JP5260226B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a discharge lamp lighting device capable of preventing lamp lighting from becoming unstable even if a constant power control is performed for obtaining an identical power value for any direction of a lamp current in order to eliminate luminance variation. <P>SOLUTION: The discharge lamp lighting device is provided with a half-bridge type inverter circuit 20 having two smoothing capacitors 32, 34 and two inverter switching elements 36, 38 and a controlling circuit 52 controls an alternating period of the inverter switching elements 36, 38 so that an intermediate potential of the two smoothing capacitors 32, 34 can come near a set-up potential, and at a time of capacity variation of the two smoothing capacitors 32, 34, the set-up potential is shifted in accordance with the capacity ratio. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は放電灯点灯装置、特にランプ電力安定化機構の改良に関する。   The present invention relates to a discharge lamp lighting device, and more particularly to an improvement of a lamp power stabilization mechanism.

放電灯はその始動時に放電の開始(すなわちランプ電極間の絶縁破壊)を行い、且つ放電開始後は電流の限流を行うため、いわゆる放電灯点灯装置を用いる必要がある。
そして、放電灯を商用電源の周波数で正弦波点灯した場合にはちらつきを生じやすく、最近ではインバータ方式の放電灯点灯装置による矩形波点灯が主流となっている。
ところで、インバータ式放電灯点灯装置には、4個のスイッチング素子の交番により所望周波数の矩形波電力をランプに供給するフルブリッジ型インバータ回路を採用するものと、2個のスイッチング素子の交番により所望周波数の電力をランプに供給するハーフブリッジ型インバータ回路を採用するものとがあり、後者は回路構成が簡単でしかも部品点数も少なく、コスト面或いは小型化の要望に応える観点からも有用である(特許文献1〜3)。
ハーフブリッジ型インバータ回路を用いた場合には、ランプを、2個のインバータ用スイッチング素子の接続点と、2個の平滑用コンデンサの接続点との間に設置し、基本的にスイッチング素子と平滑用コンデンサで形成されるループで電流を流す。そして、ランプ電流の向きごとに供給電力が異なるとランプ光量に脈動を生じるため定電力制御を行うことが好ましい。しかしながら、2個の平滑用コンデンサのわずかな容量の違いにより、グランドに対するコンデンサ接続点の電位が変動し、ランプの点灯動作が不安定となり、立ち消えすることがあった。
また、ランプ電流の向きごとに、各平滑用コンデンサに印加されている電圧に比例関係をもたせてランプを点灯させた場合は、2個のコンデンサ間の中点の電位は変動することがなく、安定に点灯させることが可能であるが、ランプ電流の向きごとランプへの入力電力が異なり、そのことにより、光が変動するという問題点があった。
さらに、各平滑用コンデンサに印加されている電圧に比例関係をもたせてランプを点灯させる方法は、各コンデンサの静電容量の違いが少ないときは問題にはならないが、静電容量の違いが大きくなると、ランプの電極の片側の消耗が激しくなり、ランプの寿命を著しく短くするという問題があった。
特開2006−147368 特開2006−147367 特開昭64−72496
In order to start discharge (that is, dielectric breakdown between lamp electrodes) at the start of the discharge lamp and to limit the current after the start of discharge, it is necessary to use a so-called discharge lamp lighting device.
When the discharge lamp is sine-waved at the frequency of the commercial power source, flickering is likely to occur, and recently, rectangular wave lighting by an inverter-type discharge lamp lighting device has become mainstream.
By the way, the inverter type discharge lamp lighting device adopts a full bridge type inverter circuit that supplies a rectangular wave power of a desired frequency to the lamp by alternating four switching elements, and desired by alternating two switching elements. Some use a half-bridge inverter circuit that supplies power at a frequency to the lamp. The latter has a simple circuit configuration and a small number of parts, and is useful from the viewpoint of cost or miniaturization requirements ( Patent Documents 1 to 3).
When a half-bridge inverter circuit is used, a lamp is installed between the connection point of two inverter switching elements and the connection point of two smoothing capacitors. Current is passed through a loop formed by a capacitor. And, if the supplied power is different for each direction of the lamp current, pulsation occurs in the lamp light amount, and it is preferable to perform constant power control. However, due to a slight difference in capacitance between the two smoothing capacitors, the potential at the capacitor connection point with respect to the ground fluctuates, and the lighting operation of the lamp becomes unstable and sometimes goes out.
In addition, when the lamp is lit with a proportional relationship to the voltage applied to each smoothing capacitor for each direction of the lamp current, the midpoint potential between the two capacitors does not fluctuate, Although stable lighting is possible, the input power to the lamp differs depending on the direction of the lamp current, which causes a problem that the light fluctuates.
Furthermore, the method of lighting the lamp with a proportional relationship to the voltage applied to each smoothing capacitor is not a problem when there is little difference in the capacitance of each capacitor, but the difference in capacitance is large. Then, the consumption of one side of the electrode of the lamp becomes severe, and there is a problem that the life of the lamp is remarkably shortened.
JP 2006-147368 A JP 2006-147367 A JP-A 64-72496

