JPH07176393A

JPH07176393A - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPH07176393A
Application number: JP31938893A
Authority: JP
Inventors: Motohiro Sugino; 元洋杉野; Ryuichi Ikeda; 隆一池田; Shuzo Matsumoto; 脩三松本; Yukio Nakamura; 幸男中村; Kenji Kawabata; 賢治川端
Original assignee: Hitachi Image Information Systems Inc; Hitachi Ltd; Hitachi Video and Information System Inc
Current assignee: Hitachi Image Information Systems Inc; Hitachi Ltd; Hitachi Advanced Digital Inc
Priority date: 1993-12-20
Filing date: 1993-12-20
Publication date: 1995-07-14

Abstract

(57)【要約】【目的】放電灯の明るさに比例する、放電灯電流あるい
はインバータを構成するスイッチ素子の電流等のような
放電灯電流と概略比例関係にある電流等を点灯周波数に
フィードバックし、放電灯の調光度を安定させる放電灯
点灯装置において、制御されている周波数が正常な周波
数範囲外となることを防止し、点灯回路の信頼性向上を
図ること。【構成】放電灯の点灯周波数に比例する周波数可変発振
源の入力値が、予め設定した範囲外となったことを検出
する手段と、発振周波数を強制的に所定の周波数にする
手段を設け、放電灯の点灯周波数が正常周波数範囲外と
なったことを検出した場合に強制的に周波数を正常周波
数範囲内に戻すことで、放電灯の点灯周波数が正常周波
数範囲外となることを防止する構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、放電灯点灯装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開昭６０−１１７５９７号公報には、
電圧源とスイッチング回路の間に共振回路を挿入し、イ
ンバータの駆動周波数を共振周波数よりも高くすること
でスイッチング回路へ供給する電流を制御し、調光を行
う放電灯点灯装置が記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術による放
電灯点灯装置は、スイッチング回路の駆動周波数を共振
周波数よりも高くすることで小さい周波数変化で広い範
囲の放電灯の連続調光を行うものであるが、共振回路の
尖鋭度が高いと、周波数の微妙な変化や、回路定数のバ
ラツキなどによって放電灯の輝度が大きく変化するた
め、ある調光度に対して一義的に周波数を決定すること
は困難である。そこで、安定な調光を実現するために
は、放電灯の調光度を定める基準値と放電灯電流あるい
は前記電流とほぼ比例関係にあるスイッチング回路電流
等の検出出力とを比較し、その比較結果出力によって周
波数の変化する発振回路を用いてスイッチング回路を駆
動するようなフィードバック制御が必要となる。

【０００４】上記したようなフィードバック制御では、
例えば共振周波数よりも高い周波数範囲を正常な周波数
範囲として調光を行う場合には、放電灯あるいはスイッ
チング回路等の電流を検出する電流検出出力が基準値よ
りも小さい場合には、周波数を下げ、逆に電流検出出力
が基準値よりも高い場合には周波数を上げるといった制
御を行うが、その際、何らかの原因によって、発振回路
の発振周波数が共振周波数よりも低下したり、基準値が
共振時のピーク電圧よりも高くなるというように、共振
周波数よりも低い周波数範囲において基準値の方が高く
なった場合には、更に周波数を下げるような制御動作が
行われるため、スイッチング回路の駆動周波数は発振回
路の最低周波数まで低下してしまい、制御不能となると
いう問題がある。

【０００５】本発明は、共振特性を持つ負荷に対してフ
ィードバック制御を行う場合に、上記した例のようにス
イッチング回路の駆動周波数が何らかの理由により周波
数変動し、制御不能となるような周波数範囲での放電灯
点灯装置の誤動作を防止することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の放電灯点灯装置では、スイッチング回路の
駆動周波数が正常周波数範囲外となったことを検出する
手段と、スイッチング回路の駆動周波数を強制的に正常
な周波数範囲とする手段を設け、スイッチング回路の駆
動周波数が正常な周波数範囲から外れたことを検出した
場合に、発振回路の発振周波数を強制的に正常な周波数
範囲内に戻すことで制御系の誤動作を防止した。

