JP4089217B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光ランプ、低圧ナトリウムランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、セラミックメタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどの放電灯を始動させた後、その放電灯を継続点灯させる点灯装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
放電灯を始動させた後、継続して点灯させるため、従来は、任意の電圧値の直流定電力を所定周期で反転させることにより図9(a)に示すような交流矩形波電力を生成し、この交流矩形波電力を放電灯に供給するのが一般的である。
【0003】
この交流矩形波電力は、波形のコントロールが容易で、半周期内では光の変動が少ないという利点があるが、発明者の実験によれば、ランプの種類や特性によっては、必ずしも交流矩形波が最適な電力波形とはいえないことが判明した。
【0004】
例えば、交流矩形波電力を放電灯に供給して点灯させた場合に、正負の反転時に、大きな電流変動を生ずるため、浮遊インダクタンスが小さくても高電圧が発生し、ランプのチラツキを生じたり、始動器を内蔵した内部始動型ランプにおいては、始動器のコンデンサが破壊されてしまうおそれがある。
【0005】
これを防止するために、図9(b)に示すような交流台形波電力を供給すれば、正負の反転時に電流が徐々に変動するため、上述したような大きな電圧変動が生ずることがない。
【0006】
また、図9(c)及び(d)に示すように、交流矩形波電力の反転直前に電力値を高くするようなパルス波形を付加したり、交流矩形波電力の立上りから立下り直前まで徐々に電力値を高くしていくような鋸歯波形にすれば、電極上のホットスポットが強く発生することにより電極間の放電が安定し、チラツキ防止の効果があるだけでなく、超高圧水銀ランプに供給して点灯させた場合は電極上に生成した金属堆積物を除去する効果もありランプ寿命が延びると言う利点がある。
【0007】
特に、図9(d)に示すような波形では、電力値が徐々に変化することから、液晶プロジェクターに使用しても画面の明るさが部分的に変化することなく、均一な明るさの画面が得られるという利点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように任意の電力波形を生成しようとすると、1台数十万円もするファンクションジェネレータが必要であり、しかも、その大きさは小型のものでも50cm×30cm×10cm程度もあるので、これを個々の放電灯の点灯装置に組み込むことは、コスト的にもスペース的にも困難であり、到底現実的ではない。
【0009】
そこで本発明は、極めて簡単な構成で、しかも小型、低コストで、放電灯の特性に応じた任意波形のランプ点灯交流電力を生成し、これを放電灯に印加して継続点灯できるようにすることを技術的課題としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、請求項1の発明は、電源回路から出力された直流定電圧をスイッチング素子のオンオフにより直流矩形波電力に変換するチョッパ回路及びその直流矩形波電力を平滑化する平滑回路からなるランプ電力調整回路と、当該ランプ電力調整回路から出力された調整直流電力を任意のタイミングで反転させてランプ点灯用交流電力を生成する極性反転回路を備えた放電灯の点灯装置であって、
放電灯に印加すべき任意の目標交流電力の波形を予め設定し得る電力波形設定手段と、
前記ランプ電力調整回路から出力された調整直流電力の微小区間における瞬間電力値と、これに対応する微小区間における前記目標交流電力の波形を整流した目標直流電力の目標瞬間電力値に基づいて設定されるデューティ比の電力制御パルス信号で前記チョッパ回路のスイッチング素子をオンオフさせるランプ電力コントロール手段と、
前記ランプ電力調整回路から出力された調整直流電力を前記目標交流電力に同期させて反転させるタイミング制御信号を前記極性反転回路に対して出力するタイミングコントロール手段を備え、
前記ランプ電力コントロール手段が、前記スイッチング素子をオンオフさせる電力制御パルス信号のデューティ比を、前記平滑回路から出力された調整直流電力の瞬間電力値と、前記目標直流波形の目標瞬間電力値との差に基づいてフィードバック制御するデューティ比補正手段を備たことを特徴としている。
【0011】
請求項1の発明によれば、ランプ電力コントロール手段から出力された電力制御パルス信号により、チョッパ回路のスイッチング素子が前記電力制御パルス信号のデューティ比に応じてオンオフされる。
このデューティ比は、目標交流電力を整流した目標直流電力に基づいて設定されるので、電源回路から出力された直流定電圧がチョッパ回路でPWM制御されて直流矩形波電力に変換され、これを平滑回路で平滑化することにより、目標交流電力を整流した目標直流電力と等しい波形の調整直流電力が得られる。
したがって、得られた調整直流電力を極性反転回路により前記目標交流電力に同期させて反転させれば、目標交流電力に等しい波形のランプ点灯用交流電力が得られる。
【0012】
請求項1では、ランプ電力コントロール手段に、前記平滑回路から出力された調整直流電力の瞬間電力値と、目標交流電力を整流した目標直流電力の瞬間電力値との差に基づいて、前記スイッチング素子をオンオフさせる電力制御パルス信号のデューティ比をフィードバック制御する制御パルス生成手段を備えている。
【0013】
したがって、電力制御パルス信号のデューティ比が、前記平滑回路から出力された調整直流電力の瞬間電力値と、目標交流電力を整流した目標直流波形の瞬間電力値との差に基づいてフィードバック制御されるので、PWM制御された直流矩形波電力を平滑化することにより目標直流電力に正確に一致した調整直流電力が得られ、さらに、目標交流電力に同期させて反転させることによりこの目標交流電力と正確に一致した波形のランプ点灯用交流電力が得られる。
【0014】
また、請求項2の発明のように、波形設定手段として放電灯に印加すべき目標交流電力を記録させたメモリチップを用いれば、メモリチップを交換することにより目標交流電力の設定及び変更を容易に行うことができる。
