JP3571126B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高輝度放電灯特にメタルハライド(以下、HIDと称する)ランプの点灯装置に関するもので、該装置の入力力率を改善し高電圧発生回路に圧電トランスを利用して回路の簡素化を計ったものである。
【0002】
【従来の技術】
HIDランプはセラミックまたはガラスの中空球内にハロゲンガス及び特殊蒸発金属を封入し内部に対向する電極を取付けたものである。動作は放電開始時に数KVから十数KVの高電圧を印加して、球内部のガスをイオン化して放電開始を容易にする。次に放電開始をすると急激に球内部のインピーダンスは低下し端子電圧は数百Vに低下して放電は維持される。連続した放電によって球内温度は高まり金属の蒸発が開始され発光を始める。
【0003】
従ってHIDランプの点灯装置は従来より低電圧の電源(数百V)と高電圧の電源(数KV)が併置され、点灯時は両電源の電圧がHIDランプに印加される。点灯後は高電圧は不要となる為切離しても差支えない。
【0004】
照明用、映写プロジェクターに用いる場合は、入力電源は商用電源(50または60HZ)であって、このような低い周波数では小型で高効率の高輝度放電灯点灯装置を作成することができない。そこで、通常は商用電源からコンバータにより直流を得、この直流をインバータにより所望の周波数を持つ交流に変換し、この変換された交流によりHIDランプを点灯する。
【0005】
このインバータによる点灯装置では、入力回路がコンデンサインプット型で構成されるのが通例でランプ電流の大小によって入力電流の流通角が変わるが、全流通角(180°)に亘って電流が流れることはなく電圧最大値のある90°付近を中心として狭い流通角のみで流れ、その流通角における電源電圧が歪み、高調波を発生させ他の装置に悪影響をもたらす原因となる。このため、入力電源に対する不要幅射対策即ち高周波スイッチングのノイズ妨害を抑える装置も必要とされるのが普通である。
【0006】
米国特許第4240009号によると、定電圧出力コンバータによって、トランスを介して交流出力を得、別に整流器を用いて3〜4倍の直流電圧を得て、これらを加え合わせてHIDランプに印加する方法をとっており、複雑な回路構成となっている。また、高電圧の発生回路はトランスを含む電子回路を例示し、機械的衝撃による圧電素子の発生する高電圧と置換えられるとも述べているが簡便な方法とは云えない。
【0007】
HIDランプは一般的に被照射体より遠く距たった処に置かれて照明に利用されることが多く、遠隔操作に機械的動作を加えること及び衝撃音の発生も含め必ずしも適切とは云えない。また図5に示す如く9点の部品を用い高電圧パルスを端子16、18間に発生させHIDランプに印加している。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
HIDランプを点灯する為の放電灯点灯装置はAC入力で用いた場合、整流回路に大容量のコンデンサを置いて直流のエネルギーを蓄える。この為負荷にエネルギーを供給しているとき入力の交流電流は流通角の狭いパルス状電流となってコンデンサを充電する。この為電源に波形歪を与えることになる。
【0009】
HIDランプの始動にあたっては、HIDランプに数10KVの高電圧を加える必要があり、高電圧発生コンバータ、スパークギャップまたは半導体スイッチ、及び高電圧トランス等を用い複雑な回路と多くの電子部品を要した。また圧電素子を用いて機械的衝撃を加えて高電圧を得る方法もあった。
HIDランプの点灯を維持する為のエネルギーを直流の高電圧と交流を重ね合わせて供給する方法では、回路の複雑さ、部品の多さが問題となる。
本発明は、上述のごとき不都合を解消しようとするものであって、その目的は、HIDランプ点灯装置において、電子バラストによってHIDランプを容易に点灯し簡単な回路構成を導入して安定した明るさを保つことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上述の発明の目的を達成するため、本発明の請求項1に記載の発明は、商用交流電源の整流回路と、該整流回路の出力を昇圧するコンバータ回路と、該コンバータ回路の出力をチョッピングするインバータ回路と、該インバータ回路の出力で駆動されるメタルハライドランプとを具備する放電灯点灯装置において、
前記メタルハライドランプの点灯始動時に高電圧パルスを前記メタルハライドランプに供給する圧電トランスからなる高電圧発生回路を有するとともに、該高電圧発生回路は前記コンバータ回路のパルス出力を前記圧電トランスに印加し前記高圧パルスを発生する手段をもっており、
前記コンバータ回路は、前記圧電トランス固有の無負荷共振周波数で動作し、また交流入力を整流した脈流を直接スイッチングして入力力率を改善するものであって、
前記コンバータ回路と前記高電圧発生回路は同一の周波数で動作し、前記インバータ回路は前記コンバータ回路の平滑出力を低周波交流に変化する手段と前記メタルハライドランプへ放電維持電圧を供給する手段をもち、前記メタルハライドランプの点灯始動後は前記インバータ回路の放電維持電圧にて点灯することを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
【0011】
本願の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記コンバータ回路の入力端と商用交流電源との間に高周波雑音除去手段を設けたことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
【0012】
本願の請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の加えて、前記コンバータ回路は平滑されていない脈流電圧を直接高周波でオンオフするスイッチ手段をもち、メタルハライドランプ点灯装置の入力力率を改善するとともにまた高周波でオンオフされた出力は高電圧発生回路へパルス出力を供給する手段をもち、整流平滑された直流出力をインバータ回路に供給する手段を併せもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
