JP3733609B2

JP3733609B2 - Lighting device

Info

Publication number: JP3733609B2
Application number: JP08984095A
Authority: JP
Inventors: 秀顕水本
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JPH08288085A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、一つの放電灯に給電可能な電源を複数個備え、電源のうちの少なくとも１つを２次電池とした照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、同じ放電灯に給電可能な複数個の電源を備え、電源のうちの少なくとも１つを２次電池とした照明装置が提供されている。たとえば、図１０に示すように、放電灯ＤＬへの給電経路をリレーＲｙａの接点により切り換えるようにし、一方の給電経路を選択すると、商用電源ＡＣを整流し平滑して得た直流電源を電源とするインバータ回路ＩＮＶ₄₁より放電灯ＤＬに給電し、他方の給電経路を選択すると、２次電池Ｂを電源とするインバータ回路ＩＮＶ₄₂より放電灯ＤＬに給電する照明装置がある。
【０００３】
すなわち、この照明装置は、商用電源ＡＣの正常な通電時にはインバータ回路ＩＮＶ₄₁を通して放電灯ＤＬに給電するとともに充電回路ＣＨを通して２次電池Ｂを充電し、停電などによって商用電源ＡＣの電圧が所定値以下になると２次電池ＢからインバータＩＮＶ₄₂を通して放電灯ＤＬに給電する。商用電源ＡＣが正常か否かは、商用電源ＡＣを降圧トランスＴ₄で降圧し整流回路ＤＢ₂で整流して得た脈流電圧を監視する電源検出回路４で判断される。つまり、脈流電圧が正常であれば、電源検出回路４は放電灯ＤＬをインバータ回路ＩＮＶ₄₁の出力に接続し、脈流電圧が所定値以下になると、電源検出回路４は放電灯ＤＬをインバータ回路ＩＮＶ₄₂の出力に接続するようにリレーＲｙａの接点を切り換えるのである。また、電源検出回路４は、リレーＲｙａの接点の切換と同時に、各インバータ回路ＩＮＶ₄₁，ＩＮＶ₄₂の制御回路２ａ，２ｂの動作も制御する。
【０００４】
インバータ回路ＩＮＶ₄₁は、商用電源ＡＣを整流回路ＤＢ₁で整流し、平滑用コンデンサＣ₈で平滑して得た直流電圧を、２個のスイッチング要素（トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂とダイオードＤ₂₁，Ｄ₂₂の並列回路からなる）の直列回路に印加し、一方のトランジスタＱ₂₁の両端間に、直流カット用のコンデンサＣ₂，放電灯ＤＬ，インダクタＬ₂の直列回路を接続し、両トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂を交互にオン・オフさせることにより放電灯ＤＬに交番電流を流すように構成されている。
【０００５】
一方、インバータ回路ＩＮＶ₄₂は、２個のトランジスタＱ₂₃，Ｑ₂₄のエミッタを２次電池Ｂの負極に共通に接続し、両トランジスタＱ₂₃，Ｑ₂₄のコレクタ間にトランスＴ₅の１次巻線とコンデンサＣ₆との並列回路を接続し、トランスＴ₅の１次巻線のセンタタップに２次電池Ｂの正極を接続した構成を有する。このインバータ回路ＩＮＶ₄₂は、放電灯ＤＬをトランスＴ₅の２次巻線に接続し、トランジスタＱ₂₃，Ｑ₂₄をプッシュプル動作させることによって、放電灯ＤＬに交番電流を流すことができる。
【０００６】
充電回路ＣＨは、上述した降圧トランスＴ₄および整流回路ＤＢ₂のほか、逆流阻止用のダイオードＤ₄₁，Ｄ₄₂、平滑用のコンデンサＣ₄₁、限流用の抵抗Ｒ₄₁を備える。
ところで、図１０に示す回路構成では、商用電源ＡＣが正常時と非正常時とに各別のインバータ回路ＩＮＶ₄₁、ＩＮＶ₄₂を動作させて放電灯ＤＬに給電しているものであるから、部品点数が多く大型化しコスト増につながるという問題が生じる。とくに、２次電池Ｂを充電するために商用電源ＡＣを降圧する降圧トランスＴ₄を設け、２次電池Ｂを電源として動作するインバータ回路ＩＮＶ₄₂から比較的高い電圧を取り出すためにトランスＴ₅を設けているものであるから、構成要素の中で大きな体積を占めるトランスを２個も用いることになり大型化が避けられないものになっている。
【０００７】
これに対して、図１１に示すように、構成要素を共用することによって小型化、低コスト化を図った照明装置も提案されている。この構成では、整流回路ＤＢ₁と平滑用のコンデンサＣ₈との間に逆流阻止用のダイオードＤ₂を挿入し、整流回路ＤＢ₁の出力端間に接続した電源検出回路４により商用電源ＡＣが正常か否かを判断する。また、２次電池Ｂの両端電圧を昇圧してインバータ回路ＩＮＶ₁の電源として用いる構成を採用することにより、商用電源ＡＣの正常時と異常時との両方でインバータ回路ＩＮＶ₁を共用できるようにし、インバータ回路ＩＮＶ₂を不要にしている。
【０００８】
ここで、２次電池Ｂの充電と放電とを１つのトランスＴ₀で行なえるように、双方向性コンバータ回路ＣＮＶ₀を用いている。双方向性コンバータ回路ＣＮＶ₀は、トランスＴ₀の各巻線にそれぞれスイッチング要素を直列に接続したスイッチング回路Ｓ₀₁，Ｓ₀₂を備え、２個のスイッチング回路Ｓ₀₁，Ｓ₀₂のうちの一方に設けたスイッチング要素をオン・オフさせることでＤＣ−ＤＣコンバータを構成する。つまり、２次電池Ｂを充電する際にはスイッチング回路Ｓ₀₁を動作させるのであり、２次電池Ｂから放電する際にはスイッチング回路Ｓ₀₂を動作させるのである。また、商用電源ＡＣの電源電圧の低下が電源検出回路４で検出されたときに、インバータ回路ＩＮＶ₁には、商用電源ＡＣの正常時のコンデンサＣ₈の両端電圧と同程度の電圧が双方向性コンバータ回路ＣＮＶ₀から印加される。スイッチング回路Ｓ₀₁，Ｓ₀₂のどちらでスイッチング要素をオン・オフさせるかは、電源検出回路４での商用電源ＡＣの監視状態に応じて決定される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、図１１の回路構成では図１０の回路構成に比較して部品点数が少なく、とくに１個のトランスＴ₀を２次電池Ｂの充放電に兼用するから、小型化が可能でありコストの低減にもつながる。ところで、２次電池Ｂを電源とする際には、電池容量に限りがあるから、放電灯ＤＬでの消費電力を抑制する必要がある。そこで、図１１の回路構成では、２次電池Ｂを電源として用いる際には、放電灯ＤＬに給電される電力が放電灯ＤＬの定格よりも小さくなるように制御回路２を制御して放電灯ＤＬの光出力を低下させている。したがって、電池Ｂを電源とするときには放電灯ＤＬに流れる電流が減少するとともに放電灯ＤＬのインピーダンスが増大する。
【００１０】
図１１に示す構成では、放電灯ＤＬには蛍光灯のようにフィラメントを有するものを用いており、放電灯ＤＬの両フィラメントにおける非電源側の一端間にはフィラメントに予熱電流を流す予熱回路としてのコンデンサＣ₃が接続してある。上述のように、電池Ｂを電源とする際には放電灯ＤＬの光出力を低減するから、放電灯ＤＬの点灯時のランプ電流に対する予熱電流の比率が商用電源ＡＣからの給電時よりも大きくなる。つまり、商用電源ＡＣから給電するときに比較して２次電池Ｂから給電するときのほうが点灯時のランプ電流に対する予熱電流の相対的比率が大きくなる。
【００１１】
また、放電灯ＤＬを遅相モードで点灯させている場合に、インバータ回路ＩＮＶ₁のトランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂のスイッチング周波数を高くすることにより放電灯ＤＬの点灯時には調光することができる。しかしながら、スイッチング周波数を高くすることによってコンデンサＣ₃のインピーダンスが小さくなるから、このことによっても予熱電流が増加することになる。
【００１２】
つまり、放電灯ＤＬの点灯時のランプ電流に対する予熱電流の割合は、２次電池Ｂを電源とする調光点灯時の調光レベルが低いほど増加することになる。上記構成では２次電池Ｂを電源とする際に予熱電流が過剰に供給されるという不都合が生じる。
【００１３】
言い換えると、予熱電流によるフィラメントでの電力損失は、図１２に示すように、予熱電流の二乗にほぼ比例して増加するから、調光点灯時には全点灯時に比較すると、入力電力に対して放電灯ＤＬの点灯に用いる電力の割合が低下することになり、照明装置全体としての電力の利用効率が低くなる。その結果、２次電池Ｂのように電力容量の限られた電源を用いているにもかかわらず電力の利用効率が低くなり、２次電池Ｂを電源とする際の点灯時間が短くなるという問題を生じるのである。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、２次電池を電源とする調光点灯時における電力の利用効率を高めることによって、２次電池での点灯時間を従来よりも延長した照明装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、フィラメントを備えた放電灯を点灯させる１つの点灯回路に対して選択的に給電可能な複数個の電源を備え、電源のうちの少なくとも１つは２次電池であって、２次電池から点灯回路に給電するときには他の電源から給電するときよりも放電灯の光出力を小さくするようにした照明装置において、２次電池から点灯回路に給電するときに他の電源から給電するときよりも予熱電流を低減させる予熱電流制御手段を設け、予熱電流制御手段は、２次電池からの給電時にフィラメントの非電源側に接続された予熱回路のインピーダンスを他の電源からの給電時よりも大きくすることを特徴とする。
【００１７】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、点灯回路は直流電源を交番電圧に変換して放電灯を点灯させるインバータ回路であって、インバータ回路への直流電源は通常時に給電する第１の電源と、第１の電源の電圧が所定値以上のときに２次電池を充電し所定値以下のときに２次電池から給電されてインバータ回路に直流電力を供給する第２の電源とからなり、第１の電源の電圧を上記所定値と比較する電源検出回路により予熱電流制御手段における予熱電流の大小と第２の電源における２次電池の充放電とを切り換えることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、第２の電源は、トランスの各巻線にそれぞれスイッチング要素を直列接続し、一方の巻線と第１のスイッチング要素との直列回路を第１の電源からインバータ回路への給電部に接続し、他方の巻線と第２のスイッチング要素との直列回路を２次電池の両端間に接続した双方向性コンバータよりなり、各スイッチング要素はオフ時にオン時とは逆方向の通電が可能であって、２次電池の充電時には第１のスイッチング要素をオン・オフさせるとともに第２のスイッチング要素をオフにし、放電時には第２のスイッチング要素をオン・オフさせるとともに第１のスイッチング要素をオフにする制御回路を設けたことを特徴とする。
【００１９】
請求項４の発明では、請求項２の発明において、第２の電源は、第１の電源から給電されて２次電池を充電する第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、２次電池から給電されてインバータ回路に直流電力を供給する第２のＤＣ−ＤＣコンバータとからなり、２次電池の充電時と放電時とで第１のＤＣ−ＤＣコンバータと第２のＤＣ−ＤＣコンバータとを択一的に動作させる制御回路を設けたことを特徴とする。
【００２０】
請求項５の発明では、請求項２の発明において、第１の電源は入力された直流電源の電圧を昇圧した直流電圧をインバータ回路に入力する昇圧回路を備え、第２の電源は、第１の電源における昇圧回路の入力側の直流電源から給電されて２次電池を充電する第１のＤＣ−ＤＣコンバータと、２次電池から給電されてインバータ回路に直流電力を供給する第２のＤＣ−ＤＣコンバータとからなり、２次電池の充電時と放電時とで第１のＤＣ−ＤＣコンバータと第２のＤＣ−ＤＣコンバータとを択一的に動作させる制御回路を設けたことを特徴とする。
【００２１】
請求項６の発明では、請求項１の発明において、予熱電流制御手段は、予熱電流を切り換えるスイッチ手段を備え、予熱電流の切換時に点灯回路から放電灯への電力供給を一時停止することを特徴とする。