【0015】
同様に、請求項3の発明のように、波形設定手段として外部コンピュータから供給される目標交流電力の波形を記録するメモリを用いれば、簡単な操作で目標交流電力の設定及び変更を容易に行うことができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図1は本発明に係る放電灯の点灯装置を示すブロック図、図2はランプ電力調整回路を示す回路図、図3は極性反転回路を示す回路図、図4は各電力波形及び各制御パルス信号を示す波形図、図5乃至図7は処理手順を示すフローチャート、図8はデューティ比補正処理を説明する波形図である。
【0017】
本例の放電灯の点灯装置1は、放電灯Lを点灯させる点灯回路Eと、当該点灯回路Eをコンロトールして予め設定した目標交流電力に一致したランプ点灯用交流電力を生成させる制御部Cとからなる。
【0018】
点灯回路Eは、直流定電圧を出力する電源回路2と、その直流定電圧を降圧して所望波形の調整直流電力を得るランプ電力調整回路3と、当該ランプ電力調整回路3から出力された調整直流電力を任意のタイミングで反転させてランプ点灯用交流電力を生成する極性反転回路4と、放電灯Lの始動スイッチがオンされたときに数KV〜数十KVの高圧の始動電圧を印加する始動回路5を備えている。
【0019】
電源回路2は、交流電源6から供給される正弦交流電圧VS1を整流する整流回路7と、整流された脈動電圧VS2を直流定電圧VS3に変換する力率改善回路8を備えている。
【0020】
ランプ電力調整回路3は、スイッチング素子となるFET(電界効果トランジスタ)9をオンオフすることにより、電源回路2から出力された直流定電圧VS3を直流矩形波電力WS4に変換する前段のチョッパ回路10と、この直流矩形波電力WS4を平滑化して所望の調整直流電力WS5を出力する後段の平滑回路11を備えている。
【0021】
具体的には、後述する制御部CのPWM制御回路22からドライバ9aを介して供給される電力制御パルス信号PWにより、チョッパ回路10に配されたFET9をオンオフさせて、目標交流電力WA0に対応したデューティ比の直流矩形波電力WS4を出力させ、平滑回路11を通過させることにより、目標交流電力WA0を整流した目標直流電力WD0と等しい調整直流電力WS5が得られる。
【0022】
極性反転回路4は、スイッチング素子となる四つのFET(電界効果トランジスタ)12A〜12Dを備えたフルブリッジ型に形成されており、入力端子4inに印加される調整直流電力WS5をランプ点灯用交流電力WS6に変換して出力端子4outに出力する。
【0023】
このため、後述する制御部Cから供給される極性制御パルス信号(タイミング制御信号)PA 〜PDにより、対角に位置する二つのFET12A及び12B、12C及び12Dを各一対として、各対ごとに所定のタイミングでオン−オフを切り換えるようになっている。
【0024】
各FET12A〜12Dは、夫々の極性制御パルス信号PA 〜PD が高レベルのときに導通状態となり、低レベルのときに非導通状態となるので、各極性制御パルス信号PA〜PDは夫々のFET12A〜12Dがオンオフされるタイミングに応じて出力される。
【0025】
制御部Cは、シングルチップマイクロコンピュータ21などで構成され、その入力側には、ランプ電力調整回路3から出力された調整直流電力WS5の電圧及び電流を検出するセンサ14a、14bがA/D変換器15a、15bを介して接続され、出力側には、PWM制御回路22及びドライバ9aを介してチョッパ回路10のFET9が接続されると共に、ドライバ12a〜12dを介して極性反転回路4のFET12A〜12Dが接続されている。
【0026】
また、制御部Cには、放電灯Lに印加すべき目標交流電力WA0の波形を予め設定する電力波形設定手段となるメモリ23が設けられると共に、電力制御パルス信号PWを前記チョッパ回路10に出力することにより調整直流電力WS5を目標直流電力WD0に一致させるランプ電力コントロール手段24と、前記ランプ電力調整回路3から出力された調整直流電力WS5を前記目標交流電力WA0に同期させて反転させる極性制御パルス信号PA〜PDを前記極性反転回路4に対して出力するタイミングコントロール手段25を備えている。
【0027】
メモリ23は、任意のタイプを採用することができ、例えば、放電灯Lに印加すべき目標交流電力の波形を記録させたメモリチップをコネクタ(図示せず)を介して制御部Cに着脱するタイプや、制御部Cに接続される外部コンピュータから通信手段により目標交流電力の波形を書換えたり設定したりインストールできるタイプのものでも良い。
【0028】
このメモリ23に目標交流電力WA0と等価の波形プロフィールを有する波形信号WAを記憶させると、その1周期分を整流した波形信号WDが登録され、これに予め設定された電力係数Kをかけると目標交流電力WA0を整流した電力値に等しい目標直流電力WD0の波形が得られる。
【0029】
そして、目標直流電力WD0がn等分されて、1/n周期に相当する時間が電力制御パルス信号PWのパルス周期PCのm倍(1≦m≦1000程度)として設定されると共に、インデックスi=1〜nの目標直流電力WD0の波形高さに応じた目標瞬間電力Miと、電源回路2から出力される直流定電圧VS3に応じて、個々の電力制御パルス信号PWiのデューティ比DTiが設定される。
【0030】
図5〜図7はランプ電力コントロール手段24の処理手順を示すフローチャートである。
まず、放電灯Lが始動すると、図5に示すプログラムが実行開始されて、まず、ステップSTP1でインデックスi=1、総電力量TW=0として、ステップSTP2に移行しパルス周期を測るタイマの時刻T=0と置く。
【0031】
ステップSTP3で、デューティ比DTiと、パルス周期PCを読出し、ステップSTP4で個々のパルスPWiのパルス幅PLi=DTi×PCを算出し、ステップSTP5で電力制御パルス信号PWとなるパルス幅PLiのパルスを出力するように、制御部CのPWM制御回路22の設定を行う。
【0032】
次いで、ステップSTP6でタイマ計測した時刻Tがパルス周期PCのm倍の時間分経過するのを待ち、ステップSTP7のデューティ比補正プログラム(図6参照)を実行する。さらに、ステップSTP8に移行して目標交流電力WA0の1周期分の処理が終了したか否かを判断する。
