JP4863598B2

JP4863598B2 - Discharge lamp lighting device

Info

Publication number: JP4863598B2
Application number: JP2002565157A
Authority: JP
Inventors: 修高橋; 芳貴五十嵐; 信介船山; 直樹和田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Mitsubishi Electric Lighting Corp
Priority date: 2001-07-25
Filing date: 2001-07-25
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2021-07-25
Also published as: WO2003011003A1; JPWO2003011003A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、インバータ回路からの高周波電力によって放電灯を点灯させる放電灯の点灯装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４に、従来の放電灯装置の回路図を示す。図において、１は商用電源から得られる直流電源、２及び３は、インバータ回路を構成するｎチャネルからなるスイッチング素子、４は放電灯の電流を制限するためのチョークコイルであり２つの副巻線ａｂ、ｃｄを有する。５は放電灯、６は放電灯に並列に接続されたコンデンサ、７は結合コンデンサ、１０及び１１は抵抗及びコンデンサからなるｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２の起動回路、チョークコイル４の２つのＭＯＳＦＥＴ副巻線ａｂ、ｃｄはそれぞれ抵抗８及び９を介してｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２、３が交互にＯＮ、ＯＦＦするように各々のゲートに接続する。２０及び２１は抵抗及びコンデンサからなるタイマー部、２２及び２７はツェナーダイオード、２３、２４及び２９は抵抗、２５及び２６はトランジスタ、２８及び３０はダイオードである。
【０００３】
なお、商用電源から直流電源を得る場合の直流電源１の構成例を図５に示す。
図に示すように、商用電源１ａから出力された交流電源は、ダイオードブリッジ１ｂで全波整流された後、平滑コンデンサ１ｃで平滑化され、直流電源として負荷回路出力されるように構成される。
【０００４】
以下、この図４に示した従来例の回路の動作を説明する。
図において、直流電源１が投入されると、抵抗１０及びコンデンサ１１からの起動電流によって、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２、３は交互に高周波数で駆動され放電灯５は点灯に至る。その際、放電灯５が未放電の場合は、チョークコイル４、コンデンサ６、コンデンサ７で構成されるＬＣ直列共振回路の共振の鋭さ（以降Ｑと呼ぶ）が大きいため、コンデンサ６の両端には大きな電圧が発生する。しかし、放電灯５のフィラメントが充分予熱されない期間に大きな電圧が印加されると、いわゆるコールドスタート状態になり、ランプが短寿命になる。
【０００５】
これを防ぐため、抵抗２０とコンデンサ２１からなるタイマー部、抵抗２０とコンデンサ２１の接続点と電源１の負極間に直列に接続されたツェナーダイオード２２と抵抗２３、２４、ベースが抵抗２３、２４の接続点に接続され、コレクタが抵抗２９を介してダイオード３０と抵抗２０の接続点に接続され、エミッタが電源１の負極に接続されたトランジスタ２５、コレクタが直列に接続されたツェナーダイオード２７とダイオード２８を介してｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲートに接続され、エミッタが電源１の負極に接続されたトランジスタ２６から構成されるタイマー回路４１を設けている。
【０００６】
そして、コンデンサ２１の電圧がツェナーダイオード２２、抵抗２３及び２４等で定められる期間は、電源１から抵抗２９を介してトランジスタ２６のベースに電圧が印加されトランジスタ２６をＯＮにし、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲート電流をダイオード２８、ツェナーダイオード２７、トランジスタ２６の経路でバイパスすることにより、ゲート電圧が低くなりｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のターンオフ時間が早くなり（又はターンオン時間が短くなり）、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２、３の発振周波数を高くする。
【０００７】
これにより、チョークコイル４、コンデンサ６及び７からなるＬＣ共振回路のＱが小さくなり放電灯５はコールドスタートとならない。
その後、コンデンサ２１の電圧が上昇すると、トランジスタ２５がＯＮ、トランジスタ２６がＯＦＦとなりコンデンサ６には大きな電圧が発生し、放電灯５は点灯状態に至る。
放電灯５が点灯することにより、コンデンサ６に並列に放電灯５の等価抵抗が接続されることになり、放電灯５を含むＬＣ共振回路のＱは小さくなり、以降、安定点灯状態を維持するものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の放電灯点灯装置では、商用電源から得られる直流電源１をタイマ回路の電源とするため、トランジスタ２５は高耐圧の大型品が必要であり、抵抗２０及び２９は大電力の大型品が必要だった。
このため、回路が高価で大型になり、熱損失も大きくなる問題点があった。
また、直流電源１をＯＦＦした際には、図５のコンデンサ１Ｃが低下することを利用して、コンデンサ２１の充電電圧をダイオード３０を介してコンデンサ１Ｃに放電し、次の電源投入時に予め定められたタイマ時間を確保していた。
しかし、コンデンサ１Ｃの負荷となる放電灯は、直流電源１の電圧が低下し放電灯固有の放電維持電圧以下の電圧しか印加できなくなると放電が停止し、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２、３の発振も停止する。
【０００９】
すると、コンデンサ１Ｃからの電力供給は小さくなり、コンデンサ１Ｃの電圧はそれ以降、大きな抵抗値を持つ抵抗２０及び２９等を介してしか放電できなくなり徐々にしか低下しなくなる。
このような状態では、コンデンサ２１の充電電圧はコンデンサ１Ｃの電圧以下には放電できない。
このようなタイミング、即ち、直流電源１のＯＦＦ直後に再投入すると、コンデンサ２１の残留電圧分に相当する期間、タイマ時間が短くなり、放電灯５がコールドスタートになり、その寿命が短くなる問題点があった。