本発明は前記従来技術に鑑みなされたものであり、その解決すべき課題は、光の変動を無くすために、ランプ電流の向きごとに同一電力値になるような定電力制御を行っても、ランプの点灯が不安定となるのを防止できる放電灯点灯装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the prior art, and the problem to be solved is that even if constant power control is performed such that the same power value is obtained for each direction of the lamp current in order to eliminate fluctuations in light, An object of the present invention is to provide a discharge lamp lighting device capable of preventing the lighting of the lamp from becoming unstable.

前記課題を解決するために本発明にかかる放電灯点灯装置は、二の平滑コンデンサおよ
び二のインバータ用スイッチング素子を有するハーフブリッジ型インバータ回路を採用し
ており、
その制御回路は、前記二の平滑コンデンサの中間点電位が設定電位に近づくように前記イ
ンバータ用スイッチング素子の交番期間を制御し
周期ごとにいずれのインバータ用スイッチング素子の駆動期間が長くなったかをカウン
トし、一定期間ごとに、長駆動期間のカウント値が大きいインバータ用スイッチング素子
の両端電位差が大きくなるように前記設定電位を変更することが好ましい。
なお、本発明において、交番期間の延長単位は、好ましくは1msec以下、特に0.
1〜0.5msec程度が好ましい。延長単位が大きすぎるとスイッチング素子が交互に
駆動期間が長くなり、安定しにくくなり、また延長単位が小さすぎると制御に時間がかか
る。
また、同様の理由で設定電位の移動単位は、0.2V以上3V以下、好ましくは0.5
〜1V程度があることが好ましい。
In order to solve the above problems, a discharge lamp lighting device according to the present invention employs a half-bridge type inverter circuit having two smoothing capacitors and two inverter switching elements,
The control circuit controls the alternating period of the inverter switching element so that the midpoint potential of the two smoothing capacitors approaches the set potential ,
It counts which inverter switching element drive period becomes longer every cycle, and sets the set potential so that the potential difference between both ends of the inverter switching element having a large count value in the long drive period becomes larger every fixed period. It is preferable to change.
In the present invention, the unit for extending the alternating period is preferably 1 msec or less, particularly preferably 0.
About 1 to 0.5 msec is preferable. If the extension unit is too large, the switching elements are alternately driven for a long period of time, making it difficult to stabilize, and if the extension unit is too small, it takes time to control.
For the same reason, the moving unit of the set potential is 0.2 V or more and 3 V or less, preferably 0.5 V.
It is preferable that there is about ˜1V.

本発明によれば、経年変化等により、平滑コンデンサC,Cに容量の違いが生じても、その中間点電位を調整することにより、点灯状態の安定性を損なうことなくランプ電流の向きごとに同一電力値になるような定電力制御を行うことができる。 According to the present invention, even if there is a difference in capacitance between the smoothing capacitors C 1 and C 2 due to secular change or the like, the direction of the lamp current can be adjusted without impairing the stability of the lighting state by adjusting the midpoint potential. It is possible to perform constant power control so that the same power value is obtained every time.

以下、図面に基づき本発明の好適な実施形態について説明する。
図1は本発明の一実施形態にかかるハーフブリッジ型放電灯点灯装置10の回路構成を示している。
同図において、点灯装置10は、商用電源12から供給される交流電力を整流し直流化する整流回路14と、該整流回路14の出力を定電圧化、高力率化する力率改善回路16と、力率改善回路16の出力する直流電力を所望の周波数でランプ18に供給するインバータ回路20とを備える。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a circuit configuration of a half-bridge type discharge lamp lighting device 10 according to an embodiment of the present invention.
In the figure, a lighting device 10 includes a rectifier circuit 14 that rectifies and converts AC power supplied from a commercial power supply 12 into a DC voltage, and a power factor correction circuit 16 that converts the output of the rectifier circuit 14 to a constant voltage and increases the power factor. And an inverter circuit 20 that supplies the DC power output from the power factor correction circuit 16 to the lamp 18 at a desired frequency.

