JP5163892B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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Description
本発明は、直列に接続された一対のランプを備えた放電灯点灯装置に関する。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device including a pair of lamps connected in series.
従来、例えば一対の放電ランプを連続調光する放電灯点灯装置が知られている。このような点灯装置は、直流電源部に対して接続されそれぞれの放電ランプを一括で点灯させるインバータ回路を備え、このインバータ回路の動作周波数を制御することで放電ランプを調光点灯する。また、放電ランプの装着の有無を判定するため、直流電源部からの直流電圧が重畳されている。さらに、この放電灯点灯装置は、各放電ランプの両端子間電圧を検出することで各放電ランプの寿命を検出する寿命末期検出回路を備え、この寿命末期検出回路により検出した電圧が各放電ランプの寿命末期を示すときに、インバータ回路の動作を停止させるように制御される(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、例えば全光点灯状態の10%以下などの深い調光点灯時には、ランプ電流が小さい。このため、インバータ回路からの出力に直流電圧を重畳させてランプの装着を検出する上述の構成では、ランプの明るさに偏りが生じる、いわゆるカタホリシス現象を引き起こすおそれがあるだけでなく、半波放電電流の検出、すなわち放電ランプの寿命末期の検出が容易でないという問題点もある。 However, at the time of deep dimming lighting such as 10% or less of the all-light lighting state, the lamp current is small. For this reason, the above-described configuration in which the mounting of the lamp is detected by superimposing a DC voltage on the output from the inverter circuit not only may cause a so-called catalysis phenomenon in which the brightness of the lamp is biased, but also a half-wave discharge. There is also a problem that it is not easy to detect current, that is, to detect the end of life of the discharge lamp.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、カタホリシス現象を防止しつつ各放電ランプの寿命末期を確実に検出できる放電灯点灯装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of these points, and an object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device that can reliably detect the end of life of each discharge lamp while preventing a catalysis phenomenon.
請求項1記載の放電灯点灯装置は、直流電圧を出力する直流電圧部と;この直流電圧部から出力された直流電圧を高周波交流電圧に変換し、直列に接続された一対の放電ランプを一括して点灯可能なインバータ回路と;外部からの調光信号に応じてインバータ回路の動作周波数を制御する調光制御手段と;直流電圧部の出力側から各放電ランプの中点に接続された共通の抵抗を備え、放電ランプ毎に別個にそれぞれ設けられ、各放電ランプの寿命末期の半波放電電流をそれぞれ検出することで各放電ランプが寿命末期であるかどうかを検出するとともに、共通の抵抗を介した直流電圧部からの直流電圧により対応する放電ランプの装着をそれぞれ検出可能な寿末検出手段と;これら寿末検出手段により放電ランプの少なくともいずれかの半波放電電流を検出するとインバータ回路の動作を停止させる制御手段と;を具備しているものである。
The discharge lamp lighting device according to
直流電圧部は、例えばチョッパ昇圧回路などの出力電圧を整流および平滑することで直流電圧を出力可能となっている。 The DC voltage unit can output a DC voltage by rectifying and smoothing the output voltage of a chopper booster circuit, for example.
放電ランプは、例えば蛍光ランプなどの低圧水銀放電灯が好適であるが、これに限定されるものではない。 The discharge lamp is preferably a low-pressure mercury discharge lamp such as a fluorescent lamp, but is not limited thereto.
インバータ回路は、例えば対をなすスイッチング素子を備えたハーフブリッジ型などのものが用いられるが、これに限定されるものではない。 As the inverter circuit, for example, a half bridge type including a pair of switching elements is used, but the inverter circuit is not limited thereto.
調光制御手段は、例えばインバータ回路の動作周波数を高周波電圧の周波数より低い、または高い周波数で間欠的にオン、オフするPWM変化方式などを採用することができる。 The dimming control means can employ, for example, a PWM change method in which the operating frequency of the inverter circuit is intermittently turned on and off at a frequency lower than or higher than the frequency of the high frequency voltage.
所定の調光点灯状態とは、例えば全ての放電ランプを定格点灯した全光点灯状態に対して10%程度の調光状態としたときなどをいう。 The predetermined dimming lighting state means, for example, when the dimming state is about 10% with respect to the all-light lighting state in which all discharge lamps are rated-lit.
寿末検出手段は、例えば複数の抵抗を直列に接続した抵抗分圧回路により充電されたコンデンサの電圧により半波放電電流を間接的に検出するものである。 The end-of-life detection means indirectly detects a half-wave discharge current from the voltage of a capacitor charged by a resistance voltage dividing circuit in which a plurality of resistors are connected in series, for example.
制御手段は、例えばマイコンなどのMPU(演算素子)であり、放電ランプの状態などに対応してインバータ回路の動作周波数を可変制御可能となっている。 The control means is an MPU (arithmetic element) such as a microcomputer, for example, and can variably control the operating frequency of the inverter circuit corresponding to the state of the discharge lamp.
請求項2記載の放電灯点灯装置は、請求項1記載の放電灯点灯装置において、一対の放電ランプのいずれか一方を、所定の調光点灯状態では消灯させる消灯手段を具備し、制御手段は、所定の調光点灯状態で一方の放電ランプを消灯させている場合には、この放電ランプに対応する寿末検出手段による半波放電電流の検出を無視するものである。
請 Motomeko 2 discharge lamp lighting apparatus described, in the discharge lamp lighting device according to
消灯手段は、例えば低電位側の放電ランプに流れる電流の少なくとも一部をバイパスするコンデンサなどである。 The extinguishing means is, for example, a capacitor that bypasses at least a part of the current flowing through the discharge lamp on the low potential side.
寿末検出手段による半波放電電流の検出を無視するとは、例えば半波放電電流を検出してもインバータ回路の動作を停止させないことをいう。 Ignoring the detection of the half-wave discharge current by the end-of-life detection means means, for example, that the operation of the inverter circuit is not stopped even if the half-wave discharge current is detected.