また、商用電源電圧がＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系では、得られる直流電源１の電圧が大きく異なるため、タイマ回路を構成する抵抗２０、コンデンサ２１の定数を異なる値にする必要があり、放電灯点灯装置を生産する上で、部品の種類が増える問題点があった。
【００１０】
この発明は、従来装置の上記のような問題点を解決するためになされたもので、この発明の第１の目的は、タイマ回路を構成するトランジスタを低耐圧で安価な小型品にでき、また、抵抗を低電力で安価な小型品にすることができるとともにその熱損失も低減でき、安価で小型な放電灯点灯装置を提供することを目的とする。
また、この発明の第２の目的は、直流電源ＯＦＦ直後に再投入しても、安定したタイマー期間を確保でき、放電灯のコールドスタートの心配のない長寿命の放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
また、この発明の第３の目的は、商用電源電圧がＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系でも、タイマ回路等を構成する部品の種類の増加を抑えることができる放電灯点灯装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、この放電灯負荷回路の入力側に設けられ、上記インバータ回路の２つのスイッチング素子をそれぞれ駆動する電圧を生成する副巻線を有するコイルとを備えた放電灯点灯装置において、上記副巻線に生成された上記電圧を作動電源とし、上記放電灯負荷回路に流れる上記高周波電流を予め定められた期間制御するタイマ回路を備え、該タイマ回路は、上記副巻線によって生成される電圧によって充電されるコンデンサと、該コンデンサが所定電圧に充電されるまで、該コンデンサに充電させる上記副巻線による２つの上記スイッチング素子のうちいずれか一方への駆動電圧の印加を抑制する抑制手段と、該コンデンサが所定電圧に充電した場合に上記抑制手段の抑制動作を停止させる停止手段と、上記直流電源の電圧供給が停止した場合に、該コンデンサに充電された電荷を放電させる放電経路と、を有し、上記抑制手段によって上記スイッチング素子への駆動電圧の印加が抑制されている場合には、上記インバータ回路の２つの上記スイッチング素子は高発振周波数で駆動し、上記停止手段によって上記抑制手段の上記抑制動作が停止されている場合には、上記インバータ回路の２つの上記スイッチング素子は低発振周波数で駆動する。
【００１２】
また、インバータ回路のスイッチング素子を一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、副巻線を上記一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴに各々対応した構成とし、上記ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの内、低電位側ｎチャネルＭＯＳＦＥＴを駆動する上記副巻線の電圧をタイマ回路の電源とするものである。
【００１３】
また、インバータ回路のスイッチング素子を一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、副巻線を上記一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴに各々対応した構成とし、上記ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの内、高電位側ＭＯＳＦＥＴを駆動する上記副巻線の電圧をタイマ回路の電源とするものである。
【００１４】
また、インバータ回路のスイッチング素子をｎチャネルＭＯＳＦＥＴ及びｐチャネルＭＯＳＦＥＴから構成し、副巻線を上記ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ及び上記ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ各々の共用のものとするものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、１は商用電源から得られる直流電源、２及び３は、インバータ回路を構成する一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子であり、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２は高電位側、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３は低電位側に接続されている。４は放電灯の電流を制限するためのチョークコイルであり２つの副巻線ａｂ、ｃｄを有する。５は放電灯、６は放電灯に並列に接続されたコンデンサであり、これらにより放電灯負荷回路を構成する。７は結合コンデンサ、１０及び１１は抵抗及びコンデンサからなるｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２の起動回路、チョークコイル４の２つの副巻線ａｂ、ｃｄはそれぞれ抵抗８及び９を介してｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２及び３が交互にＯＮ、ＯＦＦするように、図示の極性で各々のゲートに接続する。４０は副巻線ａｂ、ｃｄに生成された電圧を作動電源とし、放電灯負荷回路に流れる高周波電流を予め定められた期間制御するタイマ回路である。
【００１６】
タイマー回路４０は、チョークコイル４の副巻線ｃｄのｄ側と電源１の負極間に直列に接続され、副巻線ｃｄ間に発生する電圧を整流するダイオード３１と整流電圧を平滑し、タイマ回路の作動電源を得るためのコンデンサ３２、ダイオード３１とコンデンサ３２の接続点と電源１の負極間に直列に接続され、タイマー部を構成する抵抗２０とコンデンサ２１、抵抗２０とコンデンサ２１の接続点と電源１の負極間に直列に接続されたツェナーダイオード２２と抵抗２３、２４、ベースが抵抗２３、２４の接続点に接続され、コレクタが抵抗２９を介してダイオード３１と抵抗２０の接続点に接続され、エミッタが電源１の負極に接続されたトランジスタ２５、コレクタが直列に接続されたツェナーダイオード２７とダイオード２８を介してｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲートに接続され、エミッタが電源１の負極に接続されたトランジスタ２６から構成される。
【００１７】
次に、動作を説明する。直流電源１が投入されると、抵抗１０及びコンデンサ１１からの起動電流によって、まず、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２がオンになり、チョークコイル４、コンデンサ６、結合コンデンサ７で構成されるＬＣ直列共振回路に電流が流れ、チョークコイル４の副巻線ａｂ、ｃｄに生成された電流が各々ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２、３のベースに帰還され、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３がオン、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２がオフになり、ＬＣ直列共振回路に逆方向の電流が流れる。以下同様な動作を繰り返すことにより、共振回路に発振が開始される。
