JP4876463B2 - Discharge lamp lighting device, lighting fixture, and lighting system - Google Patents

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Description

本発明は、水銀灯やメタルハライドランプのように始動時に高電圧を印加する必要のある高圧放電灯を点灯させる放電灯点灯装置、照明器具、および照明システムに関するものである。   The present invention relates to a discharge lamp lighting device, a lighting fixture, and a lighting system for lighting a high-pressure discharge lamp that needs to be applied with a high voltage during startup, such as a mercury lamp or a metal halide lamp.

図9は、フルブリッジ構成のインバータ回路を用いた従来の放電灯点灯装置を示し、交流電源Vsの交流出力を整流、平滑して所望の直流出力に変換する直流電源回路1と、直流電源回路1の直流電圧出力を所望の矩形波電圧に変換するインバータ回路2と、インバータ回路2の矩形波電圧を供給される高圧放電灯DLと、始動時に高圧放電灯DLに高圧パルスを印加するイグナイタ回路10とを備える。   FIG. 9 shows a conventional discharge lamp lighting device using an inverter circuit having a full bridge configuration, and a DC power supply circuit 1 that rectifies and smoothes the AC output of the AC power supply Vs to convert it to a desired DC output, and a DC power supply circuit. An inverter circuit 2 for converting a DC voltage output of 1 into a desired rectangular wave voltage, a high-pressure discharge lamp DL to which the rectangular wave voltage of the inverter circuit 2 is supplied, and an igniter circuit for applying a high-pressure pulse to the high-pressure discharge lamp DL at start-up 10.

直流電源回路1は、交流電源Vsの交流出力を全波整流する整流器1aと、整流出力を所望の直流電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路1bと、昇圧チョッパ回路1bの昇圧動作を制御するチョッパ制御回路1cとから構成される。   The DC power supply circuit 1 includes a rectifier 1a that full-wave rectifies the AC output of the AC power supply Vs, a boost chopper circuit 1b that boosts the rectified output to a desired DC voltage, and a chopper control circuit that controls the boost operation of the boost chopper circuit 1b. 1c.

昇圧チョッパ回路1bは、整流出力の正側に挿入されたインダクタL1とダイオードD1との直列回路と、インダクタL1を介して整流出力間に接続したMOS型FETからなるスイッチング素子Q1と、出力端間に接続された電解コンデンサC5とで構成され、スイッチング素子Q1をオン・オフすることで、整流出力が所望の直流出力に昇圧される。チョッパ制御回路1cは、昇圧チョッパ回路1bの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Q1のオン・オフ制御を行う。   The step-up chopper circuit 1b includes a series circuit of an inductor L1 and a diode D1 inserted on the positive side of the rectified output, a switching element Q1 formed of a MOS FET connected between the rectified outputs via the inductor L1, and an output terminal. The rectified output is boosted to a desired DC output by turning on / off the switching element Q1. The chopper control circuit 1c detects the output voltage of the boost chopper circuit 1b, and performs on / off control of the switching element Q1 so that the detected output voltage becomes a predetermined voltage.

インバータ回路2は、直流電源回路1の出力を所望の電圧に降圧する降圧チョッパ回路2bと、降圧チョッパ回路2bの出力を矩形波電圧に変換する極性反転回路2cと、インバータ制御回路2eとから構成される。   The inverter circuit 2 includes a step-down chopper circuit 2b that steps down the output of the DC power supply circuit 1 to a desired voltage, a polarity inversion circuit 2c that converts the output of the step-down chopper circuit 2b into a rectangular wave voltage, and an inverter control circuit 2e. Is done.

降圧チョッパ回路2bは、直流電源回路1の正側出力に挿入されたMOS型FETからなるスイッチング素子Q10とインダクタL3との直列回路と、スイッチング素子Q10を介して入力端間に接続したダイオードD2と、出力端間に接続されたコンデンサC6とで構成される。   The step-down chopper circuit 2b includes a series circuit of a switching element Q10 and an inductor L3 made of a MOS FET inserted in the positive output of the DC power supply circuit 1, and a diode D2 connected between the input terminals via the switching element Q10. And a capacitor C6 connected between the output terminals.

極性反転回路2cは、降圧チョッパ回路2bの出力端間に接続したMOS型FETからなるスイッチング素子Q11,Q12の直列回路,スイッチング素子Q13,Q14の直列回路で構成され、スイッチング素子Q11,Q12の接続中点とスイッチング素子Q13,Q14の接続中点との間に高圧放電灯DLとイグナイタ回路10とが接続されている。   The polarity inverting circuit 2c is composed of a series circuit of switching elements Q11 and Q12 made of a MOS type FET connected between the output terminals of the step-down chopper circuit 2b, and a series circuit of switching elements Q13 and Q14, and the connection of the switching elements Q11 and Q12. The high pressure discharge lamp DL and the igniter circuit 10 are connected between the midpoint and the midpoint of connection of the switching elements Q13 and Q14.

インバータ制御回路2eは、降圧チョッパ回路2bの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Q10のオン・オフ制御を行うとともに、スイッチング素子Q11,Q14とスイッチング素子Q12,Q13とを交互にオン・オフすることで(図10(a)〜(d))、極性反転回路2cが矩形波電圧Voを出力して高圧放電灯DLに印加する(図10(e))。このとき、ランプ電圧VDL(またはランプ電流、またはランプ電力)を検出して、ランプ電圧VDLに応じてスイッチング素子Q11〜Q14のスイッチング制御を行うことで、高圧放電灯DLに供給する電力を調整する。   The inverter control circuit 2e detects the output voltage of the step-down chopper circuit 2b, performs on / off control of the switching element Q10 so that the detected output voltage becomes a predetermined voltage, and switches the switching elements Q11, Q14 and the switching element Q12. , Q13 are alternately turned on and off (FIGS. 10A to 10D), and the polarity inversion circuit 2c outputs the rectangular wave voltage Vo and applies it to the high-pressure discharge lamp DL (FIG. 10E). ). At this time, the lamp voltage VDL (or lamp current or lamp power) is detected, and the switching control of the switching elements Q11 to Q14 is performed according to the lamp voltage VDL, thereby adjusting the power supplied to the high-pressure discharge lamp DL. .

イグナイタ回路10は、スイッチング素子Q11,Q12の接続中点とスイッチング素子Q13,Q14の接続中点との間に接続された抵抗R10とコンデンサC10との直列回路と、コンデンサC10に並列接続したサイダックのような電圧応答素子S10とパルストランスPT10の1次巻線N11との直列回路と、高圧放電灯DLに直列接続されたパルストランスPT10の2次巻線N12とで構成され、2次巻線N12を介して高圧放電灯DLに高圧パルスを印加する。なお、高圧放電灯DLと2次巻線N12との直列回路は、スイッチング素子Q11,Q12の接続中点とスイッチング素子Q13,Q14の接続中点との間に接続している。   The igniter circuit 10 includes a series circuit of a resistor R10 and a capacitor C10 connected between a connection midpoint of the switching elements Q11 and Q12 and a connection midpoint of the switching elements Q13 and Q14, and a Sidac connected in parallel to the capacitor C10. Such a voltage response element S10 and a primary winding N11 of the pulse transformer PT10 and a secondary winding N12 of the pulse transformer PT10 connected in series to the high-pressure discharge lamp DL. A high-pressure pulse is applied to the high-pressure discharge lamp DL via. The series circuit of the high pressure discharge lamp DL and the secondary winding N12 is connected between the connection midpoint of the switching elements Q11 and Q12 and the connection midpoint of the switching elements Q13 and Q14.