請求項1記載の放電灯点灯装置によれば、直流電圧部の出力側から各放電ランプの中点に接続された共通の抵抗を備え、放電ランプの寿命末期の半波放電電流を検出する寿末検出手段を放電ランプ毎に別個に設けることにより、直流電圧をインバータ回路の出力に重畳することなく放電ランプ毎に寿末検出手段により半波放電電流を検出できるので、カタホリシス現象を抑制しつつ各放電ランプの寿命末期を確実に検出できるとともに、共通の抵抗を介して直流電圧部からの直流電圧によって、対応する放電ランプの装着をそれぞれ各寿末検出手段が検出可能とすることで、各放電ランプの装着を検出するための構成を別途設ける必要がなく、構成を簡略化できる。 According to the discharge lamp lighting device of the first aspect, there is provided a common resistor connected from the output side of the DC voltage unit to the midpoint of each discharge lamp, and the life of the half-wave discharge current at the end of the life of the discharge lamp is detected. By providing the end detection means separately for each discharge lamp, the half-wave discharge current can be detected by the end-of-life detection means for each discharge lamp without superimposing the DC voltage on the output of the inverter circuit, thereby suppressing the catalysis phenomenon. The end of life of each discharge lamp can be reliably detected , and each end of life detection means can detect the mounting of the corresponding discharge lamp by the direct current voltage from the direct current voltage section through a common resistor, It is not necessary to separately provide a configuration for detecting the mounting of the discharge lamp, and the configuration can be simplified .
請求項2記載の放電灯点灯装置によれば、請求項1記載の放電灯点灯装置の効果に加えて、所定の調光点灯状態で消灯手段により一方の放電ランプを消灯させている場合には、この放電ランプに対応する寿末検出手段による半波放電電流の検出を無視することで、調光点灯のために放電ランプを消灯させた状態を、この放電ランプが装着されていない状態と誤判断することを防止できる。
According to the discharge lamp lighting apparatus 請 Motomeko 2 wherein, in addition to the effects of the discharge lamp lighting device according to
以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は放電灯点灯装置の回路図、図2は放電灯点灯装置を備えた照明器具を示す斜視図、図3は放電灯点灯装置の調光時の光出力変化を示すグラフ、図4は放電灯点灯装置の電源部の動作のタイミングチャート、図5は放電灯点灯装置の制御のフローチャートである。 FIG. 1 is a circuit diagram of a discharge lamp lighting device, FIG. 2 is a perspective view showing a lighting fixture equipped with the discharge lamp lighting device, FIG. 3 is a graph showing a light output change during dimming of the discharge lamp lighting device, and FIG. FIG. 5 is a flowchart of the control of the discharge lamp lighting device, and FIG. 5 is a timing chart of the operation of the power supply unit of the discharge lamp lighting device.
図2において、11は照明器具を示し、この照明器具11は、器具本体12に円環状の放電ランプとしての蛍光ランプ13,14が同心状に配設され、これら蛍光ランプ13,14を覆うように乳白色のセード15が器具本体12に装着されている。
In FIG. 2,
本実施の形態において、一方の蛍光ランプ13は、他方の蛍光ランプ14よりも径寸法が小さく、そのため、定格電力が小さく設定されている。また、他方の蛍光ランプ14は、低電位側、すなわちグランド電位側に接続されている。さらに、これら蛍光ランプ13,14は、略同一面上に配置され、照明器具11を薄型としている。
In the present embodiment, one of the
そして、器具本体12に搭載される放電灯点灯装置42(以下、点灯装置42という)は、図1に示すように、商用交流電源eを整流平滑する直流電圧部としての電源部51にインバータ回路52が接続され、このインバータ回路52の出力端には、共振回路53を介して蛍光ランプ13,14のフィラメントFL1a,FL2aが接続されている。また、インバータ回路52と共振回路53との接続部には、蛍光ランプ13,14のフィラメントFL1a,FL1b,FL2a,FL2bの予熱回路55が接続されている。すなわち、蛍光ランプ13,14は互いに直列に接続されている。さらに、各蛍光ランプ13,14には、寿末検出手段としての寿末検出回路56,57がそれぞれ接続されている。そして、電源部51、インバータ回路52、予熱回路55および寿末検出回路56,57には、調光制御手段および制御手段の機能を有するディジタル信号処理装置58(以下、DSP58という)が接続されている。また、このDSP58に対して、調光信号DIMを外部から入力する調光信号部59が接続されている。そして、商用交流電源e、電源部51、インバータ回路52、共振回路53、予熱回路55、寿末検出回路56,57、DSP58および調光信号部59などにより作動回路としての点灯回路LCが構成されているとともに、この点灯回路LCと蛍光ランプ13,14とが接続されることにより、主回路MCが構成されている。
As shown in FIG. 1, a discharge lamp lighting device 42 (hereinafter referred to as a lighting device 42) mounted on the appliance
電源部51は、入力電流I0と入力電圧V0との位相を合わせる、いわゆる臨界モードの力率改善(PFC)機能を備えた昇圧チョッパ電源であり、商用交流電源eに全波整流部としての全波整流素子REC1が接続され、この全波整流素子REC1の出力側には、昇圧チョッパ回路60が接続されている。この昇圧チョッパ回路60は、全波整流素子REC1の出力側に、インバータ回路52との間に昇圧用のトランスであるチョッパチョークL1と逆阻止用のダイオードD1との直列回路が接続されているとともに、チョッパチョークL1とダイオードD1のアノードとの接続点にスイッチング素子としての第1スイッチング素子、すなわちチョッピング用スイッチング素子である電界効果トランジスタ(FET)Q1が並列に接続されて、かつ、ダイオードD1のカソードとインバータ回路52との接続点に、平滑用のコンデンサである電解コンデンサC1が並列に接続されている。