【0033】
この判断はi=nであるか否かを判別することによって行う。
そして、終了していないと判断されたときはステップSTP9でインデックスi=i+1と書き換えてステップSTP2に戻り、次の電力制御パルス信号を出力する処理を継続する。
また、終了したと判断されたときはステップSTP10の電力係数補正プログラム(図7参照)を実行した後、ステップSTP1に戻る。
【0034】
図6は、前記ステップSTP7のデューティ比補正プログラムの具体的処理手順を示すもので、電力制御パルス信号PWがmパルス出力されて、時刻Tがパルス周期PCのm倍の時間分経過するたびに、ランプ電力調整回路3から出力された調整直流電力WS5が目標直流電力に等しくなるようにデューティ比を補正してフィードバック制御を行うためのものである。
【0035】
ここでは、ステップSTP11でセンサ14a、14bにより検出された電圧Vi、電流Iiを取り込むと共に、ステップSTP12で波形形状値Fiと電力係数Kを読み出し、これらの値に基づいて、ステップSTP13で調整直流電力WS5の瞬間電力Wi=Vi×Ii、目標瞬間電力Mi=K×Fi、総電力量TW=TW+Wiを算出する。
このときの、直流定電圧VS3、調整直流電力WS5とその瞬間電力Wi、目標直流電力WD0とその目標瞬間電力Mi、波形信号WDとその波形形状値Fi、電圧Vi、電流Ii、電力係数K、電力制御パルス信号PWのパルス幅PLiとパルス周期PC、デューティ比DTiの関係を図8に示す。
【0036】
次いで、ステップSTP14で瞬間電力Wiと目標瞬間電力Miとの差dW=Wi−Miを算出する。
ここで、dW<0の場合は瞬間電力Wiが目標瞬間電力Miより小さいのでステップSTP15に移行してdWの値に応じてデューティ比DTiを増加させて書き換える。
また、dW>0の場合は瞬間電力Wiが目標瞬間電力Miより大きいのでステップSTP16に移行してdWの値に応じてデューティ比DTiを減少させて書き換える。
さらに、dW=0の場合は瞬間電力Wiが目標瞬間電力Miに等しいのでデューティ比DTiを書き換えることなく処理を終了する。
【0037】
図7は、前記ステップSTP10の電力係数補正プログラムの具体的処理手順を示すもので、目標交流電力WA0の1周期分の処理が終了するたびごとに、その1周期分の総電力量TWが予め設定された設定電力量SWに等しくなるように電力係数Kを補正してフィードバック制御を行うためのものである。
【0038】
ここでは、先のステップSTP13で算出された総電力量TWと予め設定された設定電力量SWをステップSTP21で読出し、ステップSTP22でその差dT=TW−SWを算出する。
そして、dT<0の場合は総電力量TWが設定電力量SWより小さいので、ステップSTP23に移行してdTの値に応じて電力係数Kを増加させ、書き換えていく。
また、dT>0の場合は総電力量TWが設定電力量SWより大きいので、ステップSTP24に移行してdTの値に応じて電力係数Kを減少させ、書き換えていく。
さらに、dT=0の場合は総電力量TWが設定電力量SWに等しいので、電力係数Kを書き換えることなく処理を終了する。
【0039】
以上が本発明の一構成例であって、次にその作用を説明する。
まず、制御部Cのメモリ23に、立上りから立下りに向って徐々に上昇する目標交流電力WA0の波形信号WAを記憶させると、その1周期分を整流した波形信号WDが登録され、これに電力係数Kをかけると目標交流電力WA0を整流した電力値に等しい目標直流電力WD0の波形が得られる。
【0040】
そして、目標直流電力WD0がn等分されて、1/n周期に相当する時間が電力制御パルス信号PWのパルス周期PCのm倍(1≦m≦1000程度)として設定されると共に、インデックスi=1〜nの個々の波形に応じた目標瞬間電力Miと、電源回路2から出力される直流定電圧VS3に応じて、個々の制御パルス信号PWiのデューティ比DTiが設定される。
【0041】
ここで、放電灯Lを始動させると、交流電源6から出力された正弦波交流電圧VS1が整流回路7で整流されて脈動電圧VS2となり、力率改善回路8で直流定電圧VS3に変換され、チョッパ回路10に供給される。
一方、チョッパ回路10には、制御部Cから電力制御パルス信号PWが入力され、FET9がオンオフ制御される。
電力制御パルス信号PWのデューティ比DTiは、目標交流電力WA0の立上りから立下りに向って徐々にパルス幅PLiが広くなるように設定されており、このデューティ比DTiに応じてFET9の導通時間が徐々に長くなるようにオンオフされる。
【0042】
したがって、このチョッパ回路10から出力される直流矩形波電力WS4は、目標交流電力WA0の立上りから立下りに向って徐々にパルス幅が広くなっており、これを平滑回路11に入力して平滑化された調整直流電力WS5は、目標直流電力WD0に等しい波形となって極性反転回路4に入力される。
【0043】
極性反転回路4では、極性制御パルス信号PA 〜PDにより、FET12A〜12Dが目標交流電力WA0の反転タイミングに同期してオンオフされるので、調整直流電力WS5が目標交流電力WA0に等しい波形のランプ点灯用交流電力WS6に変換される。
【0044】
このようにして、予め設定された任意の目標交流電力WA0と等しい波形のランプ点灯用交流電力WS6を生成することができるので、その放電灯Lの特性に応じた最適な目標交流電力WA0波形を設定することにより最適な条件で点灯させることができる。
【0045】
なお、制御部Cからチョッパ回路10に対し電力制御パルス信号PWの個々のパルスがm個出力されるたびに、センサ14a及び14bで調整直流電力WS5の電圧及び電流が検出され、これに基づいて算定される瞬間電力Wiと、目標瞬間電力Miに基づいて、図6に示す処理手順に従いデューティ比DTiが補正され、調整直流電力WS5の波形が目標直流電力WD0と一致するようにフィードバック制御されることになる。
【0046】
また、目標交流電力WA0の1周期分の制御が終了するたびごとに、図7に示す処理手順に従い、総電力量TWが算出されて、予め設定された設定電力量SWと比較され、電力係数Kが補正されるので、総電力量TWが設定電力量SWと一致するようにフィードバック制御されることとなる。
【0047】