【００２２】
【作用】
請求項１の発明の構成によれば、２次電池から点灯回路に給電して放電灯の光出力を低減する際に予熱電流も低減するので、点灯時のランプ電流に対する予熱電流の割合を従来よりも低減することができ、結果的に容量の限られている２次電池から給電するときに必要以上に大きな予熱電流を流すことを防止でき、結果的に２次電池の電力の利用効率が高くなり、２次電池による点灯時間を従来よりも長くすることができる。
【００２３】
しかも、予熱回路のインピーダンスを変更するから、簡単な構成で予熱電流を制御することができる。
【００２４】
請求項２ないし請求項５の発明は望ましい実施態様であって、２電源の一方を通常時の給電用に用い、通常時に給電している電源の電圧が低下すると２次電池から給電するから、非常灯のように停電時にも放電灯を点灯させるものに有用である。とくに、請求項３の発明の構成によれば、双方向性コンバータを用いて２次電池の充放電を行なうから、２次電池を充放電する回路が比較的簡単な構成になる。また、請求項５の発明の構成によれば、通常時にインバータ回路に給電する第１の電源が昇圧回路を備えている場合に、昇圧回路の入力側から２次電池の充電のための電源をとるようにしているから、２次電池を充電する第１のＤＣ−ＤＣコンバータに高電圧が印加されず、第１のＤＣ−ＤＣコンバータの構成部品へのストレスが少なくなる。
【００２５】
請求項６の発明の構成によれば、予熱電流をスイッチ手段により切り換える際にに点灯回路から放電灯への給電を一時停止するから、予熱電流を切り換えるときに点灯回路の動作による高電圧がスイッチ手段に印加されることがなく、スイッチ手段へのストレスを防止することができる。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
本実施例は、図１に示すように、基本的には図１１に示した従来構成と同様の構成であって、上述した目的を達成するために、放電灯ＤＬの両フィラメントの非電源側の一端間に予熱回路として容量の異なる２個のコンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂を択一的に接続する構成を採用したことが図１１に示した従来構成との主な相違点である。また、整流回路ＤＢ₁とインバータ回路ＩＮＶ₁との間には、昇圧回路としての昇圧チョッパ回路ＣＰを設けている。
【００２７】
さらに具体的に説明する。商用電源ＡＣはダイオードブリッジよりなる整流回路ＤＢ₁により全波整流され、整流回路ＤＢ₁より出力された脈流電圧は昇圧チョッパ回路ＣＰに入力される。昇圧チョッパ回路ＣＰは、整流回路ＤＢ₁の直流出力端間にインダクタＬ₁とトランジスタＱ₁のコレクタ−エミッタ間との直列回路を接続し、トランジスタＱ₁のコレクタ−エミッタ間には、トランジスタＱ₁のオン時にインダクタＬ₁に蓄積したエネルギーで充電されるコンデンサＣ₁を、ダイオードＤ₁を介して接続してある。また、トランジスタＱ₁はＰＷＭ制御を行なうチョッパ制御回路１により商用電源ＡＣに対して十分に高い周波数でスイッチングされる。したがって、周知のように、トランジスタＱ₁のオン時にインダクタＬ₁に蓄積されたエネルギが、トランジスタＱ₁のオフ時にダイオードＤ₁を通して放出されコンデンサＣ₁が充電されることにより、トランジスタＱ₁のオンデューティに応じてコンデンサＣ₁の両端電圧を制御することができるのである。ここに、昇圧チョッパ回路ＣＰの出力電圧（コンデンサＣ₁の両端電圧）が一定に保たれるようにチョッパ制御回路１でトランジスタＱ₁のオンデューティをＰＷＭ制御している。
【００２８】
昇圧チョッパ回路ＣＰの出力は、インバータ回路ＩＮＶ₁の電源として用いられる。インバータ回路ＩＮＶ₁は、図１１に示した従来構成と同様に、２個のスイッチング要素（トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂とダイオードＤ₂₁，Ｄ₂₂との各並列回路）の直列回路をコンデンサＣ₁の両端間に接続し、直流カット用のコンデンサＣ₂と放電灯ＤＬとインダクタＬ₂との直列回路を正極側のトランジスタＱ₂₁に並列に接続した構成を有する。各トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂のエミッタ−コレクタ間に対してダイオードＤ₂₁，Ｄ₂₂はそれぞれ逆並列に接続される。また、両トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂はインバータ制御回路２により交互にオン・オフされる。したがって周知のように、トランジスタＱ₂₂のオン時にコンデンサＣ₂−放電灯ＤＬ−インダクタＬ₂という経路で放電灯ＤＬに電流が流れ、トランジスタＱ₂₁のオン時にはコンデンサＣ₂−トランジスタＱ₂₁−インダクタＬ₂−放電灯ＤＬという経路で電流が流れることによって、放電灯ＤＬに交番電流を流すことができる。
【００２９】
放電灯ＤＬは蛍光灯のように一対のフィラメントを有し、各フィラメントの非電源側の一端間には、コンデンサＣ₃₁とダイオードブリッジＤＢ₃₁との直列回路と、コンデンサＣ₃₂とダイオードブリッジＤＢ₃₂との直列回路との並列回路が接続されている。各ダイオードブリッジＤＢ₃₁，ＤＢ₃₂は、交流端間にそれぞれコンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂を介して放電灯ＤＬを接続しているのであり、直流端間にはそれぞれスイッチ手段としてのトランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂のコレクタ−エミッタ間を接続している。すなわち、ダイオードブリッジＤＢ₃₁，ＤＢ₃₂はトランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂とコンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂との接続を無極性化し、各トランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂のオン時にダイオードブリッジＤＢ₃₁，ＤＢ₃₂を介して接続された各コンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂に交番電流を流すことができるようにしている。また、両トランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂は択一的にオンになるように、制御回路３₁，３₂により制御される。ここに、コンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂は異なる容量のものを用いる。
【００３０】
制御回路３₁，３₂は、整流回路ＤＢ₁から出力される脈流電圧を監視する電源検出回路４により制御され、商用電源ＡＣの電圧が所定値以上であるか否かに応じて択一的に動作する。すなわち、商用電源ＡＣの電圧が所定値以上であるか否かに応じて、制御回路３₁，３₂はいずれか一方のトランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂をオンにし、放電灯ＤＬに接続されるコンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂を選択するのである。また、電源検出回路４はインバータ制御回路２によるトランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂のスイッチング周波数も商用電源ＡＣの電圧に応じて切り換える。つまり、非正常時には正常時よりも高い周波数でトランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂をスイッチングするのである。
【００３１】
いま、商用電源ＡＣの電圧が所定値以上であって正常であるときにトランジスタＱ₃₁をオンにし、所定値以下ではトランジスタＱ₃₂をオンにするとすれば、正常時の予熱でのインバータ回路ＩＮＶ₁の共振周波数は、コンデンサＣ₂，Ｃ₃₁、インダクタＬ₂で決まり、非正常時の予熱でのインバータ回路ＩＮＶ₁の共振周波数は、コンデンサＣ₂，Ｃ₃₂、インダクタＬ₂で決まることになる。コンデンサＣ₃₁の容量はコンデンサＣ₃₂の容量よりも大きく設定してある。トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂のスイッチング周波数は非正常時のほうが高いから、非正常時に容量の小さいほうのコンデンサＣ₃₂が放電灯ＤＬに接続されることによって、非正常時の予熱電流を正常時の予熱電流よりも小さくすることが可能になる。つまり、非正常時の予熱回路のインピーダンスを正常時よりも大きくするのである。
【００３２】
ところで、インバータ回路ＩＮＶ₁には昇圧チョッパ回路ＣＰのほかに、双方向性コンバータＣＮＶ₁からも給電が可能になっている。つまり、インバータ回路ＩＮＶ₁は、昇圧チョッパ回路ＣＰと双方向性コンバータＣＮＶ₁との２つの電源より給電される。ただし、双方向性コンバータＣＮＶ₁は商用電源ＡＣの電圧が所定値以下のときにのみインバータ回路ＩＮＶ₁に給電する。
【００３３】
双方向性コンバータＣＮＶ₁は、トランスＴ₁の両巻線ｎ₁，ｎ₂にそれぞれスイッチング回路を備え、昇圧チョッパ回路ＣＰの出力を受けて２次電池Ｂを充電する状態と、２次電池Ｂの端子電圧を昇圧してインバータ回路ＩＮＶ₁に給電する状態とが選択可能になっている。各スイッチング回路は、それぞれトランスＴ₁の巻線ｎ₁，ｎ₂に直列接続したスイッチング要素を備え、各スイッチング要素はトランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂と、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂のコレクタ−エミッタ間に逆並列に接続されたダイオードＤ₅₁，Ｄ₅₂とにより構成される。また、トランジスタＱ₅₁，Ｑ₅₂は、制御回路５₁，５₂によりオン・オフ制御される。
【００３４】
商用電源ＡＣの電圧が所定値以上であるときには、昇圧チョッパ回路ＣＰ側の巻線ｎ₁に接続されたトランジスタＱ₅₁が制御回路５₁によりオン・オフされ、他方のトランジスタＱ₅₂を制御する制御回路５₂は動作を停止されてトランジスタＱ₅₂はオフに保たれる。この動作によって、トランジスタＱ₅₁のオン時にトランスＴ₁に蓄積されたエネルギにより、トランジスタＱ₅₁のオフ時に２次電池Ｂ側の巻線ｎ₂に誘起電圧が発生し、ダイオードＤ₅₂を通して２次電池Ｂへの充電電流が流れる。すなわち、昇圧チョッパ回路ＣＰの出力電圧が降圧され２次電池Ｂが充電されるのである。ここで、制御回路５₁は２次電池Ｂの端子電圧に応じてトランジスタＱ₅₁のオンデューティをＰＷＭ制御している。
【００３５】
一方、商用電源ＡＣの電圧が所定値以下であるときには、昇圧チョッパ回路ＣＰ側の巻線ｎ₁に接続されたトランジスタＱ₅₁を制御する制御回路５₁の動作を停止してトランジスタＱ₅₁をオフに保ち、他方のトランジスタＱ₅₂は制御回路５₂によりオン・オフされる。この動作によって、トランジスタＱ₅₂のオン時にトランスＴ₁に蓄積されたエネルギにより、トランジスタＱ₅₂のオフ時にインバータ回路ＩＮＶ₁側の巻線ｎ₁に誘起電圧が発生し、ダイオードＤ₅₁を通してコンデンサＣ₁が充電される。すなわち、２次電池Ｂの端子電圧を昇圧した直流電圧を得ることができる。双方向性コンバータＣＮＶ₁により２次電池Ｂの端子電圧を昇圧して得られる電圧は、商用電源ＡＣの正常時におけるコンデンサＣ₁の両端電圧と同程度に設定される。
【００３６】
以上のようにして、双方向性コンバータＣＮＶ₁はフライバック形のＤＣ−ＤＣコンバータとして機能し、しかも２次電池Ｂを充電する際には降圧を行ない、２次電池Ｂに充電されたエネルギを利用して放電灯ＤＬを点灯させる際には昇圧を行なうことになる。つまり、商用電源ＡＣの電圧にかかわらず、コンデンサＣ₁の両端電圧をほぼ一定に保つことができ、インバータ回路ＩＮＶ₁は商用電源ＡＣの電圧にかかわらず安定して動作することになる。
【００３７】
