JP2004288375A - High pressure discharge lamp lighting device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧放電灯を高周波で点灯する高圧放電灯点灯装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の高圧放電灯点灯装置では、電源投入後、高圧放電灯(以下、「ランプ」という)が放電を開始する前後で、始動パルスを発生したり、点灯周波数の制御を切換えたりしていた(例えば、特許文献1〜4参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平4−342990号公報
【特許文献2】
特開平6−243982号公報
【特許文献3】
特許3279322号公報
【特許文献4】
特許2946389号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は以上のように構成されており、以下に示すような課題があった。
【0005】
放電開始の前後で始動パルスを発生したり、点灯周波数の制御を切換えたりするため、放電開始を検出する検出回路が必要であった。この結果、装置が高価になる他、検出回路の精度によっては、完全に放電を開始していないにもかかわらず放電開始後の制御に移行してしまうなどの不具合が生じていた。
【0006】
本発明は、係る課題を解決するためになされたものであり、安価で確実な動作を行う高圧放電灯点灯装置を提供することを目的にしている。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る高圧放電灯点灯装置は、AC電源を直流化する直流電源回路と、直流電源回路の出力を高周波に変換するインバータ回路と、インバータ回路を駆動するドライバ回路と、ドライバ回路の出力周波数を切換える周波数切換回路と、インバータの高周波出力を調整するチョークコイルと、チョークコイルに直列接続された高圧放電灯とコンデンサとの並列回路と、からなり、周波数切換回路は、高圧放電灯に固有な音響共鳴周波数を含まない周波数帯に属する第1の周波数と、これより高い第2の周波数と、を交互に切換えると共に、第1の周波数の期間を、第2の周波数の期間より長く設定するように構成したものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.
図1は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。
図において直流電源回路2は、商用電源1からの交流電圧を直流化し、直流電源回路2の出力は、インバータ回路3によって高周波電力に変換される。
【0009】
詳しくは、直流電源回路2には、ダイオード2a、2bと平滑コンデンサ2c、2dから構成された倍電圧整流回路が採用されている。またインバータ回路3は、ドライバ回路4から出力される周波数に基づいて交互にON/OFFする二つのMOSFET 3a、3bから構成されており、直流電力を高周波電力に変換する。そしてこの高周波電力は、直流カットコンデンサ5を介して、チョークコイル6によって電流を調整され、ランプ7及び共振コンデンサ8に印加される。なお、本実施の形態ではランプ7として定格20Wのセラミック製メタルハライドランプを用いる。
【0010】
また周波数切換回路9は、内蔵されたタイマの出力に基づいてドライバ回路4の出力周波数fを切換える。図2は、本実施の形態に係る周波数切換回路9がドライバ回路4の出力周波数を切換える様子を示したものである。図において出力周波数fは異なる二つの周波数f1、f2の間で、周期的に、交互に切換わる。一周期(T)中、出力周波数がf2である期間はdであり、それ以外の期間(=T−d)はf1である。
【0011】
ここで出力周波数f1は放電開始後において、ランプ7を点灯するのに好適な周波数であり、出力周波数f2は放電開始前において、ランプ7電極間の絶縁を破壊するため、高圧を印加するのに好適な周波数である。以下では、出力周波数f1、出力周波数f2、周期T及び期間dの設定について説明する。
【0012】
一般に高圧放電灯を高周波で点灯する場合、ランプ内の音波の進行波と反射波の干渉作用により放電アークが曲げられ、立ち消えやランプ破壊などを引き起こすいわゆる音響共鳴現象が生じやすいことが知られている。したがって特に1kHz以上の高周波点灯時では、音響共鳴現象が起こらない非共鳴周波数帯を選んで点灯する。図3に、本実施の形態で用いる定格20Wのセラミック製メタルハライドランプの非共鳴周波数帯と共鳴周波数帯(音響共鳴現象が起こる周波数帯)の分布を示す。また図には併せて、周波数fと図1に示した回路構成における高周波部のアドミタンスYとの関係を示している。
【0013】
ここで高周波部は、直流カットコンデンサ5、チョークコイル6、ランプ7及び共振コンデンサ8からなる部分である。
また図においてLcとLsは、それぞれランプ7が放電を開始する前と後における周波数fとアドミタンスYとの関係を示した特性曲線である。Rc、Rsはそれぞれ特性曲線Lc、Lsにおける共振点であり、共振点Rsは共振点Rcより低い周波数となる。
【0014】
このように特性曲線が、放電を開始する前と後において大きく異なるのは、ランプ7のインピーダンスが放電を開始する前は無限大であるのに対し、放電を開始した後では低いレベルまで下がることに拠る。
【0015】
即ち、放電を開始する前の高周波部は、直流カットコンデンサ5、チョークコイル6及び共振コンデンサ8の直列回路で表されるが、実際の回路構成において、直流カットコンデンサ5は共振コンデンサ8よりも十分大きな容量であるため、特性曲線Lcは、チョークコイル6と共振コンデンサ8に支配的されたものを示す。
【0016】
これに対して放電を開始した後の高周波部は、ランプ7と共振コンデンサ8の並列結合部に直流カットコンデンサ5とチョークコイル6を直列結合した回路で表されるが、実際の回路構成において、ランプ7のインピーダンスは共振コンデンサ8のインピーダンスに比べて十分小さく、ランプ7と共振コンデンサ8の並列結合部のインピーダンスは無視され、特性曲線Lsは、直流カットコンデンサ5とチョークコイル6によって支配されたものを示す。
【0017】
出力周波数f1の設定においては、曲線Lsの共振点Rsより高い、遅れ位相の領域で、かつ、非共鳴周波数帯に属するように設定する必要がある。
【0018】
出力周波数f1を(42〜50)kHzの非共鳴周波数帯に含まれる45kHzに設定して定格ランプ電力を得るため、直流カットコンデンサ5の容量が0.1μF、チョークコイル6の容量が1.3mHとした。なお、この時の共振点Rsは、約14kHである。また、出力周波数f1は、テレビリモコン等の動作周波数帯と重なる可能性をなくため、40kHZ以上に設定するのが望ましく、本実施の形態では、f1を(30〜38)kHzの非共鳴周波数帯は避けて設定した。
【0019】
また出力周波数f2は、共振コンデンサ8の両端に高電圧を印加するため、アドミタンスが大きく(特性曲線Lcの共振点Rcに近く)、かつ非共鳴周波数帯に属するように設定する。
20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布と特性曲線Lcを踏まえ、両方の条件(アドミタンスが大きく、非共鳴周波数帯に属する)満たす周波数として非共鳴周波数帯(79〜83)kHzに属する80kHzを設定する。
【0020】
また周期Tは、出力周波数f1と出力周波数f2の切換動作が視覚的に認識できない程度であればよいが、放電開始を早めるため、1sec以下とするのが望ましい。
【0021】
さらに期間dは、数μsec〜数msecの幅があれば十分であるが、期間dは、短い方が放電開始後に切換動作による光の段差が出にくいことから、できるだけ短く設定する方が望ましい。
【0022】
以上をまとめると20Wセラミック製メタルハライドランプにおいて出力周波数f1を45kHz、出力周波数f2を80kHz、周期Tを10msec、期間dを1msecに設定した。このときの出力周波数fに対するランプ電流iL及びランプ電圧VLの変化を図4に示す。図よりランプが放電を開始する前は、出力周波数f2の作用によりランプ7に高圧が印加され、放電を開始した後は、主に出力周波数f1によって安定点灯されることが分かる。
【0023】
このように放電開始前後で出力周波数の制御状態を変化させずに、放電開始動作と安定点灯動作とを兼ねる回路構成としたので、検出回路が不要となり、安価かつ簡単な構成の点灯装置を提供することができる。
【0024】
また、安定点灯中に何らかの放電不安定が生じ立ち消えた場合でも、特別な検出回路や追加的な制御を設けることなく、放電開始前の状態と同じ動作状態とすることができ、確実な点灯復帰が可能となる。
【0025】
実施の形態2.
