JPH0650677B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents

Discharge lamp lighting device

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JPH0650677B2
JPH0650677B2 JP60011185A JP1118585A JPH0650677B2 JP H0650677 B2 JPH0650677 B2 JP H0650677B2 JP 60011185 A JP60011185 A JP 60011185A JP 1118585 A JP1118585 A JP 1118585A JP H0650677 B2 JPH0650677 B2 JP H0650677B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は高圧放電灯をブリッジ型インバータで高周波
点灯させる放電灯点灯装置に関するものである。
Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp at a high frequency by a bridge type inverter.

〔背景技術〕[Background technology]

従来の一般の放電灯点灯装置は、安定器をチョークコイ
ル,トランス,コンデンサ等の単独あるいは組合せによ
り回路構成しているため、寸法,重量ともに大きいかっ
た。
In a conventional general discharge lamp lighting device, the ballast is large in both size and weight because the ballast has a circuit structure composed of a choke coil, a transformer, a capacitor and the like alone or in combination.

上記の点から放電灯点灯装置の小形,軽量,高効率化が
望まれており、そのために放電灯を高周波点灯させるこ
とが考えられている。例えば蛍光灯の点灯装置では、ス
イッチングトランジスタ,サイリスタ等を用いた高周波
点灯装置が実用化されている。
From the above point of view, it is desired to reduce the size, weight and efficiency of the discharge lamp lighting device, and for that reason, it is considered to light the discharge lamp at a high frequency. For example, as a lighting device for a fluorescent lamp, a high frequency lighting device using a switching transistor, a thyristor or the like has been put into practical use.

高圧放電灯の点灯装置においても、高周波を利用する
と、蛍光灯と同様な効果が得られるが、高圧放電灯を高
周波点灯すると音響的共鳴に起因するアークの不安定が
存在することが従来から知られている。
Even in a lighting device for a high pressure discharge lamp, if high frequency is used, the same effect as that of a fluorescent lamp can be obtained, but it has been conventionally known that when a high pressure discharge lamp is lit at high frequency, arc instability caused by acoustic resonance exists. Has been.

音響的共鳴に起因するアークの不安定を解消する方法と
して、矩形波点灯が文献「Characteristics of Acoustic
al Resonance In Discharge Lamps」ILLUMINATING ENGIN
EERING 1970年12月P713〜716に示されて
いる。しかし、この方法は、アークは安定するものの、
矩形波のフラットの部分を限流素子として抵抗で負担し
ているため、大形化し、電力損が大きくなる。また、高
周波の矩形波では、波形の立上り,立下りが急峻なた
め、雑音の問題が生じ、この対策が大幅なコストアップ
につながる。
As a method of eliminating arc instability due to acoustic resonance, rectangular wave lighting has been described in the literature "Characteristics of Acoustic
al Resonance In Discharge Lamps ”ILLUMINATING ENGIN
EERING December 1970, pp. 713-716. However, this method, although the arc is stable,
Since the flat portion of the rectangular wave is used as a current limiting element by the resistor, the size is increased and power loss is increased. Further, in the case of a high-frequency rectangular wave, the rising and falling edges of the waveform are steep, which causes a problem of noise, and this measure leads to a significant increase in cost.

一方、高圧放電灯用点灯装置として、実開昭59−16
100号に開示されたものがある。この装置では、矩形
波のフラット部を高周波成分が重畳された状態にし、か
つ限流素子としてインダクタンスを用いて、装置の小型
化を図っている。しかし、この方法は、発振用トランス
部とチョッパ専用の半導体素子が必要であり、点灯装置
はいまだ大型である。また、米国特許4,170,74
7号に開示されたものもある。これに述べられているの
は、ブリッジインバータで、発振トランスがなく、半導
体素子兼用ではあるが、高圧放電灯の高周波点灯による
音響的共鳴現象等に関して全く示されていない。
On the other hand, as a lighting device for a high pressure discharge lamp
No. 100 is disclosed. In this device, the flat part of the rectangular wave is placed in a state in which high-frequency components are superimposed, and an inductance is used as a current limiting element to reduce the size of the device. However, this method requires a transformer for oscillation and a semiconductor element dedicated to the chopper, and the lighting device is still large. US Pat. No. 4,170,74
Some are disclosed in No. 7. What is described therein is a bridge inverter, which does not have an oscillating transformer and also serves as a semiconductor element, but does not show any acoustic resonance phenomenon due to high frequency lighting of a high pressure discharge lamp.

第7図は米国特許4,170,747号に示されている
従来の放電灯点灯装置である。図において、1,2は電
源端子、16,18,30,28はブリッジ形に接続さ
れたトランジスタ、24,26,34,32はトランジ
スタ16,18,30,28にそれぞれ並列接続したダ
イオード、12はチョークコイル、10は高圧放電灯、
8,14はコンデンサ、114は電流検出用抵抗、12
0は制御部である。第8図はトランジスタ16,18,
30,28の動作を示すタイミング図である。
FIG. 7 shows a conventional discharge lamp lighting device shown in US Pat. No. 4,170,747. In the figure, 1 and 2 are power supply terminals, 16, 18, 30, and 28 are bridge-connected transistors, 24, 26, 34, and 32 are diodes connected in parallel to the transistors 16, 18, 30, and 28, and 12 Is a choke coil, 10 is a high pressure discharge lamp,
8, 14 are capacitors, 114 are current detection resistors, 12
Reference numeral 0 is a control unit. FIG. 8 shows transistors 16, 18,
It is a timing diagram which shows operation | movement of 30,28.