【０００７】

【作用】上記構成の放電灯点灯装置では、スイッチング
回路の駆動周波数が正常な周波数範囲から外れたことを
検知して、強制的にスイッチング回路の駆動周波数を正
常な周波数範囲に戻してから、再び制御を掛けることに
より、周波数が正常範囲から外れる原因が継続していな
ければ正常な周波数範囲で安定させることができる。ま
た、周波数変動の原因が継続している限り同じ動作を繰
り返すので、問題が解決次第、速やかに正常な制御状態
に復帰することができる。

【０００８】

【実施例】本発明の第一実施例を図１を用いて説明す
る。

【０００９】図１において、１は直流電圧源、２〜５は
スイッチング回路を構成するスイッチ素子、６はスイッ
チ素子２〜５のドライバ、７は放電灯、８は放電灯点灯
回路を構成するコンデンサ、１０は昇圧トランス、１１
は入力電流により発振周波数の変化する発振源、１２は
スイッチ素子４，５に流れる電流の一部を電圧に変換す
る電流検出回路、１３は放電灯の調光度を定める可変電
圧源、１４は電流出力形のコンパレータ、１５，１６お
よび２４は電流源、１７〜２２および２７はトランジス
タ、２３，２５は抵抗、２６はコンパレータである。

【００１０】本実施例に示すようなスイッチ素子を４個
用いたスイッチング回路はフルブリッジ形インバータと
呼ばれ、発振源１１の出力信号によりスイッチ素子２お
よび５が同期してオン／オフし、スイッチ素子３および
４はスイッチ素子２および５と逆相でオン／オフする。
この２組の素子が交互にオン，オフを行うことでトラン
ス１０には交流電流が流れる。また、トランス１０は、
１次側の両端に生じる交流電圧の電圧値を１次側と２次
側の巻数比倍に昇圧し、トランス１０の２次側に出力す
る。この出力により、放電灯７を点灯する。

【００１１】次に、図２を用いて放電灯の調光について
説明する。本実施例の点灯回路において放電灯７に流れ
る電流は、点灯回路を構成するコンデンサ８とトランス
１０のインダクタンスでほぼ決まる直列共振周波数ｆ₀
付近で最大となり、点灯周波数が前記共振周波数ｆ₀か
ら離れるに従って系のインピーダンスが高くなり、電流
は減少する。放電灯７の明るさは、放電灯に流れる電流
にほぼ比例するため、発振源１１の発振周波数により放
電灯７の調光を行うことができる。

【００１２】従って、放電灯に流れる電流を検出し、予
め定めた基準値と比較して前記発振源１１の発振周波数
を制御すれば電源電圧の変動などに影響を受けることな
く安定した放電灯の調光を行うことができる。その際、
放電灯を前記直列共振周波数ｆ₀よりも高い範囲で点灯
させる場合、放電灯の電流が基準値Ａよりも少ない場合
（図２中のＢ点）には点灯周波数を下げ、逆に放電灯の
電流が基準値よりも多い場合（図２中のＣ点）には、点
灯周波数を上げるといった制御を行うことになる。

【００１３】放電灯７を流れる電流は、トランス１０の
１次側を流れる電流、すなわちスイッチ素子２〜５を流
れる電流に比例するので、本実施例ではスイッチ素子４
および５を流れる電流の一部を電流検出回路１２に流す
ことでスイッチ素子の電流を電圧として検出し、前記電
流検出回路１２の検出電圧値と前記可変電圧源１３で定
めた基準電圧値をコンパレータ１４で比較した結果によ
り、トランジスタ１７のベース電流ｉ_bを変化させ、電
流制御発振源１１に供給する電流ｉ₂を制御して発振周
波数を制御する。ここで、図１に示した回路のように、
スイッチ素子の電流値が前記基準値よりも大きい場合に
はｉ_bを少なくし、逆の場合には前記ｉ_bを多くするよう
な構成とすれば、トランジスタ１７のベース電流が少な
いときには、定電流源１５から供給される電流ｉ₁のう
ち、トランジスタ１７のコレクタに流れる電流ｉ₃が減
少するので、前記発振源１１に供給される電流ｉ₂が増
加して、発振周波数は上昇し、逆にｉ_bが多いときは、
ｉ₂が減少して発振周波数が低下するので、スイッチ素
子に流れる電流、すなわち放電灯の明るさはほぼ一定に
制御される。