なお、上述の説明では、図9(d)の波形のランプ点灯用交流電力を供給する場合について説明したが、その波形は任意であり図9(b)及び(c)のような波形はもちろんのこと、プラス側とマイナス側で電力値や印加時間が異なる非対称の波形であっても良い。
また、上述の説明では電力を調整する場合について説明したが、電圧又は電流の一方をコントロールすることにより電力調整しても良い。
さらに、図9(b)〜(d)の波形のように、ランプ点灯用交流電力WA0のプラス側とマイナス側が等しい場合は、半周期分の波形に基づいて1周期分を制御しても良い。
【0048】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、チョッパ回路のスイッチング素子をオンオフする電力制御パルス信号のデューティ比を目標交流電力を整流した目標直流電力に基づいて設定するだけで、ランプ電力調整回路から目標直流電力に等しい波形の調整直流電力が出力され、これを所定のタイミングで反転させれば目標交流電力に等しい波形のランプ点灯用交流電力が簡単に得られ、しかもこれらの制御は、通常の点灯回路に組み込み可能なシングルチップマイクロコンピュータ等の簡単な制御装置で実行可能であるので、装置全体の構成を簡素化、小型化することができ、低コストで、放電灯の特性に応じた任意波形の電力を生成することができるという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る放電灯の点灯装置を示すブロック図。
【図2】ランプ電力調整回路を示す回路図。
【図3】極性反転回路を示す回路図。
【図4】各電力波形及び各制御パルス信号を示す波形図。
【図5】処理手順を示すフローチャート。
【図6】デューティ比補正手順を示すフローチャート。
【図7】電力係数補正手順を示すフローチャート。
【図8】デューティ比補正処理を説明する波形図。
【図9】ランプ点灯交流電力を示す波形図。
【符号の説明】
1………点灯装置
L………放電灯
2………電源回路
3………ランプ電力調整回路
4………極性反転回路
9………FET(スイッチング素子)
10………チョッパ回路
11………平滑回路
23………電力波形設定手段
24………ランプ電力コントロール手段
25………タイミングコントロール手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a lighting device that starts a discharge lamp such as a fluorescent lamp, a low-pressure sodium lamp, a high-pressure mercury lamp, an ultra-high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a ceramic metal halide lamp, and a high-pressure sodium lamp and then continuously lights the discharge lamp. .
[0002]
[Prior art]
In order to continue lighting after starting the discharge lamp, in the past, AC constant wave power as shown in FIG. 9A is generated by inverting DC constant power of an arbitrary voltage value at a predetermined cycle. In general, the AC rectangular wave power is supplied to the discharge lamp.
[0003]
This AC rectangular wave power has the advantage of easy waveform control and less light fluctuations within a half cycle. However, according to the inventors' experiment, depending on the type and characteristics of the lamp, the AC rectangular wave may not always be It turns out that it is not an optimal power waveform.
[0004]
For example, when AC square wave power is supplied to a discharge lamp and turned on, a large current fluctuation occurs at the time of reversing positive and negative, so a high voltage is generated even if the stray inductance is small, and the lamp flickers. In an internal starting type lamp having a built-in starter, the capacitor of the starter may be destroyed.
[0005]
In order to prevent this, if AC trapezoidal wave power as shown in FIG. 9B is supplied, the current gradually changes at the time of positive / negative reversal, so that the large voltage fluctuation as described above does not occur.
[0006]
