JP2949268B2 - 高輝度放電灯点灯用電源装置 - Google Patents

高輝度放電灯点灯用電源装置

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JP2949268B2 JP7946094A JP7946094A JP2949268B2 JP 2949268 B2 JP2949268 B2 JP 2949268B2 JP 7946094 A JP7946094 A JP 7946094A JP 7946094 A JP7946094 A JP 7946094A JP 2949268 B2 JP2949268 B2 JP 2949268B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、メタルハライドランプ
等の高輝度放電灯の点灯用電源装置に関するものであ
り、近似定電力特性を得て放電灯に供給する電源装置で
ある。
【0002】
【従来の技術】高輝度放電灯は定格電力以上の電力を供
給すると破損することがあり、また、高輝度放電灯の照
度の経年劣化をなくし、安定に点灯させるために高輝度
放電灯に定電力を供給している。従来、高輝度放電灯に
定電力を供給する点灯用電源装置には、特願平4−35
977号において示されているように、放電灯に印加す
るランプ電圧、放電灯に流すランプ電流をそれぞれ検出
し、両検出信号を乗算し、この乗算した信号が出力指令
値と一致するように制御する電源装置と、ランプ電圧と
ランプ電流をそれぞれ検出し、両検出信号を加算し、こ
の加算した信号が出力指令値と一致するように制御する
電源とがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前者の両検出を乗算す
る電源装置は、理想的な出力制御が得られるが、これを
実現するには高価な乗算器が必要でその回路構成が複数
になるという問題があった。また、後者の両検出信号を
加算する電源装置は回路構成が簡易であるが、放電灯を
定格電圧付近で近似しているため、点灯性を向上するた
めに必要な短絡電流及び無負荷電圧を任意の値に設定す
ることができないという問題があった。
【0004】この発明は、上記の問題を解決するために
簡単な回路構成で放電灯に供給する電力特性をより定電
力特性に近似させることにより、放電灯の点灯性の改善
を行うことを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】すなわち、交流電源を整
流する直流生成手段と、ブリッジ接続されるスイッチン
グ素子を有し直流を交流に変換し、高輝度放電灯に矩形
波交流を供給するインバータと、上記放電灯に起動点灯
時高電圧を印加するイグナイタとにより構成される高輝
度放電灯点灯用電源装置において、上記インバータ出力
の出力電圧を検出する電圧検出装置と、この電圧検出装
置の検出信号と出力設定用基準電源の基準値との誤差を
増幅する複数の誤差増幅装置と、上記電圧検出装置の信
号と無負荷検出用基準電源の基準値と比較し、無負荷時
出力を出力する電圧リミッタと、上記複数の誤差増幅装
置の出力信号及び上記電圧リミッタの出力信号を選択す
るオア回路と、低周波でスイッチングし上記スイッチン
グ素子に流れる直流電流を検出する電流検出器と、上記
オア回路により選択された信号に上記電流検出器の検出
信号とを加算し増幅する増幅器と、増幅された信号を入
力とし上記スイッチング素子を高周波スイッチングさせ
る高周波調整装置とを設けた。
【0006】また、上記電圧リミッタに起動点灯時、上
記電圧リミッタ出力を短時間に上昇させる抵抗、コンデ
ンサの直列回路を設けた。
【0007】また、上記出力設定用基準電源の1つが、
その基準値を上記高輝度放電灯の許容最大電力に設定さ
れた出力設定用基準電源である。
【0008】また、低周波でスイッチングする上記スイ
ッチング素子と、上記電流検出器との直列回路と並列に
フライホイールダイオードが設けられている。
【0009】
【作用】交流電源を直流に変換し、インバータにより矩
形波の低周波交流を得て、高輝度放電灯に供給する。イ
ンバータの出力電圧を電圧検出装置により検出し、この
検出された信号と複数の出力設定用基準電源の基準値と
の誤差を増幅し、さらに検出された信号と無負荷検出用
基準電源の基準値とを比較し、無負荷時出力を出力す
る。誤差増幅された複数の出力信号と無負荷時出力され
た信号をオア回路により選択する。オア回路により選択