【００１８】
このとき、チョークコイル４の副巻線ｃｄ間に発生する電圧は、タイマー回路４０にも入力され、ダイオード３１により整流され、整流された整流電圧をコンデンサ３２により平滑し、タイマ回路の作動電源とする。
そして、抵抗２０とコンデンサ２１から構成されたタイマー部、コンデンサ２１の電圧がツェナーダイオード２２、抵抗２３及び２４で予め設定された期間は、ダイオード３１により整流され、コンデンサ３２により平滑された電圧を抵抗２９を介してトランジスタ２６のゲートに印加して、トランジスタ２６をＯＮにする。そして、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲート電流をダイオード２８、ツェナーダイオード２７、トランジスタ２６の経路でバイパスすることにより、ゲート電圧が低くなりｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のターンオン時間を短くし、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２、３の発振周波数を高くする。
【００１９】
周波数が高くなると、チョークコイル４、コンデンサ６及び結合コンデンサ７からなるＬＣ共振回路のＱが小さくなり放電灯５はコールドスタートとならないように十分予熱される。その後、コンデンサ２１の電圧が上昇し、ツェナーダイオード２２で定められた電圧以上になると、トランジスタ２５がＯＮ、トランジスタ２６がＯＦＦとなり、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲート電流がバイパスされないので、ゲート電圧が高くなり、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のターンオン時間が元に戻り発振周波数が低くなるので、ＬＣ共振回路のＱは大きくなり、コンデンサ６には大きな電圧が発生し、放電灯５は点灯状態に至る。
放電灯５が点灯することにより、コンデンサ６に並列に放電灯５の等価抵抗が接続されることになり、放電灯５を含むＬＣ共振回路のＱは小さくなり、以降、安定点灯状態を維持する。
【００２０】
次に、直流電源１をＯＦＦにした際は、放電灯５は放電を停止し、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２及び３の発振が停止し、チョークコイル４の副巻線ｃｄに発生する電圧はゼロになる。この時、コンデンサ３２に充電された電荷は抵抗２９、トランジスタ２６のベース、トランジスタ２６のエミッタ経路で放電する。また、コンデンサ２１に充電された電荷も抵抗２０を介して、同様に放電する。
ここで、抵抗２０及び２９の抵抗値を小さく選定すれば、コンデンサ３２及び２１の残留電荷を実用上支障が無い短時間で低下させることができる。
【００２１】
以上のように、通常、商用電源を整流、平滑して得られる直流電圧は、ＡＣ１００Ｖの場合はＤＣ１００Ｖ以上、ＡＣ２００Ｖ系の商用電源の場合、ＤＣ２００Ｖ以上である。しかるに、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２及び３のゲートの駆動電圧は高々十数Ｖ程度以下で充分であり、コンデンサ３２に得られる電圧は、商用電源を直接整流、平滑して得られる電圧より１オーダ程度低くすることが可能になる。
【００２２】
このため、トランジスタ２５を低耐圧で安価な小型品に、また、抵抗２０及び２７を低電力で安価な小型品にすることができ、また、熱損失も低減することができる。
また、抵抗２９の消費電力は印加電圧の２乗で低減するため、抵抗２９の値を小さく選定することができる。
また、コンデンサ３２の電圧が低いため、同一タイマ時間を得るための抵抗２０の抵抗値を小さくできる。
また、コンデンサ３２及び２１の残留電荷を実用上支障が無い短時間で低下させることができ、次に直流電源１が再投入されても、抵抗２０とコンデンサ２１で決定されるタイマ時間は予め定めた値を確保することができ、放電灯のコールドスタートを防止することができる
また、商用電源電圧の異なる場合でも、チョークコイル４の副巻線に発生する電圧を同じに設定すれば、タイマ回路の設計を商用電源電圧の値によって変更する必要はなく、放電灯点灯装置を生産する上での、部品の種類の増加を抑えることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。実施の形態１ではタイマー回路４０をｎチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲート巻線ｃｄに接続したが、本実施の形態はタイマー回路４０をｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２のゲート巻線ａｂに接続したものであり、図において図１と同一部分には同一の符号を付し、構成、及び動作は実施の形態１と同じであり、説明を省略するが、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。
【００２４】
実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３である放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。図において、実施の形態２の図２と同一部分には同一の符号を付し、説明を省略する。３はｐチャネルＭＯＳＦＥＴ、４は放電灯５の電流を制限するためのチョークコイルであり主巻線４ａと副巻線４ｂから構成される。本実施の形態は実施の形態１、２で示した一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴの一つをｐチャネルＭＯＳＦＥＴとしてコンプリメンタリ回路とし、スイッチング素子としてｎチャネルＭＯＳＦＥＴ２とｐチャネルＭＯＳＦＥＴ３のゲートを共通して駆動するためのチョークコイル４の副巻線４ｂに接続したものである。他の構成は実施の形態２と同じであり、動作も実施の形態１と同じであるので、説明を省略するが、回路構成を簡単にすることができ、また、実施の形態１の場合と同様の効果が得られる。
【００２５】
なお、本発明の実施の形態１〜３では、チョークコイルの副巻線に発生する電圧でｎチャネルＭＯＳＦＥＴを駆動すると共に、タイマ回路の駆動電圧を得る実施例について説明したが、ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの駆動用の副巻線とタイマ回路用の副巻線をチョークコイルに独立して設けるよう構成しても、本発明の同様の効果が得られることは明らかである
