WO2000007413A1 - Dispositif de commande d'une lampe a decharge - Google Patents

Description

明 細 書 放電灯点灯装置 技術分野

この発明は、 放電灯 （以下、 「ランプ」 という） の消費電力をフィードバック して点灯する方式の放電灯点灯装置において、 ランプ寿命末期検出をフィ一ドバ ックループ上で検出する放電灯点灯装置に関するものである。 景技術

従来の放電灯点灯装置について図面を参照しながら説明する。 図 3は、 従来か ら知られているランプ電力フィードバック方式の放電灯点灯装置の構成を示す図 である。 図 3において、 1は直流電源、 2は M O S F E T等のスイッチング素子を有す るインバ一夕回路、 3はドライノ^ 4は負荷回路である。 また、 5 a、 5 b及び 5 cはランプ、 6は結合コンデンサ、 7 a、 7 b及び 7 cはバラストコイル、 8 a、 8 b及び 8 cは始動コンデンサである。 また、 同図において、 9は負荷電流検出抵抗、 1 0は積分回路、 1 1はォペア ンプ、 1 1 aは目標値である。 さらに、 1 3は制御回路、 1 4はラッチ回路、 1 9 a、 1 9 b及び 1 9 cはランプ電圧検出回路、 2 0は過電圧検出コンパレー夕 、 2 0 aはしきい値である。 従来の放電灯点灯装置の動作は以下の通りである。 インバー夕回路 2は、 ドライバ 3により駆動され、 直流電源 1を高周波出力に 変換する。 このインバー夕回路 2からの高周波出力は、 結合コンデンサ 6、 バラ ストコイル 7 a、 7 b及び 7 cを介してランプ 5 a、 5 b及び 5 cを点灯する。 負荷回路 4の負荷電流の有効成分 （実効値） は、 検出抵抗 9に発生した電圧を 積分回路 1 0により積分することにより検出され、 オペアンプ 1 1の負入力とな る。 このオペアンプ 1 1は目標値 1 l aを正入力とし、 誤差増幅された出力はド ライバ 3に出力される。 このオペアンプ 1 1のフィードバックにより、 負荷回路 4の負荷電流の実効値は一定に保たれるように、 ドライバ 3はィンバ一夕回路 2 のスィツチング周波数を制御する。 これにより、 ランプの消費電力は一定に保たれる。 具体的には、 図 4に示すよ うに、 ィンバ一夕回路 2を構成するスィツチング素子のドレイン電流の有効成分 が一定になるようにフィードバックされ、 周波数が制御される。 ここで、 ランプの寿命が進むと、 ランプ電圧が増加し、 ランプ電流を絞る方向 にフィードバックが働くため、 周波数が高くなり、 ドレイン電流波形は、 図 5の ようになる。 この場合、 周波数の増加により、 ドレイン電流の有効成分は一定に保たれるが 、 無効電流も同時に増加する。 ランプの寿命状態がさらに進み寿命末期となつた場合、 周波数が高くなると、 無効電流成分がさらに増加する。 この無効電流がある程度を超えるとスィッチン グ素子が発熱し、 故障の原因となる。 寿命末期ランプに対する保護手段としては次の通りである。 寿命末期ランプの ランプ電圧が正常のものよりも高いことから、 図 3に示すように、 ランプ電圧を ランプ電圧検出回路 1 9 a、 1 9 b及び 1 9 cにより検出する。 これら検出回路 の出力をコンパレー夕 2 0の入力とし、 検出値が所定のしきい値 2 0 aを超えた 場合に制御回路 1 3の動作により ドライバ 3を制御してインバ一夕回路 2を保護 するというものが知られている。 保護方法としては、 ドライバ 3の発振を停止するものや、 強制的にドライバ 3 の発振周波数を高くし、 ドレイン電流の有効成分と無効成分双方を低減するもの (以下、 「保護モード運転」 という。 ） 等があり、 ラッチ回路 1 4によりラッチ される。 なお、 ランプ電圧検出回路 1 9 a ( 1 9 b及び 1 9 cも同様） の動作は、 ラン プ電圧をコンデンサ 2 1及び 2 2により分割し、 ダイォード 2 3及び 2 4により 整流し、 抵抗 2 5、 コンデンサ 2 6により積分して検出値とするものである。 その結果、 3灯のうち 1灯以上寿命末期状態のものがあれば、 制御回路 1 3の 動作によりィンバ一夕回路 2を保護するものである。 しかしながら、 上述した従来の放電灯点灯装置では、 ランプ寿命末期検出をラ ンプごとに行わなければならず、 特にランプの本数が多いものに関しては、 部品 点数が増え、 コストも高くなるという問題点があった。 また、 寿命末期検出で検出されないが寿命状態のやや進んだランプ （以下、 「 半寿命末期ランプ」 という。 ） が複数本 （例えば 3本） 接続された場合は、 ラン プ電力をト一タルして一定にしょうとするフィードバックがされる。 そのため、 寿命末期ランプを （例えば 1本） 装着した場合と同様に周波数が高くなることも あり、 ドレイン電流の無効成分が増加することによりインバー夕回路 2の負担が 増大し、 本来保護すべき運転状態であるにもかかわらず、 いずれのランプ電圧検 出回路 1 9 a〜 1 9 cにおいても検出されずに通常の運転を続けてしまうという 問題も有していた。 この発明は、 前述した問題点を解決するためになされたもので、 ランプが複数 本装着されていてもランプごとに寿命末期検出をすることなく、 寿命末期ランプ から回路を保護でき、 また、 複数のランプの寿命状態をトータルして検知するた め、 インバ一夕回路の負担を確実に検知し、 保護できる放電灯点灯装置を得るこ とを目的とする。 また、 この発明は、 ランプが寿命末期状態のとき等に簡単な構成で保護モード 連転を行うことができる放電灯点灯装置を得ることを目的とする。 発明の開示

