JPH01213994A - Electric discharge lamp lighting device - Google Patents

Electric discharge lamp lighting device

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Publication number
JPH01213994A
JPH01213994A JP4037488A JP4037488A JPH01213994A JP H01213994 A JPH01213994 A JP H01213994A JP 4037488 A JP4037488 A JP 4037488A JP 4037488 A JP4037488 A JP 4037488A JP H01213994 A JPH01213994 A JP H01213994A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
discharge lamp
lamp
circuit
pulse width
Prior art date
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Pending
Application number
JP4037488A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Shimizu
恵一 清水
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Electric Equipment Corp
Original Assignee
Toshiba Electric Equipment Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Electric Equipment Corp filed Critical Toshiba Electric Equipment Corp
Priority to JP4037488A priority Critical patent/JPH01213994A/en
Publication of JPH01213994A publication Critical patent/JPH01213994A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Discharge-Lamp Control Circuits And Pulse- Feed Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To hold the lamp current constant at a desired value by providing pulse width modulation means in a feedback control system and outputting a PWM signal to a semiconductor switching device in response to the result of comparison for controlling it. CONSTITUTION:The desired value of a lamp Current flowing through an electric discharge lamp 2 is set by a reference power supply 10. On the other hand, during the operation of the circuit, a switching ripple current, accompanied by the charging and discharging of a capacitor C, corresponding to the lamp current is continually detected via a detecting winding 5a by a detecting circuit 5b, and the detected current value is supplied to the input of an error amplifier 7. If there is a difference between the detected current value and the desired value, an error signal is produced from the output of the error amplifier 7, and a pulse width modulation(PWM) signal is produced from the output of a pulse width modulator 8 for correcting the error so that the switching duty ratio of the switching transistor Q3 or Q4 is automatically controlled. The lamp current is thus held constant at a desired value.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、放電灯、特に高輝度放電灯の点灯に適した放
電灯点灯装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a discharge lamp lighting device suitable for lighting a discharge lamp, particularly a high-intensity discharge lamp.

従来の技術 一般に、放電灯点灯装置における機能の要点は「限流」
、即ち観点を変えれば無効電力の授受であると云える。
Conventional technology Generally speaking, the main function of a discharge lamp lighting device is "current limiting".
In other words, from a different perspective, it can be said to be the exchange of reactive power.

無効電力を扱うには一時的なエネルギー蓄積手段を必要
とする。
Handling reactive power requires temporary energy storage means.

この点、従来のこの種の放電灯点灯装置としては、交流
電源と、放電灯と、位相制御回路と、エネルギー蓄積用
インダクタンス要素とを直列的に接続し、位相制御回路
によりインダクタンス要素を通流する電流を直流化する
とともにこのインダクタンス要素を介して放電灯を通流
する電流値を制御し放電灯を矩形波に近く、かつ、平均
電流値の制御された電流を供給するようにしたものが特
開昭57−72296号公報により知られている。
In this regard, conventional discharge lamp lighting devices of this type connect an AC power supply, a discharge lamp, a phase control circuit, and an inductance element for energy storage in series, and conduct current through the inductance element using the phase control circuit. The current flowing through the discharge lamp is converted into a direct current, and the current value flowing through the discharge lamp is controlled via this inductance element, so that the discharge lamp is supplied with a current that is close to a rectangular wave and has a controlled average current value. This is known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-72296.

つまり、放電灯に対する供給電流をより矩形波に近づけ
ることによりフリッカの減少を図り、かつ、ランプ電流
(平均値)を制御することで放電灯を調光したりすると
いうものである。
In other words, flicker is reduced by bringing the current supplied to the discharge lamp closer to a rectangular wave, and the discharge lamp is dimmed by controlling the lamp current (average value).

しかるに、放電灯点灯装置においては、フリッカの減少
を図ろうとすればインダクタンス要素としてのインダク
タをより大型化させる必要があり、フリッカの減少と装
置の小型・軽量化、損失の減少及び低コスト化とは相反
するものである。
However, in a discharge lamp lighting device, in order to reduce flicker, it is necessary to make the inductor as an inductance element larger, and it is necessary to make the inductor as an inductance element larger. are contradictory.

このようなことから、この相反する要求を満足させるた
め、インダクタンス要素をシミュレーテッドインダクタ
により構成してなるものが、本出願人により特開昭59
−181491号公報として提案されている。
Therefore, in order to satisfy these conflicting demands, the present applicant proposed a device in which the inductance element is composed of a simulated inductor.
It has been proposed as Publication No.-181491.

