JP4151107B2

JP4151107B2 - High pressure discharge lamp lighting device

Info

Publication number: JP4151107B2
Application number: JP10932398A
Authority: JP
Inventors: 文武大和田; 正臣淺山; 広康私市
Original assignee: オスラム・メルコ株式会社
Priority date: 1998-04-20
Filing date: 1998-04-20
Publication date: 2008-09-17
Anticipated expiration: 2018-04-20
Also published as: JPH11307285A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は高圧放電灯点灯装置に関し、特に、高圧放電灯を始動させるための高圧パルス発生回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図９は特開平５−２１１８１号公報に示された従来の放電灯点灯装置の回路構成図である。図において、Ｅは第１の直流電源、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３はコンデンサ、Ｑ１、Ｑ２はスイッチング素子、Ｑ３はトライアック等のスイッチング素子、Ｄ１、Ｄ２はダイオード、Ｌ１はインピーダンス、ＤＬは放電灯、ｎ１はパルストランスＰＴの放電灯６に接続された側の巻線、ｎ２はパルストランスＰＴのトライアック等のスイッチング素子側に接続された巻線である。第１の直流電源Ｅの両端に抵抗Ｒ１を介して接続されたコンデンサＣ４の電圧が第２の直流電源である。
【０００３】
このように構成することにより、コンデンサＣ４の電圧を第１の直流電源Ｅの直流電圧に略等しい電圧まで上昇させ、抵抗Ｒ１を介してコンデンサＣ４に電荷を充電し、スイッチング素子Ｑ３をオンし、コンデンサＣ４の電荷をパルストランスＰＴの巻線ｎ２に流す。パルストランスＰＴのｎ１は、巻線ｎ２のＮ倍の巻数であるので、パルストランスの巻線ｎ１には、コンデンサＣ４の充電電圧のＮ倍の高圧パルス電圧が発生し、高圧放電灯の絶縁破壊を行う。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の放電灯点灯装置には、次の問題点があった。
高圧パルス発生回路のスイッチング素子としては、トライアック、サイリスタのような大容量のスイッチング素子を高圧パルス発生回路に使用するが、このような素子は、外部信号によりオフできず、素子に流れる電流が一定の値（保持電流）以下になれば自動的にオフする。コンデンサに充電する充電電流が、保持電流以上であると一度スイッチング素子がオンになるとオフしない場合があるので、通常、保持電流以下で充電するため、充電時間が長くなり、高圧パルスの発生間隔が長く、放電灯の始動性が悪い。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、高圧放電灯の始動性をよくした高圧放電灯点灯装置を得ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる高圧放電灯点灯装置は、コンデンサに充電された電荷を、スイッチング素子をオンして、上記スイッチング素子に直列に接続されたトランスの一次側に流して、高圧放電灯に直列に接続された二次側巻線に高圧パルスを発生させて上記高圧放電灯を始動させる高圧パルス発生回路と、上記高圧パルス発生回路に供給する電流を分流するバイパス回路と、上記高圧パルス発生回路の上記スイッチング素子をオンしてから、あらかじめ定められた時間経過後に、一定時間だけ、上記バイパス回路を駆動させて、上記高圧パルス発生回路に供給する電流を保持電流以下にする制御回路と、を備える。
【０００７】
また、コンデンサに充電された電荷を、スイッチング素子をオン、オフしてトランスの一次巻線に印加し、二次巻線に高電圧パルスを発生させて高圧放電灯を始動させる高圧パルス発生回路と、スイッチング素子とリアクトルを有し、上記高圧放電灯へ供給する電力を制限する降圧型コンバータ構成の限流回路と、を備え、上記高圧パルス発生回路の上記コンデンサは、上記限流回路のスイッチング素子と上記リアクトルの結合点に接続されて充電されるものである。
【０００８】
また、コンデンサに充電された電荷を、スイッチング素子をオン、オフしてトランスの一次巻線に印加し、二次巻線に高電圧パルスを発生させて高圧放電灯を始動させる高圧パルス発生回路と、スイッチング素子とダイオードを有し、交流入力電圧を高力率で直流電圧に変換するアクティブフィルタと、を備え、上記高圧パルス発生回路の上記コンデンサは、上記アクティブフィルタのスイッチング素子と上記ダイオードの結合点に接続されて充電されるものである。
【００１０】
【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である高圧放電灯点灯装置を示すブロック図、図２は動作波形図である。
図１において、１は交流電源、２は交流電圧を全波整流するダイオードブリッジ、３は交流電圧を高力率で直流電圧に変換するアクティブフィルタ、４は高圧放電灯６の電力が一定となるように高圧放電灯６に流す電流を制御する限流回路、５は直流電圧を低周波の交流電圧に変換するインバータである。
７は高圧放電灯６を始動するための高電圧パルスを発生させる高圧パルス回路であり、パルストランス７ａ、サイリスタ（スイッチング素子）７ｂ、アクティブフィルタ３の出力電圧がダイオード７ｅと抵抗７ｄを介して、充電されるコンデンサ７ｃから構成されている。
