JP3815506B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Description
本発明は放電灯点灯装置に関するものであり、更に詳しくは、他励式インバータ回路を用いて放電灯を高周波点灯する放電灯点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device, and more particularly to a discharge lamp lighting device for high-frequency lighting of a discharge lamp using a separately excited inverter circuit.
従来から知られているこの種の放電灯点灯装置においては、放電灯寿命末期状態におけるインバータ回路の出力電圧を検出して、インバータ回路の動作を停止あるいは出力電流を低減することにより、放電灯寿命末期状態におけるインバータ回路の破損を防止しているものがある。
しかし、このような従来例においては、無負荷状態に発生する高周波ノイズによるインバータ回路の出力電圧の上昇について、何ら配慮がなされておらず、無負荷状態におけるインバータ回路の出力電圧が、放電灯寿命末期状態におけるインバータ回路の出力電圧と近接するため、無負荷状態に誤動作を起こしてしまう、という問題点が生じる。 However, in such a conventional example, no consideration is given to the increase in the output voltage of the inverter circuit due to high-frequency noise generated in the no-load state, and the output voltage of the inverter circuit in the no-load state is the discharge lamp life. Since it is close to the output voltage of the inverter circuit in the final state, there is a problem that malfunction occurs in the no-load state.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、放電灯寿命末期状態において、的確にインバータ回路の動作を停止あるいは出力電流を低減して、放電灯寿命末期状態におけるインバータ回路の劣化を防止可能な放電灯点灯装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to accurately stop the operation of the inverter circuit or reduce the output current in the end stage of the discharge lamp life, and in the end stage of the discharge lamp life. It is an object to provide a discharge lamp lighting device capable of preventing deterioration of an inverter circuit.
上記問題点を解決するために、請求項１記載の発明によれば、第１及び第２のスイッチング素子の直列回路を有し、直流電圧を交流の高周波電圧に変換するインバータ回路と、放電灯を介して第１のスイッチング素子の両端に接続された直流カット用コンデンサ及び共振用インダクタの直列回路と、放電灯に並列に接続される共振用コンデンサと、インバータ回路の発振を制御する制御手段と、を備える放電灯点灯装置において、寿命末期状態における第１のスイッチング素子がオンする期間の放電灯のインバータ回路側の両端電圧の上昇を検出して、制御手段がインバータ回路の出力を低減することを特徴とする。
In order to solve the above problems, according to the invention described in
請求項２記載の発明によれば、インバータ回路は、複数の放電灯を並列点灯するものであることを特徴とする。
According to the invention described in
請求項１記載の発明によれば、的確に放電灯寿命末期状態と無負荷状態との判別が可能であると共に、放電灯寿命末期状態において、的確にインバータ回路の動作を停止あるいは出力電流を低減して、放電灯寿命末期状態におけるインバータ回路の劣化を防止可能な放電灯点灯装置を提供できる。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to accurately discriminate between the end-of-life state of the discharge lamp and the no-load state, and accurately stop the operation of the inverter circuit or reduce the output current in the end-of-life state of the discharge lamp. Thus, it is possible to provide a discharge lamp lighting device capable of preventing the deterioration of the inverter circuit in the final stage of the discharge lamp life.
請求項２記載の発明によれば、例えば１灯だけ無負荷状態になっても、他の放電灯に影響を与えることなく正常点灯させることが可能であると共に、顧客の使い勝手を損なわないことが可能な放電灯点灯装置を提供できる。 According to the second aspect of the present invention, for example, even if only one lamp is in a no-load state, it can be normally lit without affecting other discharge lamps and the customer's usability is not impaired. A possible discharge lamp lighting device can be provided.
以下に、本発明の実施形態を説明するが、それはあくまで本発明に基づいて採択された例示的な実施形態であり、本発明をその実施形態のみに特有な事項に基づいて限定解釈してはならず、本発明の技術的範囲は、請求項に示した事項あるいはその事項と実質的に等価である事項に基づいて定めなければならない。 In the following, embodiments of the present invention will be described. However, the embodiments are merely exemplary embodiments adopted based on the present invention, and the present invention should not be limitedly interpreted based on matters specific to the embodiments. Rather, the technical scope of the present invention should be determined based on matters shown in the claims or matters substantially equivalent to the matters.