発明が解決しようとする問題点 同公報によれば、ランプ電流を検出しサイリスタの点弧
角αの位相を制御すればランプ電流を一定にしたりする
ことができる等の記載がされている。しかるに、ランプ
電流をある目標値に維持させようとする時、どのように
して目標値に合せてランプ電流を制御するかについては
具体的に示されていないものである。
Problems to be Solved by the Invention According to the publication, it is stated that the lamp current can be made constant by detecting the lamp current and controlling the phase of the firing angle α of the thyristor. However, when attempting to maintain the lamp current at a certain target value, there is no specific description of how to control the lamp current in accordance with the target value.

問題点を解決するための手段 交流電源と、放電灯と、主コンデンサ及び半導体スイッ
チング素子を含むシミュレーテッドインダクタ回路又は
シミュレーテッドキャパシタ回路とを備えた放電灯点灯
装置において、前記放電灯に流れるランプ電流に相当す
る電流を検出する検出手段を設け、この検出手段による
検出電流値を目標値に一致させるように前記半導体スイ
ッチング素子を制御するフィードバック制御系を設け、
このフィードバック制御系中にパルス幅変調手段を設け
る。
Means for Solving the Problems In a discharge lamp lighting device comprising an AC power source, a discharge lamp, and a simulated inductor circuit or simulated capacitor circuit including a main capacitor and a semiconductor switching element, the lamp current flowing through the discharge lamp a detection means for detecting a current corresponding to the current value, and a feedback control system for controlling the semiconductor switching element so that the current value detected by the detection means matches a target value;
A pulse width modulation means is provided in this feedback control system.

作用 ランプ電流に相当する電流は、検出手段により、例えば
主コンデンサのスイッチングリップル電流として常に検
出される。検出電流値はフィードバック制御系において
目標値と比較され、この目標値に一致するようにフィー
ドバック制御される。
A current corresponding to the active lamp current is always detected by the detection means, for example as a switching ripple current of the main capacitor. The detected current value is compared with a target value in a feedback control system, and feedback control is performed to match the target value.

この時、フィードバック制御系中にはパルス幅変調手段
が設けられているので、比較結果に応じたPWM信号を
半導体スイッチング素子に対して出力して制御すること
により、ランプ電流値は目標値なる一定値に維持される
At this time, since a pulse width modulation means is provided in the feedback control system, by outputting a PWM signal according to the comparison result to the semiconductor switching element and controlling it, the lamp current value is kept constant as the target value. maintained at the value.

実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。Example An embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

まず、交流電源lと放電灯2とシミュレーテッドインダ
クタ回路(遅相形限流回路)3とが直列的に接続して設
けられている。このシミュレーテッドインダクタ回路3
は、前記交流電源1からの印加交流電圧に対して遅相電
流を流す性質を持つものであり、エネルギー蓄積手段と
しての主コンデンサCと、ブリッジ接続されてこのコン
デンサCの充放電を制御する半導体スイッチング素子と
しての4つのトランジスタQ1〜Q4と、整流用の4つ
のダイオードD1〜D4と、トランジスタQ3゜Q、の
接続中点と放電灯2との間に接続したシングルチョーク
しく高周波平滑用の小インダクタンスのもの)とを備え
てなる。ここに、前記トランジスタQ1〜Q4は駆動回
路4により個別に動作制御されてオン・オフするもので
ある。
First, an AC power source 1, a discharge lamp 2, and a simulated inductor circuit (slow-phase current-limiting circuit) 3 are connected in series. This simulated inductor circuit 3
has the property of flowing a slow-phase current with respect to the applied AC voltage from the AC power supply 1, and has a main capacitor C as an energy storage means and a semiconductor connected in a bridge to control charging and discharging of the capacitor C. A single choke-like high-frequency smoothing device is connected between the connection midpoint of the four transistors Q1 to Q4 as switching elements, the four rectifying diodes D1 to D4, and the transistor Q3゜Q and the discharge lamp 2. (inductance). Here, the transistors Q1 to Q4 are individually controlled in operation by a drive circuit 4 to be turned on and off.