Further, as shown in FIGS. 9C and 9D, a pulse waveform that increases the power value is added immediately before the inversion of the AC rectangular wave power, or gradually from the rise of the AC rectangular wave power to just before the fall. If the sawtooth waveform is used to increase the power value, the hot spots on the electrodes are strongly generated, so that the discharge between the electrodes is stabilized and not only has the effect of preventing flicker, but also an ultra high pressure mercury lamp. When the lamp is supplied and lit, there is an advantage that the metal life generated on the electrode is removed and the lamp life is extended.
[0007]
In particular, in the waveform as shown in FIG. 9 (d), since the power value gradually changes, the brightness of the screen does not partially change even when used in a liquid crystal projector. There is an advantage that can be obtained.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in order to generate an arbitrary power waveform in this way, a function generator that costs one hundred thousand yen is required, and the size is as small as 50 cm × 30 cm × 10 cm. Incorporating this into the lighting device for each discharge lamp is difficult in terms of cost and space, and is not practical at all.
[0009]
Therefore, the present invention generates a lamp lighting AC power having an arbitrary waveform according to the characteristics of the discharge lamp with a very simple configuration, and is small and low cost, and applies this to the discharge lamp so that it can be continuously lit. This is a technical issue.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the invention of
A power waveform setting means capable of preliminarily setting an arbitrary target AC power waveform to be applied to the discharge lamp,
It is set based on the instantaneous power value in the minute interval of the adjusted DC power output from the lamp power adjustment circuit and the target instantaneous power value of the target DC power obtained by rectifying the waveform of the target AC power in the minute interval corresponding to this. Lamp power control means for turning on and off the switching element of the chopper circuit with a power control pulse signal having a duty ratio of
A timing control means for outputting to the polarity inversion circuit a timing control signal for inverting the regulated DC power output from the lamp power adjustment circuit in synchronization with the target AC power;
The lamp power control means determines the duty ratio of the power control pulse signal for turning on and off the switching element, and the difference between the instantaneous power value of the adjusted DC power output from the smoothing circuit and the target instantaneous power value of the target DC waveform The duty ratio correcting means for performing feedback control based on the above is provided.