【００１１】
１４は高圧パルス発生回路７への充電電流を分流するバイパス回路であり、抵抗１４ａとスイッチング素子１４ｂとで構成されている。
１３は放電灯電圧検出回路１２で検出された放電灯電圧に基づいて高圧放電灯６に流す目標電流を演算するとともに、アクティブフィルタ３、限流回路４、インバータ５、高圧パルス発生回路７及びバイパス回路１４を各々制御する制御回路である。
【００１２】
８は制御回路１２の電源を生成する制御電源生成回路、９はアクティブフィルタ出力電圧検出回路、１１は放電灯電流検出回路、１２は放電灯電圧検出回路、１０は放電灯電流検出回路１１で検出した放電灯電流が制御回路１３から出力される目標電流と一致するように制御する差動増幅器である。
【００１３】
次に、図１により動作を説明する。まず、交流電源が投入されると、制御電源回路８が制御電源を生成し、制御回路１３が動作を始める。
制御回路１３はアクティブフィルタ３の動作を開始して、アクティブフィルタ３の出力電圧があらかじめ定められた電圧になるように制御する。また、制御回路１３は、目標放電灯電流の初期値を出力し、さらに、インバータ５の駆動を開始させ、放電灯６の両端に交流電圧を印加させるとともに、制御回路１３は高圧パルス発生回路７を駆動させて放電灯６に高電圧パルスを印加し、放電灯６の絶縁破壊を行う。
【００１４】
次に、制御回路１３は放電灯電流検出回路１１が放電灯６に電流が流れ始めたことを検出すれば、放電灯６が点灯を開始したと判定して、高圧パルス発生回路７を停止させる。電流が検出されない場合は、再び高圧パルス発生回路７を駆動させる。
【００１５】
そして、放電灯６が点灯後は、制御回路１３があらかじめ定められた時間毎に、放電灯電圧検出回路１２から放電灯電圧を読み込み、放電灯電力が、あらかじめ定められた電力となるように目標電流値を演算し、これを差動増幅器１０に出力する。
差動増幅器１０は、制御回路１３が出力した目標放電灯電流値と放電灯電流検出回路１１から出力された放電灯電流と比較し、放電灯電流が目標電流と一致するように限流回路４を制御する。
【００１６】
次に、図１、図２により高圧パルス発生回路７の動作について、さらに詳しく説明する。図２（ａ）はサイリスタ７ｂの駆動信号、図２（ｂ）はスイッチング素子１４ｂの駆動信号、図２（ｃ）は高圧パルス発生回路７への充電電流、図２（ｄ）はサイリスタ７ｂの動作波形である。
まず、コンデンサ７ｃには、ダイオード７ｅ、抵抗７ｄを介して、アクティブフィルタ３の出力電圧が充電される。そして、サイリスタ７ｂを駆動すると、コンデンサ７ｃに充電された電荷は、トランス７ａのサイリスタ側に接続された一次側巻線を介してサイリスタ７ｂにパルス的に流れる。トランス７ａの高圧放電灯６側の二次側巻線は一次側巻線のｎ倍の巻数で構成されているため、一次側に流れるパルス電流により、コンデンサ７ｃの充電電圧のｎ倍の電圧がトランス７ａの二次側に発生し、これが高圧放電灯６に印加される。
【００１７】
サイリスタ７ｂは図２（ａ）に示すように、一定時間毎の駆動信号により駆動される。これによりサイリスタ７ｂは図２（ｄ）に示されるようにオンとなる。しかし、サイリスタ７ｂの駆動信号がオフとなっても、図２（ｃ）で示すように高圧パルス発生回路７の充電電流は保持電流以上なので、サイリスタ７ｂはオフとならない。
そこで、本実施の形態では、バイパス回路１４を設け、図２（ｂ）に示すように、サイリスタ７ｂを駆動後、あらかじめ定められた時間だけ、スイッチング素子１４ｂをオンして、高圧パルス発生回路７への充電電流を分流し、充電電流を保持電流以下とする。そして、サイリスタ７ｂは充電電流が保持電流以下となるためオフとなる。
【００１８】
以上のように、バイパス回路を駆動することで、充電電流を保持電流以下にでき、スイッチング素子をオフできるので、サイリスタの保持電流以上の大きな電流で高圧パルス発生回路のコンデンサを短時間で充電でき、高圧パルスの発生間隔を短くできる。この結果、高圧放電灯の始動性がよくなる。
【００１９】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２である高圧放電灯点灯装置を示すブロック図、図４は動作波形図である。図３において実施の形態１で示した図１と同一または相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。
４は放電灯６に流れる電流が目標電流になるように制限する限流回路であり、４ａはスイッチング素子、４ｂはダイオード、４ｃはリアクトル、４ｄは電流を平滑するコンデンサである。
【００２０】
次に、図３、４により動作を説明する。全体の動作は実施の形態１と同じであるので、限流回路４と高圧パルス発生回路７の動作を説明する。
図４（ａ）はスイッチング素子４ａの駆動信号、図４（ｂ）はスイッチング素子４ａがオンのときのリアクトル４ｃを流れる電流、図４（ｃ）はスイッチング素子４ａがオフのときのリアクトル４ｃを流れる電流、図４（ｄ）限流回路４の出力電流である。
【００２１】
まず、限流回路４のスイッチング素子４ａは、作動増幅回路１０からの制御信号により、高周波でオンオフされる。リアクトル４ｃには、スイッチング素子４ａがオンのときは、図４（ｂ）に示すような電流ＩＬ（図３参照）が流れ、オフのときは図４（ｃ）に示すような電流ＩＤ（図３参照）が流れる。コンデンサ４ｄはこれらの電流ＩＬ、ＩＤ平滑して、限流回路４の出力電流は図４（ｄ）に示すような直流となる。
限流回路４は、図４（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように電流値が傾斜する降圧型のものである。
【００２２】