The
チョッパチョークL1は、一次巻線L1aと二次巻線L1bとを有し、一次巻線L1aが全波整流素子REC1の出力側とダイオードD1のアノードとの間に接続されているとともに、二次巻線L1bの一端側がグランド電位側に接続され、他端側が検出用の抵抗R1を介して制御信号生成部としての順序回路であるフリップフロップ61のセット端子に接続されている。したがって、フリップフロップ61のセット端子には、チョッパチョークL1の二次巻線L1bからチョーク電流Iにより抵抗R1に生じるチョーク電圧Vが入力されている。
The chopper choke L1 has a primary winding L1a and a secondary winding L1b, and the primary winding L1a is connected between the output side of the full-wave rectifying element REC1 and the anode of the diode D1, and the secondary winding L1a One end side of the winding L1b is connected to the ground potential side, and the other end side is connected to a set terminal of a flip-
電界効果トランジスタQ1は、ドレイン端子がチョッパチョークL1とダイオードD1のアノードとの接続点に接続されているとともに、ソース端子が抵抗R2を介してグランド電位側に接続され、かつ、制御端子であるゲート端子がフリップフロップ61の出力端子に接続されている。
The field effect transistor Q1 has a drain terminal connected to the connection point between the chopper choke L1 and the anode of the diode D1, a source terminal connected to the ground potential side via the resistor R2, and a gate serving as a control terminal The terminal is connected to the output terminal of the flip-
ここで、フリップフロップ61は、いわゆるRS型のものであり、オペアンプとしての比較器すなわちコンパレータであるアナログコンパレータ63の出力端子がリセット端子に接続されている。このアナログコンパレータ63は、一方の入力端子が電界効果トランジスタQ1のドレイン端子と抵抗R2との接続点に接続されて電界効果トランジスタQ1のスイッチング電流IQにより抵抗R2にて生じる電圧VQが入力されるとともに、他方の入力端子が抵抗R3を介してDSP58に接続され、この抵抗R3との接続点がコンデンサC2を介してグランド電位側に接続されている。
Here, the flip-
そして、これらフリップフロップ61およびアナログコンパレータ63などにより、チョーク電流Iのゼロ電流位相と、スイッチング電流IQとに基づいて昇圧チョッパ回路60の動作を制御するスイッチングパルス生成回路としての昇圧チョッパ回路制御手段であるチョッピング制御部64が構成されている。
Then, with the flip-
また、インバータ回路52は、電源部51に対して、第2スイッチング素子としてのインバータ用のスイッチング素子である電界効果トランジスタQ2,Q3が直列に接続された、いわゆるハーフブリッジ型のものである。
The inverter circuit 52 is a so-called half-bridge type in which field effect transistors Q2 and Q3, which are switching elements for inverters as second switching elements, are connected in series to the
電界効果トランジスタQ2,Q3は、制御端子であるゲート端子が制御手段としてのドライバ65を介してDSP58に接続されており、このドライバ65から供給される信号によってオンオフが制御される。
The gate terminals of the field effect transistors Q2 and Q3 are connected to the
ドライバ65は、DSP58から供給される調光用のPWM信号Pに応じて、数十kHz〜200kHz程度の動作周波数、本実施の形態では例えば50kHz以上で電界効果トランジスタQ2,Q3を交互にオンオフする(スイッチング駆動する)ことで、所定の高周波交流を発生させるものである。
The
共振回路53は、電界効果トランジスタQ3の両端間に、直流成分を遮断するコンデンサC3と共振用インダクタL2とを直列に介して共振用コンデンサC4が並列に接続されている。
In the
予熱回路55は、予熱用トランスL3、コンデンサC5、予熱用スイッチング素子としての電界効果トランジスタQ4および電流検出用の抵抗R4の直列回路を備え、コンデンサC5と電界効果トランジスタQ4との接続点と電界効果トランジスタQ2のソース端子との間に、ダイオードD2が接続されている。
The
予熱用トランスL3は、一次巻線L3aと、第1二次巻線L3b、第2二次巻線L3cおよび第3二次巻線L3dとが対向配置されており、一次巻線L3aは、電界効果トランジスタQ2,Q3の接続点と共振用コンデンサC4との間に接続され、第1二次巻線L3bは、コンデンサC6との直列回路が一方の蛍光ランプ13のフィラメントFL1aの両端間に接続され、第2二次巻線L3cは、コンデンサC7との直列回路が一方の蛍光ランプ13のフィラメントFL1bおよび他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2b間に接続され、第3二次巻線L3dは、コンデンサC8との直列回路が他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2aの両端間に接続されている。
In the preheating transformer L3, the primary winding L3a, the first secondary winding L3b, the second secondary winding L3c, and the third secondary winding L3d are arranged to face each other, and the primary winding L3a The connection point between the effect transistors Q2 and Q3 and the resonance capacitor C4 is connected, and the first secondary winding L3b is connected between both ends of the filament FL1a of the
ここで、一方の蛍光ランプ13のフィラメントFL1bと他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2bとは、互いに一端側が電気的に接続され、他端側間に第2二次巻線L3cとコンデンサC8との直列回路が電気的に接続されている。また、一方の蛍光ランプ13のフィラメントFL1bと他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2bとの一端側には、消灯手段としてのバイパス用コンデンサC9が接続されている。さらに、他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2bの他端側は、直流カット用のコンデンサC10を介してグランド電位側に電気的に接続されている。
Here, the filament FL1b of one
