設けて、無負荷電圧の矩形波交流を間欠的に印加させるようにして、発光管内部の温度低下を促して、より早く再始動できるようにしていた。 In general, restart (hot restart) in a state where the temperature inside the arc tube of the lamp is still high is likely to fail. This is because no discharge occurs even when a high-pressure pulse is repeatedly applied between the electrodes of the arc tube. In order to reliably restart, it is necessary to wait until the temperature inside the arc tube decreases. That is, when no discharge occurs in the supply time T 1, only rectangular wave of the no-load voltage is repeated. Therefore, conventionally, as shown in FIG. 6A, a pause time T 2 is provided in the restart mode, and a rectangular wave alternating current of no-load voltage is intermittently applied so that the temperature inside the arc tube is increased. It encouraged a drop and was able to restart faster.
これに関連する技術内容が、例えば、特許文献1に示されている。特許文献1の点灯装置も同様に、供給時間T1に矩形波交流電圧をランプに印加する。矩形波交流電圧が反転する毎に、スタータ回路による高圧パルス電圧が発生し、矩形波交流電圧に重畳した高圧パルスが繰り返してランプに印加される。また、矩形波交流電圧の供給時間T1の後、休止時間T2を設けている点も共通する。いずれの方法においても、供給時間T1と休止時間T2による間欠的な矩形波交流電圧の出力を所定期間継続して、点灯に至った場合は点灯制御モードに移行するようになっていた。
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発光管内部が再始動可能な状態になれば、図6(C)に示すように、供給時間T1内でアーク放電(点灯放電とも呼ぶ)に移行し、アーク放電が繰り返し生じることによって、ランプが点灯する。同図(C)は、正常に始動した場合のランプ電圧波形の推移を示す。供給時間T1中の開始から4回目の高圧パルス印加で生じたアーク放電が、その後、繰り返し起きて、アーク放電による点灯が維持されている状態を示す。このランプ電圧波形のように、アーク放電へ移行する際のランプ電圧は、電極間の絶縁破壊により一旦低下し、その後徐々に点灯電圧まで回復していく。制御回路は、このようなランプ電圧の変化を捉えることにより、アーク放電への移行が確認できれば、矩形波交流電圧の供給を継続させ、点灯制御モードに移行する。アーク放電への移行後の交番する電圧の1周期分は、ブリッジ回路の出力電圧の1周期分と同じであり、電極間に再点弧が安定して生じている結果、ランプ電圧はこのような波形を繰り返し示すようになる。 When the inside of the arc tube is ready for restarting, as shown in FIG. 6 (C), transition to arc discharge (also referred to as lighting discharge) within the supply time T 1 , and arc discharge is repeatedly generated. Lights up. FIG. 3C shows the transition of the lamp voltage waveform when starting normally. The arc discharge generated by the fourth high-pressure pulse application from the start during the supply time T 1 then repeatedly occurs, and the lighting by arc discharge is maintained. Like this lamp voltage waveform, the lamp voltage at the time of transition to arc discharge once decreases due to dielectric breakdown between the electrodes, and then gradually recovers to the lighting voltage. If the transition to arc discharge can be confirmed by grasping such a change in the lamp voltage, the control circuit continues to supply the rectangular wave AC voltage and shifts to the lighting control mode. One cycle of the alternating voltage after the transition to arc discharge is the same as one cycle of the output voltage of the bridge circuit. As a result of stable re-ignition between the electrodes, the lamp voltage is A simple waveform is repeatedly shown.
しかし、矩形波交流の供給時間T1でのランプ電圧波形を調べると、図6(B)に示したような一様に交番する無負荷電圧の波形が生じるケースは稀である。現実には、連続した高圧パルスの印加によって供給時間T1内での一時的な放電(アーク放電またはグロー放電)現象が生じている。一時的な放電現象は、連続的なアーク放電に至らないため、ランプ電圧波形がいびつな形状になる。そのような電圧波形の代表例を図6(D)に示す。 However, when the lamp voltage waveform at the rectangular wave alternating current supply time T 1 is examined, there is rarely a case where a waveform of a no-load voltage alternately alternating as shown in FIG. In reality, a temporary discharge (arc discharge or glow discharge) phenomenon occurs within the supply time T 1 due to the continuous application of high-pressure pulses. Since the temporary discharge phenomenon does not lead to continuous arc discharge, the lamp voltage waveform has an irregular shape. A typical example of such a voltage waveform is shown in FIG.
例えば、図6(D)中に示す期間a、bのように、一回ないし数回限りの一時的なアーク放電が生じることがあるが、それ以上はアーク放電が繰り返されない。そして、一旦、低電圧になった電圧波形が高電圧の無負荷電圧に戻ってしまう。このケースは、反転する電圧負荷の方向がいずれの方向であっても、生じ得る。
また、同図の期間cのように、一時的なアーク放電が生じた後、アーク放電よりも電流の少ないグロー放電に変化し、一回ないし数回限りの一時的なグロー放電が生じることがある。グロー放電中のランプ電圧は、無負荷電圧とアーク放電時の電圧との中間程度の電圧になる。そして、グロー放電が止まると、ランプ電圧は再び高電圧の無負荷電圧に戻ってしまう。
また、同図の期間dのように、アーク放電を経由しないでグロー放電が一時的に生じる場合もある。この場合も、グロー放電が止まると、中間程度のランプ電圧から高電圧の無負荷電圧に戻ってしまう。
ここで、一時的な放電(アーク放電、グロー放電)とは、その放電が一回ないし数回限り発生することを言う。
For example, as in the periods a and b shown in FIG. 6D, a temporary arc discharge may occur once or several times, but the arc discharge is not repeated any more. Then, the voltage waveform that has once become a low voltage returns to a high no-load voltage. This case can occur regardless of the direction of the voltage load to be reversed.
In addition, as shown in period c of FIG. 6, after a temporary arc discharge occurs, the glow discharge changes to a smaller current than the arc discharge, and a temporary glow discharge may occur only once or several times. is there. The lamp voltage during the glow discharge is a voltage approximately between the no-load voltage and the arc discharge voltage. When the glow discharge stops, the lamp voltage returns to the high no-load voltage again.
In addition, as in the period d in the figure, glow discharge may temporarily occur without going through arc discharge. Also in this case, when the glow discharge stops, the lamp voltage returns from an intermediate level to a high no-load voltage.
Here, temporary discharge (arc discharge, glow discharge) means that the discharge occurs only once or several times.
以上のように、正常なアーク放電に至らず、グロー放電が一時的に生じる場合(期間c,d)は、発光管内の電極の負担が大きくなる。グロー放電は、その性質上、電極を磨耗させやすい。そのため、正常なアーク放電に至っていないにも関わらず、一時的なグロー放電が頻繁に生じることによって、ランプ電流が流れ続けてしまうと、電極を極度に磨耗させてしまう。未だ発光管内の温度が高い状態での再始動(ホット・リスタート)において多く見られる現象であるが、通常の始動時にもこのような現象が生じ得る。 As described above, when the normal arc discharge is not reached and the glow discharge is temporarily generated (periods c and d), the burden on the electrode in the arc tube is increased. Glow discharge tends to wear electrodes due to its nature. Therefore, if the lamp current continues to flow due to frequent occurrence of temporary glow discharge despite the fact that normal arc discharge has not been reached, the electrode will be extremely worn. This phenomenon is often observed in restart (hot restart) in a state where the temperature inside the arc tube is high, but such a phenomenon can also occur during normal startup.
