JP4631431B2 - 点灯装置 - Google Patents

Description

本発明は、高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高圧放電灯を各種電子機器に搭載した点灯装置に関するものである。

以下、従来の点灯装置について図面を参照しながら説明する。

図５は従来の点灯装置のブロック図、図６は同点灯装置の等価回路図、図７は同点灯装置の動作波形図である。

図５、図６において、従来の点灯装置は、高圧水銀ランプ等の高圧放電灯１と、高圧放電灯１の初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２と、高圧放電灯１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路３とを備えている。

また、上記の交流変換回路３には、駆動用の駆動回路４を接続するとともに、制御回路５からのＰＷＭ制御信号によって、直流電源の電圧を数十ｋＨｚの高周波の電圧に変換し平滑して、所望の出力電圧を発生させるＤＣ−ＤＣコンバータ回路６を接続している。

この交流変換回路３は、直列に接続した第１スイッチ７および第２スイッチ８と、直列に接続した第３スイッチ９および第４スイッチ１０とを互いに並列接続し、かつ、高圧放電灯１の一端側を第１スイッチ７と第２スイッチ８との間に接続するとともに、高圧放電灯１の他端側を第３スイッチ９と第４スイッチ１０との間に接続して形成したものである。

さらに、この交流変換回路３には直流電圧を印加するが、交流変換回路３に接続した駆動回路４によって、第１スイッチ７〜第４スイッチ１０の通電の切り替えタイミングを制御して駆動させており、第１スイッチ７から高圧放電灯１を介して第４スイッチ１０へ通電する第１通電と、第３スイッチ９から高圧放電灯１を介して第２スイッチ８へ通電する第２通電とを交互に切り替えることによって、通常始動用の交流ランプ電圧を高圧放電灯に印加している。

このとき、点灯装置の動作波形は、図７に示すようになる。

高圧放電灯１に印加される通常始動用の交流ランプ電圧の電圧波形と、高圧放電灯１に通電される通常始動用の交流ランプ電流の電流波形とは、略相似形であって、ともに矩形状となる。この矩形状の電圧波形には、不連続点においてオーバーシュート１１が発生するため、交流ランプ電流の電流波形にも、同様のオーバーシュート１１が発生している。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−１３４１７６号公報

上記構成では、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点においてオーバーシュート１１が発生するので、この電圧波形に起因して交流ランプ電流の電流波形にもオーバーシュート１１が発生し、高圧放電灯１に異常な交流ランプ電流が通電される。

これにより、高圧放電灯１には安定的な通電がなされず、照度が変化してちらつきが生じたり、高圧放電灯１に負荷を与えて寿命を低下させたりするという問題点を有していた。

本発明は上記問題点を解決するもので、交流ランプ電圧の電圧波形に生じるオーバーシュートを抑制し、高圧放電灯のちらつきを防止するとともに寿命を向上した点灯装置を提供することを目的としている。

本発明は上記問題点を解決するために、特に、交流ランプ電圧の電圧波形における不連続点に生じたオーバーシュートを相殺するように、補正電圧を印加するオーバーシュート補正回路を設け、このオーバーシュート補正回路は前記電圧波形における正電位側から負電位側あるいは負電位側から正電位側へと切り替わる際の０電位を検出する検出回路を有し、前記０電位の検出と同時に前記補正電圧を前記交流ランプ電圧に対して印加する構成としたものである。

上記構成により、交流ランプ電圧の電圧波形におけるオーバーシュートに対して、このオーバーシュートを相殺するように補正電圧を印加するとともに、極性反転時の０電位を検知したうえで補正を行うので、オーバーシュートは抑制され、高圧放電灯に異常な交流ランプ電流が通電されない。

よって、高圧放電灯には安定的な通電がなされ、照度の変化が抑制されてちらつきを低減できるとともに、寿命を向上することができる。

以下、実施の形態を用いて、本発明の全請求項に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の一実施の形態における点灯装置のブロック図、図２は同点灯装置の等価回路図、図３は同点灯装置の動作波形図である。

図１、図２において、本発明の一実施の形態における点灯装置は、高圧水銀ランプ等の高圧放電灯２１に初期始動用の交流始動電圧を印加するイグナイタ回路２２と、高圧放電灯２１の通常始動用の交流ランプ電圧を印加する交流変換回路２３とを備えている。

