JP4207702B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Description

本発明は、インバータ回路と共振回路を有する放電灯点灯装置に関するものである。   The present invention relates to a discharge lamp lighting device having an inverter circuit and a resonance circuit.

図2は、従来の放電灯点灯装置の一例を示す回路図である。放電灯点灯装置DLAは、商用の電源SVに接続され、その電圧を直流平滑電圧に変換する直流電源回路CVを備え、この直流電源回路CVの出力側にはインバータ回路IVが接続されている。このインバータ回路IVは、そのスイッチング素子Q1,Q2が、インバータ制御回路IVCCによって交互にオン/オフ駆動制御されることにより、高周波電力を出力する。そして、インバータ回路IVの出力側にはインバータ負荷回路ILが接続されている。インバータ負荷回路ILは、共振用のインダクタT1、直流阻止用のコンデンサC2、放電灯負荷LAの一方のフィラメントft1、共振用のコンデンサC1、放電灯負荷LAの他方のフィラメントft2からなる直列回路で構成されている。その場合、両コンデンサC1,C2の容量はC1<C2のように設定される。   FIG. 2 is a circuit diagram showing an example of a conventional discharge lamp lighting device. The discharge lamp lighting device DLA is connected to a commercial power supply SV and includes a DC power supply circuit CV that converts the voltage into a DC smoothed voltage. An inverter circuit IV is connected to the output side of the DC power supply circuit CV. The inverter circuit IV outputs high-frequency power when the switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on / off by the inverter control circuit IVCC. An inverter load circuit IL is connected to the output side of the inverter circuit IV. The inverter load circuit IL is composed of a series circuit including a resonance inductor T1, a DC blocking capacitor C2, one filament ft1 of the discharge lamp load LA, a resonance capacitor C1, and the other filament ft2 of the discharge lamp load LA. Has been. In this case, the capacitances of both capacitors C1 and C2 are set such that C1 <C2.

図3は、従来の放電灯点灯装置の他の一例を示す回路図である。基本的な回路構成は、図2と同様であるが、図3の回路では、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2に流れる電流を抵抗R1によって検出し、その電流に応じてインバータ回路IVの動作周波数を変化させる帰還制御回路FBCを付加されて構成される。   FIG. 3 is a circuit diagram showing another example of a conventional discharge lamp lighting device. The basic circuit configuration is the same as in FIG. 2, but in the circuit of FIG. 3, the current flowing through the switching element Q2 of the inverter circuit IV is detected by the resistor R1, and the operating frequency of the inverter circuit IV is determined according to the current. A feedback control circuit FBC to be changed is added.

ところで、従来から放電灯LAにはその使用対象の多様さから種々の規格品の物が提供されている。例えば、4フィートの長さの放電灯(ランプ)にはFHF32(Hf専用ランプ:32W,45Wの2重定格ランプ)、FLR40S(ラピッド型一般ランプ:40W)、FLR40S/36(ラピッド型省電力ランプ:36W)、FL40S(グロー型一般ランプ:40W)、FL40SS/37(グロー型省電力ランプ:37W)等、数種類の放電灯が存在するが、それぞれの放電灯は管径やフィラメント構造、あるいは管内の封入ガス組成などの違いにより点灯時の負荷インピーダンスに差が生じている。   By the way, conventionally, various standard products have been provided for the discharge lamp LA due to the variety of usage objects. For example, discharge lamps (lamps) of 4 feet length include FHF32 (dedicated Hf lamp: 32W, 45W dual rated lamp), FLR40S (rapid general lamp: 40W), FLR40S / 36 (rapid power saving lamp) : 36W), FL40S (Glow-type general lamp: 40W), FL40SS / 37 (Glow-type power-saving lamp: 37W), etc., there are several types of discharge lamps. There is a difference in the load impedance during lighting due to the difference in the composition of the filled gas.

これまでもラピッド型ランプのように同形状でフィラメント構造も同じであり、電気特性についても一般ランプ(FLR40S:ランプ電流=380mA、ランプ電圧=105V、ランプ電力=40W)と省電力型ランプ(FLR40S/36:ランプ電流400mA、ランプ電圧=90V、ランプ電力=36W)で略10%程度の違いしかないものについては一種類の放電灯点灯装置で共用することはあった(松下電工製ESX4021HK−5ENH等)。   Up to now, the same shape and the same filament structure as in a rapid type lamp, and the electrical characteristics of a general lamp (FLR40S: lamp current = 380 mA, lamp voltage = 105 V, lamp power = 40 W) and power-saving lamp (FLR40S) / 36: A lamp current of 400 mA, a lamp voltage of 90 V, a lamp power of 36 W, and a difference of about 10% may be shared by one type of discharge lamp lighting device (ESX4021HK-5ENH manufactured by Matsushita Electric Works) etc).

しかしながら、例えば前述の5種類の放電灯全てを1種類の放電灯点灯装置で共用化するとなると、前述したように、各放電灯では負荷インピーダンスが異なるため、各負荷に対する最適設計状態での定常点灯が確保できず、ランプによる出力電力の差が出来ることはもちろんのこと、ランプによっては回路効率の非常に悪い状態での動作とならざるを得なかった。出力電力の差をなくすための手段も提案されているが、回路効率に関しては更に悪化するものであった。   However, for example, if all the above five types of discharge lamps are shared by a single type of discharge lamp lighting device, as described above, each discharge lamp has a different load impedance. Therefore, steady lighting in an optimum design state for each load is performed. However, depending on the lamp, there is no choice but to operate in a state where the circuit efficiency is very poor. Means for eliminating the difference in output power have also been proposed, but the circuit efficiency was further deteriorated.

ここで、ランプの種類による出力電力の差と、回路効率とについて、従来の技術での問題を具体的に説明する。
(1)ランプの種類による出力電力の差
図6は、図2の従来の放電灯点灯装置DLAにおいて、交流電源SVが投入されてから放電灯負荷LAが安定点灯するまでのインバータ負荷回路ILの共振カーブを示した特性図である。ここに横軸は周波数f、縦軸は無負荷時においては放電灯LAに印加される電圧VL、点灯時においては放電灯LAの出力電力WL、更に各モードにおける放電灯LAのフィラメントft1,ft2を予熱する予熱電流Ifを示す。なお、点灯後の状態として、2種類の放電灯LA(ここでは一例としてFHF32ランプ及びFLR40S/36ランプ)の出力電力WLの共振カーブを示している。
Here, the problem in the prior art will be specifically described with respect to the difference in output power depending on the lamp type and the circuit efficiency.
(1) Difference in output power depending on the type of lamp FIG. 6 is a diagram of the inverter load circuit IL in the conventional discharge lamp lighting device DLA of FIG. 2 from when the AC power supply SV is turned on until the discharge lamp load LA is stably lit. It is a characteristic view showing a resonance curve. Here, the horizontal axis represents the frequency f, the vertical axis represents the voltage VL applied to the discharge lamp LA when there is no load, the output power WL of the discharge lamp LA during lighting, and the filaments ft1 and ft2 of the discharge lamp LA in each mode. A preheating current If for preheating is shown. In addition, as a state after lighting, resonance curves of output power WL of two types of discharge lamps LA (here, an FHF32 lamp and an FLR40S / 36 lamp as an example) are shown.

商用電源SVが投入されると、インバータ制御回路IVCCによってインバータ回路IVは、まず予熱モードで動作する。この予熱モードでは、所定時間にわたって周波数faにて動作する。この時、放電灯LAの両端にはインダクタT1及びコンデンサC1によって決まる無負荷時の共振カーブ上の点aに相当する電圧が印加されるのと同時に、コンデンサC1を通じて点a2に相当する一定の電流Ifaが流れ、この電流によって放電灯LAの各フィラメントft1,ft2が予熱される。   When the commercial power supply SV is turned on, the inverter circuit IV first operates in the preheating mode by the inverter control circuit IVCC. In this preheating mode, it operates at the frequency fa for a predetermined time. At this time, a voltage corresponding to the point a on the resonance curve at no load determined by the inductor T1 and the capacitor C1 is applied to both ends of the discharge lamp LA, and at the same time, a constant current corresponding to the point a2 is passed through the capacitor C1. Ifa flows, the filaments ft1 and ft2 of the discharge lamp LA are preheated by this current.

次に、放電灯LAを始動点灯させるために、インバータ制御回路IVCCによってインバータ回路IVは始動モードに移行する。この始動モードでは、インバータ回路IVは周波数fbで動作し、放電灯LAの両端には共振カーブの点bに相当する電圧VLbが印加される。そして、放電灯LAが始動すると放電灯LAの放電抵抗成分がLC共振系に加わるため、例えばFHF32ランプに着目するとその共振カーブが変化して点b’へ移行する。そして、所望の点灯出力を得るために、インバータ制御回路IVCCによってインバータ回路IVは最終的に点灯モードに移行する。この点灯モードではインバータ回路IVは周波数fcにて動作する。   Next, in order to start and light the discharge lamp LA, the inverter control circuit IVCC causes the inverter circuit IV to shift to the start mode. In this starting mode, the inverter circuit IV operates at the frequency fb, and the voltage VLb corresponding to the point b of the resonance curve is applied to both ends of the discharge lamp LA. When the discharge lamp LA is started, the discharge resistance component of the discharge lamp LA is added to the LC resonance system. For example, when attention is paid to the FHF32 lamp, the resonance curve changes and the point b 'is shifted. In order to obtain a desired lighting output, the inverter circuit IV finally shifts to the lighting mode by the inverter control circuit IVCC. In this lighting mode, the inverter circuit IV operates at the frequency fc.

ここで、FHF32ランプ及びFLR40S/36ランプをそれぞれ点灯した場合、その点灯モードの周波数fcにおいてランプ電力に差ΔWLが発生する。これは、個々の放電灯LAが持つ放電インピーダンスが異なるため、LC共振系に放電灯LAの抵抗分を含めた上での共振カーブが異なってしまうためである。つまり、FHF32ランプよりもFLR40S/36ランプの方が放電インピーダンスが小さいため、FLR40S/36点灯時の共振カーブのピークは無負荷時の共振周波数f0からより低い周波数へと遠ざかるとともに、共振ピーク自体も下がる傾向になる。換言すれば、共振が弱まる方向になる。   Here, when the FHF32 lamp and the FLR40S / 36 lamp are respectively lit, a difference ΔWL is generated in the lamp power at the frequency fc of the lighting mode. This is because the discharge impedances of the individual discharge lamps LA are different, and the resonance curves after the resistance of the discharge lamp LA is included in the LC resonance system are different. In other words, since the discharge impedance of the FLR40S / 36 lamp is smaller than that of the FHF32 lamp, the peak of the resonance curve when the FLR40S / 36 is turned on moves away from the resonance frequency f0 when no load is applied, and the resonance peak itself is also reduced. It tends to go down. In other words, the resonance is weakened.

このように、図2の従来の放電灯点灯装置DLAにおいては、種類の異なる複数の放電灯LAの点灯時の出力電力差ΔWLが大きく、即ち放電灯LAの種類によって明るくなったり暗くなったりしてしまうという不具合が生じていた。   As described above, in the conventional discharge lamp lighting device DLA of FIG. 2, the output power difference ΔWL at the time of lighting of a plurality of different types of discharge lamps LA is large, that is, it becomes brighter or darker depending on the type of the discharge lamp LA. There was a problem that it would end up.

これに対し、異なるランプ間の点灯出力電力差を無くすための手段を講じた図3に示した放電灯点灯装置DLAについて、交流電源SVが投入されてから放電灯負荷LAが安定点灯するまでのインバータ負荷回路ILの共振カーブを示した特性図を図7に示す。横軸、縦軸、各共振カーブ及び電源投入から予熱・始動及び点灯モードの流れは図6の場合と同様の動作となる。   On the other hand, with respect to the discharge lamp lighting device DLA shown in FIG. 3 in which measures for eliminating the lighting output power difference between different lamps are taken, the discharge lamp load LA is stably lit after the AC power supply SV is turned on. A characteristic diagram showing a resonance curve of the inverter load circuit IL is shown in FIG. The horizontal axis, the vertical axis, each resonance curve, and the flow from power-on to the preheating / starting and lighting mode are the same as in FIG.

所望の点灯出力を得るために、インバータ制御回路IVCCによってインバータ回路IVは最終的に点灯モードに移行するが、この点灯モードにおいて、インバータ回路IVはそのスイッチング素子Q2の電流から放電灯LAの出力電力が略一定になるように動作周波数を変化させるため、2種類の放電灯LAによって、動作周波数はそれぞれfcα,fcβとなる。このため、動作周波数の差Δfc0が存在することとなる。   In order to obtain a desired lighting output, the inverter circuit IV finally shifts to a lighting mode by the inverter control circuit IVCC. In this lighting mode, the inverter circuit IV uses the current of the switching element Q2 to output power of the discharge lamp LA. The operating frequency is changed to fcα and fcβ by the two types of discharge lamps LA. For this reason, a difference Δfc0 in operating frequency exists.

(2)回路効率
(2)−1 無効電流
図10に、略同相動作時及び遅相動作時における、インバータ負荷回路ILの回路電流IT1と、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2のスイッチング波形を示す。ここで、同相動作とは共振周波数f0付近の動作周波数で動作させることを言い、遅相動作とはf0よりも高い周波数で動作させることを言う。インバータ負荷回路ILの回路電流IT1は、その位相のずれ方によって有効電流と無効電流とに分けて考えられ、この内の有効電流が放電灯LAの出力として使われ、無効電流は文字通り出力に関与しない無効な電流と言える。そして、有効電流成分を略等しくすることは、即ち放電灯LAの出力を略等しくすることに繋がる。
(2) Circuit Efficiency (2) -1 Reactive Current FIG. 10 shows the switching current of the circuit current IT1 of the inverter load circuit IL and the switching element Q2 of the inverter circuit IV during the substantially in-phase operation and the slow phase operation. Here, the in-phase operation refers to operation at an operation frequency near the resonance frequency f0, and the slow-phase operation refers to operation at a frequency higher than f0. The circuit current IT1 of the inverter load circuit IL is considered to be divided into an effective current and a reactive current depending on the phase shift, and the effective current is used as the output of the discharge lamp LA, and the reactive current is literally involved in the output. It can be said that this is an invalid current. And making the active current components substantially equal leads to making the outputs of the discharge lamps LA substantially equal.