前記整流回路14は全波整流ダイオードブリッジで構成され、低周波( 例えば50Hz )の電源である商用交流電源12の出力端の両端に接続されている。
前記力率改善回路16は、整流回路14の一方の出力端( 図では+電圧出力端)に一端部が接続されたコイル22と、このコイル22の他端部と整流回路14のもう一方の出力端( 図では−電圧出力端)の間に抵抗24を通してドレイン・ソースが接続された高周波スイッチング素子Q26と、該スイッチング素子Q26のスイッチングに伴う高周波成分通流用フィルタとしてのコンデンサー28と、前記コイル22とスイッチング素子Q26間の接続点にアノードが接続された転流ダイオード30と、この転流ダイオード30のカソードと抵抗24を通して整流回路14の−電圧出力端に接続された平滑コンデンサーC32,C34の直列回路を備えている。そして、力率改善回路16は、整流回路14からの全波整流出力を入力して振幅一定な安定化した直流電圧を高力率で生成するアクティブフィルタ回路、あるいは直流電源として機能する。
The rectifier circuit 14 is composed of a full-wave rectifier diode bridge, and is connected to both ends of the output end of a commercial AC power supply 12 which is a low-frequency (for example, 50 Hz) power supply.
The power factor correction circuit 16 includes a coil 22 having one end connected to one output end (+ voltage output end in the figure) of the rectifier circuit 14, and the other end of the coil 22 and the other end of the rectifier circuit 14. A high-frequency switching element Q 1 26 having a drain and a source connected through a resistor 24 between output terminals (in the figure, a voltage output terminal), and a capacitor 28 as a high-frequency component passing filter associated with the switching of the switching element Q 1 26 A commutation diode 30 having an anode connected to a connection point between the coil 22 and the switching element Q 1 26, and a negative voltage output terminal of the rectifier circuit 14 through a cathode of the commutation diode 30 and a resistor 24. A series circuit of smoothing capacitors C 1 32 and C 2 34 is provided. The power factor correction circuit 16 functions as an active filter circuit that receives the full-wave rectified output from the rectifier circuit 14 and generates a stabilized DC voltage with a constant amplitude at a high power factor, or a DC power source.

力率改善回路16の後段には、インバータ回路20が接続されている。インバータ回路20は、力率改善回路16の平滑コンデンサーC32,C34の直列回路の両端に並列に接続された高周波スイッチング素子Q36,Q38と、スイッチング素子Q36,Q38のそれぞれに並列に且つ素子Q36,Q38の電流の向きとは反対方向に接続されたダイオード40,42と、スイッチング素子Q36,Q38の直列回路の接続点と前記平滑コンデンサーC32,C34の直列回路の接続点との間に接続された、インダクタとしてのコイル44,HIDランプ18および昇圧トランス46の巻線の直列回路と、この直列回路に対して並列的に接続されて、HIDランプ18を流れる電流から、スイッチング素子Q36,Q38の高周波スイッチングによる高周波成分を側路( バイパス) させるためのコンデンサー48と、HIDランプ18に流れる電流値を検出するための抵抗50を備えている。 An inverter circuit 20 is connected to the subsequent stage of the power factor correction circuit 16. The inverter circuit 20 includes high-frequency switching elements Q 2 36 and Q 3 38 connected in parallel to both ends of a series circuit of smoothing capacitors C 1 32 and C 2 34 of the power factor correction circuit 16, and switching elements Q 2 36 and Q 3 and element Q 2 36 in parallel to each 38, Q 3 38 direction of the current between the diodes 40, 42 connected in the opposite direction, a connection point of the series circuit of the switching element Q 2 36, Q 3 38 A series circuit of a coil 44 as an inductor, a winding of an HID lamp 18 and a step-up transformer 46 connected between connection points of the series circuit of the smoothing capacitors C 1 32 and C 2 34; Are connected in parallel to each other, and the high-frequency switching by high-frequency switching of the switching elements Q 2 36 and Q 3 38 is performed from the current flowing through the HID lamp 18. A capacitor 48 for bypassing the component and a resistor 50 for detecting the current value flowing through the HID lamp 18 are provided.