【0013】
本願の請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記インバータを駆動する回路は低周波交流を発生し、インバータ回路に供給する手段をもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
【0014】
本願の請求項5に記載の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記圧電トランスの無負荷時共振周波数と同一の周波数を発生する手段をもち、パルス幅制御信号としてコンバータ回路に出力する制御回路をもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
【0015】
本願の請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発明に加えて、前記インバータ回路に流れる電流を検出し、パルスのオンオフ時間を制御して該インバータ回路の電流を一定にする手段をもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
本願の請求項7に記載の発明は、請求項3に記載の発明加えて、前記コンバータ回路は入力電圧を放電維持電圧に昇圧する手段をもつとともに交流回路出力の前記脈流電圧の全位相にわたって、均等にパルス化し入力電圧と同相の入力電流とするスイッチ手段をもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
本願の請求項8に記載の発明は、請求項1に記載の発明の加えて、前記高電圧発生回路は圧電トランスによって発生した高電圧パルスをトランスを介してメタルハライドランプに印加する手段をもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
本願の請求項9に記載の発明は、請求項5に記載の発明に加えて、前記制御回路はインバータ回路に流れる電流を検出し、制御回路内にある基準電圧と比較してコンバータ回路のオンオフ時間を制御する手段をもつことを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置を提供する。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に本発明の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。図1において、1は交流入力回路である。交流入力回路1に入力された交流は直流に整流され、その整流された直流は力率改善回路を具備したコンバータ回路2に入力される。該コンバータ回路2は昇圧チョッパー方式正弦波コンバータ回路である。正弦波コンバータ回路2には、その負荷としてフルブリッジ方式のインバータ回路3が接続されている。さらに、インバータ回路3の負荷としてHIDランプLIが接続されている。4は高電圧発生回路であり、HIDランプL点灯の初期に高電圧を発生し、HIDランプLIに印加する。本発明では、力率改善型コンバータ回路2、インバータ回路3、高電圧発生回路4及び後に述べる制御回路5で主な回路を構成し、特にAC入力力率はほぼ100%に改善される。また前記コンバータ回路2及び高電圧発生回路4は同一の周波数で動作する特徴がある。次に実施形態の内容を順次説明する。
【0017】
昇圧チョッパー方式正弦波コンバータ回路について簡単に説明する。入力電流を商用交流電源電圧の波形と同一にするために、まず、入力電圧の波形を検出する。一方、電流検出手段によりコンバータ回路2を流れる電流波形を検知し、コンパレータにて前記入力電圧波形と電流波形を比較し、その差に比例したPWM信号を作り出し、これにより正弦波コンバータのスイッチング素子を駆動する。これにより商用交流電源電圧の波形と同一の電流波形が得られ、入力力率はほぼ1となる。
【0018】
次に各回路の詳細を説明する。交流入力回路1は、図2の如くインダクタL及びコンデンサCによる高周波ノイズフィルターを構成し、コンバータ回路2などで発生する高周波雑音を除去する。インダクタLはコモンモードコイルを中心として構成しているが必要に応じノーマルモードのコイル追加することもできる。整流方式はブリッジ整流器RC01を用いて交流を整流し、平滑されない脈流を出力する。
【0019】
コンバータ回路2は、図3の如く力率改善回路として知られるブースト型チョッパ回路を構成し、図11の如き整流電圧波形と相似形をエンベロープとするスイッチングされた電流波形を得る如く動作するものであり、力率は限りなく100%に近付く。従来のコンデンサ入力型整流回路の入力力率を改善する。入力電圧が高いとき(280V系380V系)はバック型チョッパ回路に置換え容易に対応できる。
【0020】
制御回路5は、図7でパルス巾制御用として用いられるスイッチング電源用ICであるTI社のTL494等に代表される集積回路IC01とオペアンプを使用した回路から構成される。制御回路5の動作周波数は後に述べる圧電トランスの無負荷共振周波数である69〜71KHZとする。
【0021】
コンバータ回路2の出力電圧を端子6からオペアンIC01、IC02からなる誤差増幅回路5B(図1参照)を介して入力し、IC01内部で発生する基準電圧(図1の基準電圧発生回路5Aの出力)と比較して差電圧を増巾し、図1に示すコンバータ駆動パルス幅制御回路5Cでパルス巾の変化に置換えコンバータ端子8へ出力し、コンバータ回路2に入力する。
【0022】