[0011]
According to the first aspect of the present invention, the switching element of the chopper circuit is turned on / off according to the duty ratio of the power control pulse signal by the power control pulse signal output from the lamp power control means.
Since this duty ratio is set based on the target DC power obtained by rectifying the target AC power, the DC constant voltage output from the power supply circuit is PWM-controlled by the chopper circuit and converted to DC rectangular wave power, which is smoothed By smoothing with the circuit, adjusted DC power having a waveform equal to the target DC power obtained by rectifying the target AC power can be obtained.
Therefore, if the obtained adjusted DC power is inverted by the polarity inversion circuit in synchronization with the target AC power, lamp lighting AC power having a waveform equal to the target AC power can be obtained.
[0012]
According to another aspect of the present invention, the switching power is applied to the lamp power control unit based on the difference between the instantaneous power value of the adjusted DC power output from the smoothing circuit and the instantaneous power value of the target DC power obtained by rectifying the target AC power. Control pulse generating means for feedback-controlling the duty ratio of the power control pulse signal for turning on / off.
[0013]
Therefore, the duty ratio of the power control pulse signal is feedback controlled based on the difference between the instantaneous power value of the adjusted DC power output from the smoothing circuit and the instantaneous power value of the target DC waveform obtained by rectifying the target AC power. Therefore, smoothing the PWM-controlled DC rectangular wave power provides an adjusted DC power that exactly matches the target DC power. Further, the DC power is accurately synchronized with the target AC power by inverting it in synchronization with the target AC power. AC power for lamp lighting having a waveform that matches the above is obtained.
[0014]
In addition, if a memory chip that records the target AC power to be applied to the discharge lamp is used as the waveform setting means as in the invention of claim 2, the target AC power can be easily set and changed by replacing the memory chip. Can be done.
[0015]
Similarly, if the memory for recording the waveform of the target AC power supplied from the external computer is used as the waveform setting means as in the invention of
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a block diagram showing a discharge lamp lighting device according to the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram showing a lamp power adjustment circuit, FIG. 3 is a circuit diagram showing a polarity inversion circuit, and FIG. 4 is each power waveform and each control pulse. FIG. 5 to FIG. 7 are flowcharts showing processing procedures, and FIG. 8 is a waveform diagram for explaining duty ratio correction processing.
[0017]
The discharge
[0018]
The lighting circuit E includes a power supply circuit 2 that outputs a DC constant voltage, a lamp
[0019]
The power supply circuit 2 includes a rectifier circuit 7 that rectifies the sine AC voltage VS 1 supplied from the AC power supply 6, and a power factor improvement circuit 8 that converts the rectified pulsating voltage VS 2 into a DC constant voltage VS 3 . .
[0020]
The lamp
[0021]
Specifically, the
[0022]
The
[0023]
Thus, the polarity control pulse signal supplied from the control unit C to be described later (timing control signal) P A By to P D, two FET12A and 12B positioned diagonally, and 12C and 12D as respective pairs, it turned on at a predetermined timing for each pair - has to switch off.
[0024]
Each FET12A~12D the respective polarity control pulse signal P A ~ P D The polarity control pulse signals P A to P D are output according to the timing when each
[0025]
The control unit C includes a single-
[0026]
Further, the control unit C is provided with a
[0027]
The
[0028]
When a waveform signal WA having a waveform profile equivalent to the target AC power WA 0 is stored in the
[0029]
The target DC power WD 0 is equally divided into n, and a time corresponding to 1 / n period is set as m times (about 1 ≦ m ≦ 1000) of the pulse period PC of the power control pulse signal PW, and the index The duty ratio of each power control pulse signal PWi according to the target instantaneous power Mi according to the waveform height of the target DC power WD 0 with i = 1 to n and the DC constant voltage VS 3 output from the power supply circuit 2 DTi is set.
[0030]
5 to 7 are flowcharts showing the processing procedure of the lamp power control means 24.
First, when the discharge lamp L is started, the program shown in FIG. 5 starts to be executed. First, at step STP1, the index i = 1 and the total electric energy TW = 0, the process proceeds to step STP2, and the time of the timer that measures the pulse period is measured. Set T = 0.
[0031]
In step STP3, the duty ratio DTi and the pulse period PC are read, in step STP4, the pulse width PLi = DTi × PC of each pulse PWi is calculated, and in step STP5, the pulse of the pulse width PLi that becomes the power control pulse signal PW is calculated. The
[0032]
Next, the system waits for the time T measured by the timer in step STP6 to elapse m times the pulse period PC, and executes the duty ratio correction program (see FIG. 6) in step STP7. Furthermore, the process goes to step STP8 determines whether the process of one cycle of the target AC power WA 0 is finished.