しかして、前記放電灯2に流れるランプ電流に相当する
電流として、前記主コンデンサCのスイッチングリップ
ル電流を検出する検出手段5が設けられている。この検
出手段5は主コンデンサCに対する配線上に設けた検出
巻線5aと検出回路5bとからなる。又、この検出手段
5による検出電流値に応じて前記トランジスタQ1〜Q
、の動作・状態を制御する′フィードバック制御系6が
設けられている。このフィードバック制御系6は誤差増
幅器7とパルス幅変調回路8と切換え回路9とからなる
。ここに、前記誤差増幅器7にはランプ電流の目標値が
電圧可変の基準電源10から基準電圧として可変の基準
電源10から入力されており、検出回路6bから出力さ
れる検出電流値(電圧換算値)を基準電圧と比較するも
のである。
Therefore, a detection means 5 is provided for detecting the switching ripple current of the main capacitor C as a current corresponding to the lamp current flowing through the discharge lamp 2. This detecting means 5 consists of a detecting winding 5a provided on the wiring to the main capacitor C and a detecting circuit 5b. Also, depending on the current value detected by the detection means 5, the transistors Q1 to Q
A feedback control system 6 is provided to control the operation and status of the . This feedback control system 6 consists of an error amplifier 7, a pulse width modulation circuit 8, and a switching circuit 9. Here, the target value of the lamp current is input to the error amplifier 7 from the variable voltage reference power supply 10 as a reference voltage, and the detected current value (voltage conversion value) output from the detection circuit 6b is inputted as a reference voltage. ) is compared with a reference voltage.

このような構成において、基本的には交流電源1の電圧
が正の時にそのある位相でトランジスタQ、のみを交流
電源周波数よりも高い周波数でスイッチング動作させて
主コンデンサCに充電しエネルギーの蓄積を行なう。こ
の充電動作は昇圧型のスイッチング電源回路のような動
作としてなされる。次に、同じく交流電源が正である所
定位相で今度はトランジスタQ2をオンさせるとともに
トランジスタQ、のスイッチング動作を継続させ主コン
デンサCに蓄積されたエネルギーの放電を行なう。つま
り、降圧型スイッチング電源回路動作となる。電源電圧
が負の時にはトランジスタQ、、 Q、を用いて全く同
様の動作が行なわれる。
In such a configuration, basically, when the voltage of the AC power source 1 is positive, only the transistor Q is switched at a frequency higher than the AC power frequency in a certain phase to charge the main capacitor C and store energy. Let's do it. This charging operation is performed like a step-up switching power supply circuit. Next, at a predetermined phase in which the AC power source is also positive, the transistor Q2 is turned on, and the switching operation of the transistor Q is continued to discharge the energy stored in the main capacitor C. In other words, it operates as a step-down switching power supply circuit. When the power supply voltage is negative, exactly the same operation is performed using transistors Q, , Q.

このようにして、シミュレーテッドインダクタ回路3が
通常のインダクタと同様にエネルギーを授受して電流を
連続させる機能をなし、放電灯2の点灯動作が行なわれ
る。又、シングルチョークlは高周波のスイッチングリ
プルを平滑する作用をすればようので、インダクタンス
の小さな小型のもので足りる。又、主コンデンサCは、
同じ無効電力を扱う場合を考えると、インダクタを用い
るものに秘し、著しく小型化が可能である。
In this way, the simulated inductor circuit 3 performs the function of transmitting and receiving energy to continue a current like a normal inductor, and the discharge lamp 2 is lit. Further, since the single choke L only has to function to smooth high-frequency switching ripple, a small one with low inductance is sufficient. Also, the main capacitor C is
Considering the case where the same reactive power is handled, it is possible to significantly reduce the size by using an inductor.

しかして、このような動作において、放電灯2に流すべ
きランプ電流についてはその目標値が基tUt源10に
より設定される。一方、動作中の回路について、ランプ
電流に相当する主コンデンサCの充・放電に伴うスイッ
チングリップル電流が検出巻線5aを介して検出回路5
bにより常に検出され、その検出電流値が誤差増幅器7
に入力される。そして、目標値との間にずれがあれば、
誤差増幅器7から誤差信号が出力され、その誤差を補正
すべくパルス幅変調PWM信号がパルス幅変調器8から
出力され、スイッチング動作するトランジスタQ3又は
Q4のスイッチングデユーティ比が自動的に制御される
。このような動作は検出電流値が目標値に一致するまで
行なわれる。このようにPWM信号生成を伴うフィード
バック制御によりランプ電流は目標値なる一定値に維持
される。
In such an operation, the target value of the lamp current to be passed through the discharge lamp 2 is set by the base tUt source 10. On the other hand, regarding the circuit in operation, a switching ripple current accompanying charging/discharging of the main capacitor C corresponding to the lamp current flows through the detection circuit 5 through the detection winding 5a.
b, and the detected current value is always detected by the error amplifier 7.
is input. And if there is a deviation from the target value,
An error signal is output from the error amplifier 7, a pulse width modulated PWM signal is output from the pulse width modulator 8 to correct the error, and the switching duty ratio of the switching transistor Q3 or Q4 is automatically controlled. . Such operations are performed until the detected current value matches the target value. In this way, the lamp current is maintained at a constant value, which is the target value, by feedback control accompanied by PWM signal generation.