HIDランプLIの負荷を流れる電流を抵抗RM両端の電圧で検知する。この電圧は制御回路5の負荷電流検出回路5Dで検知し、この信号は負帰還信号としてコンバータ駆動パルス幅制御回路5Cに入力され、HIDランプLIの負荷電流が一定になるように制御する。HIDランプLIの輝度の設定は図7にあるIC02出力側の可変抵抗器VRによって行うことができる。通常照明では固定される。
【0023】
インバータ回路3は、図4に示すように4個のトランジスタQ02〜Q05によるフルブリッジ構成である。これらトランジスタはMOSFETであり、図8に詳細を示すインバータ駆動回路6により動作し、図4においてHIDランプLIに電力を供給する端子16、17にはラインフィルタコイルLLとコンデンサCLが接続されHIDランプLIから発生する雑音電流の除去を行なう。
【0024】
インバータ駆動回路6は、図8の如くでありIC04を自励発振器として低周波を発生させ(約300HZ)IC05によって波形を整える。インバータ回路3のフルブリッジ高圧側スイッチ用のトランジスタQ02、Q03へのフォトカプラーIC06、IC07によってインバータ駆動回路6と高圧側スイッチ間の絶縁を保って駆動される。低圧側スイッチ用のトランジスタはソース側がGND電位でありフォトカプラーを経由せず端子13、14によって直接駆動する。
【0025】
高電圧発生回路4は、従来図5の如きトランスを用いた回路を構成していたが本発明は図6の如く、圧電トランスT1を含む2点の電子部品で充分な特性を有する。圧電トランスT1は図10に示す無負荷共振周波数で駆動すれば、HIDランプLI点灯前のランプインピーダンスが極めて大のとき昇圧比が40倍程度となり、仮に300VDC入力では6KV〜12KVを発生しHIDランプLIに加えればランプ内部のガスイオン化に利用でき点灯を容易にする。
HIDランプLIの点灯後は高電圧は不要となるが動作周波数固定である為、ランプのインピーダンスは低下しており図10の共振特性の数10KΩの点に移動した状態となり自動的に昇圧比が低下する。この様に点灯中は供給されるエネルギーが極めて小さい状態を保持したままとなる。
図10は形状が47×7.6×2.0の圧電トランスの共振特性例である。
【0026】
補助電源回路7は、コンバータ回路2を制御する制御回路5及びインバータ駆動回路6を動作させる為の安定化電源であり、図9に示すような回路構成を有して、低電圧直流を得ている。
HIDランプLIを駆動する電力は、図4に示すインバータ出力端子16、17から図6に示す高電圧発生回路に入り、端子17、18間に接続されたHIDランプLIに印加される。この電力は、インバータ出力である放電維持電圧に高電圧パルスを重ね合わせたものである。
【0027】
【発明の効果】
本発明は、メタルハライドランプの点灯時に高電圧パルスを該メタルハライドランプに供給する圧電トランスからなる高電圧発生回路を有するとともに、該圧電トランス固有の無負荷時共振周波数で動作し、また交流入力を整流した脈流を直接スイッチングして入力力率を改善するコンバータ回路を有するので、本発明によれば入力力率が向上し、電源波形歪を減少したコンバータ回路及びインバータ回路によるメタルハライドランプの点灯装置ができ、高電圧の発生回路を簡略化したことによって高電圧回路に使用する高価な部品を減らすことができてコストダウンの効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明に係る放電灯点灯装置の一実施形態を示す回路ブロック図である。
【図2】図2は、交流入力回路の回路図である。
【図3】図3は、コンバータ回路の回路図である。
【図4】図4は、インバータ回路の回路図である。
【図5】図5は、従来の高電圧発生回路の回路図である。
【図6】図6は、本発明の高電圧発生回路図である。
【図7】図7は、制御回路の回路図である。
【図8】図8は、インバータ駆動回路の回路図である。
【図9】図9は、補助電源回路の回路図である。
【図10】図10は、圧電トランスの特性曲線図である。
【図11】図11は、コンバータ回路の入力電圧と入力電流の特性曲線図である。
【符号の説明】
1・・・・・交流入力回路
2・・・・・コンバータ回路
3・・・・・インバータ回路
4・・・・・高電圧発生回路
5・・・・・制御回路
5A・・・・基準電圧発生回路
5B・・・・誤差増幅回路
5C・・・・コンバータ駆動パルス幅制御回路
5D・・・・負荷電流検出回路
6・・・・・インバータ駆動回路
C・・・・・・・コンデンサ
IC01・・・・集積回路
IC02・・・・オペアンプ
IC03・・・・オペアンプ
IC04・・・・タイマー
IC05・・・・バッファ
IC06・・・・フォトカプラ
IC07・・・・フォトカプラ
L・・・・・・・インダクタ
LI・・・・・・HIDランプ
Q01・・・・・トランジスタ
Q02・・・・・トランジスタ
Q03・・・・・トランジスタ
Q04・・・・・トランジスタ
Q05・・・・・トランジスタ
RC01・・・・ブリッジ整流器
T1・・・・・・圧電トランス
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting device for a high-intensity discharge lamp, in particular, a metal halide (hereinafter, referred to as HID) lamp, which improves the input power factor of the device and simplifies the circuit by using a piezoelectric transformer in a high-voltage generating circuit. It is measured.
[0002]
[Prior art]
