JP3855155B2

JP3855155B2 - Discharge lamp lighting device

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Publication number: JP3855155B2
Application number: JP2001365125A
Authority: JP
Inventors: 修高橋; 芳貴五十嵐; 直樹和田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2001-11-29
Filing date: 2001-11-29
Publication date: 2006-12-06
Anticipated expiration: 2021-11-29
Also published as: TW563387B; JP2003168586A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバ−タ回路からの高周波電力によって放電灯を点灯させる放電灯の点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、従来の放電灯装置の回路図を示す（従来例１）。図において、１は商用電源から得られる直流電源、２及び３は、インバ−タ回路を構成するＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子、４は放電灯の電流を制限するための２つの副巻線を有するチョ−クコイル、５は放電灯、６は放電灯に並列に接続されたコンデンサ、７は結合コンデンサ、１０及び１１は抵抗及びコンデンサからなるＭＯＳＦＥＴ２の起動回路、チョ−クコイル４の２つの副巻線はそれぞれ抵抗８及び９を介してＭＯＳＦＥＴ２及び３が交互にＯＮ、ＯＦＦするようそのゲ−ト、ソ−ス間に接続する。
【０００３】
なお、商用電源から直流電源を得る場合の直流電源１の構成例を図７示す。図に示すように、１ａは商用電源、１ｂはダイオ−ドブリッジ、１ｃは例えば昇圧コンバ−タ等から成る定電圧回路で定電圧化された後、平滑コンデンサ１ｄで平滑化され、直流電源として負荷回路出力されるように構成される。
【０００４】
以下、この図６に示した従来例の回路の動作を説明する。図において、直流電源１が投入されると、抵抗１０及びコンデンサ１１からの起動電流によってＭＯＳＦＥＴは交互に高周波数で駆動され放電灯５は点灯に至る。
【０００５】
また、図８に従来の別の放電灯装置の回路図を示す（従来例２）。図において、図６及び図７と同一または相当部分は同一符号で示す。
【０００６】
１３は変流器などで構成される放電灯５の電流検出回路、１２は内部に電圧制御発振器（以下ＶＣＯと呼ぶ）などの発振周波数を可変に制御する回路を内蔵し上記放電灯電流検出回路１３を入力として、常に放電灯５の検出電流を一定にするよう上記ＭＯＳＦＥＴ２及びＭＯＳＦＥＴ３からなるインバ−タ回路を他励駆動するインバ−タ制御回路であり、放電灯５の動作周囲温度、経年変化等の影響を受けずに一定の放電灯電流で点灯できるものである。また、放電灯５の検出電流を一定に制御することにより、定格電流が同じで定格電力の異なる複数の放電灯に対応できるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来例１では、ＭＯＳＦＥＴの駆動周波数は、いわゆる自励発振回路であるため発振回路を構成する回路定数や負荷の条件に影響される。具体的には、放電灯５の動作周囲温度、経年変化等の影響を受けて放電灯の出力電力が影響を受ける問題があった。
【０００８】
また、図のように構成された同一の点灯回路に定格電流が同一で定格電圧の異なる放電灯を装着した場合、即ち、定格電力の異なる複数の放電灯を１種類の点灯装置で共用しようとした場合に、それぞれの放電灯の定格電力に対応した異なる出力電力で点灯することが困難である問題があった。
【０００９】
また、従来例２では、ＶＣＯを内蔵した高価で複雑な制御回路が必要である問題点があった。
【００１０】
この発明は、従来装置の上記の問題点を解決するためになされたもので、この発明の第１の目的は、放電灯５の電流を周囲動作温度、経年変化等による特性の変化に対して少なくなるように制御する点灯回路を提供することを目的とする。
【００１１】
また、この発明の第２の目的は、同一の点灯装置で定格電流がほぼ同一で定格電力の異なる複数の放電灯をそれぞれの定格電力に対応して点灯することを可能とする点灯回路を提供することを目的とする。
【００１２】
また、この発明の第３の目的は、ＶＣＯなどの高価で複雑な制御回路を必要とせず安価で簡単な構成で上記第１及び第２の目的を達成する点灯回路を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源と、上記直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に接続されるチョークコイル、放電灯及び結合コンデンサよりなる放電灯負荷回路と、この放電灯負荷回路に設けられた上記チョークコイルの副巻線で上記インバータ回路のスイッチング素子を駆動する放電灯点灯装置において、上記スイッチング素子の発振周波数を検出する周波数検出手段と、
この周波数検出手段により検出された検出発振周波数を直流電圧に変換する周波数−電圧変換手段と、この周波数−電圧変換手段の出力に基づいて、予め定めた発振周波数に近づくように上記スイッチング素子の発振周波数を変化させることにより上記放電灯の電流を制御する制御手段を備える。
【００１４】
また、周波数検出手段は、放電灯負荷回路に設けられたチョークコイルの副巻線に発生する高周波電圧を積分する積分回路の出力電圧に基づいて、スイッチング素子の発振周波数を検出するものである。
【００１５】
また、周波数−電圧変換手段は、周波数検出手段の出力を非反転入力に、出力をダイオードを介して反転入力に入力し、周波数検出手段の出力のピーク値を直流電圧に変換する演算増幅器を備える。
【００１６】
また、周波数−直流電圧変換手段は、周波数検出手段の出力のピーク値から整流電圧を得る整流回路と、この整流回路の上記整流電圧を非反転入力に、出力をエミッタフォロア接続されたトランジスタのベースに、上記エミッタフォロア接続された上記トランジスタのエミッタからダイオードを介して反転入力に電圧帰還するよう接続された演算増幅器とを備える。
【００１７】
また、演算増幅器を比較器に代え、上記比較器の出力端子から直流電源の正極に接続される抵抗と、上記直流電源の負極に接続されるコンデンサとを備える。
【００１８】
また、制御手段は、周波数−電圧変換手段の出力を反転入力に、予め定めた発振周波数を制御する基準電圧を非反転入力に入力する演算増幅器を備え、上記演算増幅器の出力によりスイッチング素子の発振周波数を変化させるものである。
【００１９】
また、基準電圧を直流電源の負極に接続されたツェナーダイオードから得るようにしたものである。
【００２０】
また、制御手段は、検出されたスイッチング素子の発振周波が予め定めた値より低いときに、上記スイッチング素子の発振周波数を高め、予め定めた値になるようにするように制御するものである。
【００２１】
また、制御手段は、定格電流が等しいか、または、概略等しい複数の全ての種類の放電灯に対して、周波数検出手段により検出された検出発振周波数を予め定めた値より大きくするように制御し、上記複数の種類の放電灯が１つの種類の装置で置換装着できるようにしたものである。
【００２２】
また、制御手段は、定格電流が等しいか、または、概略等しい複数種類の放電灯のうち、定格出力の大きいものを選択し、そのうち大きい順に少なくとも１種類以上の放電灯を除いた残りの放電灯に対して、検出されるスイッチング素子の発振周波が予め定めた値より大きくするように制御し、上記複数の種類の放電灯が１つの種類の装置で置換装着できるようにしたものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である放電灯点灯装置の構成を示す回路図、図２は動作波形説明図、図３は動作特性説明図である。図１において、１は商用電源から得られる直流電源、２及び３は、インバ−タ回路を構成するＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子、４は放電灯の電流を制限するための２つの副巻線を有するチョ−クコイル、５は放電灯、６は放電灯に並列に接続されたコンデンサ、７は結合コンデンサ、１０及び１１は抵抗及びコンデンサからなるＭＯＳＦＥＴ２の起動回路、チョ−クコイル４の２つの副巻線はそれぞれ抵抗８及び９を介してＭＯＳＦＥＴ２及び３が交互にＯＮ、ＯＦＦするようそのゲ−ト、ソ−ス間に接続する。なお、副巻線の端子ａｂ及びｃｄは図示の極性でＭＯＳＦＥＴ２及びＭＯＳＦＥＴ３に接続される。
【００２４】