略同相動作時と遅相動作時の有効電流を等しくする、即ち放電灯LAの出力を略等しくした状態において、無効電流の多い遅相動作時の方が、略同相動作時に比べ、インバータ負荷回路電流IT1とスイッチング素子Q2の電流IdQ2が増えることとなり、ひいては回路効率を悪化させるのである。   Inverter load circuit in the case of the slow phase operation with a large reactive current in the state where the effective currents in the substantially in-phase operation and in the slow phase operation are made equal, that is, in the state where the output of the discharge lamp LA is substantially equal, compared with the in-phase operation. As a result, the current IT1 and the current IdQ2 of the switching element Q2 increase, which in turn degrades the circuit efficiency.

このことを従来の放電灯点灯装置DLAに当てはめると、図2の放電灯点灯装置DLAにおいては、図6から読み取れるように、FLR40S/36ランプが共振周波数f0αから比較的離れた動作周波数となり、図3の放電灯点灯装置DLAにおいては図7から読み取れるように、FHF32ランプが共振周波数f0βから比較的離れた動作周波数となるため、各々が回路効率の悪い負荷となっている。図11には、図3の放電灯点灯装置DLAにおけるインバータ負荷回路ILの回路電流IT1と、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2のスイッチング波形を示す。   When this is applied to the conventional discharge lamp lighting device DLA, in the discharge lamp lighting device DLA of FIG. 2, as can be seen from FIG. 6, the FLR40S / 36 lamp has an operating frequency relatively far from the resonance frequency f0α. As can be seen from FIG. 7, in the discharge lamp lighting device DLA of No. 3, since the FHF 32 lamp has an operating frequency relatively far from the resonance frequency f0β, each has a load with poor circuit efficiency. FIG. 11 shows circuit waveforms IT1 of the inverter load circuit IL and switching waveforms of the switching element Q2 of the inverter circuit IV in the discharge lamp lighting device DLA of FIG.

(2)−2 フィラメント予熱電流If
放電灯LAが点灯する前に、フィラメントft1,ft2を予熱するのは、フィラメントft1,ft2へのストレスを少なくして放電灯LAの点灯を容易化するためである。つまり、フィラメントft1,ft2を適正温度に加熱することでフィラメントft1,ft2に塗布された熱電子放出物質(エミッタ)から熱電子を放出させ、これにより放電灯LAが点灯するのに必要な始動電圧を低減することができる。
(2) -2 Filament preheating current If
The reason why the filaments ft1 and ft2 are preheated before the discharge lamp LA is lit is to reduce the stress on the filaments ft1 and ft2 and facilitate the lighting of the discharge lamp LA. That is, by starting the filaments ft1 and ft2 to an appropriate temperature, thermoelectrons are emitted from the thermoelectron emitting materials (emitters) applied to the filaments ft1 and ft2, and thereby the starting voltage required for lighting the discharge lamp LA. Can be reduced.

ここで、フィラメントft1,ft2が加熱不足の場合には、熱電子の放出量が少なく、放電灯LAの点灯に必要な始動電圧が高くなる。そのため、管内ガスイオン等によるフィラメントft1,ft2への損傷(スパッタ現象)が生じる。これとは逆に、フィラメントft1,ft2が過剰加熱された場合は、熱電子放出物質の蒸発を異常に促進させてしまい、早期エミッタ不足などが生じる。これらは放電灯の寿命を悪化させる要因となるため、フィラメント予熱は、適度のフィラメント電流Ifaを適度の時間印加して、適切なフィラメント温度にすることが必要である。   Here, when the filaments ft1 and ft2 are under-heated, the amount of emitted thermoelectrons is small, and the starting voltage required for lighting the discharge lamp LA becomes high. Therefore, damage (sputtering phenomenon) to the filaments ft1 and ft2 due to gas ions in the tube occurs. On the contrary, when the filaments ft1 and ft2 are overheated, the evaporation of thermionic emission material is abnormally accelerated, resulting in an early emitter shortage. Since these cause deterioration of the life of the discharge lamp, the filament preheating requires that an appropriate filament current Ifa is applied for an appropriate time to obtain an appropriate filament temperature.

それに加えて、先行予熱時には放電灯LAが放電を起こさずにフィラメントft1,ft2だけが加熱されるように放電灯LAの両端に加わるランプ電圧VLはできるだけ低く抑える必要がある。なぜなら、フィラメントft1,ft2が先行予熱時に放電することは、予熱不足状態で放電することを意味し、これは前述のスパッタ現象を起こすなどの要因となるからである。   In addition, it is necessary to keep the lamp voltage VL applied to both ends of the discharge lamp LA as low as possible so that only the filaments ft1 and ft2 are heated without causing the discharge lamp LA to discharge during pre-heating. This is because the discharge of the filaments ft1 and ft2 during the preceding preheating means discharging in a preheating insufficient state, which causes the above-described sputtering phenomenon.

そして、安定点灯時のフィラメント予熱電流Ifcについても点灯前と同様に、フィラメントft1,ft2の温度を適正に保つ必要があり、フィラメントft1,ft2の温度が適正温度よりも低ければスパッタ現象を起こし、逆に適正温度よりも高ければ早期エミッタ不足等を招くことで、放電灯LAの寿命を悪化させる要因となる。   Also, the filament preheating current Ifc at the time of stable lighting needs to keep the temperature of the filaments ft1 and ft2 appropriately as before the lighting, and if the temperature of the filaments ft1 and ft2 is lower than the appropriate temperature, a sputtering phenomenon occurs. On the other hand, if the temperature is higher than the appropriate temperature, an early shortage of emitters or the like is caused, which becomes a factor of deteriorating the life of the discharge lamp LA.

ところが、図2、図3に示されるような従来の構成では、コンデンサC1に流れる電流がフィラメント電流Ifとなっているので、予熱電流Ifとランプ電圧V1は比例関係にある。
まず、予熱モードにおいては適正な予熱電流Ifを低いランプ電圧V1にて得るためのコンデンサC1のインピーダンスXc(=1/ωC=1/(2πfC))がほぼ決まるので、予熱モードの動作周波数faとコンデンサC1の容量とが、ほぼ決まることとなる。
However, in the conventional configuration as shown in FIGS. 2 and 3, since the current flowing through the capacitor C1 is the filament current If, the preheating current If and the lamp voltage V1 are in a proportional relationship.
First, in the preheating mode, since the impedance Xc (= 1 / ωC = 1 / (2πfC)) of the capacitor C1 for obtaining an appropriate preheating current If at a low lamp voltage V1 is almost determined, the operating frequency fa in the preheating mode is determined. The capacity of the capacitor C1 is almost determined.

その時、点灯時の予熱電流も同様に、If=2πf×C×VLで決定されるため、図3に示す従来の放電灯点灯装置DLAにおいては、FHF32ランプ点灯時の動作周波数fcβがFLR40S/36ランプ点灯時の動作周波数fcαに比べて高いので、FHF32ランプ点灯時のフィラメント予熱電流Ifcβが多くなる傾向がある。動作周波数の差Δfc0が大きいと、それに伴って予熱電流の差ΔIfc0が大きくなるということである。   At this time, since the preheating current at the time of lighting is similarly determined by If = 2πf × C × VL, in the conventional discharge lamp lighting device DLA shown in FIG. 3, the operating frequency fcβ at the time of lighting of the FHF32 lamp is FLR40S / 36. Since it is higher than the operating frequency fcα when the lamp is lit, the filament preheating current Ifcβ tends to increase when the FHF32 lamp is lit. When the operating frequency difference Δfc0 is large, the preheating current difference ΔIfc0 increases accordingly.

ここで、点灯時の過剰なフィラメント電流Ifcは、前述のように早期エミッタ不足等から放電灯LAの寿命を悪化させることと、フィラメントでのロスを増大させ、回路効率の悪化を招くという問題があった。   Here, the excessive filament current Ifc during lighting deteriorates the life of the discharge lamp LA due to early shortage of emitters as described above, and increases the loss in the filament, leading to deterioration in circuit efficiency. there were.

これとは逆に、FHF32ランプ点灯時のフィラメント予熱電流Ifcβを適正値に抑えた場合には、それに伴って予熱モードとFLR40S/36ランプ点灯時のフィラメント予熱電流(Ifa及びIfcα)が相対的に下がり、予熱不足となりスパッタ現象によって放電灯LAの寿命を悪化させることに繋がる。
このことから、従来の技術では、回路効率とランプ寿命の双方を満足させるフィラメント予熱条件を達成することは非常に困難であった。
On the contrary, when the filament preheating current Ifcβ when the FHF32 lamp is turned on is suppressed to an appropriate value, the preheating mode and the filament preheating current (Ifa and Ifcα) when the FLR40S / 36 lamp is turned on are relatively This leads to a shortage of preheating, leading to a deterioration in the life of the discharge lamp LA due to the sputtering phenomenon.
For this reason, it has been very difficult to achieve the filament preheating condition that satisfies both the circuit efficiency and the lamp life with the conventional technology.

(2)−3 スイッチング損失
図12はインバータ回路IVのスイッチング素子Q2のスイッチング波形を拡大して示したものである。横軸は時間t、縦軸はスイッチング素子Q2の両端電圧Vsと流れる電流Idと、スイッチング素子Q2の損失WQ2を示す。
(2) -3 Switching Loss FIG. 12 is an enlarged view of the switching waveform of the switching element Q2 of the inverter circuit IV. The horizontal axis represents time t, and the vertical axis represents the voltage Vs across the switching element Q2, the flowing current Id, and the loss WQ2 of the switching element Q2.

スイッチング素子Q2の動作状態は、(a)オフ領域,(b)ターンオン領域,(c)オン領域,(d)ターンオフ領域の4つの領域を1サイクルとして繰り返す。ここで、(a)オフ領域,(b)ターンオン領域においては、スイッチング素子Q2の損失は殆どなく、(c)オン領域においては、スイッチング素子Q2はオン抵抗R(on)を持つため、Wa=Id2 R(on)の損失を持ち、(d)ターンオフ領域においては、スイッチング素子Q2の損失はWbのように現れる。 The operating state of the switching element Q2 is repeated as four cycles of (a) off region, (b) turn-on region, (c) on-region, and (d) turn-off region. Here, there is almost no loss of the switching element Q2 in the (a) off region and (b) the turn-on region, and (c) in the on region, the switching element Q2 has an on-resistance R (on), so that Wa = It has a loss of Id 2 R (on), and (d) in the turn-off region, the loss of the switching element Q2 appears as Wb.

ここで、(b)ターンオン領域と(d)ターンオフ領域については、スイッチング素子Q2の持つ遅れ時間とインバータ制御回路IVCCの駆動遅れ時間とにより、動作周波数が変化しても略一定である。即ち、インバータ回路ILの回路電流IT1が一定で動作周波数が変化した場合、(a)オフ領域と(c)オン領域においては、損失の増加は無いが、それに対して(b)ターンオン領域と(d)ターンオフ領域は周波数が高くなるに連れて、その領域が増えてしまい、相対的にスイッチング素子Q2の損失が増えてしまうこととなる。   Here, (b) turn-on region and (d) turn-off region are substantially constant even if the operating frequency changes due to the delay time of switching element Q2 and the drive delay time of inverter control circuit IVCC. That is, when the circuit current IT1 of the inverter circuit IL is constant and the operating frequency changes, there is no increase in loss in the (a) off region and (c) on region, but (b) the turn on region ( d) As the frequency increases in the turn-off region, the region increases, and the loss of the switching element Q2 relatively increases.

このことを従来の放電灯点灯装置DLAに当てはめると、図3の放電灯点灯装置DLAにおいてはFLR40S/36ランプとFHF32ランプとの点灯モードでの動作周波数の差Δfcが大きく離れてしまうため、それに伴って、FHF32ランプ負荷時のスイッチング損失が大きくなる傾向にあった。   If this is applied to the conventional discharge lamp lighting device DLA, in the discharge lamp lighting device DLA of FIG. 3, the difference in operating frequency Δfc between the FLR40S / 36 lamp and the FHF32 lamp in the lighting mode is greatly separated. Along with this, the switching loss at the time of FHF32 lamp load tended to increase.

以上のように、形状や定格の異なる多種類の放電灯の全てを1種類の放電灯点灯装置で共用化した場合には、上述の(1)及び(2)−1〜3で指摘したように、各放電灯の出力電力差が生じることと、ランプによっては回路効率の非常に悪い状態での動作となることから、従来技術では形状や定格の異なる放電灯毎に専用の放電灯点灯装置を使用しているのが現状である。そのため、放電灯点灯装置も放電灯LAの種類に応じて各種のものを準備しなければならず、コストアップを招来していた。
特開2003−168589号公報
As described above, when all types of discharge lamps having different shapes and ratings are shared by one type of discharge lamp lighting device, it is pointed out in (1) and (2) -1 to 3 above. In addition, because there is a difference in output power between the discharge lamps, and depending on the lamp, the circuit efficiency is very poor. Therefore, in the prior art, a dedicated discharge lamp lighting device for each discharge lamp having a different shape and rating. Is currently used. Therefore, various discharge lamp lighting devices must be prepared according to the type of the discharge lamp LA, resulting in an increase in cost.
JP 2003-168589 A

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異種複数の放電灯全てにおいて、第1には点灯時の出力電力差を無くすこと、第2には回路効率を悪化させないこと、第3には適正な予熱条件とすることにより長寿命化を図ること、第4にはそれらの結果として、異種複数の放電灯を共用化して信頼性の高い放電灯点灯装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. The object of the present invention is to first eliminate the output power difference during lighting, and secondly, in all the plurality of different types of discharge lamps. The third is to increase the service life by not deteriorating the circuit efficiency, the third is the proper preheating condition, and the fourth is the high reliability of the discharge lamp by sharing a plurality of different types of discharge lamps. It is to provide a lighting device.