スイッチング素子４ａのオン時間が長ければ、出力の直流電流が増加し、スイッチング素子４ａのオン時間が短ければ、出力の直流電流が減少するので、差動増幅回路１０は、目標電流と放電灯電流が一致するようにスイッチング素子４ａのオン時間を制御する。
【００２３】
また、高圧パルス発生回路７の充電電流は、限流回路４のスイッチング素子４ａとリアクトル４ｃの結合点から取るので、山と谷があり、図４の（ｂ）（ｃ）に示す電流の合成の電流となり、保持電流以下の領域が存在する充電電流となる。
【００２４】
以上のように、充電電流が保持電流以下となる領域ができるので、スイッチング素子の保持電流以上の電流で高圧パルス発生回路のコンデンサを充電しても確実にオフできるようになる。この結果、高圧パルス発生回路のコンデンサを短時間で充電でき、高圧パルスの発生間隔を短くできるので、高圧放電灯の始動性がよくなる。
【００２５】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３である高圧放電灯点灯装置を示すブロック図、図６は動作波形図である。図５において実施の形態１で示した図１と同一または相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。３は交流入力電圧を高力率で直流電圧に昇圧するアクティブフィルタであり、スイッチング素子３ａ、リアクトル３ｂ、ダイオード３ｃ、コンデンサ３ｄからなる。
【００２６】
次に、図５、６により動作を説明する。全体の動作は実施の形態１と同じであるので、アクティブフィルタ３と高圧パルス発生回路７の動作を説明する。
図６（ａ）はスイッチング素子３ａの駆動信号、図６（ｂ）はスイッチング素子３ａがオンのときにリアクトル３ｂに流れる電流、図６（ｃ）はスイッチング素子３ａがオフのときリアクトル３ｂに流れる電流、図３（ｄ）アクティブフィルタ３の出力電圧である。
【００２７】
まず、制御回路１３の制御信号により、スイッチング素子３ａをオンにすると、図６（ｂ）に示すような電流ＩＴｒが流れる（図５参照）。この電流ＩＴｒにより、リアクトル３ｂにはエネルギーが蓄積される。スイッチング素子３ｂをオフにすると、リアクトル３ｂに蓄積されたエネルギーは、図６（ｃ）に示すような電流ＩＤとなってコンデンサ３ｄを充電する（図５参照）。そして、コンデンサ３ｄにより、電流が平滑されるので、アクティブフィルタ３の出力電圧は、図６（ｄ）に示すような直流電圧となる。
電流値ＩＴｒ、ＩＤは図４（ｂ）、（ｃ）に示すように、リアクトル３ｂにより傾斜したものとなる。
【００２８】
また、高圧パルス発生回路７の充電電流は、アクテイブフィルタ３のスイッチング素子３ａとダイオード３ｃのアノードとの結合点から取るので、山と谷があり、図６の（ｂ）（ｃ）に示す電流の合成の電流となり、保持電流以下の領域が存在する充電電流となる。
【００２９】
以上のように、充電電流が保持電流以下となる領域ができるので、スイッチング素子の保持電流以上の電流で高圧パルス発生回路のコンデンサを充電しても確実にオフできるようになる。この結果、高圧パルス発生回路のコンデンサを短時間で充電でき、高圧パルスの発生間隔を短くできるので、高圧放電灯の始動性がよくなる。
【００３０】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４である高圧放電灯点灯装置を示すブロック図、図８は動作波形図である。図７において実施の形態１で示した図１と同一または相当部分には、同じ符号を付し、説明を省略する。
５ａ、５ｃはハイサイド側、５ｂ、５ｄはローサイド側のスイッチング素子、であり、これらは直流電圧を低周波の交流電圧に変換するインバータを構成している。
また、スイッチング素子５ｄは高圧パルス発生回路のスイッチング素子の役割も持っている。７ａはパルストランス、７ｃはコンデンサ、７ｄは抵抗、７ｅはダイオードである。スイッチング素子５ｄ、パルストランス７ａ、コンデンサ７ｃ、抵抗７ｄ及びダイオード７ｅは高圧パルス発生回路を構成している。
【００３１】
次に、図７、８により動作を説明する。全体の動作は実施の形態１と同じであるので、インバータ及び高圧パルス発生回路に相当する構成について動作を説明する。
図８（ａ）はコンデンサ７ｃの充電電圧、図８（ｂ）はスイッチング素子５ａ、５ｄの駆動信号、図８（ｃ）はスイッチング素子５ｂ、５ｃの駆動信号、図８（ｄ）放電灯電流検出回路１１の出力電流である。
【００３２】
まず、放電灯始動時に、スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを全てオフ状態とする。この時、抵抗７ｄを介してコンデンサ７ｃが充電される。一定時間、スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを全てオフ状態とした後、スイッチング素子５ａ、５ｄをオンにする。これにより、コンデンサ７ｃに充電された電荷は、トランス７ａのスイッチング素子５ｄと直列に接続された一次側巻線を介してスイッチング素子５ｄにパルス的に流れる。高圧放電灯６と直列に接続されたトランス７ａの二次側巻線は一次側巻線のｎ倍の巻数で構成されているため、一次側に流れるパルス電流により、コンデンサ７ｃの充電電圧のｎ倍の電圧がトランス７ａの二次側に発生し、これが高圧放電灯６に印加される。
【００３３】
スイッチング素子５ａ、５ｄをオンしてからあらかじめ定められた時間経過後に、制御回路１３が放電灯電流検出回路１１の出力を読み込む。このとき、電流が流れていなければ、点灯失敗と判定して、再び、あらかじめ定められた時間、スイッチング素子５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを全てオフにして、コンデンサ７ｃを充電して、スイッチング素子５ａ、５ｄをオンとし、高圧放電灯に高圧パルスを印加する。再び、スイッチング素子５ａ、５ｄをオンしてからあらかじめ定められた時間経過後に制御回路１３は、放電灯電流検出回路１１の出力を読み、電流が流れていれば、点灯が成功したと判定して、以後、スイッチング素子５ａ、５ｄの組とスイッチング素子５ｂ、５ｃ組を交互にオンオフして、放電灯に交流の電力を供給する。