The HID lamp has a ceramic or glass hollow sphere in which a halogen gas and a special evaporated metal are sealed and electrodes facing each other are mounted. In operation, a high voltage of several KV to several tens of KV is applied at the start of discharge to ionize the gas inside the sphere to facilitate the start of discharge. Next, when the discharge is started, the impedance inside the sphere drops rapidly, the terminal voltage drops to several hundred volts, and the discharge is maintained. The temperature inside the sphere is increased by the continuous discharge, and the evaporation of the metal is started to start emitting light.
[0003]
Therefore, in the lighting device of the HID lamp, a low-voltage power supply (several hundred volts) and a high-voltage power supply (several KV) are provided side by side, and the voltages of both power supplies are applied to the HID lamp during lighting. After lighting, high voltage is no longer needed, so it can be cut off.
[0004]
When used for lighting and projection projectors, the input power supply is a commercial power supply (50 or 60 HZ), and it is not possible to produce a compact, highly efficient high-intensity discharge lamp lighting device at such a low frequency. Therefore, normally, a DC is obtained from a commercial power supply by a converter, the DC is converted into an AC having a desired frequency by an inverter, and the HID lamp is turned on by the converted AC.
[0005]
In the lighting device using this inverter, the input circuit is generally configured as a capacitor input type, and the flow angle of the input current changes depending on the magnitude of the lamp current. However, the current flows over the entire flow angle (180 °). Instead, the current flows only at a narrow flow angle around the vicinity of 90 ° where the voltage is at a maximum, and the power supply voltage at that flow angle is distorted, generating harmonics and causing adverse effects on other devices. For this reason, it is usually necessary to provide a device for preventing unnecessary radiation of an input power source, that is, a device for suppressing noise interference of high-frequency switching.
[0006]
According to U.S. Pat. No. 4,424,0009, a method of obtaining an AC output through a transformer by a constant voltage output converter, obtaining a DC voltage of 3 to 4 times by using a rectifier, and adding these to a HID lamp. And has a complicated circuit configuration. In addition, the high voltage generating circuit is exemplified by an electronic circuit including a transformer, and it is described that the high voltage can be replaced by a high voltage generated by a piezoelectric element due to mechanical shock, but this is not a simple method.