本発明にあっては、上記の課題を解決するために、図14に示すように、直流電源と、直流電源に接続されるインバータ回路と、インバータ回路に接続される二重共振回路と、二重共振回路から電力供給される放電灯と、二重共振回路の共振電流または共振電圧を検出する検出回路と、その検出回路の検出値に応じてインバータの動作周波数を可変させる制御回路を備えた放電灯点灯装置であって、前記二重共振回路は、前記インバータに第1のインダクタと第1のコンデンサの直列接続により構成される第1の共振回路が並列接続され、第1のコンデンサに、第2のコンデンサと前記放電灯の直列接続回路が並列接続され、第1のインダクタ、第2のコンデンサ、及び放電灯により構成される第2の共振回路を備え、前記放電灯のフィラメントを予熱するための予熱回路は、前記二重共振回路とは別に第2のインダクタ、第3のコンデンサの直列接続による第3の共振回路を前記インバータに並列接続し、第2のインダクタの補助巻線から予熱電流を供給するよう構成され、前記共振電流を検出する検出回路は、インバータ回路が有するスイッチング素子に流れる電流から前記予熱回路に流れる電流を除外した電流を検出するように構成され、放電灯点灯装置は複数の異なる定格電力の放電灯を適合負荷としており、各放電灯を点灯させた時の動作周波数は所定値以下となるように制御することを特徴とするものである In the present invention, in order to solve the above problem, as shown in FIG. 14 , a DC power supply, an inverter circuit connected to the DC power supply, a double resonant circuit connected to the inverter circuit, A discharge lamp powered by a double resonance circuit, a detection circuit that detects a resonance current or a resonance voltage of the double resonance circuit, and a control circuit that varies the operating frequency of the inverter according to the detection value of the detection circuit In the discharge lamp lighting device, the double resonance circuit includes a parallel connection of a first resonance circuit constituted by a series connection of a first inductor and a first capacitor to the inverter. A series connection circuit of a second capacitor and the discharge lamp is connected in parallel, and includes a second resonance circuit including a first inductor, a second capacitor, and a discharge lamp, A preheating circuit for preheating a second inductor is connected to the inverter in parallel with a third resonance circuit, which is a series connection of a second inductor and a third capacitor, separately from the double resonance circuit. A detection circuit configured to supply a preheating current from a winding and detecting the resonance current is configured to detect a current obtained by excluding a current flowing through the preheating circuit from a current flowing through a switching element included in the inverter circuit, The discharge lamp lighting device uses a plurality of discharge lamps with different rated powers as the applicable load, and is characterized in that the operation frequency when each discharge lamp is lit is controlled to be a predetermined value or less .

本発明によれば、1つの放電灯点灯装置で複数の異なる定格電力の放電灯を点灯可能とするとともに、放電灯負荷の違いによる効率の低下を最小限に抑えることが出来、複数の放電灯対応の高効率な放電灯点灯装置を実現することが出来る。   According to the present invention, it is possible to light a plurality of discharge lamps having different rated powers with one discharge lamp lighting device, and it is possible to minimize a decrease in efficiency due to a difference in discharge lamp load. A corresponding and highly efficient discharge lamp lighting device can be realized.

(前提となる構成1)
図1は本発明の前提となる構成1の回路図である。この放電灯点灯装置DLAは、商用の交流電源SVを所定の直流平滑電圧に変換する直流電源回路CVを備え、この直流電源回路CVの出力側にインバータ回路IVが接続され、そのインバータ回路IVの出力側にはインバータ負荷回路ILが接続されている。また、直流電源回路CVのスイッチング素子Q3を高周波でオン/オフ駆動制御する制御回路CVCCと、インバータ回路IVのスイッチング素子Q1・Q2を高周波でオン/オフ駆動制御する制御回路IVCCと、そのインバータ制御回路IVCCに対して、インバータ負荷回路ILの共振電流を検出してインバータ制御回路IVCCの制御に帰還する帰還回路FBCを含む制御回路CCが接続された構成である。さらに、放電灯点灯装置D1Aの回路グランドGndはコンデンサC17を介して対地アースE/Gに接続されている。
次に、この放電灯点灯回路DLAについて、構成回路ブロック毎の構成及び動作を簡単に説明する。
(Prerequisite configuration 1)
FIG. 1 is a circuit diagram of Configuration 1 which is a premise of the present invention. The discharge lamp lighting device DLA includes a DC power supply circuit CV that converts a commercial AC power supply SV into a predetermined DC smoothed voltage, and an inverter circuit IV is connected to an output side of the DC power supply circuit CV. An inverter load circuit IL is connected to the output side. Further, a control circuit CVCC that controls on / off driving of the switching element Q3 of the DC power supply circuit CV at high frequency, a control circuit IVCC that controls on / off driving of the switching elements Q1 and Q2 of the inverter circuit IV at high frequency, and inverter control thereof. A control circuit CC including a feedback circuit FBC that detects the resonance current of the inverter load circuit IL and feeds back to the control of the inverter control circuit IVCC is connected to the circuit IVCC. Further, the circuit ground Gnd of the discharge lamp lighting device D1A is connected to the earth ground E / G via the capacitor C17.
Next, the configuration and operation of each constituent circuit block of the discharge lamp lighting circuit DLA will be briefly described.

1)直流電源回路CV
直流電源回路CVは、商用電源SVの両端に、インバータ等で発生する高周波成分を除去するフィルタ回路FIの入力と商用電源SVより入力されるサージ電圧を吸収するサージ電圧吸収素子ZNRの並列接続された回路が、放電灯点灯装置DLA内の故障等による電源短絡時に直ちに交流電源SVから回路を遮断する電流ヒューズFuseを介して接続され、フィルタ回路FIの出力端には、交流電圧を全波整流する整流器DBの入力が接続され、整流器DBの出力には突入電流抑制回路ICCと昇圧チョッパ回路UVCの入力端の直列回路が接続される。さらに、昇圧チョッパ回路UVCのスイッチング素子Q3には、そのスイッチング素子Q3を高周波でオン/オフ駆動制御する制御回路CVCCが接続されて、構成される。
1) DC power circuit CV
The DC power supply circuit CV is connected to both ends of the commercial power supply SV in parallel with an input of a filter circuit FI that removes high-frequency components generated by an inverter and the like and a surge voltage absorbing element ZNR that absorbs a surge voltage input from the commercial power supply SV. Is connected via a current fuse Fuse that immediately cuts off the circuit from the AC power supply SV when the power supply is short-circuited due to a failure in the discharge lamp lighting device DLA, etc., and the AC voltage is full-wave rectified at the output end of the filter circuit FI. The input of the rectifier DB to be connected is connected, and the inrush current suppression circuit ICC and the series circuit of the input terminals of the boost chopper circuit UVC are connected to the output of the rectifier DB. Furthermore, the switching element Q3 of the step-up chopper circuit UVC is connected to a control circuit CVCC that controls on / off driving of the switching element Q3 at a high frequency.

ここで、昇圧チョッパ回路UVCとその制御回路CVCCについて、構成及びその動作を簡単に説明する。
昇圧チョッパ回路UVCは、整流器DBの+出力に突入電流抑制回路ICCを介した電圧を入力とし、インダクタT2の一次巻線n1とコンデンサC8が接続され、インダクタT2の一次巻線n1の他端にはスイッチング素子Q3のドレイン端子とダイオードD1の陽極が接続され、スイッチング素子Q3のソース端子にはスイッチング素子Q3の電流検出抵抗R2が接続され、ダイオードD1の陰極には平滑用のコンデンサC5が接続され、コンデンサC8,電流検出抵抗R2,コンデンサC5の他端及び整流器DBの−端子が回路グランドGndに接続されて、コンデンサC5に所定の平滑電圧Vdcを出力するように構成される。
Here, the configuration and operation of the boost chopper circuit UVC and its control circuit CVCC will be briefly described.
The step-up chopper circuit UVC inputs the voltage via the inrush current suppression circuit ICC to the + output of the rectifier DB, and the primary winding n1 of the inductor T2 and the capacitor C8 are connected to the other end of the primary winding n1 of the inductor T2. Is connected to the drain terminal of the switching element Q3 and the anode of the diode D1, the source terminal of the switching element Q3 is connected to the current detection resistor R2 of the switching element Q3, and the cathode of the diode D1 is connected to the smoothing capacitor C5. The capacitor C8, the current detection resistor R2, the other end of the capacitor C5, and the negative terminal of the rectifier DB are connected to the circuit ground Gnd so as to output a predetermined smoothing voltage Vdc to the capacitor C5.

制御回路CVCCは、制御回路CVCC内の制御部ICであるPFCに、汎用のチョッパ制御用IC、例えばモトローラ社製のMC33262を用いて制御されるものであり、その構成は既に周知であるので、ここでは詳しい説明は省略し、制御部ICのPFCに対する外付け部品の構成を以下に簡単に説明する。   The control circuit CVCC is controlled by using a general-purpose chopper control IC, for example, MC33262 manufactured by Motorola, in the PFC which is a control unit IC in the control circuit CVCC, and its configuration is already well known. A detailed description is omitted here, and the configuration of the external parts for the PFC of the control unit IC will be briefly described below.

制御回路ICの1番ピン(出力電圧帰還端子)には、平滑用のコンデンサC5に並列接続された抵抗R14と可変抵抗VR1の直列回路によって平滑出力電圧Vdcを分圧した電圧が入力される。2番ピン(誤差アンプ出力/補償端子)には抵抗R10とコンデンサC11とが並列接続される。3番ピン(マルチプライヤ入力端子)にはチョッパ入力電圧(コンデンサC8の両端電圧)の脈流電圧を抵抗R7,R8によって分圧された電圧が、コンデンサC10によって平滑されて入力される。4番ピン(電流センス入力端子)にはスイッチング素子Q3に流れる電流を検出するために、抵抗R2で得られた電圧が抵抗R13を介してコンデンサC12で平滑して入力される。5番ピン(ゼロ電流検出入力端子)にはインダクタT2を流れる電流のゼロクロス点を検出するために、インダクタT2の二次巻線n2の出力が抵抗R9を介して入力される。6番ピン(グランド端子)は回路グランドGndに接続される。7番ピン(出力端子)には、スイッチング素子Q3を駆動するために、抵抗R12を介してスイッチング素子Q3のゲート端子に接続されている。8番ピン(電源電圧端子)には制御回路CCの電源用として、抵抗R3,R4にて分圧された電圧Vccが、コンデンサC9及びツェナーダイオードZD1で平滑されて入力される。   A voltage obtained by dividing the smoothed output voltage Vdc by the series circuit of the resistor R14 and the variable resistor VR1 connected in parallel to the smoothing capacitor C5 is input to the first pin (output voltage feedback terminal) of the control circuit IC. A resistor R10 and a capacitor C11 are connected in parallel to the second pin (error amplifier output / compensation terminal). The voltage obtained by dividing the pulsating voltage of the chopper input voltage (the voltage across the capacitor C8) by the resistors R7 and R8 is input to the third pin (multiplier input terminal) after being smoothed by the capacitor C10. In order to detect the current flowing through the switching element Q3, the voltage obtained by the resistor R2 is input to the fourth pin (current sense input terminal) by the capacitor C12 through the resistor R13. The output of the secondary winding n2 of the inductor T2 is input to the fifth pin (zero current detection input terminal) via the resistor R9 in order to detect the zero crossing point of the current flowing through the inductor T2. The 6th pin (ground terminal) is connected to the circuit ground Gnd. The seventh pin (output terminal) is connected to the gate terminal of the switching element Q3 via a resistor R12 in order to drive the switching element Q3. For the power supply of the control circuit CC, the voltage Vcc divided by the resistors R3 and R4 is input to the eighth pin (power supply voltage terminal) after being smoothed by the capacitor C9 and the Zener diode ZD1.

以上のように構成することにより、制御回路PFCは昇圧チョッパ回路UVCの入力電圧(脈流電圧)を3番ピンの入力に基づいて検出し、昇圧チョッパ回路からの平滑出力電圧を1番ピンの入力に基づいて検出し、スイッチング素子Q3に流れる電流を4番ピンの入力に基づいて検出し、更にインダクタT2に流れる電流を5番ピンの入力に基づいて検出しながら、スイッチング素子Q3の駆動制御を行なうことができる。   With the configuration described above, the control circuit PFC detects the input voltage (pulsating voltage) of the boost chopper circuit UVC based on the input of the third pin, and the smoothed output voltage from the boost chopper circuit is detected by the first pin. Drive control of the switching element Q3 while detecting based on the input, detecting the current flowing through the switching element Q3 based on the input of the 4th pin, and further detecting the current flowing through the inductor T2 based on the input of the 5th pin Can be performed.

続いて、突入電流抑制回路ICCについて、構成及びその動作を簡単に説明する。
突入電流抑制回路ICCは、PTCサーミスタPTHとサイリスタQ4が並列に接続され、サイリスタQ4のゲート・陰極間には、インダクタT2の二次巻線n3と抵抗R6とダイオードD2の直列回路と、抵抗R5とコンデンサC7が並列に接続されて構成される。
Next, the configuration and operation of the inrush current suppression circuit ICC will be briefly described.
The inrush current suppression circuit ICC includes a PTC thermistor PTH and a thyristor Q4 connected in parallel. Between the gate and the cathode of the thyristor Q4, a series circuit of the secondary winding n3 of the inductor T2, a resistor R6 and a diode D2, and a resistor R5 And a capacitor C7 are connected in parallel.

突入電流抑制回路ICCの動作は、昇圧チョッパ回路UVCの動作時はインダクタT2の二次巻線n3に電圧が発生するため、サイリスタQ4がオンし、サイリスタQ4を通じて昇圧チョッパ回路UVCに電流供給が行なわれ、昇圧チョッパ回路UVCの不動作時はインダクタT2の二次巻線n3に電圧が殆ど発生しないため、サイリスタQ4がオフし、PTCサーミスタPTHを通じて昇圧チョッパ回路UVCに電流供給が行なわれる。   As for the operation of the inrush current suppression circuit ICC, since a voltage is generated in the secondary winding n3 of the inductor T2 during the operation of the boost chopper circuit UVC, the thyristor Q4 is turned on and current is supplied to the boost chopper circuit UVC through the thyristor Q4. When the boost chopper circuit UVC is not operating, almost no voltage is generated in the secondary winding n3 of the inductor T2, so that the thyristor Q4 is turned off and current is supplied to the boost chopper circuit UVC through the PTC thermistor PTH.

