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JPH088156B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents
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JPH088156B2 - Discharge lamp lighting device - Google Patents

Discharge lamp lighting device

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Publication number
JPH088156B2
JPH088156B2 JP61176981A JP17698186A JPH088156B2 JP H088156 B2 JPH088156 B2 JP H088156B2 JP 61176981 A JP61176981 A JP 61176981A JP 17698186 A JP17698186 A JP 17698186A JP H088156 B2 JPH088156 B2 JP H088156B2
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JP
Japan
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discharge lamp
circuit
lighting device
switching element
current
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JP61176981A
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聖明 内橋
広司 西村
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Panasonic Electric Works Co Ltd
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Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、半導体スイッチング素子を用いた放電灯点
灯装置に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a discharge lamp lighting device using a semiconductor switching element.

(背景技術) 従来の一般的な放電灯点灯装置においては、安定器要
素をチョークコイルやトランス、コンデンサ等の単独で
構成し、あるいは、これらの組み合わせにより構成して
いるために、寸法・重量ともに大きかった。この点から
放電灯点灯装置の小形化、軽量化、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提案
されている。例えば蛍光灯の点灯装置においては、スイ
ッチングトランジスタやサイリスタ等を用いた高周波点
灯装置が既に実用化されている。
(Background Art) In a conventional general discharge lamp lighting device, since the ballast element is configured by a choke coil, a transformer, a capacitor, or the like, or by a combination thereof, both dimensions and weight are improved. It was great. From this point, there is a demand for downsizing, weight reduction, and high efficiency of the discharge lamp lighting device, and therefore, it has been proposed 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 already been put into practical use.

一方、高圧放電灯の点灯装置においても高周波点灯を
行えば、蛍光灯の点灯装置の場合と同様に、小形軽量
化、高効率化等の効果が得られるが、高圧放電灯を高周
波点灯せしめると、音響的共鳴現象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。ここ
で、高圧放電灯の高周波点灯時に発生する前記アークの
不安定の形成メカニズムは、電気入力の高周波変動、発
光管内ガスの圧力変化、特別の周波数における定在圧力
波の発生、限度以上の圧力振幅によるアークの不安定発
生等であると考えられる。
On the other hand, if the high-pressure discharge lamp lighting device is also subjected to high-frequency lighting, as in the case of the fluorescent lamp lighting device, it is possible to obtain the effects of downsizing and weight reduction, high efficiency, etc. It is conventionally known that there is arc instability due to an acoustic resonance phenomenon. Here, the formation mechanism of the instability of the arc that occurs when the high-pressure discharge lamp is lit at high frequencies includes high-frequency fluctuations in the electrical input, pressure changes in the gas inside the arc tube, the generation of standing pressure waves at special frequencies, and pressures above the limit. It is considered that the arc is unstable due to the amplitude.

尚、前記「特別の周波数」とは所謂音響的共鳴周波数
であって、アークのディメンジョン(現実的には発光管
形状)と、発光管内の音速とで決まるものであり、前記
音速はガスの平均分子量とイオン温度により決まるの
で、それらの値され分かれば比較的簡単に求めることが
できる。また「限度以上の圧力振幅によるアークの不安
定」がどの音響的共鳴周波数で起こるのかについては非
線形領域の問題であるので、単純にその答えを求めるこ
とはできない。
The "special frequency" is a so-called acoustic resonance frequency, which is determined by the dimension of the arc (actually, the shape of the arc tube) and the speed of sound in the arc tube, and the sound speed is the average of the gas. Since it is determined by the molecular weight and the ion temperature, if these values are known, it can be determined relatively easily. Further, since the acoustic resonance frequency at which the "arc instability due to the pressure amplitude exceeding the limit" occurs is a problem in the non-linear region, the answer cannot be simply obtained.

ところで音響的共鳴現象に起因するアークの不安定を
解消する方法としては、放電灯の点灯電源となるインバ
ータ回路の発振周波数を超高周波(例えば100KHz)とす
るもの(特開昭56−11897号公報等)があったが、しか
し、この従来例にあっては、雑音(特に輻射雑音)が大
きく、スイッチングロスも大きいので、実用上問題があ
った。また点灯電源の周波数を例えば30KHz〜50KHzの間
で変調する方法のもの(特開昭56−48095号公報等)が
あったが、アークの不安定を抑制しきれず、やはり実用
上問題があった。さらにまた直流で点灯するもの(特開
昭56−98499号公報)もあったが、ランプ寿命(黒化
等)の点でこれもまた実用上問題があった。さらに矩形
波点灯によるもの(この矩形波点灯については文献「キ
ャラクタリスティックス・オブ・アコースティカル・レ
ゾナンス・イン・ディスチャージ・ランプス(Characte
risticis of Acoustical Resonance In Discharge Lamp
s)」イルミネイティング・エンジニアリング(ILLUMIN
ATING ENGINEERING)1970年12月P713〜716に示されてい
る。)もある。しかし、この方法ではアークは安定する
ものの、矩形波のフラットな部分においては、限流要素
として抵抗で負担しているために大形化し、電力損失が
大きくなり、また高周波の矩形波では波形の立ち上が
り、立ち下がりが急竣であるために、雑音が発生すると
いう問題を生じ、この対策のために大幅なコストアップ
につながるという問題があった。
By the way, as a method of eliminating the instability of the arc caused by the acoustic resonance phenomenon, the oscillation frequency of the inverter circuit that becomes the lighting power source of the discharge lamp is set to an ultrahigh frequency (for example, 100 KHz) (Japanese Patent Laid-Open No. 56-11897). However, in this conventional example, noise (especially radiation noise) is large and switching loss is large, so that there is a problem in practical use. There is also a method of modulating the frequency of the lighting power supply between 30 KHz and 50 KHz (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 56-48095), but the instability of the arc cannot be suppressed and there is still a practical problem. . Further, there is a lamp which is lit by direct current (Japanese Patent Laid-Open No. 56-98499), but this also has a problem in practical use in terms of lamp life (blackening, etc.). In addition, it is based on the lighting of a square wave. (For this square wave lighting, refer to "Characteristics of Acoustic Resonance in Discharge Lamps (Characte
risticis of Acoustical Resonance In Discharge Lamp
s) ”Illuminating Engineering (ILLUMIN
ATING ENGINEERING) December 1970, P713-716. ) Is also available. However, with this method, the arc is stable, but in the flat part of the rectangular wave, it becomes large because it is burdened by the resistance as a current limiting element, and the power loss becomes large. Since the rise and fall are suddenly completed, there arises a problem that noise is generated, and there is a problem that this measure leads to a significant increase in cost.

従って、基本的には高圧放電灯に流れるランプ電流を
低周波にして音響的共鳴現象を防止しながら、限流要素
部分については高周波下で動作させることが最も実用的
である。このような方法を採用した従来例としては、実
開昭59−16100号公報に開示された装置がある。この装
置では短形波のフラットな部分に高周波成分が重畳され
た状態にし、限流要素としてはインダクタンスを用い
て、装置の小形化を図っている。しかしながら、この方
法では発振用トランス部と、チョッパー専用の半導体素
子とが必要であり、点灯装置は依然として大型であっ
た。
Therefore, basically, it is most practical to operate the current limiting element portion under a high frequency while making the lamp current flowing through the high pressure discharge lamp a low frequency to prevent an acoustic resonance phenomenon. As a conventional example adopting such a method, there is an apparatus disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 59-16100. In this device, a high frequency component is superposed on a flat portion of a rectangular wave, and an inductance is used as a current limiting element to miniaturize 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.