実施の形態1では、出力周波数f2を非共鳴周波数帯に設定する場合について説明したが、本実施の形態では、出力周波数f2を共鳴周波数帯に設定する場合について説明する。
図5は図3と同じく、20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布と、周波数fと高周波部のアドミタンスYの関係、及び本実施の形態に係る出力周波数f2の設定を示したものである。
回路構成及び動作は、実施の形態1と同じであるので説明を省略する。実施の形態1との相違は、出力周波数f2と期間dの設定にある。
【0026】
一般に高圧放電灯を高周波点灯する場合、出力周波数を非共鳴周波数帯から共鳴周波数帯に移動させてから、音響共鳴現象が発生するまでに、約1msecの時間を要することが知られている。したがって逆に、周波数f2が共鳴周波数帯に属する周波数であっても、1msec以内の期間dで、非共鳴周波数帯に属する周波数f1に切換われば、音響共鳴現象は起こらず、安定に切換え動作が継続するものと考えられる。
本実施の形態は、このような考察に基づいたものであり、出力周波数f2を共振点Rc付近の任意の周波数に設定し、期間dを1msec以内に設定したものである。
【0027】
以上のように構成することで、出力周波数f2の設定範囲は、共鳴周波数帯まで拡張される。この結果、設計の自由度が高まり、特に出力周波数f2を高く設定することで、共振コンデンサ8の容量を下げ、さらなる小型化を図ることができる。
【0028】
実施の形態3.
実施の形態1及び2では、出力周波数f2が単一周波数である場合について説明したが、本実施の形態では、出力周波数f2が単一周波数ではない場合について説明する。
図6は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。
図中1〜9は実施の形態1に示したものと同じであるので説明を省略する。本実施の形態では、周波数切換回路9に内蔵されたタイマとは別に、新たにタイマ回路10を設置している。
【0029】
次に動作について説明する。
一般にコイルやコンデンサといった電子部品はその特性値(容量)にバラツキがあり、このバラツキによって図3に示した共振点Rs、Rcはずれる。出力周波数f1は共振点Rsから離れた、なだらかな箇所に設定されるため、共振点Rsが多少ずれてもアドミタンスはほとんど変わらず、問題にはならない。
【0030】
一方、出力周波数f2は、高電圧を発生させるために、アドミタンスの大きな共振点Rcの近傍に設定する必要がある。この結果、共振点Rcが少しでもずれると、アドミタンスは大きく変化し、放電開始前に、ランプに印加する電圧が大きく変動する。特に共振点Rcが、印加電圧の減少する方向にずれた場合には、放電を開始することができない場合が想定される。
【0031】
このようなことを回避するために、例えば図7に示すように周波数f2を、タイマ回路10により決められた周期で、異なる二つ周波数f21、f22に交互に切換るようにする。
ここで周波数f21、f22はいずれも共振点Rcの近傍から選ばれており、共振点Rcが多少ずれてもどちらかの周波数のアドミタンスが、所定以上の値をとるように設定されている。
【0032】
以下では、この点について詳しく説明する。
図8は、放電を開始する前における周波数fとランプ7に印加される電圧との関係を示したものである。
ランプ7に印加される電圧は、高周波部のアドミタンスYにほぼ比例するため、図8に示す特性曲線は、図3で示した周波数fとアドミタンスYの関係を示す特性曲線Lcにほぼ相似するものとなる。
図においてLVcは、各部品の特性値がバラツキの中心(センター値)にある場合の特性曲線を示している。またLVc′は、例えばチョークコイル6の特性値(容量値)がセンター値よりも数%大きい場合の特性曲線を示している。そしてVigはランプが放電を開始するのに必要な最小の印加電圧を示している。
【0033】
図に示すように、周波数f2に対する特性曲線LVc、LVc′の電圧(点A、Bに対応する電圧)をそれぞれVA、VBとすると、VA>Vig>VBであり、センター値による特性曲線LVcでは最小電圧Vigをクリアしているにもかかわらず、部品に数%のバラツキがあると、共振点Rcがずれて印加電圧は大きく減少し、最小電圧Vigに達しないことが分かる。また逆に曲線LVc′の電圧(点Cに対応する電圧)が最小電圧Vigに達するように周波数f2´を選ぶと、曲線LVcの周波数f2´に対する電圧(点Dに対応する電圧)が、最小電圧Vigに達しないことが分かる。
このように出力周波数f2を単一周波数とすると、部品がばらつく場合に対し、最小印加電圧Vigを確保することは困難である。したがってこの場合、出力周波数f2を複数の値に切換えることが必要である。
【0034】
図9に、部品バラツキを考慮した時の特性曲線LVcが取り得る範囲を示す。
ここでLVmin、LVmaxは、それぞれ共振点RVcが最も低い方、最も高い方にばらついた時の特性曲線LVcである。図に示すように、特性曲線LVmin上の電圧[Vig+α](但し、α>0)を与える点Eに対応する周波数fminを周波数f21とし、特性曲線LVmax上の電圧[Vig+α]を与える点Fに対応する周波数fmaxを周波数f22とする。そして、これらを周期的に切換えれば、曲線LVcがどのような位置にあっても必ず周波数f21または周波数f22のどちらか一方が、電圧Vigを超える電圧を与える周波数となり、確実に放電を開始することができる。
【0035】
また、周波数fminと周波数fmaxが大きく離れている場合は、図10に示すようにfmin=f21、fmax=f2nとして、f21とf2nの間を分割し、n個の周波数(f21、f22、…、f2n)を設定して周波数を順次切換るようにし、この順次切換る動作を周期的に繰り返すようにすれば良い。
【0036】
このように複数の周波数を出力周波数f2として設定し、これらを順次切換える動作を周期的に繰り返すことにより、回路部品の特性値がばらついても放電を開始させるためのランプ電圧を確実に得ることができる。
【0037】
実施の形態4.
