JP4776645B2 - Discharge lamp lighting device and lighting apparatus equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は、放電灯点灯装置、およびそれを備えた照明器具に関するものである。 The present invention relates to a discharge lamp lighting device and a lighting fixture including the same.
従来、『HIDランプの点灯装置において低耐圧のスイッチング素子を使用可能とし、小型化を可能とする。』ことを目的とした技術として、『直流電源Eと、放電ランプLaの電力制御を行うダウンコンバータ1と、ダウンコンバータ1の出力を平滑する平滑用コンデンサCfと、ダウンコンバータ1の出力を矩形波電流に変換するフルブリッジインバータ2と、始動用の高電圧パルスを発生させるイグナイタIGと、フルブリッジインバータ2の出力にイグナイタIGを介して接続された放電ランプLaとを備え、点灯前の平滑用コンデンサCfの電圧Vcを平滑用コンデンサCfを含む放電ランプ系までの電圧が起動用の高電圧パルスを除き所定値以下に制限されるように制御する。』というものが提案されている(特許文献1)。
Conventionally, “a low-voltage switching element can be used in a lighting device for an HID lamp, and miniaturization is possible. As a technology for the purpose of the above, “DC power supply E, down converter 1 for controlling the power of the discharge lamp La, smoothing capacitor Cf for smoothing the output of the down converter 1, and the output of the down converter 1 as a rectangular wave A full-
また、降圧チョッパ(チョッパ回路10)とフルブリッジインバータ回路で構成され、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧をいずれも直流電圧で検出できるようにしたものがある(特許文献2)。 In addition, there is a configuration in which a step-down chopper (chopper circuit 10) and a full bridge inverter circuit are configured so that the detection voltage of the lamp voltage and the lamp current can be detected by a DC voltage (Patent Document 2).
また、『少なくとも検出電圧値のばらつき及び検出電流値のばらつきの両方を簡単に補正でき、電力調整を能率よく行うことのできる放電ランプ点灯装置を提供する。』ことを目的とした技術として、『放電ランプ14のランプ電流及びランプ電圧に応じて定常時に放電ランプに供給される電力を定電力制御する電力制御手段11、18と、電力制御手段のアナログ回路部に直流定電圧を供給する電源手段19とを少なくとも備えている。この電源手段は、当該点灯装置の定常時における出力電力調整を行うための上述の直流定電圧の可変手段R7を有している』というものが提案されている(特許文献3)。
In addition, the present invention provides a discharge lamp lighting device that can easily correct both at least the variation in the detected voltage value and the variation in the detected current value, and can perform power adjustment efficiently. As a technology for the purpose, “power control means 11 and 18 for constant power control of power supplied to the discharge lamp in a steady state according to the lamp current and lamp voltage of the
上記特許文献1に記載のダウンコンバータ1や、特許文献2に記載の降圧チョッパは、ランプ電力の調整を行うものである。これらの構成を用いない場合、交流電源周波数に同期してランプ電圧・電流が大きく変動する場合がある。この場合、ランプを定常時で定格出力となるようにする定電力制御が行いにくくなる。
The down converter 1 described in Patent Document 1 and the step-down chopper described in
例えば特許文献2に記載の降圧チョッパとフルブリッジインバータ回路で構成された回路では、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧はいずれも降圧チョッパ回路の出力電圧と同じ直流電圧となる。この直流電圧をさらに平滑化することで、制御回路では、ほぼフラットな直流電圧によりこれらの検出を行い、交流電源周波数の影響を受けずに電力制御を行うことができる。
しかし、これらの構成を用いない場合、上述のような直流電圧による検出ができないため、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧は矩形波となり、これを平滑化した場合でも、交流電源周波数の影響をうけて、ランプ電圧とランプ電流の検出電圧が変動してしまう。
For example, in a circuit composed of a step-down chopper and a full bridge inverter circuit described in
However, if these configurations are not used, the detection by the DC voltage as described above cannot be performed, so that the detection voltage of the lamp voltage and the lamp current is a rectangular wave, and even if this is smoothed, it is affected by the AC power supply frequency. As a result, the detection voltage of the lamp voltage and the lamp current fluctuates.
また、特許文献3に記載の技術では、電力調整を行うための可変抵抗を設けているが、調整のための手間を要する。
Further, in the technique described in
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ランプ電流や電圧が交流電源の周波数に同期して変動する場合でも、容易に定電力制御を行う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 has been made to solve the above-described problems, and is capable of easily performing constant power control even when the lamp current and voltage fluctuate in synchronization with the frequency of the AC power supply. An object is to provide a lighting device.