バイパス用コンデンサC9は、フィラメントFL1b,FL2bの一端側と、コンデンサC8と他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2aの一端側との接続点と間に接続されており、浮遊容量相当の容量、例えば220pF程度の容量を有しており、他方の蛍光ランプ14に流れようとする電流の一部をバイパスする機能を有している。このため、他方の蛍光ランプ14は、調光信号部59から出力された調光信号DIMによる調光段階が深くなると、他方の蛍光ランプ14に流れる電流に対してバイパス用コンデンサC9にバイパスされる電流の割合が相対的に増加することで、所定の調光状態、例えば蛍光ランプ13,14の全光点灯時の10%以下に設定されたときに、消灯するように設定されている。なお、このバイパス用コンデンサC9は、物理的にコンデンサを接続して形成してもよく、他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2a,FL2b間に形成される浮遊容量であってもよい。
The bypass capacitor C9 is connected between one end side of the filaments FL1b and FL2b and a connection point between the capacitor C8 and one end side of the filament FL2a of the other fluorescent lamp 14, and has a capacitance equivalent to stray capacitance, for example, about 220 pF. And has a function of bypassing a part of the current that is about to flow to the other fluorescent lamp. For this reason, the other fluorescent lamp 14 is bypassed to the bypass capacitor C9 with respect to the current flowing through the other fluorescent lamp 14 when the dimming step by the dimming signal DIM output from the
電界効果トランジスタQ4は、制御端子であるゲート端子がDSP58に接続され、このDSP58から供給される予熱用PWM信号によりスイッチング制御される。
In the field effect transistor Q4, a gate terminal which is a control terminal is connected to the
一方の寿末検出回路56は、一方の蛍光ランプ13の寿命末期の半波放電電流を検出するもので、共振回路53の出力側であるコンデンサC4と一方の蛍光ランプ14のフィラメントFL1aの一端側との接続点に対してグランド電位との間に抵抗R5,R6の抵抗分圧回路である直列回路が接続され、これら抵抗R5,R6の接続点に、充電されるコンデンサC11がグランド電位との間に接続されている。
One end-of-life detection circuit 56 detects a half-wave discharge current at the end of the life of one
他方の寿末検出回路57は、他方の蛍光ランプ14の寿命末期の半波放電電流を検出するもので、コンデンサC10と他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2aの他端側との接続点に対してグランド電位との間に抵抗R7,R8の抵抗分圧回路である直列回路が接続され、これら抵抗R7,R8の接続点に、充電されるコンデンサC12がグランド電位との間に接続されている。 The other end-of-life detection circuit 57 detects a half-wave discharge current at the end of life of the other fluorescent lamp 14, and is connected to the connection point between the capacitor C10 and the other end of the filament FL2a of the other fluorescent lamp 14. A series circuit which is a resistance voltage dividing circuit of resistors R7 and R8 is connected between the ground potential and a capacitor C12 to be charged is connected between the ground potential and a connection point of these resistors R7 and R8.
そして、これら寿末検出回路56,57には、電源部51の出力側から蛍光ランプ13,14の中点である一方の蛍光ランプ13のフィラメントFL1bの一端側に接続された抵抗R11、この抵抗R11とフィラメントFL1aの一端側との接続点とコンデンサC6と一方の蛍光ランプ13のフィラメントFL1aの他端との間に接続された抵抗R12、および、コンデンサC7と他方の蛍光ランプ14のフィラメントFL2aの一端側との間に接続された抵抗R13を共通に有している。
The end-of-life detection circuits 56 and 57 include a resistor R11 connected from the output side of the
そして、DSP58は、ディジタル信号処理を行う、いわゆるマイコンなどのMPU(演算素子)であり、アナログコンパレータ63の入力端子と接続される基準波形設定部としての参照電圧設定部である電圧設定部71、予熱回路55の電界効果トランジスタQ4のスイッチングを制御するための予熱回路制御部72、放電電流すなわちランプ電流ILおよび放電電圧すなわちランプ電圧VLの少なくともいずれか一方を検出することで点灯回路LCおよび蛍光ランプ13,14の動作状態(主回路MCの動作状態)を検出する状態検出手段の機能を有する状態検出部73、電界効果トランジスタQ2,Q3の動作制御用のPWM信号Pを生成する信号生成手段としてのインバータ回路制御部である制御信号生成部74、および、寿末検出回路56,57からの出力に基づいて蛍光ランプ13,14の寿命および蛍光ランプ13,14の装着の有無を判断する判断手段としての判断部75などを内部に一体に備えているとともに、図示しない記憶手段としてのROM、RAM、インターフェースであるI/Oポートなどをそれぞれ備えている。
The
なお、DSP58が電圧設定部71、予熱回路制御部72、制御信号生成部74および判断部75などを一体に備えるとは、これらがDSP58においてソフトウェア処理部分を共有していることをいう。
The
電圧設定部71は、電源部51の入力電圧V0および出力電圧V1の少なくともいずれか一方を検出する電源電圧検出手段の機能を有するソフトウェア部であり、この検出した電圧V0,V1の少なくともいずれか一方に基づいて、アナログコンパレータ63の比較のための基準電圧であってPWM信号である参照電圧VTHを設定する。
The
具体的に、本実施の形態において、参照電圧VTHは、アナログコンパレータ63に入力される電圧VQと参照電圧VTHとの大小によってオフされるように、基準波形SWとなる整流された電源電圧波形によって、出力電圧V1が所望の目標値に近付くようにフィードバック制御するための制御信号すなわちPWM制御信号である電界効果トランジスタQ1のスイッチングパルスSPを生成するように設定される。なお、基準波形SWは、例えば電源部51からの出力電圧V1(出力電流I1)および電源電圧の少なくともいずれか一方に対応して可変させることが可能である。
Specifically, in the present embodiment, the reference voltage VTH is generated by a rectified power supply voltage waveform that becomes the reference waveform SW so as to be turned off depending on the magnitude of the voltage VQ input to the