つまり、電源投入時は昇圧チョッパ回路UVCが不動作のため、PTCサーミスタPTHによって突入電流が抑制され、定常時には昇圧チョッパ回路UVCが動作するため、サイリスタQ4にてPTCサーミスタPTHが短絡されて、PTCサーミスタPTHによるロスは発生しないという回路動作となる。   In other words, since the boost chopper circuit UVC does not operate when the power is turned on, the inrush current is suppressed by the PTC thermistor PTH. In normal operation, the boost chopper circuit UVC operates, and the PTC thermistor PTH is short-circuited by the thyristor Q4. The circuit operation is such that no loss due to the thermistor PTH occurs.

2)インバータ回路IV
インバータ回路IVは、直流電源回路CVの出力端(コンデンサC5の平滑出力電圧Vdc)を入力とし、直流電源回路CVの出力端には、スイッチング素子Q1のドレイン端子が接続され、そのスイッチング素子Q1のソース端子にはスイッチング素子Q2のドレイン端子が接続され、さらにそのスイッチング素子Q2のソース端子には帰還回路FBCの検出抵抗R1が接続されて、その抵抗R1は回路グランドGNDへと接続されている。そして、スイッチング素子Q1,Q2の各ゲート端子及びインバータ回路IVの出力端Vsは、制御回路IVCCへ接続される。
2) Inverter circuit IV
The inverter circuit IV receives the output terminal of the DC power supply circuit CV (smoothed output voltage Vdc of the capacitor C5), and the output terminal of the DC power supply circuit CV is connected to the drain terminal of the switching element Q1. The drain terminal of the switching element Q2 is connected to the source terminal, the detection resistor R1 of the feedback circuit FBC is connected to the source terminal of the switching element Q2, and the resistance R1 is connected to the circuit ground GND. The gate terminals of the switching elements Q1 and Q2 and the output terminal Vs of the inverter circuit IV are connected to the control circuit IVCC.

制御回路IVCCは、インバータ駆動回路IVDRとタイマー回路TIM及びそれらの周辺部品で構成される。
以下に、インバータ駆動回路IVDRとタイマー回路TIMについて、それらの周辺部品の構成及び動作の説明を行なう。
インバータ駆動回路IVDRの1番ピン(発振器用抵抗接続端子)には、可変抵抗VR2と、スイッチSW2と抵抗R23の直列回路と、スイッチSW1と抵抗R24の直列回路との並列回路が接続されている。2番ピン(発振器用コンデンサ接続端子)にはコンデンサC15が接続され、3番ピン(グランド端子)は回路グランドGndに接続され、4番ピン(電源電圧端子)には制御回路の電源用として、抵抗R3,R4にて分圧された電圧Vccが、コンデンサC9及びツェナーダイオードZD1で平滑されて入力される。5番ピン(高圧側駆動用基準電圧端子)にはインバータ出力電圧Vsが接続されている。6番ピン(高圧側駆動用電源端子)には、コンデンサC14が5番ピンとの間に接続され、ダイオードD5の陰極が6番ピンヘ、同陽極が制御電源Vccへと接続される。7番ピン(高圧側駆動電圧出力端子)は抵抗R16を介してスイッチング素子Q1のゲート端子へ、8番ピン(低圧側駆動電圧出力端子)は抵抗R18を介してスイッチング素子Q2へ、それぞれ接続される。
The control circuit IVCC includes an inverter drive circuit IVDR, a timer circuit TIM, and their peripheral components.
Hereinafter, the configuration and operation of peripheral components of the inverter drive circuit IVDR and the timer circuit TIM will be described.
Connected to the first pin (resistor connection terminal for oscillator) of the inverter drive circuit IVDR is a variable resistor VR2, a series circuit of a switch SW2 and a resistor R23, and a parallel circuit of a series circuit of a switch SW1 and a resistor R24. . The capacitor C15 is connected to the 2nd pin (oscillator capacitor connection terminal), the 3rd pin (ground terminal) is connected to the circuit ground Gnd, and the 4th pin (power supply voltage terminal) is used for the power supply of the control circuit. The voltage Vcc divided by the resistors R3 and R4 is input after being smoothed by the capacitor C9 and the Zener diode ZD1. The inverter output voltage Vs is connected to the 5th pin (high voltage side drive reference voltage terminal). A capacitor C14 is connected to the 6th pin (high-voltage side drive power supply terminal) between the 5th pin, the cathode of the diode D5 is connected to the 6th pin, and the same anode is connected to the control power supply Vcc. The 7th pin (high voltage side drive voltage output terminal) is connected to the gate terminal of the switching element Q1 via the resistor R16, and the 8th pin (low voltage side drive voltage output terminal) is connected to the switching element Q2 via the resistor R18. The

インバータ駆動回路IVDRの動作は、電源投入後Vccが8番ピンの動作開始電圧に達すると、1,2番ピンに接続されている抵抗値と容量値に因って決まる周波数にて、7,8番ピンに交互に駆動電圧を発生させることで、2つのスイッチング素子Q1,Q2を交互にオン/オフさせるものである。   The operation of the inverter drive circuit IVDR is performed at a frequency determined by the resistance value and the capacitance value connected to the 1st and 2nd pins when Vcc reaches the operation start voltage of the 8th pin after the power is turned on. By alternately generating a drive voltage at the eighth pin, the two switching elements Q1, Q2 are alternately turned on / off.

タイマー回路TIMの1番ピン(発振器用抵抗接続端子)には、抵抗R25が接続され、2番ピン(発振器用コンデンサ接続端子)にはコンデンサC15が接続され、3番ピン(グランド端子)は回路グランドに接続され、4番ピン(電源電圧端子)には制御回路CCの電源用として、抵抗R3,R4にて分圧された電圧Vccが、コンデンサC9及びツェナーダイオードZD1で平滑されて入力される。5,6,7番の各ピンには、夫々スイッチSW1,2,3が接続されている。   The resistor R25 is connected to the first pin (oscillator resistance connection terminal) of the timer circuit TIM, the capacitor C15 is connected to the second pin (oscillator capacitor connection terminal), and the third pin (ground terminal) is a circuit. The voltage Vcc divided by the resistors R3 and R4 is smoothed by the capacitor C9 and the Zener diode ZD1 and input to the fourth pin (power supply voltage terminal) for power supply of the control circuit CC. . Switches SW1, 2 and 3 are connected to the 5th, 6th and 7th pins, respectively.

タイマー回路TIMの動作は、電源投入後Vccが8番ピンの動作開始電圧に達すると、1,2番ピンに接続されている抵抗値と容量値によって決まる時定数にて動作を開始し、スイッチSW1〜3のオン/オフ切替時間を制御する。具体的には図8に示すシーケンスで変化する。   The timer circuit TIM starts operating with a time constant determined by the resistance value and capacitance value connected to the 1st and 2nd pins when Vcc reaches the operation start voltage of the 8th pin after the power is turned on. Controls the ON / OFF switching time of SW1 to SW3. Specifically, it changes in the sequence shown in FIG.

まず、インバータが起動すると、スイッチSW1がオン、スイッチSW2がオン、スイッチSW3がオフと制御され、定電圧源であるIVDRの1番ピンからは可変抵抗VR2、抵抗R23、抵抗R24への電流IVR2、IR23、IR24が流れ、1番ピンを流れる合成電流:I1=IVR2+IR23+IR24が、インバータ駆動回路IVDR内部を介し、コンデンサC15が接続される2番ピンへ所定の倍率n×I1で伝達され、コンデンサC15の充電電流IC15charge、放電電流IC15dischargeが定まり、コンデンサC15の充放電周期、つまり、インバータの予熱モード動作周波数faが定まる。   First, when the inverter is started, the switch SW1 is turned on, the switch SW2 is turned on, and the switch SW3 is turned off, and the current IVR2 from the first pin of IVDR that is a constant voltage source to the variable resistor VR2, the resistor R23, and the resistor R24. , IR23 and IR24 flow, and the combined current flowing through the first pin: I1 = IVR2 + IR23 + IR24 is transmitted through the inverter drive circuit IVDR to the second pin to which the capacitor C15 is connected at a predetermined magnification n × I1, and the capacitor C15 Charging current IC15charge and discharging current IC15discharge are determined, and the charging / discharging cycle of the capacitor C15, that is, the preheating mode operating frequency fa of the inverter is determined.

次に、予熱モードが終了すると、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオン、スイッチSW3がオフと制御され、抵抗R24を流れていた電流IR24が遮断される。1番ピンには可変抵抗VR2、抵抗R23の合成電流IVR2+IR23が流れ、上記と同様、コンデンサC15に伝達され、インバータの周波数が始動モード周波数fbに変化する。   Next, when the preheating mode is finished, the switch SW1 is turned off, the switch SW2 is turned on, and the switch SW3 is turned off, and the current IR24 flowing through the resistor R24 is cut off. The combined current IVR2 + IR23 of the variable resistor VR2 and the resistor R23 flows through the first pin and is transmitted to the capacitor C15 in the same manner as described above, so that the inverter frequency changes to the start mode frequency fb.

始動モードが終了すると、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオフ、スイッチSW3がオンと制御され、抵抗R23を流れていた電流I23が遮断される。1番ピンには可変抵抗VR2への電流IVR2及び、スイッチSW3、抵抗R22、ダイオードD6、オペアンプOP1等により構成される帰還制御回路FBCへの電流IFBCの合成電流IVR2+IFBCが流れ、上記と同様、コンデンサC15に伝達され、インバータの周波数が点灯モード周波数fc(帰還制御回路FBC側への電流がない場合)、fc’(帰還制御回路FBC側への電流がある場合)に変化する。   When the start mode ends, the switch SW1 is turned off, the switch SW2 is turned off, and the switch SW3 is turned on, and the current I23 that was flowing through the resistor R23 is cut off. The current IVR2 to the variable resistor VR2 and the combined current IVR2 + IFBC of the current IFBC to the feedback control circuit FBC composed of the switch SW3, the resistor R22, the diode D6, the operational amplifier OP1, and the like flow through the first pin. The frequency of the inverter changes to the lighting mode frequency fc (when there is no current to the feedback control circuit FBC side) and fc ′ (when there is a current to the feedback control circuit FBC side).

以上のタイマー制御により予熱モード(周波数fa),始動モード(周波数fb),点灯モード(周波数fc),帰還制御スタート(周波数fc’)と段階的に周波数を変化させながらインバータ回路IVを駆動することができる。   The inverter circuit IV is driven while changing the frequency step by step from the preheating mode (frequency fa), the start mode (frequency fb), the lighting mode (frequency fc), and the feedback control start (frequency fc ′) by the above timer control. Can do.

次に、帰還制御回路FBCの構成及び動作を説明する。帰還制御用オペアンプOP1は制御電源Vccを電源として動作する。オペアンプOP1の+側入力端子には、制御電源Vccを抵抗R19と可変抵抗VR3の分圧比で分圧した基準電圧が入力され、−側入力端子には、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2の電流を検出する抵抗R1の電圧が、抵抗R20を介して入力される。オペアンプOP1の出力端子には、−側入力端子との間に抵抗R21とコンデンサC13とが並列に接続され、インバータ駆動回路IVDRの1番ピンとの間にダイオードD6,抵抗R22及びスイッチSW3が接続されている。   Next, the configuration and operation of the feedback control circuit FBC will be described. The feedback control operational amplifier OP1 operates using the control power supply Vcc as a power supply. The reference voltage obtained by dividing the control power supply Vcc by the voltage dividing ratio of the resistor R19 and the variable resistor VR3 is input to the + side input terminal of the operational amplifier OP1, and the current of the switching element Q2 of the inverter circuit IV is input to the − side input terminal. The voltage of the resistor R1 to be detected is input via the resistor R20. A resistor R21 and a capacitor C13 are connected in parallel between the output terminal of the operational amplifier OP1 and the negative input terminal, and a diode D6, a resistor R22 and a switch SW3 are connected between the first pin of the inverter drive circuit IVDR. ing.

帰還制御回路FBCの動作は、インバータ負荷回路ILの共振電流を、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2に流れる電流を検出する抵抗R1によって電圧変換し、この電圧が抵抗R20を介してオペアンプOP1の−端子に入力される。このオペアンプOP1の−端子に現れる電圧と、オペアンプOP1の+端子電圧に印加される基準電圧とを比較して、双方の電圧が略等しくなるように、オペアンプOP1の出力電圧が変化し、インバータ駆動回路IVDRの1番ピンとオペアンプOP1の出力との電位差の変化によりスイッチSW3、抵抗R22、ダイオードD6を介して流れる電流IFBCが変化し、インバータ回路IVの動作周波数を可変させる働きを持つ。   In the operation of the feedback control circuit FBC, the resonance current of the inverter load circuit IL is converted into a voltage by a resistor R1 that detects a current flowing through the switching element Q2 of the inverter circuit IV. Is input. The voltage appearing at the negative terminal of the operational amplifier OP1 is compared with the reference voltage applied to the positive terminal voltage of the operational amplifier OP1, and the output voltage of the operational amplifier OP1 is changed so that both voltages are substantially equal to each other. A change in potential difference between the first pin of the circuit IVDR and the output of the operational amplifier OP1 changes the current IFBC flowing through the switch SW3, the resistor R22, and the diode D6, and has a function of changing the operating frequency of the inverter circuit IV.

ここで、オペアンプOP1の−端子に現れる電圧は、インバータ負荷回路ILの消費電力にほぼ正比例で変化する。そして、インバータ負荷回路ILの消費電力の大半は、放電灯負荷LAの出力電力が占めている。つまり、帰還制御回路FBCは、放電灯負荷LAの出力電力を略一定にするように、インバータ回路IVの動作周波数を可変させる、即ち定電力制御を行なうものである。   Here, the voltage appearing at the negative terminal of the operational amplifier OP1 changes almost in direct proportion to the power consumption of the inverter load circuit IL. And most of the power consumption of the inverter load circuit IL is occupied by the output power of the discharge lamp load LA. That is, the feedback control circuit FBC varies the operating frequency of the inverter circuit IV, that is, performs constant power control so that the output power of the discharge lamp load LA is substantially constant.