このように従来、供給時間T1中の連続的な高圧パルスの印加を休止時間T2ごとに間欠的に行なうことで、始動性の向上を図ってきたが、図6(A)の供給パターンのように、連続的なアーク放電の維持に至るまでに、無負荷電圧の印加が供給時間T1ごとに何度も繰り返される可能性がある。しかも、その供給時間T1において一時的なグロー放電が頻繁に生じてしまうため、放電管内の電極の磨耗が必要以上に生じてしまう。 As described above, the startability is improved by intermittently applying the continuous high voltage pulse during the supply time T 1 every pause time T 2 , but the supply pattern shown in FIG. As described above, there is a possibility that the application of the no-load voltage is repeated many times every supply time T 1 until the continuous arc discharge is maintained. Moreover, since in its supply time T 1 is a temporary glow discharge would occur frequently, occurs more than necessary wear of the discharge tube of the electrodes.
さらに、未だ発光管内の温度が高い状態で、供給時間T1中に一時的な放電(期間a〜d)が繰り返し生じることは、発光管内の温度のスムーズな低下を妨げてしまう。従って、始動に掛かる時間が思うように短縮されない。 Furthermore, repeated discharge (periods a to d) during the supply time T 1 while the temperature in the arc tube is still high prevents a smooth decrease in the temperature in the arc tube. Therefore, the time required for starting is not shortened as expected.
本発明は前記従来技術に鑑みなされたものであり、ランプ始動の際に、グロー放電が繰り返し生じることを阻止してランプ電極の摩耗を抑制することができるとともに、一時的な放電の繰り返しによる発光管温度の上昇をできる限り抑えて始動時間を効率よく短縮させて良好な始動性が得られる放電灯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 the above-described prior art, and can prevent the glow discharge from being repeatedly generated at the time of starting the lamp, thereby suppressing the wear of the lamp electrode, and the light emission by the temporary repetition of the discharge. It is an object of the present invention to provide a discharge lamp lighting device that can suppress the rise in tube temperature as much as possible and efficiently shorten the starting time to obtain a good starting property.
発明者は、放電灯の始動までの間欠的な矩形波交流電圧の出力中、つまり、始動(再始動)モードにおいて、放電灯への供給電圧または供給電流の出力波形を監視して、その出力波形に「歪み」があるかないかを判別する制御回路を設けた。また、出力波形に歪みが生じた場合には、その時点で放電灯が無負荷状態であるかどうかを判別し、無負荷状態が検出されることを条件として、供給時間T1を早期に完了させるように設定したところ、前述の課題を解決して本発明の完成に至った。 The inventor monitors the output waveform of the supply voltage or the supply current to the discharge lamp during the output of the intermittent rectangular wave AC voltage until the start of the discharge lamp, that is, in the start (restart) mode. A control circuit is provided to determine whether the waveform has “distortion”. If the output waveform is distorted, it is determined whether the discharge lamp is in the no-load state at that time, and the supply time T 1 is completed early on the condition that the no-load state is detected. As a result, the above-mentioned problems were solved and the present invention was completed.
すなわち、前記目的を達成するために本発明の放電灯点灯装置は、
入力直流電圧を矩形波交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータと、
前記インバータからの供給電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電圧値、および、この検出電圧値から得る電圧波形に応じて前記インバータの電圧供給を制御する制御手段と、を備えている。
前記制御手段は、
検出電圧値から得られる電圧波形の歪みの有無を判別する歪み判別手段と、
前記歪み判別手段が歪みの有無を判別した後に、検出電圧値に基づく無負荷電圧の有無を検知することで放電灯が放電しているかどうかを判別する無負荷電圧判別手段と、
前記インバータの供給時間(T1)を計時するためのカウンタと、を有する。
そして、電圧波形の歪みに関わらず、少なくとも前記無負荷電圧判別手段が無負荷電圧を検知するときは、前記カウンタは通常のカウントを実行する。
さらに、前記歪み判別手段が電圧波形の歪みを検知し、かつ、前記無負荷電圧判別手段が無負荷電圧を検知するときは、前記カウンタは通常のカウントと高速のカウントの両方を実行する。
または、電圧波形の歪みに関わらず、少なくとも前記無負荷電圧判別手段が無負荷電圧を検知しないときは、前記カウンタはいずれのカウントも実行しないこととする。
そして、前記カウンタの合計カウント数が予め定める値に達することで、前記供給時間(T1)の計時を完了して、放電灯への矩形波交流電圧の供給を休止することを特徴とする。
That is, in order to achieve the object, the discharge lamp lighting device of the present invention is
An inverter that converts the input DC voltage into a rectangular wave AC voltage and supplies it to the discharge lamp;
Detecting means for detecting a supply voltage from the inverter;
Control means for controlling the voltage supply of the inverter in accordance with a detection voltage value of the detection means and a voltage waveform obtained from the detection voltage value.
The control means includes
Distortion determining means for determining the presence or absence of distortion of the voltage waveform obtained from the detected voltage value;
After the distortion determination means determines the presence or absence of distortion, no-load voltage determination means for determining whether or not the discharge lamp is discharged by detecting the presence or absence of no-load voltage based on the detected voltage value;
And a counter for measuring the supply time (T 1 ) of the inverter.
The counter executes a normal count at least when the no-load voltage discriminating means detects no-load voltage regardless of the distortion of the voltage waveform.
Further, when the distortion determination unit detects a distortion of the voltage waveform and the no-load voltage determination unit detects a no-load voltage, the counter executes both a normal count and a high-speed count.
Alternatively, the counter does not execute any counting at least when the no-load voltage determining means does not detect the no-load voltage regardless of the distortion of the voltage waveform.
Then, when the total count of the counter reaches a predetermined value, the measurement of the supply time (T 1 ) is completed, and the supply of the rectangular wave AC voltage to the discharge lamp is stopped.
また本発明において、前記歪み判別手段は、無負荷電圧であると判断される電圧下限値を基準値(V0)として用いて、検出電圧値が前記基準値(V0)未満であるときに、電圧波形の歪みが有ると判別することが好適である。このような判断基準を用いれば、放電灯の電極間電圧がグロー放電に相当する中間レベルの電圧である場合、および、アーク放電に相当する短絡電圧である場合の両方について、電圧波形の歪みとして検出されるようになる。なお、本発明では、アーク放電時の短絡電圧よりも大きく、無負荷電圧よりも小さい電圧範囲を中間レベルの電圧と呼ぶ。 In the present invention, the distortion determination means uses a voltage lower limit value determined to be a no-load voltage as a reference value (V 0 ), and when the detected voltage value is less than the reference value (V 0 ). It is preferable to determine that the voltage waveform has distortion. If such a criterion is used, both the case where the voltage between the electrodes of the discharge lamp is a voltage at an intermediate level corresponding to glow discharge and the case where the voltage is a short circuit voltage corresponding to arc discharge, Will be detected. In the present invention, a voltage range that is larger than the short-circuit voltage during arc discharge and smaller than the no-load voltage is referred to as an intermediate level voltage.