本発明に係る放電灯点灯装置は、設置環境によって周波数が異なる商用電源に接続する放電灯点灯装置であって、前記商用電源を整流する整流回路と、前記整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路と、前記昇圧チョッパ回路からの電圧を交流に変換するインバータと、負荷を接続する端子と、前記インバータの動作を制御する制御手段と、前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、を備え、前記制御手段は、前記負荷に印加する交流電圧の周波数を、前記商用電源の各周波数の公倍数となるように制御し、前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、前記商用電源の各異なる周波数における1周期に相当する時間の公倍数をとり、その公倍数に相当する時間の2分の1の時間内に前記負荷に印加される電圧値を前記電圧検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行うものである。 A discharge lamp lighting device according to the present invention is a discharge lamp lighting device that is connected to a commercial power source having a different frequency depending on an installation environment, and a rectifier circuit that rectifies the commercial power source, and an output voltage of the rectifier circuit is a predetermined DC voltage. A step-up chopper circuit that converts the voltage from the step-up chopper circuit into an alternating current; a terminal that connects a load; a control unit that controls the operation of the inverter; and a voltage applied to the load is detected. Voltage detecting means for controlling the frequency of the AC voltage applied to the load to be a common multiple of each frequency of the commercial power supply , and determining the AC power supplied to the load. When performing power control, a common multiple of a time corresponding to one cycle at each different frequency of the commercial power supply is taken, and the negative power is reduced within a half of the time corresponding to the common multiple. The voltage value applied to the acquired by the voltage detecting means obtains an average value within the time, and performs constant power control of AC power supplied to the load by using the average value.
本発明に係る放電灯点灯装置によれば、放電灯に供給する電力の安定した定電力制御を行うことができる。 According to the discharge lamp lighting device according to the present invention, stable constant power control of the power supplied to the discharge lamp can be performed.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
図1において、交流電源1から供給される交流電流は、整流回路2で直流電流に整流され、平滑コンデンサ3で平滑化される。
整流回路2が出力する直流電圧は、コイル4、ダイオード5、FET(Field Effect Transistor)6からなる昇圧チョッパ回路によって電圧値を変換されて出力される。
FET7、8、及びコンデンサ9、10は、ハーフブリッジインバータ回路を構成し、チョッパ回路が出力する直流電圧を交流電圧に変換して、放電灯14などの負荷に交流電力を供給する。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a discharge lamp lighting device and its peripheral configuration according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, an alternating current supplied from an alternating current power source 1 is rectified into a direct current by a
The DC voltage output from the
The
コイル13と始動回路15は、放電灯14に瞬間的に高い電圧を印加するイグナイタの役割を果たす。放電灯14は、図示しない負荷端子に接続され、取り外しが可能となっている。
The
電流検出回路16は、放電灯14に流れる電流を検出して、制御回路に検出値を出力する。電圧検出回路17は、放電灯14に印加される電圧を検出して、制御回路に検出値を出力する。
制御回路18は、FET7、8の動作を制御するとともに、放電灯14の定電力制御を行う。なお、制御回路18は、図示しないメモリ等の記憶装置を備えている。
The
The
なお、本実施の形態1における「直流電源回路」は、交流電源1、整流回路2、平滑コンデンサ3がこれに相当する。「直流電源回路」の構成は、この構成に限られるものではない。
The “DC power supply circuit” in the first embodiment corresponds to the AC power supply 1, the
制御回路18は、マイコン、DSP(Digital Signal Processor)等の演算装置で構成される。また、動作を指示するプログラムを格納した記憶装置を適宜備えるものとする。
The
次に、放電灯14の定電力制御について説明する。
放電灯点灯装置は、定常時の出力電力が定格値となるよう、コイル等の部品の特性バラツキに起因する出力電力のバラツキを調整して出荷される。これにより、放電灯14の定常動作時は、出力電力が定格値となるように、制御回路18によってFET7、8の動作が制御される。
Next, constant power control of the
The discharge lamp lighting device is shipped after adjusting variations in output power caused by variations in characteristics of components such as coils so that the output power in a steady state becomes a rated value. Thereby, during the steady operation of the
ただし、図1のような構成の場合、交流電源1の周波数に同期して、放電灯14に流れる電流や印加電圧が変動する。そこで、定電力制御は、ある一定期間における電圧や電流の平均値が定格値となるように行われる。ある一定期間とは、交流電源1の1周期の定数倍に相当する時間である。
しかし、商用の交流電源は、地理的な場所によって周波数が異なる。例えば日本国内では、50Hzと60Hzの2種類の周波数が存在する。周波数が異なれば、1周期に相当する時間も当然に異なる。
したがって、50Hzまたは60Hzのいずれか一方の1周期を基準として平均値を求めると、もう一方の周波数における動作で求めた平均値とは異なる値が算出されてしまうという不都合がある。
However, in the case of the configuration as shown in FIG. 1, the current flowing through the
However, commercial AC power supplies have different frequencies depending on the geographical location. For example, in Japan, there are two types of frequencies, 50 Hz and 60 Hz. If the frequency is different, the time corresponding to one cycle is naturally different.
Therefore, when the average value is obtained based on one period of either 50 Hz or 60 Hz, there is a disadvantage that a value different from the average value obtained by the operation at the other frequency is calculated.