された信号にインバータを構成するスイッチング素子に
流れる直流電流の検出信号を加算し、インバータを構成
するスイッチング素子を高周波制御する。ここで、放電
灯を起動点灯させると、出力設定用基準電源の基準値と
電圧検出された検出信号との誤差が増幅された信号に電
流検出器の検出信号が加算され、加算信号に応じてイン
バータが制御されて、放電灯にはほぼ近似された定電力
が印加する。検出信号と複数の出力設定基準電源の基準
値との誤差が増幅されるので、複数の定電力設定が行わ
れ放電灯には近似された定電力が印加する。
【0010】無負荷時、電圧リミッタの出力に設けられ
たコンデンサは、抵抗を介して充電され、起動点灯時、
コンデンサに充電された電荷が放電し、電圧リミッタの
出力を高める。電圧リミッタの出力は高くなり、電圧リ
ミッタの出力と電流検出器の検出信号が加算され、加算
信号に応じてインバータの出力を高め放電灯点灯を速め
る。
【0011】出力設定用基準電源の基準値を高輝度放電
灯の許容最大電力に設定し、起動点灯時、誤差増幅装置
からの出力を高め、インバータ出力を高くし、光量の立
ち上がり時間を小さくする。
【0012】低周波でスイッチングするスイッチング素
子と電流検出器との直列回路と並列に設けたフライホイ
ールダイオードに、PWM制御された高周波の帰還電流
が流れる。また、電流検出器には低周波スイッチングす
るスイッチング素子に流れる直流電流のみが流れ、この
直流を電流検出器が検出し、近似的電力制御の精度を高
めることができる。
【0013】
【実施例】この発明による高輝度放電灯点灯用電源装置
の一実施例を図1に示す。図1において、電源入力端子
1に供給された商用交流電源をダイオード3〜6のブリ
ッジ構成の入力整流器2と平滑コンデンサ7によって整
流・平滑し、整流平滑された後、IGBT,MOSFE
T,バイポーラトランジスタ等のスイッチング素子11
〜14で構成されるインバータ10に印加し、直流を交
流に変換する。インバータ10のスイッチング素子1
1,12をPWMの高周波制御し、スイッチング素子1
3,14を低周波制御装置24の駆動信号により50〜
300Hzの低周波スイッチング制御する。インバータ
10の出力は、リアクトル19,20により平滑され、
イグナイタ23を介して高輝度放電灯22に交流電圧を
印加する。なお、21はバイパス用コンデンサである。
【0014】インバータ10の入力にはインバータ10
に流れる直流電流を検出する電流検出器25が設けら
れ、低周波スイッチングするスイッチング素子13,1
4と電流検出器25との直列回路と並列にそれぞれフラ
イホイールダイオード17,18を設けている。
【0015】インバータ10のスイッチング素子11,
12を制御する高周波制御装置は、インバータ10の出
力電圧を検出する電圧検出装置30と、検出信号と第1
出力設定の基準値との誤差を増幅する第1電圧誤差増幅
装置40と、検出信号と第2出力設定の基準値との誤差
を増幅する第2電圧誤差増幅装置50と、検出信号と無
負荷検出用基準値とを比較し電圧制限する電圧リミッタ
60と、第1及び第2電圧誤差増幅装置40,50のそ
れぞれの出力及び電圧リミッタ60の出力に設けられた
ダイオード45,55,71により構成されるオア回路
80と、オア回路80の出力を分圧する抵抗72,73
と、抵抗72,73により分圧された電圧信号及び電流
検出器25により構成された検出信号を加算し増幅する
増幅器81と、増幅器81の出力信号により高周波のP
WM制御する高周波調整装置82と、スイッチング素子
11,12を駆動するトライバ回路83とにより構成さ
れている。また、電圧検出装置30はインバータ10の
出力電圧をそれぞれ検出する検出用抵抗31,32及び
33と平滑用コンデンサ34により構成される。第1電
圧誤差増幅装置は演算増幅器44と抵抗41,42と第
1出力設定用の基準電源43とによって構成される。第
2電圧誤差増幅装置は演算増幅器54と抵抗51,52
と第2出力設定用基準電源53とによって構成される。
電圧リミッタ60は比較器63と抵抗61と無負荷検出
用の基準電源62と、比較器63の出力に設けられたダ
イオード64、抵抗65と、増幅用トランジスタ66と
増幅用トランジスタ66の出力に設けられた分圧用抵抗
67、68及び平滑用コンデンサ69とにより構成され
る。
【0016】次に動作について説明する。イグナイタ2
3が動作する前、インバータ10の出力の無負荷電圧が