なお、スイッチング素子Q36,Q38としてFETを用いた場合は、FETがその構成上内蔵している寄生ダイオードが逆電流通流用ダイオード40, 42に利用されるので、特別にダイオードを接続する必要はない。
本実施形態において、各スイッチング素子Q26,Q36,Q38のオン/オフ制御は、制御回路52で行われる。
すなわち、図1の放電灯点灯装置に交流電源が投入されると、整流回路14の全波整流出力端の両端に接続した図示しない抵抗分圧回路により整流電圧を分圧した電圧が制御回路52に供給され、且つ整流回路14の整流電圧が力率改善回路16に供給されることで、力率改善回路16のスイッチング素子Q26が高周波(数十kHz)でオン/オフのスイッチング動作を開始する。
When FETs are used as the switching elements Q 2 36 and Q 3 38, parasitic diodes built in the FETs are used for the reverse current conducting diodes 40 and 42, so that diodes are connected specially. do not have to.
In the present embodiment, on / off control of each switching element Q 1 26, Q 2 36, Q 3 38 is performed by the control circuit 52.
That is, when an AC power supply is turned on in the discharge lamp lighting device of FIG. 1, the voltage obtained by dividing the rectified voltage by a resistance voltage dividing circuit (not shown) connected to both ends of the full-wave rectified output terminal of the rectifier circuit 14 is And the rectified voltage of the rectifier circuit 14 is supplied to the power factor correction circuit 16, so that the switching element Q 1 26 of the power factor improvement circuit 16 performs an on / off switching operation at a high frequency (several tens of kHz). Start.

制御回路52は、力率改善回路(昇圧チョッパ回路)16の出力側の平滑コンデンサーC32,C34の直列回路の出力電圧に応じて高周波スイッチング用スイッチング素子Q26のオン期間を制御することで、その出力電圧が一定値となるようにフィードバック制御すると共に、その制御は整流回路14の全波整流電圧振幅レベルの監視( 整流回路 の+電圧出力端の電圧検出)と抵抗24を流れる電流レベルの監視とに基づいて全波整流電圧の振幅レベルに応じてスイッチング素子Q26のオン期間を制御することで、入力交流電流を入力交流電圧の位相に一致させる力率改善の制御も行っている。これによって、力率改善回路16は、全波整流電圧を高力率で安定化直流電圧に変換する。なお、スイッチング素子Q26のスイッチング周波数は通常数十KHzである。 The control circuit 52 controls the on-period of the switching element Q 1 26 for high-frequency switching according to the output voltage of the series circuit of the smoothing capacitors C 1 32 and C 2 34 on the output side of the power factor correction circuit (boost chopper circuit) 16. Thus, feedback control is performed so that the output voltage becomes a constant value, and the control is performed by monitoring the full-wave rectified voltage amplitude level of the rectifier circuit 14 (detecting the voltage at the + voltage output terminal of the rectifier circuit) and the resistor 24. control of by controlling the oN period of the switching element Q 1 26 in accordance with the amplitude level of the full-wave rectified voltage on the basis of the monitoring of the current level, the power factor correction to match the input AC current to the input AC voltage of the phase flowing Is also going. As a result, the power factor correction circuit 16 converts the full-wave rectified voltage into a stabilized DC voltage with a high power factor. The switching frequency of the switching element Q 1 26 is usually several tens of KHz.