また米国特許4,170,747号に開示された装置もある。
第5図は米国特許4,170,747号に開示されている従来の
放電灯点灯装置の回路図である。図においてコンデンサ
Caを接続した電源端子1,2にはトランジスタTr1〜Tr4
ブリッジ形に接続したスイッチング回路を電流検出用抵
抗Rsを介して接続し、トランジスタTr1〜Tr4には夫々ト
ランジスタTr1〜Tr4の通電方向と逆方向にダイオードD1
〜D4を並列接続し、トランジスタTr1,Tr4の接続点と、
トランジスタTr2,Tr3の接続点との間には、コンデンサC
bを並列に接続された高圧放電灯DLと、チョークコイル
Lとの直列回路を接続してある。制御回路Aは電流検出
用抵抗Rsによる検出電流に応じてトランジスタTr1〜Tr4
を制御するための回路である。
There is also a device disclosed in US Pat. No. 4,170,747.
FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional discharge lamp lighting device disclosed in US Pat. No. 4,170,747. In the figure capacitor
The power supply terminals 1 and 2 connected to Ca connected via a transistor Tr 1 to Tr 4 a switching circuit the current detection resistor Rs connected to the bridge type, the transistor Tr 1 to Tr 4 each transistor Tr 1 ~ Diode D 1 in the opposite direction of Tr 4
~ D 4 are connected in parallel, and the connection point of transistors Tr 1 and Tr 4
A capacitor C should be placed between the connection point of the transistors Tr 2 and Tr 3.
A series circuit of a high pressure discharge lamp DL in which b is connected in parallel and a choke coil L is connected. The control circuit A uses the transistors Tr 1 to Tr 4 according to the current detected by the current detection resistor Rs.
Is a circuit for controlling.

第6図(a)〜(d)はトランジスタTr1〜Tr4の動作
を示すタイミング図である。トランジスタTr1,Tr2は制
御回路Aにより50/60Hzまたは400Hz程度の低周波でオン
オフされ、トランジスタTr1がオンのときにはトランジ
スタTr3が例えば20KHzのデューティ化可変のオンオフ動
作を行ない、トランジスタTr2がオンのときにはトラン
ジスタTr4がトランジスタTr3と同様のオンオフ動作を行
なう。また、高圧放電灯DLの極性反転時においては4個
のトランジスタTr1〜Tr4が同時にオフとなる休止期間TD
を設けている。制御回路Aは電流検出用抵抗Rsによる電
流検出値の大小によってオンオフデューティ比を変える
ものである。
FIGS. 6A to 6D are timing charts showing the operations of the transistors Tr 1 to Tr 4 . Transistors Tr 1, Tr 2 are turned on and off at a low frequency of about 50 / 60Hz or 400Hz by the control circuit A, when the transistor Tr 1 is turned on performs on-off operation of the transistor Tr 3 is e.g. 20KHz duty of the variable, the transistor Tr 2 When is on, the transistor Tr 4 performs an on / off operation similar to the transistor Tr 3 . Further, when the polarity of the high pressure discharge lamp DL is reversed, the four transistors Tr 1 to Tr 4 are simultaneously turned off during the idle period T D
Is provided. The control circuit A changes the on / off duty ratio depending on the magnitude of the current detection value by the current detection resistor Rs.

さて第6図(a)〜(d)により更に第5図回路の動
作を説明すると、第6図中のt1〜t2間では同図(a)に
示すように低周波動作するトランジスタTr1はオン動作
状態であり、トランジスタTr3は同図(c)に示すよう
に高周波でオンオフ動作する状態にある。そしてこのt1
〜t2間では、同図(b)(d)に示すようにトランジス
タTr2,Tr4はオフ状態にある。トランジスタTr3がオンす
ると、電源、電源端子1、トランジスタTr1、チョーク
コイルL、高圧放電灯DL及びコンデンサCbの並列回路、
トランジスタTr3、電流検出用抵抗Rs、電源端子2、電
源の閉回路が形成され、チョークコイルLに流れる電流
ILは一定の傾きをもって直線的に上昇し、トランジスタ
Tr3がオフするとこの時の電流ILとチョークコイルLの
インダクタンスの値で決まる蓄積されたエネルギーが電
流を流れ続けさせようとする方向、つまりトランジスタ
Tr3がオンしている時の電流の向きと同じ方向に流れ、
チョークコイルL、高圧放電灯DL及びコンデンサCbの並
列回路、ダイオードD2、トランジスタTr1、チョークコ
イルLの閉回路で蓄積エネルギーが放出され、以上の動
作がt2の時点まで繰り返される。
The operation of the circuit of FIG. 5 will be further described with reference to FIGS. 6 (a) to 6 (d). In the period from t 1 to t 2 in FIG. 6, a transistor Tr operating at a low frequency as shown in FIG. 6 (a). 1 is an ON operation state, and the transistor Tr 3 is in an ON / OFF operation state at a high frequency as shown in FIG. And this t 1
In between ~t 2, transistor Tr 2, Tr 4 as shown in FIG. (B) (d) is in the off state. When the transistor Tr 3 is turned on, a power supply, a power supply terminal 1, a transistor Tr 1 , a choke coil L, a high pressure discharge lamp DL and a parallel circuit of a capacitor Cb,
Transistor Tr 3 , current detection resistor Rs, power supply terminal 2, closed circuit of power supply is formed, current flowing in choke coil L
I L rises linearly with a constant slope,
When Tr 3 turns off, the direction in which the stored energy determined by the current I L at this time and the inductance value of the choke coil L tries to keep the current flowing, that is, the transistor
Current flows in the same direction as when the Tr 3 is on,
The stored energy is released by the closed circuit of the choke coil L, the high pressure discharge lamp DL and the capacitor Cb, the diode D 2 , the transistor Tr 1 and the choke coil L, and the above operation is repeated until time t 2 .

次のt2〜t3の期間TDにおいては、4個のトランジスタ
Tr1〜Tr4が全てオフ状態であって、この休止期間中は電
源端子1,2に接続された電源からの電力供給は行なわれ
ない。
In a period T D of the following t 2 ~t 3, 4 pieces of transistors
Since all of Tr 1 to Tr 4 are off, no power is supplied from the power supply connected to the power supply terminals 1 and 2 during this idle period.

更にt3〜t4の期間においては、前記t1〜t2の期間と基
本的に同じ動作を行うが、この期間に動作するのはトラ
ンジスタTr2及びTr4であって、トランジスタTr1,Tr3
オフ状態にある。トランジスタTr4がオンすると、電
源、電源端子1、トランジスタTr2、高圧放電灯DL及び
コンデンサCbの並列回路、チョークコイルL、トランジ
スタTr4、電流検出用抵抗Rs、電源端子2、電源の閉回
路で、また、トランジスタTr4がオフすると、チョーク
コイルL、ダイオードD1、トランジスタTr2、高圧放電
灯DL及びコンデンサCbの並列回路、チョークコイルLの
閉回路で電流ILが流れる。ここで第5図に示した電流IL
と高圧放電灯DLに流れる電流Ilaの向きはt1〜t2の期間
について示されており、t3〜t4の期間では電流IL,Ilaの
向きは図示された方向とは逆になる。尚、ダイオード
D3,D4は通常の動作では電流は流れないが、過渡時のサ
ージ電流を流すために設けられているものである。
Further, during the period of t 3 to t 4 , basically the same operation as the period of t 1 to t 2 is performed, but it is the transistors Tr 2 and Tr 4 that operate during this period, and the transistors Tr 1 , Tr 3 is off. When the transistor Tr 4 turns on, the power supply, the power supply terminal 1, the transistor Tr 2 , the parallel circuit of the high-pressure discharge lamp DL and the capacitor Cb, the choke coil L, the transistor Tr 4 , the current detection resistor Rs, the power supply terminal 2, the power supply closed circuit. When the transistor Tr 4 is turned off, a current I L flows through the choke coil L, the diode D 1 , the transistor Tr 2 , the parallel circuit of the high-pressure discharge lamp DL and the capacitor Cb, and the closed circuit of the choke coil L. Here, the current I L shown in FIG.
Is opposite to the direction in which the current I L, the orientation of Ila is illustrated in the direction of the current Ila to flow to the high-pressure discharge lamp DL is shown for the period t 1 ~t 2, the period of t 3 ~t 4 and . The diode
D 3 and D 4 do not flow current in normal operation, but are provided to flow a surge current during a transition.