換言すれば、点灯装置42は、電源部51のPFC制御用のスイッチングのための参照電圧VTHをDSP58により生成し、電界効果トランジスタQ1をスイッチングするためのスイッチングパルスSPを、フリップフロップ61やアナログコンパレータ63などのハードウェアにより構成したチョッピング制御部64により生成している。
In other words, the lighting device 42 generates the reference voltage VTH for switching for PFC control of the
予熱回路制御部72は、予熱回路55の予熱電流IPを検出する予熱電流検出手段の機能を有するソフトウェア部であり、予熱回路55の予熱電流IPを監視しつつ、状態検出部73で検出したランプ電流ILおよびランプ電圧VLの少なくともいずれか一方の変化に追従するように最適予熱条件すなわち目標値を設定し、予熱電流IPが目標値に近付くように、予熱回路55の電界効果トランジスタQ4のゲート端子に供給する予熱用PWM信号PPを生成する。
The preheating
状態検出部73は、アナログ信号であるランプ電流ILおよびランプ電圧VLの少なくともいずれか一方を、これらランプ電流ILやランプ電圧VLに対応したディジタルの周波数データに変換する演算手段であるA/D変換器の機能を有しており、A/D変換したランプ電流ILおよびランプ電圧VLの少なくともいずれか一方を予熱回路制御部72あるいは制御信号生成部74などに出力するものである。この状態検出部73でのランプ電流IL、あるいはランプ電圧VLの検出のタイミングは、例えば電源電圧波形、あるいは共振用コンデンサC4の両端電圧など、主回路MC中の少なくともいずれかのアナログ信号、あるいは、この状態検出部73で検出したランプ電流ILやランプ電圧VLなどに基づいて演算されたディジタル信号である所定の周波数データによって、ランプ電流ILやランプ電圧VLのピーク位相に同期したタイミングに決定される。本実施の形態では、例えば状態検出部73がA/D変換器の機能を有しているので、ランプ電流ILやランプ電圧VLなどに基づいて演算されたディジタル信号である所定の周波数データに基づいてランプ電流ILあるいはランプ電圧VLの検出のタイミングが決定される。
The
ROMには、DSP58の各部、例えば電圧設定部71、予熱回路制御部72および制御信号生成部74などにより実行される各種プログラムが予め格納されている。
The ROM stores in advance various programs executed by each part of the
RAMには、状態検出部73などにより検出した各種ディジタル値がそれぞれに割り当てられた領域に記憶される。
In the RAM, various digital values detected by the
調光信号部59は、例えば100Hz程度のPWM調光信号を出力する信号出力部76と、この信号出力部76から出力されたPWM調光信号を整流してDSP58へと入力させる整流手段としての全波整流素子REC2とを備えている。
The
制御信号生成部74は、状態検出部73により検出した蛍光ランプ13,14の点灯状態、すなわちランプ電流ILおよびランプ電圧VLの少なくともいずれか一方、寿末検出回路56,57によって間接的に検出した蛍光ランプ13,14の寿命、あるいは、調光信号部59から出力された調光信号DIMに基づいて、所定の周波数を有するPWM信号Pを生成するソフトウェア部である。なお、この制御信号生成部74により生成されたPWM信号Pでの調光特性は、図3に示すように、蛍光ランプ13の全光出力をA1、蛍光ランプ14の光出力をA2、蛍光ランプ13,14の光出力A1,A2の和を光出力Aとする。
The control
判断部75は、点灯状態で寿末検出回路56,57からの出力を予め設定された所定の閾値と比較することにより、蛍光ランプ13,14が寿命末期であるかどうかを判断するとともに、非点灯状態で寿末検出回路56,57からの出力を予め設定された所定の閾値と比較することにより、蛍光ランプ13,14が装着されているかどうかを判断する。また、判断部75には、各蛍光ランプ13,14に対応する図示しない装着状態カウンタが設けられている。これら装着状態カウンタは、蛍光ランプ13,14が装着状態であると判断した場合にクリアされることで、蛍光ランプ13,14が装着状態であるかどうかを判断するためのものである。なお、この判断部75による各判断は、電源投入状態で常時行われている。
The
次に、上記一実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.
まず、DSP58の制御信号生成部74での蛍光ランプ13,14の寿命末期の検出制御、および、蛍光ランプ13,14の装着・非装着の検出制御を、図5に示すフローチャートを参照して説明する。
First, the end-of-life detection control of the
DSP58の判断部75では、まず、照明器具11が点灯動作中であるかどうかを判断する(ステップS1)。
The
この判断には、寿末検出回路56,57からの出力が用いられる。すなわち、蛍光ランプ13,14がともに点灯中である場合には、これら蛍光ランプ13,14のインピーダンスが非常に小さくなり、抵抗R12の電流および抵抗R13の電流がそれぞれバイパスされるとともに、フィラメントFL1a,FL1b,FL2a,FL2bでの抵抗損失も非常に小さくなるので、各寿末検出回路56,57の抵抗R5,R6および抵抗R7,R8により分圧されて充電されたコンデンサC11,C12の電圧VC11,VC12が非常に小さくなるため、DSP58の判断部75は、点灯中であることを判断できる。
For this determination, outputs from the end of life detection circuits 56 and 57 are used. That is, when both the
同様に、例えば全光点灯時の10%以下の調光状態など、一方の蛍光ランプ13のみが点灯中である場合には、一方の蛍光ランプ13のインピーダンスが非常に小さくなり、抵抗R12の電流がバイパスされるとともに、他方の蛍光ランプ14では、バイパス用コンデンサC9により抵抗R13の電流がバイパスされるので、上記と同様に、コンデンサC11,C12の電圧VC11,VC12が非常に小さくなるため、DSP58の判断部75は、点灯中であることを判断できる。
Similarly, when only one of the
そして、このステップS1で、蛍光ランプ13,14が点灯中であると判断した場合には、高圧側である一方の蛍光ランプ13が寿命末期であるかどうかを判断する(ステップS2)。
If it is determined in step S1 that the
この判断には、一方の寿末検出回路56からの出力が用いられる。すなわち、一方の蛍光ランプ13が寿命末期を迎えた状態で装着されている場合には、フィラメントFL1a,FL1bのいずれかがエミッタレス状態となり、一方の蛍光ランプ13に整流作用が生じて半波放電電流が生じることで、一方の寿末検出回路56の抵抗R5,R6で分圧されてコンデンサC11が充電される。したがって、判断部75では、この充電されたコンデンサC11の電圧VC11が予め設定された所定の電圧aより大きく電圧bより小さいかどうか、すなわちa<VC11<bであるかどうかを判断することにより、一方の蛍光ランプ13が寿命末期であるかどうかを判断できる。
For this determination, the output from one end of life detection circuit 56 is used. That is, when one of the