上記でも述べたが、帰還制御回路FBCは図8に示すように、タイマー回路TIMのスイッチSW3によって予熱及び始動モードでは帰還制御回路FBCは動作せず、点灯モードにおいては放電灯負荷LAの種類によって、fcα〜fcβの間で放電灯負荷LAの出力電力を略一定にするように、インバータ回路IVの動作周波数を可変させる動作を行なう。   As described above, as shown in FIG. 8, the feedback control circuit FBC does not operate in the preheating and starting mode by the switch SW3 of the timer circuit TIM, and in the lighting mode, depending on the type of the discharge lamp load LA. The operation frequency of the inverter circuit IV is varied so that the output power of the discharge lamp load LA is substantially constant between fcα and fcβ.

3)インバータ負荷回路IL
インバータ負荷回路ILは、インバータ回路IVの出力であるVs−Gnd間に接続され、放電灯負荷回路LAに電力供給する二重共振回路DRCと、放電灯フィラメントft1,ft2を予熱する予熱回路PHCによって構成される。二重共振回路DRCは、インバータ回路IVの出力であるVs−GND間に、共振用インダクタL1の一次巻線n1と、共振用コンデンサC1が直列に接続され、コンデンサC1の両端に、放電灯負荷LAと共振兼直流阻止用コンデンサC2が直列に接続して構成されている。予熱回路PHCは、共振用インダクタT3の二次巻線n2,n3に対し、それぞれコンデンサC3,C4を介して放電灯フィラメントft1,ft2に接続して構成されている。
3) Inverter load circuit IL
The inverter load circuit IL is connected between Vs and Gnd, which is the output of the inverter circuit IV, and includes a double resonance circuit DRC that supplies power to the discharge lamp load circuit LA, and a preheating circuit PHC that preheats the discharge lamp filaments ft1 and ft2. Composed. In the double resonance circuit DRC, a primary winding n1 of a resonance inductor L1 and a resonance capacitor C1 are connected in series between Vs and GND, which is an output of the inverter circuit IV, and a discharge lamp load is connected to both ends of the capacitor C1. LA and a resonance / DC blocking capacitor C2 are connected in series. The preheating circuit PHC is configured by connecting the secondary windings n2 and n3 of the resonance inductor T3 to the discharge lamp filaments ft1 and ft2 via capacitors C3 and C4, respectively.

本インバータの詳細な動作について以下に記載する。インバータ回路IV及びインバータ負荷回路ILの回路動作について、図4に示す共振カーブを用いて説明する。なお、図4には従来の場合(図6)と同様に、点灯時の2種類の放電灯負荷LA(ここでは一例としてFHF32ランプ及びFLR40S/36ランプ)の共振カーブを示している。   The detailed operation of this inverter is described below. The circuit operation of the inverter circuit IV and the inverter load circuit IL will be described using the resonance curve shown in FIG. FIG. 4 shows resonance curves of two types of discharge lamp loads LA at the time of lighting (here, an FHF 32 lamp and an FLR 40S / 36 lamp) as in the conventional case (FIG. 6).

商用電源SVが印加されてから点灯するまでに、インバータ制御回路IVCCによってインバータ回路IVの動作周波数が、予熱モード(周波数faにて動作)、始動モード(周波数fbにて動作)、点灯モード(帰還制御回路FBCの働きにより、周波数fcαと周波数fcβの間にて動作)と、段階的に切り替えられる点は、従来の場合と同様である。   The inverter control circuit IVCC operates the inverter circuit IV at the preheating mode (operating at the frequency fa), the starting mode (operating at the frequency fb), and the lighting mode (feedback) from when the commercial power supply SV is applied to when it is lit. The operation of the control circuit FBC is performed between the frequency fcα and the frequency fcβ) and is switched in a stepwise manner as in the conventional case.

ここで、二重共振回路DRCに着目すると、二重共振回路DRCは大きく分けて2つの共振カーブを持つ。つまり、無負荷時(放電灯LAのインピーダンスが∞)の場合と、負荷短絡時(放電灯LAのインピーダンスが0)の場合とである。   Here, paying attention to the double resonance circuit DRC, the double resonance circuit DRC is roughly divided into two resonance curves. That is, when there is no load (impedance of discharge lamp LA is ∞) and when the load is short-circuited (impedance of discharge lamp LA is 0).

無負荷時は、放電灯LAが未装着で開放状態にあるため、共振動作にコンデンサC2が寄与せず、従って、インダクタL1とコンデンサC1とによって決定される共振周波数f0での共振カーブとなる。一方、負荷短絡時は両コンデンサC2,C1が並列接続されるため、インダクタL1と両コンデンサC2,C1によって決定される共振周波数f0’での共振カーブとなる。当然ながらf0>f0’であり、コンデンサC2の容量によって共振周波数f0とf0’の格差が決定される。   When no load is applied, the discharge lamp LA is not attached and is in an open state, so that the capacitor C2 does not contribute to the resonance operation. Therefore, a resonance curve at the resonance frequency f0 determined by the inductor L1 and the capacitor C1 is obtained. On the other hand, since both capacitors C2 and C1 are connected in parallel when the load is short-circuited, a resonance curve is obtained at the resonance frequency f0 'determined by the inductor L1 and both capacitors C2 and C1. Of course, f0> f0 ', and the difference between the resonance frequencies f0 and f0' is determined by the capacitance of the capacitor C2.

放電灯LAが点灯すると、放電インピーダンスが発生するが、そのインピーダンス値は0〜∞の範囲であるため、点灯時の共振(出力)カーブの固有振動周波数f1(出力ピーク)は必ずf0〜f0’の間に存在する。   When the discharge lamp LA is lit, a discharge impedance is generated. Since the impedance value is in the range of 0 to ∞, the natural vibration frequency f1 (output peak) of the resonance (output) curve at the time of lighting is always f0 to f0 ′. Exists between.

次に、放電灯フィラメントft1,ft2の予熱回路に着目すると、インダクタL1の二次巻線n2,n3を予熱回路の電源としており、インダクタL1の二次巻線n2,n3に発生する電圧は、インダクタL1の1次巻線n1に発生する電圧に比例するため、無負荷時の予熱電流カーブは二重共振回路DRCの共振カーブにほぼ沿った形で推移する。点灯時においては、インダクタL1の電圧の変化よりも予熱回路のコンデンサC3,C4の周波数変化によるインピーダンス変化が大きく、周波数が下がるとコンデンサC3,C4のインピーダンスの増加により予熱電流が減少する。よって、図4に示されるような左下がりのカーブとなる。この予熱電流カーブは、インダクタL1の巻数比とコンデンサC3,C4の定数によって周波数特性の傾きを変化させることができる。   Next, paying attention to the preheating circuit of the discharge lamp filaments ft1 and ft2, the secondary windings n2 and n3 of the inductor L1 are used as the power source of the preheating circuit, and the voltage generated in the secondary windings n2 and n3 of the inductor L1 is Since it is proportional to the voltage generated in the primary winding n1 of the inductor L1, the preheating current curve at the time of no load changes substantially along the resonance curve of the double resonance circuit DRC. At the time of lighting, the impedance change due to the frequency change of the capacitors C3 and C4 of the preheating circuit is larger than the voltage change of the inductor L1, and when the frequency decreases, the preheating current decreases due to the increase in impedance of the capacitors C3 and C4. Therefore, the curve is a downward-sloping curve as shown in FIG. This preheating current curve can change the slope of the frequency characteristic by the turns ratio of the inductor L1 and the constants of the capacitors C3 and C4.

以上の点を踏まえて、この前提となる構成1に係る放電灯点灯装置DLAにおける放電灯LAの点灯出力時の特性とフィラメント予熱電流特性について説明する。
1)点灯特性について
従来の場合と同様に、2種類の放電灯LA(FHF32ランプ及びFLR40S/36ランプ)をそれぞれ点灯した場合、図4に示すように点灯時の動作周波数には差Δfc1が生じる。これは、放電灯LAの種類によって、各放電灯LAが持つ個々の放電インピーダンスが異なるために起こり、FLR40S/36ランプの共振カーブのピーク時周波数即ち固有振動周波数f0αは、FHF32ランプの場合の固有振動周波数f0βに比べて無負荷時の共振周波数f0からより低い周波数へ遠ざかる。
Based on the above points, the characteristics at the time of lighting output of the discharge lamp LA and the filament preheating current characteristics in the discharge lamp lighting device DLA according to the presupposed configuration 1 will be described.
1) Lighting characteristics As in the conventional case, when two types of discharge lamps LA (FHF32 lamp and FLR40S / 36 lamp) are turned on, a difference Δfc1 occurs in the operating frequency during lighting as shown in FIG. . This occurs because each discharge lamp LA has a different discharge impedance depending on the type of the discharge lamp LA, and the peak frequency of the resonance curve of the FLR40S / 36 lamp, that is, the natural vibration frequency f0α is unique to the case of the FHF32 lamp. Compared with the vibration frequency f0β, the resonance frequency f0 at no load is moved away from the resonance frequency f0β.

しかしながら、前述のように放電灯LAが点灯状態にある時の固有振動周波数は、必ずf0〜f0’の間に存在するため、FLR40S/36ランプの出力ピーク値が減少することなく、FHF32ランプの共振カーブからほぼ水平移動に近い形で変化する。このため、従来の装置の動作周波数の差Δfc0に比べて本における動作周波数の差Δfc1は小さくなる傾向にある。
さらに、共振カーブのピークが殆ど変わらないため、どちらのランプにおいても固有振動周波数に近い設計が可能となり、従来の装置に比べ、無効電流の減少が図れ、効率の良い動作を実現できる。
However, as described above, the natural vibration frequency when the discharge lamp LA is in the lighting state always exists between f0 and f0 ′. Therefore, the output peak value of the FLR40S / 36 lamp does not decrease, and the FHF32 lamp It changes from the resonance curve almost in the form of horizontal movement. For this reason, the operating frequency difference Δfc1 in this example tends to be smaller than the operating frequency difference Δfc0 of the conventional apparatus.
Furthermore, since the peak of the resonance curve hardly changes, both lamps can be designed to be close to the natural vibration frequency, and the reactive current can be reduced as compared with the conventional device, so that an efficient operation can be realized.

2)フィラメント予熱電流Ifについて
また、本の放電灯点灯装置DLAにおいては、動作周波数の差Δfc1が従来の装置の動作周波数の差Δfc0に比べて少ないため、2種類の放電灯LAを点灯した時のフィラメント予熱電流の差ΔIfc1が少なく、いずれの放電灯においても予熱時の十分な先行予熱電流を得ながら、かつ常時の予熱電流を抑制するといった、ランプ寿命と回路効率の双方を満足させる設計を容易にした。これにより、先行予熱条件の最適化を図りつつ、常時の予熱電流を抑制することができる。
2) Filament preheating current If Further, in the discharge lamp lighting device DLA of this example , since the difference Δfc1 in operating frequency is smaller than the difference Δfc0 in operating frequency of the conventional device, two types of discharge lamps LA were lit. Design that satisfies both lamp life and circuit efficiency, such that the difference ΔIfc1 in the filament preheating current at the time is small and sufficient preheating current is obtained in any discharge lamp while preheating current is suppressed. Made it easier. As a result, it is possible to suppress the normal preheating current while optimizing the preheating conditions.

3)スイッチングロスについて
同様に、動作周波数の差Δfc1が少ないことから、従来課題であったFHF32ランプ負荷時のスイッチング損失も抑制することが出来る。
以上のことから、本の放電灯点灯装置DLAは、複数の異なる定格電力の放電灯LAに対し、出力電力を略一定にすることに加え、回路効率を悪化させること無く、高効率な設計、および適正なフィラメント予熱条件を得ることにより放電灯LAの長寿命化を実現することができた
3) Switching loss Similarly, since the difference Δfc1 in the operating frequency is small, the switching loss at the time of FHF32 lamp load, which was a conventional problem, can be suppressed.
From the above, the discharge lamp lighting device DLA of the present example is designed to be highly efficient without degrading circuit efficiency in addition to making the output power substantially constant for a plurality of discharge lamps LA having different rated powers. In addition, the life of the discharge lamp LA can be extended by obtaining appropriate filament preheating conditions .

(前提となる構成2)
図13は前提となる構成2に係る放電灯点灯装置の回路図である。この前提となる構成2の放電灯点灯装置DLAは、図1の基本構成に比べると、インバータ負荷回路ILの構成が異なっている。インバータ負荷回路ILは、インバータ回路IVの出力であるVs−Gnd間に接続され、直列接続された2灯の放電灯負荷回路LA1,LA2に電力供給する二重共振回路DRCと、放電灯フィラメントft1,ft2,ft3,ft4を予熱する予熱回路PHCによって構成される。
(Assumption 2)
FIG. 13 is a circuit diagram of the discharge lamp lighting device according to the precondition 2 . The discharge lamp lighting device DLA having the precondition 2 is different in the configuration of the inverter load circuit IL from the basic configuration of FIG. The inverter load circuit IL is connected between Vs-Gnd, which is the output of the inverter circuit IV, and supplies a double resonance circuit DRC that supplies power to the two discharge lamp load circuits LA1, LA2 connected in series, and the discharge lamp filament ft1. , Ft2, ft3, and ft4 are configured by a preheating circuit PHC for preheating.

二重共振回路DRCは、インバータ回路IVの出力であるVs−GND間に、共振用インダクタL1の一次巻線n1と、共振用コンデンサC1が直列に接続され、コンデンサC1の両端に、直列接続された放電灯負荷LA1,LA2と共振兼直流阻止用コンデンサC2が直列に接続して構成されている。
予熱回路PHCは、共振用インダクタT3の二次巻線n2,n3,n4に対し、それぞれコンデンサC3,C4,C19を介して放電灯フィラメントft1,ft2,ft3,ft4に接続して構成されている。
なお、図1の基本構成と同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。また、インバータ負荷回路IL以外の動作については図1の基本構成と同一であるので、重複する動作説明は省略する。
In the double resonance circuit DRC, the primary winding n1 of the resonance inductor L1 and the resonance capacitor C1 are connected in series between Vs and GND, which is the output of the inverter circuit IV, and are connected in series to both ends of the capacitor C1. The discharge lamp loads LA1 and LA2 and the resonance / DC blocking capacitor C2 are connected in series.
The preheating circuit PHC is configured by connecting the secondary windings n2, n3, and n4 of the resonance inductor T3 to the discharge lamp filaments ft1, ft2, ft3, and ft4 via capacitors C3, C4, and C19, respectively. .
In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the basic composition of FIG. 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted. Since the operation other than the inverter load circuit IL is the same as that of the basic configuration of FIG.