この発明に係る放電灯点灯装置は、 直流入力を高周波出力に変換するィンバー 夕回路と、 前記インバー夕回路に接続され、 複数の放電灯からなる負荷回路と、 前記ィンバ一夕回路の終端とグランドとの間に接続された検出抵抗と、 前記検出 抵抗に発生した電圧を積分する積分回路と、 前記積分回路の出力を負入力、 所定 の目標値を正人力として誤差増幅を行うオペアンプと、 前記オペアンプの出力に 基づき前記ィンバ一夕回路のスィツチング周波数を制御するドライバと、 前記ォ ぺアンプの出力を入力とし、 入力値において換算された周波数が所定値を超えた 場合に出力値が切り換わる周波数検知用コンパレー夕と、 前記周波数検知用コン パレー夕の出力値により前記ドライバの運転状態を切り換える制御回路と、 前記 換算された周波数が所定値を超えた場合に前記制御回路により切り換えられた運 転状態を保持するラッチ回路とを備えたものである。 また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、 前記制御回路が、 前記周波数検知用 コンパレー夕の出力端に接続された夕イマ一用積分回路と、 前記タイマー用積分 回路の出力端と前記ドライバとの間に接続された点灯シーケンス回路とを有し、 前記周波数検知用コンパレ一夕の出力がローレベルとなったときに、 前記夕イマ 一用積分回路の出力電位が下がり、 前記点灯シーケンス回路が初期状態となり、 前記ラツチ回路により前記口一レベルがラツチされるものである。 図面の簡単な説明

図 1はこの発明の実施例 1に係る放電灯点灯装置の構成を示す図、

図 2はこの発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置の構成を示す図、 図 3は従来の放電灯点灯装置の構成を示す図、