また本発明において、前記制御手段は、さらに、カウント数が予め定める値に達することで休止時間(T2)を計時する休止時間用カウンタを有し、休止時間(T2)の計時が完了したときは放電灯への矩形波交流電圧の供給を再開することが好適である。このような構成によって、始動時・再始動時における矩形波交流電圧の間欠的な供給を実行することができる。 In the present invention, the control unit further includes a counter for downtime count is to count the pause time (T 2) by reaches a value predetermined, timed pause time (T 2) has been completed Sometimes it is preferable to restart the supply of the rectangular wave AC voltage to the discharge lamp. With such a configuration, it is possible to intermittently supply the rectangular wave AC voltage at the time of starting and restarting.
また本発明において、前記検出手段は、前記インバータで交流変換前の直流電圧を検出することが好ましい。検出対象が交流電圧ではなく直流電圧となるので、検出電圧値の処理が容易となり、波形の歪みおよび無負荷電圧の検知を瞬時にかつ正確に実行することができる。 In the present invention, it is preferable that the detection means detects a DC voltage before AC conversion by the inverter. Since the detection target is not an AC voltage but a DC voltage, the detection voltage value can be easily processed, and waveform distortion and no-load voltage can be detected instantaneously and accurately.
また、本発明の放電灯点灯装置は、入力直流電圧を矩形波交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータと、
前記インバータからの供給電流を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電流値、および、この検出電流値から得る電流波形に応じて前記インバータの電圧供給を制御する制御手段と、を備えている。
前記制御手段は、
検出電流値から得られる電流波形の歪みの有無を判別する歪み判別手段と、
前記歪み判別手段が歪みの有無を判別した後に、検出電流値に基づく供給電流の有無を検知することで放電灯が放電しているかどうかを判別する供給電流判別手段と、
前記インバータの供給時間(T1)を計時するためのカウンタと、を有する。
そして、電流波形の歪みに関わらず、少なくとも前記供給電流判別手段が供給電流を検知しないときは、前記カウンタは通常のカウントを実行する。
さらに、前記歪み判別手段が電流波形の歪みを検知し、かつ、前記供給電流判別手段が供給電流を検知しないときは、前記カウンタは通常のカウントと高速のカウントの両方を実行する。
または、電流波形の歪みに関わらず、少なくとも前記供給電流判別手段が供給電流を検知するときは、前記カウンタはいずれのカウントも実行しないこととする。
そして、前記カウンタの合計カウント数が予め定める値に達することで、前記供給時間(T1)の計時を完了して、放電灯への矩形波交流電圧の供給を休止することを特徴とする。
The discharge lamp lighting device of the present invention includes an inverter that converts an input DC voltage into a rectangular wave AC voltage and supplies the square wave AC voltage to the discharge lamp;
Detecting means for detecting a supply current from the inverter;
Control means for controlling the voltage supply of the inverter according to the detected current value of the detecting means and the current waveform obtained from the detected current value.
The control means includes
Distortion determining means for determining the presence or absence of distortion of the current waveform obtained from the detected current value;
A supply current determination means for determining whether the discharge lamp is discharged by detecting the presence or absence of a supply current based on a detected current value after the distortion determination means determines the presence or absence of distortion;
And a counter for measuring the supply time (T 1 ) of the inverter.
Then, at least when the supply current discriminating means does not detect the supply current regardless of the distortion of the current waveform, the counter executes a normal count.
Further, when the distortion determination unit detects a distortion of the current waveform and the supply current determination unit does not detect the supply current, the counter executes both a normal count and a high-speed count.
Alternatively, the counter does not execute any count at least when the supply current discriminating means detects the supply current regardless of the distortion of the current waveform.
Then, when the total count of the counter reaches a predetermined value, the measurement of the supply time (T 1 ) is completed, and the supply of the rectangular wave AC voltage to the discharge lamp is stopped.
以上、説明したように、本発明にかかる放電灯点灯装置は、歪み判別手段、無負荷電圧判別手段、および、カウンタを有する制御手段を備え、次の2ステップの動作を実行する。すなわち、1ステップ目は、制御手段が検出手段の出力波形を見て、出力波形の歪みが有るか無いかを判断する。2ステップ目は、制御手段が歪み有りと判断した場合、その判断後に、もう一度、検出電圧を見て、その時点で無負荷電圧が有るか無いかを判断する。そして、歪み有り、かつ、無負荷電圧有りと判断した場合には、カウンタに通常のカウントと高速のカウントの両方を実行させてインバータの供給時間(T1)のカウントを早く進行させる。これによって、無負荷電圧の矩形波交流を放電灯に供給するときに、一時的な放電現象(一時的なアーク放電またはグロー放電)が生じたならば、供給時間のカウントが早く進むようになり、早期にインバータによる放電灯への電圧供給を休止させることができる。 As described above, the discharge lamp lighting device according to the present invention includes a distortion determination unit, a no-load voltage determination unit, and a control unit having a counter, and performs the following two-step operation. That is, in the first step, the control means looks at the output waveform of the detection means and determines whether or not the output waveform is distorted. In the second step, when the control means determines that there is distortion, after the determination, the detection voltage is again checked to determine whether or not there is a no-load voltage. When it is determined that there is distortion and there is no load voltage, the counter is caused to execute both normal count and high-speed count, and the inverter supply time (T 1 ) is counted quickly. As a result, if a temporary discharge phenomenon (temporary arc discharge or glow discharge) occurs when supplying a rectangular wave alternating current of no-load voltage to the discharge lamp, the supply time will be counted faster. The voltage supply to the discharge lamp by the inverter can be stopped early.
例えば、本発明に用いるカウンタを次のように設定した場合で説明する。カウンタの合計カウント数が閾値に達したら供給時間の計時を完了させるとして、この閾値を30とする。通常のカウントを実行した場合にはカウント数が1増え、高速のカウントを実行した場合にもカウント数が1だけ増えるとする。仮に、波形の歪みや無負荷電圧の有無の判別が1秒間に1回の速さで実行されるとする。波形の歪みがない状態が続くときは、カウンタは通常のカウントだけを実行するので、1秒毎にカウント数は1ずつ増えていき、30秒で閾値に達する。一方、波形の歪みがある状態が続くときは、カウンタは通常のカウントと高速のカウントの両方を実行するので、1秒毎にカウント数は(1+1=)2ずつ増えていき、15秒で閾値に達することになる。実際には、閾値に達するまでに、歪みが発生したり、しなかったりを繰り返すので、その都度、1秒間でのカウント数は1になったり、2になったりする。つまり、波形の歪みの発生割合に応じて、合計カウント数が閾値に達するまでの時間が決まる。 For example, the case where the counter used in the present invention is set as follows will be described. When the total count of the counter reaches the threshold value, the supply time is counted and this threshold value is set to 30. It is assumed that the count number increases by 1 when the normal count is executed, and the count number increases by 1 even when the high-speed count is executed. Assume that the determination of the presence or absence of waveform distortion or no-load voltage is executed once per second. When there is no waveform distortion, the counter executes only a normal count, so the count increases by 1 every second and reaches the threshold value in 30 seconds. On the other hand, if the waveform continues to be distorted, the counter executes both a normal count and a high-speed count, so the count increases by (1 + 1 =) 2 every second, and the threshold value reaches 15 seconds. Will be reached. Actually, distortion occurs or does not repeat until the threshold value is reached, so that the count number per second becomes 1 or 2 each time. That is, the time until the total count reaches the threshold is determined according to the waveform distortion occurrence rate.