こうした交流電源1の周波数の違いに起因する不都合を回避するための手法について、次の図2で説明する。 A technique for avoiding such inconvenience due to the difference in frequency of the AC power supply 1 will be described with reference to FIG.
図2は、交流電源1の周波数が異なるそれぞれの場合における電圧等の波形を示すものである。図2(a)は周波数=50Hz、(b)は周波数=60Hzの場合である。
放電灯14の定電力制御は、ある一定期間における電圧や電流の平均を求め、その平均値を定格値とするように行われる。ここでは、図2における0.00s〜0.05sの期間の平均値を求めることとして、以下の説明を行う。
FIG. 2 shows waveforms such as voltage in each case where the frequency of the AC power supply 1 is different. FIG. 2A shows the case where the frequency = 50 Hz, and FIG. 2B shows the case where the frequency = 60 Hz.
The constant power control of the
図2における0.00s〜0.05sの期間における放電灯14の出力電力は、この期間に放電灯14に印加される交流電圧の周波数に依拠して定まる。図2では、放電灯14に印加される交流電圧の周波数を、(a)(b)それぞれの場合における交流電源1の周波数の公倍数をとって、300Hzとする。
The output power of the
図2(a)の場合、0.00s〜0.05sの期間は、交流電源1の2.5周期に相当し、放電灯14に印加される交流電圧の15周期に相当する。
図2(b)の場合、0.00s〜0.05sの期間は、交流電源1の3周期に相当し、放電灯14に印加される交流電圧の15周期に相当する。
即ち、0.05sの時点において、放電灯14に印加される交流電圧は、図2(a)(b)いずれの場合でも15周期分に相当している。この時点で放電灯14の電流や電圧の平均値を求めると、両者は一致する。
したがって、0.05s単位で放電灯14の電流や電圧の平均値を求めて定電力制御を行うことにより、交流電源1の周波数が異なっていても、同じ基準で定電力制御を行うことができるため、交流電源1の周波数に合わせて異なる処理を実装する必要がない。
In the case of FIG. 2A, the period of 0.00 s to 0.05 s corresponds to 2.5 cycles of the AC power source 1 and corresponds to 15 cycles of the AC voltage applied to the
In the case of FIG. 2B, the period of 0.00 s to 0.05 s corresponds to three cycles of the AC power source 1 and corresponds to 15 cycles of the AC voltage applied to the
That is, at the time of 0.05 s, the AC voltage applied to the
Therefore, by obtaining the average value of the current and voltage of the
このように、交流電源1の周波数によらず同じ基準で定電力制御を行うことができるのは、放電灯14に印加される交流電圧の周波数を、交流電源1の周波数の公倍数としていることによる。
As described above, the constant power control can be performed based on the same reference regardless of the frequency of the AC power source 1 because the frequency of the AC voltage applied to the
即ち、図1の構成の下で、制御回路18は、放電灯14に印加される交流電圧の周波数を、交流電源1の周波数の公倍数となるようにFET7、8を駆動制御するので、交流電源1の周波数が設置環境によって異なっていても、容易に定電力制御を行うことができるのである。
That is, under the configuration of FIG. 1, the
なお、本実施の形態1において、FETを用いることを図1で説明したが、これに限られるものではなく、任意のスイッチング素子を用いることができる。以下の実施の形態においても同様である。 In the first embodiment, the use of the FET has been described with reference to FIG. 1, but the present invention is not limited to this, and any switching element can be used. The same applies to the following embodiments.
また、交流電源1の周波数(50Hz、60Hz)をどのように取得するかについては、これらの数値が既知である場合には、制御回路18が備えるメモリ等の記憶装置にその数値を格納しておけばよい。また、整流回路2の前に、周波数検出回路を設けてもよい。
メモリ等の記憶装置は、制御回路18自体が備えていてもよいし、別途設けて制御回路18と接続するように構成してもよい。
In addition, regarding how to obtain the frequency (50 Hz, 60 Hz) of the AC power supply 1, if these numerical values are known, the numerical values are stored in a storage device such as a memory provided in the
A storage device such as a memory may be provided in the
実施の形態2.
実施の形態1では、放電灯14に印加される交流電圧の周波数を、交流電源1の周波数の公倍数とすることを説明した。本実施の形態2では、その前提の下、いずれの時点を基準に放電灯14の電流や電圧の平均値を求めるかについて説明する。
In the first embodiment, it has been described that the frequency of the AC voltage applied to the
実施の形態1では、図2における0.05sの時点で、図2(a)(b)ともに、放電灯14に印加される交流電圧が15周期分となり、この時点で放電灯14の電流や電圧の平均値を求めると、両者は一致することを説明した。
この(a)(b)が一致する時点、即ち図2の場合における0.05sの時点を求める手順について、次の図3を用いて説明する。
In the first embodiment, at 0.05 s in FIG. 2, the AC voltage applied to the
The procedure for obtaining the time when (a) and (b) coincide, that is, the time of 0.05 s in the case of FIG. 2, will be described with reference to FIG.