以下、イグナイタ回路10の動作について図11(a)〜(c)の波形図を用いて説明する。まず、インバータ回路2が動作すると、極性反転回路2cが出力する矩形波電圧Voによって(図11(a))、抵抗R10を介してコンデンサC10が所定の時定数で徐々に充電される。コンデンサC10の両端電圧Vc10が上昇し電圧応答素子S10の閾値電圧Vboに達すると、電圧応答素子S10がオンして、コンデンサC10の充電電荷は電圧応答素子S10,1次巻線N11を介して放電する(図11(b))。このとき、1次巻線N1に発生した電圧は、1次巻線N11よりターン数が多い2次巻線N12で昇圧されて高圧パルスVpが矩形波電圧Voに重畳される(図11(c))。そして、高圧パルスVpをインバータ回路2が出力する矩形波電圧Voに重畳させたランプ電圧VDLを高圧放電灯DLの電極間に印加することで高圧放電灯DLは絶縁破壊し、点灯状態に移行する。   Hereinafter, the operation of the igniter circuit 10 will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. First, when the inverter circuit 2 operates, the capacitor C10 is gradually charged with a predetermined time constant via the resistor R10 by the rectangular wave voltage Vo output from the polarity inversion circuit 2c (FIG. 11A). When the voltage Vc10 across the capacitor C10 rises and reaches the threshold voltage Vbo of the voltage response element S10, the voltage response element S10 is turned on, and the charge of the capacitor C10 is discharged through the voltage response element S10 and the primary winding N11. (FIG. 11B). At this time, the voltage generated in the primary winding N1 is boosted by the secondary winding N12 having a larger number of turns than the primary winding N11, and the high voltage pulse Vp is superimposed on the rectangular wave voltage Vo (FIG. 11 (c)). )). Then, by applying a lamp voltage VDL, in which the high-voltage pulse Vp is superimposed on the rectangular wave voltage Vo output from the inverter circuit 2, between the electrodes of the high-pressure discharge lamp DL, the high-pressure discharge lamp DL breaks down and shifts to a lighting state. .

また、図12は、図9の放電灯点灯装置においてイグナイタ回路20を用いたもので、イグナイタ回路20は、高圧放電灯DLに並列接続したコンデンサC20と、高圧放電灯DLに直列接続したインダクタL20とからなり、コンデンサC20とインダクタL20とで直列共振回路を構成している。   FIG. 12 shows an example in which the igniter circuit 20 is used in the discharge lamp lighting device of FIG. 9. The igniter circuit 20 includes a capacitor C20 connected in parallel to the high-pressure discharge lamp DL and an inductor L20 connected in series to the high-pressure discharge lamp DL. The capacitor C20 and the inductor L20 constitute a series resonant circuit.

そして、始動時に、スイッチング素子Q11,Q14とスイッチング素子Q12,Q13とを交互にオン・オフするのであるが(図13(a)〜(d))、このときのスイッチング周波数は、極性反転回路2cの出力を電源としてコンデンサC20とインダクタL20とを共振させて、コンデンサC20の両端に所望の共振パルスを発生させることのできる周波数であり、コンデンサC20およびインダクタL20を小型化するために、スイッチング素子Q11〜Q14の性能等も考慮しつつ5kHz〜200kHzに設定される。また、コンデンサC20およびインダクタL20は、5kHz〜200kHzのスイッチング周波数で所望の共振パルスを得ることができるように設計されている。そして、この共振パルスによって高圧放電灯DLが絶縁破壊し、点灯状態に移行する。   At the time of starting, the switching elements Q11 and Q14 and the switching elements Q12 and Q13 are alternately turned on and off (FIGS. 13A to 13D). The switching frequency at this time is the polarity inversion circuit 2c. In order to reduce the size of the capacitor C20 and the inductor L20, the switching element Q11 has a frequency at which the capacitor C20 and the inductor L20 can resonate using the output of The frequency is set to 5 kHz to 200 kHz in consideration of the performance of .about.Q14. The capacitor C20 and the inductor L20 are designed so that a desired resonance pulse can be obtained at a switching frequency of 5 kHz to 200 kHz. Then, the high-pressure discharge lamp DL breaks down by this resonance pulse, and shifts to a lighting state.

次に、図14は、ハーフブリッジ構成のインバータ回路を用いた従来の放電灯点灯装置を示し、直流電源E1の出力端間に接続したバイポーラトランジスタからなるスイッチング素子Q21,Q22の直列回路、電解コンデンサC21,C22の直列回路と、スイッチング素子Q21,Q22に各々逆並列接続したダイオードD21,D22と、スイッチング素子Q21,Q22の接続中点と電解コンデンサC21,C22の接続中点との間に接続したインダクタL30と高圧放電灯DLとの直列回路と、高圧放電灯DLに並列接続したコンデンサC30とから構成されるハーフブリッジインバータであり、スイッチング素子Q21,Q22をオン・オフすることで、高圧放電灯DLに矩形波電圧を供給する。   Next, FIG. 14 shows a conventional discharge lamp lighting device using an inverter circuit of a half bridge configuration. A series circuit of switching elements Q21 and Q22 composed of bipolar transistors connected between output terminals of a DC power supply E1, an electrolytic capacitor A series circuit of C21 and C22, diodes D21 and D22 connected in antiparallel to switching elements Q21 and Q22, respectively, and a connection midpoint of switching elements Q21 and Q22 and a connection midpoint of electrolytic capacitors C21 and C22 are connected. This is a half-bridge inverter composed of a series circuit of an inductor L30 and a high-pressure discharge lamp DL and a capacitor C30 connected in parallel to the high-pressure discharge lamp DL. By turning on and off the switching elements Q21 and Q22, the high-pressure discharge lamp A rectangular wave voltage is supplied to DL.

以下、ランプ始動方法について説明する。スイッチング素子Q21,Q22は、図15(a)(b)に示すような制御信号が各々入力され、電解コンデンサC21,C22には直流電源E1の約半分の電圧が各々充電される。そして、期間T1→T2→T3→T4の順に動作するのであるが、まず、期間T1,T3では、スイッチング素子Q21,Q22は交互にオン・オフされ、図15(c)に示すような高周波のランプ電圧VDLが高圧放電灯DLに印加される。そして、期間T2では、スイッチング素子Q22がオフでスイッチング素子Q21が高周波でオン・オフすることにより、正極性の直流電圧Vaが高圧放電灯DLに印加される。期間T4では、スイッチング素子Q21がオフでスイッチング素子Q22が高周波でオン・オフすることにより、負極性の直流電圧−Vaが高圧放電灯DLに印加される。そして、期間T1,T3の高周波動作期間におけるスイッチング素子Q21,Q22のスイッチング周波数をインダクタL30とコンデンサC30とで構成される直列共振回路(無負荷状態)の共振周波数の近傍に設定することで、インダクタL30とコンデンサC30の共振動作によって始動用の高圧共振パルスを発生させることができる。(例えば、特許文献1参照)
特許第2948600号公報
Hereinafter, the lamp starting method will be described. Control signals as shown in FIGS. 15A and 15B are input to the switching elements Q21 and Q22, respectively, and the electrolytic capacitors C21 and C22 are charged with about half the voltage of the DC power source E1, respectively. Then, the operation is performed in the order of the period T1->T2->T3-> T4. First, in the periods T1, T3, the switching elements Q21, Q22 are alternately turned on / off, and the high frequency as shown in FIG. A lamp voltage VDL is applied to the high-pressure discharge lamp DL. In the period T2, the switching element Q22 is turned off and the switching element Q21 is turned on / off at a high frequency, whereby a positive DC voltage Va is applied to the high-pressure discharge lamp DL. In the period T4, the switching element Q21 is turned off and the switching element Q22 is turned on / off at a high frequency, so that the negative DC voltage −Va is applied to the high-pressure discharge lamp DL. Then, by setting the switching frequency of the switching elements Q21 and Q22 during the high-frequency operation period of the periods T1 and T3 to be close to the resonance frequency of the series resonance circuit (no load state) composed of the inductor L30 and the capacitor C30. A high voltage resonance pulse for starting can be generated by the resonance operation of L30 and capacitor C30. (For example, see Patent Document 1)
Japanese Patent No. 2948600

しかしながら、上記図12,図14に示すイグナイタ回路は、インダクタとコンデンサとの共振回路を用いた共振昇圧式であるので、LC共振を制御するために制御回路の複雑化を招く。また、管灯回路長の延長を要求される場合を考慮すると共振回路の設計が難しくなる。   However, since the igniter circuit shown in FIGS. 12 and 14 is a resonance boost type using a resonance circuit of an inductor and a capacitor, the control circuit is complicated to control the LC resonance. Also, considering the case where extension of the tube lamp circuit length is required, the design of the resonant circuit becomes difficult.