以上説明したように、商用電源ＡＣの電圧が所定値以上である正常時には、インバータ回路ＩＮＶ₁のトランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂は比較的低い周波数でスイッチングされ、放電灯ＤＬには容量の大きいほうのコンデンサＣ₃₁が接続される。また同時に、制御回路５₁が作動して２次電池Ｂが充電される。一方、商用電源ＡＣの電圧が所定値以下である非正常時には、インバータ回路ＩＮＶ₁のトランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂は比較的高い周波数でスイッチングされ、放電灯ＤＬには容量の小さいほうのコンデンサＣ₃₂が接続される。
【００３８】
いま、図１に示した回路からインバータ回路ＩＮＶ₁と、放電灯ＤＬの予熱にかかわる部分のみを取り出すと、等価回路を図２のように表すことができる。直流電源ＤＣは、昇圧チョッパ回路ＣＰと双方向性コンバータＣＮＶ₁とのどちらでもよく、放電灯ＤＬは点灯時における等価インピーダンスＺで表してある。等価インピーダンスＺは、放電灯ＤＬの調光レベルが一定であれば、変化を無視することができる。コンデンサＣ₃は、放電灯ＤＬのフィラメントの非電源側に接続されたコンデンサＣ₃₁，Ｃ₃₂を表し、非正常時の容量は正常時の容量よりも小さく設定してある。さらに、直流カット用のコンデンサＣ₂はコンデンサＣ₃に比較して十分に大きい容量に設定してある（Ｃ₂≫Ｃ₃）。つまり、共振周波数の決定に際してコンデンサＣ₂を無視することができる。
【００３９】
しかるに、商用電源ＡＣの電圧が所定値以上であるときには、コンデンサＣ₃として容量の大きいほうのコンデンサＣ₃₁を用いるから共振周波数は低くなり、等価インピーダンスＺの両端電圧は、トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂のスイッチング周波数に応じて図３にａで示すように変化する。一方、商用電源ＡＣの電圧が所定値以下であるときには、コンデンサＣ₃として容量の小さいほうのコンデンサＣ₃₂を用いるから共振周波数が高くなり、等価インピーダンスＺの両端電圧は図３にｂで示すように変化する。すなわち、コンデンサＣ₃の容量を変化させたときに、放電灯ＤＬの光出力を等しくするには等価インピーダンスＺの両端電圧を等しくすればよいから、等価インピーダンスＺの両端電圧をＶｚにするものとすれば、コンデンサＣ₃の容量が小さいほどトランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂のスイッチング周波数を高くしなければならない。たとえば、図３に示す例では、コンデンサＣ₃₁を用いたときのスイッチング周波数をｆａとすれば、コンデンサＣ₃₂を用いたときに同じ光出力を得るためのスイッチング周波数ｆｂは高くなる。ここで、２次電池Ｂを電源とするときには、全点灯ではなく調光点灯を行なうから、コンデンサＣ₃₂を接続する際にはスイッチング周波数をｆｂよりも高く設定する必要がある。
【００４０】
ここで、等価インピーダンスＺの両端電圧ＶｚはコンデンサＣ_３の両端電圧であるから、コンデンサＣ_３を通して流れる予熱電流ＩｐはトランジスタＱ_２１，Ｑ_２２のスイッチング周波数をｆとするときに、
Ｉｐ＝２πｆＣ_３Ｖｚ
になる。いま、商用電源ＡＣが正常か否かにかかわらず等価インピーダンスＺの両端電圧（すなわち、放電灯ＤＬのランプ電圧）Ｖｚを一定に保つこととし、商用電源ＡＣの正常時のスイッチング周波数をｆａ、非正常時のスイッチング周波数をｆｂとすれば、上式によって、商用電源ＡＣの非正常時に正常時よりも予熱電流Ｉｐを減少させるには、ｆａＣ_３１＞ｆｂＣ_３２、すなわち、（Ｃ_３２／Ｃ_３１）＜（ｆａ／ｆｂ）になるようにコンデンサＣ_３１，Ｃ_３２の容量を選定しておけばよいことになる。同様に、２次電池Ｂによる給電時には放電灯ＤＬの光出力を正常時よりも小さくする場合（つまり調光点灯させる場合）であっても、コンデンサＣ_３１，Ｃ_３２を適宜選定すれば、正常時の予熱電流よりも非正常時の予熱電流を小さくすることが可能になることがわかる。したがって、本実施例のように、放電灯ＤＬのフィラメントの非電源側に接続されて予熱電流が流れるコンデンサＣ_３１，Ｃ_３２として容量の異なる２種のものを用い、商用電源ＡＣの電圧に応じて一方のコンデンサＣ_３１，Ｃ_３２を放電灯ＤＬに接続すれば、予熱電流を所望の値に設定することが可能になるのである。つまり、２次電池Ｂによる給電時には、商用電源ＡＣからの給電時よりも予熱電流を下げることができ、予熱電流による無駄な電力消費を低減することができて点灯効率が向上し、結果的に２次電池Ｂの限られた容量を有効に利用して２次電池Ｂによる点灯時間を長くすることができるのである。
【００４１】
本実施例では、昇圧チョッパ回路ＣＰを用いているが、昇圧チョッパ回路ＣＰは必ずしも必要ではなく、整流回路ＤＢ₁の出力をコンデンサで平滑した直流電源をインバータ回路ＩＮＶ₁の電源に用いてもよい。また、インバータ回路ＩＮＶ₁も上記実施例に限定されるものではなく、予熱回路や予熱電流の切換の構成についてもインバータ回路ＩＮＶ₁の構成に応じて適宜選択すればよい。また、共振系を遅相モードで発振させている場合について説明したが、進相モードで発振させる場合も同様にして、２次電池Ｂを電源とするときには、共振コンデンサとスイッチング周波数との積を小さくするように共振コンデンサを切り換えればよい。
【００４２】
ところで、２次電池Ｂを電源とする状態に切り換える際に、予熱電流を切り換えるためのスイッチング要素であるトランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂にはインバータ回路ＩＮＶ₁の共振動作による大きな電圧が印加されることがある。そこで、図４に示すタイミングで各回路を動作させるのが望ましい。すなわち、所定電圧が得られているときには電源検出回路４は、図４（ａ）の左端のようにＨレベルの出力を発生する。このとき、図４（ｂ）のようにインバータ回路ＩＮＶ₁が動作し、図４（ｃ）のように予熱回路のトランジスタＱ₃₁もオンになる。このときには図４（ｅ）のように制御回路５₁を動作させて２次電池Ｂの充電を行なう。
【００４３】
次に、商用電源ＡＣの電圧が低下して電源検出回路４の出力が図４（ａ）のようにＬレベルに立ち下がると、図４（ｂ）（ｅ）のように、インバータ回路ＩＮＶ₁の動作が停止するとともに、２次電池Ｂの充電も停止する。しかしながら、トランジスタＱ₃₁はただちにオフにするのではなく、インバータ回路ＩＮＶ₁での共振が停止した程度の時間が経過した後にオフにし、その時点で図４（ｄ）のようにトランジスタＱ₃₂をオンにする。トランジスタＱ₃₂をオンにした後の所定時間が経過すると、図４（ｆ）のように制御回路５₂を動作させて２次電池Ｂからインバータ回路ＩＮＶ₁への給電を開始し、図４（ｂ）のようにインバータ回路ＩＮＶ₁も動作させて放電灯ＤＬへの給電を行なう。
【００４４】
２次電池Ｂでの給電状態から商用電源ＡＣが正常に戻ったときの動作も同様であって、インバータ回路ＩＮＶ₁と双方向性コンバータ回路ＣＮＶ₁との動作を停止させた後に、トランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂を切換え、その後、インバータ回路ＩＮＶ₁と双方向性コンバータＣＮＶ₁による２次電池Ｂの充電とを再開するのである。
【００４５】
このようにインバータ回路ＩＮＶ₁の動作が停止し、共振動作が停止した状態でトランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂を切り換えるから、トランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂に大きな電圧が印加されることがなく、トランジスタＱ₃₁，Ｑ₃₂に大きなストレスがかかることによる破損などを防止することができる。
（実施例２）
本実施例は、図５に示すように、整流回路ＤＢ₁の直流出力端間に逆流阻止用のダイオードＤ₂を介して平滑用のコンデンサＣ₈を接続し、コンデンサＣ₈をインバータ回路ＩＮＶ₂の電源に用いている。また、インバータ回路ＩＮＶ₂は、コンデンサＣ₂の両端間に接続された２個のスイッチング要素（トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂とダイオードＤ₂₁，Ｄ₂₂との各並列回路）の直列回路を備え、コンデンサＣ₄と放電灯ＤＬとインダクタＬ₁と直流カット用のコンデンサＣ₂との直列回路が一方のトランジスタＱ₂₁に並列に接続される。また、トランジスタＱ₂₁には予熱トランスＴ₂の１次巻線とコンデンサＣ₂との直列回路が並列接続される。さらに、放電灯ＤＬにはコンデンサＣ₅とコンデンサＣ₄との直列回路が並列接続される。
【００４６】
予熱トランスＴ₂は一対の２次巻線を備え、各２次巻線はタップを備える。予熱トランスＴ₂の各２次巻線の一端は放電灯ＤＬの各フィラメントの電源側の一端にそれぞれ接続され、各２次巻線の他端とタップとはリレーＲｙの接点ｒ₃₁，ｒ₃₂を介して、放電灯ＤＬの各フィラメントの非電源側の一端に択一的に接続される。すなわち、リレーＲｙは切換接点である２個の接点ｒ₃₁，ｒ₃₂を備え、各接点ｒ₃₁，ｒ₃₂の共通端子を放電灯ＤＬのフィラメントに接続しているのである。このリレーＲｙは電源検出回路４により制御され、商用電源ＡＣの非正常時には２次巻線のタップをフィラメントに接続するように接点ｒ₃₁，ｒ₃₂が切り換えられる。
【００４７】
予熱トランスＴ₂の１次巻線は放電灯ＤＬと並列的に接続されているから、インバータ回路ＩＮＶ₂の動作時にはトランスＴ₂の１次巻線にも交番電流が流れてトランスＴ₂の２次巻線から放電灯ＤＬのフィラメントに予熱電流を流すことができる。また、商用電源ＡＣの電圧が正常であれば２次巻線の両端をフィラメントに接続し、商用電源ＡＣの非正常時には２次巻線の一端とタップとの間にフィラメントを接続するから、非正常時には正常時よりもフィラメントに印加される電圧を低減することができ、結果的に予熱電流を下げることができる。
【００４８】
ところで、２次電池Ｂには充電用のＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁と、インバータ回路ＩＮＶ₂への給電用のＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₂とを備える。両ＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁，ＣＮＶ₂₂は、ともにフォワード形であって、トランスＴ₅₃，Ｔ₅₄の１次巻線にスイッチング要素であるトランジスタＱ₅₃，Ｑ₅₄のコレクタ−エミッタ間を直列接続し、トランスＴ₅₃，Ｔ₅₄の２次巻線出力を一対のダイオードＤ₅₁〜Ｄ₅₄で全波整流し、インダクタＬ₅₃，Ｌ₅₄を通して直流出力を得るように構成してある。前段のＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁は、コンデンサＣ₈を電源とし２次電池Ｂを負荷とする。また、後段のＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₂は、２次電池Ｂを電源としインバータ回路ＩＮＶ₂を負荷とする。
【００４９】
各トランジスタＱ₅₃，Ｑ₅₄はそれぞれ制御回路５₃，５₄によりオン・オフ制御され、電源検出回路４により商用電源ＡＣが正常であることが検出されている間には、トランジスタＱ₅₄がオフになり、トランジスタＱ₅₃のみが制御回路５₃によりオン・オフされる。逆に商用電源ＡＣが非正常であるときには、トランジスタＱ₅₃がオフになり、トランジスタＱ₅₄が制御回路５₄によりオン・オフされる。したがって、商用電源ＡＣの電圧が所定値以上であれば、インバータ回路ＩＮＶ₂には交流電源ＡＣを整流平滑したコンデンサＣ₈の両端電圧が印加されると同時に、２次電池ＢがＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁を通して充電される。また、商用電源ＡＣの電圧が所定値以下であれば、２次電池Ｂを電源としてＤＣ−ＤＣコンバータ回路ＣＮＶ₂₂が動作し、ＤＣ−ＤＣコンバータ回路ＣＮＶ₂₂の出力を電源としてインバータ回路ＩＮＶ₂が動作する。ここにおいて、各ＤＣ−ＤＣコンバータ回路ＣＮＶ₂₁，ＣＮＶ₂₂は出力電圧を監視し、制御回路５₃，５₄によりトランジスタＱ₅₃，Ｑ₅₄のオン・オフをＰＷＭ制御することにより、出力電圧を安定化するのが望ましい。