そして、ステップS2で、一方の蛍光ランプ13が寿命末期であると判断した場合には、判断部75からの出力により制御信号生成部74がドライバ65に出力するPWM信号Pを停止させて発振停止処理を行う(ステップS3)。この後、DSP58の判断部75では、他方の蛍光ランプ14が消灯しているかどうか、すなわち所定レベルの調光点灯状態以下、例えば全光点灯時の10%以下の調光状態であるかどうかを判断し(ステップS4)、所定レベルの調光点灯状態以下であると判断した場合には、リターンする。また、このステップS4で、所定レベルの調光点灯状態以下でないと判断した場合には、低圧側である他方の蛍光ランプ14が寿命末期であるかどうかを判断する(ステップS5)。なお、ステップS2で、一方の蛍光ランプ13が寿命末期でないと判断した場合には、そのままステップS4に進む。
If it is determined in step S2 that one of the
ステップS5の判断には、他方の寿末検出回路57からの出力が用いられる。上記ステップS2の判断と同様に、すなわち、他方の蛍光ランプ14が寿命末期を迎えた状態で装着されている場合には、フィラメントFL2a,FL2bのいずれかがエミッタレス状態となり、他方の蛍光ランプ14に整流作用が生じて半波放電電流が生じることで、他方の寿末検出回路57の抵抗R7,R8で分圧されてコンデンサC12が充電される。したがって、判断部75では、この充電されたコンデンサC12の電圧VC12が予め設定された所定の電圧cより大きく電圧dより小さいかどうか、すなわちc<VC12<dであるかどうかを判断することにより、他方の蛍光ランプ14が寿命末期であるかどうかを判断できる。
For the determination in step S5, the output from the other end of life detection circuit 57 is used. Similar to the determination in step S2, that is, when the other fluorescent lamp 14 is mounted in the state of reaching the end of its life, one of the filaments FL2a and FL2b is in an emitterless state, and the other fluorescent lamp 14 As a result of the rectifying action and the half-wave discharge current, the voltage is divided by the resistors R7 and R8 of the other end of life detection circuit 57 and the capacitor C12 is charged. Therefore, the
そして、ステップS5で、他方の蛍光ランプ14が寿命末期であると判断した場合には、ドライバ65に出力するPWM信号Pを停止させて発振停止処理を行い(ステップS6)、リターンする。また、ステップS5で他方の蛍光ランプ14が寿命末期でないと判断した場合には、そのままリターンする。
If it is determined in step S5 that the other fluorescent lamp 14 is at the end of its life, the PWM signal P output to the
一方、ステップS1で、蛍光ランプ13,14が点灯中でないと判断した場合には、高圧側である一方の蛍光ランプ13が装着されているかどうかを判断する(ステップS7)。
On the other hand, if it is determined in step S1 that the
この判断には、上記ステップS2と同様に一方の寿末検出回路56からの出力が用いられる。例えば、一方の蛍光ランプ13が装着されている場合には、電源部51からの直流電圧に対して、抵抗R11,R12、抵抗として作用するフィラメントFL1aおよび抵抗R5,R6の流通回路が接続されることで、これら抵抗R11,R12、フィラメントFL1aおよび抵抗R5,R6により分圧されてコンデンサC11が充電されるのに対して、一方の蛍光ランプ13が装着されていない場合には、上記流通回路が形成されず、コンデンサC11が充電されない。したがって、判断部75では、この充電されたコンデンサC11の電圧を検出することで一方の蛍光ランプ13が装着されているかどうかを判断できる。
For this determination, the output from one end-of-life detection circuit 56 is used as in step S2. For example, when one of the
そして、ステップS6で一方の蛍光ランプ13が装着されていると判断した場合には、DSP58の判断部75において、一方の蛍光ランプ13側の装着状態カウンタをクリアする(ステップS8)。次いで、DSP58の判断部75は、一方の蛍光ランプ13が装着されているかどうかを判断する(ステップS9)。なお、ステップS7で、一方の蛍光ランプ13が装着されていないと判断した場合には、そのままステップS9に進む。
If it is determined in step S6 that one of the
ステップS9での判断には、上記ステップS5と同様に他方の寿末検出回路57からの出力が用いられる。例えば、他方の蛍光ランプ14が装着されている場合には、電源部51からの直流電圧に対して、抵抗R11、抵抗として作用するフィラメントFL2b、抵抗R13、抵抗として作用するフィラメントFL2aおよび抵抗R7,R8の流通回路が接続されることで、これら抵抗R11、フィラメントFL2b、抵抗R13、フィラメントFL2aおよび抵抗R7,R8により分圧されてコンデンサC12が充電されるのに対して、他方の蛍光ランプ14が装着されていない場合には、上記流通回路が形成されず、コンデンサC12が充電されない。したがって、判断部75では、この充電されたコンデンサC12の電圧を検出することで他方の蛍光ランプ14が装着されているかどうかを判断できる。
For the determination in step S9, the output from the other end of life detection circuit 57 is used as in step S5. For example, when the other fluorescent lamp 14 is mounted, the resistor R11, the filament FL2b that acts as a resistor, the resistor R13, the filament FL2a that acts as a resistor, and the resistor R7, with respect to the DC voltage from the
さらに、ステップS9で他方の蛍光ランプ14が装着されていると判断した場合には、DSP58の判断部75において、他方の蛍光ランプ14側の装着状態カウンタをクリアし(ステップS10)、リターンする。また、ステップS9で蛍光ランプ14が装着されていないと判断した場合には、そのままリターンする。
Further, when it is determined in step S9 that the other fluorescent lamp 14 is mounted, the
そして、上記制御により、蛍光ランプ13,14が寿命末期でない状態で装着されていると判断した場合(装着状態カウンタがクリアされている場合)の動作について説明する。
The operation when it is determined by the above control that the
点灯装置42は、電源部51において、フリップフロップ61の動作によってスイッチングパルスSPを生成して電界効果トランジスタQ1をスイッチング動作させ、入力電圧V0と入力電流I0との位相を合わせて力率を改善する。
In the
具体的に、図1および図4に示すように、図示しない起動用回路などにより電界効果トランジスタQ1がオンされると、チョッパチョークL1(ダイオードD1)に直線的に増加する電流が流れることで、このチョッパチョークL1の二次巻線L1bにチョーク電流Iが流れ、チョッパチョークL1に電磁的エネルギが蓄積される。同時に、電界効果トランジスタQ1のオンによるスイッチング電流IQによって抵抗R2により生じる電圧VQ(≧参照電圧VTH)がアナログコンパレータ63に入力されると、アナログコンパレータ63からフリップフロップ61のリセット端子にリセット電圧VR(=電圧VQ)が入力され、このフリップフロップ61の出力端子からオフのスイッチングパルスSPが電界効果トランジスタQ1のゲート端子に供給されてこの電界効果トランジスタQ1がオフされることで、チョッパチョークL1に蓄積された電磁的エネルギが放出され、チョッパチョークL1(ダイオードD1)に直線的に減少する電流が流れる。