トランジスタ16,18は、50/60Hzまたは400
Hzでオンオフし、トランジスタ16がオンのときはトラ
ンジスタ30が例えば20KHz(1/T)のデューテ
ィ比可変のオンオフ動作を行ない、トランジスタ18が
オンのときはトランジスタ28がトランジスタ30と同
様のオンオフ動作を行う。また、高圧放電灯10の極性
反転時には、4個のトランジスタ16,18,30,2
8は同時にオフとなり、休止期間Tを有する。制御部
120は、電流検出用抵抗114の信号を受けて各トラ
ンジスタ16,18,30,28を制御する。この場
合、電流検出用抵抗114の電圧の大小によってオンオ
フデューティ比が変わる。
Transistors 16 and 18 are 50/60 Hz or 400
When the transistor 16 is on, the transistor 30 performs an on / off operation with a variable duty ratio of, for example, 20 KHz (1 / T 2 ) when the transistor 16 is on, and when the transistor 18 is on, the transistor 28 is on / off similar to the transistor 30. I do. Further, when the polarity of the high pressure discharge lamp 10 is reversed, the four transistors 16, 18, 30, 2 are
8 is turned off at the same time and has a rest period T D. The control unit 120 receives the signal from the current detection resistor 114 and controls the transistors 16, 18, 30, 28. In this case, the on / off duty ratio changes depending on the magnitude of the voltage of the current detection resistor 114.

したがって、高圧放電灯10には、高周波リップルを含
有した矩形波の交流の電流が流れることになる。
Therefore, a rectangular wave alternating current containing high frequency ripples flows through the high pressure discharge lamp 10.

第9A図,第9B図,第9C図はトランジスタ16,3
0が動作している状態での各部の電流波形を示す図であ
る。チョークコイル12に流れる電流をI、トランジ
スタ30のコレクタ電流をI、ダイオード26の電流
をIとする。
9A, 9B and 9C show transistors 16 and 3
It is a figure which shows the current waveform of each part in the state where 0 is operating. The current flowing through the choke coil 12 is I A , the collector current of the transistor 30 is I B , and the current of the diode 26 is I C.

上記各部の電流波形は、チョークコイル12のインダク
タンス、コンデンサ14の容量,高圧放電灯10のラン
プインピーダンス,トランジスタ30のスイッチング周
波数やデューティ比によって第9A図,第9B図,第9
C図の3つのモード(代表例)に大別される。t−t
間はトランジスタ16,30がオンしている状態であ
り、1−16−12−10,14−30−2の閉回路で
電流が流れ、トランジスタ30がオフしたt時点から
までは12−10,14−26−16の閉回路で電
流が流れる。第9A図のモードは、ダイオード26の電
流Iがゼロになるとほぼ同時にトランジスタ30がオ
ン状態となる。第9B図のモードは、電流Iがゼロに
なり、t時点でチョークコイル12のエネルギーの放
出が終了してt−t間の休止期間がある。第9C図
のモードは、チョークコイル12のエネルギーが放出し
きらないうちにトランジスタ30がオン状態となる。こ
の場合は、tの時点においてパルス状の電流が流れ
る。これはダイオード26の蓄積電荷が放出されないう
ちにトランジスタ30がオンするため、ダイオード26
とトランジスタ30が共に一時期オン状態となる
(t)。このため1−26−30−2の閉回路が形成
され、パルス状の電流が流れることになる。
The current waveform of each of the above parts depends on the inductance of the choke coil 12, the capacitance of the capacitor 14, the lamp impedance of the high-pressure discharge lamp 10, the switching frequency and the duty ratio of the transistor 30, and is shown in FIGS. 9A, 9B and 9
It is roughly classified into three modes (representative examples) in FIG. t 1 -t
2 while is a state in which the transistors 16, 30 is on, current flows through a closed circuit 1-16-12-10,14-30-2, from t 2 when the transistor 30 is turned off until t 1 Current flows in the closed circuit of 12-10 and 14-26-16. In the mode shown in FIG. 9A, the transistor 30 is turned on almost at the same time when the current I C of the diode 26 becomes zero. Mode of FIG. 9B becomes current I C is zero, the release of energy in the choke coil 12 in t 3 when there is a rest period between t 3 -t 1 ends. In the mode shown in FIG. 9C, the transistor 30 is turned on before the energy of the choke coil 12 is completely discharged. In this case, a pulsed current flows at time t 1 . This is because the transistor 30 is turned on before the accumulated charge of the diode 26 is released,
And the transistor 30 are both turned on for a time (t 1 ). Therefore, a closed circuit 1-26-30-2 is formed, and a pulsed current flows.

第9C図のような状態を生じると、ダイオード26とト
ランジスタ30のスイッチングロスが大幅に増大するこ
とになる。また、第9B図のモードは、第9C図のモー
ドのような現象は生じないが、休止期間(t−t
により立消えなどの不具合が生じ、ランプ電流の高周波
成分が増大してアークのゆらぎが生じることがある。
If the state as shown in FIG. 9C occurs, the switching loss of the diode 26 and the transistor 30 will greatly increase. Further, in the mode shown in FIG. 9B, the phenomenon as in the mode shown in FIG. 9C does not occur, but the idle period (t 3 −t 1 )
As a result, problems such as extinction may occur, and high-frequency components of the lamp current may increase, causing arc fluctuations.