また、高速のカウントを実行した場合のカウント数の増分を2に設定すれば、波形の歪みがある状態でのカウント速度が通常時の3倍になり、供給時間(T1)つまり間欠オン時間は通常時の3分の1である10秒まで短縮され得る。さらに、高速のカウント時の増分を3に設定することでカウント速度が通常時の4倍になり、間欠オン時間は7.5秒まで短縮され得る。 Further, if the increment of the number of counts when high-speed count is executed is set to 2, the count speed in a state where there is waveform distortion becomes three times the normal time, and the supply time (T 1 ), that is, the intermittent on-time Can be reduced to 10 seconds, which is one third of normal time. Furthermore, by setting the increment at the time of high-speed counting to 3, the count speed is four times that of the normal time, and the intermittent on-time can be shortened to 7.5 seconds.
このように本発明によれば、例えば、図6(D)を使って説明したような各種のランプ電圧波形が「歪み」として判別されることとなり、このような電圧波形が生じた場合は、放電灯への電圧供給が従来よりも早い段階で休止する。従って、放電灯の始動・再始動の際に、グロー放電が繰り返し生じることを阻止してランプ電極の摩耗を抑制することができるとともに、一時的な放電の繰り返しによる発光管温度の上昇をできる限り抑えて始動時間を効率よく短縮させることができる。その結果、ランプ電極の保護と良好な始動性の両方が得られる放電灯点灯装置を提供することができる。 Thus, according to the present invention, for example, various lamp voltage waveforms as described with reference to FIG. 6D are determined as “distortion”, and when such a voltage waveform is generated, The voltage supply to the discharge lamp stops at an earlier stage than before. Accordingly, when starting and restarting the discharge lamp, it is possible to prevent the glow discharge from being repeatedly generated, thereby suppressing the wear of the lamp electrode, and to increase the arc tube temperature as much as possible by temporarily repeating the discharge. The start time can be efficiently shortened by suppressing. As a result, it is possible to provide a discharge lamp lighting device that can provide both protection of the lamp electrode and good startability.
本発明では、放電灯への供給電圧の波形に限らず、供給電流の電流波形の歪みに基づいて供給時間の計時速度を変化させるものであってもよい。すなわち、検出手段がインバータからの供給電流を検出するものであってもよい。この場合、歪み判別手段は電流波形の歪みの有無を判別し、また、無負荷電圧判別手段に代えて、供給電流の有無によって放電灯が放電しているかどうかを判別する供給電流判別手段を用いる。そして、制御手段が、歪み有り、かつ、供給電流無しと判断した場合には、カウンタに通常のカウントと高速のカウントの両方を実行させてインバータの供給時間(T1)のカウントを早く進行させることにより、前述の供給電圧の波形の歪みに基づく場合と同様の効果を得ることができる。 In the present invention, not only the waveform of the supply voltage to the discharge lamp but also the time measurement speed of the supply time may be changed based on the distortion of the current waveform of the supply current. That is, the detection means may detect a supply current from the inverter. In this case, the distortion determination unit determines whether or not the current waveform is distorted, and uses a supply current determination unit that determines whether or not the discharge lamp is discharged based on the presence or absence of the supply current, instead of the no-load voltage determination unit. . When the control means determines that there is distortion and no supply current, the control unit causes both the normal count and the high-speed count to be executed, and the inverter supply time (T 1 ) is counted faster. As a result, the same effect as that based on the distortion of the waveform of the supply voltage described above can be obtained.
以下、図面に基づき本発明に係る放電灯点灯装置の実施形態について説明する。
図1に、放電灯点灯装置10の一実施形態を示す回路概略図を記載する。放電灯点灯装置(単に安定器とも呼ばれる。)10の主な構成回路は、整流回路14、力率改善回路16、PWM降圧回路18、ブリッジ回路20、および、スタータ回路46である。このうち、PWM高圧回路18とブリッジ回路20とを合わせて、本発明のインバータと呼ぶ。
Hereinafter, an embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a circuit schematic diagram showing an embodiment of a discharge
整流回路14は、商用交流電源12の交流電流を整流し直流化する。力率改善回路16は、アクティブフィルタとも呼ばれ、整流回路14の出力する低電圧直流電流を十分に昇圧して出力直流電圧を一定に制御するとともに、入力電流の高調波成分を低減する。PWM降圧回路18は、スイッチング素子28のパルス幅変調により電流制御を行う。ブリッジ回路20は、PWM降圧回路18の出力する直流の点灯電力を、フルブリッジ構成されたスイッチング素子36,38,40,42により矩形波交流の点灯電力に変換する。スタータ回路46は、ランプ48に始動用の高圧パルス電圧を印加する。
The
力率改善回路16やPWM降圧回路18の具体的な回路構成は、特に限定されない。例えば、力率改善回路16は、図1のように昇圧トランス22、スイッチング素子24、ダイオードD1、出力側コンデンサC2、および、スイッチング素子用のドライバー26を備える回路であってもよい。ドライバー26によるスイッチング素子24の作動制御により出力側コンデンサC2の端子間に、昇圧された一定の直流電圧を発生させる。
Specific circuit configurations of the power
また、PWM降圧回路18は、例えば図1のように、平均電流をパルス幅変調により制御するスイッチング素子28と、その変調電流を平滑化するチョークコイル30、ダイオードD2、出力側コンデンサ32、および、スイッチング素子用のドライバー34を備える回路であってもよく、スイッチング素子28をドライバー34により作動制御する。
The PWM step-
ブリッジ回路20は、ブリッジ接続されたスイッチング素子36,38,40,42と、該スイッチング素子のオン/オフを制御するドライバー44とを備え、一般的に数10〜数100Hzで交番する矩形波交流の点灯電力を出力する。
The
スタータ回路46としては、ランプ48に直列接続されたコイル、ランプに並列接続されたコンデンサなどを有するLC振動型回路を採用してもよい。始動または再始動の際、ブリッジ回路20の出力電圧が所定値(無負荷電圧)に達すると、コンデンサに蓄積された電荷が一気に放出されてLC振動を生じ、コイルから高圧パルスが発せられるようになっている。その後、スタータ回路46のコンデンサが再充電されることによって次の高圧パルスが発せられるが、充電に必要な時間については、使用するコイルやコンデンサを変えて様々に設定できる。このようにして、矩形波交流電圧の各矩形波に重畳された高圧パルス電圧が次々にランプ48に印加される。
As the starter circuit 46, an LC vibration type circuit having a coil connected in series to the