Specifically, as shown in FIGS. 1 and 4, when the field effect transistor Q1 is turned on by a starting circuit (not shown) or the like, a linearly increasing current flows through the chopper choke L1 (diode D1). A choke current I flows through the secondary winding L1b of the chopper choke L1, and electromagnetic energy is accumulated in the chopper choke L1. At the same time, when the voltage VQ (≧ reference voltage VTH) generated by the resistor R2 due to the switching current IQ when the field effect transistor Q1 is turned on is input to the
この動作の繰り返しにより、入力電圧V0の波形すなわち全波整流されたサイン波形である基準波形SWを包絡線として出力電流I1が形成される。 By repeating this operation, an output current I1 is formed using the waveform of the input voltage V0, that is, the reference waveform SW which is a sine waveform subjected to full-wave rectification, as an envelope.
電源部51により生成された出力電圧V1は、インバータ回路52の電界効果トランジスタQ2,Q3を、例えば50kHzなどの所定の周波数および所定のオンデューティでオンオフ動作させることで、高周波交流電圧に変換される。
The output voltage V1 generated by the
この高周波交流電圧により、共振回路53が共振して共振電流が流れ、予熱回路制御部72で生成された所定の周波数の予熱用PWM信号PPにより電界効果トランジスタQ4がスイッチング動作された予熱回路55の予熱用トランスL3の各二次巻線L3b,L3c,L3dにそれぞれ予熱電流IPが流れて、蛍光ランプ13,14のフィラメントFL1a,FL1b,FL2a,FL2bを予熱する。
By this high frequency AC voltage, the
そして、フィラメントFL1a,FL1b,FL2a,FL2bの予熱によりフィラメントFL1a,FL1b間およびフィラメントFL2a,FL2b間に所定の始動電圧が印加されて蛍光ランプ13,14が点灯(始動)し、これら蛍光ランプ13,14が定常点灯される。
Then, by preheating the filaments FL1a, FL1b, FL2a, FL2b, a predetermined starting voltage is applied between the filaments FL1a, FL1b and between the filaments FL2a, FL2b, and the
このように点灯した蛍光ランプ13,14を調光する場合には、点灯装置42のドライバ65にDSP58の制御信号生成部74からPWM信号Pを入力してインバータ回路52を駆動する駆動周波数を可変する。インバータ回路52の駆動周波数を増加、あるいは減少させることで、インバータ回路52からの高周波電力が抑制、あるいは増加されて、ランプ電流ILが抑制、あるいは増加され、蛍光ランプ13,14が調光される。
When dimming the
このインバータ回路52の動作周波数、すなわちPWM信号Pの周波数は、制御信号生成部74において、状態検出部73により検出したランプ電流ILおよびランプ電圧VLの少なくともいずれか一方、あるいは、調光信号部59から出力された調光信号DIMに基づいて設定される。
The operating frequency of the inverter circuit 52, that is, the frequency of the PWM signal P is determined by the control
図1および図3に示すように、調光信号部59から出力された調光信号DIMにより調光度が所定の調光状態、例えば全光点灯時の10%以下の状態に設定されると、バイパス用コンデンサC9によりランプ電流ILの一部がバイパスされることで、他方の蛍光ランプ14が消灯し(光出力A2)、一方の蛍光ランプ13のみが点灯する。
As shown in FIG. 1 and FIG. 3, when the dimming degree is set to a predetermined dimming state, for example, 10% or less when all light is lit, by the dimming signal DIM output from the
したがって、全光点灯時の10%以下の調光状態では、インバータ回路52およびDSP58などは一方の蛍光ランプ13のみを調光制御する。
Therefore, in a dimming state of 10% or less when all the lights are lit, the inverter circuit 52, the
なお、予熱回路55では、状態検出部73で検出したランプ電流IL、ランプ電圧VL、ランプ電力、あるいは周囲の温度変化などに追従するように予熱回路制御部72により設定された目標値に予熱電流IPが近付くように生成した予熱用PWM信号PPによって電界効果トランジスタQ4がスイッチング動作されることで、蛍光ランプ13,14の種類や製造過程でのばらつきなどによって変化する点灯中の予熱量を最適化する。
In the preheating
以上のように、電源部51の出力側から、蛍光ランプ13,14の寿命末期の半波放電電流を検出する寿末検出回路56,57をそれぞれ接続することにより、直流電圧をインバータ回路52の出力に重畳することなく蛍光ランプ13,14毎に寿末検出回路56,57により半波放電電流を検出できるので、カタホリシス現象を抑制しつつ各蛍光ランプ13,14の寿命末期を確実に検出できる。
As described above, by connecting the end-of-life detection circuits 56 and 57 for detecting the half-wave discharge current at the end of the life of the
すなわち、直列に接続された蛍光ランプ13,14のうち、蛍光ランプ14のみに対して、高周波電流の一部をバイパスするバイパス用コンデンサC9を並列に接続し、このバイパス用コンデンサC9により、全光点灯時の10%以下の所定の調光状態では蛍光ランプ14を消灯させることで、光出力が小さい場合には一方の蛍光ランプ13のみを調光制御して、例えば蛍光ランプ13,14のそれぞれを点灯制御するインバータ回路などを設けるなど、構成を複雑化させることなく、きめ細かい調光制御を可能とした本実施の形態では、このような調光状態での電流が小さく、直流電圧をインバータ回路52の出力側に重畳することで蛍光ランプ13,14に直流電流が流れると、カタホリシス現象が生じやすくなるだけでなく、半波放電電流を検出することが容易でない。このため、一方の蛍光ランプ13に一方の寿末検出回路56を接続し、他方の蛍光ランプ14に他方の寿末検出回路57を接続するなど、蛍光ランプ毎に寿末検出回路を接続することで、各蛍光ランプ13,14の寿命末期を確実に検出できる。