【００３４】
ここで、抵抗５ｅは、放電灯インピーダンスよりも十分大きい値に設定されているので、放電灯点灯後は、コンデンサ７ｃに電荷が充電されることはなく、放電灯６に流れる。
また、スイッチング素子５ｂ、５ｃがオンの時は、ダイオード７ｅがコンデンサ７ｃの充電を阻止する。
【００３５】
以上のように、高圧パルス発生回路のスイッチング素子をインバータのスイッチング素子と兼用できるので、部品点数が少なくなり、安価で小型にすることができる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、コンデンサに充電された電荷を、スイッチング素子をオンして、上記スイッチング素子に直列に接続されたトランスの一次側に流して、高圧放電灯に直列に接続された二次側巻線に高圧パルスを発生させて上記高圧放電灯を始動させる高圧パルス発生回路と、上記高圧パルス発生回路に供給する電流を分流するバイパス回路と、上記高圧パルス発生回路の上記スイッチング素子をオンしてから、あらかじめ定められた時間経過後に、一定時間だけ、上記バイパス回路を駆動させて、上記高圧パルス発生回路に供給する電流を保持電流以下にする制御回路と、を備えたので、バイパス回路を駆動することで、充電電流を保持電流以下にでき、スイッチング素子をオフできる。このため大きな充電で高圧パルス発生回路のコンデンサを短時間で充電でき、高圧パルスの発生間隔を短くでき、高圧放電灯の始動性がよくなる。
【００３７】
また、コンデンサに充電された電荷を、スイッチング素子をオン、オフしてトランスの一次巻線に印加し、二次巻線に高電圧パルスを発生させて高圧放電灯を始動させる高圧パルス発生回路と、スイッチング素子とリアクトルを有し、上記高圧放電灯へ供給する電力を制限する降圧型コンバータ構成の限流回路と、を備え、上記高圧パルス発生回路の上記コンデンサは、上記限流回路のスイッチング素子と上記リアクトルの結合点に接続されて充電されるので、充電電流がスイッチング素子の保持電流以下の領域が存在する。このため、大きな充電電流でもスイッチング素子オフでき、高圧パルス発生回路のコンデンサを短時間で充電でき、高圧放電灯の始動性がよくなる。
【００３８】
また、コンデンサに充電された電荷を、スイッチング素子をオン、オフしてトランスの一次巻線に印加し、二次巻線に高電圧パルスを発生させて高圧放電灯を始動させる高圧パルス発生回路と、スイッチング素子とダイオードを有し、交流入力電圧を高力率で直流電圧に変換するアクティブフィルタと、を備え、上記高圧パルス発生回路の上記コンデンサは、上記アクティブフィルタのスイッチング素子と上記ダイオードの結合点に接続されて充電されるので、充電電流がスイッチング素子の保持電流以下の領域が存在する。このため、大きな充電電流でもスイッチング素子オフでき、高圧パルス発生回路のコンデンサを短時間で充電でき、高圧パルスの発生間隔を短くでき、高圧放電灯の始動性がよくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である高圧放電灯点灯装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１である高圧放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図３】この発明の実施の形態２である高圧放電灯点灯装置の制御回路に設けられた目標設定手段関連のブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２である高圧放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図５】この発明の実施の形態３である高圧放電灯点灯装置の制御回路に設けられた目標設定手段関連のブロック図である。
【図６】この発明の実施の形態３である高圧放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図７】この発明の実施の形態４である高圧放電灯点灯装置の制御回路に設けられた目標設定手段関連のブロック図である。
【図８】この発明の実施の形態４である高圧放電灯点灯装置の動作説明図である。
【図９】従来の放電灯点灯装置を示す回路構成図である。
【符号の説明】
１交流電源、３アクティブフィルタ、３ａスイッチング素子、３ｂリアクトル、３ｃダイオード、４限流回路、４ａスイッチング素子、４ｃリアクトル、４ｄコンデンサ、５インバータ、５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄスイッチング素子、６高圧放電灯、７高圧パルス回路、７ａパルストランス、７ｂサイリスタ、７ｃコンデンサ、７ｄ抵抗、１０差動増幅器、１１放電灯電流検出回路、１２放電灯電圧検出回路、１３制御回路、１４バイパス回路。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high pressure discharge lamp lighting device, and more particularly to a high pressure pulse generation circuit for starting a high pressure discharge lamp.