また、高圧放電灯10は、始動時はほぼ短絡状態に近く
ランプ電圧は10〜30Vと低く、ランプの等価抵抗が
小さいので、第9C図のモードになり、始動時のダイオ
ード26,トランジスタ30のスイッチングロスは増大
する。
Further, the high-pressure discharge lamp 10 is almost in a short-circuit state at the time of starting, the lamp voltage is as low as 10 to 30 V, and the equivalent resistance of the lamp is small. Therefore, the mode becomes as shown in FIG. Switching loss increases.

このように、高圧放電灯10の大幅なインピーダンス変
化等で第9C図のモードが生じ、ダイオード26,トラ
ンジスタ30の耐量を大きいものにする必要があり、コ
ストアップの原因となる。また、スイッチングロスの増
大により、点灯装置全体の効率を低下させていた。
As described above, the mode shown in FIG. 9C occurs due to a large impedance change of the high-pressure discharge lamp 10, and the withstand capacity of the diode 26 and the transistor 30 needs to be large, which causes a cost increase. Moreover, the efficiency of the entire lighting device is reduced due to an increase in switching loss.

なお、特公昭49−19794号には、上記3つのモー
ドに関する説明があるが、これに開示されている放電灯
点灯装置はチョッパを用いたもので、本発明のインバー
タを用いたものとは全く異なるものである。
Note that Japanese Patent Publication No. 49-19794 describes the above three modes, but the discharge lamp lighting device disclosed therein uses a chopper, and does not use the inverter of the present invention at all. It is different.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

この発明は、高周波インバータを構成するトランジスタ
およびダイオードのスイッチングロスを低減し、かつラ
ンプ電流の高周波成分を少なくして高圧放電灯にアーク
のゆらぎを生じさせることなく安定に点灯維持させるこ
とができる放電灯点灯装置を提供することを目的とす
る。
The present invention reduces the switching loss of transistors and diodes that form a high-frequency inverter, reduces the high-frequency component of the lamp current, and allows the high-pressure discharge lamp to maintain stable lighting without causing arc fluctuations. An object of the present invention is to provide a lighting device.

〔発明の開示〕[Disclosure of Invention]

この発明の放電灯点灯装置は、高圧放電灯の音響的共鳴
現象を防止してアークのゆらぎを生じさせることなく安
定に高圧放電灯を点灯させ、かつ米国特許第4,17
0,747号の欠点を特公昭49−19794号をたく
みに応用したことにより解消したものである。
The discharge lamp lighting device of the present invention prevents the acoustic resonance phenomenon of the high pressure discharge lamp and stably lights the high pressure discharge lamp without causing fluctuations in the arc.
The drawbacks of No. 0,747 are solved by applying Japanese Patent Publication No. Sho 49-19794 to Takumi.

この発明の放電灯点灯装置は、直流電源と、この直流電
源の両極間に並列に接続した第1および第2のスイッチ
ング素子の直列回路ならびに第3および第4のスイッチ
ング素子の直列回路と、前記直流電源の負極側に接続さ
れる前記第2および第4のスイッチング素子にそれぞれ
逆並列接続した第1および第2のダイオードと、前記第
1および第2のスイッチング素子の接続点と前記第3お
よび第4のスイッチング素子の接続点との間に接続した
高圧放電灯と、前記第2および第4のスイッチング素子
を低周波数で交互にオンオフさせ前記第4のスイッチン
グ素子のオン期間に前記第1のスイッチング素子を高周
波数でオンオフさせるとともに前記第2のスイッチング
素子のオン期間に前記第3のスイッチング素子を高周波
数でオンオフさせる制御回路とを備えてなる放電灯点灯
装置において、 前記制御回路は、前記第1のダイオードに流れる電流の
略零レベルを検出したときに第1の零レベル信号を出力
し、前記第2のダイオードに流れる電流の略零レベルを
検出したときに第2の零レベル信号を出力する電流検出
手段を具備し、この電流検出手段からの第1の零レベル
信号を受けたときに前記第1のスイッチング素子をオン
状態に移行させ、前記第2の零レベル信号を受けたとき
に前記第3のスイッチング素子をオン状態に移行させる
スイッチング素子制御手段を備えたことを特徴とする。
The discharge lamp lighting device of the present invention includes a DC power supply, a series circuit of first and second switching elements connected in parallel between both poles of the DC power supply, and a series circuit of third and fourth switching elements; First and second diodes respectively connected in antiparallel to the second and fourth switching elements connected to the negative electrode side of the DC power source, a connection point of the first and second switching elements, and the third and The high pressure discharge lamp connected between the connection point of the fourth switching element and the second and fourth switching elements are alternately turned on and off at a low frequency, and the first switching element is turned on during the on period of the fourth switching element. The switching element is turned on and off at a high frequency, and the third switching element is turned on and off at a high frequency during the on period of the second switching element. In a discharge lamp lighting device comprising a control circuit, the control circuit outputs a first zero level signal when detecting a substantially zero level of a current flowing through the first diode, and the second diode Current detection means for outputting a second zero level signal when a substantially zero level of the current flowing in the current is detected, and the first switching is performed when the first zero level signal from the current detection means is received. A switching element control means is provided for switching the element to an ON state and for switching the third switching element to an ON state when receiving the second zero level signal.