７１はスイッチング素子の発振周波数を検出する周波数検出手段、７２は周波数検出手段７１により検出された検出発振周波数に対応した直流電圧に変換する周波数−電圧変換手段、７３は周波数−電圧変換手段７２の出力に基づいて、スイッチング素子の発振周波数を変化させることにより上記放電灯の電流を制御する制御手段である。
【００２５】
周波数検出手段７１は、チョ−クコイル４の副巻線ｃｄ間に直列に接続された抵抗２１、２２、抵抗２１、２２の接続点がベースに、エミッタが副巻線ｃｄのｃ端子側に、コレクタが抵抗２３を介して安定化された直流電源Ｖｃに、それぞれ接続されたトランジスタ２４、トランジスタ２４のコレクタとエミッタの間に接続されたコンデンサ２５から構成される。周波数−電圧変換手段は、非反転入力端子はトランジスタ２４のコレクタに、反転入力端子は出力端子にアノ−ドが接続されたダイオ−ド２８のカソ−ドに接続された演算増幅器（以下ＯＰＡＭＰと呼ぶ）２６、ダイオ−ド２８のカソ−ドとトランジスタ２４のエミッタ間に並列に接続されたコンデンサ２７及び抵抗２９から構成される。なお、抵抗２３とコンデンサ２５は放電灯負荷回路に設けられたチョークコイルの副巻線に発生する高周波電圧を積分する積分回路である。
【００２６】
制御手段７３は、直流電源Ｖｃとトランジスタ２４のエミッタ間に直列に接続された抵抗３０及び３１、反転入力端子が抵抗３２を介してダイオ−ド２８のカソ−ドに、非反転入力端子が抵抗３０及び３１の接続点にそれぞれ接続されたＯＰＡＭＰ３４、ＯＰＡＭＰ３４の反転入力端子と出力端子間接続された抵抗３３、ＯＰＡＭＰ３４の出力とＭＯＳＦＥＴ３のゲ−トに直列に接続された抵抗３６、ダイオ−ド３５から構成される。
なお、ＯＰＡＭＰ２６及びＯＰＡＭＰ３４の駆動電源は、制御電源Ｖｃに接続される。
【００２７】
次に、図１、図２により基本的な動作を説明する。図２（ａ）は発振周波数が低い場合のコンデンサ２５の電圧、同図（ｂ）は同図（ａ）に対応したコンデンサ２７の電圧、同図（ｃ）は発振周波数が高い場合のコンデンサ２５の電圧、同図（ｄ）は同図（ｃ）に対応したコンデンサ２７の電圧を示す。
図１において、直流電源１が投入されると、抵抗１０及びコンデンサ１１からの起動電流によってＭＯＳＦＥＴ２がＯＮし、その後はＭＯＳＦＥＴ３及びＭＯＳＦＥＴ２が交互にチョ−クコイル４の副巻線に発生した電圧で高周波駆動され放電灯５は点灯する。
【００２８】
また、周波数検出手段７１のトランジスタ２４はチョ−クコイル４の副巻線に発生した高周波電圧がそのベ−スに印加されているため１サイクル毎にＯＮ、ＯＦＦを繰り返す。この時、トランジスタ２４がＯＮからＯＦＦに転じた後、そのコレクタ電圧はコンデンサ２５と抵抗２３の積分作用により図２（ａ）、または、図２（ｃ）の波形図のようになる。積分された電圧のピ−ク値はトランジスタ２４のＯＦＦ期間が長い場合は大きく、ＯＦＦ期間が短い場合は小さい。換言すれば、発振周波数が小さい場合は、コンデンサ２５の電圧のピ−ク値は、図２（ａ）のように大きく、発振周波数が大きい場合は図２（ｃ）のように小さくなる。
【００２９】
コンデンサ２５の電圧は、周波数−電圧変換手段７２のＯＰＡＭＰ２６及びダイオ−ド２８でピ−ク検出されコンデンサ２７の両端には図２（ｂ）または（ｄ）に示すように、発振周波数に対応した直流電圧が得られる。
【００３０】
コンデンサ２７の電圧は、制御手段７３のＯＰＡＭＰ３４の反転入力に印加され、抵抗３０及び抵抗３１で与えられる基準電圧と比較増幅されて、コンデンサ２７の電圧が大きい場合はＯＰＡＭＰ３４の出力電圧は小さく、コンデンサ２７の電圧が小さい場合はＯＰＡＭＰ３４の出力電圧が大きくなる。即ち、チョ−クコイル４の副巻線ｃｄから得られる発振周波数に対応してＯＰＡＭＰ３４の出力電圧の大きさが変化し、これによってＭＯＳＦＥＴ３のＯＮからＯＦＦに転ずるタイミングが変わるため、仮に、発振周波数が小さくなればＯＰＡＭＰ３４の出力電圧が小さくなり、副巻線ｃｄから抵抗９を介してＭＯＳＦＥＴ３のゲートに流れる電流は、ダイオード３５、抵抗３６を介してＯＰＡＭＰ３４に流れるためインバータ回路の発振周波数は高くなり、周波数変動を補正するように作用する。
【００３１】
抵抗２３及びコンデンサ２５の積分定数及びＯＰＡＭＰ３４の増幅率を抵抗３３により適当に定めることで、周波数の変動に対する周波数の補正量の大きさを、また、ＯＰＡＭＰ３４の非反転入力端子に与える基準電圧を抵抗３０及び抵抗３１で適当に定めることにより、ＯＰＡＭＰ３４の出力が低下し始める発振周波数を、即ち、周波数変動に対する補正を開始する周波数を定めることができる。
【００３２】
また、ＯＰＡＭＰ３４の非反転入力に与える基準電圧を変化させることで、発振周波数が小さくなるように変動した場合に、その値を高くなるように補正する発振周波数の値を定めて制御する。
【００３３】
同様にして、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動したときは、その変動を小さく補正するように制御する。
【００３４】
次に、同一の点灯装置に定格電流が同じで、定格電力の異なる複数の放電灯Ａ、Ｂ及びＣを装着した場合の動作について図３により説明する。
図３は、同一の点灯装置に定格電流が同じで、定格電力の異なる複数の放電灯Ａ、Ｂ及びＣを装着した場合の動作特性を示した図である。図３（ａ）は、図６に示した従来の放電灯点灯装置の動作特性説明図であり、また、図３（ｂ）及び図３（Ｃ）は図１に示したこの発明の放電灯点灯装置の動作特性を示した図である。なお、放電灯の定格電力はＡが小、Ｂが中、Ｃが大である。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、図６に示す従来の実施例では定格電力の小さい放電灯を装着した場合、定格電力の大きい放電灯を装着した場合に比べて放電灯５の両端電圧が小さく、従ってチョ−クコイル４の電圧が大きくなり、そのため、チョ−クコイル４の副巻線の電圧が大きくなり、スイッチング素子の発振周波数が相対的に小さくなる。このように、発振周波数が小さくなると、チョ−クコイル４のインダクタンスに対応して放電灯５の電流が相対的に増加し、定格電流が同じで定格電力の異なる複数の放電灯を同一の電流で点灯することが困難である問題点があった。
【００３６】
しかし、図１に示したこの発明の放電灯点灯装置において、ＯＰＡＭＰ３４の出力が低下し始める周波数を図３（ｂ）に図示したｆ１のように、放電灯Ｃの発振周波数より高くなるように、即ち、放電灯Ａ、Ｂ、Ｃ全ての放電灯の発振周波数より高くなるように抵抗３０及び抵抗３１を選定してＯＰＡＭＰ３４の非反転入力端子の電圧を定めれば、ｆ１より小さい発振周波数領域はｆ１の発振周波数で一定にすることができる。ここで、直流電源１の値を放電灯の両端電圧に比べ大きな適当な値に選定すれば、放電灯Ａ、放電灯Ｂ及び放電灯Ｃの電流を実用的な範囲で概略等しくすることができる。即ち、本実施例によれば、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
【００３７】
また、図３（Ｃ）は図１に示したこの発明の放電灯点灯装置において、ＯＰＡＭＰ３４の出力が低下し始める周波数ｆ１を図示のように放電灯Ｃの発振周波数より小さく、放電灯Ａ及び放電灯Ｂの発振周波数より高くなる値になるように抵抗３０及び抵抗３１を選定してＯＰＡＭＰ３４の非反転入力端子の電圧を定めた場合で、定格出力の大きい放電灯Ｃについては制御しないようにしたものであるが、ｆ１より小さい発振周波数領域はｆ１の発振周波数で一定にすることができる。この場合でも、周波数が低下し始める周波数ｆ１及び直流電源１の値を適当に選定すれば放電灯Ａ及び放電灯Ｂの電流を放電灯Ｃの電流と実用的な範囲で概略等しくすることができるとともに、定格電力の大きい放電灯Ｃを装着している場合、即ち、発熱の大きい放電灯を装着している場合は、ＯＰＡＭＰ３４の出力電位は高くなり、その損失も小さくなるので点灯回路装置の熱設計上有利になる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態によれば、発振周波数の変動に対する周波数の補正量の大きさと、周波数変動に対する補正を開始する発振周波数を定めることができるので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
また、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動しても、その変動を小さく補正するように制御することが出来、放電灯の電流を上記変化に対して概略一定に安定化できる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着しても発熱の大きい放電灯を装着している場合は、ＯＰＡＭＰ３４の出力電位は高くなり、その損失も小さくなるので点灯回路装置の熱設計上有利になる。
【００３９】