次のt4〜t5の期間においては、4個のトランジスタTr
1〜Tr4が全てオフ状態であって、この休止期間中は電源
端子1,2に接続された電源からの電力供給は行なわれな
い。休止期間TD(t2〜t3,t4〜t5)は、トランジスタT
r1,Tr4またはTr2,Tr3が同時にオンして短絡状態を呈
し、点灯装置が破壊に至るのを防止するためのデッドタ
イムである。この同時オンはトランジスタ素子のばらつ
きや温度上昇によって、ストレージタイムが長くなった
時や、トランジスタ間のタイミングのずれによって生じ
る。
In the next period of t 4 to t 5 , 4 transistors Tr
Since 1 to Tr 4 are all off, power is not supplied from the power supply connected to the power supply terminals 1 and 2 during this idle period. The quiescent period T D (t 2 to t 3 , t 4 to t 5 ) is the transistor T
r 1, Tr 4 or Tr 2, Tr 3 presents a short-circuit state simultaneously turned on, the lighting device is a dead time for preventing from reaching the breakdown. This simultaneous turn-on occurs when the storage time becomes long due to variations in transistor elements and temperature rise, and due to timing shift between transistors.

以上のようにして高圧放電灯DLには高周波リップルを
含有した矩形波状の交流電流が流れることになる。
As described above, a rectangular wave-shaped alternating current containing high frequency ripples flows through the high pressure discharge lamp DL.

第7図は第6図のt2〜t3付近の時間スケールを拡大し
て図示したタイミング図であり、同図(a)(b)にト
ランジスタTr3,Tr4のオンオフ状態を示し、同図
(c),(d)及び(e)に電流IL、電流Ila及び高圧
放電灯DLの両端電圧Vlaの波形を示す。t2の時点で同図
(a)に示すようにトランジスタTr3がオフすると、コ
ンデンサCbの電荷が高圧放電灯DLに放出されるので、電
流Ilaは電流ILと比べて若干の遅れをもって流れるが、
ついには電流Ilaは零となる。つまりランプ電流たる電
流Ilaに休止が生じることになる。次にt3の時点では電
流Ilaの極性が変わり、同図(b)に示すようにトラン
ジスタTr4が動作する。電流Ilaはt3時点の直前まで零で
あるので、高圧放電灯DLの両端電圧Vlaはt3の時点の直
後に高くなる。これは放電灯特有の現象であり、電流Il
aが零になることによって、発光管のイオンの消滅が起
こり、t3時点では点灯を維持するために高圧放電灯DLの
両端には高い電圧が必要となる。この電圧が所謂再点弧
電圧である。電流Ilaが零である期間が長くなり過ぎる
と、t3時点で電圧を与えても点灯維持できず、立ち消え
となる場合もある。また、立ち消えに至らずとも再点弧
電圧が高くなり、電源電圧付近にまで達するとちらつき
が生じることもある。蛍光灯の場合においては、前記現
象が少し緩和されるが、高圧放電灯の場合には少しの休
止が生じても再点弧電圧の上昇が顕著である。
FIG. 7 is a timing diagram showing an enlarged time scale in the vicinity of t 2 to t 3 in FIG. 6, and FIGS. 7A and 7B show the on / off states of the transistors Tr 3 and Tr 4 , respectively. The waveforms of the current I L , the current Ila, and the voltage Vla across the high-pressure discharge lamp DL are shown in FIGS. (C), (d), and (e). When the transistor Tr 3 is turned off as shown in the diagram (a) at time t 2, the charge of the capacitor Cb is released the high-pressure discharge lamp DL, current Ila flows with a slight delay compared with the current I L But,
Finally the current Ila becomes zero. In other words, the current Ila, which is the lamp current, is paused. Next, at time t 3 , the polarity of the current Ila changes, and the transistor Tr 4 operates as shown in FIG. Since current Ila is zero immediately before the t 3 time, the voltage across Vla of the high-pressure discharge lamp DL increases just after the time point of t 3. This is a phenomenon peculiar to the discharge lamp, and the current Il
When a becomes zero, the ions in the arc tube disappear, and at time t 3 , a high voltage is required across the high-pressure discharge lamp DL to maintain lighting. This voltage is the so-called restrike voltage. If the period during which the current Ila is zero becomes too long, lighting may not be maintained even if a voltage is applied at the time point t 3 , and the lamp may go out. Further, the re-ignition voltage becomes high even if it does not go out, and flicker may occur when it reaches near the power supply voltage. In the case of a fluorescent lamp, the above phenomenon is alleviated a little, but in the case of a high-pressure discharge lamp, the re-ignition voltage rises significantly even if some rest occurs.

前述のように、休止期間TDはトランジスタTr1〜Tr4
同時オンを防止するために設けているが、このために電
流Ilaに休止が生じ再点弧電圧が上昇してちらつきが生
じたり、最悪の場合には立ち消えすることがあった。ま
た再点弧電圧の上昇は電極の消耗を早め、ランプ寿命を
短くする惧れがあり、さらにまた電源電圧の急変低下に
よって立ち消えしやすいという問題もある。特に高圧放
電灯の中でも低ワットのものほど電流Ilaの休止による
再点弧電圧の上昇度合が大きく、回路設計上厄介なもの
である。
As described above, the quiescent period T D is provided to prevent the transistors Tr 1 to Tr 4 from turning on at the same time, but this causes the current Ila to quiesce and the re-ignition voltage to rise, causing flicker. In the worst case, it could disappear. Further, the rise of the re-ignition voltage may accelerate the consumption of the electrodes and shorten the life of the lamp, and there is also a problem that the lamp may be extinguished due to a sudden decrease in the power supply voltage. In particular, the higher the wattage discharge lamp, the lower the wattage, the greater the degree of increase in the re-ignition voltage due to the suspension of the current Ila, which is troublesome in the circuit design.

そこでトランジスタTr1〜Tr4の同時オンを前記期間TD
で防止しながら、前記の問題点を解決する方法として、
高圧放電灯DLに並列に接続したコンデンサCbの容量を大
きくして、期間TDでは電流Ilaが零にならないようにす
る方法がある。この場合高圧放電灯DLを等価的な抵抗と
考えて、CRの時定数と、期間TDとの関係で、コンデンサ
Cbの容量を適切な値に選定することができるが、この場
合、その容量が数十倍となり、コンデンサCbが大型化し
て、大幅なコストアップになるという問題があった。
Therefore, the transistors Tr 1 to Tr 4 are turned on at the same time during the period T D.
As a method of solving the above problems while preventing with,
There is a method of increasing the capacity of the capacitor Cb connected in parallel to the high pressure discharge lamp DL so that the current Ila does not become zero in the period T D. In this case we consider the high-pressure discharge lamp DL equivalent resistance and a time constant of the CR, in relation to the period T D, the capacitor
The capacitance of Cb can be selected to an appropriate value, but in this case, the capacitance becomes several tens of times, the capacitor Cb becomes large, and there is a problem that the cost is significantly increased.