このように、電流検出手段で第1および第2のダイオー
ドに流れる電流の略零レベルを検出し、電流検出手段か
ら第1および第2の零レベル信号を受けたときに第1お
よび第3のスイッチング素子をそれぞれオン状態に移行
させるようにすると、つまり、第1および第2のダイオ
ードの電流が略ゼロとなった時点で第1および第3のト
ランジスタをオンにすると、第1のトランジスタおよび
第1のダイオードの直列回路や第3のトランジスタおよ
び第2のダイオードの直列回路を通してパルス状の電流
が流れることはなく、また、ランプ電流に休止区間は生
じない。
In this way, the current detecting means detects the substantially zero level of the current flowing through the first and second diodes, and when the first and second zero level signals are received from the current detecting means, the first and third diodes are detected. When the switching elements are respectively turned on, that is, when the first and third transistors are turned on when the currents of the first and second diodes become substantially zero, the first transistor and the first transistor are turned on. A pulsed current does not flow through the series circuit of the first diode and the series circuit of the third transistor and the second diode, and the lamp current does not have a rest period.

したがって、上記のトランジスタやダイオードのスイッ
チングロスを低減し、かつランプ電流の高周波成分を少
なくして高圧放電灯におけるアークのゆらぎを生じさせ
ることなく安定に点灯維持させることができる。また、
直流電源の負極側に接続される低周波動作の第2および
第4のスイッチング素子にそれぞれ逆並列接続した第1
および第2のダイオードに流れる電流を検出する電流検
出手段のアースラインとスイッチング素子制御手段のア
ースラインとが共通になるため、電流トランスなどの絶
縁トランスを用いることなく第1および第2のダイオー
ドに流れる電流の検出を容易に行うことができる。
Therefore, it is possible to reduce the switching loss of the transistor and the diode described above, reduce the high frequency component of the lamp current, and stably maintain the lighting without causing the fluctuation of the arc in the high pressure discharge lamp. Also,
The first and the second switching elements, which are connected to the negative side of the DC power supply and operate in low frequency, are connected in anti-parallel to each other.
Since the ground line of the current detection means for detecting the current flowing through the second diode and the ground line of the switching element control means are common, the first and second diodes can be used without using an insulating transformer such as a current transformer. The flowing current can be easily detected.

より詳しく説明すると、この放電灯点灯装置は、第1図
に示すように、トランジスタQ〜Qをブリッジ形に
接続し、直流電源の負極側に接続されるトランジスタQ
,QにダイオードD,Dをそれぞれ並列接続
し、トランジスタQ,Qの接続点とトランジスタQ
,Qの接続点との間にチョークコイルLおよび高
圧放電灯LAの直列回路を接続し、高圧放電灯LAにコ
ンデンサCを並列接続したものである。
More specifically, in this discharge lamp lighting device, as shown in FIG. 1, the transistors Q 1 to Q 4 are connected in a bridge shape, and the transistor Q is connected to the negative side of a DC power supply.
Diodes D 1 and D 2 are connected in parallel to 2 and Q 4 , respectively, and the connection point of the transistors Q 1 and Q 2 and the transistor Q 1 are connected.
A series circuit of a choke coil L 1 and a high pressure discharge lamp LA is connected between the connection point of 3 and Q 4 , and a capacitor C 1 is connected in parallel to the high pressure discharge lamp LA.

第2A図は第1図の各部の動作を示すタイミング図であ
る。
FIG. 2A is a timing chart showing the operation of each part of FIG.

この説明のポイントは、ダイオードDまたはDの電
流ID1,ID2が略ゼロになった時にトランジスタQ
またはQにオン信号を与える点である。
The point of this description is that when the currents I D1 and I D2 of the diode D 1 or D 2 become substantially zero, the transistor Q
This is the point where an ON signal is applied to 1 or Q 3 .

この放電灯点灯装置は、周期TでトランジスタQ
が交互にオンオフし、トランジスタQがオンとな
ったときにトランジスタQが周期Tでオンオフし、
トランジスタQがオンとなったときに図示はしていな
いがトランジスタQがオンオフすることになる。
The discharge lamp lighting device, the transistor Q 2 with a period T 1,
Q 4 is turned on and off alternately, and when the transistor Q 4 is turned on, the transistor Q 1 is turned on and off in the cycle T 2 ,
Although not shown, the transistor Q 3 turns on and off when the transistor Q 2 turns on.

第2A図において、t−t間では、トランジスタQ
がオンし、この間では、1−Q−L−LA,C
−Q−2の回路が形成され、トランジスタQに電流
Q1が流れ、チョークコイルLにエネルギーが蓄積
される。つぎのt−t間では、トランジスタQ
オフし、L−LA,C−Q−Dの回路でチョー
クコイルLのエネルギーが放出される。ID1はこの
ときにダイオードDに流れる電流IL1はチョークコ
イルLに流れる電流、ILAはランプ電流である。そ
して、ダイオードDに流れる電流ID1が零になった
時点tでトランジスタQを再びオンにし、前記の動
作を繰返させる。
In Figure 2A, between the t 1 -t 2, the transistor Q
1 is turned on, and during this period, 1-Q 1 -L 1 -LA, C 1
A circuit of −Q 4 −2 is formed, a current I Q1 flows through the transistor Q 1 , and energy is stored in the choke coil L 1 . In between following t 2 -t 3, the transistor Q 1 is turned off, L 1 -LA, energy of the choke coil L 1 in the circuit of C 1 -Q 4 -D 1 is released. I D1 is the current I L1 flowing through the diode D 1 at this time, I L1 is the current flowing through the choke coil L 1 , and I LA is the lamp current. Then, at time t 3 when the current I D1 flowing through the diode D 1 becomes zero, the transistor Q 1 is turned on again, and the above operation is repeated.

このような動作を行わせると、tの時点での1−Q
−D−2の回路によるサージ電流が流れることはな
く、必ず第9A図のモードになる。トランジスタQ
が動作しているときも同様である。
When such an operation is performed, 1-Q 1 at time t 3
The surge current due to the -D 1-2 circuit does not flow, and the mode shown in FIG. Transistor Q 2 ,
The same applies when Q 3 is operating.