次に、インバータ回路20の動作を図2〜3に基づき説明する。まず、半周期T1の期間にスイッチング素子Q36がオン・オフする動作について、図2(A)を参照しつつ説明する。スイッチング素子Q36のゲートに制御回路52よりオンパルスが加えられて、スイッチング素子Q36がオンしたときには、平滑コンデンサーC32の充電電圧を電源として、コンデンサC32 →スイッチング素子Q36 → コイル44→ (トランス46)→ HIDランプ18 →(抵抗50) →コンデンサC32と電流が流れ、スイッチング素子32がオフすると、コイル44に蓄えられたエネルギーによって、コイル44 →(トランス46) → HIDランプ18→ (抵抗50) →コンデンサC34→ (ダイオード42) →コイル44と電流が流れる。この結果、スイッチング素子Q36が高周波スイッチング動作している期間T1ではHIDランプ18には、常にコイル44 → HIDランプ18の方向に電流が流れることになる(図3(A))。 Next, the operation of the inverter circuit 20 will be described with reference to FIGS. First, an operation in which the switching element Q 2 36 is turned on / off during the half cycle T1 will be described with reference to FIG. And an on-pulse is applied from the control circuit 52 to the gate of the switching element Q 2 36, when the switching element Q 2 36 is turned ON, the charging voltage of the smoothing capacitor C 1 32 as a power supply, a capacitor C 1 32 → switching element Q 2 36 → Coil 44 → (Transformer 46) → HID lamp 18 → (Resistance 50) → When a current flows through the capacitor C 1 32 and the switching element 32 is turned off, the energy stored in the coil 44 causes the coil 44 → (Transformer 46). → HID lamp 18 → (resistor 50) → capacitor C 2 34 → (diode 42) → Current flows through the coil 44. As a result, current flows through the HID lamp 18 in the direction of the coil 44 → the HID lamp 18 during the period T1 during which the switching element Q 2 36 is performing high-frequency switching operation (FIG. 3A).

そして、次の半周期T2の期間となると、スイッチング素子Q38がオン・オフする動作に入る。スイッチング素子Q38のゲートに制御回路52よりオンパルスが加えられて、スイッチング素子Q38がオンすると、平滑コンデンサーC34の充電電圧を電源として、コンデンサC34 →(抵抗50)→ HIDランプ18→(トランス46)→コイル44→スイッチング素子Q38→コンデンサC34と電流が流れ、スイッチング素子Q38がオフすると、コイル44に蓄えられたエネルギーによって、コイル44→(ダイオード40)→コンデンサC32→(抵抗50) → HIDランプ18→(トランス46)→コイル44と電流が流れる。このため、スイッチング素子Q38が高周波スイッチング動作している次の期間T2では常にHIDランプ18には、(抵抗50)→ HIDランプ18→コイル44の方向に電流が流れることになる(図3(B))。従って、HIDランプ18には、高周波駆動でありながら、図3(C)に示すような低周波のランプ電流が流れることになる。 Then, when the period of the next half cycle T2 is reached, the switching element Q 3 38 is turned on / off. Switching element Q 3 38 and an on-pulse is applied from the control circuit 52 to the gate of the switching element Q 3 38 is turned on, the charging voltage of the smoothing capacitor C 2 34 as a power supply, a capacitor C 2 34 → (resistance 50) → HID When the current flows through the lamp 18 → (transformer 46) → coil 44 → switching element Q 3 38 → capacitor C 2 34 and the switching element Q 3 38 is turned off, the energy stored in the coil 44 causes the coil 44 → (diode 40). ) → capacitor C 1 32 → (resistor 50) → HID lamp 18 → (transformer 46) → current flows through the coil 44. For this reason, in the next period T2 during which the switching element Q 3 38 is performing high-frequency switching operation, a current always flows through the HID lamp 18 in the direction of (resistor 50) → HID lamp 18 → coil 44 (FIG. 3). (B)). Therefore, a low-frequency lamp current as shown in FIG. 3C flows through the HID lamp 18 while being driven at a high frequency.