以上のような問題を解決するために、本発明者らは第
8図に示すような回路を案出した。この第8図回路は所
謂フルブリッジ構成となっており、スイッチング素子と
して用いたトランジスタTr5,Tr6,Tr7,Tr8及びダイオー
ドD5,D6,D7,D8は第5図回路のトランジスタTr3,Tr4,T
r1,Tr2及びダイオードD3,D4,D1,D2と基本的動作は同じ
である。そして第5図回路では高周波によりスイッチン
グするトランジスタTr3,Tr4が電源の−側に、低周波に
よりスイッチングするトランジスタTr1,Tr2が電源の+
側にあるのに対して、第8図回路では高周波でスイッチ
ングするトランジスタTr5,Tr6が電源の+側に、低周波
でスイッチングするトランジスタTr7,Tr8が電源の−側
に設けてある点で相違するとともに、高圧放電灯DLとイ
ンダクタンス素子L2の直列回路に対してコンデンサCbを
並列接続してある点で相違している。直流電源は交流電
源ACを全波整流器DBにて全波整流し、平滑コンデンサCa
で平滑して得られ、回路に供給される。
In order to solve the above problems, the present inventors have devised a circuit as shown in FIG. The circuit of FIG. 8 has a so-called full bridge structure, and the transistors Tr 5 , Tr 6 , Tr 7 , Tr 8 and the diodes D 5 , D 6 , D 7 , D 8 used as switching elements are the circuit of FIG. Transistor of Tr 3 , Tr 4 , T
The basic operation is the same as that of r 1 , Tr 2 and diodes D 3 , D 4 , D 1 , D 2 . In the circuit of FIG. 5, the transistors Tr 3 and Tr 4 that switch at high frequencies are on the negative side of the power supply, and the transistors Tr 1 and Tr 2 that switch at low frequencies are on the positive side of the power supply.
On the other hand, in the circuit of FIG. 8, transistors Tr 5 and Tr 6 that switch at high frequency are provided on the + side of the power supply, and transistors Tr 7 and Tr 8 that switch at low frequency are provided on the − side of the power supply. The difference lies in that the capacitor Cb is connected in parallel to the series circuit of the high pressure discharge lamp DL and the inductance element L 2 . DC power supply is AC power supply AC full-wave rectified by full-wave rectifier DB and smoothing capacitor Ca
It is obtained by smoothing with and supplied to the circuit.

而して第8図回路では、トランジスタTr7がオン状態
で、トランジスタTr6,Tr8がオフ状態である場合におい
て、トランジスタTr5がオンすると、電源、電源端子
1、トランジスタTr5、チョークコイルL、インダクタ
ンス素子L2と高圧放電灯DLの直列回路に対してコンデン
サCbを並列接続された回路、トランジスタTr7、電流検
出要素Zs、電源端子2、電源の経路で電流が流れ、トラ
ンジスタTr5がオフすると、チョークコイルL、インダ
クタンス素子L2と高圧放電灯DLの直列回路に対してコン
デンサCbを並列接続された回路、トランジスタTr7、ダ
イオードD8、チョークコイルLの経路で電流が流れる。
また、トランジスタTr5,Tr7がオフ状態で、トランジス
タTr8がオン状態である場合において、トランジスタTr6
がオンすると、電源、電源端子1、トランジスタTr6
高圧放電灯DLとインダクタンス素子L2の直列回路に対し
てコンデンサCbを並列接続された回路、チョークコイル
L、トランジスタTr8、電流検出要素Zs、電源端子2、
電源の経路で電流が流れ、トランジスタTr6がオフする
と、チョークコイルL、トランジスタTr8、ダイオードD
7、高圧放電灯DLとインダクタンス素子L2の直列回路に
対してコンデンサCbを並列接続された回路、チョークコ
イルLの経路で電流が流れる。
Thus, in the circuit of FIG. 8, when the transistor Tr 7 is on and the transistors Tr 6 and Tr 8 are off, when the transistor Tr 5 is turned on, the power supply, the power supply terminal 1, the transistor Tr 5 and the choke coil are turned on. L, a circuit in which a capacitor Cb is connected in parallel to a series circuit of an inductance element L 2 and a high-pressure discharge lamp DL, a transistor Tr 7 , a current detection element Zs, a power supply terminal 2, a current flows through a power supply path, and a transistor Tr 5 When is turned off, a current flows in the path of the circuit in which the capacitor Cb is connected in parallel to the series circuit of the choke coil L, the inductance element L 2 and the high pressure discharge lamp DL, the transistor Tr 7 , the diode D 8 and the choke coil L.
When transistors Tr 5 and Tr 7 are off and transistor Tr 8 is on, transistor Tr 6
When is turned on, power supply, power supply terminal 1, transistor Tr 6 ,
A circuit in which a capacitor Cb is connected in parallel to a series circuit of a high pressure discharge lamp DL and an inductance element L 2 , a choke coil L, a transistor Tr 8 , a current detection element Zs, a power supply terminal 2,
When current flows through the power supply path and transistor Tr 6 turns off, choke coil L, transistor Tr 8 , diode D
7. A current flows through the path of the choke coil L, the circuit in which the capacitor Cb is connected in parallel to the series circuit of the high pressure discharge lamp DL and the inductance element L 2 .

トランジスタTr5がオン状態を終了した時点(第6図
のt2に対応する時点)ではコンデンサCbは第8図に示す
極性となっており、その後の休止期間TDでは、コンデン
サCb、インダクタンス素子L2、高圧放電灯DLの閉回路に
おいて、コンデンサCbの電荷が放出されて振動電流とな
り、高圧放電灯DLに流れる電流Ilaは連続性を保ちなが
らこの間に極性が反転され、トランジスタTr6がオン状
態を開始した時点(第6図のt3に対応する時点)では、
電流Ilaには休止を生じることなく反転を完了する。ま
た高圧放電灯DLの両端電圧Vlaも電流Ilaとほぼ同様な波
形となり、再点弧電圧は極小となる。このように、高圧
放電灯DLと直列に小さなインダクタンス値を持つインダ
クタンス素子L2を接続することによって、休止期間TD
の高圧放電灯DLを励起状態に維持でき、従来の問題点を
解消することができる。
The capacitor Cb has the polarity shown in FIG. 8 at the time when the transistor Tr 5 ends the on-state (at the time corresponding to t 2 in FIG. 6), and in the rest period T D thereafter, the capacitor Cb and the inductance element. In the closed circuit of L 2 and the high-pressure discharge lamp DL, the charge of the capacitor Cb is released to generate an oscillating current, and the current Ila flowing in the high-pressure discharge lamp DL is inverted while maintaining continuity, and the transistor Tr 6 is turned on. At the time when the state is started (at the time corresponding to t 3 in FIG. 6),
The inversion is completed without causing a pause in the current Ila. The voltage Vla across the high-pressure discharge lamp DL also has a waveform similar to the current Ila, and the re-ignition voltage becomes minimal. Thus, by connecting the inductance element L 2 having a small inductance value in series with the high pressure discharge lamp DL, the high pressure discharge lamp DL can be maintained in the excited state during the quiescent period T D , and the conventional problems are solved. be able to.

なお、インダクタンス素子L2はパルストランスPTの2
次側巻線L2を使用したものである。そしてこのインダク
タンス素子L2と高圧放電灯DLの直列回路に、コンデンサ
C1と抵抗R1との直列回路を接続するとともに、コンデン
サC1と並列にパルストランスPTの1次側巻線L1と双方向
性3端子サイリスタQ1との直列回路を接続してイガナイ
タ回路Gを構成してある。このイグナイタ回路Gでは双
方向性3端子サイリスタQ1が制御回路Aにおけるトリガ
ー回路A4から信号を受けて周期的にオンして、抵抗R1
介して充電されたコンデンサC1の電荷を、コンデンサ
C1、パルストランスPTの1次側巻線L1、双方向性3端子
サイリスタQ1の回路で急竣に放出させて、パルストラン
スPTの2次側巻線L2に巻線比で決まる高圧パルスを誘起
させ、コンデンサCbを介して高圧放電灯DLに印加し、始
動に至らしめるのである。
In addition, the inductance element L 2 is 2 of the pulse transformer PT.
The secondary winding L 2 is used. Then, in the series circuit of this inductance element L 2 and high pressure discharge lamp DL, a capacitor
Connect a series circuit of C 1 and resistor R 1 and connect a series circuit of primary winding L 1 of pulse transformer PT and bidirectional three-terminal thyristor Q 1 in parallel with capacitor C 1 to form an igniter. The circuit G is configured. In this igniter circuit G, the bidirectional three-terminal thyristor Q 1 receives a signal from the trigger circuit A 4 in the control circuit A, is periodically turned on, and the charge of the capacitor C 1 charged via the resistor R 1 is Capacitor
C 1, a pulse transformer PT of the primary winding L 1, by releasing suddenly竣the circuit of bi-directional triode thyristor Q 1, determined by the secondary winding L 2 the winding ratio of the pulse transformer PT A high-voltage pulse is induced and applied to the high-pressure discharge lamp DL via the capacitor Cb to start it.