[0007]
In general, HID lamps are generally placed farther than an object to be illuminated and used for illumination, and it is not always appropriate to add mechanical operation to remote control and generate an impact sound. As shown in FIG. 5, nine parts are used to generate a high voltage pulse between the terminals 16 and 18 and apply the pulse to the HID lamp.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When a discharge lamp lighting device for lighting an HID lamp is used with an AC input, a large-capacity capacitor is placed in a rectifier circuit to store DC energy. Therefore, when supplying energy to the load, the input AC current becomes a pulse-shaped current having a narrow flow angle and charges the capacitor. Therefore, waveform distortion is given to the power supply.
[0009]
When starting the HID lamp, it was necessary to apply a high voltage of several tens of kilovolts to the HID lamp, and required a complicated circuit and many electronic components using a high-voltage generating converter, a spark gap or a semiconductor switch, and a high-voltage transformer. . There is also a method of obtaining a high voltage by applying a mechanical shock using a piezoelectric element.
In the method of supplying the energy for maintaining the lighting of the HID lamp by superimposing a high DC voltage and an AC voltage, the complexity of the circuit and the number of components pose problems.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an HID lamp lighting device that easily lights an HID lamp by an electronic ballast and introduces a simple circuit configuration to achieve a stable brightness. Is to keep
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 of the present invention provides a rectifier circuit for a commercial AC power supply, a converter circuit for boosting the output of the rectifier circuit, and chopping the output of the converter circuit. In a discharge lamp lighting device including an inverter circuit and a metal halide lamp driven by an output of the inverter circuit,
And has a high voltage generating circuit comprising a lighting starting at high-voltage pulse of the metal halide lamp from the piezoelectric transformer is supplied to the metal halide lamp, the high voltage generating circuit applies a pulse output of the converter circuit to the piezoelectric transformer the high pressure Has means to generate pulses,
It said converter circuit, there is the work in the piezoelectric transformer-specific unloaded resonant frequency and to improve the input power factor of the rectified pulsating AC input directly switching to,
The converter circuit and the high voltage generation circuit operate at the same frequency, the inverter circuit has means for changing a smoothed output of the converter circuit to low frequency AC, and means for supplying a discharge sustaining voltage to the metal halide lamp, A metal halide lamp lighting device characterized in that after the metal halide lamp is started to be turned on, it is turned on at the discharge maintaining voltage of the inverter circuit .
[0011]
The invention according to claim 2 of the present application, in addition to the invention of claim 1, a metal halide lamp which is characterized in that a high frequency noise removing means between the input end and the commercial AC power supply of said converter circuit A lighting device is provided.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the converter circuit has switch means for directly turning on and off a non-smoothed pulsating voltage at a high frequency, and an input power factor of the metal halide lamp lighting device. In addition, the output turned on and off at a high frequency has a means for supplying a pulse output to a high voltage generating circuit, and has a means for supplying a rectified and smoothed DC output to an inverter circuit. Provide equipment.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the circuit for driving the inverter has means for generating a low-frequency alternating current and supplying the low-frequency alternating current to the inverter circuit. Provided is a lamp lighting device .
[0014]
The invention described in claim 5 of the present application, in addition to the invention of claim 1, having means for generating said piezoelectric transformer no-load resonance frequency and the same frequency, the converter circuit as a pulse width control signal Provided is a metal halide lamp lighting device having a control circuit for outputting .
[0015]
The invention described in claim 6 of the present application, in addition to the invention of claim 1, wherein the detecting the current flowing to the inverter circuit, means for maintaining a constant current of the inverter circuit by controlling the on-off time of the pulse A metal halide lamp lighting device characterized by having:
According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the third aspect, the converter circuit has means for boosting an input voltage to a sustaining voltage, and the converter circuit extends over the entire phase of the pulsating voltage of the AC circuit output. And a switch means for uniformly pulsing the input voltage so that the input current has the same phase as the input voltage.
According to an eighth aspect of the present invention, in addition to the first aspect, the high voltage generating circuit has means for applying a high voltage pulse generated by a piezoelectric transformer to a metal halide lamp via the transformer. A metal halide lamp lighting device is provided.