【００５０】
（実施例３）
本実施例は、図６に示すように、実施例１の構成における双方向性コンバータの構成を変更し、また予熱回路のコンデンサＣ₃を商用電源ＡＣの電圧によって切り換えず、双方向性コンバータＣＮＶ₃からインバータ回路ＩＮＶ₁に印加する電圧を、昇圧チョッパ回路ＣＰからインバータ回路ＩＮＶ₁に印加する電圧よりも低くすることにより、２次電池Ｂによる給電時の放電灯ＤＬの予熱電流を低減している。
【００５１】
すなわち、双方向性コンバータＣＮＶ₃は、センタタップを備える一対の巻線ｎ₁，ｎ₂を有するトランスＴ₃を用いており、各巻線ｎ₁，ｎ₂にトランジスタＱ₅₅〜Ｑ₅₈をプシュプル接続している。各トランジスタＱ₅₅〜Ｑ₅₈のコレクタ−エミッタ間にはダイオードＤ₅₅〜Ｄ₅₈が逆並列に接続され、各一対のトランジスタＱ₅₅〜Ｑ₅₈のエミッタ同士は共通に接続されるとともに、コレクタは各巻線ｎ₁，ｎ₂の両端に接続される。一方の巻線ｎ₁はセンタタップとトランジスタＱ₅₅，Ｑ₅₆のエミッタとの間にインダクタＬ₅₆を介してコンデンサＣ₁を接続し、他方の巻線ｎ₂ではセンタタップとトランジスタＱ₅₇，Ｑ₅₈のエミッタとの間にインダクタＬ₅₇を介して２次電池Ｂを接続してある。また、各トランジスタＱ₅₅〜Ｑ₅₈は一対ずつ制御回路５₅，５₆によりプシュプル動作するように制御される。
【００５２】
双方向性コンバータＣＮＶ₃の動作は実施例１の双方向性コンバータＣＮＶ₁と同様に、一方の制御回路５₅，５₆を動作させ他方を停止させることによって、昇圧ないし降圧を行なうのであるが、実施例１との相違点は、２次電池Ｂを電源とするときに双方向性コンバータＣＮＶ₃からインバータ回路ＩＮＶ₁への供給電圧を、商用電源ＡＣを電源とするときの昇圧チョッパ回路ＣＰからの供給電圧よりも低く設定している点にある。このように、インバータ回路ＩＮＶ₁の電源電圧を非正常時には正常時よりも下げることによって、放電灯ＤＬの光出力を低減することができる。つまり、正常時に全点灯を行なっているとすれば、非正常時には調光点灯させることができる。
【００５３】
本実施例の動作を実施例１と同様に図２の等価回路で考えると、本実施例の場合は、商用電源ＡＣの電圧が所定電圧以上であれば、インバータ回路ＩＮＶ₁への入力電圧は高くインバータ回路ＩＮＶ₁のスイッチング周波数と放電灯ＤＬへの印加電圧との関係は、図７のａ曲線のようになる。また、商用電源ＡＣの電圧が所定電圧以下で２次電池Ｂを電源とする場合には図７のｂ曲線のようになる。すなわち、予熱回路の共振周波数を変化させないから、放電灯ＤＬへの印加電圧のみが変化する。
【００５４】
一方、商用電源ＡＣの電圧が所定電圧以上のときに図７に示すスイッチング周波数ｆａで放電灯ＤＬを点灯させていたとすれば、２次電池Ｂを電源とするときに同じ光出力を得ようとすれば、スイッチング周波数を図７に示すｆｂまで引き下げる必要がある。つまり、予熱回路のコンデンサＣ₃が一定であっても、コンデンサＣ₃に流れる電流は２次電池Ｂを電源とするときのほうが小さくなり（上述した予熱電流Ｉｐに関する式より明らか）、結局、本実施例の構成でも予熱電流を低減することができる。
【００５５】
本実施例の構成では、２次電池Ｂを電源とするときに商用電源ＡＣを電源とする場合よりもインバータ回路ＩＮＶ₁への印加電圧を低くしていることによって、上述のように２次電池Ｂからの給電時における予熱電流を商用電源ＡＣからの給電時よりも低減することができ、しかも、トランジスタＱ₂₁，Ｑ₂₂に印加される電圧が低減することによって、スイッチング損失が低減する。他の構成および効果は実施例１と同様である。
【００５６】
（実施例４）
本実施例は、図８に示すように、昇圧チョッパ回路ＣＰおよびインバータ回路ＩＮＶ₁は実施例３と同様の構成を採用し、双方向性コンバータＣＮＶ₂を図５に示した実施例２と同様の構成としたものである。また、双方向性コンバータＣＮＶ₂において、２次電池Ｂへの充電を行なうＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁の入力端は、整流回路ＤＢ₁の直流出力端に逆流阻止用のダイオードＤ₇を介して接続してある。ＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁の入力端間には平滑用のコンデンサＣ₇も接続される。
【００５７】
この構成を採用することによって、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁の入力電圧を昇圧チョッパ回路ＣＰの出力側で得る場合よりも、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁の入力電圧を低減することができ、結果的に双方向性コンバータＣＮＶ₂におけるトランジスタＱ₅₃へのストレスを低減することができる。しかも、昇圧チョッパ回路ＣＰの負荷を低減できるとともに、ＤＣ−ＤＣコンバータＣＮＶ₂₁の入力電圧と２次電池Ｂの端子電圧との差が小さくなることによって、電力損失を低減できることになる。他の構成および動作は実施例３と同様である。
【００５８】
（実施例５）
本実施例は、図９に示すように、昇圧チョッパ回路ＣＰおよびインバータ回路ＩＮＶ₁として図６に示した実施例６と同様の構成を採用し、双方向性コンバータＣＮＶ₁には実施例１と同様のものを用いている。ただし、本実施例では、制御回路５₂により制御されるトランジスタＱ₅₂のオンデューティをスイッチＳＷによって複数種類から選択することができるデューティ制御回路６を電圧調節手段として備えている。したがって、双方向性コンバータＣＮＶ₁は、スイッチＳＷでの選択にかかわりなく２次電池Ｂを充電することができ、２次電池Ｂを電源とする際には、スイッチＳＷにより選択したオンデューティでトランジスタＱ₅₂がオン・オフされるのである。２次電池Ｂを電源とする際に双方向性コンバータＣＮＶ₁より出力されインバータ回路ＩＮＶ₁に入力される電圧は、トランジスタＱ₅₂のオンデューティにより決定されるから、２次電池Ｂを電源とする際のインバータ回路ＩＮＶ₁への印加電圧を、商用電源ＡＣを電源とする際の印加電圧よりも低く設定することができるのである。
【００５９】
この構成により、実施例３と同様に商用電源ＡＣの電圧が所定値以下のときに所定値以上のときよりもインバータ回路ＩＮＶ₁への印加電圧を低減することができ、結果的に放電灯ＤＬを調光することができる。つまり、２次電池Ｂを電源に用いる際には実施例３と同様の原理により予熱電流を低減することができることになる。しかも、スイッチＳＷにより調光レベルを複数段階に変化させることが可能である。他の構成および動作は実施例３と同様である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は上述のように、２次電池から点灯回路に給電して放電灯の光出力を低減する際に予熱電流も低減するので、点灯時のランプ電流に対する予熱電流の割合を従来よりも低減することができ、結果的に容量の限られている２次電池から給電するときに必要以上に大きな予熱電流を流すことを防止でき、結果的に２次電池の電力の利用効率が高くなり、２次電池による点灯時間を従来よりも長くすることができるという利点を有する。
【００６１】
しかも、予熱回路のインピーダンスを変更するので、簡単な構成で予熱電流を制御することができるという利点がある。
【００６２】
請求項２ないし請求項５の発明のように、２電源の一方を通常時の給電用に用い、通常時に給電している電源の電圧が低下すると２次電池から給電すれば、非常灯のように停電時にも放電灯を点灯させるものに有用である。
とくに、請求項３の発明は、双方向性コンバータを用いて２次電池の充放電を行なうから、２次電池を充放電する回路が比較的簡単な構成になるという利点がある。
【００６３】
また、請求項５の発明は、通常時にインバータ回路に給電する第１の電源が昇圧回路を備えている場合に、昇圧回路の入力側から２次電池の充電のための電源をとるようにしているから、２次電池を充電する第１のＤＣ−ＤＣコンバータに高電圧が印加されず、第１のＤＣ−ＤＣコンバータの構成部品へのストレスが少なくなるという利点がある。
【００６４】
請求項６の発明は、予熱電流をスイッチ手段により切り換える際にに点灯回路から放電灯への給電を一時停止するから、予熱電流を切り換えるときに点灯回路の動作による高電圧がスイッチ手段に印加されることがなく、スイッチ手段へのストレスを防止することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１を示す回路図である。
【図２】実施例１の要部の等価回路図である。
【図３】実施例１の動作説明図である。
【図４】実施例１の動作説明図である。
【図５】実施例２を示す回路図である。
【図６】実施例３を示す回路図である。
【図７】実施例３の動作説明図である。
【図８】実施例４を示す回路図である。
【図９】実施例５を示す回路図である。
【図１０】従来例を示す回路図である。
【図１１】他の従来例を示す回路図である。
【図１２】放電灯の予熱電流とフィラメント損失との関係を示す図である。
【符号の説明】
１チョッパ制御回路
２インバータ制御回路
３₁ 制御回路
３₂ 制御回路
４電源検出回路
５₁ 制御回路
５₂ 制御回路
６デューティ制御回路
ＡＣ商用電源
Ｂ２次電池
Ｃ₃₁ コンデンサ
Ｃ₃₂ コンデンサ
ＣＰ昇圧チョッパ回路
ＣＮＶ₁ 双方向性コンバータ
ＣＮＶ₂ 双方向性コンバータ
ＣＮＶ₂₁ ＤＣ−ＤＣコンバータ
ＣＮＶ₂₂ ＤＣ−ＤＣコンバータ
Ｄ₂₁ ダイオード
Ｄ₂₂ ダイオード
Ｄ₅₁ ダイオード
Ｄ₅₂ ダイオード
ＤＬ放電灯
ＩＮＶ₁ インバータ回路
Ｑ₂₁ トランジスタ
Ｑ₂₂ トランジスタ
Ｑ₅₁ トランジスタ
Ｑ₅₂ トランジスタ
ＳＷスイッチ
Ｔ₁ トランス
Ｔ₂ 予熱トランス
Ｔ₃ トランス[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a lighting device that includes a plurality of power supplies that can supply power to a single discharge lamp, and at least one of the power supplies uses a secondary battery.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been provided an illumination device that includes a plurality of power sources that can supply power to the same discharge lamp, and at least one of the power sources is a secondary battery. For example, as shown in FIG. 10, when the power supply path to the discharge lamp DL is switched by the contact of the relay Rya and one power supply path is selected, the DC power source obtained by rectifying and smoothing the commercial power source AC is used as the power source. Inverter circuit INV₄₁When the power is supplied to the discharge lamp DL and the other power supply path is selected, the inverter circuit INV using the secondary battery B as a power source₄₂There is a lighting device that supplies power to the discharge lamp DL.