次に、図4を参照し、本発明において特徴的なスイッチング素子Q36およびQ38の制御動作を説明する。
半周期Tの期間の終了までは、ランプ点灯維持の制御を行っている。半周期T終了時点から、次の半周期Tの期間の開始までの間に、コンデンサC32,C34の中間電位が目標とする電位(設定値)になっているかを制御回路52で判定し、中間電位が目標とする電位(設定値)より高い場合はスイッチング素子Q38がオン・オフする動作の期間T2を長くする、もしくは、スイッチング素子Q36がオン・オフする動作の期間T1を短くする制御を行い、また、中間電位が目標とする電位(設定値)より低い場合はスイッチング素子Q36がオン・オフする動作の期間T1を長くする、もしくはスイッチング素子Q38がオン・オフする動作の期間T2を短くする制御を行う。この結果、コンデンサC32,C34の中間電位を目標とする電位(設定値)に近づけることになり、通常動作の範囲で定電力化が果たされる。通常、各コンデンサの容量c,cは同一であり、かつ期間T1,T2ともに同一電力値であることが好ましいので、T1=T2である。
しかしながら、コンデンサC32,C34の容量の製造時のバラツキ、使用時の温度条件に違いにより、コンデンサC32,C34が異なる容量に経年変化することがある。
Next, with reference to FIG. 4, the control operation of the switching elements Q 2 36 and Q 3 38 characteristic of the present invention will be described.
Until the end of the period of the half cycle T, the lamp lighting maintenance is controlled. The control circuit 52 determines whether the intermediate potential of the capacitors C 1 32 and C 2 34 is a target potential (set value) between the end of the half cycle T and the start of the period of the next half cycle T. If the intermediate potential is higher than the target potential (set value), the operation period T2 during which the switching element Q 3 38 is turned on / off is lengthened, or the operation in which the switching element Q 2 36 is turned on / off. Control is performed to shorten the period T1, and when the intermediate potential is lower than the target potential (set value), the period T1 of the operation in which the switching element Q 2 36 is turned on / off is lengthened, or the switching element Q 3 38 Control is performed to shorten the period T2 of the operation of turning on / off. As a result, the intermediate potential of the capacitors C 1 32 and C 2 34 is brought close to the target potential (set value), and constant power is achieved in the range of normal operation. Usually, the capacitances c 1 and c 2 of the capacitors are the same, and it is preferable that the periods T1 and T2 have the same power value, so that T1 = T2.
However, variations in manufacture of the capacitance of the capacitor C 1 32, C 2 34, depending on the temperature condition at the time of use, there is the capacitor C 1 32, C 2 34 is aging in different capacities.

この場合、HIDランプ電流の向きごとに、同一電力値で点灯させると、コンデンサC,Cに蓄えられる電力(エネルギー)量の違いにより、コンデンサC32の容量がCより少ない場合は中点の電位は高い方向へ、コンデンサCの容量がCより多い場合は中点の電位は低い方向へ移動し、HIDランプ点灯が不安定となり、やがて消灯してしまうことがある。 In this case, if the HID lamp current is lit at the same power value for each direction of the HID lamp current, the capacity of the capacitor C 1 32 is less than C 2 due to the difference in the amount of power (energy) stored in the capacitors C 1 and C 2. the potential of the midpoint to a higher direction, when the capacitance of the capacitor C 1 is larger than C 2 potential at the midpoint is moved to a lower direction, HID lamp lighting becomes unstable, which may result in off soon.

そこで本実施形態においては、数周期に渡りいずれか一方のスイッチング素子の駆動時間が長くなる場合には、コンデンサ半周期T終了時点から、次の半周期Tの期間の開始までごとに、図4に示すように、スイッチング素子Q38がオン・オフする期間が長くなる回数(Q3count)、スイッチング素子Q36がオン・オフする期間が長くなる回数(Q2count)をカウントし、指定時間経過後(数秒後)にいずれのカウント値が大きいかの判定を行う。 Therefore, in the present embodiment, when the driving time of one of the switching elements becomes long over several cycles, the time period from the end of the capacitor half cycle T to the start of the period of the next half cycle T is shown in FIG. As shown, the number of times the switching element Q 3 38 is turned on / off is increased (Q3count), and the number of times the switching element Q 2 36 is turned on / off is increased (Q2count). It is determined which count value is larger (after several seconds).

スイッチング素子Q38がオン・オフする期間が長くなる回数(Q3count)が、スイッチング素子Q36がオン・オフする期間が長くなる回数(Q2count)より多い場合は、コンデンサC,Cの中間電位が目標とする電位(設定値)を上げ、小さい場合は下げる。
これを繰り返すことにより、図5に示すように中点電位は最適値に収束し、定電力による安定点灯が達成される。
When the number of times the switching element Q 3 38 is turned on / off is longer (Q3count) than the number of times the switching element Q 2 36 is turned on / off is longer (Q2count), the capacitors C 1 and C 2 The intermediate potential increases the target potential (set value) and decreases if it is small.
By repeating this, the midpoint potential converges to the optimum value as shown in FIG. 5, and stable lighting with constant power is achieved.