図3は、交流電源1の周波数が異なる場合において、放電灯14の電流や電圧の平均値が一致する時点を求める手順を説明するものである。なお、各波形は図2と同じものを用いている。
FIG. 3 illustrates a procedure for obtaining a point in time when the average values of the current and voltage of the
(1)まず、図3(a)(b)双方で、交流電源1の1周期に相当する時間を求める。
図3(a)の場合は、周波数=50Hzであるので、1周期=1/50s=6/300sである。
図3(b)の場合は、周波数=60Hzであるので、1周期=1/60s=5/300sである。
(1) First, in both FIGS. 3A and 3B, a time corresponding to one cycle of the AC power source 1 is obtained.
In the case of FIG. 3A, since the frequency is 50 Hz, one cycle = 1/50 s = 6/300 s.
In the case of FIG. 3B, since the frequency is 60 Hz, one cycle = 1/60 s = 5/300 s.
(2)次に、ステップ(1)で求めた1周期に相当する時間の公倍数を求める。ここでは30/300sとなる。
(3)次に、ステップ(2)で求めた公倍数を2分の1にする。ここでは15/300sとなる。
(2) Next, a common multiple of the time corresponding to one period obtained in step (1) is obtained. Here, it is 30/300 s.
(3) Next, the common multiple obtained in step (2) is halved. Here, it is 15/300 s.
(4)ステップ(3)で得られた15/300sの時点が、実施の形態1における0.05sの時点に相当する。 (4) The time of 15/300 s obtained in step (3) corresponds to the time of 0.05 s in the first embodiment.
以上のステップ(1)〜(4)のような手順で、放電灯14の電流や電圧の平均値が一致する時点を求めることができる。なお、交流の周期性により、30/300s、45/300s、60/300s、といった時点で平均値を求めても、同様に一致することは当然である。
The time point at which the average values of the currents and voltages of the
以上のように、交流電源1の1周期に相当する時間の公倍数を求め、その2分の1に相当する期間で、放電灯14の電流や電圧の平均値を求め、その平均値を用いて定電力制御を行うことにより、交流電源1の周波数が設置環境によって異なっていても、容易に定電力制御を行うことができるのである。
As described above, the common multiple of the time corresponding to one cycle of the AC power supply 1 is obtained, and the average value of the current and voltage of the
なお、定電力制御を行うに際し、放電灯14に流れる電流や印加電圧を取得する場合には、電流検出回路16や電圧検出回路17を用いて各値を取得すればよい。
即ち、上述のステップ(1)〜(4)で求めた期間内において、制御回路18は、電流検出回路16や電圧検出回路17を用いて各値を取得し、同期間内におけるその平均値を求めることができる。
In addition, when performing constant power control, when acquiring the electric current and applied voltage which flow into the
That is, within the period obtained in the above steps (1) to (4), the
実施の形態3.
実施の形態1〜2では、ある一定期間における放電灯14の電流や電圧の平均値を求め、その平均値を用いて定電力制御を行うことを説明した。
一方、放電灯14の異常検出に際しては、平均値ではなく瞬時値を用いる。これは、平均値を用いて異常検出を行うと、放電灯14の電流や電圧が定常的に異常状態となっていなければ、異常であることを検出しないことによる。
したがって、制御回路18は、放電灯14の定電力制御に関しては電流や電圧の平均値を用い、異常検出に関しては瞬時値を用いる。
In the first and second embodiments, it has been described that an average value of the current and voltage of the
On the other hand, when detecting an abnormality in the
Therefore, the
実施の形態4.
実施の形態1〜3では、一定期間における放電灯14の電流や電圧の平均値を用いて定電力制御を行うことを説明した。
本実施の形態4では、コイル等の部品の特性バラツキに起因する出力電力のバラツキを容易に補正することのできる手法について説明する。なお、放電灯点灯装置とその周辺構成は図1と同様であるため、説明を省略する。
In the first to third embodiments, it has been described that constant power control is performed using an average value of the current and voltage of the
In the fourth embodiment, a method that can easily correct variations in output power caused by variations in characteristics of components such as coils will be described. The discharge lamp lighting device and its peripheral configuration are the same as in FIG.