実施の形態3では、複数の周波数を出力周波数f2として設定し、これらを順次切換える動作を周期的に繰り返す場合について説明したが、本実施の形態では、出力周波数f2をなだらかに連続的に降下させる場合について説明する。
図11は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。図中1〜9は実施の形態1に示したものと同じであるので説明を省略する。本実施の形態では、新たにスイープ回路11が追加されている。スイープ回路11は、商用電源1投入時から所定の時間をかけて周波数切換回路9の出力周波数を徐々に降下させるように動作する。
【0038】
図12は、商用電源投入時からの経過時間に対するドライバ回路4の出力周波数fを示すものである。出力周波数f1は一定のまま、出力周波数f2を徐々に降下させるものであり、出力周波数f2の下限は、実施の形態3における出力周波数fmin以下である。
この結果、放電開始前のランプ印加電圧が所定の値を超えた瞬間に放電が開始されるので、回路を構成する部品のばらつきに関係なく放電開始することができる。
【0039】
以上のように出力周波数f2を連続的に徐々に降下させる構成としたので、部品のバラツキにかかわらず、放電開始のためのランプ電圧を確実に確保することができる。また逆に、出力周波数f2を連続的に徐々に上昇させる構成としても同じ効果を得ることができる。
さらに、出力周波数f2を全ての期間で遅れの位相とすることができるので、インバータ回路3を構成するMOSFET 3a及び3bのストレスを軽減することができ、より回路の信頼性を向上させることができる。
【0040】
実施の形態5.
実施の形態1〜4では、周波数切換回路9に内蔵されたタイマによって出力周波数をf1、f2の間で交互に切換える場合について説明したが、本実施の形態では、商用電源1の周期に同期させて切換える場合について説明する。
図13は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。
図中1〜9は実施の形態1に示したものと同じであるので説明を省略し、異なる点について説明する。本実施の形態では、新たに電源電圧検出回路12が追加されている。電源電圧検出回路12は、直流電源回路2の出力電圧Vdcを監視して出力電圧Vdcの値によって周波数切換回路9に作用する。
【0041】
次に動作について説明する。
図14に、出力電圧Vdcと出力周波数fとの関係を示す。直流電源回路2の出力は、通常、商用電源1に同期したリップルを持つ略直流電圧である。電源電圧検出回路12は、出力電圧Vdcが所定値を超える瞬間に、出力周波数f2を出力するように周波数切換回路9に対して作用する。
【0042】
この結果、周波数切換回路9は、常に直流電源回路2の出力の山部で出力周波数f2を出力することができ、放電開始のためのランプ電圧を確実に確保することができる。
また、商用電源の出力電圧は通常±数%程度のばらつきを持つが、商用電源1の出力がばらついても常に一定の放電開始電圧を得ることができる。
【0043】
なお、本実施の形態ではチョークコイル6と共振コンデンサ8との共振電圧により放電開始する電圧を得るように構成したものを示したが、図15に示すように、チョークコイルの2次巻線を利用したパルス重畳型の始動回路13を用いても同様の効果が得られる。
【0044】
実施の形態6.
実施の形態1〜5では、出力周波数f1を変化させない構成としたが、本実施の形態では、ランプ7の電圧上昇に伴って出力周波数f1を上昇させる構成について説明する。
図16は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。
図中1〜9及び出力周波数f2の設定は実施の形態1及び2で示したのものと同じであるので説明を省略する。本実施の形態では、新たにランプ電圧検出回路14が追加されている。
【0045】
次に動作を説明する。
ランプ電圧検出回路14は、ランプ電圧の実効値を検出し、これを周波数切換回路9に入力する。周波数切換回路9は、検出された実効値が所定値以下の時は、出力周波数f1としてf11を、また所定値以上の時はf12を出力する。ここで周波数f11、f12は、図17に示すように、共に非共鳴周波数帯(30〜38KHz)に属し、(周波数f11)<(周波数f12)の関係を満たすものとする。この非共鳴周波数帯(30〜38KHz)において、周波数の増加に対し、アドミタンスは単調に減少するので、アドミタンスに比例するランプ印加電圧は、周波数f11の方がf12よりも高くなる。この結果、所定値以下の時は高い電圧、また所定値以上の時は低い電圧がランプに印加されることになる。
【0046】
一般に高圧放電灯は、累積点灯時間に応じてランプのインピーダンスが上昇するが、寿命が進むことによるランプ電流の減少に対して、ランプ電圧の上昇の方が若干上回る、その結果として、寿命後期のランプ電力は寿命初期のものに対して1割程度上昇することが知られている。
本実施の形態は、このような経時変化に伴ってランプ電力が増加するというランプの劣化を踏まえて電力を一定に保つ制御である。
【0047】
前述のように、寿命初期のランプ電圧が低い場合は、出力周波数f1としてf11を出力してランプ電流を多めに設定し、寿命後期のランプ電圧が高い場合は、出力周波数f1としてf12を出力してランプ電流を少なめに設定して、ランプ電力をほぼ一定に保つようにしている。
【0048】
なお本実施の形態においては、出力周波数f1の値として二つの値を持つようにしたが、複数の値であっても良く、また、ランプ電圧に対して単調増加させるようにしても良い。但し、この場合も、出力周波数f1の取り得る範囲は、非共鳴周波数帯に属するようにする必要がある。
また周波数f2を固定値として説明したが、出力周波数f12と出力周波数f11の変動に追従する様にしても良い。
【0049】
以上のように、ランプ電圧により出力周波数f1の値を変動するようにしたので、実施の形態1〜5に記載の効果を奏しつつも、ランプ電力を適切に保つことができる。
【0050】
なお、実施の形態1〜6において、ランプ7に高周波電力を印加する手段としてハーフブリッジ型の回路を示したが、プッシュプル型、一石電圧共振型等の回路であってもよい。
また、直流電源回路2として、倍電圧整流回路を用いたが、全波整流回路、昇圧コンバータ等を用いてもよい。
【0051】
さらに、実施の形態1〜6において、出力周波数f1を出力周波数45kHz近辺の非共鳴周波数帯に設定したが、他の非共鳴周波数帯に設定しても同様の方法で点灯することができる。
さらにまた、上記実施の形態1〜6において、セラミック発光管を持つ定格電力20Wのメタルハライドランプを用いたが、他の材質の発光管や、他の定格電力のランプであっても同じ回路構成や制御方法を用いてランプを点灯することができる。
【0052】
実施の形態7.