なお、制御回路52では、前記スイッチング素子Q36,Q38の制御は図6に示す制御機構により行われる。
同図に示すように、スイッチング素子Q36,Q38のそれぞれ駆動期間におけるオン/オフタイミングは、パルス設定器60により行われる。
パルス設定器60は10MHz〜500MHzの発振を行うOSC発振器62と、該発振器62の出力する信号をカウントするカウンター64と、予め設定されたパルス幅指定値t1とカウンター64のカウント値を比較する比較器66と、同じく予め設定された一周期指定値t2とカウント値を比較する比較器68と、比較器66,68の出力をそれぞれR,S端子に入力するRSフリップフロップ70とを備える。
そして、パルス設定器60はパルス幅t1,パルス周期t2のパルス列を出力する。
In the control circuit 52, the switching elements Q 2 36 and Q 3 38 are controlled by the control mechanism shown in FIG.
As shown in the figure, on / off timing of each of the switching elements Q 2 36 and Q 3 38 in the drive period is performed by a pulse setter 60.
The pulse setter 60 includes an OSC oscillator 62 that oscillates at 10 MHz to 500 MHz, a counter 64 that counts a signal output from the oscillator 62, and a comparison that compares a preset pulse width specified value t1 with the count value of the counter 64. A comparator 66, a comparator 68 for comparing the preset one cycle specified value t2 with the count value, and an RS flip-flop 70 for inputting the outputs of the comparators 66 and 68 to the R and S terminals, respectively.
The pulse setter 60 outputs a pulse train having a pulse width t1 and a pulse period t2.

また、スイッチング素子36の駆動周期は、スイッチング指令器72により設定される。このスイッチング指令器72は、前記パルス設定器60の出力するパルスのカウンター74と、指定されたオン/オフ継続時間T1とカウント値を比較する比較器76と、RSフリップフロップ78を備え、カウント値が指定継続時間に達するまでRSフリップフロップ78はオン信号を継続する。
同様な構成がスイッチング素子38のスイッチング指令器80にも採用されており、カウンター82、比較器84、RSフリップフロップ86を備える。
The driving cycle of the switching element 36 is set by the switching command device 72. The switching command device 72 includes a pulse counter 74 output from the pulse setting device 60, a comparator 76 for comparing a specified on / off duration T1 with a count value, and an RS flip-flop 78, and a count value. Until the designated duration is reached, the RS flip-flop 78 continues the on signal.
A similar configuration is adopted in the switching command device 80 of the switching element 38, and includes a counter 82, a comparator 84, and an RS flip-flop 86.

そして、このスイッチング指令器72,80が設定時間ごとにそれぞれ交互に作動することにより、スイッチング素子Q36,Q38が所定駆動時間で交番駆動することになる。
したがって、前記図4のT1ないしT2の延長、短縮指令は、比較器76,84へのオン/オフ継続時間の指定により行われることとなる。
The switching commanders 72 and 80 are alternately operated every set time, whereby the switching elements Q 2 36 and Q 3 38 are alternately driven with a predetermined driving time.
Therefore, the command for extending or shortening T1 to T2 in FIG. 4 is performed by designating the ON / OFF duration time to the comparators 76 and 84.

なお、上記、制御では、期間が長くなる回数をカウントしたが、期間が短くなる回数をカウントしてもよい、その場合、判定結果に対する動作が逆になる。
また、本発明においてコンデンサC32,C34の静電容量を検出し、設定電位を演算により求めることも可能である。
すなわち、コンデンサC,Cの静電容量をc,cとし、それぞれに印加される電圧をVC1,VC2とすると、蓄えられているエネルギーが等しいとして式を展開すれば、下記のようになる。

Figure 0005260226
In the above control, the number of times that the period becomes longer is counted, but the number of times that the period becomes shorter may be counted. In this case, the operation for the determination result is reversed.
In the present invention, it is also possible to detect the capacitances of the capacitors C 1 32 and C 2 34 and obtain the set potential by calculation.
That is, assuming that the capacitances of the capacitors C 1 and C 2 are c 1 and c 2 and the voltages applied to the capacitors C 1 and C 2 are V C1 and V C2 , respectively, become that way.
Figure 0005260226