本実施の形態4では、以下のステップ(1)〜(4)のような手法で、放電灯14の出力電力を調整する。以下、各ステップについて説明する。
In the fourth embodiment, the output power of the
(1)放電灯点灯装置の出荷前の段階で、放電灯14を端子から取り外し、代わりに定電流負荷を接続し、負荷電流を一定にする。例えば70Wインバータの場合、放電灯14点灯時の定格電流0.8Aを負荷電流とする。
この定電流負荷の定格電流値は、所定の入力端子より入力する、もしくはメモリ等の記憶装置に格納しておく、などの方法で、あらかじめ制御回路18に与えておく。
(1) At the stage before the discharge lamp lighting device is shipped, the
The rated current value of the constant current load is given to the
(2)制御回路18に所定の電気信号を与えて、今から電力調整を行うことを制御回路18に伝える。制御回路18は、その電気信号を受けて、以下に説明するような電力調整を実行するモードに移行する。
ここでいう電気信号とは、例えば制御回路18が備える端子に所定の直流電圧を印加することなどをいう。
(2) A predetermined electrical signal is given to the
Here, the electric signal refers to, for example, applying a predetermined DC voltage to a terminal provided in the
(3)制御回路18は、FET7、8を駆動制御し、定電流負荷に電流を流す。次に、制御回路18は、電流検出回路16より負荷電流値を取得する。
このとき、部品特性のバラツキ等により、定電流負荷の定格電流値と、電流検出回路に16より検出される電流値とに、差異が生じる。ここでは、定格電流値が0.8Aであるのに対し、検出値は0.9Aであるものとする。
(3) The
At this time, there is a difference between the rated current value of the constant current load and the current value detected by the
(4)制御回路18は、上記ステップ(3)で検出された検出値と定格電流値との比を求める。ここでは、0.8A÷0.9A≒0.889となる。
制御回路18は、求めた値を補正係数として、メモリ等の記憶装置に格納する。
(4) The
The
以上のステップ(1)〜(4)のような手法で、電力調整が完了した。放電灯点灯装置を出荷する際は、定電流負荷を取り外す。
放電灯14を点灯して定電力制御を行う際は、上記ステップ(4)で求めた補正係数を用いて、以下のステップ(5)のような動作を行う。
The power adjustment is completed by the method as described above in steps (1) to (4). When shipping the discharge lamp lighting device, remove the constant current load.
When the
(5)制御回路18は、放電灯14の定電力制御を行う際に、放電灯14の電流値を電流検出回路16より取得し、放電灯14の出力電力を求める。このとき、電流検出回路16より取得する検出値には、部品特性のバラツキ等によるズレが生じている。
そこで、制御回路18は、先のステップ(4)で記憶装置に格納した補正係数を読み込み、その値を検出値に乗算して、乗算後の値を用いて出力電力を求める。
例えば、検出値が0.9Aである場合、電力演算に用いる電流値は、0.9A×0.889=0.8Aとなる。
これにより、部品特性のバラツキによらず、正確な電力演算が可能となり、定電力制御の精度が向上する。
(5) When performing the constant power control of the
Therefore, the
For example, when the detection value is 0.9 A, the current value used for power calculation is 0.9 A × 0.889 = 0.8 A.
As a result, accurate power calculation is possible regardless of variations in component characteristics, and the accuracy of constant power control is improved.
以上のように、本実施の形態4によれば、定電流負荷を接続して取得した負荷電流値を用いて補正係数を求め、その補正係数を用いて定電力制御を行うので、部品特性のバラツキによらず、正確な電力演算が可能である。
また、特許文献1に記載のように、可変抵抗を調整することにより電力調整を行う必要がなく、簡易な手順で調整が可能である。
As described above, according to the fourth embodiment, the correction coefficient is obtained using the load current value obtained by connecting the constant current load, and the constant power control is performed using the correction coefficient. Accurate power calculation is possible regardless of variations.
Further, as described in Patent Document 1, it is not necessary to adjust the power by adjusting the variable resistance, and the adjustment can be performed with a simple procedure.
実施の形態5.
実施の形態4では、放電灯点灯装置の出荷前に電力調整を行い、補正係数を記憶装置に格納しておいて、放電灯14の定電力制御を行う際には、その補正係数を用いて正確な電力演算を行う手法を説明した。
本実施の形態5では、放電灯点灯装置の出荷後の任意の時点で電力調整を行うことのできる構成について説明する。
In the fourth embodiment, power adjustment is performed before the discharge lamp lighting device is shipped, and the correction coefficient is stored in the storage device. When the constant power control of the
In the fifth embodiment, a configuration capable of performing power adjustment at an arbitrary time after shipment of the discharge lamp lighting device will be described.
図4は、本実施の形態5に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
図4において、放電灯14を接続する端子と並列に定電流負荷20を接続し、放電灯14と定電流負荷20のいずれに電力を供給するかを切り替えるためのスイッチ19を新たに設けた。このスイッチ19は、制御回路18の指示により切替動作を行う。
その他の構成は図1と同様であるため、説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram showing a discharge lamp lighting device and its peripheral configuration according to the fifth embodiment.
In FIG. 4, a constant
Other configurations are the same as those in FIG.
次に、図4の構成の動作について説明する。なお、放電灯点灯装置の出荷前に電力調整を行うか否かは、いずれでもよい。 Next, the operation of the configuration of FIG. 4 will be described. Note that it may be either whether or not the power adjustment is performed before the discharge lamp lighting device is shipped.