[0033]
This determination is made by determining whether i = n.
If it is determined that the process has not been completed, the index i = i + 1 is rewritten in step STP9, the process returns to step STP2, and the process of outputting the next power control pulse signal is continued.
If it is determined that the process has been completed, the power coefficient correction program (see FIG. 7) in step STP10 is executed, and then the process returns to step STP1.
[0034]
FIG. 6 shows a specific processing procedure of the duty ratio correction program in step STP7. Every time when the power control pulse signal PW is output by m pulses and the time T has elapsed by m times the pulse period PC, FIG. The feedback control is performed by correcting the duty ratio so that the adjusted DC power WS 5 output from the lamp
[0035]
Here, the voltage Vi and the current Ii detected by the
At this time, DC constant voltage VS 3 , adjusted DC power WS 5 and its instantaneous power Wi, target DC power WD 0 and its target instantaneous power Mi, waveform signal WD and its waveform shape value Fi, voltage Vi, current Ii, power FIG. 8 shows the relationship between the coefficient K, the pulse width PLi of the power control pulse signal PW, the pulse period PC, and the duty ratio DTi.
[0036]
Next, in step STP14, a difference dW = Wi−Mi between the instantaneous power Wi and the target instantaneous power Mi is calculated.
Here, when dW <0, the instantaneous power Wi is smaller than the target instantaneous power Mi, so that the process proceeds to step STP15 and rewrites by increasing the duty ratio DTi according to the value of dW.
Further, when dW> 0, the instantaneous power Wi is larger than the target instantaneous power Mi. Therefore, the process proceeds to step STP16 and is rewritten by decreasing the duty ratio DTi according to the value of dW.
Further, when dW = 0, since the instantaneous power Wi is equal to the target instantaneous power Mi, the process is terminated without rewriting the duty ratio DTi.
[0037]
Figure 7 shows a concrete processing procedure of the power factor correction program of the step STP10, whenever the processing of one cycle of the target AC power WA 0 is completed, the total power TW of one period This is for performing feedback control by correcting the power coefficient K so as to be equal to a preset set power amount SW.
[0038]
Here, the total power amount TW calculated in the previous step STP13 and the preset set power amount SW are read in step STP21, and the difference dT = TW−SW is calculated in step STP22.
When dT <0, the total power amount TW is smaller than the set power amount SW, so that the process proceeds to step STP23 where the power coefficient K is increased according to the value of dT and rewritten.
When dT> 0, the total power amount TW is larger than the set power amount SW. Therefore, the process proceeds to step STP24 where the power coefficient K is decreased according to the value of dT and rewritten.
Further, when dT = 0, the total power amount TW is equal to the set power amount SW, and thus the process is terminated without rewriting the power coefficient K.
[0039]
The above is one configuration example of the present invention, and the operation thereof will be described next.
First, when the waveform signal WA of the target AC power WA 0 that gradually increases from rising to falling is stored in the
[0040]
The target DC power WD 0 is equally divided into n, and a time corresponding to 1 / n period is set as m times (about 1 ≦ m ≦ 1000) of the pulse period PC of the power control pulse signal PW, and the index The duty ratio DTi of each control pulse signal PWi is set according to the target instantaneous power Mi corresponding to each waveform of i = 1 to n and the DC constant voltage VS 3 output from the power supply circuit 2.
[0041]
Here, when the discharge lamp L is started, the sine wave AC voltage VS 1 output from the AC power source 6 is rectified by the rectifier circuit 7 to become a pulsating voltage VS 2 , and is converted to the DC constant voltage VS 3 by the power factor correction circuit 8. It is converted and supplied to the
On the other hand, the
Duty ratio DTi of the power control pulse signal PW is set so as to gradually pulse width PLi toward the rising of the target AC power WA 0 to falling widens, conduction time of FET9 according to the duty ratio DTi Is turned on and off to gradually increase.
[0042]
Therefore, the DC rectangular wave power WS 4 output from the
[0043]
The
[0044]
In this manner, since the lamp lighting AC power WS 6 having a waveform equal to the preset arbitrary target AC power WA 0 can be generated, the optimum target AC power WA according to the characteristics of the discharge lamp L can be generated. By setting 0 waveform, it is possible to light up under optimum conditions.
[0045]
Incidentally, each time the individual pulses of the power control pulse signal PW is the m output to the
[0046]
Further, every time the control for one cycle of the target AC power WA 0 is completed, the total power amount TW is calculated according to the processing procedure shown in FIG. 7 and compared with the preset set power amount SW. Since the coefficient K is corrected, feedback control is performed so that the total power amount TW matches the set power amount SW.