制御回路Aは高周波発振回路A1、低周波発振回路A2
フリップフロップ回路A3、前記トリガー回路A4、トラン
ジスタTr5〜Tr8のベースドライブ回路A5〜A8及びノアゲ
ートA9,A10から構成されている。第9図は低周波発振回
路A2及びフリップフロップ回路A3の具体例を示してお
り、低周波発振回路A2は汎用のタイマーIC(例えば日本
電気株式会社製のμPC1555)よりなるタイマー回路tm
と、外付けの時定数設定用の抵抗R2,R3及びコンデンサC
2とからなり、設定された時定数で決まる周期で、第10
図(a)に示すようなパルス信号を出力する。フリップ
フロップ回路A3はD型フリップフロップFFとナンドゲー
トN1,N2とから構成され、前記低周波発振回路A2の出力
をD型フリップフロップFFにより分周し、ナンドゲート
N1,N2より第10図(b),(c)に示すような出力を得
る。ここで第10図(a)における期間TDは第6図のt2
t3又はt4〜t5の期間に対応する。高周波発振回路A1は第
6図(c),(d)に示したような高周波のパルス信号
を発生するものである。また、トリガー回路A4は低周波
発振回路A2の出力に同期をとって、各半サイクル毎に双
方向性3端子サイリスタQ1をオンさせるトリガー信号を
発生させるようになっている。
The control circuit A is a high-frequency oscillator circuit A 1 , a low-frequency oscillator circuit A 2 ,
Flip-flop circuit A 3, the trigger circuit A 4, and a base drive circuit A 5 to A 8 and NOR gate A 9, A 10 of the transistor Tr 5 to Tr 8. FIG. 9 shows a specific example of the low-frequency oscillator circuit A 2 and the flip-flop circuit A 3. The low-frequency oscillator circuit A 2 is a timer circuit tm composed of a general-purpose timer IC (eg, μPC1555 manufactured by NEC Corporation).
And external resistors R 2 and R 3 for setting the time constant and capacitor C
It consists of 2 and the cycle determined by the set time constant.
A pulse signal as shown in FIG. The flip-flop circuit A 3 is composed of a D-type flip-flop FF and NAND gates N 1 and N 2. The output of the low frequency oscillator circuit A 2 is divided by the D-type flip-flop FF to obtain a NAND gate.
Outputs shown in FIGS. 10B and 10C are obtained from N 1 and N 2 . Here, the period T D in FIG. 10 (a) is from t 2 of FIG.
It corresponds to the period of t 3 or t 4 to t 5 . The high frequency oscillating circuit A 1 generates a high frequency pulse signal as shown in FIGS. 6 (c) and 6 (d). The trigger circuit A 4 is adapted to generate a trigger signal for turning on the bidirectional three-terminal thyristor Q 1 every half cycle in synchronization with the output of the low frequency oscillator circuit A 2 .

ところで第8図回路では始動過程においては第11図
(a)に示すような電圧Vlaが高圧放電灯DLの両端に印
加され、第11図(b)に示すような電流Ilaが高圧放電
灯DLに流れる。この第11図に基づいて始動過程を詳しく
説明すると、まず高圧放電灯DLが点灯する前の無負荷時
(t1〜t6)においては同図(a)に示すようにコンデン
サCbの電圧がコンデンサCaの電圧と等しくなるまで、急
速に充電されて、極性が反転するまでその電圧のピーク
を維持するために電圧Vlaは矩形波状になっている。そ
してその電圧Vlaにイグナイタ回路Gによって発生する
高圧パルスが重畳され、この高圧パルスにより高圧放電
灯DLが始動する。t7以後は高圧放電灯DLが始動する過程
を示し、まずt8の時点では同図(b)に示すように高圧
放電灯DLに高圧パルスが印加されて電流Ilaが流れる
が、電圧Vlaの極性が反転するt9以降では電流Ilaは流れ
ず、次の負の半サイクルの時に高圧パルスが印加される
t10の時点まで休止となる。第11図(b)において、高
圧放電灯DLに電流Ilaが流れている期間Taと休止期間Tb
とを比べると、Ta<Tbとなって、休止が多くなり、グロ
ー放電からアーク放電へスムーズに移行しにくい。つま
りグロー放電してからアーク放電へ移行させるためのエ
ネルギーが不足している。通常の場合には第11図(b)
の電流Ilaが一時期正側又は負側のみ流れて、この状態
が交互に繰り返される。これは高圧放電灯、特にメタル
ハライドランプによく生じる所謂半波放電現象である。
これは高圧パルスが印加されてグロー放電し、アーク放
電へ移行する過程の中で生じる。この半波放電は高圧放
電灯DLの両方の電極の特性が異なることなどによって生
じるもので、発光管内の封入物が電極に付着して放電し
にくくなったりすると、特に起こりやすく、メタルハラ
イドランプのように沃化物が封入されている放電灯はそ
の度合が多い。また水銀灯、高圧ナトリウム灯において
も、程度の差はあるものの、この現象は避けられない。
By the way, in the circuit of FIG. 8, during the starting process, the voltage Vla as shown in FIG. 11 (a) is applied to both ends of the high pressure discharge lamp DL, and the current Ila as shown in FIG. 11 (b) is applied to the high pressure discharge lamp DL. Flow to. The starting process will be described in detail with reference to FIG. 11. First, when there is no load (t 1 to t 6 ) before the high pressure discharge lamp DL is lit, the voltage of the capacitor Cb is changed as shown in FIG. The voltage Vla has a rectangular wave shape in order to be charged rapidly until it becomes equal to the voltage of the capacitor Ca and to maintain the peak of the voltage until the polarity is reversed. Then, a high-voltage pulse generated by the igniter circuit G is superimposed on the voltage Vla, and the high-pressure discharge lamp DL is started by this high-voltage pulse. After t 7, the process of starting the high pressure discharge lamp DL is shown. First, at time t 8 , a high voltage pulse is applied to the high pressure discharge lamp DL and a current Ila flows, as shown in FIG. After t 9 when the polarity is reversed, the current Ila does not flow, and the high voltage pulse is applied during the next negative half cycle.
It will be stopped until t 10 . In FIG. 11 (b), the period Ta and the rest period Tb during which the current Ila is flowing through the high pressure discharge lamp DL.
Comparing with, Ta <Tb, and there are many pauses, and it is difficult to smoothly transition from glow discharge to arc discharge. That is, there is a shortage of energy for transitioning from glow discharge to arc discharge. Fig. 11 (b) in the normal case
The current Ila of 1 flows for only a positive side or a negative side for a period of time, and this state is repeated alternately. This is a so-called half-wave discharge phenomenon that often occurs in high pressure discharge lamps, especially metal halide lamps.
This occurs during the process of applying a high-voltage pulse to glow discharge and transition to arc discharge. This half-wave discharge is caused by the difference in the characteristics of both electrodes of the high-pressure discharge lamp DL.It is particularly likely to occur when the enclosed material inside the arc tube adheres to the electrodes and makes it difficult to discharge. The discharge lamp in which iodide is enclosed is often used. This phenomenon is unavoidable in mercury lamps and high-pressure sodium lamps, although there are some differences.