(1)制御回路18に所定の電気信号を与えて、今から電力調整を行うことを制御回路18に伝える。制御回路18は、その電気信号を受けて、以下に説明するような電力調整を実行するモードに移行する。
このとき、制御回路18は、スイッチ19を定電流負荷20の側に切り替えておく。
(1) A predetermined electrical signal is given to the
At this time, the
(2)実施の形態4で説明したステップ(3)〜(4)のような手法により、補正係数を求め、記憶装置に格納する。既に格納されている補正係数がある場合は、最新の値で上書きする。
放電灯14を点灯して定電力制御を行う際は、上記ステップ(4)で求めた補正係数を用いて、以下のステップ(3)のような動作を行う。
(2) The correction coefficient is obtained by the method as in steps (3) to (4) described in the fourth embodiment and stored in the storage device. If there is a correction coefficient already stored, it is overwritten with the latest value.
When the
(3)制御回路18は、放電灯14の定電力制御を行う際には、スイッチ19を放電灯14の側に切り替えるとともに、実施の形態4のステップ(5)で説明したような手法により、補正係数を用いた定電力制御を行う。
(3) When performing the constant power control of the
以上、本実施の形態5で説明したような構成と手法によれば、放電灯点灯装置の出荷後の任意の時点で、放電灯14の電力調整を行うことができる。
例えば、部品の経年劣化や使用環境の変化等によって出力電力の特性が変化した場合でも、即座かつ容易な手順で電力調整が可能であるので、常時正確な定電力制御を行うことができる。
As described above, according to the configuration and method described in the fifth embodiment, the power adjustment of the
For example, even when the output power characteristics change due to aging of parts, changes in usage environment, etc., the power can be adjusted immediately and with an easy procedure, so that accurate constant power control can always be performed.
実施の形態6.
以上の実施の形態1〜5において、放電灯14の寿命などにより、半波放電現象(放電灯に流れる電流が正負非対称となる現象)が発生し、上側のコンデンサ9と下側のコンデンサ10の電圧が不均衡となり、各素子の許容電圧を超えた電圧が印加されて素子が破壊される場合がある。
本発明の実施の形態6では、このような電圧不均衡が生じる場合に、ハーフブリッジインバータ回路のFET7〜8、およびコンデンサ9〜10を保護することのできる構成と制御動作について説明する。
In the first to fifth embodiments described above, a half-wave discharge phenomenon (a phenomenon in which the current flowing through the discharge lamp becomes asymmetrical between positive and negative) occurs due to the life of the
In the sixth embodiment of the present invention, a configuration and control operation capable of protecting the
図5は、本実施の形態6に係る放電灯点灯装置とその周辺構成を示す図である。
本実施の形態6に係る放電灯点灯装置は、昇圧チョッパ回路の出力電圧を検出する直流出力電圧検出回路21と、下側のコンデンサ10の電圧を検出するコンデンサ電圧検出回路22とを備えている。直流出力電圧検出回路21とコンデンサ電圧検出回路22は、それぞれ制御回路18に検出値を出力する。
その他の構成は実施の形態1で説明した図1と同様であるため、説明を省略する。
なお、図1の構成において、昇圧チョッパ回路の出力電圧を制御するために直流出力電圧検出回路を既に備えている場合には、これを直流出力電圧検出回路21として用いてもよい。
FIG. 5 is a diagram showing a discharge lamp lighting device and its peripheral configuration according to the sixth embodiment.
The discharge lamp lighting device according to the sixth embodiment includes a DC output
Other configurations are the same as those in FIG. 1 described in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
In the configuration of FIG. 1, when a DC output voltage detection circuit is already provided to control the output voltage of the boost chopper circuit, this may be used as the DC output
以上、本実施の形態6に係る放電灯点灯装置の構成について説明した。
次に、本実施の形態6に係る放電灯点灯装置の動作について説明する。
制御回路18は、放電灯の点灯を開始する際、例えば以下のステップ(1)〜(3)のような動作を行う。
The configuration of the discharge lamp lighting device according to
Next, the operation of the discharge lamp lighting device according to
When starting the lighting of the discharge lamp, the
(1)制御回路18は、点灯動作開始時の所定期間(以下、第1期間と呼ぶ)は、上側のスイッチング素子であるFET7を高周波でオン・オフ動作し、下側のスイッチング素子であるFET8はオフにしておく。
(2)次に、制御回路18は、第1期間が終了した後の所定期間(以下、第2期間と呼ぶ)、下側のスイッチング素子であるFET8を高周波でオン・オフ動作し、上側のスイッチング素子であるFET7はオフにしておく。
(3)制御回路18は、以後上記(1)〜(2)の動作を、低周波で交互に切り替える。また、始動回路15を用いて高電圧の始動パルスをその低周波の半周期毎に1回以上発生させる。