上記の交流変換回路２３には、駆動用の駆動回路２４を接続するとともに、制御回路２５からのＰＷＭ制御信号によって、直流電源の電圧を数十ｋＨｚの高周波の電圧に変換し平滑して、所望の出力電圧を発生されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６を接続している。このＤＣ−ＤＣコンバータ回路２６から発生した所望の電圧は、イグナイタ回路２２において、バリスタとコンデンサを用いて交流変換し、一次巻線２７と二次巻線２８を有するトランス２９によって、初期始動用の交流ランプ電圧として高圧放電灯２１に印加している。

また、交流変換回路２３は、直列に接続した第１スイッチ３０および第２スイッチ３１と、直列に接続した第３スイッチ３２および第４スイッチ３３とを互いに並列接続し、かつ、高圧放電灯２１の一端側を第１スイッチ３０と第２スイッチ３１との間にトランス２９の二次巻線２８を介して接続するとともに、高圧放電灯２１の他端側を第３スイッチ３２と第４スイッチ３３との間に接続して形成したものである。第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３にはＦＥＴ、ＩＧＢＴ等を用いている。

この交流変換回路２３には直流電圧を印加するが、交流変換回路２３に接続した駆動回路２４によって、第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３の通電の切り替えタイミングを制御して駆動させており、第１スイッチ３０から高圧放電灯２１を介して第４スイッチ３３へ通電する第１通電と、第３スイッチ３２から高圧放電灯２１を介して第２スイッチ３１へ通電する第２通電とを交互に切り替えることによって、通常始動用の交流ランプ電圧を高圧放電灯２１に印加している。

図３（ａ）は同点灯装置の高圧放電灯に印加するオーバーシュート補正前における通常始動用の交流ランプ電圧の電圧波形図、図３（ｂ）は同点灯装置の高圧放電灯に印加するオーバーシュート補正前における通常始動用の交流ランプ電流の電流波形図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、交流ランプ電圧の電圧波形および交流ランプ電流の電流波形は互いに相似形かつ矩形状であって、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点３７にはオーバーシュート３４が発生するとともに、交流ランプ電流の電流波形の不連続点３７にもオーバーシュート３４が発生する。

このため、オーバーシュート３４を相殺するように、交流ランプ電圧に補正電圧を印加するオーバーシュート補正回路３５を設けるとともに、オーバーシュート補正回路３５には、不連続点３７を検知する検知回路３６を設け、不連続点３７において補正電圧を印加している。

図３（ｃ）は同点灯装置のオーバーシュート補正回路による補正電圧の電圧波形図、図３（ｄ）は同点灯装置の高圧放電灯に印加するオーバーシュート補正後における通常始動用の交流ランプ電圧の電圧波形図、図３（ｅ）は同点灯装置の高圧放電灯に印加するオーバーシュート補正後における通常始動用の交流ランプ電流の電圧波形図、図３（ｆ）は同点灯装置の交流変換回路の第１スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図、図３（ｇ）は同点灯装置の交流変換回路の第２スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図、図３（ｈ）は同点灯装置の交流変換回路の第３スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図、図３（ｉ）は同点灯装置の交流変換回路の第４スイッチのＯＮ−ＯＦＦ切り替えを示す信号波形図である。

図３（ｃ）に示すように、オーバーシュート３４を補正する補正電圧を印加すれば、図３（ｄ）、図３（ｅ）に示すように、ともに、オーバーシュート３４は抑制される。

この際、交流変換回路２３に通電される電流は、第１スイッチ３０〜第４スイッチ３３のＯＮ−ＯＦＦ切り替えのタイミングを制御して通電させられるが、各々、図３（ｆ）〜図３（ｉ）に示すような駆動回路２４のタイミング回路に基づいて、切り替えられる。

上記構成によれば、交流ランプ電圧の電圧波形におけるオーバーシュート３４に対して、このオーバーシュート３４を相殺するように補正電圧を印加するので、オーバーシュート３４は抑制され、高圧放電灯２１に異常な交流ランプ電流が通電されない。