According to a ninth aspect of the present invention, in addition to the fifth aspect, the control circuit detects a current flowing in the inverter circuit, compares the detected current with a reference voltage in the control circuit, and turns on / off the converter circuit. A metal halide lamp lighting device having means for controlling time is provided.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an AC input circuit. The AC input to the AC input circuit 1 is rectified to DC, and the rectified DC is input to a converter circuit 2 having a power factor correction circuit. The converter circuit 2 is a boost chopper type sine wave converter circuit. The sine wave converter circuit 2 is connected to a full bridge type inverter circuit 3 as a load. Further, an HID lamp LI is connected as a load of the inverter circuit 3. 4 is a high-voltage generating circuit, a high voltage generated in the initialization of the HID lamp L I turned on to apply to the HID lamp LI. In the present invention, a main circuit is composed of the power factor improving converter circuit 2, the inverter circuit 3, the high voltage generating circuit 4, and the control circuit 5 described later, and in particular, the AC input power factor is improved to almost 100%. Further, the converter circuit 2 and the high voltage generation circuit 4 are characterized in that they operate at the same frequency. Next, the contents of the embodiment will be sequentially described.
[0017]
The boost chopper sine wave converter circuit will be briefly described. In order to make the input current the same as the waveform of the commercial AC power supply voltage, first, the waveform of the input voltage is detected. On the other hand, the current detecting means detects the current waveform flowing through the converter circuit 2, and the comparator compares the input voltage waveform with the current waveform to generate a PWM signal proportional to the difference, thereby enabling the switching element of the sine wave converter. Drive. As a result, the same current waveform as the waveform of the commercial AC power supply voltage is obtained, and the input power factor becomes substantially 1.
[0018]
Next, details of each circuit will be described. The AC input circuit 1 forms a high frequency noise filter including an inductor L and a capacitor C as shown in FIG. 2, and removes high frequency noise generated in the converter circuit 2 and the like. The inductor L is configured around a common mode coil, but a normal mode coil can be added if necessary. The rectification method uses a bridge rectifier RC01 to rectify an alternating current and output an unsmoothed pulsating flow.
[0019]
The converter circuit 2 constitutes a boost type chopper circuit known as a power factor correction circuit as shown in FIG. 3, and operates so as to obtain a switched current waveform having an envelope similar to the rectified voltage waveform as shown in FIG. Yes, the power factor approaches 100% without limit. Improve the input power factor of the conventional capacitor input type rectifier circuit. When the input voltage is high (280V system, 380V system), it can be easily replaced by a back type chopper circuit.
[0020]
The control circuit 5 includes a circuit using an operational amplifier and an integrated circuit IC01 typified by TL494 of TI, which is a switching power supply IC used for pulse width control in FIG. The operating frequency of the control circuit 5 is 69 to 71 KHZ, which is a no-load resonance frequency of the piezoelectric transformer described later.
[0021]
Op amp IC01 from the terminal 6 to the output voltage of the converter circuit 2, input via the error amplifier circuit 5B made of IC02 (see FIG. 1), the reference voltage generated inside the IC01 (the output of the reference voltage generating circuit 5A in FIG. 1 ), The difference voltage is increased by the converter drive pulse width control circuit 5C shown in FIG.
[0022]
The current flowing through the load of the HID lamp LI is detected by the voltage across the resistor RM. This voltage is detected by the load current detection circuit 5D of the control circuit 5, and this signal is input to the converter drive pulse width control circuit 5C as a negative feedback signal to control the load current of the HID lamp LI to be constant. The setting of the luminance of the HID lamp LI can be performed by the variable resistor VR on the IC02 output side shown in FIG. Usually fixed in illumination.
[0023]
The inverter circuit 3 has a full bridge configuration including four transistors Q02 to Q05 as shown in FIG. These transistors are MOSFETs, which are operated by an inverter driving circuit 6 shown in detail in FIG. 8. In FIG. 4, a line filter coil LL and a capacitor CL are connected to terminals 16 and 17 for supplying power to the HID lamp LI. The noise current generated from the LI is removed.
[0024]
As shown in FIG. 8, the inverter drive circuit 6 generates a low frequency (about 300 HZ) using the IC 04 as a self-excited oscillator and adjusts the waveform by the IC 05. The full-bridge high-side switch transistors Q02 and Q03 of the inverter circuit 3 are driven by the photocouplers IC06 and IC07 while maintaining insulation between the inverter drive circuit 6 and the high-side switch. The transistor for the low-voltage switch is directly driven by the terminals 13 and 14 without passing through the photocoupler because the source side is at the GND potential.
[0025]
The high-voltage generating circuit 4 has conventionally constituted a circuit using a transformer as shown in FIG. 5, but as shown in FIG. 6, the present invention has sufficient characteristics with two electronic components including a piezoelectric transformer T1 as shown in FIG. When the piezoelectric transformer T1 is driven at the no-load resonance frequency shown in FIG. 10, the step-up ratio becomes about 40 times when the lamp impedance before the HID lamp LI is turned on is extremely large, and if a 300 VDC input generates 6 KV to 12 KV, the HID lamp If added to the LI, it can be used for gas ionization inside the lamp and facilitates lighting.