(1) The
(2) Next, the
(3) The
上記ステップ(1)の第1期間においてのみ放電灯14へ電流が流れた場合、上側のコンデンサ9に印加される電圧は低くなり、下側のコンデンサ10に印加される電圧は高くなる。
この状態の下で、上記ステップ(2)の第2期間において放電灯14へ電流が流れると、下側のコンデンサ10の電圧が高い状態でさらに電流が流れることになり、下側のスイッチング素子8が過電流または過電圧により破壊される可能性がある。
また、例えば上記ステップ(1)の第1期間においてのみ放電灯14へ電流が流れる状態が継続した場合、下側のコンデンサ10に印加される電圧がコンデンサ10の許容電圧を超えてしまい、コンデンサ10が破壊される可能性がある。
When a current flows to the
Under this state, when a current flows to the
For example, when the state where the current flows to the
上述のようなコンデンサやFETの破壊を防止するために、本実施の形態6に係る放電灯点灯装置では、直流出力電圧検出回路21とコンデンサ電圧検出回路22を備え、制御回路18がその検出値を監視し、各素子を過電流または過電圧から保護することとした。以下、その保護動作について説明する。
In order to prevent the destruction of the capacitor and FET as described above, the discharge lamp lighting device according to the sixth embodiment includes the DC output
(1)コンデンサ10の保護
制御回路18は、コンデンサ電圧検出回路22の検出値を監視し、検出結果が下側のコンデンサ10の許容電圧を超えた際には、放電灯14の点灯動作を停止する。
(1) Protection of the
(2)コンデンサ9の保護
図5の構成では、コンデンサ9に印加される電圧を直接検出する回路等は備えていないが、直流出力電圧検出回路21の検出結果からコンデンサ電圧検出回路22の検出結果を減算することで、コンデンサ9に印加される電圧を検出することと等価な動作を行うことができる。
制御回路18は、直流出力電圧検出回路21とコンデンサ電圧検出回路22の検出値を監視し、上記の減算結果が上側のコンデンサ9の許容電圧を超えた際には、放電灯14の点灯動作を停止する。
(2) Protection of
The
上記(1)〜(2)は、直接的にはコンデンサ9〜10を過電圧から保護するためのものであるが、その結果として回路の電圧や電流の状態が安定し、もってスイッチング素子を過電流から保護する効果を発揮することもできる。
The above (1) and (2) are for directly protecting the
制御回路18が上記(1)〜(2)のような保護動作を行った後に、上側のコンデンサ9と下側のコンデンサ10の電圧不均衡が改善された場合は、制御回路18は放電灯14の点灯動作を再開するようにしてもよい。
If the voltage imbalance between the
また、上記(1)〜(2)のような保護動作の結果による放電灯14の点灯動作の停止と、その後に上側のコンデンサ9と下側のコンデンサ10の電圧不均衡が改善されたことによる点灯動作の再開が、所定回数繰り返された場合には、回路状態が不安定であるものとして、以後制御回路18は点灯動作の再開を実施しないようにしてもよい。
Further, the lighting operation of the
本実施の形態6に係る放電灯点灯装置では、直流出力電圧検出回路21とコンデンサ電圧検出回路22を備え、その検出値を監視することを説明したが、実施の形態5の図4の構成において直流出力電圧検出回路21とコンデンサ電圧検出回路22を備えておき、同様に検出値を監視して各素子を保護する動作を行うように構成してもよい。
In the discharge lamp lighting device according to the sixth embodiment, it has been described that the DC output
なお、本実施の形態6における「コンデンサ電圧検出手段」は、コンデンサ9〜10に印加される電圧を検出する回路がこれに相当する。
即ち、コンデンサ10に印加される電圧の検出に関しては、コンデンサ電圧検出回路22がこれに相当し、コンデンサ9に印加される電圧の検出に関しては、直流出力電圧検出回路21とコンデンサ電圧検出回路22がこれに相当する。
これらは、図5の回路構成の下で成り立つものであり、回路構成が異なれば、コンデンサ電圧検出手段の構成も必要に応じて適宜適切なものに変更する。
The “capacitor voltage detection means” in the sixth embodiment corresponds to a circuit for detecting a voltage applied to the
That is, the capacitor
These are established under the circuit configuration of FIG. 5. If the circuit configuration is different, the configuration of the capacitor voltage detecting means is appropriately changed as necessary.
以上のように、本実施の形態6で説明したような構成と手法によれば、上側のコンデンサ9と下側のコンデンサ10の電圧が不均衡となった場合に、ハーフブリッジインバータ回路のFET7、8ならびにコンデンサ9、10を過電流や過電圧から保護することができる。
As described above, according to the configuration and method described in the sixth embodiment, when the voltages of the
なお、コンデンサ9、10の電圧不均衡が発生した場合は、スイッチング素子7、8の高周波オン・オフ期間(低周波の期間も含む)を変更することで、コンデンサ9、10の電圧不均衡を改善してもよい。さらには、上述の点灯動作を停止する手法と組み合わせて用いてもよい。
In addition, when the voltage imbalance of the
放電灯14の点灯時やコンデンサ9、10の寿命により、コンデンサ9、10の電圧不均衡が発生した場合においても、本実施の形態6で説明した手法は有効である。
The method described in the sixth embodiment is effective even when a voltage imbalance of the
以上説明した実施の形態1〜6は、任意に組み合わせて用いることができることを付言しておく。
また、定電力制御を行う際のFET7、8の駆動制御は、適宜周知の手法等を用いて行うことができる。
It is added that Embodiments 1 to 6 described above can be used in any combination.