[0047]
In the above description, the case where the lamp lighting AC power having the waveform of FIG. 9D is supplied has been described. However, the waveform is arbitrary, and the waveforms as shown in FIGS. 9B and 9C are of course. In other words, it may be an asymmetric waveform with different power values and application times on the plus side and the minus side.
Moreover, although the case where electric power is adjusted was demonstrated in the above-mentioned description, you may adjust electric power by controlling one of a voltage or an electric current.
Furthermore, as shown in the waveforms of FIGS. 9B to 9D, when the plus side and the minus side of the lamp lighting AC power WA 0 are equal, even if one cycle is controlled based on the half cycle waveform. good.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the duty ratio of the power control pulse signal for turning on / off the switching element of the chopper circuit is set based on the target DC power obtained by rectifying the target AC power. Adjusted DC power having a waveform equal to the target DC power is output, and if this is inverted at a predetermined timing, AC power for lamp lighting having a waveform equal to the target AC power can be easily obtained. Since it can be executed by a simple control device such as a single-chip microcomputer that can be incorporated in the lighting circuit, the overall configuration of the device can be simplified and miniaturized, and it can be manufactured at any cost according to the characteristics of the discharge lamp. There is a very excellent effect that the waveform power can be generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a discharge lamp lighting device according to the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a lamp power adjustment circuit.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a polarity inverting circuit.
FIG. 4 is a waveform diagram showing each power waveform and each control pulse signal.
FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure.
FIG. 6 is a flowchart illustrating a duty ratio correction procedure.
FIG. 7 is a flowchart showing a power coefficient correction procedure.
FIG. 8 is a waveform diagram illustrating a duty ratio correction process.
FIG. 9 is a waveform diagram showing lamp lighting AC power.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
10 .........
Claims (3)
放電灯(L)に印加すべき任意の目標交流電力の波形を予め設定し得る電力波形設定手段(23)と、
前記ランプ電力調整回路(3)から出力された調整直流電力の微小区間における瞬間電力値と、これに対応する微小区間における前記目標交流電力の波形を整流した目標直流電力の目標瞬間電力値に基づいて設定されるデューティ比の電力制御パルス信号で前記チョッパ回路(10)のスイッチング素子(9)をオンオフさせるランプ電力コントロール手段(24)と、
前記ランプ電力調整回路(3)から出力された調整直流電力を前記目標交流電力に同期させて反転させるタイミング制御信号を前記極性反転回路(4)に対して出力するタイミングコントロール手段(25)を備え、
前記ランプ電力コントロール手段(24)が、前記スイッチング素子(9)をオンオフさせる電力制御パルス信号のデューティ比を、前記平滑回路(11)から出力された調整直流電力の瞬間電力値と、前記目標直流波形の目標瞬間電力値との差に基づいてフィードバック制御するデューティ比補正手段(STP7)を備えたことを特徴とする放電灯の点灯装置。 A chopper circuit (10) for converting a DC constant voltage output from the power supply circuit (2) into DC rectangular wave power by turning on and off the switching element (9) and a smoothing circuit (11) for smoothing the DC rectangular wave power. A lamp power adjustment circuit (3) and a polarity inverter circuit (4) that inverts the adjusted DC power output from the lamp power adjustment circuit (3) at an arbitrary timing to generate AC power for lamp lighting. A lighting device for an electric light,
Discharge lamp (L) can be set in advance to any target AC power waveform to be applied to the power waveform setting means (23),
Based on the instantaneous power value in the minute section of the adjusted DC power output from the lamp power adjustment circuit (3) and the target instantaneous power value of the target DC power obtained by rectifying the waveform of the target AC power in the corresponding minute section. Lamp power control means (24) for turning on and off the switching element (9) of the chopper circuit (10) with a power control pulse signal having a duty ratio set by
Timing control means (25) for outputting a timing control signal for inverting the adjusted DC power output from the lamp power adjusting circuit (3) in synchronization with the target AC power to the polarity inverting circuit (4). ,
The lamp power control means (24) determines the duty ratio of the power control pulse signal for turning on and off the switching element (9), the instantaneous power value of the adjusted DC power output from the smoothing circuit (11), and the target DC A discharge lamp lighting device comprising duty ratio correction means (STP7) for feedback control based on a difference from a target instantaneous power value of a waveform.
放電灯(L)に印加すべき目標交流電力の波形を記録したメモリチップであり、
コネクタを介して前記ランプ電力コントロール手段(24)に交換可能に装着されるように形成された請求項1記載の放電灯の点灯装置。The power waveform setting means (23)
A memory chip that records a waveform of a target AC power to be applied to the discharge lamp (L);
The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the lamp power control means (24) is replaceably mounted via a connector.
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