なお、本実施の形態では、複数の放電灯Ａ、Ｂ及びＣを装着した場合、図３（Ｃ）に示すように周波数ｆ１を放電灯Ｃの発振周波数より小さく、放電灯Ａ及び放電灯Ｂの発振周波数より高くなる値になるようにし、放電灯Ｃを除いた制御をする場合を示したが、制御しない放電灯を定格出力の大きいもの１つだけでなく、定格出力の大きいものを選択し、そのうち、大きい順に複数個選択してもよ
【００４０】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、図１と同一または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態は実施の形態１の図１で示したＯＰＡＭＰ３４の非反転入力の基準電圧を定める抵抗の代わりにツェナ−ダイオ−ド４１を使用したものである。
動作は実施の形態と同様であるが、発振周波数に対応したコンデンサ２７の電圧が、ツェナ−ダイオ−ド４１の電圧より大きい場合に、ＯＰＡＭＰ３４の出力が低下し、発振周波数を高くする。
【００４２】
従って、ツェナ−ダイオ−ド４１の電圧を適当に定めることによって、実施の形態１と同じ効果が得られる。
【００４３】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、図１と同一または相当部分は同一符号を付し説明を省略する。
【００４４】
放電灯の発振周波数はテレビなどの赤外線リモコンの搬送信号周波数などとの混信を避けるため４０ＫＨｚ程度以上の高周波数に設定される。仮に、最低発振周波数を４０ＫＨｚに定めたすると、複数の放電灯を装着することを勘案し発振周波数範囲が概略４０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚ程度の範囲で変動しても回路動作的にそれに追従できる回路素子を選定する必要がある。
図２（Ｃ）において、仮に発振周波数が１００ＫＨｚの場合に発振周波数の変動に対して精度良く５Ｖ程度のピ−ク値を持つ三角波信号を検出する場合は、実施の形態１、２で示した図１、図４のピ−ク検出用ＯＰＡＭＰ２６は、１０Ｖ／μｓ程度のスル−レ−トを持つ高速で高価なものが必要になる。
【００４５】
本実施の形態は高速で高価なスル−レ−トを持つＯＰＡＭＰを必要としないものである。
【００４６】
図５において、周波数−電圧変換手段７２は、アノ−ドがトランジスタ２４のコレクタに、カソ−ドがＯＰＡＭＰ５６の非反転入力端子に接続されたダイオ−ド５１とダイオ−ド５１のアノードとトランジスタ２４のエミッタ間に接続されたコンデンサ２５からなり、コンデンサ２５に得られた三角波のピ−ク値をコンデンサ５２の両端に直流電圧として出力する整流回路、コンデンサ５２に並列に接続された放電抵抗５３、整流回路の整流電圧を非反転入力に、出力をエミッタフォロア接続されたトランジスタ５７のベ−スに、トランジスタ５７のエミッタからダイオ−ド５５を介して反転入力に電圧帰還するよう接続されたＯＰＡＭＰ５６、ＯＰＡＭＰ５６の反転入力とトランジスタ２４のエミッタ間に接続された抵抗５４、トランジスタ５７のエミッタとトランジスタ２４のエミッタ間に接続された抵抗５８から構成される。
なお、トランジスタ５７のコレクタは直流電源Ｖｃに接続され、図示してないがＯＰＡＭＰ５６の駆動電源も直流電源Ｖｃに接続されている。
【００４７】
制御回路７３は、抵抗５８に並列に直列接続された抵抗５９、６０、反転入力端子が抵抗６０及び抵抗６１の接続点に、アノ−ドが抵抗５８と抵抗６０の接続点に接続され、内部の非反転入力端子に基準電圧を与えるツェナ−ダイオ−ドを内蔵したＯＰＡＭＰ（以降、可変３端子レギュレ−タと呼ぶ）６２、可変３端子レギュレ−タ６２の反転入力端子と出力端子（以降、カソ−ドと呼ぶ）間に接続された抵抗６１から構成される。なお、可変３端子レギュレ−タとしては、例えば日立製ＨＡ１７４３１シリ−ズ等がこれに該当する。
【００４８】
図５の周波数−電圧変換手段７２において、以下の（１）式が成り立つ。
ＶＣ５２＝ＶＣ２５−ＶＤ５１（１）
ここでＶＣ２５：コンデンサ２５の電圧のピ−ク値
ＶＣ５２：コンデンサ５２に得られる直流電圧
ＶＤ５１：ダイオ−ド５１の順方向降下電圧
また、ＯＰＡＭＰ５６の反転入力端子は（１）式のＶＣ５２と一致するように動作するので以下の（２）式が成り立つ。
ＶＣ５２＝ＶＲ５４＝ＶＲ５８−ＶＤ５５（２）
ここでＶＲ５４：抵抗５４の電圧
ＶＲ５８：抵抗５８の電圧
ＶＤ５５：ダイオ−ド５５の順方向降下電圧
（２）式に（１）式を代入すれば、以下の（３）式が成り立つ。
ＶＣ２５−ＶＤ５１＝ＶＲ５８−ＶＤ５５（３）
（３）式を整理すると、以下の（４）式となる。
ＶＲ５８＝ＶＣ２５−（ＶＤ５１−ＶＤ５５）（４）
ここで、ＶＤ５１＝ＶＤ５５に成るように、ダイオ−ド５１及びダイオ−ド５５を選定すれば以下の（５）式が成り立つ。
ＶＲ５８＝ＶＣ２５（５）
【００４９】
即ち、抵抗５８の両端には、発振周波数に対応した電圧であるコンデンサ２５のピ−ク値に等しい直流電圧が得られる。そして、抵抗５８の電圧を制御手段７３の抵抗５９及び抵抗６０で分圧し、発振周波数が低下し始める電圧を与え、抵抗６１で増幅率を定めれば、図１及び図４にそれぞれ示した実施の形態１、２と同じ制御が可能となる。
【００５０】
以上のように、本実施の形態によれば、実施の形態１、２と同じ効果が得られる。
また、トランジスタ５７はエミッタフォロア接続されているので、抵抗５９及び抵抗６０の直列回路に対する出力インピ−ダンスは小さく、抵抗５８の両端電圧の抵抗５９及び抵抗６０の直列抵抗値による影響を小さくできる。
また、コンデンサ２５に得られる立ち上がり速度の速い三角波のピ−ク値を直流に変換する手段として価格の安いダイオ−ド５１とコンデンサ５２を用い、一旦直流に変換した後で、価格の安い低速度のＯＰＡＭＰ５６、エミッタフォロア接続されたトランジスタ５７等を用いてダイオ−ド５１の順方向電圧降下分の補正や得られた直流電圧の出力インピ−ダンス変換を行っているので、安価で大きい発振周波数まで制御可能とすることができる。
【００５１】
なお、３端子レギュレ−タ６２を、図１及び図４におけるＯＰＡＭＰ３４の構成にしてもよい。
【００５２】
また、本実施例によればＯＰＡＭＰ５６の入出力は直流電圧信号なので、実用的にはＯＰＡＭＰよりもさらに安価な比較器（以降、コンパレ−タと呼ぶ）でこれを代替することが可能である。ＯＰＡＭＰ５６をオ−プンコレクタ出力のコンパレ−タで代替する場合は、その出力端子にＶｃに接続される抵抗と、Ｖｃの負極に接続される動作を安定化させるコンデンサを追加付加すれば置換可能である。
【００５３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００５４】
この発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源と、上記直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路に接続されるチョークコイル、放電灯及び結合コンデンサよりなる放電灯負荷回路と、この放電灯負荷回路に設けられた上記チョークコイルの副巻線で上記インバータ回路のスイッチング素子を駆動する放電灯点灯装置において、上記スイッチング素子の発振周波数を検出する周波数検出手段と、
この周波数検出手段により検出された検出発振周波数を直流電圧に変換する周波数−電圧変換手段と、この周波数−電圧変換手段の出力に基づいて、予め定めた発振周波数に近づくように上記スイッチング素子の発振周波数を変化させることにより上記放電灯の電流を制御する制御手段を備えたので、発振周波数の変動に対する周波数の補正量の大きさと、周波数変動に対する補正を開始する発振周波数を定めることができるので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
また、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動しても、その変動を小さく補正するように制御することが出来、放電灯の電流を上記変化に対して概略一定に安定化できる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
【００５５】
また、周波数検出手段は、放電灯負荷回路に設けられたチョークコイルの副巻線に発生する高周波電圧を積分する積分回路の出力電圧に基づいて、スイッチング素子の発振周波数を検出するので、変流器などで構成される放電灯の電流検出回路、ＶＣＯを内蔵した高価で複雑な制御回路などが不要で安価にすることができる。
【００５６】
また、周波数−電圧変換手段は、周波数検出手段の出力を非反転入力に、出力をダイオードを介して反転入力に入力し、周波数検出手段の出力のピーク値を直流電圧に変換する演算増幅器を備えたので、変流器などで構成される放電灯の電流検出回路、ＶＣＯを内蔵した高価で複雑な制御回路などが不要で安価にすることができる。
【００５７】