実施の形態1〜6では、点灯可能なランプが装着されている場合について説明した。本実施の形態では、ランプが消灯直後で再点灯できない場合や、ランプが装着されていない場合の保護について説明する。図18は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。図中1〜9は実施の形態1に示したものと同じであるので説明を省略する。本実施の形態では、新たにMOSFET3bのモールドの温度を検出するためのサーミスタ15が追加されている。このサーミスタ15により、図19に示すように、MOSFET3bの温度が所定値以上になったらインバータ回路3の出力を停止し、所定値以下となったら再起動するように制御される。
【0053】
一般に高圧放電ランプは、消灯後数分間は発光管内部のガス圧が高くて再点灯することができない。
本実施の形態で取り上げている定格20Wクラスのランプの場合、消灯後2〜5分程度は再点灯できないことが分かっている。この間、インバータ回路3の動作は図4で示した前半の状態が数分程度、継続することになる。そしてこの時、出力周波数がf1の期間はMOSFET3a及び3bが進相状態での動作となるので、これらの温度上昇は通常点灯時と比べて大きくなる。また、ランプが装着されない(未装着)状態で商用電源1が投入された場合も、図4の前半の状態が継続することになる。
【0054】
したがってサーミスタ15を用いた上記構成により、ランプ消灯直後の場合は、図19の動作を数分繰り返した後、再点灯し、ランプ未装着の場合は、図19の動作を継続する。いずれの場合も、MOSFET3b若しくは3aの温度は所定以上の値にならないように制御されているので、回路の発熱を防ぐことができる。
【0055】
なお、上記いずれの場合についても、MOSFET3a及び3bに放熱フィンを装着したり、装置を覆う金属ケースに接触させたりして放熱させ、所定の温度に到達するまでの時間を調節してもよい。
すなわち、再点灯の場合の数分間では所定の温度まで到達しないようにし、ランプ未装着状態での動作が数10分継続した場合にのみ、所定の温度に到達するように調節してもよい。
【0056】
また、上記のように再点灯時とランプ未装着時とを区別するような設定の場合は、図20に示すように、一度所定の温度に達した後は消灯を維持するようにしてもよい。
【0057】
実施の形態8.
本実施の形態は、実施の形態7で説明したランプが消灯直後で再点灯できない場合や、ランプが装着されていない場合の保護を実現するための別の構成例について示したものである。
図21は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。図中1〜9は実施の形態7に示したものと同じであるので説明を省略する。
【0058】
図において直流電源回路2によって平滑化された平滑電圧は、抵抗16とサーミスタ15で分圧されトランジスタ17のベースに入力される。ここで、サーミスタ15として正温度特性のPTCサーミスタを用い、トランジスタ17として抵抗内蔵型のトランジスタを用いている。端子18は、ドライバ回路4にドライバIC等を用いた場合のシャットダウン端子であり、トランジスタ17がOFFの場合、ドライバ回路4は駆動し、トランジスタ17がONの場合ドライバ回路4は出力を停止し、インバータ回路3の出力を停止する。
【0059】
通常点灯時は、MOSFET3bの温度は低く、PTCサーミスタの抵抗値は小さいため、トランジスタ17はOFF状態を維持する。ところが図4に示す前半のような状態が継続し、MOSFET 3bの温度が所定値以上になると、PTCサーミスタ15の抵抗値が増大し、トランジスタ17がONし、ドライバ回路4は停止する。トランジスタ17は、抵抗内蔵型のトランジスタであるのでベース電圧に応じてON/OFFするが、通常、ターンオフ電圧がターンオン電圧よりも高いため、ある程度のヒステリシスをもたせることができ、不動作状態を維持することができる。
【0060】
なお、実際の回路構成においては、ターンオン電圧が3V、ターンオフ電圧が0.5Vのものを用いている。そしてトランジスタ17の動作安定のためにコンデンサ19が接続されている。
以上のように、サーミスタ15としてPTCサーミスタを用いることにより、簡単な構成でランプ不点灯時の制御を行うことができる。
【0061】
なお、一度ドライバ回路4を停止した後、図19のようにサーミスタ15の温度に応じて再起動するようにしても良いし、図20のように温度にかかわらず停止を維持するようにしても良い。
また、実施の形態7又は8において、サーミスタ15を接触させる部分は、必ずしもMOSFET3bでなくても良く、MOSFET3a、チョークコイル6等であっても同様の効果が得られる。
【0062】
実施の形態9.
実施の形態7及び8では、ランプ7が点灯回路に対して脱着可能な場合について説明したが、本実施の形態では、点灯回路とランプが一体化した場合について説明する。
図22は、本実施の形態に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示すブロック図である。
図中1〜9は、実施の形態1に示したものと同じであるので説明を省略し、異なる点につき説明する。本実施の形態では、新たに温度ヒューズ20が追加されている。温度ヒューズ20は、MOSFET 3aのゲートに挿入され、本体モールド部に接触して実装されている。
図4に示した前半のような状態が継続してMOSFET3aの温度が上昇した場合、MOSFET3aのゲート信号が切断され、インバータ回路3の動作を停止するものである。
【0063】
また図23は、ランプ7と点灯回路が一体化された電球形照明器具における断面図である。
口金21から商用電源1が投入され、点灯回路基板22に図22における商用電源1とランプ7を除いた部分が実装され、ランプ7に接続される。仕切り板23がランプ7と点灯回路基板22とを仕切り、カバー24及びグローブ25が、ランプ7、点灯回路基板22及び仕切り板23を覆い、全体として白熱電球に似た形状となる。
【0064】
温度ヒューズ20は、ランプ消灯直後の数分間の不点灯状態では動作せず、それよりも長く不点灯状態が続いた場合のみ動作するような動作温度のものを選定するものとする。
以上により、ランプと点灯回路が一体化し、ランプ交換できないような器具においては、ランプが点灯不能な状態となったら、点灯回路も再起不能な状態として無駄な電力を消費しないようにすることができる。
【0065】
なお、本実施の形態においては、温度ヒューズ20をMOSFET3aのゲート端子に接続したが、点灯回路が機能できなくなる構成であれば、MOSFET3aのドレイン端子、ドライバ回路4の定電圧源、直流電源回路2の出力点等、他の部分に挿入してもよい。また、接触させる部品も図22に示したものに限られず、ランプ不点灯時に温度上昇の著しい部分であればよい。
【発明の効果】
本発明に係る高圧放電灯点灯装置は、AC電源を直流化する直流電源回路と、直流電源回路の出力を高周波に変換するインバータ回路と、インバータ回路を駆動するドライバ回路と、ドライバ回路の出力周波数を切換える周波数切換回路と、インバータの高周波出力を調整するチョークコイルと、チョークコイルに直列接続された高圧放電灯とコンデンサとの並列回路と、からなり、周波数切換回路は、高圧放電灯に固有な音響共鳴周波数を含まない周波数帯に属する第1の周波数と、これより高い第2の周波数と、を交互に切換えると共に、第1の周波数の期間を、第2の周波数の期間より長く設定するように構成したので、放電開始を検出する回路が不要となる他、確実に放電を開始することができ、また装置も小型・低コスト化できる。
本発明に係る高圧放電灯点灯装置は、始動部及びこれを駆動制御するための電源ラインと信号ラインが不要となる他、確実に放電を開始することができ、また装置の小型・低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態1に係る周波数切換回路がドライバ回路の出力周波数の切換える様子を示した図である。
【図3】本発明の実施の形態1に係る20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布、及び出力周波数とアドミタンスとの関係を説明する図である。
【図4】本発明の実施の形態1に係る20Wセラミック製メタルハライドランプにおける出力周波数とランプ電流、及びランプ電圧の関係を説明する図である。
【図5】本発明の実施の形態2に係る20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布、及び出力周波数とアドミタンスとの関係を説明する図である。
【図6】本発明の実施の形態3に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図7】本発明の実施の形態3に係る周波数切換回路がドライバ回路の出力周波数を切換える様子を示した図である。
【図8】本発明の実施の形態3に係る20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布、及び出力周波数とアドミタンスとの関係を説明する図である。
【図9】本発明の実施の形態3に係る20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布、及び出力周波数とアドミタンスとの関係を説明する図である。
【図10】本発明の実施の形態3に係る周波数切換回路がドライバ回路の出力周波数を切換える様子を示した図である。
【図11】本発明の実施の形態4に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図12】本発明の実施の形態5に係る周波数切換回路がドライバ回路の出力周波数を切換える様子を示した図である。
【図13】本発明の実施の形態5に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図14】本発明の実施の形態5に係る周波数切換回路がドライバ回路の出力周波数を切換える様子を示した図である。
【図15】本発明の実施の形態5に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図16】本発明の実施の形態6に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図17】本発明の実施の形態6に係る20Wセラミック製メタルハライドランプにおける共鳴周波数帯と非共鳴周波数帯の分布、及び出力周波数とアドミタンスとの関係を説明する図である。
【図18】本発明の実施の形態7に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図19】本発明の実施の形態7に係るMOSFETの温度とインバータ回路動作の関係を説明する図である。
【図20】本発明の実施の形態7に係るMOSFETの温度とインバータ回路動作の関係を説明する図である。
【図21】本発明の実施の形態8に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図22】本発明の実施の形態9に係る高圧放電灯点灯装置の回路構成を示したブロック図である。
【図23】本発明の実施の形態9に係るランプと点灯回路が一体化された電球形照明器具における断面図である。
【符号の説明】
1 商用電源
2 直流電源回路
2a、2b ダイオード
2c、2d 平滑コンデンサ
3 インバータ回路
3a、3b MOSFET
4 ドライバ回路
5 直流カットコンデンサ
6 チョークコイル
7 ランプ
8 共振コンデンサ
9 周波数切換回路
10 タイマ回路
11 スイープ回路
12 電源電圧検出回路
13 始動回路
14 ランプ電圧検出回路
15 サーミスタ
20 温度ヒューズ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-pressure discharge lamp lighting device for lighting a high-pressure discharge lamp at a high frequency.
[0002]
[Prior art]