That is, of the
また、寿末検出回路56,57が、それぞれ対応する蛍光ランプ13,14の装着を検出可能であるため、蛍光ランプ13,14の装着を検出するための構成を別途設ける必要がなく、構成を簡略化できる。
In addition, since the end of life detection circuits 56 and 57 can detect the mounting of the corresponding
また、所定の調光点灯状態でコンデンサC9により電流をバイパスして他方の蛍光ランプ14を消灯させている場合には、この蛍光ランプ14に対応する寿末検出回路57による半波放電電流の検出をDSP58の判断部75が無視することで、調光点灯のために他方の蛍光ランプ14を消灯させた状態を、この蛍光ランプ14が装着されていない状態と誤判断することを防止できる。
Further, when the other fluorescent lamp 14 is turned off by bypassing the current by the capacitor C9 in a predetermined dimming lighting state, the half-wave discharge current is detected by the end-of-life detection circuit 57 corresponding to the fluorescent lamp 14. Is ignored by the
なお、上記一実施の形態において、定格電力が小さいランプ、すなわち内側に配置されたランプに対して上記バイパス用コンデンサC9と同様のコンデンサを並列に接続してもよい。 In the above-described embodiment, a capacitor similar to the bypass capacitor C9 may be connected in parallel to a lamp having a small rated power, that is, a lamp disposed inside.
また、電源部51は、直流電圧を出力できるものであれば、上記構成に限定されるものではない。
The
さらに、共振回路53、予熱回路55などのそれぞれの構成、および、これらの制御などは、上記構成および制御に限定されるものではない。
Further, the configuration of the
13,14 放電ランプとしての蛍光ランプ
42 放電灯点灯装置
51 直流電圧部としての電源部
52 インバータ回路
56,57 寿末検出手段としての寿末検出回路
58 調光制御手段および制御手段の機能を有するディジタル信号処理装置
C9 消灯手段としてのバイパス用コンデンサ
R11 抵抗
13, 14 Fluorescent lamps as discharge lamps
42 Discharge lamp lighting device
51 Power supply as DC voltage
52 Inverter circuit
56, 57 End of life detection circuit as end of life detection means
58 Digital signal processing device having dimming control means and functions of control means
C9 Bypass capacitor as a light-off means
R11 resistor
Claims (2)
この直流電圧部から出力された直流電圧を高周波交流電圧に変換し、直列に接続された一対の放電ランプを一括して点灯可能なインバータ回路と;
外部からの調光信号に応じてインバータ回路の動作周波数を制御する調光制御手段と;
直流電圧部の出力側から各放電ランプの中点に接続された共通の抵抗を備え、放電ランプ毎に別個にそれぞれ設けられ、各放電ランプの寿命末期の半波放電電流をそれぞれ検出することで各放電ランプが寿命末期であるかどうかを検出するとともに、共通の抵抗を介した直流電圧部からの直流電圧により対応する放電ランプの装着をそれぞれ検出可能な寿末検出手段と;
これら寿末検出手段により放電ランプの少なくともいずれかの半波放電電流を検出するとインバータ回路の動作を停止させる制御手段と;
を具備していることを特徴とする放電灯点灯装置。 A DC voltage section for outputting a DC voltage;
An inverter circuit capable of converting a direct current voltage output from the direct current voltage unit into a high frequency alternating current voltage and collectively lighting a pair of discharge lamps connected in series;
Dimming control means for controlling the operating frequency of the inverter circuit according to a dimming signal from the outside;
A common resistor connected to the midpoint of each discharge lamp from the output side of the DC voltage part, separately provided, respectively for each discharge lamp, detecting the half-wave discharge current end-of-life of the discharge lamp, respectively Life detecting means for detecting whether each discharge lamp is at the end of its life and capable of detecting mounting of the corresponding discharge lamp by a direct current voltage from a direct current voltage section via a common resistor ;
Upon detecting at least one of the half-wave discharge current of the discharge lamp by these life terminal detecting means and control means for stopping the operation of the inverter circuit;
A discharge lamp lighting device comprising:
制御手段は、所定の調光点灯状態で一方の放電ランプを消灯させている場合には、この放電ランプに対応する寿末検出手段による半波放電電流の検出を無視する
ことを特徴とする請求項1記載の放電灯点灯装置。 A light-off means for turning off one of the pair of discharge lamps in a predetermined dimming lighting state;
The control means ignores detection of the half-wave discharge current by the end-of-life detection means corresponding to the discharge lamp when one of the discharge lamps is turned off in a predetermined dimming lighting state. Item 2. A discharge lamp lighting device according to Item 1.
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