また、周波数−直流電圧変換手段は、周波数検出手段の出力のピーク値から整流電圧を得る整流回路と、この整流回路の上記整流電圧を非反転入力に、出力をエミッタフォロア接続されたトランジスタのベースに、上記エミッタフォロア接続された上記トランジスタのエミッタからダイオードを介して反転入力に電圧帰還するよう接続された演算増幅器とを備えたので、高価で高速なＯＰＡＭＰを不要にすることができる。
【００５８】
また、演算増幅器を比較器に代え、上記比較器の出力端子から直流電源の正極に接続される抵抗と、上記直流電源の負極に接続されるコンデンサと、を備えたので、さらに安価にすることができる
【００５９】
また、制御手段は、周波数−電圧変換手段の出力を反転入力に、予め定めた発振周波数を制御する基準電圧を非反転入力に入力する演算増幅器を備え、上記演算増幅器の出力によりスイッチング素子の発振周波数を変化させるので、発振周波数の変動に対する周波数の補正量の大きさと、周波数変動に対する補正を開始する発振周波数を定めることができるので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
また、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動しても、その変動を小さく補正するように制御することが出来、放電灯の電流を上記変化に対して概略一定に安定化できる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
【００６０】
また、基準電圧を直流電源の負極に接続されたツェナーダイオードから得るようにしたので、発振周波数の変動に対する周波数の補正量の大きさと、周波数変動に対する補正を開始する発振周波数を定めることができるので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
【００６１】
また、制御手段は、検出されたスイッチング素子の発振周波が予め定めた値より低いときに、上記スイッチング素子の発振周波数を高め、予め定めた値になるようにするように制御するので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
また、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動しても、その変動を補正するように制御することが出来、放電灯の電流を上記変化に対して概略一定に安定化できる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
【００６２】
また、制御手段は、定格電流が等しいか、または、概略等しい複数の全ての種類の放電灯に対して、周波数検出手段により検出された検出発振周波数を予め定めた値より大きくするように制御し、上記複数の種類の放電灯が１つの種類の装置で置換装着できるようにしたので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
また、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動しても、その変動を補正するように制御することが出来、放電灯の電流を上記変化に対して概略一定に安定化できる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
【００６３】
また、制御手段は、定格電流が等しいか、または、概略等しい複数種類の放電灯のうち、定格出力の大きいものを選択し、そのうち大きい順に少なくとも１種類以上の放電灯を除いた残りの放電灯に対して、検出されるスイッチング素子の発振周波が予め定めた値より大きくするように制御し、上記複数の種類の放電灯が１つの種類の装置で置換装着できるようにしたので、放電灯の電流を予め定めた目標の値に制御することができる。
また、ランプの周囲温度、経年変化による特性の変化等によって、発振周波数が変動しても、その変動を補正するように制御することが出来、放電灯の電流を上記変化に対して概略一定に安定化できる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着してもその定格電力に対応した電力で点灯することができ、放電灯点灯装置の種類を減らすことができる。
また、定格電流が同一で定格電力の異なる複数の放電灯を同一の点灯装置に装着しても発熱の大きい放電灯を装着している場合は、ＯＰＡＭＰ３４の出力電位は高くなり、その損失も小さくなるので点灯回路装置の熱設計上有利にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図２】この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の動作波形説明図である。
【図３】この発明の実施の形態１の放電灯点灯装置の動作特性説明図である。
【図４】この発明の実施の形態２の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図５】この発明の実施の形態３の放電灯点灯装置を示す回路図である。
【図６】従来の放電灯点灯装置の回路図である。
【図７】従来の放電灯点灯装置の直流電源の構成を示す回路図である。
【図８】従来の放電灯点灯装置の別の回路図である。
【符号の説明】
１直流電源、２、３ＭＯＳＦＥＴ、４チョ−クコイル、ａｂチョ−クコイル４の副巻線、ｃｄチョ−クコイル４の副巻線、５放電灯、６コンデンサ、７結合コンデンサ、８、９、１０抵抗、１１コンデンサ、２１、２２、２３抵抗、２４トランジスタ、２５コンデンサ、２６ＯＰアンプ、２７コンデンサ、２９、３０、３１、３２、３３抵抗、３４ＯＰアンプ、３５ダイオ−ド、３６抵抗、Ｖｃ直流制御電源、４１ツェナ−ダイオ−ド、５１ダイオ−ド、５２コンデンサ、５４、５５抵抗、５５ダイオ−ド、５６ＯＰアンプ、５７トランジスタ、５８、５９、６０、６１抵抗、６２可変３端子レギュレ−タ、７１周波数検出手段、７２周波数−電圧変換手段、７３制御手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp with high-frequency power from an inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 6 shows a circuit diagram of a conventional discharge lamp device (conventional example 1). In the figure, 1 is a DC power source obtained from a commercial power source, 2 and 3 are switching elements composed of MOSFETs constituting an inverter circuit, and 4 is a choke having two sub-windings for limiting the current of the discharge lamp. -Coil, 5 is a discharge lamp, 6 is a capacitor connected in parallel to the discharge lamp, 7 is a coupling capacitor, 10 and 11 are start-up circuits of MOSFET 2 consisting of a resistor and a capacitor, and two sub-windings of the choke coil 4 Are connected between the gate and source so that MOSFETs 2 and 3 are alternately turned on and off via resistors 8 and 9, respectively.
[0003]
FIG. 7 shows a configuration example of the DC power source 1 when a DC power source is obtained from a commercial power source. As shown in the figure, 1a is a commercial power supply, 1b is a diode bridge, 1c is made constant by a constant voltage circuit such as a boost converter, and then smoothed by a smoothing capacitor 1d and loaded as a DC power supply. The circuit is configured to be output.