【００１４】以上のようなスイッチ素子電流をフィード
バックする制御を行う場合、前記基準電圧値が放電灯の
最も明るいときの電流検出電圧値以下であることと、点
灯周波数範囲が前記直列共振周波数ｆ₀よりも高いこと
が前提となる。これらの条件が満たされない場合、共振
特性上での安定点が無くなるため、前記発振源１１に供
給される電流ｉ₂は最小となり、前記発振源１１の発振
周波数は最低周波数まで低下してしまう。

【００１５】このような状態では、前記発振源１１の発
振周波数が前記直列共振周波数ｆ₀よりも低い範囲にあ
るため、スイッチ素子の電流を増加させるために周波数
を下げていっても、更に電流が減少することとなり、制
御不能の状態に陥る。このような状態に陥った場合に
は、一度発振周波数を共振周波数以上に戻してから、再
び制御を開始しなければならない。

【００１６】そこで、定電流源１５と同じ電流を流す定
電流源１６と、トランジスタ１８を設け、トランジスタ
１９に流れる電流が発振源１１と同様に制御されるよう
な回路を構成し、このトランジスタ１９に流れる電流を
トランジスタ２０〜２２を介して抵抗２３に流すこと
で、発振源１１に流れる電流ｉ₂を電圧に変換し、定電
流源２４で定めた電流ｉ_refを抵抗２５によって電圧に
変換した電圧とコンパレータ２６で比較する。定電流源
２５で定める電流ｉ_refを、発振源１１が前記共振周波
数よりも低い周波数で発振する程度の電流値に設定し、
抵抗２３，２５を同じ値とすれば、発振源１１の発振周
波数が前記共振周波数ｆ₀よりも低くなるような場合、
すなわちｉ₂がｉ_refよりも小さくなるような場合には、
抵抗２５に発生する電圧の方が抵抗２３に発生する電圧
よりも高くなるので、前記コンパレータ２６の出力が反
転することで、前記のような制御不能な状態を検知する
ことができる。

【００１７】更に、コンパレータ２６の出力をトランジ
スタ１７のベースとグランド間に挿入したトランジスタ
２７のベースに接続し、前記制御不能状態を検知した場
合にトランジスタ２７がオンとなるようにすれば、トラ
ンジスタ１７，１８は強制的にオフとなるため、発振源
１１の発振周波数が前記共振周波数以下に低下した場合
でも、発振周波数を強制的に最高周波数とすることがで
きる。前記発振源１１の発振周波数が最高となれば、ト
ランジスタ２７は再びオフとなるので、制御は再び共振
周波数以上の範囲で開始されるので、制御系が共振周波
数以下で制御不能状態に陥ることを防止することができ
る。

【００１８】図３は、本発明の第２の実施例の回路図で
ある。

【００１９】第１実施例との主な違いは、第１実施例で
は発振源１１が電流制御発振源であったが、本実施例で
は、電圧制御発振源（ＶＣＯ）を用いている点である。

【００２０】図３において、３０は電圧制御発振源、３
１，３５はコンパレータ、３２は定電流源、３３は可変
抵抗器、３４はトランジスタ、３６は定電圧源である。
その他図１と同一符号は同一もしくは同等の部分を示
す。

【００２１】本実施例において、放電灯の調光度は定電
流源３２の電流を可変抵抗器３３に流して得られる電圧
を基準電圧として定められる。コンパレータ３１では、
スイッチ素子４，５に流れる電流を電流検出回路１２に
よって検出した電流検出電圧と、前記調光度を定める基
準電圧を比較し、電流検出電圧が基準値よりも高い場
合、すなわち放電灯の明るさが所定の調光度の明るさよ
りも明るい場合には、電圧制御発振源３０に与える電圧
を高くすることで点灯周波数を上げ、逆に電流検出電圧
が基準電圧よりも低い場合には、電圧制御発振源３０に
与える電圧を低くすることで点灯周波数を下げるので、
第一の実施例と同様に安定した調光度を得ることができ
る。