（実施の形態１）
本発明に係る第１の実施の形態の回路図を図１に示す。
(Embodiment 1)
A circuit diagram of a first embodiment according to the present invention is shown in FIG.
本回路は、例えば図示しない商用交流電源を整流して得られた直流電源ＶＤＣと、直流電源ＶＤＣにより作動して放電灯Ｌａ１を高周波点灯させる他励式インバータ回路（以下、インバータ回路と呼ぶ。）ＩＮＶと、放電灯Ｌａ１の寿命末期状態におけるインバータ回路ＩＮＶの出力電圧の上昇を検出するエミレス検出回路２と、放電灯Ｌａ１の非電源側端子間に接続された共振用コンデンサＣ２とを備えてなる。
This circuit includes, for example, a DC power source VDC obtained by rectifying a commercial AC power source (not shown), and a separately-excited inverter circuit (hereinafter referred to as an inverter circuit) INV that operates by the DC power source VDC and turns on the discharge lamp La1 at high frequency. And an
インバータ回路ＩＮＶは、所謂ハーフブリッジ式回路であり、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２の直列回路と、放電灯Ｌａ１を介してスイッチング素子Ｑ２の両端に接続された直流カット用コンデンサＣ１及びインダクタＬ１の直列回路と、スイッチング素子Ｑ１、Ｑ２を制御する制御手段１とから構成される。エミレス検出回路２は、放電灯Ｌａ１の管電圧をダイオードＤ１とコンデンサＣ３とからなる倍電圧回路から抵抗Ｒ１、Ｒ２で分圧する回路構成となっており、抵抗Ｒ２の他端は接地されている。
The inverter circuit INV is a so-called half-bridge circuit, and includes a series circuit of switching elements Q1 and Q2, and a series circuit of a DC cut capacitor C1 and an inductor L1 connected to both ends of the switching element Q2 via a discharge lamp La1. And control means 1 for controlling the switching elements Q1, Q2. The
また、抵抗Ｒ２の両端に並列接続され、インバータ回路ＩＮＶの発振と同期してオン、オフするスイッチ素子ＳＷ１と、ダイオードＤ５を介してスイッチ素子ＳＷ１の両端に並列接続された抵抗Ｒ７及びコンデンサＣ６とを設けている。 Further, a switch element SW1 connected in parallel to both ends of the resistor R2 and turned on / off in synchronization with the oscillation of the inverter circuit INV, and a resistor R7 and a capacitor C6 connected in parallel to both ends of the switch element SW1 via the diode D5, Is provided.
次に、図２を参照して、動作を簡単に説明する。 Next, the operation will be briefly described with reference to FIG.
放電灯Ｌａ１の管電圧をエミレス検出手段２により検出した電圧波形を、図２（ａ）〜（ｃ）に示す。図２（ａ）は、放電灯Ｌａ１の正常点灯状態の電圧波形である。図２（ｂ）は無負荷状態の電圧波形であり、インバータ回路ＩＮＶの矩形波状の発振電圧波形に、回路の浮遊容量による発振波形が重畳した電圧波形となる。図２（ｃ）は、放電灯Ｌａ１の寿命末期状態における電圧波形であり、放電灯Ｌａ１の正常点灯状態より高いピーク電圧を示している。図２（ｄ）は、スイッチング素子Ｑ２をオン、オフする駆動電圧波形であり、図２（ｅ）に、スイッチング素子Ｑ２のオン、オフを示す。 2A to 2C show voltage waveforms obtained by detecting the tube voltage of the discharge lamp La1 by the Emiles detection means 2. FIG. FIG. 2A shows a voltage waveform in a normal lighting state of the discharge lamp La1. FIG. 2B shows a voltage waveform in a no-load state, which is a voltage waveform in which an oscillation waveform due to the stray capacitance of the circuit is superimposed on the rectangular waveform oscillation voltage waveform of the inverter circuit INV. FIG. 2C shows a voltage waveform in the end-of-life state of the discharge lamp La1, and shows a peak voltage higher than that in the normal lighting state of the discharge lamp La1. FIG. 2D shows a driving voltage waveform for turning on / off the switching element Q2, and FIG. 2E shows on / off of the switching element Q2.