[0004]
The operation of the conventional circuit shown in FIG. 6 will be described below. In the figure, when the DC power source 1 is turned on, the MOSFET is alternately driven at a high frequency by the starting current from the resistor 10 and the capacitor 11, and the discharge lamp 5 is turned on.
[0005]
FIG. 8 shows a circuit diagram of another conventional discharge lamp device (conventional example 2). In the figure, the same or corresponding parts as those in FIGS. 6 and 7 are denoted by the same reference numerals.
[0006]
Reference numeral 13 denotes a current detection circuit for the discharge lamp 5 composed of a current transformer, and reference numeral 12 denotes an internal circuit for variably controlling an oscillation frequency such as a voltage controlled oscillator (hereinafter referred to as VCO). 13 is an inverter control circuit for separately driving the inverter circuit composed of the MOSFET 2 and the MOSFET 3 so that the detected current of the discharge lamp 5 is always constant, and the operating ambient temperature of the discharge lamp 5 It can be lit at a constant discharge lamp current without being affected by aging. Further, by controlling the detection current of the discharge lamp 5 to be constant, it is possible to cope with a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated power.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in Conventional Example 1, since the MOSFET drive frequency is a so-called self-excited oscillation circuit, it is influenced by circuit constants and load conditions that constitute the oscillation circuit. Specifically, there is a problem in that the output power of the discharge lamp is affected by the operating ambient temperature of the discharge lamp 5, aging, and the like.
[0008]
Further, when a discharge lamp having the same rated current and a different rated voltage is mounted on the same lighting circuit configured as shown in the figure, that is, a plurality of discharge lamps having different rated powers are shared by one type of lighting device. In this case, there is a problem that it is difficult to light with different output power corresponding to the rated power of each discharge lamp.
[0009]
Further, Conventional Example 2 has a problem that an expensive and complicated control circuit with a built-in VCO is required.
[0010]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the conventional apparatus. The first object of the present invention is to change the current of the discharge lamp 5 against changes in characteristics due to ambient operating temperature, aging, etc. It is an object of the present invention to provide a lighting circuit that is controlled so as to be reduced.
[0011]
In addition, a second object of the present invention is to provide a lighting circuit capable of lighting a plurality of discharge lamps having substantially the same rated current and different rated power in the same lighting device in accordance with each rated power. The purpose is to do.
[0012]
A third object of the present invention is to provide a lighting circuit that achieves the first and second objects with an inexpensive and simple configuration without requiring an expensive and complicated control circuit such as a VCO. To do.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
A discharge lamp lighting device according to the present invention includes a direct current power source and an inverter that converts direct current supplied from the direct current power source into a high frequency current. - And this inverter - Connected to the circuit - A discharge lamp load circuit comprising a coil coil, a discharge lamp and a coupling capacitor; and a discharge lamp lighting device for driving a switching element of the inverter circuit by a sub-winding of the choke coil provided in the discharge lamp load circuit. Frequency detection means for detecting the oscillation frequency of
Based on the frequency-voltage conversion means for converting the detected oscillation frequency detected by the frequency detection means into a DC voltage, and the output of the frequency-voltage conversion means, To approach the predetermined oscillation frequency Control means for controlling the current of the discharge lamp by changing the oscillation frequency of the switching element is provided.
[0014]
The frequency detecting means detects the oscillation frequency of the switching element based on the output voltage of the integrating circuit that integrates the high-frequency voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil provided in the discharge lamp load circuit.
[0015]
The frequency-voltage converting means outputs the output of the frequency detecting means. Non Inverting input, output through diode Anti An operational amplifier is provided which is input to the rotation input and converts the peak value of the output of the frequency detection means into a DC voltage.
[0016]
Further, the frequency-DC voltage converting means is an output pin of the frequency detecting means. - A rectifier circuit that obtains a rectified voltage from the voltage value, and the rectified voltage of the rectifier circuit to the non-inverting input and the output of the transistor connected to the emitter follower. - To the diode from the emitter of the transistor connected to the emitter follower. - And an operational amplifier connected to voltage-feedback to the inverting input via the switch.
[0017]
Further, the operational amplifier is replaced with a comparator, a resistor connected from the output terminal of the comparator to the positive electrode of the DC power supply, and a capacitor connected to the negative electrode of the DC power supply And Prepare.
[0018]
The control means includes an operational amplifier for inputting the output of the frequency-voltage conversion means to an inverting input and a reference voltage for controlling a predetermined oscillation frequency to a non-inverting input. The output of the operational amplifier oscillates the switching element. The frequency is changed.
[0019]
A zener connected to the negative pole of the DC power supply - Dio - I got it from the door.
[0020]
The control means controls to increase the oscillation frequency of the switching element so as to have a predetermined value when the detected oscillation frequency of the switching element is lower than a predetermined value.
[0021]
Further, the control means controls the discharge oscillation frequency detected by the frequency detection means to be larger than a predetermined value for a plurality of types of discharge lamps having the same or substantially equal rated current. The plurality of types of discharge lamps can be replaced and installed with one type of device.
[0022]
Further, the control means selects a discharge lamp having a large rated output from a plurality of types of discharge lamps having the same or substantially equal rated current, and the remaining discharge lamps excluding at least one or more types of discharge lamps in descending order. On the other hand, control is performed so that the oscillation frequency of the switching element to be detected is larger than a predetermined value so that the plurality of types of discharge lamps can be replaced and mounted with one type of device.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is an operation waveform explanatory diagram, and FIG. 3 is an operation characteristic explanatory diagram. In FIG. 1, 1 is a DC power source obtained from a commercial power source, 2 and 3 are switching elements comprising MOSFETs constituting an inverter circuit, and 4 has two sub-windings for limiting the current of the discharge lamp. The choke coil, 5 is a discharge lamp, 6 is a capacitor connected in parallel to the discharge lamp, 7 is a coupling capacitor, 10 and 11 are start-up circuits of the MOSFET 2 composed of a resistor and a capacitor, and two auxiliary windings of the choke coil 4 The wires are connected between the gates and sources so that MOSFETs 2 and 3 are alternately turned on and off via resistors 8 and 9, respectively. Note that the terminals ab and cd of the auxiliary winding are connected to the MOSFET 2 and the MOSFET 3 with the polarities shown.
[0024]
Reference numeral 71 denotes frequency detection means for detecting the oscillation frequency of the switching element, 72 denotes frequency-voltage conversion means for converting to a DC voltage corresponding to the detected oscillation frequency detected by the frequency detection means 71, and 73 denotes the frequency-voltage conversion means 72. Control means for controlling the current of the discharge lamp by changing the oscillation frequency of the switching element based on the output.
[0025]
The frequency detecting means 71 includes resistors 21 and 22 connected in series between the sub-windings cd of the choke coil 4, the connection point of the resistors 21 and 22 as a base, and an emitter at the c-terminal side of the sub-winding cd. The transistor 24 is connected to a DC power source Vc whose collector is stabilized via a resistor 23, and a capacitor 25 is connected between the collector and emitter of the transistor 24. The frequency-voltage conversion means includes a non-inverting input terminal connected to the collector of the transistor 24, and an inverting input terminal connected to the cathode of a diode 28 whose anode is connected to the output terminal (hereinafter referred to as OP AMP). 26), a capacitor 27 and a resistor 29 connected in parallel between the cathode of the diode 28 and the emitter of the transistor 24. The resistor 23 and the capacitor 25 are an integrating circuit that integrates the high-frequency voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil provided in the discharge lamp load circuit.
[0026]
The control means 73 includes resistors 30 and 31 connected in series between the DC power source Vc and the emitter of the transistor 24, an inverting input terminal connected to the cathode of the diode 28 via the resistor 32, and a non-inverting input terminal connected to the resistor. OPAMP 34 connected to the connection point 30 and 31, a resistor 33 connected between the inverting input terminal and the output terminal of OPAMP 34, a resistor 36 connected in series to the output of OP AMP 34 and the gate of MOSFET 3, and a diode 35.