[0002]
[Prior art]
FIG. 9 is a circuit configuration diagram of a conventional discharge lamp lighting device disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 5-21181. In the figure, E is a first DC power source, C1, C2 and C3 are capacitors, Q1 and Q2 are switching elements, Q3 is a switching element such as a triac, D1 and D2 are diodes, L1 is an impedance, DL is a discharge lamp, n1 Is a winding connected to the discharge lamp 6 of the pulse transformer PT, and n2 is a winding connected to a switching element side such as a triac of the pulse transformer PT. The voltage of the capacitor C4 connected to both ends of the first DC power supply E via the resistor R1 is the second DC power supply.
[0003]
With this configuration, the voltage of the capacitor C4 is increased to a voltage substantially equal to the DC voltage of the first DC power supply E, the capacitor C4 is charged through the resistor R1, the switching element Q3 is turned on, The electric charge of the capacitor C4 is passed through the winding n2 of the pulse transformer PT. Since n1 of the pulse transformer PT is N times the number of turns of the winding n2, a high voltage pulse voltage N times the charging voltage of the capacitor C4 is generated in the winding n1 of the pulse transformer, and the dielectric breakdown of the high pressure discharge lamp is generated. I do.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional discharge lamp lighting device has the following problems .
The switching elements of the high-pressure pulse generator circuit, the triac, but using a switching element of a large capacity such as a thyristor high-voltage pulse generating circuit, such devices may not be turned off by an external signal, the current flowing through the element When it is below a certain value (holding current), it automatically turns off. If the charging current for charging the capacitor is equal to or higher than the holding current, it may not turn off once the switching element is turned on. Long and poor startability of the discharge lamp.
[0005]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a high-pressure discharge lamp lighting device with improved startability of the high-pressure discharge lamp.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In the high pressure discharge lamp lighting device according to the present invention, the electric charge charged in the capacitor is turned on to the switching element, and flows to the primary side of the transformer connected in series to the switching element, and connected in series to the high pressure discharge lamp. A high-pressure pulse generating circuit for starting a high-pressure discharge lamp by generating a high-pressure pulse in the secondary winding, a bypass circuit for diverting a current supplied to the high-pressure pulse generating circuit, and the high-pressure pulse generating circuit the switching element from oN, after a lapse of a predetermined time, predetermined time, by driving the bypass circuit, and a control circuit you below holding current the current supplied to the high-voltage pulse generating circuit .
[0007]
A high-voltage pulse generation circuit that starts the high-pressure discharge lamp by applying the electric charge charged in the capacitor to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching element and generating a high-voltage pulse in the secondary winding; A current-limiting circuit having a step-down converter configuration that includes a switching element and a reactor and limits power supplied to the high-pressure discharge lamp, and the capacitor of the high-voltage pulse generation circuit includes the switching element of the current-limiting circuit. And connected to the junction of the reactor and charged.
[0008]
A high-voltage pulse generation circuit that starts the high-pressure discharge lamp by applying the electric charge charged in the capacitor to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching element and generating a high-voltage pulse in the secondary winding; An active filter having a switching element and a diode and converting an AC input voltage into a DC voltage with a high power factor, and the capacitor of the high-voltage pulse generation circuit is a combination of the switching element of the active filter and the diode It is connected to a point and charged.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an operation waveform diagram.
In FIG. 1, 1 is an AC power source, 2 is a diode bridge for full-wave rectification of an AC voltage, 3 is an active filter that converts the AC voltage into a DC voltage with a high power factor, and 4 is constant in power of the high-pressure discharge lamp 6. Thus, the current limiting circuit 5 for controlling the current flowing through the high-pressure discharge lamp 6 is an inverter for converting a DC voltage into a low-frequency AC voltage.
7 is a high-pressure pulse circuit for generating a high-voltage pulse for starting the high-pressure discharge lamp 6, and the output voltage of the pulse transformer 7a, the thyristor (switching element) 7b, and the active filter 3 is passed through the diode 7e and the resistor 7d. The capacitor 7c is charged.
[0011]
Reference numeral 14 denotes a bypass circuit for diverting a charging current to the high-voltage pulse generation circuit 7, and is composed of a resistor 14a and a switching element 14b.
13 calculates a target current to be passed through the high-pressure discharge lamp 6 based on the discharge lamp voltage detected by the discharge lamp voltage detection circuit 12, and the active filter 3, the current limiting circuit 4, the inverter 5, the high-voltage pulse generation circuit 7 and the bypass. It is a control circuit for controlling each of the circuits 14.
[0012]
8 is a control power generation circuit that generates power for the control circuit 12, 9 is an active filter output voltage detection circuit, 11 is a discharge lamp current detection circuit, 12 is a discharge lamp voltage detection circuit, and 10 is detected by a discharge lamp current detection circuit 11. This is a differential amplifier that controls the discharge lamp current to match the target current output from the control circuit 13.
[0013]
Next, the operation will be described with reference to FIG. First, when AC power is turned on, the control power circuit 8 generates control power and the control circuit 13 starts operating.