図２（ａ）及び図２（ｃ）に示す様に、放電灯Ｌａ１の正常点灯状態及び寿命末期状態の波形は、インダクタＬ１とコンデンサＣ１とによる共振により、インバータ回路ＩＮＶの発振電圧波形と比較して位相のずれを生じている。一方、図２（ｂ）に示す様に、無負荷状態の電圧波形は位相のずれを生じていない。このことを利用して、スイッチ素子ＳＷ１は、スイッチング素子Ｑ２のオン、オフに同期して逆にオフ、オンすることにより、検出される出力電圧は、無負荷状態にのみ極端に低くすることができる。 As shown in FIGS. 2A and 2C, the waveforms of the normal lighting state and the end of life state of the discharge lamp La1 are compared with the oscillation voltage waveform of the inverter circuit INV due to resonance by the inductor L1 and the capacitor C1. As a result, a phase shift occurs. On the other hand, as shown in FIG. 2B, the voltage waveform in the no-load state has no phase shift. By utilizing this fact, the switch element SW1 is turned off and on in reverse in synchronization with the on and off of the switching element Q2, so that the detected output voltage can be extremely lowered only in the no-load state. it can.
よって、制御手段１への入力電圧は、無負荷状態の入力電圧をＶ１、正常点灯状態の入力電圧をＶ２、放電灯寿命末期状態の入力電圧をＶ３とすると、
Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３・・・・・（１）
となる。また、制御手段１のしきい値電圧をＶ４とし、
Ｖ２＜Ｖ４＜Ｖ３・・・・・（２）
と設定する。
Therefore, the input voltage to the control means 1 is V1 as the input voltage in the no-load state, V2 as the input voltage in the normal lighting state, and V3 as the input voltage in the end state of the discharge lamp life.
V1 <V2 <V3 (1)
It becomes. Further, the threshold voltage of the control means 1 is V4,
V2 <V4 <V3 (2)
And set.
以上、この様に構成することで、放電灯寿命末期になると、制御手段１への入力電圧がしきい値電圧以上になり、よって、制御手段１は、インバータ回路ＩＮＶの発振周波数を高くして放電灯Ｌａ１へ流れる電流を絞るように動作するなどして、放電灯寿命末期状態でのインバータ回路の劣化を防止することが可能となる。また、無負荷状態の誤動作をも防止することが可能となる。 As described above, at the end of the life of the discharge lamp, the input voltage to the control means 1 becomes equal to or higher than the threshold voltage, so that the control means 1 increases the oscillation frequency of the inverter circuit INV. It is possible to prevent the inverter circuit from being deteriorated in the final stage of the discharge lamp life by, for example, operating so as to reduce the current flowing to the discharge lamp La1. In addition, it is possible to prevent malfunction in a no-load state.
（実施の形態２）
本発明に係る第２の実施の形態の回路図を図３に示す。
(Embodiment 2)
A circuit diagram of the second embodiment according to the present invention is shown in FIG.