また、上記図9に示すイグナイタ回路は、インバータ回路の出力を電源としており、高圧パルス出力がインバータ回路の動作に連動するため、ランプ電圧VDLの正・負の各極性毎に1本づつしか高圧パルスを出力できず、始動時のグロー放電からアーク放電へのスムーズな移行が困難なものであった。   Further, since the igniter circuit shown in FIG. 9 uses the output of the inverter circuit as a power source and the high voltage pulse output is linked to the operation of the inverter circuit, only one high voltage pulse is provided for each positive / negative polarity of the ramp voltage VDL. Cannot be output, and a smooth transition from glow discharge at start-up to arc discharge is difficult.

本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡易な構造で始動時のグロー放電からアーク放電へのスムーズな移行を可能にする放電灯点灯装置、照明器具、および照明システムを提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-described reasons, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device, a lighting fixture, and an illumination that enable a smooth transition from glow discharge at start-up to arc discharge with a simple structure. To provide a system.

請求項1の発明は、直流電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、前記直流電圧によって充電される充電手段、前記直流電源から前記充電手段への充電経路に設けられた少なくとも1つのスイッチング素子を具備し、該スイッチング素子がオンして前記充電手段を充電した後に、前記充電手段を放電させることで、前記交流電圧に重畳させる高圧パルスを生成するイグナイタ回路とを備え、前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路の動作開始後、前記高圧パルスの極性と同一極性の交流電圧が前記放電灯に供給されている期間に前記スイッチング素子がオンして、前記高圧パルスを前記交流電圧に重畳させる動作を開始し、以降、前記交流電圧の両極性において前記高圧パルスを重畳させることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an inverter circuit for converting a DC voltage output from a DC power source into an AC voltage and supplying the same to a discharge lamp, charging means charged by the DC voltage, and charging from the DC power source to the charging means. An igniter comprising at least one switching element provided in a path, and generating a high-voltage pulse to be superimposed on the AC voltage by discharging the charging means after the switching element is turned on and charging the charging means and a circuit, wherein the igniter circuit, the after start of the operation of the inverter circuit, the switching element is turned on during the period when the same polarity alternating voltage of the high voltage pulse is supplied to the discharge lamp, the high pressure the pulse starts operation to superimpose on the AC voltage, since, by superimposing the high-voltage pulse in the bipolar of the AC voltage And features.

この発明によれば、直流電圧を電源として始動時の高圧パルスを生成するので、複数の高圧パルスを連続して重畳させることができ、簡易な構造で始動時のグロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行うことができる。また、必ずインバータ回路が動作を開始した後で、イグナイタ回路の動作を開始させるので、イグナイタ回路の動作時にはインバータ回路の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。また、直流電圧を電源として動作するイグナイタ回路の動作タイミングをスイッチング素子によって容易に制御することができる。また、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。 According to the present invention, since a high voltage pulse at the time of starting is generated using a DC voltage as a power source, a plurality of high voltage pulses can be continuously superimposed, and a transition from a glow discharge at the time of starting to an arc discharge can be performed with a simple structure. Can be done smoothly. In addition, since the operation of the igniter circuit is started after the inverter circuit has started to operate, the midpoint of the inverter circuit is stable during operation of the igniter circuit, and it is possible to prevent circuit malfunction and detection. . In addition, the operation timing of an igniter circuit that operates using a DC voltage as a power source can be easily controlled by a switching element. Further, the pulse height becomes sufficiently high, and the transition from glow discharge to arc discharge is performed smoothly.

請求項2の発明は、請求項1において、前記インバータ回路は、ハーフブリッジ構成であり、少なくとも2つの容量の異なるコンデンサを直列に接続して直流電源が出力する直流電圧を異なる電圧に分圧し、分圧した各電圧を交互に電源に用いて交流電圧を生成しており、前記高圧パルスの極性と同一極性の交流電圧が前記放電灯に供給されている期間とは、インバータ回路が容量の小さいコンデンサを電源として動作しているときであることを特徴とする
この発明によれば、直流電源の出力電圧を低くすることができ、部品ストレスが抑制されるので、部品の小型化、低コスト化が可能となる。
A second aspect of the present invention is that, in the first aspect, the inverter circuit has a half-bridge configuration, and at least two capacitors having different capacities are connected in series to divide the direct current voltage output from the direct current power source into different voltages, The AC voltage is generated by alternately using the divided voltages as the power source, and the inverter circuit has a small capacity during the period in which the AC voltage having the same polarity as the high-voltage pulse is supplied to the discharge lamp. According to the present invention, the output voltage of the DC power supply can be lowered and the component stress can be suppressed, so that the size and cost of the component can be reduced. Is possible.

請求項3の発明は、請求項1または2において、前記スイッチング素子は、前記イグナイタ回路の動作時にオンし、放電灯の点灯後にオフすることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the switching element is turned on when the igniter circuit is in operation, and is turned off after the discharge lamp is turned on.

この発明によれば、直流電圧を電源として動作するイグナイタ回路の動作タイミングをスイッチング素子によって容易に制御することができる。   According to the present invention, the operation timing of an igniter circuit that operates using a DC voltage as a power source can be easily controlled by the switching element.

請求項4の発明は、照明器具は、請求項1乃至いずれかの放電灯点灯装置と、該放電灯点灯装置によって電力を供給される放電灯を具備した灯具とを備えることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a lighting fixture comprising: the discharge lamp lighting device according to any one of the first to third aspects; and a lamp provided with a discharge lamp that is supplied with electric power by the discharge lamp lighting device. .

この発明によれば、請求項1乃至いずれかと同様の効果を奏し得る照明器具を提供することができる。 According to this invention, the lighting fixture which can have the same effect as any one of Claims 1 thru | or 3 can be provided.

請求項5の発明は、照明システムは、請求項4の照明器具を備えて点灯制御を行うことを特徴とする。 The invention of claim 5 is characterized in that the lighting system includes the lighting fixture of claim 4 and performs lighting control.

この発明によれば、請求項4と同様の効果を奏し得る照明システムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an illumination system that can achieve the same effect as that of the fourth aspect .