なお、PWM降圧回路18とブリッジ回路20の両機能を合わせ持つ、フルブリッジ型のPWM降圧回路や、ハーフブリッジ型のPWM降圧回路を用いた放電灯点灯装置とすることもできる。これらの回路も本発明のインバータに相当する。また、各回路のスイッチング素子の駆動手段にドライバーを使用するのではなく、駆動手段としてアナログ制御ICを使用するものであってもよい。
Note that a discharge lamp lighting device using a full-bridge type PWM step-down circuit or a half-bridge type PWM step-down circuit having both functions of the PWM step-
放電灯点灯装置10は、さらに、マイクロコンピュータ(マイコン)を用いた制御手段52と、点灯電圧を検出する電圧検出手段50とを備える。制御手段52は、各スイッチング素子のドライバー26,34,44にオン/オフのタイミング信号を与える。電圧検出手段50は、例えば、ブリッジ回路20の前段、すなわちPWM降圧回路18の出力する直流出力電圧をインバータからの供給電圧としてディジタル検出するADコンバータを有する。制御手段52はランプ電圧の検出値に応じて各ドライバーへのタイミング信号を演算して出力している。このようにして、接続されるランプ48に最適な電流値、電圧値および矩形波周波数がマイコンにより設定される。スイッチング素子用のドライバー26,34,44は、タイミング信号に基づいて、そのタイミングでオン/オフする駆動電圧をスイッチング素子のゲートに印加する。
The discharge
電圧検出手段50のサンプリング時間は、少なくともブリッジ回路20が矩形波電圧を交番させる間隔以下であることが好ましい。これにより矩形波交流電圧の少なくとも半周期ごとの供給電圧が検出されることになり、供給電圧の変動を瞬時に検出することができ、判別手段54,56の判別精度が向上する。
The sampling time of the
<通常のカウント処理と高速のカウント処理を組み合せた供給時間の計時処理>
本発明で特徴的なことは、上記の制御手段52が、電圧検出手段50の検出値とこの検出値から得られる電圧波形に応じて、インバータ(PWM降圧回路18およびブリッジ回路20)の電圧供給を制御することである。すなわち、制御手段52は、歪み判別手段54、無負荷電圧判別手段56、カウンタ58および休止時間用カウンタ62を有する。
<Time measurement processing of supply time by combining normal count processing and high-speed count processing>
What is characteristic in the present invention is that the control means 52 supplies the voltage of the inverter (the PWM step-
歪み判別手段54は、検出値から得られる電圧波形の歪みの有無を判別する。歪みの有無の判別基準は、無負荷電圧であると判断される電圧下限値を基準値V0として、検出値が基準値V0未満であるときを、電圧波形の歪み有りとする。 The distortion determination means 54 determines the presence or absence of distortion of the voltage waveform obtained from the detected value. Discrimination criterion of the presence or absence of distortion, as the reference value V 0 of the voltage limit value that is determined to be no-load voltage, when the detection value is less than the reference value V 0, and there distortion of the voltage waveform.
無負荷電圧判別手段56は、歪み判別手段54が歪みの有無を判別した後に、検出値に基づく無負荷電圧の有無を検知して、無負荷電圧を検知しない場合はランプ48が放電していると判別し、無負荷電圧を検知する場合はランプ48が放電していないと判別する。無負荷電圧の有無の判別基準は、歪み判別手段で用いる基準値V0を用いて、検出値が基準値V0以上であるときを、無負荷電圧有りとする。
The no-load voltage discriminating means 56 detects the presence or absence of the no-load voltage based on the detected value after the distortion discriminating means 54 discriminates the presence or absence of distortion, and the
カウンタ58は、歪み判別手段54および無負荷電圧判別手段56の判別結果の組合せに応じて動作して、通常のカウント処理と高速のカウント処理とを組合せることにより、供給時間T1の計時速度を変化させる。すなわち、判別手段54,56の判別結果に応じて、カウンタ58の動作を変えることにより、その合計カウント数が予め定める値(閾値)に達することで、インバータの供給時間T1の計時が完了したと判断する。供給時間T1の計時が完了したときはランプ48への矩形波交流電圧の供給を休止させる。
ここで、カウンタ58は、1回のカウント処理でインクリメントするカウント数を判別結果に応じて2、3としてもよい。つまり、カウンタ58が通常のカウント処理ではインクリメントするカウント数を1として、高速のカウント処理ではカウント数をこれより大きく設定してもよい。高速のカウント処理でのカウント数を、通常のカウント処理のカウント数に対して2倍、3倍、4倍として、倍速のカウント処理を実行するようにしてもよい。さらには、カウンタ58のカウント数を調整できるようにすれば、ランプの種類や出力および使用時間に応じて、供給時間T1の計時速度を変更することができ、汎用性が高まる。本実施形態では、再始動の供給時間T1中にランプ電極間に放電が生じない場合に、供給時間T1が例えば1秒以上、1分以下となるように、カウンタ58の通常のカウント処理でのカウント数が設定されている。
Here, the
休止時間用カウンタ62は、供給時間T1の計時が完了した場合に動作を開始する。休止時間用カウンタ62のカウント数が予め定める値に達することで、インバータの休止時間T2の計時が完了したと判断される。休止時間T2の計時が完了したときはランプ48への矩形波交流電圧の供給を再開する。本実施形態では、例えば10秒以上、10分以下の休止時間T2になるように、休止時間用カウンタ62のカウント数が調整されている。
Downtime counter 62 starts the operation when the timing of the supply time T 1 is completed. By count of
<具体的な歪みの判別方法>
ここで、具体的な電圧波形の歪みを判別する方法について説明する。図2に、電圧検出手段からの検出値に基づく電圧波形の例を示す。同図は、図6(D)に示したランプ電極間の電圧波形に対応している。つまり、検出される電圧波形は、ブリッジ回路20に入力される極性反転前の直流電圧の波形になる。
<Specific distortion determination method>
Here, a specific method for determining the distortion of the voltage waveform will be described. FIG. 2 shows an example of a voltage waveform based on the detection value from the voltage detection means. This figure corresponds to the voltage waveform between the lamp electrodes shown in FIG. That is, the detected voltage waveform is a waveform of a DC voltage before polarity inversion input to the
本実施形態では、無負荷電圧であると判断される電圧下限値を基準値V0として用いて、検出値が基準値V0未満であるときに、「歪み有り」と判断する。同図で丸く囲んだ期間に生じる基準値V0未満の電圧、つまり、一時的なグロー放電が生じたときの中間レベルの電圧、および、一時的なアーク放電が生じたときの短絡電圧が検出された場合に、歪み有りと判断する。 In the present embodiment, the voltage lower limit value determined to be the no-load voltage is used as the reference value V 0 , and when the detected value is less than the reference value V 0, it is determined that “distortion exists”. The voltage below the reference value V 0 generated during the period circled in the figure, that is, the intermediate level voltage when temporary glow discharge occurs, and the short-circuit voltage when temporary arc discharge occurs are detected. If so, it is determined that there is distortion.