[0003]
In other words, this lighting device has an inverter circuit INV when the commercial power supply AC is normally energized.₄₁Power is supplied to the discharge lamp DL through the charging circuit CH, and the secondary battery B is charged through the charging circuit CH.₄₂Power is supplied to the discharge lamp DL. Whether or not the commercial power supply AC is normal is determined by the step-down transformer T_FourStep-down rectifier circuit DB₂The power supply detection circuit 4 that monitors the pulsating voltage obtained by rectification in step (1) determines the result. That is, if the pulsating voltage is normal, the power supply detection circuit 4 connects the discharge lamp DL to the inverter circuit INV.₄₁When the pulsating voltage falls below a predetermined value, the power supply detection circuit 4 connects the discharge lamp DL to the inverter circuit INV.₄₂The contact of the relay Rya is switched so as to be connected to the output of. The power source detection circuit 4 is connected to each inverter circuit INV simultaneously with the switching of the contact of the relay Rya.₄₁, INV₄₂The operation of the control circuits 2a and 2b is also controlled.
[0004]
Inverter circuit INV₄₁The rectifier circuit DB₁Rectified with a smoothing capacitor C₈The DC voltage obtained by smoothing with the two switching elements (transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}And diode D_{twenty one}, D_{twenty two}One of the transistors Q_{twenty one}Between both ends of the capacitor C for DC cut₂, Discharge lamp DL, inductor L₂Series circuit of both transistors Q_{twenty one}, Q_{twenty two}Are alternately turned on and off to allow an alternating current to flow through the discharge lamp DL.
[0005]
On the other hand, the inverter circuit INV₄₂Means two transistors Q_{twenty three}, Q_{twenty four}Are connected in common to the negative electrode of the secondary battery B, and both transistors Q_{twenty three}, Q_{twenty four}Transformer T between collectors_FivePrimary winding and capacitor C₆And connect a parallel circuit to the transformer T_FiveThe positive electrode of the secondary battery B is connected to the center tap of the primary winding. This inverter circuit INV₄₂Transforms the discharge lamp DL into a transformer T_FiveConnected to the secondary winding of the transistor Q_{twenty three}, Q_{twenty four}By performing the push-pull operation, an alternating current can be passed through the discharge lamp DL.
[0006]
The charging circuit CH includes the step-down transformer T described above._FourAnd rectifier circuit DB₂In addition, backflow prevention diode D₄₁, D₄₂, Smoothing capacitor C₄₁, Current limiting resistance R₄₁Is provided.
By the way, in the circuit configuration shown in FIG. 10, the inverter circuit INV is separately provided when the commercial power source AC is normal and abnormal.₄₁, INV₄₂Therefore, there is a problem that the number of parts is increased and the cost is increased. In particular, a step-down transformer T that steps down the commercial power supply AC to charge the secondary battery B_FourAnd an inverter circuit INV that operates using the secondary battery B as a power source₄₂To extract a relatively high voltage from the transformer T_FiveTherefore, two transformers occupying a large volume among the components are used, and the increase in size is inevitable.
[0007]
On the other hand, as shown in FIG. 11, a lighting device has also been proposed that is reduced in size and cost by sharing components. In this configuration, the rectifier circuit DB₁And smoothing capacitor C₈Diode D for backflow prevention₂Insert the rectifier circuit DB₁Whether or not the commercial power source AC is normal is determined by the power source detection circuit 4 connected between the output terminals. Further, the voltage across the secondary battery B is boosted to increase the inverter circuit INV.₁By adopting the configuration used as a power source for the inverter, the inverter circuit INV can be used both when the commercial power source AC is normal and when it is abnormal.₁The inverter circuit INV₂Is unnecessary.
[0008]
Here, charging and discharging of the secondary battery B are performed with one transformer T₀Bidirectional converter circuit CNV₀Is used. Bidirectional converter circuit CNV₀Transformer T₀Switching circuit S in which switching elements are connected in series to each winding of₀₁, S₀₂And two switching circuits S₀₁, S₀₂A DC-DC converter is configured by turning on / off a switching element provided in one of the two. That is, when charging the secondary battery B, the switching circuit S₀₁When the secondary battery B is discharged, the switching circuit S₀₂Is operated. When the power supply detection circuit 4 detects a drop in the power supply voltage of the commercial power supply AC, the inverter circuit INV₁The capacitor C when the commercial power supply AC is normal₈The bidirectional converter circuit CNV₀Applied. Switching circuit S₀₁, S₀₂Which of the switching elements is turned on / off is determined according to the monitoring state of the commercial power supply AC in the power supply detection circuit 4.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the circuit configuration of FIG. 11 has a smaller number of parts than the circuit configuration of FIG.₀Is also used for charging and discharging the secondary battery B, so that the size can be reduced and the cost can be reduced. By the way, when the secondary battery B is used as a power source, since the battery capacity is limited, it is necessary to suppress power consumption in the discharge lamp DL. Therefore, in the circuit configuration of FIG. 11, when the secondary battery B is used as a power source, the control circuit 2 is controlled so that the power supplied to the discharge lamp DL is smaller than the rating of the discharge lamp DL. The light output of DL is reduced. Therefore, when the battery B is used as a power source, the current flowing through the discharge lamp DL decreases and the impedance of the discharge lamp DL increases.
[0010]
In the configuration shown in FIG. 11, a discharge lamp DL having a filament, such as a fluorescent lamp, is used as a preheating circuit in which a preheating current is supplied to the filament between one end on the non-power supply side of both filaments of the discharge lamp DL. Capacitor C_ThreeIs connected. As described above, since the light output of the discharge lamp DL is reduced when the battery B is used as a power source, the ratio of the preheating current to the lamp current when the discharge lamp DL is turned on is larger than that during power supply from the commercial power source AC. Become. That is, the relative ratio of the preheating current to the lamp current at the time of lighting is greater when power is supplied from the secondary battery B than when power is supplied from the commercial power supply AC.
[0011]
In addition, when the discharge lamp DL is lit in the slow phase mode, the inverter circuit INV₁Transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}When the discharge lamp DL is turned on, the light can be adjusted. However, by increasing the switching frequency, the capacitor C_ThreeAs a result, the preheating current also increases.
[0012]
  That is, the ratio of the preheating current to the lamp current at the time of lighting of the discharge lamp DL increases as the dimming level at the time of dimming lighting using the secondary battery B as a power source decreases.The the aboveIn the configuration, when the secondary battery B is used as a power source, there is an inconvenience that an excessive preheating current is supplied.
[0013]
In other words, the power loss in the filament due to the preheating current increases in proportion to the square of the preheating current, as shown in FIG. The ratio of the electric power used for lighting of DL will fall, and the utilization efficiency of the electric power as the whole illuminating device will become low. As a result, there is a problem that the power use efficiency is low even when a power source with a limited power capacity is used like the secondary battery B, and the lighting time when the secondary battery B is used as a power source is shortened. Is produced.
[0014]
The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is to increase the use efficiency of electric power at the time of dimming lighting using the secondary battery as a power source, thereby reducing the lighting time in the secondary battery from the conventional one. Another object is to provide an extended lighting device.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
  The invention of claim 1 lights a discharge lamp provided with a filament.OneA plurality of power sources capable of selectively supplying power to the lighting circuit are provided, and at least one of the power sources is a secondary battery. When power is supplied from the secondary battery to the lighting circuit, power is supplied from another power source. In the lighting device in which the light output of the discharge lamp is made smaller than that, a preheating current control means for reducing the preheating current when power is supplied from the secondary battery to the lighting circuit than when power is supplied from another power source is provided.The preheating current control means increases the impedance of the preheating circuit connected to the non-power supply side of the filament when power is supplied from the secondary battery than when power is supplied from another power source.It is characterized by that.
[0017]
  Claim 2The invention claimsOrigin of item 1In the description, the lighting circuit is an inverter circuit that turns on a discharge lamp by converting a DC power source into an alternating voltage, and the DC power source for the inverter circuit is a first power source that supplies power during normal operation and a voltage of the first power source. A second power source that charges the secondary battery when it is equal to or higher than a predetermined value and is fed from the secondary battery and supplies DC power to the inverter circuit when the predetermined value is lower than the predetermined value. The power supply detection circuit for comparing the value switches between the magnitude of the preheating current in the preheating current control means and the charge / discharge of the secondary battery in the second power supply.
[0018]
  Claim 3In the invention ofClaim 2In the invention, the second power source has a switching element connected in series to each winding of the transformer, and a series circuit of one winding and the first switching element is used as a power feeding portion from the first power source to the inverter circuit. It consists of a bidirectional converter in which a series circuit of the other winding and the second switching element is connected between both ends of the secondary battery. Each switching element can be energized in the opposite direction to the on state when off. When the secondary battery is charged, the first switching element is turned on / off and the second switching element is turned off. When the secondary battery is discharged, the second switching element is turned on / off and the first switching element is turned off. A control circuit is provided.