以上説明したように、本発明では、直流電圧を電源として始動時の高圧パルスを生成するので、複数の高圧パルスを連続して重畳させることができ、簡易な構造で始動時のグロー放電からアーク放電への移行をスムーズに行うことができ、また、必ずインバータ回路が動作を開始した後で、イグナイタ回路の動作を開始させるので、イグナイタ回路の動作時にはインバータ回路の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができるという効果がある。また、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。 As described above, in the present invention, since a high-voltage pulse at the time of starting is generated using a DC voltage as a power source, a plurality of high-voltage pulses can be continuously superimposed, and an arc can be generated from a glow discharge at the time of starting with a simple structure. The transition to discharge can be performed smoothly, and since the operation of the igniter circuit is started after the inverter circuit always starts operating, the midpoint of the inverter circuit is stable during the operation of the igniter circuit. There is an effect that it is possible to prevent circuit malfunction and detection. Further, the pulse height becomes sufficiently high, and the transition from glow discharge to arc discharge is performed smoothly.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(実施形態1)
本実施形態の放電灯点灯装置は、図1に示すように、交流電源Vsの交流出力を整流、平滑して所望の直流出力に変換する直流電源回路1と、直流電源回路1の直流電圧出力を所望の矩形波電圧に変換するインバータ回路2と、インバータ回路2の矩形波電圧を供給される高圧放電灯DLを含む負荷回路3と、始動時に高圧放電灯DLに高圧パルスを印加するイグナイタ回路4とを備える。
(Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the discharge lamp lighting device of the present embodiment includes a DC power supply circuit 1 that rectifies and smoothes the AC output of the AC power supply Vs and converts it into a desired DC output, and a DC voltage output of the DC power supply circuit 1. An inverter circuit 2 that converts the voltage into a desired rectangular wave voltage, a load circuit 3 including a high-pressure discharge lamp DL to which the rectangular wave voltage of the inverter circuit 2 is supplied, and an igniter circuit that applies a high-pressure pulse to the high-pressure discharge lamp DL at the time of starting 4.

直流電源回路1は、交流電源Vsの交流出力を全波整流する整流器1aと、整流出力を所望の直流電圧に昇圧する昇圧チョッパ回路1bと、昇圧チョッパ回路1bの昇圧動作を制御するチョッパ制御回路1cとから構成される。   The DC power supply circuit 1 includes a rectifier 1a that full-wave rectifies the AC output of the AC power supply Vs, a boost chopper circuit 1b that boosts the rectified output to a desired DC voltage, and a chopper control circuit that controls the boost operation of the boost chopper circuit 1b. 1c.

昇圧チョッパ回路1bは、整流出力の正側に挿入されたインダクタL1とダイオードD1との直列回路と、インダクタL1を介して整流出力間に接続したMOS型FETからなるスイッチング素子Q1とで構成され、スイッチング素子Q1をオン・オフすることで、整流出力が所望の直流出力に昇圧される。チョッパ制御回路1cは、昇圧チョッパ回路1bの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Q1のオン・オフ制御を行う。   The step-up chopper circuit 1b includes a series circuit of an inductor L1 and a diode D1 inserted on the positive side of the rectified output, and a switching element Q1 composed of a MOS FET connected between the rectified outputs via the inductor L1, By turning on / off the switching element Q1, the rectified output is boosted to a desired DC output. The chopper control circuit 1c detects the output voltage of the boost chopper circuit 1b, and performs on / off control of the switching element Q1 so that the detected output voltage becomes a predetermined voltage.

インバータ回路2は、直流電源回路1の出力端間に接続した高圧側の電解コンデンサC1と低圧側の電解コンデンサC2との直列回路、MOS型FETからなる高圧側のスイッチング素子Q2と低圧側のスイッチング素子Q3との直列回路と、スイッチング素子Q2,Q3のオン・オフを制御するインバータ制御回路2aと、スイッチング素子Q2,Q3の接続中点に一端を接続した限流用のインダクタL2とから構成されるハーフブリッジインバータであり、電解コンデンサC1,C2の接続中点とインダクタL2の他端との間に負荷回路3を接続して、インバータ制御回路2aがスイッチング素子Q2,Q3をオン・オフすることで、直流電源回路1からの直流電圧を交番させて負荷回路3に矩形波電圧を供給する。ここで、電解コンデンサC1,C2の容量は同じであり、直流電源回路1の出力電圧が600Vであれば、各コンデンサ電圧Vc1,Vc2は300Vになる。なお、上記スイッチング素子Q1〜Q3はFETで図示しているが、バイポーラトランジスタであってもよい。   The inverter circuit 2 includes a series circuit of a high-voltage side electrolytic capacitor C1 and a low-voltage side electrolytic capacitor C2 connected between output terminals of the DC power supply circuit 1, a high-voltage side switching element Q2 made of a MOS type FET, and a low-voltage side switching circuit. It is composed of a series circuit with the element Q3, an inverter control circuit 2a for controlling on / off of the switching elements Q2 and Q3, and a current-limiting inductor L2 having one end connected to the connection midpoint of the switching elements Q2 and Q3. It is a half-bridge inverter, and by connecting the load circuit 3 between the connection midpoint of the electrolytic capacitors C1 and C2 and the other end of the inductor L2, the inverter control circuit 2a turns on and off the switching elements Q2 and Q3. The rectangular voltage is supplied to the load circuit 3 by alternating the DC voltage from the DC power supply circuit 1. Here, the electrolytic capacitors C1 and C2 have the same capacity. If the output voltage of the DC power supply circuit 1 is 600V, the capacitor voltages Vc1 and Vc2 are 300V. The switching elements Q1 to Q3 are illustrated as FETs, but may be bipolar transistors.

負荷回路3は、電解コンデンサC1,C2の接続中点と限流用のインダクタL2の他端との間に接続された高圧放電灯DLおよびコンデンサC3とから構成され、インバータ回路2からの低周波の矩形波電圧によって高圧放電灯DLが点灯する。   The load circuit 3 includes a high-pressure discharge lamp DL and a capacitor C3 connected between a connection midpoint of the electrolytic capacitors C1 and C2 and the other end of the current-limiting inductor L2. The high pressure discharge lamp DL is lit by the rectangular wave voltage.

イグナイタ回路4は、電解コンデンサC1,C2の直列回路に並列接続した抵抗R1とコンデンサC4とFET等のスイッチング素子Q4との直列回路と、コンデンサC4に並列接続したサイダックのような電圧応答素子S1とパルストランスPT1の1次巻線N1との直列回路と、高圧放電灯DLに直列接続されたパルストランスPT1の2次巻線N2とで構成され、2次巻線N2を介して高圧放電灯DLに高圧パルスを印加する。なお、高圧放電灯DLと2次巻線N2との直列回路はコンデンサC3に並列接続している。   The igniter circuit 4 includes a resistor R1 connected in parallel to a series circuit of electrolytic capacitors C1 and C2, a capacitor C4 and a switching element Q4 such as an FET, and a voltage response element S1 such as a Sidac connected in parallel to the capacitor C4. The high-voltage discharge lamp DL is composed of a series circuit with the primary winding N1 of the pulse transformer PT1 and a secondary winding N2 of the pulse transformer PT1 connected in series with the high-pressure discharge lamp DL. A high pressure pulse is applied to. A series circuit of the high-pressure discharge lamp DL and the secondary winding N2 is connected in parallel to the capacitor C3.

以下、インバータ回路2の動作について図2(a)〜(e)の波形図を用いて説明する。まず、ランプ非点灯状態である無負荷時には、スイッチング素子Q2を高周波でオン・オフさせる(チョッピング)期間Tq2と、スイッチング素子Q3を高周波でオン・オフさせる(チョッピング)期間Tq3とを低周波で交互に繰り返すスイッチング動作によって(図2(a)(b))、矩形波電圧Voを高圧放電灯DLに供給する(図2(e))。   Hereinafter, the operation of the inverter circuit 2 will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. First, when there is no load when the lamp is not lit, the switching element Q2 is turned on / off at a high frequency (chopping) period Tq2 and the switching element Q3 is turned on / off at a high frequency (chopping) period Tq3 alternately at a low frequency. The rectangular wave voltage Vo is supplied to the high-pressure discharge lamp DL (FIG. 2 (e)).