したがって、平滑コンデンサC132およびC234の各直流電圧の比VC1/VC2を、コンデンサC,Cの各静電容量の逆数の比の平方根(c/c1/2をと一致させることで、前記設定電位を変更することができる。
以上のように定電力制御を行うことにより、ランプ寿命は長くなり、図1のような簡略化した部品点数の少ない省資源タイプの高圧放電灯点灯装置でも安定性の優れたHIDランプの点灯が可能となる。
また、本発明は、水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなどのHIDランプのほか、キセノンランプを含む高圧放電点灯装置に応用できる。
産業用紫外線応用のための高圧放電点灯装置に応用できる。
さらに、本発明にかかる放電灯点灯装置は、オフィスや店舗用の照明器具に利用できる。
Accordingly, the ratio V C1 / V C2 of the DC voltages of the smoothing capacitors C1 32 and C2 34 is set to the square root (c 2 / c 1 ) 1/2 of the ratio of the reciprocals of the capacitances of the capacitors C 1 and C 2. The set potential can be changed.
By performing constant power control as described above, the lamp life is extended, and even a resource-saving high-pressure discharge lamp lighting device with a reduced number of parts as shown in FIG. It becomes possible.
The present invention can be applied to high-pressure discharge lighting devices including xenon lamps in addition to HID lamps such as mercury lamps, metal halide lamps, and high-pressure sodium lamps.
It can be applied to high pressure discharge lighting devices for industrial ultraviolet applications.
Furthermore, the discharge lamp lighting device according to the present invention can be used for lighting equipment for offices and stores.

本発明の一実施形態にかかる放電灯点灯装置の概略回路構成の説明図である。It is explanatory drawing of the schematic circuit structure of the discharge lamp lighting device concerning one Embodiment of this invention. 図1に示した回路のインバータ作動状態の説明図である。It is explanatory drawing of the inverter operating state of the circuit shown in FIG. 図1に示した回路のインバータ用スイッチング素子のオン/オフ状態の説明図である。It is explanatory drawing of the on / off state of the switching element for inverters of the circuit shown in FIG. 図1に示した回路の定電力化工程及び電位設定値変更工程の説明図である。It is explanatory drawing of the constant power conversion process and potential setting value change process of the circuit shown in FIG. 図4に示した制御機構による平滑コンデンサ中点電位の設定値変更の概念図である。FIG. 5 is a conceptual diagram of setting value change of a smoothing capacitor midpoint potential by the control mechanism shown in FIG. 4. 本発明に用いられるインバータ用スイッチング素子の制御回路の要部詳細構成の説明図である。It is explanatory drawing of the principal part detailed structure of the control circuit of the switching element for inverters used for this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 放電灯点灯装置
14 整流回路
16 力率改善回路
18 ランプ
20 インバータ回路
32,34 平滑コンデンサ
36,38 インバータ用スイッチング素子
52 制御回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Discharge lamp lighting device 14 Rectifier circuit 16 Power factor improvement circuit 18 Lamp 20 Inverter circuit 32, 34 Smoothing capacitor 36, 38 Inverter switching element 52 Control circuit

Claims (1)

交流電力を整流し直流化する整流回路と、
前記整流回路の両出力端を接続する二の平滑コンデンサC1,C2の直列回路を有する力率改善回路と、
交番して駆動する二のスイッチング素子が前記平滑コンデンサ直列回路と並列に接続されたハーフブリッジ型インバータ回路と、
前記インバータ用スイッチング素子の交番を制御する制御回路と、
を備え、前記二のインバータ用スイッチング素子の接続点と前記二の平滑コンデンサの接続点との間にランプを接続した放電灯点灯装置において、
前記制御回路は、前記二の平滑コンデンサの中間点電位が設定電位に近づくように前記インバータ用スイッチング素子の交番期間を制御し、
一周期ごとに、前記二つのインバータ用スイッチング素子のうち、いずれの駆動期間が長くなったかをカウントし、一定期間ごとに、駆動期間のカウント値が大きいインバータ用スイッチング素子の両端電位差が大きくなるように前記設定電位を変更することを特徴とする放電灯点灯装置。
A rectifier circuit that rectifies AC power and converts it to DC;
A power factor correction circuit having a series circuit of two smoothing capacitors C1, C2 connecting both output terminals of the rectifier circuit;
A half-bridge inverter circuit in which two switching elements that are driven alternately are connected in parallel with the smoothing capacitor series circuit;
A control circuit for controlling the alternating switching elements for the inverter;
In a discharge lamp lighting device in which a lamp is connected between a connection point of the two inverter switching elements and a connection point of the two smoothing capacitors,
The control circuit controls an alternating period of the inverter switching element so that an intermediate point potential of the two smoothing capacitors approaches a set potential,
Each cycle counts which of the two inverter switching elements has a longer driving period, and the potential difference between both ends of the inverter switching element having a large driving period count value increases every certain period. The discharge lamp lighting device is characterized in that the set potential is changed .
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