図 4は従来の放電灯点灯装置のスィツチング素子のドレイン電流波形を示す図 図 5は従来の放電灯点灯装置のスイツチング素子のドレイン電流波形を示す図 である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明の各実施例について図面に基づき説明する。 実施例 1 . この発明の実施例 1に係る放電灯点灯装置について図面を参照しながら説明す る。 図 1は、 この発明の実施例 1に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。 なお、 各図中、 同一符号は同一又は相当部分を示す。 図 1において、 1は直流電源、 2は M O S F E T等のスイッチング素子を有す るインバー夕回路、 3はドライノ^ 4は負荷回路である。 また、 5 a、 5 b及び 5 cはランプ、 6は結合コンデンサ、 7 a、 7 b及び 7 cはバラストコイル、 8 a、 8 b及び 8 cは始動コンデンサである。 また、 同図において、 9は負荷電流検出抵抗、 1 0は積分回路、 1 1はォペア ンプ、 1 1 aは目標値である。 さらに、 1 2は周波数検知用コンパレー夕、 1 2 aはしきい値、 1 3は制御回路、 1 4はラッチ回路である。 つぎに、 この実施例 1に係る放電灯点灯装置の動作について図面を参照しなが ら説明する。 オペアンプ 1 1の出力をドライバ 3の入力とするとともに、 コンパレー夕 1 2 の入力とし、 コンパレ一夕 1 2の出力を制御回路 1 3の入力とする。 ここで、 ド ライバ 3は、 オペアンプ 1 1の出力電圧に対して負特性を持つものとする。 即ち 、 ドライバ 3は、 オペアンプ 1 1の出力電位が上昇すれば駆動周波数は低くなり 、 出力電位が低下すれば駆動周波数が高くなる。 これにより、 検出抵抗 9の電圧 波形の有効成分を一定に保つように制御され、 従来と同様に、 インバー夕回路 2 を構成するスィツチング素子のドレイン電流の有効成分が一定になるように保た れる。 ここで、 寿命末期ランプが装着された場合、 オペアンプ 1 1の出力電位は正常 ランプの場合よりも低くなり、 周波数が高くなる。 このときオペアンプ 1 1の出 力電位がコンパレー夕 1 2の所定のしきい値 1 2 aを下回った場合に、 即ち、 周 波数が所定のしきい値よりも高くなつた場合、 コンパレ一夕 1 2の出力がローレ ベルとなり、 このローレベル出力を受けて制御回路 1 3が動作し、 ドライバ 3を 保護モード運転又は発振停止させるものである。 また、 明らかに寿命末期のものが装着された場合に限らず、 半寿命末期ランプ が複数本装着された場合にも、 オペアンプ 1 1によるフィードバヅクによりドラ ィバ 3の駆動周波数が所定値を超えた場合には、 保護モ一ド運転又は発振停止さ せるものである。 実施例 2 . この発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置について図面を参照しながら説明す る。 図 2は、 この発明の実施例 2に係る放電灯点灯装置の構成を示す図である。 図 2において、 1 5は夕イマ一用積分回路、 1 6は点灯シーケンス回路であり 、 コンパレー夕 1 2の出力は抵抗 1 7を介してタイマー用積分回路 1 5の出力に 接続される。 なお、 他の構成は上記の実施例 1と同様である。 ランプが正常な場合の動作は実施例 1の場合と同様である。 また、 寿命末期状 態のランプが装着された場合にコンパレ一夕 1 2の出力が口一レベルとなる動作 も実施例 1と同様である。 通常、 電源投入時の初期状腹においては、 コンパレ一夕 1 2の出力はハイレべ ルとなっていて、 点灯シーケンス回路 1 6は、 タイマー用積分回路 1 5が充電さ れることにより、 初期状態 （例えば予熱周波数） から点灯周波数へと発振周波数 を下げていく。 ここで、 コンパレータ 1 2の出力がローレベルとなった場合、 夕 イマ一用積分回路 1 5の出力電位が下がり、 点灯シーケンス回路 1 6は初期状態 に戻る。 これにより ドライバ 3の駆動周波数を強制的に高くし、 保護モード連転 するものである。 なお、 駆動周波数を強制的に高くした場合、 オペアンプ 1 1の出力は上限値に 固定され、 しきい値 1 2 aよりも高くなるが、 ラッチ回路 1 4によりコンパレ一 夕 1 2の出力を口一レベルに保ち、 保護状態を維持する構成となっている。 また、 本実施例においては、 ランプ 3灯用のものを記載したが、 2灯以下用又 は 4灯以上用であってもよい。 さらに、 本実施例においては、 ドライバ 3の特性をオペアンプ 1 1の出力に対 して負特性を持つものとしたが、 正特性を持つものについても反転増幅回路の追 加等により容易に応用できる。 産業上の利用の可能性