そして、インバータ回路2が上記動作を開始した後、インバータ制御回路2aは、スイッチング素子Q2のチョッピング期間Tq2にイグナイタ回路4のスイッチング素子Q4をオンさせる(図2(c))。   Then, after the inverter circuit 2 starts the above operation, the inverter control circuit 2a turns on the switching element Q4 of the igniter circuit 4 during the chopping period Tq2 of the switching element Q2 (FIG. 2 (c)).

すると、直流電源回路1の出力から抵抗R1,コンデンサC4,スイッチング素子Q4を介して電流が流れ、コンデンサC4は充電される。コンデンサC4の両端電圧Vc4が上昇し電圧応答素子S1の閾値電圧Vboに達すると、電圧応答素子S1がオンしてコンデンサC4の充電電荷は放電し(図2(d))、コンデンサC4から電圧応答素子S1,1次巻線N1を介して振動電流が流れる。   Then, current flows from the output of the DC power supply circuit 1 through the resistor R1, the capacitor C4, and the switching element Q4, and the capacitor C4 is charged. When the voltage Vc4 across the capacitor C4 rises and reaches the threshold voltage Vbo of the voltage response element S1, the voltage response element S1 is turned on and the charge of the capacitor C4 is discharged (FIG. 2 (d)), and the voltage response from the capacitor C4. An oscillating current flows through the element S1 and the primary winding N1.

1次巻線N1に発生した電圧は、1次巻線N1よりターン数が多い2次巻線N2で昇圧されて3kV〜5kVの高圧パルスVpが矩形波電圧Voに重畳される(図2(e))。   The voltage generated in the primary winding N1 is boosted by the secondary winding N2 having more turns than the primary winding N1, and a high voltage pulse Vp of 3 kV to 5 kV is superimposed on the rectangular wave voltage Vo (FIG. 2 ( e)).

そして、高圧パルスVpをインバータ回路2が出力する矩形波電圧Voに重畳させたランプ電圧VDLを高圧放電灯DLの電極間に印加することで高圧放電灯DLは絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電へ移行し、安定点灯する。安定点灯時にも、スイッチング素子Q2のチョッピング期間Tq2’と、スイッチング素子Q3のチョッピング期間Tq3’とを低周波で交互に繰り返す。但し、チョッピング期間Tq2’,Tq3’が切り替わる周波数は、チョッピング期間Tq2,Tq3が切り替わる周波数と異なる周波数であってもよい。そして、点灯状態に移行すると、スイッチング素子Q4をオフしてイグナイタ回路4の動作を停止させる。   Then, by applying a lamp voltage VDL obtained by superimposing the high-voltage pulse Vp to the rectangular wave voltage Vo output from the inverter circuit 2 between the electrodes of the high-pressure discharge lamp DL, the high-pressure discharge lamp DL breaks down and undergoes an arc through glow discharge. Transition to discharge and steady lighting. Even during stable lighting, the chopping period Tq2 'of the switching element Q2 and the chopping period Tq3' of the switching element Q3 are alternately repeated at a low frequency. However, the frequency at which the chopping periods Tq2 'and Tq3' are switched may be different from the frequency at which the chopping periods Tq2 and Tq3 are switched. Then, when the lighting state is shifted, the switching element Q4 is turned off to stop the operation of the igniter circuit 4.

本実施形態のイグナイタ回路4は、直流電源回路1の出力を電源とするため、生成する高圧パルスVpは正極性であり、矩形波電圧Voが負極性となるチョッピング期間Tq3に重畳させても、パルス高さが低くなり、グロー放電からアーク放電へのスムーズな移行が困難になる。そこで、上記のように矩形波電圧Voの極性が正となるチョッピング期間Tq2にスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4の動作を開始させ、イグナイタ回路4で生成した高圧パルスVpを正極性の矩形波電圧Voにまず重畳させることで、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。   Since the igniter circuit 4 of the present embodiment uses the output of the DC power supply circuit 1 as a power source, the generated high-voltage pulse Vp has a positive polarity, and the rectangular wave voltage Vo is superimposed on the chopping period Tq3 in which the negative polarity is applied. The pulse height is lowered, making it difficult to smoothly transition from glow discharge to arc discharge. Therefore, the switching element Q4 is turned on during the chopping period Tq2 in which the polarity of the rectangular wave voltage Vo is positive as described above to start the operation of the igniter circuit 4, and the high voltage pulse Vp generated by the igniter circuit 4 By first superimposing on the rectangular wave voltage Vo, the pulse height becomes sufficiently high, and the transition from glow discharge to arc discharge is performed smoothly.

さらに、直流電源回路1の出力を電源として高圧パルスVpを生成するので、インバータ回路2の動作に関係なく、チョッピング期間Tq2,Tq3毎に複数の高圧パルスVpを連続して重畳させることができ、グロー放電からアーク放電への移行が一層スムーズに行われる。   Furthermore, since the high-voltage pulse Vp is generated using the output of the DC power supply circuit 1 as a power supply, a plurality of high-voltage pulses Vp can be continuously superimposed for each chopping period Tq2, Tq3 regardless of the operation of the inverter circuit 2. The transition from glow discharge to arc discharge is performed more smoothly.

また、必ずインバータ回路2が動作を開始した後でスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4の動作を開始させることで、イグナイタ回路4の動作時にはインバータ回路2の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。   In addition, by turning on the switching element Q4 after the inverter circuit 2 has started operating and starting the operation of the igniter circuit 4, the midpoint of the inverter circuit 2 is stable when the igniter circuit 4 is operating, It is possible to prevent circuit malfunction and detection.

なお、本実施形態では、インバータ回路2をハーフブリッジ構成としているので、フルブリッジ構成に比べて部品数を減らすことができ、コストを抑えることができる。   In the present embodiment, since the inverter circuit 2 has a half-bridge configuration, the number of components can be reduced and the cost can be reduced as compared with the full-bridge configuration.

(実施形態2)
本実施形態の放電灯点灯装置は、図3に示すように、図9の従来のフルブリッジ構成の放電灯点灯装置に負荷回路3、イグナイタ回路4、インバータ制御回路2dを設けたものである。なお、直流電源回路1、降圧チョッパ回路2b、極性反転回路2cの構成は図9と同様であり、説明は省略する。
(Embodiment 2)
As shown in FIG. 3, the discharge lamp lighting device of this embodiment is provided with a load circuit 3, an igniter circuit 4, and an inverter control circuit 2d in the conventional discharge lamp lighting device having a full bridge configuration shown in FIG. The configurations of the DC power supply circuit 1, the step-down chopper circuit 2b, and the polarity inversion circuit 2c are the same as those in FIG.

イグナイタ回路4は、降圧チョッパ回路2bの出力端に並列接続した抵抗R1とコンデンサC4とFET等のスイッチング素子Q4との直列回路と、コンデンサC4に並列接続したサイダックのような電圧応答素子S1とパルストランスPT1の1次巻線N1との直列回路と、高圧放電灯DLに直列接続されたパルストランスPT1の2次巻線N2とで構成され、2次巻線N2を介して高圧放電灯DLに高圧パルスを印加する。   The igniter circuit 4 includes a series circuit of a resistor R1 connected in parallel to the output terminal of the step-down chopper circuit 2b, a capacitor C4, and a switching element Q4 such as an FET, a voltage response element S1 such as a sidac connected in parallel to the capacitor C4, and a pulse. A series circuit including a primary winding N1 of the transformer PT1 and a secondary winding N2 of the pulse transformer PT1 connected in series to the high-pressure discharge lamp DL. The high-voltage discharge lamp DL is connected via the secondary winding N2. Apply high voltage pulse.