第2B図は、トランジスタQ,Qが動作していると
きの各部の電流波形を示す図である。図において、I
C1はコンデンサCの電流である。チョークコイルL
の電流IL1は、ランプ電流ILAとIC1とに分流
するが、コンデンサCは高周波では低インピーダンス
となり、ほとんど高周波成分はコンデンサCへ流れ
る。ランプ電流ILAは、短い時間で見ると、直流に高
周波が重畳された波形となる。一方、瞬時的にみると、
時刻tでは、電流IL1がゼロであり、高圧放電灯L
AとコンデンサCとの回路へ流入する電流はゼロで、
コンデンサCの電荷は高圧放電灯LAへ放出されるこ
とになる。すなわち、時刻tではIL1=0で、I
C1=ILAとなる。また、時刻tではIC1=0で
L1=ILAとなる。時刻tは時刻tと同じであ
る。
FIG. 2B is a diagram showing a current waveform of each part when the transistors Q 1 and Q 4 are operating. In the figure, I
C1 is the current in the capacitor C 1 . Choke coil L
The current I L1 of No. 1 is divided into the lamp currents I LA and I C1 , but the capacitor C 1 has a low impedance at high frequencies, and almost all high frequency components flow to the capacitor C 1 . The lamp current I LA has a waveform in which a high frequency is superimposed on a direct current when viewed in a short time. On the other hand, in an instant,
At time t 1 , the current I L1 is zero and the high pressure discharge lamp L
The current flowing into the circuit of A and the capacitor C 1 is zero,
The electric charge of the capacitor C 1 is discharged to the high pressure discharge lamp LA. That is, at time t 1 , I L1 = 0 and I
C1 = I LA . Further, at time t 4 , I C1 = 0 and I L1 = I LA . Time t 5 is the same as time t 4 .

このような動作により、第9A図に示した各々のトラン
ジスタQ,QおよびダイオードD,Dにサージ
電流が流れることなく、スイッチングロスを少なくで
き、またランプ電流ILAにおいては高周波リップルの
少ない波形が得られ、高圧放電灯LAを音響的共鳴現象
によるアークのゆらぎを生じさせることなく安定に点灯
維持させることができる。また、上記したように、電流
検出手段のアースラインとスイッチング素子制御手段の
アースラインとが共通になるため、電流トランスなどの
絶縁トランスを用いることなく第1および第2のダイオ
ードに流れる電流の検出を容易に行うことができる。
With such an operation, a surge current does not flow in each of the transistors Q 1 and Q 3 and the diodes D 1 and D 2 shown in FIG. 9A, the switching loss can be reduced, and the high frequency ripple is generated in the lamp current I LA . It is possible to obtain a waveform with a small amount of light, and to stably keep the high-pressure discharge lamp LA lit without causing arc fluctuation due to an acoustic resonance phenomenon. Further, as described above, since the ground line of the current detecting means and the ground line of the switching element controlling means are common, the current flowing through the first and second diodes can be detected without using an insulating transformer such as a current transformer. Can be done easily.

実施例 この発明の第1の実施例の放電灯点灯装置を第3図およ
び第4図に基づいて説明する。第3図において、3は制
御部であり、その他は第1図と同じである。
Embodiment A discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4. In FIG. 3, reference numeral 3 is a control unit, and the others are the same as in FIG.

第4図は制御部3の具体構成を示すものである。第4図
において、発振回路5は数百Hzで発振し、フリップフロ
ップ回路6により2つの信号を取り出してランプ電流I
LAの正の半サイクルと負の半サイクルの基準のドライ
ブ信号を得る。この信号は数百Hzでオンオフさせるトラ
ンジスタQ,Qのベースドライブ回路7へ送る。一
方、数十KHzでオンオフさせるトランジスタQ,Q
のベースドライブ回路9へは、タイマ(IC555:μ
PC1555:NEC社製)Iの出力信号とフリップ
フロップ回路6の出力信号とをアンド素子I,I
合成した信号が与えられることになる。
FIG. 4 shows a specific configuration of the control unit 3. In FIG. 4, the oscillating circuit 5 oscillates at several hundred Hz, and the flip-flop circuit 6 takes out two signals and outputs the lamp current I
Obtain the reference drive signals for the positive and negative half cycles of LA . This signal is sent to the base drive circuit 7 of the transistors Q 2 and Q 4 which are turned on and off at several hundred Hz. On the other hand, transistors Q 1 and Q 3 that turn on and off at several tens of KHz
To the base drive circuit 9 of the timer (IC555: μ
A signal obtained by combining the output signal of I 1 and the output signal of the flip-flop circuit 6 with the AND elements I 3 and I 4 is given.