さらに、歪み有りと判断した直後の検出値を見て、その検出値が無負荷電圧である場合に、カウンタ58が、通常のカウント処理と高速のカウント処理の両方を実行して、供給時間T1の計時速度を早くするようにした。供給時間T1の計時速度との違いを同図にて説明する。説明を分かりやすくするため、図2の波形の上方にマークした点によりカウントのタイミングを示した。ここで、カウンタ58の2通りのカウント処理、つまり、「通常のカウント処理」を実行するタイミングと、「高速のカウント処理」を実行するタイミングとを分けて説明すると、通常のカウント処理は、同図のグラフ上のAで示す点列のタイミングで実行される。高速のカウント処理は、Bで示すタイミングで実行される。カウンタ58は、供給電圧の検出値が無負荷電圧であると判断されたときには、通常のカウント処理を実行する。よって、同図のAで示す点列のタイミングでカウント数が増えていき、カウント数が予め定める値に達することで、供給時間T1の計時が完了する。この場合に計時される供給時間をT1Aで示す。一方、カウンタ58は、波形の歪みが検出され、かつ、直後の検出値が無負荷電圧である場合に、通常のカウント処理だけでなく高速のカウント処理も実行する。よって、同図のBで示す点列のタイミングで高速のカウント処理も同時に実行される。このことから、高速のカウント処理が実行される場合は、合計カウント数が速く増えていき、例えば供給時間がT1Bとなるときには合計カウント数が予め定める値に達することになる。このように、検出値に応じて高速のカウント処理の実行回数が多くなれば、その分だけ、供給時間T1の計時が早く完了するのである。
Furthermore, when the detection value immediately after determining that there is distortion is the no-load voltage, the
<供給時間のカウント処理の制御フロー>
次に、本実施形態の放電灯点灯装置10を用いて、ランプ48を始動・再始動させるときの制御フローについて図3,4を使って説明する。
図3において、まず、電源オンまたは休止時間T2の経過によりインバータが矩形波交流電圧の供給を開始する(S1)と、電圧検出手段50が所定のサンプリング時間ごとの供給電圧を検出する(S2)。検出値に基づいて歪み判別手段が出力波形の歪みの有無を判別する(S3)。ここでは、電圧検出手段50の検出の都度、歪み有無を判別してもよいし、検出値を一旦データファイルなどに記憶させてから判別のタイミングに合わせて記憶データを読み出して歪みの有無を判別してもよい。
<Control flow of supply time counting process>
Next, a control flow when starting and restarting the
In FIG. 3, first, when the inverter starts to supply a rectangular wave AC voltage when the power is turned on or the pause time T 2 elapses (S1), the voltage detection means 50 detects the supply voltage for every predetermined sampling time (S2). ). Based on the detected value, the distortion determination means determines whether or not the output waveform is distorted (S3). Here, the presence or absence of distortion may be determined each time the
次に、歪み有無の判別をした直後の検出値に基づいて、無負荷電圧の有無を判別する(S4,S5)。処理フロー上は、工程がS4とS5に分かれているが、同じ無負荷電圧判別手段56がこれを実行する。工程S3で歪み有りと判別され、次の工程S4で無負荷電圧が検知されれば、カウンタ58が高速のカウント処理を実行し(S6)、さらに通常のカウント処理も実行する(S7)。その後、次の処理が実行される(S8)。工程S8で例えば、カウンタ58の合計カウント数が予め定める値(閾値)に達した場合は、インバータの電圧供給を休止し、休止時間T2の計時を開始する。合計カウント数が予め定める値に達していなければ工程S1に戻って電圧供給を継続し、供給電圧の検出へと進む。
Next, the presence / absence of no-load voltage is determined based on the detection value immediately after the determination of the presence / absence of distortion (S4, S5). Although the process is divided into S4 and S5 in the processing flow, the same no-load voltage determination means 56 executes this. If it is determined in step S3 that there is distortion, and no load voltage is detected in the next step S4, the
工程S3で歪み無しと判別され、次の工程S5で無負荷電圧が検知される場合は、カウンタ58は通常のカウント処理を実行して(S7)、次の処理へと進む(S8)。一方、工程S5で無負荷電圧が検知されない場合は、カウント動作を行なわずに、次の処理へと進む(S8)。
If it is determined in step S3 that there is no distortion, and no load voltage is detected in the next step S5, the
また、工程S4で無負荷電圧が検知されなかった場合は、カウンタ58は高速のカウント処理も通常のカウント処理も両方とも実行しないで、次の処理へと進む(S8)。次表に示す判別基準を用いることによって、以上の処理フローの動作を説明することができる。これらの処理フローについて、歪み判別手段54と無負荷電圧判別手段56の判別結果の組合せに応じたカウンタ58のカウント処理の実行パターンの観点で説明すると、次表のようになる。
If no load voltage is detected in step S4, the
(表1)
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波形の歪み 無負荷電圧 → 通常カウント処理 高速カウント処理 図4での処理
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有 有 → 実行する 実行する ルート2
有 無 → 実行しない 実行しない ルート3
無 有 → 実行する 実行しない ルート1
無 無 → 実行しない 実行しない ルート4
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(Table 1)
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Waveform distortion No-load voltage → Normal count processing High-speed count processing Processing in Figure 4 ―――――――――――――――――――――――――――――――― ―――――――
Yes Yes → Execute Execute
Yes No → Do not execute Do not execute Route 3
No Yes → Execute Do not execute
None None → Do not execute Do not execute Route 4
―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――
つまり、少なくとも無負荷電圧判別手段56が無負荷電圧を検知するときは、カウンタ58は通常のカウント処理でのカウント数を進める。特に、無負荷電圧判別手段56が無負荷電圧を検知し、かつ、歪み判別手段58が電圧波形の歪みを検知するときは、カウンタ58は通常のカウント処理と高速のカウント処理の両方のカウント数を進める。一方、少なくとも無負荷電圧判別手段56が無負荷電圧を検知しないときは、カウンタ58は通常のカウント処理も高速のカウント処理もいずれも実行しないこととする。ここで、歪み有りと判別され、かつ、無負荷電圧有りと判別されるケースというのは、例えば、一旦、中間レベル(または短絡電圧)の電圧が検知されることによって「歪み有り」と判断されたときに、その判断を行なった直後の検出値を見たら、既に無負荷電圧に戻っているというような場合が該当する。逆に、中間レベルの電圧を検知して「歪み有り」と判断されたとしても、その判断直後の検出値がまだ中間レベルの電圧のままで、無負荷電圧に戻っていない場合は、無負荷電圧が検知されないため、いずれのカウント処理も実行しない。
That is, at least when the no-load voltage determination means 56 detects the no-load voltage, the
電圧波形を3つの代表的なパターンに分けて制御フローの流れを説明したものを図4に記載した。代表的なパターンとは、いずれも矩形波交流電圧を供給したときに、ランプ電極間に放電が生じていない場合(ケース1)と、グロー放電が生じている場合(ケース2)と、アーク放電が生じている場合(ケース3)の3パターンである。図4中のルート1〜3は、各ケースに対応する処理ルートである。
FIG. 4 illustrates the flow of the control flow by dividing the voltage waveform into three representative patterns. As for typical patterns, when a rectangular wave AC voltage is supplied, no discharge occurs between the lamp electrodes (case 1), glow discharge occurs (case 2), and arc discharge. This is the three patterns in the case of occurrence of (case 3).