また、高圧放電灯DLと2次巻線N2との直列回路はコンデンサC3に並列接続して、高圧放電灯DLとコンデンサC3とで負荷回路3を構成している。   The series circuit of the high-pressure discharge lamp DL and the secondary winding N2 is connected in parallel to the capacitor C3, and the high-pressure discharge lamp DL and the capacitor C3 constitute the load circuit 3.

インバータ制御回路2dは、降圧チョッパ回路2bの出力電圧を検出し、検出した出力電圧が所定の電圧となるようにスイッチング素子Q10のオン・オフ制御を行うとともに、極性反転回路2cのスイッチング素子Q11〜Q14、イグナイタ回路4のスイッチング素子Q4のオン・オフ制御も行う。   The inverter control circuit 2d detects the output voltage of the step-down chopper circuit 2b, performs on / off control of the switching element Q10 so that the detected output voltage becomes a predetermined voltage, and switches the switching elements Q11 to Q11 of the polarity inversion circuit 2c. Q14, on / off control of the switching element Q4 of the igniter circuit 4 is also performed.

以下、インバータ回路2の動作について図4(a)〜(g)の波形図を用いて説明する。まず、ランプ非点灯状態である無負荷時には、スイッチング素子Q11,Q14をオンさせるオン期間Tq11と、スイッチング素子Q12,Q13をオフさせるオン期間Tq12とを低周波で交互に繰り返すスイッチング動作によって(図4(a)〜(d))、矩形波電圧Voを高圧放電灯DLに供給する(図4(g))。   Hereinafter, the operation of the inverter circuit 2 will be described with reference to the waveform diagrams of FIGS. First, when there is no load when the lamp is not lit, an ON period Tq11 for turning on the switching elements Q11 and Q14 and an ON period Tq12 for turning off the switching elements Q12 and Q13 are alternately switched at a low frequency (FIG. 4). (A) to (d)), the rectangular wave voltage Vo is supplied to the high-pressure discharge lamp DL (FIG. 4G).

そして、インバータ回路2が上記動作を開始した後、インバータ制御回路2aは、スイッチング素子Q11,Q14のオン期間Tq11と同期間にイグナイタ回路4のスイッチング素子Q4をオンさせる(図4(e))。   Then, after the inverter circuit 2 starts the above operation, the inverter control circuit 2a turns on the switching element Q4 of the igniter circuit 4 in synchronization with the ON period Tq11 of the switching elements Q11 and Q14 (FIG. 4 (e)).

すると、直流電源回路1の出力から抵抗R1,コンデンサC4,スイッチング素子Q4を介して電流が流れ、コンデンサC4は充電される。コンデンサC4の両端電圧Vc4が上昇し電圧応答素子S1の閾値電圧Vboに達すると、電圧応答素子S1がオンしてコンデンサC4の充電電荷は放電し(図4(f))、コンデンサC4から電圧応答素子S1,1次巻線N1を介して振動電流が流れる。   Then, current flows from the output of the DC power supply circuit 1 through the resistor R1, the capacitor C4, and the switching element Q4, and the capacitor C4 is charged. When the voltage Vc4 across the capacitor C4 rises and reaches the threshold voltage Vbo of the voltage response element S1, the voltage response element S1 is turned on to discharge the charge of the capacitor C4 (FIG. 4 (f)), and the voltage response from the capacitor C4. An oscillating current flows through the element S1 and the primary winding N1.

1次巻線N1に発生した電圧は、1次巻線N1よりターン数が多い2次巻線N2で昇圧されて3kV〜5kVの高圧パルスVpが矩形波電圧Voに重畳される(図4(g))。   The voltage generated in the primary winding N1 is boosted by the secondary winding N2 having more turns than the primary winding N1, and a high voltage pulse Vp of 3 kV to 5 kV is superimposed on the rectangular wave voltage Vo (FIG. 4 ( g)).

そして、高圧パルスVpをインバータ回路2が出力する矩形波電圧Voに重畳させたランプ電圧VDLを高圧放電灯DLの電極間に印加することで高圧放電灯DLは絶縁破壊し、グロー放電を経てアーク放電へ移行し、安定点灯する。安定点灯時にも、スイッチング素子Q11,Q14のオン期間Tq11’と、スイッチング素子Q12,Q13のオン期間Tq12’とを低周波で交互に繰り返す。但し、オン期間Tq11’,Tq12’が切り替わる周波数は、オン期間Tq11,Tq12が切り替わる周波数と異なる周波数であってもよい。そして、点灯状態に移行すると、スイッチング素子Q4をオフしてイグナイタ回路4の動作を停止させる。   Then, by applying a lamp voltage VDL obtained by superimposing the high-voltage pulse Vp to the rectangular wave voltage Vo output from the inverter circuit 2 between the electrodes of the high-pressure discharge lamp DL, the high-pressure discharge lamp DL breaks down and undergoes an arc through glow discharge. Transition to discharge and steady lighting. Even during stable lighting, the ON period Tq11 'of the switching elements Q11 and Q14 and the ON period Tq12' of the switching elements Q12 and Q13 are alternately repeated at a low frequency. However, the frequency at which the on periods Tq11 'and Tq12' are switched may be a frequency different from the frequency at which the on periods Tq11 and Tq12 are switched. Then, when the lighting state is shifted, the switching element Q4 is turned off to stop the operation of the igniter circuit 4.

本実施形態のイグナイタ回路4は、直流電源回路1の出力を電源とするため、生成する高圧パルスVpは正極性であり、矩形波電圧Voが負極性となるオン期間Tq12に重畳させても、パルス高さが低くなり、グロー放電からアーク放電へのスムーズな移行が困難になる。そこで、上記のように矩形波電圧Voの極性が正となるオン期間Tq11のみにスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4を動作させ、イグナイタ回路4で生成した高圧パルスVpを正極性の矩形波電圧Voにのみ重畳させることで、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。   Since the igniter circuit 4 of the present embodiment uses the output of the DC power supply circuit 1 as a power supply, the high voltage pulse Vp to be generated is positive, and even if it is superimposed on the on period Tq12 in which the rectangular wave voltage Vo is negative, The pulse height is lowered, making it difficult to smoothly transition from glow discharge to arc discharge. Therefore, as described above, the switching element Q4 is turned on only during the on period Tq11 in which the polarity of the rectangular wave voltage Vo is positive, the igniter circuit 4 is operated, and the high voltage pulse Vp generated by the igniter circuit 4 is converted into a positive rectangular shape. By superimposing only on the wave voltage Vo, the pulse height becomes sufficiently high, and the transition from glow discharge to arc discharge is performed smoothly.

さらに、直流電源回路1の出力を電源として高圧パルスVpを生成するので、インバータ回路2の動作に関係なく、オン期間Tq11毎に複数の高圧パルスVpを連続して重畳させることができ、グロー放電からアーク放電への移行が一層スムーズに行われる。   Furthermore, since the high-voltage pulse Vp is generated using the output of the DC power supply circuit 1 as a power supply, a plurality of high-voltage pulses Vp can be continuously superimposed every on-period Tq11 regardless of the operation of the inverter circuit 2, and glow discharge The transition from arc to arc discharge is smoother.

また、必ずインバータ回路2が動作を開始した後でスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4の動作を開始させることで、イグナイタ回路4の動作時にはインバータ回路2の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。   In addition, by turning on the switching element Q4 after the inverter circuit 2 has started operating and starting the operation of the igniter circuit 4, the midpoint of the inverter circuit 2 is stable when the igniter circuit 4 is operating, It is possible to prevent circuit malfunction and detection.