第12図は第11図の始動過程を経てアーク放電へ移行し
た様子を電流Ilaの波形で示したものである。第12図の
後半部分に示すように正負共に電流Ilaが流れて、完全
に始動したことになり、この電流により電圧Vlaが徐々
に上昇して定常点灯へ移行する。しかしながら電源電圧
が低下していたり、高圧放電灯DLが長い間使用されて初
期の状態に比べて始動しにくい場合には半波放電が生じ
る確率が高くなり、またその継続時間が長くなるので、
第11図(b)の状態が繰り返し行なわれて始動しないこ
とがあった。このような現象は再始動時に起こりやす
く、グロー放電の状態のままでアーク放電に至らないの
である。そこで、高圧パルスの高さ、幅、数を増やす方
法や、電源電圧の変動に対して電圧が低下し過ぎないよ
うにする回路を付加したり、2次短絡電流を増やし、グ
ロー放電からアーク放電へ移行し始めると、この時に流
れる電流Ilaを定常時の2倍にするなどの方法がとられ
ていた。しかしながら、このためにイグナイタ回路Gの
ストレスが増大し、電圧を上げる場合においても回路が
複雑になり、コストアップとなったり、大型化したりす
る等の欠点があった。
FIG. 12 shows the state of transition to arc discharge through the starting process of FIG. 11 as a waveform of the current Ila. As shown in the latter half of FIG. 12, a current Ila flows in both positive and negative directions, which means that the engine has been completely started. Due to this current, the voltage Vla gradually rises and shifts to steady lighting. However, if the power supply voltage is low or if the high-pressure discharge lamp DL is used for a long time and it is more difficult to start than in the initial state, the probability of half-wave discharge is high, and the duration is long, so
The state of FIG. 11 (b) was repeatedly performed, and the engine sometimes did not start. Such a phenomenon is likely to occur at the time of restart, and the arc discharge does not reach the glow discharge state. Therefore, the method of increasing the height, width, and number of high-voltage pulses, adding a circuit to prevent the voltage from dropping too much against fluctuations in the power supply voltage, increasing the secondary short-circuit current, and increasing the arc discharge from glow discharge When it started to shift to, the current Ila flowing at this time was doubled from the steady state. However, this increases the stress of the igniter circuit G, and even when the voltage is increased, the circuit becomes complicated, and there are drawbacks such as an increase in cost and an increase in size.

そこで始動時のエネルギーを増大させることなく、高
圧放電灯のグロー放電からアーク放電への移行をスムー
ズに行い、確実に始動させる手段として次のような方式
を考案した。すなわち、始動時において低周波で動作す
るスイッチング素子の動作周期を、定常時のスイッチン
グ素子の動作周期よりも長くして、その長い周期の時間
を利用して放電灯が一度放電し始めるとグロー放電から
アーク放電に移行するまでの間十分なエネルギーを供給
し、アーク放電に移行してからスイッチング素子の反転
動作を行うものである。
Therefore, the following method was devised as a means for smoothly starting the glow discharge to the arc discharge of the high-pressure discharge lamp without increasing the energy at the time of starting and for surely starting. That is, the operating period of the switching element operating at low frequency at the time of starting is made longer than the operating period of the switching element in the steady state, and the glow discharge is started once the discharge lamp starts to discharge using the time of the long period. Is supplied to the discharge from the arc to the arc discharge, and the switching element is reversed after the arc is discharged.

第13図は第8図の放電灯点灯装置に用いられる第9図
回路の代替回路を示しており、この回路には始動補償回
路Bを付設してある。その他の回路については、第8図
回路と同様な構成及び動作を有するため省略する。この
回路では始動補償回路Bは電流検出要素Zsと、低周波発
振回路A2のタイマー回路tmの時定数回路との間に挿入さ
れている。つまり高圧放電灯DLが始動して電流Ilaが流
れると、電流検出要素Zsの出力でトランジスタTr9をオ
ンさせ、D型フリップフロップFF1の出力Qを“Low"レ
ベルとし、トランジスタTr10をオンさせ、時定数回路の
抵抗R4を短絡し、低周波発振回路A2を第9図回路と同様
に動作させる。つまり定常状態では第14図(a)に示す
T1の発振周期で低周波発振回路A2を動作させる。そして
電流Ilaが検出されていない期間ではトランジスタTr9
オフで、D型フリップフロップFF1の出力Qが“High"レ
ベルとなり、トランジスタTr10がオフとなる。つまり前
記時定数回路に抵抗R4が接続され、時定数が増加し、低
周波発振回路A2の発振周期が長くなる。
FIG. 13 shows an alternative circuit to the circuit of FIG. 9 used in the discharge lamp lighting device of FIG. 8, and a start compensation circuit B is attached to this circuit. The other circuits have the same configuration and operation as the circuit shown in FIG. In this circuit, the starting compensation circuit B is inserted between the current detection element Zs and the time constant circuit of the timer circuit tm of the low frequency oscillation circuit A 2 . That is, when the high-pressure discharge lamp DL starts and the current Ila flows, the transistor Tr 9 is turned on by the output of the current detection element Zs, the output Q of the D-type flip-flop FF 1 is set to the “Low” level, and the transistor Tr 10 is turned on. Then, the resistor R 4 of the time constant circuit is short-circuited, and the low frequency oscillation circuit A 2 is operated in the same manner as the circuit of FIG. That is, as shown in Fig. 14 (a) in the steady state.
The low-frequency oscillator circuit A 2 is operated with the oscillation cycle of T 1 . Then, in the period in which the current Ila is not detected, the transistor Tr 9 is off, the output Q of the D-type flip-flop FF 1 is at “High” level, and the transistor Tr 10 is off. That is, the resistor R 4 is connected to the time constant circuit, the time constant increases, and the oscillation cycle of the low-frequency oscillator circuit A 2 becomes longer.

而して始動時においては、第14図(b)の前半部に示
すように高圧放電灯DLには電流Ilaが流れないため、始
動補償回路BにおけるトランジスタTr9,Tr10が共にオフ
となり、低周波発振回路A2の発振周期は第14図(a)の
前半部に示すように長くなる。そしてイグナイタ回路G
の高圧パルスで高圧放電灯DLが始動すると、第14図
(b)に示すように電流Ilaが流れ始め、t0〜t1の無負
荷期間を終える。電流Ilaが流れ始めると、電流検出要
素Zsの検出出力でトランジスタTr9が第14図(c)に示
すように、オフからオンに反転する。この時点t1ではD
型フリップフロップFF1のクロックたる低周波発振回路A
2の出力が第14図(a)に示すように“High"レベルのま
まであるから、D型フリップフロップFF1の出力Qは反
転せず、トランジスタTr10はオフ状態にあり、この状態
はその半サイクル間継続する。つまり電流Ilaが流れ始
めても直ぐに発振周期を短くするのでなく、t1〜t2の間
十分にグロー放電からアーク放電へ移行する時間を与え
るのである。そして次に低周波発振回路A2の出力が立ち
上がると(t2時点)、前記出力Qが反転し、第14図
(d)に示すようにトランジスタTr10がオンし、低周波
発振回路A2は発振周期がT1となる定常状態の発振動作に
移行するのである。
Thus, at the time of starting, since the current Ila does not flow in the high pressure discharge lamp DL as shown in the first half of FIG. 14 (b), both the transistors Tr 9 and Tr 10 in the starting compensation circuit B are turned off, The oscillation cycle of the low-frequency oscillator circuit A 2 becomes long as shown in the first half of FIG. 14 (a). And the igniter circuit G
When the high-pressure discharge lamp DL is started by the high-voltage pulse of, the current Ila begins to flow as shown in FIG. 14 (b), and the no-load period of t 0 to t 1 ends. When the current Ila begins to flow, the transistor Tr 9 is inverted from off to on by the detection output of the current detection element Zs, as shown in FIG. 14 (c). At this time t 1 , D
Type flip-flop FF 1 low frequency oscillator A
Since the output of 2 remains at the "High" level as shown in FIG. 14 (a), the output Q of the D-type flip-flop FF 1 is not inverted and the transistor Tr 10 is in the off state. It continues for that half cycle. In other words, even if the current Ila begins to flow, the oscillation cycle is not shortened immediately, but a time sufficient for transition from the glow discharge to the arc discharge is given between t 1 and t 2 . Then, when the output of the low-frequency oscillator circuit A 2 rises next (at time t 2 ), the output Q is inverted, the transistor Tr 10 is turned on as shown in FIG. 14 (d), and the low-frequency oscillator circuit A 2 is turned on. Shifts to a steady-state oscillating operation with an oscillation cycle of T 1 .