After the HID lamp LI is turned on, no high voltage is required, but since the operating frequency is fixed, the impedance of the lamp is lowered and the resonance characteristic of FIG. descend. In this way, during lighting, the state in which the supplied energy is extremely small is maintained.
FIG. 10 is an example of resonance characteristics of a piezoelectric transformer having a shape of 47 × 7.6 × 2.0.
[0026]
The auxiliary power supply circuit 7 is a stabilized power supply for operating the control circuit 5 for controlling the converter circuit 2 and the inverter drive circuit 6, and has a circuit configuration as shown in FIG. I have.
The power for driving the HID lamp LI enters the high voltage generation circuit shown in FIG. 6 from the inverter output terminals 16 and 17 shown in FIG. 4 and is applied to the HID lamp LI connected between the terminals 17 and 18. This power is obtained by superimposing a high voltage pulse on a discharge sustaining voltage which is an inverter output.
[0027]
【The invention's effect】
The present invention has a high-voltage generating circuit composed of a piezoelectric transformer that supplies a high-voltage pulse to the metal halide lamp when the metal halide lamp is turned on, operates at a no-load resonance frequency unique to the piezoelectric transformer, and rectifies an AC input. Since the present invention has a converter circuit for directly switching the pulsating flow to improve the input power factor, according to the present invention, the input power factor is improved, and the power supply waveform distortion is reduced. Since the high-voltage generating circuit is simplified, expensive components used in the high-voltage circuit can be reduced, and the effect of cost reduction is great.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit block diagram showing one embodiment of a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an AC input circuit.
FIG. 3 is a circuit diagram of a converter circuit.
FIG. 4 is a circuit diagram of an inverter circuit.
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional high voltage generation circuit.
FIG. 6 is a high voltage generation circuit diagram of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of a control circuit.
FIG. 8 is a circuit diagram of an inverter drive circuit.
FIG. 9 is a circuit diagram of an auxiliary power supply circuit.
FIG. 10 is a characteristic curve diagram of the piezoelectric transformer.
FIG. 11 is a characteristic curve diagram of an input voltage and an input current of the converter circuit.
[Explanation of symbols]
1 AC input circuit 2 Converter circuit 3 Inverter circuit 4 High voltage generation circuit 5 Control circuit 5A Reference voltage Generation circuit 5B Error amplification circuit 5C Converter drive pulse width control circuit 5D Load current detection circuit 6 Inverter drive circuit C Capacitor IC01 ... Integrated circuit IC02 ... Op amp IC03 ... Op amp IC04 ... Timer IC05 ... Buffer IC06 ... Photocoupler IC07 ... Photocoupler L ... ··· Inductor LI ······· HID lamp Q01 ·············································· Register RC01 · · · · bridge rectifier T1 · · · · · · piezoelectric transformer

Claims (9)

商用交流電源の整流回路と、該整流回路の出力を昇圧するコンバータ回路と、該コンバータ回路の出力をチョッピングするインバータ回路と、該インバータ回路の出力で駆動されるメタルハライドランプとを具備する放電灯点灯装置において、
前記メタルハライドランプの点灯始動時に高電圧パルスを前記メタルハライドランプに供給する圧電トランスからなる高電圧発生回路を有するとともに、該高電圧発生回路は前記コンバータ回路のパルス出力を前記圧電トランスに印加し前記高圧パルスを発生する手段をもっており、
前記コンバータ回路は、前記圧電トランス固有の無負荷共振周波数で動作し、また交流入力を整流した脈流を直接スイッチングして入力力率を改善するものであって、
前記コンバータ回路と前記高電圧発生回路は同一の周波数で動作し、前記インバータ回路は前記コンバータ回路の平滑出力を低周波交流に変化する手段と前記メタルハライドランプへ放電維持電圧を供給する手段をもち、前記メタルハライドランプの点灯始動後は前記インバータ回路の放電維持電圧にて点灯することを特徴とするメタルハライドランプ点灯装置。
Discharge lamp lighting comprising a rectifier circuit of a commercial AC power supply, a converter circuit for boosting the output of the rectifier circuit, an inverter circuit for chopping the output of the converter circuit, and a metal halide lamp driven by the output of the inverter circuit. In the device,
And has a high voltage generating circuit comprising a lighting starting at high-voltage pulse of the metal halide lamp from the piezoelectric transformer is supplied to the metal halide lamp, the high voltage generating circuit applies a pulse output of the converter circuit to the piezoelectric transformer the high pressure Has means to generate pulses,
It said converter circuit, there is the work in the piezoelectric transformer-specific unloaded resonant frequency and to improve the input power factor of the rectified pulsating AC input directly switching to,
The converter circuit and the high voltage generation circuit operate at the same frequency, the inverter circuit has means for changing a smoothed output of the converter circuit to low frequency AC, and means for supplying a discharge sustaining voltage to the metal halide lamp, A lighting device for a metal halide lamp, wherein the lighting is performed at a discharge maintaining voltage of the inverter circuit after the lighting of the metal halide lamp is started .