In a conventional high pressure discharge lamp lighting device, after power is turned on, before and after a high pressure discharge lamp (hereinafter, referred to as a "lamp") starts discharging, a starting pulse is generated or the control of the lighting frequency is switched ( For example, see
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-342990
[Patent Document 2]
JP-A-6-243982
[Patent Document 3]
Japanese Patent No. 3279322
[Patent Document 4]
Japanese Patent No. 2946389
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional device is configured as described above, and has the following problems.
[0005]
In order to generate a start pulse before and after the start of discharge and to switch the control of the lighting frequency, a detection circuit for detecting the start of discharge is required. As a result, in addition to the cost of the apparatus, depending on the accuracy of the detection circuit, there have been problems such as shifting to control after the start of discharge even though discharge has not completely started.
[0006]
The present invention has been made in order to solve such problems, and an object of the present invention is to provide a high-pressure discharge lamp lighting device that performs an inexpensive and reliable operation.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
A high-pressure discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC power supply circuit for converting an AC power supply to DC, an inverter circuit for converting an output of the DC power supply circuit to a high frequency, a driver circuit for driving the inverter circuit, and an output frequency of the driver circuit. Switching circuit, a choke coil for adjusting the high-frequency output of the inverter, and a parallel circuit of a high-pressure discharge lamp and a capacitor connected in series to the choke coil. A first frequency belonging to a frequency band not including the acoustic resonance frequency and a higher second frequency are alternately switched, and the period of the first frequency is set longer than the period of the second frequency. It is what was constituted.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment.
In the figure, a DC
[0009]
Specifically, the DC
[0010]
The frequency switching circuit 9 switches the output frequency f of the
[0011]
Here, the output frequency f1 is a frequency suitable for lighting the
[0012]
Generally, when a high-pressure discharge lamp is operated at high frequency, it is known that a so-called acoustic resonance phenomenon that causes a discharge arc to bend due to the interference between a traveling wave of a sound wave and a reflected wave in the lamp and causes extinguishing or lamp breakdown is likely to occur. I have. Therefore, particularly at the time of high-frequency lighting of 1 kHz or more, a non-resonant frequency band in which an acoustic resonance phenomenon does not occur is selected for lighting. FIG. 3 shows a distribution of a non-resonant frequency band and a resonance frequency band (frequency band where an acoustic resonance phenomenon occurs) of a ceramic metal halide lamp rated at 20 W used in the present embodiment. The figure also shows the relationship between the frequency f and the admittance Y of the high frequency section in the circuit configuration shown in FIG.
[0013]
Here, the high-frequency section is a section including the
In the drawing, Lc and Ls are characteristic curves showing the relationship between the frequency f and the admittance Y before and after the
[0014]
As described above, the characteristic curve greatly differs between before and after the start of the discharge, because the impedance of the
[0015]
That is, the high-frequency portion before the start of discharge is represented by a series circuit of the
[0016]
On the other hand, the high-frequency portion after the start of discharge is represented by a circuit in which the DC cut
[0017]
In setting the output frequency f1, it is necessary to set the output frequency f1 to be higher than the resonance point Rs of the curve Ls, in a lag phase region, and to belong to a non-resonance frequency band.
[0018]
In order to obtain the rated lamp power by setting the output frequency f1 to 45 kHz included in the non-resonant frequency band of (42 to 50) kHz, the capacity of the DC cut
[0019]
The output frequency f2 is set so that the admittance is large (close to the resonance point Rc of the characteristic curve Lc) and belongs to the non-resonance frequency band in order to apply a high voltage to both ends of the
In consideration of the distribution of the resonance frequency band and the non-resonance frequency band and the characteristic curve Lc of the 20 W ceramic metal halide lamp, the non-resonance frequency band (79 to 83) is used as a frequency that satisfies both conditions (high admittance and belongs to the non-resonance frequency band). Set 80 kHz belonging to kHz.
[0020]
The period T may be such that the switching operation between the output frequency f1 and the output frequency f2 cannot be visually recognized. However, it is desirable that the period T be 1 second or less in order to expedite the start of discharge.
[0021]
It is sufficient for the period d to have a width of several μsec to several msec. However, it is desirable to set the period d to be as short as possible, since the shorter the period d, the less likely it is for a light step to occur due to the switching operation after the start of discharge.