The control circuit 13 starts the operation of the active filter 3 and controls the output voltage of the active filter 3 to be a predetermined voltage. In addition, the control circuit 13 outputs an initial value of the target discharge lamp current, further starts driving the inverter 5, applies an AC voltage to both ends of the discharge lamp 6, and the control circuit 13 performs the high voltage pulse generation circuit 7. Is driven to apply a high voltage pulse to the discharge lamp 6 to cause dielectric breakdown of the discharge lamp 6.
[0014]
Next, if the discharge lamp current detection circuit 11 detects that the current has started to flow through the discharge lamp 6, the control circuit 13 determines that the discharge lamp 6 has started lighting and stops the high-pressure pulse generation circuit 7. . When the current is not detected, the high voltage pulse generation circuit 7 is driven again.
[0015]
Then, after the discharge lamp 6 is lit, the control circuit 13 reads the discharge lamp voltage from the discharge lamp voltage detection circuit 12 every predetermined time, and the target is set so that the discharge lamp power becomes a predetermined power. The current value is calculated and output to the differential amplifier 10.
The differential amplifier 10 compares the target discharge lamp current value output from the control circuit 13 with the discharge lamp current output from the discharge lamp current detection circuit 11, and the current limiting circuit 4 so that the discharge lamp current matches the target current. To control.
[0016]
Next, the operation of the high voltage pulse generation circuit 7 will be described in more detail with reference to FIGS. 2A is a drive signal for the thyristor 7b, FIG. 2B is a drive signal for the switching element 14b, FIG. 2C is a charging current for the high voltage pulse generation circuit 7, and FIG. 2D is a drive signal for the thyristor 7b. It is an operation waveform.
First, the capacitor 7c is charged with the output voltage of the active filter 3 via the diode 7e and the resistor 7d. When the thyristor 7b is driven, the electric charge charged in the capacitor 7c flows in a pulse manner to the thyristor 7b via the primary side winding connected to the thyristor side of the transformer 7a. Since the secondary winding on the high pressure discharge lamp 6 side of the transformer 7a is configured with n times the number of turns of the primary winding, the voltage that is n times the charging voltage of the capacitor 7c is caused by the pulse current flowing to the primary side. It occurs on the secondary side of the transformer 7 a and is applied to the high pressure discharge lamp 6.
[0017]
As shown in FIG. 2A, the thyristor 7b is driven by a drive signal at regular intervals. As a result, the thyristor 7b is turned on as shown in FIG. However, even if the drive signal for the thyristor 7b is turned off, as shown in FIG. 2C, the charging current of the high-voltage pulse generation circuit 7 is equal to or higher than the holding current, so the thyristor 7b is not turned off.
Therefore, in the present embodiment, the bypass circuit 14 is provided, and as shown in FIG. 2B, after the thyristor 7b is driven, the switching element 14b is turned on for a predetermined time, and the high voltage pulse generating circuit 7 is turned on. The charging current is shunted to make the charging current equal to or lower than the holding current. The thyristor 7b is turned off because the charging current is equal to or lower than the holding current.
[0018]
As described above, by driving the bypass circuit, the charging current can be made lower than the holding current and the switching element can be turned off, so that the capacitor of the high voltage pulse generation circuit can be charged in a short time with a current larger than the holding current of the thyristor. The generation interval of high-pressure pulses can be shortened. As a result, the startability of the high pressure discharge lamp is improved.
[0019]
Embodiment 2. FIG.
3 is a block diagram showing a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 2 of the present invention, and FIG. 4 is an operation waveform diagram. In FIG. 3, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
Reference numeral 4 denotes a current limiting circuit for limiting the current flowing through the discharge lamp 6 to a target current, 4a is a switching element, 4b is a diode, 4c is a reactor, and 4d is a capacitor for smoothing the current.
[0020]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Since the overall operation is the same as that of the first embodiment, the operation of the current limiting circuit 4 and the high voltage pulse generating circuit 7 will be described.
4A shows a drive signal for the switching element 4a, FIG. 4B shows a current flowing through the reactor 4c when the switching element 4a is on, and FIG. 4C shows a reactor 4c when the switching element 4a is off. The current that flows is the output current of the current limiting circuit 4 in FIG.
[0021]
First, the switching element 4 a of the current limiting circuit 4 is turned on and off at a high frequency by a control signal from the operational amplifier circuit 10. When the switching element 4a is on, a current IL (see FIG. 3) as shown in FIG. 4B flows through the reactor 4c, and when the switching element 4a is off, a current ID (see FIG. 4C) is shown. 3) flows. The capacitor 4d smoothes these currents IL and ID, and the output current of the current limiting circuit 4 becomes a direct current as shown in FIG.
The current limiting circuit 4 is of a step-down type in which the current value is inclined as shown in FIGS. 4B, 4C, and 4D.
[0022]
If the ON time of the switching element 4a is long, the direct current of the output increases, and if the ON time of the switching element 4a is short, the direct current of the output decreases. Therefore, the differential amplifier circuit 10 has a target current and a discharge lamp current. Are controlled so that the ON time of the switching element 4a is matched.
[0023]
Further, since the charging current of the high voltage pulse generation circuit 7 is taken from the connection point between the switching element 4a of the current limiting circuit 4 and the reactor 4c, there are peaks and valleys, and the synthesis of currents shown in FIGS. And a charging current having a region below the holding current.