以上の回路構成によって始動性能の向上が図れたわけ
であるが、例えば放電灯の片側の電極の消耗等により半
波放電(一方向にだけ電流が流れ、他方向は非導通)す
るような放電灯を前記方式で点灯させると、放電灯に流
れる電流Ilaは第15図(b)に示すようになり、正常点
灯時における電流Ilaの波形(第15図(a))と比較す
れば明らかなように、導通側のトランジスタのストレス
が増大してしまうという不都合が生じる。このため、ト
ランジスタの電流定格の大きいものを使用するか、また
はトランジスタの放熱板を大きくしてストレスの軽減を
行なう必要があり、装置の大型化、コストアップといっ
た不都合が生じる。
Although the starting performance has been improved by the above circuit configuration, for example, a discharge lamp that causes half-wave discharge (current flows only in one direction, non-conduction in the other direction) due to consumption of one electrode of the discharge lamp, etc. When the above-mentioned method is lit, the current Ila flowing through the discharge lamp becomes as shown in FIG. 15 (b), which is clear when compared with the waveform of the current Ila during normal lighting (FIG. 15 (a)). In addition, there is an inconvenience that the stress of the transistor on the conduction side increases. For this reason, it is necessary to use a transistor having a large current rating or to increase the heat dissipation plate of the transistor to reduce stress, resulting in problems such as an increase in size of the device and an increase in cost.

(発明の目的) 本発明は上述のような点に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは、半波放電時における半導
体スイッチング素子のストレスを簡単な構造で軽減でき
るようにした放電灯点灯装置を提供するにある。
(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to reduce stress of a semiconductor switching element during half-wave discharge with a simple structure. In order to provide an electric lighting device.

(発明の開示) 本発明の放電灯点灯装置にあっては、第1図乃び第2
図に示すように、半波放電時に電流導通側の半導体スイ
ッチング素子と非導通側の半導体スイッチング素子の放
熱を同一放熱板で行うことにより、半波放電時における
導通側の半導体スイッチング素子のストレスを軽減しよ
うとするものである。このようにすれば、半波放電時に
一方の半導体スイッチング素子は非導通であるため、導
通側の半導体スイッチング素子にとっては実質的な放熱
面積は2倍となり、熱的なストレスの軽減がなされるも
のである。
DISCLOSURE OF THE INVENTION In the discharge lamp lighting device of the present invention, FIG.
As shown in the figure, during the half-wave discharge, the semiconductor switching element on the current conducting side and the semiconductor switching element on the non-conducting side radiate heat with the same heat dissipation plate, so that the stress on the semiconductor switching element on the conducting side during the half-wave discharge is reduced. It is to reduce it. By doing so, one semiconductor switching element is non-conducting at the time of half-wave discharge, so that the substantial heat dissipation area is doubled for the semiconductor switching element on the conducting side, and thermal stress is reduced. Is.

以下、本発明の構成を図示実施例について説明する。
第1図は本発明の一実施例であり、第8図回路における
トランジスタTr5,Tr8を同一の放熱板3aに、トランジス
タTr6,Tr7を同一の放熱板3bに取り付けた例である。ま
た、第2図は本発明の他の実施例であり、第8図回路に
おけるトランジスタTr5,Tr8,Tr6,Tr7を同一の放熱板3
に取り付けた例である。第16図は従来例におけるトラン
ジスタTr5,Tr6,Tr7,Tr8の放熱板への取り付け方法を示
している。このように、従来例にあっては、各トランジ
スタ毎に個別に放熱板を設けていたので、トランジスタ
の導通期間に不平衡が生じると、導通期間の長いトラン
ジスタには熱的なストレスが大きくかかり、放熱板の放
熱能力が不足するのに対して、導通期間の短いトランジ
スタには熱的なストレスがほとんどかからず、放熱板の
放熱能力が余るという不都合がある。本発明はこのよう
な不都合を解消したものであり、導通期間の長いトラン
ジスタと導通期間の短いトランジスタとを同一の放熱板
に取り付けることにより、導通期間の長いトランジスタ
についての放熱能力を実質的に従来例の2倍に増大せし
めたものである。
The configuration of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, which is an example in which the transistors Tr 5 and Tr 8 in the circuit of FIG. 8 are attached to the same heat sink 3a, and the transistors Tr 6 and Tr 7 are attached to the same heat sink 3b. . FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which the transistors Tr 5 , Tr 8 , Tr 6 , Tr 7 in the circuit of FIG.
It is an example attached to. FIG. 16 shows a method of attaching the transistors Tr 5 , Tr 6 , Tr 7 , Tr 8 to the heat sink in the conventional example. As described above, in the conventional example, since a heat sink is provided for each transistor individually, if an imbalance occurs in the conduction period of the transistors, a large thermal stress is applied to the transistor having a long conduction period. However, the heat radiation capacity of the heat radiation plate is insufficient, but the transistor having a short conduction period is hardly thermally stressed, and the heat radiation capacity of the heat radiation plate is excessive. The present invention eliminates such inconvenience, and by mounting a transistor having a long conduction period and a transistor having a short conduction period on the same heat dissipation plate, the heat dissipation capability of a transistor having a long conduction period is substantially reduced to the conventional one. This is twice that of the example.

また、点灯回路としては、第8図に示すトランジスタ
4石を用いたフルブリッジインバータ回路の他、例えば
第3図に示すように、トランジスタ2石を用いたハーフ
ブリッジインバータ回路を用いても構わない。第3図の
回路においては、平滑コンデンサをコンデンサCa1,Ca2
の直列回路によって構成しており、トランジスタTr11,T
r12を第4図(a)(b)に示すようにスイッチング動
作せしめることにより、第8図に示す回路と同様に、高
周波リップルを含有せる矩形波状の交流電流を放電灯DL
に供給するものである。この回路においても、半波放電
時にトランジスタTr11,Tr12のスイッチング制御される
期間τ1が不平衡となるように制御する場合には、
導通期間の長い側のトランジスタの熱的ストレスが問題
となるが、トランジスタTr11,Tr12を同一の放熱板に取
り付けるようにすれば、導通期間の短い側のトランジス
タについて余った放熱能力を導通期間の長い側のトラン
ジスタについて用いることができ、熱的ストレスの問題
を解決することができる。
As the lighting circuit, in addition to the full-bridge inverter circuit using four transistors as shown in FIG. 8, for example, a half-bridge inverter circuit using two transistors as shown in FIG. 3 may be used. . In the circuit of FIG. 3, the smoothing capacitors are capacitors Ca 1 , Ca 2
It is composed of a series circuit of transistors Tr 11 , T
By switching r 12 as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), a rectangular-wave AC current containing high-frequency ripple is generated in the discharge lamp DL as in the circuit shown in FIG.
Is to be supplied to Also in this circuit, when controlling so that the switching control periods τ 1 and τ 2 of the transistors Tr 11 and Tr 12 are unbalanced during half-wave discharge,
The thermal stress of the transistor with the longer conduction period becomes a problem, but if transistors Tr 11 and Tr 12 are mounted on the same heat sink, the excess heat dissipation capability of the transistor with the shorter conduction period will be reduced. Can be used for the transistor on the long side of, and the problem of thermal stress can be solved.