[0019]
  Claim 4In the invention ofClaim 2In the invention, the second power source is a first DC-DC converter that is supplied with power from the first power source and charges the secondary battery, and a second power source that is supplied with power from the secondary battery and supplies DC power to the inverter circuit. And a control circuit that selectively operates the first DC-DC converter and the second DC-DC converter when the secondary battery is charged and discharged. Features.
[0020]
  Claim 5In the invention ofClaim 2In the invention, the first power source includes a booster circuit that inputs a DC voltage obtained by boosting the voltage of the input DC power source to the inverter circuit, and the second power source is a DC on the input side of the booster circuit in the first power source. A first DC-DC converter that is fed from a power source and charges a secondary battery, and a second DC-DC converter that is fed from the secondary battery and supplies DC power to an inverter circuit. A control circuit for selectively operating the first DC-DC converter and the second DC-DC converter during charging and discharging is provided.
[0021]
  Claim 6In the invention ofClaim 1In the invention, the preheating current control means is provided with switch means for switching the preheating current, and temporarily stops power supply from the lighting circuit to the discharge lamp when the preheating current is switched.The
[0022]
[Action]
According to the configuration of the first aspect of the invention, since the preheating current is reduced when the light output from the secondary battery is supplied to the lighting circuit to reduce the light output of the discharge lamp, the ratio of the preheating current to the lamp current during lighting is conventionally reduced. As a result, it is possible to prevent an excessively large preheating current from flowing when power is supplied from a secondary battery having a limited capacity, and as a result, the power usage efficiency of the secondary battery is reduced. It becomes high and the lighting time by a secondary battery can be made longer than before.
[0023]
  Moreover, the forecastChange the impedance of the thermal circuitFromIt is possible to control the preheating current with a simple configuration.it can.
[0024]
  Claims 2 to 5The present invention is a preferred embodiment. One of the two power sources is used for power supply during normal time, and when the voltage of the power source supplied during normal time is decreased, power is supplied from the secondary battery. Is also useful for lighting a discharge lamp. In particular,Claim 3According to the configuration of the invention, since the secondary battery is charged and discharged using the bidirectional converter, the circuit for charging and discharging the secondary battery has a relatively simple configuration. Also,Claim 5According to the configuration of the invention, when the first power source that supplies power to the inverter circuit in the normal state includes the booster circuit, the power source for charging the secondary battery is taken from the input side of the booster circuit. Therefore, a high voltage is not applied to the first DC-DC converter that charges the secondary battery, and stress on the components of the first DC-DC converter is reduced.
[0025]
  Claim 6According to the configuration of the invention, since the power supply from the lighting circuit to the discharge lamp is temporarily stopped when the preheating current is switched by the switch means, a high voltage due to the operation of the lighting circuit is applied to the switch means when the preheating current is switched. Can prevent stress on the switch meansThe
[0026]
【Example】
Example 1
As shown in FIG. 1, the present embodiment is basically the same as the conventional configuration shown in FIG. 11, and in order to achieve the above-mentioned object, both filaments of the discharge lamp DL are on the non-power supply side. Two capacitors C with different capacities as a preheating circuit between one end of₃₁, C₃₂The main difference from the conventional configuration shown in FIG. Also, the rectifier circuit DB₁And inverter circuit INV₁Is provided with a boost chopper circuit CP as a booster circuit.
[0027]
This will be described more specifically. Commercial power supply AC is a rectifier circuit DB consisting of a diode bridge.₁Is full-wave rectified by the rectifier circuit DB₁The output pulsating voltage is input to the boost chopper circuit CP. The boost chopper circuit CP is a rectifier circuit DB.₁Inductor L between the DC output terminals of₁And transistor Q₁A series circuit between the collector and the emitter of the transistor Q₁Between the collector and the emitter of the transistor Q₁Inductor L when ON₁Capacitor C charged with energy stored in₁A diode D₁Connected through. Transistor Q₁Are switched at a sufficiently high frequency with respect to the commercial power supply AC by the chopper control circuit 1 that performs PWM control. Thus, as is well known, transistor Q₁Inductor L when ON₁Is stored in the transistor Q₁Diode D when off₁Capacitor C discharged through₁Is charged, transistor Q₁Capacitor C according to the on-duty of₁It is possible to control the voltage at both ends. Here, the output voltage of the boost chopper circuit CP (capacitor C₁In the chopper control circuit 1 so that the voltage across the₁The on-duty is PWM controlled.
[0028]
The output of the boost chopper circuit CP is the inverter circuit INV₁Used as a power source for Inverter circuit INV₁Is composed of two switching elements (transistors Q, similar to the conventional configuration shown in FIG._{twenty one}, Q_{twenty two}And diode D_{twenty one}, D_{twenty two}Each parallel circuit) and a capacitor C₁DC capacitor C₂And discharge lamp DL and inductor L₂A transistor Q on the positive side_{twenty one}Are connected in parallel. Each transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}Diode D to emitter-collector_{twenty one}, D_{twenty two}Are connected in antiparallel. Both transistors Q_{twenty one}, Q_{twenty two}Are alternately turned on and off by the inverter control circuit 2. Thus, as is well known, transistor Q_{twenty two}Capacitor C when ON₂-Discharge lamp DL-Inductor L₂A current flows through the discharge lamp DL through the path_{twenty one}Capacitor C when on₂-Transistor Q_{twenty one}-Inductor L₂-An alternating current can be made to flow into the discharge lamp DL by the current flowing through the path of the discharge lamp DL.
[0029]
The discharge lamp DL has a pair of filaments like a fluorescent lamp, and a capacitor C is provided between one end of each filament on the non-power supply side.₃₁And diode bridge DB₃₁Series circuit and capacitor C₃₂And diode bridge DB₃₂A parallel circuit with a series circuit is connected. Each diode bridge DB₃₁, DB₃₂Is a capacitor C between the AC terminals.₃₁, C₃₂The discharge lamp DL is connected via a DC terminal, and a transistor Q as a switch means is provided between the DC terminals.₃₁, Q₃₂Are connected between the collector and emitter. That is, diode bridge DB₃₁, DB₃₂Is transistor Q₃₁, Q₃₂And capacitor C₃₁, C₃₂Connection is made nonpolar, and each transistor Q₃₁, Q₃₂Diode bridge DB when on₃₁, DB₃₂Each capacitor C connected via₃₁, C₃₂So that an alternating current can flow. Both transistors Q₃₁, Q₃₂Is alternatively turned on so that the control circuit 3₁, 3₂Controlled by Here, capacitor C₃₁, C₃₂Use different capacities.
[0030]
Control circuit 3₁, 3₂Rectifier circuit DB₁Is controlled by a power supply detection circuit 4 that monitors the pulsating voltage output from the power supply, and alternatively operates depending on whether or not the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined value. That is, depending on whether or not the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined value, the control circuit 3₁, 3₂Is one of the transistors Q₃₁, Q₃₂And turn on the capacitor C connected to the discharge lamp DL₃₁, C₃₂Is selected. The power source detection circuit 4 is a transistor Q by the inverter control circuit 2._{twenty one}, Q_{twenty two}The switching frequency is also switched according to the voltage of the commercial power supply AC. In other words, the transistor Q is at a higher frequency than normal when it is not normal._{twenty one}, Q_{twenty two}Is switched.
[0031]
Now, when the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined value, the transistor Q₃₁Is turned on and the transistor Q is below a predetermined value.₃₂Is turned on, the inverter circuit INV with normal preheating₁The resonance frequency of the capacitor C₂, C₃₁, Inductor L₂Inverter circuit INV with preheating at abnormal time₁The resonance frequency of the capacitor C₂, C₃₂, Inductor L₂It will be decided by. Capacitor C₃₁Is the capacitor C₃₂It is set larger than the capacity. Transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}The switching frequency of the capacitor C is higher at the time of non-normality.₃₂Is connected to the discharge lamp DL, it is possible to make the preheating current in the normal state smaller than the preheating current in the normal state. That is, the impedance of the preheating circuit in the abnormal state is made larger than that in the normal state.
[0032]
By the way, the inverter circuit INV₁In addition to the boost chopper circuit CP, the bidirectional converter CNV₁Power supply is also possible. That is, the inverter circuit INV₁The boost chopper circuit CP and the bidirectional converter CNV₁Power is supplied from two power sources. However, bidirectional converter CNV₁Is the inverter circuit INV only when the voltage of the commercial power supply AC is below a predetermined value.₁Power to
[0033]
Bidirectional converter CNV₁Transformer T₁Both windings n₁, N₂Each of which includes a switching circuit, receives the output of the boost chopper circuit CP, charges the secondary battery B, and boosts the terminal voltage of the secondary battery B to increase the inverter circuit INV.₁It is possible to select a state in which power is supplied to. Each switching circuit has its own transformer T₁Winding n₁, N₂Switching elements connected in series with each other, each switching element comprising a transistor Q₅₁, Q₅₂And transistor Q₅₁, Q₅₂D connected in reverse parallel between collector and emitter₅₁, D₅₂It consists of. Transistor Q₅₁, Q₅₂The control circuit 5₁, 5₂Is turned on / off by.
[0034]
When the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined value, the winding n on the boost chopper circuit CP side₁Transistor Q connected to₅₁Is the control circuit 5₁Is turned on / off by the other transistor Q₅₂Control circuit 5 for controlling₂Is stopped and transistor Q₅₂Is kept off. By this operation, the transistor Q₅₁Transformer T when on₁The transistor Q₅₁Winding n on the secondary battery B side when₂An induced voltage is generated in diode D₅₂The charging current to the secondary battery B flows through the through. That is, the output voltage of the boost chopper circuit CP is stepped down and the secondary battery B is charged. Here, the control circuit 5₁Is the transistor Q according to the terminal voltage of the secondary battery B₅₁The on-duty is PWM controlled.
[0035]
On the other hand, when the voltage of the commercial power supply AC is equal to or lower than a predetermined value, the winding n on the boost chopper circuit CP side₁Transistor Q connected to₅₁Control circuit 5 for controlling₁The transistor Q is stopped and the transistor Q₅₁The other transistor Q₅₂Is the control circuit 5₂Is turned on and off by. By this operation, the transistor Q₅₂Transformer T when on₁The transistor Q₅₂When the inverter is off, the inverter circuit INV₁Side winding n₁An induced voltage is generated in diode D₅₁Through capacitor C₁Is charged. That is, a DC voltage obtained by boosting the terminal voltage of the secondary battery B can be obtained. Bidirectional converter CNV₁The voltage obtained by boosting the terminal voltage of the secondary battery B by using the capacitor C when the commercial power source AC is normal₁Is set to the same level as the voltage at both ends.
[0036]
As described above, bidirectional converter CNV₁Functions as a flyback type DC-DC converter, and when the secondary battery B is charged, the voltage is stepped down and when the discharge lamp DL is lit using the energy charged in the secondary battery B Boosting is performed. That is, regardless of the voltage of the commercial power supply AC, the capacitor C₁The voltage across both terminals of the inverter circuit INV₁Operates stably regardless of the voltage of the commercial power supply AC.
[0037]
As described above, during normal operation when the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined value, the inverter circuit INV₁Transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}Are switched at a relatively low frequency, and the discharge lamp DL has a larger capacity capacitor C.₃₁Is connected. At the same time, the control circuit 5₁Is activated and the secondary battery B is charged. On the other hand, when the voltage of the commercial power supply AC is less than a predetermined value, the inverter circuit INV₁Transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}Is switched at a relatively high frequency, and the discharge lamp DL has a smaller capacity capacitor C.₃₂Is connected.