電圧検出装置により検出されている。インバータ10の
出力B点及びC点は、アースA点から見ると、正の電位
となっており、検出点Dも正の電位となっている。この
D点の検出電圧が基準電源43,53,62の電圧と比
較される。このイグナイタ23が動作する前は、検出電
圧が基準電源43,53,62の基準値よりも高く演算
増幅器44の出力及び演算増幅器54の出力とも0とな
っている。また、比較器63の出力も0が出力され、ダ
イオード64はオンし、増幅用トランジスタ66はオン
している。これにより、オア回路80から増幅用トラン
ジスタ66の出力が出力され、この出力信号が電流検出
器25により検出された検出信号(無負荷時は0)に加
算され、高周波調整装置82、ドライブ回路83を介し
てスイッチング素子11,12は高周波のPWM制御が
行われて、インバータ10の出力は図2のイ点に設定さ
れている。
【0017】次にイグナイタ23を動作させると放電灯
22が起動点灯し、ランプ電流が流れ、放電灯22の両
端のランプ電圧には無負荷電圧から低下する。この時ラ
ンプ電圧の低下が十分でないとD点の検出電圧が基準電
源43,53の基準値より低くなることができず電圧リ
ミッタのみが動作し、ランプ電流が流れランプ電圧が低
下するまで定電流制御が行われ点灯性が改善される。ラ
ンプ電流が流れランプ電圧の低下しこの低下によりD点
の検出電圧が基準電源43,53の基準値より低くなる
と、演算増幅器44の出力、演算増幅器54の出力は0
から増幅電圧に移行する。一方、比較器63の出力はH
を出力しダイオード64はオフし、増幅用トランジスタ
66もオフする。このため、オア回路80から演算増幅
器44又は54の出力が出力される。このとき放電灯2
2は低インピーダンスで放電灯に流れるランプ電流によ
りインバータ10のスイッチング素子13,14に流れ
る低周波電流、すなわち直流電流を電流検出器25によ
り検出し、この検出信号と演算増幅器54の出力信号を
加算し、増幅器81により増幅し、高周波調整装置82
ドライブ回路83を介してスイッチング素子11,12
が高周波のPWM制御が行われてインバータ10の出力
は図2の近似直線ニ上から直線ロ上を移動して定格電圧
値のハ点に移動する。なお、曲線ホは定格電力曲線を示
す。
【0018】また、図3の時刻t1のイグナイタ23の
動作から放電灯22の点灯が安定するまでにスイッチン
グ素子13,14の動作が切り換わり転極した場合、放
電灯22のランプ電圧に図3(a)に示すように過大な
電圧が発生する。このとき、D点の検出電圧は基準電源
62の基準値62より高くなると、比較器63の出力は
0となりトランジスタ66はオンする。トランジスタ6
6がオンすると、トランジスタ66に流れていた電流は
コンデンサ69に流れ、抵抗67、コンデンサ69の時
定数(例えば数msec)の間、電圧リミッタ部の出力
を低下させる。これによりオア回路80からの出力信号
を抑制し、電流検出器25の検出信号との和を小さく制
御して、インバータ10から出力する電力を抑制し、放
電灯に過大電力が投入するのを防止している。また、起
動時は定電流制御され、点灯性が改善される。
【0019】つぎに、図4に他の実施例の動作特性図を
示す。第1電圧誤差増幅部の利得、すなわち抵抗51と
抵抗52の比率を変え、放電灯22の許容最大電力曲線
トに近似する近似直線ヘを得る。このようにして、イグ
ナイタ23を動作させ、起動点灯させると、演算増幅器
44の出力が演算増幅器54の出力より大きくなり、許
容最大電力に近似直線ヘに示す電力が放電灯22に印加
して、光量の立ち上がり時間を短縮させることができ
る。
【0020】図5は他の実施例の動作特性図を示す。第
1電圧誤差増幅装置と第2電圧誤差増幅装置の他に第2
の電圧誤差増幅装置と同じ構成の第3の電圧誤差増幅装
置を設けて、近似直線チを得ると、定格電力にさらに近
似させることができる。
【0021】上記実施例では、インバータ10のスイッ
チング素子13,14を低周波スイッチングさせ、電流
検出器25を入力整流器2の負側に設けているが、イン
バータ10のスイッチング素子13,14を高周波のP
WM制御を行い、スイッチング素子11,12を低周波
スイッチングさせることもできる。この場合、電流検出
器を入力整流器2の正出力E側とインバータ10間に設
け、フライホイールダイオードは電流検出器と低周波ス
イッチング素子の直列回路と並列に設ければよい。
【0022】