【００２２】本実施例においても、点灯周波数が何らか
の原因によって共振周波数よりも低下した場合には、第
１の実施例の場合と同様に、共振特性上での安定点が無
くなり、前記電圧制御発振源３０の発振周波数が最低周
波数まで低下して、制御不能に陥る。本実施例では、こ
れを防止するために、定電圧源３６の電圧を、前記電圧
制御発振源３０が共振周波数ｆ₀よりも十分低い周波数
を発生する電圧に定めておき、前記電圧制御発振源の入
力電圧が、前記定電圧源３６の電圧よりも低くなったこ
とをコンパレータ３５によって検出した場合にトランジ
スタ３４をオンとして、コンパレータ３１のマイナス側
入力電圧を低下させることで、出力電圧を最大として、
前記電圧制御発振源３０の発振周波数を最高とするよう
にしている。前記電圧制御発振源の入力電圧が最大とな
り、出力周波数が最高となると、トランジスタ３４は再
びオフとなり、共振周波数以上の周波数範囲での制御が
開始される。以上の動作により、本実施例においても前
記発振源の発振周波数が共振周波数以下に低下して制御
が不能となることを防止することができる。

【００２３】なお、以上の各実施例では、フルブリッジ
形インバータを用いて説明してきたが、本発明は、これ
に限定されるものではなく、例えばスイッチ素子が２個
で構成されるハーフブリッジ形インバータについても同
様に適用することができる。

【００２４】また、上記各実施例では、放電灯の点灯を
共振周波数以上で行う方法を例示したが、同様に共振周
波数以下の周波数範囲で放電灯を点灯させるような構成
とし、発振源の発振周波数が共振周波数以上となったこ
とを検出した場合に前記発振周波数を共振周波数以下に
戻すような構成としてもその効果は変わらない。その場
合には、周波数に対する放電灯電流の傾きが反対となる
ので、放電灯電流の検出結果に対する周波数の制御方向
を反対とする必要がある。

【００２５】更に、放電灯電流の検出は、スイッチ素子
を流れる電流から検出する他に、インバータの電源電流
等のように、放電灯電流の変化と概略比例関係にある電
流または電圧等から検出する方法であっても良い。もち
ろん、トランスの２次側電流すなわち放電灯の電流その
ものを直接検出しても良い。

【００２６】上記各実施例の回路図中では、放電灯に冷
陰極管１灯用いて説明したが、放電灯電流が共振特性を
有するような点灯回路の構成であれば、放電灯に熱陰極
管を用いたり、多灯用の構成としても本発明の効果に変
わりはない。更に、直流電源１の構成は、電池等の直流
電源以外に、交流電源を整流して得た直流電源でも良
い。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電灯あるいはインバータを構成するスイッチ素子の電
流等を放電灯の点灯周波数にフィードバックすることで
放電灯の調光を安定させる放電灯調光点灯回路におい
て、放電灯の点灯周波数が正常周波数範囲外となったこ
とを検出し、強制的に前記点灯周波数を正常周波数範囲
内に戻す手段を設けることで、周波数が変動してフィー
ドバック制御が誤動作することを防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例に係る放電灯点灯回路の回路図であ
る。

【図２】放電灯に流れる電流の周波数特性図である。

【図３】第２実施例に係る放電灯点灯回路の回路図であ
る。

【符号の説明】

１…直流電圧源、２〜５…スイッチ素子、６…スイッチ
素子ドライブ回路、７…放電灯、８，９…コンデンサ、
１０…トランス、１１…電流制御発振源、１２…スイッ
チ素子電流検出回路、１３…可変電圧源、１４，２６，
３１，３５…コンパレータ、１５，１６，２４，３２…
定電流源、１７〜２２，２７，３４…トランジスタ、２
３，２５…抵抗器、３０…電圧制御発振源、３３…可変
抵抗器、３６…定電圧源。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本脩三神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所映像メディア研究所内 (72)発明者中村幸男神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立画像情報システム内 (72)発明者川端賢治東京都青梅市藤橋888株式会社日立製作所リビング機器事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

スイッチング回路の開閉周波数に応じて放電灯に流れる
電流が変化する回路と、放電灯に流れる電流もしくは前
記電流と概略比例関係にある電流または電圧を検出する
電流または電圧検出手段と、放電灯に流れる電流の目標
値となる基準値と、前記電流検出手段の出力を比較する
比較手段と、前記比較手段の出力に応じて発振周波数が
変化する発振回路と、前記発振回路の発振周波数に基づ
いて前記スイッチング回路の開閉を制御する制御回路と
を有する放電灯点灯装置において、前記発振回路の周波
数が正常範囲から外れたことを検出する手段と、前記検
出手段の出力により前記発振回路の周波数を正常範囲に
戻す手段とを有することを特徴とする放電灯点灯装置。