[0038]
Now, the inverter circuit INV is changed from the circuit shown in FIG.₁Then, if only the part related to the preheating of the discharge lamp DL is taken out, an equivalent circuit can be represented as shown in FIG. The DC power source DC is composed of a boost chopper circuit CP and a bidirectional converter CNV.₁The discharge lamp DL is represented by an equivalent impedance Z at the time of lighting. The equivalent impedance Z can be ignored if the dimming level of the discharge lamp DL is constant. Capacitor C_ThreeIs a capacitor C connected to the non-power supply side of the filament of the discharge lamp DL₃₁, C₃₂The capacity at the time of abnormal is set smaller than the capacity at the time of normal. In addition, DC cut capacitor C₂Is the capacitor C_ThreeIs set to a sufficiently large capacity compared to (C₂≫C_Three). In other words, the capacitor C₂Can be ignored.
[0039]
However, when the voltage of the commercial power source AC is equal to or higher than a predetermined value, the capacitor C_ThreeCapacitor C with larger capacity as₃₁Since the resonance frequency is low, the voltage across the equivalent impedance Z is the transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}3 changes as shown by a in FIG. On the other hand, when the voltage of the commercial power supply AC is below a predetermined value, the capacitor C_ThreeCapacitor C with smaller capacity as₃₂Therefore, the resonance frequency becomes higher, and the voltage across the equivalent impedance Z changes as shown by b in FIG. That is, the capacitor C_ThreeIn order to make the light output of the discharge lamp DL equal when the capacitance of the discharge lamp DL is changed, the voltage across the equivalent impedance Z may be equalized._ThreeTransistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}The switching frequency must be increased. For example, in the example shown in FIG.₃₁If the switching frequency when fa is used is fa, the capacitor C₃₂The switching frequency fb for obtaining the same light output when using is increased. Here, when the secondary battery B is used as a power source, the dimming lighting is performed instead of the full lighting.₃₂When connecting, it is necessary to set the switching frequency higher than fb.
[0040]
  Where, etc.The voltage Vz across the valence impedance Z is the capacitor C₃Capacitor C₃The preheating current Ip flowing through the transistor Q₂₁, Q₂₂Where f is the switching frequency of
Ip = 2πfC₃Vz
become. Now, regardless of whether or not the commercial power supply AC is normal, the voltage across the equivalent impedance Z (that is, the lamp voltage of the discharge lamp DL) Vz is kept constant, and the switching frequency when the commercial power supply AC is normal is fa. If the normal switching frequency is fb, the above formula can be used to reduce the preheating current Ip when the commercial power supply AC is not normal when the commercial power supply AC is not normal.₃₁> FbC₃₂That is, (C₃₂/ C₃₁) <(Fa / fb) so that the capacitor C₃₁, C₃₂It is enough to select the capacity. Similarly, even when the light output of the discharge lamp DL is smaller than that in the normal state (that is, when the dimming is performed) during power feeding by the secondary battery B, the capacitor C₃₁, C₃₂It is understood that the preheating current at the time of non-normality can be made smaller than the preheating current at the time of normal if is appropriately selected. Therefore, as in this embodiment, the capacitor C is connected to the non-power supply side of the filament of the discharge lamp DL and the preheating current flows.₃₁, C₃₂Two capacitors with different capacities are used as one capacitor C according to the voltage of the commercial power supply AC.₃₁, C₃₂Is connected to the discharge lamp DL, the preheating current can be set to a desired value. In other words, when feeding power from the secondary battery B, the preheating current can be lowered compared to when feeding from the commercial power supply AC, and wasteful power consumption due to the preheating current can be reduced, resulting in improved lighting efficiency. By effectively utilizing the limited capacity of the secondary battery B, the lighting time by the secondary battery B can be extended.
[0041]
In this embodiment, the step-up chopper circuit CP is used, but the step-up chopper circuit CP is not always necessary, and the rectifier circuit DB₁DC power supply smoothed by a capacitor with inverter circuit INV₁You may use for the power supply of. Inverter circuit INV₁The present invention is not limited to the above embodiment, and the inverter circuit INV is also used for the preheating circuit and the preheating current switching configuration.₁What is necessary is just to select suitably according to this structure. Further, the case where the resonance system is oscillated in the slow phase mode has been described. Similarly, when the secondary battery B is used as the power source, the product of the resonance capacitor and the switching frequency is also obtained when the resonance system is oscillated in the phase advance mode. What is necessary is just to switch a resonance capacitor so that it may become small.
[0042]
By the way, when switching to the state where the secondary battery B is used as a power source, the transistor Q which is a switching element for switching the preheating current.₃₁, Q₃₂Inverter circuit INV₁A large voltage may be applied due to the resonance operation. Therefore, it is desirable to operate each circuit at the timing shown in FIG. That is, when a predetermined voltage is obtained, the power supply detection circuit 4 generates an H level output as shown at the left end of FIG. At this time, the inverter circuit INV as shown in FIG.₁And the transistor Q of the preheating circuit as shown in FIG.₃₁Is also turned on. At this time, as shown in FIG.₁To charge the secondary battery B.
[0043]
Next, when the voltage of the commercial power supply AC decreases and the output of the power supply detection circuit 4 falls to the L level as shown in FIG. 4A, the inverter circuit INV as shown in FIGS.₁And the charging of the secondary battery B are also stopped. However, transistor Q₃₁Does not turn off immediately, but inverter circuit INV₁Is turned off after a period of time that the resonance in the transistor has stopped, and at that time, the transistor Q as shown in FIG.₃₂Turn on. Transistor Q₃₂When a predetermined time elapses after turning on the control circuit 5 as shown in FIG.₂The inverter circuit INV from the secondary battery B₁Power supply to the inverter circuit INV as shown in FIG.₁Is also operated to supply power to the discharge lamp DL.
[0044]
The operation when the commercial power supply AC returns to normal from the power supply state of the secondary battery B is the same, and the inverter circuit INV₁And bidirectional converter circuit CNV₁After stopping the operation of the transistor Q₃₁, Q₃₂And then inverter circuit INV₁And bidirectional converter CNV₁The charging of the secondary battery B is resumed.
[0045]
Thus, the inverter circuit INV₁The transistor Q is stopped and the resonance operation is stopped.₃₁, Q₃₂Transistor Q₃₁, Q₃₂The transistor Q is not applied with a large voltage.₃₁, Q₃₂Can be prevented from being damaged due to a large amount of stress applied.
(Example 2)
In this embodiment, as shown in FIG.₁Diode D for backflow prevention between the DC output terminals of₂Through the capacitor C for smoothing₈And connect the capacitor C₈The inverter circuit INV₂Used for power supply. Inverter circuit INV₂Is the capacitor C₂Of two switching elements (transistor Q_{twenty one}, Q_{twenty two}And diode D_{twenty one}, D_{twenty two}Each parallel circuit) and a capacitor C_FourAnd discharge lamp DL and inductor L₁And DC cut capacitor C₂Is a series circuit with one transistor Q_{twenty one}Connected in parallel. Transistor Q_{twenty one}In the preheating transformer T₂Primary winding and capacitor C₂Are connected in parallel. Furthermore, the discharge lamp DL has a capacitor C._FiveAnd capacitor C_FourAre connected in parallel.
[0046]
Preheating transformer T₂Comprises a pair of secondary windings, each secondary winding comprising a tap. Preheating transformer T₂One end of each secondary winding is connected to one end on the power supply side of each filament of the discharge lamp DL, and the other end of each secondary winding and the tap are contact r of relay Ry.₃₁, R₃₂And are connected alternatively to one end on the non-power supply side of each filament of the discharge lamp DL. That is, the relay Ry has two contact points r which are switching contacts.₃₁, R₃₂Each contact r₃₁, R₃₂Are connected to the filament of the discharge lamp DL. This relay Ry is controlled by the power supply detection circuit 4, and when the commercial power supply AC is not normal, the contact r so as to connect the tap of the secondary winding to the filament.₃₁, R₃₂Is switched.
[0047]
Preheating transformer T₂Is connected in parallel with the discharge lamp DL, so that the inverter circuit INV₂Transformer T during operation₂An alternating current also flows through the primary winding of the transformer T₂A preheating current can be passed from the secondary winding of this to the filament of the discharge lamp DL. If the voltage of the commercial power supply AC is normal, both ends of the secondary winding are connected to the filament. If the commercial power supply AC is abnormal, the filament is connected between one end of the secondary winding and the tap. When normal, the voltage applied to the filament can be reduced more than normal, and as a result, the preheating current can be lowered.
[0048]
By the way, the secondary battery B has a DC-DC converter CNV for charging._{twenty one}And inverter circuit INV₂DC-DC converter CNV for power supply_{twenty two}With. Both DC-DC converters CNV_{twenty one}, CNV_{twenty two}Are both forward type, and the transformer T₅₃, T₅₄Transistor Q which is a switching element in the primary winding of₅₃, Q₅₄Series connection between the collector and emitter of the transformer T₅₃, T₅₄Secondary winding output of a pair of diodes D₅₁~ D₅₄Full-wave rectification with inductor L₅₃, L₅₄It is comprised so that a DC output may be obtained through. Previous stage DC-DC converter CNV_{twenty one}Is the capacitor C₈And the secondary battery B as a load. Also, the subsequent DC-DC converter CNV_{twenty two}Is the inverter circuit INV with the secondary battery B as the power source₂As a load.
[0049]
Each transistor Q₅₃, Q₅₄Are control circuits 5 respectively._Three, 5_FourThe transistor Q is turned on / off by the power source detection circuit 4 while the commercial power source AC is detected to be normal.₅₄Turns off and transistor Q₅₃Only the control circuit 5_ThreeIs turned on and off by. Conversely, when the commercial power supply AC is abnormal, the transistor Q₅₃Turns off and transistor Q₅₄Is the control circuit 5_FourIs turned on and off by. Therefore, if the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined value, the inverter circuit INV₂The capacitor C is a rectified and smoothed AC power supply AC.₈At the same time, the secondary battery B is connected to the DC-DC converter CNV._{twenty one}Charged through. Further, if the voltage of the commercial power source AC is equal to or lower than a predetermined value, the DC-DC converter circuit CNV using the secondary battery B as a power source_{twenty two}Operates and a DC-DC converter circuit CNV_{twenty two}The inverter circuit INV with the output of₂Works. Here, each DC-DC converter circuit CNV_{twenty one}, CNV_{twenty two}Monitors the output voltage and controls circuit 5_Three, 5_FourTransistor Q₅₃, Q₅₄It is desirable to stabilize the output voltage by PWM control of on / off of the output.
[0050]
(Example 3)
In this embodiment, as shown in FIG. 6, the configuration of the bidirectional converter in the configuration of the first embodiment is changed, and the capacitor C of the preheating circuit is changed._ThreeIs not switched by the voltage of commercial power supply AC, and bidirectional converter CNV_ThreeTo inverter circuit INV₁Is applied to the inverter circuit INV from the boost chopper circuit CP.₁By making the voltage lower than the voltage applied to the secondary battery B, the preheating current of the discharge lamp DL during power feeding by the secondary battery B is reduced.