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、直流電源と、この直流電源から供給される直流を高周波電流に変換するインバータ回路と、このインバータ回路からの高周波電流により放電灯を点灯させる放電灯負荷回路と、この放電灯負荷回路の入力側に設けられ、上記インバータ回路のスイッチング素子を駆動する電圧を生成する副巻線を有するコイルとを備えた放電灯点灯装置において、上記副巻線に生成された上記電圧を作動電源とし、上記放電灯負荷回路に流れる上記高周波電流を予め定められた期間制御するタイマ回路を備えたので、タイマ回路を構成するトランジスタを低耐圧で安価な小型品にでき、また、抵抗を低電力で安価な小型品にすることができるとともにその熱損失も低減でき、装置を小型にすることができる。
さらに、直流電源ＯＦＦ直後に再投入しても、安定したタイマー期間を確保でき、放電灯のコールドスタートを防止し、長寿命とすることができる。
さらにまた、商用電源電圧がＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系でも、タイマ回路等を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。
【００２７】
また、インバータ回路のスイッチング素子を一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、副巻線を上記一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴに各々対応した構成とし、上記ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの内、低電位側ｎチャネルＭＯＳＦＥＴを駆動する上記副巻線の電圧をタイマ回路の電源としたので、タイマ回路を構成するトランジスタを低耐圧で安価な小型品にでき、また、抵抗を低電力で安価な小型品にすることができるとともにその熱損失も低減でき、装置を小型にすることができる。
さらに、直流電源ＯＦＦ直後に再投入しても、安定したタイマー期間を確保でき、放電灯のコールドスタートを防止し、長寿命とすることができる。
さらにまた、商用電源電圧がＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系でも、タイマ回路等を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。
【００２８】
また、インバータ回路のスイッチング素子を一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ、副巻線を上記一対のｎチャネルＭＯＳＦＥＴに各々対応した構成とし、上記ｎチャネルＭＯＳＦＥＴの内、高電位側ＭＯＳＦＥＴを駆動する上記副巻線の電圧をタイマ回路の電源としたので、タイマ回路を構成するトランジスタを低耐圧で安価な小型品にでき、また、抵抗を低電力で安価な小型品にすることができるとともにその熱損失も低減でき、装置を小型にすることができる。
さらに、直流電源ＯＦＦ直後に再投入しても、安定したタイマー期間を確保でき、放電灯のコールドスタートを防止し、長寿命とすることができる。
さらにまた、商用電源電圧がＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系でも、タイマ回路等を構成する部品の種類の増加を抑えることができる。
【００２９】
また、インバータ回路のスイッチング素子をｎチャネルＭＯＳＦＥＴ及びｐチャネルＭＯＳＦＥＴから構成し、副巻線を上記ｎチャネルＭＯＳＦＥＴ及び上記ｐチャネルＭＯＳＦＥＴ各々の共用のものとしたので、回路構成を簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【図２】この発明の実施の形態２を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【図３】この発明の実施の形態３を示す放電灯点灯装置の回路図である。
【図４】従来の放電灯点灯装置の構成を示す回路図である。
【図５】従来の放電灯点灯装置の直流電源の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１直流電源、２、３スイッチング素子、４チョークコイル、５放電灯、６コンデンサ、４０タイマ回路、ａｂ、ｃｄ副巻線。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a discharge lamp with high-frequency power from an inverter circuit.
[0002]
[Prior art]
FIG. 4 shows a circuit diagram of a conventional discharge lamp device. In the figure, 1 is a DC power source obtained from a commercial power source, 2 and 3 are n-channel switching elements constituting an inverter circuit, 4 is a choke coil for limiting the current of the discharge lamp, and two sub-windings ab, cd. 5 is a discharge lamp, 6 is a capacitor connected in parallel to the discharge lamp, 7 is a coupling capacitor, 10 and 11 are start circuits of an n-channel MOSFET 2 composed of a resistor and a capacitor, two MOSFET subwindings ab of the choke coil 4, cd is connected to the respective gates through the resistors 8 and 9 so that the n-channel MOSFETs 2 and 3 are alternately turned on and off. Reference numerals 20 and 21 denote timer units composed of resistors and capacitors, 22 and 27 are Zener diodes, 23, 24 and 29 are resistors, 25 and 26 are transistors, and 28 and 30 are diodes.
[0003]
In addition, the structural example of the DC power supply 1 in the case of obtaining DC power from commercial power is shown in FIG.