【発明の効果】以上のように、本発明の高輝度放電灯点
灯用電源装置では、簡単な構成でランプに供給する電力
を定電力特性に近似させることができ、放電灯の破損を
防止し、照度の経年劣化をなくし、安定に点灯させるこ
とができる。また、起動点灯時、電圧リミッタによって
放電灯に過大電力を投入するのを防止し、ランプ電極の
損傷を少なくすることができる。また、起動点灯時許容
最大電力に近似させることにより、光量の立ち上がり時
間を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高輝度放電灯点灯用電源装置の一実施
例のブロック接続図である。
【図2】図1の出力特性図である。
【図3】図1のランプ電圧及びランプ電流のタイムチャ
ート図である。
【図4】この発明の高輝度放電灯点灯用電源装置の他の
実施例の出力特性図である。
【図5】この発明の高輝度放電灯点灯用電源装置の他の
実施例の出力特性図である。
【符号の説明】
1 入力端子 2 入力整流器 10 インバータ 11,12,13,14 スイッチング素子 17,18 フライホイールダイオード 19,20 リアクトル 22 高輝度放電灯 23 イグナイタ 24 低周波制御装置 25 電流検出器 30 電圧検出装置 31,32,33,41,42,51,52,56,6
1,65,67,68,70,72,73 抵抗 40 第1電圧誤差増幅装置 43 (第1出力設定用)基準電源 44,54 演算増幅器 45,55,64,71 ダイオード 50 第2電圧誤差増幅装置 53 (第2出力設定用)基準電源 60 電圧リミッタ 62 無負荷検出用基準電源 63 比較器 66 増幅用トランジスタ 69 コンデンサ 80 オア回路 81 増幅器 82 高周波調整装置 83 ドライバ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審査官 関 信之 (56)参考文献 特開 平4−212292(JP,A) 特開 平3−167789(JP,A) 特開 平1−274390(JP,A) 実開 平4−85698(JP,U) 実開 平4−85699(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H05B 41/14 - 41/24

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 交流電源を整流する直流生成手段と、ブ
    リッジ接続されるスイッチング素子を有し直流を交流に
    変換し、高輝度放電灯に矩形波交流を供給するインバー
    タと、上記放電灯に起動点灯時高電圧を印加するイグナ
    イタとにより構成される高輝度放電灯点灯用電源装置に
    おいて、上記インバータ出力の出力電圧を検出する電圧
    検出装置と、この電圧検出装置の検出信号と出力設定用
    基準電源の基準値との誤差を増幅する複数の誤差増幅装
    置と、上記電圧検出装置の信号と無負荷検出用基準電源
    の基準値と比較し、無負荷時出力を出力する電圧リミッ
    タと、上記複数の誤差増幅装置の出力信号及び上記電圧
    リミッタの出力信号を選択するオア回路と、低周波でス
    イッチングし上記スイッチング素子に流れる直流電流を
    検出する電流検出器と、上記オア回路により選択された
    信号に上記電流検出器の検出信号とを加算し増幅する増
    幅器と、増幅された信号を入力とし上記スイッチング素
    子を高周波スイッチングさせる高周波調整装置とを設け
    たことを特徴とする高輝度放電灯点灯用電源装置。
  2. 【請求項2】 上記電圧リミッタに起動点灯時、上記電
    圧リミッタ出力を短時間に上昇させる抵抗、コンデンサ
    の直列回路を設けた請求項1記載の高輝度放電灯点灯用
    電源装置。
  3. 【請求項3】 上記出力設定用基準電源の1つが、その
    基準値を上記高輝度放電灯の許容最大電力に設定された
    出力設定用基準電源である請求項1記載の高輝度放電灯
    点灯用電源装置。
  4. 【請求項4】 低周波でスイッチングする上記スイッチ
    ング素子と、上記電流検出器との直列回路と並列にフラ
    イホイールダイオードが設けられ、請求項1記載の高輝
    度放電灯用電源装置。
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