[0022]
In summary, the output frequency f1 was set to 45 kHz, the output frequency f2 was set to 80 kHz, the cycle T was set to 10 msec, and the period d was set to 1 msec in a 20 W ceramic metal halide lamp. FIG. 4 shows changes in the lamp current iL and the lamp voltage VL with respect to the output frequency f at this time. From the figure, it can be seen that before the lamp starts discharging, a high voltage is applied to the
[0023]
As described above, since the control circuit of the output frequency is not changed before and after the start of the discharge and the circuit is configured to perform both the discharge start operation and the stable lighting operation, a detection circuit is not required, and an inexpensive and simple lighting device is provided. can do.
[0024]
In addition, even if some kind of discharge instability occurs during stable lighting and the light goes out, the operating state can be the same as the state before the start of discharge without providing a special detection circuit or additional control, and the lighting can be reliably restored. Becomes possible.
[0025]
In the first embodiment, the case where the output frequency f2 is set in the non-resonant frequency band has been described. In the present embodiment, the case where the output frequency f2 is set in the resonance frequency band will be described.
FIG. 5 shows the distribution of the resonance frequency band and the non-resonance frequency band, the relationship between the frequency f and the admittance Y of the high frequency part, and the setting of the output frequency f2 according to the present embodiment, similarly to FIG. It is shown.
The circuit configuration and operation are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted. The difference from the first embodiment lies in the setting of the output frequency f2 and the period d.
[0026]
Generally, when a high-pressure discharge lamp is turned on at a high frequency, it is known that it takes about 1 msec from when the output frequency is shifted from the non-resonant frequency band to the resonant frequency band until the acoustic resonance phenomenon occurs. Therefore, conversely, even if the frequency f2 belongs to the resonance frequency band, if the frequency f1 is switched to the frequency f1 belonging to the non-resonance frequency band within the period d within 1 msec, the acoustic resonance phenomenon does not occur and the switching operation is performed stably. It is expected to continue.
The present embodiment is based on such consideration, in which the output frequency f2 is set to an arbitrary frequency near the resonance point Rc, and the period d is set within 1 msec.
[0027]
With the above configuration, the setting range of the output frequency f2 is extended to the resonance frequency band. As a result, the degree of freedom in design is increased. In particular, by setting the output frequency f2 to be high, the capacitance of the
[0028]
In the first and second embodiments, the case where the output frequency f2 is a single frequency has been described. In the present embodiment, a case where the output frequency f2 is not a single frequency will be described.
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment.
In the figure, 1 to 9 are the same as those shown in the first embodiment, and therefore the description is omitted. In the present embodiment, a
[0029]
Next, the operation will be described.
Generally, electronic components such as coils and capacitors have variations in their characteristic values (capacities), and the resonance points Rs and Rc shown in FIG. 3 deviate due to the variations. Since the output frequency f1 is set at a gentle place away from the resonance point Rs, even if the resonance point Rs is slightly shifted, the admittance hardly changes and does not pose a problem.
[0030]
On the other hand, the output frequency f2 needs to be set near the resonance point Rc having a large admittance in order to generate a high voltage. As a result, if the resonance point Rc deviates even a little, the admittance greatly changes, and the voltage applied to the lamp greatly changes before the start of discharge. In particular, when the resonance point Rc shifts in the direction in which the applied voltage decreases, it is assumed that discharge cannot be started.
[0031]
In order to avoid such a situation, for example, as shown in FIG. 7, the frequency f2 is alternately switched to two different frequencies f21 and f22 at a cycle determined by the
Here, the frequencies f21 and f22 are both selected from the vicinity of the resonance point Rc, and the admittance of one of the frequencies is set to be a predetermined value or more even if the resonance point Rc is slightly shifted.
[0032]
Hereinafter, this point will be described in detail.
FIG. 8 shows the relationship between the frequency f and the voltage applied to the
Since the voltage applied to the
In the figure, LVc indicates a characteristic curve when the characteristic value of each component is at the center of the variation (center value). LVc 'indicates a characteristic curve when the characteristic value (capacitance value) of the
[0033]
As shown in the drawing, if the voltages of the characteristic curves LVc and LVc '(the voltages corresponding to the points A and B) with respect to the frequency f2 are VA and VB, respectively, VA>Vig> VB, and in the characteristic curve LVc based on the center value, Even if the minimum voltage Vig is cleared, if the parts have a variation of several percent, the resonance point Rc shifts, and the applied voltage greatly decreases, and it can be seen that the voltage does not reach the minimum voltage Vig. Conversely, if the frequency f2 'is selected such that the voltage of the curve LVc' (the voltage corresponding to the point C) reaches the minimum voltage Vig, the voltage (the voltage corresponding to the point D) for the frequency f2 'of the curve LVc becomes minimum. It can be seen that the voltage does not reach Vig.
When the output frequency f2 is a single frequency in this way, it is difficult to secure the minimum applied voltage Vig even when parts vary. Therefore, in this case, it is necessary to switch the output frequency f2 to a plurality of values.
[0034]
FIG. 9 shows a possible range of the characteristic curve LVc when component variations are considered.
Here, LVmin and LVmax are characteristic curves LVc when the resonance point RVc varies from the lowest to the highest, respectively. As shown in the figure, a frequency fmin corresponding to a point E at which a voltage [Vig + α] (where α> 0) is provided on the characteristic curve LVmin is defined as a frequency f21, and a point F at which a voltage [Vig + α] is provided on the characteristic curve LVmax. The corresponding frequency fmax is defined as a frequency f22. If these are switched periodically, one of the frequencies f21 and f22 always becomes a frequency that gives a voltage exceeding the voltage Vig, regardless of the position of the curve LVc, and the discharge is started reliably. be able to.
[0035]
When the frequency fmin and the frequency fmax are far apart from each other, as shown in FIG. 10, fmin = f21 and fmax = f2n to divide f21 and f2n into n frequencies (f21, f22,...). f2n) may be set so that the frequency is sequentially switched, and the operation of sequentially switching may be periodically repeated.
[0036]
In this manner, by setting a plurality of frequencies as the output frequency f2 and periodically repeating the operation of sequentially switching these, it is possible to reliably obtain a lamp voltage for starting discharge even when the characteristic values of the circuit components vary. it can.
[0037]
In the third embodiment, a case has been described in which a plurality of frequencies are set as the output frequency f2, and the operation of sequentially switching these is periodically repeated, but in the present embodiment, the output frequency f2 is smoothly and continuously lowered. The case will be described.
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment. In the figure, 1 to 9 are the same as those shown in the first embodiment, and therefore the description is omitted. In the present embodiment, a
[0038]
FIG. 12 shows the output frequency f of the
As a result, the discharge is started at the moment when the lamp applied voltage before the start of the discharge exceeds a predetermined value, so that the discharge can be started irrespective of the variation of the components constituting the circuit.
[0039]
As described above, since the output frequency f2 is continuously and gradually decreased, the lamp voltage for starting the discharge can be reliably ensured regardless of the variation of the components. Conversely, the same effect can be obtained even if the output frequency f2 is continuously and gradually increased.