放電灯フィラメントft1,ft2,ft3,ft4の予熱回路に着目すると、インダクタL1の二次巻線n2,n3,n4を予熱回路の電源としており、インダクタL1の二次巻線n2,n3,n4に発生する電圧は、インダクタL1の一次巻線n1に発生する電圧に比例するため、無負荷時の予熱電流カーブは二重共振回路DRCの共振カーブにほぼ沿った形で推移する。点灯時においては、インダクタL1の電圧の変化よりも予熱回路のコンデンサC3,C4,C19の周波数変化によるインピーダンス変化が大きく、周波数が下がるとコンデンサC3,C4,C19のインピーダンスの増加により予熱電流が減少する。よって図4に示されるような左下がりのカーブとなる。この予熱電流カーブは、インダクタL1の巻数比とコンデンサC3,C4,C19の定数によって周波数特性の傾きを変化させることができる。   Focusing on the preheating circuit of the discharge lamp filaments ft1, ft2, ft3, and ft4, the secondary windings n2, n3, and n4 of the inductor L1 are used as the power source of the preheating circuit, and the secondary windings n2, n3, and n4 of the inductor L1 are connected to the secondary windings n2, n3, and n4. Since the generated voltage is proportional to the voltage generated in the primary winding n1 of the inductor L1, the preheating current curve at the time of no load changes substantially along the resonance curve of the double resonance circuit DRC. At the time of lighting, the impedance change due to the frequency change of the capacitors C3, C4, C19 of the preheating circuit is larger than the voltage change of the inductor L1, and the preheating current decreases due to the increase of the impedance of the capacitors C3, C4, C19 when the frequency decreases. To do. Therefore, the curve is a left-down curve as shown in FIG. This preheating current curve can change the slope of the frequency characteristic according to the turns ratio of the inductor L1 and the constants of the capacitors C3, C4, and C19.

においては、コンデンサC1とC2の容量比を、コンデンサC2の容量がコンデンサC1の容量の20倍以下となるように設定し、いずれのランプにおいても動作周波数fがf0≦f≦f0+30KHzといった特性を実現し、かつ、FHF32の時の動作周波数とFLR40S/36の時の周波数の差ΔfをΔf<10KHzとすることが出来た In this example , the capacitance ratio between the capacitors C1 and C2 is set so that the capacitance of the capacitor C2 is 20 times or less than the capacitance of the capacitor C1, and the operating frequency f is a characteristic such that f0 ≦ f ≦ f0 + 30 KHz in any lamp. In addition, the difference Δf between the operating frequency at the time of FHF32 and the frequency at the time of FLR40S / 36 could be set to Δf <10 KHz .

(実施例1)
図14は実施例に係る放電灯点灯装置の回路図である。本実施例は、図13に示した前提となる構成2の回路において、帰還制御回路FBCの入力信号を一部変更したものであり、帰還制御用オペアンプOP1の−側入力端子には、インバータ負荷回路ILの共振電流を検出する抵抗R1の電圧が抵抗R20を介して入力されている。
Example 1
FIG. 14 is a circuit diagram of the discharge lamp lighting device according to the first embodiment. In this embodiment, the input signal of the feedback control circuit FBC is partially changed in the circuit of the precondition 2 shown in FIG. 13, and the inverter load is connected to the negative input terminal of the operational amplifier OP1 for feedback control. The voltage of the resistor R1 that detects the resonance current of the circuit IL is input via the resistor R20.

前提となる構成2においては、フィードバック用の抵抗R1をスイッチング素子Q2とGND間に挿入していたので、インダクタT1、コンデンサC1、C2、ランプ負荷に流れる共振電流と、予熱回路PHCに流れる電流の合成電流を検知することとなり、出力電力を一定化するためのフィードバック制御に誤差を生じていたが、本実施例においては、フィードバック用の抵抗R1を図14の位置に挿入することにより、抵抗R1には、インバータ負荷回路ILの共振電流のみが流れることになり、正確なフィードバック制御が可能となった。
(前提となる構成3)
In the premise configuration 2 , since the feedback resistor R1 is inserted between the switching element Q2 and GND, the resonance current flowing through the inductor T1, the capacitors C1 and C2, the lamp load, and the current flowing through the preheating circuit PHC The combined current is detected, and an error has occurred in the feedback control for making the output power constant. In the present embodiment, the resistor R1 is inserted by inserting the feedback resistor R1 at the position shown in FIG. Therefore, only the resonance current of the inverter load circuit IL flows, and accurate feedback control is possible.
(Prerequisite configuration 3)

図15は前提となる構成3に係る放電灯点灯装置の回路図である。この前提となる構成3では、直流電源回路CVに降圧チョッパ回路DVCが付加されている。すなわち、昇圧チョッパ回路UVCの出力コンデンサC5の両端にはインダクタL1、電解コンデンサC21、スイッチング素子Q5の直列接続回路が並列接続されるとともに、電解コンデンサC21、スイッチング素子Q5の接続点と出力コンデンサC5、インダクタL1の接続点の間にはダイオードD8がコンデンサC12、スイッチング素子Q5側を陽極として接続され、インダクタL1、電解コンデンサC21、スイッチング素子Q5、ダイオードD8により降圧チョッパ回路DVCが構成されている。 FIG. 15 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device according to Configuration 3 as a premise . In Configuration 3 , which is the premise , a step-down chopper circuit DVC is added to the DC power supply circuit CV. That is, a series connection circuit of an inductor L1, an electrolytic capacitor C21, and a switching element Q5 is connected in parallel to both ends of the output capacitor C5 of the boost chopper circuit UVC, and a connection point between the electrolytic capacitor C21 and the switching element Q5 and the output capacitor C5, A diode D8 is connected between the connection points of the inductor L1 with the capacitor C12 and the switching element Q5 side as an anode, and the step-down chopper circuit DVC is configured by the inductor L1, the electrolytic capacitor C21, the switching element Q5, and the diode D8.

ここで、降圧チョッパ回路DVCの動作を簡単に説明する。降圧チョッパ回路DVCは、昇圧チョッパ回路UVCの出力コンデンサC5に蓄積された所定の平滑電圧Vdcを入力とし、スイッチング素子Q5のON、OFFの繰返しにより電解コンデンサC21に出力コンデンサC5より低い所定の平滑電圧Vdc’が作成される。スイッチング素子Q5には抵抗R27を介してインバータ制御ICであるIVDRの8番ピン(低圧側駆動電圧出力端子)に接続され、インバータ低圧側スイッチング素子Q2の駆動と同期した状態でON、OFFを繰返す。スイッチング素子Q5がONすると出力コンデンサC5の平滑電圧VdcよりインダクタL1、電解コンデンサC21、スイッチング素子Q5を介して電流が流れる。その後、スイッチング素子Q5がOFFするとインダクタL1に蓄積されたエネルギーが電解コンデンサC21、ダイオードD8を介して放出される。
このように、直流電源回路CVに昇圧チョッパ回路と降圧チョッパ回路の組合せを用いることにより昇圧チョッパ回路による入力高調波抑制性能を低下させることなく、さらなる高効率化を実現することができる
Here, the operation of the step-down chopper circuit DVC will be briefly described. The step-down chopper circuit DVC receives a predetermined smoothing voltage Vdc stored in the output capacitor C5 of the step-up chopper circuit UVC and inputs a predetermined smoothing voltage lower than the output capacitor C5 to the electrolytic capacitor C21 by repeatedly turning on and off the switching element Q5. Vdc ′ is created. The switching element Q5 is connected to the 8th pin (low voltage side drive voltage output terminal) of IVDR, which is an inverter control IC, via a resistor R27, and is repeatedly turned on and off in synchronization with the drive of the inverter low voltage side switching element Q2. . When the switching element Q5 is turned ON, a current flows from the smoothed voltage Vdc of the output capacitor C5 through the inductor L1, the electrolytic capacitor C21, and the switching element Q5. Thereafter, when the switching element Q5 is turned OFF, the energy stored in the inductor L1 is released through the electrolytic capacitor C21 and the diode D8.
As described above, by using a combination of the step-up chopper circuit and the step-down chopper circuit in the DC power supply circuit CV, it is possible to realize further higher efficiency without reducing the input harmonic suppression performance of the step-up chopper circuit .

(前提となる構成4)
図16は前提となる構成4に係る放電灯点灯装置の回路図である。この前提となる構成4の放電灯点灯装置DLAは、商用の交流電源SVを所定の直流平滑電圧に変換する直流電源回路CVを備え、この直流電源回路CVの出力側にインバータ回路IVが接続され、そのインバータ回路IVの出力側にはインバータ負荷回路ILが接続されている。また、直流電源回路CVのスイッチング素子Q3を高周波でオン/オフ駆動制御する制御回路CVCCと、インバータ回路IVのスイッチング素子Q1・Q2を高周波でオン/オフ駆動制御する制御回路IVCCと、そのインバータ制御回路IVCCに対して、インバータ負荷回路ILの共振電流及び電圧を検出してインバータ制御回路IVCCの制御に帰還する帰還回路FBCを含む制御回路CCが接続された構成である。本においてはCVCC制御のためのPFC制御部、IVCC制御のためのINV制御部、FBC制御のためのFBC制御部、そしてQ1,Q2をドライブする為のドライバ回路DRV、放電灯起動時の予熱時間等を制御するタイマー回路TIM等を1つのウェハチップもしくは1つのパッケージに集積したICを用いて制御を行っている。さらに、放電灯点灯装置DLAの回路グランドGndはコンデンサC17を介して対地アースE/Gに接続されている。
(Assumption 4)
FIG. 16 is a circuit diagram of the discharge lamp lighting device according to Configuration 4 as a premise . The discharge lamp lighting device DLA having the precondition 4 has a DC power supply circuit CV for converting a commercial AC power supply SV into a predetermined DC smoothed voltage, and an inverter circuit IV is connected to the output side of the DC power supply circuit CV. The inverter load circuit IL is connected to the output side of the inverter circuit IV. Further, a control circuit CVCC that controls on / off driving of the switching element Q3 of the DC power supply circuit CV at high frequency, a control circuit IVCC that controls on / off driving of the switching elements Q1 and Q2 of the inverter circuit IV at high frequency, and inverter control thereof. A control circuit CC including a feedback circuit FBC that detects the resonance current and voltage of the inverter load circuit IL and feeds back to the control of the inverter control circuit IVCC is connected to the circuit IVCC. In this example , a PFC control unit for CVCC control, an INV control unit for IVCC control, an FBC control unit for FBC control, a driver circuit DRV for driving Q1 and Q2, and preheating when starting a discharge lamp Control is performed using an IC in which a timer circuit TIM or the like for controlling time is integrated in one wafer chip or one package. Further, the circuit ground Gnd of the discharge lamp lighting device DLA is connected to the ground E / G via the capacitor C17.

次に、この放電灯点灯回路DLAについて、構成回路ブロック毎の構成及び動作を簡単に説明する。
1)直流電源回路CV
直流電源回路CVは、商用電源SVの両端に、インバータ等で発生する高周波成分を除去するフィルタ回路FIの入力と、商用電源SVより入力されるサージ電圧を吸収するサージ電圧吸収素子ZNRの並列接続された回路が、放電灯点灯装置DLA内の故障等による電源短絡時に直ちに交流電源SVから回路を遮断する電流ヒューズFuseを介して接続され、フィルタ回路FIの出力端には、交流電圧を全波整流する整流器DBの入力が接続され、整流器DBの出力には突入電流抑制回路ICCと昇圧チョッパ回路UVCの入力端の直列回路が接続される。さらに、昇圧チョッパ回路UVCのスイッチング素子Q3には、そのスイッチング素子Q3を高周波でオン/オフ駆動制御する制御回路CVCCが接続されて構成される。
Next, the configuration and operation of each constituent circuit block of the discharge lamp lighting circuit DLA will be briefly described.
1) DC power circuit CV
The DC power supply circuit CV has a parallel connection of an input of a filter circuit FI that removes high frequency components generated by an inverter and the like, and a surge voltage absorbing element ZNR that absorbs a surge voltage input from the commercial power supply SV, at both ends of the commercial power supply SV. The connected circuit is connected via a current fuse Fuse that immediately cuts off the circuit from the AC power supply SV when the power supply is short-circuited due to a failure or the like in the discharge lamp lighting device DLA, and the AC voltage is applied to the output terminal of the filter circuit FI. The input of the rectifier DB to be rectified is connected, and the inrush current suppression circuit ICC and the series circuit of the input terminals of the boost chopper circuit UVC are connected to the output of the rectifier DB. Further, the switching element Q3 of the step-up chopper circuit UVC is connected to a control circuit CVCC that controls on / off driving of the switching element Q3 at a high frequency.

ここで、昇圧チョッパ回路UVCとその制御回路CVCCについて、構成及びその動作を簡単に説明する。
昇圧チョッパ回路UVCは、整流器DBの+出力に突入電流抑制回路ICCを介した電圧を入力とし、インダクタT2の一次巻線n1とコンデンサC8が接続され、インダクタT2の一次巻線n1の他端にはスイッチング素子Q3のドレイン端子とダイオードD5の陽極が接続され、スイッチング素子Q3のソース端子にはスイッチング素子Q3の電流検出抵抗R2が接続され、ダイオードD5の陰極には平滑用のコンデンサC5が接続され、コンデンサC8、抵抗R2、コンデンサC5の他端及び整流器DBの−端子が回路グランドGndに接続されて、コンデンサC5に所定の平滑電圧Vdcを出力するように構成される。
Here, the configuration and operation of the boost chopper circuit UVC and its control circuit CVCC will be briefly described.
The step-up chopper circuit UVC inputs the voltage via the inrush current suppression circuit ICC to the + output of the rectifier DB, and the primary winding n1 of the inductor T2 and the capacitor C8 are connected to the other end of the primary winding n1 of the inductor T2. Is connected to the drain terminal of the switching element Q3 and the anode of the diode D5, the source terminal of the switching element Q3 is connected to the current detection resistor R2 of the switching element Q3, and the cathode of the diode D5 is connected to the smoothing capacitor C5. The capacitor C8, the resistor R2, the other end of the capacitor C5, and the negative terminal of the rectifier DB are connected to the circuit ground Gnd so as to output a predetermined smoothing voltage Vdc to the capacitor C5.