Further, the drive control of the
実施の形態7.
以上の実施の形態1〜6で説明した放電灯点灯装置を照明器具に組み込むことで、照明器具の定電力制御等を効果的に行うことのできる照明器具が得られる。
By incorporating the discharge lamp lighting device described in the first to sixth embodiments into a lighting fixture, a lighting fixture capable of effectively performing constant power control or the like of the lighting fixture is obtained.
1 交流電源、2 整流回路、3 平滑コンデンサ、4 コイル、5 ダイオード、6〜8 FET、9〜10 コンデンサ、13 コイル、14 放電灯、15 始動回路、16 電流検出回路、17 電圧検出回路、18 制御回路、19 スイッチ、20 定電流負荷、21 直流出力電圧検出回路、22 コンデンサ電圧検出回路。 1 AC power supply, 2 rectifier circuit, 3 smoothing capacitor, 4 coil, 5 diode, 6 to 8 FET, 9 to 10 capacitor, 13 coil, 14 discharge lamp, 15 starting circuit, 16 current detection circuit, 17 voltage detection circuit, 18 Control circuit, 19 switch, 20 constant current load, 21 DC output voltage detection circuit, 22 capacitor voltage detection circuit.
Claims (5)
前記商用電源を整流する整流回路と、
前記整流回路の出力電圧を所定の直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路と、
前記昇圧チョッパ回路からの電圧を交流に変換するインバータと、
負荷を接続する端子と、
前記インバータの動作を制御する制御手段と、
前記負荷に印加される電圧を検出する電圧検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、
前記負荷に印加する交流電圧の周波数を、
前記商用電源の各周波数の公倍数となるように制御し、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記商用電源の各異なる周波数における1周期に相当する時間の公倍数をとり、
その公倍数に相当する時間の2分の1の時間内に前記負荷に印加される電圧値を前記電圧検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、
その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う
ことを特徴とする放電灯点灯装置。 A discharge lamp lighting device connected to a commercial power source having a different frequency depending on the installation environment,
A rectifier circuit for rectifying the commercial power supply;
A step-up chopper circuit that converts the output voltage of the rectifier circuit into a predetermined DC voltage;
An inverter that converts the voltage from the boost chopper circuit into alternating current;
A terminal for connecting a load;
Control means for controlling the operation of the inverter;
Voltage detecting means for detecting a voltage applied to the load;
With
The control means includes
The frequency of the AC voltage applied to the load is
Control to be a common multiple of each frequency of the commercial power supply ,
When performing constant power control of AC power supplied to the load,
Take a common multiple of time corresponding to one period at each different frequency of the commercial power supply,
Obtaining a voltage value applied to the load within a half of the time corresponding to the common multiple by the voltage detection means to obtain an average value within the same time;
A discharge lamp lighting device that performs constant power control of AC power supplied to the load using the average value .
前記制御手段は、
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には、
前記商用電源の各異なる周波数における1周期に相当する時間の公倍数をとり、
その公倍数に相当する時間の2分の1の時間内に前記負荷に流れる電流値を前記電流検出手段により取得して同時間内における平均値を求め、
その平均値を用いて前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う
ことを特徴とする請求項1に記載の放電灯点灯装置。 Comprising current detection means for detecting the current flowing through the load;
The control means includes
When performing constant power control of AC power supplied to the load,
Take a common multiple of time corresponding to one period at each different frequency of the commercial power supply,
The current value flowing through the load within a half of the time corresponding to the common multiple is obtained by the current detection means to obtain an average value within the same time,
The discharge lamp lighting device according to claim 1 , wherein constant power control of AC power supplied to the load is performed using the average value.
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には前記電圧値の平均値を用い、
前記負荷の異常検出を行う際には前記電圧値の瞬時値を用いる
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の放電灯点灯装置。 The control means includes
When performing constant power control of AC power supplied to the load, use the average value of the voltage value,
The discharge lamp lighting device according to claim 1 or 2 , wherein an instantaneous value of the voltage value is used when detecting an abnormality of the load.
前記負荷に供給される交流電力の定電力制御を行う際には前記電流値の平均値を用い、
前記負荷の異常検出を行う際には前記電流値の瞬時値を用いる
ことを特徴とする請求項2に記載の放電灯点灯装置。 The control means includes
When performing constant power control of AC power supplied to the load, use the average value of the current value,
The discharge lamp lighting device according to claim 2 , wherein an instantaneous value of the current value is used when detecting an abnormality of the load.
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