この発明に係る放電灯点灯装置は、 以上説明したとおり、 直流入力を高周波出 力に変換するインバー夕回路と、 前記インバー夕回路に接続され、 複数の放電灯 からなる負荷回路と、 前記ィンバ一夕回路の終端とグランドとの間に接続された 検出抵抗と、 前記検出抵抗に発生した電圧を積分する積分回路と、 前記積分回路 の出力を負入力、 所定の目標値を正人力として誤差増幅を行うオペアンプと、 前 記オペアンプの出力に基づき前記ィンバ一夕回路のスィツチング周波数を制御す るドライバと、 前記オペアンプの出力を入力とし、 入力値において換算された周 波数が所定値を超えた場合に出力値が切り換わる周波数検知用コンパレー夕と、 前記周波数検知用コンパレ一夕の出力値により前記ドライバの運転状態を切り換 える制御回路と、 前記換算された周波数が所定値を超えた場合に前記制御回路に より切り換えられた運転状態を保持するラッチ回路とを備えたので、 ランプが複 数本装着されてもランプごとに寿命末期検出をすることなく、 寿命末期ランプか ら回路を保護でき、 また、 複数のランプの寿命状態をトータルして検知するため 、 確実にインバ一夕の負担を検知し、 保護できるという効果を奏する。 また、 この発明に係る放電灯点灯装置は、 以上説明したとおり、 前記制御回路 が、 前記周波数検知用コンパレー夕の出力端に接続された夕イマ一用積分回路と 、 前記夕イマ一用積分回路の出力端と前記ドライバとの間に接続された点灯シー ケンス回路とを有し、 前記周波数検知用コンパレー夕の出力が口一レベルとなつ たときに、 前記夕イマ一用積分回路の出力電位が下がり、 前記点灯シーケンス回 路が初期状態となり、 前記ラッチ回路により前記ローレベルがラツチされるので 、 ランプが寿命末期状態のとき等に簡単な構成で保護モード連転を行うことがで きるという効果を奏する。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 直流入力を高周波出力に変換するインバー夕回路と、

前記ィンバ一夕回路に接続され、 複数の放電灯からなる負荷回路と、 前記ィンバ一夕回路の終端とグランドとの間に接続された検出抵抗と、 前記検出抵抗に発生した電圧を積分する積分回路と、

前記積分回路の出力を負入力、 所定の目標値を正人力として誤差増幅を行うォ ぺアンプと、

前記オペアンプの出力に基づき前記ィンバ一夕回路のスィツチング周波数を制 御するドライバと、

前記オペアンプの出力を入力とし、 入力値において換算された周波数が所定値 を超えた場合に出力値が切り換わる周波数検知用コンパレー夕と、

前記周波数検知用コンパレ一夕の出力値により前記ドライバの運転状態を切り 換える制御回路と、

前記換算された周波数が所定値を超えた場合に前記制御回路により切り換えら れた運転状態を保持するラッチ回路と

を備えた放電灯点灯装置。

2 . 前記制御回路は、

前記周波数検知用コンパレー夕の出力端に接続されたタイマー用積分回路と、 前記夕イマ一用積分回路の出力端と前記ドライバとの間に接続された点灯シ一 ケンス回路とを有し、

前記周波数検知用コンパレー夕の出力がローレベルとなったときに、 前記タイ マ一用積分回路の出力電位が下がり、 前記点灯シーケンス回路が初期状態となり 、 前記ラッチ回路により前記ローレベルがラッチされる

請求項 1の放電灯点灯装置。