(ケース1)
電圧供給にも関わらず電極間に放電が生じていない場合として、ランプが消灯した後など発光管内の温度がまだ高く、すぐに再始動できず、無負荷電圧の検知が続く場合がある。また、一時的な放電が生じた後、再び無負荷電圧の検知が続く場合もこれに該当する。制御フローでは処理ルート1となる。検出値が無負荷電圧であるので、工程S3では歪み無しと判別され、次の工程S5では無負荷電圧が検知されるので、工程S7でカウンタ58が通常のカウント処理を実行する。この状態が続いてカウンタ58の通常のカウント処理の実行が繰り返されれば、カウント数が通常の速度で増えていって供給時間T1が進行していく。
(Case 1)
As a case where there is no discharge between the electrodes despite the voltage supply, the temperature in the arc tube is still high, such as after the lamp is extinguished, and it cannot be restarted immediately, and detection of no-load voltage may continue. This also applies to the case where no-load voltage is detected again after a temporary discharge has occurred. In the control flow, it becomes
(ケース2)
ランプ電極間に一時的なグロー放電が生じる場合として、発光管内が十分に冷めておらず、一時的な放電を繰り返す場合がある。制御フローでは処理ルート2となる。電圧波形は、無負荷電圧から中間レベルの電圧に低下するので、工程S3では歪み有りと判別される。次の工程S4で、すでにグロー放電が止まっていれば、無負荷電圧が検知されて、カウンタ58が高速のカウント処理と通常のカウント処理の両方を実行する。一時的なグロー放電が何度も生じれば、処理ルート2が繰り返されて、カウント数が速く増えていって供給時間T1の計時が早期に終了することになる。
(Case 2)
As a case where a temporary glow discharge occurs between the lamp electrodes, there is a case where the inside of the arc tube is not sufficiently cooled and the temporary discharge is repeated. In the control flow, it becomes
なお、グロー放電による歪みが検出されても、その直後の検出値が無負荷電圧に戻っていなければ、図4のルート3の処理になり、供給時間T1のカウントは進まずに、再び工程S3での歪み判別が実行される。通常は、グロー放電は長期間継続するものではなく、すぐに無負荷電圧に戻るため、グロー放電が生じた場合のほとんどはルート2で処理されることになる。
Note that even if distortion due to glow discharge is detected, if the detection value immediately after that does not return to the no-load voltage, the process of route 3 in FIG. 4 is performed, and the process of the supply time T 1 does not proceed and the process is performed again. The distortion determination at S3 is executed. Normally, the glow discharge does not continue for a long period of time, but immediately returns to the no-load voltage. Therefore, most of the cases where the glow discharge occurs are processed by the
(ケース3)
ランプ電極間にアーク放電が継続して生じて正常点灯する場合は、電圧波形は図6(C)に示したように一旦短絡電圧(例えば瞬時的に20〜30V)に低下した後、序々に点灯電圧(定格ランプ電圧)まで上昇していく。制御フローでは処理ルート3となる。電圧波形は一旦短絡電圧に低下するので、工程S3では歪み有りと判別される。次の工程S4でアーク放電が維持されていれば、無負荷電圧は検知されないので、カウンタ58は高速のカウント処理も通常のカウント処理もいずれも動作しないで、次の動作に進む。従って、アーク放電が継続する場合は、処理ルート3が繰り返されて、供給時間T1のカウント数は止まったままとなり、供給時間T1の計時が終了することはない。このように、正常点灯では、「歪み有り」かつ「無負荷電圧検知」の判定が続くので、矩形波交流電圧の供給が継続され、自動的にランプ点灯制御へと移行することになる。
(Case 3)
When the arc discharge is continuously generated between the lamp electrodes and the lamp is normally lit, the voltage waveform once decreases to a short circuit voltage (for example, 20 to 30 V instantaneously) as shown in FIG. It rises to the lighting voltage (rated lamp voltage). In the control flow, it becomes processing route 3. Since the voltage waveform once decreases to the short-circuit voltage, it is determined that there is distortion in step S3. If arc discharge is maintained in the next step S4, no load voltage is detected, and the
なお、アーク放電が一時的なものである場合は、工程S4で無負荷電圧が検知されるので、前述の処理ルート2となり、一時的なアーク放電はグロー放電と同様に一時的な放電として処理される。
If the arc discharge is temporary, the no-load voltage is detected in step S4, so that the
本実施形態によれば、始動・再始動のときに無負荷電圧の矩形波交流がランプ48に供給されるときに、一時的な放電現象(一時的なアーク放電またはグロー放電)が生じたならば、供給時間T1のカウントが早く進むようになり、早期にインバータによるランプ48への電圧供給を休止させて、休止時間T2に入ることができる。
According to the present embodiment, if a rectangular discharge with no load voltage is supplied to the
例えば、図5に示すように、高速のカウント処理を実行しない場合は、歪みが繰り返し生じる電圧波形(同図の波形B)に対しても、歪みのない電圧波形(同図の波形A)と同じ供給時間T1Aとなってしまう。これに対して本実施形態のようにカウンタ58が高速のカウント処理と通常のカウント処理とを組み合せて実行することによって計時速度が上がるので、同図の波形Cのように供給時間T1Bが短縮される。
For example, as shown in FIG. 5, when high-speed counting processing is not executed, a voltage waveform without distortion (waveform A in FIG. 5) is also generated with respect to a voltage waveform in which distortion repeatedly occurs (waveform B in FIG. 5). The same supply time T 1A is obtained. On the other hand, the
また、カウンタ58の1回のカウント処理でのカウント数を調整することにより、供給時間T1の計時速度を所望の早さに設定することができる。具体的な供給時間T1が短縮される時間は、波形の歪みの発生割合に応じて変化する。例えば、供給時間T1の設定値を30秒とする。また、高速のカウント処理でのカウント数を調整し、波形歪み有りかつ無負荷電圧検知の場合に、2倍の速度で合計カウント数が増えていくようにする。間欠的な矩形波交流電圧の供給中、電圧波形の歪みが継続して検知される条件では、供給時間が15秒程度に短縮される。また、間欠的な矩形波交流電圧の供給中、電圧波形の歪みが50%検知される条件では、供給時間が20秒程度に短縮される。
Further, by adjusting the number of counts in a single count process of the
従って、ランプ48への電圧供給が早い段階で休止するので、始動・再始動の際に、グロー放電が繰り返し生じることを阻止してランプ電極の摩耗を抑制することができる。さらに、アーク放電やグロー放電などの一時的な放電の繰り返しによる発光管温度の上昇をできる限り抑えて始動時間を効率よく短縮させることができる。その結果、ランプ電極の保護と良好な始動性の両方が得られる。
Therefore, since the voltage supply to the
なお、本実施形態の変形例として、ランプ48への供給電圧の波形ではなくて、供給電流の電流波形の歪みに基づいて供給時間T1の計時速度を変化させてもよい。すなわち、電圧検出手段の代わりにインバータからの供給電流を検出する検出手段を用いる。この場合、歪み判別手段は電流波形の歪みの有無を判別する。例えば、放電の発生によって流れる電流値の基準電流値を設定して、その基準電流値以上の電流値を検出した場合は「歪み有り」と判断する。また、無負荷電圧判別手段に代えて、供給電流の有無によってランプ48が放電しているかどうかを判別する供給電流判別手段を用いる。
As a modification of the present embodiment, the time measurement speed of the supply time T 1 may be changed based on the distortion of the current waveform of the supply current instead of the waveform of the supply voltage to the
制御手段52は、電流波形の歪みに関わらず、少なくとも供給電流を検出しなければ、カウンタ58を通常のカウント処理でインクリメントさせる。さらに、電流波形の歪みが有りと判断し、かつ、供給電流を検出しなければ、カウンタ58を通常のカウント処理と高速のカウント処理の両方でインクリメントさせる。一方、電流波形の歪みに関わらず、少なくとも供給電流を検出した場合は、カウンタ58をインクリメントさせない。このように、歪み有り、かつ、供給電流無しと判断した場合には、カウンタ58が通常および高速の2つのカウント処理を両方とも実行してインバータの供給時間T1のカウントを早く進行させることができるので、本実施形態の放電灯点灯装置と同様の効果を奏することができる。