Note that the drive power sources of the OPAMP 26 and OP AMP 34 are connected to the control power source Vc.
[0027]
Next, the basic operation will be described with reference to FIGS. 2A shows the voltage of the capacitor 25 when the oscillation frequency is low, FIG. 2B shows the voltage of the capacitor 27 corresponding to FIG. 2A, and FIG. 2C shows the capacitor 25 when the oscillation frequency is high. (D) shows the voltage of the capacitor 27 corresponding to FIG.
In FIG. 1, when the DC power source 1 is turned on, the MOSFET 2 is turned on by the starting current from the resistor 10 and the capacitor 11, and thereafter, the MOSFET 3 and the MOSFET 2 are alternately generated in the sub winding of the choke coil 4. The discharge lamp 5 is lit by high frequency driving with voltage.
[0028]
The transistor 24 of the frequency detecting means 71 repeats ON and OFF every cycle because the high frequency voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil 4 is applied to the base. At this time, after the transistor 24 turns from ON to OFF, the collector voltage becomes as shown in the waveform diagram of FIG. 2A or FIG. 2C by the integration action of the capacitor 25 and the resistor 23. The peak value of the integrated voltage is large when the OFF period of the transistor 24 is long, and is small when the OFF period is short. In other words, when the oscillation frequency is low, the peak value of the voltage of the capacitor 25 is large as shown in FIG. 2A, and when the oscillation frequency is high, it becomes small as shown in FIG.
[0029]
The voltage of the capacitor 25 is peak-detected by the OP AMP 26 and the diode 28 of the frequency-voltage converting means 72, and both ends of the capacitor 27 correspond to the oscillation frequency as shown in FIG. 2 (b) or (d). DC voltage is obtained.
[0030]
The voltage of the capacitor 27 is applied to the inverting input of the OP AMP 34 of the control means 73 and is compared and amplified with the reference voltage given by the resistors 30 and 31. When the voltage of the capacitor 27 is large, the output voltage of the OPAMP 34 is small. When the voltage of the capacitor 27 is small, the output voltage of the OP AMP 34 is large. That is, the magnitude of the output voltage of the OP AMP 34 changes corresponding to the oscillation frequency obtained from the auxiliary winding cd of the choke coil 4, and this changes the timing at which the MOSFET 3 turns from ON to OFF. If the frequency decreases, the output voltage of the OP AMP 34 decreases, and the current flowing from the auxiliary winding cd to the gate of the MOSFET 3 via the resistor 9 flows to the OP AMP 34 via the diode 35 and the resistor 36, so the oscillation of the inverter circuit The frequency increases and acts to compensate for frequency variations.
[0031]
By appropriately determining the integration constant of the resistor 23 and the capacitor 25 and the amplification factor of the OP AMP 34 by the resistor 33, the reference voltage to be applied to the non-inverting input terminal of the OP AMP 34 and the magnitude of the frequency correction amount with respect to the frequency variation Is appropriately determined by the resistor 30 and the resistor 31, the oscillation frequency at which the output of the OP AMP 34 starts to decrease, that is, the frequency at which correction for the frequency variation is started can be determined.
[0032]
Further, by changing the reference voltage applied to the non-inverting input of the OP AMP 34, when the oscillation frequency fluctuates so as to decrease, the value of the oscillation frequency for correcting the value to be increased is determined and controlled.
[0033]
Similarly, when the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to aging, etc., control is performed to correct the fluctuations to be small.
[0034]
Next, the operation when a plurality of discharge lamps A, B, and C having the same rated current and different rated power are mounted on the same lighting device will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing operating characteristics when a plurality of discharge lamps A, B, and C having the same rated current and different rated power are mounted on the same lighting device. 3 (a) is an explanatory diagram of the operating characteristics of the conventional discharge lamp lighting device shown in FIG. 6, and FIGS. 3 (b) and 3 (C) are the discharge lamps of the present invention shown in FIG. It is the figure which showed the operating characteristic of the lighting device. The rated power of the discharge lamp is small for A, medium for B, and large for C.
[0035]
As shown in FIG. 3A, in the conventional embodiment shown in FIG. 6, when a discharge lamp with a small rated power is mounted, the voltage across the discharge lamp 5 is higher than when a discharge lamp with a large rated power is mounted. Therefore, the voltage of the choke coil 4 is increased, and therefore the voltage of the sub-winding of the choke coil 4 is increased, and the oscillation frequency of the switching element is relatively decreased. As described above, when the oscillation frequency is reduced, the current of the discharge lamp 5 is relatively increased corresponding to the inductance of the choke coil 4, and a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated power are supplied with the same current. There was a problem that it was difficult to light up.
[0036]
However, in the discharge lamp lighting device of the present invention shown in FIG. 1, the frequency at which the output of the OP AMP 34 starts to decrease is set to be higher than the oscillation frequency of the discharge lamp C as shown by f1 shown in FIG. That is, if the resistor 30 and the resistor 31 are selected so as to be higher than the oscillation frequency of all the discharge lamps A, B, and C and the voltage of the non-inverting input terminal of the OP AMP 34 is determined, the oscillation frequency smaller than f1 The region can be made constant at the oscillation frequency of f1. Here, if the value of the DC power source 1 is selected to be an appropriate value larger than the voltage across the discharge lamp, the currents of the discharge lamp A, the discharge lamp B, and the discharge lamp C can be made substantially equal within a practical range. . That is, according to the present embodiment, even when a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated powers are mounted on the same lighting device, the discharge lamp lighting device can be lit with power corresponding to the rated power. Can reduce the kind of.
[0037]
3C shows the discharge lamp lighting device according to the present invention shown in FIG. 1, in which the frequency f1 at which the output of the OP AMP 34 begins to decrease is smaller than the oscillation frequency of the discharge lamp C as shown in FIG. When the resistor 30 and the resistor 31 are selected so as to have a value higher than the oscillation frequency of the discharge lamp B and the voltage of the non-inverting input terminal of the OP AMP 34 is determined, the discharge lamp C having a large rated output is not controlled. However, the oscillation frequency region smaller than f1 can be made constant at the oscillation frequency of f1. Even in this case, the currents of the discharge lamp A and the discharge lamp B can be made substantially equal to the current of the discharge lamp C within a practical range if the frequency f1 at which the frequency starts to decrease and the value of the DC power supply 1 are appropriately selected. At the same time, when the discharge lamp C having a large rated power is mounted, that is, when a discharge lamp having a large heat generation is mounted, the output potential of the OP AMP 34 becomes high and the loss thereof becomes small. This is advantageous in terms of thermal design.
[0038]
As described above, according to the present embodiment, the magnitude of the frequency correction amount with respect to the fluctuation of the oscillation frequency and the oscillation frequency at which the correction with respect to the frequency fluctuation can be determined can be determined. The target value can be controlled.
In addition, even if the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to aging, etc., it can be controlled to correct the fluctuation to a small level, and the discharge lamp current is approximately constant with respect to the above change. Can be stabilized.
Moreover, even if a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated powers are mounted on the same lighting device, they can be lit with power corresponding to the rated power, and the types of discharge lamp lighting devices can be reduced. .
In addition, if a discharge lamp that generates a large amount of heat is mounted even if a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated power are mounted on the same lighting device, the output potential of the OP AMP 34 is increased and the loss is also reduced. Since it becomes small, it becomes advantageous on the thermal design of a lighting circuit device.
[0039]
In the present embodiment, when a plurality of discharge lamps A, B and C are mounted, the frequency f1 is smaller than the oscillation frequency of the discharge lamp C as shown in FIG. In this example, the discharge lamp C is controlled without the discharge lamp C, but the discharge lamp that is not controlled is selected not only with one with a large rated output but also with a large rated output. However, you can select multiple items in descending order.
[0040]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same or corresponding parts as in FIG.
[0041]
In this embodiment, a Zener diode 41 is used in place of the resistor that determines the reference voltage of the non-inverting input of the OP AMP 34 shown in FIG. 1 of the first embodiment.