制御回路CVCCは、制御部IC内のPFC制御部に制御されており、平滑用のコンデンサC5から抵抗R14と可変抵抗VR1の直列回路によって平滑出力電圧Vdcを分圧した電圧が出力電圧帰還信号として入力され、抵抗R10とコンデンサC11との並列接続回路が誤差アンプ出力/補償部に入力される。また、チョッパ入力電圧(コンデンサC8の両端電圧)の脈流電圧を抵抗R7,R8によって分圧された電圧が、コンデンサC10によって平滑されて、マルチプライヤ入力部に入力される。スイッチング素子Q3に流れる電流は、抵抗R2により検出し、抵抗R2で得られた電圧が抵抗R13を介してコンデンサC12で平滑し、電流センス入力部に入力される。   The control circuit CVCC is controlled by the PFC control unit in the control unit IC, and a voltage obtained by dividing the smoothed output voltage Vdc by the series circuit of the resistor R14 and the variable resistor VR1 from the smoothing capacitor C5 is used as an output voltage feedback signal. The parallel connection circuit of the resistor R10 and the capacitor C11 is input to the error amplifier output / compensation unit. Further, the voltage obtained by dividing the pulsating voltage of the chopper input voltage (the voltage across the capacitor C8) by the resistors R7 and R8 is smoothed by the capacitor C10 and input to the multiplier input unit. The current flowing through the switching element Q3 is detected by the resistor R2, and the voltage obtained by the resistor R2 is smoothed by the capacitor C12 via the resistor R13 and input to the current sense input unit.

インダクタT2にはインダクタT2を流れる電流のゼロクロス点を検出するための二次巻線n2が備わっており、その出力が抵抗R9を介してゼロ電流検出入力部に入力される。PFC制御部の出力端子には、抵抗R12を介してスイッチング素子Q3のゲートが接続されており、上記各入力信号に応じ所定の時間でのON、OFF信号を出力する。以上の昇圧チョッパ制御動作により、入力電流高調波歪みを抑制することができると共に電源SVの電圧変動に対しても平滑出力電圧Vdcを略一定に制御することが出来る。   The inductor T2 is provided with a secondary winding n2 for detecting the zero cross point of the current flowing through the inductor T2, and its output is input to the zero current detection input section via the resistor R9. The output terminal of the PFC control unit is connected to the gate of the switching element Q3 via a resistor R12, and outputs an ON / OFF signal at a predetermined time according to each input signal. With the boost chopper control operation described above, it is possible to suppress input current harmonic distortion and to control the smoothed output voltage Vdc substantially constant against voltage fluctuations of the power supply SV.

続いて、突入電流抑制回路ICCについて、構成及びその動作を簡単に説明する。突入電流抑制回路ICCは、PTCサーミスタPTHとサイリスタQ4が並列に接続され、サイリスタQ4のゲート・陰極間には、インダクタT2の二次巻線n3と抵抗R6とダイオードD2の直列回路と、抵抗R5とコンデンサC7が並列に接続されて構成される。突入電流抑制回路ICCの動作は、昇圧チョッパ回路UVC動作時はインダクタT2の二次巻線n3に電圧が発生するため、サイリスタQ4がオンし、サイリスタQ4を通じて昇圧チョッパ回路UVCに電流供給が行なわれ、昇圧チョッパ回路UVC不動作時はインダクタT2の二次巻線n3に電圧が殆ど発生しないため、サイリスタQ4がオフし、PTCサーミスタPTHを通じて昇圧チョッパ回路UVCに電流供給が行なわれる。つまり、電源投入時は昇圧チョッパ回路UVCが不動作のため、PTCサーミスタPTHによって突入電流が抑制され、定常時には昇圧チョッパ回路UVCが動作するため、サイリスタQ4にてPTCサーミスタPTHが短絡されて、PTCサーミスタによるロスは発生しないという回路動作となる。   Next, the configuration and operation of the inrush current suppression circuit ICC will be briefly described. The inrush current suppression circuit ICC includes a PTC thermistor PTH and a thyristor Q4 connected in parallel. Between the gate and the cathode of the thyristor Q4, a series circuit of the secondary winding n3 of the inductor T2, a resistor R6 and a diode D2, and a resistor R5 And a capacitor C7 are connected in parallel. As for the operation of the inrush current suppression circuit ICC, since a voltage is generated in the secondary winding n3 of the inductor T2 during the operation of the boost chopper circuit UVC, the thyristor Q4 is turned on and current is supplied to the boost chopper circuit UVC through the thyristor Q4. When the boost chopper circuit UVC is not operating, almost no voltage is generated in the secondary winding n3 of the inductor T2, so that the thyristor Q4 is turned off and current is supplied to the boost chopper circuit UVC through the PTC thermistor PTH. In other words, since the boost chopper circuit UVC does not operate when the power is turned on, the inrush current is suppressed by the PTC thermistor PTH. In normal operation, the boost chopper circuit UVC operates, and the PTC thermistor PTH is short-circuited by the thyristor Q4. The circuit operation is such that no loss is caused by the thermistor.

2)インバータ回路IV
インバータ回路IVは、直流電源回路CVの出力端(コンデンサC5の平滑出力電圧Vdc)を入力とし、直流電源回路CVの出力端には、スイッチング素子Q1のドレイン端子が接続され、そのスイッチング素子Q1のソース端子にはスイッチング素子Q2のドレイン端子が接続され、さらにそのスイッチング素子Q2のソース端子には帰還回路FBCの検出抵抗R1が接続されて、その抵抗R1は回路グランドGNDへと接続されている。そして、スイッチング素子Q1,Q2の各ゲート端子及びインバータ回路IVの出力端VSは、制御回路IVCCへ接続される。
2) Inverter circuit IV
The inverter circuit IV receives the output terminal of the DC power supply circuit CV (smoothed output voltage Vdc of the capacitor C5), and the output terminal of the DC power supply circuit CV is connected to the drain terminal of the switching element Q1. The drain terminal of the switching element Q2 is connected to the source terminal, the detection resistor R1 of the feedback circuit FBC is connected to the source terminal of the switching element Q2, and the resistance R1 is connected to the circuit ground GND. The gate terminals of the switching elements Q1 and Q2 and the output terminal VS of the inverter circuit IV are connected to the control circuit IVCC.

制御回路IVCCは、IC内のインバータ制御部、ドライバDVR、タイマー回路TIM及びそれらの周辺部品で構成される。
以下に、インバータ制御回路とタイマー回路TIMについて、それらの周辺部品の構成及び動作の説明を行なう。
インバータ制御回路には、動作周波数設定用の可変抵抗VR2と、スイッチSW2と抵抗R23の直列回路と、スイッチSW1と抵抗R24の直列回路、及び発振器用コンデンサC15が接続されて発振器出力から所定の周波数信号がドライバDRVに伝達される。ドライバDRVは高圧側駆動用のCOM端子としてVsが接続されている。また、Vcc−COM間にダイオードD5とコンデンサC14の直列回路が接続され、コンデンサC14に高圧側の駆動電源が蓄積される。ドライバDRVには低圧側、高圧側それぞれ抵抗R18、R16を介してスイッチング素子Q2、Q1が接続されており、上記所定の周波数にてスイッチング素子Q1、Q2を交互にON、OFFさせる。
The control circuit IVCC includes an inverter control unit in the IC, a driver DVR, a timer circuit TIM, and peripheral components thereof.
Hereinafter, the configuration and operation of the peripheral parts of the inverter control circuit and the timer circuit TIM will be described.
The inverter control circuit is connected to a variable resistor VR2 for setting an operating frequency, a series circuit of a switch SW2 and a resistor R23, a series circuit of a switch SW1 and a resistor R24, and an oscillator capacitor C15. A signal is transmitted to the driver DRV. The driver DRV is connected to Vs as a COM terminal for high-voltage side driving. Further, a series circuit of a diode D5 and a capacitor C14 is connected between Vcc and COM, and the high-voltage side driving power source is stored in the capacitor C14. Switching elements Q2 and Q1 are connected to the driver DRV via resistors R18 and R16 on the low voltage side and the high voltage side, respectively, and the switching elements Q1 and Q2 are alternately turned on and off at the predetermined frequency.

タイマー回路TIMには、抵抗R25が接続され、コンデンサC15が接続され、抵抗R25とコンデンサC15によって決まる時定数にて動作を開始し、スイッチSW1〜SW3のオン/オフ切替時間を制御する。
具体的には図8に示すシーケンスで変化するモードによって定まる所定の周期にて発振動作する。スイッチSW1〜SW3のオン/オフによりインバータ制御部の動作周波数を変化させることにより放電灯起動時の予熱、始動時間を設定する。さらに詳細な動作について以下に記載する。
The timer circuit TIM is connected to a resistor R25, connected to a capacitor C15, and starts operating with a time constant determined by the resistor R25 and the capacitor C15, and controls the on / off switching time of the switches SW1 to SW3.
Specifically, the oscillation operation is performed at a predetermined cycle determined by a mode changing in the sequence shown in FIG. By changing the operating frequency of the inverter control unit by turning on / off the switches SW1 to SW3, preheating and starting time at the time of starting the discharge lamp are set. Further detailed operation will be described below.

まず、インバータが起動すると、スイッチSW1がオン、スイッチSW2がオン、スイッチSW3がオフと制御され、定電圧源であるインバータ制御部からは可変抵抗VR2、抵抗R23、R24への電流IVR2、IR23、IR24が流れ、その合成電流:I1=IVR2+IR23+IR24がインバータ制御部内部を介し、コンデンサC15へ所定の倍率n×I1で伝達され、コンデンサC15の充電電流IC15charge、放電電流IC15dischargeが定まり、コンデンサC15の充放電周期、つまり、インバータの予熱モード動作周波数faが定まる。   First, when the inverter is started, the switch SW1 is turned on, the switch SW2 is turned on, and the switch SW3 is turned off. The inverter control unit, which is a constant voltage source, controls the currents IVR2, IR23 to the variable resistor VR2, resistors R23, R24, IR24 flows, and the resultant current: I1 = IVR2 + IR23 + IR24 is transmitted to the capacitor C15 at a predetermined magnification n × I1 through the inverter control unit, and the charging current IC15charge and discharging current IC15discharge of the capacitor C15 are determined, and charging / discharging of the capacitor C15 is performed. The period, that is, the preheating mode operating frequency fa of the inverter is determined.

次に予熱モードが終了すると、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオン、スイッチSW3がオフと制御され、抵抗R24を流れていた電流IR24が遮断される。インバータ制御部には可変抵抗VR2、抵抗R23の合成電流IVR2+IR23が流れ、上記と同様、コンデンサC15に伝達され、インバータの周波数が始動モード周波数fbに変化する。   Next, when the preheating mode is finished, the switch SW1 is turned off, the switch SW2 is turned on, and the switch SW3 is turned off, and the current IR24 flowing through the resistor R24 is cut off. A combined current IVR2 + IR23 of the variable resistor VR2 and the resistor R23 flows through the inverter control unit, and is transmitted to the capacitor C15 in the same manner as described above, and the inverter frequency changes to the start mode frequency fb.

始動モードが終了すると、スイッチSW1がオフ、スイッチSW2がオフ、スイッチSW3がオンと制御され、抵抗R23を流れていた電流I23が遮断される。インバータ制御部には可変抵抗VR2への電流IVR2及び、スイッチSW3、抵抗R22、ダイオードD6、オペアンプOP1等により構成される帰還制御回路FBCへ電流IFBCの合成電流IVR2+IFBCが流れ、上記同様、コンデンサC15に伝達され、インバータの周波数が点灯モード周波数fc(帰還制御回路FBC側への電流がない場合)、fc’(帰還制御回路FBC側への電流がある場合)に変化する。
以上のタイマー制御により予熱モード(周波数fa)、始動モード(周波数fb)、点灯モード(周波数fc)、帰還制御スタート(周波数fc’)と段階的に周波数を変化させながらインバータ回路IVを駆動することができる。
When the start mode ends, the switch SW1 is turned off, the switch SW2 is turned off, and the switch SW3 is turned on, and the current I23 that was flowing through the resistor R23 is cut off. A current IVR2 to the variable resistor VR2 and a combined current IVR2 + IFBC of the current IFBC flow to the feedback control circuit FBC including the switch SW3, the resistor R22, the diode D6, the operational amplifier OP1, and the like through the inverter control unit, and similarly to the above, to the capacitor C15. The frequency of the inverter is changed to the lighting mode frequency fc (when there is no current to the feedback control circuit FBC side) and fc ′ (when there is a current to the feedback control circuit FBC side).
The inverter circuit IV is driven while changing the frequency step by step from the preheating mode (frequency fa), the start mode (frequency fb), the lighting mode (frequency fc), and the feedback control start (frequency fc ′) by the above timer control. Can do.

次に、帰還制御回路FBCの動作を説明する。帰還制御回路FBCの制御部には、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2の電流を検出する抵抗R1の電圧が、抵抗R20を介し、また、インダクタT1の補助巻線n2に発生する電圧が抵抗R28を介して入力される。FBC制御部出力端子には、ダイオードD6、抵抗R22及びスイッチSW3を介し、インバータ制御部と可変抵抗VR2の接続点に接続される。   Next, the operation of the feedback control circuit FBC will be described. In the control unit of the feedback control circuit FBC, the voltage of the resistor R1 for detecting the current of the switching element Q2 of the inverter circuit IV is passed through the resistor R20, and the voltage generated in the auxiliary winding n2 of the inductor T1 is connected to the resistor R28. Is input via. The FBC control unit output terminal is connected to a connection point between the inverter control unit and the variable resistor VR2 via a diode D6, a resistor R22, and a switch SW3.