Further, since the output frequency f2 can be delayed in all periods, the stress on the
[0040]
In the first to fourth embodiments, the case where the output frequency is alternately switched between f1 and f2 by the timer built in the frequency switching circuit 9 has been described. In the present embodiment, the output frequency is synchronized with the cycle of the
FIG. 13 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment.
In the figure, 1 to 9 are the same as those shown in the first embodiment, so that the description thereof will be omitted and different points will be described. In the present embodiment, a power supply
[0041]
Next, the operation will be described.
FIG. 14 shows the relationship between the output voltage Vdc and the output frequency f. The output of the DC
[0042]
As a result, the frequency switching circuit 9 can always output the output frequency f2 at the peak of the output of the DC
Although the output voltage of the commercial power supply usually has a variation of about ± several%, a constant discharge start voltage can be always obtained even if the output of the
[0043]
In the present embodiment, a configuration is described in which a voltage at which discharge is started is obtained by the resonance voltage of the
[0044]
In the first to fifth embodiments, the configuration is such that the output frequency f1 is not changed. However, in the present embodiment, a configuration in which the output frequency f1 is increased as the voltage of the
FIG. 16 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment.
In the figure, the settings of 1 to 9 and the output frequency f2 are the same as those described in the first and second embodiments, and thus the description is omitted. In the present embodiment, a lamp voltage detection circuit 14 is newly added.
[0045]
Next, the operation will be described.
The lamp voltage detection circuit 14 detects the effective value of the lamp voltage, and inputs this to the frequency switching circuit 9. The frequency switching circuit 9 outputs f11 as the output frequency f1 when the detected effective value is equal to or lower than the predetermined value, and outputs f12 when the detected effective value is equal to or higher than the predetermined value. Here, as shown in FIG. 17, the frequencies f11 and f12 both belong to the non-resonant frequency band (30 to 38 KHz) and satisfy the relationship of (frequency f11) <(frequency f12). In this non-resonant frequency band (30 to 38 KHz), the admittance monotonically decreases as the frequency increases, so that the lamp applied voltage proportional to the admittance is higher at the frequency f11 than at f12. As a result, a high voltage is applied to the lamp when the voltage is equal to or less than a predetermined value, and a low voltage is applied to the lamp when the voltage is equal to or more than the predetermined value.
[0046]
In general, high-pressure discharge lamps have a lamp impedance that increases in accordance with the cumulative lighting time, but the lamp voltage increases slightly more than the lamp current decreases due to the progress of the life. It is known that the lamp power is increased by about 10% from that at the beginning of the life.
In the present embodiment, control is performed to keep the power constant based on the deterioration of the lamp, in which the lamp power increases with such a temporal change.
[0047]
As described above, when the lamp voltage at the beginning of the life is low, f11 is output as the output frequency f1 to set a relatively large lamp current, and when the lamp voltage at the end of the life is high, f12 is output as the output frequency f1. Thus, the lamp current is set to be low to keep the lamp power almost constant.
[0048]
In this embodiment, the output frequency f1 has two values. However, the output frequency f1 may have a plurality of values, or may be monotonically increased with respect to the lamp voltage. However, also in this case, the range that the output frequency f1 can take needs to belong to the non-resonant frequency band.
Also, the frequency f2 has been described as a fixed value, but it is also possible to follow the fluctuation of the output frequency f12 and the output frequency f11.
[0049]
As described above, the value of the output frequency f1 is varied by the lamp voltage, so that the lamp power can be appropriately maintained while achieving the effects described in the first to fifth embodiments.
[0050]
In the first to sixth embodiments, a half-bridge type circuit is shown as a means for applying high-frequency power to the
Further, although the voltage doubler rectifier circuit is used as the DC
[0051]
Further, in the first to sixth embodiments, the output frequency f1 is set to a non-resonant frequency band around the output frequency of 45 kHz, but the lighting can be performed in the same manner even when the output frequency f1 is set to another non-resonant frequency band.
Furthermore, in the above-described first to sixth embodiments, a metal halide lamp having a rated power of 20 W having a ceramic arc tube is used, but an arc tube of another material or a lamp having another rated power has the same circuit configuration and The lamp can be turned on using the control method.
[0052]
In the first to sixth embodiments, the case where the illuminable lamp is mounted has been described. In the present embodiment, protection in a case where the lamp cannot be turned on immediately after the lamp is turned off or a case where the lamp is not mounted will be described. FIG. 18 is a block diagram showing a circuit configuration of the high-pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment. In the figure, 1 to 9 are the same as those shown in the first embodiment, and therefore the description is omitted. In the present embodiment, a
[0053]
Generally, a high-pressure discharge lamp cannot be re-lit for several minutes after the light is turned off due to a high gas pressure inside the arc tube.
It is known that in the case of the lamp of the rated 20 W class taken up in the present embodiment, it cannot be turned on again for about 2 to 5 minutes after the light is turned off. During this time, the operation of the
[0054]
Therefore, with the above-described configuration using the
[0055]
In any of the above cases, a heat radiation fin may be attached to the
That is, the temperature may not reach the predetermined temperature for several minutes in the case of relighting, and may be adjusted so as to reach the predetermined temperature only when the operation without the lamp is continued for several tens of minutes.
[0056]
Further, in the case of the setting for distinguishing between the time of re-lighting and the time of non-mounting of the lamp as described above, as shown in FIG. 20, once the temperature reaches a predetermined temperature, the light may be kept off. .
[0057]
This embodiment shows another configuration example for realizing protection in a case where the lamp described in
FIG. 21 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment. In the figure,
[0058]
In the figure, a smoothed voltage smoothed by a DC
[0059]
During normal lighting, the temperature of the
[0060]
In an actual circuit configuration, a device having a turn-on voltage of 3 V and a turn-off voltage of 0.5 V is used. A
As described above, by using the PTC thermistor as the
[0061]
The
In the seventh or eighth embodiment, the portion where the
[0062]
Embodiment 9 FIG.
In the seventh and eighth embodiments, the case where the
FIG. 22 is a block diagram showing a circuit configuration of the high pressure discharge lamp lighting device according to the present embodiment.
In the figure, 1 to 9 are the same as those shown in the first embodiment, and the description thereof will be omitted, and different points will be described. In the present embodiment, a
When the temperature of the
[0063]
FIG. 23 is a cross-sectional view of a light bulb-shaped lighting device in which the
The
[0064]
The operating temperature of the
As described above, in a device in which the lamp and the lighting circuit are integrated and the lamp cannot be replaced, if the lamp cannot be turned on, the lighting circuit cannot be restarted so that unnecessary power is not consumed. .
[0065]
In this embodiment, the
【The invention's effect】
A high-pressure discharge lamp lighting device according to the present invention includes a DC power supply circuit for converting an AC power supply to DC, an inverter circuit for converting an output of the DC power supply circuit to a high frequency, a driver circuit for driving the inverter circuit, and an output frequency of the driver circuit. Switching circuit, a choke coil for adjusting the high-frequency output of the inverter, and a parallel circuit of a high-pressure discharge lamp and a capacitor connected in series to the choke coil. A first frequency belonging to a frequency band not including the acoustic resonance frequency and a higher second frequency are alternately switched, and the period of the first frequency is set longer than the period of the second frequency. With this configuration, a circuit for detecting the start of discharge is not required, the discharge can be started reliably, and the apparatus can be reduced in size and cost.