As shown in the figure, the AC power source output from the commercial power source 1a is configured to be full-wave rectified by a diode bridge 1b, smoothed by a smoothing capacitor 1c, and output to a load circuit as a DC power source.
[0004]
The operation of the conventional circuit shown in FIG. 4 will be described below.
In the figure, when the DC power source 1 is turned on, the n-channel MOSFETs 2 and 3 are alternately driven at a high frequency by the starting current from the resistor 10 and the capacitor 11, and the discharge lamp 5 is turned on. At that time, when the discharge lamp 5 is not discharged, the resonance sharpness (hereinafter referred to as Q) of the LC series resonance circuit composed of the choke coil 4, the capacitor 6, and the capacitor 7 is large. A large voltage is generated. However, if a large voltage is applied during a period in which the filament of the discharge lamp 5 is not sufficiently preheated, a so-called cold start state occurs and the lamp has a short life.
[0005]
In order to prevent this, a timer unit composed of a resistor 20 and a capacitor 21, a Zener diode 22 and resistors 23 and 24 connected in series between the connection point of the resistor 20 and the capacitor 21 and the negative electrode of the power source 1, and the base are resistors 23 and 24 The transistor 25 is connected to the connection point of the diode 30 and the resistor 20 through the resistor 29, the emitter is connected to the negative electrode of the power source 1, and the Zener diode 27 is connected in series to the collector. A timer circuit 41 including a transistor 26 connected to the gate of the n-channel MOSFET 3 through a diode 28 and having an emitter connected to the negative electrode of the power supply 1 is provided.
[0006]
During a period in which the voltage of the capacitor 21 is determined by the Zener diode 22, resistors 23 and 24, etc., a voltage is applied from the power source 1 to the base of the transistor 26 via the resistor 29 to turn on the transistor 26, and the gate of the n-channel MOSFET 3 By bypassing the current through the path of the diode 28, the Zener diode 27, and the transistor 26, the gate voltage is lowered, the turn-off time of the n-channel MOSFET 3 is shortened (or the turn-on time is shortened), and the oscillation frequency of the n-channel MOSFETs 2, 3 To increase.
[0007]
As a result, the Q of the LC resonance circuit composed of the choke coil 4 and the capacitors 6 and 7 becomes small, and the discharge lamp 5 does not cold start.
Thereafter, when the voltage of the capacitor 21 rises, the transistor 25 is turned on, the transistor 26 is turned off, a large voltage is generated in the capacitor 6, and the discharge lamp 5 is turned on.
When the discharge lamp 5 is lit, the equivalent resistance of the discharge lamp 5 is connected in parallel with the capacitor 6, and the Q of the LC resonance circuit including the discharge lamp 5 becomes small, and thereafter the stable lighting state is maintained. Is.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional discharge lamp lighting device, since the DC power source 1 obtained from a commercial power source is used as the power source of the timer circuit, the transistor 25 requires a large product with a high withstand voltage, and the resistors 20 and 29 are large products with a large power. Was necessary.
For this reason, there is a problem that the circuit becomes expensive and large, and heat loss increases.
In addition, when the DC power supply 1 is turned off, the capacitor 1C in FIG. 5 is used to reduce the charging voltage of the capacitor 21 through the diode 30 to the capacitor 1C, and is determined in advance when the power is next turned on. The reserved timer time was secured.
However, the discharge lamp serving as the load of the capacitor 1C stops the discharge when the voltage of the DC power source 1 decreases and only a voltage lower than the discharge sustain voltage unique to the discharge lamp can be applied, and the oscillation of the n-channel MOSFETs 2 and 3 also stops. .
[0009]
Then, the power supply from the capacitor 1C becomes small, and the voltage of the capacitor 1C can only be discharged through the resistors 20 and 29 having a large resistance value thereafter, and only gradually decreases.
In such a state, the charging voltage of the capacitor 21 cannot be discharged below the voltage of the capacitor 1C.
If the timing is turned on again immediately after the DC power source 1 is turned off, the timer time is shortened for a period corresponding to the residual voltage of the capacitor 21, the discharge lamp 5 is cold-started, and the life thereof is shortened. There was a point.
Moreover, since the voltage of the DC power supply 1 obtained differs greatly between the commercial power supply voltage of AC100V system and AC200V system, the constants of the resistor 20 and capacitor 21 constituting the timer circuit need to be different values, and the discharge lamp lighting device There was a problem that the types of parts increased in production.
[0010]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the conventional device, and a first object of the present invention is to make the transistor constituting the timer circuit into a low-voltage and inexpensive small-sized product. An object of the present invention is to provide an inexpensive and small discharge lamp lighting device that can reduce the resistance of the resistor to a low-cost and low-cost product and reduce the heat loss.
A second object of the present invention is to provide a long-life discharge lamp lighting device capable of ensuring a stable timer period even when the DC power supply is turned off immediately after turning it off, and without worrying about cold start of the discharge lamp. It is intended.