電流検出抵抗4は、ダイオードD,Dの電流
D1,ID2を検出し、コンパレータIがその電圧
降下と基準電圧VREFを抵抗R,Rで分圧した電
圧VR7とを比較し、電流検出抵抗4の両端電圧が電圧
R7より高ければ、コンパレータIの出力は“H”
となってトランジスタQをオンにする。タイマI
端子はリセット端子で、トランジスタQがオンする
と、抵抗R,R,コンデンサCによる発振は停止
する。つまり、電流ID1またはID2が流れている状
態では、コンパレータIの出力はトランジスタQ
オンにし、リセットを働かせており、電流ID1または
D2がほぼゼロになった時点でトランジスタQがオ
フし、抵抗R,R,コンデンサCによる発振が開
始し、タイマIの出力端子が“H”となり、コンデ
ンサCの電圧が(2/3)VCCとなると、出力端子
は“L”となる。この時間がトランジスタQまたは
のオン時間にあたる。タイマIは無安定マルチバ
イブレータとして動作しているが、R≫Rであり、
出力端子の“L”時間はC−R−−の回路で
の時定数で近似的に決るので短いが、出力端子がいっ
たん“L”となると、主回路のトランジスタQ,Q
はオフで電流ID1,ID2が流れるから、トランジス
タQがオンし、タイマIは発振せず、出力端子は
“L”のままとなる。したがって、出力端子が“H”
の時間は抵抗R,R,コンデンサCで決まり、出
力端子の“L”の時間は電流ID1,ID2がゼロに
なるまでの時間となる。
The current detection resistor 4 detects the currents I D1 and I D2 of the diodes D 1 and D 2 , and the comparator I 2 divides the voltage drop and the reference voltage V REF by resistors R 6 and R 7 to obtain a voltage V R7 . compare, the higher the voltage across the current detecting resistor 4 than the voltage V R7, the output of the comparator I 2 is "H"
Then, the transistor Q 5 is turned on. The terminal of the timer I 1 is a reset terminal, and when the transistor Q 5 is turned on, oscillation by the resistors R 1 , R 2 and the capacitor C 2 is stopped. That is, in the state where the current I D1 or I D2 is flowing, the output of the comparator I 2 turns on the transistor Q 5 to activate the reset, and when the current I D1 or I D2 becomes substantially zero, the transistor Q 5 becomes zero. When 5 turns off, the resistors R 1 and R 2 and the capacitor C 2 start oscillating, the output terminal of the timer I 1 becomes “H”, and the voltage of the capacitor C 2 becomes (2/3) V CC , the output The terminal becomes "L". This time corresponds to the on-time of the transistor Q 1 or Q 3 . Timer I 1 is operating as an astable multivibrator, but R 1 >> R 2 ,
"L" time of the output terminals C 2 -R 2 - when is short time so determined to approximate a constant of the circuit, the output terminal once becomes "L", the transistor to Q 1 the main circuit, Q 3
Is off and the currents I D1 and I D2 flow, the transistor Q 5 is turned on, the timer I 1 does not oscillate, and the output terminal remains "L". Therefore, the output terminal is "H"
The time of is determined by the resistors R 1 and R 2 and the capacitor C 2 , and the time of “L” at the output terminal is the time until the currents I D1 and I D2 become zero.

このような動作により、インダクタンスLの電流I
L1は第9A図に示したモードとなり、トランジスタQ
,QダイオードD,Dには、サージ電流は流れ
ず、耐量の小さいものが使用でき、安価となり、スイッ
チングロスも大幅に低減できる。また、スイッチングロ
スの大幅な低減により点灯装置全体の効率を向上させる
ことができ、発熱も小さくなる。また、チョークコイル
に直流分の少ない電流を流すことができ、チョーク
コイルLの鉄損の低減、小形化を図ることができる。
By such an operation, the current I of the inductance L 1
L1 becomes the mode shown in FIG. 9A, and the transistor Q
A surge current does not flow in the 1 , Q 3 diodes D 1 , D 2 and a diode having a small withstand capacity can be used, which is inexpensive and switching loss can be significantly reduced. Further, the efficiency of the entire lighting device can be improved by significantly reducing the switching loss, and heat generation is reduced. Further, it is possible to flow a small current of DC component in the choke coil L 1, a reduction in iron loss of the choke coil L 1, it can be made compact.

また、電流検出抵抗4とコンパレータIおよびその周
辺回路のアースラインが共通に使えるため、ダイオード
,Dの電流の検出が容易であり、回路も簡単とな
る。これは、絶縁トランスが不要で抵抗で直接検出でき
るためである。なお、電流検出抵抗4に小容量のコンデ
ンサを並列接続するとよい。
Further, since the current detection resistor 4, the comparator I 2 and the ground line of the peripheral circuit thereof can be used in common, it is easy to detect the currents of the diodes D 1 and D 2 and the circuit becomes simple. This is because an insulating transformer is not required and resistance can be directly detected. A small-capacity capacitor may be connected in parallel with the current detection resistor 4.

また、高圧放電灯の点灯装置として、チョッパ回路等は
不要であって、大幅な小形軽量化を実現できる。
Further, as a lighting device for a high-pressure discharge lamp, a chopper circuit or the like is not necessary, and it is possible to realize a significant reduction in size and weight.

また、始動から定常状態への移行時のようにランプイン
ピーダンスが大幅に変化する状態でも、ダイオード電流
D1,ID2がゼロとなった時点でトランジスタ
,Qをオンにすることから、自動的にトランジス
タQ,Qのオン間隔か長くなり、第9A図のモード
で動作するので、休止期間の生じたり(第9B図のモー
ド)、トランジスタQ,Q、ダイオードD,D
にサージ電流が流れる(第9C図のモード)ことはな
く、高圧放電灯LAを立消えさせることがなく、かつス
イッチングロスを増大させることなく、定常状態へ確実
に移行させることができる。
Further, even in a state where the lamp impedance changes significantly such as at the time of transition from the start to the steady state, the transistors Q 1 and Q 3 are turned on when the diode currents I D1 and I D2 become zero. Since the ON intervals of the transistors Q 1 and Q 3 are automatically lengthened to operate in the mode shown in FIG. 9A, a rest period may occur (mode shown in FIG. 9B), the transistors Q 1 and Q 3 , the diode D 1 , D 2
A surge current does not flow in the mode (FIG. 9C mode), the high-pressure discharge lamp LA is not extinguished, and the switching loss can be surely changed to a steady state.