[0051]
That is, bidirectional converter CNV_ThreeIs a pair of windings n with a center tap₁, N₂Transformer T with_ThreeEach winding n₁, N₂Transistor Q₅₅~ Q₅₈The push-pull connection. Each transistor Q₅₅~ Q₅₈Diode D between the collector and emitter₅₅~ D₅₈Are connected in antiparallel and each pair of transistors Q₅₅~ Q₅₈Are connected in common, and the collector is connected to each winding n.₁, N₂Connected to both ends of the. One winding n₁Is the center tap and transistor Q₅₅, Q₅₆Inductor L between₅₆Capacitor C through₁And the other winding n₂Then center tap and transistor Q₅₇, Q₅₈Inductor L between₅₇The secondary battery B is connected via Each transistor Q₅₅~ Q₅₈Is a pair of control circuits 5_Five, 5₆Is controlled to perform a push-pull operation.
[0052]
Bidirectional converter CNV_ThreeThe operation of the bidirectional converter CNV of the first embodiment₁As in the case of one control circuit 5_Five, 5₆However, the difference from the first embodiment is that the bidirectional converter CNV is used when the secondary battery B is used as a power source._ThreeTo inverter circuit INV₁The supply voltage is set to be lower than the supply voltage from the step-up chopper circuit CP when the commercial power supply AC is used as the power supply. Thus, the inverter circuit INV₁The light output of the discharge lamp DL can be reduced by lowering the power supply voltage of the discharge lamp DL when it is abnormal. In other words, if all lighting is performed during normal operation, dimming can be performed during non-normal operation.
[0053]
Considering the operation of the present embodiment with the equivalent circuit of FIG. 2 as in the first embodiment, in the present embodiment, if the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than a predetermined voltage, the inverter circuit INV₁The input voltage to the inverter circuit INV is high₁The relationship between the switching frequency and the voltage applied to the discharge lamp DL is as shown by a curve in FIG. Further, when the voltage of the commercial power source AC is equal to or lower than a predetermined voltage and the secondary battery B is used as a power source, the curve is as shown in FIG. That is, since the resonance frequency of the preheating circuit is not changed, only the voltage applied to the discharge lamp DL is changed.
[0054]
On the other hand, if the discharge lamp DL is lit at the switching frequency fa shown in FIG. 7 when the voltage of the commercial power supply AC is equal to or higher than the predetermined voltage, the same light output is obtained when the secondary battery B is used as the power supply. Then, it is necessary to lower the switching frequency to fb shown in FIG. That is, the capacitor C of the preheating circuit_ThreeIs constant, capacitor C_ThreeIs smaller when the secondary battery B is used as a power source (obviously from the above-described equation regarding the preheating current Ip), and the preheating current can be reduced even in the configuration of this embodiment.
[0055]
In the configuration of the present embodiment, when the secondary battery B is used as the power source, the inverter circuit INV is used as compared with the case where the commercial power source AC is used as the power source.₁As described above, the preheating current at the time of power feeding from the secondary battery B can be reduced as compared with that at the time of power feeding from the commercial power supply AC as described above._{twenty one}, Q_{twenty two}The switching loss is reduced by reducing the voltage applied to. Other configurations and effects are the same as those of the first embodiment.
[0056]
Example 4
In this embodiment, as shown in FIG. 8, the boost chopper circuit CP and the inverter circuit INV₁Adopts the same configuration as in the third embodiment, and bidirectional converter CNV₂The configuration is the same as that of the second embodiment shown in FIG. Bidirectional converter CNV₂DC-DC converter CNV for charging secondary battery B_{twenty one}Input terminal of the rectifier circuit DB₁Diode D for backflow prevention at the DC output terminal of₇Connected through. DC-DC converter CNV_{twenty one}Between the input terminals of the smoothing capacitor C₇Is also connected.
[0057]
By adopting this configuration, the DC-DC converter CNV_{twenty one}DC-DC converter CNV than the case where the input voltage is obtained at the output side of the step-up chopper circuit CP_{twenty one}The input voltage of the bidirectional converter CNV can be reduced as a result.₂Transistor Q in₅₃Can reduce stress. In addition, the load on the boost chopper circuit CP can be reduced and the DC-DC converter CNV_{twenty one}The power loss can be reduced by reducing the difference between the input voltage and the terminal voltage of the secondary battery B. Other configurations and operations are the same as those in the third embodiment.
[0058]
(Example 5)
In this embodiment, as shown in FIG. 9, the step-up chopper circuit CP and the inverter circuit INV₁As shown in FIG. 6, the same configuration as that of the sixth embodiment is adopted, and the bidirectional converter CNV₁The same as in Example 1 is used. However, in this embodiment, the control circuit 5₂Transistor Q controlled by₅₂The duty control circuit 6 that can select the on-duty from a plurality of types by the switch SW is provided as a voltage adjusting means. Therefore, the bidirectional converter CNV₁Can charge the secondary battery B regardless of the selection by the switch SW. When the secondary battery B is used as a power source, the transistor Q is turned on by the on-duty selected by the switch SW.₅₂Is turned on and off. Bidirectional converter CNV when secondary battery B is used as power source₁Output from the inverter circuit INV₁The voltage input to the transistor Q₅₂Inverter circuit INV when the secondary battery B is used as a power source₁The applied voltage can be set lower than the applied voltage when the commercial power source AC is used as the power source.
[0059]
With this configuration, as in the third embodiment, when the voltage of the commercial power supply AC is less than or equal to a predetermined value, the inverter circuit INV₁As a result, the discharge lamp DL can be dimmed. That is, when the secondary battery B is used as a power source, the preheating current can be reduced by the same principle as in the third embodiment. Moreover, the dimming level can be changed in a plurality of stages by the switch SW. Other configurations and operations are the same as those in the third embodiment.
[0060]
【The invention's effect】
As described above, since the present invention reduces the preheating current when the light output from the secondary battery is supplied to the lighting circuit to reduce the light output of the discharge lamp, the ratio of the preheating current to the lamp current at the time of lighting is reduced as compared with the prior art. As a result, it is possible to prevent an excessively large preheating current from flowing when the power is supplied from the secondary battery having a limited capacity, and as a result, the power usage efficiency of the secondary battery is increased. It has the advantage that the lighting time by a secondary battery can be made longer than before.
[0061]
  Moreover, the forecastChange the impedance of the thermal circuitSoThere is an advantage that the preheating current can be controlled with a simple configuration.
[0062]
  Claims 2 to 5As in the invention, if one of the two power supplies is used for power supply during normal operation and the voltage of the power supply that is supplied during normal operation is reduced, power is supplied from the secondary battery. Useful for lighting.
  In particular,Claim 3Since the secondary battery is charged / discharged using the bidirectional converter, the circuit for charging / discharging the secondary battery has a relatively simple configuration.
[0063]
  Also,Claim 5In the present invention, when the first power source that normally supplies power to the inverter circuit includes a booster circuit, the power source for charging the secondary battery is taken from the input side of the booster circuit. There is an advantage that a high voltage is not applied to the first DC-DC converter that charges the battery, and stress on the components of the first DC-DC converter is reduced.
[0064]
  Claim 6Since the invention temporarily stops the power supply from the lighting circuit to the discharge lamp when the preheating current is switched by the switch means, a high voltage due to the operation of the lighting circuit may be applied to the switch means when the preheating current is switched. There is an advantage that stress on the switch means can be prevented.The
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram illustrating a first embodiment.
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a main part of the first embodiment.
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the first embodiment.
5 is a circuit diagram showing Example 2. FIG.
6 is a circuit diagram showing Example 3. FIG.
FIG. 7 is an operation explanatory diagram of the third embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram showing Example 4;
9 is a circuit diagram showing Example 5. FIG.
FIG. 10 is a circuit diagram showing a conventional example.
FIG. 11 is a circuit diagram showing another conventional example.
FIG. 12 is a diagram showing the relationship between the preheating current of the discharge lamp and the filament loss.
[Explanation of symbols]
1 Chopper control circuit
2 Inverter control circuit
3₁  Control circuit
3₂  Control circuit
4 Power supply detection circuit
5₁  Control circuit
5₂  Control circuit
6 Duty control circuit
AC commercial power
B Secondary battery
C₃₁  Capacitor
C₃₂  Capacitor
CP boost chopper circuit
CNV₁  Bidirectional converter
CNV₂  Bidirectional converter
CNV_{twenty one}  DC-DC converter
CNV_{twenty two}  DC-DC converter
D_{twenty one}  diode
D_{twenty two}  diode
D₅₁  diode
D₅₂  diode
DL discharge lamp
INV₁  Inverter circuit
Q_{twenty one}  Transistor
Q_{twenty two}  Transistor
Q₅₁  Transistor
Q₅₂  Transistor
SW switch
T₁  Trance
T₂  Preheating transformer
T_Three  Trance

Claims

A plurality of power sources capable of selectively supplying power to one lighting circuit for lighting a discharge lamp provided with a filament, and at least one of the power sources is a secondary battery, and the lighting circuit from the secondary battery In the lighting device in which the light output of the discharge lamp is made smaller than when power is supplied from another power source, the preheating current is higher than when power is supplied from another power source when power is supplied from the secondary battery to the lighting circuit. Preheating current control means is provided , and the preheating current control means increases the impedance of the preheating circuit connected to the non-power supply side of the filament when power is supplied from the secondary battery than when power is supplied from another power source. A lighting device.

The lighting circuit is an inverter circuit that turns on a discharge lamp by converting a DC power source into an alternating voltage. The DC power source for the inverter circuit is a first power source that supplies power during normal operation, and the voltage of the first power source exceeds a predetermined value. And a second power source that charges the secondary battery and supplies power from the secondary battery to supply DC power to the inverter circuit when the value is equal to or lower than a predetermined value, and compares the voltage of the first power source with the predetermined value. 2. The lighting device according to claim 1, wherein the power supply detection circuit switches between the magnitude of the preheating current in the preheating current control means and the charging / discharging of the secondary battery in the second power supply .

The second power source has a switching element connected in series to each winding of the transformer, a series circuit of one winding and the first switching element is connected to a power feeding unit from the first power source to the inverter circuit, and the other Each of the switching elements can be energized in the opposite direction to the on time when turned off. Control circuit for turning on / off first switching element and turning off second switching element when charging secondary battery, and turning on / off second switching element and turning off first switching element at discharging The lighting device according to claim 2, wherein:

The second power supply includes a first DC-DC converter that is supplied with power from the first power supply and charges the secondary battery, and a second DC-DC that is supplied with power from the secondary battery and supplies DC power to the inverter circuit. And a control circuit that selectively operates the first DC-DC converter and the second DC-DC converter during charging and discharging of the secondary battery. Item 3. The lighting device according to Item 2 .

The first power supply includes a booster circuit that inputs a DC voltage obtained by boosting the voltage of the input DC power supply to the inverter circuit, and the second power supply is fed from a DC power supply on the input side of the booster circuit in the first power supply. A first DC-DC converter that charges the secondary battery and a second DC-DC converter that is fed from the secondary battery and supplies DC power to the inverter circuit. The lighting device according to claim 2, further comprising a control circuit that selectively operates the first DC-DC converter and the second DC-DC converter depending on time .

Preheating current control means includes a switch means for switching the preheating current, lighting equipment according to claim 1, wherein the temporarily stopping the power supply from the lighting circuit when switching the preheating current to the discharge lamp.