A third object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of suppressing an increase in the types of components constituting a timer circuit or the like even when the commercial power supply voltage is AC100V system and AC200V system. Is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
A discharge lamp lighting device according to the present invention includes a direct current power supply, an inverter circuit that converts direct current supplied from the direct current power supply into a high frequency current, and a discharge lamp load circuit that lights the discharge lamp with the high frequency current from the inverter circuit, , provided on the input side of the discharge lamp load circuit, in the discharge lamp lighting device that includes a coil having a secondary winding which generates a voltage for driving the two switching elements of the inverter circuit, respectively, in the sub-windings A timer circuit for controlling the high-frequency current flowing in the discharge lamp load circuit for a predetermined period using the generated voltage as an operating power supply , and the timer circuit is charged by the voltage generated by the sub-winding; And the two switches by the secondary winding that charge the capacitor until the capacitor is charged to a predetermined voltage. Suppression means for suppressing application of a drive voltage to any one of the switching elements, stop means for stopping the suppression operation of the suppression means when the capacitor is charged to a predetermined voltage, and voltage supply of the DC power supply. A discharge path for discharging the electric charge charged in the capacitor when stopped, and when the application of the drive voltage to the switching element is suppressed by the suppression means, 2 of the inverter circuit one of the switching element is driven at a high oscillation frequency, if the suppressing operation of said suppressing means is stopped by said stopping means, two of the switching elements of the inverter circuit you driven at a low oscillation frequency.
[0012]
Further, the switching element of the inverter circuit corresponds to the pair of n-channel MOSFETs and the sub-winding corresponds to the pair of n-channel MOSFETs, respectively, and the sub-winding for driving the low-potential side n-channel MOSFET among the n-channel MOSFETs. The voltage of the line is used as the power supply for the timer circuit.
[0013]
Further, the switching element of the inverter circuit corresponds to the pair of n-channel MOSFETs and the sub-winding corresponds to the pair of n-channel MOSFETs, and the sub-winding for driving the high-potential side MOSFET among the n-channel MOSFETs. The voltage is used as a power source for the timer circuit.
[0014]
The switching element of the inverter circuit is composed of an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET, and the sub-winding is shared by the n-channel MOSFET and the p-channel MOSFET.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, 1 is a DC power source obtained from a commercial power source, 2 and 3 are switching elements comprising a pair of n-channel MOSFETs constituting an inverter circuit, n-channel MOSFET 2 is on the high potential side, and n-channel MOSFET 3 is on the low potential side. It is connected to the. Reference numeral 4 denotes a choke coil for limiting the current of the discharge lamp, and has two auxiliary windings ab and cd. Reference numeral 5 denotes a discharge lamp, and reference numeral 6 denotes a capacitor connected in parallel to the discharge lamp. These constitute a discharge lamp load circuit. 7 is a coupling capacitor, 10 and 11 are a start circuit of an n-channel MOSFET 2 composed of a resistor and a capacitor, and two subwindings ab and cd of the choke coil 4 are alternately switched by n-channel MOSFETs 2 and 3 via resistors 8 and 9, respectively. Each gate is connected with the polarity shown in the figure so as to be turned ON and OFF. A timer circuit 40 uses the voltage generated in the auxiliary windings ab and cd as an operating power source and controls the high-frequency current flowing in the discharge lamp load circuit for a predetermined period.
[0016]
The timer circuit 40 is connected in series between the d side of the secondary winding cd of the choke coil 4 and the negative electrode of the power source 1, smoothes the rectified voltage with the diode 31 that rectifies the voltage generated between the secondary winding cd, and timer Capacitor 32 for obtaining an operating power supply of the circuit, a connection point of diode 31 and capacitor 32, and a negative electrode of power supply 1 are connected in series, and resistor 20 and capacitor 21 and connection point of resistor 20 and capacitor 21 constituting the timer unit Zener diode 22 and resistors 23 and 24 connected in series between the negative electrode of power source 1 and power source 1, the base is connected to the connection point of resistors 23 and 24, and the collector is connected to the connection point of diode 31 and resistor 20 via resistor 29. Via a transistor 25 connected with the emitter connected to the negative electrode of the power source 1, and a Zener diode 27 and a diode 28 connected in series with the collector. Is connected to the gate of the channel MOSFET 3, the emitter is composed of transistors 26 connected to the negative pole of the power supply 1.
[0017]
Next, the operation will be described. When the DC power source 1 is turned on, the n-channel MOSFET 2 is first turned on by the starting current from the resistor 10 and the capacitor 11, and the current flows to the LC series resonance circuit composed of the choke coil 4, the capacitor 6, and the coupling capacitor 7. And the currents generated in the sub windings ab and cd of the choke coil 4 are fed back to the bases of the n-channel MOSFETs 2 and 3, respectively, so that the n-channel MOSFET 3 is turned on and the n-channel MOSFET 2 is turned off. A reverse current flows. Thereafter, the same operation is repeated to start oscillation in the resonance circuit.
[0018]
At this time, the voltage generated between the sub windings cd of the choke coil 4 is also input to the timer circuit 40, rectified by the diode 31, and the rectified rectified voltage is smoothed by the capacitor 32, and the operating power of the timer circuit is To do.
A timer unit composed of a resistor 20 and a capacitor 21. During a period in which the voltage of the capacitor 21 is preset by the Zener diode 22 and the resistors 23 and 24, the voltage rectified by the diode 31 and smoothed by the capacitor 32 is The voltage is applied to the gate of the transistor 26 via 29 to turn on the transistor 26. By bypassing the gate current of the n-channel MOSFET 3 through the path of the diode 28, the Zener diode 27, and the transistor 26, the gate voltage is lowered, the turn-on time of the n-channel MOSFET 3 is shortened, and the oscillation frequency of the n-channel MOSFETs 2 and 3 is reduced. Make it high.