この発明の第2の実施例を第5図および第6図に基づい
て説明する。第5図において、3aは制御部であり、そ
の他は第1図と同じである。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, 3a is a control unit, and the others are the same as in FIG.

第4図は制御部3aの具体構成を示すものである。この
制御部3aは、ダイオードD,Dの電流を検出する
電流検出抵抗4と高周波で動作するトランジスタQ
のコレクタ電流IQ1,IQ3を検出する電流検出
抵抗4aを有している。
FIG. 4 shows a specific configuration of the control unit 3a. The control unit 3a includes a current detection resistor 4 that detects the currents of the diodes D 1 and D 2 and a transistor Q 1 that operates at high frequency.
It has a current detection resistor 4a for detecting the collector currents I Q1 and I Q3 of Q 3 .

第1図および第2図の実施例との違いは以下のとおりで
ある。電流IQ1,IQ3を検出してある所定値(基準
電圧VREFを抵抗R,Rで分圧した電圧)以上な
ると、コンパレータIが“H”となり、トランジスタ
をオンにし、タイマIの発振を停止させる。つま
り、電流IQ1,IQ3のピーク値を所定値以上に上昇
することを防止し、実質的にトランジスタQ,Q
オン時間が電流IQ1,IQ3によって変化する点であ
る。
Differences from the embodiment of FIGS. 1 and 2 are as follows. When the currents I Q1 and I Q3 are detected and become a predetermined value (voltage obtained by dividing the reference voltage V REF by the resistors R 8 and R 9 ) or more, the comparator I 6 becomes “H” and the transistor Q 5 is turned on, Stop the oscillation of timer I 1 . That is, the peak values of the currents I Q1 and I Q3 are prevented from rising above a predetermined value, and the on-time of the transistors Q 1 and Q 3 is substantially changed by the currents I Q1 and I Q3 .

なお、ダイオードD,Dの電流を検出しているの
で、トランジスタQ,Qのオフ時間はダイオードD
,Dの電流ID1,ID2がゼロになるまでの時間
となるところは第1の実施例の動作と同様である。
Since the currents of the diodes D 1 and D 2 are detected, the off time of the transistors Q 1 and Q 3 is the diode D 1.
The time until the currents I D1 and I D2 of 1 and D 2 become zero is similar to the operation of the first embodiment.

すなわち、第1の実施例はオンのパルス幅が一定でオフ
時間がダイオードD,Dの電流ID1,ID2がゼ
ロとなるまでであるのに対し、この第2の実施例は、オ
ンのパルス幅が電流IQ1,IQ3のピーク値で変化
し、オフ時間がダイオードD,Dの電流ID1,I
D2がゼロとなるまでの時間である点が相違する。
That is, in the first embodiment, the ON pulse width is constant and the OFF time is until the currents I D1 and I D2 of the diodes D 1 and D 2 become zero. The ON pulse width changes with the peak value of the currents I Q1 and I Q3 , and the OFF time changes to the currents I D1 and I of the diodes D 1 and D 2.
The difference is that it is the time until D2 becomes zero.

この実施例は、定電力化が図れる以外、第1の実施例と
同様の効果を有する。
This embodiment has the same effects as the first embodiment except that constant power can be achieved.

なお、電流ID1,ID2のゼロ検出はカレントトラン
スで行うこともでき、これ以外に種々の方法が考えられ
る。
The zero detection of the currents I D1 and I D2 can be performed by a current transformer, and various methods other than this can be considered.

また、トランジスタQ〜Qの代わりにスイッチング
素子としてサイリスタを用いることもできる。
It is also possible to use thyristors as a switching element instead of the transistor Q 1 to Q 4.

発明の効果 この発明の放電灯点灯装置は、電流検出手段で第1およ
び第2のダイオードに流れる電流の略零レベルを検出
し、電流検出手段から第1および第2の零レベル信号を
受けたときに第1および第3のスイッチング素子をそれ
ぞれオン状態に移行させるようにすると、つまり、第1
および第2のダイオードの電流が略ゼロとなった時点で
第1および第3のトランジスタをオンにすると、第1の
トランジスタおよび第1のダイオードの直列回路や第3
のトランジスタおよび第2のダイオードの直列回路を通
してパルス状の電流が流れることはなく、また、ランプ
電流に休止区間は生じない。
Effect of the Invention In the discharge lamp lighting device of the present invention, the current detecting means detects the substantially zero level of the current flowing through the first and second diodes, and receives the first and second zero level signals from the current detecting means. When the first and third switching elements are sometimes turned on, that is, the first
When the first and third transistors are turned on when the current of the second diode and the current of the second diode become substantially zero, the series circuit of the first transistor and the first diode and the third circuit
No pulsed current flows through the series circuit of the transistor and the second diode, and there is no rest period in the lamp current.