(実施形態3)
本実施形態の放電灯点灯装置は、実施形態1の電解コンデンサC1,C2の容量を互いに異なる容量としたものであり、他の構成は実施形態1と同様であり説明は省略する。
(Embodiment 3)
The discharge lamp lighting device of the present embodiment is one in which the capacities of the electrolytic capacitors C1, C2 of the first embodiment are different from each other, and other configurations are the same as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.

ここで、高圧放電灯DLを点灯させる上で必要な条件を下記に示す。高圧放電灯DLをグロー放電からアーク放電にスムーズに移行させるためには、イグナイタ回路4の高圧パルスによってランプ電極間の絶縁破壊が起こった後、250〜300V以上の無負荷電圧が必要とされており、実施形態1でこの電圧条件を達成するには、電解コンデンサC1,C2に250Vの電圧を印加しなければならず、直流電源回路1は500Vの直流電圧を供給しなければならなかった。   Here, conditions necessary for lighting the high-pressure discharge lamp DL are shown below. In order to smoothly shift the high pressure discharge lamp DL from the glow discharge to the arc discharge, a no-load voltage of 250 to 300 V or more is required after dielectric breakdown between the lamp electrodes occurs due to the high pressure pulse of the igniter circuit 4. In order to achieve this voltage condition in the first embodiment, a voltage of 250V must be applied to the electrolytic capacitors C1 and C2, and the DC power supply circuit 1 must supply a DC voltage of 500V.

また、直流電源回路1で交流入力を直流に変換する場合、入力電流歪を減らすためには、出力電圧を、入力電圧×√2×1.1の直流電圧にまで昇圧する必要がある。(ここで、1.1は10%の電源変動耐量を表す。)
さらに、高圧放電灯DLの点灯後は、インバータ回路2は、電解コンデンサC1,C2の各電圧Vc1,Vc2を交互に高圧放電灯DLに印加するため、コンデンサ電圧Vc1,Vc2はランプ安定点灯電圧(一般的に70〜120V)以上必要であった。
When the AC power is converted into DC by the DC power supply circuit 1, it is necessary to boost the output voltage to a DC voltage of input voltage × √2 × 1.1 in order to reduce input current distortion. (Here, 1.1 represents 10% power supply fluctuation tolerance.)
Further, after the high pressure discharge lamp DL is lit, the inverter circuit 2 alternately applies the voltages Vc1 and Vc2 of the electrolytic capacitors C1 and C2 to the high pressure discharge lamp DL, so that the capacitor voltages Vc1 and Vc2 are the lamp stable lighting voltage ( Generally 70 to 120 V) or more was necessary.

本実施形態の高圧放電灯点灯回路では、上記条件を満たすために以下のように設計される。まず、高圧放電灯DLをグロー放電からアーク放電にスムーズに移行させるために必要な電圧は、スイッチング素子Q2,Q3のうちいずれか一方のスイッチング素子をチョッピングさせたときのみ供給できればよく、コンデンサ電圧Vc1,Vc2のうちいずれか一方の電圧を絶縁破壊に必要な電圧以上とすればよい。例えば、一方のコンデンサ電圧Vc1を絶縁破壊に必要な電圧以上とするようにVc1=300Vとすれば、他方のコンデンサ電圧Vc2をランプ安定点灯電圧以上となるようにVc2=150Vとする。   The high pressure discharge lamp lighting circuit of the present embodiment is designed as follows to satisfy the above conditions. First, the voltage required to smoothly shift the high-pressure discharge lamp DL from glow discharge to arc discharge may be supplied only when one of the switching elements Q2 and Q3 is chopped, and the capacitor voltage Vc1. , Vc2 may be set to be equal to or higher than the voltage required for dielectric breakdown. For example, if Vc1 = 300V so that one capacitor voltage Vc1 is equal to or higher than the voltage necessary for dielectric breakdown, Vc2 = 150V is set so that the other capacitor voltage Vc2 is equal to or higher than the lamp stable lighting voltage.

以上より、直流電源回路1は450Vの直流電圧を出力すればよいことになる。直流電源回路1において入力電流歪を減らしながら450Vの直流電圧を出力するには、450V÷√2÷1.1=290Vより、交流電源Vsの電圧は290V以下であればよく、日本国内の商用電源100V,242V、米国の商用電源120V,277Vには対応可能である。   From the above, the DC power supply circuit 1 may output a DC voltage of 450V. In order to output a 450V DC voltage while reducing the input current distortion in the DC power supply circuit 1, the voltage of the AC power supply Vs may be 290V or less from 450V ÷ √2 ÷ 1.1 = 290V. It can correspond to power supplies 100V and 242V, and commercial power supplies 120V and 277V in the United States.

そこで、上記のようにコンデンサ電圧Vc1=300V、コンデンサ電圧Vc2=150Vとするには、電解コンデンサC1の容量:電解コンデンサC2の容量=1:2となるように設定すれば、直流電源回路1の出力電圧を実施形態1に比べて低くすることができる。したがって、部品ストレスが抑制されて、インバータ回路2を耐圧450Vを満たす部品で設計することができ、部品の小型化、低コスト化が可能となる。   Therefore, in order to set the capacitor voltage Vc1 = 300V and the capacitor voltage Vc2 = 150V as described above, if the capacitance of the electrolytic capacitor C1: the capacitance of the electrolytic capacitor C2 is set to 1: 2, the DC power supply circuit 1 The output voltage can be lowered as compared with the first embodiment. Therefore, component stress is suppressed, and the inverter circuit 2 can be designed with components satisfying a withstand voltage of 450 V, and the components can be reduced in size and cost.

そして、本実施形態においても、図5(a)〜(e)に示すように矩形波電圧Voの極性が正となるチョッピング期間Tq2にスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4の動作を開始させ、イグナイタ回路4で生成した高圧パルスVpを300Vの正極性の矩形波電圧Voにまず重畳させることで、パルス高さが十分に高くなり、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われる。   Also in this embodiment, as shown in FIGS. 5A to 5E, the switching element Q4 is turned on in the chopping period Tq2 in which the polarity of the rectangular wave voltage Vo is positive, and the operation of the igniter circuit 4 is started. Then, the high voltage pulse Vp generated by the igniter circuit 4 is first superimposed on the 300 V positive rectangular wave voltage Vo, so that the pulse height becomes sufficiently high, and the transition from glow discharge to arc discharge is performed smoothly. .

さらに、直流電源回路1の出力を電源として高圧パルスVpを生成するので、インバータ回路2の動作に関係なく、チョッピング期間Tq2,Tq3毎に複数の高圧パルスVpを連続して重畳させることができ、グロー放電からアーク放電への移行が一層スムーズに行われる。   Furthermore, since the high-voltage pulse Vp is generated using the output of the DC power supply circuit 1 as a power supply, a plurality of high-voltage pulses Vp can be continuously superimposed for each chopping period Tq2, Tq3 regardless of the operation of the inverter circuit 2. The transition from glow discharge to arc discharge is performed more smoothly.

また、必ずインバータ回路2が動作を開始した後でスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4の動作を開始させることで、イグナイタ回路4の動作時にはインバータ回路2の中点が安定しており、回路の誤動作、誤検出を防止することができる。   In addition, by turning on the switching element Q4 after the inverter circuit 2 has started operating and starting the operation of the igniter circuit 4, the midpoint of the inverter circuit 2 is stable when the igniter circuit 4 is operating, It is possible to prevent circuit malfunction and detection.