又、P W M I11御に際して電源電圧と同期させ
て極性を切換えることによりランプ電流は矩形波となる
。この時、休止期間がないのでブレストファクタが最小
となり、ランプ効率が上昇し、よって、ランプ寿命も伸
びることになる。なお、これらの動作において、フィー
ドバック制御系6の応答が電源周波数に比して充分に速
くなるように設定されている。又、本実施例においては
、ランプ電流の目標値を基準電源10を可変操作して設
定する如く外部から設定できるので、必要に応じて定電
力制御、調光制御、リモートコントロール制御等への応
用も容易なものである。
Further, when controlling the PWM I11, the lamp current becomes a rectangular wave by switching the polarity in synchronization with the power supply voltage. At this time, since there is no rest period, the breast factor is minimized, the lamp efficiency is increased, and therefore the lamp life is also extended. In addition, in these operations, the response of the feedback control system 6 is set to be sufficiently fast compared to the power supply frequency. Furthermore, in this embodiment, the target value of the lamp current can be set externally by variable operation of the reference power source 10, so it can be applied to constant power control, dimming control, remote control control, etc. as necessary. It is also easy.

なお、本実施例ではシミュレーテッドインダクタ回路3
を用いたが、例えば同一回路構成にて印加交流電源に対
して進相電流を流す性質を持つシミュレーテッドキャパ
シタ回路(進相限流回路)を用いるものでも′同様に適
用できる。
Note that in this embodiment, the simulated inductor circuit 3
However, for example, a simulated capacitor circuit (phase-advanced current limiting circuit) having the property of flowing a phase-advanced current with respect to the applied AC power source in the same circuit configuration may be similarly applied.

発明の効果 本発明は、上述したようにシミュレーテッドインダクタ
回路又はシミュレーテッドキャパシタ回路を利用してフ
リッカの減少と装置の小型・軽量化等を図る回路構成に
おいて、ランプ電流を目標値に合せた一定値制御をPW
M制御を伴うフィードバック制御により簡単かつ確実に
行なうことができ、かつ、PWM制御によるため、電源
との同期による極性切換えでランプ電流を確実に矩形波
としてフリッカ減少により効果的なものとすることがで
きるものである。
Effects of the Invention As described above, the present invention utilizes a simulated inductor circuit or a simulated capacitor circuit to reduce flicker and reduce the size and weight of the device. PW value control
This can be done easily and reliably using feedback control with M control, and since PWM control is used, the lamp current can be reliably turned into a square wave by switching the polarity in synchronization with the power supply, making it more effective in reducing flicker. It is possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本発明の一実施例を示す回路図である。 1・・・交流電源、2・・・放電灯、3・・・シミュレ
ーテッドインダクタ回路、5・・・検出手段、6・・・
フイードパツク制御系、8・・・パルス幅変調手段、C
・・・主コンデンサ、Q1〜Q4・・・半導体スイッチ
ング素子用 願 人   東芝電材株式会社
The drawing is a circuit diagram showing an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... AC power supply, 2... Discharge lamp, 3... Simulated inductor circuit, 5... Detection means, 6...
Feed pack control system, 8... pulse width modulation means, C
...Main capacitors, Q1 to Q4...For semiconductor switching elements Application Person Toshiba Electric Materials Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 交流電源と、放電灯と、主コンデンサ及び半導体スイッ
チング素子を含むシミュレーテッドインダクタ回路又は
シミュレーテッドキャパシタ回路とを備えた放電灯点灯
装置において、前記放電灯に流れるランプ電流に相当す
る電流を検出する検出手段を設け、この検出手段による
検出電流値を目標値に一致させるように前記半導体スイ
ッチング素子を制御するフィードバック制御系を設け、
このフィードバック制御系中にパルス幅変調手段を設け
たことを特徴とする放電灯点灯装置。
In a discharge lamp lighting device comprising an AC power supply, a discharge lamp, and a simulated inductor circuit or simulated capacitor circuit including a main capacitor and a semiconductor switching element, detection for detecting a current corresponding to a lamp current flowing through the discharge lamp. and a feedback control system for controlling the semiconductor switching element so that the current value detected by the detection means matches the target value,
A discharge lamp lighting device characterized in that a pulse width modulation means is provided in this feedback control system.
JP4037488A 1988-02-23 1988-02-23 Electric discharge lamp lighting device Pending JPH01213994A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007534109A (en) * 2003-08-27 2007-11-22 イー・エナジー・ダブル・ツリー・リミテッド Apparatus and method for providing dimming control of lamp and electric lighting system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2007534109A (en) * 2003-08-27 2007-11-22 イー・エナジー・ダブル・ツリー・リミテッド Apparatus and method for providing dimming control of lamp and electric lighting system

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