(発明の効果) 以上のように本発明にあっては、放電灯の定常点灯時
においては略同期間ずつ導通し、非定常点灯時において
は導通期間が不平衡となるように制御される1組の半導
体スイッチング素子を有する放電灯点灯装置において、
前記導通期間が不平衡となる1組のスイッチング素子を
同一の放熱要素に取り付けたものであるから、放電灯の
始動時や寿命末期における半波点灯時灯の非定常点灯時
に、長く導通する側の半導体スイッチング素子と短く導
通する側の半導体スイッチング素子とを同じ放熱要素に
て放熱できるものであり、長く導通する側の半導体スイ
ッチング素子については、実質的に定常点灯時の2倍の
放熱効果が期待できるので、熱的ストレスを低減できる
という効果がある。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, when the discharge lamp is steadily lit, the conduction is performed approximately for each synchronous period, and when the discharge lamp is not steadily lit, the conduction period is controlled to be unbalanced. In a discharge lamp lighting device having a set of semiconductor switching elements,
Since one set of switching elements whose conduction periods are unbalanced are attached to the same heat radiating element, the side which is electrically connected for a long time at the time of starting the discharge lamp or at the time of half-wave lighting at the end of its life during non-steady lighting of the lamp The semiconductor switching element and the semiconductor switching element on the short conducting side can be radiated by the same heat radiating element, and the semiconductor switching element on the long conducting side has substantially twice the heat radiating effect as in steady lighting. Since it can be expected, there is an effect that the thermal stress can be reduced.

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

第1図は本発明の一実施例の要部斜視図、第2図は本発
明の他の実施例の要部斜視図、第3図は本発明のさらに
他の実施例の回路図、第4図は同上の動作説明図、第5
図は従来例の回路図、第6図及び第7図は同上の動作説
明図、第8図及び第9図は他の従来例の回路図、第10図
乃至第12図は同上の動作説明図、第13図はさらに他の従
来例の要部回路図、第14図及び第15図は同上の動作説明
図、第16図は従来の放熱板への取り付け構造を示す斜視
図である。 Tr5〜Tr8はトランジスタ、3,3a,3bは放熱板、DLは放電
灯、Aは制御回路である。
FIG. 1 is a perspective view of an essential part of an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of an essential part of another embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a circuit diagram of yet another embodiment of the present invention. FIG. 4 is an operation explanatory diagram of the same as above.
FIG. 7 is a circuit diagram of a conventional example, FIGS. 6 and 7 are operation explanatory diagrams of the same as above, FIGS. 8 and 9 are circuit diagrams of other conventional examples, and FIGS. FIG. 13 is a circuit diagram of a main part of still another conventional example, FIGS. 14 and 15 are operation explanatory diagrams of the same, and FIG. 16 is a perspective view showing a conventional attachment structure to a heat sink. Tr 5 to Tr 8 are transistors, 3,3a and 3b are heat sinks, DL is a discharge lamp, and A is a control circuit.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】直流電源と、2石で対を成す少なくとも1
組の半導体スイッチング素子と、限流要素と、前記半導
体スイッチング素子の導通時に前記限流要素を介して直
流電源から導電される放電灯とで構成される放電灯点灯
装置であって、前記1組の半導体スイッチング素子は、
前記放電灯の定常点灯時においては略同期間ずつ導通
し、非定常点灯時においては前記1組の半導体スイッチ
ング素子の導通期間が不平衡となるように制御される放
電灯点灯装置において、前記導通期間が不平衡となる1
組の半導体スイッチング素子を同一の放熱要素に取り付
けて成ることを特徴とする放電灯点灯装置。
1. A DC power supply and at least one pair of two stones.
A discharge lamp lighting device comprising a set of semiconductor switching elements, a current limiting element, and a discharge lamp that is electrically conductive from a DC power source through the current limiting element when the semiconductor switching element is conducting, The semiconductor switching element of
In the discharge lamp lighting device, the discharge lamp is controlled so that it conducts approximately at the same time during steady lighting of the discharge lamp, and during non-steady lighting, the conduction periods of the semiconductor switching elements are unbalanced. The period becomes unbalanced 1
A discharge lamp lighting device, characterized in that a pair of semiconductor switching elements are attached to the same heat dissipation element.
【請求項2】前記放電灯の定常点灯時に放電灯に流れる
電流は交流であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載の放電灯点灯装置。
2. The electric current flowing through the discharge lamp when the discharge lamp is steadily lit is an alternating current.
The discharge lamp lighting device according to the item.
【請求項3】前記放電灯の非定常点灯時においては、前
記1組のスイッチング素子の導通期間は、前記放電灯に
通電される期間の方を長くするように制御されることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装
置。
3. The non-steady-state lighting of the discharge lamp is characterized in that the conduction period of the one set of switching elements is controlled so as to lengthen the period in which the discharge lamp is energized. The discharge lamp lighting device according to claim 1.
【請求項4】前記少なくとも1組の半導体スイッチング
素子は、一方のスイッチング素子が複数回の開閉動作を
繰り返す動作と、他方のスイッチング素子が複数回の開
閉動作を繰り返す動作とを、放電灯への通電方向を反転
させながら交互に行うことにより、放電灯には前記複数
回の開閉動作よりも低い周波数の電流を供給するように
制御されることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の放電灯点灯装置。
4. A discharge lamp comprising at least one set of semiconductor switching elements, wherein one switching element repeats an opening / closing operation a plurality of times and the other switching element repeats an opening / closing operation a plurality of times. 2. The discharge lamp is controlled so as to be supplied with a current having a frequency lower than that of the plurality of opening / closing operations by alternately performing the current-carrying directions while being reversed. Discharge lamp lighting device.
【請求項5】前記導通期間の不平衡は、前記一方のスイ
ッチング素子が複数回の開閉動作を繰り返す動作と、前
記他方のスイッチング素子が複数回の開閉動作を繰り返
す動作との継続時間の相違によって制御されることを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の放電灯点灯装置。
5. The imbalance of the conduction period is caused by a difference in duration between an operation in which the one switching element repeats an opening / closing operation a plurality of times and an operation in which the other switching element repeats an opening / closing operation a plurality of times. The discharge lamp lighting device according to claim 4, wherein the discharge lamp lighting device is controlled.
【請求項6】前記少なくとも1組の半導体スイッチング
素子は、交互に一方がオンされる第1及び第2のスイッ
チング素子と、第1のスイッチング素子がオンである期
間中に、複数回の開閉動作を行う第3のスイッチング素
子と、第2のスイッチング素子がオンである期間中に、
複数回の開閉動作を行う第4のスイッチング素子とを含
み、第1及び第4のスイッチング素子と第2及び第3の
スイッチング素子は夫々直列に接続され、各直列回路は
第1及び第2のスイッチング素子が直流電源の片側に接
続され、第3及び第4のスイッチング素子が直流電源の
他側に接続されるように、前記直流電源に並列接続さ
れ、第1及び第4のスイッチング素子の接続点と第2及
び第3のスイッチング素子の接続点との間に、前記放電
灯と前記限流要素との直列回路が接続されて成ることを
特徴とする特許請求の範囲第1項記載の放電灯点灯装
置。
6. The at least one set of semiconductor switching elements comprises a first and a second switching element in which one of them is alternately turned on and a plurality of opening / closing operations during a period in which the first switching element is on. During the period in which the third switching element that performs
A fourth switching element that performs a plurality of switching operations, the first and fourth switching elements and the second and third switching elements are connected in series, and each series circuit includes a first and second switching element. The switching element is connected to one side of the DC power source, and the third and fourth switching elements are connected in parallel to the DC power source so as to be connected to the other side of the DC power source, and the connection of the first and fourth switching elements is performed. The discharge circuit according to claim 1, wherein a series circuit of the discharge lamp and the current limiting element is connected between the point and a connection point of the second and third switching elements. Electric lighting device.
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