また、実施形態2と同様に、矩形波電圧Voの極性が正となるオン期間Tq2のみにスイッチング素子Q4をオンして、イグナイタ回路4を動作させ、イグナイタ回路4で生成した高圧パルスVpを正極性の矩形波電圧Voにのみ重畳させるようにしてもよい。   As in the second embodiment, the switching element Q4 is turned on only during the on period Tq2 in which the polarity of the rectangular wave voltage Vo is positive, the igniter circuit 4 is operated, and the high voltage pulse Vp generated by the igniter circuit 4 is positive. Alternatively, it may be superimposed only on the rectangular wave voltage Vo.

(実施形態4)
図6〜図8は、実施形態1乃至3いずれかの高圧放電灯点灯装置を、ハウジング10内に収納し、灯具11内のソケット(図示なし)に装着された高圧放電灯DLを点灯させる照明器具の外観を示す。これらの照明器具は、実施形態1乃至3いずれかの高圧放電灯点灯装置を用いるので、グロー放電からアーク放電への移行がスムーズに行われ、さらには回路の誤動作、誤検出を防止することができるものである。
(Embodiment 4)
FIGS. 6 to 8 are illuminations in which the high pressure discharge lamp lighting device according to any one of the first to third embodiments is housed in the housing 10 and the high pressure discharge lamp DL mounted in a socket (not shown) in the lamp 11 is turned on. Shows the appearance of the instrument. Since these lighting fixtures use the high-pressure discharge lamp lighting device according to any one of Embodiments 1 to 3, the transition from glow discharge to arc discharge can be performed smoothly, and further, malfunction and detection of a circuit can be prevented. It can be done.

なお、図6,図8はスポットライトにHIDランプ等の高圧放電灯DLを用いたトラックライト対応器具であり、図7はダウンライトにHIDランプ等の高圧放電灯DLを用いた器具である。   6 and 8 are track light compatible instruments using a high pressure discharge lamp DL such as an HID lamp as a spotlight, and FIG. 7 is an instrument using a high pressure discharge lamp DL such as an HID lamp as a downlight.

さらに、これらの照明器具を用いて、各照明器具の点灯制御を行う照明システムを構築すれば、システムとしても上記同様の効果を得ることができる。   Furthermore, if the lighting system which performs lighting control of each lighting fixture using these lighting fixtures is constructed | assembled, the effect similar to the above can be acquired also as a system.

本発明の実施形態1の放電灯点灯装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the discharge lamp lighting device of Embodiment 1 of this invention. (a)〜(e)同上の始動時の動作を示す図である。(A)-(e) It is a figure which shows the operation | movement at the time of a start same as the above. 本発明の実施形態2の放電灯点灯装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the discharge lamp lighting device of Embodiment 2 of this invention. (a)〜(g)同上の始動時の動作を示す図である。(A)-(g) It is a figure which shows the operation | movement at the time of a start same as the above. (a)〜(e)本発明の実施形態3の始動時の動作を示す図である。(A)-(e) It is a figure which shows the operation | movement at the time of start of Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4の第1の照明装置の外観構成を示す図である。It is a figure which shows the external appearance structure of the 1st illuminating device of Embodiment 4 of this invention. 同上の第2の照明装置の外観構成を示す図である。It is a figure which shows the external appearance structure of the 2nd illuminating device same as the above. 同上の第3の照明装置の外観構成を示す図である。It is a figure which shows the external appearance structure of a 3rd illuminating device same as the above. 従来の第1の放電灯点灯装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional 1st discharge lamp lighting device. (a)〜(e)同上のインバータ回路の動作を示す図である。(A)-(e) It is a figure which shows operation | movement of the inverter circuit same as the above. (a)〜(c)同上の始動時の動作を示す図である。(A)-(c) It is a figure which shows the operation | movement at the time of a start same as the above. 従来の第2の放電灯点灯装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd conventional discharge lamp lighting device. (a)〜(d)同上の始動時の動作を示す図である。(A)-(d) It is a figure which shows the operation | movement at the time of a start same as the above. 従来の第3の放電灯点灯装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional 3rd discharge lamp lighting device. (a)〜(c)同上の始動時の動作を示す図である。(A)-(c) It is a figure which shows the operation | movement at the time of a start same as the above.

1 直流電源回路
2 インバータ回路
3 負荷回路
4 イグナイタ回路
R1 抵抗
C4 コンデンサ
Q4 スイッチング素子
S1 電圧応答素子
PT パルストランス
N1 1次巻線
N2 2次巻線
DL 高圧放電灯
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DC power supply circuit 2 Inverter circuit 3 Load circuit 4 Igniter circuit R1 Resistor C4 Capacitor Q4 Switching element S1 Voltage response element PT Pulse transformer N1 Primary winding N2 Secondary winding DL High pressure discharge lamp

Claims (5)

直流電源が出力する直流電圧を交流電圧に変換して放電灯に供給するインバータ回路と、
前記直流電圧によって充電される充電手段、前記直流電源から前記充電手段への充電経路に設けられた少なくとも1つのスイッチング素子を具備し、該スイッチング素子がオンして前記充電手段を充電した後に、前記充電手段を放電させることで、前記交流電圧に重畳させる高圧パルスを生成するイグナイタ回路とを備え、
前記イグナイタ回路は、前記インバータ回路の動作開始後、前記高圧パルスの極性と同一極性の交流電圧が前記放電灯に供給されている期間に前記スイッチング素子がオンして、前記高圧パルスを前記交流電圧に重畳させる動作を開始し、以降、前記交流電圧の両極性において前記高圧パルスを重畳させる
ことを特徴とする放電灯点灯装置。
An inverter circuit for converting a DC voltage output from a DC power source into an AC voltage and supplying the same to a discharge lamp;
Charging means charged by the DC voltage, comprising at least one switching element provided in a charging path from the DC power supply to the charging means, and after the switching element is turned on to charge the charging means, An igniter circuit that generates a high-voltage pulse to be superimposed on the AC voltage by discharging the charging means;
The igniter circuit after the start of operation of said inverter circuit, said switching element is turned on during a period when the same polarity alternating voltage of the high voltage pulse is supplied to the discharge lamp, the alternating voltage the high voltage pulse The discharge lamp lighting device is characterized in that an operation for superimposing the voltage on the AC voltage is started, and thereafter, the high-voltage pulse is superimposed on both polarities of the AC voltage .
前記インバータ回路は、ハーフブリッジ構成であり、少なくとも2つの容量の異なるコンデンサを直列に接続して直流電源が出力する直流電圧を異なる電圧に分圧し、分圧した各電圧を交互に電源に用いて交流電圧を生成しており、前記高圧パルスの極性と同一極性の交流電圧が前記放電灯に供給されている期間とは、インバータ回路が容量の小さいコンデンサを電源として動作しているときであることを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。The inverter circuit has a half-bridge configuration, and at least two capacitors having different capacities are connected in series to divide the DC voltage output from the DC power source into different voltages, and each divided voltage is alternately used as the power source. The period in which the AC voltage is generated and the AC voltage having the same polarity as the high-voltage pulse is supplied to the discharge lamp is when the inverter circuit is operated with a capacitor having a small capacity as a power source. The discharge lamp lighting device according to claim 1. 前記スイッチング素子は、前記イグナイタ回路の動作時にオンし、放電灯の点灯後にオフすることを特徴とする請求項1または2記載の放電灯点灯装置。The discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2, wherein the switching element is turned on when the igniter circuit is in operation and turned off after the discharge lamp is lit. 請求項1乃至3いずれかの放電灯点灯装置と、該放電灯点灯装置によって電力を供給される放電灯を具備した灯具とを備えることを特徴とする照明器具。A lighting fixture comprising: the discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 3; and a lamp having a discharge lamp supplied with electric power by the discharge lamp lighting device. 請求項4の照明器具を備えて点灯制御を行うことを特徴とする照明システム。A lighting system comprising the lighting fixture of claim 4 and performing lighting control.
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