図１に示した第１の実施の形態と異なる点は、スイッチ素子ＳＷ１の代わりに、抵抗Ｒ２の両端に接続されたスイッチング素子Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ４のベース・エミッタ間に接続されたスイッチング素子Ｑ５と、スイッチング素子Ｑ４のベース端子に一端を接続された抵抗Ｒ８とを設け、スイッチング素子Ｑ２のオン、オフに同期して逆にスイッチング素子Ｑ４をオフ、オンする様に構成したことであり、その他の第４の実施の形態と同一構成には同一符号を付すことにより説明を省略する。なお、抵抗Ｒ８を介してスイッチング素子Ｑ４のベース端子に制御電源電圧Ｖｃｃを供給している。 A difference from the first embodiment shown in FIG. 1 is that instead of the switch element SW1, a switching element Q4 connected to both ends of the resistor R2 and a switching element connected between the base and emitter of the switching element Q4 Q5 and a resistor R8 having one end connected to the base terminal of the switching element Q4 are provided so that the switching element Q4 is turned off and on in synchronization with the switching element Q2 being turned on and off. The same components as those of the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The control power supply voltage Vcc is supplied to the base terminal of the switching element Q4 via the resistor R8.
以上、上記全ての実施の形態に示した様に構成することで、放電灯寿命末期状態の劣化を防止することが可能となると共に、無負荷状態の誤動作を防止することが可能となる。 As described above, by configuring as shown in all the above-described embodiments, it is possible to prevent deterioration of the discharge lamp life end state and to prevent malfunction in a no-load state.
さらに詳述すれば、上記全ての実施の形態において、複数の放電灯を並列に点灯させる構成の場合、的確に放電灯寿命末期状態と無負荷状態との判別が可能であるので、放電灯寿命末期状態に、的確にインバータ回路の発振を停止あるいは出力を絞ることができる。また、例えば１灯だけ無負荷状態になっても、他の放電灯に影響を与えることなく正常点灯させることが可能となると共に顧客の使い勝手を損なわないことが可能となる。図４及び図５に、３灯を並列に点灯させる回路構成を示す。 More specifically, in all of the above-described embodiments, in the case of a configuration in which a plurality of discharge lamps are lit in parallel, it is possible to accurately distinguish between the end state of the discharge lamp life and the no-load state. In the final state, the oscillation of the inverter circuit can be stopped accurately or the output can be reduced. Further, for example, even when only one lamp is in a no-load state, it is possible to normally light without affecting other discharge lamps, and it is possible not to impair customer convenience. 4 and 5 show circuit configurations for lighting three lamps in parallel.
図４に示す回路は、図１に示す回路を用いて、３灯の放電灯Ｌａ１〜Ｌａ３を並列点灯させる様に構成したものである。図５に示す回路は、図３に示す回路を用いて、３灯の放電灯Ｌａ１〜Ｌａ３を並列点灯させる様に構成したものである。 The circuit shown in FIG. 4 is configured to light up three discharge lamps La1 to La3 in parallel using the circuit shown in FIG. The circuit shown in FIG. 5 is configured to light up three discharge lamps La1 to La3 in parallel using the circuit shown in FIG.
なお、上記実施の形態において、インバータ回路は、他の回路方式、例えばフルブリッジ式や１石式などを用いても構わない。また、図１〜図５に示すスイッチング素子Ｑ及びスイッチ素子ＳＷ１は、例えば電界効果トランジスタやバイポーラトランジスタを用いても、他の構成を用いても構わない。 In the above embodiment, the inverter circuit may use another circuit system, for example, a full bridge system or a single stone system. Moreover, the switching element Q and the switching element SW1 shown in FIGS. 1 to 5 may use, for example, a field effect transistor or a bipolar transistor, or other configurations.
ＩＮＶ インバータ回路
Ｌａ 放電灯
１ 制御手段
INV inverter circuit
Claims (2)
An inverter circuit having a series circuit of first and second switching elements and converting a DC voltage into an AC high-frequency voltage; a DC cut capacitor connected to both ends of the first switching element via a discharge lamp; In a discharge lamp lighting device comprising a series circuit of resonant inductors, a resonant capacitor that is parallel to the discharge lamp and connected to the opposite side of the inverter circuit, and a control means for controlling oscillation of the inverter circuit A discharge lamp lighting device comprising: means for detecting an increase in voltage across the inverter circuit side of the discharge lamp during a period when the first switching element is turned on in the final state; and the control means reduces the output of the inverter circuit .
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