Although the operation is the same as that of the embodiment, when the voltage of the capacitor 27 corresponding to the oscillation frequency is larger than the voltage of the Zener diode 41, the output of the OP AMP 34 is lowered and the oscillation frequency is increased.
[0042]
Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained by appropriately determining the voltage of the Zener diode 41.
[0043]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same or corresponding parts as in FIG.
[0044]
The oscillation frequency of the discharge lamp is set to a high frequency of about 40 KHz or more in order to avoid interference with the carrier signal frequency of an infrared remote controller such as a television. If the minimum oscillation frequency is set to 40 KHz, a circuit element that can follow the circuit operation is selected even if the oscillation frequency range fluctuates in the range of about 40 KHz to 100 KHz in consideration of mounting a plurality of discharge lamps. There is a need to.
In FIG. 2C, when a triangular wave signal having a peak value of about 5 V with high accuracy is detected with respect to fluctuations in the oscillation frequency when the oscillation frequency is 100 KHz, it is shown in the first and second embodiments. The peak detection OP AMP 26 of FIGS. 1 and 4 requires a high-speed and expensive one having a throughput of about 10 V / μs.
[0045]
This embodiment does not require an OPAMP having a high speed and an expensive throughput.
[0046]
In FIG. 5, the frequency-voltage converting means 72 includes a diode 51 whose anode is connected to the collector of the transistor 24 and a cathode connected to the non-inverting input terminal of the OP AMP 56, the anode of the diode 51, and the transistor. A rectifier circuit that outputs a peak value of a triangular wave obtained by the capacitor 25 as a DC voltage to both ends of the capacitor 52; a discharge resistor 53 connected in parallel to the capacitor 52; The rectified voltage of the rectifier circuit is connected to the non-inverting input, the output is connected to the base of the transistor 57 connected to the emitter follower, and the OP is connected to the voltage feedback from the emitter of the transistor 57 to the inverting input via the diode 55. AMP56, OP A resistor 54 connected between the inverting input of the AMP56 and the emitter of the transistor 24, a transistor A resistor 58 connected between the emitters of the transistor 24 of the motor 57.
The collector of the transistor 57 is connected to the DC power source Vc, and although not shown, the driving power source of the OP AMP 56 is also connected to the DC power source Vc.
[0047]
In the control circuit 73, resistors 59 and 60 connected in series with the resistor 58 in parallel, an inverting input terminal is connected to a connection point between the resistor 60 and the resistor 61, and an anode is connected to a connection point between the resistor 58 and the resistor 60. OPAMP (hereinafter referred to as a variable 3-terminal regulator) 62 having a built-in zener diode that applies a reference voltage to the non-inverted input terminal, and the inverting input terminal and the output terminal (hereinafter referred to as variable 3-terminal regulator 62). , Called a cathode). As the variable three-terminal regulator, for example, the HA17431 series manufactured by Hitachi corresponds to this.
[0048]
In the frequency-voltage conversion means 72 of FIG. 5, the following equation (1) is established.
VC52 = VC25−VD51 (1)
VC25: Peak value of the voltage of the capacitor 25
VC52: DC voltage obtained at the capacitor 52
VD51: Forward voltage drop of diode 51
Further, since the inverting input terminal of the OP AMP 56 operates so as to coincide with the VC 52 in the expression (1), the following expression (2) is established.
VC52 = VR54 = VR58−VD55 (2)
Where VR54: voltage of resistor 54
VR58: voltage of the resistor 58
VD55: Diode 55 forward drop voltage
Substituting equation (1) into equation (2) yields the following equation (3).
VC25−VD51 = VR58−VD55 (3)
When formula (3) is arranged, the following formula (4) is obtained.
VR58 = VC25− (VD51−VD55) (4)
Here, if the diode 51 and the diode 55 are selected so that VD51 = VD55, the following equation (5) is established.
VR58 = VC25 (5)
[0049]
That is, a DC voltage equal to the peak value of the capacitor 25, which is a voltage corresponding to the oscillation frequency, is obtained at both ends of the resistor 58. Then, if the voltage of the resistor 58 is divided by the resistors 59 and 60 of the control means 73 to give a voltage at which the oscillation frequency starts to decrease, and the amplification factor is determined by the resistor 61, the implementation shown in FIGS. The same control as in the first and second embodiments is possible.
[0050]
As described above, according to the present embodiment, the same effect as in the first and second embodiments can be obtained.
Further, since the transistor 57 is connected to the emitter follower, the output impedance to the series circuit of the resistor 59 and the resistor 60 is small, and the influence of the series resistance value of the resistor 59 and the resistor 60 on the voltage across the resistor 58 can be reduced.
Further, a diode 51 and a capacitor 52, which are inexpensive, are used as means for converting the peak value of the triangular wave having a fast rising speed obtained in the capacitor 25 into direct current. Since the OPAMP 56, the emitter follower-connected transistor 57, etc. are used to correct the forward voltage drop of the diode 51 and the output impedance conversion of the obtained DC voltage, it is inexpensive and has a large oscillation frequency. Can be controlled.
[0051]
Note that the three-terminal regulator 62 may be configured as the OP AMP 34 in FIGS. 1 and 4.
[0052]
Further, according to the present embodiment, since the input / output of the OP AMP 56 is a DC voltage signal, it is practically possible to replace this with a comparator (hereinafter referred to as a comparator) that is even cheaper than the OP AMP. is there. If the OP AMP56 is replaced by an open collector output comparator, it can be replaced by adding a resistor connected to Vc to the output terminal and a capacitor stabilizing the operation connected to the negative electrode of Vc. It is.
[0053]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0054]
A discharge lamp lighting device according to the present invention includes a direct current power source and an inverter that converts direct current supplied from the direct current power source into a high frequency current. - And this inverter - Connected to the circuit - A discharge lamp load circuit comprising a coil coil, a discharge lamp and a coupling capacitor; and a discharge lamp lighting device for driving a switching element of the inverter circuit by a sub-winding of the choke coil provided in the discharge lamp load circuit. Frequency detection means for detecting the oscillation frequency of
Based on the frequency-voltage conversion means for converting the detected oscillation frequency detected by the frequency detection means into a DC voltage, and the output of the frequency-voltage conversion means, To approach the predetermined oscillation frequency Since the control means for controlling the current of the discharge lamp by changing the oscillation frequency of the switching element is provided, the magnitude of the frequency correction amount for the fluctuation of the oscillation frequency and the oscillation frequency for starting the correction for the frequency fluctuation are determined. Therefore, the current of the discharge lamp can be controlled to a predetermined target value.
In addition, even if the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to aging, etc., it can be controlled to correct the fluctuation to a small level, and the discharge lamp current is approximately constant with respect to the above change. Can be stabilized.
In addition, even if multiple discharge lamps with the same rated current and different rated power are installed in the same lighting device, they can be lit with power corresponding to the rated power, and the types of discharge lamp lighting devices can be reduced. .
[0055]
In addition, the frequency detection means detects the oscillation frequency of the switching element based on the output voltage of the integration circuit that integrates the high-frequency voltage generated in the auxiliary winding of the choke coil provided in the discharge lamp load circuit. A current detection circuit for a discharge lamp constituted by a discharger or an expensive and complicated control circuit with a built-in VCO is unnecessary and can be made inexpensive.
[0056]
The frequency-voltage converting means outputs the output of the frequency detecting means. Non Inverting input, output through diode Anti Since it has an operational amplifier that converts the peak value of the output of the frequency detection means into a DC voltage, the current detection circuit for the discharge lamp composed of a current transformer, a VCO is built in and expensive and complicated. A control circuit or the like is unnecessary and can be made inexpensive.
[0057]
Further, the frequency-DC voltage converting means is an output pin of the frequency detecting means. - A rectifier circuit that obtains a rectified voltage from the voltage value, and the rectified voltage of the rectifier circuit to the non-inverting input and the output of the transistor connected to the emitter follower. - To the diode from the emitter of the transistor connected to the emitter follower. - And an operational amplifier connected for voltage feedback to the inverting input via the switch, an expensive and high-speed OP AMP can be dispensed with.