[0019]
As the frequency increases, the Q of the LC resonance circuit composed of the choke coil 4, the capacitor 6 and the coupling capacitor 7 decreases, and the discharge lamp 5 is sufficiently preheated so as not to cold start. Thereafter, when the voltage of the capacitor 21 rises and becomes equal to or higher than the voltage determined by the Zener diode 22, the transistor 25 is turned on, the transistor 26 is turned off, and the gate current of the n-channel MOSFET 3 is not bypassed. Since the turn-on time of the n-channel MOSFET 3 is returned to the original value and the oscillation frequency is lowered, the Q of the LC resonance circuit is increased, a large voltage is generated in the capacitor 6, and the discharge lamp 5 is turned on.
When the discharge lamp 5 is lit, the equivalent resistance of the discharge lamp 5 is connected in parallel with the capacitor 6, and the Q of the LC resonance circuit including the discharge lamp 5 becomes small, and thereafter the stable lighting state is maintained. .
[0020]
Next, when the DC power supply 1 is turned off, the discharge lamp 5 stops discharging, the n-channel MOSFETs 2 and 3 stop oscillating, and the voltage generated in the auxiliary winding cd of the choke coil 4 becomes zero. At this time, the electric charge charged in the capacitor 32 is discharged through the resistor 29, the base of the transistor 26, and the emitter path of the transistor 26. In addition, the charge charged in the capacitor 21 is similarly discharged through the resistor 20.
Here, if the resistance values of the resistors 20 and 29 are selected to be small, the residual charges of the capacitors 32 and 21 can be reduced in a short time without any practical problem.
[0021]
As described above, the DC voltage obtained by rectifying and smoothing the commercial power supply is normally DC100V or more for AC100V, and DC200V or more for AC200V system commercial power supply. However, the gate drive voltage of the n-channel MOSFETs 2 and 3 is at most about 10 V or less, and the voltage obtained at the capacitor 32 is about one order lower than the voltage obtained by directly rectifying and smoothing the commercial power supply. It becomes possible.
[0022]
Therefore, the transistor 25 can be made into a low-priced and inexpensive small product, the resistors 20 and 27 can be made into a low-power and low-priced small product, and heat loss can be reduced.
Further, since the power consumption of the resistor 29 is reduced by the square of the applied voltage, the value of the resistor 29 can be selected to be small.
Further, since the voltage of the capacitor 32 is low, the resistance value of the resistor 20 for obtaining the same timer time can be reduced.
In addition, the residual charge of the capacitors 32 and 21 can be reduced in a short time without any practical problem, and the timer time determined by the resistor 20 and the capacitor 21 is predetermined even if the DC power supply 1 is turned on again. If the voltage generated in the sub-winding of the choke coil 4 is set to be the same even when the commercial power supply voltage is different, the timer circuit can be secured. There is no need to change the design according to the value of the commercial power supply voltage, and an increase in the types of components in producing the discharge lamp lighting device can be suppressed.
[0023]
Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 2 of the present invention. In the first embodiment, the timer circuit 40 is connected to the gate winding cd of the n-channel MOSFET 3. However, in the present embodiment, the timer circuit 40 is connected to the gate winding ab of the n-channel MOSFET 2, and FIG. The same parts are denoted by the same reference numerals, and the configuration and operation are the same as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted. However, the same effects as those in the first embodiment can be obtained.
[0024]
Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a circuit diagram showing a configuration of a discharge lamp lighting device according to Embodiment 3 of the present invention. In the figure, the same parts as those in FIG. 2 of the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. 3 is a p-channel MOSFET, and 4 is a choke coil for limiting the current of the discharge lamp 5, and is composed of a main winding 4a and a sub-winding 4b. In this embodiment, one of the pair of n-channel MOSFETs shown in the first and second embodiments is a p-channel MOSFET as a complementary circuit, and the gates of the n- channel MOSFET 2 and the p- channel MOSFET 3 are driven in common as switching elements. For this purpose, the choke coil 4 is connected to the auxiliary winding 4b. Other configurations are the same as those in the second embodiment, and the operation is also the same as that in the first embodiment. Therefore, the description is omitted, but the circuit configuration can be simplified, and the case of the first embodiment is also omitted. Similar effects can be obtained.
[0025]
In the first to third embodiments of the present invention, the n-channel MOSFET is driven by the voltage generated in the sub winding of the choke coil and the driving voltage of the timer circuit is obtained. It is clear that the same effect of the present invention can be obtained even if the sub-winding for driving and the sub-winding for timer circuit are provided independently on the choke coil.
【Effect of the invention】
As described above, according to the present invention, a direct current power supply, an inverter circuit that converts direct current supplied from the direct current power supply into a high frequency current, and a discharge lamp load circuit that lights a discharge lamp with the high frequency current from the inverter circuit And a coil having a secondary winding that is provided on the input side of the discharge lamp load circuit and generates a voltage for driving the switching element of the inverter circuit, and is generated in the secondary winding. Since the timer circuit for controlling the high-frequency current flowing through the discharge lamp load circuit for a predetermined period is provided with the voltage as an operating power source, the transistor constituting the timer circuit can be made into a low-voltage and inexpensive small-sized product, In addition, the resistance can be reduced to a low-cost and low-priced product, and the heat loss can be reduced, so that the apparatus can be reduced in size.