前記コンバータ回路の入力端と商用交流電源との間に高周波雑音除去手段を設けたことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ点灯装置。2. The metal halide lamp lighting device according to claim 1, wherein a high frequency noise removing unit is provided between an input terminal of the converter circuit and a commercial AC power supply. 前記コンバータ回路は平滑されていない脈流電圧を直接高周波でオンオフするスイッチ手段をもち、メタルハライドランプ点灯装置の入力力率を改善するとともにまた高周波でオンオフされた出力は高電圧発生回路へパルス出力を供給する手段を持ち、整流平滑された直流出力をインバータ回路に供給する手段を併せもつことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ点灯装置。The converter circuit has a switch means for directly turning on and off the unsmoothed pulsating voltage at a high frequency, improves the input power factor of the metal halide lamp lighting device, and outputs a pulse output to a high voltage generating circuit while the output turned on and off at a high frequency. 2. The metal halide lamp lighting device according to claim 1, further comprising means for supplying a rectified and smoothed DC output to an inverter circuit. 前記インバータを駆動する回路は低周波交流を発生し、インバータ回路に供給する手段をもつことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ点灯装置。2. The metal halide lamp lighting device according to claim 1, wherein the circuit for driving the inverter has means for generating a low-frequency alternating current and supplying the low-frequency alternating current to the inverter circuit. 前記圧電トランスの無負荷時共振周波数と同一の周波数を発生する手段をもち、パルス制御信号としてコンバータ回路に出力する制御回路をもつことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ点灯装置。 2. The metal halide lamp lighting device according to claim 1, further comprising a control circuit having means for generating the same frequency as the no-load resonance frequency of the piezoelectric transformer, and outputting the pulse width control signal to a converter circuit. 前記インバータ回路流れる電流を検出し、パルスのオンオフ時間を制御して該インバータ回路の電流を一定にする手段をもつことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ点灯装置。Wherein detecting a current flowing through the inverter circuit, a metal halide lamp lighting device according to claim 1 which controls the on-off time of the pulse is characterized by having a means for a constant current of the inverter circuit. 前記コンバータ回路は入力電圧を放電維持電圧に昇圧する手段をもつとともに交流回路出力の前記脈流電圧の全位相にわたって、均等にパルス化し入力電圧と同相の入力電流とするスイッチ手段をもつことを特徴とする請求項3に記載のメタルハライドランプ点灯装置。The converter circuit has a means for boosting an input voltage to a discharge sustaining voltage, and has a switch means for uniformly pulsing over the entire phase of the pulsating voltage of the output of the AC circuit to make an input current in phase with the input voltage. The metal halide lamp lighting device according to claim 3, wherein 前記高電圧発生回路は圧電トランスによって発生した高電圧パルスをトランスを介してメタルハライドランプに印加する手段をもつことを特徴とする請求項1に記載のメタルハライドランプ点灯装置。2. The metal halide lamp lighting device according to claim 1, wherein the high voltage generating circuit has a unit for applying a high voltage pulse generated by a piezoelectric transformer to the metal halide lamp via the transformer. 前記制御回路はインバータ回路に流れる電流を検出し、制御回路内にある基準電圧と比較してコンバータ回路のオンオフ時間を制御する手段をもつことを特徴とする請求項5に記載のメタルハライドランプ点灯装置。6. The metal halide lamp lighting device according to claim 5 , wherein the control circuit has means for detecting a current flowing in the inverter circuit and comparing the reference voltage in the control circuit to control the on / off time of the converter circuit. .
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