したがって、上記のトランジスタやダイオードのスイッ
チングロスを低減し、かつランプ電流の高周波成分を少
なくして高圧放電灯におけるアークのゆらぎを生じさせ
ることなく安定に点灯維持させることができる。また、
直流電源の負極側に接続される低周波動作の第2および
第4のスイッチング素子にそれぞれ逆並列接続した第1
および第2のダイオードに流れる電流を検出する電流検
出手段のアースラインとスイッチング素子制御手段のア
ースラインとが共通になるため、電流トランスなどの絶
縁トランスを用いることなく第1および第2のダイオー
ドに流れる電流の検出を容易に行うことができる。
Therefore, it is possible to reduce the switching loss of the transistor and the diode described above, reduce the high frequency component of the lamp current, and stably maintain the lighting without causing the fluctuation of the arc in the high pressure discharge lamp. Also,
The first and the second switching elements, which are connected to the negative side of the DC power supply and operate in low frequency, are connected in anti-parallel to each other.
Since the ground line of the current detection means for detecting the current flowing through the second diode and the ground line of the switching element control means are common, the first and second diodes can be used without using an insulating transformer such as a current transformer. The flowing current can be easily detected.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の構成を示す回路図、第2A図および
第2B図は第1図の各部の波形図、第3図はこの発明の
第1の実施例の回路図、第4図はその要部の詳細な回路
図、第5図はこの発明の第2の実施例の回路図、第6図
はその要部の詳細な回路図、第7図は従来の放電灯点灯
装置の回路図、第8図はその各部の波形図、第9A図、
第9B図および第9C図は第7図の装置における3つの
モードでの各部の電流波形図である。 Q……トランジスタ(第1のスイッチング素子)、 Q……トランジスタ(第2のスイッチング素子)、 Q……トランジスタ(第3のスイッチング素子)、 Q……トランジスタ(第4のスイッチング素子)、 LA……高圧放電灯、3……制御部
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the present invention, FIGS. 2A and 2B are waveform diagrams of respective portions of FIG. 1, FIG. 3 is a circuit diagram of a first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is a detailed circuit diagram of a main part thereof, FIG. 5 is a circuit diagram of a second embodiment of the present invention, FIG. 6 is a detailed circuit diagram of the main part, and FIG. 7 is a circuit of a conventional discharge lamp lighting device. Fig. 8 is a waveform diagram of each part, Fig. 9A,
FIGS. 9B and 9C are current waveform diagrams of each part in the three modes in the apparatus of FIG. Q 1 ... transistor (first switching element), Q 2 ... transistor (second switching element), Q 3 ... transistor (third switching element), Q 4 ... transistor ( fourth switching element) ), LA ... high-pressure discharge lamp, 3 ... control unit

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−60996(JP,A) 特開 昭55−66289(JP,A) 特開 昭53−147924(JP,A) 特開 昭59−46796(JP,A) 特開 昭59−60995(JP,A) 特開 昭47−21624(JP,A) 特開 昭57−126099(JP,A) 特開 昭60−255067(JP,A) 特開 昭60−121964(JP,A) 特開 昭60−156280(JP,A) 特公 昭49−19794(JP,B1)Continuation of front page (56) Reference JP-A-59-60996 (JP, A) JP-A-55-66289 (JP, A) JP-A-53-147924 (JP, A) JP-A-59-46796 (JP , A) JP 59-60995 (JP, A) JP 47-21624 (JP, A) JP 57-126099 (JP, A) JP 60-255067 (JP, A) JP 60-121964 (JP, A) JP-A-60-156280 (JP, A) JP-B-49-19794 (JP, B1)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源と、この直流電源の両極間に並列
に接続した第1および第2のスイッチング素子の直列回
路ならびに第3および第4のスイッチング素子の直列回
路と、前記直流電源の負極側に接続される前記第2およ
び第4のスイッチング素子にそれぞれ逆並列接続した第
1および第2のダイオードと、前記第1および第2のス
イッチング素子の接続点と前記第3および第4のスイッ
チング素子の接続点との間に接続した高圧放電灯と、前
記第2および第4のスイッチング素子を低周波数で交互
にオンオフさせ前記第4のスイッチング素子のオン期間
に前記第1のスイッチング素子を高周波数でオンオフさ
せるとともに前記第2のスイッチング素子のオン期間に
前記第3のスイッチング素子を高周波数でオンオフさせ
る制御回路とを備えてなる放電灯点灯装置において、 前記制御回路は、前記第1のダイオードに流れる電流の
略零レベルを検出したときに第1の零レベル信号を出力
し、前記第2のダイオードに流れる電流の略零レベルを
検出したときに第2の零レベル信号を出力する電流検出
手段を具備し、この電流検出手段からの第1の零レベル
信号を受けたときに前記第1のスイッチング素子をオン
状態に移行させ、前記第2の零レベル信号を受けたとき
に前記第3のスイッチング素子をオン状態に移行させる
手段を備えたことを特徴とする放電灯点灯装置。
1. A DC power supply, a series circuit of first and second switching elements and a series circuit of third and fourth switching elements connected in parallel between both poles of the DC power supply, and a negative electrode of the DC power supply. First and second diodes respectively connected in anti-parallel to the second and fourth switching elements connected to the side, connection points of the first and second switching elements, and the third and fourth switching elements. The high pressure discharge lamp connected between the element and the connection point of the element and the second and fourth switching elements are alternately turned on and off at a low frequency to turn on the first switching element during the on period of the fourth switching element. A control circuit for turning on and off at a frequency and turning on and off the third switching element at a high frequency during an on period of the second switching element. In the discharge lamp lighting device, the control circuit outputs a first zero level signal when detecting a substantially zero level of the current flowing through the first diode, and outputs a first zero level signal of the current flowing through the second diode. A current detecting means for outputting a second zero level signal when detecting the zero level is provided, and when the first zero level signal from the current detecting means is received, the first switching element is turned on. A discharge lamp lighting device, characterized in that it is provided with a means for shifting the third switching element to an ON state when receiving the second zero level signal.
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