ADVANTAGE OF THE INVENTION The high pressure discharge lamp lighting device which concerns on this invention does not need a starting part and the power supply line and signal line for drive-controlling this, it can start discharge reliably, and the size reduction of a device and cost reduction Can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing how the frequency switching circuit according to
FIG. 3 is a diagram illustrating a distribution of a resonance frequency band and a non-resonance frequency band, and a relationship between an output frequency and admittance in a 20W ceramic metal halide lamp according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a relationship between an output frequency, a lamp current, and a lamp voltage in the 20W ceramic metal halide lamp according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating a distribution of a resonance frequency band and a non-resonance frequency band and a relationship between an output frequency and admittance in a 20W ceramic metal halide lamp according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to
FIG. 7 is a diagram showing a state where a frequency switching circuit according to a third embodiment of the present invention switches an output frequency of a driver circuit.
FIG. 8 is a diagram illustrating a distribution of a resonance frequency band and a non-resonance frequency band, and a relationship between an output frequency and admittance, in a 20W ceramic metal halide lamp according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram illustrating the distribution of the resonance frequency band and the non-resonance frequency band and the relationship between the output frequency and the admittance in the 20W ceramic metal halide lamp according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a state where a frequency switching circuit according to a third embodiment of the present invention switches an output frequency of a driver circuit.
FIG. 11 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a state where a frequency switching circuit according to a fifth embodiment of the present invention switches an output frequency of a driver circuit.
FIG. 13 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to
FIG. 14 is a diagram showing a state where a frequency switching circuit according to a fifth embodiment of the present invention switches an output frequency of a driver circuit.
FIG. 15 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to
FIG. 16 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to
FIG. 17 is a diagram illustrating a distribution of a resonance frequency band and a non-resonance frequency band, and a relationship between an output frequency and admittance in a 20W ceramic metal halide lamp according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to
FIG. 19 is a diagram illustrating the relationship between the temperature of the MOSFET and the operation of the inverter circuit according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a diagram illustrating the relationship between the temperature of the MOSFET and the operation of the inverter circuit according to the seventh embodiment of the present invention.
FIG. 21 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to
FIG. 22 is a block diagram showing a circuit configuration of a high pressure discharge lamp lighting device according to Embodiment 9 of the present invention.
FIG. 23 is a cross-sectional view of a light bulb-shaped lighting device in which a lamp and a lighting circuit according to Embodiment 9 of the present invention are integrated.
[Explanation of symbols]
1 Commercial power supply
2 DC power supply circuit
2a, 2b diode
2c, 2d Smoothing capacitor
3 Inverter circuit
3a, 3b MOSFET
4 Driver circuit
5 DC cut capacitor
6 choke coil
7 lamp
8 Resonant capacitor
9 Frequency switching circuit
10 Timer circuit
11 Sweep circuit
12 Power supply voltage detection circuit
13 Starting circuit
14. Lamp voltage detection circuit
15 Thermistor
20 Thermal fuse
Claims (12)
該直流電源回路の出力を高周波に変換するインバータ回路と、
該インバータ回路を駆動するドライバ回路と、
該ドライバ回路の出力周波数を切換える周波数切換回路と、
該インバータの高周波出力を調整するチョークコイルと、
該チョークコイルに直列接続された高圧放電灯とコンデンサとの並列回路と、からなり、
前記周波数切換回路は、
前記高圧放電灯に固有な音響共鳴周波数を含まない周波数帯に属する第1の周波数と、これより高い第2の周波数と、を交互に切換えると共に、
該第1の周波数の期間を、該第2の周波数の期間より長く設定したことを特徴とする高圧放電灯点灯装置。A DC power supply circuit for converting the AC power supply to DC;
An inverter circuit for converting the output of the DC power supply circuit to a high frequency;
A driver circuit for driving the inverter circuit;
A frequency switching circuit for switching an output frequency of the driver circuit;
A choke coil for adjusting a high-frequency output of the inverter;
A parallel circuit of a high-pressure discharge lamp and a capacitor connected in series to the choke coil,
The frequency switching circuit,
A first frequency belonging to a frequency band not including an acoustic resonance frequency unique to the high-pressure discharge lamp and a second frequency higher than this are alternately switched,
A high pressure discharge lamp lighting device, wherein the period of the first frequency is set longer than the period of the second frequency.
該同期信号をトリガとして前記第1の周波数と前記第2の周波数を交互に切換えることを特徴とする請求項1記載の高圧放電灯点灯装置。A DC voltage detection circuit for extracting a synchronization signal synchronized with the AC power supply from an output voltage of the DC power supply circuit,
The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the first frequency and the second frequency are alternately switched by using the synchronization signal as a trigger.
前記高圧放電灯に固有な音響共鳴周波数を含まない周波数帯に属することを特徴とする請求項1又は2記載の高圧放電灯点灯装置。The second frequency is
The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the high pressure discharge lamp belongs to a frequency band that does not include an acoustic resonance frequency unique to the high pressure discharge lamp.
前記チョークコイルと前記コンデンサによって決まる共振周波数の近傍に設定されたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。The second frequency is
4. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the high frequency discharge lamp lighting device is set near a resonance frequency determined by the choke coil and the capacitor.
音響共鳴現象が引き起こされるのに要する時間以下に設定したことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。The period of the second frequency is
The high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 4, wherein the time is set to be equal to or less than a time required for causing an acoustic resonance phenomenon.
周期的に変動させることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。The second frequency is
The high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 5, wherein the high pressure discharge lamp lighting device is periodically changed.
該高周波電圧検出回路の出力増加に対して、第1の周波数を増加させることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。A high-frequency voltage detection circuit for detecting the voltage between both ends of the high-pressure discharge lamp is provided,
8. The high pressure discharge lamp lighting device according to claim 1, wherein the first frequency is increased in response to an increase in the output of the high frequency voltage detection circuit.
該回路部品の温度が所定値以下になった時、前記インバータ回路を再起動することを特徴とする請求項1乃至9のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。Temperature detecting means for detecting a temperature by contacting a circuit component constituting the high pressure discharge lamp lighting device is provided, and when detecting that the temperature of the circuit component has reached a predetermined temperature or higher, the output of the inverter circuit is detected. Stop it,
The high pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 1 to 9, wherein the inverter circuit is restarted when the temperature of the circuit component falls below a predetermined value.
前記インバータ回路を構成するスイッチング素子であることを特徴とする請求項10乃至11のいずれかに記載の高圧放電灯点灯装置。The circuit component is:
The high-pressure discharge lamp lighting device according to any one of claims 10 to 11, wherein the switching device is a switching element included in the inverter circuit.
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