If at least the supply current is not detected regardless of the distortion of the current waveform, the control means 52 increments the
10 放電灯点灯装置
12 交流電源
14 整流回路
16 力率改善回路
18 PWM降圧回路
20 ブリッジ回路
46 スタータ回路
48 ランプ(放電灯)
50 電圧検出手段
52 制御手段
54 歪み判別手段
56 無負荷電圧判別手段
58 カウンタ
62 休止時間用カウンタ
DESCRIPTION OF
50 Voltage detection means 52 Control means 54 Distortion discrimination means 56 No-load voltage discrimination means 58
Claims (5)
前記インバータからの供給電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電圧値、および、この検出電圧値から得る電圧波形に応じて前記インバータの電圧供給を制御する制御手段と、を備える放電灯点灯装置において、
前記制御手段は、
検出電圧値から得られる電圧波形の歪みの有無を判別する歪み判別手段と、
前記歪み判別手段が歪みの有無を判別した後に、検出電圧値に基づく無負荷電圧の有無を検知することで放電灯が放電しているかどうかを判別する無負荷電圧判別手段と、
前記インバータの供給時間(T1)を計時するためのカウンタと、を有し、
電圧波形の歪みに関わらず、少なくとも前記無負荷電圧判別手段が無負荷電圧を検知するときは、前記カウンタは通常のカウントを実行して、
前記歪み判別手段が電圧波形の歪みを検知し、かつ、前記無負荷電圧判別手段が無負荷電圧を検知するときは、前記カウンタは通常のカウントと高速のカウントの両方を実行し、
電圧波形の歪みに関わらず、少なくとも前記無負荷電圧判別手段が無負荷電圧を検知しないときは、前記カウンタはいずれのカウントも実行しないこととし、
前記カウンタの合計カウント数が予め定める値に達することで、前記供給時間(T1)の計時を完了して、放電灯への矩形波交流電圧の供給を休止することを特徴とする放電灯点灯装置。 An inverter that converts the input DC voltage into a rectangular wave AC voltage and supplies it to the discharge lamp;
Detecting means for detecting a supply voltage from the inverter;
In a discharge lamp lighting device comprising: a detection voltage value of the detection means; and a control means for controlling the voltage supply of the inverter according to a voltage waveform obtained from the detection voltage value.
The control means includes
Distortion determining means for determining the presence or absence of distortion of the voltage waveform obtained from the detected voltage value;
After the distortion determination means determines the presence or absence of distortion, no-load voltage determination means for determining whether or not the discharge lamp is discharged by detecting the presence or absence of no-load voltage based on the detected voltage value;
A counter for measuring the supply time (T 1 ) of the inverter,
Regardless of the distortion of the voltage waveform, at least when the no-load voltage determining means detects the no-load voltage, the counter performs a normal count,
When the distortion determination unit detects a distortion of the voltage waveform and the no-load voltage determination unit detects a no-load voltage, the counter executes both a normal count and a high-speed count,
Regardless of the distortion of the voltage waveform, at least when the no-load voltage determining means does not detect the no-load voltage, the counter does not execute any count,
When the total count of the counter reaches a predetermined value, the timing of the supply time (T 1 ) is completed, and the supply of the rectangular wave AC voltage to the discharge lamp is stopped. apparatus.
前記インバータからの供給電流を検出する検出手段と、
前記検出手段の検出電流値、および、この検出電流値から得る電流波形に応じて前記インバータの電圧供給を制御する制御手段と、を備える放電灯点灯装置において、
前記制御手段は、
検出電流値から得られる電流波形の歪みの有無を判別する歪み判別手段と、
前記歪み判別手段が歪みの有無を判別した後に、検出電流値に基づく供給電流の有無を検知することで放電灯が放電しているかどうかを判別する供給電流判別手段と、
前記インバータの供給時間(T1)を計時するためのカウンタと、を有し、
電流波形の歪みに関わらず、少なくとも前記供給電流判別手段が供給電流を検知しないときは、前記カウンタは通常のカウントを実行して、
前記歪み判別手段が電流波形の歪みを検知し、かつ、前記供給電流判別手段が供給電流を検知しないときは、前記カウンタは通常のカウントと高速のカウントの両方を実行し、
電流波形の歪みに関わらず、少なくとも前記供給電流判別手段が供給電流を検知するときは、前記カウンタはいずれのカウントも実行しないこととし、
前記カウンタの合計カウント数が予め定める値に達することで、前記供給時間(T1)の計時を完了して、放電灯への矩形波交流電圧の供給を休止することを特徴とする放電灯点灯装置。 An inverter that converts the input DC voltage into a rectangular wave AC voltage and supplies it to the discharge lamp;
Detecting means for detecting a supply current from the inverter;
In a discharge lamp lighting device comprising: a detection current value of the detection means; and a control means for controlling voltage supply of the inverter according to a current waveform obtained from the detection current value.
The control means includes
Distortion determining means for determining the presence or absence of distortion of the current waveform obtained from the detected current value;
A supply current determination means for determining whether the discharge lamp is discharged by detecting the presence or absence of a supply current based on a detected current value after the distortion determination means determines the presence or absence of distortion;
A counter for measuring the supply time (T 1 ) of the inverter,
Regardless of the distortion of the current waveform, at least when the supply current determination means does not detect the supply current, the counter performs a normal count,
When the distortion determination unit detects a distortion of a current waveform and the supply current determination unit does not detect a supply current, the counter executes both a normal count and a high-speed count,
Regardless of the distortion of the current waveform, at least when the supply current determination means detects the supply current, the counter does not execute any count,
When the total count of the counter reaches a predetermined value, the timing of the supply time (T 1 ) is completed, and the supply of the rectangular wave AC voltage to the discharge lamp is stopped. apparatus.
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