[0024]
As described above, since a region where the charging current is equal to or less than the holding current is formed, the capacitor can be reliably turned off even if the capacitor of the high voltage pulse generating circuit is charged with a current equal to or higher than the holding current of the switching element. As a result, the capacitor of the high-pressure pulse generation circuit can be charged in a short time and the high-pressure pulse generation interval can be shortened, so that the startability of the high-pressure discharge lamp is improved.
[0025]
Embodiment 3 FIG.
5 is a block diagram showing a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 6 is an operation waveform diagram. 5 that are the same as or equivalent to those in FIG. 1 described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. Reference numeral 3 denotes an active filter that boosts an AC input voltage to a DC voltage with a high power factor, and includes a switching element 3a, a reactor 3b, a diode 3c, and a capacitor 3d.
[0026]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Since the overall operation is the same as that of the first embodiment, the operation of the active filter 3 and the high voltage pulse generation circuit 7 will be described.
6A shows a drive signal for the switching element 3a, FIG. 6B shows a current flowing through the reactor 3b when the switching element 3a is on, and FIG. 6C shows a current through the reactor 3b when the switching element 3a is off. FIG. 3D shows the output voltage of the active filter 3.
[0027]
First, when the switching element 3a is turned on by a control signal from the control circuit 13, a current ITr as shown in FIG. 6B flows (see FIG. 5). By this current ITr, energy is accumulated in the reactor 3b. When the switching element 3b is turned off, the energy accumulated in the reactor 3b becomes a current ID as shown in FIG. 6C, and charges the capacitor 3d (see FIG. 5). Since the current is smoothed by the capacitor 3d, the output voltage of the active filter 3 becomes a DC voltage as shown in FIG.
As shown in FIGS. 4B and 4C, the current values ITr and ID are inclined by the reactor 3b.
[0028]
Further, since the charging current of the high voltage pulse generation circuit 7 is taken from the coupling point between the switching element 3a of the active filter 3 and the anode of the diode 3c, there are peaks and valleys, and the currents shown in FIGS. And a charging current having a region below the holding current.
[0029]
As described above, since a region where the charging current is equal to or less than the holding current is formed, the capacitor can be reliably turned off even if the capacitor of the high voltage pulse generating circuit is charged with a current equal to or higher than the holding current of the switching element. As a result, the capacitor of the high-pressure pulse generation circuit can be charged in a short time and the high-pressure pulse generation interval can be shortened, so that the startability of the high-pressure discharge lamp is improved.
[0030]
Embodiment 4 FIG.
7 is a block diagram showing a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 4 of the present invention, and FIG. 8 is an operation waveform diagram. In FIG. 7, the same or corresponding parts as those in FIG. 1 shown in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
Reference numerals 5a and 5c denote high-side switching elements, and 5b and 5d denote low-side switching elements, which constitute an inverter that converts a DC voltage into a low-frequency AC voltage.
The switching element 5d also serves as a switching element for the high voltage pulse generation circuit. 7a is a pulse transformer, 7c is a capacitor, 7d is a resistor, and 7e is a diode. The switching element 5d, the pulse transformer 7a, the capacitor 7c, the resistor 7d, and the diode 7e constitute a high voltage pulse generation circuit.
[0031]
Next, the operation will be described with reference to FIGS. Since the entire operation is the same as that of the first embodiment, the operation of the configuration corresponding to the inverter and the high voltage pulse generation circuit will be described.
8A is a charging voltage of the capacitor 7c, FIG. 8B is a driving signal for the switching elements 5a and 5d, FIG. 8C is a driving signal for the switching elements 5b and 5c, and FIG. 8D is a discharge lamp current. This is the output current of the detection circuit 11.
[0032]
First, when starting the discharge lamp, all the switching elements 5a, 5b, 5c, and 5d are turned off. At this time, the capacitor 7c is charged via the resistor 7d. After switching elements 5a, 5b, 5c and 5d are all turned off for a certain period of time, switching elements 5a and 5d are turned on. As a result, the electric charge charged in the capacitor 7c flows in a pulsed manner to the switching element 5d via the primary side winding connected in series with the switching element 5d of the transformer 7a. Since the secondary winding of the transformer 7a connected in series with the high pressure discharge lamp 6 is composed of n times the number of windings of the primary winding, the charging voltage n of the capacitor 7c is reduced by the pulse current flowing to the primary side. A double voltage is generated on the secondary side of the transformer 7 a and is applied to the high-pressure discharge lamp 6.
[0033]
The control circuit 13 reads the output of the discharge lamp current detection circuit 11 after elapse of a predetermined time from turning on the switching elements 5a and 5d. At this time, if the current does not flow, it is determined that the lighting has failed, and again, the switching elements 5a, 5b, 5c, and 5d are all turned off for a predetermined time, and the capacitor 7c is charged. 5d is turned on and a high pressure pulse is applied to the high pressure discharge lamp. Again, after a predetermined time has elapsed since the switching elements 5a and 5d were turned on, the control circuit 13 reads the output of the discharge lamp current detection circuit 11 and determines that the lighting has been successful if current flows. Thereafter, the group of switching elements 5a and 5d and the group of switching elements 5b and 5c are alternately turned on and off to supply AC power to the discharge lamp.
[0034]
Here, since the resistor 5e is set to a value sufficiently larger than the discharge lamp impedance, after the discharge lamp is lit, the capacitor 7c is not charged and flows into the discharge lamp 6.