帰還制御回路FBCの動作は、インバータ負荷回路ILの共振電流を、インバータ回路IVのスイッチング素子Q2に流れる電流を検出する抵抗R1によって電圧変換し、この電圧が抵抗R20を介して入力される。また、ランプの電圧とほぼ比例した特性を示すインダクタT1の両端電圧を補助巻線n2にて検出し、抵抗R28を介して入力される。つまり、スイッチング素子Q2側の電流とインダクタT1の電圧の合成信号がFBC制御部に入力され、この信号に応じてスイッチSW3、抵抗R22、ダイオードD6を介して流れる電流IFBCが変化し、インバータ回路IVの動作周波数を可変させる働きを持つ。負荷電力に追従した動きを示すスイッチング素子Q2の電流とランプ電圧に追従した動きを示すインダクタT1の電圧のFBC制御部への伝達の割合を抵抗R20、R28の定数等により可変させることができ、帰還電流の割合を変化させ、用途や使用環境に応じた電力制御動作を行うことが出来る。   In the operation of the feedback control circuit FBC, the resonance current of the inverter load circuit IL is converted into a voltage by a resistor R1 that detects a current flowing through the switching element Q2 of the inverter circuit IV, and this voltage is input via the resistor R20. Further, the voltage across the inductor T1, which shows a characteristic substantially proportional to the lamp voltage, is detected by the auxiliary winding n2, and is input via the resistor R28. That is, a combined signal of the current on the switching element Q2 side and the voltage of the inductor T1 is input to the FBC control unit, and the current IFBC flowing through the switch SW3, the resistor R22, and the diode D6 changes according to this signal, and the inverter circuit IV It has the function of changing the operating frequency of. The ratio of transmission to the FBC control unit of the current of the switching element Q2 indicating the movement following the load power and the voltage of the inductor T1 indicating the movement following the lamp voltage can be varied by the constants of the resistors R20 and R28. By changing the ratio of the feedback current, it is possible to perform a power control operation according to the application and the use environment.

上記でも述べたが、帰還制御回路FBCは図8に示すようにタイマー回路TIMのスイッチSW3によって予熱及び始動モードでは動作せず、点灯モードにおいては放電灯負荷LAの種類によって、fcα〜fcβの間で放電灯負荷LAの出力電力を所定の特性にするように、インバータ回路IVの動作周波数を可変させる動作を行なう As described above, the feedback control circuit FBC does not operate in the preheating and starting modes by the switch SW3 of the timer circuit TIM, as shown in FIG. 8, and in the lighting mode, between fcα and fcβ depending on the type of the discharge lamp load LA. Then, the operation of changing the operating frequency of the inverter circuit IV is performed so that the output power of the discharge lamp load LA has a predetermined characteristic .

(実施例2)
本実施例では上述の放電灯点灯装置を搭載した照明器具の構成を例示する。図17及び図18は放電灯2灯を点灯可能な一般的な2灯用富士形照明器具のイメージ図である。図中、S1〜S4はソケット、Rは反射板、Sはばね、Hはランプピン接触穴である。尚、放電灯点灯装置としては、図13〜図16のような2灯用の放電灯点灯装置1台あるいは図1のような1灯用の放電灯点灯装置2台を搭載している。
(Example 2)
In the present embodiment, the configuration of a lighting fixture equipped with the above-described discharge lamp lighting device is illustrated. FIGS. 17 and 18 are image diagrams of a general Fuji-type lighting fixture for two lamps capable of lighting two discharge lamps. In the figure, S1 to S4 are sockets, R is a reflector, S is a spring, and H is a lamp pin contact hole. As the discharge lamp lighting device, one discharge lamp lighting device for two lamps as shown in FIGS. 13 to 16 or two discharge lamp lighting devices for one lamp as shown in FIG. 1 are mounted.

例えば、表1に掲載したFHF32、FL40S、FL40SS/37、FLR40S、FLR40S/36の5種類の放電灯は、同一の管長(1198m)で且つ、同一の口金寸法(G13形)であるため、図17及び図18で示した1種類の照明器具にて共用可能である。

Figure 0004207702
For example, the five types of discharge lamps FHF32, FL40S, FL40SS / 37, FLR40S, and FLR40S / 36 listed in Table 1 have the same tube length (1198 m) and the same base size (G13 type). 17 and 18 can be shared by one type of lighting fixture.
Figure 0004207702

これにより照明器具ユーザーは放電灯の種類を気にすることなく使用可能となり、また、ユーザーの嗜好(放電灯コスト、デザイン、光出力など)に合わせて放電灯の選択も可能となる。尚、本実施例では2灯用の照明器具であるが、放電灯の灯数及び放電灯点灯装置の点灯可能灯数などは限定しない As a result, the luminaire user can use the lamp without worrying about the type of the discharge lamp, and the discharge lamp can be selected according to the user's preference (discharge lamp cost, design, light output, etc.). In this embodiment, the lighting fixture is for two lamps, but the number of discharge lamps and the number of lamps that can be lit by the discharge lamp lighting device are not limited .

(実施例3)
本実施例では実施例に記載した照明器具複数台を制御装置にて一括制御する照明システムについて説明する。実施例に記載した照明器具A〜Lの12台が人体感知センサー、及びプログラム制御可能なシステムを備えた制御装置に接続されている。本実施例においては照明器具A〜Iにランプ負荷としてFHF32を装着し、外光の入る窓側の照明器具J〜Lには、光束はFHF32より低いがコストの安いFLR40/36を装着している。本制御装置の特徴として人体感知センサーにより人を感知すると放電灯が点灯し、人が不在となると消灯する機能や、負荷の装着状況の入力、任意の照明器具の点灯、消灯条件の設定が可能であるプログラム制御機能を有しており、上述の放電灯点灯装置と組み合わせることにより、制御装置への電力負荷を変えることのなく、設置環境に応じた、非常に効率の高い、省エネルギーの照明システムを実現することが出来る。
(Example 3)
In this embodiment, a lighting system that collectively controls a plurality of lighting fixtures described in the second embodiment with a control device will be described. Twelve lighting fixtures A to L described in the second embodiment are connected to a human body sensor and a control device including a program controllable system. In the present embodiment, FHF 32 is mounted as a lamp load on lighting fixtures A to I, and FLR 40/36, which has a lower luminous flux than FHF 32 but is cheaper, is installed on lighting fixtures J to L on the window side where external light enters. . As a feature of this control device, it is possible to set a function to turn on the discharge lamp when a person is detected by the human body sensor and to turn it off when there is no person, input the load installation status, turn on any lighting fixture, and turn off conditions This is a highly efficient and energy-saving lighting system according to the installation environment without changing the power load on the control device by combining with the above-described discharge lamp lighting device. Can be realized.

本発明はオフィスや一般家庭用の照明器具、照明システムに利用できる。   The present invention can be used for lighting equipment and lighting systems for offices and general homes.

本発明の前提となる構成1の詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the structure 1 used as the premise of this invention. 従来例1を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the prior art example 1. FIG. 従来例2を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the prior art example 2. 本発明に用いる共振回路の第1の説明図である。It is the 1st explanatory view of the resonance circuit used for the present invention. 本発明に用いる共振回路の第2の説明図である。It is the 2nd explanatory view of the resonance circuit used for the present invention. 図2の従来例1の共振動作の説明図である。It is explanatory drawing of the resonance operation | movement of the prior art example 1 of FIG. 図3の従来例2の共振動作の説明図である。It is explanatory drawing of the resonance operation | movement of the prior art example 2 of FIG. 本発明の予熱、始動、点灯モードの説明図である。It is explanatory drawing of the preheating of this invention, starting, and lighting mode. 本発明の各部の動作波形を示す第1の動作波形図である。It is a 1st operation | movement waveform diagram which shows the operation | movement waveform of each part of this invention. 本発明の各部の動作波形を示す第2の動作波形図である。It is a 2nd operation | movement waveform diagram which shows the operation | movement waveform of each part of this invention. 本発明の各部の動作波形を示す第3の動作波形図である。It is a 3rd operation | movement waveform diagram which shows the operation | movement waveform of each part of this invention. 本発明のスイッチング損失を説明するための動作波形図である。It is an operation | movement waveform diagram for demonstrating the switching loss of this invention. 本発明の前提となる構成2の詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the structure 2 used as the premise of this invention. 本発明の実施例の詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of Example 1 of this invention. 本発明の前提となる構成3の詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the structure 3 used as the premise of this invention. 本発明の前提となる構成4の詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the detailed structure of the structure 4 used as the premise of this invention. 本発明の実施例の照明器具の斜視図である。It is a perspective view of the lighting fixture of Example 2 of this invention. 本発明の実施例の照明器具の下面図である。It is a bottom view of the lighting fixture of Example 2 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

DLA 放電灯点灯装置
LA 放電灯
CV 直流電源回路
IV インバータ回路
IL インバータ負荷回路
PHC 予熱回路
DRC 二重共振回路
CC 制御回路
IVCC インバータ制御回路
CVCC チョッパー制御回路
FBC 帰還制御回路
DLA discharge lamp lighting device LA discharge lamp CV DC power supply circuit IV inverter circuit IL inverter load circuit PHC preheating circuit DRC double resonance circuit CC control circuit IVCC inverter control circuit CVCC chopper control circuit FBC feedback control circuit

Claims (8)

直流電源と、直流電源に接続されるインバータ回路と、インバータ回路に接続される二重共振回路と、二重共振回路から電力供給される放電灯と、二重共振回路の共振電流または共振電圧を検出する検出回路と、その検出回路の検出値に応じてインバータの動作周波数を可変させる制御回路を備えた放電灯点灯装置であって、前記二重共振回路は、前記インバータに第1のインダクタと第1のコンデンサの直列接続により構成される第1の共振回路が並列接続され、第1のコンデンサに、第2のコンデンサと前記放電灯の直列接続回路が並列接続され、第1のインダクタ、第2のコンデンサ、及び放電灯により構成される第2の共振回路を備え、前記放電灯のフィラメントを予熱するための予熱回路は、前記二重共振回路とは別に第2のインダクタ、第3のコンデンサの直列接続による第3の共振回路を前記インバータに並列接続し、第2のインダクタの補助巻線から予熱電流を供給するよう構成され、前記共振電流を検出する検出回路は、インバータ回路が有するスイッチング素子に流れる電流から前記予熱回路に流れる電流を除外した電流を検出するように構成され、放電灯点灯装置は複数の異なる定格電力の放電灯を適合負荷としており、各放電灯を点灯させた時の動作周波数は所定値以下となるように制御することを特徴とする放電灯点灯装置。 A DC power supply, an inverter circuit connected to the DC power supply, a double resonance circuit connected to the inverter circuit, a discharge lamp supplied with power from the double resonance circuit, and a resonance current or resonance voltage of the double resonance circuit A discharge lamp lighting device comprising: a detection circuit for detecting; and a control circuit for varying an operating frequency of the inverter according to a detection value of the detection circuit, wherein the double resonance circuit includes a first inductor in the inverter A first resonant circuit constituted by a series connection of a first capacitor is connected in parallel, a series connection circuit of a second capacitor and the discharge lamp is connected in parallel to the first capacitor, a first inductor, 2 and a second resonance circuit composed of a discharge lamp, and a preheating circuit for preheating the filament of the discharge lamp has a second input circuit separate from the double resonance circuit. A detection circuit configured to supply a preheating current from an auxiliary winding of a second inductor by connecting a third resonance circuit by a series connection of a capacitor and a third capacitor in parallel to the inverter; The discharge lamp lighting device has a plurality of discharge lamps with different rated powers as applicable loads, and is configured to detect a current obtained by excluding a current flowing through the preheating circuit from a current flowing through a switching element included in the inverter circuit. A discharge lamp lighting device, wherein an operating frequency when an electric lamp is turned on is controlled to be a predetermined value or less. 前記動作周波数は前記第1のインダクタ、第1のコンデンサ、第2のコンデンサ、及び接続する放電灯のインピーダンスにより定まる固有振動周波数f0に対しf0≦f≦f0+30KHzとしたことを特徴とする請求項記載の放電灯点灯装置。 The operating frequency is said first inductor, claim 1, the first capacitor, to the natural vibration frequency f0 determined by the impedance of the discharge lamp in which the second capacitor, and connected, characterized in that the f0 ≦ f ≦ f0 + 30 KHz The discharge lamp lighting device described. 前記第1、第2のコンデンサの容量比率は第1のコンデンサに対し第2のコンデンサの容量が20倍以下としたことを特徴とする請求項記載の放電灯点灯装置。 It said first, capacity ratio of the second capacitor discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein a capacitance of the second capacitor to the first capacitor is set to 20 times or less. 前記放電灯とは、略同一の長さである複数異種の放電灯であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の放電灯点灯装置。 The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3 , wherein the discharge lamp is a plurality of different types of discharge lamps having substantially the same length. 前記放電灯とは、略同一の長さ、略同一の口金寸法であり、略同一の照明器具にて使用可能な複数異種の放電灯であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の放電灯点灯装置。 Wherein the discharge lamp is substantially the same length, substantially a same die dimensions, claim 1-4, characterized in that the discharge lamp of the plurality heterogeneous available at substantially the same luminaire The discharge lamp lighting device according to 1. 前記放電灯がFHF32の時の動作周波数とFLR40S/36の時の周波数の差△fは△f<10KHzとしたことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の放電灯点灯装置。 The discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein said discharge lamp is characterized in that the difference △ f of frequency when the operating frequency and FLR40S / 36 when the FHF32 that △ was f <10 KHz. 前記放電灯とは、略同一の長さ、略同一の口金寸法であり、略同一の照明器具にて使用可能な複数異種の放電灯であることを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の放電灯点灯装置を搭載し、用途に応じて放電灯を選択可能なことを特徴とする照明器具。 Wherein the discharge lamp is substantially the same length, substantially a same die dimensions, claim 1-6, characterized in that the discharge lamp of the plurality heterogeneous available at substantially the same luminaire A lighting apparatus comprising the discharge lamp lighting device according to claim 1 and capable of selecting a discharge lamp according to the application. 請求項記載の照明器具を搭載した照明システム。 The lighting system carrying the lighting fixture of Claim 7 .
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