この際、交流ランプ電圧の電圧波形の不連続点３７を検知する検知回路３６を設け、この不連続点３７において補正電圧を印加するので、的確に補正電圧を印加できる。

また、不連続点３７には交流ランプ電圧の０電位点において階段状になる階段波を形成し、この階段波で形成された０電位点を検知回路３６で検知するとともに、０電位点において補正電圧を印加すれば、より的確に補正電圧を印加できる。この際、０電位点は、高圧放電灯２１および第２スイッチ３１および第４スイッチ３３とで形成される閉ループ回路、または、高圧放電灯２１および第１スイッチ３０および第３スイッチ３２とで形成される閉ループ回路で、簡単に形成することができる。

このとき、点灯装置の動作波形は、図４に示すようになり、図３と略同等となる。この場合の０電位点は、高圧放電灯２１および第２スイッチ３１および第４スイッチ３３とで形成される閉ループ回路で形成している。

よって、交流ランプ電圧の電圧波形におけるオーバーシュート３４は抑制され、高圧放電灯２１には異常な交流ランプ電流が通電されず、安定的な通電がなされるとともに、照度の変化が抑制されるので、ちらつきを低減できるとともに、寿命を向上することができる。

なお、高圧放電灯２１は高圧水銀ランプの他、メタルハライドランプ等でも良い。

以上のように本発明にかかる点灯装置は、高圧放電灯のちらつきを防止するとともに寿命を向上できるので、各種電子機器に適用できる。

本発明の一実施の形態における点灯装置のブロック図 同点灯装置の等価回路図 同点灯装置の動作波形図 同点灯装置の他の動作波形図 従来の点灯装置のブロック図 同点灯装置の等価回路図 同点灯装置の動作波形図

符号の説明

２１ 高圧放電灯
２２ イグナイタ回路
２３ 交流変換回路
２４ 駆動回路
２５ 制御回路
２６ ＤＣ−ＤＣコンバータ回路
２７ 一次巻線
２８ 二次巻線
２９ トランス
３０ 第１スイッチ
３１ 第２スイッチ
３２ 第３スイッチ
３３ 第４スイッチ
３４ オーバーシュート
３５ オーバーシュート補正回路
３６ 検知回路

Claims (3)

1. 高圧放電灯に交流ランプ電圧を印加する交流変換回路を備え、前記交流ランプ電圧の電圧波形における不連続点に生じたオーバーシュートを相殺するように、補正電圧を印加するオーバーシュート補正回路を設け、このオーバーシュート補正回路は前記電圧波形における正電位側から負電位側あるいは負電位側から正電位側へと切り替わる際の０電位を検出する検出回路を有し、前記０電位の検出と同時に前記補正電圧を前記交流ランプ電圧に対して印加する点灯装置。
2. 高圧放電灯に交流ランプ電圧を印加する交流変換回路を備え、前記交流ランプ電圧の電圧波形における不連続点に生じたオーバーシュートを相殺するように、補正電圧を印加するオーバーシュート補正回路を設け、このオーバーシュート補正回路は、０電位点において０電位状態を維持する階段状の階段波とした前記電圧波形が正電位側から０電位側あるいは負電位側から０電位側へと切り替わる際の０電位を検出する検出回路を有し、前記０電位の検出と同時に前記補正電圧を前記交流ランプ電圧に対して印加する点灯装置。
3. 前記交流変換回路では、直列に接続した第１スイッチおよび第２スイッチと、直列に接続した第３スイッチおよび第４スイッチとを互いに並列接続し、かつ、前記高圧放電灯の一端側を前記第１スイッチと前記第２スイッチとの間に接続するとともに、前記高圧放電灯の他端側を前記第３スイッチと前記第４スイッチとの間に接続しており、前記交流変換回路には、前記第１〜前記第４スイッチの通電の切り替えタイミングを制御するタイミング回路を接続し、前記第１スイッチから前記高圧放電灯を介して前記第４スイッチへ通電する第１通電と、前記第３スイッチから前記高圧放電灯を介して前記第２スイッチへ通電する第２通電とを交互に切り替えるとともに、前記第１通電と前記第２通電との交互の切り替えの際に、前記高圧放電灯および前記第２スイッチおよび前記第４スイッチとで形成される閉ループ回路、または、前記高圧放電灯および前記第１スイッチおよび前記第３スイッチとで形成される閉ループ回路で、前記交流ランプ電圧の０電位点を形成する請求項２記載の点灯装置。

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