Furthermore, even if the power is turned on again immediately after the DC power is turned off, a stable timer period can be ensured, the cold start of the discharge lamp can be prevented, and a long life can be achieved.
Furthermore, even if the commercial power supply voltage is 100V AC and 200V AC, it is possible to suppress an increase in the types of components constituting the timer circuit and the like.
[0027]
Further, the switching element of the inverter circuit corresponds to the pair of n-channel MOSFETs and the sub-winding corresponds to the pair of n-channel MOSFETs, respectively, and the sub-winding for driving the low-potential side n-channel MOSFET among the n-channel MOSFETs. Since the voltage of the line is used as the power supply for the timer circuit, the transistors that make up the timer circuit can be made into a low-priced, low-priced compact product, and the resistor can be made into a low-power, low-priced compact product, and its heat loss It can reduce, and an apparatus can be reduced in size.
Furthermore, even if the power is turned on again immediately after the DC power is turned off, a stable timer period can be ensured, the cold start of the discharge lamp can be prevented, and a long life can be achieved.
Furthermore, even if the commercial power supply voltage is 100V AC and 200V AC, it is possible to suppress an increase in the types of components constituting the timer circuit and the like.
[0028]
Further, the switching element of the inverter circuit corresponds to the pair of n-channel MOSFETs and the sub-winding corresponds to the pair of n-channel MOSFETs, and the sub-winding for driving the high-potential side MOSFET among the n-channel MOSFETs. Since the voltage is used as the power supply for the timer circuit, the transistors that make up the timer circuit can be made into a low-voltage, low-cost, compact product, and the resistor can be made into a low-power, low-cost, compact product and its heat loss can be reduced. The device can be miniaturized.
Furthermore, even if the DC power supply is turned on again immediately after it is turned off, a stable timer period can be secured, a cold start of the discharge lamp can be prevented, and a long life can be achieved.
Furthermore, even if the commercial power supply voltage is 100V AC and 200V AC, it is possible to suppress an increase in the types of components constituting the timer circuit and the like.
[0029]
Further, since the switching element of the inverter circuit is composed of an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET, and the auxiliary winding is shared by the n-channel MOSFET and the p-channel MOSFET, the circuit configuration can be simplified. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device showing Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device showing Embodiment 2 of the present invention.
3 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting apparatus according to the third embodiment of this invention.
FIG. 4 is a circuit diagram showing a configuration of a conventional discharge lamp lighting device.
FIG. 5 is a circuit diagram showing a configuration of a DC power source of a conventional discharge lamp lighting device.
[Explanation of symbols]
1 DC power supply, 2, 3 switching element, 4 choke coil, 5 discharge lamp, 6 capacitor, 40 timer circuit, ab, cd secondary winding.

Claims

A DC power supply, an inverter circuit for converting a DC supplied from the DC power supply into a high-frequency current, a discharge lamp load circuit for lighting a discharge lamp by the high-frequency current from the inverter circuit, and an input side of the discharge lamp load circuit A discharge lamp lighting device provided with a coil having a sub winding for generating a voltage for driving each of the two switching elements of the inverter circuit,
A timer circuit for controlling the high-frequency current flowing in the discharge lamp load circuit for a predetermined period using the voltage generated in the sub-winding as an operating power supply ;
The timer circuit includes a capacitor charged by a voltage generated by the sub-winding and any one of the two switching elements including the sub-winding that charges the capacitor until the capacitor is charged to a predetermined voltage. When the suppression means for suppressing the application of the drive voltage to one of them, the stop means for stopping the suppression operation of the suppression means when the capacitor is charged to a predetermined voltage, and the voltage supply of the DC power supply are stopped, A discharge path for discharging the electric charge charged in the capacitor,
When application of the drive voltage to the switching element is suppressed by the suppression means, the two switching elements of the inverter circuit are driven at a high oscillation frequency,
2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein when the suppression operation of the suppression unit is stopped by the stop unit, the two switching elements of the inverter circuit are driven at a low oscillation frequency .

The inverter circuit switching element corresponds to the pair of n-channel MOSFETs and the sub-winding corresponds to the pair of n-channel MOSFETs, and the voltage of the sub-winding driving the low-potential side MOSFET among the n-channel MOSFETs is 2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the discharge lamp lighting device is a power source of a timer circuit.

The inverter circuit switching element corresponds to the pair of n-channel MOSFETs and the sub-winding corresponds to the pair of n-channel MOSFETs, and the voltage of the sub-winding driving the high-potential side MOSFET among the n-channel MOSFETs is 2. The discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the discharge lamp lighting device is a power source of a timer circuit.

2. The discharge lamp lighting according to claim 1, wherein the switching element of the inverter circuit is composed of an n-channel MOSFET and a p-channel MOSFET, and the sub-winding is shared by each of the n-channel MOSFET and the p-channel MOSFET. apparatus.