[0058]
Further, since the operational amplifier is replaced with a comparator, a resistor connected from the output terminal of the comparator to the positive electrode of the DC power source and a capacitor connected to the negative electrode of the DC power source are provided, so that the cost is further reduced. Can
[0059]
The control means includes an operational amplifier for inputting the output of the frequency-voltage conversion means to an inverting input and a reference voltage for controlling a predetermined oscillation frequency to a non-inverting input. The output of the operational amplifier oscillates the switching element. Since the frequency is changed, it is possible to determine the magnitude of the frequency correction amount with respect to the fluctuation of the oscillation frequency and the oscillation frequency at which the correction with respect to the frequency fluctuation is started, so that the discharge lamp current is controlled to a predetermined target value. Can do.
In addition, even if the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to aging, etc., it can be controlled to correct the fluctuation to a small level, and the discharge lamp current is approximately constant with respect to the above change. Can be stabilized.
Moreover, even if a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated powers are mounted on the same lighting device, they can be lit with power corresponding to the rated power, and the types of discharge lamp lighting devices can be reduced. .
[0060]
A zener connected to the negative pole of the DC power supply - Dio - Since it is possible to determine the magnitude of the frequency correction amount for oscillation frequency fluctuations and the oscillation frequency for starting correction for frequency fluctuations, the discharge lamp current can be controlled to a predetermined target value. can do.
[0061]
Further, since the control means controls the oscillation frequency of the switching element to be increased to a predetermined value when the detected oscillation frequency of the switching element is lower than a predetermined value, the discharge lamp Can be controlled to a predetermined target value.
In addition, even if the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to aging, etc., it can be controlled to correct the fluctuation, and the discharge lamp current can be made approximately constant with respect to the above change. Can be stabilized.
Moreover, even if a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated powers are mounted on the same lighting device, they can be lit with power corresponding to the rated power, and the types of discharge lamp lighting devices can be reduced. .
[0062]
Further, the control means controls the discharge oscillation frequency detected by the frequency detection means to be larger than a predetermined value for a plurality of types of discharge lamps having the same or substantially equal rated current. Since the plurality of types of discharge lamps can be replaced with one type of device, the current of the discharge lamp can be controlled to a predetermined target value.
In addition, even if the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to aging, etc., it can be controlled to correct the fluctuation, and the discharge lamp current can be made approximately constant with respect to the above change. Can be stabilized.
In addition, even if multiple discharge lamps with the same rated current and different rated power are installed in the same lighting device, they can be lit with power corresponding to the rated power, and the types of discharge lamp lighting devices can be reduced. .
[0063]
Further, the control means selects a discharge lamp having a large rated output from a plurality of types of discharge lamps having the same or substantially equal rated current, and the remaining discharge lamps excluding at least one or more types of discharge lamps in descending order. On the other hand, since the oscillation frequency of the switching element to be detected is controlled to be larger than a predetermined value so that the plurality of types of discharge lamps can be replaced with one type of device, The current can be controlled to a predetermined target value.
In addition, even if the oscillation frequency fluctuates due to the ambient temperature of the lamp, changes in characteristics due to secular changes, etc., it can be controlled to correct the fluctuation, and the discharge lamp current can be made approximately constant with respect to the above changes. Can be stabilized.
Moreover, even if a plurality of discharge lamps having the same rated current and different rated powers are mounted on the same lighting device, they can be lit with power corresponding to the rated power, and the types of discharge lamp lighting devices can be reduced. .
If a discharge lamp with large heat generation is mounted even if multiple discharge lamps with the same rated current and different rated power are mounted on the same lighting device, the output potential of the OP AMP34 will be high and the loss will be Since it becomes small, it can be advantageous in the thermal design of the lighting circuit device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is an operation waveform explanatory diagram of the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram of operation characteristics of the discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 6 is a circuit diagram of a conventional discharge lamp lighting device.
FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of a DC power source of a conventional discharge lamp lighting device.
FIG. 8 is another circuit diagram of a conventional discharge lamp lighting device.
[Explanation of symbols]
1 DC power supply, 2, 3 MOSFET, 4 choke coil, ab choke coil 4 secondary winding, cd choke coil 4 secondary winding, 5 discharge lamp, 6 capacitor, 7 coupling capacitor, 8, 9, 10 Resistor, 11 Capacitor, 21, 22, 23 Resistor, 24 Transistor, 25 Capacitor, 26 Op Amp, 27 Capacitor, 29, 30, 31, 32, 33 Resistor, 34 Op Amp, 35 Diode, 36 Resistor, Vc DC Control power supply, 41 Zener diode, 51 diode, 52 capacitor, 54, 55 resistor, 55 diode, 56 OP amplifier, 57 transistor, 58, 59, 60, 61 resistor, 62 variable 3-terminal regulator 71, frequency detection means, 72 frequency-voltage conversion means, 73 control means.

Claims

A DC power source, and inverter circuit for converting direct current supplied from the DC power supply to the high-frequency current, Cho over choke coil connected to the inverter circuit, a discharge lamp load circuit consisting of the discharge lamp and a coupling capacitor, In the discharge lamp lighting device for driving the switching element of the inverter circuit by the auxiliary winding of the choke coil provided in the discharge lamp load circuit,
Frequency detection means for detecting the oscillation frequency of the switching element;
Frequency-voltage conversion means for converting the detected oscillation frequency detected by the frequency detection means into a DC voltage;
Control means for controlling the current of the discharge lamp by changing the oscillation frequency of the switching element so as to approach a predetermined oscillation frequency based on the output of the frequency-voltage conversion means. Discharge lamp lighting device.

The frequency detection means detects an oscillation frequency of the switching element based on an output voltage of an integration circuit that integrates a high-frequency voltage generated in a sub-winding of a choke coil provided in the discharge lamp load circuit. Item 2. A discharge lamp lighting device according to Item 1.

Frequency - voltage conversion means, the non-inverting input the output of the frequency detecting means comprises an operational amplifier receiving an output to the inverting input through a diode, to convert the peak value of the output of the frequency detection means to the DC voltage The discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2, characterized in that.

Frequency - DC voltage converter means comprises a rectifier circuit for obtaining a rectified voltage from the peak value of the output of the frequency detecting means, the rectified voltage of the rectifier circuit to the non-inverting input, an emitter-follower connected base of the transistor output the over scan, according to claim 1 or 2, characterized in that a connected operational amplifier to the voltage fed back to the inverting input through the diodes from the emitter of the emitter-follower connected the transistor Discharge lamp lighting device.

5. The operational amplifier according to claim 4, further comprising a resistor connected from the output terminal of the comparator to a positive electrode of a DC power source and a capacitor connected to a negative electrode of the DC power source instead of the operational amplifier. Discharge lamp lighting device.

The control means includes an operational amplifier for inputting the output of the frequency-voltage conversion means to the inverting input and a reference voltage for controlling a predetermined oscillation frequency to the non-inverting input, and the oscillation frequency of the switching element is determined by the output of the operational amplifier. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the discharge lamp lighting device is changed.

The discharge lamp lighting device according to claim 6, characterized in that the reference voltage to obtain from the connected Zener diodes in the negative electrode of the DC power source.

The control means controls to increase the oscillation frequency of the switching element so as to become a predetermined value when the detected oscillation frequency of the switching element is lower than a predetermined value. Item 8. A discharge lamp lighting device according to any one of Items 1 to 7.

The control means controls the discharge oscillation frequency detected by the frequency detection means to be greater than a predetermined value for all types of discharge lamps having the same or substantially equal rated current, and The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 7, wherein a plurality of types of discharge lamps can be replaced with one type of device.

The control means selects a discharge lamp having a large rated output from among a plurality of kinds of discharge lamps having the same or substantially equal rated current, and with respect to the remaining discharge lamps excluding at least one kind of discharge lamps in the descending order. And the oscillation frequency of the switching element to be detected is controlled to be larger than a predetermined value so that the plurality of types of discharge lamps can be replaced with one type of device. The discharge lamp lighting device according to any one of 1 to 7.