When the switching elements 5b and 5c are on, the diode 7e prevents the capacitor 7c from being charged.
[0035]
As described above, since the switching element of the high-voltage pulse generation circuit can also be used as the switching element of the inverter, the number of parts can be reduced, and the cost can be reduced.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the charge charged in the capacitor is turned on to the switching element, and flows to the primary side of the transformer connected in series to the switching element, and connected in series to the high-pressure discharge lamp. A high-pressure pulse generating circuit for starting a high-pressure discharge lamp by generating a high-pressure pulse in the secondary winding, a bypass circuit for diverting a current supplied to the high-pressure pulse generating circuit, and the high-pressure pulse generating circuit the switching element from oN, after a lapse of a predetermined time, predetermined time, by driving the bypass circuit, and a control circuit you below holding current the current supplied to the high-voltage pulse generating circuit Therefore, by driving the bypass circuit, the charging current can be made lower than the holding current, and the switching element can be turned off. For this reason, the capacitor of the high-pressure pulse generation circuit can be charged in a short time with a large charge, the generation interval of the high-pressure pulses can be shortened, and the startability of the high-pressure discharge lamp is improved.
[0037]
A high-voltage pulse generation circuit that starts the high-pressure discharge lamp by applying the electric charge charged in the capacitor to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching element and generating a high-voltage pulse in the secondary winding; A current-limiting circuit having a step-down converter configuration that includes a switching element and a reactor and limits power supplied to the high-pressure discharge lamp, and the capacitor of the high-voltage pulse generation circuit includes the switching element of the current-limiting circuit. And charging is performed by being connected to the coupling point of the reactor, and there is a region where the charging current is equal to or less than the holding current of the switching element. For this reason, the switching element can be turned off even with a large charging current, the capacitor of the high voltage pulse generation circuit can be charged in a short time, and the startability of the high pressure discharge lamp is improved.
[0038]
A high-voltage pulse generation circuit that starts the high-pressure discharge lamp by applying the electric charge charged in the capacitor to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching element and generating a high-voltage pulse in the secondary winding; An active filter having a switching element and a diode and converting an AC input voltage into a DC voltage with a high power factor, and the capacitor of the high-voltage pulse generation circuit is a combination of the switching element of the active filter and the diode Since charging is performed by connecting to a point, there is a region where the charging current is equal to or less than the holding current of the switching element. For this reason, the switching element can be turned off even with a large charging current, the capacitor of the high voltage pulse generation circuit can be charged in a short time, the generation interval of the high voltage pulse can be shortened, and the startability of the high pressure discharge lamp is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a high pressure discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram related to target setting means provided in a control circuit of a high pressure discharge lamp lighting device according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an operation explanatory diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 2 of the present invention.
FIG. 5 is a block diagram related to target setting means provided in a control circuit of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 of the present invention;
FIG. 6 is an operation explanatory diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram related to target setting means provided in a control circuit of a high pressure discharge lamp lighting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 4 of the present invention.
FIG. 9 is a circuit configuration diagram showing a conventional discharge lamp lighting device.
[Explanation of symbols]
1 AC power supply, 3 active filter, 3a switching element, 3b reactor, 3c diode, 4 current limiting circuit, 4a switching element, 4c reactor, 4d capacitor, 5 inverter, 5a, 5b, 5c, 5d switching element, 6 high pressure discharge lamp 7 high voltage pulse circuit, 7a pulse transformer, 7b thyristor, 7c capacitor, 7d resistor, 10 differential amplifier, 11 discharge lamp current detection circuit, 12 discharge lamp voltage detection circuit, 13 control circuit, 14 bypass circuit.

Claims

The electric charge charged in the capacitor is turned on to flow the primary side of the transformer connected in series to the switching element, and a high-pressure pulse is applied to the secondary winding connected in series to the high-pressure discharge lamp. A high-pressure pulse generation circuit for generating and starting the high-pressure discharge lamp, a bypass circuit for diverting a current to be supplied to the high-pressure pulse generation circuit, and the switching element of the high-pressure pulse generation circuit being turned on. and after a time, by a predetermined time by driving the bypass circuit, the high pressure discharge lamp lighting apparatus characterized by and a control circuit you below holding current the current supplied to the high-voltage pulse generating circuit .

High-voltage pulse generation circuit that starts the high-pressure discharge lamp by applying the charge charged in the capacitor to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching element and generating a high-voltage pulse in the secondary winding, and switching A current-limiting circuit having a step-down converter configuration that includes an element and a reactor and limits power supplied to the high-pressure discharge lamp, and the capacitor of the high-voltage pulse generation circuit includes the switching element of the current-limiting circuit and the current-limiting circuit. A high pressure discharge lamp lighting device, wherein the high pressure discharge lamp lighting device is charged by being connected to a coupling point of a reactor.

High-voltage pulse generation circuit that starts the high-pressure discharge lamp by applying the charge charged in the capacitor to the primary winding of the transformer by turning on and off the switching element and generating a high-voltage pulse in the secondary winding, and switching An active filter that converts an AC input voltage into a DC voltage with a high power factor, and the capacitor of the high-voltage pulse generation circuit is connected to a switching element of the active filter and the diode. A high pressure discharge lamp lighting device characterized by being connected and charged.